专利名称：红外线阵列检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及红外线阵列检测装置，详细地说，涉及三个以上的红外线检测像素形成阵列状的红外线阵列检测装置。
背景技术：
作为已有的热电元件型的红外线检测器，日本发明专利第2663612号公报公开了将p型半导体和n型半导体构成的多个热电偶串联连接构成的热电元件。这样的红外线检测器利用了塞贝克效应。即，在红外线吸收膜上由红外线的吸收产生的热传递到热电偶时，根据由热电偶的热接点和冷接点的温度差产生的电动势，测定入射到红外线检测器的红外线量(热量)。
上述已有的红外线检测器例如作为红外线阵列检测装置的像素被利用。也就是说，多个红外线检测器配置于基板上形成阵列状。通过将红外线检测器产生的电动势作为像素信息信号取出，以此测定位置的不同造成的红外线量的不同。

发明内容
本发明的目的在于提供一种红外线阵列检测装置，能够将多个红外线检测像素集成化，同时使这些检测像素有足够高而且均匀化的灵敏度。
通常，在红外线阵列检测装置中，检测灵敏度高而且均匀这一点是很重要的。但是，在上述已有的红外线阵列检测装置中，红外线吸收膜向热电偶传热时，其一部分传递到基板，可能发生热电变换效率差、检测灵敏度低下的情况。为了防止检测灵敏度降低，通过从背面对基板进行蚀刻，以将基板加工成隔膜(diaphragm)结构。在隔膜结构的情况下，基板的薄板部的上部配置热电偶的热接点，厚板部的上部配置热电偶的冷接点，以此减少传递到基板的热量。
但是在这样将多个红外线检测器并排在隔膜结构的基板上时，向基板传递热量的方式因红外线检测器的位置而不同。因此产生这样的问题，即各红外线检测器的热电变换效率发生差异，得不到均匀的检测灵敏度。例如，在排列成一维阵列形状的红外线检测器中，位于阵列两端的红外线检测器比除此以外的红外线检测器更接近基板的厚板部，因此，位于阵列两端的红外线检测器随着红外线的吸收而产生的热量容易传递到厚板部，热电变换效率变差，检测灵敏度容易下降。
还有，通过将基板的薄板部做得非常大，使两端部的红外线检测器和厚板部之间保持足够的距离，或向每一红外线检测器分别赋予薄板部，则能够使红外线检测器的灵敏度均匀化。但是用这样的方法，装置的小型化、集成化有困难，实用上不理想。
本发明的红外线阵列检测装置具备由绝缘材料构成的支持膜；具有中空部分、支承所述支持膜的周边部的框体；热接点形成于中空部分上部、同时冷接点形成于框体上部的多个热电偶串联连接，形成红外线吸收层以覆盖所述热接点的上部，从而构成一个像素，在支持膜上阵列状配置的3个以上的红外线检测像素；以及根据在照射红外线于所述红外线检测像素上时取出的热电动势与位置的关系，补偿配置于周边部分的第1红外线检测像素的检测灵敏度与配置于中间部分的第2红外线检测像素的检测灵敏度之差的补偿手段。
本发明的红外线阵列检测装置中，在支持膜上成阵列状形成3个以上的红外线检测像素，使热电偶的热接点配置于中空部分的上部，冷接点配置于框体的上部。因此，在各红外线检测像素中，由吸收红外线而产生的热能够高效率地从红外线吸收层传递到热电偶。
又，在红外线检测像素的排列方向上观察，可以看出配置于周边部的第一红外线检测像素靠近框体。因此，在第1红外线检测像素中，与配置于中间部的第2红外线检测像素相比，传递到框体的热量大，但是这些检测像素之间的损失热量的差造成的电动势差利用补偿手段进行补偿。从而，即使不加大框体的中空部分或对每一个红外线检测像素不分别设置，也可以使红外线检测像素的灵敏度实质上相同而与其位置无关。从而能够将多个红外线检测像素集成化，同时使这些检测像素有足够高而且均匀化的灵敏度。
本发明的红外线阵列检测装置，理想地，支持膜由硅基板上形成的绝缘材料膜构成，框体利用从支持膜形成面的反面对该硅基板周边部包围的区域进行蚀刻构成。由于利用蚀刻形成中空部分，能够精密地实现中空部分的形状。
又，本发明的红外线阵列检测装置，如下构成为有用，即构成所述热电偶的电极之一是具有规定的导电型的多晶硅，另一方是铝。由于形成这样的结构，本发明的红外线阵列检测装置能够以足够高的热电变换效率测量红外线的照射量。
又，本发明的红外线阵列检测装置，最好是第1红外线检测像素具备比所述第2红外线检测像素多的所述热电偶，以此实现补偿手段。即使是与第2红外线检测像素相比，第1红外线检测像素中有更多的热量传递到框体，也能够利用补偿手段，以第1红外线检测像素的热电偶增加量补偿由于该损失热量差引起的电动势。因此各红外线检测像素的检测灵敏度实质上相同，与其位置无关。
又，本发明的红外线阵列检测装置，也可以是将第1红外线检测像素中构成所述热电偶的构件的宽度做得比第2红外线检测像素中的窄，以此实现所述补偿手段。采用这样的结构，第1红外线检测像素中通过热电偶释放的热量比在第2红外线检测像素中的少。从热电偶散失的热量差补偿了红外线检测像素位置不同产生的损失热量差。因此各红外线检测像素的检测灵敏度充分均匀化。
又，本发明红外线阵列检测装置，也可以是将第1红外线检测像素中构成热电偶的构件的长度做得比在第2红外线检测像素中的长，以此实现补偿手段。采用这样的结构，第1红外线检测像素中通过热电偶释放的热量比在第2红外线检测像素中的少。通过热电偶放热的热量差补偿了红外线检测像素位置不同产生的损失热量差。因此各红外线检测像素的检测灵敏度充分均匀化。
又，本发明的红外线阵列检测装置，也可以是将第1红外线检测像素中构成所述热电偶的构件的厚度做得比在第2红外线检测像素中的薄，以此实现补偿手段。采用这种结构，第1红外线检测像素中通过热电偶释放的热量比在第2红外线检测像素中的少。通过热电偶放热的热量差补偿了红外线检测像素位置不同产生的损失热量差。因此各红外线检测像素的检测灵敏度充分均匀化。
又，本发明的红外线阵列检测装置，也可以使第2红外线检测像素还具备与构成热电偶的构件连接、由具有与该构件相同或比其更高的热传导性的材料构成的空(dummy)配线，以此实现补偿手段。采用这种结构，在第2红外线检测像素中发生的热量的一部分由于空配线的放热而损失。因此即使是在第1红外线检测像素中比在第2红外线检测像素中有更多的热量传递到框体，通过空配线放热的热量也补偿了框体产生的热量损失差造成的电动势的差。因此各红外线检测像素的检测灵敏度充分均匀化。
又，本发明的红外线阵列检测装置，也可以在第1红外线检测像素中，将构成热电偶的构件的一部分用热传导率比该构件低、而且能够与该构件电气连接的材料置换，以此实现所述补偿手段。采用这种结构，第1红外线检测像素中通过热电偶释放的热量比在第2红外线检测像素中的少。通过热电偶放热的热量差补偿了红外线检测像素位置不同产生的损失热量差。因此各红外线检测像素的检测灵敏度充分均匀化。
又，本发明的红外线阵列检测装置，在第2红外线检测像素中，构成热电偶的构件的一部分用热传导率比该构件高，而且能够与该构件电气连接的材料置换，以此实现补偿手段。采用这种结构，第1红外线检测像素中通过热电偶释放的热量比在第2红外线检测像素中的少。通过热电偶放热的热量差补偿了红外线检测像素位置不同产生的损失热量差。因此各红外线检测像素的检测灵敏度充分均匀化。
附图的简单说明

图1(A)显示第1实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图1(B)是图1(A)的I-I线的剖面图。
图2表示第1实施例的红外线阵列检测装置其他例子的热电元件的图形。
图3(A)表示第2实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图3(B)是图3(A)的I-I线的剖面图。
图4(A)是第3实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图4(B)是图4(A)的I-I线的剖面图。
图5(A)是第4实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图5(B)是图5(A)的I-I线的剖面图。
图6(A)是第5实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图6(B)是图6(A)的I-I线的剖面图。
图7(A)是第6实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图7(B)是图7(A)的I-I线的剖面图。
