FR3125585A1 - Micro-bolometre d’imagerie infrarouge - Google Patents

Micro-bolometre d’imagerie infrarouge Download PDF

Info

Publication number
FR3125585A1
FR3125585A1 FR2107926A FR2107926A FR3125585A1 FR 3125585 A1 FR3125585 A1 FR 3125585A1 FR 2107926 A FR2107926 A FR 2107926A FR 2107926 A FR2107926 A FR 2107926A FR 3125585 A1 FR3125585 A1 FR 3125585A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
membrane
layer
bolometer
micro
support arms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR2107926A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3125585B1 (fr
Inventor
Willy LUDURCZAK
Sébastien Cortial
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lynred SAS
Original Assignee
Lynred SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lynred SAS filed Critical Lynred SAS
Priority to FR2107926A priority Critical patent/FR3125585B1/fr
Publication of FR3125585A1 publication Critical patent/FR3125585A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3125585B1 publication Critical patent/FR3125585B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/0225Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
    • G01J5/023Particular leg structure or construction or shape; Nanotubes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/0225Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
    • G01J5/024Special manufacturing steps or sacrificial layers or layer structures

Landscapes

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

Abstract

L’invention concerne un micro-bolomètre d’imagerie infrarouge (10a) comprenant :- une couche de support (13) s’étendant au sein d’une membrane (20) et des bras de soutien (21) ;- des électrodes (16) disposées sur la couche de support (13), chaque électrode (16) s’étendant au sein d’un bras de soutien (21) et présentant une extrémité présente au sein de la membrane ;- un matériau thermo-résistif (18) disposé au sein la membrane (20) en contact des extrémités des électrodes (16) ;- une couche supérieure de structuration des bras de soutien (15) disposée sur les électrodes (16) et au sein desdits bras de soutien (21) ; et- une couche d’encapsulation supérieure de la membrane (31) disposée sur le matériau thermo-résistif (18) ;la couche supérieure de structuration des bras de soutien et la couche d’encapsulation supérieure de la membrane étant de nature ou d’épaisseur distinctes. Figure pour abrégé : Fig 2a

