JP2008111825A - 電子検出デバイスとそのようなデバイスを有する検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術によるデバイスほどには変形しないアームおよび／または感応性の膜を有する高性能な電子検出デバイスを提供する。また、受ける機械的および熱的ひずみに対する増加させた抵抗を有し、改善も可能な性能を提供する。
【解決手段】この電子検出デバイスは、基板（１）と、少なくとも１つの微細構造を有する。前記微細構造は前記基板（１）に実質的に対面し、かつそこからある距離を隔てられた膜（９）を有し、前記膜（９）は、少なくとも１つのポスト（５）を介して機械的かつ電気的に前記基板（１）に接続された少なくとも１つの細長い保持部材（２１，２２）に機械的に取り付けられ、かつ電気的に接続される。このデバイスは、前記微細構造の主面の少なくとも１つの上に延在する少なくとも１つの補強部材（１０〜１３）をも有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に基板上に浮かせたアームと膜による電子作用を実現する、１つ以上の微細構造を備えた電子検出デバイスに関わる。このような電子デバイスは、例えば赤外放射検出器のボロメータセンサを構成することができる。

基板上に浮かせたアームと膜を備えた１つまたはそれ以上の電子的微細構造を有するマイクロエレクトロニクス構造分野において、それらの微細構造を可能な限り最小化する試みがなされている。従って、基板上に浮かせた膜を保持するアームの厚さを最小化し、微細構造の活性部分を形成する膜の厚さを最小化することが望ましい。加えて、保持アームの幅を最小化することも望ましい。電子デバイスの全体的な大きさの縮小が可能であるほか、このような最小化は微細構造の性能をも改善することができる。

従って、赤外線によって照射される状態を観測するのに使われるマイクロボロメータアレイ検出器（配列状検出器）の分野において、検出器を構成するそれぞれのセンサの膜は浮かせられる。すなわち、それは、基板上に離されるように、特に熱的に分離されるように浮かせられ、通常「アーム」と呼ばれる１つまたはそれ以上の細長い保持部材を介して基板に電気的に接続される。

これらの保持部材の機能は、第一に、膜を基板から離して保持して基板に接触するのを防止することであり、また第二に、フォトンと膜の間の相互作用の際に放たれた電荷キャリアを収集するために膜を基板に電気的に接続することである。この分野で知られているように、あらゆる膜の温度は、観測される状態によって発せられたフラックスに依存する入射放射の効果に起因して上昇する。この温度上昇は、その時観測された状態のイメージを作るよう分析される、あらゆる基礎センサの電気抵抗に変動をもたらす。

基礎センサの感応性は、ボロメータ検出器の全体的な性能に影響を与える本質的な量である。この感応性は、高温になる感応性の膜と、空間的にもおよび時間的にも全体的に等温性を維持している通常の基板と、の間の熱抵抗に比例する。

これが、検出器のあらゆる基礎センサのアーム、および感応性の膜の元となる寸法を支配することが不可欠であることの理由である。このように、アームの狭さ、その微細度、そして感応性の膜のそれは、あらゆる基礎センサのこの熱抵抗を決定し、それゆえ検出器の全体的な性能を決定する。

さらに、時間で観測された状態に由来する赤外線フラックス(infrared flux)における変動にマイクロボロメータセンサが反応する速度は、感応性の膜を形成する材料の全質量に依存する。これが、感応性の膜の熱慣性を最小化するために浮かせた膜の機能的な層の厚さを最小にし、従って基礎センサの応答速度を最大にしなければならない理由である。

しかしながら、一般的に、検出器のアームと膜を最小化することは、機械的および熱的ひずみの増加をはらんでおり、それはそのひずみを受ける断面の表面積の減少に起因してこれらの部材が被る。このような熱・機械的ひずみは、従来技術による電子デバイスに大きさの制限を課す。それは、従来技術の域を越えると、センサの部材、アームおよび膜の変形、それらの脆弱性、それらの影響されやすさが、基礎センサのレイアウトにおける幾何学的な欠陥（ばらつき）をもたらすからである。この構造的な劣化は、検出器の感応性および／または剛性に有害な影響を与えうる。

実際に、膜は、アレイ検出器を形成する二次元グリッドを通じて、基板に対し高さおよび平行な方向の両方に均一に置かれなければならない。これが、アームまたは膜の細長い保持部材が、外形寸法が最適化されるべき重要な部材であることの理由である。同様に、感応性の膜は、検出器の動作の際に変形することを防止するが、にもかかわらず良好な検出性能と特に速い応答時間を確実にするような大きさでなければならない。アームおよび膜の曲げ、ねじれ、またはせん断ひずみに耐える機械的強度は、これらのひずみの軸に対して直角なこれらの部材の断面の慣性モーメントの関数である。従って、これらの機械的強度は、それらの部材の厚さが減じるにつれて衰える。

従来技術による電子デバイスは、一般に、０．１μｍから２μｍの厚さ、０．５μｍから２μｍの幅、１０μｍから５０μｍの長さを有するアームを備えた微細構造を持っている。マイクロボロメータセンサの場合、このようなアームは数個の層から成り、その少なくとも１つは導電性である。マイクロボロメータセンサアームの一般的な形状は、上から見て細長いもの、真直ぐなもの、三角定規形（「Ｌ」形状）、または「Ｓ」形でありうる。

アームおよび／または浮かせた膜の機械的強度を増やすために、特許文献１は、これらの部材の横の側面のみの強化を提案している。従ってこれは、アームまたは膜の横の壁上のエッジを強化するよう適合させることを包含している。

さらに、特許文献２は、基板により規定された平面に直交する方向に曲げることによって、さらにアームと膜を強くすることを提案している。このような構造は、このようにして曲げられた部材断面の慣性モーメントを少し増やすことを可能にする。

従来技術を詳述したこれらの特許文献に記載された解決策は、使われる微細構造の剛性の相対的な増加を可能にするが、その増加は、このような電子デバイスの進歩する最小化に起因してさらに悪化するような、不十分に与えられた熱機械的ひずみを、依然として残したままにしている。これらの特許文献に記載された微細構造のアームまたは膜は、特にアームの主な外形寸法に対し横断する断面の平面で規定された方向に応力がかかる時に、依然、比較的柔軟で（曲がりやすく）変形可能である。

その結果、このようなひずみが存在する場合、これらは、問題となっている微細構造に関する比較的大きな曲げ、および／または、ねじれとなりうるし、それゆえ、このように装備された電子デバイスの故障の危険または破損の危険さえある。
欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−０ ７５３ ６７１号明細書 米国特許第５ ３９９ ８９７号明細書

従って、本発明の目的は、従来技術によるデバイスほどには変形しないアームおよび／または感応性の膜を有する高性能な電子検出デバイスである。

本発明の目的は、受ける機械的および熱的ひずみに対する増加させた抵抗を有し、改善も可能な性能を提供する電子検出デバイス、アームまたは複数アーム、および／または、膜である。

本発明は、基板と少なくとも１つの微細構造とを有し、この微細構造は膜と少なくとも１つの細長い保持部材とを有し、前記膜は前記基板に実質的に対面しかつそこからある距離を隔てられているような、電子検出デバイスに関する。前記膜は、前記細長い保持部材に機械的に取り付けられ、かつ電気的に接続されている。前記細長い保持部材は、少なくとも１つのポスト（柱）を介して、前記基板に機械的に取り付けられ、かつ電気的に接続される。

本発明によれば、前記微細構造は、空の断面を持ちこの微細構造の主面の少なくとも１つの上に延在する少なくとも１つの補強部材をも有する。

換言すれば、微細構造のアームおよび／または膜は、基板のその面、および／または、基板に対面する面とは反対のその面に位置するビームとして役割を果たす少なくとも１つの部材によって補強される。このようなビームは、アームおよび／または膜の断面のすべての主軸に沿ったそれらの断面の慣性モーメントを増やすことを実質的に可能にする。

補強部材の中空の断面は電子的微細構造を補強することを可能にするが、その一方で、使われる追加的重量を制限し、従ってこのように強化された各部材、アームおよび／または膜の熱慣性を制限する。

「対面しかつ、ある距離を隔てられる」という用語は、「非接触」または「浮かせられていること」の意味として取られる。また、「細長い保持部材」の「細長い」という形容詞は、アームが決然として自由で、膜への接続点と基板への接続点との間で浮かせられた長さを持っている、ということを特徴付けている。その結果、「細長い保持部材」という用語は、真直ぐな形、曲げられた形、または「Ｓ」形のようなさらに複雑な形を持ったアームを意味しうる。

実際に、細長い保持部材はその全長にわたって延在する細長い補強部材を有することができる。

この方法で、アームはその全長にわたって補強される。従って、それをより薄く、またくびれさせることが可能であるが、一方で依然として満足な剛性を維持する。

本発明によれば、補強部材は、微細構造の問題となっている主面に対して横断する方向に延在する。

本発明の１つの特定の実施の態様では、膜は、この膜の主な外形寸法の１つの方向に、かつこの膜の全長にわたって延在する少なくとも１つの補強部材を有する。

このような構造は、膜を、特定の軸に沿ったひずみに抵抗するように望ましい方向に一層補強することを可能にする。

実際に、補強部材は台形形状の断面を持ち、その底面はこの微細構造に連結されている。

本発明の１つの実施の態様では、デバイスは、膜の主な外形寸法の１つの方向および／または両方の方向に延在する複数の補強部材を有することができる。このような構造は、全体的に規定された平面の両方の方向において、膜をさらに補強することを可能にする。

上記配置の他の特定の実施の態様では、デバイスはお互いに平行な数個の細長い補強部材を有することができる。このような特徴は、問題となっている全主面が基板に面する面であるか外の面であるかにかかわらず、その問題となっている全主面にわたって微細構造を補強することを可能にする。

本発明は、赤外線のような電磁放射のためのアレイ検出器にも関連する。本発明によれば、この検出器の基礎センサのそれぞれは、上述のような電子デバイスから成り立ち、膜のそれぞれはこの放射に感応性のある材料を有する。

そのため、このような検出器は、特に動作局面の際に受けるような機械的および熱的ひずみに対しさらに抵抗する。

さらに本発明は、基板と少なくとも１つの微細構造とを有し、この微細構造は基板に実質的に対面しかつそこからある距離を隔てられて延在する膜を有し、その膜は細長い保持部材に機械的に取り付けられかつ電気的に接続されており、上記細長い保持部材は少なくとも１つのポスト（柱）を介して上記基板に機械的に取り付けられかつ電気的に接続される、電子検出デバイスを製造する方法にも関する。

本発明、およびその結果得られる利点は、単に例示として成された本発明の実施形態の各例を示す添付の図面を参照することにより、以下の説明から一層容易に明白となるであろう。

種々の図面は概略図であり、従って縮尺通りではない部材を含んでいる。

図１は、マイクロボロメータ検出器の既知の原理を使って赤外放射を検出するよう設計された本発明による電子デバイスを示す。図１において、基礎マイクロボロメータセンサは、センサの活性な部材によって発せられた信号を読むための回路を収容する基板１を有する。基板１は全体的に平らであり、モノリシック薄層蒸着（堆積）、リソグラフィ、またはエッチング技術を使って、微細構造、この場合は基礎センサを製造するためのベース層として使用される。従って基板１は、アレイ検出器を形成するすべての基礎センサに共通である。

図１の基礎センサの感応性の部分は、基板１上方に浮かせて取り付けられた膜９から成り立つ。膜９を成す材料は温度に感応性であり、ボロメータ挙動を示し、また検出される放射に応じた特定の厚さを持つ。それは、例えばドープしたアモルファスシリコンまたは他の何らかの適切な感応性材料でありうる。膜９は、全体的に平らで、入射放射を収集するために長方形または正方形に形作られた従来通りの表面を持っている。

膜９は、細長い２つの保持部材２１と２２によって基板上に浮かせられるか、または吊るされる。上述のようにこのような保持部材は、通常、ボロメータ検出器の分野ではサポートアームと言われる。上方から見た時、細長い保持部材２１と２２は、それぞれ、古典的な<<Ｌ>>または三角定規の形状を持っている。それらは、その短い脚のところで膜９に機械的に取り付けられる。

さらに細長い保持部材２１と２２は、アーム２１と２２それぞれの短い脚のところで膜９に接触する導電性材料８の層を有し、感応性の膜９から発せらる信号を収集するようになっている。

このように、層８によって形成された導電体はボロメータ膜９のための電極として動作することができる。図１の例では、導電層は、機械的機能を実現する２つの層の間に埋め込まれている。それにもかかわらず、それはアーム２１および２２上の外面を構成することができる。

アーム２１と２２のそれぞれは、膜９に接続された短い脚の反対側において、対応するアーム２１または２２の終端に向かって配置されたポスト５（柱）によって支えられる。従ってポスト５は、基板１とアーム２１と２２、そして膜９によって規定された全体的な平坦面との間に挿入される。ポスト５は、アーム２１と２２と膜９から成り立つ組み立て体を機械的に支持する他に、基板１と、導電性材料８の層によって形成された２つの電極それぞれとの間の電気的接続を確実にする。

本発明によれば、アーム２１と２２はそれぞれ、基礎センサの、そして特に対応するアームの、機械的強度を増やすよう設計された細長い補強部材１０、１１に連結される。実際に、２つの細長い補強部材１０と１１はアーム２１と２２の全長にわたって延在し、それらはそれぞれ連結される。図１の例では、細長い補強部材は台形形状の断面を持ち、その上側は開いており、そのベース部分は微細構造、アーム、または膜に接続されている。

このように、上記のような細長い補強部材はビーム形状を持っており、アーム２１と２２の断面の、特にそれらの断面の平面によって規定された軸に対する慣性モーメントをかなり増やすことを可能にする。

さらに感応性の膜９は、その主な外形寸法の１つの方向に、この場合その全長にわたって延在する２つの細長い補強部材１２と１３によっても強化される。補強部材１２と１３は、ビーム１０と１１のように、基板１、すなわち下側の面の方に方向付けられている電子的微細構造の主面の上に延在する。しかも補強部材１０〜１３は、それらを収容する主面に対して横断する方向に延在する。

４つの補強部材は中空でもある。すなわち、それらは全体的にチューブの形状であるような構造を規定する。この特徴は補強部材１０〜１３によってもたらされた余分の重量を制限することを可能にする一方で、微細構造が、３つの軸に沿った増加した慣性モーメントを持つことを確実にする。

さらにビーム１０〜１３は、アーム２１〜２２または膜９の全長または幅にわたって延在する必要がなく、それどころか、複数の不連続で小さな補強部材に取り替えることができる。このような構造は、特に、補強部材の質量を制限することを可能性にするが、一方で、微細構造が要求される機械的強度を持つことを確実にする。

図１は、このように、ボロメータ検出器のための基礎センサを有する、本発明による一つの電子デバイスを示す。そして、完全な検出器を形成するためには複数の同一の基礎センサをアレイ状に並べることが必要であり、これは、支持ポスト、アーム、および膜さえもが、それら自体で、全部の、またはいくつかの基礎センサに共通となりうるような、古典的な二次元膜を形成することを可能にする。

図２ａおよび図２ｂは、本発明による製造方法を使うことによって得られる電子デバイスを示す。図２ａはこの方法における一段階を示し、一方、図２ｂは図１でのような最終的な状態の電子デバイスを示す。図表の読み取りを容易にするために、破線Ａ−Ａの方向における変化を、図２ａおよび図２ｂの一点鎖線で表す。

基板１への電気信号の導通を得るために、上記基板は金属部分２を有し、そのパッシベーション層が開口３を持つ。これらの開口は、微細構造で生じた信号を基板１に関連する読み取り回路に転送するための電気的接続を提供するボンディングパッドとして動作する。

