×
20.08.2013
216.012.621f

МИКРОБОЛОМЕТР С УПРОЧНЕННЫМИ ПОДДЕРЖИВАЮЩИМИ БАЛКАМИ И СПОСОБЫ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002490751
Дата охранного документа
20.08.2013
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технике машинного зрения и может быть использовано в фотоприемных устройствах инфракрасного диапазона. В микроболометре, выполненном в исходной структуре в виде поддерживаемого на термоизолирующих балках над вытравленной полостью термоизолированного участка активного слоя полупроводника, содержащего находящийся с ним в тепловом контакте поглощающий элемент, нагреваемый поглощаемым излучением, и температурочувствительный элемент электрической схемы, расположенной вне термоизолированного участка, соединенный с ней проводниками, проходящими по балкам, балки выполнены двухслойными со слоями, разделенными термоизолирующим зазором. Предложены способы изготовления микроболометра с упрочненными поддерживающими балками. Изобретение обеспечивает создание конструкции и технологии изготовления дешевого микроболометра с утоненными, но упрочненными поддерживающими балками. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технике машинного зрения и может быть использовано в фотоприемных устройствах инфракрасного диапазона, в частности в дешевых тепловизорах охранных систем для круглосуточного, всепогодного обзора и опознания объектов на охраняемой территории.

Известен, микроболометр, выполненный в исходной структуре, состоящей из активного слоя полупроводника, слоя изолятора и полупроводниковой подложки, в виде поддерживаемого на термоизолирующих балках над вытравленной полостью термоизолированного участка активного слоя полупроводника, содержащего поглощающий элемент, находящийся с ним в тепловом контакте, нагреваемый поглощаемым излучением, и температурочувствительный элемент электрической схемы, расположенной вне термоизолированного участка, соединенный с ней проводниками, проходящими по балкам. См. патенты США: 6,573,504 Y. Iida и др. "Infrared sensor and manufacturing method thereof", 5,789,753 M.V. Wadsworth и др. "Stress tolerant bolometer".

Наиболее близким к заявленному изобретению является устройство, описанное в патенте США 6,573,504. Оно и способ его изготовления, направленные на получение за счет утонения балки ее максимального теплового сопротивления при использовании минимального числа дополнительных операций стандартного технологического процесса изготовления ИС, обеспечивают хорошие параметры и низкую стоимость болометрических приемников, но не обеспечивают хорошей механической прочности, необходимой в ряде применений. В патенте США 7,789,753 предложено для упрочнения длинных тонких балок использовать подставки-столбики. Их недостаток - снижение теплового сопротивления балки.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание конструкции и способов изготовления дешевого микроболометра с утоненными, но упрочненными поддерживающими балками.

Указанный результат достигается за счет того, что в известном устройстве микроболометра, выполненного в исходной структуре, состоящей из активного слоя полупроводника, слоя изолятора и полупроводниковой подложки, в виде поддерживаемого на термоизолирующих балках над вытравленной полостью термоизолированного участка активного слоя полупроводника, содержащего поглощающий элемент, находящийся с ним в тепловом контакте, нагреваемый поглощаемым излучением, и температурочувствительный элемент электрической схемы, расположенной вне термоизолированного участка, соединенный с ней проводниками, проходящими по балкам, и в известных способах его изготовления, включающем изготовление КМОП структуры в активном слое полупроводника с формированием соединений и боковой частичной изоляции компонентов диэлектриком, нанесение поглощающих слоев, формирование маски и вертикальное травление в ее зазорах поглощающих и диэлектрических слоев, изотропное травление активного слоя полупроводника, вертикальное травление слоя изолятора, вертикальное травление активного полупроводника, удаление маски, нанесение на все поверхности защитного диэлектрика, вертикальное травление защитного диэлектрика, травление подложечного полупроводника для образования в нем термоизолирующей полости, нанесение на все поверхности защитного диэлектрика, или включающем изготовление КМОП структуры в активном слое полупроводника с формированием соединений и боковой полной изоляции компонентов диэлектриком, нанесение поглощающих слоев, формирование маски и вертикальное травление в ее зазорах поглощающих и диэлектрических слоев, изотропное травление активного слоя полупроводника, вертикальное травление слоя изолятора, травление подложечного полупроводника для образования в нем термоизолирующей полости, удаление маски, нанесение на все поверхности защитного диэлектрика,

предложено:

- балки выполнить двухслойными со слоями, разделенными термоизолирующим зазором;

- при изготовлении КМОП структуры с боковой частичной изоляцией компонентов диэлектриком вертикальное травление в зазорах маски поглощающих и диэлектрических слоев проводить через первую встроенную маску, формируемую при изготовлении КМОП структуры вокруг термоизолируемого участка активного слоя полупроводника над диэлектриком боковой изоляции в виде рамки из жертвенного поликремния шириной не менее половины ширины термоизолирующей балки, удаляемого при изотропном травлении активного слоя полупроводника, травление диэлектриков, активного и подложечного полупроводников проводить через вторую встроенную маску, в качестве которой использовать проводники соединений над балками, выполненные из устойчивого к процессам травления материала;

- при изготовлении КМОП структуры с боковой полной изоляцией компонентов диэлектриком травление в зазорах маски диэлектриков, активного и подложечного полупроводников проводить через дополнительную встроенную маску, в качестве которой использовать проводники соединений над балками, выполненные из устойчивого к процессам травления материала.

Указанный выше технический результат достигается совокупностью перечисленных выше новых признаков изобретения.

Высокая механическая прочность балки при максимальном термосопротивлении и минимальной стоимости изготовления достигается выполнением ее двухслойной со слоями, разделенными термоизолирующим зазором, и предельно технологически утоненными.

Перечень графических материалов, иллюстрирующих устройство, реализующее заявляемое изобретение

Фиг.1 показывает устройство-прототип.

Фиг.2а иллюстрирует предлагаемое устройство микроболометра, изготовленного по способу, предназначенному для КМОП структуры с боковой частичной изоляцией компонентов диэлектриком.

Фиг.2б иллюстрирует предлагаемое устройство микроболометра, изготовленного по способу, предназначенному для КМОП структуры с боковой полной изоляцией компонентов диэлектриком.

Предлагаемый микроболометр состоит (см. фиг.2а, 2б) из выполненного в исходной структуре, состоящей из активного слоя полупроводника (1), слоя изолятора (2) и полупроводниковой подложки (3), в виде поддерживаемого на термоизолирующих балках (4) над вытравленной полостью (5) термоизолированного участка (6) активного слоя полупроводника, содержащего поглощающий элемент (7), находящийся с ним в тепловом контакте, нагреваемый поглощаемым излучением, и температурочувствительный элемент (8) электрической схемы, расположенной вне термоизолированного участка, соединенный с ней проводниками (9), проходящими по балкам, причем балки выполнены двухслойными со слоями, разделенными термоизолирующим зазором (10).

Предложены два способа изготовления микроболометров с двухслойными балками.

Способ, включающий КМОП структуру в активном слое полупроводника (1) с формированием соединений (9) и боковой частичной изоляции компонентов диэлектриком (11), нанесение поглощающих слоев (7), формирование маски над термоизолированным участком (6) активного слоя полупроводника (не показана) и вертикальное травление в ее зазорах (12) поглощающих и диэлектрических слоев (7), изотропное травление активного слоя полупроводника (1), вертикальное травление, слоя изолятора (2), вертикальное травление оставшихся при изотропном травлении участков активного полупроводника (не показаны), удаление маски, нанесение на все поверхности защитного диэлектрика (не показан), вертикальное травление защитного диэлектрика, травление подложечного полупроводника (3) для образования в нем термоизолирующей полости (5), нанесение на все поверхности защитного диэлектрика (13), отличающийся тем, что вертикальное травление в зазорах (12) маски поглощающих и диэлектрических слоев, проводится через первую встроенную маску, формируемую при изготовлении КМОП структуры вокруг термоизолируемого участка (6) активного слоя полупроводника над диэлектриком боковой изоляции (11) в виде рамки из жертвенного поликремния (не показана) шириной не менее половины ширины термоизолирующей балки (4), удаляемого при изотропном травлении активного слоя полупроводника (1), травление диэлектриков, активного и подложечного полупроводников проводится через вторую встроенную маску, в качестве которой используются проводники (9) соединений над балками (4), выполненные из устойчивого к процессам травления материала.

