專利名稱：用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件，該器件具有在真空中或降低 的壓力下的密封微封裝，該密封微封裝具有定義密封腔室的蓋和基板。該器件包括非冷 卻的熱檢測器和/或發(fā)射器，該熱檢測器和/或發(fā)射器具有對電磁輻射敏感且懸掛在基板 之上的膜。腔室至少密封非冷卻的熱檢測器和/或發(fā)射器、用于將電磁輻射朝向膜反射 的反射器以及至少一個吸氣器(getter)。反射器以薄層的形式布置在基板的前表面與膜之 間，并具有面向膜的第一主表面和面向基板的前表面的第二主表面。本發(fā)明還涉及制造該器件的方法。
背景技術(shù)：
用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件集成了一個或多個熱檢測器和/或發(fā)射器， 并利用構(gòu)成檢測器和/或發(fā)射器的材料的電性能的熱起源的變化，諸如電阻或介電常 數(shù)。熱檢測器和/或發(fā)射器被描述為“非冷卻的(uncooled)”，當(dāng)它們工作時不用借助 于冷卻。在這些非冷卻的熱檢測器中，在III帶(8至12 μ m)中對紅外(IR)輻射敏感的 紅外(IR)熱檢測器作為示例被發(fā)現(xiàn)。如圖1所示，諸如IR熱檢測器的未冷卻熱檢測器和/或發(fā)射器1通常包括膜2， 膜2包括對電磁輻射敏感且通過制作隔離結(jié)構(gòu)而與基板3熱隔離的元件，該隔離結(jié)構(gòu)由微 橋4和熱絕緣臂5形成。此懸掛的隔離結(jié)構(gòu)傾向于減少熱慣性，因此減少對檢測器和/ 或發(fā)射器1發(fā)射的信號的響應(yīng)時間并改善信噪比。公知地，將薄層形式的反射器6布置 在面對膜2的基板3上以將入射的輻射反射到膜2并優(yōu)化檢測器和/或發(fā)射器1的效率。圖2中示出的用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件通常由一個或多個未冷卻熱檢 測器和/或發(fā)射器1形成，一個或多個未冷卻熱檢測器和/或發(fā)射器1置于微封裝7中并 連接到布置于基板3中的讀電路8，讀電路8通常由硅制成。微封裝7通常由定義腔室10 的蓋9和基板3形成。微封裝7置于真空中或降低的壓力下以限制熱損失并增強性能。 密封層11覆蓋蓋9以使微封裝7為氣密的。蓋9和密封層11優(yōu)選地由對這樣封裝的檢 測器和/或發(fā)射器1發(fā)射或吸收的輻射透明的材料形成。它們還可以設(shè)置有對輻射透明 的窗口。用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件的性能取決于器件中檢測器和/或發(fā)射器的 集成和熱隔離的質(zhì)量。已經(jīng)開展了許多工作來改善檢測器和/或發(fā)射器的封裝，尤其是改善檢測和/或 發(fā)射器件中真空的質(zhì)量。某些工作提出利用將器件內(nèi)的殘余氣體抽出的裝置，該裝置通 常稱為“吸氣器”。吸氣器的功能是在微封裝被密封之后在器件的使用期間吸收或捕獲 從器件釋放的殘余氣體。易于從器件的內(nèi)壁放出的氣體種類通常包含氧、氫、氮、一氧 化碳或二氧化碳、甲烷或其它有機種類。這些殘余氣體易于引起微封裝中內(nèi)部壓力的增 大，并因此影響熱檢測器和/或發(fā)射器的熱隔離的質(zhì)量。吸氣器由一種或多種吸氣材料形成，其一旦激活就對特定的殘余氣體起反應(yīng)。吸氣材料具有促進殘余氣體在吸氣器內(nèi)的吸收、擴散和遷移的物理性能。因此，通過將 吸氣器置于用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件的微封裝中，吸氣器保持真空并抽取殘 余氣體。例如，文獻JP-A-11326037、US_A_5895233、JP-A-2000337959 和 US_A_5921461
