JP5559369B2 - センサおよびセンサの製造方法 - Google Patents

センサおよびセンサの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5559369B2
JP5559369B2 JP2013010529A JP2013010529A JP5559369B2 JP 5559369 B2 JP5559369 B2 JP 5559369B2 JP 2013010529 A JP2013010529 A JP 2013010529A JP 2013010529 A JP2013010529 A JP 2013010529A JP 5559369 B2 JP5559369 B2 JP 5559369B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
layer
epitaxial layer
forming
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013010529A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013151057A (ja
Inventor
ベンツェル フーベルト
アルムブルスター ジーモン
シェリング クリストフ
ヘキスト アルニム
フェイ アンド
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JP2013151057A publication Critical patent/JP2013151057A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5559369B2 publication Critical patent/JP5559369B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0081Thermal properties
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/06Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0278Temperature sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0109Bridges
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/01Microstructural systems or auxiliary parts thereof comprising a micromechanical device connected to control or processing electronics, i.e. Smart-MEMS
    • B81B2207/015Microstructural systems or auxiliary parts thereof comprising a micromechanical device connected to control or processing electronics, i.e. Smart-MEMS the micromechanical device and the control or processing electronics being integrated on the same substrate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0102Surface micromachining
    • B81C2201/0105Sacrificial layer
    • B81C2201/0109Sacrificial layers not provided for in B81C2201/0107 - B81C2201/0108

