JPH08271344A - 焦電膜を備えたモノリシック感熱検出器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焦電材料から形成される感熱センサを有する
従来の熱的映像システムに関連する欠点および問題が実
質的に減少または除外される。 【解決手段】 １つまたはそれ以上の薄膜層の材料が集
積回路基板上に形成され、そしてモノリシック感熱セン
サを作るために異方性的にエッチングされる。第１の層
の材料が集積回路基板上に置かれ、そして関連する収束
面配列の感熱センサ用の複数個の支持構造を形成するよ
うに異方性的にエッチングされる。収束面配列の感熱セ
ンサは、支持構造上に形成された１つまたはそれ以上の
薄膜層の材料を異方性的にエッチングすることによって
提供できる。熱的絶縁材料の層は、関連する集積回路基
板に損傷を起こすことなく焦電膜層の焼きなましを可能
とするように、集積回路基板と焦電膜層の間に配置され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は全般的に赤外線また
は熱的映像システムに関し、さらには、薄膜焦電(pyroe
lectric)材料を備えたモノリシック感熱センサおよびそ
の製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】感熱センサの１つの共通的な応用例は、
例えば、夜間視覚機器のような熱的（赤外線）映像装置
においてである。そのようなクラスの熱的映像装置の１
つは、感熱素子を有する感熱センサの収束面配列を含ん
でいる。収束面配列およびその関連感熱センサは、しば
しば、対応の接触パッド、および収束面配列と集積回路
基板間に設けられた熱的アイソレーシヨン構造を備えた
この集積回路基板に結合される。感熱センサは典型的に
は、最終的な熱的映像についての個々の絵素を決めてい
る。

【０００３】感熱センサの１つの形は、例えば、バリウ
ムストロンチウムチタン酸塩(barium strontium titana
te) （ＢＳＴ）のような、赤外線入射光に応答して焦電
材料の温度変化に依存した電気的分極および／または誘
電率の変化を示す焦電材料から作られる感熱素子を包含
する。１つのそのような感熱センサに対し、赤外線吸収
および共通電極組み立てが、関連する感熱素子の１側面
に配置されてもよい。センサ信号電極はこの感熱素子の
対向側面に配置されてもよい。赤外線吸収および共通電
極組み立ては、典型的には関連する収束面配列の表面に
渡って広がっており、収束面配列中の各感熱センサの感
熱素子に取り付けられる。各感熱素子は好ましくはそれ
自身別のセンサ信号電極を有している。共通電極および
センサ信号電極は容量板を構成している。焦電材料はこ
の容量板間に配置された誘電体または絶縁体を構成す
る。

【０００４】このような感熱センサは、しばしばハイブ
リッド固体形成技術を用いて、熱的映像システム中に組
み込まれる。ある種の感熱センサバリウムストロンチウ
ムチタン酸塩（ＢＳＴ）は、関連する感熱素子を形成す
るために使用されてもよい。そのような感熱素子を形成
するための開始位置は、典型的には約４インチ（２．５
４ｃｍ）の直径と０．１インチ（２．５４ｍｍ）の厚み
を有するバリウムストロンチウムチタン酸塩または他の
適当な焦電材料のウヱーハである。種々のグラインディ
ングおよび／または研磨処理が、ＢＳＴウヱーハを約
０．００１インチ（０．０２５４ｍｍ）またはそれ以下
の厚みにするために、しばしば使用される。そのような
焦電材料から作られた感熱センサの最終の収束面配列
は、バンプ接合処理またはハイブリッド固体システムの
形成に関する他の技術を用いて、集積回路基板に結合さ
れてもよい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明に従えば、焦電
材料から形成される感熱センサを有する従来の熱的映像
システムに関連する欠点および問題が実質的に減少また
は除外される。本発明は、収束面配列および集積回路基
板上に配置された焦電材料薄膜から部分的に形成される
複数の感熱センサを有するモノリシック感熱検出器の作
成を可能にする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】１つの実施例は、集積回
路基板上に設けられた焦電材料薄膜層を集積回路基板に
関する通常の温度限界以上の温度で焼きなますことを含
んでいる。本発明の他の態様は、集積回路基板上に設け
られた１つまたはそれ以上の異種膜層から部分的に形成
される感熱センサを備えた収束面配列を有するモノリシ
ック感熱検出器を形成するために、１度またはそれ以上
の異方性エッチング処理を使用することを含んでいる。

