專利名稱：紅外輻射熱測量計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種紅外輻射熱測量計，而更特別地，本發(fā)明涉及一種在結構上對接線柱的傾斜進行補償的紅外輻射熱測量計。
背景技術：
輻射檢測器是一種能產生輸出信號的裝置，該輸出信號是投射到該檢測器的活性區(qū)域的輻射量的函數。紅外線檢測器是對電磁波譜中紅外線范圍內的輻射敏感的設備。紅外線檢測器分兩種，為熱敏式檢測器和光子檢測器，其中熱敏式檢測器即包括輻射熱測量計。
光子檢測器是基于投射到檢測器的傳感器區(qū)域內的電子上并與之交互作用的光子的數量而進行工作的。由于光子檢測器根據電子和光子的直接交互作用而進行工作，因此其相比輻射熱測量計具有更高的靈敏度以及響應速度。然而，光子檢測器具有一個缺點，即其只有在低溫情況下才能很好工作，因此需要在其內部安裝一個附加的冷卻系統(tǒng)。
相反，輻射熱測量計是基于檢測器的傳感器區(qū)域由于吸收輻射而產生的溫度變化而進行工作。輻射熱測量計產生一個輸出信號，即材料(稱為輻射熱測量元件)電阻率的變化，該信號與傳感器區(qū)域內的溫度變化成比例。輻射熱測量元件一直由金屬和半導體材料制成。對于金屬材料，其電阻率的變化基本上是由于載流子的遷移率的變化，該電阻率通常隨著溫度的降低而降低。在高電阻率的半導體輻射熱測量元件中能獲得較高的靈敏度，在這種元件中，自由載流子的密度是溫度的指數函數。


圖1和圖2是公開于美國專利系列申請?zhí)朜o.09/102,364、名稱為“具有增加的占空系數的輻射熱測量計”的三層輻射熱測量計100的透視圖和橫截面圖，該輻射熱測量計100包括一活性基體層10，一支撐層20，一對接線柱40以及一個吸收層30。
上述活性基體層10包括一具有集成電路(未示出)的基片12，一對連接端子14和一保護層16。每個連接端子14由金屬制成并設置在基片12的頂部。保護層16由例如氮化硅(SiNx)構成并覆蓋住基片12。所述一對連接端子14電連接至所述集成電路。
上述支撐層20包括一對由氮化硅(SiNx)制成的電橋22，每個電橋22具有形成于其頂部的導線24。每個電橋22設有一個錨定部分22a，一支路部分22b和一提升部分22c，所述錨定部分22a包括一通孔26，通過該孔，導線24的一端電連接至所述連接端子14，支路部分22b支撐所述提升部分22c。
所述吸收層30設有一由吸收體31包圍的輻射熱測量元件32和形成在該吸收體31頂部的紅外線吸收體涂層33。上述吸收體31是在輻射熱測量元件32形成之前和之后由氮化硅淀積并包圍住輻射熱測量元件32而制成。鈦(Ti)由于易成型而被選擇用來制成輻射熱測量元件32。輻射熱測量元件32的螺旋形狀可使其具有高電阻率。
每個接線柱40位于所述吸收層30和支撐層20之間。每個接線柱40包括一由例如鈦(Ti)等金屬制成并且由絕熱材料44所包圍的電導管42，上述絕熱材料44例如由氮化硅(SiNx)制成。該電導管42的頂端被電連接至所述螺旋形輻射熱測量元件32的一端，而其底端被電連接至電橋22上的導線24，這樣，通過所述電導管42，導線24和連接端子14，在吸收層30內的所述螺旋形輻射熱測量元件32的每一端都被電連接至所述活性基體層10的集成電路。
當暴露在紅外線輻射中時，螺旋形輻射熱測量元件32的電阻會增加，從而相應地引起電流和電壓的變化。變化的電流或電壓通過所述集成電路被放大，放大后的電流和電壓可由一檢測電路(未示出)讀出。
在上述紅外輻射熱測量計中，支撐層的電橋設置為懸臂式形狀以便能延長其長度，從而能減少活性基體層和吸收層之間的熱量交換，但懸臂式形狀仍然存在一些問題。其中之一就是在紅外輻射熱測量計的電橋內所產生的彈性應力，這是淀積過程的固有成分。當彈性應力比如張應力作用在電橋上時，電橋的提升部分被彎曲成一個向上凹的曲度，以便釋放彈性應力，同時錨定部分被固定到活性基體層上，從而使設在提升部分頂部的接線柱傾斜并使吸收體彎曲。
本發(fā)明的概述因此，本發(fā)明的一個主要目的是提供一種能夠在結構上補償接線柱傾斜的紅外輻射熱測量計。
根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種紅外輻射熱測量計，該輻射熱測量計包括一活性基體層，其包括一基片和一對連接端子；一設有一對電橋和一對導線的支撐層，其中每個電橋均設有一個錨定部分、一個支路部分和一個提升部分，錨定部分固定在活性基體層上而提升部分遠離活性基體層，其中每個電橋的提升部分均包括一個從一外部件懸臂式伸出的內部件；一個吸收層，該吸收層包括一個被一吸收體包圍的輻射熱測量元件；以及一對設置在電橋的內部件頂部的接線柱，每個接線柱包括一電導管，其中輻射熱測量元件的每一端通過相應的電導管和導線而電連接至相應的連接端子。
本發(fā)明的實施例圖3、4和5中分別提供了根據本發(fā)明的紅外輻射熱測量計200的透視圖、橫截面示意圖以及在橋彎曲時的橫截面示意圖。應該注意的是，在圖3、4和5中出現(xiàn)的相同部分由相同的標號表示。
示于圖3和4中的本發(fā)明輻射熱測量計200包括一活性基體層110，一支撐層120，以及一對接線柱140和一個吸收層130。
有源矩陣層110具有一包括集成電路(未示出)的基片112，一對連接端子114和一保護層116。每個由金屬制成的連接端子114位于基片112的頂部并且電連接至上述集成電路。由例如氮化硅構成的保護層116覆蓋住基片112，以便保護連接端子114和集成電路在生產紅外輻射熱測量計200時不會遭受化學和物理的損壞。
支撐層120包括一對由絕熱材料比如氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiO2)或氮氧化硅(SiO2Nx)構成的電橋122和一對由金屬比如由鈦(Ti)構成的導線124，其中每個導線124均設置在相應電橋的頂部。每個電橋122設有一個錨定部分122a，支路部分122b和提升部分122c。所述錨定部分122a包括一通孔126，通過該孔，導線124的一端電連接至相應的連接端子114。支路部分122b支撐著上述提升部分122c。提升部分122c設有一內部件301和一外部件302，其中內部件301的一側301a與外部件302相連，而其另一側301b與外部件302間隔開一個間隙303，由此使內部件301從外部件302懸臂式伸出。
所述吸收層130設有一個被一吸收體131包圍的輻射熱測量元件132、一個形成于所述吸收體底部的反射層133以及一個形成于所述吸收體頂部的紅外線吸收體涂層134。吸收體131由具有低導熱性的絕熱材料比如氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)或氮氧化硅(SiOxNx)等制成，是在輻射熱測量元件32形成之前和之后由氮化硅淀積并包圍住輻射熱測量元件32而被制成。輻射熱測量元件132是由金屬例如鈦(Ti)制成，并成型為螺旋形狀。反射層133是由金屬例如鋁(Al)或鉑(Pt)制成，用于將傳送來的紅外線(IR)反射回吸收體131。紅外線吸收體涂層134由例如黑金制成，用于增強對入射紅外線(IR)的吸收效果。
每個接線柱140位于所述支撐層120內的電橋122的內部件301的頂部和吸收層130的吸收體131的底部上。每個接線柱140包括一由例如鈦(Ti)等金屬制成并且由絕熱材料144所包圍的電導管142，這些絕熱材料比如有氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)或氮氧化硅(SiOxNx)。每個電導管142的頂端電連接至所述輻射熱測量元件132的一端，而其底端被電連接至電橋122的導線124，這樣，通過相應的電導管142、導線124和連接端子114，吸收層130中的所述輻射熱測量元件132的每一端都被電連接至所述活性基體層110的集成電路上。
當暴露在紅外線輻射中時，輻射熱測量元件132的電阻率發(fā)生變化，從而相應地引起電流和電壓的變化。變化的電流或電壓通過所述集成電路被放大，從而放大后的電流和電壓可由一檢測電路(未示出)讀出。
圖5示出了紅外輻射熱測量計200的電橋122的橫截面示意圖，其中在電橋122內所存在的彈性應力被釋放成彎曲形狀。內部件301與外部件302根據施加在其上的相應彈性應力被彎曲成一個向上凹的曲度。在內部件301的連接側301a處曲度的一個切線B與水平線A呈一第一角度(θ1)，該第一角度(θ1)為內部件301的最初角度。在內部件301上與連接側301a相對立的獨立側301b處曲度的另一切線C與切線B呈第二角度(-θ2)。當接線柱140設置在內部件301獨立側301b的頂端時，接線柱140的傾斜角度(θ3)是第一角度(θ1)和第二角度(-θ2)之和。然而，因為內部件301的長度近似于外部件302的長度，所以接線柱140的傾斜角度(θ3)近似于零，這就在結構上將傾斜的接線柱校正為垂直，從而保持住吸收體131不致彎曲。
雖然本發(fā)明僅僅參照一些最佳實施例進行了描述，但是，在不脫離如權利要求中所述的本發(fā)明的范圍的情況下，可以作出其它的修改和變型。
權利要求
1.一種紅外輻射熱測量計，其包括一活性基體層，其包括一基片和一對連接端子；一設有一對電橋和一對導線的支撐層，其中每個電橋均設有一個錨定部分、一個支路部分和一個提升部分，錨定部分固定在活性基體層上而提升部分遠離活性基體層，其中每個電橋的提升部分均包括一個從一外部件懸臂式伸出的內部件；一個吸收層，該吸收層包括一個被一吸收體包圍的輻射熱測量元件；以及一對設置在電橋的內部件頂部的接線柱，每個接線柱包括一電導管，其中輻射熱測量元件的每一端通過相應的電導管和導線而電連接至相應的連接端子。
2.根據權利要求1的輻射熱測量計，其特征在于，每個電橋中的內部件的一側連接至電橋的外部件。
3.根據權利要求1的輻射熱測量計，其特征在于，每個電橋中的內部件的另一側與電橋的外部件間隔開一個間隙。
4.根據權利要求1的輻射熱測量計，其特征在于，吸收層還包括一個形成于吸收體底部的反射層。
5.根據權利要求1的輻射熱測量計，其特征在于，吸收層還包括一個形成在吸收體頂部的紅外線吸收體涂層。
全文摘要
一種改進的紅外輻射熱測量計(200)能在結構上對接線柱的傾斜進行補償,其包括:一活性基體層(110),該活性基體層包括一基片(112)和一對連接端子(114);一設有一對電橋(122)和一對導線(124)的支撐層(120),其中每個電橋(122)均設有一個錨定部分(122a)、一個支路部分(122b)和一個提升部分(122c),錨定部分(122a)固定在活性基體層(110)上,其中每個電橋的提升部分(122c)均包括一個從一外部件(302)懸臂式伸出的內部件(301);一個吸收層(130),該吸收層包括一個被一吸收體(131)包圍的輻射熱測量元件(132);以及一對設置在電橋(122)內部件(301)頂部的接線柱(140),每個接線柱(140)包括一電導管(142),其中,輻射熱測量元件(132)的每一端通過相應的電導管(142)和導線(124)而電連接至相應的連接端子(114)。
文檔編號G01J1/02GK1337002SQ98814365
公開日2002年2月20日 申請日期1998年12月18日 優(yōu)先權日1998年12月18日
發(fā)明者朱相伯 申請人:大宇電子株式會社