【事件の表示】
　特許第２７５６７３０号「マイクロボロメータ・センサにおけるＡＢＸの使用」の請求項１ないし２、４ないし７に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結論】
　訂正を認める。
　特許第２７５６７３０号の請求項１ないし２、４ないし７に係る特許を維持する。
【理由】
１　手続の経緯
　本件特許第２７５６７３０号（平成４年６月１１日出願、平成１０年３月１３日登録。）について、その請求項１、２、４〜７に係る発明に対して、申立人小田さち子より特許異議申立がなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内の平成１１年１１月１７日に訂正請求がなされた。
２　訂正請求について
（１）訂正の内容
　特許権者が求める訂正の内容は次の訂正事項▲１▼〜▲３▼のとおりである。
　［訂正事項▲１▼］　請求項１の「かつ抵抗に関する高い温度係数を有している酸化バナジウムの薄膜層（２０）と、」を、「かつ抵抗に関する高い温度係数を有し、半導体相において作用させられる酸化バナジウムの薄膜層（２０）と、」と訂正する。
　［訂正事項▲２▼］　「熱効率」（特許公報４頁８欄２２行）を、「温度係数」と訂正する。
　［訂正事項▲３▼］　「ＶＯ２はその半導体相において作用される」（特許公報４頁８欄４５〜４６行）を、「ＶＯ２は半導体相において作用させられる」と訂正する。
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　訂正事項▲１▼は、本件発明の酸化バナジウムの薄膜層を半導体相で作用させるように限定するもので、特許請求の範囲の減縮を目的とすると認められる。訂正前の明細書に「ＶＯ２は半導体相において作用される」（特許公報４頁８欄４５〜４６行）と記載されていることから、この訂正は、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内においてなされ、また実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
　訂正事項▲２▼は、請求項１の「抵抗に関する高い温度係数を有している酸化バナジウム」との記載からみて、「抵抗の高い熱効率」（特許公報４頁８欄２２行）は、「抵抗の高い温度係数」の誤記であることは明らかであり、この訂正は、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内においてなされ、特許請求の範囲を実質的に拡張し、又は変更する訂正でもない。
　訂正事項▲３▼は、日本語として不適切な表現を正すもので、明瞭でない記載の釈明を目的とする訂正であり、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内においてなされ、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更する訂正でもない。
（３）独立特許要件
　訂正後の請求項１、２、４〜７に係る発明は、訂正明細書の請求項１、２、４〜７に係る発明に記載された次のとおりのものと認められる。
　【請求項１】　第１面に線形パターンで形成された複数の凹部（１０７）を有する半導体本体（１９）と、
少なくとも１個所で上記第１面にそれぞれ取り付けられ、かつ対応する凹部（１０７）の上に断熱構造として各絶縁部材（２１）を支持するように配置された複数の薄膜絶縁体部材（２１）と、
対応する凹部（１０７）の上に１個所で上記各絶縁部材（２１）に埋め込まれ、かつ抵抗に関する高い温度係数を有し、半導体相において作用させられる酸化バナジウムの薄膜層（２０）と、
測定回路に接続するのに適している、各酸化バナジウムの薄膜層のための接点と、
から成ることを特徴とする、熱イメージングおよび熱検出用モノリシック集積マイクロボロメータ・リニヤ・アレイ赤外線検出器。
　【請求項２】　請求項１記載の検出器において、酸化バナジウムの薄膜層（２０）の厚さは、０．１マイクロメータ以下であることを特徴とする検出器。
　【請求項４】　請求項１記載の検出器において、絶縁部材（２１）は窒化シリコンから成ることを特徴とする検出器。
　【請求項５】　請求項１記載の検出器において、半導体本体（１０）は単結晶シリコンから成ることを特徴とする検出器。
