(57)【要約】【課題】空洞内への汚染粒子の侵入が有効に阻止されるようにする。【解決手段】ダイヤフラム９の領域で層システムの上側の層６と、第１の犠牲層１のすぐ上方に配置された下側の層２との間に、空洞１０に対する少なくとも１つの入口通路８が形成されており、少なくとも１つの開口７が、上側の層６に設けられており、少なくとも１つの開口３が、下側の層２に設けられており、上側の層６に設けられた開口７と、下側の層２に設けられた開口３とが互いにずらされて配置されているようにした。【選択図】図４
2005246602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのダイヤフラム（９）を備えたマイクロマシニング型の構成エレメントであって、
−構成エレメント構造体が、層構造で実現されており、
−該層構造が、少なくとも１つの第１の犠牲層（１）と、該第１の犠牲層（１）の上方の層システム（５）とを有しており、
−ダイヤフラム（９）の下方で第１の犠牲層（１）に空洞（１０）が形成されている
形式のものにおいて、
ダイヤフラム（９）の領域で層システム（５）の上側の層（６）と、第１の犠牲層（１）のすぐ上方に配置された下側の層（２）との間に、空洞（１０）に対する少なくとも１つの入口通路（８；２１）が形成されており、少なくとも１つの開口（７）が、上側の層（６）に設けられており、少なくとも１つの開口（３）が、下側の層（２）に設けられており、上側の層（６）に設けられた開口（７）と、下側の層（２）に設けられた開口（３）とが互いにずらされて配置されていることを特徴とする、少なくとも１つのダイヤフラムを備えたマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項２】
上側の層（６）に設けられた開口（７）と、下側の層（２）に設けられた開口（３）とがオーバラップしておらず、これによって、入口通路（８）が、ずれを有している、請求項１記載の構成エレメント。
【請求項３】
上側の層（６）に設けられた開口（７）と、下側の層（２）に設けられた開口（３）とが、最大で第２の犠牲層（４）の層厚さのオーダ内でオーバラップしている、請求項１記載の構成エレメント。
【請求項４】
入口通路（８；２１）が閉鎖されており、空洞（１０）内に、特に真空と大気圧との間の規定された圧力が形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の構成エレメント。
【請求項５】
層構造（５）の上側の層（６）に設けられた開口（７）が塞がれており、かつ／または層システム（５）の上方に少なくとも１つの閉鎖層（１１）が形成されていることによって、入口通路（８；２１）が閉鎖されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の構成エレメント。
【請求項６】
第１の犠牲層（１）が、非晶質、多結晶質または単結晶質のシリコン、シリコン−ゲルマニウムまたはゲルマニウムから成っており、層システム（５）の上側の層（６）および／または下側の層（２）が、ＳｉＯ２層および／またはＳｉ３Ｎ４層である、請求項１から５までのいずれか１項記載の構成エレメント。
【請求項７】
−圧力センサへの、
−流体マスフローセンサへの、
−熱的な加速度センサへの、
−熱的なヨーレートセンサへの、
−熱的な傾角センサへの、
−断熱的なガス・熱導出センサへの、特にＨ２センサおよび側面衝突センサのための、
−熱的な化学的なセンサへの、
−熱的な加熱プレート使用事例への、
−高動的な温度センサへの、
−空気湿度センサへの、
−赤外線検出器、特にガスセンサまたは赤外線カメラへの、
−サーモパイルへの、
−マイクロ流体通路のための、
−ＨＦ使用事例のための、
請求項１から６までのいずれか１項記載の構成エレメントの使用。
【請求項８】
−構成エレメント構造体を、少なくとも１つの第１の犠牲層（１）と、該第１の犠牲層（１）の上方の層システム（５）とを有する層構造で実現し、
−第１の犠牲層（１）の材料を１回のエッチングステップでダイヤフラム（９）の下方の領域で除去し、これによって、空洞（１０）を形成して、
少なくとも１つのダイヤフラム（９）を備えたマイクロマシニング型の構成エレメント、特に請求項１から６までのいずれか１項記載の構成エレメントを製作するための方法において、
−第１の犠牲層（１）の上方に層システム（５）の少なくとも１つの第１の下側の層（２）を形成しかつ構造化し、この場合、第１の犠牲層（１）に対する少なくとも１つの開口（３）を形成し、
−構造化された下側の層（２）の上方に少なくとも１つの第２の犠牲層（４）を形成しかつ構造化し、これによって、該第２の犠牲層（４）の少なくとも１つの領域を、下側の層（２）に設けられた開口（３）に接続し、
−構造化された第２の犠牲層（４）の上方に層システム（５）の少なくとも１つの上側の層（６）を形成しかつ構造化しかつ／または薄膜化し、これによって、第２の犠牲層（４）に対する少なくとも１つの開口（７）を形成し、
−上側の層（６）に設けられた開口（７）を、下側の層（２）に設けられた開口（３）に対してずらして配置し、これによって、両開口（７；３）を第２の犠牲層（４）における関連した領域を介して接続し、
−第２の犠牲層（４）の材料を、少なくとも関連した領域で１回のエッチングステップで除去し、この場合、第１の犠牲層（１）に対する少なくとも１つの入口通路（８；２１）を、層システム（５）の上側の層に（６）設けられた開口（７）と、下側の層（２）に設けられた開口（３）との間に形成し、
−第１の犠牲層（１）の材料を入口通路（８；２１）を介して除去する
ことを特徴とする、少なくとも１つのダイヤフラムを備えたマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための方法。
【請求項９】
上側の層（６）に設けられた開口（７）と、下側の層（２）に設けられた開口（３）とをオーバラップさせないで配置する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
上側の層（６）に設けられた開口（７）と、下側の層（２）に設けられた開口（３）とを、開口（７；３）が最大で第２の犠牲層（４）の層厚さのオーダ内でオーバラップするように配置する、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
層システム（５）の上方に少なくとも１つの閉鎖層（１１）を形成し、該閉鎖層（１１）によって入口通路（８；２１）を閉鎖する、請求項８から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
第１の犠牲層（１）の材料と第２の犠牲層（４）の材料とを１回の共通のエッチングステップで除去する、請求項８から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
第１の犠牲層（１）と第２の犠牲層（４）とが、非晶質、多結晶質または単結晶質のシリコン、シリコン−ゲルマニウムまたはゲルマニウムから成っており、層システム（５）の上側の層（６）と下側の層（２）とが、ＳｉＯ２層および／またはＳｉ３Ｎ４層である、請求項１２記載の方法において、犠牲層材料を除去するためのエッチング媒体として、ハロゲン間化合物、たとえばＣｌＦ３、ＢｒＦ３またはＣｌＦ５および／または希ガスハロゲン化物、たとえばＸｅＦ２とのプラズマなしのフッ素含有のガスエッチング混合物を使用する、請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのダイヤフラムを備えたマイクロマシニング型の構成エレメントであって、構成エレメント構造体が、層構造で実現されており、該層構造が、少なくとも１つの第１の犠牲層と、該第１の犠牲層の上方の層システムとを有しており、ダイヤフラムの下方で第１の犠牲層に空洞が形成されている形式のものに関する。
【０００２】
さらに、本発明は、構成エレメント構造体を、少なくとも１つの第１の犠牲層と、該第１の犠牲層の上方の層システムとを有する層構造で実現し、第１の犠牲層の材料を１回のエッチングステップでダイヤフラムの下方の領域で除去し、これによって、空洞を形成して、少なくとも１つのダイヤフラムを備えたマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
浮動式のもしくは自己支持性を有するダイヤフラムを備えたマイクロマシニング型の構成エレメントは、実際に圧力センサおよび熱的なセンサ、たとえばマスフローセンサ、熱的な傾角センサおよび熱的な赤外線検出器の枠内で使用される。熱的なセンサでは、浮動式のダイヤフラムが、僅かな熱容量を備えた断熱された領域として働く。
【０００４】
２００３年２月１１日に出願されたドイツ連邦共和国特許出願第１０３０５４４２号明細書には、浮動式のダイヤフラムを備えたマイクロマシニング型の構成エレメントの製作が記載される。ダイヤフラムは複数の層を有していて、純粋な表面プロセスで実現される。このためには、まず、適宜な層システムが構成エレメントの基板に形成される。その後、ダイヤフラムを露出させるために、層システムに孔が加工される。この孔は層平面に対してほぼ垂直に方向付けられていて、層システムを完全に貫通しており、これによって、孔が基板に対するエッチング入口を形成している。その後、表面から出発して、１回の等方性のエッチングステップで基板材料が孔の下方の領域で除去される。この場合、基板は、この場合に形成される空洞の深さまで犠牲層と呼ぶことができる。
【０００５】