「スピン・オン・グラス」と呼ばれて当業者によく知られている技術を使って、次に平坦化材料の第１の層、すなわち、比較的滑らかで、ポリイミドのような有機物タイプ、または例えば二酸化ケイ素のような無機物タイプの上側表面を蒸着する。次に、開口３に近い領域を除くこの第１の層を構成している材料を、ポスト５だけを残すように除去する。ポスト５の高さは、８μｍから１４μｍの波長を持った光に感応性のあるボロメータセンサを規定するために、通常、１．５μｍから２．０μｍの範囲である。

ポスト５の周りから材料を除去することは、ここでは、エッチングに関連するリソグラフィプロセスを用いて得られる。しかしながらそれは、平坦化材料が感光性である場合にのみ、リソグラフィを使って得られる。台形断面を持ったポスト５の形状がここでは単なる例示によるものに過ぎず、ポスト５が本発明の範囲を逸脱しないような異なった形を持つことができる、ということにも注意すべきである。明らかに、ポスト５を与える段階はパッシベーション層の開口３の底面を露呈するように行なわれ、金属部分２の非パッシベーション面を露出する。

次の段階の際、前段階の結果としての表面全体に導電性の材料からなる第２の層４を蒸着するのに、古典的な技術が使われる。この第２の層は、通常、チタンとアルミニウムから成ることができる。

次に、この層は、第一に金属部分２とポスト５の外面との間の電気的接続領域４１を切り離し、第二に検出された放射に対するリフレクター４２を古典的に形成する層を規定するために、リソグラフィとエッチングによって処理される。実際に、このようなリフレクター（反射部分）は、感応性の膜９の方に該膜と部分的に交わるように赤外線の光線を反射することを可能にする。これは、膜９と相互作用し、その結果検出器の信号対雑音比を最大にする放射フラックスを最大にすることを可能にする。

次の段階は他の平坦化材料６０の層、例えばポリイミドを堆積することを含み、前に堆積された層、特にポスト５を、０．１μｍから０．５μｍオーダーの余分な厚さで埋める。このように達せられた平均の全体厚さは、この時約２μｍであって、それは実質的に、浮かせた部分が基板１上方に位置する（アームと膜）高さを表す。

本発明の一局面によれば、次の段階は平坦化材料の層６０表面上にグルーブ６１を作ることである。これらのグルーブ６１は、これらのグルーブ６１の外形寸法および形状をモニターするための乾式エッチングに関連するリソグラフィマスクを適用することによって作ることができる。リソグラフィマスクの開口は、補強部材を置きたい場所に対応する。このように、微細構造のアーム２１または２２上に補強部材を位置させるために、グルーブは、適切な位置、すなわちポスト５（図２ａおよび図２ｂの左側部分）の、およびその上の延在部分として、作らなければならない。これが、平坦化材料６０が柱５を覆った状態にしておくことが望ましい理由である。逆に、そして図２ａの配置のように、グルーブ６１は膜９のための補強部材を形成するように意図される。

また、グルーブ６１の断面形状を完全に制御するために、縦方向の非等方性プロセスを使うことができ、そして角度プロフィールをモニターすることができる。この方法により、図１に示したビーム１０〜１３に類似する台形形状の断面を持った補強部材を作ることができる。

続いて、従来の化学的気相蒸着法（ＣＶＤ）を使って、二酸化ケイ素または窒化ケイ素のような誘電材料７０の層を蒸着する。誘電体層７０の厚さは１０ｎｍから５０ｎｍでありうる。さらに、ポスト５上部から材料７０を除去するために、リソグラフィマスクを適用し、適切なエッチングを行なうことが必要である。実際に、アーム２１と２２によって集められた電気信号は、ポスト５の上部を介して基板１の読み取り回路に導かれ、伝達される。

本発明の対象とする方法の次の段階は、チタンナイトライドのような導電性材料の微細な層８を蒸着するための古典的な技術の使用を含む。図１を参照して述べたように、層８は、アーム２１と２２、および感応性の膜９の一部の電気伝導を確実にすることを可能にする。このように層８はボロメータ膜９のための２つの電極を形成する。前と同じように、層８を蒸着した後にリソグラフィマスクを適用しなければならず、そして適切なエッチングを行なわなければならず、それにより図１に示すように、上から見て全体的に「Ｌ」を形成する導電性の領域８の輪郭を規定する。

