Способ изготовления болометра Советский патент 1993 года по МПК H01L39/14 

Изобретение относится к измерениям тепловых потоков излучения, в частности к тепловым приемникам излучения, работающим при низких температурах, может быть использовано для регистрации и измерения мощности излучения.

Целью изобретения является увеличение вольт-ватт.най чувст вительности, уменьшение порога чувствительности и улучшение воспроизводимости характеристик болометра.

На фиг:1-4 изображены этапы изготовления болометра.

Способ изготовления болометра реализуют следующим образом. На диэлектрическую подложку 1 для напыления болометра (фиг.1) накладывают вплотную металлическую маску 2, через которую затем осуществляют напыление антенной пленки 3. При атом край антенной пленки не образует ступеньки, как и прототипе, поскольку гфи напылении пленки через маску образуется область полутени. Затем проводятретущь (испарение) антенной пленки лучом лазера (фиг.2). Если этого не сделать, то термочувствительная пленка будет электрически закорачиваться полутенью антенной пленки, что ухудшает чувствительность болометра, т.е. положительного эф фекта получ.ено не будет. Ступенька, образующаяся при рету ши, е 10-20 раз меньше, чем в прототипе, поскольку в области полутени антенная пленка имеет значительно меньшую толщину, чем в центре пленки. После ретуши маску для напыления термочувствительной пленки совмещают с концами вибраторов пленочной антенны и через нее напыляют термочувствительную пленку 4 (фиг.З). При этом термочувствительную пленку напыляют больших размеров, чем требуется из условия согласования с антенной, что позволяет отказаться от использования сложных установок для совмещения фотошаблонов и осуществлять совмещение маски термочувствительной пленки с антенной под обычным микроскопом.

Затем ненужную часть термочувствительной пленки испаряют лучом лазеров, доводя сопротивление термочувствительной пленки до величины, требуемой из условия согласования с антенной в рабочей точке (фиг.4).

Таким образом, по предлагаемому способу, в отличие от прототипа, всегда можно добиться согласования термочувствительной пленки с антенной.

В табпице лриведены сравнительные характеристики болометров, изготовленных различными способами.

Рассмотрим теперь положительный эффект, связанный с улучшением воспроизводимости характеристик болометра при изготовлении многоэлементного болометра

или серии болометров.

Лазерная ретушь на установке ЭМ-551А обеспечивает получение требуемых размеров антенны и термочувствительной пленки С точностью 0,5 мкм, что позволяет доводить

0 сопротивление термочувствительной пленки до величины, требуемой из условия согласования с антенной. Это дает возможность получить болометры с одинаковыми характеристиками при изготовлении серии боло5 метров или многоэламентного болометра.

Применение сверхпроводниковой термочувствительной пленки имеет одно важ. ное преимущество. Эффективность работы болометра-, содержащего антенну, зависит

0 от согласования входного сопротивления антенны с сопротивлением термочувствительной пленки. Максимальное выделение мощности в термочувствительной пленке имеет место в режиме согласования, когда

5 эти сопротивления равны между собой. Так как пленочная технология дает разброс пленок по толщине, то в прототипе условия согласования точно выполнить не удается. Так в болометре, изготовленном по способу

0 прототипа, сопротивление термочувствительной пленки составляло 170 Ом вместо 140 Ом по расчету. В,предлагаемом способе термочувствительная пленка изготовлена из сверхпроводникового материала, поэто5 му в области сверхпроводникового перехода ее сопротивление можно менять в широких пределах от R RH (сопротивление в нормальном состоянии) до R 0 при помощи изменения рабочей температуры боло0 метра. Таким образом, появляется возможность настраивать термочувствительную пленку на оптимальное согласование с антенной, что невозможно в прототипе. Это также приводит к увеличе5 нию вольт-ваттной чувствительности и y/ify4шению порога чувствительности, а также к возможности точно воспроизводить характеристики болометров пр.и изготовлении серии приемников излучения,

0 Таким образом, положительный эффект достигается только благодаря совокупности всех существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, что говорит о единстве положительного эффекта.

5 Предлагаемый способ изготовления болометра, обладая рядом преимуществ по сравнению с известнь1м cпocoбo,м имеет большие перспективы использования при создании болометров для различных исследрваний, особенно в субмиллиметровой и

миллиметровой областях спектра. В настоящее время на основе предлагаемого способа разрабатываются болометры для приемной системы субмиллиметрового интерферометра.

(56) Хребтов И.А. Быстродействующие термоэдементы и болометры. Оптикомеханическая промышленность, 11, 1974, с. 55-64. -Т. -L. Hwang. D.B.Rufleitge, S.E.Schwarz, Appl. Phys. Lotr, т, 34,1st 1,1979, с. 9-11.

Формула изобретения СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БОЛОМЕТРА, включающий создание пленочной антенны и термочувствительной пленки, отличающийся тем, что, с целью увеличения вольт-ваттной чувствительности, уменьше.ния порога чувствительности и улучшения воспроизводимости характеристик болометра, пленочную антенну создают путем , I iP игЛ Шг:2 напыления через маску и ретуширования лучом лазера, затем термочувствительную пленку создают путем напыления через маску из сверхпроводникового материала, после чего часть термочувствительной пленки испаряют лучом лазера до получения сопротивления термочувствительной пленки, требуемого из условия согласования с антенной.