热位移元件与使用这种元件的辐射检测装置的制作方法

专利名称：热位移元件与使用这种元件的辐射检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于诸如热红外线检测装置等热辐射检测装置的热位移元件，并涉及使用这种元件的辐射检测装置。
背景技术：
例如，静电电容型热红外线检测装置和读光型热红外线检测装置，迄今已涉及包含基体(基片)和支撑在这一基体上的被支撑的部件的热位移元件的使用(日本专利申请公开No.8-193888，U.S.P.3,896,309，日本专利申请公开10-253447及其它)。被支撑的部件具有红外线吸收部分，它接收并把红外线转换为热，以及位移部分，它与红外线吸收部分热连接并基于双金属原理相对于基体根据热而位移。于是，辐射被转换为热，且位移部分对应于热被弯曲而有位移。
例如，在读光型热红外线检测装置的情形下，反射接收的读取光束的反射板被固定到热位移元件的位移部分，反射板以读取光束照射，发生在位移部分的位移作为读取光束反射角的变化被读取，从而检测入射红外线量。
进而，在电子电容型热红外线检测装置的情形下，可移动电极部分固定在热位移元件的位移部分，固定的电极部分被固定在基体，面向这一移动电极部分，可移动电极部分由于发生在位移部分的位移所至的高度(可移动电极部分与固定电极部分之间的间隔)变化，作为两电极部分之间的静电电容被读取，从而检测入射红外线的量。
然而在传统的热位移元件中，支撑在基体上的被支撑部件只有位移部分和红外线吸收部分。因而，使用诸如玻尔贴(Peltier)元件等温度控制器没能把基体温度控制在严格地保持在固的定水平，结果是当受到甚至是与入射红外线量相同的周围温度的影响时，位移部分的位移量发生波动。因而，使用传统的热位移元件的红外线检测装置，除非基片的温度严格地受到控制，否则不能精确地检测来自目标物体的红外线。如果基片的温度受到严格的控制，通过降低周围温度的影响能够改进检测红外线的精度，然而成本不免要提高。
此外，在传统热位移元件中，支撑在基片上的被支撑的部件只包括位移部分和红外线吸收部分，且位移部分由具有不同膨胀系数的两层构成。因而，包括位移部分的两层结构非常薄，以便通过降低热容量加强响应性，从而通过在形成各层时的条件下确定的各层的应力(内应力)相对于基片向上或向下弯曲，且实际上在来自目标物体的红外线没有进入的情形下，很难使位移部分平行于基片。这样，根据传统的热位移元件，相对于基片在来自目标物体的红外线还没有入射的初始状态(即初始地)，位移部分向上或向下弯曲，于是在使用这种热位移元件的传统红外线检测装置中会引起各种不便。
即例如，在传统的光读型红外线检测装置中，固定在位移部分的反射板起初向基片倾斜。因而，在组装时读光系统的光学元件的校准需要费工。而且，热位移元件被支撑的部分和反射板被定义为一个象素，且这些象素在基片上按一维或二维排列，其中形成关于读光束红外线的一个图象。这种情形下，每一象素的反射板起初倾向于基片，因而各反射板不能都位于相同的平面内，其结果是在各反射板之间出现阶梯形的水平差。因而，例如在通过形成关于读光束的各反射板图象(这是对应于对应的反射板倾斜各不同部分光量的图象)而获得红外线图象的情形下，会引起这样的不便，即形成这种图象的读光学系统需具有大的景深，否则所形成的图象成为似乎原象是被倾斜看到的图象。
