EP2619533A1 - Bolometre a detection frequentielle - Google Patents

Bolometre a detection frequentielle

Info

Publication number
EP2619533A1
EP2619533A1 EP11761354.7A EP11761354A EP2619533A1 EP 2619533 A1 EP2619533 A1 EP 2619533A1 EP 11761354 A EP11761354 A EP 11761354A EP 2619533 A1 EP2619533 A1 EP 2619533A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bolometer
layer
mass
moving mass
conductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11761354.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Laurent Duraffourg
Philippe Andreucci
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP2619533A1 publication Critical patent/EP2619533A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/28—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using photoemissive or photovoltaic cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/0225—Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
    • G01J5/023—Particular leg structure or construction or shape; Nanotubes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/38—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using extension or expansion of solids or fluids
    • G01J5/40—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using extension or expansion of solids or fluids using bimaterial elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/38—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using extension or expansion of solids or fluids
    • G01J5/44—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using extension or expansion of solids or fluids using change of resonant frequency, e.g. of piezoelectric crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a frequency detection bolometer implementing at least one MEMS or NEMS oscillator.
  • detection bolometer is understood to mean any detection structure measuring a flow of particles, in particular optical, in continuous or pulsed mode.
  • a microbolometer can be seen as a thermometer sensitive to any rise in temperature caused by an optical flux emitted in the infrared, typically in a wavelength range of 3-5 ⁇ or 8-14 ⁇ .
  • a microbolometer of the state of the art consists of a thermistor whose electrical resistance varies as a function of the temperature rise caused by the optical flux to be measured.
  • a bolometer is for example described in the document "MEMS-based Uncooled Infrared Bolometer Arrays - A Review", F. Niklaus, C. Vieider, H. Jakobsen, MEMS / MOEMS Technologies and Applications III, Proceeding of spie Vol. 6836D, 68360D (2007).
  • Bolometers at room temperature are for example used in night vision systems, in thermography, in the field of security and surveillance, for example in intrusion sensors.
  • the bolometers of the state of the art are therefore fixed structures, electrically resistive, the value of the resistance changes with the temperature variation due to the optical flow.
  • micro-thermistors are structured in different materials such as amorphous silicon (a-Si), or amorphous semiconductors (a-Si: H, a-Ge, a-Ge: H, a-Si-Si). x Ge x : H), or vanadium oxides (Vox).
  • This phenomenon increases the overall noise of the thermistor (Johnson white noise and 1 / f noise) by changing the dynamic impedance and increasing the local temperature.
  • a bolometer implementing at least one electromechanical micro or nanostructure, which is vibrated at its resonant frequency.
  • the variation of the vibration frequency due to the heating of the optical flux makes it possible to determine the temperature of the environment in which the structure is located.
  • the electromechanical micro or nanostructure comprises a mass that deforms in its plane, which avoids a modification of the angle of incidence of the optical flux on the moving mass.
  • the bolometer according to the invention thus no longer uses electrical resistances but a vibration frequency variation, the mobile mass of the MEMS or NEMS structure forms the absorber of the bolometer.
  • the variation of the vibration frequency is detected by capacitive variation. 1 / f and Johnson noise is avoided.
  • the present invention therefore relates to a bolometer comprising at least one microsystem or electromechanical nanosystem, said microsystem or nanosystem comprising a support and a mobile mass suspended by suspension means above the support, said mobile mass forming an absorber of a flow optical means for actuating to vibrate, at its resonance frequency, the mobile mass, according to a natural mode of deformation of the mass in a mean plane thereof, said average plane being substantially fixed relative to the substrate, and means for detecting the variation of the vibration frequency of said moving mass.
  • the average plane of the mass is said to be substantially fixed with respect to the substrate, since the mass deforms mainly in its plane without substantially pivoting about the axis or axes defined by the suspension means.
  • the moving mass is preferably plate-shaped, the mean plane of the moving mass being the plane of the plate.
  • the term "plate” means an element extending mainly in a plane and having a reduced thickness. It may be for example a rectangular plate or a disk.
  • the actuating means are of the electrostatic type and comprise at least one actuating electrode on the support disposed laterally with respect to the moving mass.
  • the detection means are of the capacitive type and comprise at least one detection electrode on the support disposed laterally with respect to the mobile mass.
  • the suspension means may comprise at least two beams arranged according to vibration nodes, or at least four beams arranged according to vibration bellies.
  • the beams have a thickness and a width very small compared to the thickness of the moving mass.
  • the thickness of the beams is 10 times smaller than the thickness of the mass.
  • the width of the beam is for example substantially equal to its thickness.
  • the bolometer according to the invention may comprise anti-reflective means on a first face of the mobile mass intended to receive the optical flux.
  • the bolometer according to the invention may also comprise a layer made of a material having a coefficient of expansion different from that of the mobile mass on a first face of the mobile mass intended to receive the optical flux.
  • the coefficient of expansion of the layer may be at least 2 times larger or smaller than that of the material of the moving mass.
  • the anti-reflective means are formed by a layer of material, said layer also forming the layer of material having a coefficient of expansion different from that of the moving mass.
  • the bolometer according to the present invention may comprise an optical reflector, the latter being disposed either on a second face of the moving mass opposite to the first face intended to receive the optical flux, the mobile mass then forming a cavity resonant optical, or on the support facing a second face of the moving mass opposite the first face for receiving the optical flux, so as to form an optical resonant cavity between the optical reflector and the second face of the moving mass.
  • the moving mass is substantially disk-shaped, the actuating electrodes and / or the sensing electrodes having a curved shape corresponding to the contour of the disc.
  • the mobile mass and / or the suspension means are preferably semiconductor, very advantageously crystalline, for example silicon or SiGe.
  • the present invention also relates to a set of bolometers according to the present invention arranged in a matrix.
  • the present invention also relates to a temperature measuring assembly comprising one or more bolometer (s) according to the present invention and an electronic control circuit for supplying the bolometer (s), to control the implementation of self-oscillation of the mass (s) movable (s) by the actuating means, and measuring the variation of vibration frequency of the mass (s) mobile (s) by the detection means.
  • a temperature measuring assembly comprising one or more bolometer (s) according to the present invention and an electronic control circuit for supplying the bolometer (s), to control the implementation of self-oscillation of the mass (s) movable (s) by the actuating means, and measuring the variation of vibration frequency of the mass (s) mobile (s) by the detection means.
  • the electronic control circuit advantageously vibrates the mobile mass or the set of moving masses according to volume modes, such as "wine-glas”, extensional or Lamé mode.
  • the measuring assembly according to the present invention may also comprise a device focusing optics disposed above at least one bolometer so as to be interposed between the optical flow and the first face of the moving mass.
  • the measurement assembly may comprise an optical focusing device for each bolometer or an optical focusing device for the set of bolometers.
  • the electronic control circuit is assembled with the bolometer, the control circuit and the bolometer being superimposed.
  • the measuring assembly according to the present invention comprising a plurality of bolometers advantageously comprises at least one actuating wire for sending to several bolometers simultaneously the signals for actuating different frequencies and at least one detection wire for collecting the frequency detection signals. distinct from several bolometers. There is then multiplexing of the actuation signals and demultiplexing of the detection signals.
  • the electrical connections between the bolometer and the electronic circuit are for example made by through vias.
  • the bolometer and the electronic circuit can be assembled by gluing.
  • the assembly and the connection of the bolometer and the electronic circuit are carried out by hybridization.
  • the present invention also relates to a method for producing at least one bolometer according to the present invention, wherein said at least one The bolometer is made in surface technology, the suspension means and the moving mass being made respectively in a first and a second layer of different conductive or semiconductor materials.
  • the method may comprise the steps:
  • Forming the first and / or second layer of conductive or semi ⁇ conductor is obtained for example by epitaxial growth.
  • the first layer of conductive or semiconductive material may have a thickness much less than that of the second layer of conductive or semiconductor material.
  • the etching of the first oxide layer is obtained for example deep reactive ion etching.
  • the production method according to the present invention comprises for example the step of depositing and etching the anti-reflective layer after the formation of the second layer of conductive or semiconductor material.
  • said at least one bolometer is made of surface technology, the suspension means and the moving mass being made from a layer of conductive material or semiconductor.
  • the process can then comprise the following steps of:
  • the suspension means and the moving mass may be made from a layer of conductive material or semiconductor or a first and a second layers of conductive or semiconductive materials ⁇ different drivers, the etching of the layer or layers (s ) of conductive or semiconductor material can then be a deep reactive ion etching.
  • the thinning step is carried out for example by reactive ion etching or by deep reactive ion etching.
  • a step of deposition and etching of the anti-reflective layer may take place prior to the deposition of the resin.
  • the release of the mobile mass is carried out for example by etching with hydrofluoric acid or steam.
  • FIG. 1 is a view from above of an exemplary embodiment of a bolometer according to the present invention
  • FIG. 2 is a partial perspective view of the bolometer of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a partial perspective view of a variant of the bolometer of FIG. 2,
  • FIGS. 4A to 4C are diagrammatic representations of different modes of deformation of the mobile part of the bolometer that can be implemented by the invention.
  • FIGS. 5A to 5C are perspective views of various examples of arrangement of the suspension beams with respect to the mobile part of the bolometer according to the invention.
  • FIGS. 6A to 6C are top views of various embodiments of the suspension beams
  • FIGS. 7A, 7D to 7H and 7A to 7C, 7E ', 7G' and 7H ' are diagrammatic representations of the various steps of an exemplary method for producing a bolometer according to the present invention, the representations being respectively along the planes AA and BB of Figure 1,
  • FIGS. 8A, 8C to 8F and 8A ', 8B' and 8D 'to 8F' are diagrammatic representations of the different steps of a production method according to another example of a bolometer, the representations being respectively along the planes AA and BB of Figure 1,
  • FIG. 9 is a side view of an assembly of a bolometer according to the invention and of its electronic control circuit
  • FIG. 10 is a schematic representation of a matrix of multiplexed bolometers according to the present invention.
  • FIGS. 11A and 11B are diagrammatic representations of assembly examples between the bolometer and the associated electronic circuit by hybridization
  • FIG. 12 is a top view of an exemplary embodiment of a bolometer according to the present invention with capacitive detection.
  • the bolometer 2 comprises a suspended portion 4, forming at least one moving mass, by means of beams 6, said beams being anchored on a substrate 8 visible in FIGS. 2 and 3, by means of anchoring studs 10, the substrate 8 and the studs 10 forming the fixed support of the bolometer.
  • the bolometer also comprises means for vibrating at its resonant frequency the moving mass 4 and means for detecting the variation of the vibration frequency of the moving mass 4 as a function of the temperature.
  • the actuating means are, in the example shown, of the electrostatic type and comprise one or more actuating electrodes 12.
  • the detection means are of the type capacitive and comprise one or more detection electrodes 14. We will see later that this mode of detection is in no way limiting.
  • the moving mass forms an optical flux absorber.
  • moving mass "vibrating mass” or “absorber” will be used indifferently to designate the mobile mass 4.
  • the moving mass 4 is vibrated at its resonant frequency.
  • a closed-loop electronics for example of the self-oscillating loop or PLL type (Phase-Lock Loop), makes it possible to keep the moving mass 4 in vibration at a controlled amplitude and to know in a controlled manner. continuously its mechanical oscillation frequency.
  • This resonance frequency is sensitive to temperature variations of its environment according to a law that depends on the material in which the bolometer is structured. At low temperature variation, it is possible to describe the phenomenon by a linear law.
  • G is the thermal conductance of the suspension beams.
  • the mobile mass 4 forms the absorber of the bolometer and will be subjected to infrared optical fluxes.
  • the mass is a plate which has a small thickness with respect to its length and width in the case of a rectangular-shaped plate, or a small thickness in relation to its diameter in the case of a plate in disc shape.
  • the term "plate” any element having a large section relative to its thickness.
  • the mobile mass is for example made of semiconductor material, such as amorphous silicon,
  • the bolometer is associated with a focusing system of the optical flow symbolized by arrows F, the dimensions of the moving mass 4 are then chosen so that its surface is at least equal to the surface of the optical diffraction task induced by the focusing system, the moving mass or absorber being located in the focal plane of the focusing system.
  • the dimensions of the mass are 20 ⁇ 20 ⁇ , in the case where the moving mass is a square plate.
  • its diameter is at least 17 ⁇ .
  • the beams 6 are two in number, but one could consider having four beams placed at the nodes of vibration.
  • suspension beams 6 are, in the example shown, straight powders diametrically opposed and oriented substantially orthogonal to the direction of deformation of the moving mass.
  • the moving mass 4 vibrates in its mean plane, which is substantially parallel to the substrate.
  • the average plane of the mass is substantially fixed with respect to the substrate.
  • the mass deforms mainly in its plane without pivoting substantially around the axis defined by the suspension beams 6.
  • the moving mass 4 vibrates according to volume modes, for example according to a "wine-glass” mode or an extensional mode in the case of a disk, represented in Figures 4A and 4C respectively, and in a Lamé mode shown in Figure 4C or extensional in the case of a plate.
  • Q 10000 to 100000.
  • High frequency detection combined with a high quality factor makes it possible to limit frequency jitter and to obtain a stable oscillator. Under these conditions, the thermal resolution will not be limited by the quality of the mechanical oscillator.
  • These modes make it possible to produce extremely robust systems, especially with respect to a mode of torsion of the mass. During its displacement, the mass remains perpendicular to the optical axis.
  • the actuation electrodes 12 are arranged laterally with respect to the moving mass 4.
  • the actuation electrodes 12 are intended to vibrate the mobile mass 4 at its resonant frequency by generating electrostatic forces.
  • the detection electrodes 14 are intended to detect a vibration frequency variation of the moving mass due to a temperature variation as we shall see later, this detection being of the capacitive type, the capacitors being formed between each detection electrode 14 and the portion of the contour of the moving mass 4 opposite.
  • the capacitance variation is due to the variation of the distance separating each detection electrode and the portion of the contour of the mobile mass 4.
  • the bolometer comprises two side-by-side actuating electrodes 12 and two side-by-side detecting electrodes 14 arranged opposite to the actuating electrodes 12 with respect to the beams. 6.
  • the two detection electrodes make it possible to perform a differential measurement.
  • the bolometer could comprise a single actuating electrode and a single sensing electrode or at least one electrode simultaneously allowing detection and actuation without departing from the scope of the present invention.
  • the electrodes 12, 14 have a concave face 12.1, 14.1 corresponding to the contour of the mobile mass 4.
  • the bolometer is associated with an electronic circuit and a power supply for controlling the actuation electrodes 12 so as to put the mobile mass 4 in vibration, and to receive the information of the detection electrodes 14.
  • the distance separating the electrodes 12, 14 and the contour opposite the moving mass 4 is preferably between 50 nm and 200 nm, so that still preferred of the order of 100 nm.
  • the detection of the vibration frequency variation is obtained by measuring the capacitance variation induced between the moving mass 2 and one or more detection electrodes 14. As explained above, the measurement can be direct or differential.
  • the bolometer according to the present invention in particular the location of the vibration in a plane parallel to the beams, has the advantage of not modifying the orientation of the absorber 4 with respect to the optical flux F and thus not modifying the angle of incidence of the optical flux with the absorber.
  • the bolometer comprises an optical reflector 16 deposited on the substrate on the rear face of the mobile mass 4 forming therewith an optical resonant cavity 17.
  • the optical reflector 16 is for example a metal layer.
  • the distance separating the optical reflector 16 and the opposite face of the moving mass 4 is chosen so as to form a resonant optical cavity of the Fabry-Perot type; this distance is equal to ⁇ / 4, where ⁇ is the wavelength of the optical flux to be measured.
  • the bolometer may comprise anti-reflector means 19 formed by layers of a few microns deposited on the moving mass on its face opposite to that facing the substrate. These layers make it possible to "adapt impedance "with the ambient medium and optimize the transmission rate of the optical flux in the mass. It is for example a metal layer, for example TiN, Ti / TiN thin film typically a few nanometers, or a layer of dielectric material such as SiN, S1O 2 for example or adapted optical multi-layer at the target wavelength range.
  • a metal layer for example TiN, Ti / TiN thin film typically a few nanometers, or a layer of dielectric material such as SiN, S1O 2 for example or adapted optical multi-layer at the target wavelength range.
  • a layer of a material having a coefficient of expansion different from that of the moving mass is deposited on the moving mass 4, which makes it possible to optimize the thermal coefficient ⁇ and thus to modulate the frequency as a function of temperature.
  • This layer may be a metal, for example TiN, a semiconductor, for example Ge) or a dielectric, for example SiN or any oxide-based material or any other material having a very different coefficient of expansion. of that of the material constituting the mobile mass 2.
  • a metal for example TiN, a semiconductor, for example Ge
  • a dielectric for example SiN or any oxide-based material or any other material having a very different coefficient of expansion. of that of the material constituting the mobile mass 2.
  • This layer is chosen so as not to reduce the transmission rate of the optical flux in the mass.
  • it could also form the anti-reflective layer.
  • it can then be formed for example by an optical multilayer material adapted to the anti-reflector function.
  • a Ti / TiN layer makes it possible to optimize the transmission of the optical flux and has a coefficient of expansion of the order of 10 ⁇ 5 IC 1 which is approximately 5 times greater than that of silicon which is of 2.6 10 ⁇ 6 ⁇ 1 .
  • the suspension beams 6 have a particularly advantageous low thickness compared to that of the mass, this thickness is at least ten times lower than that of the mass 4, and therefore it also has a reduced cross-section relative to the mass. to the moving mass 4.
  • They may have a nanometric section, for example 50 nm ⁇ 50 nm in the case of a square section beam, while the absorber may have a thickness of 500 nm.
  • S M is the noise expressed in frequency of the resonator. It expresses its frequency stability.
  • coo is the resonance frequency of the resonator microphone - j is the coefficient giving the frequency variation as a function of the temperature, ⁇ is the absorption rate.
  • the power dissipated by the beams is determined by their thermal conductance G,
  • ⁇ is the power dissipated and ⁇ the temperature difference between the cold source (the support) and the hot source (1 'absorber).
  • G is minimized, which reduces thermal losses and associated thermal noise called phonon noise.
  • G will be all the smaller as the length of the suspensions will be large, the beams being dimensioned so as to ensure the mechanical strength of the bolometer.
  • thermo constant x th given by the C / G ratio, C being the heat capacity of the absorber, which corresponds to the time taken by the bolometer to reach its equilibrium state in response to a Dirac of optical power, in order to have a low thermal constant r th .
  • Materials which guarantee a very good frequency stability ie low noise resonant component
  • the mass is for example made of TiN, and has a greater thickness of the order of 100 nm to 500 nm.
  • the suspension beams have a section of the order of 10 times smaller in thickness for a width of 10 nm to 100 nm.
  • the beams are straight.
  • FIGS. 6A to 6C other beam shapes can be seen.
  • the beam 106 has a crenellated profile.
  • the beam 206 has two end portions 206.1, 206.2 straight and a central portion 206.3 at which the beam 206 is split so as to form a recessed rectangle.
  • the beam 306 comprises a right main beam 306.1 and a transverse secondary beam 306.2 on the side of the anchor pad 10, to which the main beam is connected.
  • the transverse beam 306.2 is connected to the anchoring studs 10 by its two axial ends.
  • FIG. 3 a variant of the bolometer of FIG. 2 can be seen, in which the optical reflector 16 'is placed on the lower face of the absorber 4, which is then the absorber 4 itself. resonant cavity 17 '.
  • the thickness of the absorber 4 is then chosen so as to form this resonant cavity 17 ', its thickness e is of the order of ⁇ / 4.
  • the beams are located at a lower end of the moving mass 4, however this provision is in no way limiting.
  • Figures 5A to 5C one can see different arrangements of the beams relative to the moving mass.
  • the beams 6 are situated at the lower end of the moving mass 4.
  • the beams 6 are situated in a mean plane of the moving mass, the bolometer then advantageously having a perfectly structured structure. symmetrical.
  • they are located at the upper end of the moving mass.
  • the bolometer according to the present invention offers high quality factors with resonant frequencies of the order of 50 MHz to 100 MHz, which optimizes the response of the bolometer.
  • the two embodiments shown in Figures 2 and 3 have comparable mechanical performance.
  • a piezoresistive-type detection can be provided by arranging the piezoresistive gauges according to the vibration bellies in order to take advantage of the mechanical stress.
  • FIG. 12 shows an exemplary embodiment of such a piezoresistive detection bolometer.
  • the bolometer comprises four suspension beams 6 and four piezoresistive stress gauges 40.1 to 40.4 arranged alternately around the mass.
  • FIGS. 4A to 4C for example FIG. 4A, the plates are deformed and the flanks are either concave or convex.
  • the piezoresistive gauges are disposed here at the level of the vibration bellows of the moving mass, i.e. the gauges are connected to the moving mass at the centers of the flanks thereof.
  • the suspension beams 6 are arranged at the vibration nodes of the moving mass.
  • the bolometer comprises, as in the case of a capacitive detection, excitation electrodes (not shown) of the movable plate.
  • the gauges 40 are either compressed or stretched as a function of time. These constraints will therefore generate a variation in the electrical resistance of the gauges as a function of time. For example, by biasing the gauge 40.1 to a read voltage (+ Vb) and the next gauge 40.2 to the voltage (-Vb), it is possible recovering an output signal S on one or both gauges 40.3, 40.3 or on one of the suspension beams 6.
  • the output signal S is proportional to 2AR / R * Vb, R. being the resistance of the trough .
  • AR is proportional to the variation of stress or to the deformation of the plate.
  • the configuration of Figure 12 allows differential measurement.
  • the strain gauges have a short length in order to minimize their electrical resistance.
  • piezoresistive stress gauges serving both as suspension means and measurement and detection means.
  • Figure 12 describes a differential measurement but it is possible to make a simple measurement with two gauges undergoing the same stress or a single gauge.
  • a device comprising a plurality of bolometers arranged in a matrix having NxM bolometers, as shown in Figure 10, for example to realize an infrared imaging device.
  • the matrix of bolometers is for example interfaced by a CMOS type of electronics, capable of self-oscillating each absorber.
  • the scanning method of the matrix can use indifferently temporal multiplexing or frequency multiplexing allowing a direct reading of all bolometers. Each frequency then codes the position of a bolometer.
  • Each bolometer is excited by an alternating electric signal.
  • a single actuating wire can be used to simultaneously send the NxM actuation signals to the NxM bolometers.
  • each excitation signal is at the natural frequency of a bolometer of the matrix. It is sufficient for two consecutive frequencies to be spaced apart sufficiently to avoid spectrum overlap, typically separated by / /,, where réelle is the resonant frequency of the bolth bolometer.
  • a device formed of a plurality of bolometers comprising one or more actuating conductor wires, or even a bolometer wire and / or one or more detection conductor wires, or even a bolometer wire, is not outside the scope of the present invention.
  • An upstream multiplexing electronics is then provided for the actuation and a downstream demultiplexing electronics for the detection.
  • This embodiment makes it possible to reduce the number of wires to be used, thus minimizing the heat radiation induced by the interconnection.
  • FIG. 10 shows an example of a bolometer device in the form of a matrix implementing the addressing mode described above with self-oscillation of the bolometers.
  • the matrix has N rows and M columns.
  • the device comprises N son of actuation 102, vertical in the example shown, and M son of detection 104, horizontal in the example shown.
  • a bolometer is at an intersection of an actuating wire 102 and a sensing wire 104, each bolometer forming a pixel in an imaging device.
  • each actuation wire sends the actuation signals to M bolometers and each sensing wire collects the detection signals on N bolometers.
  • Each bolometer is oscillated in a self-oscillating closed loop comprising an amplifier 106 for compensating the signal losses and a set of phase shifters 108 which makes it possible to have a zero input / output phase shift for each self-oscillation loop corresponding to each bolometer.
  • this amplifier is common to all bolometers.
  • a pre-amplification and multiplexing system 110 is used to send actuation signals to the wires 102, and a pre-amplification and demultiplexing system 112 is used to separate all the detection signals.
  • the bolometer according to the present invention may advantageously be made in surface technology, but other methods may be used, such as Bulk technologies, such as deep etching or KOH.
  • FIG. 7G 'and 7H' show, schematically, the elements obtained at different stages of the production process.
  • Figs. 7A, 7D to 7F are sectional views of the elements along the plane AA shown in Fig. 1, and Figs. 7A to 7C, 7E ', 7G' and 7H 'are sectional views of the elements along of the plane BB shown in FIG.
  • This first method implements a preferably crystalline semiconductor epitaxy (Silicon Silicon or SiGe example), which makes it possible to produce the beams 6 in a first layer of small thickness, then to make the mobile mass 4 in a second layer of greater thickness, epitaxial on the first layer.
  • a preferably crystalline semiconductor epitaxy Silicon or SiGe example
  • the layer 22 has for example a thickness of 2.5 ⁇ corresponding to the length ⁇ / 4 for an optical beam in the range 8 to 14 ⁇ .
  • a layer 22 of about 900 nm.
  • a layer is then produced, for example, of amorphous silicon, hereinafter referred to as ⁇ -Si, for example by full plate epitaxy.
  • This layer 24 is relatively thin and will be used for the production of the beams 6.
  • the layer 24 has for example a thickness of between 50 nm and 100 nm.
  • Deposition of another layer 26 of oxide, for example S 10 2 takes place on the etched layer 24.
  • the layer 26 has for example a thickness of 400 nm.
  • This layer 26 is then planarized with a stop on the layer 24 of oc-Si.
  • Another oxide deposit 28 is then carried out, for example S10 2 , for example about 0.4 micron thick.
  • the element thus obtained is shown in FIG. 7C.
  • etching lithography in the layer 28 to the layer 24, to form a window 29 to allow ⁇ -Si epitaxy on the layer 24, as shown in Figure 7D.
  • a layer 30 of oc-Si is then deposited as can be seen in FIGS. 7E and 7E ', for example to a thickness of approximately 1 ⁇ .
  • a layer 32 is deposited which will be intended to form the anti-reflective optical layer, for example Ti / TiN, then a lithography and then an etching is carried out to delimit the anti-reflective portion, as is visible in Figure 7F.
  • lithography and anisotropic etching of the layer 30 are carried out, for example by deep reactive ion etching (DRIE) to form the resonant structure, with stopping on the The element thus obtained is shown in FIGS. 7G and 7G '.
  • DRIE deep reactive ion etching
  • the mobile mass 4 is released, for example by etching with hydrofluoric acid or steam of the oxide layer 28.
  • the reflective layer is for example made post-process on the substrate carrying the electronics, the latter then being assembled with the substrate carrying the bolometers.
  • FIGS. 8A, 8C to 8F and 8A ', 8B' and 8D 'to 8F' schematically represent the elements obtained at the different steps of the second embodiment method example.
  • Figs. 8A, 8C to 8F are sectional views of the elements along the plane AA shown in Fig. 1
  • Figs. 8A ', 8B' and 8D 'to 8F' are sectional views of the elements along the plane.
  • BB shown in Figure 1.
  • the beams and the moving mass are produced not by deposition of a first layer of ⁇ -Si, but by thinning of a layer of ⁇ -Si at the level of the beams, simultaneously forming the beams 6 and the mass. mobile 4.
  • a substrate 120 for example made of silicon, is chosen on which an oxide layer 122, for example S10 2 , is deposited, for example by thermal oxidation.
  • the thickness of this layer may be of the order of 400 nm.
  • a layer 124 for example, of ⁇ -Si amorphous silicon is then produced, for example by full plate epitaxy. This layer 124 is relatively thick and will serve both for the realization of the beams 6 and the moving mass 4.
  • a layer of resin 128 is deposited on the layer 124 and the antireflective layer 126, then a lithography is performed on this layer 128, which allows the areas to be thinned to be delimited to form the beams 6.
  • the element thus obtained is shown in Figures 8D and 8D '.
  • the areas delimited by the resin are thinned, for example etched by reactive ion etching ("RIE: Reactive Ion Etching" in English), DRIE. Then the remaining resin is removed.
  • RIE reactive ion etching
  • the moving mass is released by etching, for example, with hydrofluoric acid or vapor of the oxide layer 28.
  • the reflective layer is for example made post-process on the substrate bearing the electronics, which is then assembled with the bolometer substrate.
  • the bolometer obtained by one of the methods described or another is connected to the electronic control circuit 31 of the bolometer, this circuit supplies the bolometer, controls the self-oscillation the mobile mass 4 by the actuating electrodes 12, measures the variation of vibration frequency of the mobile mass 4 for example by the detection electrodes 14.
  • Means for calculating the corresponding environmental temperature from the frequency variation measurement can be provided in the electronic circuit or an additional system may be associated.
  • the electronic circuit is for example made on a CMOS.
  • the assembly between the electronic control circuit 31 and the bolometer 2 according to the invention can for example be very advantageously achieved by bonding said "wafer wafer", and the electrical connections between the electrodes of the bolometer 2 and the circuit 31 can be produced using 3D interconnection techniques, for example of the TSV ("Through Silicon Via" in English) type, which consists of making through via connections 34.
  • the reflecting mirror is deposited post-process on the substrate corresponding to the electronic circuit.
  • This embodiment of assembly is also particularly suitable in the case of a matrix of bolometers.
  • the assembly of FIG. 9 also comprises an optical focusing device 33 which is assembled on the bolometer opposite the electronic control circuit 31 and is interposed between the optical flux F and the bolometer.
  • the assembly of the optical device and the bolometer is performed for example by bonding "wafer wafer".
  • the assembly of the optical device and the bolometer is preferably carried out after assembling the bolometer 2 and the electronic control circuit 31.
  • the bolometer or the bolometer matrix would then be produced on the substrate carrying the electronic control circuit by successive layer and etch deposits, following the post-CMOS technology. for example.
  • FIGS. 11A and 11B examples of hybridization assemblies can be seen.
  • the bolometer 2 is directly assembled on the control circuit 31 by means of indium balls 36; alternatively, gold or another suitable metal could be used. The balls then serve both assembly and connection.
  • the bolometer 2 and the control circuit 31 are arranged side by side on a common substrate 38 and assembled thereon by balls 36. The substrate then comprises the interconnections between the control circuit 31 and the bolometer 2.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

Bolomètre (2) comportant au moins un microsystème ou nanosystème électromécanique, ledit microsystème ou nanosystème comportant un support (8) et une masse mobile (4) suspendue par des poutres (6) au dessus du support (8), ladite masse mobile formant un absorbeur d'un flux optique (F), des électrodes d'actionnement (12) destinées à mettre en vibration la masse mobile (4) et disposées latéralement par rapport à la masse mobile et des électrodes de détection (14) de la variation de la fréquence de vibration de ladite masse mobile (4) disposées latéralement par rapport à la mase mobile (4).

Description

BOLOMETRE A DETECTION FREQUENTIELLE
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR
La présente invention se rapporte à un bolomètre à détection fréquentielle mettant en œuvre au moins un oscillateur MEMS ou NEMS .
On entend par bolomètre à détection, toute structure de détection mesurant un flux de particules, en particulier optique, en mode continu ou impulsionnel .
Un microbolomètre peut être vu comme un thermomètre sensible à toute élévation de température provoquée par un flux optique émis dans l'infrarouge, typiquement dans une gamme de longueur d'onde 3-5 μπι ou 8-14 μηι.
Un microbolomètre de l'état de la technique est constitué d'une thermistance dont la résistance électrique varie en fonction de l'élévation de température provoquée par le flux optique à mesurer. Un tel bolomètre est par exemple décrit dans le document "MEMS-based Uncooled Infrared Bolometer Arrays - A Review", F. Niklaus, C. Vieider, H. Jakobsen, MEMS/MOEMS Technologies and Applications III, Proceeding of spie Vol. 6836D, 68360D (2007).
Les bolomètres à température ambiante sont par exemple utilisés dans les systèmes de vision nocturne, dans la thermographie, dans le domaine de la sécurité et de la surveillance, par exemple dans des capteurs d'intrusion. Les bolomètres de l'état de la technique sont donc des structures fixes, résistives électriquement, dont la valeur de la résistance change avec la variation de température due au flux optique.
Par exemple, les micro-thermistances sont structurées dans différents matériaux comme le silicium amorphe (a-Si), ou à base de semi conducteurs amorphes (a-Si :H, a-Ge, a-Ge :H, a-Sii-xGex :H), ou des oxydes de vanadium (Vox) .
La résolution thermique de tel capteur est fixée par différentes sources de bruits qui sont :
- le bruit photonique (lié à la variation aléatoire de la puissance optique émise par 1' environnement) ,
- le bruit phononique (lié à la fluctuation thermique de l'environnent),
- le bruit blanc de Johnson de la thermistance,
- le bruit en 1/f de la thermistance,
- le bruit de l'électronique de lecture.
Il apparaît un auto-échauffement provoqué par la polarisation des dites thermistances.
Ce phénomène augmente le bruit global de la thermistance (bruit blanc de Johnson et bruit en 1/f) en modifiant l'impédance dynamique et en augmentant la température locale.
Par conséquent un but de la présente invention est d'offrir un bolomètre ne présentant pas de bruit de Johnson et en 1/f et évitant le problème d' auto-échauffement décrit ci-dessus. EXPOSÉ DE L ' INVENTION
Le but précédemment est atteint par un bolomètre mettant en œuvre au moins une micro ou nanostructure électromécanique, laquelle est mise en vibration à sa fréquence de résonance. La variation de fréquence de vibration due à 1 ' échauffement du flux optique permet de déterminer la température de l'environnement dans lequel se trouve la structure. La micro ou nanostructure électromécanique comporte une masse se déformant dans son plan, ce qui évite une modification de l'angle d'incidence du flux optique sur la masse mobile.
Le bolomètre selon l'invention n'utilise donc plus de résistances électriques mais une variation de fréquence de vibration, la masse mobile de la structure MEMS ou NEMS forme 1 ' absorbeur du bolomètre.
De manière particulièrement avantageuse, la variation de la fréquence de vibration est détectée par variation capacitif. Les bruits en 1/f et de Johnson sont ainsi évités.
Le phénomène d' auto-échauffement dû à la polarisation de la thermistance est donc supprimé et l'augmentation du bruit global en résultant également.
La présente invention a alors pour objet un bolomètre comportant au moins un microsystème ou nanosystème électromécanique, ledit microsystème ou nanosystème comportant un support et une masse mobile suspendue par des moyens de suspension au dessus du support, ladite masse mobile formant un absorbeur d'un flux optique, des moyens d ' actionnement destinés à mettre en vibration, à sa fréquence de résonance, la masse mobile, selon un mode propre de déformation de la masse dans un plan moyen de celle-ci, ledit plan moyen étant sensiblement fixe par rapport au substrat, et des moyens de détection de la variation de la fréquence de vibration de ladite masse mobile.
Le plan moyen de la masse est dit sensiblement fixe par rapport au substrat, car la masse se déforme principalement dans son plan sans pivoter de manière sensible autour de l'axe ou des axes définis par les moyens de suspension.
La masse mobile est de préférence en forme de plaque, le plan moyen de la masse mobile étant le plan de la plaque. Dans la présente demande, on entend par "plaque", un élément s ' étendant principalement selon un plan et ayant une épaisseur réduite. Il peut s'agir par exemple d'une plaque rectangulaire ou d'un disque .
Selon un mode de réalisation, les moyens d ' actionnement sont de type électrostatique et comportent au moins une électrode d ' actionnement sur le support disposée latéralement par rapport à la masse mobile .
Selon un autre mode de réalisation, les moyens de détection sont de type capacitif et comportent au moins une électrode de détection sur le support disposée latéralement par rapport à la masse mobile .
Les moyens de suspension peuvent comporter au moins deux poutres disposées selon des nœuds de vibration, ou au moins quatre poutres disposées selon des ventres de vibration. De préférence, les poutres présentent une épaisseur et une largeur très faibles par rapport à l'épaisseur de la masse mobile. Par exemple, l'épaisseur des poutres est 10 fois plus faible que l'épaisseur de la masse. La largeur de la poutre est par exemple sensiblement égale à son épaisseur.
Le bolomètre selon l'invention peut comporter des moyens anti-réfléchissants sur une première face de la masse mobile destinée à recevoir le flux optique.
Le bolomètre selon l'invention peut également comporter une couche en un matériau présentant un coefficient de dilatation différent de celui de la masse mobile sur une première face de la masse mobile destinée à recevoir le flux optique. Par exemple, le coefficient de dilatation de la couche peut être au moins 2 fois plus grand ou plus petit que celui du matériau de la masse mobile.
De préférence, les moyens anti- réfléchissants sont formés par une couche de matériau, ladite couche formant également la couche de matériau présentant un coefficient de dilatation différent de celui de la masse mobile.
Selon une caractéristique additionnelle, le bolomètre selon la présente invention peut comporter un réflecteur optique, celui-ci étant disposé soit sur une deuxième face de la masse mobile opposée à la première face destinée à recevoir le flux optique, la masse mobile formant alors une cavité résonante optique, soit sur le support en regard d'une deuxième face de la masse mobile opposée à la première face destinée à recevoir le flux optique, de sorte à former une cavité résonante optique entre le réflecteur optique et la deuxième face de la masse mobile.
Par exemple, la masse mobile a sensiblement la forme d'un disque, les électrodes d ' actionnement et/ou les électrodes de détection ayant une forme incurvée correspondant au contour du disque.
La masse mobile et/ou les moyens de suspension sont de préférence en semi-conducteur, de manière très avantageuse cristallin, par exemple en silicium ou SiGe.
La présente invention a également pour objet un ensemble de bolomètres selon la présente invention disposés en matrice.
La présente invention a également pour objet un ensemble de mesure de température comportant un ou plusieurs bolomètre ( s ) selon la présente invention et un circuit électronique de commande destiné à assurer l'alimentation du ou des bolomètre ( s ) , à contrôler la mise en auto-oscillation de la ou des masse (s) mobile (s) par les moyens d' actionnement, et à mesurer la variation de fréquence de vibration de la ou des masse (s) mobile (s) par les moyens de détection.
Le circuit électronique de commande met avantageusement en vibration la masse mobile ou l'ensemble des masses mobiles selon des modes de volume, tels le mode « wine-glas », extensionnel ou de Lamé .
L'ensemble de mesure selon la présente invention peut comporter également un dispositif optique de focalisation disposé au dessus d'au moins un bolomètre de sorte à s'interposer entre le flux optique et la première face de la masse mobile.
L'ensemble de mesure peut comporter un dispositif optique de focalisation pour chaque bolomètre ou un dispositif optique de focalisation pour l'ensemble des bolomètres.
Par exemple, le circuit électronique de commande est assemblé avec le bolomètre, le circuit de commande et le bolomètre étant superposés.
L'ensemble de mesure selon la présente invention comportant plusieurs bolomètres comprend avantageusement au moins un fil d ' actionnement pour envoyer à plusieurs bolomètres simultanément les signaux d ' actionnement de fréquences distinctes et au moins un fil de détection pour collecter les signaux de détection de fréquences distinctes de plusieurs bolomètres. Il y a alors multiplexage des signaux d ' actionnement et démultiplexage des signaux de détection.
Les connexions électriques entre le bolomètre et le circuit électronique sont par exemple réalisées par des vias traversants.
L'assemblage du bolomètre et du circuit électronique peut être réalisé par collage.
En variante, l'assemblage et la connexion du bolomètre et du circuit électronique sont réalisés par hybridation.
La présente invention a également pour objet un procédé de réalisation d'au moins un bolomètre selon la présente invention, dans lequel ledit au moins bolometre est réalise en technologie de surface, les moyens de suspension et la masse mobile étant réalisés respectivement dans une première et une deuxième couches de matériaux conducteurs ou semi-conducteurs différentes .
Dans un exemple, le procédé peut comporter les étapes :
- dépôt d'une couche d'oxyde sur un substrat,
- formation d'une première couche de matériau conducteur ou semi-conducteur,
- gravure de ladite première couche de matériau conducteur ou semi-conducteur,
- dépôt d'une deuxième couche d'oxyde sur la première couche de matériau conducteur ou semi¬ conducteur gravée,
- planarisation de la deuxième couche d'oxyde avec arrêt sur la première couche de matériau conducteur ou semi-conducteur,
- dépôt d'une troisième couche d'oxyde,
- gravure de ladite troisième couche d'oxyde pour découvrir la première couche de matériau conducteur ou semi-conducteur au niveau d'une zone destinée à être située entre les moyens de suspension,
- formation d'une deuxième couche de matériau conducteur ou semi-conducteur,
- gravure de la deuxième couche de matériau conducteur ou semi-conducteur,
- gravure de la deuxième couche d'oxyde,
- libération de la masse mobile par gravure de la première couche d'oxyde. La formation de la première et/ou de la deuxième couche en matériau conducteur ou semi¬ conducteur est obtenue par exemple par croissance épitaxiale .
La première couche en matériau conducteur ou semi-conducteur peut présenter une épaisseur très inférieure de celle de la deuxième couche en matériau conducteur ou semi-conducteur.
La gravure de la première couche d'oxyde est obtenue par exemple gravure ionique réactive profonde .
Le procédé de réalisation selon la présente invention comporte par exemple l'étape de dépôt et de gravure de la couche anti-réfléchissante après la formation de la deuxième couche en matériau conducteur ou semi-conducteur.
Dans un autre exemple de procédé de réalisation d'au moins un bolomètre selon la présente invention, ledit au moins bolomètre est réalisé en technologie de surface, les moyens de suspension et la masse mobile étant réalisés à partir d'une couche de matériau conducteur ou semi-conducteur. Le procédé peut alors comporter les étapes suivantes de :
- dépôt d'une couche d'oxyde sur un substrat,
- formation de ladite couche de matériau conducteur ou semi-conducteur,
- gravure de ladite couche de matériau conducteur ou semi-conducteur pour délimiter transversalement les moyens de suspension, - dépôt d'une couche de résine et de lithographie pour délimiter la masse mobile par rapport aux moyens de suspension,
- amincissement des zones comportant les moyens de suspension,
- libération de la masse mobile par gravure de la couche d'oxyde.
Les moyens de suspension et la masse mobile peuvent être réalisés à partir d'une couche de matériau conducteur ou semi-conducteur ou dans une première et une deuxième couches de matériaux conducteurs ou semi¬ conducteurs différentes, la gravure de la ou des couche (s) en matériau conducteur ou semi-conducteur peut alors être une gravure ionique réactive profonde.
L'étape d'amincissement est réalisée par exemple par gravure ionique réactive ou par gravure ionique réactive profonde.
Une étape de dépôt et de gravure de la couche anti-réfléchissante peut avoir lieu préalablement au dépôt de la résine.
La libération de la masse mobile est réalisée par exemple par gravure à l'acide fluorhydrique humide ou vapeur.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et des dessins en annexes sur lesquels :
- la figure 1 est une vue de dessus d'un exemple de réalisation d'un bolomètre selon la présente invention, - la figure 2 est une vue en perspective partielle du bolomètre de la figure 1,
- la figure 3 est une vue en perspective partielle d'une variante du bolomètre de la figure 2,
- les figures 4A à 4C sont des représentations schématiques de différents modes de déformation de la partie mobile du bolomètre pouvant être mis en œuvre par l'invention,
- les figures 5A à 5C sont des vues en perspective de différents exemples de disposition des poutres de suspension par rapport à la partie mobile du bolomètre selon l'invention,
- les figures 6A à 6C sont des vues de dessus de différents exemples de réalisation des poutres de suspension,
- les figures 7A, 7D à 7H et 7A'à 7C, 7E', 7G' et 7H'sont des représentations schématiques des différentes étapes d'un exemple de procédé de réalisation d'un bolomètre selon la présente invention, les représentations étant respectivement le long des plans A-A et B-B de la figure 1,
- les figures 8A, 8C à 8F et 8A' , 8B' et 8D' à 8F' sont des représentations schématiques des différentes étapes d'un procédé de réalisation selon un autre exemple d'un bolomètre, les représentations étant respectivement le long des plans A-A et B-B de la figure 1,
- la figure 9 est une vue de côté d'un assemblage d'un bolomètre selon l'invention et de son circuit électronique de commande, - la figure 10 est une représentation schématique d'une matrice de bolomètres multiplexées selon la présente invention,
- les figures 11A et 11B sont des représentations schématiques d'exemples d'assemblage entre le bolomètre et le circuit électronique associé par hybridation,
- la figure 12 est une vue de dessus d'un exemple de réalisation d'un bolomètre selon la présente invention à détection capacitive.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Sur les figures 1, 2 et 3, on peut voir un exemple de réalisation d'un bolomètre 2 selon la présente invention.
Le bolomètre 2 comporte une partie suspendue 4, formant au moins une masse mobile, au moyen de poutres 6, lesdites poutres étant ancrées sur un substrat 8 visible sur les figures 2 et 3, au moyen de plots d'ancrage 10, le substrat 8 et les plots 10 formant le support fixe du bolomètre. Le bolomètre comporte également des moyens pour mettre en vibration à sa fréquence de résonance la masse mobile 4 et des moyens pour détecter la variation de la fréquence de vibration de la masse mobile 4 en fonction de la température.
Les moyens d ' actionnement sont, dans l'exemple représenté, de type électrostatique et comportent une ou plusieurs électrodes d ' actionnement 12.
Dans ce mode de réalisation particulièrement avantageux, les moyens de détection sont de type capacitif et comportent une ou plusieurs électrodes de détection 14. Nous verrons par la suite que ce mode de détection n'est en aucun cas limitatif.
Nous allons décrire le principe général de détection mis en œuvre par le bolomètre selon la présente invention.
La masse mobile forme un absorbeur de flux optique. Dans la suite de la description, on emploiera indifféremment "masse mobile", "masse vibrante" ou "absorbeur" pour désigner la masse mobile 4.
La masse mobile 4 est mise en vibration à sa fréquence de résonance. Une électronique à boucle fermée, par exemple de type boucle auto-oscillante ou PLL (Boucle à verrouillage de phase ou "Phase-Lock Loop" en anglais), permet de maintenir en vibration à une amplitude contrôlée la masse mobile 4 et de connaître en continu sa fréquence d'oscillation mécanique. Cette fréquence de résonance est sensible aux variations de température de son environnement selon une loi qui dépend du matériau dans lequel est structuré le bolomètre. A faible variation de température, il est possible de décrire le phénomène par une loi linéaire.
Le comportement de la fréquence par rapport à la température est alors totalement caractérisé par le coefficient thermique aT :
(I)
T f dT
où f est la fréquence de résonance du système. La réponse S qui est le rapport fréquence/température est finalement donnée par l'équation suivante,
¾ = -fe. (II)
G
où G est la conductance thermique des poutres de suspension .
Par conséquent, toute mesure de la variation de fréquence permet d'avoir une information sur la température de l'environnement.
Nous allons maintenant décrire en détail le bolomètre selon la présente invention.
La masse mobile 4 forme 1 ' absorbeur du bolomètre et sera soumis aux flux optiques infrarouges.
Elle présente, dans l'exemple représenté, sensiblement la forme d'un disque, cependant cette forme n'est en aucun cas limitative, elle peut avoir une forme de disque ou de quadrilatère par exemple un carré telle que visible sur les figures 4A à 4C. De manière générale, la masse est une plaque qui présente une épaisseur faible par rapport à sa longueur et sa largeur dans le cas d'une plaque de forme rectangulaire, ou une épaisseur faible par rapport à son diamètre dans le cas d'une plaque en forme de disque. Dans la présente description, on entend par "plaque" tout élément ayant une section importante par rapport à son épaisseur.
La masse mobile est par exemple réalisée en matériau semi-conducteur, tel que du silicium amorphe,
De manière très avantageuse elle est réalisée en semi-conducteur cristallin. En général le bolomètre est associé à un système de focalisation du flux optique symbolisé par des flèches F, les dimensions de la masse mobile 4 sont alors choisies de sorte que sa surface soit au moins égale à la surface de la tâche de diffraction optique induit par le système de focalisation, la masse mobile ou absorbeur étant situé dans le plan focal du système de focalisation.
Par exemple, les dimensions de la masse sont de 20x20 μπι, dans le cas où la masse mobile est une plaque carrée. De préférence, dans le cas d'une masse en forme de disque, son diamètre est d'au moins 17 μπι.
Dans l'exemple représenté, les poutres 6 sont au nombre de deux, mais on pourrait envisager d'avoir quatre poutres placées aux nœuds de vibration.
En outre, les poutres de suspension 6 sont, dans l'exemple représenté, des poudres droites diamétralement opposées et orientées sensiblement orthogonalement par rapport à la direction de déformation de la masse mobile.
Selon une caractéristique de la présente invention, la masse mobile 4 vibre dans son plan moyen, qui est sensiblement parallèle au substrat. Le plan moyen de la masse est sensiblement fixe par rapport au substrat. En effet, la masse se déforme principalement dans son plan sans pivoter de manière sensible autour de l'axe défini par les poutres de suspension 6.
La masse mobile 4 vibre selon des modes de volumes, par exemple selon un mode "wine-glass" ou un mode extensionnel dans le cas d'un disque, représentés sur les figures 4A et 4C respectivement, et selon un mode de Lamé représenté sur la figure 4C ou extensionnel dans le cas d'une plaque. Ces modes de volumes permettent d'atteindre des hautes fréquences (typiquement 100 MHz à quelques GHz) tout en préservant des hauts facteurs de qualité Q (Q=10000 à 100000) . La détection à haute fréquence alliée à un fort facteur de qualité permet de limiter la gigue en fréquence et d'obtenir un oscillateur stable. Dans ces conditions, la résolution thermique ne sera donc pas limitée par la qualité de l'oscillateur mécanique. Ces modes permettent de réaliser des systèmes extrêmement robustes, notamment par rapport à une mode de torsion de la masse. Lors de son déplacement, la masse reste perpendiculaire à l'axe optique.
Selon la présente invention, les électrodes d ' actionnement 12 sont disposées latéralement par rapport à la masse mobile 4. Les électrodes d ' actionnement 12 sont destinées à mettre en vibration la masse mobile 4 à sa fréquence de résonance en générant des forces électrostatiques.
Les électrodes de détection 14 sont destinées à détecter une variation de fréquence de vibration de la masse mobile due à une variation de température comme nous ne verrons par la suite, cette détection étant de type capacitive, les capacités étant formées entre chaque électrode de détection 14 et la portion du contour de la masse mobile 4 en regard. La variation de capacité est due à la variation de la distance séparant chaque électrode de détection et la portion du contour de la masse mobile 4. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le bolomètre comporte deux électrodes d ' actionnement 12 côte-à-côte et deux électrodes de détection 14 côte-à-côte disposées à l'opposé des électrodes d ' actionnement 12 par rapport aux poutres 6. Les deux électrodes de détection permettent de réaliser une mesure différentielle. En effet lorsque la capacité entre la masse et l'une des électrodes augmente, la seconde capacité formée par la masse et la seconde électrode diminue. Ainsi, en réalisant une soustraction des deux signaux le fond continu est supprimé alors que le signal utile est multiplié par 2. Cette méthode permet de lire plus facilement le signal, de faciliter la détection du pic de résonance et de supprimer l'impact des dérives du fond continu sur le signal.
Le bolomètre pourrait comporter une seule électrode d' actionnement et une seule électrode de détection ou encore comporter au moins une électrode permettant simultanément la détection et 1 ' actionnement sans sortir du cadre de la présente invention.
Dans l'exemple représenté, les électrodes 12, 14 présentent une face concave 12.1, 14.1 correspondant au contour de la masse mobile 4.
Le bolomètre est associé à un circuit électronique et à une alimentation électrique pour commander les électrodes d ' actionnement 12 de sorte à mettre la masse mobile 4 en vibration, et recevoir les informations des électrodes de détection 14.
La distance séparant les électrodes 12, 14 et le contour en regard de la masse mobile 4 est de préférence comprise entre 50 nm et 200 nm, de manière encore préférée de l'ordre de 100 nm. Comme décrit précédemment, la détection de la variation de fréquence de vibration est obtenue en mesurant la variation de capacité induite entre la masse mobile 2 et une ou plusieurs électrodes de détection 14. Comme expliquer ci-dessus, la mesure peut être directe ou différentielle .
Le bolomètre selon la présente invention, en particulier la localisation de la vibration dans un plan parallèle aux poutres, présente l'avantage de ne pas modifier l'orientation de 1 ' absorbeur 4 par rapport au flux optique F et donc de ne pas modifier l'angle d'incidence du flux optique avec l' absorbeur.
Nous allons maintenant décrire le bolomètre représenté sur la figure 2 sur laquelle les électrodes 12, 14 ne sont pas représentées.
Dans cet exemple, le bolomètre comporte un réflecteur optique 16 déposé sur le substrat en face arrière de la masse mobile 4 formant avec celle-ci une cavité résonante optique 17. Le réflecteur optique 16 est par exemple une couche de métal. La distance séparant le réflecteur optique 16 et la face en regard de la masse mobile 4 est choisie de sorte à former une cavité optique résonante de type Fabry-Pérot ; cette distance est égale à λ/4, λ étant la longueur d'onde du flux optique à mesurer.
De manière avantageuse, le bolomètre peut comporter des moyens anti-réflecteurs 19 formés pas des couches de quelques microns déposées sur la masse mobile sur sa face opposée à celle en regard du substrat. Ces couches permettent faire une « adaptation d' impédance » avec le milieu ambiant et optimisent le taux de transmission du flux optique dans la masse. Il s'agit par exemple d'une couche métallique, par exemple du TiN, Ti/TiN en couche mince typiquement quelques nanomètres, ou d'une couche en matériau diélectrique comme le SiN, S1O2 par exemple ou de multi-couche optique adaptée à la gamme de longueur d'onde visée.
De manière également avantageuse, une couche d'un matériau présentant un coefficient de dilatation différent de celui de la masse mobile est déposée sur la masse mobile 4, ce qui permet d'optimiser le coefficient thermique τ et ainsi de moduler la fréquence en fonction de la température.
Cette couche peut être un métal, par exemple du TiN, un semi-conducteur, par exemple du Ge) ou un diélectrique, par exemple du SiN ou tout matériau à base d'oxyde ou encore tout autre matériau présentant un coefficient de dilatation très différent de celui du matériau constituant la masse mobile 2.
Cette couche est choisie de sorte à ne pas amoindrir le taux de transmission du flux optique dans la masse. Avantageusement, elle pourrait aussi former la couche anti-réfléchissante. De manière non limitative, elle peut alors être formée par exemple par un matériau multicouche optique adapté à la fonction d ' anti-réflecteur .
A titre d'exemple, une couche de Ti/TiN permet d'optimiser la transmission du flux optique et possède un coefficient de dilatation de l'ordre de 10~5 IC1 qui est environ 5 fois plus grand que celui du silicium qui est de 2.6 10~6 Κ 1. Les poutres de suspension 6 présentent de manière particulièrement avantageuse une épaisseur faible par rapport à celle de la masse, cette épaisseur est au moins dix fois plus faible que celle de la masse 4 , et de ce fait elle présente également une section transversale réduite par rapport à la masse mobile 4 .
Elles peuvent présenter une section nanométrique, par exemple 50 nm χ 50 nm dans le cas d'une poutre à section carrée, tandis que l'absorbeur peut présenter une épaisseur de 500 nm.
La faible épaisseur des poutres par rapport à celle de la masse permet de minimiser la température minimale mesurable, désignée « NETD ». Celle-ci est proportionnelle au bruit du capteur (bruit thermomécanique, bruit blanc de Johnson...) et inversement proportionnel à la ré onse thermique (R) :
SM est le bruit exprimé en fréquence du résonateur. Il exprime sa stabilité fréquentielle .
Pour minimiser la NETD, on cherche donc à obtenir une réponse importante. Cette réponse est elle- même inversement proportionnelle à la conductance thermique G.
coo est la fréquence de résonance du micro résonateur - j est le coefficient donnant la variation de fréquence en fonction de la température, η est relié le taux d'absorption.
On cherche donc à réduire G. En réalisant des poutres de faible épaisseur par rapport à celle de la masse, les poutres sont très résistives du point de vue thermique, ce qui permet de minimiser la conductance thermique G. en outre, la puissance thermique dissipée par celles-ci est réduite.
On obtient, de manière particulièrement simple et efficace, un découplage thermique très avantageux entre 1 ' absorbeur 4 et le support. Les poutres de suspension 6 sont en effet des zones de diffusion de la chaleur.
La puissance dissipée par les poutres est déterminée par leur conductance thermique G,
δΡ = GST (III)
où δΡ est la puissance dissipée et δτ la différence de température entre la source froide (le support) et la source chaude (1' absorbeur) .
Grâce aux poutres à section réduite, G est minimisée, ce qui réduit les pertes thermiques et le bruit thermique associé appelé bruit de phonons. G sera d'autant plus réduite que la longueur des suspensions sera grande, les poutres étant dimensionnées de sorte à assurer la tenue mécanique du bolomètre.
En reprenant la relation II, on constate qu'en minimisant G on maximise la réponse i¾\
En outre, il est avantageux de contrôler la constante thermique xth donnée par le rapport C/G, C étant capacité thermique de l' absorbeur, qui correspond au temps mis par le bolomètre pour atteindre son état d'équilibre en réponse à un Dirac de puissance optique, afin d'avoir une constante thermique rth faible. On utilise en outre de préférence des matériaux qui garantissent une très bonne stabilité en fréquence (soit composant résonant peu bruité) . Pour cela, on utilise avantageusement des matériaux cristallins, Si, Ge ou tout autre semi-conducteur.
A titre d'exemple, la masse est par exemple en TiN, et a une épaisseur plus grande de l'ordre de 100 nm à 500 nm. Les poutres de suspensions ont une section de l'ordre de 10 fois plus faible en épaisseur pour une largeur de lOnm à 100 nm.
A titre d'exemple, on pourra réaliser une masse de 500nm d'épaisseur et une poutre d'environ 50 nm.
Sur les figures 2 et 3, les poutres sont droites. En variante, sur les figures 6A à 6C on peut voir d'autres formes de poutre.
Sur la figure 6A, la poutre 106 présente un profil en créneau.
Sur la figure 6B, la poutre 206 présente deux portions d'extrémité 206.1, 206.2 droites et une portion centrale 206.3 au niveau de laquelle la poutre 206 est dédoublée de sorte à former un rectangle évidé.
Sur la figure 6C, la poutre 306 comporte une poutre principale droite 306.1 et une poutre secondaire transversale 306.2 du côté du plot d'ancrage 10, à laquelle la poutre principale est connectée. La poutre transversale 306.2 est connectée aux plots d'ancrage 10 par ses deux extrémités axiales.
En choisissant des formes de poutre permettant de relaxer les contraintes et de favoriser le mouvement en volume de la masse mobile 4, il est possible d'optimiser le facteur de qualité du bolomètre. Les trois variantes, représentées sur les figures 6A à 6C, autorisent en effet un léger déplacement dans l'axe des bras.
Sur la figure 3, on peut voir une variante du bolomètre de la figure 2, dans laquelle le réflecteur optique 16' est disposé sur la face inférieure de 1 ' absorbeur 4, c'est alors 1 ' absorbeur 4 lui-même qui forme la cavité résonante 17'. L'épaisseur de 1 ' absorbeur 4 est alors choisie de sorte à former cette cavité résonante 17', son épaisseur e est de 1 ' ordre de λ/4.
Dans les exemples de réalisation des figures 2 et 3, les poutres sont situées à une extrémité inférieure de la masse mobile 4, cependant cette disposition n'est en aucun cas limitative. Sur les figures 5A à 5C, on peut voir différentes dispositions des poutres par rapport à la masse mobile.
Sur la figure 5A, les poutres 6 sont situées au niveau de l'extrémité inférieure de la masse mobile 4. Sur la figure 5B, les poutres 6 sont situées dans un plan moyen de la masse mobile, le bolomètre présente alors avantageusement une structure parfaitement symétrique. Sur la figure 5C, elles sont situées au niveau de l'extrémité supérieure de la masse mobile .
Le bolomètre selon la présente invention offre des facteurs de qualité élevés avec des fréquences de résonances de l'ordre de 50 MHz à 100 MHz ce qui permet d'optimiser la réponse du bolomètre. En outre, les deux exemples de réalisation représentés sur les figures 2 et 3 présentent des performances mécaniques comparables.
Dans un mode de réalisation alternatif, on peut prévoir une détection de type piézorésistive en disposant les jauges piézorésistives selon les ventres de vibrations afin de profiter de la contrainte mécanique. La figure 12 montre un exemple de réalisation d'un tel bolomètre à détection piézorésistive.
Dans cet exemple, le bolomètre comporte quatre poutres de suspension 6 et quatre jauges de contraintes piézorésistives 40.1 à 40.4 disposées alternativement autour de la masse. Comme le montre les figures 4A à 4C, par exemples la figure 4A, les plaques se déforment et les flancs sont soient concaves soient convexes. Les jauges piézorésistives sont disposées ici au niveau des ventres de vibrations de la masse mobile, i.e. les jauges sont connectées à la masse mobile au niveau des centres des flancs de celle-ci. Les poutres de suspension 6 sont disposées au niveau des nœuds de vibrations de la masse mobile. Le bolomètre comporte comme dans le cas d'une détection capacitive, des électrodes d'excitation (non représentées) de la plaque mobile.
Les jauges 40 sont soit comprimées soit étirées en fonction du temps. Ces contraintes vont donc générer une variation de la résistance électrique des jauges en fonction du temps. Par exemple, en polarisant la jauge 40.1 à une tension de lecture (+Vb) et la jauge 40.2 suivante à la tension (-Vb) , il est possible de récupérer un signal de sortie S soit sur une ou les deux jauges 40.3, 40.3 ou sur l'une des poutres de suspension 6. Le signal de sortie S est proportionnel à 2AR/R*Vb, R. étant la résistance de la auge. AR est quant lui proportionnel à la variation de contrainte ou à la déformation de la plaque. La configuration de la figure 12 permet une mesure différentielle.
De préférence, les jauges de contraintes présentent une faible longueur afin de minimiser leur résistance électrique.
En alternative, il est possible de n'avoir que quatre ou trois jauges de contraintes piézorésistives servant à la fois de moyens de suspension et de moyens de mesures et de détection.
Cette alternative offre une plus grande facilité dans la disposition des électrodes d'excitation. Dans le cas de trois jauges, le lieu une jauge est polarisée la tension -Vb l'autre à la tension +Vb et la troisième permet de récupérer le signal de sortie.
Il est également possible par exemple de prévoir des jauges et des moyens de suspension ou un seul moyen de suspension et une seule jauge. Il est aussi possible de ne garder que deux suspensions.
La figure 12 décrit une mesure différentielle mais il est possible de faire une mesure simple avec deux jauges subissant la même contrainte ou une seule jauge.
Dans une application particulièrement intéressante, on peut réaliser un dispositif comportant une pluralité de bolomètres disposés en matrice comportant NxM bolomètres, comme représenté sur la figure 10, par exemple pour réaliser un dispositif d'imagerie infrarouge. La matrice de bolomètres est par exemple interfacée par une électronique de type CMOS, apte à mettre en auto-oscillation chaque absorbeur. La méthode de balayage de la matrice peut exploiter indifféremment le multiplexage temporel ou un multiplexage fréquentiel permettant une lecture directe de l'ensemble des bolomètres. Chaque fréquence code alors la position d'un bolomètre.
Chaque bolomètre est excité par un signal électrique alternatif. De manière avantageuse, un seul fil d' actionnement peut être utilisé pour envoyer simultanément les NxM signaux d ' actionnement aux NxM bolomètres. En effet, chaque signal d'excitation est à la fréquence propre d'un bolomètre de la matrice. Il suffit que deux fréquences consécutives soient écartées suffisamment pour éviter le recouvrement de spectre, typiquement séparées de fi/Q, fi étant la fréquence de résonance du ième bolomètre.
De même, un fil électrique dans lequel passent tous les signaux de détection est suffisant.