描述了包括吸氣器的密封IR檢測器件，該吸氣器置于位于密封腔室的內(nèi)表面上的區(qū)域上。 這些區(qū)域未被檢測器占據(jù)并且是無光學(xué)活性的。文獻US-A-5895233具體公開了置于基板 的靠近檢測器的區(qū)域中、在微橋的壁上或在蓋的未被窗口占據(jù)的表面上的吸氣器。此外，在該器件的不同制造步驟期間使用的化學(xué)氣體污染吸氣器。在器件被密 封之前，吸氣器必須被熱激活，然而不能施加過高的溫度以不冒損傷構(gòu)成檢測器和/或 發(fā)射器的元件的風(fēng)險。此方案通常不足以獲得優(yōu)化的吸氣器性能。為了優(yōu)化吸氣器，文獻JP-A-2000337959和US-A-5921461提出將吸氣器限制在 分隔間中或增大吸氣器的體積或表面。然而，這些方案是不足的，因為它們會損害檢測 器和/或發(fā)射器的數(shù)目。在微封裝中為光學(xué)活性元件留出的空間會受到極大的影響，從 而限制小型化的可能性。文獻US7279682提出將吸氣器插入一空腔中，該空腔置于密封腔室外側(cè)并制作 在基板的無源后表面上。所使用的后表面與包含讀電路的有源前表面相對。此空腔經(jīng)由 貫穿基板厚度的緊密密封的通道而與密封腔室連通。然而，要貫穿的基板相對較厚，密 封的通道占據(jù)大的空間，例如ΙΟμιη，會損害由檢測器占據(jù)的空間。此布置構(gòu)成對檢測 器(特別是具有小節(jié)距的(17至25μιη))的單獨密封以及熱檢測器件的小型化的顯著阻 礙。文獻US6753526還描述了集成吸氣器的IR輻射檢測器件，該吸氣器布置在基板 的實際整個表面上，具體地在熱IR檢測器的膜之下。該作者提出利用呈現(xiàn)高反射系數(shù)的 金屬吸氣器以使其既能用作吸氣器還能用作反射器，既實現(xiàn)吸收功能又實現(xiàn)反射功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改正現(xiàn)有技術(shù)的缺點，具體地改善檢測器的壽命而不對器件的 光學(xué)質(zhì)量有任何不利影響。本發(fā)明的另一個目的是提供一種滿足微部件的小型化要求并同時保持檢測和/ 或發(fā)射器件的優(yōu)化特性的器件。根據(jù)本發(fā)明，此目標(biāo)通過根據(jù)權(quán)利要求書的用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器 件以及制造該器件的方法來實現(xiàn)。具體地，此目標(biāo)通過以下情形實現(xiàn)吸氣器布置在反射裝置的第二主表面的至 少一部分上以形成反射器/吸氣器組件，以及自由空間形成在反射器/吸氣器組件與基板 的前表面之間，該自由空間釋放吸氣器的表面并與密封的腔室連通。本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供一種制造檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件的方法，該 方法容易實施、便宜并能與常規(guī)的微電子技術(shù)兼容。


其它的優(yōu)點和特征將從以下對本發(fā)明特定實施例的描述而變得更加明顯，本發(fā)明的特定實施例僅是非限制性示例的目的給出并在附圖中示出，在附圖中圖1示意地示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的非冷卻的熱檢測器的截面。圖2示意地示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件的截面。圖3對應(yīng)于繪出不同反射器的輻射的入射功率A下的吸收功率隨入射波長λ變 化的曲線圖。圖4示意地示出根據(jù)本發(fā)明的用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件的第一特定實 施例的截面。圖5示意地示出根據(jù)圖4的器件的放大的截面。圖6示意地示出根據(jù)圖4的備選實施例的放大的截面。圖7示意地示出沿圖4中示出的器件的線AA的截面圖。圖8至圖12示意地示出根據(jù)圖6的本發(fā)明的制造方法的不同步驟的截面。圖13示意地示出根據(jù)本發(fā)明的用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件的第二特定 實施例的截面。圖14至圖16示意地示出根據(jù)圖13的本發(fā)明的制造方法的不同步驟的截面。圖17示意地示出圖16的俯視圖。圖18示意地示出根據(jù)本發(fā)明的用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件的第三特定 實施例的截面。圖19和圖20示意地示出根據(jù)圖18的本發(fā)明的制造方法的不同步驟的截面。不同的附圖沒有按比例繪制，這在電路(特別是集成電路)的表示中是普遍的。
具體實施例方式圖3突出了使用同時用作吸氣器的目的的反射器的缺點。構(gòu)成吸氣器和反射器 的金屬薄層實際上捕獲氣體種類，具體地高氧化種類的氧。在使用中，這種捕獲導(dǎo)致吸 氣器的氧化并引起金屬層的電阻率增大，使其反射入射輻射的能力退化。圖3的三個圖 示a，b和c分別表示有電阻的反射器(也就是，氧化的)、包括該反射器的測輻射熱儀和 包括理想反射器(未氧化)的測輻射熱儀的吸收功率與入射功率的比例A隨入射波長λ 的變化。這些圖示a，b和c顯示出對于包括有電阻的反射器的測輻射熱儀的吸收功率與 入射功率的比例的退化。如圖4所示，用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件包括以公知的方式在真空中或 在降低的壓力下的密封微封裝7。此器件特別適于未冷卻熱IR檢測器，諸如微測輻射熱 儀。微封裝7通常包括蓋9和基板3，蓋9和基板3定義被緊密密封的腔室10。腔 室10至少密封具有膜2的未冷卻熱檢測器和/或發(fā)射器1，膜2對電磁輻射敏感并懸掛于 基板3之上。熱檢測器和/或發(fā)射器1必須密封在真空中或降低的壓力下以在使用期間 實現(xiàn)并保持其性能。腔室10能夠密封一個或多個熱檢測器和/或發(fā)射器1，單獨地或以陣列的形式， 例如以四個檢測器1的陣列的形式。腔室10在熱檢測器和/或發(fā)射器1的膜2之上布置 空間，將膜2與蓋9分隔開，分隔距離有利地包括在0.5μιη至5μιη之間。蓋9由對電磁輻射透明的材料制成，或者包括位于平行于膜2的平面上且面對膜2布置的窗口的對電磁輻射透明的窗口，以使對輻射的吸收最大化。例如，為了檢測和/ 或發(fā)射紅外輻射，透明窗口能夠由硅(Si)、鍺(Ge)或硫化鋅(ZnS)制成?；?通常為硅晶片的形式，并包括讀電路8和/或激勵裝置、稱作“有源表 面”的前表面12和沒有電子部件的后表面13。基板3的前表面12有利地由電絕緣的表面鈍化層14形成。表面鈍化層14通常 為硅氧化物(SiO)或硅氮化物(SiN)或氮氧化硅(SiOxNy)的層?；?的前表面12用作支撐物，非冷卻的熱檢測器和/或發(fā)射器1支撐或錨定 在該支撐物上。對于紅外成像領(lǐng)域的應(yīng)用，特別對于在環(huán)境溫度操作的單片紅外成像系統(tǒng)，該 器件能夠包括矩陣架構(gòu)，也就是包含幾個檢測器1，每個檢測器也能夠為基本檢測器的矩 陣形式。CMOS或CDD型硅復(fù)用電路也集成在基板3中以串行化(serialize)來自檢測器 1的電信號并經(jīng)由通常的成像系統(tǒng)使用該電信號。為了限制熱損失，檢測器和/或發(fā)射器1構(gòu)造為根據(jù)常規(guī)懸掛結(jié)構(gòu)的具有隔離壁 5的薄層的微結(jié)構(gòu)。膜2以一個或多個熱敏材料的薄層以及將電磁輻射轉(zhuǎn)換成熱并將其傳輸?shù)矫舾?材料的吸收體的形式制成，一個或多個熱敏材料的薄層通常具有包括在0.1 μ m至1 μ m 之間的厚度。如圖5所示，由常規(guī)布置置于膜2上的電極15通過微橋4和形成在基板3上的 接觸16電連接到讀電路8和/或激勵裝置。電極15和接觸16由金屬材料制成，例如鈦 (Ti)、氮化鈦(TiN)、鉬(Pt)或鎳鉻合金(NiCr)。用于檢測和/或發(fā)射的器件還包括反射器17，反射器17為布置在基板3的前表 面12與膜2之間的反射薄層的形式。此薄層有利地由金屬制成。反射器17布置在膜2 之下且平行于膜2，使得電磁輻射被朝向膜2反射，從而用作反射裝置。對于包括幾個檢測器和/或發(fā)射器1的器件，該器件包括幾個單獨的反射器17。 每個單獨的反射器17有利地布置在每個檢測器和/或發(fā)射器1的膜2之下。反射器17具有面對膜2的第一主表面18和面對基板3的前表面12的第二主表 面19?？臻g將反射器17與膜2分離以釋放第一主表面18。以此方式布置，反射器17 的第一主表面18能夠?qū)⑷肷涔饩€朝向膜2反射以使得熱檢測器和/或發(fā)射器1的光學(xué)效 率被優(yōu)化。反射器17由對要被吸收的殘余氣體具有惰性的一種或多種材料形成并呈現(xiàn)出高 反射系數(shù)，也就是大于或等于90%。反射器17優(yōu)選為入射光線的良導(dǎo)體、致密并具有低 的孔隙率。更具體地由鋁、金和銅或基于這些金屬的合金選出的金屬反射器17將被優(yōu)選 地選擇。至少一個吸氣器20布置在反射器17的第二主表面19的至少一部分上以形成反 射器/吸氣器組件22?！安贾迷诘诙鞅砻?9的至少一部分上”所表示的事實是吸氣器20的位置位于 第二主表面19的水平處且在反射器17之下。這表明，吸氣器20牢固地附著到反射器17 而不一定要與反射器17直接接觸。如圖5所示，由此可以設(shè)想將一個或多個薄層26插 設(shè)在反射器17與吸氣器20之間。
