[发明专利]红外线传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外线传感器。

背景技术

过去，提出了检测红外线(例如，从人体发射的具有8到12μm波长的红外线)的红外线传感器。文献1(日本专利公开第2576259号)和文献2(日本专利公开第3287173号)公开了使用显微机械加工技术制造的红外线传感器。这种红外线传感器包括薄膜形状的红外线吸收构件和温度检测构件。红外线吸收构件吸收红外线，并将吸收的红外线转化为热。温度检测构件测量红外线吸收构件的温度的改变。

在上述文献1中公开的红外线传感器包括硅基片和在硅基片上形成的氮化硅膜。硅基片设置有用于隔热的空腔。氮化硅膜具有其用作红外线吸收构件的、覆盖空腔的部分。在这种红外线传感器中，采用温差电堆作为温度检测构件。温差电堆由使用图案化技术等在氮化硅膜上形成的n型硅膜和p型硅膜构成。

在文献2中公开的红外线传感器包括在红外线波长区域中具有高吸收率的介电层(红外线吸收构件)。在介电层上形成了温度检测半导体层。在温度检测半导体层下方的介电层下面，形成了用于抑制从温度检测半导体层到外部的热传导的空腔。在这种红外线传感器中，优选使介电层变薄，以减小其热传导率(提高其耐受力)，并且提高响应速度。当介电层变薄时，作为红外线吸收构件的介电层可能发生弯曲，并且红外线传感器可能具有差的结构稳定性和低灵敏度。

另外，在文献2中公开的红外线传感器使用热辐射计型红外线检测元件。因此，需要流过电流，以测量红外线检测元件的电阻的改变。这导致功率消耗增加。此外，由于热辐射计型红外线检测元件对其自身进行加热，因此该红外线检测元件可能由于自加热产生的热应力而发生弯曲。此外，红外线检测元件的电阻温度系数由于自加热产生的温度变化和/或周围温度变化而改变。鉴于此，需要温度补偿多晶硅层来提高准确度。然而，提供温度补偿多晶硅层使红外线传感器变大，并且使生产成本增加。

同时，在文献1中公开的红外线传感器中，使用温差电堆作为温度检测构件。与热辐射计型红外线检测元件不同，温差电堆不需要电流来测量温度。因此，温差电堆不产生自加热。因此，红外线吸收构件免受由自加热而导致的弯曲。此外，可以降低功率消耗。另外，由于温差电堆的灵敏度不依赖于其温度，因此温差电堆具有高准确度。

为了形成在文献1中公开的温差电堆，需要使用蚀刻技术对在红外线吸收构件上形成的n型硅膜和p型硅膜进行图案化。当形成温差电堆时，可能将红外线吸收构件与p型硅膜和/或n型硅膜一起蚀刻。在这种情形下，包括红外线传感器和在其上形成的温差电堆的薄膜结构可能发生弯曲，并且红外线传感器可能具有差的结构稳定性和低灵敏度。

发明内容

鉴于上述不足，本发明的目的在于提出一种红外线传感器，其能够使红外线吸收构件薄，并且还使其免于弯曲。

根据本发明的红外线传感器包括基体以及在基体的表面上方形成的红外线检测元件。红外线检测元件包括：薄膜形式的红外线吸收构件，该红外线吸收构件被配置为吸收红外线；温度检测构件，被配置为测量红外线吸收构件和基体之间的温度差；以及保护膜。红外线吸收构件与基体的表面间隔开以便隔热。温度检测构件包括热电偶，热电偶包括p型多晶硅层、n型多晶硅层和连接层，p型多晶硅层形成在红外线吸收构件和基体上方，n型多晶硅层形成在红外线吸收构件和基体上方且不与p型多晶硅层接触，连接层被配置为将p型多晶硅层电连接到n型多晶硅层。保护膜被配置为在形成p型多晶硅层和n型多晶硅层时，用于保护红外线吸收构件，并且防止红外线吸收构件弯曲。保护膜是形成在红外线入射表面上、用于覆盖该红外线入射表面的多晶硅层，红外线入射表面被定义为红外线吸收构件的与基体相对的表面。

根据本发明，由于温度检测构件不对其自身进行加热，因此红外线吸收构件免于由于温度检测构件的自加热而发生的弯曲。另外，由于保护膜形成在红外线吸收构件的红外线入射表面上，因此能够防止在形成p型多晶硅层和n型多晶硅层时，红外线吸收构件被蚀刻得变薄。另外，保护膜可以增强红外线吸收构件中的应力的均匀分布。因此，能够在形成p型多晶硅层和n型多晶硅层时，保护红外线吸收构件，并且防止红外线吸收构件弯曲。因此，能够使红外线吸收构件薄，还使红外线吸收构件免于弯曲，因此能够提高灵敏度。

在优选方面，红外线检测元件包括支持构件，支持构件被配置为将红外线吸收构件耦合到基体。支持构件仅在单点耦合到基体。

通过该方面，能够防止红外线吸收构件在基体由于外部应力、热应力等变形时发生变形。