JP5614988B2 - 断熱層を備える熱センサ - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
第1の基板内に設けられた第1の放射線感知素子を有し、上記放射線感知素子は、上記感知素子上の入射放射線の強度を示す出力を提供する熱センサであって、上記第1の放射線感知素子と上記第1の基板と同一の基板上の同じ場所に配置された熱源との間に配置された断熱層をさらに含み、上記断熱層は少なくとも1組の溝を含み、各セットは少なくとも1つの第1及び第2の溝を有し、上記溝はキャビティにより互いに隔てられていることを特徴とするセンサ。
(項目2)
上記断熱層は、上記基板の表面に実質的に垂直な平面内で上記基板内に垂直に延びるように寸法を定められることを特徴とする項目1に記載のセンサ。
(項目3)
上記キャビティは、真空排気されたキャビティであることを特徴とする項目1に記載のセンサ。
(項目4)
上記キャビティは、空気以外のガスで満たされることを特徴とする項目1に記載のセンサ。
(項目5)
上記キャビティは、上記第1の放射線感知素子の下に延びるように寸法を定められることを特徴とする項目1に記載のセンサ。
(項目6)
溝は、上記第1の放射線感知素子のまわりを円周上に配列され、上記キャビティは、上記感知素子の完全に下に延びることを特徴とする項目5に記載のセンサ。
(項目7)
上記基板は、シリコンオンインシュレータウェハから形成され、上記断熱層は、下方に延びて上記ウェハのインシュレータ部分と接触することを特徴とする項目1に記載のセンサ。
(項目8)
上記第1の基板内に形成された第2の放射線感知素子、及び第2の基板内に形成された第1及び第2のキャップをさらに含み、上記第1及び第2の基板は、上記第1及び第2の感知素子の各々がその上に設けられたそれぞれのキャップを有するように互いに関して配列されたセンサにおいて、上記第1の感知素子の上記キャップは、上記キャップを介した上記感知素子上への入射放射線の透過を許容し、上記第2の感知素子の上記キャップは、上記キャップを介した上記第2の感知素子上への放射線の透過を修正し、上記断熱層は、上記第2の感知素子と上記第1の基板上の同じ場所に配置されている熱源との間に付加的な断熱をもたらすことを特徴とする項目1に記載のセンサ。
(項目9)
上記第1の感知素子の上記キャップは、上記第1の感知素子上の上記入射放射線の集束を提供するように構成された光学素子を含むことを特徴とする項目8に記載のセンサ。
(項目10)
上記第2の感知素子の上記キャップは、上記キャップ上に入射する放射線を反射する反射コーティングを含むことを特徴とする項目8に記載のセンサ。
(項目11)
上記第2の感知素子の上記キャップは、上記キャップを介した上記第2の感知素子上への透過を妨げるようにする光学的に不透明なコーティングを含むことを特徴とする項目8に記載のセンサ。
(項目12)
上記第1及び第2の基板の互いに関連する配列は、上記キャップの各々とそのそれぞれの感知素子との間にキャビティを定めることを特徴とする項目8に記載のセンサ。
(項目13)
上記第1及び第2の感知素子に対する上記キャビティの各々は、互いに流体連絡していることを特徴とする項目12に記載のセンサ。
(項目14)
上記第1及び第2の感知素子に対する上記キャビティの各々は、上記第1及び第2の感知素子に対する上記キャビティのうちの他方のキャビティから隔離されることを特徴とする項目12に記載のセンサ。
(項目15)
上記第1及び第2の基板は、シリコンで形成されることを特徴とする項目8に記載のセンサ。
(項目16)
上記第1及び第2の感知素子は、赤外線感知素子であることを特徴とする項目8に記載のセンサ。
(項目17)
上記少なくとも1つの光学素子は、回折光学素子であることを特徴とする項目9に記載のセンサ。
(項目18)
上記少なくとも1つの光学素子は、屈折光学素子であることを特徴とする項目9に記載のセンサ。
(項目19)
上記キャビティ内の上記周囲条件及び組成物は、指定されうることを特徴とする項目12に記載のセンサ。
(項目20)
上記キャビティは、周囲圧力よりも低い圧力で形成されることを特徴とする項目19に記載のセンサ。
(項目21)
上記キャビティは、上記センサが使用されるアプリケーション向けに選択された気体組成物で満たされることを特徴とする項目19に記載のセンサ。
(項目22)
上記気体組成物は、窒素の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有するガスを含むことを特徴とする項目21に記載のセンサ。
(項目23)
上記光学素子は、上記感知素子に隣接する、上記キャップの内面内に形成されることを特徴とする項目9に記載のセンサ。
(項目24)
上記光学素子は、上記感知素子から離れている、上記キャップの外面内に形成されることを特徴とする項目9に記載のセンサ。
(項目25)
光学素子は、上記第1の感知素子に対する上記キャップの外面と内面との両方に形成され、上記光学素子の組み合わせは複合レンズを形成することを特徴とする項目9に記載のセンサ。
(項目26)
複数の感知素子が形成され、上記光学素子は、特定の波長の放射線を上記複数の感知素子のうちの事前に選択された感知素子に選択的に誘導するように構成されることを特徴とする項目9に記載のセンサ。
(項目27)
上記第1及び第2の素子に対する上記キャップは、同じ第2の基板内に形成されているセンサであって、第3の基板内に形成された外側キャップをさらに備え、上記第3の基板は上記第2の基板の上で配向されて、前期第3の基板内に形成された上記キャップは光学素子を含むことを特徴とする項目8に記載のセンサ。
(項目28)
上記第1及び第2の基板の各々を互いに関して配列すると、上記キャップの各々は、上記第1の基板から上方に延び、間にあるルーフ部を支持する側壁により形成され、上記ルーフ部は上記温度感知素子に実質的に平行な平面内にあることを特徴とする項目8に記載のセンサ。
(項目29)
上記第1及び第2の感知素子の各々は、互いに隣接し、その上に備えられている上記キャップは上記ルーフ部から下方に延びる共通の中心カラムを共有し、これにより上記第1及び第2の感知素子の各々に対するチャンバを定めることを特徴とする項目28に記載のセンサ。
(項目30)
上記第2の感知素子の上記チャンバは、上記キャップを介した上記第2の感知素子上への放射線の透過を妨げるように処理されることを特徴とする項目29に記載のセンサ。
(項目31)
上記処理は、上記チャンバの上記側壁のドーピングを含むことを特徴とする項目30に記載のセンサ。
(項目32)
上記処理は、上記第2の感知素子の上記キャップの上記ルーフ部に反射コーティングを施すことを含むことを特徴とする項目30に記載のセンサ。
(項目33)
上記中心カラムは、上記ルーフ部から上記第1の基板に完全には届かず、これにより上記カラムの下側表面と上記第1の基板の上側表面との間に間隙が定められることを特徴とする項目29に記載のセンサ。
(項目34)
上記間隙の幅は、感知される入射放射線の波長と同程度であることを特徴とする項目33に記載のセンサ。
(項目35)
上記間隙を設けることにより、上記第1及び第2の感知素子に対する上記チャンバの間の圧力を均一にすることができることを特徴とする項目33に記載のセンサ。
(項目36)
上記第1及び第2の感知素子の各々は、ボロメータとして提供されることを特徴とする項目8に記載のセンサ。
(項目37)
上記第1及び第2の感知素子のうちの1つの少なくとも一部は、上記第1の基板内に定められたキャビティの上に吊り下げられ、上記キャビティは、上記第1の基板と、その上に備えられているボロメータとの間の断熱を提供することを特徴とする項目8に記載のセンサ。
(項目38)
上記第1及び第2の感知素子は、ホイートストンブリッジ構成で配列されることを特徴とする項目27に記載のセンサ。
(項目39)
上記ホイートストンブリッジ構成を、抵抗器の第1の対を有する上記第1の感知素子及び抵抗器の第2の対を有する上記第2の感知素子により提供し、各々の対からの抵抗器は上記ホイートストンブリッジの対向するレッグ部を定めることを特徴とする項目38に記載のセンサ。
(項目40)
上記ホイートストンブリッジの対向するレッグ部上の抵抗器の各々は、断熱テーブル上の同じ場所に配置されることを特徴とする項目39に記載のセンサ。
(項目41)
上記断熱テーブルは、微小電気機械技術を使用して加工されることを特徴とする項目40に記載のセンサ。
(項目42)
上記断熱層を形成する上記溝の各々は、断熱材で充填されることを特徴とする項目1に記載のセンサ。
(項目43)
複数のダイ温度センサをさらに含み、上記複数のダイ温度センサは上記センサが配置されているダイの温度を示す出力を提供することを特徴とする項目1に記載のセンサ。
(項目44)
上記複数のダイセンサは、複数の出力測定結果を与えるように上記ダイの周りに配列され、上記出力測定結果の各々は、そのダイ温度センサの位置の温度に関連付けられることを特徴とする項目43に記載のセンサ。
(項目45)
上記複数のダイセンサの少なくとも一部は、上記断熱層の反対側に配置され、上記断熱層の各々の側の基板温度を示す出力測定結果を与えることを特徴とする項目44に記載のセンサ。
(項目46)