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自由空間(free space) 23形成在反射器/吸氣器組件22與基板3的前表面12之 間，自由空間23釋放(releasing)吸氣器20的可到達表面24 (底表面)并與腔室10連通。 吸氣器20的可到達表面(accessible surface) 24所表示的是吸氣器20的不朝向反射器17的 表面。此可到達表面24必須能夠或變得可讓殘余氣體到達。吸氣器20由對要被吸收的殘余氣體起反應(yīng)的至少一種吸氣材料構(gòu)成的一個或多 個薄層形成。幾種吸氣材料的使用能夠使氣體的抽取有利地通過確定吸氣器20的作用的 目標(biāo)而優(yōu)化。因此，形成吸氣器20的吸收材料根據(jù)它們的物理性質(zhì)而選擇，更具體地， 它們吸收氣體的能力以及使氣體在吸氣器20內(nèi)擴散和遷移的能力。吸氣器20優(yōu)選地由從鈦、鉬、鋇、鉭、鋯、鐵和釩選出的一種金屬或基于這些 金屬的合金制成。為了在吸氣器20與要被吸收的殘余氣體之間獲得盡可能大的接觸表面，吸氣器 20優(yōu)選地以薄層的形式制作，并具有與反射器17基本相同的幾何形狀。吸氣器20位于 反射器17之下，并平行于反射器17。反射器/吸氣器組件22形成基板3之上的懸掛結(jié)構(gòu)(suspended structure)，該懸 掛結(jié)構(gòu)經(jīng)由形成基板3的前表面12的表面鈍化層14上的至少一個支撐點25而有利地支 撐。吸氣器20和反射器17懸掛并支撐在同一基板3上，基板3優(yōu)選地包括讀電路8和
/或激勵裝置。在圖5中，自由空間23構(gòu)成表面鈍化層14中的空腔。從而，自由空間23在其 頂部由反射器/吸氣器組件22定義，且在其底部和橫向(在圖5中從右到左)由表面鈍 化層14定義。反射器/吸氣器組件22有利地位于既平行于膜2又平行于基板3的平面 上。反射器/吸氣器22有利地包括位于反射器17與吸氣器20之間的第一阻擋層26。 吸氣器20的可到達表面24還可包括第二阻擋層27，第二阻擋層27是吸氣器20的臨時保 護層。第二阻擋層27將變得對于要被吸收的殘余氣體是可透過的以使殘余氣體能夠到達 吸氣材料20或?qū)⒃谄骷幻芊庵叭コ?。第一阻擋?6和第二阻擋層27是用于保護構(gòu)成反射器17和吸氣器20的元件的 絕緣層和/或擴散阻擋層。具體地，第一阻擋層26設(shè)置為通過特別地防止化學(xué)物質(zhì)從吸 氣器20擴散到反射器17以及在兩者之間的互擴散而保持反射器17和吸氣器20的化學(xué)完 整性，從而不使它們的任一個損壞。第二阻擋層27防止由在用于檢測和/或發(fā)射電磁輻 射的器件的制造方法中出現(xiàn)的各種污染氣體對吸氣器20的任何污染。第一阻擋層26和 第二阻擋層27能夠由一氧化硅(SiO)、硅氮化物(SiN或Si3N4)或鈦氮化物(TiN)的一個 或多個層形成，每個層具有包括在0.05 μ m至2 μ m之間的厚度。例如，層26由硅氮化物制成，層27優(yōu)選地由金屬性的材料制成，諸如能夠與吸 氣器的材料反應(yīng)的鈦氮化物。用于檢測和/或發(fā)射的器件包括穿過反射器/吸氣器組件22的至少一個孔28。 孔28敞開到位于反射器/吸氣器組件22下面的空腔23中并使腔室10與空腔23能夠連 通。從腔室10產(chǎn)生的殘余氣體到達空腔23，并因此經(jīng)由此孔28而到達吸氣器20的可到 達表面24。根據(jù)圖6中示出的備選實施例，用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件能夠不僅包括形成反射器/吸氣器組件22的部分的第一吸氣器20，還包括第二吸氣器21。此第二 吸氣器能夠與第一吸氣器20相同或不同，并覆蓋空腔23的底部。第二吸氣器21的可到 達表面(圖6中的頂表面)還可包括第二阻擋層27。如前所述，阻擋層27是可透過的以 使第二吸氣器21工作。根據(jù)圖7中示出的另一備選實施例，反射器/吸氣器組件22并不具有孔28。空 腔23通過空腔23的至少一個橫向開口 30而與腔室10連通。腔室23為矩形的，反射器 /吸氣器22的寬度或長度分別小于空腔23的寬度或長度，此橫向開口 30對應(yīng)于由空腔 23產(chǎn)生的沒有被反射器/吸氣器組件22覆蓋的空間。根據(jù)圖6中示出的第一實施例的用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件的制造方法 包括在反射器/吸氣器組件22與基板3的前表面12之間形成自由空間23。自由空間23 通過構(gòu)成基板3的前表面12的表面鈍化層14的蝕刻步驟(圖8)而產(chǎn)生。自由空間23 的此形成步驟集成在常規(guī)密封器件的制造方法中，該制造方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知 并包括通常的微電子技術(shù)，具體地諸如沉積和蝕刻薄層的微加工技術(shù)的范圍。在制作根據(jù)圖6的器件中所涉及的不同特征步驟在圖8至圖12中示出。如圖8 所示，我們從由硅晶片和SiO薄層形成的基板3開始，硅晶片例如具有500 μ m的厚度， SiO薄層具有包括在1 μ m至2 μ m的厚度并構(gòu)成表面鈍化層14。基板3能夠?qū)⒓呻娐?8和/或激勵裝置的不同組件集成。形成前表面12的鈍化層通過任何公知的方法(通常 由化學(xué)或等離子體蝕刻)來蝕刻但不穿透前表面12，以形成具有有利地包括在0.1 μ m至 Iym之間的深度的空腔23。如圖9所示，形成第二吸氣器21的金屬薄層通過例如陰極濺射、化學(xué)氣相沉積 或蒸發(fā)而沉積在表面鈍化層14上。然后，如果需要，該金屬薄層在基板3的布置在空腔 23周邊的前表面12上被蝕刻(圖9)。然后，第二阻擋層27通過化學(xué)氣相沉積(優(yōu)選LPCVD或PECVD)產(chǎn)生在第二 吸氣器21上，接著可以對在基板3的處于空腔23周邊的前表面12上的阻擋層進行蝕刻。 例如具有包括在0.05 μ m至5 μ m之間的厚度的SiO、SiN或Si3N4的薄層在第二吸氣器 21上獲得(圖9)。由此形成的空腔23然后用犧牲材料(例如，聚酰亞胺)填充，然后通過例如化 學(xué)機械拋光相對于表面鈍化層14的表面平坦化(圖10)以形成犧牲層31。在圖11中示出的下一個步驟包括通過任何公知的方法沉積然后有利地蝕刻反射 器/吸氣器組件22為覆蓋空腔23和部分表面鈍化層14的薄層的形式，以構(gòu)成支撐點25。 例如，此步驟包括依次沉積和蝕刻形成第一吸氣器20的第二阻擋層27的TiN薄層、形成 第一吸氣器20的Ti薄層、形成第一阻擋層26的SiN薄層以及形成反射器17的鋁(Al)薄 層?？?8然后通過蝕刻反射器/吸氣器組件22而形成(圖12)。在制造方法期間， 制作在反射器/吸氣器組件22中的孔28能夠通過蝕刻使?fàn)奚鼘?1的材料被去除。優(yōu)選 地，整個犧牲材料從空腔23去除。然后，反射器/吸氣器組件22的第二阻擋層27構(gòu)成 吸氣器20的由空腔23釋放的可到達表面24。在圖7中示出的備選實施例的情況下，不必制作孔28。反射器/吸氣器組件22 實際上通過僅部分覆蓋犧牲層31的薄層的堆疊形成。犧牲層31的未被覆蓋的部分在犧牲層31已經(jīng)被去除之后形成橫向開口 30。橫向開口 30能夠例如布置在反射器/吸氣器 組件22的每側(cè)。非冷卻的熱檢測器和/或發(fā)射器1然后通過任何公知的方法來制作并密封以獲得 圖4中示出的器件。例如，非冷卻的熱檢測器和/或發(fā)射器1制作在犧牲層(例如由聚酰亞胺制成) 上，該犧牲層具有包括在Iym至2.5μιη之間的厚度，優(yōu)選地對應(yīng)于要被檢測和/或發(fā) 射的波長的四分之一，從而在電極15與反射器17之間構(gòu)造四分之一波長的距離以導(dǎo)致最 大化的吸收。為了表示的目的，可以在真空中或減小的壓力下進行密封，優(yōu)選地通過公知的 微密封技術(shù)。此技術(shù)包括沉積覆蓋非冷卻的熱檢測器和/或發(fā)射器1的犧牲層，接著沉 積形成蓋9的薄層。最后，犧牲層通過制作于蓋9中的排氣孔32(圖4)蝕刻以定義腔室 10并釋放檢測器和/或發(fā)射器1。然后，腔室10通過在真空中或降低的壓力下沉積密封 層11而被密封并變得氣密。實際地，密封在真空腔中進行(圖4)。在密封之前，吸氣器20和21有利地通過熱處理激活。原位激活溫度必須足夠高 以引起吸氣材料中存在的化學(xué)物質(zhì)的解吸附。激活優(yōu)選地通過在真空中且在包括在350°C 至450°C之間的溫度進行在約10分鐘至60分鐘之間變化的時間段的退火而進行。