JP2002533667A - 赤外線ボロメーター及びその製造方法 - Google Patents
赤外線ボロメーター及びその製造方法Info
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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Abstract
(57)【要約】
ＮＥＴＤを減少させ且つ反応性及び検出性を増加させた赤外線ボロメーターが提供される。該ボロメーターは、基板及び１対の接続端子を含むアクティブマトリックスレベルと、１対の支持橋脚及び１対の伝導線を含む支持レベルと、吸収体に取り囲まれた垂直波状及び水平蛇行状をなすボロメーター要素を含む吸収レベルと、各ポストが１本の電管を含む１対のポストとを有し、吸収レベルのボロメーター要素の各端は、対応する電管、対応する伝導線を介して対応する接続端子に電気的に接続されている。与えられた空間及び領域内でボロメーター要素の全長が最大になるようにボロメーター要素を水平蛇行状及び垂直波状になすことによって、赤外線ボロメーターの雑音等価温度差（ＮＥＴＤ）が減少し、反応性及び検出性が増加する。
Description
【０００１】 （技術分野） 本発明は、赤外線ボロメーターに関し、特に、雑音等価温度差（ＮＥＴＤ）を
減少させて反応性及び検出性を増加させた赤外線ボロメーターに関する。
減少させて反応性及び検出性を増加させた赤外線ボロメーターに関する。
【０００２】 （背景技術） 放射線検出器は、検出器の活動領域に入射する放射線量に応じた出力信号を発
生させる装置である。赤外線検出器は、電磁気スペクトルの赤外線領域における
放射線に敏感な検出器である。赤外線検出器には２つの形式があり、１つはボロ
メーターを含む熱検出器であり、もう１つは光子検出器である。
生させる装置である。赤外線検出器は、電磁気スペクトルの赤外線領域における
放射線に敏感な検出器である。赤外線検出器には２つの形式があり、１つはボロ
メーターを含む熱検出器であり、もう１つは光子検出器である。
【０００３】 光子検出器は、検出器の変換器（transducer）領域に入射してそこで電子と相
互作用する光子の数に基づいて機能する。光子検出器は電子と光子の間の直接相
互作用によって機能するため、ボロメーターと比較して反応速度が速く、感度が
高い。しかし、光子検出器は低温でしか作動しないという欠点を有しており、追
加冷却装置が必要となる。
互作用する光子の数に基づいて機能する。光子検出器は電子と光子の間の直接相
互作用によって機能するため、ボロメーターと比較して反応速度が速く、感度が
高い。しかし、光子検出器は低温でしか作動しないという欠点を有しており、追
加冷却装置が必要となる。
【０００４】 一方、ボロメーターは、放射線吸収による検出器の変換器領域の温度変化に基
づいて機能する。ボロメーターは、出力信号即ち物質の抵抗変化（ボロメーター
要素と呼ばれる）を与えるものであり、抵抗変化は変換器領域の温度に比例する
。ボロメーター要素は、金属及び半導体から作られる。ボロメーター要素が金属
からなる場合、温度と共に減少する担体移動度の変化に応じて抵抗が事実上変化
する。従って、高固有抵抗半導体ボロメーター要素では担体移動度が温度に対し
て指数関数的に変化するので、より大きな感度が得られる。
づいて機能する。ボロメーターは、出力信号即ち物質の抵抗変化（ボロメーター
要素と呼ばれる）を与えるものであり、抵抗変化は変換器領域の温度に比例する
。ボロメーター要素は、金属及び半導体から作られる。ボロメーター要素が金属
からなる場合、温度と共に減少する担体移動度の変化に応じて抵抗が事実上変化
する。従って、高固有抵抗半導体ボロメーター要素では担体移動度が温度に対し
て指数関数的に変化するので、より大きな感度が得られる。
【０００５】 図１及び図２は、米国出願第09/120,364号の「BOLOMETER HAVING AN INCREASE
D FILL FACTOR」に開示されている３層構造ボロメーター100を説明する斜視図及
び断面図である。ボロメーター100は、アクティブマトリックスレベル10と、支
持レベル20と、１対のポスト40と、吸収レベル30を有する。
D FILL FACTOR」に開示されている３層構造ボロメーター100を説明する斜視図及
び断面図である。ボロメーター100は、アクティブマトリックスレベル10と、支
持レベル20と、１対のポスト40と、吸収レベル30を有する。
【０００６】 アクティブマトリックスレベル10は、集積回路（図示せず）を含む基板12と、
１対の接続端子14と、保護層16を有する。金属製の各接続端子14は、基板12の上
