用于制造具有像素的微系统的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于制造具有像素的微系统的方法。
【背景技术】
[0002 ]铅-锆酸盐-钛酸盐(PZT)制成的薄层归因于其有利的物理特性(举例来说，高机电耦合、高介电常数或高热电系数)而广泛用于微系统技术中。微系统常规地包括衬底作为薄膜的载体，其中所述衬底包括由硅框架横跨的膜片。已知通过沉积方法(明确地说，溅镀工艺)将铅-锆酸盐-钛酸盐薄层沉积在衬底上。常规地通过光刻蚀刻方法实现出自薄层的像素的栅格状布置。像素用电子方式与(例如)由铂或铬-镍合金制成的电极互连。
[0003]膜片必需具有小热质量和低热导率，使得像素之间的热串扰为低。此通过由不充分导热材料(举例来说，氧化硅)形成且可能薄的膜片实现。膜片的厚度通常为Ιμπι，其中框架高度为400μπι。有可能如此强各向异性地构造衬底的背侧使得可借助深反应离子蚀刻方法形成凹穴。所述凹穴直接延伸到膜片，使得膜片在其背对像素的一侧上暴露。需要将膜片制造得尽可能薄且具有足够的高坚固性，使得像素归因于低串扰而具有高功能性。
[0004]为了使膜片稳定，已知在衬底上提供额外Si3N4层。然而，额外Si3N4层具有以下缺点:其热导性如此高以致于单一像素之间的不利串扰增加。此外，额外Si3N4层的制造需要另一制造步骤，从而涉及较高制造成本。
【发明内容】
[0005]本发明的一目标是提供一种用于制造具有像素的微系统的方法，其中所述像素具有尚功能性且所述微系统具有尚机械稳定性，以及制造成本$父低。
[0006]所述目标利用独立专利权利要求的特征解决。其优选实施例被给定进一步专利权利要求。
[0007]根据本发明的用于制造具有像素的微系统的方法包括以下步骤:提供硅晶片;通过硅晶片的氧化在硅晶片的表面上制造200nm与I OOOnm之间的厚度的热氧化硅层作为基础层;通过热沉积方法直接在基础层上制造10nm到700nm的厚度的氧化娃薄层作为载体层；通过热沉积方法直接在载体层上制造40nm到200nm的厚度的铂层，借此制造包括硅晶片、基础层、载体层和铂层的中间产物;将中间产物冷却到室温;通过移除铂层的过剩区域来进行铂层的像素状构造，借此通过剩余区域在载体层上以像素形状形成像素的底部电极;硅晶片的背对基础层的一侧上的材料移除，使得框架保留下来且由基础层和载体层形成的膜片由框架横跨;完成微系统。
[0008]在利用根据本发明的方法制造微系统期间，中间产物产生为层复合物，其包括基础层作为热氧化硅层(具有200nm到100nm的厚度)、载体层作为氧化硅薄层(具有10nm到700nm的厚度)，以及铂层(具有40nm到200nm的厚度)，其中所述层彼此直接紧挨且彼此永久地连接。在中间产物冷却之后，层中产生相应压力状态，其特征在于基础层和载体层两者中存在压缩应力，且铂层中存在拉伸应力。载体层中的压缩应力近似比基础层中小约5到10倍，且铂层中的拉伸应力约为5到20MPa。进一步观察到，在铂层构造为铂层像素作为底部电极之后，底部电极中存在拉伸应力，其值与构造之前铂层中的拉伸应力相比大体上不变。在上面布置铂层像素的载体层和基础层的位置上，基础层和载体层中的压缩应力从铂层像素中的拉伸应力的过度补偿产生此拉伸应力，且不存在压缩应力。铂层像素及其拉伸应力因此用于基础层和载体层的压缩应力的局部补偿。基础层和载体层的压缩应力的局部补偿出人意料地通过铂层像素发生，但在铂层像素构造之后铂层不再持续存在于表面上，而是仅呈铂层像素的形状。作用于载体层和基础层上的拉伸应力归因于铂层像素的补偿效应具有到约50MPa的值。
[0009]膜片借助于根据本发明的膜片中产生的应力状态而具有高坚固性，使得膜片例如在微系统制造期间不会断裂，但膜片根据本发明以此低厚度形成。使基础层和载体层中应力的梯度进一步适中使得基础层和载体层具有高机械稳定性。此外，载体层和基础层具有此低热导性使得像素之间的串扰为低。微系统因此具有有利的高信噪比，尤其对于低于热限制频率的频率。根据本发明的用于制造微系统的方法包括用于制造基础层和载体层的处理步骤，借此不必例如用于制造机械稳定Si3N4层的额外处理步骤。根据本发明的微系统的制造成本因此小于已知微系统的制造成本。
[0010]铂层优选地在300°C到550°C下溅镀。所述方法进一步优选地包括以下步骤:通过热沉积方法直接在铂层上制造0.2到5μπι的厚度的铅-锆酸盐-钛酸盐层，借此中间产物包括铅-锆酸盐-钛酸盐层。在此优选的是，在铂层的像素状构造期间，通过移除铅-锆酸盐-钛酸盐层的过剩区域而同时构造铅-锆酸盐-钛酸盐层，借此通过铅-锆酸盐-钛酸盐层的剩余区域在底部电极上形成像素的铅-锆酸盐-钛酸盐像素。
[0011]所述方法进一步优选地包括以下步骤:通过热沉积方法直接在铅-锆酸盐-钛酸盐层上制造半透明导电的电极层，借此中间产物包括电极层。在此优选的是，电极层由铂或镍-铁复合物或镍-铬复合物制成。在铂层和铅-锆酸盐-钛酸盐层的像素状构造期间，优选地通过移除第二铂层的过剩区域同时构造电极层，借此像素的头部电极通过第二铂层的剩余区域形成在铅-锆酸盐-钛酸盐像素上。
[0012]此外优选的是，热沉积方法为溅镀方法。
【附图说明】
[0013]下文中，借助于示意图阐述由根据本发明的方法制造的微系统的优选实施例:
[0014]图1展示由根据本发明的方法制造的微系统的实施例的横截面说明，以及
[0015]图2展示来自图1的实施例的俯视图。
【具体实施方式】
[0016]如从图1和2可见，制造为微系统的红外光传感器芯片I包括衬底2，衬底2自身包括框架3和膜片4。膜片4附接在框架3上使得膜片4由框架3支撑和横跨。膜片4包括为热氧化硅层的基础层5，和为氧化硅薄层的载体层6。
[0017]具有由铂制成的第一底部电极8、拥有由锆制成的高部分的第一铅-锆酸盐-钛酸盐像素9和由铂制成的第一头部电极10的第一红外光传感器7，以及具有由铂制成的第二底部电极8、拥有由锆制成的高部分的第二铅-锆酸盐-钛酸盐像素9和由铂制成的第二头部电极10的第二红外光传感器11布置在载体层6上。铅-锆酸盐-钛酸盐像素9、13分别布置在其底部电极8、12与其头部电极10、14之间，其中底部电极8、12直接布置在载体层6上。
[0018]头部电极10、14形成为半透明，使得红外光可从外部冲击在铅-锆酸盐-钛酸盐像素9、13上。红外光传感器7、11之间的距离15经选择为如此长使得红外光传感器7、11之间的串扰在仍可容许的量值内。基础层5具有200nm与100nm之间的厚度16，且载体层6具有10nm到700nm的厚度17，而底部电极8、12具有4011111到20011111的厚度18。铅-锆酸盐-钛酸盐像素9、13具有几微米，明确地说2到5μπι的厚度19。头部电极10、14具有3到200nm的厚度20。
[0019]为了产生红外光传感器芯片，应执行以下步骤:热氧化硅层通过硅晶片的氧化以厚度16制造在硅晶片的表面上，作为基础层5。氧化硅薄层通过热沉积方法进一步直接制造在基础层5上作为载体层6。铂层随后在300°C到550°C下以厚度18直接溅镀在载体层17上。随后，铅-锆酸盐-钛酸盐层通过热沉积方法且以厚度19直接沉积在铂层上。随后，由铂或镍-铁复合物或镍-铬复合物制成的半透明导电的电极层通过热沉积方法且以厚度20直接沉积在铅-锆酸盐-钛酸盐