[发明专利]制造具有微囊的电磁辐射探测器的方法

说明书

制造具有微囊的电磁辐射探测器的方法，探测器能探测中心在λ₁₀的波长范围[λ₈；λ₁₄],含能探测该范围的探测设备和在预压下容纳其的气密封装,其由衬底、附接其的侧壁和附接侧壁的盖形成且含在该范围透明的与设备竖对齐的部分,包括:在衬底上形成该设备,包括沉积完全包埋其的牺牲层；其上形成盖,由在该范围中透明的第一、二和三光学结构堆叠形成,第二和三结构有在λ₁₀≥3.4和≤2.3的等效折射率；形成含至少第一结构的盖的部分后,形成穿过盖的部分的至牺牲层的孔,穿过其施加蚀刻完全去除牺牲层,第一结构的光厚度≥λ₁₀/10,在λ₁₀的等效折射率在牺牲层上形成的第一结构的表面对去除牺牲层的蚀刻是惰性的。

发明领域

本发明涉及包括在可控气氛下单独地或共同地气密地集成的基本探测器的阵列的电磁辐射探测器。更具体地，本发明涉及被设计用于范围从8μm到14μm的红外辐射(特别是长波长的红外辐射(或LWIR))的探测的这样的探测器。

本发明找到了在热像仪和高温计(特别是在环境温度处操作的测辐射热的探测器)的领域中的应用。

背景

对于红外成像或温度记录法(高温测定法)，已知的是使用在环境温度处操作的并包括使用根据材料或适当的材料的组件的物理量的温度的变化的基本敏感结构阵列的探测器。在目前最常用的测辐射热的探测器的具体情况中，物理量是电阻率。

这样的测辐射热的探测器通常包括：

-衬底，一般由硅制成；

-基本敏感结构的阵列组件，每个包括通过具有强热阻的悬挂臂悬在衬底之上的称之为“测辐射热的”膜(或“基本测辐射热计”)。这样的组件通常被称为“敏感视网膜”；

-用于在阵列中寻址基本测辐射热计和用于从每个基本测辐射热计形成电信号的电子装置。这些装置被集成到衬底，并且衬底与其电子装置通常被称为“读出集成电路”(或ROIC)；

-在真空下或更精确地在非常低的内部压力(例如，低于10^-3毫巴的压力)下保持的密封封装，具有容纳在其中的敏感视网膜。封装包括与该敏感视网膜相对地布置的对感兴趣的辐射透明的窗口。封装还包括在读出集成电路和封装的外部之间的电气互连。存在于封装中的“真空”目的在于经由相比于悬挂臂的热传导可以忽略不计的环境气体在敏感膜和它们的环境之间进行热交换。

因此形成的探测器旨在集成于被提供了用于控制和处理由探测器读出集成电路供应的信号的电子器件和适于在敏感视网膜上聚焦待被观察的热场景的光学器件的成像系统(例如，相机)中。因此这样的系统生成表示由每个所述基本探测器所达到的温度的视频信号，即，所观察的场景的“热图像”。

被实施用于制造视网膜的基本上是微电子类型的制造技术(化学的和物理的气相沉积、光刻、干法或湿法蚀刻等)实现了获得与大规模扩散相容的制造成本，但是气密封装的成本和真空组件操作的成本，换句话说，“封装”的成本，仍然巨大且明显占据探测器的总体制造成本的主要地位。

随着室温测辐射热的探测器的发展，在二十世纪九十年代末其商业爆发后不久，特别关注于封装制造，以便降低其成本。各种技术于是被发展以限制封装成本，第一种被称之为“晶圆级封装”(WLP)技术，其中在两个衬底(在一侧包括多个敏感视网膜的ROIC衬底，和在另一侧包括多个窗口的衬底)的单个操作中的组件同时形成多个气密封装。虽然这样的通过衬底转移进行的探测器的共同制造实现了降低每个探测器的制造成本，但是经济有效性仍然取决于各种操作的累积效率，然而这些操作对于控制仍然非常复杂且这些操作需要一系列高成本的装备。