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

本発明は、センサ、殊に空間分解能検出のためのセンサおよびその種のセンサの製造方法に関する。
従来技術
DE 101 14 036 A1にはマイクロ構造化されたセンサが開示されており、このセンサにおいては半導体基板に開口部が設けられ、この開口部はその後の熱処理の際に、ダイアフラムのカバーで閉じられ、その下方において中空室に変わる。これによって容量性の圧力センサを形成することができ、基板内の中空室は2つのドーピング領域間に形成され、これらのドーピング領域はプレートコンデンサを形成し、このプレートコンデンサのキャパシタンスはドーピング領域の間隔に依存する。ドーピング領域は深さコンタクトを介して相応の評価回路と接続されている。
DE 10 2004 043 357 A1には半導体基板内に中空室を形成する方法が開示されており、この方法においては基板の表面に先ず、多孔性にはエッチングされていない基板材料から格子状の構造部が形成され、この構造部の間または構造部の下方に続けて半導体基板の深さまで多孔性の領域が形成される。続く熱処理によって多孔化された領域は空洞に変わり、必要に応じて格子状の構造部が空洞の上方におけるダイアフラムとして形成されるか、ダイアフラムの一部として形成される。
しかしながらこの種の製造技術では高解像度且つ低ノイズの比較的複雑なセンサを構成できないことが多い。
ドイツ国特許出願公報DE10114036A1 ドイツ国特許出願公報DE102004043357A1
これに対し本発明によるマイクロ構造化されたセンサおよびその製造方法は幾つかの利点を有する。基板内に少なくとも1つのセンサ素子、有利には横方向において間隔を置いて配置されている複数のセンサ素子が形成され、これらのセンサ素子はそれぞれ誘電性材料から成るダイアフラムの下方に懸架されている。センサ素子は殊にダイオードでよいが、基本的には、例えばトランジスタであってもよい。個々のセンサ素子がそれぞれ温度に依存する電気的な特性を有することが重要であり、その特性の値は線路を介して読出される。
個々のセンサ素子はダイアフラムの下方に形成されている1つまたは複数の空洞において懸架されている。各センサ素子に対して固有の空洞を設けることができる。もしくは、複数または全てのセンサ素子を共通の1つの空洞内に配置することができる。
個々のセンサ素子はダイアフラムの内部、上部または下部に延在している線路を介して接触している。ダイアフラムは個々の懸架ばねを形成するよう構造化されており、これらの懸架ばねは各センサ素子を、基板上または基板の上方に形成されているエピタキシャル層の周囲のランドまたは周囲のウェブに接続させる。
有利な実施形態によれば、ダイアフラムを形成する誘電層内に補強部、殊に局所的な酸化により形成されたLOCOS(local oxidation of Silicon)補強部が形成され、この補強部により機械的な安定性が著しく高められる。補強部を殊にダイアフラムの横方向の端部に形成することができ、それによりこの補強部はそれぞれのセンサ素子を包囲し、さらにはランドの横方向の端部、またはセンサ素子を担持する残存するウェブに延在し、したがって懸架ばねを高い安定性で収容する。これによってセンサ素子およびランドまたは残存ウェブにおける懸架ばねの破損耐性を高めることができる。
ダイアフラム、殊にダイアフラム内の懸架ばねによって、センサ素子相互間およびセンサ素子のランドからの非常良好な熱的な分離が達成される。センサ素子がエピタキシャル層、したがって単結晶の層内に形成されることによって、信号ノイズを非常に小さく維持することができる。このことは殊にダイオードまたはトランジスタを形成する際に有利である。
つまり、解像度が高く、もしくは多数のセンサ素子を備えており、且つノイズが少ない構成素子アレイが形成され、この構成素子アレイを機械的に非常に安定して構成することができる。センサ素子への個々の線路を共通の線路に接続することができるので、個々の構成素子を連続的なアドレッシングにより読出すことができる。高集積化により僅かな電力消費量が要求される。
殊に、ダイオードアレイを空間分解能温度測定、および/または、気体濃度の分光測定のために構成することができる。別の適用分野は指圧センサである。
有利な実施形態によれば、センサはセンサ素子を備えた検出領域のみを有しているのではなく、横方向において接しており、また有利には検出領域から絶縁されている、センサ信号から出力された信号を評価するための別の構成素子を備えた回路領域を有する。検出領域のセンサ素子を形成するための処理の内の少なくとも幾つかの処理を回路領域を形成するためにも使用することができるので、高速且つ廉価な製造が実現される。したがって、センサと電子的な評価回路が組合わされているMEMS(Micro Electro Mechanical System)モジュールをチップ上に形成することができる。
この製造を表面マイクロメカニカル処理によって行うことができるので、表面を処理するだけでよい。この製造をウェハレベルで実施し、後に個別化することができる。
製造は先ず、ドープされた基板の第1の領域(または基板上に形成されているドープされた層の領域)が多孔化され、差し当たり格子状の構造部および第1の領域を包囲する第2の領域が適切なドーピングによって後続のエッチング工程の前に保護される。したがって格子状の構造部の第1の領域を続けて選択的且つ電解的に多孔化することができ、必要に応じてこの領域における材料の完全な除去も達成することができる。続けて、格子状の構造部および周囲のランド上にエピタキシャル層が成長され、この成長中に(または必要に応じて、付加的なステップにおいて)多孔性の領域に熱処理が施され、空洞を形成することができる。