【０００７】１つの実施例の重要な技術的利点は、モノ
リシック感熱検出器を形成するために使用する集積回路
基板上に１つまたはそれ以上の選択された材料の薄膜層
を形成し、そして集積回路基板を損傷することなしに、
集積回路基板に関する温度限界より実質的に高い温度で
この膜層を焼きなますことを含んでいる。集積回路基板
上に１つまたはそれ以上の選択された材料の薄膜層を形
成することにより、コストが実質的に減少し、そして処
理工程全体の効率が改善する。本発明の１つの態様にお
いては、１つまたはそれ以上の薄膜層は、好ましくは関
連する感熱センサ用の感熱素子を提供するために、バリ
ウムストロンチウムチタン酸塩のような焦電材料から形
成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の好適実施例およびその利
点は図１−６を参照することにより最良の理解ができ
る。図において、同一部品について全ての図面を通じて
同一番号が使用される。ある種の赤外線検出器および感
熱映像システムは、感熱センサに当たる赤外線入射の結
果生ずる温度変化に起因する電圧変化の発生、または感
熱センサを作るために使用される材料中の光子−電子相
互作用に起因する電圧変化の発生のいずれかに基づいて
いる。この後者の効果は時々内部光電効果と呼ばれる。
他の赤外線検出器および感熱システムは、赤外線入射の
加熱効果によって起こる薄い導電体の抵抗変化に基づい
ている。そのような赤外線検出器は時々ボロメータと呼
ばれる。

【０００９】本発明の教示にしたがって構成された感熱
映像システムおよび感熱検出器は、赤外線入射の結果生
ずる焦電材料の温度変化に起因する電圧および／または
電流変化の発生に基づいて機能できる。しかしながら、
また本発明はボロメータ(bolometer) を含む他のタイプ
の感熱検出器と共に使用されてもよい。

【００１０】集積回路基板上の耐火性材料の膜層を形成
することに関する問題の１つは、所望の焦電および／ま
たはボロメトリック(bolometric)特性を膜層に作り出す
ために比較的高い温度（６００℃またはそれ以上）での
焼きなましにより、および集積回路基板の製作に代表的
に関連する比較的低い温度限界（４５０℃またはそれ以
下）により発生する。本発明は、関連する集積回路基板
の上限温度を越えることなく、６００℃またはそれ以上
で膜層の焼きなましを可能とするために十分な熱的絶縁
を提供することによって、この問題を解決する。

【００１１】ある種の適用においては、集積回路基板の
表面上に形成された１つまたはそれ以上の膜層の高温焼
きなまし間に、集積回路基板の温度を満足できる限界以
内に制御するために、ヒートシンクすなわち熱交換器が
使用されてもよい。本発明の１つの結果は、焦電または
ボロメトリック材料の少なくとも１つの層を含む異種薄
膜層から形成される収束面配列を有するモノリシック感
熱検出器である。異方性エッチング技術が、異種膜層か
ら所望の感熱センサを形成するために使用されてもよ
い。また本発明は、集積回路基板上に設けられた種々の
タイプの収束面配列を有する多種類のモノリシック感熱
検出器を製作することを可能とする。

【００１２】種々のタイプの半導体材料および集積回路
基板が本発明に使用されてもよい。米国特許第４，１４
３，２６９号、『強誘電体映像システム』、MaCormic e
t al、譲受人テキサスインスツルメンツ社は、強誘電体
材料から作られる赤外線検出器およびシリコンスイッチ
ングマトリックスすなわち集積回路基板に関する情報を
提供している。米国特許第５，０４７，６４４号、『感
熱映像システム用ポリイミド熱的絶縁メサ』、Meissner
et al、譲受人テキサスインスツルメンツ社は、ポリイ
ミドから作られた熱的絶縁メサ型形状を有する熱的絶縁
構造を開示している。これらの熱的絶縁構造はポリイミ
ドから作られてもよい。

【００１３】本発明の一実施例を、図１に感熱検出器１
０の製作途中段階として示す。説明のために、集積回路
基板２０の一方の表面に設けられた膜１２、１４、およ
び１６、反対側に設けられたヒートシンク２２を示す。
後にさらに詳細に説明するが、膜１２、１４、および１
６は、熱的障壁として機能するポリイミド、最終的な感
熱センサ用の感熱素子を提供するバリウムストロンチウ
ムチタン酸塩または他の焦電材料のような種々の材料、
および電気的導電膜のような他の種類の材料から形成さ
れる。材料の種類および層の数は、収束面配列デザイン
および集積回路基板２０上に形成されるであろう感熱セ
ンサの種類に依存して選択できる。

【００１４】酸素に基づく反応イオンエッチ（ＲＩＥ）
または磁気的に励起された反応イオンエッチ（ＭＥＲＩ
Ｅ）のような１つまたはそれ以上の異方性エッチング処
理が、集積回路基板２０上に最終的な収束面配列を構成
する所望の感熱センサを形成するために、異質の薄膜層
１２、１４および１６に適用される。異方性エッチング
技術の選択および各異方性エッチの適用順序は、各膜１
２、１４および１６を形成するために使用される材料お
よび最終的な感熱センサの所望の形状に依存する。

【００１５】ある種の適用例においては、薄膜層１４お
よび／または１６の熱処理または焼きなましの間、集積
回路基板２０を保護するために、層１２はポリイミドま
たは他の低熱伝導性材料から形成される。薄膜層１４お
よび／または１６が比較的高い焼きなまし温度を必要と
するような適用例においては、ヒートシンク２２が集積
回路基板２０の反対面あるいは表面に設けられて、熱的
絶縁材料の層１２と共に集積回路基板２０を保護する。
例えば、薄膜層１４がバリウムストロンチウムチタン酸
塩のような焦電材料から形成されるなら、要求される焼
きなまし温度は所望の焦電特性を作り出すために９００
℃程の高温である。基板内のコンポーネントに損傷を与
えない集積回路基板の製作における温度の上限は典型的
には４００から５００℃である。熱絶縁層１２およびヒ
ートシンク２２は相互に協同して、層１４および１６の
焼きなましの間、集積回路基板の温度をその関連の上限
温度以下に維持する。ある種の適用例においては、ヒー
トシンク２２は、焼きなまし処理の間、集積回路基板２
０を積極的に冷却するために使用される熱交換器または
熱電素子でよい。

【００１６】本発明の重要な特徴は、集積回路基板２０
上に形成された種々の薄膜層を熱処理および／または焼
きなますことを可能とするために必要となる冷却を行う
ことである。ある種の適用例においては、熱的絶縁層１
２は、ヒートシンク２２を必要としないで集積回路基板
２０を十分保護する。

【００１７】本発明の他の実施例が図２−５に示され、
それは集積回路基板３２上に設けた感熱センサ５２を備
えた収束面配列５０を有するモノリシック感熱検出器３
０を作る間の種々の段階を示している。接触パッド３４
の配列が、個々の感熱センサ５２からのセンサ信号を受
けるように集積回路基板３２の一方の側または表面３６
上に好ましくは設けられる。

【００１８】個々の感熱センサ５２の支持構造４０を提
供するために使用される材料の第１の層３８は、好まし
くは第１の表面３６上に付着または形成される。異方性
エッチングまたは他の写真印刷技術を用いて、感熱セン
サ５２の支持構造４０が集積回路基板３２の表面３６上
に形成される。図２−５に示す本発明の実施例につい
て、各感熱センサ５２は、好ましくは、個々の接触パッ
ド３４上に設けられている少なくとも１つの支持構造４
０を備えた１対支持構造４０を有している。１つの適用
例においては、第１の層３８および最終的な支持構造４
０はアルミニウムで形成されてもよい。しかしながら、
集積回路基板３２上に作成される感熱センサ５２のタイ
プに依存する支持構造４０を提供するために、他のタイ
プの材料が使用されてもよい。

【００１９】次に、熱的絶縁材料の第２の層４２が、支
持構造４０を設けた表面３６上に形成される。１つの適
用例としては、第２の層４２を形成する絶縁材料とし
て、ポリイミドが選択されてもよい。しかしながら、個
々の感熱センサ５２を形成するために使用される薄膜層
に関する焼きなまし温度、および集積回路基板３２に関
する温度上限に依存して、本発明においては他の種類の
絶縁材料が使用されてもよい。ある種の適用例において
は、個々の膜層の焼きなましの間に第２の層４２が集積
回路基板３２を保護する必要がないように、この膜層お
よび関連する支持構造４０間に熱的絶縁構造が形成され
てもよい。

【００２０】次に、図４に最良に示すように、電気的導
電性材料の第１の層４４が熱的絶縁層４２および各支持
構造４０の上面に形成される。次に、電気的導電性材料
の第１の層４４、支持構造４０およびそれらの間に設け
た熱的絶縁材料の第２の層４２を備えた集積回路基板３
２の表面３６上に、焦電材料の薄膜層が形成される。電
気的導電性材料の第２の層４８が、次に電気的導電性材
料の第１の層４４の反対側の焦電膜層４６上に形成され
る。層４４および４８は、ニッケル、白金のような種々
の材料から形成できる。しかしながら、本発明は、集積
回路基板３２上に形成される感熱センサの種類に依存し
て、他の種類の電気的導電性材料が使用されてもよい。

【００２１】１つの適用例においては、膜層４６は好ま
しくはバリウムストロンチウムチタン酸塩のような焦電
材料から形成される。他の適用例においては、チタン酸
鉛（ＰＴ）、鉛ランタンチタン酸塩(lead lanthanum ti
tanate) （ＰＬＴ）、鉛ジルコン酸塩チタン酸塩(lead
zirconate titanate) （ＰＺＴ）および鉛ランタンジル
コン酸塩チタン酸塩(lead lanthanum zirconate titana
te)（ＰＺＬＴ）を含むチタン酸鉛類中の材料が、膜層
４６を形成するために使用されてもよい。膜層４６用の
材料の選択は、集積回路基板３２上に形成される感熱セ
ンサの種類に依存する。層４２、４４、４６、および４
８を形成するために使用される材料の種類に依存して、
１つまたはそれ以上の緩衝層すなわち保護層（図示せ
ず）が、集積回路基板３２および／または層４２、４
４、４６、および４８間に設けられてもよい。

【００２２】膜層４６がバリウムストロンチウムチタン
酸塩のような焦電材料から形成されるこのような適用例
においては、電気的導電性の材料である第２の層４８を
付ける前に、層４６を焼きなますことが望ましいかもし
れない。層４６の焼きなましは、最終の感熱センサ５２
に要求される所望の焦電材料特性を得るために、一般的
に必要となる。先に示したように、バリウムストロンチ
ウムチタン酸塩用の焼きなまし温度は９００℃と高い。
同時に、集積回路基板３２内の構成部分に損傷を起こさ
ないで基板３２を作成する温度上限は、代表的には４０
０−４５０℃であろう。このように、本発明の重要な特
徴は、集積回路基板３２に損傷を与えないで膜層４６を
焼きなますために、焦電材料層４６と集積回路基板３２
間に熱的絶縁層４２を設けることを包含する。

【００２３】集積回路基板３２の表面３６上に、支持構
造４０および所望の材料層４２、４４、４６、および４
８を形成した後に、所望の感熱センサを形成するため、
異方性エッチング処理を含む種々の写真印刷技術が使用
される。層４２、４４、４６、および４８形成する材料
の種類に依存して、異方性エッチング処理は酸素ベース
の反応イオンエッチ（ＲＩＥ）または磁気的に強化され
た反応イオンエッチ（ＭＥＲＩＥ）を含むことができ
る。最終的な感熱センサ５２は好ましくは、焦電材料４
６と集積回路基板３２の表面３６間に空洞または空き空
間５４を包含する。典型的な空き空間５４は、感熱セン
サで検出される入射赤外線の波長の1/4に対応する高さ
を有する。１つの適用例においては、支持構造４０およ
びその関連空き空間５４は約２ 1/2ミクロンである。

【００２４】図５に示すモノリシック感熱検出器３０に
ついて、支持構造４０はその関連感熱センサ５２の機械
的支持を提供すると共にその関連接触パッド３４への信
号通路を提供する。後にさらに詳細に説明されるよう
に、本発明は感熱センサとその関連の集積回路基板間の
多種類の信号通路を提供するために使用できる。スパッ
タ付着、反応スパッタリング、化学蒸着および／または
蒸着処理のような種々の処理が層３８、４２、４４、４
６、および４８を形成するために適当に使用できる。

【００２５】図６に示すように、モノリシック感熱検出
器１３０の一部を形成する感熱センサ１５２は本発明の
他の実施例を示す。ある適用例においては、モノリシッ
ク感熱センサ３０が好ましくは、本発明の教示に従い集
積回路基板３２の表面３６上に形成された多数の感熱セ
ンサ１５２を包含する。感熱センサ１５２は、電気的に
導電性の材料から成る第２の層４４から形成される共通
板１６０を包含する。共通板１６０に電気的に結合され
そしてその直下にある１対のピクセル素子１６２および
１６４は、膜層４６から形成される。本発明は、焦電材
料、非晶質シリコンのようなボロメトリックな材料、お
よび入射赤外線に応答して十分な信号を与えるバナジウ
ム酸化物（ＶＯ）および／または他の温度感知材料か
ら、層４６および最終的なピクセル素子１６２および１
６４を形成するという意味であることに注意すべきであ
る。

【００２６】ピクセル素子１６２および１６４は、好ま
しくは一方の側が共通板１６０に、他方の側が１対の電
極１６６および１６８にそれぞれ結合される。ピクセル
素子１６２および対応する電極１６６は、共通板１６０
を除き、ピクセル素子１６４および対応する電極１６８
から電気的に絶縁されており、それによって共通板１６
０がピクセル素子１６２および１６４間に信号通路を提
供する。電極１６６および１６８は電気的導電性の材料
４４の第１の層から形成される。電極１６６および１６
８は、ピクセル素子１６２および１６４と集積回路基板
３２間を個々の接触パッド３４を介して電気的に結合す
るように設計されている。電極１６６および１６８はそ
れぞれ、対応するマウンティング領域１７０および１７
２、フレキシブルアームすなわちリード線１７４および
１７６、および接触領域１７８および１８０を有する。
フレキシブルリード線１７４および１７６はまた、ピク
セル素子１６４および１６２間に熱的絶縁を提供するよ
うに設計されている。

【００２７】感熱センサ１５２で示される本発明の実施
例について、第２の層４２はピクセル素子１６２および
１６４を焼きなますことに先立って取り除かれてもよ
い。このように、第２の層４２はポリイミドではなく二
酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）のような材料から形成すること
ができる。各感熱センサ１５２の種々の構成部品が、集
積回路基板３２の表面３６に形成された適当な同質の薄
膜層を異方性的にエッチングすることから形成される。
フレキシブルリード線１７４および１７６で示される熱
的絶縁構造は、集積回路基板３２に損傷を発生させずに
ピクセル素子１６２および１６４を焼きなますことを可
能にする。本発明の１つの適用例においては、関連する
集積回路基板３２に損傷を発生させずにピクセル素子１
６４および１６２の温度を必要な焼きなまし温度に上げ
るために、光バルブ（図示せず）が十分な熱エネルギー
を提供できる。

【００２８】図６に示すように、集積回路基板３２は、
ピクセル素子１６２および１６４にバイアス電圧を供給
する共通バイアス電圧バス１８８を包含する。しかしな
がら、本発明のある適用例においては、バイアス電圧は
要求されず、共通バス１８８は接地電位でもよい。

【００２９】本発明が特定の種類の感熱センサに要求さ
れるようなパイロ光学材料および／または焦電材料から
薄膜層を形成することを意味することは言うまでもな
い。また、薄膜層が種々のボロメトリック材料から形成
されてもよい。本発明の譲受人であるテキサスインスツ
ルメンツ社にHornbeckより譲受された米国特許第５，０
２１，６６３は、分岐されたリード線を備えたボロメー
タを示している。本発明はボロメータを含む多種類のモ
ノリシック感熱検出器を作るために使用されてもよい。

【００３０】感熱センサ５２および１５２の量および形
状は、関連する収束面配列に対する所望のＮ×Ｍピクセ
ル解像度に依存する。動作において、感熱検出器３０お
よび１３０は、関連する収束面配列に当たる入射赤外線
に応答して感熱映像を作るために使用されてもよい。感
熱センサ５２および１５２からの総センサ信号出力は入
射赤外線に依存する。

【００３１】本発明はいくつかの実施例について説明さ
れたが、種々の変更および修正が当業者には示唆され、
そして本発明はそのような変更および修正も付随の特許
請求の範囲中に含むものである。

【００３２】以上の説明に関して以下の項を開示する。 （１）集積回路基板上に設けられた感熱センサの収束面
配列を有するモノリシック感熱検出器を製作する方法で
あって、集積回路基板の１つの表面上に第１の材料の層
を形成する段階と、個々の感熱センサ用の支持構造を形
成するために第１の材料の層を異方性的にエッチングす
る段階と、支持構造が設けられた集積回路基板のこの１
つの表面上に熱的絶縁材料の第２の層を形成する段階
と、この支持構造およびこの絶縁材料の第２の層が設け
られた集積回路基板のこの１つの表面上に感熱材料の薄
膜層を形成する段階と、集積回路基板上に設けられた収
束面配列から成る複数の感熱センサを形成するために、
熱的絶縁材料の層と感熱材料の薄膜層をエッチングする
段階、および薄膜層を焼きなましするために、集積回路
基板の１つの表面と感熱材料の薄膜層との間に設けられ
た熱的絶縁材料の層を備えた感熱材料の薄膜層の１つの
側面を加熱する段階を有する前記の方法。 （２）焦電材料から薄膜層を形成する段階、絶縁材料の
層と焦電膜層との間に電気的導電性材料の第１の層を形
成する段階、および電気的導電性材料の第１の層と反対
側の焦電膜層上に電気的導電性材料の第２の層を形成す
る段階をさらに有する、１項記載の方法。 （３）熱的絶縁材料の第２の層がポリイミドである、１
項記載の方法。 （４）薄膜層がバリウムストロンチウムチタン酸塩、バ
リウムチタン酸塩、アンチモンスルホンヨー化物(antim
ony sulfuiodide)、バナジウム酸化物、チタン酸鉛、鉛
ランタンチタン酸塩、鉛ジルコン酸塩チタン酸塩および
鉛ランタンジルコン酸塩チタン酸塩、および非晶質シリ
コンを含むグループから選択された材料から形成される
１項記載の方法。 （５）異方性的エッチング段階が酸素ベース活性イオン
エッチを使用して達成される、１項記載の方法。

【００３３】（６）支持構造を形成する段階が写真印刷
処理(photolithographic process) を使用して達成され
る、１項記載の方法。 （７）集積回路基板の１つの表面の反対側の集積回路基
板上にヒートシンクを設置する段階をさらに有する、１
項記載の方法。 （８）感熱センサからの信号をそれぞれ受けるための接
触パッドの配列を備えた集積回路基板の１つの表面上に
設けられた感熱センサの収束面配列を有するモノリシッ
ク感熱検出器を製作する方法であって、集積回路基板の
１つの表面上に第１の材料の層を形成する段階と、個々
の感熱センサ用の接触パッドに隣接して設けられた少な
くとも１つの支持構造を備えた個々の感熱センサ用の支
持構造を形成するために第１の材料の層を異方性的にエ
ッチングする段階と、支持構造が設けられた集積回路基
板のこの１つの表面上に絶縁材料の第２の層を形成する
段階と、この支持構造およびこの絶縁材料の層が設けら
れた集積回路基板のこの１つの表面上に焦電材料の薄膜
層を形成する段階と、集積回路基板上に設けられた収束
面配列から成る感熱センサを形成するために、絶縁材料
の層と焦電材料の薄膜層をエッチングする段階、および
焦電材料の薄膜層を焼きなます段階を有する前記の方
法。 （９）感熱センサとそれらの関連の支持構造との間に個
々の熱的絶縁構造を形成するために焦電材料の薄膜層を
エッチングする段階、および熱的絶縁構造が形成された
後に焦電材料の薄膜層を焼きなましする段階を有する、
８項記載の方法。 （１０）絶縁材料の層と焦電膜層との間に電気的導電性
材料の第１の層を形成する段階、および電気的導電性材
料の第１の層と反対側の焦電膜層上に電気的導電性材料
の第２の層を形成する段階をさらに有する、８項記載の
方法。

【００３４】（１１）絶縁材料の第２の層が二酸化ケイ
素から形成される、８項記載の方法。 （１２）支持構造上に形成された膜層と絶縁材料の層を
所望の感熱センサに対応するようにパターン化する段
階、および集積回路基板上に設けられた収束面配列から
成る感熱センサを形成するために膜層と絶縁材料の層を
異方性的にエッチングする段階を有する、８項記載の方
法。 （１３）絶縁材料がポリイミドである、８項記載の方
法。 （１４）異方性的にエッチングする段階が磁気的に強化
された活性イオンエッチを使用する、８項記載の方法。 （１５）絶縁材料の層と焦電膜層との間に電気的導電性
材料の第１の層を形成する段階、電気的導電性材料の第
１の層と反対側の焦電膜層上に電気的導電性材料の第２
の層を形成する段階、関連する各感熱センサの所望の信
号通路に対応するように、電気的導電性材料の第１の層
と電気的導電性材料の第２の層をパターン化する段階、
および各感熱センサ用の所望の信号通路を形成するため
に、電気的導電性材料の第１の層と電気的導電性材料の
第２の層を異方性的にエッチングする段階をさらに有す
る、８項記載の方法。

【００３５】（１６）集積回路基板上に形成された感熱
センサを備えた収束面配列を有するモノリシック感熱検
出器であって、第１の材料の層から集積回路基板の１つ
の表面上に形成される支持構造の配列、および 感熱材料の少なくとも１つの薄膜層を異方性的にエッチ
ングすることによって、個々の支持構造上に形成される
感熱センサを有する、前記のモノリシック感熱検出器。 （１７）個々の支持構造上に設けられた感熱材料の多重
薄膜層を異方性的にエッチングすることによって形成さ
れる各感熱センサをさらに有する、１６項記載の感熱検
出器。 （１８）薄膜層がバリウムストロンチウムチタン酸塩か
ら形成される、１６項記載の感熱検出器。 （１９）個々の感熱センサからの信号を受けるための、
集積回路基板の１つの表面上に設けられた接触パッド配
列、および個々の接触パッドに隣接して設けられた感熱
センサ用の支持構造をさらに有する、１６項記載の感熱
検出器。

