DE102008041587B4 - Microstructured temperature sensor element with additional IR-absorbing layer - Google Patents
Microstructured temperature sensor element with additional IR-absorbing layer Download PDFInfo
- Publication number
- DE102008041587B4 DE102008041587B4 DE102008041587.1A DE102008041587A DE102008041587B4 DE 102008041587 B4 DE102008041587 B4 DE 102008041587B4 DE 102008041587 A DE102008041587 A DE 102008041587A DE 102008041587 B4 DE102008041587 B4 DE 102008041587B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- infrared radiation
- radiation absorbing
- sensor element
- etching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009623 Bosch process Methods 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000003197 gene knockdown Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/0225—Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
- G01J5/024—Special manufacturing steps or sacrificial layers or layer structures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements, umfassend die folgende Schichtenfolge: eine dotierte Halbleiterschicht (7') mit einer ihren Wert temperaturabhängig ändernden elektrischen Eigenschaft; eine dielektrische Schicht (12); und eine Passivierungsschicht (17), wobei auf der Passivierungsschicht (17) weiterhin eine aus der Gasphase abgeschiedene Schicht aus Infrarotstrahlung absorbierendem Material (21) angeordnet ist, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer dotierten Halbleiterschicht (7') mit einer ihren Wert temperaturabhängig ändernden elektrischen Eigenschaft; b) Auftragen einer dielektrischen Schicht (12) auf die Halbleiterschicht; c) Auftragen einer Passivierungsschicht (17) auf die dielektrische Schicht; d) Auftragen einer Infrarotstrahlung absorbierenden Schicht (22) aus der Gasphase auf die Passivierungsschicht (17); e) Auftragen einer Maskierungsschicht (22) auf die Infrarotstrahlung absorbierende Schicht (21), wobei vorbestimmte Bereiche der Infrarotstrahlung absorbierenden Schicht (21) von der Maskierungsschicht (22) nicht bedeckt werden; f) Ätzen der nicht durch die Maskierungsschicht (22) abgedeckten Bereiche der Infrarotstrahlung absorbierenden Schicht (21), wobei das Ätzen der Infrarotstrahlung absorbierenden Schicht (21) im gleichen Verfahrensschritt wie das Ätzen eines Teils der dotierten Halbleiterschicht erfolgt.Method for producing a sensor element, comprising the following layer sequence: a doped semiconductor layer (7 ') having an electrical property which varies in temperature as a function of its value; a dielectric layer (12); and a passivation layer (17) further comprising a vapor deposited layer of infrared radiation absorbing material (21) on the passivation layer (17), comprising the steps of: a) providing a doped semiconductor layer (7 ') having a temperature dependent value changing electrical property; b) applying a dielectric layer (12) to the semiconductor layer; c) applying a passivation layer (17) to the dielectric layer; d) applying an infrared radiation absorbing layer (22) from the gas phase to the passivation layer (17); e) applying a masking layer (22) to the infrared radiation absorbing layer (21), wherein predetermined areas of the infrared radiation absorbing layer (21) are not covered by the masking layer (22); f) etching the regions of the infrared radiation absorbing layer (21) not covered by the masking layer (22), the etching of the infrared radiation absorbing layer (21) taking place in the same process step as the etching of a part of the doped semiconductor layer.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mikrostrukturiertes Sensorelement, umfassend eine Schichtenfolge aus einer dotierten Halbleiterschicht mit einer ihren Wert temperaturabhängig ändernden elektrischen Eigenschaft, einer dielektrischen Schicht, einer Passivierungsschicht und einer IR-Strahlung absorbierenden Schicht. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sensorelements sowie ein Sensorarray für die ortsaufgelöste Detektion von Infrarotstrahlung, umfassend solche Sensorelemente.The present invention relates to a microstructured sensor element, comprising a layer sequence comprising a doped semiconductor layer having a temperature-dependent electrical property, a dielectric layer, a passivation layer and an IR radiation-absorbing layer. It further relates to a method for producing such a sensor element as well as a sensor array for the spatially resolved detection of infrared radiation, comprising such sensor elements.
Halbleitersensoren können Temperaturänderungen, beispielsweise durch Infrarotstrahlung, über die elektrischen Eigenschaften von Halbleiterbauelementen wie Dioden detektieren. Zur Verbesserung der Leistungen von diesen Sensoren können die Sensorelemente, welche die Aufgabe der Temperaturdetektion übernehmen, mit Infrarot-(IR-)Strahlung absorbierenden Schichten versehen werden. Üblicherweise werden diese Absorberschichten mittels Dickschichttechnik im Pastendruck realisiert. Nachteilig hieran ist jedoch die Notwendigkeit von separaten Verfahrensschritten in der Herstellung. Weiterhin lässt sich die Kristallinität der Absorberschicht durch Dickschichtverfahren nur begrenzt einstellen. Weiterhin können durch diese Technik nicht so kleine Strukturen wie bei anderen Verfahren in der Halbleiterstrukturierung erreicht werden. Zudem wird durch das Pastendruckverfahren mechanisch auf das Sensorelement eingewirkt. Dieses kann bei den vorhandenen empfindlichen Strukturen zur Schädigung und damit Ausfall des Sensors führen. Folglich steht dieses einer weiteren Miniaturisierung der Sensorelemente entgegen.Semiconductor sensors can detect temperature changes, for example by infrared radiation, via the electrical properties of semiconductor devices such as diodes. To improve the performance of these sensors, the sensor elements, which take over the task of temperature detection, be provided with infrared (IR) radiation absorbing layers. Usually, these absorber layers are realized by means of thick-film technology in paste printing. However, a disadvantage of this is the need for separate process steps in the production. Furthermore, the crystallinity of the absorber layer can only be adjusted to a limited extent by thick-film processes. Furthermore, this technique can not achieve structures as small as other methods in semiconductor patterning. In addition, the paste printing process mechanically acts on the sensor element. This can lead to damage to the existing sensitive structures and thus failure of the sensor. Consequently, this precludes further miniaturization of the sensor elements.
Sensoren, die von alternativen Möglichkeiten der Auftragung von IR-absorbierenden Schichten profitieren können, sind in
In
In
In
In
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß vorgeschlagen wird ein mikrostrukturiertes Sensorelement, welches gemäß einem der nachfolgend beschriebenen Verfahren hergestellt ist, umfassend die folgende Schichtenfolge:
eine dotierte Halbleiterschicht mit einer ihren Wert temperaturabhängig ändernden elektrischen Eigenschaft;
eine dielektrische Schicht; und
eine Passivierungsschicht;
wobei auf der Passivierungsschicht weiterhin eine aus der Gasphase abgeschiedene Schicht aus Infrarotstrahlung absorbierendem Material angeordnet ist.According to the invention, a microstructured sensor element which is produced according to one of the methods described below, comprising the following layer sequence:
a doped semiconductor layer having an electrical property that varies in temperature as a function of its value;
a dielectric layer; and
a passivation layer;
wherein on the passivation layer further a vapor deposited layer of infrared radiation absorbing material is arranged.
Mikrostrukturierte Sensorelemente im Sinne der vorliegenden Erfindung sind hierbei Sensorelemente, deren funktionelle Strukturen Abmessungen im Mikrometerbereich aufweisen. Beispielsweise können diese funktionellen Strukturen eine Länge, Höhe und/oder Breite von ≥ 1 μm bis ≤ 500 μm aufweisen.In this case, microstructured sensor elements in the sense of the present invention are sensor elements whose functional structures have dimensions in the micrometer range. For example, these functional structures may have a length, height and / or width of ≥ 1 μm to ≦ 500 μm.
Eine temperaturabhängig veränderliche elektrische Eigenschaft in der dotierten Halbleiterschicht kann unter Anderem der elektrische Widerstand, die Stromstärke des durch das Sensorelement fließenden Stroms oder der Spannungsabfall an dem Sensorelement sein.A temperature-dependent variable electrical property in the doped semiconductor layer may be, among other things, the electrical resistance, the current intensity of the current flowing through the sensor element, or the voltage drop across the sensor element.
Die dielektrische Schicht auf der Halbleiterschicht kann beispielsweise durch thermische Oxidation oder durch Tetraethoxysilan-Oxidation (TEOS-Oxidation) der Halbleiterschicht erhalten werden. Sie kann neben ihrer elektrisch isolierenden Aufgabe auch mechanische Funktionen wahrnehmen, beispielsweise um eine Verbindung zwischen Sensorelement und einem das Sensorelement letztendlich tragenden Substrat herzustellen.The dielectric layer on the semiconductor layer can be obtained, for example, by thermal oxidation or by tetraethoxysilane oxidation (TEOS oxidation) of the semiconductor layer. In addition to its electrically insulating task, it can also perform mechanical functions, for example in order to establish a connection between the sensor element and a substrate ultimately supporting the sensor element.
