[發明專利]熱式光檢測裝置、電子設備、熱式光檢測器及其制造方法

無效

• 申請號: 201110414353.2
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN102564601A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 土屋泰
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: G01J5/08
• 分類號: G01J5/08;G01J5/12;B81C1/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及熱式光檢測器、熱式光檢測裝置、電子設備及熱式光檢測器的制造方法等。

背景技術

作為光傳感器，公知有熱式光檢測器。熱式光檢測器通過光吸收層吸收從物體放射出的光，并將光轉換成熱，從而通過熱檢測元件測定溫度的變化。熱式光檢測器中存在用于直接檢測隨光吸收而溫度上升的熱電堆(thermopile)、作為電極化的變化進行檢測的熱電式元件、以及將溫度上升作為電阻變化進行檢測的測輻射熱計(bolometer)等。熱式光檢測器具有可以測定的波段寬的特點。近年來，正在利用半導體制造技術(MEMS技術等)，正嘗試制造更小型的熱式光檢測器。

為了提高熱式光檢測器的檢測靈敏度并改進響應性，在光吸收層中高效率地產生熱及將在光吸收層中產生的熱高效率地傳遞給熱檢測元件是非常重要的。

在例如專利文獻1中記載有熱電式紅外線傳感器的構造的一例。在專利文獻1所記載的例子中，在空腔部上形成有安裝熱電元件的絕緣膜，并在該絕緣膜上形成有熱電元件。熱電元件具有通過上下電極夾著熱電材料的結構。

此外，在例如專利文獻2中記載有在紅外線傳感器中構成光諧振器的例子。在專利文獻2記載的例子中，在測輻射熱計式的紅外線傳感器中，通過將反射膜和熱敏膜之間的距離作為λ/4的整數倍(λ是光的波長)，從而產生光的諧振，并提高熱敏膜中的光吸收效率。

專利文獻1：日本特開2004-279103號公報

專利文獻2：日本特開2010-127891號公報

在專利文獻2記載的技術中，只有入射光包括的光中的波長λ附近的波長才能獲得光諧振的效果。

發明內容

根據本發明的至少一個實施方式，例如能夠通過簡單的結構來放大熱式光檢測器的檢測波段。

(1)本發明第一方面涉及的熱式光檢測器包括：基板；支撐部件，隔著空腔部被支撐于所述基板；熱檢測元件，形成在所述支撐部件上；第一光吸收層，在所述熱檢測元件及所述支撐部件上，與所述熱檢測元件接觸地形成；以及第二光吸收層，在所述第一光吸收層上，與所述第一光吸收層接觸地形成，所述第二光吸收層具有比所述第一光吸收層高的折射率，在所述支撐部件的表面和所述第二光吸收層的上表面之間，第一波長諧振，在所述第一光吸收層和所述第二光吸收層接觸的界面與所述第二光吸收層的上表面之間，與所述第一波長不同的第二波長諧振。

在該方面中，構成具有不同的諧振波長的兩個光諧振器。由于在不同的兩個波長產生諧振峰值，所以能夠擴大熱式光檢測器可檢測的光的波段(波長寬度)。

對應于第一波長λ₁的第一光諧振器形成在支撐部件的表面和第二光吸收層的上表面之間。俯視時入射支撐部件的區域的一部分入射光被第一光吸收層及第二光吸收層中的至少一方吸收，且一部分光通過第一光吸收層和第二光吸收層之間的界面反射，此外，未被第二光吸收層吸收的一部分光到達支撐部件的表面，到達的一部分光被反射。被支撐部件的表面反射的一部分光被第一光吸收層及第二光吸收層中的至少一方吸收，未被吸收的光被第二光吸收層的上表面反射，再朝向下方。該動作被重復，從而產生第一波長λ₁的光的諧振。

這時，入射的波長λ₁的光和被支撐部件的表面反射的波長λ₁的光通過相互干擾而抵消，從而使第一光吸收層及第二光吸收層中的實效吸收率得以提高。也就是說，通過構成第一光諧振器，從而能夠提高在各光吸收層中的實效吸收率。

此外，在將第二波長設為λ₂時，在第一光吸收層和第二光吸收層接觸的界面(也可以稱為第二光吸收層的下表面)、以及第二光吸收層的上表面之間，構成相對于與第一波長不同的第二波長λ₂的第二光諧振器。

如上所述，俯視時入射支撐部件的區域的一部分入射光被第一光吸收層和第二光吸收層之間的界面反射。由于第二光吸收層的折射率比第一光吸收層的折射率高，所以在第一光吸收層和第二光吸收層之間的界面可靠地產生反射光。被該界面反射的光被第二光吸收層吸收，未被吸收的光通過第二光吸收層的上表面反射，再朝向下方。該動作被重復，從而產生第二波長λ₂的光的諧振。

通過這樣，入射的波長λ₂的光、和被第一光吸收層和第二光吸收層之間的界面(第二光吸收層的下表面)反射的波長λ₂的光通過相互干擾而抵消，從而能夠提高在第二光吸收層中的實效吸收率。