DE4101102A1

DE4101102A1 - Selective etching of antimony layers in presence of bismuth - using watery solution contg. hydroxy:carbonic acid and oxidant and is used to construct thermoelectric device

Info

Publication number: DE4101102A1
Application number: DE4101102A
Authority: DE
Inventors: Michael Koehler; Albrecht Lerm; Antje Wiegand; Harry Hedler; Wolfgang Brode
Original assignee: PHYSIKALISCH TECH I
Current assignee: PHYSIKALISCH TECH I
Priority date: 1991-01-16
Filing date: 1991-01-16
Publication date: 1992-07-23

Abstract

Thermoelectric sensors are made as follows: on a substrate (1) a first, thin conductor layer (4), pref. NiCr, is deposited, followed by a thicker contact layer (5), pref. Al, which are etched into the required pattern. Then the top layer (5) is etched back from the edge of the first layer (4) pref. forming sloping flanks. The first thermoelectric layer is deposited in such a way that only the edge of the first (4) contact layer is overlapped, and the layer patterned. The second thermoelectric layer is formed also overlapping only the edge of the thin contact layer, and patterned. Then a passivation layer is deposited, a thermal relief layer and an absorption layer. The first contact layer is pref. etched prior top deposition of the thermoelectric layers. The etch bath compsn. for the etching of Sb-layers is a watery soln. of an oxidation agent with a Redox potential of more than 0.2, pref. 1-20,wt.% of ammonium-peroxodisulphate, and a hydroxydicarbonic acid, pref. 6.1-10wt.% tartaric acid or a deriv. e.g., a salt. The soln. pH is 1-4, pref. 1.2-1.9. Also claimed to etch Sb or Bi layers is a soln. contg. 1-20wt.% of the above oxidant and a hydroxytricarbonic acid, pref. 5-30wt.% citric acid, or a salt or deriv., at a pH of 1-4, pref. 1.1-1.4. To the soln. can also be added 1-2wt.% of a ferric salt. Also claimed is a thermoelectric pile using series-connection of several pairs of the metallic layers. USE/ADVANTAGE - The construction avoids the thin thermoelectric layers having to overlap the high and steep edges of the contact areas as in conventional devices.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitbahn- und/oder Kontaktanbin dung für Bauelemente der Mikroelektronik, bei denen eine elek trisch leitende Verbindung zwischen Schichten hergestellt werden soll, indem die Oberfläche einer ersten leitenden Schicht von einer in der technologischen Abfolge zweiten Schicht ganz oder teilweise bedeckt wird, wobei die zweite Schicht den Höhenunterschied zwischen Substrat und Oberfläche der ersten Schicht überwinden muß. Problematisch wird eine solche Kontaktierung dann, wenn die Dicke der zweiten Schicht wesentlich geringer als die der ersten ist und/oder wenn die erste Schicht durch Strukturierungsprozesse stark unterätzte Flankenbereiche aufweist.The invention relates to an interconnect and / or contact link for components in microelectronics in which an elec tric conductive connection between layers should be made by the surface of a first conductive Layer of one in the technological sequence second Layer is completely or partially covered, the second Layer the height difference between substrate and surface must overcome the first layer. One becomes problematic such contacting when the thickness of the second layer is significantly less than that of the first and / or if the the first layer was greatly undercut by structuring processes Has flank areas.

Weiterhin betrifft die Erfindung die Herstellung derartiger Kontaktanbindungen, wie sie insbesondere bei der Fertigung von thermoelektrischen Sensoren durch naßchemisches Ätzen bzw. Strukturieren von Antimon- und/oder Wismutschichten von Bedeu tung sind sowie Ätzbäder zur Durchführung des naßchemischen Ätzens. Derart hergestellte Sensoren, die beispielsweise aus der US-PS 46 65 276 bekannt sind, finden Anwendung zum Nach weis elektromagnetischer Strahlung des infraroten, sichtbaren, und ultravioletten Spektralbereichs.The invention further relates to the production of such Contact connections, such as those used in the manufacture of thermoelectric sensors by wet chemical etching or Structuring Bedeu's antimony and / or bismuth layers tion and etching baths to carry out the wet chemical Etching. Sensors manufactured in this way, for example made of the US-PS 46 65 276 are known, apply to the after white electromagnetic radiation of the infrared, visible, and ultraviolet spectral range.

