红外线检测元件及其制造方法技术

一种小型高性能的红外线检测元件及其制造方法。该红外线检测元件具有配置于同一基板上的、从由热电型红外线检测部、电阻变化型红外线检部及介电常数变化型红外线检测部组成的一组检测部中选出的至少２种红外线检测部。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及红外线检测元件。红外线检测元件用于人体等发热体的检测及其温度的测定。使用红外线检测元件的发热体检测被广泛应用于例如防盗、交通、灾害等的监视。此外，使用红外线检测元件能用非接触方式测定发热体的温度。红外线检测元件可分为利用光电效应的量子型元件和利用红外线的热量的热型元件两大类。这其中，热型元件虽然与量子型元件相比灵敏度较差，但因其不取决于红外线的波长、不需要冷却等原因而受到广泛关注。热型元件根据其工作原理的不同，可再分为热电型、电阻变化型(测辐射热型)、热电偶型、介电常数变化型(所谓的测电介质辐射热型)等。热电型元件因为灵敏度高，故被广泛应用于人体检测。热电型元件例如具有表面有微加工形成的微空腔的MgO基板(JOURNAL of APPLIED PHYSICS1993,32,P.6297-6300,Kotani等)及形成于其表面的钛酸铅镧(PLT)系强电介质薄膜(JOURNAL of APPLIED PHYSICS1988,63(12),P.5868-5872,Takayama等)。电阻变化型及介电常数变化型因为能求出温度的绝对值，故使用于温度测定。近年来已有人提出了使用热型元件的耳孔体温计的方案。该体温计将传感器部插入耳孔，就能在短时间内测定被测者的体温。体温计的传感器部利用热电效应检测红外线。传感器部检测压电斩光器的温度与耳孔内的温度之差，再用设于压电斩光器的接触型热敏电阻测出压电斩光器的温度，算出压电斩光器的温度与上述温度差之和作为体温。在实际的温度检测系统中，为了获得所希望的功能，有时将多个不同的红外线检测元件组合使用。例如，在系统中设有检测发热体是否存在用的红外线检测部及测定检测到的发热体温度用的另一红外线检测部这样两种检测部。发热体检测用的红外线检测部可采用利用热电型或介电常数变化型的感应热电效应方式中的某一种，热源的温度测量用红外线检测部可采用电阻变化型或介电常数变化型。本专利技术的目的在于提供一种小型高性能的红外线检测元件。本专利技术的红外线检测元件具有配置于同一基板上的、从由热电型红外线检测部、电阻变化型红外线检测部及介电常数变化型红外线检测部组成的一组检测部中选出的至少2种红外线检测部。在本专利技术的红外线检测元件的理想形态中，在基板的红外线检测部的正下方设有空隙部。由于该空隙部的形成，抑制了红外线检测部与基板之间的热传递，红外线检测部的灵敏度提高。在本专利技术的红外线检测元件的另一理想形态中，当红外线检测部之一为电阻变化型红外线检测部、另一红外线检测部为热电型红外线检测部及介电常数变化型红外线检测部时，电阻变化型红外线检测部的电阻体与另一红外线检测部的电极之一由相同的导电性材料构成。最好是，电阻体及电极在同时形成。例如在基板上形成导电性薄膜之后，对该导电性薄膜进行加工而形成电阻体及电极。此外，分别在规定的部位，将作为电阻体的导电性薄膜和作为电极的另一导电性薄膜形成所希望的形状。附图说明图1所示为本专利技术一实施例的红外线检测元件的纵剖视图。图2a-图2h所示为该红外线检测元件在制造工序各阶段的基板的纵剖视图。图3所示为本专利技术另一实施例的红外线检测元件的纵剖视图。图4a-图4g所示为该红外线检测元件在制造工序各阶段的基板的纵剖视图。图5所示为本专利技术另一实施例的红外线检测元件的纵剖视图。图6a-图6h所示为该红外线检测元件在制造工序各阶段的基板的纵剖视图。图7所示为本专利技术另一实施例的红外线检测元件的纵剖视图。图8a-图8f所示为该红外线检测元件在制造工序各阶段的基板的纵剖视图。图9所示为本专利技术另一实施例的红外线检测元件的纵剖视图。图10a-图10f所示为该红外线检测元件在制造工序各阶段的基板的纵剖视图。图11所示为本专利技术另一实施例的红外线检测元件的纵剖视图。图12a-图12f所示为该红外线检测元件在制造工序各阶段的基板的纵剖视图。图13所示为本专利技术另一实施例的红外线检测元件的纵剖视图。图14a-图14f所示为该红外线检测元件在制造工序各阶段的基板的纵剖视图。以下利用附图详细说明本专利技术的理想实施例。在实施例1中，对具有热电型的红外线检测部及电阻变化型的红外线检测部的红外线检测元件之一例进行说明。图1示出本实施例的红外线检测元件。红外线检测元件100具有在(100)的面劈开并研磨该劈开面而获得的MgO的单晶构成的基板101，以及配置于其上的热电型检测部120和电阻变化型检测部130。热电型检测部120具有由Pt膜构成的下部电极102、NiCr合金膜构成的上部电极104及夹在两电极之间、由组分为Pb0.9La0.1Ti0.975O3的钛酸铅镧(以下称为PLT)构成的热电体膜103。电阻变化型检测部130具有形成于基板101上的绝热膜105及形成于绝热膜105上的电阻体膜106。绝热膜105由氧化硅膜及氮化硅膜的层叠体构成。在电阻体106上连接着一对电极(未图示)，两电极间的电阻值的变化由与元件连接的信号处理部进行检测。检测部120和130的底部与基板101之间分别形成有空隙部109，检测部130和120分别以其周边部保持在基板101上。由于该空隙部109，检测部120及130与基板101之间的热传递被抑制，各检测部可获得高的灵敏度。在检测部120和130的周围形成有由聚酰亚胺之类树脂构成的保护层107。通过在检测部120和130的周围形成聚酰亚胺等的保护层107，就能抑制因形成空隙部109而产生的元件100的机械强度的下降，防止其变形及破损。上述的红外线检测元件例如如下所述制造。首先，如图2a所示，利用例如RF磁控管溅射法，在MgO单晶构成的基板101上形成200nm厚度的Pt构成的导电膜102。此时，导电膜102中的Pt优先取向为使其晶轴与基板101中的MgO的晶轴一致，即，使膜内的Pt晶体的(100)面优先取向为与膜的表面平行。Pt膜例如用以下的条件形成。表1 接着通过RF磁控管溅射法，如图2b所示，在导电膜102的上面形成热电体膜103。例如用以下的条件形成。表2 获得的热电体膜103如图2c所示，通过蚀刻加工成所希望的图形。例如，在热电体膜103上，经旋涂涂布光致抗蚀剂之后，将该光致抗蚀剂加工成要形成的热电体膜的形状。然后，通过使用氟硝酸的湿法蚀刻将露出部分的热电体膜103除去。若再除去光致抗蚀剂，则如图2c所示，在导电膜102的上面获得所希望形状的热电体膜103a。然后，同样通过蚀刻，如图2d所示加工导电膜102，形成下部电极102a。例如，将光致抗蚀剂加工成所希望的图形之后，通过将Ar用作溅射气体的溅射蚀刻将露出于光致抗蚀剂的导电膜102部分除去，在该部分形成露出基板101的露出部110。在该露出部110上，用以下方法制成电阻变化型检测部130。首先，在露出的基板101上，如图2e所示形成绝热膜105。另外，因为该绝热膜105必须有选择地形成于基板101的露出部110之上的规定位置，所以，例如通过使用金属掩模等的RF磁控管溅射法来形成。形成的绝缘膜105例如是热传导率较低的SiO2膜和机械强度高的SiN膜的三层层叠体(SiO2(100nm)/SiN(200nm)/SiO2(100nm))。SiO2膜例如用以下的条件形成。表3 SiN膜例如用以下的条件形成。表4 接着本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外线检测元件，其特征在于，具有配置于同一基板上的、从由热电型红外线检测部、电阻变化型红外线检测部及介电常数变化型红外线检测部组成的一组检测部中选出的至少２种红外线检测部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：镰田健，高山良一，藤井觉，友泽淳，神野伊策，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]