專利名稱：測(cè)輻射熱計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)輻射熱計(jì)，特別是紅外測(cè)輻射熱計(jì)，以及制造該測(cè)輻射熱計(jì)的方法。本發(fā)明也涉及熱記錄圖像傳感器，其用于提供放射紅外光形式的電磁輻射的對(duì)象的熱記錄圖像，所述熱記錄圖像傳感器包括多個(gè)這樣的測(cè)輻射熱計(jì)。本發(fā)明也涉及包括這樣的熱記錄圖像傳感器的醫(yī)學(xué)設(shè)備。
背景技術(shù)：
W001/64277A2公開了一種用于檢測(cè)動(dòng)脈內(nèi)脆弱的斑塊的設(shè)備。該設(shè)備包括具有遠(yuǎn)端和近端的伸長(zhǎng)桿。檢測(cè)器組件被固定在接近伸長(zhǎng)桿遠(yuǎn)端的伸長(zhǎng)桿上。在一個(gè)范例中，檢測(cè)器組件726包括基底742和覆蓋物744，它們限定傳感器陣列腔室746。覆蓋物744通過接合物748密封地固定在基底742上。多個(gè)像素751被設(shè)置在檢測(cè)器組件726的基底742的頂部表面上以獲得條狀斑塊和附近血管壁的熱像。每一像素包括由基底742限定的腔750和感測(cè)元件752。歸因于覆蓋物到基底通過接合物的密封地固定，這樣的檢測(cè)器組件無法以小的尺寸實(shí)現(xiàn)。此外，這樣的接合不容易并且昂貴，并且特別不適合大量生產(chǎn)。US6262417B1公開了一種紅外測(cè)輻射熱計(jì)，其包括:具有基底和一對(duì)連接端子的有源基體層、帶有一對(duì)橋接和一對(duì)傳導(dǎo)線的支撐層、包括被吸收體圍繞的測(cè)輻射熱計(jì)元件的吸收層、和被定位在支撐層與吸收層之間的一對(duì)柱子。每一所述橋接具有:錨定部分、腿部分和升高部分，所述錨定部分被粘附到所述有源基體層并且所述升高部分與所述有源基體層分開，其中，每一橋接的升高部分包括懸掛在外側(cè)部分上的內(nèi)側(cè)部分。每一柱子包括電導(dǎo)管，其中測(cè)輻射熱計(jì)元件的每個(gè)末端通過相應(yīng)的導(dǎo)管和相應(yīng)的傳導(dǎo)線電連接到相應(yīng)的連接端子。
Ju 等人在紅外技術(shù)及應(yīng)用(Infrared Technology and Applications)XXV(1999) SPIE Vol.3698的“使用雙犧牲層的高填充因子微型輻射熱計(jì)的設(shè)計(jì)及制造(Design and fabrication of a high fill-factor micro-bolometer usingdoublesacrificial layers)”中也公開了一種類似設(shè)備。制造這一測(cè)福射熱計(jì)的特征在于其使用雙犧牲層以便將吸收層與橋接結(jié)構(gòu)、吸收體和基底之間的電通道及熱通道分離開。由于測(cè)輻射熱計(jì)元件位于上部膜，因而這樣的測(cè)輻射熱計(jì)可能遭受向周圍空氣中的高的熱損失和/或可能易碎。

實(shí)用新型內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種改善的，特別是具有低的熱損失和/或魯棒性的測(cè)輻射熱計(jì)，以及相應(yīng)的熱記錄圖像傳感器和醫(yī)學(xué)設(shè)備。在本發(fā)明的第一方面中，提出了一種測(cè)輻射熱計(jì)，其包括:基底；通過去除基底上的第一犧牲層形成的第一膜，所述第一膜包括用于測(cè)量入射電磁輻射的量的測(cè)量元件；通過去除第一膜上的第二犧牲層形成的第二膜，所述第二膜包封所述第一膜；在基底和第一膜之間形成的第一腔；以及在第一膜和第二膜之間形成的第二腔。在本發(fā)明的又一方面中，提出了一種熱記錄圖像傳感器，其用于提供放射電磁輻射的對(duì)象的熱記錄圖像，所述電磁輻射采用紅外光的形式，所述熱記錄圖像傳感器包括多個(gè)這樣的根據(jù)本發(fā)明的測(cè)輻射熱計(jì)，所述測(cè)輻射熱計(jì)在共同基底上布置成陣列。在本發(fā)明的又一方面中，提出了一種包括這樣的根據(jù)本發(fā)明的熱記錄圖像傳感器的醫(yī)學(xué)設(shè)備(例如，內(nèi)窺鏡或?qū)Ч?。