(57)【要約】【課題】本発明の目的は、赤外線検出デバイス、および赤外線検出デバイスを作るための方法を提案することである。【解決手段】電子読み出し回路（１２）と、エッチング停止層（３２）と、赤外線熱検出器（５７、６７）と、接続パッド（４１）とを少なくとも含み、  赤外線熱検出器（５７、６７）および接続パッド（４１）は、それぞれ、互いに関して実質的に等しい非ゼロの距離だけエッチング停止層（３２）から相隔てて並び、第１の導電性ビア（３０）および第２の導電性ビア（３１）は、最後から２番目のレベルの電気的相互接続部（２０）の金属線（２１）の第１の部分（２１ａ）および第２の部分（２１ｂ）に電気的にそれぞれ接続され、第１の金属間誘電体層（３７）内に形成された何もない空間（１６）は、第１の導電性ビア（３０）を囲み、赤外線熱検出器（５７、６７）の下に延在する、赤外線検出デバイス（１００）を実現する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線検出デバイス（１００、２００）であって、
第１の半導体基板（１０）上に、および／または第１の半導体基板（１０）内に作られた電子読み出し回路（１２）であって、第１のレベルの電気的相互接続部が前記電子読み出し回路（１２）と最後のレベルの電気的相互接続部との間に配置構成されるように複数のレベルの電気的相互接続部（１４）が配置構成された、電子読み出し回路（１２）と、
前記最後のレベルの電気的相互接続部と最後から２番目のレベルの電気的相互接続部との間に配置構成されたエッチング停止層（３２）であって、前記エッチング停止層（３２）と前記最後のレベルの電気的相互接続部との間に配置構成された第１の金属間誘電体層（３７）のエッチングに耐えることができるエッチング停止層（３２）と、
前記エッチング停止層（３２）と交差する前記最後のレベルの電気的相互接続部の少なくとも１つの第１の導電性ビア（３０）によって前記電子読み出し回路（１２）に電気的に接続された赤外線熱検出器（５７、６７）と、
前記エッチング停止層（３２）と交差し、前記赤外線検出デバイス（１００、２００）の外側から電気的に接触されうる前記最後のレベルの電気的相互接続部の少なくとも１つの第２の導電性ビア（３１）によって前記電子読み出し回路（１２）に電気的に接続された、前記最後のレベルの相互接続部によって形成される接続パッド（４１）と
を少なくとも備え、
前記赤外線熱検出器（５７、６７）および前記接続パッド（４１）は、それぞれ、互いに関して実質的に等しい非ゼロの距離だけ前記エッチング停止層（３２）から相隔てられ、前記第１の導電性ビア（３０）および前記第２の導電性ビア（３１）は、最後から２番目のレベルの電気的相互接続部（２０）の金属線（２１）の第１の部分（２１ａ）および第２の部分（２１ｂ）に電気的にそれぞれ接続され、前記第１の金属間誘電体層（３７）内に形成された何もない空間（１６）は、前記第１の導電性ビア（３０）を囲み、前記赤外線熱検出器（５７、６７）の下に延在する、赤外線検出デバイス（１００、２００）。
【請求項２】
前記電子読み出し回路（１２）は、前記第１の半導体基板（１０）上に、および／または第１の半導体基板（１０）内に作られるＭＯＳ型の複数の電子デバイスを含み、前記最後から２番目のレベルの電気的相互接続部（２０）は、第２の金属間誘電体層（２７）内に作られ、前記金属線（２１）の少なくとも第１の部分（２１ａ）を前記ＭＯＳ型の前記電子デバイスに電気的に接続する第３の導電性ビア（２２）を含み、前記エッチング停止層（３２）は、前記第２の金属間誘電体層（２７）上に配置構成される、請求項１に記載の赤外線検出デバイス（１００、２００）。
【請求項３】
前記金属線（２１）および前記第３の導電性ビア（２２）は、前記第１の導電性ビア（３０）の材料に類似する少なくとも１つの前記材料を含む、請求項２に記載の赤外線検出デバイス（１００、２００）。
【請求項４】
前記金属線（２１）の少なくとも１つの第３の部分（６９）は、赤外線熱検出器（５７、６７）に面するように配置構成され、前記赤外線熱検出器（５７、６７）によって検出されることが意図されている赤外線の少なくとも一部を反射することができる、請求項１から３のいずれか一項に記載の赤外線検出デバイス（１００、２００）。
【請求項５】
前記金属線（２１）の前記第３の部分（６９）は、前記エッチング停止層（３２）によって覆われない、請求項４に記載の赤外線検出デバイス（１００、２００）。
【請求項６】
前記赤外線熱検出器（５７）は、前記赤外線熱検出器（５７）によって検出されることが意図されている赤外線を吸収することができる金属／絶縁体／金属積層体（５５）と、前記金属／絶縁体／金属積層体（５５）に熱的に結合され、前記第１の導電性ビア（３０）に電気的に接続された、温度に応じて抵抗が変化する材料（５６）の少なくとも一部とを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の赤外線検出デバイス（１００）。
【請求項７】
前記赤外線熱検出器（６７）は、前記赤外線熱検出器（６７）によって検出されることが意図されている赤外線を吸収することができる複数の抵抗部分（６５）と、温度に応じて抵抗が変化する複数の材料部分（６６）とを含み、温度に応じて前記抵抗が変化する前記材料部分（６６）の少なくとも１つは前記第１の導電性ビア（３０）に電気的に接続される、請求項１から５のいずれか一項に記載の赤外線検出デバイス（２００）。
【請求項８】
前記第１の導電性ビア（３０）上に配置構成された少なくとも１つの第１の電気接点（４０）をさらに含み、前記赤外線熱検出器（５７、６７）は前記電気接点（４０）を介して前記第１の導電性ビア（３０）に電気的に接続される、請求項１から７のいずれか一項に記載の赤外線検出デバイス（１００、２００）。
【請求項９】
前記赤外線熱検出器（５７、６７）は、前記赤外線熱検出器（５７、６７）によって検出されることが意図されている赤外線を透過する材料を含む少なくとも１つの封緘層（７２）、および前記エッチング停止層（３２）によって区切られたキャビティ（１８）内に封入される、請求項１から８のいずれか一項に記載の赤外線検出デバイス（１００、２００）。
【請求項１０】
前記赤外線熱検出器（５７、６７）は、少なくとも１つの第２の基板（９０）、前記エッチング停止層（３２）、および前記第２の基板（９０）を前記エッチング停止層（３２）に固定する金属ビーズ（８８）によって区切られるキャビティ（９６）内に封入され、前記第２の基板（９０）は前記赤外線熱検出器（５７、６７）によって検出されることが意図されている赤外線を透過する少なくとも１つの材料を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の赤外線検出デバイス（１００、２００）。
【請求項１１】
前記赤外線検出デバイス（１００、２００）のピクセルの配列を形成する複数の赤外線熱検出器（５７、６７）を含み、それぞれの赤外線熱検出器（５７、６７）は少なくとも１つの第１の導電性ビア（３０）を通して前記電子読み出し回路（１２）に電気的に接続される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の赤外線検出デバイス（１００、２００）。
【請求項１２】
赤外線検出デバイス（１００、２００）を作るための方法であって、
第１の半導体基板（１０）上に、および／または第１の半導体基板（１０）内に作られた電子読み出し回路（１２）上にいくつかのレベルの電気的相互接続部（１４）を作り、第１のレベルの電気的相互接続部から最後から２番目のレベルの電気的相互接続部までのスタックを形成するステップと、
前記最後から２番目のレベルの電気的相互接続部上にエッチング停止層（３２）を堆積するステップと、
前記エッチング停止層（３２）上に第１の金属間誘電体層（３７）を堆積するステップであって、前記第１の金属間誘電体層（３７）は前記エッチング停止層（３２）に関して選択的にエッチングすることができる少なくとも１つの無機材料を含む、ステップと、
前記第１の金属間誘電体層（３７）上に、最後のレベルの電気的相互接続部を作るステップであって、前記第１の金属間誘電体層（３７）および前記エッチング停止層（３２）と交差する前記最後のレベルの電気的相互接続部の少なくとも１つの第２の導電性ビア（３１）を通して前記電子読み出し回路（１２）に電気的に接続されている、前記赤外線検出デバイス（１００、２００）の外側から電気的に接触されうる、少なくとも１つの接続パッド（４１）と、前記第１の金属間誘電体層（３７）および前記エッチング停止層（３２）と交差する前記最後のレベルの電気的相互接続部の少なくとも１つの第１の導電性ビア（３０）を通して前記電子読み出し回路（１２）に電気的に接続されている少なくとも１つの赤外線熱検出器（５７、６７）とを形成し、前記第１の導電性ビア（３０）および前記第２の導電性ビア（３１）は前記最後から２番目のレベルの電気的相互接続部（２０）の金属線（２１）の第１の部分（２１ａ）および第２の部分（２１ｂ）に電気的にそれぞれ接続され、前記赤外線熱検出器（５７、６７）および前記接続パッド（４１）は、それぞれ、互いに関して実質的に等しい非ゼロの距離だけ前記エッチング停止層（３２）から相隔てられ、ステップと、
前記電子読み出し回路（１２）と前記赤外線熱検出器（５７、６７）との間に配置構成された前記第１の金属間誘電体層（３７）の少なくとも一部をエッチングし、前記第１の導電性ビア（３０）を囲み、前記赤外線熱検出器（５７、６７）の下に延在する何もない空間（１６）を形成するステップと
を少なくとも実施することを含む方法。
【請求項１３】
前記電子読み出し回路（１２）は、前記第１の半導体基板（１０）上に、および／または第１の半導体基板（１０）内に作られるＭＯＳ型の複数の電子デバイスを含み、前記最後から２番目のレベルの電気的相互接続部は、第２の金属間誘電体層（２７）内に作られ、前記金属線（２１）の少なくとも第１の部分（２１ａ）を前記ＭＯＳ型の前記電子デバイスに電気的に接続する第３の導電性ビア（２２）を含み、前記エッチング停止層（３２）は、前記第２の金属間誘電体層（２７）上に堆積される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属線（２１）および前記第３の導電性ビア（２２）は、前記第１の導電性ビア（３０）の材料に類似する少なくとも１つの前記材料を含み、前記第２の金属間誘電体層（２７）は、前記第１の金属間誘電体層（３７）の無機材料に類似する前記無機材料を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記金属線（２１）の少なくとも１つの第３の部分（６９）は、前記赤外線熱検出器（５７、６７）に面するように配置構成され、前記赤外線熱検出器（５７、６７）によって検出されることが意図されている赤外線の少なくとも一部を反射することができる、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記エッチング停止層（３２）を堆積するための前記ステップと前記第１の金属間誘電体層（３７）を堆積するための前記ステップとの間に、前記金属線（２１）の前記第３の部分（６９）を覆う前記エッチング停止層（３２）の一部をエッチングするためのステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記赤外線熱検出器（５７）を作る前記ステップは、前記赤外線熱検出器（５７）によって検出されることが意図されている赤外線を吸収することができる金属／絶縁体／金属積層体（５５）を作るステップと、前記金属／絶縁体／金属積層体（５５）と熱的に結合され、前記第１の導電性ビア（３０）に電気的に接続された、温度に応じて抵抗が変化する少なくとも１つの材料部分（５６）を作るステップとを含む、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記赤外線熱検出器（６７）を作る前記ステップは、前記赤外線熱検出器（６７）によって検出されることが意図されている赤外線を吸収することができる複数の抵抗部分（６５）を作るステップと、温度に応じて抵抗が変化する複数の材料部分（６６）を作るステップとを含み、温度に応じて前記抵抗が変化する前記材料部分（６６）の少なくとも１つは前記第１の導電性ビア（３０）に電気的に接続される、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の金属間誘電体層（３７）を堆積するための前記ステップと前記赤外線熱検出器（５７、６７）を作るための前記ステップとの間に、前記第１の導電性ビア（３０）上に少なくとも１つの第１の電気接点（４０）を作るステップをさらに含み、前記赤外線熱検出器（５７、６７）は前記電気接点（４０）を介して前記第１の導電性ビア（３０）に電気的に接続される、請求項１２から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記赤外線熱検出器（５７、６７）を作るための前記ステップと前記第１の金属間誘電体層（３７）の少なくとも一部分をエッチングするための前記ステップとの間に、
少なくとも前記赤外線熱検出器（５７、６７）を覆う犠牲層（７０）を堆積するステップであって、前記犠牲層（７０）は前記エッチング停止層（３２）に関して選択的にエッチングされうる少なくとも１つの無機材料を含むステップと、
少なくとも前記第１の金属間誘電体層（３７）および前記犠牲層（７０）を通して少なくとも１つのトレンチ（７１）をエッチングし、前記第１の金属間誘電体層（３７）の一部分および前記犠牲層（７０）の一部分を区切るステップと、
前記トレンチ（７１）内に、および前記犠牲層（７０）の部分上に、前記赤外線熱検出器（５７、６７）によって検出されることが意図されている赤外線を透過する材料を含む少なくとも１つの封緘層（７２）を堆積するステップと、