したがって、空洞の上方にはエピタキシャルな単結晶の層を形成することができ、この層内に続けてセンサ素子が別の処理、例えば相応のダイオード領域のドーピングによって形成される。センサ素子はモノリシックなエピタキシャル層内に形成されているので、これらのセンサ素子の信号ノイズは低い。センサ素子は空洞によって既に基板から熱的に絶縁されている。
さらなる絶縁はダイアフラムの形成によって達成され、このダイアフラムの下方にセンサ素子が懸架されている。このためにエピタキシャル層上には1つ(または複数の)誘電層が被着され、続けて構造化される。誘電層を殊に酸化または酸化物層の被着、誘電層およびエピタキシャル層を貫通するエッチング路の形成、ならびに後続のエピタキシャル層における犠牲層エッチングによって形成することができる。したがって少なくとも1つの誘電層は空洞の上方に自由に担持されているダイアフラムを形成し、このダイアフラムはそれぞれのセンサ素子を熱的および機械的に分離された状態で収容する。ダイアフラム内の懸架ばねの構造化によってさらなる熱分離を達成することができ、懸架ばねを介して電気的な線路をセンサ素子へと案内することができる。
以下では添付の図面を参照しながら本発明の幾つかの実施形態を詳細に説明する。ここで、図1a〜図1fは、センサの1つのダイオードピクセルに関する例である第1の実施形態によるマイクロメカニカルセンサの製造プロセスの複数のステップを示す。
回路事前処理および検出領域内に格子構造を形成するための処理を示す。 n型層をエピタキシするための処理を示す。 回路領域内に注入または拡散を行い、誘電層を形成し、誘電層内に接触孔を構造化するための処理を示す。 回路領域においてダイアフラムの面全体にわたり金属カバーおよびパッシベーション層が形成されている状態のバックエンド回路プロセスを示す。 第1のメタライゼーション層の上方における積層体の除去、ダイオードピクセルの領域におけるメタライゼーション部の構造化および残存する誘電層内の犠牲層エッチング路または懸架ばねの開放を行うための処理を示す。 ダイオードピクセルを露出させるための犠牲層の等方性エッチングを示す。 裏面側から空洞を事後的に形成する場合の図1fに代わる実施形態を示す。 図1fまたは図2による完成したダイオードピクセルの平面図を示す。 複数のダイオードピクセルおよび一貫した共通の自由空間を備えたセンサの断面図を示す。 複数のダイオードピクセルを備えた図4のセンサの平面図を示す。
製造プロセスにおいて、p型半導体基板1、例えばp型にドープされた(100)シリコン上に検出領域2と、横方向においてこの検出領域2と間隔を置いて配置されているか、この検出領域2と接している回路領域3とが形成され、これら2つの領域2,3を形成するための処理を後続の処理において完全にまたは部分的に組み合わせることができる。
図1a〜図1fによれば、回路領域3の形成も検出領域2の形成も表面マイクロメカニカルの技術でp型基板1の表面側から行われる。回路領域3を形成するために、先ず回路事前処理を実施することができる。後続の処理1a〜1fの間にも、回路領域3を形成するためのそれぞれの処理を補完することができる。有利には、検出領域2を形成するための後続の処理のうちの1つまたは複数の処理が同時に回路領域3の製造にも使用される。
p型基板1内に検出領域2と回路領域3との間に例えばp+型のドーピングによって断面が溝状の下部絶縁層6を形成することができ、この下部絶縁層6は後続の処理において上方に向かって補完され、検出領域2の回路領域3からの絶縁に使用される。
検出領域2においては製造すべき各センサ素子のために第1の領域12が多孔化され、格子ウェブ16を備えた格子状の構造部14が第1の領域12の表面に残される。第1の領域12は有利には横方向においてリング状の第2の領域18によって境界付けられている。第1の領域12および第2の領域18は種々様々にドーピングされており、殊に異なる導電型でドーピングされている。第1の領域12が例えばp型にドーピングされており、すなわち第1の領域12を殊に直接的にp型基板1から形成することができ、また第2の領域18がn+(またはn)型にドーピングされている。基本的に第1の領域12を既に完全に除去することもできるので、その場合には格子状の構造部14の下方における「100%の多孔性」として自由空間が残る。
多孔化された第1の領域12、その第1の領域12を包囲する第2の領域18および残された格子状の構造部14のこの配置構成の形成は例えばDE 10 2004 036 035 A1ならびにDE 100 32 579 A1に記載されているので、ここではその詳細な説明を省略する。第2の領域18は第1の領域12の横方向の端部において、例えば注入法および/または拡散法を用いた、例えば再ドーピングにより形成される。さらに、格子ウェブ16を備えた格子状の構造部14はn型のドーピングによって形成され、また下部絶縁層6はp+型のドーピングにより形成される。このような第2の領域18、格子状の構造体14および下部絶縁層6の形成を例えばさらなる処理の前、すなわちエッチングの前にラッカマスクを用いて行うことができる。
続けて検出領域2および回路領域3上には、例えばSiO2および/またはSi34からなるエッチングマスク20が被着され、このエッチングマスク20は格子状の構造部14を備えた第1の領域12を残すように構造化される。続いて第1の領域12がフッ素含有電解質における電気化学的なエッチングによって多孔化される。表面張力を低減するために例えばイソプロパノール、エタノールまたは表面活性剤のような湿潤剤を加えることができる。基板のドーピングおよび所望のマイクロ構造化に応じて、フッ素の濃度は10%〜50%の範囲でよい。第1の領域12の多孔性を電流密度の選択によって調整することができる。
