光学機能を備えた検出器システムとそのようなシステムの形成方法
【課題】少なくとも１つの光学要素を電磁放射線検出器に可能な限り近接することによって位置決めおよび受動的整列するための新規なシステムおよび方法を提案する。
【解決手段】本発明は、少なくとも１つの光学要素を電磁放射線検出器に可能な限り近接して位置決めおよび受動的整列を行うためのシステムおよび方法に関する。このシステムは光学要素（３５）を検出器（２１）にＺ軸に関して可能な限り近接して位置決めするための支持楔（３７）と、支持楔および／または保持ボール（３６）を利用してＸおよびＹ軸について受動的整列を行うための手段と、を具備し、前記Ｘ，ＹおよびＺ軸は互いに直交した３つの軸である。
【解決手段】本発明は、少なくとも１つの光学要素を電磁放射線検出器に可能な限り近接して位置決めおよび受動的整列を行うためのシステムおよび方法に関する。このシステムは光学要素（３５）を検出器（２１）にＺ軸に関して可能な限り近接して位置決めするための支持楔（３７）と、支持楔および／または保持ボール（３６）を利用してＸおよびＹ軸について受動的整列を行うための手段と、を具備し、前記Ｘ，ＹおよびＺ軸は互いに直交した３つの軸である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学機能を備えた検出器システムとそのようなシステムの形成方法に関する。
【０００２】
本発明の分野は電磁放射の検出器であり、より具体的には、冷却された赤外線検出器であり、例えばマイクロレンズのマトリクス等の少なくとも１つの光学要素を、これらの検出器に極力近接して位置決めし、およびズームするシステムである。例えば、その距離は０〜数百マイクロメータである。
【背景技術】
【０００３】
− 冷却された赤外線検出器
冷却された赤外線（ＩＲ）検出器は赤外線放射に敏感な材料と読み出し回路との結合によって得られ、その材料は受け入れた光子を電子に変換し、読み出し回路がイメージを形成するためにこれらの電子の処理を可能にしている。そのような検出器から提供されるイメージの質は画素数に依存し、画素数は検出される環境において形成される。画素数は感光性材料と読み出し回路との間の電気的接続の数によって決定される。現在の赤外線検出器は１〜２ｃｍ２の作動面に関して１０〜５０μｍのピッチで約十万画素を含んでいる。
【０００４】
検出機内のノイズを減少するために、検出器は真空低温保持装置内に閉じ込められ、例えば７７Ｋ（約−２００℃）の温度とされる。低温保持装置とその冷却システムとは赤外線検出システムのサイズを決定する。図１に示された赤外線検出器１０の断面図において、以下のものが示されている。
− 赤外線放射１３の検出器１０。
− 長さｌ１の低温保持装置の真空チャンバ（１０ｃｍ＜ｌ１＜２０ｃｍ）。
− 長さｌ１の検出器冷却システム１２（１０ｃｍ＜ｌ２＜２０ｃｍ）。
【０００５】
冷却された赤外線検出器は、いわゆるボールハイブリッド化技術を応用することによって得られ、この技術は特許文献１として参照された文献に記載されている。図２に示されたこのハイブリッド化技術は、読み出し回路２０と検出部または検出器２１とがハイブリッドボール２３さらにいわゆる電気的接続ボールを利用して機械的に且つ電気的に接続されることを可能にしている。そのボールの高さは現在の検出器に関しては１０μｍのオーダーであり、ピッチは３０μｍとされている。ピッチはその画素と共に増加している。
【０００６】
検出部２１は２つの材料（ホモ基板）から成り、それは図３Ｂに示されたように基板２５（約５００μｍ）および作動部２６（約１０μｍ）を形成するためである。または検出部２１は３つの材料（ヘテロ基板）から成り、それは図３Ａに示されたように基板２７（約５００μｍ）、中間基板２８（数μｍ〜数十μｍ）および作動部２９（約１０μｍ）を形成するためである。赤外線放射検出器の最先端技術に関しては、特許文献２に記載されたように、ＣｄＺｎＴｅまたはＣｄＴｅ基板を使用している。以下に記載されているのは、ホモ基板検出器が例として考慮されている。しかしながら、双方のタイプの検出器が可能である。
【０００７】
したがって、赤外線放射検出の分野において、検出器は背景ノイズを最小化するために低音で作動されなければならず、背景ノイズは検出される信号に付加される。検出器の冷却の際の接続ボール２３の機械的および電気的不具合の危険性を最小化するために、従来技術は読み出し回路２０と検出部２１との間に例えば読み出し回路上にエポキシを滴下して堆積することによってアンダーフィル（underfill）３１を配置し、そのアンダーフィルがボール２３の間に侵入し、且つ読み出し回路２０と検出部２１との間の空間を満たすようにしている。このアンダーフィルの配置は構成要素のハイブリッド化前または後に遂行され、そのことは特許文献３に記載されている。双方の場合において、アンダーフィルに使用される材料は、図４に示しているように、検出部２１の側部で毛細管現象によって吸い上げられ、突出リム３０を形成する。より具体的には、そのような突出リム３０は、充填材料が作動部の側端部をカバーする場合に形成される。アンダーフィルが上昇する高さは２００μｍのオーダーであり、その高さは増減しても良い。２つの可能な検出器形状は任意の突出リムと共にまたは突出リム無しで得られそれらは図５Ａおよび５Ｂにそれぞれ示されている。
【０００８】
ボール２３の不具合の危険性を最小化するためのアンダーフィルの配置に関する技術は、検出部２１を薄くすることと結合されてもよく、それは異なった基板の選択可能な化学的エッチングによって、または機械的に研磨することによって実行されてもよい。選択されたアンダーフィルの形態に依存して、突出リムと共にまたは突出リムを伴うことなく、２つの可能な検出器形状がそのような薄くする加工の後に得られ、それは図６Ａおよび６Ｂに示されている。検出器上の突出リムからの圧力である機械的理由のために、今日最も使用される形状は突出リムを伴わないものであり、それは図６Ｂに示されている。したがって、この形状は冷却された赤外線検出器に関する最先端の形状を示している。
【０００９】
− 光学要素
使用された光学要素、例えばレンズ、ズーム等は、多機能赤外線検出器を得るために、機器製造業者によって開発されたものである。これらの構成要素は低温保持装置の外側に配置され、低温保持装置、冷却システムおよび光学要素によって形成された完全なシステムのサイズを、重量と同様に増加させている。
【００１０】
図７は従来技術による光学機能を備えた検出器を示しており、長さｌ３の光学ブロック４０、長さｌ４の低温保持装置４１、図６Ｂに支援されたタイプの検出器４２および長さｌ５の冷却システム４２を具備している。
【００１１】
従来の装置は、
０＜ｌ３＜３０ｃｍ、
〜１０ｃｍ＜ｌ４＜２０ｃｍ、
〜１０ｃｍ＜ｌ５＜２０ｃｍ、
である。
【００１２】
光学要素ならびに電磁検出器の焦点距離およびサイズが小型化されたことで、現在の位置決めシステムは、光学要素と検出器との間に数μｍのオーダーの位置および整列を必要とされることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】仏国特許発明第２ ６４６ ５５８号明細書
【特許文献２】仏国特許発明第２ ７１５ ００２号明細書
【特許文献３】米国特許第５ ４９６ ７６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、そのような技術的問題を、少なくとも１つの光学要素を電磁放射線検出器に可能な限り近接することによって位置決めおよび受動的整列するための新規なシステムおよび方法を提案することで解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は光学機能を備えた検出器システムに関し、そのシステムは、
− 電磁放射線検出器であって、その検出器は、
・検出部、
・読み出し回路、ならびに
・検出部と読み出し回路との間に配置された支持楔を形成するために、検出部の周囲に突出リムを形成したハイブリッドボールおよび充填材、を含んでいる電磁放射線検出器と、
− 光学要素と、
− 電磁検出器に可能な限り近接して光学要素を位置決めおよび受動的整列するためのシステムであって、そのシステムは光学要素を検出器にＺ軸に関して可能な限り近接して位置決めするための支持楔と、支持楔および／または保持ボールを利用してＸおよびＹ軸について受動的整列を行うための手段と、を具備し、Ｘ，ＹおよびＺ軸は互いに直交した３つの軸であるシステムと、
