(57)【要約】  半導体センサは基板と吸収体とを含む。基板は少なくとも１つの反射構成部品を含む。吸収体は少なくとも１つの反射構成部品からある距離だけ離隔される。吸収体は、各々が当該距離以下の最大幅を有する複数の開口を画定する。
2015531869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの反射構成部品を含む基板と、
前記少なくとも１つの反射構成部品からある距離だけ離隔された吸収体であって、前記距離以下である最大幅を各々が有する複数の開口を画定する、吸収体と
を備える半導体センサ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの反射構成部品が、放射線を反射するように構成され、
前記距離が前記放射線の波長未満である、請求項１に記載の半導体センサ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの反射構成部品上に形成され、厚さを画定する金属層
をさらに備え、
前記基板が、酸化ケイ素から形成され、
前記厚さが、前記少なくとも１つの反射構成部品上の前記放射線の表皮厚さより大きい、請求項２に記載の半導体センサ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの反射構成部品が、第１の複数の反射構成部品と第２の複数の反射構成部品とを含み、
前記吸収体が、前記第１の複数の反射構成部品から第１の距離だけ離隔され、
前記吸収体が、前記第２の複数の反射構成部品から第２の距離だけ離隔される、
請求項１に記載の半導体センサ。
【請求項５】
前記第１の複数の反射構成部品が、前記第２の複数の反射構成部品と互い違いに組み合わせられる、請求項４に記載の半導体センサ。
【請求項６】
前記第１の複数の反射構成部品が、第１の反射体幅を画定し、
前記第２の複数の反射構成部品が、第２の反射体幅を画定し、
前記第１の反射体幅および前記第２の反射体幅が、前記最大幅未満である、請求項５に記載の半導体センサ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの反射構成部品上に形成された金属層をさらに備え、
前記金属層が前記少なくとも１つの反射構成部品上にスパッタリング堆積される、請求項４に記載の半導体センサ。
【請求項８】
前記複数の開口が、第１の最大開口幅を有する複数の第１の開口と、第２の最大開口幅を有する複数の第２の開口とを含み、
前記第１の最大開口幅が、前記第２の最大開口幅とは異なる、請求項１に記載の半導体センサ。
【請求項９】
前記複数の第１の開口の前記開口が、略円形であり、
前記複数の第２の開口の前記開口が、略円形である、請求項８に記載の半導体センサ。
【請求項１０】
前記複数の開口の前記開口が、円形であり、直径を画定し、
前記直径が、前記最大開口幅に等しい、請求項１に記載の半導体センサ。
【請求項１１】
前記複数の開口の前記開口が、長方形配列で形成される、請求項１に記載の半導体センサ。
【請求項１２】
半導体センサを形成する方法であって、
少なくとも１つの反射構成部品からある距離だけ吸収体を離隔するステップと、
前記吸収体に複数の開口を形成するステップであって、前記複数の開口の各開口が前記距離未満である最大幅を画定する、ステップとを含み、
前記距離が、放射線の波長に基づき、
前記距離が、前記放射線の波長未満である、方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの反射構成部品上に金属層を堆積させるステップであって、前記金属層が厚さを画定する、ステップ
をさらに含み、
前記厚さが、前記少なくとも１つの反射構成部品上の前記放射線の表皮厚さより大きい、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの反射構成部品が、第１の複数の反射構成部品と、第２の複数の反射構成部品とを含み、前記方法が、
前記第１の複数の反射構成部品から第１の距離だけ前記吸収体を離隔するステップと、
前記第２の複数の反射構成部品から第２の距離だけ前記吸収体を離隔するステップとをさらに含み、
前記第１の距離および前記第２の距離が、前記放射線の波長に基づき、
前記第１の距離および前記第２の距離が、前記放射線の波長未満である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の複数の反射構成部品の前記反射構成部品が、前記第２の複数の反射構成部品の前記反射構成部品と互い違いに組み合わられる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の複数の反射構成部品の前記反射構成部品が、第１の反射体幅を画定し、
