JPH07311083A - 赤外検出器及び感熱撮像システムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱センサーアレイを集積回路基板との間に配
置されたメサ型構造アレイと結合することにより、断熱
が向上された感熱（赤外）撮像システムを製造する。 【構成】 感熱撮像システム２０において、断熱構造５
０が、熱センサー４０の対応する焦点面アレイ３０を電
気的及び機械的に接合する集積回路基板７０上に配置さ
れる。メサ型構造５２，５４には、その頂部から隣接コ
ンタクトパッド７２，７４へ延在するメサストリップ導
体５６，５８が含まれる。メサストリップ導体５６，５
８は、熱センサー４０のバイアス電圧及び信号流路を提
供する。メサストリップ導体５８は、強誘電素子４４へ
バイアス電圧を供給するのに使用される。焦点面アレイ
３０がメサ型構造５２の対応するアレイに接合される
と、熱センサー４０の電極４３と集積回路基板７０の対
応するコンタクトパッド７２との間に、断熱導電経路が
提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハイブリッド固体シス
テムの断熱及び信号流路に関し、特に、メサ型構造を有
する感熱（赤外）撮像システム及び熱センサーの焦点面
アレイと下層集積回路基板との間の機械的及び電気的結
合を行う方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱センサーの一つの一般的な応用分野
は、暗視装置等の感熱（赤外）撮像装置である。このク
ラスの感熱撮像装置には、集積回路基板に結合された赤
外検出器素子すなわち熱センサーの焦点面アレイが含ま
れており、対応するコンタクトパッドアレイが焦点面ア
レイと集積回路基板との間に設けられている。熱センサ
ーにより熱画像の各画素（すなわちピクセル）が画定さ
れる。

【０００３】一種の熱センサーには、入射赤外放射に応
答して温度変化に依存する電気的分極状態を示す強誘電
材料から形成された強誘電もしくは焦電素子が含まれて
いる。赤外吸収器及び共通電極が強誘電素子の一面に配
置されている。センサー信号電極が各強誘電素子の反対
面に配置されている。赤外吸収器及び共通電極は、焦点
面アレイの表面を横切って延在するとともに、各強誘電
素子に取り付けられている。一般的に、各強誘電素子は
それ自体の独立したセンサー信号電極を有している。各
赤外検出器素子すなわち熱センサーは、赤外吸収器，共
通電極及び各センサー信号電極により一部画定される。
電極は容量板を構成し、強誘電素子は容量板間に配置さ
れた誘電体すなわち絶縁体を構成する。

【０００４】代表的には、焦点面アレイと集積回路基板
との間に断熱構造が配置されて、各熱センサーから集積
回路基板への熱放散を最小限に抑えながら機械的接合及
びセンサー信号流路が提供される。熱センサーアレイを
下層集積回路基板から絶縁するためのこのような断熱構
造を提供するために、いくつかの方法が使用されてい
る。このような断熱構造の例は、本発明の譲受人である
テキサスインスツルメンツ社が譲受けている、マックコ
ーマック（ＭｃＣｏｒｍａｃｋ）等の米国特許第４，１
４３，２６９号の『強誘電撮像システム』及びメイスナ
ー（Ｍｅｉｓｓｎｅｒ）等の米国特許第５，０４７，６
４４号の『感熱撮像システム用ポリイミド断熱メサ』に
示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明により、熱セン
サーアレイを集積回路基板に機械的及び電気的に接合す
るのに使用する従来の焦点面アレイ及び断熱構造に関連
する欠点や問題点は、実質的に低減もしくは解消され
る。本発明により、熱センサーアレイを熱センサーと集
積回路基板との間に配置されたメサ型構造アレイと結合
することにより、断熱が強化された感熱（赤外）撮像シ
ステムを製造することができる。

【０００６】本発明により、部品構造の接合中に使用す
る比較的頑丈（ｒｏｂｕｓｔ）なメサ型構造及び部品構
造間の多数の導電体を提供することにより、ハイブリッ
ド固体システムの部品構造間の機械的及び電気的結合が
向上する。メサ型構造は、ハイブリッドシステムの一つ
の部品構造上に形成され、そこから突出されてもよい。

【０００７】本発明の一つの重要な技術的利点として、
各熱センサーとコンタクトするために関連する赤外吸収
器アセンブリーの一部として共通金属板を設ける必要が
ないため、隣接する熱センサー間の断熱が向上すること
が含まれる。本発明により、ピクセル間の熱電流が実質
的に低減され、各熱センサーに関連する変調伝達機能
（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃ
ｔｉｏｎ；ＭＴＦ）の損失が最小限に抑えられる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの特徴によ
り、断熱構造を感熱撮像システム内で使用して、各熱セ
ンサーと集積回路基板との間に形成されたメサ型構造に
隣接する集積回路基板の表面上に対応するコンタクトパ
ッドアレイを有する集積回路基板に熱センサーアレイを
結合することができる。各メサ型構造は、各メサの頂部
から関連するコンタクトパッドまでの信号経路を提供す
る一つ以上のメサ導体を含んでいる。焦点面アレイを各
メサ型構造と接触する集積回路基板上に配置して、各熱
センサーに対して第１のコンタクトパッドから第１のメ
サ導体を介してバイアス電圧（Ｖ _B ）が接続されるとと
もに、センサー信号出力が第２のメサ導体を介して第２
のコンタクトパッドに接続されるようにすることができ
る。別の構造は、集積回路基板上の各コンタクトパッド
に隣接する傾斜サイドウォールもしくは垂直サイドウォ
ールが形成された一対のメサ型構造を含むことができ
る。

【０００９】本発明のもう一つの特徴として、赤外放射
に感応する共通光コーティング層及び焦点面アレイ内の
各熱センサーに対する個別の独立導電材層を有する赤外
吸収器アセンブリーが含まれる。各熱センサーは、好ま
しくは、それ自体の電源電極及びセンサー信号電極を有
している。焦点面アレイはバンプボンディングにより集
積回路基板に結合することができ、（バンプボンディン
グメタル等の）バンプボンディング導電材はメサ型構造
の頂部，各電源電極及びセンサー信号電極上に与えられ
る。

【００１０】本発明のもう一つの重要な技術的利点とし
て、同じ面上に電源電極及びセンサー信号電極が形成さ
れている強誘電素子を有する熱センサーを提供するとと
もに、電源電極とセンサー信号電極との間で強誘電素子
の幾何学的構成を変えて、２つの電極間の電流による電
界効果を制御することが含まれる。適切な幾何学的構成
（例えば空洞空間）を選定することにより、強誘電素子
の製造時間及びコストを最小限に抑えながら、赤外放射
に対する強誘電素子の感度を高めることができる。

【００１１】

【実施例】赤外検出器すなわち感熱撮像システムは、代
表的には、熱センサーに衝突する入射赤外放射により生
じる温度変化による電圧変化の発生もしくは熱センサー
の形成に使用する材料内における光子−電子相互作用に
よる電圧変化の発生に基づいている。後者の効果は内部
光電効果と呼ばれることもある。後に詳細説明を行う感
熱撮像システムすなわち赤外検出器２０，１２０，２２
０，３２０は、入射赤外放射により生じる強誘電材の温
度変化による電圧変化の発生に基づいて機能する。感熱
撮像システム２０，１２０，２２０，３２０は非冷却赤
外検出器と呼ばれることもある。感熱撮像システム２
０，１２０，２２０，３２０のさまざまな部品は、好ま
しくは、真空環境の（図示せぬ）関連する筺体内に収納
される。応用によっては、熱伝導率の低いガスもいくつ
かの応用に対しては満足な環境を提供する。