を具備している
【００１６】
本発明は、光学機能を備えた検出器システムを形成するための方法にも関し、そのシステムは少なくとも１つの光学要素と、電磁放射線検出器であって、検出器は機械的且つ電気的に接続された読み出し回路と検出部とを含み、その接続は検出部の側の突出リムを形成しているハイブリッドボールと充填材とを利用して行われた電磁放射線検出器と、を具備したており、その方法は、
− 少なくとも１つの光学要素をＺ軸に関して位置決めするために、支持楔を形成するためのステップと、
− 少なくとも１つの光学要素と検出器との間に保持楔および／または保持ボールを導入してＸおよびＹ軸に関して受動的整列を可能にするステップであって、Ｘ，ＹおよびＺ軸は互いに直交した３つの軸であるステップと、
− 少なくとも１つの光学要素を前記電磁放射線検出器に可能な限り近接して位置決めおよび受動的整列を行うステップと、
を含んでいる
【００１７】
第１の実施形態において、この方法は、
− 突出リムを形成するステップと、
− 検出器を機械的に薄くするステップと、
− 支持楔が形成される選択可能な化学的エッチングを行うステップと、
− 検出器の周囲に配置された保持ボールと共に少なくとも１つの光学要素を固定するステップと、をさらに含んでいる
有利に、保持ボールは光学要素と読み出し回路との間の電気的接続として使用されてもよい。
【００１８】
第二の実施形態において、この方法は、
− 検出器の周囲にエッチング溝を形成するステップと、
− 検出器を単数化するステップと、
− ハイブリッドボールを介して読み出し回路上の検出器をハイブリッド化するステップと、
− これらのハイブリッドボールの間にアンダーフィルを堆積させるステップと、
− 検出器を機械的に薄くするステップと、
− 保持楔が形成される選択可能な化学的エッチングを行うステップと、
− 光学要素を取り付けるステップと、
を含んでいる。
【００１９】
有利に、光学要素を取り付けるステップは、接着剤の滴下または接着剤のシーム（５５）の導入を含んでいる。
【００２０】
第３の実施形態において、この方法は、
− “バッファ”を形成した後、基板上に作動層をエピタキシー法で形成するステップと、
− ハイブリッド化するステップと、
− 例えば、所定のレベルで停止されるように制御されている研磨ステップ等の機械的に薄くするステップと、
− 第１の化学的エッチングを行うステップと、
− 外周樹脂シームを堆積するステップと、
− 第２の化学的エッチングを行うステップと、
− 外周支持楔を得るために溶媒で樹脂シームを除去するステップと、
− 少なくとも１つの光学要素を保持ボールと共に積み重ねるステップと、
を含んでいる。
【００２１】
本発明のシステムおよび方法を利用することで、光学要素は低温保持装置内に統合されてもよく、そのことは、多機能電磁放射線検出器の考え得るサイズおよび重量を減少することを可能にしている。
【００２２】
本発明のシステムおよび方法は、以下の利点を備えている。
− 光学要素のＺ軸に関する位置決めを、±１０μｍよりも小さい公差で０〜８００μｍに位置決めする。
− ±１０μｍよりも小さい公差でＸ，Ｙおよびθの整列を制御する。
− 検出器の接続またはハイブリッドボール上の重量の集中を減少または解除し、これによって結果として生じた重量を光学要素の検出器に可能な限り近接して位置決めする。
− 光学要素と検出器との間の頑丈な連結を利用することで、検出器の信頼性を向上させる。
− 光学要素を低温保持装置内に統合する。
【００２３】
多くの工業的応用が可能である。例えば、
− レンズ、レンズ配列または携帯用レンズのシステムの所定の位置への設定、
− 取り付けまたはセンタリングシステムの所定の位置への設定、
− 小型化された生体モジュールの所定の位置への設定、である。
【００２４】
これによって、得られた検出器は、生物学、天文学、薬学等複数のアプリケーションに使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来技術による低温保持装置内の赤外線検出器の断面を示した図である。
【図２】従来技術によるハイブリッド化により組み立てられた赤外線検出器の断面を示した図である。
【図３Ａ】従来技術による検出器の異なった２つの形態を示した図である。
【図３Ｂ】従来技術による検出器の異なった２つの形態を示した図である。
【図４】従来技術によるアンダーフィルが所定の位置に配置された後の検出器を示した図である。
【図５Ａ】従来技術によるアンダーフィルが所定の位置に配置された後の検出器を示した図である。
【図５Ｂ】従来技術によるアンダーフィルが所定の位置に配置された後の検出器を示した図である。
【図６Ａ】従来技術による薄くした後の検出器を示しており、突出リムを備えた形態である。
【図６Ｂ】従来技術による薄くした後の検出器を示しており、突出リムを備えていない形態である。
【図７】従来技術の光学機能を備えた検出器を示した図である。
【図８Ａ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第１の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図８Ｂ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第１の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図８Ｃ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第１の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図９】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第１の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１０Ａ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１０Ｂ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１０Ｃ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１０Ｄ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１０Ｅ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１０Ｆ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１１Ａ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１１Ｂ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１１Ｃ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１１Ｄ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１２】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１３Ａ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１３Ｂ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１３Ｃ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１３Ｄ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１４Ａ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１４Ｂ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１４Ｃ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１４Ｄ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１５】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明のシステムは位置決めおよび受動的整列システムであり、すなわち、例えばレンズ、ズーム等の少なくとも１つの光学要素を、可能な限り検出器に近づけて、例えばその位置から０〜８００μｍの間に配置する際にいかなる調節も行わないものである。このシステムにおいて、支持楔は可能な限り検出器に近接した光学要素のＺ方向の位置決めのために使用され、Ｘ，Ｙ方向の整列手段は保持楔および／または保持ボールを利用して行う。Ｘ，ＹおよびＺ軸は、図９に示したように互いに直交している。
