(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの電気機械マイクロシステム又はナノシステムを備えたボロメータであって、前記電気機械マイクロシステム又はナノシステムが、支持体（８）と、懸架手段（６）によって前記支持体（８）の上方に懸架された可動質量（４）と、作動手段（１２）と、検出手段（１４）とを備え、前記懸架手段（６）が少なくとも二つの梁を備え、前記可動質量が光フラックス（Ｆ）の吸収体を形成していて、前記作動手段（１２）が、前記可動質量の正中面内において前記可動質量の固有変形モードに従った共鳴振動数で前記可動質量（４）を振動させるように構成されていて、前記正中面が前記支持体に対して実質的に固定されていて、前記検出手段（１４）が前記可動質量（４）の振動数の変動を検出し、前記梁（６）の厚さが前記可動質量（４）の厚さの１０分の１以下である、ボロメータ。
【請求項２】
前記可動質量（４）がプレート状であり、前記可動質量の正中面が前記プレートの面である、請求項１に記載のボロメータ。
【請求項３】
前記作動手段（１２）が、静電型であり、前記支持体（８）の上に、前記可動質量（４）の横に配置された少なくとも一つの作動電極を備える、請求項１又は２に記載のボロメータ。
【請求項４】
前記検出手段（１４）が、容量性であり、前記支持体（８）の上に、前記可動質量（４）の横に配置された少なくとも一つの検出電極を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のボロメータ。
【請求項５】
前記懸架手段（６）が、振動の節に沿って配置された少なくとも二つの梁を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のボロメータ。
【請求項６】
前記光フラックス（Ｆ）を受光するために前記可動質量（４）の第一の面の上に反射防止手段（１９）を備えた請求項１から５のいずれか一項に記載のボロメータ。
【請求項７】
前記光フラックス（Ｆ）を受光するために前記可動質量（４）の第一の面の上に、前記可動質量（４）の膨張係数とは異なる膨張係数を有する物質層を備えた請求項１から６のいずれか一項に記載のボロメータ。
【請求項８】
前記反射防止手段（１９）が、前記可動質量（４）の膨張係数とは異なる膨張係数を有する物質層で形成されている、請求項６に記載のボロメータ。
【請求項９】
前記光フラックス（Ｆ）を受光するために前記可動質量（４）の第一の面の反対側の前記可動質量（４）の第二の面の上に光反射体（１６）を備えた請求項１から８のいずれか一項に記載のボロメータ。
【請求項１０】
前記光フラックス（Ｆ）を受光するために前記可動質量（４）の第一の面の反対側の前記可動質量（４）の第二の面に向き合う前記支持体（８）の上に光反射体（１６’）を備え、光学共鳴キャビティ（１７’）が前記光反射体（１６’）と前記可動質量の第二の面との間に形成されている、請求項１から８のいずれか一項に記載のボロメータ。
【請求項１１】
前記光反射体（１６’）が、λ／４のオーダの距離で前記可動質量（４）から離隔されていて、λが測定される光フラックスの波長である、請求項１０に記載のボロメータ。
【請求項１２】
前記可動質量（４）及び前記懸架手段（４）が、結晶性半導体、例えばシリコン又はＳｉＧｅで形成されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載のボロメータ。
【請求項１３】
前記懸架手段の物質が、前記可動質量の物質とは異なり、好ましくは結晶性物質である、請求項１から１１のいずれか一項に記載のボロメータ。
【請求項１４】
アレイに配置された請求項１から１３のいずれか一項に記載のボロメータを複数備えたアセンブリ。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載のボロメータ又はアセンブリと、電子制御回路（３１）とを備えた温度測定アセンブリであって、前記電子制御回路（３１）が、前記ボロメータの電力供給を保証して、前記作動手段（１２）によって前記可動質量（４）の自己発振の設定を制御して、且つ、前記検出手段（１４）によって前記可動質量（４）の振動数の変動を測定するように構成されている、温度測定アセンブリ。
【請求項１６】
前記電子制御回路（３１）が、伸張ワイングラスモード又はラーメモード等の体積モードに従って前記可動質量（４）又は前記可動質量のアセンブリが振動するように設定する、請求項１５に記載の温度測定アセンブリ。
【請求項１７】
少なくとも一つのボロメータ（２）の上方に配置された光学集束デバイス（３３）を更に備え、前記光学集束デバイス（３３）が、前記光フラックス（Ｆ）と前記可動質量（４）の第一の面との間に存在する、請求項１５又は１６に記載の温度測定アセンブリ。
【請求項１８】
前記電子制御回路（３１）及び前記ボロメータ（２）がアセンブルされていて、前記電子制御回路及び前記ボロメータが重ねられている、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の温度測定アセンブリ。
【請求項１９】
一つ又は複数のボロメータに異なる振動数の作動信号を同時に送信するための少なくとも一つの作動ワイヤと、一つ又は複数のボロメータから異なる振動数の検出信号を収集するための少なくとも一つの検出ワイヤとを備えた請求項１５から１８のいずれか一項に記載の温度測定アセンブリ。
【請求項２０】
請求項１から１４のいずれか一項に記載のボロメータを少なくとも一つ製造するための製造方法であって、前記ボロメータ（２）が表面技術を用いて製造され、前記懸架手段（６）、前記可動質量（４）がそれぞれ、異なる導電体又は半導体の第一の層（２４）、第二の層（３０）内に形成される、製造方法。
【請求項２１】
基板（２０）の上に第一の酸化物層（２２）を堆積させるステップと、
導電体又は半導体の第一の層（２４）を形成するステップと、
前記導電体又は半導体の第一の層（２４）をエッチングするステップと、
エッチングされた前記導電体又は半導体の第一の層の上に第二の酸化物層（２６）を堆積させるステップと、
前記導電体又は半導体の第一の層（２４）で停止するように前記第二の酸化物層（２６）を平坦化するステップと、
第三の酸化物層（２８）を堆積させるステップと、
前記第三の酸化物層（２８）をエッチングして、前記懸架手段（６）間に配置される領域において前記導電体又は半導体の第一の層（２４）を露出させるステップと、
導電体又は半導体の第二の層（３０）を形成するステップと、
前記導電体又は半導体の第二の層（３０）をエッチングするステップと、
前記第二の酸化物層をエッチングするステップと、
前記第一の酸化物層をエッチングすることによって前記可動質量を解放するステップとを備えた請求項２０に記載の製造方法。
【請求項２２】
前記導電体又は半導体の第一の層（２４）及び／又は前記導電体又は半導体の第二の層（３０）がエピタキシャル成長によって形成される、請求項２１に記載の製造方法。
【請求項２３】
前記導電体又は半導体の第一の層（２４）の厚さが、前記導電体又は半導体の第二の層（３０）の厚さよりも薄い、請求項２１又は２２に記載の製造方法。
