紅外熱檢測器及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種紅外熱檢測器及其制造方法。該紅外熱檢測器包括：基板；檢測器，與基板間隔開，經(jīng)由局域表面等離子體共振吸收入射紅外光，并根據(jù)由所吸收的紅外光引起的溫度變化來改變電阻值；以及熱支路，將來自檢測器的信號傳輸?shù)交濉?br />

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本公開涉及，更具體地，涉及用于接收和檢測從具有溫度的物體發(fā)射的紅外光的。
技術(shù)介紹
具有預(yù)定溫度T的物體根據(jù)黑體輻射發(fā)出具有寬頻帶、指示特定波長中的最大值的光。在室溫從附近物體發(fā)射的光是紅外光，其在約IOym的波長帶中顯示出最大值。當(dāng)所發(fā)射的紅外光入射到經(jīng)由熱支線連接到環(huán)境的熱質(zhì)量時，溫度升高。由于由入射紅外光弓I起的溫度變化，電阻變化、極性變化、電動力變化和撓曲變化可以根據(jù)材料的特性產(chǎn)生，這樣的變化被轉(zhuǎn)變成圖像陣列以獲得熱成像。特別地，輻射熱測量計可以用于利用材料的電阻變化實(shí)現(xiàn)熱成像。確定像素的溫度變化量的主要因素是入射能量的量、像素的熱質(zhì)量以及像素的熱傳導(dǎo)，該入射能量的量與在給定的波長帶中像素的平均光吸收率乘以像素面積的結(jié)果成比例。具有等于或超過視頻圖形陣列(VGA)水平的格式的陣列通過像素最小化而發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)具有高分辨率和高溫度精度的熱照相機(jī)。然而，在像素最小化中，入射能量的量由于減小的像素面積而減小，溫度變化的量由于由熱支路(thermal leg)的減小長度所引起的増大的熱傳導(dǎo)而減小。因而，溫度噪聲因子増大，因此，具有大于所用波長的衍射極限的尺寸(高達(dá)10 u m)的像素被認(rèn)為是限制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供紅外熱檢測器及該紅外熱檢測器的制造方法，該紅外熱檢測器通過經(jīng)由可產(chǎn)生局域表面等離子體共振現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)將光聚焦在小的區(qū)域上而在相同量的入射能量下獲得小的熱質(zhì)量和小的熱傳導(dǎo)從而具有超小型化和高靈敏度的特性。額外的方面將在以下的描述中部分地闡述，并將部分地從該描述而變得明顯，或者可以通過實(shí)踐給出的實(shí)施例而獲知。根據(jù)本專利技術(shù)的ー個方面，一種紅外熱檢測器包括基板；檢測器，與基板間隔開，經(jīng)由局域表面等離子體共振吸收入射紅外光，并根據(jù)所吸收的紅外光引起的溫度變化來改變電阻值；以及熱支路，將來自檢測器的信號傳輸?shù)交濉z測器可以包括金屬層，具有圖案化的結(jié)構(gòu)使得入射的紅外光經(jīng)由局域表面等離子體共振被吸收；以及熱電材料層，形成在金屬層的底部以包括將所吸收的紅外光引起的溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的材料。檢測器可以被圖案化為具有盤形、環(huán)形、條形或與條形結(jié)合的形狀。熱支路可以通過使用與熱電材料層相同的材料與熱電材料層一體地形成。熱電材料層可以圖案化為對應(yīng)于金屬層的結(jié)構(gòu)。熱電材料層可以具有平板形。熱電材料層可以包括非晶硅、釩氧化物和鎳氧化物中的至少ー種材料，其電阻值根據(jù)溫度變化而變化。金屬層可以包括從由金、鋁、銅、鈦、鉬和銀構(gòu)成的組中選出的至少ー種材料。檢測器還可以包括在金屬層與熱電材料層之間的電介質(zhì)層。熱支路可以通過使用能夠電連接的材料獨(dú)立于檢測器形成。在基板與檢測器之間可以具有空氣間隙。在基板與檢測器之間可以具有阻擋熱傳導(dǎo)的材料層。紅外熱檢測器還可以包括在檢測器或熱支路下面的基板上阻擋光穿透的金屬反射層。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，一種制造紅外熱檢測器的方法，該方法包括制備基板；在基板上形成具有開ロ的犧牲層，該開ロ在基板上的金屬線的一部分處，該金屬線的該部分電連接到熱支路的兩端；形成與基板間隔開的熱支路，熱支路的僅兩端通過在開口上堆疊能夠電連接的材料和犧牲層并圖案化該材料而電連接到金屬線；以及形成檢測器，該檢測器經(jīng)由局域表面等離子體共振吸收入射紅外光并根據(jù)所吸收的紅外光引起的溫度變化而改變電阻值，從而電連接到熱支路。熱電材料層可以在形成熱支路時通過使用與熱支路相同的材料與熱支路一體地形成。該方法還可以包括通過去除犧牲層在基板與熱支路之間形成空氣間隙。犧牲層可以由阻擋熱傳導(dǎo)的材料形成從而阻擋熱支路與基板之間的熱傳導(dǎo)。該方法還可以包括在檢測器或熱支路下面的基板上形成阻擋光穿透的金屬反射層，其中犧牲層可以在形成金屬反射層之后形成。金屬反射層可以在形成金屬線時同時地形成。