DE69213596T2 - Infrarotsensor und sein Herstellungsverfahren - Google Patents
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Description
- Diese Erfindung bezieht sich auf einen Infrarotsensor für berührungslose Messung der Temperatur eines Objektes, das einer Prüfung unterworfen ist, wie z.B. eines Trommelfells, und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.
- Kürzlich sind verschiedene Techniken für die Herstellung von Infrarotsensoren entwickelt worden, wie sie vorteilhaft für Thermometer vom berührungslosen Typ benutzt werden, indem die Technik zur Feinverarbeitung von Halbleitern angewendet wird. Der Infrarotsensor hat eine Konstruktion, die fertiggestellt wird, indem ein auf einem Sensorsubstrat geformter Mikrobrückenabschnitt gebildet wird und ferner ein Infrarotabtastabschnitt auf dem Brückenabschnitt gebildet wird. Die Brückenstruktur, die den wärmeempfindlichen Abschnitt der Vorrichtung aufweist, der nach Art einer Brücke über dem tragenden Substrat hängt, soll die Ansprechempfindlichkeit der Vorrichtung verbessern.
- Die Infrarotabtastabschnitte, die in den Infrarotsensoren verwendet werden, können klassifiziert werden in solche vom Bolometer-Typ, die den Widerstand einer Anordnung haben, der proportional zu einer durch Infrarotstrahlung in der Sensortemperatur verursachten Änderung geändert wird, in solche vom Thermosäulen-Typ, die die elektromotorische Kraft einer auf ähnliche Weise geänderten Vorrichtung haben, und in solche vom pyroelektrischen Typ, die die elektromotorische Kraft einer Vorrichtung haben, die proportional zu einer Änderung der Dosis der Infrarotstrahlung geändert wird. Die Infrarotabtastabschnitte des Bolometer-Typs erlauben unter anderen Typen die Miniaturisierung ihrer Sensoren, da sie in der Lage sind, die Temperatur ausgehend von der Höhe des Widerstandes aus direkt anzuzeigen. Der Infrarotsensor vom Bolometer-Typ ist gewöhnlich mit wenigstens zwei Infrarotabtastabschnitten versehen, von denen einer so eingerichtet ist, Infrarotstrahlung einzulassen und der andere gegen Infrarotstrahlung abgeschirmt ist. Durch Ableiten einer Differenzausgabe zwischen dem Infrarotabtastabschnitt, der die Infrarotstrahlung einläßt, und dem Infrarotabtastabschnitt der die Infrarotstrahlung abstößt, ist dieser Sensor befähigt, die Netto-Dosis der Infrarotstrahlung frei von elektrischem Rauschen und Störung durch Wärme genau zu erfassen.
- Außerdem hat der herkömmliche Infrarotsensor diese zumindest zwei Infrarotabtastabschnitte, die auf nur einer der gegenüberliegenden Oberflächen eines Halbleiterwafers oder -substrats, das als das Sensorsubstrat dient, gebildet sind.
- Weil der herkömmliche Infrarotsensor wenigstens zwei Infrarotabtastabschnitte hat, die nur auf einer der gegenüberliegenden Oberflächen des Sensorsubstrats gebildet sind, ist es schwierig, es zu gestatten, daß die Infrarotstrahlung allein auf einen der Infrarotabtastabschnitte auftrifft, und zu verhindern, daß sie auf den anderen Infrarotabtastabschnitt auftrifft. Aus den Differenzausgaben dieser zwei Infrarotabtastabschnitte kann daher die Netto-Dosis der auftreffenden Infrarotstrahlung nicht genau erfaßt werden. Die demzufolge erhaltenen Bestimmungsdaten müssen verschiedenen Korrekturen unterworfen werden. Ferner hat der herkömmliche Infrarotsensor eine Grenze hinsichtlich seiner Gesamtminiaturisierung aufgrund der Tatsache, daß zwei oder mehr Infrarotabtastabschnitte auf ein und derselben Oberfläche des Sensorsubstrats gebildet sind, verbunden mit dem Problem der Abschirmung gegen die Infrarotstrahlung.
- Ein Ziel dieser Erfindung ist es daher, einen neuen Infrarotsensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen.
- Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist es, einen Infrarotsensor, der eine weitergehende Gesamtminiaturisierung desselben erlaubt, es ermöglicht, daß die Infrarotstrahlung zuverlässig auf einen speziellen Infrarotabtastabschnitt auftrifft, und eine genaue Erfassung der Dosis der Infrarotstrahlung gewährleistet, und ein Verfahren für die Herstellung des Infrarotsensors zu schaffen.
- Diese Ziele werden ferner einen Infrarotsensor gemäß Anspruch 1 erreicht.
- Diese Ziele werden ferner durch ein Verfahren zur Herstellung eines Infrarotsensors gemäß Anspruch 10 erreicht.
- Der Infrarotsensor dieser Erfindung erlaubt seine größere Miniaturisierung insbesondere auf die halbe Größe des herkömmlichen Gegentyps und ermöglicht es, die Diffrenzausgabe zwischen den beiden Infrarotabtastabschnitten auf seinen gegenüberliegenden Oberflächen genau zu erfassen, und erfreut sich eines Effektes in der Verbesserung der Genauigkeit des Nachweises, denn er ist so konstruiert, daß er jeweils einen auf den gegenüberliegenden Oberflächen eines Halbleitersubstrats geformten Infrarotabtastfilm aufweist. Er wird daher vorteilhafterweise als wirklicher Miniatursensor so wie beispielsweise ein Thermometer verwendet, das die Körpertemperatur eines Benutzers messen kann, indem ein Sensorabschnitt von ihm in das Ohr eingebracht wird. In dem Infrarotsensor dieser Erfindung sind die Brückenabschnitte auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleitersubstrats im Spannungsgleichgewicht verbessert und in der Struktur stabilisiert, denn sie sind aus einem Film einer anorganischen Siliciumzusammensetzung, insbesondere einem Film aus Siliciumoxynitrid, gebildet. Ferner ist der Infrarotsensor dieser Erfindung imstande, eine große Festigkeit und ideale Empfindlichkeit zu erreichen, da der Film aus einer anorganischen Siliciumzusammensetzung, insbesondere Siliciumoxynitrid, eine Wanddicke im Bereich zwischen ungefähr 0,1 und ungefähr 50 µm erhalten hat. Das Verfahren dieser Erfindung für die Herstellung eines Infrarotsensors erzeugt einen Effekt einer bemerkenswerten Verbesserung der Ausbeute von Produkten, weil die Brückenabschnitte aus einem Film einer anorganischen Siliciumzusammensetzung, insbesondere Siliciumoxynitrid, gebildet sind.
- Fig. 1 ist eine Draufsicht, die einen Infrarotsensor als ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung veranschaulicht,
- Fig. 2 ist ein Querschnitt, der durch Fig. 1 längs der Linie II-II genommen ist, und
- Fig. 3A bis 3G sind Querschnitte, die einen Prozeß für die Herstellung des Infrarotsensors von Fig. 1 gemeinsam veranschaulichen.
- Der Infrarotsensor dieser Erfindung hat Infrarotabtastabschnitte, die einer jeweils auf den gegenüberliegenden Oberflächen eines Sensorsubstrats gebildet sind. Dank dieser Konstruktion kann der gesamte Oberflächenbereich des Sensors die Hälfte desjenigen des herkömmlichen Sensors trotz der gleichen Zahl von Infrarotabtastabschnitten sein, und dem Sensor ist eine allgemeine Größenreduktion erlaubt. Weil die Infrarotabtastabschnitte verteilt sind zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen des Sensorsubstrats, erfüllt das Sensorsubstrat, das zwischen den Infrarotabtastabschnitten liegt, die Rolle eines Infrarot-Unterbrechergliedes und macht es leicht, das selektive Auftreffen von Infrarotstrahlung nur auf den Infrarotabtastabschnitt auf einer der gegenüberliegenden Oberflächen zu begrenzen. Dank der Überlagerung eines jeden von Infrarot absorbierenden Filmen, einer jeweils auf den Infrarotabtastabschnitten, sind die Infrarotabtastfilme in der Effektivität der Absorption und in der Genauigkeit der Infraroterfassung verbessert. Die Infrarot absorbierenden Filme sind beispielsweise aus Maldonit oder Kohlenstoff gemacht und sollen eine Dicke haben im Bereich zwischen ungefähr 0,3 und ungefähr 10 µm, vorzugsweise zwischen 0,3 und 2 µm.
- Als Sensorsubstrat kann ein aus Silicium oder Germanium hergestelltes Halbleitersubstrat verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Siliciumsubstrat verwendet, das einfach und nicht teuer beschafft werden kann. Die Infrarotabtastabschnitte sind aus einem Film aus z.B. amorphem Germanium (a- Ge), amorphem Silicium (a-Si) oder polykristallinem Silicium gebildet. Für die Bildung der Filme für die Infrarotabtastabschnitte könnte beispielsweise Sputtern, Ionenstrahl-Sputtern oder das CVD(chemisches Dampfphasenwachstum)-Verfahren verwendet werden.
- Der Infrarotsensor dieser Erfindung wird vorzugsweise mittels einer Prozedur hergestellt, die umfaßt, daß Brückenabschnitte (Brücken) jeweils auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Sensorsubstrats gebildet und die Infrarotabtastabschnitte jeweils auf den Brückenabschnitten angeordnet werden. Die Brükkenabschnitte können aus einer dünnen Schicht einer anorganlschen Siliciumverbindung, wie z.B. einem Siliciumoxid (SiOx)- Film, einem Siliciumnitrid (SiNy)-Film oder einem Siliciumoxynitrid (SiOxNy)-Film gebildet werden. Vorzugsweise werden sie aus einem Siliciumoxynitrid-Film gebildet. Der Siliciumoxynitrid-Film verbindet die Qualitäten von beiden, dem Siliciumoxid-Film und dem Siliciumnitrid-Film. Deshalb zeichnet er sich aus in der Ausgewogenheit der Beanspruchung und erlaubt die Bildung von stabilen Brückenstrukturen. Die optimalen Bedingungen für das Bilden des Siliciumoxynitrid-Films variieren mit der besonderen Art des zu verwendenden Sensorsubstrats, weil der Wärmeausdehnungskoeffizient des Films mit der Orientierung der Kristalloberfläche des Materials für das Substrat variiert.
- Die Dicke des Siliciumoxynitrid-Films soll vorzugsweise in dem Bereich zwischen 0,1 und 50 µm, vorzugsweise zwischen ungefähr 0,5 und ungefähr 5 µm, liegen. Wenn die Dicke kleiner als 0,1 µm ist, ist der Film zu dünn, um große Festigkeit zu erlangen. Wenn umgekehrt die Dicke 50 µm überschreitet, erlangt der Film eine große Wärmekapazität und leidet folglich an mangelnder Empfindlichkeit.
- Das Verfahren dieser Erfindung für die Herstellung eines Infrarotsensors vom Bolometer-Typ umfaßt einen Schritt des Vorbringens eines reaktiven Gases in Kontakt mit einem Halbleitersubstrat, wodurch auf jeder der gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleitersubstrats Filme einer anorganischen Siliciumverbindung gebildet werden, einen Schritt, bei dem die Filme der anorganischen Siliciumverbindung, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleitersubstrats gebildet worden sind, einer mustergebenden Behandlung unterworfen werden, einen Schritt, daß Infrarotabtastabschnitte auf jedem der musterversehenen Filme der anorganischen Siliciumverbindung angeordnet werden, und einen Schritt der selektiven Entfernung des Halbleitersubstrats, das unter den musterversehenen Filmen aus der anorganischen Siliciumverbindung liegt, wodurch Hohlräume unter den Filmen gebildet und demzufolge Brückenabschnitte aus dem Film der anorganischen Siliciumverbindung jeweils auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleitersubstrats geformt werden.
- Die Bildung der Filme aus der anorganischen Siliciumverbindung wird im einzelnen ausgeführt z.B. durch das Plasma-CVD- Verfahren. Bei der Bildung von Siliciumoxynitrid-Filmen werden als reaktive Gase Silan (SiH&sub4;), Stickstoff (N&sub2;) und Lachgas (N&sub2;O) verwendet. Hier können durch Änderung des Verhältnisses des Strömungsvolumens des N&sub2;- und des N&sub2;O-Gases [N&sub2;/(N&sub2; + N&sub2;O)] die stöchiometrischen Zusammensetzungen x und y des Siliciumoxynitrid-Filmes (SiOxNy) kontrolliert werden, die Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Film und dem Siliciumsubstrat kann im wesentlichen eliminiert werden, und die mögliche Beschädigung durch Spannung kann ausgeschlossen werden.
- Das für die Bildung des Siliciumoxynitrid-Films verwendete Verfahren muß nicht beschränkt werden auf das Plasma-CVD-Verfahren. Irgendein anderes Verfahren, wie z.B. ein Sputterverfahren, kann stattdessen verwendet werden. Aufgrund dieses Niederdrucksputterverfahrens und des CVD-Verfahrens genügt es, den Siliciumoxynitrid-Film durch Verwendung von Siliciumoxid als Target zu bilden. In diesem Fall kann die Zusammensetzung des Siliciumoxynitrid-Films durch Zusetzen von Stickstoff (N&sub2;) in das Sputtergas, wie z.B. Argon (Ar), geändert werden.
- Die Musterbildung auf den Filmen der anorganischen Siliciumverbindung wird z.B. ausgeführt durch das reaktive Ionenätzverfahren. Die Überlagerung der Infrarotabtastabschnitte auf den musterversehenen Filmen der anorganischen Siliciumverbindung wird ausgeführt durch das Sputterverfahren, Ionenstrahl- Sputterverfahren oder das CVD-Verfahren, wobei beispielsweise amorphes Germanium, amorphes Silicium oder polykristallines Silicium verwendet wird.
- Die Bildung der Brückenabschnitte wird ausgeführt durch selektives Entfernen, indem das Sensorsubstrat, das unter den musterversehenen Filmen aus der anorganischen Siliciumverbindung liegt, mit z.B. einer wässrigen Lösung von Hydrazin, Kaliumhydroxid usw. geätzt wird, wodurch Hohlräume unter den Filmen gebildet werden.
- Nun wird ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung im einzelnen unten beschrieben mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
- Fig. 1 stellt eine Grundriß-Struktur eines Infrarotsensors als ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung dar, und Fig. 2 ist ein Querschnitt, ausgeführt durch Fig. 1 längs der Linie II-II.
- Bei diesem Infrarotsensor sind Vertiefungen 13, eine jeweils auf den gegenüberliegenden Oberflächen eines Siliciumsubstrats 12 als Sensorsubstrat gebildet. Ferner sind auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Siliciumsubstrats 12 Filme aus einer anorganischen Siliciumverbindung, wie z.B. Siliciumoxynitrid-Filme 15 gebildet, mehrere versehen mit Brückenabschnitten 14, die 100 µm in Breite, 2 mm in der Länge und 2 µm in der Dicke messen, einer jeweils auf den Vertiefungen 13. Infrarotabtastabschnitte 16 sind in den oberen Mittelabschnitten der Brückenabschnitte 14 gebildet. Diese Infrarotabtastabschnitte 16 sind beispielsweise aus amorphem Germanium (a-Ge) gebildet. Mit den Infrarotabtastabschnitten 16 sind elektrisch verbunden einpolige Abschnitte aus Elektrodenverbindungsschichten 17. Die Verbindungsschichten 17 sind aus einem Aluminium(Al)-Film gebildet. Die anderspoligen Abschnitte dieser Verbindungsschichten 17 sind integriert mit Elektrodenanschlußflächen 18, die im peripheren Abschnitt des Siliciumsubstrats 12 gebildet sind. Auf den Verbindungsschichten 17 sind als isolierende Filme Filme der anorganischen Siliciumverbindung, wie z.B. Siliciumoxynitrid-Filme 19, angeordnet. Auf den Siliciumoxynitrid-Filmen 19 sind Infrarot absorbierende Filme 20 mit einer Dicke von ungefähr 0,5 µm gebildet, so daß sie die Infrarotabbtastabschnitte 16 bedecken. Diese Infrarot absorbierenden Filme 20 sollen den Absorptionswirkungsgrad der Infrarotabtastabschnitte 16 für Infrarotstrahlung erhöhen. Sie sind z.B. aus Maldonit oder Nichrom gebildet. Das Unterbrecherglied 21, so wie Ni, ist auf der Vertiefung 13 gebildet, so daß die Infrarotstrahlung von der Oberfläche des Substrats her genügend unterbrochen wird.
- In diesem Infrarotsensor wird die Größe des elektrischen Widerstandes der Infrarotabtastabschnitte 16 proportional variiert zur Menge der auftreffenden Infrarotstrahlung (Wärmequantität). Die Menge der Infrarotstrahlung kann erfaßt werden durch Messung der Größe des elektrischen Stromes, der durch die die Elektrode verbindenden Schichten 17 fließt, proportional zur Änderung der Größe des Widerstandes oder der Größe der Spannung zwischen den Elektrodenanschlußflächen 18 mittels eines Signalverarbeitungskreises (nicht gezeigt). Weil die Infrarotabtastabschnitte 16 verteilt sind zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen des Siliciumsubstrats 12, kann die Infrarotstrahlung in dem Infrarotsensor dieses Ausführungsbeispiels genügend durch ein Infrarot-Unterbrecherglied 21, unterbrochen werden, das z.B. aus Nickel hergestellt ist, und macht es leicht, das selektive Auftreffen von Infrarotstrahlung auf dem Infrarotabtastabschnitt 16 auf eine der gegenüberliegenden Oberflächen zu begrenzen. Wenn gestattet wird, daß die Infrarotstrahlung nur auf die beiden Infrarotabtast-Filme 16 auf der oberen Oberfläche auftrifft, trifft die Infrarotstrahlung nicht auf die beiden Infrarotabtastabschnitte 16 auf der rückwärtigen Oberfläche des Siliciumsubstrats 12 auf, weil sie durch das Unterbrecherglied 21, das z.B. aus Nickel hergestellt ist, genügend unterbrochen wird. Demzufolge kann die Differenzausgangsleistung zwischen dem Infrarotabtastabschnitt 16, der das Auftreffen der Infrarotstrahlung zuläßt, und dem Infrarotabtastabschnitt 16, der die Infrarotstrahlung zurückwirft, genau erhalten werden. Somit führt der Infrarotsensor 11 die Erfassung mit erhöhter Genauigkeit durch.
- Ferner kann aufgrund der Überlagerung der Infrarotabtastabschnitte 16 auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Siliciumsubstrats 12 der gesamte Oberflächenbereich des Sensors die Hälfte sein von derjenigen des herkömmlichen Sensors trotz der gleichen Zahl von Infrarotabtastabschnitten 16, und der Infrarot-Sensor gestattet eine großzügige Größenreduktion.
- Weil die Brückenteilabschnitte 14 auf den gegenüberliegenden Oberflächen eines Films aus einer einzigen Siliciumoxynitridschicht 15 gebildet sind, die sich in der Ausgewogenheit bei Belastung auszeichnet, kann in dem Infrarotsensor dieses Ausführungsbeispiels die mögliche Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Film und dem Siliciumsubstrat 12 im wesentlichen eliminiert werden. Demzufolge sind die Brückenstrukturen so stabil, daß die Möglichkeit Null ist, daß die Strukturen während des Herstellungsprozesses eine Beschädigung erleiden.
- Fig. 3A bis 3G stellen gemeinsam einen Herstellungsprozeß des Infrarotsensors dar. Zuerst wurde ein Siliciumsubstrat vorbereitet, das eine wie in Fig. 3A veranschaulichte Kristallflächenorientierung (110) hat. Dann wurden die Siliciumoxynitrid-Filme (SiOxNy) 15 jeweils mit einer Dicke von 2 µm auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Siliciumsubstrats 12 durch das Plasma-CVD-Verfahren gebildet, wie in Fig. 3B veranschaulicht. Um spezifisch zu sein, das Siliciumsubstrat 12 wurde bei 450ºC aufgeheizt gehalten, und unter den Filmbildungsbedingungen von 0,60 hPa (0,45 Torr) Druck und 400 W Hochfrequenzausgangsleistung wurde das heiße Siliciumsubstrat 12 20 Minuten lang überstrichen mit reaktiven Gasen, d.h. Silan (SiH&sub4;), zugeführt bei 15 SCCM, Stickstoff (N&sub2;) bei 203 SCCM und Lachgas (N&sub2;O) bei 32 SCCM, um Dampfphasenwachstum der Siliciumoxynitrid-Filme auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Siliciumsubstrats 12 zu bewirken.
- Bei Analyse durch das Rutherford-Rückstreuungsspektrometer- Verfahren (RBS-Methode) wurde festgestellt, daß die Siliciumoxynitrid-Filme 15 eine Zusammensetzung von SiO1,20N0,677 haben. Dann wurden die Siliciumoxynitrid-Filme 15 einer Mustergebungsbehandlung unterworfen, um die Muster der Brückenteile 14 mit einer Kristallorientierung von 110 vorzusehen, wie in der Grundriß-Struktur von Fig. 1 veranschaulicht. Diese Musterausbildung wurde ausgeführt durch das reaktive Ionenätz(RIE)-Verfahren, bis das darunterliegende Siliciumsubstrat 12 exponiert war. Bei diesem Ätzen wurden Methantrifluorid (CHF&sub3;) und Sauerstoff (O&sub2;) als Ätzgase drei Stunden lang bei entsprechenden Strömungsvolumina von 47,5 SCCM bzw. 2,5 SCCM unter einem Druck von 10,0 Pa (0,075 Torr) bei einer Hochfrequenzausgangsleistung von 150 W zugeführt.
- Anschließend wurden die Infrarotabtastabschnitte 16 jeweils einer in den zentralen Abschnitten der Brückenabschnitte 14 auf den gegenüberliegenden Oberflächen, wie in Fig. 3C veranschaulicht, gebildet. Um spezifisch zu sein, amorphe Germanium-Filme (a-Ge) wurden auf den Siliciumoxynitrid-Filmen 15 und dem Siliciumsubstrat 12 angeordnet, indem die Filme 15 und Substrat 12 einer Sputterbehandlung unter Verwendung von Germanium (Ge) als Target unterzogen wurden. Dieses Sputtern wurde 10 Minuten lang mittels Zufuhr von Argon (Ar) bei Strömungsvolumina von 4 SCCM unter einem Druck von 67 Pa (5 x 10&supmin;³ Torr) bei einer Hochfrequenzausgangsleistung von 200 W ausgeführt. Dann wurden die überlagerten amorphen Germanium-Filme einer Temperbehandlung bei 500ºC unterworfen, um die Polykristallisierung des amorphen Germaniums zu beschleunigen. Die sich ergebenden polykristallisierten amorphen Germanium-Filme wurden durch eine reaktive Ionenätzbehandlung mit Muster versehen.
- Durch das Vakuumabscheidungsverfahren wurde bei 150ºC jeweils ein Aluminium-Film mit einer Dicke von 0,5 µm auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Siliciumsubstrats 12 abgeschieden. Die Aluminium-Filme wurden einer Mustergebungsbehandlung unterworfen, um Elektroden verbindende Schichten 17 und Elektrodenanschlußflächenabschnitte 18 zu bilden, wie in Fig. 3D veranschaulicht.
- Anschließend wurden isolierende Filme wie z.B. Siliciumoxynitrid-Filme 19 mit einer Dicke von 1 µm jeweils auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Siliciumsubstrats 12 außer den Regionen der Elektrodenanschlußflächenabschnitte 18, wie in Fig. 3E veranschaulicht, gebildet. Die Bildung dieser Filme wurde 10 Minuten lang unter denselben Bedingungen wie denjenigen durchgeführt, die bei dem Schritt von Fig. 3B angewendet wurden. Dann wurden die Infrarot absorbierenden Filme 20 jeweils mit einer Dicke von 0,5 µm auf den Siliciumoxynitrid-Filmen 19 durch das Abhebverfahren, wie in Fig. 3F veranschaulicht, gebildet. Um spezifisch zu sein, die Infrarot absorbierenden Filme 20 wurden selektiv durch Beschichtung jedes Siliciumoxynitrid-Films 19 mit einem positiven Resistfilm, Mustergebung der positiven Resistfilme, Vakuumabscheidung von Maldonit unter einem Druck von 27 Pa (0,2 Torr) und danach Entfernung der positiven Resistfilme gemeinsam mit unnotigem Teil von Maldonit gebildet.
- Ferner wurde das unter den Brückenabschnitten auf den gegenüberliegenden Oberflächen liegende Siliciumsubstrat 12 selektiv durch Ätzen entfernt, um Vertiefungen 13 zu bilden, wie in Fig. 3G veranschaulicht. Dieses Entfernen wurde durch das anisotrope Ätzverfahren bewirkt, bei dem eine wässrige Hydrazinlösung verwendet wurde. Fakultativ kann eine wässrige Kaliumhydroxid-Lösung für dieses anisotrope Ätzverfahren verwendet werden. Schließlich wird die Oberfläche des Siliciumsubstrats selektiv mit einem Nickel-Film der Dicke 0,5 µm an den Vertiefungen 13 durch monoelektrolytische Metallisierung überzogen, um einen Infrarotstrahlung auffangenden Film 21 und einen Infrarotsensor zu bilden, der einen wie in Fig. 2 gezeigten Querschnitt hat.
- Mittels der oben beschriebenen Prozedur wurde ein Infrarotsensor hergestellt, der auf jeder seiner gegenüberliegenden Oberflächen mit einem aus einem Siliciumoxynitrid-Film gebildeten Brückenabschnitt 14 und einem Infrarotabtastabschnitt 16 versehen war.
- Diese Erfindung ist beschrieben worden mit Bezug auf ein Funktionsbeispiel. Bei dem Funktionsbeispiel waren die Brückenabschnitte 14 in einer linearen Gestalt geformt und aufgebaut, um an zwei Punkten unterstützt zu werden. Es ist freigestellt, sie so zu konstruieren, daß sie an drei Punkten zu dem Zweck einer weiteren Festigkeitserhöhung unterstützt werden. Während die Brückenabschnitte 14 bei dem Funktionsbeispiel in einer flachen Gestalt längs der Oberfläche des Siliciumsubstrats 12 geformt waren, können sie in einer gebogenen Gestalt geformt werden. Während die Brückenabschnitte 14 jeweils bei dem Funktionsbeispiel mit einem Siliciumoxynitrid-Film gebildet waren, können sie mit einem Siliciumoxid- Film oder Siliciumnitrid-Film gebildet werden. Ferner wurden bei dem Funktionsbeispiel die Brückenabschnitte 14 durch das Abtragverfahren gebildet, das von dem anisotropen Ätzverfahren Gebrauch macht. Wahlweise könne sie mittels irgendeines anderen Verfahrens gebildet werden, wie z.B. des sogenannten Opferschichtverfahrens, das es erfordert, daß Abschnitte vorbereitend unter den Brückenabschnitten 14 eine Atzschicht liegt.
Claims (15)
1. Infrarotsensor, umfassend ein Sensorsubstrat (12), das
gegenüberliegende Oberflächen aufweist und aus einem
Halbleitermaterial gebildet ist, Vertiefungen (13), die auf den
gegenüberliegenden Oberflächen des Sensorsubstrats gebildet
sind, Brückenabschnitte (14), die auf jeder Vertiefung
gebildet sind, und einen Satz von Infrarotabtastabschnitten
(16), die auf jedem der Brückenabschnitte gebildet sind.
2. Infrarotsensor nach Anspruch 1, bei dem die
Brückenabschnitte jeweils aus einem Film (19) aus einer
anorganischen Siliciumverbindung gebildet sind.
3. Infrarotsensor nach Anspruch 2, bei dem die anorganische
Siliciumverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend
aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid und Siliciumoxynitrid.
4. Infrarotsensor nach Anspruch 2, bei dem die anorganische
Siliciumverbindung Siliciumoxynitrid ist.
5. Infrarotsensor nach einem der Ansprüche 3 bis 4, bei dem
die Dicke des Films der anorganischen Siliciumverbindung im
Bereich zwischen 0,1 und 50 µm ist.
6. Infrarotsensor nach Anspruch 5, bei dem die Dicke des Films
der anorganischen Siliciumverbindung im Bereich zwischen
0,1 und 5 µm ist.
7. Infrarotsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem
die Infrarotabtabtabschnitte (16) jeweils aus wenigstens
einem Element ausgewählt, aus der Gruppe bestehend aus
amorphem Germanium, amorphem Silicium und polykristallinem
Silicium, gebildet sind.
8. Infrarotsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem
die Infrarotabtastabschnitte (16) jeweils mit einem
Infrarot absorbierenden Film (20) beschichtet sind.
9. Infrarotsensor nach Anspruch 8, bei dem die Infrarot
absorbierenden Filme aus Kohlenstoff gebildet sind.
10. Verfahren zur Herstellung eines Infrarotsensors, umfassend
die Schritte
- Vorbringen reaktiver Gase im Kontakt mit einem
Halbleitersubstrat (12) zur Bildung von Filmen der anorganischer
Siliciumverbindung auf jeder der gegenüberliegenden
Oberflächen des Halbleitersubstrats;
- Unterwerfung der Filme der anorganischen Siliciumverbindung
einer Mustergebungsbehandlung;
- Anordnen der Infrarotabtastabschnitte (16) auf jedem der
resultierenden musterversehenen Filme der anorganischen
Siliciumverbindung; und
- selektives Entfernen des Halbleitersubstrats, das unter den
musterversehenen Filmen der anorganischen
Siliciumverbindung liegt, um die beiden Vertiefungen (13) und
Brückenabschnitte (14) auf den gegenüberliegenden Oberflächen des
Halbleitersubstrats zu bilden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die anorganische
Siliciumverbindung aus der Gruppe bestehend aus
Siliciumoxid, Siliciumnitrid und Siliciumoxynitrid ausgewählt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die anorganische
Siliciumverbindung Siliciumoxynitrid ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die
Dicke des Films der anorganischen Siliciumverbindung in dem
Bereich zwischen 0,1 und 5 µm
ist.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 13, bei dem jeder der
Infrarotabtastabschnitte aus wenigstens einem Element,
ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus amorphen Germanium,
amorphen Silicium und polykristallinem Silicium, gebildet
ist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Infrarot
absorbierenden Filme aus Kohlenstoff gebildet sind.
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