部に配置される。例えば、シリコン窒化物(SiNX)からなる保護層16は基板12を覆
っている。１対の接続端子14は集積回路に電気的に接続されている。
１対の接続端子14と、保護層16を有する。金属製の各接続端子14は、基板12の上
部に配置される。例えば、シリコン窒化物(SiNX)からなる保護層16は基板12を覆
っている。１対の接続端子14は集積回路に電気的に接続されている。
【０００７】 支持レベル20は、シリコン窒化物(SiNX)からなる１対の支持橋脚22を有し、各
支持橋脚22の上部には伝導線24が形成されている。各支持橋脚22は、アンカー部
22aと、脚部22bと、高架部22cを有し、アンカー部22aにはビアホール26が形成さ
れ、該ビアホールを介して伝導線24の一端が接続端子14に電気的に接続され、脚
部22bが高架部22cを支持している。
支持橋脚22の上部には伝導線24が形成されている。各支持橋脚22は、アンカー部
22aと、脚部22bと、高架部22cを有し、アンカー部22aにはビアホール26が形成さ
れ、該ビアホールを介して伝導線24の一端が接続端子14に電気的に接続され、脚
部22bが高架部22cを支持している。
【０００８】 吸収レベル30は、吸収体31に取り囲まれたボロメーター要素32及び吸収体31の
上部に形成された赤外線吸収コーティング33を有する。吸収体31は、ボロメータ
ー要素32の形成前後に、ボロメーター要素32を取り囲むようにシリコン窒化物を
デポジションして加工した。また、ボロメーター要素32の材料には、製造の容易
さからチタン(Ti)が選択された。蛇行状になすことでボロメーター要素32は高い
抵抗を与えられる。
上部に形成された赤外線吸収コーティング33を有する。吸収体31は、ボロメータ
ー要素32の形成前後に、ボロメーター要素32を取り囲むようにシリコン窒化物を
デポジションして加工した。また、ボロメーター要素32の材料には、製造の容易
さからチタン(Ti)が選択された。蛇行状になすことでボロメーター要素32は高い
抵抗を与えられる。
【０００９】 各ポスト40は、吸収レベル30と支持レベル20の間に形成されている。各ポスト
40は、例えばチタン(Ti)のような金属で作られた電線管42を有し、該電線管を取
り囲む、例えばシリコン窒化物(SiNX)のような絶縁物質44を含む。電線管42の上
端が蛇行状のボロメーター要素32の一端に電気的に接続され、電線管42の下端が
支持橋脚22上の伝導線24に電気的に接続され、このようにして吸収レベル30内の
蛇行状ボロメーター要素32の両端は、電線管42と、伝導線24と、接続端子14とを
介してアクティブマトリックスレベル10の集積回路に電気的に接続されている。
40は、例えばチタン(Ti)のような金属で作られた電線管42を有し、該電線管を取
り囲む、例えばシリコン窒化物(SiNX)のような絶縁物質44を含む。電線管42の上
端が蛇行状のボロメーター要素32の一端に電気的に接続され、電線管42の下端が
支持橋脚22上の伝導線24に電気的に接続され、このようにして吸収レベル30内の
蛇行状ボロメーター要素32の両端は、電線管42と、伝導線24と、接続端子14とを
介してアクティブマトリックスレベル10の集積回路に電気的に接続されている。
【００１０】 赤外線にさらされたとき、蛇行状ボロメーター要素32の抵抗が増加し、これに
伴い電流及び電圧が変化する。変化した電流・電圧は集積回路で増幅し、増幅さ
れた電流・電圧は検出回路（図示せず）により検出される。
伴い電流及び電圧が変化する。変化した電流・電圧は集積回路で増幅し、増幅さ
れた電流・電圧は検出回路（図示せず）により検出される。
【００１１】 赤外線ボロメーターの性能を決定する最も重要な３つの要素は、雑音等価温度
差（ＮＥＴＤ）、反応性、検出性であり、これらの要素はボロメーター要素の抵
抗に正比例または反比例する。抵抗が大きくなるにつれてＮＥＴＤは小さくなり
、反応性及び検出性は大きくなる。従って、与えられた空間または領域内でボロ
メーター要素の抵抗を増大させることが必要である。
差（ＮＥＴＤ）、反応性、検出性であり、これらの要素はボロメーター要素の抵
抗に正比例または反比例する。抵抗が大きくなるにつれてＮＥＴＤは小さくなり
、反応性及び検出性は大きくなる。従って、与えられた空間または領域内でボロ
メーター要素の抵抗を増大させることが必要である。
【００１２】 （発明の開示） 本発明の主な目的は、ＮＥＴＤを減少させ且つ反応性及び検出性を増加させた
赤外線ボロメーターを提供することにある。
赤外線ボロメーターを提供することにある。
【００１３】 本発明のさらに別の目的は、赤外線ボロメーターの製造方法を提供することに
