JP3388207B2 - Thermoelectric sensor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Thermoelectric sensor device and method of manufacturing the same

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JP3388207B2 JP25799999A JP25799999A JP3388207B2 JP 3388207 B2 JP3388207 B2 JP 3388207B2 JP 25799999 A JP25799999 A JP 25799999A JP 25799999 A JP25799999 A JP 25799999A JP 3388207 B2 JP3388207 B2 JP 3388207B2
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政 勳 杜
正 三 周
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【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。
TECHNICAL FIELD 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 the thermocouple element line, a method of reducing the thermal conductivity by using a thermocouple element line having a zigzag structure or a meandering structure,
And a method for etching a silicon substrate by using front side silicon bulk wet etching. Further, it relates not only to a method for increasing the productivity of the total die of a silicon wafer, but also to a method for producing a resistor, which is a heater, on the sensor film structure for electrical calibration of the 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, so-called non-contact temperature measurement. Run. Typical applications are, for example, in-situ monitoring of semiconductor process steps, infrared spectroscopy, detection of various gases and liquids in factory process environments, measurement of indoor temperature distribution for air conditioners. Further, there are medical thermography and tympanic thermometer 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, changes in physical properties are converted into changes in 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。
Pyroelectric sensors are made of ceramics or polymers and require careful handling during assembly and packaging. The manufacturing cost of the pyroelectric sensor is relatively high as compared with the thermoelectric sensor. The reason is that thermoelectric sensors can be assembled in batch operations using semiconductor mass production lines. Bolometer sensors, on the other hand, require a bias to measure the change in resistance, and 1 / f noise is generated based on such bias readings. 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 locations. Therefore, when two points, or two junctions, have different temperatures, electromotive force is generated based on the thermoelectric effect. Thermoelectric sensors require no additional bias and can be used in a wide range of ambient temperatures. Since the thermoelectric sensor can be assembled by the semiconductor process technology, it can be easily connected to the 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。
In terms of sensor functionality, if the device includes thermoelectric sensing elements and amplification lines, the functionality and capabilities of the device are increased and the signal interface noise is reduced. This illustrates the advantage of developing a compatible thermoelectric sensing element using a standard CMOS process. That is, to provide the possibility of integrating the thermoelectric detection element and the signal processing line into a monolithic IC sensor. Subsequent steps, that is, prior art thermoelectric sensors, which typically have a separate film structure formed by backside silicon wet etching, exhibit 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 portion of a thermoelectric sensor. A closed 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 on the provided silicon substrate 1. 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 symmetrical 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 relationships for the thermoelectric sensor of FIG. First thermocouple element line 3
The opening of the second thermocouple element line 5 and the end,
The thermal contact H near the radiation absorbing layer 6 is connected for interconnection. The cold junction C is far away from the radiation absorption 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 the 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。
The heat contact H is located above the closing film 2 and below the radiation absorbing layer 6, and its temperature rises due to the heat transferred from the radiation absorbing layer 6. The temperature of the radiation absorbing layer 6 rises when it is irradiated with infrared rays. The cold junction C is located on the silicon substrate 1 and its temperature is the same as the ambient temperature. The reason is that the silicon substrate has high solid conductance, and the heat from the cold junction is dissipated through the silicon substrate 1. To form the closure film 2, a silicon anisotropic wet etching process is applied and the silicon substrate under the closure 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 defined area of the closure membrane 2. The reason is that the etching window on the back side is
This is because the area 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 will be similar to that shown in FIG. That is, the overall size of the device is approximately the same as the defined area of the closure membrane 2. In such cases,
The cantilever structure or the four-arm bridge structure supports the structure of the radiation absorption layer and the group of thermocouples,
Commonly used. Due to the different size of the device manufactured by front side or back side silicon anisotropic wet etching, the total die of thermoelectric sensor from the wafer manufactured by front side wet etching is manufactured by back side wet etching. Greater than anything.