前記第２の複数の反射構成部品の前記反射構成部品が、第２の反射体幅を画定し、
前記第１の反射体幅および前記第２の反射体幅が、前記最大幅未満である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の開口が、第１の開口幅を有する複数の第１の開口と、第２の開口幅を有する複数の第２の開口とを含み、
前記第１の開口幅が、前記第２の開口幅とは異なる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の第１の開口の前記開口が、円形であり、
前記複数の第２の開口の前記開口が、円形である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の開口の前記開口が、円形であり、直径を画定し、
前記直径が、前記最大開口幅に等しい、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の開口の前記開口が、長方形配列を形成する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照によりその全体の内容が本明細書に組み込まれる、２０１２年８月２３日出願の米国仮出願第６１／６９２，４０６号の利益を主張する。
[0001]本開示は、ＭＥＭＳ（微小電気機械）ボロメータに関し、より詳しくは、所望の波長範囲で放射線吸収を増大させるためのＭＥＭＳボロメータを構築することに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]ボロメータとは、対象物によって放出された電磁放射線の変化に基づいて対象物の温度の変化を感知する種類の熱センサのことである。典型的には、ボロメータは、波長が約３〜１２マイクロメートル（３〜１２μｍ）である赤外領域において放射線を検出するように構成される。
【０００３】
[0003]ほとんどのボロメータは、対象物によって放出された放射線を検出し／受け取るための吸収体を含む。吸収体を形成するために利用可能な様々な材料のうち、金属は一般に適切とはみなされていない。これは、一般的な金属が赤外線を遮蔽／反射するのに非常に優れているからでる。しかし、極薄層、例えば、約１０ナノメートル（約１０ｎｍ）において、金属が赤外線の優れた吸収体として働くことが発見された。放射線を吸収すると、金属の極薄層が加熱し、電気抵抗の変化を示し、その変化は、対象物の温度の変化を感知するための外部回路によって監視される。
【０００４】
[0004]金属製の無孔の極薄層から形成された吸収体を使用するとき、ボロメータは、入射放射線を吸収するための比較的狭い帯域幅と適度な容量とを示す。ボロメータの帯域幅とは、吸収体によって検出可能である波長範囲を表す。ボロメータの吸収のための容量とは、吸収体によって吸収される入射放射線の率を表す。理想的には、ボロメータは、広い帯域幅にわたって入射放射線の１００％を吸収する。しかし、既知のボロメータは、このような理想的な仕様を達成しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[0005]したがって、入射放射線を吸収するための帯域幅と容量とを増大させるためにボロメータの構造をさらに改善する必要があり、それによって、より効率的なボロメータが得られることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0006]本開示の一実施形態によれば、半導体センサが基板と吸収体とを含む。基板は、少なくとも１つの反射構成部品を含む。吸収体は、少なくとも１つの反射構成部品からある距離だけ離隔される。吸収体は、各々が当該距離以下である最大幅を有する複数の開口を画定する。
【０００７】
[0007]本開示の別の実施形態によれば、半導体センサを形成する方法が、少なくとも１つの反射構成部品からある距離だけ吸収体を離隔するステップと、吸収体に複数の開口を形成するステップとを含む。複数の開口の各開口は、当該距離未満の最大幅を画定する。当該距離は放射線の波長に基づき、当該距離は放射線の波長未満である。したがって、開口はサブ波長開口である。
【０００８】
[0008]上記の特徴および利点ならびにその他は、以下の詳細な説明および添付の図を参照することにより当業者には、より容易に明らかとなるはずである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】[0009]反射体から離隔された吸収体を含む従来技術の半導体センサの斜視図である。