附圖說明從以下結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述，這些和/或其他的方面將變得明顯并更易于理解，在附圖中圖1是紅外熱檢測器的示意圖；圖2示出正常結(jié)構(gòu)中與熱支路的長度加倍的結(jié)構(gòu)中的溫度變化的差異的曲線圖；圖3是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的利用局域表面等離子體共振的光吸收技術(shù)的紅外熱檢測器的示意圖；圖4是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的紅外熱檢測器的示意截面圖；圖5是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的圖3和圖4的檢測器的放大示意透視圖；圖6是根據(jù)本專利技術(shù)另一實(shí)施例的紅外熱檢測器的放大示意透視圖；圖7是根據(jù)本專利技術(shù)另一實(shí)施例的紅外熱檢測器的示意截面圖；圖8至圖13是用于描述根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的制造紅外熱檢測器的方法的視圖；以及圖14和圖15是示意地示出根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的紅外熱檢測器的截面圖。具體實(shí)施方式現(xiàn)在詳細(xì)參照實(shí)施例，其示例在附圖中示出，其中相似的附圖標(biāo)記始終指代相似的元件。就此而言，本專利技術(shù)的實(shí)施例可以具有不同的形式，而不應(yīng)被解釋為限于這里闡述的描述。因而，以下通過參照附圖僅描述了實(shí)施例，以解釋本說明書的方面。圖1是紅外熱檢測器的示意圖。當(dāng)紅外光入射在環(huán)境和連接到熱支路3的熱質(zhì)量I (也就是，檢測器)上時，熱質(zhì)量I的溫度升高。這樣的溫度變化AT可以由以下處于平衡態(tài)的公式I來表不。公式I本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種紅外熱檢測器，包括：基板；檢測器，與所述基板間隔開，經(jīng)由局域表面等離子體共振吸收入射的紅外光，并根據(jù)由所吸收的紅外光引起的溫度變化來改變電阻值；以及熱支路，將來自所述檢測器的信號傳輸?shù)剿龌濉?

【技術(shù)特征摘要】
2011.10.10 KR 10-2011-0103049;2012.06.27 KR 10-201.一種紅外熱檢測器，包括 基板； 檢測器，與所述基板間隔開，經(jīng)由局域表面等離子體共振吸收入射的紅外光，并根據(jù)由所吸收的紅外光引起的溫度變化來改變電阻值；以及 熱支路，將來自所述檢測器的信號傳輸?shù)剿龌濉?.如權(quán)利要求1所述的紅外熱檢測器，其中所述檢測器包括 金屬層，具有一結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)被圖案化使得入射的紅外光經(jīng)由所述局域表面等離子體共振被吸收；以及 熱電材料層，形成在所述金屬層的底部以包括將所吸收的紅外光引起的溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的材料。3.如權(quán)利要求2所述的紅外熱檢測器，其中所述檢測器被圖案化為具有盤形、環(huán)形、條形或與條形結(jié)合的形狀。4.如權(quán)利要求2所述的紅外熱檢測器，其中所述熱支路通過使用與所述熱電材料層相同的材料與所述熱電材料層一體地形成或通過使用不同的材料堆疊在所述熱電材料層上。5.如權(quán)利要求4所述的紅外熱檢測器，其中所述熱電材料層被圖案化為對應(yīng)于所述金屬層的結(jié)構(gòu)。6.如權(quán)利要求4所述的紅外熱檢測器，其中所述熱電材料層具有平板形。7.如權(quán)利要求2所述的紅外熱檢測器，其中所述熱電材料層包括非晶硅、釩氧化物和鎳氧化物中的至少一種材料，其電阻值根據(jù)溫度變化而變化。8.如權(quán)利要求2所述的紅外熱檢測器，其中所述金屬層包括從由金、鋁、銅、鈦、鉬和銀構(gòu)成的組中選出的至少一種材料。9.如權(quán)利要求2所述的紅外熱檢測器，其中所述檢測器還包括在所述金屬層與所述熱電材料層之間的電介質(zhì)層。10.如權(quán)利要求1所述的紅外熱檢測器，其中所述熱支路通過使用能夠電連接的材料獨(dú)立于所述檢測器形成。11.如權(quán)利要求1所述的紅外熱檢測器，其中所述熱支路包括距中心不同距離的多個半環(huán)以及連接所述多個半環(huán)的第一連接器。12.如權(quán)利要求11所述的紅外熱檢測器，其中所述熱支路形成為使得每個包括所述多個半環(huán)和所述第一連接器的一對結(jié)構(gòu)跨過所述檢測器彼此面對地設(shè)置。13.如權(quán)利要求1所述的紅外熱檢測器，其中在所述基板與所述檢測器之間具有空氣間隙。14.如權(quán)利要求1所述的紅外熱檢測器，其中存在阻擋所述基板與所述檢測器之間熱傳導(dǎo)的材料層。15.如權(quán)利要求1所述的紅外熱檢測器，還包括在所述檢測器或所述熱支路下面的基板上阻...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：樸海錫，南圣炫，申昶均，金楨佑，
申請(專利權(quán))人：三星電子株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：