【００２７】
有利なことに、検出器は標準的な工業的手法によって得られる冷却された赤外線検出器である。
【００２８】
本発明のシステムを利用することで、光学要素は低温保持装置内に一体化されており、その低温保持装置は多機能の電磁放射線検出器のサイズおよび重量において相当の減少を可能としている。
【００２９】
したがって、本発明による、少なくとも１つの光学要素を電磁放射線検出器に可能な限り近接して位置決めおよび受動的整列を行うための方法は、
− 少なくとも１つの光学要素をＺ方向で位置決めするために、例えば突出したリムから支持くさびを形成するステップと、
− 保持楔および／または保持ボールを利用してＸおよびＹ方向の受動的整列を行うステップと、
を含んでいる。
【００３０】
本発明による方法は３つの実施形態を備えている。
【００３１】
− 第１の実施形態
この第１の実施形態は、
− 図８Ａに示されたような、例えば接着剤の突出リム３０を形成するための標準的なステップと、
− 機械的ボール（保持ボール３６）を備えた少なくとも１つの光学要素３５が取り付けられた様子が図示された図８Ｂに示されたような、検出器を機械的に薄くするステップと、
を含んでいる。
【００３２】
目的の（Ｚ軸に沿った）高さに検出器を機械的に薄くすることを完成するために、ハイブリッド（hybridization）または接続ボール２３の高さ（約１０μｍ）、検出器の突出部２１の高さ（約１０μｍ）、および検出器の突出部２１の外側面と光学要素３５との間の所望の空間（約２０μｍ）は、機械的に薄くする工程が読み出し回路２０に対して停止されるべき高さ（約４０μｍ）を決定するために考慮される。その後、この空間ｅは数μｍから数百μｍまで調節される。
【００３３】
その後、図８Ｃに示されたように選択可能な化学的エッチングが実行され、図８Ｃに示されたように、そのことは基板２５の残存部分のエッチングおよび突出リム３０を備えた検出器２１の検出部の周りの支持楔３７の形成を可能にしている。これらの支持楔３７は検出器の面に対して約２０μｍの高さであり、読み出し回路２０に対して約４０μｍの高さである。
【００３４】
光学要素３５を機械的ボールに取り付けるためのステップはその後実行され、それは図９に示されている。保持ボール３６はその後検出器部分の周囲に個々に、または集合的に配置される。これらの保持ボール３６は可撓性材料から形成されている。それらはハイブリッド化（hybridization）の間、ハイブリッド装置と連結される一方で、光学要素３５のＸおよびＹ方向の自己調整可能としている。これらの自己調整は復元力の利用によって成し遂げられ、その復元力はボールの使用に関連して、最小エネルギに従う。これらの保持ボールは光学要素３５と読み出し回路２０との間の電気的接続として使用されてもよく、作動中の光学要素の位置決めを可能にしてもよい。
【００３５】
ボール３６以外の保持楔は外部機械的支持のために、または接着剤による支持のために使用されてもよい。
【００３６】
この第１の実施形態と共に、以下の直接的な利点を得ることが可能である。
− ±２．５μｍの公差と共にＺ方向の位置決めを数μｍから数百μｍまでの範囲で行う。
− 保持ボール３６を利用して、ＸおよびＹ方向の位置決めを±０．１μｍ以内で行う。
− 接続またはハイブリッドボール２３上の重量制限の低減。
【００３７】
それと共に、以下の間接的な利点が得られるだろう。
− 光学要素３５への電力供給の可能性。
− 例えば接着剤支持が達成された場合の密封の可能性。
【００３８】
− 第２の実施形態
この第２の実施形態は、検出器４０の周囲において（例えばＸおよびＹの２つの直交した方向に沿って） “溝”４４をエッチングするステップが含まれている。この検出器は図１０Ａに断面が示されおよび図１０Ｂに上面（上面におけるハイブリッド面）が示されており、基板４２および作動部４１を具備している。このエッチングステップは図１０Ｃおよび１０Ｄに示されたようなエッチング、プラズマエッチングなどの多様な方法で実行され、切り取り線４３に揃えられている。
【００３９】
図１０Ｅおよび１０Ｆは、検出器４０をハイブリッド形成前に切り取り線４３に沿って単独化する後続のステップが示されている。
【００４０】
形成された検出器４０はその後図１０Ｅおよび１０Ｆに示されたように回収され、図１１Ａに示されたようなフリップチップ法にしたがって、読み出し回路４８ハイブリッド形成される。アンダーフィル（underfill）４６は、読み出し回路４８上の接続またはハイブリッドボール４７の間に堆積され、図１１Ｂに示しているように、検出器の端部の毛細管現象によって上昇し、この検出器内に形成された溝を充填する。アンダーフィルの重合後、検出器を慣例的に薄くする加工が図１１Ｃに示されたように実行される。選択可能な科学的に薄くする加工の後、溝４４の形状５０は図１１Ｄに示されたように突出リム４５内に出現する。
【００４１】
溝４４と共に、突出リム４５内に光学要素のための支持を形成することは、形状の遷移によって可能である。その後、光学要素と検出器の面との間の、例えば約２０μｍの空間は溝の深さ約３０μｍと検出器の厚さ約１０μｍとの差によって直接的に決定される。
【００４２】
光学要素４９の位置決めのステップにおいて、図１２に示されているように、後者は突出リム３０によって形成された支持体内に収容されており、接着剤の滴下または密封のためのシーム５５を利用して支持体に保持されていてもよい。
【００４３】
従って、溝形状５０は光学要素４９のためのＺ方向支持体として使用されている。アンダーフィル４６がこの溝４４を充填した後に毛細管現象によって上昇するので、保持楔７１は化学的に薄くする加工の後溝４４の形状５０に沿って形成される。楔７１を保持しているこれらは光学要素４９のＸおよびＹ方向の整列を可能にしている。
【００４４】
この第２の実施形態と共に、以下の利点を得ることが可能である。
− ±２．５μｍの公差と共にＺ方向の位置ｅの位置決めを数μｍから数百μｍまでの範囲で行う。
− 保持楔７１を利用して、ＸおよびＹ方向の位置決めを±２．５μｍ以内で行う。
【００４５】
それと共に、以下の間接的な利点が得られるだろう。
− 光学要素４９および検出器４０のための同一の切り取り線４３。
− 形成の迅速性。
− 例えば接着剤シームを利用した密封の可能性。
【００４６】
− 第３の実施形態
この第３の実施形態は、検出器の構造の開発と、要素に固有の位置決め構造を製作するための薄くする加工方法とから成る。図１３Ａ〜１３Ｃはヘテロ基板（基板５１＋中間基板５２＋作動部５３）を使用したこの実施形態を示している。図１４Ａ〜１４Ｃはホモ基板（基板５４＋作動部５５）を使用したこの実施形態を示している。
【００４７】
基板５１（例えばＧｅ）上の赤外線検出アレイの作動層５３のエピタキシーは、例えばＣｄＨｇＴｅであり、図１３Ａに示されたように、結晶格子セルを適応させるために必要とされる成長バッファ（中間基板）５２の形成と共に進行される。分子ジェット（molecular jets）による堆積によって、バッファ５２は±０．１μｍ以内に制御された厚さを有する。
【００４８】
ハイブリッド形成ステップ後の検出器を薄くするステップにおいて、図１３Ｂに示されたように、基板５１はバッファ上の選択可能な化学的工程によって除去される。その後、図１３Ｃに示されたように、周囲の樹脂シーム５６を堆積するステップが進行され、そのステップは作動層５３の材料上の選択的溶解と共にバッファ５２を除去するステップへと移行する前に実行される。バッファのエッチングの間、その厚さは樹脂シーム５６の下で維持され、樹脂シームはその後溶媒で除去される。図１３Ｄに示された構造はこれによって得られ、ＣｄＴｅ内の外周支持楔５７が設けられた実際の検出器（作動層）から成り、その支持楔はバッファ５２に対応している。バッファ５２の厚さ、したがって楔５７の厚さは１μｍから５０μｍまで変化してもよい。
