DOMAINE DE L’INVENTION

La présente invention a trait au domaine de la détection de rayonnements électromagnétiques et, plus précisément, à la compensation des erreurs de détection des détecteurs infrarouges mettant en œuvre des micro-bolomètres.

L’invention concerne, d’une part, un micro-bolomètre aveugle et, d’autre part, un procédé de réalisation associé.

ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE

Dans le domaine des détecteurs mis en œuvre pour l’imagerie infrarouge, il est connu d'utiliser des dispositifs agencés sous forme matricielle, susceptibles de fonctionner à température ambiante, c'est-à-dire ne nécessitant pas de refroidissement à de très basses températures, contrairement aux dispositifs de détection appelés "détecteurs quantiques" qui eux, nécessitent un fonctionnement à très basse température.

Ces détecteurs utilisent traditionnellement la variation d'une grandeur physique d'un matériau ou assemblage de matériaux approprié(s) en fonction de la température, au voisinage de 300K.

Dans le cas particulier des détecteurs micro-bolométriques, les plus couramment utilisés, cette grandeur physique est la résistivité électrique, mais d’autres grandeurs peuvent être exploitées, telle la constante diélectrique, la polarisation, la dilatation thermique, l’indice de réfraction, etc.

Un tel détecteur non refroidi associe généralement : des moyens d’absorption du rayonnement thermique et de conversion de celui-ci en chaleur ; des moyens d’isolation thermique du détecteur, de telle sorte à permettre à celui-ci de s'échauffer sous l'action du rayonnement thermique ; des moyens de thermométrie qui, dans le cadre d'un détecteur micro-bolométrique, mettent en œuvre un élément résistif dont la résistance varie avec la température ; et des moyens de lecture des signaux électriques fournis par les moyens de thermométrie. Les détecteurs destinés à l'imagerie thermique, ou infrarouge, sont classiquement réalisés sous la forme d'une matrice de détecteurs élémentaires, formant des points d’image ou pixels, selon une ou deux dimensions. Pour garantir l’isolation thermique des détecteurs, ces derniers sont suspendus au-dessus d’un substrat via des bras de soutien. Les moyens d’absorption et les moyens de thermométrie sont alors associés pour former une membrane montée en suspension au-dessus du substrat au moyen de plots sur lesquels sont fixés les bras de soutien.

Le substrat comporte usuellement des moyens d'adressage séquentiel des détecteurs élémentaires et des moyens d’excitation électrique et de pré-traitement des signaux électriques générés à partir de ces détecteurs élémentaires. Ce substrat et les moyens intégrés sont communément désignés par le terme « circuit de lecture ».

Dans le cas de détecteurs infrarouges utilisant des micro-bolomètres, les moyens de prétraitement peuvent intégrer des micro-bolomètres dédiés à la compensation d’effets indésirables dégradant la qualité des signaux mesurés. Ces micro-bolomètres dédiés à la compensation sont appelés micro-bolomètres de référence. Une mesure différentielle est alors généralement réalisée entre un micro-bolomètre sensible et un micro-bolomètre de référence pour filtrer chaque mesure issue d’un micro-bolomètre sensible.

Par exemple, certains micro-bolomètres de référence permettent de rejeter une composante non utile du signal, appelée mode commun, qui peut être largement prédominante. La réjection de cette composante permet de lire le signal utile en utilisant au maximum la dynamique électrique du circuit de lecture. Pour ce faire, ces micro-bolomètres de référence sont thermalisés au substrat, et sont dépourvus de couche absorbante.

L’invention concerne plus spécifiquement un autre type de micro-bolomètres de référence ; les micro-bolomètres de référence dit aveugles, qui permettent, en association avec les micro-bolomètres de détection, la mesure différentielle d’une variation de température au moyen d’un matériau thermométrique présent à la fois dans les micro- bolomètres de détection et les micro-bolomètres aveugles.

Ainsi, contrairement aux micro-bolomètres de référence thermalisés avec le substrat, les micro-bolomètres de référence aveugles ne sont pas thermalisés avec le substrat et ils sont pourvus d’un écran d’occultation. La variation de température détectée par le matériau thermométrique est issue de plusieurs facteurs : le flux utile à détecter, l’auto-échauffement inhérent au mode de lecture, et les flux parasites. Dans le but d’améliorer la précision de mesure, l’écrantage des micro- bolomètres aveugles vise à compenser de manière efficace toute source de variation de température autre que celle issue du flux utile à détecter, entre les micro-bolomètres de détection et ceux de compensation.