前記封緘層（７２）を通る少なくとも１つの開口（７３）を作るステップと
を実施することをさらに含み、
前記第１の金属間誘電体層（３７）の少なくとも一部分をエッチングするための前記ステップは、前記開口（７３）を介して実行され、前記赤外線熱検出器（５７、６７）が少なくとも前記封緘層（７２）および前記エッチング停止層（３２）によって区切られるキャビティ（１８）内に封入されるように前記第１の金属間誘電体層（３７）および前記犠牲層（７０）の前記部分を取り除き、
前記エッチングステップの後に、前記開口（７３）に栓をするためのステップを実施することをさらに含む、請求項１２から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記赤外線熱検出器（５７、６７）を作るための前記ステップと前記第１の金属間誘電体層（３７）の少なくとも一部分をエッチングするための前記ステップとの間に、少なくとも前記第１の金属間誘電体層（３７）を通して、前記エッチング停止層（３２）上に少なくとも１つの金属ビーズ（８８）を作るステップを実施することをさらに含み、前記第１の金属間誘電体層（３７）の少なくとも一部をエッチングするための前記ステップの後に、前記赤外線熱検出器（５７、６７）が少なくとも前記第２の基板（９０）、前記エッチング停止層（３２）、および前記金属ビーズ（８８）によって区切られるキャビティ（９６）内に封入されるように少なくとも１つの第２の基板（９０）を前記金属ビーズ（８８）に固定するステップをさらに含み、前記第２の基板（９０）は前記赤外線熱検出器（５７、６７）によって検出されることが意図されている赤外線を透過する少なくとも１つの材料を含む、請求項１２から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記赤外線検出デバイス（１００、２００）のピクセルの配列を形成する複数の赤外線熱検出器（５７、６７）を作るステップを含み、それぞれの赤外線熱検出器（５７、６７）は少なくとも１つの第１の導電性ビア（３０）を通して前記電子読み出し回路（１２）に電気的に接続される請求項１２から２１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマイクロボロメーター型の、室温で動作しうる少なくとも１つの赤外線放射熱検出器を備える、赤外線検出デバイスを製作するための方法、さらにはそのような赤外線検出デバイスに関する。本発明による方法によって得られる検出デバイスは、赤外線イメージング、サーモグラフィ、例えば建物内のオートメーション機器の管理、またはさらに赤外線熱検出器によって検出されうる赤外線スペクトルの吸収測定を用いたガス検出の分野において特に使用されうる。
【背景技術】
【０００２】
赤外線検出デバイスは、一般的に、複数の赤外線検出器ユニットを備え、それぞれのユニットは検出デバイスの１つのピクセルを形成し、ピクセルによって出力される信号を生成し、利用することを受け持つ電子読み出し回路に接続される。これらの赤外線熱検出器、つまりピクセルのそれぞれは、赤外線熱検出器によって出力される信号を処理するために使用される電子読み出し回路を備える半導体（例えば、シリコン）基板の上の断熱支持手段を通して懸架された吸収膜を備える。
【０００３】
赤外線熱検出器は、集合的なマイクロ電子工学的方法（ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅ  ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｍｅｔｈｏｄｓ）で作られる、つまり、すべて半導体の板または基板またはウェハーの全体に対して同時に作られる。これらの集合的な方法を用いれば、多数のピクセル（例えば、６４０×４８０ピクセルの配列の形態の）を含む、高複雑度の赤外線熱検出器の配列を作り、またウェハー毎に多数の配列を作ることも可能である。
【０００４】
マイクロ電子工学技術を用いることで、ピクセルの配列を読み出すことができるＶＬＳＩ（「Ｖｅｒｙ  Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ（超大規模集積回路）」）型の電子読み出し回路をウェハー上に集積化することができる。電子読み出し回路は、一般的にＣＭＯＳ技術で集積化され、この場合、これは、特にトランジスタおよびダイオード（電子読み出し回路の「フロントエンド」部）を備える、電子デバイスが埋め込まれている半導体ベースの深層と、特に電子デバイス同士を接続するための複数のレベルの電子的相互接続部（電子読み出し回路の「バックエンド」部）が設けられている表面層とを備える。
【０００５】
多数のピクセルによって出力される信号の適切な処理は、これらのピクセルと読み出し回路との間にあるのと少なくとも同じだけの電気的接続部を作ることによって行うことができる。したがって、これらの電気的接続部は、赤外線検出デバイス、つまり、その読み出し回路と結合された赤外線熱検出器の配列を作るための選択されたアーキテクチャに依存するさまざまな技術的オプションに応じて、集合的な方法でも形成される。
【０００６】
第１のアーキテクチャ（「Ａｂｏｖｅ  ＩＣ」と称される、つまり集積回路の上にある）により、赤外線熱検出器の配列が、シリコン基板上に予め作られた読み出し回路の上に作られる。検出器の配列は、読み出し回路の表面と検出器の下側面との間に配置構成された犠牲層の表面のところに赤外線熱検出器を構築するステップからなるいわゆる表面マイクロマシニング技術により作られる。電気的接続部は、犠牲層の厚さを貫通して検出器の電気端子を読み出し回路の入力点に接続するように作られる。この犠牲層は製造プロセスの終了時に取り除かれ、最終的に所望の懸架膜を形成し、しかるべく基板に関して断熱材を形成する。しかし、すでに得られている読み出し回路の表面に載る犠牲層のこのような抑制は、使用される方法で読み出し回路の表面層にダメージを与えることなく犠牲層を取り除くことを必要とする。これの結果は、読み出し回路の無機質層に関して非常に高い選択性でエッチングされうる、有機材料、例えば、ポリイミドで作られた犠牲層の性質に対する強い制約となる。米国特許第５，９１２，４６４号では、このようなアーキテクチャを作るための方法を説明している。
【０００７】
しかし、この第１の種類のアーキテクチャには、マイクロエレクトロニクスの標準的技術を超え、これらの検出器を作るために使用されうる手段および方法を制限する、赤外線熱検出器を作るために有機材料に頼らなければならないという欠点がある。これは、特に、ポリイミドに対して攻撃的で、望ましくない作用をもたらすため使用することができない感光性樹脂のプラズマ洗浄のための手段の場合である。したがって、結果は、特定の製造方法であり、したがって費用がかかる。
【０００８】
「バルクマイクロマシニング」と称される技術を利用する第２のアーキテクチャによれば、検出器の配列が同時に、読み出し回路の電子デバイスを作るために使用されるのと同じ、ＣＭＯＳ技術の深層で作られる。Ｄ．  Ｔａｋａｍｕｒｏらの論文「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ｎｅｗ  Ｓ０Ｉ  ｄｉｏｄｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  ｂｅｙｏｎｄ  １７μｍ  ｐｉｘｅｌ  ｐｉｔｃｈ  ＳＯｌ  ｄｉｏｄｅ  ｕｎｃｏｏｌｅｄ  ＩＲＦＰＡｓ」、Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ、第８０１２巻（２０１１年）では、配列のそれぞれの赤外線熱検出器が直列に接続され、フォワードバイアスのかかった複数のシリコンＰＮ接合からなるそのような構造の一例を説明している。このアーキテクチャによれば、赤外線熱検出器および読み出し回路の電子デバイスは、ＣＭＯＳ技術の深層内に配置されている同じ平面内に集積化される。赤外線熱検出器および読み出し回路は並列し、シリコン基板上で利用可能な表面領域を共有する。熱検出器と読み出し回路との間の電気的接続部は、水平であり、ＣＭＯＳ技術の層の少なくとも１つの部分を使用することによって作られる。懸架性と断熱性は、熱検出器の前記のＰＮ接合の下のシリコンの局部的エッチングによって得られる。基板の表面に平行な平面内のシリコンのエッチングの伝搬は、検出器を集積化するために用意されたシリコン領域を読み出し回路に使用されるものから絶縁する本質的に垂直なトレンチによって制御される。基板の平面に対して垂直な方向へのエッチングの伝搬は、それに関して、エッチングプロセスの持続時間によって決定される。
【０００９】
この種類のアーキテクチャでは、有機犠牲層を使用せずに済むけれども、この第２のアーキテクチャの第１の欠点は、半導体のサイドエッチングを停止するためにディープトレンチを形成する必要があり、デバイスの製造原価が増大する点である。第２の欠点は、ピクセルに対して利用可能な総表面積に関する赤外線熱検出器を作るために使用される表面積の比、別に充填率とも称される値が、重ね合わされる「Ａｂｏｖｅ  ＩＣ」アーキテクチャの場合に比べて低い結果生じる。したがって、ピクセルを照射する赤外線の一部は、検出器によって捕捉されず、検出性能はその分低下する。この第２の欠点への対策を見つけるために、前述のＤ．  Ｔａｋａｍｕｒｏらの論文では、ピクセルの表面の本質的部分を覆う吸収懸架構造を加えるステップを設けている。しかし、このステップを加えることで、複雑度が増すだけでなく、一方で熱慣性がもたらされ、またその一方で前のアーキテクチャについてすでに言及されている欠点と同じ欠点を有する表面マイクロマシニングによる製造方法、特に有機犠牲材料を使用することが必要になる。最後に、第３の欠点は、読み出し回路の電子デバイスに割り当てられる表面積が小さくなり、とりわけ問題がピクセル内に電子的機能を集積化することである場合に、読み出し回路の信号処理能力を制限するという点に対応している。
【００１０】
第３のいわゆるハイブリッドアーキテクチャによれば、赤外線検出デバイスは、２つの基板を組み立てることによって得られる。第１の基板は、第１の基板上の集積回路の形態ですでに作られている読み出し回路を備える。第２の基板は、それぞれが第１の基板の読み出し回路に接続されるように設けられた熱検出器の配列を備える。両方の基板の組み立ては、フリップチップ相互接続により、例えば金属球の溶接によるアセンブリの形態で行える。別のオプションでは、直接的な接着剤による接着（直接ボンディング）によって両方の基板を組み立てる。
【００１１】
ハイブリッドアーキテクチャによって得られる利点は、別の基板上に、読み出し回路を備えるＣＭＯＳ基板から独立して、赤外線熱検出器の配列を構成することができるという点である。このような独立した構成をとれば、熱検出器の品質を改善する特質を有するが、約４００℃を超える可能性のある温度が関わりＣＭＯＳ基板の劣化を引き起こすことになるので２つの先行するアーキテクチャでは使用できない、高温下で実施される方法を使用することが特に可能になる。
【００１２】
Ａ．  Ｌａｐａｄａｔｕらの論文「Ｈｉｇｈ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｌｏｎｇ  ｗａｖｅ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｂｏｌｏｍｅｔｅｒ  ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｂｙ  ｗａｆｅｒ  ｂｏｎｄｉｎｇ」、Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ、第７６６０巻（２０１０年）では、すでに完成している読み出し回路を備える第１の基板をＳｉ／ＳｉＧｅ多重量子井戸サーミスタからなる赤外線熱検出器を備える第２の基板と接続することを可能にする２つのハイブリッドアセンブリの例を説明している。アセンブリの第１の例では、２つの基板のうちのそれぞれの基板の表面は、ＳｉＯ２で覆われ、次いで、これらは、低温で酸化物同士を接着剤でボンディングすることによって組み立てられる。検出器と読み出し回路との間の電気的接続部は、読み出し回路の基板上に配置構成され接着剤によるボンディングの前に作られたレセプタクルデバイスと関連して、検出器の厚さ全体および両方のＳｉＯ２の厚さ全体を通して電気接点を作ることによって経験に基づき作られる。第２の例では、銅で作られた電気的接続部は、その後銅同士を熱圧着することで組み立てられる２つの基板のそれぞれの表面に設けられる。アセンブリの機械的堅牢性を改善するために、銅製電気的接続部を酸化被膜内に集積化し、これらの接続部はこの酸化被膜から露出する。こうして、電気的接続部において本質的に酸化物が酸化物に、局所的に銅が銅に当たる形でハイブリッドボンディングが形成される。２つのアセンブリの例のそれぞれについて、検出器の懸架性と断熱性は、検出器の端子と読み出し回路の入力との間の電気的および機械的接触機能を保証する金属製電気的接続部を温存しながら両方の基板のボンディングに使用される酸化被膜を選択的にエッチングするＨＦ蒸気媒体中の酸エッチングによって得られる。
【００１３】
このハイブリッドアーキテクチャは、同じ基板上のＣＭＯＳ技術の存在に関係する技術的制約条件と無関係に検出器を最適化する可能性があるということから、非常に高い性能を有する検出器を形成する上で有利である。他方では、これは、２つの技術が２つの別々の基板上に構成されることが要求され、またアセンブリの費用および製造歩留まりの負担を生じる組み立て作業が増加するので製造原価がより高くつくことを意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５，９１２，４６４号
【特許文献２】フランス特許出願第１１  ５６４６１号
【特許文献３】米国特許第６，７５３，５２６号
【特許文献４】米国特許第５，８９５，２３３号
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Ｄ．  Ｔａｋａｍｕｒｏらの論文「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ｎｅｗ  Ｓ０Ｉ  ｄｉｏｄｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  ｂｅｙｏｎｄ  １７μｍ  ｐｉｘｅｌ  ｐｉｔｃｈ  ＳＯｌ  ｄｉｏｄｅ  ｕｎｃｏｏｌｅｄ  ＩＲＦＰＡｓ」、Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ、第８０１２巻（２０１１年）
【非特許文献２】Ａ．  Ｌａｐａｄａｔｕらの論文「Ｈｉｇｈ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｌｏｎｇ  ｗａｖｅ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｂｏｌｏｍｅｔｅｒ  ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｂｙ  ｗａｆｅｒ  ｂｏｎｄｉｎｇ」、Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ、第７６６０巻（２０１０年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の一目的は、赤外線検出デバイス、および従来技術の欠点を有しない、つまり、
−  有機犠牲材料の使用と、
−  半導体層内のエッチングを停止するためのディープトレンチを作るステップと、
−  ピクセルに対して利用可能な総表面積に関する赤外線熱検出器を作るための使用される表面積の比の低減と、
−  赤外線熱検出器の熱慣性の増大と、
−  読み出し回路の電子デバイス専用の表面積の低減と、
−  デバイスのハイブリッドアーキテクチャによるデバイスの製造原価の増大とを回避する赤外線検出デバイスを作るための方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
これのために、赤外線検出デバイスを作るための第１の方法として、
−  第１の半導体基板上に、および／または第１の半導体基板内に作られた電子読み出し回路上にエッチング停止層を堆積するステップと、
−  エッチング停止層上に第１の犠牲層を堆積するステップであって、第１の犠牲層はエッチング停止層に関して選択的にエッチングすることができる少なくとも１つの無機材料を含む、ステップと、
−  第１の犠牲層を通して作られた少なくとも１つの第１の導電性ビアを通して電子読み出し回路に電気的に接続された少なくとも１つの赤外線熱検出器を第１の犠牲層上に作るステップと、
−  電子読み出し回路と赤外線熱検出器との間に配置構成された第１の犠牲層の少なくとも一部をエッチングするステップとを少なくとも実施することを含む方法が提案される。
【００１８】
本発明は、赤外線検出デバイスを作るための第２の方法にも関係し、この第２の方法は
−  第１の半導体基板上に、および／または第１の半導体基板内に作られた電子読み出し回路上にいくつかのレベルの電気的相互接続部を作り、第１のレベルの電気的相互接続部から最後から２番目のレベルの電気的相互接続部までのスタックを形成するステップと、
−  最後から２番目のレベルの電気的相互接続部上にエッチング停止層を堆積するステップと、
−  エッチング停止層上に第１の金属間誘電体層を堆積するステップであって、第１の金属間誘電体層はエッチング停止層に関して選択的にエッチングすることができる少なくとも１つの無機材料を含む、ステップと、
−  第１の金属間の誘電体層上に、最後のレベルの電気的相互接続部を作るステップであって、第１の金属間誘電体層およびエッチング停止層と交差する最後のレベルの電気的相互接続部の少なくとも１つの第２の導電性ビアを通して電子読み出し回路に電気的に接続されている、赤外線検出デバイスの外側から電気的に接触されうる、少なくとも１つの接続パッドと、第１の金属間誘電体層およびエッチング停止層と交差する最後のレベルの電気的相互接続部の少なくとも１つの第１の導電性ビアを通して電子読み出し回路に電気的に接続されている少なくとも１つの赤外線熱検出器とを形成し、第１の導電性ビアおよび第２の導電性ビアは最後から２番目のレベルの電気的相互接続部の金属線の第１の部分および第２の部分に電気的にそれぞれ接続され、赤外線熱検出器および接続パッドは、それぞれ、互いに関して実質的に等しい非ゼロの距離だけエッチング停止層から相隔てられる、ステップと、
−  電子読み出し回路と赤外線熱検出器との間に配置構成された第１の金属間誘電体層の少なくとも一部をエッチングし、第１の導電性ビアを囲み、赤外線熱検出器の下に延在する何もない空間を形成するステップとを少なくとも実施することを含む。
【００１９】
したがって、本発明は、少なくとも赤外線熱検出器の数だけある、１つまたは複数の導電性ビアとともに形成された、電気的接続部を通して電子読み出し回路に接続された少なくとも１つの赤外線熱検出器または赤外線熱検出器の配列とともに形成された赤外線検出デバイスを作るステップを提案する。赤外線熱検出器は、高い充填率が得られるように電子読み出し回路の上に作られる。したがって、金属間誘電体層に対応する無機犠牲材料の使用を考慮すると、第１の導電性ビアは、読み出し回路（バックエンド部分）の表面層内に作られ、このため、赤外線検出デバイスの製造が簡素化され、赤外線検出デバイスの生産原価が低減される。さらに、このような方法は、赤外線熱検出器が電子読み出し回路の半導体深層の上に作られるので半導体層内でエッチングを停止するためのディープトレンチを作る必要がなく、したがってピクセルに対して利用可能な総表面積に関する赤外線熱検出器を作るために使用される表面積の比が小さくなることも、読み出し回路の電子デバイス専用の表面が少なくなることもない。最後に、このようなデバイスの製造原価は、赤外線検出デバイスのハイブリッドアーキテクチャに関して低減される。
【００２０】
本明細書の「無機材料」という用語は、金属間誘電体層を作ることを可能にする材料、つまり、電気的絶縁材料に関するものであり、例えば、その誘電率、または比誘電率は３．９以下であり、相互接続部の間の寄生容量を制限することが可能である。これは、ＳｉＯｘまたはＳｉＮｘなどの炭素鎖を有しない材料、またはＳｉＯＣもしくはＳｉＯＣＨなどの有機シリケート材料、またはＳｉＯＦなどのフッ化物ガラス材料に関するものである。
【００２１】
赤外線熱検出器は、有利には、電子読み出し回路上に形成された、最後のレベルの電気的相互接続部、または最後のメタライゼーションレベルのところで作られ、この最後のレベルの電気的相互接続部は電子読み出し回路の接続パッドも形成する。したがって、最後のレベルの電気的相互接続部と最後から２番目のレベルの電気的相互接続部との間に配置構成された最後の金属間誘電体層（または金属間誘電体に対するＩＭＤ）は、有利には、赤外線熱検出器の下に延在する何もない空間を作り出し、したがってこの最後の金属間誘電体層内に赤外線熱検出器の光キャビティを形成するために犠牲層として使用される。したがって、赤外線熱検出器のこの光キャビティは、電子読み出し表面の最後のレベルの電気的相互接続部の下に作られる。したがって、赤外線熱検出器は、電子読み出し回路の接続パッドと同じレベルに、つまり、最後のレベルの電気的相互接続部と同じレベルに作られる。赤外線熱検出器および接続パッドは、最後から２番目のレベルの電気的相互接続部上に配置構成され、したがって赤外線熱検出器の光キャビティを作るときにエッチング限界を定めることを可能にするエッチング停止層に関して実質的に同じ距離のところにある。
【００２２】
これらのレベルの電気的相互接続部は、電子読み出し回路上に積み上げる形で作られ、電子読み出し回路のさまざまな要素の間、および／または電子読み出し回路と赤外線検出デバイスの他の電気的／電子的要素との間に異なる電気的相互接続部を作ることを可能にする。それぞれのレベルの電気的相互接続部は、エッチング停止層に平行に実質的に延在する金属線の１つまたは複数の切断された部分を含み、この部分またはこれらの部分は金属間誘電体層を通して金属線に実質的に垂直に延在する導電性ビアとともに隣接する電気的相互接続レベルの金属線（関連するレベルの電気的相互接続部の上および／または下に配置されている）に接続される。それぞれの金属間誘電体層は、２つのレベルの隣接する電気的相互接続部を分離し、実質的平面状であり、エッチング停止層に実質的に平行に延在しうる。
【００２３】
本発明では、少なくとも２つのレベルの電気的相互接続部が、電子読み出し回路上に作られる。電子読み出し回路上に２つのレベルの電気的相互接続部のみが作られるときに、この場合に、最後から２番目のレベル電気的相互接続部が第１のレベルの電気的相互接続部に対応する。第１のレベルの電気的相互接続部は、電子読み出し回路に最も近いレベルの電気的接続部に対応する。
【００２４】
第１の方法で指定された犠牲層は、第２の方法で指定された第１の金属間誘電体層に対応する。さらに、第２の方法で指定された第２の導電性ビアは、第１の方法に対してその後指定される、第３の導電性ビアに対応する。
【００２５】
第１の方法の場合、電子読み出し回路は、第１の半導体基板上に、および／または第１の半導体基板内に作られるＭＯＳ型の複数の電子デバイス、ならびに金属線および誘電体層内に作られ金属線の第１の部分をＭＯＳ型の電子デバイスに電気的に接続する第２の導電性ビアを備える少なくとも１つのレベルの電気的相互接続部を備えることができ、エッチング停止層は、前記誘電体層上に堆積され、第１の導電性ビアは、金属線の第１の部分のうちの少なくとも１つに電気的に接続されうる。第２の方法の場合、電子読み出し回路は、第１の半導体基板上に、および／または第１の半導体基板内に作られるＭＯＳ型の複数の電子デバイスを備えることができ、最後から２番目のレベルの電気的相互接続部は、第２の金属間誘電体層内に作られ、金属線の少なくとも第１の部分をＭＯＳ型の電子デバイスに電気的に接続する第３の導電性ビアを備えることができ、エッチング停止層は、第２の金属間誘電体層上に堆積されうる。
【００２６】
第２の方法で指定された第３の導電性ビアは、第１の方法で指定された第２の導電性ビアに対応する。
【００２７】
したがって、第１の導電性ビアは、電子読み出し回路の最後のレベルの電気的相互接続部のうちの１つまたは複数（２つ、さらには３つ）に作ることができ、赤外線熱検出器は、電子読み出し回路の接続パッドと同じレベルに作ることができる。さらに、赤外線熱検出器は、最後のレベルの電気的相互接続部の第１の導電性ビア、最後から２番目のレベルの電気的相互接続部の金属線の第１の部分、および最後から２番目のレベルの電気的相互接続部の第３の（または第１の方法の場合には第２の）導電性ビアのうちの１つを通して電子読み出し回路に電気的に接続される。２つより多いレベルの電気的相互接続部が、電子読み出し回路上に作られる場合、他のレベルの電気的相互接続部の金属線のビアおよび一部分は、赤外線熱検出器と電子読み出し回路との間の電気的接続部の一部であってよい。また、第３の（または第１の方法の場合には第２の）導電性ビアのうちの１つは、接続パッドと電子読み出し回路との間に電気的接続部を形成するために使用することができ、この電気的接続部は第２の（または第１の方法の場合には第３の）導電性ビア、および最後から２番目のレベルの電気的相互接続部の金属線の第２の部分をさらに備える。
【００２８】
第１の方法の場合、金属線およびそのレベルの電気的相互接続部の第２の導電性ビアは、第１の導電性ビアのうちの１つに類似する少なくとも１つの材料を含むことができ、誘電体層は、第１の犠牲層の無機材料に類似する無機材料を含みうる。第２の方法の場合、金属線および第３の導電性ビアは、第１の導電性ビアのうちの１つに類似する少なくとも１つの材料を含むことができ、第２の金属間誘電体層は、第１の金属間誘電体層の無機材料に類似する無機材料を含みうる。一般的に、電子読み出し回路上に作られた異なるレベルの電気的相互接続部のこれらのビアおよび金属線は、１つまたは複数の同じ材料で作ることができる。さらに、電子読み出し回路上に作られるすべての金属間誘電体層は、同じ材料で作ることができる。
【００２９】
したがって、第１の導電性ビアおよび赤外線熱検出器（の少なくとも一部）の作製に関係するステップは、電子読み出し回路の異なるレベルの電気的相互接続部の作製に関係する技術に似たマイクロエレクトロニクスの技術により実行されうる。
【００３０】
第１の方法は、第１の犠牲層を堆積するためのステップと赤外線熱検出器を作るためのステップとの間に、第１の犠牲層を通して第１の導電性ビアおよび第３の導電性ビアを作るステップをさらに含むことができ、第３の導電性ビアは金属線の第２の部分に電気的に接続される。第３の導電性ビアを使用することで、電子読み出し回路の電気的接続パッドを作ることができる。
【００３１】
第１の方法および第２の方法では、金属線の少なくとも１つの第３の部分は、赤外線熱検出器に面して配置構成され、赤外線熱検出器によって検出されることが意図されている赤外線の少なくとも一部を反射することができる。したがって、最後から２番目の電気的相互接続部の金属線は、赤外線熱検出器に面して配置構成された光反射体を作るために使用することもできる。特に、この反射体と結合された赤外線熱検出器は、赤外線熱検出器によって検出されることが意図されている波長の共振ピークを有する四分の一波長の干渉キャビティを形成することができる。
【００３２】
第１または第２の方法は、エッチング停止層を堆積するためのステップと第１の犠牲層または第１の金属間誘電体層を堆積するためのステップとの間に、金属線の第３の部分を覆うエッチング停止層の一部をエッチングするためのステップをさらに含むことができる。こうして、赤外線熱検出器と反射体との間に形成される干渉キャビティの光学的品質が改善される。
【００３３】
第１の犠牲層または第１の金属間誘電体層の無機材料は、ドープされない酸化物、例えば、ドープされない酸化ケイ素とすることができる。一般的に、金属間誘電体層のそれぞれは、酸化ケイ素などのドープされない酸化物を含むか、または窒化ケイ素を含むか、またはＳｉＯＣまたはＳｉＯＣＨをさらに含むことができる。
【００３４】
第１または第２の方法の第１の実施形態によれば、赤外線熱検出器を作るステップは、赤外線熱検出器によって検出されることが意図されている赤外線を吸収することができる金属／絶縁体／金属積層体を作るステップと、金属／絶縁体／金属積層体と熱的に結合され、第１の導電性ビアに電気的に接続された、温度に応じて抵抗が変化する材料の少なくとも一部を作るステップとを含みうる。したがって、このような赤外線熱検出器において、金属／絶縁体／金属構造は、赤外線熱検出器の吸収要素を形成し、この吸収要素は第１の導電性ビアに、したがって電子読み出し回路に接続されている、温度に応じて抵抗が変化する材料を含む温度測定要素と結合される。
【００３５】
第１または第２の方法の第２の実施形態によれば、赤外線熱検出器を作るステップは、赤外線熱検出器によって検出されることが意図されている赤外線を吸収することができる複数の抵抗部分を作るステップと、温度に応じて抵抗が変化する材料の複数の部分を作るステップであって、温度に応じて抵抗が変化する材料の前記部分のうちの少なくとも１つは第１の導電性ビアに電気的に接続される、ステップとを含むことができる。このような赤外線熱検出器において、抵抗を有する、例えば、金属の部分は赤外線熱検出器の吸収要素を形成し、これらの吸収要素は、第１の導電性ビアに、したがって電子読み出し回路に少なくとも１つの要素が接続されている、温度に応じて抵抗が変化する材料を含む温度測定要素と結合される。
【００３６】
第１または第２の方法は、第１の犠牲層または第１の金属間誘電体層を堆積するためのステップと、赤外線熱検出器を作るためのステップとの間に、例えば、第１の導電性ビアを作った後に、第１の導電性ビア上に少なくとも１つの電気接点を作るステップであって、赤外線熱検出器が前記電気接点を介して第１の導電性ビアに電気的に接続される、ステップをさらに含むことができ、また、第１の方法が第３の導電性ビアを作るステップを含む場合に、第３導電性ビア上に少なくとも１つの第２の電気接点を作るステップをさらに含む。第２の電気接点は、特に、赤外線検出デバイスの外側から、電子読み出し回路に、より一般的に、赤外線検出デバイスに電気的にアクセスできるようにする読み出し回路の接続パッドを少なくとも一部は形成しうる。この第２の電気接点は、第２の方法で指定された接続パッドに対応する。
【００３７】
第１の方法は、赤外線熱検出器を作るためのステップと第１の犠牲層の少なくとも一部分をエッチングするためのステップとの間に、
−  少なくとも赤外線熱検出器を覆う第２の犠牲層を堆積するステップであって、第２の犠牲層はエッチング停止層に関して選択的にエッチングされうる少なくとも１つの無機材料を含む、ステップと、
−  少なくとも第１の犠牲層および第２の犠牲層を通して少なくとも１つのトレンチをエッチングし、第１の犠牲層の部分と第２の犠牲層の部分とを区切るステップと、
−  前記トレンチ内に、および第２の犠牲層の部分上に、赤外線熱検出器によって検出されることが意図されている赤外線を透過する材料を含む少なくとも１つの封緘層を堆積するステップと、
−  封緘層を通る少なくとも１つの開口を作るステップの実施をさらに含むことができ、
第１の犠牲層の少なくとも一部分をエッチングするためのステップは、この開口を介して実行され、赤外線熱検出器が少なくとも封緘層とエッチング停止層とによって画成されるキャビティ内に封入されるように第１の犠牲層および第２の犠牲層の前記部分を取り除き、
またこの方法は前記エッチングステップの後に、開口を塞ぐためのステップの実施をさらに含む。
【００３８】
第２の方法は、赤外線熱検出器を作るためのステップと第１の金属間誘電体層の少なくとも一部分をエッチングするためのステップとの間に、
−  少なくとも赤外線熱検出器を覆う犠牲層を堆積するステップであって、犠牲層はエッチング停止層に関して選択的にエッチングされうる少なくとも１つの無機材料を含む、ステップと、
−  少なくとも第１の金属間誘電体層および犠牲層を通して少なくとも１つのトレンチをエッチングし、第１の金属間誘電体層の部分と犠牲層の部分とを区切るステップと、
−  前記トレンチ内に、および犠牲層の部分上に、赤外線熱検出器によって検出されることが意図されている赤外線を透過する材料を含む少なくとも１つの封緘層を堆積するステップと、
−  封緘層を通る少なくとも１つの開口を作るステップの実施をさらに含むことができ、
第１の金属間誘電体層の少なくとも一部分をエッチングするためのステップは、この開口を介して実行され、赤外線熱検出器が少なくとも封緘層とエッチング停止層とによって画成されるキャビティ内に封入されるように第１の金属間誘電体層および犠牲層の前記部分を取り除き、
またこの方法は前記エッチングステップの後に、開口に栓をするためのステップの実施をさらに含む。
【００３９】
代替的形態によれば、第１または第２の方法は、赤外線熱検出器を作るためのステップと第１の犠牲層または第１の金属間誘電体層の少なくとも一部分をエッチングするためのステップとの間に、少なくとも第１の犠牲層または第１の金属間誘電体層を通して、エッチング停止層上に少なくとも金属ビーズを作るステップの実施をさらに含むことができ、またこの方法は第１の犠牲層または第１の金属間誘電体層の少なくとも一部をエッチングするためのステップの後に赤外線熱検出器が少なくとも第２の基板、エッチング停止層、および金属ビーズによって画成されるキャビティ内に封入されるように少なくとも１つの第２の基板を金属ビーズに固定するステップをさらに含み、第２の基板は赤外線熱検出器によって検出されることが意図されている赤外線を透過する少なくとも１つの材料を含む。
【００４０】
方法は、赤外線検出デバイスのピクセルの配列を形成する複数の赤外線熱検出器を作るステップを含むことができ、それぞれの赤外線熱検出器は、少なくとも１つの導電性ビアを通して電子読み出し回路に電気的に接続されうる。
【００４１】
本発明は赤外線検出デバイスに関するものでもあり、赤外線検出デバイスは少なくとも、
−  第１の半導体基板上に、および／または第１の半導体基板内に作られた電子読み出し回路であって、第１のレベルの電気的相互接続部が電子読み出し回路と最後のレベルの電気的相互接続部との間に配置構成されるように複数のレベルの電気的相互接続部が配置構成された、電子読み出し回路と、
−  最後のレベル電気的相互接続部と最後から２番目のレベルの電気的相互接続部との間に配置構成されたエッチング停止層であって、エッチング停止層と最後のレベルの電気的相互接続部との間に配置構成された第１の金属間誘電体層のエッチングに抵抗するか、またはエッチングに耐えることができるエッチング停止層と、
−  エッチング停止層と交差する最後のレベルの電気的相互接続部の少なくとも１つの第１の導電性ビアを通して電子読み出し回路に電気的に接続された赤外線熱検出器と、
−  エッチング停止層と交差し、赤外線検出デバイスの外側から電気的に接触されうる最後のレベルの電気的相互接続部の少なくとも１つの第２の導電性ビアを通して電子読み出し回路に電気的に接続された、最後のレベルの相互接続部によって形成される接続パッドとを備え、
赤外線熱検出器および接続パッドは、それぞれ、互いに関して実質的に等しい非ゼロの距離だけエッチング停止層から相隔てられ、第１の導電性ビアおよび第２の導電性ビアは、最後から２番目のレベルの電気的相互接続部の金属線の第１の部分および第２の部分に電気的にそれぞれ接続され、第１の金属間誘電体層内に形成された何もない空間は、第１の導電性ビアを囲み、赤外線熱検出器の下に延在する。
【００４２】
電子読み出し回路は、第１の半導体基板上に、および／または第１の半導体基板内に作られるＭＯＳ型の複数の電子デバイスを備えることができ、最後から２番目のレベルの電気的相互接続部は、第２の金属間誘電体層内に作られ、金属線の少なくとも第１の部分をＭＯＳ型の電子デバイスに電気的に接続する第３の導電性ビアを備えることができ、エッチング停止層は、第２の金属間誘電体層上に配置構成される。
【００４３】
金属線および第３の導電性ビアは、第１の導電性ビアのうちの１つに類似する少なくとも１つの材料を含むことができる。
【００４４】
金属線の少なくとも１つの第３の部分は、赤外線熱検出器に面して配置構成され、赤外線熱検出器によって検出されることが意図されている赤外線の少なくとも一部を反射することができる。
【００４５】
金属線の第３の部分は、エッチング停止層によって覆われないものとしてよい。
【００４６】
赤外線熱検出器は、赤外線熱検出器によって検出されることが意図されている赤外線を吸収することができる金属／絶縁体／金属積層体と、金属／絶縁体／金属積層体と熱的に結合され、第１の導電性ビアに電気的に接続された、温度に応じて抵抗が変化する材料の少なくとも一部とを備えることができる。
【００４７】
あるいは、赤外線熱検出器は、赤外線熱検出器によって検出されることが意図されている赤外線を吸収することができる複数の抵抗部分と、温度に応じて抵抗が変化する材料の複数部分とを備えることができ、温度に応じて抵抗が変化する材料の前記部分のうちの少なくとも１つは第１の導電性ビアに電気的に接続される。
【００４８】
赤外線検出デバイスは、第１の導電性ビア上に配置構成された少なくとも１つの第１の電気接点をさらに備えることができ、赤外線熱検出器は、前記電気接点を介して第１の導電性ビアに電気的に接続することができる。
【００４９】
赤外線熱検出器は、少なくとも赤外線熱検出器によって検出されることが意図されている赤外線を透過する材料を含む封緘層、およびエッチング停止層によって画成されたキャビティ内に封入されうる。
【００５０】
あるいは、赤外線熱検出器は、少なくとも１つの第２の基板、エッチング停止層、および第２の基板をエッチング停止層に固定する金属ビーズによって画成されるキャビティ内に封入され、第２の基板は、赤外線熱検出器によって検出されることが意図されている赤外線を透過する少なくとも１つの材料を含むことができる。
【００５１】
赤外線検出デバイスは、赤外線検出デバイスのピクセルの配列を形成する複数の赤外線熱検出器を備えることができ、それぞれの赤外線熱検出器は少なくとも１つの第１の導電性ビアを通して電子読み出し回路に電気的に接続される。
【００５２】
本発明は、添付図面を参照しつつ、純粋に指示として与えられ、決して制限するものとしては与えられていない、例示的な実施形態の説明を読めばよく理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１の実施形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図２】第１の実施形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図３】第１の実施形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図４】第１の実施形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図５ａ】第１の実施形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図５ｂ】第１の実施形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図６】第１の実施形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図７ａ】第２の実施形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップの一部を示す図である。
【図７ｂ】第２の実施形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップの一部を示す図である。
【図８】第２の実施形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップの一部を例示する図である。
【図９】第１および第２の実施形態の代替的形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図１０】第１および第２の実施形態の代替的形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図１１】第１および第２の実施形態の代替的形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図１２】第１および第２の実施形態の代替的形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図１３】第１および第２の実施形態の代替的形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図１４】第１および第２の実施形態の代替的形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図１５】第１および第２の実施形態の代替的形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図１６】第１および第２の実施形態の代替的形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図１７】第１および第２の実施形態の代替的形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図１８】第１および第２の実施形態の代替的形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【図１９】第１および第２の実施形態の代替的形態による、本発明の目的である、赤外線検出デバイスを作るための方法のステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下で説明される異なる図の同一の、類似の、または同等の部分には、一方の図から他の図へと簡単に移行できるように参照用に同じ番号を振ってある。