【００４９】
その後、少なくとも１つの光学要素６１を堆積するステップが実行される。支持楔５７はこれによって任意の光学要素の位置決めのためのＺ方向における突き当てとして使用され、検出システムに関してまたは意図された応用に関して実用的である。応用としては単一もしくは段階的な光学機器もしくはマイクロ光学機器、マスク、解析された対象物または解析のための実用性などである。
【００５０】
選択的な化学反応の活用を許容しない構成要素の場合では、研磨ステップが実行され、そのステップは例えば±２．５μｍ以内といったような所定のレベルでの研磨の停止に関して制御されている。その後、その方法は図１４Ａ〜１４Ｄに示されたような工程であり、例えばＣｄＺｎＴｅ内の基板５４上の成長を伴った例えばホモ基板要素を形成する。
【００５１】
図１４Ａは薄くする前のモジュールを示している。
【００５２】
図１４Ｂは機械的に薄くするステップおよび第１の化学的エッチングステップを示している。
【００５３】
図１４Ｃは樹脂を堆積するステップを示している。
【００５４】
図１４Ｄは第２の化学的エッチングステップを示している。
【００５５】
図１５に示されたように、工学要素６１はその後保持ボール６０と共に検出器６２上に加えられる。
【００５６】
この第３の実施形態と共に、以下の利点を得ることが可能である。
− ±０．１μｍ以内でＺ方向の位置ｅの位置決めを数μｍから数百μｍまでの範囲で行う。
− 保持ボール６０を利用してＸおよびＹ方向の整列を±０．１μｍ以内で行う。
− 支持ボール上の重量制限の低減。
【００５７】
それと共に、以下の間接的な利点が得られるだろう。
− 光学要素への電力供給の可能性。
− 密封の可能性。
【符号の説明】
【００５８】
２０，４８ ・・・読み出し回路
２３ ・・・接続ボール
２５，５１，５４ ・・・基板
３０，４５ ・・・突出リム
３５，４９，６１ ・・・光学要素
３６ ・・・保持ボール
３７ ・・・支持楔
４０，６２ ・・・検出器
４１ ・・・作動部
４２ ・・・基板
４４ ・・・溝
５２ ・・・中間基板
５３，５５ ・・・作動部
５６ ・・・シーム
５７ ・・・支持楔
６０ ・・・保持ボール
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学機能を備えた検出器システムとそのようなシステムの形成方法に関する。
【０００２】
本発明の分野は電磁放射の検出器であり、より具体的には、冷却された赤外線検出器であり、例えばマイクロレンズのマトリクス等の少なくとも１つの光学要素を、これらの検出器に極力近接して位置決めし、およびズームするシステムである。例えば、その距離は０〜数百マイクロメータである。
【背景技術】
【０００３】
− 冷却された赤外線検出器
冷却された赤外線（ＩＲ）検出器は赤外線放射に敏感な材料と読み出し回路との結合によって得られ、その材料は受け入れた光子を電子に変換し、読み出し回路がイメージを形成するためにこれらの電子の処理を可能にしている。そのような検出器から提供されるイメージの質は画素数に依存し、画素数は検出される環境において形成される。画素数は感光性材料と読み出し回路との間の電気的接続の数によって決定される。現在の赤外線検出器は１〜２ｃｍ２の作動面に関して１０〜５０μｍのピッチで約十万画素を含んでいる。
【０００４】
検出機内のノイズを減少するために、検出器は真空低温保持装置内に閉じ込められ、例えば７７Ｋ（約−２００℃）の温度とされる。低温保持装置とその冷却システムとは赤外線検出システムのサイズを決定する。図１に示された赤外線検出器１０の断面図において、以下のものが示されている。
− 赤外線放射１３の検出器１０。
− 長さｌ１の低温保持装置の真空チャンバ（１０ｃｍ＜ｌ１＜２０ｃｍ）。
− 長さｌ１の検出器冷却システム１２（１０ｃｍ＜ｌ２＜２０ｃｍ）。
【０００５】
冷却された赤外線検出器は、いわゆるボールハイブリッド化技術を応用することによって得られ、この技術は特許文献１として参照された文献に記載されている。図２に示されたこのハイブリッド化技術は、読み出し回路２０と検出部または検出器２１とがハイブリッドボール２３さらにいわゆる電気的接続ボールを利用して機械的に且つ電気的に接続されることを可能にしている。そのボールの高さは現在の検出器に関しては１０μｍのオーダーであり、ピッチは３０μｍとされている。ピッチはその画素と共に増加している。
【０００６】
検出部２１は２つの材料（ホモ基板）から成り、それは図３Ｂに示されたように基板２５（約５００μｍ）および作動部２６（約１０μｍ）を形成するためである。または検出部２１は３つの材料（ヘテロ基板）から成り、それは図３Ａに示されたように基板２７（約５００μｍ）、中間基板２８（数μｍ〜数十μｍ）および作動部２９（約１０μｍ）を形成するためである。赤外線放射検出器の最先端技術に関しては、特許文献２に記載されたように、ＣｄＺｎＴｅまたはＣｄＴｅ基板を使用している。以下に記載されているのは、ホモ基板検出器が例として考慮されている。しかしながら、双方のタイプの検出器が可能である。
【０００７】
したがって、赤外線放射検出の分野において、検出器は背景ノイズを最小化するために低音で作動されなければならず、背景ノイズは検出される信号に付加される。検出器の冷却の際の接続ボール２３の機械的および電気的不具合の危険性を最小化するために、従来技術は読み出し回路２０と検出部２１との間に例えば読み出し回路上にエポキシを滴下して堆積することによってアンダーフィル（underfill）３１を配置し、そのアンダーフィルがボール２３の間に侵入し、且つ読み出し回路２０と検出部２１との間の空間を満たすようにしている。このアンダーフィルの配置は構成要素のハイブリッド化前または後に遂行され、そのことは特許文献３に記載されている。双方の場合において、アンダーフィルに使用される材料は、図４に示しているように、検出部２１の側部で毛細管現象によって吸い上げられ、突出リム３０を形成する。より具体的には、そのような突出リム３０は、充填材料が作動部の側端部をカバーする場合に形成される。アンダーフィルが上昇する高さは２００μｍのオーダーであり、その高さは増減しても良い。２つの可能な検出器形状は任意の突出リムと共にまたは突出リム無しで得られそれらは図５Ａおよび５Ｂにそれぞれ示されている。
【０００８】
ボール２３の不具合の危険性を最小化するためのアンダーフィルの配置に関する技術は、検出部２１を薄くすることと結合されてもよく、それは異なった基板の選択可能な化学的エッチングによって、または機械的に研磨することによって実行されてもよい。選択されたアンダーフィルの形態に依存して、突出リムと共にまたは突出リムを伴うことなく、２つの可能な検出器形状がそのような薄くする加工の後に得られ、それは図６Ａおよび６Ｂに示されている。検出器上の突出リムからの圧力である機械的理由のために、今日最も使用される形状は突出リムを伴わないものであり、それは図６Ｂに示されている。したがって、この形状は冷却された赤外線検出器に関する最先端の形状を示している。
【０００９】
− 光学要素
使用された光学要素、例えばレンズ、ズーム等は、多機能赤外線検出器を得るために、機器製造業者によって開発されたものである。これらの構成要素は低温保持装置の外側に配置され、低温保持装置、冷却システムおよび光学要素によって形成された完全なシステムのサイズを、重量と同様に増加させている。
【００１０】
図７は従来技術による光学機能を備えた検出器を示しており、長さｌ３の光学ブロック４０、長さｌ４の低温保持装置４１、図６Ｂに支援されたタイプの検出器４２および長さｌ５の冷却システム４２を具備している。
【００１１】
従来の装置は、
０＜ｌ３＜３０ｃｍ、
〜１０ｃｍ＜ｌ４＜２０ｃｍ、
〜１０ｃｍ＜ｌ５＜２０ｃｍ、
である。
【００１２】