【図２】[0010]図１の半導体センサの吸収スペクトルを示すグラフである。
【図３】[0011]吸収体が複数のサブ波長開口を画定する、反射体から離隔された吸収体を含む、本明細書に説明する半導体センサの斜視図である。
【図４】[0012]図３の半導体センサの吸収スペクトルを示すグラフである。
【図５】[0013]トレンチ付き反射体層を含む、本明細書に説明する、半導体センサの別の実施形態の斜視図である。
【図６】[0014]図５の半導体センサの吸収スペクトルを示すグラフである。
【図７】[0015]アルミニウムの層を用いてスパッタリング被覆されたトレンチ付き反射体層を含む、本明細書に説明する、半導体センサの別の実施形態の斜視図である。
【図８】[0016]図７の半導体センサの吸収スペクトルを示すグラフである。
【図９】[0017]アルミニウムの層を用いてスパッタリング被覆されたトレンチ付き反射体層と、異なる最大幅を有する開口を画定する吸収体層とを含む、本明細書に説明する、半導体センサの別の実施形態の斜視図である。
【図１０】[0018]図９の半導体センサの吸収スペクトルを示すグラフである。
【図１１】[0019]複数のサブ波長開口を画定する吸収体と、複数のサブ波長開口を画定する反射体とを含む、本明細書に説明する、半導体センサの別の実施形態の斜視図である。
【図１２】[0020]複数のサブ波長開口を画定する吸収体と、複数のサブ波長開口を画定する反射体とを含む、本明細書に説明する、半導体センサのさらに別の実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0021]本開示の原理の理解を促進するために、ここで図面に示し、以下の書面による明細書に説明する実施形態を参照する。本開示の範囲にそれにより何ら限定することを意図していないことが理解される。本開示が関係する当業者であれば通常思いつくであろう、図示する実施形態への任意の改変および修正を本開示が含み、かつ本開示の原理のさらなる応用を本開示が含むことがさらに理解される。
【００１１】
[0022]図１に示すように、従来技術のＭＥＭＳボロメータ１００は、吸収体１０４と、反射体１０８を含む基板１０６とを含む。吸収体１０４は、典型的には厚さが約１０ナノメートル（１０ｎｍ）の白金の極薄層／シートである。図１の実施形態において、吸収体１０４は、約５０マイクロメートル（５０μｍ）の長さ１１６と幅１２０とを画定する。吸収体１０４は、反射体層１０８から、約３マイクロメートル（３μｍ）である距離１１２だけ離隔される。図１は縮尺通りではない。
【００１２】
[0023]反射体１０８は、吸収体層１０４から離隔された反射構成部品（反射コンポーネント）である。反射体１０８は、典型的には、白金またはアルミニウムのいずれかから形成される。吸収体１０４に比べると、反射体１０８は、比較的厚く、厚さが約５００ナノメートル（５００ｎｍ）である。反射体１０８は、面積が吸収体１０４とほぼ同じサイズである。
【００１３】
[0024]使用の際には、ボロメータ１００は、典型的には赤外領域の放射線にさらされる。放射線は反射体１０８上に与えられる。少なくとも入射放射線の一部分が反射体１０８によって吸収体１０４上に反射される。吸収体１０４は、その上に反射される放射線に応答して変化を受ける。吸収体１０４の変化は、外部回路（図示せず）によって検出／監視して、放射線が生じた対象物（図示せず）の温度を求める。
【００１４】
[0025]図２は放射線の赤外領域におけるボロメータ１００の吸収スペクトルを示す。約８マイクロメートル（８μｍ）から１４マイクロメートル（１４μｍ）までにわたる波長範囲を考察すると、ボロメータ１００は８マイクロメートルにおける放射線の約２９％および１４マイクロメートルにおける放射線の約１７％を吸収する。波長が８マイクロメートル（８μｍ）から１４マイクロメートル（１４μｍ）まで増大するにつれて吸収率が低下する。ボロメータ１００は、約６．５マイクロメートル（６．５μｍ）の放射線に対して約７０％の最大吸収率１３０を示す。さらに、ボロメータ１００は、以下に説明するように、比較的狭い波長ゾーン１３４において空洞共振を示す。
【００１５】
[0026]本明細書で説明する新規で非自明なボロメータ２００（図３）において、ボロメータの構造は、赤外領域における広帯域放射線吸収を達成するように変更される。具体的には、ボロメータ２００は、８マイクロメートルから１４マイクロメートルまでの波長範囲において赤外線を吸収するのに特に適している。
【００１６】
