WO2018007558A2 - Radiation dectector and production thereof - Google Patents

Radiation dectector and production thereof Download PDF

Info

Publication number
WO2018007558A2
WO2018007558A2 PCT/EP2017/067023 EP2017067023W WO2018007558A2 WO 2018007558 A2 WO2018007558 A2 WO 2018007558A2 EP 2017067023 W EP2017067023 W EP 2017067023W WO 2018007558 A2 WO2018007558 A2 WO 2018007558A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
membrane
substrate
layer
spacer
electrically
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/067023
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2018007558A3 (en
Inventor
Dirk Weiler
Kai-Marcel MUCKENSTURM
Frank Hochschulz
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Publication of WO2018007558A2 publication Critical patent/WO2018007558A2/en
Publication of WO2018007558A3 publication Critical patent/WO2018007558A3/en

Links

Classifications

    • 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
    • G01J5/0225Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
    • G01J5/023Particular leg structure or construction or shape; Nanotubes
    • 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
    • G01J5/0225Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
    • G01J5/0235Spacers, e.g. for avoidance of stiction
    • 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
    • G01J5/0225Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
    • G01J5/024Special manufacturing steps or sacrificial layers or layer structures
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a radiation detector and its manufacture, e.g. a bolometer and its manufacture, and in particular on realization forms of nanotube microbolometers.
  • Uncooled resistance microbolometer arrays also referred to below as microbolometers, can be used to detect far-infrared radiation (7.5 ⁇ m-14.5 ⁇ m). These microbolometers are one possible realization of so-called infrared focal plane arrays (IRFPA).
  • IRFPA infrared focal plane arrays
  • Known microbolometers include a membrane which is suspended by two metal contacts by means of thin webs above the substrate in a vacuum and thus thermally insulated.
  • the membrane consists of an absorber and a sensor layer.
  • the layer resistance of the absorber layer is adapted to the characteristic impedance of air (approximately 377 ohms / sq).
  • a metal layer which is referred to as a reflector, on the substrate.
  • Light in particular infrared light or far infrared light, which is incident on the bolometer, more precisely the absorber, is in part transmitted through the absorber and the sensor layer.
  • the partially transmitted light or the transmitted radiation is reflected back and can then be absorbed by the upper absorber layer.
  • the cavity between the absorber layer and the (lower) reflector forms an optical (Fabry-Perot) resonator.
  • the distance between absorber layer and (Fabry-Perot) resonator is advantageously chosen such that the optical path (nd) is an odd multiple of one quarter of the main wavelength ⁇ to be detected in order to fulfill the resonator condition (GI.1).
  • Fig. 1 outlines the basic structure of a microbolometer. This comprises a substrate 2 and a membrane 3 which is spaced apart from the substrate 2 by metal contacts 17 at a distance d.
  • the membrane 3 comprises a sensor layer 3 b facing the substrate 2 and an absorber layer 3 c facing away from the substrate 2.
  • the upper side of the substrate 2 has a metallization 2m, which acts as a reflector for incident light.
  • the thermally insulated membrane 3 heats up, which results in a change in the electrical resistance of the sensor layer 3b.
  • the temperature change of the membrane 3 is dependent on the thermal insulation by means of the webs or metal contacts 17 and the energy of the absorbed radiation and is usually several orders of magnitude smaller than the change of the radiator temperature.
  • the change in resistance of the sensor layer 3b can then be determined with the aid of an integrated read-out circuit (abbreviated to RO IC).
  • a key performance indicator for microbolometers is the Noise Equivalent Temperature Difference (NETD). This factor is defined as the temperature change of an object, which generates a change of the measuring signal, which corresponds to the noise of the system and thus is a measure of the sensitivity of the sensor (Eq. 3).
  • NETD Noise Equivalent Temperature Difference
  • F is the f-number
  • A the absorber area
  • the emission coefficient
  • L the radiance and T the temperature of the object
  • g th the thermal conductance and U bias d ⁇ e bias voltage.
  • the NETD inter alia, is significantly influenced by the thermal insulation of the membrane or the corresponding thermal conductance g th .
  • the membrane is thermally poorly isolated from the substrate, since the suspension is done by metal contacts.
  • the resulting thermal conductance in this case is not sufficiently small to achieve a good or satisfactory performance (NETD ⁇ 100 mK), since the contacts are made via tubes with thick metal coatings. For reasons of process and stability, these metal coatings must be thick or have a minimum thickness and thus conduct the heat generated in the membrane relatively well.
  • a microbolometer contains an absorber, which is held by two webs, so that the absorber is in a vacuum other than contact with the webs.
  • the thermal conductance of the webs g st ege can be determined by Eq. 4
  • Aj is the thermal conductivity of the individual web materials, b st e g and d st eg the width and thickness of the individual web materials and l st e g the length of the webs.
  • the factor 2 results because two webs 4s are present.
  • the cross-sectional area of the webs 4s should be as small as possible and the webs 4s consist of materials which have a low thermal conductivity.
  • the proportion of metal contacts 4 k is usually negligible compared to that of the webs 4s.
  • the thermal insulation is influenced by the heat radiation to the environment.
  • microbolometers are moving towards smaller and smaller pixel sizes for high-resolution IRFPAs. At the same time, the demands on performance increase.
  • microbolometer arrays are common with 17 ⁇ pixel pitch. However, according to the invention, this should be reducible to a pixel pitch of approximately 12 ⁇ . Scaling the pixel pitch from 17 ⁇ to 2 ⁇ means halving the absorber area.
  • a reduction in the pixel pitch due to the reduction of the absorber surface has a massive influence on the performance of the microbolometer.
  • the effective absorber surface is limited due to the required area for the realization of the webs.
  • the claimed area of the webs can be different in size.
  • the absorber surface has the same effect on the performance as the thermal conductance. If the pixel area is now reduced by a certain factor, theoretically the entire microbolometer could be scaled accordingly so that the ratios of the individual areas (lands, contacts, absorber area) and distances to each other are always the same. The loss of performance would then u. a. determined by the scaling factor.
  • the absorber layer is screened over the entire pixel area.
  • Such an arrangement is also called two-layer or Umbrella design, since the complete outer surface is available for the absorber.
  • the disadvantage is that the webs and the sensor layer continue to be in one plane. the.
  • the thermal insulation is therefore limited by the free, available, pixel area.
  • the resonator condition in the region of the suspension of the absorber is not met, which has a negative effect on the absorption.
  • WO 2016/005505 A2 The approach of WO 2016/005505 A2 is based on the realization of the thermal insulation and simultaneous electrical contacting of electromagnetic radiation detectors (especially infrared detectors) with the aid of sufficiently long and thinly coated hollow tubes, which are also referred to as nanotubes. These are shown in cross section in FIG. 3 and can be produced using technologies and processes from microsystem technology.
  • the thermal conductivity of the contacts is compared to the webs, due to the thick metal coating so far very large and therefore does not contribute to the insulation.
  • the outer walls of the round contacts are coated sufficiently thinly with a suitable metal layer, this results in a thermal conductance which is comparable to that of the webs or may even be significantly smaller.
  • the thermal conductance of the contact tubes (see equation 5) (described here as nanotube contacts or nanotubes) can be determined analogously to Eq. Calculate 4, where circular rings form the respective cross-sectional areas.
  • the basic radius r 2.2 of the contacts 4k should also be chosen as small as possible. In other words, the total diameter D of the contacts, ie r N, 2 , should be as small as possible.
  • the membrane supported by the spacers consists of a member which changes its electrical properties upon application of heat and an absorber layer.
  • the temperature-sensitive element consists of either an electrical resistance, a capacitance, an inductance or a pn-junction (diode).
  • the second function of the spacers is to electrically contact this element.
  • the nanotubes consist of an electrically conductive layer.
  • further protective layers can also be deposited with the atomic layer coating. These protective layers must be electrically and thermally insulating and stable with respect to the etching medium of the sacrificial layer.
  • the thicknesses of all layers of the nanotubes are in a range of 0, 1 nm - 1 ⁇ .
  • the object of the invention is to provide a radiation detector and a manufacturing method, so that the manufacturability with the same electrical conductivity and high thermal isolation from the substrate or a better ratio between electrical and thermal conductivity of the membrane suspension can be achieved with a comparable manufacturing effort, or that of occupied space of the radiation detector with the same electrical conductivity and high thermal isolation from the substrate or vice versa, a better ratio between electrical and thermal conductivity of the membrane suspension at the same occupied space of the radiation detector can be achieved.
  • the thermal resistance of the membrane suspension should be increased or the thermal conductance should be reduced by adapting the microstructure of the membrane suspension.
  • the object is achieved by a radiation detector according to one of the independent claims or according to a method for producing a radiation detector according to one of the independent claims.
  • the manufacturability of the spacers is improved by dividing the spacer into two sections.
  • the spacer can be extended in its maximum length between the membrane and the substrate.
  • the maximum length of nanotubes - as a possible embodiment of spacers - for process reasons limited because z. B. only reliably in a limited depth, ie a limited length, can be deposited in openings, for example, to define spacer walls.
  • the fact that a spacer is divided into two sections, both the first and the second section can be generated in the respective process-technical maximum realizable length. These are additionally connected via a laterally extending element.
  • a cross section of an electrically conductive material of the first and second portion is less than or equal to 7 ⁇ 2 or less than or equal than 3 ⁇ 2 or smaller or equal than 0.8 ⁇ . 2
  • This distance can be, for example, between 1 ⁇ and 2.5 ⁇ , while the distance of the element 5 to the substrate can be greater than 2.5 ⁇ .
  • the laterally extending element may be located more than 25% of the distance, advantageously more than 30%, and more preferably more than 45% of both the substrate and the membrane.
  • the laterally extending element may be arranged substantially centrally between the substrate and the membrane. This has the advantage that both the first section and the second section of the spacer can be formed in a maximum length, which is technically possible. In this case, the laterally extending element is not necessarily used as a rear-view mirror. The electrical path from the membrane to the substrate is thus maximized, thereby increasing the thermal resistance.
  • the laterally extending element is designed as a reflector for incident electromagnetic radiation, in particular light or infrared light.
  • the reflective part of the laterally extending element under the Membrane be formed so that light incident through the membrane is reflected back to the membrane.
  • the light can be picked up again by the membrane, in particular the absorption layer of the membrane.
  • a radiation detector, as described in this first aspect of the invention and also the developments can be produced by the first and the second portion are respectively produced by means of ALD in openings of a first and / or second sacrificial layer.
  • ALD allows thin metal layers. Through the sacrificial layers, a certain shape can be achieved or specified.
  • the openings can be made by etching a hole in each of the first and second sacrificial layers.
  • the etching is done by means of a DRIE process, wherein as a DRIE process in particular a Bosch and / or gyro process can be used.
  • a process to produce a radiation detector as described above may be accomplished in the following steps.
  • a radiation detector is improved with respect to the thermal insulation of the membrane from the substrate in that a spacer has an electrically and thermally conductive layer which extends in a cutting surface perpendicular to the substrate in a loop through the spacer.
  • an electrical path through the at least one spacer, over which the membrane is advantageously electrically contacted to the substrate is longer than a distance between substrate and membrane, for example, due to manufacturing limitations, as mentioned above, or for other reasons, such as the desire for a quarter wavelength distance between the membrane and a reflector is limited. Due to the loop-shaped configuration of the spacer or of the electrically and thermally conductive layer of the spacer, the electrical path and thus also the thermal path between membrane and substrate can be extended beyond the mere membrane / substrate distance. Thus, the thermal resistance increases with the same space, which is determined by the distance on the one hand and the lateral extent of the membrane and its suspension on the other.
  • the thermal insulation (corresponds to a thermal resistance) of the membrane is a significant factor for the so-called Noise Equivalent Temperature Difference (NETD).
  • NETD Noise Equivalent Temperature Difference
  • Such an at least one spacer for holding the membrane with an electrically and thermally conductive, loop-shaped layer passing through it can be produced by ALD and a sacrificial layer method, wherein a first and at least one second sacrificial layer can be deposited, with which the shape of the loop-shaped electrically and thermally conductive layer can be produced. It is therefore possible to specify a shape through sacrificial layers into which an electrically and thermally conductive, advantageously loop-shaped layer can then be deposited by means of ALD. In a further process step, the respective sacrificial layer or all sacrificial layers can then be removed by etching and advantageously the electrically and thermally conductive layer, the membrane and the substrate remain.
  • the at least one spacer may be formed in a preferred embodiment of the second embodiment of a series of laterally spaced columns. These are advantageously connected in pairs at their upper or lower ends.
  • Upper or lower end means in this context, the end remote from the substrate or the substrate facing the end.
  • At least two columns can be connected to each other via a laterally extending element at its lower end.
  • a structure with two columns each, which are connected to each other via a respective laterally extending element at its lower end end, can be repeated, wherein the individual pairs of columns, which are connected to each other at its lower end by a laterally extending element, respectively their upper end can be connected to each other.
  • an electrical path may form through a series of pairs of two pillars which are electrically connected in series. In this way, the electrical path can be extended and thus the thermal resistance can be increased almost arbitrarily.
  • the at least one spacer could also be formed as a column, in the wall of which the electrically and thermally conductive layer is arranged folded.
  • the folded arrangement of the electrically and thermally conductive layer on the wall of the column makes it possible to achieve a long electrical path in a very space-saving manner.
  • Space saving in this context means that for the electrically and thermally conductive path forming the spacer, in a plan view (ie in the direction of the normal of the substrate) on the radiation detector little surface is needed to form the spacer. Due to the folded structure of the electrically and thermally conductive layer, the individual layers of the layers can be very close to each other.
  • the individual layers may preferably be arranged so that the column which forms the spacer is composed of a plurality of coaxial, cylindrical layers located one inside the other. Since the individual layers can be electrically connected to each other at their ends of the cylinder, a very long electrical path can be achieved.
  • the coaxial axis of the column is referred to as the axis of the radiation detector.
  • the folded, electrically and thermally conductive layer may be disposed in the wall of the column so that the electric path can be formed in the sectional area on one side of the axis of the column.
  • the cut surface is the already described cut surface, which is formed perpendicular to the substrate. The cut surface can thus be clamped on at least one side by the normal of the substrate and the other side of the cut surface can be parallel to the surface of the substrate.
  • an electric current flowing from the membrane to the substrate may pass over the entire circumference of the pillar from the contact facing the membrane to the contact facing the substrate.
  • the column can therefore be constructed symmetrically. Since the entire circumference of the wall of the column can be used for the electrically conductive path in this structure, the electrically and thermally conductive layer is damaged in sections, which extend over a circumferential segment in a specific region of the electrically and thermally conductive layer extends, not to a failure of the electrical conductivity from one to the other end of the column. The electrically conductive path can still form over the remaining circumference of the wall of the column, so that the damage remains without influence on the electrical conductivity.
  • the electrically and thermally conductive layer in a cross section of the column may preferably form at least three rings.
  • Interspaces between the preferably at least three rings belong to cavities, which are preferably at least partially open at an end facing away from the substrate.
  • the sacrificial layer in the interstices can be removed reliably and quickly by etching, since the etching medium can easily and reliably reach the complete cavity in sufficient quantity. Why this is easier with this training, will be explained or apparent below.
  • an occupancy of the inner walls of the column may be provided with a sacrificial layer during manufacture.
  • the inner walls of the column can each be formed by individual layers of the electrically and thermally conductive layer.
  • the sacrificial layer should be removed or removed before delivery or before release.
  • a single layer of the electrically and thermally conductive layer in the hole bottom may preferably be removed by ion etching.
  • etching medium may be introduced through the axis of the spacer between the upper and middle layers of the spacer to etch away the sacrificial layer located there.
  • the distance through the axis of the multi-layer spacer is relatively wide. This makes it difficult to transport etching medium to the hole bottom and also to distribute it further in order to remove the complete sacrificial layer between the outer and middle layer of the electrically and thermally conductive layer.
  • etching medium can be introduced directly between the outer and the middle layer of the electrically and thermally conductive layer in order to etch away the sacrificial layer located there.
  • etching medium can easily be introduced into the outer of the two intermediate spaces, or etching medium can also be introduced into the inner space between the inner layer of the electrically and thermally conductive layer and middle layer of the electrically and thermally conductive layer, which was also covered in the manufacturing process with a sacrificial layer introduced.
  • reliable, easy and fast etching medium can be introduced into the two spaces mentioned.
  • a substrate is provided with a depression which extends on the membrane-facing side of the substrate in the substrate in a direction away from the membrane.
  • the radiation detector comprises a spacer for holding the membrane, which extends into the recess in the substrate.
  • the substrate may include an integrated readout circuit having circuit elements thereof formed on a side of the substrate remote from the diaphragm.
  • a metallization layer for contacting the circuit elements with one another may be arranged at a height between the membrane-facing side of the substrate and the bottom of the recess of the substrate. This can make the electrical connection between the circuit elements.
  • the biden of the recess may be lower than one of the wiring planes of the substrate.
  • the distance between the contacting of the substrate which is advantageously connected to the integrated read-out circuit, can extend the distance of the depression in the substrate.
  • the thermal resistance of the spacer can be increased, thereby improving the sensitivity of the detector.
  • the side of the substrate facing the membrane can also be metallized at least on the surfaces which are located directly below the membrane.
  • incident electromagnetic radiation in particular light or infrared light
  • the metallization which acts as a reflector, substantially in the advantageous distance already explained (see equation 1).
  • At least one spacer can be designed such that it has a wall roughness or wall waviness. This may have an amplitude (w) greater than 30 nm.
  • w amplitude
  • phonon transport can be reduced by surface scattering effects and / or the resulting path lengthening. This can be achieved, for example, by scallops.
  • the amplitude of the scallops can be greater than 30 nm.
  • Scallops can be microscopic, arched structures. Due to this structure, the resulting thermal conductance can also be reduced by a resulting path extension of the spacers.
  • the resulting path lengthening by the amplitude of the scallop bulge of the at least one spacer may be more than 5%, or 10% or 20%.
  • the scallops or wall roughness and / or wall waviness can be generated by advantageously etching holes in a sacrificial layer for the deposition of spacers so that they have a wall roughness or wall waviness.
  • a sacrificial layer for the deposition of spacers so that they have a wall roughness or wall waviness.
  • the phonon transport can also be achieved by structures or surface configurations other than scallops, provided that it is ensured that the shape or structure of the surface is lengthened and / or that phonon transport is reduced.
  • the special structure of the holes can be achieved by z. B. in a Bosch process, the etching time of a single etching process is significantly increased. As in a chemical etching, such. B. in a Bosch process, the etching takes place in all directions, that is undirected, then forms the desired arcuate structure.
  • etching can first be carried out, for example by ion etching in a single etching step to a certain depth in the direction of the normal of the hole or substrate to be etched, and then an undirected, ie uniform, etching in all directions , In this way, a mixture of ion etching and chemical etching, which happen alternately, can produce the desired arcuate structure.
  • an etching protection layer can be deposited on the at least one spacer or the individual layers of the electrically and thermally conductive layer or the electrically and thermally conductive layer during the production of the radiation detector. By means of this etching protection layer, it can be achieved that during ion etching and / or chemical etching the metallization is not damaged, but only the first, second or third sacrificial layer is etched away.
  • the wall thickness of the electrically and thermally conductive layer of the at least one spacer is between 0.1 nm and 1 ⁇ m, or between 1 nm and 0.5 ⁇ m, or particularly advantageously between 10 nm and 100 nm.
  • the radiation detector may be a bolometer.
  • a plurality of radiation detectors can be combined to form an array, so that, as in the case of a CCD camera, an image which is composed of an array of pixels can be recorded.
  • an infrared light image can be detected / recorded.
  • Fig. 1 shows a schematic drawing of a conventional radiation detector in a sectional plane in which at least one side of the cutting plane is defined by the normal of the substrate;
  • FIG. 2 shows a SEM image of a conventional 25 ⁇ m pixel-pitch microbolometer array with a contacting of the membrane via webs
  • Fig. 3 shows a schematic cross section in the horizontal of a nanotube contact consisting of two materials for contacting the membrane and a conventional spacer;
  • FIGS. 4a-4d show side sectional views of a radiation detector in various successive stages during the fabrication of a radiation detector according to an embodiment wherein the spacer is divided into first and second sections;
  • Figures 5a-5f show side sectional views of a radiation detector at various successive stages during manufacture of a radiation detector according to an embodiment wherein the spacer is formed from a series of pillars to form a looped electrical path in a sectional plane perpendicular to the substrate;
  • FIGS. 6a-6g show a further development of FIG. 5, also in side sectional views of a radiation detector in various successive stages during the manufacture of a radiation detector according to an alternative embodiment in which the spacer is formed from a series of columns to form a loop forming an electrical path extending in a sectional plane perpendicular to the substrate, the membrane being at a height above the substrate which is less than a maximum extension of the spacer away from the substrate;
  • FIGS. 7a-7j show side sectional views of a radiation detector at various successive stages during its manufacture according to an embodiment in which an electrically and thermally conductive layer forming the electrically conductive path is arranged in the wall of the spacer, here with a symmetrical structure;
  • FIGS. 8a-8d show side sectional views of a radiation detector in various successive stages during its manufacture according to an alternative embodiment, in which in the wall of the spacer, an electrically and thermally conductive layer, which forms the electrically conductive path, folded, here with a structure that is not equal to the circumference of the spacer to facilitate sacrificial material removal;
  • FIGS. 9a-9e show side sectional views of a radiation detector in various successive stages during its manufacture in which the electrical path between the membrane and substrate is extended by the spacer, which is part of the electrical path, extending into a depression in the substrate;
  • FIGS. 10a-10d show side sectional views of a radiation detector at various successive stages during its manufacture wherein the thermal resistance of the spacer is increased by scallops which ensure an arcuate shape of the electrically and thermally conductive layer of the spacer to promote phonon transport through surface scattering effects as well as through diffusion reduce resulting path lengthening.
  • Fig. 1 shows a structure of a conventional radiation detector, in particular infrared detector or bolometer. It explains basic ways of functioning.
  • the conventional radiation detector 1 shows a substrate 2 which includes a read-out circuit 6 (English: Read Out Integrated Circuit, ROIC for short).
  • a membrane 3 is located at a distance d from the substrate 2 at a distance d.
  • the membrane 3 is held by a metal contact 17 at a distance d from the substrate 2.
  • the membrane 3 is composed of a sensor layer 3b, which faces the substrate 2, and an absorber layer, which is located on the side of the membrane 3 facing away from the substrate.
  • the thermal insulation of the membrane 3 and thus of the sensor layer 3b and the absorber layer essentially passes through the metal contacts 17. Furthermore, the thermal insulation of the membrane can be further improved by webs 4s, which are connected to the metal contacts 4k.
  • a vertical section in the xz plane is shown by the radiation detector.
  • a plan view (in the xy plane) is shown in FIG. In this case, one sees the metal contacts 4k, which are contacted by the two webs 4s and thus electrically connect the metal contacts 4k to the membrane 3.
  • the width of the lands 4s substantially determines the thermal resistance from the membrane to the metal contacts 4k (see Eq.
  • the width b S T EG and the thickness dsteg ie the cross-section of the web in the direction orthogonal to the flow direction of current
  • the webs 4s consist essentially of metal, so that the specific conductance ⁇ , can not be significantly influenced.
  • a cross section through a nanotube which is shown in the xy plane in FIG. 3, and which serves to suspend the membrane or the spacing of the membrane 3 from the substrate 2, has already been described in WO 2016/005505 A2.
  • the spacers 4 take the thermal insulation of the membrane 3 from the substrate 2 with simultaneous electrical contacting of the electromagnetic radiation detectors.
  • the spacers are as z. B. sufficiently long and thin coated hollow tubes (therefore called nanotubes) is formed. These can be produced using technologies and processes from microsystems technology.
  • the thermal conductance of the spacers (nanotubes) is very small compared to the webs due to the thicker metal coating of the webs and can thus contribute significantly to thermal insulation.
  • Exemplary embodiments of nanotube microbolometer embodiments in which the spacer, also referred to as thermal via, is adapted by adapting the geometry or microscopic structure of the nanotube microbolometer are described below. Stands holder improved in its thermal insulation and / or made easier to produce.
  • the nanotubes described below can be produced for example by means of a sacrificial layer process.
  • a hole is etched into the sacrificial layer and subsequently coated.
  • the so-called Bosch process can be used, as it is thereby possible to produce steep edge angles at high aspect ratios.
  • the layers can be deposited by means of atomic layer coating, so that even at the aforementioned steep edge angles, the etched holes are covered.
  • the deposited layers can be structured according to the manufacturing process.
  • the sacrificial layer can be removed so that the manufactured nanotubes are free.
  • a radiation detector which is also referred to as a multi-level nanotube bolometer shown in Fig. 4a-d
  • this is done by the spacer 4 along its length, ie along the direction between the membrane 3 and substrate 2, in sections is divided, so that run with their respective length in the direction between the membrane 3 and substrate 2.
  • a laterally extending element 5 is located in the electrical path between the membrane 3, which is composed preferably of an optional protective layer 3a and a sensor layer 3b, and a metallization 2m of the substrate 2.
  • the laterally extending element 5 is located between the first section 4a and the second portion 4b of the spacer 4.
  • the first and second portions 4a, 4b of the spacer 4 are laterally offset from each other and connected to each other via the laterally extending element 5.
  • Der Abstandsteil 4 ist über Eisen von der Abstandhalter 4 .
  • the first and the second portion 4a, 4b and the laterally extending element 5 are connected electrically, but also thermally in series.
  • the end of the second section 4b facing away from the substrate 2 can be electrically connected to the membrane 3 electrically via a second layer 25 of an electrically and thermally conductive layer, ie a layer 25 which is located in the membrane plane and, for example, as another Web may be formed, in addition to the laterally extending element, or as a frame around the actual membrane.
  • the first section 4a of the spacer 4 can be electrically connected to the metallization 2m of the substrate 2.
  • a radiation detector 1 can be produced in a multi-stage sacrificial layer method. (see Fig. 4a-d), which includes, for example, the following steps or stages.
  • the starting point may consist of a substrate 2 on which a metallization 2m is located, as shown in FIG. 4a.
  • a first sacrificial layer 9 can then be applied to the substrate 2 (or the ROIC 6, in particular to the metallization 2m of the substrate 2).
  • the sacrificial layer 9 is structured. In the example of FIG. 4b, it is shown that a hole 7 is etched into the first sacrificial layer 9. This may preferably be done by a DRIE (eg, a Bosch or Gyro) method.
  • a DRIE eg, a Bosch or Gyro
  • ion etching is also conceivable in order to be able to etch in the direction of the normal, ie in the z-direction of the substrate 2, as far as possible.
  • the etching in the direction of the normal or the z-direction can be terminated automatically by the metallization 2m of the substrate 2.
  • a first layer 15 of an electrically conductive material is deposited on the first sacrificial layer 9 and in the hole 7.
  • atomic layer deposition or ALD or alternatively other methods, such as CVD used.
  • the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer can be patterned so that the laterally extending element is formed or remains on the surface of the first sacrificial layer 9 and the electrically conductive material remaining in the hole 7 forms a first section of the later completed spacer 4 forms.
  • a second sacrificial layer 10 is then applied, that is, for example, deposited on the entire structure or over the entire surface.
  • the membrane 3, which is composed of the optional protective layer 3a and the sensor layer 3b, such as semiconductor material, can be deposited and patterned on the second sacrificial layer 10. Either before or after the deposition of the membrane 3, a further hole 7b can be etched or otherwise structured in the sacrificial layer 10.
  • the structuring process can be limited in the z direction downwards in the direction of the substrate 2 by the laterally extending element 5 or use the material of the latter as an etching stop.
  • a second layer 25 of electrically conductive material is applied (deposited, for example, by ALD). This is done, for example, over the entire surface in order to form a further section of the spacer 4 in the hole 7b, as well as to form a lateral section 25 at the level of the membrane 3, which connects the said section to the sensor layer of the membrane 3. Accordingly, a so-called nanotube forms in the hole 7b in the second sacrificial layer 10, which forms the second section 4b of the spacer 4.
  • the applied or deposited electrically conductive material is structured. This can be done by leaving a (narrow) path of electrically and thermally conductive material between the membrane 3 and the second portion 4b of the spacer 4 on the previously fabricated assembly.
  • a plurality of nanotubes in different planes can be structured one above the other and electrically connected to one another, so that contact between the sensor layer and ROIC is made possible.
  • the thermal insulation can be further improved by the additional nanotubes, without affecting the absorber surface.
  • the resulting thermal conductivity is significantly influenced by the length of the nanotube.
  • the etch angle of the Bosch process used limits the sacrificial layer thickness, since the diameter of the hole bottom becomes significantly narrower with increasing etching depth and thus impairs the mechanical stability of the manufactured nanotubes.
  • effective nanotube lengths can be achieved, which are not possible due to the described problems with the structuring of a single nanotube.
  • the bonding layer between the nanotubes can also be used as a reflector.
  • the process sequence shown in FIGS. 4a to 4d outlines, by way of example, a realization with two nanotubes. In principle, the process can be extended to any number of nanotubes (limited by the overall stress of the wafer after deposition of the individual sacrificial layers and mechanical stability of the later free-standing structure).
  • FIGS. 4a to 4d Deposition of the first sacrificial layer on a substrate (ROIC)
  • Patterning of the sacrificial layer e.g., by the Bosch process
  • deposition e.g., by atomic layer deposition
  • patterning of an electrically conductive layer e.g., by the Bosch process
  • the etching depth in the Bosch process is limited to a sacrificial layer, since a Bosch process has an etching angle and thus the diameter of the perforated bottom 7 becomes narrower as the etching depth increases. This impairs or limits the mechanical stability of the manufactured nanotubes.
  • a spacer 4 can be obtained which has a longer effective (nanotube) length than through Actually, the procedural conditions appear to be possible at first.
  • the electrical resistance can be increased by the laterally extending element 5.
  • the contacts of the laterally extending element 5 with the first portion 4a and second portion 4b may be located at opposite ends of the laterally extending element 5.
  • a long path can be achieved, which further reduces the thermal conductance.
  • a radiation detector with a substrate 2 and a membrane 3 which has at least one spacer 4 for a) holding the membrane 3 spaced from the substrate 2, b) electrical contacting of the membrane 3 with, for example, a contact or Connection or even an evaluation circuit on or in the substrate and c) thermal insulation of the membrane 3 with respect to the substrate 2 has.
  • the at least one spacer 4 is divided into a first section 4a and a second section 4b, the length of each of which bridged less than a distance between the substrate 2 and diaphragm 3. In the example shown, there were two, but of course there may be more.
  • the first and second sections 4a, 4b are laterally offset from one another and are connected via a laterally extending element 5.
  • the first and second sections 4a, 4b are electrically connected in series across the laterally extending element 5, ie, extending therebetween, for example, connecting the upper end of one section to the lower (substrate facing) end of the other section.
  • the laterally extending element 5 contributes less or equal to a thermal resistance of the at least one spacer 4 than a sum of the thermal resistances of the first and second sections 4a, 4b, ie the spacer sections are each of the type as already described above , which are designed not only to allow the electrical conduction between the membrane and substrate, but also to reduce the thermal conduction as possible.
  • a cross-section of electrically conductive material 8 of the first and second sections (4a, 4b) is for example less than or equal to 7 ⁇ 2 or less than or equal to 3 ⁇ 2 or less than or equal to 0.8 ⁇ 2 chosen to a suitable thermal resistance behavior to achieve, of course, other values are also conceivable.
  • the laterally extending element 5 is, for example, arranged centrally or the membrane-to-substrate distance is divided evenly under the sections, so that in the case of two sections the element 5 is arranged substantially centrally between substrate 2 and membrane 3. However, it is also possible that the element 5 is arranged, for example, more than 25% of the distance or more than 30% of the distance or more than 45% of the distance away from both the substrate 2 and the membrane 3.
  • the laterally extending element 5 it is possible for the laterally extending element 5 to be designed as a reflector 5a for incident electromagnetic radiation and for this purpose to extend between the membrane and the substrate, both in the layer thickness direction and laterally.
  • FIG. 5 another embodiment is shown.
  • the thermal conductance can be reduced by using a laterally extending element 5 between a first and a second sacrificial layer 9, 10 in the process, in order to achieve a turn of the spacer 4.
  • individual process steps for generating such a radiation detector in a so-called vertical meander nanotube execution may include the process steps a) to f) (as in Fig. 5 a - 5f).
  • the radiation detector is placed in the final product (but before the preferably complete etching away of the sacrificial layers 9, 10), as shown in Fig. 5f.
  • first sacrificial layer 9 over which a second sacrificial layer 10 may be located.
  • second sacrificial layer 10 On the second sacrificial layer 10 may be a membrane 3, which may be composed of an optional protective layer 3a and a sensor layer 3b.
  • the membrane 3, in particular its sensor layer 3b, can thus be contacted with a second layer 25 of an electrically and thermally conductive layer.
  • the electrical contact between the membrane 3 and the metallization 2m can be produced by a continuous spacer section 14d, hereinafter also referred to as column, which penetrate through the first sacrificial layer 9 and the second sacrificial layer 10 up to the metallization 2m can.
  • the electrical connection or the electrical path of the spacer takes place only via the laterally extending element 5 between the sacrificial layers at a height between the membrane and the substrate.
  • One end of a structure as just described, consisting of two spacer sections 14z and a lateral element 5 is connected to the membrane 3 and the other end to the continuous spacer section 14d, which extends from the top of the second sacrificial layer 10 to the Metallization extends 2m.
  • any number of such just-described pair structures could be arranged next to each other, so that the electrical and thus also the thermal path lengthened.
  • the individual structures consisting of two spacer sections 14z and a lateral element 5 can be connected to one another at the top.
  • an electrical path can form from the diaphragm 3 to the continuous spacer portion 14d, which is directly connected to the metallization 2m.
  • the electrical path should be long and, if possible, through all the structures described. Doors, each containing a laterally extending element 5 and two spacer portion 14z, a radiation detector 1 go.
  • such a structure can be produced as follows: a) If not yet present, applying a metallization 2m to the substrate 2. Subsequently, applying a first sacrificial layer 9 and applying a first layer 15 of an electrically and thermally conductive layer 8 to the first sacrificial layer 9.
  • the electrically and thermally conductive layer 8 may be made of metal. In this case, the application of the first sacrificial layer 9 by deposition
  • the application of the first layer 15 can be done (eg by CVD or similar methods).
  • the application of the first layer 15 can be done by deposition, in particular by ALD.
  • the vertical meander or many juxtaposed vertical meanders form the spacer 4.
  • This can be an optional protection and sensor layer 3a, 3b.
  • the sensor layer 3b may consist of a semiconductor material.
  • a hole 7 can be etched through the first and second sacrificial layers 9, 10 to the metallization 2m of the substrate 2 and in each case two holes 7, which are each a laterally extending element 5 terminated.
  • ALD atomic algae deposition
  • a hole 7 can be etched through the first and second sacrificial layers 9, 10 to the metallization 2m of the substrate 2 and in each case two holes 7, which are each a laterally extending element 5 terminated.
  • deposition of a second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 preferably by means of ALD. This can serve to electrically connect the membrane 3 with the metallization 2m of the substrate 2.
  • the structures described can form from the membrane 3 from meandering form from the top of the second sacrificial layer 10 in the direction of the boundary between the first and second sacrificial layer 9, 10. Overall, a loop-shaped electrical path up to the metallization 2m can be achieved.
  • a plurality of nanotubes can be arranged in a vertical meander. This requires 2n + 1 nanotubes, with the first nanotube making contact with the ROIC and the last nanotube making contact with the sensor layer.
  • a step for this is the division of the sacrificial layer into two parts, wherein after the first part in some areas an electrically conductive layer is generated, which is used for a turn of the meander.
  • a possible process sequence is outlined below (without restricting the general public to an example of three nanotubes):
  • Atomic layer deposition of an electrically conductive layer
  • the embodiment shown in FIG. 6 is relatively similar to the embodiment shown in FIG. 5.
  • the diaphragm 3 is located between the first sacrificial layer 9 and the second sacrificial layer 10 to be closer to the substrate thereafter than a location of maximum distance of the spacer.
  • the electrical path of the spacer has only one loop which, in contrast to FIG. 5, points towards the substrate or is open.
  • the end product before etching is shown in FIG. 6 g).
  • a first laterally extending element 5 between the first sacrificial layer 9 and the second sacrificial layer 10 contacts the membrane 3 electrically.
  • a first spacer section 14e can be provided, which can penetrate through the second sacrificial layer 10 as far as an upper, second, laterally extending element 5.
  • a further, continuous spacer section 14d is provided which leads from the outwardly facing surface of the second sacrificial layer 10, ie from the upper element 5, to the metallization 2m of the substrate 2.
  • each spacer section 14e, 14d there could be further structures, each consisting of two spacer sections 14z and in each case one further laterally extending element 5, which could likewise be arranged in the height between the first and the second sacrificial layer 9, 10 ,
  • two further holes 7 could be realized by the second sacrificial layer 10, which are then lined with conductive material to form further spacer sections 14z.
  • the spacer of a laterally extending elements 5, such as webs, mechanical, electrically and thermally switched into rich spacer cuts 14 have.
  • the spacer may communicate with interposed portions via the spacer portion 14e, which is directly connected to the diaphragm 3 via a laterally extending member 5, and the spacer portion 14d, which leads from the surface of the second sacrificial layer 10 to the metallization 2m 14z again with intermediate therebetween laterally extending elements.
  • the electrical path and thus the thermal resistance can be increased or increased or the thermal conductance of the electrical path can be reduced.
  • the substrate 2 as in the other embodiments, an integrated readout circuit 6 (Engl .: Read Out Integrated Circuit, short: ROIC) included.
  • an integrated readout circuit 6 (Engl .: Read Out Integrated Circuit, short: ROIC) included.
  • the sensor layer 3a may comprise semiconductor material.
  • application for example by deposition
  • the laterally extending elements 5 can be formed from the electrical first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8, which can contact at least the membrane 3 and / or which the turns can form for the optionally present in each case two spacer sections 14z, which are to penetrate only the second sacrificial layer 10.
  • ALD can be used for depositing the electrically and thermally conductive layer 8 .
  • a hole 7 penetrate both through the first and second sacrificial layer 9, 10 and another hole 7 can only penetrate through the second sacrificial layer 10 to the lateral element 5, which electrically contacts the membrane 3.
  • an electrical path can form from the membrane 3 to the metallization 2m. If multiple loops are formed over laterally extending elements 5, each contacted by two spacer sections 14z, the electrical path can be structured as follows.
  • the metallization 2m under the diaphragm 3 of the embodiment shown in Figs. 6a-6g can function as a reflector for incident electromagnetic radiation, in particular light or infrared light.
  • the individual structures, in particular the holes 7, can also be produced in step e). Their preparation can be carried out as the production of the structures which have been described in Fig. 5a -5f.
  • this embodiment is based on the previously described embodiment 2.
  • Vertical meander nanotube bolometer In this case, the membrane is in the first plane. 2n + 2 nanotubes are required to allow electrical contact between ROIC and the sensor layer.
  • the raised reflector can be omitted, since the lower metal can also act as a reflective layer.
  • the distance between the membrane and the lower metal layer can be selected over the thickness of the first sacrificial layer so that the resonator condition is fulfilled.
  • the length of the first nanotube (defined by the thickness of the two sacrificial layers) can therefore be independent of the resonator condition. be selected.
  • FIG. 6a Deposition of the first sacrificial layer on a substrate (ROIC).
  • FIG. 6b Deposition and patterning of a protective oxide and a
  • radiation detectors with a substrate 2 and a membrane 3 which comprise at least one spacer 14 for holding the membrane 3 spaced from the substrate 2, for making electrical contact with the membrane 3 with a contact located on the substrate and thermal insulation of the membrane 3 with respect to the substrate 2 have.
  • the at least one spacer 14 in this case has an electrically and thermally conductive layer 8, which extends in a cutting surface perpendicular to the substrate 2 in a loop shape through the at least one spacer 14.
  • the cut surface can run bent, but also be a plane, namely the cutting plane of the figures shown.
  • the at least one spacer 14 is formed from a series of laterally spaced pillars or sections 14, which are connected in pairs at their upper ends or lower ends in order to form a loop together with this element. At least two columns are connected in this way via a laterally extending element 5 at its upper or lower end.
  • the laterally extending element 5 could for example be between 10% and 50% or between 20 and 40% or be arranged between 25 and 30% of the distance between the membrane 3 and substrate 2 from the substrate 2 away. Since the laterally extending element may be arranged relatively close to the substrate 2 in this aspect, the electrical path formed by the individual pillars may be relatively long. Thus, a high thermal resistance of a single column, or by a column, a laterally extending element 5 and another connected to the laterally extending element 5 column (thus also the entire structure) can result. It would be possible for a laterally extending element 5, which connects two upper or two lower ends of sections or columns of the spacer 14, to extend at least partially under the membrane 3 in order to form a reflector.
  • a laterally extending element 5, which connects two upper or two lower ends of sections or columns of the spacer 14, can be equidistant from, or farther from, the substrate 2, as compared to FIG the membrane 3.
  • the laterally extending elements 5, over which the electrical path leads from the membrane 3 to the substrate 2 through the spacer 14, can or may (in the case of several in the sense of their cumulative resistance) also here
  • a cross section of the electrically conductive material 8 of the individual section or columns is for example less than or equal to 7 ⁇ 2 or less than or equal to 3 ⁇ 2 or less than or equal to 0.8 ⁇ 2 chosen to achieve a suitable thermal resistance behavior, Of course, other values are also conceivable.
  • the laterally extending element 5 may be formed as a web. Its length may be at least 2 times its width or more than 5, 10 or 20 times the width. This has the advantage that the smaller its width and the greater its length, the greater the thermal resistance of a laterally extending element 5.
  • the contacting is formed, for example, by the pillars, spacer sections 14z and or spacers 4, 14, 14e at opposite ends of the ridge, the full length of the ridge or laterally extending element 5 can be used as a thermal resistor. 4.
  • Concentric vertical meander nanotube bolometer with unbroken symmetry Figures 7a to 7j
  • FIGS. 7a-7j and 8a-d show so-called concentric vertical meander nanotube radiation detectors. These differ from the embodiments shown in FIGS. 5a-5f and 6a-6g. a. in that the individual layers of an electrically and thermally conductive layer 8 are at least partially arranged in one another so that a loop-shaped, substantially coaxial structure can form, in which the electrical path from the membrane 3 to the metallization 2m of the
  • the spacer 14 may in turn be formed in a columnar shape, wherein on the wall of the column 45, the individual layers of the electrically and thermally conductive layer 8 are arranged so spaced that a long electrically conductive path from the membrane 3 to the metallization 2m of the substrate 2 can be achieved with a small area requirement in the plan view (xy plane) or laterally, again considered in the above-mentioned sectional area perpendicular to the substrate.
  • an electric Path can be formed, which can multiply substantially from the outwardly facing surface (in the plan view in the axial direction of the spacer 4) of the first sacrificial layer 9 to the metallization 2m of the substrate 2 go.
  • the path which is formed by the first sacrificial layer 9 can be used several times for the electrical path.
  • At least two different embodiments can be formed: On the one hand such a radiation detector 1 with unbroken symmetry (see Fig. 7) and on the other hand a radiation detector 1 with a broken symmetry (see Fig. 8).
  • the inner walls of the electrically and thermally conductive layer 8 can be lined with a sacrificial layer 10, 11 during manufacture, so that then the respective next layer of the electrically and thermally conductive layer 8 is deposited can be. This can in principle be repeated several times.
  • a loop-shaped structure can be achieved, which in a narrow space in plan view (ie in the xy plane) several times the distance from the metallization 2m to the opposite surface of the first sacrificial layer. 9 can cross. This can lengthen the electrical path and thus lead to an increased thermal resistance or a low thermal conductance.
  • the structure shown in FIG. 7j can be generated in a multi-stage process. This can be done in the steps illustrated in FIGS. 7a to 7j, and described below: a) if necessary, application of a first sacrificial layer 9. This can be done in particular by deposition.
  • the first sacrificial layer 9 can be deposited on a substrate 2, in particular on a metallization 2m of a substrate 2.
  • Placing holes in the first sacrificial layer 9. This can be done by etching or otherwise creating a hole 7 for each spacer 4 or each column. For example, this is done by means of a DRIE process (in particular the Bosch process) or by means of ion etching. In this case, the hole 7 may be formed approximately perpendicularly through the first sacrificial layer 9.
  • deposition of the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 for example by means of atomic layer deposition (English: Atomic Layer Deposition, short: ALD) and subsequent structuring.
  • a second sacrificial layer 10 can be deposited, for example by means of ALD. This can be done over the complete structure.
  • both the first sacrificial layer 9 and the inside of the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 in the hole 7 may be covered.
  • chemical mechanical polishing
  • Deposition of a further second layer 11 of the sacrificial layer This can be done by ALD or Chemical Vapor Deposition (CVD). Subsequently, an application or deposition and structuring of an optional protective layer 3a and a sensor layer 3b, which can form the membrane 3, can take place.
  • the sensor layer 3b may comprise semiconductor material.
  • z. B. (ion) etching can be made within the spacer 14.
  • the further second layer 1 1 of the sacrificial layer is removed in the hole bottom.
  • the second electrically and thermally conductive layer 25 can be removed in the hole bottom.
  • the second sacrificial layer 10 may be retained (in this etching process). This can later prevent a later deposited third layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 can contact the metallization 2m of the substrate 2 electrically directly.
  • a further second layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8. This can contact the membrane 3, in particular the sensor layer 3b, electrically and thermally. This can be deposited within the second further sacrificial layer 1 1 in the pot and the second layer of the electrically and thermally conductive layer 25 can be electrically directly within the ge Contact etched hole 7.
  • both a gap 45zwi between the third layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 and the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 as well as a gap 45zwa between the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 and the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 may be present.
  • the individual layers 15, 25, 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 may be formed substantially cylindrical.
  • the second and third layers 25, 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 can now be electrically connected to one another by a common pot bottom on the side of the hole 7 facing the metallization 2m.
  • the second and third layer 25, 35 electrically insulated and electrically conductive layer 8 can be electrically isolated, so not directly electrically connected to each other.
  • the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 and the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 may be electrically connected directly on the side facing outward.
  • the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 and the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 can be electrically insulated on the side facing the metallization 2m, ie, not directly electrically connected to one another.
  • the path should therefore be narrow, since the narrower the path, the thermal resistance according to Eq. 1 is larger. This can reduce the thermal conductance of this path.
  • the minimum width of the path can be limited downwards, as this should have a mechanical stability.
  • this step can also take place before step j) or during step j), an ion etching takes place in the perforated bottom.
  • the third layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 can be removed in the hole bottom. This serves to be introduced through the hole bottom in the intermediate layer 45zwa between the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 and the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 etching medium to the second sacrificial layer 10 final etch away.
  • second sacrificial layer 1 1 can be etched away without such a hole, since process technology automatically an opening between the other, second layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 and the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8, which at least after etching away the first sacrificial layer 9 is accessible from the outside.
  • a radiation detector 1 is described in FIGS. 8a-8d in a so-called concentric vertical meander-shaped nanotube embodiment with a broken symmetry.
  • the steps a) to e) of the embodiment shown in FIGS. 8a-8d do not differ from the steps already described in FIGS. 7a-7e.
  • the embodiment shown in FIGS. 8a-8d differs from the step f) in the structuring of the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8.
  • the manufacturing process of the embodiment shown in FIGS. 8a-8d thus becomes described from the starting product shown in Fig. 7 e). This production process may include the following additional (manufacturing) steps: a) structuring of the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layers
  • Layer 8 For example, this can be done by means of lithography and / or reactive ion etching. In this step, the cylindrical structure is broken. Thus, it is only etched in a part of the nanotube or spacer 45. The structuring may be done so that the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 in a portion of the spacer 14 can be etched away. Thus, from the outside, ie from above the entire arrangement and above the first sacrificial layer 9, access to the second sacrificial layer 10 can exist between the first layer 15 and the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 to form a gap 45zwa.
  • the opening to this intermediate space 45zwa may be formed so large that liquid, in particular etching medium, easily in the described gap 45zwa between the first and the second layer 15, 25 can get.
  • the second sacrificial layer 10 can be easily removed by etching, preferably chemical etching.
  • the further second layer of the sacrificial layer 1 1 can be both the inside of the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 in the hole
  • the membrane 3 is applied, in particular deposited.
  • This comprises a sensor layer 3a, which can be deposited on an optional, first deposited protective layer 3b.
  • the protective layer 3b may comprise an oxide, and the sensor layer 3a may be made substantially of semiconductor material.
  • the third layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 is patterned.
  • the third layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 can contact the membrane 3, in particular the sensor layer 3b of the membrane 3, electrically and thermally and connect it to the bottom of the pot.
  • a second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 are contacted.
  • a continuous electrical path can form from the membrane 3 to the metallization 2m of the substrate 2.
  • the electrical path can go in the electrical flow direction of the membrane 3 via the third layer 35, the second layer 25, the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 to the metallization 2m.
  • the electrically conductive path in the sectional area passes through the axis z of the spacer 4.
  • the axis z is formed or virtually present in the normal direction of the substrate 2 through the hole 7.
  • the electrical path in the described sectional plane can be formed on both sides of the axis z.
  • the electrical path in the described sectional area through the axis z can initially form from the membrane 3 through the side of the third layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 facing the membrane 3.
  • this sectional plane it can flow through the bottom of the pot in the direction of the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 on the side of the axis z of the hole 7 opposite the membrane 3. Then it can form on the side facing away from the metallization 2m side of the first sacrificial layer 9 in the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8, and can form at the end to the metallization 2m. Since the electrically conductive path in this sectional area can flow both on the side facing the membrane 3 and the side facing away from the membrane 3, this structure is also referred to as concentric vertical meander nanotube radiation meters with a broken symmetry. In contrast to this, the electric current in the described sectional area in FIG.
  • FIG. 7 can only flow on one side, which is why the embodiment of the radiation meter shown in FIG. 7 is also referred to as a concentric vertical meander nanotube radiation meter with unbroken symmetry.
  • radiation detectors with a substrate 2 and a membrane 3 which comprise at least one spacer 14 for holding the membrane 3 away from the substrate 2, for making electrical contact with the membrane 3 with a contact located on the substrate and thermal insulation of the membrane 3 with respect to the substrate 2 have.
  • the at least one spacer holder 14 has an electrically and thermally conductive layer 8, which is loop-shaped in a sectional area perpendicular to the substrate 2 through the at least one Spacer 14 extends.
  • the cut surface can run bent, but also be a plane, namely the cutting plane of the figures shown.
  • An electrical path through the at least one spacer 14 in the cut surface ie the path resulting from the intersection of said cut surface with the layer 8, via which the membrane 3 is contacted with a contact or a circuit on or in the substrate, is longer than a distance between substrate 2 and membrane 3 (as an effect of the loop-shaped formation).
  • the at least one spacer 14 is formed as a column, in the wall of which the electrically and thermally conductive layer 8 is arranged folded. In the wall of the column 45, the electrically and thermally conductive layer 8 is folded so arranged that in a sectional area running longitudinally and through the column, the electrically and thermally conductive layer forms two loops.
  • the electrically and thermally conductive layer 8 forms at least three rings 45r, wherein intermediate spaces 45zw between the rings 45r belong to cavities which are at least partially open at an end facing away from the substrate 2, via which opening the sacrificial material removal is facilitated as described.
  • the fourth embodiment which describes the unbroken symmetry vertical vertical meander nanotube bolometer (see FIGS. 7a to 7j)
  • a plurality of concentric nanotubes of different diameters isolated from each other can be realized, which are nested one inside the other Nanotubes corresponds.
  • One step in this form of realization is the occupation of the nanotube interior walls with a sacrificial layer, which can be removed during the later release.
  • a possible embodiment for the production is described below by way of example with reference to FIGS. 7a to 7j:
  • Atomic layer deposition and chemical vapor deposition Deposition and structuring of a protective and sensor layer
  • a problem with the fourth embodiment just described may be the opening of the bottom plate in the last processing step to allow the release of the outer sacrificial layer wall.
  • the cylindrical symmetry of the nanotube can be broken in a separate step.
  • Symmetry of the structure is broken, that is only etched in a part of the nanotube.
  • FIGS. 9a-9e show a further exemplary embodiment.
  • This illustrated embodiment of the radiation detector is also referred to as a buried nanotube bolometer.
  • This embodiment can be combined in principle with the embodiments described so far.
  • the embodiment shown in Fig. 9e) shows the finished product.
  • the sacrificial layer 9 has not yet been removed.
  • the spacer 4 is extended by an additional distance 62 which extends into the substrate 2.
  • the total distance of the spacer 61 can therefore be composed of the distance in the normal direction of the spacer 4, starting from the upper edge of the substrate 2 to the diaphragm 3 and the additional path 62 which extends from the upper edge of the substrate 2 to the metallization 63, which is located in a recess 67 of the substrate 2.
  • the edge of the substrate 2 is referred to as the upper edge, which may be facing the membrane 3.
  • the electrical path may extend in the embodiment shown in FIG. 9.
  • the thermal resistance can increase with it or the thermal conductivity of the electrical path can decrease
  • a construction as finished in FIG. 9e looks like a cross section in the sectional area as follows.
  • a substrate 2 has at least one recess 67 which extends in the substrate 2 in a direction away from the membrane 3.
  • At least the part of the surface of the substrate 2 which is to be facing the membrane 3 can advantageously have a metallization 64, which can serve to reflect incident electromagnetic radiation, in particular light or infrared light, back onto the membrane 3 in an advantageous development.
  • the circuit elements of the readout circuit 6 (Engl .: Read Out Integrated Circuit, ROIC: short) may be arranged on a side facing away from the membrane of the substrate 2.
  • At least one metallization layer 65 for contacting the circuit elements with one another is arranged at a height between the side of the substrate 2 facing the membrane 3 and the metallization 64 and the bottom of the depression of the substrate 2.
  • the circuit elements can be electrically connected.
  • the circuit elements 6, e.g. Transistors, resistors and capacitances may be located at a level lower than the bottom of the well.
  • the additional path 62 is also used to extend the spacer 4.
  • a total distance 61 can be available for the spacer 4 in the normal direction, which can extend from the electrical contacting of the substrate 2 to the height at which the membrane 3 can be arranged.
  • the entire electrical path from the membrane 3 to the contacting of the substrate 2 can thus be composed of a first layer 15 of an electrically and thermally conductive layer 8 and the spacer 4.
  • a structure can be produced in a process which is e.g. steps a) to e) and will now be described.
  • the starting point may consist in a substrate 2 on which a metallization 64 is located and in which an electrical contact for the ROIC 6 is buried.
  • an optional metallization 64 can be applied to a finished substrate 2, which already has a contact for the ROIC 6, on the surface of the substrate 2, in particular, deposited. This can be done by ALD or CVD. This can happen at least where later the membrane 3 is to be arranged above. In other words, the metallization 64 can now be located on the surface of the substrate 2 facing the membrane 3. With the optional metallization 64, the absorption of light by the membrane 3 is increased.
  • the radiation detector is also functional without the optional metallization 64.
  • this process step can (if not already present) etched a recess 67 in the substrate 2, so that the contact 63 of the substrate 2 is accessible. This can be done from the direction from which the spacer 4 can be attached. This can serve for contacting the metallization 63 of the substrate 2 and can thus be at least part of the connection between the membrane 3 and ROIC 6.
  • a hole 7 is etched into the sacrificial layer 9.
  • the etching may be done by a DRIE process (eg, a Bosch or Gyro process) or by ion etching.
  • the hole 7 should have a diameter, so that a spacer 4 applied in the hole 7, in particular, can be deposited.
  • the membrane 3 is deposited.
  • an optional protective layer 3a is applied first, followed by a sensor layer 3b on the optional protective layer 3a. This can be done for example by deposition.
  • the sensor layer 3a may comprise semiconductor material.
  • an electrically and thermally conductive layer 8, 15 deposited.
  • the membrane 3, in particular the sensor layer 3b is electrically and thermally connected to the metallic contact 63 of the substrate 2 connected.
  • This electrically and thermally conductive layer 8,15 is now structured. This can be z. B. done by lithography or ion etching.
  • an electrical path extending from the membrane 3 to the metallization 63 may be present. Since an additional path 62 for the entire path 61 can be added by the depression 67 in the substrate 2, the thermal resistance of the electrical path can thus increase or the thermal conductance of the electrical path can decrease.
  • the substrate 2 may include an integrated readout circuit 6 having circuit elements formed on a side of the substrate 2 remote from the membrane, such as on the surface, or on the surface, protected by a passivation or the like.
  • a metallization layer 65 for contacting the circuit elements can be arranged at a height between the side of the substrate 2 facing the membrane 3 and the bottom of the depression of the substrate 2.
  • the electrical contacting layer 65 connects or wires the circuit elements of the circuit 6.
  • the nanotubes can not be anchored to the topmost metal layer of the ROIC but by means of an additional etch on the bottommost metal layer of the ROIC.
  • the entire thickness of the back-end-of-line can be used for the length of the nanotubes, which can improve the thermal insulation so far.
  • FIGS. 9a to 9e A conceivable embodiment for producing such a buried nanotube bolometer is shown by way of example in FIGS. 9a to 9e.
  • the at least one first spacer 4, 14, 14n can have a wall roughness or wall waviness, in order to promote phonon transport by means of surface scattering effects and / or a resulting surface roughness Complicate route extension.
  • the wall ripple or wall roughness can be achieved by scallops.
  • the curvature of the amplitude w of the scallops can be greater than 30 nm. In this case, the amplitude of the curvature of the scallops can be designed such that the resulting travel extension is greater than 5% or 10% or 20%.
  • a wall thickness of the at least one spacer 4, 14, 14n may be in a range between 0.1 nm and 1 ⁇ m or between 1 nm and 0.5 ⁇ m or between 10 nm and 100 nm.
  • the respective electrically and thermally conductive layer 8 of the at least one spacer 4, 14, 14n may be coated by an etching protection layer.
  • the radiation detector 1 may be a bolometer.
  • FIGS. 10a-10d teaches a radiation detector 1, in which a membrane 3 with the metallization 2m of the substrate 2 via a spacer 4 or a first layer 15 of an electrically and thermally conductive layer 8 combines.
  • the substrate 2 may in turn include an integrated readout circuit (Engl .: Read Out Integrated Circuit, ROIC) 6.
  • the spacer 4 shown in Fig. 10d has scallops 4s. These have a preferably microscopic, arcuate configuration.
  • phonon transport can be reduced or reduced by surface scattering effects and / or by a resulting path lengthening.
  • the resulting path lengthening can amount to more than 5% or 10% or 20% of the direct distance d between ends of the at least one spacer 4.
  • a curvature of the scallops can be between 5 and 50 nm or between 10 and 35 nm or between 15 and 25 nm.
  • a roughness or waviness of the at least one spacer 4 or the curvature of the scallop 4s may have an amplitude of greater than 30 nm.
  • phonon transport can be reduced by surface scattering effects and / or by a resulting path lengthening.
  • the scallops can be produced in a smooth sidewall process.
  • the thermal conductance of the spacer 4 and thus also the thermal conductance of the electrical path from the diaphragm 3 to the metallization 2m of the substructure 2 are reduced. strats 2.
  • FIG. 10 d shows a substantially cuboidal substrate 2.
  • a metallization 2m On this is a metallization 2m.
  • the first sacrificial layer 9 has not yet been etched, which can be done later.
  • This metallization 2m can be brought into electrical contact with a membrane 3, which can be composed of an optional protective layer 3a and a sensor layer 3b arranged above it.
  • the contacting can take place via the aforementioned spacer 4, which can extend in the direction of the normal of a surface of the metallization 2m and by means of a first layer 15 of an electrically and thermally conductive layer 8, which the first Ab- holder 4 with the membrane 3, in particular the sensor layer 3b, can connect.
  • Such an embodiment can be made in a multi-step process.
  • the starting point may consist of a substrate 2, from which, as shown in FIG. 10a, a metallization 2m is located.
  • the possible steps will now be explained. a) applying, for example by deposition, a sacrificial layer 9 on the metallization 2m of the substrate 3 b) applying, in particular depositing, a membrane 3 on the sacrificial layer. 9
  • an optional protective layer 3a can be applied to the, for example, planar surface of the sacrificial layer 9, at least in a region of the exemplary planar surface, in particular, be deposited. This can preferably be done by ALD or CVD.
  • a sensor layer 3b is applied during the application of the membrane 3. This can be done by depositing. In particular, the application or deposition takes place on the optional protective layer 3b and is preferably done by means of ALD or CVD.
  • the sensor layer 3b is the layer which is farthest from the metallization 2m and the substrate 2.
  • the optional protective layer 3b and the sensor layer 3a can also be structured in this process step.
  • the first sacrificial layer 9 is structured. This can be done by etching a hole 7 in the first sacrificial layer 9. This happens at the point where the metallization 2m electrically and mechanically via an electrically and thermally conductive layer 15 and the spacer 4 kontak- should be.
  • the structuring of the first sacrificial layer 9 can take place by means of a DRIE (in particular a Bosch or gyro) process.
  • the etching process is modified so that form at the edge of the normally substantially cylindrical hole 7 Scallops. Scallops are preferably called microscopic arcuate walls.
  • a substantially cylindrical hole 7 can form, which may have so-called scallop 4s on the walls.
  • a substantially cylindrical hole 7 can be created by modifying a Bosch process by first etching in the normal direction of the metallization 2m by ion etching. This allows you to reach a certain depth (about 1 ⁇ - 3 A of the length of an arc). Now it is again possible to chemically etch in order to be able to produce the arcuate structure at the edge of the previously etched hole 7 by the chemical etching.
  • a macroscopically substantially cylindrical hole 7 can form, which can extend from the outer surface, which can be arranged from the metallization 2m on the far side, to the metallization 2m of the substrate 2. Since, in this variant, it can additionally be ensured by the ion etching that the old, ie previously etched, arc is not chemically etched again in a renewed etching, clearer transitions between the individual arcs in the normal direction of the metallization 2m can be achieved.
  • the deposition takes place, in particular by deposition, and the structuring of the electrically and thermally conductive layer 8.
  • a first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 is separated. This can connect the membrane 3, in particular the sensor layer 3b of the membrane 3, electrically and thermally with the metallization 2m.
  • the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 extends at least partially over the outwardly facing surface of the first sacrificial layer 9 and over the cylindrical wall of the hole 7.
  • the deposition can preferably take place by means of ALD, so that the walls of the Hole 7 including the arcs forming the scallop 4s, may be coated with the deposited metal of the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8.
  • the preferably microscopic side wall roughness is formed.
  • phonon transport is reduced by surface scattering effects and by the resulting path lengthening.
  • the position of the electrically and thermally conductive layer 8 on the surface of the sacrificial layer 9, 10, which is 2 m away from the metallization, can be structured such that only a narrow electrical path is formed.
  • the thermal conductance of the electrical path from the sensor layer 3b to the spacer 4 can be kept low according to Equation 4.
  • a small width of an electrically and thermally conductive layer 8 a small thermal conductance can be achieved. The end result is thus a spacer 4 as shown in FIG. 10d.
  • Scallops 4s (as shown in the magnification) have a length p along the direction between the membrane and the substrate and an amplitude w of the scallop bulges measured in the lateral direction.
  • the quotient w / p can be chosen and set by implementing, for example, the Bosch process, that the resulting travel extension is greater than 5% or 10% or 20%.
  • the Bosch process in the electrically conductive layer in the wall of the spacer by the conformal deposition by means of, for example, ALD, the roughness in the wall of the sacrificial layer hole, as caused by, for example, the Bosch process, manifests in a corresponding ripple to that described Path extension leads - the Scallops.
  • This embodiment, in which a lower thermal conductivity of the spacer 4 can be achieved by the scallop 4s, can be combined with all other embodiments.
  • the Bosch process used to etch the sacrificial layer can be varied such that the process-related "scallops" significantly increase the sidewall roughness.
  • the transport of the phonons is significantly affected by surface scattering effects, allowing a lower thermal conductance to be achieved.
  • the effective nanotube length is increased, which further minimizes the thermal conductance.
  • FIGS. 5 af and 6 ag a configuration with scallops 4s is possible for all spacers.
  • the spacer 4 it is also possible with the spacer 4 to design this with arcuate scallops.
  • Radiation detector (1) comprising:
  • At least one spacer (4) for holding the membrane (3) at a distance from the substrate (2), for electrically contacting the membrane (3) and for thermally insulating the membrane (3) with respect to the substrate (2),
  • the at least one spacer (4) is divided into a first section (4a) and a second section (4b) whose length is in each case less than a distance between substrate ( 2) and membrane (3) bridged,
  • first and second portions (4a, 4b) are laterally offset from each other and connected by a laterally extending member (5) so that the first and second portions (4a, 4b) are electrically connected in series via the laterally extending member (5) are switched,
  • laterally extending element (5) contributes less than or equal to a thermal resistance of the at least one spacer (4) as a sum of the thermal resistances of the first and second sections (4a, 4b).
  • Radiation detector (1) according to one of the preceding embodiments, wherein the laterally extending element (5) is designed as a reflector (5a) for incident electromagnetic radiation.
  • At least one spacer (14) for holding the membrane (3) spaced from the substrate (2), for electrically contacting the membrane (3) and for thermal insulation of the membrane (3) with respect to the substrate (2), wherein the at least one Spacer (14) has an electrically and thermally conductive layer (8) which extends in a cut surface perpendicular to the substrate (2) loop-shaped through the at least one spacer (14), so that an electrical path through the at least one spacer ( 14), over which the membrane (3) is contacted, is longer than a distance between the substrate (2) and membrane (3).
  • Radiation detector wherein the laterally extending element (5) removes between 10% and 50% or between 20 and 40% or between 25 and 30% of the distance between membrane (3) and substrate (2) from the substrate (2) is arranged, or wherein the laterally extending element (5) between the membrane (3) and the substrate (2) at a distance between 1 and 2.5 ⁇ from the membrane (3) and / or from the substrate more than 2, 5 ⁇ is arranged away.
  • a radiation detector (1) according to any one of embodiments 6 or 7, wherein the laterally extending member (5) extends at least partially under the diaphragm (3) to form a reflector.
  • a radiation detector (1) according to embodiment 6, wherein the laterally extending element (5) is equidistant or farther from the substrate (2) than the membrane (3).
  • Radiation detector (1) according to one of the embodiments 2 to 4 or 6 to 9, wherein the laterally extending element (5) is designed as a web whose length is at least 2 times its width or more than the 5 or 10 or 20 times the width is.
  • Radiation detector (1) according to embodiment 1 1, wherein in a cross section of the column (45) the electrically and thermally conductive layer (8) at least three rings (45r) forms and spaces (45zw) between the rings (45r) to cavities, the are at least partially open at an end facing away from the substrate (2).
  • Radiation detector (1) comprising:
  • Radiation detector (1) wherein a wall thickness of the at least one spacer (4, 14, 14n) in a range between 0.1 nm and 1 ⁇ or between 1 nm and 0.5 ⁇ or between 10 nm and 100 nm. 18. Radiation detector (1) according to one of the preceding embodiments, wherein the electrically and thermally conductive layer (8) of the at least one spacer is coated by an etching protective layer.
  • a radiation detector (1) according to one of the preceding embodiments, wherein the radiation detector (1) is a bolometer.
  • Radiation detector (1) comprising:
  • At least one spacer (14) for holding the membrane (3) spaced from the substrate (2), for electrically contacting the membrane (3) and for thermal insulation of the membrane (3) with respect to the substrate (2), wherein the at least one Spacer (4, 14, 14n) has a roughness and / or waviness with an amplitude (w) of greater than 30 nm in order to reduce phonon transport by surface scattering effects and / or by the resulting path extension.
  • 29. A method for producing a radiation detector (1) according to embodiment 27 or 28, wherein the first and / or at least one further, second sacrificial layer (9, 10, 1 1) is deposited by ALD.
  • Method for producing a radiation detector (1) according to one of the embodiments 27-30, wherein for electrically contacting the substrate (2) the at least one first spacer (14) is formed, which is composed of a series of laterally spaced columns which in pairs their upper ends or lower ends are connected, wherein at least two columns of the at least one spacer (14) are bounded by a laterally extending element (5) downwards during deposition.
  • Method for producing a radiation detector (1) according to embodiment 34 comprising: before, after or during structuring of the third layer of the electrically and thermally conductive layer (35) removing the third layer of the electrically and thermally conductive layer (35) in the hole bottom such that the electrical path can form in said sectional area on one side of an axis (z) of the first spacer (14).
  • Method for producing a radiation detector (1) according to one of the embodiments 34 or 35 wherein the removal of the second and / or third layer of the electrically and thermally conductive layer (25, 35) takes place in the hole bottom by ion etching. 37.

Abstract

A radiation detector 1 comprises a substrate 2 and a membrane 3, and at least one spacer 4, for holding the membrane 3 at a distance from the substrate 2, for electrically contacting the membrane 3, and for thermally insulating the membrane 3 relative to the substrate 2. The at least one spacer 4 is subdivided into a first portion 4a and a second portion 4b in a direction between the substrate 2 and the membrane 3, the length of each of which bridges less than a distance between the substrate 2 and the membrane 3, wherein the first and second portions 4a, 4b are laterally offset relative to each other and interconnected by a lateral element 5, such that the first and second portions 4a, 4b are electrically connected in series by the lateral element 5, and wherein the lateral element 5 contributes to a thermal resistance of the at least one spacer 4 less than, or to the same extent as, a sum of the thermal resistances of the first and second portions 4a, 4b. Alternatively, the at least one spacer 14 can have an electrically and thermally conductive layer 8, which in a sectional area perpendicular to the substrate 2 extends in a loop through the at least one spacer 14, such that an electrical path through the at least one spacer 14, by way of which the membrane 3 is contacted, is longer than a distance between the substrate 2 and the membrane 3. Another possible alternative is for the radiation detector 1 to comprise a substrate 2 with a cavity and a membrane 3, wherein the cavity extends in the substrate 2 in a direction away from the membrane 3, wherein at least one spacer 4, 14 is designed for holding the membrane 3 at a distance from the substrate 2, for electrically contacting the membrane 3, and for thermally insulating the membrane 3 relative to the substrate 2, said at least one spacer 4, 14 extending into the cavity. Alternatively or additionally, the spacer 4, 14, 14n has a side wall roughening obtained by scallops, in order to reduce phonon transport by surface scattering effects and by the resulting path extension. The invention further relates to methods for producing radiation detectors 1 of this type.

Description

Strahlungsdetektor und Herstellung  Radiation detector and manufacture
Beschreibung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Strahlungsdetektor und dessen Herstellung, wie z.B. einen Bolometer und dessen Herstellung, und insbesondere auf Realisierungsformen von Nanotube-Mikrobolometern. Description The present invention relates to a radiation detector and its manufacture, e.g. a bolometer and its manufacture, and in particular on realization forms of nanotube microbolometers.
Ungekühlte Widerstandsmikrobolometer-Arrays, im Weiteren auch als Mikrobolometer bezeichnet, können zur Detektion von ferninfraroter Strahlung (7,5 μηι - 14,5 μηι) verwendet werden. Diese Mikrobolometer sind eine mögliche Realisierungsform von sogenannten infrared focal plane arrays (IRFPA). Uncooled resistance microbolometer arrays, also referred to below as microbolometers, can be used to detect far-infrared radiation (7.5 μm-14.5 μm). These microbolometers are one possible realization of so-called infrared focal plane arrays (IRFPA).
Bekannte Mikrobolometer beinhalten eine Membran, welche von zwei Metallkontakten mittels dünner Stege über dem Substrat im Vakuum aufgehängt und somit thermisch isoliert ist. Grundlegend besteht die Membran aus einer Absorber- sowie einer Sensorschicht. Um eine möglichst geringe Reflexion der einfallenden infraroten Strahlung zu gewährleisten, ist der Schichtwiderstand der Absorberschicht an den Wellenwiderstand von Luft angepasst (ca. 377 Ohm/sq). Weiterhin befindet sich unterhalb der Membran eine Metallschicht, welche als Reflektor bezeichnet wird, auf dem Substrat. Licht, insbesondere Infrarotlicht oder Ferninfrarotlicht, welches auf das Bolometer, genauer gesagt den Absorber, einfällt, wird zum Teil durch den Absorber und die Sensorschicht transmittiert. Mittels der Metallschicht bzw. des Reflektors wird das zum Teil transmittierte Licht bzw. die transmittierte Strahlung zurückreflektiert und kann anschließend von der oberen Absorberschicht absorbiert werden. Die Kavität zwischen der Absorberschicht und dem (unteren) Reflektor bildet einen optischen (Fabry-Perot-) Resonator. Der Abstand zwischen Absorberschicht und (Fabry-Perot-) Resonator wird vorteilhafter Weise so gewählt, dass der optische Weg (nd) ein ungerades Vielfaches von einem Viertel der zu detektierenden Hauptwellenlänge λ ist, um die Resonatorbedingung zu erfüllen (GI.1 ). Der optische Weg setzt sich zusammen aus der Summe der Schichtdicken gewichtet mit den Brechungsindizes der Medien innerhalb der Kavität (Gl.2). nd = (2k + V>- (£ = 0, 1 , 2 ...) (GI.1 ) Known microbolometers include a membrane which is suspended by two metal contacts by means of thin webs above the substrate in a vacuum and thus thermally insulated. Basically, the membrane consists of an absorber and a sensor layer. In order to ensure the lowest possible reflection of the incident infrared radiation, the layer resistance of the absorber layer is adapted to the characteristic impedance of air (approximately 377 ohms / sq). Furthermore, located below the membrane, a metal layer, which is referred to as a reflector, on the substrate. Light, in particular infrared light or far infrared light, which is incident on the bolometer, more precisely the absorber, is in part transmitted through the absorber and the sensor layer. By means of the metal layer or the reflector, the partially transmitted light or the transmitted radiation is reflected back and can then be absorbed by the upper absorber layer. The cavity between the absorber layer and the (lower) reflector forms an optical (Fabry-Perot) resonator. The distance between absorber layer and (Fabry-Perot) resonator is advantageously chosen such that the optical path (nd) is an odd multiple of one quarter of the main wavelength λ to be detected in order to fulfill the resonator condition (GI.1). The optical path is composed of the sum of the layer thicknesses weighted with the refractive indices of the media within the cavity (Eq. nd = (2k + V> - (£ = 0, 1, 2 ...) (GI.1)
4  4
nd = jnidi (GI.2) Bei einem Körper mit einer Temperatur von z. B. 300 K wäre das Maximum der spektralen Strahldichte bei etwa λ = 10 μηι. Hieraus resultiert ein optischer Weg von nd = 2,5 μηι (k = 0). Fig. 1 skizziert den prinzipiellen Aufbau eines Mikrobolometers. Dieses umfasst ein Substrat 2 und eine Membran 3, welche durch Metallkontakte 17 im Ab- stand d vom Substrat 2 beabstandet ist. Die Membran 3 umfasst eine dem Substrat 2 zugewandte Sensorschicht 3b und eine dem Substrat 2 abgewandte Absorberschicht 3c. Die obere Seite des Substrats 2 weist eine Metallisierung 2m auf, welche als Reflektor für einfallendes Licht wirkt. Aufgrund der Absorption der einfallenden insbesondre infraroten oder ferninfraroten Strahlung erwärmt sich die thermisch isolierte Membran 3, was eine Änderung des elektrischen Widerstandes der Sensorschicht 3b zur Folge hat. Die Temperaturänderung der Membran 3 ist dabei abhängig von der thermischen Isolierung mittels der Stege bzw. Metallkontakte 17 sowie von der Energie der absorbierten Strahlung und ist in der Regel mehrere Größenordnungen kleiner als die Änderung der Strahlertemperatur. Die Widerstandsänderung der Sensorschicht 3b kann dann mit Hilfe einer integrierten Ausleseschaltung (engl.: Read Out Integrated Circuit, abgekürzt RO IC) bestimmt werden . nd = j n i d i (GI.2) In a body with a temperature of z. B. 300 K would be the maximum of the spectral radiance at about λ = 10 μηι. This results in an optical path of nd = 2.5 μηι (k = 0). Fig. 1 outlines the basic structure of a microbolometer. This comprises a substrate 2 and a membrane 3 which is spaced apart from the substrate 2 by metal contacts 17 at a distance d. The membrane 3 comprises a sensor layer 3 b facing the substrate 2 and an absorber layer 3 c facing away from the substrate 2. The upper side of the substrate 2 has a metallization 2m, which acts as a reflector for incident light. Due to the absorption of the incident insignificant infrared or far-infrared radiation, the thermally insulated membrane 3 heats up, which results in a change in the electrical resistance of the sensor layer 3b. The temperature change of the membrane 3 is dependent on the thermal insulation by means of the webs or metal contacts 17 and the energy of the absorbed radiation and is usually several orders of magnitude smaller than the change of the radiator temperature. The change in resistance of the sensor layer 3b can then be determined with the aid of an integrated read-out circuit (abbreviated to RO IC).
Ein entscheidender Performanceindikator für Mikrobolometer ist die sogenannte Noise Equivalent Temperature Difference (NETD). Dieser Faktor ist definiert als die Temperaturänderung eines Objektes, die eine Änderung des Messsignales generiert, welches dem Rauschen des Systems entspricht und somit ein Maß für die Empfindlichkeit des Sensors (Gl.3) ist. A key performance indicator for microbolometers is the Noise Equivalent Temperature Difference (NETD). This factor is defined as the temperature change of an object, which generates a change of the measuring signal, which corresponds to the noise of the system and thus is a measure of the sensitivity of the sensor (Eq. 3).
Figure imgf000004_0001
Figure imgf000004_0001
F ist die Blendenzahl, A die Absorberfläche, ε der Emissionskoeffizient, L die Strahldichte und T die Temperatur des Objektes,
Figure imgf000004_0002
das Quadrat der gesamten Rauschspannung, gth der thermische Leitwert und Ubias d\e Biasspannung. Aus Gl.3 wird ersichtlich, dass die NETD u. a. maßgeblich von der thermischen Isolierung der Membran bzw. dem entsprechenden thermischen Leitwert gth beeinflusst wird. Im Allgemeinen ist die Membran thermisch schlecht vom Substrat isoliert, da die Aufhängung durch Metallkontakte geschieht. Der resultierende thermische Leitwert ist in diesem Fall nicht ausreichend klein, um eine gute oder zufriedenstellende Performance zu erzielen (NETD < 100 mK), da die Kontakte über Röhrchen mit dicken Metallbeschich- tungen geschehen. Diese Metallbeschichtungen müssen aus Prozess- und Stabilitätsgründen so dick sein bzw. eine minimale Dicke aufweisen und leiten somit die in der Membran entstehende Wärme relativ gut.
F is the f-number, A the absorber area, ε the emission coefficient, L the radiance and T the temperature of the object,
Figure imgf000004_0002
the square of the total noise voltage, g th the thermal conductance and U bias d \ e bias voltage. It can be seen from Eq. 3 that the NETD, inter alia, is significantly influenced by the thermal insulation of the membrane or the corresponding thermal conductance g th . in the In general, the membrane is thermally poorly isolated from the substrate, since the suspension is done by metal contacts. The resulting thermal conductance in this case is not sufficiently small to achieve a good or satisfactory performance (NETD <100 mK), since the contacts are made via tubes with thick metal coatings. For reasons of process and stability, these metal coatings must be thick or have a minimum thickness and thus conduct the heat generated in the membrane relatively well.
In herkömmlichen, in Fig. 2 gezeigten, Mikrobolometern wird eine Verbesserung der thermischen Isolierung bzw. Reduzierung des thermischen Leitwerts durch zusätzliche Verbindungselemente (Stege 4s) zwischen der aufgehängten Membran und den Metallkontakten k realisiert. In conventional microbolometers shown in FIG. 2, an improvement of the thermal insulation or reduction of the thermal conductance is realized by additional connecting elements (webs 4s) between the suspended membrane and the metal contacts k.
Beispielsweise lehrt Weiler (Weiler, Dirk, et al. "Improvements of a digital 25 um pixel- pitch uncooled amorphous Silicon TEC-Iess VGA IRFPA with massively parallel Sigma- Delta-ADC readout." SPIE Defense, Security, and Sensing. International Society for Optics and Photonics, 201 1 ) ein Array bestehend aus derartigen Mikrobolometern. Ein Mikro- bolometer enthält dabei einen Absorber, welcher von zwei Stegen gehalten, wird, so dass sich der Absorber außer der Kontaktierung durch die Stege im Vakuum befindet. For example, Weiler (Weiler, Dirk, et al.) Teaches "pixel-pitch uncooled amorphous silicon TEC-IGA VGA IRFPA with massively parallel sigma-delta ADC readout." SPIE Defense, Security, and Sensing. International Society for Optics and Photonics, 201 1) an array consisting of such microbolometers. In this case, a microbolometer contains an absorber, which is held by two webs, so that the absorber is in a vacuum other than contact with the webs.
Der thermische Leitwert der Stege gstege lässt sich bestimmen durch Gl. 4
Figure imgf000005_0001
The thermal conductance of the webs g st ege can be determined by Eq. 4
Figure imgf000005_0001
wobei Aj die thermische Leitfähigkeit der einzelnen Stegmaterialien, bsteg und dsteg die Breite und Dicke der einzelnen Stegmaterialien und lsteg die Länge der Stege ist. Der Faktor 2 ergibt sich, weil zwei Stege 4s vorhanden sind. Also sollte, um eine gute thermische Isolierung zu erzielen, die Querschnittsfläche der Stege 4s möglichst klein sein und die Stege 4s aus Materialien bestehen, welche eine geringe thermische Leitfähigkeit besitzen. Bezüglich der Wärmeisolierung ist der Anteil der Metallkontakte 4 k meist gegenüber dem der Stege 4s zu vernachlässigen. Weiterhin wird die thermische Isolierung beein- flusst durch die Wärmestrahlung an die Umgebung. Da die Infrarotdetektoren jedoch im Vakuum betrieben werden, ist der Einfluss ebenfalls meist sehr gering, so dass insgesamt die thermische Leitfähigkeit der Stege 4s dominiert. Die Entwicklung der Mikrobolometer bewegt sich hin zu immer kleineren Pixelgrößen für hochauflösende IRFPAs. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die Performance. Aktuell sind Mikrobolometer-Arrays mit 17 μηι Pixelpitch üblich. Diese soll jedoch erfindungsgemäß auf ein Pixelpitch von ca. 12 μηι reduzierbar sein. Eine Skalierung des Pi- xelpitch von 17 μηι auf 2 μηι bedeutet eine Halbierung der Absorberfläche. where Aj is the thermal conductivity of the individual web materials, b st e g and d st eg the width and thickness of the individual web materials and l st e g the length of the webs. The factor 2 results because two webs 4s are present. Thus, in order to achieve a good thermal insulation, the cross-sectional area of the webs 4s should be as small as possible and the webs 4s consist of materials which have a low thermal conductivity. With regard to the thermal insulation, the proportion of metal contacts 4 k is usually negligible compared to that of the webs 4s. Furthermore, the thermal insulation is influenced by the heat radiation to the environment. However, since the infrared detectors are operated in a vacuum, the influence is also usually very low, so that overall the thermal conductivity of the webs 4s dominates. The development of microbolometers is moving towards smaller and smaller pixel sizes for high-resolution IRFPAs. At the same time, the demands on performance increase. Currently microbolometer arrays are common with 17 μηι pixel pitch. However, according to the invention, this should be reducible to a pixel pitch of approximately 12 μηι. Scaling the pixel pitch from 17 μηι to 2 μηι means halving the absorber area.
Generell hat eine Verkleinerung des Pixelpitch aufgrund der Reduzierung der Absorberfläche einen massiven Einfluss auf die Performance der Mikrobolometer. Die effektive Absorberfläche ist aufgrund der benötigten Fläche zur Realisierung der Stege, eingeschränkt. Abhängig vom Design und Aufbau der Stege bzw. Zielwert des thermischen Leitwerts kann die beanspruchte Fläche der Stege unterschiedlich groß sein. Die Absorberfläche hat jedoch gleichermaßen einen Einfluss auf die Performance wie der thermische Leitwert. Wird nun die Pixelfläche um einen gewissen Faktor ver- kleinen, könnte theoretisch das gesamte Mikrobolometer dementsprechend skaliert werden, so dass die Verhältnisse der einzelnen Flächen (Stege, Kontakte, Absorberfläche) und Abstände zueinander immer gleich ist. Der Performanceverlust wäre dann u. a. durch den Skalierungsfaktor bestimmt. Diese Skalierung mit einem festen Faktor für alle Komponenten ist jedoch praktisch nicht möglich, da bei einer solchen Skalierung die Grenzen der Lithographie erreicht werden. Typischerweise wird für die Herstellung von Mikrobolometer-Arrays eine Stepper-Lithographie mit einer Auflösung von 0,35 μηι verwendet. Oftmals werden bereits in aktuellen aber auch in älteren Mikrobolometer- generationen (17 μηι, 25 μηη, 35 μηι) Strukturgrößen am Limit dieser Auflösung verwendet, wie z. B. bei den Stegbreiten und -Abständen. Des Weiteren können auch aus Prozess- und Stabilitätsgründen die Kontaktlöcher und oberen Kontaktflächen nicht beliebig klein skaliert werden, so dass auch hier ein Limit existiert. Zusammenfassend nehmen je kleiner die Bolometer sind, die Stegflächen relativ zur Pixelgröße immer mehr Platz e i n bei einem festen thermischen Leitwert. Hierdurch wird die effektive Absorberfläche zusätzlich verkleinert und die Performance folglich stark gemindert. In general, a reduction in the pixel pitch due to the reduction of the absorber surface has a massive influence on the performance of the microbolometer. The effective absorber surface is limited due to the required area for the realization of the webs. Depending on the design and structure of the webs or target value of the thermal conductance, the claimed area of the webs can be different in size. The absorber surface, however, has the same effect on the performance as the thermal conductance. If the pixel area is now reduced by a certain factor, theoretically the entire microbolometer could be scaled accordingly so that the ratios of the individual areas (lands, contacts, absorber area) and distances to each other are always the same. The loss of performance would then u. a. determined by the scaling factor. However, this scaling with a fixed factor for all components is practically impossible, since such scaling limits the limits of lithography. Typically, a stepper lithography with a resolution of 0.35 μm is used for the production of microbolometer arrays. Frequently, structure sizes at the limit of this resolution are already used in current but also in older microbolometer generations (17 μηι, 25 μηη, 35 μηι), such. B. at the web widths and distances. Furthermore, the contact holes and upper contact surfaces can not be scaled arbitrarily small for process and stability reasons, so that a limit also exists here. In summary, the smaller the bolometers are, the land areas take up more and more space at a fixed thermal conductance relative to the pixel size. As a result, the effective absorber surface is additionally reduced and the performance is consequently greatly reduced.
In Li (Li, Chuan, et al., Recent development of ultra small pixel uncooled focal plane arrays at DRS. Defense and Security Symposium. International Society for Optics and Photonics, 2007) wi rd die Absorberschicht über die gesamte Pixelfläche schirmartig aufgespannt. Eine derartige Anordnung wird auch two-layer- oder auch Umbrella-Design genannt, da die komplette Außenfläche für den Absorber zur Verfügung steht. Nachteilig ist jedoch, dass sich die Stege und die Sensorschicht weiterhin in einer Ebene befin- den. Die thermische Isolierung ist demnach limitiert durch die freie, zur Verfügung stehende, Pixelfläche. Weiterhin wird die Resonatorbedingung in dem Bereich der Aufhängung des Absorbers nicht erfüllt, was sich negativ auf die Absorption auswirkt. Auch in Nikiaus (Nikiaus, Frank, Christian Vieider, and Henrik Jakobsen. MEMS-based uncooled infrared bolometer arrays: a review. Photonics Asia 2007. International Society for Optics and Photonics, 2007) werden Bolometer diskutiert, wobei eine Ausführungsform ein konventionelles Steg-Design umfasst und eine andere ein Umbrella-Design, welches dem in Li beschriebenen Design ähnelt. In Li (Li, Chuan, et al., Recent development of ultra small pixel uncooled focal plane arrays at DRS, Defense and Security Symposium, International Society for Optics and Photonics, 2007), the absorber layer is screened over the entire pixel area. Such an arrangement is also called two-layer or Umbrella design, since the complete outer surface is available for the absorber. The disadvantage, however, is that the webs and the sensor layer continue to be in one plane. the. The thermal insulation is therefore limited by the free, available, pixel area. Furthermore, the resonator condition in the region of the suspension of the absorber is not met, which has a negative effect on the absorption. Also in Nikiaus (Nikiaus, Frank, Christian Vieider, and Henrik Jakobsen, MEMS-based uncooled infrared bolometer arrays: a review, Photonics Asia, 2007, International Society for Optics and Photonics, 2007), bolometers are discussed, one embodiment being a conventional bridge. Design includes and another an umbrella design that resembles the design described in Li.
In der WO 2016 / 005 505 A2 steht eine große Fläche für den Absorber zur Verfügung. Erfindungsgemäß soll jedoch der thermische Leitwert weiter verringert werden können. Es soll also bei einer Skalierung des Pixelpitchs die gewünschte Performance der so realisierten Mikrobolometer erreicht werden. In WO 2016/005 505 A2 a large area for the absorber is available. According to the invention, however, the thermal conductivity should be further reduced. Thus, with a scaling of the pixel pitch, the desired performance of the microbolometer thus achieved should be achieved.
Der Ansatz der WO 2016 / 005 505 A2 basiert auf der Realisierung der thermischen Isolierung und gleichzeitiger elektrischer Kontaktierung von elektromagnetischen Strahlungsdetektoren (speziell Infrarotdetektoren) mit Hilfe von ausreichend langen und dünnbeschichteten Hohlröhrchen, welche a u c h als Nanotubes bezeichnet werden. Diese sind in Fig. 3 im Querschnitt dargestellt und können mit Technologien und Prozessen aus der Mikrosystemtechnik hergestellt werden. Der thermische Leitwert der Kontakte ist im Vergleich zu den Stegen, aufgrund der dicken Metallbeschichtung bislang sehr groß und trägt daher nicht zur Isolierung bei. Werden die Außenwände der runden Kontakte jedoch hinreichend dünn mit einer geeigneten Metallschicht beschichtet, resultiert dar- aus ein thermischer Leitwert, welcher vergleichbar mit dem der Stege ist bzw. sogar deutlich kleiner sein kann. Der thermische Leitwert der Kontaktröhrchen (s. Gl. 5) (hier als Nanotube-Kontakte oder Nanotubes beschrieben) lässt sich analog zu Gl. 4 berechnen, wobei hier Kreisringe die jeweiligen Querschnittsflächen bilden.
Figure imgf000007_0001
The approach of WO 2016/005505 A2 is based on the realization of the thermal insulation and simultaneous electrical contacting of electromagnetic radiation detectors (especially infrared detectors) with the aid of sufficiently long and thinly coated hollow tubes, which are also referred to as nanotubes. These are shown in cross section in FIG. 3 and can be produced using technologies and processes from microsystem technology. The thermal conductivity of the contacts is compared to the webs, due to the thick metal coating so far very large and therefore does not contribute to the insulation. However, if the outer walls of the round contacts are coated sufficiently thinly with a suitable metal layer, this results in a thermal conductance which is comparable to that of the webs or may even be significantly smaller. The thermal conductance of the contact tubes (see equation 5) (described here as nanotube contacts or nanotubes) can be determined analogously to Eq. Calculate 4, where circular rings form the respective cross-sectional areas.
Figure imgf000007_0001
Der Term ηι2,ι = d ist äquivalent zur Dicke der einzelnen Materialien/Schichten innerhalb der Kontakte. Ähnlich zu den Stegen sind die Abstandshalter lang und aus dünnen Materialien, welche eine geringe thermische Leitfähigkeit aufweisen. Zudem sollte der Grundradius r2,2 der Kontakte 4k ebenfalls möglichst klein gewählt werden. Anders ausgedrückt sollte der Gesamtdurchmesser D der Kontakte, d.h. rN,2, möglichst klein gewählt werden. The term η ι2, ι = d is equivalent to the thickness of the individual materials / layers within the contacts. Similar to the lands, the spacers are long and made of thin materials which have low thermal conductivity. In addition, the basic radius r 2.2 of the contacts 4k should also be chosen as small as possible. In other words, the total diameter D of the contacts, ie r N, 2 , should be as small as possible.
Wie beschrieben besteht die Membran, welche von den Abstandshaltern getragen wird, aus einem Element, welches seine elektrischen Eigenschaften bei Zuführung von Wärme verändert und einer Absorberschicht. Das temperaturempfindliche Element besteht entweder aus einem elektrischen Widerstand, einer Kapazität, einer Induktivität oder einem pn-Übergang (Diode). As described, the membrane supported by the spacers consists of a member which changes its electrical properties upon application of heat and an absorber layer. The temperature-sensitive element consists of either an electrical resistance, a capacitance, an inductance or a pn-junction (diode).
Neben der thermischen Isolierung besteht die zweite Funktion der Abstandshalter darin, dieses Element elektrisch zu kontaktieren. Im Allgemeinem bestehen die Nanotubes aus einer elektrisch leitenden Schicht. Zum Schutz dieser leitenden Schicht beim Ätzprozess der Opferschicht können optional weitere Schutzschichten ebenfalls mit der Atomla- genbeschichtung abgeschieden werden. Diese Schutzschichten müssen elektrisch sowie thermisch isolierend und stabil gegenüber dem Ätzmedium der Opferschicht sein. Die Dicken aller Schichten der Nanotubes liegen in einem Bereich von 0, 1 nm - 1 μηι. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Strahlungsdetektor zu schaffen sowie ein Herstellungsverfahren, so dass die Herstellbarkeit bei gleicher elektrischer Leitfähigkeit und hoher thermischer Isolierung gegenüber dem Substrat oder ein besseres Verhältnis zwischen elektrischer und thermischer Leitfähigkeit der Membranaufhängung bei vergleichbarem Herstellaufwand erzielbar ist, oder dass der eingenommene Raum des Strahlungsdetektors bei gleicher elektrischer Leitfähigkeit und hoher thermischer Isolierung gegenüber dem Substrat oder umgekehrt ein besseres Verhältnis zwischen elektrischer und thermischer Leitfähigkeit der Membranaufhängung bei gleichem eingenommenen Raum des Strahlungsdetektors erzielbar ist. Alternativ oder zusätzlich soll der thermische Widerstand der Membranaufhängung vergrößert werden bzw. der thermische Leit- wert verringert werden durch Anpassungen in der Mikrostruktur der Membranaufhängung. In addition to thermal insulation, the second function of the spacers is to electrically contact this element. In general, the nanotubes consist of an electrically conductive layer. In order to protect this conductive layer in the etching process of the sacrificial layer optionally further protective layers can also be deposited with the atomic layer coating. These protective layers must be electrically and thermally insulating and stable with respect to the etching medium of the sacrificial layer. The thicknesses of all layers of the nanotubes are in a range of 0, 1 nm - 1 μηι. The object of the invention is to provide a radiation detector and a manufacturing method, so that the manufacturability with the same electrical conductivity and high thermal isolation from the substrate or a better ratio between electrical and thermal conductivity of the membrane suspension can be achieved with a comparable manufacturing effort, or that of occupied space of the radiation detector with the same electrical conductivity and high thermal isolation from the substrate or vice versa, a better ratio between electrical and thermal conductivity of the membrane suspension at the same occupied space of the radiation detector can be achieved. Alternatively or additionally, the thermal resistance of the membrane suspension should be increased or the thermal conductance should be reduced by adapting the microstructure of the membrane suspension.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Strahlungsdetektor gemäß einem der unabhängigen Ansprüche bzw. gemäß einem Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors gemäß einem der unabhängigen Ansprüche . The object is achieved by a radiation detector according to one of the independent claims or according to a method for producing a radiation detector according to one of the independent claims.
Vorteilhafte Weiterbildungen befinden sich in den Unteransprüchen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Herstellbarkeit der Abstandshalter verbessert, indem der Abstandshalter in zwei Abschnitte untergliedert wird. Dadurch kann der Abstandshalter in seiner maximalen Länge zwischen Membran und Substrat verlängert werden. Üblicherweise ist die maximale Länge von Nanotubes - als mögliche Ausführungsform von Abstandshaltern - aus prozesstechnischen Gründen begrenzt, da z. B. nur zuverlässig in eine begrenzte Tiefe, d. h. eine begrenzte Länge, in Öffnungen abgeschieden werden kann, um beispielsweise Abstandshalterwände zu definieren. Dadurch, dass ein Abstandshalter in zwei Abschnitte untergliedert wird, kann so- wohl der erste als auch der zweite Abschnitt in der jeweiligen prozesstechnischen maximal realisierbaren Länge erzeugt werden. Diese sind noch zusätzlich über ein lateral verlaufendes Element verbunden. Letzteres könnte exemplarisch dazu verwendet werden, den thermischen Widerstand sogar noch weiter zu vergrößern. In einer vorteilhaften Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels ist ein Querschnitt eines elektrisch leitfähigen Materials des ersten und zweiten Abschnitts kleiner oder gleich als 7 μηι2 oder kleiner oder gleich als 3 μηι2 oder kleiner oder gleich als 0,8 μηι2. Advantageous developments are in the dependent claims. According to one aspect of the present invention, the manufacturability of the spacers is improved by dividing the spacer into two sections. As a result, the spacer can be extended in its maximum length between the membrane and the substrate. Usually, the maximum length of nanotubes - as a possible embodiment of spacers - for process reasons limited because z. B. only reliably in a limited depth, ie a limited length, can be deposited in openings, for example, to define spacer walls. The fact that a spacer is divided into two sections, both the first and the second section can be generated in the respective process-technical maximum realizable length. These are additionally connected via a laterally extending element. The latter could be used as an example to even further increase the thermal resistance. In an advantageous development of this embodiment is a cross section of an electrically conductive material of the first and second portion is less than or equal to 7 μηι 2 or less than or equal than 3 μηι 2 or smaller or equal than 0.8 μηι. 2
Vorteilhafterweise wird der Abstand zwischen dem lateral verlaufenden Element und der Membran nach der Resonatorbedingung gemäß Gl. 1 gewählt, wodurch das Element als Rückseitenspiegel dienen kann, indem es auch lateral zwischen Membran und Substrat angeordnet wird. Dieser Abstand kann beispielsweise zwischen 1 μηι und 2,5 μηι betragen, während der Abstand des Elements 5 zum Substrat größer als 2,5 μηι sein kann. Alternativ, kann Das lateral verlaufende Element bei mehr als 25 % des Abstandes, vor- teilhafterweise bei mehr als 30 % und noch vorteilhafter bei mehr als 45 % von sowohl dem Substrat als auch der Membran entfernt angeordnet sein. Das lateral verlaufende Element kann im Wesentlichen mittig zwischen Substrat und Membran angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass sowohl der erste Abschnitt als auch der zweite Abschnitt des Abstandshalters in einer maximalen Länge, welche prozesstechnisch möglich ist, ausge- bildet werden können. Dabei dient dann das lateral verlaufende Element nicht notwendiger Weise als Rückseitenspiegel. Der elektrische Pfad von der Membran zu dem Substrat wird also maximiert bzw. verlängert sich, wodurch der thermische Widerstand steigt. Advantageously, the distance between the laterally extending element and the membrane according to the resonator condition according to Eq. 1, whereby the element can serve as a back mirror by also being arranged laterally between the membrane and the substrate. This distance can be, for example, between 1 μηι and 2.5 μηι, while the distance of the element 5 to the substrate can be greater than 2.5 μηι. Alternatively, the laterally extending element may be located more than 25% of the distance, advantageously more than 30%, and more preferably more than 45% of both the substrate and the membrane. The laterally extending element may be arranged substantially centrally between the substrate and the membrane. This has the advantage that both the first section and the second section of the spacer can be formed in a maximum length, which is technically possible. In this case, the laterally extending element is not necessarily used as a rear-view mirror. The electrical path from the membrane to the substrate is thus maximized, thereby increasing the thermal resistance.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das lateral verlaufende Element als Reflektor für einfallende elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht bzw. Infrarotlicht, ausgebildet. Dabei muss der reflektierende Teil des lateral verlaufenden Elements unter der Membran ausgebildet sein, so dass durch die Membran einfallendes Licht auf die Membran zurückreflektiert wird. Somit kann das Licht nochmals von der Membran, insbesondere der Absorptionsschicht der Membran, aufgenommen werden. Ein Strahlungsdetektor, wie er in diesem ersten Aspekt der Erfindung und auch den Weiterbildungen beschrieben wurde, kann hergestellt werden, indem der erste und der zweite Abschnitt jeweils mittels ALD in Öffnungen einer ersten und/oder zweiten Opferschicht erzeugt werden. Mittels ALD sind dünne Metallschichten möglich. Durch die Opferschichten kann eine bestimmte Form erreicht bzw. vorgegeben werden. Die Öffnungen können durch Ätzen jeweils eines Loches in die erste bzw. zweite Opferschicht hergestellt werden. Vorteilhafterweise geschieht das Ätzen mittels eines DRIE-Prozesses, wobei als DRIE-Prozess insbesondere ein Bosch- und/oder Gyro-Prozess genutzt werden kann. In an advantageous development, the laterally extending element is designed as a reflector for incident electromagnetic radiation, in particular light or infrared light. In this case, the reflective part of the laterally extending element under the Membrane be formed so that light incident through the membrane is reflected back to the membrane. Thus, the light can be picked up again by the membrane, in particular the absorption layer of the membrane. A radiation detector, as described in this first aspect of the invention and also the developments can be produced by the first and the second portion are respectively produced by means of ALD in openings of a first and / or second sacrificial layer. ALD allows thin metal layers. Through the sacrificial layers, a certain shape can be achieved or specified. The openings can be made by etching a hole in each of the first and second sacrificial layers. Advantageously, the etching is done by means of a DRIE process, wherein as a DRIE process in particular a Bosch and / or gyro process can be used.
Vorteilhafterweise kann ein Prozess, um einen oben beschriebenen Strahlungsdetektor herzustellen, in folgenden Verfahrensschritten vonstattengehen. Advantageously, a process to produce a radiation detector as described above may be accomplished in the following steps.
1 . Strukturierung einer ersten Opferschicht, sodass selbige ein Loch aufweist; 1 . Structuring a first sacrificial layer so that it has a hole;
2. Aufbringen einer ersten Lage an leitfähigem Material in dem Loch und auf der ersten Opferschicht zur Erzeugung einer ersten leitfähigen Schicht; 2. depositing a first layer of conductive material in the hole and on the first sacrificial layer to form a first conductive layer;
3. Strukturierung der ersten Lage an leitfähigem Material, sodass selbiges in dem Loch einen ersten Abschnitt eines Abstandshalters und auf der ersten Opferschicht ein lateral verlaufendes Element bildet; 3. structuring the first layer of conductive material such that it forms a first portion of a spacer in the hole and a laterally extending element on the first sacrificial layer;
4. Erzeugen einer zweiten Opferschicht auf der ersten Opferschicht; 4. creating a second sacrificial layer on the first sacrificial layer;
5. Strukturieren der zweite Opferschicht, sodass selbige ein Loch aufweist; 6. Aufbringen und Strukturieren einer zweiten Lage an leitfähigem Material, sodass selbiges in dem Loch in der zweiten Opferschicht einen zweiten Abschnitt eines Abstandshalters bildet, der über das lateral verlaufende Element mit dem ersten Abschnitt elektrisch in Reihe geschaltet ist; 7. Entfernen der ersten und zweiten Opferschicht. Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Strahlungsdetektor hinsichtlich der thermischen Isolierung der Membran gegenüber dem Substrat verbessert, indem ein Abstandshalter eine elektrisch und thermisch leitfähige Schicht aufweist, die sich in einer Schnittfläche senkrecht zum Substrat schleifenförmig durch den Abstandshalter erstreckt. Somit ist ein elektrischer Pfad durch den zumindest einen Abstandshalter, über den die Membran vorteilhafterweise mit dem Substrat elektrisch kontaktiert ist, länger als ein Abstand zwischen Substrat und Membran, der beispielsweise wegen Herstellungsbeschränkungen, wie sie oben erwähnt wurden, oder aus anderen Gründen, wie z.B. dem Wunsch nach einem Viertelwellenlängenabstand zwischen Membran und einem Reflektor, eingeschränkt ist. Durch die schleifenförmige Ausgestaltung des Abstandshalters bzw. der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht des Abstandshalters kann der elektrische Pfad und damit auch der thermische Pfad zwischen Membran und Substrat über den reinen Memb- ran/Substrat-Abstand hinaus verlängert werden. Somit steigt der thermische Widerstand bei gleichem Bauraum, der durch den Abstand einerseits und die laterale Ausdehnung der Membran und Ihrer Aufhängung andererseits festgelegt ist. Wie in den Erläuterungen zur Gleichung 3 erklärt, ist die thermische Isolierung (entspricht einem thermischen Widerstand) der Membran eine maßgebliche Größe für die sogenannte Noise Equivalent Tem- perature Difference (NETD). Diese definiert die Temperaturänderung eines Objekts, die eine Änderung des Messsignals generiert, welches dem Rauschen des Systems ent- spricht. Somit ist diese ein Maß für die Empfindlichkeit des Sensors. Durch die Verlängerung des elektrischen und damit thermischen Pfades kann also eine erhöhte Empfindlichkeit des Sensors erreicht werden. 5. patterning the second sacrificial layer so that it has a hole; 6. applying and patterning a second layer of conductive material such that it forms in the hole in the second sacrificial layer a second portion of a spacer electrically connected in series with the first portion via the laterally extending element; 7. Remove the first and second sacrificial layers. According to a second aspect, a radiation detector is improved with respect to the thermal insulation of the membrane from the substrate in that a spacer has an electrically and thermally conductive layer which extends in a cutting surface perpendicular to the substrate in a loop through the spacer. Thus, an electrical path through the at least one spacer, over which the membrane is advantageously electrically contacted to the substrate, is longer than a distance between substrate and membrane, for example, due to manufacturing limitations, as mentioned above, or for other reasons, such as the desire for a quarter wavelength distance between the membrane and a reflector is limited. Due to the loop-shaped configuration of the spacer or of the electrically and thermally conductive layer of the spacer, the electrical path and thus also the thermal path between membrane and substrate can be extended beyond the mere membrane / substrate distance. Thus, the thermal resistance increases with the same space, which is determined by the distance on the one hand and the lateral extent of the membrane and its suspension on the other. As explained in the Explanatory Notes to Equation 3, the thermal insulation (corresponds to a thermal resistance) of the membrane is a significant factor for the so-called Noise Equivalent Temperature Difference (NETD). This defines the temperature change of an object, which generates a change of the measurement signal, which corresponds to the noise of the system. Thus, this is a measure of the sensitivity of the sensor. By extending the electrical and thus thermal path so an increased sensitivity of the sensor can be achieved.
Ein solcher zumindest ein Abstandshalter zur Halterung der Membran mit einer durch denselben führenden elektrisch und thermisch leitfähigen, schleifenförmigen Schicht kann mittels ALD und einem Opferschichtverfahren hergestellt werden, wobei eine erste und zumindest eine zweite Opferschicht abgeschieden werden kann, mit welchen die Form der schleifenförmigen elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht erzeugt werden kann. Es kann also durch Opferschichten eine Form vorgegeben werden, in welche dann mittels ALD eine elektrisch und thermisch leitfähige, vorteilhafterweise schleifenförmige Schicht abscheidbar ist. In einem weiteren Prozessschritt kann dann die jeweilige Opferschicht bzw. es können sämtliche Opferschichten durch Ätzen entfernt werden und es verbleiben vorteilhafterweise die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht, die Membran und das Substrat. Der zumindest eine Abstandshalter kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der zweiten Ausführungsform aus einer Reihe von lateral beabstandeten Säulen gebildet sein. Diese sind vorteilhafterweise paarweise an ihren oberen oder unteren Enden verbunden. Oberes bzw. unteres Ende bedeutet in diesem Zusammenhang, das vom Substrat entfernte Ende bzw. dem Substrat zugewandte Ende. Zumindest zwei Säulen können über ein lateral verlaufendes Element an ihrem unteren Ende miteinander verbunden sein. Eine Struktur mit jeweils zwei Säulen, welche über jeweils ein lateral verlaufendes Element an ihren unteren Enden Ende miteinander verbunden sind, kann wiederholt werden, wobei die einzelnen Paare an Säulen, welche an ihrem unteren Ende durch ein lateral verlaufendes Element miteinander verbunden sind, jeweils an ihrem oberen Ende miteinander verbunden werden können. Somit kann sich ein elektrischer Pfad durch eine Reihe an Paaren aus zwei Säulen bilden, welche elektrisch miteinander in Reihe geschaltet sind. Auf diese Weise kann der elektrische Pfad verlängert und damit auch der thermische Widerstand fast beliebig erhöht werden. Such an at least one spacer for holding the membrane with an electrically and thermally conductive, loop-shaped layer passing through it can be produced by ALD and a sacrificial layer method, wherein a first and at least one second sacrificial layer can be deposited, with which the shape of the loop-shaped electrically and thermally conductive layer can be produced. It is therefore possible to specify a shape through sacrificial layers into which an electrically and thermally conductive, advantageously loop-shaped layer can then be deposited by means of ALD. In a further process step, the respective sacrificial layer or all sacrificial layers can then be removed by etching and advantageously the electrically and thermally conductive layer, the membrane and the substrate remain. The at least one spacer may be formed in a preferred embodiment of the second embodiment of a series of laterally spaced columns. These are advantageously connected in pairs at their upper or lower ends. Upper or lower end means in this context, the end remote from the substrate or the substrate facing the end. At least two columns can be connected to each other via a laterally extending element at its lower end. A structure with two columns each, which are connected to each other via a respective laterally extending element at its lower end end, can be repeated, wherein the individual pairs of columns, which are connected to each other at its lower end by a laterally extending element, respectively their upper end can be connected to each other. Thus, an electrical path may form through a series of pairs of two pillars which are electrically connected in series. In this way, the electrical path can be extended and thus the thermal resistance can be increased almost arbitrarily.
Der zumindest eine Abstandshalter könnte aber auch als eine Säule ausgebildet sein, in deren Wand die elektrisch und thermischleitfähige Schicht gefaltet angeordnet ist. In dieser Weiterbildung kann durch die gefaltete Anordnung der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht an der Wand der Säule sehr platzsparend ein langer elektrischer Pfad er- reicht werden. Platzsparend bedeutet in diesem Zusammenhang, dass für den elektrisch und thermisch leitfähigen Pfad, der den Abstandshalter bildet, in einer Draufsicht (also in Richtung der Normale des Substrats) auf den Strahlungsdetektor wenig Fläche benötigt wird, um den Abstandshalter zu bilden. Durch die gefaltete Struktur der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht können die einzelnen Lagen der Schichten sehr nahe beiei- nander sein. Die einzelnen Lagen können vorzugsweise so angeordnet werden, dass die Säule, welche den Abstandshalter bildet, sich aus mehreren ineinander befindlichen, koaxialen, zylinderförmigen Lagen zusammensetzt. Da die einzelnen Lagen an ihren Enden des Zylinders miteinander elektrisch verbunden sein können, kann ein sehr langer elektrischer Pfad erreicht werden. Dabei wird die koaxiale Achse der Säule als Achse des Strah- lungsdetektors bezeichnet. The at least one spacer could also be formed as a column, in the wall of which the electrically and thermally conductive layer is arranged folded. In this refinement, the folded arrangement of the electrically and thermally conductive layer on the wall of the column makes it possible to achieve a long electrical path in a very space-saving manner. Space saving in this context means that for the electrically and thermally conductive path forming the spacer, in a plan view (ie in the direction of the normal of the substrate) on the radiation detector little surface is needed to form the spacer. Due to the folded structure of the electrically and thermally conductive layer, the individual layers of the layers can be very close to each other. The individual layers may preferably be arranged so that the column which forms the spacer is composed of a plurality of coaxial, cylindrical layers located one inside the other. Since the individual layers can be electrically connected to each other at their ends of the cylinder, a very long electrical path can be achieved. The coaxial axis of the column is referred to as the axis of the radiation detector.
Es sind zumindest zwei verschiedene Strukturen mit einer gefalteten elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht am Rand der Säule denkbar. In der ersten Struktur kann die gefaltete, elektrisch und thermisch leitfähige Schicht in der Wand der Säule so angeordnet sein, dass sich in der Schnittfläche auf einer Seite der Achse der Säule der elektrische Pfad ausbilden kann. Als Schnittfläche wird dabei die bereits beschriebene Schnittfläche, welche senkrecht zum Substrat ausgebildet ist, bezeichnet. Die Schnittfläche kann also zumindest an einer Seite durch die Normale des Substrats aufgespannt werden und die andere Seite der Schnittfläche kann sich parallel zu der Oberfläche des Substrats befinden. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass der komplette Umfang der Säule bzw. der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht, welche die Säule bildet, für den elektrischen Pfad benutzt werden kann. Somit kann ein elektrischer Strom, welcher von der Membran zum Substrat fließt, über den kompletten Umfang der Säule von der Kontaktierung, welche der Membran zugewandt ist, bis zu der Kontaktierung, welchem dem Substrat zugewandt ist, gelangen. Die Säule kann also symmetrisch aufgebaut sein. Da in dieser Struk- tur der komplette Umfang der Wand der Säule für den elektrisch leitfähigen Pfad benutzt werden kann, kommt es bei einer abschnittsweisen Beschädigung der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht, welche sich über ein Umfangssegment in einem bestimmten Bereich der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht erstreckt, nicht zu einem Ausfall der elektrischen Leitfähigkeit von einem zum anderen Ende der Säule. Der elektrisch leitfähige Pfad kann sich immer noch über den verbleibenden Umfang der Wand der Säule ausbilden, so dass die Beschädigung ohne Einfluss auf die elektrische Leitfähigkeit bleibt. At least two different structures with a folded electrically and thermally conductive layer on the edge of the column are conceivable. In the first structure, the folded, electrically and thermally conductive layer may be disposed in the wall of the column so that the electric path can be formed in the sectional area on one side of the axis of the column. The cut surface is the already described cut surface, which is formed perpendicular to the substrate. The cut surface can thus be clamped on at least one side by the normal of the substrate and the other side of the cut surface can be parallel to the surface of the substrate. This development has the advantage that the complete circumference of the column or of the electrically and thermally conductive layer which forms the column can be used for the electrical path. Thus, an electric current flowing from the membrane to the substrate may pass over the entire circumference of the pillar from the contact facing the membrane to the contact facing the substrate. The column can therefore be constructed symmetrically. Since the entire circumference of the wall of the column can be used for the electrically conductive path in this structure, the electrically and thermally conductive layer is damaged in sections, which extend over a circumferential segment in a specific region of the electrically and thermally conductive layer extends, not to a failure of the electrical conductivity from one to the other end of the column. The electrically conductive path can still form over the remaining circumference of the wall of the column, so that the damage remains without influence on the electrical conductivity.
In einer alternativen Struktur der Weiterbildung, in der die Abstandshalter als eine Säule ausgebildet sind, in deren Wand die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht gefaltet angeordnet sein kann, kann die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht in einem Querschnitt der Säule (der Querschnitt in Draufsicht) vorzugsweise zumindest drei Ringe bilden. Dabei gehören Zwischenräume zwischen den vorzugsweise zumindest drei Ringen zu Hohlräumen, die vorzugsweise beide an einem dem Substrat abgewandten Ende vor- teilhafterweise zumindest teilweise geöffnet sind. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass die Opferschicht, welche die Zwischenräume zwischen den zumindest drei Ringen bilden kann, gut weggeätzt werden kann. Insbesondere kann im Vergleich zu der ersten Struktur relativ viel Platz oder Fläche bestehen, um Ätzmedium zwischen die Ringe in die Zwischenräume einzuführen. Somit kann die Opferschicht in den Zwischenräumen zuver- lässig und schnell durch Ätzen entfernt werden, da das Ätzmedium einfach und zuverlässig in den kompletten Hohlraum in ausreichender Menge gelangen kann. Warum dies bei dieser Weiterbildung leichter möglich ist, wird im Folgenden noch erläutert bzw. ersichtlich werden. Bei beiden Strukturen kann während der Herstellung eine Belegung der Innenwände der Säule mit einer Opferschicht vorgesehen sein. Die Innenwände der Säule können jeweils durch einzelne Lagen der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht gebildet sein. Die Opferschicht soll später vor Auslieferung bzw. vor dem Release entfernt werden bzw. entfernt werden können. In der ersten Struktur kann eine einzelne Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht im Lochboden vorzugsweise durch lonenätzen entfernt werden. Somit kann, bevor die nächste Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht abgeschieden wird, in der Schnittfläche die Verbindung im topfförmigen Lochboden unterbrochen werden. Dies geschieht insbesondere bei der zweiten und der weiteren, zweiten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht im Lochboden. Also kann nach Fertigstellung des Strahlungsdetektors Ätzmedium durch die Achse des Abstandshalters zwischen die äußerst und die mittlere Lage des Abstandshalters eingeführt werden, um die dort befindliche Opferschicht wegzuätzen. Die Wegstrecke durch die Achse des mehrlagigen Abstandshalters ist relativ weit. Dies macht es schwierig ist, Ätzmedium bis zum Lochboden zu transportieren und im Weiteren auch zu verteilen, um die komplette Opferschicht zwischen der äußeren und mittleren Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht zu entfernen. In an alternative structure of the development, in which the spacers are formed as a column, in the wall of which the electrically and thermally conductive layer may be folded, the electrically and thermally conductive layer in a cross section of the column (the cross section in plan view) may preferably form at least three rings. Interspaces between the preferably at least three rings belong to cavities, which are preferably at least partially open at an end facing away from the substrate. This development has the advantage that the sacrificial layer, which can form the intermediate spaces between the at least three rings, can be well etched away. In particular, compared to the first structure, there may be a relatively large amount of space to introduce etching medium between the rings into the interstices. Thus, the sacrificial layer in the interstices can be removed reliably and quickly by etching, since the etching medium can easily and reliably reach the complete cavity in sufficient quantity. Why this is easier with this training, will be explained or apparent below. In both structures, an occupancy of the inner walls of the column may be provided with a sacrificial layer during manufacture. The inner walls of the column can each be formed by individual layers of the electrically and thermally conductive layer. The sacrificial layer should be removed or removed before delivery or before release. In the first structure, a single layer of the electrically and thermally conductive layer in the hole bottom may preferably be removed by ion etching. Thus, before the next layer of the electrically and thermally conductive layer is deposited, in the sectional area the connection in the pot-shaped hole bottom can be interrupted. This happens in particular in the second and the further, second layer of the electrically and thermally conductive layer in the hole bottom. Thus, upon completion of the radiation detector, etching medium may be introduced through the axis of the spacer between the upper and middle layers of the spacer to etch away the sacrificial layer located there. The distance through the axis of the multi-layer spacer is relatively wide. This makes it difficult to transport etching medium to the hole bottom and also to distribute it further in order to remove the complete sacrificial layer between the outer and middle layer of the electrically and thermally conductive layer.
Aus diesem Grund kann in der zweiten Struktur die Symmetrie gebrochen werden. Im Vergleich zur ersten Struktur kann Ätzmedium direkt zwischen die äußere und die mittlere Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht eingeführt werden, um die dort befindliche Opferschicht wegzuätzen. Durch eine Öffnung, die an dem Substrat abgewandten Ende der Säule angebracht ist, kann leicht Ätzmedium in den äußeren der beiden Zwischenräume eingeführt werden bzw. es kann auch Ätzmedium in den inneren Zwi- schenraum zwischen der inneren Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht und der mittleren Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht, welche im Her- stellungsprozess auch mit einer Opferschicht bedeckt wurde, eingeführt werden. Somit kann also zuverlässig, einfach und schnell Ätzmedium in die beiden genannten Zwischenräume eingeführt werden. For this reason, in the second structure, the symmetry can be broken. Compared to the first structure, etching medium can be introduced directly between the outer and the middle layer of the electrically and thermally conductive layer in order to etch away the sacrificial layer located there. Through an opening which is attached to the end of the column facing away from the substrate, etching medium can easily be introduced into the outer of the two intermediate spaces, or etching medium can also be introduced into the inner space between the inner layer of the electrically and thermally conductive layer and middle layer of the electrically and thermally conductive layer, which was also covered in the manufacturing process with a sacrificial layer introduced. Thus, therefore, reliable, easy and fast etching medium can be introduced into the two spaces mentioned.
Des Weiteren vereinfacht diese Geometrie (mit gebrochener Symmetrie) auch das abschließende vollständige Entfernen des Ätzmediums, so dass das Ätzmedium im laufenden Betrieb nicht an die Umwelt gelangen kann. Beide Weiterbildungen des zweiten Aspekts können in einem mehrstufigen Opferschichtverfahren auf eine Art und Weise erzeugt werden, die der oben bezüglich des ersten Aspekts ähnelt. In einem weiteren Aspekt, welcher prinzipiell auch mit den bisher aufgezählten Ausführungsformen kombinierbar ist, wird bei einem Strahlungsdetektor ein Substrat mit einer Vertiefung versehen, die sich auf der der Membran zugewandten Seite des Substrats in dem Substrat in einer Richtung weg von der Membran erstreckt. Der Strahlungsdetektor umfasst einen Abstandshalter zur Halterung der Membran, der sich in die Vertiefung in dem Substrat erstreckt. Vorteilhaft an diesem Aspekt ist, dass eine zusätzliche Wegstrecke gebildet werden kann, welche sich zumindest teilweise in das Substrat erstreckt. Dabei steigt bei gleichem Abstand zwischen Substrat und Membran die Länge des Abstandshalters, die somit eine größere thermische Isolierung bilden kann. Der elektrische Pfad von der Membran zur elektrischen Kontaktierung des Substrats bleibt erhalten und der thermische Widerstand des Abstandshalters steigt. Das Substrat kann eine integrierte Ausleseschaltung aufweisen mit Schaltungselementen derselben, die an einer der Membran abgewandten Seite des Substrats gebildet sind. Dabei kann eine Metallisierungsschicht zur Kontaktierung der Schaltungselemente miteinander auf einer Höhezwischen der der Membran zugewandten Seite des Substrats und dem Boden der Vertiefung des Substrats angeordnet sein. Diese kann die elektrische Verbindung zwischen den Schaltungselementen vornehmen. Anders ausgedrückt, kann der Biden der Vertiefung tiefer liegen als eine der Verdrahtungsebenen des Substrats. Furthermore, this geometry (with broken symmetry) also simplifies the final complete removal of the etching medium, so that the etching medium can not reach the environment during operation. Both developments of the second aspect may be generated in a multi-stage sacrificial layer method in a manner similar to that above with respect to the first aspect. In a further aspect, which in principle can also be combined with the previously enumerated embodiments, in the case of a radiation detector, a substrate is provided with a depression which extends on the membrane-facing side of the substrate in the substrate in a direction away from the membrane. The radiation detector comprises a spacer for holding the membrane, which extends into the recess in the substrate. An advantage of this aspect is that an additional path can be formed which extends at least partially into the substrate. At the same distance between substrate and membrane, the length of the spacer increases, which can thus form a greater thermal insulation. The electrical path from the membrane to electrically contact the substrate is maintained and the thermal resistance of the spacer increases. The substrate may include an integrated readout circuit having circuit elements thereof formed on a side of the substrate remote from the diaphragm. In this case, a metallization layer for contacting the circuit elements with one another may be arranged at a height between the membrane-facing side of the substrate and the bottom of the recess of the substrate. This can make the electrical connection between the circuit elements. In other words, the biden of the recess may be lower than one of the wiring planes of the substrate.
Somit kann sich der Abstand zwischen der Kontaktierung des Substrats, welche vorteil- hafterweise mit der integrierten Ausleseschaltung verbunden ist, um die Wegstrecke der Vertiefung in dem Substrat verlängern. Ohne den Membran/Substrat-Abstand zu verlängern und damit das durch dieseleben eingeschlossene Volumen zu vergrößern, kann also der thermische Widerstand des Abstandshalters vergrößert und damit die Empfindlichkeit des Detektors verbessert werden. Thus, the distance between the contacting of the substrate, which is advantageously connected to the integrated read-out circuit, can extend the distance of the depression in the substrate. Thus, without increasing the membrane / substrate spacing and thus increasing the volume trapped therewith, the thermal resistance of the spacer can be increased, thereby improving the sensitivity of the detector.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann auch die der Membran zugewandte Seite des Substrats zumindest an den Flächen, welche sich direkt unter der Membran befinden, metallisiert werden. Hierdurch kann einfallende elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht oder Infrarotlicht, zurück auf die Membran reflektiert werden. Somit kann bei einfallender elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Licht oder Infrarotlicht, die Temperaturänderung der Absorber der Membran steigen. Vorteilhafterweise befindet sich die Metallisierung, welche als Reflektor fungiert, im Wesentlichen in dem bereits erläuterten vorteilhaften Abstand (siehe Gl. 1 ). In an advantageous development, the side of the substrate facing the membrane can also be metallized at least on the surfaces which are located directly below the membrane. As a result, incident electromagnetic radiation, in particular light or infrared light, can be reflected back onto the membrane. Thus, with incident electromagnetic radiation, in particular light or infrared light, the temperature change of the absorber of the membrane increase. Advantageously located the metallization, which acts as a reflector, substantially in the advantageous distance already explained (see equation 1).
In einem Aspekt bzw. einer Weiterbildung, welche mit sämtlichen bisher genannten Aus- führungsformen oder Weiterbildungen kombiniert werden kann, kann zumindest ein Abstandshalter so ausgebildet sein, dass dieser eine Wandrauigkeit oder Wandwelligkeit aufweist. Diese kann eine Amplitude (w) von größer als 30 nm aufweisen. Hierdurch kann Phononentransport durch Oberflächenstreueffekte und/oder die resultierende Wegverlängerung reduziert werden. Dies kann beispielsweise durch Scallops erreicht werden. Die Amplitude der Scallops kann größer als 30 nm sein. Scallops können mikroskopische, bogenförmige Strukturen sein. Aufgrund dieser Struktur, kann der resultierende thermische Leitwert ebenfalls durch eine resultierende Wegverlängerung der Abstandshalter reduziert werden. Die resultierende Wegverlängerung durch die Amplitude der Wölbung der Scallops des zumindest einen Abstandshalters kann mehr als 5 %, oder 10 % oder 20 % betragen. Die Scallops bzw. die Wandrauigkeit und/oder Wandwelligkeit können erzeugt werden, indem vorteilhafterweise Löcher in einer Opferschicht für die Abscheidung von Abstandshaltern so geätzt werden, dass diese eine Wandrauigkeit oder Wandwelligkeit aufweisen. Werden nun die Wände der Löcher in der oder den Opferschichten metallisiert, z. B. beim Abscheiden der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht, so bilden sich die besagten Scallops. Diese können Phononentransport durch Oberflächenstreueffekte reduzieren. Prinzipiell kann der Phononentransport aber auch durch andere Strukturen bzw. Oberflächenausgestaltungen als Scallops erreicht werden, sofern sichergestellt ist, dass die die Form oder Struktur der Oberfläche der Weg verlängert wird und/oder Phononentransport reduziert wird. Die besondere Struktur der Löcher kann erreicht wer- den, indem z. B. in einem Bosch-Prozess die Ätzdauer eines einzelnen Ätzvorgangs deutlich erhöht wird. Da bei einem chemischen Ätzen, wie z. B. in einem Bosch-Prozess die Ätzung in sämtliche Richtungen stattfindet, also ungerichtet ist, bildet sich dann die gewünschte bogenförmige Struktur aus. Alternativ sind beispielsweise auch Prozesse denkbar, bei denen zuerst beispielsweise durch lonenätzen in einem einzelnen Ätzschritt in eine gewisse Tiefe in Richtung der Normalen des zu ätzenden Lochs bzw. des Substrats geätzt werden kann und anschließend eine ungerichtete, d. h. gleichmäßige Ätzung in sämtliche Richtungen vorgenommen werden kann. Auf diese Art und Weise kann durch eine Mischung aus lonenätzen und chemischen Ätzen, welche alternierend passieren, die gewünschte bogenförmige Struktur erzeugt werden. In einer vorteilhafter Weiterbildung, welche mit sämtlichen Ausführungsformen kombinierbar ist, kann während der Herstellung des Strahlungsdetektors auf den zumindest einen Abstandshalter bzw. die einzelnen Lagen der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht oder die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht eine Ätzschutzschicht abgeschieden werden. Durch diese Ätzschutzschicht kann erreicht werden, dass während lonenätzen und/oder chemischen Ätzen die Metallisierung nicht beschädigt wird, sondern lediglich die erste, zweite oder dritte Opferschicht weggeätzt wird. In one aspect or a further development, which can be combined with all previously mentioned embodiments or developments, at least one spacer can be designed such that it has a wall roughness or wall waviness. This may have an amplitude (w) greater than 30 nm. As a result, phonon transport can be reduced by surface scattering effects and / or the resulting path lengthening. This can be achieved, for example, by scallops. The amplitude of the scallops can be greater than 30 nm. Scallops can be microscopic, arched structures. Due to this structure, the resulting thermal conductance can also be reduced by a resulting path extension of the spacers. The resulting path lengthening by the amplitude of the scallop bulge of the at least one spacer may be more than 5%, or 10% or 20%. The scallops or wall roughness and / or wall waviness can be generated by advantageously etching holes in a sacrificial layer for the deposition of spacers so that they have a wall roughness or wall waviness. Are now the walls of the holes metallized in the sacrificial or layers, z. B. when depositing the electrically and thermally conductive layer, so the said scallops form. These can reduce phonon transport through surface scattering effects. In principle, however, the phonon transport can also be achieved by structures or surface configurations other than scallops, provided that it is ensured that the shape or structure of the surface is lengthened and / or that phonon transport is reduced. The special structure of the holes can be achieved by z. B. in a Bosch process, the etching time of a single etching process is significantly increased. As in a chemical etching, such. B. in a Bosch process, the etching takes place in all directions, that is undirected, then forms the desired arcuate structure. Alternatively, for example, processes are also conceivable in which etching can first be carried out, for example by ion etching in a single etching step to a certain depth in the direction of the normal of the hole or substrate to be etched, and then an undirected, ie uniform, etching in all directions , In this way, a mixture of ion etching and chemical etching, which happen alternately, can produce the desired arcuate structure. In an advantageous development, which can be combined with all embodiments, an etching protection layer can be deposited on the at least one spacer or the individual layers of the electrically and thermally conductive layer or the electrically and thermally conductive layer during the production of the radiation detector. By means of this etching protection layer, it can be achieved that during ion etching and / or chemical etching the metallization is not damaged, but only the first, second or third sacrificial layer is etched away.
Vorteilhafterweise beträgt die Wanddicke der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht des zumindest einen Abstandshalters zwischen 0,1 nm und 1 μηι oder zwischen 1 nm und 0,5 μηι oder besonders vorteilhafterweise zwischen 10 nm und 100 nm. Advantageously, the wall thickness of the electrically and thermally conductive layer of the at least one spacer is between 0.1 nm and 1 μm, or between 1 nm and 0.5 μm, or particularly advantageously between 10 nm and 100 nm.
Der Strahlungsdetektor kann ein Bolometer sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform können mehrere Strahlungsdetektoren zu einem Array zusammengefügt sein, so dass wie bei einer CCD-Kamera ein Bild, welches sich aus einem Array aus Pixeln zusammensetzt, aufgenommen werden kann. Erfindungsgemäß kann aber natürlich ein Infrarotlicht-Bild detektiert/aufgenommen werden. The radiation detector may be a bolometer. In an advantageous embodiment, a plurality of radiation detectors can be combined to form an array, so that, as in the case of a CCD camera, an image which is composed of an array of pixels can be recorded. Of course, according to the invention, however, an infrared light image can be detected / recorded.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die Zeichnungen näher erläutert. Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail below with reference to the drawings.
Fig. 1 zeigt eine schematische Zeichnung eines herkömmlichen Strahlungsdetektors in einer Schnittebene, in der zumindest eine Seite der Schnittebene durch die Normale des Substrats aufgespannt wird; Fig. 1 shows a schematic drawing of a conventional radiation detector in a sectional plane in which at least one side of the cutting plane is defined by the normal of the substrate;
Fig. 2 zeigt eine REM-Aufnahme eines herkömmlichen 25 μηι Pixel-Pitch- Mikrobolometer-Arrays mit einer Kontaktierung der Membran über Stege; FIG. 2 shows a SEM image of a conventional 25 μm pixel-pitch microbolometer array with a contacting of the membrane via webs; FIG.
Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt in der Horizontalen eines Nanotube- Kontakts bestehend aus zwei Materialien zur Kontaktierung der Membran und eines herkömmlichen Abstandshalters; Fig. 3 shows a schematic cross section in the horizontal of a nanotube contact consisting of two materials for contacting the membrane and a conventional spacer;
Fig. 4a - 4d zeigen Seitenschnittansichten eines Strahlungsdetektors in verschiedenen aufeinanderfolgenden Stadien während der Herstellung eines Strahlungsdetek- tors gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem der Abstandshalter sich in einen ersten und zweiten Abschnitt gliedert; Fig. 5a - 5f zeigen Seitenschnittansichten eines Strahlungsdetektors in verschiedenen aufeinanderfolgenden Stadien während der Herstellung eines Strahlungsdetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem der Abstandshalter aus einer Reihe von Säulen gebildet ist, um einen sich schleifenförmig in einer Schnittebene senkrecht zum Substrat erstreckenden elektrischen Pfad zu bilden; 4a-4d show side sectional views of a radiation detector in various successive stages during the fabrication of a radiation detector according to an embodiment wherein the spacer is divided into first and second sections; Figures 5a-5f show side sectional views of a radiation detector at various successive stages during manufacture of a radiation detector according to an embodiment wherein the spacer is formed from a series of pillars to form a looped electrical path in a sectional plane perpendicular to the substrate;
Fig. 6a - 6g zeigen eine Weiterbildung der Fig. 5, ebenfalls in Seitenschnittansichten eines Strahlungsdetektors in verschiedenen aufeinanderfolgenden Stadien wäh- rend der Herstellung eines Strahlungsdetektors gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel, bei dem der Abstandshalter aus einer Reihe von Säulen gebildet ist, um einen sich schleifenförmig in einer Schnittebene senkrecht zum Sub- trat erstreckenden elektrischen Pfad zu bilden, wobei die Membran sich in einer Höhe oberhalb des Substrats befindet, die kleiner ist als eine maximale Ausdeh- nung des Abstandshalters in Richtung weg vom dem Substrat; FIGS. 6a-6g show a further development of FIG. 5, also in side sectional views of a radiation detector in various successive stages during the manufacture of a radiation detector according to an alternative embodiment in which the spacer is formed from a series of columns to form a loop forming an electrical path extending in a sectional plane perpendicular to the substrate, the membrane being at a height above the substrate which is less than a maximum extension of the spacer away from the substrate;
Fig. 7a - 7j zeigen Seitenschnittansichten eines Strahlungsdetektors in verschiedenen aufeinanderfolgenden Stadien während seiner Herstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem in der Wand des Abstandshalters eine elektrisch und thermisch leitfähige Schicht, welche den elektrisch leitfähigen Pfad bildet, gefaltet angeordnet ist, hier mit symmetrischem Aufbau; 7a-7j show side sectional views of a radiation detector at various successive stages during its manufacture according to an embodiment in which an electrically and thermally conductive layer forming the electrically conductive path is arranged in the wall of the spacer, here with a symmetrical structure;
Fig. 8a - 8d zeigen Seitenschnittansichten eines Strahlungsdetektors in verschiedenen aufeinanderfolgenden Stadien während seiner Herstellung gemäß einem alterna- tiven Ausführungsbeispiel, bei dem in der Wand des Abstandshalters eine elektrisch und thermisch leitfähige Schicht, welche den elektrisch leitfähigen Pfad bildet, gefaltet angeordnet ist , hier mit einem Aufbau, der nicht gleich entlang des Umfangs des Abstandhalters ist, um eine Opfermaterialentfernung zu vereinfachen; 8a-8d show side sectional views of a radiation detector in various successive stages during its manufacture according to an alternative embodiment, in which in the wall of the spacer, an electrically and thermally conductive layer, which forms the electrically conductive path, folded, here with a structure that is not equal to the circumference of the spacer to facilitate sacrificial material removal;
Fig. 9a - 9e zeigen Seitenschnittansichten eines Strahlungsdetektors in verschiedenen aufeinanderfolgenden Stadien während seiner Herstellung bei dem der elektrische Pfad zwischen Membran und Substrat verlängert wird, indem der Abstandshalter, der Teil des elektrischen Pfads ist, sich in eine Vertiefung im Sub- strat erstreckt; Fig. 10a - 10d zeigen Seitenschnittansichten eines Strahlungsdetektors in verschiedenen aufeinanderfolgenden Stadien während seiner Herstellung wobei der thermische Widerstand des Abstandshalters erhöht wird durch Scallops, welche eine bogenförmige Form der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht des Abstandshal- ters sicherstellen, um Phononentransport durch Oberflächenstreueffekte sowie durch eine resultierende Wegverlängerung zu reduzieren. Figures 9a-9e show side sectional views of a radiation detector in various successive stages during its manufacture in which the electrical path between the membrane and substrate is extended by the spacer, which is part of the electrical path, extending into a depression in the substrate; FIGS. 10a-10d show side sectional views of a radiation detector at various successive stages during its manufacture wherein the thermal resistance of the spacer is increased by scallops which ensure an arcuate shape of the electrically and thermally conductive layer of the spacer to promote phonon transport through surface scattering effects as well as through diffusion reduce resulting path lengthening.
Im Folgenden werden, mit Bezug auf die Figuren, Realisierungsformen zur Herstellung von speziellen Nanotube-Mikrobolometern beschrieben. Der Prozessablauf ist jeweils in einer einfachen Form dargestellt. Ein Aspekt liegt hier bei der Anordnung bzw. Herstellung der Nanotubes, um die thermische Isolierung weiter zu verbessern. In allen Varianten kann das skizzierte Schutzoxid unter der Sensorschicht weggelassen werden. Auf der Sensorschicht kann sich außerdem ein Absorber befinden (getrennt durch eine isolierende Schicht). Zudem kann die elektrisch leitende Schicht in den Nanotubes von weiteren Schutzschichten umgeben sein. Die im Folgenden dargestellten Realisierungsformen können miteinander, mit dem angehobenen Reflektor oder auch anderen Strukturen kombiniert werden. In the following, with reference to the figures, embodiments for the production of special nanotube microbolometers will be described. The process flow is shown in a simple form. One aspect here is the arrangement or production of the nanotubes in order to further improve the thermal insulation. In all variants, the sketched protective oxide can be omitted under the sensor layer. An absorber may also be located on the sensor layer (separated by an insulating layer). In addition, the electrically conductive layer in the nanotubes may be surrounded by further protective layers. The embodiments illustrated below can be combined with each other, with the raised reflector or other structures.
Fig. 1 zeigt einen Aufbau eines herkömmlichen Strahlungsdetektors, insbesondere Infra- rotdetektors oder Bolometers. An ihm werden prinzipielle Funktionsweisen erklärt. Der herkömmliche Strahlungsdetektor 1 zeigt ein Substrat 2, welches eine Ausleseschaltung 6 (Engl.: Read Out Integrated Circuit, kurz: ROIC) beinhaltet. Von dem Substrat 2 befindet sich in einem Abstand d beabstandet eine Membran 3. Die Membran 3 wird durch einen Metallkontakt 17 in dem Abstand d von dem Substrat 2 gehalten. Auf dem Substrat 2 be- findet sich in Richtung der Membran 3, also der Membran 3 zugewandten Seite, eine Metallisierung 2m, welche als Reflektor für einfallendes Licht oder einfallende elektromagnetische Strahlung wirkt. Die Membran 3 setzt sich zusammen aus einer Sensorschicht 3b, welche dem Substrat 2 zugewandt ist, und einer Absorberschicht, welche sich auf der dem Substrat abgewandten Seite der Membran 3 befindet. Die thermische Isolierung der Membran 3 und damit der Sensorschicht 3b und der Absorberschicht passiert im Wesentlichen durch die Metallkontakte 17. Des Weiteren kann die thermische Isolierung der Membran weiter verbessert werden durch Stege 4s, welche mit den Metallkontakten 4k verbunden sind. In Fig. 1 ist durch den Strahlungsdetektor ein vertikaler Schnitt in der xz- Ebene dargestellt. Eine Draufsicht (in der xy-Ebene) wird in Fig. 2 dargestellt. Dabei sieht man die Metallkontakte 4k, welche von den beiden Stegen 4s kontaktiert werden und so die Metallkontakte 4k mit der Membran 3 elektrisch verbinden. Es ist offensichtlich, dass die Breite der Stege 4s den thermischen Widerstand von der Membran zu den Metallkontakten 4k wesentlich bestimmt (siehe Gl. 4). Zur Bestimmung des thermischen Widerstands bzw. des thermischen Leitwerts der Stege 4s gStege fließen die Breite bSteg und die Dicke dsteg (also der Querschnitt des Stegs in orthogonaler Richtung zur Flussrichtung des Stroms) der Stege 4swesentlich ein. Die Stege 4s bestehen im Wesentlichen aus Metall, so dass der spezifische Leitwert λ, nicht wesentlich beeinflusst werden kann. Fig. 1 shows a structure of a conventional radiation detector, in particular infrared detector or bolometer. It explains basic ways of functioning. The conventional radiation detector 1 shows a substrate 2 which includes a read-out circuit 6 (English: Read Out Integrated Circuit, ROIC for short). A membrane 3 is located at a distance d from the substrate 2 at a distance d. The membrane 3 is held by a metal contact 17 at a distance d from the substrate 2. On the substrate 2, in the direction of the membrane 3, that is to say the membrane 3, there is a metallization 2m, which acts as a reflector for incident light or incident electromagnetic radiation. The membrane 3 is composed of a sensor layer 3b, which faces the substrate 2, and an absorber layer, which is located on the side of the membrane 3 facing away from the substrate. The thermal insulation of the membrane 3 and thus of the sensor layer 3b and the absorber layer essentially passes through the metal contacts 17. Furthermore, the thermal insulation of the membrane can be further improved by webs 4s, which are connected to the metal contacts 4k. In Fig. 1, a vertical section in the xz plane is shown by the radiation detector. A plan view (in the xy plane) is shown in FIG. In this case, one sees the metal contacts 4k, which are contacted by the two webs 4s and thus electrically connect the metal contacts 4k to the membrane 3. It is obvious that the width of the lands 4s substantially determines the thermal resistance from the membrane to the metal contacts 4k (see Eq. For the determination of the thermal resistance and the thermal conductance of the webs 4s g S t e ec flow, the width b S T EG and the thickness dsteg (ie the cross-section of the web in the direction orthogonal to the flow direction of current) of the webs 4swesentlich a. The webs 4s consist essentially of metal, so that the specific conductance λ, can not be significantly influenced.
Ein Querschnitt durch ein Nanotube, welches in Fig. 3 in der xy-Ebene dargestellt ist, und welches zur Aufhängung der Membran bzw. der Beabstandung der Membran 3 von dem Substrat 2 dient, wurde bereits in der WO 2016 / 005 505 A2 beschrieben. Die Abstandshalter 4, nehmen die thermische Isolierung der Membran 3 vom Substrat 2 bei gleichzeitiger elektrischer Kontaktierung der elektromagnetischen Strahlungsdetektoren vor. Dabei sind die Abstandshalter als z. B. ausreichend lange und dünn beschichtete Hohlröhrchen (daher Nanotubes genannt) ausgebildet. Diese können mit Technologien und Prozessen aus der Mikrosystemtechnik hergestellt werden. Dabei ist der thermische Leitwert der Abstandshalter (Nanotubes) im Vergleich zu den Stegen aufgrund der dickeren Metallbe- schichtung der Stege sehr klein und kann damit signifikant zu einer thermischen Isolierung beitragen. Das wird erzielt, indem die Wände der in dieser Ausführungsform exemplarisch rund dargestellten Abstandshalter, hinreichend dünn mit einer Metallschicht be- schichtet sind, woraus ein sehr geringer thermischer Leitwert resultiert. Dieser lässt sich gemäß Gl. 5 berechnen. In Fig. 3 sind die Radien η,-ι , r1 2 bzw. r2,i sowie r2,2 dargestellt. Es sind jedoch auch Abstandshalter denkbar, die aus mehr als zwei Schichten bestehen. Wie in Gl. 5 ersichtlich, ist der Querschnitt bzw. die effektive Querschnittsfläche der einzelnen Schichten (in Fig. 3 in der xy-Richtung dargestellt) wesentlich für den thermischen Leit- wert des gesamten Abstandshalters. Effektive Querschnittsfläche ist dabei die zusammenhängende Fläche im Querschnitt, welche aus einem bestimmten Material besteht. A cross section through a nanotube, which is shown in the xy plane in FIG. 3, and which serves to suspend the membrane or the spacing of the membrane 3 from the substrate 2, has already been described in WO 2016/005505 A2. The spacers 4, take the thermal insulation of the membrane 3 from the substrate 2 with simultaneous electrical contacting of the electromagnetic radiation detectors. The spacers are as z. B. sufficiently long and thin coated hollow tubes (therefore called nanotubes) is formed. These can be produced using technologies and processes from microsystems technology. The thermal conductance of the spacers (nanotubes) is very small compared to the webs due to the thicker metal coating of the webs and can thus contribute significantly to thermal insulation. This is achieved by covering the walls of the spacers, which are shown as examples by way of example in this embodiment, sufficiently thinly coated with a metal layer, resulting in a very low thermal conductance. This can be according to Eq. 5 calculate. In Fig. 3, the radii η, -ι, r 1 2 and r 2 , i and r 2.2 are shown. However, spacers are also conceivable that consist of more than two layers. As in Eq. 5, the cross-section or effective cross-sectional area of the individual layers (shown in the xy direction in FIG. 3) is essential for the thermal conductance of the entire spacer. Effective cross-sectional area is the contiguous area in cross section, which consists of a specific material.
Es werden hier jedoch prozesstechnisch Grenzen erreicht, welche den effektiven Querschnitt der Abstandshalter nach unten limitieren, da irgendwann keine stabilen Nanotubes mehr herstellbar sind. Der elektrische Pfad, welcher sich zwischen Membran und Substrat ausbilden kann, soll aber einen geringeren thermischen Leitwert aufweisen. However, in terms of process technology, limits are reached here which limit the effective cross-section of the spacers downwards, because at some point no stable nanotubes can be produced any more. The electrical path, which can form between the membrane and the substrate, but should have a lower thermal conductivity.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele für Realisierungsformen von Nanotube- Mikrobolometern beschrieben, bei denen der Abstandshalter - auch als thermisches Via bezeichnet - durch Anpassung der Geometrie oder mikroskopischen Struktur des Ab- Standshalters in seiner thermischen Isolierfähigkeit verbessert und/oder leichter herstellbar gemacht wird. Exemplary embodiments of nanotube microbolometer embodiments in which the spacer, also referred to as thermal via, is adapted by adapting the geometry or microscopic structure of the nanotube microbolometer are described below. Stands holder improved in its thermal insulation and / or made easier to produce.
Die nachfolgend beschriebenen Nanotubes können beispielsweise mittels eines Opfer- Schichtprozesses hergestellt werden. Dabei wird zunächst ein Loch in die Opferschicht geätzt und im Anschluss beschichtet. Für das Ätzen des Lochs kann zum Beispiel der sog. Boschprozess verwendet werden, da es hiermit möglich ist steile Kantenwinkel bei großen Aspektverhältnissen zu erzeugen. Die Schichten können mittels Atomlagenbe- schichtung abgeschieden werden, sodass selbst bei den erwähnten steilen Kantenwinkeln die geätzten Löcher bedeckt sind. Im Weiteren können die abgeschiedenen Schichten je nach Herstellungsprozess strukturiert werden. Außerdem kann die Opferschicht entfernt werden, sodass die gefertigten Nanotubes frei stehen. The nanotubes described below can be produced for example by means of a sacrificial layer process. First, a hole is etched into the sacrificial layer and subsequently coated. For the etching of the hole, for example, the so-called Bosch process can be used, as it is thereby possible to produce steep edge angles at high aspect ratios. The layers can be deposited by means of atomic layer coating, so that even at the aforementioned steep edge angles, the etched holes are covered. Furthermore, the deposited layers can be structured according to the manufacturing process. In addition, the sacrificial layer can be removed so that the manufactured nanotubes are free.
1. Multi-Level Nanotube Bolometer 1. Multi-level nanotube bolometer
In dem in Fig. 4a-d dargestellten Ausführungsbeispiel eines Strahlungsdetektors, der auch als Multi-Level-Nanotube-Bolometer bezeichnet wird, geschieht dies, indem der Abstandshalter 4 entlang seiner Länge, also entlang der Richtung zwischen Membran 3 und Substrat 2, in Abschnitte gegliedert wird, die also mit ihrer jeweiligen Länge in der Rich- tung zwischen Membran 3 und Substrat 2 verlaufen. Ein lateral verlaufendes Element 5 befindet sich in dem elektrischen Pfad zwischen der Membran 3, welche sich aus vorzugsweise einer optionalen Schutzschicht 3a und einer Sensorschicht 3b zusammensetzt, und einer Metallisierung 2m des Substrats 2. Das lateral verlaufende Element 5 sitzt zwischen dem ersten Abschnitt 4a und dem zweiten Abschnitt 4b des Abstandshalters 4. Der erste und zweite Abschnitt 4a, 4b des Abstandshalters 4 sind lateral versetzt zueinander und über das lateral verlaufende Element 5 miteinander verbunden. Somit sind der erste und der zweite Abschnitt 4a, 4b und das lateral verlaufende Element 5 elektrisch, aber auch thermisch in Reihe geschaltet. Dabei kann das dem Substrat 2 abgewandte Ende des zweiten Abschnitts 4b elektrisch über eine zweite Lage 25 einer elektrisch und ther- misch leitfähigen Schicht mit der Membran 3 elektrisch verbunden werden, also einer Lage 25, die sich in der Membranebene befindet und beispielsweise als ein weiterer Steg ausgebildet sein kann, zusätzlich zum lateral verlaufenden Element, oder als Rahmen um die eigentliche Membran. Der erste Abschnitt 4a des Abstandshalters 4 kann dabei elektrisch mit der Metallisierung 2m des Substrats 2 verbunden werden. Prozesstechnisch kann ein solcher Strahlungsdetektor 1 in einem mehrstufigen Opferschichtverfahren her- gestellt werden (s. Fig. 4a-d), welches beispielsweise folgende Schritte oder Stufen beinhaltet. In the embodiment of a radiation detector, which is also referred to as a multi-level nanotube bolometer shown in Fig. 4a-d, this is done by the spacer 4 along its length, ie along the direction between the membrane 3 and substrate 2, in sections is divided, so that run with their respective length in the direction between the membrane 3 and substrate 2. A laterally extending element 5 is located in the electrical path between the membrane 3, which is composed preferably of an optional protective layer 3a and a sensor layer 3b, and a metallization 2m of the substrate 2. The laterally extending element 5 is located between the first section 4a and the second portion 4b of the spacer 4. The first and second portions 4a, 4b of the spacer 4 are laterally offset from each other and connected to each other via the laterally extending element 5. Der Abstandsteil 4 ist über einen Abstand von der Abstandhalter 4 bzw. Thus, the first and the second portion 4a, 4b and the laterally extending element 5 are connected electrically, but also thermally in series. In this case, the end of the second section 4b facing away from the substrate 2 can be electrically connected to the membrane 3 electrically via a second layer 25 of an electrically and thermally conductive layer, ie a layer 25 which is located in the membrane plane and, for example, as another Web may be formed, in addition to the laterally extending element, or as a frame around the actual membrane. The first section 4a of the spacer 4 can be electrically connected to the metallization 2m of the substrate 2. In terms of process technology, such a radiation detector 1 can be produced in a multi-stage sacrificial layer method. (see Fig. 4a-d), which includes, for example, the following steps or stages.
Ausgangspunkt kann in einem Substrat 2 bestehen, auf dem sich eine Metallisierung 2m befindet, wie es in Fig. 4a gezeigt ist. a) In einem ersten Prozessschritt kann dann eine erste Opferschicht 9 das Substrat 2 (bzw. den ROIC 6, insbesondere auf die Metallisierung 2m des Substrats 2) aufgebracht werden. b) In einem zweiten Prozessschritt wird die Opferschicht 9 strukturiert. In dem Beispiel von Fig. 4b ist gezeigt, dass ein Loch 7 in die erste Opferschicht 9 geätzt wird. Dies kann vorzugsweise durch ein DRIE- (z.B. ein Bosch- oder Gyro-) Verfahren geschehen. Alternativ ist auch lonenätzen denkbar, um möglichst in Rich- tung der Normalen, d. h. in z-Richtung des Substrats 2, ätzen zu können. Dabei kann das Ätzen in Richtung der Normalen bzw. der z-Richtung automatisch durch die Metallisierung 2m des Substrats 2 beendet werden. Danach wird eine erste Lage 15 eines elektrisch leitfähigen Materials auf die erste Opferschicht 9 und in das Loch 7 abgeschieden. Dazu wird beispielsweise Atomlagenabscheidung bzw. ALD oder alternativ andere Verfahren, wie z.B. CVD, verwendet. Anschließend kann die erste Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht strukturiert werden, so dass sich das lateral verlaufende Element auf der Oberfläche der ersten Opferschicht 9 ausbildet bzw. verbleibt sowie das in dem Loch 7 verbleibende elektrisch leitfähige Material einen ersten Abschnitt des später vollendeten Abstandshalters 4 bildet. c) Eine zweite Opferschicht 10 wird dann aufgebracht, also z.B. auf die komplette Struktur bzw. ganzflächig abgeschieden. Anschließend kann die Membran 3, welche sich aus der optionalen Schutzschicht 3aund der Sensorschicht 3b, wie z.B. Halbleitermaterial, zusammensetzt, auf die zweite Opferschicht 10 abgeschieden und strukturiert werden. Entweder vor oder nach dem Abscheiden der Membran 3 kann ein weiteres Loch 7b in die Opferschicht 10 geätzt oder anders strukturiert werden. Der Strukturierungsvorgang kann in z-Richtung nach unten in Richtung des Substrats 2 durch das lateral verlaufende Element 5 limitiert wer- den bzw. das Material des letzteren als Ätzstopp verwenden. d) Als folgender Prozessschritt wird eine zweite Lage 25 elektrisch leitfähigen Materials aufgebracht (beispielsweise mittels ALD abgeschieden). Dies geschieht z.B. ganzflächig, um in dem Loch 7b einen weiteren Abschnitt des Abstandshalters 4 zu bilden, sowie einen lateralen Abschnitt 25 auf der Höhe der Membran 3, der den besagten Abschnitt mit der Sensorschicht der Membran 3 verbindet, zu bilden. Es bildet sich demnach ein sogenanntes Nanotube in dem Loch 7b in der zweiten Opferschicht 10, der den zweiten Abschnitt 4b des Abstandshalters 4 bildet. Anschließend wird das aufgebrachte bzw. abgeschiedene elektrisch leitfähige Material strukturiert. Dies kann geschehen, indem ein (schmaler) Pfad an elektrisch und thermisch leitfähigem Material zwischen der Membran 3 und dem zweiten Abschnitt 4b des Abstandshalters 4 auf der bisher erzeugten Anordnung übrig gelassen wird. The starting point may consist of a substrate 2 on which a metallization 2m is located, as shown in FIG. 4a. a) In a first process step, a first sacrificial layer 9 can then be applied to the substrate 2 (or the ROIC 6, in particular to the metallization 2m of the substrate 2). b) In a second process step, the sacrificial layer 9 is structured. In the example of FIG. 4b, it is shown that a hole 7 is etched into the first sacrificial layer 9. This may preferably be done by a DRIE (eg, a Bosch or Gyro) method. Alternatively, ion etching is also conceivable in order to be able to etch in the direction of the normal, ie in the z-direction of the substrate 2, as far as possible. In this case, the etching in the direction of the normal or the z-direction can be terminated automatically by the metallization 2m of the substrate 2. Thereafter, a first layer 15 of an electrically conductive material is deposited on the first sacrificial layer 9 and in the hole 7. For this purpose, for example, atomic layer deposition or ALD or alternatively other methods, such as CVD, used. Subsequently, the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer can be patterned so that the laterally extending element is formed or remains on the surface of the first sacrificial layer 9 and the electrically conductive material remaining in the hole 7 forms a first section of the later completed spacer 4 forms. c) A second sacrificial layer 10 is then applied, that is, for example, deposited on the entire structure or over the entire surface. Subsequently, the membrane 3, which is composed of the optional protective layer 3a and the sensor layer 3b, such as semiconductor material, can be deposited and patterned on the second sacrificial layer 10. Either before or after the deposition of the membrane 3, a further hole 7b can be etched or otherwise structured in the sacrificial layer 10. The structuring process can be limited in the z direction downwards in the direction of the substrate 2 by the laterally extending element 5 or use the material of the latter as an etching stop. d) As the following process step, a second layer 25 of electrically conductive material is applied (deposited, for example, by ALD). This is done, for example, over the entire surface in order to form a further section of the spacer 4 in the hole 7b, as well as to form a lateral section 25 at the level of the membrane 3, which connects the said section to the sensor layer of the membrane 3. Accordingly, a so-called nanotube forms in the hole 7b in the second sacrificial layer 10, which forms the second section 4b of the spacer 4. Subsequently, the applied or deposited electrically conductive material is structured. This can be done by leaving a (narrow) path of electrically and thermally conductive material between the membrane 3 and the second portion 4b of the spacer 4 on the previously fabricated assembly.
In anderen Worten können bei dieser Ausführungsform mehrere Nanotubes in unter- schiedlichen Ebenen übereinander strukturiert und elektrisch miteinander verbunden werden, sodass ein Kontakt zwischen Sensorschicht und ROIC ermöglicht wird. In other words, in this embodiment, a plurality of nanotubes in different planes can be structured one above the other and electrically connected to one another, so that contact between the sensor layer and ROIC is made possible.
Der Vorteil ist, dass die thermische Isolierung durch die zusätzlichen Nanotubes weiterhin verbessert werden kann, ohne die Absorberfläche zu beeinflussen. Nach Gl. 4 wird der resultierende thermische Leitwert maßgeblich durch die Länge der Nanotubes beeinflusst. The advantage is that the thermal insulation can be further improved by the additional nanotubes, without affecting the absorber surface. According to Eq. 4, the resulting thermal conductivity is significantly influenced by the length of the nanotube.
Der Ätzwinkel des verwendeten Bosch-Prozesses limitiert jedoch die Opferschichtdicke, da der Durchmesser des Lochbodens mit steigender Ätztiefe deutlich schmaler wird und somit die mechanische Stabilität der gefertigten Nanotubes beeinträchtigt. Durch die hier beschriebene Anordnung können effektive Nanotube-Längen erreicht werden, welche aufgrund der geschilderten Problematik mit der Strukturierung eines einzelnen Nanotubes nicht möglich sind. However, the etch angle of the Bosch process used limits the sacrificial layer thickness, since the diameter of the hole bottom becomes significantly narrower with increasing etching depth and thus impairs the mechanical stability of the manufactured nanotubes. By the arrangement described here, effective nanotube lengths can be achieved, which are not possible due to the described problems with the structuring of a single nanotube.
Die Verbindungsschicht zwischen den Nanotubes kann außerdem als Reflektor genutzt werden. Der in den Figuren 4a bis 4d dargestellte Prozessablauf skizziert beispielhaft eine Realisierung mit zwei Nanotubes. Prinzipiell kann der Prozess auf eine beliebige Anzahl von Nanotubes erweitert werden (limitiert durch Gesamt-Stress des Wafers nach Ab- scheidung der einzelnen Opferschichten sowie mechanische Stabilität der später freistehenden Struktur). The bonding layer between the nanotubes can also be used as a reflector. The process sequence shown in FIGS. 4a to 4d outlines, by way of example, a realization with two nanotubes. In principle, the process can be extended to any number of nanotubes (limited by the overall stress of the wafer after deposition of the individual sacrificial layers and mechanical stability of the later free-standing structure).
Die folgenden Verfahrensschritte sind in den Figuren 4a bis 4d gezeigt: Abscheidung der ersten Opferschicht auf einem Substrat (ROIC) The following method steps are shown in FIGS. 4a to 4d: Deposition of the first sacrificial layer on a substrate (ROIC)
Strukturierung der Opferschicht (z.B. mittels des Bosch-Prozesses), Abscheidung (z.B. mittels Atomlagenabscheidung) und Strukturierung einer elektrisch leitenden Schicht Patterning of the sacrificial layer (e.g., by the Bosch process), deposition (e.g., by atomic layer deposition), and patterning of an electrically conductive layer
Abscheidung der zweiten Opferschicht, Abscheidung und Strukturierung eines Schutzoxides sowie einer Sensorschicht Deposition of the second sacrificial layer, deposition and structuring of a protective oxide and a sensor layer
Strukturierung der zweiten Opferschicht (z.B. mittels des Bosch- Prozesses), Abscheidung und Strukturierung einer elektrisch leitenden Schicht Structuring the second sacrificial layer (e.g., by the Bosch process), depositing and patterning an electrically conductive layer
Der besondere Vorteil bei diesem Verfahren ist folgender. Rein praktisch ist die Ätztiefe beim Bosch-Prozess in eine Opferschicht limitiert, da ein Bosch-Prozess einen Ätzwinkel aufweist und somit der Durchmesser des Lochbodens 7 mit steigender Ätztiefe schmaler wird. Dies beeinträchtigt oder limitiert die mechanische Stabilität der gefertigten Nanotu- bes. Indem der Abstandshalters 4 in einen ersten und einen zweiten Abschnitt 4a, 4b aufgegliedert wird, kann aber ein Abstandshalter 4 erreicht werden, welcher eine längere effektive (Nanotube-) Länge aufweist als durch die prozesstechnischen Gegebenheiten eigentlich zunächst möglich erscheinend. Zusätzlich kann der elektrische Widerstand durch das lateral verlaufende Element 5 vergrößert werden. Dabei können sich die Kontaktierungen des lateral verlaufenden Elements 5 mit dem ersten Abschnitt 4a bzw. zweiten Abschnitt 4b an entgegengesetzten Enden des lateral verlaufenden Elements 5 befinden. Somit kann ein langer Pfad erreicht werden, was den thermischen Leitwert weiter reduziert. The particular advantage of this method is the following. In practice, the etching depth in the Bosch process is limited to a sacrificial layer, since a Bosch process has an etching angle and thus the diameter of the perforated bottom 7 becomes narrower as the etching depth increases. This impairs or limits the mechanical stability of the manufactured nanotubes. However, by dividing the spacer 4 into a first and a second section 4a, 4b, a spacer 4 can be obtained which has a longer effective (nanotube) length than through Actually, the procedural conditions appear to be possible at first. In addition, the electrical resistance can be increased by the laterally extending element 5. In this case, the contacts of the laterally extending element 5 with the first portion 4a and second portion 4b may be located at opposite ends of the laterally extending element 5. Thus, a long path can be achieved, which further reduces the thermal conductance.
Es wurde demnach gemäß Fig. 4 ein Strahlungsdetektor mit einem Substrat 2 und einer Membran 3 beschrieben, der zumindest einen Abstandshalter 4 zur a) Halterung der Membran 3 beabstandet von dem Substrat 2, zur b) elektrischen Kontaktierung der Membran 3 mit beispielsweise einem Kontakt oder Anschluss oder gar einer Auswerteschaltung auf bzw. in dem Substrat und zur c) thermischen Isolierung der Membran 3 bezüglich des Substrats 2 aufweist. In einer Richtung zwischen Substrat 2 und Membran 3, d.h. in vertikaler Richtung in den Figuren, ist der zumindest eine Abstandshalter 4 in einen ersten Abschnitt 4a und einen zweiten Abschnitt 4b gegliedert, deren Länge jeweils weniger als einen Abstand zwischen Substrat 2 und Membran 3 überbrückt. In dem dargestellten Beispiel waren es zwei, aber es können natürlich auch mehr sein. Der erste und zweite Abschnitt 4a, 4b sind lateral zueinander versetzt und über ein lateral verlaufendes Element 5 verbunden sind. Der erste und der zweite Abschnitt 4a, 4b sind über das lateral verlaufende Element 5 elektrisch in Reihe geschaltet, d.h. es verläuft zwischen denselben, und verbindet beispielsweise das obere Ende des einen Abschnitts mit dem unteren (dem Substrat zugewandten) Ende des anderen Abschnitts. Das lateral verlaufende Element 5 trägt weniger oder gleich zu einem thermischen Widerstand des zumindest einen Abstandshalters 4 bei als eine Summe der thermischen Widerstände des ersten und zwei- ten Abschnitts 4a, 4b, d.h. die Abstandshalterabschnitte sind jeweils von der Sorte wie sie eingangs schon beschrieben wurden, die ausgelegt sind, nicht nur die elektrische Leitung zwischen Membran und Substrat zu ermöglichen, sondern auch die thermische Leitung möglichst zu reduzieren. Ein Querschnitt elektrisch leitfähigen Materials 8 des ersten und zweiten Abschnitts (4a, 4b) ist beispielsweise kleiner oder gleich als 7 μηι2 oder kleiner oder gleich als 3 μηι2 oder kleiner oder gleich als 0,8 μηι2 gewählt, um ein geeignetes thermische Widerstandsverhalten zu erzielen, wobei andere Werte natürlich auch denkbar sind. Das lateral verlaufende Element 5 ist beispielsweise mittig angeordnet bzw. der Membran-zu-Substrat-Abstand gleichmäßig unter den Abschnitten aufgeteilt, so dass in dem Fall von zwei Abschnitten das Element 5 im Wesentlichen mittig zwischen Substrat 2 und Membran 3 angeordnet ist. Möglich ist aber auch, dass das Element 5 beispielsweise mehr als 25% des Abstands oder mehr als 30 % des Abstands oder mehr als 45 % des Abstands von sowohl dem Substrat 2 als auch der Membran 3 entfernt angeordnet ist. Obwohl nicht gezeigt ist es möglich, dass das lateral verlaufende Element 5 als Reflektor 5a für einfallende elektromagnetische Strahlung ausgebildet ist und hierzu zwischen, nämlich sowohl in Schichtdickenrichtung als auch lateral gesehen, der Membran und dem Substrat verläuft. Accordingly, a radiation detector with a substrate 2 and a membrane 3 has been described, which has at least one spacer 4 for a) holding the membrane 3 spaced from the substrate 2, b) electrical contacting of the membrane 3 with, for example, a contact or Connection or even an evaluation circuit on or in the substrate and c) thermal insulation of the membrane 3 with respect to the substrate 2 has. In a direction between substrate 2 and membrane 3, ie in the vertical direction in the figures, the at least one spacer 4 is divided into a first section 4a and a second section 4b, the length of each of which bridged less than a distance between the substrate 2 and diaphragm 3. In the example shown, there were two, but of course there may be more. The first and second sections 4a, 4b are laterally offset from one another and are connected via a laterally extending element 5. The first and second sections 4a, 4b are electrically connected in series across the laterally extending element 5, ie, extending therebetween, for example, connecting the upper end of one section to the lower (substrate facing) end of the other section. The laterally extending element 5 contributes less or equal to a thermal resistance of the at least one spacer 4 than a sum of the thermal resistances of the first and second sections 4a, 4b, ie the spacer sections are each of the type as already described above , which are designed not only to allow the electrical conduction between the membrane and substrate, but also to reduce the thermal conduction as possible. A cross-section of electrically conductive material 8 of the first and second sections (4a, 4b) is for example less than or equal to 7 μηι 2 or less than or equal to 3 μηι 2 or less than or equal to 0.8 μηι 2 chosen to a suitable thermal resistance behavior to achieve, of course, other values are also conceivable. The laterally extending element 5 is, for example, arranged centrally or the membrane-to-substrate distance is divided evenly under the sections, so that in the case of two sections the element 5 is arranged substantially centrally between substrate 2 and membrane 3. However, it is also possible that the element 5 is arranged, for example, more than 25% of the distance or more than 30% of the distance or more than 45% of the distance away from both the substrate 2 and the membrane 3. Although not shown, it is possible for the laterally extending element 5 to be designed as a reflector 5a for incident electromagnetic radiation and for this purpose to extend between the membrane and the substrate, both in the layer thickness direction and laterally.
2. Vertikal-Mäander-Nanotube-Bolometer In Fig. 5 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Dabei kann der thermische Leitwert reduziert werden, indem ein lateral verlaufendes Element 5 zwischen einer ersten und einer zweiten Opferschicht 9, 10 im Prozess verwendet wird, um eine Kehre des Abstandshalters 4 zu erreichen. Ein möglicher Prozess mit den beispielsweisen, einzelnen Prozessschritten zur Erzeugung eines solchen Strahlungsdetektors in einer sogenannten Vertikal-Mäander-Nanotube-Ausführung kann die Prozessschritte a) bis f) umfassen (wie in Fig. 5 a - 5f). Zunächst wird der Strahlungsdetektor im Endprodukt (aber vor dem vor- zugsweise vollständigen Wegätzen der Opferschichten 9, 10) beschrieben, wie in Fig. 5f dargestellt. Auf der Metallisierung 2m eines Substrats 2 kann sich eine erste Opferschicht 9 befinden, über der sich eine zweite Opferschicht 10 befinden kann. Auf der zweiten Opferschicht 10 kann sich eine Membran 3 befinden, welche sich aus einer optionalen Schutzschicht 3a und einer Sensorschicht 3b zusammensetzen kann. Die Membran 3, insbesondere deren Sensorschicht 3b, kann damit mit einer zweiten Lage 25 einer elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht kontaktiert werden. Dabei kann der elektrische Kontakt zwischen der Membran 3 und der Metallisierung 2m hergestellt werden durch einen durchgehenden Abstandshalterabschnitt 14d, im Folgenden auch als Säule bezeichnet, welcher (bzw. welche) durch die erste Opferschicht 9 und die zweite Opferschicht 10 bis zu der Metallisierung 2m penetrieren kann. Zwischen dem durchgehenden Abstandshalterabschnitt 14d, welcher sich von der Oberseite der zweiten Opferschicht 10 bis zu der Metallisierung 2m des Substrats 2 erstreckt, und der Membran 3 sind im elektrischen Pfad ausgehend von der Membran 3 weitere Abstandshalterabschnitte bzw. -säulen 14z angeordnet. Diese erstrecken sich jedoch lediglich durch die zweite Opferschicht 10 bis zu einem lateral verlaufenden Element 5. Dabei erstreckt sich in elektrischer Flussrichtung ein Abstandshalterabschnitt 14z von der Oberseite der zweiten Opferschicht 10 bis zu dem lateral verlaufenden Element 5 und ein weiterer Abstandshalter 14z von dem lateral verlaufenden Element 5 bis zur Oberseite der zweiten Opferschicht 10. Dabei ist der elektrische Kontakt zwischen den beiden genannten Abstandshaltern 14z an der Oberseite der zweiten Opferschicht 10 unterbrochen. Die elektrische Verbindung bzw. der elektrische Pfad des Abstandhalters erfolgt lediglich über das lateral verlaufenden Element 5 zwischen den Opferschichten in einer Höhe zwischen Membran und Substrat. Ein Ende einer Struktur, wie sie gerade beschrieben wurde, bestehend aus zwei Abstandshalterabschnitten 14z und einem lateralen Element 5 ist dabei mit der Membran 3 verbunden und das andere Ende mit dem durchgehenden Abstandshalterabschnitt 14d, welcher sich von der Oberseite der zweiten Opferschicht 10 bis zu der Metallisierung 2m erstreckt. Wie in Fig. 5 f ersichtlich, könnten beliebig viele solche gerade beschriebenen Paar-Strukturen aneinander gereiht werden, so dass sich der elektrische und somit auch thermische Pfad verlängerte. Die einzelnen Strukturen bestehend aus zwei Abstandshalterabschnitten 14z und einem lateralen Element 5 können dabei an der Oberseite miteinander verbunden werden. Es kann also eine Reihenschaltung vorliegen. Somit kann sich ein elektrischer Pfad von der Membran 3 bis zu dem durchgehenden Abstandshalterabschnitt 14d ausbilden, welcher direkt mit der Metallisierung 2m verbunden ist. Der elektri- sehe Pfad sollte lang sein und nach Möglichkeit durch sämtliche der beschriebenen Struk- turen, welche jeweils ein lateral verlaufendes Element 5 und zwei Abstandshalterabschnitt 14z beinhalten, eines Strahlungsdetektors 1 gehen. 2. Vertical Meander Nanotube Bolometer In Fig. 5, another embodiment is shown. In this case, the thermal conductance can be reduced by using a laterally extending element 5 between a first and a second sacrificial layer 9, 10 in the process, in order to achieve a turn of the spacer 4. A possible process with the example, individual process steps for generating such a radiation detector in a so-called vertical meander nanotube execution may include the process steps a) to f) (as in Fig. 5 a - 5f). First, the radiation detector is placed in the final product (but before the preferably complete etching away of the sacrificial layers 9, 10), as shown in Fig. 5f. On the metallization 2m of a substrate 2, there may be a first sacrificial layer 9 over which a second sacrificial layer 10 may be located. On the second sacrificial layer 10 may be a membrane 3, which may be composed of an optional protective layer 3a and a sensor layer 3b. The membrane 3, in particular its sensor layer 3b, can thus be contacted with a second layer 25 of an electrically and thermally conductive layer. In this case, the electrical contact between the membrane 3 and the metallization 2m can be produced by a continuous spacer section 14d, hereinafter also referred to as column, which penetrate through the first sacrificial layer 9 and the second sacrificial layer 10 up to the metallization 2m can. Between the continuous spacer section 14d, which extends from the upper side of the second sacrificial layer 10 to the metallization 2m of the substrate 2, and the membrane 3, further spacer sections or columns 14z are arranged in the electrical path starting from the membrane 3. However, these extend only through the second sacrificial layer 10 as far as a laterally extending element 5. In the electrical flow direction, a spacer section 14z extends from the top of the second sacrificial layer 10 to the laterally extending element 5 and a further spacer 14z from the laterally extending section Element 5 to the top of the second sacrificial layer 10. In this case, the electrical contact between the two mentioned spacers 14z is interrupted at the top of the second sacrificial layer 10. The electrical connection or the electrical path of the spacer takes place only via the laterally extending element 5 between the sacrificial layers at a height between the membrane and the substrate. One end of a structure as just described, consisting of two spacer sections 14z and a lateral element 5 is connected to the membrane 3 and the other end to the continuous spacer section 14d, which extends from the top of the second sacrificial layer 10 to the Metallization extends 2m. As can be seen in FIG. 5 f, any number of such just-described pair structures could be arranged next to each other, so that the electrical and thus also the thermal path lengthened. The individual structures consisting of two spacer sections 14z and a lateral element 5 can be connected to one another at the top. So there can be a series circuit. Thus, an electrical path can form from the diaphragm 3 to the continuous spacer portion 14d, which is directly connected to the metallization 2m. The electrical path should be long and, if possible, through all the structures described. Doors, each containing a laterally extending element 5 and two spacer portion 14z, a radiation detector 1 go.
Prozesstechnisch kann eine solche Struktur folgendermaßen hergestellt werden: a) Wenn noch nicht vorhanden, Aufbringen einer Metallisierung 2m auf das Substrat 2. Anschließend Aufbringen einer ersten Opferschicht 9 und Aufbringen einer ersten Lage 15 einer elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 auf die erste Opferschicht 9. Die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht 8 kann aus Metall sein. Dabei kann das Aufbringen der ersten Opferschicht 9 durch AbscheidenIn terms of process technology, such a structure can be produced as follows: a) If not yet present, applying a metallization 2m to the substrate 2. Subsequently, applying a first sacrificial layer 9 and applying a first layer 15 of an electrically and thermally conductive layer 8 to the first sacrificial layer 9. The electrically and thermally conductive layer 8 may be made of metal. In this case, the application of the first sacrificial layer 9 by deposition
(z.B. durch CVD oder ähnliche Verfahren) geschehen. Das Aufbringen der ersten Lage 15 kann durch Abscheiden, insbesondere durch ALD, geschehen. b) Strukturierung der ersten Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8. Aus dieser ersten Lage 15 kann das mindestens eine lateral verlaufende Element 5 gebildet werden. Dieses wiederum kann eine untere Kehre für den vertikalen Mäander bilden. Der vertikale Mäander bzw. viele aneinandergereihte vertikale Mäander bilden dabei den Abstandshalter 4. c) Aufbringen (beispielsweise durch Abscheiden) der zweiten Opferschicht 10 sowie Aufbringen (beispielsweise durch Abscheiden) und Strukturieren der Membran 3. Diese kann eine optionale Schutz- und Sensorschicht 3a, 3b aufweisen. Die Sensorschicht 3b kann aus einem Halbleitermaterial bestehen. d) Anbringen (beispielsweise durch Ätzen) von Löchern 7. Dies kann beispielsweise mittels des Bosch- oder Gyro-Prozesses geschehen. Die Wände der Löcher 7 können später beschichtet werden. Dies kann beispielsweise durch Atomalgen- abscheidung (ALD) geschehen. Dabei kann ein Loch 7 durch die erste und zweite Opferschicht 9, 10 geätzt werden bis zur Metallisierung 2m des Substrats 2 und jeweils zwei Löcher 7, welche jeweils ein lateral verlaufendes Element 5 terminiert werden. e) Abscheidung einer zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8, vorzugsweise mittels ALD. Diese kann dazu dienen die Membran 3 elektrisch mit der Metallisierung 2m des Substrats 2 zu verbinden. f) Strukturierung der zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigendone (eg by CVD or similar methods). The application of the first layer 15 can be done by deposition, in particular by ALD. b) structuring the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8. From this first layer 15, the at least one laterally extending element 5 can be formed. This in turn can form a lower turn for the vertical meander. The vertical meander or many juxtaposed vertical meanders form the spacer 4. c) application (for example by deposition) of the second sacrificial layer 10 and application (for example by deposition) and structuring of the membrane 3. This can be an optional protection and sensor layer 3a, 3b. The sensor layer 3b may consist of a semiconductor material. d) Attachment (for example by etching) of holes 7. This can be done for example by means of the Bosch or gyro process. The walls of the holes 7 can be coated later. This can be done, for example, by atomic algae deposition (ALD). In this case, a hole 7 can be etched through the first and second sacrificial layers 9, 10 to the metallization 2m of the substrate 2 and in each case two holes 7, which are each a laterally extending element 5 terminated. e) deposition of a second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8, preferably by means of ALD. This can serve to electrically connect the membrane 3 with the metallization 2m of the substrate 2. f) structuring of the second layer 25 of the electrically and thermally conductive
Schicht 8. Hierdurch kann sich ein mäanderförmiger Pfad über die Abstandshal- terabschnitte 14z und das lateral verlaufenden Element bzw. die lateral verlaufenden Elemente 5 bilden. Dieser ist vorzugsweise möglichst lang. Dabei kann ein elektrischer Pfad von der Membran 3 durch die beschriebenen Strukturen aufweisend jeweils ein lateral verlaufendes Element 5 und zwei Abstandshalter 14 gehen. Die zwei Abstandshalter 14z werden nach unten in Richtung des Substrats 2 durch das lateral verlaufende Element 5 beendet. Dadurch sind die beschriebenen Strukturen elektrisch in Reihe schaltbar bis zu demjenigen (durch- gehenden) Abstandshalter 14d, welcher sich von der Oberseite der zweiten Opferschicht 10 bis zur Metallisierung 2m erstreckt. Durch diesen durchgehenden Abstandhalter 14d wird also eine elektrische Verbindung zur Metallisierung 2m erreicht werden. Die beschriebenen Strukturen können sich von der Membran 3 gesehen aus mäanderförmig von der Oberseite der zweiten Opferschicht 10 in Richtung der Grenze zwischen der ersten und zweiten Opferschicht 9, 10 ausbilden. Insgesamt kann so ein schleifenförmiger elektrischer Pfad bis zur Metallisierung 2m erreicht werden. This allows a meandering path to form over the spacer sections 14z and the laterally extending element or elements 5. This is preferably as long as possible. In this case, an electrical path from the membrane 3 through the described structures having in each case a laterally extending element 5 and two spacers 14 go. The two spacers 14z are ended downwardly in the direction of the substrate 2 by the laterally extending element 5. As a result, the structures described can be electrically connected in series up to the spacer 14d which extends from the top side of the second sacrificial layer 10 to the metallization 2m. By means of this continuous spacer 14d, therefore, an electrical connection to the metallization 2m is achieved. The structures described can form from the membrane 3 from meandering form from the top of the second sacrificial layer 10 in the direction of the boundary between the first and second sacrificial layer 9, 10. Overall, a loop-shaped electrical path up to the metallization 2m can be achieved.
In anderen Worten können bei dieser Ausführungsform mehrere Nanotubes in einem ver- tikalen Mäander angeordnet werden. Dafür sind 2n+1 Nanotubes erforderlich, wobei das erste Nanotube den Kontakt zum ROIC herstellt und das letzte Nanotube den Kontakt zur Sensorschicht. Ein Schritt hierfür ist die Aufteilung der Opferschicht in zwei Teile, wobei nach dem ersten Teil in einigen Bereichen eine elektrisch leitfähige Schicht erzeugt wird, die für eine Kehre des Mäanders genutzt wird. Ein möglicher Prozessablauf ist im Folgen- den skizziert (ohne Beschränkung der Allgemeinheit an einem Beispiel für drei Nanotubes): In other words, in this embodiment, a plurality of nanotubes can be arranged in a vertical meander. This requires 2n + 1 nanotubes, with the first nanotube making contact with the ROIC and the last nanotube making contact with the sensor layer. A step for this is the division of the sacrificial layer into two parts, wherein after the first part in some areas an electrically conductive layer is generated, which is used for a turn of the meander. A possible process sequence is outlined below (without restricting the general public to an example of three nanotubes):
• Abscheidung des ersten Teils der Opferschicht sowie einer elektrisch leitenden Schicht (z. B. Metall), Deposition of the first part of the sacrificial layer and of an electrically conductive layer (eg metal),
• Strukturierung der elektrisch leitenden Schicht, sodass die untere Kehre für den vertikalen Mäander entsteht, • structuring of the electrically conductive layer so that the lower turn for the vertical meander is created,
• Abscheidung des zweiten Teils des Opferschicht sowie Abscheidung und Strukturierung einer Schutz- und der Sensorschicht, Deposition of the second part of the sacrificial layer as well as deposition and structuring of a protective and the sensor layer,
• Ätzung von Löchern, deren Wände später mittels Atomlagenabscheidung beschichtet werden, z.B. mittels des BOSCH-Prozesses, • Etching of holes whose walls later by means of atomic layer deposition be coated, for example by means of the BOSCH process,
• Atomlagenabscheidung einer elektrisch leitenden Schicht, und Atomic layer deposition of an electrically conductive layer, and
• Strukturierung einer elektrisch leitfähigen Schicht. 3. Vertikal-Mäander-Nanotube-Bolometer mit versenkter Membran • structuring of an electrically conductive layer. 3. Vertical meander nanotube bolometer with sunken membrane
Die in der Fig. 6 dargestellte Ausführungsform ist relativ ähnlich zu der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform. Allerdings befindet sich die Membran 3 zwischen der ersten Opferschicht 9 und der zweiten Opferschicht 10, um hernach näher an dem Substrat zu sein als ein Ort maximalen Abstands des Abstandshalters. Des Weiteren weist der elektrische Pfad der Abstandshalters vorliegend nur eine Schleife auf, die im Unterschied zur Fig. 5 zum Substrat hin weist bzw. offen ist. Dabei ist das Endprodukt vor dem Abätzen in Fig. 6 g) dargestellt. Ein erstes lateral verlaufendes Element 5 zwischen der ersten Opferschicht 9 und der zweiten Opferschicht 10 kontaktiert die Membran 3 elektrisch. Um dieses lateral verlaufende Element 5 nach außen hin zu kontaktieren zu können, kann ein erster Abstandshalterabschnitt 14e vorgesehen sein, welcher durch die zweite Opferschicht 10 bis zu einem oberen zweiten lateral verlaufenden Element 5 durchdringen kann. Ein weiterer, durchgehender Abstandshalterabschnitt 14d ist vorgesehen, welcher von der nach außen gewandten Fläche der zweiten Opferschicht 10, also vom oberen Element 5, bis zu der Metallisierung 2m des Substrats 2 führt. Zwischen diesen beiden Abstandshalterabschnit- ten 14e, 14d könnten sich weitere Strukturen, bestehend aus jeweils zwei Abstandshal- terabschnitten 14z und jeweils einem weiteren lateral verlaufenden Element 5 befinden, das ebenfalls in der Höhe zwischen der ersten und der zweiten Opferschicht 9, 10 angeordnet sein könnte. Durch die zweite Opferschicht 10 könnten beispielsweise zwei weitere Löcher 7 realisiert werden, welche dann mit leitfähigem Material ausgekleidet werden, um weitere Abstandshalterabschnitte 14z zu bilden. Auf diese Weise kann der Abstandshalter aus einer über lateral verlaufende Elemente 5, wie z.B. Stege, mechanische, elektrisch und thermisch in Reiche geschaltete Abstandshalteranschnitte 14 aufweisen. Anders ausgedrückt kann der Abstandshalter über den Abstandshalterabschnitt 14e, welcher di- rekt über ein lateral verlaufendes Element 5 mit der Membran 3 verbunden ist, und den Abstandshalterabschnitt 14d, welcher von der Oberfläche der zweiten Opferschicht 10 bis zu der Metallisierung 2m führt, hinaus dazwischengeschaltete Abschnitte 14z mit wiederum dazwischen befindlichen lateral verlaufenden Elementen aufweisen. Auf diese Weise kann der elektrische Pfad und damit der thermische Widerstand verlängert bzw. vergrö- ßert werden bzw. der thermische Leitwert des elektrischen Pfades kann reduziert werden. Prozesstechnisch kann eine solche Struktur wie in den Fig. 6 a) - f) dargestellt hergestellt werden: a) Falls noch nicht vorhanden kann auf eine Metallisierung 2m eines Substrats 2 eine Opferschicht 9 aufgebracht werden. Diese kann abgeschieden werden. Hierbei kann das Substrat 2, wie auch in den anderen Ausführungsformen eine integrierte Ausleseschaltung 6 (Engl.: Read Out Integrated Circuit, kurz: ROIC) enthalten. b) Aufbringung bzw. Abscheidung der Membran 3. Dies kann durch Aufbringen, insbesondere Abscheiden, beispielsweise in Reihenfolge zuerst eines optionalen Schutzoxid 3b und anschließend einer Sensorschicht 3a auf das optionale Schutzoxid 3b geschehen (wie bei Fig. 5, außer dass in Fig. 6 in dem hier darge- stellten Ausführungsbeispiel die Membran 3 auf die erste Opferschicht 9 statt auf die zweite Opferschicht 10 abgeschieden werden kann). Die Sensorschicht 3a kann Halbleitermaterial aufweisen. c) Aufbringung (beispielsweise durch Abscheidung) und Strukturierung einer ersten The embodiment shown in FIG. 6 is relatively similar to the embodiment shown in FIG. 5. However, the diaphragm 3 is located between the first sacrificial layer 9 and the second sacrificial layer 10 to be closer to the substrate thereafter than a location of maximum distance of the spacer. Furthermore, in the present case, the electrical path of the spacer has only one loop which, in contrast to FIG. 5, points towards the substrate or is open. The end product before etching is shown in FIG. 6 g). A first laterally extending element 5 between the first sacrificial layer 9 and the second sacrificial layer 10 contacts the membrane 3 electrically. In order to be able to contact this laterally extending element 5 to the outside, a first spacer section 14e can be provided, which can penetrate through the second sacrificial layer 10 as far as an upper, second, laterally extending element 5. A further, continuous spacer section 14d is provided which leads from the outwardly facing surface of the second sacrificial layer 10, ie from the upper element 5, to the metallization 2m of the substrate 2. Between these two spacer sections 14e, 14d there could be further structures, each consisting of two spacer sections 14z and in each case one further laterally extending element 5, which could likewise be arranged in the height between the first and the second sacrificial layer 9, 10 , For example, two further holes 7 could be realized by the second sacrificial layer 10, which are then lined with conductive material to form further spacer sections 14z. In this way, the spacer of a laterally extending elements 5, such as webs, mechanical, electrically and thermally switched into rich spacer cuts 14 have. In other words, the spacer may communicate with interposed portions via the spacer portion 14e, which is directly connected to the diaphragm 3 via a laterally extending member 5, and the spacer portion 14d, which leads from the surface of the second sacrificial layer 10 to the metallization 2m 14z again with intermediate therebetween laterally extending elements. In this way, the electrical path and thus the thermal resistance can be increased or increased or the thermal conductance of the electrical path can be reduced. In terms of process technology, such a structure can be produced as shown in FIGS. 6 a) -f): a) If not yet present, a sacrificial layer 9 can be applied to a metallization 2m of a substrate 2. This can be deposited. Here, the substrate 2, as in the other embodiments, an integrated readout circuit 6 (Engl .: Read Out Integrated Circuit, short: ROIC) included. b) Application or Deposition of the Membrane 3. This can be done by applying, in particular depositing, for example, first an optional protective oxide 3b and then a sensor layer 3a to the optional protective oxide 3b (as in FIG. 5, except that in FIG In the embodiment illustrated here, the membrane 3 can be deposited on the first sacrificial layer 9 instead of on the second sacrificial layer 10). The sensor layer 3a may comprise semiconductor material. c) application (for example by deposition) and structuring of a first
Lage 15 einer elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8. Somit kann/können aus der elektrischen ersten Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 das/die lateral verlaufenden Elemente 5 gebildet werden, welche zumindest die Membran 3 kontaktieren können und/oder welche die Kehren für die optional vorhandenen jeweils zwei Abstandshalterabschnitte 14z bilden können, welche lediglich die zweite Opferschicht 10 durchdringen sollen. Zum Abscheiden der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 kann ALD verwendet werden. d) Aufbringung und/oder Abscheidung der zweiten Opferschicht 10 auf die bisher erzeugte Anordnung. e) Strukturierung der zweiten Opferschicht 10. Dies kann Ätzen von Löchern 7 beispielsweise mittels DRIE (vorzugsweise des Bosch-Prozesses) oder mittels lo- nenätzens umfassen. Dabei kann ein Loch 7 sowohl durch die erste als auch zweite Opferschicht 9, 10 penetrieren und ein weiteres Loch 7 kann lediglich durch die zweite Opferschicht 10 zu dem lateralen Element 5 penetrieren, welches die Membran 3 elektrisch kontaktiert. f) Aufbringung, insbesondere Abscheidung, und Strukturierung der zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8. Dies kann mittels Lithographie und/oder lonenätzens geschehen. Somit kann sich ein elektrischer Pfad von der Membran 3 bis zu der Metallisierung 2m ausbilden. Falls mehrere Schleifen über lateral verlaufende Elemente 5 gebildet werden, welche jeweils durch zwei Abstandshalterabschnitte 14z kontaktiert werden, kann der elektrische Pfad folgendermaßen strukturiert werden. Er kann von dem lateral verlaufenden Element 5, welches die Membran 3 kontaktiert, über den damit direkt verbundenen Ab- Standshalterabschnitt 14e zu dem Abstandshalterabschnitt 14d gehen, welcher durch die erste und zweite Opferschicht 9, 10 zu der Metallisierung 2m des Substrats 2 geht. Dazwischen kann er die einzelnen Strukturen, welche sich aus jeweils einem lateral verlaufenden Element 5 und zwei Abstandshalterabschnitten 14 zusammensetzen, elektrisch in Reihe verbinden. Eine solche Struktur ist in Fig. 6g dargestellt. Im Vergleich zu der in Fig. 5f dargestellten Ausführungsform ist der Vorteil dieser Ausführungsform in Fig. 6f und 6g, dass der Reflektor, welcher sich in Fig. 5f beispielsweise unter der Membran 3, d. h. zwischen der Membran 3 und der Metallisierung 2m befindet, entfallen kann. Die Metallisierung 2m unter der Membran 3 der in Fig. 6a -6g dargestellten Ausführungsform kann nämlich, als Reflektor für einfallende elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht oder Infrarotlicht, fungieren. Die einzelnen Strukturen, insbesondere die Löcher 7, können ebenfalls in Schritt e) hergestellt werden. Ihre Herstellung kann wie die Herstellung der Strukturen erfolgen, welche in Fig. 5a -5f beschrieben wurden. Layer 15 of an electrically and thermally conductive layer 8. Thus, the laterally extending elements 5 can be formed from the electrical first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8, which can contact at least the membrane 3 and / or which the turns can form for the optionally present in each case two spacer sections 14z, which are to penetrate only the second sacrificial layer 10. For depositing the electrically and thermally conductive layer 8 ALD can be used. d) application and / or deposition of the second sacrificial layer 10 on the previously produced arrangement. e) structuring of the second sacrificial layer 10. This can include etching of holes 7, for example by means of DRIE (preferably the Bosch process) or by means of ion etching. In this case, a hole 7 penetrate both through the first and second sacrificial layer 9, 10 and another hole 7 can only penetrate through the second sacrificial layer 10 to the lateral element 5, which electrically contacts the membrane 3. f) application, in particular deposition, and structuring of the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8. This can be done by means of lithography and / or ion etching. Thus, an electrical path can form from the membrane 3 to the metallization 2m. If multiple loops are formed over laterally extending elements 5, each contacted by two spacer sections 14z, the electrical path can be structured as follows. It can pass from the laterally extending element 5, which contacts the membrane 3, via the directly connected stand-holder section 14e to the spacer section 14d, which passes through the first and second sacrificial layers 9, 10 to the metallization 2m of the substrate 2. In between, he can electrically connect the individual structures, which in each case consist of a laterally extending element 5 and two spacer sections 14, in series. Such a structure is shown in Fig. 6g. Compared with the embodiment shown in FIG. 5f, the advantage of this embodiment in FIGS. 6f and 6g is that the reflector, which is located in FIG. 5f, for example under the diaphragm 3, ie between the diaphragm 3 and the metallization 2m, is omitted can. Namely, the metallization 2m under the diaphragm 3 of the embodiment shown in Figs. 6a-6g can function as a reflector for incident electromagnetic radiation, in particular light or infrared light. The individual structures, in particular the holes 7, can also be produced in step e). Their preparation can be carried out as the production of the structures which have been described in Fig. 5a -5f.
In anderen Worten ist diese Ausführungsform angelehnt an die zuvor beschriebene Ausführungsform 2. Vertikal-Mäander-Nanotube-Bolometer. In diesem Fall befindet sich die Membran in der ersten Ebene. Es sind 2n + 2 Nanotubes erforderlich, um den elektrischen Kontakt zwischen ROIC und der Sensorschicht zu ermöglichen. In other words, this embodiment is based on the previously described embodiment 2. Vertical meander nanotube bolometer. In this case, the membrane is in the first plane. 2n + 2 nanotubes are required to allow electrical contact between ROIC and the sensor layer.
Ein Vorteil ist, dass der angehobene Reflektor entfallen kann, da das untere Metall ebenfalls als reflektierende Schicht fungieren kann. Der Abstand zwischen der Membran und der unteren Metallschicht kann über die Dicke der ersten Opferschicht so gewählt werden, dass die Resonatorbedingung erfüllt ist. Die Länge des ersten Nanotubes (definiert durch Dicke der beiden Opferschichten) kann demnach unabhängig von der Resonatorbedin- gung gewählt werden. Der in den Figuren 6a bis 6f gezeigte Prozessablauf zeigt die Realisierung mit zwei Nanotubes in entsprechender Reihenfolge der Figuren: One advantage is that the raised reflector can be omitted, since the lower metal can also act as a reflective layer. The distance between the membrane and the lower metal layer can be selected over the thickness of the first sacrificial layer so that the resonator condition is fulfilled. The length of the first nanotube (defined by the thickness of the two sacrificial layers) can therefore be independent of the resonator condition. be selected. The process sequence shown in FIGS. 6a to 6f shows the realization with two nanotubes in a corresponding sequence of the figures:
• (Fig. 6a) Abscheidung der ersten Opferschicht auf einem Substrat (ROIC) · (Fig. 6b) Abscheidung und Strukturierung eines Schutzoxides sowie einer(Fig. 6a) Deposition of the first sacrificial layer on a substrate (ROIC). (Fig. 6b) Deposition and patterning of a protective oxide and a
Sensorschicht sensor layer
• (Fig. 6c) Abscheidung und Strukturierung einer elektrisch leitenden Schicht • (Fig. 6c) deposition and patterning of an electrically conductive layer
• (Fig. 6d) Abscheidung der zweiten Opferschicht · (Fig. 6e) Strukturierung der zweiten Opferschicht (Figure 6d) Deposition of the second sacrificial layer. (Figure 6e) Structuring of the second sacrificial layer
• (Fig. 6f) Abscheidung und Strukturierung einer elektrisch leitenden Schicht • (Fig. 6f) deposition and patterning of an electrically conductive layer
Bezüglich der Figuren 5 und 6 wurden somit Strahlungsdetektoren mit einem Substrat 2 und einer Membran 3 beschrieben, die zumindest einen Abstandshalter 14 zur Halterung der Membran 3 beabstandet von dem Substrat 2, zur elektrischen Kontaktierung der Membran 3 mit einem auf dem Substrat befindlichen Kontakt und zur thermischen Isolierung der Membran 3 bezüglich des Substrats 2 aufweisen. Der zumindest eine Abstandshalter 14 weist dabei eine elektrisch und thermisch leitfähige Schicht 8 auf, die sich in einer Schnittfläche senkrecht zum Substrat 2 schleifenförmig durch den zumindest einen Abstandshalter 14 erstreckt. Die Schnittfläche kann geknickt verlaufen, aber auch eine Ebene sein, nämlich die Schnittebene der gezeigten Figuren. Ein elektrischer Pfad durch den zumindest einen Abstandshalter 14 in der Schnittfläche, also der Pfad, der sich durch den Schnitt besagter Schnittfläche mit der Schicht 8 ergibt, über den die Membran 3 mit einem Kontakt oder einer Schaltung auf bzw. in dem Substrat kontaktiert ist, ist länger als ein Abstand zwischen Substrat 2 und Membran 3 ist (als ein Effekt der schleifenförmigen Ausformung). Der zumindest eine Abstandshalter 14 ist dabei aus einer Reihe von lateral beanstandeten Säulen bzw. Abschnitten 14 gebildet, die paarweise an ihren oberen Enden oder unteren Enden verbunden sind, um zusammen mit diesem Element einer Schlei- fe zu bilden. Zumindest zwei Säulen sind auf diese Weise über ein lateral verlaufendes Element 5 an ihrem oberen oder unteren Ende verbunden. Das lateral verlaufende Element 5 könnte beispielsweise zwischen 10 % und 50 % oder zwischen 20 und 40 % oder zwischen 25 und 30 % des Abstandes zwischen Membran 3 und Substrat 2 vom Substrat 2 entfernt angeordnet sein. Da das lateral verlaufende Element in diesem Aspekt relativ nahe zum Substrat 2 angeordnet sein kann, kann der elektrische Pfad, welcher durch die einzelnen Säulen gebildet wird, relativ lange sein. Somit kann sich eine hoher thermischer Widerstand einer einzelnen Säule, bzw. durch eine Säule, ein lateral verlaufendes Element 5 und eine weitere an das lateral verlaufende Element 5 angeschlossene Säule (also auch der gesamten Struktur) ergeben. Möglich wäre es, dass ein lateral verlaufendes Element 5, das zwei obere oder zwei untere Enden von Abschnitten bzw. Säulen des Abstandshalters 14 verbindet bzw. überbrückt, sich zumindest teilweise unter der Membran 3 erstreckt, um einen Reflektor zu bilden. Möglich wäre es ferner, dass ein lateral verlaufendes Element 5, das zwei ober oder zwei untere Enden von Abschnitten bzw. Säulen des Abstandshalters 14 verbindet bzw. überbrückt, gleichweit von, oder weiter von, dem Substrat 2 beabstandet ist verglichen zu der bzw. als die Membran 3. Das bzw. die lateral verlaufenden Elemente 5, über das bzw. die der elektrische Pfad von Membran 3 zu Sub- strat 2 durch den Abstandshalter 14 führt, kann bzw. können (im Falle mehrerer im Sinne Ihres Summenwiederstands) auch hier beispielsweise weniger zu einem thermischen Widerstand des Abstandshalters 14 beitragen als eine Summe der thermischen Widerstände der Abstandshalterabschnitte 14 z bzw. -säulen, d.h. die Abstandshalterabschnitte 14z sind jeweils von der Sorte wie sie eingangs schon beschrieben wurden, die ausgelegt sind, nicht nur die elektrische Leitung zwischen Membran 3 und Substrat 2 zu ermöglichen, sondern auch die thermische Leitung möglichst zu reduzieren. Ein Querschnitt des elektrisch leitfähigen Materials 8 der einzelnen Abschnitts bzw. Säulen ist beispielsweise kleiner oder gleich als 7 μηι2 oder kleiner oder gleich als 3 μηι2 oder kleiner oder gleich als 0,8 μηι2 gewählt, um ein geeignetes thermische Widerstandsverhalten zu erzielen, wobei andere Werte natürlich auch denkbar sind. With reference to FIGS. 5 and 6, radiation detectors with a substrate 2 and a membrane 3 have been described which comprise at least one spacer 14 for holding the membrane 3 spaced from the substrate 2, for making electrical contact with the membrane 3 with a contact located on the substrate and thermal insulation of the membrane 3 with respect to the substrate 2 have. The at least one spacer 14 in this case has an electrically and thermally conductive layer 8, which extends in a cutting surface perpendicular to the substrate 2 in a loop shape through the at least one spacer 14. The cut surface can run bent, but also be a plane, namely the cutting plane of the figures shown. An electrical path through the at least one spacer 14 in the cut surface, ie the path resulting from the intersection of said cut surface with the layer 8, via which the membrane 3 is contacted with a contact or a circuit on or in the substrate, is longer than a distance between substrate 2 and membrane 3 (as an effect of the loop-shaped formation). The at least one spacer 14 is formed from a series of laterally spaced pillars or sections 14, which are connected in pairs at their upper ends or lower ends in order to form a loop together with this element. At least two columns are connected in this way via a laterally extending element 5 at its upper or lower end. The laterally extending element 5 could for example be between 10% and 50% or between 20 and 40% or be arranged between 25 and 30% of the distance between the membrane 3 and substrate 2 from the substrate 2 away. Since the laterally extending element may be arranged relatively close to the substrate 2 in this aspect, the electrical path formed by the individual pillars may be relatively long. Thus, a high thermal resistance of a single column, or by a column, a laterally extending element 5 and another connected to the laterally extending element 5 column (thus also the entire structure) can result. It would be possible for a laterally extending element 5, which connects two upper or two lower ends of sections or columns of the spacer 14, to extend at least partially under the membrane 3 in order to form a reflector. It would also be possible for a laterally extending element 5, which connects two upper or two lower ends of sections or columns of the spacer 14, to be equidistant from, or farther from, the substrate 2, as compared to FIG the membrane 3. The laterally extending elements 5, over which the electrical path leads from the membrane 3 to the substrate 2 through the spacer 14, can or may (in the case of several in the sense of their cumulative resistance) also here For example, less contribute to a thermal resistance of the spacer 14 than a sum of the thermal resistances of the spacer sections 14 z columns, that is, the spacer portions 14z are each of the type as already described, which are designed, not just the electrical line between membrane 3 and substrate 2 to allow, but also to reduce the thermal conductivity as possible. A cross section of the electrically conductive material 8 of the individual section or columns is for example less than or equal to 7 μηι 2 or less than or equal to 3 μηι 2 or less than or equal to 0.8 μηι 2 chosen to achieve a suitable thermal resistance behavior, Of course, other values are also conceivable.
Für alle bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele gilt, dass das lateral verlaufende Element 5 als Steg ausgebildet sein kann. Seine Länge kann mindestens das 2-fache seiner Breite oder mehr als das 5-, 10- oder 20-fache der Breite betragen. Dies hat den Vorteil, dass der thermische Widerstand eines lateral verlaufenden Elements 5 umso größer ist, je geringer seine Breite ist und je größer seine Länge ist. Somit können, wenn die Kontaktierung, z.B. durch die Säulen, Abstandshalterabschnitte 14z und oder Abstandshalter 4, 14, 14e an entgegengesetzten Enden des Stegs ausgebildet ist, die volle Länge des Stegs bzw. des lateral verlaufenden Elements 5 als thermischer Widerstand benutzt werden. 4. Konzentrisches Vertikal-Mäander-Nanotube-Bolometer mit ungebrochener Symmetrie (Figuren 7a bis 7j) For all embodiments described so far is that the laterally extending element 5 may be formed as a web. Its length may be at least 2 times its width or more than 5, 10 or 20 times the width. This has the advantage that the smaller its width and the greater its length, the greater the thermal resistance of a laterally extending element 5. Thus, when the contacting is formed, for example, by the pillars, spacer sections 14z and or spacers 4, 14, 14e at opposite ends of the ridge, the full length of the ridge or laterally extending element 5 can be used as a thermal resistor. 4. Concentric vertical meander nanotube bolometer with unbroken symmetry (Figures 7a to 7j)
5. Konzentrisches Vertikal-Mäander-Nanotube-Bolometer mit gebrochener Symmet- rie (Figuren 8a bis 8d) 5. Concentric Vertical Meander Nanotube Bolometer with Broken Symmetry (Figures 8a to 8d)
In Fig. 7a -7j und Fig. 8a-d sind sogenannte konzentrische Vertikal-Mäander-Nanotube- Strahlungsdetektoren dargestellt. Diese unterscheiden sich von den in Fig. 5a - 5f und 6a- 6g dargestellten Ausführungsformen u. a. dadurch, dass die einzelnen Lagen einer elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 zumindest teilweise so ineinander angeordnet sein sind, so dass sich eine schleifenförmige, im Wesentlichen koaxiale Struktur bilden kann, in welcher sich der elektrische Pfad von der Membran 3 bis zu der Metallisierung 2m des Substrats 2 ausbilden kann, und zwar in der Wand des Abstandshalters 14 selbst. Dabei kann der Abstandshalter 14 wiederum in einer Säulenform ausgebildet sein, wobei an der Wand der Säule 45 die einzelnen Lagen der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 so beabstandet angeordnet sind, dass mit einem geringen Flächenbedarf in der Draufsicht (xy-Ebene) bzw. lateral gesehen ein langer elektrisch leitfähiger Pfad von der Membran 3 bis zu der Metallisierung 2m des Substrats 2 erreicht werden kann, wiederum in der oben schon erwähnter Schnittfläche senkrecht zum Substrat betrachtet. Da die einzelnen Lagen 15, 25, 35 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 an der Wand der Säule 45, welche den Abstandshalter 14 bildet, koaxial um die Achse z eines in die erste Opferschicht 9 geätzten Loches 7 angeordnet sein können, kann ein elektrischer Pfad ausgebildet werden, welcher mehrfach im Wesentlichen von der nach außen gewandten Fläche (in der Draufsicht in axialer Richtung des Abstandshalters 4) der ersten Opferschicht 9 bis zur Metallisierung 2m des Substrats 2 gehen kann. Es kann also die Wegstrecke, welche durch die erste Opferschicht 9 gebildet wird, mehrfach für den elektrischen Pfad genutzt werden. FIGS. 7a-7j and 8a-d show so-called concentric vertical meander nanotube radiation detectors. These differ from the embodiments shown in FIGS. 5a-5f and 6a-6g. a. in that the individual layers of an electrically and thermally conductive layer 8 are at least partially arranged in one another so that a loop-shaped, substantially coaxial structure can form, in which the electrical path from the membrane 3 to the metallization 2m of the In this case, the spacer 14 may in turn be formed in a columnar shape, wherein on the wall of the column 45, the individual layers of the electrically and thermally conductive layer 8 are arranged so spaced that a long electrically conductive path from the membrane 3 to the metallization 2m of the substrate 2 can be achieved with a small area requirement in the plan view (xy plane) or laterally, again considered in the above-mentioned sectional area perpendicular to the substrate. Since the individual layers 15, 25, 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 on the wall of the column 45, which forms the spacer 14, coaxially about the axis z of an etched into the first sacrificial layer 9 hole 7 may be arranged, an electric Path can be formed, which can multiply substantially from the outwardly facing surface (in the plan view in the axial direction of the spacer 4) of the first sacrificial layer 9 to the metallization 2m of the substrate 2 go. Thus, the path which is formed by the first sacrificial layer 9 can be used several times for the electrical path.
Es können zumindest zwei verschiedene Ausführungsformen gebildet werden: Zum einen ein solcher Strahlungsdetektor 1 mit ungebrochener Symmetrie (s. Fig. 7) und zum anderen ein Strahlungsdetektor 1 mit gebrochener Symmetrie (siehe Fig. 8). Bei den in Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsformen können während der Herstellung die Innenwände der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 mit einer Opferschicht 10, 1 1 ausgekleidet werden, so dass auf die dann jeweils die nächste Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 abgeschieden werden kann. Dies kann prinzipiell mehrfach wiederholt werden. Somit kann durch die mehrfache Wiederholung der Abscheidung einer Op- ferschicht 10, 1 1 und anschließender Abscheidung einer elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 eine schleifenförmige Struktur erreicht werden, welche auf engem Raum in Draufsicht (d. h. in der xy-Ebene) mehrfach den Abstand von der Metallisierung 2m bis zur entgegengesetzten Fläche der ersten Opferschicht 9 durchqueren kann. Dies kann den elektrischen Pfad verlängern und somit zu einem erhöhten thermischen Widerstand bzw. einem geringen thermischen Leitwert führen. Prozesstechnisch kann die in Fig. 7j dargestellte Struktur in einem mehrstufigen Verfahren erzeugt werden. Dies kann in den Schritten geschehen, welche in den Fig. 7a bis Fig. 7 j dargestellt sind, und im Folgenden beschrieben wird: a) Falls erforderlich, Aufbringen einer ersten Opferschicht 9. Dies kann insbesondere durch Abscheidung geschehen. Dabei kann auf ein Substrat 2, insbesondere auf eine Metallisierung 2m eines Substrats 2 kann die erste Opferschicht 9 abgeschieden werden. b) Anbringen von Löchern in die erste Opferschicht 9. Dies kann geschehen indem für jeden Abstandshalter 4 bzw. jede Säule ein Loch 7 geätzt wird oder anders erzeugt wird. Beispielsweise geschieht dies mittels eines DRIE-Prozesses (insbesondere des Bosch-Prozesses) oder mittels lonenätzens. Dabei kann das Loch 7 näherungsweise senkrecht durch die erste Opferschicht 9 ausgebildet sein. c) Abscheidung der ersten Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8, beispielsweise mittels Atomlagenabscheidung (Engl.: Atomic Layer Deposition, kurz: ALD) und anschließende Strukturierung. Durch die Strukturierung kann erreicht werden dass die abgeschiedene erste Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 im Wesentlichen nur in dem Loch 7 ausgebildet ist. Anschließend kann eine zweite Opferschicht 10 beispielsweise mittels ALD abgeschieden werden. Dies kann über der kompletten Struktur geschehen. Somit kann sowohl die erste Opferschicht 9 als auch die Innenseite der ersten Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 in dem Loch 7 bedeckt sein. d) Chemisch mechanisches Polieren. Dabei kann erreicht werden, dass auf der Oberfläche, insbesondere in Richtung der Normalen des Substrats 2 (also in z- Richtung), sich oberhalb der ersten Opferschicht 9 keine zweite Opferschicht 10 oder Uberreste der ersten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 15 befinden bzw. diese entfernt werden. At least two different embodiments can be formed: On the one hand such a radiation detector 1 with unbroken symmetry (see Fig. 7) and on the other hand a radiation detector 1 with a broken symmetry (see Fig. 8). In the embodiments illustrated in FIGS. 7 and 8, the inner walls of the electrically and thermally conductive layer 8 can be lined with a sacrificial layer 10, 11 during manufacture, so that then the respective next layer of the electrically and thermally conductive layer 8 is deposited can be. This can in principle be repeated several times. Thus, by repeatedly repeating the deposition of an opaque ferschicht 10, 1 1 and subsequent deposition of an electrically and thermally conductive layer 8 a loop-shaped structure can be achieved, which in a narrow space in plan view (ie in the xy plane) several times the distance from the metallization 2m to the opposite surface of the first sacrificial layer. 9 can cross. This can lengthen the electrical path and thus lead to an increased thermal resistance or a low thermal conductance. In terms of process, the structure shown in FIG. 7j can be generated in a multi-stage process. This can be done in the steps illustrated in FIGS. 7a to 7j, and described below: a) if necessary, application of a first sacrificial layer 9. This can be done in particular by deposition. In this case, the first sacrificial layer 9 can be deposited on a substrate 2, in particular on a metallization 2m of a substrate 2. b) Placing holes in the first sacrificial layer 9. This can be done by etching or otherwise creating a hole 7 for each spacer 4 or each column. For example, this is done by means of a DRIE process (in particular the Bosch process) or by means of ion etching. In this case, the hole 7 may be formed approximately perpendicularly through the first sacrificial layer 9. c) deposition of the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8, for example by means of atomic layer deposition (English: Atomic Layer Deposition, short: ALD) and subsequent structuring. By structuring it can be achieved that the deposited first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 is essentially formed only in the hole 7. Subsequently, a second sacrificial layer 10 can be deposited, for example by means of ALD. This can be done over the complete structure. Thus, both the first sacrificial layer 9 and the inside of the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 in the hole 7 may be covered. d) chemical mechanical polishing. It can be achieved that on the surface, in particular in the direction of the normal of the substrate 2 (ie in the z direction), above the first sacrificial layer 9 no second sacrificial layer 10th or remains of the first layer of the electrically and thermally conductive layer 15 are located or they are removed.
Abscheidung einer zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8. Dies kann auf der ersten Opferschicht 9 und innerhalb der zweiten Opferschicht 10 in dem Loch 7 geschehen, so dass sich ein Zwischenraum 45zwa zwischen der ersten Lage 15 und der zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 bilden kann. Deposition of a second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8. This can be done on the first sacrificial layer 9 and within the second sacrificial layer 10 in the hole 7, so that a gap 45zwa between the first layer 15 and the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 can form.
Strukturierung der zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8. Dies kann beispielsweise mittels Lithographie und/oder reaktivem lo- nenätzen geschehen. Es kann also erreicht werden, dass die zweite Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 im Wesentlichen nur so weit außerhalb des Loches 7 ausgebildet ist, dass die erste Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 elektrisch kontaktiert werden kann. Structuring of the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8. This can be done for example by means of lithography and / or reactive ion etching. It can thus be achieved that the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 is formed substantially only so far outside the hole 7, that the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 can be electrically contacted.
Abscheidung einer weiteren zweiten Lage 1 1 der Opferschicht. Dies kann mittels ALD oder Chemical Vapor Deposition (CVD) geschehen. Anschließend kann eine Aufbringung bzw. Abscheidung und Strukturierung einer optionalen Schutzschicht 3a und einer Sensorschicht 3b, welche die Membran 3 bilden können, geschehen. Die Sensorschicht 3b kann Halbleitermaterial umfassen. Deposition of a further second layer 11 of the sacrificial layer. This can be done by ALD or Chemical Vapor Deposition (CVD). Subsequently, an application or deposition and structuring of an optional protective layer 3a and a sensor layer 3b, which can form the membrane 3, can take place. The sensor layer 3b may comprise semiconductor material.
Anschließend wird z. B. (Ionen-) Ätzen innerhalb des Abstandshalters 14 vorgenommen werden. Hierdurch wird die weitere zweite Lage 1 1 der Opferschicht im Lochboden entfernt. Dabei kann auch die zweite elektrisch und thermisch leitfähige Schicht 25 im Lochboden entfernt werden. Die zweite Opferschicht 10 kann jedoch (bei diesem Ätzvorgang) erhalten bleiben. Diese kann später verhindern, dass eine später abgeschiedene dritte Lage 35 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 die Metallisierung 2m des Substrats 2 elektrisch direkt kontaktieren kann. Subsequently, z. B. (ion) etching can be made within the spacer 14. As a result, the further second layer 1 1 of the sacrificial layer is removed in the hole bottom. In this case, the second electrically and thermally conductive layer 25 can be removed in the hole bottom. However, the second sacrificial layer 10 may be retained (in this etching process). This can later prevent a later deposited third layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 can contact the metallization 2m of the substrate 2 electrically directly.
Abscheidung einer weiteren zweiten Lage 35 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8. Diese kann die Membran 3, insbesondere die Sensorschicht 3b, elektrisch und thermisch kontaktieren. Diese kann innerhalb der zweiten weiteren Opferschicht 1 1 in den Topf abgeschieden werden und kann die zweite Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 25 elektrisch direkt innerhalb des ge- ätzten Loches 7 kontaktieren. Es können nun also sowohl ein Zwischenraum 45zwi zwischen der dritten Lage 35 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 und der zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 als auch ein Zwischenraum 45zwa zwischen der zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 und der ersten Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 vorhanden sein. Die einzelnen Lagen 15, 25, 35 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 können dabei im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sein. Die zweite und dritte Lage 25, 35 der elektrisch und thermisch leitfähige Schicht 8 können nun durch einen ge- meinsamen Topfboden an der der Metallisierung 2m zugewandten Seite des Loches 7 elektrisch miteinander verbunden sein. Auf der gegenüberliegenden Seite, welche nach außen gewandt ist, können die zweite und dritte Lage 25, 35 elektrisch und thermisch leitfähige Schicht 8 elektrisch isoliert, also nicht direkt elektrisch miteinander verbunden, sein. Allerdings können die zweite Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähige Schicht 8 und die erste Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähige Schicht 8 an der nach außen gewandten Seite elektrisch direkt verbunden sein. Die erste Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 und die zweite Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 können aber auf der der Metallisierung 2m zugewandten Seite elektrisch iso- liert, also nicht direkt elektrisch miteinander verbunden sein. j) Strukturierung der dritten Lage 35 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8. Auf der beschriebenen Anordnung kann lediglich ein schmaler Pfad zwischen der Membran 3 und dem Abstandshalter 14 verbleiben, welcher von elektrischem Strom durchflössen werden kann. Der Pfad sollte deswegen schmal sein, da je schmaler der Pfad ist, der thermische Widerstand gemäß Gl. 1 umso größer ist. Damit kann sich der thermische Leitwert dieses Pfades verringern. Allerdings kann die minimale Breite des Pfads nach unten limitiert sein, da dieser eine mechanische Stabilität aufweisen sollte. Deposition of a further second layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8. This can contact the membrane 3, in particular the sensor layer 3b, electrically and thermally. This can be deposited within the second further sacrificial layer 1 1 in the pot and the second layer of the electrically and thermally conductive layer 25 can be electrically directly within the ge Contact etched hole 7. Thus, both a gap 45zwi between the third layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 and the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 as well as a gap 45zwa between the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 and the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 may be present. The individual layers 15, 25, 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 may be formed substantially cylindrical. The second and third layers 25, 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 can now be electrically connected to one another by a common pot bottom on the side of the hole 7 facing the metallization 2m. On the opposite side, which faces outward, the second and third layer 25, 35 electrically insulated and electrically conductive layer 8 can be electrically isolated, so not directly electrically connected to each other. However, the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 and the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 may be electrically connected directly on the side facing outward. However, the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 and the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 can be electrically insulated on the side facing the metallization 2m, ie, not directly electrically connected to one another. j) structuring of the third layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8. In the described arrangement, only a narrow path between the membrane 3 and the spacer 14 can remain, which can be traversed by electric current. The path should therefore be narrow, since the narrower the path, the thermal resistance according to Eq. 1 is larger. This can reduce the thermal conductance of this path. However, the minimum width of the path can be limited downwards, as this should have a mechanical stability.
Abschließend, wobei dieser Schritt auch vor Schritt j) oder während des Schritts j) erfolgen kann, erfolgt ein lonenätzen im Lochboden. Hierdurch kann die dritte Lage 35 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 im Lochboden entfernt werden. Dies dient dazu, damit durch den Lochboden in der Zwischenschicht 45zwa zwischen der ersten Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 und der zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 Ätzmedium eingeführt werden kann, um die zweite Opferschicht 10 final wegätzen zu können. Die weitere, zweite Opferschicht 1 1 kann ohne ein solches Loch wegätzt werden, da prozesstechnisch automatisch eine Öffnung besteht zwischen der weiteren, zweiten Lage 35 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 und der zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8, welche zumindest nach dem Wegätzen der ersten Opferschicht 9 von außen zugänglich ist. Finally, this step can also take place before step j) or during step j), an ion etching takes place in the perforated bottom. In this way, the third layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 can be removed in the hole bottom. This serves to be introduced through the hole bottom in the intermediate layer 45zwa between the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 and the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 etching medium to the second sacrificial layer 10 final etch away. The further, second sacrificial layer 1 1 can be etched away without such a hole, since process technology automatically an opening between the other, second layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 and the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8, which at least after etching away the first sacrificial layer 9 is accessible from the outside.
Bei der in Fig. 7a - 7j dargestellten Ausführungsform (siehe die Beschreibung bei Schritt j)) steht also im Lochboden 7 eine relativ kleine Öffnung zur Verfügung, um die dritte Op- ferschicht 1 1 wegzuätzen. Dies kann in der Ausführungsform, welche in den Fig. 8a - 8d dargestellt ist, verbessert werden. In the embodiment illustrated in FIGS. 7a-7j (see the description in step j)), therefore, a relatively small opening is available in the perforated bottom 7 in order to etch away the third sacrificial layer 11. This can be improved in the embodiment illustrated in FIGS. 8a-8d.
In Fig. 8a - 8d wird ein Strahlungsdetektor 1 beschrieben in einer sogenannten konzentrischen vertikalen mäanderförmigen Nanotube-Ausführungsform mit gebrochener Symmet- rie. Dabei unterscheiden sich die Schritte a) bis e), der Ausführungsform, welche in den Fig. 8a -8d dargestellt ist, nicht von den bereits in Fig. 7a - 7e beschriebenen Schritten. Die in der in Fig. 8a - 8d dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich ab Schritt f) in der Strukturierung der zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8. Der Herstellungsprozess der Ausführungsform, welche in den Fig. 8a - 8d dargestellt ist, wird also ab dem in Fig. 7 e) dargestellten Ausgangsprodukt beschrieben. Dieser Her- stellprozess kann folgende zusätzlichen (Herstellungs-)Schritte umfassen: a) Strukturierung der zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigenA radiation detector 1 is described in FIGS. 8a-8d in a so-called concentric vertical meander-shaped nanotube embodiment with a broken symmetry. In this case, the steps a) to e) of the embodiment shown in FIGS. 8a-8d do not differ from the steps already described in FIGS. 7a-7e. The embodiment shown in FIGS. 8a-8d differs from the step f) in the structuring of the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8. The manufacturing process of the embodiment shown in FIGS. 8a-8d thus becomes described from the starting product shown in Fig. 7 e). This production process may include the following additional (manufacturing) steps: a) structuring of the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layers
Schicht 8. Beispielsweise kann dies mittels Lithographie und/oder reaktivem lo- nenätzen geschehen. In diesem Schritt wird die zylinderförmige Struktur gebrochen. Es wird also nur in einem Teil des Nanotubes bzw. Abstandshalter 45 geätzt. Die Strukturierung kann so von statten gehen, dass die zweite Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 in einem Abschnitt des Abstandshalters 14 weggeätzt werden kann. Somit kann von außen, d. h. von oberhalb der gesamten Anordnung und oberhalb der ersten Opferschicht 9 ein Zugang zur zweiten Opferschicht 10 bestehen zwischen der ersten Lage 15 und der zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 zu einem Zwischenraum 45zwa. Die Öffnung zu diesem Zwischenraum 45zwa kann dabei so groß ausgebildet sein, dass Flüssigkeit, insbesondere Ätzmedium, leicht in den beschriebenen Zwischenraum 45zwa zwischen der ersten und der zweiten Lage 15, 25 gelangen kann. Somit kann in einem abschließenden Schritt die zweite Opferschicht 10 leicht durch Ätzen, vorzugsweise chemisches Ätzen, entfernt werden. b) Aufbringung, z.B. durch Abscheidung, einer weiteren zweiten Opferschicht 1 1 . Layer 8. For example, this can be done by means of lithography and / or reactive ion etching. In this step, the cylindrical structure is broken. Thus, it is only etched in a part of the nanotube or spacer 45. The structuring may be done so that the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 in a portion of the spacer 14 can be etched away. Thus, from the outside, ie from above the entire arrangement and above the first sacrificial layer 9, access to the second sacrificial layer 10 can exist between the first layer 15 and the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 to form a gap 45zwa. The opening to this intermediate space 45zwa may be formed so large that liquid, in particular etching medium, easily in the described gap 45zwa between the first and the second layer 15, 25 can get. Thus, in a final step, the second sacrificial layer 10 can be easily removed by etching, preferably chemical etching. b) application, for example by deposition, a further second sacrificial layer 1 1.
Diese kann beispielsweise mittels ALD oder CVD abgeschieden werden. Dabei kann die weitere zweite Lage der Opferschicht 1 1 sowohl die Innenseite der zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 in dem Loch This can be deposited, for example, by means of ALD or CVD. In this case, the further second layer of the sacrificial layer 1 1 can be both the inside of the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 in the hole
7, welche Teil des elektrischen Pfades bildet, als auch die obere Seite der bisher beschriebenen Struktur bedecken. Diese umfasst insbesondere die erste Opfer- Schicht 9 und die nach außen gerichtete, d. h. von der Metallisierung 2m entfernten Seite der ersten und zweiten Lagen 15, 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8, welche oberhalb der ersten Opferschicht 9 abgeschieden wurde. Des Weiteren wird in diesem Verfahrensschritt die Membran 3 aufgebracht, insbesondere abgeschieden. Diese umfasst eine Sensorschicht 3a, welche auf eine optionale, zuerst abgeschiedenen Schutzschicht 3b abgeschieden werden kann. Die Schutzschicht 3b kann ein Oxid umfassen und die Sensorschicht 3a kann im Wesentlichen aus Halbleitermaterial gefertigt sein. c) lonenätzen der Struktur. Damit wird die weitere zweite Opferschicht 1 1 im Loch- boden 7 entfernt. Hierdurch kann ein Zugang zur zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 im Lochboden 7 geschaffen werden und diese kann kontaktiert werden. Durch lonenätzen kann selektiv im Lochboden 7 geätzt werden, so dass die weitere zweite Opferschicht 1 1 nur im Lochboden 7 entfernt wird. Allerdings kann noch die weitere zweite Opferschicht 1 1 am Innenrand der Zylinder verbleiben. Auf dieser kann nun abgeschieden werden, ohne dass an der Zylinderwand die zweite Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 elektrisch kontaktiert wird (d. h. es kann eine elektrische Isolation bestehen) durch nun abgeschiedene Schichten. d) Aufbringen einer dritten Lage 35 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht7, which forms part of the electrical path, as well cover the upper side of the structure described so far. This comprises in particular the first sacrificial layer 9 and the outward-facing, d. H. from the metallization 2 m away side of the first and second layers 15, 25 of the electrically and thermally conductive layer 8, which was deposited above the first sacrificial layer 9. Furthermore, in this method step, the membrane 3 is applied, in particular deposited. This comprises a sensor layer 3a, which can be deposited on an optional, first deposited protective layer 3b. The protective layer 3b may comprise an oxide, and the sensor layer 3a may be made substantially of semiconductor material. c) ion etching of the structure. Thus, the further second sacrificial layer 11 is removed in the perforated floor 7. In this way, access to the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 in the hole bottom 7 can be created and this can be contacted. By ion etching can be selectively etched in the hole bottom 7, so that the further second sacrificial layer 1 1 is removed only in the hole bottom 7. However, the further second sacrificial layer 1 1 can still remain on the inner edge of the cylinder. The second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 can be electrically contacted thereon (i.e., electrical insulation can exist) by means of now deposited layers. d) applying a third layer 35 of the electrically and thermally conductive layer
8. Dies erfolgt vorzugsweise durch Abscheidung insbesondere mittels ALD. Anschließend erfolgt eine Strukturierung der dritten Lage 35 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8. Die dritte Lage 35 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 kann die Membran 3, insbesondere die Sensorschicht 3b der Membran 3, elektrisch und thermisch kontaktieren und mit dem Topfboden verbinden. Wie bereits erwähnt, kann in dem Topfboden eine zweite Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 kontaktiert werden. Somit kann sich ein durchgehender elektrischer Pfad von der Membran 3 bis zur Metallisierung 2m des Substrats 2 ausbilden. Der elektrische Pfad kann dabei in elektrischer Flussrichtung von der Membran 3 über die dritte Lage 35, die zweite Lage 25, die erste Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 bis zur Metallisierung 2m gehen. Im Unterschied zu der in Fig. 7 beschriebenen Ausführungsform geht der elektrisch leitfähige Pfad in der Schnittfläche durch die Achse z des Abstandshalters 4. Die Achse z ist in normaler Richtung des Substrats 2 durch das Loch 7 ausgebildet bzw. virtuell vorhanden. In der in Fig. 8 beschriebenen Ausführungsform kann sich der elektrische Pfad in der beschriebenen Schnittebene auf beiden Seiten der Achse z ausbilden. In Fig. 8 d) kann sich der elektrische Pfad in der beschriebenen Schnittfläche durch die Achse z zuerst ausgehend von der Membran 3 durch die der Membran 3 zugewandte Seite der dritten Lage 35 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 ausbilden. Anschlie- ßend kann er in dieser Schnittebene durch den Topfboden in Richtung der zweiten Lage 25 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 auf der der Membran 3 gegenüberliegenden Seite der Achse z des Loches 7 fließen. Dann kann er sich an der der Metallisierung 2m abgewandten Seite der ersten Opferschicht 9 in die erste Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 ausbilden, und kann sich zum Schluss bis zur Metallisierung 2m ausbilden. Da der elektrisch leitfähige Pfad in dieser Schnittfläche sowohl auf der der Membran 3 zugewandten Seite als auch der Membran 3 abgewandten Seite fließen kann, wird diese Struktur auch als konzentrische Vertikal-Mäander-Nanotube-Strahlungsmeter mit gebrochener Symmetrie bezeichnet. Im Unterschied dazu kann der elektrische Strom in der beschriebenen Schnittfläche in Fig. 7 lediglich auf einer Seite fließen, weswegen die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform des Strahlungsmeters auch als konzentrisches Vertikal-Mäander-Nanotube-Strahlungsmeter mit ungebrochener Symmetrie bezeichnet wird. Bezüglich der Figuren 7 und 8 wurden somit Strahlungsdetektoren mit einem Substrat 2 und einer Membran 3 beschrieben, die zumindest einen Abstandshalter 14 zur Halterung der Membran 3 beabstandet von dem Substrat 2, zur elektrischen Kontaktierung der Membran 3 mit einem auf dem Substrat befindlichen Kontakt und zur thermischen Isolierung der Membran 3 bezüglich des Substrats 2 aufweisen. Der zumindest eine Abstands- halter 14 weist dabei eine elektrisch und thermisch leitfähige Schicht 8 auf, die sich in einer Schnittfläche senkrecht zum Substrat 2 schleifenförmig durch den zumindest einen Abstandshalter 14 erstreckt. Die Schnittfläche kann geknickt verlaufen, aber auch eine Ebene sein, nämlich die Schnittebene der gezeigten Figuren. Ein elektrischer Pfad durch den zumindest einen Abstandshalter 14 in der Schnittfläche, also der Pfad, der sich durch den Schnitt besagter Schnittfläche mit der Schicht 8 ergibt, über den die Membran 3 mit einem Kontakt oder einer Schaltung auf bzw. in dem Substrat kontaktiert ist, ist länger als ein Abstand zwischen Substrat 2 und Membran 3 ist (als ein Effekt der schleifenförmigen Ausformung). Der zumindest eine Abstandshalter 14 ist als eine Säule ausgebildet, in deren Wand die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht 8 gefaltet angeordnet ist. In der Wand der Säule 45 ist die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht 8 gefaltet so angeordnet ist, dass in einer Schnittfläche, die längs und durch die Säule verläuft, die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht zwei Schleifen bildet. Bei Fig. 8 bildet in einem Querschnitt der Säule 45 die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht 8 zumindest drei Ringe 45r, wobei Zwischenräume 45zw zwischen den Ringen 45r zu Hohlräumen gehören, die an einem dem Substrat 2 abgewandten Ende zumindest teilweise geöffnet sind, über welche Öffnung die Opfermaterialentfernung wie beschrieben erleichtert ist. 8. This is preferably done by deposition in particular by means of ALD. Subsequently, the third layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 is patterned. The third layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 can contact the membrane 3, in particular the sensor layer 3b of the membrane 3, electrically and thermally and connect it to the bottom of the pot. As already mentioned, in the bottom of the pot, a second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 are contacted. Thus, a continuous electrical path can form from the membrane 3 to the metallization 2m of the substrate 2. The electrical path can go in the electrical flow direction of the membrane 3 via the third layer 35, the second layer 25, the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 to the metallization 2m. In contrast to the embodiment described in FIG. 7, the electrically conductive path in the sectional area passes through the axis z of the spacer 4. The axis z is formed or virtually present in the normal direction of the substrate 2 through the hole 7. In the embodiment described in FIG. 8, the electrical path in the described sectional plane can be formed on both sides of the axis z. In FIG. 8 d), the electrical path in the described sectional area through the axis z can initially form from the membrane 3 through the side of the third layer 35 of the electrically and thermally conductive layer 8 facing the membrane 3. Subsequently, in this sectional plane, it can flow through the bottom of the pot in the direction of the second layer 25 of the electrically and thermally conductive layer 8 on the side of the axis z of the hole 7 opposite the membrane 3. Then it can form on the side facing away from the metallization 2m side of the first sacrificial layer 9 in the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8, and can form at the end to the metallization 2m. Since the electrically conductive path in this sectional area can flow both on the side facing the membrane 3 and the side facing away from the membrane 3, this structure is also referred to as concentric vertical meander nanotube radiation meters with a broken symmetry. In contrast to this, the electric current in the described sectional area in FIG. 7 can only flow on one side, which is why the embodiment of the radiation meter shown in FIG. 7 is also referred to as a concentric vertical meander nanotube radiation meter with unbroken symmetry. With reference to FIGS. 7 and 8, radiation detectors with a substrate 2 and a membrane 3 have been described which comprise at least one spacer 14 for holding the membrane 3 away from the substrate 2, for making electrical contact with the membrane 3 with a contact located on the substrate and thermal insulation of the membrane 3 with respect to the substrate 2 have. In this case, the at least one spacer holder 14 has an electrically and thermally conductive layer 8, which is loop-shaped in a sectional area perpendicular to the substrate 2 through the at least one Spacer 14 extends. The cut surface can run bent, but also be a plane, namely the cutting plane of the figures shown. An electrical path through the at least one spacer 14 in the cut surface, ie the path resulting from the intersection of said cut surface with the layer 8, via which the membrane 3 is contacted with a contact or a circuit on or in the substrate, is longer than a distance between substrate 2 and membrane 3 (as an effect of the loop-shaped formation). The at least one spacer 14 is formed as a column, in the wall of which the electrically and thermally conductive layer 8 is arranged folded. In the wall of the column 45, the electrically and thermally conductive layer 8 is folded so arranged that in a sectional area running longitudinally and through the column, the electrically and thermally conductive layer forms two loops. In FIG. 8, in a cross section of the column 45, the electrically and thermally conductive layer 8 forms at least three rings 45r, wherein intermediate spaces 45zw between the rings 45r belong to cavities which are at least partially open at an end facing away from the substrate 2, via which opening the sacrificial material removal is facilitated as described.
In anderen Worten können in der vierten Ausführungsform, die das konzentrische Verti- kal-Mäander-Nanotube-Bolometers mit ungebrochener Symmetrie beschreibt (siehe Figuren 7a bis 7j), mehrere voneinander isolierte konzentrische Nanotubes mit unter- schiedlichen Durchmessern realisiert werden, was mehreren ineinander geschachtelten Nanotubes entspricht. Ein Schritt für diese Realisierungsform ist die Belegung der Nanotube-Innenwände mit einer Opferschicht, die beim späteren Release entfernt werden kann. Eine mögliche Ausführungsform zur Herstellung ist im Folgenden beispielhaft mit Bezug auf die Figuren 7a bis 7j beschrieben: In other words, in the fourth embodiment, which describes the unbroken symmetry vertical vertical meander nanotube bolometer (see FIGS. 7a to 7j), a plurality of concentric nanotubes of different diameters isolated from each other can be realized, which are nested one inside the other Nanotubes corresponds. One step in this form of realization is the occupation of the nanotube interior walls with a sacrificial layer, which can be removed during the later release. A possible embodiment for the production is described below by way of example with reference to FIGS. 7a to 7j:
• (Fig. 7a) Abscheidung einer Opferschicht • (Fig. 7a) deposition of a sacrificial layer
• (Fig. 7b) Ätzung der Löcher, deren Wände später mittels beispielsweise Atomlagenabscheidung beschichtet werden können, z.B. mittels des BOSCH-Prozesses • (Fig. 7b) etching the holes whose walls can later be coated by, for example, atomic layer deposition, e.g. by means of the BOSCH process
• (Fig. 7c) Abscheidung einer ersten leitfähigen Schicht mittels beispielsweise Atomlagenabscheidung und gegebenenfalls anschließende Strukturierung. Abscheidung einer Opferschicht mittels Atomlagenabscheidung • (Fig. 7c) deposition of a first conductive layer by means of, for example, atomic layer deposition and optionally subsequent structuring. Deposition of a sacrificial layer by atomic layer deposition
• (Fig. 7d) Chemisch mechanisches Polieren • (Fig. 7e) Abscheidung einer weiteren Lage einer elektrisch leitfähigen Schicht • (Fig. 7d) Chemically mechanical polishing • (Fig. 7e) deposition of another layer of an electrically conductive layer
• (Fig. 7f) Strukturierung der elektrisch leitfähigen Schicht zum Beispiel mittels Lithographie und reaktivem lonenätzen · (Fig. 7g) Abscheidung einer weiteren Lage einer Opferschicht mittelsStructuring of the electrically conductive layer by means of, for example, lithography and reactive ion etching (FIG. 7 g) deposition of a further layer of a sacrificial layer by means of
Atomlagenabscheidung und mittels chemischer Gasphasenabscheidung. Abscheidung und Strukturierung einer Schutz- und Sensorschicht Atomic layer deposition and chemical vapor deposition. Deposition and structuring of a protective and sensor layer
• (Fig. 7h) lonenätzen der gesamten Struktur um die Opferschicht im Lochboden zu entfernen · (Fig. 7i) Abscheidung einer weiteren Lage einer elektrisch leitfähigen• (Figure 7h) ion etching of the entire structure to remove the sacrificial layer in the hole bottom · (Figure 7i) deposition of another layer of an electrically conductive
Schicht layer
• (Fig. 7i) Strukturierung der elektrisch leitfähigen Schicht • (Fig. 7i) structuring of the electrically conductive layer
• (Fig. 7j) lonenätzen zum Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht im Lochboden (dieser Schritt kann auch zusammen mit dem vorherigen durchgeführt werden). • (Fig. 7j) ion etching for removing the electrically conductive layer in the hole bottom (this step can also be performed together with the previous one).
Ein Problem bei der soeben beschriebenen vierten Ausführungsform kann die Öffnung des Lochbodens im letzten Prozessierungsschritt darstellen, um den Release der äußeren Opferschichtwand zu ermöglichen. A problem with the fourth embodiment just described may be the opening of the bottom plate in the last processing step to allow the release of the outer sacrificial layer wall.
Alternativ dazu kann daher die zylindrische Symmetrie des Nanotubes in einem eigenen Schritt gebrochen werden. Dies führt zu der fünften Ausführungsform, die entsprechend ein Vertikal-Mäander-Nanotube-Bolometer mit gebrochener Symmetrie beschreibt (siehe Figuren 8a bis 8d). Alternatively, therefore, the cylindrical symmetry of the nanotube can be broken in a separate step. This leads to the fifth embodiment, which correspondingly describes a vertical meander nanotube bolometer with a broken symmetry (see FIGS. 8a to 8d).
Eine mögliche Ausführungsform zum Herstellen eines solchen Bolometers gemäß der fünften Ausführungsform wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren 7a bis 7e und 8a bis 8d beispielhaft beschrieben: A possible embodiment for producing such a bolometer according to the fifth embodiment is described below by way of example with reference to FIGS. 7a to 7e and 8a to 8d:
• (Fig. 7a) Abscheidung einer Opferschicht • (Fig. 7a) deposition of a sacrificial layer
• (Fig. 7b) Ätzung der Löcher, deren Wände später mittels beispielsweise Atomlagenabscheidung beschichtet werden können, z.B. mittels des BOSCH-Prozesses • (Fig. 7b) etching the holes whose walls later by means of, for example Atomic layer deposition can be coated, for example by means of the BOSCH process
• (Fig. 7c) Abscheidung einer ersten leitfähigen Schicht mittels beispielsweise Atomlagenabscheidung und gegebenenfalls anschließende Struktu- rierung. Abscheidung einer Opferschicht mittels Atomlagenabscheidung • (Fig. 7c) deposition of a first conductive layer by means of, for example, atomic layer deposition and optionally subsequent structuring. Deposition of a sacrificial layer by atomic layer deposition
• (Fig. 7d) Chemisch mechanisches Polieren • (Fig. 7d) Chemically mechanical polishing
• (Fig. 7e) Abscheidung einer weiteren Lage einer elektrisch leitfähigen Schicht • (Fig. 7e) deposition of another layer of an electrically conductive layer
• (Fig. 8a) Strukturierung der elektrisch leitfähigen Schicht zum Beispiel mit- tels Lithographie und reaktivem lonenätzen, wobei die zylinderförmigeStructuring of the electrically conductive layer, for example by means of lithography and reactive ion etching, the cylindrical
Symmetrie der Struktur gebrochen wird, also nur in einem Teil des Nano- tubes geätzt wird. Symmetry of the structure is broken, that is only etched in a part of the nanotube.
• (Fig. 8b) Abscheidung einer weiteren Lage einer Opferschicht mittels Atomlagenabscheidung und mittels chemischer Gasphasenabscheidung. Abscheidung und Strukturierung einer Schutz- und Sensorschicht • (Fig. 8b) deposition of a further layer of a sacrificial layer by means of atomic layer deposition and by means of chemical vapor deposition. Deposition and structuring of a protective and sensor layer
• (Fig. 8c) lonenätzen der gesamten Struktur um die Opferschicht im Lochboden zu entfernen • (Figure 8c) ion etching the entire structure to remove the sacrificial layer in the hole bottom
• (Fig. 8d) Abscheidung einer weiteren Lage einer elektrisch leitfähigen Schicht · (Fig. 8d) Strukturierung der elektrisch leitfähigen Schicht (Fig. 8d) Deposition of a further layer of an electrically conductive layer. (Fig. 8d) Structuring of the electrically conductive layer
6. Versenktes Nanotube-Bolometer 6. Submerged nanotube bolometer
In den Fig. 9a - 9e wird ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Diese dargestellte Ausführungsform des Strahlungsdetektors wird auch als versenktes Nanotube-Bolometer bezeichnet. Dieses Ausführungsbeispiel kann prinzipiell mit den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen kombiniert werden. Das in Fig. 9e) gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt das fertiggestellte Produkt. Allerdings wurde die Opferschicht 9 noch nicht entfernt. Der Abstandshalter 4 wird um eine zusätzliche Strecke 62 verlängert, welche sich in das Substrat 2 hinein erstreckt. Die Gesamtstrecke des Abstandshalter 61 kann sich also zusammensetzen aus dem Abstand in Normalenrichtung des Abstandshalters 4, ausgehend von der oberen Kante des Substrats 2 zu der Membran 3 und der zusätzlichen Wegstrecke 62, welche sich von der oberen Kante des Substrats 2 bis zur Metallisierung 63 erstreckt, welche sich in einer Vertiefung 67 des Substrats 2 befindet. Dabei wird als obere Kante die Kante des Substrats 2 bezeichnet, welche der Membran 3 zugewandt sein kann. Somit kann sich der elektrische Pfad bei der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform verlängern. Der thermische Widerstand kann damit steigen bzw. die thermische Leitfähigkeit des elektrischen Pfades sinken. FIGS. 9a-9e show a further exemplary embodiment. This illustrated embodiment of the radiation detector is also referred to as a buried nanotube bolometer. This embodiment can be combined in principle with the embodiments described so far. The embodiment shown in Fig. 9e) shows the finished product. However, the sacrificial layer 9 has not yet been removed. The spacer 4 is extended by an additional distance 62 which extends into the substrate 2. The total distance of the spacer 61 can therefore be composed of the distance in the normal direction of the spacer 4, starting from the upper edge of the substrate 2 to the diaphragm 3 and the additional path 62 which extends from the upper edge of the substrate 2 to the metallization 63, which is located in a recess 67 of the substrate 2. In this case, the edge of the substrate 2 is referred to as the upper edge, which may be facing the membrane 3. Thus, the electrical path may extend in the embodiment shown in FIG. 9. The thermal resistance can increase with it or the thermal conductivity of the electrical path can decrease.
Prinzipiell schaut ein wie in Fig. 9e) fertiggestellter Aufbau im Querschnitt in der Schnitt- fläche folgendermaßen aus. Ein Substrat 2 weist zumindest eine Vertiefung 67 auf, welche sich in dem Substrat 2 in einer Richtung weg von der Membran 3 erstreckt. Zumindest der Teil der Oberfläche des Substrats 2, welcher der Membran 3 zugewandt werden soll, kann vorteilhafterweise eine Metallisierung 64 aufweisen, welche dazu dienen kann, in einer vorteilhaften Weiterbildung einfallende elektromagnetische Strahlung, insbeson- dere Licht oder Infrarotlicht, auf die Membran 3 zurückzureflektieren. In einer Weiterbildung können die Schaltungselemente der Ausleseschaltung 6 (Engl.: Read Out Integrated Circuit, kurz: ROIC) an einer der Membran abgewandten Seite des Substrats 2 angeordnet sein. Dabei ist zumindest eine Metallisierungsschicht 65 zur Kontaktierung der Schaltungselemente miteinander auf einer Höhe zwischen der der Membran 3 zugewandten Seite des Substrats 2 bzw. der Metallisierung 64 und dem Boden der Vertiefung des Substrats 2 angeordnet. Mit dieser Metallisierungsschicht 65 können die Schaltungselemente elektrisch verbunden werden. Umgekehrt können die Schaltungselemente 6, wie z.B. Transistoren, Widerstände und Kapazitäten, in einer Höhe angeordnet sein, die tiefer liegt als der Boden der Vertiefung. Die zusätzliche Wegstrecke 62, wird ebenfalls dafür ver- wendet, den Abstandshalter 4 zu verlängern. Damit kann für den Abstandshalter 4 in Normalenrichtung eine Gesamtstrecke 61 zur Verfügung stehen, welche sich von der elektrischen Kontaktierung des Substrats 2 bis zu der Höhe erstrecken kann, an der die Membran 3 angeordnet sein kann. Der gesamte elektrische Pfad von der Membran 3 bis zu der Kontaktierung des Substrats 2 kann sich also zusammensetzen aus einer ersten Lage 15 einer elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 und dem Abstandshalter 4. Prozesstechnisch kann eine solche Struktur in einem Verfahren hergestellt werden, welches z.B. die Schritte a) bis e) umfasst und nun beschrieben wird. In principle, a construction as finished in FIG. 9e) looks like a cross section in the sectional area as follows. A substrate 2 has at least one recess 67 which extends in the substrate 2 in a direction away from the membrane 3. At least the part of the surface of the substrate 2 which is to be facing the membrane 3 can advantageously have a metallization 64, which can serve to reflect incident electromagnetic radiation, in particular light or infrared light, back onto the membrane 3 in an advantageous development. In a development, the circuit elements of the readout circuit 6 (Engl .: Read Out Integrated Circuit, ROIC: short) may be arranged on a side facing away from the membrane of the substrate 2. In this case, at least one metallization layer 65 for contacting the circuit elements with one another is arranged at a height between the side of the substrate 2 facing the membrane 3 and the metallization 64 and the bottom of the depression of the substrate 2. With this metallization layer 65, the circuit elements can be electrically connected. Conversely, the circuit elements 6, e.g. Transistors, resistors and capacitances may be located at a level lower than the bottom of the well. The additional path 62 is also used to extend the spacer 4. Thus, a total distance 61 can be available for the spacer 4 in the normal direction, which can extend from the electrical contacting of the substrate 2 to the height at which the membrane 3 can be arranged. The entire electrical path from the membrane 3 to the contacting of the substrate 2 can thus be composed of a first layer 15 of an electrically and thermally conductive layer 8 and the spacer 4. Processually, such a structure can be produced in a process which is e.g. steps a) to e) and will now be described.
Ausgangspunkt kann in einem Substrat 2 bestehen, auf welchem sich eine Metallisierung 64 befindet und in welches eine elektrische Kontaktierung für den ROIC 6 vergraben ist. Falls noch nicht vorhanden, kann auf ein fertiges Substrat 2, welches bereits eine Kontaktierung für den ROIC 6 aufweist, eine optionale Metallisierung 64 auf der Oberfläche des Substrats 2 aufgebracht, insbesondere abgeschieden, werden. Dies kann mittels ALD oder CVD geschehen. Dies kann zumindest dort geschehen, wo später die Membran 3 darüber angeordnet werden soll. In anderen Worten kann sich nun die Metallisierung 64 auf der der Membran 3 zugewandten Oberfläche des Substrats 2 befinden. Mit der optionalen Metallisierung 64 wird die Absorption von Licht durch die Membran 3 gesteigert. Prinzipiell ist der Strahlungsdetektor aber auch ohne die optionale Metallisierung 64 funktionsfähig. The starting point may consist in a substrate 2 on which a metallization 64 is located and in which an electrical contact for the ROIC 6 is buried. If not already present, an optional metallization 64 can be applied to a finished substrate 2, which already has a contact for the ROIC 6, on the surface of the substrate 2, in particular, deposited. This can be done by ALD or CVD. This can happen at least where later the membrane 3 is to be arranged above. In other words, the metallization 64 can now be located on the surface of the substrate 2 facing the membrane 3. With the optional metallization 64, the absorption of light by the membrane 3 is increased. In principle, the radiation detector is also functional without the optional metallization 64.
In diesem Prozessschritt kann (falls noch nicht vorhanden) eine Vertiefung 67 in das Substrat 2 geätzt werden, so dass die Kontaktierung 63 des Substrats 2 zugänglich ist. Dies kann aus der Richtung geschehen, von welcher der Abstandshalter 4 angebracht werden kann. Dieser kann zur Kontaktierung der Metallisierung 63 des Substrats 2 dienen und kann somit zumindest Teil der Verbindung zwischen Membran 3 und ROIC 6 sein. In this process step can (if not already present) etched a recess 67 in the substrate 2, so that the contact 63 of the substrate 2 is accessible. This can be done from the direction from which the spacer 4 can be attached. This can serve for contacting the metallization 63 of the substrate 2 and can thus be at least part of the connection between the membrane 3 and ROIC 6.
Auf die bisher beschriebene Struktur wird nun eine erste Opferschicht 9 abgeschieden, welche sowohl die elektrische Kontaktierung aus Metall 67 des Substrats 2 als auch den Reflektor 64 bedeckt. A first sacrificial layer 9, which covers both the electrical contacting of metal 67 of the substrate 2 and the reflector 64, is now deposited onto the structure described hitherto.
Nun wird in die Opferschicht 9 ein Loch 7 geätzt. Somit ist zumindest ein Teil der elektrischen Kontaktierungsfläche 63 des Substrats 2 von außen zugänglich. Beispielsweise kann das Ätzen mittels eines DRIE-Prozesses (z. B. eines Boschoder Gyro- Prozesses) oder mittels lonenätzens geschehen. Dabei sollte das Loch 7 einen Durchmesser aufweisen, so dass ein Abstandshalter 4 in dem Loch 7 aufgebracht, insbesondere abgeschieden, werden kann. Des Weiteren wird in diesem Prozessschritt vor oder nach dem Ätzen des Loches 7 die Membran 3 abgeschieden. In Reihenfolge wird zuerst eine optionale Schutzschicht 3a und anschließend auf die optionale Schutzschicht 3a eine Sensorschicht 3b aufgebracht. Dies kann beispielsweise durch Abscheidung geschehen. Die Sensorschicht 3a kann Halbleitermaterial umfassen. Now, a hole 7 is etched into the sacrificial layer 9. Thus, at least part of the electrical contacting surface 63 of the substrate 2 is accessible from outside. For example, the etching may be done by a DRIE process (eg, a Bosch or Gyro process) or by ion etching. In this case, the hole 7 should have a diameter, so that a spacer 4 applied in the hole 7, in particular, can be deposited. Furthermore, in this process step, before or after the etching of the hole 7, the membrane 3 is deposited. In order, an optional protective layer 3a is applied first, followed by a sensor layer 3b on the optional protective layer 3a. This can be done for example by deposition. The sensor layer 3a may comprise semiconductor material.
Zum Abschluss wird nun eine elektrisch und thermisch leitfähige Schicht 8, 15
Figure imgf000045_0001
abgeschieden. Somit ist die Membran 3, insbesondere die Sensorschicht 3b, elektrisch und thermisch mit der metallischen Kontaktierung 63 des Substrats 2 verbunden. Diese elektrisch und thermisch leitfähige Schicht 8,15 wird nun strukturiert. Dies kann z. B. durch Lithographie oder lonenätzen geschehen. Somit kann ein elektrischer Pfad, welcher sich von der Membran 3 bis zur Metallisierung 63 erstreckt, vorhanden sein. Da durch die Vertiefung 67 in dem Substrat 2 eine zusätzliche Wegstrecke 62 für die gesamte Wegstrecke 61 hinzukommen kann, kann sich somit der thermische Widerstand des elektrischen Pfades vergrößern bzw. der thermische Leitwert des elektrischen Pfades kann sich verringern. Beschrieben wurde somit in Fig. 9 ein Strahlungsdetektor mit einem Substrat 2 mit wiederum einer Vertiefung und mit einer Membran 3, wobei sich die Vertiefung in dem Substrat 2 in einer Richtung weg von der Membran 3 erstreckt. Der zumindest eine Abstandshalter zur Halterung der Membran 3 beabstandet von dem Substrat 2, zur elektrischen Kontak- tierung der Membran 3 und zur thermischen Isolierung der Membran 3 bezüglich des Substrats 2, erstreckt sich in die Vertiefung und ist somit bei gleichem Membran-zu- Substrat-Abstand länger als er ohne Vertiefung wäre, um einen größeren thermischen widerstand zu besitzen. Das Substrat 2 kann eine integrierte Ausleseschaltung 6 aufweisen, die Schaltungselemente aufweist, die an einer der Membran abgewandten Seite des Substrats 2 gebildet sind, wie z.B. auf der Oberfläche, oder an der Oberfläche, geschützt durch eine Passivierung oder dergleichen. Dabei kann eine Metallisierungsschicht 65 zur Kontaktierung der Schaltungselemente auf einer Höhe zwischen der der Membran 3 zugewandten Seite des Substrats 2 und dem Boden der Vertiefung des Substrats 2 angeordnet sein. Die elektrische Kontaktierungsschicht 65 verbindet oder verdrahtet die Schaltungselemente der Schaltung 6.
Finally, an electrically and thermally conductive layer 8, 15
Figure imgf000045_0001
deposited. Thus, the membrane 3, in particular the sensor layer 3b, is electrically and thermally connected to the metallic contact 63 of the substrate 2 connected. This electrically and thermally conductive layer 8,15 is now structured. This can be z. B. done by lithography or ion etching. Thus, an electrical path extending from the membrane 3 to the metallization 63 may be present. Since an additional path 62 for the entire path 61 can be added by the depression 67 in the substrate 2, the thermal resistance of the electrical path can thus increase or the thermal conductance of the electrical path can decrease. Thus, in FIG. 9, a radiation detector with a substrate 2, again with a depression and with a membrane 3, has been described, wherein the depression in the substrate 2 extends in a direction away from the membrane 3. The at least one spacer for holding the membrane 3 at a distance from the substrate 2, for electrically contacting the membrane 3 and for thermally insulating the membrane 3 with respect to the substrate 2, extends into the depression and is therefore the same membrane-to-substrate Distance longer than it would be without a depression to have a greater thermal resistance. The substrate 2 may include an integrated readout circuit 6 having circuit elements formed on a side of the substrate 2 remote from the membrane, such as on the surface, or on the surface, protected by a passivation or the like. In this case, a metallization layer 65 for contacting the circuit elements can be arranged at a height between the side of the substrate 2 facing the membrane 3 and the bottom of the depression of the substrate 2. The electrical contacting layer 65 connects or wires the circuit elements of the circuit 6.
In anderen Worten können bei dieser Ausführungsform die Nanotubes nicht auf der obersten Metall-Lage des ROIC verankert werden, sondern mittels einer zusätzlichen Ätzung auf der untersten Metall-Lage des ROIC. Auf diese Weise kann die gesamte Dicke des Back-End-of-Line für die Länge der Nanotubes genutzt werden, was die thermische Isolierung soweit verbessern kann. In other words, in this embodiment, the nanotubes can not be anchored to the topmost metal layer of the ROIC but by means of an additional etch on the bottommost metal layer of the ROIC. In this way, the entire thickness of the back-end-of-line can be used for the length of the nanotubes, which can improve the thermal insulation so far.
Eine denkbare Ausführungsform zur Herstellung eines solchen versenkten Nanotube- Bolometers ist in den Figuren 9a bis 9e beispielhaft abgebildet. A conceivable embodiment for producing such a buried nanotube bolometer is shown by way of example in FIGS. 9a to 9e.
Für alle oben beschriebenen Ausführungsbeispiele gilt, dass der zumindest eine erste Abstandshalter 4, 14, 14n eine Wandrauigkeit oder Wandwelligkeit aufweisen kann, um einen Phononentransport durch Oberflächenstreueffekte und/oder eine resultierende Wegverlängerung zu erschweren. Dabei kann die Wandwelligkeit oder Wandrauigkeit durch Scallops erreicht werden. Die Wölbung der Amplitude w der Scallops kann dabei größer als 30 nm sein. Dabei kann die Amplitude der Wölbung der Scallops so ausgebildet sein, dass die resultierende Wegeverlängerung größer als 5 % oder 10 % oder 20 % ist. For all embodiments described above, the at least one first spacer 4, 14, 14n can have a wall roughness or wall waviness, in order to promote phonon transport by means of surface scattering effects and / or a resulting surface roughness Complicate route extension. The wall ripple or wall roughness can be achieved by scallops. The curvature of the amplitude w of the scallops can be greater than 30 nm. In this case, the amplitude of the curvature of the scallops can be designed such that the resulting travel extension is greater than 5% or 10% or 20%.
Eine Wanddicke des zumindest einen Abstandshalters 4, 14, 14n kann in einem Bereich zwischen 0,1 nm und 1 μηι oder zwischen 1 nm und 0,5 μηι oder zwischen 10 nm und 100 nm liegen. Die jeweilige elektrisch und thermisch leitfähige Schicht 8 des zumindest einen Abstandshalters 4, 14, 14n kann von einer Ätzschutzschicht überzogen sein. Der Strahlungsdetektor 1 kann ein Bolometer sein. A wall thickness of the at least one spacer 4, 14, 14n may be in a range between 0.1 nm and 1 μm or between 1 nm and 0.5 μm or between 10 nm and 100 nm. The respective electrically and thermally conductive layer 8 of the at least one spacer 4, 14, 14n may be coated by an etching protection layer. The radiation detector 1 may be a bolometer.
7. Scallop-Nanotube-Bolometer Das in Fig. 10a - 10d gezeigte Ausführungsbeispiel lehrt einen Strahlungsdetektor 1 , bei welchem über einen Abstandshalter 4 bzw. eine erste Lage 15 einer elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 eine Membran 3 mit der Metallisierung 2m des Substrats 2 verbindet. Das Substrat 2 kann wiederum eine integrierte Ausleseschaltung (Engl.: Read Out Integrated Circuit, kurz: ROIC) 6 beinhalten. Bei dieser Ausführungsform, welche prinzipiell mit den anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, weist der Abstandshalter 4, der in Fig. 10 d gezeigt ist, Scallops 4s auf. Diese weisen eine vorzugsweise mikroskopische, bogenförmige Ausgestaltung auf. Durch diese bogenförmige Ausgestaltung der Scallops 4s am Rand des Abstandshalters 4 kann Phononentransport durch Oberflächenstreueffekte und/oder durch eine resultierende Wegverlängerung ver- ringert oder reduziert werden. Dabei kann die resultierende Wegeverlängerung mehr als 5 % oder 10 % oder 20 % des direkten Abstands d zwischen Enden des zumindest einen Abstandshalters 4 betragen. 7. Scallop Nanotube Bolometer The exemplary embodiment shown in FIGS. 10a-10d teaches a radiation detector 1, in which a membrane 3 with the metallization 2m of the substrate 2 via a spacer 4 or a first layer 15 of an electrically and thermally conductive layer 8 combines. The substrate 2 may in turn include an integrated readout circuit (Engl .: Read Out Integrated Circuit, ROIC) 6. In this embodiment, which in principle can be combined with the other embodiments, the spacer 4 shown in Fig. 10d has scallops 4s. These have a preferably microscopic, arcuate configuration. As a result of this arcuate configuration of the scallop 4s on the edge of the spacer 4, phonon transport can be reduced or reduced by surface scattering effects and / or by a resulting path lengthening. In this case, the resulting path lengthening can amount to more than 5% or 10% or 20% of the direct distance d between ends of the at least one spacer 4.
Eine Wölbung der Scallops kann zwischen 5 und 50 nm oder zwischen 10 und 35 nm oder zwischen 15 und 25 nm betragen. Alternativ kann eine Rauigkeit oder Welligkeit des zumindest einen Abstandshalters 4 bzw. die Wölbung der Scallops 4s eine Amplitude von größer als 30 nm aufweisen. Damit kann Phononentransport durch Oberflächenstreueffekte und/oder durch eine resultierende Wegverlängerung zu reduziert werden. Die Scallops können dabei in einem Smooth-Sidewall-Prozess hergestellt werden. Somit ver- ringert sich der thermische Leitwert des Abstandshalters 4 und damit auch der thermische Leitwert des elektrischen Pfades von der Membran 3 bis zur Metallisierung 2m des Sub- strats 2. Das fertige Strahlungsmeter 1 , welches in Fig. 10 d dargestellt ist, zeigt ein im Wesentlichen quaderförmiges Substrat 2. Auf diesem befindet sich eine Metallisierung 2m. Allerdings wurde die erste Opferschicht 9 noch nicht abgeätzt, was später noch erfolgen kann. Diese Metallisierung 2m kann elektrisch in Kontakt mit einer Membran 3 ge- bracht werden, welche sich aus einem optionalen Schutzschicht 3a und einer Sensorschicht 3b, welche darüber angeordnet ist, zusammensetzen kann. Die Kontaktierung kann über den genannten Abstandshalter 4 geschehen, welcher sich in Richtung der Normalen einer Oberfläche der Metallisierung 2m erstrecken kann und mittels einer ersten Lage 15 einer elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8, welche den ersten Ab- Standshalter 4 mit der Membran 3, insbesondere der Sensorschicht 3b, verbinden kann. A curvature of the scallops can be between 5 and 50 nm or between 10 and 35 nm or between 15 and 25 nm. Alternatively, a roughness or waviness of the at least one spacer 4 or the curvature of the scallop 4s may have an amplitude of greater than 30 nm. Thus, phonon transport can be reduced by surface scattering effects and / or by a resulting path lengthening. The scallops can be produced in a smooth sidewall process. Thus, the thermal conductance of the spacer 4 and thus also the thermal conductance of the electrical path from the diaphragm 3 to the metallization 2m of the substructure 2 are reduced. strats 2. The finished radiation meter 1, which is shown in Fig. 10 d, shows a substantially cuboidal substrate 2. On this is a metallization 2m. However, the first sacrificial layer 9 has not yet been etched, which can be done later. This metallization 2m can be brought into electrical contact with a membrane 3, which can be composed of an optional protective layer 3a and a sensor layer 3b arranged above it. The contacting can take place via the aforementioned spacer 4, which can extend in the direction of the normal of a surface of the metallization 2m and by means of a first layer 15 of an electrically and thermally conductive layer 8, which the first Ab- holder 4 with the membrane 3, in particular the sensor layer 3b, can connect.
Prozesstechnisch kann ein solches Ausführungsbeispiel in einem Verfahren mit mehreren Schritten hergestellt werden. Der Ausgangspunkt kann in einem Substrat 2 bestehen, aus dem sich wie in Fig. 10 a gezeigt eine Metallisierung 2m befindet. Die möglichen Schritte werden nun erläutert. a) Aufbringen, beispielsweise durch Abscheidung, einer Opferschicht 9 auf die Metallisierung 2m des Substrats 3 b) Aufbringen, insbesondere Abscheiden, einer Membran 3 auf die Opferschicht 9. Processually, such an embodiment can be made in a multi-step process. The starting point may consist of a substrate 2, from which, as shown in FIG. 10a, a metallization 2m is located. The possible steps will now be explained. a) applying, for example by deposition, a sacrificial layer 9 on the metallization 2m of the substrate 3 b) applying, in particular depositing, a membrane 3 on the sacrificial layer. 9
Dabei kann auf die beispielsweise plane Oberfläche der Opferschicht 9, zumindest in einem Bereich der beispielsweisen planen Oberfläche, eine optionale Schutzschicht 3a aufgebracht, insbesondere abgeschieden werden. Dies kann vorzugsweise durch ALD oder CVD geschehen. Auf die optionale Schutzschicht 3a wird im Rahmen des Aufbringens der Membran 3 eine Sensorschicht 3b aufgebracht. Dies kann durch Abscheiden geschehen. Insbesondere erfolgt das Aufbringen bzw. Abscheiden auf die optionale Schutzschicht 3b und geschieht vorzugsweise mittels ALD oder CVD. Damit ist die Sensorschicht 3b die Schicht, welche am weitesten von der Metallisierung 2m und dem Substrat 2 entfernt ist. Die optionale Schutzschicht 3b und die Sensorschicht 3a können in diesem Prozessschritt auch strukturiert werden. c) In diesem Schritt wird die erste Opferschicht 9 strukturiert. Dies kann durch Ätzens eines Lochs 7 in die erste Opferschicht 9 geschehen. Dies geschieht an der Stelle, an der die Metallisierung 2m elektrisch und mechanisch über eine elektrisch und thermisch leitfähige Schicht 15 bzw. den Abstandshalter 4 kontak- tiert werden soll. Beispielsweise kann die Strukturierung der ersten Opferschicht 9 mittels eines DRIE- (insbesondere eines Bosch- oder Gyro-) Prozess erfolgen. Dabei wird der Ätzprozess so abgewandelt, dass sich am Rand des normalerweise im Wesentlichen zylindrischen Loches 7 Scallops bilden. Als Scallops werden vorzugsweise mikroskopische, bogenförmige Wände bezeichnet. Dies dient dazu den Transport der Phononen durch Oberflächen-Streueffekte sowie durch die resultierende Wegverlängerung signifikant zu beeinflussen. Hierdurch kann ein kleiner thermischer Leitwert erreicht werden. Es sind also in dem fertigen Loch 7 in axialer Richtung hintereinander gereihte bogenförmige Ringe des im Wesentlichen zylindrischen Loches 7 vorhanden. Diese können hergestellt werden, indem relativ lange in einem konventionellen Bosch-Ätzprozess chemisch geätzt wird, so dass durch die ungerichtete Ätzrichtung am Rand des Loches 7 sich die vorzugsweise mikroskopischen, bogenförmigen Ringe ausbilden können. Wenn man nun die Ätzdauer eines konventionellen Bosch-Prozesses in den einzelnen Schritten im Vergleich zu dem konventionellen Bosch-Prozess deutlich erhöht und solche Ätzvorgänge mehrfach wiederholt, kann sich ein im Wesentlichen zylindrisches Loch 7 ausbilden, welches an den Wänden sogenannte Scallops 4s aufweisen kann. Alternativ kann ein solches Loch 7, dessen Wände Scallops 4s aufweisen, erzeugt werden, indem ein Bosch-Prozess modifiziert wird, indem zuerst in die Normalenrichtung der Metallisierung 2m durch lonenät- zen geätzt wird. Damit kann man in eine gewisse Tiefe gelangen (ca. 1Λ - 3A der Länge eines Bogens). Nun kann wieder chemisch geätzt werden, um durch das chemische Ätzen die bogenförmige Struktur am Rand des bisher geätzten Loches 7 herstellen zu können. Diese beiden Schritte können nun wiederholt werden, so dass sich ein makroskopisch im Wesentlichen zylindrisches Loch 7 ausbilden kann, welches von der äußeren Oberfläche, welche von der Metallisierung 2m auf der entfernten Seite angeordnet sein kann, bis zur Metallisierung 2m des Substrats 2 erstrecken kann. Da in dieser Variante zusätzlich durch das lonenät- zen sichergestellt werden kann, dass bei einem erneuten Ätzen der alte, d. h. bisher geätzte Bogen, nicht noch einmal chemisch nachgeätzt wird, können klarere Übergänge zwischen den einzelnen Bögen in die Normalenrichtung der Metallisierung 2m erreicht werden. In this case, an optional protective layer 3a can be applied to the, for example, planar surface of the sacrificial layer 9, at least in a region of the exemplary planar surface, in particular, be deposited. This can preferably be done by ALD or CVD. On the optional protective layer 3a, a sensor layer 3b is applied during the application of the membrane 3. This can be done by depositing. In particular, the application or deposition takes place on the optional protective layer 3b and is preferably done by means of ALD or CVD. Thus, the sensor layer 3b is the layer which is farthest from the metallization 2m and the substrate 2. The optional protective layer 3b and the sensor layer 3a can also be structured in this process step. c) In this step, the first sacrificial layer 9 is structured. This can be done by etching a hole 7 in the first sacrificial layer 9. This happens at the point where the metallization 2m electrically and mechanically via an electrically and thermally conductive layer 15 and the spacer 4 kontak- should be. For example, the structuring of the first sacrificial layer 9 can take place by means of a DRIE (in particular a Bosch or gyro) process. In this case, the etching process is modified so that form at the edge of the normally substantially cylindrical hole 7 Scallops. Scallops are preferably called microscopic arcuate walls. This serves to significantly influence the transport of the phonons through surface scattering effects as well as through the resulting path lengthening. As a result, a small thermal conductance can be achieved. So there are in the finished hole 7 in the axial direction one behind the other rowed arcuate rings of the substantially cylindrical hole 7 available. These can be produced by chemically etching in a conventional Bosch etching process for a relatively long time, so that the preferably microscopic, arcuate rings can form through the non-directional etching direction on the edge of the hole 7. If the etching time of a conventional Bosch process in the individual steps is significantly increased in comparison to the conventional Bosch process and such etching processes are repeated several times, a substantially cylindrical hole 7 can form, which may have so-called scallop 4s on the walls. Alternatively, such a hole 7, the walls of which have scallops 4s, can be created by modifying a Bosch process by first etching in the normal direction of the metallization 2m by ion etching. This allows you to reach a certain depth (about 1 Λ - 3 A of the length of an arc). Now it is again possible to chemically etch in order to be able to produce the arcuate structure at the edge of the previously etched hole 7 by the chemical etching. These two steps can now be repeated, so that a macroscopically substantially cylindrical hole 7 can form, which can extend from the outer surface, which can be arranged from the metallization 2m on the far side, to the metallization 2m of the substrate 2. Since, in this variant, it can additionally be ensured by the ion etching that the old, ie previously etched, arc is not chemically etched again in a renewed etching, clearer transitions between the individual arcs in the normal direction of the metallization 2m can be achieved.
Im diesem Prozessschritt geschieht das Aufbringen, insbesondere durch Ab- scheidung, und die Strukturierung der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8. Eine erste Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 wird abgeschieden. Diese kann die Membran 3, insbesondere die Sensorschicht 3b der Membran 3, elektrisch und thermisch mit der Metallisierung 2m verbinden. Dabei erstreckt sich die erste Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 zumindest teilweise über die nach außen gewandte Oberfläche der ersten Opferschicht 9 und über die zylindrische Wand des Loches 7. Die Abschei- dung kann vorzugsweise mittels ALD geschehen, so dass die Wände des Loches 7 inklusive der Bögen, welche die Scallops 4s bilden, mit dem abgeschiedenen Metall der ersten Lage 15 der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 beschichtet sein können. Somit bildet sich die vorzugsweise mikroskopische Sei- tenwandrauigkeit aus. Hierdurch wird Phononentransport durch Oberflächen- Streueffekte sowie durch die resultierende Wegverlängerung reduziert. Die Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 an der Oberfläche der Opferschicht 9, 10, welche von der Metallisierung 2m entfernt ist, kann so strukturiert werden, dass sich nur ein schmaler elektrischer Pfad ausbildet. Damit kann der thermische Leitwert des elektrischen Pfades von der Sensorschicht 3b bis zum Abstandshalter 4 gemäß Gleichung 4 gering gehalten werden. Durch eine geringe Breite einer elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 8 kann ein kleiner thermischer Leitwert erreicht werden. Als Endergebnis resultiert also ein Abstandshalter 4 wie er in Fig. 10d gezeigt ist. Dabeihaben Scallops 4s (wie in der Vergrößerung gezeigt) eine Länge p entlang der Richtung zwischen Membran und Substrat und eine Amplitude w der Wölbungen der Scallops gemessen in lateraler Richtung. Je größer der Quotient w/p ist, umso größer ist die resultierende Wegverlängerung des thermischen und elektrischen Weges, den das leitfähige Ma- terial in der Schnittfläche senkrecht zum Substrat definiert. Anders ausgedrückt erhöht sich die Länge, entlang der die Wand des Abstandshalters die Querschnittsfläche schneidet, relativ zu dem direkten Membran-zu-Substrat-Abstand d umso mehr, je höher w/p ist. Erfindungsgemäß kann der Quotient w/p so gewählt und durch entsprechendes implementieren von beispielsweise dem Bosch-Prozess eingestellt werden, dass die resultie- rende Wegverlängerung größer als 5 % oder 10% oder 20 % ist. Anders ausgedrückt manifestiert sich in der elektrisch leitfähigen Schicht in der Wand des Abstandshalters durch die konforme Abscheidung mittels beispielsweise ALD die Rauigkeit in der Wand des Loches der Opferschicht, wie sie durch beispielsweise den Boschprozess hervorgerufen worden ist, in einer entsprechenden Welligkeit, die zu der beschriebenen Wegverlänge- rung führt - den Scallops. Dieses Ausführungsbeispiel, bei welchem durch die Scallops 4s ein geringerer thermischer Leitwert des Abstandshalters 4 erreicht werden kann, ist mit sämtlichen anderen Ausführungsbeispielen kombinierbar. In anderen Worten kann bei dieser Ausführungsform eines Scallop-Nanotube-Bolometers der verwendete Bosch-Prozess zur Ätzung der Opferschicht derart variiert werden, dass die prozessbedingten "Scallops" die Seitenwandrauigkeit deutlich erhöhen. In diesem Fall wird der Transport der Phononen durch Oberflächenstreueffekte signifikant beeinflusst, wodurch ein kleinerer thermischer Leitwert erzielt werden kann. Zudem wird die effektive Nanotube-Länge vergrößert, was den thermischen Leitwert weiter minimiert. In this process step, the deposition takes place, in particular by deposition, and the structuring of the electrically and thermally conductive layer 8. A first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 is separated. This can connect the membrane 3, in particular the sensor layer 3b of the membrane 3, electrically and thermally with the metallization 2m. In this case, the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8 extends at least partially over the outwardly facing surface of the first sacrificial layer 9 and over the cylindrical wall of the hole 7. The deposition can preferably take place by means of ALD, so that the walls of the Hole 7 including the arcs forming the scallop 4s, may be coated with the deposited metal of the first layer 15 of the electrically and thermally conductive layer 8. Thus, the preferably microscopic side wall roughness is formed. As a result, phonon transport is reduced by surface scattering effects and by the resulting path lengthening. The position of the electrically and thermally conductive layer 8 on the surface of the sacrificial layer 9, 10, which is 2 m away from the metallization, can be structured such that only a narrow electrical path is formed. Thus, the thermal conductance of the electrical path from the sensor layer 3b to the spacer 4 can be kept low according to Equation 4. By a small width of an electrically and thermally conductive layer 8, a small thermal conductance can be achieved. The end result is thus a spacer 4 as shown in FIG. 10d. Scallops 4s (as shown in the magnification) have a length p along the direction between the membrane and the substrate and an amplitude w of the scallop bulges measured in the lateral direction. The larger the quotient w / p, the greater the resulting path lengthening of the thermal and electrical path which the conductive material defines in the section surface perpendicular to the substrate. In other words, the higher the w / p, the more the length along which the wall of the spacer intersects the cross-sectional area, relative to the direct membrane-to-substrate distance d. According to the invention, the quotient w / p can be chosen and set by implementing, for example, the Bosch process, that the resulting travel extension is greater than 5% or 10% or 20%. In other words, in the electrically conductive layer in the wall of the spacer by the conformal deposition by means of, for example, ALD, the roughness in the wall of the sacrificial layer hole, as caused by, for example, the Bosch process, manifests in a corresponding ripple to that described Path extension leads - the Scallops. This embodiment, in which a lower thermal conductivity of the spacer 4 can be achieved by the scallop 4s, can be combined with all other embodiments. In other words, in this embodiment of a scallop nanotube bolometer, the Bosch process used to etch the sacrificial layer can be varied such that the process-related "scallops" significantly increase the sidewall roughness. In this case, the transport of the phonons is significantly affected by surface scattering effects, allowing a lower thermal conductance to be achieved. In addition, the effective nanotube length is increased, which further minimizes the thermal conductance.
Eine denkbare Ausführungsform zur Herstellung eines solchen Scallop-Nanotube- Bolometers wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 10a bis 10d beispielhaft beschrieben: A conceivable embodiment for producing such a scallop nanotube bolometer will be described below by way of example with reference to FIGS. 10a to 10d:
• (Fig. 10a) Abscheidung der Opferschicht • (Fig. 10a) Deposition of the sacrificial layer
• (Fig. 10b) Abscheidung und Strukturierung eines Schutzoxides sowie einer Sensorschicht • (Fig. 10b) Deposition and structuring of a protective oxide and a sensor layer
• (Fig. 10c) Strukturierung der Opferschicht (z.B. mittels des Bosch- Prozesses) • (Figure 10c) structuring of the sacrificial layer (e.g., by the Bosch process)
• (Fig. 10d) Abscheidung und Strukturierung einer elektrisch leitenden Schicht • (Fig. 10d) Deposition and structuring of an electrically conductive layer
Zusammenfassend sind sämtliche Aspekte, Ausführungsbeispiele, Weiterbildungen und Merkmale, soweit technisch sinnvoll, miteinander kombinierbar. Es ist z. B. denkbar, dass Scallops 4s auch in den in Fig. 4 a-d, 5 a-f, 6 a-g, 7 a-j, 8 a-d und 9 a-e gezeigten Ausführungsbeispielen ausgebildet werden. Insbesondere ist denkbar, dass die einzelnen Lagen der ineinander geschachtelten Zylinder in den Ausführungsbeispielen, welche in Fig. 7 a-j oder 8 a-d dargestellt sind, mit Scallops 4s ausgebildet werden. Dies ist zumindest bei der ersten Lage 15 der Metallisierung in Fig. 7 a-j und 8 a-d möglich. In Fig. 4 a-d ist dies sowohl in dem ersten Abschnitt 4a als auch in dem zweiten Abschnitt 4b des Abstandshalters 4 möglich. In den Fig. 5 a-f und 6 a-g ist eine Ausgestaltung mit Scallops 4s bei sämtlichen Abstandshaltern möglich. Bei dem in Fig. 9 a-e dargestellten Ausführungsbeispiel ist es bei dem Abstandshalter 4 auch möglich, diesen mit bogenförmigen Scallops auszugestalten. Auch ist eine Kombination mit einem in das Substrat hinein vertieften Abstandshalter, wie in Fig. 9 a-e dargestellt, mit den anderen Ausführungsbeispielen von Fig. 4 a-d bis Fig. 8 a-d und Fig. 10 a-d möglich. In summary, all aspects, embodiments, developments and features, as far as technically feasible, can be combined with each other. It is Z. B. conceivable that Scallops 4s are also formed in the in Fig. 4 ad, 5 af, 6 ag, 7 aj, 8 ad and 9 ae embodiments shown. In particular, it is conceivable that the individual layers of the nested cylinders in the exemplary embodiments, which are shown in Fig. 7 aj or 8 ad, are formed with Scallops 4s. This is possible at least in the case of the first layer 15 of the metallization in FIGS. 7 aj and 8 ad. In Fig. 4 ad, this is possible both in the first section 4a and in the second section 4b of the spacer 4. In FIGS. 5 af and 6 ag, a configuration with scallops 4s is possible for all spacers. In the embodiment shown in Fig. 9 ae it is also possible with the spacer 4 to design this with arcuate scallops. Also, a combination with a recessed into the substrate spacers, as shown in Fig. 9 ae, with the other embodiments of Fig. 4 ad to Fig. 8 ad and Fig. 10 ad possible.
Sämtliche Aspekte, Ausführungsformen, Varianten und Weiterbildungen sind erfindungsgemäß auch möglich mit einer Membran 3, welche lediglich eine Sensorschicht 3b um- fasst, aber keine Schutzschicht 3a. Die Erfindung kann ferner in Form der folgenden Ausführungsformen realisiert sein: All aspects, embodiments, variants and developments are also possible according to the invention with a membrane 3, which comprises only one sensor layer 3b, but no protective layer 3a. The invention may be further realized in the form of the following embodiments:
1 . Strahlungsdetektor (1 ) aufweisend: 1 . Radiation detector (1) comprising:
- ein Substrat (2) und eine Membran (3),  a substrate (2) and a membrane (3),
- zumindest einen Abstandshalter (4) zur Halterung der Membran (3) beabstandet von dem Substrat (2), zur elektrischen Kontaktierung der Membran (3) und zur thermischen Isolierung der Membran (3) bezüglich des Substrats (2),  at least one spacer (4) for holding the membrane (3) at a distance from the substrate (2), for electrically contacting the membrane (3) and for thermally insulating the membrane (3) with respect to the substrate (2),
wobei in einer Richtung zwischen Substrat (2) und Membran (3) der zumindest eine Abstandshalter (4) in einen ersten Abschnitt (4a) und einen zweiten Abschnitt (4b) gegliedert ist, deren Länge jeweils weniger als einen Abstand zwischen Sub- strat (2) und Membran (3) überbrückt,  wherein in one direction between substrate (2) and membrane (3) the at least one spacer (4) is divided into a first section (4a) and a second section (4b) whose length is in each case less than a distance between substrate ( 2) and membrane (3) bridged,
wobei der erste und zweite Abschnitt (4a, 4b) lateral zueinander versetzt und über ein lateral verlaufendes Element (5) verbunden sind, so dass der erste und der zweite Abschnitt (4a, 4b) über das lateral verlaufende Element (5) elektrisch in Reihe geschaltet sind,  wherein the first and second portions (4a, 4b) are laterally offset from each other and connected by a laterally extending member (5) so that the first and second portions (4a, 4b) are electrically connected in series via the laterally extending member (5) are switched,
und wobei das lateral verlaufende Element (5) weniger oder gleich zu einem thermischen Widerstand des zumindest einen Abstandshalters (4) beiträgt bei als eine Summe der thermischen Widerstände des ersten und zweiten Abschnitts (4a, 4b).  and wherein the laterally extending element (5) contributes less than or equal to a thermal resistance of the at least one spacer (4) as a sum of the thermal resistances of the first and second sections (4a, 4b).
2. Strahlungsdetektor (1 ) gemäß Ausführungsform 1 , wobei ein Querschnitt elektrisch und thermisch leitfähigen Materials (8) des ersten und zweiten Abschnitts (4a, 4b) kleiner oder gleich als 7 μηι2 oder kleiner oder gleich als 3 μηι2 oder kleiner oder gleich als 0,8 μηι2 ist. 2. Radiation detector (1) according to embodiment 1, wherein a cross-section of electrically and thermally conductive material (8) of the first and second sections (4a, 4b) is less than or equal to 7 μηι 2 or less than or equal to 3 μηι 2 or less than or equal as 0.8 μηι 2 .
3. Strahlungsdetektor (1 ) gemäß Ausführungsform 1 oder 2, wobei das lateral verlaufen- de Element (5) mehr als 25% des Abstands oder mehr als 30 % des Abstands oder mehr als 45 % des Abstands von sowohl dem Substrat (2) als auch der Membran (3) entfernt oder im Wesentlichen mittig zwischen Substrat (2) und Membran (3) angeordnet ist, oder wobei das lateral verlaufende Element (5) zwischen der Membran (3) und dem Substrat (2) in einem Abstand zwischen 1 und 2,5 μηι von der Membran (3) und/oder von dem Substrat mehr als 2,5 μηι entfernt angeordnet ist. 3. A radiation detector (1) according to embodiment 1 or 2, wherein the laterally extending element (5) is more than 25% of the distance or more than 30% of the distance or more than 45% of the distance of both the substrate (2) also the membrane (3) is removed or arranged substantially centrally between substrate (2) and membrane (3), or wherein the laterally extending element (5) between the membrane (3) and the substrate (2) at a distance between 1 and 2.5 μηι of the membrane (3) and / or more than 2.5 μηι away from the substrate is arranged.
Strahlungsdetektor (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das lateral verlaufende Element (5) als Reflektor (5a) für einfallende elektromagnetische Strahlung ausgebildet ist. Radiation detector (1) according to one of the preceding embodiments, wherein the laterally extending element (5) is designed as a reflector (5a) for incident electromagnetic radiation.
Strahlungsdetektor (1 ) aufweisend Radiation detector (1) having
- ein Substrat (2) und eine Membran (3),  a substrate (2) and a membrane (3),
- zumindest einen Abstandshalter (14) zur Halterung der Membran (3) beabstandet von dem Substrat (2), zur elektrischen Kontaktierung der Membran (3) und zur thermischen Isolierung der Membran (3) bezüglich des Substrats (2), wobei der zumindest eine Abstandshalter (14) eine elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) aufweist, die sich in einer Schnittfläche senkrecht zum Substrat (2) schlei- fenförmig durch den zumindest einen Abstandshalter (14) erstreckt, so dass ein elektrischer Pfad durch den zumindest einen Abstandshalter (14), über den die Membran (3) kontaktiert ist, länger als ein Abstand zwischen Substrat (2) und Membran (3) ist.  - At least one spacer (14) for holding the membrane (3) spaced from the substrate (2), for electrically contacting the membrane (3) and for thermal insulation of the membrane (3) with respect to the substrate (2), wherein the at least one Spacer (14) has an electrically and thermally conductive layer (8) which extends in a cut surface perpendicular to the substrate (2) loop-shaped through the at least one spacer (14), so that an electrical path through the at least one spacer ( 14), over which the membrane (3) is contacted, is longer than a distance between the substrate (2) and membrane (3).
Strahlungsdetektor (1 ) gemäß Ausführungsform 5, wobei der zumindest eine Abstandshalter (14) aus einer Reihe von lateral beabstandeten Säulen gebildet ist, die paarweise an ihren oberen Enden oder unteren Enden verbunden sind, wobei zumindest zwei Säulen über ein lateral verlaufendes Element (5) an ihrem oberen oder unteren Ende verbunden sind. A radiation detector (1) according to embodiment 5, wherein the at least one spacer (14) is formed of a series of laterally spaced pillars connected in pairs at their upper ends or lower ends, at least two pillars extending over a laterally extending element (5). connected at its upper or lower end.
Strahlungsdetektor gemäß Ausführungsform 6, wobei das lateral verlaufende Element (5), zwischen 10 % und 50 % oder zwischen 20 und 40 % oder zwischen 25 und 30 % des Abstandes zwischen Membran (3) und Substrat (2) vom Substrat (2) entfernt angeordnet ist, oder wobei das lateral verlaufende Element (5) zwischen der Membran (3) und dem Substrat (2) in einem Abstand zwischen 1 und 2,5 μηι von der Membran (3) und/oder von dem Substrat mehr als 2,5 μηι entfernt angeordnet ist. Strahlungsdetektor (1 ) gemäß einem der Ausführungsformen 6 oder 7, wobei das lateral verlaufende Element (5) sich zumindest teilweise unter der Membran (3) erstreckt, um einen Reflektor zu bilden. Strahlungsdetektor (1 ) gemäß Ausführungsform 6, wobei das lateral verlaufende Element (5) gleich oder weiter von dem Substrat (2) beabstandet ist als die Membran (3). Strahlungsdetektor (1 ) gemäß einem der Ausführungsformen 2 bis 4 oder 6 bis 9, wobei das lateral verlaufendes Element (5) als Steg ausgebildet ist, dessen Länge min- destens das 2-fache seiner Breite oder mehr als das 5- oder 10- oder 20-fache der Breite beträgt. Strahlungsdetektor (1 ) gemäß Ausführungsform 5, wobei der zumindest eine Abstandshalter (14) als eine Säule ausgebildet ist, in deren Wand die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) gefaltet angeordnet ist. Strahlungsdetektor (1 ) gemäß Ausführungsform 1 1 , wobei in der Wand der Säule (45) die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) gefaltet so angeordnet ist, dass in einer Schnittfläche, die längs und durch die Säule verläuft, die elektrisch und ther- misch leitfähige Schicht zwei Schleifen bildet. Strahlungsdetektor (1 ) gemäß Ausführungsform 1 1 , wobei in einem Querschnitt der Säule (45) die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) zumindest drei Ringe (45r) bildet und Zwischenräume (45zw) zwischen den Ringen (45r) zu Hohlräumen gehören, die an einem dem Substrat (2) abgewandten Ende zumindest teilweise geöffnet sind. Strahlungsdetektor (1 ), aufweisend: Radiation detector according to embodiment 6, wherein the laterally extending element (5) removes between 10% and 50% or between 20 and 40% or between 25 and 30% of the distance between membrane (3) and substrate (2) from the substrate (2) is arranged, or wherein the laterally extending element (5) between the membrane (3) and the substrate (2) at a distance between 1 and 2.5 μηι from the membrane (3) and / or from the substrate more than 2, 5 μηι is arranged away. A radiation detector (1) according to any one of embodiments 6 or 7, wherein the laterally extending member (5) extends at least partially under the diaphragm (3) to form a reflector. A radiation detector (1) according to embodiment 6, wherein the laterally extending element (5) is equidistant or farther from the substrate (2) than the membrane (3). Radiation detector (1) according to one of the embodiments 2 to 4 or 6 to 9, wherein the laterally extending element (5) is designed as a web whose length is at least 2 times its width or more than the 5 or 10 or 20 times the width is. Radiation detector (1) according to embodiment 5, wherein the at least one spacer (14) is formed as a column, in the wall of which the electrically and thermally conductive layer (8) is arranged folded. Radiation detector (1) according to embodiment 1 1, wherein in the wall of the column (45), the electrically and thermally conductive layer (8) folded is arranged so that in a sectional surface which extends longitudinally and through the column, the electrically and thermally mixed conductive layer forms two loops. Radiation detector (1) according to embodiment 1 1, wherein in a cross section of the column (45) the electrically and thermally conductive layer (8) at least three rings (45r) forms and spaces (45zw) between the rings (45r) to cavities, the are at least partially open at an end facing away from the substrate (2). Radiation detector (1), comprising:
-ein Substrat (2) mit einer Vertiefung, a substrate (2) with a depression,
-eine Membran (3), a membrane (3),
wobei sich die Vertiefung in dem Substrat (2) in einer Richtung weg von der Membran (3) erstreckt, the depression in the substrate (2) extending in a direction away from the membrane (3),
-und zumindest einen Abstandshalter (4, 14) zur Halterung der Membran (3) beabstandet von dem Substrat (2), zur elektrischen Kontaktierung der Membran (3) und zur thermischen Isolierung der Membran (3) bezüglich des Substrats (2), wobei der zumindest eine Abstandshalter (4, 14) sich in die Vertiefung erstreckt. and at least one spacer (4, 14) for holding the membrane (3) spaced from the substrate (2), for electrically contacting the membrane (3) and for thermal insulation of the membrane (3) with respect to the substrate (2), wherein the at least one spacer (4, 14) extends into the recess.
15. Strahlungsdetektor gemäß Ausführungsform 14, wobei das Substrat (2) eine integrierte Ausleseschaltung (6) aufweist, die Schaltungselemente aufweist, die an einer der Membran abgewandten Seite des Substrats (2) gebildet sind,, wobei eine Metallisierungsschicht (65) zur elektrischen Verbindung der Schaltungselemente miteinander auf einer Höhe zwischen der der Membran (3) zugewandten Seite des Substrats (2) und dem Boden der Vertiefung des Substrats (2) angeordnet ist. 16. Strahlungsdetektor (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der zumindest eine Abstandshalter (4, 14, 14n) eine Rauigkeit oder Welligkeit mit einer Amplitude von größer als 30 nm aufweist, um Phononentransport durch Oberflä- chenstreueffekte und/oder durch eine resultierende Wegverlängerung zu reduzieren. 17. Strahlungsdetektor (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei eine Wanddicke des zumindest einen Abstandshalters (4, 14, 14n) in einem Bereich zwischen 0,1 nm und 1 μηι oder zwischen 1 nm und 0,5 μηι oder zwischen 10 nm und 100 nm liegt. 18. Strahlungsdetektor (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) des zumindest einen Abstandshalters von einer Ätzschutzschicht überzogen ist. 15. Radiation detector according to embodiment 14, wherein the substrate (2) has an integrated read-out circuit (6) which has circuit elements which are formed on a side of the substrate (2) facing away from the membrane, wherein a metallization layer (65) for electrical connection the circuit elements are arranged at a height between the side of the substrate (2) facing the membrane (3) and the bottom of the recess of the substrate (2). 16. Radiation detector (1) according to one of the preceding embodiments, wherein the at least one spacer (4, 14, 14n) has a roughness or waviness with an amplitude of greater than 30 nm, phonon transport by surface scattering effects and / or by a resulting To reduce path lengthening. 17. Radiation detector (1) according to one of the preceding embodiments, wherein a wall thickness of the at least one spacer (4, 14, 14n) in a range between 0.1 nm and 1 μηι or between 1 nm and 0.5 μηι or between 10 nm and 100 nm. 18. Radiation detector (1) according to one of the preceding embodiments, wherein the electrically and thermally conductive layer (8) of the at least one spacer is coated by an etching protective layer.
19. Strahlungsdetektor (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Strahlungsdetektor (1 ) ein Bolometer ist. 19. A radiation detector (1) according to one of the preceding embodiments, wherein the radiation detector (1) is a bolometer.
20. Strahlungsdetektor (1 ) aufweisend: 20. Radiation detector (1) comprising:
- ein Substrat (2) und eine Membran (3),  a substrate (2) and a membrane (3),
- zumindest einen Abstandshalter (14) zur Halterung der Membran (3) beabstandet von dem Substrat (2), zur elektrischen Kontaktierung der Membran (3) und zur thermischen Isolierung der Membran (3) bezüglich des Substrats (2), wobei der zumindest eine Abstandshalter (4, 14, 14n) eine Rauigkeit und/oder Welligkeit mit einer Amplitude (w) von größer als 30 nm aufweist, um Phononentransport durch Oberflächenstreueffekte und/oder durch die resultierende Wegverlängerung zu reduzieren. 21 . Strahlungsdetektor (1 ) gemäß Ausführungsform 20, wobei die Wandrauigkeit oder Wandwelligkeit durch Scallops erreicht wird. 22. Strahlungsdetektor gemäß Ausführungsform 21 , wobei eine Amplitude der Wölbung der Scallops größer als 30 nm ist. - At least one spacer (14) for holding the membrane (3) spaced from the substrate (2), for electrically contacting the membrane (3) and for thermal insulation of the membrane (3) with respect to the substrate (2), wherein the at least one Spacer (4, 14, 14n) has a roughness and / or waviness with an amplitude (w) of greater than 30 nm in order to reduce phonon transport by surface scattering effects and / or by the resulting path extension. 21. Radiation detector (1) according to embodiment 20, wherein the wall roughness or wall waviness is achieved by scallops. 22. A radiation detector according to embodiment 21, wherein an amplitude of the curvature of the scallop is greater than 30 nm.
23. Strahlungsdetektor gemäß Ausführungsform 21 oder 22, wobei eine Amplitude der Wölbung der Scallops so ausgebildet ist, dass die resultierende Wegverlängerung größer als 5 % oder 10 % oder 20 % ist. 23. A radiation detector according to embodiment 21 or 22, wherein an amplitude of the curvature of the scallop is formed so that the resulting path extension is greater than 5% or 10% or 20%.
24. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektor (1 ) gemäß einem der Ausführungsformen 1 bis 4, wobei der erste und der zweite Abschnitt (4a, 4b) jeweils mittels ALD in Öffnungen einer ersten und/oder zweiten Opferschicht (9, 10) hergestellt wer- den. 24. A method for producing a radiation detector (1) according to one of embodiments 1 to 4, wherein the first and the second section (4a, 4b) are respectively produced by means of ALD in openings of a first and / or second sacrificial layer (9, 10). the.
25. Verfahren gemäß Ausführungsform 24, wobei der erste und der zweite Abschnitt (4a, 4b) durch Ätzen eines Lochs (7) in die erste und/oder zweite Opferschicht (9, 10) hergestellt werden, wobei das Ätzen mittels eines DRIE-Prozess geschieht, wobei als DRIE-Prozess ein Bosch- und/oder Kyroprozess genutzt wird, so dass in der ersten und/oder zweiten Opferschicht (9, 10) Scallops ausgebildet werden. 25. The method of embodiment 24, wherein the first and second portions (4a, 4b) are made by etching a hole (7) in the first and / or second sacrificial layers (9, 10), wherein the etching is by a DRIE process happens, as a DRIE process a Bosch and / or Kyroprozess is used, so that in the first and / or second sacrificial layer (9, 10) Scallops are formed.
26. Verfahren gemäß Ausführungsform 24 oder 25, aufweisend folgende Verfahrensschritte: 26. Method according to embodiment 24 or 25, comprising the following method steps:
-Strukturierung einer ersten Opferschicht (9) umfassend das Ätzen eines Lochs (7) -Strukturierung a first sacrificial layer (9) comprising the etching of a hole (7)
-Abscheiden einer ersten Lage an leitfähigem Material zur Erzeugung einer ersten leitfähigen Schicht (15), Depositing a first layer of conductive material to form a first conductive layer (15),
-Strukturierung der ersten Lage an leitfähigem Material zur Erzeugung einer ersten leitfähigen Schicht (15) zur Erzeugung des lateral verlaufenden Elements (5), -Abscheiden einer zweiten Opferschicht (10),  Structuring of the first layer of conductive material to produce a first conductive layer (15) for producing the laterally extending element (5), depositing a second sacrificial layer (10),
-Ätzen eines Lochs (7) in die zweite Opferschicht (10) für einen Zugang zum lateral verlaufenden Element (5),  Etching a hole (7) into the second sacrificial layer (10) for access to the laterally extending element (5),
-Abscheiden einer zweiten Lage an leitfähigem Material zur Erzeugung einer zweiten leitfähigen Schicht (25),  Depositing a second layer of conductive material to form a second conductive layer (25),
-Strukturierung der zweiten Lage an leitfähigem Material 27. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ausführungsformen 5-13, wobei die elektrisch und thermisch leitfähige, schleifenförmige Schicht (8) durch den ersten Abstandhalter (14) mittels ALD und einem Opferschichtverfahren hergestellt wird, wobei eine erste und zumindest eine zweite Opferschicht (9, 10, 1 1 ) abgeschieden werden, mit welchen die Form der schleifenförmigen elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) erzeugt wird. -Strukturierung the second layer of conductive material 27. A method of manufacturing a radiation detector (1) according to any one of Embodiments 5-13, wherein the electrically and thermally conductive loop-shaped layer (8) is produced by the first spacer (14) by ALD and a sacrificial layer method, wherein a first and at least a second sacrificial layer (9, 10, 1 1) are deposited, with which the shape of the loop-shaped electrically and thermally conductive layer (8) is produced.
28. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß Ausführungsform 27, wobei die erste und/oder zumindest eine zweite Opferschicht (9, 10) strukturiert wer- den durch Ätzen mindestens eines Lochs (7) in die erste und/oder zumindest eine zweite Opferschicht (9, 10, 1 1 ), so dass eine erste, zweite und/oder dritte Lage (15, 25, 35) der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (8) abgeschieden werden kann. 29. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß Ausführungsform 27 oder 28, wobei die erste und/oder zumindest eine weitere, zweite Opferschicht (9, 10, 1 1 ) durch ALD abgeschieden wird. 28. A method for producing a radiation detector (1) according to embodiment 27, wherein the first and / or at least one second sacrificial layer (9, 10) are structured by etching at least one hole (7) in the first and / or at least one second Sacrificial layer (9, 10, 1 1), so that a first, second and / or third layer (15, 25, 35) of the electrically and thermally conductive layer (8) can be deposited. 29. A method for producing a radiation detector (1) according to embodiment 27 or 28, wherein the first and / or at least one further, second sacrificial layer (9, 10, 1 1) is deposited by ALD.
30. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ausfüh- rungsformen 27-29, wobei die erste und/oder zumindest eine weitere zweite Opferschicht (9, 10, 1 1 ) mittels eines Boschprozesses strukturiert werden und/oder dass die Abscheidung der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (8) mittels Atomic Layer Deposition, Chemical Vapor Depostion und/oder Physical Vapor Deposition geschieht. 31 . Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ausführungsformen 27-30, wobei zur elektrischen Kontaktierung des Substrats (2) der mindestens eine erste Abstandshalter (14) abgeschieden wird, welcher sich aus einer Reihe von lateral beabstandeten Säulen zusammensetzt, die paarweise an ihren oberen Enden oder unteren Enden verbunden sind, wobei zumindest zwei Säulen des mindestens einen Abstandshalters (14) über ein lateral verlaufendes Element (5) nach unten beim Abscheiden begrenzt werden. 30. A method for producing a radiation detector (1) according to one of the embodiments 27-29, wherein the first and / or at least one further second sacrificial layer (9, 10, 1 1) are structured by means of a Bosch process and / or that the deposition the electrically and thermally conductive layer (8) by means of atomic layer deposition, chemical vapor deposition and / or physical vapor deposition happens. 31. Method for producing a radiation detector (1) according to one of the embodiments 27-30, wherein for electrically contacting the substrate (2) the at least one first spacer (14) is formed, which is composed of a series of laterally spaced columns which in pairs their upper ends or lower ends are connected, wherein at least two columns of the at least one spacer (14) are bounded by a laterally extending element (5) downwards during deposition.
32. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ausführungsformen 27-31 , wobei die Membran (3) durch zumindest eines der lateral verlau- fenden Elemente (5) elektrisch kontaktiert wird durch Abscheiden einer ersten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (15) auf die erste Opferschicht (9). Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektor (1 ) gemäß einem der Ausfüh- rungsformen 27-32, wobei der zumindest eine Abstandshalter (14) in einem mehrstufigen Opferschichtverfahren erzeugt wird, wobei der zumindest eine Abstandshalter (14) als Säule abgeschieden wird bei der in dem mehrstufigen Verfahren an einer Wand der Säule die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) gefaltet abgeschieden wird. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß Ausführungsform 33, aufweisend: 32. A method for producing a radiation detector (1) according to any one of embodiments 27-31, wherein the membrane (3) by at least one of the laterally fenden elements (5) is electrically contacted by depositing a first layer of the electrically and thermally conductive layer (15) on the first sacrificial layer (9). A method for producing a radiation detector (1) according to one of the embodiments 27-32, wherein the at least one spacer (14) is produced in a multi-stage sacrificial layer method, wherein the at least one spacer (14) is deposited as a column in the multi-stage Method on a wall of the column, the electrically and thermally conductive layer (8) is deposited folded. A method of manufacturing a radiation detector (1) according to embodiment 33, comprising:
-Abscheiden einer ersten Opferschicht (9) auf dem Substrat (2),  Depositing a first sacrificial layer (9) on the substrate (2),
-Ätzen von mindestens einem Loch (7) in die erste Opferschicht (9), Etching at least one hole (7) into the first sacrificial layer (9),
-Abscheidung einer ersten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (15) zur Herstellung des ersten Rings (45r) des ersten Abstandshalters (14) und anschließende Abscheidung der zweiten Opferschicht (10), Depositing a first layer of the electrically and thermally conductive layer (15) to produce the first ring (45r) of the first spacer (14) and then depositing the second sacrificial layer (10),
-Abscheidung einer zweiten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (25) zur Herstellung des zweiten Rings (45r) der Säule (45),  Depositing a second layer of the electrically and thermally conductive layer (25) to produce the second ring (45r) of the column (45),
- Abscheidung einer weiteren, zweiten Opferschicht (1 1 ), Deposition of a further, second sacrificial layer (11),
-Abscheiden einer dritten Lage elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (35), und -Strukturierung der dritten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (35). Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß Ausführungsform 34, aufweisend: vor, nach oder während der Strukturierung der dritten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (35) ein Entfernen der dritten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (35) im Lochboden erfolgt, so dass sich in besagter Schnittfläche auf einer Seite einer Achse (z) des ersten Abstandshalters (14) der elektrische Pfad bilden kann. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ausführungsformen 34 oder 35, wobei das Entfernen der zweiten und/oder dritten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (25, 35) im Lochboden durch lonenätzen geschieht. 37. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß Ausführungsform 34, wobei die zweite Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (25) in einem zusätzlichen Schritt, welcher direkt nach dem Abscheiden erfolgt, selektiv strukturiert wird, z.B. mittels Lithographie und/oder reaktivem lonenätzen, wobei die zylinderförmige Symmetrie der Struktur gebrochen wird, indem lediglich ein Teil der zweiten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (25) beim Strukturieren entfernt wird. Depositing a third layer of electrically and thermally conductive layer (35), and structuring the third layer of the electrically and thermally conductive layer (35). Method for producing a radiation detector (1) according to embodiment 34, comprising: before, after or during structuring of the third layer of the electrically and thermally conductive layer (35) removing the third layer of the electrically and thermally conductive layer (35) in the hole bottom such that the electrical path can form in said sectional area on one side of an axis (z) of the first spacer (14). Method for producing a radiation detector (1) according to one of the embodiments 34 or 35, wherein the removal of the second and / or third layer of the electrically and thermally conductive layer (25, 35) takes place in the hole bottom by ion etching. 37. A method for producing a radiation detector (1) according to embodiment 34, wherein the second layer of the electrically and thermally conductive layer (25) in an additional step, which takes place directly after deposition, is selectively structured, for example by means of lithography and / or reactive ion etching, wherein the cylindrical symmetry of the structure is refracted by only a portion of the second layer of the electrically and thermally conductive layer (25) is removed during structuring.
38. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ausführungsformen 34-37, wobei nach dem Abscheiden der ersten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (15) und Abscheiden der zweiten Opferschicht (10), aber vor dem Abscheiden der zweiten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (25), ein chemisch mechanisches Polieren der Oberfläche des Strahlungsde- tektors (1 ) geschieht. 38. A method for producing a radiation detector (1) according to one of the embodiments 34-37, wherein after depositing the first layer of the electrically and thermally conductive layer (15) and depositing the second sacrificial layer (10), but before depositing the second layer the electrically and thermally conductive layer (25), a chemical mechanical polishing of the surface of the radiation detector (1) takes place.
39. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ausführungsformen 25-38, wobei die Strukturierung der Lagen der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (15, 25, 35) mittels Lithographie und/oder reaktivem lonenätzen geschieht. 39. A method for producing a radiation detector (1) according to any one of embodiments 25-38, wherein the structuring of the layers of the electrically and thermally conductive layer (15, 25, 35) by means of lithography and / or reactive ion etching is done.
40. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) nach einem der Ausführungsformen 25-39, wobei nach dem Abscheiden der ersten, zweiten oder weiteren, zweiten Opferschicht (9,10, 1 1 ) eine, vorzugsweise in Reihenfolge, Schutz- und/oder Sensor- Schicht (3a, 3b), welche die Membran (3) bilden, abgeschieden werden. 40. A method for producing a radiation detector (1) according to one of embodiments 25-39, wherein after the deposition of the first, second or further, second sacrificial layer (9,10, 1 1) one, preferably in order, protective and / or Sensor layer (3a, 3b), which form the membrane (3) are deposited.
41 . Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ausführungsformen 14 bis 23, wobei eine elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (8), welche den zumindest einen Abstandshalter (14) bildet, bis zu der oder in die Vertie- fung abgeschieden wird. 41. Method for producing a radiation detector (1) according to one of embodiments 14 to 23, wherein an electrically and thermally conductive layer (8) which forms the at least one spacer (14) is deposited up to or into the recess.
42. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors gemäß einem der Ausführungsformen 20 bis 23, wobei während der Herstellung Löcher (7) für die Abscheidung von Abstandshaltern (14) so in eine Opferschicht (9) auf dem Substrat (2) geätzt werden, so dass die Abstandshalter (14) nach dem Abscheiden in die Löcher (7) eine Wand- rauigkeit oder Welligkeit aufweisen um Phononentransport durch Oberflächenstreuef- fekte und/oder durch eine resultierende Wegverlängerung zu reduzieren. 42. A method for producing a radiation detector according to any one of embodiments 20 to 23, wherein during manufacture holes (7) for the deposition of Spacers (14) are thus etched into a sacrificial layer (9) on the substrate (2) so that the spacers (14) have a wall roughness or waviness after deposition into the holes (7) for phonon transport by surface scattering effects and / or reduce by a resulting path extension.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ausführungsformen 21 bis 42,wobei auf den zumindest einen Abstandshalter (14) und/oder die einzelnen Lagen der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (15, 25, 35) eine Ätzschutzschicht abgeschieden wird. Method for producing a radiation detector (1) according to one of the embodiments 21 to 42, wherein an etching protection layer is deposited on the at least one spacer (14) and / or the individual layers of the electrically and thermally conductive layer (15, 25, 35).

Claims

Patentansprüche claims
Strahlungsdetektor (1 ) aufweisend Radiation detector (1) having
- ein Substrat (2) und eine Membran (3)  a substrate (2) and a membrane (3)
- zumindest einen als Nanotube ausgeführten Abstandshalter (4) zur Halterung der Membran (3) beabstandet von dem Substrat (2), zur elektrischen Kontaktierung der Membran (3) und zur thermischen Isolierung der Membran (3) bezüglich des Substrats (2),  at least one nanotube spacer (4) for supporting the membrane (3) spaced from the substrate (2), for electrically contacting the membrane (3) and for thermally insulating the membrane (3) with respect to the substrate (2),
wobei in einer Richtung zwischen Substrat (2) und Membran (3) der als Nanotube ausgeführte Abstandshalter (4) in einen ersten Abschnitt (4a) und einen zweiten Abschnitt (4b) gegliedert ist, deren Länge jeweils weniger als einen Abstand zwischen Substrat (2) und Membran (3) überbrückt,  wherein in one direction between substrate (2) and membrane (3) the nanotube spacer (4) is divided into a first section (4a) and a second section (4b) whose length is less than a distance between substrate (2 ) and membrane (3) bridged,
wobei der erste und zweite Abschnitt (4a, 4b) lateral zueinander versetzt und über ein lateral verlaufendes Element (5) verbunden sind, so dass der erste und der zweite Abschnitt (4a, 4b) über das lateral verlaufende Element (5) elektrisch in Reihe geschaltet sind, und  wherein the first and second portions (4a, 4b) are laterally offset from each other and connected by a laterally extending member (5) so that the first and second portions (4a, 4b) are electrically connected in series via the laterally extending member (5) are switched, and
wobei das lateral verlaufende Element (5) weniger oder gleich zu einem thermischen Widerstand des als Nanotube ausgeführten Abstandshalters (4) beiträgt als eine Summe der thermischen Widerstände des ersten und zweiten Abschnitts (4a, 4b).  wherein the laterally extending element (5) contributes less than or equal to a thermal resistance of the nanotube spacer (4) as a sum of the thermal resistances of the first and second sections (4a, 4b).
Strahlungsdetektor (1 ) gemäß Anspruch 1 , wobei ein Querschnitt elektrisch und thermisch leitfähigen Materials (8) des ersten und zweiten Abschnitts (4a, 4b) kleiner oder gleich als 7 μηι2 oder kleiner oder gleich als 3 μηι2 oder kleiner oder gleich als 0,8 μηι2 ist. Radiation detector (1) according to claim 1, wherein a cross-section of electrically and thermally conductive material (8) of the first and second sections (4a, 4b) is less than or equal to 7 μηι 2 or less than or equal to 3 μηι 2 or less than or equal to 0 , 8 μηι 2 is.
Strahlungsdetektor (1 ) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das lateral verlaufende Element (5) mehr als 25% des Abstands oder mehr als 30 % des Abstands oder mehr als 45 % des Abstands von sowohl dem Substrat (2) als auch der Membran (3) entfernt oder im Wesentlichen mittig zwischen Substrat (2) und Membran (3) angeordnet ist, oder wobei das lateral verlaufende Element (5) zwischen der Membran (3) und dem Substrat (2) in einem Abstand zwischen 1 und 2,5 μηι von der Membran (3) und/oder von dem Substrat mehr als 2,5 μηι entfernt angeordnet ist. A radiation detector (1) according to claim 1 or 2, wherein the laterally extending element (5) is more than 25% of the distance or more than 30% of the distance or more than 45% of the distance of both the substrate (2) and the membrane (Fig. 3) or substantially midway between the substrate (2) and membrane (3), or wherein the laterally extending element (5) between the membrane (3) and the substrate (2) is spaced between 1 and 2.5 μηι of the membrane (3) and / or more than 2.5 μηι away from the substrate is arranged.
Strahlungsdetektor (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das lateral verlaufende Element (5) als Reflektor (5a) für einfallende elektromagnetische Strahlung ausgebildet ist. Radiation detector (1) according to one of the preceding claims, wherein the laterally extending element (5) is designed as a reflector (5a) for incident electromagnetic radiation.
Strahlungsdetektor (1 ) aufweisend Radiation detector (1) having
- ein Substrat (2) und eine Membran (3)  a substrate (2) and a membrane (3)
- zumindest einen Abstandshalter (14) zur Halterung der Membran (3) beabstandet von dem Substrat (2), zur elektrischen Kontaktierung der Membran (3) und zur thermischen Isolierung der Membran (3) bezüglich des Substrats (2), wobei der zumindest eine Abstandshalter (14) eine elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) aufweist, die sich in einer Schnittfläche senkrecht zum Substrat (2) schlei- fenförmig durch den zumindest einen Abstandshalter (14) erstreckt, so dass ein elektrischer Pfad durch den zumindest einen Abstandshalter (14), über den die Membran (3) kontaktiert ist, länger als ein Abstand zwischen Substrat (2) und Membran (3) ist, wobei der Abstandshalter (14) aus einer Reihe von lateral beabstandeten Säulen (14z) gebildet ist, die paarweise an ihren dem Substrat (2) zugewandten unteren Enden verbunden sind, wobei zumindest zwei Säulen (14z) über ein lateral verlaufendes Element (5) an ihrem dem Substrat (2) zugewandten unteren Ende verbunden sind.  - At least one spacer (14) for holding the membrane (3) spaced from the substrate (2), for electrically contacting the membrane (3) and for thermal insulation of the membrane (3) with respect to the substrate (2), wherein the at least one Spacer (14) has an electrically and thermally conductive layer (8) which extends in a cut surface perpendicular to the substrate (2) loop-shaped through the at least one spacer (14), so that an electrical path through the at least one spacer ( 14) over which the membrane (3) is contacted is longer than a distance between substrate (2) and membrane (3), said spacer (14) being formed of a series of laterally spaced columns (14z) arranged in pairs are connected at their lower ends facing the substrate (2), wherein at least two columns (14z) are connected via a laterally extending element (5) at their lower end facing the substrate (2).
Strahlungsdetektor (1 ) nach Anspruch 5, wobei der Abstandshalter (14) ferner einen durchgehenden Abstandshalterabschnitt (14d) aufweist, der sich durchgehend zwischen der Membran (3) und dem Substrat (2) erstreckt. A radiation detector (1) according to claim 5, wherein the spacer (14) further comprises a continuous spacer portion (14d) extending continuously between the membrane (3) and the substrate (2).
Strahlungsdetektor nach Anspruch 5 oder 6, wobei ein Ende einer Struktur (5, 14z) bestehend aus den zwei Abstandshalterabschnitten (14z) und dem lateralen Element (5) mit der Membran (3) verbunden ist, und wobei das andere Ende dieser Struktur (5, 14z) mit dem durchgehenden Abstandshalterabschnitt (14d) verbunden ist. A radiation detector according to claim 5 or 6, wherein one end of a structure (5, 14z) consisting of the two spacer sections (14z) and the lateral element (5) is connected to the membrane (3), and the other end of this structure (5 , 14z) is connected to the continuous spacer section (14d).
Strahlungsdetektor (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Abstandshalter- abschnitte (14z) und der durchgehende Abstandshalterabschnitt (14d) als Nanotubes ausgeführt sind. Radiation detector (1) according to one of claims 5 to 7, wherein the spacer sections (14z) and the continuous spacer section (14d) are designed as nanotubes.
Strahlungsdetektor gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das lateral verlaufende Element (5), zwischen 10 % und 50 % oder zwischen 20 und 40 % oder zwischen 25 und 30 % des Abstandes zwischen Membran (3) und Substrat (2) vom Substrat (2) entfernt angeordnet ist, oder wobei das lateral verlaufende Element (5) zwischen der Membran (3) und dem Substrat (2) in einem Abstand zwischen 1 und 2,5 μηι von der Membran (3) und/oder von dem Substrat mehr als 2,5 μηι entfernt angeordnet ist. Radiation detector according to one of claims 5 to 8, wherein the laterally extending element (5), between 10% and 50% or between 20 and 40% or between 25 and 30% of the distance between the membrane (3) and substrate (2) from the substrate (2) is arranged remotely, or wherein the laterally extending element (5) between the membrane (3) and the substrate (2) at a distance between 1 and 2.5 μηι from the membrane (3) and / or from the substrate more than 2 , 5 μηι is arranged away.
Strahlungsdetektor (1 ) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei das lateral verlaufende Element (5) sich zumindest teilweise unter der Membran (3) erstreckt, um einen Reflektor zu bilden. A radiation detector (1) according to any one of claims 5 to 9, wherein the laterally extending element (5) extends at least partially under the membrane (3) to form a reflector.
Strahlungsdetektor (1 ) aufweisend ein Substrat (2) und eine Membran (3) Radiation detector (1) comprising a substrate (2) and a membrane (3)
zumindest einen Abstandshalter (14) zur Halterung der Membran (3) beabstandet von dem Substrat (2), zur elektrischen Kontaktierung der Membran (3) und zur thermischen Isolierung der Membran (3) bezüglich des Substrats (2), wobei der zumindest eine Abstandshalter (14) eine elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) aufweist, die sich in einer Schnittfläche senkrecht zum Substrat (2) schleifenförmig durch den zumindest einen Abstandshalter (14) erstreckt, so dass ein elektrischer Pfad durch den zumindest einen Abstandshalter (14), über den die Membran (3) kontaktiert ist, länger als ein Abstand zwischen Substrat (2) und Membran (3) ist, wobei der Abstandshalter (14) aus einer Reihe von lateral beabstandeten Säulen (14z) gebildet ist, die paarweise an ihren dem Substrat (2) zugewandten unteren Enden verbunden sind, wobei zumindest zwei Säulen (14z) über ein lateral verlaufendes Element (5) an ihrem dem Substrat (2) zugewandten unteren Ende verbunden sind, und wobei das lateral verlaufende Element (5) gleich weit oder weiter von dem Substrat (2) beabstandet ist als die Membran (3).  at least one spacer (14) for holding the membrane (3) spaced from the substrate (2), for electrically contacting the membrane (3) and for thermal insulation of the membrane (3) relative to the substrate (2), wherein the at least one spacer (14) an electrically and thermally conductive layer (8) extending in a cut surface perpendicular to the substrate (2) looped through the at least one spacer (14), so that an electrical path through the at least one spacer (14), via which the membrane (3) is contacted, is longer than a distance between the substrate (2) and the membrane (3), the spacer (14) being formed of a series of laterally spaced columns (14z) arranged in pairs at their ends Substrate (2) facing lower ends are connected, wherein at least two columns (14z) via a laterally extending element (5) at its the substrate (2) facing the lower end are connected, and wherein the later al extending element (5) equidistant or further from the substrate (2) is spaced than the membrane (3).
Strahlungsdetektor (1 ) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 1 1 , wobei das lateral verlaufende Element (5) als Steg ausgebildet ist, dessen Länge mindestens das 2- fache seiner Breite oder mehr als das 5- oder 10- oder 20-fache der Breite beträgt. Radiation detector (1) according to one of claims 2 to 1 1, wherein the laterally extending element (5) is formed as a web whose length is at least 2 times its width or more than 5 or 10 or 20 times the width is.
13. Strahlungsdetektor (1 ) aufweisend ein Substrat (2) und eine Membran (3) 13. Radiation detector (1) having a substrate (2) and a membrane (3)
zumindest einen Abstandshalter (14) zur Halterung der Membran (3) beabstandet von dem Substrat (2), zur elektrischen Kontaktierung der Membran (3) und zur thermischen Isolierung der Membran (3) bezüglich des Substrats (2), wobei der zumindest eine Abstandshalter (14) eine elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) aufweist, die sich in einer Schnittfläche senkrecht zum Substrat (2) schleifenförmig durch den zumindest einen Abstandshalter (14) erstreckt, so dass ein elektrischer Pfad durch den zumindest einen Abstandshalter (14), über den die Membran (3) kontaktiert ist, länger als ein Abstand zwischen Substrat (2) und Membran (3) ist, und wobei der zumindest eine Abstandshalter (14) als eine Säule ausgebildet ist, in deren Wand die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) gefaltet angeordnet ist.  at least one spacer (14) for holding the membrane (3) spaced from the substrate (2), for electrically contacting the membrane (3) and for thermal insulation of the membrane (3) relative to the substrate (2), wherein the at least one spacer (14) an electrically and thermally conductive layer (8) extending in a cut surface perpendicular to the substrate (2) looped through the at least one spacer (14), so that an electrical path through the at least one spacer (14), via which the membrane (3) is contacted, is longer than a distance between substrate (2) and membrane (3), and wherein the at least one spacer (14) is formed as a column, in whose wall the electrically and thermally conductive layer (8) is arranged folded.
Strahlungsdetektor (1 ) gemäß Anspruch 13, wobei in der Wand der Säule (45) die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) gefaltet so angeordnet ist, dass in einer Schnittfläche, die längs und durch die Säule verläuft, die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht zwei Schleifen bildet. A radiation detector (1) according to claim 13, wherein in the wall of the column (45) the electrically and thermally conductive layer (8) is folded so arranged that in a sectional area extending longitudinally and through the column, the electrically and thermally conductive layer forming two loops.
Strahlungsdetektor (1 ) gemäß Anspruch 13, wobei in einem Querschnitt der Säule (45) die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) zumindest drei Ringe (45r) bildet und Zwischenräume (45zw) zwischen den Ringen (45r) zu Hohlräumen gehören, die an einem dem Substrat (2) abgewandten Ende zumindest teilweise geöffnet sind. A radiation detector (1) according to claim 13, wherein in a cross section of the pillar (45) the electrically and thermally conductive layer (8) forms at least three rings (45r) and spaces (45zw) between the rings (45r) belong to cavities that abut an end facing away from the substrate (2) are at least partially open.
16. Strahlungsdetektor (1 ), aufweisend 16. Radiation detector (1), comprising
- ein Substrat (2) mit einer Vertiefung - A substrate (2) with a recess
- eine Membran (3),  a membrane (3),
wobei sich die Vertiefung in dem Substrat (2) in einer Richtung weg von der Membran (3) erstreckt  wherein the depression in the substrate (2) extends in a direction away from the membrane (3)
- und zumindest einen Abstandshalter (4, 14) zur Halterung der Membran (3) beabstandet von dem Substrat (2), zur elektrischen Kontaktierung der Membran (3) und zur thermischen Isolierung der Membran (3) bezüglich des Substrats (2), wobei der zumindest eine Abstandshalter (4, 14) sich in die Vertiefung erstreckt, und wobei der zumindest eine Abstandshalter (4, 14, 14n) eine Rauigkeit oder Welligkeit mit einer Amplitude von größer als 30 nm aufweist, um Phononentransport durch Oberflächenstreueffekte und/oder durch eine resultierende Wegverlängerung zu reduzieren. - And at least one spacer (4, 14) for supporting the membrane (3) spaced from the substrate (2), for electrically contacting the membrane (3) and for thermal insulation of the membrane (3) with respect to the substrate (2) the at least one spacer (4, 14) extends into the recess, and wherein the at least one spacer (4, 14, 14n) has a roughness or waviness having an amplitude greater than 30 nm to reduce phonon transport by surface scattering effects and / or by a resulting path lengthening.
17. Strahlungsdetektor gemäß Anspruch 16, wobei das Substrat (2) eine integrierte Ausleseschaltung (6) aufweist, die Schaltungselemente aufweist, die an einer der Membran abgewandten Seite des Substrats (2) gebildet sind, wobei eine Metallisierungsschicht (65) zur elektrischen Verbindung der Schaltungselemente miteinander auf einer Höhe zwischen der der Membran (3) zugewandten Seite des Substrats (2) und dem Boden der Vertiefung des Substrats (2) angeordnet ist. 17. The radiation detector according to claim 16, wherein the substrate (2) has an integrated read-out circuit (6) which has circuit elements which are formed on a side of the substrate (2) facing away from the membrane, wherein a metallization layer (65) for electrical connection of the Circuit elements with each other at a height between the membrane (3) facing side of the substrate (2) and the bottom of the recess of the substrate (2) is arranged.
18. Strahlungsdetektor (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Wanddicke des zumindest einen Abstandshalters (4, 14, 14n) in einem Bereich zwischen 0,1 nm und 1 μηι oder zwischen 1 nm und 0,5 μηι oder zwischen 10 nm und 100 nm liegt. 18. Radiation detector (1) according to one of the preceding claims, wherein a wall thickness of the at least one spacer (4, 14, 14n) in a range between 0.1 nm and 1 μηι or between 1 nm and 0.5 μηι or between 10 nm and 100 nm.
19. Strahlungsdetektor (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) des zumindest einen Abstandshalters von einer Ätzschutzschicht überzogen ist. 19. Radiation detector (1) according to one of the preceding claims, wherein the electrically and thermally conductive layer (8) of the at least one spacer is coated by an etching protective layer.
20. Strahlungsdetektor (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Strahlungsdetektor (1 ) ein Bolometer ist. 20. Radiation detector (1) according to one of the preceding claims, wherein the radiation detector (1) is a bolometer.
21 . Strahlungsdetektor (1 ) aufweisend 21. Radiation detector (1) having
- ein Substrat (2) und eine Membran (3) a substrate (2) and a membrane (3)
- zumindest einen Abstandshalter (14) zur Halterung der Membran (3) beabstandet von dem Substrat (2), zur elektrischen Kontaktierung der Membran (3) und zur thermischen Isolierung der Membran (3) bezüglich des Substrats (2), wobei der zumindest eine Abstandshalter (4, 14, 14n) eine Rauigkeit und/oder Welligkeit mit einer Amplitude (w) von größer als 30 nm aufweist, um Phononentransport durch Oberflächenstreueffekte und/oder durch die resultierende Wegverlängerung zu reduzieren. - At least one spacer (14) for holding the membrane (3) spaced from the substrate (2), for electrically contacting the membrane (3) and for thermal insulation of the membrane (3) with respect to the substrate (2), wherein the at least one Spacer (4, 14, 14n) has a roughness and / or waviness with an amplitude (w) of greater than 30 nm in order to reduce phonon transport by surface scattering effects and / or by the resulting path extension.
22. Strahlungsdetektor (1 ) gemäß Anspruch 21 , wobei die Wandrauigkeit oder Wand- welligkeit durch Scallops erreicht wird. 22. Radiation detector (1) according to claim 21, wherein the wall roughness or wall ripple is achieved by scallops.
Strahlungsdetektor gemäß Anspruch 22, wobei eine Amplitude der Wölbung der Scallops größer als 30 nm ist. A radiation detector according to claim 22, wherein an amplitude of the curvature of the scallop is greater than 30 nm.
Strahlungsdetektor gemäß Anspruch 22 oder 23, wobei eine Amplitude der Wölbung der Scallops so ausgebildet ist, dass die resultierende Wegverlängerung größer als 5 % oder 10 % oder 20 % ist. Radiation detector according to claim 22 or 23, wherein an amplitude of the curvature of the scallop is formed so that the resulting path extension is greater than 5% or 10% or 20%.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste und der zweite Abschnitt (4a, 4b) jeweils mittels ALD in Öffnungen einer ersten und/oder zweiten Opferschicht (9, 10) hergestellt werden. A method of manufacturing a radiation detector (1) according to any one of claims 1 to 4, wherein the first and second portions (4a, 4b) are each made by ALD in openings of a first and / or second sacrificial layer (9, 10).
26. Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei der erste und der zweite Abschnitt (4a, 4b) durch Ätzen eines Lochs (7) in die erste und/oder zweite Opferschicht (9, 10) hergestellt werden, wobei das Ätzen mittels eines DRIE-Prozess geschieht, wobei als DRIE-Prozess ein Bosch- und/oder Kyroprozess genutzt wird, so dass in der ersten und/oder zweiten Opferschicht (9, 10) Scallops ausgebildet werden. 26. A method according to claim 25, wherein the first and second portions (4a, 4b) are formed by etching a hole (7) in the first and / or second sacrificial layers (9, 10), wherein the etching is by a DRIE process happens, as a DRIE process a Bosch and / or Kyroprozess is used, so that in the first and / or second sacrificial layer (9, 10) Scallops are formed.
27. Verfahren gemäß Anspruch 25 oder 26, aufweisend folgende Verfahrensschritte: 27. The method according to claim 25 or 26, comprising the following method steps:
- Strukturieren einer ersten Opferschicht (9) umfassend das Ätzen eines Lochs (7), - Abscheiden einer ersten Lage leitfähigen Materials zum Erzeugen einer ersten leitfähigen Schicht (15) und zum Ausbilden des ersten Abschnitts (4a) des als Na- notube ausgeführten Abstandshalters (4), - structuring a first sacrificial layer (9) comprising etching a hole (7), - depositing a first layer of conductive material to produce a first conductive layer (15) and forming the first section (4a) of the spacer ( 4)
- Strukturieren der ersten Lage des leitfähigen Materials zum Erzeugen einer ersten leitfähigen Schicht (15) zum Erzeugen des lateral verlaufenden Elements (5), - Abscheiden einer zweiten Opferschicht (10),  - structuring the first layer of the conductive material to produce a first conductive layer (15) for producing the laterally extending element (5), - depositing a second sacrificial layer (10),
- Ätzen eines Lochs (7) in die zweite Opferschicht (10) für einen Zugang zum lateral verlaufenden Element (5),  Etching a hole (7) in the second sacrificial layer (10) for access to the laterally extending element (5),
- Abscheiden einer zweiten Lage leitfähigen Materials zum Erzeugen einer zweiten leitfähigen Schicht (25) und zum Ausbilden eines zweiten Abschnitts (4b) des als Nanotube ausgeführten Abstandshalters (4), Depositing a second layer of conductive material to produce a second conductive layer (25) and forming a second portion (4b) of the second Nanotube running spacer (4),
- Strukturieren der zweiten Lage des leitfähigen Materials.  - Structuring the second layer of the conductive material.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 15, wobei die elektrisch und thermisch leitfähige, schleifenförmige Schicht (8) durch den ersten Abstandhalter (14) mittels ALD und einem Opferschichtverfahren hergestellt wird, wobei eine erste und zumindest eine zweite Opferschicht (9, 10, 1 1 ) abgeschieden werden, mit welchen die Form der schleifen- förmigen elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) erzeugt wird. A method of manufacturing a radiation detector (1) according to any one of claims 5 to 15, wherein the electrically and thermally conductive loop-shaped layer (8) is produced by the first spacer (14) by ALD and a sacrificial layer method, wherein a first and at least a second Sacrificial layer (9, 10, 1 1) are deposited, with which the shape of the loop-shaped electrically and thermally conductive layer (8) is generated.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß Anspruch 28, wobei die erste und/oder zumindest eine zweite Opferschicht (9, 10) strukturiert werden durch Ätzen mindestens eines Lochs (7) in die erste und/oder zumindest eine zweite Opferschicht (9, 10, 1 1 ), so dass eine erste, zweite und/oder dritte Lage (15, 25, 35) der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (8) abgeschieden werden kann. Method for producing a radiation detector (1) according to claim 28, wherein the first and / or at least one second sacrificial layer (9, 10) are structured by etching at least one hole (7) into the first and / or at least one second sacrificial layer (9, 10, 1 1), so that a first, second and / or third layer (15, 25, 35) of the electrically and thermally conductive layer (8) can be deposited.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß Anspruch 28 oder 29, wobei die erste und/oder zumindest eine weitere, zweite Opferschicht (9, 10, 1 1 ) durch ALD abgeschieden wird. Method for producing a radiation detector (1) according to claim 28 or 29, wherein the first and / or at least one further, second sacrificial layer (9, 10, 11) is deposited by ALD.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei die erste und/oder zumindest eine weitere zweite Opferschicht (9, 10, 1 1 ) mittels eines Boschprozesses strukturiert werden und/oder dass die Abscheidung der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (8) mittels Atomic Layer Deposition, Chemical Vapor Depostion und/oder Physical Vapor Deposition geschieht. Method for producing a radiation detector (1) according to one of claims 28 to 30, wherein the first and / or at least one further second sacrificial layer (9, 10, 11) are structured by means of a Bosch process and / or that the deposition of the electrical and thermal conductive layer (8) by means of atomic layer deposition, chemical vapor deposition and / or physical vapor deposition happens.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ansprüche 28 bis 31 , wobei zur elektrischen Kontaktierung des Substrats (2) der mindestens eine erste Abstandshalter (14) abgeschieden wird, welcher sich aus einer Reihe von lateral beabstandeten Säulen zusammensetzt, die paarweise an ihren dem Substrat (2) zugewandten unteren Enden verbunden sind, wobei zu- mindest zwei Säulen des mindestens einen Abstandshalters (14) über ein lateral verlaufendes Element (5) nach unten beim Abscheiden begrenzt werden. A method of manufacturing a radiation detector (1) according to any one of claims 28 to 31, wherein for electrically contacting the substrate (2) the at least one first spacer (14) is formed, which is composed of a series of laterally spaced columns in pairs their lower ends facing the substrate (2) are connected, wherein At least two columns of the at least one spacer (14) via a laterally extending element (5) are limited downwards during deposition.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ansprüche 28 bis 32, wobei die Membran (3) durch zumindest eines der lateral verlaufenden Elemente (5) elektrisch kontaktiert wird durch Abscheiden einer ersten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (15) auf die erste Opferschicht (9). A method of manufacturing a radiation detector (1) according to any one of claims 28 to 32, wherein the membrane (3) is electrically contacted by at least one of the laterally extending elements (5) by depositing a first layer of the electrically and thermally conductive layer (15) the first sacrificial layer (9).
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ansprüche 28 bis 33, wobei der zumindest eine Abstandshalter (14) in einem mehrstufigen Opferschichtverfahren erzeugt wird, wobei der zumindest eine Abstandshalter (14) als Säule abgeschieden wird bei der in dem mehrstufigen Verfahren an einer Wand der Säule die elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8) gefaltet abgeschieden wird. A method of manufacturing a radiation detector (1) according to any one of claims 28 to 33, wherein the at least one spacer (14) is produced in a multi-stage sacrificial layer process, wherein the at least one spacer (14) is deposited as a column in the multi-stage process a wall of the column, the electrically and thermally conductive layer (8) is deposited folded.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß Anspruch 34, aufweisend A method of manufacturing a radiation detector (1) according to claim 34, comprising
- Abscheiden einer ersten Opferschicht (9) auf dem Substrat (2),  Depositing a first sacrificial layer (9) on the substrate (2),
- Ätzen von mindestens einem Loch (7) in die erste Opferschicht (9),  Etching at least one hole (7) in the first sacrificial layer (9),
- Abscheiden einer ersten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (15) zur Herstellung des ersten Rings (45r) des ersten Abstandshalters (14) und anschließendes Abscheiden der zweiten Opferschicht (10)  Depositing a first layer of the electrically and thermally conductive layer (15) to produce the first ring (45r) of the first spacer (14) and then depositing the second sacrificial layer (10)
- Abscheiden einer zweiten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (25) zur Herstellung des zweiten Rings (45r) der Säule (45)  Depositing a second layer of the electrically and thermally conductive layer (25) to produce the second ring (45r) of the column (45)
- Abscheiden einer weiteren, zweiten Opferschicht (1 1 )  - depositing a further, second sacrificial layer (1 1)
- Abscheiden einer dritten Lage einer elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (35)  Depositing a third layer of an electrically and thermally conductive layer (35)
- Strukturieren der dritten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (35).  - Structure of the third layer of the electrically and thermally conductive layer (35).
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß Anspruch 35, aufweisend vor, nach oder während der Strukturierung der dritten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (35) ein Entfernen der dritten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (35) im Lochboden, so dass sich in besagter Schnittfläche auf einer Seite einer Achse (z) des ersten Abstandshalters (14) der elektrische Pfad bilden kann. A method for producing a radiation detector (1) according to claim 35, comprising before, after or during structuring of the third layer of the electrically and thermally conductive layer (35), removing the third layer of the electrically and thermally conductive layer (35) in the hole bottom, so that in said sectional area on one side of an axis (z) of the first spacer (14) can form the electrical path.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ansprüche 35 oder 36, wobei das Entfernen der zweiten und/oder dritten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (25, 35) im Lochboden durch lonenät- zen geschieht. A method for producing a radiation detector (1) according to one of claims 35 or 36, wherein the removal of the second and / or third layer of the electrically and thermally conductive layer (25, 35) takes place in the hole bottom by ion etching.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß Anspruch 35, wobei die zweite Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (25) in einem zusätzlichen Schritt, welcher direkt nach dem Abscheiden erfolgt, selektiv strukturiert wird, z.B. mittels Lithographie und/oder reaktivem lonenätzen, wobei die zylinderförmige Symmetrie der Struktur gebrochen wird, indem lediglich ein Teil der zweiten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (25) beim Strukturieren entfernt wird. A method of making a radiation detector (1) according to claim 35, wherein the second layer of the electrically and thermally conductive layer (25) is selectively patterned in an additional step which occurs immediately after deposition, e.g. by means of lithography and / or reactive ion etching, wherein the cylindrical symmetry of the structure is refracted by removing only part of the second layer of the electrically and thermally conductive layer (25) during structuring.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ansprüche 35 bis 38, wobei nach dem Abscheiden der ersten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (15) und Abscheiden der zweiten Opferschicht (10), aber vor dem Abscheiden der zweiten Lage der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (25), ein chemisch mechanisches Polieren der Oberfläche des Strahlungsdetektors (1 ) ausgeführt wird. A method of manufacturing a radiation detector (1) according to any one of claims 35 to 38, wherein after depositing the first layer of the electrically and thermally conductive layer (15) and depositing the second sacrificial layer (10) but before depositing the second layer, electrically and thermally conductive layer (25), a chemical mechanical polishing of the surface of the radiation detector (1) is performed.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ansprüche 26 bis 39, wobei die Strukturierung der Lagen der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (15, 25, 35) mittels Lithographie und/oder reaktivem lonenätzen ausgeführt wird. Method for producing a radiation detector (1) according to one of Claims 26 to 39, wherein the structuring of the layers of the electrically and thermally conductive layer (15, 25, 35) is carried out by means of lithography and / or reactive ion etching.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) nach einem der Ansprüche 26 bis 40, wobei nach dem Abscheiden der ersten, zweiten oder weiteren, zweiten Opferschicht (9,10, 1 1 ) eine, vorzugsweise in Reihenfolge, Schutz- und/oder Sensorschicht (3a, 3b), welche die Membran (3) bilden, abgeschieden werden. A method for producing a radiation detector (1) according to any one of claims 26 to 40, wherein after the deposition of the first, second or further, second sacrificial layer (9,10, 1 1) one, preferably in order, protection, and / or sensor layer (3a, 3b) forming the membrane (3) are deposited.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei eine elektrisch und thermisch leitfähige Schicht (8), welche den zumindest einen Abstandshalter (14) bildet, bis zu der oder in die Vertiefung abgeschieden wird. A method of manufacturing a radiation detector (1) according to any one of claims 16 to 20, wherein an electrically and thermally conductive layer (8) forming the at least one spacer (14) is deposited up to or into the recess.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors gemäß einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei während der Herstellung Löcher (7) für die Abscheidung von Abstandshaltern (14) so in eine Opferschicht (9) auf dem Substrat (2) geätzt werden, dass die Abstandshalter (14) nach dem Abscheiden in die Löcher (7) eine Wand- rauigkeit oder Welligkeit aufweisen um Phononentransport durch Oberflächen- Streueffekte und/oder durch eine resultierende Wegverlängerung zu reduzieren. A method of manufacturing a radiation detector according to any one of claims 21 to 24, wherein during manufacture holes (7) for the deposition of spacers (14) are etched in a sacrificial layer (9) on the substrate (2) such that the spacers (14 ) after wall deposition into the holes (7) have wall roughness or waviness to reduce phonon transport by surface scattering effects and / or by resulting path lengthening.
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors (1 ) gemäß einem der Ansprüche 25 bis 43, wobei auf den zumindest einen Abstandshalter (14) und/oder die einzelnen Lagen der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht (15, 25, 35) eine Ätzschutzschicht abgeschieden wird. Method for producing a radiation detector (1) according to one of claims 25 to 43, wherein an etching protection layer is deposited on the at least one spacer (14) and / or the individual layers of the electrically and thermally conductive layer (15, 25, 35).
PCT/EP2017/067023 2016-07-07 2017-07-06 Radiation dectector and production thereof WO2018007558A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016212423.4 2016-07-07
DE102016212423.4A DE102016212423B4 (en) 2016-07-07 2016-07-07 Radiation detector and manufacture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2018007558A2 true WO2018007558A2 (en) 2018-01-11
WO2018007558A3 WO2018007558A3 (en) 2018-05-11

Family

ID=59366406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/067023 WO2018007558A2 (en) 2016-07-07 2017-07-06 Radiation dectector and production thereof

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102016212423B4 (en)
WO (1) WO2018007558A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112840189A (en) * 2018-10-12 2021-05-25 原子能和替代能源委员会 Method for manufacturing an electromagnetic radiation detection device comprising a suspended detection element

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016005505A2 (en) 2014-07-09 2016-01-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Radiation detector and method for manufacturing a radiation detector

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6667479B2 (en) * 2001-06-01 2003-12-23 Raytheon Company Advanced high speed, multi-level uncooled bolometer and method for fabricating same
FR2827707B1 (en) * 2001-07-20 2003-11-21 Fr De Detecteurs Infrarouges S METHOD FOR PRODUCING A BOLOMETRIC DETECTOR AND DETECTOR CARRIED OUT ACCORDING TO THIS METHOD
CN2703328Y (en) * 2003-12-31 2005-06-01 中国科学技术大学 Optical-mechanical micro-beam array thermal infrared image sensor
FR2877492B1 (en) * 2004-10-28 2006-12-08 Commissariat Energie Atomique BOLOMETRIC DETECTOR WITH THERMAL INSULATION BY CONSTRICTION AND INFRARED DETECTION DEVICE USING SUCH A BOLOMETRIC DETECTOR
JPWO2007129547A1 (en) * 2006-05-10 2009-09-17 株式会社村田製作所 Infrared sensor and manufacturing method thereof
JP5625232B2 (en) * 2008-10-23 2014-11-19 日本電気株式会社 Thermal infrared solid-state image sensor
US8900906B2 (en) * 2012-03-08 2014-12-02 Robert Bosch Gmbh Atomic layer deposition strengthening members and method of manufacture
US20130320481A1 (en) * 2012-06-01 2013-12-05 Bridge Semiconductor Corporation High Density Pyroelectric Thin Film Infrared Sensor Array and Method of Manufacture Thereof
US9257587B2 (en) * 2012-12-21 2016-02-09 Robert Bosch Gmbh Suspension and absorber structure for bolometer
DE102014213390A1 (en) * 2014-07-09 2016-01-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device and method for producing a device with microstructures or nanostructures

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016005505A2 (en) 2014-07-09 2016-01-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Radiation detector and method for manufacturing a radiation detector

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LI, CHUAN ET AL.: "Recent development of ultra small pixel uncooled focal plane arrays at DRS. Defense and Security Symposium", INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICS AND PHOTONICS, 2007
NIKLAUS, FRANK; CHRISTIAN VIEIDER; HENRIK JAKOBSEN: "MEMS-based uncooled infrared bolometer arrays: a review. Photonics Asia 2007", INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICS AND PHOTONICS, 2007
WEILER, DIRK ET AL.: "Improvements of a digital 25 µm pixelpitch uncooled amorphous silicon TEC-Iess VGA IRFPA with massively parallel Sigma-Delta-ADC readout", SPIE DEFENSE, SECURITY, AND SENSING. INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICS AND PHOTONICS, 2011

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112840189A (en) * 2018-10-12 2021-05-25 原子能和替代能源委员会 Method for manufacturing an electromagnetic radiation detection device comprising a suspended detection element

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016212423B4 (en) 2019-03-28
WO2018007558A3 (en) 2018-05-11
DE102016212423A1 (en) 2018-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112006004013B4 (en) Bolometer and method of making a bolometer
EP3167262B1 (en) Radiation detector and method for manufacturing a radiation detector
DE60202189T2 (en) FAST, MULTILAYER, UNCOOLED BOLOMETER AND ASSOCIATED MANUFACTURING METHOD
DE112013004275T5 (en) Spiral IR sensor
EP2275790B1 (en) Integrated polarization sensor
DE102007051537B4 (en) Multilayer optical mirror and Fabry-Perot interferometer containing it
DE102012203792A1 (en) Infrared sensor, thermal imaging camera and method for producing a microstructure from thermoelectric sensor rods
WO2008014983A1 (en) Optical spectral sensor and a method for producing an optical spectral sensor
DE19539696A1 (en) Construction and manufacture of bolometer sensor for IR radiation
DE60007804T2 (en) Bolometric detector with intermediate electrical insulation and method for its production
DE102014213390A1 (en) Device and method for producing a device with microstructures or nanostructures
DE112013004116T5 (en) CMOS bolometer
DE112011101492T5 (en) Pixel structure for microbolometer detector
DE102016224977A1 (en) Infrared heat detector and manufacturing process for infrared heat detector
DE19932308C2 (en) Sensor, especially thermal sensor
EP2847557A1 (en) Micro-optical filter and the use thereof in a spectrometer
WO2018007558A2 (en) Radiation dectector and production thereof
EP3088856B1 (en) Radiation detector, array of radiation detectors and method for producing a radiation detector
DE112015002133T5 (en) Bolometer and method for measuring electromagnetic radiation
DE10058864B4 (en) Micromechanical structure for integrated sensor arrangements and method for producing a micromechanical structure
DE102016207551B4 (en) Integrated thermoelectric structure, method for producing an integrated thermoelectric structure, method for operating the same as a detector, thermoelectric generator and thermoelectric Peltier element
EP2918983A1 (en) Temperature sensor and method for producing a temperature sensor
DE3640340C2 (en) Variable interferometer arrangement
EP1092962A2 (en) Offset reduction for mass flow sensor
WO2007071525A1 (en) Micromechanical structure comprising a substrate and a thermoelement, temperature and/or radiation sensor, and method for producing a micromechnical structure

Legal Events

Date Code Title Description
DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17740685

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17740685

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2