在本發(fā)明的又一方面中，提出了一種制造測(cè)輻射熱計(jì)的方法，所述方法包括以下步驟:在基底上提供第一犧牲層；在所述第一犧牲層上提供第一膜，所述第一膜包括用于測(cè)量吸收的入射電磁輻射的量的測(cè)量元件；在所述第一膜上提供第二犧牲層；在所述第二犧牲層上提供第二膜，使得所述第二膜包封所述第一膜；去除所述第一犧牲層，使得在所述基底和所述第一膜之間形成第一腔；以及去除所述第二犧牲層，使得在所述第一膜和所述第二膜之間形成第二腔。本發(fā)明的基本思想是提供一種雙腔測(cè)輻射熱計(jì)(或者也稱為雙膜結(jié)構(gòu)測(cè)輻射熱計(jì))。使用第二膜包封(或封裝)包括測(cè)量元件(或者也稱為測(cè)輻射熱計(jì)元件)的第一膜。第二膜用作光學(xué)孔徑并且保護(hù)測(cè)輻射熱計(jì)免受環(huán)境的影響。此外所述第二膜顯著增加了測(cè)輻射熱計(jì)的熱隔離，特別是只要第二腔用具有低于大氣壓的壓力(例如，真空)的氣體填充時(shí)。包括測(cè)量元件的第一膜的功能是機(jī)械地支撐所述測(cè)量元件并且從其周圍環(huán)境中熱隔離所述測(cè)量元件(例如，熱敏電阻)。所述基底具有散熱器的功能。第一腔也熱隔離所述測(cè)量元件。這樣的測(cè)輻射熱計(jì)可以特別是使用薄膜沉積技術(shù)制造的。兩個(gè)腔通過去除犧牲層形成。因?yàn)樵谥圃爝^程的大部分時(shí)間中所述腔體用犧牲層填充，所以該測(cè)輻射熱計(jì)非常具有魯棒性，因而有助 于高的成品率。此外，所述測(cè)輻射熱計(jì)、制造方法和相應(yīng)的熱記錄圖像傳感器是高度小型化的和/或適于大量制造。在第一實(shí)施例中，所述第一膜包括:兩個(gè)末端部分，在該兩個(gè)末端部分處所述第一膜附接到基底的平面表面；以及中間部分，其被布置在第一犧牲層上，使得當(dāng)?shù)谝粻奚鼘颖蝗コ龝r(shí)第一膜的中間部分與基底的平面表面分離開。以這種方式，無需在基底上創(chuàng)建孔，而是第一膜和第一腔可以簡(jiǎn)單地通過去除犧牲層(使用刻蝕(etching)步驟)而形成。第一膜的提供或施加可以特別是使用薄膜沉積來執(zhí)行。這便于制造過程并且因而降低成本。在又一實(shí)施例中，所述第二膜包括:兩個(gè)末端部分，在該兩個(gè)末端部分處所述第二膜被附接到所述第一膜；以及中間部分，其被布置在第二犧牲層上，使得當(dāng)?shù)诙奚鼘颖蝗コ龝r(shí)第二膜的中間部分與第一膜分離開。以這種方式，第二膜(包封所述第一膜)和第二腔可以簡(jiǎn)單地通過去除犧牲層(使用刻蝕步驟)來形成。第二膜的提供或施加可以特別是使用薄膜沉積執(zhí)行。這便于制造過程并且因而降低成本。在又一實(shí)施例中，所述入射電磁輻射是紅外光。在這一實(shí)施例中，所述測(cè)輻射熱計(jì)是紅外測(cè)輻射熱計(jì)。所述紅外光可以具有特別是8μπι到15μπι之間，尤其是大約ΙΟμπι的波長(zhǎng)。這一波長(zhǎng)特別適合檢測(cè)對(duì)象放射的紅外光，例如，具有15°C到45°C之間的溫度的對(duì)象，特別是具有室溫(例如，300K)附近的溫度的對(duì)象。在本實(shí)施例的變型中，所述第二膜的厚度被選擇為使得所述紅外光可以穿過所述第二膜到達(dá)所述測(cè)量元件。所述第二膜的厚度因而被很好地選擇并且特別地是較小的。在又一實(shí)施例中，所述測(cè)輻射熱計(jì)還包括第二膜上的覆蓋層，并且包括該覆蓋層中的孔以提供入射電磁輻射可以穿過所述第二膜到達(dá)測(cè)量元件的窗口。以這種方式，所述測(cè)輻射熱計(jì)在該測(cè)輻射熱計(jì)的邊緣具有比該測(cè)輻射熱計(jì)的中央更厚的厚度。以這種方式，確保電磁輻射可以通過測(cè)輻射熱計(jì)的窗口(或中央)穿過第二膜，同時(shí)借助于覆蓋層提供了對(duì)薄的第二膜的良好的機(jī)械支撐(在測(cè)輻射熱計(jì)的邊緣)。此外，所述覆蓋層確保腔的可靠的密封(例如,真空密封)。在本實(shí)施例的變型中，覆蓋層由氮化硅構(gòu)成。該材料是特別有利的。