專利名稱：具有用于檢測熱輻射的膜結(jié)構(gòu)的裝置、所述裝置的制造和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測熱輻射的裝置，其具有至少一個熱檢測器元件以 將熱輻射轉(zhuǎn)換為電信號。除了所述裝置以外，還提供所述裝置的制造方法和所 述裝置的使用方法。
背景技術(shù)：
用于檢測熱輻射的裝置從例如DE 100 04 216 A 1中已知。此裝置祐:描述 為熱檢測器。檢測器元件是熱電檢測器元件。其具有包括兩個電極層的層構(gòu)造， 其中具有熱電敏感材料的熱電層布置于電極層之間。此材料是鋯鈦酸鉛(Lead Zirconate Titanate, PZT )。電極包括例如柏或吸熱的鉻/鎳合金。
熱檢測器元件連接到由硅制成的檢測器支撐件(硅晶圓)。為了在檢測器 元件與檢測器支撐件之間提供電和熱絕緣，在檢測器元件與檢測器支撐件之間 布置絕緣層。絕緣層具有在檢測器元件的區(qū)域上方延伸的被排空的腔、用于所 述腔的支撐層，以及覆蓋所述支撐層和腔的蓋。支撐層包括多晶硅。蓋由硼磷 珪玻璃(boron-phosphorus-Silicate glass, BPSG)制成。為了讀出、處理和/或 進一步傳輸由檢測器元件產(chǎn)生的電信號，在檢測器支撐件中集成讀出電路。讀 出電路是通過應(yīng)用互補金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductors, CMOS )才支術(shù)而制造。
用于檢測熱輻射的可比較裝置從DE 195 25 071 Al中已知。熱檢測器元件 也是如上所述的熱電檢測器元件。檢測器元件布置在多層檢測器支撐件上。檢 測器元件在其電極層中的一者處施加于檢測器支撐件的硅層。硅層位于檢測器 支撐件的電絕緣膜上。所述膜包括例如三層，即Si3N4/Si02/Si3N4。再次，將 膜施加于檢測器襯底的硅襯底。硅襯底具有帶有一區(qū)域的輻射窗(檢測窗)， 所述區(qū)域出于所有實踐目的對應(yīng)于熱電檢測器元件的區(qū)域。輻射窗是硅襯底中 的孔口。借此，向下移除襯底的支撐材料(硅)直到膜為止。熱輻射通過輻射
5窗到達才企測器元件，在所述檢測器元件處產(chǎn)生可被評估的電信號。在所述方面 中，所述膜通過提供熱輻射的合適透射方式來使得自身能夠被區(qū)別。在相對于 檢測器元件橫向位移的硅層中，集成有用于電信號的讀出電路。檢測器支撐件 還充當(dāng)用于讀出電路的電路支撐件。
在已知檢測器的情況下，可提供多個檢測器元件(檢測器元件陣列)。在 所述情形中，來自檢測器元件中的每一者的電信號將被單獨讀出。正常情況下， 與檢測器元件中的每一者的電極層的電接觸是通過接合線來實現(xiàn)。然而，這意 味著需要相當(dāng)大的空間用于檢測器元件的布線，其導(dǎo)致檢測器元件的有限的、 相對低的封裝密度(檢測器支撐件中每單位面積的檢測器元件數(shù)目)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是指定用于4全測熱輻射的緊湊裝置，其與現(xiàn)有技術(shù)相比具有 較低的空間要求。
為了解決此任務(wù)，描述一種用于檢測熱輻射的裝置，其包括至少一個膜， 上面布置至少一個用于將熱輻射轉(zhuǎn)換為電信號的熱檢測器元件；以及至少一個 電路支撐件，其用以承載所述膜且承載至少一個用以讀出電信號的讀出電路， 使得檢測器元件和讀出電路通過膜電連接在一起。
此外，為了解決此任務(wù)，描述用于制造所述裝置的方法，其具有以下方法 步驟
a)提供具有檢測器元件和至少一個電直通連接的膜，且提供電路支撐件， 和b)以檢測器元件和讀出電路由穿過膜的電觸點連接在一起的方式組裝膜和 讀出電路支撐件。
充當(dāng)檢測器支撐件的膜包括一個膜層或多個膜層。在此上下文中，可使用 多個無機或有機材料。舉例來說，.膜層可由二氧化硅(Si02)或氮化硅(SiN4) 制成。而且，可想象出所提到的層中的若干層的復(fù)合結(jié)構(gòu)。這些材料層的特定 優(yōu)點在于其電和熱絕緣性質(zhì)。這些材料充當(dāng)電和熱絕緣體。
根據(jù)本發(fā)明，可實現(xiàn)一種緊湊的、節(jié)省空間的多層結(jié)構(gòu)，其包括膜和電路 載體。可通過例如CMOS技術(shù)將評估電路直接集成到電路支撐件中。還可想 象，電路支撐件僅提供一條與檢測器元件連接的線。此線將檢測器元件與布置于電路支撐件中的內(nèi)部專用集成電路(Applied Specific Integrated Circuit, ASIC)或與外部ASIC電連接。外部ASIC可被接合。借助于"倒裝芯片 (Flip-Chip)"技術(shù)(見下文)制成與外部ASIC的接觸是有利的。
待檢測的熱輻射具有1 nm以上的波長。更好地，波長是選自5 pm與15 之間的范圍。熱檢測器元件是基于例如塞貝克效應(yīng)(SeebeckEffect)。更好地， 熱檢測器元件是熱電檢測器元件。如起初描述，熱電檢測器元件包括具有熱電 敏感材料的熱電層，其中電極材料涂覆于每一側(cè)。熱電敏感材料例如是例如鈮 酸鋰(LiNb03)或鋯鈦酸鉛的陶資。可想象的替代物是鐵電聚合物，例如聚 偏氟乙烯(PVDF)。用于電極層的電極材料可為例如柏或粕合金。鉻鎳電極也 是可想象的，如同導(dǎo)電氧化物的電極的情況。通常，檢測器元件具有矩形區(qū)域， 其邊^(qū)彖長度為25 |im到200 |im。
根據(jù)特定實施例，電路支撐件和膜相對于彼此布置，以4吏得在膜與電路支 撐件之間存在由膜和電路支撐件界定的至少一個腔，其位于電路側(cè)上。腔使電 路支撐件和膜彼此熱解耦。
在特定實施例中，提供至少一個蓋以防護檢測器元件。電路支撐件、膜和 蓋以堆疊布置，其中膜位于電路支撐件與蓋之間。蓋保護檢測器元件免受有害 的環(huán)境影響。典型的環(huán)境影響可為例如灰塵、濕氣、可侵蝕#企測器元件的組件 或不利地影響;f僉測器元件的功能的腐蝕性化學(xué)品。
根據(jù)又一實施例，膜和蓋相對于彼此布置，以使得在膜與蓋之間存在至少 一個腔，其位于蓋側(cè)上。蓋側(cè)上的腔用以使膜或膜上的檢測器元件與蓋彼此熱 解耦。
為了改進熱解耦的程度，電路側(cè)和/或蓋側(cè)上的腔可被排空或能夠被排空。 .在此程度上，所述腔可彼此獨立地被排空。更好地，電路側(cè)上的腔和蓋側(cè)上的 腔通過膜中的開口連接在一起。開口是例如膜中的狹縫。隨后，對一個腔的排 空則導(dǎo)致對另 一腔的自動排空。
與用以檢測熱輻射的效應(yīng)無關(guān)，在每個例子中通過形成檢測器元件的釋放 相關(guān)效應(yīng)的熱敏感材料來吸收熱輻射是必要的 吸收是直接通過熱敏感材料來 實現(xiàn)。然而，還可想象由檢測器元件的電極或電極層吸收熱輻射。此外，還可 能由直接鄰近于檢測器元件的吸收物體吸收熱輻射，在此之后以此方式拾取的一定量的熱通過對流或傳導(dǎo)而傳遞到熱敏感材料。吸收物體充當(dāng)能量傳輸器。舉例來說，吸收物體以涂層的形式直接涂覆于檢測器元件。
更好地，用于檢測熱輻射的裝置經(jīng)設(shè)計以使得熱輻射直接撞擊在檢測器元件上。由此可見，在特定實施例中，膜、電路支撐件和/或蓋具有至少一個輻射窗，所述輻射窗具有允許熱輻射照射檢測器元件的特定透射性能。輻射窗集成在蓋中、檢測器支撐件中和/或電路支撐件中。檢測器元件和輻射窗相對于彼此布置，以使得對檢測器元件的照射是通過檢測器元件的轉(zhuǎn)動遠離檢測器載體的正面(正面輻射)和/或檢測器元件的朝向檢測器元件轉(zhuǎn)動的背面(背面輻射)來實現(xiàn)的。輻射窗在檢測元件的方向上具有特定透射能力。透射率盡
可能高，且例如達到至少50%且特定來說達到70%與幾乎95%之間。
任付更好的材料均可用于電路支撐件或蓋。半導(dǎo)電材料(例如，元素鍺)或不同的半導(dǎo)電化合物是尤其合適的，原因在于電路或組件的集成的可能性。根據(jù)特定實施例，電路支撐件和/或蓋包括硅。在每一情況下，將硅襯底用作蓋和/或電路支撐件?？刹捎肅MOS技術(shù)來將選擇的結(jié)構(gòu)和功能性集成到襯底中。由于硅具有相對于熱輻射的低吸收系數(shù)，因此輻射窗可更加非常容易地集成在硅村底中硅襯底本身形成輻射窗。借助于硅襯底中對應(yīng)功能性的合適布置，熱輻射以不受阻礙方式(即，不受遮蔽)撞擊在檢測器元件上是可能的。透射性能并不僅取決于制成輻射窗的材料的吸收系數(shù)。另一決定性因數(shù)是輻射窗的厚度。輻射窗形成檢測器支撐件或電路支撐件的薄化區(qū)域是有利的。在特定實施例中，檢測器元件經(jīng)布置為與蓋中的孔口相對。蓋中的此孔口是蓋的具有相對低厚度的區(qū)域。在此區(qū)域中，蓋厚度由于例如材料的移除而特別薄。蓋中的孔口形成輻射窗，所述輻射窗集成在蓋中且熱輻射穿過所述輻射窗撞擊在檢測器元件上。更好地，檢測器元件距蓋中的孔口一定距離。蓋中的孔口是膜與蓋之間的腔的構(gòu)成部分，且位于蓋側(cè)。
在特定實施例中，膜和電路支撐件和/或膜和蓋和/或直通連接和電路支撐件和/或直通連接和蓋通過永久材料接合且特定來說通過氣密永久材料接合穩(wěn)固結(jié)合在一起。為了實現(xiàn)穩(wěn)固接合，制造永久材料接合。膜與電路支撐件之間的穩(wěn)固接合是通過在膜的直通電觸點與電路支撐件之間制造永久材料接合來,實現(xiàn)的。膜與蓋之間的穩(wěn)固接合是通過在膜與蓋之間制造永久材料接合來實現(xiàn)
8的。
裝置的不同組成物之間的永久材料接合可同時或連續(xù)制造。永久材料接合
是以形成能夠被排空的腔(位于蓋側(cè)或位于開關(guān)側(cè))的方式來"i殳計。裝置的本身在腔中的組件(例如，在位于蓋側(cè)的腔中的檢測器元件)受到氣密永久材料接合保護而免受環(huán)境影響。材料與周圍環(huán)境之間不會發(fā)生任何交換。這允許裝置在侵蝕性環(huán)境中使用。
每一永久材料接合可由更好的材料形成，例如粘合劑。在將永久材料接合放在適當(dāng)位置的同時在電極層與讀出電路之間插入導(dǎo)電連接是尤其有利的。為此，在特定實施例中永久材料接合具有導(dǎo)電材料。這尤其涉及集成在膜中的直通電觸點與電路支撐件或集成在電路支撐件中的讀出電路之間的永久材料接合。然而，如果用于4全測器元件的布線組件集成在蓋中，那么當(dāng)位于蓋與膜或膜上的檢測器元件之間時，具有導(dǎo)電能力的永久材料接合可為有利的。
預(yù)先指定所謂的"倒裝芯片"技術(shù)用于制造永久材料接合。由此了解與構(gòu)造和連接技術(shù)(AVT)相關(guān)聯(lián)的組裝方法，其尤其在電子領(lǐng)域中已證明其本身有效地用于制造呈無遮蓋形式的與半導(dǎo)體微芯片或集成電路的觸點。通過使用倒裝芯片技術(shù)，將不具有任何連接線的芯片直接安裝在襯底上，其中有源觸點側(cè)面向下(電路支撐件)。永久固定是借助于由導(dǎo)電材料制成的所謂的"凸塊"來實現(xiàn)。這導(dǎo)致非常短的引線長度。這被本發(fā)明利用其形成緊湊的裝置。而且，由于非常短的引線長度，將干擾待讀出的電信號的不合意的M感應(yīng)性和電容效應(yīng)減到最小。此影響在存在相對少量的檢測器元件待連接上時以尤其有利的方式起作用。而且在倒裝芯片技術(shù)的幫助下，可同時制成許多電連接，其帶來成本和時間的巨大節(jié)省。
可采用不同的技術(shù)來實施"倒裝芯片"技術(shù)，且因此實施永久材料接合的制造。在特定實施例中，可選擇使用包括粘合、焊接和7或接合方法的群組中的一者。在所述上下文中，粘合劑接合或共晶接合均是可想象的。在焊接的情況下，將焊料凸塊(焊接球)施加于裝置的待結(jié)合在一起的支撐特征或組件中的一者或兩者。所述方法與粘合相比是更好的，因為當(dāng)使用粘合劑時可發(fā)生有機物質(zhì)(溶劑、粘合劑材料)的脫氣。尤其與腔的排空相關(guān)，這是需要謹(jǐn)記的因素。然而，借助于粘合劑的使用可為必須的或有利的。當(dāng)使用粘合劑時，可具有許多不同的選擇粘合可通過使用不導(dǎo)電的粘合劑來實現(xiàn)。在所述情形中，將凸塊施加于適當(dāng)支撐特征的接觸區(qū)域。凸塊包括例如鋁或金。在此之后，涂覆粘合劑層且在粘合劑層上布置適當(dāng)元件。在粘合劑干燥時，其收縮且形成電觸點。
同樣地，可使用各向同性導(dǎo)電粘合劑。將導(dǎo)電粘合劑材料涂覆于支撐特征的接觸表面。隨后將具有其接觸區(qū)域的物體放置在具備粘合劑的點上?？梢詿岱绞交蛲ㄟ^使用UV輻射使粘合劑硬化，借此使得制成導(dǎo)電材料接合。
或者，可使用各向異性導(dǎo)電粘合劑。各向異性導(dǎo)電粘合劑是包括具有低含量導(dǎo)電微粒的非導(dǎo)電粘合劑的接合材料。將各向異性導(dǎo)電粘合劑放置于支撐特征(電路支撐件、膜)的接觸區(qū)域上。由于低含量的導(dǎo)電微粒，其在已涂覆粘合劑之后彼此不接觸。沒有形成導(dǎo)電接觸。當(dāng)物體放置在適當(dāng)位置時，非導(dǎo)電粘合劑被壓縮，直到支撐特征的接觸區(qū)域與所施加物體的接觸區(qū)域之間的微粒被迫使在一起，借此在所述接觸區(qū)域之間產(chǎn)生導(dǎo)電結(jié)合為止。
為了提供膜，尤其將采用以下方法步驟d)使用犧牲材料提供犧牲支撐元件，c)在犧牲支撐元件的表面的一區(qū)段上布置膜，且將膜和用以承載膜的膜支撐元件合在一起，和e)移除犧牲材料以使得膜至少部分被釋放。更好地，犧牲支撐元件包括硅。膜支撐元件例如用作用于膜的臨時支撐件。然而，膜支撐件元件可稍后用作用于檢測器元件的蓋。在犧牲支撐件上布置膜且將膜和膜支撐特征合在一起可同時或連續(xù)發(fā)生。在此方面，材料的移除意味著例如向下侵蝕掉硅的反向面直到膜為止。此外，膜與連接到電路支撐件的直通連接一起保留在膜支撐件上。
產(chǎn)生直通連接可使用多種步驟方法步驟來實現(xiàn)。根據(jù)特定實施例，在將膜布置于犧牲支撐件上之前或在將膜布置于犧牲支撐件上之后實施以下進一步的方法步驟f)在膜中鉆孔，和g)用導(dǎo)電材料填充孔，使得制成電觸點。
根據(jù)方法的特定實^&例，在正在形成穩(wěn)固連接時和/或在其形成之后將蓋側(cè)上的腔和/或電路側(cè)上的腔排空。舉例來說，在真空下制造在堆疊的組件之間的永久材料接合。在永久材料接合形成的情況下將每一腔排空。還可想象，首先形成腔且稍后將腔排空。此處應(yīng)記住，可連續(xù)或同時將腔排空。在同時排空的情況下，腔可以等壓方式連接。這意味著堆疊中的兩個腔中的壓力相同，
10且腔由例如膜中的孔連接。
