生产结晶体单元的方法、传感器设备及相关设备和方法技术

本发明专利技术涉及生产结晶体单元的方法、传感器设备及相关设备和方法。本发明专利技术涉及一种用于生产用于传感器设备的结晶体单元（1100）的方法。所述方法具有以下步骤：在至少部分地光学透明的载体衬底（1115）和具有至少一个空穴的至少一个结晶体（100）之间制造材料决定的连接。所述方法也具有处理所述载体衬底（1115）和/或所述至少一个结晶体（100）的步骤。在此，在处理的步骤中，将所述至少一个结晶体（100）和/或所述载体衬底（1115）划分成各个分段。

Method for producing crystalline unit, sensor device and related equipment and method

The invention relates to a method for producing crystalline units, a sensor device, and related devices and methods. The invention relates to a method for producing a crystal unit (1100) for a sensor device. The method has the following steps: making a material-determined connection between at least partially optical transparent carrier substrate (1115) and at least one crystal (100) with at least one hole. The method also has steps for processing the carrier substrate (1115) and/or at least one crystal (100). Here, in the processing step, the at least one crystal (100) and/or the carrier substrate (1115) are divided into segments.

【技术实现步骤摘要】
生产结晶体单元的方法、传感器设备及相关设备和方法
本专利技术从根据独立权利要求类型的设备或方法出发。计算机程序也是本专利技术的主题。
技术介绍
例如，可以将金刚石晶格中的氮空穴（Stickstoff-Fehlstellen）（也称作NV中心（NV=NitrogenVacancy：氮空位））应用于传感器系统（Sensorik）领域。通过用光和微波辐射激励NV中心，可以观测到该NV中心的与磁场有关的荧光（Fluoreszenz）。DE3742878Al描述一种光学磁场传感器，其中晶体（Kristall）被用作磁敏光学构件。
技术实现思路
在此背景下，利用这里所介绍的方案介绍根据主权利要求所述的传感器设备、系统、方法，此外还介绍使用所述方法中的至少一种的控制设备以及最后介绍相应的计算机程序。通过在从属权利要求中提及的措施，在独立权利要求中说明的设备的有利的改进和改善是可能的。根据实施方式，可以尤其在充分利用结晶体空穴或晶格空穴的情况下测量磁场并且有利地制造相应的磁场传感器。在此情况下，例如可以利用金刚石中的晶格空穴或组合式氮碳空穴缺陷中心（金刚石中的氮空位；所谓的NV中心）的特性用于高度灵敏的磁场传感器系统。为了制造这样的传感器的至少一个部分，尤其可以使用晶片接合工艺或粘接工艺用于将结晶体、例如金刚石晶体与机械载体固定地连接。因此，尤其可以提供用于基于晶格空穴、例如金刚石中的NV中心来将光子金刚石结构集成到磁体传感器中的方法。有利地，根据实施方式尤其可以实现，以最小光功率激励最大数目的晶格空穴。可以例如在对于光激励而言最小功率需求的情况下高的敏感性。为了实现这样的传感器的组件的尽可能高的集成密度，可以在一种制造方法情况下尤其应用来自MEMS技术（MEMS=microelectromechanicalsystems：微机电系统）或者微系统技术的所建立的工艺和策略，诸如单组件的彼此堆叠以及光学和电子功能块在微型化传感器中的集成。来自微系统技术的这样的工艺可以尤其被应用于作为用于这样的传感器的功能件集成结晶体、例如金刚石晶体。可以提供一种成本低的解决方案，以便利用批量生产合适的方法来处理结晶体。也可以实现测量参量、尤其磁场的准确的并且无接触式的测量或检测。所介绍的磁体传感器技术的另一个优点尤其在于，即使在强磁场、例如直至特斯拉范围中的情况下，也还能够探测到在皮特斯拉（Pico-Tesla）范围中的最小改变，这即使在高的干扰场存在的情况下也能够实现可靠的和精确的运行。介绍一种用于生产用于传感器设备的结晶体单元的方法，其中，所述方法至少具有以下步骤：在至少部分地光学透明的载体衬底和具有至少一个空穴的至少一个结晶体之间制造材料决定的连接；以及处理所述载体衬底和/或所述至少一个结晶体，其中，在所述处理的步骤中，将所述至少一个结晶体和/或所述载体衬底划分成各个分段。传感器设备可以被构造用于检测测量参量。测量参量可以是例如外部磁场、电流、温度、机械应力、压力和附加地或替代地是其他测量参量。结晶体可以是例如金刚石、碳化硅（SiC）或六角形氮化硼（h-BN）。空穴可以是例如金刚石中的氮空穴、碳化硅中的硅空穴或六角形氮化硼中的空穴色彩中心（Fehlstellen-Farbzentrum）。换言之，空穴可以是结晶体的晶格结构中的晶格空穴或空穴。结晶体单元因此可以具有带有至少一个空穴的至少一个结晶体和载体衬底的至少一个部分片段。在制造的步骤中，材料决定的连接可以通过晶片接合或粘接、尤其晶片到晶片接合或芯片到晶片接合来制造。例如，在芯片到晶片接合情况下可以将各个功能元件放置到经预处理的晶片上并且将所述功能元件与所述晶片例如通过焊接、接合或粘接来连接。在制造的步骤中，可以布置载体衬底的主表面的至少一个结晶体。载体衬底可以被称作机械载体。尤其衬底可以实施为晶片、尤其硅晶片。在将载体衬底实施为硅晶片情况下，可以例如利用半导体技术工艺和设施实现至少一个结晶体的进一步处理。在处理的步骤中，因此可以产生至少两个分段，其中每个分段可以具有至少一个结晶体和载体衬底的部分片段。因此，可以利用不耗费地分离成分段来进行微型化结晶体单元的成本低的制造。根据一种实施方式，在制造所述材料决定的连接的步骤之前和附加地或可替代地在制造所述材料决定的连接的步骤之后实施所述处理的步骤。这样的实施方式提供以下优点，也可以以强烈微型化的形式简单地、准确地并且可靠地进一步处理至少所述至少一个结晶体。在处理的步骤中也可以从所述载体衬底移除所述至少一个结晶体的一部分。在此情况下，可以应用蚀刻工艺和附加地或可替代地应用磨削工艺或抛光工艺。这样的实施方式提供以下优点，可以通过可靠的和精确的方式给至少一个结晶体配备合适的或所需要的大小。此外，在所述处理的步骤中，可以结构化所述至少一个结晶体，以便在所述至少一个结晶体中产生集成光子结构元件。在此，集成光子结构元件可以具有光学共振器、光波导结构、抗反射结构、用于耦合输入光的锥形结构或光学散射光栅、布拉格光栅、方形结构等等，其中可以在倾斜的侧棱边处耦合输入和耦合输出光。这样的实施方式提供以下优点：在最小光功率的情况下可以激励最大数目的晶格空穴。根据一种实施方式，在所述处理的步骤中，可以在所述载体衬底处布置光学滤波装置。在此，尤其可以将光学滤波层施加到光学透明的载体衬底的背侧或另外的主表面上。这样的实施方式提供以下优点，在结晶体单元的层面上已经可以实现另外的功能集成。此外，所述方法可以具有在生长衬底上产生至少一个结晶体的步骤。可替代地，可以设置在生长衬底上提供所产生的至少一个结晶体的步骤。在此情况下，可以在制造所述材料决定的连接的步骤之后在移除的步骤中从所述至少一个结晶体移除所述生长衬底。这样的移除步骤可以在制造材料决定的连接之前或之后实施。可选地，可以附加地在移除的步骤中移除至少一个结晶体的一部分。移除的步骤可以在使用磨削或湿化学蚀刻方法或干化学蚀刻方法或抛光的情况下实施。这样的实施方式提供以下优点，也可以将专门生长的结晶体简单地并且安全地用于结晶体单元。也介绍一种用于制造传感器设备的方法，其中，所述方法至少具有以下步骤：提供按照先前提到的方法的一种实施方式生产的结晶体单元、用于用激励光照射所述结晶体单元的结晶体的光源、用于给所述结晶体加载高频信号的高频装置和用于在第一衬底和第二衬底中和/或在第一衬底和第二衬底处探测所述结晶体的与磁场有关的荧光信号的至少一个信号特性的探测装置；以及将所述第一衬底和所述第二衬底相互连接。通过实施所述方法可以制造下面提到的传感器设备的一种实施方式。在此，可以应用或使用按照先前提到的方法的一种实施方式生产的结晶体单元。在连接的步骤中，可以将第一衬底和第二衬底材料决定地相互连接。根据一种实施方式，可以在提供的步骤中提供具有所述光源的所述第一衬底并且提供具有所述探测装置、所述结晶体单元和所述高频装置的所述第二衬底。附加地或可替代地，可以在所述第二衬底中形成所述探测装置，可以在所述第二衬底处布置或形成所述结晶体单元，以及附加地或可替代地，可以在所述第二衬底处布置或形成所述高频装置。尤其可以将结晶体单元布置在作为光电二极管晶片实施的第二衬底上。这样的实施方式提供以下优点，可以简单地、节省空间地并且成本低地生产传感器设备。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产用于传感器设备（1000）的结晶体单元（1100）的方法（1500），其中，所述方法（1500）至少具有以下步骤：在至少部分地光学透明的载体衬底（1115）和具有至少一个空穴（105）的至少一个结晶体（100）之间制造（1510）材料决定的连接；以及处理（1520）所述载体衬底（1115）和/或所述至少一个结晶体（100），其中，在所述处理的步骤（1520）中，将所述至少一个结晶体（100）和/或所述载体衬底（1115）划分成各个分段。

【技术特征摘要】
2017.03.29 DE 102017205268.61.一种用于生产用于传感器设备（1000）的结晶体单元（1100）的方法（1500），其中，所述方法（1500）至少具有以下步骤：在至少部分地光学透明的载体衬底（1115）和具有至少一个空穴（105）的至少一个结晶体（100）之间制造（1510）材料决定的连接；以及处理（1520）所述载体衬底（1115）和/或所述至少一个结晶体（100），其中，在所述处理的步骤（1520）中，将所述至少一个结晶体（100）和/或所述载体衬底（1115）划分成各个分段。2.根据权利要求1所述的方法（1500），其特征在于，在制造所述材料决定的连接的步骤（1510）之前和/或之后实施所述处理的步骤（1520）。3.根据以上权利要求中任一项所述的方法（1500），其特征在于，在所述处理的步骤（1520）中，从所述载体衬底（1115）移除所述至少一个结晶体（100）的一部分。4.根据以上权利要求中任一项所述的方法（1500），其特征在于，在所述处理的步骤（1520）中，结构化所述至少一个结晶体（100），以便在所述至少一个结晶体（100）中产生集成光子结构元件。5.根据以上权利要求中任一项所述的方法（1500），其特征在于，在所述处理的步骤（1520）中，在所述载体衬底（1115）处布置光学滤波装置（1060）。6.根据以上权利要求中任一项所述的方法（1500），其特征在于在生长衬底（1105）上产生所述至少一个结晶体（100）的步骤（1530），其中，在制造所述材料决定的连接的步骤（1510）之后在所述移除的步骤（1540）中从所述至少一个结晶体（100）移除所述生长衬底（1105）。7.一种用于制造传感器设备（1000）的方法（1600），其中，所述方法（1600）至少具有以下步骤：提供（1610）按照根据以上权利要求中任一项所述的方法（1500）生产的结晶体单元（1100）、用于用激励光（210）照射所述结晶体单元（1100）的结晶体（100）的光源（1030）、用于给所述结晶体（100）加载高频信号（430）的高频装置（1040）和用于在第一衬底（1010）和第二衬底（1020）中和/或在所述第一衬底（1010）和所述第二衬底（1020）处探测所述结晶体（100）的与磁场有关的荧光信号（220）的至少一个信号特性的探测装置（1050）；以及将所述第一衬底（1010）和所述第二衬底（1020）相互连接（1620）。8.根据权利要求7所述的方法（1600），其特征在于，在所述提供的步骤（1610）中，提供具有所述光源（1030）的所述第一衬底（1010）并且提供具有所述探测装置（1050）、所述结晶体单元（1100）和所述高频装置（1040）的所述第二衬底（1020），和/或，其中，在所述第二衬底（1020）中形成所述探测装置（1040），在所述第二衬底（1020）处布置或形成所述结晶体单元（1100），和/或，在所述第二衬底（1020）处布置或形成所述高频装置（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：R勒尔弗，D奥希努比，R菲斯，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE