JP2014533838A - 懸架されたボロメータマイクロプレートで構成された赤外線検出器 - Google Patents
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Abstract
Description
・ 基板;及び
・ その放射の検出用に、支持素子によって基板の上に懸架されたボロメータマイクロプレートのアレイと、を備える。
・ 検出器は、検出される放射に対して実質的に透明な膜を備え、その膜は、第一屈折率を有し、各マイクロプレートの上に配置されていて、その膜の中には、第一屈折率よりも小さな第二屈折率を有するパターンが、その膜の厚さの少なくとも一部にわたって形成されていて;
・ 膜のパターンは、λ/n以下の周期で、少なくとも一つの所定の軸に沿って、その膜の中に周期的に配置されていて、ここで、λは、検出される波長範囲の波長であり、nは、マイクロプレートを膜から離隔する媒体の平均屈折率であり;
・ 各所定の軸に沿ったパターンの幅は、マイクロプレートの中心領域の上に位置する膜の箇所から、膜の周辺に向けて増大していく。
・ 検出される放射に対して透明な膜;
・ 検出される放射よりも短い周期によって画定されて、その放射に関する限り区分的に一様な有効屈折率となるように異なる屈折率を有する複数の物質(膜の物質と、膜の中に形成されたパターンの物質)を交互にすること;
・ 膜平面内の有効屈折率勾配、つまり、有効屈折率が、膜の“中心”箇所(又は、マイクロプレートとの関係で検討される他の箇所)から離れるにつれて減少していくこと。例えば、一定のパターンサイズの増分を考えると、双曲線状の有効屈折率プロファイルが、各周期軸に沿って膜平面内に得られる。
・ 第一犠牲層及びボロメータ膜の上に第二犠牲層を堆積させるステップ;
・ 第二犠牲層の上に、検出される放射に対して少なくとも部分的に透明であり、h2=(m×λ)/(2×n2)の関係式を実質的に満たす厚さを有する支持層を堆積させるステップ(h2はその厚さであり、n2は支持層の屈折率であり、mは1以上の正の整数である);
・ 支持層及び各マイクロプレートの上に、検出される放射に対して実質的に透明であり、第一屈折率を有する層を堆積させるステップ;
・ マイクロプレートの上に配置された各層の厚さの少なくとも一部にわたって、第一屈折率よりも小さな第二屈折率を有するパターンを形成するステップ(パターンは、λ/n以下の周期で、少なくとも一つの所定の軸に沿って、その層の中に周期的に配置され、ここで、λは、検出される波長範囲の波長であり、nは、マイクロプレートを層から離隔する媒体の平均屈折率であり、第一及び第二犠牲層が除去されると、各所定の軸に沿ったパターンの幅は、マイクロプレートの中心領域の上に位置する層の箇所から、層の周辺に向けて増大するようになる);及び
・ 第一及び第二犠牲層を除去するステップを備える。
・ 膜22は、11μmの波長に対して調整されている:
・ 周期Pは、2.2μmである;
・ 中心のスロットの幅W0は、0.4μmに等しい;
・ 二つの隣接するスロットの間の幅の増分(Wn+1−Wn)は400nmに等しい;
・ 膜22の厚さh1は、1.25μmに等しい;
・ シリコン膜22の支持層の厚さh2は、1.4μmに等しい;
・ 方向Xに沿ったピクセルの幅は、17μmである;
・ その方向に沿ったマイクロプレート14の幅は、12μmであり、マイクロプレート14及び膜が互いの上に中心が置かれている。
12 ピクセル
14 マイクロプレート
16 基板
18 断熱支持素子
20 反射体
22 集束膜
24 支持構造
26 パターン
Claims (19)
- 赤外線波長又はテラヘルツ波長の所定の範囲内の電磁放射の検出用のアレイボロメータ検出器であって、
基板(16)と、
前記放射の検出用に、支持素子(18)によって前記基板の上に懸架されたボロメータマイクロプレート(14)のアレイと、
検出される放射に対して少なくとも部分的に透明であり、h2=(m×λ)/(2×n2)の関係式を実質的に満たす厚さを有する支持層(50)であって、h2が該厚さであり、n2が該支持層の屈折率であり、mが1以上の正の整数である、支持層(50)と、
検出される放射に対して実質的に透明であり、前記支持層(50)の上に存在していて、第一屈折率を有し、各マイクロプレートの周りに配置された膜(22)であって、該膜の厚さの少なくとも一部にわたって、前記第一屈折率よりも小さな第二屈折率を有するパターン(26)が形成されている、膜(22)とを備え、
前記膜(22)のパターン(26)が、λ/n以下の周期で、少なくとも一つの所定の軸に沿って、前記膜の中に周期的に配置されていて、λが、検出される波長範囲の波長であり、nが、前記マイクロプレート(14)を前記膜(22)から離隔する媒体の平均屈折率であり、
各所定の軸に沿った前記パターン(26)の幅が、前記マイクロプレート(14)の中心領域の上に位置する前記膜(22)の箇所から前記膜(22)の周辺に向けて増大していることを特徴とするアレイボロメータ検出器。 - 前記周期がλ/(4×n)に実質的に等しいことを特徴とする請求項1に記載のアレイボロメータ検出器。
- 前記膜(22)の箇所における前記パターン(26)の幅が、W0/P≦0.5の関係式を満たし、W0が、前記箇所における前記パターン(26)の幅であり、Pが前記所定の軸に沿った周期であることを特徴とする請求項1又は2に記載のアレイボロメータ検出器。
- 二つの隣接するパターン(26)の幅(WnおよびWn+1)の間の差(Wn+1−Wn)が、λ/(10×n)以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のアレイボロメータ検出器。
- 前記パターン(26)の厚さが、λ/(10×n)以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のアレイボロメータ検出器。
- mが1であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のアレイボロメータ検出器。
- 前記膜(22)のパターン(26)が、前記支持層(50)の厚さの少なくとも一部にわたって前記支持層(50)の中にも形成されていることを特徴とする請求項6に記載のアレイボロメータ検出器。
- 前記支持層(50)が、支持側壁と共に、気密筐体(58)を形成し、前記気密筐体(58)が、該気密筐体の中に配置されたマイクロプレート(14)を備えた少なくとも一つのマイクロプレートのアセンブリを有することを特徴とする請求項6又は7に記載のアレイボロメータ検出器。
- 前記パターン(26)が前記膜(22)の中に形成された開口部を気密充填していて、
前記膜(22)が、支持側壁と共に、気密筐体(58)を形成し、前記気密筐体(58)が、該気密筐体の中に配置されたマイクロプレート(14)を備えた少なくとも一つのマイクロプレートのアセンブリを有することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のアレイボロメータ検出器。 - 前記気密筐体が、単一のマイクロプレートを備えた個別の筐体であることを特徴とする請求項8又は9に記載のアレイボロメータ検出器。
- 前記パターン(26)が、前記膜に設けられた開口部によって形成されていて、ガス、特に空気で充填されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のアレイボロメータ検出器。
- 前記膜(22)が、前記マイクロプレート(14)の支持素子(18)の少なくとも一部の上に存在している構造体によって支持されていることを特徴とする請求項1から7、又は10のいずれか一項に記載のアレイボロメータ検出器。
- 前記膜(22)のパターン(26)が、平行なストリップであることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載のアレイボロメータ検出器。
- 前記膜のパターンが正方形又は円形であることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載のアレイボロメータ検出器。
- 前記膜(22)が、ゲルマニウム、シリコン、又はこれらの合金製であることを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載のアレイボロメータ検出器。
- 前記膜(22)が、SiOx、SiON、SiN,又はこれらの合金製であることを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載のアレイボロメータ検出器。
- 請求項1から16のいずれか一項に記載のボロメータ検出器を製造する方法であって、支持素子(18)によって基板(16)の上に懸架されたボロメータマイクロプレート(14)のアレイを形成することを備え、該マイクロプレートのアレイを形成することが、
前記基板(16)の上に第一犠牲層(40)を堆積させるステップと、
前記第一犠牲層(40)の上に前記マイクロプレート(14)を堆積させるステップと、
前記第一犠牲層(40)及び前記ボロメータマイクロプレート(14)の上に第二犠牲層(42)を堆積させるステップと、
前記第二犠牲層(42)の上に、検出される放射に対して少なくとも部分的に透明であり、h2=(m×λ)/(2×n2)の関係式を実質的に満たす厚さを有する支持層(50)を堆積させるステップであって、h2が該厚さであり、n2が前記支持層の屈折率であり、mが1以上の正の整数である、ステップと、
支持層(50)及び各マイクロプレート(14)の上に、検出される放射に対して実質的に透明であり且つ第一屈折率を有する層(56)を堆積させるステップと、
マイクロプレート(14)の上に配置された各層(56)の厚さの少なくとも一部にわたって、前記第一屈折率よりも小さな第二屈折率を有するパターン(26)を形成するステップであって、前記パターン(26)が、λ/n以下の周期で、少なくとも一つの所定の軸に沿って、前記層(56)の中に周期的に配置され、λが検出される波長範囲の波長であり、nが前記マイクロプレート(14)を前記層(56)から離隔する媒体の平均屈折率であり、前記第一犠牲層及び前記第二犠牲層が除去されると、各所定の軸に沿った前記パターン(26)の幅が、前記マイクロプレート(14)の中心領域の上に位置する前記層(56)の箇所から、前記層(56)の周辺に向けて増大していく、ステップと、
前記第一犠牲層(40)及び前記第二犠牲層(42)を除去するステップと、を備える、方法。 - 前記パターン(26)を形成するステップが、前記層(56)の厚さ全体にわたって前記層(56)のエッチングを行うステップを備え、
前記支持層(50)及び該エッチングが、前記層(56)の選択的エッチングが得られるように選択されることを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記支持層(50)を堆積させるステップが、酸化可能物質の第一層を堆積させるステップと、前記支持層の自由表面を酸化させて酸化層を得るステップと、を備えることを特徴とする請求項18に記載の方法。
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