　【請求項６】　請求項１記載の検出器において、１つの付加集積マイクロセンサ・リニヤ・アレイ赤外線検出器が、第１モノリシック集積マイクロセンサ・リニヤ・アレイ赤外線検出器として同じ半導体本体（１９）に配置されていることを特徴とする赤外線検出器。
　【請求項７】　請求項６記載の検出器において、モノリシック集積マイクロセンサ・リニヤ・アレイは、熱イメージング・システムの焦点面に配置されていることを特徴とする検出器。
　これに対して、取消理由通知に引用した引用刊行物は、次のとおりであり以下に摘示する事項が記載されている。
　刊行物１　特開平２−２０５７２９号公報
　刊行物２　「Ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｆｉｌａｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ＶＯ２　ｔｏ　ｌａｓｅｒ−ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｅｒｔｕｂａｔｉｏｎｓ」（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．７，１　Ａｐｒｉｌ　１９７５）
　刊行物３　米国特許第４４７２２３９号明細書
　刊行物４　「Ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ　ａｒｒａｙ　ｆｏｒ　ｓｔａｒｉｎｇ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｉｍａｇｅｒ」（ＳＰＩＥ　Ｖｏｌ．１５４４　ｍｉｎｉａｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｍｉｃｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓ：Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（１９９１））
（刊行物１）
　ボロメータ型の熱型赤外線センサに関し、「第１図（ａ）、（ｂ）は本発明のダイアフラム構造を有する赤外線センサのそれぞれ上面図と断面図である。半導体と金属のパターン３を支持し、シリコンエッチング液に対し耐腐食性を持ちストッパーとして働くシリコン窒化膜の薄膜２と、本デバイス表面にある赤外線吸収率が高い吸収層８と、この吸収層８と前記パターン３とを絶縁する絶縁膜４と、以上述べた全４層から成る薄膜を周囲から支持するシリコン基板１から成る。吸収層は例えば金黒（ゴールドブラック）の膜を用いる。シリーン基板１と窒化膜２に囲まれた空洞６の形状」は、底面を（１００）面、四方の側面を（１１１）面とする四角垂台である。」（２頁左下欄１５行〜右下欄６行）と記載され、「第４図は、走査回路を含めた場合の二次元アレイ化した場合の薄膜９の形状の上面図の従来例（ａ）と本実施例（ｂ）との比較である。従来例では薄膜９の形状が正方形であったが、本実施例では長方形である。セル１１の中に、薄膜９とＭＯＳＦＥＴやＣＣＤなどの走査回路領域１０がある場合、本実施例のように薄膜９の形状を長方形にすることで、従来例では無駄なスペースであった部分を失くすことができる。
　なお実施例ではサーモパイルとしてｐ型、ｎ型のポリシリコンを接続したものを示したが、これに限らず半導体と金属、異なる種類の金属を接続したものでもよい。また実施例ではサーモパイル型の熱型赤外線センサの場合を示したが、焦電型やボロメータ型でもよい。焦電型なら上記サーモパイルパターンの代りに焦電材料を薄膜上につければよいし、ボロメータ型ならボロメータ材料を薄膜上にパターニングすればよい。これらの場合でも、本発明には、赤外線センサとしての応答性が良くなる効果、集積度の高さが良くなる効果、薄膜破損の可能性が低くなる効果がある。」（３頁右上欄６行〜左下欄７行）と記載されている。
（刊行物２）
