FR2949556A1 - Procede de fabrication d'un capteur de rayonnement thermique - Google Patents
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Abstract
Procédé de fabrication d'un capteur de rayonnement thermique ayant une couche d'absorption comprenant les étapes de procédé suivantes : a) application d'une couche de polymère (3) sur au moins une surface recevant le rayonnant d'un capteur de rayonnement thermique (2), et b) oxydation de la couche de polymère (3) pour former une couche d'absorption (4).
Description
1 Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un capteur de rayonnement thermique ainsi que les capteurs obtenu par ce procédé.
Etat de la technique Le document DE 42 21 037 C2 décrit un capteur de rayonnement thermique dont la surface recevant le rayonnement est couverte d'une couche de vernis à structure lithographique de quelques microns d'épaisseur. Les propriétés d'absorption de la plage spectrale infrarouge de cette couche résultent d'additifs tels que les oxydes métalliques ou le carbone. Une telle couche de vernis est toutefois faiblement stable en température, par exemple au maximum jusqu'à 120°C. Au-delà de cette température, des résidus de solvant de la couche de vernis ou l'humidité accumulée peuvent dégazer ce qui détériore la sensibilité de l'élément de capteur, par exemple par un effet de dérive, et peut aboutir à une incompatibilité avec des procédés d'encapsulage. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne un procédé caractérisé par les étapes suivantes : a) application d'une couche de polymère sur au moins une surface recevant le rayonnant d'un capteur de rayonnement thermique, et b) oxydation de la couche de polymère pour former une couche d'absorption.
On obtient de cette manière une couche de polymère essentiellement transparente dans une couche absorbante qui absorbe le rayonnement dans un spectre large (image d'apparition noire). Grâce à leur spectre d'absorption large, de telles couches d'absorption ainsi fabriquées permettent d'absorber le rayonnement infrarouge et de s'utiliser comme absorbeur pour des capteurs de rayonnement infrarouge. La couche d'absorption produite contient principalement de l'oxyde de carbone. De plus on peut avoir des résidus de la couche originelle de polymère sous une forme oxydée. La couche absorbante obtenue sera avantageusement très robuste, sensible à la température et/ou stable à la dérive. Cela permet que la couche absorbante soit
2 avantageusement compatible avec les procédés d'encapsulage usuels de plaquettes tels que la liaison eutectique et/ou le scellement par du verre, par exemple à des températures autour de 400°C. Un autre avantage du procédé est son économie et de pouvoir s'appliquer dans les conditions ambiantes. Le procédé permet de fabriquer notamment des capteurs de rayonnement thermique dont le principe de mesure repose sur le fait que l'on transforme tout d'abord le rayonnement en chaleur dans la couche absorbante et ensuite on détecte la chaleur convertie à l'aide d'un élément de détection.
Selon une caractéristique de l'invention, dans l'étape b) on oxyde la couche de polymère jusqu'à obtenir une couche partiellement, voire totalement, noircie. L'application de la couche de polymère dans l'étape a) peut se faire par exemple en technique des couches minces.
Selon une autre caractéristique de l'invention, dans l'étape de procédé a) on applique la couche de polymère par photolithogravure. Selon une autre caractéristique de l'invention, dans l'étape de procédé a) on applique une couche structurée de polymère.
Selon une autre caractéristique de l'invention, dans l'étape de procédé a) on applique une couche de polymère d'une épaisseur comprise dans une plage de 10 nm à 100 m, et notamment une plage de 100 nm à 50 m. Selon une autre caractéristique de l'invention, dans l'étape b) on oxyde en atmosphère gazeuse oxydante notamment dans une atmosphère contenant de l'oxygène et en particulier dans une atmosphère d'oxygène. Selon une autre caractéristique de l'invention, dans l'étape de procédé b) l'oxydation se fait à des températures supérieures à 200°C notamment supérieures à 300°C, par exemple dans une plage de 350°C à 450°C. Le traitement thermique expulse avantageusement l'humidité résiduelle et le cas échéant les solvants restants dans la couche de polymère. Cela permet d'obtenir une couche thermiquement stable qui ne détériore pas la sensibilité de l'élément de capteur notamment par des effets de dérive ou ne les détériore pas
3 fondamentalement. En outre dans la couche d'absorption terminée, cela évite tout dégazage de l'humidité et des solvants ce qui se répercute avantageusement sur les propriétés du capteur (sensibilité). Selon une autre caractéristique de l'invention, la couche de polymère comporte un polymère photosensible ou est réalisée en un tel polymère. Par exemple la couche de polymère peut comporter un photolac ou être réalisée avec un tel composant. Selon une autre caractéristique de l'invention, le capteur de rayonnement thermique est un capteur à infrarouge ou/et un io capteur de dioxyde de carbone. Selon une autre caractéristique de l'invention, un capteur de rayonnement thermique notamment réalisé selon le procédé de l'invention avec une couche absorbante sur au moins une surface sensible en rayonnement, est fabriqué par oxydation d'une couche de 15 polymère et/ou par oxydation d'une couche de polymère ayant des caractéristiques d'absorption de la plage spectrale infrarouge. L'oxydation de la couche de polymère peut se traduire par un noircissement partiel, voire total, de la couche. En particulier l'oxydation peut se faire dans une atmosphère de gaz d'oxydant 20 notamment dans une atmosphère contenant de l'oxygène et en particulier dans une atmosphère d'oxygène et/ou à des températures supérieures à 200°C notamment supérieures à 300°C, par exemple des températures comprises entre 350°C jusqu'à 450°C. La couche de polymère peut être appliquée selon la technique des couches minces, 25 notamment par photolithographie. Avant l'oxydation, la couche de polymère a une épaisseur de couche allant de 10 nm jusqu'à 100 m, et en particulier comprise entre 100 nm et 50 m. La couche de polymère peut être un polymère photosensible ou être réalisée à partir d'un tel polymère. Par exemple la couche de polymère peut comporter 30 un photolac ou être réalisée avec celui-ci. En particulier le capteur de rayonnement thermique est un capteur infrarouge et/ ou un capteur de dioxyde de carbone. Selon une autre caractéristique, l'invention concerne un réseau de capteurs notamment un réseau de capteurs infrarouges 35 composé de plusieurs capteurs de rayonnement infrarouge fabriqués
4 selon un procédé de l'invention et/ou de plusieurs capteurs de rayonnement thermique selon l'invention. L'expression réseau désigne notamment une répartition systématique de plusieurs capteurs. La présente invention concerne également l'utilisation d'un capteur de rayonnement thermique fabriqué par le procédé de l'invention et/ou d'un capteur de rayonnement thermique selon l'invention et/ou d'un réseau de capteurs selon l'invention pour détecter un rayonnement infrarouge et/ou du dioxyde de carbone. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe d'un mode de réalisation d'un capteur de rayonnement thermique à la fin de l'étape de procédé a), et - la figure 2 montre une coupe du mode de réalisation de la figure 1 d'un capteur de rayonnement thermique à la fin de l'étape de procédé b). Description d'un mode de réalisation La figure 1 montre une coupe d'un mode de réalisation d'un capteur de rayonnement thermique à la fin de l'étape de procédé a). La figure 1 montre que le mode de réalisation du capteur de rayonnement thermique comporte une zone de capteur 2 intégrée dans un semi-conducteur 1. La figure 1 montre que la surface de la zone de capteur 2 sensible au rayonnement porte une couche de polymère 3. La figure 1 montre notamment que la couche de polymère 3 couvre complètement la surface de la zone de capteurs 2 sensible aux rayonnements. La couche de polymère 3 peut se régler dans une plage très étendue et elle peut par exemple correspondre à quelque 100 nm jusqu'à plusieurs 10 m. L'application de la couche de polymère 3 se fait en principe selon les procédés usuels de la photolithogravure. La figure 2 montre une coupe du mode de réalisation de la figure 1 d'un capteur de rayonnement thermique à la fin de l'étape de procédé b). La figure 2 montre que la couche de polymère 3 a été transformée dans une atmosphère oxydante et à des températures élevées pour obtenir une couche d'absorption. La couche de polymère 3 qui est initialement pratiquement transparente (voir figure 1) a été convertie en une couche d'absorption noire 4, par un procédé d'oxydation et de combustion en une couche d'absorption 4. On obtient 5 ainsi la couche d'absorption 4 composée principalement de carbone et de combinaisons oxydées de polymères.
Claims (1)
- REVENDICATIONS1 °) Procédé de fabrication d'un capteur de rayonnement thermique ayant une couche d'absorption comprenant les étapes de procédé suivantes : a) application d'une couche de polymère (3) sur au moins une surface recevant le rayonnant d'un capteur de rayonnement thermique (2), et b) oxydation de la couche de polymère (3) pour former une couche d'absorption (4). 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en que dans l'étape de procédé b), l'oxydation de la couche de polymère (3) se fait jusqu'au noircissement complet de la couche. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en que dans l'étape a) on applique la couche de polymère (3) par photolithographie. 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en que dans l'étape a) on applique la couche de polymère structuré (3). 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en que dans l'étape a) on applique la couche de polymère (3) avec une épaisseur de couche comprise entre 10 nm et 100 m. 6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en que dans l'étape de procédé b) on oxyde dans une atmosphère de gaz oxydant. 7°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en que 8 dans l'étape de procédé b) on oxyde à des températures supérieures à 200°C. 8°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en que la couche de polymère comporte un polymère photosensible. 9°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en que le capteur de rayonnement thermique est un capteur infrarouge et/ou un capteur de dioxyde de carbone. 10°) Capteur de rayonnement thermique fabriqué notamment selon un procédé de l'une des revendications de 1 à 9, caractérisé en ce que au moins une surface sensible au rayonnement comporte une couche absorbante (4), et la couche absorbante (4) est réalisée par oxydation d'un couche de polymère (3) et/ou par oxydation d'une couche de polymère ayant des caractéristiques absorbantes pour la plage spectrale de l'infrarouge. 11 °) Réseau de capteurs comprenant plusieurs capteurs de rayonnement thermique fabriqués par un procédé selon l'une des revendications 1 à 9 et/ou un ensemble de capteurs de rayonnement thermique selon la revendication 10. 12°) Application d'un capteur de rayonnement thermique fabriqué par un procédé selon l'une des revendications 1 à 9 et/ou d'un capteur de rayonnement thermique selon la revendication 10 et/ou d'un réseau de capteurs selon la revendication 11 pour détecter un rayonnement infrarouge et/ou du dioxyde de carbone.
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