DE102012217881A1 - Sensor arrangement and manufacturing method - Google Patents

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Abstract

Eine Sensoranordnung umfasst eine Vielzahl Sensorelemente, die in einer Ebene zweidimensional angeordnet sind, Abstandselemente an der Unterseite der Sensoranordnung, um einen Hohlraum unter den Sensorelementen zu definieren und eine Vielzahl elektrischer Leitungen zur individuellen Verbindung mit jedem Sensorelement, wobei die Leitungen mit den Abstandselementen integriert ausgeführt sind.A sensor arrangement comprises a plurality of sensor elements which are arranged two-dimensionally in a plane, spacer elements on the underside of the sensor arrangement in order to define a cavity under the sensor elements and a plurality of electrical lines for the individual connection to each sensor element, the lines being integrated with the spacer elements are.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung mit einer Vielzahl Sensorelemente. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Sensoranordnung mit thermischen Sensorelementen zur Bestimmung ortsaufgelöster Temperaturen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Sensoranordnung. The present invention relates to a sensor arrangement with a plurality of sensor elements. In particular, the invention relates to a sensor arrangement with thermal sensor elements for determining spatially resolved temperatures. Furthermore, the invention relates to a method for producing the sensor arrangement.

Eine Vielzahl von Sensoren benötigt für ihre Funktion eine gewisse Unabhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Einige Sensoren basieren auf einem Funktionsprinzip, nach dem eine zu detektierende physikalische oder chemische Größe in Form von eingebrachter Energie die Temperatur des Sensors leicht verändert. Ein Sensorelement eines solchen Sensors wird typischerweise auf einer Membran hergestellt, um eine thermische Entkopplung des Sensorelements von einer Umgebung oder von einem benachbarten Sensorelement sicherzustellen. Typische Anwendungen sind chemische Sensoren zur Messung von Umwandlungsenergie oder thermische Sensoren zur Strahlungsmessung. Die Sensoren zur Strahlungsmessung können insbesondere Thermopiles, die auf dem thermoelektrischen Effekt basieren, Bolometer, die auf dem thermoresistiven Effekt basieren oder Pyrosensoren, die auf dem pyorelektrischen Effekt basieren, umfassen. A large number of sensors require a certain independence from the ambient temperature for their function. Some sensors are based on a functional principle according to which a physical or chemical quantity to be detected in the form of introduced energy slightly changes the temperature of the sensor. A sensor element of such a sensor is typically fabricated on a membrane to ensure thermal decoupling of the sensor element from an environment or from an adjacent sensor element. Typical applications include chemical sensors for measuring conversion energy or thermal sensors for radiation measurement. The radiation measuring sensors may in particular comprise thermopiles based on the thermoelectric effect, bolometers based on the thermoresistive effect or pyrosensors based on the pyroelectric effect.

Umfasst der Sensor mehr als nur ein Sensorelement, so kann eine größere Anzahl von Informationen gleichzeitig abgetastet werden, wobei die Sensorelemente in der Regel nebeneinander angeordnet sind, so dass jedes Sensorelement einem Messort zugeordnet ist. Ist die Anzahl der Sensorelemente groß genug, so kann ein bildgebendes Verfahren Gebrauch von den gleichzeitig abgetasteten Werten machen. Zur Erhöhung einer Auflösung des bereitgestellten Bilds wird eine möglichst große Anzahl Sensorelemente mit möglichst kleinen Abmessungen erfordert. If the sensor comprises more than just one sensor element, then a larger number of information can be sampled simultaneously, the sensor elements generally being arranged next to one another, so that each sensor element is assigned to one measurement location. If the number of sensor elements is large enough, an imaging process can make use of the values sampled simultaneously. To increase the resolution of the image provided, the largest possible number of sensor elements with the smallest possible dimensions is required.

Beispielsweise kann eine Infrarot-Spektroskopie oder Infrarot-Bildgebung mittels eines solchen Sensors durchgeführt werden. Mikrobolometeranordnungen sind für die Thermografie und für Nachtsichtgeräte in Personenkraftfahrzeugen im Handel erhältlich. Eine Sensoranordnung mit einer großen Anzahl Sensorelemente, einer hohen Empfindlichkeit und vorzugsweise geringem Übersprechen zwischen den einzelnen Sensorelementen ist jedoch komplex und erfordert eine aufwendige Herstellung, die sehr kostspielig sein kann. Oft erhöht die Notwendigkeit einer Kühlung des Sensors die Komplexität einer Sensoranordnung, den Energieverbrauch und die Kosten, beispielsweise bei gekühlten Quantendetektoren. For example, infrared spectroscopy or infrared imaging can be performed by means of such a sensor. Microbolometer assemblies are commercially available for thermography and for night vision devices in passenger cars. However, a sensor arrangement with a large number of sensor elements, a high sensitivity and preferably low crosstalk between the individual sensor elements is complex and requires a complex production, which can be very costly. Often, the need to cool the sensor increases the complexity of a sensor array, power consumption, and cost, such as with cooled quantum detectors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoranordnung mit einer Vielzahl Sensorelemente anzugeben, die mit verringerten Kosten herstellbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe eines Herstellungsverfahrens für die Sensoranordnung. Die Erfindung löst diese Aufgaben mittels einer Sensoranordnung und eines Verfahrens mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder. The invention has for its object to provide a sensor array with a plurality of sensor elements, which can be produced at a reduced cost. Another object of the invention is to specify a manufacturing method for the sensor arrangement. The invention solves these objects by means of a sensor arrangement and a method having the features of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.

Eine erfindungsgemäße Sensoranordnung umfasst eine Vielzahl Sensorelemente, die in einer Ebene zweidimensional angeordnet sind, Abstandselemente an der Unterseite der Sensoranordnung, um einen Hohlraum unter den Sensorelementen zu definieren und eine Vielzahl elektrischer Leitungen zur individuellen Verbindung mit jedem Sensorelement, wobei die Leitungen mit den Abstandselementen integriert ausgeführt sind. A sensor arrangement according to the invention comprises a plurality of sensor elements arranged two-dimensionally in a plane, spacer elements on the underside of the sensor arrangement to define a cavity below the sensor elements and a plurality of electrical lines for individual connection to each sensor element, the lines being integrated with the spacer elements are executed.

Erfindungsgemäß ist es möglich, die Leitungen der Sensorelemente außerhalb der Ebene, in der sie angeordnet sind, von den Sensorelementen wegzuführen. Eine zur Verfügung stehende Fläche in der Ebene kann so in verringertem Maß für Leitungen verwendet werden. Die Sensorelemente können so vergrößert oder ihre Zahl pro Fläche in der Ebene (Füllfaktor) gesteigert sein. Der Durchmesser der Abstandshalter kann verkleinert sein, so dass weniger Wärme über die Abstandshalter geleitet werden kann, wodurch die Empfindlichkeit der Sensorelemente gesteigert sein kann. According to the invention, it is possible to lead the lines of the sensor elements away from the sensor elements outside the plane in which they are arranged. An available area in the plane can thus be used to a reduced extent for cables. The sensor elements can thus be increased or their number per area in the plane (fill factor) increased. The diameter of the spacers may be reduced so that less heat can be passed over the spacers, which may increase the sensitivity of the sensor elements.