Bekannt sind Dünnfilmbauelemente, bei denen eine Verbindung zwischen dünnen Funktionsschichten (z. B. mit wenigen 100 nm Schichtdicke) und wesentlich dickeren bondfähigen Schichten (Bondpads, z. B. aus Aluminium mit Schichtdicken < 1 µm) so hergestellt wird, daß die dicke Bondschicht als die zweite (bzw. letzte) Schicht in der technologischen Abfolge aufge bracht wird. Thin film components are known in which a connection between thin functional layers (e.g. with a few 100 nm Layer thickness) and much thicker bondable layers (Bond pads, e.g. made of aluminum with layer thicknesses <1 µm) is made that the thick bond layer as the second (or last) layer in the technological sequence is brought.

Für Bauelemente, die bei der Herstellung nur geringen thermi schen Belastungen ausgesetzt werden dürfen (z B. Dünnfilm- Strahlungssensoren), ist dieses Vorgehen nicht möglich, da durch die Erwärmung z. B. beim Aufsputtern dicker Kontaktpads die dünnen Funktionsschichten zerstört werden können. Deshalb müssen in solchen Fällen die Kontaktpads als erste Schicht auf gebracht werden. Bei der fotolithografischen Strukturierung der Kontaktpads entstehen in der Regel senkrechte oder sogar unterätzte Flanken, die von dünnen Funktionsschichten in vie len Fällen nicht ohne Abriß überwunden werden können.For components that only have low thermi may be exposed to loads (e.g. thin film Radiation sensors), this procedure is not possible because by heating z. B. when sputtering thick contact pads the thin functional layers can be destroyed. That's why In such cases, the contact pads must be the first layer be brought on. In photolithographic structuring the contact pads are usually vertical or even undercut flanks, which are covered by thin functional layers in many len cases can not be overcome without demolition.