Die Passivierungsschicht umfasst vorzugsweise Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrid. Sie kann als eine Schicht oder aber als Abfolge mehrerer Schichten ausgeführt sein.The passivation layer preferably comprises silicon oxide and / or silicon nitride. It can be implemented as a layer or as a sequence of several layers.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf der Passivierungsschicht eine aus der Gasphase abgeschiedene Schicht aus Infrarotstrahlung absorbierendem Material angeordnet ist. Diese Schicht wandelt im Sensorbetrieb Infrarotstrahlung in Wärme um, beispielsweise durch elektrisch aktive Dotierstoffe in der Schicht. Diese kann durch Dünnschichttechniken erhalten werden. According to the invention, it is provided that a layer of infrared radiation-absorbing material deposited from the gas phase is arranged on the passivation layer. This layer converts infrared radiation into heat during sensor operation, for example by means of electrically active dopants in the layer. This can be obtained by thin-film techniques.
In einer Ausführungsform des Sensorelements umfasst die Infrarotstrahlung absorbierende Schicht Silizium, Silizium-Germanium, Siliziumcarbid und/oder Siliziumdioxid und es liegen diese Materialien dotiert und/oder undotiert vor. Solche Materialien sind mit üblichen Prozessen in der Halbleiteroberflächentechnik kompatibel und lassen sich durch Masken strukturiert präzise aus der Gasphase abscheiden. Das Material kann einkristallin, polykristallin oder amorph vorliegen. Vorteilhaft ist auch, dass diese Materialien selbst nach einer Abscheidung auch mittels Trockenätzprozessen strukturieren lassen. Die zum Dotieren verwendeten Elemente sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend Bor, Aluminium, Stickstoff, Phosphor, Arsen und/oder Antimon. Die Dotierungselemente können beispielsweise in einer Atomkonzentration, bezogen auf das Material der Infrarotstrahlung absorbierenden Schicht, von ≥ 1012/cm3 bis ≤ 1019/cm3 oder vorzugsweise von ≥ 1015/cm3 bis ≤ 1018/cm3 vorliegen. In einer anderen Alternative ist die Konzentration von Dotierungselementen so hoch gewählt, dass man in den Bereich einer Legierung kommt. Hier kann die Konzentration der Dotierungselemente ≥ 1019/cm3 bis ≤ 1023/cm3 oder vorzugsweise von ≥ 1020/cm3 bis ≤ 1022/cm3 betragen.In one embodiment of the sensor element, the infrared radiation absorbing layer comprises silicon, silicon germanium, silicon carbide and / or silicon dioxide and these materials are doped and / or undoped. Such materials are compatible with conventional processes in semiconductor surface technology and can be masked precisely deposited from the gas phase. The material can be monocrystalline, polycrystalline or amorphous. It is also advantageous that these materials, even after deposition, can also be structured by means of dry etching processes. The elements used for doping are preferably selected from the group comprising boron, aluminum, nitrogen, phosphorus, arsenic and / or antimony. The doping elements can be present, for example, in an atomic concentration, based on the material of the infrared-absorbing layer, of ≥ 10 12 / cm 3 to ≦ 10 19 / cm 3 or preferably of ≥ 10 15 / cm 3 to ≦ 10 18 / cm 3 . In another alternative, the concentration of doping elements is chosen so high that it comes within the range of an alloy. Here, the concentration of the doping elements can be ≥ 10 19 / cm 3 to ≦ 10 23 / cm 3 or preferably from ≥ 10 20 / cm 3 to ≦ 10 22 / cm 3 .
In einer weiteren Ausführungsform des Sensorelements beträgt die Dicke der Infrarotstrahlung absorbierenden Schicht ≥ 1 μm bis ≤ 15 μm. Die Dicke kann vorteilhafterweise auch ≥ 2 μm bis ≤ 10 μm betragen. Absorberschichten dieser Dicke weisen eine geringe thermische Isolierung auf, so dass das Ansprechverhalten der Sensoren bei Temperaturwechseln schneller ist.In a further embodiment of the sensor element, the thickness of the infrared radiation-absorbing layer is ≥ 1 μm to ≦ 15 μm. The thickness may advantageously also be ≥ 2 μm to ≦ 10 μm. Absorber layers of this thickness have a low thermal insulation, so that the response of the sensors is faster with temperature changes.