.裝置可具有單個檢測器元件。然而關(guān)于裝置用作存在4企測器或特定來i兌用作熱敏相機，提供若干檢測器元件是合意的且甚至必要的。因此在特定實施例中，提供具有若干檢測器元件的至少一個陣列。這意味著一個檢測器元件表示陣列中的一個像素。檢測器陣列特征在于例如檢測器元件的柱形和/或蜂窩式布置。在蜂窩式或柱形布置的情況下，檢測器元件分布于特定方向上的一個維度中。在柱形和蜂窩式布置的情況下，分布具有二維特征。檢測器陣列包括例
如240 x 320個個別元件。這對應(yīng)于相對低分辨率標(biāo)準(zhǔn)QVGA。還可想象選擇檢測器元件的區(qū)域型分布?？蔀槊恳粰z測器元件提供輻射窗。然而，有利的是，裝置具有單個輻射窗用于若干或所有4企測器元件。這允許^使裝置的制造簡化。
根據(jù)又一實施例，裝置具有殼體。從膜和電路支撐件的穩(wěn)固附接且從膜和蓋的穩(wěn)固附接產(chǎn)生堆疊，其周圍布置有殼體。此殼體保護堆疊及其組件部分免受有害環(huán)境影響(例如，濕氣)且還免受機械損壞。此處將確保的一點是，落在檢測器元件上的輻射不會受到殼體的不利影響。為此，將準(zhǔn)許熱輻射的高透射率的輻射窗集成到殼體中。
殼體可包括由任何選定材料制成的外殼。更好地，外殼是鑄造化合物。為了提供鑄造，可使用注射模制方法或模制方法的群組中的一者。這些方法在成本方面是尤其有利的。所述方法涉及將非交聯(lián)或部分交聯(lián)合成材料施加于堆疊。隨后通過曝露于UV光對合成材料進行熱感應(yīng)或^更化。為集成輻射窗，例如使用掩模， 一旦已將合成材料放在適當(dāng)位置或在所述材料已經(jīng)硬化之后所述掩模便被移除。這是通過使用例如與彈簧加載的嵌件配合的轉(zhuǎn)移模具來實現(xiàn)。還可想象采用由具有較高的熱輻射透射率的材料制造的輻射窗，其在合成材料已放在適當(dāng)位置且硬化之后保留在殼體中。
所描述方法可用以制造單個用于檢測熱輻射的裝置。然而，同時并行制造若干裝置是有利的。因此，在特定實施例中，以晶圓級制造若干用于熱輻射水全測的裝置。當(dāng)制造完成時，將裝置或堆疊分離。晶圓用于電路支撐件且可能用于蓋以及(特定來說)硅晶圓，所述硅晶圓中的每一者具備如上所述合在一起的若干相關(guān)組件和功能性。更好在殼體的施加之前將堆疊彼此分離。所述分離或分割例如通過鋸切、侵蝕或類似方法來進行。當(dāng)分離完成時，將殼體施加于裝置的堆疊中的每一者。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，將裝置用作運動檢測器、存在檢測器和/或熱成像照相機。對于移動報告器，具有單個檢測器元件的裝置可為足夠的。對于存在報告器，裝置可裝配有若干檢測器元件。對于熱成像照相機，裝置需要大量
檢測器元件，例如240 x 320個4企測器元件(以符合QVGZ標(biāo)準(zhǔn))。這可通過針對檢測器元件使用簡單且節(jié)省空間的布線技術(shù)來實現(xiàn)。概括來說，可識別出本發(fā)明的以下優(yōu)點-用于檢測熱輻射的裝置是緊湊的。
-由于夾層構(gòu)造的緣故，許多檢測器元件可以節(jié)省空間的方式連接。
-檢測器元件的電極與所指派的讀出電路或讀出元件之間的電引線較短。
影響檢測器元件的^r測能力的導(dǎo)致干擾的電感和電容效應(yīng)與接合線相比明顯減少。
-借助于形成觸點的方式，可將高度并行性？ 1入到制造操作中。-由于氣密的永久材料接合，容易進入能夠被排空且?guī)硌b置的改進敏感性的腔，且保護檢測器元件。


通過參考若干實施例和相關(guān)聯(lián)圖式，以下呈現(xiàn)用于^r測熱輻射的裝置。圖式具有示意性性質(zhì)且不是按比例繪制。
圖1以橫截面展示用于檢測熱輻射的裝置。
圖2以橫截面展示檢測器支撐件上的檢測器元件。
具體實施例方式
