[发明专利]红外线检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及对伴随于接受红外线引起的温度上升而变化的电气性质进行感测的红外线检测装置及其制造方法。

背景技术

以往，作为以非接触的方式检测温度的传感器装置，提出一种利用红外线的热型红外线检测装置。作为热型红外线检测装置，有焦热电型检测装置、电阻辐射热测量器型检测装置、热电堆型检测装置等。焦热电型检测装置中，利用根据温度变化而在表面产生电荷的焦热电体材料。电阻辐射热测量器型检测装置中，利用电阻值根据温度变化而变化的电阻辐射热测量器材料。热电堆型检测装置中，利用因温度差而产生温差电动势的塞贝克效应。

其中，焦热电型检测装置具有微分输出特性，根据入射的红外线量的变化而产生输出。因而，焦热电型检测装置例如作为感测人或动物等发出热量的物体的移动的传感器等而被广泛利用。

作为焦热电型检测装置，一般而言使用采用了散装陶瓷(bulk ceramics)的单个元件型或双元件型的检测装置(例如、专利文献1)。双元件型检测装置中，将2个单个元件的受光面电极彼此或对置面电极彼此按照因焦热电体基板的温度变化而产生的电荷成为相反极性的方式进行串联连接。通过采取该构造，从而可补偿仅采用1个单个元件之际产生的外部温度依存性。再有，利用输出波形的相位根据人体的移动方向而反转的特征，能够根据正侧与负侧的哪一方的人体感测信号先被输出来判别人体的移动方向。

然而，在以往的焦热电型检测装置中，详细地感测人的二维的举动或者正确地感觉空间的温度分布是非常困难的。因此，提出采用形成于硅基板上的焦热电体薄膜并通过半导体微细加工工艺将焦热电体薄膜加工成阵列状而实现多像素化(例如、专利文献2)。

图6、图7中表示以往的阵列型红外线检测装置的元件构造。图6是以往的阵列型红外线检测装置的立体图，图7是其剖视图。

以往的阵列型红外线检测装置由其上形成有热检测元件21和至少1个追加的热检测元件22的膜201、以及硅制的基板200构成。热检测元件21、22作为检测元件阵列而被设置在膜201的表面202上。图6表示具有纵向配置2个、横向配置2个的热检测元件21、22的阵列型红外线检测装置。

如图7所示，热检测元件21、22具有电极层212、222、分别配置于这些电极层之间的焦热电层213或焦热电层223。焦热电层213、223分别由作为焦热电感知材料的PZT形成，焦热电层213、223的厚度约1μm。电极层212、222由具有约20nm的厚度的铂及铬-镍合金等形成。膜201由Si₃N₄/SiO₂/Si₃N₄这3层构成。另外，虽然并未图示，但读取电路形成于基板200内。

再有，硅制的细的连结网204形成在膜201的表面202和表面202相反侧的背面上。连结网204形成于热检测元件21、22之间。连结网204形成为自热检测元件21、22的至少1个抵达1个热沉。进而，膜201上形成有狭缝205。狭缝205作为用于调节各个热流的调节装置起作用。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2011/001585号

专利文献2：JP特表2010-540915号公报

发明内容

本发明是具有高焦热电特性、且热绝缘性非常高的、高灵敏度的红外线检测装置。本发明的红外线检测装置具有基板、和热型光检测元件。基板具有凹部、和位于凹部周围的框部。热型光检测元件具有脚部与检测部，按照检测部位于凹部上的方式将脚部连接至框部上。再有，热型光检测元件具有：设置于基板上的中间层、设置于中间层上的第1电极层、设置于第1电极层上的检测层、和设置于检测层上的第2电极层。基板的线热膨胀系数比检测层的线热膨胀系数大，中间层的线热膨胀系数自基板朝向第1电极层而变小。

这样，因为采用线热膨胀系数比检测层大的基板，所以可以通过热应力向检测层施加压缩应力。结果，可以实现高红外线检测能力。再有，因为中间层的线热膨胀系数自基板朝向第1电极层而变小，所以即便在用精细的脚部支承检测层的热绝缘性高的构造的红外线检测装置中，也可以抑制检测层的翘曲或破坏。结果，可以制作具有高红外线检测能力的红外线检测装置。

附图说明

图1A是本发明的实施方式中的红外线检测装置的俯视图。

图1B是图1A所示的红外线检测装置的剖视图。

图2是表示图1B所示的红外线检测装置中的检测层的X射线衍射图案的图。