JPH08271344A - 焦電膜を備えたモノリシック感熱検出器およびその製造方法 - Google Patents

焦電膜を備えたモノリシック感熱検出器およびその製造方法

Info

Publication number
JPH08271344A
JPH08271344A JP8000108A JP10896A JPH08271344A JP H08271344 A JPH08271344 A JP H08271344A JP 8000108 A JP8000108 A JP 8000108A JP 10896 A JP10896 A JP 10896A JP H08271344 A JPH08271344 A JP H08271344A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermal
layer
integrated circuit
thin film
circuit substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8000108A
Other languages
English (en)
Inventor
R Beratan Howard
アール.ベラタン ハワード
Charles M Hanson
エム.ハンソン チャールズ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texas Instruments Inc filed Critical Texas Instruments Inc
Publication of JPH08271344A publication Critical patent/JPH08271344A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/34Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14649Infrared imagers
    • H01L27/1465Infrared imagers of the hybrid type
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N15/00Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
    • H10N15/10Thermoelectric devices using thermal change of the dielectric constant, e.g. working above and below the Curie point

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焦電材料から形成される感熱センサを有する
従来の熱的映像システムに関連する欠点および問題が実
質的に減少または除外される。 【解決手段】 1つまたはそれ以上の薄膜層の材料が集
積回路基板上に形成され、そしてモノリシック感熱セン
サを作るために異方性的にエッチングされる。第1の層
の材料が集積回路基板上に置かれ、そして関連する収束
面配列の感熱センサ用の複数個の支持構造を形成するよ
うに異方性的にエッチングされる。収束面配列の感熱セ
ンサは、支持構造上に形成された1つまたはそれ以上の
薄膜層の材料を異方性的にエッチングすることによって
提供できる。熱的絶縁材料の層は、関連する集積回路基
板に損傷を起こすことなく焦電膜層の焼きなましを可能
とするように、集積回路基板と焦電膜層の間に配置され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は全般的に赤外線また
は熱的映像システムに関し、さらには、薄膜焦電(pyroe
lectric)材料を備えたモノリシック感熱センサおよびそ
の製法に関する。
【0002】
【従来の技術】感熱センサの1つの共通的な応用例は、
例えば、夜間視覚機器のような熱的(赤外線)映像装置
においてである。そのようなクラスの熱的映像装置の1
つは、感熱素子を有する感熱センサの収束面配列を含ん
でいる。収束面配列およびその関連感熱センサは、しば
しば、対応の接触パッド、および収束面配列と集積回路
基板間に設けられた熱的アイソレーシヨン構造を備えた
この集積回路基板に結合される。感熱センサは典型的に
は、最終的な熱的映像についての個々の絵素を決めてい
る。
【0003】感熱センサの1つの形は、例えば、バリウ
ムストロンチウムチタン酸塩(barium strontium titana
te) (BST)のような、赤外線入射光に応答して焦電
材料の温度変化に依存した電気的分極および/または誘
電率の変化を示す焦電材料から作られる感熱素子を包含
する。1つのそのような感熱センサに対し、赤外線吸収
および共通電極組み立てが、関連する感熱素子の1側面
に配置されてもよい。センサ信号電極はこの感熱素子の
対向側面に配置されてもよい。赤外線吸収および共通電
極組み立ては、典型的には関連する収束面配列の表面に
渡って広がっており、収束面配列中の各感熱センサの感
熱素子に取り付けられる。各感熱素子は好ましくはそれ
自身別のセンサ信号電極を有している。共通電極および
センサ信号電極は容量板を構成している。焦電材料はこ
の容量板間に配置された誘電体または絶縁体を構成す
る。
【0004】このような感熱センサは、しばしばハイブ
リッド固体形成技術を用いて、熱的映像システム中に組
み込まれる。ある種の感熱センサバリウムストロンチウ
ムチタン酸塩(BST)は、関連する感熱素子を形成す
るために使用されてもよい。そのような感熱素子を形成
するための開始位置は、典型的には約4インチ(2.5
4cm)の直径と0.1インチ(2.54mm)の厚み
を有するバリウムストロンチウムチタン酸塩または他の
適当な焦電材料のウヱーハである。種々のグラインディ
ングおよび/または研磨処理が、BSTウヱーハを約
0.001インチ(0.0254mm)またはそれ以下
の厚みにするために、しばしば使用される。そのような
焦電材料から作られた感熱センサの最終の収束面配列
は、バンプ接合処理またはハイブリッド固体システムの
形成に関する他の技術を用いて、集積回路基板に結合さ
れてもよい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明に従えば、焦電
材料から形成される感熱センサを有する従来の熱的映像
システムに関連する欠点および問題が実質的に減少また
は除外される。本発明は、収束面配列および集積回路基
板上に配置された焦電材料薄膜から部分的に形成される
複数の感熱センサを有するモノリシック感熱検出器の作
成を可能にする。
【0006】
【課題を解決するための手段】1つの実施例は、集積回
路基板上に設けられた焦電材料薄膜層を集積回路基板に
関する通常の温度限界以上の温度で焼きなますことを含
んでいる。本発明の他の態様は、集積回路基板上に設け