图8(A)是第7实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图8(B)是图8(A)的I-I线的剖面图。
图9(A)是第8实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图9(B)是图9(A)的I-I线的剖面图。
图10(A)是第9实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图10(B)是图10(A)的I-I线的剖面图。
实施发明的最佳形态参照附图对本发明的最佳实施形态进行详细说明。附图中，对相同和相当的部分赋予相同的符号，并且省略重复说明。
图1(A)是第1实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图1(B)是图1(A)的I-I线的剖面图。如图所示，隔膜结构的支持构件由支持膜1和硅制的框体3构成。框体3具有矩形(正方形或长方形)的中空部分2。支持膜1的周边部由框体3支承。在支持膜1上，红外线检测像素4a、4b排列成一维阵列。
配置于两端部的红外线检测像素4a和配置于中间部的红外线检测像素4b，构成热电元件的热电偶数目不同，但是具有相同的结构。又，红外线检测像素4a、4b的像素尺寸由相同尺寸的红外线吸收膜9决定。在各红外线检测像素中，将掺杂有1018～1020cm-3浓度的n型或p型杂质的多晶硅膜5、作为绝缘膜的二氧化硅膜6、以及比多晶硅膜5宽度小的铝膜7按此顺序叠层于支持膜1上。用二氧化硅膜6的开口孔连接多晶硅膜5和铝膜7，这样形成热电偶。将这种热电偶多个串联形成热电元件。如图1(A)所示，叠层的多晶硅膜5和铝膜7设置于框体3的相对的两边上，从框体3向中空部分2上部的中央延伸。
支持膜1及热电构件的露出表面由氮化硅(以下记为SiN)构成的钝化膜8覆盖。钝化膜8上形成红外线吸收膜9以覆盖形成于中空部分2上部的二氧化硅膜6的开口孔部。而且二氧化硅膜6的开口孔部的多晶硅膜5和铝膜7的接点中，形成于中空部分2上部的接点由红外线吸收膜9覆盖。由红外线吸收膜9覆盖的该接点作为热接点起作用。另一方面，形成于框体3上部的接点不被红外线吸收膜9覆盖。不被红外线吸收膜9覆盖的该接点作为冷接点起作用。一旦由于红外线的吸收在红外线吸收膜9上产生热量，则热电偶的热接点和冷接点之间产生温差，由塞贝克效应而产生电动势。
对红外线检测像素的排列方向(图1(A)所示的I-I方向)进行观察表明，红外线检测像素4a比红外线检测像素4b更靠近框体3，因此传递到框体3的热量较多。第1实施例的红外线阵列检测装置中，根据红外线检测像素4a、4b上照射红外线而产生的电动势与红外线检测像素的位置的关系，决定构成热电元件的热电偶的数目，使得红外线检测像素4a中的热电偶数目比红外线检测像素4b中多。因此，即使是传递到框体3的热量的差导致红外线检测像素4a、4b之间发生电动势差，电动势的差也通过红外线检测像素4a的追加的热电偶产生的电动势得到补偿。因此，只要红外线照射量相同，从各红外线检测像素取出的电动势实质上也就相同，与其位置无关。也就是说红外线检测像素4a的热电偶不但作为热电偶起作用，而且作为补偿手段起作用。
具备红外线检测像素4a、4b的热电元件的一端上，对每一个红外线检测像素分别连接有取出电极10a，另一端上连接有共用取出电极10b作为各红外线检测像素的共用电极。利用电极10a、10b将红外线吸收使热电偶产生的电动势作为像素信息信号取出，测定不同一维位置的红外线照射量的不同。
下面对框体3的形成方法进行说明。首先，在具有规定直径和厚度的硅基板的表面上形成支持膜1、热电元件图形、钝化膜8、红外线吸收膜9。其次，在硅基板形成支持膜1的面的相反一侧的面(背面)，形成由能够耐受硅蚀刻液的氮化硅等构成的掩模11。第3，利用光刻法及蚀刻法，在掩模11上形成用于形成中空部分2的开口部。最后，用掩模11保护硅基板的表面不受蚀刻地进行对硅基板的蚀刻。露出于掩模11开口部的硅被蚀刻，形成中空部分2。支持膜1由于具有对蚀刻液的耐蚀性而留下覆盖着中空部分2。在硅基板的(100)面上形成掩模11，作为蚀刻液如果采用例如氢氧化钾溶液等，则可以进行各向异性蚀刻。从而能够形成具有图1(B)所示的中空部分2的隔膜结构。还有，支持膜1可以用氮化硅或二氧化硅构成。或者也可以由含有氮化硅、二氧化硅、PSG(Phospho Silicate Glass)、BPSG(BoronPhospho Silicate Glass)中某一种的多层膜构成。又，支持膜1的厚度为0.5～5微米。