類似地，在進行密封之前，第二阻擋層27通過在高于150°C的溫度的熱處理步 驟而變得對要被吸收的殘余氣體可透過。根據(jù)第二特定實施例，反射器/吸氣器組件22形成基板3之上的懸掛結(jié)構(gòu)。如 圖13所示，釋放反射器/吸氣器組件22的吸氣器的可到達表面24的自由空間23通過反 射器/吸氣器組件22的局部提升而形成。根據(jù)截面中的圖示，反射器/吸氣器組件22 表現(xiàn)為位于至少兩個錨定區(qū)域33上的橋的形式。有利地，提升反射器/吸氣器組件22使得組件22與表面鈍化層14分隔一距離， 該距離優(yōu)選地包括在50nm至200nm之間。然后，組件22被移動以更靠近膜2。反射 器/吸氣器組件22與膜2之間的距離被減小到包括在2 μ m至5 μ m之間的距離。因此，要被吸收的殘余氣體能夠經(jīng)由在錨定區(qū)域33之間的局部提升產(chǎn)生的至少 一個橫向通道而到達吸氣器的可到達表面24。錨定區(qū)域33設(shè)計為執(zhí)行將反射器/吸氣器組件22固定到基板3的前表面12并 保持反射器/吸氣器組件22與膜2隔開特定距離。根據(jù)第二實施例(圖13)的用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件的制造方法包括 通過在以下描述的連續(xù)步驟在反射器/吸氣器組件22與基板3的前表面12之間形成自由 空間23。如圖14所示，反射器/吸氣器組件22的至少兩個錨定區(qū)域33形成在基板3的 前表面12上。錨定區(qū)域33能夠通過對基板3的前表面12的局部區(qū)域進行改變而形成。 僅是為了描述性示例的目的，局部研磨能夠通過對表面鈍化層14的等離子體蝕刻或離子 加工而設(shè)計。根據(jù)未示出的備選實施例，錨定區(qū)域33能夠通過對此區(qū)域的幾何的修改而實 現(xiàn)。設(shè)計(具體地，凹槽或凸起)能夠通過利用任何公知方法的沉積和蝕刻而定義并進 行反射器/吸氣器組件22的固定。
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備選地或以互補地方式，還能夠設(shè)想修改形成此局部區(qū)域的材料的特性或組 分，例如通過離子注入、氧化或還原。然后，反射器/吸氣器組件22以覆蓋每個錨定區(qū)域33的至少一部分的薄層的形 式沉積在基板3的前表面12上(圖15)。該制造方法的檢測器和/或發(fā)射器制造和密封步驟類似于上述第一制造方法的 檢測器和/或發(fā)射器制造和密封步驟。如圖16所示，至少反射器/吸氣器組件22的布置在錨定區(qū)域33之間的部分被 剝離(lifted-off)并通過高溫?zé)崽幚矶植刻嵘?。吸氣?0的活性表面24在密封之前被 釋放以在整個制造方法中保護吸氣器。該熱處理有利地通過高溫下的短時間退火來執(zhí)行，優(yōu)選地在超過300°C的溫度進 行包括在1至100秒之間的時間t。該熱處理產(chǎn)生熱應(yīng)力，該熱應(yīng)力引起反射器/吸氣器 組件22的剝離。反射器/吸氣器組件22的組分(主要由金屬制成)與基板3的前表面 的組分之間的膨脹系數(shù)差異引起造成剝離和提升的機械應(yīng)力。該熱處理不能被延長以防 止對用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件的組件的損傷，這些組件對高溫是敏感的。剝離形成釋放吸氣器20的可到達表面24的自由空間23。如圖17所示，剝離還形成至少一個橫向通道。自由空間23于是經(jīng)由至少一個 橫向通道與腔室10連通(圖17中的虛箭頭)。根據(jù)圖18中示出的第三實施例，反射器/吸氣器組件22由兩個第一吸氣器20 和29以及反射器17而形成。吸氣器20和29布置為使得其每個具有被自由空間23釋放 的可到達表面24。該實施例通過組合不同吸氣材料的特性而使得抽取效率被優(yōu)化。吸氣 器20能夠例如由選擇性吸收氫的材料制成，吸氣器29由選擇性吸收氧的材料制成。制造該器件的方法包括根據(jù)以下描述的連續(xù)步驟的反射器/吸氣器組件22的沉 積步驟。如圖19所示，吸氣器20沉積在基板3的前表面12上，并且被蝕刻(如果需 要)，吸氣器20在錨定區(qū)域33之間且與這些錨定區(qū)域33隔開一定距離。第一阻擋層26和第二阻擋層27有利地被沉積并被蝕刻(如果需要)以分別位于 吸氣器20之上和之下。