Selon cette approche, ces deux types de micro-bolomètres présentent préférentiellement les mêmes propriétés thermiques et électriques de sorte à garantir la précision de la mesure.

Dans le cas des micro-bolomètres aveugles, la formation de l’écran d’occultation sur la membrane complexifie grandement le retrait des couches sacrificielles mises en œuvre pour former la membrane en suspension et pour former l’écran d’occultation sur celle-ci. En effet, l’écran d’occultation doit être monté en suspension au-dessus de la membrane. Pour ce faire, il est connu d’utiliser une seconde couche sacrificielle déposée sur la membrane et sur la première couche sacrificielle autour de la membrane. Des ouvertures sont réalisées dans cette seconde couche sacrificielle autour de la membrane pour déposer une structure porteuse avant de former l’écran d’occultation sur cette structure porteuse.

Pour éliminer la seconde couche sacrificielle, et potentiellement la première couche sacrificielle simultanément, il est nécessaire de réaliser au moins un évent de libération dans l’écran d’occultation ou au sein de la structure porteuse. Généralement, l’écran d’occultation ou la structure porteuse sont communs à plusieurs micro-bolomètres aveugles disposés en pied de ligne ou de colonne et un évent est ménagé pour chaque micro-bolomètre aveugle.

La libération de la membrane des micro-bolomètres, c’est-à-dire la suppression des couches sacrificielles, est ensuite réalisée par retrait des couches sacrificielles à travers les évents de libération réalisés. Classiquement, le procédé de libération met en œuvre une gravure par plasma oxygéné pour retirer des couches sacrificielles typiquement réalisées en polyimide.

Ainsi, tel que décrit dans le document JP 2011/232157, les évents de libération sont utilisés de sorte que les flux de gaz réactifs et produits de réaction pénètrent et sortent de la cavité formée par l’écran d’occultation et la structure porteuse perpendiculairement au plan formé par l’écran d’occultation. La réalisation des évents de libération au sein de l’écran d’occultation pose cependant un problème technique.

En effet, une partie des rayonnements infrarouges peut passer à travers ces évents de libération et entrainer un échauffement indésiré de la membrane. Il s’ensuit que l’aveuglement du micro-bolomètre n’est pas parfait, et la compensation n’est pas toujours efficace, dégradant ainsi l’image globale issue du capteur infrarouge.

Pour résoudre ce problème technique, une solution consiste à former les évents de libération dans une zone de l’écran d’occultation qui n’est pas situé en regard de la membrane. Pour ce faire, le document EP 3 243 052 propose une structure porteuse en forme de marches d’escalier, c’est à dire avec au moins une marche intermédiaire entre le plan du substrat et le plan de l’écran d’occultation. Ainsi, la structure porteuse présente un plan de marche parallèle respectivement aux plans du substrat, de la membrane et de l’écran d’occultation, et ce plan de marche parallèle peut être utilisé pour positionner les évents de libération.

Cette solution consistant à déporter les évents de libération sur une surface horizontale d’une marche intermédiaire d’une structure en escalier permet effectivement de limiter la dégradation des propriétés otiques de l’écran d’occultation inhérente à la présence des évents de libération, car ces derniers peuvent être ménagés au même niveau que le plan de la membrane, limitant ainsi la propagation des rayonnements parasites susceptibles de passer à travers les évents de libération pour atteindre la membrane. Cependant, cette solution nécessite un élargissement de la structure porteuse pour placer les évents de libération, limitant ainsi la densité d’intégration de ces micro-bolomètres aveugles.

