专利名称：一种薄膜式热释电红外传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种红外传感器，尤其涉及一种薄膜式红外传感器，属于传感器 领域。
背景技术：
热释电红外传感器是一种常用的红外探测器件，广泛应用于非接触开关及防盗报 警等控制装置中，在自动控制，电器节能，安防等领域具有广阔的应用前景。在安防领域，为 抑制冷热气流或者环境温度对传感器的干扰，提高传感器的环境适应性，减少误报，通常采 用双灵敏元乃至四灵敏元设计。所谓双灵敏元设计，是指这种传感器包含两个对偶的单元 红外探测器，分别具有正负敏感度。当冷热气流干扰或者环境温度变化时，这两个对偶单元 传感器温度一同变化，输出信号正负抵消，无报警脉冲信号输出。而当目标物体如人体移动 时，正负信号有一定时差因此无法抵消，报警脉冲信号输出。所谓四元红外探测器，是指内 装有四个对偶的红外传感器，传感器被设计成仅当每个单元探测器探测到信号时才触发报 警，可靠性更高。目前，市场上双元或者四元热释电红外传感器多采用陶瓷体材料制作，陶 瓷体材料通常需要经过机械切割，研磨减薄至几十微米厚再在上下表面制作金属电极，工 序繁琐且成本较高。此外，陶瓷体材料厚达几十微米，器件热容较大，响应速率提高受到限 制。
实用新型内容本实用新型针对现有技术的不足，提供一种热导较低，可靠性高，响应速度快的薄 膜式热释电红外传感器。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下一种薄膜式热释电红外传感器， 包括依次设置的衬底、支撑层、绝热层、薄膜层和光敏传感层，所述薄膜层为2η元结构，所 述光敏传感层包括依次铺设的钝化层和红外吸收层。本实用新型的有益效果是本实用新型所述的传感器，采用衬底、支撑层、绝热层、 薄膜层和光敏传感层的结构，使传感器敏感区下部就不与衬底直接接触，有效降低传感器 与衬底间的热导，光敏传感层的结构，提高了传感器的可靠性和响应速度。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。进一步，所述η为自然数，并且η大于或等于2。采用上述进一步方案的有益效果是，结构采用薄膜式多元结构，相对于单元热释 电红外传感器，可以提高器件对冷热气流和温度变化等环境干扰的适应性，并且误探测率 更低，可以应用于低误报警，在电路设计中，只有这两个传感器都有信号输出时，电路才输 出报警信号，进一步减小了系统误报。进一步，所述薄膜层包括依次铺设的热释电薄膜层和分别设在热释电薄膜层上下 的上电极薄膜层、下电极薄膜层。采用上述进一步方案的有益效果是，热释电薄膜层感受到传感器温度变化时，释放出电信号，热释电薄膜层上下分别设有上下电极薄膜层可有效将电信号弓I出。进一步，所述绝热层为多孔结构。采用上述进一步方案的有益效果是，采用多孔结构，传感器敏感区下部不与衬底 直接接触，有效降低传感器与衬底间的热导。进一步，所述的红外吸收层采用黑金薄膜制成。
图1是本实用新型实施例一所述的传感器的剖面示意图；图2是本实用新型实施例一所述的2元传感器结构示意图；图3是本实用新型实施例二所述的4元传感器结构示意图。
具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用 新型，并非用于限定本实用新型的范围。如图1所示，其是本实用新型实施例一所示的双元结构热释电红外传感器的剖面 结构示意图，本实用新型实施例提供一种薄膜式热释电红外传感器，该传感器包括相互叠 置在一起的上电极薄膜6、下电极薄膜4及热释电薄膜5，所述的传感器为2η元结构，η为 自然数，优选η为1、2或3，即传感器为二元结构、四元结构或八元结构，本实施例中，η = 1，即二元结构，如图2所示，该传感器包括沉没器11和探测器12，该探测器11和探测器12 组成双元结构；该二元结构包括在所述的下电极薄膜4的底部设置硅衬底1，所述的上电极 薄膜6上表面设置钝化层7和红外吸收层8，所述的下电极薄膜4与硅衬底1之间设置有绝 热层2，该绝热层2选用多孔绝热层，该多孔绝热层2上设置有支撑层3。