ダイヤフラムの下方に形成された空洞は、エッチング入口を介して構成エレメントの周辺に直接接触しており、これによって、汚染粒子が妨害されずに空洞内に侵入し、そこに溜まり得る。このことは、一般的に構成エレメントの機能性にネガティブな影響を与え、極端事例では、構成エレメントの総故障を生ぜしめる。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許出願第１０３０５４４２号明細書には、確かに、ダイヤフラムの露出後、エッチング入口を閉鎖するために、閉鎖層を層システムの上方に析出する可能性が示唆される。しかし、このことは、実際に多くの観点で問題であると分かる。閉鎖層の材料はダイヤフラムに対してほぼ垂直な方法で成長するので、ダイヤフラムに設けられた孔が比較的ゆっくりとしか閉鎖されない。この場合、比較的厚膜の閉鎖層が形成される。このことは、しばしばダイヤフラムの機械的なかつ熱的な特性にもネガティブな影響を与える。さらに、閉鎖層の形成時には、一般的に、閉鎖層の材料が空洞の領域にかつ特にダイヤフラム下側にも堆積することを阻止することができない。このことは、付加的にダイヤフラムの機械的なかつ熱的な特性にネガティブな影響を与える。最後にさらに念のために付言しておくと、閉鎖層の形成および処理は付加的な製作手間に結び付けられている。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願第１０３０５４４２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、ダイヤフラムを備えたマイクロマシニング型の構成エレメントを改良して、空洞内への汚染粒子の侵入が有効に阻止されるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために本発明の構成エレメントでは、ダイヤフラムの領域で層システムの上側の層と、第１の犠牲層のすぐ上方に配置された下側の層との間に、空洞に対する少なくとも１つの入口通路が形成されており、少なくとも１つの開口が、上側の層に設けられており、少なくとも１つの開口が、下側の層に設けられており、上側の層に設けられた開口と、下側の層に設けられた開口とが互いにずらされて配置されているようにした。
【０００９】
さらに、この課題を解決するために本発明の方法では、第１の犠牲層の上方に層システムの少なくとも１つの第１の下側の層を形成しかつ構造化し、この場合、第１の犠牲層に対する少なくとも１つの開口を形成し、構造化された下側の層の上方に少なくとも１つの第２の犠牲層を形成しかつ構造化し、これによって、該第２の犠牲層の少なくとも１つの領域を、下側の層に設けられた開口に接続し、構造化された第２の犠牲層の上方に層システムの少なくとも１つの上側の層を形成しかつ構造化しかつ／または薄膜化し、これによって、第２の犠牲層に対する少なくとも１つの開口を形成し、上側の層に設けられた開口を、下側の層に設けられた開口に対してずらして配置し、これによって、両開口を第２の犠牲層における関連した領域を介して接続し、第２の犠牲層の材料を、少なくとも関連した領域で１回のエッチングステップで除去し、この場合、第１の犠牲層に対する少なくとも１つの入口通路を、層システムの上側の層に設けられた開口と、下側の層に設けられた開口との間に形成し、第１の犠牲層の材料を入口通路を介して同じくエッチングによって除去するようにした。
【発明の効果】
【００１０】
まず、ダイヤフラムの下方の空洞内への汚染粒子の侵入を阻止するために、エッチング入口が必ずしも閉鎖される必要がないことが認められている。さらに、エッチング入口が必ずしも鉛直にダイヤフラムを貫いて延びている必要がないことが認められている。ダイヤフラムは１回のエッチングプロセスで液状のまたはガス状のエッチング媒体によって露出させられるので、たとえ成形された通路であるにせよ、ダイヤフラムの下方に配置された犠牲層に対する接続部を形成する各通路をエッチング入口として使用することができる。ここから出発して、いま、本発明によれば、ダイヤフラムの層構造に入口通路を実現することが提案される。この入口通路の開口は互いにずらされて配置されており、これによって、入口通路が、確かに難なく液状のまたはガス状の媒体によって通流され得るものの、粒子の進入は阻止される。このような形式の入口通路は、マイクロマシニングにおいて慣用のかつひいては良好に処理可能な処理ステップによって簡単に形成することができる。
【００１１】
基本的には、本発明による構成エレメントもしくはこの構成エレメントを製作するための方法の実現に対する種々異なる可能性が存在する。
【００１２】
本発明の有利な構成では、上側の層に設けられた開口と、下側の層に設けられた開口とがオーバラップしないで配置されている。この事例では、入口通路がずれを有しており、これによって、粒子が妨害されずにダイヤフラムの下方の空洞内に侵入し得ない。
【００１３】