En outre, pour limiter efficacement la propagation des rayonnements parasites susceptibles de passer à travers les évents de libération et corollairement d’atteindre la membrane, il est classiquement requis de limiter la section des évents de libération, même en utilisant des évents déportés sur une marche intermédiaire d’une structure porteuse en marche d’escalier. Par exemple, le document EP 2 633 279 propose d’utiliser un évent de libération pour chaque micro-bolomètre aveugle avec une taille inférieure à 1 micromètre afin d’atténuer efficacement la transmission des rayonnements infrarouges à travers l’évent de libération. Dans le cadre de l’invention, il a été déterminé numériquement que, pour un évent de libération de section carrée situé au-dessus d’une membrane bolométrique, la limite de longueur de chaque côté de l’évent est de 1.6 micromètre pour obtenir des rayonnements parasites acceptables, c’est-à-dire un pouvoir d’écrantage d’au moins 99%. La section de l’évent de libération de cette simulation est donc de 2.56 um ² .

Au sens de l’invention, le « pouvoir d’écrantage » correspond au pourcentage de flux incident bloqué par l’écran d’occultation. La réponse électro-optique d’un micro- bolomètre, également appelée réponse résiduelle, est la différence de niveau continu mesurée lorsque ce micro-bolomètre est successivement illuminé par deux corps noirs à des températures différentes. Cette réponse résiduelle s’exprime donc en V/K ou, plus habituellement, en mV/K.

Pour évaluer le pouvoir d’écrantage, il est ainsi possible de mesurer la réponse résiduelle d’un micro-bolomètre aveugle et celle d’un micro-bolomètre de détection situé à proximité du micro-bolomètre aveugle. Le pouvoir d’écrantage correspond alors au rapport entre les deux réponses, soit la réponse du micro-bolomètre de détection diminuée de la réponse du micro-bolomètre aveugle sur la réponse du micro-bolomètre de détection. De préférence, les valeurs de réponses sont issues d’une moyenne sur un ensemble de micro-bolomètres de détection et aveugles.

En raison de la limitation des dimensions des évents de libération, la vitesse de libération, c’est-à-dire la durée nécessaire pour retirer tout le volume des couches sacrificielles à travers lesdits évents, est particulièrement longue. Par exemple, la vitesse de libération d’une membrane à travers les évents peut être de l’ordre d’une heure, tandis que les membranes des micro-bolomètres de détection, c’est-à-dire les membranes non recouvertes par les écrans d’occultation, peuvent être libérées en 15 minutes.

Cette différence dans les durées de libération des membranes peut entrainer une surgravure des membranes des micro-bolomètres de détection par rapport aux membranes des micro-bolomètres de compensation.

Bien que les membranes des micro-bolomètres de compensation et des micro-bolomètres de détection soient préférentiellement réalisées simultanément pour présenter les mêmes propriétés thermiques et électriques, cette sur-gravure des membranes des micro- bolomètres de détection peut conduire à des écarts entre les propriétés thermiques et électriques des micro-bolomètres de détection et des micro-bolomètres de compensation. Ainsi, cette sur-gravure peut dégrader la précision de la compensation réalisée par les micro-bolomètres de compensation.

Plus précisément, il est recherché une différence relative entre les résistances des micro- bolomètres aveugles et celle des micro-bolomètres de détection inférieure à 1%.

Au sens de l’invention, la « différence relative » correspond au pourcentage de différence de résistance entre un micro-bolomètre aveugle et celle d’un micro-bolomètre de détection situé à proximité du micro-bolomètre aveugle. Cette résistance peut être simplement mesurée aux bornes du micro-bolomètre aveugle et aux bornes du micro-bolomètre de détection dans une chambre obscure, c’est-à-dire sans rayonnement infrarouge capté par le micro-bolomètre de détection. La différence relative correspond donc au rapport entre les deux mesures de résistance, soit la mesure de résistance du micro-bolomètre de détection diminuée de la mesure de résistance du micro-bolomètre aveugle sur la mesure de résistance du micro-bolomètre de détection. De préférence, les mesures sont issues d’une moyenne sur un ensemble de micro-bolomètres de détection et aveugles.

Le problème technique que l’invention entend résoudre consiste donc à obtenir un micro- bolomètre aveugle d’imagerie infrarouge comportant des évents de libération limitant les rayonnements parasites et permettant d’aboutir à une vitesse de libération de la membrane du micro-bolomètre aveugle acceptable et proche de celle des membranes des micro-bolomètres de détection, en limitant la différence entre la résistance d’un micro- bolomètre aveugle et celle d’un micro-bolomètre de détection.