光学要素ならびに電磁検出器の焦点距離およびサイズが小型化されたことで、現在の位置決めシステムは、光学要素と検出器との間に数μｍのオーダーの位置および整列を必要とされることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】仏国特許発明第２ ６４６ ５５８号明細書
【特許文献２】仏国特許発明第２ ７１５ ００２号明細書
【特許文献３】米国特許第５ ４９６ ７６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、そのような技術的問題を、少なくとも１つの光学要素を電磁放射線検出器に可能な限り近接することによって位置決めおよび受動的整列するための新規なシステムおよび方法を提案することで解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は光学機能を備えた検出器システムに関し、そのシステムは、
− 電磁放射線検出器であって、その検出器は、
・検出部、
・読み出し回路、ならびに
・検出部と読み出し回路との間に配置された支持楔を形成するために、検出部の周囲に突出リムを形成したハイブリッドボールおよび充填材、を含んでいる電磁放射線検出器と、
− 光学要素と、
− 電磁検出器に可能な限り近接して光学要素を位置決めおよび受動的整列するためのシステムであって、そのシステムは光学要素を検出器にＺ軸に関して可能な限り近接して位置決めするための支持楔と、支持楔および／または保持ボールを利用してＸおよびＹ軸について受動的整列を行うための手段と、を具備し、Ｘ，ＹおよびＺ軸は互いに直交した３つの軸であるシステムと、
を具備している
【００１６】
本発明は、光学機能を備えた検出器システムを形成するための方法にも関し、そのシステムは少なくとも１つの光学要素と、電磁放射線検出器であって、検出器は機械的且つ電気的に接続された読み出し回路と検出部とを含み、その接続は検出部の側の突出リムを形成しているハイブリッドボールと充填材とを利用して行われた電磁放射線検出器と、を具備したており、その方法は、
− 少なくとも１つの光学要素をＺ軸に関して位置決めするために、支持楔を形成するためのステップと、
− 少なくとも１つの光学要素と検出器との間に保持楔および／または保持ボールを導入してＸおよびＹ軸に関して受動的整列を可能にするステップであって、Ｘ，ＹおよびＺ軸は互いに直交した３つの軸であるステップと、
− 少なくとも１つの光学要素を前記電磁放射線検出器に可能な限り近接して位置決めおよび受動的整列を行うステップと、
を含んでいる
【００１７】
第１の実施形態において、この方法は、
− 突出リムを形成するステップと、
− 検出器を機械的に薄くするステップと、
− 支持楔が形成される選択可能な化学的エッチングを行うステップと、
− 検出器の周囲に配置された保持ボールと共に少なくとも１つの光学要素を固定するステップと、をさらに含んでいる
有利に、保持ボールは光学要素と読み出し回路との間の電気的接続として使用されてもよい。
【００１８】
第二の実施形態において、この方法は、
− 検出器の周囲にエッチング溝を形成するステップと、
− 検出器を単数化するステップと、
− ハイブリッドボールを介して読み出し回路上の検出器をハイブリッド化するステップと、
− これらのハイブリッドボールの間にアンダーフィルを堆積させるステップと、
− 検出器を機械的に薄くするステップと、
− 保持楔が形成される選択可能な化学的エッチングを行うステップと、
− 光学要素を取り付けるステップと、
を含んでいる。
【００１９】
有利に、光学要素を取り付けるステップは、接着剤の滴下または接着剤のシーム（５５）の導入を含んでいる。
【００２０】
第３の実施形態において、この方法は、
− “バッファ”を形成した後、基板上に作動層をエピタキシー法で形成するステップと、
− ハイブリッド化するステップと、
− 例えば、所定のレベルで停止されるように制御されている研磨ステップ等の機械的に薄くするステップと、
− 第１の化学的エッチングを行うステップと、
− 外周樹脂シームを堆積するステップと、
− 第２の化学的エッチングを行うステップと、
− 外周支持楔を得るために溶媒で樹脂シームを除去するステップと、
− 少なくとも１つの光学要素を保持ボールと共に積み重ねるステップと、
を含んでいる。
【００２１】
本発明のシステムおよび方法を利用することで、光学要素は低温保持装置内に統合されてもよく、そのことは、多機能電磁放射線検出器の考え得るサイズおよび重量を減少することを可能にしている。
【００２２】
本発明のシステムおよび方法は、以下の利点を備えている。
− 光学要素のＺ軸に関する位置決めを、±１０μｍよりも小さい公差で０〜８００μｍに位置決めする。
− ±１０μｍよりも小さい公差でＸ，Ｙおよびθの整列を制御する。
− 検出器の接続またはハイブリッドボール上の重量の集中を減少または解除し、これによって結果として生じた重量を光学要素の検出器に可能な限り近接して位置決めする。
− 光学要素と検出器との間の頑丈な連結を利用することで、検出器の信頼性を向上させる。
− 光学要素を低温保持装置内に統合する。
【００２３】
多くの工業的応用が可能である。例えば、
− レンズ、レンズ配列または携帯用レンズのシステムの所定の位置への設定、
− 取り付けまたはセンタリングシステムの所定の位置への設定、
− 小型化された生体モジュールの所定の位置への設定、である。
【００２４】
これによって、得られた検出器は、生物学、天文学、薬学等複数のアプリケーションに使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来技術による低温保持装置内の赤外線検出器の断面を示した図である。
【図２】従来技術によるハイブリッド化により組み立てられた赤外線検出器の断面を示した図である。
【図３Ａ】従来技術による検出器の異なった２つの形態を示した図である。
【図３Ｂ】従来技術による検出器の異なった２つの形態を示した図である。
【図４】従来技術によるアンダーフィルが所定の位置に配置された後の検出器を示した図である。
【図５Ａ】従来技術によるアンダーフィルが所定の位置に配置された後の検出器を示した図である。
【図５Ｂ】従来技術によるアンダーフィルが所定の位置に配置された後の検出器を示した図である。
【図６Ａ】従来技術による薄くした後の検出器を示しており、突出リムを備えた形態である。
【図６Ｂ】従来技術による薄くした後の検出器を示しており、突出リムを備えていない形態である。
【図７】従来技術の光学機能を備えた検出器を示した図である。
【図８Ａ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第１の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図８Ｂ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第１の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図８Ｃ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第１の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図９】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第１の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１０Ａ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１０Ｂ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１０Ｃ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１０Ｄ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１０Ｅ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１０Ｆ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１１Ａ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