Ferner kann eine mittlere Leitungslänge, die zwischen einem Sensorelement und einer Auswerteeinrichtung liegt, verkleinert sein. Eine Abweichung von Leitungslängen von der mittleren Leitungslänge kann gleichzeitig klein gehalten sein. Darüber hinaus kann die Anordnung der Leitungsenden einer Anordnung von individuell den Sensorelementen zugeordneten Auswerteeinrichtungen erleichtert sein. Die Struktur der Sensoranordnung kann unabhängig von einer Anzahl umfasster Sensorelemente sein, so dass ein einfacher Aufbau des Sensors möglich ist. Die Sensoranordnung kann mit verringertem Aufwand und gesenkten Kosten herstellbar sein. Dadurch können neue kommerzielle Anwendungen erschlossen werden, für die eine hochintegrierte Sensoranordnung bislang zu teuer war. Furthermore, a mean line length, which lies between a sensor element and an evaluation device, can be reduced. A deviation of line lengths from the average line length can be kept small at the same time. In addition, the arrangement of the line ends of an arrangement of individually associated with the sensor elements evaluation can be facilitated. The structure of the sensor arrangement can be independent of a number of comprehensive sensor elements, so that a simple construction of the sensor is possible. The sensor arrangement can be produced with reduced effort and reduced costs. As a result, new commercial applications can be developed for which a highly integrated sensor arrangement was previously too expensive.

In einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Leitungen der Sensorelemente an Abstandselementen entlang, die an das jeweilige Sensorelement angrenzen. So kann jedem Sensorelement wenigstens ein Abstandselement zugewiesen sein, in oder an dem eine Leitung des Sensorelements verläuft. Der Hohlraum unter der Sensoranordnung kann dabei in eine Vielzahl Hohlräume unterteilt sein, so dass beispielsweise jeweils unter einer vorbestimmten Anzahl Sensorelemente ein Hohlraum besteht. Die Anordnung der Abstandselemente kann die Anordnung der Sensorelemente der Sensoranordnung reflektieren. Dementsprechend kann auch die Anordnung von Leitungsenden der Anordnung der Sensorelemente entsprechen. Eine Verbindung der Leitungen mit einer Auswertungsschaltung kann dadurch vereinfacht sein. In a preferred embodiment, the lines of the sensor elements run along spacer elements, which adjoin the respective sensor element. Thus, at least each sensor element be assigned a spacer element, in or on which a line of the sensor element extends. The cavity below the sensor arrangement can be subdivided into a plurality of cavities, so that, for example, a cavity exists in each case under a predetermined number of sensor elements. The arrangement of the spacer elements may reflect the arrangement of the sensor elements of the sensor arrangement. Accordingly, the arrangement of line ends can correspond to the arrangement of the sensor elements. A connection of the lines with an evaluation circuit can be simplified thereby.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Leitungen durch die Abstandselemente hindurch. Dadurch können die Leitungen auf der vollen Länge der Abstandselemente seitlich isoliert sein. Außerdem können die Leitungen zur Stabilität der Abstandselemente beitragen. In a particularly preferred embodiment, the lines run through the spacer elements. As a result, the lines can be laterally insulated over the full length of the spacer elements. In addition, the lines can contribute to the stability of the spacer elements.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Sensorelemente in der Ebene regelmäßig angeordnet. Oberflächen der Sensorelemente können beispielsweise sechseckig geformt sein, wobei die Anordnung der Sensorelemente wabenförmig ist. In einer anderen Ausführungsform können die Oberflächen der Sensorelemente rechteckig oder quadratisch sein und die Sensorelemente können matrixartig in Zeilen und Spalten angeordnet sein. In jedem Fall kann durch die erfindungsgemäße Führung der Leitungen entlang der Abstandselemente ermöglicht sein, dass entlang zweier linear unabhängiger Richtungen in der Ebene praktisch beliebig viele Sensorelemente angeordnet sind, deren Anzahl nicht durch die zu den Sensorelementen führenden Leitungen begrenzt ist. Die regelmäßige Anordnung kann eine Weiterverarbeitung von Messergebnissen der einzelnen Sensorelemente vereinfachen. In a particularly preferred embodiment, the sensor elements are arranged regularly in the plane. Surfaces of the sensor elements may, for example, be hexagonally shaped, the arrangement of the sensor elements being honeycomb-shaped. In another embodiment, the surfaces of the sensor elements may be rectangular or square and the sensor elements may be arranged in a matrix-like manner in rows and columns. In any case, can be made possible by the inventive leadership of the lines along the spacer elements, that along virtually linearly independent directions in the plane virtually any number of sensor elements are arranged, the number of which is not limited by the lines leading to the sensor elements. The regular arrangement can simplify a further processing of measurement results of the individual sensor elements.

In einer Ausführungsform sind die Sensorelemente auf Membranen angebracht, die in der Ebene liegen. Die Membranen können eine thermische Kopplung jedes Sensorelements zu einem benachbarten Sensorelement oder entlang eines Abstandselements verringern. Die Sensitivität der Sensorelemente kann dadurch erhöht sein. In one embodiment, the sensor elements are mounted on membranes lying in the plane. The membranes may reduce thermal coupling of each sensor element to an adjacent sensor element or along a spacer. The sensitivity of the sensor elements can thereby be increased.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Abstandselement ein Verhältnis von Höhe zu Breite von wenigstens 10 zu 1 auf. Dadurch können die Hohlräume unterhalb der Sensorelemente ausreichend groß dimensioniert sein, um die thermische Entkopplung der Sensorelemente sicherzustellen, während gleichzeitig die einzelnen Sensorelemente mit hoher Dichte an der Sensoranordnung angebracht sein können. In a preferred embodiment, the spacer has a height to width ratio of at least 10 to 1. Thereby, the cavities below the sensor elements can be dimensioned sufficiently large to ensure the thermal decoupling of the sensor elements, while at the same time the individual sensor elements can be attached to the sensor arrangement with high density.

In einer Ausführungsform umfasst die Sensoranordnung zusätzlich ein Halbleitersubstrat, das elektrisch mit den Abstandselementen verbunden ist, wobei auf dem Halbleitersubstrat eine Auswerteschaltung für Signale der Sensorelemente angeordnet ist. In one embodiment, the sensor arrangement additionally comprises a semiconductor substrate, which is electrically connected to the spacer elements, wherein an evaluation circuit for signals of the sensor elements is arranged on the semiconductor substrate.

So kann eine besonders hohe Integration der einzelnen Sensorelemente mit individuellen oder zusammenfassenden Auswerteelementen bereitgestellt sein. Eine Kontaktierung der Leitungen mit dem Halbleitersubstrat kann innerhalb eines Fertigungsprozesses der Sensoranordnung vereinfacht durchführbar sein. Die Leitungsenden können unabhängig von ihrer Anzahl leicht einzeln kontaktierbar sein. Thus, a particularly high integration of the individual sensor elements with individual or summary evaluation elements can be provided. A contacting of the lines with the semiconductor substrate can be carried out in a simplified manner within a manufacturing process of the sensor arrangement. The line ends can easily be individually contacted independently of their number.