格子ウェブ16およびリング状のn+型にドープされた第2の領域18が電気化学的なエッチングプロセスによって腐食することはない。何故ならば、シリコンの溶解過程に関して正孔(ホール)が必要とされ、この正孔がp型のシリコンには十分に提供されるが、n型のシリコンには提供されないからである。したがって第2の領域18は第1の領域12と横方向において接し、この第1の領域12の深さはエッチング時間および電流強度によって決定される。
図1bによれば、続けてn型エピタキシャル層24がエピタキシャルにp型基板1上に被着または成長され、このn型エピタキシャル層24は検出領域2および回路領域3にわたり延在する。このエピタキシャル成長においては、多孔性の第1の領域12の熱処理も行われ、この熱処理により多孔性の材料の熱的な転位が生じ、したがってn型エピタキシャル層24の下方に空洞26が形成される。多孔性の材料からは一般的に、単結晶の層が空洞26の壁に析出される。格子ウェブ16は例えば空洞26とn型エピタキシャル層24との間の単結晶の層28を包囲する。この熱処理を例えば約900℃〜1200℃で実施することができる。多孔性領域からの空洞26の形成は例えばDE 10 2004 036 035 A1に開示されている。
本発明によれば、選択的に格子状の構造部14に比較的面積の大きい領域を残すことができるので、したがってその領域の下方においては弱い多孔化のみが行われる、つまりその側からのエッチングによってのみ行われる。この比較的弱く多孔化された領域は熱処理の際に空洞26において一時的な支持個所30を形成し、したがってこの支持個所30は空洞26の上方における層28およびn型エピタキシャル層24を支持する。
図1cによれば、続けてn型エピタキシャル層24の内部および/または上に適切な構造部が形成され、この構造部の形成を検出領域2においても回路領域3においても実施することができる。回路領域3においては、回路を形成するためにそれ自体公知のやり方で種々の注入処理または拡散処理を適用することができる。検出領域2においては、n型エピタキシャル層24内に後の各ピクセルのためのn+型領域32およびp+型領域34が注入および/または拡散によって形成される。n型エピタキシャル層24はp+領域34によってダイオード35を形成する。さらには、例えばSiO2への酸化によって1つまたは複数の誘電層36が形成され、少なくとも検出領域2内にはLOCOS法によって、局所的に比較的厚いLOCOS補強領域38が形成される。このためにSiO2層36においては適切なマスキングによって、相応の体積増加を伴う、したがって垂直方向に広がる比較的強い酸化が達成される。LOCOS補強領域38は殊に後のピクセルの端部、すなわち空洞26の縁の上方に形成される。相応のLOCOS補強領域38を回路領域3内にも形成することができる。
1つまたは複数の誘電層36はさらに回路領域3においても検出領域2においても構造化される。n+型領域32およびp+型領域34の上方にアクセスホール40,42が後の接触のために構造化される。回路領域3内には例えば種々の構成素子44が構造化される。ここでもまたLOCOS補強部38を形成することができる。
図1dによれば、バックエンド回路プロセスにおいてメタライゼーションおよびパッシベーションが実施され、例えばコンタクトパッド50を備えたメタライゼーション層48および1つまたは複数のパッシベーション層54が設けられる。例えばAlからなるメタライゼーション層48は誘電層36に残されたアクセスホール40,42においてn+型領域32およびp+型領域34と接触する。メタライゼーション層48は相応に回路領域3においても、線路また必要に応じて構成素子の代わりに、回路領域3内に形成されている構成素子44の接触のために使用される。有利には、メタライゼーション層48によって検出領域2と回路領域3との間に接続線路56も形成されるので、検出領域2および回路領域3を有する集積された構成素子が形成される。
例えばAlからなる1つまたは複数のメタライゼーション層50を形成することができる。n+型領域32はメタライゼーション層50との接触のためにのみ使用され、したがって金属と高ドープ領域との間にショットキーコンタクトは形成されない。実際のダイオード35はn型エピタキシャル層24とp+型領域34との間に形成され、このp+型領域34はその高いドープ濃度に基づき同様にメタライゼーション層50とのショットキーコンタクトを形成しない。図1dから見て取れるように、n型エピタキシャル層24を横方向においては上部絶縁層31によって、またその上方ではLOCOS補強部38によって回路領域3から絶縁することができる。
1つまたは複数のメタライゼーション層48は、ダイオード35の上方における1つまたは複数のパッシベーション層54の堆積を阻止するためにも使用される。続けてパッシベーション層54がダイオード35の上方において除去され、この際にメタライゼーション層48はエッチングストップとして使用される。続けてダイオード35の上方におけるメタライゼーション層48が適切に構造化され、n+型領域34およびp+型領域34のみが線路60,62によって接触され、これは図3の平面図に示されている(図3のさらなる構造化部はこれ以降に漸く形成される)。