１１Ｂ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１１Ｃ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１１Ｄ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１２】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第２の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１３Ａ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１３Ｂ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１３Ｃ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１３Ｄ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１４Ａ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１４Ｂ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１４Ｃ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１４Ｄ】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【図１５】最終的に得られるデバイスと共に、本発明のシステムの第３の実施形態を形成するステップを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明のシステムは位置決めおよび受動的整列システムであり、すなわち、例えばレンズ、ズーム等の少なくとも１つの光学要素を、可能な限り検出器に近づけて、例えばその位置から０〜８００μｍの間に配置する際にいかなる調節も行わないものである。このシステムにおいて、支持楔は可能な限り検出器に近接した光学要素のＺ方向の位置決めのために使用され、Ｘ，Ｙ方向の整列手段は保持楔および／または保持ボールを利用して行う。Ｘ，ＹおよびＺ軸は、図９に示したように互いに直交している。
【００２７】
有利なことに、検出器は標準的な工業的手法によって得られる冷却された赤外線検出器である。
【００２８】
本発明のシステムを利用することで、光学要素は低温保持装置内に一体化されており、その低温保持装置は多機能の電磁放射線検出器のサイズおよび重量において相当の減少を可能としている。
【００２９】
したがって、本発明による、少なくとも１つの光学要素を電磁放射線検出器に可能な限り近接して位置決めおよび受動的整列を行うための方法は、
− 少なくとも１つの光学要素をＺ方向で位置決めするために、例えば突出したリムから支持くさびを形成するステップと、
− 保持楔および／または保持ボールを利用してＸおよびＹ方向の受動的整列を行うステップと、
を含んでいる。
【００３０】
本発明による方法は３つの実施形態を備えている。
【００３１】
− 第１の実施形態
この第１の実施形態は、
− 図８Ａに示されたような、例えば接着剤の突出リム３０を形成するための標準的なステップと、
− 機械的ボール（保持ボール３６）を備えた少なくとも１つの光学要素３５が取り付けられた様子が図示された図８Ｂに示されたような、検出器を機械的に薄くするステップと、
を含んでいる。
【００３２】
目的の（Ｚ軸に沿った）高さに検出器を機械的に薄くすることを完成するために、ハイブリッド（hybridization）または接続ボール２３の高さ（約１０μｍ）、検出器の突出部２１の高さ（約１０μｍ）、および検出器の突出部２１の外側面と光学要素３５との間の所望の空間（約２０μｍ）は、機械的に薄くする工程が読み出し回路２０に対して停止されるべき高さ（約４０μｍ）を決定するために考慮される。その後、この空間ｅは数μｍから数百μｍまで調節される。
【００３３】
その後、図８Ｃに示されたように選択可能な化学的エッチングが実行され、図８Ｃに示されたように、そのことは基板２５の残存部分のエッチングおよび突出リム３０を備えた検出器２１の検出部の周りの支持楔３７の形成を可能にしている。これらの支持楔３７は検出器の面に対して約２０μｍの高さであり、読み出し回路２０に対して約４０μｍの高さである。
【００３４】
光学要素３５を機械的ボールに取り付けるためのステップはその後実行され、それは図９に示されている。保持ボール３６はその後検出器部分の周囲に個々に、または集合的に配置される。これらの保持ボール３６は可撓性材料から形成されている。それらはハイブリッド化（hybridization）の間、ハイブリッド装置と連結される一方で、光学要素３５のＸおよびＹ方向の自己調整可能としている。これらの自己調整は復元力の利用によって成し遂げられ、その復元力はボールの使用に関連して、最小エネルギに従う。これらの保持ボールは光学要素３５と読み出し回路２０との間の電気的接続として使用されてもよく、作動中の光学要素の位置決めを可能にしてもよい。
【００３５】
ボール３６以外の保持楔は外部機械的支持のために、または接着剤による支持のために使用されてもよい。
【００３６】
この第１の実施形態と共に、以下の直接的な利点を得ることが可能である。
− ±２．５μｍの公差と共にＺ方向の位置決めを数μｍから数百μｍまでの範囲で行う。
− 保持ボール３６を利用して、ＸおよびＹ方向の位置決めを±０．１μｍ以内で行う。
− 接続またはハイブリッドボール２３上の重量制限の低減。
【００３７】
それと共に、以下の間接的な利点が得られるだろう。
− 光学要素３５への電力供給の可能性。
− 例えば接着剤支持が達成された場合の密封の可能性。
【００３８】
− 第２の実施形態
この第２の実施形態は、検出器４０の周囲において（例えばＸおよびＹの２つの直交した方向に沿って） “溝”４４をエッチングするステップが含まれている。この検出器は図１０Ａに断面が示されおよび図１０Ｂに上面（上面におけるハイブリッド面）が示されており、基板４２および作動部４１を具備している。このエッチングステップは図１０Ｃおよび１０Ｄに示されたようなエッチング、プラズマエッチングなどの多様な方法で実行され、切り取り線４３に揃えられている。
【００３９】
図１０Ｅおよび１０Ｆは、検出器４０をハイブリッド形成前に切り取り線４３に沿って単独化する後続のステップが示されている。
【００４０】
形成された検出器４０はその後図１０Ｅおよび１０Ｆに示されたように回収され、図１１Ａに示されたようなフリップチップ法にしたがって、読み出し回路４８ハイブリッド形成される。アンダーフィル（underfill）４６は、読み出し回路４８上の接続またはハイブリッドボール４７の間に堆積され、図１１Ｂに示しているように、検出器の端部の毛細管現象によって上昇し、この検出器内に形成された溝を充填する。アンダーフィルの重合後、検出器を慣例的に薄くする加工が図１１Ｃに示されたように実行される。選択可能な科学的に薄くする加工の後、溝４４の形状５０は図１１Ｄに示されたように突出リム４５内に出現する。
【００４１】
溝４４と共に、突出リム４５内に光学要素のための支持を形成することは、形状の遷移によって可能である。その後、光学要素と検出器の面との間の、例えば約２０μｍの空間は溝の深さ約３０μｍと検出器の厚さ約１０μｍとの差によって直接的に決定される。
【００４２】
光学要素４９の位置決めのステップにおいて、図１２に示されているように、後者は突出リム３０によって形成された支持体内に収容されており、接着剤の滴下または密封のためのシーム５５を利用して支持体に保持されていてもよい。
【００４３】
従って、溝形状５０は光学要素４９のためのＺ方向支持体として使用されている。アンダーフィル４６がこの溝４４を充填した後に毛細管現象によって上昇するので、保持楔７１は化学的に薄くする加工の後溝４４の形状５０に沿って形成される。楔７１を保持しているこれらは光学要素４９のＸおよびＹ方向の整列を可能にしている。
【００４４】
この第２の実施形態と共に、以下の利点を得ることが可能である。