複数のセンサを含むセンサアレイであって、上記センサの各々は、能動的感知素子及び基準感知素子を有し、上記能動的感知素子は、第1の基板内に形成され、第2の基板内に形成された光学素子を有し、上記第1及び第2の基板は、上記第2の基板が上記感知素子の上にキャップを形成するように互いに関して構成され、上記光学素子は、上記キャップに入射した放射線を上記感知素子に誘導するように構成され、上記基準感知素子も第1の基板内に形成され、第2の基板内に形成されたキャップを有し、上記第1及び第2の基板は、上記キャップが上記基準感知素子の上に配置されるように互いに関して構成され、上記キャップは、上記基準感知素子を上記キャップ上に入射した放射線の少なくとも一部から遮蔽するために使用され、上記基板は、少なくとも1つの追加の熱源を含み、上記熱源は、上記基板内に下方に延び、上記熱源と上記複数のセンサとの間に配置された断熱層を形成することにより、上記複数のセンサから熱的に分離されていることを特徴とするセンサアレイ。
(項目47)
上記センサアレイの出力は、像面を定めることを特徴とする項目46に記載のセンサアレイ。
(項目48)
上記断熱層は、少なくとも1組の溝を含み、溝の上記組は少なくとも1つの第1及び第2の溝を有し、上記溝はキャビティにより互いに隔てられていることを特徴とする項目46に記載のセンサアレイ。
(項目49)
熱放射体を感知したときに信号を提供するように構成された弁別センサであって、上記センサからの第1の距離で上記熱放射体を感知したときに信号を提供するように構成された第1の感知素子と、上記センサからの第2の距離で物体を感知したときに信号を提供するように構成された第2の感知素子とを含み、上記第1及び第2の感知素子の各々は、第1の基板内に形成された少なくとも1つの感知素子と、第2の基板内に形成された少なくとも1つの光学素子とを含み、上記第1及び第2の基板は、上記第2の基板が上記少なくとも1つの感知素子の上にキャップを形成するように互いに関して構成され、上記少なくとも1つの光学素子は、上記キャップ上に入射した放射線を上記少なくとも1つの感知素子に誘導するように構成された弁別センサであって、上記感知素子を基板に備えられた熱源から断熱する断熱層を含み、上記断熱層は少なくとも1組の溝を含み、溝の上記組は、上記基板内に下方に延びる少なくとも1つの第1及び第2の溝を有し、上記溝はキャビティにより互いに隔てられていることを特徴とする弁別センサ。
(項目50)
上記第1及び第2の感知素子の各々の上記少なくとも1つの感知素子は、同じ基板内に形成されることを特徴とする項目49に記載の弁別センサ。
(項目51)
上記物体は、人間の胴体であることを特徴とする項目49に記載の弁別センサ。
(項目52)
第1の基板内に形成された少なくとも1つの感知素子と、第2の基板内に形成された少なくとも1つの光学素子とを含むガス分析器であって、上記第1及び第2の基板は、上記第2の基板が上記少なくとも1つの感知素子の上にキャップを形成するように互いに関して構成され、上記少なくとも1つの光学素子は、上記キャップ上に入射した放射線を上記少なくとも1つの感知素子に誘導するように構成され、上記誘導される入射放射線は、特定のガスの存在を示す波長を有するガス分析器であって、上記第1の基板内に形成された少なくとも1つの基準感知素子を含み、第2の基板内に形成された上記少なくとも1つの基準感知素子に対するキャップを有し、上記キャップは、上記基準感知素子を上記キャップ上に入射した上記放射線から遮蔽して上記基準感知素子が上記入射放射線の強度に依存しない出力を提供するように使用されるガス分析器において、上記第1の基板上の同じ場所に配置されている熱源から、当該分析器と上記熱源との間に断熱層を設けることにより断熱され、上記断熱層は、上記第1の基板内に下方に垂直に延びる少なくとも1対の溝を含むことを特徴とするガス分析器。
(項目53)
複数の感知素子及び複数の関連する光学素子を含み、上記組み合わされた感知素子及び光学素子の各々は、上記複数の感知素子の上記出力をガス波長シグネチャースペクトルを提供するために用いることができるように特定波長分析に関して構成されることを特徴とする項目52に記載のガス分析器。
(項目54)
センサを形成する方法であって、
少なくとも1つの感知素子及び少なくとも1つの基準感知素子を第1の基板内に形成するステップと、
上記感知素子の周りに断熱層を形成するステップであって、上記断熱層は、上記第1の基板上の同じ場所に配置されている他の熱源から上記感知素子を断熱する働きをするステップと、
光学素子及び遮蔽キャップを第2の基板内に形成するステップと、
