ES2435198T3 - A pixel structure that has an umbrella-type absorbent with one or more recesses or channels calibrated to increase radiation absorption - Google Patents

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ES2435198T3
ES2435198T3 ES08798475T ES08798475T ES2435198T3 ES 2435198 T3 ES2435198 T3 ES 2435198T3 ES 08798475 T ES08798475 T ES 08798475T ES 08798475 T ES08798475 T ES 08798475T ES 2435198 T3 ES2435198 T3 ES 2435198T3
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George D. Skidmore
Christopher G. Howard
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Abstract

Una estructura de píxel (100) para usar en un generador de imágenes infrarrojo, que comprende: - un sustrato (102), y - un bolómetro (104) que comprende: un transductor (108) que tiene una relación de separación con respecto a dicho sustrato, teniendo el transductor unaresistencia eléctrica que varía en respuesta a cambios en la temperatura del transductor, y un absorbente (110) que tiene una conexión térmica con el transductor que permite que la radiación absorbida por elabsorbente caliente el transductor; en la que el absorbente tiene un lado superior (130) que define un rebaje (112a, 112b) en el absorbente, estando elrebaje adaptado para afectar a la trayectoria de propagación de una porción de radiación recibida por el absorbentede tal manera que la porción de radiación es absorbida por el absorbente en vez de salir del absorbente; caracterizada porque el absorbente tiene una relación de separación con respecto al transductor e incluye una capade absorción (124) que tiene un grosor que es de 10 nanómetros o menos.A pixel structure (100) for use in an infrared imager, comprising: - a substrate (102), and - a bolometer (104) comprising: a transducer (108) having an offset relationship with respect to said substrate, the transducer having an electrical resistance that varies in response to changes in transducer temperature, and an absorber (110) having a thermal connection to the transducer that allows radiation absorbed by the absorber to heat the transducer; wherein the absorber has an upper side (130) defining a recess (112a, 112b) in the absorber, the recess being adapted to affect the propagation path of a portion of radiation received by the absorber such that the portion of radiation is absorbed by the absorber instead of leaving the absorber; characterized in that the absorber has a spaced apart relationship to the transducer and includes an absorption layer (124) having a thickness that is 10 nanometers or less.

Description

Una estructura de píxel que tiene un absorbente de tipo paraguas con uno o más rebajes o canales calibrados para aumentar la absorción de radiación 5 A pixel structure having an umbrella-type absorbent with one or more recesses or channels calibrated to increase radiation absorption 5

Campo de la invención Field of the Invention

La presente invención se refiere a una estructura de píxel de una matriz de plano focal basada en bolómetros. The present invention relates to a pixel structure of a focal plane matrix based on bolometers.

Antecedentes de la invención Background of the invention

Los detectores de infrarrojos se usan en diversidad de aplicaciones para proporcionar una salida eléctrica que es una medida útil de la radiación infrarroja incidente. Por ejemplo, los detectores cuánticos son un tipo de detector de infrarrojos que se utilizan a menudo con fines de visión nocturna en diversidad de aplicaciones militares, industriales Infrared detectors are used in a variety of applications to provide an electrical output that is a useful measure of incident infrared radiation. For example, quantum detectors are a type of infrared detector that is often used for night vision purposes in a variety of military, industrial applications.

15 y comerciales. Los detectores cuánticos generalmente funcionan a temperaturas criogénicas y por lo tanto necesitan un aparato de enfriamiento criogénico. Como resultado, los detectores cuánticos que funcionan a temperaturas criogénicas pueden tener un diseño relativamente complejo y generalmente consumen cantidades significativas de energía. 15 and commercial. Quantum detectors generally work at cryogenic temperatures and therefore need a cryogenic cooling device. As a result, quantum detectors that operate at cryogenic temperatures can have a relatively complex design and generally consume significant amounts of energy.

Otro tipo de detector de infrarrojos es un detector térmico. Los detectores térmicos están típicamente no refrigerados y por lo tanto funcionan generalmente a temperatura ambiente. Un tipo de detector térmico que se ha desarrollado y se está volviendo cada vez más popular es una matriz de plano focal no refrigerada basada en microbolómetros. Una matriz de plano focal generalmente incluye una pluralidad de estructuras de píxel, cada una de las cuales incluye un bolómetro dispuesto sobre un sustrato común. Cada bolómetro incluye un elemento transductor que tiene Another type of infrared detector is a thermal detector. Thermal detectors are typically not refrigerated and therefore generally operate at room temperature. One type of thermal detector that has developed and is becoming increasingly popular is an uncooled focal plane matrix based on microbolometers. A focal plane matrix generally includes a plurality of pixel structures, each of which includes a bolometer disposed on a common substrate. Each bolometer includes a transducer element that has

25 una resistencia eléctrica que varía como resultado de los cambios de temperatura producidos por la radiación infrarroja incidente. Se puede obtener una medida de la radiación infrarroja incidente detectando cambios en la resistencia eléctrica. Ya que el diseño de una matriz de plano focal no refrigerada basada en bolómetros es generalmente menos compleja que los detectores cuánticos refrigerados criogénicamente, y ya que generalmente estas disposiciones de plano focal no refrigeradas requieren significativamente mucha menos energía que los detectores cuánticos refrigerados criogénicamente, las matrices de plano focal no refrigeradas basadas en bolómetros se están utilizando cada vez más. 25 an electrical resistance that varies as a result of the temperature changes produced by the incident infrared radiation. A measure of the incident infrared radiation can be obtained by detecting changes in electrical resistance. Since the design of a non-refrigerated focal plane matrix based on bolometers is generally less complex than cryogenically cooled quantum detectors, and since these uncooled focal plane arrangements generally require significantly less energy than cryogenically cooled quantum detectors, Non-cooled focal plane matrices based on bolometers are increasingly being used.

Cada estructura de píxel de una matriz convencional de plano focal no refrigerada tiene un bolómetro que incluye un elemento absorbente para absorber la radiación infrarroja y un elemento transductor asociado con una resistencia Each pixel structure of a conventional uncooled focal plane matrix has a bolometer that includes an absorbent element to absorb infrared radiation and a transducer element associated with a resistor.

35 eléctrica que varía a medida que varía correspondientemente su temperatura. Aunque los elementos absorbente y transductor pueden ser capas separadas de una estructura multicapa, el elemento absorbente y el elemento transductor pueden a veces ser el mismo elemento físico. 35 that varies as its temperature varies accordingly. Although the absorbent and transducer elements can be separate layers of a multilayer structure, the absorbent element and the transducer element can sometimes be the same physical element.

En funcionamiento, la radiación infrarroja incidente sobre el elemento absorbente calentará el elemento absorbente. Ya que el elemento absorbente y el elemento transductor están en contacto térmico, el calentamiento del elemento absorbente calentará correspondientemente el elemento transductor, causando por tanto que cambie la resistencia eléctrica del elemento transductor de una manera predeterminada. Se puede obtener una medida de la radiación incidente midiendo el cambio en la resistencia eléctrica del elemento transductor, tal como pasando una corriente conocida a través del elemento transductor. In operation, the infrared radiation incident on the absorbent element will heat the absorbent element. Since the absorbent element and the transducer element are in thermal contact, heating of the absorbent element will correspondingly heat the transducer element, thereby causing the electrical resistance of the transducer element to change in a predetermined manner. A measure of the incident radiation can be obtained by measuring the change in the electrical resistance of the transducer element, such as passing a known current through the transducer element.

45 Para permitir que el bolómetro sea sensible a cambios en la radiación infrarroja incidente, el bolómetro se diseña generalmente para minimizar la pérdida térmica al sustrato. Así, los bolómetros de matrices de plano focal convencionales tienen separados los elementos absorbente y transductor con relación al sustrato para desacoplar sustancialmente de manera térmica el sustrato relativamente masivo con relación al píxel. En este sentido, cada bolómetro incluye generalmente dos o más patas que soportan los elementos transductor y absorbente por encima del sustrato. Las patas se pueden extender entre los elementos absorbente y transductor y el sustrato, o las patas pueden conectar los elementos absorbente y transductor a pilares o similares que soportan los elementos absorbente y transductor por encima del sustrato. To allow the bolometer to be sensitive to changes in incident infrared radiation, the bolometer is generally designed to minimize thermal loss to the substrate. Thus, conventional focal plane matrix bolometers have separate absorbent and transducer elements relative to the substrate to substantially thermally decouple the relatively massive substrate from the pixel. In this sense, each bolometer generally includes two or more legs that support the transducer and absorbent elements above the substrate. The legs can extend between the absorbent and transducer elements and the substrate, or the legs can connect the absorbent and transducer elements to pillars or the like that support the absorbent and transducer elements above the substrate.

55 Con el fin de proporcionar contacto térmico entre los elementos absorbente y transductor mientras se aísla eléctricamente el elemento transductor del elemento absorbente, el bolómetro también incluye generalmente una capa aislante eléctricamente y conductiva térmicamente dispuesta entre el elemento absorbente y el elemento transductor. Además, el bolómetro incluye típicamente otra capa aislante dispuesta en la superficie del bolómetro de cara al sustrato que sirve para soportar estructuralmente las otras capas y para proteger las otras capas durante el proceso de fabricación. Véase por ejemplo las patentes de EE.UU. nº 5.286.976, nº 5.288.649, nº 5.367.167 y nº In order to provide thermal contact between the absorbent and transducer elements while electrically isolating the transducer element from the absorbent element, the bolometer also generally includes an electrically conductive and thermally conductive insulating layer disposed between the absorbent element and the transducer element. In addition, the bolometer typically includes another insulating layer disposed on the surface of the bolometer facing the substrate that serves to structurally support the other layers and to protect the other layers during the manufacturing process. See for example US patents. No. 5,286,976, No. 5,288,649, No. 5,367,167 and No.

6.307.194 que describen las estructuras de píxel de matrices convencionales de plano focal basadas en bolómetros, cuyos contenidos se incorporan aquí mediante referencia. 6,307,194 describing the pixel structures of conventional focal plane matrices based on bolometers, the contents of which are incorporated herein by reference.

Con el fin de mejorar aún más el rendimiento de estructuras de píxel convencionales, cada bolómetro puede incluir In order to further improve the performance of conventional pixel structures, each bolometer can include

65 un reflector dispuesto sobre la superficie del sustrato subyacente bajo los elementos absorbente y transductor. Como tal, la radiación infrarroja que es incidente sobre el bolómetro pero pasa a su través y no se absorbe por el elemento absorbente, será reflejada por el reflector de vuelta al elemento absorbente. Al menos una porción de la radiación reflejada será por lo tanto absorbida por el elemento absorbente durante el segundo paso a través del elemento absorbente, aumentando por tanto el porcentaje de la radiación incidente que se absorbe por el elemento absorbente. 65 a reflector disposed on the surface of the underlying substrate under the absorbent and transducer elements. As such, the infrared radiation that is incident on the bolometer but passes through it and is not absorbed by the absorbent element, will be reflected by the reflector back to the absorbent element. At least a portion of the reflected radiation will therefore be absorbed by the absorbent element during the second passage through the absorbent element, thereby increasing the percentage of the incident radiation that is absorbed by the absorbent element.

5 Sin embargo, la estructura de píxel de matrices convencionales de plano focal basadas en bolómetros, tal como se describe en la patente de EE.UU. nº 6.307.194, aún permite que un porcentaje sustancial de la radiación reflejada pase a su través y salga del absorbente sin ser absorbido. Por otra parte, en matrices convencionales de plano focal basadas en bolómetros, el absorbente tiene una capa resistiva de absorción que tiene un grosor típico de 5,0 nm o más usando técnicas de fabricación y de deposición actuales. En consecuencia, el absorbente en matrices convencionales de plano focal basadas en bolómetros tiene una resistividad de 200-350 ohmios por cuadrado, lo que limita las capacidades de absorción de la estructura convencional de píxel. 5 However, the pixel structure of conventional focal plane matrices based on bolometers, as described in US Pat. No. 6,307,194, still allows a substantial percentage of the reflected radiation to pass through and exit the absorbent without being absorbed. On the other hand, in conventional focal plane matrices based on bolometers, the absorbent has a resistive absorption layer having a typical thickness of 5.0 nm or more using current manufacturing and deposition techniques. Consequently, the absorber in conventional focal plane matrices based on bolometers has a resistivity of 200-350 ohms per square, which limits the absorption capabilities of the conventional pixel structure.

Por lo tanto, se necesita un absorbente mejorado que supere los problemas mencionados anteriormente y otros Therefore, an improved absorbent is needed that overcomes the problems mentioned above and others

15 experimentados previamente para bolómetros. En particular, se necesita un bolómetro que tenga un absorbente con una alta resistividad y capacidades de absorción aumentadas para absorber eficazmente sustancialmente toda la radiación incidente. 15 previously experienced for bolometers. In particular, a bolometer is needed that has an absorbent with high resistivity and increased absorption capabilities to effectively absorb substantially all of the incident radiation.

El documento US 5602393 muestra un elemento de detector de microbolómetro, que incluye una estructura de material ópticamente absorbente que absorbe una porción de radiación incidente, y tiene una pluralidad de aberturas que difractan otras porciones de la radiación incidente. La estructura absorbente tiene una resistividad eléctrica que varía en función de su temperatura. Un director de radiación óptica redirige la radiación óptica difractada de vuelta a la estructura absorbente. La distancia entre el director de radiación y la estructura absorbente se sintoniza de manera que, para una longitud de onda de diseño predeterminada, la radiación óptica que se redirige de vuelta a la US 5602393 shows a microbolometer detector element, which includes an optically absorbent material structure that absorbs a portion of incident radiation, and has a plurality of openings that diffract other portions of the incident radiation. The absorbent structure has an electrical resistivity that varies depending on its temperature. An optical radiation director redirects the diffracted optical radiation back to the absorbent structure. The distance between the radiation director and the absorbent structure is tuned so that, for a predetermined design wavelength, the optical radiation that is redirected back to the

25 estructura absorbente interfiere de manera constructiva con radiación óptica incidente que no se refleja por la estructura absorbente. La interferencia constructiva provoca que la estructura absorbente absorba sustancialmente más radiación óptica en la longitud de onda de diseño que en otras longitudes de onda. La radiación redirigida también interfiere destructivamente con la radiación óptica incidente que se refleja por la estructura absorbente, suprimiendo por tanto el reflejo de la radiación. Se conecta un circuito a la estructura absorbente para medir su resistividad eléctrica. The absorbent structure constructively interferes with incident optical radiation that is not reflected by the absorbent structure. Constructive interference causes the absorbent structure to absorb substantially more optical radiation at the design wavelength than at other wavelengths. Redirected radiation also destructively interferes with the incident optical radiation that is reflected by the absorbent structure, thereby suppressing the radiation reflection. A circuit is connected to the absorbent structure to measure its electrical resistivity.

El documento EP 0859413 A2 muestra una matriz infrarroja bidimensional de plano focal de unidades de detección de temperatura. Las unidades de detección de temperatura están dispuestas para cada píxel en una disposición bidimensional en un sustrato semiconductor. Cada unidad de detección de temperatura está formada integralmente EP 0859413 A2 shows a two-dimensional infrared focal plane matrix of temperature sensing units. The temperature detection units are arranged for each pixel in a two-dimensional arrangement in a semiconductor substrate. Each temperature detection unit is integrally formed

35 con circuitos de lectura. Cada unidad de detección de temperatura tiene una porción de detección de temperatura que se soporta por patas de soporte hechas de un material de alta resistencia térmica para reducir el flujo de calor al sustrato semiconductor. Cada unidad de detección de temperatura también tiene un elemento de detección de temperatura con una porción de absorción de rayos infrarrojos que está empalmada por al menos un pilar de empalme con el elemento de detección de temperatura. 35 with reading circuits. Each temperature sensing unit has a temperature sensing portion that is supported by support legs made of a high thermal resistance material to reduce heat flow to the semiconductor substrate. Each temperature sensing unit also has a temperature sensing element with an infrared ray absorbing portion that is spliced by at least one splice pillar with the temperature sensing element.

El documento US 2004053435 A1 muestra un método para fabricar un dispositivo electrónico que incluye los pasos de: preparar una cavidad que define una capa de sacrificio, de la cual al menos la superficie superior está cubierta con una capa de detención de ataque químico; formar al menos una primera abertura en la capa de detención de ataque químico, exponiendo por ello parcialmente las superficie de la cavidad que define la capa de sacrificio; atacar US 2004053435 A1 shows a method for manufacturing an electronic device that includes the steps of: preparing a cavity defining a sacrificial layer, of which at least the upper surface is covered with a chemical attack stop layer; forming at least a first opening in the chemical attack stop layer, thereby partially exposing the surface of the cavity defining the sacrificial layer; attack

45 químicamente la cavidad que define la capa de sacrificio a través de la primera abertura, definiendo por ello una cavidad provisional bajo la capa de detención de ataque químico y una porción de soporte que soporta la capa de detención de ataque químico sobre ella; y eliminar por ataque químico una porción de la capa de detención de ataque químico, definiendo por ello al menos una segunda abertura que alcanza la cavidad provisional a través de la capa de detención de ataque químico y expandiendo la cavidad provisional hasta una cavidad final. Chemically the cavity defining the sacrificial layer through the first opening, thereby defining a provisional cavity under the chemical attack stop layer and a support portion that supports the chemical attack stop layer thereon; and removing a portion of the chemical attack stop layer by chemical attack, thereby defining at least a second opening that reaches the provisional cavity through the chemical attack stop layer and expanding the provisional cavity to a final cavity.

El documento EP 0867701 A1 muestra un método de fabricación de un detector de infrarrojos, un método para controlar la tensión en una capa de SiGe policristalina y un dispositivo de detector de infrarrojos. El método de fabricación incluye los pasos de formar una capa superficial en un sustrato; modelar la capa de sacrificio; establecer una capa que consiste esencialmente en SiGe policristalino en la capa de sacrificio; depositar un absorbente de EP 0867701 A1 shows a method of manufacturing an infrared detector, a method for controlling the voltage in a layer of polycrystalline SiGe and an infrared detector device. The manufacturing method includes the steps of forming a surface layer on a substrate; model the sacrificial layer; establish a layer consisting essentially of polycrystalline SiGe in the sacrificial layer; deposit an absorbent of

55 infrarrojos en dicha capa de SiGe policristalina; y retirar tras ello la capa de sacrificio. El método de controlar la tensión en una capa de SiGe policristalina depositada en un sustrato se basa en variar la presión de deposición. El dispositivo de detector de infrarrojos comprende un área activa y un absorbente de infrarrojos, en el que el área activa comprende una capa de SiGe policristalina y está suspendida por encima de un sustrato. Infrared in said polycrystalline SiGe layer; and then remove the sacrificial layer. The method of controlling the tension in a layer of polycrystalline SiGe deposited on a substrate is based on varying the deposition pressure. The infrared detector device comprises an active area and an infrared absorber, in which the active area comprises a layer of polycrystalline SiGe and is suspended above a substrate.

Sumario de la invención Summary of the invention

Una estructura de píxel de acuerdo con la presente invención se describe en la reivindicación 1. Más realizaciones ventajosas se describen en reivindicaciones dependientes 2-15. A pixel structure according to the present invention is described in claim 1. More advantageous embodiments are described in dependent claims 2-15.

65 Breve descripción de los dibujos 65 Brief description of the drawings

Los dibujos que se acompañan, que se incorporan en y constituyen parte de esta memoria descriptiva, ilustran una implementación de la presente invención y, junto con la descripción, sirven para explicar las ventajas y los principios de la invención. En los dibujos: The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute part of this specification, illustrate an implementation of the present invention and, together with the description, serve to explain the advantages and principles of the invention. In the drawings:

5 la figura 1 es una vista en perspectiva de una estructura ejemplar de píxel de una matriz de plano focal consistente con la presente invención; Figure 1 is a perspective view of an exemplary pixel structure of a focal plane matrix consistent with the present invention;

la figura 2 es una vista en corte transversal en alzado lateral de la estructura de píxel a lo largo de la línea A-A indicada en la figura 1; Figure 2 is a cross-sectional view in side elevation of the pixel structure along the line A-A indicated in Figure 1;

la figura 3 es una vista arrancada expandida ejemplar de una sección de la estructura de píxel con referencia C en la figura 2, donde la sección de estructura de píxel representa un rebaje o canal formado en una capa de absorción de la estructura de píxel de acuerdo con la presente invención; Figure 3 is an exemplary expanded exploded view of a section of the pixel structure with reference C in Figure 2, where the pixel structure section represents a recess or channel formed in an absorption layer of the pixel structure according to with the present invention;

15 la figura 4 representa una vista de nivel superior del trazado de la estructura de píxel con un bolómetro con un absorbente formado de acuerdo con un ejemplo que no forma parte de la presente invención, en el que el absorbente se forma sin un rebaje o canal; Figure 4 depicts a top level view of the pixel structure plot with a bolometer with an absorbent formed in accordance with an example that is not part of the present invention, in which the absorbent is formed without a recess or channel ;

la figura 5 representa una vista de nivel superior del trazado de una estructura de píxel con un bolómetro con un absorbente formado de acuerdo con la presente invención, en el que el absorbente está formado para tener un primer número predeterminado de canales formados a través del mismo; Figure 5 represents a top level view of the layout of a pixel structure with a bolometer with an absorbent formed in accordance with the present invention, in which the absorbent is formed to have a first predetermined number of channels formed through it. ;

la figura 6 representa una vista de nivel superior del trazado de una estructura de píxel con un bolómetro con un absorbente formado de acuerdo con la presente invención, en el que el absorbente se forma para tener un segundo Figure 6 represents a top level view of the layout of a pixel structure with a bolometer with an absorbent formed in accordance with the present invention, in which the absorbent is formed to have a second

25 número predeterminado de canales formados a través del mismo y el segundo número de canales es mayor que el primer número de canales; y The predetermined number of channels formed through it and the second number of channels is greater than the first number of channels; Y

la figura 7 es un gráfico que representa el porcentaje de radiación reflejada (o no absorbida) frente a la longitud de onda de radiación para un bolómetro de técnica anterior, el bolómetro de la figura 4, el bolómetro de la figura 5, y el bolómetro de la figura 6. Figure 7 is a graph representing the percentage of radiation reflected (or not absorbed) versus the radiation wavelength for a prior art bolometer, the bolometer of Figure 4, the bolometer of Figure 5, and the bolometer of figure 6.

Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention

Ahora se hará referencia en detalle a una implementación de acuerdo con métodos, sistemas y productos 35 consistentes con la presente invención como se ilustra en los dibujos que se acompañan. Reference will now be made in detail to an implementation according to methods, systems and products consistent with the present invention as illustrated in the accompanying drawings.

La figura 1 es una vista en perspectiva de una realización de una estructura de píxel 100 consistente con la presente invención. La figura 2 ilustra una vista en corte transversal en alzado lateral de la estructura de píxel 100. Como se muestra, la estructura de píxel 100 incluye un sustrato 102 y un bolómetro 104 dispuesto sobre el sustrato. Como saben los expertos en la técnica, una matriz de plano focal incluye típicamente una matriz de estructuras de píxel para usar en un dispositivo de formación de imágenes, como un detector de infrarrojos no refrigerado. Aunque la matriz puede tener diferentes tamaños, tales como 320 filas por 240 columnas, la matriz de plano focal de un ejemplo común incluye una matriz de estructuras de píxel dispuestas en 640 filas por 240 columnas. Para los propósitos de la ilustración, sin embargo, una única estructura de píxel se representa con la comprensión de que las Figure 1 is a perspective view of an embodiment of a pixel structure 100 consistent with the present invention. Figure 2 illustrates a cross-sectional view in side elevation of the pixel structure 100. As shown, the pixel structure 100 includes a substrate 102 and a bolometer 104 disposed on the substrate. As those skilled in the art know, a focal plane array typically includes an array of pixel structures for use in an imaging device, such as an uncooled infrared detector. Although the matrix may have different sizes, such as 320 rows by 240 columns, the focal plane matrix of a common example includes an array of pixel structures arranged in 640 rows by 240 columns. For the purposes of the illustration, however, a single pixel structure is represented with the understanding that the

45 otras estructuras de píxel de la matriz de plano focal se pueden construir de un modo parecido. Other pixel structures of the focal plane matrix can be constructed in a similar manner.

Aunque no se ilustra, la matriz de plano focal para un detector de infrarrojos está dispuesta típicamente dentro de un alojamiento que está sellado para establecer una cámara de vacío. El alojamiento incluye típicamente una ventana formada de un material transparente a la radiación infrarroja de forma que el incidente de radiación infrarroja sobre el alojamiento se puede sentir por una o más estructuras de píxel de la matriz de plano focal. Ver, por ejemplo, la patente US 625229B1 que describe alojamientos y técnicas para sellar los alojamientos en los que se disponen las matrices de plano focal, cuyos contenidos se incorporan aquí como referencia. Although not illustrated, the focal plane matrix for an infrared detector is typically disposed within a housing that is sealed to establish a vacuum chamber. The housing typically includes a window formed of a material transparent to infrared radiation so that the incident of infrared radiation on the housing can be felt by one or more pixel structures of the focal plane matrix. See, for example, US 625229B1 which describes housings and techniques for sealing the housings in which the focal plane matrices are arranged, the contents of which are incorporated herein by reference.

El sustrato 102 es un sustrato microelectrónico y, como tal, está formado típicamente de silicona aunque se pueden The substrate 102 is a microelectronic substrate and, as such, is typically formed of silicone although they can be

55 utilizar otros materiales. El circuito está típicamente formado encima o debajo de la superficie del sustrato de una forma conocida para los expertos normales en la técnica con el fin de proporcionar adecuadamente señales y señales de proceso que se reciben de las respectivas estructuras de píxel, permitiendo así que cada estructura de píxel sea interrogada para determinar por tanto el incidente de radiación. Como se muestra en la figura 1, en conjunción con una realización en la que la matriz de plano focal incluye una matriz de estructura de píxel 100, el circuito incluye preferiblemente elementos de selección de fila y columna 106 para permitir otros individuales de estructuras de píxel para ser abordados. Como se sabe por los expertos en la técnica el circuito puede también incluir otro circuito dispuesto sobre el sustrato en comunicación eléctrica con los elementos de selección de fila y/o columna para procesar las señales transmitidas o recibidas desde las respectivas estructuras de pixeles. 55 use other materials. The circuit is typically formed above or below the substrate surface in a manner known to those of ordinary skill in the art in order to adequately provide process signals and signals that are received from the respective pixel structures, thus allowing each structure of pixel is interrogated to determine the radiation incident. As shown in Figure 1, in conjunction with an embodiment in which the focal plane matrix includes a pixel structure matrix 100, the circuit preferably includes row and column selection elements 106 to allow other individual pixel structures To be addressed. As is known to those skilled in the art, the circuit may also include another circuit arranged on the substrate in electrical communication with the row and / or column selection elements to process the signals transmitted or received from the respective pixel structures.

65 El bolómetro 106 incluye un transductor 108 con una relación de separación con respecto al sustrato 102 y un absorbente 110 apoyado en una relación de separación con respecto a ambos, el sustrato y el transductor. El The bolometer 106 includes a transducer 108 with a separation ratio with respect to the substrate 102 and an absorbent 110 supported in a separation relationship with respect to both the substrate and the transducer. He

absorbente tiene una conexión térmica (por ejemplo, a través de un puesto 111 en las figuras 1-2) con el transductor permitiendo la radiación absorbida por el absorbente para calentar el transductor. Ya que el absorbente 110 está separado del transductor 108, las características del transductor y del absorbente se pueden optimizar individualmente. Por ejemplo, las características de absorción del absorbente se pueden maximizar para aumentar la 5 sensibilidad de la respectiva estructura de píxel. Como aquí se describe adicionalmente, el absorbente 110 tiene uno The absorbent has a thermal connection (for example, through a position 111 in Figures 1-2) with the transducer allowing the radiation absorbed by the absorbent to heat the transducer. Since the absorbent 110 is separated from the transducer 108, the characteristics of the transducer and the absorbent can be optimized individually. For example, the absorption characteristics of the absorbent can be maximized to increase the sensitivity of the respective pixel structure. As described herein further, absorbent 110 has one

o más rebajes o canales (por ejemplo, 112a y 112b) en el absorbente 110 que aumenta eficazmente la resistividad, resistencia de lámina, y la capacidad de absorción del absorbente 110. or more recesses or channels (for example, 112a and 112b) in the absorbent 110 which effectively increases the resistivity, sheet strength, and absorbability of the absorbent 110.

El transductor 108 está formado de un material que tiene una resistencia eléctrica que varía en respuesta a cambios en su temperatura. Por ejemplo, el transductor 108 puede estar formado de óxido de vanadio VOx, óxido de titanio TiOx, u otro material que tenga una resistencia eléctrica que varíe predeciblemente en un modo significativo en respuesta a cambios en su temperatura. El transductor 108 puede estar dispuesto sobre una capa aislante 114 que sirva para proteger y soportar el transductor 108. Mientras el material que forma la capa aislante es eléctricamente aislante, el material también se selecciona preferiblemente y la capa aislante se moldea preferiblemente para ayudar The transducer 108 is formed of a material that has an electrical resistance that varies in response to changes in its temperature. For example, transducer 108 may be formed of vanadium oxide VOx, titanium oxide TiOx, or other material having an electrical resistance that varies predictably in a significant way in response to changes in its temperature. The transducer 108 may be disposed on an insulating layer 114 that serves to protect and support the transducer 108. While the material forming the insulating layer is electrically insulating, the material is also preferably selected and the insulating layer is preferably molded to help

15 en aislar térmicamente al transductor del sustrato 102, reduciendo por tanto la pérdida térmica al sustrato. La capa aislante 114 puede estar formada de dióxido de silicona SiO2, u otro material aislante moldeado para definir un par de patas 116 con un diseño serpenteante para aumentar el aislamiento térmico del transductor 108. Por ejemplo, la patente US 6.307.194 describe la formación de un par de patas 116 con un diseño serpenteante para soportar un transductor sobre un sustrato, cuyos contenidos se incorporan aquí como referencia. Aunque no se ilustra, el transductor 108 también puede estar cubierto con una capa protectora, igual que otra capa aislante formada de capa de dióxido de silicona, una capa de nitruro, o una capa de pasivación poliamida. Para los propósitos de la descripción, el elemento transductor 108 igual que las capas aislantes que lo rodean, serán referenciadas colectivamente como la capa de transductor 109. 15 in thermally insulating the transducer from the substrate 102, thereby reducing the thermal loss to the substrate. The insulating layer 114 may be formed of SiO2 silicone dioxide, or other molded insulating material to define a pair of legs 116 with a meandering design to increase the thermal insulation of transducer 108. For example, US 6,307,194 describes the formation of a pair of legs 116 with a meandering design to support a transducer on a substrate, the contents of which are incorporated herein by reference. Although not illustrated, transducer 108 may also be covered with a protective layer, just like another insulating layer formed of a silicon dioxide layer, a nitride layer, or a polyamide passivation layer. For the purposes of the description, the transducer element 108 as well as the surrounding insulating layers will be collectively referred to as the transducer layer 109.

25 Como se muestra en la figura 2, el bolómetro 104 también puede incluir un reflector 118 dispuesto sobre o en el sustrato 102 y debajo del transductor 106 de forma que el reflector 118 también subyace al menos una porción del absorbente 110. Por ejemplo, después de que se haya formado el circuito sobre el sustrato 10, como a la recepción del sustrato de una fundición IC, una capa de material se modela en la superficie para ser el reflector. Esta capa define el lado inferior de la cavidad óptica para absorción. El lado superior de la cavidad se define por el absorbente 110 formado más tarde en el proceso de fabricación como se describe aquí en más detalle. El reflector 118 puede estar formado a partir de diversidad de materiales, tales como aluminio o titanio. 25 As shown in Figure 2, the bolometer 104 may also include a reflector 118 disposed on or in the substrate 102 and below the transducer 106 such that the reflector 118 also underlies at least a portion of the absorbent 110. For example, then that the circuit on the substrate 10 has been formed, as on receiving the substrate from a foundry IC, a layer of material is modeled on the surface to be the reflector. This layer defines the lower side of the optical cavity for absorption. The upper side of the cavity is defined by the absorbent 110 formed later in the manufacturing process as described herein in more detail. The reflector 118 may be formed from a variety of materials, such as aluminum or titanium.

Como se muestra en la figura 2, la capa de transductor 109 está espaciada del sustrato subyacente 102 por un hueco G1. Aunque el hueco G1 puede tener diferentes tamaños sin salir del espíritu y el alcance de la presente As shown in Figure 2, the transducer layer 109 is spaced from the underlying substrate 102 by a gap G1. Although the G1 gap can have different sizes without leaving the spirit and scope of the present

35 invención, el hueco está preferiblemente dentro de un rango de 0,8 a 1,2 micras. El absorbente 110, a su vez, está espaciado a una distancia predeterminada de la capa de transductor 109. En una implementación, el absorbente 110 está espaciado por un hueco G2, que está dentro de un rango de 0,8 a 2,4 micras desde la capa del transductor 109. El espesor combinado G3 de los dos huecos G1 + G2 tiene una separación combinada de aproximadamente un cuarto de la longitud de onda de la radiación que el absorbente 110 está diseñado para absorber preferentemente, tal como unas 2 a 3,5 micras para un absorbente diseñado para absorber preferentemente radiación infrarroja que tiene una longitud de onda de 8 a 14 micras. In the invention, the gap is preferably within a range of 0.8 to 1.2 microns. The absorbent 110, in turn, is spaced at a predetermined distance from the transducer layer 109. In one implementation, the absorbent 110 is spaced by a gap G2, which is within a range of 0.8 to 2.4 microns from the transducer layer 109. The combined thickness G3 of the two gaps G1 + G2 has a combined separation of about a quarter of the wavelength of the radiation that the absorbent 110 is designed to preferentially absorb, such as about 2 to 3 , 5 microns for an absorbent designed to preferably absorb infrared radiation having a wavelength of 8 to 14 microns.

La capa del transductor 109 puede estar espaciada del sustrato 102 de diversidad de maneras. Por ejemplo, la capa aislante 114 puede incluir un par de patas 116 que están en ángulo o inclinadas hacia abajo al sustrato 102. The transducer layer 109 may be spaced from the substrate 102 in a variety of ways. For example, the insulating layer 114 may include a pair of legs 116 that are angled or inclined downwardly to the substrate 102.

45 Alternativamente, las patas 116 del bolómetro se pueden extender como se muestra en la figura 1 a respectivos pilares 120 que se extienden hacia fuera de una forma ortogonal desde el sustrato 102 para soportar la capa de transductor 109 por encima del sustrato 102. Como la capa de transductor, los pilares 120 son típicamente una estructura compuesta formada por un material conductivo eléctricamente, como el cromo o niquel-cromo (conocido comúnmente como nicromo o NiCr), que se extiende a través de un material aislante eléctricamente como el SiO2, con el fin de proporcionar contacto eléctrico entre el elemento transductor 108 y el circuito dispuesto por encima del sustrato 102. Aislando térmicamente el elemento transductor 108 del sustrato, se reduce la pérdida térmica desde el bolómetro al sustrato. Alternatively, the legs 116 of the bolometer can be extended as shown in Figure 1 to respective abutments 120 that extend outwardly orthogonally from the substrate 102 to support the transducer layer 109 above the substrate 102. As the Transducer layer, the abutments 120 are typically a composite structure formed of an electrically conductive material, such as chromium or nickel-chromium (commonly known as Nichrome or NiCr), which extends through an electrically insulating material such as SiO2, with in order to provide electrical contact between the transducer element 108 and the circuit disposed above the substrate 102. Thermally isolating the transducer element 108 from the substrate, the thermal loss from the bolometer to the substrate is reduced.

El bolómetro incluye además huellas conductoras 122 que se extienden desde el elemento transductor 14 a unos The bolometer further includes conductive fingerprints 122 extending from the transducer element 14 to about

55 respectivos pilares 22 y, más particularmente, a la porción eléctricamente conductiva de cada pilar, conectando por tanto eléctricamente el elemento transductor al circuito dispuesto por encima del sustrato 102. Como se describe anteriormente en conjunción con el elemento transductor, las huellas conductivas se depositan generalmente por encima de la capa aislante 112 y, aunque no se ilustra, las huellas conductivas también pueden estar cubiertas con otra capa aislante con el fin de proteger las huellas conductivas y las señales que se propagan a lo largo de la misma. Como se describe más adelante, las huellas conductivas se depositan más preferiblemente sobre las patas serpenteantes 116 de la capa aislante 114 con el fin de extenderse desde el elemento transductor 108 a los respectivos pilares 120. Como se explica más adelante, el circuito por tanto se puede controlar para pasar la corriente a través del elemento transductor 108 de forma que la resistencia del elemento transductor puede monitorizarse correspondientemente, proporcionando así una medida de la incidente radiación sobre el bolómetro. 55 respective pillars 22 and, more particularly, to the electrically conductive portion of each pillar, thereby electrically connecting the transducer element to the circuit disposed above the substrate 102. As described above in conjunction with the transducer element, the conductive fingerprints are deposited generally above the insulating layer 112 and, although not illustrated, the conductive fingerprints may also be covered with another insulating layer in order to protect the conductive fingerprints and the signals that propagate along it. As described below, the conductive fingerprints are more preferably deposited on the winding legs 116 of the insulating layer 114 in order to extend from the transducer element 108 to the respective pillars 120. As explained below, the circuit is therefore It can be controlled to pass the current through the transducer element 108 so that the resistance of the transducer element can be monitored accordingly, thereby providing a measure of the radiation incident on the bolometer.

65 Como se ha señalado anteriormente, el absorbente 110 está espaciado de la capa de transductor 109 por medio de 65 As noted above, absorbent 110 is spaced from transducer layer 109 by means of

uno o más postes 111, que funcionan como una conexión térmica entre el absorbente 110 y el transductor 108. El único o más postes 111 también permiten al absorbente cubrir el transductor en una configuración tipo paraguas. En la implementación mostrada en la figura 2, el bolómetro incluye un único poste 111 que se extiende hacia el exterior desde el elemento transductor 108 con el fin de soportar una porción central del absorbente 110 en una relación de 5 separación con respecto al transductor 108. Sin embargo, en una implementación alternativa, el bolómetro 104 puede emplear uno o más postes 111situados en posiciones que no sean una porción central del absorbente 110. Cada poste 111 está formado de un material conductivo. En una implementación, cada poste 111 está formado de dióxido de silicona SiO2, que también se puede usar para formar la capa aislante 114 cubriendo el transductor. Sin embargo, en esta implementación, cada poste 111 tiene un tamaño y forma que permite que el calor sea eficazmente transferido desde el absorbente 110 al elemento transductor 108. A la inversa, las patas 116 de la capa aislante 114 tiene un tamaño y forma que limita eficazmente la transmisión de calor entre el elemento transductor y el sustrato 102. En este sentido, la longitud del respectivo poste 111 es generalmente mucho menor que la anchura del poste de forma que el poste es bastante conductivo térmicamente. Por ejemplo, mientras cada poste 111 puede tener diversidad de tamaños, en una implementación el poste tiene una longitud que es igual o menor de 1 micra y 15 una anchura que es igual o mayor de 4 micras. En contraste, la longitud de cada pata de la capa aislante es muchas veces mayor que la respectiva anchura. Mientras se pueden utilizar múltiples postes para soportar al absorbente en una relación de separación con respecto a la capa de transductor, toda la masa térmica del poste(s) es preferible y relativamente pequeña con respecto al absorbente y el transductor con el fin de permitir que la constante de tiempo del bolómetro sea también relativamente pequeña. La masa térmica del absorbente 110 y de la capa de transductor 109 también deben ser pequeñas para producir una constante de tiempo térmica más rápida. La constante de tiempo térmica se define como la masa térmica del píxel dividida por la conducción térmica del píxel. Así, una reducción en la masa térmica lleva directamente a una constante de tiempo térmica más pequeña/más rápida. Como se describe más adelante con mayor detalle, un rebaje o canal 112a o 112b en el absorbente 110 contribuye ventajosamente a una reducción de la masa térmica y por tanto a una constante de tiempo más pequeña/más rápida one or more posts 111, which function as a thermal connection between the absorbent 110 and the transducer 108. The single or more posts 111 also allow the absorbent to cover the transducer in an umbrella-like configuration. In the implementation shown in Figure 2, the bolometer includes a single post 111 extending outwardly from the transducer element 108 in order to support a central portion of the absorbent 110 in a spacing relationship with respect to the transducer 108. However, in an alternative implementation, the bolometer 104 may employ one or more posts 111 located in positions other than a central portion of the absorbent 110. Each post 111 is formed of a conductive material. In one implementation, each post 111 is formed of SiO2 silicone dioxide, which can also be used to form the insulating layer 114 covering the transducer. However, in this implementation, each post 111 has a size and shape that allows heat to be effectively transferred from the absorbent 110 to the transducer element 108. Conversely, the legs 116 of the insulating layer 114 has a size and shape that effectively limits the heat transmission between the transducer element and the substrate 102. In this sense, the length of the respective post 111 is generally much less than the width of the post so that the post is quite thermally conductive. For example, while each post 111 may have a variety of sizes, in one implementation the post has a length that is equal to or less than 1 micron and a width that is equal to or greater than 4 microns. In contrast, the length of each leg of the insulating layer is many times greater than the respective width. While multiple posts can be used to support the absorbent in a separation relation with respect to the transducer layer, the entire thermal mass of the post (s) is preferable and relatively small with respect to the absorbent and the transducer in order to allow The time constant of the bolometer is also relatively small. The thermal mass of the absorbent 110 and the transducer layer 109 must also be small to produce a faster thermal time constant. The thermal time constant is defined as the thermal mass of the pixel divided by the thermal conduction of the pixel. Thus, a reduction in thermal mass leads directly to a smaller / faster thermal time constant. As described in more detail below, a recess or channel 112a or 112b in the absorbent 110 advantageously contributes to a reduction in thermal mass and therefore to a smaller / faster time constant

25 para el bolómetro 104. 25 for bolometer 104.

Como se muestra en las figuras 1-2, el absorbente 110 comprende una capa de absorción 124 formada de un material que absorbe con fuerza la radiación de una longitud de onda predeterminada o rango de longitud de onda de interés, como radiación infrarroja con una longitud de onda de 8 a 14 micras. Por ejemplo, la capa de absorción124 puede estar formada de nicromo (NiCf) u otro metal o aleación altamente resistente. Además, para aumentar la resistencia de lámina del absorbente y mejorar las capacidades de absorción de la capa de absorción 124, la capa de absorción 124 está formada para tener un grosor (ejemplo, con referencia “d1” en la figura 3) que es menor de 10,0 nm y preferiblemente dentro de un rango de 1,5 a 5,0 nm. El efecto del grosor (d1) de la capa de absorción 124 en la resistencia de lámina (Rs) de la capa de absorción124 se describe más adelante. La resistencia As shown in Figures 1-2, the absorber 110 comprises an absorption layer 124 formed of a material that strongly absorbs radiation of a predetermined wavelength or wavelength range of interest, such as infrared radiation with a length wave from 8 to 14 microns. For example, the absorption layer124 may be formed of nichrome (NiCf) or other highly resistant metal or alloy. In addition, to increase the sheet strength of the absorbent and improve the absorption capacities of the absorption layer 124, the absorption layer 124 is formed to have a thickness (eg, reference "d1" in Figure 3) which is smaller 10.0 nm and preferably within a range of 1.5 to 5.0 nm. The effect of the thickness (d1) of the absorption layer 124 on the sheet strength (Rs) of the absorption layer124 is described below. The resistance

35 (R) de la capa de absorción 124 se refleja en la ecuación 1: 35 (R) of the absorption layer 124 is reflected in equation 1:

R = Rho * L / A (1) R = Rho * L / A (1)

donde Rho es la resistividad de la capa de absorción 124 y L y A son su longitud y área de sección transversal, respectivamente. Si W es la anchura de la capa de absorción 124 y d1 su grosor (es decir, -A = Wt), entonces la resistencia se puede representar como se muestra en la ecuación 2: where Rho is the resistivity of the absorption layer 124 and L and A are its length and cross-sectional area, respectively. If W is the width of the absorption layer 124 and d1 its thickness (i.e., -A = Wt), then the resistance can be represented as shown in equation 2:

R = (Rho/d1) (L/W) = Rs (L/W) (2) R = (Rho / d1) (L / W) = Rs (L / W) (2)

donde Rs = Rho/d1 es la resistencia de lámina de la capa de absorción 124. Como L/W no tiene unidades y la resistencia R se expresa en ohmios, para evitar confusión entre la resistencia R y la resistencia de lámina Rs de una where Rs = Rho / d1 is the sheet resistance of the absorption layer 124. Since L / W has no units and the resistance R is expressed in ohms, to avoid confusion between the resistance R and the sheet resistance Rs of a

45 capa, la resistencia de lámina Rs se especifica comúnmente en unidad de “ohmios por cuadrado” y la proporción L/W tiene referencias como el número de unidades cuadradas (de cualquier tamaño) de material en el resistor. En consecuencia, la resistencia de lámina (Rs) de la capa de absorción 124 se puede aumentar independientemente del área de sección transversal o del tamaño de la capa de absorción 124 formando la capa de absorción 124 para ser tan fina como sea posible usando técnicas de deposición conocidas. En una implementación en la que la capa de absorción 124 está formada de NiCr para tener un grosor de 10,0 nm, la capa de absorción 124 tiene una resistencia de lámina de 100 ohmios por cuadrado. En otra implementación en la que la capa de absorción124 está formada de NiCr para tener un grosor de 5,0 nm, la capa de absorción 124 tiene una resistencia de lámina de aproximadamente 400 ohmios por cuadrado. 45 layer, the sheet resistance Rs is commonly specified in unit of "ohms per square" and the ratio L / W has references as the number of square units (of any size) of material in the resistor. Accordingly, the sheet strength (Rs) of the absorption layer 124 can be increased independently of the cross-sectional area or the size of the absorption layer 124 by forming the absorption layer 124 to be as thin as possible using techniques of known deposition. In an implementation in which the absorption layer 124 is formed of NiCr to be 10.0 nm thick, the absorption layer 124 has a sheet resistance of 100 ohms per square. In another implementation in which the absorption layer124 is formed of NiCr to have a thickness of 5.0 nm, the absorption layer 124 has a sheet resistance of approximately 400 ohms per square.

55 Sin embargo, cuando la capa de absorción 124 está formada de material metal o aleación altamente resistente (como NiCr) para tener un grosor de 10,0 nm o menos, la capa de absorción 124 se vuelve menos rígida y puede requerir una capa base de apoyo para mantener el hueco G2 entre el absorbente 110 y el transductor 110. En consecuencia, el absorbente 110 puede incluir una capa base 126 sobre la que se forma la capa de absorción 124. En esta implementación, la capa base 126 se forma en el poste 111. La capa base 126 se forma de un material rígido y ligero, (como óxido de silicona SiOx, o nitruro de silicona, SixNy) que mantienen su forma en un grosor relativamente fino (por ejemplo, “d2” en la figura 3) de forma que la capa base 126 mantiene la relación espacial (por ejemplo, el hueco G2) entre el absorbente 110 y la capa de transductor 109. En una implementación, cuando la capa de absorción124 está formada para tener un grosor d1 que es igual o menor de 10,0 nm la capa base 126 o el However, when the absorption layer 124 is formed of highly resistant metal or alloy material (such as NiCr) to have a thickness of 10.0 nm or less, the absorption layer 124 becomes less rigid and may require a base layer of support for maintaining the gap G2 between the absorbent 110 and the transducer 110. Accordingly, the absorbent 110 may include a base layer 126 on which the absorption layer 124. is formed. In this implementation, the base layer 126 is formed in the post 111. The base layer 126 is formed of a rigid and light material, (such as SiOx silicone oxide, or silicone nitride, SixNy) that maintain its shape in a relatively thin thickness (for example, "d2" in the figure 3) so that the base layer 126 maintains the spatial relationship (for example, the gap G2) between the absorbent 110 and the transducer layer 109. In one implementation, when the absorption layer124 is formed to have a thickness d1 which is equal to or less than 10.0 nm the c apa base 126 or the

absorbente 110 está formado de SiOx, para tener un grosor que es igual o mayor de 100,0 nm. Absorbent 110 is formed of SiOx, to have a thickness that is equal to or greater than 100.0 nm.

Como se muestra en las figuras 1-3, el absorbente 110 puede comprender también una capa protectora 128 formada sobre la capa de absorción 124 de forma que la capa de absorción124 está intercalada entre la capa base 5 126 y la capa protectora 128. La capa protectora 128 puede estar formada de SiOx, SixNy, u otro material tipo pasivación. En una implementación, cuando la capa protectora 124 se forma para tener un grosor d1 que es igual o menor de 10,0 nm, la capa base 126 del absorbente 110 está formada de SiOx, para tener un grosor d3 que es igual As shown in Figures 1-3, the absorbent 110 may also comprise a protective layer 128 formed on the absorption layer 124 so that the absorption layer124 is sandwiched between the base layer 5 126 and the protective layer 128. The layer Protective 128 may be formed of SiOx, SixNy, or other passivation type material. In one implementation, when the protective layer 124 is formed to have a thickness d1 that is equal to or less than 10.0 nm, the base layer 126 of the absorbent 110 is formed of SiOx, to have a thickness d3 that is equal

o mayor de 40,0nm. or greater than 40.0nm.

Se nota que en las figuras 1-3 el grosor de capa base d2, el grosor de capa de absorción d1 y el grosor de capa protectora d3, no están dibujadas a escala. Mientras la capa de absorción tiene un grosor sustancialmente más pequeño que tanto la capa base como la capa protectora, para propósitos de la ilustración, el grosor de capa de absorción se representa visiblemente discernible de la capa base y la capa protectora. It is noted that in Figures 1-3 the base layer thickness d2, the absorption layer thickness d1 and the protective layer thickness d3, are not drawn to scale. While the absorption layer has a substantially smaller thickness than both the base layer and the protective layer, for purposes of the illustration, the thickness of the absorption layer is visibly discernible from the base layer and the protective layer.

15 Como se discutió previamente, una porción significativa (por ejemplo, 20% o más) de radiación infrarroja que es incidente sobre un bolómetro convencional pasa a través y no se absorbe por el elemento absorbente. El reflector en el bolómetro refleja la porción de radiación no absorbida de vuelta hacia el elemento absorbente. Sin embargo, una porción significativa (por ejemplo, 20% o más) de la radiación reflejada no se absorbe por el elemento absorbente del bolómetro convencional durante su segundo pase a través del elemento absorbente, pero pasa a través y sale del elemento absorbente. As previously discussed, a significant portion (for example, 20% or more) of infrared radiation that is incident on a conventional bolometer passes through and is not absorbed by the absorbent element. The reflector in the bolometer reflects the portion of non-absorbed radiation back towards the absorbent element. However, a significant portion (for example, 20% or more) of the reflected radiation is not absorbed by the absorbent element of the conventional bolometer during its second pass through the absorbent element, but passes through and exits the absorbent element.

De acuerdo con la presente invención, la capa de absorción 124 del bolómetro 104 está formada por material de metal o aleación altamente resistiva (como NiCr) para tener un grosor d1 de 10,0 nm o menos, que mejora significativamente la capacidad de absorción del bolómetro 104 sobre el bolómetro convencional de forma que el In accordance with the present invention, the absorption layer 124 of the bolometer 104 is formed of highly resistive metal or alloy material (such as NiCr) to have a thickness d1 of 10.0 nm or less, which significantly improves the absorption capacity of the bolometer 104 on the conventional bolometer so that the

25 bolómetro 104 absorbe más incidente radiación sobre un lado superior 130 del bolómetro 104 y más radiación reflejada de vuelta al bolómetro 104 a través del reflector 118. Sin embargo, la capa de absorción 124 del bolómetro 104 puede permitir aún una porción (por ejemplo, menos del 20%) de radiación reflejada para pasar a través y salir de la capa de absorción124 sin ser absorbida. 25 bolometer 104 absorbs more radiation incident on an upper side 130 of bolometer 104 and more radiation reflected back to bolometer 104 through reflector 118. However, the absorption layer 124 of bolometer 104 may still allow a portion (e.g., less than 20%) of reflected radiation to pass through and out of the absorption layer124 without being absorbed.