− ±２．５μｍの公差と共にＺ方向の位置ｅの位置決めを数μｍから数百μｍまでの範囲で行う。
− 保持楔７１を利用して、ＸおよびＹ方向の位置決めを±２．５μｍ以内で行う。
【００４５】
それと共に、以下の間接的な利点が得られるだろう。
− 光学要素４９および検出器４０のための同一の切り取り線４３。
− 形成の迅速性。
− 例えば接着剤シームを利用した密封の可能性。
【００４６】
− 第３の実施形態
この第３の実施形態は、検出器の構造の開発と、要素に固有の位置決め構造を製作するための薄くする加工方法とから成る。図１３Ａ〜１３Ｃはヘテロ基板（基板５１＋中間基板５２＋作動部５３）を使用したこの実施形態を示している。図１４Ａ〜１４Ｃはホモ基板（基板５４＋作動部５５）を使用したこの実施形態を示している。
【００４７】
基板５１（例えばＧｅ）上の赤外線検出アレイの作動層５３のエピタキシーは、例えばＣｄＨｇＴｅであり、図１３Ａに示されたように、結晶格子セルを適応させるために必要とされる成長バッファ（中間基板）５２の形成と共に進行される。分子ジェット（molecular jets）による堆積によって、バッファ５２は±０．１μｍ以内に制御された厚さを有する。
【００４８】
ハイブリッド形成ステップ後の検出器を薄くするステップにおいて、図１３Ｂに示されたように、基板５１はバッファ上の選択可能な化学的工程によって除去される。その後、図１３Ｃに示されたように、周囲の樹脂シーム５６を堆積するステップが進行され、そのステップは作動層５３の材料上の選択的溶解と共にバッファ５２を除去するステップへと移行する前に実行される。バッファのエッチングの間、その厚さは樹脂シーム５６の下で維持され、樹脂シームはその後溶媒で除去される。図１３Ｄに示された構造はこれによって得られ、ＣｄＴｅ内の外周支持楔５７が設けられた実際の検出器（作動層）から成り、その支持楔はバッファ５２に対応している。バッファ５２の厚さ、したがって楔５７の厚さは１μｍから５０μｍまで変化してもよい。
【００４９】
その後、少なくとも１つの光学要素６１を堆積するステップが実行される。支持楔５７はこれによって任意の光学要素の位置決めのためのＺ方向における突き当てとして使用され、検出システムに関してまたは意図された応用に関して実用的である。応用としては単一もしくは段階的な光学機器もしくはマイクロ光学機器、マスク、解析された対象物または解析のための実用性などである。
【００５０】
選択的な化学反応の活用を許容しない構成要素の場合では、研磨ステップが実行され、そのステップは例えば±２．５μｍ以内といったような所定のレベルでの研磨の停止に関して制御されている。その後、その方法は図１４Ａ〜１４Ｄに示されたような工程であり、例えばＣｄＺｎＴｅ内の基板５４上の成長を伴った例えばホモ基板要素を形成する。
【００５１】
図１４Ａは薄くする前のモジュールを示している。
【００５２】
図１４Ｂは機械的に薄くするステップおよび第１の化学的エッチングステップを示している。
【００５３】
図１４Ｃは樹脂を堆積するステップを示している。
【００５４】
図１４Ｄは第２の化学的エッチングステップを示している。
【００５５】
図１５に示されたように、工学要素６１はその後保持ボール６０と共に検出器６２上に加えられる。
【００５６】
この第３の実施形態と共に、以下の利点を得ることが可能である。
− ±０．１μｍ以内でＺ方向の位置ｅの位置決めを数μｍから数百μｍまでの範囲で行う。
− 保持ボール６０を利用してＸおよびＹ方向の整列を±０．１μｍ以内で行う。
− 支持ボール上の重量制限の低減。
【００５７】
それと共に、以下の間接的な利点が得られるだろう。
− 光学要素への電力供給の可能性。
− 密封の可能性。
【符号の説明】
【００５８】
２０，４８ ・・・読み出し回路
２３ ・・・接続ボール
２５，５１，５４ ・・・基板
３０，４５ ・・・突出リム
３５，４９，６１ ・・・光学要素
３６ ・・・保持ボール
３７ ・・・支持楔
４０，６２ ・・・検出器
４１ ・・・作動部
４２ ・・・基板
４４ ・・・溝
５２ ・・・中間基板
５３，５５ ・・・作動部
５６ ・・・シーム
５７ ・・・支持楔
６０ ・・・保持ボール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学機能を備えた検出器システムであって、該システムは、
− 電磁放射線検出器であって、該検出器は、
・検出部（２１）、
・読み出し回路（２０）、ならびに
・前記検出部と前記読み出し回路との間に配置された支持楔（３７，４５，５７）を形成するために、前記検出部の周囲に突出リムを形成したハイブリッドボール（２３）および充填材、を含んでいる電磁放射線検出器と、
− 光学要素（３５，４９，６１）と、
− 前記電磁検出器（２１）に可能な限り近接して前記光学要素を位置決めおよび受動的整列するためのシステムであって、該システムは前記光学要素（３５）を前記検出器にＺ軸に関して可能な限り近接して位置決めするための支持楔（３７，４５，５７）と、前記支持楔および／または保持ボールを利用してＸおよびＹ軸について受動的整列を行うための手段と、を具備し、前記Ｘ，ＹおよびＺ軸は互いに直交した３つの軸であるシステムと、
を具備していることを特徴とする検出器システム。
【請求項２】
前記検出器は冷却された赤外線検出器であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光学要素は低温保持装置内に一体化されていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
光学機能を備えた検出器システムを形成するための方法であって、前記検出器システムは、
少なくとも１つの光学要素（３５）と、
電磁放射線検出器（２１）であって、該検出器は機械的且つ電気的に接続された読み出し回路（２０）と検出部（２１）とを含み、前記接続は前記検出部の側の突出リムを形成しているハイブリッドボール（２３）と充填材とを利用して行われた電磁放射線検出器（２１）と、を具備した方法において、該方法は、
− 前記少なくとも１つの光学要素（３５）をＺ軸に関して位置決めするために、支持楔（３７，５７）を形成するためのステップと、
− 少なくとも１つの前記光学要素と前記検出器との間に保持楔および／または保持ボール（３６，６０，７１）を導入してＸおよびＹ軸に関して受動的整列を可能にするステップであって、前記Ｘ，ＹおよびＺ軸は互いに直交した３つの軸であるステップと、
− 前記少なくとも１つの光学要素を前記電磁放射線検出器に可能な限り近接して位置決めおよび受動的整列を行うステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項５】
光学機能を備えた検出器システムを形成するための方法であって、該方法は、
− 突出リム（３０）を形成するステップと、
− 前記検出器を機械的に薄くするステップと、
− 支持楔（３７）が形成される選択可能な化学的エッチングを行うステップと、
− 前記検出器の周囲に配置された保持ボール（３６）と共に少なくとも１つの前記光学要素（３５）を取り付けるステップと、をさらに含んでいることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの光学要素（３５）を取り付けるステップの際に、前記ボールは個々にはたは集合的に配置されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記保持ボール（３６）は前記光学要素（３５）と前記読み出し回路（２０）との間の電気的接続を提供していることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
光学機能を備えた検出器システムを形成するための方法であって、該方法は、
− 前記検出器（４０）の周囲にエッチング溝（４４）を形成するステップと、
−前記検出器（４０）を単数化するステップと、
− ハイブリッドボール（４７）を介して読み出し回路上（４８）の検出器（４０）をハイブリッド化するステップと、
−これらのハイブリッドボールの間にアンダーフィル（４６）を堆積させるステップと、
− 前記検出器（４０）を機械的に薄くするステップと、
− 保持楔（７１）が形成される選択可能な化学的エッチングを行うステップと、