次に、微細構造全体の表面の上に平坦化材料６２の新たな層を蒸着し、それから、本発明に特有な補強部材を規定するグルーブ６１の外に位置するすべての表面を露呈または露出するために、例えば乾式エッチングによってそれを薄くする。層６２を作る材料は、層６０を構成する材料と同一でありうる。次に、層７０を形成するために使ったのと類似の技術を使って誘電材料７１の第２の層を蒸着する。

次の段階を図２ｂに示す。これは、図１でのような完了した使用可能な状態での電子検出デバイスを概略的に示すものである。この最終状態を達成するために、まず層７１を通して電気的接触面をオープンするようにリソグラフィマスクを適用する。次に導電層８を局所的に露出するために既知の方法でこの層をエッチングする。図１と図２の例では、エッチングはそれぞれの短い脚の延在部分として位置する膜９の側部で行なわれる。

次の段階は、膜９の全表面領域上にわたってボロメータ材料を蒸着することを含む。この材料は、例えば、感応性の膜９に割り当てられた温度測定機能(thermometric function)を実現することができる厚さに蒸着された、ドープされたアモルファスシリコン(doped amorphous silicon)からなることができる。

このボロメータ層の厚さは検出したい放射に依存し、２０ｎｍから５０００ｎｍの間で変わりうる。ボロメータ材料は、細長い横方向領域の間に広がった電気抵抗を提供することを可能にする。上記領域は導電層８との電気的接続を可能にする。

次の段階は、アーム２１と２２のレベルのところで誘電体層７１を露出するようにボロメータ材料の一部を除去することを含む。実際に、アーム２１と２２は、既知の方法において、高い熱抵抗を持ち、その結果好ましくはいかなるボロメータ材料も含まないものでなければならない。

最終的に、リソグラフィマスクが、上述のすべての段階の後に得られた結果としての構造に適用され、膜９およびアーム、または細長い保持部材２１と２２の最終的なアウトラインの輪郭を描くようにする。

本発明による電子デバイスを製造する方法のまさに最後の段階は、層６０が有機物タイプ層の場合に例えば酸素プラズマまたは同等の方法を使って、該層６０を除去することを含む。層６０が除去されると、その時点で感応性の膜９、およびアーム２１と２２の大部分が浮いた状態となる。すなわち、基板１上に吊るされ、さらに正確に言うと、導電層４がいかなる接触もない。層６０を除去する段階は、グルーブ６１を充填していた犠牲材料を除去することをも可能にし、そして補強部材１０〜１３が中身を抜かれて、最終的に中空の断面を持つようになる。

図３および図３ｂは、本発明による、電子デバイスとそれを製造する方法の第２の実施形態を示す。図３ａは１つの中間状態を示し、図３ｂは最終の状態を示す。本発明のこの実施形態では、補強部材はもはや層３６０内では中空にされず、それとは対照的に導電層３０８の上方に突出部分を形成する。従って補強部材は、アームと膜の主な上部面上に作られる。すなわち、基板の方に対面するそれらの主面（下側の面）の反対側の、空きの面上に作られる。

従ってこのような補強部材３１０、３１３を製造することは、誘電体層３７０を蒸着する前に層３６０に特別なリソグラフィマスクを適用することなく、上述の方法と同じ段階を実施することを含む。逆に、リソグラフィマスクは、誘電体層３７１を蒸着する前の平坦化材料から作られた層３６１、３６２をエッチングする前に適用されなければならない。

補強部材３１０、３１３の寸法と断面形状を制御するために、補強部材３１０、３１３を規定する突出部分を形成するために使われるリソグラフィマスクを形成する感光性樹指の上に、等方性の腐食段階を行なうことができる。層３６１、３６２の厚さは、補強部材３１０、３１３のために要求される高さに応じて決定される。

突出部分３１０、３１３を作った後、誘電体層３７１が、図２ａと図２ｂに示した層７１と同じように蒸着される。最終的に、ボロメータ材料の層が、アームと膜をエッチングする前に蒸着され、それから中間の犠牲層３６０を除去する。この代案の方法段階によって作られた結果による膜３０９が補強部材を形成する突出部分を持つ。

これら２つの製造方法間の違いを与えて、ポスト３０５をポスト５よりも少し高くして、基板と感応性の膜との間のギャップを規定する適切な距離を維持することが望ましい。

図４ａおよび図４ｂで詳述する本発明の他の実施形態によれば、補強成分が層内に中空部分と突出部分の両方を持ち、前記中空部分と突出部分とが他のものとそれぞれ整列される（最終の状態を示す図４を参照）。このように、前記補強部材はチューブ４２０を規定して、それは膜４０９の平面の上と下の双方に延在し、前記膜はそれ自体がいくぶん前記チューブの赤道面に延在している。

前記チューブのそれぞれは、層４１３における補強部材中空部分および補強部材突出部分４１３’によって規定される。層における前記補強部材中空部分は導電性材料４０８から作られた層を収容しており、前記ボロメータ膜４０９の電極を形成している。

本発明のこの実施形態における検出器を構成する本質的な部材を図４ａと図４ｂに示した。その参照番号は図２ａと図２ｂと同一のものに４００を加算している。さらに、この実施形態を実現する方法は上記で開示したものと同一か、または類似している。

本発明による電子デバイスは、従来技術によるデバイスに比較して増加した慣性モーメントを備えた断面を持つ、浮かせた構造を規定する部材を持っている。従ってこのような電子デバイスは、特に曲げ、よじれ、クリープひずみなどの機械的および熱的ひずみに対するより大きな抵抗を持っている。従って、ボロメータセンサを製造する場合、単純なアームと膜の形状を使った以前のボロメータセンサと比較して２倍、アームまたは膜の機械的強度を増やすことができる。

その結果、アームおよび／または膜の厚さと、さらにそれらの幅を減らすことが代案として可能であり、それによってこれらの部材の機械的強度に不利に影響を与えることがない。これらの部材このような大きさの縮小は、その熱抵抗を増やすという長所を持っており、そしてこれは、ボロメータ検出器の場合に基礎センサの改善された検出感度をもたらす。実際に、単位長さ当たりのアームの熱抵抗はその断面内の材料の分量に依存し、式Ｒ_ｔｈ＝ρＬ／ｓによって定義される。ここに：
Ｒ_ｔｈは単位長さ当たりのアームの熱抵抗；
ρは断面を構成する材料の等価熱伝導抵抗(thermal resistivity)；
Ｌは問題となっている抵抗長さ；そして、
ｓは断面の表面積
である。

このように、断面ｓが小さくなると、それにつれて熱抵抗Ｒ_ｔｈは高くなり、検出器の感応性も高くなる。

上記で証明された如く、膜の剛性を増やすことはそれの厚さを減らすことを可能にし、それによってその質量およびその熱慣性を減らす。このように製造された基礎センサの力学的性能は、従来技術による基礎センサに比較して強化される。

この方法により、１μｍから１．５μｍの幅を持つ従来技術によるセンサのようではあるが、従来技術による誘電体層のそれぞれの厚さが少なくとも３０ｎｍであるのに対して誘電体層７０と７１の厚さが１５ｎｍであり、あるいは１０ｎｍにさえ縮小されるような、アームを持ったボロメータセンサを生産することができる。このように減少された厚さは、アームの熱抵抗を増やし、それ故センサのボロメータ検出感度を５０から１００％増やすことを可能にし、その一方で、実質的に同じ横方向の剛性、すなわちアームの変形に対する同じ弾性抵抗を維持する。また、補強部材を収容する膜の主面の向上させた表面を増やすことは、基礎センサの検出感度に対する重大な影響を有しない。

上記の実施形態はボロメータ検出器の分野に関連しているが、それにもかかわらず、微細構造への補強部材の付加を包含する本発明の一般的な原理は、本発明の範囲を逸脱することなく、他のいわゆる「浮かせた」微細構造または電子デバイスに適用することができる。

このようなデバイスの例は、音響共鳴器(resonators)、音響レベルメータ(sound level meter)、レートジャイロ(rate gyro)、加速度計、および、弾性的、電子的、熱的、または光弾性的な特性が重要な決定要素となるようなその他の関連したデバイスを含む。

本発明による電子デバイスの概略斜視図である。 図１の破線Ａ−Ａに沿った概略断面図である。 図１の破線Ａ−Ａに沿った概略断面図である。 本発明の他の実施形態に関わる、図２ａに類似した概略断面図である。 本発明の他の実施形態に関わる、図２ｂに類似した概略断面図である。 本発明の他の実施形態に関わる、図２ａに類似した概略断面図を示す。 本発明の他の実施形態に関わる、図２ｂに類似した概略断面図を示す。

符号の説明

１ 基板
２ 金属部分
３ 開口
５ ポスト（柱）
８ 導電層
９ ボロメータ膜
１０〜１３ ビーム（補強部材）
２１、２２ アーム（保持部材）
４１ 電気的接続領域
４２ リフレクター
６０ 平坦化材料層
６１ グルーブ
６２ 平坦化材料層
７０、７１ 誘電材料層（誘電体層）
３０１ 基板
３０５ ポスト（柱）
３０８ 導電層
３０９ ボロメータ膜
３１０、３１３ 補強部材（突出部分）
３６０ 犠牲層
３６１、３６２ 平坦化材料層
３７０、３７１ 誘電体層
４０１ 基板
４０５ ポスト（柱）
４０８ 導電性材料
４０９ ボロメータ膜
４１０ 補強部材（チューブ）
４１３、４１３’ 補強部材突出部分
４２０ 補強部材（チューブ）

Claims (10)

1. 基板（１；３０１；４０１）と少なくとも１つの微細構造とを有し、前記微細構造は膜（９；３０９；４０９）と少なくとも１つの細長い保持部材（２１，２２）とを有し、前記膜は前記基板（１；３０１；４０１）に実質的に対面しかつそこからある距離を隔てられており、少なくとも１つのポスト（５；３０５；４０５）を介して前記基板（１；３０１；４０１）に機械的かつ電気的に接続された前記細長い保持部材に機械的に取り付けられ、かつ電気的に接続されているような、電子検出デバイスであって、前記微細構造が、中空の断面を持ち前記微細構造の主面の少なくとも１つの上に延在する少なくとも１つの補強部材（１０〜１３；３１０，３１３；４１０，４１３，４１３’，４２０）をも有することを特徴とする電子検出デバイス。
2. 前記補強部材は、前記微細構造の主面に対して横断する方向に延在することを特徴とする請求項１に記載の電子検出デバイス。
3. 細長い保持部材（２１，２２）は、その全長にわたって延在する細長い補強部材（１０，１１；３１０；４１０）を有することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の電子検出デバイス。
4. 膜（９；３０９）は、該膜（９；３０９）の主な外形寸法の１つの方向に、かつその全長にわたって延在する少なくとも１つの補強部材（１２）を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子検出デバイス。
5. 補強部材（１０〜１３；３１０，３１３）は台形形状の断面を持ち、その底面は前記微細構造に連結されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電子検出デバイス。
6. 補強部材（４１０，４２０）は、微細構造の両方の主面上に延在する補強部材から成るチューブの形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電子検出デバイス。
7. 膜（４０９）の平面は、実質的に前記チューブ（４２０）の赤道面に沿って延在することを特徴とする請求項６に記載の電子検出デバイス。
8. 前記膜（９；３０９；４０９）の主な外形寸法の１つの方向、および／または、他の方向に延在する複数の補強部材（１０〜１３；３１０，３１３；４１０，４１３，４１３’，４２０）を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電子検出デバイス。
9. お互いに平行な数個の細長い補強部材（１０〜１３；３１０,３１３；４１０，４１３,４１３’，４２０）を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の電子検出デバイス。
10. 問題となっている放射のための複数の基礎センサを有する、赤外放射のような電磁放射のためのアレイ検出器であって、前記基礎センサはそれぞれ請求項１から９のいずれか１項に記載の電子デバイスから成り、前記膜のそれぞれがこの放射に感応性の材料を有することを特徴とする検出器。

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