專利名稱：紅外線檢測元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外線檢測元件。
紅外線檢測元件用于人體等發(fā)熱體的檢測及其溫度的測定。
使用紅外線檢測元件的發(fā)熱體檢測被廣泛應(yīng)用于例如防盜、交通、災(zāi)害等的監(jiān)視。此外，使用紅外線檢測元件能用非接觸方式測定發(fā)熱體的溫度。
紅外線檢測元件可分為利用光電效應(yīng)的量子型元件和利用紅外線的熱量的熱型元件兩大類。
這其中，熱型元件雖然與量子型元件相比靈敏度較差，但因其不取決于紅外線的波長、不需要冷卻等原因而受到廣泛關(guān)注。熱型元件根據(jù)其工作原理的不同，可再分為熱電型、電阻變化型(測輻射熱型)、熱電偶型、介電常數(shù)變化型(所謂的測電介質(zhì)輻射熱型)等。
熱電型元件因?yàn)殪`敏度高，故被廣泛應(yīng)用于人體檢測。熱電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)及形成于其表面的鈦酸鉛鑭(PLT)系強(qiáng)電介質(zhì)薄膜(JOURNAL of APPLIED PHYSICS1988,63(12),P.5868-5872,Takayama等)。電阻變化型及介電常數(shù)變化型因?yàn)槟芮蟪鰷囟鹊慕^對值，故使用于溫度測定。
近年來已有人提出了使用熱型元件的耳孔體溫計(jì)的方案。該體溫計(jì)將傳感器部插入耳孔，就能在短時間內(nèi)測定被測者的體溫。體溫計(jì)的傳感器部利用熱電效應(yīng)檢測紅外線。傳感器部檢測壓電斬光器的溫度與耳孔內(nèi)的溫度之差，再用設(shè)于壓電斬光器的接觸型熱敏電阻測出壓電斬光器的溫度，算出壓電斬光器的溫度與上述溫度差之和作為體溫。
在實(shí)際的溫度檢測系統(tǒng)中，為了獲得所希望的功能，有時將多個不同的紅外線檢測元件組合使用。例如，在系統(tǒng)中設(shè)有檢測發(fā)熱體是否存在用的紅外線檢測部及測定檢測到的發(fā)熱體溫度用的另一紅外線檢測部這樣兩種檢測部。發(fā)熱體檢測用的紅外線檢測部可采用利用熱電型或介電常數(shù)變化型的感應(yīng)熱電效應(yīng)方式中的某一種，熱源的溫度測量用紅外線檢測部可采用電阻變化型或介電常數(shù)變化型。
本發(fā)明的目的在于提供一種小型高性能的紅外線檢測元件。
本發(fā)明的紅外線檢測元件具有配置于同一基板上的、從由熱電型紅外線檢測部、電阻變化型紅外線檢測部及介電常數(shù)變化型紅外線檢測部組成的一組檢測部中選出的至少2種紅外線檢測部。
在本發(fā)明的紅外線檢測元件的理想形態(tài)中，在基板的紅外線檢測部的正下方設(shè)有空隙部。由于該空隙部的形成，抑制了紅外線檢測部與基板之間的熱傳遞，紅外線檢測部的靈敏度提高。
在本發(fā)明的紅外線檢測元件的另一理想形態(tài)中，當(dāng)紅外線檢測部之一為電阻變化型紅外線檢測部、另一紅外線檢測部為熱電型紅外線檢測部及介電常數(shù)變化型紅外線檢測部時，電阻變化型紅外線檢測部的電阻體與另一紅外線檢測部的電極之一由相同的導(dǎo)電性材料構(gòu)成。
最好是，電阻體及電極在同時形成。例如在基板上形成導(dǎo)電性薄膜之后，對該導(dǎo)電性薄膜進(jìn)行加工而形成電阻體及電極。此外，分別在規(guī)定的部位，將作為電阻體的導(dǎo)電性薄膜和作為電極的另一導(dǎo)電性薄膜形成所希望的形狀。


圖1所示為本發(fā)明一實(shí)施例的紅外線檢測元件的縱剖視圖。
圖2a-圖2h所示為該紅外線檢測元件在制造工序各階段的基板的縱剖視圖。
圖3所示為本發(fā)明另一實(shí)施例的紅外線檢測元件的縱剖視圖。