本発明の別の有利な構成では、入口通路もしくは流路が直線状である。ダイヤフラムの下方の空洞内への粒子の侵入は、ここでは、入口通路の直径が、見込まれ得る約２００ｎｍの粒子直径よりも小さく寸法設定されていることによって阻止される。このように狭幅の入口通路を実現するために、本発明によれば、上側の層に設けられた開口と、下側の層に設けられた開口とをオーバラップさせて配置することが提案される。この事例では、両開口のオーバラップ度と、第２の犠牲層の層厚さ、しかも、特に下側の層に設けられた開口の側面領域における層厚さとが、入口通路の横断面を規定している。有利には、オーバラップ度が第２の犠牲層の層厚さのオーダ内で選択される。このオーダは、フォトリソグラフィ法の分解能下で２００ｎｍの範囲に設定されている。
【００１４】
有利な構成では、ダイヤフラムに形成された、空洞に対する入口通路が閉鎖されている。これによって、相応の方法ガイドでは、たとえば真空と大気圧との間の範囲内の規定された圧力を空洞内に生ぜしめることができる。このことは、特定の使用事例に関して有利である。入口通路は、簡単に閉鎖層によって閉鎖することができる。この閉鎖層はダイヤフラムの層システムの上方に形成される。入口通路の開口の本発明によるずれに基づき、すでに比較的薄膜の閉鎖層によって確実な閉鎖を得ることができる。したがって、閉鎖層はダイヤフラムの機械的なかつ熱的な特性にほんの僅かしか影響を与えない。さらに、入口通路の開口の本発明によるずれは、閉鎖層の材料がダイヤフラムの下方の空洞内に侵入し、そこに堆積することを阻止する。
【００１５】
すでに述べたように、ダイヤフラムに設けられた入口通路の位置およびジオメトリは第２の犠牲層によって規定される。この第２の犠牲層は層システムの下側の層の上方に形成され、構造化される。層システムの上側の層を、構造化された第２の犠牲層の上方に形成した後に初めて、第２の犠牲層の残された材料が除去される。この場合、入口通路が形成される。本発明による方法の特に有利な実施態様では、ダイヤフラムに設けられた入口通路と、ダイヤフラムの下方の空洞とが１回の共通のエッチングステップで形成される。このエッチングステップでは、まず、第２の犠牲層の材料が除去され、その後、第１の犠牲層の材料も除去される。これに関連して、第１および第２の犠牲層を同じ材料から形成することが有利であると分かった。少なくとも両材料を侵食するエッチング媒体が使用されなければならない。
【００１６】
本発明の有利な構成では、構成エレメント構造体が層構造で実現される。この層構造は、非晶質、多結晶質または単結晶質のシリコン、シリコン−ゲルマニウムまたはゲルマニウムから成る層を第１の犠牲層として有している。ダイヤフラムの層システムは、ここでは、ＳｉＯ２層および／またはＳｉ３Ｎ４層を上側のかつ下側の層として有している。この誘電性の材料は、一方で有利な熱的な材料特性を有しており、これによって、ダイヤフラムを熱・ＩＲ検出の熱結合のためにもしくは加熱エレメントに対して使用することができる。他方、ここで、測定フィーラおよび導体路がダイヤフラムに配置されるようになっており、これによって、このような形式のダイヤフラム構成部分を極めて良好にサーモパイル、ヒータ、マスフローセンサ、圧力センサの枠内で使用することができる場合には、付加的な電気的な絶縁が不要となる。ダイヤフラムを露出させるためのかつ場合によって入口通路をダイヤフラムに形成するためのエッチング媒体として、この事例では、ハロゲン間化合物、たとえばＣｌＦ３、ＢｒＦ３またはＣｌＦ５および／または希ガスハロゲン化物、たとえばＸｅＦ２とのプラズマなしのフッ素含有のガスエッチング混合物が適している。なぜならば、このガスエッチング混合物が、酸化ケイ素および窒化ケイ素に対して高い選択性を有しているからである。
【００１７】
この箇所でさらに念のために付言しておくと、ずれを有する、ダイヤフラムに設けられた入口通路の製作と、このような形式の入口通路の閉鎖とを簡単にＣＭＯＳプロセス順序に組み込むことができ、これによって、必要となる方法ステップを、数多くの構成部材、たとえばサーモパイル、ヒータ、圧力センサ等に対する実際に知られている製作法に簡単に組み込むこともできる。
【００１８】
すでに詳しく前述したように、本発明の構成を有利に形成しかつ改良するための種々異なる可能性が存在する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
【００２０】