In einer Variante können Strukturen der Auswerteschaltung mittels ähnlicher Prozesse herstellbar sein wie die Sensorelemente der Sensoranordnung. Eine Herstellbarkeit der gesamten Sensoranordnung kann dadurch verbessert und Herstellungskosten können gesenkt sein. In a variant, structures of the evaluation circuit can be produced by means of similar processes as the sensor elements of the sensor arrangement. A manufacturability of the entire sensor arrangement can thereby be improved and production costs can be reduced.

Jedem Sensorelement können zwei voneinander isolierte Leitungen zugewiesen sein, wobei die Leitungen in unterschiedlichen Abstandselementen verlaufen. Insbesondere können die Abstandselemente am Sensorelement angrenzen. Die Abstandselemente können parallel zu unterschiedlichen Kanten des Sensorelements verlaufen und miteinander einen Winkel in der Ebene einschließen. Dadurch können die Leitungen jedes Sensorelements relativ weit voneinander und auch relativ weit von Leitungen anderer Sensorelemente entfernt geführt sein. Each sensor element can be assigned two lines insulated from one another, wherein the lines run in different spacing elements. In particular, the spacer elements can adjoin the sensor element. The spacer elements can run parallel to different edges of the sensor element and enclose an angle in the plane with each other. As a result, the lines of each sensor element can be guided relatively far apart and also relatively far away from lines of other sensor elements.

Die Sensorelemente können insbesondere zur Bereitstellung von elektrischen Signalen in Abhängigkeit von Temperaturen der Sensorelemente eingerichtet sein. Die Temperaturen können beispielsweise auf der Basis von Strahlung oder eines chemischen Effekts veränderbar sein. Dadurch kann die Sensoranordnung für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sein, die eine Temperaturmessung an mehreren Orten in einer Ebene erfordern. Insbesondere kann die Sensoranordnung für bildgebende Messverfahren geeignet sein. The sensor elements can be set up in particular for the provision of electrical signals as a function of the temperatures of the sensor elements. The temperatures may be variable, for example, based on radiation or a chemical effect. As a result, the sensor arrangement may be suitable for a multiplicity of applications which require a temperature measurement at several locations in one plane. In particular, the sensor arrangement may be suitable for imaging measurement methods.

Eine Fläche der Abstandselemente in der Ebene kann weniger als 25 % bis 30 % der Gesamtfläche der Sensorelemente in der Ebene betragen. Dadurch kann eine erhöhte Dichte von Sensorelementen in der Ebene erzielt werden. Eine örtliche Auflösung der Sensorelemente in der Ebene kann erhöht sein, während die einzelnen Sensorelemente trotzdem noch ausreichend große Oberflächen aufweisen, um ein empfindliches Messverhalten zu zeigen. An area of the spacers in the plane may be less than 25% to 30% of the total area of the sensor elements in the plane. As a result, an increased density of sensor elements in the plane can be achieved. A local resolution of the sensor elements in the plane can be increased while the Nevertheless, individual sensor elements still have sufficiently large surfaces to show a sensitive measurement behavior.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung mit einer Vielzahl Sensorelemente, die in einer Ebene zweidimensional angeordnet sind, umfasst Schritte des Bereitstellens von Halbleitermaterial mit einer unteren und einer oberen Oberfläche, des Einbringens von Durchkontaktierungen, welche Punkte an unterschiedlichen Oberflächen des Halbleitermaterials elektrisch miteinander verbinden, des Aufbringens der Sensorelemente auf die obere Oberfläche derart, dass die Sensorelemente jeweils in elektrischem Kontakt mit wenigstens einer der Durchkontaktierungen stehen, und des Entfernens von Halbleitermaterial an der unteren Oberfläche in Bereichen zwischen den Durchkontaktierungen. A method according to the invention for producing a sensor arrangement having a multiplicity of sensor elements arranged two-dimensionally in a plane comprises steps of providing semiconductor material having a lower and an upper surface, introducing plated-through holes which electrically connect points to different surfaces of the semiconductor material, applying the sensor elements to the top surface such that the sensor elements are each in electrical contact with at least one of the vias, and removing semiconductor material at the bottom surface in areas between the vias.

Durch diese Herstellungsweise werden die Abstandselemente, die zwischen benachbarten Sensorelementen liegen, dadurch gebildet, dass beim Entfernen von Halbleitermaterial an der unteren Oberfläche Abschnitte im Bereich der Durchkontaktierungen stehengelassen werden. Dadurch können die den individuellen Sensorelementen zugeordneten Leitungen einfach und zuverlässig ausgebildet werden. As a result of this production method, the spacer elements which lie between adjacent sensor elements are formed by leaving portions in the region of the plated-through holes during the removal of semiconductor material from the lower surface. As a result, the lines associated with the individual sensor elements can be formed simply and reliably.

In einer Ausführungsform umfasst das Einbringen von Durchkontaktierungen in das Halbleitermaterial Schritte des Einbringens von Durchgangslöchern in das Halbleitermaterial, des Passivierens von Wänden der Durchgangslöcher und des Füllens der Durchgangslöcher mit verflüssigtem leitfähigem Material. In one embodiment, the introduction of vias into the semiconductor material includes steps of inserting vias into the semiconductor material, passivating walls of the vias, and filling the vias with liquified conductive material.

Durch diese Vorgehensweise ist es möglich, auch Durchgangslöcher zu füllen, deren Länge im Verhältnis zu ihrem Durchmesser ein Verhältnis von 10 zu 1 und mehr umfasst. Andere Verfahren, wie Sputtern oder Galvanik, können ein vollständiges Füllen eines derartigen Durchgangslochs ohne Einschlüsse nicht leitfähiger Bereiche unter Umständen nicht sicherstellen. Dabei ist die Vorgangsweise relativ einfach und erlaubt ein annähernd fehlerfreies Füllen von Durchgangslöchern mit nahezu beliebigen Verhältnissen von Länge zu Durchmesser mit leitfähigem Material. By doing so, it is also possible to fill via holes whose length in relation to their diameter comprises a ratio of 10 to 1 and more. Other methods, such as sputtering or electroplating, may not be able to ensure complete filling of such a via without the inclusion of non-conductive regions. The procedure is relatively simple and allows an almost error-free filling of through holes with almost any ratios of length to diameter with conductive material.

In einer Ausführungsform umfasst das Füllen der Durchgangslöcher mit verflüssigtem leitfähigem Material ein Einpressen eines geschmolzenen Leiters mithilfe eines Überdrucks und das anschließende Abkühlen des Leiters, bis er in den Durchgangslöchern erstarrt. Die derartig hergestellte Durchgangsöffnung kann besonders fehlerarm und mechanisch oder elektrisch hoch belastbar sein. In one embodiment, filling the through-holes with liquefied conductive material includes injecting a molten conductor by overpressure and then cooling the conductor until it solidifies in the through-holes. The passage opening produced in this way can be particularly low-error and mechanically or electrically highly resilient.