En consecuencia, para mejorar la resistencia de lámina y la capacidad de absorción del absorbente 110, el absorbente 110 está formado para tener uno o más rebajes o canales 112a y 112b definido por el lado superior del absorbente 110 como se muestra en las figuras 1-3. Cada rebaje o canal 112a y 112b se adapta para afectar a la trayectoria de propagación de una porción de radiación recibida por el absorbente de forma que la porción de radiación se absorbe por el absorbente 110 más que salir del absorbente 110. Cada rebaje o canal 112a y 112b Accordingly, to improve the sheet strength and absorption capacity of the absorbent 110, the absorbent 110 is formed to have one or more recesses or channels 112a and 112b defined by the upper side of the absorbent 110 as shown in Figures 1- 3. Each recess or channel 112a and 112b is adapted to affect the propagation path of a portion of radiation received by the absorbent so that the radiation portion is absorbed by the absorbent 110 rather than leaving the absorbent 110. Each recess or channel 112a and 112b

35 tiene una anchura o longitud característica (w) que es menor que una longitud de onda predeterminada o un rango de longitudes de onda predeterminado (por ejemplo, la banda de longitud de onda de infrarrojos de 8 a 14 micras) asociada con la porción de radiación para ser absorbida por la capa de absorción 124. En una implementación, cada rebaje o canal 112a y 112b se forma para tener una anchura o longitud característica (w) que está dentro de un rango de 1,4 micras a 3 micras de forma que el absorbente 110 se adapta para efectuar la trayectoria de propagación de radiación recibida por el absorbente 110 que tiene una longitud de onda igual o mayor de 3 micras y, así, esas longitudes de ondas que están en la banda infrarroja de 8 a 14 micras. 35 has a characteristic width or length (w) that is less than a predetermined wavelength or a predetermined wavelength range (eg, the infrared wavelength band of 8 to 14 microns) associated with the portion of radiation to be absorbed by the absorption layer 124. In one implementation, each recess or channel 112a and 112b is formed to have a characteristic width or length (w) that is within a range of 1.4 microns to 3 microns in shape. that the absorber 110 is adapted to effect the radiation propagation path received by the absorber 110 that has a wavelength equal to or greater than 3 microns and, thus, those wavelengths that are in the infrared band of 8 to 14 microns .

Como se muestra en la figura 3, una porción de la radiación 302 que es incidente sobre el lado superior 130 de la capa de absorción 124 y que tiene una longitud de onda mayor que la anchura (w) del rebaje o canal 112a puede As shown in Figure 3, a portion of the radiation 302 that is incident on the upper side 130 of the absorption layer 124 and that has a wavelength greater than the width (w) of the recess or channel 112a can

45 propagar en una trayectoria al rebaje o canal 112a. Como el rebaje o canal 112a tiene anchura o longitud característica (w) que es menor que la longitud de onda de la radiación incidente 302, la trayectoria de propagación de la radiación incidente 302 se altera o redirige para permitir que la capa de absorción 124 absorba la porción de radiación 302 en lugar de salir del absorbente 110. Además, como se representa en la figura 3, cada rebaje o canal 112a y 112b pueden estar dispuestos en el absorbente 110 con relación al reflector 118 de tal forma que los respectivos rebajes 112a y 112b efectúan la trayectoria de propagación de la radiación 304 reflejada por el reflector 118 hacia el absorbente 110 de forma que la radiación reflejada 110 se absorbe por la capa de absorción 124 en lugar de salir del absorbente 110. 45 propagate in a path to the recess or channel 112a. Since the recess or channel 112a has a characteristic width or length (w) that is less than the wavelength of the incident radiation 302, the propagation path of the incident radiation 302 is altered or redirected to allow the absorption layer 124 to absorb the radiation portion 302 instead of exiting the absorbent 110. Furthermore, as shown in Figure 3, each recess or channel 112a and 112b may be arranged in the absorbent 110 relative to the reflector 118 such that the respective recesses 112a and 112b effect the radiation propagation path 304 reflected by the reflector 118 towards the absorbent 110 so that the reflected radiation 110 is absorbed by the absorption layer 124 instead of leaving the absorbent 110.

La forma del rebaje o canal 112a o 112b puede tener forma cuadrada, trapezoidal, rectangular, circular o cualquier The shape of the recess or channel 112a or 112b may have a square, trapezoidal, rectangular, circular or any other shape.

55 otra con una anchura o longitud característica (w) que se puede calibrar para que sea menor que una longitud de onda predeterminada o un rango de longitudes de onda predeterminado de interés. La longitud característica para un rebaje o canal de forma circular 112a o 112b, por ejemplo, es su diámetro. Aunque la capa de absorción 124 se representa con canales 112a y 112b formados como un respectivo pasaje a través del lado superior 130 y un lado inferior 132 del absorbente 110, los canales 112a y 112b se pueden formar como rebajes tanto en el lado superior 130 o lado inferior 132 del absorbente 110 sin formar un pasaje al otro lado 132 o 130. Los rebajes o canales 112a y 112b se puede formar en el absorbente 110 usando un patrón fotolitográfico y técnicas de ataque químico. Another with a characteristic width or length (w) that can be calibrated to be less than a predetermined wavelength or a range of predetermined wavelengths of interest. The characteristic length for a circular recess or channel 112a or 112b, for example, is its diameter. Although the absorption layer 124 is represented with channels 112a and 112b formed as a respective passage through the upper side 130 and a lower side 132 of the absorbent 110, the channels 112a and 112b can be formed as recesses on both the upper side 130 or lower side 132 of the absorbent 110 without forming a passage to the other side 132 or 130. The recesses or channels 112a and 112b can be formed in the absorbent 110 using a photolithographic pattern and chemical attack techniques.

Una ventaja adicional de resistencia de lámina aumentada (Rs) de la capa de absorción124 se logra eliminando selectivamente el material de capa base (por ejemplo, SiOx) y/o el material de capa protectora (por ejemplo, SiOx) 65 igual que el material de capa de absorción 124 (por ejemplo NiCr) para formar los rebajes o canales 112a y 112b. Cuando la capa de absorción 124 se deposita o forma un grosor predeterminado d2, la resistencia de lámina (Rs = An additional advantage of increased sheet strength (Rs) of the absorption layer124 is achieved by selectively removing the base layer material (for example, SiOx) and / or the protective layer material (for example, SiOx) 65 same as the material of absorption layer 124 (for example NiCr) to form the recesses or channels 112a and 112b. When the absorption layer 124 is deposited or forms a predetermined thickness d2, the sheet strength (Rs =

Rho/d1) se aumenta reduciendo el porcentaje de densidad de material restante del absorbente 110 como se refleja en la ecuación 3: Rho / d1) is increased by reducing the percentage of material density of absorbent 110 as reflected in equation 3:

Rs con canales = (Rs sin canales) / (% de densidad de material restante) (3) Rs with channels = (Rs without channels) / (% density of material remaining) (3)

5 Por ejemplo, en una implementación del bolómetro 104, como se discute más adelante, la capa de absorción 124 estaba formada por un grosor d1 correspondiente a 350 ohmios por cuadrado antes de formar canales 112a y 112b. En esta implementación, una pluralidad de canales 112a y 112b, se formaron alrededor de un centro del absorbente 110 de forma que el porcentaje de densidad de material restante o volumen del absorbente 110 era una mitad correspondiente (1/2) o 50 por ciento. La resistencia de lámina Rs con los canales 112a y112b se aumentó a 700 5 For example, in an implementation of the bolometer 104, as discussed below, the absorption layer 124 was formed by a thickness d1 corresponding to 350 ohms per square before forming channels 112a and 112b. In this implementation, a plurality of channels 112a and 112b were formed around a center of the absorbent 110 so that the percentage of material density remaining or volume of the absorbent 110 was a corresponding half (1/2) or 50 percent. The sheet resistance Rs with channels 112a and 112b was increased to 700

10 ohmios por cuadrado de acuerdo con la ecuación 3 como se muestra más abajo: 10 ohms per square according to equation 3 as shown below:

Rs con canales (700 ohmios por cuadrado) = Rs sin canales (300 ohmios por cuadrado) / 50% de densidad de material restante Rs with channels (700 ohms per square) = Rs without channels (300 ohms per square) / 50% density of remaining material

Para medir la capacidad de absorción aumentada de un bolómetro formado de acuerdo con la presente invención frente un bolómetro de técnica anterior, se fabricaron y probaron bajo las mismas condiciones de radiación cuatro To measure the increased absorption capacity of a bolometer formed in accordance with the present invention against a prior art bolometer, four were manufactured and tested under the same radiation conditions four

15 estructuras de píxel diferentes con cuatro bolómetros diferentes. La primera estructura de píxel (no mostrada en los dibujos) se fabricó para tener una estructura de bolómetro convencional como se describe en las figuras 1-2 de la patente US 6.307.194. El bolómetro convencional se formó para tener una capa de absorción de NiCr con un grosor de 10,0 nm que corresponden a una resistencia de lámina (Rs) de 200 ohmios por cuadrado. 15 different pixel structures with four different bolometers. The first pixel structure (not shown in the drawings) was manufactured to have a conventional bolometer structure as described in Figures 1-2 of US 6,307,194. The conventional bolometer was formed to have a NiCr absorption layer with a thickness of 10.0 nm corresponding to a sheet resistance (Rs) of 200 ohms per square.

20 La figura 4 representa una vista de nivel superior de la disposición de la segunda estructura de píxel 400 fabricada y probada. La segunda estructura de píxel 400 se fabricó de acuerdo con un ejemplo que no forma parte de la presente invención para tener un bolómetro 402 consistente con el bolómetro 104 de la estructura de píxel 100, excepto el absorbente 404 (lado superior en la vista de la figura 4) del bolómetro 402 se formó sin un receso o canal 112a y 112b. El poste 406 (consistente con el poste 111) del bolómetro 402 se muestra a través del absorbente 404 Figure 4 represents a top level view of the arrangement of the second pixel structure 400 manufactured and tested. The second pixel structure 400 was manufactured according to an example that is not part of the present invention to have a bolometer 402 consistent with the bolometer 104 of the pixel structure 100, except the absorber 404 (upper side in view of the Figure 4) of bolometer 402 was formed without a recess or channel 112a and 112b. Post 406 (consistent with post 111) of bolometer 402 is shown through absorbent 404

25 en la figura 4, pero no es un rebaje o canal del absorbente 404. El absorbente 404 se formó para tener una capa de absorción de NiCr con un grosor de aproximadamente 5,7 nm, que corresponde a una resistencia de lámina (Rs) de 350 ohmios por cuadrado. 25 in Figure 4, but it is not a recess or channel of the absorbent 404. The absorbent 404 was formed to have a NiCr absorption layer with a thickness of approximately 5.7 nm, which corresponds to a sheet resistance (Rs) 350 ohms per square.

La figura 5 representa una vista de nivel superior de la tercera estructura de píxel 500 fabricada y probada. La Figure 5 represents a top level view of the third pixel structure 500 manufactured and tested. The

30 tercera estructura de píxel 500 se fabricó de acuerdo con la presente invención para tener un bolómetro 502 consistente con el bolómetro 104 de la estructura de píxel 100, donde el absorbente 504 del bolómetro 502 se formó para tener setenta y ocho (78) canales 508 (consistente con canales 112a y 112b) formados en o a través del mismo. Los canales 508 se formaron alrededor de un centro del absorbente 502. Cada uno de los canales 508 se formó para tener una anchura o longitud característica (w) de aproximadamente 1,4 micras, que es menos de la Third pixel structure 500 was manufactured in accordance with the present invention to have a bolometer 502 consistent with bolometer 104 of pixel structure 100, where absorber 504 of bolometer 502 was formed to have seventy eight (78) channels 508 (consistent with channels 112a and 112b) formed in or through it. Channels 508 formed around a center of absorbent 502. Each of channels 508 was formed to have a characteristic width or length (w) of approximately 1.4 microns, which is less than

35 longitud de onda predeterminada de 8 micras asociada con el comienzo de la banda de radiación infrarroja (por ejemplo, 8-14 micras). El poste 506 (consistente con el poste 111) del bolómetro 502 refleja la posición central del absorbente 502. El poste 506 del bolómetro 502 se muestra a través del absorbente 504 en la figura 5 pero no es un rebaje o canal del absorbente 504. El absorbente 504 se formó para tener una capa de absorción de NiCr con un grosor de aproximadamente 5,7 nm, que corresponde a una resistencia de lámina (Rs) de 350 ohmios por cuadrado 35 predetermined wavelength of 8 microns associated with the beginning of the infrared radiation band (for example, 8-14 microns). The post 506 (consistent with the post 111) of the bolometer 502 reflects the central position of the absorbent 502. The post 506 of the bolometer 502 is shown through the absorbent 504 in Figure 5 but is not a recess or channel of the absorbent 504. The Absorber 504 was formed to have a NiCr absorption layer with a thickness of approximately 5.7 nm, which corresponds to a sheet resistance (Rs) of 350 ohms per square

40 antes de que se formaran los 78 canales en el absorbente 504. Como se muestra en la figura 5 los canales 508 desplazan colectivamente aproximadamente un tercio de un volumen de un absorbente 504 de forma que aproximadamente dos tercios del material absorbente 504 permanece, resultando en un aumento de la resistencia de lámina desde 350 ohmios por cuadrado a aproximadamente 525 ohmios por cuadrado total, o 700 ohmios por cuadrado en las proximidades a los canales de acuerdo con la presente invención. 40 before the 78 channels were formed in the absorbent 504. As shown in Figure 5 the channels 508 collectively displace approximately one third of a volume of an absorbent 504 so that approximately two thirds of the absorbent material 504 remains, resulting in an increase in sheet resistance from 350 ohms per square to approximately 525 ohms per total square, or 700 ohms per square in proximity to the channels according to the present invention.

45 La figura 5 representa una vista de nivel superior de la disposición de la cuarta estructura de píxel 600 fabricada y probada. La cuarta estructura de píxel 600 se fabricó de acuerdo con la presente invención para tener un bolómetro 602 consistente con el bolómetro 104 de la estructura de píxel 100, donde el absorbente 604 del bolómetro 602 se formó para tener ciento tres (103) canales 608 (consistente con canales 112a y 112b) formados en o a través del Figure 5 represents a top level view of the layout of the fourth pixel structure 600 manufactured and tested. The fourth pixel structure 600 was manufactured in accordance with the present invention to have a bolometer 602 consistent with the bolometer 104 of the pixel structure 100, where the absorber 604 of the bolometer 602 was formed to have one hundred three (103) channels 608 ( consistent with channels 112a and 112b) formed in or through the

50 mismo. Los canales 608 se formaron alrededor de un centro del absorbente 602. Cada uno de los canales 608 se formaron para tener una anchura o longitud característica (w) de aproximadamente 1,4 micras, que como se notó anteriormente, es menor que una longitud de onda predeterminada de 8 micras asociadas con el comienzo de la banda de radiación infrarroja (por ejemplo, 8-14 micras). El poste 606 (consistente con el poste 111) del bolómetro 602 refleja la posición central del absorbente 602. Aunque el poste 606 del bolómetro 602 es visible a través del 50 same. Channels 608 formed around a center of absorbent 602. Each of channels 608 was formed to have a characteristic width or length (w) of approximately 1.4 microns, which, as noted above, is less than a length of Default 8 micron wave associated with the beginning of the infrared radiation band (for example, 8-14 microns). The post 606 (consistent with the post 111) of the bolometer 602 reflects the central position of the absorbent 602. Although the post 606 of the bolometer 602 is visible through the

55 absorbente 604 en la figura 6, el poste 606 no es un rebaje o canal del absorbente 604. El absorbente 604 se formó para tener una capa de absorción de NiCr con un grosor de aproximadamente 5,7 nm, que corresponden a una resistencia de lámina (Rs) de 350 ohmios por cuadrado antes de que se formaran 103 canales en el absorbente 604. Como se muestra en la figura 6, los canales 608 colectivamente desplazan aproximadamente una mitad del volumen del absorbente 604 de forma que aproximadamente la mitad del material absorbente 604 permanece, resultando en Absorber 604 in Figure 6, post 606 is not a recess or channel of absorbent 604. Absorber 604 was formed to have a NiCr absorption layer with a thickness of approximately 5.7 nm, corresponding to a resistance of sheet (Rs) of 350 ohms per square before 103 channels were formed in absorbent 604. As shown in Figure 6, channels 608 collectively displace approximately half of the volume of absorbent 604 so that approximately half of the material absorbent 604 remains, resulting in

60 un aumento de la resistencia de lámina de 350 ohmios por cuadrado a aproximadamente 700 ohmios por cuadrado de acuerdo con la presente invención. Aunque no se muestra en los dibujos, la estructura de paraguas de un absorbente formado de acuerdo con la presente invención puede tener una resistencia de lámina de aproximadamente 1000 ohmios por cuadrado cuando la capa de absorción tiene un grosor (d1) de aproximadamente 100 nm o menos, la capa base tiene un grosor (d2) de aproximadamente 90,0 nm o mayor, la capa protectora tiene un grosor (d3) de aproximadamente 40,0 nm o mayor y la capa de absorción se forma para tener una densidad de canal de cuatro quintos o menos (es decir, así la densidad de material de capa de absorción restante es un quinto o más) basada en el grosor de la capa de absorción. An increase in sheet resistance from 350 ohms per square to approximately 700 ohms per square in accordance with the present invention. Although not shown in the drawings, the umbrella structure of an absorbent formed in accordance with the present invention may have a sheet strength of approximately 1000 ohms per square when the absorption layer has a thickness (d1) of approximately 100 nm or less, the base layer has a thickness (d2) of about 90.0 nm or greater, the protective layer has a thickness (d3) of about 40.0 nm or greater and the absorption layer is formed to have a channel density four fifths or less (that is, the density of the remaining absorption layer material is one fifth or more) based on the thickness of the absorption layer.

5 Cada absorbente (por ejemplo, el absorbente de la técnica anterior y los absorbentes 404, 504 y 604) de las cuatro diferentes estructuras de píxel fue radiado con el mismo nivel de radiación para longitudes de onda de 8 a 16 micras. La cantidad de radiación reflejada por el respectivo absorbente se midió por cada longitud de onda de radiación y separadamente trazó en el gráfico representado en la figura 7. Hay que notar que la radiación reflejada medida Each absorber (for example, the prior art absorbent and the absorbents 404, 504 and 604) of the four different pixel structures was radiated with the same level of radiation for wavelengths of 8 to 16 microns. The amount of radiation reflected by the respective absorber was measured by each radiation wavelength and separately plotted on the graph depicted in Figure 7. It should be noted that the reflected radiation measured

10 representa la radiación que no fue absorbida por el respectivo absorbente o bien cuando la radiación pasa inicialmente a través del absorbente o después de estar reflejada por el reflector implementado en el respectivo bolómetro. Una reflectancia de “0” en la figura 7, representa ninguna radiación saliendo del absorbente o, en otras palabras, 100% de la radiación fue absorbida por el absorbente. A la inversa, una reflectancia de “1” (no mostrada en la figura 7) indica que toda la radiación fue reflejada por el absorbente o, en otras palabras, 0% de la radiación 10 represents the radiation that was not absorbed by the respective absorber or when the radiation initially passes through the absorbent or after being reflected by the reflector implemented in the respective bolometer. A reflectance of "0" in Figure 7 represents no radiation exiting the absorbent or, in other words, 100% of the radiation was absorbed by the absorbent. Conversely, a reflectance of "1" (not shown in Figure 7) indicates that all radiation was reflected by the absorber or, in other words, 0% of the radiation

15 fue absorbida por el absorbente. 15 was absorbed by the absorbent.

Como se muestra en la figura 7, el gráfico 702 de la porción de radiación reflejada (en lugar de absorbida) por el absorbente del bolómetro convencional discutido anteriormente es aproximadamente 20% o más que los gráficos 704, 706 y 708 de la respectiva porción de radiación reflejada (en lugar de absorbida) por los bolómetros 402, 502 y As shown in Figure 7, graph 702 of the portion of radiation reflected (instead of absorbed) by the absorbent of the conventional bolometer discussed above is approximately 20% or more than graphs 704, 706 and 708 of the respective portion of radiation reflected (instead of absorbed) by bolometers 402, 502 and

20 602 fabricados de acuerdo con la presente invención. La diferencia en capacidad de absorción entre el absorbente del bolómetro convencional y el absorbente 402 sin rebajes o canales en o a través del mismo se atribuye a la diferencia en estructura de los respectivos absorbentes y la diferencia en grosor de las respectivas capas absorbentes. 20 602 manufactured in accordance with the present invention. The difference in absorption capacity between the absorbent of the conventional bolometer and the absorbent 402 without recesses or channels in or through it is attributed to the difference in structure of the respective absorbents and the difference in thickness of the respective absorbent layers.

25 El gráfico 704 de la porción de radiación reflejada (en lugar de absorbida) por el absorbente del bolómetro 402 sin rebajes o canales en o a través del mismo es significativamente mayor que los gráficos 706 y 708 de la respectiva porción de radiación reflejada (en lugar de absorbida) por los bolómetros 502 y 602 fabricados de acuerdo con la presente invención para tener canales 508 y 608 especialmente dentro del rango de longitud de onda de 9 a 10 micras. La diferencia en capacidad de absorción entre el absorbente 404 del bolómetro 402 y cada uno de los 25 Graph 704 of the portion of radiation reflected (instead of absorbed) by the absorber of bolometer 402 without recesses or channels in or through it is significantly larger than graphs 706 and 708 of the respective portion of reflected radiation (instead absorbed) by bolometers 502 and 602 manufactured in accordance with the present invention to have channels 508 and 608 especially within the wavelength range of 9 to 10 microns. The difference in absorption capacity between absorber 404 of bolometer 402 and each of the

30 absorbentes 502 o 602 se atribuye a los rebajes o canales 508 o 608 formados en los respectivos absorbentes 502 y 302502 or 602 absorbents are attributed to the recesses or 508 or 608 channels formed in the respective 502 absorbents and

602. Los rebajes o canales 508 o 608 tienen cada uno una anchura o longitud característica (w) que es menor de 8 micras o menor que cualquiera de las longitudes de ondas de radiación en la banda de longitudes de onda de 8-16 micras usada para probar los absorbentes como se muestra en la figura 7. Así, los rebajes o canales 508 o 608 fueron capaces de refractar o efectuar la trayectoria de propagación de una porción sustancial (por ejemplo, 35 aproximadamente 95% de media) de radiación recibida por el absorbente 504 y 604 de forma que la porción de radiación se absorbe por el absorbente en lugar de permitirle salir del absorbente. En el rango de 9 a 10 micras, el efecto de los rebajes o canales 508 y 608 es incluso más sustancial. El material óxido utilizado para formar la capa base y capa protectora para el absorbente 404 sin rebajes o canales tiene un impacto en la habilidad de una porción de la radiación dentro del rango de 9 a 10 micras incidentes en el absorbente 404 de alcanzar y, así, siendo 40 absorbidos por la capa de absorción del absorbente 404. Como un tercio o más de la capa base y capa protectora se elimina o se desplaza por los canales 508 o 608 del absorbente 504 o 604, el material de capa base restante y material de capa protectora del absorbente 504 o 604 afecta menos a la capacidad de que longitudes de onda de 9 a 10 micras alcancen la capa de absorción debido a los canales 508 y 608. Los canales 508 y 608 también disminuyen significativamente la masa térmica del absorbente, permitiendo que el respectivo bolómetro 502 o 602 tenga una 602. The recesses or channels 508 or 608 each have a characteristic width or length (w) that is less than 8 microns or less than any of the radiation wavelengths in the 8-16 micron wavelength band used to test the absorbers as shown in Figure 7. Thus, the recesses or channels 508 or 608 were able to refract or effect the propagation path of a substantial portion (for example, approximately 95% on average) of radiation received by the absorbent 504 and 604 so that the radiation portion is absorbed by the absorbent instead of allowing it to exit the absorbent. In the range of 9 to 10 microns, the effect of recesses or channels 508 and 608 is even more substantial. The oxide material used to form the base layer and protective layer for the absorber 404 without recesses or channels has an impact on the ability of a portion of the radiation within the range of 9 to 10 microns incident on the absorber 404 to reach and, thus , 40 being absorbed by the absorber layer of absorbent 404. As one third or more of the base layer and protective layer is removed or moved through channels 508 or 608 of absorbent 504 or 604, the remaining base layer material and material The protective layer of the absorbent 504 or 604 affects less the ability for wavelengths of 9 to 10 microns to reach the absorption layer due to channels 508 and 608. Channels 508 and 608 also significantly decrease the thermal mass of the absorbent, allowing the respective 502 or 602 bolometer to have a

45 constante de tiempo térmica más rápida. 45 faster thermal time constant.

Además, el gráfico 706 de la porción de radiación reflejada (en lugar de absorbida) por el absorbente 504 del bolómetro 502 con un número predeterminado de canales 508 (es decir, 78 canales) también es sensiblemente superior que el gráfico 708 de la respectiva porción de radiación reflejada (en lugar de absorbida) por el absorbente In addition, graph 706 of the portion of radiation reflected (instead of absorbed) by absorber 504 of bolometer 502 with a predetermined number of channels 508 (i.e., 78 channels) is also significantly higher than graph 708 of the respective portion of radiation reflected (instead of absorbed) by the absorbent

50 604 del bolómetro 602 con un segundo número predeterminado de canales 608 (es decir, 103 canales). Así, un aumento en la densidad del canal y reducción en la densidad del material absorbente restante (por ejemplo, reducción adicional en la capa base y capa protectora) resulta en un aumento adicional de la capacidad de absorción igual que resistencia de lámina de un absorbente (por ejemplo, el absorbente 604) fabricado de acuerdo con la presente invención. 50 604 of bolometer 602 with a second predetermined number of channels 608 (ie 103 channels). Thus, an increase in the density of the channel and reduction in the density of the remaining absorbent material (for example, further reduction in the base layer and protective layer) results in a further increase in the absorption capacity as well as sheet strength of an absorbent (for example, absorbent 604) manufactured in accordance with the present invention.

Claims (11)

REIVINDICACIONES 1. Una estructura de píxel (100) para usar en un generador de imágenes infrarrojo, que comprende: 1. A pixel structure (100) for use in an infrared imager, comprising: 5 -un sustrato (102), y 5 -a substrate (102), and
--
un bolómetro (104) que comprende: a bolometer (104) comprising:
un transductor (108) que tiene una relación de separación con respecto a dicho sustrato, teniendo el transductor una 10 resistencia eléctrica que varía en respuesta a cambios en la temperatura del transductor, y a transducer (108) having a separation relation with respect to said substrate, the transducer having an electrical resistance that varies in response to changes in the temperature of the transducer, and un absorbente (110) que tiene una conexión térmica con el transductor que permite que la radiación absorbida por el absorbente caliente el transductor; an absorbent (110) having a thermal connection with the transducer that allows the radiation absorbed by the absorbent to heat the transducer; 15 en la que el absorbente tiene un lado superior (130) que define un rebaje (112a, 112b) en el absorbente, estando el rebaje adaptado para afectar a la trayectoria de propagación de una porción de radiación recibida por el absorbente de tal manera que la porción de radiación es absorbida por el absorbente en vez de salir del absorbente; 15 in which the absorbent has an upper side (130) defining a recess (112a, 112b) in the absorbent, the recess being adapted to affect the propagation path of a portion of radiation received by the absorbent such that the radiation portion is absorbed by the absorbent instead of leaving the absorbent; caracterizada porque el absorbente tiene una relación de separación con respecto al transductor e incluye una capa 20 de absorción (124) que tiene un grosor que es de 10 nanómetros o menos. characterized in that the absorbent has a separation relation with respect to the transducer and includes an absorption layer 20 (124) having a thickness that is 10 nanometers or less.
2. Una estructura de píxel de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el rebaje es un canal a través del absorbente. 2. A pixel structure according to claim 1, wherein the recess is a channel through the absorbent. 25 3. Una estructura de píxel de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la porción de radiación corresponde a un rango de y el rebaje tiene una anchura menor que el rango de las longitudes de onda. A pixel structure according to claim 1, wherein the radiation portion corresponds to a range of and the recess has a width less than the range of wavelengths. 4. Una estructura de píxel de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el bolómetro comprende además un reflector 4. A pixel structure according to claim 1, wherein the bolometer further comprises a reflector (118) dispuesto sobre el sustrato y bajo el transductor, en la que el rebaje está dispuesto con relación al reflector de (118) arranged on the substrate and under the transducer, in which the recess is arranged relative to the reflector of 30 tal manera que el rebaje efectúa la trayectoria de propagación de radiación reflejada por el reflector hacia el absorbente de modo que la radiación reflejada es absorbida por el absorbente en vez de salir del absorbente. 30 such that the recess effects the radiation propagation path reflected by the reflector towards the absorbent so that the reflected radiation is absorbed by the absorbent instead of leaving the absorbent. 5. Una estructura de píxel de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el absorbente cubre el transductor en una 5. A pixel structure according to claim 1, wherein the absorbent covers the transducer in a configuración de tipo paraguas. 35 umbrella type configuration. 35 6. Una estructura de píxel de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el rebaje es uno de una pluralidad de canales (112a, 112b) a través del absorbente. 6. A pixel structure according to claim 1, wherein the recess is one of a plurality of channels (112a, 112b) through the absorbent. 7. Una estructura de píxel de acuerdo con la reivindicación 6, en la que los canales están espaciados alrededor de 40 un centro del absorbente. 7. A pixel structure according to claim 6, wherein the channels are spaced about 40 an absorbent center. 8. Una estructura de píxel de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el grosor de la capa de absorción está en un rango de 5 nanómetros a 10 nanómetros. 8. A pixel structure according to claim 1, wherein the thickness of the absorption layer is in a range of 5 nanometers to 10 nanometers. 45 9. Una estructura de píxel de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el rebaje es uno de una pluralidad de canales a través del absorbente y espaciados alrededor del absorbente de tal manera que la capa de absorción tiene una resistencia de lámina dentro del rango de 350 ohmios por cuadrado a 1000 ohmios por cuadrado. A pixel structure according to claim 1, wherein the recess is one of a plurality of channels through the absorbent and spaced around the absorbent such that the absorption layer has a sheet resistance within the range of 350 ohms per square to 1000 ohms per square. 10. Una estructura de píxel de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el rebaje es uno de una pluralidad de 10. A pixel structure according to claim 1, wherein the recess is one of a plurality of 50 canales a través del absorbente y los canales desplazan colectivamente un tercio o más de un volumen de la capa de absorción. 50 channels through the absorbent and the channels collectively displace a third or more of a volume of the absorption layer. 11. Una estructura de píxel de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el rebaje es uno de una pluralidad de 11. A pixel structure according to claim 1, wherein the recess is one of a plurality of rebajes en el absorbente y la densidad colectiva de los rebajes está seleccionada de tal manera que el absorbente 55 tiene una resistencia de lámina que es igual o mayor que 400 ohmios por cuadrado. recesses in the absorbent and the collective density of the recesses is selected such that the absorbent 55 has a sheet resistance that is equal to or greater than 400 ohms per square. 12. Una estructura de píxel de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el absorbente incluye una capa base (126) dispuesta debajo de la capa de absorción y con un grosor igual o mayor que 90 nanómetros. 12. A pixel structure according to claim 1, wherein the absorbent includes a base layer (126) disposed below the absorption layer and with a thickness equal to or greater than 90 nanometers. 60 13. Una estructura de píxel de acuerdo con la reivindicación 12, en la que el bolómetro comprende además un poste 13. A pixel structure according to claim 12, wherein the bolometer further comprises a pole (111) que se extiende entre el transductor y la capa base del absorbente para soportar el absorbente en la relación de separación con el transductor. (111) extending between the transducer and the absorbent base layer to support the absorbent in the separation relationship with the transducer. 14. Una estructura de píxel de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la capa de absorción comprende NiCr. 14. A pixel structure according to claim 1, wherein the absorption layer comprises NiCr.
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