上記第2の基板が上記感知素子の上に上記光学素子を備え、上記光学素子が入射放射線を上記感知素子上に誘導するように構成され、上記第2の基板が上記遮蔽キャップを上記基準センサの上に備え、上記遮蔽キャップが、上記キャップ上に入射した上記放射線の少なくとも一部の上記基準感知素子上への透過を妨げる働きをするように上記第1及び第2の基板を一緒に接合するステップと
を含むことを特徴とする方法。
(項目55)
半導体プロセスで加工される、第1の基板内に形成された第1及び第2の感知素子を含み、上記第1及び第2の基板の各々は、その上に定められたそれぞれのキャップを有し、上記キャップは第2の基板内に形成され、上記第1の基板上に取り付け可能な電磁センサであって、上記第1の感知素子の上に形成された上記キャップは、上記キャップを介した上記感知素子上への放射線の透過を許容し、上記第2の感知素子の上に形成された上記キャップは、上記キャップを介した上記感知素子上への放射線の上記透過を、上記第1の感知素子上に入射した放射線に関して上記第2の感知素子上に入射した上記放射線を減少させるようにフィルタリングし、上記センサは、上記第1の基板上の熱的に隔離された領域内に形成され、上記隔離は、上記センサと、上記第1の基板上の同じ場所に配置されている熱源との間に少なくとも1対の溝を備えることにより提供されることを特徴とする電磁センサ。
これまで、本発明の教示にかかるセンサは、透明窓を備える感知デバイスに関連して説明されてきた。本発明は、また、第1のセルとは異なる応答をもたらす、感知デバイスも組み込んだ第2のセルの加工に関する、ある実施形態で提供する。次に、この第2のセルは基準セルとみなすことができ、これは、その応答を感知セルと組み合わせて使用することができ、感知セルの応答の弁別を可能にするという点で第1の感知セルと異なる。これの一例では、IRセンサの場合にそのセンサからはキャップ(すなわち、300K)しか見えないように基準セルを全体的に不透明なものにするが、既知のわずかな周囲放射線が常に中を通過するように基準セルを部分的に不透明にすることも可能である。感知すべきガスを除いて感知側と同じ光路を通ってやってくる放射線を基準セルに照射することができるガスセンサのアプリケーションでは、これは利点となる。これにより、例えば水蒸気に対する信号のスプリアス依存(spurious dependencies)が取り除かれる。更なる例は、第1のセルの出力と異なるが、第1のセルの出力と比較できる出力を提供するために、第2のセルの光学特性が第1のセルの光学特性と同じであるが、異なる周波数の放射線、すなわち、異なる放射線源の放射線を選択的に照射される場合である。しかしながら、すべての場合において、第2のセルは、第1のセルの応答出力と異なる応答出力を提供するように構成され、この第2の基準セルの応答の変化は、第1のセルの出力を基準とするか、又はキャリブレーションするために使用される第2のセルに使用されるキャップの特性を変えることにより提供することができることは理解されるであろう。
IRセンサ(例えば、ボロメータ、熱電対列など)の詳細は遮蔽に関しては比較的重要性が低いが、図9は、ホイートストンブリッジ構成のIRセンサの配列を示している。機能に関して、ホイートストンブリッジの片側を照射する必要がある一方で、反対側は暗いままにする。前述のキャップ配列の構造を使用することで、ブリッジの暗側を遮蔽しながら、その一方で感知素子の同じ熱的及び電気的性能を他の何らかの形で保つことが可能である。そのような集積IRセンサ構造は、効果の高い温度管理スキーム、真空又は周囲制御キャップ、及びブリッジの暗側に遮蔽を設ける方法を組み合わせたものである。キャップ構造は、遮蔽及び照射ブリッジ素子の熱的特性及び電気的特性が等しくなることを確実にする。図9において単一デバイスとして説明されているが、そのような配列は、単一のセンサ又はアレイに適用することができるということが理解されるであろう。
Vo=VDD[(Rbol−Rbol’)/(Rbol+Rbol’)]
ここで、Rbol’=Rbol+dRに対し、
dVo〜−2dR/4Rbol
上記の内容から理解されるように、熱センサ及び他の電気素子は、支持基板の温度の影響を被る可能性がある。熱センサは特に、設計上、温度の変化に敏感であり、支持基板の温度を基準又はベースライン温度として使用することが多いことは理解されるであろう。しかしながら、センサが、隣接する熱発生手段(例えば、回路)を組み込んでいる場合、この基準又はベースライン温度が分布し、センサによって測定される計算温度に誤差を生じることになる。
これまでに説明したセンサは、スタンドアロンのセンサ又はそのようなセンサのアレイに関連して説明されているが、本発明の他の実施形態では、ダイ温度感知を行う配列も提供される。そのような配列は、図14から17に示されている。