られた1つまたはそれ以上の異種膜層から部分的に形成
される感熱センサを備えた収束面配列を有するモノリシ
ック感熱検出器を形成するために、1度またはそれ以上
の異方性エッチング処理を使用することを含んでいる。
【0007】1つの実施例の重要な技術的利点は、モノ
リシック感熱検出器を形成するために使用する集積回路
基板上に1つまたはそれ以上の選択された材料の薄膜層
を形成し、そして集積回路基板を損傷することなしに、
集積回路基板に関する温度限界より実質的に高い温度で
この膜層を焼きなますことを含んでいる。集積回路基板
上に1つまたはそれ以上の選択された材料の薄膜層を形
成することにより、コストが実質的に減少し、そして処
理工程全体の効率が改善する。本発明の1つの態様にお
いては、1つまたはそれ以上の薄膜層は、好ましくは関
連する感熱センサ用の感熱素子を提供するために、バリ
ウムストロンチウムチタン酸塩のような焦電材料から形
成される。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の好適実施例およびその利
点は図1−6を参照することにより最良の理解ができ
る。図において、同一部品について全ての図面を通じて
同一番号が使用される。ある種の赤外線検出器および感
熱映像システムは、感熱センサに当たる赤外線入射の結
果生ずる温度変化に起因する電圧変化の発生、または感
熱センサを作るために使用される材料中の光子−電子相
互作用に起因する電圧変化の発生のいずれかに基づいて
いる。この後者の効果は時々内部光電効果と呼ばれる。
他の赤外線検出器および感熱システムは、赤外線入射の
加熱効果によって起こる薄い導電体の抵抗変化に基づい
ている。そのような赤外線検出器は時々ボロメータと呼
ばれる。
【0009】本発明の教示にしたがって構成された感熱
映像システムおよび感熱検出器は、赤外線入射の結果生
ずる焦電材料の温度変化に起因する電圧および/または
電流変化の発生に基づいて機能できる。しかしながら、
また本発明はボロメータ(bolometer) を含む他のタイプ
の感熱検出器と共に使用されてもよい。
【0010】集積回路基板上の耐火性材料の膜層を形成
することに関する問題の1つは、所望の焦電および/ま
たはボロメトリック(bolometric)特性を膜層に作り出す
ために比較的高い温度(600℃またはそれ以上)での
焼きなましにより、および集積回路基板の製作に代表的
に関連する比較的低い温度限界(450℃またはそれ以
下)により発生する。本発明は、関連する集積回路基板
の上限温度を越えることなく、600℃またはそれ以上
で膜層の焼きなましを可能とするために十分な熱的絶縁
を提供することによって、この問題を解決する。
【0011】ある種の適用においては、集積回路基板の
表面上に形成された1つまたはそれ以上の膜層の高温焼
きなまし間に、集積回路基板の温度を満足できる限界以
内に制御するために、ヒートシンクすなわち熱交換器が
使用されてもよい。本発明の1つの結果は、焦電または
ボロメトリック材料の少なくとも1つの層を含む異種薄
膜層から形成される収束面配列を有するモノリシック感
熱検出器である。異方性エッチング技術が、異種膜層か
ら所望の感熱センサを形成するために使用されてもよ
い。また本発明は、集積回路基板上に設けられた種々の
タイプの収束面配列を有する多種類のモノリシック感熱
検出器を製作することを可能とする。
【0012】種々のタイプの半導体材料および集積回路
基板が本発明に使用されてもよい。米国特許第4,14
3,269号、『強誘電体映像システム』、MaCormic e
t al、譲受人テキサスインスツルメンツ社は、強誘電体
材料から作られる赤外線検出器およびシリコンスイッチ
ングマトリックスすなわち集積回路基板に関する情報を
提供している。米国特許第5,047,644号、『感
熱映像システム用ポリイミド熱的絶縁メサ』、Meissner
et al、譲受人テキサスインスツルメンツ社は、ポリイ
ミドから作られた熱的絶縁メサ型形状を有する熱的絶縁
構造を開示している。これらの熱的絶縁構造はポリイミ
ドから作られてもよい。
【0013】本発明の一実施例を、図1に感熱検出器1
0の製作途中段階として示す。説明のために、集積回路
基板20の一方の表面に設けられた膜12、14、およ
び16、反対側に設けられたヒートシンク22を示す。
後にさらに詳細に説明するが、膜12、14、および1
6は、熱的障壁として機能するポリイミド、最終的な感
熱センサ用の感熱素子を提供するバリウムストロンチウ
ムチタン酸塩または他の焦電材料のような種々の材料、
および電気的導電膜のような他の種類の材料から形成さ
れる。材料の種類および層の数は、収束面配列デザイン
および集積回路基板20上に形成されるであろう感熱セ
ンサの種類に依存して選択できる。
【0014】酸素に基づく反応イオンエッチ(RIE)
または磁気的に励起された反応イオンエッチ(MERI
E)のような1つまたはそれ以上の異方性エッチング処
理が、集積回路基板20上に最終的な収束面配列を構成
する所望の感熱センサを形成するために、異質の薄膜層
12、14および16に適用される。異方性エッチング
技術の選択および各異方性エッチの適用順序は、各膜1
2、14および16を形成するために使用される材料お
よび最終的な感熱センサの所望の形状に依存する。
【0015】ある種の適用例においては、薄膜層14お
よび/または16の熱処理または焼きなましの間、集積
回路基板20を保護するために、層12はポリイミドま
たは他の低熱伝導性材料から形成される。薄膜層14お
よび/または16が比較的高い焼きなまし温度を必要と
するような適用例においては、ヒートシンク22が集積
回路基板20の反対面あるいは表面に設けられて、熱的
絶縁材料の層12と共に集積回路基板20を保護する。
例えば、薄膜層14がバリウムストロンチウムチタン酸
塩のような焦電材料から形成されるなら、要求される焼
きなまし温度は所望の焦電特性を作り出すために900
℃程の高温である。基板内のコンポーネントに損傷を与
えない集積回路基板の製作における温度の上限は典型的
には400から500℃である。熱絶縁層12およびヒ
ートシンク22は相互に協同して、層14および16の
焼きなましの間、集積回路基板の温度をその関連の上限
温度以下に維持する。ある種の適用例においては、ヒー
トシンク22は、焼きなまし処理の間、集積回路基板2
0を積極的に冷却するために使用される熱交換器または
熱電素子でよい。
【0016】本発明の重要な特徴は、集積回路基板20
上に形成された種々の薄膜層を熱処理および/または焼
きなますことを可能とするために必要となる冷却を行う
ことである。ある種の適用例においては、熱的絶縁層1
2は、ヒートシンク22を必要としないで集積回路基板
20を十分保護する。
【0017】本発明の他の実施例が図2−5に示され、
それは集積回路基板32上に設けた感熱センサ52を備
えた収束面配列50を有するモノリシック感熱検出器3
0を作る間の種々の段階を示している。接触パッド34
の配列が、個々の感熱センサ52からのセンサ信号を受
けるように集積回路基板32の一方の側または表面36
上に好ましくは設けられる。
【0018】個々の感熱センサ52の支持構造40を提
供するために使用される材料の第1の層38は、好まし
くは第1の表面36上に付着または形成される。異方性
エッチングまたは他の写真印刷技術を用いて、感熱セン
サ52の支持構造40が集積回路基板32の表面36上
に形成される。図2−5に示す本発明の実施例につい
て、各感熱センサ52は、好ましくは、個々の接触パッ
ド34上に設けられている少なくとも1つの支持構造4
0を備えた1対支持構造40を有している。1つの適用
例においては、第1の層38および最終的な支持構造4
0はアルミニウムで形成されてもよい。しかしながら、
集積回路基板32上に作成される感熱センサ52のタイ
プに依存する支持構造40を提供するために、他のタイ
プの材料が使用されてもよい。
【0019】次に、熱的絶縁材料の第2の層42が、支
持構造40を設けた表面36上に形成される。1つの適
用例としては、第2の層42を形成する絶縁材料とし
て、ポリイミドが選択されてもよい。しかしながら、個
々の感熱センサ52を形成するために使用される薄膜層
に関する焼きなまし温度、および集積回路基板32に関
する温度上限に依存して、本発明においては他の種類の
絶縁材料が使用されてもよい。ある種の適用例において
は、個々の膜層の焼きなましの間に第2の層42が集積
回路基板32を保護する必要がないように、この膜層お
よび関連する支持構造40間に熱的絶縁構造が形成され
てもよい。
【0020】次に、図4に最良に示すように、電気的導
電性材料の第1の層44が熱的絶縁層42および各支持
構造40の上面に形成される。次に、電気的導電性材料
の第1の層44、支持構造40およびそれらの間に設け
た熱的絶縁材料の第2の層42を備えた集積回路基板3
2の表面36上に、焦電材料の薄膜層が形成される。電
気的導電性材料の第2の層48が、次に電気的導電性材
料の第1の層44の反対側の焦電膜層46上に形成され
る。層44および48は、ニッケル、白金のような種々
の材料から形成できる。しかしながら、本発明は、集積
回路基板32上に形成される感熱センサの種類に依存し
て、他の種類の電気的導電性材料が使用されてもよい。
【0021】1つの適用例においては、膜層46は好ま
しくはバリウムストロンチウムチタン酸塩のような焦電
材料から形成される。他の適用例においては、チタン酸
鉛(PT)、鉛ランタンチタン酸塩(lead lanthanum ti
tanate) (PLT)、鉛ジルコン酸塩チタン酸塩(lead
zirconate titanate) (PZT)および鉛ランタンジル
コン酸塩チタン酸塩(lead lanthanum zirconate titana
te)(PZLT)を含むチタン酸鉛類中の材料が、膜層
46を形成するために使用されてもよい。膜層46用の
材料の選択は、集積回路基板32上に形成される感熱セ
ンサの種類に依存する。層42、44、46、および4
8を形成するために使用される材料の種類に依存して、
1つまたはそれ以上の緩衝層すなわち保護層(図示せ
ず)が、集積回路基板32および/または層42、4
4、46、および48間に設けられてもよい。
【0022】膜層46がバリウムストロンチウムチタン
酸塩のような焦電材料から形成されるこのような適用例
においては、電気的導電性の材料である第2の層48を
付ける前に、層46を焼きなますことが望ましいかもし
れない。層46の焼きなましは、最終の感熱センサ52
に要求される所望の焦電材料特性を得るために、一般的
に必要となる。先に示したように、バリウムストロンチ
ウムチタン酸塩用の焼きなまし温度は900℃と高い。
同時に、集積回路基板32内の構成部分に損傷を起こさ
ないで基板32を作成する温度上限は、代表的には40
0−450℃であろう。このように、本発明の重要な特
徴は、集積回路基板32に損傷を与えないで膜層46を
焼きなますために、焦電材料層46と集積回路基板32
間に熱的絶縁層42を設けることを包含する。
【0023】集積回路基板32の表面36上に、支持構
造40および所望の材料層42、44、46、および4
8を形成した後に、所望の感熱センサを形成するため、
異方性エッチング処理を含む種々の写真印刷技術が使用
される。層42、44、46、および48形成する材料
の種類に依存して、異方性エッチング処理は酸素ベース
の反応イオンエッチ(RIE)または磁気的に強化され
た反応イオンエッチ(MERIE)を含むことができ
る。最終的な感熱センサ52は好ましくは、焦電材料4
6と集積回路基板32の表面36間に空洞または空き空
間54を包含する。典型的な空き空間54は、感熱セン
サで検出される入射赤外線の波長の1/4に対応する高さ
を有する。1つの適用例においては、支持構造40およ
びその関連空き空間54は約2 1/2ミクロンである。
【0024】図5に示すモノリシック感熱検出器30に
ついて、支持構造40はその関連感熱センサ52の機械
的支持を提供すると共にその関連接触パッド34への信
号通路を提供する。後にさらに詳細に説明されるよう
に、本発明は感熱センサとその関連の集積回路基板間の
多種類の信号通路を提供するために使用できる。スパッ
タ付着、反応スパッタリング、化学蒸着および/または
蒸着処理のような種々の処理が層38、42、44、4
6、および48を形成するために適当に使用できる。
【0025】図6に示すように、モノリシック感熱検出
器130の一部を形成する感熱センサ152は本発明の
他の実施例を示す。ある適用例においては、モノリシッ
ク感熱センサ30が好ましくは、本発明の教示に従い集
積回路基板32の表面36上に形成された多数の感熱セ
ンサ152を包含する。感熱センサ152は、電気的に
導電性の材料から成る第2の層44から形成される共通
板160を包含する。共通板160に電気的に結合され
そしてその直下にある1対のピクセル素子162および
164は、膜層46から形成される。本発明は、焦電材
料、非晶質シリコンのようなボロメトリックな材料、お
よび入射赤外線に応答して十分な信号を与えるバナジウ
ム酸化物(VO)および/または他の温度感知材料か
ら、層46および最終的なピクセル素子162および1
64を形成するという意味であることに注意すべきであ
る。
【0026】ピクセル素子162および164は、好ま
しくは一方の側が共通板160に、他方の側が1対の電
極166および168にそれぞれ結合される。ピクセル
素子162および対応する電極166は、共通板160
を除き、ピクセル素子164および対応する電極168
から電気的に絶縁されており、それによって共通板16
0がピクセル素子162および164間に信号通路を提
供する。電極166および168は電気的導電性の材料
44の第1の層から形成される。電極166および16
8は、ピクセル素子162および164と集積回路基板
32間を個々の接触パッド34を介して電気的に結合す
るように設計されている。電極166および168はそ