此外，例如在传统的静电电容型红外线检测装置中，固定在位移部分的可移动电极部分起初向固定的电极部分倾斜。由于两个电极部分之间的静电电容与两电极部分之间的间隔成反比，因而在电极到电极的间隔较窄时，电极间的静电电容变大，并对于由于红外线照射所至的温度变化，也增加了电极间静电电容的变化。即是说，在电极到电极的间隔较狭窄时，能够以较高的灵敏度检测到红外线。然而如果使电极部分彼此接触，则引起电极间电容进一步增加的变化不能发生，且动态范围受到限制，因而不得使电极部分彼此接触。于是电极部分之间的间隔最好设置为尽可能充分窄而又不使电极部分彼此接触。然而根据传统的红外线检测装置，如上所述，可移动电极部分倾向于固定电极部分，并因而，因为电极之间间隔太宽或使得电极部分彼此接触，而引起检测红外线的灵敏度衰减或动态范围受到限制这样的麻烦。
在这种情形下所考虑的本发明的一个目的是要提供一种热位移元件和使用这种元件的辐射检测装置，它们能够避免迄今由于位移部分初始弯曲所造成的各种麻烦。
本发明的另一目的是要提供一种热位移元件及使用这种元件的辐射检测装置，它们能够在不能进行严格的温度的情形下比先有技术中更大的程度抑制由于周围温度改变而受到的影响，并以高精度检测辐射。
本发明的公开为了实现以上目的，本发明第一模式中的热位移元件包括一基片，和一个被支撑在基片上的被支撑的部件。然后，被支撑部件包括第一和第二位移部分，表现出高热阻的热分离部分，以及接收辐射并将其转换为热的辐射吸收部分。第一和第二位移部分的每一部分至少具有不同膨胀系数的不同材料并彼此叠置的两层。第一位移部分不通过热分离部分而与基片机械上连续。辐射吸收部分和第二位移部分通过热分离部分和第一位移部分机械上与基片连续。第二位移部分与辐射吸收部分热连接。注意，除了红外线之外辐射可以是各种不可见光类型的辐射，诸如X-射线，紫外线等其它类型。
第一模式中的热位移元件，除了与辐射吸收部分热连接并响应该辐射而弯曲的第二位移部分之外，在被支撑的部件处还有第一位移部分。因而，如同稍后将说明的第二和第六模式中那样，第一和第二位移部分之间的位置关系以及膜结构(层结构)之间的关系被适当地确定，通过第一位移部分的初始弯曲，由于第二位移部分的初始弯曲而发生的第二位移部分远端的初始倾斜能够被降低或消除。因而根据第一模式，反射板和可移动电极被固定在第二位移部分的远端，从而使得能够避免或减轻先有技术中由位移部分的初始弯曲玩儿引起的固有的麻烦。
顺便来说，在第一模式中，第一位移部分配置在被支撑的部件中机械上连续的路线较接近基片侧，且第二位移部分和辐射吸收部分配置在离基片更远侧。热分离部分配置在它们之间。这一热分离部分控制从第二位移部分到基片的热流。于是，当辐射吸收部分接收来自目标物体的红外线辐射，X-射线，紫外线等时，这一辐射由辐射吸收部分吸收并被转换为热。第二位移部分吸收热，且温度上升，从而第二位移部分被弯曲。而且，所产生的热流向第一位移部分的量基本上等于从第一位移部分流向基片的热量，因而即不会发生第一位移部分的热吸收，也不会发生温度的变化。于是，第一位移部分不会弯曲。因而随之则是第二位移部分远端对应于来自目标物体的辐射量的倾斜。因此，如稍后将要说明的第十四到第十八模式中那样，反射板与可移动电极固定在第二位移部分的远端，来自目标物体的红外线等能够被检测到。
然后，如果基片的温度不能被严格控制，并当周围温度改变时，只取决于与周围温度变化的热流达到热平衡。由此，第一和第二位移部分温度的变化相等。对应于这些温度的变化第一位移部分和第二位移部分同等地弯曲。如上所述，如稍后将要说明的第二和第六模式那样，第一和第二位移部分之间的位置关系以及层结构之间的关系被适当确定，从而通过继周围温度的变化之后第一位移部分的弯曲，继周围温度变化之后由于第二位移部分的弯曲所至的第二位移部分远端的倾斜，能够被降低或消除。于是，根据第一模式，如果基片的温度没有被严格控制，降低了继周围温度变化之后第二位移部分远端的倾斜变化量，故能够以高精度检测辐射。
当然，在第一模式中使用热位移元件的情形下，通过把热位移元件包装到一真空容器中等并严格控制基片温度，可以防止周围温度变化的影响。这种情形下，第一位移部分不进行消除周围温度变化的位移行为。然而即使这种情形下，第一位移部分也是作为降低或消除由于第二位移部分的初始弯曲所发生的第二位移部分远端的初始倾斜的装置而操作的，因而这第一位移部分的作用是很大的。
在根据本发明的第二模式的热位移元件中，在第一模式中，从第一位移部分的近端到远端的第一位移部分的方向基本上与从第二位移部分的近端到远端的第二位移部分的方向相反，且至少第一位移部分的两层与第二位移部分的两层是由相同材料组成并以相同顺序叠置的。
其中，位移部分的近端在从基片机械连续的路线上是这一位移部分的侧端接近基片(基体)一个侧端。进而位移部分的远端在从基片机械连续的路线上是这一位移部分侧端的从基片(基体)远离的一个侧端。
第二模式第一和第二位移部分之间的位置关系与层结构之间的关系一个例子的示例。
在根据本发明第三模式的热位移元件中，在第二模式中，从第一位移部分的近端到远端第一位移部分的长度基本上等于从第二位移部分近端到远端的第二位移部分的长度。
如同在第三模式中那样，当各长度基本上相等时，第二位移部分远端初始倾斜进而降低，且由于周围温度的变化所至第二位移部分远端的倾斜变化量进一步降低，这正是所希望的。
根据本发明第四模式的热位移元件中，在第三模式中，从第一和第二位移部分的宽度方向来看，第一位移部分的近端位置基本上与第二位移部分的近端位置相同。
如同在第四模式中那样，当位置基本上被设置为相同时，第一位移部分能够在相对于基片的初始高度方向消除第二位移部分远端的位移，这种位移是由于第二位移部分初始弯曲所至，并还可消除在高度方向由于周围温度所至第二位移部分远端的位移。于是，第四模式在不能读出第二位移部分远端的倾斜作为位移量，但能读出第二位移部分远端从基片的高度作为倾斜辐射量的情形下，是特别有效的。
在根据本发明第五模式的热位移元件中，在第一到第四模式任何之一中，提供了这样的结构，使得第一位移部分的至少两层和第二位移部分的至少两层能够对每一对应的层同时形成。
当采用第五模式中的结构时，第一和第二位移部分能够在相同的制造过程中同时制造。例如具体来说，如果第一和第二位移部分每一个由上和下层两片组成，则第一和第二位移部分的下层能够同时形成，且此后第一和第二位移部分的上层能够同时形成。如果第一和第二位移部分在不同的制造过程中制造，结果在第一和第二位移部分之间层的特性的差别变得相当大。因而，第一和第二位移部分将具有它们不同的初始弯曲度及由于周围温度的变化所至的不同弯曲度。这样，根据第五模式，由于第一和第二位移部分能够在相同的制造过程中同时制造，在第一和第二位移部分之间的层特性中几乎没有差别，且第一和第二位移部分在初始弯曲度和由于周围温度变化所至的弯曲度中几乎没有差别，这更是所希望的。注意，如果第一和第二位移部分配置得彼此靠近，则第一和第二位移部分之间层特性差别变得仍然很小，这更是所希望的。
在根据本发明第六模式的热位移元件中，在第一模式中，从第一位移部分的近端到远端的第一位移部分的方向基本上与从第二位移部分的近端到远端的第二位移部分的方向相同，且第一位移部分的至少两层和第二位移部分的至少两层由相同材料组成并按相反的顺序叠置。
第六模式是第一和第二位移部分之间位置关系及第一模式中层结构之间的关系的例子的示例。
在根据本发明的第七模式的热位移元件中，在第六模式中，从第一位移部分的近端到远端的第一位移部分的长度基本上等于从第二位移部分的近端到远端的第二位移部分的长度。
如同在这第七模式中，如果各长度设置为基本上相等，第二位移部分远端的初始倾斜进而被降低，且由于周围温度变化所至的第二位移部分远端倾斜的变化量进而降低，这是所希望的。
在根据第八模式的热位移元件中，在第一到第七模式任何之一中，当第一和第二位移部分设置为非弯曲状态时，第一位移部分，第二位移部分，热分离部分的至少一个部分和辐射吸收部分中至少之一位于的一排不同于它们其余位于的一排。
在第一到第七模式中，第一和第二位移部分，热分离部分及辐射吸收部分都可配置在同一排。然而，如果基片上多个单元元件按一维或二维排布，则单元元件的组件或相邻单元元件的组件能够这样配置，如第八模式中那样，通过把它们排布成与其它不同的一排而被上下叠置，从而能够加强所谓孔径辐射。
在本发明第九模式的热位移元件中包括一基片，及一个被支撑在基片上的被支撑部件。然后，被支撑部件包括呈现高热阻的热分离部分，接收辐射并将其转换为热的辐射吸收部分，以及第一和第二位移部分。第一和第二位移部分的每一个具有多个单独的位移部分。第一位移部分的多个单独的位移部分的每一个至少具有彼此叠置的两层，并由具有不同膨胀系数的不同材料组成。第二位移部分的多个单独位移部分的每一个至少具有彼此叠置的两层，并由具有不同膨胀系数的不同材料组成。第一位移部分对基片在机械上是连续的，不通过热分离部分。辐射吸收部分和第二位移部分通过热分离部分和第一位移部分对基片是机械上连续的。第二位移部分与辐射吸收部分热连接。
在根据本发明第十模式的热位移元件中，在第九模式中，第一位移部分的多个单独位移部分以从第一位移部分的近端到第一位移部分的远端的预定方向，机械上顺序地连接。然后，第二位移部分的多个单独位移部分以从第二位移部分的近端到第二位移部分的远端的预定方向，机械上顺序地连接。从第一位移部分的近端到远端的第一位移部分的方向基本上与第二位移部分的近端到远端的第二位移部分的方向相反。第一位移部分的多个单独位移部分的每一个的至少两层以及第二位移部分的多个单独位移部分的每一个的至少两层是由相同材料组成并以相同的顺序叠置。
在根据本发明的第十一模式的热位移元件中，在第九或第十模式中，提供了这样一种结构，第一位移部分的多个单独的位移部分的每一个至少两层和第二位移部分的多个单独的位移部分的每一个至少两层，对于每一对应的层能够同时形成。
注意，第九模式不限于第十模式，而是例如可以包含以下热位移元件。就是说，第一位移部分的多个单独的位移部分，从第一位移部分的近端向第一位移部分的远端这样预定的方向机械上顺序地连接。然后，第二位移部分的多个单独的位移部分，从第二位移部分的近端向第二位移部分的远端这样预定的方向机械上顺序地连接。从第一位移部分近端到远端的第一位移部分的方向基本上与从第二位移部分近端到远端的第二位移部分的方向相同。第一位移部分多个单独位移部分的每一个至少两层由相同的材料组成并按相同的顺序叠置。第二位移部分多个单独位移部分的每一个至少两层由相同的材料组成并按相同的顺序叠置。第一位移部分的多个单独位移部分的每一个的至少两层以及第二位移部分的多个单独位移部分的每一个的至少两层由相同材料组成并以相反顺序叠置。
在根据本发明第十二模式的热位移元件中，在第九到第十一模式任何之一中，当第一和第二位移部分设置为非弯曲状态时，第一位移部分多个单独位移部分，第二位移部分多个单独位移部分，热分离部分的至少一部分和辐射吸收部分中至少之一位于的一排不同于它们其余位于的一排。
在第九到第十二模式中，第一和第二位移部分每一个具有多个单独的位移部分，但是与第一，第二，第五和第八模式中位移部分基本上是相同的，并获得与这些模式基本上相同的优点。进而在第十二模式中，第一位移部分的多个单独的位移部分的排可被改变，或第二位移部分的多个单独的位移部分的排可被改变。因而能够增加所谓孔径辐射，这样使得通过增加第一和第二位移部分的整个长度而提高灵敏度(这是对于入射辐射量的位移量，并更重要的是辐射检测灵敏度)。
根据本发明第十三模式的热位移元件中，在第一到第十二模式任何之一中，还包括用于基本上遮盖第一位移部分使不受到辐射的遮盖部分。
在第一到第十二模式任何之一中，如果第一位移部分具有辐射吸收特性，并如果辐射不仅进入辐射吸收部分，而且还进入第一位移部分，则第一位移部分吸收辐射，提高了温度和位移。这一位移在这样的方向作用，即消除因为辐射吸收部分接收辐射在第二位移部分发生位移，并因而成为辐射检测灵敏度衰减的原因。然后，为了防止灵敏度的这种衰减，如第十三模式中那样，最好提供遮盖部分。当然，即使第一位移部分具有辐射吸收特性，检测灵敏度的衰减也不那么大，因而遮盖部分不是必须提供的。特别是当第一位移部分几乎没有辐射吸收特性时，即使不提供遮盖部分，也几乎不会发生检测灵敏度的衰减。
在根据本发明第十四模式的热位移元件中，在第一到第十三模式的任何之一中，辐射吸收部分包括具有反射某些入射辐射特性的辐射反射部分，且辐射吸收部分距离辐射吸收部分基本上按由nλ0/4给出的间隔配置，其中n是奇数，λ0是所需的辐射波长带的中心波长，且基本上完全反射辐射。
根据第十四模式，当辐射从与辐射反射部分相反侧进入辐射吸收部分时，辐射吸收部分吸收部分入射辐射，其余的辐射由辐射反射部分反射，并进而由辐射吸收部分反射。被反射的辐射再次进入辐射反射部分。因而，在辐射吸收部分和辐射反射部分之间发生干涉现象，并因为这两部分之间的间隔被设置为大约为所需入射辐射波长带的中心波长1/4大的奇数倍，辐射吸收部分基本上最大限度吸收了辐射，因而增加了辐射吸收部分的辐射吸收率。于是，即使当通过降低辐射吸收部分的厚度而降低了辐射吸收部分的热容量时，仍能够增加辐射吸收率。结果是，检测灵敏度和检测响应性都能够提高。
根据本发明第十五模式的辐射检测装置包括第一到第十四模式中任何之一的热位移元件，以及位移读部件，它固定在第二位移部分并用来获得对应于第二位移部分中位移的预定变化。
注意，被支撑的部件和位移读部件被构造为单一元件(对应于一个象素)，且可以装设多个元件，并按第十五模式以一维或二维排布。这种情形下，本辐射检测装置构成用于俘获基于辐射的图象的成象装置。当然在第十五模式中，一个单独的元件足以简单地装设用来检测辐射。
根据本发明第十六模式的辐射检测装置中，在第十五模式中，位移读部件是反射接收的读光束的反射部分。
在根据本发明第十七模式的辐射检测装置中，在第十五模式中，位移读部件是一个可移动的反射部分，并包含固定在基片上的被固定的反射部分，且可移动的反射部分与固定的反射部分基本上构成反射型衍射光栅，并作为衍射光反射接收的读光束。
在根据本发明第十八模式的辐射检测装置中，在第十五模式中，位移读部件是一个半反光镜部分，它只反射某些接收的读光束并包含固定在基片上的面向半反光镜部分的反射部分。
在根据本发明第十九模式的辐射检测装置中，在第十五模式中，位移读元件是反射接收的读光束的读光束反射部分，并包含一个半反光镜部分，它固定在基片上面向读光束反射部分且只反射某些接收的读光束。
在根据本发明的第二十模式的辐射检测装置中，在第十九模式中，位移读部件是作为一辐射反射部分，其配置为与辐射吸收部分距离基本上是由nλ0/4给出的间隔，其中n是奇数，λ0是所需的辐射波长带的中心波长，且基本上完全反射辐射。
在根据本发明的第二十一模式的辐射检测装置中，在第十五模式中，位移读部件是一可移动电极部分，并包含固定在基片上面向可移动电极部分的固定电极部分。
在根据本发明的第二十二模式的辐射检测装置中，在第二十一模式中，相对于可移动电极部分固定电极部分配置在基片相反侧。
在根据本发明的第二十三模式的辐射检测装置中，在第二十二模式中，可移动电极部分是作为一辐射反射部分，其配置与辐射吸收部分的距离基本上是由nλ0/4给出的间隔，其中n是奇数，λ0是所需的辐射波长带的中心波长，且基本上完全反射辐射。
第十四到第二十三模式是使用第一到第十四模式的热位移元件的辐射检测装置。
注意，除了第一和第二位移部分之外的组件最好这样构成，其每一个有一平面部分及向上与向下直立部分，它们在第一到第二十三模式中平面部分的周围区域的至少一部分上面向上或向下直立形成。这种情形下，平面部分由直立的向上或向下部分加强，在保证所需的强度之下能够降低层厚。


图1是简略表示本发明第一实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图；图2是沿图1的线X1-X2所取的简化的剖视图；图3是沿图1的线X3-X4所取的简化的剖视图；图4A，4B和4C是沿图1的线X9-X10所取的简化的剖视图；图5是表示可视化设备的构成的图示；图6是简略表示本发明第二实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图；图7是沿图6的线X11-X12所取的简化的剖视图；图8是沿图6的线X13-X14所取的简化的剖视图；图9是沿图6的线Y11-Y12所取的简化的剖视图；图10是简略表示本发明第三实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图；图11是沿图10的线X15-X16所取的简化的剖视图；图12是沿图10的线Y15-Y16所取的简化的剖视图；图13是简略表示本发明第四实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图；图14是沿图13的线X17-X18所取的简化的剖视图；图15是沿图13的线X19-X20所取的简化的剖视图；图16是沿图13的线Y17-Y18所取的简化的剖视图；
图17是沿图13的线Y19-Y20所取的简化的剖视图；图18是简略表示本发明第五实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图；图19是沿图18的线X21-X22所取的简化的剖视图；图20是简略表示本发明第六实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图；图21是沿图20的线X23-X24所取的简化的剖视图；图22是沿图20的线Y23-Y24所取的简化的剖视图；图23是简略表示本发明第七实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图；图24是沿图23的线X25-X26所取的简化的剖视图；图25是简略表示本发明第八实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图；图26是沿图25的线X27-X28所取的简化的剖视图；图27是简略表示本发明第九实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图；图28是沿图27的线X29-X30所取的简化的剖视图；图29A和29B的图示每一个简略表示本发明第二实施例辐射检测装置中的第一位移部分与支架之间的连接部分的附近；图30A和30B的图示每一个简略表示本发明第十实施例辐射检测装置中的第一位移部分与支架之间的连接部分的附近；图31A和31B和31C的图示表示本发明第十实施例中制造辐射检测装置方法的过程；图32A和32B的图示每一个简略表示本发明第十一实施例辐射检测装置中的第一位移部分与支架之间的连接部分的附近；图33A和33B和33C的图示表示本发明第十一实施例中制造辐射检测装置方法的过程；图34是简略表示本发明第十二实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图；
