DD232981A1

DD232981A1 - Verfahren zur herstellung temperaturkompensierter duennschicht-thermosaeulen

Info

Publication number: DD232981A1
Application number: DD27160084A
Authority: DD
Inventors: Volker Baier
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1984-12-27
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1986-02-12

Abstract

Die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Detektoren vermittels einheitlicher Technologie mit moeglichst wenigen Prozessschritten anzugeben, wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass mittels ueblicher Vakuumbeschichtung Verfahren zur Herstellung temperaturkompensierter Duennschichtthermosaeulen, gekennzeichnet dadurch, dass mittels ueblicher Vakuumbeschichtung zunaechst eine aus einem geeigneten Material bestehende Schicht abgeschieden wird, aus der zugleich Strukturen fuer eine Thermoschenkelgruppe, als auch fuer eine auf der Waermesenke liegende Widerstandsschicht gleicher Schichtdicke gebildet werden und danach eine aus einem gegen das zuerst aufgebrachte Material grosse Thermokraft aufweisendes Material bestehende Schicht abgeschieden wird, aus der ausschliesslich die andere Thermoschenkelgruppe gebildet wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung temperaturkompensierter Dünnschicht-Thermosäulen, welches bevorzugt bei der Herstellung von Thermoschenkelpaarungen aus Elementen der II. und Vl. Hauptgruppe des PSE Anwendung findet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das elektrische Ausgangssignal einer Strahlungsthermosäule ist proportional der Temperaturdifferenz, die zwischen den aktiven und den Referenzverbindungsstellen der betreffenden Thermosäule bestehen. Schwankungen der Umgebungstemperatur beeinflussen die Temperatur der Referenzverbindungsstellen und verfälschen damit das Ausgangssignal von Thermosäulen. Strahlungsthermosäulen zeigen darüber hinaus eine Temperaturabhängigkeit der Empfindlichkeit durch die Temperaturabhängigkeit des Seebeck-Koeffizienten und des Wärmewiderstandes. Diese Temperatureinflüsse auf das Ausgangssignal sollen beseitigt werden. Man ordnet deshalb in bekannten Strahlungsthermosäulen in der Nähe der Referenzverbindungsstellen temperaturabhängige elektronische Bauelemente an und nutzt in speziellen Schaltungen deren Signal zur Kompensation der Störeinflüsse. In der De-OS 3.239.199 wird speziell vorgeschlagen, eine Siliziumdiode als Temperaturfühler einzusetzen. Dagegen wird in der JP-PS 57-113332 beschrieben, wie bei Verwendung von Silizium- oder Germaniumsubstraten in der Nähe der Referenzverbindungsstellen pn-Übergänge integriert werden. Es ist auch bekannt, als Temperaturfühler einen Thermistor (Baker, W. T.; Optical Spectra 11 [1977] 3, S. 44-45) bzw. eine Thermistor-Widerstandskombination (Katalog VertriebsgesellschaftLaser Components, BRD, Optoelektronik-Lasertechnik, 1983/84, S. 124-126) im Inneren des Detektorgehäuses bzw. an dessen Äußerem in gutem thermischem Kontakt zu befestigen. Außerdem ist bekannt, eine Widerstandsschicht mit geeignetem TK unmittelbar in der Nähe der Referenzverbindungsstellen zusätzlich, nach Ausbildung der Thermosäule, auf dem Substrat aufzubringen. Diese wird als Wismut-Dünnschichtwiderstandsstreifen von 25-250 Ohm ausgebildet (Datenblatt der Forschungsstelle für Meßtechnik und Automatisierung Jena, 1967, „Strahlungsthermoelement nach Kortum").

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß den bekannten Lösungen zur Temperaturkompensation wenigstens einer der folgenden Nachteile anhaftet:

— Die Kompensation erfolgt mit Mitteln, die nicht in eine einheitliche Herstellungstechnoiogie integrierbar sind.