れぞれ、対応するマウンティング領域170および17
2、フレキシブルアームすなわちリード線174および
176、および接触領域178および180を有する。
フレキシブルリード線174および176はまた、ピク
セル素子164および162間に熱的絶縁を提供するよ
うに設計されている。
【0027】感熱センサ152で示される本発明の実施
例について、第2の層42はピクセル素子162および
164を焼きなますことに先立って取り除かれてもよ
い。このように、第2の層42はポリイミドではなく二
酸化ケイ素(SiO2 )のような材料から形成すること
ができる。各感熱センサ152の種々の構成部品が、集
積回路基板32の表面36に形成された適当な同質の薄
膜層を異方性的にエッチングすることから形成される。
フレキシブルリード線174および176で示される熱
的絶縁構造は、集積回路基板32に損傷を発生させずに
ピクセル素子162および164を焼きなますことを可
能にする。本発明の1つの適用例においては、関連する
集積回路基板32に損傷を発生させずにピクセル素子1
64および162の温度を必要な焼きなまし温度に上げ
るために、光バルブ(図示せず)が十分な熱エネルギー
を提供できる。
【0028】図6に示すように、集積回路基板32は、
ピクセル素子162および164にバイアス電圧を供給
する共通バイアス電圧バス188を包含する。しかしな
がら、本発明のある適用例においては、バイアス電圧は
要求されず、共通バス188は接地電位でもよい。
【0029】本発明が特定の種類の感熱センサに要求さ
れるようなパイロ光学材料および/または焦電材料から
薄膜層を形成することを意味することは言うまでもな
い。また、薄膜層が種々のボロメトリック材料から形成
されてもよい。本発明の譲受人であるテキサスインスツ
ルメンツ社にHornbeckより譲受された米国特許第5,0
21,663は、分岐されたリード線を備えたボロメー
タを示している。本発明はボロメータを含む多種類のモ
ノリシック感熱検出器を作るために使用されてもよい。
【0030】感熱センサ52および152の量および形
状は、関連する収束面配列に対する所望のN×Mピクセ
ル解像度に依存する。動作において、感熱検出器30お
よび130は、関連する収束面配列に当たる入射赤外線
に応答して感熱映像を作るために使用されてもよい。感
熱センサ52および152からの総センサ信号出力は入
射赤外線に依存する。
【0031】本発明はいくつかの実施例について説明さ
れたが、種々の変更および修正が当業者には示唆され、
そして本発明はそのような変更および修正も付随の特許
請求の範囲中に含むものである。
【0032】以上の説明に関して以下の項を開示する。 (1)集積回路基板上に設けられた感熱センサの収束面
配列を有するモノリシック感熱検出器を製作する方法で
あって、集積回路基板の1つの表面上に第1の材料の層
を形成する段階と、個々の感熱センサ用の支持構造を形
成するために第1の材料の層を異方性的にエッチングす
る段階と、支持構造が設けられた集積回路基板のこの1
つの表面上に熱的絶縁材料の第2の層を形成する段階
と、この支持構造およびこの絶縁材料の第2の層が設け
られた集積回路基板のこの1つの表面上に感熱材料の薄
膜層を形成する段階と、集積回路基板上に設けられた収
束面配列から成る複数の感熱センサを形成するために、
熱的絶縁材料の層と感熱材料の薄膜層をエッチングする
段階、および薄膜層を焼きなましするために、集積回路
基板の1つの表面と感熱材料の薄膜層との間に設けられ
た熱的絶縁材料の層を備えた感熱材料の薄膜層の1つの
側面を加熱する段階を有する前記の方法。 (2)焦電材料から薄膜層を形成する段階、絶縁材料の
層と焦電膜層との間に電気的導電性材料の第1の層を形
成する段階、および電気的導電性材料の第1の層と反対
側の焦電膜層上に電気的導電性材料の第2の層を形成す
る段階をさらに有する、1項記載の方法。 (3)熱的絶縁材料の第2の層がポリイミドである、1
項記載の方法。 (4)薄膜層がバリウムストロンチウムチタン酸塩、バ
リウムチタン酸塩、アンチモンスルホンヨー化物(antim
ony sulfuiodide)、バナジウム酸化物、チタン酸鉛、鉛
ランタンチタン酸塩、鉛ジルコン酸塩チタン酸塩および
鉛ランタンジルコン酸塩チタン酸塩、および非晶質シリ
コンを含むグループから選択された材料から形成される
1項記載の方法。 (5)異方性的エッチング段階が酸素ベース活性イオン
エッチを使用して達成される、1項記載の方法。
【0033】(6)支持構造を形成する段階が写真印刷
処理(photolithographic process) を使用して達成され
る、1項記載の方法。 (7)集積回路基板の1つの表面の反対側の集積回路基
板上にヒートシンクを設置する段階をさらに有する、1
項記載の方法。 (8)感熱センサからの信号をそれぞれ受けるための接
触パッドの配列を備えた集積回路基板の1つの表面上に
設けられた感熱センサの収束面配列を有するモノリシッ
ク感熱検出器を製作する方法であって、集積回路基板の
1つの表面上に第1の材料の層を形成する段階と、個々
の感熱センサ用の接触パッドに隣接して設けられた少な
くとも1つの支持構造を備えた個々の感熱センサ用の支
持構造を形成するために第1の材料の層を異方性的にエ
ッチングする段階と、支持構造が設けられた集積回路基
板のこの1つの表面上に絶縁材料の第2の層を形成する
段階と、この支持構造およびこの絶縁材料の層が設けら
れた集積回路基板のこの1つの表面上に焦電材料の薄膜
層を形成する段階と、集積回路基板上に設けられた収束
面配列から成る感熱センサを形成するために、絶縁材料
の層と焦電材料の薄膜層をエッチングする段階、および
焦電材料の薄膜層を焼きなます段階を有する前記の方
法。 (9)感熱センサとそれらの関連の支持構造との間に個
々の熱的絶縁構造を形成するために焦電材料の薄膜層を
エッチングする段階、および熱的絶縁構造が形成された
後に焦電材料の薄膜層を焼きなましする段階を有する、
8項記載の方法。 (10)絶縁材料の層と焦電膜層との間に電気的導電性
材料の第1の層を形成する段階、および電気的導電性材
料の第1の層と反対側の焦電膜層上に電気的導電性材料
の第2の層を形成する段階をさらに有する、8項記載の
方法。
【0034】(11)絶縁材料の第2の層が二酸化ケイ
素から形成される、8項記載の方法。 (12)支持構造上に形成された膜層と絶縁材料の層を
所望の感熱センサに対応するようにパターン化する段
階、および集積回路基板上に設けられた収束面配列から
成る感熱センサを形成するために膜層と絶縁材料の層を
異方性的にエッチングする段階を有する、8項記載の方
法。 (13)絶縁材料がポリイミドである、8項記載の方
法。 (14)異方性的にエッチングする段階が磁気的に強化
された活性イオンエッチを使用する、8項記載の方法。 (15)絶縁材料の層と焦電膜層との間に電気的導電性
材料の第1の層を形成する段階、電気的導電性材料の第
1の層と反対側の焦電膜層上に電気的導電性材料の第2
の層を形成する段階、関連する各感熱センサの所望の信
号通路に対応するように、電気的導電性材料の第1の層
と電気的導電性材料の第2の層をパターン化する段階、
および各感熱センサ用の所望の信号通路を形成するため
に、電気的導電性材料の第1の層と電気的導電性材料の
第2の層を異方性的にエッチングする段階をさらに有す
る、8項記載の方法。
【0035】(16)集積回路基板上に形成された感熱
センサを備えた収束面配列を有するモノリシック感熱検
出器であって、第1の材料の層から集積回路基板の1つ
の表面上に形成される支持構造の配列、および 感熱材料の少なくとも1つの薄膜層を異方性的にエッチ
ングすることによって、個々の支持構造上に形成される
感熱センサを有する、前記のモノリシック感熱検出器。 (17)個々の支持構造上に設けられた感熱材料の多重
薄膜層を異方性的にエッチングすることによって形成さ
れる各感熱センサをさらに有する、16項記載の感熱検
出器。 (18)薄膜層がバリウムストロンチウムチタン酸塩か
ら形成される、16項記載の感熱検出器。 (19)個々の感熱センサからの信号を受けるための、
集積回路基板の1つの表面上に設けられた接触パッド配
列、および個々の接触パッドに隣接して設けられた感熱
センサ用の支持構造をさらに有する、16項記載の感熱
検出器。
【0036】(20)電気的導電性材料の1つまたはそ
れ以上の層を異方性的にエッチングすることによって形
成される各感熱センサに関連する信号通路を有し、この
信号通路は感熱センサをそれらの個々の支持構造に結合
している、16項記載の感熱検出器。 (21)1つまたはそれ以上の薄膜層の材料が集積回路
基板上に形成され、そしてモノリシック感熱センサを作
るために異方性的にエッチングされる。第1の層の材料
が集積回路基板上に置かれ、そして関連する収束面配列
の感熱センサ用の複数個の支持構造を形成するように異
方性的にエッチングされる。収束面配列の感熱センサ
は、支持構造上に形成された1つまたはそれ以上の薄膜
層の材料を異方性的にエッチングすることによって提供
できる。例示的感熱センサにおいて、1つの薄膜層は、
好ましくはバリウムストロンチウムチタン酸塩のような
焦電材料を包含する。熱的絶縁材料の層は、関連する集
積回路基板に損傷を起こすことなく焦電膜層の焼きなま
しを可能とするように、集積回路基板と焦電膜層の間に
配置される。絶縁材料の層に加えて、焦電膜層の焼きな
まし間の集積回路基板の保護のために、焦電膜層と反対
側の集積回路基板上に、ヒートシンクを設けてもよい。
または、熱的絶縁構造が焦電膜層とその関連の支持構造
との間に設けられて、下の回路基板を実質的に加熱せず
に焦電膜層の焼きなましを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】集積回路基板の1つの側面に配置されたヒート
シンクを備え、本発明の1つの実施例に従い、収束面配
列とその関連の感熱センサを作成するために使用される
集積回路基板の対向側面に設けられた少なくとも3つの
異種膜層を備えた部分的に完成した感熱検出器を示す1
部縦断面概略図。
【図2】本発明の他の実施例に従い、モノリシック感熱
検出器を作成するために使用される集積回路基板の1つ
の側面に設けられた第1の材料の層を示す1部断面概略
図。
【図3】図2の集積回路基板上の第1の材料の層から形
成される支持構造を示す1部断面概略図。
【図4】図3の集積回路基板上に配置された多重異質膜
層からモノリシック感熱検出器を形成する間の中間段階
を示す1部断面概略図。
【図5】図4の集積回路基板上に形成された収束面配列
とその関連感熱センサを有するモノリシック感熱検出器
を示す1部断面概略図。
【図6】本発明他の実施例を組み入れた集積回路基板上
に配置された異質膜層から形成された感熱検出器を示す
モノリシック感熱検出器の等角図。
【符号の説明】
10 感熱検出器 12、14、16 膜層 20、32 集積回路基板 30 ヒートシンク 34 接触パッド 36 集積回路基板の表面 40 支持構造 42 第2の層 44 電気的導電性材料の第1の層 46 膜層 48 電気的導電性材料の第1の層 50 収束面配列 52 感熱センサ 130 モノリシック感熱検出器 152 感熱センサ 162、164 ピクセル素子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年4月26日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集積回路基板上に設けられた感熱センサ
    の収束面配列を有するモノリシック感熱検出器を製作す
    る方法であって、 集積回路基板の1つの表面上に第1の材料の層を形成す
    る段階と、 個々の感熱センサ用の支持構造を形成するために第1の
    材料の層を異方性的にエッチングする段階と、 支持構造が設けられた集積回路基板のこの1つの表面上
    に熱的絶縁材料の第2の層を形成する段階と、 この支持構造およびこの絶縁材料の第2の層が設けられ
    た集積回路基板のこの1つの表面上に感熱材料の薄膜層
    を形成する段階と、 集積回路基板上に設けられた収束面配列から成る複数の
    感熱センサを形成するために、熱的絶縁材料の層と感熱
    材料の薄膜層をエッチングする段階、および薄膜層を焼
    きなましするために、集積回路基板の1つの表面と感熱
    材料の薄膜層との間に設けられた熱的絶縁材料の層を備
    えた感熱材料の薄膜層の1つの側面を加熱する段階を有
    する前記の方法。
  2. 【請求項2】 集積回路基板上に形成された感熱センサ
    を備えた収束面配列を有するモノリシック感熱検出器で
    あって、 第1の材料の層から集積回路基板の1つの表面上に形成
    される支持構造の配列、および感熱材料の少なくとも1
    つの薄膜層を異方性的にエッチングすることによって、
    個々の支持構造上に形成される感熱センサを有する、前
    記のモノリシック感熱検出器。
JP8000108A 1995-01-03 1996-01-04 焦電膜を備えたモノリシック感熱検出器およびその製造方法 Pending JPH08271344A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US368067 1995-01-03
US08/368,067 US5602043A (en) 1995-01-03 1995-01-03 Monolithic thermal detector with pyroelectric film and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08271344A true JPH08271344A (ja) 1996-10-18

Family

ID=23449748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8000108A Pending JPH08271344A (ja) 1995-01-03 1996-01-04 焦電膜を備えたモノリシック感熱検出器およびその製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5602043A (ja)
JP (1) JPH08271344A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8916824B2 (en) 2011-10-31 2014-12-23 Seiko Epson Corporation Pyroelectric light detector, pyroelectric light detecting device, and electronic device

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6392232B1 (en) * 1995-07-21 2002-05-21 Pharmarcopeia, Inc. High fill factor bolometer array
US5801383A (en) * 1995-11-22 1998-09-01 Masahiro Ota, Director General, Technical Research And Development Institute, Japan Defense Agency VOX film, wherein X is greater than 1.875 and less than 2.0, and a bolometer-type infrared sensor comprising the VOX film
US5688699A (en) * 1996-01-16 1997-11-18 Raytheon Company Microbolometer
US6137107A (en) * 1996-08-30 2000-10-24 Raytheon Company Thermal detector with inter-digitated thin film electrodes and method
US5990481A (en) * 1996-08-30 1999-11-23 Raytheon Company Thermal detector with preferentially-ordered thermally sensitive element and method
US6020216A (en) * 1996-08-30 2000-02-01 Texas Instruments Incorporated Thermal detector with stress-aligned thermally sensitive element and method
GB9710843D0 (en) * 1997-05-28 1997-07-23 Secr Defence A thermal detector array
US5929441A (en) * 1997-06-27 1999-07-27 Texas Instruments Incorporated Low mass optical coating for thin film detectors
US6087661A (en) * 1997-10-29 2000-07-11 Raytheon Company Thermal isolation of monolithic thermal detector
US6133572A (en) * 1998-06-05 2000-10-17 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Infrared detector system with controlled thermal conductance
WO2000034751A1 (en) * 1998-12-04 2000-06-15 Daewoo Electronics Co., Ltd. Infrared bolometer and method for manufacturing same
US6238085B1 (en) * 1998-12-31 2001-05-29 Honeywell International Inc. Differential thermal analysis sensor
US6297511B1 (en) 1999-04-01 2001-10-02 Raytheon Company High frequency infrared emitter
JP3460810B2 (ja) * 1999-07-26 2003-10-27 日本電気株式会社 熱分離構造を有する熱型赤外線検出器
US6539137B1 (en) * 2000-03-08 2003-03-25 Fujitsu Limited Thermo-electric signal coupler
EP1178545A1 (fr) * 2000-08-04 2002-02-06 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne Fabrication de capteurs pyroélectriques comprenant une couche pyroélectrique mince nécessitant une polarisation électrique
NO318580B1 (no) * 2001-10-19 2005-04-11 Norsk Hydro As Keramisk varmeveksler
US6888141B2 (en) * 2002-12-02 2005-05-03 Multispectral Imaging, Inc. Radiation sensor with photo-thermal gain
US20040195510A1 (en) * 2003-02-07 2004-10-07 Carr William N. Radiation sensor with synchronous reset
US20040258794A1 (en) * 2003-06-18 2004-12-23 Wood Kenneth Edward Apparatus for thermally insulating a molding machine nozzle from the mold
US20050109940A1 (en) * 2003-11-25 2005-05-26 Carr William N. Radiation sensor
JP3810411B2 (ja) * 2004-01-23 2006-08-16 Necエレクトロニクス株式会社 集積回路装置
JP4541742B2 (ja) * 2004-03-30 2010-09-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 集積回路装置
AT507925B1 (de) 2009-02-20 2011-05-15 Arc Austrian Res Centers Gmbh Resonator-pixel und pixel-sensor
WO2017142757A1 (en) * 2016-02-17 2017-08-24 Carrier Corporation Pyroelectric presence identification system

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH534364A (de) * 1970-03-13 1973-02-28 Ciba Geigy Ag Vorrichtung zum Sichtbarmachen von Infrarotstrahlen
US3846820A (en) * 1973-06-26 1974-11-05 Westinghouse Electric Corp Mosaic for ir imaging using pyroelectric sensors in a bipolar transistor array
US4018608A (en) * 1975-10-10 1977-04-19 Versar, Inc. Infra red photography with silver halide films using infrared and visible light exposures
CA1098615A (en) * 1975-12-29 1981-03-31 George S. Hopper Ferroelectric imaging system
US4205227A (en) * 1976-11-26 1980-05-27 Texas Instruments Incorporated Single junction emitter array
US4143269A (en) * 1977-12-19 1979-03-06 Texas Instruments Incorporated Ferroelectric imaging system
US4142207A (en) * 1977-12-20 1979-02-27 Texas Instruments Incorporated Ferroelectric imaging system
US4162402A (en) * 1977-12-19 1979-07-24 Texas Instruments Incorporated Ferroelectric imaging system
US4379232A (en) * 1977-12-19 1983-04-05 Texas Instruments Incorporated Ferroelectric imaging system
FR2437638A1 (fr) * 1978-09-29 1980-04-25 Anvar Procede pour la transformation d'images thermiques, notamment en images visibles, et dispositif pour sa mise en oeuvre
US4593456A (en) * 1983-04-25 1986-06-10 Rockwell International Corporation Pyroelectric thermal detector array
GB2150387A (en) * 1983-10-14 1985-06-26 Secr Defence Thermal imager
US4710732A (en) * 1984-07-31 1987-12-01 Texas Instruments Incorporated Spatial light modulator and method
US5061049A (en) * 1984-08-31 1991-10-29 Texas Instruments Incorporated Spatial light modulator and method
US4615595A (en) * 1984-10-10 1986-10-07 Texas Instruments Incorporated Frame addressed spatial light modulator
IE56194B1 (en) * 1985-01-07 1991-05-08 Scully Richard L Infrared imaging system
US4705361A (en) * 1985-11-27 1987-11-10 Texas Instruments Incorporated Spatial light modulator
US4956619A (en) * 1988-02-19 1990-09-11 Texas Instruments Incorporated Spatial light modulator
US5010251A (en) * 1988-08-04 1991-04-23 Hughes Aircraft Company Radiation detector array using radiation sensitive bridges
US5021663B1 (en) * 1988-08-12 1997-07-01 Texas Instruments Inc Infrared detector
GB8829035D0 (en) * 1988-12-13 1989-07-05 Emi Plc Thorn Thermal imaging device
US5051591A (en) * 1989-07-28 1991-09-24 Texas Instruments Incorporated Reflective chopper for infrared imaging systems
US5047644A (en) * 1989-07-31 1991-09-10 Texas Instruments Incorporated Polyimide thermal isolation mesa for a thermal imaging system
US5264326A (en) * 1989-07-31 1993-11-23 Texas Instruments Incorporated Polyimide thermal isolation mesa for a thermal imaging system
US4994672A (en) * 1989-09-20 1991-02-19 Pennsylvania Research Corp. Pyro-optic detector and imager
FR2671882B1 (fr) * 1989-12-28 1993-05-28 France Etat Dispositif de conversion d'un rayonnement infrarouge en un autre rayonnement d'energie superieure a celle de ce rayonnement infrarouge.
AU631734B2 (en) * 1990-04-18 1992-12-03 Terumo Kabushiki Kaisha Infrared ray sensor and method of manufacturing the same
DE69123575T2 (de) * 1990-04-26 1999-09-02 Commw Of Australia Thermischer infrarotdetektor des bolometertyps mit halbleiterfilm
US5083857A (en) * 1990-06-29 1992-01-28 Texas Instruments Incorporated Multi-level deformable mirror device
US5196703A (en) * 1991-09-27 1993-03-23 Texas Instruments Incorporated Readout system and process for IR detector arrays
US5288649A (en) * 1991-09-30 1994-02-22 Texas Instruments Incorporated Method for forming uncooled infrared detector
DE69211153T2 (de) * 1991-11-04 1996-12-05 Honeywell Inc., Minneapolis, Minn. Dunnfilmpyroelektrische bildmatrix
US5238530A (en) * 1992-04-20 1993-08-24 Texas Instruments Incorporated Anisotropic titanate etch
GB2282261A (en) * 1992-09-17 1995-03-29 Mitsubishi Electric Corp Infrared detector array and production method therefor
JPH0743215A (ja) * 1993-05-24 1995-02-14 Mitsubishi Electric Corp 赤外線検知素子
US5426304A (en) * 1994-01-13 1995-06-20 Texas Instruments Incorporated Infrared detector thermal isolation structure and method
US5485010A (en) * 1994-01-13 1996-01-16 Texas Instruments Incorporated Thermal isolation structure for hybrid thermal imaging system
US5486698A (en) * 1994-04-19 1996-01-23 Texas Instruments Incorporated Thermal imaging system with integrated thermal chopper
US5424544A (en) * 1994-04-29 1995-06-13 Texas Instruments Incorporated Inter-pixel thermal isolation for hybrid thermal detectors
US5457318A (en) * 1994-04-29 1995-10-10 Texas Instruments Incorporated Thermal detector apparatus and method using reduced thermal capacity
US5512748A (en) * 1994-07-26 1996-04-30 Texas Instruments Incorporated Thermal imaging system with a monolithic focal plane array and method
US5521104A (en) * 1995-01-31 1996-05-28 Texas Instruments Incorporated Method for dry etching of post-processing interconnection metal on hybrid integrated circuits

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8916824B2 (en) 2011-10-31 2014-12-23 Seiko Epson Corporation Pyroelectric light detector, pyroelectric light detecting device, and electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
US5602043A (en) 1997-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5602043A (en) Monolithic thermal detector with pyroelectric film and method
US5288649A (en) Method for forming uncooled infrared detector
US5684302A (en) Pyrodetector element having a pyroelectric layer produced by oriented growth, and method for the fabrication of the element
US5743006A (en) Method for fabricating a focal plane array for thermal imaging system
EP0534768B1 (en) Uncooled infrared detector and method for forming the same
JP2834202B2 (ja) 赤外線検出器
US5424544A (en) Inter-pixel thermal isolation for hybrid thermal detectors
US4593456A (en) Pyroelectric thermal detector array
US4532424A (en) Pyroelectric thermal detector array
US6426539B1 (en) Bolometric detector with intermediate electrical insulation and manufacturing process for this detector
US5572029A (en) Thermal isolation for hybrid thermal detectors
US6750452B1 (en) Thermal type-infrared detection device and method for manufacturing the same, and array of thermal type-infrared detection device
US5945673A (en) Thermal detector with nucleation element and method
JPH11344377A (ja) 赤外線検知素子およびその製造方法
EP0345047B1 (en) Thermal imaging device
US5589687A (en) Infrared detection device comprising a pyroelectric thin film and method for fabricating the same
EP0827216B1 (en) Improvements in or relating to thermal imaging systems
US5990481A (en) Thermal detector with preferentially-ordered thermally sensitive element and method
US5602392A (en) Thermal crosstalk reduction for infrared detectors with common electrodes
US5847390A (en) Reduced stress electrode for focal plane array of thermal imaging system and method
US5426303A (en) Thermal isolation structure for hybrid thermal detectors
JPH06281503A (ja) 焦電型赤外線センサとその製造方法
US5972108A (en) Method of preferentially-ordering a thermally sensitive element
US5757000A (en) Reduced stress focal plane array for thermal imaging system and method
EP1462782B1 (en) Thermal type-infrared detection device with increased fill-factor, method for manufacturing the same, and array of thermal type-infrared detection devices