FR3125876A1 - BLIND INFRARED IMAGING MICRO-BOLOMETER AND RELATED METHODS - Google Patents
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Abstract
Ce micro-bolomètre aveugle d’imagerie infrarouge (10b) comprend :– un substrat définissant un plan de substrat ; – une membrane (14), comportant au moins deux électrodes et un élément thermo-résistif, montée en suspension au-dessus dudit substrat, la membrane (14) s’étendant selon un plan de membrane parallèle audit plan de substrat ;– un écran d’occultation (19) disposé au-dessus de la membrane (14) de sorte à bloquer les rayonnements infrarouges incidents ; l’écran d’occultation (19) s’étendant selon un plan d’occultation parallèle au plan de substrat et au plan de membrane ; ledit écran d’occultation (19) étant monté en suspension au-dessus de la membrane (14) et du substrat au moyen d’une structure porteuse fixée sur le substrat ; la structure porteuse comportant au moins une paroi latérale ; et– au moins un évent de libération (32a) destiné à permettre le retrait d’au moins une couche sacrificielle mise en œuvre lors du procédé de fabrication dudit micro-bolomètre aveugle (10b). Ledit au moins un évent de libération (32a) est ménagé dans ladite au moins une paroi latérale de sorte à permettre un retrait d’au moins une couche sacrificielle selon une direction (Dr) parallèle aux plans de substrat, de membrane et d’occultation. Figure pour l’abrégé : Fig 2This infrared imaging blind micro-bolometer (10b) comprises:– a substrate defining a substrate plane; - a membrane (14), comprising at least two electrodes and a thermo-resistive element, mounted in suspension above said substrate, the membrane (14) extending along a membrane plane parallel to said substrate plane; - a screen screen (19) disposed above the membrane (14) so as to block incident infrared radiation; the blackout screen (19) extending along a blackout plane parallel to the substrate plane and the membrane plane; said blackout screen (19) being mounted in suspension above the membrane (14) and the substrate by means of a support structure fixed to the substrate; the support structure comprising at least one side wall; and– at least one release vent (32a) intended to allow the removal of at least one sacrificial layer implemented during the manufacturing process of said blind micro-bolometer (10b). Said at least one release vent (32a) is provided in said at least one side wall so as to allow removal of at least one sacrificial layer in a direction (Dr) parallel to the substrate, membrane and occultation planes . Figure for abstract: Fig 2
Description
Domaine de l’inventionField of invention
La présente invention a trait au domaine de la détection de rayonnements électromagnétiques et, plus précisément, à la compensation des erreurs de détection des détecteurs infrarouges utilisant des micro-bolomètres.The present invention relates to the field of the detection of electromagnetic radiation and, more specifically, to the compensation of detection errors of infrared detectors using micro-bolometers.
L’invention concerne, d’une part, un micro-bolomètre aveugle permettant par exemple de compenser l’effet d’auto-échauffement et, d’autre part, deux procédés de réalisation dudit micro-bolomètre aveugle.The invention relates, on the one hand, to a blind micro-bolometer making it possible, for example, to compensate for the effect of self-heating and, on the other hand, to two methods for producing said blind micro-bolometer.
Etat antérieur de la techniquePrior state of the art
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.In the field of detectors implemented for infrared imaging, it is known to use devices arranged in matrix form, capable of operating at room temperature, that is to say not requiring cooling to very low temperatures. temperatures, unlike detection devices called "quantum detectors" which require operation at very low temperatures.
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.These detectors traditionally use the variation of a physical quantity of an appropriate material or assembly of materials as a function of temperature, in the vicinity of 300K. In the particular case of micro-bolometric detectors, the most commonly used, this physical quantity is the electrical resistivity, but other quantities can be used, such as the dielectric constant, the polarization, the thermal expansion, the refractive index, 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.Such an uncooled detector generally combines:
– means for absorbing thermal radiation and converting it into heat;
– means of thermal insulation of the detector, so as to allow it to heat up under the action of thermal radiation;
– thermometry means which, in the context of a micro-bolometric detector, implement a resistive element whose resistance varies with temperature;
– and means for reading the electrical signals supplied by the thermometry means.
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. Les moyens d'absorption et les moyens de thermométrie sont alors associés pour former une membrane montée en suspension au-dessus du substrat au moyen de plots sur lesquels sont fixés les bras de soutien.Detectors intended for thermal or infrared imaging are conventionally made in the form of a matrix of elementary detectors, forming image points or pixels, in one or two dimensions. To ensure the thermal insulation of the detectors, they are suspended above a substrate via support arms. The absorption means and the thermometry means are then associated to form a membrane mounted in suspension above the substrate by means of studs on which the support arms are fixed.
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 ».The substrate usually comprises means for sequential addressing of the elementary detectors and means for electrical excitation and pre-processing of the electrical signals generated from these elementary detectors. This substrate and the integrated means are commonly designated by the term “read circuit”.
Dans le cas de détecteurs infrarouges utilisant des micro-bolomètres, les moyens de pré-traitement peuvent intégrer des micro-bolomètres dédiés à la compensation d’effets indésirables dégradant la qualité des signaux mesurés.In the case of infrared detectors using micro-bolometers, the pre-processing means can integrate micro-bolometers dedicated to the compensation of undesirable effects degrading the quality of the signals measured.
Par exemple, la température du substrat influe sur les mesures fournies par la membrane car l’isolation thermique des bras de soutien n’est jamais parfaite. Pour compenser l’influence de la température du substrat sur les signaux issus des micro-bolomètres de détection, il est connu d’utiliser des micro-bolomètres thermalisés. Il s’agit de micro-bolomètres réalisés avec une membrane présentant les mêmes propriétés thermiques et électriques que la membrane des micro-bolomètres de détection. Contrairement aux micro-bolomètres de détection, cette membrane est connectée thermiquement avec le substrat.For example, the temperature of the substrate influences the measurements provided by the membrane because the thermal insulation of the support arms is never perfect. To compensate for the influence of the substrate temperature on the signals from the detection micro-bolometers, it is known to use thermalized micro-bolometers. These are micro-bolometers made with a membrane having the same thermal and electrical properties as the membrane of detection micro-bolometers. Unlike detection micro-bolometers, this membrane is thermally connected with the substrate.
La solution la plus simple pour connecter thermiquement la membrane avec le substrat consiste à conserver la couche sacrificielle, classiquement utilisée pour réaliser la membrane en suspension. En outre, pour que la membrane des micro-bolomètres thermalisés subisse uniquement l’influence de l’évolution de la température du substrat, lesdits micro-bolomètres thermalisés peuvent être positionnés en dehors d’une fenêtre optique. En variante, un écran d’occultation peut être placé au-dessus de la membrane de sorte à bloquer les rayonnements infrarouges.The simplest solution for thermally connecting the membrane with the substrate consists in keeping the sacrificial layer, conventionally used to produce the membrane in suspension. In addition, so that the membrane of the thermalized micro-bolometers only undergoes the influence of the evolution of the temperature of the substrate, said thermalized micro-bolometers can be positioned outside an optical window. Alternatively, an occultation screen can be placed above the membrane so as to block infrared radiation.
L’invention concerne plus spécifiquement les micro-bolomètres aveugles qui permettent, en association avec les micro-bolomètres de détection, la mesure différentielle d’une variation de température au moyen d’un matériau thermométrique présent à la fois dans les micro-bolomètres de détection et les micro-bolomètres aveugles. La variation de température détectée par le matériau thermométrique est issue de plusieurs facteurs : le flux utile à détecter, l’auto-échauffement inhérent au mode de lecture, et les flux parasites. Dans le but d’améliorer la précision de mesure, l’écrantage des micro-bolomètres aveugles vise à compenser de manière efficace toute autre source de variation de température autre que celle issue du flux utile à détecter, entre les micro-bolomètres de détection et ceux de compensation. Selon cette approche, ces deux types de micro-bolomètres présentent préférentiellement les mêmes propriétés thermorésistives de sorte à garantir la précision de la mesure.The invention relates more specifically to blind micro-bolometers which allow, in association with detection micro-bolometers, the differential measurement of a temperature variation by means of a thermometric material present both in the detection micro-bolometers detection and blind micro-bolometers. The temperature variation detected by the thermometric material is the result of several factors: the useful flux to be detected, the self-heating inherent in the reading mode, and parasitic fluxes. In order to improve measurement accuracy, the screening of blind micro-bolometers aims to effectively compensate for any other source of temperature variation other than that resulting from the useful flux to be detected, between the detection micro-bolometers and compensation ones. According to this approach, these two types of micro-bolometers preferentially have the same thermo-resistive properties so as to guarantee the precision of the measurement.
Ces micro-bolomètres aveugles intègrent classiquement une membrane présentant les mêmes propriétés thermiques et électriques que la membrane des micro-bolomètres de détection. Ils intègrent en outre un écran d’occultation placé au-dessus de la membrane de sorte à bloquer les rayonnements infrarouges.These blind micro-bolometers conventionally incorporate a membrane having the same thermal and electrical properties as the membrane of detection micro-bolometers. They also incorporate an occultation screen placed above the membrane so as to block infrared radiation.
Au sens de l’invention, l’expression « micro-bolomètres aveugles » vise uniquement les micro-bolomètres isolés du substrat par les bras de soutien. Ainsi, cette expression n’englobe pas les micro-bolomètres thermalisés bien que ces derniers puissent être recouverts d’un écran d’occultation. Cette distinction entre les deux types de compensation provient de la littérature anglo-saxonne dans laquelle les micro-bolomètres aveugles sont appelés «blind microbolometers» ou« blind infrared detectors» et les micro-bolomètres thermalisés sont appelés «shunted microbolometers» ou «shunted infrared detectors».Within the meaning of the invention, the expression “blind micro-bolometers” refers only to the micro-bolometers isolated from the substrate by the support arms. Thus, this expression does not encompass thermalized micro-bolometers although the latter may be covered with an occultation screen. This distinction between the two types of compensation comes from the Anglo-Saxon literature in which blind microbolometers are called " blind microbolometers " or "blind infrared detectors " and thermalized micro-bolometers are called " shunted microbolometers " or " shunted infrared detectors ”.
Dans le cas des micro-bolomètres aveugles, la formation de l’écran d’occultation sur la membrane complexifie grandement le retrait des couches sacrificielles utilisées pour former la membrane en suspension et pour former l’écran d’occultation sur celle-ci. En effet, l’écran d’occultation doit être monté en suspension sur la membrane. Pour ce faire, il est connu d’utiliser une seconde couche sacrificielle déposée sur la membrane et sur le substrat autour de la membrane. Des ouvertures sont réalisées dans cette seconde couche sacrificielle autour de la membrane pour déposer une structure porteuse avant de former l’écran d’occultation sur cette structure porteuse.In the case of blind micro-bolometers, the formation of the occultation screen on the membrane greatly complicates the removal of the sacrificial layers used to form the membrane in suspension and to form the occultation screen on it. Indeed, the occultation screen must be mounted in suspension on the membrane. To do this, it is known to use a second sacrificial layer deposited on the membrane and on the substrate around the membrane. Openings are made in this second sacrificial layer around the membrane to deposit a supporting structure before forming the occultation screen on this supporting structure.
Pour éliminer la seconde couche sacrificielle, et potentiellement la première couche sacrificielle en même temps, il est nécessaire de réaliser des évents de libération dans l’écran d’occultation ou la structure porteuse. Un procédé de libération est ensuite mis en œuvre au moyen d’un retrait des couches sacrificielles à travers les évents de libération réalisés. Classiquement, le procédé de libération met en œuvre une gravure par plasma oxygéné pour retirer des couches sacrificielles réalisées en polyimide.To eliminate the second sacrificial layer, and potentially the first sacrificial layer at the same time, it is necessary to make release vents in the occultation screen or the supporting structure. A release process is then implemented by means of a removal of the sacrificial layers through the release vents made. Conventionally, the release process implements etching by oxygenated plasma to remove sacrificial layers made of polyimide.
Pour obtenir un retrait rapide et efficace des couches sacrificielles, les évents de libération sont classiquement réalisés dans l’écran d’occultation, tel que décrit dans le document JP 2011/232157.To obtain rapid and effective removal of the sacrificial layers, the release vents are conventionally made in the occultation screen, as described in document JP 2011/232157.
En réalisant les évents au sein de l’écran d’occultation, les flux de gaz réactifs et produits de réaction pénètrent et sortent de la cavité formée par l’écran d’occultation et la structure porteuse perpendiculairement au plan de l’écran d’occultation. Ce plan étant parallèle aux plans dans lesquels s’inscrivent respectivement la membrane et le substrat, la direction de libération, c’est-à-dire le sens des gaz réactifs et des produits de réaction utilisés lors du procédé de libération pour traverser une paroi de la structure porteuse, est donc perpendiculaire aux plans de substrat, de membrane et d’occultation.By making the vents within the occultation screen, the flows of reactive gases and reaction products enter and leave the cavity formed by the occultation screen and the supporting structure perpendicular to the plane of the screen. concealment. This plane being parallel to the planes in which the membrane and the substrate are respectively inscribed, the direction of release, that is to say the direction of the reactive gases and the reaction products used during the release process to cross a wall of the supporting structure, is therefore perpendicular to the substrate, membrane and occultation planes.
Plus généralement, dans tous les procédés de libération existants, la direction de libération est toujours perpendiculaire au plan de la membrane. Par exemple, pour former des cavités hermétiques de façon monolithique autour d’un micro-bolomètre de détection, il est connu du document US 8,525,323 de réaliser un évent de libération dans la partie supérieure du boitier d’encapsulation et de former un bouchon pour refermer l’évent de libération après le retrait des couches sacrificielles.More generally, in all existing release methods, the direction of release is always perpendicular to the plane of the membrane. For example, to form hermetic cavities monolithically around a detection micro-bolometer, it is known from document US 8,525,323 to make a release vent in the upper part of the encapsulation case and to form a plug to close the release vent after the sacrificial layers are removed.
La réalisation des évents de libération dans l’écran d’occultation pose cependant un problème technique. En effet, une partie des rayonnements infrarouges peut passer à travers ces évents de libération et entrainer un échauffement indésiré de la membrane. Il s’ensuit que l’aveuglement du micro-bolomètre n’est pas parfait, et la compensation n’est pas toujours efficace, dégradant ainsi l’image globale issue du capteur infrarouge.The realization of the release vents in the concealment screen, however, poses a technical problem. Indeed, part of the infrared radiation can pass through these release vents and cause unwanted heating of the membrane. It follows that the blinding of the micro-bolometer is not perfect, and the compensation is not always effective, thus degrading the overall image from the infrared sensor.
Pour résoudre ce problème technique, une solution consisterait à former les évents de libération dans une zone de l’écran d’occultation qui n’est pas en regard de la membrane et à utiliser un bouchon pour refermer les évents de libération après le retrait des couches sacrificielles, comme pour former des cavités hermétiques de façon monolithique tel que décrit dans le document US 8,525,323. Cependant, les bouchons utilisés pour obturer une telle cavité d’un micro-bolomètre de détection sont classiquement transparents aux rayonnements infrarouges. Ainsi, l’utilisation d’un bouchon similaire à celui utilisé pour obturer une cavité d’un micro-bolomètre de détection ne règle pas la problématique de la dégradation des propriétés d’aveuglement optique due à la présence des évents de libération.To solve this technical problem, one solution would consist in forming the release vents in an area of the blackout screen which is not facing the membrane and in using a plug to close the release vents after the removal of the sacrificial layers, such as to form sealed cavities monolithically as described in US 8,525,323. However, the plugs used to seal such a cavity of a detection micro-bolometer are conventionally transparent to infrared radiation. Thus, the use of a plug similar to that used to seal a cavity of a detection micro-bolometer does not solve the problem of the degradation of optical blinding properties due to the presence of release vents.
Le document EP 3 243 052 propose de résoudre ce problème technique au moyen d’une structure porteuse en forme de marches d’escalier, c’est à dire avec au moins une marche intermédiaire entre le plan du substrat et le plan de l’écran d’occultation. Ainsi, la structure porteuse présente un plan de marche parallèle aux plans du substrat, de la membrane et de l’écran d’occultation. Les évents de libération sont ménagés sur le plan de marche de sorte que la direction de libération est toujours perpendiculaire aux plans de substrat, de membrane et d’occultation.Document EP 3 243 052 proposes to solve this technical problem by means of a support structure in the form of stair steps, that is to say with at least one intermediate step between the plane of the substrate and the plane of the screen. concealment. Thus, the supporting structure has a running plane parallel to the planes of the substrate, the membrane and the blackout screen. Release vents are made on the tread plane so that the release direction is always perpendicular to the substrate, membrane and blackout planes.
Cette solution consistant à déporter les évents de libération sur une surface horizontale d’une marche intermédiaire d’une structure en escalier permet effectivement de limiter la dégradation des propriétés otiques de l’écran d’occultation par la présence des évents de libération car ces derniers peuvent être ménagés au même niveau ou en dessous du plan de la membrane, limitant ainsi la propagation des rayonnements parasites susceptibles de passer à travers les évents de libération pour atteindre la membrane.This solution consisting of offsetting the release vents on a horizontal surface of an intermediate step of a staircase structure effectively makes it possible to limit the degradation of the optical properties of the occultation screen by the presence of the release vents because the latter can be provided at the same level or below the plane of the membrane, thus limiting the propagation of stray radiation likely to pass through the release vents to reach the membrane.
Cependant, cette solution est techniquement complexe à réaliser car la formation d’une structure porteuse en marche d’escalier nécessite au moins deux niveaux de couches sacrificielles, et la réalisation des évents de libération nécessite une étape de gravure supplémentaire.However, this solution is technically complex to achieve because the formation of a stair-step load-bearing structure requires at least two levels of sacrificial layers, and the realization of the release vents requires an additional etching step.
En outre, pour limiter efficacement la propagation des rayonnements parasites pouvant passer à travers les évents de libération pour atteindre la membrane, il est nécessaire de limiter la section des évents de libération, même en utilisant des évents déportés sur une marche intermédiaire d’une structure porteuse en marche d’escalier. Par exemple, il a été déterminé numériquement que, pour un seul évent de libération de section carrée situé au-dessus d’une membrane bolométrique au pas de 12micromètres, la limite de longueur de chaque côté de l’évent est de 1.6 micromètre pour obtenir des rayonnements parasites acceptables. La section de l’évent de libération de cette simulation est donc 2.56 µm².In addition, to effectively limit the propagation of parasitic radiation that can pass through the release vents to reach the membrane, it is necessary to limit the section of the release vents, even by using offset vents on an intermediate step of a structure. carrier on the stairs. For example, it has been determined numerically that, for a single square-section release vent located above a bolometric membrane with a pitch of 12 micrometers, the length limit on each side of the vent is 1.6 micrometers to obtain acceptable stray radiation. The section of the release vent of this simulation is therefore 2.56 µm².
Avec ces dimensions limites des évents de libération, la vitesse de libération, c’est-à-dire la durée nécessaire pour retirer tout le volume de couches sacrificielles à travers les évents, est particulièrement longue. Par exemple, la vitesse de libération d’une membrane à travers les évents peut être de l’ordre d’une heure, tandis que les membranes des micro-bolomètres de détection, c’est-à-dire les membranes non recouvertes par les écrans d’occultation, peuvent être libérées en 15 minutes.With these limiting dimensions of the release vents, the release rate, i.e. the time required to remove the entire volume of sacrificial layers through the vents, is particularly long. For example, the release rate of a membrane through the vents can be of the order of one hour, while the membranes of the detection micro-bolometers, i.e. the membranes not covered by the blackout screens, can be released in 15 minutes.
Cette différence dans les durées de libération des membranes peut entrainer une sur-gravure des membranes des micro-bolomètres de détection par rapport aux membranes des micro-bolomètres de compensation. Bien que les membranes des micro-bolomètres de compensation et des micro-bolomètres de détection soient préférentiellement réalisées simultanément pour présenter les mêmes propriétés thermiques et électriques, cette sur-gravure des membranes des micro-bolomètres de détection peut conduire à des écarts entre les propriétés thermiques et électriques des micro-bolomètres de détection et des micro-bolomètres de compensation. Ainsi, cette sur-gravure peut dégrader la précision de la compensation réalisée par les micro-bolomètres de compensation.This difference in the release times of the membranes can lead to an over-etching of the membranes of the detection micro-bolometers compared to the membranes of the compensation micro-bolometers. Although the membranes of the compensation micro-bolometers and of the detection micro-bolometers are preferentially produced simultaneously to present the same thermal and electrical properties, this over-etching of the membranes of the detection micro-bolometers can lead to differences between the properties thermal and electrical detection micro-bolometers and compensation micro-bolometers. Thus, this over-etching can degrade the accuracy of the compensation performed by the compensation micro-bolometers.
Le problème technique que l’invention entend résoudre consiste donc à obtenir un micro-bolomètre aveugle d’imagerie infrarouge comportant des évents de libération limitant les rayonnements parasites et permettant de mettre en œuvre une vitesse de libération acceptable et proche de celle des membranes des micro-bolomètres de détection.The technical problem which the invention intends to solve therefore consists in obtaining a blind infrared imaging micro-bolometer comprising release vents limiting parasitic radiation and making it possible to implement an acceptable release rate close to that of the membranes of micro - detection bolometers.
Pour répondre à ce problème technique, l’invention propose de former au moins un évent de libérations dans au moins une paroi latérale d’une structure porteuse.To respond to this technical problem, the invention proposes to form at least one release vent in at least one side wall of a supporting structure.
L’invention propose ainsi de réaliser le retrait d’au moins une couche sacrificielle selon une direction parallèle aux plans de substrat, de membrane et d’occultation contrairement à l’état de la technique, qui propose un retrait selon une direction perpendiculaire à ces plans. En effet, l’invention est issue d’une observation selon laquelle les propriétés isotropes des composés de gravure utilisés dans le procédé de libération, tels que l’acide fluorhydrique ou le plasma oxygéné, permettent d’obtenir un retrait efficace des couches sacrificielles, par exemple réalisées en oxyde de silicium ou en polyimide, même en utilisant des évents de libération ménagés dans au moins une paroi latérale de la structure porteuse.The invention thus proposes to carry out the removal of at least one sacrificial layer in a direction parallel to the planes of the substrate, of the membrane and of occultation, contrary to the state of the art, which proposes a removal in a direction perpendicular to these planes. Indeed, the invention stems from an observation according to which the isotropic properties of the etching compounds used in the release process, such as hydrofluoric acid or oxygenated plasma, make it possible to obtain effective removal of the sacrificial layers, for example made of silicon oxide or polyimide, even using release vents made in at least one side wall of the support structure.
En outre, le positionnement d’au moins un évent de libérations dans au moins une paroi latérale d’une structure porteuse permet de limiter grandement les rayonnements parasites si bien que la section des évents peut être augmentée pour améliorer la vitesse de libération.In addition, the positioning of at least one release vent in at least one side wall of a support structure makes it possible to greatly limit parasitic radiation so that the section of the vents can be increased to improve the rate of release.
Jusqu’alors, les évents de libération n’étaient pas placés au sein d’une paroi latérale car les micro-bolomètres de compensation sont classiquement disposés en pied de chaque colonne ou en bout de chaque ligne d’une matrice de pixels.Until then, the release vents were not placed within a side wall because the compensation micro-bolometers are conventionally placed at the bottom of each column or at the end of each row of a matrix of pixels.
Cet environnement de positionnement des micro-bolomètres de compensation est contraint par l’espace entre deux micro-bolomètres de compensation qui doit correspondre à l’espacement entre les micro-bolomètres de détection, espace qu’il est recherché de minimiser pour augmenter la surface de détection.This environment for positioning the compensation micro-bolometers is constrained by the space between two compensation micro-bolometers which must correspond to the spacing between the detection micro-bolometers, space which it is desired to minimize in order to increase the surface of detection.
En outre, il est également recherché de limiter la distance entre les micro-bolomètres de détection et le micro-bolomètre de compensation associé pour limiter l’influence des variations de la température du substrat entre les valeurs obtenues du micro-bolomètre de détection et du micro-bolomètre de compensation.In addition, it is also sought to limit the distance between the detection micro-bolometers and the associated compensation micro-bolometer to limit the influence of variations in the temperature of the substrate between the values obtained from the detection micro-bolometer and from the compensation micro-bolometer.
De plus, il est également recherché de limiter la taille totale d’un capteur infrarouge en limitant l’empreinte totale des microbolomètres de détection et de compensation sur le substrat.In addition, it is also sought to limit the total size of an infrared sensor by limiting the total footprint of the detection and compensation microbolometers on the substrate.
Avec toutes ces contraintes, l’environnement de positionnement des micro-bolomètres de compensation est souvent réduit si bien que la structure porteuse d’un micro-bolomètre de compensation se retrouve particulièrement proche d’un micro-bolomètre de détection et/ou d’une structure porteuse d’un autre micro-bolomètre de compensation.With all these constraints, the positioning environment of compensation micro-bolometers is often reduced so that the supporting structure of a compensation micro-bolometer is found particularly close to a detection micro-bolometer and/or a structure carrying another compensation micro-bolometer.
L’encombrement réduit de ce positionnement dissuade un homme du métier d’utiliser des gaz réactifs et des produits de réaction devant circuler dans ce faible espacement avant d’obtenir le retrait d’au moins une couche sacrificielle. En effet, un homme du métier aurait pensé que la circulation des gaz réactifs et des produits de réaction dans cet espace restreint serait complexe et nécessiterait une durée de libération importante pour s’assurer que le fluide de gravure parvienne à supprimer les couches sacrificielles.The reduced size of this positioning deters a person skilled in the art from using reactive gases and reaction products that have to circulate in this small spacing before obtaining the removal of at least one sacrificial layer. Indeed, a person skilled in the art would have thought that the circulation of the reactive gases and the reaction products in this restricted space would be complex and would require a significant release time to ensure that the etching fluid manages to remove the sacrificial layers.
Contre toute attente, il a été observé qu’un fluide de gravure pouvait circuler sans encombre dans cet environnement réduit, notamment l’acide fluorhydrique destiné à retirer une ou plusieurs couches sacrificielles en oxyde de silicium.Against all expectations, it was observed that an etching fluid could circulate without hindrance in this reduced environment, in particular hydrofluoric acid intended to remove one or more sacrificial layers of silicon oxide.