In einer weiteren Ausführungsform des Sensorelements umfasst die dotierte Halbleiterschicht eine monokristalline Schicht mit mindestens einem pn-Übergang zwischen einem positiv dotierten Bereich und einem negativ dotierten Bereich. Hierbei ist es bevorzugt, dass die monokristalline Schicht epitaktisch aufgewachsenes n-dotiertes Silizium umfasst und der pn-Übergang durch p+- und n+-dotiertes Silizium gebildet wird. Indem die Sensorelemente in einer epitaktischen und somit monokristallinen Schicht ausgebildet werden, kann das Signalrauschen sehr gering gehalten werden. Dieses ist insbesondere bei der Ausbildung von Dioden vorteilhaft. Der n+-Bereich kann hierbei dazu dienen, die Verbindung zwischen metallischen Kontaktleitungen zur Halbleiterschicht herzustellen. Hierdurch wird die Ausbildung eines Schottky-Kontakts zwischen dem Metall und dem hochdotierten Bereich vermieden. Die eigentliche Diode wird zwischen dem n-dotierten Bereich und dem p+-dotierten Bereich ausgebildet, der aufgrund seiner hohen Dotierung ebenfalls keinen Schottky-Kontakt zum Metall bildet.In a further embodiment of the sensor element, the doped semiconductor layer comprises a monocrystalline layer having at least one pn junction between a positively doped region and a negatively doped region. In this case, it is preferred that the monocrystalline layer comprises epitaxially grown n-doped silicon and the pn junction is formed by p + and n + -doped silicon. By forming the sensor elements in an epitaxial and thus monocrystalline layer, the signal noise can be kept very low. This is particularly advantageous in the formation of diodes. The n + region may serve to establish the connection between metallic contact lines to the semiconductor layer. This avoids the formation of a Schottky contact between the metal and the heavily doped region. The actual diode is formed between the n-doped region and the p + -doped region, which also does not form a Schottky contact with the metal due to its high doping.
In einer weiteren Ausführungsform des Sensorelements ist das Sensorelement oberhalb einer in dem das Sensorelement tragenden Substrat ausgebildeten Kaverne angeordnet. Auf diese Weise ist das Sensorelement vom Substrat thermisch entkoppelt. Hierdurch können Erwärmungen des Substrats, wie sie während des Betriebs eines elektrischen Bauteils auftreten, die Temperaturmessung des Sensorelements weniger beeinflussen. Jedes Sensorelement kann für sich einer Kaverne zugeordnet sein oder es können mehrere Sensorelemente über einer gemeinsamen Kaverne liegen.In a further embodiment of the sensor element, the sensor element is arranged above a cavern formed in the substrate carrying the sensor element. In this way, the sensor element is thermally decoupled from the substrate. As a result, heating the substrate, as they occur during operation of an electrical component, less affect the temperature measurement of the sensor element. Each sensor element can be assigned to a cavern or several sensor elements can lie above a common cavern.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements, wobei das Sensorelement die folgende Schichtenfolge umfasst:
eine dotierte Halbleiterschicht mit einer ihren Wert temperaturabhängig ändernden elektrischen Eigenschaft;
eine dielektrische Schicht; und
eine Passivierungsschicht;
wobei auf der Passivierungsschicht weiterhin eine aus der Gasphase abgeschiedene Schicht aus Infrarotstrahlung absorbierendem Material angeordnet ist. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- a) Bereitstellen einer dotierten Halbleiterschicht mit einer ihren Wert temperaturabhängig ändernden elektrischen Eigenschaft;
- b) Auftragen einer dielektrischen Schicht auf die Halbleiterschicht;
- c) Auftragen einer Passivierungsschicht auf die dielektrische Schicht;
- d) Auftragen einer Infrarotstrahlung absorbierenden Schicht aus der Gasphase auf die Passivierungsschicht;
- e) Auftragen einer Maskierungsschicht auf die Infrarotstrahlung absorbierende Schicht, wobei vorbestimmte Bereiche der Infrarotstrahlung absorbierenden Schicht von der Maskierungsschicht nicht bedeckt werden;
- f) Ätzen der nicht durch die Maskierungsschicht abgedeckten Bereiche der Infrarotstrahlung absorbierenden Schicht.