【００１２】ハイブリッド固体システムに関連する断熱
構造は、２つの素子（導体素子及び断熱素子）を含む場
合が多い。図１の感熱回路９０に示すように、断熱構造
のこの一般的な構成は、一方が低熱抵抗率導体素子を通
りもう一方が高熱抵抗率断熱素子を通る２つの並列熱電
流経路を有する感熱回路で表すことができる。一つの設
計目標は、これら２つの素子を流れる総熱電流を最小限
に抑えることである。個別の赤外吸収器アセンブリーを
有する焦点面アレイを形成することにより、隣接する熱
センサー間の熱伝導が低減されて、関連する感熱撮像シ
ステムのＭＴＦが向上する。

【００１３】感熱回路９０は、強誘電素子９４上のセン
サー信号電極９２と集積回路基板９８上の関連するコン
タクトパッド９６との間に接続されている。熱電流ｉ_T
は感熱回路９０の２つの並列熱電流経路を流れ、導電体
成分ｉ_C は熱抵抗１００を有する一つ以上のメサ導体を
流れ、メサ成分ｉ_M は熱抵抗１０２で示す一つ以上のメ
サ型構造を流れる。感熱回路９０の全熱抵抗を最大限と
することにより、全熱電流ｉ_T ＝ｉ_C ＋ｉ_M が最小限に
抑えられる。

【００１４】従来の断熱構造の例がメイスナー（Ｍｅｉ
ｓｓｎｅｒ）等の米国特許第５，０４７，６４４号の
『感熱撮像システム用ポリイミド断熱メサ』に示されて
いる。米国特許第５，０４７，６４４号で使用されてい
る製造技術及び材料は、本発明の断熱構造５０，１５０
を製造するのに使用することができる。米国特許第５，
０４７，６４４号は、あらゆる目的で参照として本出願
に組み入れられている。

【００１５】さまざまな種類の半導体材料及び集積回路
基板も本発明で満足に使用することができる。米国特許
第４，１４３，２６９号の『強誘電撮像システム』は、
強誘電材から製造される赤外検出器及びシリコンスイッ
チングマトリクスまたは集積回路基板に関する情報を提
供する。米国特許第４，１４３，２６９号は、あらゆる
目的で参照として本特許出願に組み入れられている。

【００１６】感熱撮像システム２０及び関連する製造方
法について詳細説明を行う。感熱撮像システム１２０，
２２０，３２０は本発明の別の実施例を表す。さまざま
な部品を各感熱撮像システム２０，１２０，２２０，３
２０で択一的に使用することができる。感熱撮像システ
ム１２０，２２０，３２０の説明は、各製造方法のバリ
エーションを含めて、各感熱撮像システムと感熱撮像シ
ステム２０との間の違いの説明のみに限定する。

【００１７】感熱撮像システム２０及び感熱撮像システ
ム１２０等の本発明の実施例に関連するセンサー信号流
路を図２に略示する。感熱撮像システム２２０及び感熱
撮像システム３２０等の本発明の他の実施例に関連する
センサー信号流路を図７に略示する。

【００１８】感熱撮像システム２０は、複数個の個別の
赤外吸収器アセンブリー３２を有する焦点面アレイ３０
を含んでいる。感熱撮像システム１２０は、赤外吸収器
アセンブリー１３２を有する焦点面アレイ１３０を含ん
でいる。本発明の択一的実施例を組み込んでいる赤外吸
収器アセンブリー３２及び赤外吸収器アセンブリー１３
２は、所望により、感熱撮像システム２０，１２０，２
２０もしくは３２０に使用することができる。感熱撮像
システム２０は、各赤外吸収器アセンブリー３２にそれ
ぞれ接続された一対の強誘電素子４２，４４を含んでい
る。感熱撮像システム１２０は、各板すなわち導電層３
６に結合された一対の強誘電素子４２，４４を含んでい
る。

【００１９】感熱撮像システム２２０及び感熱撮像シス
テム３２０は、強誘電素子２４２及び強誘電素子２４３
がそれぞれ接続されている複数個の赤外吸収器アセンブ
リー３２を含む同じ焦点面アレイ２３０を有している。
それぞれ内部に形成された空洞空間２７７及び空洞空間
２７９の択一的構成を除けば、強誘電素子２４２及び強
誘電素子２４３は同じである。

【００２０】感熱撮像システム２０及び感熱撮像システ
ム２２０は、同じ集積回路基板７０から突出するメサ型
構造５２，５４を含む同じ断熱構造５０を有している。
感熱撮像システム１２０及び感熱撮像システム３２０
は、同じ集積回路基板１７０から突出するメサ型構造１
５２を含む断熱構造１５０を有している。

【００２１】本発明の一実施例に関連するセンサー信号
流路すなわち電気回路２８を図２に略示する。センサー
信号流路２８の主部品として、集積回路基板７０上の一
対のコンタクトパッド７２，７４及び強誘電素子４２，
４４が含まれる。強誘電素子４２，４４は、電極４３，
４５と両強誘電素子４２及び４４を横切って延在する導
電板３６とを有する。後記するように、金属及び非金属
のさまざまな材料を使用して板３６を形成することがで
きる。板３６用の材料を選定する設計基準の一つは、各
熱センサー４０，１４０もしくは２４０を流れる電流に
対して所望の導電率を確保することである。板３６を形
成する材料を選定するための他の設計基準については後
記する。

【００２２】集積回路基板７０から第１のコンタクトパ
ッドすなわち電源パッド７４へバイアス電圧（Ｖ_B ）が
供給され、それは第１の電極すなわち電源電極４５へ流
れる。入射赤外放射により強誘電素子４２，４４に温度
変化が生じ、板３６と電極４３，４５との間の容量及び
分極が変化する。入射赤外放射に対応する信号が、強誘
電素子４２から板３６を通って強誘電素子４４へ流れ
る。その信号が第２の電極すなわちセンサー信号電極４
３を通って強誘電素子４４から集積回路基板７０上の第
２のコンタクトパッド７２へ流れる。センサー信号（Ｖ
_S ）は、入射赤外放射により生じる強誘電素子４２，４
４の容量及び分極の変化の関数である。したがって、強
誘電素子４２，４４は、センサー信号流路２８におい
て、板３６により結合された一対の可変キャパシターと
して表すことができる。感熱撮像システム２０及び感熱
撮像システム１２０は、図２の回路図に一般的に対応す
る同様なセンサー信号流路を有している。

【００２３】図３及び図４に示すように、感熱撮像シス
テム２０を構成する主要部品すなわち構造として、焦点
面アレイ３０と断熱構造５０と集積回路基板７０とが含
まれる。焦点面アレイ３０は複数個の熱センサー４０を
含んでいる。熱センサー４０の数及び位置は、焦点面ア
レイ３０の所望するＮ×Ｍ構成によって決まる。

【００２４】断熱構造５０は、焦点面アレイ３０を集積
回路基板７０へボンディングする間に機械的支持を提供
しかつ焦点面アレイ３０を集積回路基板７０から断熱す
るのに使用される。本発明のいくつかの実施例について
は、断熱構造５０を使用して、各熱センサー４０に関連
する独立した赤外吸収器アセンブリー３２を形成する間
に焦点面アレイ３０を支持することができる。また、断
熱構造５０は焦点面アレイ３０内の各熱センサー４０と
集積回路基板７０との間の電気的インターフェイスを提
供する。電気的インターフェイスにより、集積回路基板
７０は、各熱センサー４０へ給電するとともに、焦点面
アレイ３０によって検出される入射赤外放射に基づいて
熱画像を処理することができる。

【００２５】感熱撮像システム２０は、焦点面アレイ３
０に衝突する入射赤外放射に応答して熱画像を生成す
る。焦点面アレイ３０の部品として、複数個の熱センサ
ー４０及びそれらの各赤外吸収器アセンブリー３２が含
まれる。各熱センサー４０は、それぞれセンサー信号電
極４３及び電源電極４５を有する一対の強誘電素子４
２，４４をさらに含んでいる。強誘電素子４２，４４の
一面は、それらの関連する赤外吸収器アセンブリー３２
に取り付けられている。電極４３，４５は、それらの各
強誘電素子４２，４４の他面に取り付けられている。強
誘電素子４２，４４はＢＳＴ（チタン酸バリウムストロ
ンチウム）のような適切な強誘電材から形成することが
できる。

【００２６】入射赤外放射は、赤外吸収器アセンブリー
３２と相互作用して、取り付けられた強誘電素子４２，
４４内に温度変化を生じる。温度変化により、各強誘電
素子４２，４４の電気的分極及び容量が変化する。各セ
ンサー信号電極４３に現れる代表的な熱画像信号
（Ｖ_S ）は、関連する強誘電素子４２，４４の分極及び
容量に依存し、入射赤外放射の関数である。焦点面アレ
イ３０の強誘電素子４２，４４は、隣接する熱センサー
４０及び集積回路基板７０から断熱されており、各熱セ
ンサー４０に関連する容量及び分極が入射赤外放射を正
確に表すことを保証する。

【００２７】焦点面アレイ３０内の各熱センサー４０
は、断熱構造５０により提供される一対のメサ型構造５
２，５４により集積回路基板７０と個別に結合される。
各熱センサー４０は、好ましくは、その関連するメサ型
構造５２，５４を介して集積回路基板７０上の一対の対
応するコンタクトパッド７２，７４に電気的に接続され
ている。

【００２８】材料を流れる熱電流は、材料の熱伝導率及
び材料の体積（熱容量）によって決まる。各メサ型構造
５２，５４のサイズは、主として、構造及び熱容量を配
慮して規定される。メサ型構造５２，５４の熱伝導率は
非常に低い（すなわち、熱抵抗率が非常に高い）ため、
メサ型構造５２，５４を流れる熱電流メサ成分ｉ_M は、
代表的には、各メサ型構造５２，５４の最小許容サイズ
を決定する構造的要求によって決まる。

【００２９】センサー信号流路の一部を提供するメサス
トリップ導体５６，５８は、比較的低い電気抵抗率及び
比較的高い熱伝導率を必然的に示すであろう。したがっ
て、メサストリップ導体５６，５８によって与えられる
全熱抵抗を増大して対応する熱電流導体成分ｉCを最小
限に抑えるためには、メサストリップ導体５６，５８の
断面積対長さの比率をできるだけ小さく構成しなければ
ならない。

【００３０】推奨する設計方法は、最初に断熱構造５０
に対する構造的センサー信号流路及び断熱要求を指定
し、それにより全面積及び体積を決定することである。
次に、メサ型構造５２，５４の構成を選定し、関連する
熱抵抗を対応する熱電流メサ成分ｉ_M と共に確立する。
この熱電流成分が確立されると、メサストリップ導体５
６，５８の構成を選定して、感熱撮像システム２０の断
熱要求を満たす全熱抵抗を達成することができる。代表
的には、設計の選定は反復工程であり、その間にメサ型
構造５２，５４及びメサストリップ導体５６，５８の構
成を変えて、所望する構造的完全性、センサー信号流
路、及び断熱が得られる。

【００３１】図３及び図４に示すように、集積回路基板
７０は、コンタクトパッド７２，７４の対応するアレイ
を含んでいる。断熱構造５０は、集積回路基板７０上に
各コンタクトパッド対７２，７４に隣接して形成された
メサ型構造５２，５４のアレイを含んでいる。好ましく
は、各熱センサー４０には同じバイアス電圧（Ｖ_B ）が
加えられる。したがって、一本以上の共通バスバー７６
を集積回路基板７０の表面上に形成して、複数個のコン
タクトパッド７４を各メサ型構造５４に隣接して配置す
ることができる。コンタクトパッド７４，メサストリッ
プ導体５８及び電源電極４８は協同して関連する強誘電
素子４４へバイアス電圧（Ｖ_B ）を供給する。

【００３２】好ましくは、各赤外吸収器アセンブリー３
２は、赤外吸収材及び板３６により形成された一層の赤
外吸収すなわち光コーティング層３４を含んでいる。応
用によっては、層３４は、熱センサー４０が検出するよ
うに設計されている赤外放射の特定波長に応じて多数の
赤外感知材料層を含むことができる。板３６は、入射赤
外放射と光コーティング３４の相互作用を高める等のい
くつかの重要な機能を発揮することができる。好ましく
は、板３６は導電性であって、強誘電素子４２，４４間
のセンサー信号流路の一部を形成する。また、好ましく
は、板３６は熱伝導率が高く、取り付けられた強誘電素
子４２，４４へ光コーティング３４から急速に熱エネル
ギーを転送することができる。

【００３３】本発明の一実施例において、板３６は、熱
伝導率及び導電率が共に良好でかつ光コーティング３４
と協同して入射赤外放射の吸収を強めるニッケル等の金
属から形成することができる。本発明の別の実施例で
は、所望する特性を有する金属以外の材料を使用して板
３６を形成することができる。本発明は金属板３６の使
用に限定されるものではない。

【００３４】好ましくは、金属ボンド材４６をセンサー
信号電極４３上に与えて、同じような金属ボンド材６２
とのバンプボンドを関連するメサ型構造５２上に形成す
る。同様に、好ましくは、金属ボンド材４８を電源電極
４５上に与えて、メサ型構造５４上の金属ボンド材６４
とバンプボンディングを行う。応用によっては、エポク
シボンディングを使用して、熱センサー４０をその関連
するメサ型構造５２，５４上に実装することができる。

【００３５】各熱センサー４０に対して、強誘電素子４
２，４４と赤外吸収器アセンブリー３２と各電極４３，
４５とが強誘電トランスジューサを画定する。すなわ
ち、電源電極４５及びセンサー信号電極４３がキャパシ
ター板を構成し、強誘電素子４２，４４が赤外吸収器ア
センブリー３２の板３６により互いに電気的に結合され
た誘電体を構成する。こうして得られる容量及び分極は
温度依存性であり、強誘電（すなわち、焦電）トランス
ジューサ機能を実現する。関連する変調伝達機能（ＭＴ
Ｆ）は、本発明を組み入れた断熱構造５０及び赤外吸収
器アセンブリー３２により実質的に増強される。

【００３６】各熱センサー４０に対して、焦点面アレイ
３０へ入射する熱（赤外）放射は、各赤外吸収器すなわ
ち光コーティング３４により吸収され、熱として板３６
を介して隣接する強誘電素子４２，４４へ伝達される。
こうして生じる強誘電素子４２，４４の温度変化により
電気的分極状態及び容量が変化する。センサー信号電極
４３から得られる対応するセンサー信号出力は、各強誘
電トランスジューサ（すなわち、熱センサー４０）の容
量及び分極によって決まる。

【００３７】集積回路基板７０は従来のスイッチングマ
トリクス及び関連する一連の増幅器を含んでいる。集積
回路基板７０は焦点面アレイ３０に接合され、コンタク
トパッド７２，７４の各対は、関連する熱センサー４０
の対応するセンサー信号電極４３及び電源電極４５に電
気的に接続される。断熱構造５０により、集積回路基板
７０は、各熱センサー４０の強誘電素子４２，４４に蓄
えられた熱エネルギーのヒートシンクとして作用して、
関連するトランスジューサ容量及びセンサー信号精度に
悪影響を及ぼすことを防止する。

【００３８】メサストリップ導体５６により、各メサ型
構造５２の頂部と隣接するコンタクトパッド７２との間
に信号経路が提供される。メサストリップ導体５８によ
り、隣接するコンタクトパッド７４から各メサ型構造５
４の頂部までの電気経路が提供される。メサストリップ
導体５６，５８の推奨材料として、熱伝導率が比較的低
く応用が容易であるチタン及びタングステン合金が含ま
れる。

【００３９】インジウムバンプボンディング技術を使用
して、焦点面アレイ３０と断熱構造５０との間にメタル
ボンドを形成することができる。メサ型構造５２，５４
及び関連するメサストリップ導体５６，５８の構成は設
計上の選択であり、主として断熱及び剛性を考慮して決
められる。メサ５２，５４の別の構成として、傾斜サイ
ドウォールを有するメサ及び垂直サイドウォールを有す
るメサが含まれる。傾斜サイドウォールメサ５２，５４
については、導体５６，５８のメサストリップ構成が推
奨される。垂直サイドウォールメサについては、米国特
許第５，０４７，６４４号に示された構成がより適切で
ある。これらの構成は代表例に過ぎず、当業者であれば
メサ型構造５２，５４及びその関連する導体５６，５８
の他の構成も自明であると思われる。特に、メサ型構造
５２，５４は水平及び垂直断面が対称的に示されている
が、このような対称性は必要ではない。

【００４０】感熱撮像システム２０及び感熱撮像システ
ム２２０の代表的な断熱構造５０を含む本発明のメサ型
構造５２，５４は、従来のホトリソグラフィック技術を
使用して製造することができる。感光ポリイミドを使用
する製造方法について説明する。しかしながら、応用に
よっては非感光ポリイミドを使用することができる。一
般的に工程ステップが少なくてすむため、感光ポリイミ
ドを使用する製造方法を推奨する。

【００４１】一製造方法では感光ポリイミドを使用し、
ポリイミド上のホトレジスト層をパターニングしてメサ
構造を形成し、次にポリイミドを現像して非露光部を除
去し、所望する構成及びアレイを有するメサ構造のポリ
イミド部分が残される。次に、従来の金属堆積手順によ
りポリイミド構造の外部にメサ導体を形成することがで
きる。

【００４２】メサ型構造５２，５４のアレイが画定され
ると、従来のホトリソグラフィ技術を使用して各メサ５
２，５４の外部に、選定されたメサストリップ導体５
６，５８が形成される。好ましくは、メサストリップ導
体５６，５８は各メサ型構造５２，５４の外部に形成さ
れて、各メサ型構造５２，５４の頂部から各コンタクト
パッド７２，７４へ延在する。

【００４３】所望により付加製造ステップを採用して、
メサ型構造５２，５４の頂部にバンプボンドメタル６
２，６４もしくは（図示せぬ）導電性エポキシを堆積す
ることができる。これらの付加製造ステップは、従来、
本発明の断熱構造５０の特定応用に応じて選定される従
来の材料により達成される。

【００４４】焦点面アレイ３０は、バンプボンディング
もしくは熱センサー４０を断熱構造５０上に実装する従
来の他の技術を使用して、集積回路基板７０へ接合する
ことができる。このボンディング工程中に、メサ型構造
５２，５４により、選定されたボンディング工程に対し
て必要な機械的支持が提供される。焦点面アレイ３０の
集積回路基板７０へのボンディングに続いて、さまざま
な技術を使用して、各赤外吸収器アセンブリー３２の周
辺に複数のスロット３８を形成することができる。応用
によっては、焦点面アレイ３０を集積回路基板７０へバ
ンプボンディングする前に、スロット３８を形成するこ
とができる。

【００４５】スロット３８により、隣接する赤外吸収器
アセンブリー３２間に空洞空間が形成されて、隣接する
熱センサー４０からの赤外吸収器アセンブリー３２を介
した熱エネルギーの伝達が防止される。特に関連する感
熱撮像システムが真空環境に配置される場合、スロット
３８により各熱センサー４０の断熱が実質的に強化され
る。スロット３８はホトリソグラフィもしくは半導体デ
バイスの製造に関連する他の技術により形成することが
できる。

【００４６】図５及び図６に本発明の別の実施例を示
し、感熱撮像システム１２０は焦点面アレイ１３０と複
数個の熱センサー１４０と断熱構造１５０と集積回路基
板１７０とを含んでいる。熱センサー１４０は、後記す
る赤外吸収器アセンブリー１３２を除けば、一般的に熱
センサー４０と同じである。感熱撮像システム２０につ
いて前記したように、感熱撮像システム１２０のさまざ
まな部品が、好ましくは、真空もしくは熱伝導率の低い
ガス環境に配置される。

【００４７】焦点面アレイ１３０の熱センサー１４０を
集積回路基板１７０上に実装するために、断熱構造１５
０が設けられる。断熱構造１５０は、その各熱センサー
１４０と結合することができる複数のメサ型構造１５２
を含んでいる。選定された応用に対しては、一対のメサ
型構造５２，５４を形成するよりも一つのメサ型構造１
５２を形成するほうがよりコスト面で効果的である。前
記したように、焦点面アレイ，強誘電素子及び断熱構造
の設計は、代表的には、反復工程である。メサ型構造１
５２を有する断熱構造１５０は、断熱構造５０と同様に
形成される。

【００４８】メサストリップ導体１５６，１５８が、関
連する一対のコンタクトパッド７２，７４に隣接してメ
サ型構造１５２の外部に形成される。集積回路基板１７
０は、共通バスバー７６が省かれている点を除けば、集
積回路基板７０と同じである。個別の電源コンタクトパ
ッド７４のアレイを設けたことにより、集積回路基板１
７０は各熱センサー１４０へ供給するバイアス電圧（Ｖ
_B ）を変えることができる。前記したように、各熱セン
サー１４０には、通常、同じバイアス電圧（Ｖ _B ）が供
給される。しかしながら、特にアレイが非常に大きい応
用については、各熱センサー４０へ供給するバイアス電
圧（Ｖ_B ）を変えることが望ましい。