圖4a-圖4g所示為該紅外線檢測元件在制造工序各階段的基板的縱剖視圖。
圖5所示為本發(fā)明另一實(shí)施例的紅外線檢測元件的縱剖視圖。
圖6a-圖6h所示為該紅外線檢測元件在制造工序各階段的基板的縱剖視圖。
圖7所示為本發(fā)明另一實(shí)施例的紅外線檢測元件的縱剖視圖。
圖8a-圖8f所示為該紅外線檢測元件在制造工序各階段的基板的縱剖視圖。
圖9所示為本發(fā)明另一實(shí)施例的紅外線檢測元件的縱剖視圖。
圖10a-圖10f所示為該紅外線檢測元件在制造工序各階段的基板的縱剖視圖。
圖11所示為本發(fā)明另一實(shí)施例的紅外線檢測元件的縱剖視圖。
圖12a-圖12f所示為該紅外線檢測元件在制造工序各階段的基板的縱剖視圖。
圖13所示為本發(fā)明另一實(shí)施例的紅外線檢測元件的縱剖視圖。
圖14a-圖14f所示為該紅外線檢測元件在制造工序各階段的基板的縱剖視圖。
以下利用附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的理想實(shí)施例。
在實(shí)施例1中，對具有熱電型的紅外線檢測部及電阻變化型的紅外線檢測部的紅外線檢測元件之一例進(jìn)行說明。
圖1示出本實(shí)施例的紅外線檢測元件。紅外線檢測元件100具有在(100)的面劈開并研磨該劈開面而獲得的MgO的單晶構(gòu)成的基板101，以及配置于其上的熱電型檢測部120和電阻變化型檢測部130。
熱電型檢測部120具有由Pt膜構(gòu)成的下部電極102、NiCr合金膜構(gòu)成的上部電極104及夾在兩電極之間、由組分為Pb0.9La0.1Ti0.975O3的鈦酸鉛鑭(以下稱為PLT)構(gòu)成的熱電體膜103。
電阻變化型檢測部130具有形成于基板101上的絕熱膜105及形成于絕熱膜105上的電阻體膜106。絕熱膜105由氧化硅膜及氮化硅膜的層疊體構(gòu)成。在電阻體106上連接著一對電極(未圖示)，兩電極間的電阻值的變化由與元件連接的信號處理部進(jìn)行檢測。
檢測部120和130的底部與基板101之間分別形成有空隙部109，檢測部130和120分別以其周邊部保持在基板101上。由于該空隙部109，檢測部120及130與基板101之間的熱傳遞被抑制，各檢測部可獲得高的靈敏度。在檢測部120和130的周圍形成有由聚酰亞胺之類樹脂構(gòu)成的保護(hù)層107。通過在檢測部120和130的周圍形成聚酰亞胺等的保護(hù)層107，就能抑制因形成空隙部109而產(chǎn)生的元件100的機(jī)械強(qiáng)度的下降，防止其變形及破損。
上述的紅外線檢測元件例如如下所述制造。
首先，如圖2a所示，利用例如RF磁控管濺射法，在MgO單晶構(gòu)成的基板101上形成200nm厚度的Pt構(gòu)成的導(dǎo)電膜102。此時，導(dǎo)電膜102中的Pt優(yōu)先取向?yàn)槭蛊渚лS與基板101中的MgO的晶軸一致，即，使膜內(nèi)的Pt晶體的(100)面優(yōu)先取向?yàn)榕c膜的表面平行。Pt膜例如用以下的條件形成。
表1
接著通過RF磁控管濺射法，如圖2b所示，在導(dǎo)電膜102的上面形成熱電體膜103。例如用以下的條件形成。
表2
獲得的熱電體膜103如圖2c所示，通過蝕刻加工成所希望的圖形。例如，在熱電體膜103上，經(jīng)旋涂涂布光致抗蝕劑之后，將該光致抗蝕劑加工成要形成的熱電體膜的形狀。然后，通過使用氟硝酸的濕法蝕刻將露出部分的熱電體膜103除去。若再除去光致抗蝕劑，則如圖2c所示，在導(dǎo)電膜102的上面獲得所希望形狀的熱電體膜103a。
然后，同樣通過蝕刻，如圖2d所示加工導(dǎo)電膜102，形成下部電極102a。例如，將光致抗蝕劑加工成所希望的圖形之后，通過將Ar用作濺射氣體的濺射蝕刻將露出于光致抗蝕劑的導(dǎo)電膜102部分除去，在該部分形成露出基板101的露出部110。
在該露出部110上，用以下方法制成電阻變化型檢測部130。
首先，在露出的基板101上，如圖2e所示形成絕熱膜105。另外，因?yàn)樵摻^熱膜105必須有選擇地形成于基板101的露出部110之上的規(guī)定位置，所以，例如通過使用金屬掩模等的RF磁控管濺射法來形成。
形成的絕緣膜105例如是熱傳導(dǎo)率較低的SiO2膜和機(jī)械強(qiáng)度高的SiN膜的三層層疊體(SiO2(100nm)/SiN(200nm)/SiO2(100nm))。
SiO2膜例如用以下的條件形成。
表3
SiN膜例如用以下的條件形成。
表4
接著如圖2f所示，在絕緣膜105上形成電阻體膜106。例如通過使用金屬掩模的RF磁控管濺射法，在規(guī)定部位有選擇地形成由厚200nm的氧化釩VOx(x≌2)構(gòu)成的膜。
氧化釩膜例如用以下的條件形成。
表5
接著形成保護(hù)層107。例如使用Toray Industries公司制造的稱為“PHOTONEECE”等的感光性聚酰亞胺。通過旋涂涂布感光性聚酰亞胺，再用光刻法加工成所希望的形狀。
接著如圖2g所示，在熱電體膜103a上形成上部電極104。例如利用使用金屬掩模等的DC濺射法，形成10nm厚度的Ni-Cr合金膜作為上部電極104。上部電極膜104例如用以下的條件形成。
表6
接著如圖2h所示，利用使用Ar氣的濺射蝕刻，在熱電體膜103a及電阻體膜106的周邊部分形成多個到達(dá)基板101的蝕刻孔108。
在所形成的蝕刻孔108內(nèi)加入加熱到80℃的磷酸等的腐蝕劑，在基板101的熱電體膜103a及電阻體膜106的正下方部分形成空隙部109，獲得如圖1所示的紅外線檢測元件100。
以下說明實(shí)施例2。在本實(shí)施例中，對具有熱電型的紅外線檢測部及介電常數(shù)變化型的紅外線檢測部的紅外線檢測元件之一例進(jìn)行說明。
圖3示出本實(shí)施例的紅外線檢測元件。紅外線檢測元件200具有基板201及配置于基板201之上的熱電型檢測部220和介電常數(shù)變化型檢測部230。
形成于基板201上的下部電極202兼作熱電型檢測部220及介電常數(shù)變化型檢測部230雙方的電極。熱電型檢測部220具有形成于電極202之上的熱電體膜203a及形成于熱電體膜203a之上的上部電極204a。
介電常數(shù)變化型檢測部230具有形成于下部電極202之上的電介質(zhì)膜206及形成于電介質(zhì)膜206之上的Ni-Cr合金構(gòu)成的上部電極204b。
首先，在與實(shí)施例1所用相同的MgO單晶構(gòu)成的基板201之上，例如利用RF磁控管濺射法，如圖4a所示形成厚200nm的Pt膜202。接著在Pt膜202之上用RF磁控管濺射法形成厚度為3μm、組分為Pb0.9La0.1Ti0.975O3的鈦酸鉛鑭(以下稱為PLT10)構(gòu)成的熱電體膜203。
獲得的熱電體膜203與實(shí)施例1一樣加工成所希望的形狀，形成熱電型檢測部220用的熱電體膜203a。
接著如圖4d所示，在Pt膜202上的規(guī)定位置有選擇地形成電介質(zhì)膜206。例如利用使用金屬掩模等的RF磁控管濺射法，形成厚度為約3μm、組分為Pb0.75La0.25Ti0.9375O3的鈦酸鉛鑭(以下稱為PLT25)構(gòu)成的膜。由PLT25構(gòu)成的電介質(zhì)膜206例如用以下的條件形成。
表7
接著如圖4e所示，形成聚酰亞胺構(gòu)成的厚度為2μm的保護(hù)層207。例如與實(shí)施例1一樣，通過感光性聚酰亞按的旋涂及光刻法來形成保護(hù)層207。
接著如圖4f所示，通過使用金屬掩模等的DC濺射法，在熱電體膜203a及電介質(zhì)膜206之上所希望的位置，有選擇地形成10nm厚度的Ni-Cr合金膜來作為熱電型檢測部220及介電常數(shù)變化型檢測部230的上部電極204a及204b。該形成條件與實(shí)施例1中的上部電極104的形成條件相同。
接著如圖4g所示，在熱電體膜203a及電介質(zhì)膜206的周邊部分，通過使用Ar氣的濺射蝕刻，形成多個到達(dá)基板201的蝕刻孔208。在形成后的蝕刻孔208內(nèi)注入磷酸等的腐蝕劑，與實(shí)施例1一樣，在基板201的熱電體膜203a及電介質(zhì)膜206正下方部分形成空隙部209，獲得圖3所示的紅外線檢測元件200。
現(xiàn)說明實(shí)施例3。
若根據(jù)在電介質(zhì)膜之前先形成熱電體膜的實(shí)施例2的制造方法，則作為電介質(zhì)型紅外線檢測部的電介質(zhì)來說是很好的鈦酸鋇鍶(BST)系材料所構(gòu)成的薄膜，因?yàn)楸仨氂帽萈LT10構(gòu)成的熱電體膜203的成膜溫度高的650℃來形成，所以，不能代替PLT25用作電介質(zhì)膜。
因此，在本實(shí)施例中，在與實(shí)施例2一樣的紅外線檢測元件200的制造中，對先形成電介質(zhì)膜206之后形成熱電體膜203的方法進(jìn)行說明。例如，作為電介質(zhì)膜206的Ba0.65Sr0.35TiO3膜用以下條件形成。
表8
將與欲形成的膜相同組分的BST燒結(jié)體作為靶，使用含有10∶1之比的Ar及O2的混合氣體作為濺射氣體，采用基板溫度為650℃、氣體壓力為0.4Pa、RF功率密度為2.3W/cm2的RF磁控管濺射法。
將所形成的電介質(zhì)膜206加工成所希望的形狀之后，形成由PLT10等構(gòu)成的熱電體膜203(使用金屬掩模)。該熱電體膜的形成與實(shí)施例2同樣進(jìn)行。
另外，作為電介質(zhì)薄膜材料，也可以考慮鉍系強(qiáng)電介質(zhì)，例如SrBi2Ta2O3，但因?yàn)槠涑尚螠囟燃s為800℃，超過在先形成的BST構(gòu)成的電介質(zhì)膜203的成形溫度，所以不能采用實(shí)施例2的制造方法。
現(xiàn)說明實(shí)施例4。
在本實(shí)施例中，對具有介電常數(shù)變化型的紅外線檢測部及電阻變化型的紅外線檢測部的紅外線檢測元件之一例進(jìn)行說明。
圖5示出本實(shí)施例的紅外線檢測元件。紅外線檢測元件400具有基板401及配置于其上的介電常數(shù)變化型檢測部420及電阻變化型檢測部430。
介電常數(shù)變化型檢測部420具有由Pt膜構(gòu)成的下部電極402、Ni-Cr合金膜構(gòu)成的上部電極404及夾在兩電極之間、由Ba0.65Sr0.35TiO3(以下稱為BST)構(gòu)成的電介質(zhì)膜403a。
另一方面，電阻變化型檢測部430具有形成于基板401上的絕熱膜405及形成于絕熱膜405上的電阻體膜406。絕熱膜405由層疊的氧化硅膜及氮化硅膜構(gòu)成。在電阻體406上連接著一對電極(未圖示)，兩電極間的電阻值的變化由與元件連接的信號處理部進(jìn)行檢測。
基板401的檢測部420和430的正下方分別形成有空隙部109。由于該空隙部409，檢測部420及430分別與基板401之間的熱傳遞被抑制。為了抑制因形成該空隙部409而導(dǎo)致元件機(jī)械強(qiáng)度下降，在檢測部420和430的周圍形成有由聚酰亞胺之類樹脂構(gòu)成的保護(hù)層407。
上述的紅外線檢測元件例如如下所述進(jìn)行制造。
