Способ изготовления чувствительного элемента датчика давления жидких и газообразных сред


 


Владельцы патента RU 2465681:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) (RU)

Изобретение относится к технологии изготовления упругих элементов микроэлектромеханических измерительных систем. Сущность изобретения: в способе изготовления чувствительного элемента датчика давления жидких и газообразных сред, заключающемся в нанесении на стеклянную подложку фиксированного электрода, выполнении подвижного электрода и их соединении, наносят метки совмещения на стеклянную подложку и подвижный электрод, выполненный в виде кремниевой пластины ориентации (100), на которой формируют рельефы различной глубины двухэтапным анизотропным травлением кремния через маску из нитрида кремния одновременно с обеих сторон пластины, соединение элементов осуществляют методом анодного сращивания. Анизотропное травление можно проводить водным раствором KОН с концентрацией 33% при температуре 92±2°С. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технологии изготовления упругих элементов микроэлектромеханических измерительных систем.

Известен способ изготовления чувствительного элемента [1], включающий нанесение на подложку расходуемого слоя из поликристаллического кремня, формирование из него литографией с последующим травлением фиксированного электрода, затем наносят слой диэлектрика, различные функциональные и технологические слои и второй подвижный электрод.

Недостатком этого способа изготовления чувствительного элемента является сложность технологического процесса, что удорожает массовое изготовление.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ [2] изготовления чувствительного элемента датчика давления жидких и газообразных сред. Он заключается в нанесении на подложку фиксированного электрода, слоя диэлектрика и подвижного электрода, в слое диэлектрика методом глубокой рентгеновской литографии формируют полости на всю толщину слоя, подвижный электрод в виде тонкопленочной мембраны герметично закрепляют на слое диэлектрика.

Недостатком этого способа изготовления чувствительного элемента являются высокие технологические погрешности.

Избежать этого недостатка можно тем, что в способе изготовления чувствительного элемента датчика давления жидких и газообразных сред, заключающемся в нанесении на стеклянную подложку фиксированного электрода, выполнении подвижного электрода и их соединении, наносят метки совмещения на стеклянную подложку и подвижный электрод, выполненный в виде кремниевой пластины ориентации (100), на которой формируют рельефы различной глубины двухэтапным анизотропным травлением кремния через маску из нитрида кремния одновременно с обеих сторон пластины, соединение элементов осуществляют методом анодного сращивания, а также тем, что анизотропное травление проводят водным раствором KОН с концентрацией 33% при температуре 92±2°С.

Наличие отличительных признаков указывает на соответствие критерию "новизна".

Указанные отличительные признаки неизвестны в патентной литературе, и поэтому предложенное техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Для оценки допустимых технологических погрешностей при изготовлении подвижной части была разработана математическая модель подвижной части с теми варьируемыми параметрами, которые могут иметь погрешности в процессе ее изготовления. При этом в математической модели допускается возможность варьирования как одного параметра при неизменных остальных, так и одновременно всех параметров. В качестве оценочного параметра использовалась величина отклонения собственной частоты подвижной части от номинала.

По результатам экспериментальных исследований по применению в процессах соединения деталей давления анодного сращивания и эвтектической пайки выбор был остановлен на анодном сращивании. Для выполнения прецизионной посадки микроколебательной системы в посадочное место было специально сконструировано устройство, позволяющее осуществить сращивание элементов и кремния и посадку кремниевых рамок на стеклянную подложку.

Результаты исследований доказывают целесообразность применения предложенной технологии.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи повышения технологичности и исключения технологических ошибок.

Известные способы изготовления чувствительных элементов из-за сложности технологии могут привести к ошибкам работы устройства, а также к высокой стоимости.

Данный способ может быть осуществлен на предприятиях РФ на оборудовании, изготавливаемом в РФ, и соответствует критерию "промышленная применимость".

Источники информации

1. Патент РФ на изобретение №2258914, кл. G01L 9/12, опубликовано 20.08.2005, бюл. №23.

2. Патент РФ на изобретение №2324159, кл. G01L 9/12, опубликовано 10.05 2008, бюл. №13.

1. Способ изготовления чувствительного элемента датчика давления жидких и газообразных сред, заключающийся в нанесении на стеклянную подложку фиксированного электрода, выполнении подвижного электрода и их соединении, отличающийся тем, что наносят метки совмещения на стеклянную подложку и подвижный электрод, выполненный в виде кремниевой пластины ориентации (100), на которой формируют рельефы различной глубины двухэтапным анизотропным травлением кремния через маску из нитрида кремния одновременно с обеих сторон пластины, соединение элементов осуществляют методом анодного сращивания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что анизотропное травление проводят водным раствором КОН с концентрацией 33% при температуре (92±2)°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке подложек для получения вогнуто-выпуклой структуры. .

Изобретение относится к технологии изготовления чувствительных элементов микроэлектромеханических систем. .

Изобретение относится к приборостроению и может применяться при изготовлении полупроводниковых микромеханических устройств, например чувствительных элементов интегральных датчиков.

Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых микро- и наноэлектронных устройств. .

Изобретение относится к технологии формирования наноэлектронных структур. .

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, а также однослойных и многослойных печатных плат для радиоэлектронной аппаратуры.

Изобретение относится к микро- и наноэлектронике и может быть использовано в производстве интегральных кремниевых химических и биосенсоров для автоматизированного контроля окружающей среды, в экологии, в химическом производстве, в биологии и медицине.

Изобретение относится к области технологических процессов изготовления микросистемной техники. .

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, а также однослойных и многослойных печатных плат.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для получения рельефа в диэлектрических и пьезоэлектрических подложках, содержащих в своем составе двуокись кремния, при изготовлении микромеханических приборов, кварцевых резонаторов и т.д.

Изобретение относится к жидкой композиции, способу получения кремниевой подложки и к способу получения подложки для головки для выброса жидкости

Изобретение относится к способу формирования рельефа из электронных и фотонных материалов и структурам и устройствам, изготовленным с использованием этого способа. Способ формирования рельефа из электронного или фотонного материала на подложке включает обработку поверхности подложки путем осаждения слоя модификации поверхностной энергии и структурирования упомянутого слоя модификации поверхностной энергии, чтобы обеспечить упомянутую поверхность рисунком, определяющим, где должен присутствовать упомянутый электронный или фотонный материал, формирование пленки из упомянутого электронного или фотонного материала на упомянутой подложке, причем пленка заполняет упомянутый рисунок, перекрывает края упомянутого рисунка и имеет области, простирающиеся за упомянутые края упомянутого рисунка, и наслоение адгезива на нижележащий материал и отрывание указанного адгезива для избирательного удаления областей упомянутого электронного или фотонного материала из упомянутой пленки с оставлением на упомянутой подложке упомянутого структурированного электронного или фотонного материала и упомянутого слоя модификации поверхностной энергии. Изобретение обеспечивает создание новой простой технологии формирования рельефа, которая позволяет структурировать полупроводниковые полимеры с высоким разрешением. 7 н. и 22 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к технологии создания сложных проводящих структур и может быть использовано в нанотехнологии, микроэлектронике для создания сверхминиатюрных приборов, интегральных схем и запоминающих устройств. Изобретение направлено на обеспечение формирование монокристаллических нанопроводников заданной геометрии в матрице собственного оксида. Способ формирования монокристаллических нанопроводников в матрице из собственного оксида включает нанесение на поверхность монокристаллической пластины маски с требуемой топологией формируемого монокристаллического нанопровода, травление открытых участков монокристаллической пластины с обеспечением отрицательных углов наклона стенок вытравливаемых углублений к исходной поверхности без нарушения сплошности материала пластины и последующее окисление монокристаллической пластины до смыкания оксида вокруг сохраненного в виде выступа проводящего вещества. Указанный результат достигается также тем, что перед проведением процесса окисления производится полное или частичное удаление маски. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к изготовлению конструктивных элементов микромеханических приборов на кремниевых монокристаллических подложках. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости изготовления и повышение качества структур. Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур включает нанесение защитной пленки на плоскую пластину из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности в плоскости (100), нанесение на нее с двух сторон защитного слоя фоторезиста, проведение одно-двухсторонней фотолитографии, вскрытие окон в защитной пленке, повторное нанесение защитной пленки, проведение одно-двухсторонней фотолитографии, вскрытие окон меньшего размера до поверхности пластины, проведение анизотропного травления в образовавшемся окне, стравливание защитной пленки и проведение анизотропного травления. Представлены альтернативные способы изготовления глубокопрофилированных структур. 5 ил.

Использование: для селекции электромагнитного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что микроструктурный элемент выполнен в виде перфорированной сеточной структуры, объем которой в основном выполнен из полимерной пленки и вся ее поверхность, включая внутренние полости, металлизирована. Технический результат: обеспечение возможности формирования перфорированных пленок в диапазоне толщин от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может применяться для изготовления конструктивных элементов микромеханических приборов на кремниевых монокристаллических подложках, а именно упругих подвесов и всего чувствительного элемента в целом, например для микромеханических акселерометров и гироскопов. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости изготовления и повышение качества структур. Способ микропрофилирования кремниевых структур включает нанесение защитной пленки на пластину из монокристаллического кремния, формирование из защитной пленки локальной маски в области формирования микропрофиля, анизотропное травление пластины монокристаллического кремния, нанесение защитной пленки, нанесение слоя поликристаллического кремния, анизотропное травление поликристаллического кремния, окисление поликристаллического кремния, травление диоксида кремния со вновь наносимой защитной пленки, травление защитной пленки до поверхности пластины и анизотропное травление в образовавшемся окне пластины монокристаллического кремния. Повторяют поочередно эти процессы необходимое количество раз до получения требуемого микропрофиля с последующим сглаживанием в изотропном или анизотропном травителе или анизотропном и изотропном травителях полученной поверхности. 2 ил.

Изобретение относится к подложке с маской для травления, которая нанесена при помощи алмазоподобного углерода, и способу изготовления указанной подложки. Способ изготовления подложки с маской для травления включает подготовку подложки, нанесение фоточувствительного материала на поверхность подложки, экспонирование и проявление фоточувствительного материала для формирования рисунка в фоторезисте, формирование покрывающей пленки из алмазоподобного углерода на поверхности подложки и поверхности рисунка в фоторезисте и отделение покрывающей пленки вместе с рисунком в фоторезисте для формирования рисунка из алмазоподобного углерода на поверхности подложки. Техническим результатом изобретения является создание подложки с маской для травления, обеспечивающей высокоточное нанесение рисунка. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для изготовления микроэлектромеханических структур. Сущность изобретения заключается в том, что способ защиты углов трехмерных микромеханических структур на кремниевой пластине с кристаллографической ориентацией (100) при глубинном анизотропном травлении в водном растворе гидрооксида калия КОН включает формирование масочного рисунка с элементами защиты углов, элементы защиты углов, имеющие диагональную форму на топологической маске, располагают под углом 45° к контурам жесткого центра, причем размеры изготовляемых трехмерных микромеханических структур определяются из определенных условий. Технический результат: обеспечение возможности повышения качества и увеличения процента выхода годных трехмерных микромеханических структур. 6 ил., 2 табл.

Изобретение относится к приборостроению и может применяться при изготовлении кремниевых микромеханических датчиков, таких как датчики давления и акселерометры. Сущность изобретения: в способе изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур на кремниевой пластине создают защитный слой, создают контрастный слой из материала, отличающегося от материала защитного слоя, формируют последовательными операциями фотолитографии и травления структуру заданного профиля до появления кремния в области максимальной глубины структуры, последующем чередованием травления кремния и оставшегося защитного слоя получают в кремнии заданный профиль. Вскрытие кремния в области максимальной глубины структуры проводят после создания защитного слоя, а затем наносят контрастный слой на защитный слой и на вскрытый участок кремния и проводят формирование структуры заданного профиля. Изобретение обеспечивает повышение точности изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур. 10 ил.

Изобретение может быть использовано для создания упругих подвесов, торсионов и других элементов (например, балок, мембран, струн) микромеханических устройств, например кремниевых гироскопов и акселерометров. Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства заключается в окислении плоской пластины из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности в плоскости (100), трехкратного проведения последовательности операций, состоящей из нанесения фоторезиста, вскрытия в нем окон методом двухсторонней фотолитографии и травления окисла по вскрытым окнам. На первом этапе травление окисла проводится до кремния, на втором на глубину, равную 2/3, а на третьем на глубину, равную 1/3 от его начальной толщины. Далее проводят жидкостное травление кремния на глубину, равную 0,5 H1, и дважды повторяют последовательность операций, состоящую из травления окисла на глубину, равную 1/3 от его начальной толщины, и жидкостного травления кремния. Изобретение обеспечивает улучшение качества и воспроизводимости технологии. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх