(57)【要約】      （修正有）【課題】基板に対して向上した熱平衡化を有する懸架された膜に基づく補償ボロメータを備えるボロメータ型検出器を提供する。【解決手段】ボロメータ型補償マイクロブリッジ２１４は、読み出し回路に接続される導電性固定ネイル１６、および前記固定ネイルに取り付けられる膜中に配置される温度測定要素２０を備え、さらに、各補償マイクロブリッジの前記膜と基板１４との間に熱的短絡要素２２６を備えるボロメータ型検出器において、各補償マイクロブリッジの下の前記熱的短絡要素が、前記補償マイクロブリッジの温度測定要素の下に配置されかつ前記補償マイクロブリッジの前記膜および前記基板と接触する金属パターンを備えることを特徴とする。【選択図】図１７
2015045641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
・基板(14)と、
・前記基板(14)の上方に懸架され、前記基板(14)から熱的に絶縁されるボロメータ型検出マイクロブリッジ(206)と、
・前記基板(14)の上方に懸架され、前記基板(14)に対して熱平衡化されるボロメータ型補償マイクロブリッジ(214)と、
・前記検出マイクロブリッジ(206)および前記補償マイクロブリッジ(214)にバイアスを印加し、前記印加されるバイアスの影響下で検出マイクロブリッジ(206)によって生成される信号と補償マイクロブリッジ(214)によって生成される信号との間に差を形成するために前記基板(14)中に形成される読み出し回路(302)とを備え、
各検出マイクロブリッジ(206)および各補償マイクロブリッジ(214)は、前記読み出し回路(302)に接続される導電性固定ネイル(16)、前記基板(14)の上方で前記固定ネイル(16)に取り付けられる膜(12)、および前記膜(12)中に配置される温度測定要素(20)を備え、
さらに、各補償マイクロブリッジ(214)の前記膜(12)と前記基板(14)との間に熱的短絡要素(326)を備えるボロメータ型検出器において、
各補償マイクロブリッジ(214)の下の前記熱的短絡要素(326)が、前記補償マイクロブリッジのボロメータ要素(20)の下に配置されかつ前記補償マイクロブリッジ(214)の前記膜(12)および前記基板(14)と接触する金属パターンを備えることを特徴とする、ボロメータ型検出器。
【請求項２】
前記補償マイクロブリッジの前記膜が、前記検出マイクロブリッジの前記膜と同一であることを特徴とする、請求項1に記載のボロメータ型検出器。
【請求項３】
前記金属パターン(326)が、前記補償マイクロブリッジ(214)の前記膜(12)を懸架する前記固定ネイル(16)と同一であることを特徴とする、請求項1または2に記載のボロメータ型検出器。
【請求項４】
前記金属パターンが、前記補償マイクロブリッジの前記温度測定要素(20)から電気的に絶縁されることを特徴とする、請求項1、2、または3に記載のボロメータ型検出器。
【請求項５】
前記金属パターン(326)が実質的に、0.25マイクロメートルから5マイクロメートルの範囲の直径を有する円形断面を有する円柱であることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のボロメータ型検出器。
【請求項６】
前記金属パターン(326)の数が、1μm2当たり0.5から1.5の範囲であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載のボロメータ型検出器。
【請求項７】
請求項1から6のいずれか一項に記載のボロメータ型検出器を製造する方法において、
・前記基板(14)および前記読み出し回路(302)を形成するステップであって、前記読み出し回路が、前記検出マイクロブリッジ(206)および前記補償マイクロブリッジ(214)の前記固定ネイル(16)のために提供される場所に金属パッド(308)を備える、ステップと、
・前記基板(14)の表面に犠牲層(320)を堆積させるステップと、
・前記固定ネイル(16)および熱的短絡パターン(326)のために提供される場所で前記犠牲層に貫通穴(322、324)を形成するステップと、
・前記貫通穴(322、324)を金属化するステップと、
・前記犠牲層(320)の上に前記検出マイクロブリッジ(206)および前記補償マイクロブリッジ(214)の前記膜(12)を形成するステップと、