图35是沿图34的线Y41-Y42所取的简化的剖视图；图36是沿图34的线X41-X42所取的简化的剖视图；图37是简略表示本发明第十三实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图；图38是沿图37的线Y43-Y44所取的简化的剖视图；以及图39是沿图37的线X43-X44所取的简化的剖视图。
本发明的实施例在以下讨论中，将对红外线用作为辐射而读光束为可见光束的实施例进行说明。然而根据本发明，除了红外线之外的X-射线，紫外线和其它各种射线也可以被辐射，且除了可见光束之外的光束也可以用作为读光束。
(第一实施例)图1是简略表示本发明第一实施例中辐射检测装置的单元象素(单元元件)的平面图。图2是沿图1的线X1-X2所取的简化的剖视图。图3是沿图1的线X3-X4所取的简化的剖视图。然而图1到图3表示，在本实施例辐射检测装置制造过程中在除去保护层20之前的状态。这一保护层20在图2和3中表示出，但是在图1中被省略。虽然图中没有示出，但是沿图1中的线X5-X6所取的简略剖视图基本上与图3的相同，且沿图1中的线X7-X8所取的简略剖视图基本上与图4的相同。注意，为了表示的方便，如图1所示，定义了彼此垂直的X-，Y-Z-轴，并定义了沿X-轴方向彼此相反的+X方向和-X方向。
图4A-4C的图示每一个简略表示本实施例中的辐射检测装置在除去保护层20后的完成的状态，并对应于沿图1的箭头线X9-X10所取的图示。图4A表示，在来自目标物体的红外线I还没有进入的状态，如果周围温度为T0，当达到热平衡时每一基片和各元件温度如何达到T0。图4B表示，在来自目标物体的红外线I还没有进入的状态，如果周围温度为T1(T1≠T0)，当达到热平衡时每一基片和各元件温度如何达到T1。图4C表示，如果周围温度和基片温度为T0，来自目标物体的红外线I如何进入。注意，为了便于理解，位移部分弯曲度在某种程度上被夸大了。
本实施例的辐射检测装置包括基片1(其平面与X-Y平面平行)，诸如作为传送红外线i的基体的Si基片，被支撑在基片1上的被支撑部件2，以及反射接收的读光束j的反射板12，反射板12的作用是作为位移读部件，它用来获得对应于发生在被支撑部件2的第二位移部分9，10中位移的预定变化。
根据本实施例，支撑部件2被支撑在直立在基片1上Z-轴方向(上和下方向)其两支架3，4处，使得这被支撑部件2的大部分浮在基片1上。被支撑部件2有两片第一位移部分5，6，每一呈现高热阻的两片热分离部分7，8，两片第二位移部分9，10，以及接收红外线i并将其转换为热的红外线吸收部分11。
本实施例中的辐射检测装置在图1中是对于右和左对称地构成的，其中支架4，第一位移部分6，热分离部分8第二位移部分10对应于支架3，第一位移部分5，热分离部分7及第二位移部分9，从而支架4，第一位移部分6，热分离部分8第二位移部分10的说明从略。本实施例中，装有两组支架，第一位移部分，热分离部分和第二位移部分，以便获得机械结构的稳定性，然而根据本发明，这些组件的一组或多组可能足够。
第一位移部分5由在Z-轴方向(上和下方向)彼此叠置的两个膜(层)21，22构成，且一个侧端(近端)连接到支架3。因而，第一位移部分5对基片1是机械上连续的，而不通过热分离部分7。第一位移部分5，如图2和3所示在保护层20还没有除去的阶段，在X-轴方向与基片1平行直线延伸，使得第一位移部分5由保护层20固定。