例如，可以使用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)來提供或施加氮化硅構(gòu)成的覆蓋層。在又一實(shí)施例中，所述測(cè)福射熱計(jì)的總直徑在20 μ m到90 μ m之間,特別是在40 μ m到60 μ m之間,尤其是大約50 μ m。以這種方式可以提供非常小的測(cè)輻射熱計(jì)。在又一實(shí)施例中，第二膜具有0.3 μ m到0.8 μ m之間，特別是0.4 μ m到0.6 μ m之間的厚度。特別是厚度可以為大約0.5 μ m。這些厚度足夠薄使得紅外光(特別是具有8μπι到15μπι之間，尤其是大約10 μ m的波長(zhǎng))可以穿過第二膜到達(dá)測(cè)量元件，并且同時(shí)取決于測(cè)輻射熱計(jì)的直徑或面積(特別是對(duì)于測(cè)輻射熱計(jì)的總直徑在20 μ m到90 μ m之間，尤其是在40 μ m到60 μ m之間，特別是大約50 μ m)，該第二膜可以抵抗環(huán)境空氣壓力(大約I巴)。在又一實(shí)施例中，第一膜包括單個(gè)測(cè)量元件。以這種方式，可以防止兩個(gè)或多個(gè)測(cè)量元件之間的熱耦合。此外，與多個(gè)測(cè)量元件被一個(gè)單個(gè)膜包封或覆蓋的解決方案相比，該測(cè)輻射熱計(jì)的總直徑更小并且因而用作包封或覆蓋的膜的厚度可以更薄，但是仍能承受環(huán)境氣壓(大約I巴)。在又一實(shí)施例中，基底包括鏡面層，鏡面層包括用于反射所述入射電磁輻射的反射鏡。這進(jìn)一步改善了測(cè)輻射熱計(jì)的靈敏度。在又一實(shí)施例中，第一腔的高度大于第二腔的高度。在又一實(shí) 施例中，在共同刻蝕步驟中去除第一犧牲層和第二犧牲層。這便于測(cè)輻射熱計(jì)的制造并且因而降低成本。例如，可以通過第二膜上的刻蝕孔引入刻蝕劑。例如，第一腔和第二腔可以連通(例如，通過第一膜上的孔)使得可以在共同刻蝕步驟中刻蝕犧牲層。在又一實(shí)施例中，在第二膜中提供被密封件或堵塞物密封的刻蝕孔。以這種方式，可以容易地刻蝕(一個(gè)或多個(gè))犧牲層并且可以密封腔。所述刻蝕孔和相應(yīng)的堵塞物可以特別是在測(cè)輻射熱計(jì)的邊緣處提供(在第一膜附接到基底的平面表面的區(qū)域)。與覆蓋層組合，所述覆蓋層可以覆蓋所述密封件或堵塞物。這進(jìn)一步改善了腔的密封。在本實(shí)施例的變型中，所述第一膜也包括孔。通過第二膜上的所述刻蝕孔被引入的刻蝕劑，可以通過所述第一膜上的所述孔到達(dá)第一犧牲層。以這種方式，可以在共同刻蝕步驟中容易地刻蝕第一犧牲層和第二犧牲層兩者。在又一實(shí)施例中，第一腔和/或第二腔具有低于大氣壓的壓力的氣體。這顯著增加了測(cè)量元件的熱隔離。所述氣體例如可以是在制造期間(特別是在用密封件或堵塞物密封期間)在第一腔和/或第二腔中積累的(低壓)氣體殘余物。例如，所述氣體可包括SiH4、NH3、N2和反應(yīng)產(chǎn)物 中的至少一種。例如，所述氣體的壓力可以在0.5到5托之間，特別是在2到3托之間,或者真空。在又一實(shí)施例中，所述測(cè)量元件被嵌入在或附接到第一膜的層。在本實(shí)施例的變型中，第一膜包括多層。例如，第一膜可包括下層、下層上的中層和中層上的上層，測(cè)量元件被嵌入到中層中。在優(yōu)選的實(shí)施例中，測(cè)量元件是熱敏電阻(或也稱為熱變電阻)。以這種方式，可以提供一種高靈敏度且小的測(cè)量元件。例如，熱敏電阻可嵌入在或附接到第一膜的層。例如，熱敏電阻可以由金屬構(gòu)成(例如，金屬層或金屬元件)。在本實(shí)施例的變型中，互連附接于熱敏電阻，該互連將熱敏電阻連接到用于感測(cè)熱敏電阻的電阻變化的電路。以這種方式，可以檢測(cè)到熱敏電阻的溫度變化。例如，互連可以嵌入在或附接到第一膜的層。 在又一實(shí)施例中，通過薄膜沉積提供膜和層。在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。將要理解，所主張的方法或熱記錄圖像傳感器具有與所主張的測(cè)輻射熱計(jì)和從屬權(quán)利要求中所限定的相似和/或相同的優(yōu)選實(shí)施例。

