JP2001091364A - Thermoelectric sensor device and method of manufacturing the same - Google Patents
Thermoelectric sensor device and method of manufacturing the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱電式センサデバイスのサイズおよびコスト
を増大させることなく、センサ性能を改善する。
【解決手段】 多結晶シリコン、チタン、あるいはAl
SiCuで構成される熱電式センサデバイスが、熱電式
センサデバイス用の素材からなる熱電対として示され
る。本発明の特徴は、低熱伝導率を有するアルミニウ
ム、チタン、アルミニウム合金、あるいはチタン合金等
の素材を、熱電対エレメントラインとして選択すると共
に、熱電対エレメントラインにジグザグ構造を使用し、
熱電対エレメントラインの長さを増大させることであ
る。また、熱電式センサモジュールの外見的な寸法を減
少させ、シリコンウェーハの全体を増加させるために、
フロントサイドSiバルクにエッチング技術を用いて、
デバイスの下方のシリコン基板に空隙を作るエッチング
を行うことである。また同時に、デバイスの調節のため
に膜上にヒータとして扱うレジスタを作ることである。
PROBLEM TO BE SOLVED: To improve sensor performance without increasing the size and cost of a thermoelectric sensor device. SOLUTION: Polycrystalline silicon, titanium or Al
A thermoelectric sensor device made of SiCu is shown as a thermocouple made of a material for a thermoelectric sensor device. The feature of the present invention is to select a material such as aluminum, titanium, aluminum alloy, or titanium alloy having a low thermal conductivity as a thermocouple element line, and to use a zigzag structure for the thermocouple element line,
The purpose is to increase the length of the thermocouple element line. Also, to reduce the external dimensions of the thermoelectric sensor module and increase the overall silicon wafer,
Using etching technology on the front side Si bulk,
Etching to create voids in the silicon substrate below the device. At the same time, it is necessary to create a resistor to be treated as a heater on the film for adjusting the device.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、熱電式センサデバ
イスおよびその製造方法に関する。さらに詳しくは、熱
電対エレメントラインの長さを増加させる方法、ジグザ
ク構造つまり蛇行構造を有する熱電対エレメントライン
を使用することによって、熱伝導率を減少させる方法、
および、フロントサイドシリコンバルクウェットエッチ
ングを使用することによって、シリコン基板をエッチン
グする方法に関する。さらに、シリコンウェーハの総ダ
イの生産性を増大させる方法だけでなく、デバイスの電
気的キャリブレーションのために、センサの膜構造上に
ヒータであるレジスタを製造する方法にも関する。The present invention relates to a thermoelectric sensor device and a method for manufacturing the same. More specifically, a method of increasing the length of a thermocouple element line, a method of reducing thermal conductivity by using a thermocouple element line having a zigzag structure or a meandering structure,
And a method of etching a silicon substrate by using front side silicon bulk wet etching. Furthermore, it relates not only to a method for increasing the total die productivity of a silicon wafer, but also to a method of manufacturing a resistor which is a heater on a film structure of a sensor for electrical calibration of a device.
【0002】[0002]
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】赤外
線検出器は、目標物から発生する赤外線を受信し、その
強度を計数することによって、目標物温度を、測定す
る、いわゆる非接触温度測定を実行する。代表的な応用
例は、例えば、半導体プロセス工程の現場モニタリン
グ、赤外分光学、工場のプロセス環境での多様な気体お
よび液体の検出、エアコン用の屋内の温度分布の測定で
ある。また、医学分野の応用例としての医療用サーモグ
ラフィおよび鼓膜の検温計、およびセキュリティ分野の
応用例として受動式侵入検出器がある。動作の基本原理
は、検出器へ放射された赤外線が、放射吸収領域の温度
上昇を引き起こし、デバイスの物理的性質を変化させ、
そして、物理的性質の変化が、電気出力の変化に変換さ
れることである。従来のセンサは、焦電センサ、ボロメ
ータおよび熱電対列として、知られている。2. Description of the Related Art An infrared detector receives infrared rays generated from a target and measures the temperature of the target by counting the intensity of the infrared rays. Execute. Typical applications are, for example, in-situ monitoring of semiconductor process steps, infrared spectroscopy, detection of various gases and liquids in factory process environment, measurement of indoor temperature distribution for air conditioners. Further, there are medical thermography and a thermometer for an eardrum as an application example in the medical field, and a passive intrusion detector as an application example in the security field. The basic principle of operation is that infrared radiation emitted to the detector causes a temperature rise in the radiation absorption region, changing the physical properties of the device,
Then, the change in the physical property is converted into a change in the electrical output. Conventional sensors are known as pyroelectric sensors, bolometers, and thermopile.
【0003】焦電センサは、セラミックスあるいはポリ
マーから形成されており、組立および梱包において、慎
重に取り扱うことが必要である。焦電センサの製造コス
トは、熱電式センサと比較すると、相対的に高い。理由
は、熱電式センサが、半導体の大量生産ラインを使用
し、バッチ操作によって組立てできるためである。一
方、ボロメータセンサは、抵抗の変化を測定するために
バイアスを必要とし、1/fノイズは、このようなバイ
アス読み取りに基づいて発生する。熱電対列すなわち熱
電式センサは、連続して連結された熱電対の一群であ
る。熱電対は、2箇所で接合された一対の異なる導体か
ら構成される。したがって、2箇所すなわち2つの接合
点が、異なる温度を有する場合、起電力が、熱電効果に
基づいて生じる。熱電式センサは、付加的なバイアスが
不要であり、また、広範囲の周囲温度において使用可能
である。熱電式センサは、半導体プロセス技術によっ
て、組み立て可能であるので、モノリシックICと容易
に連結することができる。したがって、熱電式センサ
は、大きな市場ポテンシャルおよびコスト競争力を有す
る。[0003] Pyroelectric sensors are formed from ceramics or polymers and require careful handling during assembly and packaging. The manufacturing cost of a pyroelectric sensor is relatively high when compared to a thermoelectric sensor. The reason is that the thermoelectric sensor can be assembled by batch operation using a semiconductor mass production line. On the other hand, bolometer sensors require a bias to measure the change in resistance, and 1 / f noise is generated based on such a bias reading. A thermopile or thermoelectric sensor is a group of thermocouples connected in series. The thermocouple is composed of a pair of different conductors joined at two places. Thus, if the two locations, ie the two junctions, have different temperatures, an electromotive force will be generated based on the thermoelectric effect. Thermoelectric sensors require no additional bias and can be used over a wide range of ambient temperatures. Since the thermoelectric sensor can be assembled by a semiconductor process technology, it can be easily connected to a monolithic IC. Therefore, thermoelectric sensors have great market potential and cost competitiveness.
【0004】センサ機能の観点においては、デバイス
が、熱電式検出素子および増幅回線を含む場合、デバイ
スの機能および能力は増加し、かつ、信号インターフェ
ースのノイズは減少する。これは、標準CMOSプロセ
スを使用して、互換性を有する熱電式検出素子を開発す
る利点を、示している。つまり、熱電式検出素子および
信号処理回線を、モノリシックICセンサに統合する可
能性を提供するためである。後工程、つまり従来技術の
熱電式センサが、通常、バックサイドシリコンウェット
エッチングによって形成される独立した膜構造を有して
いる工程においては、下記に示される欠点を呈する。[0004] In terms of sensor function, if the device includes a thermoelectric detection element and an amplification line, the function and capability of the device will increase and the noise of the signal interface will decrease. This illustrates the advantage of developing compatible thermoelectric sensing elements using a standard CMOS process. That is, to provide a possibility to integrate the thermoelectric detection element and the signal processing line into the monolithic IC sensor. The post-process, i.e., the process in which the prior art thermoelectric sensor usually has an independent film structure formed by backside silicon wet etching, presents the following drawbacks.
【0005】図1は、熱電式センサの縁部の断面図であ
る。提供されるシリコン基板1に、閉鎖膜2、複数の第
1熱電対エレメントライン3、絶縁層4、複数の第2熱
電対エレメントライン5、および放射線吸収層6が、形
成される。絶縁層4′に対し絶縁されている放射線吸収
層6は、第1熱電対エレメントライン3および第2熱電
対エレメントライン5に連結されている。閉鎖膜2、第
1熱電対エレメントライン3、絶縁層4、および第2熱
電対エレメントライン5は、熱電式センサの縁部におい
ては、対称である。FIG. 1 is a sectional view of an edge of a thermoelectric sensor. On a provided silicon substrate 1, a closing film 2, a plurality of first thermocouple element lines 3, an insulating layer 4, a plurality of second thermocouple element lines 5, and a radiation absorbing layer 6 are formed. The radiation absorbing layer 6 insulated from the insulating layer 4 'is connected to the first thermocouple element line 3 and the second thermocouple element line 5. The closure membrane 2, the first thermocouple element line 3, the insulating layer 4, and the second thermocouple element line 5 are symmetric at the edge of the thermoelectric sensor.
【0006】図2は、図1の熱電式センサに係る相互接
続の関係を示している。第1熱電対エレメントライン3
の開口部は、第2熱電対エレメントライン5の端部と、
放射線吸収層6近傍の熱接点Hとを、相互接続のために
連結する。また、冷接点Cは、放射線吸収層6から、遠
く離れている。第1熱電対エレメントライン3の第1冷
接点Cは、第1メタルパッド7に、電気的に連結されて
いる。第2熱電対エレメントライン5の最終冷接点C
は、第2メタルパッド7に、電気的に連結されている。FIG. 2 shows the interconnection relationship for the thermoelectric sensor of FIG. 1st thermocouple element line 3
The opening of the second thermocouple element line 5,
The thermal contact H near the radiation absorbing layer 6 is connected for interconnection. Further, the cold junction C is far away from the radiation absorbing layer 6. The first cold junction C of the first thermocouple element line 3 is electrically connected to the first metal pad 7. Final cold junction C of second thermocouple element line 5
Are electrically connected to the second metal pad 7.
【0007】熱接点Hは、閉鎖膜2の上方かつ放射線吸
収層6の下方に位置しており、その温度は、放射線吸収
層6から伝達される熱に基づいて、上昇する。放射線吸
収層6は、赤外線が照射されると、温度が上昇する。冷
接点Cは、シリコン基板1に位置し、その温度は、周囲
温度と同一となる。理由は、シリコン基板は、ハイソリ
ッドコンダクタンスを有し、冷接点からの熱は、シリコ
ン基板1を経由し放散するためである。閉鎖膜2を形成
するために、シリコン異方性ウェットエッチングプロセ
スが適用され、閉鎖膜2の下部のシリコン基板が除去さ
れる。シリコン基板のバックサイドにエッチングウィン
ドウが形成されている場合、エッチング溶液は、バック
サイドからシリコンをエッチングする。シリコンの結晶
面は、異なるエッチング速度を有するため、閉鎖膜2の
領域を定義するためには、より大きいエッチングウィン
ドウ領域が必要である。つまり、デバイスの全体サイズ
は、定義される閉鎖膜2の面積に比べ、かなり大きくな
る。理由は、バックサイドのエッチングウィンドウは、
定義される閉鎖膜2の面積に比べ、大きく、また、デバ
イスのサイズは、バックサイドのエッチングウィンドウ
より大きくなるためである。しかし、シリコン基板のフ
ロントサイドにエッチングウィンドウが形成されている
場合、得られるキャビティは、図3に示されるものと類
似する。つまり、デバイスの全体サイズは、定義される
閉鎖膜2の面積と、ほぼ同一となる。このような場合、
片持ちばり構造あるいは4アームブリッジ構造が、放射
線吸収層の構造および熱電対の一群を支持するために、
一般に使用される。フロントサイドあるいはバックサイ
ドシリコン異方性ウェットエッチングによって製造され
るデバイスの異なるサイズに起因し、フロントサイドウ
ェットエッチングによって製造されるウェーハからの熱
電式センサの総ダイは、バックサイドウェットエッチン
グによって製造されるものよりに比べ、大きい。[0007] The thermal contact H is located above the closing film 2 and below the radiation absorbing layer 6, and its temperature rises based on the heat transferred from the radiation absorbing layer 6. When the radiation absorbing layer 6 is irradiated with infrared rays, the temperature rises. The cold junction C is located on the silicon substrate 1 and its temperature is equal to the ambient temperature. The reason is that the silicon substrate has high solid conductance, and heat from the cold junction is dissipated via the silicon substrate 1. In order to form the closing film 2, a silicon anisotropic wet etching process is applied, and the silicon substrate under the closing film 2 is removed. When an etching window is formed on the back side of the silicon substrate, the etching solution etches silicon from the back side. Since the crystal planes of silicon have different etching rates, a larger etching window area is needed to define the area of the closure film 2. That is, the overall size of the device is considerably larger than the area of the closure film 2 defined. The reason is that the etching window on the back side is
The size of the device is larger than the defined area of the closing film 2 and the size of the device is larger than the etching window on the back side. However, if an etching window is formed on the front side of the silicon substrate, the resulting cavity is similar to that shown in FIG. That is, the overall size of the device is approximately the same as the area of the closure membrane 2 that is defined. In such a case,
In order to support the structure of the radiation absorbing layer and a group of thermocouples,
Commonly used. Due to the different sizes of devices manufactured by front side or back side silicon anisotropic wet etching, the total die of thermoelectric sensors from wafers manufactured by front side wet etching is manufactured by back side wet etching Larger than the ones.
【0008】一般に、熱電式センサの特徴は、ボルト/
ワット(Rv)で表される応答度、ジョンソン雑音(V
J)、雑音等価電力(NEP)、および比検出感度(D
*)を使用し、表現される。対応する式は、下記の式に
従っている。[0008] In general, a thermoelectric sensor is characterized by a volt /
The responsivity expressed in watts (Rv), Johnson noise (V
J), noise equivalent power (NEP), and ratio detection sensitivity (D
* ) Is used and expressed. The corresponding equation follows the equation below.
【0009】[0009]
【数1】 (Equation 1)
【0010】Nは、熱電対の個数である。αは、ゼーベ
ック係数[V/℃]である。Gs、GgおよびGrは、
それぞれ、固体、気体および、放射の熱伝導率である。
kは、ボルツマン定数である。Tは、絶対温度(°K)
である。Rは、電気抵抗である。Δfが、増幅器のバン
ド幅である。Aは、放射線吸収層の面積である。[0010] N is the number of thermocouples. α is the Seebeck coefficient [V / ° C.]. Gs, Gg and Gr are
The thermal conductivity of solids, gases and radiation, respectively.
k is Boltzmann's constant. T is absolute temperature (° K)
It is. R is the electric resistance. Δf is the bandwidth of the amplifier. A is the area of the radiation absorbing layer.
【0011】以上説明したように、目標物の温度を測定
する熱電式センサの能力は、出力信号の量と測定される
目標物の温度変化に対する感度とに、左右される。応答
度Rvは、入力放射電力あたりの出力電圧であり、セン
サの出力効率を表す。雑音等価電力NEPは、熱電対列
の出力電圧が雑音レベルと等しい場合、入力電力であ
る。比検出感度D*は、NEPの逆数であり、放射線吸
収面積および信号周波数によって、正規化されている。
D*は、検出可能な信号の最小値を表すセンサの指標で
ある。熱電式センサの構造材料の熱伝導率は、Rvおよ
びD*の値に、反比例する。したがって、低い熱伝導率
を有する熱電対エレメントラインを用いる、あるいは、
熱電対エレメントラインの長さを増加させることによっ
て、RvおよびD*を、改善できる。As described above, the ability of a thermoelectric sensor to measure the temperature of a target depends on the amount of output signal and the sensitivity of the measured target to changes in temperature. The responsivity Rv is an output voltage per input radiation power, and represents the output efficiency of the sensor. The noise equivalent power NEP is the input power when the output voltage of the thermopile is equal to the noise level. The ratio detection sensitivity D * is the reciprocal of NEP and is normalized by the radiation absorption area and the signal frequency.
D * is a sensor index indicating the minimum value of a detectable signal. The thermal conductivity of the structural material of a thermoelectric sensor is inversely proportional to the values of Rv and D * . Therefore, use thermocouple element lines with low thermal conductivity, or
By increasing the length of the thermocouple element line, Rv and D * can be improved.
【0012】図2に示されるように、第1熱電対エレメ
ントライン3および第2熱電対エレメントライン5は、
直線である。熱電対エレメントライン5は、通常、高熱
伝導率を有するアルミニウムから形成される。しかしな
がら、標準的な半導体CMOSプロセスによって製造さ
れる熱電式センサにおいては、第1熱電対エレメントラ
イン3は、多結晶シリコンであり、第2熱電対エレメン
トライン5は、アルミニウムである。したがって、セン
サの能力は、第2熱電対エレメントライン5の熱伝導率
の値によって、限定される。全体的な熱導電率は、熱電
対エレメントラインの長さを増加させることによって、
減少するが、熱電対列の全体的な抵抗は、増加する。多
結晶シリコンの抵抗は大きいため、第1熱電対エレメン
トラインの抵抗は、その長さの増加に伴って、急増す
る。したがって、全体的なセンサの能力は、単純には、
熱電対エレメントラインの長さの増加に比例して増加し
ない。本発明は、第2熱電対エレメントラインのジグザ
ク構造を開示する。ジグザク構造は、第2熱電対エレメ
ントラインの熱導電率を低下させる。なお、第1熱電対
エレメントラインの長さは、同一に保たれている。この
ような発明においては、センサの能力は、センサのサイ
ズあるいは膜のサイズを変えることなく、改善すること
が可能である。As shown in FIG. 2, the first thermocouple element line 3 and the second thermocouple element line 5
It is a straight line. The thermocouple element line 5 is usually formed from aluminum having high thermal conductivity. However, in a thermoelectric sensor manufactured by a standard semiconductor CMOS process, the first thermocouple element line 3 is polycrystalline silicon and the second thermocouple element line 5 is aluminum. Therefore, the performance of the sensor is limited by the value of the thermal conductivity of the second thermocouple element line 5. The overall thermal conductivity is increased by increasing the length of the thermocouple element line
Although decreasing, the overall resistance of the thermopile increases. Since the resistance of the polycrystalline silicon is large, the resistance of the first thermocouple element line increases rapidly as its length increases. Thus, the overall sensor capabilities are simply:
It does not increase in proportion to the increase in the length of the thermocouple element line. The present invention discloses a zigzag structure of the second thermocouple element line. The zigzag structure reduces the thermal conductivity of the second thermocouple element line. The length of the first thermocouple element line is kept the same. In such an invention, the performance of the sensor can be improved without changing the size of the sensor or the size of the membrane.
【0013】通常の熱電式センサは、サーミスタ、トラ
ンジスタあるいはダイオード等のオフチップ温度センサ
を利用して、周囲温度を測定する。本発明は、同一の材
料を、第1熱電対エレメントラインあるいは第2熱電対
エレメントラインに適用し、周囲温度を測定できるオン
チップ感温レジスタを形成している。また、オンチップ
感温レジスタのバイアス読み取りに基づく熱パワーの放
散によるシリコン基板の温度上昇を避けるために、オン
チップ感温レジスタの抵抗は、100KΩより大きい値
に設定されている。A typical thermoelectric sensor measures the ambient temperature using an off-chip temperature sensor such as a thermistor, transistor or diode. The present invention applies the same material to either the first thermocouple element line or the second thermocouple element line to form an on-chip temperature sensitive resistor that can measure ambient temperature. Further, the resistance of the on-chip temperature sensing resistor is set to a value larger than 100 KΩ in order to prevent the temperature of the silicon substrate from rising due to heat power dissipation based on the bias reading of the on-chip temperature sensing resistor.
【0014】さらに、非接触の温度測定においては、目
標物温度は、熱電式センサの出力電圧値から計算でき
る。出力電圧あるいは応答度は、激しい環境変化および
保管によるダメージによって引き起こされる熱電対材料
の経時変化に基づいて、減少あるいは悪化する。この影
響は、長期的には、測定偏差を導くことになる。また、
商品のためにこれらの影響をキャリブレーションする高
価な電気回路を使用することは、メーカの費用を増加さ
せる。本発明は、熱接点の隣接領域に形成されるヒータ
レジスタを、電気的キャリブレーション法に従って、熱
電対材料のドリフト効果を調整するために使用する方法
を、提供する。Further, in the non-contact temperature measurement, the target temperature can be calculated from the output voltage value of the thermoelectric sensor. The output voltage or responsivity decreases or worsens based on the aging of the thermocouple material caused by severe environmental changes and storage damage. This effect will lead to measurement deviations in the long run. Also,
Using expensive electrical circuits to calibrate these effects for merchandise adds to the cost of the manufacturer. The present invention provides a method of using a heater resistor formed in a region adjacent to a thermal junction to adjust the drift effect of a thermocouple material according to an electrical calibration method.
【0015】従来の熱電式センサは、4ピンのメタルカ
ンパッケージから構成される。なお、2ピンは、熱電式
センサ用であり、残りの2ピンは、オフチップ周囲温度
センサ用である。本発明は、5ピンあるいは6ピンのメ
タルカンパッケージから構成される熱電式センサを提供
する。つまり、熱電式センサ用に2ピン、オンチップ感
温レジスタ用に2ピン、ヒータレジスタ用に2ピンであ
る。なお、オンチップ感温レジスタおよびヒータレジス
タは、アースを共有できる。熱電式センサ用の2ピン
は、ノイズの影響を減らすために、メタルカンから絶縁
されている。A conventional thermoelectric sensor is constituted by a 4-pin metal can package. The two pins are for a thermoelectric sensor, and the remaining two pins are for an off-chip ambient temperature sensor. The present invention provides a thermoelectric sensor composed of a 5-pin or 6-pin metal can package. That is, two pins for the thermoelectric sensor, two pins for the on-chip temperature sensing resistor, and two pins for the heater resistor. Note that the on-chip temperature sensing resistor and the heater resistor can share the ground. The two pins for the thermoelectric sensor are insulated from the metal can to reduce the effects of noise.
【0016】熱電式センサに関する従来技術を規定する
ために、重要な特許が、下記に示される。Important patents to define the prior art for thermoelectric sensors are set forth below.
【0017】(1) 米国特許4,665,276号、
トーマス エーベル(Thomas Elbel)、ジャーゲン ミ
ューラー(Jurgen Muller )、フリードマン フォルク
ライン(Friedemann Volklein)、「熱電式センサ(The
rmoelectric Sensor)」 (2) 米国特許5,100,479号、ケンサル.デ
ィー ヴィース(Kensall D. Wise)、カリル ナジャ
ティ(Khalil Najati)、「半導体支持リムを有する熱
電対列および赤外線検出器(Thermopile, Infrared Det
ector with Semiconductor Supporting RIM) 」 (3) 米国特許4,456,919号、カツヒロ ト
ミタ、タツオ シミズ、マサイチ バンドー、「冷接点
のための温度センサを有する熱電対列型検出器(Thermo
pile Type Detector with Temperature Sensor for Col
d Junction)」。(1) US Pat. No. 4,665,276,
Thomas Elbel, Jurgen Muller, Friedemann Volklein, "Thermoelectric sensors (The
(2) U.S. Pat. No. 5,100,479, Kensal. Kensall D. Wise, Khalil Najati, “Thermopile and Infrared Det with Semiconductor-Supported Rim (Thermopile, Infrared Det)
(3) U.S. Pat. No. 4,456,919, Katsuhiro Tomita, Tatsuo Shimizu, Masai Bando, "Thermocouple detector with temperature sensor for cold junction (Thermo)
pile Type Detector with Temperature Sensor for Col
d Junction). "
【0018】米国特許4,665,276号は、バック
サイドウエットエッチングが実行された膜構造の熱電式
センサを開示している。この熱電式センサは、薄膜熱電
対列を有しており、熱電材料として、ベリリウムおよび
アンチモンを使用している。US Pat. No. 4,665,276 discloses a thermoelectric sensor having a film structure in which backside wet etching has been performed. This thermoelectric sensor has a thin-film thermopile and uses beryllium and antimony as thermoelectric materials.
【0019】米国特許5,100,479号は、強ドー
プトシリコン支持リムを有する熱電式センサを開示して
いる。前記リムは、列となる多結晶シリコンおよび金属
熱電対を、支持している。前記リムは、また、冷接点を
支持し、冷接点から熱を除去するための良好な熱伝導体
として機能する。US Pat. No. 5,100,479 discloses a thermoelectric sensor having a heavily doped silicon support rim. The rim supports a row of polycrystalline silicon and metal thermocouples. The rim also supports the cold junction and functions as a good thermal conductor for removing heat from the cold junction.
【0020】前記の2つの特許に係る熱電式センサ手段
は、バックサイドウェットエッチングの閉鎖膜構造を用
いている。しかし、本発明は、フロントサイドウェット
エッチングの開放膜構造を用いている。The thermoelectric sensor means according to the above two patents uses a backside wet etching closed film structure. However, the present invention uses an open film structure of front side wet etching.
【0021】米国特許4,456,919号は、熱電式
センサと同じ製造工程で形成されるオンチップのダイオ
ードあるいはトランジスタを有する熱電式センサを開示
している。ダイオードあるいはトランジスタは、周囲温
度を検出し、温度補償するために、使用される。本発明
は、第1熱電対エレメントラインあるいは第2熱電対エ
レメントラインを、オンチップ感温レジスタつまりサー
ミスタを形成するために、使用する。オンチップ感温レ
ジスタは、熱電式センサと同じ製造工程で形成できる。US Pat. No. 4,456,919 discloses a thermoelectric sensor having an on-chip diode or transistor formed in the same manufacturing process as the thermoelectric sensor. Diodes or transistors are used to detect the ambient temperature and compensate for the temperature. The present invention uses a first thermocouple element line or a second thermocouple element line to form an on-chip temperature sensitive resistor or thermistor. The on-chip temperature sensing resistor can be formed in the same manufacturing process as the thermoelectric sensor.
【0022】この件に関しては、次の論文が、参照され
る。In this regard, reference is made to the following article:
【0023】(1)ジー.アール.ラヒジ(G. R. Lahi
ji)およびケー.ディー.ヴィース(K. D. Wise)、
「バッチ式製造によるシリコン熱電対列赤外線検出器
(A batch-fabricated silicon thermopile infrared d
etector )」、アイイーイーイートランス.エレクトオ
ン デバイスズ イーディー(IEEE Trans. Electron D
evices ED)−29、第14頁〜第22頁、(1982
年 (2)アール.レンゲンハガー(R. Lenggenhager)、
エッチ.バルテス(H.Baltes)、ジェイ.ピアー(J. P
eer )およびエム.フォスター(M. Forster)、「CM
OS技術による熱電式赤外線センサ(Thermoelectric i
nfrared sensors by CMOS technology)」、アイイーイ
ーイー エレクトオン デバイス レターズ(IEEE Ele
ctron Device Letters) 13、454、(1992
年) (3)ティー.アキン(T. Akin )、ゼット.オルガン
(Z. Olgun)、オー.アカー(O. Akar,)およびエッ
チ.クラーハ(H. Kulah)「標準CMOSプロセスを使
用した高応答度を有する統合熱電対列構造(An integra
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アクチュエータズ(Sensors and Actuators)、エー
(A)66、第218頁〜第224頁(1998年) (4)エッチ.バルテス(H. Baltes)「センサ技術と
してのCMOS("CMOSas Sensor Technology)」、セ
ンサーズアンドアクチュエータズ(Sensors andActuato
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993年 (5)エッチエル−プラナー テクニック カタログ
オブ サーモセンサーズ(HL-PLANAR Technik Catalog
of Thermosensors)(ティーエス(TS) 1006
0)、エッチエル−プラナーテクニック ゲーエムベー
ハー(HL- Planartechnik GmbH)、ハウエルト(Hauer
t)13 44 227 ドルトムント、ドイツ。(1) G. R. Lahiji (GR Lahi
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Thermoelectric infrared sensor based on OS technology (Thermoelectric i
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993 (5) eh-planar technique catalog
Of Thermo Sensors (HL-PLANAR Technik Catalog
of Thermosensors) (TS 1006)
0), HL-Planartechnik GmbH, HL-Planartechnik GmbH, Hauer
t) 13 44 227 Dortmund, Germany.
【0024】前記文献によれば、ラヒジおよびヴィース
は、Auおよび多結晶シリコンの熱電材料を備えている
閉鎖膜構造を提案しており、バックサイドシリコン異方
性ウェットエッチングを使用して閉鎖膜構造を形成す
る。バルテスらは、アルミニウムおよび多結晶シリコン
の熱電材料を提供しており、フロントサイドシリコン異
方性ウェットエッチングによって、開放膜構造を用い
る。放射線吸収層は、SiO2およびSiNで構成され
る。クラーハらは、開放膜構造がフロントサイドシリコ
ン異方性ウェットエッチングによって作られた構造を提
供しており、熱電材料は、標準CMOSのnポリ層およ
びp+アクティブ層のプロセスを使用する。しかしなが
ら、電気化学的エッチング停止技術が、下方に位置する
シリコン基板を除去するプロセスの間、ウェットエッチ
ングからp+アクティブ層を保護するのに必要である。
このアプローチは、プロセスの複雑さを招き、総ダイの
生産性を減少させる。According to the document, Rahizi and Wies propose a closed film structure comprising a thermoelectric material of Au and polycrystalline silicon, wherein the closed film structure is formed using backside silicon anisotropic wet etching. To form Baltes et al. Provide thermoelectric materials of aluminum and polycrystalline silicon, using an open film structure by front side silicon anisotropic wet etching. The radiation absorbing layer is composed of SiO2 and SiN. Have provided a structure in which the open film structure was made by front-side silicon anisotropic wet etching, and the thermoelectric material uses a standard CMOS n-poly and p + active layer process. However, an electrochemical etch stop technique is needed to protect the p + active layer from wet etching during the process of removing the underlying silicon substrate.
This approach introduces process complexity and reduces total die productivity.
【0025】さらに、参照文献(4)の方法は、ヒータ
レジスタが、膜に配置され、構造の熱導電率を測定する
のに用いられることが開示されている。しかし、本発明
においては、ヒータレジスタが熱接点の近傍領域に作ら
れ、熱電材料の経時変化に対する電気的キャリブレーシ
ョンのために使用される。参考資料(5)は、温度セン
サとしてオンチップNiサーミスタを用いる。一方、本
発明は、オンチップ感温レジスタを形成するため、第1
あるいは第2熱電対エレメントラインと同じ材料を用い
る。このオンチップ感温レジスタおよび熱電対列構造
は、同時に作られる。Furthermore, the method of reference (4) discloses that a heater resistor is disposed on the membrane and used to measure the thermal conductivity of the structure. However, in the present invention, a heater resistor is created in the area near the hot junction and used for electrical calibration of the thermoelectric material over time. Reference material (5) uses an on-chip Ni thermistor as a temperature sensor. On the other hand, the present invention uses the first
Alternatively, the same material as the second thermocouple element line is used. This on-chip temperature sensitive resistor and thermopile structure are made simultaneously.
【0026】正規化出力が、異なる入射放射線角度に対
して得られるとき、我々は、100%正規化出力が、放
射線散吸収層の平面の法線方向から約±10°外れた入
射角度の放射線で起こったことを見出だす。そして、8
5%正規化出力が、約0°の入射角度の場合に観測され
る。この事実は、v状グローブキャビティのSi(11
1)面から反射された放射エネルギーのいくらかが、放
射線吸収層によって吸収されているいるということを示
す。本発明は、放射線がフロントサイドエッチングウィ
ンドウを通って入り込み、Si(111)面に入射して
反射され放射線吸収層に入射するのを回避するために、
フロントサイドエッチングウィンドウを覆う反射ミラー
を開示する。この反射ミラープレートは、フロントサイ
ドエッチングウィンドウの位置に設置され、熱電式セン
サ構造を作ると同時に、作られる。この反射ミラープレ
ートは、反射目的としてアルミニウムを有する。When the normalized output is obtained for different incident radiation angles, we assume that the 100% normalized output is the radiation at an incident angle that deviates from the normal of the plane of the radiation scattering layer by about ± 10 °. Find out what happened at And 8
A 5% normalized output is observed for an incident angle of about 0 °. This fact indicates that the Si (11
1) Indicates that some of the radiant energy reflected from the surface is being absorbed by the radiation absorbing layer. The present invention is directed to avoiding radiation entering through the front side etching window, impinging on the Si (111) surface, being reflected and incident on the radiation absorbing layer.
A reflective mirror covering a front side etching window is disclosed. This reflective mirror plate is placed at the location of the front side etching window and is made at the same time as making the thermoelectric sensor structure. This reflective mirror plate has aluminum for reflection purposes.
【0027】本発明は、経済的な方法を提供する。多結
晶シリコン/金属の熱電対の利点は、標準CMOSプロ
セスによって作られるため簡単であるということであ
る。総ダイ、生産性を向上させ、センサ能力をアップグ
レードする方法は、本発明の対象とする事項である。[0027] The present invention provides an economical method. The advantage of a polycrystalline silicon / metal thermocouple is that it is simple because it is made by a standard CMOS process. How to increase total die, productivity, and upgrade sensor capability is the subject of the present invention.
【0028】本発明は、上記従来技術の不利な点を改善
するためになされたものであって、本発明の目的は、サ
イズおよびコストを増大させることなく、センサ性能を
改善することができる熱電式センサデバイスおよびその
製造方法を提供することである。The present invention has been made in order to improve the disadvantages of the prior art described above, and an object of the present invention is to provide a thermoelectric device capable of improving sensor performance without increasing size and cost. It is an object of the present invention to provide a type sensor device and a method for manufacturing the same.
【0029】[0029]
【課題を解決するための手段】本発明についての顕著な
特徴は、下記の通りである。The salient features of the present invention are as follows.
【0030】(1)熱電対エレメントラインとしてより
低い熱伝導率を有する材料を選び、フォトリソグラフィ
ック法を使用して熱電対エレメントラインの蛇行ないし
ジグザク構造を形成する。これにより、熱電対エレメン
トラインの長さを増大することができると共に、熱導電
率を減少させることができ、そして、感度およびダイの
サイズを増大させることなく、熱電式センサの性能が増
す。(1) A material having a lower thermal conductivity is selected as a thermocouple element line, and a meandering or zigzag structure of the thermocouple element line is formed by using a photolithographic method. This can increase the length of the thermocouple element line, reduce thermal conductivity, and increase the performance of the thermoelectric sensor without increasing sensitivity and die size.
【0031】(2)熱電対エレメントラインの材料とし
てより低い熱伝導率を有するチタン合金を選び、ソリッ
ド熱導電率を減少させる。(2) Titanium alloy having a lower thermal conductivity is selected as the material of the thermocouple element line to reduce the solid thermal conductivity.
【0032】(3)熱接点の近傍領域上にヒータとして
扱われるレジスタを作り、熱電気および他の構成材料の
経時変化、および環境の影響に対して、電気的キャリブ
レーションのために使用し、そして長期間の操作におい
て、非接触温度測定の精度を増大させる。(3) Create a resistor to be treated as a heater on the area in the vicinity of the thermal contact and use it for electrical calibration against aging of thermoelectrics and other constituent materials and environmental influences; In a long-term operation, the accuracy of non-contact temperature measurement is increased.
【0033】(4)チタン薄膜およびその関連合金を用
い、半導体産業のプロセス技術から放射線吸収層とす
る。(4) Using a titanium thin film and its related alloy, a radiation absorbing layer is formed by process technology in the semiconductor industry.
【0034】(5)放射線吸収層および絶縁層の独立し
たないし浮いた膜上にエッチングホールを開けて、エッ
チング時間を短くし生産性を増大させる。(5) An etching hole is formed on an independent or floating film of the radiation absorbing layer and the insulating layer to shorten the etching time and increase the productivity.
【0035】(6)フロントサイドシリコン異方性ウェ
ットエッチング技術を用い、熱電式センサの開放膜構造
の下に位置するシリコン基板を取り除く。そして、熱接
点は、信号出力を増大するために、シリコン基板から浮
遊ないし熱的に絶縁される。本方法は、従来技術に対
し、より高い総ダイ、より簡単なパッケージ、より簡単
なプロセスを提供し、エッチング時間および検出素子の
可能な損害を比較的減少させる。(6) The silicon substrate located under the open film structure of the thermoelectric sensor is removed by using the front side silicon anisotropic wet etching technique. The hot junction is then floated or thermally insulated from the silicon substrate to increase signal output. The method provides a higher total die, a simpler package, a simpler process over the prior art, and relatively reduces etch time and possible damage to the sensing element.
【0036】(7)オンチップ感温レジスタとして、第
1あるいは第2熱電対エレメントラインと同じ材料を選
び、このレジスタの抵抗値は100KΩより大きい。(7) The same material as the first or second thermocouple element line is selected as the on-chip temperature sensing resistor, and the resistance value of this resistor is greater than 100 KΩ.
【0037】(8)反射ミラーを形成して、フロントサ
イドエッチングウィンドウを覆い、下に位置するv状グ
ローブのSi(111)面から反射された放射の影響を
回避する。この反射ミラープレートは、熱電式センサの
構造を作ると同時に作られる。この反射ミラープレート
は反射目的としてアルミニウムフィルムを有する。(8) Form a reflective mirror to cover the front side etching window to avoid the effects of radiation reflected from the underlying Si (111) surface of the underlying v-shaped globe. This reflecting mirror plate is made at the same time as making the structure of the thermoelectric sensor. This reflective mirror plate has an aluminum film for reflection purposes.
【0038】(9)5ピンあるいは6ピンのメタルカン
を選択する。(9) Select a 5-pin or 6-pin metal can.
【0039】上述した目的に達するために、本発明は、
以下の段階を有する熱電式センサデバイスの製造方法を
提供する。To achieve the above-mentioned object, the present invention provides:
A method for manufacturing a thermoelectric sensor device having the following steps is provided.
【0040】まず、シリコン基板を供給する段階。そし
て、前記シリコン基板の表面に第1絶縁層を形成する段
階。前記第1絶縁層の表面に熱電対エレメント素材層を
形成する段階。この素材は、例えば多結晶シリコン、ア
モルファスシリコン若しくは金属である。前記熱電対エ
レメント素材層の部分にマスキング定義およびエッチン
グを行って第1熱電対エレメントラインを形成する段
階。前記第1熱電対エレメントラインおよび前記第1絶
縁層の表面に第2絶縁層を形成する段階。前記第2絶縁
層の部分にパターニングおよびエッチングを行って複数
の接点ウィンドウないし接点通路を形成する段階。前記
第2絶縁層の表面に金属層を形成する段階。前記金属層
の部分にパターニングおよびエッチングを行って第2熱
電対エレメントラインを形成し、該第2熱電対エレメン
トラインが、前述した接点ウィンドウにより、複数の熱
接点および冷接点で前記第1熱電対エレメントラインに
接合する段階。前記第2熱電対エレメントラインおよび
前記第2絶縁層の表面に第3絶縁層を形成する段階。前
記第3絶縁層および前記第2絶縁層の部分にパターニン
グおよびエッチングを行い、これにより、最後の第2熱
電対エレメントラインの部分が露出される段階。それか
ら、次の段階で第2金属パッドに電気的に連結され、そ
して、前記第1熱電対エレメントラインからなる最初の
熱電対がこの第2熱電対エレメントラインとの連結を通
して第1金属パッドに電気的に連結される。前記第3絶
縁層より上位に第2金属層を形成する段階。前記第2金
属層の部分にパターニングおよびエッチングを行い、第
1金属パッドおよび第2金属パッドを形成する段階。そ
して、一群の熱電対と金属パッドとの電気的接続が形成
される。前記第3絶縁層および前記第2金属層より上位
に第4絶縁層を形成する段階。前記第4絶縁層より上位
に第3金属層を形成し、エッチングあるいはリフトオフ
すなわち逆マスキングの方法によって、操作時に赤外線
を吸収する放射線吸収層を規定する段階。前記第4絶縁
層および前記放射線吸収層の表面に第5絶縁層を形成す
る段階。前記第4絶縁層および前記第5絶縁層の部分に
エッチングを行い、前記第1金属パッドおよび前記第2
金属パッド上にボンディングウィンドウを形成する段
階。パターニングを行い、前記第5絶縁層、前記第4絶
縁層、前記第3絶縁層、前記第2絶縁層および前記第1
絶縁層を通過してエッチングを行うことによりフロント
サイドエッチングウィンドウを形成し、そして前記シリ
コン基板の表面が露出される段階。シリコン異方性ウェ
ットエッチング技術により、前記フロントサイドエッチ
ングウィンドウを経て前記シリコン基板にエッチングを
行い、熱電対膜領域の下方に位置する前記シリコン基板
をアンダーカットないし空隙化する段階。First, a step of supplying a silicon substrate. And forming a first insulating layer on the surface of the silicon substrate. Forming a thermocouple element material layer on a surface of the first insulating layer; This material is, for example, polycrystalline silicon, amorphous silicon or metal. Forming a first thermocouple element line by performing masking definition and etching on the thermocouple element material layer. Forming a second insulating layer on the surface of the first thermocouple element line and the first insulating layer. Patterning and etching a portion of the second insulating layer to form a plurality of contact windows or contact paths. Forming a metal layer on a surface of the second insulating layer. Patterning and etching the portion of the metal layer to form a second thermocouple element line, wherein the second thermocouple element line is connected to the first thermocouple by a plurality of hot contacts and cold contacts by the contact window described above; The stage of joining to the element line. Forming a third insulating layer on the surface of the second thermocouple element line and the second insulating layer. Patterning and etching the third insulating layer and the second insulating layer, thereby exposing the last second thermocouple element line. Then, in the next step, the first thermocouple consisting of the first thermocouple element line is electrically connected to the first metal pad through the connection with the second thermocouple element line. Are linked together. Forming a second metal layer above the third insulating layer; Patterning and etching the second metal layer to form a first metal pad and a second metal pad. Then, an electrical connection between the group of thermocouples and the metal pad is formed. Forming a fourth insulating layer above the third insulating layer and the second metal layer. Forming a third metal layer above the fourth insulating layer, and defining a radiation absorbing layer that absorbs infrared rays during operation by etching or lift-off, that is, reverse masking. Forming a fifth insulating layer on the surfaces of the fourth insulating layer and the radiation absorbing layer. The portions of the fourth insulating layer and the fifth insulating layer are etched, and the first metal pad and the second
Forming a bonding window on the metal pad; Patterning is performed to form the fifth insulating layer, the fourth insulating layer, the third insulating layer, the second insulating layer, and the first insulating layer.
Forming a front side etching window by performing etching through an insulating layer, and exposing a surface of the silicon substrate. Etching the silicon substrate through the front side etching window using a silicon anisotropic wet etching technique to undercut or void the silicon substrate located below the thermocouple film region.
【0041】一群の熱電対と金属パッドとの間の電気的
連結を作る前述した方法を参照する。Reference is made to the method described above for making an electrical connection between a group of thermocouples and a metal pad.
【0042】電気的に連結を作る他の方法には、次のよ
うなものがある:第3絶縁層と第2絶縁層の一部をパタ
ーン化しエッチングし、これにより最後の第2熱電対エ
レメントラインの一部と第1熱電対エレメントラインの
一部が露出される。第3絶縁層上に第2金属層を堆積す
る。第2金属層の一部をパターン化しエッチングし、そ
れから各対の第1熱電対エレメントと第2熱電対エレメ
ントとの間の連結ラインを形成し、同様に第1金属パッ
ドおよび第2金属パッドを形成する。それから、一群の
熱電対と金属パッドとの間の電気的連結が形成される。
第3絶縁層と第2金属層の上に第4絶縁層を堆積する。
ここでは、放射線吸収層とフロントサイドエッチングウ
ィンドウを作るための同じ手法と、ウェットエッチング
が、熱電式センサの最終的な構造を形成するために使用
される。Other methods of making an electrical connection include: patterning and etching a portion of the third and second insulating layers, thereby providing a final second thermocouple element. A part of the line and a part of the first thermocouple element line are exposed. A second metal layer is deposited on the third insulating layer. Patterning and etching a portion of the second metal layer, then forming connection lines between the first and second thermocouple elements of each pair, and similarly forming the first and second metal pads. Form. Then, an electrical connection between the group of thermocouples and the metal pad is formed.
A fourth insulating layer is deposited on the third insulating layer and the second metal layer.
Here, the same technique for creating the radiation absorbing layer and the front side etching window and wet etching are used to form the final structure of the thermoelectric sensor.
【0043】前記プロセスによれば、熱電式センサデバ
イスの信号出力は、第1金属パッドと第2金属パッドと
の間が測定される。According to the above process, the signal output of the thermoelectric sensor device is measured between a first metal pad and a second metal pad.
【0044】熱電式センサの構成は、以下のものからな
っている:シリコン基板およびこのシリコン基板の面上
に形成される第1絶縁層。この第1絶縁層の面上に形成
される多数の第1熱電対エレメントライン。ここにおい
て、各第1熱電対エレメントラインは、熱接点および冷
接点を有し、第1冷接点が第1金属パッドに電気的に連
結されている。前記第1熱電対エレメントラインの表面
に形成された第2絶縁層。この第2絶縁層の表面に形成
される多数の第2熱電対エレメントライン。ここにおい
て、該第2熱電対エレメントラインは、蛇行構造あるい
はジグザク状構造となるように、定義されパターン化さ
れ、各第2熱電対エレメントラインが熱接点および冷接
点を有し、熱接点が前記第1熱電対エレメントラインの
熱接点と連結され、最後の冷接点が第2金属パッドに電
気的に連結されている。前記第2絶縁層および第2熱電
対エレメントラインの面上に形成される第3絶縁層。前
記第1金属パッドおよび第2金属パッドに形成される第
2金属層。第3絶縁層、第1金属パッドおよび第2金属
パッドの表面に形成された第4絶縁層。赤外線を吸収す
る第4絶縁層の表面の一部に形成された放射線吸収層。
第4絶縁層および放射線吸収層の表面に形成された第5
絶縁層。第4絶縁層および第5絶縁層の一部にエッチン
グすることにより第1金属パッドと第2金属パッドに形
成された結合ウィンドウ。第5絶縁層、第4絶縁層、第
3絶縁層、第2絶縁および第1絶縁層を通してエッチン
グすることによりシリコン基板に形成されたフロントサ
イドエッチングウィンドウ。フロントサイドエッチング
ウィンドウを通してウエットエッチングされ得る熱電対
膜領域下のシリコン基板。熱接点の近傍領域で組み立て
られ、熱電気や他の構成材料の経時変化や環境影響に対
して電気的キャリブレーションを行うのために使用され
る、第1あるいは第2熱電対エレメントラインと同じ材
料を使用しているヒータレジスタ。半導体プロセス技術
により熱電式センサが製作されると同時に作られる10
0KΩより大きい抵抗を有する第1あるいは第2熱電対
エレメントラインと同じ材料を使用したオンチップ感温
レジスタ。熱電式センサ構成の製作と同時に製作される
下方に位置するv状グローブのSi(111)面から反
射された放射線の影響を避けるためのフロントサイドエ
ッチングウィンドウをカバーする反射ミラー。ここにお
いて、該反射ミラープレートは、反射目的としてのアル
ミニウムフィルムを有している。The structure of the thermoelectric sensor comprises the following: a silicon substrate and a first insulating layer formed on the surface of the silicon substrate. Numerous first thermocouple element lines formed on the surface of the first insulating layer. Here, each first thermocouple element line has a hot junction and a cold junction, and the first cold junction is electrically connected to the first metal pad. A second insulating layer formed on a surface of the first thermocouple element line; Numerous second thermocouple element lines formed on the surface of the second insulating layer. Here, the second thermocouple element lines are defined and patterned to have a meandering or zigzag structure, each second thermocouple element line having a hot junction and a cold junction, and The last cold junction is electrically connected to the second metal pad and connected to the hot junction of the first thermocouple element line. A third insulating layer formed on the surface of the second insulating layer and the second thermocouple element line. A second metal layer formed on the first metal pad and the second metal pad. A fourth insulating layer formed on surfaces of the third insulating layer, the first metal pad, and the second metal pad; A radiation absorbing layer formed on a part of the surface of the fourth insulating layer that absorbs infrared rays.
The fifth insulating layer and the fifth insulating layer formed on the surface of the radiation absorbing layer.
Insulating layer. A bonding window formed in the first metal pad and the second metal pad by etching a portion of the fourth and fifth insulating layers; A front side etching window formed in the silicon substrate by etching through the fifth insulating layer, the fourth insulating layer, the third insulating layer, the second insulating and the first insulating layers. Silicon substrate under thermocouple film area that can be wet etched through the front side etching window. Same material as the first or second thermocouple element line, assembled in the area near the hot junction and used for electrical calibration of thermoelectrics and other components over time and environmental effects Use heater registers. 10 manufactured at the same time that a thermoelectric sensor is manufactured by semiconductor process technology
An on-chip temperature sensing resistor using the same material as the first or second thermocouple element line having a resistance greater than 0 KΩ. A reflective mirror that covers the front side etching window to avoid the effects of radiation reflected from the Si (111) surface of the underlying v-shaped globe that is made at the same time as the fabrication of the thermoelectric sensor configuration. Here, the reflection mirror plate has an aluminum film for the purpose of reflection.
【0045】[0045]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図を
参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0046】図3は、本発明に係る熱電式センサの断面
図であるが、ここにおいて、熱電式センサは、シリコン
基板31、多数の第1熱電対エレメントライン35、多
数の第2熱電対エレメントライン36、放射線吸収層3
9、フロントサイドエッチングウィンドウ34、異方性
のウェットエッチングにより形成された下部のv状グロ
ーブキャビティ32、熱接点の多数の接点ウィンドウ4
3、第1絶縁層21、第2絶縁層22、第3絶縁層2
3、第4絶縁層24および第5絶縁層25が設けられて
いる。FIG. 3 is a cross-sectional view of the thermoelectric sensor according to the present invention. Here, the thermoelectric sensor includes a silicon substrate 31, a large number of first thermocouple element lines 35, and a large number of second thermocouple elements. Line 36, radiation absorbing layer 3
9, front side etching window 34, lower v-shaped globe cavity 32 formed by anisotropic wet etching, multiple contact windows 4 for thermal contacts
3, first insulating layer 21, second insulating layer 22, third insulating layer 2
Third, fourth and fifth insulating layers 24 and 25 are provided.
【0047】図4は、図3の熱電式センサに係る2つの
熱電対エレメントラインを接続した図である。この図
3、4において、第2熱電対エレメントライン36は、
第3絶縁層23の接点ウィンドウ43を介して熱接点H
を有する第1熱電対エレメントライン35と接触してい
る。第2熱電対エレメントライン36の最後のライン
は、第2金属パッド38に電気的に接続されている。第
1熱電対エレメントライン35の開始ラインは、第1金
属パッド37に電気的に連結されている。第1金属パッ
ド37と第2金属パッド38とは、熱電式センサの出力
電極として機能する。FIG. 4 is a diagram in which two thermocouple element lines according to the thermoelectric sensor of FIG. 3 are connected. 3 and 4, the second thermocouple element line 36 is
The thermal contact H via the contact window 43 of the third insulating layer 23
Is in contact with the first thermocouple element line 35 having The last line of the second thermocouple element line 36 is electrically connected to the second metal pad 38. The start line of the first thermocouple element line 35 is electrically connected to the first metal pad 37. The first metal pad 37 and the second metal pad 38 function as output electrodes of the thermoelectric sensor.
【0048】前記の構成として、図7〜図16には、本
発明に係る熱電式センサを製作する工程を断面図で示さ
れている。FIGS. 7 to 16 are sectional views showing steps of manufacturing a thermoelectric sensor according to the present invention.
【0049】まず、シリコン基板31を設け、図8に示
すように、このシリコン基板の表面に第1絶縁層21を
堆積し、熱電対下のシリコン基板31の一部が、次のス
テップで異方性のウェットエッチングにより除去され
る。金属、多結晶シリコンあるいはアモルファスシリコ
ンからなる第1熱電対エレメント層を前記第1絶縁層の
面上に堆積させる。図9において、第1絶縁層21の一
部の面上に第1熱電対エレメントライン35を形成する
ように、フォトリソグラフィおよびドライエッチング処
理によって、第1熱電対エレメント層の一部をパターン
化する。第1熱電対エレメントライン35および第1絶
縁層21の表面上に第2絶縁層22を置き、平坦化を実
行し、熱接点の多数の接点ウィンドウ43を形成するた
めに第2絶縁層22の一部をエッチングする。図10に
示すように、第1熱電対エレメントライン35は、接点
ウィンドウ43の底部に露呈される。First, a silicon substrate 31 is provided, and a first insulating layer 21 is deposited on the surface of the silicon substrate, as shown in FIG. 8, and a part of the silicon substrate 31 below the thermocouple is changed in the next step. It is removed by isotropic wet etching. A first thermocouple element layer made of metal, polycrystalline silicon or amorphous silicon is deposited on the surface of the first insulating layer. In FIG. 9, a part of the first thermocouple element layer is patterned by photolithography and dry etching so as to form the first thermocouple element line 35 on a part of the surface of the first insulating layer 21. . The second insulating layer 22 is placed on the surface of the first thermocouple element line 35 and the first insulating layer 21 to perform planarization and to form a plurality of contact windows 43 for thermal contacts. Partly etched. As shown in FIG. 10, the first thermocouple element line 35 is exposed at the bottom of the contact window 43.
【0050】前記第2絶縁層22の表面に第1金属層を
堆積し、この第1金属層が接点ウィンドウ43に満たさ
れる。この堆積処理の後、第2絶縁層22の面上に第2
熱電対エレメントライン36を形成するために第1金属
層をパターン化する。第1熱電対エレメントライン35
と第2熱電対エレメントライン36との間の電気的接続
は、図11に示すように、接点ウィンドウ43を介して
形成される。第2熱電対エレメントライン36は、接点
ウィンドウ43の熱接点Hと、また図示しない接点ウィ
ンドウを介して冷接点C(図示せず)で、第1熱電対エ
レメントライン35と接触する。A first metal layer is deposited on the surface of the second insulating layer 22, and the first metal layer fills the contact window 43. After this deposition process, the second insulating layer 22
The first metal layer is patterned to form thermocouple element lines. First thermocouple element line 35
The electrical connection between and the second thermocouple element line 36 is made via a contact window 43, as shown in FIG. The second thermocouple element line 36 contacts the first thermocouple element line 35 at the hot contact H of the contact window 43 and at a cold contact C (not shown) via a contact window (not shown).
【0051】第2熱電対エレメントライン36を形成し
た後に、該第2熱電対エレメントライン36と第2絶縁
層22の面上に第3絶縁層23が堆積される。この第3
絶縁層23および第2絶縁層22をエッチングし、第1
熱電対エレメントライン35の開始ラインと第2熱電対
エレメントライン36のラストラインの一部を冷接点領
域に露呈させる。第1熱電対エレメントライン35の開
始ラインと第2熱電対エレメントライン36のラストラ
インにおける冷接点の前記露呈部分は、金属パッドを結
合して電気的接続を形成する次工程で接点ウィンドウと
なる。そして、第1熱電対エレメントライン35の開始
ラインおよび第2熱電対エレメントライン36のラスト
ラインにおける冷接点での接点ウィンドウと前記第3絶
縁層23の上に第2金属層を堆積する。第2金属層は、
接点ウィンドウに満たされる。堆積処理の後、第2金属
層は、前記金属パッド37,38や、第1熱電対エレメ
ントライン35の開始ラインと金属パッド37電気的接
続ラインや、第2熱電対エレメントライン36のラスト
ラインと金属パッド38(図11〜図12には示さず)
との間の電気的接続ラインを形成するためにパターン化
される。その後、第2熱電対エレメントライン36のラ
ストラインは、第2金属パッド38に電気的に接続され
る。図4に示すように、第1熱電対エレメントライン3
5の開始ラインは、第1金属パッド37に電気的に接続
される。After forming the second thermocouple element line 36, the third insulating layer 23 is deposited on the second thermocouple element line 36 and the surface of the second insulating layer 22. This third
The insulating layer 23 and the second insulating layer 22 are etched to form the first
The start line of the thermocouple element line 35 and a part of the last line of the second thermocouple element line 36 are exposed to the cold junction region. The exposed portion of the cold junction at the start line of the first thermocouple element line 35 and the last line of the second thermocouple element line 36 becomes a contact window in the next step of bonding metal pads to form an electrical connection. Then, a second metal layer is deposited on the contact window at the cold junction in the start line of the first thermocouple element line 35 and the last line of the second thermocouple element line 36 and on the third insulating layer 23. The second metal layer is
Filled with contact window. After the deposition process, the second metal layer is connected to the metal pads 37, 38, the starting line of the first thermocouple element line 35 and the electrical connection line of the metal pad 37, and the last line of the second thermocouple element line 36. Metal pad 38 (not shown in FIGS. 11 to 12)
And patterned to form electrical connection lines between them. Thereafter, the last line of the second thermocouple element line 36 is electrically connected to the second metal pad 38. As shown in FIG. 4, the first thermocouple element line 3
The start line 5 is electrically connected to the first metal pad 37.
【0052】図12に示すように、第3絶縁層23と第
2金属層に第4絶縁層24を堆積する。それから前記第
4絶縁層24上に第3金属層を堆積し、エッチング法あ
るいはリフトオフ法によって、図13に示すように、入
射赤外線を吸収するための放射線吸収層39を形成す
る。放射線吸収層の材料は、チタン、チタン窒素化合
物、チタン合金および他の合金から構成されるグループ
から選ばれる。As shown in FIG. 12, a fourth insulating layer 24 is deposited on the third insulating layer 23 and the second metal layer. Then, a third metal layer is deposited on the fourth insulating layer 24, and a radiation absorbing layer 39 for absorbing incident infrared rays is formed by etching or lift-off as shown in FIG. The material of the radiation absorbing layer is selected from the group consisting of titanium, titanium nitrogen compounds, titanium alloys and other alloys.
【0053】放射線吸収層39を形成した後に、第4絶
縁層24および放射線吸収層39の表面に、第5絶縁層
25が堆積される。第1金属パッド37および第2金属
パッド38上にウィンドウ(図示せず)を開孔するた
め、第4絶縁層24および第5絶縁層25の部分がエッ
チングされる。これにより第1金属パッド37および第
2金属パッド38が露出し、これらは熱電式センサの出
力電極として働く。第4、第5絶縁層24、25の部分
を開孔するのに続けて、フロントサイドウェットエッチ
ングウィンドウ34における第3絶縁層23、第2絶縁
層22および第1絶縁層21が連続的にエッチングされ
除去される。そして、図15に示すように、シリコン基
板31のベヤサーフェスないし基板表面が露出する。フ
ロントサイドウェットエッチングウィンドウ34を通し
てのシリコン異方性ウェットエッチングの手法により、
シリコン基板31をエッチングする。これにより、図1
6に示すように、熱電対膜領域下のシリコン基板31が
アンダーカットないし空隙化される。After the formation of the radiation absorbing layer 39, a fifth insulating layer 25 is deposited on the surfaces of the fourth insulating layer 24 and the radiation absorbing layer 39. Portions of the fourth insulating layer 24 and the fifth insulating layer 25 are etched to open windows (not shown) on the first metal pad 37 and the second metal pad 38. This exposes the first metal pad 37 and the second metal pad 38, which serve as output electrodes of the thermoelectric sensor. Following the opening of the fourth and fifth insulating layers 24 and 25, the third insulating layer 23, the second insulating layer 22 and the first insulating layer 21 in the front side wet etching window 34 are continuously etched. Is removed. Then, as shown in FIG. 15, the bear surface or the substrate surface of the silicon substrate 31 is exposed. By the method of silicon anisotropic wet etching through the front side wet etching window 34,
The silicon substrate 31 is etched. As a result, FIG.
As shown in FIG. 6, the silicon substrate 31 under the thermocouple film area is undercut or voided.
【0054】このプロセスの前記ステップが例示され、
この熱電気センサ構造の特徴ないし機構は次のとおりで
ある。The above steps of the process are illustrated,
The features or mechanisms of this thermoelectric sensor structure are as follows.
【0055】熱電対エレメントラインについて説明す
る。The thermocouple element line will be described.
【0056】本発明の実施形態では、第2熱電対エレメ
ントライン36は、チタンまたはその合金から形成され
ている。チタンの熱伝導率率(17W/K)がAlSi
Cu合金の熱伝導率率(〜238W/K)よりかなり小
さいだけでなく、チタンは良導体であることから、応答
度(Rv)および比検出感度(D*)が改善される。熱
電対センサの総抵抗が同じレベルにほぼ維持される一
方、熱電対センサの総熱伝導率がより低くなるからであ
る。第2熱電対エレメントライン36は、接点ウィンド
ウ43内に形成される。これにより、図4に示すよう
に、この第2熱電対エレメントライン36は、第1熱電
対エレメントライン35における第1ラインの第2ライ
ンへの連結ラインとして働くと共に、第1熱電対エレメ
ントライン35における第2ラインの第3ラインへの連
結ラインとして働いている。In the embodiment of the present invention, the second thermocouple element line 36 is formed from titanium or its alloy. The thermal conductivity of titanium (17 W / K) is AlSi
In addition to being significantly smaller than the thermal conductivity of Cu alloys (〜238 W / K), titanium is a good conductor, resulting in improved responsivity (Rv) and specific detection sensitivity (D * ). This is because the total resistance of the thermocouple sensor is substantially maintained at the same level, while the total thermal conductivity of the thermocouple sensor is lower. The second thermocouple element line 36 is formed in the contact window 43. As a result, as shown in FIG. 4, the second thermocouple element line 36 serves as a connection line between the first line of the first thermocouple element line 35 and the second line, and the first thermocouple element line 35 , And serves as a connection line to the third line of the second line.
【0057】本発明の他の実施形態においては、図5に
相互接続状態が示されるように、前述した第2金属層
が、連結ライン40として、第2熱電対エレメントライ
ン36の代わりをする。このような態様で、第2金属層
が、第3絶縁層23および冷接点上の接点ウィンドウに
堆積される。第2金属層は、接点ウィンドウ内を満たし
ている。デポジションプロセスの後、連結ライン40、
金属パッド37、金属パッド38、第1熱電対エレメン
トライン35の第1ラインと金属パッド37との間の電
気的接続ライン、および、第2熱電対エレメントライン
36のラストラインと金属パッド38との間の電気的接
続ラインを形成するために、第2金属層がパターン化さ
れる。In another embodiment of the present invention, the second metal layer described above replaces the second thermocouple element line 36 as the connection line 40, as shown in the interconnected state in FIG. In this manner, a second metal layer is deposited on the third insulating layer 23 and the contact window on the cold junction. The second metal layer fills the contact window. After the deposition process, connection line 40,
The metal pad 37, the metal pad 38, the electrical connection line between the first line of the first thermocouple element line 35 and the metal pad 37, and the last line of the second thermocouple element line 36 and the metal pad 38 The second metal layer is patterned to form electrical connection lines between them.
【0058】さらに本発明の他の実施形態では、第1金
属パッド37および第2金属パッド38として第2熱電
気のエレメント層の材料を用いている。このようにすれ
ば第3絶縁層23および第2金属層を形成することを回
避し得る。In another embodiment of the present invention, the material of the second thermoelectric element layer is used for the first metal pad 37 and the second metal pad 38. In this way, it is possible to avoid forming the third insulating layer 23 and the second metal layer.
【0059】前述した機構によれば、熱電式センサの特
徴を改善することは熱電対エレメントラインの長さを増
大することであり、それにより、熱伝導率を減じるため
に、熱電対エレメントラインにジグザク構造あるいは蛇
行構造を採用している。図6に示される構造のように、
この発明は、第1熱電対エレメントラインの長さを同じ
に維持する一方、第2熱電対エレメントラインの熱導電
率を減少させるために第2熱電対エレメントラインをジ
グザクにした構造を開示している。このような発明にお
いては、センサのサイズあるいは膜のサイズを変更する
ことなく、センサ性能を高めることができる。前記のジ
グザク構造は、例えば、単一のジグザク層構造、多層ジ
グザク構造、曲がりくねった形状構造、あるいは、ユー
ザが所望する他の構造のように、多数の幾何学的な構成
を含んでいる。さらに、第1熱電対エレメントライン3
5の材料が高熱伝導率および低い電気固有抵抗を有する
ものであれば、第1熱電対エレメントライン35もまた
ジグザク構造にすることができる。According to the mechanism described above, improving the characteristics of the thermocouple sensor is to increase the length of the thermocouple element line, thereby reducing the thermal conductivity by adding the thermocouple element line to the thermocouple element line. A zigzag structure or meandering structure is adopted. Like the structure shown in FIG.
The present invention discloses a structure in which the second thermocouple element line is zigzag to reduce the thermal conductivity of the second thermocouple element line while maintaining the length of the first thermocouple element line the same. I have. In such an invention, the sensor performance can be improved without changing the size of the sensor or the size of the film. The zigzag structure includes a number of geometric configurations, such as a single zigzag layer structure, a multi-layer zigzag structure, a meandering shape structure, or other structures desired by a user. Further, the first thermocouple element line 3
If the material No. 5 has a high thermal conductivity and a low electrical resistivity, the first thermocouple element line 35 can also have a zigzag structure.
【0060】さらに、先の熱電式センサの原理は、放射
線吸収層39が吸収した輻射熱を熱接点と冷接点との間
の温度差に変換し、それから、この温度差により熱電式
センサの出力電圧を得るというものである。この電圧出
力の値は、ステファンボルツマンの法則に基づいて対象
物の温度を計算するために用いられる。しかしながら、
この出力電圧は、きびしい環境変化や貯蔵損傷によって
引き起こされる熱電対材料のエージングのために、減少
ないし劣化し得る。また、この電圧は、読出配電回路の
特性のドリフトによっても変化し得る。この影響は、長
期的にみて、測定精度を低下することになる。この発明
では、ヒータであると共に熱接点の隣接した領域に形成
されるレジスタを備えている。このヒータレジスタは、
以下の電気的キャリブレーション測定に基づいてドリフ
ト効果を調整するために使用される。Further, the principle of the above-mentioned thermoelectric sensor is that the radiation heat absorbed by the radiation absorbing layer 39 is converted into a temperature difference between the hot junction and the cold junction, and then the output voltage of the thermoelectric sensor is converted by this temperature difference. It is to get. The value of this voltage output is used to calculate the temperature of the object based on Stefan-Boltzmann's law. However,
This output voltage can be reduced or degraded due to aging of the thermocouple material caused by severe environmental changes and storage damage. This voltage can also change due to drift in the characteristics of the readout power distribution circuit. This effect will reduce measurement accuracy in the long run. According to the present invention, there is provided a resistor which is a heater and is formed in a region adjacent to the thermal contact. This heater register
Used to adjust for drift effects based on the following electrical calibration measurements.
【0061】電気的キャリブレーション測定の原理を概
説すると次のとおりである。熱電気センサ構造は、熱接
点の隣接した領域上にヒータレジスタを備えるように作
られている。対象物からの赤外線放射をシールドした状
態で、パルス電圧あるいは交流電圧をヒータレジスタに
加え、そのときの熱電式センサからの出力電圧を正確に
測定する。熱電式センサの出力電圧は、適用されたバイ
アスからヒータレジスタに入力された熱に関係するだけ
である。このようにして、放射ないし輻射エネルギーを
対象物から受光ないし受け取ったときに熱電式センサの
増加する温度差によって引き起こされる出力電圧をシミ
ュレートすることができる。換言すれば、ヒータのパワ
ーおよび上昇温度は、入射する輻射熱のパワーおよび上
昇温度に比例している。現実的な応用のため、人体のよ
うな対象物の温度を測定する前には、前もってシャッタ
によって熱電式センサへの輻射をシールドしておき、そ
れから、パワーWhをヒータに供給し、出力電圧Vhを
正確に測定する。シャッタを取り去った後に、パワーW
tが、対象物から受け取られ、放射線吸収層の上に放射
ないし輻射される。そして、熱電式センサの出力電圧V
tが正確に測定され得る。パワーWtは、入力あるいは
デフォルトのWhの値、VhおよびVtの測定値に従っ
て計算できる。計算式は次のとおりである。The principle of the electrical calibration measurement is outlined as follows. The thermoelectric sensor structure is configured to include a heater resistor on an adjacent area of the thermal junction. A pulse voltage or an AC voltage is applied to the heater register in a state where infrared radiation from the object is shielded, and the output voltage from the thermoelectric sensor at that time is accurately measured. The output voltage of the thermoelectric sensor is only related to the heat input to the heater register from the applied bias. In this way, the output voltage caused by the increasing temperature difference of the thermoelectric sensor when receiving or receiving radiation or radiant energy from the object can be simulated. In other words, the power and the rising temperature of the heater are proportional to the power and the rising temperature of the incident radiant heat. For practical applications, before measuring the temperature of an object such as the human body, the radiation to the thermoelectric sensor is shielded by a shutter in advance, and then the power Wh is supplied to the heater and the output voltage Vh Is measured accurately. After removing the shutter, power W
t is received from the object and radiated or radiated onto the radiation absorbing layer. And the output voltage V of the thermoelectric sensor
t can be accurately measured. The power Wt can be calculated according to the input or default values of Wh and the measured values of Vh and Vt. The calculation formula is as follows.
【0062】[0062]
【数2】 (Equation 2)
【0063】ここに、kは定数である。この定数は、既
知の黒体温度およびヒータへの既知の入力バイアスを用
いた精密測定を実行したときに、調整でき得ることがで
きる。熱電式センサの出力結果は、環境、時間あるいは
読出配電回路のドリフト効果に従った同じ傾きあるいは
比率で、VhおよびVtに影響する。しかしながら、V
h/Vtが同じに維持されているので、輻射ないし放射
エネルギを正確に測定して、対象物の温度を精密に測定
することができる。Here, k is a constant. This constant may be adjustable when performing precision measurements with a known black body temperature and a known input bias to the heater. The output result of the thermoelectric sensor affects Vh and Vt at the same slope or rate according to the environment, time or drift effect of the readout power distribution circuit. However, V
Since h / Vt is kept the same, the radiation or radiant energy can be accurately measured, and the temperature of the object can be accurately measured.
【0064】本発明の他の実施形態によれば、フロント
サイドウェットエッチングウィンドウ34のより大きい
開孔は、異方性的なアンダーカットキャビティのボトム
48あるいはv状グローブ側壁49から反射される赤外
線を招くことになるであろう。また、この赤外線は、熱
電式構造の放射線吸収層のバックサイド上に、二次的に
入射することになる。このような影響を避けるために、
図23に示すように、本発明においては、入射赤外線を
反射するため、第1金属および/または第2金属を備え
る反射ミラー50が提案されている。このようにして、
フロントサイドウェットエッチングウィンドウは、狭い
トレンチとして定められる。According to another embodiment of the present invention, the larger apertures in the front side wet etch window 34 provide infrared radiation reflected from the bottom 48 of the anisotropic undercut cavity or the v-shaped glove sidewall 49. Will invite you. Further, the infrared rays are secondarily incident on the back side of the radiation absorbing layer having the thermoelectric structure. To avoid these effects,
As shown in FIG. 23, in the present invention, a reflection mirror 50 including a first metal and / or a second metal to reflect incident infrared rays is proposed. In this way,
The front side wet etch window is defined as a narrow trench.
【0065】熱電式センサの先のパッケージは、2本の
ピンが熱電式センサ用の出力電極とされ、2本のピンが
オフチップ室温センサ用の電極とされた4本のピンのメ
タルカンないし金属ジャケットを有している。本発明の
他の実施形態によれば、5ピンあるいは6ピンを備える
熱電式センサの金属ジャケットパッケージが提案され
る。6ピンの金属ジャケットでは、感温レジスタおよび
ヒータレジスタが共通グラウンド電極を共有することが
できる一方、2ピンが熱電式センサ用とされ、2ピンが
オンチップ感温レジスタ用とされ、2ピンがヒータレジ
スタ用とされる。熱電式センサ用の2ピンは、ノイズの
影響を減じるために金属ジャケットから絶縁されてい
る。The package preceding the thermoelectric sensor is a four-pin metal can or metal with two pins serving as output electrodes for the thermoelectric sensor and two pins serving as electrodes for the off-chip room temperature sensor. It has a jacket. According to another embodiment of the present invention, a metal jacket package for a thermoelectric sensor having 5 pins or 6 pins is proposed. In a 6-pin metal jacket, the temperature and heater resistors can share a common ground electrode, while 2 pins are for thermoelectric sensors, 2 pins are for on-chip temperature registers, and 2 pins are Used for heater register. The two pins for the thermoelectric sensor are insulated from the metal jacket to reduce the effects of noise.
【0066】本発明の特徴は以下のとおりである。The features of the present invention are as follows.
【0067】(1)第2熱電対エレメント層の構造につ
いて 第2熱電対エレメントラインは、熱伝導率を減少させる
ために、ジグザグあるいは蛇行構造を有し、例えばチタ
ンあるいはチタン合金のような熱伝導率の小さい材料か
ら形成されている。これにより、標準的なCMOSプロ
セスのAlSiCu材料を使用することさえでき、固形
体の熱伝導率を、従来の直線構造に比較して70%〜8
0%までさらに減少させることができる。したがって、
熱電式センサのサイズおよびコストを増大することな
く、センサ性能を改善することが可能となる。(1) Structure of Second Thermocouple Element Layer The second thermocouple element line has a zigzag or meandering structure in order to reduce the thermal conductivity. It is formed from a material with a low rate. This even allows the use of the AlSiCu material of the standard CMOS process and reduces the thermal conductivity of the solid by 70% to 8% compared to a conventional linear structure.
It can be further reduced to 0%. Therefore,
Sensor performance can be improved without increasing the size and cost of the thermoelectric sensor.
【0068】(2)ポスト−エッチングプロセスについ
て 本発明では、従来のバックサイドSi異方性ウェットエ
ッチング手法に代えて、フロントサイドSi異方性ウェ
ットエッチング手法を提供している。熱電対および放射
線吸収構造をリリースするためにフロントサイドウェッ
トエッチングを適用すると、熱電式センサのデバイスサ
イズを小さくすることができる。これにより、ウェーハ
の総ダイが増大し、ウェットエッチング時間が減少す
る。図17、図18および図19に示すように、構造と
しては、片持ち梁ないしカンチレバービーム、2アーム
ブリッジおよび4アームブリッジとすることができる。(2) Post-Etching Process The present invention provides a front side Si anisotropic wet etching method instead of the conventional back side Si anisotropic wet etching method. Applying front side wet etching to release the thermocouple and radiation absorbing structure can reduce the device size of the thermoelectric sensor. This increases the total die of the wafer and reduces the wet etch time. As shown in FIGS. 17, 18 and 19, the structure can be a cantilever beam or a cantilever beam, a two-arm bridge and a four-arm bridge.
【0069】(3)放射線吸収について 本発明の好適な実施形態は、放射線吸収層39にチタン
ないしチタン合金を用いることである。最適の吸収率
は、約34μg/cm2で適切な厚さを制御することに
よって得られる。標準的なCMOSプロセスにおいてチ
タンが利用可能な材料であることは役に立つ。(3) Radiation Absorption In a preferred embodiment of the present invention, titanium or a titanium alloy is used for the radiation absorbing layer 39. Optimal absorption is obtained by controlling the appropriate thickness at about 34 μg / cm 2. It is helpful that titanium be an available material in standard CMOS processes.
【0070】(4)エッチング孔について 放射線吸収層の膜領域がひじょうに大きいときには、フ
ロントサイドウェットエッチング処理の後、v状グロー
ブのボトム上に小丘構造を得ることは、容易である。図
20に示すように、放射線吸収膜44の中心上に、エッ
チングウィンドウ34のようなエッチング孔43’をエ
ッチングすることができる。このエッチング孔43’の
機能は、ボトム上にシリコン丘が形成されることを回避
するためだけでなく、エッチング時間を短縮するためで
もある。(4) Etching Hole When the film area of the radiation absorbing layer is very large, it is easy to obtain a small hill structure on the bottom of the v-shaped glove after the front side wet etching treatment. As shown in FIG. 20, an etching hole 43 ′ such as an etching window 34 can be etched on the center of the radiation absorbing film 44. The function of the etching hole 43 'is not only to avoid the formation of a silicon hill on the bottom but also to shorten the etching time.
【0071】(5)電気的キャリブレーション測定を実
行する構造について 図21に図示するように、本発明は、放射線吸収膜44
上にレジスタ45を有している。このレジスタ45は、
第3金属パッド46、第4金属パッド47に電気的に結
合している。レジスタ45の材料は、第1熱電対エレメ
ント層あるいは第2熱電対エレメント層の材料からな
る。第3金属パッド46と第4金属パッド47との間の
入力パワーは、電気的キャリブレーション測定のために
供給される。放射電力値および熱電式センサの温度上昇
は、ヒータレジスタへの入力熱パワーおよび熱電式セン
サで引き起こされた温度上昇によってシミュレートされ
ると共にこれらに比例している。(5) Structure for Performing Electrical Calibration Measurement As shown in FIG.
A register 45 is provided above. This register 45
The third metal pad 46 and the fourth metal pad 47 are electrically coupled. The material of the resistor 45 is made of the material of the first thermocouple element layer or the second thermocouple element layer. Input power between the third metal pad 46 and the fourth metal pad 47 is provided for electrical calibration measurements. The radiated power value and the temperature rise of the thermoelectric sensor are simulated and proportional to the input heat power to the heater resistor and the temperature rise caused by the thermoelectric sensor.
【0072】(6)プロセスについて 本発明は、互換CMOSプロセスを備え、CMOS、B
iCMOSと熱電式センサとを結合したプロセスを達成
し、種々の回路におけるノイズの影響を減じている。プ
ロセスを単純化することは、有用である。(6) Process The present invention is provided with a compatible CMOS process.
A combined process of iCMOS and thermoelectric sensors has been achieved to reduce the effects of noise in various circuits. It is useful to simplify the process.
【0073】(7)室温測定用の感温レジスタについて 一般的な熱電式センサにあっては、オフチップ温度セン
サを使用することによって室温を測定している。本発明
では、室温を測定するために使用され得るオンチップ感
温レジスタを形成するために、第1熱電対エレメントラ
インあるいは第2熱電対エレメントラインと同じ材料を
適用している。また、このオンチップ感温レジスタのリ
ーディングするバイアスから散逸された熱パワーによっ
て、シリコン基板の温度が上昇することを回避するため
に、このオンチップレジスタのレジスタは100KΩ以
上に設定されている。(7) Temperature Sensitivity Register for Room Temperature Measurement In general thermoelectric sensors, the room temperature is measured by using an off-chip temperature sensor. In the present invention, the same material as the first thermocouple element line or the second thermocouple element line is applied to form an on-chip temperature sensitive resistor that can be used to measure room temperature. Further, in order to prevent the temperature of the silicon substrate from rising due to the thermal power dissipated from the leading bias of the on-chip temperature sensing resistor, the resistor of the on-chip resistor is set to 100 KΩ or more.
【0074】(8)反射ミラー構造について 本発明にあっては、熱電式構造の放射線吸収層のバック
サイド上に二次的な入射赤外線が放射ないし輻射される
ことを回避するため、第1金属および/または第2金属
を有する反射ミラーが入射赤外線を反射するために使用
される。(8) Reflection Mirror Structure In the present invention, in order to prevent the secondary incident infrared rays from being radiated or radiated on the back side of the radiation absorbing layer having the thermoelectric structure, the first metal is used. And / or a reflecting mirror having a second metal is used to reflect incident infrared radiation.
【0075】(9)熱電式センサのパッケージは、金属
ジャケットの5本のピンあるいは6本のピンを備えてい
る。(9) The package of the thermoelectric sensor has five pins or six pins of a metal jacket.
【0076】なお、当業者にとって理解されるように、
本発明の上述した好適な各実施形態は、本発明を限定す
るためのものではなく、例示的なものである。また、特
許請求の範囲の精神および範囲内に入る種々の改良ない
し類似した装置は本発明に含まれるものであり、特許請
求の範囲はそのような全ての改良ないし類似した構成を
包含するような最も広い解釈に一致すべきものである。As understood by those skilled in the art,
The above-described preferred embodiments of the present invention are illustrative rather than limiting of the present invention. Various improvements or similar devices falling within the spirit and scope of the claims are included in the present invention, and the claims are intended to cover all such improvements or similar configurations. It should be consistent with the broadest interpretation.
【0077】[0077]
【発明の効果】本発明によれば、熱電式センサデバイス
のサイズおよびコストを増大させることなく、センサ性
能を向上させることができる。According to the present invention, the sensor performance can be improved without increasing the size and cost of the thermoelectric sensor device.
【図1】は、従来の熱電式センサにおける縁部の断面図
である。FIG. 1 is a sectional view of an edge of a conventional thermoelectric sensor.
【図2】は、図1の熱電式センサを相互接続した図であ
る。FIG. 2 is a diagram in which the thermoelectric sensors of FIG. 1 are interconnected.
【図3】は、本発明に係る熱電式センサの断面図であ
る。FIG. 3 is a sectional view of a thermoelectric sensor according to the present invention.
【図4】は、図3の熱電式センサに係る2層の熱電気の
エレメントラインを接続した図である。FIG. 4 is a diagram in which two layers of thermoelectric element lines related to the thermoelectric sensor of FIG. 3 are connected.
【図5】は、図3の熱電式センサに係る3層の熱電気の
エレメントラインを接続した図である。FIG. 5 is a diagram in which three layers of thermoelectric element lines related to the thermoelectric sensor of FIG. 3 are connected.
【図6】は、図3の熱電式センサに係る直線的な第1熱
電気のエレメントライン上で第2熱電気のエレメントラ
インを蛇行あるいはジグザク状構造とした図である。FIG. 6 is a diagram in which a second thermoelectric element line has a meandering or zigzag structure on a linear first thermoelectric element line according to the thermoelectric sensor of FIG. 3;
【図7】は、本発明に係る熱電式センサを製作するため
の処理工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing processing steps for manufacturing a thermoelectric sensor according to the present invention.
【図8】は、同処理工程を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing the same processing step.
【図9】は、同処理工程を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing the same processing step.
【図10】は、同処理工程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the same processing step.
【図11】は、同処理工程を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing the same processing step.
【図12】は、同処理工程を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing the same processing step.
【図13】は、同処理工程を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing the same processing step.
【図14】は、同処理工程を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing the same processing step.
【図15】は、同処理工程を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing the same processing step.
【図16】は、同処理工程を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing the same processing step.
【図17】は、本発明の実施形態に係る片持ち梁形状の
熱電式センサの構成を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a cantilever-shaped thermoelectric sensor according to an embodiment of the present invention.
【図18】は、本発明の実施形態に係る4アームブリッ
ジの熱電式センサの構成を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a four-arm bridge thermoelectric sensor according to an embodiment of the present invention.
【図19】は、本発明の実施形態に係る2アームブリッ
ジの熱電式センサの構成を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a two-arm bridge thermoelectric sensor according to an embodiment of the present invention.
【図20】は、本発明の実施形態に係る放射線吸収層上
のウェットエッチング孔を有する熱電式センサの構成を
示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a thermoelectric sensor having a wet etching hole on a radiation absorbing layer according to an embodiment of the present invention.
【図21】は、本発明の他の実施形態に係る電気的キャ
リブレーションのために使用される熱電対膜の熱接点の
近傍領域にヒータレジスタを製作する模式図である。FIG. 21 is a schematic diagram of manufacturing a heater resistor in a region near a thermal junction of a thermocouple film used for electrical calibration according to another embodiment of the present invention.
【図22】は、本発明の実施形態に係る下方に位置する
v状グローブのSi(111)面から反射された放射線
の影響を受けている入射赤外線の反射光路の模式的な断
面図である。FIG. 22 is a schematic cross-sectional view of a reflected light path of an incident infrared ray which is affected by radiation reflected from the Si (111) surface of a v-shaped globe located below according to an embodiment of the present invention. .
【図23】は、本発明の最適な実施形態に係る下方に位
置するv状グローブのSi(111)面から反射された
放射線の影響を避けるために、フロントサイドエッチン
グウィンドウをカバーする反射ミラーを使用した模式的
断面図である。FIG. 23 illustrates a reflective mirror covering the front side etching window to avoid the effects of radiation reflected from the Si (111) surface of the underlying v-shaped globe according to the preferred embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic sectional view used.
【図24】は、本発明の実施形態に係る反射ミラーの平
面図である。FIG. 24 is a plan view of a reflection mirror according to the embodiment of the present invention.
21…第1絶縁層、 22…第2絶縁層、 23…第3絶縁層、 24…第4絶縁層、 25…第5絶縁層、 31…シリコン基板、 32…v状グローブキャビティ、 35…第1熱電対エレメントライン、 36…第2熱電対エレメントライン、 37…第1金属パッド、 38…第2金属パッド、 39…放射線吸収層、 43…接点ウィンドウ、 44…放射線吸収膜、 45…レジスタ、 46…第3金属パッド、 47…第4金属パッド、 50…反射ミラー、 C…冷接点、 H…熱接点。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... 1st insulating layer, 22 ... 2nd insulating layer, 23 ... 3rd insulating layer, 24 ... 4th insulating layer, 25 ... 5th insulating layer, 31 ... Silicon substrate, 32 ... V-shaped glove cavity, 35 ... 1 thermocouple element line, 36 ... second thermocouple element line, 37 ... first metal pad, 38 ... second metal pad, 39 ... radiation absorbing layer, 43 ... contact window, 44 ... radiation absorbing film, 45 ... register, 46: third metal pad, 47: fourth metal pad, 50: reflection mirror, C: cold junction, H: hot junction.
Claims (22)
と、 前記第1絶縁層の表面に素材層を形成する段階と、 前記素材層の部分にパターニングおよびエッチングを行
って第1熱電対エレメントラインを形成する段階と、 前記第1熱電対エレメントラインおよび前記第1絶縁層
の表面に第2絶縁層を形成する段階と、 前記第2絶縁層の部分にパターニングを行って複数の接
点ウィンドウを形成する段階と、 前記第2絶縁層の表面に第1金属層を形成する段階と、 前記第1金属層の部分にパターニングおよびエッチング
を行って第2熱電対エレメントラインを形成し、該第2
熱電対エレメントラインが、前記接点ウィンドウに浸透
することにより、複数の熱接点および冷接点で前記第1
熱電対エレメントラインに接合する段階と、 前記第2熱電対エレメントラインおよび前記第2絶縁層
の表面に第3絶縁層を形成する段階と、 前記第3絶縁層および前記第2絶縁層の部分にエッチン
グを行い、前記第2熱電対エレメントラインのラスト部
の部分が露出される段階と、 前記第3絶縁層より上位に第2金属層を形成する段階
と、 前記第2金属層の部分にエッチングを行い、第1金属パ
ッドおよび第2金属パッドを形成する段階と、 最後の前記第2熱電対エレメントラインの部分が前記第
2金属パッドに電気的に連結され、前記第1熱電対エレ
メントラインの開始部の部分が前記第2熱電対エレメン
トラインを介して前記第1金属パッドに電気的に連結さ
れる段階と、 前記第3絶縁層および前記第2金属層より上位に第4絶
縁層を形成する段階と、 前記第4絶縁層より上位に第3金属層を形成し、エッチ
ングあるいはリフトオフすなわち逆マスキングの方法に
よって、赤外線を吸収する放射線吸収層を規定する段階
と、 前記第4絶縁層および前記放射線吸収層の表面に第5絶
縁層を形成する段階と、 前記第4絶縁層および前記第5絶縁層の部分にエッチン
グを行い、フロントサイドウェットエッチングウィンド
ウを形成して前記第1金属パッドおよび前記第2金属パ
ッドが露出される段階と、 エッチングウィンドウおよびエッチングホールを形成
し、前記第5絶縁層、前記第4絶縁層、前記第3絶縁
層、前記第2絶縁層および前記第1絶縁層を通過して、
前記シリコン基板の表面が露出される段階と、 フロントサイドシリコン異方性ウェットエッチング技術
により、前記エッチングホールを経て前記シリコン基板
にエッチングを行い、前記シリコン基板を空隙化する段
階と、を有する熱電式センサデバイスの製造方法。A step of supplying a silicon substrate; a step of forming a first insulating layer on a surface of the silicon substrate; a step of forming a material layer on a surface of the first insulating layer; Forming a first thermocouple element line by patterning and etching, forming a second insulating layer on the surface of the first thermocouple element line and the first insulating layer, and forming the second insulating layer. Forming a plurality of contact windows by patterning a portion of the first metal layer; forming a first metal layer on the surface of the second insulating layer; patterning and etching the portion of the first metal layer to form a plurality of contact windows. Forming a second thermocouple element line;
A thermocouple element line penetrates the contact window to provide a plurality of hot and cold contacts for the first contact.
Bonding to a thermocouple element line, forming a third insulating layer on the surface of the second thermocouple element line and the second insulating layer, and forming a third insulating layer and a portion of the second insulating layer on the surface of the second insulating layer. Etching to expose a last portion of the second thermocouple element line; forming a second metal layer above the third insulating layer; and etching the second metal layer. Forming a first metal pad and a second metal pad, and a last part of the second thermocouple element line is electrically connected to the second metal pad, and A step of electrically connecting a start portion to the first metal pad via the second thermocouple element line; and a fourth insulating layer above the third insulating layer and the second metal layer. Forming a third metal layer above the fourth insulating layer, and defining a radiation absorbing layer that absorbs infrared rays by etching or lift-off, that is, a reverse masking method; Forming a fifth insulating layer on the surface of the radiation absorbing layer; etching the fourth insulating layer and the portion of the fifth insulating layer to form a front side wet etching window to form the first metal pad and Exposing the second metal pad, forming an etching window and an etching hole, forming the fifth insulating layer, the fourth insulating layer, the third insulating layer, the second insulating layer, and the first insulating layer; Through
A step of exposing the surface of the silicon substrate, and a step of etching the silicon substrate through the etching hole by a front-side silicon anisotropic wet etching technique to form a void in the silicon substrate. Manufacturing method of sensor device.
コンとを有する請求項1に記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the material of the material layer includes a metal and polycrystalline silicon.
タン窒素化合物、チタン合金、および他の合金からなる
群より選択される請求項1に記載の方法。3. The method of claim 1, wherein the radiation absorbing layer material is selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, titanium alloy, and other alloys.
第2熱電対エレメントラインの材料は、半導体材料を有
する請求項1に記載の方法。4. The method of claim 1, wherein the material of the first thermocouple element line and the second thermocouple element line comprises a semiconductor material.
記第3金属層で前記第2熱電対エレメントラインに連結
する請求項1に記載の方法。5. The method of claim 1, wherein said first thermocouple element line is connected to said second thermocouple element line at said third metal layer.
は、チタン、アルミニウム、チタン窒素化合物、チタン
合金、アルミニウム合金、および同類の混合物からなる
群より選択される請求項1に記載の方法。6. The method of claim 1, wherein the material of the second thermocouple element line is selected from the group consisting of titanium, aluminum, titanium nitride, titanium alloy, aluminum alloy, and the like.
ン形状はジグザク構造を成し、該ジグザク構造は、1つ
の層のジグザク構造、多層のジグザク構造、曲がりくね
った形状の構造、若しくはユーザーの必要に応じた形状
をした他の構造であり、前記第1熱電対エレメントライ
ンが高熱伝導率および低低効率を有する場合に、前記第
1熱電対エレメントラインのライン形状は、ジグザグ構
造若しくはソリッド熱コンダクタンスを減少させる他の
構造をなす請求項1に記載の方法。7. The zigzag structure of the second thermocouple element line has a zigzag structure, a zigzag structure of one layer, a zigzag structure of multiple layers, a meandering structure, or a structure required by a user. When the first thermocouple element line has a high thermal conductivity and a low low efficiency, the line shape of the first thermocouple element line has a zigzag structure or a solid thermal conductance. 2. The method of claim 1, wherein the other structure reduces.
パッドは第1金属層により作られ、前記第2金属層の形
成を省略した請求項1に記載の方法。8. The method of claim 1, wherein said first metal pad and said second metal pad are made of a first metal layer, omitting formation of said second metal layer.
いる間に、前記放射線吸収層の中央上にエッチングホー
ルを形成する請求項1に記載の方法。9. The method of claim 1, wherein an etching hole is formed on a center of the radiation absorbing layer while the etching window is being formed.
を出力端に利用するタイプの熱電式センサデバイスであ
って、 シリコン基板と、 前記シリコン基板の表面に形成される第1絶縁層と、 前記第1絶縁層の表面に形成される複数の第1熱電対エ
レメントラインであって、各々の第1熱電対エレメント
ラインは熱接点および冷接点を持ち、第1熱電対エレメ
ントラインの開始部の冷接点は前記第1金属パッドに電
気的に連結されてなる複数の第1熱電対エレメントライ
ンと、 前記第1熱電対エレメントラインの表面に形成される第
2絶縁層と、 前記第2絶縁層の表面の第1金属層から形成される複数
の第2熱電対エレメントラインであって、各々の第2熱
電対エレメントラインは熱接点および冷接点を持ち、第
2熱電対エレメントラインの熱接点は前記第1熱電対エ
レメントラインの熱接点に接合し、第2熱電対エレメン
トラインのラスト部の冷接点は前記第2金属パッドに電
気的に連結されてなる複数の第2熱電対エレメントライ
ンと、 前記第2絶縁層および前記第2熱電対エレメントライン
の表面に形成される第3絶縁層と、 前記第1金属パッドおよび前記第2金属パッドを形成す
る第2金属層と、 前記第3絶縁層、前記第1金属パッドおよび前記第2金
属パッドの表面に形成される第4絶縁層と、 前記第4絶縁層の表面の部分に形成され赤外線を吸収す
る放射線吸収層と、 前記第4絶縁層および前記放射線吸収層の表面に形成さ
れる第5絶縁層と、 前記第1金属パッドおよび前記第2金属パッドより上位
に形成され、前記第5絶縁層および前記第4絶縁層を通
過して、前記第1金属パッドおよび前記第2金属パッド
が露出されるボンディングパッドウィンドウと、 前記第5絶縁層の表面に形成されると共に、下方に伸延
して前記第5絶縁層、前記第4絶縁層、前記第3絶縁
層、前記第2絶縁層および前記第1絶縁層を通過し、前
記シリコン基板を外界と接触するように連通してなるエ
ッチングウィンドウと、を有する熱電式センサデバイ
ス。10. A thermoelectric sensor device of a type utilizing a first metal pad and a second metal pad at an output end, wherein: a silicon substrate; a first insulating layer formed on a surface of the silicon substrate; A plurality of first thermocouple element lines formed on a surface of the first insulating layer, each of the first thermocouple element lines having a hot junction and a cold junction, and a cold junction at a start of the first thermocouple element line. A plurality of first thermocouple element lines electrically connected to the first metal pad; a second insulating layer formed on a surface of the first thermocouple element line; A plurality of second thermocouple element lines formed from a first metal layer on the surface, each second thermocouple element line having a hot junction and a cold junction, and a second thermocouple element line. A plurality of second thermocouple element lines formed by electrically connecting a contact to a thermal contact of the first thermocouple element line and a cold junction at a last portion of the second thermocouple element line to the second metal pad. A third insulating layer formed on the surface of the second insulating layer and the second thermocouple element line; a second metal layer forming the first metal pad and the second metal pad; An insulating layer, a fourth insulating layer formed on a surface of the first metal pad and the second metal pad, a radiation absorbing layer formed on a surface portion of the fourth insulating layer and absorbing infrared rays, A fifth insulating layer formed on the surface of the insulating layer and the radiation absorbing layer; and a fifth insulating layer formed above the first metal pad and the second metal pad and passing through the fifth insulating layer and the fourth insulating layer. hand, A bonding pad window on which the first metal pad and the second metal pad are exposed; and a fifth insulating layer, the fourth insulating layer formed on a surface of the fifth insulating layer and extending downward. A thermoelectric sensor device comprising: an etching window passing through the third insulating layer, the second insulating layer, and the first insulating layer, and communicating the silicon substrate so as to come into contact with the outside.
有する請求項10に記載の熱電式センサデバイス。11. The thermoelectric sensor device according to claim 10, wherein said silicon substrate has a CMOS circuit.
路を有する請求項10に記載の熱電式センサデバイス。12. The thermoelectric sensor device according to claim 10, wherein the silicon substrate has a BiCMOS circuit.
載の熱電式センサデバイス。13. The thermoelectric sensor device according to claim 10, which has a cantilever shape.
呈する請求項10に記載の熱電式センサデバイス。14. The thermoelectric sensor device according to claim 10, exhibiting a bridge shape having four arms.
直線状若しくはジグザグ構造をなす請求項10に記載の
熱電式センサデバイス。15. The first thermocouple element line,
The thermoelectric sensor device according to claim 10, wherein the thermoelectric sensor device has a linear or zigzag structure.
ジグザグ構造をなす請求項10に記載の熱電式センサデ
バイス。16. The second thermocouple element line,
The thermoelectric sensor device according to claim 10, wherein the thermoelectric sensor device has a zigzag structure.
ジスタが、前記第1熱電対エレメントライン若しくは前
記第2熱電対エレメントラインに適用される請求項10
に記載の熱電式センサデバイス。17. A thermo-sensitive resistor having a resistance value greater than 100 KΩ is applied to the first thermocouple element line or the second thermocouple element line.
4. The thermoelectric sensor device according to 1.
電気的キャリブレーション測定を行うヒータレジスタを
設けた請求項10に記載の熱電式センサデバイス。18. On the radiation absorbing layer near the thermal contact,
The thermoelectric sensor device according to claim 10, further comprising a heater register for performing an electrical calibration measurement.
対エレメントライン若しくは前記第2熱電対エレメント
ラインの材料から作られる請求項18に記載の熱電式セ
ンサデバイス。19. The thermoelectric sensor device according to claim 18, wherein a material of the resistor is made of a material of the first thermocouple element line or the second thermocouple element line.
ジとされた請求項10に記載の熱電式センサデバイス。20. The thermoelectric sensor device according to claim 10, wherein the package includes a 5-pin metal can.
ジとされた請求項10に記載の熱電式センサデバイス。21. The thermoelectric sensor device according to claim 10, wherein the package comprises a 6-pin metal can.
ンチとして規定され、入射赤外線を反射させ、第2入射
赤外線が前記放射線吸収層の裏側に放射されるのを回避
するように使用される反射ミラーを備え、該反射ミラー
は前記第1および/または第2金属層を有する請求項1
0に記載の熱電式センサデバイス。22. The etching window defined as a narrow trench, comprising a reflective mirror used to reflect incident infrared radiation and to prevent second incident infrared radiation from being emitted to the backside of the radiation absorbing layer. 2. The reflection mirror includes the first and / or second metal layers.
0. The thermoelectric sensor device according to 0.
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