ある。
ある。
【００１４】 上述の目的及び後述する利点は、本発明による、ＮＥＴＤを減少させ且つ反応
性及び検出性を増加させた赤外線ボロメーターによって達成される。
性及び検出性を増加させた赤外線ボロメーターによって達成される。
【００１５】 このボロメーターは、 基板及び１対の接続端子を含むアクティブマトリックスレベルと、 １対の支持橋脚及び１対の伝導線を有する支持レベルと、 吸収体に取り囲まれた垂直波状のボロメーター要素を含む吸収レベルと、 各ポストが１本の電線管を有する１対のポストを有し、 ボロメーター要素の各端は、対応する電線管及び対応する伝導線を介し、対応
する接続端子に電気的に接続されている。
する接続端子に電気的に接続されている。
【００１６】 また、本発明による、ＮＥＴＤを減少させ且つ反応性及び検出性を増加させた
赤外線ボロメーターを製造する方法も提供される。この製造方法は、 １対の接続端子を含むアクティブマトリックスレベルを準備する過程と、 １対の空キャビティを含む第１犠牲層を形成する過程と、 １対の支持橋脚及び１対の伝導線を含む支持レベルを形成する過程と、 １対の空スロットを含む第２犠牲層を形成する過程と、 １対の空スロット内に１対のポストを形成する過程と、 下部吸収層をデポジションする過程と、 下部吸収層を部分エッチングする過程と、 ボロメーター要素を形成する過程と、 上部吸収層を形成する過程と、 第１及び第２犠牲層を除去して赤外線ボロメーターを形成する過程とから構成
されている。
赤外線ボロメーターを製造する方法も提供される。この製造方法は、 １対の接続端子を含むアクティブマトリックスレベルを準備する過程と、 １対の空キャビティを含む第１犠牲層を形成する過程と、 １対の支持橋脚及び１対の伝導線を含む支持レベルを形成する過程と、 １対の空スロットを含む第２犠牲層を形成する過程と、 １対の空スロット内に１対のポストを形成する過程と、 下部吸収層をデポジションする過程と、 下部吸収層を部分エッチングする過程と、 ボロメーター要素を形成する過程と、 上部吸収層を形成する過程と、 第１及び第２犠牲層を除去して赤外線ボロメーターを形成する過程とから構成
されている。
【００１７】 （発明を実施するための最良の形態） 図３は本発明の赤外線ボロメーター200を説明する断面図であり、図４〜図５
は赤外線ボロメーター200の吸収レベル130の行及び列方向の断面図であり、図６
〜図１２は赤外線ボロメーター200の製造過程を示す断面図である。図３〜図１
２において同一参照番号は同一部分を示す。
は赤外線ボロメーター200の吸収レベル130の行及び列方向の断面図であり、図６
〜図１２は赤外線ボロメーター200の製造過程を示す断面図である。図３〜図１
２において同一参照番号は同一部分を示す。
【００１８】 図３に示す赤外線ボロメーター200は、アクティブマトリックスレベル110と、
支持レベル120と、１対のポスト140と、吸収レベル130を有する。
支持レベル120と、１対のポスト140と、吸収レベル130を有する。
【００１９】 アクティブマトリックスレベル110は、集積回路（図示せず）を含む基板112と
、１対の接続端子114と、保護層116を有する。金属からなる各接続端子114は、
基板112の上部に配置され、集積回路に電気的に接続されている。保護層116は例
えばシリコン窒化物(SiNX)からなっており、基板112を覆い、赤外線ボロメータ
ー200の製造過程における化学的・物理的損傷から接続端子114及び集積回路を保
護する。
、１対の接続端子114と、保護層116を有する。金属からなる各接続端子114は、
基板112の上部に配置され、集積回路に電気的に接続されている。保護層116は例
えばシリコン窒化物(SiNX)からなっており、基板112を覆い、赤外線ボロメータ
ー200の製造過程における化学的・物理的損傷から接続端子114及び集積回路を保
護する。
【００２０】 支持レベル120は、例えばシリコン窒化物(SiNX)、例えばシリコン酸化物(SiO2 )またはシリコン室化酸化物(SiOXNY)のような絶縁物質からなる１対の支持橋脚1
22及び例えばチタン(Ti)のような金属からなる１対の伝導線124を有し、各伝導
線124が対応する支持橋脚122の上部に配置されている。各支持橋脚122は、アン
カー部122aと、脚部122bと、高架部122cとを有し、アンカー部122aにはビアホー
ル126が形成され、該ビアホールを介して各伝導線124の一端が対応する接続端子
114に電気的に接続され、脚部122bは高架部122cを支持している。
22及び例えばチタン(Ti)のような金属からなる１対の伝導線124を有し、各伝導
線124が対応する支持橋脚122の上部に配置されている。各支持橋脚122は、アン
カー部122aと、脚部122bと、高架部122cとを有し、アンカー部122aにはビアホー
ル126が形成され、該ビアホールを介して各伝導線124の一端が対応する接続端子
114に電気的に接続され、脚部122bは高架部122cを支持している。
【００２１】 図４〜図５に示すように、吸収レベル130は、吸収体131に取り囲まれたボロメ
ーター要素132と、吸収体131の下部に形成された反射膜133と、吸収体131の上部
に形成された赤外線吸収コーティング134を含む。低熱伝導率の絶縁物質、例え
ばシリコン窒化物(SiNX)、シリコン酸化物(SiO2)、シリコン室化酸化物(SiOXNY)
等からなる吸収体131は、ボロメーター要素132の形成前後に、ボロメーター要素
132を取り囲むように絶縁物質をデポジションすることによって形成した。ボロ
メーター要素132の全長を増加させることによってＮＥＴＤを減少させ且つ反応
性及び検出性を増加させた赤外線ボロメーターを提供するために、例えばチタン
のような金属からボロメーター要素132を形成し、水平蛇行状及び垂直波状をな
すようにした。ボロメーター要素132のデポジション前に吸収体131の絶縁物質を
部分エッチングすることによってボロメーター要素132を垂直波状になし、デポ
ジション後にボロメーター要素132をパターンニングすることによってボロメー
ター要素132を水平蛇行状になした。反射膜133はアルミニウムや白金等の金属か
ら形成し、透過した赤外線を吸収体131に戻すために用いる。赤外線吸収コーテ
ィング134は、例えばブラックゴールド（black gold）から形成し、入射する赤
外線の吸収効率を高めるために用いる。
ーター要素132と、吸収体131の下部に形成された反射膜133と、吸収体131の上部
に形成された赤外線吸収コーティング134を含む。低熱伝導率の絶縁物質、例え
ばシリコン窒化物(SiNX)、シリコン酸化物(SiO2)、シリコン室化酸化物(SiOXNY)
等からなる吸収体131は、ボロメーター要素132の形成前後に、ボロメーター要素
132を取り囲むように絶縁物質をデポジションすることによって形成した。ボロ
メーター要素132の全長を増加させることによってＮＥＴＤを減少させ且つ反応
性及び検出性を増加させた赤外線ボロメーターを提供するために、例えばチタン
のような金属からボロメーター要素132を形成し、水平蛇行状及び垂直波状をな
すようにした。ボロメーター要素132のデポジション前に吸収体131の絶縁物質を
部分エッチングすることによってボロメーター要素132を垂直波状になし、デポ
ジション後にボロメーター要素132をパターンニングすることによってボロメー
ター要素132を水平蛇行状になした。反射膜133はアルミニウムや白金等の金属か
ら形成し、透過した赤外線を吸収体131に戻すために用いる。赤外線吸収コーテ
ィング134は、例えばブラックゴールド（black gold）から形成し、入射する赤
外線の吸収効率を高めるために用いる。
【００２２】 再び図３を参照されたい。各ポスト140は、吸収レベル130及び支持レベル120
の間に形成される。各ポスト140は、例えばシリコン窒化物(SiNX)、シリコン酸
化物(SiO2)またはシリコン室化酸化物(SiOXNY)からなる絶縁物質144に取り囲ま
れた、例えばチタン(Ti)のような金属からなる電線管142を有する。各電線管142
の上端はボロメーター要素132の一端に電気的に接続されており、各電線管142の
下端は支持橋脚122上部の伝導線124に電気的に接続されている。このようにして
、吸収レベル130のボロメーター要素132の両端は、対応する電線管142、対応す
る伝導線124及び対応する接続端子114を介し、アクティブマトリックスレベル11
0の集積回路に電気的に接続されている。
の間に形成される。各ポスト140は、例えばシリコン窒化物(SiNX)、シリコン酸
化物(SiO2)またはシリコン室化酸化物(SiOXNY)からなる絶縁物質144に取り囲ま
れた、例えばチタン(Ti)のような金属からなる電線管142を有する。各電線管142
の上端はボロメーター要素132の一端に電気的に接続されており、各電線管142の
下端は支持橋脚122上部の伝導線124に電気的に接続されている。このようにして
、吸収レベル130のボロメーター要素132の両端は、対応する電線管142、対応す
る伝導線124及び対応する接続端子114を介し、アクティブマトリックスレベル11
0の集積回路に電気的に接続されている。