【００５５】
図に示されている異なる部分は、図を判読しやすくするために必ずしも均等目盛で示されていない。
【００５６】
異なる可能性（代替的形態および実施形態）は、互いに排他的ではないものとして含まれるべきであり、組み合わせて１つにすることができる。
【００５７】
そこで、図１から６に関連して、第１の実施形態により赤外線検出デバイス１００を作るための方法について説明する。
【００５８】
赤外線検出デバイス１００は、例えば、シリコンから作られた、半導体基板１０から作られる、マイクロボロメーター型の複数の熱検出器を備え、基板上に、および／または基板内に、ＣＭＯＳ技術で作られた電子読み出し回路１２が集積化される。電子読み出し回路１２は、半導体層を含む深電子層１３（フロントエンド部分）を備え、これらの層内にトランジスタ、ダイオード、コンデンサー、およびＭＯＳ型の他の電子デバイスが作られ、読み出し回路１２の電子機能の実施を可能にする。特に読み出し回路１２の機能ブロックを１つに接続し、読み出し回路１２の入出力接続部を形成することが意図されている１つまたは複数のレベルの電気的相互接続部１４（バックエンド部分）が、読み出し回路１２の深電子層１３上に作られる。他方で、読み出し回路１２の電気接点を形成することが意図されている最後のレベルの電気的相互接続部は、図１に示されている段階ではまだ実現されていない。したがって、図１において、参照番号１４は、単一のレベルの電気的接続部を指すものとしてよく、両方とも第１のレベルの電気的相互接続部および最後から２番目のレベルの電気的相互接続部、さもなければ第１のレベルの電気的相互接続部（電子層１３と接触しているレベル）から最後から２番目のレベルの電気的相互接続部まで積層された、いくつかのレベルの電気的相互接続部を指すものとしてよい。最後のレベルの電気的相互接続部は、読み出し回路１２の上に作られ懸架されることが意図されている赤外線熱検出器のための機械的支持手段として、またこれらのレベルの電気的相互接続部１４からアクセス可能な読み出し回路１２の入力と赤外線熱検出器の出力電気的接続部との間の電気的接続手段として使用されるように作られる。また、最後のレベルの電気的相互接続部は、外側からアクセス可能な、つまり赤外線検出デバイス１００の外側から電気的に接触されうる、読み出し回路１２の電気的接続パッドを形成するために作られる。あるいは、最後のレベルの電気的相互接続部のうちのいくつか（例えば、２または３個）を使用し、これらを赤外線熱検出器のための機械的支持手段として、また読み出し回路１２の入力と赤外線熱検出器の出力電気的接続部との間の電気的接続手段として使用することが可能である。
【００５９】
図２は、これらのレベルの電気的相互接続部１４の一部である、得られた最後から２番目のレベルの電気的相互接続部２０を示している。このレベルの電気的相互接続部２０は、導電性ビア２２または垂直接続部を通して、適宜下位レベルの電気的相互接続部を介して、読み出し回路１２のＭＯＳ電子デバイスに電気的に、また局所的に接続される第１の部分２１ａ（図２には単一の第１の部分２１ａが示されている）を含む、金属線２１を備える。これらの第１の部分２１ａは、赤外線熱検出器に電気的に接続されることが意図されている。下位レベルの電気的相互接続部との電気的接続を確実にするビア２２を除き、このレベルの電気的相互接続部２０は、例えばドープされていない酸化ケイ素（ＵＳＧまたは「非ドープシリカガラス」とも称される）またはＳｉＯＦ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＣＨなどの誘電率の低い酸化物を含む、金属間誘電体層と称される（ＩＭＤまたは「金属間誘電体」とも称される）誘電体層２７によって下位レベルの電気的相互接続部の金属線から電気的に絶縁される。下位相互接続レベルに接続されているかまたは接続されていない、金属線２１の第２の部分２１ｂ（図２には単一の第２の部分が示されている）は、赤外線熱検出器に接続されることが意図されていないが、例えば読み出し回路１２および一般に検出デバイス１００のテストおよび配線に使用される接続パッドを少なくとも部分的に作るために使用される。したがって、図１の例では、最後から２番目のレベルの電気的接続部２０の金属線２１の第２の部分２１ｂは、この図では見えない電気的接続部を通して電子読み出し回路２１に電気的に接続される。
【００６０】
最後から２番目のレベルの電気的相互接続部２０のビア２２および金属線（および他のレベルの電気的相互接続部１４の金属線およびビアも）を作るために異なる技術オプションも可能である。第１の可能な方法は、金属線２１をアルミニウムから作り、有利にはチタンまたは窒化チタンの２つの層の間に挿入するステップと、タングステンでビア２２を作るステップからなる。第２の可能な方法は、誘電体層２７または金属間誘電体層内に形成されたトレンチを銅で充填するステップからなるダマシンプロセスにより金属線２１およびビアを銅で作るステップである。これは、ビア２２が、次いで金属線２１が２つの連続するダマシンステップで作られる単純ダマシンプロセスであるか、さもなければ図２に示されているような二重ダマシンプロセスとすることができ、そこでは金属線２１およびビア２２は、「連続」製造プロセスに組み込まれる。これらの要素２１および２２のコアは、溶液中の銅塩の電気分解（ＥＣＤ堆積）によって作られた銅部分２３によって形成される。これらの銅部分２３の下面および側面は、例えば窒化タンタル２４、タンタル２５、および銅２６の導電層の組でさらにコーティングされるが、これは有利には垂直フランク上のこれらの堆積物の被覆を改善するためにイオン化スパッタリング（ＩＰＶＤとも称される）によって作られる。タンタル層２５は、銅２３および２６が金属間誘電体２７内に拡散し、読み出し回路１２の深層１３の方へ進むのを防ぐ障壁層を形成するが、もしこれがないとこの銅は特にトランジスタおよびダイオード中の電気的欠陥を生じさせる。窒化タンタル層２４は、一般的に、金属間誘電体２７の表面へのタンタル層２５の接着を改善するために用意される。銅層２６は、銅部分２３の電解成長のためにカソードおよび下地層の両方として使用される。相互接続レベル２０と金属間誘電体２７の表面とを同一平面にするステップは、例えばＳｉＯ２を含む停止層２８によって制御される化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスによって行われる。例えば窒化ケイ素を含む絶縁誘電体層２９は、停止層２８および金属線２１の部分２１ａ、２１ｂの上面を覆い、これにより銅に向かう拡散障壁を形成する。
【００６１】
次いで、エッチング停止層３２が、絶縁誘電体層２９（図３）上に堆積される。エッチング停止層３２は、気密封止され、電気的絶縁（誘電）体であり、赤外線熱検出器の懸架膜を得るためにその後行われるＨＦ（フッ化水素酸）媒体中での酸攻撃に対して化学的に不活性となるように作られる。エッチング停止層３２は、例えば、欠陥がごくわずかしかないコンプライアンス性を有する高密度の堆積物を形成できる利点を有するＡＬＤ（原子層堆積）によって達成されるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の堆積によって作られる。しかし、他の堆積技術、例えばスパッタリングまたは蒸着なども適している場合がある。エッチング停止層３２は、例えば、２０ｎｍから１５０ｎｍの間の厚さを有する。他の材料、例えばプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって堆積された例えば窒化アルミニウム、三フッ化アルミニウム、またはさらに真性アモルファスシリコンを使用してエッチング停止層３２を作ることもできる。
【００６２】
エッチング停止層３２は、電気的相互接続部２０の最後から２番目の層の金属線２１のごく近くに作られる。このことは、エッチング停止層３２と金属線２１との間の距離がエッチング停止層３２と他のレベルの電気的相互接続部の金属線との間の距離より短いことを意味する。本明細書で説明されている例では、エッチング停止層３２は、拡散障壁を形成する絶縁誘電体層２９によってのみ金属線２１から分離される。絶縁誘電体層２９が省かれた場合にエッチング停止層３２が金属線２１と直接接触することも可能である。
【００６３】
例えばＵＳＧを含む、犠牲層３７は、例えばオルトケイ酸テトラエチル前駆化合物（ＴＥＯＳ）のＰＥＣＶＤ堆積によってエッチング停止層３２上に堆積される。犠牲層３７の厚さは、実行される堆積の持続時間を用いて、例えば約１μｍから５μｍまでの範囲内の厚さ（軸Ｚにそった寸法）となるように調整することができる。犠牲層３７の厚さは、特に、赤外線検出デバイス１００の赤外線熱検出器によって受け取られることが意図されている赤外線に向かう所望の吸収特性に応じて選択される（特性について後で詳述する）。次いで、例えばＳｉＯ２を含む、層３８を犠牲層３７上に堆積して、その後実行される平坦化のために停止層を形成する。犠牲層３７は、最後から２番目のレベルの電気的接続部２０に属す金属線２１を次いで作られる最後のレベルの電気的相互接続部の金属線から分離することが意図されている別の金属間誘電体層に対応している。
【００６４】
次いで、金属線２１の上に作られた層２９、３２、３７、および３８を通して、導電性部分３０が作られ、金属線２１の第１の部分２１ａに電気的に接続され、さらには導電性部分３１は金属線２１の第２の部分２１ｂに電気的に接続される。導電性部分３０および３１は、層２９、３２、３７、および３８と交差する導電性ビアを形成する。これらのビア３０および３１を作るために、領域がフォトリソグラフィによって画定され、次いで層３８、３７、３２、および２９を通して連続的にエッチングされ、これにより、例えば単純ダマシンまたは二重ダマシンプロセスによってビア３０、３１が形成されることが意図されているキャビティを形成する。これらのキャビティにこれらのビア３０および３１の導電性材料を充填した後、ＣＭＰを実行して、図３に示されている構成を得る。ビア３０および３１は、好ましくは、例えば約０．２５μｍ２から５μｍ２の間の正方形のセクション、および層２９、３２、３７の厚さとＣＭＰの後の層３８の残りの厚さとの総和に等しい高さ、つまり、犠牲層３７の高さに関する層２９、３２、および３８の小さな厚さを考慮した犠牲層３７の高さにほぼ対応する、例えば約１μｍから５μｍの間の高さを持つ小さな柱の形状を有する。
【００６５】
ダマシンプロセスによりビア３０および３１を作るステップでは、変化度の高い幾何学的形状の金属パターンを作ることが可能である。例えば、これらはビア２２および金属線２１を形成するものに類似する層の積層体の形態で作られる。図３の例では、ビア３０および３１は、層２９、３２、３７、および３８を通して形成されたキャビティの壁に対して堆積された接着層３４、接着層３４上に堆積された障壁層３５、障壁層３５上に堆積された下地層３６、およびキャビティの残りの空間を充填する銅から作られたコア３３によって形成される。あるいは、ＨＦ酸攻撃に対してより耐久性のある材料が、ビア３０および３１を作るために使用されうる。一例として、好ましくは密度を改善するためＭＯＣＶＤによって作られる、ＴｉＮ層は、有利に、両方とも銅の拡散に対して接着層および障壁層の役割を果たすことによって層３４および３５を置き換えることができる。層３４および３５は、例えばチタンの約３０％およびタングステンの約７０％を含むチタンおよびタングステン合金（ＴｉＷ）の層で置き換えることもできる。また、キャビティの中に、層３４、３５、および３６の堆積の前に、ビア３０および３１の周りに保護エンベロープを形成するために、例えばＰＥＣＶＤによって堆積されたＳｉＣを含む第１の導電層を挟装することも可能である。この保護層は、適宜、接着層３４を置き換えることができる。
【００６６】
それぞれのビア３０は、金属線２１の第１の部分２１ａ（読み出し回路１２に接続されている部分）と赤外線熱検出器のうちの１つとの間に電気的接続部を形成することが意図されている。赤外線検出デバイス１００の接続パッド（入力および／または出力）を形成することが意図されている第２の部分２１ｂのそれぞれにおいて、１つまたは複数のビア３１を、第２の部分２１ｂのそれぞれの表面の半分がこれらのビア３１と電気的に接触することが意図されるように作ることができる。ビア３０と３１との間に、いわゆる「ゴースト」金属パターン（電気的な有用性を有していないという意味で）、つまり、層２９、３２、３７、および３８を通してビア３０および３１と類似の方法で作られるが、他のどの要素にも電気的に接続されていない（または適宜、「ゴースト」金属線部分に電気的に接続される、つまり、読み出し回路に電気的に接続されていない）、つまり、金属線２１に接続されていない、導電性部分をさらに備えることが可能であり、密度は２０％から８０％の範囲であり（この密度はこれらのビアが配置される全空間に関してこれらのビアによって占有される空間に対応する）、ダマシンプロセスのＣＭＰ作業を改善する。
【００６７】
ビア３０と３１との間のこの中間領域は、基礎となる読み出し回路１２の電子機能を相互接続するため層２９、３２、３７、および３８内に、層３４、３５、３６、３３とともに形成された１つまたは複数の金属線を集積化するためにも使用されうる。層２９、３２、３７、および３８を通して作られる導電性部分は、代替的に、層３８の表面のところでＣＭＰによって切り落とされた、コンプライアンス性を有するタングステン層の形態でＣＶＤによって堆積されたタングステンとともに作ることができる。
【００６８】
図４に示されているように、例えばＴａＮを含む、銅への拡散障壁を形成する導電層４４は、層３８上に、ならびにビア３０および３１の頂部に堆積される。次いで、チタン層４５および窒化チタン層４６が導電層４４上に堆積され、これによりそれ自体チタンおよび／または窒化チタン４８の薄層で覆われたＴｉＮ層４６上に堆積されたアルミニウム層４７との接触が改善され、アルミニウム上のフォトリソグラフィ作業を改善することができ、またエレクトロマイグレーション現象に向かう層４７のアルミニウムの堅牢性を改善し、突起部の形成を回避する。層４７のアルミニウムは、シリコンおよび／または銅とともに合金を形成することができる。
【００６９】
代替的形態において、障壁層４４は、密度を高めるために好ましくはＭＯＣＶＤによって形成される、ＨＦ媒体中の酸攻撃に向かうより高い抵抗性を有するＴｉＮを備えることができ、厚さは銅への十分な拡散障壁を生成するために必要な特性を持たせるように少なくとも５０ｎｍに等しい。この代替的形態により、チタン層４５は省くことができ、またＴｉＮ層４６はスパッタリングで作ることができる。
【００７０】
次いで、それぞれビア３０および３１の上に配置構成されている、第１の電気接点４０および第２の電気接点４１は、エッチング停止層として使用される層３８が得られるまで、層４８、４７、４６、４５、および４４のフォトリソグラフィおよびエッチングによって作られる。第１の電気接点４０で層４８および４７の残り部分を抑制するために、フォトリソグラフィおよびエッチングの新しいステップが実行される。層４８および４７のこれらの部分の連続的エッチングが、層４６の材料に向かう選択的化学エッチングを使用することによって、例えば、少なくとも２つのステップを含むエッチングプロセスを使用し、層４８をエッチングするためのオルトリン酸を含むウェットエッチング溶液で終わることによって実行される。ビア３１に電気的に接続された第２の電気接点４１は、配線において、また回路をテストするために使用されるスパイク接点において使用される第２の電気接点４１のところのアルミニウム層４７の部分の温存を正当化する、電子読み出し回路１２に電気的に接続されている赤外線検出デバイス１００の接続パッドを形成する。好ましくは、第２の電気接点４１のそれぞれは、金属線２１の同じ第２の部分２１ｂに接続されているすべてのビア３１を一体として覆う。第１の電気接点４０は、それぞれ、ビア３０を赤外線熱検出器の電気端子に電気的に接続するために使用される。それぞれの第１の接点４０は、層４４、４５、４６とともに形成され、これらと接点が載るビア３０との組み合わせにより、読み出し回路１２をいくつかの赤外線熱検出器のうちの１つの検出器のいくつかの端子のうちの１つの端子に接続する電気的接続部を形成する。「ゴースト」金属パターンは、銅の拡散を回避するために第１の電気接点４０に類似する電気接点で覆うことができ、その一方で、オプションの金属線の部分は、第１の電気接点４０および第２の電気接点４１に類似する電気接点で等しく覆うことができる。
【００７１】
この方法の続くステップは、特に赤外線熱検出器を作るステップに対応し、それぞれ少なくとも１つの吸収要素および少なくとも１つの温度測定要素を備え、それぞれ特に第１の電気接点４０およびビア３０を介して（さらには下位レベルの電気的相互接続部を通して）読み出し回路１２に接続される。
【００７２】
図５ａおよび図５ｂに示されているように、温度とともに抵抗が実質的に変化する材料の層５０が、前に作られた要素上に堆積される。層５０は、例えば、成長時にドーピングによって抵抗が調整される、ＣＶＤによって堆積されるアモルファスシリコンを含む。次いで、層５０は、電気絶縁材、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を含む、誘電体層５１で覆われる。誘電体層５１は、電気絶縁材でもあり、熱伝導がアルミナよりもよい、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）も含むことができる。この誘電体層５１は、オプションであり、これが存在すると、赤外線熱検出器の性能がわずかに改善される。次いで、好ましくは数パーセントの銅またはケイ素とオプションで合金されたアルミニウムを含む第１の金属層５２、例えばアモルファスシリコンを含む、またはアモルファスシリコンおよびゲルマニウム化合物上の誘電体層５３、ならびに好ましくはアルミニウムを含む第２の金属層５４が連続的に堆積される。
【００７３】
ＭＩＭ（金属／絶縁体／金属）パターンは、層５４、５３、および５２のフォトリソグラフィおよびエッチングによって、それぞれの赤外線熱検出器について、幾何学的形状が検出されることを意図されている赤外線の波長に適合され、前記波長に対する層５３の材料の屈折率に依存する少なくとも１つのＭＩＭ構造５５（それぞれの赤外線熱検出器はいくつかのＭＩＭ構造を備えることができる）を一緒に形成するこれらの層のそれぞれの少なくとも１つの部分を節約することによって作られる。ＭＩＭ構造５５は、波長がキャビティの固有周波数に対応する赤外線を吸収することができるプラズモン共鳴を励起させることができる縦キャビティを形成する。ＭＩＭ構造５５の寸法を決めるルールは、例えば、フランス特許出願第１１  ５６４６１号において説明されている。ここで説明されている例では、ＭＩＭ構造５５は、約１．７μｍに等しい側部を持つ実質的に正方形の形状であり、屈折率が約２．２に等しい硫化亜鉛を含む中間層５３は約１８０ｎｍの厚さを備え、これにより、約８μｍに等しい波長の赤外線を検出することができる。ＭＩＭ構造５５を画成するエッチングは、ＭＩＭ構造５５によって覆われていない層５１の部分を取り除く（図５ａの場合のように）か、または取り除かないようにするため行われる。後者の場合、層５１は、層５０の上面に配置され、次いで層５０、５１によって形成されるアセンブリは単層とみなされうる。層５０（または層５０および５１）のフォトリソグラフィおよびエッチングは温度測定要素５６を画成し、それぞれの要素は温度測定要素５６と関連付けられているＭＩＭ構造５５によって形成される吸収要素（検出される赤外線に向かう）、ならびに温度測定要素５６と関連付けられている少なくとも１つの第１の電気接点４０（図５ａおよび５Ｂの例の中の２つ）とともに、赤外線熱検出器５７を形成する。好ましくは、層５０の部分は、「ゴースト」金属パターンの頂部で、またオプションの金属線部分の頂部で温存される。
【００７４】
図５ｂは、赤外線熱検出器５７の上面図であり、この赤外線熱検出器５７は、層５０内にエッチングされ２つの第１の電気接点４０に接続されたコイルとして作られた温度測定要素５６の上面と接触する検出器の中心に、つまり、ピクセルの中心に実質的に局在するＭＩＭ構造５５を備える。検出器５７が赤外線を受けると、この赤外線のエネルギーがＭＩＭ構造５５によって吸収され、熱に変換されて、温度測定要素５６に伝達される。次いで、温度勾配が、ビア３０によって形成される電気的接続部を介してＣＭＯＳ基板で熱的に分路されている、ＭＩＭ構造５５に近い高温領域と電気接点４０のところの低温領域との間の温度測定要素５６にそって確立される（ＣＭＯＳ基板はビア３０および３１の下に配置されているすべての要素に対応する）。温度測定要素５６の電気抵抗は１つがＭＩＭ構造５５により近い場合にすべてより高い感度でそこから修正される。温度測定要素５６とＭＩＭ構造５５の第１の金属層５２との間の電気的絶縁層５１の存在は有利であり、それがなければ、ＭＩＭ構造５５の下に配置されている温度測定要素５６の最も感度の高い部分は、ＭＩＭ構造５５の下面の強い導電性によって分路される。
【００７５】
温度測定要素５６を画成するエッチングステップは、図５ａに示されているように、第２の電気接点４１の表面の一部に載っている層５０を取り除くためにも使用されうる。この取り除くステップは、熱検出器５７を作るステップを継続するための備えがなされていない場合に有利であり、追加のプロセスは熱検出器５７の閉じ込め部を基板と確実に一体化することを目的としている。したがって、これは、検出デバイス１００が封止されたケーシング内に（真空中または制御されたガスの存在下で）装着されるとき、または検出デバイス１００が閉じ込められた大気の下で動作することが意図されていない場合にうまく適合する。第２の電気接点４１の表面を覆う窒化チタン層４８を抑制することも目的とするいわゆる「バックスパッタリング」作業によってこのエッチングステップを終了させることが可能である。
【００７６】
検出デバイス１００は、温度測定要素５６およびＭＩＭ構造５５が懸架膜（図６）を形成するように層３７および３８をエッチングすることによって完成することができる。層３７および３８は、例えば、気相中でフッ化水素酸（ＨＦ）により化学エッチングすることによって取り除かれる。ＨＦ蒸気処理は、ここでは、液体の表面張力が加わるため赤外線熱検出器５７の懸架構造をつぶす可能性のある液相中の化学エッチングより好ましい。気相中のフッ化水素酸は、層３７のＵＳＧおよび層３８のＳｉＯ２などのドープされていない酸化ケイ素を完全に取り除くことが知られている。その一方で、ＨＦは、アルミナ層３２に対して不活性であり、したがってアルミナ層３２は下位レベルの電気的相互接続部の誘電体ＩＭＤ層への化学エッチングの伝搬を防ぐ効率的な障壁を形成する。
【００７７】
さらに、ＨＦは、それぞれ、アモルファスシリコン、アルミナ、アルミニウム、ケイ素とゲルマニウムのアモルファス合金、およびアルミニウムで作られた赤外線熱検出器５７内に存在する層５０、５１、５２、５３、５４に対して不活性である。方法の説明において示されているように、導電性ビア３０および３１もそれ自体、フッ化水素酸に対してそれほど敏感でない、また窒化チタンまたはチタンの合金、タングステンもしくは炭化ケイ素の合金などのＨＦへのより高い耐性を示す保護層によってさらに封入されうる、銅またはタングステンのような材料から作られる。
【００７８】
層３７および３８に由来する材料の部分は、第２の電気接点４１の機械的堅牢性を改善するためにビア３１の周りに保持される。これにより、さらに、必要なエッチング時間が短縮され、したがって、このようなエッチングに関係する費用も低減されうる。これらの部分は、ＸまたはＹ軸にそったこれらのビアの寸法、例えば、約１００μｍに等しい寸法が、Ｚ軸にそった寸法に比べてかなり大きい、例えば、１から１０μｍの間であるため保持される。
【００７９】
これにより得られた赤外線検出デバイス１００は、エッチング停止層３２の上に、また最後から２番目のレベルの電気的相互接続部２０の上に懸架されるように作られた１つまたは複数の赤外線熱検出器５７を備える。何もない空間１６が、それぞれのビア３０を囲む、つまり、それぞれのビア３０は、最後から２番目のレベルから最後のレベルの電気的相互接続部の間に配置構成された金属間誘電体層３７の誘電体と接触しない。それぞれの何もない空間１６は、それぞれの赤外線熱検出器５７の下に延在し、こうして、それぞれの赤外線熱検出器５７の光キャビティを形成する。したがって、赤外線検出デバイス１００において、赤外線熱検出器５７は、最後のレベルの電気的相互接続部によって形成される接続パッド４１と同じレベルに作られる、つまり、赤外線熱検出器５７のエッチング停止層３２を分離する距離は、接続パッド４１をこのエッチング停止層３２から分離する距離に実質的に等しい。
【００８０】
次に第２の実施形態により赤外線検出デバイス２００を作るための方法について説明するが、これは米国特許第５，９１２，４６４号で説明されているように作られた赤外線熱検出器６７を備える。この第２の実施形態では、図１から４に関して前の方で説明されているステップがまず最初に実行される。
【００８１】
図７ａに示されているように、例えば層５０の１つに類似する、実質的に温度とともに抵抗が変化する材料を含む第１の層６０が堆積される。この層の電子の抵抗結合によって赤外線の吸収を最適化するのに抵抗／厚さのペアが適している、抵抗層６１、例えば、金属層、またはドープされた半導体を含む層が、第１の層６０上に堆積される。フォトリソグラフィおよびエッチングステップが実行され、抵抗層６１を異なる複数の部分６５に断片化し、抵抗層６１の残り部分で形成される吸収要素および前記残り部分の間の温度測定要素６６を作るが、ただし、抵抗層６１は取り除かれている。次いで、温度に敏感な、例えば、また好ましくは、第１の層６０の材料に類似する、材料の第２の層６２が堆積される。オプションであるけれども、第２の層６２により、一方では、層６０と６１の間の二重層効果の結果生じる機械的応力の補償を、また他方では、赤外線熱検出器６７の懸架膜を形成するためにその後使用されるＨＦ媒体中の化学エッチングに関して、一般的に非常に薄い、抵抗層６１の完全な保護を可能にする対称的な層の構造を得ることが可能になる。温度測定要素６６、抵抗要素６５、および１つまたは複数の第１の電気接点４０を備えるそれぞれの赤外線熱検出器６７は、層６０および６２のフォトリソグラフィおよびエッチングによって画成される。
【００８２】
図７ｂは、温度に敏感な材料で形成された中心要素６３を備え、例えば金属ストリップといった、抵抗性ストリップの形態の抵抗要素６５を備える、そのような熱検出器６７の一例の上面図である。抵抗性ストリップの間の空間は、低い抵抗の中間抵抗性ストリップを通して直列に接続されているいくつかの温度測定ユニット６６とともに形成された温度測定要素全体を形成する。抵抗要素６５を形成するために、例えば、歯および櫛の裏をそれぞれ作るため垂直な方向に配置構成されたセグメントを備える交互に並ぶ櫛などの他の形態も可能である。この周辺部分において、中心要素６３は、層６０、６１、および６２の積層体の一部分によって形成され、端部を通して第１の電気接点４０にそれぞれ接続されているセクション６４の縮小された部分とともに延在する。赤外線エネルギーは、要素６５によって吸収され、温度測定要素６６に伝達される熱に変換される。次いで、温度上昇する中心要素６３とビア３０によって形成される電気的接続部を介して基板により熱的に分路された縮小セクション６４を持つ部分の端部との間に温度勾配が確立される。温度測定パターン６６の電気抵抗はそこから修正され、その測定結果は要素６５によって捕捉される赤外線信号の振幅を反映する。
【００８３】
第２の電気接点４１を処理し、懸架膜を得るための方法の継続は、第１の実施形態により検出デバイス１００についてすでに説明されているものと同一であり、熱検出器６７が懸架膜を備えるように層３７および３８のエッチングに特に対応する。図８の断面図は、赤外線熱検出器６７は、全体が誘電体媒体中に懸架される赤外線透過誘電体層６０および６２によって囲まれている、断片化された抵抗フィルム６１により特に形成されることを示している。マクスウェルの法則によれば、２つの無限の誘電半空間を分離する連続的抵抗フィルムの吸収率は、抵抗層６１の厚さｅに対する抵抗率ρの比が６０πに近い、つまり１８８Ωである場合、また一般的に赤外線波長の領域内にある、抵抗層６１の屈折率および消光係数が等しいと仮定された場合に、波長に関係なく５０％に等しい。１８８Ωのこの抵抗は、抵抗率が約１５０μΩｃｍに等しく、厚さが約１６ｎｍに等しいものとしてスパッタリングにより堆積されたＴｉＮベースの抵抗層６１を作ることによって得られ、見掛け比抵抗３００μΩｃｍを得るためにその被覆レベル（平面（Ｘ；Ｙ）内の中心要素６３の表面全体に関する抵抗要素６５の表面積）が約５０％となるように断片化されうる。一例として、約４μｍで相隔てられ２．５μｍから４μｍまでのストリップで相隔てられ２．５μｍの等しい幅のストリップの形態で断片化された、厚さが１６ｎｍに等しく、抵抗率が１５０μΩｃｍに等しい窒化チタンのそのようなフィルムは、約８μｍから１２μｍの間の波長を持つ赤外線を検出するのに適している。
【００８４】
赤外線検出デバイス１００の場合のように、これにより得られた赤外線検出デバイス２００は、エッチング停止層３２の上に、および最後から２番目のレベルの電気的相互接続部２０の上に懸架されて作られた１つまたは複数の赤外線熱検出器６７を備える。何もない空間１６が、それぞれのビア３０を囲む、つまり、それぞれのビア３０は、最後から２番目のレベルと最後のレベルの電気的相互接続部の間に配置された金属間誘電体層３７の誘電体と接触しない。それぞれの何もない空間１６は、それぞれの赤外線熱検出器６７の下に延在し、こうして、それぞれの赤外線熱検出器６７の光キャビティを形成する。さらに、赤外線熱検出器６７は、最後のレベルの電気的相互接続部によって形成される接続パッド４１と同じレベルに作られる、つまり、赤外線熱検出器６７からエッチング停止層３２を分離する距離は、接続パッド４１をこのエッチング停止層３２から分離する距離に実質的に等しい。
【００８５】
第２の実施形態の第１の代替的形態によれば、検出デバイス２００の吸収率は、熱検出器６７のそれぞれに面して、またその下に配置構成された反射要素６９を、熱検出器６７の表面領域と実質的に同一であり、測定されることが意図されている波長の１／４に等しい距離だけ検出器から隔てられた表面領域と結合させることによって５０％を超える改善しうる。図９は、反射要素６９が最後から２番目のレベル２０の金属線２１の一部を使って作られるそのような代替的形態を示している。
【００８６】
図９は、銅ダマシンバックエンド技術に関係しているけれども、銅とアルミニウムが赤外領域において高い反射特性および近い値を有しているならば、吸収率を改善するという同じ利点によりアルミニウムバックエンド技術で反射要素６９を作ることが可能である。図９の断面図は、赤外線熱検出器６７が、ＣＭＯＳ基板の最後から２番目の相互接続レベル２０から始まり、下から上に向かって形成され、金属反射体６９は相互接続レベル２０において形成され、２つの誘電体層２９、３２は厚さが小さく、何もない空間１６は犠牲層３７の厚さを調整することによって厚さが好ましくは約２μｍから約２．５μｍの間である空隙１６を形成し、層の積層体は少なくとも１つも断片化された抵抗層６１を備え、他の誘電体層６０、６２は赤外線を透過することを示している。
【００８７】
反射体６９、空隙１６、および断片化された半吸収抵抗層６１は、空隙１６の厚さの４倍に等しい、言い換えると１０μｍの、したがって赤外線撮像に適した、波長に対して共振ピークを有する四分の一波長の干渉キャビティを形成する。これらの条件の下で、マクスウェルの法則により、抵抗層６１の厚さ全体にわたる抵抗率のρ／ｅ比が１２０Ωに近い、つまり３７７Ωである場合に、１０μｍの波長の付近で１００％に近い吸収率を得るためにこのキャビティを備えることができる。この抵抗は、抵抗率が約１５０μΩｃｍに等しく、厚さが約８ｎｍに等しいものとして、スパッタリングにより堆積された窒化チタンによる抵抗層６１を作ることによって得られ、見掛け比抵抗３００μΩｃｍを得るためにその充填レベル（平面（Ｘ；Ｙ）内の中心要素６３の表面領域全体に関する抵抗要素６５の表面積）が約５０％となるように断片化されうる。抵抗層６１の断片化は、９０％を超える平均吸収率を得るために典型的には注目している波長の１倍から１／２倍の間のピッチにより断片化された要素のパターンが繰り返されるように製図ルールも満たすべきである。約４μｍで相隔てられた約２．５から約４μｍまでのストリップで相隔てられた約２．５μｍに等しい幅を有するストリップは、約８μｍから１２μｍの間の放射線を検出するのに適している。
【００８８】
ＣＭＯＳ基板のこのレベルの相互接続部２０で形成された反射体要素を熱検出器と結合するこの第１の代替的実施形態も、前の方で説明されている第１の実施形態に適用されうる。
【００８９】
図１０は、第１の電気接点４０の延長部４２が得られる、第２の実施形態の第２の代替的形態により得られた検出デバイス２００を示している。第１の電気接点４０も形成する層４４、４５、および４６から形成された第１の接点４０の延長部４２は、電気的接続部として、また第１の電気接点４０と第１の電気接点４０および延長部４２を通してビア３０に電気的に接続されている熱検出器６７の温度測定要素との間の断熱材としての両方に使用される。延長部４２は、有利には、前の方で説明されている縮小されたセクション６４を持つ要素を再現するために細長形状係数を備える。この配置構成により、縮小セクションのこうして形成された要素は、層６０、６１、および６２なしで層４４、４５、および４６のためのものであり、これにより、温度に敏感な材料の層６０および６２は一般的に温度測定要素の信号対雑音比を改善するため厚くされているのでセクションの著しい縮小が可能である。
【００９０】
第１の電気接点４０の延長部４２が作られるこの第２の代替的実施形態も、前の方で説明されている第１の実施形態に適用することができる。
【００９１】
前の方で説明されている実施形態および代替的形態は、３つのフォトリソグラフィステップが最後のレベルの電気的相互接続部におけるＣＭＯＳ基板上のマイクロボロメーターの形態の赤外線熱検出器を構築するのに十分であるため有利であり、電気的接続部は、熱検出器の端子をＣＭＯＳ基板内に形成された読み出し回路１２の入力に接続するため、少なくとも最後から２番目のレベルの電気的相互接続部内に用意される。この結果、非常に有利な製造原価が得られる。以下の実施形態および代替的形態は、より多数のフォトリソグラフィステップと引き換えに、検出デバイスの検出性能を改善することを可能にする。
【００９２】
図１１は、図９に関連して前の方で説明した代替的形態を示しており、そこでは、赤外線エネルギーを吸収し、熱検出器６７と反射体６９との間に形成された四分の一波長の干渉キャビティの光学的品質をしかるべく下げる可能性のあるすべての誘電体表面層の反射体６９の上面をきれいにすることを目的として、層２９、３２内に窓をエッチングすることによって画成し開くために追加のレベルのフォトリソグラフィが行われる。フォトリソグラフィおよびエッチング作業は、エッチング停止層３２を堆積するためのステップと犠牲層３７を堆積するためのステップとの間で行われる。この代替的形態は、熱検出器が四分の一波長のキャビティおよび反射体に関連して備えられている場合に有利にこの場合に適用される。
【００９３】
これらのフォトリソグラフィおよびエッチングステップは、反射体６９におけるエッチング停止層３２の部分のみを取り除くために実行され、特に方法の継続を伴う熱処理時に銅への拡散障壁を形成する反射体６９に面して配置構成された誘電体層２９の部分を取り除かないということも可能である。この場合、誘電体層２９の部分は、ＨＦ蒸気媒体中の酸攻撃によって層３７、３８を取り除くための作業の直後に実行される後続のステップにおいて反射体６９の表面積から取り除くことができ、このステップを過ぎると熱処理は中程度で典型的には２００℃未満である。
【００９４】
気相中のフッ化水素酸は、層３７のＵＳＧおよび層３８の二酸化ケイ素などの酸化ケイ素を完全に取り除くことが知られている。他方で、これは、層２９の窒化ケイ素などの窒化ケイ素と接触していると残留固体窒化物を生じる。しかし、ＨＦ蒸気への露出を十分に長くすることによって、厚さ全体にわたる誘電体層２９の材料をエッチング停止層３２が予めエッチングされている領域内に局在する残留窒化物に変えることが可能である。これらの空き領域およびこれらの空き領域の周囲の層３２の下の小さな範囲の延長部の外では、層２９の窒化ケイ素は層３２によってもたらされる保護によってそのまま保持される。次いで、残留窒化物は、例えば約３０分間、約１８０℃に等しい温度、表面張力が中に発生することによる懸架構造のつぶれを引き起こす可能性のある液相を通る遷移を回避するために好ましい約１０パスカルの圧力の下での昇華熱処理によって有利に取り除かれる。
【００９５】
図１２に示され、好ましくは第２の実施形態により検出デバイス２００に適用される別の代替的形態によれば、温度に敏感な材料の層６０の局所的エッチングにより抵抗層６１と第１の電気接点４０のうちの１つの上層４６との間に追加の電気接点領域を画成することを可能にする追加のフォトリソグラフィレベルを設けることが可能である。このような電気接点領域は、熱検出器６７にアクセスする場合の抵抗を有利に減らし、温度感度をしかるべく高めることを可能にする。この追加のフォトリソグラフィステップは、層６０の堆積と抵抗層６１の堆積との間に挿入される。電気接点は、図１１に示されているように、層４６と接触するまで層６０のエッチングによって作られる開口部内の層６１の延長部によって形成されうる。別の代替的形態（図示せず）は、層６０内に作られた開口部を覆うため抵抗層６１の後に堆積されフォトリソグラフィによって画成された追加の金属層を使用することによって追加の電気接点領域を形成するステップからなるものとしてよく、追加の金属層はこの被覆領域の外側でエッチングされ、そのサイズを層４６と６１との間の良好な電気接点の回復に必要な単一の表面に制限する。追加の金属層の性質および厚さは、層６０に作られた開口部の頂部と底部との間に連続するセクションを有するように選択される。
【００９６】
図１９に示され、好ましくは第２の実施形態により検出デバイス２００に適用される別の代替的形態によれば、温度に敏感な材料の第２の層６２を堆積するためのステップと層６０および６２のエッチングにより赤外線熱検出器６７を画成するためのステップとの間に、
−  例えば、酸化ケイ素を含む、ＨＦ蒸気への露出によって抑制されうる、一時層７５を堆積するためのステップと、
−  内部領域内の、中心要素６３からわずかに後退した、一時層７５の一部を取り除くために用意されたフォトリソグラフィおよびエッチングステップと、
−  好ましくは６０および６２と同じ性質であるが、実質的により大きな厚さを有する、温度に敏感な材料の第３の層７６を堆積するためのステップと、
−  中心要素６３に対応する領域を使わないようにすることによって温度に敏感な材料の第３の層７６の一部を取り除くためのフォトリソグラフィおよびエッチングステップとを設けることがさらに可能である。一時層７５は、有利には、温度に敏感な材料の第３の層７６をエッチングするためのステップに対する停止層として使用される。
【００９７】
この代替的形態によれば、赤外線熱検出器６７は、例えば金属ストリップの形態の抵抗要素６５に加えて、全厚さが６０および６２の厚さの総和より実質的に大きい温度に敏感な材料の３つの層６０、６２、７６の形態の温度測定要素６６を備える中心要素６３とともに形成される。その結果、温度測定要素６６の厚さに反比例する法則に従って温度測定要素６６の電気的雑音が減少する。一時層７５は、第１の犠牲層の少なくとも１つの部分をエッチングするための後続ステップにおいて自動的に抑制され、したがって、赤外線熱検出器６７も、厚さが中心要素６３の厚さより実質的に小さい、積み上げられた３つの層６０、６１、６２の形態の縮小されたセクション６４を持つ部分とともに形成される。その結果、要素６４の熱コンダクタンスが減少し、したがって、中心要素６３の断熱がよくなり、赤外線熱検出器６７の感度の利得が高くなる。
【００９８】
熱検出器の他の形態は、これらの検出器の見える面のどれもＨＦ媒体中の化学エッチングなどの層３７および３８に対して実行されるエッチングによって攻撃されうるいかなる材料を含まない限り、適切であるものとしてよい。