a doped semiconductor layer having an electrical property that varies in temperature as a function of its value;
a dielectric layer; and
a passivation layer;
wherein on the passivation layer further a vapor deposited layer of infrared radiation absorbing material is arranged. The method comprises the steps:
- a) providing a doped semiconductor layer having a value whose temperature varies depending on the electrical property;
- b) applying a dielectric layer to the semiconductor layer;
- c) applying a passivation layer to the dielectric layer;
- d) applying an infrared radiation absorbing layer from the gas phase to the passivation layer;
- e) applying a masking layer to the infrared radiation absorbing layer, wherein predetermined areas of the infrared radiation absorbing layer are not covered by the masking layer;
- f) etching the areas of the infrared radiation absorbing layer not covered by the masking layer.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Infrarotstrahlung absorbierende Schicht mittels Sputtern, plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung und/oder niederdruck-chemischer Gasphasenabscheidung aufgetragen. So kann daher insbesondere eine Silizium, Silizium-Germanium und/oder Siliziumcarbid umfassende Schicht aufgetragen werden. Durch die Anwendung dieser Dünnschichttechniken kann die Dicke der aufgetragenen Schicht beispielsweise in einem Bereich von ≥ 1 μm bis ≤ 15 μm oder vorteilhafterweise auch ≥ 2 μm bis ≤ 10 μm liegen.In one embodiment of the method, the infrared radiation absorbing layer is applied by sputtering, plasma assisted chemical vapor deposition and / or low pressure chemical vapor deposition. Thus, in particular, a layer comprising silicon, silicon germanium and / or silicon carbide can be applied. By applying this Thin-film techniques, the thickness of the applied layer, for example, in a range of ≥ 1 micron to ≤ 15 microns or advantageously also ≥ 2 microns to ≤ 10 microns.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Ätzen der Infrarotstrahlung absorbierenden Schicht mittels eines Plasma-Ätzprozesses. Vorteilhaft hieran ist, dass das gleiche Ätzmedium wie in anderen Strukturierungsschritten bei der Herstellung des Sensorelements verwendet werden kann und so die Prozessführung nicht weiter verkompliziert wird. Vorzugsweise erfolgt das Ätzen in einem Schwefelhexafluorid-Plasmaprozess.In a further embodiment of the method, the etching of the infrared-absorbing layer takes place by means of a plasma etching process. The advantage of this is that the same etching medium as in other structuring steps can be used in the production of the sensor element and thus the process control is not further complicated. Preferably, the etching is carried out in a sulfur hexafluoride plasma process.
Erfindungsgemäß erfolgt das Ätzen der Infrarotstrahlung absorbierenden Schicht im gleichen Verfahrensschritt wie das Ätzen eines Teils der dotierten Halbleiterschicht. Auch hier zeigt sich der Vorteil einer vereinfachten Prozessführung.According to the invention, the etching of the infrared-absorbing layer is carried out in the same method step as the etching of a part of the doped semiconductor layer. Here, too, shows the advantage of simplified process management.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Sensorarray für die ortsaufgelöste Detektion von Infrarotstrahlung, umfassend Sensorelemente gemäß der vorliegenden Erfindung.Another object of the invention is a sensor array for the spatially resolved detection of infrared radiation comprising sensor elements according to the present invention.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Hierbei zeigen:The invention will be further explained with reference to the drawings, but without being limited thereto. Hereby show:
In dem Substrat
Die Schicht
Auf der n-dotierten epitaktischen Schicht
Die eine oder mehreren dielektrischen Schichten
In einem Backend-Schaltungsprozess werden Metallisierungen und Passivierungen, zum Beispiel eine Metallisierungsschicht
Vorteilhafterweise werden durch die Metallisierungsschicht
Hierbei können eine oder mehrere Metallisierungsschichten
In der Schicht
In
Im selben Ätzschritt wird nicht nur das Silizium des Substrats
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102008041587.1A DE102008041587B4 (en) | 2008-08-27 | 2008-08-27 | Microstructured temperature sensor element with additional IR-absorbing layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102008041587.1A DE102008041587B4 (en) | 2008-08-27 | 2008-08-27 | Microstructured temperature sensor element with additional IR-absorbing layer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102008041587A1 DE102008041587A1 (en) | 2010-03-04 |