Способ, включающий КМОП структуру в активном слое полупроводника (1) с формированием соединений (9) и боковой полной изоляции (14) компонентов диэлектриком, нанесение поглощающих слоев (7), формирование маски над термоизолированным участком (6) активного слоя полупроводника (не показана) и вертикальное травление в ее зазорах (12) поглощающих и диэлектрических слоев (7), изотропное травление активного слоя полупроводника (1), вертикальное травление слоя изолятора (2), травление подложечного полупроводника (3) для образования в нем термоизолирующей полости (5), удаление маски, нанесение на все поверхности защитного диэлектрика (13), отличающийся тем, что травление в зазорах (12) маски диэлектриков, активного (1) и подложечного (3) полупроводников проводится через дополнительную встроенную маску, в качестве которой используются проводники (9) соединений над балками (4), выполненные из устойчивого к процессам травления материала.

Устройство работает следующим образом.

Лучи от сцены попадают на поглощающий элемент (7), который нагреваясь (или остывая) передает свою температуру термоизолированному участку полупроводника (6) и соответственно температурочувствительному элементу (8) электрической схемы, расположенной вне термоизолированного участка, соединенному с ней проводниками (9), проходящими по балкам (4). Электрическая схема (не показана) преобразует изменение температуры в пропорциональный электрический сигнал. Утечка тепла по балке (4) от термоизолированных элементов (6, 7, 8) согласно изобретению снижена ее утонением, а прочность повышена благодаря двухслойной конструкции.

Изготовление согласно предложенным двум способам производится следующим образом.

После изготовления КМОП структуры в активном слое полупроводника (1) с формированием соединений (9) и боковой частичной изоляции компонентов диэлектриком (11) производится нанесение поглощающих слоев (7). Затем формируется маска, предотвращающая выполнение последующих операций над термоизолированным участком (6, 7, 8). Проводится вертикальное травление в зазорах (12) маски поглощающих и диэлектрических слоев (7) до рамки жертвенного поликремния и проводников (9) над балкой (4), служащих дополнительными встроенными масками. В результате остаются низлежащие диэлектрики под поликремнием и проводником (9), поэтому изотропное травление активного слоя полупроводника (1) удаляет его из-под первого слоя балки до изолятора (11), но не доходит вбок до термоизолируемого участка полупроводника (6). При этом также удаляется и поликремниевая маска. После вертикального травления слоя изолятора (2) и затем вертикального травления оставшихся при изотропном травлении участков активного полупроводника (не показаны) удаляется верхняя (фоторезистивная) маска. Остается не стравленным второй слой балки (4) из изолятора (11), заслоненный проводником (9). Затем производятся: нанесение на все поверхности защитного диэлектрика (не показан), вертикальное травление защитного диэлектрика (на верхних поверхностях), изотропное или анизотропное травление подложечного полупроводника (3) для образования в нем термоизолирующей полости (5) и нанесение на все поверхности защитного диэлектрика (13).

По второму способу производятся те же операции, что и по первому кроме формирования жертвенного поликремния и связанных с ним операций вертикального травления оставшихся при изотропном травлении участков активного полупроводника, промежуточного нанесения на все поверхности защитного диэлектрика и его вертикального травления. Эти операции оказываются излишними в следствии полной боковой изоляции компонентов, выполняемой на стадии изготовления КМОП структуры.

Дешевизна обоих способов связана с использованием только одной дополнительной к стандартному КМОП процессу фоторезистивной маски и последующих стандартных для него операций.

Настоящее описание изобретения, в т.ч. состава и работы устройства, включая предлагаемый вариант его исполнения, предполагает его дальнейшее возможное совершенствование специалистами, и не содержит каких-либо ограничений в части реализации. Все притязания сформулированы исключительно в формуле изобретения.


МИКРОБОЛОМЕТР С УПРОЧНЕННЫМИ ПОДДЕРЖИВАЮЩИМИ БАЛКАМИ И СПОСОБЫ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
МИКРОБОЛОМЕТР С УПРОЧНЕННЫМИ ПОДДЕРЖИВАЮЩИМИ БАЛКАМИ И СПОСОБЫ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
МИКРОБОЛОМЕТР С УПРОЧНЕННЫМИ ПОДДЕРЖИВАЮЩИМИ БАЛКАМИ И СПОСОБЫ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 11-16 из 16.
10.04.2016
№216.015.2fb2

Визуализация текста на естественном языке

Изобретение относится к визуализации текста на естественном языке, а именно к преобразованию текста в изображение, анимацию или трехмерную сцену. Техническим результатом является получение арсенала средств для визуализации текста, написанного на естественном языке, в виде анимированной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580022
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.06.2016
№216.015.4829

Устройство защиты от разрядов статического электричества выводов питания комплементарных моп (металл-окисел-полупроводник) интегральных схем на кремниевых пластинах с проводимостью n-типа

Изобретение относится к полупроводниковой промышленности, в частности к интегральным микросхемам, и может быть использовано преимущественно для защиты от воздействия разрядов статического электричества выводов и шин питания кристаллов комплементарных МОП микросхем, изготовленных на кремниевых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585882
Дата охранного документа: 10.06.2016
25.08.2017
№217.015.d10d

Устройство хранения и передачи информации с обнаружением ошибок

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении достоверности функционирования устройств хранения и передачи информации путем обнаружения одиночных и двойных ошибок при минимальной избыточности. Технический результат достигается за счет кодирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621284
Дата охранного документа: 01.06.2017
29.12.2017
№217.015.f51f

Устройство хранения и передачи данных с обнаружением ошибок

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении достоверности функционирования устройства за счет обнаружения 100% одиночных и максимального количества двойных ошибок (7,5%) при минимальной информационной избыточности. Результат достигается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637426
Дата охранного документа: 04.12.2017
19.01.2018
№218.016.0688

Способ анимации sms-сообщений

Изобретение относится к визуализации текста на естественном языке. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств в части визуализации текста. Способ содержит следующие этапы: принимают текст запроса на естественном языке; разбивают текст на предложения; разбивают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631164
Дата охранного документа: 19.09.2017
11.03.2019
№219.016.dda4

Интегральная микросхема радиочастотного идентификатора

Изобретение относится к интегральным микросхемам радиочастотных идентификационных устройств. Техническим результатом является обеспечение уменьшения размеров кристалла интегральной микросхемы радиочастотного идентификатора, а также возможности записи индивидуального кода в блок элементов памяти...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002465645
Дата охранного документа: 27.10.2012
Показаны записи 21-25 из 25.
19.07.2019
№219.017.b677

Цифро-сигнальный процессор с системой команд vliw

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в расширении арсенала средств того же назначения. Цифро-сигнальный процессор, включает: аналого-цифровой преобразователь, десимэйшн фильтр, тестовый регистр перед операционной частью процессора, блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694743
Дата охранного документа: 16.07.2019
05.02.2020
№220.017.fdc4

Способ обезболивания при витреоретинальной и эписклеральной хирургии

Изобретение относится к медицине, а именно к анестезиологии и офтальмологиии, и может быть использовано для обезболивания при витреоретинальной и эписклеральной хирургии. Выполняют ретробульбарную блокаду. После аспирационной пробы в мышечный конус глаза медленно вводят левобупивакаин -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713133
Дата охранного документа: 03.02.2020
05.02.2020
№220.017.fde3

Устройство модового конвертера

Изобретение относится к устройству модового конвертера для соединения оптического волокна с канальным волноводом планарного оптического кристалла (PLC) в виде интегрального элемента ввода света из оптоволокна в канальный волновод и наоборот. Устройство модового конвертера содержит оптическое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712985
Дата охранного документа: 03.02.2020
16.05.2023
№223.018.628a

Способ склеральной фиксации торической заднекамерной иол при несостоятельности связочного аппарата хрусталика или отсутствии капсульного мешка

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии. Предварительно перед имплантацией ИОЛ осуществляют разметку сильного и слабого меридианов роговицы. При этом по оси сильного меридиана в 2 мм от лимба отмечают точку будущей фиксации ИОЛ к склере. Затем отсепаровывают конъюнктиву в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002785485
Дата охранного документа: 08.12.2022
21.05.2023
№223.018.6919

Способ оценки потенциальной мутагенности сульфонилмочевин и триазолпиримидинов с применением теста эймса на индикаторных штаммах salmonella typhimurium

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способу оценки потенциальной мутагенности сульфонилмочевин и триазолпиримидинов с применением теста Эймса на индикаторных штаммах Salmonella typhimurium. Также раскрыто, что данный способ позволяет использовать сульфонилмочевины и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794797
Дата охранного документа: 25.04.2023
+ добавить свой РИД