【請求項２４】
前記第一の酸化物層（２２）のエッチングが、深掘り反応性イオンエッチングによって行われる、請求項２１から２３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項２５】
前記導電体又は半導体の第二の層の形成の後に反射防止層を堆積及びエッチングするステップを備えた請求項２１から２４のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項２６】
請求項１から１４のいずれか一項に記載のボロメータを少なくとも一つ製造するための製造方法であって、少なくとも一つの前記ボロメータが表面技術を用いて形成され、前記懸架手段（６）及び前記可動質量（４）が導電体又は半導体、好ましくは結晶性の層（１２４）から形成される、製造方法。
【請求項２７】
基板の上に酸化物層（１２２）を堆積させるステップと、
導電体又は半導体の層（１２４）を形成するステップと、
前記懸架手段の横方向の画定のために前記導電体又は半導体の層（１２４）をエッチングするステップと、
前記懸架手段に対して前記可動質量を画定するために樹脂の層（１２８）を堆積及びリソグラフィするステップと、
前記懸架手段を備えた領域を薄化するステップと、
前記酸化物層（１２２）をエッチングすることによって前記可動質量（４）を解放するステップとを備えた請求項２６に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一つのＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ振動子を用いた振動数検出用のボロメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
検出ボロメータとは、粒子の流れ、特に連続又はパルスモードの光学粒子の流れを測定する検出構造を意味する。
【０００３】
マイクロボロメータは、赤外線、典型的には３〜５μｍ又は８〜１４μｍの波長範囲において放出される光フラックス（光束）によって生じる温度上昇を感知する温度計であるとみなすことができる。
【０００４】
従来技術のマイクロボロメータは、測定される光フラックスによって生じる温度上昇に対して電気抵抗の変化するサーミスタで形成される。このようなボロメータは、例えば非特許文献１に記載されている。
【０００５】
大気温度におけるボロメータは、例えば、暗視システム、サーモグラフィ、セキュリティ及び監視の分野、例えば浸入検知器において使用される。
【０００６】
従って、従来技術のボロメータは、電気抵抗性の固定構造であり、その抵抗値は、オプティカルフローによる温度変化と共に変化する。
【０００７】
例えば、マイクロサーミスタは、アモルファスシリコン（ａ‐Ｓｉ）、アモルファス半導体（ａ‐Ｓｉ：Ｈ、ａ‐Ｇｅ、ａ‐Ｇｅ：Ｈ、ａ‐Ｓｉ１−ｘＧｅｘ：Ｈ）、又は酸化バナジウム（ＶＯＸ）等の多様な物質で構成される。
【０００８】
このセンサの熱分解能は、以下の多様なノイズ源によって決められる：
‐  フォトニックノイズ（環境によって放出される光パワーのランダムな変動に関係する）；
‐  フォノニックノイズ（環境の熱ゆらぎに関係する）；
‐  サーミスタのジョンソンのホワイトノイズ；
‐  サーミスタの１／ｆノイズ；
‐  読み取り電子ノイズ。
【０００９】
自己発熱が、サーミスタの分極によって生じる。
【００１０】
この現象は、ダイナミックインピーダンスを変化させて局所的な温度を上昇させることによって、サーミスタの全体的なノイズ（ジョンソンのホワイトノイズ及び１／ｆノイズ）を増大させる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｆ．Ｎｉｋｌａｕｓ、Ｃ．Ｖｉｅｉｄｅｒ、Ｈ．Ｊａｋｏｂｓｅｎ、“ＭＥＭＳ−ｂａｓｅｄ  Ｕｎｃｏｏｌｅｄ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｂｏｌｏｍｅｔｅｒ  Ａｒｒａｙｓ  ‐  Ａ  Ｒｅｖｉｅｗ”、ＭＥＭＳ／ＭＯＥＭＳ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ＩＩＩ、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ、第６８３６Ｄ巻、ｐ．６８３６０Ｄ、２００７年
【非特許文献２】Ｃｈｅｎｇ−Ｔａ  Ｋｏ、Ｋｕａｎ−Ｎｅｎｇ  Ｃｈｅｎ、“Ｗａｆｅｒ−ｌｅｖｅｌ  Ｂｏｎｄｉｎｇ／Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  ３Ｄ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ”、Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ、第５０巻、ｐ．４８１−４８８、２０１０年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明の一つの課題は、ジョンソンノイズ及び１／ｆノイズを有さずに、上述の自己発熱の問題を解消するボロメータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題は、その共鳴振動数で振動するように設定された少なくとも一つの電気機械マイクロ構造又はナノ構造を用いたボロメータによって解決される。光フラックスの加熱による振動数の変動は、構造が配置されている環境の温度を決定することを可能にする。電気機械マイクロ構造又はナノ構造は、可動質量を備え、その可動質量は、その平面に沿って振動することによって、可動質量に入射する光フラックスの入射角の変化を回避する。
【００１４】
従って、本発明のボロメータは、電気抵抗を用いるものではなく、振動数の変動を用いるものであり、ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ構造の可動質量がボロメータの吸収体を形成する。
【００１５】
特に有利には、振動数の変動は、キャパシタンス（容量）の変動によって検出される。従って、１／ｆノイズ及びジョンソンノイズが回避される。
【００１６】
従って、サーミスタの分極による自己発熱現象と、その結果としての全体的なノイズの増大が排除される。
【００１７】
従って、本発明の主題は、少なくとも一つの電気機械マイクロシステム又はナノシステムを備えたボロメータであって、そのマイクロシステム又はナノシステムは、支持体と、懸架手段によって支持体の上方に懸架された可動質量（その可動質量は光フラックス吸収体を形成している）と、可動質量の正中面（その正中面は基板に対して実質的に固定されている）に沿ったその質量の固有変形モードに従った共鳴振動数で振動するように可動質量を設定するように構成された作動電極と、可動質量の振動数の変動を検出する検出手段とを備える。
【００１８】
可動質量の正中面は、基板に対して実質的に固定されているとみなされる。何故ならば、質量は、懸架手段によって定められる軸周りに実質的に旋回することなく、その平面に沿って主に変形するからである。
【００１９】
可動質量はプレート状であることが好ましく、可動質量の正中面が、プレートの平面となる。本願において、“プレート”とは、平面に沿って主に延伸し、厚さの薄い素子を意味する。プレートは例えば矩形のプレート又はディスクであり得る。
【００２０】
一実施形態によると、作動手段は、静電型であり、支持体上に存在し且つ可動質量の横に配置された少なくとも一つの作動電極を備える。
【００２１】
他の実施形態によると、検出手段は、容量性（キャパシタタイプ）であり、支持体上に存在し且つ可動質量の横に配置された少なくとも一つの検出電極を備える。
【００２２】
懸架手段は、振動の節に沿って配置された少なくとも二つの梁、又は振動の腹に沿って配置された少なくとも四つの梁を備え得る。
【００２３】
好ましくは、梁は、可動質量の厚さに対して非常に小さな厚さ及び幅を有する。例えば、梁の厚さは、質量の厚さの１０分の１である。例えば、梁の幅はその厚さに実質的に等しい。
【００２４】
本発明のボロメータは、光フラックスを受光するために可動質量の第一の面の上に反射防止手段を備え得る。
【００２５】
また、本発明のボロメータは、光フラックスを受光するために可動質量の第一の面の上に堆積され且つ可動質量の膨張係数とは異なる膨張係数を有する物質層を備え得る。例えば、その層の膨張係数は、可動質量の物質の膨張係数の少なくとも２倍又は２分の１であり得る。
【００２６】
好ましくは、反射防止手段は物質層で形成され、その物質層が、上記可動質量の膨張係数とは異なる膨張係数を有する物質層も形成する。
【００２７】
追加的な一特徴によると、本発明のボロメータは、光反射体を備え得て、その光反射体は、光フラックスを受光するために第一の面の反対側の可動質量の第二の面の上に配置され、可動質量が光学共鳴キャビティを形成するか、又は、その光反射体は、光フラックスを受光するために第一の面の反対側の可動質量の第二の面に対面する支持体の上に配置され、光反射体と可動質量の第二の面との間に光学共鳴キャビティが形成される。
【００２８】
例えば、可動質量は実質的にディスク状であり、作動電極及び／又は検出電極が、ディスクの外形に対応する湾曲した形状を有する。
【００２９】
可動質量及び／又は懸架手段は好ましくは半導体製であり、最も有利には結晶性のものであり、例えばシリコン又はＳｉＧｅ製である。
【００３０】
本発明の他の主題は、アレイに配置された本発明に係る複数のボロメータのアレイである。
【００３１】
本発明の更なる主題は、本発明に係る一つ又は複数のボロメータと、電子制御回路とを備えた温度測定アセンブリであって、その電子制御回路は、そのボロメータの電力供給を保証し、作動手段によって可動質量の自己発振の設定を制御し、検出手段によって可動質量の振動数の変動を測定するように構成される。
【００３２】
有利には、電子制御回路は、伸張ワイングラスモードやラーメモード等の体積モードに従って可動質量又は一組の可動質量が振動するように設定する。
【００３３】
また、本発明に係る測定アセンブリは、少なくとも一つのボロメータの上方に配置された光学集束デバイスも備え、その光学集束デバイスは、光フラックスと可動質量の第一の面の間に存在する。
【００３４】
測定アセンブリは、各ボロメータに対して一つの光学集束デバイスを備えるか、又は全てのボロメータに対して一つの光学集束デバイスを備え得る。
【００３５】
例えば、電子制御回路とボロメータがアセンブルされて、制御回路とボロメータが重ねられる。
【００３６】
有利には、複数のボロメータを備えた本発明に係る測定アセンブリは、複数のボロメータに異なる振動数の作動信号を同時に送信する少なくとも一つの作動ワイヤと、複数のボロメータから異なる振動数の検出信号を収集する少なくとも一つの検出ワイヤとを含む。これによって、作動信号の多重化及び検出信号の逆多重化が提供される。
【００３７】
ボロメータと電子回路との間の電気接続は例えば貫通ビアによって形成される。
【００３８】
ボロメータ及び電子回路のアセンブルは接合によって達成可能である。
【００３９】
一変形例では、ボロメータ及び電子回路のアセンブル及び接続は、マイクロボールバンプによって達成可能である。
【００４０】
本発明の更なる主題は、本発明に係る少なくとも一つのボロメータを製造するための方法であり、その少なくとも一つのボロメータが表面技術を用いて製造され、懸架手段、可動質量がそれぞれ、異なる導電体又は半導体の第一の層、第二の層内に得られる。
【００４１】
一例では、本方法は、
‐  基板の上に酸化物層を堆積させるステップと、
‐  導電体又は半導体の第一の層を形成するステップと、
‐  導電体又は半導体の第一の層をエッチングするステップと、
‐  導電体又は半導体の第一の層の上に第二の酸化物層を堆積させるステップと、
‐  導電体又は半導体の第一の層で停止するように第二の酸化物層を平坦化するステップと、
‐  第三の酸化物層を堆積させるステップと、
‐  第三の酸化物層をエッチングして、懸架手段と懸架手段の間に配置される領域において導電体又は半導体の第一の層を露出するステップと、
‐  導電体又は半導体の第二の層を形成するステップと、
‐  導電体又は半導体の第二の層をエッチングするステップと、
‐  第二の酸化物層をエッチングするステップと、
‐  第一の酸化物層をエッチングすることによって可動質量を解放するステップとを備え得る。
【００４２】
導電体又は半導体の第一及び／又は第二の層の形成は、例えばエピタキシャル成長によって達成される。
【００４３】
導電体又は半導体の第一の層は、導電体又は半導体の第二の層よりもはるかに薄い厚さを有し得る。
【００４４】
第一の酸化物層のエッチングは、例えば深掘り反応性イオンエッチングによって達成される。
【００４５】
本発明に係る製造方法は、導電体又は半導体の第二の層の形成の後に、例えば反射防止層を堆積及びエッチングするステップを備える。
【００４６】
本発明に係る少なくとも一つのボロメータを製造するための方法の他の例では、その少なくとも一つのボロメータが表面技術を用いて製造され、懸架手段及び可動手段が、一つの導電体又は半導体の層から得られる。本方法は、
‐  基板の上に酸化物層を堆積させるステップと、
‐  導電体又は半導体の層を形成するステップと、
‐  懸架手段を横方向に画定するために導電体又は半導体の層をエッチングするステップと、
‐懸架手段に対して可動質量を画定するために樹脂層の堆積及びリソグラフィを行うステップと、
‐  懸架手段を含む領域を薄化するステップと、
‐  酸化物層をエッチングすることによって可動質量を解放するステップとを備え得る。
【００４７】
懸架手段及び可動質量は、一つの導電体又は半導体の層から形成されるか、又は異なる導電体又は半導体の第一の層と第二の層の中に形成されて、それら導電体又は半導体の層のエッチングは、深掘り反応性イオンエッチングであり得る。
【００４８】
薄化ステップは、例えば、反応性イオンエッチング又は深掘り反応性イオンエッチングによって行われる。
【００４９】
反射防止層の堆積及びエッチングステップは、樹脂の堆積の前に行われ得る。
【００５０】
可動質量の解放は、例えばフッ化水素酸のウェット又はドライエッチングによって達成される。