Un dispositif formé d'une pluralité de bolomètres comportant un ou plusieurs fils conducteurs d' actionnement, voire un fil par bolomètre et/ou un ou plusieurs fils conducteurs de détection, voire un fil par bolomètre ne sort pas du cadre de la présente invention .
On prévoit alors une électronique de multiplexage amont pour 1 ' actionnement et une électronique de démultiplexage aval pour la détection. Cette réalisation permet de réduire le nombre de fils à utiliser, minimisant alors le rayonnement thermique induit par l'interconnexion.
Sur La figure 10, on peut voir un exemple de dispositif de bolomètres sous forme de matrice mettant en œuvre le mode d'adressage décrit ci-dessus avec mise en auto-oscillation des bolomètres. La matrice comporte N lignes et M colonnes.
Le dispositif comporte N fils d ' actionnement 102, verticaux dans l'exemple représenté, et M fils de détection 104, horizontaux dans l'exemple représenté. Un bolomètre se situe à une intersection d'un fil d ' actionnement 102 et d'un fil de détection 104, chaque bolomètre formant un pixel dans un dispositif de d'imagerie. Dans cet exemple, chaque fil d ' actionnement envoie les signaux d ' actionnement sur M bolomètres et chaque fil de détection collecte les signaux de détection sur N bolomètres.
Chaque bolomètre est mis en oscillation dans une boucle fermée auto-oscillante comprenant un amplificateur 106 pour compenser les pertes de signal et un ensemble de déphaseurs 108 qui permet d'avoir un déphasage entrée/sortie nul pour chaque boucle d'auto- oscillation correspondant à chaque bolomètre.
Dans l'exemple représenté cet amplificateur est commun à tous les bolomètres. En outre, un système de pré-amplification et de multiplexage 110 est utilisé pour envoyer dans les fils 102 des signaux d' actionnement, et un système de pré-amplification et de démultiplexage 112 est utilisé pour séparer tous les signaux de détection. Le bolomètre selon la présente invention peut avantageusement être réalisé en technologie de surface, mais d'autres procédés peuvent être utilisés, tels que les technologies Bulk, comme la gravure profonde ou KOH.
Nous allons maintenant décrire un exemple de procédé de réalisation en technologie de surface d'un bolomètre selon la présente invention tel que représenté sur la figure 3.
Les figures 7A, 7D à 7H et 7A'à 7C, 7E',
7G' et 7H' représentent, de manière schématique, les éléments obtenus aux différentes étapes du procédé de réalisation. Les figures 7A, 7D à 7F sont des vues en coupe des éléments le long du plan A-A représenté sur la figure 1, et les figures 7A'à 7C, 7E', 7G' et 7H' sont des vues en coupe des éléments le long du plan B-B représenté sur la figure 1.
Ce premier procédé met en œuvre une épitaxie de semi-conducteur de préférence cristallin (Silicium Silicium ou SiGe exemple) , ce qui permet de réaliser les poutres 6 dans une première couche d'épaisseur faible, puis de réaliser la masse mobile 4 dans une deuxième couche d'épaisseur plus importante, épitaxiée sur la première couche.
Lors d'une première étape représentée sur les figures 7A et 7A' , on choisit un substrat 20, par exemple en silicium, sur lequel on dépose une couche d'oxyde 22, par exemple du S1O2, par exemple par oxydation thermique, ou oxyde PECVD. La couche 22 a par exemple une épaisseur de 2,5 μπι correspondant à la longueur λ/4 pour un faisceau optique dans la gamme 8 à 14μπι. Pour un faisceau optique dans une gamme de 2 à 5μπι, on prendra une couche 22 d'environ 900nm.
On réalise ensuite une couche par exemple de silicium amorphe, désigné par la suite α-Si, par exemple par épitaxie en pleine plaque. Cette couche 24 est relativement fine est servira à la réalisation des poutres 6. La couche 24 a par exemple une épaisseur comprise entre 50 nm et 100 nm.
Il est ensuite procédé à une lithographie puis une gravure de la couche 24 de oc-Si pour définir les poutres de suspension 6, et la première couche formant le masse mobile. La gravure est arrêtée sur la couche S 1O2 22. L'élément ainsi obtenu est représenté sur la figure 7B'.
Un dépôt d'une autre couche 26 d'oxyde, par exemple de S 1O2 (par exemple par procédé PECVD) , a lieu sur la couche 24 gravée. La couche 26 a par exemple une épaisseur de 400 nm.
On procède ensuite à une planarisation de cette couche 26 avec arrêt sur la couche 24 de oc-Si.
On effectue ensuite encore un autre dépôt d'oxyde 28, par exemple du S 1O2 , par exemple d'environ 0,4 μπι d'épaisseur. L'élément ainsi obtenu est représenté sur la figure 7C.
Dans une étape suivant, une lithographie par gravure, dans la couche 28 jusqu'à la couche 24, pour former une fenêtre 29 afin de permettre une épitaxie de oc-Si sur la couche 24, comme cela est représenté sur la figure 7D. On dépose ensuite une couche 30 de oc-Si comme cela est visible sur les figures 7E et 7E', par exemple sur une épaisseur d'environ 1 μπι.
En variante, on pourrait envisager que les matériaux de la masse et des poutres soient différents, offrant par exemple des capacités thermiques différentes. On
Lors d'une étape suivante avantageuse, on dépose une couche 32 qui sera destinée à former la couche optique anti-réfléchissante, par exemple du Ti/TiN, puis on effectue une lithographie puis une gravure pour délimiter la portion anti-réflectrice, comme cela est visible sur la figure 7F.
Lors d'une étape suivante, on procède à une lithographie et à une gravure anisotrope de la couche 30, par exemple par gravure ionique réactive profonde (en anglais DRIE (Deep Reactive Ion Etching) ) pour former la structure résonante, avec arrêt sur la couche d'oxyde 28. L'élément ainsi obtenu est représenté sur les figures 7G et 7G'.
Enfin, lors d'une étape suivante, la masse mobile 4 est libérée, par exemple par gravure à l'acide fluorhydrique humide ou vapeur de la couche d'oxyde 28.
La structure finale est visible sur les figures 7H et 7H'. On peut alors voir la masse mobile 4, la poutre 6, la couche anti-réfléchissante 19 et la cavité résonante 17.
La couche réflectrice est par exemple réalisée en post-process sur le substrat portant l'électronique, celui-ci étant ensuite assemblé avec le substrat portant les bolomètres. Nous allons maintenant décrire un autre exemple de procédé de réalisation selon la présente invention d'un bolomètre de la figure 3.
Sur les figures 8A, 8C à 8F et 8A' , 8B' et 8D' à 8F', représentent de manière schématique les éléments obtenus aux différentes étapes du deuxième exemple de procédé de réalisation. Les figures 8A, 8C à 8F sont des vues en coupe des éléments le long du plan A-A représenté sur la figure 1, et les figures 8A' , 8B' et 8D' à 8F' sont des vues en coupe des éléments le long du plan B-B représenté sur la figure 1.
Dans ce deuxième procédé, on réalise les poutres et la masse mobile non par dépôt d'une première couche de α-Si, mais par amincissement d'une couche de α-Si au niveau des poutres, formant simultanément les poutres 6 et la masse mobile 4.
Lors d'une première étape représentée sur les figures 8A et 8A' , on choisit un substrat 120, par exemple en silicium, sur lequel on dépose une couche d'oxyde 122, par exemple du S1O2, par exemple par oxydation thermique. L'épaisseur de cette couche peut être de l'ordre de 400 nm.
On réalise ensuite une couche 124 par exemple de silicium amorphe α-Si, par exemple par épitaxie en pleine plaque. Cette couche 124 est relativement épaisse et servira à la fois à la réalisation des poutres 6 et de la masse mobile 4.
Il est ensuite procédé à une lithographie puis une gravure de la couche 124 de α-Si, par exemple par DRIE. La gravure est arrêtée sur la couche S1O2. L'élément ainsi obtenu est représenté sur la figure 8B'. Cette étape permet de réaliser, au cours de la même opération et dans une même épaisseur de matériau, d'une part la masse résonante 4, et d'autre part des poutres 6.
Des étapes de dépôt, de lithographie et de gravure de la couche anti-réflexion 126 sont ensuite réalisées. L'élément ainsi obtenu est représenté sur la figure 8C.
Lors d'une étape suivante, on dépose une couche de résine 128 sur la couche 124 et la couche anti-réfléchissante 126, puis on effectue une lithographie sur cette couche 128, ce qui permet de délimiter les zones à amincir pour former les poutres 6. L'élément ainsi obtenu est représenté sur les figures 8D et 8D' .
Lors d'une étape suivante, les zones délimitées par la résine sont amincies, par exemple gravées par gravure par ions réactifs ("RIE : Reactive- Ion Etching" en anglais), DRIE. Puis la résine restante est supprimée. L'élément ainsi obtenu est représenté sur la figures 8E et 8E' .
Enfin, lors d'une étape suivante, la masse mobile est libérée par gravure par exemple à l'acide fluorhydrique humide ou vapeur de la couche d'oxyde 28.
La structure finale est visible sur les figures 8F et 8F' . On peut alors voir la masse mobile 4, les poutres 6, la couche anti-réfléchissante 19, la cavité résonante 17.
La couche réflectrice est par exemple réalisée en post-process sur le substrat portant l'électronique, celui-ci étant ensuite assemblé avec le substrat portant les bolomètres.
Le bolomètre obtenu par l'un des procédés décrits ou un autre est connecté au circuit électronique 31 de commande du bolomètre, ce circuit assure l'alimentation du bolomètre, contrôle la mise en auto-oscillation la masse mobile 4 par les électrodes d ' actionnement 12, mesure la variation de fréquence de vibration de la masse mobile 4 par exemple par les électrodes de détection 14. Des moyens pour calculer la température correspondante de l'environnement à partir de la mesure de variation de fréquence peuvent être prévus dans le circuit électronique ou un système supplémentaire peut être associé. Le circuit électronique est par exemple réalisé sur un CMOS.
Comme cela est schématisé sur la figure 9, l'assemblage entre le circuit électronique de commande 31 et le bolomètre 2 selon l'invention peut par exemple être réalisé de manière très avantageuse par collage dit "wafer à wafer", et les connexions électriques entre les électrodes du bolomètre 2 et le circuit 31 peuvent être réalisées en utilisant des techniques d'interconnexion 3D, par exemple de type TSV ("Through Silicon Via" en anglais) qui consiste à réaliser des via de connexion traversants 34. Dans ce cas de figure, le miroir réfléchissant est déposée en post-process sur le substrat correspondant au circuit électronique.
Des exemples de collage "wafer à wafer" sont décrits dans le document "Wafer-level Bonding/'Stacking Technology for 3D Intégration", Cheng- Ta Ko, Kuan-Neng Chen, Microelectronics Reliability 50 (2010) 481-488
Cet exemple de réalisation d'assemblage est également particulièrement adapté dans le cas d'une matrice de bolomètres. L'assemblage de la figure 9 comporte également un dispositif optique de focalisation 33 celui-ci est assemblé sur le bolomètre à l'opposé du circuit électronique de commande 31 et s'interpose entre le flux optique F et le bolomètre. L'assemblage du dispositif optique et du bolomètre est réalisé par exemple par collage "wafer à wafer" .
L'assemblage du dispositif optique et du bolomètre a lieu de préférence après l'assemblage du bolomètre 2 et du circuit électronique de commande 31.
En variante, on peut envisager d'appliquer un procédé dit «above IC», le bolomètre ou la matrice de bolomètres serait alors réalisé sur le substrat portant le circuit électronique de commande par dépôts de couches et gravures successifs, suivant la technologie post-CMOS par exemple.
D'autres procédés d'assemblage et de connexion sont envisageables, par exemple par « wirebonding » ou par hybridation (« micro bail bumping » en anglais) . Sur les figures 11A et 11B ont peut voir des exemples d'assemblage par hybridation.
Sur la figure 11A, le bolomètre 2 est directement assemblé sur le circuit de commande 31 au moyen de billes d'indium 36, on pourrait utiliser en variante de l'or ou un autre métal adapté. Les billes servent alors à la fois à l'assemblage et à la connexion . Sur la figure 11B, le bolomètre 2 et le circuit de commande 31 sont disposés côté à côte sur un substrat commun 38 et assemblés sur celui-ci par des billes 36. Le substrat comporte alors les interconnexions entre le circuit de commande 31 et le bolomètre 2.