　酸化バナジウム（ＶＯ２）の金属−半導体相転移に関する多くの研究によれば、酸化バナジウムの薄膜に電流を流すことによってこの薄膜を十分に加熱するときには金属相と半導体相の両相が隣接領域に同時に存在しうる不安定状態が生じること、高導電高温度領域は熱フィラメントとして知られていること、そして熱フィラメントとその周囲の低温度領域との境界で導電度が２〜３桁相違すること、収束Ｈｅ−Ｎｅレーザビームで局所的に加熱する実験により、ＶＯ２のフィラメントは非常に応答が早くて感度のよい熱型検知素子として使用可能であることが示されることが開示され（３５５頁左欄１〜１８行）、また、ＶＯ２の多結晶薄膜は、まずＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法でＶ２Ｏ５を成膜した後、還元雰囲気中で還元することによって形成すること、このＶＯ２薄膜は５０〜８０℃の温度範囲で電気伝導率または被抵抗が２〜３桁変化することが開示され（３５５頁左欄１９〜４０行）、さらに、この論文に示した実験データから、ＶＯ２デバイスが室温動作の熱型検出器として使用可能であること、更にフィラメント幅を小さくすることにより、応答時間の短縮と高感度化が達成されること、現在、フィラメント幅を小さくした円筒形のＶＯ２デバイスを試作していること、このデバイスは露光技術との整合性も良いため高集積度のアレイにも使えることが開示されている（３５７頁右欄６〜２４行）。
（刊行物３）
　熱分離構造を有するマイクロボロメータ・センサに関するものであって、センサの構成及びその作用効果について次のとおり記載されている。
　「センシング部材３２として図２で示された実施例では、抵抗素子１６と絶縁層（ＳｉＮ）１２及び１８が空洞層２０上にセンシング部材３２の一端３６のみ半導体表面１４に接続された片持梁構造で形成されている。部材３２の一端３６のみを半導体本体１０に接続させることは、半導体本体１０からの束縛なしで実質的に全ての方向に部材を伸縮させるという利点を与える。さらに、このような構造は、梁を支持している部分でのみ熱損失が起こるため、効果的な熱分離構造となっている。」（３欄５７行〜４欄２行）
　「図３に示すような２つの抵抗を用いた流量センサには幾つか長所がある。同具体例の流量センサを図５に示す回路に結合することにより、環境温度が変化してもセンサ出力が殆ど変化しないようにできる。」（４欄６６行〜５欄６行）
　「本発明の実質的な長所は、図５の回路を半導体の中に直接作り込めることである。このことによりバッチプロセスでチップ上に完全なセンシングシステムを作ることができる。」（５欄１５〜１９行）
　また、抵抗素子の厚さについて、「これらの実施例では、部材３２及び３４は、厚さ８００オングストローム程度の抵抗素子１６、各々数千オングストローム程度の厚さである絶縁層１２、１８を含めて０．８〜１．２μｍである。」（４欄４５〜５０行）と記載され、シリコン半導体と絶縁体としての窒化シリコンについて、「（１００）面シリコンウェハの表面１４上に窒化シリコン層１２を例えば３０００オングストローム程度スパッタリングによって積層する。その後、例えば８０％Ｎｉ−２０％Ｆｅの８００オングストローム程度のパーマロイ膜を窒化シリコン膜上にスパッタリングによって積層する。」（１５欄５行〜１２行）「５０００オングストローム程度の膜厚で、スパッタによって形成される窒化シリコンよりなる第２の膜１８が、パーマロイ膜を被覆するように形成される。」（１５欄１６〜２０行）と記載されている。
（刊行物４）
　赤外線検出アレイに関し、「狭い受光領域からなるピクセルの集光率を改善するためには、ピクセル上をカバーするようにレンズを形成して、受光領域上に焦点を合わせることである。」（１頁下から１２〜１３行）と記載されている。
（請求項１に係る発明について）
　請求項１に係る発明と各引用刊行物に記載された発明とを対比すると、請求項１に係る発明の「半導体相において作用させられる酸化バナジウムの薄膜層」について、各引用刊行物には記載も示唆もされていない。
　すなわち、刊行物１、３、４は、そもそも酸化バナジウムの薄膜層について開示するところはなく、また、刊行物２は、酸化バナジウムをボロメータに使用することを開示するが、酸化バナジウムの金属−半導体相転移に着目し、熱フィラメント（高導電高温度領域）とその周囲の低温度領域との境界で導電度が２〜３桁相違することを利用するもので、「半導体相において作用させられる酸化バナジウムの薄膜層」をボロメータの一部として用いるという技術思想を開示するものではない。
　そして、本件請求項１に係る発明は、酸化バナジウムの薄膜層は半導体相において作用させられることにより、相遷移温度範囲より広く、例えば２０〜４０℃の温度範囲にわたって動作可能であるという顕著な作用効果を奏することが認められる。
　したがって、請求項１に係る発明は、引用刊行物１〜４に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたとはいえない。
