具有用于检测热辐射的膜结构的装置、所述装置的制造和使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于检测热辐射的装置，其包括：至少一个膜，上面安装用于将所述热辐射转换为电信号的至少一个热检测器元件；以及至少一个电路支撑件，其用于承载所述膜且用于承载用于读出所述电信号的至少一个读出电路，所述检测器元件和所述读出电路通过穿过所述膜的电触点电连接在一起。另外，提供一种制造所述装置的方法，其具有以下方法步骤：ａ）提供具有所述检测器元件的所述膜和至少一个电直通连接，且提供所述电路支撑件，和ｂ）以所述检测器元件和所述读出电路通过穿过所述膜的电触点电连接在一起的方式将所述膜和所述电路支撑件合在一起。更好以晶圆级实施制造活动：将经功能化的硅衬底堆叠在彼此上，彼此稳固地接合，且随后被分割为个别元件。更好地，所述检测器元件包括热电检测器元件。所述装置适用于运动检测器、存在检测器和热成像照相机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于检测热辐射的装置，其具有至少一个热检测器元件以 将热辐射转换为电信号。除了所述装置以外，还提供所述装置的制造方法和所 述装置的使用方法。
技术介绍
用于检测热辐射的装置从例如DE 100 04 216 A 1中已知。此装置祐:描述 为热检测器。检测器元件是热电检测器元件。其具有包括两个电极层的层构造， 其中具有热电敏感材料的热电层布置于电极层之间。此材料是锆钛酸铅(Lead Zirconate Titanate, PZT )。电极包括例如柏或吸热的铬/镍合金。热检测器元件连接到由硅制成的检测器支撑件(硅晶圆)。为了在检测器 元件与检测器支撑件之间提供电和热绝缘，在检测器元件与检测器支撑件之间 布置绝缘层。绝缘层具有在检测器元件的区域上方延伸的被排空的腔、用于所 述腔的支撑层，以及覆盖所述支撑层和腔的盖。支撑层包括多晶硅。盖由硼磷 珪玻璃(boron-phosphorus-Silicate glass, BPSG)制成。为了读出、处理和/或 进一步传输由检测器元件产生的电信号，在检测器支撑件中集成读出电路。读 出电路是通过应用互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductors, CMOS )才支术而制造。用于检测热辐射的可比较装置从DE 195 25 071 Al中已知。热检测器元件 也是如上所述的热电检测器元件。检测器元件布置在多层检测器支撑件上。检 测器元件在其电极层中的一者处施加于检测器支撑件的硅层。硅层位于检测器 支撑件的电绝缘膜上。所述膜包括例如三层，即Si3N4/Si02/Si3N4。再次，将 膜施加于检测器衬底的硅衬底。硅衬底具有带有一区域的辐射窗(检测窗)， 所述区域出于所有实践目的对应于热电检测器元件的区域。辐射窗是硅衬底中 的孔口。借此，向下移除衬底的支撑材料(硅)直到膜为止。热辐射通过辐射5窗到达才企测器元件，在所述检测器元件处产生可被评估的电信号。在所述方面 中，所述膜通过提供热辐射的合适透射方式来使得自身能够被区别。在相对于 检测器元件横向位移的硅层中，集成有用于电信号的读出电路。检测器支撑件 还充当用于读出电路的电路支撑件。在已知检测器的情况下，可提供多个检测器元件(检测器元件阵列)。在 所述情形中，来自检测器元件中的每一者的电信号将被单独读出。正常情况下， 与检测器元件中的每一者的电极层的电接触是通过接合线来实现。然而，这意 味着需要相当大的空间用于检测器元件的布线，其导致检测器元件的有限的、 相对低的封装密度(检测器支撑件中每单位面积的检测器元件数目)。
技术实现思路
本专利技术的目的是指定用于4全测热辐射的紧凑装置，其与现有技术相比具有 较低的空间要求。为了解决此任务，描述一种用于检测热辐射的装置，其包括至少一个膜， 上面布置至少一个用于将热辐射转换为电信号的热检测器元件；以及至少一个 电路支撑件，其用以承载所述膜且承载至少一个用以读出电信号的读出电路， 使得检测器元件和读出电路通过膜电连接在一起。此外，为了解决此任务，描述用于制造所述装置的方法，其具有以下方法 步骤a)提供具有检测器元件和至少一个电直通连接的膜，且提供电路支撑件， 和b)以检测器元件和读出电路由穿过膜的电触点连接在一起的方式组装膜和 读出电路支撑件。充当检测器支撑件的膜包括一个膜层或多个膜层。在此上下文中，可使用 多个无机或有机材料。举例来说，.膜层可由二氧化硅(Si02)或氮化硅(SiN4) 制成。而且，可想象出所提到的层中的若干层的复合结构。这些材料层的特定 优点在于其电和热绝缘性质。这些材料充当电和热绝缘体。根据本专利技术，可实现一种紧凑的、节省空间的多层结构，其包括膜和电路 载体。可通过例如CMOS技术将评估电路直接集成到电路支撑件中。还可想 象，电路支撑件仅提供一条与检测器元件连接的线。此线将检测器元件与布置于电路支撑件中的内部专用集成电路(Applied Specific Integrated Circuit, ASIC)或与外部ASIC电连接。外部ASIC可被接合。借助于"倒装芯片 (Flip-Chip)"技术(见下文)制成与外部ASIC的接触是有利的。待检测的热辐射具有1 nm以上的波长。更好地，波长是选自5 pm与15 之间的范围。热检测器元件是基于例如塞贝克效应(SeebeckEffect)。更好地， 热检测器元件是热电检测器元件。如起初描述，热电检测器元件包括具有热电 敏感材料的热电层，其中电极材料涂覆于每一侧。热电敏感材料例如是例如铌 酸锂(LiNb03)或锆钛酸铅的陶资。可想象的替代物是铁电聚合物，例如聚 偏氟乙烯(PVDF)。用于电极层的电极材料可为例如柏或粕合金。铬镍电极也 是可想象的，如同导电氧化物的电极的情况。通常，检测器元件具有矩形区域， 其边^彖长度为25 |im到200 |im。根据特定实施例，电路支撑件和膜相对于彼此布置，以4吏得在膜与电路支 撑件之间存在由膜和电路支撑件界定的至少一个腔，其位于电路側上。腔使电 路支撑件和膜彼此热解耦。在特定实施例中，提供至少一个盖以防护检测器元件。电路支撑件、膜和 盖以堆叠布置，其中膜位于电路支撑件与盖之间。盖保护检测器元件免受有害 的环境影响。典型的环境影响可为例如灰尘、湿气、可侵蚀#企测器元件的组件 或不利地影响;f佥测器元件的功能的腐蚀性化学品。根据又一实施例，膜和盖相对于彼此布置，以使得在膜与盖之间存在至少 一个腔，其位于盖侧上。盖侧上的腔用以使膜或膜上的检测器元件与盖彼此热 解耦。为了改进热解耦的程度，电路侧和/或盖侧上的腔可被排空或能够被排空。 .在此程度上，所述腔可彼此独立地被排空。更好地，电路侧上的腔和盖侧上的 腔通过膜中的开口连接在一起。开口是例如膜中的狭缝。随后，对一个腔的排 空则导致对另 一腔的自动排空。与用以检测热辐射的效应无关，在每个例子中通过形成检测器元件的释放 相关效应的热敏感材料来吸收热辐射是必要的 吸收是直接通过热敏感材料来 实现。然而，还可想象由检测器元件的电极或电极层吸收热辐射。此外，还可 能由直接邻近于检测器元件的吸收物体吸收热辐射，在此之后以此方式拾取的一定量的热通过对流或传导而传递到热敏感材料。吸收物体充当能量传输器。举例来说，吸收物体以涂层的形式直接涂覆于检测器元件。更好地，用于检测热辐射的装置经设计以使得热辐射直接撞击在检测器元件上。由此可见，在特定实施例中，膜、电路支撑件和/或盖具有至少一个辐射窗，所述辐射窗具有允许热辐射照射检测器元件的特定透射性能。辐射窗集成在盖中、检测器支撑件中和/或电路支撑件中。检测器元件和辐射窗相对于彼此布置，以使得对检测器元件的照射是通过检测器元件的转动远离检测器载体的正面(正面辐射)和/或检测器元件的朝向检测器元件转动的背面(背面辐射)来实现的。辐射窗在检测元件的方向上具有特定透射能力。透射率尽可能高，且例如达到至少50%且特定来说达到70%与几乎95%之间。任付更好的材料均可用于电路支撑件或盖。半导电材料(例如，元素锗)或不同的半导电化合物是尤其合适的，原因在于电路或组件的集成的可能性。根据特定实施例，电路支撑件和/或盖包括硅。在每一情况下，将硅衬底用作盖和/或电路支撑件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测热辐射的装置（１），其包括　至少一个膜（１１），上面布置有至少一个用于将热辐射转换为电信号的热检测器元件（１１１），以及　至少一个电路支撑件（１２），其用以承载所述膜且用以承载至少一个用以读出所述电信号的读出电路（１２１）， 使得所述检测器元件和所述读出电路通过电直通连接（１２０）穿过所述膜而电连接。

【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：卡斯顿吉伯乐，马堤亚斯史莱特，克里斯堤安保路斯，
申请(专利权)人：派洛斯有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]