Claims

REVENDICATIONS
1. Bolomètre comportant au moins un microsystème ou nanosystème électromécanique, ledit microsystème ou nanosystème comportant un support (8) et une masse mobile (4) suspendue par des moyens de suspension (6) au dessus du support (8), lesdits moyens de suspension (6) comportant au moins deux poutres, ladite masse mobile formant un absorbeur d'un flux optique (F), des moyens d ' actionnement (12) destinés à mettre en vibration, à sa fréquence de résonance, la masse mobile (4), selon un mode propre de déformation de la masse dans un plan moyen de celle-ci, ledit plan moyen étant sensiblement fixe par rapport au substrat, et des moyens de détection (14) de la variation de la fréquence de vibration de ladite masse mobile (4), et l'épaisseur des poutres (6) étant au moins dix fois plus faible que l'épaisseur de la masse mobile (4) .
2. Bolomètre selon la revendication 1, dans lequel la masse mobile (4) est en forme de plaque, le plan médian de la masse mobile étant le plan de la plaque .
3. Bolomètre selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens d ' actionnement (12) sont de type électrostatique et comportent au moins une électrode d ' actionnement sur le support (8) disposée latéralement par rapport à la masse mobile (4) .
4. Bolomètre selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens de détection (12) sont de type capacitif et comportent au moins une électrode de détection sur le support (8) disposée latéralement par rapport à la masse mobile (4) .
5. Bolomètre selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens de suspension (6) comportent au moins deux poutres disposées selon des nœuds de vibration.
6 Bolomètre selon l'une des revendications 1 à 5, comportant des moyens anti-réfléchissants (19) sur une première face de la masse mobile (4) destinée à recevoir le flux optique (F) .
7. Bolomètre selon l'une des revendications 1 à 6, comportant une couche en un matériau présentant un coefficient de dilatation différent de celui de la masse mobile (4) sur une première face de la masse mobile (4) destinée à recevoir le flux optique (F) .
8. Bolomètre selon la revendication 8 en combinaison avec la revendication 7, dans lequel les moyens anti-réfléchissants (19) sont formés par une couche de matériau, ladite couche formant également la couche de matériau présentant un coefficient de dilatation différent de celui de la masse mobile (4) .
9. Bolomètre selon l'une des revendications 1 à 8, comportant un réflecteur optique (16) sur une deuxième face de la masse mobile (4) opposée à la première face destinée à recevoir le flux optique (F), la masse mobile (4) formant alors une cavité résonante optique ( 17 ) .
10. Bolomètre selon l'une des revendications 1 à 8, comportant un réflecteur optique (16') sur le support (8) en regard d'une deuxième face de la masse mobile (4) opposée à la première face destinée à recevoir le flux optique (F), de sorte à former une cavité résonante (17') optique entre le réflecteur optique (16') et la deuxième face de la masse mobile (4) .
11. Bolomètre selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel la masse mobile (4) et les moyens de suspension sont réalisés sont semi-conducteur cristallin, par exemple en silicium ou SiGe.
12. Bolomètre selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel dans un matériau des moyens de suspension est différent de celui de la masse, et est de préférence en matériau cristallin.
13. Ensemble de bolomètres selon l'une des revendications 1 à 12, disposés en matrice.
14. Ensemble de mesure de température comportant un ou un ensemble de bolomètre ( s ) selon l'une des revendications 1 à 13 et un circuit électronique de commande (31) destiné à assurer l'alimentation du ou des bolomètre (s) (2), à contrôler la mise en auto-oscillation de la ou des masse (s) mobile (s) (4) par les moyens d ' actionnement (12), et à mesurer la variation de fréquence de vibration de la ou des masse (s) mobile (s) (4) par les moyens de détection (14) .
15. Ensemble de mesure selon la revendication 14, dans lequel le circuit électronique de commande (31) met en vibration la masse mobile (4) ou l'ensemble des masses mobiles selon des modes de volume, tels le mode « wine-glas », extensionnel ou de Lamé.
16. Ensemble de mesure selon la revendication 14 ou 15, comportant également un dispositif optique de focalisation (33) disposé au dessus d'au moins un bolomètre (2) de sorte à s'interposer entre le flux optique (F) et la première face de la masse mobile (4) .
17. Ensemble de mesure selon la revendication 14 à 16, dans lequel le circuit électronique de commande (31) est assemblé avec le bolomètre (2), le circuit de commande et le bolomètre étant superposés.
18. Ensemble de mesure selon l'une des revendications 14 à 17, comportant au moins un fil d '' actionnement pour envoyer à un ou plusieurs bolomètre simultanément les signaux d ' actionnement de fréquences distinctes et au moins un fil de détection pour collecter les signaux de détection de un ou plusieurs bolomètres de fréquences distinctes.
19. Procédé de réalisation d'au moins un bolomètre selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel le bolomètre (2) est réalisé en technologie de surface, les moyens de suspension (6) et la masse mobile (4) étant réalisés respectivement dans une première (24) et une deuxième (30) couches de matériaux conducteurs ou semi-conducteurs différentes.
20. Procédé de réalisation selon la revendication 19, comportant les étapes :
- dépôt d'une couche d'oxyde (22) sur un substrat (20),
- formation d'une première couche (24) de matériau conducteur ou semi-conducteur,
- gravure de ladite première couche de matériau conducteur ou semi-conducteur (24),
- dépôt d'une deuxième couche d'oxyde (26) sur la première couche de matériau conducteur ou semi¬ conducteur gravée,
- planarisation de la deuxième couche d'oxyde (26) avec arrêt sur la première couche de matériau conducteur ou semi-conducteur (24),
- dépôt d'une troisième couche d'oxyde (28)
- gravure de ladite troisième couche d'oxyde (28) pour découvrir la première couche de matériau conducteur ou semi-conducteur (24) au niveau d'une zone destinée à être située entre les moyens de suspension ( 6 ) ,
- formation d'une deuxième couche de matériau conducteur ou semi-conducteur (30),
- gravure de la deuxième couche de matériau conducteur ou semi-conducteur (30),
- gravure de la deuxième couche d'oxyde,
- libération de la masse mobile par gravure de la première couche d'oxyde.
21 Procédé de réalisation selon la revendication 20, dans lequel la formation de la première (24) et/ou de la deuxième (30) couche en matériau conducteur ou semi-conducteur est obtenue par croissance épitaxiale.
22. Procédé de réalisation selon la revendication 20 ou 21, dans lequel la première couche en matériau conducteur ou semi-conducteur (24) présente une épaisseur très inférieure à celle de la deuxième couche en matériau conducteur ou semi-conducteur (30) .
23. Procédé selon l'une des revendications 20 à 22, dans lequel la gravure de la première couche d'oxyde (22) est obtenue par gravure ionique réactive profonde .
24. Procédé de réalisation selon l'une des revendications 20 à 23, comportant l'étape de dépôt et de gravure de la couche anti-réfléchissante après la formation de la deuxième couche en matériau conducteur ou semi-conducteur.
25. Procédé de réalisation d'au moins un bolomètre selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel ledit au moins un bolomètre est réalisé en technologie de surface, les moyens de suspension (6) et la masse mobile (4) étant réalisés à partir d'une couche (124) de matériau conducteur ou semi-conducteur, de préférence cristallin.
26. Procédé de réalisation selon la revendication 25,
- dépôt d'une couche d'oxyde (122) sur un substrat,
- formation de ladite couche de matériau conducteur ou semi-conducteur (124),
- gravure de ladite couche de matériau conducteur ou semi-conducteur (124) pour délimiter transversalement les moyens de suspension,
- dépôt d'une couche de résine (128) et de lithographie pour délimiter la masse mobile par rapport aux moyens de suspension,
- amincissement des zones comportant les moyens de suspension,
- libération de la masse mobile (4) par gravure de la couche d'oxyde (122) .
EP11761354.7A 2010-09-23 2011-09-23 Bolometre a detection frequentielle Withdrawn EP2619533A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1057672A FR2965349B1 (fr) 2010-09-23 2010-09-23 Bolometre a detection frequentielle
PCT/EP2011/066564 WO2012038524A1 (fr) 2010-09-23 2011-09-23 Bolometre a detection frequentielle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2619533A1 true EP2619533A1 (fr) 2013-07-31

Family

ID=43857805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11761354.7A Withdrawn EP2619533A1 (fr) 2010-09-23 2011-09-23 Bolometre a detection frequentielle

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9400218B2 (fr)
EP (1) EP2619533A1 (fr)
JP (1) JP5947304B2 (fr)
FR (1) FR2965349B1 (fr)
WO (1) WO2012038524A1 (fr)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2995691B1 (fr) 2012-09-19 2014-10-10 Commissariat Energie Atomique Capteur de flux thermique, capteur de gaz comportant au moins un tel capteur et jauge pirani comportant au moins un tel capteur
FR2995690B1 (fr) 2012-09-19 2015-04-10 Commissariat Energie Atomique Capteur de flux thermique a element vibrant et capteur de gaz comportant au moins un tel capteur
US9897488B2 (en) 2013-10-10 2018-02-20 Kivanc Azgin Vibration based mechanical IR detector and an IR imaging method using the same
WO2015059511A1 (fr) * 2013-10-22 2015-04-30 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Dispositif opto-mécanique comprenant des éléments mécaniques et des filtres optiques pour actionner et/ou détecter le mouvement des éléments
DE102013019560B4 (de) 2013-11-22 2022-03-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Bildgebender Strahlungssensor
FR3017463B1 (fr) 2014-02-13 2020-11-13 Commissariat Energie Atomique Capteur de concentration de gaz a structure suspendue
CZ2015273A3 (cs) * 2015-04-23 2016-07-20 Vysoké Učení Technické V Brně Membrána miniaturního bolometru se zvýšenou absorpcí a způsob vytvoření absorpční vrstvy bolometru
DE102015214586A1 (de) * 2015-07-31 2017-02-02 Robert Bosch Gmbh Strahlungssensor, Verfahren zur Detektion von Strahlung
JP6892105B2 (ja) * 2017-03-02 2021-06-18 国立大学法人 東京大学 テラヘルツ波検出装置
US11099076B2 (en) * 2018-03-08 2021-08-24 University Of Oregon Graphene nanomechanical radiation detector
WO2020047572A2 (fr) 2018-09-07 2020-03-12 Technische Universität Wien Détecteur infrarouge
EP4012362B1 (fr) * 2020-12-11 2023-08-23 Basler AG Système et procédé de détermination d'une image thermique
CN115655509A (zh) * 2022-09-27 2023-01-31 高桥防火科技股份有限公司 一种多模态融合无线无源温度传感器
WO2025248004A1 (fr) 2024-05-28 2025-12-04 Invisible-Light Labs Gmbh Procédé de spectroscopie photothermique et élément de détection photothermique

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2705274A (en) * 1946-11-21 1955-03-29 Willard E Buck Bolometer and method of making
US3207900A (en) * 1961-11-29 1965-09-21 Fitzgerald John Vincent Radiation responsive dynamic mechanical system
US3508053A (en) * 1968-03-11 1970-04-21 Nasa Thermal detector of electromagnetic energy by means of a vibrating electrode
EP0526551B1 (fr) 1990-04-26 1996-12-11 The Commonwealth Of Australia Detecteur thermique a infra-rouge du type bolometre avec film semiconducteur
JPH0783756A (ja) * 1993-09-10 1995-03-31 Semiconductor Res Found 振動型赤外線センサ、振動型赤外線イメージャ、及び赤外線検出方法
US6118124A (en) 1996-01-18 2000-09-12 Lockheed Martin Energy Research Corporation Electromagnetic and nuclear radiation detector using micromechanical sensors
JPH10281862A (ja) * 1997-04-08 1998-10-23 Yokogawa Electric Corp 振動式赤外線センサとその製造方法
JP3549363B2 (ja) * 1997-05-29 2004-08-04 三菱電機株式会社 赤外線固体撮像素子
US6936491B2 (en) * 2003-06-04 2005-08-30 Robert Bosch Gmbh Method of fabricating microelectromechanical systems and devices having trench isolated contacts
US6952041B2 (en) * 2003-07-25 2005-10-04 Robert Bosch Gmbh Anchors for microelectromechanical systems having an SOI substrate, and method of fabricating same
US6930569B2 (en) * 2003-07-31 2005-08-16 Discera Micromechanical resonator having short support beams
KR100670946B1 (ko) * 2005-10-27 2007-01-17 학교법인 포항공과대학교 나노 크기의 미세홀을 갖는 멀티스케일 캔티레버 구조물 및그 제조 방법
FR2898884B1 (fr) 2006-03-27 2008-05-02 Commissariat Energie Atomique Micro-capteur inertiel resonant a epaisseur variable realise en technologies de surface
US7968846B2 (en) * 2006-05-23 2011-06-28 Regents Of The University Of Minnesota Tunable finesse infrared cavity thermal detectors
JP5384331B2 (ja) * 2006-06-01 2014-01-08 ユニベルシテ・ド・リエージュ 表面プラズモン共鳴に基づくセンサ
US8013493B2 (en) * 2007-06-01 2011-09-06 Nxp B.V. MEMS resonators
JP2009097951A (ja) * 2007-10-16 2009-05-07 Seiko Instruments Inc 温度センサ
US7777596B2 (en) * 2007-12-18 2010-08-17 Robert Bosch Gmbh MEMS resonator structure and method
KR100975010B1 (ko) * 2008-02-29 2010-08-09 성균관대학교산학협력단 다중 크기 압전 마이크로 칸티레버 공진자 어레이를 이용한 물리센서 및 그 제작방법
US7999635B1 (en) * 2008-07-29 2011-08-16 Silicon Laboratories Inc. Out-of plane MEMS resonator with static out-of-plane deflection
US8487385B2 (en) * 2008-08-05 2013-07-16 California Institute Of Technology Uncooled IR detector arrays based on nanoelectromechanical systems
JP5242347B2 (ja) * 2008-11-11 2013-07-24 独立行政法人産業技術総合研究所 検出センサ
FR2946971B1 (fr) * 2009-06-18 2011-07-15 Commissariat Energie Atomique Procede d'excitation d'un element mobile d'une microstructure
FR2954505B1 (fr) * 2009-12-22 2012-08-03 Commissariat Energie Atomique Structure micromecanique comportant une partie mobile presentant des butees pour des deplacements hors plan de la structure et son procede de realisation
US9121771B2 (en) * 2010-03-16 2015-09-01 The Penn State Research Foundation Methods and apparatus for ultra-sensitive temperature detection using resonant devices

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2012038524A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP5947304B2 (ja) 2016-07-06
US9400218B2 (en) 2016-07-26
WO2012038524A1 (fr) 2012-03-29
FR2965349B1 (fr) 2017-01-20
JP2013540264A (ja) 2013-10-31
US20130170517A1 (en) 2013-07-04
FR2965349A1 (fr) 2012-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2619533A1 (fr) Bolometre a detection frequentielle
EP2866000B1 (fr) Dispositif optomécanique d'actionnement et/ou de détection du déplacement d'un élément mécanique, notamment pour la détection gravimétrique
EP3239671B1 (fr) Dispositif de detection de rayonnement electromagnetique a structure d`encapsulation comportant au moins un filtre interferentiel
EP2796884B1 (fr) Structure microélectromecanique et/ou nanoélectromecanique à facteur de qualité ajustable
FR2977937A1 (fr) Detecteur bolometrique a performances ameliorees
FR2983953A1 (fr) Detecteur bolometrique d'un rayonnement electromagnetique dans le domaine du terahertz et dispositif de detection matriciel comportant de tels detecteurs
EP1144948A3 (fr) Capteur gyroscopique et appareil de mesure de rotation
EP1637854B1 (fr) Dispositif de détection de rayonnements infrarouges à détecteurs bolométriques
EP3159300B1 (fr) Structure microelectromecanique et/ou nanoelectromecanique a actionnement electrothermique comportant au moins deux poutres d'actionnement polarisables differemment
FR2855609A1 (fr) Dispositif de detection bolometrique a antenne, a cavite optimisee, pour ondes electromagnetiques millimetriques ou submillimetriques, et procede de fabrication de ce dispositif
EP2949621B1 (fr) Dispositif microelectronique et/ou nanoelectronique capacitif a compacite augmentee
EP1880176A1 (fr) Detecteur thermique de rayonnements electromagnetiques et dispositif de detection infrarouge mettant en oeuvre de tels detecteurs
WO2009141515A1 (fr) Dispositif pour la detection gravimetrique de particules en milieu fluide comprenant un oscillateur entre deux canaux fluidiques, procede de realisation et methode de mise en oeuvre du dispositif
EP1616159B1 (fr) Detecteur thermique de rayonnement electromagnetique a structure alveolee
EP1692475A1 (fr) Dispositif de mesure d energie rayonnante ameliore a deux positions
EP2866020A1 (fr) Dispositif de détection électromécanique, pour la détection gravimétrique, et procédé de fabrication du dispositif
FR2997760A1 (fr) Dispositif de pixels-image et reseau forme de tels dispositifs ainsi que procede de saisie de rayonnement electromagnetique par un tel dispositif
EP3312616B1 (fr) Sonde pour microscopie a force atomique miniaturisee et a faible encombrement
Grbovic Imaging by detection of infrared photons using arrays of uncooled micromechanical detectors
FR3040487A1 (fr) Capteur thermique pour saisir un rayonnement electromagnetique
WO2020008157A2 (fr) Gyrometre micromecanique resonant performant a encombrement reduit
Rogalski Novel uncooled infrared detectors
WO2013186383A1 (fr) Capteur de champ magnetique a force de laplace
EP3159703A1 (fr) Dispositif et systeme microelectromecanique avec transducteur resistif a faible impedance
WO2025219664A1 (fr) Système de régulation thermique pour microsystème électromécanique

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20130329

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20180517

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20180928