・前記犠牲層(320)を除去するステップとを含むことを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボロメータ型検出器に関し、より詳しくは補償ボロメータを備える1つまたは複数のスキミング分岐と関連付けられる懸架されたマイクロブリッジを有するボロメータ型検出器に関する。本発明は特に、周囲温度におけるボロメータ型検出、赤外線放射検出、特に赤外線撮像、テラヘルツ放射検出、特にテラヘルツ撮像、サーモグラフィ、および赤外線スペクトルでの光吸収の測定によるガス検出で適用されることもある。
【背景技術】
【０００２】
抵抗ボロメータ型検出器は通常、赤外線領域での入射放射のパワーを測定する。このために、抵抗ボロメータ型検出器は、光の流れを熱の流れに変換する吸収性抵抗ボロメータ要素を備え、そのことが、基準温度に関して前記要素の温度上昇を引き起こす。そのような温度上昇はその結果、吸収要素の電気抵抗の変化を誘起し、それにかけられる電圧または電流の変化を引き起こす。そのような電気的変化は、センサによって供給される信号を形成する。
【０００３】
しかしながら、ボロメータ要素の温度は通常、その環境に大きく依存し、特に読み出し電子回路を備える基板の温度に依存する。吸収要素をその環境に対してできる限り敏感でないようにし、このようにして検出器感度を向上させるために、ボロメータ要素は一般に、基板から熱的に絶縁される。
【０００４】
図1は、この断熱原理を例示する赤外線検出のための基本的な最先端の抵抗ボロメータ型検出器10の簡略化した斜視図である。通常「ボロメータ」または「ボロメータ型マイクロブリッジ」と呼ばれ、ここでは懸架された膜の形の、そのような基本的検出器は従来、基本的検出器の一次元または二次元アレイの一部である。
【０００５】
ボロメータ10は、2つの導電性固定ネイル16を介して基板-支持部14の上方に懸架される、入射放射を吸収する薄い膜12を備え、その膜12は、2つの断熱アーム18によって固定ネイル16に取り付けられる。膜12は通常、膜12の機械的剛性を提供する、例えばSiO2、SiO、SiN、SiON、ZnSまたは他のものなどの、電気絶縁体の層、ならびに絶縁層上に堆積された金属製電気相互接続層を備える。
【０００６】
抵抗性温度測定材料の薄い層20がさらに、金属相互接続層上で膜12の中央に堆積され、特にpもしくはn型のポリシリコンもしくは非晶質シリコンなどの、低抵抗性もしくは高抵抗性の半導体材料、または半導体相で処理された酸化バナジウム(V2O5、VO2)、またはチタン、酸化チタン(TiOx)、または酸化ニッケル(NiOx)の層である。最後に、基板-支持部14は、通常「読み出し回路」として周知の、シリコンウェハ上に統合された電子回路を備える。読み出し回路は、一方では温度測定要素20を刺激してそれから読み出すための要素を備え、もう一方ではアレイ検出器に存在する異なる温度測定要素から生じる信号を直列化することを可能にする多重化構成要素を備える。
【０００７】
動作中は、膜12は、入射電磁放射の影響下で熱くなり、発生した熱パワーは、温度測定材料の層20に伝達される。周期的に、基板14中に配置された読み出し回路は、ネイル16をバイアス電圧に従わせることによって膜12にバイアスをかけ、温度測定要素20を通って流れる電流を収集してその抵抗の変化を、それ故に前記変化を引き起こした入射放射を推定する。
【０００８】
基板の上方に温度測定要素を懸架するという事実は、温度測定要素が入射放射の影響下で電気抵抗変化を受けることを可能にするが、そのような変化はしかしながら、微小なままである。実際、図1の基本的ボロメータ型検出器との関連では、300Kにおいて、観察される環境の1Kだけの変化は、約0.04%だけの温度測定層20の電気抵抗の相対変化を誘起する。実際、この要素の電気抵抗の値の大部分は、主に膜の直接的な環境によって決定づけられる。特に、基板は、ネイル16およびアーム18を通る熱伝導を介して膜12の温度に影響を及ぼし、そのことが、層20の電気抵抗の値の約70%を設定する。最良の場合で、電気抵抗の値の10%未満、より一般的にはそれの1%未満が、入射放射によって設定される。温度測定材料層20の電気抵抗の大部分が、観察される環境と関係がない要素によって設定されると、具体策が取られないときは、検出器読み出しダイナミックレンジはそれ故に、非常に制限され、そのことが、そのような検出器を使用するのを非常に困難にする。
【０００９】
この問題を克服するために、基本的ボロメータ型検出器は、通常「共通モード」信号として周知の、膜の温度測定要素からの読み出しから生じる信号の無用な部分を除去することを目的とする、補償またはスキミング構造と関連付けられる。
【００１０】
図2は、そのようなスキミング構造を備える最新技術の赤外線ボロメータ型検出器200の電気回路図である。検出器200は、単位検出要素204または「ピクセル」の二次元アレイ202を備え、それぞれが、その端子の片方において定電圧「VDET」に接続され、もう一方の端子においてゲート制御電圧「GDET」を用いてボロメータ206にかけられる電圧を設定するバイアス用MOSトランジスタ208に接続される、基板の上方に懸架された膜の形の感知ボロメータ206、例えば図1で例示されるボロメータを備える。ピクセル204はまた、MOSトランジスタ208とアレイ202の各列のために提供されるノード「A」との間に接続され、制御信号「SELECT」によって駆動される選択スイッチ210も備え、それからの読み出しのためにボロメータ206を選択することを可能にする。通常「網膜」と呼ばれる、懸架された膜の二次元アセンブリは、気密パッケージ中で検出すべき赤外線放射に対して透明な窓と一直線にかつ光学システム(図示されず)の焦点面に置かれる。トランジスタ208およびスイッチ210は通常、ボロメータ206の膜の制御下で基板中に形成される。
【００１１】
検出器200はまた、アレイ202の各列の下部において、電熱的観点からピクセル204のボロメータ206と同一でありかつ基板14に対して熱平衡化されることによって観察すべき環境から生じる入射放射に対して鈍感にされた補償ボロメータ214を備えるスキミング構造212も備える。ボロメータ214の電気抵抗はそれ故に、基本的に基板14の温度によって決定づけられる。
【００１２】
ボロメータ214はさらに、その端子の片方において定電圧「VSKIM」に接続され、スキミング構造212はさらに、ゲート制御電圧「GSKIM」を用いてボロメータ214にかけられる電圧を設定しかつボロメータ214のもう一方の端子とノード「A」との間に接続されるバイアス用MOSトランジスタ218を備える。
【００１３】
検出器200はまた、アレイ202の各列の下部において、例えば増幅器222および増幅器222の反転入力と出力との間に接続されるキャパシタ224を備えるCTIA型(「容量性トランスインピーダンス増幅器」)の積分器220も備える。その反転端子および非反転端子はさらに、ノード「A」および定電圧「VBUS」にそれぞれ接続される。信号「RAZ」によって駆動されるスイッチ226もまた、キャパシタ224と並列にその放電のために提供される。CTIA220の出力は最終的に、例えば多重化モードではCTIAの電圧「Vout」の供給のためにそれぞれのサンプルホールドデバイス228に接続される。
【００１４】
最後に、検出器200は、異なる上述のスイッチを制御する管理ユニット230を備える。動作中は、アレイ202が、一ラインごとに読み出される。アレイ202の行から読み出すために、ピクセル204のラインのスイッチ210が、オンにされ、その他のラインのスイッチ210が、オフにされる。スイッチ226がオンになり、続いてそれらがオフになることによって達成される、列の下部にあるCTIAのキャパシタの放電段階の後、図3で示されるなどの回路がそれ故に、読み出されるラインの各ピクセルについて得られる。電流「Iop」は、MOSトランジスタ208によるその電圧バイアスの影響下でピクセルのボロメータ206中を流れ、電流「Is」は、MOSトランジスタ218によるその電圧バイアスの影響下でスキミング構造のボロメータ214中を流れる。結果として生じる電流差は、CTIA220によって所定の積分期間「Tint」にわたって積分される。電流「Iop」の無用な部分、すなわち基板温度、それ故に周囲温度は、この無用な部分を再現するために特別に生成された電流「Is」によって少なくとも部分的に補償されるので、CTIA220の出力電圧「Vout」はそれ故に、検出すべき入射放射によって引き起こされるボロメータ206の抵抗の変化の測定値である。基板温度は、補償されるので、基板温度は、自由に変化してもよく、それ故に基板温度を制御するためのデバイス、特にペルチェ冷却器を提供することは、必要とされない。
【００１５】
