CN207456611U - 微测辐射热仪及红外摄像机和成像装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种微测辐射热仪及红外摄像机和成像装置。该微测辐射热仪包括桥，该桥包括：温度敏感电阻层；在温度敏感电阻层上方和下方的一层或多层吸收介电层；与温度敏感电阻层电隔离的并且在吸收介电层上方和/或下方的一层或多层金属层；以及置于所述一层或多层金属层上的介电层，其中所述金属层的每一层在所述介电层和所述吸收介电层的一层之间。该红外摄像机包括：包括微测辐射热仪的焦平面阵列和读出集成电路。该成像装置包括微测辐射热仪阵列和读出集成电路。

Description

微测辐射热仪及红外摄像机和成像装置
相关申请的交叉参考
本申请要求了2014年6月4日提出的、标题为“SYSTEMS AND METHODS FORENHANCED BOLOMETER RESPONSE”的美国临时专利申请No.62/007,738的权益，通过引用的方式将其全部并入本文。
技术领域
本实用新型的一个或多个实施例通常涉及红外摄像机，更具体地说，涉及通过优化用于红外摄像机的微测辐射热仪的红外吸收来增强测辐射热仪响应性。
背景技术
随着成像装置变小，成像装置中的每个光敏元件往往会具有减小的光收集区。因为这个原因，希望使每个光敏元件的红外吸收最大化，以便收集和检测入射到光敏元件上的尽可能多的红外能量。然而，使用常规方法增强探测器的吸收是具有挑战性的。
因此，需要用于增强成像装置的光敏元件(诸如红外摄像机的微测辐射热仪)的红外吸收的改进技术。
实用新型内容
最近发现，与传统观点相反，通过在微测辐射热仪的感光部分中包括金属层，可增强微测辐射热仪的红外吸收。这与传统观点相反，因为本领域技术人员期望微测辐射热仪的感光区中的金属层会反射入射的红外辐射而不是吸收它，从而减少微测辐射热仪的红外吸收。然而，具有金属层的微测辐射热仪与常规的微测辐射热仪相比，可提高入射红外辐射的吸收。公开了用于提供增强的红外吸收微测辐射热仪的系统和方法。
根据实施例，公开了一种微测辐射热仪，该微测辐射热仪包括：桥，该桥包括：温度敏感电阻层；在温度敏感电阻层上方和下方的一层或多层吸收介电层；与温度敏感电阻层电隔离的并且在吸收介电层上方和/或下方的一层或多层金属层；以及置于所述一层或多层金属层上的介电层，其中所述金属层的每一层在所述介电层和所述吸收介电层的一层之间。
优选地，所述一层或多层金属层包括布置在桥的顶表面和/或底表面处或附近的金属。
优选地，所述一层或多层金属层包括一种或多种过渡金属。
优选地，所述一层或多层金属层包括钛。
优选地，所述一层或多层金属层包括过渡金属和过渡金属的氧化物的堆叠。
优选地，所述一层或多层金属层包括钛和氧化钛的堆叠。
优选地，所述一层或多层金属层具有在10埃和1500埃之间的厚度。
优选地，所述温度敏感电阻层包括氧化钒、氧化镍、α-硅、α-SiGe、氧化钛、氧化钼，和/或二极管元件；和所述微测辐射热仪是形成焦平面阵列的多个微测辐射热仪中的一个。
根据另一实施例，公开了一种红外摄像机，其特征在于，该红外摄像机包括：包括微测辐射热仪的焦平面阵列；和读出集成电路，其中桥通过至少一条腿耦合到所述读出集成电路并且悬挂在所述读出集成电路上方，其中所述微测辐射热仪包括：桥，该桥包括：温度敏感电阻层；在温度敏感电阻层上方和下方的一层或多层吸收介电层；和与温度敏感电阻层电隔离的并且在温度敏感电阻层上方和/或下方的一层或多层金属层；其中温度敏感电阻层夹在所述金属层和所述读出集成电路之间。
根据另一实施例，公开了一种微测辐射热仪，其特征在于，该微测辐射热仪包括：桥，该桥包括：第一介电层；温度敏感电阻层；形成在第一介电层和温度敏感电阻层之间的第一金属层；在温度敏感电阻层下方的一层或多层吸收介电层，其中所述一层或多层吸收介电层在所述第一金属层和所述温度敏感电阻层之间；在温度敏感电阻层上方的一层或多层吸收介电层；形成在位于温度敏感电阻层上方的吸收介电层的至少一层上方的第二金属层；和完全或部分封装所述第二金属层的第二介电层。
根据另一实施例，公开了一种成像装置，其特征在于，该成像装置包括：微测辐射热仪阵列；和读出集成电路，其中每个微测辐射热仪都通过至少一个金属腿悬挂在读出集成电路中的相关处理电路上方，其中每个微测辐射热仪包括：第一吸收层，第二吸收层，布置在第一吸收层和第二吸收层之间的温度敏感电阻层，和形成在所述第一吸收层上的红外吸收增强金属层，其中所述第二吸收层比所述第一吸收层更接近于读出集成电路。
优选地，所述红外吸收增强金属层包括厚度在10埃和1500埃之间的钛层。
根据实施例，公开了一种微测辐射热仪，其包括底部吸收介电层、顶部吸收介电层，布置在底部和顶部吸收介电层之间的温度敏感电阻层，和形成在顶部吸收介电层上的金属帽。该金属帽可包括布置在桥的顶表面处或附近的氧化金属层(例如，其形成了微测辐射热仪桥的最上面的表面)。该金属帽可包括由钛(Ti)、氧化钛(TiOx)或Ti和TiOx的组合形成的钛层(作为例子)。例如，金属帽可由钛和TiOx的堆叠层形成，该堆叠层的厚度在例如10埃和1500埃之间。
根据另一实施例，公开了一种微测辐射热仪，其包括底部吸收介电层、顶部吸收介电层、形成在底部吸收介电层上的吸收金属帽层、另一吸收介电层、布置在底部和顶部吸收介电层之间的温度敏感电阻层、和形成在顶部吸收介电层上的金属帽。该金属帽包括布置在桥的顶表面处或附近的氧化金属层(例如，其形成了微测辐射热仪桥的最上面的表面)。该金属帽可包括由钛(Ti)、氧化钛(TiOx)或Ti和TiOx的组合形成的钛层(作为例子)。例如，金属帽可由钛和TiOx的堆叠层形成，该堆叠层的厚度在例如10埃和1500埃之间。金属帽还可被完全或部分地封装在介电材料中。
根据另一实施例，公开了一种方法，该方法可包括在读出集成电路衬底上形成第一金属层，在第一金属层上形成牺牲层，在牺牲层上方形成第一吸收介电层，在第一吸收介电层上形成温度敏感电阻材料层，在温度敏感电阻材料层上方形成第二吸收介电层，在第二吸收介电层上形成第二金属层，选择性地沉积完全或部分封装第二金属层的介电层，以及移除牺牲层。
根据另一实施例，公开了一种方法，该方法可包括在读出集成电路衬底上形成第一金属层，在第一金属层上形成牺牲层，在牺牲层上方形成第一吸收介电层，在第一吸收介电层上方形成第二金属层，在第二金属层上方形成第二吸收介电层，在第二吸收介电层上形成温度敏感电阻材料层，在温度敏感电阻材料层上方形成第三吸收介电层，在第三吸收介电层上形成第三金属层，选择性地沉积完全或部分封装第三金属层的介电层，以及移除牺牲层。
本实用新型的范围是由权利要求限定的，通过引用将其并入实用新型内容。通过考虑下面的一个或多个实施例的详细细节，将使本领域技术人员更完整地理解本实用新型的实施例，以及实现其附加优势。参考首先将要简要描述的附图。
附图说明
图1示出了根据实施例说明捕获图像的系统的框图。
图2示出了根据实施例说明具有增强响应性微测辐射热仪阵列的焦平面阵列的透视图。
图3示出了根据实施例的增强吸收微测辐射热仪阵列的一部分的顶视图。
图4a-4e示出了根据不同实施例的增强吸收微测辐射热仪的一部分的横截面图。
图5示出了根据实施例说明形成一个或多个增强吸收微测辐射热仪的方法的流程图。
图6示出了根据实施例说明形成一个或多个增强吸收微测辐射热仪的方法的进一步细节的流程图。
通过参考下面的详细描述，将最好地理解本实用新型的实施例和它们的优点。应该意识到，相同的附图标记用来确定在一幅或多幅图中示例的相同元件。
具体实施方式
本文公开了为红外探测器装置提供增强红外吸收探测器的系统和方法。在一个实施例中，增强红外吸收探测器可以是具有夹在两层吸收层之间的电阻层和具有在两层吸收层中的一层或两层上的吸收增强层的微测辐射热仪，该微测辐射热仪与常规微测辐射热仪相比，增强了微测辐射热仪对红外辐射的吸收。在微测辐射热仪桥的顶部和底部上具有吸收增强层，可改善入射和反射红外辐射的吸收。例如，吸收增强层可由金属形成。在不同的实施例中，红外探测器装置可包括在电子装置或其他成像系统中。
现在参考图1，方框图示出了根据一个或多个实施例的用于捕获和处理图像的系统100(例如，红外摄像机)。在一种实施方式中，系统100可包括处理部件110、存储部件120、图像捕获部件130、控制部件140和显示部件150。可选地，系统100可包括感测部件160。
系统100可代表例如红外成像装置，诸如捕获和处理图像、如场景170 的视频图像的红外摄像机。系统100可代表适于检测红外辐射并提供有代表性的数据和信息(例如，场景的红外图像数据)的任何类型的红外摄像机，或者可更普遍地代表任何类型的光电传感器系统。系统100可包括便携式装置，并且可合并到例如车辆(如汽车或其他类型的地面车辆、飞机、船舶或者航天器)或者需要存储和/或显示红外图像的非移动装置中，或者可包括分布式网络系统。
在不同的实施例中，处理部件110可包括任何类型的处理器或逻辑装置(例如，配置为执行处理功能的可编程逻辑装置(PLD))。处理部件110 可适于与部件120、130、140和150进行接口和通讯，以执行本文所述的诸如控制偏置和其他功能的(例如，诸如可变电阻和电流源的元件的值、定时诸如开关电容滤波器的开关设置、斜坡电压值等)、以及该领域技术人员所理解的常规系统处理功能的方法和处理步骤和/或操作。
在一个实施例中，存储部件120包括一个或多个适于存储数据和信息例如包括红外数据和信息的存储装置。存储装置120可包括一个或多个不同类型的包含易失性和非易失性存储器的存储装置。处理部件110可适于执行存储在存储部件120中的软件，以便执行本文所述的方法和处理步骤和/或操作。
在一个实施例中，图像捕获部件130包括用于捕获代表图像诸如场景 170的红外图像数据(例如静止图像数据和/或视频数据)的任何类型的图像传感器，诸如一个或多个红外传感器(例如，任何类型的多像素红外探测器，诸如具有测辐射热仪的焦平面阵列)。在一种实施方式中，图像捕获部件130的红外传感器将捕获的图像数据表示(例如，转换)为数字数据(例如，经由作为红外传感器的一部分的或作为系统100的一部分的与红外传感器分离的模数转换器)。一方面，红外图像数据(例如，红外视频数据)可包括图像诸如场景170的非均匀数据(例如，真实图像数据)。处理部件110可适于处理红外图像数据(例如，以提供处理的图像数据)，将红外图像数据存储在存储部件120中，和/或从存储部件120中检索存储的红外图像数据。例如，处理部件110可适于处理存储在存储部件120中的红外图像数据，以提供处理的图像数据和信息(例如，捕获和/或处理的红外图像数据)。
在不同的实施例中，图像捕获部件130可包括例如用于检测红外辐射如热辐射的增强吸收探测器元件的阵列。在一个实施例中，增强吸收探测器元件可包括具有温度敏感电阻层的诸如布置在两层吸收层(例如，吸收红外辐射的第一层和第二层)之间的一层氧化钒(VOX)、并且具有在两层吸收层中的一层上的金属帽的微测辐射热仪，该微测辐射热仪与常规微测辐射热仪相比，增强了微测辐射热仪对红外辐射的吸收。例如，金属帽可以由增强金属层形成。
在一个实施例中，控制部件140可包括适于产生用户输入控制信号的用户输入和/或接口装置，诸如旋转旋钮(例如，电位器)、按钮、滑杆、键盘等。处理部件110可适于检测用户经由控制部件140输入的控制输入信号，并响应从那接收的任何检测到的控制输入信号。处理部件110可适于将这种控制输入信号解释为本领域技术人员通常所理解的参数值。
在一个实施例中，控制部件140可包括具有适于与用户接口并接收用户输入控制值的按钮的控制单元(例如，有线或无线手持控制单元)。在一种实施方式中，该控制单元的按钮可用来控制系统100的各种功能，诸如自动对焦、菜单启用与选择、视场、亮度、对比度、噪声滤波、高通滤波、低通滤波和/或本领域技术人员所理解的其他各种功能。
在一个实施例中，显示部件150可包括图像显示装置(例如，液晶显示器(LCD)或各种其他类型的通常已知的视频显示器或监视器)。处理部件110可适于在显示部件150上显示图像数据和信息。处理部件110可适于从存储部件120检索图像数据和信息，并在显示部件150上显示任何检索到的图像数据和的信息。显示部件150可包括显示电子装置，该显示电子装置可被处理部件110用于显示图像数据和信息(例如，红外图像)。显示部件150可适于通过处理部件110直接从图像捕获部件130接收图像数据和信息，或者图像数据和信息可通过处理部件110从存储部件120传输。
在一个实施例中，根据本领域技术人员所理解的应用或实施要求，可选的感测部件160可包括一个或多个不同类型的传感器。可选的感测部件 160的传感器至少将数据和/或信息提供给处理部件110。一方面，处理部件110可适于与感测部件160进行通信(例如，通过从感测部件160接收传感器信息)和与图像捕获部件130进行通信(例如，通过从图像捕获部件130接收数据和信息，和向系统100的一个或多个其他部件提供命令、控制和/或其他信息，和/或从系统100的一个或多个其他部件接收命令、控制和/或其他信息)。
在各种实施方式中，感测部件160可提供有关环境状况的信息，诸如外界温度、照明条件(例如，白天、晚上、黄昏和/或黎明)、湿度水平、特定气象条件(例如晴、雨和/或雪)、距离(例如，激光测距仪)，和/或是否已进入或离开隧道或其他类型的外壳。感测部件160可代表本领域技术人员通常已知的用于监测各种条件(例如，环境状况)的常规传感器，该各种条件可以对图像捕获部件130所提供的数据产生影响(例如，在图像外观上)。
在一些实施方式中，可选的感测部件160(例如，一个或多个传感器) 可包括经由有线和/或无线通信传递信息到处理部件110的装置。例如，可选的感测部件160可适于通过本地广播(例如，无线电频率(RF))传输、通过移动或蜂窝网络和/或通过基础设施中的信息信标(例如，交通或公路基础设施信息信标)，或各种其他有线和/或无线技术，从卫星接收信息。
在各种实施例中，如所希望的或根据应用或要求，系统100的部件可与表示相关系统的各种功能块的系统100组合和/或实现或者不组合和/或不实现。在一个实例中，处理部件110可与存储部件120、图像捕获部件 130、显示部件150和/或可选的感测部件160组合在一起。在另一个实例中，处理部件110可与仅具有由图像捕获部件130内的电路(例如，处理器、微处理器、逻辑装置、微控制器等)执行的处理部件110的某些功能的图像捕获部件130组合在一起。此外，系统100的各种部件可相互远离 (例如，图像捕获部件130可包括具有处理部件110的远程传感器等，该处理部件110表示可与或不可与图像捕获部件130进行通信的计算机。)。
图2示出了说明具有红外探测器元件204的阵列202的红外探测器装置200的透视图，该红外探测器元件204可用于捕获图像数据，诸如用于图1的图像捕获部件130的红外图像数据。如图2的例子所示，阵列202 可包括将每个探测器元件204的桥部分203耦合到一个或多个触点208的耦合组件，诸如腿206。每个触点208可将一个或多个相关的探测器元件204耦合到读出集成电路(ROIC)210的相关读出电路。根据不同的实施例，每个触点208可被连接到朝向ROIC 210向下弯曲的腿206的一部分上，使得触点208接触ROIC 210中的电路，和/或使得每个触点208可包括从腿206向下延伸到ROIC 210的表面的一部分。例如，腿206可以由钛、镍铬或者其他适当的导电材料形成。
在本文有时作为实例讨论的一个适当配置中，装置200可以是例如可在图1的图像捕获部件130中实施的焦平面阵列。每个探测器元件204都可由一层或多层材料诸如一层或多层吸收层、一层或多层钝化层、一层或多层温度敏感电阻层、一层或多层帽层、一层或多层全玻璃覆盖层、一层或多层增透层和/或其他层或元件形成。在一个实施例中，每个探测器元件 204的桥203的最顶层可以是例如由金属形成的增强层。增强层可增加探测器对红外辐射诸如红外光201的吸收(例如，通过将吸收的红外辐射的最小波长从例如约八微米降低到例如约七微米，和/或通过增加在一些或所有波长吸收的红外辐射的量)。例如，每个探测器元件204可以是微测辐射热仪。
在焦平面阵列结构中，ROIC 210可包括由硅或锗形成的ROIC衬底(作为例子)。探测器元件204可被排列成，基于在光201入射时由探测器元件的温度变化而引起的探测器元件的电特性的变化(例如，电阻率的变化)，将入射光诸如红外光201转换成可检测的电信号。每个红外探测器元件204可经由一个触点208耦合到形成在读出集成电路210上的用于处理和读出电信号的相关单元(unit cell)(未示出)。
ROIC 210可将布置在邻近空间中的电路并入到探测器元件204，以执行探测器接口和复用的功能。与特定微测辐射热仪探测器204相关的电路可位于探测器正下方的衬底中，并且可称为单元。ROIC 210可包括集成到单一硅芯片上的单元阵列、列放大器、列多路复用器和行多路复用器。微测辐射热仪阵列202可建造在单元阵列的顶面上。ROIC 210可进一步包括偏置生成和定时控制电路和输出放大器。
阵列202中的每个微测辐射热仪204都可通过腿206和触点208与 ROIC 210进行通讯。例如，第一触点208可用来给微测辐射热仪提供参考或偏置电压，第二触点208可用来提供从微测辐射热仪到ROIC的信号通路，通过它可读出对应于被微测辐射热仪吸收的红外光的信号。ROIC和微测辐射热仪电路的进一步描述可在美国专利No.6,028,309中找到，为了所有目的，通过引用的方式将其全部并入本文。
图3示出了根据实施例的微测辐射热仪阵列202的一部分的更详细物理布局图。微测辐射热仪阵列202可包括微测辐射热仪204的阵列，其可以以行和列的方式排列探测器。然而，应该意识到，微测辐射热仪阵列202 是根据一个或多个实施例的阵列(或者一部分阵列)的例子。
根据实施例，微测辐射热仪204每个都可包括电阻材料300，该电阻材料300可由高温度系数电阻(TCR)材料(例如，氧化钒(VOx)或非晶硅)形成。电阻材料300可悬挂在桥302上面的ROIC 210上方，桥302 具有通过腿206耦合到其触点208的电阻材料300。腿206可通过电阻材料触点304连接到电阻材料300(例如，到电阻材料触点的腿金属)。电阻材料300可被一层或多层其他材料(例如，吸收层、一层或多层介电层和 /或增强层或金属帽)覆盖。例如，薄金属层或金属帽可形成在微测辐射热仪204的顶表面301处或者其附近，并且可增强微测辐射热仪204对入射红外光的吸收。
当光诸如图2的红外光201入射在红外探测器元件204诸如微测辐射热仪上时，光可首先到达增强金属层，可被增强金属层部分或全部吸收，和/或可部分或全部穿过增强层，并被微测辐射热仪的桥部分中的一层或多层吸收层部分或完全吸收。进入到微测热辐射仪的桥部分中的一些光可穿过桥部分，并且可被读出集成电路上的形成在桥下方的反射金属层反射。来自反射金属层的一些或所有的反射光可再次从桥部分的背面穿入到微测辐射热仪的桥部分中，并且被一层或多层吸收层和/或增强金属层部分或完全吸收。在某些情况下，可以发生桥和ROIC上的反射金属层之间的多次反射。
图4a-4e示出了根据不同实施例的由图3的桥302悬挂的微测辐射热仪204的一部分的横截面图(例如，沿图2的I-I′线)。如图4a所示，微测辐射热仪204的感光部分可包括多层材料诸如电阻层300、第一光吸收层诸如布置在电阻层300的第一侧上的吸收层404、第二光吸收层诸如形成在电阻层300的对面第二侧上的吸收层410，和红外吸收增强层诸如形成在第一光吸收层404上的增强层402。
如图4a所示，增强层402可形成微测辐射热仪204的最顶层，使得微测辐射热仪204的顶表面301由增强层402的顶(外)表面形成，在微测辐射热仪204的顶表面301处，入射光诸如红外光414被微测辐射热仪接收。例如，增强层402可以是一层很薄的金属材料，诸如形成微测辐射热仪的金属帽的氧化金属。例如，增强层402可由钛、氧化钛、钛和TiOx 的组合、铝、氮化钛、镍、铁、锌、铂、钽、铬、其他过渡金属、其他金属、这些金属的合金、这些材料的氧化物、和/或这些金属和其氧化物的组合形成。
增强层402可具有提供微测辐射热仪204的增强响应性而不影响其他临界性质和/或性能参数诸如微测辐射热仪的噪声要求的厚度T和成分。作为例子，厚度T可在200埃和500埃之间，在295埃和305埃之间，小于 1500埃，小于400埃，大于一埃，小于350埃，或者在275和325埃之间。研究表明，与不包括增强金属帽层的常规微测辐射热仪相比，提供金属层诸如增强层402可使微测辐射热仪204的红外吸收增加多达百分之十或者百分之十以上。
增强层402可使用在沉积金属材料之后在探测器的桥区的顶表面上留下金属材料薄膜的回蚀工艺、剥离工艺或者其他处理方法形成。在一个实施例中，增强层402也可形成在每个微测辐射热仪的一些或所有腿上。
在一个例子中，电阻层300可由温度敏感电阻材料组成。例如，电阻层可由氧化钒、氧化镍、α-硅、α-SiGe、氧化钛、氧化钼，和/或二极管元件诸如p+/n-掺杂的聚硅结形成。在一个例子中，吸收层404和410可由多种材料组成，诸如氮化硅(例如Si3N4)、二氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(例如SiON)，和/或如本领域的普通技术人员所理解的碳/石墨基吸收剂。适当吸收层的进一步描述可在美国专利No.9,029,783中找到，为了所有的目的，通过引用的方式将其全部并入本文。
图4a所示的微测辐射热仪204的结构仅仅是说明性的。例如，在一个实施例中，微测辐射热仪204可包括布置在吸收层404和电阻层300之间的第一介电层406，和布置在电阻层300和吸收层410的底部上的第二介电层412，如图4a所示。然而，这仅仅是说明性的。在各种实施例中，微测辐射热仪204可包括增强层402、电阻层300、至少一层红外吸收层，和其他层诸如钝化层、增透层、多层吸收层(例如，布置在电阻层上方和 /或下方的、具有不同折射率并且由相同和/或不同材料形成的一层或多层吸收层)、介电层诸如介电层406和/或412、和/或其他适当层的任何适当的组合。
在一个例子中，介电层406和412可由二氧化硅(SiO2)形成。在一些实施例中，吸收层404和/或410每个都可包括含有氮化硅、氮氧化硅、氧化硅或其他适当的吸收材料的多层材料。在某些实施例中，吸收层404 和/或410由一种或多种吸收介电材料诸如氮化硅形成。
图4b-4e示出了增强吸收微测辐射热仪的一部分的其他实施例。如图 4b-4e所示，微测辐射热仪204的感光部分可包括多层材料诸如电阻层300、第一光吸收层诸如布置在电阻层300的第一侧上的吸收介电层404、第二光吸收层诸如形成在电阻层300的对面第二侧上的吸收介电层410或吸收介电帽416、和红外吸收增强层诸如增强层402。在图4b的实施例中，提供了附加的吸收介电层418。在各种实施例中，增强层402可用吸收介电材料例如吸收介电帽416完全或部分封装。
从图中可以看出，增强层402可布置在堆叠层中的不同位置，并且可布置在多个位置。例如，图4b和4c示出了在堆叠层顶部附近的增强层402，而图4d示出了在堆叠层底部附近的增强层402。图4c示出了在堆叠层中的两层增强层402，在堆叠层的顶部附近的一层和在堆叠层的底部的第二层。
图5是说明制造像红外成像装置一样的装置，诸如图2的具有增强红外吸收微测辐射热仪(诸如图2、3和4a-4e的微测辐射热仪204)的装置 200，可执行的操作的流程图。
在方框500，可提供一种用于红外探测器装置(诸如焦平面阵列)的衬底(诸如读出集成电路衬底)。
在方框502，可形成微测辐射热仪结构，诸如悬挂在腿上的微测辐射热仪桥的阵列，该腿将桥耦合到ROIC衬底上的相应触点。形成该微测辐射热仪结构可包括各种光刻、蚀刻、沉积、图案化、剥离和/或其它适当的过程。形成该微测辐射热仪结构可包括在微测辐射热仪结构中或在微测辐射热仪结构之间并入牺牲层。
在方框504，可使用沉积和蚀刻过程和/或剥离操作，至少在微测辐射热仪结构的一部分上形成增强吸收层，诸如图4的增强层402。例如，增强吸收层可形成在通过微测辐射热仪桥悬挂在ROIC衬底上方的、微测辐射热仪的感光部分上。在一些实施例中，增强吸收层可形成在微测辐射热仪的一些或所有腿结构上。
在方框506，可执行形成焦平面阵列的附加处理操作。例如，附加处理操作可包括移除(例如，通过蚀刻)牺牲层，以释放微测辐射热仪并且留下悬挂在ROIC上方的桥部分和一些或所有腿。附加处理操作可包括其他操作，诸如晶片切割操作、其他晶片级封装(WLP)工艺、涂覆操作、测试操作和/或其他适当的操作。例如，可使用WLP技术，诸如通过引用的方式将其全部并入本文的美国临时专利申请No.61/801,596和美国临时专利申请No.61/469,651所描述的那些技术，将具有增强吸收层的微测辐射热仪的焦平面阵列并入到微测辐射热仪真空封装组件(VPA)中。
图6是根据实施例示出图5的示例性操作的进一步细节的流程图。例如，关于图5的方框502的上述操作可包括有关方框600-616的下面所述的操作。例如，关于图5的方框504的上述操作可包括有关方框618-620 的下述操作，关于图5的方框506的上述操作可包括有关方框622的下述操作。
在方框600，可在衬底(诸如读出集成电路衬底)上形成金属层(诸如反射金属层)。
在方框602，可在反射金属层上方沉积牺牲层，诸如聚酰亚胺层。
在方框604，可在牺牲层中形成(例如，蚀刻)用于将探测器元件耦合到读出集成电路的一个或多个开口(例如，通孔)。
在方框606，可在牺牲层上沉积第一吸收介电层，诸如氮化硅层(例如，Si3N4)。如果需要，可在沉积第一吸收介电层之前在牺牲层上选择性沉积一层或多层附加层，诸如第一介电层(例如，氧化硅层)，使得第一吸收介电层沉积在第一介电层上方和在一层或多层附加层上。在一些实施例中，金属增强层可形成在第一吸收介电层上。
在方框608，可在第一吸收介电层上沉积一层温度依赖性电阻材料，诸如氧化钒。然后，可在蚀刻或剥离操作中移除温度依赖性电阻材料的多个部分，以便限定微测辐射热仪阵列的光敏感部分。
在方框610，可在第一吸收介电层中形成(例如，蚀刻)一个或多个开口(例如，通孔)，以移除在方框604形成的开口内布置的第一吸收介电层的多个部分。
在方框612，(例如，在第一吸收介电层、温度敏感电阻材料层和/或牺牲层的多个部分上)可沉积腿金属材料层。例如，腿金属材料可包括钛、镍铬和/或其他适当的导电材料。
在方框614，可在温度依赖性电阻材料层上方沉积第二吸收介电层，诸如第二氮化硅层(例如，Si3N4)。第二吸收介电层可沉积在腿金属材料和/或温度敏感电阻材料的多个部分上。如果需要，可在淀积第二吸收介电层之前(例如，在腿金属材料和/或温度敏感电阻材料的多个部分上)选择性沉积一层或多层附加层，诸如第二介电层(例如，第二氧化硅层)，使得第二吸收介电层沉积在温度依赖性电阻材料层上方和在一层或多层附加层上。
在方框616，可执行蚀刻工艺来移除腿金属层和/或其他层的多个部分，以限定本领域的技术人员所理解的微测辐热仪腿和桥。
在方框618，可在微测辐射热仪结构上沉积增强吸收层，诸如氧化金属(例如，钛、氧化钛、Ti和TiO的组合、铝、氮化钛、镍、铁、锌、铂、钽、铬、其他金属，这些金属的合金、和/或这些材料和其氧化物的组合)薄层(例如，厚度在10埃和1500埃之间的层)。
在方框620，可通过执行蚀刻和/或剥离过程来移除增强吸收层的多个部分，以移除增强吸收层的多个部分并且留下在微测辐射热仪的桥部分和 /或腿部内的增强吸收层的多个部分。这样，可在每个微测辐射热仪上形成金属帽，诸如钛和/或TiOx帽，从而增强微测热辐射仪的响应性。
在方框622，(例如，在蚀刻过程中)可移除牺牲层，以释放焦平面阵列的增强响应性的微测辐射热仪。通过移除牺牲层，可在微测辐射热仪桥和腿部分与反射金属层之间产生间隔，诸如空隙。
正如本领域的技术人员所理解的，在图6的过程中的各个阶段，可沉积、图案化和/或以全部或部分形式移除其他层，诸如钝化层、光致抗蚀剂层、附加牺牲层、增透层和/或其他适当的层，以形成例如图4a-4e的结构。
虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了本实用新型，但应该容易地理解，本实用新型不限于这些公开的实施例。相反，本实用新型可被修改，以便合并此前尚未描述的任何数量的修改、变更、替换或等效布置，这些与本实用新型的精神和范围相适应。此外，虽然已经描述了本实用新型的各种实施例，但应该理解，本实用新型的方面可只包括所述实施例中的一些。因此，本实用新型不被理解为被上述描述所限定，而仅限于所附权利要求的范围。

Claims (12)

1.一种微测辐射热仪，其特征在于，该微测辐射热仪包括：
桥，该桥包括：
温度敏感电阻层；
在温度敏感电阻层上方和下方的一层或多层吸收介电层；
与温度敏感电阻层电隔离的并且在吸收介电层上方和/或下方的一层或多层金属层；以及
置于所述一层或多层金属层上的介电层，其中所述金属层的每一层在所述介电层和所述吸收介电层的一层之间。
2.根据权利要求1所述的微测辐射热仪，其特征在于，所述一层或多层金属层包括布置在桥的顶表面和/或底表面处或附近的金属。
3.根据权利要求1所述的微测辐射热仪，其特征在于，所述一层或多层金属层包括一种或多种过渡金属。
4.根据权利要求1所述的微测辐射热仪，其特征在于，所述一层或多层金属层包括钛。
5.根据权利要求1所述的微测辐射热仪，其特征在于，所述一层或多层金属层包括过渡金属和过渡金属的氧化物的堆叠。
6.根据权利要求5所述的微测辐射热仪，其特征在于，所述一层或多层金属层包括钛和氧化钛的堆叠。
7.根据权利要求1所述的微测辐射热仪，其特征在于，所述一层或多层金属层具有在10埃和1500埃之间的厚度。
8.根据权利要求1所述的微测辐射热仪，其特征在于：
所述温度敏感电阻层包括氧化钒、氧化镍、α-硅、α-SiGe、氧化钛、氧化钼，和/或二极管元件；和
所述微测辐射热仪是形成焦平面阵列的多个微测辐射热仪中的一个。
9.一种红外摄像机，其特征在于，该红外摄像机包括：
包括微测辐射热仪的焦平面阵列；和
读出集成电路，其中桥通过至少一条腿耦合到所述读出集成电路并且悬挂在所述读出集成电路上方，
其中所述微测辐射热仪包括：
桥，该桥包括：
温度敏感电阻层；
在温度敏感电阻层上方和下方的一层或多层吸收介电层；和
与温度敏感电阻层电隔离的并且在温度敏感电阻层上方和/或下方的一层或多层金属层；
其中温度敏感电阻层夹在所述金属层和所述读出集成电路之间。
10.一种微测辐射热仪，其特征在于，该微测辐射热仪包括：
桥，该桥包括：
第一介电层；
温度敏感电阻层；
形成在第一介电层和温度敏感电阻层之间的第一金属层；
在温度敏感电阻层下方的一层或多层吸收介电层，其中所述一层或多层吸收介电层在所述第一金属层和所述温度敏感电阻层之间；
在温度敏感电阻层上方的一层或多层吸收介电层；
形成在位于温度敏感电阻层上方的吸收介电层的至少一层上方的第二金属层；和
完全或部分封装所述第二金属层的第二介电层。
11.一种成像装置，其特征在于，该成像装置包括：
微测辐射热仪阵列；和
读出集成电路，其中每个微测辐射热仪都通过至少一个金属腿悬挂在读出集成电路中的相关处理电路上方，其中每个微测辐射热仪包括：
第一吸收层，
第二吸收层，
布置在第一吸收层和第二吸收层之间的温度敏感电阻层，和
形成在所述第一吸收层上的红外吸收增强金属层，其中所述第二吸收层比所述第一吸收层更接近于读出集成电路。
12.根据权利要求11所述的成像装置，其特征在于，所述红外吸收增强金属层包括厚度在10埃和1500埃之间的钛层。
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