首先與實(shí)施例1一樣，利用RF磁控管濺射法，在MgO單晶構(gòu)成的基板401之上，如圖6a所示，形成厚度200nm的Pt構(gòu)成的導(dǎo)電膜402。
接著，通過RF磁控管濺射法，如圖6b所示，在導(dǎo)電膜402的上面形成電介質(zhì)膜403。
獲得的電介質(zhì)膜403如圖6c所示，通過蝕刻加工成所希望的圖形。例如，在電介質(zhì)膜403上，經(jīng)旋涂涂布光致抗蝕劑，用光刻法加工該光致抗蝕劑。然后，通過使用氟硝酸的蝕刻，將電介質(zhì)膜403的露出部分除去。若再除去光致抗蝕劑，則如圖6c所示，在導(dǎo)電膜402的上面獲得所希望形狀的電介質(zhì)膜403a。
然后，如圖6d所示加工導(dǎo)電膜402，形成下部電極402a。例如，將光致抗蝕劑加工成所希望的圖形之后，通過將Ar用作濺射氣體的濺射蝕刻加工導(dǎo)電膜402。此時，將規(guī)定部位的導(dǎo)電膜402除去，使該部分的基板401露出。
在該露出的基板401上，如下所述形成電阻變化型檢測部430。
首先，在該露出的基板401上，與實(shí)施例1一樣，如圖6e所示，形成絕熱膜405。接著，如圖6f所示，在熱絕緣膜405上所希望的位置，有選擇地形成厚度為200nm的氧化釩(VOx,x≠2)膜作為電阻體膜406。
接著使用感光性聚酰亞胺來形成厚度為2μm的保護(hù)層407。
接著如圖6g所示，在電介質(zhì)膜403a之上形成上部電極404。例如通過使用金屬掩模等的DC濺射法，形成厚度為10nm的Ni-Cr合金膜來作為上部電極404。
接著如圖6h所示，在電介質(zhì)膜403a及電阻體膜406的周邊部分形成多個蝕刻孔408，經(jīng)蝕刻形成空隙部409，獲得如圖5所示的紅外線檢測元件400。
如果如上述實(shí)施例那樣，將多個紅外線檢測部形成為一體，并分別形成元件，則先形成的元件的受熱經(jīng)歷增多。因此，有可能發(fā)生在電介質(zhì)膜及熱電體膜與電極之間構(gòu)成原子的擴(kuò)散、檢測部不能發(fā)揮所希望的特性的情況。因此在以下的實(shí)施例中，對能用較少的受熱經(jīng)歷制造與上述實(shí)施例1一樣在同一基板上具有電阻變化型檢測部和另一種檢測部的紅外線檢測元件的方法進(jìn)行說明。
現(xiàn)說明實(shí)施例5。
在本實(shí)施例中，與實(shí)施例1一樣，以圖1所示的具有電阻變化型的紅外線檢測部和熱電型的紅外線檢測部的紅外線檢測元件為例進(jìn)行說明。
在本實(shí)施例中，用相同的材料構(gòu)成圖7所示紅外線檢測元件500的熱電型檢測部520的上部電極504及電阻變化型檢測部530的電阻體膜506，并將其同時形成。
以下參照圖8a-圖8f，說明紅外線檢測元件500制造方法的具體例子。
首先，用與實(shí)施例1相同的方法，如圖8a所示，在MgO單晶構(gòu)成的基板501之上，形成厚度為250nm的Pt構(gòu)成的導(dǎo)電膜502。此時，使導(dǎo)電膜502中的Pt晶體的(100)面偏轉(zhuǎn)而與膜表面一致。
再用與實(shí)施例1相同的方法，如圖8b所示，在導(dǎo)電膜502之上，用RF磁控管濺射法形成厚度為3μm的PLT構(gòu)成的的熱電體膜503。
接著用與實(shí)施例1相同的方法，如圖8c所示，將熱電體膜503加工成所希望的形狀，形成熱電型檢測部510用的熱電體膜503a。
接著通過使用光致抗蝕劑的濺射蝕刻，如圖8d所示，對因熱電體膜503a的形成而露出的導(dǎo)電膜502進(jìn)行加工，形成為了形成空隙部507用的蝕刻孔506、檢測部510的下部電極502a及為在其上形成檢測部520用的露出部509。首先，在Pt膜502上，除去Pt膜502中露出于光致抗蝕劑的部分，使該部分的基板501露出。然后除去光致抗蝕劑。
接著如圖8e所示，在基板501的上表面形成絕緣膜505來覆蓋圖形加工后的熱電體膜503a的周邊部。例如，與實(shí)施例1一樣用旋涂涂布感光性聚酰亞胺之后，用光刻法將其加工成所希望的形狀，形成厚度為2μm的絕熱膜505。
接著如圖8f所示，在熱電體膜503a的露出的上表面及在形成于露出部509之上的絕緣膜505的上表面，例如用電子束蒸鍍法同時分別形成上部電極504及電阻體膜508。
例如靶使用金屬Ni，在壓力為5×10-4Pa的室溫下，以4nm/min的速度形成厚度為20nm的鎳膜。在獲得的鎳膜之上涂布光致抗蝕劑，用光刻法加工成所希望的形狀，然后，通過使用硝酸銨系腐蝕劑的濕法蝕刻，將鎳膜加工成上部電極504和電阻體膜508。
最后，在蝕刻孔506內(nèi)注入腐蝕劑(例如80℃的磷酸)，在基板501的熱電體膜504和電阻體膜508的正下方部分，形成空隙部507，獲得圖7所示紅外線檢測元件500。
通過如上所述同時形成熱電型檢測部510的上部電極104及電阻變化型檢測部520的電阻體膜508，能減少其形成時的受熱經(jīng)歷，能獲得特性良好的紅外線檢測元件。
現(xiàn)說明實(shí)施例6。
在本實(shí)施例中，對與實(shí)施例1一樣具有熱電型檢測部和電阻型檢測部的紅外線檢測元件的其它較佳例子進(jìn)行說明。
圖9示出本實(shí)施例的紅外線檢測元件。本紅外線檢測元件與實(shí)施例1的紅外線檢測元件一樣，具有熱電型檢測部610及電阻型檢測部620。其中，熱電型檢測部610的下部電極602a與電阻型檢測部620的電阻體膜602b由相同材料構(gòu)成。
首先，在與實(shí)施例1所使用的相同的MgO單晶構(gòu)成的基板601之上，如圖10a所示，用RF磁控管濺射法形成厚度為200nm的Pt薄膜602。接著如圖10b所示，在所形成的Pt膜602之上，用RF磁控管濺射法形成厚度為3μm的PLT構(gòu)成的熱電體膜603。
再如圖10c所示，加工熱電體膜603，形成熱電型檢測部610用的熱電體膜603a。
接著如圖10d所示，將露出的Pt膜602加工成所希望的形狀。即，形成為了形成空隙部607用的蝕刻孔606、熱電型檢測部610的下部電極602a及電阻型檢測部620的電阻體膜602b。
接著如圖10e所示，形成絕緣膜605來覆蓋基板601、在其上面經(jīng)圖形加工的熱電體膜603a的周邊部及電阻體膜602b。
接著如圖10f所示，在熱電體膜603a的露出的上表面，通過例如電子束蒸鍍法形成上部電極604。
最后，在蝕刻孔606內(nèi)注入磷酸(加熱至80℃)等的腐蝕劑，蝕刻基板601的熱電體膜603a及電阻體膜602b正下方的部分，如圖9所示，形成空隙部607，獲得紅外線檢測元件600。
現(xiàn)說明實(shí)施例7。
圖11示出本實(shí)施例的紅外線檢測元件700。本實(shí)施例的紅外線檢測元件700具有介電常數(shù)變化型檢測部710及電阻型檢測部720這樣兩種檢測部?；?01由與實(shí)施例1所使用的基板相同的MgO單晶構(gòu)成。
介電常數(shù)變化型檢測部710具有依次層疊在基板701上的由Pt膜構(gòu)成的下部電極702、由Ba0.65Sr0.35TiO3(BST)構(gòu)成的電介質(zhì)膜703及由Ni膜構(gòu)成的上部電極704。
另一方面，電阻型檢測部720具有依次層疊在基板701上的絕熱膜705及電阻體膜708。絕緣膜705例如由聚酰亞胺構(gòu)成。
在各檢測部710及720的底部與基板701之間形成有空隙部707，檢測部710及720分別以其周邊部支承在基板701上。