図1eによれば、n型エピタキシャル層24内にさらに犠牲層エッチング路66が開かれ、有利には反応性イオンエッチングによりn型エピタキシャル層24を貫通して開かれる。このことをDRIE法または(n型エピタキシャル層は例えば数μmの厚さであることから)従来の反応性イオンエッチング法、例えばボッシュエッチング法により行うことができる犠牲層エッチング路66は、一時的なダイアフラムを形成するn型エピタキシャル層24内に形成される。犠牲層エッチング路66は図3の平面図において既に見て取れるが、もっとも線路60,62は未だアンダーエッチングされていない。これは図1fによれば、後続の等方性の犠牲層エッチングステップにおいて例えばCIF3,XeF2またはシリコンを選択的にエッチングする別のエッチングガスを用いて行われ、これはダイオードピクセル52の単結晶領域がエッチングによって除去されるまで行われる。犠牲層のエッチングによって1つまたは複数の誘電層36の一部がアンダーエッチングされ、したがってダイアフラム36.1として露出される。構造化されたダイアフラム36.1は弾性の懸架ばね70を形成し、この懸架ばね70上においてはまた線路60,62がn+型領域32およびp+型領域34まで延びている。
図1bにしたがい一時的な支持個所30が形成されていた場合には、この支持個所30は図1fによるアンダーエッチングの際に一緒に除去される。
したがってダイオードピクセル52は、自由に懸架されている例えば4つの懸架ばね70によって担持され、LOCOS補強部38は懸架ばね70内または懸架ばね70からランドへの移行部に形成されている。つまり個々のダイオードピクセル52は懸架ばね70を介して絶縁性のSiO2から熱的に良好に相互に絶縁されているか、残りの材料から絶縁されている。
図3に示されているダイオードピクセル52を殊に直接的な温度検出に使用することができる。補完的に、IR放射を吸収するための吸収材料をダイオード52に被着させることができる。
LOCOS補強部38の詳細な寸法設計を機械的な要求に応じて選択することができ、図3の平面図によれば殊にリング状の補強を懸架ばね70の内側の端部、すなわちダイオードピクセル52の外側の端部と、懸架ばね70の外側の終端部、すなわちランドとの接続部に施すことができる。したがって2つの同心円のリング状または矩形状のLOCOS補強部38および38が形成される。
図1fならびに図3の平面図には完成されたセンサ72が示されており、このセンサ72は一般的に複数のダイオードピクセル52と適切な評価回路を備えた回路領域3とを有する。
図1fに代わる図2の実施形態においては、補完的にp型基板1または全体のウェハの裏面76から空洞74が形成される。このためにバルクエッチング法をp型基板1の裏面76側から実施することができる。ダイオードピクセル52の構造部を保護するために、図1fから出発して第1の処理として先ず酸化物層78が全体の構造部の面全体、すなわちp型基板1、n型エピタキシャル層24、ランドの領域、ダイオードピクセル52、またさらにはn+型にドーピングされている第2の領域18に形成される。したがってSiO2へのシリコンのこの酸化を先ず表面側から実施することができ、これに続いてトレンチエッチングプロセスがp型基板1の裏面76側から実施され、空洞74が形成されるので、この空洞74は該当するダイオードピクセル52の下方に存在する。
空洞74を続けて適切な材料、例えば熱伝導率λの低い材料でもって閉じることができる。したがって図2のセンサ82はダイオードピクセル52の下方における付加的な空洞74を除いて図1fのセンサ72に対応する。
図4はセンサ92の別の実施形態を示し、このセンサ92は基本的に図1fおよび図3による第1の実施形態のセンサ72に対応するが、複数のダイオードピクセル52の下方においては複数の別個の空洞26が形成されているのではなく、一貫した空洞94が形成されており、したがってこの一貫した空洞94は全てのダイオードピクセル52または複数のダイオードピクセル52を包囲する。つまり第1の実施形態とは異なりp型基板1内のダイアフラム36.1の支持部は省略される。もっとも、個々のダイオードピクセル52間にはn型エピタキシャル層24からウェブ96が残されており、エッチングによって除去されておらず、これらのウェブ96またはこれらのウェブ96から形成された格子状の構造部が熱の排出に使用される。複数のダイオードピクセル52は動作時に差し当たり若干熱を発生し、このダイオードピクセルから生じた熱が誘電層36から形成されたダイアフラム36.1を介して横方向にウェブ96へと放熱される。ウェブ96のシリコン材料は高い熱伝導率を有する。したがって個々のダイオードピクセル52内に生じた熱を外側に向かって横方向に放熱させることができる。したがって図4の実施形態においては、単一の一貫した空洞94が形成され、この空洞94の下面にn型エピタキシャル層24から形成された個々のダイオードピクセル52が懸架されている。
図5は4つのダイオードピクセル52からなるダイオードアレイの平面図を示す。各ダイオードピクセル52の線路60,62を共通の線路98,100に接続することができる。つまりそれぞれのn+型領域32と接触する(カソード)線路60が共通のカソード線路100−1,100−2に接続されており、またそれぞれのp+型領域34と接触する(アノード)線路62が1つまたは複数の共通のアノード線路98−1,98−2に接続されている。したがって個々のダイオードピクセル52を共通の線路98−1,98−2ならびに100−1,100−2の相応のアドレッシングにより読出すことができる。
この種の装置においては線路の数が少ない複雑なダイオードアレイ110を形成することができる。図4のように比較的大きい空洞94が形成される場合には、共通の線路98−1,98−2,・・・、100−1,100−2,・・・をウェブ96の上方のダイアフラム36.1に設けることができ、線路98−1,98−2〜、100−1,100−2〜の交点においては相応の絶縁層によって接触が阻止される。