（請求項２、４〜７に係る発明について）
　請求項２、４〜７は、請求項１を直接的又は間接的に引用して記載されており、請求項２、４〜７に係る発明は、請求項１に係る発明を限定してなるものであるから、請求項１に係る発明について述べた理由と同じ理由により、引用刊行物１〜４に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたとはいえない。
　したがって、訂正明細書の請求項１、２、４〜７に係る発明は、特許出願の際独立して特許を受けることができるものである。
（４）むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律１１６号）附則６条１項の規定によりなお従前の例によるとされる、特許法１２０条の４第３項で準用する同法１２６条２〜４項の規定に適合するので、訂正を認める。
３　特許異議申立について
　申立人は、甲第１〜４号証（取消理由に引用した刊行物１〜４と同じ。）を提出して、本件請求項１、２、４〜７に係る発明は甲各号証に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものであるから、請求項１、２、４〜７に係る発明の特許は、特許法２９条２項の規定に違反してされたものであり、取り消すべきであると主張している。
　しかしながら、甲第１〜４号証には、３（３）で摘示した発明が記載されているが、３（３）で述べた理由により、請求項１、２、４〜７に係る発明は甲１〜４号証に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたといえない。
　なお、申立人は、甲第２号証（刊行物２）には、所定の温度範囲で電気伝導率又は比抵抗が大きく変化することが開示され、酸化バナジウム薄膜を用いた熱型検出器が開示されているから、甲第１号証（刊行物１）に記載された発明に甲第２号証に記載された酸化バナジウム薄膜を適用して請求項１に係る発明とすることは当業者であれば容易になし得ると主張するが、甲第２号証に記載された酸化バナジウム薄膜は、酸化バナジウムの金属−半導体相転移に着目し、所定の温度範囲（５０〜８０℃）で電気伝導率又は比抵抗が大きく変化することを利用するもので、訂正後の請求項１に係る発明のように、酸化バナジウムの薄膜層を半導体相において利用する（例えば２０〜４０℃の温度範囲で利用する。）という技術思想を開示するものではないから、たとえ甲第１号証記載の発明に甲第２号証記載の発明を適用したとしても請求項１に係る発明とすることはできない。したがって、申立人の主張は採用できない。
４　むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、本件請求項１、２、４〜７に係る発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件請求項１、２、４〜７に係る発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１１年１２月２４日（１９９９．１２．２４）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
　［訂正事項▲１▼］　特許請求の範囲の減縮を目的として、請求項１の「かつ抵抗に関する高い温度係数を有している酸化バナジウムの薄膜層（２０）と、」を、「かつ抵抗に関する高い温度係数を有し、半導体相において作用させられる酸化バナジウムの薄膜層（２０）と、」と訂正する。
　［訂正事項▲２▼］　誤記の訂正を目的として、「熱効率」（特許公報４頁８欄２２行）を「温度係数」と訂正する。
　［訂正事項▲３▼］　明瞭でない記載の釈明を目的として、「ＶＯ２はその半導体相において作用される」（特許公報４頁８欄４５〜４６行）を、「ＶＯ２は半導体相において作用させられる」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
マイクロボロメータ・センサにおけるＡＢＸの使用
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　第１面に線形パターンで形成された複数の凹部（１０７）を有する半導体本体（１９）と、
　少なくとも１個所で上記第１面にそれぞれ取り付けられ、かつ対応する凹部（１０７）の上に断熱構造として各絶縁部材（２１）を支持するように配置された複数の薄膜絶縁体部材（２１）と、
　対応する凹部（１０７）の上に１個所で上記各絶縁部材（２１）に埋め込まれ、かつ抵抗に関する高い温度係数を有し
、半導体相において作用させられ
　測定回路に接続するのに適している、各酸化バナジウムの薄膜層のための接点と、
　から成ることを特徴とする、熱イメージングおよび熱検出用モノリシック集積マイクロボロメータ・リニヤ・アレイ赤外線検出器。
　【請求項２】　請求項１記載の検出器において、酸化バナジウムの薄膜層（２０）の厚さは、０．１マイクロメータ以下であることを特徴とする検出器。
　【請求項３】　請求項１記載の検出器において、酸化バナジウムの薄膜層（２０）の抵抗率は単位面積当たり１０００オームのオーダであることを特徴とする検出器。
　【請求項４】　請求項１記載の検出器において、絶縁部材（２１）は窒化シリコンから成ることを特徴とする検出器。
　【請求項５】　請求項１記載の検出器において、半導体本体（１０）は単結晶シリコンから成ることを特徴とする検出器。
　【請求項６】　請求項１記載の検出器において、１つの付加集積マイクロセンサ・リニヤ・アレイ赤外線検出器が、第１モノリシック集積マイクロセンサ・リニヤ・アレイ赤外線検出器として同じ半導体本体（１９）に配置されていることを特徴とする赤外線検出器。
　【請求項７】　請求項６記載の検出器において、モノリシック集積マイクロセンサ・リニヤ・アレイは、熱イメージング・システムの焦点面に配置されていることを特徴とする検出器。
　【請求項８】　請求項１記載の検出器において、酸化バナジウムの複数の薄膜層の部分集合が、アンテナ部材にそれぞれ結合していることを特徴とする検出器。
　【請求項９】　請求項８記載の検出器において、アンテナ部材は、波長オーダの寸法を有する金属薄膜導体から成ることを特徴とする検出器。
　【請求項１０】請求項９記載の検出器において、アンテナ部材は、薄膜絶縁部材上に配置されたダイポール・アンテナから成ることを特徴とする検出器。
　【請求項１１】請求項１０記載の検出器において、半導体本体の第１面の反対側の半導体本体の第２面に金属接地平面が配置されていることを特徴とする赤外線検出器。
　【請求項１２】請求項１０記載の検出器において、導電性の接地平面が半導体本体に配置されていることを特徴とする赤外線検出器。
【発明の詳細な説明】
　本出願は、１９８５年９月３０日に出願された米国特許願第７８１，５５７号の一部継続出願である。
　米国政府は、契約条件ＤＡＡＬ０１−８５−Ｃ−０１５３にしたがって本発明に関し一定の権利を有している。
本発明の背景および概要
　本発明は、マイクロボロメータ赤外線センサの分野に関する。本明細書には、特に、マイクロボロメータ・センサにおける新しい検出器材料（ＡＢＸ）の使用について述べられている。
　線形または２次元アレイのマイクロボロメータ輻射線センサを形成させるため、ｍｍ波（代表的には９４ＧＨｚ）と（代表的には３〜５および８〜１２マイクロメータ（ミクロン）の）赤外線の両方に敏感なモノリシックに集積された焦点面が、選択的な異方性エッチングによりシリコン・ウェハ上に構成される。赤外線検出のためのセンサは、赤外線吸収材料でコートされている。また、ｍｍ波検出のためのセンサは、シリコン・ウェハの表面に被着された金属膜アンテナに接続している。この構造において、熱伝導損を素子の輻射損に近づけることができる厳密な高重力負荷許容構造と組み合された周知のシリコンＩＣ処理技術がある。特に重要なことは、同じシリコン・チップ上においてミリメータ波センサに高性能な赤外線センサおよび電子機器を組合せて点在させ、しかも同じ処理工程で製造することである。
　半導体結晶、代表的にはシリコンにおける優れた３次元マイクロ電子ディバイスの製造は、等方性および異方性エッチングを含む多くの技術により行なわれてきた。これら技術は、単結晶半導体の結晶構造を利用している。この例として、本出願人に譲渡された、発明者ジョンソン他による特許第４，４７２，２３９号、発明の名称「半導体ディバイスの製造方法」がある。この特許では、エッチングにより単結晶シリコンにマイクロメカニカル・ディバイスを製造する技術が周知であることを示している。この特許は、単に発明の背景として参照しただけで、本発明の従来技術とは見なしてはいない。
　たとえば、特許第３，８０１，９４９号のような従来技術には、集積マイクロ回路に赤外線検出器素子の２次元アレイを有する小型の赤外線感知固体画像ディバイスが示されている。検出器アレイは、たとえば二酸化シリコンまたは窒化シリコンのような電気的絶縁材料の薄膜でコートされた単結晶シリコン基板上に製造される。エッチングされた開口が、周囲の環境から検出素子を断熱するため、検出素子が必要な絶縁層の下のシリコンに形成される。本発明では、集積デュアル・モード赤外線／ミリメータ波センサ・アレイが示されている。図１は、ミリメータ波および３〜５または８〜１２マイクロメータ（ミクロン）の赤外線を含んでいる電磁スペクトルの区分を示している。約９４ＧＨｚのｍｍ波および３〜１２マイクロメータ（ミクロン）の赤外線は、数けた離れた周波数なので、これら２つの種類を検知しまたは検出する装置は本質的には異っている。したがって、３〜５および８〜１２マイクロメータ（ミクロン）またはその一方の赤外線に敏感なアレイ素子およびｍｍ波に敏感な素子を有するモノリシックに集積された２次元焦点面アレイを製造することが望ましい。素子はＶＯ２を含んでいる。個々の集積センサは、約０．１ｍｍの大きさで、比較的長い波長のｍｍ波からのエネルギに効果的には結合しない。しかし、ｍｍ波検出のための集積センサ素子が、アンテナ（たとえば全波ダイポールまたは蝶ネクタイ形）を備えている場合、申し分のないｍｍ波エネルギ結合装置が得られることが分った。
【図面の簡単な説明】
　図１は、電磁スペクトルの適切な区分である。
　図２ａは、マイクロセンサ・リニヤ・アレイの実施例である。
　図２ｂは、集積デユアル・モード赤外線センサおよびｍｍ波センサの実施例を２次元的に示している。
　図３は、マイクロセンサ構造の断面図である。
　図４は、全波ダイポール・アンテナ集積赤外線／ｍｍ波アレイの正面の詳細を示している。
　図５ａおよび５ｂは、高断熱マイクロセンサの詳細を示している。
　図６は、全走査アレイ機能図である。
　図７および８は、蝶ネクタイ形マイクロアンテナ設計を用いたデユアル・モード・センサ設計を示している。
　図９は、図６に示したデユアル・モード・システムの実施例を示している。
説明
　図２ａは、モノリシック集積デユアル・モード赤外線／ｍｍ波マイクロセンサ・リニヤ・アレイを示している。２次元アレイは、いくつかのリニヤ・アレイを隣接して構成することにより得られる。赤外線（３〜５および８〜１２マイクロメータ（ミクロン）またはその一方）とｍｍ波の両方に敏感な焦点面は、たとえば単結晶シリコンのような半導体基板ウェハ１０上に構成される。赤外線検出のためのマイクロセンサ１２は、たとえば薄い金属膜のような赤外線吸収材料でコートされている。ｍｍ波を検出するためのマイクロセンサ１３は、シリコン・ウェハの表面に被着された金属膜アンテナ１４に接続している。図２ｂにおいて、赤外線感知マイクロセンサ・アレイ１５はシリコン・ウェハ１０の表面に形成され、アンテナ１６はウェハの他の面に形成されている。本実施例については後述する。
　図３は、上述した特許第４，４７２，２３９号に示したような断熱配置のマイクロセンサ構造の断面図である。マイクロセンサ画像アレイは、シリコン・チップ１９上にあり、異方性シリコン・エッチングに基いて、小さい質量の薄膜輻射線検出器２０が、シリコン・チップの表面上の断熱絶縁カンチテレバ構造２１中に形成される。この小さい質量と断熱とにより、アレイの検出器感度および応答時間は高くなる。ミリメータ波アレイは、ｍｍ波輻射線を熱的積分マイクロセンサに結合するためにプレーナ・ダイポールまたは蝶ネクタイ形アンテナを用いている。
　図４は、全波ダイポール・アンテナ形集積赤外線／ミリメータ波センサの電子走査リニヤ・アレイの正面の詳細を示している。複数（たとえば、１０個）のアンテナ結合ｍｍ波素子１３’には、マルチエレメント（たとえば、３００個）赤外線検出器素子１２’が点在している。また、ここには、バイポーラ・プリアンプ・アレイ３０とＦＥＴマルチプレクサ３１がブロックで示されている。赤外線／ｍｍ波出力信号は３２において検出される。図５ａは、図４の検出器アレイの部分断面図である。シリコン・ウェハ１０は、絶縁層３３と銅接地面３４を含んでいる。図５ｂは、高断熱マイクロセンサ３５の１つの詳細を示し、抵抗センサ２０を支持する絶縁カンチレバ２１は、シリコンのエッチング空所により断熱されている。
　ｍｍ波輻射線の場に有効的に結合するのに要する構造は、たとえば９４ＧＨｚにおいて約３ミリメータの波長のオーダの寸法を当然有していなければならい。非冷却センサの場合、この大きさの感知領域は、センサの熱量の増加による応答度すなわち応答速度の低減につながってしまうことになる。したがって、必要な大きさは約５０マイクロメータ（数ミル）で、そのため、波長のオーダの寸法のアンテナ構造を介してセンサを輻射線の場に結合しなければならない。マイクロセンサ・アレイは、フォトリソグラフィック工程によりシリコン基板上に簡単に形成することができるので、設計上平坦なアンテナおよび適当な結合導波路が望まれる。
　図６は、たとえば図２ａおよび図４に示したようなｍｍ波アレイ部分をさらに示している。このアレイ部分はシリコン基板１０’から成り、基板の上にフォトリソグラフィを用いてプレーナ・マイクロアンテナ４０のアレイを形成している。マイクロアンテナ４０のアレイは、導波路４１とマイクロセンサ１３とに結合し、電気リードアウトで図６に示したような電子読出し回路にさらに接続している。ミリメータ波輻射線は、マイクロアンテナ４０により集められ、４１を介してマイクロセンサ１３の離散的負荷に結合される。離散的負荷の温度が上昇すると、抵抗が変化する。行アドレス・マルチプレクサ４２と列アドレス・マルチプレクサ４３を含んでいる低ノイズ電子回路は、マイクロセンサ素子の抵抗をモニタし、たとえば目標検出および認識のような用途にしたがって、電気信号４４を出力回路に供給する。
　マイクロセンサは、図３において前に示したような支持構造からほとんど断熱されている低質量センサ素子２０から成っている。抵抗素子は、温度で抵抗が変化する材料を用いてセンサ上に形成される。（たとえば、センサヘの直接的な赤外線により、またはアンテナから結合されたｍｍ波輻射線により）このセンサ抵抗で消費される電力は、支持構造のセンサ熱質量および熱コンダクタンスに反比例した量だけセンサ素子２０を加熱する。マイクロセンサの感度は、低い熱質量センサと良好な断熱を必要とする。消散された熱は、センサの熱容量と周囲の環境の熱抵抗を掛けることにより得られた時定数で支持構造に流れる。この応答時間は、感度を犠牲にすることなくミリ秒にすることができる。感度をトレードオフすることにより、もっと速い応答時間が達成できる。薄膜抵抗素子は、出力回路に接続するのに適した接点を有している。電気出力信号は、マイクロセンサ抵抗の抵抗変化に敏感な読出し回路を用いることにより得られる。
　このようなマイクロセンサの極限ＳＮ比は、非常に小さいセンサ熱質量を用いることにより、かつ支持構造からの非常に高い断熱により達成される。可能な最小ノイズ・レベルは、センサ負荷抵抗におけるジョンソン・ノイズと、プリアンプ・ノイズと、センサとその周囲環境の間で交換される輻射および伝導力の変動とによるものである。マイクロアンテナからマイクロセンサに電気的に結合されるｍｍ波輻射線の場合、センサは、高い反射性材料でコートされているので、輻射線交換ノイズを低レベルにまで減少することができる。この場合、ノイズ極限は、ａ）ジョンソン・ノイズと、ｂ）増幅器ノイズと、ｃ）熱伝導ノイズとによる。
　特に重要なことは、非常に低い伝導ノイズは、提供された構造の優れた断熱と低質量とにより達成されることである。原型装置により示された代表的なパラメータ値を用いることにより、輻射ｍｍ波の場との結合効率が７５％であるとすると、そのノイズ等価電力レベルは６×１０−１２ワット／√Ｈｚであると計算される。この計算された数値は、原型装置において得られた実験的データと極めて一致している。
実験結果
　原型装置は、オシロスコープで小さい抵抗変化を表示するように設計された電子読出し回路に接続された。センサは、センサの熱漏れを変えるるよう排気できる金属チェンバ中に設置された。センサ・チェンバに赤外線およびｍｍ波輻射線を入射させるのに、ＺｎＳとガラスのウインドウが用いられた。センサのウインドウの正面に１０Ｈｚのチョッパが設けられた。７×１０−４Ｗ／ＣＭ２の赤外線の強さに関しセンサを校正するのに、１０００°Ｋの黒体赤外線源が使用された。大気圧におけるセンサに関しては、約１００ｍＶのセンサ・レスポンスが観測され、かつ排気されたセンサ・セルでは約４００ｍＶであった。センサにおいて約２×１０−３ｗ／ＣＭ２のｍｍ波の強さでセンサを照射するのに、３．２ｍｍ（９４ＧＨｚ）ＣＷ発振器源が使用された。センサからの観測された信号の振幅は、２８０ｍＶで測定された。ｍｍ波信号の振幅は、セルの圧力が１０５−１０２Ｐａ（７６０から０．５ｔｏｒｒ）に減少した時、約４倍増加した。このことは、信号が通常のマイクロセンサ熱応答メカニズムによることを示している。
マイクロアンテナについての考察
　絶縁体（たとえば、Ｓｉ，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＯ２）の表面にあるプレーナ・アンテナの特性は、均質媒体におけるアンテナとはかなり異なっている。主な相違点は、１）極図式が絶縁体の方に常に強く偏位されているので、輻射線の有効的な収集は、絶縁体側から入射する輻射線の方にかたよっていること、および２）極図式に付加ピークが生じることである。いくつかのピークは、基板の表面に沿って見られ、これは、その表面上の隣接するアンテナ間でのクロストークの原因になる基板表面波の結合を示している。絶縁体基板上のプレーナ・アンテナの極図式は、絶縁体の方に強く偏位されているが、この偏位は、図５ａに示したシリコン基板の裏面に金属接地面（たとえば、０．２マイクロメータ（２０００■）の銅）を被着することにより反転することができるので、全輻射線は空気側の方に反射され、アンテナは空気の方にだけ面している。赤外線センサが空気側からの輻射線を受けるので、この配置は非常に望ましく、そこで、同じシリコン・ウェハ上に製造されたｍｍ波および赤外線センサ・アレイ用の共通反射光学装置を用いることができる。
　前にそれとなく示した別の改変は、入射する輻射線が絶縁体基板を通過するような“蝶ネクタイ”アンテナ設計を使用していることである。テストでは、基板を通って入射するｍｍ波輻射線を有効的に集めるため、蝶ネクタイ・アンテナをリニヤ・アレイで使用できることが分った。この構成において、赤外線は、正面側の検出器素子において吸収され、一方、ｍｍ波輻射線はシリコン・ウェハを通過しかつ裏側の蝶ネクタイ・アンテナ（図８）により収集される。この方法では、アンテナからセンサヘのスルー・ザ・ウェハ相互接続部を使用することが望ましい。このアンテナ方法は、次のような優れた特性を示している。
ｏ　Ｓｉウェハ表面に被着された金属膜から製造されたシンプルなプレーナ構造。
ｏ　絶縁体の方に強く（係数ｎ３）偏位された極図式。ｎは屈折率である。なお、ビーム幅は図８に示すような蝶ネクタイの角度調整により合せられる。
ｏ　蝶ネクタイの角度調整により合せられ、幅広い周波数範囲にわたって一定な抵抗特性インピーダンス。
アンテナとマイクロセンサの結合
　ダイポール・アンテナを輻射線センサに結合する最も簡単な方法は、ダイポールのアーム間にセンサを製造し、アンテナ−センサ負荷を金属化することができる。アンテナのインピーダンスは、１００オームのレンジでセンサ負荷に整合することができる。
高感度検出器材料
　マイクロセンサ構造の断面図である図３は、検出器素子２０を示している。マイクロボロメータ・センサ検出器のための高感度材料の必要条件は、
ａ）抵抗の高い
温度係数
ｂ）低い１／ｆノイズ。
ｃ）０．１マイクロメータ以下（＜１０００オングストローム）の薄膜で被着
ｄ）マイクロボロメータ製造技術に適合した工程
ｅ）異常熱容量ではない
ｆ）マイクロボロメータの読出し回路に適合した薄膜インピーダンス（１００〜１００，０００オーム）
　酸化バナジウム（望ましくはＶＯ２）が、これら全ての条件を満たしている。酸化バナジウムの抵抗は温度に関して非常に激しく変化するので、マイクロボロメータは高い感度で動作することができる。ＴＣＲは、代表的には−０．０１〜−０．０４／℃であるが、半導体−金属転移ではずっと高い。この代表的なレンジは、約０．００３５／℃である（前に使用された）検出器材料パーマロイのＴＣＲよりずっと高い。高い導電率のＶＯ２を使用することにより１／ｆノイズを低く、すなわち０．１マイクロメータ（１０００オングストローム）の薄膜において単位面積当たり約１０００オームに保持することができる。ＶＯ２の薄膜検出器２０は、選択された薄膜インピーダンスで絶縁体層２１に直接的に被着することができる。この被着は、シリコン・マイクロブリッジ技術に適合した成長条件を用いて非常に薄い層を被着することができるイオン・ビーム・スパッタ工程により行なうのが望ましい。この時、本実施例では、ＶＯ２はその半導体相において作用さ
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