最新技術の第1の具体的設計によると、補償ボロメータ214は、基板14の上部および/または内部に直接形成される、ボロメータ206の膜の懸架された部分を形成するスタックと同一のスタック、それ故に本質的に断熱アーム18を備える断熱システムのないボロメータ206の懸架された膜を備える。しかしながら、この第1の構成は、感知ボロメータの設計と異なる設計を必要とし、そのことが、検出器製造を複雑にする。
【００１６】
最新技術の第2の具体的構成によると、補償ボロメータ214は、アレイ202の感知ボロメータ206を形成するすべての要素を備える。ボロメータ214の膜は、膜および基板に強固に取り付けられかつ膜周辺に配置される、低熱抵抗を有する要素、例えば金属要素によって基板に対して熱平衡化される。これらの要素はそれ故に、これらの要素が同じ温度を有するように膜と基板との間に熱的短絡を形成する。
【００１７】
図4Aおよび図4Bはそれぞれ、最新技術の、例えば図1との関連で述べられた種類の感知ボロメータおよび補償ボロメータの断面図であり、図1の断面平面IV-IVに対応する断面図である。図から分かるように、補償ボロメータ214は、ボロメータ膜12の両側に配置された2つの金属要素300をその周辺に備えるという点において感知ボロメータ206と異なる。そのような構成は、要素300を除けば、感知ボロメータ206の製造と実質的に全く同じように補償ボロメータ214を製造することを可能にする。要素300のために、検出器製造はそれ故に、より簡単で、より安価であるが、しかしながら補償ボロメータの製造は、複雑なままである。
【００１８】
今しがた述べられたスキミング構造は、満足のいく結果を提供するけれども、しかしながら基板に対する補償ボロメータ214の熱平衡化は、その温度を厳密に補償するには不十分であることが分かる。さらに、熱的短絡300が、補償ボロメータ214の膜12の周辺に形成されると、補償ボロメータ214は、追加の技術的製造ステップを必要とし、感知ボロメータ206よりもかさばり、そのことが、補償ボロメータの小型化および/または充填率に悪影響を及ぼす。
【００１９】
この問題は、感知ボロメータのアレイにバイアスをかけ、それから「読み出す」ために使用される回路の種類が何であれ生じることに留意すべきである。上述の最新技術では、電圧バイアスが、考察される。その問題はまた、電流バイアスの検出器でも生じ、読み出される信号はその時、感知ボロメータにかけられる電圧と補償ボロメータにかけられる電圧との間の差である。
【００２０】
同様に、この問題は、検出器で提供される補償ボロメータの数がいくつであれ生じる。特に、1つの補償ボロメータが、各感知ボロメータのために提供されてもよい。また、補償ボロメータは、例えば列雑音を減少させるために、今しがた述べられた種類の単位補償ボロメータの直列接続によって形成されてもよい。同じ問題がそれ故に、生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、基板に対して向上した熱平衡化を有する懸架された膜に基づく補償ボロメータを備えるボロメータ型検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
このために、本発明は、
・基板と、
・基板の上方に懸架され、基板から熱的に絶縁されるボロメータ型検出マイクロブリッジと、
・基板の上方に懸架され、基板に対して熱平衡化されるボロメータ型補償マイクロブリッジと、
・検出マイクロブリッジおよび補償マイクロブリッジにバイアスを印加し、印加されたバイアスの影響下で検出マイクロブリッジによって生成される信号と補償マイクロブリッジによって生成される信号との間に差を形成するために基板中に形成される読み出し回路とを備えるボロメータ型検出器を目指す。
【００２３】
検出器では、各検出マイクロブリッジおよび各補償マイクロブリッジは、読み出し回路に接続される導電性固定ネイル、基板の上方で固定ネイルに取り付けられる膜および膜中に配置される温度測定要素を備え、検出器はさらに、各補償マイクロブリッジの膜と基板との間に熱的短絡要素を備える。
【００２４】
本発明によると、各補償マイクロブリッジの下の熱的短絡要素は、各補償マイクロブリッジのボロメータ要素の下に配置されかつ補償マイクロブリッジの膜および基板と接触する金属パターンを備える。
【００２５】
言い換えれば、膜と基板との間に存在する体積部は、2つの要素の間の熱的接続部を収納するために使用される。その接続部が、熱平衡化すべき温度測定要素に最接近して配置されるだけでなく、さらにかなりの数の熱的短絡を提供することも可能である。向上した熱平衡化がそれ故に、得られる。さらに、熱平衡化は、膜周辺での短絡要素を使用することなく、これらの短絡だけを用いて得られてもよい。補償ボロメータはそれ故に、減少した大きさを有することができる。最終的に、補償ボロメータの製造は、検出および補償マイクロブリッジの膜を懸架する固定ネイルと全く同じように短絡要素を製造することによって簡略化できる。
【００２６】
一実施形態によると、補償マイクロブリッジの膜は、検出マイクロブリッジの膜と同一である。特に、補償マイクロブリッジは、検出マイクロブリッジと同一である。
【００２７】
一実施形態によると、金属パターンは、補償マイクロブリッジの膜を懸架する固定ネイルと同一である。
【００２８】
一実施形態によると、金属パターンは、補償マイクロブリッジの温度測定要素から電気的に絶縁される。
【００２９】
一実施形態によると、金属パターンは実質的に、0.25マイクロメートルから5マイクロメートルの範囲の直径を有する円形断面を有する円柱である。
【００３０】
一実施形態によると、金属パターンの数は、1μm2当たり0.5から1.5パターンの範囲、特に1μm2当たり1パターンである。特に、0.5μmから5μmの範囲の直径を有する円柱パターンに関しては、10×10μm2の膜についてのパターンの数は、1から100の範囲である。
【００３１】
本発明はまた、
・基板および読み出し回路を形成するステップであって、読み出し回路が、検出マイクロブリッジおよび補償マイクロブリッジの固定ネイルのために提供される場所に金属パッドを備える、ステップと、
・基板の表面に犠牲層を堆積させるステップと、
・固定ネイルおよび熱的短絡パターンのために提供される場所で犠牲層に貫通穴を形成するステップと、
・貫通穴を金属化するステップと、
・犠牲層の上に検出マイクロブリッジおよび補償マイクロブリッジの膜を形成するステップと、
・犠牲層を除去するステップとを含む、上述の種類の検出器を製造する方法も目指す。
【００３２】
本発明は、同じ参照数字が同じまたは同様の要素を指定する、付随する図面との関連で例としてだけ提供される次の説明を読むことでより良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】すでに上で述べられた、最新技術の基本的ボロメータ型検出器の簡略化した斜視図である。
【図２】すでに上で述べられた、最新技術の赤外線ボロメータ型検出器の電気回路図である。
【図３】スキミング構造を用いた図2の検出器の感知ボロメータからの読み出しを例示する電気回路図である。
【図４Ａ】最新技術の感知ボロメータの図1の平面IV-IVに沿った簡略化した断面図である。
【図４Ｂ】最新技術の補償ボロメータの図1の平面IV-IVに沿った簡略化した断面図である。
【図５】本発明による補償ボロメータを製造する方法の平面IV-IVに沿った簡略化した断面図である。
【図６】本発明による補償ボロメータを製造する方法の平面IV-IVに沿った簡略化した断面図である。
【図７】本発明による補償ボロメータを製造する方法の平面IV-IVに沿った簡略化した断面図である。
【図８】本発明による補償ボロメータを製造する方法の平面IV-IVに沿った簡略化した断面図である。
【図９】本発明による補償ボロメータを製造する方法の平面IV-IVに沿った簡略化した断面図である。
【図１０】本発明による補償ボロメータを製造する方法の平面IV-IVに沿った簡略化した断面図である。
【図１１】本発明による補償ボロメータを製造する方法の平面IV-IVに沿った簡略化した断面図である。
【図１２】本発明による補償ボロメータを製造する方法の平面IV-IVに沿った簡略化した断面図である。
【図１３】本発明による補償ボロメータを製造する方法の平面IV-IVに沿った簡略化した断面図である。
【図１４】本発明による補償ボロメータを製造する方法の平面IV-IVに沿った簡略化した断面図である。
【図１５】本発明による補償ボロメータを製造する方法の平面IV-IVに沿った簡略化した断面図である。
【図１６】本発明による補償ボロメータを製造する方法の平面IV-IVに沿った簡略化した断面図である。
【図１７】本発明による補償ボロメータを製造する方法の平面IV-IVに沿った簡略化した断面図である。
【図１８】本発明による短絡要素を設けられた補償ボロメータの簡略化した上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
ボロメータ型検出器、例えば図1から図3との関連で述べられた種類の検出器の一部を形成する、本発明による補償ボロメータ214を製造する方法が、図5から図18との関連で今から述べられることになる。
【００３５】
本方法は、最新技術ではそれ自体周知であるように、基板14および検出器の読み出し回路302の製造から始める(図5)。例えば、基板14は、読み出し機能の実行のためのCMOS回路(図示されず)、例えばボロメータ206、214にバイアスをかけ、それらを読み出すための図2で例示される構成要素および回路を統合するシリコン層を備え、前記層は、その上に形成される窒化シリコン層(SixNy)306で覆われる、例えば酸化シリコン(SiO2)でできた誘電体層304を有する。誘電体層304は、読み出し回路302の上側相互接続レベルを統合する。この相互接続レベルは、感知ボロメータおよび補償ボロメータの固定ネイル16のために提供される場所での接続領域308、310、金属ビア312、ならびにビア312によって基板14の表面で領域308、310に接続される下側相互接続領域314、316、318を備える。
【００３６】
異なる技術的オプションは、異なるレベルの領域を相互接続するために実施されてもよい。第1のオプションは、有利には1つまたは2つのチタンもしくは窒化チタン層310、314、316でそれらの対向する表面を覆われる、アルミニウム層でできた金属領域308、318を使用すること、およびタングステンのビア312を使用することを含む。別のオプションによると、ビア312は、誘電体304のトレンチを銅で充填することを含む、ダマシンと呼ばれる周知の製造方法に従って銅で作られる。
【００３７】
本方法の次のステップでは、犠牲層320が、基板14および相互接続領域308の上に堆積され、前記層は有利には、ポリイミドもしくはベンゾシクロブテン(BCB)などの有機ポリマーでまたは無機酸化シリコンもしくはシリコン層でできている(図6)。有機層320は、例えばスピンコーティングによって堆積され、その堆積後に熱的架橋処理を受けて熱的に安定化される。犠牲層320の厚さは、感知ボロメータおよび補償ボロメータの膜と基板との間に望まれる高さに依存し、そのような高さは通常、1マイクロメートルから5マイクロメートルの範囲である。有機犠牲層320の厚さは、スピンコーティング堆積の回転速度を調節することによって容易に設定できる。
【００３８】
いったん犠牲層320が、堆積されると、貫通穴322が、感知ボロメータおよび補償ボロメータのための領域308の上方の層320の全厚さにわたって形成される。
【００３９】
補償ボロメータについては、追加の貫通穴324が、以下で論じられるように、熱的短絡要素のその後の形成のために提供される場所で、すなわち犠牲層320上に後で形成される補償ボロメータの膜の下で層320の全厚さにわたって形成される(図7)。穴322、324は有利には、同じ技術、特にフォトリソグラフィを用いて一緒に形成される。これらの穴は例えば、0.25マイクロメートルから5マイクロメートルの範囲の直径を有する円形断面を有する円筒状の穴の形を取る。
【００４０】
穴322、324は、次いで金属化され、例えばダマシン型の方法を用いてタングステンおよび/または銅で充填される(図8)。感知ボロメータおよび補償ボロメータの固定ネイル16、ならびに補償ボロメータの基板14に向かう熱的短絡要素326のアセンブリが、製造される。
【００４１】
本方法は次いで、2つのボロメータの種類について同一の膜を得るために、少なくとも補償ボロメータの膜のために提供される場所においてかつ有利には感知ボロメータの膜のために提供される場所においてもまた犠牲層320上への誘電体層328の堆積を続ける(図9)。層328は、例えば犠牲層320の全体にわたって堆積される。例えばSiN、SiON、Si、またはSiO2でできた誘電体層328は、補償ボロメータの膜を熱的短絡要素326から電気的に絶縁する機能を有する。
【００４２】
誘電体層328は次いで、固定ネイル16を露出させるために固定ネイル16の上方をエッチングされる(図10)。
【００４３】
検出および補償ボロメータの膜12の製造が次いで、従来方式で続く。
【００４４】
例えば、検出すべき放射を吸収する材料の層330が、誘電体層328および露出した固定ネイル16の上に堆積される(図11)。吸収層330はまた、ネイル16を通じて電気的バイアスを印加することを可能にするために導電性でもある。例えば、吸収層330は、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)、チタンタングステン(TiW)、窒化タンタル(TaN)、または窒化タングステン(WN)でできている。
【００４５】
層330は次いで、その後に堆積される温度測定材料にバイアスをかけるための電極として使用される2つの異なるパターン332、334を画定するようにエッチングされる(図12)。例えば誘電体層328の組成と同一の組成を有する、第2の誘電体層338が次いで、吸収層330上に堆積され(図13)、いったん温度測定材料でできた要素が堆積されると、2つの電極332、334が電気的に絶縁されることになるように、層338は、吸収層330に向かう2つの開口を画定するようにエッチングされる(図14)。温度測定材料でできた、例えば非晶質シリコンまたは酸化バナジウムでできた要素20が次いで、誘電体層338上に堆積されて層330に向かう開口を充填し、このようにしてボロメータの膜12の技術的積み重ねを完了する(図15)。
【００４６】
膜は次いで、膜12のスタックでのトレンチ340のエッチングによって個別化され(図16)、犠牲層320が、除去され、このようにしてボロメータの膜12を解放する(図17)。
【００４７】
構造的に感知ボロメータと同一であるが、しかし熱的短絡要素326の存在のために基板との異なる熱的接続を有する補償ボロメータが、このようにして得られる。それ故に、補償ボロメータの膜および感知ボロメータの膜は、同一であり、それ故に同じ光学的および電気的特性を有する。このことは、ボロメータ型検出器製造方法を簡単にするだけでなく、より正確な共通モード補償もまた暗示する。
【００４８】
短絡要素326は、誘電体層328によって温度測定材料の層20から電気的に絶縁され、その結果この層20の電気抵抗は、短絡要素326の存在によって変更されないこともまた留意すべきである。
【００４９】
図18は、補償ボロメータについて、固定ネイル16および熱的短絡要素326の例を上面図で例示し、膜12は、点線で例示されている。図から分かるように、かなりの量の要素326が、例えば膜12の均一な熱平衡化を得るために一定間隔を空けられた要素のアレイの形で、膜12の下に形成されてもよい。有利には、単位表面積当たり最大数の短絡要素が、提供され、そのことが、膜12を最適に熱平衡化することを可能にする。
【００５０】
もちろん、他の実施形態が、特に検出および補償ボロメータの膜の形状および組成に関して可能である。
【００５１】
特に、補償ボロメータは、感知ボロメータの膜と同一の膜を備え、その膜は、断熱アームの存在なしに前記固定ネイルに直接取り付けられ、基板に対するその膜の追加の熱平衡化がそれ故に、固定ネイルを介して得られる。変形形態として、補償ボロメータの膜は、感知ボロメータのアームよりも短いアームを介して前記ネイルに取り付けられ、そのことが、補償ボロメータの基板に対する熱平衡化を向上させるという結果になる。
【符号の説明】
【００５２】
10  ボロメータ型検出器
12  膜
14  基板-支持部、基板
16  固定ネイル
18  断熱アーム
20  温度測定材料層、温度測定要素
200  赤外線ボロメータ型検出器
202  単位検出要素の二次元アレイ
204  単位検出要素、ピクセル
206  感知ボロメータ
208  MOSトランジスタ
210  選択スイッチ
212  スキミング構造
214  補償ボロメータ
218  MOSトランジスタ
220  積分器、CTIA
222  増幅器
224  キャパシタ
226  スイッチ
228  サンプルホールドデバイス
230  管理ユニット
300  金属要素、熱的短絡
302  読み出し回路
304  誘電体層
306  窒化シリコン層
308  接続領域
310  接続領域
312  金属ビア
314  相互接続領域
316  相互接続領域
318  相互接続領域
320  犠牲層
322  貫通穴
324  貫通穴
326  熱的短絡要素
328  誘電体層
330  吸収層
332  電極
334  電極
338  第2の誘電体層
340  トレンチ
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【外国語明細書】
2015045641000001.pdf