[0027]図３に示すように、ＭＥＭＳボロメータ２００として示す半導体センサが、反射体２０８から離隔された吸収体２０４を含む。以下に説明するように、ボロメータ２００は、任意の所望の放射線の波長を吸収／検出するように構成可能である。
【００１７】
[0028]吸収体２０４は、本明細書では吸収体層とも称するが、典型的には、厚さが約１０ナノメートル（１０ｎｍ）である白金の極薄層／シートである。図１の実施形態では、吸収体２０４は、約５０マイクロメートル（５０μｍ）の長さ２１６と幅２２０とを画定する。別の実施形態では、吸収体２０４は、当業者によって所望される、任意の金属から形成され、任意のサイズ、形状、および厚さを有する。吸収体２０４は、略平坦であるものとして示すが、別の実施形態では、吸収体は、屈曲、湾曲、および他の非平面形態を含めて、当業者によって所望される、任意の形態を有することができる。
【００１８】
[0029]吸収体２０４は、約３マイクロメートル（３μｍ）である、距離２１２だけ反射体２０８から離隔される。距離２１２は、ボロメータ２００によって検出される所望の放射線の波長（または放射線の波長の範囲）に基づいて選択される。図３は縮尺通りではない。例示的な実施形態における距離２１２は、ボロメータ２００によって検出される波長（または波長範囲内の最短波長）未満である。吸収体２０４と反射体２０８との間の領域は、空洞２２４と称される。したがって、距離２１２は本明細書では空洞距離とも称する。別の実施形態では、距離２１２は、約０．５マイクロメートル（０．５μｍ）から１０マイクロメートル（１０μｍ）まで、または当業者によって所望される、他の任意の距離である。
【００１９】
[0030]吸収体２０４は、完全に吸収体２０４を貫通して延びる複数の略円形の開口２２０を画定する（図３の斜視図は開口をわずかに楕円形に見せている）。図３の吸収体２０４は、開口２２０が長方形の配列で構成されるように、各横列に開口２２０の６つを有する６つの横列を含む。別の実施形態において、吸収体２０４は、各々、１０の開口の１０の横列で構成された開口２２０の１００を画定する。さらに別の実施形態では、吸収体２０４は、任意の形態で構成され、当業者によって所望される任意の距離だけ離隔された、任意の数の開口２２０を画定する。また、開口２２０は、長方形、楕円形、および三角形など、当業者によって所望される任意の形状を有することもできる。一実施形態において、開口２２０には、空気を除き、いかなる物質もない。別の実施形態では、開口２２０は、当業者によって所望される、少なくとも部分的に物質で充たされる。
【００２０】
[0031]各開口２２０は、約３マイクロメートル（３μｍ）の最大幅２２８を画定する。開口２２０が略円形なので、最大幅２２８は、開口２２０の直径に相当する。図３の実施形態では、各開口２２０は、実質的に同一である。しかし、別の実施形態では、開口のいくつかは、異なる最大幅を有する（図９参照）。開口２２０は、約２マイクロメートル（２μｍ）の距離２３２だけ互いから離隔される。最大幅２２８は距離２１２以下である。
【００２１】
[0032]反射体２０８は、本明細書では反射体層とも称するが、典型的には白金またはアルミニウムから形成される。吸収体２０４に比べると、反射体２０８は比較的厚く、約５００ナノメートル（５００ｎｍ）の厚さを画定する。反射体２０８は、面積が吸収体１０４とほぼ同じサイズである。反射体２０８は、略無孔である。別の実施形態では、反射体２０８は、当業者によって所望される、任意の材料から形成され、任意のサイズおよび形状を画定する。
【００２２】
[0033]ボロメータ２００を作製する方法は、吸収体２０４と反射体２０８とを形成するステップを含む。次に、吸収体２０４が距離２１２だけ反射体２０８から離隔される。次いで、開口２２０が、当業者によって所望される任意のプロセスを使用して、吸収体２０４に形成される。開口２２０は、最大幅２２８が距離２１２未満であるようにサイズ設定し、それによって開口を「サブ波長」開口にする。開口２２０がある波長範囲と対応する周波数とを示す放射線にさらされる場合、開口２２０は、最大幅が所望の波長範囲の最短波長未満となるようにサイズ設定される。
【００２３】
[0034]動作において、ボロメータ２００は、典型的には赤外領域の放射線にさらされる。放射線は反射体２０８上に与えられる。少なくとも入射放射線の一部分が反射体２０８によって吸収体２０４上に反射する。
【００２４】