— Die Herstellungstechnologie (wie im Falle des letzten beschriebenen Beispiels) ist mit einer Vielzahl von Strukturierungs- und Beschichtungsschritten verbunden und daher relativ aufwendig.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, ein einfaches Verfahren zur Herstellung temperaturkompensierter Dünnschicht-Thermosäulen anzugeben.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das die Herstellung temperaturkompensierter Dünnschicht-Thermosäulen vermittels einheitlicher Technologie mit möglichst wenigen Prozeßschritten ermöglicht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mittels üblicher Vakuumbeschichtung zunächst eine, aus geeignetem Material —wie bevorzugterweise mit Antimon dotiertes Wismut—bestehende Schicht abgeschieden wird, aus der zugleich Strukturen für eine Thermoschenkelgruppe, als auch für eine auf der Wärmesenke liegende Widerstandsschicht gleicher Schichtdicke gebildet werden und danach eine, aus einem gegen das zuerst aufgebrachte Material große Thermokraft aufweisendes Material — bevorzugterweise Antimon — bestehende Schicht abgeschieden wird, aus der aurschließlich die andere Thermoschenkelgruppe gebildet -d. Dabei wird den jeweiligen Schichten bevorzugt eine Dicke von 400 nm gegeben. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Funktionsschichten gleich in der erforderlichen Struktur aufzubringen bzvv. ihnen diese durch an sich bekannte lithografische Verfahren aus den jeweils geschlossenen Schichten zu geben. Besonders vorteilhaft sind unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgedehnte Kompensationsstrukturen herstellbar, die eine integrale Temperaturerfassung auf der Wärmesenke ermöglichen.

Ausführungsbeispiel

Zur näheren Illustration der Erfindung soll folgendes, die Erfindung bezüglich des für die Funktionsschichten verwendeten Materials nicht beschränkendes, Ausführungsbeispiel dienen.

Beil · 10"³Pa wird ein oberflächenpassiviertes Siliziumsubstrat mit Antimon versetztem Wismut (1100mg Bi + 100mg Sb Verdampfereinwaage) 70s mit einer Verdampfungsrate von ca. 60Ä/s beschichtet. Aus dieser Schicht werden sowohl die Wismutthermoschenkel als auch zumindest eine auf der Wärmesenke liegende Widerstandsschicht strukturiert. Bei bevorzugten Schichtdicken von 400nm wird der Widerstandsschicht eine bevorzugte mittlere resultierende Strukturlänge von 20,15mm, beispielsweise in Mäanderform, gegeben. Danach wird eine reine Antimonbeschichtung vorgenommen. Aus der ebenfalls bevorzugterweise 400 nm dicken Antimonschicht werden dann ausschließlich die Antimonthermoschenkelgruppen gebildet.

Claims

Patentanspruch:

1. Verfahren zur Herstellung temperaturkompensierter Dünnschichtthermosäulen, gekennzeichnet dadurch, daß mittels üblicher Vakuumbeschichtung zunächst eine aus einem geeigneten Material bestehende Schicht abgeschieden wird, aus der zugleich Strukturen für eine Thermoschenkelgruppe, als auch für eine auf der Wärmesenke liegende Widerstandsschicht gleicher Schichtdicke gebildet werden und danach eine aus einem gegen das zuerst aufgebrachte Material große Thermokraft aufweisendes Material bestehende Schicht abgeschieden wird, aus der ausschließlich die andere Thermoschenkelgruppe gebildet wird.
2. Verfahren nach Punkt 1., gekennzeichnet dadurch, daß für die zuerst abgeschiedene Schicht im wesentlichen Bi gewählt wird.
3. Verfahren nach Punkt 1. und 2., gekennzeichnet dadurch, daß der Bi-Schicht eine Dicke von vorzugsweise 400 nm gegeben wird.
4. Verfahren nach Punkt 1., gekennzeichnet dadurch, daß für die zweite abgeschiedene Schicht Sb gewählt wird.
5. Verfahren nach Punkt 1. und 4., gekennzeichnet dadurch, daß der Sb-Schicht eine Dicke von vorzugsweise 400 nm gegeben wird.