【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。
Generally, the characteristic of the thermoelectric sensor is that the bolt /
Response in watts (Rv), Johnson noise (V
J), noise equivalent power (NEP), and specific detection sensitivity (D
* ) Is used and expressed. The corresponding formula follows the formula 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。
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 a Boltzmann constant. T is the absolute temperature (° K)
Is. R is an electric resistance. Δf is the bandwidth of the amplifier. A is the area of the radiation absorption 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。
*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 explained above, the ability of a thermoelectric sensor to measure the temperature of a target depends on the amount of output signal and its sensitivity to changes in the temperature of the measured target. 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 thermoelectric sensor's structural material is inversely proportional to the values of Rv and D * . Therefore, use a thermocouple element line with low thermal conductivity, or
Rv and D * can be improved by increasing the length of the thermocouple element lines.

【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 are
It is a straight line. The thermocouple element line 5 is usually made of aluminum having a 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 capacity 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 reduced, the overall resistance of the thermopile is increased. Since the resistance of polycrystalline silicon is high, the resistance of the first thermocouple element line increases sharply as its length increases. Therefore, the overall sensor capability is 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 for the second thermocouple element line. The zigzag structure reduces the thermal conductivity of the second thermocouple element line. The lengths of the first thermocouple element lines are kept the same. In such an invention, the sensor capability can be improved without changing the sensor size or membrane size.

【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 utilizes an off-chip temperature sensor such as a thermistor, transistor or diode to measure ambient temperature. 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 capable of measuring ambient temperature. Further, in order to avoid the temperature rise of the silicon substrate due to the dissipation of the thermal power based on the bias reading of the on-chip temperature sensitive resistor, the resistance of the on-chip temperature sensitive resistor is set to a value larger than 100 KΩ.

【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 responsiveness 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 commercial products increases manufacturer costs. The present invention provides a method of using a heater resistor formed in an area adjacent to a thermal contact to adjust the drift effect of 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 composed of a 4-pin metal can package. 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, there are two pins for the thermoelectric sensor, two pins for the on-chip temperature sensitive resistor, and two pins for the heater resistor. The on-chip temperature sensitive resistor and the heater resistor can share the ground. The two pins for the thermoelectric sensor are isolated 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 are given below to define the prior art relating to thermoelectric sensors.

【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 Sensor (The
rmoelectric Sensor) "(2) US Pat. No. 5,100,479, Kensal. Kensall D. Wise, Khalil Najati, “Thermopile and Infrared Det detectors with a semiconductor-supported rim.
(3) US Pat. No. 4,456,919, Katsuhiro Tomita, Tatsuo Shimizu, Masaichi Bando, “Thermocouple detector with a temperature sensor for cold junctions (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 is performed. This thermoelectric sensor has a thin film thermocouple array 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 carries a row of polycrystalline silicon and a metal thermocouple. The rim also supports the cold junction and acts as a good heat 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 closure membrane structure. However, the present invention uses an open film structure for 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 ambient temperature and compensate for temperature. The present invention uses the first thermocouple element line or the second thermocouple element line to form an on-chip temperature sensitive resistor or thermistor. The on-chip temperature sensitive 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, the following papers are referred to:

【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
ted thermopile structure with high responsivity us
ing any stndard CMOS process)」、センサーズアンド
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
rs)、エー(A)37〜38、第51頁〜第56頁(1
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. GR Lahi
ji) and K. Dee. Wies (KD Wise),
"A batch-fabricated silicon thermopile infrared detector
etector) ”, Ie Ee trance. Elect on Devices Easy (IEEE Trans. Electron D
evices ED) -29, pp. 14-22, (1982
Year (2) are. R. Lenggenhager,
Etch. H. Baltes, Jay. Pier (J.P.
eer) and M. Foster (M. Forster), "CM
Thermoelectric infrared sensor based on OS technology (Thermoelectric i
nfrared sensors by CMOS technology) ", IEEE Eleon Devices Letters (IEEE Ele
ctron Device Letters) 13, 454, (1992)
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of Thermosensors) (TS 1006)
0), H-Planartechnik GmbH, Hauert
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 above-cited document, Raheji and Wies have proposed a closed film structure comprising thermoelectric materials of Au and polycrystalline silicon, using backside silicon anisotropic wet etching. To form. Barthes et al. Provide thermoelectric materials of aluminum and polycrystalline silicon and use an open film structure by front side silicon anisotropic wet etching. The radiation absorbing layer is composed of SiO2 and SiN. Klaha et al. Provide a structure in which the open film structure is made by front side silicon anisotropic wet etching, and the thermoelectric material uses standard CMOS n-poly and p + active layer processes. 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。
Further, the method of reference (4) discloses that a heater resistor is placed in the membrane and used to measure the thermal conductivity of the structure. However, in the present invention, a heater resistor is made in the area near the thermal contact 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, according to the present invention, since the on-chip temperature sensitive resistor is formed,
Alternatively, the same material as the second thermocouple element line is used. The 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 normalized outputs are obtained for different incident radiation angles, we have found that 100% normalized output is for radiation at incident angles that deviate from the normal to the plane of the radiation-diffusing layer by approximately ± 10 °. Find out what happened in. And 8
A 5% normalized output is observed for an incident angle of about 0 °. This fact is due to the Si (11
1) Indicates that some of the radiant energy reflected from the surface is absorbed by the radiation absorbing layer. The present invention provides for radiation to enter through the front side etching window and to avoid being incident on the Si (111) plane and reflected back into the radiation absorbing layer.
A reflective mirror is disclosed that covers a front side etching window. This reflective mirror plate is placed at the position of the front side etching window and is made at the same time as the thermoelectric sensor structure is made. The reflective mirror plate has aluminum for reflective 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。
The present invention provides an economical method. The advantage of polycrystalline silicon / metal thermocouples is that they are simple because they are made by standard CMOS processes. Methods for improving total die, productivity, and upgrading sensor capabilities are the subject matter 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 above-mentioned disadvantages of the prior art, and an object of the present invention is to improve thermoelectric performance capable of improving sensor performance without increasing size and cost. Type sensor device and its manufacturing method.

【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 lower thermal conductivity is selected as the 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 lines as well as reduce the 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) Select a titanium alloy having a lower thermal conductivity 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) A resistor which is treated as a heater is formed on a region in the vicinity of the heat contact, and is used for electrical calibration with respect to a change with time of thermoelectricity and other constituent materials and an influence of environment. And, in 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) A titanium thin film and its related alloy are used to form a radiation absorbing layer from the process technology of 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) The etching time is shortened and productivity is increased by forming an etching hole on the independent or floating film of the radiation absorbing layer and the insulating layer.

【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 front side silicon anisotropic wet etching technique is used to remove the silicon substrate underlying the open film structure of the thermoelectric sensor. The hot contact is then suspended or thermally isolated from the silicon substrate to increase the 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) As the on-chip temperature sensitive resistor, the same material as that of the first or second thermocouple element line is selected, and the resistance value of this resistor is larger 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 reflecting mirror to cover the front side etching window to avoid the effects of radiation reflected from the Si (111) surface of the underlying v-shaped globe. This reflective mirror plate is made at the same time as the thermoelectric sensor structure is made. The reflective mirror plate has an aluminum film for reflective 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。
In order to reach the above-mentioned object, the present invention provides
Provided is a method of manufacturing a thermoelectric sensor device having the following steps.