EXPOSE DE L’INVENTION

Afin de répondre à ce problème technique, l’invention propose d’utiliser au moins deux évents de libération par micro-bolomètre aveugle présentant des dimensions suffisamment réduites pour limiter la transmission des rayonnements infrarouges.

En effet, l’invention est issue de l’observation selon laquelle la multiplication des évents de libération de petites dimensions n’augmente pas la transmittance des rayonnements infrarouges à travers l’écran d’occultation. En raison de cette observation contre- intuitive, l’homme du métier, qui naturellement aurait considéré que la transmittance des rayonnements infrarouges est directement proportionnelle à la surface ouverte de l’écran d’occultation, également appelé taux d’ouverture, n’aurait pas emprunté cette voie. Au sens de l’invention, le « taux d’ouverture » de l’écran d’occultation correspond ainsi à la surface totale des évents de libération formés en regard d’un micro-bolomètre aveugle sur la surface totale du micro-bolomètre aveugle.

Pour des raisons de simplification du procédé de fabrication, l’état de la technique propose toujours d’utiliser un seul évent de libération lorsque celui-ci est disposé en regard du micro-bolomètre aveugle.

Fort de l’observation de l’invention selon laquelle ces deux contraintes ne sont pas inextricablement liées, il est désormais possible de limiter la durée de libération de la membrane du micro-bolomètre aveugle sans dégrader la transmittance des rayonnements infrarouges à travers l’écran d’occultation en multipliant les évents à travers ledit écran.

Pour obtenir cet effet surprenant, il a été observé qu’il est nécessaire d’utiliser un écran d’occultation avec une couche métallique suffisamment épaisse, typiquement une couche métallique présentant une épaisseur supérieure à 150 nanomètres.

Par ailleurs, chaque évent de libération doit présenter un taux d’ouverture inférieur à 30% et une taille inférieure à 3 micromètres.

Au sens de l’invention, la « taille » d’un évent de libération correspond à la plus grande dimension dudit évent, par exemple la diagonale d’un évent carré ou rectangulaire ou le diamètre d’un évent circulaire.

Selon un premier aspect, l’invention concerne un micro-bolomètre aveugle d’imagerie infrarouge comprenant : un substrat ; une membrane, comportant au moins deux électrodes et un élément thermo-résistif, montée en suspension au-dessus du substrat ; et un écran d’occultation disposé au-dessus de la membrane de sorte à bloquer les rayonnements infrarouges incidents ; ledit écran d’occultation étant monté en suspension au-dessus de la membrane et du substrat au moyen d’une structure porteuse fixée sur le substrat. L’invention se caractérise en ce que l’écran d’occultation comprend : au moins une couche métallique présentant une épaisseur supérieure à 150 nanomètres ; et au moins deux évents de libération ménagés au sein dudit écran d’occultation en regard de ladite membrane et destinés à permettre le retrait d’au moins une couche sacrificielle mise en œuvre lors du procédé de fabrication du micro-bolomètre aveugle ; chaque évent de libération présentant une taille inférieure à 3 micromètres de sorte que ledit écran d’occultation présente un taux d’ouverture inférieur à 30%, le taux d’ouverture étant défini par la surface totale desdits au moins deux évents de libération sur la surface totale dudit micro-bolomètre aveugle d’imagerie infrarouge.

L’invention permet d’obtenir un micro-bolomètre aveugle, ou un ensemble de micro- bolomètres aveugles réalisés collectivement, avec un pouvoir d’écrantage d’au moins 99% et une différence relative entre les résistances des micro-bolomètres aveugles et celle des micro-bolomètres de détection inférieure à 1%.

Cette amélioration de la différence relative est inhérente à la réduction de la durée de libération car le temps d’exposition des membranes des micro-bolomètres de détection est désormais plus proche du temps d’exposition des membranes des micro-bolomètres aveugles, et le risque de sur-gravure des membranes des micro-bolomètres de détection est limité.

Cette réduction de la durée de libération dépend du taux d’ouverture de l’écran d’occultation. L’augmentation possible de ce taux d’ouverture pour conserver un pouvoir d’écrantage d’au moins 99% dépend du pouvoir d’écrantage initial de l’écran d’occultation, c’est-à-dire de la nature et de l’épaisseur de la couche métallique intégrée dans ledit écran. Bien entendu, il est possible de mettre en œuvre l’invention pour obtenir un pouvoir d’écrantage inférieur à 99%.

Par exemple, pour un écran d’occultation comportant une couche métallique réalisée en titane ou en chrome, l’épaisseur de la couche métallique est préférentiellement supérieure à 400 nanomètres et le taux d’ouverture est préférentiellement inférieur à 25%.

Dans un autre exemple dans lequel l’écran d’occultation comporte une couche métallique réalisée en aluminium, en or, en argent, en cuivre, en platine, en molybdène ou en tungstène, l’épaisseur de la couche métallique est préférentiellement supérieure à 150 nanomètres et le taux d’ouverture est préférentiellement inférieur à 25%. Ainsi, la variation du taux d’ouverture possible dépend de l’épaisseur et de la nature de la couche métallique constitutive de l’écran d’occultation.

Par ailleurs, le taux d’ouverture peut être obtenu avec des évents de libération de formes variables sans changer l’invention.

Par exemple, les évents de libération peuvent être de forme carrée, rectangulaire, circulaire, hexagonale. ..

Il est néanmoins important que la taille de chaque évent soit inférieure à 3 micromètres.

Les évents peuvent être placés aléatoirement dans l’écran d’occultation ou organisés sous la forme d’un réseau périodique d’au moins quatre évents de libération par micro- bolomètre aveugle, les évents de libération étant par exemple agencés en lignes et en colonnes.

Au sens de l’invention, un « réseau périodique » indique que les évents de chaque micro- bolomètre aveugle sont régulièrement espacés les uns des autres par un pas régulier. Avec au moins deux lignes et deux colonnes, le réseau périodique est formé au minimum avec quatre évents de libération. Bien entendu, il est possible d’utiliser plus de deux colonnes ou plus de deux lignes.

Par exemple, pour un réseau périodique de trois lignes et de trois colonnes, alors que la section maximum d’un seul évent de libération a précédemment été estimée à 2.56 iim ² pour obtenir un pouvoir d’écrantage supérieur à 99%, il a été observé qu’il est possible d’utiliser un réseau périodique de 9 évents de libération de section circulaire avec un diamètre de 1.4 micromètre et un pas de 4 micromètres entre les évents et d’obtenir également un pouvoir d’écrantage supérieur à 99%. Avec cette configuration particulière, la section de chaque évent de libération est de 1.54 um ² et la section totale est de 13.85 um ² . La vitesse de libération étant directement liée à la section totale des évents de libération de chaque micro-bolomètre aveugle, le passage d’une section de 2.56 um ² à une section totale de 13.85 um ² permet d’améliorer significativement la vitesse de libération. Il est donc possible d’obtenir une différence relative entre les résistances des micro- bolomètres aveugles et celle des micro-bolomètres de détection inférieure à 1%.

Les simulations de l’invention ont montré que l’invention est particulièrement efficace avec des réseaux de neuf ou seize évents de libération, avec trois lignes et trois colonnes ou avec quatre lignes et quatre colonnes. Selon un second aspect, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un micro- bolomètre aveugle d’imagerie infrarouge comprenant les étapes suivantes :

• réalisation de la membrane sur une première couche sacrificielle déposée sur un substrat ;

• dépôt d’une seconde couche sacrificielle sur la membrane et sur la première couche sacrificielle ;

• réalisation d’ouvertures à la périphérie de la membrane au sein desdites première et seconde couches sacrificielles jusqu’à atteindre le substrat ;

• dépôt d’au moins une couche d’aveuglement sur la seconde couche sacrificielle et dans les ouvertures, de sorte à former un écran d’occultation et une structure porteuse ; ladite au moins une couche d’aveuglement comportant au moins une couche métallique présentant une épaisseur supérieure à 150 nanomètres ;

• réalisation d’au moins deux évents de libération dans l’écran d’occultation en regard de ladite membrane, chaque évent de libération présentant une taille inférieure à 3 micromètres de sorte que ledit écran d’occultation présente un taux d’ouverture inférieur à 30%, le taux d’ouverture étant défini par la surface totale desdits au moins deux évents de libération sur la surface totale dudit micro-bolomètre aveugle d’imagerie infrarouge ; et

• retrait des première et seconde couches sacrificielles au moyen d’un fluide de gravure à travers les évents de libération ainsi formés.