[0035]図４は、放射線の赤外領域におけるボロメータ２００の吸収スペクトルを示す。約８マイクロメートル（８μｍ）から１４マイクロメートル（１４μｍ）までにわたる波長範囲を考察すると、ボロメータ２００は、８マイクロメートル（８μｍ）において放射線の約９５％および１４マイクロメートルにおいて放射線の約３５％を吸収する。吸収率は、波長が８マイクロメートル（８μｍ）から１４マイクロメートル（１４μｍ）まで増大するにつれて低下する。ボロメータ２００は、およそ８．０マイクロメートル（８．０μｍ）を中心にした光学共振ゾーンにおいて約９５％の最大吸収率２４０を示す。さらに、ボロメータ２００は、約７．５マイクロメートルから８．５マイクロメートルまでの空洞共振ゾーン２４４を示す。
【００２５】
[0036]無孔吸収体１０４を有するボロメータ１００に比べると、サブ波長開口２２０を有するボロメータ２００は、より大きい最大吸収率２４０を示す（図２の１３０と図４の２４０とを比較する）。さらに、空洞共振２４４は、ボロメータ１００の空洞共振１３４に比べると、ボロメータ２００ではより広い。具体的には、空洞共振２４４の幅および最大吸収率２４０は、開口２２０の最大幅２２８が距離２１２にほぼ等しいとき増大する。さらに、図４のグラフは、サブ波長開口２２０が吸収体２０４と反射体２０８との光学共振のＦＷＨＭ（半値全幅）を増大させることを示す。
【００２６】
[0037]開口２２０の最大幅２２８が低減するにつれて、空洞共振２２４が狭まり、最大吸収率２４０が減少する。具体的には、開口２２０の最大幅が減少してゼロになると、図２にプロットしたように、結果として無孔吸収体１０４によって達成された結果に向かう。
【００２７】
[0038]図５に示すように、ＭＥＭＳボロメータ３００の別の実施形態が、階段状の反射体層３０８から離隔された吸収体層３０４を含む。吸収体層３０４は、図３の吸収体層２０４と同一であり、開口２２０と同一である複数の開口３０６を画定する。
【００２８】
[0039]反射体層３０８は、６つの上部セグメント３１２と５つの下部セグメント３１６とを含む。セグメント３１２、３１６は、反射構成部品とも称する。セグメント３１２の上部表面３１４は上部レベルを画定し、セグメント３１６の上部表面３１８は下部レベルを画定する。セグメント３１２は、セグメント３１６と互い違いに組み合わせる（ｉｎｔｅｒｌａｃｅ）。セグメント３１２とセグメント３１６は、約２．５マイクロメートル（２．５μｍ）の幅３２８を画定し、高屈折率材料で作製される。幅３２８は、吸収体３０４の開口の最大幅３３２未満である。
【００２９】
[0040]上部レベルの上部表面３１４は、下部レベルの上部表面３１８から距離３３０だけ離隔される。距離３３０は約５マイクロメートル（５．０μｍ）である。別の実施形態では、反射体層３０８が、当業者によって所望される任意の数のセグメント３１２、３１６を含む。さらに、当業者によって所望されるように、セグメント３１２、３１６は任意の幅を有することができ、かつ距離３３０は任意の大きさである。したがって、一実施形態において、セグメント３１２は、セグメント３１６とは異なる幅を有する。別の実施形態において、セグメント３１２、３１６は、当業者によって所望される、任意の材料から形成される。
【００３０】
[0041]セグメント３１２の上部レベルおよびセグメント３１６の下部レベルは、各々、高コントラスト回折格子反射体として動作する。低屈折率材料をセグメント３１２とセグメント３１６との間に挿入して、それらの位置を維持する。セグメント３１２、３１６は、白金、アルミニウム、または当業者によって所望される任意の材料から形成される。
【００３１】
[0042]吸収体層３０４は、約３マイクロメートル（３μｍ）に等しい距離３２０（第１の空洞距離）だけ上部レベルから離隔される。吸収体層３０４は、約８マイクロメートル（８μｍ）に等しい距離３２４（第２の空洞距離）だけ第２のレベルから離隔される。
【００３２】
[0043]図６は、放射線の赤外領域におけるボロメータ３００の吸収スペクトルを示す。約６マイクロメートル（６μｍ）から１４マイクロメートル（１４μｍ）までにわたる波長範囲を考察すると、ボロメータ３００は、第１の光学共振ゾーン３５０、第２の光学共振ゾーン３５４、および３つの相殺的干渉ゾーン３５８、３６２、３６６を示す。ボロメータ３００は、２つの表面（すなわち、上部表面と下部表面）を画定する階段状の反射体３０８により、２つの光学共振ゾーン３５０、３５４を示す。第１の光学共振ゾーン３５０において、ボロメータ３００は、約７マイクロメートル（７．０μｍ）において放射線の約７５％を吸収する。第２の光学共振ゾーン３５４において、ボロメータは、約８．５マイクロメートルにおいて放射線の約６０％を吸収する。吸収率は、光学共振ゾーン３５０、３５４の間に、相殺的干渉ゾーン３６２の１つである谷を形成する。放射線の波長が約９マイクロメートル（９μｍ）から１４マイクロメートル（１４μｍ）まで増大するにつれて、吸収率が次第に減少する。両方のセグメント３１２、３１６は、放射線を反射し、吸収スペクトルを形成するために同時に働く。