図１〜図５に示した、ダイヤフラムを備えたマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための方法実施態様は、単結晶質のまたは多結晶質のシリコンから成る基板１から出発する。この基板１は、ここに図示した実施例では、第１の犠牲層として機能する。基板１には、誘電性の材料、たとえば酸化ケイ素、窒化ケイ素またはこれらの材料の組合せから成る少なくとも１つの層２が析出される。次いで、この層２が構造化される。この場合、複数の開口３が形成される。これらの開口３は、のちに、１つもしくはそれ以上のダイヤフラムを露出させるための下側のエッチング入口として働くようになっている。構造化された層２の上方には第２の犠牲層４が析出される。この第２の犠牲層４は、ここに説明した実施例では、同じくシリコン、シリコン−ゲルマニウムまたはゲルマニウムから成っている。この材料は、基板材料と同じ、プラズマなしのエッチング媒体、たとえば三フッ化塩素によって除去され得る。第２の犠牲層４の層厚さは５０ｎｍ〜２μｍの間に寸法設定されている。図１には、第２の犠牲層４が構造化され、この場合、十分に再び除去された後の構成エレメントの層構造が示してある。本発明によれば、下側の層２に設けられた各開口３に、構造化された第２の犠牲層４の１つの領域が続いている。
【００２１】
構造化された第２の犠牲層４の上方には、誘電性の材料、たとえば酸化ケイ素、窒化ケイ素またはこれらの材料の組合せから成る少なくとも１つの上側の層６が析出される。このことは、図２に示してある。両層２，６から成る層システム５は、形成したい１つもしくはそれ以上のダイヤフラムの主構成要素を成していて、これに相応して、層システム５の熱的な特性および機械的な特性、たとえば応力比が最適化されるように設計される。
【００２２】
図３には、上側の層６の構造化後の構成エレメントの層構造が示してある。この場合、複数の開口７が形成されている。これらの開口７は、ダイヤフラムを露出させるための上側のエッチング入口を形成するようになっている。本発明によれば、上側の層６に設けられた開口７は、下側の層２に設けられた少なくとも１つの開口３に第２の犠牲層４における関連した領域を介して接続されているものの、下側の層２に設けられた開口３に対してずらされて配置されている。
【００２３】
後続のエッチングステップにおいて、ここでは、酸化ケイ素および窒化ケイ素に対して極めて高い選択性を有する、プラズマなしのエッチング媒体、たとえば三フッ化塩素が使用される。このエッチング侵食時には、まず、上側の層６に設けられた開口７を介して第２の犠牲層４の材料が除去される。したがって、入口通路８が形成される。この入口通路８は、層システム５の下側の層２に設けられた相応の開口３に開口している。入口通路８を介して、エッチング媒体がいま基板材料を侵食する。この場合、空洞１０が基板１に形成され、ダイヤフラム９が層システム５で基板１の上方に露出させられる。このことは、図４に示してある。この図面から明らかであるように、空洞１０は、確かに、入口通路８を介して周辺に接続されており、これによって、ガス状のかつ液状の媒体が空洞１０内に流入することができるだけでなく、空洞１０から流出することもできる。しかし、入口通路８の本発明によるずれは、空洞１０内への粒子の侵入を阻止している。
【００２４】
ここに説明した実施例では、閉鎖層１１もしくは適宜な層列が層システム５の上方に析出される。閉鎖層１１は、ここでも同じく酸化ケイ素、窒化ケイ素またはこれらの材料の組合せから成っている。この場合、閉鎖層１１の材料は、上側の層６だけでなく、開口７を通って下側の層２にも成長する。これによって、閉鎖層１１の材料が空洞１０内に侵入することなしに、空洞１０に対する入口が比較的迅速に閉鎖される。このことは、図５によって明らかとなる。上側の層に設けられた開口７と、下側の層２に設けられた相応の開口３との間のずれに基づき、すでに、比較的薄膜の閉鎖層１１によって、空洞１０の確実な閉鎖を得ることができる。
【００２５】
図６〜図９に示した、ダイヤフラムおよびサーモパイル（熱電対列）を備えたマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための方法実施態様も、単結晶質のまたは多結晶質のシリコンから成る基板１から出発する。この基板１は、ここに図示した実施例では、第１の犠牲層として機能する。図１〜図５に示した実施例と同様に、基板１には、誘電性の材料、たとえば酸化ケイ素、窒化ケイ素またはこれらの材料の組合せから成る層２が析出される。次いで、この層２が構造化される。しかし、この場合、ここでは、ただ１つの開口３しか形成されない。この開口３は、のちに、ダイヤフラムを露出させるための下側のエッチング入口として働くようになっている。このように構造化された層２の上方には、シリコン、シリコン−ゲルマニウムまたはゲルマニウムから成る層が析出されると共に構造化され、これによって、この層の２つの領域４，１２だけが残される。層領域４は、下側の層２に設けられた開口３に続いていて、第２の犠牲層として機能する。層領域１２はサーモパイルの第１の脚部を形成している。層領域４，１２の上方には、誘電性の材料、たとえば酸化ケイ素、窒化ケイ素またはこれらの材料の組合せから成る上側の層６が析出される。図６には、この上側の層６の構造化後の構成エレメントの層構造が示してある。この場合、開口７が形成されている。この開口７は、ダイヤフラムを露出させるための上側のエッチング入口を形成するようになっている。本発明によれば、上側の層６に設けられた開口７は、下側の層２に設けられた開口３に層領域４を介して接続されているものの、下側の層２に設けられた開口３に対してずらされて配置されている。開口７のほかに、さらに、開口１３が形成されている。この開口１３はサーモパイルの第１の脚部と第２の脚部との間のコンタクト領域を形成するようになっている。
【００２６】
図７には、サーモパイルの第２の脚部１４が析出されると共に構造化された後の構成エレメントの層構造が示してある。第２の脚部１４は全コンタクト領域にわたって延びていて、したがって、上側の層６に設けられた開口１３を閉鎖している。ここに図示した実施例では、第２の脚部１４がアルミニウムから形成されている。このアルミニウムは、ダイヤフラムを露出させるための後続のエッチングステップで侵食されない。
【００２７】
図１〜図５に関連して説明した実施例と同様に、上側の層６および下側の層２の材料に対して高い選択性を備えたエッチング媒体が使用される。したがって、このエッチング媒体は、上側の層に設けられた開口７内に侵入し、層領域４の材料しか侵食しない。これによって、まず、基板１に対する入口通路８が形成される。その後、次いで、この入口通路８を介して基板材料も除去され、空洞１０が形成されるかもしくはダイヤフラム９が露出させられる。このことは、図８に示してある。
【００２８】
ここでも、ダイヤフラム９とサーモパイルとの上方に閉鎖層１１もしくは適宜な層列が析出される。この場合、後続の処理、たとえばリソグラフィが可能となる閉鎖された表面が形成される。図９には、サーモパイルのボンディング領域のための開口１５が閉鎖層１１に形成された後の構成エレメントの層構造が示してある。
【００２９】
図１０〜図１２に示した実施態様では、サーモパイルの第２の脚部１４が多結晶シリコンから実現されている。この構造体がダイヤフラムの露出時に侵食されることを阻止するためには、パッシベーション層１６が層システム５およびサーモパイルの第２の脚部１４の上方に形成されていて、構造化されている。パッシベーション層１６のための材料として、ダイヤフラムの露出時に使用されるエッチング媒体によって侵食されない酸化物および／または窒化物が再び考慮される。パッシベーション層１６は、上側の層に設けられた開口７の領域で開放されており、これによって、上側のエッチング入口が得られる。さらに、サーモパイルの第２の脚部１４の電気的なコンタクティングのためのコンタクトホールが形成されている。後続のプロセスステップでは、このコンタクトホールが金属路１７によって再び閉鎖されている。このことは、図１０に示してある。
【００３０】
図１１には、図４〜図８に関連して説明したように、ダイヤフラム９を１回のエッチングステップで露出させた後の構成エレメントの層構造が示してある。図１２には、閉鎖層１１の被着後の構成エレメントが示してある。このことは、すでに図５〜図９に関連して説明してある。
【００３１】
前述した実施例と同様に、図１３〜図１９に示した、ダイヤフラムを備えたマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための方法実施態様も、単結晶質のまたは多結晶質のシリコンから成る基板１から出発する。この基板１は第１の犠牲層として機能する。基板１には、誘電性の材料、たとえば酸化ケイ素、窒化ケイ素またはこれらの材料の組合せから成る少なくとも１つの層２または層システムも析出される。この層システムは、のちに、露出させられたダイヤフラムの一部を形成していて、シリコン、金属等から成る機能的な導体路と、後続の層とを有することができる。次いで、層２が構造化される。この場合、複数の開口３が形成される。これらの開口３は、のちに、１つもしくはそれ以上のダイヤフラムを露出させるための下側のエッチング入口として働くようになっている。構造化された層２の上方には、第２の犠牲層４が析出される。この第２の犠牲層４は、ここに説明した実施例では、同じくシリコン、シリコン−ゲルマニウムまたはゲルマニウムから成っている。この材料は、基板材料と同じ、プラズマなしのエッチング媒体、たとえば三フッ化塩素によって除去され得る。第２の犠牲層４の層厚さは５０ｎｍ〜２μｍの間に寸法設定されている。
【００３２】
図１３には、たとえば窒化物から成るパッシベーション層２０が第２の犠牲層４に追従して析出され、慣用のテクノロジによって構造化された後の構成エレメントの層構造が示してある。この層構造の表面の平面図から明らかであるように、パッシベーション層２０の残された領域と、下側の層２に設けられた開口３とは重なっている。
【００３３】
第２の犠牲層４の構造化は、ここに図示した実施例では、熱酸化によって行われる。この場合、第２の犠牲層４は、パッシベーション層２０によってカバーされた領域を除いて完全に酸化される。このことは、図１４に示してある。この箇所で念のために付言しておくと、第２の犠牲層を構造化するための別の方法が使用されてもよい。
【００３４】
構造化されたパッシベーション層２０によってカバーされた構造化された第２の犠牲層４の上方には、いま、有利には誘電性の上側の層６または適宜な層システム、たとえばＴＥＯＳ酸化物、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−Ｏｎ−Ｇｌａｓｓ）、ポリイミド等が析出される。この場合、析出時の平滑特性にポジティブな影響が与えられる。その後、この層構造は、第２の犠牲層４の、下側の層２に配置された領域が露出するまで薄膜化される。この薄膜化後の層構造を示す図１５から明らかであるように、第２の犠牲層４の、開口３の側面に析出された部分は、基板表面と層構造の表面との間の直接的な、すなわち、ほぼ垂直な接続部を形成している。
【００３５】
図１６には、たとえばＣｌＦ３、ＸｅＦ２等による気相エッチングステップ後の層構造が示してある。この気相エッチングステップ時には、まず、第２の犠牲層４が除去される。この場合、鉛直な入口通路２１が形成される。その後、この入口通路２１を介して、基板１に対するエッチング侵食が行われ得る。こうして、空洞１０が基板１に形成され、したがって、ダイヤフラム９が露出させられる。入口通路２１の横方向の寸法、すなわち、直径もしくは横断面積が、開口３の側面領域における第２の犠牲層４の層厚さによって規定され、マスキング層の構造化によって規定されないことが重要である。これに相応して、横方向の寸法が、ここでは、リソグラフィ法の分解能、すなわち、リソグラフィの最小の構造幅によっても制限されない。したがって、ガス状のエッチング媒体が妨害されずに侵入することができるのに対して、液体の侵入は、表面張力に応じて、十分に阻止されるように、入口通路を寸法設定することができる。このような形式の入口通路は、一般的に最大２００ｎｍの直径を有している。
【００３６】
前記のように説明した穿孔された浮動式のダイヤフラム９は、公知の方法によって後続処理することができる。図１７には、このようなダイヤフラム９が示してある。このダイヤフラム９は開口２２を備えている。空洞１０は、ここでは、液体通路として働き、開口２２は、液体のための入口として働く。閉鎖されていない入口通路２１を通して、液体に溶解されたガスを逃がすことができる。この場合、液体が入口通路２１から逃げることはできない。
【００３７】
図１６に示した構成エレメントの後続処理の別の可能性は、図１８に示してある。ここでは、入口通路２１が、たとえばＰＥＣＶＤ酸化物の全面にわたる析出によって閉鎖されている。このためには、入口通路２１の僅かな寸法に基づき、僅かな層厚さしか必要とならない。析出時に生ぜしめられる圧力は基準圧として働くことができ、断熱性を高めることができる。ここでも、後続処理がリソグラフィを含めて可能である。
【００３８】
最後にさらに、図１９に関連して、層構造の薄膜化時の終端点（このことは、図１５に関連して前述した）をより良好に生ぜしめることができるようにするための可能性が示してある。このためには、第２の犠牲層４の構造化時により大きな犠牲層領域２３がダイヤフラム領域の外部に形成される。犠牲層領域２３は、プラズマプロセスによる薄膜化時にプラズマの、測定可能な変色を生ぜしめる。この場合、この変色はストップ信号として使用することができる。入口通路および空洞１０の後続の自由エッチング時には、犠牲層領域２３も完全に除去される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ダイヤフラムを備えた本発明によるマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第１のプロセスステップを示す図である。
【図２】ダイヤフラムを備えた本発明によるマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第２のプロセスステップを示す図である。
【図３】ダイヤフラムを備えた本発明によるマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第３のプロセスステップを示す図である。
【図４】ダイヤフラムを備えた本発明によるマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第４のプロセスステップを示す図である。
【図５】ダイヤフラムを備えた本発明によるマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第５のプロセスステップを示す図である。
【図６】ダイヤフラムとサーモパイルの第１の構成とを備えた本発明によるマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第１のプロセスステップを示す図である。
【図７】ダイヤフラムとサーモパイルの第１の構成とを備えた本発明によるマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第２のプロセスステップを示す図である。
【図８】ダイヤフラムとサーモパイルの第１の構成とを備えた本発明によるマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第３のプロセスステップを示す図である。
【図９】ダイヤフラムとサーモパイルの第１の構成とを備えた本発明によるマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第４のプロセスステップを示す図である。
【図１０】ダイヤフラムとサーモパイルの第２の構成とを備えた本発明によるマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第１のプロセスステップを示す図である。
【図１１】ダイヤフラムとサーモパイルの第２の構成とを備えた本発明によるマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第２のプロセスステップを示す図である。
【図１２】ダイヤフラムとサーモパイルの第２の構成とを備えた本発明によるマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第３のプロセスステップを示す図である。
【図１３】ダイヤフラムを備えた本発明による別のマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第１のプロセスステップを示す図であり、この場合、図面の上側の部分には平面図が示してあり、下方には、相応の製作段階における層構造の断面図が示してある。
【図１４】ダイヤフラムを備えた本発明による別のマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第２のプロセスステップを示す図であり、この場合、図面の上側の部分には平面図が示してあり、下方には、相応の製作段階における層構造の断面図が示してある。
【図１５】ダイヤフラムを備えた本発明による別のマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第３のプロセスステップを示す図であり、この場合、図面の上側の部分には平面図が示してあり、下方には、相応の製作段階における層構造の断面図が示してある。
【図１６】ダイヤフラムを備えた本発明による別のマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第４のプロセスステップを示す図であり、この場合、図面の上側の部分には平面図が示してあり、下方には、相応の製作段階における層構造の断面図が示してある。
【図１７】ダイヤフラムを備えた本発明による別のマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第５のプロセスステップを示す図であり、この場合、図面の上側の部分には平面図が示してあり、下方には、相応の製作段階における層構造の断面図が示してある。
【図１８】ダイヤフラムを備えた本発明による別のマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第６のプロセスステップを示す図であり、この場合、図面の上側の部分には平面図が示してあり、下方には、相応の製作段階における層構造の断面図が示してある。
【図１９】ダイヤフラムを備えた本発明による別のマイクロマシニング型の構成エレメントを製作するための第７のプロセスステップを示す図であり、この場合、図面の上側の部分には平面図が示してあり、下方には、相応の製作段階における層構造の断面図が示してある。
【符号の説明】
【００４０】
１  基板、  ２  層、  ３  開口、  ４  犠牲層、  ５  層システム、  ６  層、  ７  開口、  ８  入口通路、  ９  ダイヤフラム、  １０  空洞、  １１  閉鎖層、  １２  脚部、  １３  開口、  １４  脚部、  １５  開口、  １６  パッシベーション層、  １７  金属路、  ２０  パッシベーション層、  ２１  入口通路、  ２２  開口、  ２３  犠牲層領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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