Claims (6)

  1. 電気的な特性の値が温度に依存して変化する、ダイオードピクセルとしてマイクロ構造化された少なくとも1つのセンサ素子(52)を有するセンサ(120)を製造する方法において、
    a)基板(1)の上面または前記基板(1)の上に形成されている層上に格子状の構造部(14)を形成するステップと、
    b)前記格子状の構造部(14)の下方における第1の領域(12)の電気化学的なエッチングにより多孔性の材料または自由空間を形成するステップと、
    c)エピタキシャル層(24)を前記基板(1)上または該基板(1)を覆う層上に被着させ、前記エピタキシャル層(24)を前記格子状の構造部(14)の面全体にわたり形成し、前記第1の領域(12)が前記格子状の構造部(14)の下方において空洞(26,74,94)を形成するステップと、
    d)前記少なくとも1つのセンサ素子(52)を前記エピタキシャル層(24)の内部または上部に形成するステップと、
    e)前記エピタキシャル層(24)の構造化の前または途中または後に、前記エピタキシャル層列(24)に少なくとも1つの誘電層(36)を被着させるステップと、
    f)1つまたは複数の導電性の層(48)に形成された線路(60,62)を介して前記センサ素子(52)を接触させるステップと、
    g)前記少なくとも1つの誘電層(36)および前記エピタキシャル層(24)を通る各空洞(26,74,94)までのエッチング路(66)を露出させ、前記線路(60,62)が前記誘電層(36)の残存する領域上に延在するよう前記少なくとも1つの誘電層(36)を構造化するステップと、
    h)前記エピタキシャル層(24)の犠牲層をエッチングし、前記少なくとも1つのセンサ素子(52)の周囲に前記少なくとも1つの誘電層(36)をダイアフラムとして露出させるステップとを有することを特徴とする、センサを製造する方法。
  2. ステップa)において先ず、前記第1の領域(12)を包囲する、該第1の領域(12)の導電型とは異なる導電型の第2の領域(18)を形成し、
    ステップb)において、前記第2の領域(18)を横方向における境界部として維持しながら、前記第1の領域(12)を電解的なエッチングプロセスにより多孔化するか、完全に除去し、
    前記第1の領域(12)がステップb)において多孔化し、且つ完全には除去しない場合には、ステップc)において前記第1の領域(12)を熱処理し、前記エピタキシャル層(24)の下方に空洞(26,94)を形成する、請求項1記載の方法。
  3. 前記少なくとも1つの誘電層(36)を酸化物として前記エピタキシャル層(24)上に形成し、
    前記少なくとも1つの誘電層(36)において、後にダイアフラム(36.1)になる領域内に機械的な安定性を高めるための比較的厚い補強部(38)を局所的な酸化により形成する、請求項1または2記載の方法。
  4. 前記補強部(38)を前記センサ素子(52)の横方向の端部、および/または、前記センサ素子(52)を包囲するランドの横方向の端部、および/または、前記センサ素子(52)を包囲し、ウェブからなる格子の横方向の端部の周囲に形成する、請求項3記載の方法。
  5. さらに、前記基板(1)の裏面(76)側から、前記エピタキシャル層(24)の下方に形成された空洞(26,94)までの空洞(74)を形成する、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
  6. センサ(120)の回路領域(3)内に1つまたは複数の構成素子(44)を形成し、検出領域(2)のセンサ素子(52)を形成する処理のうちの少なくとも幾つかの処理を前記回路領域(3)の形成にも使用する、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
JP2013010529A 2006-06-21 2013-01-23 センサおよびセンサの製造方法 Expired - Fee Related JP5559369B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006028435A DE102006028435A1 (de) 2006-06-21 2006-06-21 Sensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102006028435.6 2006-06-21