L’utilisation de plusieurs évents de libération avec un taux d’ouverture inférieur à 30% et une taille inférieure à 3 micromètres permet de limiter la durée de libération de la membrane du micro-bolomètre aveugle. Ainsi, l’étape de retrait des première et seconde couches sacrificielles est préférentiellement réalisée pendant une durée inférieure à 10 minutes.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

L’invention sera bien comprise à la lecture de la description qui suit, dont les détails sont donnés uniquement à titre d’exemple, et développée en relation avec les figures annexées, dans lesquelles des références identiques se rapportent à des éléments identiques :

La figure 1 est une vue schématique en section d’un micro-bolomètre aveugle selon un mode de réalisation de l’invention.

La figure 2 est une vue schématique de dessus du micro-bolomètre aveugle de la figure 1. La figure 3 est une vue schématique en section d’une première étape de réalisation du micro-bolomètre aveugle de la figure 1.

La figure 4 est une vue schématique en section d’une deuxième étape de réalisation du micro-bolomètre aveugle de la figure 1.

La figure 5 est une vue schématique en section d’une troisième étape de réalisation du micro-bolomètre aveugle de la figure 1.

La figure 6 est une vue schématique en section d’une quatrième étape de réalisation du micro-bolomètre aveugle de la figure 1.

La figure 7 est une vue schématique en section d’une cinquième étape de réalisation du micro-bolomètre aveugle de la figure 1.

La figure 8 est une vue schématique en section d’une sixième étape de réalisation du micro-bolomètre aveugle de la figure 1.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION

Les figures 1 et 2 illustrent un micro-bolomètre aveugle 10 comprenant une membrane 14 montée en suspension sur un substrat 11 par des clous d’ancrage 15. La membrane 14 comporte un élément thermo-résistif et au moins deux électrodes connectées sur les clous d’ancrage 15 pour mesurer la résistance du matériau thermo-résistif qui varie en fonction de la température de celui-ci.

Pour bloquer les rayonnements infrarouges pouvant atteindre la membrane 14, un écran d’occultation 19 est fixé au-dessus de la membrane 14. Plus précisément, l’écran d’occultation 19 se présente comme une plaque soutenue par une structure porteuse 30 fixée sur le substrat 11 à la périphérie de la membrane 14.

Dans l’exemple des figures 1 et 2, la structure porteuse 30 présente des pieds 20 s’étendant depuis l’écran d’occultation 19 jusqu’au substrat 11 au moyen de deux parois latérales 31 en forme de V. En variante, la structure porteuse 30 peut reposer sur des plots déposés sur le substrat 11.

Selon l’invention, l’écran d’occultation 19 comprend au moins deux évents de libération 32 présentant un taux d’ouverture inférieur à 30% et une taille inférieure à 3 micromètres. Tel qu’illustré sur la figure 2, les évents de libération 32 peuvent être de forme carrée et agencés en lignes et en colonnes pour former un réseau périodique de seize évents de libération 32. En variante, les évents de libération 32 peuvent prendre d’autres formes, par exemple une forme rectangulaire, circulaire ou hexagonale. Il est également possible de former un réseau de 4 ou 9 évents de libération 32 ou même de réaliser plusieurs évents de libération 32 distincts sans changer l’invention.

En outre, pour garantir un écrantage efficace des rayonnements infrarouges avec les multiples évents de libération 32, l’écran d’occultation 19 doit intégrer au moins une couche métallique présentant une épaisseur supérieure à 150 nanomètres.

Cette couche métallique peut être la seule couche constitutive de l’écran d’occultation 19, également utilisée pour former les parois latérales 31 de la structure porteuse 30. En variante, la couche métallique peut être déposée sur une couche de support ou interposée entre deux couches d’encapsulation. Ainsi, la structure porteuse 30 peut intégrer ou non la couche métallique constitutive de l’écran d’occultation 19.

L’épaisseur de la couche métallique dépend du matériau utilisé. Pour une couche métallique réalisée en titane on en chrome, l’épaisseur de la couche métallique est préférentiellement supérieure à 400 nanomètres et le taux d’ouverture est inférieur à 25%. Pour une couche métallique réalisée en aluminium, en or, en argent, en cuivre, en platine, en molybdène ou en tungstène, l’épaisseur de la couche métallique est préférentiellement supérieure à 150 nanomètres et le taux d’ouverture est inférieur à 25%.

L’invention sera mieux comprise en référence aux figures 3 à 8 qui illustrent le procédé de réalisation du micro-bolomètre aveugle 10 des figures 1 et 2.

Tel qu'illustré sur la figure 3, une première couche sacrificielle 12 est déposée sur le substrat 11 de sorte à permettre la formation de la membrane 14. Le substrat 11 intègre les éléments d'adressage et de lecture du micro-bolomètre 10.

Des couches peuvent également être déposées sur le substrat 11 avant le dépôt de cette couche sacrificielle 12, par exemple un réflecteur ou une couche d’arrêt destinée à protéger le circuit de lecture lors de l’étape de retrait de la couche sacrificielle 12, par exemple une couche réalisée en dioxyde de silicium SiCh.

Des ouvertures 13 sont ensuite gravées dans la première couche sacrificielle 12 par une gravure ionique réactive. La gravure ionique réactive est plus connue sous l’acronyme RIE pour « Reactive-Ion Etching » dans la littérature anglo-saxonne. Puis, tel qu'illustré sur la figure 4, les couches formant la membrane 14, les clous d’ancrage 15, et les bras de soutien de la membrane 14 sont ensuite déposées dans les ouvertures 13 et sur la première couche sacrificielle 12.

Par exemple, les ouvertures 13 peuvent être remplies par un matériau conducteur formant les clous d’ancrage 15, tel que du nitrure de titane, ou du tungstène.

Classiquement, les éléments 14 et 15 intègrent au moins des couches métalliques et des couches de support de sorte à former au moins deux électrodes connectées entre le substrat 11 et la membrane 14. Par exemple, les électrodes peuvent être réalisées en nitrure de titane avec une épaisseur comprise entre 5 et 20 nanomètres. Les couches de support peuvent être réalisées en silicium amorphe avec une épaisseur comprise entre 10 et 100 nanomètres. La membrane 14 comporte également un élément thermo-résistif connecté entre les deux électrodes. Cet élément thermo-résistif peut être réalisé en silicium amorphe, en oxyde de titane ou en oxyde de vanadium et déposé par faisceau ionique avec une épaisseur comprise entre 10 et 200 nanomètres.

De préférence, les étapes de réalisation de ces éléments 14 et 15 du micro-bolomètre 10 sont réalisées simultanément avec celles des micro-bolomètres de détection (non représentés), de sorte que le micro-bolomètre aveugle 10 formé sur la première couche sacrificielle 12 présente des propriétés thermiques et résistives identiques à celles des micro-bolomètres de détection. Par exemple, les étapes de réalisation du micro- bolomètre 10 peuvent correspondre à celles décrites dans le document FR 3045148.

Après délimitation et structuration de la membrane 14 et des bras de soutien par une ou plusieurs gravures ioniques réactives, une seconde couche sacrificielle 17 est déposée sur la première couche sacrificielle 12, sur la membrane 14 et sur les bras de soutien, tel qu’illustré sur la figure 5. Cette seconde couche sacrificielle 17 est préférentiellement réalisée en dioxyde de silicium SiCh.

Cette seconde couche sacrificielle 17 est destinée à permettre la formation de la structure de support 30 et de l'écran d'occultation 19, dont la fonction est de masquer la membrane 14 de sorte à la rendre très peu sensible, voire insensible aux rayonnements infrarouges incidents. Pour ce faire, des ouvertures 18 sont gravées dans les deux couches sacrificielles 12 et 17 par une ou plusieurs gravures ioniques réactives jusqu'à atteindre le substrat 11, tel qu'illustré sur la figure 6. En outre, les couches sacrificielles 12 et 17 peuvent être classiquement réalisées en polyimide.