Bei der Herstellung des Schichtsystems Wismut/Antimon für Thermosäulen werden vornehmlich Bedampfungstechniken im Vakuum verwendet. Die Strukturerzeugung in den Schichten erfolgt durch entsprechende Masken. Dieser Maskentechnologie sind bezüglich Verringerung der Strukturbreiten verbunden mit höheren Anforderungen an Überdeckungsgenauigkeit und Maßhal tigkeit in der Fertigung Grenzen gesetzt. Andererseits ist eine weitere Miniaturisierung von Dünnschichtthermosäulen (thermoelektrischen Sensoren) ein allgemeines Ziel der gegen wärtigen Entwicklungen. Deshalb wird schon in der US-PS 37 15 200 in Betracht gezogen, die Bedampfungsmaskentechnolo gie abzulösen durch eine fotolithografische Mikrostrukturie rung von Dünnschichtthermosäulen aus Bleitellurid und ähn lichen halbleitenden Materialien. In der US-PS 40 29 521 wird eine Dünnschichtthermosäule beschrieben, die aus einer Viel zahl von Wismut-Kupfer-Miniaturthermoelementen aufgebaut ist, die ebenfalls mittels fotolithografischer Prozesse und selek tiver Ätzung hergestellt werden. Im DE-GM 70 39 627 und in der FR-PS 20 64 504 werden fotolithografisch hergestellte Konstantan-Nickelchrom-Dünnschichtthermosäulen beschrieben, wobei als Alternativmaterialien auch Wismut und Antimon ange geben sind. Hierbei wird aufgabenhaft erwähnt, daß zur Ätzung ein Mittel verwendet werden muß, das nur eines der genannten Materialien angreift, ohne allerdings dieses selektiv wirkende Ätzmittel anzugeben. Derartige Ätzmittel sind für die Kombina tion Wismut-Antimon, die bekanntlich als thermoelektrische Paarung mit der höchsten Effektivität allen anderen Material paarungen vorzuziehen ist, z. B. auch den oben genannten Paarungen Wismut-Kupfer und Konstantan-Nickelchrom, noch nicht gefunden worden. Vielmehr wird in der Zeitschrift APPLIED OPTICS Bd. 17 (1978) S. 3067-3075 ausdrücklich darauf hinge wiesen, daß im Gegensatz zu Nickelchrom-Thermosäulen, die durch Fotoätzprozesse herstellbar sind, Wismut-Antimon-Thermo säulen mit Bedampfungsmasken hergestellt werden müssen, da diese Metalle nicht zum Fotoätzen geeignet sind. Einen Ausweg stellt die Anwendung des Lift-off-Verfahrens zur Herstellung von Wismut-Antimon-Thermosäulen dar, wie es in IEEE Trans. on Electronic Devices Bd. 29 (1982) S. 14-22 und APPLIED PHYS. LETTERS Bd. 41 (1992) S. 400-402 für diese spezielle System kombination beschrieben wurde. Andererseits zwingt das Lift- Off-Verfahren zur Einhaltung von Mindestdickenverhältnissen der Fotolackschicht zur Metallschicht zur exakten Einhaltung des Lackprozesses bzgl. steiler Lackkanten und zu zusätzlichen Maßnahmen zur Unterstützung des Liftprozesses, wie der Anwen dung von Ultraschall. Insgesamt stellen diese zusätzlichen Maßnahmen Einschränkungen für die Fertigung dar. Bekannte Antimonätzbäder bestehen aus starken, teilweise heißen oxidie renden Säuren, die Antimon nicht selektiv gegen Wismut ätzen und darüber hinaus für das Ätzen von Dünnschichten nicht sinnvoll anwendbar sind.In the production of the bismuth / antimony layer system for Thermopiles are primarily vaporization techniques in a vacuum used. The structure is created in the layers through appropriate masks. This mask technology are related to reducing the structural widths associated with higher requirements for coverage accuracy and dimensional accuracy manufacturing limits. On the other hand another miniaturization of thin-film thermopiles (thermoelectric sensors) a general goal of counter current developments. That is why the US PS 37 15 200 considered the vapor mask technology to be replaced by a photolithographic microstructure thin-film thermopile made of lead telluride and the like semiconducting materials. In US-PS 40 29 521 described a thin-film thermal column consisting of a lot number of bismuth copper miniature thermocouples is built up, which also by means of photolithographic processes and selek tive etching. In DE-GM 70 39 627 and in the FR-PS 20 64 504 are produced photolithographically Constantan-nickel-chromium thin-film thermopiles described bismuth and antimony as alternative materials are given. It is mentioned in a task-related manner that for etching an agent must be used that only one of the above Attacks materials without, however, this acting selectively Specify etchant. Such etchants are for the Kombina tion bismuth-antimony, known as thermoelectric Mating with the highest effectiveness of all other material pairings is preferable, e.g. B. also the above Pairings of bismuth-copper and constantan-nickel-chrome, not yet been found. Rather, the magazine APPLIED OPTICS Vol. 17 (1978) pp. 3067-3075 expressly depend on this showed that, in contrast to nickel-chromium thermopiles, the can be produced by photo-etching processes, bismuth-antimony thermo columns with vaporization masks have to be made, because these metals are not suitable for photoetching. A way out provides the application of the lift-off process for manufacturing of bismuth-antimony thermopiles as described in IEEE Trans. on Electronic Devices Vol. 29 (1982) pp. 14-22 and APPLIED PHYS. LETTERS Vol. 41 (1992) pp. 400-402 for this particular system combination has been described. On the other hand, the lift Off-procedure for compliance with minimum thickness ratios the photoresist layer to the metal layer for exact adherence the paint process with regard to steep paint edges and additional ones Measures to support the lift process, such as the users ultrasound. Overall, these additional Measures represent restrictions on production. Known Antimony etching baths consist of strong, sometimes hot, oxidia acids that do not selectively etch antimony against bismuth and also not for the etching of thin layers are meaningfully applicable.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein einfaches Verfahren der Herstellung von thermoelektrischen Sensoren durch naßche misches Ätzen anzugeben.It is therefore an object of the invention to provide a simple method the production of thermoelectric sensors by Naßche to indicate mixed etching.

Ferner ist es ein Ziel der Erfindung, eine sichere Kontaktan bindung an die Dünnschichtthermosäulen zu gewährleisten.It is also an object of the invention to provide secure contact to ensure binding to the thin-film thermopiles.

Weiterhin ist es ein Ziel der Erfindung ein Antimonätzbad zu offenbaren, das auf einfache Weise eine Antimonstrukturierung in Gegenwart von Wismut ermöglicht, bei dem Antimon und Wismut unterschiedliche Ätzverhalten aufweisen.It is also an object of the invention to provide an antimony etching bath disclose that a simple way an antimony structuring in the presence of bismuth, with the antimony and bismuth have different etching behavior.

Es ist auch ein Ziel der Erfindung, Wismut- und/oder Antimon schichten naßchemisch zu strukturieren, ein Ätzmittel anzuge ben, das eine naßchemische Strukturierung von Wismut- und Antimonschichten sowie von Wismut- oder Antimonschichten durchzuführen gestattet.It is also an object of the invention to use bismuth and / or antimony structuring layers wet-chemical to put on an etchant ben, the wet chemical structuring of bismuth and Antimony layers as well as bismuth or antimony layers allowed to perform.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den dargelegten Ausführungsbei spielen.Further objects and advantages of the invention result from the following description and the set out execution play.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, generell eine Kontakt anbindung zu schaffen, die das elektrische Verbinden zwischen unterschiedlich dicken Dünnschichten ermöglicht, wo aus technologischen Gründen zunächst die dickeren Schichten, wie z. B. Bondpads, aufgebracht werden müssen.Another object of the invention is to make a contact in general to create connection that the electrical connection between of different thicknesses allows where from technological reasons first the thicker layers, such as e.g. B. bond pads must be applied.

Die erfindungsgemäße Kontaktanbindung ist dadurch gekennzeich net, daß an den Kontaktstellen eine Dünnschicht vorgesehen ist, die in ihrer Schichtdicke dünner als die anzubindende Schicht ausgeführt ist und daß sich auf der dünneren Schicht eine weitere elektrisch leitfähige Schicht befindet, die zum Bonden beziehungsweise Löten geeignet ist, die wenigstens an den Stellen der Kontaktanbindung die dünnere Schicht an ihrer Oberfläche freiläßt.The contact connection according to the invention is characterized net that a thin layer is provided at the contact points is thinner in its layer thickness than the one to be connected Layer is executed and that is on the thinner layer there is another electrically conductive layer, which for Bonding or soldering is suitable, at least the places of the contact connection the thinner layer on their Leaves surface free.

Das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung von thermoelektrischen Sensoren ist nun dadurch gekennzeichnet, daß ein durch entsprechende Materialauswahl und Bearbeitung, Beschichtung und Ätzung vorbereitetes Substrat mit einem Kon taktschichtsystem, das gleichzeitig der elektrischen Kontakt anbindung an die Dünnschichtthermosäulen dient, versehen ist und dieses Kontaktschichtsystem nach Maßgabe einer darauf auf gebrachten Lackschicht strukturiert wird. Das Kontakt schichtsystem erfährt dabei eine solche naßchemische Ätzung, daß eine der Lackschicht benachbarte dickere Kontakt- oder Leitbahnschicht unter dem Lack eine schräge Flankenfläche erhält und daß eine dem Substrat benachbart liegende dünnere Kontakt- oder Leitbahnschicht an der entsprechenden Lackkante weiter vorspringt als die dickere Kontakt- oder Leitbahn schicht. Danach wird diese Lackschicht vollständig beseitigt und nacheinander zwei Thermomaterialschichten, vorzugsweise aus Wismut und Antimon, übereinander aufgebracht, mit Hilfe von in dieser Beschreibung noch anzugebenden Ätzbädern strukturiert, wobei die Strukturen so ausgeführt werden, daß die einzelnen so entstandenen Thermoelemente in Reihe geschal tet sind. Die Gestaltung des Kontaktschichtsystems gewährlei stet eine sichere Verbindung zwischen den Thermomaterial schichten und den zu bondenden elektrischen Kontakt- oder Leitbahnschichten.The inventive method in the manufacture of thermoelectric sensors is now characterized that through appropriate material selection and processing, Coating and etching prepared substrate with a con clock layer system, which is simultaneously the electrical contact connection to the thin-film thermopile is provided and this contact layer system according to one on it is structured on applied lacquer layer. The contact layer system experiences such a wet chemical etching, that a thicker contact or Interconnect layer under the paint an oblique flank surface and that a thinner lying adjacent to the substrate Contact or interconnect layer on the corresponding paint edge projects further than the thicker contact or interconnect layer. Then this layer of paint is completely removed and successively two layers of thermal material, preferably made of bismuth and antimony, one on top of the other, with the help of etching baths to be specified in this description structured, the structures being carried out in such a way that the individual thermocouples created in this way are formed in rows are. Ensure the design of the contact layer system there is a secure connection between the thermal materials layers and the electrical contact or Interconnect layers.

Es wurde gefunden, daß üblicherweise verwendete stark saure Ätzbäder zum Abblättern des Antimons führen, wenn dieses in Schichtform vorliegt. Es ist bekannt, daß eine Konzentrations senkung hingegen die Ätzzeit unverhältnismäßig anwachsen läßt bzw. überhaupt nicht mehr zu einem Ätzangriff führt. Über raschenderweise zeigte nun das erfindungsgemäß vorgeschlagene Ätzbad, ohne die genannten Nachteile aufzuweisen, im erfin dungsgemäßen Bereich hohe Ätzraten für Antiomon.It has been found that commonly used strong acid Etching baths cause the antimony to peel off when it is in Layer form is present. It is known to be a concentration however, the etching time increases disproportionately or no longer leads to an etching attack. About Surprisingly, the one proposed according to the invention now showed Etching bath without the disadvantages mentioned, in invent high etching rates for anti-ion.

Das erfindungsgemäße Ätzbad enthält hierzu eine Hydroxidikar bonsäure bzw. deren Derivate oder deren Salze und ein Oxida tionsmittel mit einem Redoxpotential, das größer als 0,2 maxi mal, aber bis zur Löslichkeitsgrenze reicht, wobei der pH-Wert dieser Lösung zwischen 1 und 4 liegt. Als Oxidationsmittel wird vorzugsweise Ammoniumperoxodisulfat in der Größenordnung von 1 bis 20 Masse% verwendet. Als Hydroxidikarbonsäure wird Weinsäure im Bereich von 0,1 bis 10 Masse% verwendet. Der genaue Anteil der Hydroxidikarbonsäure bzw. deren Derivate oder deren Salze und des Oxidationsmittels richtet sich im angegebenen Bereich nach der gewünschten Ätzrate und nach der Dicke der zu ätzenden Antimonschicht. Ein bzgl. der Ätzrate bevorzugt einzustellender pH-Bereich liegt zwischen 1,2 und 1,9.For this purpose, the etching bath according to the invention contains a hydroxide medium bonic acid or its derivatives or its salts and an oxide tion agent with a redox potential that is greater than 0.2 maxi times, but up to the solubility limit, taking the pH this solution is between 1 and 4. As an oxidizing agent is preferably ammonium peroxodisulfate in the order of magnitude from 1 to 20 mass% used. As a hydroxide dicarboxylic acid Tartaric acid used in the range of 0.1 to 10 mass%. The exact proportion of the hydroxide dicarboxylic acid or its derivatives or their salts and the oxidizing agent depends on specified range after the desired etching rate and after the Thickness of the antimony layer to be etched. A regarding the etching rate preferred pH range is between 1.2 and 1.9.

Mit dem erfindungsgemäßen Ätzbad ist es überraschenderweise trotz gleicher Standardpotentiale möglich, Antimonschichten in einem Zeitraum zu ätzen, in dem Wismutschichten nicht oder kaum abgetragen werden. Das selektiv wirkende Antimonätzbad ätzt Antimonschichten mindestens 50mal schneller als Wismut schichten. Die Lackkantenunterätzung entspricht Idealwerten einer naßchemischen Mikrostrukturierung.It is surprising with the etching bath according to the invention possible despite the same standard potentials, antimony layers in to etch a period in which bismuth layers do not or can hardly be removed. The selective antimony etching bath etches layers of antimony at least 50 times faster than bismuth layers. The undercut of the lacquer corresponds to ideal values a wet chemical microstructuring.

Werden anstelle der Hydroxidikarbonsäure eine Hydroxitrikar bonsäure, deren Derivate oder Salze verwendet, so ist das erfindungsgemäße Ätzbad im pH-Bereich zwischen 1 und 4 zur Erzielung hoher Ätzraten für Wismut und/oder Antimon verwend bar. In diesem Fall wird als Oxidationsmittel Ammoniumperoxo disulfat mit 1 bis 20 Masse% und als Hydroxitrikarbonsäure vorzugsweise Zitronensäure mit 5 bis 30 Masse% eingesetzt. Der vorzugsweise pH-Wert des Ätzbades liegt zwischen 1,1 und 1,4. Der genaue Anteil der Hydroxitrikarbonsäure bzw. deren Deri vate oder deren Salze sowie des Oxidationsmittels richtet sich wieder nach der gewünschten Ätzrate und der Dicke der zu ätzenden Wismut- und/oder Antimonschicht. Diese Ätzrate ist durch den Zusatz von Eisen-III-Salzen, wie Eisenchlorid (FeCl₃) oder Eisennitrat Fe(NO₃)₃ erhöhbar.If instead of the hydroxide dicarboxylic acid a hydroxitricarboxylic acid, its derivatives or salts are used, the etching bath according to the invention can be used in the pH range between 1 and 4 to achieve high etching rates for bismuth and / or antimony. In this case, ammonium peroxodisulfate with 1 to 20 mass% is used as the oxidizing agent and citric acid with 5 to 30 mass% is preferably used as the hydroxitricarboxylic acid. The preferred pH of the etching bath is between 1.1 and 1.4. The exact proportion of the hydroxitricarboxylic acid or its derivatives or its salts and of the oxidizing agent is again based on the desired etching rate and the thickness of the bismuth and / or antimony layer to be etched. This etching rate can be increased by adding iron III salts, such as iron chloride (FeCl ₃ ) or iron nitrate Fe (NO ₃ ) ₃ .

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung und dreier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei sind in der Zeichnung die wesentlichen Teile eines erfindungsgemäß herge stellten Sensors im Schnitt dargestellt. Das erste Aus führungsbeispiel betrifft die Herstellung des Sensors. Das zweite und dritte Ausführungsbeispiel betreffen Prozeßschritte der Strukturierung der thermoelektrischen Schenkelmaterialien.The invention is based on a drawing and three exemplary embodiments explained in more detail. Here are in the Drawing the essential parts of a herge according to the invention posed sensor shown in section. The first exit Leading example concerns the manufacture of the sensor. The second and third embodiments relate to process steps the structuring of the thermoelectric leg materials.

First embodiment:

Ein Substrat 1, beispielsweise eine mit im einzelnen nicht dargestellten Passivierungsschichten versehene Siliziumschei be, ist wenigstens im Bereich der heißen Lötstellen von aufzu bringenden Thermoschenkeln 2 mit Ausnehmungen versehen. Auf das geeignet vorbereitete Substrat 1 wird zunächst eine dünne Kontakt- oder Leitbahnschicht 4 ganzflächig aufgebracht, die beispielsweise aus Nickelchrom besteht, und darauf eine dicke Kontakt- oder Leitbahnschicht 5 abgeschieden, die vorzugsweise aus Aluminium besteht, die als Bondinsel Verwendung finden soll. Auf das aus den Schichten 4 und 5 bestehende Kontakt schichtsystem wird eine nicht dargestellte Lackschicht aufge bracht und entsprechend der dem Sensor entsprechenden Geome trie belichtet. Danach werden die Kontakt- und Leitbahnschich ten 5 und 4 mit geeigneten Ätzmitteln strukturiert, wobei zunächst senkrecht zum Substrat 1 stehende, nicht dargestellte Strukturflanken erzeugt werden. Anschließend wird in einem weiteren Ätzschritt der Kontakt- und Leitbahnschicht 5 eine schräge Strukturflanke 6 gegeben und dabei gleichzeitig ein Teil 7 der Kontakt- und Leitbahnschicht 4 freigelegt, der eine Kontaktanbindungstiefe an den noch aufzubringenden Thermo schenkel 2 von mindestens 5 µm aufweisen soll. Nach Entfernen der nach der Strukturierung verbliebenen Lackschichten wird der Teil 7 einer physikalischen Anätzung, wie z. B. Ionenätzen, unterworfen und unmittelbar danach ein Thermomaterial, z. B. Wismut abgeschieden. Nach einem weiteren fotolithografischen Prozeß wird dieses Thermomaterial derart strukturiert, daß die ersten Thermoschenkel entstehen. Entweder wird nun der auf den Thermoschenkeln verbliebene Lack entfernt oder es wird ganz flächig eine weitere Fotolackschicht oder eine andere isolie rende Schicht, die dann im Bereich der heißen Lötstellen mit Kontaktöffnungen versehen wird, aufgebracht und danach eine ganzflächige Beschichtung mit einem zweiten Thermomaterial, bspw. Antimon, vorgenommen, die einem analogen Strukturie rungsprozeß zur ersten Thermomaterialschicht unterworfen wird. Dadurch entstehen die in Reihe geschalteten einzelnen Thermo schenkelpaarungen, die anschließend mit einer Passivierungs schicht versehen und im Bereich der heißen Lötstellen mit einer thermischen Ausgleichsschicht, die ihrerseits mit einer Absorptionsschicht belegt wird, versehen werden. Durch die Anbindung der Thermoschenkel an die Schicht 4 über den Teil 7 ist eine gesicherte elektrische Kontaktanbindung zur Kontakt- und Leitbahnschicht 5 gegeben, was eine reproduzierbare störungsfreie Wirkungsweise und Fertigung des erfindungs gemäßen Sensors gewährleistet.A substrate 1 , for example a silicon wafer provided with passivation layers (not shown in detail), is provided with recesses at least in the area of the hot soldering points of thermal legs 2 to be brought up. A suitably prepared substrate 1 is first applied over the entire area to a thin contact or interconnect layer 4 , which consists, for example, of nickel chromium, and a thick contact or interconnect layer 5 is deposited thereon, which preferably consists of aluminum, which is to be used as a bonding island. On the layer system consisting of layers 4 and 5 , a lacquer layer, not shown, is brought up and exposed according to the geometry corresponding to the sensor. Thereafter, the contact and interconnect layers 5 and 4 are structured with suitable etching agents, first of all producing structural flanks, not shown, that are perpendicular to the substrate 1 . Subsequently, in a further etching step, the contact and interconnect layer 5 is given an oblique structure flank 6 and at the same time a part 7 of the contact and interconnect layer 4 is exposed, which should have a contact connection depth to the thermocouple 2 still to be applied of at least 5 μm. After removal of the lacquer layers remaining after the structuring, part 7 is subjected to a physical etching, such as e.g. B. ion etching, and immediately afterwards a thermal material, for. B. Bismuth deposited. After a further photolithographic process, this thermal material is structured in such a way that the first thermal legs are formed. Either the varnish remaining on the thermal legs is now removed or there is a further surface coating of another photoresist layer or another insulating layer, which is then provided with contact openings in the area of the hot soldering points, and then a full-area coating with a second thermal material, for example. Antimony, which is subjected to an analogous structuring process for the first thermal material layer. This results in the individual thermocouple pairs connected in series, which are then provided with a passivation layer and in the area of the hot solder joints with a thermal compensation layer, which in turn is coated with an absorption layer. The connection of the thermal legs to the layer 4 via the part 7 provides a secure electrical contact connection to the contact and interconnect layer 5 , which ensures reproducible, trouble-free operation and manufacture of the sensor according to the invention.

Second embodiment:

In 1000 ml Wasser sind 40 g Ammoniumperoxodisulfat und 10 g Weinsäure gelöst, und zwar werden die 10 g Weinsäure erst nach Auflösung der 40 g Ammoniumperoxodisulfat zugesetzt. Ein mit Wismutstrukturen versehenes und ganzflächig mit einer 400 nm dicken Antimonschicht beschichtetes Substrat wird mit einer üblichen Lackmaske versehen, die entsprechend der gewünschten Antimonstruktur belichtet und entwickelt wird. Das Ätzen der Antimonstruktur erfolgt durch 45-sekündiges Eintauchen in das genannte Ätzbad, vorteilhafterweise bei Raumtemperatur. Wäh rend nach dieser Ätzzeit die nicht gewünschten Antimonschicht flächen völlig entfernt sind, weisen die freigelegten Wismut strukturen keine Ätzerscheinungen auf. Die Lackkantenunter ätzung beträgt beim Ätzprozeß weniger als 0,5 µm.40 g of ammonium peroxodisulfate and 10 g are in 1000 ml of water Tartaric acid dissolved, and the 10 g tartaric acid are only after Dissolution of the 40 g of ammonium peroxodisulfate added. A with Bismuth structures with a 400 nm surface thick antimony layer is coated with a substrate usual paint mask provided according to the desired Antimony structure is exposed and developed. The etching of the Antimony structure takes place by immersing in the for 45 seconds mentioned etching bath, advantageously at room temperature. Wuh after this etching time the unwanted antimony layer the exposed bismuth do not structure any etching phenomena. The paint edges below etching is less than 0.5 µm in the etching process.

Third embodiment:

In 100 ml Wasser sind 110 g Ammoniumperoxodisulfat und danach 110 g Zitronensäure zur Auflösung gebracht. Ein mit einer 400 nm dicken Wismut- und Antimonschicht beschichtetes Polymersub strat wird mit einer üblichen Lackmaske versehen und entspre chend der gewünschten Struktur belichtet und entwickelt. Das Ätzen der Strukturen erfolgt durch Eintauchen in das eben genannte Ätzbad vorteilhafterweise bei Raumtemperatur mit einer Ätzrate von 130 nm/min und ist unabhängig davon, ob Wismut- oder Antimonstrukturen geätzt werden. Die Lackunter ätzung beträgt auch bei diesem Ausführungsbeispiel 0,5 µm. Anstelle der Wismut- und Antimonschicht kann auch nur eine Antimonschicht Verwendung finden.In 100 ml of water are 110 g of ammonium peroxodisulfate and after Dissolved 110 g of citric acid. One with a 400 nm thick bismuth and antimony layer coated polymer sub strat is provided with a conventional paint mask and corresponds exposed and developed according to the desired structure. The The structures are etched by immersing them in the surface mentioned etching bath advantageously at room temperature an etching rate of 130 nm / min and is independent of whether Bismuth or antimony structures are etched. The paint sub Etching is also 0.5 µm in this embodiment. Instead of the bismuth and antimony layer, only one can Find antimony layer.

Der besondere Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ätzbäder be steht darin, daß das Substratmaterial auch eine organische Folie sein kann, die in stark oxidierenden Säuren angegriffen werden würde.The particular advantage of these etching baths according to the invention is that the substrate material is also an organic Foil can be attacked in strongly oxidizing acids would be.

Claims

1. Process for the production of thermoelectric sensors by wet chemical etching, the sensors on one Arranged substrate and with electrical contact connections are provided, comprising the following stages: application and Structuring a thicker and a thinner one Layer existing contact layer system on the sub strat, with the thinner layer immediately on the sub strat is liable and at least one structural flank is created, Etch off the thicker layer of the contact layer system the structure flank so that only the thinner layer is left remains, applying a first layer of thermal material, so that the thinner layer on the contact connections of the Sensors superimposed, structuring of the first Thermomate rialschicht, application of a second thermal material layer so that it attaches the thinner layer to the contact Bindings Sensor bindings superimposed, structuring of the two layer of thermal material, application of a passive layer, application of thermal compensation layer and application of an absorption layer at least on the leveling layer.

2. The method of claim 1, wherein the portion of the thinner Layer that lie under the thermal material layers comes, before the application of the thermal material layers physi is etched.

3. The method of claim 1, wherein when etching the thicker Layer the structure flank is formed as an inclined surface becomes.

4. Etching bath for the wet chemical structuring of antimony layer ten, containing an oxidizing agent dissolved in water a redox potential greater than 0.2 and one Hydroxy dicarboxylic acid, the pH of this solution is between 1 and 4.

5. etching bath according to claim 4, wherein as the oxidizing agent 1 to 20 mass% ammonium peroxodisulfate can be used.

6. etching bath according to claim 4, wherein 6.1 as the hydroxide dicarboxylic acid up to 10 mass% tartaric acid can be used.

7. etching bath according to claim 6, wherein a derivative of the hydroxide carboxylic acid is used.

8. etching bath according to claim 6, wherein a salt of the Hydroxidikar bonic acid is used.

9. etching bath according to claim 4, wherein the pH of the solution is preferably between 1.2 and 1.9.

10. Etching bath for wet chemical structuring of bismuth and Antimony layers containing an oxide dissolved in water tion agent with a redox potential greater than 0.2 and a hydroxitricarboxylic acid, the pH of this Solution is between 1 and 4.

11. etching bath according to claim 10, wherein as the oxidizing agent 1 to 20 mass% ammonium peroxodisulfate can be used.

12. etching bath according to claim 16, wherein 5 as hydroxitricarboxylic acid up to 30 mass% citric acid can be used.

13. etching bath according to claim 16, wherein the pH of the solution is between 1.1 and 1.4.

14. etching bath according to claim 12, wherein a derivative of the Hydroxitri carboxylic acid is used.

15. etching bath according to claim 12, wherein a salt of hydroxitricar bonic acid is used.

16. etching bath according to claim 16, wherein the solution 1 to 2 mass% Iron III salt can be added.

17. Etching bath for wet chemical structuring of bismuth layer ten, containing an oxidizing agent dissolved in water a redox potential greater than 0.2 and one Hydroxitricarboxylic acid, the pH of this solution is between 1 and 4.

18. Thermoelectric sensor consisting of a substrate which several thermoelectric leg pairs electrically are arranged in series, their electrical Contacting at the respective contact connections in this way takes place that a thermoelectric at the contact points Thighs about one, thinner than that in their layer thickness of the thermoelectric leg formed electrically conductive thin film takes place on which a white tere electrically conductive layer with a thickness that for Bonding or soldering is suitable, the at least at the points of contact to the thermo electric leg called the one below it Leaves thin layer free.

19. A thermoelectric sensor according to claim 19, wherein said electrically conductive thin layer of nickel chrome and the layer suitable for bonding or soldering There is aluminum.

20. Thermoelectric sensor according to claim 18, wherein for the thermoelectric leg bismuth or antimony is selected.

21. interconnect and / or contact connection between thin layers greatly different thicknesses, characterized in that a thin layer is provided at the contact points the layer thickness is thinner than the layer to be bonded is carried out and that on the thinner layer there is another electrically conductive layer, which for Bonding or soldering is suitable, at least the thinner layer at the points of the contact connection leaves their surface free.