JP2003177064A - 非接触型温度測定センサ - Google Patents
非接触型温度測定センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周知のセンサよりも比べて小さい面積で同一
の感度を有する、またはより高い感度で同一の面積を有
する温度測定センサを設計する。 【解決手段】 本発明は、空洞部の上に配置される薄膜
の上および／または下に配置された感熱領域によって温
度を測定するセンサに関する。空洞部は反応イオンエッ
チング法によってエッチングされ、空洞部は、薄膜に対
して８０度と１００度との間の角度で配置された側壁に
よって側面に沿って全面的に規定され、隣接する側壁は
互いに対して少なくとも４０度の角度で配置される。
の感度を有する、またはより高い感度で同一の面積を有
する温度測定センサを設計する。 【解決手段】 本発明は、空洞部の上に配置される薄膜
の上および／または下に配置された感熱領域によって温
度を測定するセンサに関する。空洞部は反応イオンエッ
チング法によってエッチングされ、空洞部は、薄膜に対
して８０度と１００度との間の角度で配置された側壁に
よって側面に沿って全面的に規定され、隣接する側壁は
互いに対して少なくとも４０度の角度で配置される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空洞部の上に配置
される薄膜の上および／または下に取付けられた感熱領
域によって温度を測定するセンサに関する。
される薄膜の上および／または下に取付けられた感熱領
域によって温度を測定するセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】このようなセンサは、図１において示さ
れる。図１に従ったセンサは、センサの底面、すなわち
薄膜の反対の面に対して角度αで配置された側壁を有す
る。図１に従った周知のセンサの角度αは約５４．７度
である。
れる。図１に従ったセンサは、センサの底面、すなわち
薄膜の反対の面に対して角度αで配置された側壁を有す
る。図１に従った周知のセンサの角度αは約５４．７度
である。
【０００３】このようなセンサは、特にサーモパイルセ
ンサとして開発された熱赤外線センサとして知られてお
り、センサは、マイクロメカニックスによって製造され
る。この場合において、誘電体層、たとえばＳｉＯ２、
Ｓｉ３Ｎ４またはそれらの結合で形成された薄膜は、シ
リコン基板の頂面に位置し、ここからセンサが形成され
る。薄膜は異方性エッチング、たとえばＫＯＨまたはＥ
ＤＰを使用することによって形成され、エッチングにお
いて、シリコンチップの結晶方位が〈１００〉であると
き、正方形の薄膜の型がシリコンにおいて形成し得る。
シリコンエッチングの壁は、約５４．７度傾いた典型的
な壁を形成するように、いわゆる１１１面に従う。かか
る温度測定センサは従来から知られている（特許文献１
〜７参照）。
ンサとして開発された熱赤外線センサとして知られてお
り、センサは、マイクロメカニックスによって製造され
る。この場合において、誘電体層、たとえばＳｉＯ２、
Ｓｉ３Ｎ４またはそれらの結合で形成された薄膜は、シ
リコン基板の頂面に位置し、ここからセンサが形成され
る。薄膜は異方性エッチング、たとえばＫＯＨまたはＥ
ＤＰを使用することによって形成され、エッチングにお
いて、シリコンチップの結晶方位が〈１００〉であると
き、正方形の薄膜の型がシリコンにおいて形成し得る。
シリコンエッチングの壁は、約５４．７度傾いた典型的
な壁を形成するように、いわゆる１１１面に従う。かか
る温度測定センサは従来から知られている（特許文献１
〜７参照）。
【０００４】
【特許文献１】ＥＰ １ ０３９ ２８０ Ａ２
【特許文献２】ＥＰ １ ０４５ ２３２ Ａ２
【特許文献３】ＥＰ ０ ５９９ ３６４ Ｂ１
【特許文献４】Ｕ．Ｓ．３，８０１，９４９
【特許文献５】Ｕ．Ｓ．５，６９３，９４２
【特許文献６】ＤＥ ４２ ２１ ０３７ Ａ１
【特許文献７】ＤＥ １９７ １０ ９４６ Ａ１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改良
された温度測定センサ、および対応する製造方法を提供
することである。これに関連して、可能ならば周知のセ
ンサよりも比べて小さい面積で同一の感度を有する対応
センサを設計すること、またはより高い感度で同一の面
積を有するセンサを設計することが望まれる。
された温度測定センサ、および対応する製造方法を提供
することである。これに関連して、可能ならば周知のセ
ンサよりも比べて小さい面積で同一の感度を有する対応
センサを設計すること、またはより高い感度で同一の面
積を有するセンサを設計することが望まれる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、薄膜（１３）
の上および／または下に取付けられた感熱領域（１４）
によって温度を測定するセンサ（１０，２０）であっ
て、該薄膜は側壁（１５）によって側面に沿って全面的
に規定される空洞部（１８）の上に配置され、少なくと
も１つの側壁（１５）が該薄膜に対して８０度と１００
度との間の角度βで配置されることを特徴とするセンサ
である。
の上および／または下に取付けられた感熱領域（１４）
によって温度を測定するセンサ（１０，２０）であっ
て、該薄膜は側壁（１５）によって側面に沿って全面的
に規定される空洞部（１８）の上に配置され、少なくと
も１つの側壁（１５）が該薄膜に対して８０度と１００
度との間の角度βで配置されることを特徴とするセンサ
である。
【０００７】また本発明は、薄膜の上および／または下
に取付けられた感熱領域によって温度を測定するセンサ
（１０，２０）であって、該薄膜は空洞部の上に配置さ
れ、該空洞部が反応性イオンエッチング法によってエッ
チングされることを特徴とするセンサである。
に取付けられた感熱領域によって温度を測定するセンサ
（１０，２０）であって、該薄膜は空洞部の上に配置さ
れ、該空洞部が反応性イオンエッチング法によってエッ
チングされることを特徴とするセンサである。
【０００８】また本発明は、該空洞部が側壁によって側
面に沿って全面的に規定され、隣接する側壁が互いに対
して少なくとも４０度の角度αで配置されることを特徴
とする。
面に沿って全面的に規定され、隣接する側壁が互いに対
して少なくとも４０度の角度αで配置されることを特徴
とする。
【０００９】また本発明は、少なくとも１つの側壁（１
５）が該薄膜に対して８０度と１００度との間の角度β
で配置されることを特徴とする。
５）が該薄膜に対して８０度と１００度との間の角度β
で配置されることを特徴とする。
【００１０】また本発明は、該空洞部が、境界を規定す
るために、少なくとも１つの側壁を側面に沿って有し、
該少なくとも１つの側壁が該薄膜に対して８０度と１０
０度との間の角度βで配置されることを特徴とする。
るために、少なくとも１つの側壁を側面に沿って有し、
該少なくとも１つの側壁が該薄膜に対して８０度と１０
０度との間の角度βで配置されることを特徴とする。
【００１１】また本発明は、隣接する側壁が互いに対し
て少なくとも８０度の角度αで配置されることを特徴と
する。
て少なくとも８０度の角度αで配置されることを特徴と
する。
【００１２】また本発明は、隣接する側壁が互いに対し
て実質的に９０度の角度αで配置されることを特徴とす
る。
て実質的に９０度の角度αで配置されることを特徴とす
る。
【００１３】また本発明は、少なくとも１つの側壁が該
薄膜に対して８０度と９０度との間の角度βで配置され
ることを特徴とする。
薄膜に対して８０度と９０度との間の角度βで配置され
ることを特徴とする。
【００１４】また本発明は、すべての該側壁が実質的に
シリコンからなることを特徴とする。
シリコンからなることを特徴とする。
【００１５】また本発明は、該感熱領域（１４）が少な
くとも２つの熱電材料を含む直列接続を有することを特
徴とする。
くとも２つの熱電材料を含む直列接続を有することを特
徴とする。
【００１６】また本発明は、該２つの熱電材料がそれぞ
れｐ型伝導シリコンおよびアルミニウム、ｎ型伝導シリ
コンおよびアルミニウム、またはｐ型伝導シリコンおよ
びｎ型伝導シリコンであることを特徴とする。
れｐ型伝導シリコンおよびアルミニウム、ｎ型伝導シリ
コンおよびアルミニウム、またはｐ型伝導シリコンおよ
びｎ型伝導シリコンであることを特徴とする。
【００１７】また本発明は、該直列接続が近接して並べ
て配置されたｐ型伝導シリコンおよびｎ型伝導シリコン
を含むことを特徴とする。
て配置されたｐ型伝導シリコンおよびｎ型伝導シリコン
を含むことを特徴とする。
【００１８】また本発明は、該直接接続が、少なくとも
１つのｐ型伝導シリコン層および少なくとも１つのｎ型
伝導シリコン層を有し、これらの層が重ねられ、かつ絶
縁体層によって分離されることを特徴とする。
１つのｐ型伝導シリコン層および少なくとも１つのｎ型
伝導シリコン層を有し、これらの層が重ねられ、かつ絶
縁体層によって分離されることを特徴とする。
【００１９】また本発明は、該感熱領域が２つの電極層
の積層および２つの前記電極層の間に配列された焦電体
層を有することを特徴とする。
の積層および２つの前記電極層の間に配列された焦電体
層を有することを特徴とする。
【００２０】また本発明は、該感熱領域が酸化金属また
は半導体のメアンダ層であることを特徴とする。
は半導体のメアンダ層であることを特徴とする。
【００２１】また本発明は、該薄膜が長方形であること
を特徴とする。また本発明は、該空洞部（１８）が十字
形のベースを有することを特徴とする。
を特徴とする。また本発明は、該空洞部（１８）が十字
形のベースを有することを特徴とする。
【００２２】また本発明は、前述のセンサを含むことを
特徴とする半導体チップ、特にシリコンチップである。
特徴とする半導体チップ、特にシリコンチップである。
【００２３】また本発明は、薄膜（１３）の上および／
または下に取付けられた感熱領域（１４）によって温度
を測定するセンサ（１０，２０）であって、該感熱領域
（１４）は少なくとも２つの熱電材料の直列接続を含
み、２つの該熱電材料がそれぞれｐ型伝導のシリコン、
多結晶シリコンまたは多結晶シリコンゲルマニウム、お
よびｎ型伝導のシリコン、多結晶シリコンまたは多結晶
シリコンゲルマニウムであることを特徴とする。
または下に取付けられた感熱領域（１４）によって温度
を測定するセンサ（１０，２０）であって、該感熱領域
（１４）は少なくとも２つの熱電材料の直列接続を含
み、２つの該熱電材料がそれぞれｐ型伝導のシリコン、
多結晶シリコンまたは多結晶シリコンゲルマニウム、お
よびｎ型伝導のシリコン、多結晶シリコンまたは多結晶
シリコンゲルマニウムであることを特徴とする。
【００２４】また本発明は、該直列接続が、近接して並
べて配列されたｐ型伝導のシリコン、多結晶シリコン、
または多結晶シリコンゲルマニウム、およびｎ型伝導の
シリコン、多結晶シリコン、または多結晶シリコンゲル
マニウムを含むことを特徴とする。
べて配列されたｐ型伝導のシリコン、多結晶シリコン、
または多結晶シリコンゲルマニウム、およびｎ型伝導の
シリコン、多結晶シリコン、または多結晶シリコンゲル
マニウムを含むことを特徴とする。
【００２５】また本発明は、該直列接続が、特にｐ型伝
導のシリコン、多結晶シリコン、または多結晶シリコン
ゲルマニウム、およびｎ型伝導のシリコン、多結晶シリ
コン、または多結晶シリコンゲルマニウムの組で、近接
して並べて配列された２０〜２００の、好ましくは６０
〜１２０の層を有することを特徴とする。
導のシリコン、多結晶シリコン、または多結晶シリコン
ゲルマニウム、およびｎ型伝導のシリコン、多結晶シリ
コン、または多結晶シリコンゲルマニウムの組で、近接
して並べて配列された２０〜２００の、好ましくは６０
〜１２０の層を有することを特徴とする。
【００２６】また本発明は、該直列接続が少なくとも１
つのｐ型伝導のシリコン層、多結晶シリコン層、または
多結晶シリコンゲルマニウム層、および少なくとも１つ
のｎ型伝導のシリコン層、多結晶シリコン層、または多
結晶シリコンゲルマニウム層を有し、これらの層が重ね
られ、かつ絶縁体によって分離されることを特徴とす
る。
つのｐ型伝導のシリコン層、多結晶シリコン層、または
多結晶シリコンゲルマニウム層、および少なくとも１つ
のｎ型伝導のシリコン層、多結晶シリコン層、または多
結晶シリコンゲルマニウム層を有し、これらの層が重ね
られ、かつ絶縁体によって分離されることを特徴とす
る。
【００２７】また本発明は、該直列接続がｐ型伝導のシ
リコン、多結晶シリコン、または多結晶シリコンゲルマ
ニウム、およびｎ型伝導のシリコン、多結晶シリコン、
または多結晶シリコンゲルマニウムの２つまたは３つの
組の層を有し、これらの層が重ねられ、かつ絶縁体によ
って分離されることを特徴とする。
リコン、多結晶シリコン、または多結晶シリコンゲルマ
ニウム、およびｎ型伝導のシリコン、多結晶シリコン、
または多結晶シリコンゲルマニウムの２つまたは３つの
組の層を有し、これらの層が重ねられ、かつ絶縁体によ
って分離されることを特徴とする。
【００２８】また本発明は、光電子的にパターニングさ
れ得る赤外線吸収層が該感熱領域（１４）に取付けられ
ることを特徴とする。
れ得る赤外線吸収層が該感熱領域（１４）に取付けられ
ることを特徴とする。
【００２９】また本発明は、温度測定センサを製造する
方法であって、薄膜は支持基板に取付けられ、空洞部
が、反応性イオンエッチング法を使用して該薄膜の下で
該支持基板にエッチングされることを特徴とする方法で
ある。
方法であって、薄膜は支持基板に取付けられ、空洞部
が、反応性イオンエッチング法を使用して該薄膜の下で
該支持基板にエッチングされることを特徴とする方法で
ある。
【００３０】また本発明は、該空洞部のエッチングに先
立ち、該反応性イオンエッチング法のためのより小さい
エッチングレートを有する層が該薄膜と反対の支持基板
側に取付けられることを特徴とする。また本発明は、感
熱領域が該薄膜に取付けられることを特徴とする。
立ち、該反応性イオンエッチング法のためのより小さい
エッチングレートを有する層が該薄膜と反対の支持基板
側に取付けられることを特徴とする。また本発明は、感
熱領域が該薄膜に取付けられることを特徴とする。
【００３１】また本発明は、温度測定センサを製造する
方法であって、活性化段階において側壁を有する空洞部
は反応性イオンエッチングによって支持基板にエッチン
グされ、不動態化段階において保護層、特に該側壁から
材料が除去されるのを妨げ、または目に見えて減少させ
るポリマー層が該側壁に積層され、かつ、いくつかの別
の活性化段階および不動態化段階を含む該センサを製造
する方法であって、該不動態化段階が弱められ、および
／もしくは縮小され、ならびに／または該活性化段階が
強められ、および／もしくは延長されることを特徴とす
る。
方法であって、活性化段階において側壁を有する空洞部
は反応性イオンエッチングによって支持基板にエッチン
グされ、不動態化段階において保護層、特に該側壁から
材料が除去されるのを妨げ、または目に見えて減少させ
るポリマー層が該側壁に積層され、かつ、いくつかの別
の活性化段階および不動態化段階を含む該センサを製造
する方法であって、該不動態化段階が弱められ、および
／もしくは縮小され、ならびに／または該活性化段階が
強められ、および／もしくは延長されることを特徴とす
る。
【００３２】また本発明は、該側壁が該支持基板表面に
対して８０度と９０度との間の角度βになるほどに、該
不動態化段階が弱められ、および／もしくは縮小され、
ならびに／または該活性化段階が強められ、および／も
しくは延長されることを特徴とする。
対して８０度と９０度との間の角度βになるほどに、該
不動態化段階が弱められ、および／もしくは縮小され、
ならびに／または該活性化段階が強められ、および／も
しくは延長されることを特徴とする。
【００３３】また本発明は、該側壁が該支持基板表面に
対して８５度と９０度との間の角度βになるほどに、該
不動態化段階が弱められ、および／もしくは縮小され、
ならびに／または該活性化段階が強められ、および／も
しくは延長されることを特徴とする。また本発明は、該
支持基板がシリコン本体であることを特徴とする。
対して８５度と９０度との間の角度βになるほどに、該
不動態化段階が弱められ、および／もしくは縮小され、
ならびに／または該活性化段階が強められ、および／も
しくは延長されることを特徴とする。また本発明は、該
支持基板がシリコン本体であることを特徴とする。
【００３４】この目的は空洞部の上に位置する薄膜の上
および／または下に取付けられた感熱領域によって温度
を測定するセンサによって達成され、空洞部は反応性イ
オンエッチング法によってエッチングされる。この目的
のために、特にディープ反応性イオンエッチング（ＤＲ
ＩＥ）が反応性イオンエッチング法として有利に使用さ
れる。このようなセンサはその面積に比べて特に高い感
度を表す。周知のセンサの感度と同一の感度を有するこ
のようなセンサは目に見えてより小さい。この点、反応
性イオンエッチング法は、特に隣接する側壁が少なくと
も４０度の角度で互いに配置され、かつ少なくとも１つ
の側壁（好ましくはすべての側壁）が薄膜に対して８０
度と１００度との間の角度で配置される、空洞部が側面
に沿って側壁によって全面的に規定されるような方法
で、本発明の好適な実施の形態において使用される。こ
のような高い感度を有するセンサは特に小さい面積を有
する。このようなセンサは、特に狭い外側シリコン端面
を有し、かつその前面においてパッドを接着し、その後
面において機械的にセンサをエキポシ樹脂端面（通常
０．１〜０．２ｍｍ）を有するハウジングベースに取付
けるのに適している。
および／または下に取付けられた感熱領域によって温度
を測定するセンサによって達成され、空洞部は反応性イ
オンエッチング法によってエッチングされる。この目的
のために、特にディープ反応性イオンエッチング（ＤＲ
ＩＥ）が反応性イオンエッチング法として有利に使用さ
れる。このようなセンサはその面積に比べて特に高い感
度を表す。周知のセンサの感度と同一の感度を有するこ
のようなセンサは目に見えてより小さい。この点、反応
性イオンエッチング法は、特に隣接する側壁が少なくと
も４０度の角度で互いに配置され、かつ少なくとも１つ
の側壁（好ましくはすべての側壁）が薄膜に対して８０
度と１００度との間の角度で配置される、空洞部が側面
に沿って側壁によって全面的に規定されるような方法
で、本発明の好適な実施の形態において使用される。こ
のような高い感度を有するセンサは特に小さい面積を有
する。このようなセンサは、特に狭い外側シリコン端面
を有し、かつその前面においてパッドを接着し、その後
面において機械的にセンサをエキポシ樹脂端面（通常
０．１〜０．２ｍｍ）を有するハウジングベースに取付
けるのに適している。
【００３５】本発明のさらに好適な実施の形態におい
て、隣接する側壁は少なくとも４５度の角度で、好まし
くは少なくとも８０度の角度で互いに対して配置され
る。たとえばＳｉ3Ｎ4から形成されるいわゆる保護層
は、感熱領域に取付けられ得る。
て、隣接する側壁は少なくとも４５度の角度で、好まし
くは少なくとも８０度の角度で互いに対して配置され
る。たとえばＳｉ3Ｎ4から形成されるいわゆる保護層
は、感熱領域に取付けられ得る。
【００３６】特に小さいセンサが本発明の好適な実施の
形態によって得られ、実施の形態において隣接する側壁
は実質的に９０度たとえば８０度〜１００度の角度で互
いに配置される。このような高い感度を有するセンサ
は、同一の感度を有するセンサは先行技術のセンサより
約０．５〜０．７ｍｍ小さいので、特に小さい面積を有
する。
形態によって得られ、実施の形態において隣接する側壁
は実質的に９０度たとえば８０度〜１００度の角度で互
いに配置される。このような高い感度を有するセンサ
は、同一の感度を有するセンサは先行技術のセンサより
約０．５〜０．７ｍｍ小さいので、特に小さい面積を有
する。
【００３７】本発明の好適な実施の形態において、少な
くとも１つの側壁は、空洞部を規定する薄膜領域が薄膜
と反対の開かれた（または適切な場合には、閉じられ
た）領域よりも大きいような方法で、薄膜に対して７０
度と９０度との間の角度で、特に８５度と９０度との間
の角度で配置される。これに関連して、すべての側壁
は、空洞部を規定する薄膜領域が薄膜の反対の開かれた
（または適切な場合には、閉じられた）領域よりも大き
いような、薄膜に対して７０度と９０度との間の角度、
特に８５度と９０度との間の角度で有利に配置される。
このようなセンサは、感度の損失なく特別な機械的安定
性を有する。
くとも１つの側壁は、空洞部を規定する薄膜領域が薄膜
と反対の開かれた（または適切な場合には、閉じられ
た）領域よりも大きいような方法で、薄膜に対して７０
度と９０度との間の角度で、特に８５度と９０度との間
の角度で配置される。これに関連して、すべての側壁
は、空洞部を規定する薄膜領域が薄膜の反対の開かれた
（または適切な場合には、閉じられた）領域よりも大き
いような、薄膜に対して７０度と９０度との間の角度、
特に８５度と９０度との間の角度で有利に配置される。
このようなセンサは、感度の損失なく特別な機械的安定
性を有する。
【００３８】本発明のさらに好適な実施の形態におい
て、すべての側壁は実質的にシリコンから形成される。
て、すべての側壁は実質的にシリコンから形成される。
【００３９】本発明のさらに好適な実施の形態におい
て、センサはサーモパイルとして設計され、感熱領域は
少なくとも２つの熱電材料、特にｐ型伝導シリコンおよ
びアルミニウム、ｎ型伝導シリコンおよびアルミニウ
ム、またはｐ型伝導シリコンおよびｎ型伝導シリコンか
らそれぞれ形成された材料の直列接続を含む。熱電材料
は、結晶もしくは多結晶シリコン、ポリシリコンゲルマ
ニウム、またはアモルファスシリコンになり得る。直列
接続が、金属線、特にアルミニウム（有利に２つのコン
タクトウィンドウを有する）を介して互いに結合するｐ
型伝導シリコンおよびｎ型伝導シリコンの隣接する領域
を含むことは特に有利である。ｐ型伝導シリコンおよび
ｎ型伝導シリコンの隣接領域についてのかかる成果は、
ｎ型伝導シリコンおよびアルミニウムを有する実施の形
態に比べてセンサの信号電圧を３０〜８０％増加するの
に役立つ。
て、センサはサーモパイルとして設計され、感熱領域は
少なくとも２つの熱電材料、特にｐ型伝導シリコンおよ
びアルミニウム、ｎ型伝導シリコンおよびアルミニウ
ム、またはｐ型伝導シリコンおよびｎ型伝導シリコンか
らそれぞれ形成された材料の直列接続を含む。熱電材料
は、結晶もしくは多結晶シリコン、ポリシリコンゲルマ
ニウム、またはアモルファスシリコンになり得る。直列
接続が、金属線、特にアルミニウム（有利に２つのコン
タクトウィンドウを有する）を介して互いに結合するｐ
型伝導シリコンおよびｎ型伝導シリコンの隣接する領域
を含むことは特に有利である。ｐ型伝導シリコンおよび
ｎ型伝導シリコンの隣接領域についてのかかる成果は、
ｎ型伝導シリコンおよびアルミニウムを有する実施の形
態に比べてセンサの信号電圧を３０〜８０％増加するの
に役立つ。
【００４０】サーモパイルとしてのセンサのさらに好適
な実施の形態において、直列接続は、互いに重なって配
置され、かつ絶縁体層、特に酸化シリコンまたは窒化シ
リコンによって分離される、少なくとも１つのｐ型伝導
シリコン層および少なくとも１つのｎ型伝導シリコン層
を有する。この方法において、センサの信号電圧はさら
に１０〜１５％増加し得る。
な実施の形態において、直列接続は、互いに重なって配
置され、かつ絶縁体層、特に酸化シリコンまたは窒化シ
リコンによって分離される、少なくとも１つのｐ型伝導
シリコン層および少なくとも１つのｎ型伝導シリコン層
を有する。この方法において、センサの信号電圧はさら
に１０〜１５％増加し得る。
【００４１】本発明のさらに好適な実施の形態におい
て、センサは焦電型センサとして設計され、感熱領域
は、２つの電極層と、２つの電極層の間に位置する焦電
体層、特に薄い焦電体層たとえば焦電セラミックスまた
はポリマー層との積層を含み、これらの層は特にスパッ
タリング、スピニングまたはＣＶＤ法によって、より低
い電極層に積層される。
て、センサは焦電型センサとして設計され、感熱領域
は、２つの電極層と、２つの電極層の間に位置する焦電
体層、特に薄い焦電体層たとえば焦電セラミックスまた
はポリマー層との積層を含み、これらの層は特にスパッ
タリング、スピニングまたはＣＶＤ法によって、より低
い電極層に積層される。
【００４２】本発明のさらに好適な実施の形態におい
て、センサはボロメータとして設計され、特に非常に高
い温度係数、すなわち抵抗のうち特に少なくとも２・１
０-3Ｋ -1、好ましくは２・１０-2Ｋ-1の温度係数を有す
る、感熱領域は酸化金属または半導体から形成されるメ
アンダ層を含む。
て、センサはボロメータとして設計され、特に非常に高
い温度係数、すなわち抵抗のうち特に少なくとも２・１
０-3Ｋ -1、好ましくは２・１０-2Ｋ-1の温度係数を有す
る、感熱領域は酸化金属または半導体から形成されるメ
アンダ層を含む。
【００４３】本発明のさらに好適な実施の形態におい
て、薄膜は長方形であり、有利には正方形である。本発
明の好適な実施の形態において、薄膜の角は十字形のベ
ースを形成するために空洞部を有する。これらの空洞部
の内側にボンディングパッドを提供することは有利であ
る。
て、薄膜は長方形であり、有利には正方形である。本発
明の好適な実施の形態において、薄膜の角は十字形のベ
ースを形成するために空洞部を有する。これらの空洞部
の内側にボンディングパッドを提供することは有利であ
る。
【００４４】本発明のさらに好適な実施の形態におい
て、センサは半導体チップ、特にシリコンチップに組込
まれる。
て、センサは半導体チップ、特にシリコンチップに組込
まれる。
【００４５】本発明に従った温度測定センサを製造する
方法に従えば、薄膜は有利に支持基板に取付けられ、中
でもシリコン支持基板に取付けられ、空洞部は反応性イ
オンエッチング法によって薄膜の下の支持基板にエッチ
ングされる。これに関連して、ディープ反応性イオンエ
ッチング（ＤＲＩＥ）が反応性イオンエッチング法とし
て非常に好適な方法において使用される。
方法に従えば、薄膜は有利に支持基板に取付けられ、中
でもシリコン支持基板に取付けられ、空洞部は反応性イ
オンエッチング法によって薄膜の下の支持基板にエッチ
ングされる。これに関連して、ディープ反応性イオンエ
ッチング（ＤＲＩＥ）が反応性イオンエッチング法とし
て非常に好適な方法において使用される。
【００４６】シリコンにおけるエッチング孔についてほ
ぼ垂直の壁を形成するために、いわゆるＩＣＰ反応炉
（誘導結合プラズマ）を使用することは有利であり、反
応炉においては、ＲＩＥ反応炉（反応性イオンエッチン
グ）とは異なり、エネルギが誘導結合を介してプラズマ
に追加的に供給される。これは非常に高密度にイオン化
するという結果となり、毎分数μｍシリコンの高いエッ
チングレートを可能とする。
ぼ垂直の壁を形成するために、いわゆるＩＣＰ反応炉
（誘導結合プラズマ）を使用することは有利であり、反
応炉においては、ＲＩＥ反応炉（反応性イオンエッチン
グ）とは異なり、エネルギが誘導結合を介してプラズマ
に追加的に供給される。これは非常に高密度にイオン化
するという結果となり、毎分数μｍシリコンの高いエッ
チングレートを可能とする。
【００４７】（等方性）エッチングはフッ素ラジカル
（たとえばエッチングガスとしてＳＦ６）を使用するこ
とで実行され、エッチング段階は、いわゆる不動態化段
階とリズミカルに交代し、（エッチング孔の）側壁の表
面において、側面に沿って適切にエッチングされるのを
妨げるポリマー層が積層される（たとえばＣ４Ｆ８を加
えることによって）。孔の下部において、ポリマーの形
成はＢＩＡＳ電圧を用いることで防止される。この方法
はたとえばＵ．Ｓ．５，５０１，８９３に詳細に開示さ
れる。
（たとえばエッチングガスとしてＳＦ６）を使用するこ
とで実行され、エッチング段階は、いわゆる不動態化段
階とリズミカルに交代し、（エッチング孔の）側壁の表
面において、側面に沿って適切にエッチングされるのを
妨げるポリマー層が積層される（たとえばＣ４Ｆ８を加
えることによって）。孔の下部において、ポリマーの形
成はＢＩＡＳ電圧を用いることで防止される。この方法
はたとえばＵ．Ｓ．５，５０１，８９３に詳細に開示さ
れる。
【００４８】意外にも上述の方法（以下、方法として呼
ばれる）は次の適用例に使用され得るということが判明
した。
ばれる）は次の適用例に使用され得るということが判明
した。
【００４９】いわゆるウエハを通してエッチングするも
のであって、数十μｍのエッチング深度を有するありふ
れた方法とは反対に、エッチングがウエハを通して実行
される（エッチング深度約２００〜８００μｍ）。
のであって、数十μｍのエッチング深度を有するありふ
れた方法とは反対に、エッチングがウエハを通して実行
される（エッチング深度約２００〜８００μｍ）。
【００５０】エッチング段階の間プラズマに曝される領
域はウエハ表面全体の約２０％から５０％である。（従
来の方法においては、エッチングされる領域は表面全体
の数％しかカバーしていない。）ウエハ全体において、
エッチング深度の十分な均一性を確保するために、該方
法はマスク材料に関してより小さい選択性をもって制御
されなければならない。次にこれは非常に抵抗力のある
マスク材料の使用を要求する。
域はウエハ表面全体の約２０％から５０％である。（従
来の方法においては、エッチングされる領域は表面全体
の数％しかカバーしていない。）ウエハ全体において、
エッチング深度の十分な均一性を確保するために、該方
法はマスク材料に関してより小さい選択性をもって制御
されなければならない。次にこれは非常に抵抗力のある
マスク材料の使用を要求する。
【００５１】適切なプロセス制御によってセンサ素子の
特定の性質に影響を与えることができることも判明し
た。
特定の性質に影響を与えることができることも判明し
た。
【００５２】不動態化サイクルの縮小のために、エッチ
ング工程が若干異方性でなくなり、模範的な垂直の壁は
得られず、エッチング孔が下方に広がる。このエッチン
グの側面は、「リエントラント」と呼ばれる。このこと
は特にマルチユニットセンサにとって有利であり、ここ
において数μｍの薄い隔壁が１つのエッチング孔を隣接
する孔から分離させる。ウエハの後面における壁は薄膜
側の壁よりも薄く、安定性を増加させる。
ング工程が若干異方性でなくなり、模範的な垂直の壁は
得られず、エッチング孔が下方に広がる。このエッチン
グの側面は、「リエントラント」と呼ばれる。このこと
は特にマルチユニットセンサにとって有利であり、ここ
において数μｍの薄い隔壁が１つのエッチング孔を隣接
する孔から分離させる。ウエハの後面における壁は薄膜
側の壁よりも薄く、安定性を増加させる。
【００５３】打撃を受けたときに誘電体薄膜が損傷を受
けないために、かつ望ましい構造転移およびきれいな薄
膜表面をさらに確保するために、工程全体は、工程の数
値選択の点では全く異なるいくつかの段階を有するべき
である。望ましい均一性および（有利に）高いエッチン
グレートを有する第１段階から、薄膜が達した後すぐ、
薄膜材料に関して非常に高い選択性、すなわち酸化シリ
コンの点ではより小さいエッチングレートを有する段階
に続く。後の純粋な等方性段階（すなわち不動態化サイ
クルなし）は最終的に可能な限り薄膜におけるシリコン
残留物を除去する。
けないために、かつ望ましい構造転移およびきれいな薄
膜表面をさらに確保するために、工程全体は、工程の数
値選択の点では全く異なるいくつかの段階を有するべき
である。望ましい均一性および（有利に）高いエッチン
グレートを有する第１段階から、薄膜が達した後すぐ、
薄膜材料に関して非常に高い選択性、すなわち酸化シリ
コンの点ではより小さいエッチングレートを有する段階
に続く。後の純粋な等方性段階（すなわち不動態化サイ
クルなし）は最終的に可能な限り薄膜におけるシリコン
残留物を除去する。
【００５４】薄膜をきれいにするために、ＴＭＡＨＷ
（水酸化テトラアンモニウム水）において短いウェット
ケミカルエッチングを使用することも可能であり、ウエ
ハの前面は、適切な方法によって保護、たとえばフォト
レジストによってマスクされる。
（水酸化テトラアンモニウム水）において短いウェット
ケミカルエッチングを使用することも可能であり、ウエ
ハの前面は、適切な方法によって保護、たとえばフォト
レジストによってマスクされる。
【００５５】本発明に従った方法の好適な実施の形態
は、反応性イオンエッチング法に関して低いエッチング
レートを有する層が、空洞部がエッチングされる前に薄
膜と反対側の支持基板側に取付けられる。このような層
はフォトリソグラフィ的にかたどられた層、すなわち厚
いフォトレジストから形成された層、酸化シリコン層ま
たは金属層である。本発明のさらに好適な実施の形態に
おいて、感熱領域が薄膜に取付けられる。
は、反応性イオンエッチング法に関して低いエッチング
レートを有する層が、空洞部がエッチングされる前に薄
膜と反対側の支持基板側に取付けられる。このような層
はフォトリソグラフィ的にかたどられた層、すなわち厚
いフォトレジストから形成された層、酸化シリコン層ま
たは金属層である。本発明のさらに好適な実施の形態に
おいて、感熱領域が薄膜に取付けられる。
【００５６】
【発明の実施の形態】さらに好適な実施の形態が、従属
項から、および以下に記載する実施の形態から得られ
る。
項から、および以下に記載する実施の形態から得られ
る。
【００５７】図１は、周知の温度測定センサ１を示す。
それは、空洞部８を含むシリコン本体２を有する。薄膜
３は空洞部の上に位置する。感熱領域４は薄膜に取付け
られる。空洞部８は、チップ本体２の底側６、すなわち
空洞部８に関して薄膜３の反対側について約５４．７度
の角度αで配置される側壁５によって規定される。
それは、空洞部８を含むシリコン本体２を有する。薄膜
３は空洞部の上に位置する。感熱領域４は薄膜に取付け
られる。空洞部８は、チップ本体２の底側６、すなわち
空洞部８に関して薄膜３の反対側について約５４．７度
の角度αで配置される側壁５によって規定される。
【００５８】図２は温度測定に関する本発明に従ったセ
ンサ１０に関する実施の形態を示す。センサ１０は空洞
部１８を有するチップ本体１２を含む。空洞部１８は側
壁１５によって側面に沿って規定される。薄膜１３は空
洞部１８の上に位置する。その上、感熱領域１４は薄膜
１３上に配置される。特に好適な実施の形態において
は、この領域は、赤外線に感度が良い。空洞部１８の側
壁１５はチップ本体１２の底側１６について角度αで並
べられる。角度αは８０度から１００度までが有利であ
る。薄膜１３についていえば、側壁１５はそれに応じて
１００度から８０度までの角度βで配置される。
ンサ１０に関する実施の形態を示す。センサ１０は空洞
部１８を有するチップ本体１２を含む。空洞部１８は側
壁１５によって側面に沿って規定される。薄膜１３は空
洞部１８の上に位置する。その上、感熱領域１４は薄膜
１３上に配置される。特に好適な実施の形態において
は、この領域は、赤外線に感度が良い。空洞部１８の側
壁１５はチップ本体１２の底側１６について角度αで並
べられる。角度αは８０度から１００度までが有利であ
る。薄膜１３についていえば、側壁１５はそれに応じて
１００度から８０度までの角度βで配置される。
【００５９】図３は温度測定センサ２０を示し、温度セ
ンサは、図２の温度センサ１０に比べて有利である。こ
の場合において、同等の部位は図２の参照番号と同一で
ある。センサ２０の空洞部１８の側壁１５は、角度βが
８０度と８９度との間になるように薄膜１３に対して配
置される。このようにして、チップ本体１２の底側１６
を考慮すると、薄膜の反対の領域１７は空洞部１８を規
定する薄膜１３の領域よりも小さい。感度の取るに足ら
ない損失で、小さい外面積を有する特に安定的なチップ
本体１２はこの方法において得られる。
ンサは、図２の温度センサ１０に比べて有利である。こ
の場合において、同等の部位は図２の参照番号と同一で
ある。センサ２０の空洞部１８の側壁１５は、角度βが
８０度と８９度との間になるように薄膜１３に対して配
置される。このようにして、チップ本体１２の底側１６
を考慮すると、薄膜の反対の領域１７は空洞部１８を規
定する薄膜１３の領域よりも小さい。感度の取るに足ら
ない損失で、小さい外面積を有する特に安定的なチップ
本体１２はこの方法において得られる。
【００６０】図２および図３におけるセンサ１０および
２０の薄膜１３は、誘電体層、たとえばＳｉＯ2、Ｓｉ3
Ｎ4、ＳｉＣ、またはそれらの結合からなる。薄膜は、
反応性ドライエッチング（いわゆるＤＲＩＥ）によって
実行される。
２０の薄膜１３は、誘電体層、たとえばＳｉＯ2、Ｓｉ3
Ｎ4、ＳｉＣ、またはそれらの結合からなる。薄膜は、
反応性ドライエッチング（いわゆるＤＲＩＥ）によって
実行される。
【００６１】センサ１０および２０がサーモパイルとし
て開発されるとき、感熱領域１４は少なくとも２つの熱
電材料、たとえばｎ型伝導ポリシリコンおよびアルミニ
ウム、ｐ型伝導ポリシリコンおよびアルミニウム、また
は有利にｎ型伝導およびｐ型伝導シリコンの直列接続を
含む。センサ１０および／またはセンサ２０が焦電型セ
ンサとして開発されたとき、感熱領域１４は、金属性バ
ック電極およびルーフ電極の間の薄い焦電体層を含む。
センサ１０および／またはセンサ２０がボロメータとし
て開発されたとき、感熱領域１４は酸化金属または半導
体のメアンダ層を有する。
て開発されるとき、感熱領域１４は少なくとも２つの熱
電材料、たとえばｎ型伝導ポリシリコンおよびアルミニ
ウム、ｐ型伝導ポリシリコンおよびアルミニウム、また
は有利にｎ型伝導およびｐ型伝導シリコンの直列接続を
含む。センサ１０および／またはセンサ２０が焦電型セ
ンサとして開発されたとき、感熱領域１４は、金属性バ
ック電極およびルーフ電極の間の薄い焦電体層を含む。
センサ１０および／またはセンサ２０がボロメータとし
て開発されたとき、感熱領域１４は酸化金属または半導
体のメアンダ層を有する。
【００６２】図４および図５は温度測定システムにおけ
るセンサ２０の好適な使用を示す。センサ２０の代わり
にセンサ１０を使用することも可能である。図４におけ
る実施の形態に従えば、センサ２０は、ベースプレート
３１において特に中心に取付けられる。ベースプレート
３１は、たとえばトランジスタベースプレートＴＯ−５
またはＴＯ−１８である。熱伝導性の良いエポキシ樹脂
接着剤によってベースプレート３１にチップ２０をボン
ディングすることは有利である。
るセンサ２０の好適な使用を示す。センサ２０の代わり
にセンサ１０を使用することも可能である。図４におけ
る実施の形態に従えば、センサ２０は、ベースプレート
３１において特に中心に取付けられる。ベースプレート
３１は、たとえばトランジスタベースプレートＴＯ−５
またはＴＯ−１８である。熱伝導性の良いエポキシ樹脂
接着剤によってベースプレート３１にチップ２０をボン
ディングすることは有利である。
【００６３】接点３２、３３および３４はベースプレー
ト３１を通過する。接点３２および３３は導線３８およ
び３７を介してセンサ２０におけるいわゆるボンディン
グパッド４５および４６に接続される。
ト３１を通過する。接点３２および３３は導線３８およ
び３７を介してセンサ２０におけるいわゆるボンディン
グパッド４５および４６に接続される。
【００６４】温度測定システム３０の温度測定のため
に、ベースプレート３１における追加の温度センサ３６
を配置することは有利である。このセンサは導体３９を
通して接点３４に接続される。
に、ベースプレート３１における追加の温度センサ３６
を配置することは有利である。このセンサは導体３９を
通して接点３４に接続される。
【００６５】図５に示すように、ケーシング４１はベー
スプレートにおいて配置され、センサ２０を取囲む。ケ
ーシング４１は赤外線フィルター４０を有する。ケーシ
ング４１はトランジスタキャップとして有利に設計され
る。
スプレートにおいて配置され、センサ２０を取囲む。ケ
ーシング４１は赤外線フィルター４０を有する。ケーシ
ング４１はトランジスタキャップとして有利に設計され
る。
【００６６】図６はチップ本体１２の設計を示す。参照
番号１８は空洞部を表し、参照番号１５は側壁を示す。
側壁は、互いにほぼ合致する角度、すなわち参照符号γ
によって示される角度が約９０度で配置されるのが有利
である。
番号１８は空洞部を表し、参照番号１５は側壁を示す。
側壁は、互いにほぼ合致する角度、すなわち参照符号γ
によって示される角度が約９０度で配置されるのが有利
である。
【００６７】図７はチップ本体１２の特に好適な実施の
形態を示す。この点、空洞部１８は、チップ本体１２の
中実の隅部５０、５１、５２および５３によって空洞部
を規定するような十字形のベース領域を有する。ボンデ
ィングパッド５５、５６および５７は隅部５１、５２お
よび５３において供給される。
形態を示す。この点、空洞部１８は、チップ本体１２の
中実の隅部５０、５１、５２および５３によって空洞部
を規定するような十字形のベース領域を有する。ボンデ
ィングパッド５５、５６および５７は隅部５１、５２お
よび５３において供給される。
【００６８】図８はサーモパイルとして設計された温度
センサの平面図を示す。ｐ型伝導シリコン、ｐ型伝導多
結晶シリコン、またはｐ型伝導多結晶シリコンゲルマニ
ウムのストリップ９０、９１、９２、９３、およびｎ型
伝導シリコン、ｎ型伝導多結晶シリコン、またはｎ型伝
導多結晶シリコンゲルマニウムのストリップ１００、１
０１、１０２、１０３が薄膜１３において配置される。
個別のストリップ９０、９１、９２、９３、１００、１
０１、１０２、１０３はビーム８０、８１、８２、８
３、８４、８５、８６を通して電気直列接続を形成する
ために互いに接合される。図８は８本のビームを有する
構成を示す。２０から２００本のビーム、好ましくは６
０から１２０本のビームが薄膜１３に有利に配置され
る。ビーム８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６
の別の実施の形態は、もちろんストリップ９０、９１、
９２、９３、１００、１０１、１０２、１０３の直列接
続を得るようにすることを可能とする。
センサの平面図を示す。ｐ型伝導シリコン、ｐ型伝導多
結晶シリコン、またはｐ型伝導多結晶シリコンゲルマニ
ウムのストリップ９０、９１、９２、９３、およびｎ型
伝導シリコン、ｎ型伝導多結晶シリコン、またはｎ型伝
導多結晶シリコンゲルマニウムのストリップ１００、１
０１、１０２、１０３が薄膜１３において配置される。
個別のストリップ９０、９１、９２、９３、１００、１
０１、１０２、１０３はビーム８０、８１、８２、８
３、８４、８５、８６を通して電気直列接続を形成する
ために互いに接合される。図８は８本のビームを有する
構成を示す。２０から２００本のビーム、好ましくは６
０から１２０本のビームが薄膜１３に有利に配置され
る。ビーム８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６
の別の実施の形態は、もちろんストリップ９０、９１、
９２、９３、１００、１０１、１０２、１０３の直列接
続を得るようにすることを可能とする。
【００６９】図９はサーモパイルとして設計された別の
温度センサの側面図を示す。この点、薄膜１３に配置さ
れた感熱領域は、絶縁体層１１１、たとえば窒化シリコ
ンまたは酸化シリコンで分離された熱電材料の２つの層
１１０および１１２を有する。層１１０はこの点におい
て、ｎ型伝導もしくはｐ型伝導シリコン、ｎ型伝導もし
くはｐ型伝導多結晶シリコン、またはｎ型伝導もしくは
ｐ型伝導多結晶シリコンゲルマニウムから形成される。
層１１２は、ｎ型伝導もしくはｐ型伝導シリコン、ｎ型
伝導もしくはｐ型伝導多結晶シリコン、またはｎ型伝導
もしくはｐ型伝導多結晶シリコンゲルマニウムからな
る。両層は、コンタクトウィンドウ（図示しない）によ
って直列に接続される。好適な実施の形態において、さ
らなる絶縁体層によって互いに分離された２つまたは３
つの配列は、層１１０、１１１および１１２の配列に従
って供給される。
温度センサの側面図を示す。この点、薄膜１３に配置さ
れた感熱領域は、絶縁体層１１１、たとえば窒化シリコ
ンまたは酸化シリコンで分離された熱電材料の２つの層
１１０および１１２を有する。層１１０はこの点におい
て、ｎ型伝導もしくはｐ型伝導シリコン、ｎ型伝導もし
くはｐ型伝導多結晶シリコン、またはｎ型伝導もしくは
ｐ型伝導多結晶シリコンゲルマニウムから形成される。
層１１２は、ｎ型伝導もしくはｐ型伝導シリコン、ｎ型
伝導もしくはｐ型伝導多結晶シリコン、またはｎ型伝導
もしくはｐ型伝導多結晶シリコンゲルマニウムからな
る。両層は、コンタクトウィンドウ（図示しない）によ
って直列に接続される。好適な実施の形態において、さ
らなる絶縁体層によって互いに分離された２つまたは３
つの配列は、層１１０、１１１および１１２の配列に従
って供給される。
【００７０】ｎ型伝導およびｐ型伝導層が互いに重ねら
れて、かつ近接して並べて配列されることは特に有利で
あり、個々の層は直列に接続される。このような層の単
純化した例が図１０に示される。この点、参照番号１２
０、１２４、１３２および１３６は、ｎ型伝導シリコ
ン、ｎ型伝導多結晶シリコン、またはｎ型伝導多結晶シ
リコンゲルマニウムからなる層またはストリップを示
す。参照番号１２２、１２６、１３０および１３４はｐ
型伝導シリコン、ｐ型伝導多結晶シリコン、またはｐ型
伝導多結晶シリコンゲルマニウムからなる層またはスト
リップを表す。参照番号１２１、１２３、１２５、１３
１、１３３、１３５は絶縁体層を示す。層１２０および
１２２、１２２および１２４、１２４および１２６、１
３０および１３２、１３２および１３４、ならびに１３
４および１３６は、コンタクトウィンドウを介して互い
に電気的に接続される。層１２６および１３６はアルミ
ニウムビーム１３９を通して互いに電気的に接続され、
ゆえに層１２０、１２２、１２４、１２６、１３６、１
３４、１３２および１３０は直列接続される。これに関
して、層１２０から１２６、および１３０から１３６の
２つ以上の積層を図８に従って供給することが意図され
る。
れて、かつ近接して並べて配列されることは特に有利で
あり、個々の層は直列に接続される。このような層の単
純化した例が図１０に示される。この点、参照番号１２
０、１２４、１３２および１３６は、ｎ型伝導シリコ
ン、ｎ型伝導多結晶シリコン、またはｎ型伝導多結晶シ
リコンゲルマニウムからなる層またはストリップを示
す。参照番号１２２、１２６、１３０および１３４はｐ
型伝導シリコン、ｐ型伝導多結晶シリコン、またはｐ型
伝導多結晶シリコンゲルマニウムからなる層またはスト
リップを表す。参照番号１２１、１２３、１２５、１３
１、１３３、１３５は絶縁体層を示す。層１２０および
１２２、１２２および１２４、１２４および１２６、１
３０および１３２、１３２および１３４、ならびに１３
４および１３６は、コンタクトウィンドウを介して互い
に電気的に接続される。層１２６および１３６はアルミ
ニウムビーム１３９を通して互いに電気的に接続され、
ゆえに層１２０、１２２、１２４、１２６、１３６、１
３４、１３２および１３０は直列接続される。これに関
して、層１２０から１２６、および１３０から１３６の
２つ以上の積層を図８に従って供給することが意図され
る。
【００７１】図１１は焦電型センサとして設計された温
度センサに関する実施の形態の側面図を示す。この点薄
膜１３に取付けられた感熱領域は、底電極１４０および
頂電極１４２、ならびに底電極１４０および頂電極１４
２の間に配列された焦電体層である。
度センサに関する実施の形態の側面図を示す。この点薄
膜１３に取付けられた感熱領域は、底電極１４０および
頂電極１４２、ならびに底電極１４０および頂電極１４
２の間に配列された焦電体層である。
【００７２】本発明に従ったセンサはチップ上に分離し
て配置可能であり、またはそれらのいくつかは、チップ
上に一緒に配置可能である。後者は、図１２において示
される。図１２は図３に従ったいくつかのセンサ２０を
有するチップ２００を示す。
て配置可能であり、またはそれらのいくつかは、チップ
上に一緒に配置可能である。後者は、図１２において示
される。図１２は図３に従ったいくつかのセンサ２０を
有するチップ２００を示す。
【００７３】図１３は、センサ１０および２０を製造す
る方法を大筋で示す。この点、第１段階７０において、
最初に薄膜１３が、センサの最終状態においてシリコン
本体１２を形成する支持基板に取付けられる。
る方法を大筋で示す。この点、第１段階７０において、
最初に薄膜１３が、センサの最終状態においてシリコン
本体１２を形成する支持基板に取付けられる。
【００７４】次の段階７１において、反応性イオンエッ
チング法のためのより小さいエッチングレートを有する
層が、薄膜と反対側の支持基板の面１６に、すなわち上
述の実施の形態のシリコン本体１２の面１６に関して、
取付けられる。
チング法のためのより小さいエッチングレートを有する
層が、薄膜と反対側の支持基板の面１６に、すなわち上
述の実施の形態のシリコン本体１２の面１６に関して、
取付けられる。
【００７５】別の段階７２において、感熱領域１４が薄
膜１３に取付けられる。別の段階７３において、その
後、空洞部が、先に説明した反応性イオンエッチングに
よって薄膜の下で支持基板にエッチングされる。
膜１３に取付けられる。別の段階７３において、その
後、空洞部が、先に説明した反応性イオンエッチングに
よって薄膜の下で支持基板にエッチングされる。
【００７６】段階７３はまた、段階７２を先行し得る。
特に好適な方法において、センサのすべての成果におい
て、感熱領域はフォトリソグラフィによってパターンニ
ングされ得る赤外線吸収層（図示しない）によって覆わ
れる（請求項２４を見よ）。この層は、ＤＥ ４２２１
０３７ Ａ１「吸収層を有する温度センサ」において特
に開示されるように、有利に吸収粒子を有するフォトレ
ジストである。
特に好適な方法において、センサのすべての成果におい
て、感熱領域はフォトリソグラフィによってパターンニ
ングされ得る赤外線吸収層（図示しない）によって覆わ
れる（請求項２４を見よ）。この層は、ＤＥ ４２２１
０３７ Ａ１「吸収層を有する温度センサ」において特
に開示されるように、有利に吸収粒子を有するフォトレ
ジストである。
【００７７】
【発明の効果】本発明に従えば、空洞部が、反応性イオ
ンエッチング法によってエッチングされ、薄膜に対して
８０度と１００度との間の角度で配置された側壁によっ
て側面に沿って全面的に規定され、隣接する側壁は互い
に対して少なくとも４０度の角度で配置されることによ
り、従来の温度測定センサに比べ、より小さい面積で同
一の感度を有し、または同一の面積でより高い感度を有
する温度測定センサを製造することが可能となる。
ンエッチング法によってエッチングされ、薄膜に対して
８０度と１００度との間の角度で配置された側壁によっ
て側面に沿って全面的に規定され、隣接する側壁は互い
に対して少なくとも４０度の角度で配置されることによ
り、従来の温度測定センサに比べ、より小さい面積で同
一の感度を有し、または同一の面積でより高い感度を有
する温度測定センサを製造することが可能となる。
【図１】周知の温度測定センサを示す。
【図２】本発明に従った温度センサの実施の形態を示
す。
す。
【図３】本発明に従った温度センサの別の実施の形態を
示す。
示す。
【図４】温度測定システムにおける本発明に従った温度
センサの使用を示す。
センサの使用を示す。
【図５】温度測定システムにおける本発明に従った温度
センサの使用を示す。
センサの使用を示す。
【図６】チップの本体を示す。
【図７】チップの本体の特に好適な実施の形態を示す。
【図８】サーモパイルとして設計された温度センサの平
面図を示す。
面図を示す。
【図９】サーモパイルとして設計された別の温度センサ
の側面図を示す。
の側面図を示す。
【図１０】サーモパイルとして設計された温度センサの
特に好適な実施の形態を示す。
特に好適な実施の形態を示す。
【図１１】焦電型センサとして設計された温度センサの
側面図を示す。
側面図を示す。
【図１２】いくつかのセンサを有するチップを示す。
【図１３】センサを製造する大筋の工程を示す。
１０，２０ 温度測定センサ
１２ チップ本体
１３ 薄膜
１４ 感熱領域
１５ 側壁
１８ 空洞部
３０ 温度測定システム
３１ ベースプレート
３２〜３４ 接点
３６ 追加の温度センサ
３７，３８ 導線
３９ 導体
４０ 赤外線フィルター
４１ ケーシング
４５，４６，５５〜５７ ボンディングパッド
８０〜８６ ビーム
９０〜９３ ｐ型伝導シリコン等のストリップ
１００〜１０３ ｎ型伝導シリコン等のストリップ
１１０，１１２ 熱電材料層
１１１ 絶縁体層
１４０，１４２ 電極層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 35/34 Ｈ０１Ｌ 35/34
37/02 37/02
(72)発明者 ハウスナー，マルティン
ドイツ国 ヴィースバーデン ゾーダーシ
ュトラーセ 63
(72)発明者 レネケ，ヴィルヘルム
ドイツ国 タウヌスシュタイン アン−デ
ア−シュミットザイ ９
(72)発明者 ジーモン，マーリオン
ドイツ国 バット シュヴァルバッハ ヘ
ーエンシュトラーセ 34アー
Ｆターム(参考） 2G065 AB02 BA11 BA14 CA13 DA20
2G066 BA08 BA55 BB09
Claims (32)
- 【請求項１】 薄膜（１３）の上および／または下に取
付けられた感熱領域（１４）によって温度を測定するセ
ンサ（１０，２０）であって、該薄膜は側壁（１５）に
よって側面に沿って全面的に規定される空洞部（１８）
の上に配置され、 少なくとも１つの側壁（１５）が該薄膜に対して８０度
と１００度との間の角度βで配置されることを特徴とす
るセンサ。 - 【請求項２】 薄膜の上および／または下に取付けられ
た感熱領域によって温度を測定するセンサ（１０，２
０）であって、該薄膜は空洞部の上に配置され、該空洞
部が反応性イオンエッチング法によってエッチングされ
ることを特徴とするセンサ。 - 【請求項３】 該空洞部が側壁によって側面に沿って全
面的に規定され、隣接する側壁が互いに対して少なくと
も４０度の角度αで配置されることを特徴とする請求項
２に記載のセンサ（１０，２０）。 - 【請求項４】 少なくとも１つの側壁（１５）が該薄膜
に対して８０度と１００度との間の角度βで配置される
ことを特徴とする請求項３に記載のセンサ（１０，２
０）。 - 【請求項５】 該空洞部が、境界を規定するために、少
なくとも１つの側壁を側面に沿って有し、該少なくとも
１つの側壁が該薄膜に対して８０度と１００度との間の
角度βで配置されることを特徴とする請求項２に記載の
センサ（１０，２０）。 - 【請求項６】 隣接する側壁が互いに対して少なくとも
８０度の角度αで配置されることを特徴とする先行する
請求項のうちいずれかに記載のセンサ（１０，２０）。 - 【請求項７】 隣接する側壁が互いに対して実質的に９
０度の角度αで配置されることを特徴とする請求項６に
記載のセンサ（１０，２０）。 - 【請求項８】 少なくとも１つの側壁が該薄膜に対して
８０度と９０度との間の角度βで配置されることを特徴
とする先行する請求項のうちいずれかに記載のセンサ
（１０，２０）。 - 【請求項９】 すべての該側壁が実質的にシリコンから
なることを特徴とする先行する請求項のうちいずれかに
記載のセンサ（１０，２０）。 - 【請求項１０】 該感熱領域（１４）が少なくとも２つ
の熱電材料を含む直列接続を有することを特徴とする先
行する請求項のうちいずれかに記載のセンサ（１０，２
０）。 - 【請求項１１】 該２つの熱電材料がそれぞれｐ型伝導
シリコンおよびアルミニウム、ｎ型伝導シリコンおよび
アルミニウム、またはｐ型伝導シリコンおよびｎ型伝導
シリコンであることを特徴とする請求項１０に記載のセ
ンサ（１０，２０）。 - 【請求項１２】 該直列接続が近接して並べて配置され
たｐ型伝導シリコンおよびｎ型伝導シリコンを含むこと
を特徴とする請求項１０または１１に記載のセンサ（１
０，２０）。 - 【請求項１３】 該直接接続が、少なくとも１つのｐ型
伝導シリコン層および少なくとも１つのｎ型伝導シリコ
ン層を有し、これらの層が重ねられ、かつ絶縁体層によ
って分離されることを特徴とする請求項１０または１１
に記載のセンサ（１０，２０）。 - 【請求項１４】 該感熱領域が２つの電極層の積層およ
び２つの前記電極層の間に配列された焦電体層を有する
ことを特徴とする請求項１〜９のうちいずれかに記載の
センサ（１０，２０）。 - 【請求項１５】 該感熱領域が酸化金属または半導体の
メアンダ層であることを特徴とする請求項１〜９のうち
いずれかに記載のセンサ（１０，２０）。 - 【請求項１６】 該薄膜が長方形であることを特徴とす
る先行する請求項のうちいずれかに記載のセンサ（１
０，２０）。 - 【請求項１７】 該空洞部（１８）が十字形のベースを
有することを特徴とする請求項１６に記載のセンサ（１
０，２０）。 - 【請求項１８】 先行する請求項のうちいずれかに記載
のセンサを含むことを特徴とする半導体チップ、特にシ
リコンチップ。 - 【請求項１９】 薄膜（１３）の上および／または下に
取付けられた感熱領域（１４）によって温度を測定する
センサ（１０，２０）であって、該感熱領域（１４）は
少なくとも２つの熱電材料の直列接続を含み、 ２つの該熱電材料がそれぞれｐ型伝導のシリコン、多結
晶シリコンまたは多結晶シリコンゲルマニウム、および
ｎ型伝導のシリコン、多結晶シリコンまたは多結晶シリ
コンゲルマニウムであることを特徴とする請求項１０〜
１３、１６、１７のうちいずれかに記載のセンサ。 - 【請求項２０】 該直列接続が、近接して並べて配列さ
れたｐ型伝導のシリコン、多結晶シリコン、または多結
晶シリコンゲルマニウム、およびｎ型伝導のシリコン、
多結晶シリコン、または多結晶シリコンゲルマニウムを
含むことを特徴とする請求項１９に記載のセンサ（１
０，２０）。 - 【請求項２１】 該直列接続が、特にｐ型伝導のシリコ
ン、多結晶シリコン、または多結晶シリコンゲルマニウ
ム、およびｎ型伝導のシリコン、多結晶シリコン、また
は多結晶シリコンゲルマニウムの組で、近接して並べて
配列された２０〜２００の、好ましくは６０〜１２０の
層を有することを特徴とする請求項１９または２０に記
載のセンサ（１０，２０）。 - 【請求項２２】 該直列接続が少なくとも１つのｐ型伝
導のシリコン層、多結晶シリコン層、または多結晶シリ
コンゲルマニウム層、および少なくとも１つのｎ型伝導
のシリコン層、多結晶シリコン層、または多結晶シリコ
ンゲルマニウム層を有し、これらの層が重ねられ、かつ
絶縁体によって分離されることを特徴とする請求項２０
または２１に記載のセンサ（１０，２０）。 - 【請求項２３】 該直列接続がｐ型伝導のシリコン、多
結晶シリコン、または多結晶シリコンゲルマニウム、お
よびｎ型伝導のシリコン、多結晶シリコン、または多結
晶シリコンゲルマニウムの２つまたは３つの組の層を有
し、これらの層が重ねられ、かつ絶縁体によって分離さ
れることを特徴とする請求項２２に記載のセンサ（１
０，２０）。 - 【請求項２４】 光電子的にパターニングされ得る赤外
線吸収層が該感熱領域（１４）に取付けられることを特
徴とする請求項１〜１７および１９〜２３のうちいずれ
かに記載のセンサ（１０，２０） - 【請求項２５】 光電子的にパターニングされ得る赤外
線吸収層が該感熱領域（１４）に取付けられることを特
徴とする請求項１８に記載の半導体チップ。 - 【請求項２６】 温度測定センサを製造する方法であっ
て、薄膜は支持基板に取付けられ、 空洞部が、反応性イオンエッチング法を使用して該薄膜
の下で該支持基板にエッチングされることを特徴とす
る、特に先行する請求項のうちいずれかに記載のセンサ
を製造する方法。 - 【請求項２７】 該空洞部のエッチングに先立ち、該反
応性イオンエッチング法のためのより小さいエッチング
レートを有する層が該薄膜と反対の支持基板側に取付け
られることを特徴とする請求項２６に記載の方法。 - 【請求項２８】 感熱領域が該薄膜に取付けられること
を特徴とする請求項２６または２７に記載の方法。 - 【請求項２９】 温度測定センサを製造する方法であっ
て、活性化段階において側壁を有する空洞部は反応性イ
オンエッチングによって支持基板にエッチングされ、不
動態化段階において保護層、特に該側壁から材料が除去
されるのを妨げ、または目に見えて減少させるポリマー
層が該側壁に積層され、かつ、いくつかの別の活性化段
階および不動態化段階を含む該センサを製造する方法で
あって、該不動態化段階が弱められ、および／もしくは
縮小され、ならびに／または該活性化段階が強められ、
および／もしくは延長されることを特徴とする、特に請
求項１〜１７および２４のうちいずれかに記載したセン
サを製造する方法。 - 【請求項３０】 該側壁が該支持基板表面に対して８０
度と９０度との間の角度βになるほどに、該不動態化段
階が弱められ、および／もしくは縮小され、ならびに／
または該活性化段階が強められ、および／もしくは延長
されることを特徴とする請求項２９に記載の方法。 - 【請求項３１】 該側壁が該支持基板表面に対して８５
度と９０度との間の角度βになるほどに、該不動態化段
階が弱められ、および／もしくは縮小され、ならびに／
または該活性化段階が強められ、および／もしくは延長
されることを特徴とする請求項３０に記載の方法。 - 【請求項３２】 該支持基板がシリコン本体であること
を特徴とする請求項２６〜３１のうちいずれかに記載の
方法。
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