Claims (52)
- 第1の基板内に提供された第1の放射線感知素子を有する熱センサであって、前記第1の放射線感知素子は、前記感知素子上の入射放射線の強度を示す出力を提供し、前記センサは、同一の前記第1の基板上で同一の場所に配置される前記第1の放射線感知素子と熱源との間に配置された断熱層をさらに含み、前記断熱層は、少なくとも1組の溝を含み、各組は、少なくとも第1及び第2の溝を有し、各組の前記溝は、真空排気されたキャビティにより互いに隔てられており、前記断熱層は、前記基板の表面に実質的に垂直な平面内で前記基板内に垂直に延びるように寸法を定められ、前記断熱層を形成する前記溝の各々は、断熱材で充填され、
前記溝の各々は、前記真空排気されたキャビティよりも前記第1の基板内に深く延びている、熱センサ。 - 前記キャビティは、空気以外のガスで満たされる、請求項1に記載のセンサ。
- 前記基板は、シリコンオンインシュレータウェハから形成され、前記断熱層は、下方に延びて前記ウェハのインシュレータ部分と接触する、請求項1に記載のセンサ。
- 前記第1の基板内に形成された第2の放射線感知素子、及び第2の基板内に形成された第1及び第2のキャップをさらに含み、前記第1及び第2の基板は、前記第1及び第2の感知素子の各々がその上に提供されたそれぞれのキャップを有するように互いに関して配列されており、前記第1の感知素子の前記キャップは、前記キャップを介した前記感知素子上への入射放射線の透過を許容し、前記第2の感知素子の前記キャップは、前記キャップを介した前記第2の感知素子上への放射線の透過を制限し、前記断熱層は、前記第1の基板上で同一の場所に配置される前記第2の感知素子と熱源との間に付加的な断熱を提供する、請求項1に記載のセンサ。
- 前記第1の感知素子の前記キャップは、前記第1の感知素子上への前記入射放射線の集束を提供するように構成された光学素子を含む、請求項4に記載のセンサ。
- 前記少なくとも1つの光学素子は、回折光学素子である、請求項5に記載のセンサ。
- 前記少なくとも1つの光学素子は、屈折光学素子である、請求項5に記載のセンサ。
- 前記光学素子は、前記感知素子に隣接する、前記キャップの内面内に形成される、請求項5に記載のセンサ。
- 前記光学素子は、前記感知素子から離れている、前記キャップの外面内に形成される、請求項5に記載のセンサ。
- 光学素子は、前記第1の感知素子に対する前記キャップの外面と内面との両方に形成され、前記光学素子の組み合わせは複合レンズを形成する、請求項5に記載のセンサ。
- 複数の感知素子が形成され、前記光学素子は、特定の波長の放射線を前記複数の感知素子のうちの事前に選択された感知素子に選択的に誘導するように構成される、請求項5に記載のセンサ。
- 前記第2の感知素子の前記キャップは、前記キャップ上に入射する放射線を反射する反射コーティングを含む、請求項4に記載のセンサ。
- 前記第2の感知素子の前記キャップは、前記キャップを介した前記第2の感知素子上への放射線の透過を妨げるように、光学的に不透明なコーティングを含む、請求項4に記載のセンサ。
- 前記第1及び第2の基板の互いに関する配列は、前記キャップの各々とそのそれぞれの感知素子との間にキャビティを定める、請求項4に記載のセンサ。
- 前記第1及び第2の感知素子に対する前記キャビティの各々は、互いに流体的に連通している、請求項14に記載のセンサ。
- 前記第1及び第2の感知素子に対する前記キャビティの各々は、前記第1及び第2の感知素子に対する前記キャビティのうちの他方のキャビティから隔離される、請求項14に記載のセンサ。
- 前記キャビティ内の周囲条件及び組成物を指定することができる、請求項14に記載のセンサ。
- 前記キャビティは、周囲圧力よりも低い圧力で提供される、請求項17に記載のセンサ。
- 前記キャビティは、前記センサが使用されるアプリケーション向けに選択された気体組成物で満たされる、請求項17に記載のセンサ。
- 前記気体組成物は、窒素の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有するガスを含む、請求項19に記載のセンサ。
- 前記第1及び第2の基板は、シリコンで提供される、請求項4に記載のセンサ。
- 前記第1及び第2の感知素子は、赤外線感知素子である、請求項4に記載のセンサ。
- 前記第1及び第2の素子に対する前記キャップは、同一の第2の基板内に形成され、前記センサは、第3の基板内に形成された外側キャップをさらに備え、前記第3の基板は、前記第2の基板の上で配向されており、前記第3の基板内に形成された前記キャップは、光学素子を含む、請求項4に記載のセンサ。
- 前記第1及び第2の感知素子は、ホイートストンブリッジ構成で配列される、請求項23に記載のセンサ。
- 前記ホイートストンブリッジ構成は、抵抗器の第1の対を有する前記第1の感知素子及び抵抗器素子の第2の対を有する前記第2の感知素子により提供され、各々の対からの抵抗器は、前記ホイートストンブリッジの対向するレッグ部を定める、請求項24に記載のセンサ。
- 前記ホイートストンブリッジの対向するレッグ部上の抵抗器の各々は、断熱テーブル上で同一の場所に配置される、請求項25に記載のセンサ。
- 前記断熱テーブルは、微小電気機械技術を使用して製造される、請求項26に記載のセンサ。
- 前記第1及び第2の基板の各々を互いに関して配列すると、前記キャップの各々は、前記第1の基板から上方に延び且つ間にあるルーフ部を支持する側壁により形成され、前記ルーフ部は、前記感知素子に実質的に平行な平面内にある、請求項4に記載のセンサ。
- 前記第1及び第2の感知素子の各々は、互いに隣接し、その上に提供されている前記キャップは、前記ルーフ部から下方に延びる共通の中心カラムを共有し、これにより前記第1及び第2の感知素子の各々に対するチャンバを定める、請求項28に記載のセンサ。
- 前記第2の感知素子の前記チャンバは、前記キャップを介した前記第2の感知素子上への放射線の透過を妨げるように処理される、請求項29に記載のセンサ。
- 前記処理は、前記チャンバの前記側壁のドーピングを含む、請求項30に記載のセンサ。
- 前記処理は、前記第2の感知素子の前記キャップの前記ルーフ部に反射コーティングを施すことを含む、請求項30に記載のセンサ。
- 前記中心カラムは、前記ルーフ部から前記第1の基板まで完全には伸びず、これにより前記カラムの下側表面と前記第1の基板の上側表面との間に間隙が定められる、請求項29に記載のセンサ。
- 前記間隙の幅は、感知される入射放射線の波長と同程度である、請求項33に記載のセンサ。
- 前記間隙を提供することにより、前記第1及び第2の感知素子に対する前記チャンバの間の圧力を均一にすることができる、請求項33に記載のセンサ。
- 前記第1及び第2の感知素子の各々は、ボロメータとして提供される、請求項4に記載のセンサ。
- 前記第1及び第2の感知素子のうちの1つの少なくとも一部は、前記第1の基板内に定められたキャビティの上に吊り下げられ、前記キャビティは、前記第1の基板と、その上に提供されている前記放射線感知素子との間の断熱を提供する、請求項4に記載のセンサ。
- 複数の基板温度センサをさらに含み、前記複数の基板温度センサの各々は、前記基板温度センサが配置されている前記基板の温度を示す出力を提供する、請求項1に記載のセンサ。
- 前記複数の基板温度センサは、複数の出力測定結果を与えるように前記基板の周りに配列され、前記出力測定結果の各々は、その基板温度センサの位置の温度に関連付けられる、請求項38に記載のセンサ。
- 前記複数の基板センサの少なくとも一部は、前記断熱層の反対側に配置され、前記断熱層の各々の側の基板温度を示す出力測定結果を与える、請求項39に記載のセンサ。
- 複数のセンサを含むセンサアレイであって、前記センサの各々は、能動的感知素子及び基準感知素子を有し、前記能動的感知素子は、第1の基板内に形成され、第2の基板内に形成された光学素子を有し、前記第1及び第2の基板は、前記第2の基板が前記感知素子の上にキャップを形成するように互いに関して構成され、前記光学素子は、前記キャップに入射した放射線を前記感知素子に誘導するように構成され、前記基準感知素子も第1の基板内に形成され、第2の基板内に形成されたキャップを有し、前記第1及び第2の基板は、前記キャップが前記基準感知素子の上に配置されるように互いに関して構成され、前記キャップは、前記基準感知素子を前記キャップ上に入射した放射線の少なくとも一部から遮蔽する役割を果たし、前記基板は、少なくとも1つの追加の熱源を含み、前記熱源は、前記基板の上側表面から前記基板内に下方に延び、前記熱源と前記複数のセンサとの間に配置された断熱層を提供することにより、前記複数のセンサから熱的に分離され、前記断熱層は、少なくとも1組の溝を含み、各組は、少なくとも第1及び第2の溝を有し、前記溝は、真空排気されたキャビティにより互いに隔てられており、前記溝の各々は、断熱材で充填され、前記溝の各々は、前記真空排気されたキャビティよりも深く前記第1の基板内に延びており、前記断熱層は、前記複数のセンサと前記熱源との間で基板物質における不連続性を提供する、センサアレイ。
- 前記センサアレイの出力は、像を定める、請求項41に記載のセンサアレイ。
- 熱放射体を感知したときに信号を提供するように構成された弁別センサであって、前記センサは、前記センサからの第1の距離で前記熱放射体を感知したときに信号を提供するように構成された第1の感知素子と、前記センサからの第2の距離で物体を感知したときに信号を提供するように構成された第2の感知素子とを含み、前記第1及び第2の感知素子の各々は、第1の基板内に形成された少なくとも1つの感知素子と、第2の基板内に形成された少なくとも1つの光学素子とを含み、前記第1及び第2の基板は、前記第2の基板が前記少なくとも1つの感知素子の上にキャップを形成するように互いに関して構成され、前記少なくとも1つの光学素子は、前記キャップ上に入射した放射線を前記少なくとも1つの感知素子に誘導するように構成され、前記センサは、同一の前記第1の基板上で同一の場所に配置されている、前記感知素子と、基板が提供する熱源との間に配置された断熱層をさらに含み、前記断熱層は、少なくとも1組の溝を含み、溝の各組は、少なくとも第1及び第2の溝を有し、前記溝は、真空排気されたキャビティにより互いに隔てられ、前記溝の各々は、断熱材で充填され、前記溝の各々は、前記真空排気されたキャビティよりも深く前記第1の基板内に延びており、前記断熱層は、前記少なくとも1つの感知素子及び前記熱源から物理的に隔てられている、弁別センサ。
- 前記第1及び第2の感知素子の各々の前記少なくとも1つの感知素子は、同一の基板内に形成される、請求項43に記載の弁別センサ。
- 前記物体は、人間の胴体である、請求項43に記載の弁別センサ。
- ガス分析器を含むセンサであって、前記ガス分析器は、第1の基板内に形成された少なくとも1つの感知素子と、第2の基板内に形成された少なくとも1つの光学素子とを含み、前記第1及び第2の基板は、前記第2の基板が前記少なくとも1つの感知素子の上にキャップを形成するように互いに関して構成され、前記少なくとも1つの光学素子は、前記キャップ上の入射放射線を前記少なくとも1つの感知素子に誘導するように構成され、誘導された前記入射放射線は、特定のガスの存在を示す波長を有し、前記ガス分析器は、前記第1の基板内に形成された少なくとも1つの基準感知素子を含み、第2の基板内に形成された前記少なくとも1つの基準感知素子に対するキャップを有し、前記キャップは、前記基準感知素子を前記キャップ上の前記入射放射線から遮蔽して前記基準感知素子が前記入射放射線の強度に依存しない出力を提供できるようにする役割を果たし、前記ガス分析器は、前記第1の基板上で同一の場所に配置される前記センサの熱源から断熱され、前記ガス分析器は、前記センサの断熱層を提供することにより前記熱源から断熱され、前記断熱層は、前記ガス分析器と前記熱源との間に配置され、前記断熱層は、前記第1の基板の上側表面から前記第1の基板内に下方に垂直に延びる少なくとも1対の溝を含み、前記溝は、真空排気されたキャビティにより互いに隔てられて、前記断熱層は、前記基準感知素子と前記熱源との間で基板物質における不連続性を提供し、前記溝の各々は、断熱材で充填され、前記溝の各々は、前記真空排気されたキャビティよりも深く前記第1の基板内に延びている、センサ。
- 前記ガス分析器は、複数の感知素子及び複数の関連する光学素子を含み、組み合わされた前記感知素子及び光学素子の各々は、前記複数の感知素子の前記出力を用いてガス波長シグネチャースペクトルを提供することができるように、特定波長分析に関して構成される、請求項46に記載のセンサ。
- センサを形成する方法であって、
少なくとも1つの感知素子及び少なくとも1つの基準感知素子を第1の基板内に形成するステップと、
前記感知素子の周りに断熱層を形成するステップであって、前記断熱層は、前記基板の上側表面から前記第1の基板内に下方に延びる1対の溝を含み、真空排気されたキャビティにより互いに隔てられて、前記第1の基板上で同一の場所に配置される他の熱源から、前記感知素子と前記他の熱源との間で基板物質における不連続性を提供することにより、前記感知素子を断熱する働きをし、前記溝の各々は、断熱材で充填され、前記溝の各々は、前記真空排気されたキャビティよりも深く前記第1の基板内に延びている、ステップと、
光学素子及び遮蔽キャップを第2の基板内に形成するステップと、
前記第1及び第2の基板を一緒に接合して、前記第2の基板が、前記感知素子の上に前記光学素子を提供するようにするステップであって、前記光学素子は、入射放射線を前記感知素子上に誘導するように構成され、前記第2の基板は、前記遮蔽キャップを前記基準センサの上に提供し、前記遮蔽キャップは、前記キャップ上への前記入射放射線の少なくとも一部の前記基準感知素子上への透過を妨げる働きをする、ステップと