Description

MICRO-BOLOMETRE D’IMAGERIE INFRAROUGE
Domaine de l’invention
La présente invention a trait au domaine de la détection de rayonnements électromagnétiques et, plus précisément, à la détection de rayonnements infrarouges.
L’invention concerne un micro-bolomètre d’imagerie infrarouge présentant des performances améliorées.
Etat antérieur de la technique
Dans le domaine des détecteurs mis en œuvre pour l’imagerie infrarouge, il est connu d'utiliser des dispositifs agencés sous forme matricielle, susceptibles de fonctionner à température ambiante, c'est-à-dire ne nécessitant pas de refroidissement à de très basses températures, contrairement aux dispositifs de détection appelés "détecteurs quantiques" qui eux, nécessitent un fonctionnement à très basse température.
Ces détecteurs utilisent traditionnellement la variation d'une grandeur physique d'un matériau ou assemblage de matériaux approprié(s) en fonction de la température, au voisinage de 300K. Dans le cas particulier des détecteurs micro-bolométriques, les plus couramment utilisés, cette grandeur physique est la résistivité électrique, mais d’autres grandeurs peuvent être exploitées, telle la constante diélectrique, la polarisation, la dilatation thermique, l’indice de réfraction, etc.
Un tel détecteur non refroidi associe généralement :
- des moyens d'absorption du rayonnement thermique et de conversion de celui-ci en chaleur ;
- des moyens d'isolation thermique du détecteur, de telle sorte à permettre à celui-ci de s'échauffer sous l'action du rayonnement thermique ;
- des moyens de thermométrie qui, dans le cadre d'un détecteur micro-bolométrique, mettent en œuvre un élément résistif dont la résistance varie avec la température ;
- et des moyens de lecture des signaux électriques fournis par les moyens de thermométrie.
Les détecteurs destinés à l'imagerie thermique, ou infrarouge, sont classiquement réalisés sous la forme d'une matrice de détecteurs élémentaires, formant des points d’image ou pixels, selon une ou deux dimensions. Pour garantir l’isolation thermique des détecteurs, ces derniers sont suspendus au-dessus d’un substrat via des bras de soutien.
Le substrat comporte usuellement des moyens d'adressage séquentiel des détecteurs élémentaires et des moyens d'excitation électrique et de pré-traitement des signaux électriques générés à partir de ces détecteurs élémentaires. Ce substrat et les moyens intégrés sont communément désignés par le terme « circuit de lecture ».
Pour obtenir une scène par l'intermédiaire de ces détecteurs, cette scène est captée à travers une optique adaptée sur la matrice de détecteurs élémentaires, et des stimuli électriques cadencés sont appliqués par l'intermédiaire du circuit de lecture à chacun des détecteurs élémentaires, ou à chaque rangée de tels détecteurs, afin d'obtenir un signal électrique constituant l'image de la température atteinte par chacun desdits détecteurs élémentaires. Ce signal est traité de manière plus ou moins élaborée par le circuit de lecture, puis éventuellement par un dispositif électronique extérieur au boîtier afin de générer l'image thermique de la scène observée.
Plus précisément, un détecteur élémentaire est constitué d’une membrane maintenue en suspension fixe au-dessus du substrat par les bras de soutien. La membrane intègre un matériau thermo-résistif qui réalise une transduction des rayonnements infrarouges, formant les moyens de thermométrie.
La mesure de la résistance thermique du matériau thermo-résistif est réalisée par deux électrodes, par exemple métallique, s’étendant sous le matériau thermométrique et dans les bras de soutien.
Outre la lecture du signal aux bornes du matériau thermo-résistif, les électrodes peuvent également avoir pour fonction d’absorber au moins une partie du flux infrarouge pour le transformer en chaleur et le transmettre au matériau thermo-résistif. Dans ce cas, la quantité de rayonnement infrarouge absorbée est dépendante de la surface de cet absorbeur. Pour optimiser l’absorption du rayonnement infrarouge, les électrodes couvrent un maximum de surface dans l’empreinte du pixel. En pratique, la surface des électrodes est limitée par celle de la membrane. L’épaisseur des électrodes est ajustée de façon à ce que son impédance effective par carré soit adaptée à celle du vide : Z0= 377 ohm/carré.
Les figures 1a à 1f illustrent un procédé de réalisation d’un micro-bolomètre100de l’état de la technique, tel que par exemple décrit dans le document EP 3 182 081.
Une première étape, illustrée sur la , consiste à déposer et à structurer une couche sacrificielle12et une couche de support13sur un substrat11intégrant le circuit de lecture. La structuration de ces deux couches12,13permet d’obtenir des ouvertures dans lesquelles des clous d’ancrage14peuvent être formés. Tel qu’illustré sur la , la formation des clous d’ancrage14dans les ouvertures vise à obtenir un plot conducteur s’étendant au moins jusqu’au niveau de l’extrémité supérieure de la couche de support13.
Au moins deux électrodes16sont ensuite déposées et structurées sur la couche de support13et sur la partie supérieure du clou d’ancrage14. Un matériau thermo-résistif18est ensuite déposé sur la couche de support13et sur les électrodes16de sorte à assurer une continuité électrique entre les deux électrodes16. Une gravure de ce matériau thermo-résistif18permet de délimiter son emplacement au centre du micro-bolomètre100, c’est-à-dire dans la zone destinée à former la membrane20de celui-ci, tel qu’illustré sur la .
La gravure du matériau thermo-résistif18est classiquement réalisée par gravure ionique réactive, également appelée gravure RIE pour «Reactive-Ion Etching» dans la littérature anglo-saxonne, en arrêtant la gravure sur les deux électrodes16. Cette étape de gravure constitue une difficulté technique car les deux électrodes16sont souvent particulièrement fines, avec une épaisseur classiquement inférieure à 20 nanomètres. Or, la gravure RIE utilisée pour délimiter l’emplacement du matériau thermo-résistif18risque, si elle n’est pas parfaitement calibrée, de détériorer les électrodes16et de diminuer les performances du micro-bolomètre100.
Tel qu’illustré sur la , une couche d’encapsulation19 0est ensuite déposée sur les électrodes16et sur le matériau thermo-résistif18. Cette couche d’encapsulation190permet de former une protection supérieure et latérale au matériau thermo-résistif18, ainsi qu’une protection supérieure aux électrodes16. En effet, pour obtenir un faible coefficient de bruit basse fréquence, il est connu d’utiliser un matériau thermo-résistif18réalisé en oxyde de vanadium. Cependant, l’oxyde de vanadium est sensible à l’acide fluorhydrique classiquement utilisé lors de l’étape de retrait d’une couche sacrificielle12en dioxyde de silicium.
Ainsi, il est souvent nécessaire de protéger le matériau thermo-résistif18, au moins pour que l’étape de retrait de la couche sacrificielle ne détériore pas le matériau thermo-résistif18. Pour ce faire, la couche de protection190est classiquement déposée pour encapsuler le matériau thermo-résistif18.
Cette couche de protection190a également pour fonction d’encapsuler les électrodes16afin d’assurer la tenue mécanique de la membrane20en fonction de l’application recherchée, c’est-à-dire en fonction de la résistance aux chocs recherchée du micro-bolomètre100.
Par ailleurs, il est recherché de limiter la conduction thermique des bras de soutien21pour isoler la membrane20de la température du substrat11.
Ainsi, pour chaque micro-bolomètre100, il existe une épaisseur idéale des bras de soutien21et de la couche de de protection190pour laquelle les bras de soutien21présentent une épaisseur minimale et donc une conductance thermique minimale, tout en respectant les contraintes mécaniques recherchées. Cette épaisseur idéale de la couche de protection190se retrouve également utilisée pour encapsuler le matériau thermo-résistif18.
Après le dépôt de cette couche de protection190, les couches13,16et19 0sont ensuite gravées selon le motif souhaité pour former les bras de soutien21de la membrane20. Enfin, l’étape 1f illustre le retrait de la couche sacrificielle12, libérant ainsi la membrane20en suspension sur les clous d’ancrage14par l’intermédiaire des bras de soutien22.
Les performances du micro-bolomètre100ainsi obtenu dépendent de multiples facteurs et, notamment, de la conductance thermiqueG th des bras de soutien21et de la capacité thermiqueC th de la membrane20. En effet, tel que décrit dans la thèse de Jérôme MEILHAN, «Conception, modélisation et caractérisation de détecteurs micro-bolométriques pour l’imagerie sub-terahertz», publiée sur le site internet de l’INRIA, le bilan des échanges thermiques d’un micro-bolomètre100non refroidi peut s’écrire selon l’expression suivante :
avecT fp correspondant à la température du substrat au niveau du micro-bolomètre100,T bol à la température de la membrane20etP opt au bilan radiatif de la membrane20avec son environnement.
Tel que décrit dans la thèse précitée, cette équation différentielle suppose que la températureT bol de la membrane20est homogène sur l’ensemble de son volume. Cette approximation repose sur la vitesse de diffusion de la chaleur au sein de la membrane20, qui, suite à la réception d’une quantité de chaleur prédéterminée, retrouve une température quasi-homogène en une durée très faible, de l’ordre de quelques dizaines de nanosecondes. L’homogénéisation de la température de la membrane20est donc très rapide vis-à-vis des échanges avec son environnement et peut donc être considérée comme un élément discret de températureT bol .
Suite à la réception de cette quantité de chaleur prédéterminée, le micro-bolomètre100atteint une température d’équilibre en une durée caractéristique donnée par la relation
aveccorrespondant à la constante de temps thermique du micro-bolomètre100etR th à la résistance thermique des bras de soutien21, obtenue par l’inverse de la conductance thermiqueG th des bras de soutien21selon la relation
Pour améliorer la vitesse de réaction du micro-bolomètre100, il est donc recherché de minimiser cette constante de temps, soit en diminuantC th , soit en diminuantR th . Cependant, ces caractéristiquesC th etR th dépendent directement de l’épaisseur de la couche de protection190. Classiquement, l’épaisseur de la couche de protection190est en premier lieu fixée pour répondre aux contraintes mécaniques des bras de soutien21, si bien que l’épaisseur de cette couche de protection190n’est pas optimale pour encapsuler la membrane20.
Le problème technique que l’invention entend résoudre consiste à réaliser un micro-bolomètre présentant une constante de temps réduite, c’est-à-dire un niveau de performances amélioré, sans dégrader la résistance mécanique des bras de soutien. Corolairement, l’invention vise à supprimer la dépendance des paramètres Cth et Rth due à l’épaisseur de la couche de protection190de l’état de l’art, afin de décontraindre la conception de ces micro bolomètres et par conséquent d’atteindre un niveau de performances amélioré.
Pour répondre à ce problème technique, l’invention propose de réaliser une couche supérieure de structuration des bras de soutien sans imposer directement la capacité thermiqueC th de la membrane en utilisant au moins deux couches d’encapsulation distinctes pour encapsuler respectivement les bras de soutien et la membrane.
Ainsi, l’invention concerne un micro-bolomètre d’imagerie infrarouge intégrant une membrane montée en suspension au-dessus d’un substrat au moyen de bras de soutien fixés sur des clous d’ancrage, le micro-bolomètre comprenant :
- une couche de support s’étendant au sein de la membrane et des bras de soutien ;
- des électrodes disposées sur la couche de support et au contact avec les clous d’ancrage, chaque électrode s’étendant au sein d’un bras de soutien et présentant une extrémité présente au sein de la membrane de sorte à assurer un contact électrique entre la membrane et les clous d’ancrage ; et
- un matériau thermo-résistif disposé au sein de la membrane en contact des extrémités des électrodes.
L’invention se caractérise en ce que le micro-bolomètre comprend également :
- une couche supérieure de structuration des bras de soutien disposée sur les électrodes et au sein desdits bras de soutien ; et
- une couche d’encapsulation supérieure de la membrane disposée sur le matériau thermo-résistif ;
la couche supérieure de structuration des bras de soutien et la couche d’encapsulation supérieure de la membrane étant de nature distinctes.
En variante, l’invention se caractérise en ce que le micro-bolomètre comprend également :
- une couche supérieure de structuration des bras de soutien disposée sur les électrodes et au sein desdits bras de soutien ;
- une couche d’encapsulation supérieure de la membrane disposée sur le matériau thermo-résistif ; et
- une couche d’encapsulation latérale de la membrane disposée autour des bords latéraux du matériau thermo-résistif ;
la couche supérieure de structuration des bras de soutien, la couche d’encapsulation supérieure de la membrane et la couche d’encapsulation latérale de la membrane étant d’épaisseurs distinctes.
Au sens de l’invention, et dans la suite de la description, la « hauteur » du micro-bolomètre correspond à la dimension perpendiculaire au plan du substrat sur lequel est fixé le micro-bolomètre.
Ainsi, la couche d’encapsulation « inférieure » de la membrane, appelée couche de support, correspond à la couche d’encapsulation de la membrane la plus proche du substrat et elle s’étend dans un plan inférieur de la membrane, parallèle au plan du substrat. La couche d’encapsulation « supérieure » de la membrane correspond, quant à elle, à la couche d’encapsulation de la membrane la plus éloignée du substrat et elle s’étend dans un plan supérieur de la membrane, également parallèle au plan du substrat.
La couche d’encapsulation « latérale » correspond à l’épaisseur de matière présente autour du matériau thermo-résistif, entre la couche d’encapsulation inférieure et la couche d’encapsulation supérieure de la membrane. La couche d’encapsulation latérale s’étend donc dans un plan perpendiculaire aux plans de la couche d’encapsulation inférieure et de la couche d’encapsulation supérieure de la membrane.
Pour les deux variantes précitées, l’invention propose de réaliser l’encapsulation de la membrane et la couche supérieure de structuration des bras de soutien par au moins deux couches distinctes de sorte à pouvoir utiliser une couche de structuration dédiée pour les bras de soutien, typiquement avec une épaisseur proche d’une épaisseur idéale pour répondre aux contraintes de tenue mécanique et de résistance thermiqueR th des bras de soutien.
Ainsi, les couches d’encapsulation supérieure et latérale de la membrane peuvent être définies pour minimiser la capacité thermiqueC th de la membrane sans dégrader la résistance thermiqueR th des bras de soutien. La diminution de la capacité thermiqueC th de la membrane permet d’améliorer la constante de temps thermique
c’est-à-dire la durée nécessaire pour que le micro-bolomètre atteigne la température d’équilibre. Il s’ensuit que le micro-bolomètre peut atteindre des performances améliorées.
Selon un mode de réalisation, la couche d’encapsulation supérieure de la membrane est réalisée en nitrure de bore, en alumine, en carbure de silicium ou en nitrure d’aluminium. Corollairement, la couche supérieure de structuration des bras de soutien et la couche d’encapsulation latérale de la membrane sont réalisées en silicium amorphe ou à base de silicium amorphe.
En variante, la couche d’encapsulation supérieure de la membrane, la couche supérieure de structuration des bras de soutien et la couche d’encapsulation latérale de la membrane sont réalisées en silicium amorphe ou à base de silicium amorphe.
Le nitrure de bore, l’alumine, le nitrure d’aluminium, le carbure de silicium ainsi que le silicium amorphe présentent la propriété de résister à une gravure à base d’acide fluorhydrique (HF) classiquement utilisée pour retirer une couche sacrificielle réalisée en oxyde de silicium (SiOx).
En variante, pour une couche sacrificielle réalisée en polyimide (PI) classiquement retirée par plasma oxygéné (O2), il est possible d’utiliser des couches d’encapsulation réalisées en nitrure de silicium (SiN) ou en oxynitrure de silicium (SiON).
Lorsque les différentes couches d’encapsulation sont réalisées dans le même matériau, il est possible de distinguer ces différentes couches par la différence d’épaisseur entre ces couches.
Par épaisseur, on entend :
- s’agissant de la couche d’encapsulation supérieure de la membrane et de la couche supérieure de structuration des bras de soutien, la dimension perpendiculaire au plan du substrat dans lequel s’inscrit le micro-bolomètre ; et
- s’agissant de la couche d’encapsulation latérale, une dimension parallèle audit plan du substrat ; cette dernière épaisseur est typiquement mesurée à la base de la couche d’encapsulation latérale.
Par ailleurs, la couche d’encapsulation latérale de la membrane peut présenter un ergot faisant saillie par rapport à la couche d’encapsulation supérieure de la membrane d’au moins 10 nanomètres. Cette forme caractéristique peut résulter de la réalisation de la couche d’encapsulation latérale indépendamment de la couche d’encapsulation supérieure de la membrane.
En outre, la réalisation indépendante des couches d’encapsulation de la membrane et de la couche supérieure de structuration des bras de soutien peut permettre d’incorporer des matériaux entre ces couches.
Selon un mode de réalisation, le micro-bolomètre comprend une couche d’arrêt réalisée en nitrure de bore ou en nitrure d’aluminium interposée entre la couche supérieure de structuration des bras de soutien et le matériau thermo-résistif.
Ce mode de réalisation permet de disposer d’une couche d’arrêt avec une composition différente de celle de la couche supérieure de structuration des bras de soutien pour faciliter les étapes de dépôt et de structuration des couches d’encapsulation de la membrane. Cette couche d’arrêt, réalisée en nitrure de bore ou en nitrure d’aluminium, peut éventuellement être complétée par une couche d’alumine et/ou une couche de carbure de silicium.
Par ailleurs, cette couche d’arrêt peut être présente ou non sur les bras de soutien. En effet, pour limiter l’épaisseur de ces derniers et ne pas trop pénaliser la résistance thermique des bras de soutien, il peut être préféré de retirer cette couche d’arrêt après le dépôt et la structuration des couches d’encapsulation de la membrane.
Selon un mode de réalisation, le micro-bolomètre comprend deux couches d’isolation électrique réalisées en nitrure de bore ou en nitrure d’aluminium disposées directement au-dessus et au-dessous des électrodes, à l’exception des zones de contact entre le matériau thermo-résistif et les électrodes. Ces couches d’isolation électrique sont choisies pour deux propriétés : elles sont résistantes à la gravure de la couche sacrificielle, et elles présentent une constante diélectrique bien supérieure à celle du silicium amorphe utilisé pour structurer les bras et la membrane. Ces couches d’isolation électrique ont pour vocation d’augmenter l’isolation électrique entre les électrodes et les couches de silicium amorphe afin d’étendre la surface occupée par les électrodes sans risque de court-circuit et donc d’optimiser la sensibilité du détecteur.
Ainsi, les électrodes peuvent assurer efficacement la fonction d’absorption des rayonnements.
Brève description des figures
L’invention sera bien comprise à la lecture de la description qui suit, dont les détails sont donnés uniquement à titre d’exemple, et développée en relation avec les figures annexées, dans lesquelles des références identiques se rapportent à des éléments identiques :
illustre les étapes de réalisation d’un micro-bolomètre de l’état de la technique.
illustre les étapes de réalisation d’un micro-bolomètre de l’état de la technique.
illustre les étapes de réalisation d’un micro-bolomètre de l’état de la technique.
illustre les étapes de réalisation d’un micro-bolomètre de l’état de la technique.
illustre les étapes de réalisation d’un micro-bolomètre de l’état de la technique.
illustre les étapes de réalisation d’un micro-bolomètre de l’état de la technique.
est une vue schématique en section d’un micro-bolomètre selon un premier mode de réalisation de l’invention.
est un agrandissement partiel de la vue schématique en section de la .
est une vue schématique en section d’un micro-bolomètre selon un second mode de réalisation de l’invention.
est une vue schématique en section d’un micro-bolomètre selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
est une vue schématique en section d’un micro-bolomètre selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.
est une vue schématique en section d’un micro-bolomètre selon un cinquième mode de réalisation de l’invention.
est une vue schématique en section d’un micro-bolomètre selon un sixième mode de réalisation de l’invention.