通過參考下文所描 述的(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將會(huì)變得顯而易見并得到闡明。在附圖中:圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施例的測(cè)輻射熱計(jì)的示意性截面；圖2a_f示出了制造根據(jù)第一實(shí)施例的測(cè)輻射熱計(jì)的方法的步驟；圖3示出了根據(jù)第二實(shí)施例的測(cè)輻射熱計(jì)的示意性截面；圖4a_g示出了制造根據(jù)第二實(shí)施例的測(cè)輻射熱計(jì)的方法的步驟；圖5示出了根據(jù)第二實(shí)施例的示范性測(cè)輻射熱計(jì)的截面的第一圖像；圖6示出了根據(jù)第二實(shí)施例的示范性測(cè)輻射熱計(jì)的截面的第二圖像；以及圖7示出了包括多個(gè)根據(jù)第二實(shí)施例的測(cè)輻射熱計(jì)的示范性熱記錄圖像傳感器的圖像。
具體實(shí)施方式
圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施例的(紅外)測(cè)輻射熱計(jì)10的示意性截面。測(cè)輻射熱計(jì)10包括基底12。測(cè)輻射熱計(jì)10還包括通過去除基底12上的第一犧牲層形成的第一膜16。第一膜16包括用于測(cè)量入射(紅外)電磁輻射R的量的測(cè)量元件18。在示出的實(shí)施例中，第一膜16包括單個(gè)測(cè)量元件18。測(cè)量元件18優(yōu)選地是熱敏電阻(或者也稱為熱變電阻)。以這種方式，可以提供一種高靈敏度且小的測(cè)量元件。測(cè)輻射熱計(jì)包括附接到熱敏電阻的互連(未示出)，并且所述互連將熱敏電阻連接到用于感測(cè)熱敏電阻的電阻變化的電路。以這種方式，可以檢測(cè)熱敏電阻的溫度變化。熱敏電阻的電阻變化與溫度變化成比例?？蛇x地，測(cè)量元件也可以是用于測(cè)量入射(紅外)電磁輻射的量的任何其他合適的測(cè)量元件，例如熱電堆。所述測(cè)輻射熱計(jì)還包括通過去除所述第一膜16上的第二犧牲層形成的第二膜22。所述第二膜22包封(或封裝)所述第一膜16。在基底12和第一膜16之間形成第一腔24，以及在所述第一膜16和所述第二膜22之間形成第二腔26。第一腔24和/或第二腔26包括具有低于大氣壓的壓力(例如，真空)的氣體。在圖1中，第一膜16包括:兩個(gè)末端部分16a、16b，在該兩個(gè)末端部分處所述第一膜16附接到所述基底12的平面表面；以及中間部分16c，其被布置在第一犧牲層上，使得在當(dāng)去除第一犧牲層時(shí)所述第一膜16的所述中間部分16c與基底12的平面表面(通過腔24)分離開。第二膜22包括:兩個(gè)末端部分22a、22b，在該兩個(gè)末端部分處所述第二膜22附接到第一膜16 ;以及中間部分22c，其被布置在第二犧牲層上，使得當(dāng)去除第二犧牲層時(shí)所述第二膜22的中間部分22c與第一膜16 (通過腔26)分離開。在圖1中所示的實(shí)施例中，入射電磁輻射R是紅外光。所述紅外光可以具有特別是8μπι到15 μ m之間，尤其是大約IOym的波長(zhǎng)。第二膜22具有厚度t22，該厚度被選擇為使得所述紅外光可以通過第二膜22到達(dá)測(cè)量元件18。以這種方式，可以定義最大容許厚度。此外，可以依賴于測(cè)輻射熱計(jì)的半徑或面積選擇該厚度以抵抗周圍氣壓(大約I巴)。以這種方式，可以定義最小容許厚度。第二膜的厚度t22因而被很好地選擇并且特別小。特別是可以選擇第二膜22使得第二膜材料的厚度和衰減系數(shù)的乘積很小(例如，小于I)。如從比爾-朗伯定律所知，透過具有厚度X的材料層的電磁輻射(光)的測(cè)量的量或強(qiáng)度I根據(jù)反比指數(shù)冪公式Ι=Ι#_°x與入射強(qiáng)度1()相關(guān)，其中x表示層的厚度(例如，第二膜22的厚度t22)并且α是衰減系數(shù)(例如，第二膜22的衰減系數(shù))。將這些考慮在內(nèi)，第二膜22特別是可以具有0.3 μ m到0.8 μ m之間，尤其是