【００５１】
本発明は、以下の説明及び添付図面によってより良く理解されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係るボロメータの実施形態の一例の上面図である。
【図２】図１のボロメータの部分斜視図である。
【図３】図２のボロメータの変形例の部分斜視図である。
【図４Ａ】本発明で可能なボロメータの可動部の多様な変形モードの概略図である。
【図４Ｂ】本発明で可能なボロメータの可動部の多様な変形モードの概略図である。
【図４Ｃ】本発明で可能なボロメータの可動部の多様な変形モードの概略図である。
【図５Ａ】本発明に係るボロメータの可動部に対する相対的な懸架梁の多様な配置例の斜視図である。
【図５Ｂ】本発明に係るボロメータの可動部に対する相対的な懸架梁の多様な配置例の斜視図である。
【図５Ｃ】本発明に係るボロメータの可動部に対する相対的な懸架梁の多様な配置例の斜視図である。
【図６Ａ】懸架ビームの実施形態の多様な例の上面図である。
【図６Ｂ】懸架ビームの実施形態の多様な例の上面図である。
【図６Ｃ】懸架ビームの実施形態の多様な例の上面図である。
【図７Ａ】本発明に係るボロメータを得るための方法の一例の多様なステップの図１の面Ａ‐Ａに沿った概略図である。
【図７Ａ１】本発明に係るボロメータを得るための方法の一例の多様なステップの図１の面Ｂ‐Ｂに沿った概略図である。
【図７Ｂ１】本発明に係るボロメータを得るための方法の一例の多様なステップの図１の面Ｂ‐Ｂに沿った概略図である。
【図７Ｃ１】本発明に係るボロメータを得るための方法の一例の多様なステップの図１の面Ｂ‐Ｂに沿った概略図である。
【図７Ｄ】本発明に係るボロメータを得るための方法の一例の多様なステップの図１の面Ａ‐Ａに沿った概略図である。
【図７Ｅ】本発明に係るボロメータを得るための方法の一例の多様なステップの図１の面Ａ‐Ａに沿った概略図である。
【図７Ｅ１】本発明に係るボロメータを得るための方法の一例の多様なステップの図１の面Ｂ‐Ｂに沿った概略図である。
【図７Ｆ】本発明に係るボロメータを得るための方法の一例の多様なステップの図１の面Ａ‐Ａに沿った概略図である。
【図７Ｇ】本発明に係るボロメータを得るための方法の一例の多様なステップの図１の面Ａ‐Ａに沿った概略図である。
【図７Ｇ１】本発明に係るボロメータを得るための方法の一例の多様なステップの図１の面Ｂ‐Ｂに沿った概略図である。
【図７Ｈ】本発明に係るボロメータを得るための方法の一例の多様なステップの図１の面Ａ‐Ａに沿った概略図である。
【図７Ｈ１】本発明に係るボロメータを得るための方法の一例の多様なステップの図１の面Ｂ‐Ｂに沿った概略図である。
【図８Ａ】ボロメータの他の例を得るための方法の多様なステップの図１の面Ａ‐Ａに沿った概略図である。
【図８Ａ１】ボロメータの他の例を得るための方法の多様なステップの図１の面Ｂ‐Ｂに沿った概略図である。
【図８Ｂ１】ボロメータの他の例を得るための方法の多様なステップの図１の面Ｂ‐Ｂに沿った概略図である。
【図８Ｃ】ボロメータの他の例を得るための方法の多様なステップの図１の面Ａ‐Ａに沿った概略図である。
【図８Ｄ】ボロメータの他の例を得るための方法の多様なステップの図１の面Ａ‐Ａに沿った概略図である。
【図８Ｄ１】ボロメータの他の例を得るための方法の多様なステップの図１の面Ｂ‐Ｂに沿った概略図である。
【図８Ｅ】ボロメータの他の例を得るための方法の多様なステップの図１の面Ａ‐Ａに沿った概略図である。
【図８Ｅ１】ボロメータの他の例を得るための方法の多様なステップの図１の面Ｂ‐Ｂに沿った概略図である。
【図８Ｆ】ボロメータの他の例を得るための方法の多様なステップの図１の面Ａ‐Ａに沿った概略図である。
【図８Ｆ１】ボロメータの他の例を得るための方法の多様なステップの図１の面Ｂ‐Ｂに沿った概略図である。
【図９】本発明に係るボロメータとその電子制御回路のアセンブリの側面図である。
【図１０】本発明に係る多重ボロメータのアレイの概略図である。
【図１１Ａ】マイクロボールバンプを介したボロメータと関連する電子回路との間のアセンブリの例の概略図である。
【図１１Ｂ】マイクロボールバンプを介したボロメータと関連する電子回路との間のアセンブリの例の概略図である。
【図１２】容量性検出用の本発明に係るボロメータの実施形態の一例の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
図１、図２及び図３は、本発明に係るボロメータ２の実施形態の一例を示す。
【００５４】
ボロメータ２は、梁６から懸架された少なくとも一つの可動質量を形成する懸架部４を備え、その梁は、アンカーパッド１０を用いて、図２及び図３に見て取れる基板８上に固定されていて、基板８及びパッド１０がボロメータ用の固定支持体を形成している。また、ボロメータは、可動質量４がその共鳴振動数で振動するように設定するための手段と、温度の関数として可動質量４の振動数の変動を検出するための手段も備える。
【００５５】
図示されている例において、作動手段は、静電型のものであり、一つ又は複数の作動電極１２を備える。
【００５６】
この特に有利な実施形態では、検出手段は容量性のものであり、一つ又は複数の検出電極１４を備える。以下に見られるように、この検出モードは限定的なものではない。
【００５７】
以下、本発明に係るボロメータによって用いられる一般的な検出原理について説明する。
【００５８】
振動質量は、光フラックス吸収体を形成する。以下の説明において、“可動質量”、“振動質量”、“吸収体”との用語は、可動質量４を指称するものとして区別なく用いられる。
【００５９】
可動質量４は、その共鳴振動数で振動するように設定される。例えば位相ロックループ（ＰＬＬ，ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋ  ｌｏｏｐ）型の閉ループ電子機器によって、振動質量４を、制御された振幅での振動に維持して、その機械的な振動の振動数の連続的な情報を得ることが可能になる。その共鳴振動数は、ボロメータの構造物質に依存した法則に従う環境の温度変化を感知できる。小さな温度変化では、この現象を説明するのに線形の法則を用いることができる。
【００６０】
温度に対する振動数の振る舞いは、熱係数αＴによって完全に特徴付けられる：
αＴ＝（１／ｆ）（∂ｆ／∂Ｔ）      （Ｉ）
ここで、ｆは系の共鳴振動数である。
【００６１】
振動数／温度の比である応答Ｒは、最終的に以下の式によって与えられる：
Ｒ＝ｆ０αＴ／Ｇ      （ＩＩ）
ここで、Ｇは、懸架梁の熱コンダクタンスである。
【００６２】
従って、振動数の変動の測定は、環境の温度に対する情報を与える。
【００６３】
以下、本発明に係るボロメータについて詳細に説明する。
【００６４】
可動質量４は、ボロメータの吸収体を形成し、赤外線光フラックスに晒される。
【００６５】
図示される例では、可動質量は実質的にディスク状であるが、この形状は限定的なものではなく、図４Ａから図４Ｃに示されるように、ディスク状であってもよく、四辺形（例えば正方形）であってもよい。一般的に、質量はプレートであり、矩形の場合にはその長さ及び幅に対して薄い厚さのものであり、ディスク状の場合にはその直径に対して薄い厚さのものである。本明細書において、プレートとは、その厚さに対して大きな断面積を有する素子を意味する。
【００６６】
可動質量は、例えばアモルファスシリコン等の半導体製である。
【００６７】
最も有利には、可動質量は結晶性半導体製である。
【００６８】
一般的に、ボロメータには、光フラックス（矢印Ｆによってシンボル化されている）を集束させるためのシステムが付随し、可動質量４の寸法は、その表面が集束システムによって誘起された光回折スポットの表面に少なくとも等しくなるように選択され、可動質量又は吸収体は、集束システムの焦点面内に配置される。
【００６９】
例えば、可動質量が正方形プレートである場合、質量の寸法は２０μｍ×２０μｍである。質量がディスク状である場合、その直径は少なくとも１７μｍであることが好ましい。
【００７０】
図示される例では、梁６の数は２個であるが、振動の節に配置された四つの梁を有することも想定可能である。
【００７１】
また、図示される例の懸架梁６は直線状で、直径方向に対向する梁であり、可動質量の変形方向に実質的に直交して向けられている。
【００７２】
本発明の一つの特徴によると、可動質量４は、基板に実質的に平行なその正中面に沿って振動する。正中面は、基板に対して実質的に固定されている。質量は、懸架ビーム６によって定められる軸周りに実質的に旋回せずに、その平面に沿って主に変形する。
【００７３】
可動質量４は、図４Ａ及び図４Ｃに示されるようにディスク状であるならば、それぞれ、例えばワイングラスモード又は伸長モード等の体積モードで振動し、図４Ｃに示されるように四辺形状であるならば、ラーメ（Ｌａｍｅ）モードで振動する。体積モードでは、高品質係数Ｑ（Ｑ＝１００００〜１０００００）を保ちながら、高振動数（典型的には１００ＭＨｚから数ＧＨｚ）に達することができる。高品質係数と組み合わさった高振動数での検出は、振動数ジッタを制限して、安定な振動を得ることを可能にする。こうした条件下においては、熱分解能は、機械的振動子の品質によって制限されない。これらのモードは、特に質量のねじれモードと比較して、非常にロバストなシステムを得ることを可能にする。その動作中において、質量は光軸に垂直なままである。
【００７４】
本発明によると、作動電極１２は、可動質量４の横に配置される。作動電極１２は、静電力を発生させることによって可動質量４をその共鳴振動数で振動させるように設定するためのものである。
【００７５】
検出電極１４は、後述のように、温度変動に起因する可動質量の振動数の変動を検出するためのものであり、この検出は容量性のものであり、キャパシタンスが各検出電極１４とその対面の可動電極４の外形部分との間に形成される。キャパシタンスの変動は、各検出電極と可動質量４の外形部分との間の間隔の変動に起因するものである。
【００７６】
図１に示される例では、ボロメータは、隣同士の二つの作動電極１２と、梁６に対して作動電極１２の反対側に配置された隣同士の二つの検出電極１４とを備える。二つの検出電極は、示差（差分）測定を可能にする。質量と一方の電極との間のキャパシタンスが増大すると、質量及び第二の電極によって形成された第二のキャパシタンスが減少する。従って、二つの信号を減算することによって、連続バックグラウンドを排除して、有用な信号を２倍にすることができる。この方法によって、信号を読み取り、共鳴ピークの検出を容易にして、信号に対する連続バックグラウンドのドリフトの影響を排除することが簡単になる。
【００７７】
ボロメータは、本発明の範囲を逸脱せずに、単一の作動電極及び単一の検出電極を備え得て、更には、検出及び作動を同時に可能にする少なくとも一つの電極を備え得る。
【００７８】
図示される例では、電極１２、１４は可動質量４の外形に対応する凹面１２．１、１４．１を有する。
【００７９】
ボロメータには、振動質量が振動するように設定するように作動電極１２を制御して、検出電極１４からデータを受信するために、電子回路及び電源が付随する。
【００８０】
電極１２、１４と可動質量４の外形との間の間隔は好ましくは５０ｎｍから２００ｎｍの間であり、より好ましくは１００ｎｍのオーダである。上述のように、振動数の変動の検出は、可動質量４と一つ又は複数の検出電極１４との間に誘起されるキャパシタンスの変動を測定することによって、得られる。後述のように、測定は、直接的又は示差的（差分的）であり得る。
【００８１】
本発明に係るボロメータ（特に梁に平行な平面における振動の配置）は、光フラックスＦに対する吸収体４の向きを変更せず、従って、光フラックスが吸収体に入射する入射角を変更しないという利点を有する。
【００８２】
以下、電極１２、１４が示されていない図２に示されるボロメータについて説明する。
【００８３】
この例では、ボロメータは、可動質量４の裏面の基板上に堆積されて、可動質量と共に光学共鳴キャビティ１７を形成する光反射体１６を備える。光反射体１６は、例えば金属層である。光反射体１６と対面の可動質量との間の間隔は、ファブリ・ペロー型の光学共鳴キャビティを形成するように選択されて、この間隔はλ／４に等しく、ここでλは測定される光フラックスの波長である。
【００８４】
有利には、ボロメータは、基板に向き合う面の反対側の可動質量の面上に堆積された数マイクロメートルの層で形成された反射防止手段１９を備え得る。これらの層は、環境媒体との“インピーダンス適応”を可能にして、質量内への光フラックスの透過率を最適化する。例えば、これは、典型的には数ナノメートルの薄層の例えばＴｉＮやＴｉ／ＴｉＮの金属層であり得て、又は、例えばＳｉＮやＳｉＯ２等の誘電体層であり得て、又は、対象の波長範囲に適合させた光学多重層であり得る。
【００８５】
また、有利には、可動質量の膨張係数とは異なる膨張係数を有する物質の層を、可動質量４の上に堆積させるが、これは、熱係数αＴを最適化することによって、温度の関数として振動数を変調することを可能にする。
【００８６】
この層は、金属（例えばＴｉＮ）、半導体（例えばＧｅ）、誘電体（例えばＳｉＮ）、酸化物ベースの物質、又は、可動質量４の構成物質の膨張係数とは大きく異なる膨張係数を有する他の物質であり得る。
【００８７】
この層は、質量内への光フラックスの透過率を減少させないように選択される。
【００８８】
有利には、この層は、反射防止層を形成することもできる。非限定的なものとして、この層を、例えば反射防止目的に適合した光学多重層物質で形成することができる。
【００８９】
一例として、Ｔｉ／ＴｉＮ層は、光フラックスの透過を最適化することができ、１０−５Ｋ−１のオーダの膨張係数を有し、これは、２．６×１０−６Ｋ−１であるシリコンの膨張係数の略５倍である。
【００９０】
懸架梁６は、特に有利には、質量の厚さと比較して薄い厚さのものであり、この厚さは、質量４の厚さの少なくとも１０分の１であり、また、このため、懸架梁は、可動質量４よりも小さな断面積も有する。
【００９１】
懸架梁は、正方形の断面の梁に対して、例えば５０ｎｍ×５０ｎｍのナノメートルサイズ断面のものであり得て、一方、吸収体は５００ｎｍの厚さを有し得る。
【００９２】
質量の厚さに対して薄いビームの厚さは、測定可能なノイズ等価温度差（ＮＥＴＤ，ｎｏｉｓｅ  ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）を最少化することを可能にする。これは、センサのノイズ（熱機械的ノイズ、ジョンソンのホワイトノイズ等）に比例して、熱応答（Ｒ）に反比例する：
【数１】
0005947304.tif 000002
【００９３】
Ｓωは共鳴振動数で表されるノイズである。これは、その振動数安定性を表す。
【００９４】
従って、ＮＥＴＤを最少化するため、大きな応答を得ることが考えられる。この応答自体は、熱コンダクタンスＧに反比例する：
Ｒ＝−ηαＴω０／Ｇ    （Ｈｚ／Ｋ）
【００９５】
ω０は、マイクロ振動子の共鳴振動数であり、αＴは、温度の関数としての振動数の変動を与える係数であり、ηは吸収率に関係している。
【００９６】
従って、Ｇを減少させることが考えられる。
【００９７】
梁に質量よりも薄い厚さを与えることによって、梁が熱に関して非常に抵抗性になり、コンダクタンスＧを最少化することが可能になる。また、梁によって散逸する熱出力が減少する。
【００９８】
懸架梁６が熱拡散領域であるので、特に単純且つ効率的に、非常に有利な熱分離が、吸収体４と支持体との間に得られる。
【００９９】
梁によって散逸する出力は、梁の熱コンダクタンスＧによって決定される：
δＰ＝ＧδＴ      （ＩＩＩ）
ここで、δＰは散逸出力であり、δＴは、冷源（支持体）と熱源（吸収体）との間の温度差である。
【０１００】
小さな断面積を有する梁を用いることによって、Ｇが最少化され、熱損失と、フォノンノイズと称される関連熱ノイズが減少する。懸架部の長さが長くなるほど、Ｇは減少するが、梁は、ボロメータの機械的強度を保証するようなサイズにされる。
【０１０１】
式ＩＩに戻ると、Ｇを最少化することによって、応答Ｒが最大化されることが確かめられる。
【０１０２】
また、比Ｃ／Ｇで与えられる熱定数τｔｈを制御して、低熱定数τｔｈが得られるようにすることが有利であり、Ｃは吸収体の熱容量であり、１ディラックの光パワーに応答してボロメータその平衡状態に達するのにかかる時間に対応する。
【０１０３】
また、非常に優れた振動数安定性を保証する物質（つまり、ほとんどノイズ共鳴しない部材）を用いることが好ましい。このため、結晶物質、Ｓｉ、Ｇｅ、又は他の半導体が有利に用いられる。
【０１０４】
例えば、質量はＴｉＮ製であり、１００ｎｍから５００ｎｍのオーダの厚い厚さのものである。１０ｎｍから１００ｎｍの幅に対して、懸架梁の断面厚さは、１０分の１のオーダで薄い。
【０１０５】
一例として、質量が５００ｎｍの厚さを有し、梁が略５０ｎｍの厚さを有するように生成可能である。
【０１０６】
図２及び図３では、梁は直線状である。変形例として、図６Ａから図６Ｃは、他のビーム形状を示す。
【０１０７】
図６Ａでは、梁１０６は銃眼（ｃｒｅｎｅｌ）形状を有する。
【０１０８】
図６Ｂでは、梁２０６は二つの直線状の端部２０６．１、２０６．２と、中心部２０６．３とを有し、その中心部において、梁２０６が分かれて、中空の矩形を形成している。
【０１０９】
図６Ｃでは、梁３０６は、直線状の主梁３０６．１と、アンカーパッド１０の隣の二次的な横梁３０６．２とを備え、その横梁に主梁が接続される。横梁３０６．２は、アンカーパッド１０にその二つの軸方向端部を介して接続される。
【０１１０】
応力を緩和して、可動質量４の体積移動を促進することができる梁形状を選択することによって、ボロメータの品質係数を最適化することができる。図６Ａから図６Ｃに示される三つの変形例は、アームの軸方向に沿った僅かな変位を効果的に許容する。
【０１１１】
図３は、図２のボロメータの変形例を示し、光反射体１６’が吸収体４の底面上に配置されていて、吸収体４自体が共鳴キャビティ１７’を形成している。吸収体４の厚さは、この共鳴キャビティ１７’を形成するように選択されて、その厚さｅはλ／４のオーダである。
【０１１２】
図２及び図３の実施形態の例では、梁は、可動質量４の下端に配置されているが、この配置は限定的なものではない。図５Ａから図５Ｃには、可動質量に対する梁の異なる配置が示されている。
【０１１３】
図５Ａでは、梁６は可動質量４の下端に配置されている。図５Ｂでは、梁６が可動質量の正中面に配置されていて、ボロメータが完璧な対称構造を有利に有している。図５Ｃでは、梁は可動質量の上端に配置されている。
【０１１４】
本発明のボロメータは、ボロメータの応答を最適化することができる５０ＭＨｚから１００ＭＨｚのオーダの共鳴振動数で高品質係数を提供する。
【０１１５】
また、図２及び図３に示される実施形態の二つの例は、同等の機械的性能レベルを有する。
【０１１６】
一代替実施形態では、機械応力を利用して振動の腹に沿ってピエゾ抵抗ゲージを配置することによって、ピエゾ抵抗型の検出を提供することができる。
【０１１７】
図１２は、ピエゾ抵抗検出用のボロメータの実施形態の一例を示す。
【０１１８】
この例では、ボロメータは、振動質量の周りに交互に配置された四つの懸架梁６及び四つのピエゾ抵抗歪みゲージ４０．１〜４０．４を備える。図４Ａから図４Ｃに示されるように（例えば図４Ａ）、プレートが変形して、側壁が凹状又は凸状になる。この場合、ピエゾ抵抗ゲージは、可動質量の振動の腹に配置されて、つまり、ゲージが、可動質量の側壁の中心に接続される。懸架梁６は可動質量の振動の腹に配置される。容量性検出の場合のように、ボロメータは、可動プレートを励起する励起電極（図示せず）を備える。
【０１１９】
ゲージ４０は時間の関数として圧縮又は伸長する。こうした応力が、時間の関数としてゲージの電気抵抗の変動を発生させる。例えば、読み取り電圧（＋Ｖｂ）でゲージ４０．１を分極させて、電圧（−Ｖｂ）でつぎのゲージ４０．２を分極させることによって、ゲージ４０．３、４０．４の一方若しくは両方において、又は懸架ビーム６の一つにおいて出力信号Ｓを収集することができる。出力信号Ｓは、２Δｒ／ｒ×Ｖｂに比例して、ここで、ｒはゲージの抵抗である。Δｒは、歪みの変動又はプレートの変形に比例する。図１２の構成は示差（差分）測定を可能にする。
【０１２０】
好ましくは、歪みゲージは、電気抵抗を最少化するように短い長さのものである。
【０１２１】
代わりに、懸架手段並びに測定及び検出手段の両方として用いられる四つ又は三つのピエゾ抵抗歪みゲージのみを有することができる。
【０１２２】
この変形例は、励起電極の配置を更に簡単にする。三つのゲージの場合、一つのゲージが電圧−Ｖｂに分極されて、他のゲージが電圧＋Ｖｂに分極されて、第三のゲージを用いて、出力信号を収集する。
【０１２３】
また、例えば、複数のゲージ及び複数の懸架手段を提供したり、単一の懸架手段及び単一のゲージを提供したりすることも可能である。また、二つの懸架部のみを有することも可能である。
【０１２４】
図１２は、示差（差分）測定を示しているが、同じ応力に晒される二つのゲージ、又は単一のゲージを用いた単純な測定を行うことが可能である。
【０１２５】
特定の一応用では、図１０に示されるように、Ｎ×Ｍ個のボロメータのアレイに配置された複数のボロメータを備えたデバイスを提供することができて、例えば、赤外線撮像デバイスを形成する。例えば、ボロメータのアレイは、ＣＭＯＳ型の電子機器と連動して、各吸収体が自己発振するように設定することができる。アレイの走査方法は、時間多重化又は振動数多重化を区別なく用いることができて、全てのボロメータからの直接読み取りを可能にする。そして、各振動数が、ボロメータの位置をコード化する。
【０１２６】
各ボロメータは、交流電気信号で励起される。有利には、単一の作動ワイヤを用いて、Ｎ×Ｍ個のボロメータに同時にＮ×Ｍ個の作動信号を送信することができる。各励起信号は、アレイのうちの一つのボロメータの固有振動数のものである。二つの連続する振動数が、スペクトルの重なりを回避するのに十分離れていればそれで十分であり、典型的にはｆｉ／Ｑだけ離れていて、ここで、ｆｉはｎ番目のボロメータの共鳴振動数である。
【０１２７】
同様に、全ての検出信号を通過させる一つの電気ワイヤで十分である。
【０１２８】
一つ又は複数の導電性作動ワイヤ、ボロメータ毎に一つのワイヤ、及び／又は一つ又は複数の導電性検出ワイヤを備えた複数のボロメータで形成されたデバイスは、本発明の範囲から逸脱するものではない。
【０１２９】
この場合、上流の多重化電子機器が作動用に設けられ、下流の逆多重化電子機器が検出ように設けられる。この構成では、使用されるワイヤの数を減らすことによって、相互接続によって誘起される熱放射を最少化することができる。
【０１３０】
図１０には、ボロメータの自己発振の設定での上述のアドレッシングモードを用いたアレイ状のボロメータを含むデバイスが示されている。アレイはＮ行Ｍ列である。
【０１３１】
デバイスは、図において垂直方向にＮ個の作動ワイヤ１０２と、図において水平方向に配置されたＭ個の検出ワイヤ１０４とを備える。ボロメータは、作動ワイヤ１０２と検出ワイヤ１０４との交点に配置され、各ボロメータは撮像デバイスの画素を形成する。この例では、各作動ワイヤは、Ｍ個のボロメータに作動信号を送信し、各検出ワイヤは、Ｎ個のボロメータに対する検出信号を収集する。
【０１３２】
各ボロメータは、閉自己発振ループで振動するように設定され、信号損失を補償する増幅器１０６と、各ボロメータに対応する各自己発振ループ用のゼロの入力／出力位相シフトを得るための一組の位相調整器１０８とを備える。
【０１３３】
図示される例では、この増幅器は全てのボロメータに共通である。また、前置増幅及び多重化システム１１０を用いて、ワイヤ１０２に作動信号を送信し、前置増幅及び逆多重化システム１１２を用いて、全ての検出信号を分離する。
【０１３４】
本発明のボロメータは、有利には表面技術を用いて製造され得るが、バルク技術（例えばディープエッチングやＫＯＨエッチング）等の他の方法を用いることもできる。
【０１３５】
以下、図３に示されるような本発明に係るボロメータを製造するための表面技術法の一例を説明する。
【０１３６】
図７Ａ、図７Ｄから図７Ｈ、図７Ａ1から図７Ｃ1、図７Ｅ1、図７Ｇ1及び図７Ｈ1は、製造方法の多様な段階において得られる素子を概略的に示す。図７Ａ、図７Ｄから図７Ｆは、図１の面Ａ‐Ａに沿った素子の断面図であり、図７Ａ1から図７Ｃ1、図７Ｅ1、図７Ｇ1及び図７Ｈ1は、図１の面Ｂ‐Ｂに沿った素子の断面図である。
【０１３７】
この第一の方法は、薄い厚さの第一の層内に梁６を形成して、その第一の層の上にエピタキシャル成長させた厚い厚さの第二の層内に可動質量４を形成するために、半導体、好ましくは結晶性半導体（例えばシリコン‐シリコン又はＳｉＧｅ）のエピタキシーを用いる。
【０１３８】
図７Ａ及び図７Ａ1に示される第一ステップでは、例えばシリコンの基板２０が選択されて、その上に、例えば熱酸化又はＰＥＣＶＤ酸化物を用いて例えばＳｉＯ２の酸化物層２２を堆積させる。層２２は例えば２．５μｍの厚さを有し、これは、８〜１４μｍの範囲内の光ビームに対するλ／４の長さに対応する。２〜５μｍの範囲内の光ビームに対しては、層２２の厚さは略９００ｎｍとなる。
【０１３９】
次に、例えばアモルファスシリコン（以下、α‐Ｓｉと指称する）の層を、例えばバルクエピタキシーを用いて形成する。この層２４は比較的薄くて、梁６を形成するのに用いられる。層２４の厚さは、例えば５０ｎｍから１００ｎｍの間である。
【０１４０】
次に、リソグラフィを行い、これにα‐Ｓｉの層２４のエッチングが続き、懸架梁６と、可動質量を形成する第一の層とを画定する。エッチングは、ＳｉＯ２層２２で停止する。
【０１４１】
こうして得られた素子が図７Ｂ1に示されている。
【０１４２】
次に、エッチングされた層２４上に他の酸化物層２６（例えばＳｉＯ２）の堆積を行う（例えばＰＥＣＶＤを用いて）。この層２６は例えば４００ｎｍの厚さを有する。
【０１４３】
次に、この層２６を平坦化して、α‐Ｓｉ層２４で平坦化を停止する。
【０１４４】
例えばＳｉＯ２製で例えば０．４μｍの厚さを有する更なる酸化物堆積物２８を形成する。このようにして得られた素子が図７Ｃ1に示されている。
【０１４５】
次のステップにおいて、リソグラフィ及びエッチングを層２８から下方の層２４まで行い、図７Ｄに示されるように層２４上のα‐Ｓｉのエピタキシーを可能にする窓２９を形成する。
【０１４６】
次に、図７Ｅ及び図７Ｅ1に示されるように、α‐Ｓｉの層３０を例えば略１μｍの厚さで堆積させる。
【０１４７】
一変形例では、質量及び梁に対して異なる物質を用いて、例えば異なる熱容量を与えることが想定される。
【０１４８】
有利には次のステップにおいて、反射防止光学層を形成するための層３２（例えばＴｉ／ＴｉＮ）を堆積させて、これにリソグラフィ及びエッチングが続いて、図７Ｆに見て取れるように、反射防止部分を画定する。
【０１４９】
次のステップにおいて、例えば、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ，ｄｅｅｐ  ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ）によって、層３０に対してリソグラフィ及び異方性エッチングを行い、共鳴構造を形成し、エッチングを酸化物層２８で停止する。このようにして得られた素子が図７Ｇ及び図７Ｇ1に示されている。
【０１５０】
最後に、次のステップにおいて、例えば、酸化物層２８のフッ化水素酸でのウェットエッチング又はドライエッチングによって、可動質量４を解放する。
【０１５１】
最終的な構造が図７Ｈ及び図７Ｈ1に示されている。可動質量４、梁６、反射防止層１９及び共鳴キャビティ１７を見て取ることができる。
【０１５２】
反射層は、電子機器を有する基板上に対して例えば後処理を用いて形成され、次にこの基板を、ボロメータを有する基板とアセンブルする。
【０１５３】
以下、図３のようなボロメータを得るための本発明の方法の他の例を説明する。
【０１５４】
図８Ａ、図８Ｃから図８Ｆ、図８Ａ1、図８Ｂ1、図８Ｄ1から図８Ｆ1は、製造方法の第二の例の多様なステップにおいて得られた素子を概略的に示す。図８Ａ、図８Ｃから図８Ｆは、図１の面Ａ‐Ａに沿った素子の断面図であり、図８Ａ1、図８Ｂ1、図８Ｄ1から図８Ｆ1は、図１の面Ｂ‐Ｂに沿った素子の断面図である。
【０１５５】
この第二の方法では、梁及び可動質量は、α‐Ｓｉの第一の層を堆積させることによって形成されるのではなく、梁においてα‐Ｓｉの層を薄化して、梁６及び可動質量４を同時に形成することによって形成される。
【０１５６】
図８Ａ及び図８Ａ1に示される第一ステップにおいて、例えばシリコンの基板１２０が選択され、その上に、例えば熱酸化を用いて、例えばＳｉＯ２の酸化物層１２２を堆積させる。この層の厚さは４００ｎｍのオーダであり得る。
【０１５７】
次に、例えばアモルファスシリコンα‐Ｓｉの層１２４を、例えばウェーハの完全なエピタキシーを用いて形成する。この層１２４は比較的厚くて、梁６及び可動質量４の両方を形成するのに用いられる。
【０１５８】
次に、α‐Ｓｉの層１２４に対して、リソグラフィ及びエッチングを行う（例えばＤＲＩＥを用いて）。エッチングをＳｉＯ２層で停止する。
【０１５９】
このようにして得られた素子が図８Ｂ1に示されている。このステップでは、同じ工程中に同じ厚さの物質で共鳴質量４及び梁６の両方を形成することができる。
【０１６０】
次に、反射防止層１２６の堆積、リソグラフィ及びエッチングステップを行う。得られた素子が図８Ｃに示されている。
【０１６１】
次のステップにおいて、樹脂層１２８を層１２４及び反射防止層１２６の上に堆積させ、次に、この層１２８をリソグラフィして、梁６を形成するように薄化される領域を画定する。このようにして得られた素子が図８Ｄ及び図８Ｄ1に示されている。
【０１６２】
次のステップにおいて、樹脂によって画定された領域を薄化する（例えば反応性イオンエッチングＲＩＥ又はＤＲＩＥによってエッチングする）。残った樹脂を除去する。得られた素子が図８Ｅ及び図８Ｅ1に示されている。
【０１６３】
最後に、次のステップにおいて、エッチングによって、例えば、酸化物層２８のフッ化水素酸でのウェットエッチング又はドライエッチングによって、可動質量を解放する。
【０１６４】
最終的な構造が図８Ｆ及び図８Ｆ1に示されている。可動質量４、梁６、反射防止層１９及び共鳴キャビティ１７を見て取ることができる。
【０１６５】
反射層は、電子機器を有する基板上に対して例えば後処理を用いて形成され、次にこの基板を、ボロメータを有する基板とアセンブルする。
【０１６６】
上述の方法の一つ又は他の方法で得られたボロメータは、ボロメータを制御する電子回路３１に接続され、この回路が、ボロメータの電極供給を保証して、作動電極１２によって可動質量４の自己発振の設定を制御して、例えば検出電極１４によって可動質量４の振動数の変動を測定する。周波数の変動の測定から対応する環境温度を計算するための手段を電子回路に提供することができ、又は、追加のシステムが付随し得る。電子回路は例えばＣＭＯＳ上に形成される。
【０１６７】
図９に概略的に示されるように、本発明のボロメータ２と電子制御回路３１とのアセンブリは、最も有利には、例えばウェーハとウェーハの接合によって得られ、ボロメータ２の電極と回路３１との間の電気接続を、貫通接続ビア３４を形成するＴＳＶ（貫通シリコンビア，ｔｈｒｏｕｇｈ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｖｉａ）タイプの３次元相互接続方法を用いて形成することができる。この構成では、反射ミラーを、電子回路に対応する基板上に後処理で堆積させる。
【０１６８】
ウェーハとウェーハの接合の例は、非特許文献２に記載されている。
【０１６９】
アセンブリの実施形態のこの例は、ボロメータのアレイにも特に適している。図９のアセンブリは、光学集束デバイス３３を更に備え、その光学集束デバイスは、電子制御回路３１の反対側においてボロメータ上にアセンブリされて、光フラックスＦとボロメータとの間に挟まれる。
【０１７０】
光学デバイスとボロメータとのアセンブルは、例えばウェーハとウェーハとの接合によって得られる。
【０１７１】
光学デバイスとボロメータとのアセンブルは、ボロメータ２と電子制御回路３１とのアセンブリの後において行われることが好ましい。
【０１７２】
一変形例では、所謂“Ａｂｏｖｅ  ＩＣ”プロセスを適用することが想定され、ボロメータ又はボロメータアレイを、例えばポストＣＭＯＳ技術を用いて、連続的な層の堆積及びエッチングによって、電子制御回路を有する基板上に形成する。
【０１７３】
他のアセンブリ及び接続方法も想定され、例えば、ワイヤボンディングやマイクロボールバンプが挙げられる。図１１Ａ及び図１１Ｂには、マイクロボールバンプによるアセンブリの例が示されている。
【０１７４】
図１１Ａでは、ボロメータ２が、インジウムボール３６を用いて制御回路３１上に直接アセンブルされているが、一変形例では、金又は他の適切な金属を用いることができる。ボールは、アセンブル及び接続の両方のために用いられる。
【０１７５】
図１１Ｂでは、ボロメータ２及び制御回路が、共通の基板３８上に隣同士で配置されて、ボール３６を介してその基板上にアセンブルされる。基板は、制御回路３１とボロメータとの間の相互接続を備える。
【符号の説明】
【０１７６】
２  ボロメータ
４  可動質量
６  梁
８  基板
１０  アンカーパッド
１２  作動電極
１４  検出電極
１６  光反射手段
１７  共鳴キャビティ
１９  反射防止手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ａ１】
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【図７Ｂ１】
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【図７Ｃ１】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｅ１】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｇ１】
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【図７Ｈ】
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【図７Ｈ１】
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【図８Ａ】
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【図８Ａ１】
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【図８Ｂ１】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｄ１】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｅ１】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｆ１】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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