用于檢測熱輻射的裝置1具有堆疊10，堆疊10具有膜ll，其具有用于將熱輻射轉(zhuǎn)換為電信號的檢測器元件in的檢測器陣列110;電路支撐件12,
其具有用于讀出電信號的讀出電路121;以及至少一個蓋13，其用以覆蓋檢測器元件，其中膜和蓋相對于彼此布置，以使得在檢測器支撐件的檢測器元件與蓋之間，在蓋側(cè)上存在位于堆疊中的由檢測器支撐件和蓋界定的腔14，同時電路支撐件和相對于彼此布置，以使得在檢測器支撐件與電路支撐件之間，在
12電路側(cè)上存在至少一個由電路支撐件和檢測器支撐件界定的腔15，且所述腔被排空。腔通過膜中的狹縫連接在一起。
檢測器元件是具薄層構(gòu)造的熱電檢測器元件，其具有兩個電極層112和布置于電才及層之間的熱電層113 (圖3)。熱電層是具有熱電敏感性質(zhì)的約1 pm厚的PZT層。電才及層由約20nm厚的鉑和4各鎳合金制成。
所述膜是Si3N4/Si02/Si3N4的三層。將讀出電路集成到用于檢測器元件的電路支撐件中。
電路支撐件和蓋包括硅襯底。檢測器元件布置在第一堆疊腔內(nèi)以與蓋中的未圖示的孔口相對。在孔口的區(qū)域中布置有共同輻射窗17,.輻射通過共同輻射窗17撞擊在^f全測器元件上。輻射從前側(cè)通過。
膜、蓋、；險測器支撐件和電路支撐件通過氣密的永久材料接合16全部穩(wěn)固接合在一起。根據(jù)第一實施例，永久材料接合包括焊料材料。將支撐件(硅襯底)焊接在一起?；蛘?，通過接合制成永久材料接合。
向在電路支撐件與膜之間制成的檢測器元件提供電連接123。借助于布線或讀出電路從檢測器元件讀出電信號。蓋與膜之間的永久材料接合還包括導(dǎo)電材料。請注意，在此處每一情況下提供電絕緣元件161。
為了提供膜，采取以下步驟制備由硅制成的犧牲支撐件，將具有直通連接的膜布置到犧牲支撐件的表面的一區(qū)段，以及移除犧牲材料以使得膜至少部分被釋放。為了移除硅，從背部侵蝕掉硅直到膜。這留下了具有直通連接的膜，所述直通連接隨后連接到電路支撐件。
直通連接可通過選定的一系列方法步驟來制造。根據(jù)特定實施例，在將膜布置于犧牲支撐件上之前或在將膜布置于犧牲支撐件上之后，采取以下方法步驟f)在膜中鉆孔，和g)用導(dǎo)電材料填充孔，使得電直通連接有效。
在永久材料接合的制造期間，施加真空以使得在正產(chǎn)生的腔中形成欠壓。在正在形成堆疊中的腔時將其排空?；蛘?，在已制成^c久材料接合之后將堆疊中的腔排空。
一旦堆疊已制成，便向其提供殼體20。通過濺射鑄造技術(shù)將非交聯(lián)合成材料涂覆于堆疊，且隨后使其交聯(lián)?；蛘撸墒褂媚Ｖ萍夹g(shù)。在所述上下文中，必須謹(jǐn)慎確保蓋中的輻射窗保持自由，即，所述窗不^皮覆蓋。為了制造裝置，提供具有檢測器陣列的膜、具有讀出電路的電路支撐件以 及蓋，且如上所述將其穩(wěn)固地連接在一起。以晶圓級實施制造的下一階^殳。向 硅晶圓提供許多適當(dāng)功能性(讀出電路，和可能的蓋孔口 )。以晶圓級制備電 路支撐件以及膜和蓋。如上所述將這些經(jīng)功能化的硅晶圓穩(wěn)固地連接在一起。 制成含有許多個別堆疊的晶圓堆疊。在已完成連接活動之后，通過鋸切穿過晶 圓堆疊來將個別堆疊隔離，且隨后向其中的每一者提供殼體。