De préférence, les couches sacrificielles 12 et 17 sont réalisées en oxyde de silicium déposées à basse température, c’est-à-dire à une température inférieure à 400°C par dépôt chimique en phase vapeur. Des couches sacrificielles 12 et 17 réalisées en oxyde de silicium permettent de mettre en œuvre un procédé de gravure particulièrement précis, par exemple une gravure ionique réactive avec un pas de gravure inférieur à 1 micromètre. Ce procédé de gravure permet d’obtenir des pieds 20 avec des largeurs très fines.

Après la réalisation des ouvertures discontinues 18, la figure 7 illustre la réalisation de la structure porteuse 30 et de l’écran d’occultation 19. Pour ce faire, une couche de titane peut être déposée sur la seconde couche sacrificielle 17 et dans les ouvertures 18 de sorte à former des parois latérales 31 de la structure porteuse 30, ainsi que l’écran d’occultation 19. Cette couche de titane peut être déposée par dépôt chimique en phase vapeur avec une épaisseur comprise entre 400 et 600 nanomètres.

L’étape illustrée sur la figure 8 vise à former les évents de libération 32 et à supprimer l’écran d’occultation 19 en dehors de l’emprise attendue du micro-bolomètre aveugle sur le substrat 11, c’est-à-dire pour éviter que l’écran d’occultation 19 ne s’étende au regard de la membrane d’un micro-bolomètre de détection voisin. Cette étape définit préférentiellement un surplomb 22 sur les bords des ouvertures 18.

En ce qui concerne les évents de libération 32, cette étape permet de définir la position, le nombre et la forme des évents de libération 32. De préférence, cette étape est réalisée par une gravure ionique réactive de l’écran d’occultation 19.

Par exemple, il est possible de former un réseau périodique de 16 évents de libération 32 de forme carrée avec des côtés de 1 micromètre et un pas de 4 micromètres entre lesdits évents 32 et d’obtenir un pouvoir d’écrantage supérieur à 99%. Avec cette configuration particulière, la section de chaque évent de libération 32 est de 1 um ² et la section totale est de 16 iim ² . En variante, il est possible de former un réseau périodique de 9 évents de libération 32 de section circulaire avec un diamètre de 1.4 micromètre et un pas de 4 micromètres entre lesdits évents 32 et d’obtenir également un pouvoir d’écrantage supérieur à 99%. Avec cette configuration particulière, la section de chaque évent de libération 32 est de 1.54 iim ² et la section totale est de 13.85 iim ² .

A partir de la structure illustrée sur la figure 8, il est possible de supprimer les couches sacrificielles 12 et 17 en utilisant les évents de libération 32. Ainsi, le fluide de gravure est introduit et extrait avec les couches sacrificielles 12 et 17 par l’ensemble de ces évents de libération 32 simultanément. Avec la section totale de l’ensemble des évents de libération 32, le retrait des couches sacrificielles 12 et 17 peut être réalisé pendant une durée inférieure à 10 minutes.

Typiquement, le fluide de gravure peut être constitué d’acide fluorhydrique, permettant de supprimer des couches sacrificielles réalisées en oxyde de silicium, ou encore d’un plasma oxygéné permettant de supprimer des couches sacrificielles réalisées en polyimide.

Le retrait des couches sacrificielles 12 et 17 permet d’obtenir le micro-bolomètre 10 illustré sur les figures 1 et 2.

Dans l'exemple des figures 1 et 2, l'écran d’occultation 19 recouvre un seul micro- bolomètre aveugle 10. En variante, un écran d’occultation 19 peut recouvrir plusieurs micro-bolomètres aveugles 10 juxtaposés avec une seule structure porteuse 30 commune à ces différents micro-bolomètres aveugles 10.

Quel que soit le nombre de micro-bolomètres aveugles 10 recouverts par l’écran d’occultation 19, chaque micro-bolomètre aveugle 10 est disposé en regard d’au moins deux évents de libération 32 formés dans l’écran d’occultation 19 de sorte à obtenir un retrait rapide des couches sacrificielles 12 et 17.

L’invention permet ainsi d’obtenir un micro-bolomètre aveugle d’imagerie infrarouge comportant des évents de libération limitant les rayonnements parasites et permettant d’aboutir à une vitesse de libération acceptable et proche de celle des membranes des micro-bolomètres de détection, sans limiter la densité d’intégration du micro-bolomètre aveugle.