In einer Ausführungsform werden die Durchgangslöcher mittels eines fotounterstützten elektrochemischen Ätzverfahrens eingebracht. Während mit konventioneller Trockenätztechnologie, beispielsweise mittels des Bosch-Prozesses, Verhältnisse von Länge zu Durchmesser von ca. 10 zu 1 bis ca. 15 zu 1 bei einem Durchmesser von einigen Mikrometern erreicht werden kann, können deutlich höhere Verhältnisse von bis zu 200 zu 1 mittels eines nasschemischen Ätzverfahrens erreicht werden. Insbesondere kann das Ätzverfahren ein lichtunterstütztes elektrochemisches Ätzverfahren (photo assisted electrochemical etch, PAECE), umfassen. Ein Durchgangsloch mit einem Durchmesser von ca. 3 µm und einer Länge von ca. 350 µm kann zum Beispiel in das Halbleitermaterial eingebracht werden, ohne Schwankungen im Durchmesser entlang des Durchgangslochs zu bedingen. Bei geeigneter Wahl des Arbeitspunkts des fotounterstützten elektrochemischen Ätzverfahrens können Abstände zwischen benachbarten Durchgangslöchern von einigen 10 µm, insbesondere ca. 40 bis 60 µm, möglich sein. In one embodiment, the through-holes are introduced by means of a photo-assisted electrochemical etching process. While with conventional dry etching technology, for example by means of the Bosch process, ratios of length to diameter of about 10 to 1 to about 15 to 1 can be achieved with a diameter of a few micrometers, significantly higher ratios of up to 200 to 1 means a wet chemical etching process can be achieved. In particular, the etching process may include a photo assisted electrochemical etch (PAECE). For example, a through hole having a diameter of about 3 μm and a length of about 350 μm may be introduced into the semiconductor material without causing variations in diameter along the through hole. With a suitable choice of the operating point of the photo-assisted electrochemical etching process, distances between adjacent through-holes of a few 10 μm, in particular about 40 to 60 μm, may be possible.

Das Passivieren der Wände der Durchgangslöcher kann insbesondere mittels thermischer Oxidation erfolgen. Um auch ein Durchgangsloch mit einem hohen Verhältnis von Länge zu Durchmesser vollständig passivieren zu können, kann die thermische Oxidation Vorteile gegenüber anderen Passivierungsmöglichkeiten aufweisen. Darüber hinaus kann die thermische Oxidation eine hochgradig gleichmäßige Passivierungsschicht mit geringer Defektdichte bereitstellen. The passivation of the walls of the through holes can be effected in particular by means of thermal oxidation. In order to be able to completely passivate a through hole with a high ratio of length to diameter, the thermal oxidation can have advantages over other passivation possibilities. In addition, thermal oxidation can provide a highly uniform passivation layer with low defect density.

Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher Verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden, wobei: The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of exemplary embodiments which will be described in detail in conjunction with the accompanying drawings, in which:

1 eine Sensoranordnung; 1 a sensor arrangement;

2 die Sensoranordnung aus 1 in einer weiteren Ausführungsform, und 2 the sensor arrangement 1 in a further embodiment, and

3 Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer Sensoranordnung nach einer der 1 oder 2 darstellt. 3 Steps of a method for producing a sensor arrangement according to one of 1 or 2 represents.

1 zeigt eine Sensoranordnung 100. Die Sensoranordnung 100 umfasst eine Vielzahl Sensorelemente 105, die in einer Ebene 110 angeordnet sind. Die Sensorelemente 105 sind zur Bestimmung einer Temperatur im Bereich ihrer jeweiligen Oberflächen eingerichtet. Dabei erfolgt die Temperaturbestimmung mit hoher Genauigkeit, so dass die Sensoranordnung 100 beispielsweise zur Strahlungsmessung von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Infrarotstrahlung, oder zur Messung von Umwandlungsenergie in einem chemischen Prozess geeignet sein kann. Beispielsweise kann die Sensoranordnung 100 Teil eines bildgebenden Thermographiesystems zur örtlich aufgelösten Abtastung von infraroter Strahlung sein. 1 shows a sensor arrangement 100 , The sensor arrangement 100 includes a plurality of sensor elements 105 that in a plane 110 are arranged. The sensor elements 105 are designed to determine a temperature in the region of their respective surfaces. In this case, the temperature is determined with high accuracy, so that the sensor arrangement 100 For example, for the radiation measurement of electromagnetic radiation, in particular infrared radiation, or may be suitable for measuring conversion energy in a chemical process. For example, the sensor arrangement 100 Part of an imaging thermography system for spatially resolved scanning of infrared radiation.

Die Sensorelemente 105 haben bevorzugterweise Oberflächen mit gleicher Form und Größe und sind regelmäßig angeordnet, indem Abstände zwischen benachbarten Sensorelementen 105 jeweils gleich groß sind. In der dargestellten, beispielhaften Ausführungsform haben die Sensorelemente 105 jeweils eine quadratische Oberfläche und sind in einer Matrix von Zeilen 115 und Spalten 120 angeordnet, wobei eine Zeilenrichtung senkrecht zu einer Spaltenrichtung verläuft. Die Sensorelemente 105 sind aus einem flächigen Halbleitermaterial herausgearbeitet, dessen Oberseite in 1 erkennbar ist. The sensor elements 105 preferably have surfaces of the same shape and size and are regularly arranged by spacing between adjacent sensor elements 105 are the same size. In the illustrated exemplary embodiment, the sensor elements 105 each have a square surface and are in a matrix of rows 115 and columns 120 arranged, wherein a row direction is perpendicular to a column direction. The sensor elements 105 are machined from a flat semiconductor material whose top in 1 is recognizable.

Zur thermischen Isolation ist unterhalb jedes Sensorelements 105 ein Hohlraum 125 vorgesehen. Die Hohlräume 125 sind definiert durch Abstandshalter 130, welche die Sensorelemente 105 in einem vorbestimmten Abstand über der Oberfläche eines darunter liegenden Halbleitersubstrats 135 oder eines anderen Trägermaterials halten, welches nicht notwendigerweise Teil der Sensoranordnung 100 ist. For thermal isolation is below each sensor element 105 a cavity 125 intended. The cavities 125 are defined by spacers 130 which the sensor elements 105 at a predetermined distance above the surface of an underlying semiconductor substrate 135 or other support material, which is not necessarily part of the sensor array 100 is.

Jedes Sensorelement 105 ist mit wenigstens zwei Leitungen 140 elektrisch verbunden, wobei senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Abschnitte der Leitungen 140 in der Darstellung von 1 nicht erkennbar sind. Diese Abschnitte sind bevorzugterweise integriert mit den Abstandshaltern 130 ausgeformt, wobei eine relative Lage einer Leitung 140 zum Abstandshalter 130 unterschiedlich ausgeführt sein kann. Each sensor element 105 is with at least two wires 140 electrically connected, wherein perpendicular to the plane extending portions of the lines 140 in the presentation of 1 are not recognizable. These sections are preferably integrated with the spacers 130 formed, with a relative position of a line 140 to the spacer 130 can be performed differently.

