微测辐射热计探测器层制造技术

实施例公开了一种微测辐射热计，包括桥结构的底部电介质和设置在底部电介质上方的探测器层。该探测器层由掺杂金属的五氧化钒材料制成。该微测辐射热计包括设置在探测器层上方的顶部电介质。该微测辐射热计可以是被耦合到读出电路并形成焦平面阵列的多个微测辐射热计中的一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】实施例公开了一种微测辐射热计，包括桥结构的底部电介质和设置在底部电介质上方的探测器层。该探测器层由掺杂金属的五氧化钒材料制成。该微测辐射热计包括设置在探测器层上方的顶部电介质。该微测辐射热计可以是被耦合到读出电路并形成焦平面阵列的多个微测辐射热计中的一个。【专利说明】微测辐射热计探测器层
本公开大体上涉及红外相机，并且更具体地，涉及微测辐射热计探测器和焦平面阵列。
技术介绍
在十九世纪八十年代，开发了一种称为测辐射热计的红外探测器。测辐射热计的操作原理是:测辐射热计材料的电阻相对于测辐射热计的温度改变，其响应吸收的入射红外辐射的量而依次改变。可以利用这些特性，以通过感测其电阻产生的变化来测量测辐射热计上的入射红外辐射。当作为红外探测器使用时，测辐射热计通常与它的支撑基板或周围热绝缘，以允许吸收的入射红外辐射产生测辐射热计材料的温度变化。微测辐射热计阵列一般通过构造涂有吸收红外辐射的温度敏感电阻材料的小间距空气桥结构的二维阵列制造在单片硅基板或集成电路上。该空气桥结构提供了微测辐射热计探测器和硅基板之间的热绝缘。在每个微测辐射热计用作阵列中的像素的情况下，通过将每个微测辐射热计的电阻变化转换成可以显示在监测器上或存储在存储器中的时分复用电信号，可以产生入射辐射的二维图像或图画表示。用于执行这种转换的电路通常被称为读出集成电路(ROIC)，并且可以被制造为在硅基板中的集成电路。微测辐射热计阵列然后可以制造在ROIC的顶部上。ROIC和微测辐射热计阵列的组合通常被称为微测辐射热计红外焦平面阵列(FPA)。常规的微测辐射热计可具有不同的性能限制，例如由于热绝缘不当、电路元件的电阻温度系数(TCR)失配、光吸收光谱的收缩和/或有限的光谱响应范围造成的灵敏度降低。结果，需要改进的探测器和可提高探测器性能的制造工艺。
技术实现思路
根据一个或多个实施例，本公开提供了各种有利的微测辐射热计、焦平面阵列以及制造微测辐射热计的方法。例如，根据一个实施例，一种微测辐射热计包括:桥结构的底部电介质；设置在底部电介质上方的探测器层，该探测器层由掺杂金属的五氧化钒材料构成；和设置在探测器层上方的顶部电介质。根据本公开的另一个实施例，一种焦平面阵列包括:读出电路(ROIC)，以及电耦合到ROIC的多个微测辐射热计，每个微测辐射热计包括如上文和此处描述的元件。根据本公开的再另一个实施例，一种制造微测辐射热计的方法，包括:形成桥结构的底部电介质；在底部电介质上方溅射沉积探测器层，该探测器层由掺杂金属的五氧化钒材料构成；和在探测器层上方形成顶部电介质。本公开的范围是由权利要求限定的，其作为参考包含在本节中。通过考虑下面的一个或多个实施例的详细描述，有助于本领域的技术人员更全面地理解本公开的实施例，以及认识到其另外的优点。将参考首先将简要描述的附图的附加表。【专利附图】【附图说明】图1A和图1B分别示出了根据本公开的实施例的具有两个端子互连的单个微测辐射热计探测器的示意图和透视图。图2A和图2B分别示出了根据本公开的实施例的两个端子微测辐射热计探测器的二乘二阵列的不意图和透视图。图3示出了读出集成电路(ROIC)的例子。图4示出了根据本公开的实施例的具有新颖探测器层的微测辐射热计桥的截面图。图5示出了根据本公开的实施例的制造微测辐射热计探测器层的方法的流程图。图6A-6C示出了根据本公开的实施例的制造具有有利的探测器层的微测辐射热计的方法的流程图。图7示出了根据本公开的实施例的示意用于捕捉图像的系统的方块图。参考下面的详细描述，最好地理解本公开的实施例和它们的优点。应该意识到，在一个或多个图中，相同的附图标记用于指示相同的元素。【具体实施方式】图1A和图1B分别示出了根据本公开的实施例的具有两个端子互连的单个微测辐射热计探测器100的示意图和透视图。微测辐射热计100与其支撑基板或周围热绝缘，以允许吸收的入射红外辐射102产生微测辐射热计材料的温度变化。这种绝缘是由探测器100周围的虚线方框指定的。响应入射辐射等级、基板温度的变化和测量微测辐射热计电阻期间探测器中消耗的电功率，热绝缘的微测辐射热计100改变温度。在使用单个探测器的系统中，两个导电引线可以连接到微测辐射热计材料，提供通过微测辐射热计传导电流以感应其电阻的方式。图1A和图1B示出了微测辐射热计探测器的电连接。在这种情况下，热绝缘的微测辐射热计100被示出为存在入射红外辐射102，其具有连接到微测辐射热计端子R+和R-的两个引线。图1B示出了微测辐射热计100的物理实现的例子。与微测辐射热计的R+和R-电连接建立在腿104的两端上，其中微测辐射热计与基板106接触。图2A和图2B分别示出了根据本公开的实施例的两个端子微测辐射热计探测器100的三乘三阵列200的示意图和透视图，示出了九个正和负互连端子。在希望感测微测辐射热计探测器阵列的电阻或温度的情况下，为每个探测器提供各自的导线引脚连接是物理上不切实际的。图2A、图2B和图3示出了互连到微测辐射热计探测器阵列的方法。图2A和图2B中示出的是三乘三探测器阵列200，其需要9个正和负互连。阵列中用于各个微测辐射热计探测器100的互连创建为制造工艺的一部分，并接触硅基板106中的电路。微测辐射热计的大型二维阵列可以利用读出集成电路(ROIC)，以提供所需要的测辐射热计的接口，图3示出了它的一个例子。ROIC包括被放置在接近探测器的空间中的电路，以执行探测器接口和复用的功能。与特定的微测辐射热计探测器相关的电路可直接位于探测器正下方的硅基板中，并且可称为单位单元。通过微测辐射热计探测器的时分复用信号，可以大大减少需要的电互连引脚的数量。为了简化复用处理和系统接口，ROIC可包括数字逻辑电路，以产生控制阵列中行与列地址切换所需要的信号。图3示出了用于8X8微测辐射热计探测器阵列的ROIC的例子。单位单元阵列、列放大器、列多路复用器306和行多路复用器308可以集成在单个ROIC硅片302上。微测辐射热计阵列可以构造在单位单元阵列的顶部上。ROIC进一步包括:偏置产生定时控制电路304和输出放大器310。ROIC为微测辐射热计探测器阵列和外部系统提供临界接口。ROIC和微测辐射热计电路的进一步描述可以在美国专利N0.6，028，309中找到，其为了所有目的通过参考全部包含在这里。图4示出了根据本公开的实施例的沿着图1B和图2B中的Ι_1线的微测辐射热计桥400的截面图。微测辐射热计桥400包括根据本公开的实施例的由掺杂金属的五氧化钒材料构成的有利和新颖的探测器层。根据一个实施例，微测辐射热计桥400包括底部电介质410、设置在底部电介质410上方的探测器层420和设置在探测器层420上方的顶部电介质430。根据本专利技术的一个方面，底部电介质410和顶部电介质430每个可以包括氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层或它们的组合。换句话说，底部电介质410和顶部电介质430可以由单个电介质层或多层电介质组成。根据另一个方面，底部电介质410可以具有与顶部电介质430不同的折射率，或者折射率可以相似。根据另一个方面，底部电介质410可以具有大约200Α和大约2000Α之间的厚度，并且顶部电介质430可以具有大约200Α和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微测辐射热计，其包括：桥结构的底部电介质；设置在底部电介质上方的探测器层，该探测器层由掺杂金属的五氧化钒材料构成；和设置在探测器层上方的顶部电介质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·佩特雷蒂斯，R·玻恩弗洛恩德，J·H·达拉姆，R·卡纳塔，
申请(专利权)人：菲力尔系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US