【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, the 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 the surface of the first insulating layer. This material is, for example, polycrystalline silicon, amorphous silicon or metal. Masking and etching the portion of the thermocouple element material layer to form a first thermocouple element line. Forming a second insulating layer on the surfaces 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 passages. Forming a metal layer on the surface of the second insulating layer. Patterning and etching a portion of the metal layer to form a second thermocouple element line, the second thermocouple element line having a plurality of hot and cold junctions through the contact window described above. The step 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 portions of the third insulating layer and the second insulating layer, thereby exposing portions of the final second thermocouple element line. Then, in a next step, it is electrically connected to the second metal pad, and 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 a portion of 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 light during operation by etching or lift-off or reverse masking methods. Forming a fifth insulating layer on the surfaces of the fourth insulating layer and the radiation absorbing layer. Etching is performed on the portions of the fourth insulating layer and the fifth insulating layer, and the first metal pad and the second metal pad
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 etching through the insulating layer and exposing the 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 membrane 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 the electrical connections include: patterning and etching a portion of the third and second insulating layers, which results in the final second thermocouple element. Part of the line and part of the first thermocouple element line are exposed. A second metal layer is deposited on the third insulating layer. A portion of the second metal layer is patterned and etched, and then connecting lines between the first and second thermocouple elements of each pair are formed, as well as 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 the first metal pad and the 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 construction of the thermoelectric sensor consists of the following: a silicon substrate and a first insulating layer formed on the surface of this silicon substrate. A large number of 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 the surface of the first thermocouple element line. A large number of second thermocouple element lines formed on the surface of the second insulating layer. Here, the second thermocouple element lines are defined and patterned so as to have a meandering structure or a zigzag structure, and each second thermocouple element line has a hot contact and a cold contact, and the heat contact is A first thermocouple element line is connected to the hot contact and a final cold contact is electrically connected to the second metal pad. A third insulating layer formed on the surfaces 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 the 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.
Fifth formed on the surfaces of the fourth insulating layer and the radiation absorbing layer
Insulation layer. A bond window formed in the first metal pad and the second metal pad by etching a portion of the fourth insulating layer and the fifth insulating layer. 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 layer and the first insulating layer. Silicon substrate under the thermocouple membrane region that can be wet etched through the front side etching window. The same material as the first or second thermocouple element line, assembled in the area near the thermal contacts and used to perform electrical calibration for thermoelectric and other component materials over time and environmental impact Heater register using. The thermoelectric sensor is manufactured at the same time as the semiconductor process technology. 10
An on-chip temperature sensitive 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 influence of radiation reflected from the Si (111) surface of the v-shaped globe located at the same time as the thermoelectric sensor structure is manufactured. 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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below 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 a thermoelectric sensor according to the present invention, in which 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 of thermal contacts
3, first insulating layer 21, second insulating layer 22, third insulating layer 2
The third, fourth insulating layer 24 and fifth insulating layer 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 related to the thermoelectric sensor of FIG. 3 are connected. 3 and 4, the second thermocouple element line 36 is
Through the contact window 43 of the third insulating layer 23, the thermal contact H
Is in contact with the first thermocouple element line 35. 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。
7 to 16 are sectional views showing the steps of manufacturing the thermoelectric sensor according to the present invention as the above-mentioned structure.

【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 as shown in FIG. 8, a first insulating layer 21 is deposited on the surface of this silicon substrate, and a part of the silicon substrate 31 under the thermocouple is changed in the next step. It is removed by anisotropic wet etching. A first thermocouple element layer 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 that the first thermocouple element line 35 is formed 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 the planarization and to form the multiple contact windows 43 of the thermal contacts of the second insulating layer 22. Etch a part. 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 contact window 43 is filled with the first metal layer. After this deposition process, the second insulating layer 22 has a second
The first metal layer is patterned to form the thermocouple element lines 36. First thermocouple element line 35
The electrical connection between the second thermocouple element line 36 and the second thermocouple element line 36 is formed through a contact window 43, as shown in FIG. The second thermocouple element line 36 contacts the first thermocouple element line 35 with the heat contact H of the contact window 43 and with 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 surfaces of the second thermocouple element line 36 and the second insulating layer 22. This third
The insulating layer 23 and the second insulating layer 22 are etched to form a first
The starting 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 portions of the cold junctions in the starting line of the first thermocouple element line 35 and the last line of the second thermocouple element line 36 become contact windows in the next step of joining metal pads to form an electrical connection. Then, a second metal layer is deposited on the contact window at 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 and the third insulating layer 23. The second metal layer is
Fill the contact window. After the deposition process, the second metal layer forms the metal pads 37, 38, the start 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. 11-12)
Patterned to form electrical connection lines between and. Then, 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 starting line of 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 an etching method or a lift-off method 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 forming the radiation absorbing layer 39, the 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 the 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. And removed. Then, as shown in FIG. 15, the bearer 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,
As shown in FIG. 6, the silicon substrate 31 under the thermocouple film region 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 steps of this process are illustrated,
The features or mechanism 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。なお、第2熱電対エレメントラインの材料は、
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
より選択され得る。チタンの熱伝導率率(17W/K)
がAlSiCu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 made of titanium or its alloy. The material of the second thermocouple element line is
Titanium, aluminum, titanium nitrogen compound, titanium compound
Group consisting of gold, aluminum alloys, and similar mixtures
Can be selected more. Thermal conductivity of titanium (17W / K)
Is considerably smaller than the thermal conductivity (˜238 W / K) of the AlSiCu alloy, and since titanium is a good conductor, the responsivity (Rv) and the specific detection sensitivity (D *) are improved. This is because the total resistance of the thermocouple sensor is almost 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 connecting line to the second line of the first line in the first thermocouple element line 35, and at the same time, the first thermocouple element line 35. It serves as a connecting line from the second line to the third line in.

【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 previously described replaces the second thermocouple element line 36 as the connecting line 40, as shown in the interconnected state in FIG. In this manner, the 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, the connecting 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 there between.

【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。
Further, in another embodiment of the present invention, the material of the second thermoelectric element layer is used as the first metal pad 37 and the second metal pad 38. By doing so, 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 thermoelectric sensor is to increase the length of the thermocouple element line, thereby reducing the thermal conductivity of the thermocouple element line. It adopts a zigzag structure or a meandering structure. Like the structure shown in FIG.
The present invention discloses a zigzag structure for the second thermocouple element line to reduce the thermal conductivity of the second thermocouple element line while maintaining the same length of the first thermocouple element line. There is. In such an invention, the sensor performance can be improved without changing the size of the sensor or the size of the membrane. The zigzag structure described above includes multiple geometric configurations such as, for example, a single zigzag layer structure, a multilayer zigzag structure, a serpentine shaped structure, or other structure desired by the user. Further, the first thermocouple element line 3
If the material of 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 thermoelectric sensor is that the radiant 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. 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 read distribution circuit. This effect reduces the measurement accuracy in the long term. According to the present invention, the heater is provided with the resistor formed in the area adjacent to the heat contact. This heater register is
Used to adjust the drift effect 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 as follows. The thermoelectric sensor structure is constructed to include a heater resistor on the adjacent area of the thermal contact. A pulse voltage or an AC voltage is applied to the heater resistor with the infrared radiation from the object 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 into 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 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 application, before measuring the temperature of an object such as a human body, the shutter is used to shield the radiation to the thermoelectric sensor in advance, and then the power Wh is supplied to the heater to output the output voltage Vh. To measure accurately. After removing the shutter, power W
t is received from the object and emitted or radiated on the radiation absorbing layer. Then, 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 value of Wh, 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 can be adjustable when performing a precision measurement with a known blackbody temperature and a known input bias to the heater. The output result of the thermoelectric sensor affects Vh and Vt with the same slope or ratio according to the environment, time or drift effect of the readout distribution circuit. However, V
Since h / Vt is kept the same, the temperature of the object can be precisely measured by accurately measuring the radiant energy or the radiant energy.

【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 etching window 34 allow infrared radiation reflected from the bottom 48 of the anisotropic undercut cavity or the v-groove sidewall 49 to be reflected. Will be invited. Further, this infrared ray is secondarily incident on the back side of the radiation absorption layer having the thermoelectric structure. To avoid such effects,
As shown in FIG. 23, the present invention proposes a reflection mirror 50 including a first metal and / or a second metal for reflecting incident infrared rays. 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 previous package of the thermoelectric sensor is a metal can or metal with four pins, two pins serving as output electrodes for the thermoelectric sensor and two pins serving as electrodes for the off-chip room temperature sensor. Have a jacket. According to another embodiment of the present invention, a metal jacket package of a thermoelectric sensor having 5 or 6 pins is proposed. The 6-pin metal jacket allows the temperature resistor and heater resistor to share a common ground electrode, while 2 pins are for thermoelectric sensors, 2 pins are for on-chip temperature resistors, and 2 pins are It is for heater registers. 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) Regarding the structure of the second thermocouple element layer The second thermocouple element line has a zigzag or meandering structure in order to reduce the thermal conductivity, and for example, a thermal conductive material such as titanium or titanium alloy is used. It is made of a material with a low rate. This allows even standard CMOS process AlSiCu materials to be used, with solid body thermal conductivity of 70% -8% compared to conventional linear structures.
It can be further reduced to 0%. Therefore,
It is possible to improve sensor performance 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 A preferred embodiment of the present invention is to use titanium or a titanium alloy for the radiation absorption layer 39. Optimal absorption is obtained by controlling the appropriate thickness at about 34 μg / cm 2. It is helpful that titanium is 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) About Etching Holes When the film area of the radiation absorbing layer is very large, it is easy to obtain a mound structure on the bottom of the v-shaped globe after the front side wet etching process. As shown in FIG. 20, an etching hole 43 ′ such as the etching window 34 may be etched on the center of the radiation absorbing film 44. The function of this etching hole 43 'is not only to prevent the formation of silicon hills 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) As to the structure for carrying out the electrical calibration measurement, as shown in FIG. 21, the radiation absorbing film 44 of the present invention is used.
It has a register 45 on top. This register 45 is
It is electrically coupled to the third metal pad 46 and the fourth metal pad 47. The material of the resistor 45 is 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, CMOS, B
A combined iCMOS and thermoelectric sensor process is 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 Sensitive Resistor for Measuring Room Temperature In a general thermoelectric sensor, the room temperature is measured by using an off-chip temperature sensor. The present invention applies the same material as the first thermocouple element line or the second thermocouple element line 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 sensitive resistor, the register of this 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) Reflecting mirror structure In the present invention, in order to prevent secondary incident infrared rays from being radiated or radiated on the back side of the radiation absorption layer of the thermoelectric structure, the first metal is used. And / or a reflective mirror having a second metal is used to reflect the 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 thermoelectric sensor package has five 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 will be 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. Further, various modifications and similar devices falling within the spirit and scope of the claims are included in the present invention, and the claims include all such modifications and similar configurations. It should agree 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.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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 portion 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。
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。
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。
6 is a diagram in which the second thermoelectric element line has a meandering or zigzag structure on the linear first thermoelectric element line of the thermoelectric sensor of FIG.

【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 the 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 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 the 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 wet etching holes on a radiation absorption layer according to the 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 view of manufacturing a heater resistor in a region near a thermal contact 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 optical path of incident infrared rays affected by radiation reflected from the Si (111) surface of the v-shaped globe located below according to the 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 shows a reflection mirror covering a front side etching window in order to avoid the influence of radiation reflected from the Si (111) surface of the lower v-shaped globe according to the preferred embodiment of the present invention. It is a typical 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.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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。 21 ... First insulating layer, 22 ... a second insulating layer, 23 ... Third insulating layer, 24 ... Fourth insulating layer, 25 ... Fifth insulating layer, 31 ... Silicon substrate, 32 ... V-shaped glove cavity, 35 ... First thermocouple element line, 36 ... Second thermocouple element line, 37 ... First metal pad, 38 ... second metal pad, 39 ... Radiation absorption layer, 43 ... contact window, 44 ... Radiation absorbing film, 45 ... Register, 46 ... Third metal pad, 47 ... fourth metal pad, 50 ... Reflective mirror, C ... cold junction, H ... thermal contact.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01K 7/02 H01L 35/32 H01L 35/34 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01K 7/02 H01L 35/32 H01L 35/34

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリコン基板を供給する段階と、 前記シリコン基板の表面に第1絶縁層を形成する段階
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、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、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、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、前記フロントサイドウェットエッチングウィン
ドウを経て前記シリコン基板にエッチングを行い、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。
1. A step of supplying a silicon substrate, a step of forming a first insulating layer on the surface of the silicon substrate, a step of forming a material layer on the surface of the first insulating layer, and a portion of the material layer. Patterning and etching to form a first thermocouple element line, forming a second insulating layer on the surface of the first thermocouple element line and the first insulating layer, and the second insulating layer To form a plurality of contact windows on the surface of the first insulating layer, to form a first metal layer on the surface of the second insulating layer, and to pattern and etch the portion of the first metal layer to form a first metal layer. 2 thermocouple element lines are formed and the second
A thermocouple element line penetrates the contact window to allow the first and
Joining 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 on the surface of the third insulating layer and the second insulating layer. Etching to expose the last part of the second thermocouple element line, forming a second metal layer above the third insulating layer, and etching the second metal layer. And forming a first metal pad and a second metal pad, and the last portion of the second thermocouple element line is electrically connected to the second metal pad, the method comprising part of the start portion is electrically connected to the front Symbol first metal pad, forming a fourth insulating layer to the upper than the third insulating layer and the second metal layer, the fourth insulating layer Above Chapter 3
Forming a metal layer and defining a radiation absorbing layer that absorbs infrared rays by etching or lift-off, that is, reverse masking, and forming a fifth insulating layer on the surfaces of the fourth insulating layer and the radiation absorbing layer If, etched in a portion of the fourth insulating layer and the fifth insulating layer, the steps of pre-Symbol first metal pad and the second metal pad is exposed, to form a front side wet etching windows, the first 5 insulating layers, the fourth insulating layer, the third insulating layer, the second insulating layer and the first insulating layer,
By exposing the surface of the silicon substrate and using the front side silicon anisotropic wet etching technique, the front side wet etching process is performed.
Etching the silicon substrate through a dough to void the silicon substrate, and a method for manufacturing a thermoelectric sensor device.
【請求項2】 前記素材層の材料は、金属あるいは多結
晶シリコンを有する請求項1に記載の方法。
2. The material of the material layer is metal or multi-layered
The method of claim 1 comprising crystalline silicon .
【請求項3】 前記放射線吸収層の材料は、チタン、チ
タン窒素化合物、およびチタン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 nitrogen compounds, and titanium alloys .
【請求項4】 前記第1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。
Wherein the material of the first thermocouple element line A method according to claim 1 having a semiconductor material.
【請求項5】 前記第2熱電対エレメントラインの材料
は、チタン、アルミニウム、チタン窒素化合物、チタン
合金、およびアルミニウム合金からなる群より選択され
る請求項1に記載の方法。
5. The method of claim 1, wherein the material of the second thermocouple element line is selected from the group consisting of titanium, aluminum, titanium nitrogen compounds, titanium alloys, and aluminum alloys.
【請求項6】 前記第2熱電対エレメントラインのライ
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、若しくは曲
がりくねった形状の構造である請求項1に記載の方法。
6. The line shape of the second thermocouple element line has a zigzag structure, and the zigzag structure is a one-layer zigzag structure, a multilayer zigzag structure, or a meandering structure. The method described in.
【請求項7】 前記第1金属パッドおよび前記第2金属
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。
7. The method of claim 1, wherein the first metal pad and the second metal pad are made of a first metal layer, omitting the formation of the second metal layer.
【請求項8】 前記フロントサイドウェットエッチング
ウィンドウが形成されている間に、前記放射線吸収層の
中央上にエッチング孔を形成する請求項1に記載の方
法。
8. The method of claim 1, wherein an etching hole is formed on the center of the radiation absorbing layer while the front side wet etching window is being formed.
【請求項9】 第1金属パッドおよび第2金属パッドを
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
トラインの冷接点は前記第1熱電対エレメントラインの
冷接点に接合し、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フ
ロントサイドウェットエッチングウィンドウと、 前記フロントサイドウェット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うことにより形成
されたv状グローブキャビティと、を有する熱電式セン
サデバイス。