Optional können die Leitungen 140 auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats 135 horizontal fortgesetzt sein. Bevorzugterweise führen die Leitungen 140 zu Kontaktstellen 145 auf dem Halbleitersubstrat 135. Die Leitungen 140 bzw. die Kontaktstellen 145 können insbesondere zu einer Auswerteschaltung 150 führen, die auf dem Halbleitersubstrat 135 oder in einer tieferen Schicht im Halbleitersubstrat 135 angeordnet sein kann. Optionally, the lines 140 on the surface of the semiconductor substrate 135 be continued horizontally. Preferably, the lines lead 140 to contact points 145 on the semiconductor substrate 135 , The wires 140 or the contact points 145 can in particular to an evaluation circuit 150 lead, which on the semiconductor substrate 135 or in a deeper layer in the semiconductor substrate 135 can be arranged.

Um eine thermische Isolation der Sensorelemente 105 bezüglich der Abstandshalter 130 zu verbessern, kann eine Kontaktfläche zwischen einem Sensorelement 105 und dem umgebenden Halbleitermaterial durch Einbringen eines Schlitzes 155 verkleinert sein. In der dargestellten Ausführungsform sind an jedem Sensorelement 105 vier Schlitze 155 vorgesehen, die parallel zu den Kanten der Sensorelemente 105 verlaufen und vorzugsweise so lang sind, dass eine Verbindung zwischen dem Sensorelement 105 und dem umgebenden Halbleitermaterial nur im Bereich der Ecken des Sensorelements 105 erfolgt. Die Schlitze 155 können in anderen Ausführungsformen jedoch auch anders geformt oder ganz weggelassen sein. To a thermal isolation of the sensor elements 105 concerning the spacers 130 can improve a contact surface between a sensor element 105 and the surrounding semiconductor material by introducing a slot 155 be downsized. In the illustrated embodiment, at each sensor element 105 four slots 155 provided parallel to the edges of the sensor elements 105 run and preferably are so long that a connection between the sensor element 105 and the surrounding semiconductor material only in the region of the corners of the sensor element 105 he follows. The slots 155 However, in other embodiments may be shaped differently or omitted entirely.

2 zeigt die Sensoranordnung 100 aus 1 in einer weiteren Ausführungsform. Dabei erfolgt die Darstellung in einem Schnitt entlang der Richtung der Zeilen 115 oder der Spalten 120 durch die Abstandshalter 130. 2 shows the sensor arrangement 100 out 1 in a further embodiment. The representation is made in a section along the direction of the lines 115 or the columns 120 through the spacers 130 ,

Zwischen zwei benachbarten Sensorelementen 105 ist hier jeweils ein Abstandshalter 130 vorgesehen, der beide Sensorelemente 105 in einem vorbestimmten Abstand über der Oberfläche des Halbleitersubstrats 135 hält. Das Halbleitersubstrat 135 ist nicht notwendigerweise Bestandteil der Sensoranordnung 100 und in anderen Ausführungsformen können die unteren Enden der Abstandshalter 130 auch auf einer anderen Oberfläche als dem Halbleitersubstrat 135 angebracht sein. In der dargestellten Ausführungsform verlaufen die Leitungen 140 vollständig innerhalb der Abstandshalter 130, so dass sie in ihren vertikalen Abschnitten seitlich vollständig durch Material des Abstandshalters 130 abgedeckt sind. Dabei sind die vertikalen Abschnitte der Leitungen 140 seitlich durch das Material der Abstandshalter 130 elektrisch isoliert. An ihren oberen Enden führen die Leitungen 140 jeweils zu einem Sensorelement 105, hier exemplarisch zu einer Oberseite oder einer Unterseite des Sensorelements 105. An ihren Unterseiten enden die Leitungen 140 an Kontaktstellen 145 des Halbleitersubstrats 135. Bevorzugterweise sind die Kontaktstellen 145 dazu eingerichtet, mit den Leitungen 140 elektrisch und mechanisch verbunden zu werden, beispielsweise mittels eines Lötverfahrens. Between two adjacent sensor elements 105 here is a spacer 130 provided, the two sensor elements 105 at a predetermined distance above the surface of the semiconductor substrate 135 holds. The semiconductor substrate 135 is not necessarily part of the sensor arrangement 100 and in other embodiments, the lower ends of the spacers may be 130 also on a different surface than the semiconductor substrate 135 to be appropriate. In the illustrated embodiment, the lines run 140 completely inside the spacers 130 so that they are in their vertical sections laterally completely through material of the spacer 130 are covered. Here are the vertical sections of the lines 140 laterally through the material of the spacers 130 electrically isolated. At their upper ends lead the lines 140 each to a sensor element 105 , here by way of example to an upper side or a lower side of the sensor element 105 , At their bottom ends the lines 140 at contact points 145 of the semiconductor substrate 135 , Preferably, the contact points 145 set up with the wires 140 to be electrically and mechanically connected, for example by means of a soldering process.

Die in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen der Sensoranordnung 100 können Merkmale miteinander vereinen, welche die vielseitige Verwendbarkeit und die hohe Qualität der Sensoranordnung 100 weit über bekannte Sensoranordnungen herausheben, wie anhand der folgenden Merkmale ersichtlich ist: typ. Bereich bevorzugt Größe Sensorelement 20µm–100µm ~40µm–60µm Anzahl Sensorelemente 1Mio–10Mio ~2Mio rel. Oberfläche 60%–90% ~75%–80% Breit Abstandshalter 3µm–10µm ~5µm (Tabelle 1) The in the 1 and 2 illustrated embodiments of the sensor arrangement 100 can combine features that combine the versatility and high quality of the sensor assembly 100 far above known sensor arrangements, as can be seen by the following features: typ. range prefers Size sensor element 20 .mu.m-100 .mu.m ~ 40 .mu.m-60 .mu.m Number of sensor elements 1000000-10000000 ~ 2000000 rel. surface 60% -90% ~ 75% -80% Wide spacers 3 .mu.m-10 .mu.m ~ 5 microns (Table 1)

3 zeigt Schritte eines Verfahrens 300 zur Herstellung einer Sensoranordnung 100 nach einer der 1 oder 2. Schritten 305 bis 335 sind unterschiedliche Stadien der Sensoranordnung 100 bei deren Herstellung dargestellt. Alle Darstellungen entsprechen einem Längsschnitt durch die Sensoranordnung 100 analog der Darstellung von 2. 3 shows steps of a procedure 300 for producing a sensor arrangement 100 after one of the 1 or 2 , steps 305 to 335 are different stages of the sensor array 100 shown in their preparation. All representations correspond to a longitudinal section through the sensor arrangement 100 analogous to the representation of 2 ,

In einem Schritt 305 beginnt das Verfahren 300 damit, dass ein Halbleitermaterial 340, insbesondere Silizium (Si), bereitgestellt wird, welches eine Oberseite 345 und eine Unterseite 350 aufweist. Vorzugsweise ist eine Dicke des Halbleitermaterials 340 konstant. In das Halbleitermaterial 340 werden Durchgangslöcher 355 eingebracht, welche zwischen Punkten auf unterschiedlichen Oberflächen 345, 350 des Halbleitermaterials 340 verlaufen. Diese Punkte liegen einander vorzugsweise paarweise gegenüber. Die Durchgangslöcher 355 sind üblicherweise so lang wie das Halbleitermaterial 340 dick ist und bevorzugterweise viel länger als ihr Durchmesser. Ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser liegt bevorzugterweise bei mindestens 10:1, bevorzugterweise mehr als 15:1 und kann Verhältnisse von ca. 200:1 und mehr erreichen. Dabei liegt der Durchmesser der Durchgangslöcher 355 typischerweise im Bereich von ca. 1 bis 5 µm. In one step 305 the procedure begins 300 with that a semiconductor material 340 , in particular silicon (Si), which is an upper side 345 and a bottom 350 having. Preferably, a thickness of the semiconductor material 340 constant. In the semiconductor material 340 become through holes 355 introduced, which between points on different surfaces 345 . 350 of the semiconductor material 340 run. These points preferably face each other in pairs. The through holes 355 are usually as long as the semiconductor material 340 is thick and preferably much longer than its diameter. A length to diameter ratio is preferably at least 10: 1, more preferably more than 15: 1 and can achieve ratios of about 200: 1 and more. This is the diameter of the through holes 355 typically in the range of about 1 to 5 microns.

Um ein Durchgangsloch 355 mit einem hohen Verhältnis von Länge zu Durchmesser in das Halbleitermaterial 135 einbringen zu können, kann eine konventionelle Silizium-Trockenätztechnologie, beispielsweise der Bosch-Prozess, verwendet werden. Bevorzugterweise wird jedoch ein nass-chemisches Ätzverfahren, insbesondere mit Lichtunterstützung verwendet. Bevorzugterweise wird das fotounterstützte elektrochemische Ätzverfahren (photo assisted electrochemical edge, PAECE) verwendet. Mit diesem Verfahren können die Durchgangslöcher 355 beispielsweise einen Durchmesser von ca. 3 µm aufweisen, während die Dicke des Halbleitermaterials 340 ca. 350 µm beträgt. To a through hole 355 with a high length to diameter ratio in the semiconductor material 135 To introduce a conventional silicon dry etching technology, such as the Bosch process can be used. Preferably, however, a wet-chemical etching process, in particular with light assistance, is used. Preferably, the photo-assisted electrochemical etching process (PAECE) is used. With this method, the through holes can 355 For example, have a diameter of about 3 microns, while the thickness of the semiconductor material 340 is about 350 microns.

Im Schritt 310 werden Wände der Durchgangslöcher 355 passiviert und es wird eine Membran 360 auf der Oberseite 345 des Halbleitermaterials 340 abgeschieden. Diese beiden Vorgänge können miteinander kombiniert werden, indem die Membran 360 aus einer Schichtenfolge besteht, die mit einer nicht leitenden Isolationsschicht 365 beginnt. Die Isolationsschicht 365 kann insbesondere Siliziumdioxid (SiO2) umfassen. Die Isolationsschicht 365 wird bevorzugterweise thermisch aufgebracht, um auch die vertikal verlaufenden Oberflächen in den Durchgangslöchern gut zu beschichten. Alternativ kann auch ein anderes bekanntes Verfahren verwendet werden, beispielsweise chemische Gasphasenabscheidung (chemical vapour deposition, CVD). In step 310 become walls of through-holes 355 passivated and it becomes a membrane 360 on the top 345 of the semiconductor material 340 deposited. These two processes can be combined with each other by the membrane 360 consists of a layer sequence with a non-conductive insulation layer 365 starts. The insulation layer 365 may in particular comprise silicon dioxide (SiO 2 ). The insulation layer 365 is preferably thermally applied to coat well the vertical surfaces in the through holes well. Alternatively, another known method may be used, for example, chemical vapor deposition (CVD).

Die Membran 360 kann beispielsweise als Oxid-Nitrid-Oxid-Schicht (ONO) gebildet sein. Dabei besteht eine erste, unterste Schicht aus SiO2, eine zweite, darüber liegende Schicht etwa aus Si3N4 und eine dritte, abschließende Schicht wieder aus SiO2. Die erste Schicht kann insbesondere mit der Isolationsschicht 365 zusammen fallen. The membrane 360 For example, it may be formed as an oxide-nitride-oxide (ONO) film. In this case, a first, lowermost layer of SiO 2 , a second, overlying layer approximately of Si 3 N 4 and a third, final layer again of SiO 2 . The first layer can in particular with the insulating layer 365 fall together.

Im Schritt 315 werden eine oder mehrere Funktionsschichten 370 auf der Membran 360 abgeschieden, welche eine Umwandlung einer physikalischen Größe, insbesondere eine Erwärmung bzw. eine Temperatur in eine Spannung, bereitstellen. Beispielsweise kann die Funktionsschicht 370 ein Pyroelektrikum umfassen. In der dargestellten Ausführungsform ist die einzige verwendete Funktionsschicht 370 an ihrer Unterseite mit einer unteren Elektrode 375 und an ihrer Oberseite mit einer oberen Elektrode 375 versehen. Dazu werden bevorzugt zuerst die untere Elektrode 375, dann die Funktionsschicht 370 und schließlich die obere Elektrode 375 aufgebracht. In step 315 become one or more functional layers 370 on the membrane 360 deposited, which provide a conversion of a physical quantity, in particular a heating or a temperature into a voltage. For example, the functional layer 370 comprise a pyroelectric. In the illustrated embodiment, the only functional layer used is 370 on its underside with a lower electrode 375 and at its top with an upper electrode 375 Mistake. For this purpose, preferably the lower electrode 375 , then the functional layer 370 and finally the upper electrode 375 applied.

Im Schritt 320 werden die Durchgangslöcher 355 mit einem leitfähigen Material 380 angefüllt. Hat das Durchgangsloch 355 ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 15:1 oder kleiner, so kann ein konventionelles Verfahren wie Sputtern oder Galvanik verwendet werden. Bei Verhältnissen von etwa 15:1 oder größer, kann bevorzugt ein Flüssigfüllverfahren durchgeführt werden. In step 320 become the through holes 355 with a conductive material 380 filled. Has the through hole 355 a ratio of length to diameter of 15: 1 or smaller, so can a conventional methods such as sputtering or electroplating are used. At ratios of about 15: 1 or greater, a liquid-filling method may preferably be performed.

Dazu wird in einer Vakuumkammer ein Bad mit leitfähigen Material 380 bereitgestellt und das vorbereitete Halbleitermaterial 340 wird in die Kammer gegeben. Die Kammer wird evakuiert, so dass ein atmosphärischer Druck unterhalb von ca. 1 Millibar liegt. Das Halbleitermaterial 340 und das leitfähige Material 380 werden erwärmt, bis das leitfähige Material 340 schmilzt und flüssig wird. Das leitfähige Material kann beispielsweise ein Lot, insbesondere auf Zinn-, Kupfer- oder Aluminiumbasis umfassen. For this purpose, in a vacuum chamber, a bath with conductive material 380 provided and the prepared semiconductor material 340 is placed in the chamber. The chamber is evacuated so that an atmospheric pressure is below about 1 millibar. The semiconductor material 340 and the conductive material 380 are heated until the conductive material 340 melts and becomes liquid. The conductive material may comprise, for example, a solder, in particular based on tin, copper or aluminum.