を含む、方法。 - 半導体プロセスで製造される電磁センサであって、前記センサは、第1の基板内に形成された第1及び第2の感知素子を含み、前記第1及び第2の感知素子の各々は、その上に定められたそれぞれのキャップを有し、前記キャップは、第2の基板内に形成され、前記第1の基板上に取り付け可能であり、前記第1の感知素子の上に形成された前記キャップは、前記キャップを介した前記感知素子上への放射線の透過を許容し、前記第2の感知素子の上に形成された前記キャップは、前記キャップを介した前記感知素子上への放射線の前記透過を、前記第1の感知素子上に入射した放射線に関して前記第2の感知素子上に入射した前記放射線を減少させるようにフィルタリングし、前記センサは、前記第1の基板上の熱的に隔離された領域内に提供され、前記隔離は、前記第1の基板上で同一の場所に配置される前記センサと熱源との間に少なくとも1対の溝を提供することにより提供され、前記1対の溝の個々の溝は、真空排気されたキャビティにより互いに隔てられており、前記溝の各々は、断熱材で充填され、前記溝の各々は、前記真空排気されたキャビティよりも深く前記第1の基板内に延びている、電磁センサ。
- 第1の基板内に提供された第1の放射線感知素子を有する熱センサであって、前記放射線感知素子は、前記感知素子上の入射放射線の強度を示す出力を提供するように構成され、前記センサは、同一の前記第1の基板上で同一の場所に配置される前記第1の放射線感知素子と熱源との間に配置された断熱層をさらに含み、前記断熱層は、少なくとも1組の溝を含み、各組は、少なくとも第1及び第2の溝を有し、前記溝は、前記感知素子と前記熱源との間で基板物質内の欠損を提供する真空排気されたキャビティにより互いに隔てられており、前記溝の各々は、断熱材で充填され、前記溝の各々は、前記真空排気されたキャビティよりも深く前記第1の基板内に延びており、前記断熱層は、前記放射線感知素子及び前記熱源の各々から物理的に隔てられている、熱センサ。
- 第1の基板内に提供された第1の放射線感知素子を有する熱センサであって、前記放射線感知素子は、前記感知素子上の入射放射線の強度を示す出力を提供するように構成され、前記センサは、前記基板の完全に内部且つ同一の前記第1の基板上で同一の場所に配置される前記第1の放射線感知素子と熱源との間に配置された断熱層をさらに含み、前記断熱層は、少なくとも1組の溝を含み、各組は、少なくとも第1及び第2の溝を有し、前記溝は、真空排気されたキャビティにより互いに隔てられており、前記溝の各々は、断熱材で充填され、前記溝の各々は、前記真空排気されたキャビティよりも深く前記第1の基板内に延びており、前記基板は、シリコンオンインシュレータウェハから形成され、前記断熱層は、前記基板の上側表面から下方に延びて前記ウェハのインシュレータ部分と接触し、前記断熱層は、前記第1の放射線感知素子及び前記熱源から物理的に隔てられている、熱センサ。
- 第1の基板内に提供された第1の放射線感知素子を有する熱センサであって、前記放射線感知素子は、前記感知素子上の入射放射線の強度を示す出力を提供し、前記センサは、同一の前記第1の基板上で同一の場所に配置される前記第1の放射線感知素子と熱源との間に配置された断熱層をさらに含み、前記断熱層は、少なくとも1組の溝を含み、各組は、少なくとも第1及び第2の溝を有し、前記溝は、真空排気されたキャビティにより互いに隔てられており、前記溝の各々は、断熱材で充填され、前記溝の各々は、前記真空排気されたキャビティよりも深く前記第1の基板内に延びており、前記センサは、前記第1の基板内に形成された第2の放射線感知素子、及び第2の基板内に形成された第1及び第2のキャップをさらに含み、前記第1及び第2の基板は、前記第1及び第2の感知素子の各々がその上に提供されたそれぞれのキャップを有するように互いに関して配列されており、前記第1の感知素子の前記キャップは、前記キャップを介した前記感知素子上への入射放射線の透過を許容し、前記第2の感知素子の前記キャップは、前記キャップを介した前記第2の感知素子上への放射線の透過を制限し、前記断熱層は、前記第1の基板上で同一の場所に配置される前記第2の感知素子と熱源との間に付加的な断熱を提供し、前記第1及び第2の基板の各々を互いに関して配列すると、前記キャップの各々は、前記第1の基板から上方に延び且つ間にあるルーフ部を支持する側壁により形成され、前記ルーフ部は、前記感知素子に実質的に平行な平面内にあり、前記キャップは、前記ルーフ部から下方に延びる共通の中心カラムを共有し、これにより前記第1及び第2の感知素子の各々に対するチャンバを定める、熱センサ。
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