9. A thermoelectric sensor device of a type using a first metal pad and a second metal pad as an output terminal, comprising: a silicon substrate; a first insulating layer formed on a surface of the silicon substrate; A plurality of first thermocouple element lines formed on the surface of the first insulating layer, wherein each first thermocouple element line has a hot contact and a cold contact, and the first thermocouple element line has a cold portion at the beginning 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, and a second insulating layer. A plurality of second thermocouple element lines formed from the first metal layer on the surface, each second thermocouple element line having a hot junction and a cold junction, The point is joined to the heat contact of the first thermocouple element line, the cold junction of the second thermocouple element line is joined to the cold contact of the first thermocouple element line, and the cold portion of the last portion of the second thermocouple element line is joined. The cold junction includes a plurality of second thermocouple element lines electrically connected to the second metal pad, a second insulating layer, and a third insulating layer formed on a surface of the second thermocouple element line. A second metal layer forming the first metal pad and the second metal pad; a fourth insulating layer formed on the surfaces of the third insulating layer, the first metal pad and the second metal pad; A radiation absorbing layer formed on the surface of the fourth insulating layer to absorb infrared rays, a fifth insulating layer formed on the surfaces of the fourth insulating layer and the radiation absorbing layer, the first metal pad and the front. A bonding pad window formed above the second metal pad and passing through the fifth insulating layer and the fourth insulating layer to expose the first metal pad and the second metal pad; and the fifth insulating layer. The silicon substrate is formed on the surface of the layer and extends downward to pass through the fifth insulating layer, the fourth insulating layer, the third insulating layer, the second insulating layer and the first insulating layer, And a v-shaped globe cavity formed by etching the silicon substrate through the front side wet etching window, and a thermoelectric sensor device .
【請求項10】 前記シリコン基板は、CMOS回路を
有する請求項9に記載の熱電式センサデバイス。
10. The thermoelectric sensor device according to claim 9, wherein the silicon substrate has a CMOS circuit.
【請求項11】 前記シリコン基板は、BiCMOS回
路を有する請求項9に記載の熱電式センサデバイス。
11. The thermoelectric sensor device according to claim 9, wherein the silicon substrate has a BiCMOS circuit.
【請求項12】 前記第1熱電対エレメントラインは、
直線状若しくはジグザグ構造をなす請求項9に記載の熱
電式センサデバイス。
12. The first thermocouple element line comprises:
The thermoelectric sensor device according to claim 9, which has a linear or zigzag structure.
【請求項13】 前記第2熱電対エレメントラインは、
ジグザグ構造をなす請求項9に記載の熱電式センサデバ
イス。
13. The second thermocouple element line,
The thermoelectric sensor device according to claim 9, which has a zigzag structure.
【請求項14】 100KΩより大きい抵抗値の感温レ
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9に
記載の熱電式センサデバイス。
14. The thermoelectric sensor device according to claim 9, wherein a temperature sensitive resistor having a resistance value of more than 100 KΩ is applied to the first thermocouple element line or the second thermocouple element line.
【請求項15】 前記熱接点近傍の放射線吸収層上に、
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9に記載の熱電式センサデバイス。
15. A radiation absorbing layer in the vicinity of the thermal contact,
The thermoelectric sensor device according to claim 9, further comprising a heater register for performing electrical calibration measurement.
【請求項16】 前記レジスタの材料は、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
ラインの材料から作られる請求項15に記載の熱電式セ
ンサデバイス。
16. The thermoelectric sensor device according to claim 15, wherein the material of the resistor is made of the material of the first thermocouple element line or the second thermocouple element line.
【請求項17】 出力電極となる5本のピン、および金
属ジャケットを備える請求項9に記載の熱電式センサデ
バイス。
17. The thermoelectric sensor device according to claim 9, further comprising five pins serving as output electrodes and a metal jacket.
【請求項18】 出力電極となる6本のピン、および金
属ジャケットを備える請求項9に記載の熱電式センサデ
バイス。
18. The thermoelectric sensor device according to claim 9, further comprising six pins serving as output electrodes, and a metal jacket.
【請求項19】 前記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9に記載の熱電式センサデバイ
ス。
19. A reflective mirror wherein the front side wet etching window is defined as a narrow trench and is used to reflect incident infrared radiation and to avoid second incident infrared radiation from radiating to the backside of the radiation absorbing layer. And the reflecting mirror comprises the first and / or second
The thermoelectric sensor device according to claim 9, comprising a metal layer.
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