【００２３】 図６〜図１２は、本発明に基づく赤外線ボロメーター200の製造過程を説明す
る概略的な断面図である。
る概略的な断面図である。
【００２４】 赤外線ボロメーター200の製造過程は、図６に示すような、集積回路（図示せ
ず）を有する基板112と、１対の接続端子114と、保護層116を有するアクティブ
マトリックスレベル110の準備から開始する。各接続端子114を集積回路に電気的
に接続させ、保護層116で基板112及び接続端子114を覆う。
ず）を有する基板112と、１対の接続端子114と、保護層116を有するアクティブ
マトリックスレベル110の準備から開始する。各接続端子114を集積回路に電気的
に接続させ、保護層116で基板112及び接続端子114を覆う。
【００２５】 続いて、図７に示すように、第１犠牲層150のポリシリコンをデポジションし
て部分エッチングすることにより、アクティブマトリックスレベル110の上部に
１対の空キャビティ155を含む第１犠牲層150を形成する。
て部分エッチングすることにより、アクティブマトリックスレベル110の上部に
１対の空キャビティ155を含む第１犠牲層150を形成する。
【００２６】 次に、図８に示すように、第１犠牲層150の上部に、シリコン酸化物、シリコ
ン窒化物またはシリコン室化酸化物等の絶縁物質からなる１対の支持橋脚122及
びチタン等の金属からなる１対の伝導線124を含む支持レベル120を形成する。各
伝導線124は、ビアホール126を介して対応する接続端子114に電気的に接続する
。本過程では、支持橋脚122の絶縁物質はデポジションし、伝導線124の金属はパ
ターンニングする。
ン窒化物またはシリコン室化酸化物等の絶縁物質からなる１対の支持橋脚122及
びチタン等の金属からなる１対の伝導線124を含む支持レベル120を形成する。各
伝導線124は、ビアホール126を介して対応する接続端子114に電気的に接続する
。本過程では、支持橋脚122の絶縁物質はデポジションし、伝導線124の金属はパ
ターンニングする。
【００２７】 その後、図９に示すように、第２犠牲層160のポリシリコンをデポジションし
て部分エッチングすることにより、支持レベル120の上部に１対の空スロット165
を含む第２犠牲層160を形成する。
て部分エッチングすることにより、支持レベル120の上部に１対の空スロット165
を含む第２犠牲層160を形成する。
【００２８】 次に、図１０に示すように、１対の空スロット165の内部に１対のポスト140を
形成する。各ポスト140には、絶縁物質144に取り囲まれた１本の電線管142が含
まれる。各電線管142の下端は、対応する伝導線124に電気的に接続する。
形成する。各ポスト140には、絶縁物質144に取り囲まれた１本の電線管142が含
まれる。各電線管142の下端は、対応する伝導線124に電気的に接続する。
【００２９】 仕上げの段階では、図１１に示すように、第２犠牲層160及びポスト140の上部
に吸収レベル130を形成する。吸収レベル130には、シリコン酸化物、シリコン窒
化物またはシリコン窒化酸化物等の絶縁物質からなる吸収体131と、チタンから
なるボロメーター要素132と、アルミニウムや白金等の金属からなる反射膜133と
、ブラックゴールドからなる赤外線吸収コーティング134が含まれる。この過程
は次の手順でなされる。まず、スパッタリング法を用いて反射膜の金属をデポジ
ションする。次に下部吸収層（図示せず）を、ＣＶＤ法を用いてデポジションし
た後でフォトリソグラフィーを用いて部分エッチングする。その後、下部吸収層
の上部にボロメーター要素材料（図示せず）をデポジションする。下部吸収層を
部分エッチングしてボロメーター要素材料を垂直波状に加工し、次に水平蛇行状
をなすようにボロメーター要素材料をパターンニングしてボロメーター要素132
を形成する。続いて、ボロメーター要素132を取り囲むように上部吸収層（図示
せず）をデポジションして吸収体131を形成する。そして、吸収体131の上部に赤
外線吸収コーティング134を形成することによって、吸収レベル130を形成する。
に吸収レベル130を形成する。吸収レベル130には、シリコン酸化物、シリコン窒
化物またはシリコン窒化酸化物等の絶縁物質からなる吸収体131と、チタンから
なるボロメーター要素132と、アルミニウムや白金等の金属からなる反射膜133と
、ブラックゴールドからなる赤外線吸収コーティング134が含まれる。この過程
は次の手順でなされる。まず、スパッタリング法を用いて反射膜の金属をデポジ
ションする。次に下部吸収層（図示せず）を、ＣＶＤ法を用いてデポジションし
た後でフォトリソグラフィーを用いて部分エッチングする。その後、下部吸収層
の上部にボロメーター要素材料（図示せず）をデポジションする。下部吸収層を
部分エッチングしてボロメーター要素材料を垂直波状に加工し、次に水平蛇行状
をなすようにボロメーター要素材料をパターンニングしてボロメーター要素132
を形成する。続いて、ボロメーター要素132を取り囲むように上部吸収層（図示
せず）をデポジションして吸収体131を形成する。そして、吸収体131の上部に赤
外線吸収コーティング134を形成することによって、吸収レベル130を形成する。
【００３０】 最後に、図１２に示すように、XeF2等のエッチング液を用いた等方性エッチン
グ法を用いて第１犠牲層150及び第２犠牲層160を完全に除去し、赤外線ボロメー
ター200を形成する。
グ法を用いて第１犠牲層150及び第２犠牲層160を完全に除去し、赤外線ボロメー
ター200を形成する。
【００３１】 また、本発明の他の実施例に従って、ボロメーター要素132に垂直波状をなす
ための部分エッチング過程を、下部吸収層ではなく反射膜133または第２犠牲層1
60に施すことも可能である。
ための部分エッチング過程を、下部吸収層ではなく反射膜133または第２犠牲層1
60に施すことも可能である。
【００３２】 赤外線にさらされると、ボロメーター要素132の抵抗が変化し、これに伴い電
流及び電圧が変化する。変化した電流・電圧は集積回路で増幅し、増幅された電
流・電圧は検出回路（図示せず）により検出される。
流及び電圧が変化する。変化した電流・電圧は集積回路で増幅し、増幅された電
流・電圧は検出回路（図示せず）により検出される。
【００３３】 本発明に基づく赤外線ボロメーターにおいて、与えられた空間または領域内で
ボロメーター要素の全長が最大になるようにボロメーター要素を水平蛇行状及び
垂直波状になすことによって、赤外線ボロメーターのＮＥＴＤが減少し、反応性
及び検出性が増加する。
ボロメーター要素の全長が最大になるようにボロメーター要素を水平蛇行状及び
垂直波状になすことによって、赤外線ボロメーターのＮＥＴＤが減少し、反応性
及び検出性が増加する。
【００３４】 本発明は最良の実施の形態に関して図示及び記載されてきたが、当業者は、本
発明の精神及び範囲を逸脱することなく、変更、削除及び付加等を行うことがで
きることを理解されたい。
発明の精神及び範囲を逸脱することなく、変更、削除及び付加等を行うことがで
きることを理解されたい。
【図１】 従来の赤外線ボロメーターの斜視図である。
【図２】 図1に示した従来の赤外線ボロメーターのＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 本発明による赤外線ボロメーターの断面図である。
【図４】 本発明による赤外線ボロメーターの吸収レベルの行方向断面図である。
【図５】 本発明による赤外線ボロメーターの吸収レベルの列方向断面図である。
【図６】 本発明による赤外線ボロメーターの製造過程を示す断面図である。
【図７】 本発明による赤外線ボロメーターの製造過程を示す断面図である。
【図８】 本発明による赤外線ボロメーターの製造過程を示す断面図である。
【図９】 本発明による赤外線ボロメーターの製造過程を示す断面図である。
【図１０】 本発明による赤外線ボロメーターの製造過程を示す断面図である。
【図１１】 本発明による赤外線ボロメーターの製造過程を示す断面図である。
【図１２】 本発明による赤外線ボロメーターの製造過程を示す断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｈ０４Ｎ 5/33 Ｈ０４Ｎ 5/33 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｋ Ｆターム(参考） 2G065 AB02 BA12 BA34 BE08 CA13 DA20 2G066 BA09 BA55 BB09 CA01 4M118 AA05 AB10 BA02 BA05 BA30 CA14 CA19 CA32 CB14 EA01 GA10 GD15 5C024 AX06 CY47 EX15
Claims (14)
- 【請求項１】 赤外線ボロメーターであって、 基板及び１対の接続端子を含むアクティブマトリックスレベルと、 １対の支持橋脚及び１対の伝導線を有する支持レベルと、 吸収体に取り囲まれた垂直波状のボロメーター要素を含む吸収レベルと、 各ポストが１本の電線管を有する１対のポストを有し、 前記吸収レベルの前記ボロメーター要素の各端が、対応する前記電線管及び対
応する前記伝導線を介し、対応する前記接続端子に電気的に接続されていること
を特徴とする赤外線ボロメーター。 - 【請求項２】 前記ボロメーター要素が、水平蛇行状をなすことを特徴と
する請求項１に記載の赤外線ボロメーター。 - 【請求項３】 前記アクティブマトリックスレベルが、該アクティブマト
リックスレベルの上部に形成された保護層を更に含むことを特徴とする請求項１
に記載の赤外線ボロメーター。 - 【請求項４】 前記吸収レベルが、前記吸収体の下部に形成された反射膜
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の赤外線ボロメーター。 - 【請求項５】 前記吸収レベルが、前記吸収体の上部に形成された赤外線
吸収コーティングを更に含むことを特徴とする請求項４に記載の赤外線ボロメー
ター。 - 【請求項６】 赤外線ボロメーターを製造する方法であって、 基板及び１対の接続端子を含むアクティブマトリックスレベルを準備する過程
と、 １対の空キャビティを含む第１犠牲層を形成する過程と、 １対の支持橋脚及び１対の伝導線を含む支持レベルを形成する過程と、 １対の空スロットを含む第２犠牲層を形成する過程と、 前記１対の空スロット内に１対のポストを形成する過程と、 下部吸収層をデポジションする過程と、 前記下部吸収層を部分エッチングする過程と、 ボロメーター要素を形成する過程と、 上部吸収層をデポジションして吸収レベルを形成する過程と、 前記第１及び第２犠牲層を除去して赤外線ボロメーターを形成する過程とから
構成されていることを特徴とする方法。 - 【請求項７】 前記下部吸収層を部分エッチングする過程が、前記ボロメ
ーター要素を垂直波状になすことを特徴とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記ボロメーター要素を形成する過程が、前記ボロメータ
ー要素の金属をデポジションし、該ボロメーター要素の金属が水平蛇行状をなす
ようにパターンニングする過程からなることを特徴とする請求項６に記載の方法
。 - 【請求項９】 前記下部吸収層が、前記上部吸収層と同一材料からなるこ
とを特徴とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記アクティブマトリックスレベルの上部に保護層が形
成される過程を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記下部吸収層のデポジション前に反射膜を形成する過
程を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記上部吸収層のデポジション後に赤外線吸収コーティ
ングを形成する過程を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記下部吸収層の部分エッチング過程に代えて前記第２
犠牲層を部分エッチングする過程から構成されることを特徴とする請求項６に記
載の方法。 - 【請求項１４】 前記下部吸収層の部分エッチング過程に代えて前記反射
膜を部分エッチングする過程から構成されることを特徴とする請求項１０に記載
の方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/KR1998/000445 WO2000037906A1 (en) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | Infrared bolometer and method for the manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002533667A true JP2002533667A (ja) | 2002-10-08 |
Family
ID=19531217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000589916A Pending JP2002533667A (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | 赤外線ボロメーター及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1147388A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002533667A (ja) |
| CN (1) | CN1327535A (ja) |
| WO (1) | WO2000037906A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004522162A (ja) * | 2001-06-01 | 2004-07-22 | レイセオン・カンパニー | 改良された高速度でマルチレベルの冷却されないボロメータおよびその製造方法 |
| CN102479879A (zh) * | 2010-11-29 | 2012-05-30 | 比亚迪股份有限公司 | 非晶硅热敏薄膜及非制冷非晶硅微测辐射热计的制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2861172B1 (fr) * | 2003-10-15 | 2006-06-02 | Ulis | Detecteur bolometrique, dispositif de detection infrarouge mettant en oeuvre un tel detecteur bolometrique et procede de fabrication de ce detecteur |
| FR2875298B1 (fr) * | 2004-09-16 | 2007-03-02 | Commissariat Energie Atomique | Detecteur thermique de rayonnement electromagnetique comportant une membrane absorbante fixee en suspension |
| FR2885690B1 (fr) * | 2005-05-12 | 2007-06-15 | Commissariat Energie Atomique | Detecteur thermique de rayonnements electromagnetiques et dispositif de detection infrarouge mettant en oeuvre de tels detecteurs |
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| FR2885408A1 (fr) * | 2005-07-25 | 2006-11-10 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection de rayonnement thermique a maintien deporte |
| FR2919049B1 (fr) * | 2007-07-20 | 2009-10-02 | Ulis Soc Par Actions Simplifie | Detecteur de rayonnement electromagnetique et procede de fabrication d'un tel detecteur |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5574282A (en) * | 1994-06-30 | 1996-11-12 | Texas Instruments Incorporated | Thermal isolation for hybrid thermal detectors |
-
1998
- 1998-12-18 JP JP2000589916A patent/JP2002533667A/ja active Pending
- 1998-12-18 CN CN98814364.XA patent/CN1327535A/zh active Pending
- 1998-12-18 EP EP98959290A patent/EP1147388A1/en not_active Withdrawn
- 1998-12-18 WO PCT/KR1998/000445 patent/WO2000037906A1/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004522162A (ja) * | 2001-06-01 | 2004-07-22 | レイセオン・カンパニー | 改良された高速度でマルチレベルの冷却されないボロメータおよびその製造方法 |
| CN102479879A (zh) * | 2010-11-29 | 2012-05-30 | 比亚迪股份有限公司 | 非晶硅热敏薄膜及非制冷非晶硅微测辐射热计的制备方法 |
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| EP1147388A1 (en) | 2001-10-24 |
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