【００９９】
このような検出器は、例えば、ケイ素、ゲルマニウム、アルミニウム（銅および／またはケイ素と合金されるか、または合金されない）、タングステン、窒化チタン、ＴｉＡｌまたはＴｉＷなどのチタン合金、ケイ化モリブデン、銅、金、ニッケル、クロム、ルテニウム、銅スズ合金アルミナ、炭化ケイ素、無定形炭素、三フッ化アルミニウム、または他のアルミニウム窒化物を含む。
【０１００】
前の方で説明したすべての実施形態および代替的形態について、以下で説明するような、これらの要素が作られる基板とともに固定される、例えば米国特許第６，７５３，５２６号で説明されているような、熱検出器の閉じ込め、つまり封入を行うことが可能である。
【０１０１】
薄い層の堆積を使用することによって封入が行われる第１の閉じ込めアプローチにより、互いから熱検出器を画成し分離する層５０（または第２の実施形態の場合には層６０および６２）をエッチングするためのステップは、好ましくは第２の電気接点４１を覆うこの層５０の部分を使わないようにするため実行される。図１３に示されているように、第２の犠牲誘電体層７０、例えば、好ましくは、第１の犠牲層３７（例えば、ＵＳＧ）と同じ性質を持つ層が、前に作られた要素の上に堆積され、平坦化される。この第２の犠牲層７０の厚さは、例えば、約１μｍから３μｍの間である。トレンチ７１は、フォトリソグラフィによって画成され、層７０、３８、および３７内にエッチングされ、例えば、エッチング停止層３２上に、または適宜層３２の下の層上に開口する。トレンチ７１は、１つまたは複数の熱検出器を囲むときに閉じた周囲を形成するように画成される。熱検出器が作られる領域の外側では、トレンチは形成されうるが、必ずというわけではなく、周囲は開いている場合も閉じている場合もある。図１３の例では、トレンチ７１は、第２の電気接点４１のいずれかの側にも設けられる。
【０１０２】
次いで、赤外線を透過する封緘層７２が、トレンチ７１の垂直フランクの適切な被覆を行うために好適な堆積技術に従って堆積される。これは、例えば、ＣＶＤによって、またはＩＰＶＤによって作られたアモルファスシリコンとすることができ、厚さは平面状表面で測定したときに典型的には約４００ｎｍから１，２００ｎｍの間である。周囲が閉じている、トレンチ７１によって構造が作られた表面上の封緘層７２の堆積により、封緘層７２の材料で作られた、気密封止カプセルが形成され、基板と接触して、熱検出器が閉じ込められる空間が形成される。図１３に示されているように、封緘層７２の堆積も、例えば、第２の電気接点４１の周りの、熱検出器の領域の外側にカプセルを形成することができる。次いで、オリフィス７３、つまり開口が、封緘層７２内のフォトリソグラフィおよびエッチングによって作られる。それぞれのオリフィス７３は、正方形、長方形、円形、または長円形としてよく、その小さな寸法は典型的には約２００ｎｍから６００ｎｍの間である。少なくとも１つの熱検出器を囲む閉じた周囲毎に少なくとも１つのオリフィス７３が設けられる。より有利には、オリフィス７３は、繰り返しピッチが約１０μｍである、封緘層７２を通して作ることができる。好ましくは、第２の電気接点を囲むカプセルはオリフィスなしである。
【０１０３】
図１４に示されているように、犠牲層３７、７０および層３８は、オリフィス７３を介して、熱検出器５７、６７、さらには何もない空間１６を含むキャビティ１８を形成する、ＨＦ蒸気による化学エッチングにより取り除かれる。すべてガス状の反応性作用物質および化学反応の生成物が、それぞれ、オリフィス７３を介して導入され、放出される。ＨＦによる化学エッチングの伝搬は、障壁層３２の存在によって、また他の方向の封緘層７２の材料によって垂直制御される。オリフィス７３を少なくとも１０μｍ毎に用意することによって、層３７、３８、７０を丸ごと１時間以内に取り除ける。
【０１０４】
図１５に示されているように、赤外線を透過するプラギング層（ｐｌｕｇｇｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）７４が堆積され、これは一方では熱検出器５７、６７の周りに気密封止されたキャビティを形成するためのオリフィス７３を閉じる機能、および他方では熱検出器５７、６７の方へ封緘層７２を通る赤外線の透過を促す反射防止機能を実現する。プラギング層７４は、例えば、ゲルマニウムと硫化亜鉛堆積物の交互配置を含み、これにより、約８μｍから１２μｍの間の赤外線波長に対して良好な品質の反射防止層を形成する。プラギング層７４は、例えば、電子ビームで加熱されたソースの真空中の蒸着などの真空中で薄い層を堆積する技術によって作ることができる（ＥＢＰＶＤ）。方法のこの段階では、したがって、赤外線熱検出器が利用可能であり、気圧を下げた状態で赤外線を透過する層によって気密封止されたキャビティ１８の内側に収容される。したがって、これらの熱検出器５７、６７は、真空中でケーシング内に組み込むことを必要とせずにそのまま機能する。この結果は製造原価の面で有利である。最後のフォトリソグラフィステップでは、第２の電気接点４１の層４７の表面上に開くようにするために、層７４、７２、７０の、場合によっては、前のステップで層７４、７２、７０が第２の電気接点４１の表面上で使われていない場合には層４８および５０の局所的エッチングにより、第２の電気接点４１によって形成される検出デバイス１００の接続パッドを開くことが可能である。
【０１０５】
熱検出器５７、６７の気密閉じ込めまたは封入も、例えば米国特許第５，８９５，２３３号で説明されているように行うことができる。この閉じ込め方法は、第２の実施形態による検出デバイス２００と関連して以下で説明されている。しかし、このような閉じ込めは、第１の実施形態による検出デバイス１００で行うことができる。
【０１０６】
封入が第２の基板の移送によって行われるこの第２の閉じ込めアプローチによれば、赤外線を透過する材料で選択され、好ましくはシリコンから作られた、第２の基板９０が形成され、これはＣＭＯＳ読み出し回路１２に接続された熱検出器５７、６７が形成されている第１の基板１０とともに封止され、第１および第２の基板は互いに相隔てられ熱検出器の周りに気密封止されたキャビティを形成する。
【０１０７】
この閉じ込めは、図７ａに示されている状態にある構造から実行され、層６０および６２をエッチングするためのステップは、互いから熱検出器を画成し分離し、好ましくは第２の電気接点４１の表面上の層６０、６２を開く。作るステップのこの段階において、図１６に示されているように、保護誘電体層８１、例えば、好ましくは犠牲層３７（例えば、ＵＳＧ）と同じ性質を持つ層が、堆積され、次いで平坦化される。保護誘電体層８１の厚さは、典型的には約０．５μｍから２μｍの間である。封入されることが意図されている１つまたは複数の熱検出器の周りに閉じた周囲を形成する、トレンチ領域８２は、フォトリソグラフィによって画成され、次いで、層８１、３８、および３７を通してエッチングされる。次いで、接着層として、また銅への拡散障壁として使用される層８３の堆積、次いで、カソードとして、また銅層８５とその後の電解薄層８６の電解成長のための下地層として両方が使用される銅層８４の堆積が行われる。層８３は、陰極スパッタリングによって堆積されるチタンとタングステンの合金（ＴｉＷ）を備えることができる。層８５、８６の範囲は、例えば、層８４ですでに覆われている第１の基板の表面上に、電解成長反応を局在化するように特に設計されているフォトレジストを伸ばすことによって、トレンチ８２の表面に制限される。次いで、フォトレジストをトレンチ８２の垂直線で再度開き、電解成長が形成されうる下地層８４を露出させる。次いで、洗浄ステップで、フォトレジストおよび金属層８３、８４を層８１の平坦な表面から取り除くことが可能になる（化学洗浄および機械化学研磨）。
【０１０８】
図１７に示されている次のステップにおいて、犠牲層３７、８１および誘電体層３８がＨＦ蒸気媒体中の酸攻撃によって取り除かれる。化学エッチングの垂直伝搬は、下位レベルの電気的相互接続部のＩＭＤ層を保護するエッチング停止層３２の存在によって制御される。接続パッドの下の化学エッチングの伝搬は、そのサイズ（辺が１００μｍから１５０μｍの範囲）が層３７の厚さ（１μｍから５μｍ）よりかなり大きいと考えると比較的あまり広範囲でない。それぞれＴｉＷ、銅、電解銅、スズで作られた層８３、８４、８５、８６はフッ化水素酸に耐え、したがってそのまま残る。
【０１０９】
次いで、第１の基板１０は、表面において、第２の電気接点４１によって形成された接続パッドおよび第２の基板９０上に作られた他の金属ビーズ９８とともに封止するため用意された金属ビーズ８８によって囲まれる熱検出器６７の懸架された膜を備える。
【０１１０】
図１８は、第１の基板１０に固定されることが意図されている第２の基板９０、好ましくはシリコンベースの基板を示している。基板９０の第１の面には、
−  ＴｉＷ  ９３、銅９４、電解銅９５、適宜電解スズ（図示せず）から、基板９０の表面からこの順序で構成される３つの金属層の積層体を含む金属ビーズ９８であって、その製作方法は第１の基板の金属ビーズについてすでに説明されている方法と同程度の、金属ビーズ９８と、
−  例えばゲルマニウムと硫化亜鉛層の交互配置を含む反射防止層９１と、
−  封止した後に両方の基板の間に備えられる気密封止されたキャビティ９６の内部の表面の脱気に対抗するために備えられたガス分子を捕捉するための特性（ゲッター効果）を有する層または層９７の組とが備えられる。蒸着または陰極スパッタリングによって堆積された、チタンまたはジルコニウムなどの材料が好ましい。ゲッター材料９７の範囲および配置は、リフトオフ、フォトリソグラフィ、または機械的マスクを通しての堆積による堆積などの従来の手段によって画成される。
【０１１１】
基板９０の第１の面は陥凹部をさらに備え、その一部の中に要素９１、９７が形成される。これらに関して金属コード９８が陥凹部の外側に配置された第２の基板９０の領域上に形成される。第２の反射防止層９２または適宜より選択性の高い光学フィルターが基板９０の第２の面にさらに備えられる。
【０１１２】
第１の基板１０とともに封止できる状態にあり、金属ビーズ９８および８８が向かい合うように備えられている第２の基板９０、熱検出器５７、６７の懸架されている膜を備える反射防止処理部９１、第２の電気接点４１に面する陥凹部９９がこれにより利用可能である。陥凹部９９は、ダメージを与えることなく、第２の電気接点４１に面する基板９０の領域を鋸で切断することができるように設けられている（ステップは図示されていない）。
【０１１３】
次いで、基板１０および９０を封止するための作業は、封止ビーズ８８および９８を互いに接触させるように両方の基板のアライメントを調整するステップと、次いで、スズの溶融温度を超える温度に到達するようにアセンブリを加熱するステップとからなる。これの結果が、銅中へのスズの相互拡散および封止に使用される温度より実質的に高い融点で固化する銅スズ金属間化合物合金の形成である。有利には、封止作業は真空槽内で実施され、気密封止されたキャビティ９６内の熱検出器５７、６７を真空中で気密封止する。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  半導体基板
１２  電子読み出し回路
１３  電子層
１４  電気的相互接続部
１６  何もない空間
２０  電気的相互接続部
２１  金属線
２１ａ  第１の部分
２１ｂ  第２の部分
２２  導電性ビア
２３  銅部分
２４  窒化タンタル
２５  タンタル
２６  銅
２７  金属間誘電体
２８  停止層
２９  絶縁誘電体層
３２  エッチング停止層
３３  コア
３４  接着層ｇ
３５  障壁層
３６  下地層
３７  犠牲層
３８  層
４０  第１の電気接点
４１  第２の電気接点
４２  延長部
４４  導電層
４５  チタン層
４６  窒化チタン層
４７  アルミニウム層
４８  窒化チタン
５０  層
５１  誘電体層
５２  第１の金属層
５３  誘電体層
５４  第２の金属層
５５  ＭＩＭ構造
５６  温度測定要素
５７  赤外線熱検出器
６０  第１の層
６１  抵抗層
６２  第２の層
６５  部分
６６  温度測定要素
６７  赤外線熱検出器
６９  反射要素
７０  第２の犠牲誘電体層
７１  トレンチ
７２  封緘層
７３  オリフィス
７４  プラギング層
７５  一時層
７６  第３の層
８１  保護誘電体層
８２  トレンチ領域
８３  層
８４  銅層
８８  金属ビーズ
９０  第２の基板
９３  ＴｉＷ
９４  銅
９５  電解銅
９６  キャビティ
９７  層
９８  金属ビーズ
９９  陥凹部
１００  赤外線検出デバイス
２００  赤外線検出デバイス
【図１】
2014119461.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
2014119461.tif 000011
【図８】
2014119461.tif 000012
【図９】
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【図１０】
2014119461.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2014119461.tif 000018
【図１５】
2014119461.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
2014119461.tif 000021
【図１８】
2014119461.tif 000022
【図１９】
2014119461.tif 000023
【外国語明細書】
2014119461000001.pdf