專(zhuān)利名稱(chēng)：：制造測(cè)輻射熱探測(cè)器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及配備有利用經(jīng)由錨定點(diǎn)固定于襯底的絕熱臂而懸浮于襯底上方的膜(membrane)的測(cè)輻射熱探測(cè)器的制造方法，所述膜具有熱敏半導(dǎo)體鐵氧化物的薄層。
背景技術(shù)：
：測(cè)輻射熱探測(cè)器能夠在太(拉)赫的頻率范圍測(cè)量電磁輻射的功率或者通過(guò)將輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)而測(cè)量紅外線的功率。太(拉)赫頻段指的是范圍大約在100GHz和30THz之間的電磁波。如在圖1和2中所示出的，在電阻測(cè)輻射熱探測(cè)器的情形中，電磁輻射典型地被利用經(jīng)由錨定點(diǎn)4被固定于襯底2的絕熱臂3而懸浮于襯底2(圖2)上方的膜1所吸收。膜1吸收入射的輻射，將該輻射轉(zhuǎn)換為熱量并且將熱量傳輸至熱敏電阻5。熱敏電阻5由熱敏半導(dǎo)體材料制成，其基本特性是當(dāng)其溫度變化時(shí)呈現(xiàn)其電阻的變化。該材料可以是例如產(chǎn)生為半導(dǎo)體相的釩氧化物(V205、V02)。熱敏電阻5的溫度的升高則引起測(cè)輻射熱探測(cè)器的端子的電壓或者電流的變化，由合適的電設(shè)備所測(cè)量。電極(未被示出)例如被布置于錨定點(diǎn)4的層級(jí)。電路以傳統(tǒng)方式被集成于襯底2中以便能夠使用測(cè)量。絕熱臂3將膜1與襯底2熱隔離由此改善測(cè)量的靈敏度。在美國(guó)專(zhuān)利US-A-2007120059中，申請(qǐng)人描述了尖晶石鐵氧體作為用于紅外探測(cè)的、沒(méi)有冷卻的熱輻射測(cè)量裝置的熱敏電阻的使用。某些鐵基過(guò)渡金屬的尖晶石結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧化物具有適中的電阻率并且對(duì)于溫度非常敏感。具體地化學(xué)計(jì)量的或者空位尖晶石鐵氧體是被稱(chēng)為負(fù)溫度系數(shù)產(chǎn)品的產(chǎn)品，即它們具有隨溫度增加的導(dǎo)電性。在圖3中所表示的測(cè)輻射熱探測(cè)器被提供有膜l，通過(guò)疊置第一電介質(zhì)薄層6與第二電介質(zhì)薄層8以及構(gòu)成熱敏電阻的尖晶石鐵氧體薄層9而形成，在第一電介質(zhì)薄層6上布置了兩個(gè)共面電極7。電介質(zhì)薄層6和8是導(dǎo)熱的，以便將由膜1吸收的熱量傳輸至熱敏電阻5。第二電介質(zhì)薄層8被提供以接觸開(kāi)口10以便使尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體9與電極7接觸。形成于膜頂部上的鈍化層11(在圖3中的頂部)進(jìn)行膜1的保護(hù)。在專(zhuān)利申請(qǐng)W02008084158中，申請(qǐng)人還公開(kāi)了兩相材料形成的熱敏電阻的使用，兩相材料包括尖晶石氧化物相和具有氯化鈉NaCl結(jié)構(gòu)的鐵一氧化物相。該材料尤其被證明作為紅外探測(cè)的測(cè)輻射熱測(cè)量裝置的敏感材料的有效性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)具有良好的靈敏度并且就信噪比而言被優(yōu)化的功能化的測(cè)輻射熱探測(cè)器，利用容易實(shí)施和廉價(jià)的可工業(yè)化的制造方法。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)根據(jù)所附權(quán)利要求的制造方法而被實(shí)現(xiàn)。具體地該目的通過(guò)以下來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方法至少包括半導(dǎo)體鐵氧化物的薄層的局部還原和/或氧化的步驟以便改變半導(dǎo)體鐵氧化物的薄層的一部分的鐵原子的氧化程度。從下列僅作為非限制性的實(shí)例的用途給出并且在附圖中被表示的本發(fā)明的具體的描述，其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更為清晰顯見(jiàn)，其中圖1和2分別以俯視圖和透視圖示意性地表示現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)輻射熱探測(cè)器。圖3在截面圖中示意性地表示根據(jù)圖1的測(cè)輻射熱探測(cè)器的膜。圖4在截面圖中示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例的測(cè)輻射熱探測(cè)器。圖5至9在截面圖中表示根據(jù)圖4的測(cè)輻射熱探測(cè)器的膜的制造方法的不同步驟。圖10和11在截面圖中示意性地表示根據(jù)圖4的測(cè)輻射熱探測(cè)器的膜的制造方法的替代實(shí)施例的不同步驟。圖12在俯視圖中示意性地表示根據(jù)本發(fā)明第二具體實(shí)施例的測(cè)輻射熱探測(cè)器。圖13在俯視圖中示意性地表示根據(jù)本發(fā)明第三具體實(shí)施例的測(cè)輻射熱探測(cè)器。圖14至17在截面圖中示意性地表示根據(jù)圖13的測(cè)輻射熱探測(cè)器的制造方法的不同步驟。具體實(shí)施例方式在圖4中表示的測(cè)輻射熱探測(cè)器傳統(tǒng)地包括能夠吸收紅外輻射的懸浮在襯底2上方的膜1。懸浮的膜1通過(guò)任何已知的方法被實(shí)現(xiàn)，通常通過(guò)首先在襯底2上沉積犧牲層(未被示出)，犧牲層例如由聚酰亞胺制成，起支撐形成膜1的薄層的作用。犧牲層優(yōu)選具有包括在1Pm和5iim之間的厚度，其對(duì)應(yīng)于要被探測(cè)的波長(zhǎng)的四分之一。在進(jìn)行犧牲層的蝕刻之前，鈍化層11可以被有利地形成于膜1的頂部上(在圖4中在頂上)以便當(dāng)進(jìn)行犧牲層的蝕刻時(shí)避免任何化學(xué)反應(yīng)。膜1利用經(jīng)由錨定點(diǎn)4被固定于襯底2的絕熱臂3而被懸浮于襯底2上方。這些絕熱臂3限制膜1的熱損失并且由此改善熱探測(cè)的靈敏度。膜1包括形成熱敏電阻的熱敏半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層。由該半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層限定的測(cè)輻射熱探測(cè)器的區(qū)域形成測(cè)輻射熱板12。部分氧化的鐵氧化物表現(xiàn)包括在0.01Q，cm和1000Q，cm之間的某個(gè)電阻率。部分氧化的鐵氧化物例如為尖晶石磁鐵礦鐵氧化物或者磁鐵礦Fe304以及也被稱(chēng)為具有鐵空位的維氏體(wuStite)Fei—W的鐵氧化物，其具有半導(dǎo)特性。半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層可以由幾個(gè)鐵氧化物相構(gòu)成，鐵具有不同程度的氧化Fe2+、Fe3+。另一方面其必須包括有利地選自尖晶石結(jié)構(gòu)磁鐵礦Fe304或者鐵空位維氏體Fei—x0的至少一半導(dǎo)體鐵氧化物相。半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層也可以是至少部分尖晶石結(jié)構(gòu)的，例如包括尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧化物相，例如半導(dǎo)體磁鐵礦Fe304和/或絕緣磁赤鐵礦15y-Fe203，如在專(zhuān)利US-A-2007120059中所描述的。這些鐵氧化物，除了磁赤鐵礦15y-Fe203之外，尤其表示被部分氧化并且由F^+和F^+的混合物形成的特性。該特性給予它們具有適中的電阻率的有趣的半導(dǎo)體性質(zhì)，并且已知這些氧化物是熱敏的。因而它們可以探測(cè)弱強(qiáng)度的紅外輻射同時(shí)最小化電子噪聲。如在專(zhuān)利申請(qǐng)W02008084158中所描述的，半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層也可以用例如磁鐵礦Fe304和/或鐵空位維氏體Fe卜x0的半導(dǎo)體鐵氧化物以及例如三氧化二鐵Fe203或者鐵無(wú)空位維氏體FeO的絕緣鐵氧化物的混合相形成。各相的分布被確定以便獲得靈敏度和信噪比方面盡可能好的性能膜l可以包括一或者更多的電介質(zhì)層(6、8)，例如由氮化硅SiN，二氧化硅Si02，一氧化硅SiO或者硫化鋅ZnS制成。膜優(yōu)選具有包括在0.01iim和2iim之間的厚度。膜1的輻照導(dǎo)致被傳輸至半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的熱量的升高。由于熱量的效應(yīng)，半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的電阻率變化。該變化可以利用連接至襯底2上合適的讀取電路(未被示出)的電極7而被測(cè)量。如在圖3中，圖4的膜1例如包括第一電介質(zhì)薄層6，第二電介質(zhì)薄層8和第一和第二電介質(zhì)薄層6和8之間的兩個(gè)共面電極7。電極7延伸入絕熱臂3并且經(jīng)由錨定點(diǎn)4通過(guò)，隨后被連接至襯底2上的讀取電路。形成于第二電介質(zhì)薄層8中的接觸開(kāi)口IO使得半導(dǎo)體鐵氧化物層9可以連接至讀取電路。兩個(gè)共面電極7有利地是金屬電極，例如由鈦Ti，氮化鈦TiN，鉑Pt或鎳鉻NiCr制成。根據(jù)具體的實(shí)施例，膜1利用任何已知的方法通過(guò)順續(xù)沉積薄層而被生產(chǎn)。沉積優(yōu)選在低溫下進(jìn)行，有利地通過(guò)陰極濺射或者等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。如在圖5中所表示的，兩個(gè)共面電極7利用傳統(tǒng)方法通過(guò)金屬化而被沉積于第一電介質(zhì)層6上。電極的形狀通過(guò)化學(xué)或者反應(yīng)離子蝕刻而獲得。電極7的厚度包括在0.005iim和0.liim之間。由于電極7對(duì)于紅外輻射的吸收是其電阻的平方的函數(shù)，所以電極的厚度必須被調(diào)整以便匹配所需要的吸收率。電極7隨后通過(guò)傳統(tǒng)接觸連接方法而被連接至襯底2上的讀取電路。第二電介質(zhì)薄層8的沉積之后，在圖6中所表示的兩個(gè)接觸開(kāi)口10利用任何已知的方法在第二電介質(zhì)薄層8中被蝕刻。如在圖7中所表示的，具有被包括在0.01iim和2Pm之間的厚度的半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層隨后被沉積于第二電介質(zhì)薄層8上以便覆蓋膜1的整個(gè)表面。測(cè)輻射熱板12的生產(chǎn)則要求選擇性地蝕刻部分該半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層。該蝕刻有利地通過(guò)使用酸性蝕刻溶液的濕法蝕刻工藝而進(jìn)行。酸性蝕刻溶液例如是鹽酸HC1，硝酸HN03，硫酸H2S04或者磷酸4P04的溶液。為了提高半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的蝕刻，濕法工藝蝕刻被激活，將要被蝕刻的薄半導(dǎo)體層9的該部分的鐵氧化物還原為鐵(Fe°)的形式。濕法工藝蝕刻實(shí)際上被某些鐵氧化物相的存在所大大地妨礙，尤其是磁鐵礦FeA的層中的三氧化二鐵a-FeA或^干6203，但是它們另一方面呈現(xiàn)非常有趣的熱敏電阻特性。在IIIFe(III)氧化程度的鐵，氧化程度最高并且構(gòu)成三氧化二鐵，但是已知是在水介質(zhì)中最熱力學(xué)穩(wěn)定的鐵。三氧化二鐵的蝕刻速率因此低于較低程度的鐵氧化物。相反，鐵的蝕刻速率比鐵氧化物的高。金屬鐵(Fe°)具有大于2X107Sm—1的傳導(dǎo)率。為了改變半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的部分的鐵原子的氧化程度，半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層被局部還原。這里的改變導(dǎo)致鐵原子的氧化程度的減小。該還原步驟使得可以獲得至少一金屬鐵區(qū)(14)，它更容易通過(guò)酸蝕刻而蝕刻。結(jié)果較低濃度的酸溶液可以被用于蝕刻金屬鐵區(qū)或者多個(gè)區(qū)(14)。侵蝕性較小的酸蝕刻溶液不損壞界定蝕刻圖案的通常樹(shù)脂基或者無(wú)機(jī)材料基的掩模13。該還原步驟因而使得掩模13的圖案的完整性可以被保留并且濕法工藝蝕刻被優(yōu)化，改善蝕刻的選擇性和蝕刻厚度的控制。根據(jù)替代實(shí)施例，為了提高半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的蝕刻，濕法工藝蝕刻可以被激活，將要被蝕刻的半導(dǎo)體薄層9的該部分的鐵氧化物還原為具有比過(guò)于穩(wěn)定的三氧化二鐵Fe^較低程度的氧化的鐵，例如還原到鐵(II)。氧成份總體低于半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的初始的成份。被還原的區(qū)的電阻率則優(yōu)選小于1Q，cm。如在圖8中所表示的，制造測(cè)輻射熱探測(cè)器的方法，在半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄膜已經(jīng)被沉積于膜1上之后，有利地包括至少一通過(guò)掩模13的半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的局部還原以便形成至少一金屬鐵區(qū)14。根據(jù)還原條件，還原可以在半導(dǎo)體鐵氧化物9的整個(gè)厚度上進(jìn)行或者僅在其表面進(jìn)行。在后者的情形中，鐵的存在仍將對(duì)于濕法工藝蝕刻具有激活效應(yīng)。半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的局部還原優(yōu)選利用用于反應(yīng)離子蝕刻(RIE)的反應(yīng)器，在減小的壓力或者低壓力下(從1至100mTorr)，在至少一還原核素或者惰性氣體的存在下進(jìn)行。傳統(tǒng)上，這樣的反應(yīng)器被設(shè)計(jì)用于由大的鐵轟擊輔助的蝕刻。在本發(fā)明的情形中，這樣的反應(yīng)器使得能夠例如在氬或者氙流下進(jìn)行大密度的轟擊。還原核素可以是等離子體自身。所使用的還原等離子體有利地選自氫氣H2或者惰性氣體，例如氬Ar，氙Xe和氦He，后者使得鐵氧化物可以通過(guò)優(yōu)選的氧濺射而被還原。離子轟擊條件，例如離子的質(zhì)量，其動(dòng)能和其入射角度和例如112，C0或者N0的還原核素的存在或不存在，使得Fe3+離子可以被還原為Fe2+并且隨后至Fe°并且Fe2+被還原至Fe°。所產(chǎn)生的等離子體可以實(shí)際上從半導(dǎo)體薄層9的鐵氧化物釋放02—離子，并且隨著根據(jù)下列反應(yīng)的氧的氣體釋放而還原Fe3+和Fe2+離子2Fe3++02-—2Fe:++io:2Fe2++202——2Fe0+02根據(jù)變例，局部還原可以通過(guò)采用硬掩模的退火而被實(shí)現(xiàn)。退火優(yōu)選在小于30(TC的溫度進(jìn)行，以便不損壞可以存在于襯底2上的器件。掩模13是聚合物樹(shù)脂或者由適于退火條件的無(wú)機(jī)材料制成。氮化物基掩模13可以從30(TC至IOO(TC使用，并且多孔光刻膠掩?？梢詮?5(TC至20(TC使用。掩模13被沉積于不被退火的半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的區(qū)上，由此形成鈍化層。退火在還原氣氛中進(jìn)行，即在還原核素的存在下，還原核素優(yōu)選選自氫氣H2，一氧化碳CO或者一氧化氮NO。被暴露于還原核素通量的區(qū)被選擇性地并且以局部化的方式還原。根據(jù)Ellingham圖，鐵氧化物的還原符合下列平衡在氫氣的存在下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>在一氧化碳的存在下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>上述等式預(yù)見(jiàn)通過(guò)CO或者H2在受控氣氛中并且在相對(duì)低的溫度下鐵氧化物的容易的還原。為了示例，下表設(shè)置了對(duì)于Fe203/Fe304和Fe304/Fe平衡，在25°C和300°C的溫度，H2和H20的對(duì)應(yīng)的分壓比例(PH2/pH2。)eq和CO和C02的對(duì)應(yīng)的分壓比例(pc。/pc。2)eq。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>盡管還原反應(yīng)可以在25t:的溫度進(jìn)行，熱激活仍對(duì)于提升H2和CO還原核素?cái)U(kuò)散進(jìn)入半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層是必須的。但是該溫度增加必須不損壞測(cè)輻射熱探測(cè)器的其它構(gòu)成器件，尤其存在于襯底2上的測(cè)輻射熱探測(cè)器的讀取電路。金屬鐵區(qū)或者區(qū)14隨后通過(guò)相同的掩模13，具有相同蝕刻圖案的另一掩模13或者不采用掩模13，利用任何已知的方法而被選擇性的化學(xué)蝕刻所去除。金屬鐵區(qū)或者區(qū)14界定了測(cè)輻射熱板12(圖9)。在犧牲層(未被示出)被去除以提供膜1的懸浮的結(jié)構(gòu)之前，在圖9中所表示的鈍化層11隨后利用任何已知的方法在膜1的頂部上(在圖9中的頂部)生產(chǎn)。膜1隨后在絕熱臂3的層被機(jī)械切割以便界定絕熱臂3的最終的寬度和長(zhǎng)度。切割技術(shù)優(yōu)選與用于集成電路，微電子或者微系統(tǒng)的技術(shù)相同。根據(jù)具體的實(shí)施例，膜1包括至少一氮化鈦TiN基電極7。Lussier等人，在文獻(xiàn)〃Characterizationforstrontiumtitanate/Fe304andTiN/Fe304interfaces〃(J.Vac.Sci.Technol.B20(4)，Jul/Aug2002，P.1609-1613)中公開(kāi)了氮化鈦與鐵氧化物反應(yīng)，具體地與磁鐵礦Fe304反應(yīng)，從而形成包括Ti02和維氏體Fe0的復(fù)雜界面。但是Ti02是電絕緣材料，維氏體Fe0也是。該界面增加了氮化鈦電極7和半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層之間的接觸電阻。靈敏度和信噪比則受到這樣的界面的存在的影響。為了克服該缺點(diǎn)并且改善TiN/鐵氧化物接觸在接觸開(kāi)口10的層的質(zhì)量，制造方法可以有利地包括通過(guò)半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的局部還原，形成與電極7接觸的金屬鐵區(qū)14a的步驟。如在圖10中所表示的，局部還原隨后在鈍化層11已經(jīng)在要被還原的區(qū)的層已經(jīng)被去除之后進(jìn)行。退火技術(shù)或者利用上述反應(yīng)離子蝕刻(RIE)技術(shù)進(jìn)行的離子轟擊的技術(shù)可以被用于該局部化的還原。局部化的還原優(yōu)選通過(guò)界定對(duì)應(yīng)于接觸開(kāi)口10(圖10)的蝕刻圖案的掩模21通過(guò)RIE進(jìn)行。被還原等離子體輻照的條件被界定，以便在其整個(gè)厚度上還原半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層，使得因而獲得的金屬鐵區(qū)在半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的厚度方向穿通(圖11)。金屬鐵區(qū)14a，與電極7接觸，進(jìn)行電連接并且使得可以大幅度地減小電極7和半導(dǎo)體薄層9之間的接觸電阻。改變反應(yīng)離子蝕刻的轟擊條件，尤其通過(guò)增加離子的動(dòng)能，局部化的還原還可以到達(dá)氮化鈦TiN基電極7。氮化鈦TiN基電極7則包括與半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的金屬鐵區(qū)14a接觸的至少一金屬鈦Ti區(qū)。根據(jù)未被示出的實(shí)施例，測(cè)輻射熱探測(cè)器還可以包括可以被連接至例如CCD或者CMOS矩陣的像素矩陣柵格形式的多個(gè)測(cè)輻射熱板12。與合適的成像系統(tǒng)一起，所述裝置則構(gòu)成紅外相機(jī)。測(cè)輻射熱裝置還可以通過(guò)對(duì)于硅所研發(fā)的微電子方法制造以集合的制造方式被集成為被稱(chēng)作單片電路的結(jié)構(gòu)。單片紅外成像系統(tǒng)，在環(huán)境溫度下工作，可以例如通過(guò)將像素矩陣柵格直接連接至CMOS或者CCD型多路電路而被生產(chǎn)。襯底2可以隨后通過(guò)集成電路而被形成，該集成電路一方面包括剌激和讀取裝置并且另一方面包括多路器件，該多路器件使得能夠?qū)?lái)自像素柵格陣列的信號(hào)可以被串行化并且被傳輸至比通常的成像系統(tǒng)所使用的數(shù)量上減小的輸出。制造測(cè)輻射熱探測(cè)器的方法使測(cè)輻射熱探測(cè)器可以被實(shí)現(xiàn)，在其結(jié)構(gòu)中集成反射濾波器。在傳統(tǒng)方式中，濾波器可以位于光學(xué)紅外輻射路徑上，在測(cè)輻射熱探測(cè)器結(jié)構(gòu)的上流。濾波器和測(cè)輻射熱探測(cè)器則形成兩個(gè)獨(dú)立的元件。根據(jù)在圖12中所表示的具體實(shí)施例，制造測(cè)輻射熱探測(cè)器的方法，如上文，順序地包括懸浮于襯底2上方的膜1的形成；在整個(gè)膜1上的半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的沉積和半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的局部還原。利用上面描述的兩個(gè)退火或反應(yīng)離子蝕刻轟擊技術(shù)之一，進(jìn)行局部還原被以便同時(shí)或者順續(xù)地形成幾個(gè)金屬鐵區(qū)14b，幾個(gè)金屬鐵區(qū)14b形成重復(fù)的相同的圖案。這些金屬鐵區(qū)14b以周期的方式被布置，具有界定濾波器的共振頻率的預(yù)定節(jié)距D。金屬鐵區(qū)14b可以具有各種形狀，例如圓，正方或者十字形。金屬鐵區(qū)14b因而形成某波長(zhǎng)的反射濾波器。金屬鐵區(qū)14b隨后優(yōu)選具有小于1X106Sm—1的傳導(dǎo)率。圖案的形狀將界定濾波器的寬度。比要被反射的波長(zhǎng)顯著高或者低的波長(zhǎng)由此被吸收。如在圖12中所表示的，幾個(gè)測(cè)輻射熱板12隨后沿軸MN利用機(jī)械切割而獲得，某些金屬鐵區(qū)14b則被分離為兩個(gè)。切割MN的厚度必須足夠小以便不干擾濾波器的工作。根據(jù)在圖13中所表示的另一具體實(shí)施例，制造測(cè)輻射熱探測(cè)器的方法使得能夠獲得適用于太赫范圍的電容結(jié)構(gòu)的測(cè)輻射熱探測(cè)器。太赫頻段是微波的射電頻率和紅外的光頻率之間的中間頻率。吸收等于要被吸收的波長(zhǎng)的平方入、，，當(dāng)測(cè)輻射熱板12的表面比值A(chǔ)、期顯著地小時(shí)，波長(zhǎng)不可以被測(cè)輻射熱板12直接吸收。布置于襯底2上的天線15的系統(tǒng)結(jié)果通常被用于吸收具有被包含在該范圍中的波長(zhǎng)的電磁輻射。天線15優(yōu)選具有等腰三角形的形狀，等腰三角形具有平行底和與其底相對(duì)的頂點(diǎn)，頂點(diǎn)指向測(cè)輻射熱探測(cè)器的中心。為了測(cè)量該輻射，電容耦合隨后有利地在天線15的系統(tǒng)和測(cè)輻射熱板12之間被制成。電容耦合有利地通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)電金屬鐵區(qū)14c和兩個(gè)布置于襯底2上的天線15而進(jìn)行。兩個(gè)金屬鐵區(qū)14優(yōu)選還具有等腰三角形的形狀，等腰三角形具有平行于天線的底的底和與其底相對(duì)的頂點(diǎn)19，頂點(diǎn)19指向測(cè)輻射熱探測(cè)器的中心。兩個(gè)金屬鐵區(qū)14通過(guò)由全部氧化的鐵氧化物16形成的電絕緣和導(dǎo)熱的區(qū)而相互電絕緣，該全部氧化鐵氧化物16為三氧化二鐵Fe^3，例如YFe^3或者赤鐵礦a-Fe203。全部氧化的鐵氧化物16的層絕緣兩個(gè)金屬鐵區(qū)14c，以便避免短路。如下所述，天線15的頂點(diǎn)19通過(guò)電阻元件17被連接。如在圖17中所表示的，測(cè)輻射熱探測(cè)器則包括懸浮于設(shè)置有兩個(gè)天線15的襯底2的上方的膜1。由形成熱敏電阻的半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層覆蓋的電阻元件17位于膜1上。電阻元件17被電介質(zhì)18電絕緣，電介質(zhì)18優(yōu)選由SiN、Si02、Si0或者ZnS制成。這樣的層是導(dǎo)熱的。兩個(gè)金屬鐵區(qū)14c被布置于電阻元件17的各側(cè)上并且通過(guò)接觸被連接至電阻元件17，接觸在穿過(guò)電介質(zhì)薄層18的金屬鐵區(qū)14c的頂點(diǎn)19制成。由電磁輻射更具體地是太赫頻率的兩個(gè)天線15的吸收，引起在天線15的層的電荷的變化。該變化通過(guò)與導(dǎo)電金屬鐵區(qū)14c的電容耦合而被測(cè)量。由于該電容耦合的效應(yīng)，電流隨后在電阻元件17中流動(dòng)并且引起該電阻元件17的加熱。導(dǎo)熱電介質(zhì)層18和完全氧化的鐵氧化物16的薄層是電絕緣和導(dǎo)熱的，傳輸由電阻元件17發(fā)出的熱量至半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層。太赫頻率的吸收因此引起半導(dǎo)體鐵氧化物9的熱敏薄層的電阻率的變化。電極7，在圖13中被表示，例如通過(guò)氮化鈦TiN而被形成，使得能夠測(cè)量半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的電阻的變化，并且經(jīng)由錨定點(diǎn)4傳輸信號(hào)至存在于襯底2上的讀取電路。在圖13的具體實(shí)施例中，每個(gè)具有兩個(gè)L形分支7a和7b的四個(gè)電極7，相對(duì)于測(cè)輻射熱探測(cè)器的中心以對(duì)稱(chēng)的方式形成。各電極7包括第一分支7a，第一分支7a在半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的周邊，該分支平行于天線15和金屬鐵區(qū)14c的底。第二分支7b相反不布置于半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的周邊上。根據(jù)圖13至17的電容結(jié)構(gòu)的測(cè)輻射熱探測(cè)器的制造方法至少包括半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的局部還原和/或氧化的步驟以便改變半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的該部分的鐵原子的氧化的程度。因而能夠獲得具有不同電和熱傳導(dǎo)性能的絕緣鐵氧化物或者部分氧化的鐵氧化物的鐵的區(qū)。更加具體地，所述方法包括設(shè)置以天線15的懸浮于襯底2的上方的膜1的形成。如在圖14中所表示的，電阻元件17被沉積于電介質(zhì)層6上并且被電介質(zhì)薄層18所覆蓋。兩個(gè)開(kāi)口20在電介質(zhì)薄層18中被制造以便暴露電阻元件17的兩個(gè)區(qū)。如在圖15中所表示的，半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層利用任何已知的方法被沉積于電介質(zhì)層6上并且在由電介質(zhì)薄層18所覆蓋的電阻元件17上。開(kāi)口20被半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層所填充。兩個(gè)導(dǎo)電金屬鐵區(qū)14c隨后通過(guò)掩模22通過(guò)局部還原，利用前述的退火技術(shù)或者利用反應(yīng)離子蝕刻技術(shù)(圖16)獲得的轟擊而形成。各金屬鐵區(qū)14c通過(guò)在其頂點(diǎn)19的接觸被連接至電阻元件17。金屬鐵區(qū)14c的位置被界定以便實(shí)現(xiàn)與天線的電容耦合。如在圖17中所示出的，全部氧化的鐵氧化物16的薄層隨后通過(guò)掩模23通過(guò)半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的局部氧化而形成，以便形成圍繞兩個(gè)金屬鐵區(qū)14c和電阻元件17的電絕緣和導(dǎo)熱的區(qū)。局部氧化將兩個(gè)金屬鐵區(qū)14c相互隔離并且避免短路。被氧化的區(qū)16則優(yōu)選具有小于10—9Sm—1的傳導(dǎo)率。半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的局部氧化進(jìn)入全部氧化的鐵氧化物16的步驟可以通過(guò)在小于30(TC的溫度的退火而進(jìn)行，或者有利地通過(guò)利用反應(yīng)離子蝕刻(RIE)技術(shù)所獲得的轟擊，在至少一氧化核素的存在下進(jìn)行，氧化核素例如氧氣02，二氧化碳C02或者水H20。全部氧化的鐵氧化物16的層優(yōu)選具有三氧化二鐵Fe^3基。為了示例，在退火的情形中，在氧存在下的磁鐵礦的氧化符合下列平衡<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>在反應(yīng)離子蝕刻的情形中，氧化等離子體是例如02，C02或者H20。等離子體被激活以便形成自由基0'或OH'。OH'與磁鐵礦反應(yīng)從而形成絕緣三氧化二鐵Fe203。根據(jù)未被表示的替代實(shí)施例，制造方法可以包括半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的還原步驟以便形成金屬鐵區(qū)14c，跟隨著因而獲得的金屬鐵區(qū)14c的部分的氧化的步驟。F^氧化為Fe3+的步驟隨后優(yōu)選通過(guò)利用在氧化核素的存在下的反應(yīng)離子蝕刻技術(shù)獲得的轟擊而進(jìn)行。根據(jù)未被表示的替代實(shí)施例，制造方法可以包括半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的局部氧化的步驟以便改變半導(dǎo)體鐵氧化物9的薄層的該部分的鐵原子的氧化物的程度。氧化核素可以在氧化步驟中以穩(wěn)定的形式引入或者原位合成。為了示例，對(duì)于通過(guò)在氫氣存在下反應(yīng)離子蝕刻的還原，取決于蝕刻條件，可以形成起源于質(zhì)子和氧化物的氧之間的反應(yīng)的水。因而原位形成的水可以隨后構(gòu)成后續(xù)氧化步驟的氧化核素。鐵基熱敏電阻的使用，尤其具有由半導(dǎo)體鐵氧化物9形成的基，使得當(dāng)進(jìn)行測(cè)輻射熱探測(cè)器的制造方法時(shí)能夠改變還原和氧化步驟，由此形成具有不同電和熱傳導(dǎo)性能的鐵基區(qū)。該方法由此提供了測(cè)輻射熱探測(cè)器的功能化和優(yōu)化的大量的可能性。前面描述的方法使得能夠通過(guò)優(yōu)化電極7和形成熱敏電阻的半導(dǎo)體薄層9之間的接觸而改善測(cè)輻射熱探測(cè)器的性能，并且使得探測(cè)器對(duì)于各種應(yīng)用被功能化，具體地對(duì)于太赫探測(cè)或者紅外成像系統(tǒng)。所使用的技術(shù)，具體地在微電子工業(yè)中常見(jiàn)的反應(yīng)離子蝕刻，有助于容易和廉價(jià)的工業(yè)集成。權(quán)利要求一種測(cè)輻射熱探測(cè)器的制造方法，該測(cè)輻射熱探測(cè)器配備有利用經(jīng)由錨定點(diǎn)(4)固定于所述襯底(2)的絕熱臂(3)而懸浮于襯底(2)上方的膜(1)，所述膜(1)具有熱敏半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的薄層，方法的特征在于，其至少包括所述半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的薄層的局部還原和/或氧化的步驟以便改變所述半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的薄層的一部分的鐵原子的氧化的程度。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的所述薄層的局部還原的步驟形成至少一金屬鐵區(qū)(14、14a、14b、14c)。3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于還原是在還原氣氛中，在小于30(TC的溫度進(jìn)行的退火。4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于還原是在至少一還原核素或者惰性氣體的存在下利用反應(yīng)離子蝕刻技術(shù)獲得的轟擊。5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述鐵氧化物是至少部分尖晶石結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的薄層的局部氧化的步驟形成完全氧化的鐵氧化物(16)的薄層。7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述完全氧化的鐵氧化物(16)的薄層具有三氧化二鐵Fe^基。8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述局部氧化是在至少一氧化核素的存在下利用反應(yīng)離子蝕刻技術(shù)獲得的轟擊。9.根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特征在于所述膜(1)包括至少一氮化鈦TiN基電極(7)，所述方法包括通過(guò)所述半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的局部還原，形成與所述電極(7)接觸的金屬鐵區(qū)(14a)，所述金屬鐵區(qū)(14a)在所述半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的薄層的厚度方向穿通所述半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的薄層。10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述氮化鈦基電極(7)包括金屬鈦區(qū)，所述金屬鈦區(qū)在所述局部還原期間形成并且與所述半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的薄層的金屬鐵區(qū)(14a)接觸。11.根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特征在于其包括通過(guò)所述半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的薄層的局部還原，形成幾個(gè)金屬鐵區(qū)(14b)，幾個(gè)金屬鐵區(qū)(14b)形成重復(fù)的相同的圖案并且以周期方式以預(yù)定的節(jié)距(D)布置，所述金屬鐵區(qū)(14b)形成反射過(guò)濾器，使得能夠探測(cè)對(duì)應(yīng)于所述節(jié)距(D)的電磁輻射。12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述襯底(2)被提供以兩個(gè)天線(15)和半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的所述薄層被提供以電阻元件(16)，所述方法順序包括通過(guò)半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的所述薄層的局部還原，形成兩個(gè)導(dǎo)電金屬鐵區(qū)(14c)，所述區(qū)(14c)電連接至所述電阻元件(17)并且與所述天線(15)形成電容耦合，禾口通過(guò)半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的所述薄層的局部氧化，形成完全氧化的鐵氧化物(16)的薄層，形成圍繞所述兩個(gè)金屬鐵區(qū)14(c)和電阻元件(17)的電絕緣和導(dǎo)熱區(qū)。13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于其順序包括在所述膜(1)上沉積半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的薄層，通過(guò)掩模(13)局部還原半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的所述薄層，以便形成至少一金屬鐵區(qū)(14)，和所述金屬鐵區(qū)(14)的選擇性的化學(xué)蝕刻。全文摘要方法被設(shè)計(jì)用于制造配備有利用通過(guò)錨定點(diǎn)被固定于所述襯底絕熱臂而懸浮于襯底上方的膜(1)的測(cè)輻射熱探測(cè)器。所述膜(1)具有熱敏薄層，該熱敏薄層具備至少包括半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的基。所述方法至少包括所述半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的局部還原和/或氧化的步驟以便改變所述半導(dǎo)體鐵氧化物(9)的薄層的一部分的鐵原子的氧化程度。文檔編號(hào)G01K7/22GK101782441SQ201010004588公開(kāi)日2010年7月21日申請(qǐng)日期2010年1月19日優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日發(fā)明者克里斯托夫·杜巴里,蘇倫特·普克,讓-路易斯·烏夫里爾-巴菲特申請(qǐng)人:原子能委員會(huì)