• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1988007206A1
    申请号:PCT/DE1988/000088
    申请日:1988-02-20
    公开日:1988-09-22
    发明作者:Manfred MÖLLENDORF
    申请人:Robert Bosch Gmbh；
    IPC主号:G01R33-00
    专利说明:
    [0001] Mit Auswerteschaltung integrierter Sensor.
    [0002] Stand der Technik
    [0003] Die Erfindung geht aus von einem Sensor nach der Gattung des Haupt¬ anspruchs. Es ist bereits ein Sensor dieser λrt bekannt/ bei dem der das Sensorelement enthaltende Aufnahmeteil des Sensors Bestandteil der Verbindungsmetallisierung der in dem einkristallinen Halbleiter¬ plättchen monolithisch integrierten Auswerteschaltung ist. Dieser Sensor hat jedoch den Nachteil/ daß wegen des unvermeidlichen Flächenbedarfs für den das Sensorelement enthaltenden Aufnahmeteil für diesen Aufnahmeteil zusätzliche Chipfläche benötigt wird.
    [0004] Vorteile der Erfindung
    [0005] Der erfindungsgemäße Sensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß für den das Sensor¬ element enthaltenden Aufnahmeteil keine zusätzliche Chipfläche be¬ nötigt wird, da der Aufnahmeteil oberhalb der monolithisch inte¬ grierten Auswerteschaltung angeordnet wird. Auf die zweite iso¬ lierende Schibht kann deshalb bei Bedarf ein Aufnahmeteil mit einer großen Zahl von einzelnen Sensorelementen aufgebracht werden. ei- tere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.
    [0006] Zeichnung
    [0007] Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
    [0008] Figur 1 einen Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Sensor,
    [0009] Figur 2a bis 2d den in Herstellung begriffenen Sensor nach Figur 1 bei den verschiedenen erfindungsgemäß auszuführenden Verfahrens¬ schritten.
    [0010] Beschreibung des Ausführungsbeispiels
    [0011] In dem Teilschnitt der Figur 1 ist mit 10 ein einkristallines Halb¬ leiterplättchen bezeichnet, das beispielsweise aus Silizium besteht. In ihm sind die Schaltungselemente der Auswerteschaltung für das vom Sensor aufgenommene Meßsignal in Gestalt, von Zonen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps monolithisch integriert. Der linke Teil des Teil¬ schnitts enthält einen vertikalen npn-Transistor, der rechte Teil einen ohmschen Widerstand, der aus einer Zone mit p-Leitfähigkeit besteht. Zur Zusammenschaltung der in dem Halbleiterplättchen 10 untergebrachten Schaltungselemente dienen aus Aluminium bestehende Leiterbahnen 11 einer Verbindungsmetallisierung, die an der in Figur
    [0012] I gezeigten Oberseite des Halbleiterplättchens 10 auf eine dort an¬ gebrachte erste isolierende Schicht 12 aufgebracht sind. Die Schicht 12 besteht aus Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid,, Die Leiterbahnen
    [0013] II sind zu den Zonen unterschiedlichen Leitfähigkeit-^typs der ver¬ schiedenen Schaltungselemente der Auswerteschaltung durchkon- taktiert, um die Schaltungselemente der Auswerteschaltung elektrisch leitend miteinander zu verbinden.
    [0014] Auf die mit der ersten isolierenden Schicht 12 und den Leiterbahnen 11 der Verbindungsmetallisierung versehene Oberseite des Halbleiter¬ plättchens 10 ist eine 1 bis 10 um dicke zweite isolierende Schicht 13 aufgebracht/ die aus Polyimid-Lack oder aus Photolack be¬ stehen kann. Die isolierende Schicht 13 kann aus mehreren überein- anderliegenden Schichten aufgebaut sein. Die zweite isolierende Schicht 13 dient als Einebnungsschicht und als Träger für die Dünn¬ schichtschaltung, die den Aufnahmeteil des Sensors enthält. In Figur 1 sind von dem Aufnahmeteil zwei flächenhafte Sensorelemente 14a, 14b und Leiterbahnen 15a, 15b, 15c gezeigt. Der Aufnahmeteil kann dabei eine Halbbrückenschaltung oder eine Wheatstone'sehe Brücken¬ schaltung bilden.
    [0015] Die Sensόrelemente 14a, 14b sind als magnetisch empfindliche Ele¬ mente ausgebildet und können aus einer Nickel-Eisen-Legierung oder aus einer Nickel-Kobalt-Legierung oder aus einer amorphen ferro- magnetischen Legierung bestehen. Die Leiterbahnen 15a, 15b, 15c be¬ stehen aus Aluminium oder Al-Si-Legierungen, die auch Beimengungen von Ti, Cr, Mo oder W enthalten können. Sie können auch aus einer Mehr¬ fachschicht, bestehend aus Haftschicht, Zwischenschicht (Diffusions¬ sperrschicht) und Deckschicht, aufgebaut werden (z.B. Pd-Si, Ti, Au). Es bietet sich an.die Leiterbahnen 11 und 15a, 15b, 15c aus den gleichen Materialien herzustellen.
    [0016] Im rechten Teil der Figur 1 ist in der zweiten isolierenden Schicht 13 eine Aussparung A gezeigt, innerhalb der die Leiterbahn 15c der DünnschichtSchaltung auf die Leiterbahn 11a der Verbindungs¬ metallisierung der monolithisch integrierten AuswerteSchaltung ge¬ führt ist und so ein elektrisch leitender Kontakt zwischen den bei¬ den Leiterbahnen 15c und 11a hergestellt wird. Zur Passivierung gegen atmosphärische Einflüsse trägt die gesamte Anordnung der Figur 1 eine Schutzschicht 18, die aus Siliziu dioxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Polyimid-Lack oder Photolack bestehen kann.
    [0017] Die Figuren 2a bis 2d zeigen den in Herstellung begriffenen Sensor nach Figur 1 bei den verschiedenen erfindungsgemäß auszuführenden Verfahrensschritten.
    [0018] Figur 2a zeigt einen Teilschnitt durch die monolithisch integrierte Auswerteschaltung nach Fertigstellung aller Halbleiterprozesse, je¬ doch vor der Integration mit der DünnschichtSchaltung. Hierbei sind dieselben Bezeichnungen wie in Figur 1 verwendet.
    [0019] Nach der Fertigstellung aller Halbleiterprozesse wird auf die mit der ersten isolierenden Schicht 12 und der Verbindungsmetallisierung 11 versehene Oberseite des Halbleiterplättchens 10 die als Ein¬ ebnungsschicht wirkende zweite isolierende Schicht 13 zunächst als durchgehende Schicht aufgebracht. Die Einebnungsschicht 13 bildet einerseits eine Schutzschicht für den darunterliegenden Schaltkreis, andererseits stellt sie eine vorzügliche Arbeitsgrundlage für die folgenden Dünnschichtprozesse dar. Die Einebnungsschicht 13 wird mit Hilfe von Photolackprozessen strukturiert und dadurch mindestens eine Aussparung A, die auf eine darunterliegende Leiterbahn der Aus¬ werteschaltung führt, freigelegt. Der Photolack wird entfernt, und es schließt sich eine Nachbehandlung, insbesondere eine Wärmebe¬ handlung, an, bei der die Einebnungsschicht 13 gemäß Figur 2b in der Nähe der Aussparung A derart abgeflacht wird, daß ihre Dicke gegen die Aussparung A hin sich allmählich auf Null reduziert.
    [0020] Auf die mit der strukturierten und nachbehandelten Einebnungsschicht 13 versehene Anordnung wird nun gemäß Figur 2c ganzflächig eine Sensorschicht 14 aufgesputtert, aufgedampft oder mit CVD-Verfahren aufgebracht. In Figur 2c ist außerdem eine strukturierte Schicht 16a, 16b aus Photolack dargestellt, die zur anschließenden Strukturierung der darunterliegenden durchgehenden Sensorschicht 14 dient. Diese Strukturierung wird durch Ätzen bewerkstelligt und führt zu den beiden bereits in Figur 1 dargestellten Sensorelementen 14a und 14b, die auch in Figur 2d dargestellt sind.
    [0021] Gemäß Figur 2d wird im Anschluß an die Strukturierung der Sensor¬ schicht die mit den beiden strukturierten Sensorelementen 14a und 14b versehene Anordnung mit einer durchgehenden elektrisch gut leitenden Schicht 15 bedampft, wobei für die Schicht 15 diejenigen Materialien in Betracht kommen, die weiter oben für die Leiterbahnen 15a, 15b, 15c angegeben sind. Die vorausgegangene Strukturierung der zweiten isolierenden Schicht 13 hat dabei zur Folge, daß die durch¬ gehende elektrisch gut leitende Schicht 15 im Bereich der Aussparung A auf die Leiterbahn 11a der Verbindungsmetallisierung der mono¬ lithisch integrierten Auswerteschaltung zu liegen kommt und mit die¬ ser damit elektrisch leitend verbunden wird. Hierzu kann es nötig sein, eine sich auf der Verbindungsmetallisierung 11 befindliche Oxidschicht - entstanden durch vorhergehende Prozesse - vor dem Auf¬ bringen der Schicht 15 wegzuätzen, beispielsweise durch Sputter tzen.
    [0022] Figur 2d zeigt außerdem eine strukturierte Schicht 17a, 17b, 17c aus Photolack, die zur anschließenden Strukturierung der darunterliegen¬ den durchgehenden elektrisch gut leitenden Schicht 15 dient. Diese Strukturierung wird durch Ätzen bewerkstelligt und führt zu den in Figur 1 dargestellten Leiterbahnen 15a, 15b, 15c, wobei die Leiter¬ bahn 15c im Bereich der Aussparung A so bemessen wird, daß sie sich über den ganzen Bereich erstreckt, den dort die Leiterbahn 11a der Verbindungsmetallisierung der monolithisch integrierten Auswerte¬ schaltung einnimmt. Zur Passivierung des Bauelements wird abschließend auf die in Figur 1 dargestellte Anordnung eine Schutzschicht 18 aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Polyimid-Lack oder Photolack aufgebracht.
    权利要求:
    ClaimsAnsprüche
    1. Sensor mit einem mindestens ein Sensorelement (14a, 14b) ent¬ haltenden Aufnahmeteil und mit einer zur Auswertung des in dem Auf¬ nahmeteil aufgenommenen Meßsignals dienenden Auswerteschaltung, deren Schaltungselemente in Gestalt von Zonen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps (p, n, n ) in einem 'einkristallinen Halbleiter¬ plättchen (10) monolithisch integriert sind, wobei zur Zusammen¬ schaltung der in dem Halbleiterplättchen (10) untergebrachten Schaltungselemente Leiterbahnen (11) einer Verbindungsmetallisierung dienen, die an einer Hauptoberfläche des Halbleiterplättchens (10) auf eine dort angebrachte erste isolierende Schicht (12) aufgebracht und zu den Zonen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps der betreffen¬ den Schaltungselemente durchkontaktiert sind, wobei das mindestens eine Sensorelement (14a, 14b) und die zu diesem führenden elekt¬ rischen Verbindungsleitungen flächenhaft ausgestaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeteil des Sensors eine elektrische Dünnschichtschaltung ist, die das mindestens eine Sensorelement (14a, 14b) enthält, daß die elektrischen Verbindungsleitungen zu dem mindestens einen Sensorelement Leiterbahnen (15a, 15b, 15c) der elektrischen DünnschichtSchaltung sind, daß als Träger für die Dünnschichtschaltung eine als Einebnungsschicht ausgebildete zweite isolierende Schicht (13) dient, die auf die mit der ersten iso¬ lierenden Schicht (12) und der Verbindungsmetallisierung versehene Hauptoberfläche des Halbleiterplättchens (10) aufgebracht ist, daß in der zweiten isolierenden Schicht (13) mindestens eine Aussparung (A) vorgesehen ist, innerhalb der jeweils eine Leiterbahn (15c) der Dünnschichtschaltung mit einer Leiterbahn (11) der Verbindungs¬ metallisierung der monolithisch- integrierten Auswerteschaltung kon¬ taktiert ist.
    2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die mit dem Schichtsystem (14a, 14b 15a, 15b, 15c) der elektrischen Dünn¬ schichtschaltung behaftete zweite isolierende Schicht (13) eine zur Passivierung des Sensors dienende durchgehende Schutzschicht (18) aufgebracht ist.
    3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Sensorelement (14a, 14b) ein magnetisch empfind¬ liches Element ist.
    4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß' das min¬ destens eine Sensorelement (14a, 14b) aus einer Nickel-Eisen-Le¬ gierung besteht.
    5. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das min¬ destens eine Sensorelement (14a, 14b) aus einer Nickel-Kobalt-Le¬ gierung besteht.
    6. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das min¬ destens eine Sensorelement (14a, 14b) aus einer amorphen ferro- magnetischen Legierung besteht.
    7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeteil durch eine Halbbrückenschaltung oder durch eine Wheatstone'sche Brückenschaltung gebildet ist.
    8. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die als Einebnungsschicht ausgebildete zweite isolierende Schicht (13) aus Polyimid-Lack oder Photolack besteht.
    9. Verfahren zur Herstellung eines Sensors nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in ein einkristal¬ lines Halbleiterplättchen (10) durch Diffusions- und Epitaxiepro¬ zesse die Schaltungselemente der Auswerteschaltung in Gestalt von Zonen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps eingebracht werden, daß hierbei an einer Hauptoberfläche des Halbleiterplättchens die erste isolierende Schicht (12) angebracht und auf diese die zur Zusammen¬ schaltung der Schaltungselemente dienenden Leiterbahnen (11) der Verbindungsmetallisierung aufgebracht und zu den Zonen unterschied¬ lichen Leitfähigkeitstyps der betreffenden Schaltungselemente durch- kontaktiert werden, daß dann auf die mit der ersten isolierenden Schicht (12) und der Verbindungsmetallisierung versehene Hauptober¬ fläche des Halbleiterplättchens (10) die als Einebnungsschicht wirkende zweite isolierende Schicht (13) als durchgehende Schicht aufgebracht wird, daß dann zur Bildung der mindestens einen Aus¬ sparung (A) für die Durchkontaktierung der mindestens einen Leiter¬ bahn (15c) die Einebnungsschicht (13) strukturiert wird, daß dann auf die mit der strukturierten Einebnungsschicht (13) versehene An¬ ordnung ganzflächig eine Sensorschicht (14) aufgebracht wird, daß hierauf mit Hilfe eines Photolackprozesses die Sensorschicht (14) zur Bildung des mindestens einen flächenhaften Sensorelementes (14a, 14b) strukturiert wird, daß dann auf die mit dem mindestens einen Sensorelement (14a, 14b) behaftete Anordnung ganzflächig eine Λ«r Bildung der Leiterbahnen der DünnschichtSchaltung dienende Me¬ tallisierung (15) aufgebracht wird und daß schließlich aus dieser Metallisierung (15) die Leiterbahnen (15a, 15b, 15c) der Dünn¬ schichtschaltung durch selektives Ätzen so gebildet werden, daß als Bestandteil des Netzwerks dieser Leiterbahnen innerhalb der min¬ destens einen, in der zweiten isolierenden Schicht (13) angebrachten Aussparung (A) eine Leiterbahn (15c) der Dünnschichtschaltung auf einer Leiterbahn (11a) der Verhindungsmetallisierung der mono¬ lithisch integrierten Auswertesschaltung stehen bleibt.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Nachbehandlung, insbesondere eine Wärmebehandlung, nach dem Strukturieren der Einebnungsschicht (13) die Einebnungsschicht (13) in der Nähe der mindestens einen Aussparung (A) derart abgeflacht wird, daß ihre Dicke gegen die Aussparung (A) hin sich allmählich auf Null reduziert.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE3709286A1|1988-09-29|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-09-22| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    1988-09-22| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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