RU2374610C2 - Детектор теплового электромагнитного излучения, содержащий поглощающую мембрану, закрепленную в подвешенном состоянии - Google Patents
Детектор теплового электромагнитного излучения, содержащий поглощающую мембрану, закрепленную в подвешенном состоянии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2374610C2 RU2374610C2 RU2005128905/28A RU2005128905A RU2374610C2 RU 2374610 C2 RU2374610 C2 RU 2374610C2 RU 2005128905/28 A RU2005128905/28 A RU 2005128905/28A RU 2005128905 A RU2005128905 A RU 2005128905A RU 2374610 C2 RU2374610 C2 RU 2374610C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- conductive
- zone
- detector according
- layer
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 title abstract description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 15
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 11
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 9
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/0225—Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
- G01J5/023—Particular leg structure or construction or shape; Nanotubes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/20—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии изготовления детекторов теплового электромагнитного излучения - болометров. Поглощающая мембрана (1) детектора закреплена в подвешенном состоянии с помощью по меньшей мере одной теплоизолирующей опорной детали (5ab) на лицевой стороне подложки (2), содержащей по меньшей мере два электрических вывода (3), электрически соединенных с мембраной (1), например, посредством проводящих слоев (9). Опорная деталь (5ab) имеет по меньшей мере один конец-основание (6) и возвышающуюся зону (7). Конец-основание (6) прикреплен к верхней части проводящего столбика (8), имеющего основание, неподвижно прикрепленное к одному из электрических выводов (3). По существу плоская зона нижней стороны мембраны (1) находится в непосредственном контакте с возвышающейся зоной (7) опорной детали (5ab). Опорная деталь (5ab) предпочтительно образована мостиком, имеющим второй конец-основание (6), прикрепленный к верхней части второго столбика (8), при этом возвышающаяся зона (7) образована плоской средней частью мостика. Технический результат - высокое отношение чувствительной к излучению поверхности болометра к его общей поверхности. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к детектору теплового электромагнитного излучения, содержащему поглощающую мембрану, закрепленную в подвешенном состоянии с помощью теплоизолирующего средства опоры на лицевой стороне подложки, содержащей по меньшей мере два электрических вывода, электрически соединенных с мембраной, при этом средство опоры содержит по меньшей мере одну опорную деталь, размещенную между подложкой и мембраной и имеющую по меньшей мере один конец-основание и возвышающуюся зону.
Уровень техники
Современный технологический прогресс в кремниевой микроэлектронике и получение тонкопленочных гибридных интегральных схем дало новый толчок технологии изготовления детекторов теплового излучения, содержащих поглощающую мембрану, закрепленную в подвешенном состоянии на подложке с помощью теплоизолирующего средства опоры.
Микроэлектроника основана на коллективных процессах, выполняемых на уровне кремниевой пластины, процессах, из которых технологии изготовления детекторов теплового излучения могут также извлечь выгоду во многих отношениях. Эти коллективные методики фактически обеспечивают возможность получения матриц детекторов большой сложности, типично - матриц из 320×240 детекторов, а также получения большого числа матриц на единственной кремниевой пластине и, следовательно, снижения себестоимости изготовления единицы продукции в виде детекторов.
В патенте США 6094127 описывается болометр с тремя наложенными друг на друга уровнями, в частности уровнем, содержащим интегральную схему, уровнем опоры и уровнем поглощения. Уровень поглощения и уровень опоры разделены столбиками, неподвижно прикрепленными к уровню поглощения. Вследствие того факта, что средства опоры размещены между уровнем поглощения и уровнем, содержащим интегральную схему, уровень поглощения может занимать всю поверхность болометра, что позволяет увеличить соотношение чувствительной к излучению поверхности болометра к его общей поверхности, тем самым повышая эффективность болометра. Тем не менее, чтобы электрически соединить уровень поглощения с уровнем опоры, между уровнем опоры и уровнем поглощения устанавливают электрическую соединительную деталь. Эта электрическая соединительная деталь образована электрическим проводником, окруженным изоляционным материалом. Это приводит к сложному процессу изготовления, требующему большого числа этапов изготовления и поэтому характеризующемуся высокими производственными затратами. В частности, наличие электрической соединительной детали в контакте с уровнем поглощения может иметь отрицательное влияние на качество поглощения и чувствительность детектора. Помимо этого, вследствие наличия этой соединительной детали затруднено изготовление уровня поглощения, имеющего хорошую плоскостность.
Раскрытие изобретения
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы устранить эти недостатки и, более конкретно, создать детектор, имеющий высокое соотношение чувствительной к излучению поверхности болометра к общей поверхности болометра, одновременно упростив процесс его изготовления.
Согласно настоящему изобретению эта цель достигается благодаря тому факту, что конец-основание упомянутой опорной детали прикреплен к верхней части проводящего столбика, имеющего основание, неподвижно прикрепленное к электрическому выводу, а по существу плоская зона нижней стороны мембраны находится в непосредственном контакте с возвышающейся зоной опорной детали.
Согласно первому конкретному варианту воплощения изобретения, опорная деталь образована кронштейном, имеющим второй конец, образующий возвышающуюся зону.
Согласно усовершенствованию изобретения детектор содержит два кронштейна, прикрепленные соответственно к первому и второму проводящим столбикам, и при этом каждый кронштейн содержит проводящий слой, предназначенный для соединения мембраны с одним из проводящих столбиков.
Согласно второму конкретному варианту воплощения изобретения опорная деталь образована мостиком, имеющим второй конец-основание, прикрепленный к верней части второго столбика, причем возвышающаяся зона образована средней частью мостика.
Согласно усовершенствованию изобретения второй столбик является проводящим, а мостик содержит два проводящих слоя, электрически изолированных друг от друга и предназначенных для электрического соединения мембраны соответственно с проводящими столбиками, при этом каждый проводящий столбик имеет основание, неподвижно прикрепленное к электрическому выводу.
Согласно предпочтительному варианту воплощения изобретения детектор содержит два мостика, при этом каждый мостик содержит проводящий слой, предназначенный для соединения мембраны с соответствующим проводящим столбиком.
Возвышающаяся зона опорной детали предпочтительно образована плоским сегментом.
Дополнительная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать способ изготовления детектора, включающий в себя:
- осаждение расходуемого слоя на подложку, содержащую по меньшей мере два электрических вывода;
- травление расходуемого слоя таким образом, чтобы получить нижнюю и верхнюю плоские зоны, параллельные подложке, при этом нижняя плоская зона покрывает электрические выводы;
- осаждение на расходуемый слой диэлектрического слоя и проводящего слоя, предназначенного для образования опорной детали;
- травление в нижней зоне расходуемого слоя и в опорной детали отверстий, открывающихся соответственно на электрические выводы;
- осаждение в упомянутых отверстиях проводящего слоя, образующего проводящие столбики, и травление этого проводящего слоя, образующего проводящие столбики;
- травление диэлектрического слоя и проводящего слоя;
- осаждение дополнительного расходуемого слоя на весь узел, образованный упомянутыми слоями, таким образом, чтобы сформировать общую плоскую поверхность с проводящим слоем, образующим опорную деталь;
- осаждение мембраны на упомянутую общую плоскую поверхность;
- удаление расходуемых слоев.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества и признаки станут более очевидными из последующего описания конкретных вариантов воплощения изобретения, предоставленных лишь в качестве не являющихся ограничивающими примеров и представленных на прилагаемых чертежах, из которых:
фиг.1 представляет собой перспективный вид с пространственным разделением деталей конкретного варианта воплощения детектора согласно изобретению;
фиг.2 и 3 показывают детектор, представленный на фиг.1 соответственно в поперечном разрезе вдоль оси A-A и оси B-B;
фиг.4 и 5 - два конкретных варианта воплощения опорных деталей детектора согласно изобретению;
фиг.6 представляет собой перспективный вид с пространственным разделением деталей другого конкретного варианта воплощения детектора согласно изобретению;
фиг.7 - вид сверху конкретного варианта воплощения детектора согласно изобретению;
фиг.8-10 показывают различные этапы конкретного варианта воплощения способа изготовления согласно изобретению и соответствуют поперечному разрезу вдоль оси C-C на фиг.1;
фиг.11 иллюстрирует тот же этап, что проиллюстрирован на фиг.10, в поперечном разрезе вдоль оси D-D на фиг.1.
Описание конкретных вариантов воплощения
На фиг.1 детектор теплового электромагнитного излучения содержит поглощающую мембрану 1, закрепленную в подвешенном состоянии с помощью двух теплоизолирующих опорных деталей 5 на лицевой стороне подложки 2. Мембрана содержит, например, слой, выполненный из материала, имеющего варьирующееся в соответствии с температурой удельное электрическое сопротивление, например, аморфного кремния. Подложка 2 содержит два электрических вывода 3a и 3d, электрически соединенных с мембраной 1, как описано ниже. Подложка 2 может содержать интегральную схему 4, соединенную с выводом 3 и обеспечивающую возможность приложения к детектору электрического напряжения смещения и обработки выходного электрического сигнала детектора. Когда относится к инфракрасному излучению, детектор простирается на квадратное поле, сторона которого составляет от десятка до сотен микрометров. Подложка 2 предпочтительно является плоской и может быть выполнена из кремния.
На фиг.1 каждая из двух опорных деталей 5, размещенных между подложкой 2 и мембраной 1, образована мостиком (5ab и 5cd), имеющим первый и второй концы-основания 6 (соответственно 6a и 6b для мостика 5ab и 6c и 6d для мостика 5cd) и возвышающуюся зону 7 (соответственно 7ab и 7cd), образованную средней частью мостика. Первый конец 6a основания мостика 5ab прикреплен к верхней части первого проводящего столбика 8a, имеющего основание, прочно прикрепленное к первому электрическому выводу 3a. Второй конец 6b основания мостика 5ab прикреплен к верхней части второго столбика 8b. По существу плоская зона нижней стороны мембраны 1 находится в непосредственном контакте (непосредственно соприкасается) с возвышающейся зоной 7 каждой опорной детали 5, как проиллюстрировано на фиг.2.
Возвышающаяся зона 7 опорной детали 5 предпочтительно образована плоским сегментом, как представлено на фиг.1. Таким образом достигается превосходная механическая прочность между мембраной 1 и опорной деталью 5. Более того, эта конструкция позволяет максимизировать соотношение чувствительной к излучению поверхности детектора к его общей поверхности. Мембрана 1 может фактически покрывать по существу всю поверхность детектора.
Поверхность контакта между мембраной 1 и опорной деталью 5 может, например, иметь линейный размер, находящийся в диапазоне между 20% и 40% от размера боковой стороны мембраны 1.
Столбики 8 имеют, например, высоты в несколько микрометров, так что опорная деталь 5 и подложка 2 отделены расстоянием в несколько микрометров.
На фиг.1 два мостика 5ab и 5cd соответственно содержат проводящие слои 9a и 9d (представлены заштрихованными), каждый из которых предназначен для соединения мембраны 1 с одним из проводящих столбиков 8. Проводящий слой 9a размещен на возвышающейся зоне 7ab мостика 5ab, на конце-основании 6a и на наклонной части, соединяющей зону 7ab и конец 6a. Проводящий слой 9a, таким образом, находится в контакте со столбиком 8a. Проводящий слой 9d размещен на возвышающейся зоне 7cd мостика 5cd, на конце-основании 6d и на наклонной части, соединяющей зону 7cd и конец 6d. Проводящий слой 9d, таким образом, находится в контакте со столбиком 8d. Столбики 8b и 8c и концы 6b и 6c не выполняют никакой электрической функции в представленном конкретном варианте воплощения.
Поскольку детали 5 выполняют функцию механического закрепления и тепловой изоляции мембраны 1 от подложки 2, они имеют форм-фактор (коэффициент формы), который максимизирует их длину и минимизирует их поперечное сечение. Проводящий слой 9 детали 5 может быть выполнен из нитрида титана, что позволяет гарантировать выполнение функций электрического соединения. Мембрана 1 содержит два плоских электрических проводника 10 (фиг.1) на своей плоской нижней стороне, покрывающих край мембраны 1 и предпочтительно простирающихся по существу по всей ширине мембраны 1 для того, чтобы максимизировать тот объем мембраны 1, через который протекает электрический ток. Электрические проводники 10 размещены в контакте соответственно с проводящими слоями 9. Таким образом, электрический ток, протекающий через мембрану 1, протекает через плоские электрические проводники 10, проводящие слои 9, проводящие столбики 8 и электрические выводы 3. Тем самым достигаются надежное электрическое подсоединение мембраны 1 и в то же время достаточная тепловая изоляция мембраны 1 от подложки 2. Тот факт, что плоские проводники 10 расположены на нижней стороне мембраны 1, автоматически приводит к особо плоской конструкции мембраны 1, что повышает поглощение электромагнитного излучения.
Как представлено на фиг.2, детектор предпочтительно содержит отражающий металлический слой 11, размещенный на подложке 2. Этот слой дает возможность максимизировать поглощение излучения в заранее заданном диапазоне длин волн известным образом.
В конкретном варианте воплощения, представленном на фиг.1-3, каждый из двух электрических проводников 10 связан с дополнительным проводником 19 (фиг.1), размещенным на нижней стороне мембраны 1 и изолированным от активного слоя 18 мембраны 1 посредством изолирующего слоя 20 (фиг.3). Каждый дополнительный проводник 19 покрывает по существу половину поверхности мембраны 1, причем с небольшим зазором между дополнительными проводниками 19, так что два этих дополнительных проводника 19 не находятся в электрическом контакте. Падающая электромагнитная волна генерирует повышение температуры проводников 10 и 19 благодаря механизму поглощения за счет свободных электронов, особенно эффективному, когда поверхностное сопротивление проводников 10 и 19 соответствует волновому сопротивлению вакуума. Толщина и удельное сопротивление проводников 10 и 19 регулируется соответствующим образом. Например, слой нитрида титана, имеющий удельное сопротивление 150 мкОм·см и толщину 4 нм, идеально соответствует этому требованию. Такой слой может составлять все проводники 10 и 19, как представлено на фиг.3. Таким образом, пограничная зона, соответствующая проводникам 10, размещена в контакте с активной зоной 18, а зона, дополняющая эту пограничную зону, изолирована от активной зоны 18 посредством изолирующего слоя 20 так, чтобы сформировать проводники 19.
Как представлено на фиг.4, опорная деталь 5, образованная мостиком 5ef, может содержать два проводящих слоя 9e и 9f, размещенных соответственно на двух отдельных частях возвышающейся зоны 7, на соответствующих концах-основаниях 6 и на соответствующих наклонных частях, соединяющих зону 7 и конец 6 (6e, 6f). Таким образом, мембрана 1 может быть закреплена своей центральной частью на возвышающейся зоне 7 единственного мостика. Два проводящих слоя 9e и 9f разделены зазором, дающим им возможность быть электрически изолированными друг от друга. Каждый из двух проводящих слоев 9e и 9f предназначен для контактирования с соответствующим плоским электрическим проводником 10 таким образом, чтобы электрически соединять мембрану с теми проводящими столбиками 8, к которым прикреплен мостик.
В конкретном варианте воплощения, представленном на фиг.5, две опорные детали 5 образованы соответственно отдельными первым и вторым кронштейнами (плечами) (5g и 5h), при этом каждый из них имеет конец-основание 6 и второй конец, образующий возвышающуюся зону 7. Конец-основание 6g первого кронштейна 5g, таким образом, может быть прикреплен к первому проводящему столбику 8g, а конец-основание 6h второго кронштейна 5h, таким образом, может быть прикреплен ко второму столбику 8h. Проводящий слой 9g (9h), предназначенный для соединения мембраны с одним из проводящих столбиков 8g (8h), размещен на каждом кронштейне. Каждый проводящий слой 9g (9h) предназначен для контактирования с соответствующим электрическим проводником 10. Два этих кронштейна, таким образом, дают возможность двум электрическим проводникам 10 мембраны 1 быть соединенными посредством проводящих столбиков 8 с двумя выводами 3 подложки 2.
В другом конкретном варианте воплощения, представленном на фиг.6, четыре проводника 10 (10i, 10j, 10k, 10l) связаны соответственно с четырьмя опорными деталями 5 (5i, 5j, 5k, 5l), образующими мостики. Мостики соответственно содержат зоны 9i, 9j, 9k, 9l проводящего слоя 9, с одной стороны, соединенные друг с другом поочередно по две (попарно) посредством проводящих сегментов 25, размещенных между мостиками и перпендикулярно к этим мостикам, а с другой стороны, соответственно соединенные с соответствующими выводами 3i, 3l посредством соответствующих столбиков 8i, 8l. Выводы 3i и 3l подсоединены, например, соответственно к положительной или отрицательной клеммам.
В конкретном варианте воплощения, представленном на фиг.7, четыре проводника 10 связаны поочередно с двумя опорными деталями 5, показанными штриховыми линиями. Четыре этих проводника связаны с мембраной 1 и выполнены так, чтобы быть соединенными параллельно. Возвышающаяся зона 7 каждой опорной детали 5 распространяется на три проводника 10. Проводники 10 прикреплены к возвышающимся зонам 7 опорных деталей 5. Поскольку мембрана 1 и/или опорные детали 5 могут содержать последний изолирующий слой, этот слой удален в заранее определенных местах 12 с тем, чтобы сделать возможным электрический контакт между проводящим слоем 9 опорной детали 5 и соответствующим проводником 10.
Как представлено на фиг.8-11, способ изготовления детектора может включать в себя осаждение расходуемого слоя 13 на подложку 2, содержащую два электрических вывода 3. Подложка может содержать отражающий слой 11, отделенный от подложки изолирующим слоем 21.
Расходуемый слой 13 травят таким образом, чтобы получить нижнюю плоскую зону 14 и верхнюю плоскую зону 15, параллельные подложке 2. Нижняя плоская зона 14 покрывает два электрических вывода 3 и предпочтительно отделена от верхней плоской зоны 15 наклонной зоной 16, имеющей наклон, находящийся в диапазоне между 60° и 80°, что является более подходящим, чем резкий уступ, для последующих стадий изготовления. Разность высот нижней плоской зоны 14 и верхней плоской зоны 15 предпочтительно составляет примерно один микрон.
Как представлено на фиг.9, на расходуемый слой 13 осаждают диэлектрический слой 17, например, из оксида кремния, и проводящий слой 9. Диэлектрический слой 17 и проводящий слой 9 предназначены для образования опорной детали 5. Конец-основание 6 опорной детали 5 образован исключительно частью слоев 17 и 9, размещенных на нижней плоской зоне 14, а возвышающаяся зона 7 опорной детали 5 образована исключительно частью слоев 17 и 9, размещенных на верхней плоской зоне 15.
На проводящий слой 9 может быть осажден дополнительный диэлектрический слой. Проводящий слой 9, таким образом, осаждают между двумя диэлектрическими слоями. Дополнительный диэлектрический слой может быть локально удален посредством травления на возвышающейся зоне 7 с тем, чтобы обеспечить возможность контакта между проводящим слоем 9 и мембраной 1.
Затем в нижней зоне 14 расходуемого слоя 13 и в конце-основании 6 опорной детали 5 вытравливают два отверстия таким образом, чтобы они открывались (выходили) соответственно на два электрических вывода 3 подложки 2. В этих отверстиях осаждают проводящий слой, например, выполненный из силицида вольфрама или титана, таким образом, чтобы сформировать проводящие столбики 8 (фиг.9). Затем травят упомянутый проводящий слой, образующий проводящие столбики 8. Столбики 8 являются, например, цилиндрическими и полыми. Слои 9 и 17 затем травят сбоку таким образом, чтобы сформировать опорную деталь 5. На весь узел из упомянутых слоев (8, 13, 17 и 9) осаждают дополнительный расходуемый слой 22 таким образом, чтобы сформировать общую плоскую поверхность с возвышающейся частью проводящего слоя 9. Дополнительный расходуемый слой 22 должен обладать соответствующей текучестью и толщиной для того, чтобы получить достаточно плоскую поверхность. Дополнительный расходуемый слой 22 предпочтительно равномерно утоньшают для гарантирования того, что он находится на одном уровне с проводящим слоем 9.
После этого на упомянутую общую плоскую поверхность осаждают мембрану 1 (фиг.10 и 11). Как представлено на фиг.10 и 11, мембрана 1 предпочтительно образована тонким металлическим слоем, например, из нитрида титана, образующим проводники 10, диэлектрическим слоем 23 и активным слоем 24 из чувствительного к температуре (термочувствительного) материала. Диэлектрический слой 23 дает возможность разграничить зоны контакта между проводниками 10 и активным слоем 24 мембраны 1. В конце процесса расходуемые слои 13 и 22 удаляют.
Настоящее изобретение не ограничено представленными вариантами воплощения. В частности, может быть выполнено любое число мостиков и/или кронштейнов, образующих опорную(ые) деталь(и) 5, при этом электрическое соединение мембраны выполняют, например, посредством проводящих слоев, размещенных на опорной(ых) детали(ях) 5.
Claims (11)
1. Детектор теплового электромагнитного излучения, содержащий поглощающую мембрану (1), закрепленную в подвешенном состоянии с помощью теплоизолирующего средства опоры на лицевой стороне подложки (2), содержащей по меньшей мере два электрических вывода (3), электрически соединенных с мембраной (1), причем средство опоры содержит по меньшей мере одну опорную деталь (5), размещенную между подложкой (2) и мембраной (1) и имеющую по меньшей мере один конец-основание (6) и возвышающуюся зону (7), отличающийся тем, что конец-основание (6) упомянутой опорной детали (5) прикреплен к верхней части проводящего столбика (8), имеющего основание, неподвижно прикрепленное к электрическому выводу (3), а, по существу, плоская зона нижней поверхности мембраны (1) находится в непосредственном контакте с возвышающейся зоной (7) опорной детали (5).
2. Детектор по п.1, отличающийся тем, что опорная деталь (5) образована кронштейном, имеющим второй конец, образующий возвышающуюся зону (7).
3. Детектор по п.2, отличающийся тем, что он содержит два кронштейна, прикрепленных соответственно к первому и второму проводящим столбикам (8), причем каждый из кронштейнов содержит проводящий слой (9g, 9h), предназначенный для соединения мембраны (1) с одним из проводящих столбиков (8).
4. Детектор по п.1, отличающийся тем, что опорная деталь (5) образована мостиком, имеющим второй конец-основание (6), прикрепленный к верхней части второго столбика (8), при этом возвышающаяся зона (7) образована средней частью мостика.
5. Детектор по п.4, отличающийся тем, что второй столбик (8) является проводящим, а мостик содержит два проводящих слоя (9е, 9f), электрически изолированных друг от друга и предназначенных для электрического соединения мембраны (1) соответственно с проводящими столбиками (8), при этом каждый проводящий столбик (8) имеет основание, неподвижно прикрепленное к электрическому выводу (3).
6. Детектор по п.4, отличающийся тем, что он содержит два мостика, причем каждый мостик содержит проводящий слой (9а, 9d), предназначенный для соединения мембраны (1) с соответствующим проводящим столбиком (8а, 8d).
7. Детектор по любому из пп.3, 5 и 6, отличающийся тем, что мембрана (1) на своей по существу, плоской нижней стороне содержит по меньшей мере два плоских электрических проводника (10), размещенных в контакте соответственно с проводящими слоями (9).
8. Детектор по п.7, отличающийся тем, что проводники (10) расположены на краю мембраны (1).
9. Детектор по п.7, отличающийся тем, что проводники (10) простираются, по существу, по всей ширине мембраны (1).
10. Детектор по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что возвышающаяся зона (7) опорной детали (5) образована плоским сегментом.
11. Способ изготовления детектора по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что он включает в себя:
осаждение расходуемого слоя (13) на подложку (2), содержащую по меньшей мере два электрических вывода (3);
травление расходуемого слоя (13) таким образом, чтобы получить нижнюю плоскую зону (14) и верхнюю плоскую зону (15), параллельные подложке (2), причем нижняя плоская зона (14) покрывает электрические выводы (3);
осаждение на расходуемый слой (13) диэлектрического слоя (17) и проводящего слоя (9), предназначенного для образования опорной детали (5);
травление в нижней зоне (14) расходуемого слоя (13) и в опорной детали (5) отверстий, открывающихся соответственно на электрические выводы (3);
осаждение в упомянутых отверстиях проводящего слоя, образующего проводящие столбики (8), и травление этого проводящего слоя, образующего проводящие столбики (8);
травление диэлектрического слоя (17) и проводящего слоя (9);
осаждение дополнительного расходуемого слоя (22) на весь узел, образованный упомянутыми слоями (13, 17, 9, 8), таким образом, чтобы сформировать общую плоскую поверхность с проводящим слоем (9), образующим опорную деталь;
осаждение мембраны (1) на упомянутую общую плоскую поверхность;
удаление расходуемых слоев (13, 22).
осаждение расходуемого слоя (13) на подложку (2), содержащую по меньшей мере два электрических вывода (3);
травление расходуемого слоя (13) таким образом, чтобы получить нижнюю плоскую зону (14) и верхнюю плоскую зону (15), параллельные подложке (2), причем нижняя плоская зона (14) покрывает электрические выводы (3);
осаждение на расходуемый слой (13) диэлектрического слоя (17) и проводящего слоя (9), предназначенного для образования опорной детали (5);
травление в нижней зоне (14) расходуемого слоя (13) и в опорной детали (5) отверстий, открывающихся соответственно на электрические выводы (3);
осаждение в упомянутых отверстиях проводящего слоя, образующего проводящие столбики (8), и травление этого проводящего слоя, образующего проводящие столбики (8);
травление диэлектрического слоя (17) и проводящего слоя (9);
осаждение дополнительного расходуемого слоя (22) на весь узел, образованный упомянутыми слоями (13, 17, 9, 8), таким образом, чтобы сформировать общую плоскую поверхность с проводящим слоем (9), образующим опорную деталь;
осаждение мембраны (1) на упомянутую общую плоскую поверхность;
удаление расходуемых слоев (13, 22).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0409846A FR2875298B1 (fr) | 2004-09-16 | 2004-09-16 | Detecteur thermique de rayonnement electromagnetique comportant une membrane absorbante fixee en suspension |
| FR0409846 | 2004-09-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005128905A RU2005128905A (ru) | 2007-03-20 |
| RU2374610C2 true RU2374610C2 (ru) | 2009-11-27 |
Family
ID=34949415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005128905/28A RU2374610C2 (ru) | 2004-09-16 | 2005-09-15 | Детектор теплового электромагнитного излучения, содержащий поглощающую мембрану, закрепленную в подвешенном состоянии |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7294836B2 (ru) |
| EP (1) | EP1637853B1 (ru) |
| JP (1) | JP5291859B2 (ru) |
| CN (1) | CN1749713B (ru) |
| AT (1) | ATE487930T1 (ru) |
| CA (1) | CA2518841A1 (ru) |
| DE (1) | DE602005024656D1 (ru) |
| FR (1) | FR2875298B1 (ru) |
| RU (1) | RU2374610C2 (ru) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101512308B (zh) * | 2006-09-08 | 2012-03-28 | 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 | 测辐射热仪和制造测辐射热仪的方法 |
| US8426818B2 (en) * | 2007-02-05 | 2013-04-23 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Post-supported microbolometer pixel |
| FR2919049B1 (fr) * | 2007-07-20 | 2009-10-02 | Ulis Soc Par Actions Simplifie | Detecteur de rayonnement electromagnetique et procede de fabrication d'un tel detecteur |
| CN101246052B (zh) * | 2008-03-18 | 2010-05-12 | 吉林省光电子产业孵化器有限公司 | 一种微型光辐射探测器的制作方法 |
| US9214604B2 (en) * | 2010-01-21 | 2015-12-15 | Cambridge Cmos Sensors Limited | Plasmonic IR devices |
| JP5644121B2 (ja) * | 2010-01-26 | 2014-12-24 | セイコーエプソン株式会社 | 熱型光検出器、熱型光検出装置、電子機器および熱型光検出器の製造方法 |
| JP5589605B2 (ja) * | 2010-06-25 | 2014-09-17 | セイコーエプソン株式会社 | 焦電型検出器、焦電型検出装置及び電子機器 |
| FR2966925B1 (fr) * | 2010-11-03 | 2012-11-02 | Commissariat Energie Atomique | Detecteur infrarouge a base de micro-planches bolometriques suspendues |
| FR2969284B1 (fr) * | 2010-12-17 | 2012-12-14 | Commissariat Energie Atomique | Detecteur infrarouge a base de micro-planches bolometriques suspendues |
| CN102169919B (zh) * | 2011-03-17 | 2016-08-24 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 探测器及其制造方法 |
| US9117515B2 (en) * | 2012-01-18 | 2015-08-25 | Macronix International Co., Ltd. | Programmable metallization cell with two dielectric layers |
| US9566221B2 (en) | 2012-11-09 | 2017-02-14 | L'oreal | Methods for altering the color and appearance of hair |
| CN105007984B (zh) | 2012-11-09 | 2018-07-17 | 欧莱雅 | 用于改变头发颜色和外观的方法 |
| US9437266B2 (en) | 2012-11-13 | 2016-09-06 | Macronix International Co., Ltd. | Unipolar programmable metallization cell |
| FR3048125B1 (fr) * | 2016-02-24 | 2020-06-05 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Dispositif de detection de rayonnement electromagnetique a plot de connexion electrique sureleve |
| CN107403863A (zh) * | 2017-03-15 | 2017-11-28 | 杭州立昂微电子股份有限公司 | 热电堆红外探测器及其制造方法 |