【００４９】集積回路基板１７０は２つの電気的コンタ
クトパッド７２，７４を提供する。一対のメサストリッ
プ導体１５６，１５８が各メサ型構造１５２上に設けら
れる。メサストリップ導体１５８により、コンタクトパ
ッド７４からバイアス電圧（Ｖ_B ）が供給され、強誘電
素子４２，４４及び電極４３，４５はキャパシタとして
機能することができる。

【００５０】本発明の更に別の実施例は、図５及び図６
に示すような赤外吸収器アセンブリー１３２を有する焦
点面アレイ１３０で表される。赤外吸収器アセンブリー
１３２は、焦点面アレイ１３０の全面を横切って延在す
る一層以上の赤外吸収器すなわち光コーティング１３４
を含んでいる。図６に示すように、複数の導電材層３６
が、赤外吸収器層１３４と各強誘電素子４２，４４との
間に配置されるとともに、赤外吸収器層１３４及び各強
誘電素子４２，４４に取り付けられている。各隣接導電
層３６の周辺に、スロット１３８が設けられている。し
かしながら、スロット１３８は赤外吸収器層１３４を貫
通はしない。赤外吸収器アセンブリー３２と赤外吸収器
アセンブリー１３２との主な違いは、赤外吸収器層１３
４を貫通することなく隣接する導電層３６間に設けられ
たスロット１３８である。スロット１３８は半導体の製
造に関連するさまざまな技術により形成することができ
る。層３６はさまざまな種類の金属及び他の導電材料か
ら形成することができる。

【００５１】所望により、赤外吸収器アセンブリー１３
２を有する焦点面アレイ１３０を感熱撮像システム２
０，１２０，２２０，３２０の製造に使用することがで
きる。スロット１３８は隣接する板３６の間にしか形成
されないため、赤外吸収器アセンブリー３２及びその各
赤外吸収器層３４に関連する熱電流に較べてさらに熱電
流が赤外吸収器層１３４を流れることがある。赤外吸収
器アセンブリー３２及び赤外吸収器アセンブリー１３２
のいずれを使用するかは、関連する感熱撮像システムの
全体設計及び製造に関するさまざまな要因によって決ま
る。

【００５２】本発明のもう一つの実施例に関連するセン
サー信号流路すなわち電気回路２２８を図７に略示す
る。センサー信号流路２２８の主要部品として、集積回
路基板７０上の一対のコンタクトパッド７２，７４とセ
ンサー信号電極４３及び電源電極４５を有する強誘電素
子２４２とが含まれる。集積回路基板７０は第１のコン
タクトパッドすなわち電源パッド７４へバイアス電圧
（Ｖ_B ）を供給し、それは第１の電極すなわち電源電極
４５へ流れる。入射赤外放射により、強誘電素子２４２
に温度変化が生じ、電極４３，４５間の容量が変化す
る。応用によっては、電極４３，４５間に空洞空間２７
７が形成されて、これらの電極間を流れる電流の電界効
果が制御される。好ましくは、層３６は導電材により形
成され、電極４３，４５間に所望する電流経路を維持す
るのを助ける。応用によっては、関連する強誘電素子２
４２の所望の電流経路に応じて層３６を非導電材で形成
したり省いたりすることができる。

【００５３】入射赤外放射に対応する信号が、集積回路
基板７０上の第２の電極すなわちセンサー信号電極４３
から第２のコンタクトパッド７２へ流れる。センサー信
号（Ｖ_S ）は、入射赤外放射により生じる強誘電素子２
４２の分極及び容量の変化の関数である。したがって、
強誘電素子２４２はセンサー信号流路２２８内の可変キ
ャパシタとして表すことができる。感熱撮像システム２
２０及び感熱撮像システム３２０は、図７の回路に一般
的に対応する同様なセンサー信号流路を有している。

【００５４】感熱撮像システム２２０を構成する主要部
品すなわち構造として、焦点面アレイ２３０と断熱構造
５０と集積回路基板７０とが含まれる。焦点面アレイ２
３０は複数個の熱センサー２４０を含んでいる。熱セン
サー２４０の数及び位置は焦点面アレイ２３０の所望の
Ｎ×Ｍ構成によって決まる。断熱構造５０及び集積回路
基板７０は感熱撮像システム２０について前記したもの
と本質的に同じである。

【００５５】断熱構造５０により、焦点面アレイ２３０
内の各熱センサー２４０と集積回路基板７０との間に電
気的インターフェイスが提供される。電気的インターフ
ェイスにより、集積回路基板７０は各熱センサー２４０
へ給電し、焦点面アレイ２３０により検出される入射赤
外放射に基づいて熱画像を処理することができる。

【００５６】図８及び図９に示すように、感熱撮像シス
テム２２０は、焦点面アレイ２３０に衝突する入射赤外
放射に応答して熱画像を生じる。焦点面アレイ２３０の
部品として、複数個の熱センサー２４０及びその各赤外
吸収器アセンブリー３２が含まれる。各熱センサー２４
０は、センサー信号電極４３及び電源電極４５を有する
１個の強誘電素子２４２をさらに含んでいる。各強誘電
素子２４２の一面は、関連する赤外吸収器アセンブリー
３２に取り付けられている。電極４３，４５は各強誘電
素子２４２の反対面に取り付けられ、互いに間隔がとら
れている。

【００５７】強誘電素子２４２はＢＳＴ（チタン酸バリ
ウムストロンチウム）等の適切な強誘電材料で形成する
ことができる。好ましくは、強誘電素子２４２内の電極
４３，４５間に空洞空間２７７が形成される。空洞空間
２７７の構成及び設計は、電源電極４５とセンサー信号
電極４３との間を流れる電流の電界効果を制御するよう
に選定される。強誘電素子２４２内に空洞空間２７７を
形成することにより、入射赤外放射に対する熱センサー
２４０の感度を実質的に高めることができる。板３６は
空洞空間２７７と協同して、関連する強誘電素子２４２
を通る所望のセンサー信号流路を確立する。応用によっ
ては、空洞空間２７７を有する１個の強誘電素子２４２
を形成するほうが一対の強誘電素子４２，４４に比べて
よりコスト面で効果的である。

【００５８】入射赤外放射により各強誘電素子２４２に
温度変化が生じ、それにより電気的分極及び容量が変化
する。各センサー信号電極４３に現れる代表的な熱画像
信号は、関連する強誘電素子２４２の分極及び容量によ
って決まり、入射赤外放射の関数である。焦点面アレイ
２３０の強誘電素子２４２は、隣接する熱センサー２４
０及び集積回路基板７０から断熱され、各熱センサー２
４０に関連する容量及び分極が入射赤外放射を正確に表
すことが保証される。空洞空間２７７は、電極４３，４
５間の望ましくない電界効果電流を制御するために設け
られる。

【００５９】焦点面アレイ２３０内の各熱センサー２４
０は、断熱構造５０により提供される一対のメサ型構造
５２，５４により集積回路基板７０と結合される。好ま
しくは、各熱センサー２４０は、その関連するメサ型構
造５２，５４を介して集積回路基板７０上の対応するコ
ンタクトパッド７２，７４に電気的に接続される。メサ
ストリップ導体５６，５８はセンサー信号流路の一部を
提供し、感熱撮像システム２０に対して前記したように
機能する。メサストリップ導体５６，５８の構成は、感
熱撮像システム２２０の断熱要求を満たす全熱抵抗を達
成するように選定することができる。前記したように、
設計の選定は、代表的には、反復工程であり、その間に
メサ型構造５２，５４及びメサストリップ導体５６，５
８の構成を変えて、所望の構造的完全度、センサー信号
流路及び断熱が得られる。

【００６０】各熱センサー２４０について、強誘電素子
２４２と赤外吸収器アセンブリー３２と各電極４３，４
５とにより、強誘電トランスジューサが画定される。す
なわち、電源電極４５及びセンサー信号電極４３がキャ
パシタ板を構成し、強誘電素子２４２が誘電体を構成す
る。このようにして得られる容量及び分極は温度依存性
であり、強誘電（すなわち、焦電）トランスジューサ機
能が実現される。関連するＭＴＦは、本発明を組み込ん
だ断熱構造５０及び赤外吸収器アセンブリー３２により
強化される。

【００６１】各熱センサー２４０について、焦点面アレ
イ２３０へ入射する熱（赤外）放射は、各赤外吸収器す
なわち光コーティング３４により吸収され、板３６を介
して隣接する強誘電素子２４２へ熱として伝達される。
それによる強誘電素子２４２の温度変化により、電気的
分極状態及び容量が変化する。センサー信号電極４３か
ら得られる対応するセンサー信号出力は、各強誘電トラ
ンスジューサ（すなわち、熱センサー２４０）の容量及
び分極によって決まる。

【００６２】集積回路基板７０は焦点面アレイ２３０へ
接合され、コンタクトパッド７２，７４の各対は、関連
する熱センサー２４０の対応するセンサー信号電極４３
及び電源電極４５へ電気的に接続される。断熱構造５０
により、集積回路基板７０は、各熱センサー４０の強誘
電素子２４２に蓄えられた熱エネルギーのヒートシンク
として作用して、関連するトランスジューサ容量及びセ
ンサー信号精度に悪影響を及ぼすことを防止する。

【００６３】図１０及び図１１に示すように、感熱撮像
システム３２０には、断熱構造１５０及び集積回路基板
１７０と共に、個別の熱センサーすなわち赤外検出器素
子２４０の焦点面アレイ２３０が含まれている。感熱撮
像システム３２０に対して、各熱センサー２４０は１個
の強誘電素子２４３を含んでいる。強誘電素子２４２，
２４３は、各空洞空間２７７，２７９の構成を除けば、
本質的に同じである。前記したように、空洞空間２７
７，２７９の構成は、関連する熱センサー２４０につい
て最適センサー信号流路を提供するように設計すること
ができる。空洞空間２７７，２７９の構成及び寸法は、
関連する強誘電素子の寸法，電極４５へ供給されるバイ
アス電圧（Ｖ_B ），板３６の導電率及び入射赤外放射に
対する赤外吸収器アセンブリー２３０の感度等のさまざ
まな要因によって決まる。

【００６４】断熱構造１５０は、コンタクトパッド７
２，７４の各対に隣接して集積回路基板１７０上に形成
されたメサ型構造１５２のアレイを含んでいる。断熱構
造１５０により、焦点面アレイ２３０を集積回路基板１
７０に接合する間の機械的支持，各熱センサー２４０と
その関連するコンタクトパッド７２，７４との間の電気
的接続及び各熱センサー２４０と集積回路基板１７０と
の間の断熱が提供される。

【００６５】本発明による強誘電素子４２，４４，２４
２，２４３及びメサ型構造５２，５４，１５２の精密な
構造的構成及び関連する製造方法は、熱センサー４０，
１４０，２４０に対して選択された応用に依存する。代
表的な感熱撮像システム２０，１２０，２２０，３２０
等の特定の応用範囲内であっても、当業者であればさま
ざまな設計上の選択を日常的に実行できるものと思われ
る。

【００６６】感熱撮像システム２０，１２０，２２０，
３２０は、コンパクトな構造及び互いに電気的及び機械
的に結合された基板を有するハイブリッド固体システム
の例である。本発明を使用して感熱撮像システムの他に
さまざまな種類のハイブリッド固体システムに対する断
熱及び／もしくは電気的接続を提供することができる。

【００６７】本発明及びその利点について詳細に説明し
てきたが、特許請求の範囲に明記された本発明の精神及
び範囲を逸脱することなく、さまざまな変更，置換及び
修正が可能である。

【００６８】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 （１）．焦点面アレイ及び集積回路基板を含む赤外検出
器であって、焦点面アレイに入射する熱放射の量を表す
センサー信号出力を与える複数個の熱センサーと、各熱
センサーの一面に結合された赤外吸収器アセンブリー及
び各熱センサーの反対面に結合された集積回路基板と、
導電材層上に配置された赤外放射に感応する光コーティ
ング層を有する赤外吸収器アセンブリーと、隣接する熱
センサー間で導電材層内に形成されて隣接する熱センサ
ー間を電気的に絶縁する複数個のスロットと、集積回路
基板上に配置され各熱センサーからのセンサー信号出力
を受信するコンタクトパッドのアレイと、各コンタクト
パッドに隣接する集積回路基板から突出して各熱センサ
ーを集積回路基板に結合する複数のメサ型構造により形
成される断熱構造と、を含む赤外検出器。

【００６９】（２）．第１項記載の検出器であって、焦
点面アレイが、１個の強誘電素子を有する各熱センサー
と、各強誘電素子の一面に取り付けられた赤外吸収器ア
センブリーと、各強誘電素子の反対面に取り付けられた
電源電極及びセンサー信号電極と、各強誘電素子の関連
する電源電極とセンサー信号電極との間に形成された空
洞空間とをさらに含む、赤外検出器。

【００７０】（３）．第１項記載の検出器であって、焦
点面アレイが、一対の強誘電素子を有する各熱センサー
と、両強誘電素子の一面に取り付けられた赤外吸収器ア
センブリーと、各熱センサーの一方の強誘電素子の反対
面に取り付けられた電源電極と、各熱センサーの他方の
強誘電素子の反対面に取り付けられたセンサー信号電極
とをさらに含み、各電極が断熱構造により設けられた関
連するメサ型構造に結合されている、赤外検出器。

【００７１】（４）．第１項記載の検出器であって、焦
点面アレイが、１個の強誘電素子を有する各熱センサー
と、各強誘電素子の一面に取り付けられた各赤外吸収器
アセンブリーと、各強誘電素子の反対面に取り付けられ
た電源電極及びセンサー信号電極とをさらに含み、各電
極が断熱構造により設けられた各メサ型構造に結合され
ている、赤外検出器。

【００７２】（５）．第１項記載の検出器であって、焦
点面アレイが、各赤外吸収器アセンブリーが各強誘電素
子の一面に結合されている少なくとも１個の強誘電素子
及び各強誘電素子の反対面に結合された少なくとも１個
の電極とを有する各熱センサーと、各赤外吸収器アセン
ブリー間に形成された導電材層のスロットに対応する光
コーティング層を貫通する複数個のスロットと、真空環
境内に配置された焦点面アレイとをさらに含む、赤外検
出器。

【００７３】（６）．第１項記載の検出器であって、焦
点面アレイが、各赤外吸収器アセンブリーが各強誘電素
子の一面に結合されている少なくとも１個の強誘電素子
及び各強誘電素子の反対面に結合された少なくとも１個
の電極とを有する各熱センサーと、各赤外吸収器アセン
ブリー間に形成された導電材層内のスロットに対応する
光コーティング層を貫通する複数個のスロットと、，熱
伝導率の低いガス環境内に配置された焦点面アレイとを
さらに含む、赤外検出器。

【００７４】（７）．第１項記載の検出器であって、焦
点面アレイが、複数の導電性金属板上に配置された赤外
放射に感応する光コーティング層と、各々の一面が各金
属板に結合されている一対の強誘電素子を有する各熱セ
ンサーと、一方の強誘電素子の反対面に結合されている
電源電極と、他方の強誘電素子の反対面に結合されてい
るセンサー信号電極と、強誘電素子の関連する対間の電
気的接続を提供する各熱センサーの各金属板とをさらに
含む、赤外検出器。

【００７５】（８）．各々が各熱センサーへ入射する熱
放射の量を表すセンサー信号出力を与えかつ隣接する熱
センサーから電気的及び熱的に絶縁されている、入射熱
放射を検出するための熱センサーのアレイと、実質的に
平坦な表面上に配置され各熱センサーへ給電して各熱セ
ンサーからセンサー信号出力を受信するコンタクトパッ
ドのアレイを有する集積回路基板と、集積回路基板の実
質的に平坦な表面から突出し少なくとも一つが各コンタ
クトパッドに隣接して配置されているメサ型構造のアレ
イと、対応する第１のコンタクトパッドから各熱センサ
ーへ給電する第１のメサ導体と、各熱センサーと対応す
る第２のコンタクトパッドとの間に信号流路を提供する
第２のメサ導体と、各メサ型構造の頂部から対応するコ
ンタクトパッドを有する集積回路基板の隣接領域まで延
在する各メサ導体と、各熱センサーの電源が対応する第
１のコンタクトパッドから各第１のメサ導体を介してま
たセンサー信号出力が各第２のメサ導体を介して対応す
る第２のコンタクトパッドに接続されるように、集積回
路基板上にメサ型構造のアレイと接触して配置された熱
センサーアレイと、内部に空洞空間が形成された１個の
強誘電素子を有する各熱センサーとを含む、焦点面アレ
イ。

【００７６】（９）．第８項記載の焦点面アレイであっ
て、熱センサーのアレイが、各赤外吸収器アセンブリー
に結合された各熱センサーと、各赤外吸収器アセンブリ
ーと隣接する熱センサーとの間を延在する複数のスロッ
トとをさらに含む、焦点面アレイ。

【００７７】（１０）．第８項記載の焦点面アレイであ
って、熱センサーのアレイが、導電材層上に配置された
赤外放射に感応する光コーティング層を有する赤外吸収
器アセンブリーと、強誘電素子の一面に結合されてた赤
外吸収器アセンブリーと、各強誘電素子の反対面に結合
された一対の電極とをさらに含む、焦点面アレイ。

【００７８】（１１）．第８項記載の焦点面アレイであ
って、熱センサーのアレイが、各強誘電素子の赤外吸収
器アセンブリーとは反対面に取り付けられた電源電極及
びセンサー信号電極と、各強誘電素子の関連する電源電
極とセンサー信号電極との間に形成された空洞空間とを
さらに含む、焦点面アレイ。

【００７９】（１２）．第８項記載の焦点面アレイであ
って、熱センサーのアレイが、各強誘電素子の一面に取
り付けられた金属板を有する赤外吸収器アセンブリー
と、各強誘電素子の反対面に取り付けられた電源電極及
びセンサー信号電極と、各強誘電素子内の関連する電源
電極とセンサー信号電極との間に形成された空洞空間と
をさらに含む、焦点面アレイ。

【００８０】（１３）．第８項記載の焦点面アレイであ
って、熱センサーのアレイが、各々が導電材層上に配置
された赤外放射に感応する光コーティング層を有する複
数の赤外吸収器アセンブリーと、各強誘電素子の赤外吸
収器アセンブリーとは反対面に取り付けられた電源電極
及びセンサー信号電極と、各強誘電素子の関連する電源
電極とセンサー信号電極との間に形成された空洞空間
と、隣接する赤外吸収器アセンブリーから分離された各
赤外吸収器アセンブリーとをさらに含む、焦点面アレ
イ。

【００８１】（１４）．間に断熱構造が配置された集積
回路基板上に実装された焦点面アレイを有する感熱撮像
システムの製造方法であって、各強誘電素子中を部分的
に延在する空洞空間を有する複数個の強誘電素子を形成
するステップと、赤外吸収器アセンブリーを強誘電素子
と結合して各々が赤外吸収器アセンブリーへ入射する熱
放射を表すセンサー信号出力を有する複数個の熱センサ
ーを提供するステップと、各強誘電素子へ給電するため
の第１のコンタクトパッドのアレイを集積回路基板に設
けるステップと、各強誘電素子からのセンサー信号出力
を受信するための第２のコンタクトパッドのアレイを集
積回路基板に設けるステップと、各コンタクトパッドに
隣接する集積回路基板から突出して断熱構造の一部を提
供する複数のメサ型構造を形成するステップと、断熱構
造上に焦点面アレイを実装して各熱センサーに対するセ
ンサー信号流路を確立するステップと、を含む感熱撮像
システムの製造方法。

【００８２】（１５）．第１４項記載の感熱撮像システ
ムの製造方法であって、各熱センサーの中間で焦点面ア
レイを貫通する複数のスロットを形成するステップをさ
らに含む、感熱撮像システムの製造方法。

【００８３】（１６）．第１４項記載の感熱撮像システ
ムの製造方法であって、複数のポリイミドメサを有する
メサ型構造を形成するステップと、焦点面アレイをメサ
型構造上に実装するステップと、各熱センサーの中間で
焦点面アレイに複数のスロットを形成するステップとを
さらに含む、感熱撮像システムの製造方法。

【００８４】（１７）．第１４項記載の感熱撮像システ
ムの製造方法であって、集積回路基板から受電する第１
の電極を各強誘電素子上に配置するステップと、センサ
ー信号出力を集積回路基板へ供給する第２の電極を各強
誘電素子上に配置するステップと、第１の電極と第２の
電極との間に空洞空間を形成するステップと、各電極を
各メサ型構造に結合するステップとを含む、感熱撮像シ
ステムの製造方法。

【００８５】（１８）．第１４項記載の感熱撮像システ
ムの製造方法であって、焦点面アレイを形成するステッ
プが、赤外放射に感応する光コーティング層を非金属板
上に配置するステップと、非金属板を貫通して延在して
各熱センサー間の電気的絶縁を提供する複数のスロット
を形成するステップとを含む、感熱撮像システムの製造
方法。

【００８６】（１９）．第１４項記載の感熱撮像システ
ムの製造方法であって、焦点面アレイを形成するステッ
プが、赤外放射に感応する光コーティング層を金属板上
に配置するステップと、金属板を貫通して延在して各熱
センサー間の電気的絶縁を提供する複数のスロットを形
成するステップとを含む、感熱撮像システムの製造方
法。

【００８７】（２０）．第１４項記載の感熱撮像システ
ムの製造方法であって、焦点面アレイを形成するステッ
プが、赤外放射に感応する光コーティング層を金属板上
に配置するステップと、金属板を貫通して延在して各熱
センサー間の断熱及び電気的絶縁を提供する複数のスロ
ットを形成するステップとを含む、感熱撮像システムの
製造方法。

【００８８】（２１）．代表的な感熱撮像システム（２
０，１２０，２２０，３２０）において、断熱構造（５
０，１５０）が、熱センサー（４０，１４０，２４０）
の対応する焦点面アレイ（３０，１３０，２３０）を電
気的に接続し機械的に接合する集積回路基板（７０，１
７０）上に配置されている。各メサ型構造（５２，５
４，１５２）には、メサ型構造（５２，５４，１５２）
の頂部から隣接するコンタクトパッド（７２，７４）ま
で延在する少なくとも１つのメサ導体（５６，５８，１
５６，１５８）が含まれている。メサ導体（５６，５
８，１５６，１５８）は、各熱センサー（４０，２４
０）のバイアス電圧（Ｖ_B ）及び各熱センサー（４０，
２４０）の信号流路（Ｖ_S ）を提供する。メサ導体（５
６，５８，１５６，１５８）は、空洞空間（２７７，２
７９）を有する１個の強誘電素子（２４２，２４３）も
しくは一対の強誘電素子（４２，４４）へバイアス電圧
（Ｖ_B ）を供給するのに使用することができる。焦点面
アレイ（３０，１３０，２３０）がメサ型構造（５２，
５４，１５２）の対応するアレイに接合されると、熱セ
ンサー（４０，２４０）の電極（４３，４５）と集積回
路基板（７０，１７０）の対応するコンタクトパッド
（７２，１７２）との間に断熱導電経路が提供される。

【００８９】関連出願 本出願は弁理士のドケット番号ＴＩ−１７２３３である
同じ譲受人の１／１３／９４に出願された特許出願第０
８／１８２，２６８号赤外検出器及び検出方法に関連し
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】強誘電素子により形成された熱センサー、集積
回路基板及びそれらの間に配置された断熱構造を有する
感熱撮像システムすなわち赤外検出器に関連する代表的
な感熱回路の略図。

【図２】本発明の一実施例を組み込んだ熱センサーに関
連するセンサー信号流路の略図。

【図３】図２に対応する本発明の実施例を組み込んだ焦
点面アレイ、断熱構造、及び集積回路基板を有する赤外
検出器を示す部分切取略平面図。

【図４】図３の４−４線に沿った部分切取断面図。

【図５】図２に対応する本発明の別の実施例を組み込ん
だ焦点面アレイ、断熱構造及び集積回路基板を有する赤
外検出器を示す部分切取略平面図。

【図６】赤外放射に感応する共通光コーティング層及び
各熱センサーに対する独立した個別の導電材層を有する
赤外吸収器アセンブリーを示す図５の６−６線に沿った
部分切取断面図。

【図７】本発明のもう一つの実施例を組み込んだ熱セン
サーに関連するセンサー信号流路の略図。

【図８】一般的に図７に対応する本発明の実施例を組み
込んだ焦点面アレイ、断熱構造及び集積回路基板を有す
る赤外検出器を示す部分切取略平面図。

【図９】熱センサーの電源電極とセンサー信号電極との
間の電流の電界効果を制御する第１種の空洞空間のある
強誘電素子を有する熱センサーを示す図８の９−９線に
沿った部分切取断面図。

【図１０】図７に対応する本発明の別の実施例を組み込
んだ焦点面アレイ、断熱構造及び集積回路基板を有する
赤外検出器を示す部分切取略平面図。

【図１１】熱センサーの電源電極とセンサー信号電極と
の間の電流の電界効果を制御する第２種の空洞空間のあ
る強誘電素子を有する熱センサーを示す図１０の１１−
１１線に沿った部分切取断面図。

【符号の説明】

２０，１２０，２２０，３２０ 感熱撮像システム ３０，１３０，２３０ 焦点面アレイ ３２，１３２ 赤外吸収器アセンブリー ３４，１３４ 光コーティング層 ３８，１３８ スロット ４０，１４０，２４０ 熱センサー ４２，４４，２４２，２４３ 強誘電素子 ４３，４５ 電極 ５０，１５０ 断熱構造 ５２，５４，１５２ メサ型構造 ５６，５８，１５６，１５８ メサストリップ導体 ７０，１７０ 集積回路基板 ７２，７４，１７２ コンタクトパッド ２７７，２７９ 空洞空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ エム．ハンソン アメリカ合衆国テキサス州リチャードソ ン，ウィンドソング トレイル 1608 (72)発明者 ハワード アール．ベラタン アメリカ合衆国テキサス州リチャードソ ン，イーストベルト ライン 2111，アプ ト．106ビー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焦点面アレイ及び集積回路基板を含む赤
   外検出器であって、 前記焦点面アレイに入射する熱放射の量を表すセンサー
   信号出力を与える複数個の熱センサーと、 前記各熱センサーの一面に結合された赤外吸収器アセン
   ブリー及び前記各熱センサーの反対面に結合された集積
   回路基板と、 導電材層上に配置された赤外放射に感応する光コーティ
   ング層を有する前記赤外吸収器アセンブリーと、 隣接する前記熱センサー間で前記導電材層に形成されて
   隣接する前記熱センサー間を電気的に絶縁する複数個の
   スロットと、 前記集積回路基板上に配置され前記各熱センサーからの
   前記センサー信号出力を受信するコンタクトパッドのア
   レイと、 前記各コンタクトパッドに隣接する前記集積回路基板か
   ら突出して前記各熱センサーを前記集積回路基板に結合
   する複数のメサ型構造により形成される断熱構造と、 を含む赤外検出器。
2. 【請求項２】 間に断熱構造が配置された集積回路基板
   上に実装された焦点面アレイを有する感熱撮像システム
   の製造方法であって、 各強誘電素子中を部分的に延在する空洞空間を有する複
   数個の強誘電素子を形成するステップと、 赤外吸収器アセンブリーを前記強誘電素子と結合して各
   々が前記赤外吸収器アセンブリーへ入射する熱放射を表
   すセンサー信号出力を有する複数個の熱センサーを提供
   するステップと、 前記各強誘電素子へ給電するための第１のコンタクトパ
   ッドのアレイを前記集積回路基板に設けるステップと、 前記各強誘電素子からの前記センサー信号出力を受信す
   るための第２のコンタクトパッドのアレイを前記集積回
   路基板に設けるステップと、 各コンタクトパッドに隣接する前記集積回路基板から突
   出して断熱構造の一部を提供する複数のメサ型構造を形
   成するステップと、 前記断熱構造上に焦点面アレイを実装して各熱センサー
   に対するセンサー信号流路を確立するステップと、 を含む感熱撮像システムの製造方法。