| DE102008041587B4 true DE102008041587B4 (en) | 2017-07-20 |
Family
ID=41605844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102008041587.1A Expired - Fee Related DE102008041587B4 (en) | 2008-08-27 | 2008-08-27 | Microstructured temperature sensor element with additional IR-absorbing layer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102008041587B4 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012203440A1 (en) | 2012-03-05 | 2013-09-05 | Robert Bosch Gmbh | Infrared sensor with acceleration sensor and method for operating an infrared sensor |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE68923589T2 (en) * | 1988-08-12 | 1996-01-18 | Texas Instruments Inc | Infrared detector. |
| US20010028035A1 (en) * | 2000-03-30 | 2001-10-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Infrared sensor and manufacturing method thereof |
| US6552344B1 (en) * | 1999-11-30 | 2003-04-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Infrared detector and method of making the infrared detector |
| US6750452B1 (en) * | 2001-12-04 | 2004-06-15 | Ihi Aerospace Co., Ltd. | Thermal type-infrared detection device and method for manufacturing the same, and array of thermal type-infrared detection device |
| DE102006028435A1 (en) * | 2006-06-21 | 2007-12-27 | Robert Bosch Gmbh | Sensor and method for its production |
-
2008
- 2008-08-27 DE DE102008041587.1A patent/DE102008041587B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE68923589T2 (en) * | 1988-08-12 | 1996-01-18 | Texas Instruments Inc | Infrared detector. |
| US6552344B1 (en) * | 1999-11-30 | 2003-04-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Infrared detector and method of making the infrared detector |
| US20010028035A1 (en) * | 2000-03-30 | 2001-10-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Infrared sensor and manufacturing method thereof |
| US6750452B1 (en) * | 2001-12-04 | 2004-06-15 | Ihi Aerospace Co., Ltd. | Thermal type-infrared detection device and method for manufacturing the same, and array of thermal type-infrared detection device |
| DE102006028435A1 (en) * | 2006-06-21 | 2007-12-27 | Robert Bosch Gmbh | Sensor and method for its production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102008041587A1 (en) | 2010-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2035326B1 (en) | Sensor having diode pixels and method for producing the same | |
| EP1846319B1 (en) | Micromechanical component and corresponding production method | |
| DE4341271B4 (en) | Crystalline material acceleration sensor and method of making this acceleration sensor | |
| EP1774572B1 (en) | Method for etching a layer on a substrate | |
| EP1296122B1 (en) | Sensor for contactless measuring of a temperature | |
| WO2007054380A1 (en) | Sensor | |
| DE102012216618A1 (en) | Arrangement of at least two wafers for detecting electromagnetic radiation and method for producing the arrangement | |
| DE4016472C2 (en) | ||
| DE4318466A1 (en) | Micromechanical sensor and method for its production | |
| DE102009045428A1 (en) | Manufacturing method for a micromechanical component and micromechanical component | |
| DE102016209024A1 (en) | Semiconductor devices, including semiconductor structures and methods of making the same | |
| DE102008043084A1 (en) | Method for producing monocrystalline piezoresistors and pressure sensor elements with such piezoresistors | |
| DE102008054481A1 (en) | Sensor and method for its production | |
| DE102008041750A1 (en) | Thermally decoupled microstructured reference element for sensors | |
| DE4215722C2 (en) | Sensor substrate with a membrane and method for its production | |
| DE102008002157B4 (en) | Sensor element for measuring infrared radiation and process for its manufacture | |
| DE102012208220A1 (en) | Infrared sensor device and method of manufacturing an infrared sensor device | |
| DE102008041587B4 (en) | Microstructured temperature sensor element with additional IR-absorbing layer | |
| DE112015002133T5 (en) | Bolometer and method for measuring electromagnetic radiation | |
| DE102011005316A1 (en) | Temperature sensor and manufacturing method thereof | |
| DE102011102007A1 (en) | Photodiode and manufacturing process | |
| DE3545244A1 (en) | STRUCTURED SEMICONDUCTOR BODY | |
| EP0226739B1 (en) | Structured semiconductor body | |
| EP1306348B1 (en) | Method for the manufacture of a membrane sensor unit and membrane sensor unit | |
| EP2856095B1 (en) | Infrared sensor device and method for producing an infrared sensor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |