DE69231990T2 - Feld aus integrierten mikromechanischen strahlungssensoren und verfahren zur herstellung. - Google Patents

Feld aus integrierten mikromechanischen strahlungssensoren und verfahren zur herstellung. Download PDF

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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N19/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one thermoelectric or thermomagnetic element covered by groups H10N10/00 - H10N15/00
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N15/00Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
    • H10N15/10Thermoelectric devices using thermal change of the dielectric constant, e.g. working above and below the Curie point

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  • Weting (AREA)
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Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Die Herstellung äußerst kleiner Meß- und Steuerbauelemente wurde in den letzten 30 Jahren zu einem hohen Grad der Perfektion entwickelt. In den letzten 30 Jahren ist die Herstellung von mikroelektronischen Schaltungen auf Siliziumscheiben in Massenproduktion dem Vorläufer der Produktion verschiedener anderer Bauelemente durch ähnliche Herstellungsverfahren geworden. Die Herstellung neuartiger dreidimensionaler mikroelektronischer Bauelemente in einem Halbleiterkristall (in der Regel Silizium) wurde erzielt durch Herstellung des Bauelements durch viele Verfahren, darunter isotropisches und anisotropisches Ätzen. Diese Verfahren verwenden die Kristallstruktur eines einkristalligen Halbleiters. Die Verfahren sind bis zu einem Punkt entwickelt worden, an dem Bauelemente nur einige weniger μm (einige wenige Tausendstel eines Zolls) groß in Mengen hergestellt werden.
  • Der Stand der Technik findet sich in einer Anzahl veröffentlichter Artikel und damit zusammenhängenden Patentanmeldungen. Ein Zitat dieser Art von Artikel im vorliegenden Text wird lediglich als ein technischer Hintergrund angegeben. Artikel von besonderem Interesse findet man in IEEE Transaction on Electronics Devices, Band ED-25, Nr. 10, Oktober 1978, auf den Seiten 1178 und 1241. Der Artikel, der auf Seite 1178 erscheint, trägt den Titel „Fabrication of Novel Three-dimensional Microstructures by the Anisotropic Etching of (100) and (110) Silicon" von E. Bassous. Der Artikel, der auf Seite 1241 erscheint, trägt den Titel „Dynamic Micromechanics on Silicon: Techniques and Devices", von K. E. Petersen. Außerdem von Interesse als allgemeiner Hintergrund ist ein Artikel mit dem Titel „Silicon Micromechanical Devices", der auf den Seiten 36–47 der Ausgabe von Scientific American vom April 1983 veröffentlicht wurde.
  • Die oben zitierten Artikel und anstehende Anmeldung zeigen klar, daß es althergebracht ist und die Verfahren wohlbekannt sind, mikromechanische Bauelemente herzustellen, indem in einkristalliges Silizium geätzt wird. Die Ätzverfahren verlassen sich im allgemeinen darauf, die maximale Ätzgeschwindigkeit zu erzielen, und dementsprechend schreiben die Ebenen in dem Kristall in der Regel die Ausrichtung des Bauelements auf der Oberfläche der Struktur vor. Die Vorschrift der Ausrichtung dieses hergestellten Bauelements auf der Oberfläche eines einkristalligen Siliziums liefert ein funktionelles Verfahren zur Herstellung bestimmter einzelner Bauelemente. Die Siliziumstruktur wird in der Regel nach der Herstellung aufgetrennt, so daß die einzelnen Bauelemente separat verwendet werden können, und die Ausrichtung des Bauelements in bezug auf die Kristallstruktur läßt gewöhnlich unbenutzte Oberflächen des Siliziumkristalls zurück. Manchmal werden diese unbenutzten Oberflächen zur Verwendung als ein Gebiet ausgelegt, auf dem integrierte Schaltkreise angeordnet werden, um mit dem durch das Ätzverfahren hergestellten Bauelement zu funktionieren. In anderen Fällen ist das Gebiet lediglich ein verschwendetes Gebiet.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zur Herstellung eines integrierten mikromechanischen Sensorelements, das in dem folgenden Anspruch 1 definiert wird.
  • Das Verfahren kann die Merkmale eines beliebigen einzelnen oder beliebiger mehrerer der abhängigen Ansprüche 2 bis 9 enthalten.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Sensorelements;
  • 2 ist eine Draufsicht der Konfiguration mit geätzter Vertiefung entsprechend 1;
  • 3 ist eine Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform des Sensorelements;
  • 4 ist eine dritte Konfiguration von Oberflächengebieten; und
  • 5 ist eine Darstellung eines Arrays von Elementen von 3.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In 1 wird eine Draufsicht eines mikromechanischen Sensorelements offengelegt, das in die Oberfläche 10 eines einkristalligen Halbleitermittels integriert wurde. Das einkristallige Halbleitermittel wäre in der Regel Silizium und die Oberfläche würde vergleichbar mit der Vorbereitung in der Technik qualitativ hochwertiger hochdichter integrierter Schaltungen präpariert. Die Ausrichtung der Anordnung des Sensorelements, das allgemein bei 11 offengelegt wird, ist wichtig für die vorliegende Erfindung, und dementsprechend wird das Sensorelement so angeordnet, daß eine Achse seiner Struktur parallel zu der [110]- oder äquivalenten Richtung der Kristallstruktur des Halbleitermittels ausgerichtet wird. Dieser Punkt wird ausführlicher erläutert, nachdem die Struktur beschrieben wurde.
  • Das Sensorelement 11 besteht aus einem Meßbereich 12, der durch gestrichelte Linien 13 identifiziert wird. Der Meßbereich des Strahlungsmeßmittels könnte ein gewundenes Nickel-Eisen-Widerstandselement sein (wie in Verbindung mit 3 erläutert wird), oder ein Bereich aus abgelagertem pyroelektrischem Material wie zum Beispiel Zinkoxid. Die spezifische Zusammensetzung des Strahlungsmeßmittels 12 ist nicht Teil der vorliegenden Erfindung.
  • Das Strahlungsmeßmittel 12 besitzt ein Paar von Herausführungsmitteln 14 und 15, die dielektrischen Verbindungen zu und von dem Strahlungsmeßgerät 12 liefern. Die Herausführungsmittel 14 und 15 werden aus einem Paar von Herausführungsbereichen 16 und 17 hergestellt, die zwischen zwei getrennten Oberflächenbereichen 20 und 21 auftreten, die vor dem Ätzen der Vertiefung Oberflächen aus Silizium-Halbleitermittel sind, die durch Fensterausschnitte freigelegt werden, die das Meßmittel 12 definieren und halb einschließen. Die beiden getrennten Oberflächenbereiche 20 und 21 wurden nur deshalb schraffiert gezeigt, um sie zu identifizieren, und nicht um anzuzeigen, daß ein Querschnitt gezeigt wurde. Der erste Oberflächenbereich 20 besitzt ein verlängertes Bein 22 und ein kürzeres Bein 23 in einem rechten Winkel, das wiederum ein kurzes Bein 24 aufweist, das parallel zu dem verlängerten Bein 22 verläuft. Es sei bemerkt, daß die zweite Oberfläche 21 ein verlängertes Bein 25, ein kurzes senkrechtes Bein 26 und ein sehr kurzes Bein 27 aufweist, das im allgemeinen parallel zu dem Bein 25 liegt. Tatsächlich weisen die beiden Oberflächen 20 und 21 im wesentlichen dieselbe Konfiguration auf und verriegeln sich effektiv miteinander in Richtungen entlang und senkrecht zu der gewählten Ausrichtung [110] der Silizium-Kristallstruktur, auf der das Bauelement präpariert wird.
  • Das relativ lange Bein 22 des Bereichs 20 und das kurze Bein 27 des Bereichs 21 definieren den Herausführungsbereich 17, während die Beine 25 und 24 der Bereiche 21 und 20 den Herausführungsbereich 16 definieren. Die Herausführungsbereiche 16 und 17 werden nur breit genug ausgeführt, daß sie die beiden Herausführungsmittel 14 und 15 ordnungsgemäß tragen, und daß sie den Meßbereich 12 nach der Herstellung der Struktur angemessen stützen, wie unten beschrieben wird.
  • Die Bereiche 20 und 21 sind tatsächlich Bereiche, die zum Ätzen einer Vertiefung unter dem Meßbereich 12 mittels anisotropischer Ätzverfahren definiert werden. Das Ätzen erfolgt an einem zweckmäßigen Punkt der Herstellung des Sensorelements zu einem Array auf der Oberfläche eines einkristalligen Halbleitermittels. Jeder der Bereiche 20 und 21 besitzt zwei konvexe innere Ecken, die bei 30, 31, 32 und 33 identifiziert werden. Das Layout des Sensorelements 11 auf der Oberfläche 10, zusammen mit den beiden getrennten Oberflächenbereichen 20 und 21 ermöglicht eine anisotropisch geätzte Vertiefung unter dem Meßbereich 12. Wenn die Ätzung erzielt wurde, beginnt das Ätzen an den konvexen inneren Ecken und wird auf die äußere Begrenzung der beiden getrennten Bereiche 20 und 21 begrenzt. Dies ist auf die Kristallstruktur des Halbleitermittels zurückzuführen, die ein Ablaufen der Ätzung ermöglicht, bis die Ebenen, die sich im allgemeinen mit den äußeren Rändern der beiden Oberflächenbereiche 20 und 21 schneiden, definiert wurden. Diese Ebenen sind (111)-Ebenen in der Silizium-Kristallstruktur. Das Ätzen liefert eine Vertiefung unter dem Meßbereich 12, um den Meßbereich 12 mit Ausnahme der Herausführungsbereiche 16 und 17 thermisch zu isolieren, die auf enen Oberfächenbereich begrenzt wurden, der nur groß genug ist, um die Herausführungsmittel 14 und 15 und die Stützung des Meßbereichs 12 über der Vertiefung bereitzustellen, die unter dem Meßbereich auftritt. Das Ätzen erfolgt schnell genug, damit das Ätzen der Vertiefung ohne Beschädigung des Meßelements selbst erfolgt. Obwohl die Ausrichtung der Oberflächenbereiche 20 und 21 nicht unter den effizientesten oder maximalen Ätzbedingungen gewählt werden, sind die Ätzbedingungen schnell genug, um eine geätzte Vertiefung bereitzustellen, bevor der Meßbereich 12 von dem Ätzmittel angegriffen wird. Dies unterscheidet sich wesentlich von bestimmten Bauelementen des Stands der Technik, bei denen man hauptsächlich darauf abzielte, die Oberfläche, durch die ein Ätzmittel die Kristallstruktur erreicht, in einer Ausrichtung anordnen, die für das Ätzen am effizientesten ist, im Gegensatz zu einem Kompromiß wie im Fall der vorliegenden Erfindung. Der Kompromiß liefert jedoch eine rechteckige Vertiefung, die prinzipiell auf den Bereich unter den beiden getrennten Oberflächen 20 und 21 beschränkt ist. Dies wird ausführlicher in Verbindung mit 2 eingebracht.
  • In 2 ist die Vertiefung 34 unter einem Meßbauelement wie in 1 offengelegt deutlicher gezeigt. Die Oberflächenbereiche 20 und 21 werden wiederum offengelegt, die identisch mit denen in 1 sind. Die konvexen inneren Ecken 30, 31, 32 und 33 und die Vertiefung 34 werden offengelegt, und die Vertiefung 34 wird durch eine Umgrenzung 35 definiert, die gestrichelt umrissen gezeigt ist. Das Ätzen des Bauelements beginnt an den konvexen inneren Ecken 30, 31, 32 und 33 und ätzt eine Vertiefung 34 heraus, deren Beschaffenheit auf der Oberseite im wesentlichen rechteckig sind, wie durch die gestrichelte Linie 35 umrissen wird, und die nach unten geneigte Seiten aufweist, die aus (111)-Ebenen mit gestrichelten Überschneidungen 36 und 37 besteht. Die Vertiefung 34 ist auf die Ebenen beschränkt, die die beiden Oberflächenbereiche überschneiden, die das Meßmittel halb einschließen, um die Umgrenzung 35 der Vertiefung so zu definieren, daß sie allgemein den beiden Oberflächenbereichen 20, 21 entspricht. Die beiden Oberflächenbereiche besitzen Seiten, die entlang und senkrecht zu einer Ausrichtung [110] oder einem Äquivalent der spezifischen Kristallstruktur des einkristalligen Halbleitermittels oder Siliziums liegen, auf dem die Oberfläche 10 des Bauelements hergestellt wird. Es sei bemerkt, daß die Vertiefung 34 der Form des Meßelements entspricht, ohne jegliche Bereiche außerhalb des Sensorelements 11 zu stören. Dementsprechend können mehrere Sensorelemente 11 in sehr beschränkten oder kompakten Bereichen angeordnet werden, um ein Array mit minimalem Platzverlust zu bilden. Bei Bauelementen des Stands der Technik erfolgte das Ätzen der Vertiefung dergestalt, daß die Ausrichtung der Sensorelemente keine nebeneinanderliegende Herstellung ermöglicht, wodurch wesentliche Platzmengen verschwendet werden und die Herstellung eines integrierten mikromechanischen Sensorelements zu einem Array von Sensorelementen weniger wünschenswert und weniger effizient wird.
  • Beim Entwurf des Sensors 11 werden die Achsen der Struktur (die langen Seiten der Bereiche 20 und 21, die durch die Beine 22 und 25 definiert werden) parallel zu der [110]- oder einer äquivalenten Richtung ausgerichtet. Dementsprechend markieren die Ränder dieser langen Seiten die Überschneidung der (111)-Oberflächen mit den (110)-Oberflächen in dem Silizium und das Ätzen frißt sich nicht direkt in das Silizium unter dem Meßbereich 12 über diese Ränder hinaus. An jedem inneren Eckpunkt der Oberflächenbereich oder Fenster wird das Silizium jedoch von der Ätzung unter dem Meßbereich 12 angegriffen und wird mehr oder weniger diagonal beginnend an der Ecke des Meßbereichs 12 weggeätzt. Im allgemeinen sind geätzte Vertiefungen, die durch Ätzen durch beliebig geformte Bereiche auf einer (100)-Siliziumoberfläche gebildet werden, wie zum Beispiel der Bereich 20 und der Bereich 21, auf jeder oberen Oberfläche rechteckig, ungeachtet der Form des geformten Bereichs, und die rechteckigen Abmessungen werden durch die maximale und minimale X- und die maximale und minimale Y-Koordinate jedes geformten Bereichs bestimmt. Wenn sich die resultierenden Rechtecke von zwei beliebigen solchen Bereichen überlappen, wird eine einzige Vertiefung gebildet, die durch den maximalen und minimalen X- und Y-Wert der kombiniert geformten Bereiche definiert wird. Durch Oberlappen des letztendlich geätzten Vertiefungsbereichs jedes Fensters oder Oberflächenbereichs wird somit eine zusammengesetzte Ätzvertiefung mit genau den gewünschten Abmessungen gebildet, die außerdem auf die kombinierten Bereiche begrenzt ist, die durch die gestrichelten Linien 35 in 2 definiert werden. Somit erscheint kein großer verschwendeter Vertiefungsraum und die Schnitte oder Oberflächenbereiche 20 und 21 können schmal sein und nur einen kleinen Teil des gesamten Vertiefungsbereichs einnehmen. Da die in Betracht gezogene Größe der Elemente, die in dem Array verwendet werden, kleiner als 0,1 mm (0,004 Zoll) für die längste Abmessung ist, ist die längere Zeit, die zum Ätzen erforderlich ist, das in der Kristallachsenausrichtung der vorliegenden Konfiguration stattfindet, kein ernstlicher Nachteil.
  • In 3 wird eine bevorzugte Ausführungsform des integrierten mikromechanischen Sensorelements zur Verwendung in einem Array offengelegt. Eine Halbleitermitteloberfläche 10 wird offengelegt und wird wiederum als Silizium betrachtet. Die Oberfläche würde durch Verfahren präpariert, die den mikromechanischen Herstellungsverfahren und integrierten Schaltungsverfahren gemeinsam sind, die in der Technik wohlbekannt sind. Ein Sensormittel 12' wird auf dieser Oberfläche bereitgestellt und ist als ein serpentinenförmiges oder gewundenes Widerstandselement 39 offengelegt, das in der Regel aus Nickel-Eisen hergestellt werden könnte. Das Sensorelement deckt im wesentlichen den Meßbereich 12' ab und besitzt ein Paar von Herausführungsleitern oder Herausführungsmitteln 40 und 41. Das Herausführungsmittel 40 befindet sich in einem Herausführungsbereich 42, während sich das Herausführungsmittel 41 in einem Herausführungsbereich 43 befindet. Die Herausführunqsbereiche 42 und 43 werden durch zwei getrennte Oberflächenbereiche 44 und 45 definiert. In dem Sensor von 3 wurden die beiden getrennten Oberflächenbereich 44 und 45 nur deshalb schraffiert, um die Bereiche deutlicher zu identifizieren, und diese Identifizierung soll nicht als ein Querschnitt aufgefaßt werden. Jeder der Oberflächenbereiche 44 und 45 besitzt U-förmige Bereiche mit Beinen und einen Buchtbereich. Der U-förmige Bereich 44 besitzt ein Paar von Beinen 46 und 47, die gleich lang sind und durch eine Bucht 48 verbunden werden. Der zweite der Oberflächenbereiche 45 ist wiederum ein U-förmiges Element mit zwei gleich langen Beinen 50 und 51, die durch eine Bucht 52 verbunden werden. Der Oberflächenbereich 45 ist kleiner als der Oberflächenbereich 44, und seine Beine 50 und 51 sind parallel zu den Beinen 46 und 47, um die Herausführungsbereiche 42 und 43 zu definieren. Die Herausführungsbereiche 42 und 43 sind gerade breit genug, um das Sensormittel 12' zu stützen, nachdem eine geätzte Vertiefung, die der in 2 gezeigten gleicht, anisotropisch geätzt wurde.
  • Es sei bemerkt, daß die beiden U-förmigen Oberflächenbereiche 45 und 46 jeweils zwei konvexe innere Ecken aufweisen. Der Oberflächenbereich 46 besitzt die inneren konvexen Ecken 55 und 56, während der U-förmige Oberflächenbereich 50 die beiden konvexen inneren Ecken 57 und 58 besitzt. Diese Konfiguration innerer konvexer Ecken der beiden Oberflächenbereiche ermöglicht das Wegätzen der Siliziumoberfläche unter dem Sensorbereich 12' in einer mehr oder weniger diagonal angeordneten Konfiguration unter dem Meßbereich. Die resultierende Vertiefung, die jedem der beiden getrennten Oberflächenbereiche zugeordnet ist, die für das Fenster oder den Ausschnitt verwendet werden, überlappen sich schließlich, wie in 2 offengelegt wurde. Eine gestrichelte Linie 60 identifiziert die Umgrenzung der Vertiefung, die unter dem Meßmittel 12' geätzt werden kann.
  • Das in 3 offengelegte einzelne Meßelement wird fertiggestellt, indem ein Leiter 61 bereitgestellt wird, mit dem das Herausführungsmittel 40 durch einen weiteren Leiter 62 verbunden wird. Der Leiter 61 führt von einem Meßelement zu einem anderen, wobei die Gesamtgrenzen des in 3 offengelegten Meßelements durch die gestrichelten Linien 64 definiert werden. Es sei bemerkt, daß die gestrichelten Linien 64 einen etwas größeren Bereich als die durch die Linien 60 definierte Vertiefung umschließen. Dadurch wird es möglich, daß das notwendige Gitter von Verbindungsleitern die einzelnen Sensorelemente zu einem Array auf sehr kompakte und effiziente Weise verbindet. Das Sensorelement wird fertiggestellt, indem das Herausführungsmittel 41 mit einem weiteren, bei 66 offengelegten Leiter verbunden wird, der in einem rechten Winkel zu dem Leiter 61 verläuft. Der Leiter 66 wird zur Verbindung einer Anzahl von Sensorelementen in einem Array verwendet. Dies wird schematisch in Verbindung mit 5 herausgebracht.
  • Wenn die Vertiefung unter dem Meßbereich 12 geätzt wurde, kann das Meßelement, das aus dem gewundenen oder serpentinenförmigen Widerstandselement 39 gebildet wird, in einem Verarbeitungsschritt fertiggestellt werden, das herkömmliche Verfahren für integrierte Schaltungen verwendet. Wie in Verbindung mit dem in 1 offengelegten Bauelement erwähnt wurde, kann der Meßbereich 12' eine beliebige Art von Bereich sein, der von den Oberflächenbereichen 44 und 45 eingeschlossen werden kann. Der Meßbereich 12' besteht aus einer beliebigen Art von Material, das auf eine Variation der Strahlung reagieren kann und das elektrisch zu einem Array verbunden werden kann. Die Eigenschaften des Meßbreichs 12' bestehen darin, daß er nicht auf Strahlung anspricht, daß er thermisch über der durch die Linien 60 definierten Vertiefung isoliert ist und daß er nur durch die beiden Herausführungsbereiche 42 und 43 gestützt wird, wodurch das Meßmittel thermisch vor dem Ausgleich des Silizium- oder einkristalligen Halbleitermittels isoliert wird.
  • In 5 ist ein Array von Sensoren der in 3 offengelegten Art gezeigt. Die obere Reihe enthält drei Sensorelemente, die jeweils mit dem Leiter 66 verbunden sind, während der äußerste linke Sensor 12' mit dem Leiter 61 verbunden ist. Es werden zusätzliche Leiter 61' und 61'' offengelegt, die parallel zu dem Leiter 61 sind, während zwei zusätzliche Leiter 66' und 66'' parallel zu dem Leiter 66 gezeigt sind. Wie gezeigt sind alle neun Sensorelemente, die in 5 offengelegt werden, so miteinander verbunden, daß sie zweckmäßig auf herkömmliche Weise durch Auswahl der richtigen Kombinationen von Leitern gemultiplext werden können.
  • In 4 wird eine weitere Konfiguration von Oberflächenbereichen offengelegt, die zur Bereitstellung des Ätzens einer Vertiefung verwendet werden. In 4 ist wiederum bei 12'' ein Meßbereich gezeigt, der Herausführungsmittel 14' und 15' aufweist, die mit dem Meßbereich 12'' verbunden sind. Bei dieser konkreten Konfiguration sind vier getrennte Oberflächenbereiche bei 70, 71, 72 und 73 offengelegt. Alle vier Bereiche 7073 liegen entlang einzelner Seiten des Meßbereichs 12'' und weisen diagonal geschnittene Ecken auf. Die Herausführungsbereiche 16' und 17' sind in einem Winkel von 45° zu den [110]-Ebenen ausgerichtet, wobei jeder schnell durch eine anisotropische Ätzung unter dem Sensorbereich 12'' während der Verarbeitung geätzt wird. Wenn die Eckenunterstützungs- oder Herausführungsbereiche 16' und 17' darunter geätzt werden, werden die Eckpunkte 74, 75, 76 und 77 erzeugt. Die Umgrenzung dieses konkreten Sensorelements wird durch die gestrichelte Linie 78 definiert. Nachdem die Eckpunkte 74, 75, 76 und 77 zurückgeätzt wurden, läßt sich der in 4 gezeigte Entwurf schneller bis zur Fertigstellung ätzen. Ein Unterschied zwischen der Konfiguration von 1 und der von 4 besteht darin, daß in 4 die Länge der Eckenunterstützung die Breite übersteigen muß, um den Eckpunkt des Unterstützungsbereichs zu bilden und um die Ätzung abzuschließen, während in dem Entwurf von 1 die Länge und Breite des Unterstützungsbereichs praktisch beliebig ist, solange die rechteckige Überlappungs- oder Verriegelungskonfiguration aufrechterhalten wird.
  • Es wurden mehrere Konfigurationen zweier getrennter Oberflächenbereiche offengelegt, die verwendet werden können, um rechteckig eine Vertiefung unter einem Meßbereich zur Anbringung eines Meßmittels zu ätzen. In allen offengelegten Fällen erhält das geätzte Sensorelement einen Vertiefungsbereich aufrecht, der rechteckig ist und eng an dem Meßbereich konfiguriert ist. Dementsprechend können mehrere der Meßbereiche wirtschaftlich und kompakt zu einem einkristalligen Halbleitermittel verarbeitet werden, wodurch ein wirtschaftliches und effizientes Array von Strahlungssensoren bereitgestellt wird. Da mehrere Konfigurationen und Verfahren offengelegt wurden, wird beabsichtigt, daß der Schutzumfang der Erfindung nur durch den Schutzumfang der angefügten Ansprüche beschränkt wird.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung eines integrierten mikromechanischen Sensorelements, das auf Strahlung ansprechen soll, als Teil eines Arrays von Sensorelementen auf einer im allgemeinen flachen Oberfläche eines einkristalligen Halbleitermittels (10), bei dem ein Strahlungsmeßmittel (12) mit mindestens zwei Herausführungsmitteln (14, 15) auf der Halbleiteroberfläche bereitgestellt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens zwei getrennte Oberflächenbereiche (20, 21) auf der Halbleiteroberfläche belichtet werden, wobei die Oberflächenbereiche in einer zu der im allgemeinen flachen Oberfläche parallelen Hauptebene des Sensorelements zusammen das Meßmittel über einer Peripherie des Meßmittels halb einschließen und mindestens zwei Herausführungsbereiche definieren, wobei die Oberflächenbereiche Seiten aufweisen, die entlang und senkrecht zu der Orientierung [110] der spezifischen Kristallstruktur des Halbleitermittels liegen, wobei jeder der Herausführungsbereiche einen Träger bereitstellt, auf dem sich jeweils eines der Sensorherausführungsmittel befindet; anisotropisch eine Vertiefung geätzt wird, die größenmäßig durch (111)-Ebenen in dem einkristalligen Halbleitermittel beschränkt ist, wodurch die Ebenen die Oberflächenbereiche schneiden, die das Meßmittel um eine Peripherie des Meßmittels halb einschließen, um eine äußere Begrenzung der Vertiefung zu definieren, die den Oberflächenbereichen entsprechen soll; und Abschließen der Verarbeitung des Strahlungsmeßmittels.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß getrennte Oberflächenbereiche (20, 21) ausgebildet werden, die voneinander versetzt sind, um die Herausführungsbereiche (16, 17) und die getrennten Bereiche so bereitzustellen, daß sie sich effektiv in Richtungen entlang und senkrecht zu der Orientierung [110] der spezifischen Kristallstruktur ineinanderhaken.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (20, 21) jeweils so geformt werden, daß sie mindestens zwei innere Ecken einschließen.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbereiche (20, 21) so ausgebildet werden, daß sie jeweils ein Paar paralleler Beine (46, 47, 50, 51) und eine Verbindungsbucht (48, 52) enthalten, die im allgemeinen senkrecht zu den Beinen ist.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Oberflächenbereiche (20, 21) so ausgebildet wird, daß er im wesentlichen in der Konfiguration und Größe mit einem Bein und einer Bucht jedes im allgemeinen einer getrennten Seite des Meßmittels benachbarten Oberflächenbereichs übereinstimmt.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Oberflächenbereiche im wesentlichen mit derselben Konfiguration aber mit verschiedenen Größen ausgebildet wird, so daß die Beine eines ersten der Oberflächenbereiche zwischen die Beine eines zweiten der Oberflächenbereiche paßt, wobei die Buchten beider Oberflächenbereiche im allgemeinen positionsmäßig parallel sind, während sie sich auf gegenüberliegenden Seiten des Meßmittels befinden, wobei die Beine der Oberflächenbereiche die beiden Herausführungsbereiche definieren.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4–6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beine der Oberflächenbereiche so ausgebildet werden, daß die beiden Herausführungsbereiche definiert werden, wobei die beiden Herausführungsbereiche eine minimale Größe aufweisen, um das Meßmittel über der Vertiefung zu tragen, während die Sensor-Herausführungsmittel gestützt werden.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von den Oberflächenbereichen (70, 71, 72, 73) vier ausgebildet werden, die im wesentlichen dieselbe Konfiguration aufweisen, wobei jeweils einer der Oberflächenbereiche einer Seite des Meßmittels benachbart ist und benachbarte Ränder der Oberflächenbereiche die beiden Herausführungsbereiche definieren.
  9. Verfahren nach Ansprüche 4–8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beine der Oberflächenbereiche so ausgebildet werden, daß die beiden Herausführungsbereiche definiert werden, wobei die beiden Herausführungsbereiche eine minimale Größe aufweisen, um das Meßmittel über der Vertiefung zu tragen, während die Sensor-Herausführungsmittel gestützt werden.
DE69231990T 1983-07-06 1992-06-11 Feld aus integrierten mikromechanischen strahlungssensoren und verfahren zur herstellung. Expired - Lifetime DE69231990T2 (de)

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