钝化膜8以二氧化硅或聚酰亚胺膜等绝缘膜为好。又，红外线吸收膜9由容易吸收红外线而且具有粘结力的材料构成。作为这样的材料黑化树脂是理想的。作为这种黑化树脂，可以举出有混入碳充填剂等黑色充填剂的树脂(环氧树脂类、硅类、丙烯类、聚氨酯、聚酰亚胺等)和黑色抗蚀剂等。
采用第1实施例的红外线阵列选择装置，多个红外线检测像素形成阵列状，多晶硅膜5和铝膜7构成的热电偶的热接点分别配置于中空部分2的上部，冷接点分别配置于框体3的上部。红外线吸收膜9覆盖着全部热接点地形成，因此，由红外线吸收膜9吸收红外线产生的热高效率地传送给热电偶。
又，红外线检测像素4a的热电偶比红外线检测像素4b的热电偶多，因此，传递到框体3的热量的差引起的电动势的差通过红外线检测像素4a的热电偶产生的电动势得到补偿。因此，红外线检测像素的检测灵敏度充分均匀，因此能够高精度地测定由位置的不同引起的红外线照射量的不同。
因此，采用第1实施例的红外线阵列检测装置，能够将多个红外线检测像素集成化，同时使这些检测像素有足够高而且均匀化的灵敏度。还有，在下述的其他实施例中，通过如上所述设定热电偶的数目，能够得到同样的效果。
又，在第1实施例的红外线阵列检测装置中，由于将多晶硅膜5和铝膜7叠层形成热电偶，对一对热电偶的配置区域变窄。从而能够高密度地配置热电偶。而且热电元件具有依序叠层多晶硅膜5、二氧化硅膜6、铝膜7的3层结构，因此具有较高的机械支持强度。这样的3层结构从框体3向中空部分2延伸形成，因此中空部分2的机械强度变高。而且在中空部分2的上部，由具有粘接力的材料构成的单块的红外线吸收膜9贴附成覆盖支持膜1和热电元件图形的样子，因此中空部分2壁薄的区域的机械强度变得更高。
通常，铝具有比较高的热传导率，所以在热接点得到的热量容易通过铝膜7传递到框体3上。因此，红外线检测像素的灵敏度有可能下降。但是，在第1实施例的红外线阵列检测装置中，铝膜7隔着二氧化硅膜6薄薄地叠层于多晶硅5上，因此铝膜7与硅制框体3热绝缘。因此能够防止红外线检测像素的灵敏度下降。二氧化硅膜6不仅具有使硅膜5与铝膜7电绝缘的功能，而且还具有不使热量从多晶硅5传递到铝膜7的热绝缘功能。
入射到红外线吸收膜9的红外线，由于受到形成于红外线吸收膜9下面的铝膜7的反射，通常有可能导致红外线检测像素的灵敏度下降。但是在第1实施例的红外线检测像素中，铝膜7由于形成得细，红外线的反射量减少。而且，铝膜7反射的红外线又被红外线吸收膜9所吸收，因此，进一步能够防止红外线检测像素的灵敏度下降。
还有，第1实施例不限于此。图1表示了红外线检测像素4a、4b排列成一维阵列状的例子，但是，在第1实施例中，也可以如图2所示，在框体3上设置两个中空部分2，从框体3的上部到各中空部分2的上部，红外线检测像素4a、4b排列形成二维阵列状。采用这样的结构，能够测定红外线照射量的二维差异。在下述的其他实施例中，利用将多个红外线检测像素排列成二维阵列状的方法，也可以得到同样的效果。
图3(A)表示第2实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图3(B)是图3(A)的I-I线的剖面图。第2实施例的红外线阵列检测装置中，具有与图1(A)及图1(B)所示的第1实施例的红外线阵列检测装置的红外线检测像素相同结构的红外线检测像素排列成一维阵列状。在第2实施例的红外线阵列检测装置中，红外线检测像素4a、4b的热电偶数目相同，但是红外线检测像素4a的铝膜7的宽度比红外线检测像素4b的铝膜7宽度小。因此，热量难以从红外线检测像素4a的热电偶传递到框体3。这些铝膜7的宽度决定成能够以通过热电偶放热的热量差，补偿由于红外线检测像素的位置不同而产生的损失热量的差。这些铝膜7的宽度的决定以预先已得知的红外线检测像素的位置与传递到框体3的热量之间的关系为依据。由于具有这样的构成，该热电偶不仅作为热电偶起作用，而且作为补偿手段起作用。