【００３６】（２０）電気的導電性材料の１つまたはそ
れ以上の層を異方性的にエッチングすることによって形
成される各感熱センサに関連する信号通路を有し、この
信号通路は感熱センサをそれらの個々の支持構造に結合
している、１６項記載の感熱検出器。 （２１）１つまたはそれ以上の薄膜層の材料が集積回路
基板上に形成され、そしてモノリシック感熱センサを作
るために異方性的にエッチングされる。第１の層の材料
が集積回路基板上に置かれ、そして関連する収束面配列
の感熱センサ用の複数個の支持構造を形成するように異
方性的にエッチングされる。収束面配列の感熱センサ
は、支持構造上に形成された１つまたはそれ以上の薄膜
層の材料を異方性的にエッチングすることによって提供
できる。例示的感熱センサにおいて、１つの薄膜層は、
好ましくはバリウムストロンチウムチタン酸塩のような
焦電材料を包含する。熱的絶縁材料の層は、関連する集
積回路基板に損傷を起こすことなく焦電膜層の焼きなま
しを可能とするように、集積回路基板と焦電膜層の間に
配置される。絶縁材料の層に加えて、焦電膜層の焼きな
まし間の集積回路基板の保護のために、焦電膜層と反対
側の集積回路基板上に、ヒートシンクを設けてもよい。
または、熱的絶縁構造が焦電膜層とその関連の支持構造
との間に設けられて、下の回路基板を実質的に加熱せず
に焦電膜層の焼きなましを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】集積回路基板の１つの側面に配置されたヒート
シンクを備え、本発明の１つの実施例に従い、収束面配
列とその関連の感熱センサを作成するために使用される
集積回路基板の対向側面に設けられた少なくとも３つの
異種膜層を備えた部分的に完成した感熱検出器を示す１
部縦断面概略図。

【図２】本発明の他の実施例に従い、モノリシック感熱
検出器を作成するために使用される集積回路基板の１つ
の側面に設けられた第１の材料の層を示す１部断面概略
図。

【図３】図２の集積回路基板上の第１の材料の層から形
成される支持構造を示す１部断面概略図。

【図４】図３の集積回路基板上に配置された多重異質膜
層からモノリシック感熱検出器を形成する間の中間段階
を示す１部断面概略図。

【図５】図４の集積回路基板上に形成された収束面配列
とその関連感熱センサを有するモノリシック感熱検出器
を示す１部断面概略図。

【図６】本発明他の実施例を組み入れた集積回路基板上
に配置された異質膜層から形成された感熱検出器を示す
モノリシック感熱検出器の等角図。

【符号の説明】

１０ 感熱検出器 １２、１４、１６ 膜層 ２０、３２ 集積回路基板 ３０ ヒートシンク ３４ 接触パッド ３６ 集積回路基板の表面 ４０ 支持構造 ４２ 第２の層 ４４ 電気的導電性材料の第１の層 ４６ 膜層 ４８ 電気的導電性材料の第１の層 ５０ 収束面配列 ５２ 感熱センサ １３０ モノリシック感熱検出器 １５２ 感熱センサ １６２、１６４ ピクセル素子

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年４月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集積回路基板上に設けられた感熱センサ
   の収束面配列を有するモノリシック感熱検出器を製作す
   る方法であって、 集積回路基板の１つの表面上に第１の材料の層を形成す
   る段階と、 個々の感熱センサ用の支持構造を形成するために第１の
   材料の層を異方性的にエッチングする段階と、 支持構造が設けられた集積回路基板のこの１つの表面上
   に熱的絶縁材料の第２の層を形成する段階と、 この支持構造およびこの絶縁材料の第２の層が設けられ
   た集積回路基板のこの１つの表面上に感熱材料の薄膜層
   を形成する段階と、 集積回路基板上に設けられた収束面配列から成る複数の
   感熱センサを形成するために、熱的絶縁材料の層と感熱
   材料の薄膜層をエッチングする段階、および薄膜層を焼
   きなましするために、集積回路基板の１つの表面と感熱
   材料の薄膜層との間に設けられた熱的絶縁材料の層を備
   えた感熱材料の薄膜層の１つの側面を加熱する段階を有
   する前記の方法。
2. 【請求項２】 集積回路基板上に形成された感熱センサ
   を備えた収束面配列を有するモノリシック感熱検出器で
   あって、 第１の材料の層から集積回路基板の１つの表面上に形成
   される支持構造の配列、および感熱材料の少なくとも１
   つの薄膜層を異方性的にエッチングすることによって、
   個々の支持構造上に形成される感熱センサを有する、前
   記のモノリシック感熱検出器。