Dann wird das Halbleitermaterial 340 in das Bad abgesenkt und der atmosphärische Druck in der Vakuumkammer wird angehoben, bevorzugterweise auf einen Wert oberhalb von einem Bar. Je nach verwendetem leitfähigem Material 380 und Durchmesser des Durchgangslochs 355 kann der Druck bestimmt werden, der für ein vollständiges Einpressen ohne Lufteinschlüsse in die Durchgangslöcher 355 erforderlich ist. In einer Ausführungsform kann der Druck Werte von ca. 8 Bar und mehr erreichen. Durch den Druck wird das flüssige leitfähige Material 380 in die Durchgangslöcher 355 gepresst, so dass die Durchgangslöcher 355 durchgehend mit dem geschmolzenen leitfähigen Material 380 angefüllt sind. Then the semiconductor material becomes 340 lowered into the bath and the atmospheric pressure in the vacuum chamber is raised, preferably to a value above one bar. Depending on the conductive material used 380 and diameter of the through hole 355 The pressure can be determined for a complete injection without air pockets in the through holes 355 is required. In one embodiment, the pressure may reach values of about 8 bar and more. The pressure becomes the liquid conductive material 380 in the through holes 355 pressed so that the through holes 355 continuously with the molten conductive material 380 are filled.

Anschließend kann das Halbleitermaterial 340 aus dem Bad gehoben und abgekühlt werden, bis das leitfähige Material 380 erstarrt ist. Der Druck in der Vakuumkammer kann dann wieder auf einen üblichen Umgebungswert abgesenkt und das durchkontaktierte Halbleitermaterial 340 entnommen werden. An den Stellen der Durchgangslöcher 355 befinden sich nun Durchkontaktierungen („visa“). Subsequently, the semiconductor material 340 lifted out of the bath and allowed to cool until the conductive material 380 is frozen. The pressure in the vacuum chamber can then be lowered back to a common ambient value and the plated-through semiconductor material 340 be removed. In the places of the through holes 355 there are now vias ("visa").

Im folgenden Schritt 325 werden die leitfähigen Materialien 380 unterschiedlicher Durchgangslöcher 355 mit unterschiedlichen Elektroden 375 verbunden, die beispielsweise Platin (Pt) umfassen können. Dazu kann in exemplarischer Weise eine weitere Isolationsschicht 365 aufgebracht werden, auf welcher eine leitfähige Schicht 385 abgeschieden wird. In the following step 325 become the conductive materials 380 different through holes 355 with different electrodes 375 connected, which may include, for example, platinum (Pt). This can be exemplified another insulation layer 365 be applied, on which a conductive layer 385 is deposited.

Im Schritt 330 kann optional ein Schlitz 155 eingebracht werden, der später die Membran 360 teilweise vom Abstandshalter 130 trennt. Bevorzugterweise sind die verbleibenden Stege der Membran 360 zwischen bzw. neben den Schlitzen 155 so ausgebildet, dass sie die Membran 360 im Bereich des Sensorelements 105 unter mechanischer Zugspannung halten. In step 330 can optionally have a slot 155 are introduced, which later the membrane 360 partly from the spacer 130 separates. Preferably, the remaining webs of the membrane 360 between or next to the slots 155 designed to be the membrane 360 in the region of the sensor element 105 keep under mechanical tension.

Im Schritt 335 erfolgt eine Tiefenätzung von der Unterseite 350 des Halbleitermaterials 340. Dadurch werden die Sensorelemente 105 freigelegt und die Abstandshalter 130 auf unterschiedlichen Seiten von Hohlräumen 125 gebildet. Das Halbleitermaterial 320 wird bevorzugterweise vollständig von der Rückseite des Sensorelements 105 entfernt, so dass das Sensorelement 105 nur noch von der Membran 360 getragen wird, die Kontakt zu den Abstandshaltern 130 hat, und die Unterseite der Membran 360 unmittelbar an den Hohlraum 125 grenzt. Seitlich der Abstandshalter 130 kann noch Halbleitermaterial 340 stehen bleiben, um eine Stabilität der Sensoranordnung 100 zu erhöhen. In step 335 a deep etching takes place from the underside 350 of the semiconductor material 340 , This will cause the sensor elements 105 exposed and the spacers 130 on different sides of cavities 125 educated. The semiconductor material 320 is preferably completely from the back of the sensor element 105 removed, leaving the sensor element 105 only from the membrane 360 is worn, the contact with the spacers 130 has, and the bottom of the membrane 360 directly to the cavity 125 borders. Laterally the spacers 130 can still semiconductor material 340 remain stationary to ensure stability of the sensor arrangement 100 to increase.

In einem optionalen Schritt wird das Halbleitermaterial 340 noch auf das Halbleitersubstrat 135 oder ein anderes Trägermaterial aufgebracht. Das Aufbringen kann mittels einer Lötung oder eines anderen Verfahrens erfolgen und umfasst eine elektrische Verbindung der Leitungen 140 und vorzugsweise auch eine mechanische Fixierung des Halbleitermaterials 340 auf dem Halbleitersubstrat 135. Vor oder nach dem Aufbringen können Strukturen auf dem Halbleitersubstrat 135 angebracht werden, die Auswerteeinrichtungen für die elektrisch bereitgestellten Signale der Sensorelemente 105 umfassen. Vorzugsweise vor dem Aufbringen werden Kontaktelemente 145 auf dem Halbleitersubstrat 135 ausgebildet, um mit den unteren Enden der Leitungen 140 in elektrischen Kontakt zu treten. In an optional step, the semiconductor material becomes 340 still on the semiconductor substrate 135 or another carrier material applied. The application can be carried out by means of a soldering or another method and comprises an electrical connection of the lines 140 and preferably also a mechanical fixation of the semiconductor material 340 on the semiconductor substrate 135 , Before or after application, structures may be formed on the semiconductor substrate 135 be attached, the evaluation of the electrically provided signals of the sensor elements 105 include. Preferably, prior to application, contact elements 145 on the semiconductor substrate 135 Designed to fit with the lower ends of the wires 140 to get in electrical contact.

Obwohl die dargestellte Ausführungsform der Sensoranordnung 100 von 1 ähnelt, in der zwei Abstandshalter 130 mit einem vorbestimmten Zwischenraum zwischen Sensorelementen 105 nebeneinander liegen, kann auch nur ein Abstandshalter 130 zwischen den benachbarten Sensorelementen 105 liegen, wie etwa in der in 2 dargestellten Ausführungsform. Although the illustrated embodiment of the sensor assembly 100 from 1 resembles, in the two spacers 130 with a predetermined gap between sensor elements 105 can lie next to each other, can also only a spacer 130 between the adjacent sensor elements 105 lie, such as in the 2 illustrated embodiment.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (15)

Sensoranordnung (100), umfassend: – eine Vielzahl Sensorelemente (105), die in einer Ebene (110) zweidimensional angeordnet sind; – Abstandselemente (130) an der Unterseite (350) der Sensoranordnung (100), um einen Hohlraum (125) unter den Sensorelementen (105) zu definieren; – eine Vielzahl elektrischer Leitungen (140) zur individuellen Verbindung mit jedem Sensorelement (105), – wobei die Leitungen (390) mit den Abstandselementen (130) integriert ausgeführt sind. Sensor arrangement ( 100 ), comprising: - a plurality of sensor elements ( 105 ), which are in one level ( 110 ) are arranged two-dimensionally; - spacers ( 130 ) on the bottom ( 350 ) of the sensor arrangement ( 100 ) to a cavity ( 125 ) under the sensor elements ( 105 ) define; A plurality of electrical lines ( 140 ) for individual connection to each sensor element ( 105 ), - the lines ( 390 ) with the spacer elements ( 130 ) are integrated. Sensoranordnung (100) nach Anspruch 1, wobei die Leitungen (390) der Sensorelemente (105) entlang Abstandselementen (130) verlaufen, die an das jeweilige Sensorelement (105) angrenzen. Sensor arrangement ( 100 ) according to claim 1, wherein the lines ( 390 ) of the sensor elements ( 105 ) along spacers ( 130 ), which are connected to the respective sensor element ( 105 ). Sensoranordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leitungen (390) durch die Abstandselemente (130) hindurch verlaufen. Sensor arrangement ( 100 ) according to claim 1 or 2, wherein the lines ( 390 ) by the spacer elements ( 130 ) pass through. Sensoranordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sensorelemente (105) in der Ebene (110) regelmäßig angeordnet sind. Sensor arrangement ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the sensor elements ( 105 ) in the plane ( 110 ) are arranged regularly. Sensoranordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sensorelemente (105) auf Membranen (360) angebracht sind, die in der Ebene (110) liegen. Sensor arrangement ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the sensor elements ( 105 ) on membranes ( 360 ), which are in the plane ( 110 ) lie. Sensoranordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Abstandselement (130) ein Verhältnis von Höhe zu Breite von wenigstens 10:1 aufweist. Sensor arrangement ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the spacer element ( 130 ) has a height to width ratio of at least 10: 1. Sensoranordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Halbleitersubstrat (135), das elektrisch mit den Abstandselementen (130) verbunden ist, wobei auf dem Halbleitersubstrat (135) eine Auswerteschaltung (150) für Signale der Sensorelemente (105) angeordnet ist. Sensor arrangement ( 100 ) according to one of the preceding claims, further comprising a semiconductor substrate ( 135 ) electrically connected to the spacer elements ( 130 ), wherein on the semiconductor substrate ( 135 ) an evaluation circuit ( 150 ) for signals of the sensor elements ( 105 ) is arranged. Sensoranordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jedem Sensorelement (105) zwei voneinander isolierte Leitungen (390) zugewiesen sind und die Leitungen (390) in unterschiedlichen Abstandselementen (130) verlaufen. Sensor arrangement ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein each sensor element ( 105 ) two insulated lines ( 390 ) and the lines ( 390 ) in different spacers ( 130 ). Sensoranordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sensorelemente (105) zur Bereitstellung von elektrischen Signalen in Abhängigkeit von Temperaturen der Sensorelemente (105) eingerichtet sind. Sensor arrangement ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the sensor elements ( 105 ) for providing electrical signals as a function of temperatures of the sensor elements ( 105 ) are set up. Sensoranordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Fläche der Abstandselemente (130) in der Ebene (110) weniger als 30% der Gesamtfläche der Sensorelemente (105) in der Ebene (110) beträgt. Sensor arrangement ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein a surface of the spacer elements ( 130 ) in the plane ( 110 ) less than 30% of the total area of the sensor elements ( 105 ) in the plane ( 110 ) is. Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung (100) mit einer Vielzahl Sensorelemente (105), die in einer Ebene (110) zweidimensional angeordnet sind, folgende Schritte umfassend: – Bereitstellen (305) von Halbleitermaterial (340) mit einer unteren (350) und einer oberen Oberfläche (345); – Einbringen (305, 310, 320) von Durchkontaktierungen (355, 365, 380), welche Punkte an unterschiedlichen Oberflächen (345, 350) des Halbleitermaterials (340) elektrisch miteinander verbinden; – Aufbringen (315) der Sensorelemente (105) auf die obere Oberfläche (345) derart, dass die Sensorelemente (105) jeweils in elektrischem Kontakt mit wenigstens einer der Durchkontaktierungen (355, 365, 380) stehen, und – Entfernen (335) von Halbleitermaterial (340) an der unteren Oberfläche (350) in Bereichen zwischen den Durchkontaktierungen (355, 365, 380). Method for producing a sensor arrangement ( 100 ) with a plurality of sensor elements ( 105 ), which are in one level ( 110 ) are arranged two-dimensionally, comprising the following steps: 305 ) of semiconductor material ( 340 ) with a lower ( 350 ) and an upper surface ( 345 ); - introduction ( 305 . 310 . 320 ) of vias ( 355 . 365 . 380 ), which points on different surfaces ( 345 . 350 ) of the semiconductor material ( 340 ) electrically connect to each other; - application ( 315 ) of the sensor elements ( 105 ) on the upper surface ( 345 ) such that the sensor elements ( 105 ) each in electrical contact with at least one of the vias ( 355 . 365 . 380 ), and - Remove ( 335 ) of semiconductor material ( 340 ) on the lower surface ( 350 ) in areas between the vias ( 355 . 365 . 380 ). Verfahren (300) nach Anspruch 11, wobei das Einbringen von Durchkontaktierungen (355, 365, 380) in das Halbleitermaterial (340) folgende Schritte umfasst: – Einbringen (305) von Durchgangslöchern (355) in das Halbleitermaterial (340); – Passivieren (310) von Wänden der Durchgangslöcher (355), und – Füllen (320) der Durchgangslöcher (355) mit verflüssigtem leitfähigem Material (380). Procedure ( 300 ) according to claim 11, wherein the introduction of vias ( 355 . 365 . 380 ) in the semiconductor material ( 340 ) comprises the following steps: - introduction ( 305 ) of through holes ( 355 ) in the semiconductor material ( 340 ); - Passivate ( 310 ) of walls of the through holes ( 355 ), and - filling ( 320 ) of the through holes ( 355 ) with liquefied conductive material ( 380 ). Verfahren (300) nach Anspruch 12, wobei die Durchgangslöcher (355) unter Druck mit einem geschmolzenen Leiter (380) gefüllt werden und der Leiter (380) anschließend abgekühlt wird, bis er in den Durchgangslöchern (355) erstarrt. Procedure ( 300 ) according to claim 12, wherein the through holes ( 355 ) under pressure with a molten conductor ( 380 ) and the ladder ( 380 ) is then cooled until it is in the through holes ( 355 ) stiffens. Verfahren (300) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Durchgangslöcher (355) mittels eines fotounterstützten elektrochemischen Ätzverfahrens eingebracht (305) werden. Procedure ( 300 ) according to claim 12 or 13, wherein the through holes ( 355 ) is introduced by means of a photo-assisted electrochemical etching process ( 305 ) become. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Wände der Durchgangslöcher (355) mittels thermischer Oxidation passiviert (310) werden. Procedure ( 300 ) according to one of claims 12 to 14, wherein the walls of the through-holes ( 355 ) passivated by thermal oxidation ( 310 ) become.
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