第2实施例的红外线阵列检测装置，其热电偶的数目对于红外线检测像素4a、4b是相同的这一点、以及红外线检测像素4a铝膜7的宽度比红外线检测像素4b狭窄这一点，与第1实施例不同，但是，热电偶、钝化膜8、红外线吸收膜9的叠层结构以及配置与第1实施例相同。因此，对于各红外线检测像素，能够实现足够高的检测灵敏度。而且，在第2实施例中，红外线检测像素4a的铝膜7的宽度比红外线检测像素4b的铝膜7的宽度狭窄，因此就从热电偶放出的热量而言，红外线检测像素4a比红外线检测像素4b小。因此，由红外线检测像素的位置不同而产生的损失热量的差被通过热电偶放出的热量差补偿。从而，各红外线检测像素的检测灵敏度充分均匀化。
还有，第2实施例并不限于此。第2实施例中揭示了红外线检测像素4a的铝膜7的宽度比红外线检测像素4b的铝膜7的宽度小的例子，但是也可以是红外线检测像素4a中多晶硅膜5的宽度或多晶硅膜5和铝膜7两者的宽度比在红外线检测像素4b中的狭窄。采用这样的结构，红外线检测像素4a中从热电偶放出的热量比红外线检测像素4b中的小，因红外线检测像素的位置不同而产生的损失热量的差由通过热电偶放出的热量的差得到补偿。因而，各红外线检测像素的检测灵敏度能够充分均匀化。
多晶硅与铝相比其比电阻较高，因此热电偶的电阻取决于多晶硅膜。因此，多晶硅膜不必要地做得狭窄则热电偶的的电阻上升，因此噪声增加，信噪比变差。从而，在组合铝膜与多晶硅膜的情况下，最好是调节铝膜的宽度，控制通过热电偶放热的热量。又如下面所述，通过调节构成热电偶的电极的长度和厚度也能够控制通过热电偶放热的热量，但是在这种情况下最好也调节铝膜的长度和宽度。
图4(A)是第3实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图4(B)是图4(A)的I-I线的剖面图。第2实施例中，红外线检测像素4a的铝膜7的宽度比红外线检测像素4b的铝膜7宽度小。而在第3实施例中，红外线检测像素4a的铝膜7呈波浪形弯曲，红外线检测像素4a的铝膜7的长度比红外线检测像素4b的铝膜7的长度大。铝膜7的长度决定成能够以通过热电偶放热的热量差，补偿由红外线检测像素的位置不同而产生的损失热量的差。铝膜7的长度的决定以预先已得知的红外线检测像素的位置和传递到框体3的热量之间的关系为依据。由于具有这样的构成，该热电偶不仅具有热电偶的功能，而且具有作为补偿手段的功能。
第3实施例，其热电偶的数目对于红外线检测像素4a、4b是相同的这一点、以及在红外线检测像素4a铝膜7的长度比在红外线检测像素4b的铝膜7的长度长这一点，与第1实施例不同，但是，热电偶、钝化膜8、红外线吸收膜9的叠层结构以及配置与第1实施例相同。因此，对于各红外线检测像素，能够实现足够高的检测灵敏度。在第3实施例中，红外线检测像素4a的铝膜7的长度比红外线检测像素4b的铝膜7的长度长，因此红外线检测像素4a中通过热电偶放热的热量比在红外线检测像素4b中的小。因此，由红外线检测像素的位置不同而产生的损失热量的差被通过热电偶放热的热量的差所补偿。从而，各红外线检测像素的检测灵敏度充分均匀化。
还有，第3实施例并不限于此。在第3实施例中揭示了红外线检测像素4a的铝膜7为波浪形的例子，但是铝膜7的长度只要满足上述条件，其形状也可以是直线状、S字形、锯齿状等形状。
图5(A)是第4实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图5(B)是图5(A)的I-I线的剖面图。第2实施例中，红外线检测像素4a的铝膜7的宽度比红外线检测像素4b的铝膜7宽度小，而在第4实施例中，红外线检测像素4a的铝膜7的厚度比红外线检测像素4b的铝膜7的厚度小。这些铝膜7的厚度决定成能够以通过热电偶放热的热量的差，补偿由红外线检测像素的位置不同而产生的损失热量的差。铝膜7的厚度的决定以预先已得知的红外线检测像素的位置与传递到框体3的热量之间的关系为依据。由于具有这样的构成，该热电偶不仅作为热电偶起作用，而且作为补偿手段起作用。