【００３３】
[0044]相殺的干渉ゾーン３５８、３６２、３６６が生じる波長は、少なくとも部分的に距離３２０、３４０に基づく。具体的には、相殺的干渉ゾーン３５８は、距離３２０に基づき、入射波長の半分（λ／２）で生じる。したがって、図示する例では、相殺的干渉ゾーン３５８は、波長が約６マイクロメートル（６μｍ）である放射線に影響する。相殺的干渉ゾーン３６２は、距離３２４に基づき、入射波長の全値（λ）で生じる。したがって、図示する例では、相殺的干渉ゾーン３６２は、波長が約６マイクロメートル（６μｍ）である放射線に影響する。相殺的干渉ゾーン３６６は、距離３２４に基づき、入射波長の半分（λ／２）で生じる。したがって、図示する例では、相殺的干渉ゾーン３６６は、波長が約１６マイクロメートル（１６μｍ）である放射線に影響する。
【００３４】
[0045]２つの層を有する反射体３０８は、他の要因の中でも距離３２０と距離３２４とに依存する吸収スペクトルにおいてフィルタ状応答を達成する。
[0046]別の実施形態において、セグメント３１２、３１６は、図５の高コントラスト回折格子形態に配列された厚さ５００ナノメートルのシリコン製「バー」から形成される。この実施形態において、吸収応答は、図６に示す吸収スペクトルと同様であるフィルタ状応答を示す。
【００３５】
[0047]さらに別の実施形態において、セグメント３１２、３１６は、図５の高コントラスト回折格子形態に配列された厚さ５００ナノメートルのシリコン製「バー」から形成される。セグメント３１２、３１６は、二酸化ケイ素から形成されたトレンチ付き構造４１０（図７参照）によって支持される。
【００３６】
[0048]他の実施形態において、セグメント３１２、３１６およびトレンチ付き構造４１０は、シリコンから一体形成され、図５の高コントラスト回析格子形態に配列される。
[0049]別の実施形態において、セグメント３１２、３１６およびトレンチ付き構造４１０は、アルミニウムから一体形成され、図５の高コントラスト回折格子形態に配列される。
【００３７】
[0050]図７に示すように、ＭＥＭＳボロメータ４００の別の実施形態は、階段状の反射体層４０８から離隔された吸収体層４０４を含む。吸収体層４０４は、図３の吸収体層２０４と同一であり、開口２２０と同一である複数の開口４０６を画定する。
【００３８】
[0051]反射体４０８は、トレンチ付き構造４１０とも称される基板と、その上に堆積させた材料４２４の層とを含む。トレンチ付き構造４１０は、互いに略平行である、５つのトレンチ４１２を画定する。トレンチ付き構造４１０は、シリコンから形成される。別の実施形態において、トレンチ付き構造４１０は、二酸化ケイ素、アルミニウム、または当業者によって所望される他の任意の材料から形成される。また、別の実施形態において、トレンチ付き構造４１０は、任意の形状または形態の任意の所望の数のトレンチ４１２を画定する。
【００３９】
[0052]材料４２４は、スパッタリングにより、または当業者によって所望される任意の堆積プロセスにより、トレンチ付き構造４１０上に堆積させる金属層である。材料４２４は、アルミニウム、白金、または当業者によって所望される他の任意の金属である。材料は６つの上部表面４１６、５つの下部表面４２０、および複数の垂直表面４２８を画定する。上部表面４１６は上部レベルを画定し、下部表面４２０は下部レベルを画定する。上部表面４１６は、幅約２．５マイクロメートル（２．５μｍ）の幅４３２を画定する。下部表面４２０は、わずかに、より狭い。上部表面４１６は、約３マイクロメートル（３μｍ）である距離４０６だけ吸収体２０４から離隔される。下部表面４２０は、約６マイクロメートル（６μｍ）である距離４１４だけ吸収体２０４から離隔される。上部表面４１６は、距離４３０だけ下部表面４２０から離隔される。距離４３０は、約５マイクロメートル（５μｍ）である。垂直表面４２８は、上部表面４１６を下部表面４２０に接続する。材料４２４は、約５００ナノメートルの厚さ４３６を有し、材料４２４が材料４２４上の放射線の表皮深さより厚くなるようにする。材料４２４が放射線の表皮厚さより厚い限り、トレンチ付き構造４１０の組成は重要でない。
【００４０】