如圖20所示，然后，吸氣器29被沉積以覆蓋吸氣器20、每個錨定區(qū)域33的至 少一部分以及基板3的位于吸氣器20與錨定區(qū)域33之間的前表面12。吸氣器20的底表 面和吸氣器29的部分底表面在彼此的延長線上且與基板3的前表面12接觸。最后，反 射器17被沉積以至少覆蓋吸氣器29。根據(jù)未示出的備選實施例，反射器17不僅覆蓋吸氣器29還延伸到部分表面鈍化 層14上。在每次沉積之后或者在形成反射器/吸氣器組件22的全部薄層都已經(jīng)被沉積之 后，構(gòu)成反射器/吸氣器組件22的每層的設(shè)計通過任何公知的方法由蝕刻來定義(如果
需要)。
該制造方法的隨后的步驟與以上描述的第一制造方式的步驟相同。在反射器/吸氣器組件22已經(jīng)被剝離之后(圖18)，吸氣器20和29的可到達表 面被釋放。如圖18所示，吸氣器20實際上插入吸氣器29中。
本發(fā)明不限于上述僅為非限制性示例目的給出的實施例。例如，基板可以沒有 表面鈍化層14。自由空間23然后通過與之前描述的那些相同的制造方法而實現(xiàn)，直接在 包括讀電路和/或激勵裝置的硅晶片中或之上。根據(jù)第二和第三實施例的用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件的制造方法有利 地使吸氣器20、21或29在整個制造方法期間被保護，從而減少吸氣器20、21或29被污 染的風(fēng)險。實際上，釋放吸氣器的可到達表面24優(yōu)選地最后進行，僅在用于檢測和/或 發(fā)射電磁輻射的器件在真空或降低的壓力下密封之前。因此，吸氣器20、21或29在器 件的整個制造方法中被保護而不受任何污染。有利地，在密封之前對吸氣器20、21或29 的激活不再不可缺少。根據(jù)本發(fā)明的用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件能夠留出用于吸氣器20、21 和29的位置，而不降低熱檢測器和/或發(fā)射器1的光學(xué)填充因子(optic filling factor)并同 時保持器件的優(yōu)化性能。具體地，熱檢測器和/或發(fā)射器1的結(jié)構(gòu)能夠使反射器和吸氣 器集成并防止反射器17的反射系數(shù)隨時間的任何明顯減小。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件，該器件具有在真空或降低的壓力下的密 封微封裝(7)，該密封微封裝(7)包括蓋(9)和基板(3)，該蓋(9)和該基板(3)定義緊 密密封的腔室(10)，所述腔室(10)密封至少一個非冷卻的熱檢測器和/或發(fā)射器(1)，具有對電磁輻射敏感且懸掛于基板 (3)之上的膜(2)，反射器(17)，用于將所述電磁輻射朝向所述膜(2)反射，以薄層的形式布置在所述 基板(3)的前表面(12)與所述膜(2)之間，所述反射器(17)具有面對所述膜(2)的第一 主表面(18)和面對所述基板(3)的前表面(12)的第二主表面(19)，以及至少一個吸氣器(20)，該器件的特征在于，所述吸氣器(20)布置在所述反射器(17)的所述第二主表面(19) 的至少一部分上以形成反射器/吸氣器組件(22)，自由空間(23)形成在所述反射器/吸 氣器組件(22)與所述基板(3)的所述前表面(12)之間，該自由空間(23)釋放所述吸氣 器的可到達表面(24)并與所述腔室(10)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的器件，其特征在于所述反射器/吸氣器組件(22)經(jīng)由至 少一個支撐點(25)支撐在所述基板(3)的所述前表面(12)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的器件，其特征在于所述反射器/吸氣器組件(22)形成所 述基板(3)上方的懸掛結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的器件，其特征在于所述基板(3)的所述前表面(12)通過 制作有所述自由空間的表面鈍化層(14)形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的器件，其特征在于所述器件包括穿過所述反射器/吸氣器 組件(22)的至少一個孔(28)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的器件，其特征在于所述反射器/吸氣器組件(22)包括在 所述反射器(17)與所述吸氣器(20)之間的第一阻擋層(26)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的器件，其特征在于所述吸氣器(20)由從鈦、鉬、鋇、 鉭、鋯、鐵和釩選出的一種金屬或基于這些金屬的合金制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的器件，其特征在于所述反射器(17)是金屬性的，且由從 鋁、金和銅選出的一種金屬或基于這些金屬的合金制成。
9.一種制造根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件 的方法，其特征在于該方法包括在所述反射器/吸氣器組件(22)與所述基板(3)的所述 前表面(12)之間形成所述自由空間(23)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于該方法包括以下連續(xù)的步驟蝕刻構(gòu)成所述基板(3)的所述前表面(12)的表面鈍化層(14)，以在所述表面鈍化層 (14)中形成空腔(23)，用犧牲材料填充所述空腔(23)，接著關(guān)于所述表面鈍化層(14)的表面進行平坦化，以薄層的形式沉積所述反射器/吸氣器組件(22)，并覆蓋所述空腔(23)和部分所述 表面鈍化層(14)以構(gòu)成支撐點(25)，去除所述犧牲材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于該方法包括以下連續(xù)的步驟在所述基板(3)的所述前表面(12)上形成所述反射器/吸氣器組件(22)的至少兩個 2錨定區(qū)域(33)，以薄層的形式將所述反射器/吸氣器組件(22)沉積在所述基板(3)的所述前表面 (12)上，并覆蓋每個錨定區(qū)域(33)的至少一部分，在高溫下進行熱處理以局部剝離和提升所述反射器/吸氣器組件(22)的位于所述錨 定區(qū)域(33)之間的至少一部分，所述熱處理在超過300°C的溫度進行包括在1至100秒之 間的時間t，所述剝離形成所述自由空間(23)，所述自由空間(23)釋放所述吸氣器的可 到達表面(24)，并且所述自由空間(23)經(jīng)由至少一個橫向通道與所述腔室(10)連通。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述反射器/吸氣器組件(22)至少由 第一吸氣器(20)、第二吸氣器(29)和所述反射器(17)形成，沉積所述組件(22)包括以 下連續(xù)的步驟將所述第一吸氣器(20)沉積在所述基板(3)的所述前表面(12)上，且在所述錨定區(qū) 域(33)之間并與所述錨定區(qū)域(33)隔開一定距離，沉積所述第二吸氣器(29)，該第二吸氣器(29)覆蓋所述第一吸氣器(20)、每個錨 定區(qū)域(33)的至少一部分以及所述基板(3)的位于所述第一吸氣器(20)與所述錨定區(qū)域 (33)之間的所述前表面(12)，以及沉積至少覆蓋所述第二吸氣器(29)的所述反射器(17)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述反射器/吸氣器組件(22)包括第二 阻擋層(27)，該第二阻擋層(27)覆蓋所述吸氣器的被所述自由空間(23)釋放的可到達表 面(24)，通過在超過150°C的溫度下的熱處理步驟使所述第二阻擋層(27)對于要被吸收 的殘余氣體是可透過的。
全文摘要
用于檢測和/或發(fā)射電磁輻射的器件及其制造方法。該器件具有在真空或降低的壓力下的密封微封裝，該微封裝具有定義密封腔室的蓋和基板。腔室密封至少一個非冷卻的熱檢測器和/或發(fā)射器，該熱檢測器和/或發(fā)射器具有對電磁輻射敏感且懸掛于所述基板上方的膜；反射器，用于將電磁輻射朝向膜反射；以及至少一個吸氣器。吸氣器布置在反射器的第二主表面的至少一部分上以形成反射器/吸氣器組件。自由空間還形成在反射器/吸氣器組件與基板的前表面之間，自由空間釋放吸氣器的可到達表面并與腔室連通。
文檔編號G01J5/10GK102012269SQ20101021285
公開日2011年4月13日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者讓-魯伊斯·烏弗里爾-巴菲特 申請人:原子能和代替能源委員會