0.4 μ m IlJ 0.6 μ m之間，特別是大約0.5 μ m的厚度t22。己表明針對(duì)這些厚度，紅外光(特別是8 μ m到15 μ m之間，尤其是大約10 μ m)可以穿過第二膜22。同時(shí)該第二膜22足夠厚可以抵抗環(huán)境空氣壓力。第一膜16特別是可以具有0.3μπι到1.7 μ m之間，尤其是0.5 μ m到1.5 μ m之間的厚度t16。此外，第一腔24可以具有大于第二腔26的高度h26的高度h24，如圖1中所示。第一腔24可以具有電磁輻射的波長(zhǎng)的1/8到1/2之間，特別是波長(zhǎng)的大約1/4(例如，針對(duì)10 μ m的波長(zhǎng)的2.5 μ m的高度h24)的高度h24。圖2a_f示出了制造根 據(jù)如圖1中所示的第一實(shí)施例的測(cè)輻射熱計(jì)10的方法(薄膜沉積)的步驟。在如圖2a中所示提供基底12之后，在基底12上提供(或施加或沉積)第一犧牲層14，如圖2b中所示。此后，在第一犧牲層上提供(或施加或沉積)第一膜16，如圖2c中所示。第一膜16包括測(cè)量元件18 (特別是熱敏電阻)，用于測(cè)量吸收的入射電磁輻射R的量。然后，在第一膜16上提供(或施加或沉積)第二犧牲層20，如圖2d中所示。隨后，在第二犧牲層20上提供(或施加或沉積)第二膜22，使得第二膜22包封第一膜16，如圖2e中所示。此后，去除第一犧牲層，使得在所述基底12和所述第一膜16之間形成第一腔24，以及去除第二犧牲層20，使得在所述第一膜16和所述第二膜22之間形成第二腔26，如圖2f中所示。在共同刻蝕步驟中去除第一犧牲層14和第二犧牲層20。在本實(shí)施例中，通過薄膜沉積提供所描述的膜和層。圖3示出了根據(jù)第二實(shí)施例，具體而言是圖1的第一實(shí)施例的變型的(紅外)測(cè)輻射熱計(jì)的示意性截面。因此參考圖1針對(duì)第一實(shí)施例作出的解釋也適用于第二實(shí)施例。與圖1中的第一實(shí)施例相比，測(cè)輻射熱計(jì)10還包括第二膜22上的覆蓋層28，并且包括覆蓋層28中的孔29，用于提供入射電磁輻射R可以穿過第二膜22到達(dá)測(cè)量元件18的窗口。以這種方式，測(cè)輻射熱計(jì)在測(cè)輻射熱計(jì)的邊緣比在測(cè)輻射熱計(jì)的中央具有更高的厚度?？?9具有I29的長(zhǎng)度。長(zhǎng)度I29大于測(cè)量元件(或熱敏電阻)18的長(zhǎng)度。如在圖3中可以看到地，測(cè)量元件18 (或熱敏電阻)被嵌入到第一膜16的層中。這通過提供具有多個(gè)層的第一膜16實(shí)現(xiàn)。如在圖3中可以看到地，第一膜16包括下層、下層上的中層、和中層上的上層，測(cè)量元件18被嵌入到中層。此外，與圖1的第一實(shí)施例相比，基底12包括鏡面層13，鏡面層包括用于反射入射電磁輻射R的反射鏡13a。同樣，在測(cè)輻射熱計(jì)的邊緣(在第一膜16附接到基底12的平面表面的區(qū)域(第一膜的末端部分))，在第二膜22上提供被密封件或堵塞物23密封的刻蝕孔。可以在測(cè)輻射熱計(jì)的邊緣處提供多個(gè)刻蝕孔和相應(yīng)的密封件或堵塞物23。覆蓋層28覆蓋(一個(gè)或多個(gè))密封件或(一個(gè)或多個(gè))堵塞物23。圖4a_g示出了制造根據(jù)如圖2中所示的第二實(shí)施例的測(cè)輻射熱計(jì)的方法(薄膜沉積)的步驟。在如圖4a中所示提供基底12之后，在基底12上提供(或施加或沉積)鏡面層13，如圖4b中所示。例如，所述基底可以是具有氧化硅電絕緣層的硅晶圓。鏡面層13包括用于反射入射電磁輻射R的反射鏡13a。例如，在其中包括鏡13a的鏡面層13可以是氧化硅層。此后，在基底12上提供(或施加或沉積)第一犧牲層14 (如圖4c中所示)，并且然后，在第一犧牲層14上提供第一膜16 (也在圖4c中示出)。第一膜16包括用于測(cè)量吸收的入射電磁輻射R的量的測(cè)量元件18，如參考圖1和圖2的第一實(shí)施例所解釋。然后，在第一膜16上提供(或施加或沉積)第二犧牲層20 (如圖4d中所示)，并且隨后，在第二犧牲層20上提供(或施加或沉積)第二膜22，使得第二膜22包封第一膜16 (也在圖4d中示出)。然后，在第二膜22上提供刻蝕孔22d (也在圖4d中示出)。此后，去除第一犧牲層20，使得在所述基底12和所述第一膜16之間形成第一腔24，以及去除第二犧牲層20，使得在所述第一膜16和所述第二膜22之間形成第二腔26，如圖4e中所示。在共同刻蝕步驟中通過引入刻蝕劑去除第一犧牲層14和第二犧牲層20。所述刻蝕劑通過刻蝕孔22d引入。第一膜16包括孔16d (未示出)，通過該孔，通過刻蝕孔22d引入的刻蝕劑到達(dá)第一犧牲層14。在第一犧牲層14和第二犧牲層20被刻蝕(通過刻蝕劑)之后，提供了具有低于大氣壓的壓力的氣體的第一腔24和/或第二腔26。然后，在刻蝕孔22d中提供密封件或堵塞物23以密封刻蝕孔22d，如圖4e中所示。例如，密封件或堵塞物23可以通過在刻蝕孔22d中濺射鋁層來提供。此后，在第二膜22上提供(或施加或沉積)覆蓋層28，如圖4f中所示。例如，覆蓋層28可以由氮化硅構(gòu)成。隨后，通過去除覆蓋層28的一部分在覆蓋層28上提供孔29，如圖4g中所示。孔29提供入射電磁輻射R可以穿過第二膜22到達(dá)測(cè)量元件18的窗口，如以上所解釋。同樣，在本實(shí)施例中，所描述的膜和層通過薄膜沉積提供。例如，第一膜16和/或第二 膜22，特別是它的(一個(gè)或多個(gè))層，可以由二氧化硅和/或氮化硅構(gòu)成。例如，測(cè)量元件(或熱敏電阻)18可以由氧化釩構(gòu)成。例如，第一犧牲層14和/或第二犧牲層20可以由鋁或鋁合金(例如，鋁銅合金)或多晶硅構(gòu)成。制造方法或過程例如可具有低于400°C的最大溫度。以這種方式，所述方法或過程與ASIC兼容，其中基底被布置在ASIC上。例如，可以使用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)提供或施加第一膜16和/或第二膜22或它的層(例如，由二氧化硅和/或氮化硅構(gòu)成)。如上所述，第一腔24和/或第二腔26，特別是第一實(shí)施例(見圖1)的測(cè)輻射熱計(jì)的或第二實(shí)施例(見圖3)的測(cè)輻射熱計(jì)的第一腔24和/或第二腔26，包括具有低于大氣壓的壓力(例如，真空)的氣體。該氣體例如可以是制造期間，特別是在使用密封件或堵塞物23的密封期間，在第一腔和/或第二腔中積累的(低壓)氣體殘余物。例如，所述氣體可包括SiH4、NH3> N2和反應(yīng)產(chǎn)物中的至少一種。例如，所述氣體的壓力可以在0.5到5托之間，特別是在2到3托之間，或者真空。然而，將要理解，所述氣體可以具有任何合適的壓力(低于大氣壓)和/或可以是任何合適的氣體或氣體混合物。如上所述，圖1的第一實(shí)施例的測(cè)輻射熱計(jì)或圖3的第二實(shí)施例的測(cè)輻射熱計(jì)具有包括單個(gè)測(cè)量元件18的第一膜16。通過使用被第二膜22包封或覆蓋的單個(gè)測(cè)量元件18，可以防止兩個(gè)或多個(gè)測(cè)量元件之間的熱耦合，特別是在熱成像傳感器中使用多個(gè)測(cè)輻射熱計(jì)時(shí)。此外，與多個(gè)測(cè)量元件被一個(gè)單個(gè)膜包封或覆蓋的解決方案相比，該測(cè)輻射熱計(jì)的總直徑(以及第二膜22的總直徑)更小并且因而用作包封(或覆蓋)的第二膜22的厚度可以更薄，但是仍能承受周圍氣壓(約I巴)。由于坍塌壓力(使膜坍塌所需要的壓力)的尺度為膜厚度~3/膜半徑~4，因此具有較大直徑的膜需要較厚，這將不利于光的吸收。圖5示出了根據(jù)如參考圖3和圖4所解釋的第二實(shí)施例的示范性測(cè)輻射熱計(jì)的截面的第一圖像。在圖5中，可以看到特別是密封刻蝕孔22d的密封件或堵塞物23。圖6示出了根據(jù)如參考圖3和圖4所解釋的第二實(shí)施例的示范性測(cè)輻射熱計(jì)(圖5)的截面的第二圖像。在圖6中，可以看到特別是第一膜16中的孔16d，通過該孔，從刻蝕孔22d引入的刻蝕劑到達(dá)第一犧牲層14。在圖5和圖6中，第二膜22具有大約為0.5μπι的厚度。第一腔24具有大約2.5 μ m的高度h24，該高度大于大約為0.5 μ m的第二腔26的高度h26。測(cè)輻射熱計(jì)的總直徑約為50 μ m。然而，將要理解，圖5和圖6的尺度是示范性的并且可以以任何合適的尺度制造測(cè)輻射熱計(jì)。圖7示出了示范性熱記錄圖像傳感器的圖像，其包括多個(gè)根據(jù)第二實(shí)施例的測(cè)輻射熱計(jì)10，如參考圖2到圖6所解釋。使用包括多個(gè)測(cè)輻射熱計(jì)10的熱記錄圖像傳感器來提供放射電磁輻射的對(duì)象的熱記錄圖像，所述電磁輻射采用紅外光的形式。所述多個(gè)測(cè)輻射熱計(jì)10在共同基底12上被布置成陣列。測(cè)輻射熱計(jì)10中的每個(gè)使用測(cè)量元件或熱敏電阻測(cè)量入射電磁輻射的量。 連接到測(cè)量元件或熱敏電阻的電路(未示出)感測(cè)熱敏電阻的電阻變化，以便檢測(cè)溫度的變化。根據(jù)這些檢測(cè)到的多個(gè)測(cè)輻射熱計(jì)10的溫度變化或數(shù)據(jù)，可以重建熱記錄圖像。所述熱記錄圖像傳感器還可包括專用ASIC，用于溫度數(shù)據(jù)收集和信號(hào)處理。此外，所述熱記錄圖像傳感器可包括到外部單元的接線，用于信號(hào)處理和/或熱記錄圖像的顯示。任選地，所述熱記錄圖像傳感器可具有額外的光學(xué)透鏡(例如，用鍺或硅制造的)。同樣任選地，所述熱記錄圖像傳感器可以具有用于例如，借助于流體(例如，水)或氣體(例如，空氣)流來清潔測(cè)輻射熱計(jì)的表面(或第二膜)的布置。所述熱記錄圖像傳感器則可以以多種方式使用。例如，醫(yī)學(xué)設(shè)備(例如，內(nèi)窺鏡或?qū)Ч?可包括這樣的熱記錄圖像傳感器。例如，這樣的醫(yī)學(xué)設(shè)備可以用于微創(chuàng)程序中，例如，肺部的微創(chuàng)程序。例如，所述熱記錄圖像傳感器可以位于醫(yī)學(xué)設(shè)備上從而有360°視角。測(cè)輻射熱計(jì)10可以具有六邊形的形狀，例如，如圖7中所示(當(dāng)從頂部看時(shí))。具有六邊形形狀的測(cè)輻射熱計(jì)可以特別有效地以陣列堆積。因而，在陣列中堆積的具有六邊形形狀的測(cè)輻射熱計(jì)可以得到高的填充因子。然而，將要理解，本文中描述的(一個(gè)或多個(gè))測(cè)輻射熱計(jì)可具有任何其他合適的形狀，例如圓形或方形。例如，具有圓形特別是圓形形狀的測(cè)輻射熱計(jì)具有漸變的壓力分布。盡管在附圖和上文的描述中詳細(xì)圖解和描述了本發(fā)明，但是這樣的圖解和描述應(yīng)被視為圖解性的或示例性的而非限制性的；本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施例。通過研究附圖、公開和所附權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所主張的發(fā)明時(shí)可以理解和實(shí)現(xiàn)所公開實(shí)施例的其他變型。[0058]在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括”并不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”、“一個(gè)”并不排除多個(gè)。單個(gè)元件或其他單元可完成權(quán)利要求中記載的幾項(xiàng)的功能?；ゲ幌嗤膹膶贆?quán)利要求中記載的特定措施這一僅有事實(shí)并不指示不能有利地組合這些措施。權(quán)利要求 中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被理解為限定范圍。
權(quán)利要求1.一種測(cè)輻射熱計(jì)(10)，其包括: -基底(12)； -通過去除所述基底(12)上的第一犧牲層(14)形成的第一膜(16)，所述第一膜(16)包括用于測(cè)量入射電磁輻射(R)的量的測(cè)量元件(18)，以及 -在所述基底(12)和所述第一膜(16)之間形成的第一腔(24)， 其特征在于，所述測(cè)輻射熱計(jì)還包括: -通過去除所述第一膜(16)上的第二犧牲層(20)形成的第二膜(22)，所述第二膜(22)包封所述第一膜(16)，以及 -在所述第一膜(16)和所述第二膜(22)之間形成的第二腔(26)。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)輻射熱計(jì)，其特征在于，所述第一膜(16)包括:兩個(gè)末端部分(16a，16b)，在該兩個(gè)末端部分處所述第一膜(16)附接到所述基底(12)的平面表面；以及中間部分(16c)，其被布置在所述第一犧牲層(14)上，使得當(dāng)去除所述第一犧牲層(14)時(shí)所述第一膜(16)的所述中間部分(16c)與所述基底(12)的所述平面表面分離開。
3.如權(quán)利要求1所述的測(cè)輻射熱計(jì)，其特征在于，所述第二膜(22)包括:兩個(gè)末端部分(22a，22b)，在該兩個(gè)末端部分處所述第二膜(22)附接到所述第一膜(16);以及中間部分(22c)，其被布置在所述第二犧牲層(20)上，使得當(dāng)去除所述第二犧牲層(20)時(shí)所述第二膜(22)的所述中間部分(22c)與所述第一膜(16)分離開。
4.如權(quán)利要求1所述 的測(cè)輻射熱計(jì)，其特征在于，所述入射電磁輻射(R)是紅外光。
5.如權(quán)利要求4所述的測(cè)輻射熱計(jì)，其特征在于，所述第二膜(22)的厚度(t22)被選擇為使得所述紅外光可以穿過所述第二膜(22)到達(dá)所述測(cè)量元件(18)。
6.如權(quán)利要求1所述的測(cè)輻射熱計(jì)，其特征在于，還包括所述第二膜(22)上的覆蓋層(28)，并且包括所述覆蓋層(28)中的孔(29)，用于提供所述入射電磁輻射(R)能夠穿過所述第二膜(22)到達(dá)所述測(cè)量元件(18)的窗口。
7.如權(quán)利要求1所述的測(cè)輻射熱計(jì)，其特征在于，所述第二膜(22)的厚度在0.3μπι到0.8 μ m之間，特別是0.4 μ m到0.6 μ m之間。
8.如權(quán)利要求1所述的測(cè)輻射熱計(jì)，其特征在于，所述第一膜(16)包括單個(gè)測(cè)量元件(18)。
9.如權(quán)利要求1所述的測(cè)輻射熱計(jì)，其特征在于，所述基底(12)包括鏡面層(13)，所述鏡面層包括用于反射所述入射電磁輻射的反射鏡(13a)。
10.如權(quán)利要求1所述的測(cè)輻射熱計(jì)，其特征在于，在共同刻蝕步驟中去除所述第一犧牲層(14)和所述第二犧牲層(20)。
11.如權(quán)利要求1所述的測(cè)輻射熱計(jì)，其特征在于，所述第一腔(24)和/或所述第二腔(26)包括具有低于大氣壓的壓力的氣體。
12.如權(quán)利要求1所述的測(cè)輻射熱計(jì)，其特征在于，所述測(cè)量元件(18)是熱敏電阻。
13.如權(quán)利要求1所述的測(cè)輻射熱計(jì)，其特征在于，通過薄膜沉積提供所述膜和層。
14.一種熱記錄圖像傳感器，其用于提供放射電磁輻射的對(duì)象的熱記錄圖像，所述電磁輻射采用紅外光的形式，其特征在于，所述熱記錄圖像傳感器包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)輻射熱計(jì)(10)，所述測(cè)輻射熱計(jì)在共同基底(12)上被布置成陣列。
專利摘要本實(shí)用新型涉及測(cè)輻射熱計(jì)(10)，其包括基底(12)；通過去除基底(12)上的第一犧牲層(14)形成的第一膜(16)，所述第一膜(16)包括用于測(cè)量入射電磁輻射(R)的量的測(cè)量元件(18)；通過去除所述第一膜(16)上的第二犧牲層(20)形成的第二膜(22)，所述第二膜(22)包封所述第一膜(16)；在所述基底(12)和所述第一膜(16)之間形成的第一腔(24)；以及在所述第一膜(16)和所述第二膜(22)之間形成的第二腔(26)。本實(shí)用新型還涉及制造測(cè)輻射熱計(jì)的方法、以及熱記錄圖像傳感器和醫(yī)學(xué)設(shè)備。
文檔編號(hào)G01J5/20GK203100906SQ20122050154
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月3日
發(fā)明者P·迪克森, S·海斯達(dá)爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司