第4实施例，其热电偶的数目对于红外线检测像素4a、4b是相同的这一点、以及红外线检测像素4a中铝膜7的厚度比红外线检测像素4b中铝膜7的厚度小这一点，与第1实施例不同，但是，热电偶、钝化膜8、红外线吸收膜9的叠层结构以及配置与第1实施例相同。因此，在各红外线检测像素中，能够实现足够高的检测灵敏度。而且在第4实施例中，使红外线检测像素4a的铝膜7的厚度比红外线检测像素4b的铝膜7的厚度薄，因此红外线检测像素4a中通过热电偶放热的放热量比在红外线检测像素4b中的小。因此，由红外线检测像素的位置不同而产生的损失热量的差被通过热电偶的放热量的差所补偿。从而，各红外线检测像素的检测灵敏度充分均匀化。
图6(A)是第5实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图6(B)是图6(A)的I-I线的剖面图。第6实施例的红外线阵列检测装置中，红外线检测像素4b的铝膜7上连接由具有与铝相同或更大的热传导率的材料构成的空配线12。空配线12可以用铝、金等材料构成。空配线12的材料和形状选择为能够以通过热电偶放热的热量的差，补偿由红外线检测像素的位置不同而产生的损失热量的差。空配线12的材料和形状的决定以预先已得知的红外线检测像素的位置与传递到框体3的热量之间的关系为依据。由于具有这样的构成，该热电偶不仅作为热电偶起作用，而且作为补偿手段起作用。
第5实施例，其热电偶的数目对于红外线检测像素4a、4b是相同的这一点、以及在红外线检测像素4b还具有空配线12这一点，与第1实施例不同，但是，热电偶、钝化膜8、红外线吸收膜9的叠层结构以及配置与第1实施例相同。因此，在各红外线检测像素中，能够实现足够高的检测灵敏度。而且在第5实施例中，由于红外线检测像素4b具有空配线12，通过吸收红外线产生的热量的一部分通过空配线损失掉。因此，由红外线检测像素的位置不同而产生的损失热量的差被空配线损失的热量所补偿。从而，各红外线检测像素的检测灵敏度充分均匀化。
还有，第5实施例并不限于此。迄今为止的说明中，参照了具备与红外线检测像素4b的铝膜7连接的空配线12的例子，但第5实施例的红外线阵列检测装置中，可以在红外线检测像素4b的硅膜5上或硅膜5和铝膜7两者上设置空配线。
图7(A)是第6实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图7(B)是图7(A)的I-I线的剖面图。第6实施例的红外线阵列检测装置中，红外线检测像素4a的铝膜7的一部分用热传导率比铝膜7小、且能够与铝膜7电气连接的材料置换。这样的材料可以采用多晶硅、铬、钛等。采用怎么样的材料，或置换掉铝膜7的长度的多少，是这样决定的，也就是使得通过热电偶放热的热量的差能够补偿由于位置不同而产生的损失热量的差。材料和应该置换的长度的决定以预先已得知的红外线检测像素的位置和传递到框体3的热量之间的预先得到关系为依据。由于具有这样的构成，该热电偶不仅作为热电偶起作用，而且作为补偿手段起作用。
第6实施例，其热电偶的数目对于红外线检测像素4a、4b是相同的这一点、以及红外线检测像素4a的铝膜7的一部分由上述材料置换这一点，与第1实施例不同，但是，热电偶、钝化膜8、红外线吸收膜9的叠层结构以及配置与第1实施例相同。因此，在各红外线检测像素中，能够实现足够高的检测灵敏度。而且在第3实施例中，由于红外线检测像素4a的铝膜7的一部分用热传导率比铝膜7小、而且能够与铝膜7电气连接的材料置换，因此红外线检测像素4a中通过热电偶放热的放热量比红外线检测像素4b中的小。所以由红外线检测像素的位置不同而产生的损失热量的差被通过热电偶放热的热量的差所补偿。从而，各红外线检测像素的检测灵敏度充分均匀化。
还有，第6实施例并不限于此。在第6实施例中揭示了红外线检测像素4a的铝膜7的一部分用热传导率比铝膜7小、而且能够与铝膜7电气连接的材料置换的例子。但是也可以是将红外线检测像素4a的硅膜5的一部分或硅膜5和铝膜7两者的一部分分别用热传导率比其都小、而且能够与其电气连接的材料置换。
图8(A)是第7实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图8(B)是图8(A)的I-I线的剖面图。第6实施例的红外线阵列检测装置中，红外线检测像素4b的铝膜7的一部分用热传导率比铝膜7大、而且能够与铝膜7电气连接的材料置换。置换的部分可以是铬—金、钛—金等两种金属的叠层体。采用怎么样的材料，置换铝膜7到什么程度，是这样决定的，也就是使得通过热电偶放热的热量的差能够补偿由红外线检测像素的位置不同而产生的损失热量的差。材料和应置换的长度的决定以预先已得知的红外线检测像素的位置与传递到框体3的热量之间的关系为依据。由于具有这样的构成，该热电偶不仅作为热电偶起作用，而且作为补偿手段起作用。