所述裝置適用于運動檢測器或存在檢測器。對于在熱成像照相機中的應(yīng) 用，提供多個堆疊或裝置，每一裝置具有一個堆疊。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測熱輻射的裝置(1)，其包括至少一個膜(11)，上面布置有至少一個用于將熱輻射轉(zhuǎn)換為電信號的熱檢測器元件(111)，以及至少一個電路支撐件(12)，其用以承載所述膜且用以承載至少一個用以讀出所述電信號的讀出電路(121)，使得所述檢測器元件和所述讀出電路通過電直通連接(120)穿過所述膜而電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述電路支撐件和所述膜相對于彼此 布置，使得在所述膜與電路支撐件之間存在至少一個由所述電路支撐件和所述 膜界定的腔(15 )。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中 提供至少一個蓋以防護所述檢測器元件，且所述電路支撐件、所述膜和所述蓋以堆疊布置，使得所述膜布置于所述電 路支撐件與所述蓋之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述膜和所述蓋相對于彼此布置，使 得在所述膜與所述蓋之間的所述蓋側(cè)上t是供至少一個腔(14)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中面對所述電路側(cè) 的所述腔和/或面對所述蓋側(cè)的所述腔祐:排空或能夠祐:排空。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其中所述電路側(cè)的腔和所述蓋側(cè)的腔 通過所述膜中的開口 (114)連接在一起。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4到6中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述膜、所述電 路支撐件和/或所述蓋具有至少一個具有特定透射能力的用于所述熱輻射的輻 射窗(17)，借此所述熱輻射可照射所述檢測器元件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述電路支撐件 和/或所述蓋包括硅。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4到8中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述檢測器元件 經(jīng)布置以與蓋孔口相對。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述膜和所述電路支撐件和/或所述膜和所述蓋和/或所述直通連接和所述蓋以永久材料接合(16)穩(wěn)固地4妾合在一起。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述永久材料接合具有導(dǎo)電材料。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中提供至少一 個具有若干檢測器元件的檢測器陣列。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述裝置具 有殼體(20)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述殼體包括鑄造材料。
15. —種制造根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的裝置的方法，其 包括以下方法步驟a) 提供具有檢測器元件的膜和至少一個直通電觸點，且制備電路支撐件，以及b) 以所述^r測器元件和讀出電路通過穿過所述膜的電觸點電連接在一起 的方式將所述膜和所述電路支撐件合在一起。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中實施以下方法步驟d) 使用犧牲材料提供犧牲支撐件，c) 在所述犧牲支撐件的表面的一區(qū)段上布置膜，且將所述膜和膜支撐件 合在一起，以及e) 移除犧牲材料以使得所述膜至少部分被釋放。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在將所述膜布置于所述犧牲支撐 件上之前或在將所述膜布置于所述犧牲支撐件上之后，采取以下方法步驟f) 在所述膜中鉆孔，以及g) 用導(dǎo)電材料填充所述孔以使得實現(xiàn)所述直通電觸點。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15到17中任一權(quán)利要求所述的方法，其包括以下方 法步驟h) 借助于穿過所述膜的所述電觸點與所述電路支撐件之間的永久材料接 合來穩(wěn)固地接合所述膜與所述電路支撐件。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15到18中任一權(quán)利要求所述的方法，其具有以下方法步驟i)通過在所述膜與蓋之間制造永久材料接合來穩(wěn)固地接合所述膜與所述蓋。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，其中通過選擇包括粘合劑、焊 料材料和/或接合材料的群組中的 一者來制造所述永久材料接合。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18到20中任一權(quán)利要求所述的方法，其中在所述穩(wěn) 固接合期間和/或在其之后將所述電路側(cè)的腔和/或所述蓋側(cè)的腔排空。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19到21中任一權(quán)利要求所述的方法，其中通過所述 穩(wěn)固地接合所述膜與所述電路支撐件且通過所述穩(wěn)固地接合所述膜與所述蓋 來形成堆疊(10),且在所述堆疊處布置殼體(20)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中為了布置所述殼體，實施從包括 注射模制或模制的群組中選擇的方法。
24. 根據(jù)權(quán)利要求15到23中任一權(quán)利要求所述的方法，其中以晶圓級 制造許多用于檢測熱輻射的裝置，且當(dāng)已完成所述制造時將所述裝置;f皮此分 離。
25. —種將所述裝置作為運動檢測器、存在檢測器和/或熱成像照相機的 使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測熱輻射的裝置，其包括至少一個膜，上面安裝用于將所述熱輻射轉(zhuǎn)換為電信號的至少一個熱檢測器元件；以及至少一個電路支撐件，其用于承載所述膜且用于承載用于讀出所述電信號的至少一個讀出電路，所述檢測器元件和所述讀出電路通過穿過所述膜的電觸點電連接在一起。另外，提供一種制造所述裝置的方法，其具有以下方法步驟a)提供具有所述檢測器元件的所述膜和至少一個電直通連接，且提供所述電路支撐件，和b)以所述檢測器元件和所述讀出電路通過穿過所述膜的電觸點電連接在一起的方式將所述膜和所述電路支撐件合在一起。更好以晶圓級實施制造活動將經(jīng)功能化的硅襯底堆疊在彼此上，彼此穩(wěn)固地接合，且隨后被分割為個別元件。更好地，所述檢測器元件包括熱電檢測器元件。所述裝置適用于運動檢測器、存在檢測器和熱成像照相機。
文檔編號G01J5/22GK101688810SQ200880023504
公開日2010年3月31日 申請日期2008年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者克里斯堤安·保路斯, 卡斯頓·吉伯樂, 馬堤亞斯·史萊特 申請人:派洛斯有限公司