[发明专利]热式光检测器及其制造方法、热式光检测装置、电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及热式光检测器、热式光检测装置、电子设备以及热式光检测器的制造方法等。

背景技术

作为热式光检测器，具有热电堆型元件(thermopile)、热电元件或者辐射热测量计等。热电堆型元件(thermopile)通过热电堆直接检测随着光吸收所导致的光吸收膜的温度上升。

热电元件利用强电介质的热电效应(パィロ電子効果)检测随着光吸收所导致的光吸收膜的温度上升。例如，强电介质(PZT：钛酸锆酸铅)或钽酸锂等电容率大的结晶体，如果进行加热或冷却，则会产生电极化量的变化。也就是说，如果有温度变化，则主动极化量发生变化，表面电荷量发生变化，如果没有温度变化，则表面电荷中和。随着极化状态发生变化，基于表面电荷量的变化所产生的热电流在强电介质结晶的两端所连接的各电极之间进行流动。通过检测热电流(或随着极化量变化的电容率、极化量)，可以检测所照射的光(红外线等)的光量。

并且，辐射热测量计可以将伴随着光吸收的温度上升作为例如感热电阻元件的电阻值的变化来进行检测。

热式光检测器通常是没有冷却装置的构造。因此，需要将元件收纳于密闭壳等，从而将元件放置在减压环境中，而且，与基板或周边膜进行热分离，形成基于所接受的光(红外线等)而产生的热量尽可能不向周围扩散的结构。为了防止热量向基板散失，抑制热式光检测器的检测特性的降 低，例如采用在基板和热式光检测器之间设置热分离用的空腔部的结构是比较有效的(例如，参照专利文献1以及专利文献2)。专利文献1中揭示了具有热分离用空腔部的热式红外线阵列传感器，专利文献2中揭示了具有热分离用空腔部的热电型红外线检测元件。

此外，作为热式光检测元件之一的红外线检测元件，在小规模元件领域例如被应用于人体感应器，在大规模阵列领域，例如被应用于红外线照相机装置。虽然以前是作为军用技术而开发的，但近年来开始应用于民用产品，今后，可望实现红外线检测的多样化应用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-205944号公报

专利文献2：日本特开2002-214038号公报

发明内容

如上所述，在热式光检测器中，尽可能地减少基于所接收的光(含红外线)而产生的热量向周围扩散是非常重要的。也就是说，优选方式是，以隔着空腔部从基板浮起的状态保持承载有热式光检测器的支承部件。并且，优选方式是，为了提高检测元件的热感应性而减小热容量。此外，优选方式是，为了防止向基板侧的热量传递，支承部自身具有一定程度以上的热阻率。

因此，可以考虑例如使用具有用于承载元件的承载部、以及用于支承该承载部的细(而且具有一定的长度)臂部的支承部件(例如膜状部件：薄膜)，并采用如下所述的立体构造：将该支承部件保持在通过上述细臂部从基板上浮起的状态，在抑制向基板的热扩散的同时稳定地支承支承部件(薄膜)。

关于支承部件的臂部，为了抑制热扩散，优选方式是，在俯视情况下，形成细的支承部件的臂部，但是，另一方面，还要求具有能够稳定地支承 安装于承载部的元件的机械强度(刚性等)。支承部件的机械强度例如会影响制造立体构造的过程中的次品产生的频率(成品率)。例如，在支承部件上产生由于热式光吸收元件的自重所导致的弯曲等，如果是支承部件和基板之间的最小距离小于设计值的状态时，例如，为了形成热分离用的空腔而使用了湿蚀刻的情况下，容易发生粘附(基板和支承部的粘合(粘着))。粘附是例如在湿蚀刻后的干燥步骤中，由于液体的表面张力而产生。

根据本发明的至少一个实施方式，例如可同时实现防止热式光检测器中的热量散失所导致的元件特性的降低、以及确保制造时的支承部件具有必要的机械强度。

(1)在本发明的热式光检测器的一个实施方式中，包括：基板；热式光检测元件，包括光吸收膜；支承部件，支承所述热式光检测元件，而且，所述支承部件以与所述基板之间具有空腔部的方式由所述基板支承；以及；以及凸状的至少一个辅助支柱，从所述基板以及所述支承部件中的一个向另一个突出，其中，所述至少一个辅助支柱的高度设定为小于从所述基板到所述支承部件的最大高度。