第7实施例，其热电偶的数目对于红外线检测像素4a、4b是相同的这一点、以及红外线检测像素4b的铝膜7的一部分由上述材料置换这一点，与第1实施例不同，但是，热电偶、钝化膜8、红外线吸收膜9的叠层结构以及配置与第1实施例相同。因此，在各红外线检测像素中，能够实现足够高的检测灵敏度。而且在第7实施例中，由于红外线检测像素4b的铝膜7的一部分用热传导率比铝膜7大、而且能够与铝膜7电气连接的材料置换，因此红外线检测像素4a中通过热电偶放热的热量比红外线检测像素4b中的小。所以由红外线检测像素的位置不同而产生的损失热量的差被通过热电偶放热的热量的差所补偿。从而，各红外线检测像素的检测灵敏度充分均匀化。
还有，第7实施例并不限于此。在第6实施例中揭示了红外线检测像素4b的铝膜7的一部分用热传导率比铝膜7大、而且能够与铝膜7电气连接的材料置换的例子。但是也可以是将红外线检测像素4b的硅膜5或硅膜5和铝膜7的两者分别用热传导率比其都大、而且能够与其电气连接的材料置换。
图9(A)是第8实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图9(B)是图9(A)的I-I线的剖面图。上述第1～7实施例中，所有的热电偶由多晶硅膜5和铝膜7构成。而在第8实施例中，红外线检测像素4a的热电偶由n型多晶硅膜50和p型多晶硅膜51构成，红外线检测像素4b的热电偶由n型或p型多晶硅膜5和铝膜7构成。由于具有这样的构成，该热电偶不仅作为热电偶起作用，而且作为补偿手段起作用。
第8实施例，其热电偶的数目对于红外线检测像素4a、4b是相同的这一点、以及红外线检测像素4a的热电偶由n型多晶硅膜50和p型多晶硅膜51构成这一点，与第1实施例不同，但是，热电偶、钝化膜8、红外线吸收膜9的叠层结构以及配置与第1实施例相同。因此，在各红外线检测像素中，能够实现足够高的检测灵敏度。而且在第8实施例中，红外线检测像素4a的热电偶由于用n型多晶硅膜50和p型多晶硅膜51构成，因此显示出比由多晶硅膜5与铝膜7构成的红外线检测像素4b的热电偶高的热电变换效率。因此在红外线检测像素4a中，能够以比红外线检测像素4a少的热量产生相同的电动势。从而，由红外线检测像素的位置不同而产生的损失热量的差利用热电变换效率的不同得到补偿。从而，各红外线检测像素的检测灵敏度充分均匀化。
还有，第8实施例并不限于此。在第8实施例中，红外线检测像素4a的热电偶用n型多晶硅膜和p型多晶硅膜构成。但是如果采用比红外线检测像素4b的热电偶热电变化效率更高的材料，则不特别限制于该组合。
图10(A)是第9实施例的红外线阵列检测装置的热电元件的图形。图10(B)是图10(A)的I-I线的剖面图。上述第1～8实施例中，两个电极(例如多晶硅膜5和铝膜7)叠层形成热电偶。而在第9实施例的热电偶，则是由多晶硅膜5与铝膜7并列配置形成的，该热电偶多个串联连接形成热电元件。而且红外线检测像素4a的铝膜7的宽度比红外线检测像素4b的铝膜7的宽度窄。这些铝膜7的宽度决定成能够以通过热电偶放热的热量的差，补偿由红外线检测像素的位置不同而产生的损失热量的差。这些铝膜7的宽度的决定以预先已得知的红外线检测像素的位置与传递到框体3的热量之间的关系为依据。由于具有这样的构成，该热电偶不仅作为热电偶起作用，而且作为补偿手段起作用。
第9实施例，将多晶硅膜5与铝膜7并列配置形成热电偶这一点、以及其热电偶的数目对于红外线检测像素4a、4b是相同的这一点，与第1实施例不同，但是各热电偶的热接点分别配置于中空部分2的上部，冷接点分别配置于框体3的上部，覆盖着热接点形成红外线吸收层。因此，在各红外线检测像素中，能够得到与第1实施例的红外线检测像素一样高的检测灵敏度。而且与第2实施例一样，红外线检测像素4a中铝膜7的宽度比红外线检测像素4b中铝膜7的宽度窄。因而，红外线检测像素4a中通过热电偶放热的热量比红外线检测像素4b中的少。因此，由红外线检测像素的位置不同而产生的损失热量的差由通过热电偶放热的热量的差得到补偿。从而，各红外线检测像素的检测灵敏度充分均匀化。