| WO2018216265A1 (ja) * | 2017-05-22 | 2018-11-29 | 三菱電機株式会社 | 赤外線撮像素子、赤外線撮像アレイおよび赤外線撮像素子の製造方法 |
| WO2019031234A1 (ja) | 2017-08-10 | 2019-02-14 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出器 |
| FR3087260B1 (fr) * | 2018-10-12 | 2020-09-25 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication d'un dispositif de detection d'un rayonnement electromagnetique comportant un element de detection suspendu |
| FR3087262A1 (fr) * | 2018-10-12 | 2020-04-17 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Dispositif de detection d'un rayonnement electromagnetique comportant une structure tridimensionnelle suspendue |
| JP6854796B2 (ja) * | 2018-11-08 | 2021-04-07 | 三菱電機株式会社 | 半導体センサ装置 |
| KR102286307B1 (ko) * | 2019-11-01 | 2021-08-05 | 주식회사 트루윈 | 마이크로 볼로미터 및 마이크로 볼로미터 제조 방법 |
Family Cites Families (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5015858A (en) * | 1990-03-27 | 1991-05-14 | Hughes Aircraft Company | Thermally isolated focal plane readout |
| 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 |
| US5600148A (en) * | 1994-12-30 | 1997-02-04 | Honeywell Inc. | Low power infrared scene projector array and method of manufacture |
| FR2752299B1 (fr) * | 1996-08-08 | 1998-09-11 | Commissariat Energie Atomique | Detecteur infrarouge et procede de fabication de celui-ci |
| US5945673A (en) * | 1996-08-30 | 1999-08-31 | Raytheon Company | Thermal detector with nucleation element and method |
| US6137107A (en) * | 1996-08-30 | 2000-10-24 | Raytheon Company | Thermal detector with inter-digitated thin film electrodes and method |
| US6020216A (en) * | 1996-08-30 | 2000-02-01 | Texas Instruments Incorporated | Thermal detector with stress-aligned thermally sensitive element and method |
| US5990481A (en) * | 1996-08-30 | 1999-11-23 | Raytheon Company | Thermal detector with preferentially-ordered thermally sensitive element and method |
| US5831266A (en) * | 1996-09-12 | 1998-11-03 | Institut National D'optique | Microbridge structure for emitting or detecting radiations and method for forming such microbridge structure |
| US5962909A (en) * | 1996-09-12 | 1999-10-05 | Institut National D'optique | Microstructure suspended by a microsupport |
| JPH10185681A (ja) * | 1996-11-08 | 1998-07-14 | Mitsuteru Kimura | 熱型赤外線センサとその製造方法およびこれを用いた赤外線イメージセンサ |
| JP3574368B2 (ja) * | 1997-01-27 | 2004-10-06 | 三菱電機株式会社 | 赤外線固体撮像素子 |
| US5929441A (en) * | 1997-06-27 | 1999-07-27 | Texas Instruments Incorporated | Low mass optical coating for thin film detectors |
| JP3003853B2 (ja) * | 1997-09-09 | 2000-01-31 | 本田技研工業株式会社 | ブリッジ構造を有するセンサ |
| JPH11148861A (ja) * | 1997-09-09 | 1999-06-02 | Honda Motor Co Ltd | マイクロブリッジ構造 |
| US5900799A (en) * | 1997-10-03 | 1999-05-04 | Mcdonnell Douglas Corporation | High responsivity thermochromic infrared detector |
| US6144030A (en) * | 1997-10-28 | 2000-11-07 | Raytheon Company | Advanced small pixel high fill factor uncooled focal plane array |
| US6087661A (en) * | 1997-10-29 | 2000-07-11 | Raytheon Company | Thermal isolation of monolithic thermal detector |
| FR2773215B1 (fr) * | 1997-12-31 | 2000-01-28 | Commissariat Energie Atomique | Detecteur thermique bolometrique |
| US6198098B1 (en) * | 1998-05-26 | 2001-03-06 | Philips Laou | Microstructure for infrared detector and method of making same |
| US6160257A (en) * | 1998-07-06 | 2000-12-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Hybridized biological microbolometer |
| US6201243B1 (en) * | 1998-07-20 | 2001-03-13 | Institut National D'optique | Microbridge structure and method for forming the microbridge structure |
| WO2000012986A1 (en) * | 1998-08-31 | 2000-03-09 | Daewoo Electronics Co., Ltd. | Bolometer including a reflective layer |
| WO2000012985A1 (en) * | 1998-08-31 | 2000-03-09 | Daewoo Electronics Co., Ltd. | Bolometer including an absorber made of a material having a low deposition-temperature and a low heat-conductivity |
| WO2000034751A1 (en) | 1998-12-04 | 2000-06-15 | Daewoo Electronics Co., Ltd. | Infrared bolometer and method for manufacturing same |
| EP1147387B1 (en) * | 1998-12-18 | 2005-09-28 | Daewoo Electronics Corporation | Infrared bolometer |
| CN1327535A (zh) * | 1998-12-18 | 2001-12-19 | 大宇电子株式会社 | 红外辐射热测量计及其制造方法 |
| US6262417B1 (en) * | 1998-12-29 | 2001-07-17 | Daewoo Electronics Co., Ltd. | Infrared bolometer |
| 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 |
| US6576904B1 (en) * | 1999-11-10 | 2003-06-10 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc. | Transition edge detector technology for high performance IR focal plane arrays |
| JP3921320B2 (ja) * | 2000-01-31 | 2007-05-30 | 日本電気株式会社 | 熱型赤外線検出器およびその製造方法 |
| US6690014B1 (en) * | 2000-04-25 | 2004-02-10 | Raytheon Company | Microbolometer and method for forming |
| US6392233B1 (en) * | 2000-08-10 | 2002-05-21 | Sarnoff Corporation | Optomechanical radiant energy detector |
| JP3409848B2 (ja) * | 2000-08-29 | 2003-05-26 | 日本電気株式会社 | 熱型赤外線検出器 |
| US6621083B2 (en) * | 2000-12-29 | 2003-09-16 | Honeywell International Inc. | High-absorption wide-band pixel for bolometer arrays |
| JP4009832B2 (ja) * | 2002-05-10 | 2007-11-21 | 日本電気株式会社 | ボロメータ型赤外線固体撮像素子 |
| KR100538996B1 (ko) * | 2003-06-19 | 2005-12-27 | 한국전자통신연구원 | 적외선 흡수층으로 실리콘 산화막을 사용한 적외선 센서및 그 제조 방법 |
| US20050109940A1 (en) * | 2003-11-25 | 2005-05-26 | Carr William N. | Radiation sensor |
-
2004
- 2004-09-16 FR FR0409846A patent/FR2875298B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-08-11 AT AT05354029T patent/ATE487930T1/de not_active IP Right Cessation
- 2005-08-11 DE DE602005024656T patent/DE602005024656D1/de active Active
- 2005-08-11 EP EP05354029A patent/EP1637853B1/fr not_active Not-in-force
- 2005-08-19 US US11/206,801 patent/US7294836B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-09-12 CA CA002518841A patent/CA2518841A1/en not_active Abandoned
- 2005-09-15 RU RU2005128905/28A patent/RU2374610C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2005-09-16 JP JP2005270734A patent/JP5291859B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2005-09-16 CN CN2005101038609A patent/CN1749713B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2518841A1 (en) | 2006-03-16 |
| ATE487930T1 (de) | 2010-11-15 |
| EP1637853A1 (fr) | 2006-03-22 |
| FR2875298A1 (fr) | 2006-03-17 |
| CN1749713A (zh) | 2006-03-22 |
| US20060054823A1 (en) | 2006-03-16 |
| DE602005024656D1 (de) | 2010-12-23 |
| JP2006086535A (ja) | 2006-03-30 |
| JP5291859B2 (ja) | 2013-09-18 |
| US7294836B2 (en) | 2007-11-13 |
| RU2005128905A (ru) | 2007-03-20 |
| CN1749713B (zh) | 2010-10-13 |
| FR2875298B1 (fr) | 2007-03-02 |
| EP1637853B1 (fr) | 2010-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2374610C2 (ru) | Детектор теплового электромагнитного излучения, содержащий поглощающую мембрану, закрепленную в подвешенном состоянии | |
| RU2383875C2 (ru) | Болометрический детектор, устройство для детектирования инфракрасного излучения, использующее такой детектор, и способ производства детектора | |
| US6690014B1 (en) | Microbolometer and method for forming | |
| US6201243B1 (en) | Microbridge structure and method for forming the microbridge structure | |
| KR102636590B1 (ko) | 볼로메트릭 검출기의 제조 방법 | |
| TWI613423B (zh) | 製造半導體裝置的方法 | |
| AU2001278843A1 (en) | Microbolometer and method for forming | |
| RU2004129916A (ru) | Болометрический детектор, устройство для обнаружения инфракрасного излучения с использованием такого болометрического детектора и способ для изготовления этого детектора | |
| CN106629578A (zh) | 具有微桥结构的红外探测器及其制造方法 | |
| JP3859479B2 (ja) | ボロメータ型赤外線検出器 | |
| WO2000034751A1 (en) | Infrared bolometer and method for manufacturing same | |
| CN1177203C (zh) | 红外辐射热测量计 | |
| KR100495802B1 (ko) | 적외선 감지용 픽셀 및 그 제조 방법 | |
| CN113720470B (zh) | 一种基于cmos工艺的红外探测器 | |
| CN116230725B (zh) | 基于cmos工艺的红外探测器盲像元和红外探测器 | |
| WO2008070203A1 (en) | System and method for radiation detection and imaging | |
| EP1141669B1 (en) | Infrared bolometer and method for manufacturing same | |
| CN113720454A (zh) | 一种基于cmos工艺的红外探测器像元和红外探测器 | |
| CN113720455A (zh) | 基于cmos工艺的红外探测器 | |
| JP2009222633A (ja) | 熱型赤外線撮像素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130916 |