− 前記光学要素（４９）を取り付けるステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記光学要素を取り付けるステップは、接着剤の滴下または接着剤のシーム（５５）の導入を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
光学機能を備えた検出器システムを形成するための方法であって、該方法は、
− バッファ（５２）を形成した後、基板（５１）上に作動層（５３）をエピタキシー法で形成するステップと、
− ハイブリッド化するステップと、
− 機械的に薄くするステップと、
− 第１の化学的エッチングを行うステップと、
− 外周樹脂シーム（５６）を堆積するステップと、
− 第２の化学的エッチングを行うステップと、
− 外周支持楔（５７）を得るために溶媒で樹脂シーム（５２）を除去するステップと、
− 少なくとも１つの光学要素（６１）を保持ボール（６０）と共に積み重ねるステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記機械的に薄くするステップは研磨ステップであり、所定のレベルで停止されるように制御されていることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１】
光学機能を備えた検出器システムであって、該システムは、
− 電磁放射線検出器であって、該検出器は、
・検出部（２１）、
・読み出し回路（２０）、ならびに
・前記検出部と前記読み出し回路との間に配置された支持楔（３７，４５，５７）を形成するために、前記検出部の周囲に突出リムを形成したハイブリッドボール（２３）および充填材、を含んでいる電磁放射線検出器と、
− 光学要素（３５，４９，６１）と、
− 前記電磁検出器（２１）に可能な限り近接して前記光学要素を位置決めおよび受動的整列するためのシステムであって、該システムは前記光学要素（３５）を前記検出器にＺ軸に関して可能な限り近接して位置決めするための支持楔（３７，４５，５７）と、前記支持楔および／または保持ボールを利用してＸおよびＹ軸について受動的整列を行うための手段と、を具備し、前記Ｘ，ＹおよびＺ軸は互いに直交した３つの軸であるシステムと、
を具備していることを特徴とする検出器システム。
【請求項２】
前記検出器は冷却された赤外線検出器であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光学要素は低温保持装置内に一体化されていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
光学機能を備えた検出器システムを形成するための方法であって、前記検出器システムは、
少なくとも１つの光学要素（３５）と、
電磁放射線検出器（２１）であって、該検出器は機械的且つ電気的に接続された読み出し回路（２０）と検出部（２１）とを含み、前記接続は前記検出部の側の突出リムを形成しているハイブリッドボール（２３）と充填材とを利用して行われた電磁放射線検出器（２１）と、を具備した方法において、該方法は、
− 前記少なくとも１つの光学要素（３５）をＺ軸に関して位置決めするために、支持楔（３７，５７）を形成するためのステップと、
− 少なくとも１つの前記光学要素と前記検出器との間に保持楔および／または保持ボール（３６，６０，７１）を導入してＸおよびＹ軸に関して受動的整列を可能にするステップであって、前記Ｘ，ＹおよびＺ軸は互いに直交した３つの軸であるステップと、
− 前記少なくとも１つの光学要素を前記電磁放射線検出器に可能な限り近接して位置決めおよび受動的整列を行うステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項５】
光学機能を備えた検出器システムを形成するための方法であって、該方法は、
− 突出リム（３０）を形成するステップと、
− 前記検出器を機械的に薄くするステップと、
− 支持楔（３７）が形成される選択可能な化学的エッチングを行うステップと、
− 前記検出器の周囲に配置された保持ボール（３６）と共に少なくとも１つの前記光学要素（３５）を取り付けるステップと、をさらに含んでいることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの光学要素（３５）を取り付けるステップの際に、前記ボールは個々にはたは集合的に配置されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記保持ボール（３６）は前記光学要素（３５）と前記読み出し回路（２０）との間の電気的接続を提供していることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
光学機能を備えた検出器システムを形成するための方法であって、該方法は、
− 前記検出器（４０）の周囲にエッチング溝（４４）を形成するステップと、
−前記検出器（４０）を単数化するステップと、
− ハイブリッドボール（４７）を介して読み出し回路上（４８）の検出器（４０）をハイブリッド化するステップと、
−これらのハイブリッドボールの間にアンダーフィル（４６）を堆積させるステップと、
− 前記検出器（４０）を機械的に薄くするステップと、
− 保持楔（７１）が形成される選択可能な化学的エッチングを行うステップと、
− 前記光学要素（４９）を取り付けるステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記光学要素を取り付けるステップは、接着剤の滴下または接着剤のシーム（５５）の導入を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
光学機能を備えた検出器システムを形成するための方法であって、該方法は、
− バッファ（５２）を形成した後、基板（５１）上に作動層（５３）をエピタキシー法で形成するステップと、
− ハイブリッド化するステップと、
− 機械的に薄くするステップと、
− 第１の化学的エッチングを行うステップと、
− 外周樹脂シーム（５６）を堆積するステップと、
− 第２の化学的エッチングを行うステップと、
− 外周支持楔（５７）を得るために溶媒で樹脂シーム（５２）を除去するステップと、
− 少なくとも１つの光学要素（６１）を保持ボール（６０）と共に積み重ねるステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記機械的に薄くするステップは研磨ステップであり、所定のレベルで停止されるように制御されていることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１０Ｆ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１３Ｄ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１４Ｄ】
【図１５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１０Ｆ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１３Ｄ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１４Ｄ】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１２３９６８（Ｐ２０１０−１２３９６８Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−２６３１２７（Ｐ２００９−２６３１２７）
【出願日】平成２１年１１月１８日（２００９．１１．１８）
【出願人】（５９００００５１４）コミツサリア タ レネルジー アトミーク (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６３１２７（Ｐ２００９−２６３１２７）
【出願日】平成２１年１１月１８日（２００９．１１．１８）
【出願人】（５９００００５１４）コミツサリア タ レネルジー アトミーク (429)
【Ｆターム（参考）】
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