Claims (8)

  1. Micro-bolomètre d’imagerie infrarouge (10a-10f) intégrant une membrane (20) montée en suspension au-dessus d’un substrat (11) au moyen de bras de soutien (21) fixés sur des clous d’ancrage (14), le micro-bolomètre (10a-10i) comprenant :
    une couche de support (13) s’étendant au sein de la membrane (20) et des bras de soutien (21) ;
    - des électrodes (16) disposées sur la couche de support (13) et au contact avec les clous d’ancrage (14), chaque électrode (16) s’étendant au sein d’un bras de soutien (21) et présentant une extrémité présente au sein de la membrane (20) de sorte à assurer un contact électrique entre la membrane (20) et les clous d’ancrage (14) ; et
    - un matériau thermo-résistif (18) disposé au sein la membrane (20) en contact des extrémités des électrodes (16) ;
    caractérisé en ce que le micro-bolomètre (10a-10f) comprend également :
    - une couche supérieure de structuration des bras de soutien (15) disposée sur les électrodes (16) et au sein desdits bras de soutien (21) ; et
    - une couche d’encapsulation supérieure de la membrane (31) disposée sur le matériau thermo-résistif (18) ;
    la couche supérieure de structuration des bras de soutien (15) et la couche d’encapsulation supérieure de la membrane (31) étant de nature distinctes.
  2. Micro-bolomètre d’imagerie infrarouge (10a-10f) intégrant une membrane (20) montée en suspension au-dessus d’un substrat (11) au moyen de bras de soutien (21) fixés sur des clous d’ancrage (14), le micro-bolomètre (10a-10i) comprenant :
    - une couche de support (13) s’étendant au sein de la membrane (20) et des bras de soutien (21) ;
    - des électrodes (16) disposées sur la couche de support (13) et au contact avec les clous d’ancrage (14), chaque électrode (16) s’étendant au sein d’un bras de soutien (21) et présentant une extrémité présente au sein de la membrane (20) de sorte à assurer un contact électrique entre la membrane (20) et les clous d’ancrage (14) ; et
    - un matériau thermo-résistif (18) disposé au sein la membrane (20) en contact des extrémités des électrodes (16) ;
    caractérisé en ce que le micro-bolomètre (10a-10f) comprend également :
    - une couche supérieure de structuration des bras de soutien (15) disposée sur les électrodes (16) et au sein desdits bras de soutien (21) ;
    une couche d’encapsulation supérieure de la membrane (31, 33) disposée sur le matériau thermo-résistif (18) ; et
    - une couche d’encapsulation latérale de la membrane (19) disposée autour des bords latéraux du matériau thermo-résistif (18) ;
    la couche d’encapsulation des bras de soutien (15), la couche d’encapsulation supérieure de la membrane (31, 33) et la couche d’encapsulation latérale de la membrane (19) étant d’épaisseurs (e1-e3) distinctes.
  3. Micro-bolomètre d’imagerie infrarouge selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la couche d’encapsulation supérieure de la membrane (31) est réalisée en nitrure de bore, en alumine, en carbure de silicium ou en nitrure d’aluminium alors que la couche supérieure de structuration des bras de soutien (15) et la couche d’encapsulation latérale de la membrane (19) sont réalisées en silicium amorphe ou à base de silicium amorphe.
  4. Micro-bolomètre d’imagerie infrarouge selon la revendication 2, dans lequel la couche d’encapsulation supérieure de la membrane (33), la couche d’encapsulation latérale de la membrane (19) et la couche supérieure de structuration des bras de soutien (15) sont réalisées en silicium amorphe ou à base de silicium amorphe.
  5. Micro-bolomètre d’imagerie infrarouge selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la couche d’encapsulation latérale de la membrane (19) présente un ergot (50) faisant saillie par rapport à la couche d’encapsulation supérieure de la membrane (31, 33) d’au moins 10 nanomètres.
  6. Micro-bolomètre d’imagerie infrarouge selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le micro-bolomètre (10a-10f) comprend une couche d’arrêt (30) réalisée en nitrure de bore ou en nitrure d’aluminium interposée entre la couche supérieure de structuration des bras de soutien (15) et le matériau thermo-résistif (18).
  7. Micro-bolomètre d’imagerie infrarouge selon la revendication 6, dans lequel la couche d’arrêt (30) est complétée par une couche d’alumine et/ou une couche de carbure de silicium.
  8. Micro-bolomètre d’imagerie infrarouge selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le micro-bolomètre (10a-10f) comprend deux couches d’isolation électrique (34a-34b) réalisées en nitrure de bore ou en nitrure d’aluminium disposées directement au-dessus et au-dessus des électrodes (16), à l’exception des zones de contact entre le matériau thermo-résistif et les électrodes (16).
FR2107926A 2021-07-22 2021-07-22 Micro-bolometre d’imagerie infrarouge Active FR3125585B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2107926A FR3125585B1 (fr) 2021-07-22 2021-07-22 Micro-bolometre d’imagerie infrarouge

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2107926 2021-07-22
FR2107926A FR3125585B1 (fr) 2021-07-22 2021-07-22 Micro-bolometre d’imagerie infrarouge

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3125585A1 true FR3125585A1 (fr) 2023-01-27
FR3125585B1 FR3125585B1 (fr) 2023-08-04

Family

ID=78649365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2107926A Active FR3125585B1 (fr) 2021-07-22 2021-07-22 Micro-bolometre d’imagerie infrarouge

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3125585B1 (fr)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3182081A1 (fr) 2015-12-15 2017-06-21 Ulis Dispositif de detection a membranes bolometriques suspendues a fort rendement d'absorption et rapport signal sur bruit
WO2018122382A1 (fr) 2016-12-30 2018-07-05 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Detecteur de rayonnement electromagnetique et notamment de rayonnement infrarouge et procede pour sa realisation
WO2018167434A1 (fr) * 2017-03-15 2018-09-20 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Capteur de rayonnement muni d'une protection anti-eblouissement
WO2020084242A1 (fr) * 2018-10-24 2020-04-30 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Procédé de fabrication d'un microbolomètre a matériau thermistance a base d'oxyde de vanadium présentant des performances améliorées
EP3663733A1 (fr) * 2018-11-30 2020-06-10 Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives Detecteur thermique a membrane suspendue comportant une partie deformable de court-circuit thermique
FR3098904A1 (fr) 2019-07-16 2021-01-22 Lynred Micro-bolometre a faible capacite thermique et procede de fabrication associe
WO2022023664A1 (fr) * 2020-07-29 2022-02-03 Lynred Micro-bolometre d'imagerie infrarouge et procedes de realisation associes

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3182081A1 (fr) 2015-12-15 2017-06-21 Ulis Dispositif de detection a membranes bolometriques suspendues a fort rendement d'absorption et rapport signal sur bruit
WO2018122382A1 (fr) 2016-12-30 2018-07-05 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Detecteur de rayonnement electromagnetique et notamment de rayonnement infrarouge et procede pour sa realisation
WO2018167434A1 (fr) * 2017-03-15 2018-09-20 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Capteur de rayonnement muni d'une protection anti-eblouissement
WO2020084242A1 (fr) * 2018-10-24 2020-04-30 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Procédé de fabrication d'un microbolomètre a matériau thermistance a base d'oxyde de vanadium présentant des performances améliorées
EP3663733A1 (fr) * 2018-11-30 2020-06-10 Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives Detecteur thermique a membrane suspendue comportant une partie deformable de court-circuit thermique
FR3098904A1 (fr) 2019-07-16 2021-01-22 Lynred Micro-bolometre a faible capacite thermique et procede de fabrication associe
WO2022023664A1 (fr) * 2020-07-29 2022-02-03 Lynred Micro-bolometre d'imagerie infrarouge et procedes de realisation associes

Also Published As

Publication number Publication date
FR3125585B1 (fr) 2023-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1715315B1 (fr) Détecteur bolométrique, dispositif de détection d'ondes électromagnétiques submillimétriques et millimétriques mettant en oeuvre un tel détecteur
EP1653205B1 (fr) Détecteur bolométrique à isolation thermique par constriction
EP2246677B1 (fr) Détecteur bolométrique d'un rayonnement électromagnétique dans le domaine s'étendant de l'infrarouge au térahertz et dispositif de détection matriciel comportant de tels détecteurs
EP2602598B1 (fr) Détecteur bolométrique d'un rayonnement électromagnetique dans le domaine du térahertz et dispositif de détection matriciel comportant de tels détecteurs
EP0749007B1 (fr) Dispositif de détection bolométrique pour ondes millimétriques et submillimétriques et procédé de fabrication de ce dispositif
EP1880176B1 (fr) Detecteur thermique de rayonnements electromagnetiques et dispositif de detection infrarouge mettant en oeuvre de tels detecteurs
WO2010007266A1 (fr) Detecteur bolometrique d'ondes electromagnetiques
EP1721136B1 (fr) Procede de realisation d'un dispositif pour la detection thermique d'un rayonnement comportant un microbolometre actif et un microbolometre passif
EP1399722B1 (fr) Microbolometre et son procede de fabrication
EP1482289B1 (fr) Procédé de détection bolométrique pour ondes (sub-)millimétriques utilisant un bolomètre à antenne ayant une cavité
FR3017456A1 (fr) Detecteur bolometrique a structure mim incluant un element thermometre
CA2959650A1 (fr) Capteur de motifs thermiques a bolometres sous capsule(s)
EP2019301B1 (fr) Détecteur de rayonnement électromagnétique et procédé de fabrication d'un tel détecteur
FR2827707A1 (fr) Procede de realisation d'un detecteur bolometrique et detecteur realise selon ce procede
FR3098904A1 (fr) Micro-bolometre a faible capacite thermique et procede de fabrication associe
FR3125585A1 (fr) Micro-bolometre d’imagerie infrarouge
EP1692475B1 (fr) Dispositif de mesure d energie rayonnante ameliore a deux positions
EP3663733A1 (fr) Detecteur thermique a membrane suspendue comportant une partie deformable de court-circuit thermique
EP3803299B1 (fr) Systeme de detection a pixel sensible comportant un detecteur thermique et un dispositif de compensation
FR3113125A1 (fr) Procede de realisation d’un micro-bolometre d’imagerie infrarouge et micro-bolometre associe
FR3070487B1 (fr) Detecteur de rayonnement electromagnetique
FR3133447A1 (fr) Micro-bolometre d’imagerie infrarouge
EP3417492B1 (fr) Dispositif thermoélectrique
FR3066017B1 (fr) Dispositif pyroelectrique de detection infrarouge comportant un emetteur infrarouge de modulation

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4