Ainsi, selon un premier aspect, l’invention concerne un micro-bolomètre aveugle d’imagerie infrarouge comportant :
– un substrat définissant un plan de substrat ;
– une membrane, comportant au moins deux électrodes et un élément thermo-résistif, montée en suspension au-dessus du substrat, ladite membrane s’étendant selon un plan de membrane parallèle audit plan de substrat ;
– un écran d’occultation disposé au-dessus de la membrane de sorte à bloquer les rayonnements infrarouges incidents ; ledit écran d’occultation s’étendant selon un plan d’occultation parallèle au plan de substrat et au plan de membrane ; ledit écran d’occultation étant monté en suspension au-dessus de la membrane et du substrat au moyen d’une structure porteuse fixée sur le substrat, la structure porteuse comportant au moins une paroi latérale ; et
– au moins un évent de libération destiné à permettre le retrait d’au moins une couche sacrificielle utilisée lors du procédé de fabrication du micro-bolomètre aveugle.Thus, according to a first aspect, the invention relates to a blind infrared imaging micro-bolometer comprising:
– a substrate defining a substrate plane;
- A membrane, comprising at least two electrodes and a thermo-resistive element, mounted in suspension above the substrate, said membrane extending along a membrane plane parallel to said substrate plane;
– an occultation screen placed above the membrane so as to block incident infrared radiation; said occultation screen extending along an occultation plane parallel to the plane of the substrate and to the plane of the membrane; said screening screen being mounted in suspension above the membrane and the substrate by means of a support structure fixed to the substrate, the support structure comprising at least one side wall; And
– at least one release vent intended to allow the removal of at least one sacrificial layer used during the manufacturing process of the blind micro-bolometer.
L’invention se caractérise en ce que ledit au moins un évent de libération est ménagé dans ladite au moins une paroi latérale de sorte à permettre un retrait d’au moins une couche sacrificielle selon une direction parallèle aux plans de substrat, de membrane et d’occultation.The invention is characterized in that said at least one release vent is made in said at least one side wall so as to allow removal of at least one sacrificial layer in a direction parallel to the planes of substrate, membrane and concealment.
En d’autres termes, contrairement à l’état de la technique dans lequel les évents de libération sont réalisés perpendiculairement aux plans du substrat, de la membrane et d’occultation, l’invention propose donc la réalisation d’au moins un évent de libération dans une direction parallèle à ces plans.In other words, contrary to the state of the art in which the release vents are made perpendicular to the planes of the substrate, of the membrane and of the screening, the invention therefore proposes the production of at least one release vent. release in a direction parallel to these planes.
Un ou plusieurs évents de libération peuvent être utilisé pour chaque micro-bolomètre aveugle. De préférence, la structure porteuse de chaque micro-bolomètre aveugle d’imagerie infrarouge comporte au moins deux évents de libération. Par exemple, la structure porteuse de chaque micro-bolomètre aveugle comporte quatre évents de libération. Ces quatre évents n’étant plus exposés directement au rayonnement, il est désormais possible de leur conférer une section totale supérieure à 3 µm², c’est-à-dire supérieure à la limite de 2.56 µm² déterminée numériquement, sans pour autant franchir la limite de propagation des flux infra-rouge parasites.One or more release vents can be used for each blind micro-bolometer. Preferably, the support structure of each infrared imaging blind micro-bolometer comprises at least two release vents. For example, the support structure of each blind micro-bolometer has four release vents. Since these four vents are no longer directly exposed to radiation, it is now possible to give them a total section greater than 3 µm², i.e. greater than the limit of 2.56 µm² determined numerically, without however crossing the limit. propagation of parasitic infrared fluxes.
La durée de libération des membranes écrantées s’en trouve très significativement réduite, limitant ainsi le risque de sur-gravure des membranes des micro-bolomètres de compensation par rapport aux membranes des micro-bolomètres de détection. Ainsi, l’invention limite les écarts entre les propriétés thermiques et électriques des micro-bolomètres de détection et des micro-bolomètres aveugles de compensation, et améliore la précision de la compensation réalisée par les micro-bolomètres de compensation.The duration of release of the screened membranes is very significantly reduced, thus limiting the risk of over-etching of the membranes of the compensation micro-bolometers compared to the membranes of the detection micro-bolometers. Thus, the invention limits the differences between the thermal and electrical properties of the detection micro-bolometers and the blind compensation micro-bolometers, and improves the precision of the compensation carried out by the compensation micro-bolometers.
Typiquement, avec l’invention, la vitesse de libération peut être limitée à une durée comprise entre 15 et 20 minutes, à comparer avec une durée d’environ une heure typiquement requise par l’état de la technique.Typically, with the invention, the release rate can be limited to a duration of between 15 and 20 minutes, to be compared with a duration of approximately one hour typically required by the state of the art.
Par ailleurs, la forme de la structure porteuse peut varier sans changer l’invention. La structure porteuse peut être formée d’une seule paroi latérale continue, par exemple faisant le tour du micro-bolomètre, ou de plusieurs parois latérales distinctes. Typiquement, l’écran d’occultation et la ou les parois latérales constituent un ensemble monobloc. En variante, les parois latérales peuvent être réalisées distinctement de l’écran d’occultation.Furthermore, the shape of the supporting structure may vary without changing the invention. The support structure can be formed of a single continuous side wall, for example going around the micro-bolometer, or of several separate side walls. Typically, the blackout screen and the side wall(s) constitute a one-piece assembly. Alternatively, the side walls can be made separately from the blackout screen.
Par exemple, la structure porteuse et l’écran d’occultation peuvent être réalisés respectivement en silicium et en matériau à base de titane lorsque les couches sacrificielles sont réalisées en oxyde de silicium. Selon un autre exemple, en utilisant des couches sacrificielles en polyimide, la structure porteuse et l’écran d’occultation peuvent être réalisés respectivement en oxyde de silicium et en matériau à base de titane ou en nitrure de silicium et de titane. En variante, tout autre matériau compatible avec les procédés de libération, et permettant une opacité suffisante pourrait être employé.For example, the supporting structure and the occultation screen can be made respectively of silicon and of a titanium-based material when the sacrificial layers are made of silicon oxide. According to another example, by using sacrificial polyimide layers, the support structure and the occultation screen can be made respectively of silicon oxide and of a titanium-based material or of silicon and titanium nitride. As a variant, any other material compatible with the release processes, and allowing sufficient opacity could be used.
En outre, l’écran d’occultation peut s’étendre au-dessus de plusieurs membranes de sorte à former un ensemble de micro-bolomètres aveugles d’imagerie infrarouge présentant un écran d’occultation commun et soutenu par des parois latérales communes. Par exemple, deux parois latérales peuvent s’étendre de part et d’autre de plusieurs membranes juxtaposées de sorte à soutenir un écran d’occultation commun à plusieurs micro-bolomètres aveugles d’imagerie infrarouge.In addition, the occultation screen can extend over several membranes so as to form an array of blind infrared imaging micro-bolometers having a common occultation screen and supported by common side walls. For example, two side walls can extend on either side of several juxtaposed membranes so as to support an occultation screen common to several blind infrared imaging micro-bolometers.
Dans ce mode de réalisation, la structure porteuse comporte au moins deux pieds s’étendant de part et d’autre de la membrane depuis l’écran d’occultation jusqu’au substrat, les parois latérales étant constituées desdits au moins deux pieds.In this embodiment, the supporting structure comprises at least two feet extending on either side of the membrane from the blackout screen to the substrate, the side walls being made up of said at least two feet.
Pour obtenir ce mode de réalisation, selon un second aspect, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un micro-bolomètre aveugle d’imagerie infrarouge comprenant les étapes suivantes :
– réalisation de la membrane sur une première couche sacrificielle déposée sur le substrat ;
– dépôt d’une seconde couche sacrificielle sur la membrane et sur la première couche sacrificielle ;
– réalisation d’ouvertures discontinues de part et d’autre de la membrane au sein desdites première et seconde couches sacrificielles jusqu’à atteindre le substrat ;
– dépôt d’au moins une couche d’aveuglement sur ladite seconde couche sacrificielle et dans lesdites ouvertures de sorte à former l’écran d’occultation et les pieds ;
– suppression de ladite au moins une couche d’aveuglement en dehors dudit écran d’occultation et desdits pieds ; et
– retrait desdites première et seconde couches sacrificielles au moyen d’un fluide de gravure ; ledit fluide de gravure commençant par supprimer lesdites couches sacrificielles présentes au niveau des discontinuités desdites ouvertures de sorte à constituer les évents de libération, permettant ensuite d’extraire lesdites couches sacrificielles dans leur intégralité à travers les évents de libération ainsi formés.To obtain this embodiment, according to a second aspect, the invention relates to a method for manufacturing an infrared imaging blind micro-bolometer comprising the following steps:
– realization of the membrane on a first sacrificial layer deposited on the substrate;
– deposition of a second sacrificial layer on the membrane and on the first sacrificial layer;
– production of discontinuous openings on either side of the membrane within said first and second sacrificial layers until reaching the substrate;
- depositing at least one blinding layer on said second sacrificial layer and in said openings so as to form the blackout screen and the feet;
– Removal of said at least one blinding layer outside of said blackout screen and of said feet; And
- removal of said first and second sacrificial layers by means of an etching fluid; said etching fluid beginning by removing said sacrificial layers present at the level of the discontinuities of said openings so as to constitute the release vents, then making it possible to extract said sacrificial layers in their entirety through the release vents thus formed.
Dans ce mode de réalisation, la structure porteuse est constituée de deux pieds permettant de supporter l’écran d’occultation et de le fixer sur le substrat. En outre, tel que décrit dans le procédé de fabrication ci-dessus, la structure porteuse et l’écran d’occultation sont réalisés lors d’une même étape de dépôt. De plus, l’étape de réalisation des ouvertures dans les couches sacrificielles permet concomitamment de former l’emplacement des évents de libération, car la discontinuité des ouvertures crée un volume qui n’est pas rempli par la couche d’aveuglement destinée à constituer l’écran d’occultation. Par exemple, la couche d’aveuglement peut être constituée d’une couche métallique, structurée par une étape de photolithographie et une étape de gravure, permettant d’absorber et/ou de réfléchir les rayonnements infrarouges. Ainsi, lors de l’étape de retrait des couches sacrificielles, ce volume formera les évents de libération par suppression des couches sacrificielles restant dans ce volume.In this embodiment, the supporting structure is made up of two feet making it possible to support the blackout screen and to fix it to the substrate. In addition, as described in the manufacturing process above, the supporting structure and the screening screen are made during the same deposition step. In addition, the step of producing the openings in the sacrificial layers makes it possible concomitantly to form the location of the release vents, since the discontinuity of the openings creates a volume which is not filled by the blinding layer intended to constitute the blackout screen. For example, the blinding layer may consist of a metal layer, structured by a photolithography step and an etching step, making it possible to absorb and/or reflect infrared radiation. Thus, during the step of removing the sacrificial layers, this volume will form the release vents by removing the sacrificial layers remaining in this volume.
Il s’ensuit que le procédé de réalisation est simplifié, car il n’est plus nécessaire d’utiliser une étape spécifique pour former les évents de libération préalablement à l’étape de retrait des couches sacrificielles.It follows that the production method is simplified, since it is no longer necessary to use a specific step to form the release vents prior to the step of removing the sacrificial layers.
Selon un autre mode de réalisation, la structure porteuse comporte :
– un ensemble de plots juxtaposés sur le substrat de part de d’autre de la membrane ;
– au moins deux pieds s’étendant de part et d’autre de la membrane depuis l’écran d’occultation jusqu’auxdits plots ;
– au moins deux parois latérales supérieures constituées desdits au moins deux pieds ;
– et au moins deux parois latérales inférieures constituées desdits plots ;
ledit au moins un évent de libération étant ménagé dans au moins une paroi latérale inférieure par l’espacement entre lesdits plots.According to another embodiment, the support structure comprises:
– a set of studs juxtaposed on the substrate on either side of the membrane;
– at least two feet extending on either side of the membrane from the screening screen to said studs;
- At least two upper side walls consisting of said at least two feet;
- And at least two lower side walls consisting of said studs;
said at least one release vent being formed in at least one lower side wall by the spacing between said studs.
Dans ce mode de réalisation, les plots présentent préférentiellement une hauteur inférieure à une hauteur de la membrane par rapport au substrat.In this embodiment, the pads preferably have a height less than a height of the membrane relative to the substrate.
Pour obtenir ce mode de réalisation, selon un troisième aspect, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un micro-bolomètre aveugle d’imagerie infrarouge comprenant les étapes suivantes :
– dépôt d’une couche de support sur un substrat ;
– gravure de la couche de support de sorte à former des plots avec des espaces ménagés entre les plots ;
– dépôt d’une première couche sacrificielle sur le substrat et sur les plots ;
– réalisation de la membrane sur la première couche sacrificielle ;
– dépôt d’une seconde couche sacrificielle sur la membrane et sur la première couche sacrificielle ;
– réalisation d’ouvertures de part et d’autre de la membrane au sein desdites première et seconde couches sacrificielles jusqu’à atteindre lesdits plots ;
– dépôt d’au moins une couche d’aveuglement sur ladite seconde couche sacrificielle et dans lesdites ouvertures supérieures de sorte à former l’écran d’occultation et les pieds ;
– suppression de ladite au moins une couche d’aveuglement en dehors de l’écran d’occultation et des pieds ; et
– retrait desdites première et seconde couches sacrificielles au moyen d’un fluide de gravure ; ledit fluide de gravure commençant par supprimer ladite première couche sacrificielle présente au niveau de la discontinuité entre les plots de sorte à former lesdits évents de libération, permettant ensuite d’extraire lesdites couches sacrificielles dans leur intégralité.To obtain this embodiment, according to a third aspect, the invention relates to a method for manufacturing an infrared imaging blind micro-bolometer comprising the following steps:
– deposition of a support layer on a substrate;
– etching of the support layer so as to form studs with spaces provided between the studs;
– deposition of a first sacrificial layer on the substrate and on the pads;
– realization of the membrane on the first sacrificial layer;
– deposition of a second sacrificial layer on the membrane and on the first sacrificial layer;
– production of openings on either side of the membrane within said first and second sacrificial layers until reaching said studs;
- depositing at least one blinding layer on said second sacrificial layer and in said upper openings so as to form the blackout screen and the feet;
– removal of said at least one layer of blinding outside the blackout screen and the feet; And
- removal of said first and second sacrificial layers by means of an etching fluid; said etching fluid starting by removing said first sacrificial layer present at the level of the discontinuity between the pads so as to form said release vents, then making it possible to extract said sacrificial layers in their entirety.
Dans ce mode de réalisation, la structure porteuse est constituée de deux parties : des plots et des pieds, fixés sur les plots, l’écran d’occultation et les pieds constituant un ensemble monobloc.In this embodiment, the load-bearing structure is made up of two parts: studs and feet, fixed to the studs, the blackout screen and the feet constituting a one-piece assembly.
Comme précédemment, l’étape de réalisation des ouvertures dans une couche sacrificielle permet concomitamment de former l’emplacement des évents de libération car la discontinuité des espaces entre les plots, crée un volume qui n’est pas rempli par le matériau formant les plots. En effet, lors de l’étape de retrait des couches sacrificielles, ce volume formera les évents de libération par suppression de la première couche sacrificielle restante dans ce volume.As before, the step of producing the openings in a sacrificial layer makes it possible concomitantly to form the location of the release vents because the discontinuity of the spaces between the studs creates a volume which is not filled by the material forming the studs. Indeed, during the step of removing the sacrificial layers, this volume will form the release vents by removing the first sacrificial layer remaining in this volume.
En outre, dans cette étape de dépôt des plots, il est possible de contrôler la hauteur de ces derniers de sorte que leur hauteur soit inférieure à la hauteur de la membrane. Ainsi, lorsque les évents de libération sont uniquement formés par la discontinuité des espaces entre les plots, ce mode de réalisation permet de limiter très fortement les rayonnements parasites susceptibles d’arriver sur la membrane. En effet, les rayonnements infrarouges sont majoritairement collectés selon une direction normale au plan du substrat, pour maximiser la détection desdits rayonnements par les micro-bolomètres de détection. L’utilisation d’une ouverture latérale d’une hauteur inférieure à la hauteur de la membrane implique que seuls les rayonnements infrarouges avec un angle d’incidence très faible par rapport au plan du substrat peuvent pénétrer dans la cavité formée autour du micro-bolomètre aveugle, par l’écran d’occultation et les parois latérales. Il devient donc possible d’utiliser des évents de libération avec une largeur importante de sorte à augmenter la section totale et obtenir une vitesse de libération améliorée.In addition, in this step of depositing the studs, it is possible to control the height of the latter so that their height is less than the height of the membrane. Thus, when the release vents are only formed by the discontinuity of the spaces between the pads, this embodiment makes it possible to very greatly limit the parasitic radiation likely to arrive on the membrane. In fact, the infrared radiations are mainly collected in a direction normal to the plane of the substrate, to maximize the detection of said radiations by the detection micro-bolometers. The use of a lateral opening with a height lower than the height of the membrane implies that only infrared radiation with a very low angle of incidence relative to the plane of the substrate can penetrate into the cavity formed around the micro-bolometer. blind, by the concealment screen and the side walls. It therefore becomes possible to use release vents with a large width so as to increase the total section and obtain an improved release speed.
L’angle d’incidence des rayonnements parasite peut également être limité lorsque ledit écran d’occultation présente un surplomb s’étendant au-dessus dudit au moins un évent de libération.The angle of incidence of the stray radiation can also be limited when said occultation screen has an overhang extending above said at least one release vent.
Par ailleurs, les évents de libération peuvent être formés entre les plots et dans les pieds s’étendant de part et d’autre de la membrane depuis l’écran d’occultation jusqu’auxdits plots.Furthermore, release vents can be formed between the studs and in the feet extending on either side of the membrane from the screening screen to said studs.
Brève description des figuresBrief description of 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 :The invention will be well understood on reading the following description, the details of which are given solely by way of example, and developed in relation to the appended figures, in which identical references relate to identical elements:
Claims (11)
– un substrat (11) définissant un plan de substrat (P1) ;
– une membrane (14), comportant au moins deux électrodes et un élément thermo-résistif, montée en suspension au-dessus dudit substrat (11), la membrane (14) s’étendant selon un plan de membrane (P2) parallèle audit plan de substrat (P1) ;
– un écran d’occultation (19) disposé au-dessus de la membrane (14) de sorte à bloquer les rayonnements infrarouges incidents ; l’ écran d’occultation (19) s’étendant selon un plan d’occultation (P3) parallèle au plan de substrat (P1) et au plan de membrane (P2) ; ledit écran d’occultation (19) étant monté en suspension au-dessus de la membrane (14) et du substrat (11) au moyen d’une structure porteuse fixée sur le substrat (11) ; la structure porteuse (30a-30b) comportant au moins une paroi latérale (31a-31c) ; et
– au moins un évent de libération (32a-32c) destiné à permettre le retrait d’au moins une couche sacrificielle (12, 17) mise en œuvre lors du procédé de fabrication dudit micro-bolomètre aveugle (10a-10d) ;
caractérisé en ce que ledit au moins un évent de libération (32a-32c) est ménagé dans ladite au moins une paroi latérale (31a-31c) de sorte à permettre un retrait d’au moins une couche sacrificielle (12, 17) selon une direction (Dr) parallèle aux plans de substrat (P1), de membrane (P2) et d’occultation (P3).Infrared imaging blind micro-bolometer (10a-10d) comprising:
– a substrate (11) defining a substrate plane (P1);
– a membrane (14), comprising at least two electrodes and a thermo-resistive element, mounted in suspension above said substrate (11), the membrane (14) extending along a membrane plane (P2) parallel to said plane substrate (P1);
– an occultation screen (19) arranged above the membrane (14) so as to block incident infrared radiation; the occultation screen (19) extending along an occultation plane (P3) parallel to the substrate plane (P1) and to the membrane plane (P2); said occultation screen (19) being mounted in suspension above the membrane (14) and the substrate (11) by means of a support structure fixed to the substrate (11); the support structure (30a-30b) comprising at least one side wall (31a-31c); And
- at least one release vent (32a-32c) intended to allow the removal of at least one sacrificial layer (12, 17) implemented during the manufacturing process of said blind micro-bolometer (10a-10d);
characterized in that said at least one release vent (32a-32c) is made in said at least one side wall (31a-31c) so as to allow removal of at least one sacrificial layer (12, 17) according to a direction (Dr) parallel to the substrate (P1), membrane (P2) and occultation (P3) planes.
– un ensemble de plots (25a-25b) juxtaposés sur le substrat (11) de part de d’autre de la membrane (14) ;
– au moins deux pieds (20b) s’étendant de part et d’autre de ladite membrane (14) depuis l’écran d’occultation (19) jusqu’auxdits plots (25a-25b) ;
– au moins deux parois latérales supérieures (31c) constituées desdits au moins deux pieds (20b) ; et
– au moins deux parois latérales inférieures (31b) constituées par lesdits plots (25a-25b) ;
ledit au moins un évent de libération (32b) étant ménagé dans au moins une paroi latérale inférieure (31b) et étant défini par l’espacement entre lesdits plots (25a-25b).Infrared imaging blind micro-bolometer according to one of Claims 1 to 4, in which the support structure (30a-30b) of each infrared imaging blind micro-bolometer (10a-10d) comprises:
– a set of pads (25a-25b) juxtaposed on the substrate (11) on either side of the membrane (14);
- at least two feet (20b) extending on either side of said membrane (14) from the blackout screen (19) to said pads (25a-25b);
- at least two upper side walls (31c) consisting of said at least two feet (20b); And
- at least two lower side walls (31b) formed by said studs (25a-25b);
said at least one release vent (32b) being provided in at least one lower side wall (31b) and being defined by the spacing between said studs (25a-25b).
– réalisation de la membrane (14) sur une première couche sacrificielle (12) déposée sur le substrat (11) ;
– dépôt d’une seconde couche sacrificielle (17) sur la membrane (14) et sur la première couche sacrificielle (12) ;
– réalisation d’ouvertures discontinues (18) de part et d’autre de la membrane (14) au sein desdites première et seconde couches sacrificielles (12, 17) jusqu’à atteindre le substrat (11) ;
– dépôt d’au moins une couche d’aveuglement sur la seconde couche sacrificielle (17) et dans les ouvertures (18), de sorte à former l’écran d’occultation (19) et les pieds (20a) ;
– suppression de ladite au moins une couche d’aveuglement en dehors de l’écran d’occultation (19) et des pieds (20a) ;
– retrait des première et seconde couches sacrificielles (12, 17) au moyen d’un fluide de gravure ; ledit fluide de gravure commençant par supprimer les couches sacrificielles (12, 17) présentes au niveau des discontinuités desdites ouvertures (18) de sorte à constituer les évents de libération (32a), permettant ensuite d’extraire les couches sacrificielles (12, 17) dans leur intégralité à travers les évents de libération (32a) ainsi formés.A method of manufacturing an infrared imaging blind micro-bolometer according to claim 5, comprising the following steps:
– realization of the membrane (14) on a first sacrificial layer (12) deposited on the substrate (11);
– deposition of a second sacrificial layer (17) on the membrane (14) and on the first sacrificial layer (12);
- production of discontinuous openings (18) on either side of the membrane (14) within said first and second sacrificial layers (12, 17) until reaching the substrate (11);
- deposition of at least one blinding layer on the second sacrificial layer (17) and in the openings (18), so as to form the occultation screen (19) and the feet (20a);
- removal of said at least one layer of blinding outside the blackout screen (19) and the feet (20a);
– removal of the first and second sacrificial layers (12, 17) by means of an etching fluid; said etching fluid begins by removing the sacrificial layers (12, 17) present at the level of the discontinuities of said openings (18) so as to constitute the release vents (32a), then making it possible to extract the sacrificial layers (12, 17) in their entirety through the release vents (32a) thus formed.
– dépôt d’une couche de support sur le substrat (11) ;
– gravure de ladite couche de support de sorte à former des plots (25) avec des espaces (24b) ménagés entre les plots (25a-25b) ;
– dépôt d’une première couche sacrificielle (12) sur le substrat (11) et sur les plots (25a-25b) ;
– réalisation de la membrane (14) sur la première couche sacrificielle (12) ;
– dépôt d’une seconde couche sacrificielle (17) sur la membrane (14) et sur la première couche sacrificielle (12) ;
– réalisation d’ouvertures supérieures (21) de part et d’autre de la membrane (14) au sein desdites première et seconde couches sacrificielles (12, 17) jusqu’à atteindre les plots (25a-25b) ;
– dépôt d’au moins une couche d’aveuglement sur la seconde couche sacrificielle (17) et dans les ouvertures supérieures (21) de sorte à former l’écran d’occultation (19) et les pieds (20b) ;
– suppression de ladite au moins une couche d’aveuglement en dehors de l’écran d’occultation (19) et des pieds (20b) ; et
– retrait des première et seconde couches sacrificielles (12, 17) au moyen d’un fluide de gravure ; ledit fluide de gravure commençant par supprimer ladite première couche sacrificielle (12) présente au niveau de la discontinuité entre les plots (25a-25b) de sorte à former les évents de libération (32b), permettant ensuite d’extraire les couches sacrificielles (12, 17) dans leur intégralité à travers les évents de libération (32b) ainsi formés.A method of manufacturing an infrared imaging blind micro-bolometer according to claim 7, comprising the following steps:
– depositing a support layer on the substrate (11);
– etching of said support layer so as to form pads (25) with spaces (24b) provided between the pads (25a-25b);
– deposition of a first sacrificial layer (12) on the substrate (11) and on the pads (25a-25b);
– realization of the membrane (14) on the first sacrificial layer (12);
– deposition of a second sacrificial layer (17) on the membrane (14) and on the first sacrificial layer (12);
- production of upper openings (21) on either side of the membrane (14) within said first and second sacrificial layers (12, 17) until reaching the pads (25a-25b);
- deposition of at least one blinding layer on the second sacrificial layer (17) and in the upper openings (21) so as to form the blackout screen (19) and the feet (20b);
- removal of said at least one layer of blinding outside the blackout screen (19) and the feet (20b); And
– removal of the first and second sacrificial layers (12, 17) by means of an etching fluid; said etching fluid beginning by removing said first sacrificial layer (12) present at the level of the discontinuity between the pads (25a-25b) so as to form the release vents (32b), then making it possible to extract the sacrificial layers (12 , 17) in their entirety through the release vents (32b) thus formed.
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- 2021-07-30 FR FR2108296A patent/FR3125876A1/en active Pending
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