还有，第9实施例并不限于此。在第9实施例中揭示了红外线检测像素4a的铝膜7的宽度比红外线检测像素4b的铝膜7的宽度窄的例子，但是也可以把红外线检测像素4a的铝膜7的长度做得短，或是把厚度做得薄。
工业上的可利用性本发明的红外线阵列检测装置中，3个以上的红外线检测像素在支持膜上形成阵列状，分别将热电偶的热接点配置于中空部分的上部，热接点配置于框体的上部。
从而，在各红外线检测像素中，能够高效率地把吸收红外线产生的热量从红外线吸收层传送到热电偶。又，在第1红外线检测像素中，传递到框体的热量比配置于中间部的第2红外线检测像素中传递到框体的热量大，但由于由这些损失热量引起的电动势的差通过补偿手段得到补偿，因此，即使不加大框体的中空部分或对每一红外线检测像素分别设置，也能够使红外线检测像素的检测灵敏度实质上相同，而与其位置无关。
因此，能够将多个红外线检测像素集成化，同时使这些检测像素有足够高而且均匀化的检测灵敏度。
权利要求
1.一种红外线阵列检测装置，其特征在于，具备由绝缘材料构成的支持膜；具有中空部分、支承所述支持膜的周边部的框体；热接点形成于所述中空部分的上部、同时冷接点形成于所述框体的上部的多个热电偶串联连接，形成红外线吸收层以覆盖所述热接点的上部，从而构成一个像素，在所述支持膜上阵列状配置的3个以上的红外线检测像素；以及根据在照射红外线于所述红外线检测像素上时取出的热电动势与位置的关系，补偿配置于周边部分的第1红外线检测像素的检测灵敏度与配置于中间部分的第2红外线检测像素的检测灵敏度之差的补偿手段。
2.根据权利要求1所述的红外线阵列检测装置，其特征在于，所述支持膜由所述硅基板上形成的绝缘材料膜构成，所述框体利用从所述支持膜形成面的反面对该硅基板周边部包围的区域进行蚀刻构成。
3.根据权利要求1所述的红外线阵列检测装置，其特征在于，构成所述热电偶的构件之一是具有规定的导电型的多晶硅，另一构件是铝。
4.根据权利要求1所述的红外线阵列检测装置，其特征在于，所述第1红外线检测像素具备比所述第2红外线检测像素多的所述热电偶，以此实现所述补偿手段。
5.根据权利要求1所述的红外线阵列检测装置，其特征在于，将所述第1红外线检测像素中构成所述热电偶的构件的宽度做得比在所述第2红外线检测像素中的窄，以此实现所述补偿手段。
6.根据权利要求1所述的红外线阵列检测装置，其特征在于，将所述第1红外线检测像素中构成所述热电偶的构件的长度做得比在所述第2红外线检测像素中的长，以此实现所述补偿手段。
7.根据权利要求1所述的红外线阵列检测装置，其特征在于，将所述第1红外线检测像素中构成所述热电偶的构件的厚度做得比在所述第2红外线检测像素中的薄，以此实现所述补偿手段。
8.根据权利要求1所述的红外线阵列检测装置，其特征在于，所述第2红外线检测像素还具备与构成所述热电偶的构件连接、由具有与该电极相同或比其更高的热传导性的材料构成的空配线，以此实现所述补偿手段。
9.根据权利要求1所述的红外线阵列检测装置，其特征在于，在所述第1红外线检测像素中，构成所述热电偶的构件的一部分用热传导率比该构件低、而且能够与该构件电气连接的材料置换，以此实现所述补偿手段。
10.根据权利要求1所述的红外线阵列检测装置，其特征在于，在所述第2红外线检测像素中，构成所述热电偶的构件的一部分用热传导率比该构件高、而且能够与该构件电气连接的材料置换，以此实现所述补偿手段。
全文摘要
本发明的红外线阵列检测装置中，在设置于有周边部由框体支持的支持膜上阵列排列着3个以上的红外线检测像素，而且热电偶的热接点形成于中空部分的上部，冷接点形成于框体的上部，并设置有补偿手段，根据在照射红外线于红外线检测像素上时取出的电动势与位置的关系，补偿配置于周边部分的红外线检测像素的检测灵敏度与配置于中间部分的红外线检测像素的检测灵敏度之差。借助于这种结构，能够将多个红外线检测像素集成化，同时使这些检测像素有足够高而且均匀化的灵敏度。
文档编号G01J5/12GK1639552SQ02813780
公开日2005年7月13日 申请日期2002年7月10日 优先权日2001年7月12日
发明者柴山胜己 申请人:浜松光子学株式会社