在本實(shí)施例中，熱電型檢測部710的上部電極704及電阻型檢測部720的電阻體膜708用相同的材料構(gòu)成，并同時形成。
以下使用圖12a-圖12f，對上述紅外線檢測元件700的制造方法進(jìn)行說明。
首先如圖12a及圖12b所示，用RF磁控管濺射法在基板701之上形成厚度為250nm的Pt薄膜702及厚度為3μm的電介質(zhì)膜703。
接著如圖12c所示，將電介質(zhì)膜703加工成所希望的形狀。首先，在電介質(zhì)膜703的表面通過旋涂涂布光致蝕刻劑，然后用光刻法將該光致蝕刻劑加工成所希望的形狀。接著，通過使用氟硝酸的濕法蝕刻將露出于蝕刻劑的電介質(zhì)膜703除去，形成介電常數(shù)變化型檢測部710用的電介質(zhì)膜703a。然后將殘留在電介質(zhì)膜703a上的蝕刻劑除去。
接著如圖12d所示，將Pt膜702的露出部分加工成所希望的形狀。即，形成為了形成空隙部707用的蝕刻孔706、介電常數(shù)變化型檢測部710的下部電極702a及為了在其上形成檢測部720用的露出部709。首先，通過旋涂在Pt膜702上涂布光致蝕刻劑之后，用光刻法將該蝕刻劑加工成所希望的形狀。接著，通過使用Ar氣的濺射蝕刻，將露出于蝕刻劑的Pt膜702除去，使該部分的基板701露出。然后除去蝕刻劑。
接著如圖12e所示，形成絕緣膜705覆蓋在基板701的上面經(jīng)圖形加工后的電介質(zhì)膜703a的周邊部。例如通過旋涂涂布感光性聚酰亞胺，再用光刻法將其加工成所希望的形狀，形成厚度為2μm的絕緣膜705。
接著如圖12f所示，例如通過與實(shí)施例5相同的電子束蒸鍍法，分別在電介質(zhì)膜703a的露出的上表面及形成于露出部709之上的絕熱膜705的上表面，同時形成上部電極704及電阻體膜708。
最后在蝕刻孔706內(nèi)注入腐蝕劑(80℃的磷酸)，在基板701的電介質(zhì)膜703a及電阻體膜708的正下方部分形成空隙部707，獲得如圖11所示的紅外線檢測元件700。
現(xiàn)說明實(shí)施例8。
在本實(shí)施例中，與實(shí)施例7一樣，對具有介電常數(shù)型檢測部和電阻變化型檢測部的紅外線檢測元件的其它較佳例子進(jìn)行說明。
圖13示出本實(shí)施例的紅外線檢測元件。本紅外線檢測元件800與實(shí)施例7的紅外線檢測元件700的一樣，具有介電常數(shù)型檢測部810及電阻變化型檢測部820。本實(shí)施例的紅外線檢測元件800的介電常數(shù)型檢測部810的下部電極802a與電阻型檢測部820的電阻體膜802b由相同材料構(gòu)成。
首先在由與實(shí)施例1所用相同的MgO單晶構(gòu)成的基板801上，如圖14a所示用RF磁控管濺射法形成厚度為200nm的Pt膜802。
接著如圖14b所示，在形成的Pt膜802上，用RF磁控管濺射法形成由厚度為3μm的PLT構(gòu)成的電介質(zhì)膜803。再如圖14c所示，將其加工成所希望的形狀，形成介電常數(shù)型檢測部810用的電介質(zhì)膜803a。
接著如圖14d所示，將因電介質(zhì)膜803的形成而露出的Pt膜802的部分加工成所希望的形狀。即，形成為了形成空隙部807用的蝕刻孔806、介電常數(shù)型檢測部810的下部電極802a及電阻變化型檢測部820的電阻體膜802b。
接著如圖14e所示，形成絕緣膜805覆蓋在基板801的上面經(jīng)圖形加工的電介質(zhì)膜803a的周邊部及電阻體膜802b。
再如圖14f所示，例如用電子束蒸鍍法在電介質(zhì)膜803a的露出的上表面形成上部電極804。
最后，在蝕刻孔806內(nèi)注入腐蝕劑(例如80℃的磷酸)等，在基板801的電介質(zhì)膜803a及電阻體膜802b的正下方的部分分別形成空隙部807，獲得圖13所示的紅外線檢測元件800。
權(quán)利要求
1．一種紅外線檢測元件，其特征在于，具有配置于同一基板上的、從由熱電型紅外線檢測部、電阻變化型紅外線檢測部及介電常數(shù)變化型紅外線檢測部組成的一組檢測部中選出的至少2種紅外線檢測部。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外線檢測元件，其特征在于，在所述基板的所述紅外線檢測部的正下方設(shè)有空隙部。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外線檢測元件，其特征在于，所述紅外線檢測部之一為電阻變化型紅外線檢測部，其電阻體與另一紅外線檢測部的一個電極由相同的導(dǎo)電性材料構(gòu)成。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的紅外線檢測元件，其特征在于，所述電阻體及所述電極是同時形成的。
5．一種紅外線檢測元件的制造方法，該紅外線檢測元件具有基板、形成于所述基板的同一個面上的電阻變化型的第一紅外線檢測部及熱電型或介電常數(shù)變化型的第二紅外線檢測部，其特征在于，同時形成所述第一紅外線檢測部的電阻體及所述第二紅外線檢測部的一個電極。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，具有在所述基板上形成導(dǎo)電性薄膜的工序，及加工所述導(dǎo)電性薄膜而形成所述第一紅外線檢測部的電阻體及所述第二紅外線檢測部的一個電極的工序。
7．根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，在所述基板上形成作為所述第一紅外線檢測部的電阻體的導(dǎo)電性薄膜，同時形成作為所述第二紅外線檢測部的一個電極的另一導(dǎo)電性薄膜。
8．一種紅外線檢測元件的制造方法，該紅外線檢測元件具有基板、形成于所述基板的同一個面上的熱電型紅外線檢測部及介電常數(shù)變化型紅外線檢測部，其特征在于，同時形成所述熱電型紅外線檢測部的一個電極及所述介電常數(shù)變化型紅外線檢測部的一個電極。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的紅外線檢測元件的制造方法，其特征在于，具有在所述基板上形成導(dǎo)電性薄膜的工序，以及加工所述導(dǎo)電性薄膜而形成所述熱電型紅外線檢測部的一個電極及所述介電常數(shù)變化型紅外線檢測部的一個電極的工序。
10．根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，在所述基板上形成作為所述熱電型紅外線檢測部的一個電極的導(dǎo)電性薄膜，同時形成作為所述介電常數(shù)變化型紅外線檢測部的一個電極的另一導(dǎo)電性薄膜。
全文摘要
一種小型高性能的紅外線檢測元件及其制造方法。該紅外線檢測元件具有配置于同一基板上的、從由熱電型紅外線檢測部、電阻變化型紅外線檢部及介電常數(shù)變化型紅外線檢測部組成的一組檢測部中選出的至少2種紅外線檢測部。
文檔編號G01J5/20GK1237701SQ9910715
公開日1999年12月8日 申請日期1999年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月2日
發(fā)明者鐮田健, 高山良一, 藤井覺, 友澤淳, 神野伊策 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社