EP1243022A2 - Dünnschichtwiderstand mit hohem temperaturkoeffizienten als passives halbleiterbauelement für integrierte schaltungen und herstellungsverfahren - Google Patents

Dünnschichtwiderstand mit hohem temperaturkoeffizienten als passives halbleiterbauelement für integrierte schaltungen und herstellungsverfahren

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EP1243022A2
EP1243022A2 EP00993458A EP00993458A EP1243022A2 EP 1243022 A2 EP1243022 A2 EP 1243022A2 EP 00993458 A EP00993458 A EP 00993458A EP 00993458 A EP00993458 A EP 00993458A EP 1243022 A2 EP1243022 A2 EP 1243022A2
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EP
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layer
wsin
semiconductor component
substrate
passive semiconductor
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EP00993458A
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Dag Behammer
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United Monolithic Semiconductors GmbH
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DaimlerChrysler AG
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D1/00—Resistors, capacitors or inductors
    • H10D1/40—Resistors
    • H10D1/47—Resistors having no potential barriers
    • H10D1/474—Resistors having no potential barriers comprising refractory metals, transition metals, noble metals, metal compounds or metal alloys, e.g. silicides
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices

Definitions

  • Thin-film resistor with high temperature coefficient as a passive semiconductor component for integrated circuits and manufacturing processes
  • the invention relates to a layered structure of a semiconductor component according to the preamble of patent claim 1, to a passive semiconductor component according to the preamble of claim 4 or 5, and a method for manufacturing according to the preamble of patent claim 13.
  • the invention relates to a thermistor as a semiconductor component, for example in bolometers.
  • Polysilicon layers are usually used as thermistors.
  • the temperature dependence of the resistance, the so-called TCR value can be adjusted over wide ranges by doping the polysilicon.
  • TCR value can be adjusted over wide ranges by doping the polysilicon.
  • From US 5,260,225 a method is known for producing an integrated bolometer sensitive to infrared radiation using doped polysilicon with a TCR value between 1-2% / ° C. Arsenic, phosphorus or boron are used as dopants.
  • the IR sensitive polysilicon layer is located on a thermally insulating silicon oxide layer, which is to prevent heat transfer to the substrate.
  • An arrangement is also known from the document EP 0 354 369 as a bolometer array, which is integrated in an integrated circuit with a boron-doped amorphous SiH resistor.
  • the invention is based on the object of specifying a layered structure and a passive semiconductor component with high TCR and low 1 / f noise associated therewith, which can be produced in an integrated semiconductor construction.
  • the invention is given in relation to the layer sequence by the features of claim 1, in relation to the passive semiconductor component by the features of claim 4 or 5, and in relation to the method for manufacturing by the features of claim 13.
  • the further claims contain advantageous refinements and developments of the invention.
  • the invention includes a layer structure of a thin film resistor with a high temperature coefficient on a substrate. It consists of a first passivation layer, a WSiN layer responsible for the temperature-dependent electrical resistance and a first metallization layer
  • An intermediate layer sequence for thermal insulation from the substrate is advantageously located between the first passivation layer and the WSiN layer.
  • the intermediate layer sequence consists of a polyimide or BCB layer (benzocyclobutene), which are optionally deposited on adhesive layers.
  • WSiN layer material which chemical composition has a variable element content W Si ⁇ N z with x, y as main components with an incorporation of small proportions z.
  • WSiN a material not previously used for this purpose is used, which has an extremely low 1 / f noise even at higher TCRs, for example above 1 ° / ° C.
  • the WSiN has an absorption band in the infrared range, which results in a preferred use in bolometers.
  • this material can be deposited on almost all substrate materials using a low-temperature process.
  • the passive semiconductor component structured from the layered film consists of a WSiN residual layer of the layered film according to the invention used as a thermistor. There is an opening between the electrical connections for the passage of electromagnetic radiation up to the thermally sensitive WSiN residual layer. This opening is also to be understood as a second passivation layer which is transparent to the radiation.
  • an intermediate layer sequence is advantageously arranged between the substrate and the WSiN layer, which prevents the heat from flowing away into the substrate.
  • This intermediate layer sequence is designed for thermal insulation only locally in the area of the radiation.
  • the substrate itself can already consist of a material with low heat conduction, for example glass.
  • insulation layers of greater thickness are then advantageously used and the silicon is removed by suitable processes under the thermistor.
  • the second passivation layer is accordingly adapted to the permeability for such electromagnetic radiation.
  • thermal insulation in the region of the opening for the passage of the radiation is advantageously achieved by removing the substrate from the underside to the first passivation layer.
  • a thermal decoupling from the substrate is carried out either by etching the carrier material or by using a layer with a low heat element.
  • the process for producing a passive semiconductor component consists of a sequence of process steps: a first passivation layer is deposited on a substrate, a WSiN layer and a first metal layer are completely covered on the first passivation layer, the first metal layer is structured for a first connection metallization, the area between the first connection metallization is covered and the WSiN layer is structured into a WSiN residual layer required for the component.
  • a second passivation layer is deposited and openings for electrical connections are preferably formed at the ends of the WSiN residual layer, - metal contacts are introduced into these openings, the part of the second passivation layer arranged between the metal contacts is designed so that one for electromagnetic radiation permeable opening.
  • Fig. 1 a-h manufacturing process of a thermistor with a free-standing layer in the irradiated area
  • Fig. 2 a-d manufacturing process of a thermistor with a BCB layer as an insulation layer
  • the process consists of a sequence of the following process steps: On an approximately 400 ⁇ m thick silicon substrate 1, a 2 ⁇ m thick oxide layer is deposited as the first passivation layer 2, preferably using a CVD process (Chemical Vapor Deposition). A WSiN layer 3 is deposited on this first passivation layer 2 by means of the PVD method (Physical Vapor Deposition) with the addition of nitrogen gas in a defined manner during the deposition process. Depending on the nitrogen content in the process gas, the TCR value and the mechanical layer properties can be influenced over a wide range. A WTi / Al layer deposited over the entire surface by means of the same PVD method follows as the top layer as the first metal layer 4 (FIG. 1a).
  • the first metal layer 4 is structured into a first connection metallization by covering the areas not to be etched with a first mask 5 and by means of a wet chemical process the first metal layer 4 is removed as the first connection metallization 4 'except for the remainder (Fig 1 b).
  • the WSiN layer 3 emerging from the etching process is then covered in the region between the first connection metallization 4 ′ by a further second mask 6.
  • the WSiN is removed in the surrounding areas using RIE (reactive ion etching).
  • the WSiN layer remaining under the masks 5 and 6 defines the active zone of the thermistor (FIG. 1 c).
  • Another oxide layer as the second passivation layer 7 is deposited with an approximate thickness of 400 nm.
  • openings for electrical connections are structured at the ends of the WSiN residual layer 3' (FIG. 1d).
  • Metal contacts 8 made of WTi / Au are introduced into these openings.
  • the part of the second passivation layer 7 arranged between the metal contacts is designed in such a way that it has an opening which is permeable to electromagnetic radiation represents. If necessary, the passivation layer is thinned in the irradiated area (Fig. 1e).
  • the substrate 1 is removed for thermal decoupling from the underside of the substrate to the underside of the first passivation layer 2 in the area between the connection metallization 4 '.
  • the top is covered with a third mask 9 (Fig. 1f).
  • the rear side of the substrate is covered with a fourth mask 10, the thickness of approximately 15 to 20 ⁇ m, and opened in the areas of the active thermistor layer on the front side for an etching process. Due to the relatively thick substrate 1, the substrate is removed down to the substrate residue 1 'by means of a high rate etching process (FIG. 1 g). The component structured from the process with a self-supporting active thermistor layer is shown in Fig. 1 h.
  • an intermediate layer sequence 13, 14 or 15 is deposited between the WSiN residual layer 3 'and the first connection metallization 4' and is structured in such a way that it represents thermal insulation from the substrate 1 (FIG. 2a).
  • the intermediate layer sequence consists of an adhesive layer 13 and a BCB layer 14 or a polyimide dummy layer 15 (FIGS. 2d and 3e).
  • the substrate 1 is not etched for thermal decoupling.
  • the remaining process steps correspond essentially to the procedural steps described above.
  • the thermal decoupling from the substrate is ensured via the thickness of the BCB layer.
  • the layers following the BCB layer 14 are laterally etched back onto the surface of the active thermistor (thickness of the BCB layers is approximately 25-75 ⁇ m).
  • a polyimide layer is laterally formed on the thermistor structure formed later in an early stage of manufacture (FIG. 3a), and the thermistor is then after the process steps according to FIG. 3b, 3c and 3d produced on this mesa structure (Fig. 3e).
  • the polyimide layer 15 is removed in the oxygen plasma by means of an isotropic etching process.
  • the cavity 20 formed under the thermistor leads to thermal decoupling from the substrate.

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Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein Halbleiterbauelement unter Verwendung einer WSiN-Schicht als Dünnschichtwiderstandes mit hohem Temperaturkoeffizienten zum Einsatz als Thermistor in Bolometern. Das Herstellungsverfahren umfaßt auch die thermische Entkopplung mittels freistehender oder auf einer Isolationsschicht befindlicher Thermistoren.

Description

Beschreibung
Dύnnschichtwiderstand mit hohem Temperaturkoeffizienten als passives Halbleiter- baueiement für integrierte Schaltungen und Hersteilungsverfahren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schichtenfoige eines Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , auf ein passives Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff des Ansoruchs 4 oder 5, und ein Verfahren zur Herstellung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13.
Die Erfindung betrifft einen Thermistor als Halbleiterbauelement beispielsweise in Bolometem. Üblicherweise werden Polysiliziumschichten als Thermistoren eingesetzt. Dabei läßt sich über die Dotierung des Polysiliziums die Temperaturabhängigkeit des Widerstands, der sog. TCR-Wert, über weite Bereiche einstellen. Aus der Schrift US 5,260,225 bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung eines integrierten, auf Infrarotstrahlung empfindlichen Bolometers unter Verwendung von dotiertem Polysiiizium mit einem TCR-Wert zwischen 1-2%/°C. Als Dotierstoff wird Arsen, Phosphor oder Bor verwendet. Die IR empfindliche Polysiliziumschicht befindet sich auf einer thermisch isolierenden Siliziumoxidschicht, die den Wärmeύbertrag auf das Substrat verhindern soll.
Ebenso ist eine Anordnung aus der Schrift EP 0 354 369 als Bolometerarray bekannt, das in eine integrierte Schaltung mit einem bordotierte amorphen-SiH-Widerstand eingebunden ist.
Aus der Schrift US 5,440, 174 ist die Verwendung von WSiN-Schichten für Widerstandsschichten und Diffusionsbarrieren in integrierten Schaltungen bekannt. Über die Stickstoffgehalt dieser Schichten läßt sich sowohl der Widerstandswert, wie auch die diffusionshemmende Wirkung gegenüber Sauerstoff gezielt einstellen.
Ebenso ist die Verwendung von WSiN Schichten in MESFETs aus der Schrift Tabatabaie, K. ( 1995): IEEE Transactions on Elektron Devices, Vol. 42, No. 7, pp. 1205 bekannt. Der bevorzugte Einsatz dieser Schichten bezieht sich ebenfalls auf die diffusionshemmende Wirkung in Verbindung mit Temperprozessen bei der Herstellung von GaAs- Bauelementen.
Keine Beachtung bei WSiN-Schichten fanden bisher die thermischen Eigenschaften in
Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung der Schichten und insbesondere in Bezug auf den Zusammenhang des TCR-Wertes in Abhängigkeit vom Stickstoffgehalt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schichtenfoige und ein damit verbundenes passives Halbleiterbauelement mit hohem TCR und geringem 1 /f- Rauschen anzugeben, das in integrierter Halbleiterbauweise herstellbar ist. Die Erfindung wird in Bezug auf die Schichtenfolge durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 , in Bezug auf das passive Halbleiterbauelement durch die Merkmale des Anspruchs 4 oder 5, und in Bezug auf das Verfahren zur Herstellung durch die Merkmale des Patentanspruchs 13 wiedergegeben. Die weiteren Ansprüche enthalten vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
Die Erfindung beinhaltet eine Schichtenfoige eines Dunnschichtwiderstandes mit hohem Temperaturkoeffizienten auf einem Substrat. Sie besteht aus einer ersten Passivierungsschicht, einer für den temperaturabhangigen elektrischen Widerstand verantwortlichen WSiN-Schicht und einer ersten Metallisierungsschicht
Vorteilhafterweist befindet sich zwischen der ersten Passivierungsschicht und der WSiN-Schicht eine Zwischenschichtenfolge zur thermischen Isolation gegenüber dem Substrat. Die Zwischenschichtenfolge besteht aus einer Polyimid- oder BCB-Schicht (Benzocyclobuten), die gegebenenfalls auf Haftschichten abgeschieden sind.
Als WSiN-Schichtmateπal wird im Zusammenhang mit der Erfindung ein weitgehend amorphes Material bezeichnet, das in seiner chemischen Zusammensetzung einen variablen Elementgehalt W SιγNz mit x, y als Hauptbestandteile mit einem Einbau geringer Anteile z besitzt. Mit dem WSiN wird ein bisher nicht für diese Zwecke verwen- detes Material eingesetzt, das auch bei höheren TCRs, beispielsweise über 1°_/°C, ein außerordentlich geringes 1 /f-Rauschen aufweist. Zudem besitzt das WSiN ein Absorptionsband im Infrarotbereich, wodurch ein bevorzugter Einsatz in Bolometern resultiert. Darüber hinaus ist dieses Material durch einen Niedertemperaturprozeß auf fast allen Substratmateπalieπ abscheidbar.
Das aus der Schichtenfoige strukturierte passive Halbleiterbauelement besteht aus einer als Thermistor verwendeten WSiN-Restschicht der erfindungsgemaßen Schichtenfoige. Zwischen den elektrischen Anschlüssen befindet sich eine Öffnung zum Durchtritt der elektromagnetischen Strahlung bis zur thermisch empfindlichen WSiN-Restschicht. Unter dieser Öffnung ist auch eine zweite, für die Strahlung durchlässige Passivierungsschicht zu verstehen.
Zur thermischen Isolation wird zwischen Substrat und WSiN-Schicht vorteilhafterweise eine Zwischenschichtenfolge angeordnet, die ein Abfließen der Warme in das Substrat verhindert. Diese Zwischenschichtenfolge ist zur thermischen Isolation nur lokal im Bereich der Strahlungseinwirkung ausgebildet. Das Substrat selbst kann jedoch bereits schon aus einem Material mit geringer Wärmeleitung, beispielsweise aus Glas, bestehen. Bei der Verwendung von Silizium werden dann vorteilhafterweise Isolationsscnichten größerer Dicke eingesetzt und das Silizium durch geeignete Prozesse unter dem Thermistor entfernt.
Für eine Anwendung im infraroten Bereich wird die zweite Passivierungsschicht dementsprechend auf Durchlässigkeit für derartige elektromagnetische Strahlung angepaßt.
Außer der Verwendung von Zwischenschichtenfolgen als Isolationsscnichten wird vorteilhafterweise eine thermische Isolation im Bereich der Öffnung für den Durchtritt der Strahlung dadurch erreicht, daß das Substrat von der Unterseite bis zur ersten Passivierungsschicht abgetragen wird.
Eine thermiscne Entkopplung zum Substrat erfolgt entweder durch Atzung des Trager- mateπals oder durch Verwendung einer Schicht mit niedriger Warmeleιtfaπιgκeιt.
Das Verfahren zur Herstellung eines passiven Halbleiterbauelements bestent in einer Abfolge der Prozeßschritte: - auf einem Substrat wird eine erste Passivierungsschicnt abgeschieαen, auf der ersten Passivierungsschicht wird eine WSiN-Schicht und eine erste Metailschicht ganzfiachig abgeschieαen, die erste Metailschicht wird zu einer ersten Anschlußmetallisierung strukturiert, der Bereich zwischen der ersten Anschlußmetallisieruπg wird abgedeckt und die WSiN-Schicht wird zu einer für das Bauteil benotigten WSiN-Restschicht struktu- πert, eine zweite Passivierungsschicht wird abgeschieden und es werden Öffnungen für elektrische Anschlüsse bevorzugt an den Enden der WSiN-Restschicht ausgebildet, - in diese Offnungen werden Metallkontakte eingebracht, der zwischen den Metallkontakten angeordnete Teil der zweiten Passivierungsschicht wird so ausgestaltet, daß eine für elektromagnetische Strahlung durchlassige Öffnung entsteht.
Ein besonderer Vorteil des bisher nicht für diese Zwecke verwendeten WSiN-Mateπals resultiert aus der Eigenschaft, auch bei höheren TCRs, beispielsweise uoer 1 /°C, ein außerordentlich geringes 1 /f-Rauschen zu besitzen
Ein weiterer Vorteil bei derartigen WSiN-Thermistoren resultiert aus der Abscheidbar- keit auf nahezu allen Substratmateπalien. Damit gewährleistet dieses Material eine einfache und billige Herstellung derartiger Bauelemente.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von vorteilhaften Ausfuhrungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen in den Figuren naner erläutert. Es zeigen
Fig. 1 a-h Herstellungsverfahren eines Thermistors mit freistehender Schicht im bestrahlten Bereich, Fig. 2 a-d Herstellungsverfahren eines Thermistors mit einer BCB-Schicht als Isolationsschicht, Fig. 3 a-e Herstellungsverfahren eines Thermistors mit einer Polyimiα-MesastruKtur als Isolationsschicht.
In einem Ausfύhrungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird das Verfahren zur Herstellung eines Thermistors als passives Halbleiterbaueiements eingehend beschrieben. Das Verfahren besteht aus einer Abfolge der folgenden Prozeßschritte: Auf einem ca. 400 μm dicken Siliziumsubstrat 1 wird eine 2 μm dicke Oxidschicht als erste Passivierungsschicht 2 bevorzugt mit einem CVD-Prozeß (Chemical Vapor Deposition) abgeschieden. Auf dieser ersten Passivierungsschicht 2 wird mit der PVD- Methode (Physical Vapor Deposition) eine WSiN-Schicht 3 unter definiertem Hinzumischen von Stickstoffgas während des Abscheideprozesses abgeschieden. In Abhängigkeit des Stickstoffgehaltes im Prozeßgas läßt sich der TCR-Wert und die mechanischen Schichteigenschaften über weite Bereiche gezielt beeinflussen. Als Deckschicht folgt eine mittels derselben PVD-Methode ganzflächig abgeschiedene WTi/AI-Schicht als erste Metailschicht 4 (Fig. 1a).
Im weiteren Verlauf wird die erste Metailschicht 4 zu einer ersten Anschlußmetallisierung strukturiert, indem mit einer ersten Maske 5 die nicht zu ätzenden Bereiche abgedeckt werden und mittels eines naßchemischen Verfahrens die erste Metailschicht 4 bis auf den verbleibenden Rest als erste Anschlußmetallisierung 4' abgetragen wird (Fig. 1 b).
Die durch den Ätzvorgang an die Oberfläche tretende WSiN-Schicht 3 wird dann im Bereich zwischen der ersten Anschlußmetallisierung 4' durch eine weitere zweite Maske 6 bedeckt. Das WSiN wird mittels RIE (Reaktives lonenätzen) in den umlie- genden Bereichen abgetragen. Die unter den Masken 5 und 6 verbleibende WSiN- Schicht definiert die aktive Zone des Thermistors (Fig. 1 c).
Eine weitere Oxidschicht als zweite Passivierungsschicht 7 wird mit einer ungefähren Dicke von 400 nm abgeschieden. An den Stellen der ersten Anschlußmetallisierung 4' werden Öffnungen für elektrische Anschlüsse an den Enden der WSiN-Restschicht 3' strukturiert (Fig. 1d).
In diese Öffnungen werden Metallkontakte 8 aus WTi/Au eingebracht. Der zwischen den Metallkontakten angeordnete Teil der zweiten Passivierungsschicht 7 wird so ausgestaltet, daß dieser eine für elektromagnetische Strahlung durchlässige Öffnung darstellt. Gegebenenfalls wird die Passivierungsschicht im durchstrahlte Bereich gedünnt (Fig. 1e).
Im weiteren Verlauf wird das Substrat 1 zur thermischen Entkopplung von der Substrat- Unterseite bis zur Unterseite der ersten Passivierungsschicht 2 im Bereich zwischen der Anschlußmetallisierung 4' abgetragen. Hierzu wird die Oberseite mit einer dritten Maske 9 abgedeckt (Fig. 1f).
Mit einer vierten Maske 10, der Dicke von ungefähr 15 bis 20 μm, wird die Substrat- rückseite abgedeckt und in den Bereichen der aktiven Thermistorschicht auf der Vorderseite für einen Ätzprozeß geöffnet. Aufgrund des relativ dicken Substrates 1 wird mittels eines Hochratenätzprozesses das Substrat bis auf den Substratrest 1' abgetragen (Fig. 1 g). Das aus dem Prozeß strukturierte Bauteil mit einer freitragenden aktiven Thermistorschicht ist in Fig. 1 h dargestellt.
Alternativ wird zwischen der WSiN-Restschicht 3' und der ersten Anschlußmetallisierung 4' eine Zwischenschichtenfolge 13, 14 bzw. 15 abgeschieden und so strukturiert wird, daß diese eine thermische Isolation zum Substrat 1 hin darstellt (Fig. 2a). Die Zwischenschichtenfolge besteht aus einer Haftschicht 13 und einer BCB-Schicht 14 bzw. einer Polyimiddummyschicht 15 (Fig. 2d bzw. Fig. 3e). In diesem Fall wird das Substrat 1 zur thermischen Entkopplung nicht geätzt. Die übrigen Prozeßschritte (Fig. 2b, 2c; 3b und 3c) entsprechen im wesentlichen den zuvor beschriebenen Verfahreπschritten.
Im Falle der in Fig. 2d dargestellten Vorgehensweise wird die thermische Entkopplung zum Substrat über die Dicke der BCB-Schicht gewährleistet. Zur Reduzierung des thermsicheπ Widerstandes werden die auf die BCB-Schicht 14 folgenden Schichten lateral auf die Fläche des aktiven Thermistors zurückgeätzt (Dicke der BCB-Schichten beträgt ungefähr 25-75 μm). Im Falle der in Fig. 3 dargestellten Vorgehensweise wird beispielsweise eine Polyimid- schicht bereits in einem frühzeitigen Stadium der Herstellung lateral auf die später gebildete Thermistorstruktur ausgebildet (Fig. 3a) und der Thermistor anschließend nach den analog zu den bereits beschriebenen Verfahrensschritten gemäß der Fig. 3b, 3c und 3d auf dieser Mesastruktur hergestellt (Fig. 3e). Abschließend wird die Polyimidschicht 15 im Sauerstoff-Plasma mittels eines isotropen Ätzprozesses entfernt. Der unter dem Thermistor entstehende Hohlraum 20 führt zur thermischen Entkopplung gegenüber dem Substrat.

Claims

Patentansprüche
1. Schichtenfolge eines Dünnschichtwiderstandes mit hohem Temperaturkoeffizienten auf einem Substrat, die besteht aus: einer ersten Passivierungsschicht (2), einer WSiN-Schicht (3) eine erste Metailschicht (4).
2. Schichtenfoige nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Passivierungsschicht (2) und der WSiN-Schicht (3) eine Zwischenschichtenfolge ( 13, 14, 15) zur thermischen Isolation eingebracht ist.
3. Schichtenfolge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschichtenfolge eine BCB-Schicht ( 15) enthält.
4. Passives Halbleiterbauelement, bestehend aus:
- einem Substrat ( 1 ),
- einer ersten Passivierungsschicht (2),
- einer WSiN-Restschicht (3'),
- einer ersten Anschlußmetallisierung (4'),
- einer zweiten Passivierungsschicht (7) mit Öffnungen für elektrische Anschlüsse an beiden Enden der Widerstandsschicht,
- Metallkontakte (8) an den Stellen der in der zweiten Oxidschicht vorgesehen Öffnungen,
- einer weiteren zwischen den Metallkontakten (8) angeordneten, für elektromagnetischer Strahlung durchlässige Öffnung zur Bestrahlung der WSiN-Restschicht (3').
5. Passives Halbleiterbauelement, bestehend aus:
- einem Substrat ( 1 ),
- einer ersten Passivierungsschicht (2),
- einer WSiN-Restschicht (3'), - einer Zwischenschichtenfolge ( 13, 14, 15) zur thermischen Isolation,
- einer ersten Anschlußmetallisierung (4'),
- einer zweiten Passivierungsschicht (7) mit Öffnungen für elektrische Anschlüsse an beiden Enden der WSiN-Restschicht (3'),
- Metallkontakte (8) an den Stellen der in der zweiten Oxidschicht vorgesehen Öffnungen,
- einer weiteren zwischen den Metallkontakten (8) angeordneten, für elektromagnetischer Strahlung durchlässige Öffnung zur Bestrahlung der WSiN-Restschicht (3').
6. Passives Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschichtenfolge ( 13, 14, 15) zur thermischen Isolation lokal im Bereich der Strahlungseinwirkung ausgebildet ist.
7. Passives Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschichtenfolge ( 13, 14, 15) zur thermischen Isolation eine Polyimidschicht ( 15) enthält, die mittels eines Oxidplasmas entfernt wird, wobei an dieser Stelle ein wärmeisolierender Hohlraum (20) entsteht.
8. Passives Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) aus Silizium oder Glas besteht.
9. Passives Halbleiterbauelement einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Passivierungsschicht (2) eine Oxidschicht mit einer Dicke von ungefähr 2 μm ist.
10. Passives Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die für elektromagnetische Strahlung durchlässige Öffnung zur Bestrahlung der WSiN-Restschicht (3') mit einer zweiten Passivierungsschicht (7) abgedeckt ist, die für Infrarotstrahlung durchlässig ist.
1 1. Passives Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Öffnung das Substrat ( 1 ) bis zur ersten Passivierungsschicht (2) zur thermischen Entkopplung abgetragen ist.
12. Verwendung eines passives Halbleiterbaueiements nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement als Thermistor in Bolometern eingesetzt wird.
13. Verfahren zur Herstellung eines passiven Halbleiterbaueiements, dadurch gekennzeichnet,
- daß auf einem Substrat ( 1 ) eine erste Passivierungsschicht (2) abgeschieden wird, - daß auf der ersten Passivierungsschicht (2) eine WSiN-Schicht (3) und eine erste
Metailschicht (4) ganzflachig abgeschieden wird,
- daß die erste Metailschicht (4) mittels einer ersten Maske (5) zu einer ersten An- schlußmetallisierung (4') strukturiert wird,
- daß mittels einer zweiten Maske (6) der Bereich zwischen der ersten Anschlußme- tallisierung ( '} abgedeckt wird und die WSiN-Schicht (3) zu einer für das Bauteil benotigte WSiN-Restschicht (3') strukturiert wird,
- daß eine zweite Passivierungsschicht (7) abgeschieden wird, in die Öffnungen für elektrische Anschlüsse bevorzugt an den Enden der WSiN-Restschicht (3') als Widerstandsschicht strukturiert werden, - daß in diese Offnungen Metallkontakte (8) eingebracht werden
- daß der zwischen den Metallkontakten (8) angeordneten Teil der zweiten Passivierungsschicht (7) so ausgestaltet wird, daß diese eine für elektromagnetische Strahlung durchlässige Öffnung besitzt
14 Verrahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeicnnet, daß aas Substrat ( 1 ) zur thermischen Entkopplung von der Substratunterseite bis zur Unterseite der ersten Passivierungsschicht (2) im Bereich zwischen der Anschlußmetallisierung (4') abgetragen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der WSiN- Restschicht (3') und der ersten Anschlußmetallisierung (4') eine Zwischenschichtenfolge ( 13, 14, 15) abgeschieden und so strukturiert wird, daß diese eine thermische Isolation zum Substrat hin darstellt.
6. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschichtenfolge aus einer Haftschicht (13) und einer BCB-Schicht ( 14) oder einer Polyimid- schicht ( 15) besteht, die derart strukturiert wird, daß diese im Bereich des thermischen Eintrags zum Substrat ( 1 ) hin eine Isolation darstellt.
EP00993458A 1999-12-18 2000-12-05 Dünnschichtwiderstand mit hohem temperaturkoeffizienten als passives halbleiterbauelement für integrierte schaltungen und herstellungsverfahren Withdrawn EP1243022A2 (de)

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