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009515793A Division JP2009541978A (ja) 2006-06-21 2007-04-23 センサおよびセンサの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013151057A JP2013151057A (ja) 2013-08-08
JP5559369B2 true JP5559369B2 (ja) 2014-07-23

Family

ID=38458010

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009515793A Pending JP2009541978A (ja) 2006-06-21 2007-04-23 センサおよびセンサの製造方法
JP2013010529A Expired - Fee Related JP5559369B2 (ja) 2006-06-21 2013-01-23 センサおよびセンサの製造方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009515793A Pending JP2009541978A (ja) 2006-06-21 2007-04-23 センサおよびセンサの製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8749013B2 (ja)
EP (1) EP2035326B1 (ja)
JP (2) JP2009541978A (ja)
DE (1) DE102006028435A1 (ja)
WO (1) WO2007147663A1 (ja)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008001876A1 (de) 2008-05-20 2009-11-26 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung und Verfahren zum Betrieb einer Sensoranordnung
DE102008001885A1 (de) 2008-05-20 2009-11-26 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung und Verfahren zum Betrieb einer Sensoranordnung
WO2009149721A1 (de) * 2008-06-09 2009-12-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Diodenbolometer und ein verfahren zur herstellung eines diodenbolometers
DE102008002332B4 (de) * 2008-06-10 2017-02-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Membranstruktur mit Zugang von der Substratrückseite
WO2010013214A1 (en) * 2008-08-01 2010-02-04 Nxp B.V. Sensing environmental parameter through stress induced in ic
DE102008041587B4 (de) 2008-08-27 2017-07-20 Robert Bosch Gmbh Mikrostrukturiertes Temperatursensorelement mit zusätzlicher IR-absorbierender Schicht
DE102008041750A1 (de) * 2008-09-02 2010-03-18 Robert Bosch Gmbh Thermisch entkoppeltes mikrostrukturiertes Referenzelement für Sensoren
DE102008054481B4 (de) 2008-12-10 2021-11-25 Robert Bosch Gmbh Sensor und Verfahren zu dessen Herstellung
JP5687202B2 (ja) * 2009-11-04 2015-03-18 ローム株式会社 圧力センサおよび圧力センサの製造方法
KR101528968B1 (ko) * 2010-04-12 2015-06-15 미크로센스 엘렉트로니크 싼. 베 틱. 아.쎄. 비냉각형 적외선 검출기 및 이를 제작하기 위한 방법
JP5870492B2 (ja) * 2011-02-23 2016-03-01 セイコーエプソン株式会社 熱型検出器、熱型検出装置及び電子機器
DE102012202321A1 (de) 2012-02-16 2013-08-22 Robert Bosch Gmbh Infrarotsensorpixel und Verfahren zum Herstellen von Infrarotsensorpixeln
DE102012203440A1 (de) 2012-03-05 2013-09-05 Robert Bosch Gmbh Infrarotsensor mit Beschleunigungssensor und Verfahren zum Betreiben eines Infrarotsensors
DE102012205900A1 (de) 2012-04-11 2013-10-17 Robert Bosch Gmbh Bildsensor zum Empfangen von Infrarotstrahlung und Verfahren zum Herstellen eines Bildsensors
DE102012208220A1 (de) 2012-05-16 2013-11-21 Robert Bosch Gmbh Infrarot-Sensorvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Infrarot-Sensorvorrichtung
DE102012208192A1 (de) 2012-05-16 2013-11-21 Robert Bosch Gmbh Infrarot-Sensorvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Infrarot-Sensorvorrichtung
DE102012217154A1 (de) 2012-09-24 2014-03-27 Robert Bosch Gmbh Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung
TWI512930B (zh) * 2012-09-25 2015-12-11 Xintex Inc 晶片封裝體及其形成方法
DE102012218414A1 (de) * 2012-10-10 2014-04-10 Robert Bosch Gmbh Integrierte Diodenanordnung und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102012220207A1 (de) 2012-11-07 2014-05-08 Robert Bosch Gmbh Bildpixelvorrichtung zum Erfassen von elektromagnetischer Strahlung, Sensorarray zum Erfassen von elektromagnetischer Strahlung und Verfahren zum Erfassen von elektromagnetischer Strahlung mittels einer Bildpixelvorrichtung
EP2965054B1 (en) 2013-03-05 2022-07-20 Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy Superconducting thermal detector of terahertz radiation
DE102014201620A1 (de) 2014-01-30 2015-07-30 Robert Bosch Gmbh Sensorvorrichtung, Herstellungsverfahren für eine Sensorvorrichtung und Verfahren zum Ermitteln einer Information bezüglich einer Temperatur und/oder bezüglich einer Strahlung
JP6032759B2 (ja) * 2014-02-10 2016-11-30 日本電信電話株式会社 微細機械共振器の作製方法
DE102014205863A1 (de) 2014-03-28 2015-10-01 Robert Bosch Gmbh Sensorvorrichtung, Herstellungsverfahren für eine Sensorvorrichtung und Verfahren zum Ermitteln einer Information bezüglich einer Temperatur und/oder bezüglich einer Strahlung
DE102017102545B4 (de) * 2017-02-09 2018-12-20 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtung, Drucksensor, Mikrofon, Beschleunigungssensor und Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtung
FR3069072B1 (fr) * 2017-07-11 2021-06-04 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'un micro/nano-filtre sur un micro/nano-canal ou micro/nano-cavite realise dans un substrat silicium

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04158583A (ja) 1990-10-22 1992-06-01 Matsushita Electric Works Ltd 赤外線検出素子
DE4418207C1 (de) * 1994-05-25 1995-06-22 Siemens Ag Thermischer Sensor/Aktuator in Halbleitermaterial
JP3840768B2 (ja) * 1997-12-05 2006-11-01 日産自動車株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP3497797B2 (ja) * 2000-03-30 2004-02-16 株式会社東芝 赤外線センサの製造方法
JP3684149B2 (ja) 2000-11-15 2005-08-17 三菱電機株式会社 熱型赤外線検出器
DE10114036A1 (de) * 2001-03-22 2002-10-02 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Sensoren und damit hergestellte Sensoren
JP3959480B2 (ja) * 2001-06-15 2007-08-15 三菱電機株式会社 赤外線検出器
GR1004040B (el) 2001-07-31 2002-10-31 Μεθοδος για την κατασκευη αιωρουμενων μεμβρανων πορωδους πυριτιου και εφαρμογης της σε αισθητηρες αεριων
JP2004093535A (ja) * 2002-09-04 2004-03-25 Mitsubishi Electric Corp 熱型赤外線固体撮像装置およびその製造方法
DE10246050A1 (de) * 2002-10-02 2004-04-15 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren
JP4158583B2 (ja) 2003-04-11 2008-10-01 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の始動装置
DE10326787A1 (de) * 2003-06-13 2004-12-30 Robert Bosch Gmbh Halbleiterelement und Verfahren zu dessen Herstellung
JP4028441B2 (ja) 2003-06-18 2007-12-26 株式会社東芝 赤外線固体撮像素子およびその製造方法
DE10330610B4 (de) * 2003-07-07 2018-06-07 Robert Bosch Gmbh Elektronisches Sensorbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102004036035B4 (de) 2003-12-16 2015-10-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein Membransensor
US7569412B2 (en) * 2003-12-16 2009-08-04 Robert Bosch Gmbh Method for manufacturing a diaphragm sensor
US20050224714A1 (en) * 2004-04-08 2005-10-13 Tayfun Akin Ultra low-cost uncooled infrared detector arrays in CMOS
DE102004043357B4 (de) * 2004-09-08 2015-10-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensorelements
JP4239980B2 (ja) 2005-01-14 2009-03-18 三菱電機株式会社 赤外線固体撮像装置およびその製造方法
JP2006194787A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Oht Inc センサ、検査装置および検査方法
JP5129456B2 (ja) * 2006-02-23 2013-01-30 パナソニック株式会社 梁部を備えた構造体の製造方法およびmemsデバイス

Also Published As

Publication number Publication date
US20110002359A1 (en) 2011-01-06
JP2009541978A (ja) 2009-11-26
EP2035326A1 (de) 2009-03-18
EP2035326B1 (de) 2011-06-15
WO2007147663A1 (de) 2007-12-27
JP2013151057A (ja) 2013-08-08
DE102006028435A1 (de) 2007-12-27
US8749013B2 (en) 2014-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5559369B2 (ja) センサおよびセンサの製造方法
US8492855B2 (en) Micromechanical capacitive pressure transducer and production method
US9458009B2 (en) Semiconductor devices and methods of forming thereof
US5834332A (en) Micromechanical semiconductor components and manufacturing method therefor
CN107265395B (zh) 用于制造mems压力传感器的方法和相应的mems压力传感器
US7902615B2 (en) Micromechanical structure for receiving and/or generating acoustic signals, method for producing a micromechanical structure, and use of a micromechanical structure
US8165324B2 (en) Micromechanical component and method for its production
US20100044808A1 (en) method of manufacturing a mems element
US7276277B2 (en) Micromechanical component, in particular a sensor element, having a stabilized membrane and a method of producing such a component
US20100002895A1 (en) Condenser microphone and mems device
US8199963B2 (en) Microphone arrangement and method for production thereof
JP2011245620A (ja) マイクロ電気機械的装置及びその封緘方法及び製造方法
US8778194B2 (en) Component having a through-connection
US8334534B2 (en) Sensor and method for the manufacture thereof
KR20170002947A (ko) 압력 센서 소자 및 그 제조 방법
US7679151B2 (en) Micromechanical device and method for manufacturing a micromechanical device
JP4897318B2 (ja) ピエゾ抵抗素子及びその製造方法
CN209815676U (zh) 一种mems结构
CN210193393U (zh) 一种mems结构
US7803646B2 (en) Method for producing a component having a semiconductor substrate and component
US20180172530A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
US7321156B2 (en) Device for capacitive pressure measurement and method for manufacturing a capacitive pressure measuring device
KR100881581B1 (ko) 막 센서 유닛 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140120

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140203

RD13 Notification of appointment of power of sub attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7433

Effective date: 20140206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140210

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20140206

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140605

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5559369

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees