CN208012765U - 红外成像装置、红外摄相机、微测辐射热计和焦平面阵列 - Google Patents

红外成像装置、红外摄相机、微测辐射热计和焦平面阵列 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种红外成像装置、红外摄相机、微测辐射热计和焦平面阵列。系统涉及用于红外探测器的垂直管脚。例如，红外成像装置可以包括微测辐射热计阵列，其中每个微测辐射热计包括电桥和将电桥耦接到诸如读出集成电路的基板的垂直管脚结构。垂直管脚结构可以沿着平行于由电桥定义的平面的路径延伸，并且其方向可以垂直于该平面。该路径可以设置在由电桥定义的平面内、下方或上方。

Description

红外成像装置、红外摄相机、微测辐射热计和焦平面阵列
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年7月3日提交的题为“VERTICAL MICROBOLOMETER CONTACTSYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请No.62/020,747的优先权和权益，通过引用的方式将其作为整体并入到本文中。
技术领域
本实用新型的一个或多个实施例总体上涉及红外摄像机，并且更具体地，涉及微测辐射热计触点系统和方法，例如，微测辐射热计焦平面阵列的垂直管脚触点。
背景技术
微测辐射热计是可以在红外成像装置(例如，红外摄像机)内使用的一种类型的红外探测器的示例。例如，通常将微测辐射热计制造在单片硅衬底上以形成红外(图像)探测器阵列，其中红外探测器阵列的每个微测辐射热计作为用于产生二维图像的像素。由称为读出集成电路(ROIC)的电路将每个微测辐射热计的电阻变化转换为时间复用电信号。ROIC和红外探测器阵列(例如，微测辐射热计阵列)的组合通常称为焦平面阵列 (FPA)或红外FPA(IRFPA)。关于FPA和微测辐射热计的更多细节可以在例如第5,756,999、6,028,309、6,812,465和7,034,301号美国专利中找到，通过引用的方式将其作为整体并入到本文中。
阵列中的每个微测辐射热计通常耦接到从阵列向下垂直延伸到ROIC 的一个或多个触点。触点可以用于为微测辐射热计提供参考电压和/或从微测辐射热计到ROIC的信号路径。微测辐射热计通常包括由悬置在电桥上的电阻材料形成的光敏部分，其中电阻材料通过从电桥延伸到触点的管脚与其触点耦接。管脚通过电阻材料触点附接到电阻材料。
设计有效的微测辐射热计的挑战之一是增加光敏面积或有源像素面积与阵列总面积的比率，有时将其称为阵列的填充因子。每个微测辐射热计的管脚支撑件可占据阵列区域的很大一部分，因此可以限制阵列的填充因子。因此，期望减少管脚所占据的面积的量。然而，为了保持设备性能，每个管脚支撑件的宽度和长度应当与每个像素的面积成比例。因此，可能难以减小管脚面积并增加填充因子。因此，需要一种实现管脚支撑件(例如，用于基于微测辐射热计的焦平面阵列)的改进技术。
实用新型内容
本实用新型提供了一种红外成像装置，所述红外成像装置包括：
具有多个触点的基底；和
微测辐射热计阵列，所述微测辐射热计阵列耦接到具有表面的基底并且设置在所述基底的上方，所述表面定义平面，其中，每个微测辐射热计包括：
电桥；
管脚结构，其至少具有以不垂直于所述平面的方式延伸并且在所述触点中的至少一个和所述电桥之间延伸的第一部分；
其中，所述管脚结构的所述第一部分具有在基本上垂直于所述平面的方向上延伸的第一尺寸；
其中，所述管脚结构的所述第一部分具有在基本上平行于所述平面的方向上延伸的第二尺寸；以及
其中，所述第一尺寸大于所述第二尺寸。
优选地，所述管脚结构包括金属层和形成在所述金属层上的电介质层。
优选地，所述电介质层形成在所述金属层的第一侧上，并且其中所述管脚结构包括形成在所述金属层的相对的第二侧上的附加电介质层。
优选地，所述管脚结构的第一部分基本上平行于所述平面延伸；所述基底包括读出集成电路；以及所述触点中的至少一个包括将所述管脚结构导电地耦接到所述读出集成电路的触点结构。
优选地，所述触点结构包括从所述管脚结构的末端延伸到所述读出集成电路的金属柱。
优选地，所述触点结构包括在所述读出集成电路上的触点结构，并且其中所述管脚结构包括从所述基底上方的第一高度以非垂直角度向下延伸到所述触点结构的第二部分。
优选地，所述管脚结构的至少所述第一部分设置在由所述电桥定义的平面中。
优选地，所述管脚结构的至少所述第一部分设置在由所述电桥定义的平面的下方。
优选地，所述管脚结构的至少所述第一部分设置在所述电桥和所述基底之间。
优选地，所述管脚结构包括具有垂直部分和水平部分的金属层。
优选地，所述管脚结构还包括形成在所述水平部分上的钝化层。
优选地，所述金属层还包括附加水平部分，其中所述管脚结构还包括至少在所述垂直部分上的电介质材料，并且其中所述附加水平部分基本上没有所述钝化层。
优选地，所述管脚结构包括：弯曲区域；和由金属、或电介质、或金属和电介质材料的组合构成的焊盘，其中所述焊盘设置在所述弯曲区域中并且耦接到所述管脚结构的垂直金属层并设置为基本上垂直于所述垂直金属层。
优选地，所述红外成像装置包括包含所述微测辐射热计阵列和所述基底的焦平面阵列。
本实用新型还提供了一种红外摄相机，所述红外摄相机包括如上所述的焦平面阵列。
本实用新型还提供了一种微测辐射热计，所述微测辐射热计包括：
具有传感器层的电桥，所述传感器层具有基本为平面的部分和在基本上垂直于所述平面部分的方向上延伸的至少一个附加部分；和
设置在所述电桥的一部分下方的至少一个管脚，其中所述传感器层的所述至少一个附加部分延伸到所述至少一个管脚的导电层并与所述导电层接触。
优选地，所述电桥还包括设置在所述传感器层上的至少一个电介质层。
优选地，所述传感器层包括氧化钒。
本实用新型还提供了一种焦平面阵列，所述焦平面阵列包括如上所述的微测辐射热计和耦接到所述微测辐射热计的基底，其中所述至少一个管脚位于所述电桥和所述基底之间并且在所述电桥和所述基底的触点之间耦接。
本实用新型还提供了一种红外成像装置，所述红外成像装置包括如上所述的焦平面阵列。
公开了根据一个或多个实施例的系统和方法，其涉及用于红外探测器的微测辐射热计管脚。例如，根据本实用新型的实施例，公开了垂直管脚 (例如，用于焦平面阵列内的红外探测器)，与基本上在红外探测器的平面内水平延伸的常规管脚相比，本实用新型公开的管脚使得区域更加优化。对于一个或多个实施例来说，本文公开的管脚系统和方法可以提供优于常规管脚方法的某些优点，特别是当半导体处理技术转换到更小尺寸时。
根据一个实施例，一种红外成像装置包括微测辐射热计阵列，每个微测辐射热计具有通过至少一个垂直测辐射热计管脚耦接到触点的电桥。所述微测辐射热计阵列的管脚和电桥可以悬挂在用于微测辐射热计阵列的读出集成电路的上方。可以使用间隔沉积和蚀刻处理操作来形成垂直测辐射热计管脚，所述间隔沉积和蚀刻处理操作在牺牲层中的开口的侧壁上形成垂直测辐射热计管脚的至少多个部分，然后去除所述牺牲层以释放测辐射热计管脚。
根据各种实施例，垂直测辐射热计管脚可以沿着路径延伸并且可以具有在垂直于所述路径的平面、所述基底表面和/或所述电桥的平面的方向中延伸的延伸尺寸，所述路径设置于与由微测辐射热计的电桥定义的平面平行的平面中和/或由装置的基底表面(例如，读出集成电路基底)定义的平面中。通过这种方式，可以在不减少测辐射热计管脚的面积的情况下，减少测辐射热计管脚的面积，否则所述面积将占据微测辐射热计阵列的表面面积的相对较大部分。
根据各种实施例，可以将管脚结构封装或不封装在诸如二氧化硅或氮化硅的绝缘层中。管脚结构可以由多层绝缘材料形成以优化性能。管脚导电层可以完全或部分地由绝缘层封装，或者可以没有任何绝缘层。管脚导电层可以是单一材料类型的均匀膜或由例如多次沉积形成的多层导电层。
本实用新型的范围由权利要求限定，通过引用的方式将其并入到本实用新型内容中。通过考虑以下对一个或多个实施例的详细描述，将为本领域技术人员提供对本实用新型的实施例的更完整的理解以及实现本实用新型的附加优点。将参考将首先简要描述的附图。
附图说明
图1示出了根据一个或多个实施例的红外相机的框图。
图2示出了根据一个或多个实施例的红外相机的实现示例的框图。
图3示出了根据实施例的具有垂直管脚的微测辐射热计阵列的微测辐射热计的物理布局图。
图4A和4B分别示出了用于微测辐射热计的常规水平管脚的俯视图和横截面侧视图。
图5A和5B分别示出根据实施例的垂直管脚(例如，用于将红外探测器元件耦接到触点的管脚)的俯视图和横截面侧视图。
图6A至图6F示出了根据实施例的制造垂直管脚(例如，图3的垂直管脚)的工艺概述。
图7A至图7F示出了根据实施例的制造垂直管脚(例如，图3的垂直管脚)的另一个工艺概述。
图8A至图8C示出了根据实施例的制造垂直管脚(例如，图3的垂直管脚)的又一个工艺概述。
图9示出了根据实施例的具有垂直管脚的焦平面阵列的一部分的横截面侧视图，其中，该部分是红外探测器阵列和读出集成电路之间的垂直触点附近的部分，所述垂直管脚形成在所述阵列的表面下方。
图10示出了根据实施例的具有垂直管脚的焦平面阵列的一部分的横截面侧视图，其中，该部分是所述阵列的传感器附近的部分，所述垂直管脚形成在所述阵列的表面下方。
图11示出了根据实施例的具有垂直管脚的焦平面阵列的一部分的横截面侧视图，其中，该部分是红外探测器阵列和读出集成电路之间的垂直触点附近的部分，所述垂直管脚形成在所述阵列的表面下方。
图12示出了根据实施例的具有垂直管脚的焦平面阵列的一部分的横截面侧视图，其中，该部分是所述阵列的传感器附近的部分，所述垂直管脚形成在所述阵列的表面下方。
图13A至13Q示出了根据各种实施例的垂直管脚(例如，图5A和5B 的垂直管脚)的各种设置。
图14示出了根据实施例的具有垂直管脚的焦平面阵列的一部分的横截面侧视图，其中，该部分是红外探测器阵列和读出集成电路之间的垂直触点附近的部分，所述垂直管脚形成在所述阵列的表面上方。
图15示出了根据实施例的具有垂直管脚的焦平面阵列的一部分的横截面侧视图，其中，该部分是所述阵列的传感器附近的部分，所述垂直管脚形成在所述阵列的表面上方。
图16示出了根据实施例的垂直管脚的弯曲附近中的垂直管脚(例如，图3的垂直管脚)的弯曲部分的俯视图。
图17示出了根据实施例的图16的垂直管脚的示例性设置的横截面视图。
图18示出了根据实施例的图16的垂直管脚的另一个示例性设置的横截面视图。
图19示出了根据实施例的具有管脚的焦平面阵列的一部分的横截面视图，所述管脚至少部分地形成在红外探测器的电桥部分的下方(例如，用于红外探测器的管脚)。
图20示出了根据实施例的制造垂直管脚(例如，图3的垂直管脚) 的流程图。
图21示出了根据实施例的制造垂直管脚(例如，图3的垂直管脚) 的另一个流程图。
图22示出了根据实施例的制造垂直管脚(例如，图3的垂直管脚) 的又一个流程图。
图23A至23F示出了根据实施例的使用蚀刻终止层制造垂直管脚(例如，图3的垂直管脚)的工艺概述。
图24示出了根据实施例的具有管脚的焦平面阵列的一部分的横截面视图，所述管脚至少部分地形成在红外探测器的电桥部分的下方(例如，用于红外探测器的管脚)。
图25示出了根据实施例的制造具有管脚的焦平面阵列的流程图，所述管脚至少部分地形成在红外探测器的电桥部分的下方(例如，用于红外探测器的管脚)。
通过参考下面的详细描述，可以最好地理解本实用新型的实施例及其优点。应当理解，相同的附图标记用于标识在一个或多个附图中示出的相同的元件。
具体实施方式
根据一个或多个实施例，本文公开了用于为红外探测器提供垂直朝向的管脚的系统和方法。例如，根据实施例，公开了例如用于焦平面阵列内的微测辐射热计的垂直测辐射热计管脚。作为实施示例，图1示出了根据一个或多个实施例的用于捕获图像并进行处理的系统100(例如，包括任何类型的红外成像系统的红外相机)的框图。在一个实施方式中，系统100 包括图像捕获部件102、处理部件104、控制部件106、存储器部件108和显示部件110。可选地，系统100可以包括感测部件112。
例如，系统100可以表示红外成像设备(例如，红外相机)，以捕获和处理诸如场景101的视频图像的图像。系统100可以表示采用可以按照本文公开的方式实现的具有触点的红外探测器的任何类型的红外相机。系统100可以包括便携式设备，并且可以结合到例如要求存储和/或显示红外图像的交通工具(例如，汽车或其他类型的陆基交通工具、飞机或航天器) 中或者非移动设备中，或者可以包括分布式网络系统(例如，远离图像捕获部件102并通过网络控制图像捕获部件102的处理部件104)。
在各种实施例中，处理部件104可以包括任何类型的处理器或逻辑设备(例如，被配置为执行处理功能的可编程逻辑设备(PLD))。处理部件 104可以适于为部件102、106、108和110提供接口并与部件102、106、 108和110通信，以执行方法和处理步骤和/或操作，举例来说，例如控制偏置和其他功能(例如，用于诸如可变电阻器和电流源的元件的值、用于偏置和定时的开关设置以及其他参数)以及本领域技术人员将理解的其他常规的系统处理功能。
在一个实施例中，存储器部件108包括适于存储数据和信息(包括例如红外数据和信息)的一个或多个存储器设备。存储器设备108可以包括一个或多个各种类型(包括易失性和非易失性存储器设备)的存储器设备，包括计算机可读介质(便携式或固定的)。处理部件104可适于执行存储在存储器部件108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102包括用于捕获表示诸如场景101 的图像的红外图像数据(例如，静止图像数据和/或视频数据)的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，例如具有如本文公开的一个或多个垂直管脚的焦平面阵列)。在一个实施方式中，图像捕获部件102的红外传感器被配置为将捕获的图像数据表示(例如，转换)为数字数据(例如，通过红外传感器包括的并作为红外传感器的一部分的或者与红外传感器分离而作为系统100的一部分的模数转换器)。在一个或多个实施例中，图像捕获部件102还可以表示或者包括透镜、快门和/或连同用于捕获红外图像数据的真空封装部件一起的其他相关部件。图像捕获部件102还可以包括温度传感器(或可以分布在系统100内的温度传感器)，以向处理部件104提供关于图像捕获部件102的操作温度的温度信息。
在一个方面，红外图像数据(例如，红外视频数据)可以包括诸如场景101的图像的非均匀数据(例如，实际图像数据)。处理部件104可以适于处理红外图像数据(例如，提供处理后的图像数据)，将红外图像数据存储在存储器部件108中和/或从存储器部件108检索存储的红外图像数据。例如，处理部件104可适于处理存储在存储器部件108中的红外图像数据，以提供处理后的图像数据和信息(例如，捕获的和/或处理后的红外图像数据)。
在一个实施例中，控制部件106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，例如，可旋转的旋钮(例如电位计)、按钮、滑杆、键盘等。处理部件104可适于通过控制部件106感测来自用户的控制输入信号，并对从其接收的任何感测到的控制输入信号作出响应。处理部件104 可适于将此类控制输入信号解释为如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106可以包括具有适于为用户提供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)。在一个实施方式中，控制单元的按钮可以用于控制系统100的各种功能，例如，自动聚焦、菜单的启用和选择、视场、亮度、对比度、噪声滤波、高通滤波、低通滤波、和/或如本领域技术人员所理解的各种其他功能。
在一个实施例中，显示部件110包括图像显示设备(例如，液晶显示器(LCD)或通常已知的各种其他类型的视频显示器或监视器)。处理部件104可适于在显示部件110上显示图像数据和信息。处理部件104可适于从存储器部件108检索图像数据和信息，并在显示部件110上显示任何检索的图像数据和信息。显示部件110可以包括显示电子器件，处理部件104可以利用所述显示电子器件来显示图像数据和信息(例如，红外图像)。显部件110可适于通过处理部件104直接从图像捕获部件102接收图像数据和信息，或者所述图像数据和信息可以经由处理部件104从存储器部件 108传输。
在一个实施例中，取决于应用或实现的要求，可选的感测部件112包括一个或多个各种类型的传感器，如本领域技术人员将理解的。可选的感测部件112的传感器至少向处理部件104提供数据和/或信息。在一个方面，处理部件104可以适于与感测部件112通信(例如，通过从感测部件112 接收传感器信息)并与图像捕获部件102通信(例如，通过从图像捕获部件102接收数据和信息，并向和/或从系统100的一个或多个其他部件提供和/或接收命令、控制和/或其他信息)。
在各种实施方式中，感测部件112可以提供关于环境状况的信息，例如，外部温度、照明条件(例如，日、夜、黄昏和/或黎明)、湿度水平、特定天气条件(例如，晴天、下雨和/或下雪)、距离(例如，激光测距仪)、和/或是否已经进入或离开隧道或其他类型的封闭场所。感测部件112可表示本领域技术人员通常已知的用于监视可能对图像捕获部件102提供的数据产生影响(例如，影响图像外观)的各种条件(例如，环境条件)的常规传感器。
在一些实施方式中，可选的感测部件112(例如，一个或多个传感器) 可以包括通过有线和/或无线通信将信息中继到处理部件104的设备。例如，可选的感测部件112可以适于通过本地广播(例如，射频(RF))传输、通过移动或蜂窝网络和/或通过基础设施(例如，运输或高度公路信息信标基础设施)中的信息信标或各种其他有线和/或无线技术来从卫星接收信息。
在各种实施例中，可以根据需要或取决于应用或需求，对系统100的部件与表示相关系统的各个功能块的系统100来进行组合和/或实施或者不进行组合和/或实施。在一个示例中，处理部件104可以与存储器部件 108、图像捕获部件102、显示部件110和/或可选的感测部件112组合。在另一个示例中，处理部件104可以与图像捕获部件102组合，其中，处理部件104的仅某些功能由图像捕获部件102内的电路(例如，处理器、微处理器、逻辑设备、微控制器等)执行。另外，系统100的各个部件可以彼此远离(例如，图像捕获部件102可以包括具有处理部件104等的远端传感器，其表示可以或不可以与图像捕获部件102通信的计算机)。
图2示出了根据一个或多个实施例的红外相机200的具体实施方式示例的框图。如本领域技术人员将理解的，红外相机200可以表示系统100 (图1)的特定实现方式。
红外相机200(例如，具有偏置校正电路和接口系统电子器件的微测辐射热计读出集成电路)包括读出集成电路(ROIC)202、控制电路、定时电路、偏置电路、行和列寻址电路、列放大器和用于提供输出信号的相关电子器件，所述输出信号由模数(A/D)转换器204数字化，所述读出集成电路(ROIC)202可以包括具有一个或多个触点的微测辐射热计单元阵列，所述一个或多个触点通过如本文公开的垂直管脚耦接到微测辐射热计的电桥。所述A/D转换器204可以定位为ROIC 202的一部分或与ROIC 202分离。
A/D转换器204的输出信号由非均匀性校正电路(NUC)206调节，该非均匀性校正电路(NUC)206应用本领域技术人员将理解的温度相关补偿。在由NUC 206处理之后，输出信号存储在帧存储器208中。然后，图像显示电子器件210和数据处理器214可以使用帧存储器208中的数据，数据处理器214也可以具有数据处理器存储器212。定时发生器216提供系统定时。
数据处理器214产生加载到校正系数存储器218中的偏置校正数据字。数据寄存器加载电路220提供将校正数据加载到ROIC 202的接口。通过这种方式，可变电路(例如，可变电阻器)，数模转换器、控制电压电平、偏置、帧定时、电路元件值等的偏置电路由数据处理器214控制，以使得ROIC 202的输出信号在宽温度范围内是均匀的。
应当理解，根据具体应用和具体要求，可以组合红外相机200的各个功能块，并且也可以不需要各个功能块。例如，数据处理器214可以执行 NUC 206的各种功能，而诸如校正系数存储器218和帧存储器208的各个存储器块可以根据需要组合。
图3示出了根据本实用新型实施例的微测辐射热计300的物理布局图。微测辐射热计300包括电桥部分302，所述电桥部分302具有光传感器304和将传感器304耦接到管脚308的第一端的电桥触点306。每个管脚308将传感器304耦接到触点310中的一个。
每个触点310可以将一个或多个相关的微测辐射热计300耦接到读出集成电路(ROIC，未示出)的相关的读出电路。例如，第一触点310可以用于向微测辐射热计提供参考或偏置电压，并且第二触点310可以用于提供从微测辐射热计到ROIC的信号路径，通过该信号路径，可以读出对应于微测辐射热计吸收的红外光的信号。ROIC和微测辐射热计电路的进一步描述可以在美国专利No.6,028,309中找到，出于所有目的而通过引用的方式将其作为整体并入到本文中。
传感器304可以被布置为基于当光入射时由于传感器的温度的变化而引起的传感器的电性质的变化(例如，电阻率的变化)，而将入射光(例如，红外光)转换为可检测的电信号。根据实施例，传感器304可以包括可由高温电阻率(TCR)材料(例如，氧化钒(VOx)或非晶硅)形成的电阻材料。电阻材料可以悬挂在电桥部分302上的ROIC上方并且经由管脚308耦接到其触点310。
根据各种实施例，每个触点310可以附接到朝向ROIC向下弯曲的管脚308的一部分(例如，触点310可以形成在基底(例如，ROIC)上，并且管脚308可以包括以朝向基底的非垂直的角度从基底上方的第一高度 (例如，电桥的高度)向下延伸到基底触点的部分)，和/或每个触点310 都可以包括从管脚308向下(例如，沿着图3的z方向的反方向)延伸到 ROIC的表面的部分。管脚308可由一个或多个导电材料(举例来说，例如钛、镍铬和/或其他合适的导电材料)层形成。
为了提供其宽度和长度足以为微测辐射热计300提供适当的性能而不降低微测辐射热计阵列(其中包括微测辐射热计300)的填充因子的管脚 308，管脚308可以是垂直朝向的管脚，其沿着在如图3所示的x-y平面中的路径或平行于该平面的路径延伸并且具有沿着与图3的z方向平行的方向延伸的延伸尺寸。管脚308可以包括弯曲部分312。弯曲部分312可以具有如下文进一步详细描述的附加的电耦接和/或支撑结构。
平面(例如，图3的x-y平面)可以由微测辐射热计的电桥定义(例如，该电桥可以包括平面传感器层，例如定义平面的电阻层，或者可将平面定义为穿过微测辐射热计阵列中的多个电桥)，或者该平面由在其上耦接并布置有微测辐射热计阵列的基底(例如，ROIC基底)的表面定义。
图4A和4B分别示出了具有水平朝向的管脚406的常规微测辐射热计 400的俯视图和横截面视图。如图4A的俯视图所示，微测辐射热计400 的电桥402通过电桥触点404连接到水平朝向的管脚406，所述管脚406 具有在图4A的x-y平面中延伸的宽度为WP的延伸尺寸。在图4B的横截面视图中，沿着图4A的线A-A，可以更容易地看出，微测辐射热计400 的触点404、管脚406和电阻材料403都沿着相同的平面或者平行于图4B 的x-y平面的平行平面延伸。
相比之下，图5A和5B分别示出了根据本公开实施例的包括垂直取向的管脚308的微测辐射热计500的俯视图和横截面视图。如图所示，垂直取向的管脚308在图5A和5B的x-y平面中可以具有宽度W。宽度W可以与常规的微测辐射热计的管脚的宽度WP相比相对较小，通过使管脚308 沿垂直方向(例如，平行于图5A和5B的z方向的方向)延伸不会牺牲管脚的总体积，这样垂直管脚308就垂直于由电桥302(例如，由电桥302 的电阻材料501、由电桥触点306、和/或通过在ROIC上方的常见高度处形成的测辐射热计电桥的阵列)定义的平面，和/或由其上形成有电桥的基底的表面定义的平面。
如图所示，根据实施例，垂直管脚308可以包括导电部分(例如，金属)506，以及如果需要，还包括在导电部分的一个或多个侧面上的绝缘材料508。然而，这仅仅是示例性的。根据各种实施例，导电部分506可以部分地或完全地被电介质材料包围或者可以没有电介质材料。下文结合图13A-13Q描述垂直管脚308的各种示例性的实施方式。然而，首先，将根据各种实施例描述可用于形成垂直测辐射热计管脚(例如，图3、5A和 5B的垂直管脚308)的过程。
图6A-6F示出了在制造微测辐射热计阵列的微测辐射热计管脚期间的各个阶段的微测辐射热计阵列的一部分的横截面侧视图。
现在转到图6A，其示出了具有触点310和电桥302的微测辐射热计阵列的一部分601。如图所示，电桥302包括传感器层(例如，诸如VOx的温度敏感电阻材料的层)606和一个或多个附加层604(例如，吸收层)。如图所示，触点310可以由垂直导电部分(例如，金属柱608)和一个或多个层(例如，与金属柱608接触的金属触点层614)形成。触点310可以包括附加层(例如，设置在金属层614之上的电介质层616)和附加层 612(例如，设置在金属层614的多个部分的下方的钝化层)。如图所示，层612可以形成在牺牲层600的顶表面603的一部分上。
例如，牺牲层600可以由聚酰亚胺形成。例如，层612和616可以由二氧化硅或氮化硅形成。金属层614可以由钛、钨、铜、铝和/或其他已知的金属形成。
金属柱608可以导电地耦接到导电触点，例如基底的触点610，基底诸如读出集成电路(ROIC)(例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)ROIC) 的基底。在图6A的示例中，将触点610设置在ROIC的覆盖玻璃(overglass) 层602(例如，CMOS覆盖玻璃层)中。在电桥302和触点310之间形成垂直管脚之前，可以将电桥302设置在牺牲层600上，所述牺牲层600支撑电桥302并填充微测辐射热计阵列的电桥和ROIC之间的间隙并在微测辐射热计阵列的电桥和触点之间连续延伸。
根据一个实施例，在电桥302和触点310之间形成垂直管脚的过程可包括：如图6B所示，在牺牲层600上沉积并图案化附加牺牲层620。对附加牺牲层620进行图案化可以包括：在附加牺牲层中(例如，至少部分地位于电桥302和触点310之间)形成开口622，以使得附加牺牲层620的剩余部分具有垂直侧壁625。开口622可以延伸到牺牲层600内，或者可以仅延伸到牺牲层600的顶表面603(作为示例)。
如图6C所示，在对附加牺牲层620进行沉积和图案化之后，可以沉积并图案化电介质层624，以使得电介质层624的多个部分保留在开口622 中的附加牺牲层620的侧壁625上。然后，如图6D所示，可以在触点310 上、在牺牲层600的多个部分上、在侧壁625上的电介质层624上、在附加牺牲层620多个部分上和电桥302上沉积金属层(例如，管脚金属层626)。如果需要，开口可以形成在触点310和电桥302的电介质层中以暴露金属层614和传感器层606的多个部分，这样可以沉积与金属层614和传感器层606接触的金属层626。可以在毯式沉积(blanket deposition)过程中沉积金属层626。
如图6E所示，附加电介质层628可以沉积在金属层626上，然后可以对金属层626和附加电介质层628进行蚀刻(例如，在掩模间隔蚀刻过程中)，以从牺牲层600和附加牺牲层620中去除金属层626和附加电介质层628的多个部分。通过这种方式，可以在开口622的侧壁625上垂直地形成电介质-金属-电介质叠层。与侧壁625上的多个部分连续耦接的电介质-金属-电介质叠层的多个部分也可以保留在触点310和电桥302上，从而形成电桥触点306和具有触点310的金属层614的管脚金属触点。
例如，电介质层624和628可以由二氧化硅或氮化硅形成。金属层626 可以是由单一材料的均匀膜形成的单个金属层，或者可以包括多种材料 (例如，在多个沉积操作中形成的相同或不同材料的多个层)。例如，金属层626可以由钛、钨、铜、铝和/或其他已知金属形成。
如图6F所示，然后可以去除牺牲层600和620，以释放保持悬挂在 ROIC上方的电桥302和垂直管脚308，其中，在垂直管脚和ROIC之间具有空间650。尽管图6F的垂直管脚308看起来是浮动的，但是这仅仅是因为通过示出的装置的特定横截面。本领域技术人员将理解，例如，如图3 所示，图6F的垂直管脚308沿着图6F的x-y平面延伸，以使得金属层626 在电桥触点306和触点310之间形成连续的导电路径。图6F的垂直管脚 308可以至少包括以不垂直于平面的方式延伸的一部分，所述平面由基底 602的表面699定义。例如，垂直管脚308可以沿着平行于表面699的路径延伸。在另一个示例中，垂直管脚308可以沿着路径延伸，该路径包括平行于表面699的一部分和以非垂直角度朝表面699向下弯曲的附加部分。
图6A-6F示出的过程仅仅是示例性的。根据各种实施例，可以使用其他过程形成用于微测辐射热计阵列的垂直管脚。例如，在一个实施例中，可以执行诸如图7A-7F所示的过程的过程，以形成设置在平面下方的垂直管脚，电桥302在所述平面处形成(例如，基本上设置在电桥302的共同平面中的图6F的垂直管脚相比)。
现在转到图7A，其示出了具有触点310和电桥302的微测辐射热计阵列的一部分701。如图所示，电桥302包括传感器层(例如，诸如VOx的温度敏感电阻材料层)709和一个或多个附加层707(例如，吸收层)。如图所示，触点310可以由垂直导电部分(例如，金属柱708)和一个或多个层(例如，与金属柱708接触的金属触点层714)形成。触点310可以包括附加层(例如，设置在金属层714上的电介质层716)和附加层712 (例如，设置在金属层714的多个部分的下方的钝化层)。如图所示，钝化层712可以形成在牺牲层700的顶表面703的一部分上。
例如，牺牲层700可以由聚酰亚胺形成。例如，层712和716可以由二氧化硅或氮化硅形成。金属层714可以由钛、钨、铜、铝和/或其他已知的金属形成。
金属柱708可以导电地耦接到导电触点，例如，读出集成电路(ROIC) (例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)ROIC)的触点750。在图7A 的示例中，将触点750设置在ROIC的覆盖玻璃层702(例如，CMOS覆盖玻璃层)中。在电桥302和触点310之间形成垂直管脚之前，可以将电桥302设置在牺牲层700上，所述牺牲层700支撑电桥302并填充微测辐射热计阵列的电桥与ROIC之间的间隙并在微测辐射热计阵列的电桥和触点之间连续延伸。
根据一个实施例，在电桥302和触点310之间形成垂直管脚的过程可包括：如图7B所示，在支撑电桥302的牺牲层700中形成开口704(例如，通过蚀刻穿过表面703)。开口704可以形成在至少部分的设置在电桥302 和触点310之间的牺牲层700的一部分中，以使得开口704在电桥302和触点310之间的各个位置都具有垂直侧壁705。如图所示，侧壁705可以基本上位于由电桥302定义的平面(例如，图7B的x-y平面)的下方。
如图7C所示，可以沉积并图案化电介质层706，以使得电介质层706 的多个部分保留在开口704中的牺牲层700的侧壁705上。如图7D所示，还可以形成开口(例如，在电桥302的层707和电介质层716中的开口713) 以分别暴露传感器层709和金属层714的多个部分。
如图7E所示，然后可以在触点310上、在牺牲层700的多个部分上、在侧壁705上的电介质层706上以及在电桥302上沉积金属层(例如，管脚金属层710)。可以在毯式沉积(blanket deposition)过程中沉积金属层 710。如图所示，金属层710的多个部分可以形成在开口713(参见图7D) 内并且与传感器层709和金属层714接触。
附加电介质层711(图7F)可以沉积在金属层710上，并且可以对金属层710和附加电介质层711进行蚀刻(例如，在掩模间隔蚀刻过程中)，以从牺牲层700中去除金属层710和附加电介质层711的多个部分。通过这种方式，可以在开口704的侧壁705上垂直地形成电介质-金属-电介质叠层，并且与侧壁705上的多个部分连续耦接的电介质-金属-电介质叠层的多个部分也可以保留在触点310和电桥302上，从而形成电桥触点306 和具有触点310的金属层714的管脚金属触点。
例如，电介质层706和711可以由二氧化硅或氮化硅形成。金属层710 可以是由单一材料的均匀膜形成的单个金属层，或者可以包括多种材料 (例如，在多个沉积操作中形成的相同或不同材料的多个层)。例如，金属层710可以由钛、钨、铜、铝和/或其他已知的金属形成。
如图7F所示，然后可以去除牺牲层700，以释放电桥302以及由金属层710和电介质层706和711形成的垂直管脚308，所述电介质层706和 711部分地围绕金属层710。如图所示，垂直管脚308保持悬挂在ROIC的上方，其中，在垂直管脚和ROIC之间具有空间720。通过这种方式，可垂直管脚308可被形成为垂直于图7F的x-y平面，并在电桥302和触点 310之间沿着设置在图7F的x-y平面下方的路径(例如，如图3示出的) 延伸，以使得金属层710通过管脚308形成电桥触点306和触点310之间的连续导电路径。
图7F的垂直管脚308可以至少包括以不垂直于平面的方式延伸的一部分，所述平面由基底702的表面799定义。例如，垂直管脚308可以沿着平行于表面799的路径延伸。在另一个示例中，垂直管脚308可以沿着路径延伸，该路径包括平行于表面799的一部分和以非垂直角度朝表面799 向下弯曲的附加部分。
在图7F的示例中，将电桥302耦接到触点310的管脚可以包括垂直部分308和水平部分718，所述水平部分718在电桥302和垂直部分308 的第一端之间以及在垂直管脚308的第二相对端和触点310之间延伸。在各种实施例中，管脚308可以包括垂直部分和水平部分的任何合适的组合，以在为微测辐射热计提供足够的性能的同时避免由于管脚所占据的面积而导致微测辐射热计阵列的填充因子的减小。
图8A-8C是在垂直管脚的形成期间的各个阶段的微测辐射热计阵列的一部分的横截面侧视图，其示出了形成垂直管脚的另一个可替换的过程。
现在转到图8A，其示出了具有触点310和电桥302的微测辐射热计阵列的一部分801。如图所示，电桥302包括传感器层(例如，诸如VOx的温度敏感电阻材料层)806和一个或多个附加层807(例如，吸收层)。如图所示，触点310可以由垂直导电部分(例如，金属柱803)和一个或多个层(例如，与金属柱803接触的金属触点层814)形成。触点310可以包括附加层(例如，设置在金属层814上的电介质层816)和附加层812 (例如，设置在金属层814的多个部分的下方并且覆盖牺牲层800的顶表面的钝化层)。钝化层812可以在电桥302和牺牲层800的顶表面上的触点310之间延伸。
例如，牺牲层800可以由聚酰亚胺形成。层812和816可以由例如二氧化硅或氮化硅形成。金属层814可以由钛、钨、铜、铝和/或其他已知的金属形成。
金属柱803可以导电耦接到导电触点，例如，读出集成电路(ROIC) (例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)ROIC)的触点809。在图8A 的示例中，将触点809设置在ROIC的覆盖玻璃层802(例如，CMOS覆盖玻璃层)中。在电桥302和触点310之间形成垂直管脚之前，可以将电桥302设置在牺牲层800上，所述牺牲层800支撑电桥302并填充微测辐射热计阵列的电桥和ROIC之间的间隙并在微测辐射热计阵列的电桥和触点之间连续延伸。
根据一个实施例，在电桥302和触点310之间形成垂直管脚的过程可包括：如图8A所示，在支撑电桥302的牺牲层800和设置在牺牲层上的钝化层812中形成开口804。开口804可以形成在至少部分地设置在电桥 302和触点310之间的钝化层812和牺牲层800的一部分中，以使得开口 804在电桥302和触点310之间的各个位置都具有垂直侧壁805。如图所示，侧壁805可以由钝化层812和牺牲层800的一部分形成。
随后可以在沉积(例如，沉积在金属层808上)电介质层810之前沉积(例如，在触点310上、在钝化层812的顶表面的多个部分上、在与牺牲层800和钝化层812两者接触的侧壁805上、在开口804中的牺牲层800 的多个部分上、以及在电桥302上)金属层(例如，管脚金属层808)，然后可以对金属层808、电介质层810和钝化层812进行图案化(例如，在掩模间隔蚀刻过程中)，以使得如图8B所示，金属层808保留在开口804 的一些侧壁上。通过这种方式，金属管脚可以垂直地形成在开口804的一些侧壁上，并且具有介于钝化层812和电介质层810之间的金属层808的水平部分818也可以保留在牺牲层800上。
例如，电介质层810可以由二氧化硅或氮化硅形成。金属层808可以是由单一材料的均匀膜形成的单个金属层，或者可以包括多种材料(例如，在多个沉积操作中形成的相同或不同材料的多个层)。例如，金属层808 可以由钛、钨、铜、铝和/或其他已知的金属形成。
如图8C所示，可以随后去除牺牲层800以释放电桥302和具有水平部分818的垂直管脚308。如图所示，包括水平部分818的垂直管脚308 保持悬挂在ROIC的上方，其中，在垂直管脚和ROIC之间具有空间820。与仅具有垂直部分的管脚相比，具有例如图8C所示的一些水平部分的垂直管脚更不易于移动和/或损坏。包括水平部分818的垂直管脚308可以通过管脚308形成电桥触点306和触点310之间的连续导电路径。
图8C的垂直管脚308可以至少包括以不垂直于平面的方式延伸的一部分，所述平面由基底802的表面899定义。例如，垂直管脚308可以沿着平行于表面899的路径延伸。在另一个示例中，垂直管脚308可以沿着路径延伸，所述路径包括平行于表面899的一部分和以非垂直角度朝表面 899向下弯曲的附加部分。
应当理解，可以修改、重新布置和/或省略上面结合图6A-8C描述的过程，以形成具有各种目的所需的各种形状、尺寸、取向和布置的垂直测辐射热计管脚。图9、10、11、12、13A-13Q、14和15示出了可为微测辐射热计阵列形成的垂直管脚和相关触点或电桥的各种布置。特别地，图9 和10示出了根据一个实施例的微测辐射热计阵列的多个部分(在通过去除牺牲层释放之前)，其具有分别在微测辐射热计的触点和电桥附近、电桥的平面下方形成的垂直管脚。图11和12示出根据另一实施例的微测辐射热计阵列的多部分，其具有分别在微测辐射热计的触点和电桥附近、电桥的平面下方形成的垂直管脚。图13A-13Q示出了用于微测辐射热计的垂直管脚的金属和绝缘的各种布置。图14和15示出根据另一实施例的微测辐射热计阵列的多个部分，其具有分别在微测辐射热计的触点和电桥附近、电桥的平面处或电桥的平面上方形成的垂直管脚。
如图9所示，在制造的特定阶段，金属层714的一部分可以形成在牺牲层700上，并且电介质层706的一部分可以在形成在牺牲层上的金属层 714的一部分上延伸、在形成在柱708上的金属层714的垂直部分上延伸、以及在形成在柱708的顶部上的金属层714的水平部分上延伸，以使得设置在牺牲层700的顶表面上方的电介质层706的所述部分在柱708的多侧上是对称的。然后可以去除牺牲层700。
根据实施例，形成图9的触点310的结构的工艺也可以形成图10所示的电桥。如图10所示，电桥302可以包括设置在传感器层606的相对侧上的电桥电介质层1000和1002。电介质层706可以从垂直管脚结构308 垂直延伸并且在电桥电介质1002的一部分上。金属层710可以覆盖从垂直管脚结构308垂直延伸并且在电桥电介质1002的所述部分上的电介质层706的一部分，并且金属层可以延伸穿过电桥电介质1002和管脚电介质706以接触传感器层606。
在可替代的实施例中，如图11所示，金属层710可以相对于柱708 的顶部不对称，以使得金属层710保持与柱708的形成有垂直管脚308的一侧上的触点310的金属层714接触，从而增加了层710和714之间的接触面积。在形成了如图11所示的结构之后，可以去除牺牲层700。
根据实施例，形成图11的触点310的结构的工艺也可以形成图12所示的电桥。如图12所示，金属层710的一部分可以直接形成在电桥电介质1002的一部分上，以使得金属层710越过该电桥电介质1002的一部分并且穿过电桥电介质1002接触传感器层606。
图13A-13Q中的每一个示出了垂直测辐射热计管脚(例如，如本文所述的垂直管脚308)的示例性的实施方式的横截面视图。如图13A所示，垂直测辐射热计管脚可以包括设置在第一和第二基本上垂直的电介质层1302和1304之间的基本上垂直的导电(例如，金属)层1300，所述基本上垂直的电介质层1302和1304与垂直的导电层1300具有共同的高度H。在图13A的结构中，垂直管脚的宽度可以沿垂直管脚的高度基本上相同，并且基本上等于层1300、1302和1304的宽度之和。
通常，垂直测辐射热计管脚可以具有第一尺寸(例如，高度H)、第二尺寸(例如，宽度W)和第三尺寸，所述第一尺寸在垂直于由相关的测辐射热计电桥和/或基底定义的平面的方向上延伸，所述第二尺寸在平行于所述电桥和/或所述基底的平面的方向上延伸，所述第三尺寸定义信号路径并沿着该信号路径延伸，其中所述路径可以包括在平行于所述电桥和/或基底的平面的方向延伸的一部分，并且其中，所述第二尺寸基本上小于所述第一尺寸。
如图13B所示，在一个实施例中，电介质层1302可以在导电层1300 的顶部上方延伸并且在导电层1300和电介质层1304的顶部之上水平地延伸。如图13C所示，在一个实施例中，导电层1300的高度可以小于电介质层1302的高度，并且电介质层1302可以在导电层1300和电介质层1304 的底部下方延伸。
如图13D所示，在一个实施例中，电介质层1302可以在导电层1300 的顶部上方延伸并且在导电层1300和电介质层1304的顶部之上水平地延伸，并且导电层1300的高度可以小于电介质层1302的高度，并且电介质层1304可以在导电层1300的底部下面延伸到电介质层1302。如图13E所示，在一个实施例中，导电层1300的高度可以小于电介质层1302的高度，电介质层1304可以在导电层1300的底部下面延伸到电介质层1302，并且水平的电介质层1306可以覆盖层1300、1302和1304的顶部。
如图13F所示，在一个实施例中，导电层1300和电介质层1302和1304 可以具有相同的高度，并且水平的电介质层1306可以覆盖层1300、1302 和1304的顶部。如图13G所示，在一个实施例中，导电层1300可以具有垂直部分和水平部分，这样导电层在横截面中具有“L”形状。在图13G 的结构中，电介质层1304沿着导电层1300的垂直部分垂直延伸并且在导电层1300的垂直部分和水平部分的下方水平延伸，并且电介质层1302沿着导电层1300的垂直部分垂直延伸并且在导电层1300的水平部分的顶部之上水平延伸，并且垂直穿过导电层1300的水平部分到达垂直管脚的底部。
如图13H所示，在一个实施例中，导电层1300周围可以没有任何电介质材料。如图13I所示，在一个实施例中，导电层1300可以具有被电介质层1304覆盖的一侧和没有电介质材料的相对侧。如图13J所示，在一个实施例中，导电层1300具有被电介质层1302覆盖的一侧和没有电介质材料的相对侧，该导电层1300的高度可以小于垂直管脚的高度，并且电介质层1302可以在导电层1300的底部的下方延伸。如图13K所示，在一个实施例中，导电层1300具有被电介质层1302覆盖的一侧和没有电介质材料的相对侧，该导电层1300可以具有垂直部分和在电介质层1302的顶部之上延伸的水平部分。
如图13L所示，在一个实施例中，导电层1300具有被电介质层1304 覆盖的一侧和没有电介质材料的相对侧，该导电层1300可以具有第一垂直部分、在电介质层1304的顶部之上延伸的水平部分、以及从所述第一垂直部分偏移的第二垂直部分。在图13L的结构中，电介质层1304可以具有沿着导电层1300的第一垂直部分延伸的垂直部分和在导电层1300的第一垂直部分的下方延伸到导电层1300的第二垂直部分的水平部分。
如图13M所示，导电层1300可以包括垂直部分和从导电层1300的垂直部分的底部水平延伸的水平部分1308，以使得导电层1300和水平部分 1308形成“L”形。在图13M的示例中，导电层1300在第一侧上由电介质(绝缘)层1302覆盖，在另一侧上被电介质(绝缘)层1304覆盖，并且沿水平部分1308的底表面绝缘(电介质层1312)。
如图13N所示，在一个实施例中，水平部分1308和垂直部分的位于垂直部分的顶部表面下方的部分可以被一个或多个电介质层(例如，电介质层1302、1304和1312)基本上包围，以使得导电层1300的垂直部分的顶部末端没有电介质材料。
如图13O所示，在一个实施例中，导电部分1300可以具有垂直部分、从垂直部分的顶部沿第一方向延伸的第一水平部分、从垂直部分的底部沿相反的第二方向延伸的第二水平部分、以及填充水平电介质层1304下方的空间的附加部分，所述水平电介质层1304形成在第一水平部分的下方。在图13O的结构中，导电层1300的第一水平部分，垂直部分和第二水平部分的顶部的一侧被电介质层1302覆盖。
如图13P所示，在一个实施例中，导电层1300可以具有垂直部分、从垂直部分的顶部沿第一方向延伸的第一水平部分、以及从垂直部分的底部沿相反的第二方向延伸的第二水平部分。在图13P的结构中，导电层1300 的第一水平部分、垂直部分和第二水平部分的顶部的一侧被电介质层1302 覆盖，并且电介质层1304在导电层1300的第一水平部分下方延伸并填充位于所述第一水平部分下方的空间。如图13Q所示，导电层具有垂直部分、从垂直部分的顶部沿第一方向延伸的第一水平部分和从垂直部分的底部沿相反的第二方向延伸的第二水平部分，该导电层可以基本上被绝缘材料 1312包围。
如图14所示，在形成在诸如牺牲层600(例如，其上形成有用于一个或多个微测辐射热计的电桥结构的牺牲层)的牺牲层的表面603之上并垂直于所述表面603的垂直测辐射热计管脚的特定制造阶段，金属层614的一部分可以形成在牺牲层600上，并且电介质层624的一部分可以在金属层614的形成在牺牲层上的所述一部分上延伸、在形成在柱608上的金属层614的垂直部分上延伸、以及在形成在柱608的顶部上的金属层614的水平部分上延伸。电介质层624、管脚金属层626和电介质层628可以形成水平部分1400，所述水平部分1400从触点310水平延伸并且垂直地转向以形成垂直管脚部分308。然后可以去除牺牲层600。
根据实施例，形成图14的触点310的结构的过程也可以形成图15所示的电桥。如图15所示，电桥302可以包括设置在传感器层606的相对侧上的电桥电介质层1500和1502。电介质层624、金属层626和电介质层628可以形成包括垂直管脚部分308和从垂直管脚部分308水平延伸到电桥302的部分1504。如图所示，金属层626可以覆盖从垂直管脚结构 308水平延伸并且在电桥电介质1502的一部分之上延伸的电介质层624的一部分，并且可以穿过电桥电介质1502和管脚电介质624以接触传感器层606。
图16示出了在弯曲区域312中的垂直管脚308的一部分的俯视图。图17和18示出了沿着图16的线x-x截取的弯曲区域312的示例性实施方式的横截面侧视图。如图17所示，根据一个实施例，弯曲区域312可以包括形成在垂直导电层1702的底部的焊盘1700，所述垂直导电层1702介于垂直管脚的垂直电介质层1704和1706之间。焊盘1700可以由金属、电介质材料或金属和电介质材料的组合(作为示例)形成。如图18所示，根据一个实施例，弯曲区域312可以包括在垂直管脚的垂直导电层1702 和垂直电介质层1704和1706的顶部之上形成的金属焊盘1800。焊盘1800 可以由金属、电介质材料或金属和电介质材料的组合(作为示例)形成。
图19是在特定制造阶段的微测辐射热计阵列的一部分的横截面侧视图，其示出了在一个实施例中如何可以在微测辐射热计的电桥302下方形成垂直管脚结构的至少一部分。如图19所示，电桥302可以包括设置在电桥电介质层1908和1910之间的传感器层606。电桥电介质层1910可以形成在第一牺牲层1904上，第一牺牲层1904介于电桥电介质层1910和垂直管脚结构1906之间，所述垂直管脚结构1906在电桥电介质层1910 和用于微测辐射热计阵列的ROIC的覆盖玻璃1902的下方延伸。在如图 19所示的制造阶段，可以将第二牺牲层1900设置在垂直管脚结构1906和覆盖玻璃1902之间。
在图19所示的结构中，电桥302的传感器层606包括垂直部分，该垂直部分从电桥302向下延伸并且水平地转向以形成电桥触点306的一部分。如图所示，导电层(例如，导电层1911)可以将电桥触点区域306中的传感器材料606耦接到垂直管脚结构1906。垂直管脚结构1906可以延伸到触点，例如，将垂直管脚结构1906耦接到ROIC上的触点(例如，部分地或完全地形成在覆盖玻璃层1902内的触点)的柱状触点或篮状触点。垂直管脚结构1906可以耦接到形成在电桥302下方的电桥302的专用触点结构和/或可以耦接到与相邻测辐射热计共享的共享触点。
图20是根据实施例的可以执行的用于形成用于将微测辐射热计电桥耦接到ROIC触点结构的垂直微测辐射热计管脚的示例性操作的流程图。
在块2000，可以提供具有触点结构和测辐射热计电桥结构(例如，微测辐射热计电桥结构)的成像装置。成像装置可以包括部分制造的焦平面阵列，在所述焦平面阵列上，在基底(例如，读出集成电路)上形成牺牲层(例如，聚酰亚胺层)，并且在牺牲层上形成电桥结构。在一些实施例中，可以在牺牲层上形成蚀刻终止层。然而，在其他实施例中，牺牲层可以没有任何蚀刻终止材料。触点结构可以包括读出集成电路上的电触点，以及如果需要，还可以包括从ROIC上的电触点延伸通过部分或全部牺牲层的导电元件。导电元件可以包括柱式或篮式触点，以及如果需要，还可以包括一个或多个附加结构(例如，形成在导电元件上的钝化层、金属层和/或电介质层)。
在块2002，可以在牺牲层上或牺牲层的上方沉积并图案化附加牺牲层。在其中在牺牲层上设置蚀刻终止层的实施例中，可以在蚀刻终止层上沉积附加牺牲层，以使得在牺牲层和附加牺牲层之间形成蚀刻终止层的多个部分。图案化附加牺牲层可以包括：蚀刻附加牺牲层以在至少部分地位于电桥结构和触点结构之间的附加牺牲层中形成开口。
在块2004，可以至少在图案化的附加牺牲层中的开口的侧壁上形成第一管脚电介质材料。在开口的侧壁上形成第一管脚电介质材料可以包括沉积第一管脚电介质层并执行第一管脚电介质层的间隔蚀刻。根据需要，蚀刻还可以将第一管脚电介质层的多个部分留在触点结构和/或电桥结构的多个部分上。
在块2006，可以在开口的侧壁上的第一管脚电介质材料上以及至少一些触点结构和电桥结构上沉积(例如，使用毯式金属沉积)并图案化一个或多个导电层(例如，管脚金属层)。管脚金属层可以形成为与触点结构的金属层和电桥结构的传感器层接触。
在块2008，可以在金属层上沉积并图案化第二管脚电介质层。图案化第二管脚电介质层可以包括：在图案化管脚金属层并且执行管脚金属层和第二管脚电介质层的原位电介质和金属蚀刻之前，在管脚金属层之上沉积第二管脚电介质层。
在块2010，可去除牺牲层和附加牺牲层以释放电桥结构和由第一和第二管脚电介质层和管脚金属层形成的垂直管脚结构，以使得电桥和管脚悬挂在读出集成电路上方，并且触点结构通过垂直管脚结构耦接到电桥结构。在其中在牺牲层上设置蚀刻终止层的实施例中，还可以去除蚀刻终止层的多个部分。
图21是根据另一实施例的为形成用于将微测辐射热计电桥耦接到 ROIC触点结构的垂直微测辐射热计管脚而可以执行的示例性操作的流程图。
在块2100，可以提供具有触点结构和测辐射热计电桥结构(例如，微测辐射热计电桥结构)的成像装置。成像装置可以包括部分制造的焦平面阵列，在所述焦平面阵列上，在读出集成电路上形成牺牲层(例如，聚酰亚胺层)，并且在牺牲层上形成电桥结构。触点结构可以包括读出集成电路上的电触点，以及如果需要，还可以包括从ROIC上的电触点延伸通过部分或全部牺牲层的导电元件。导电元件可以包括柱式或篮式触点，以及如果需要，还可以包括一个或多个附加结构(例如，形成在导电元件之上的钝化层、金属层和/或电介质层的一部分)。
在块2102，可以蚀刻牺牲层以在至少部分地在电桥结构和触点结构之间的牺牲层中形成开口。
在块2104，可以至少在附加牺牲层中的开口的侧壁上形成第一管脚电介质材料。在开口的侧壁上形成第一管脚电介质材料可以包括沉积第一管脚电介质层并执行第一管脚电介质层的间隔蚀刻。根据需要，还可以执行蚀刻以将第一管脚电介质层的多个部分留在触点结构和/或电桥结构的多个部分上。
在块2106，可以在触点结构和电桥结构的电介质层中形成开口。在触点结构和电桥结构的电介质层中形成开口可以暴露触点结构的金属层和/ 或电桥结构的传感器层的多个部分。
在块2108，可以在开口的侧壁上的第一管脚电介质材料上以及至少一些触点结构和电桥结构之上沉积(例如，使用毯式金属沉积)并图案化一个或多个导电层(例如，管脚金属层)。管脚金属层可以形成为与触点结构的金属层和电桥结构的传感器层的暴露部分接触。
在块2110，可以在金属层上沉积并图案化第二管脚电介质层。图案化第二管脚电介质层可以包括：在图案化管脚金属层并且执行管脚金属层和第二管脚电介质层的原位电介质和金属蚀刻之前，在管脚金属层上沉积第二管脚电介质层。
在块2112，可移除牺牲层以释放电桥结构和由第一和第二管脚电介质层和管脚金属层形成的垂直管脚结构，以使得电桥和管脚悬挂在读出集成电路上方，并且触点结构通过垂直管脚结构耦接到电桥结构。
图22是根据另一实施例的为形成用于将微测辐射热计电桥耦接到 ROIC触点结构的垂直微测辐射热计管脚而可以执行的示例性操作的流程图。
在块2200，可以提供具有触点结构和测辐射热计电桥结构(例如，微测辐射热计电桥结构)的成像装置。成像装置可以包括部分制造的焦平面阵列，在所述焦平面阵列上，在读出集成电路上形成牺牲层(例如，聚酰亚胺层)，在牺牲层的至少一部分上形成钝化层，并且在牺牲层上形成电桥结构。触点结构可以包括读出集成电路上的电触点，以及如果需要，还可以包括从ROIC上的电触点延伸通过部分或全部牺牲层的导电元件。导电元件可以包括柱式或篮式触点，以及如果需要，还可以包括一个或多个附加结构(例如，形成在导电元件之上的钝化层、金属层和/或电介质层的一部分)。
在块2202，可以蚀刻牺牲层和钝化层，以在至少部分地在电桥结构和触点结构之间的牺牲层和钝化层中形成开口。
在块2204，可以在开口的侧壁上以及触点结构、电桥结构和牺牲层上的钝化层的多个部分中的至少某些之上沉积(例如，使用毯式金属沉积) 并图案化一个或多个导电层(例如，管脚金属层)。
在块2206，可以在金属层上沉积并图案化管脚电介质层。图案化管脚电介质层可以包括：在图案化管脚金属层并且执行管脚金属层和第二管脚电介质层的原位电介质和金属蚀刻之前，在管脚金属层之上沉积管脚电介质层。
在块2208，可以去除牺牲层以释放电桥结构和由钝化层、管脚电介质层和管脚金属层中的多个部分形成的垂直管脚结构，以使得电桥和管脚悬挂在读出集成电路上方，并且触点结构通过垂直管脚结构耦接到电桥结构。
上述用于形成垂直微测辐射热计管脚的方法仅仅是示例性的。根据各种实施例，可以使用其他过程形成用于微测辐射热计阵列的垂直管脚。例如，在一个实施例中，可以执行过程(例如，图23A-23F所示的过程)来使用蚀刻终止层形成垂直管脚。
图23A-23F示出了在微测辐射热计阵列的微测辐射热计管脚的制造期间的各个阶段的微测辐射热计阵列的一部分的横截面侧视图。
现在转到图23A，其示出了具有触点310和电桥302的微测辐射热计阵列的一部分2398。如图所示，电桥302包括传感器层(例如，诸如VOx 的温度敏感电阻材料层)2306和一个或多个附加层2304(例如，吸收层)。如图所示，触点310可以由垂直导电部分(例如，金属柱2308)和一个或多个层(例如，与金属柱2308接触的金属触点层2314)形成。触点310 可以包括附加层，例如，设置在金属层2314的多个部分的下方的钝化层 2316。如图所示，诸如蚀刻终止层2303(例如，电介质材料层)的附加层可以形成在牺牲层2300上，并且可以延伸以形成电桥302和/或触点310 的一部分。
例如，牺牲层2300可以由聚酰亚胺形成。例如，层2303和2316可以由二氧化硅或氮化硅形成。金属层2314可以由钛，钨，铜，铝和/或其他已知的金属形成。
金属柱2308可以导电地耦接到导电触点，例如基底的触点2310，所述基底诸如读出集成电路(ROIC)的基底(例如，互补金属氧化物半导体 (CMOS)ROIC)。在图23A的示例中，将触点2310设置在ROIC的覆盖玻璃层2302(例如，CMOS覆盖玻璃层)中。在电桥302和触点310之间形成垂直管脚之前，可以将电桥302设置在牺牲层2300上，以使得所述牺牲层2300填充微测辐射热计阵列的电桥和ROIC之间的间隙并在微测辐射热计阵列的电桥和触点之间连续延伸。
根据一个实施例，在电桥302和触点310之间形成垂直管脚的过程可包括：如图23B所示，在蚀刻终止层2303上沉积并图案化附加牺牲层2320。对附加牺牲层2320进行图案化可以包括：在附加牺牲层中(例如，至少部分地在电桥302和触点310之间)形成开口2322，以使得附加牺牲层 2320的剩余部分具有垂直侧壁2325。开口2322可以延伸到蚀刻终止层2303的顶表面2301。
如图23C所示，在对附加牺牲层2320进行沉积和图案化之后，可以沉积并图案化电介质层2324，以使得电介质层2324的多个部分保留在开口2322中的附加牺牲层2320的侧壁2325上。然后，如图23D所示，可以在触点310上、在蚀刻终止层2303的多个部分上、在侧壁2325上的电介质层2324上、在附加牺牲层2320多个部分上和电桥302上沉积金属层(例如，管脚金属层2326)。如果需要，开口可以形成在设置在触点310 和电桥302之上的蚀刻终止层2303的多个部分中以暴露金属层2314和传感器层2306的多个部分，从而可以沉积与金属层2314和传感器层2306 接触的金属层2326。可以利用毯式沉积过程来沉积金属层2326。
如图23E所示，附加电介质层2328可以沉积在金属层2326之上，然后可以对金属层2326和附加电介质层2328进行蚀刻(例如，在掩模间隔蚀刻过程中)，以从蚀刻终止层2303和附加牺牲层2320中去除附加电介质层2328和金属层2326的多个部分。通过这种方式，可以在开口2322 的侧壁2325上垂直地形成电介质-金属-电介质叠层。与侧壁2325上的多个部分连续耦接的电介质-金属-电介质叠层的多个部分也可以保留在触点 310和电桥302上，从而形成电桥触点306和具有触点310的金属层2314 的管脚金属触点。
例如，电介质层2324和2328可以由二氧化硅或氮化硅形成。金属层 2326可以是由单一材料的均匀膜形成的单个金属层，或者可以包括多种材料(例如，在多个沉积操作中形成的相同或不同材料的多个层)。例如，金属层2326可以由钛，钨，铜，铝和/或其他已知金属形成。
如图23F所示，然后可以去除牺牲层2300和2320以及蚀刻终止层2303 的多个部分，以释放保持悬挂在ROIC上方的电桥302和垂直管脚308，其中，在垂直管脚和ROIC之间具有空间2350。图23F的垂直管脚308可以至少包括以不垂直于平面的方式延伸的一部分，所述平面由基底2302 的表面2399定义。例如，垂直管脚308可以沿着平行于表面2399的路径延伸。在另一个示例中，垂直管脚308可以沿着包括平行于表面2399的一部分和以非垂直角度朝表面2399向下弯曲的附加部分的路径延伸。
图24示出了根据实施例的耦接到形成在电桥下方的管脚的微测辐射热计电桥的横截面侧视图。在图24的示例中，电桥302包括基本上形成在电桥电介质层2402和2404之间的传感器层2400。传感器层240(例如，诸如VOx的温度敏感电阻材料)可以包括在平面中延伸的一个或多个水平部分并且可以包括在基底的方向(例如，垂直于基底的表面)从水平部分向下延伸的部分2406，所述平面与其上形成有电桥302的基底的表面平行。部分2406可以延伸以接触一个或多个管脚，例如，形成在电桥302下方的管脚2420(例如，至少部分地设置在电桥302和其上设置电桥的基底之间)。
如图24所示，管脚2420由具有与传感器层2306接触的水平部分2408 和垂直于水平部分2408延伸的垂直部分2410的导电材料形成。然而，这仅仅是示例性的。在各种实施例中，管脚2420可包括垂直和/或水平部分，和/或可以部分或完全由例如本文描述的任何示例中的绝缘材料覆盖。
图25示出了为形成图24所示的类型的电桥而可以执行的示例性操作。
在块2500，可以提供具有形成在牺牲层中和/或形成在牺牲层上的触点结构的成像装置。成像装置可以包括部分制造的焦平面阵列，在所述焦平面阵列上，在基底(例如，读出集成电路的基底)上形成牺牲层(例如，聚酰亚胺层)。触点结构可以包括基底上的电触点，以及如果需要，还可以包括从ROIC上的电触点延伸通过部分或全部牺牲层的导电元件。导电元件可以包括柱式或篮式触点，以及如果需要，还可以包括一个或多个附加结构(例如，形成在导电层之上的钝化层、金属层和/或电介质层)。
在块2502，可以在牺牲层中形成开口。
在块2504，可以至少在牺牲层中的开口的侧壁上形成第一管脚电介质材料。在开口的侧壁上形成第一管脚电介质材料可以包括沉积第一管脚电介质层并执行第一管脚电介质层的间隔蚀刻。
在块2506，可以在开口的侧壁上的第一管脚电介质材料上以及至少一些触点结构之上沉积(例如，使用毯式金属沉积)并图案化一个或多个导电层(例如，管脚金属层)。管脚金属层可以形成为与触点结构的金属层接触。
在块2508，可以在管脚金属层上沉积并图案化第二管脚电介质层。图案化第二管脚电介质层可以包括：在图案化管脚金属层并且执行管脚金属层和第二管脚电介质层的原位电介质和金属蚀刻之前，在管脚金属层之上沉积第二管脚电介质层。
在块2510，可以在牺牲层上沉积附加牺牲层。
在块2512，可在第二牺牲层中形成一个或多个测辐射热计电桥触点。
在块2514，可以沉积第一电桥电介质层。
在块2516，可以在第一电桥电介质层和在管脚金属层上的底层的第二管脚电介质层中形成一个或多个触点，以连接到管脚金属层。
在块2518，可以沉积并图案化测辐射热计电阻感测材料(例如，诸如 VOx的温度敏感电阻材料)以形成测辐射热计电桥的传感器层。
在块2520，可以沉积并图案化第二电桥电介质材料，从而限定在位于下面的管脚材料的至少多个部分之上形成的每个微测辐射热计的电桥区域。
在块2522，可去除牺牲层和附加牺牲层以释放电桥结构和垂直管脚结构，以使得电桥和形成在电桥下方的管脚悬挂在基底上方，并且触点结构通过垂直管脚结构耦接到电桥结构。
在适用的情况下，可以使用硬件、软件或硬件和软件的各种组合来实现本实用新型的各种实施例。在适用的情况下，在不脱离本实用新型的范围和功能的情况下，可以将本文提出的各种硬件组件和/或软件组件组合为包括软件、硬件和/或两者的复合组件。在合适的情况下，在不脱离本实用新型的范围和功能的情况下，可以将本文提出的各种硬件组件和/或软件组件分成具有软件、硬件和/或两者的子组件。在适用的情况下，可以预期软件组件可以实现为硬件组件，反之亦然。
根据本实用新型的软件(例如，程序代码和/或数据)可以存储在一个或多个计算机可读介质上。还可以理解，本文中标识的软件可以使用一个或多个通用或专用计算机和/或计算机系统、网络和/或其他方式来实现。在适用的情况下，本文所述的各个步骤的顺序可以改变、组合为复合步骤、和/或分离为子步骤以提供本文所述的性能。
尽管已经结合有限数量的实施例详细描述了本实用新型，但是应当容易理解，本实用新型不限于这些公开的实施例。相反，可以修改本实用新型以并入此前未描述但与本实用新型的精神和范围相称的任何数量的变型、改变、替换或等效布置。另外，尽管已经描述了本实用新型的各种实施例，但是应当理解，本实用新型的方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本实用新型不被视为受前述描述的限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (20)

1.一种红外成像装置，其特征在于，所述红外成像装置包括：
具有多个触点的基底；和
微测辐射热计阵列，所述微测辐射热计阵列耦接到具有表面的基底并且设置在所述基底的上方，所述表面定义平面，其中，每个微测辐射热计包括：
电桥；
管脚结构，其至少具有以不垂直于所述平面的方式延伸并且在所述触点中的至少一个和所述电桥之间延伸的第一部分；
其中，所述管脚结构的所述第一部分具有在基本上垂直于所述平面的方向上延伸的第一尺寸；
其中，所述管脚结构的所述第一部分具有在基本上平行于所述平面的方向上延伸的第二尺寸；以及
其中，所述第一尺寸大于所述第二尺寸。
2.根据权利要求1所述的红外成像装置，其特征在于，所述管脚结构包括金属层和形成在所述金属层上的电介质层。
3.根据权利要求2所述的红外成像装置，其特征在于，所述电介质层形成在所述金属层的第一侧上，并且其中所述管脚结构包括形成在所述金属层的相对的第二侧上的附加电介质层。
4.根据权利要求1所述的红外成像装置，其特征在于：
所述管脚结构的第一部分基本上平行于所述平面延伸；
所述基底包括读出集成电路；以及
所述触点中的至少一个包括将所述管脚结构导电地耦接到所述读出集成电路的触点结构。
5.根据权利要求4所述的红外成像装置，其特征在于，所述触点结构包括从所述管脚结构的末端延伸到所述读出集成电路的金属柱。
6.根据权利要求4所述的红外成像装置，其特征在于，所述触点结构包括在所述读出集成电路上的触点结构，并且其中所述管脚结构包括从所述基底上方的第一高度以非垂直角度向下延伸到所述触点结构的第二部分。
7.根据权利要求4所述的红外成像装置，其特征在于，所述管脚结构的至少所述第一部分设置在由所述电桥定义的平面中。
8.根据权利要求4所述的红外成像装置，其特征在于，所述管脚结构的至少所述第一部分设置在由所述电桥定义的平面的下方。
9.根据权利要求1所述的红外成像装置，其特征在于，所述管脚结构的至少所述第一部分设置在所述电桥和所述基底之间。
10.根据权利要求1所述的红外成像装置，其特征在于，所述管脚结构包括具有垂直部分和水平部分的金属层。
11.根据权利要求10所述的红外成像装置，其特征在于，所述管脚结构还包括形成在所述水平部分上的钝化层。
12.根据权利要求11所述的红外成像装置，其特征在于，所述金属层还包括附加水平部分，其中所述管脚结构还包括至少在所述垂直部分上的电介质材料，并且其中所述附加水平部分基本上没有所述钝化层。
13.根据权利要求1所述的红外成像装置，其特征在于，所述管脚结构包括：
弯曲区域；和
由金属、或电介质、或金属和电介质材料的组合构成的焊盘，其中所述焊盘设置在所述弯曲区域中并且耦接到所述管脚结构的垂直金属层并设置为基本上垂直于所述垂直金属层。
14.根据权利要求1所述的红外成像装置，其特征在于，所述红外成像装置包括包含所述微测辐射热计阵列和所述基底的焦平面阵列。
15.一种红外摄相机，其特征在于，所述红外摄相机包括如权利要求14所述的焦平面阵列。
16.一种微测辐射热计，其特征在于，所述微测辐射热计包括：
具有传感器层的电桥，所述传感器层具有基本为平面的部分和在基本上垂直于所述平面部分的方向上延伸的至少一个附加部分；和
设置在所述电桥的一部分下方的至少一个管脚，其中所述传感器层的所述至少一个附加部分延伸到所述至少一个管脚的导电层并与所述导电层接触。
17.根据权利要求16所述的微测辐射热计，其特征在于，所述电桥还包括设置在所述传感器层上的至少一个电介质层。
18.根据权利要求17所述的微测辐射热计，其特征在于，所述传感器层包括氧化钒。
19.一种焦平面阵列，其特征在于，所述焦平面阵列包括如权利要求16所述的微测辐射热计和耦接到所述微测辐射热计的基底，其中所述至少一个管脚位于所述电桥和所述基底之间并且在所述电桥和所述基底的触点之间耦接。
20.一种红外成像装置，其特征在于，所述红外成像装置包括如权利要求19所述的焦平面阵列。
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