[0053]図８は、放射線の赤外領域におけるボロメータ４００の吸収スペクトルを示す。約６マイクロメートル（６μｍ）から１４マイクロメートル（１４μｍ）までにわたる波長範囲を考察すると、ボロメータ４００は、光学共振点４５０、２つの相殺的干渉点４５８、４６６、および通過帯域４７０を示す。距離４０６、４１４により、ボロメータ４００は、反射体４０８が階段状であっても、混合された光学共振ゾーン４５０を示す。光学共振ゾーン４５０の中央において、ボロメータ４００は、約７．５マイクロメータ（７．５μｍ）における放射線の約９５％を吸収する。
【００４１】
[0054]図８は、図６の相殺的干渉ゾーン３５８に比べると、相殺的干渉ゾーン４５８における吸収応答が約０％まで下げられたことも示す。同様に、図６の相殺的干渉ゾーン３６６に比べると、相殺的干渉ゾーン４６６における吸収が約０％の吸収まで下げられている。λ／２の相殺的干渉ゾーン４５８、４６６における吸収の低減は、他の要因の中でも、材料４２４および距離４０６によるものである。
【００４２】
[0055]通過帯域４７０は、光学共振点４５０においてピークの吸収を示し、その境界において漸減する。
[0056]図９に示すように、ＭＥＭＳボロメータ５００が吸収体５０４と階段状の反射体５０８とを含む。反射体５０８は、図７の反射体４０８と同一である。反射体５０８は、材料４２４と同一である材料５１２を含み、複数の上部表面５１６と複数の下部表面５２０とを画定する。上部表面５１６は上部表面４１６と同一であり、下部表面５２０は下部表面４２０と同一である。
【００４３】
[0057]吸収体５０４は、約３マイクロメートル（３μｍ）である距離５０６だけ上部表面５１６から離隔される。吸収体５０４は、約６マイクロメートル（６μｍ）である距離５１０だけ下部表面５２０から離隔される。
【００４４】
[0058]吸収体５０４は、完全に吸収体５０４を貫通して延びる複数の開口５１４、５１８を画定する。開口５１４は略円形である（図９の斜視図は開口をわずかに楕円形に見せている）。各開口５１４は、約４マイクロメートル（４μｍ）の最大幅５２４を画定する。開口５１８も略円形である。各開口５１８は、約２マイクロメートル（２μｍ）の最大幅５２８を画定する。開口５１４、５１８が略円形であるので、最大幅５２４、５２８は開口５１４、５１８の直径に相当する。最大幅５２４は距離５１０以下であり、最大幅５２８は距離５０６以下である。
【００４５】
[0059]図１０は、図９のボロメータ５００の吸収スペクトルを示す。図示するように、異なる最大幅５２４、５２８のサブ波長開口５１４、５１８を材料５１２を有する階段状の反射体５０８と混合することにより、図８に示す４５０の通過帯域に比べると、応答の通過帯域５７０が広がっている。
【００４６】
[0060]図１１は、吸収体６０４と反射体６０８とを含むボロメータ６００の別の実施形態を示す。吸収体６０４は、それを貫通する複数の開口６１２を画定する。反射体６０８もそれを貫通する複数の開口６１６を画定する。吸収体６０４は、距離６２０だけ反射体６０８から離隔される。開口６１２は、開口６１６と位置合わせされる。開口６１６はボロメータ６００の吸収応答の空洞共振（図示せず）を広げる働きをする。開口６１２、６１６は、距離６２０未満である最大幅６２４を画定する。図１１は縮尺通りではない。
【００４７】
[0061]図１２は、吸収体７０４と反射体７０８とを含むボロメータ７００の別の実施形態を示す。吸収体７０４は、それを貫通する複数の開口７１２を画定する。反射体７０８もそれを貫通する複数の開口７１６を画定する。吸収体７０４は、距離７２０だけ反射体７０８から離隔される。開口７１２は、吸収体７０４上の開口７１６の１つの位置７２４（仮想線で示す）によって示されるように開口７１６と位置がずれている。開口７１６はボロメータ７００の吸収応答の空洞共振を広げる働きをする。開口７１２、７１６は、距離７２０未満である最大幅７２８を画定する。図１２は縮尺通りではない。
【００４８】
[0062]本開示は図面および前述の説明に詳細に示し説明してきたが、それは例示的であって文字において制限的ではないとみなすべきである。好ましい実施形態だけが提示されてきたこと、および本開示の精神内に含まれるすべての変更、修正および他の用途が保護されるように所望されることが理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成27年5月13日(2015.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの反射構成部品を含む基板と、
前記少なくとも１つの反射構成部品からある距離だけ離隔された吸収体であって、前記距離以下である最大幅を各々が有する複数の開口を画定する、吸収体と
を備える半導体センサ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの反射構成部品が、放射線を反射するように構成され、