本实用新型实施 例所述的热释电薄膜是铁氧体薄膜材料，包括钛酸锆铅、钛酸钙铅、钛酸锶钡或钛酸锶铅。如图1所示，传感器包括2个串联的正负敏感的单元热释电探测器11和12，当有 冷热气流或者环境温度变化时，这两个单元探测器11和12响应信号大小相同但符号相反， 互相抵消，传感器无报警信号输出，当有人体或者其他较大人体时，这两个传感器不同时响 应，信号无法互联抵消，因此输出报警信号。本实用新型实施例设计的传感器中支撑层3，下 电极薄膜层4，热释电薄膜层5，上电极薄膜层6，钝化层7和红外吸收层8共同构成传感器 的光敏区，并在传感器光敏区与衬底之间增加了一层多孔绝热层2，以降低传感器与衬底热 沉间的热导，提高器件响应灵敏度。本实用新型的薄膜式多元热释电红外传感器各膜层的作用为红外吸收层8用于 提高传感器对目标入射的红外辐射的吸收效率，一般采用黑金薄膜，当传感器吸收目标辐 射的红外辐射后自身温度升高，热释电薄膜层5感受到传感器温度变化，释放出电信号，为 将电信号引出，在热释电薄膜层5的上下面都制备了电极膜层6和4 ；为提高器件机械强 度，在金属电极之下增加了氮化硅支撑层3 ；钝化层7主要是为了防止热释电材料在封装气 氛影响下性能退化；为降低传感器与衬底间的热导，传感器敏感区和硅衬底1之间制作了 一层多孔绝热层2，这样，传感器敏感区下部就不与衬底直接接触，有效降低传感器与衬底 间的热导，该多孔绝热层可以选用多孔二氧化硅或者聚酰亚胺等绝热薄膜。如图3所示，其是本实用新型实施例二的四元结构热释电红外传感器的结构示意图，本实用新型实施例二提供一种薄膜式四元热释电红外传感器，该四元传感器包括两个 双元结构，其中21和22组成一个双元结构，23和M组成一个双元结构，采用相匹配的驱动 电路，该结构的误探测率更低，可以应用于低误报警应用，在电路设计中，只有这两个传感 器都有信号输出时，电路才输出报警信号，进一步减小了系统误报。 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用 新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保 护范围之内。
权利要求1.一种薄膜式热释电红外传感器，包括衬底、支撑层和光敏传感层，其特征在于，所述 支撑层和光敏传感层之间依次设有绝热层和薄膜层，所述薄膜层为2η元结构，所述光敏传 感层包括依次铺设的钝化层和红外吸收层。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，η为自然数，并且η大于或等于2。
3.根据权利要求1至2任意项所述的传感器，其特征在于，所述薄膜层包括依次铺设的 热释电薄膜层和分别设在热释电薄膜层上下的上电极薄膜层、下电极薄膜层。
4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述绝热层为多孔结构。
5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述的红外吸收层采用黑金薄膜制成。
专利摘要本实用新型涉及一种薄膜式热释电红外传感器，包括依次设置的衬底、支撑层、绝热层、薄膜层和光敏传感层，所述薄膜层为2n元结构，所述光敏传感层包括依次铺设的钝化层和红外吸收层。实用新型的有益效果是本实用新型所述的传感器，采用衬底、支撑层、绝热层、薄膜层和光敏传感层的结构，使传感器敏感区下部就不与衬底直接接触，有效降低传感器与衬底间的热导，光敏传感层的结构，提高了传感器的可靠性和响应速度。
文档编号G01J5/10GK201828340SQ20102054919
公开日2011年5月11日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者王宏臣 申请人:烟台睿创微纳技术有限公司