前記距離が前記放射線の波長未満である、請求項１に記載の半導体センサ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの反射構成部品上に形成され、厚さを画定する金属層
をさらに備え、
前記基板が、酸化ケイ素から形成され、
前記厚さが、前記少なくとも１つの反射構成部品上の前記放射線の表皮厚さより大きい、請求項２に記載の半導体センサ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの反射構成部品が、第１の複数の反射構成部品と第２の複数の反射構成部品とを含み、
前記吸収体が、前記第１の複数の反射構成部品から第１の距離だけ離隔され、
前記吸収体が、前記第２の複数の反射構成部品から第２の距離だけ離隔される、
請求項１に記載の半導体センサ。
【請求項５】
前記第１の複数の反射構成部品が、前記第２の複数の反射構成部品と互い違いに組み合わせられる、請求項４に記載の半導体センサ。
【請求項６】
前記第１の複数の反射構成部品が、第１の反射体幅を画定し、
前記第２の複数の反射構成部品が、第２の反射体幅を画定し、
前記第１の反射体幅および前記第２の反射体幅が、前記最大幅未満である、請求項５に記載の半導体センサ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの反射構成部品上に形成された金属層をさらに備え、
前記金属層が前記少なくとも１つの反射構成部品上にスパッタリング堆積される、請求項４に記載の半導体センサ。
【請求項８】
前記複数の開口が、第１の最大開口幅を有する複数の第１の開口と、第２の最大開口幅を有する複数の第２の開口とを含み、
前記第１の最大開口幅が、前記第２の最大開口幅とは異なる、請求項１に記載の半導体センサ。
【請求項９】
前記複数の第１の開口の前記開口が、略円形であり、
前記複数の第２の開口の前記開口が、略円形である、請求項８に記載の半導体センサ。
【請求項１０】
前記複数の開口の前記開口が、円形であり、直径を画定し、
前記直径が、前記最大開口幅に等しい、請求項１に記載の半導体センサ。
【請求項１１】
前記複数の開口の前記開口が、長方形配列で形成される、請求項１に記載の半導体センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
[0007]本開示の別の実施形態によれば、半導体センサを形成する方法が、少なくとも１つの反射構成部品からある距離だけ吸収体を離隔するステップと、吸収体に複数の開口を形成するステップとを含む。複数の開口の各開口は、当該距離未満の最大幅を画定する。当該距離は放射線の波長に基づき、当該距離は放射線の波長未満である。したがって、開口はサブ波長開口である。
実施例において、半導体センサを形成する方法は、少なくとも１つの反射構成部品上に金属層を堆積させるステップであって、金属層が厚さを画定する、ステップをさらに含んでもよい。厚さは、少なくとも１つの反射構成部品上の前記放射線の表皮厚さより大きくてもよい。
実施例において、少なくとも１つの反射構成部品は、第１の複数の反射構成部品と、第２の複数の反射構成部品とを含んでもよい。方法は、第１の複数の反射構成部品から第１の距離だけ吸収体を離隔するステップと、第２の複数の反射構成部品から第２の距離だけ吸収体を離隔するステップとをさらに含んでもよい。第１の距離および第２の距離が、放射線の波長に基づいてもよい。第１の距離および第２の距離が、放射線の波長未満であってもよい。
実施例において、第１の複数の反射構成部品の反射構成部品が、第２の複数の反射構成部品の反射構成部品と互い違いに組み合わせられてもよい。
実施例において、第１の複数の反射構成部品の反射構成部品が、第１の反射体幅を画定し、第２の複数の反射構成部品の反射構成部品が、第２の反射体幅を画定し、第１の反射体幅および第２の反射体幅が、最大幅未満であってもよい。
実施例において、複数の開口が、第１の開口幅を有する複数の第１の開口と、第２の開口幅を有する複数の第２の開口とを含んでもよい。第１の開口幅が、第２の開口幅とは異なってもよい。
実施例において、複数の第１の開口の開口が、円形であり、複数の第２の開口の開口が、円形であってもよい。
実施例において、複数の開口の開口が、円形であり、直径を画定し、直径が、最大開口幅に等しくてもよい。
実施例において、複数の開口の開口が、長方形配列を形成してもよい。
【国際調査報告】
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