层21，22由膨胀系数彼此不同的不同材料组成，第一位移部分5构成所谓双晶结构(也称为双材料元件)。于是，在完成除去保护层20后，当接收热而其温度上升时，如果下层21的膨胀系数小于上层22的膨胀系数，则第一位移部分5对应于温度向下弯曲(或向上弯曲度降低)，并在相反的情形下向上弯曲(或向下弯曲度降低)。本实施例中，下层21由SiN层组成，而上层22由AL层组成(其膨胀系数大于SiN膨胀系数)，并当接收热而温度上升时，第一位移部分5对应于温度向下弯曲(或向上弯曲度降低)。
本实施例中，构成第一位移部分5的SiN层21和AL层22在它们处于连续中延伸，并从而形成支架3，其中支架3的热阻非常小。这样，最好通过支架3的小热阻，通过其只由呈现例如高绝热性质的材料构成，支架3可以保持其高热阻。
第一位移部分5的另一侧端(远端)连接到热分离部分7的一侧端。第一位移部分从其近端向其远端的方向是+X方向。热分离部分7由呈现高绝热性质的材料构成，并在本实施例中由SiN层制成。热分离部分7被设置为主要在X-方向延伸并然后在Y-方向有某些延伸的L-形。注意，图中的3a和4a分别表示支架3，4与基片1的接触。
第二位移部分9的一个侧端(远端)与热分离部分7的另一侧端连接。从而第二位移部分9通过热分离部分7和第一位移部分5与基片1机械上连续。第二位移部分9，如图2和3所示在保护层20还没有除去的阶段，在X-轴方向与基片1平行直线延伸，在由保护层20固定时没有弯曲。第二位移部分9的另一侧端(远端)与反射板12连接。第二位移部分9从近端到远端的方向是-X轴方向。这一方向与第一位移部分5从远端到近端的方向相反。
第二位移部分9，如同在第一位移部分5那样，由在Z-轴方向(上下方向)彼此叠置的两个膜(层)23，24组成，并构成双晶结构(又称为双材料元件)。本实施例中，第一位移部分5的两层21，22和第二位移部分9的两层23，24由相同的材料组成，且这些材料层以相同的顺序叠置。特别地，第二位移部分9的下层23和第一位移部分5的下层21由相同的SiN层组成。第二位移部分9的上层24和第一位移部分5的上层22由相同的AL层组成。
本实施例中，如图1所示，第一位移部分5从近端到远端的长度L1基本上与第二位移部分9从近端到远端的长度L2相等。而且，位移部分5，9的下层厚度21，23基本上彼此相等。本实施例中，位移部分5，9的宽度(图1中Y-轴方向的宽度)彼此相等，但是不影响位移部分5，9的位移发生的特性，故因而可以适当设置为不同的值。
此外，本实施例中，反射板12由AL层构成。红外线吸收部分11由金黑色等红外线吸收层构成，并在反射板12的下表面上形成。于是，本实施例中，红外线吸收层11与第二位移部分9通过反射板12热耦合。从而红外线吸收部分11通过热分离部分7和第一位移部分5与基片1机械上连续。当然，代替在反射板12的下表面上形成红外线吸收部分11，例如，构成第二位移部分9，10的层可以作为红外线吸收部分，或第二位移部分9，10还可由金黑色等红外线吸收部分作为红外线吸收部分形成。
然而本实施例中，红外线i是从基片1的下面进入的，由AL层等组成的红外线遮盖层13，14是在基片1上在第一位移部分5，6之下，作为用于遮盖第一位移部分5，6避免红外线i的遮盖部分而形成的。因而本实施例中，SiN层作为第一位移部分5，6下层21呈现红外线吸收性质，但是不会引起检测灵敏度的衰减。当然，红外线遮盖层13，14不是必须形成的。而且，热分离层7，8由具有红外线吸收性质的SiN层组成，因而光遮盖层13，14向这些部分之下延伸形成。然而，这些部分不是必须遮盖光的。
此外，本实施例中，如图1到3所示，当第一和第二位移部分5，9不处于弯曲状态时，第一和第二位移部分5，9，热分离部分7，红外线吸收部分11和反射板12配置在比基片1的表面高一个台阶的相同排上。
而且，本实施例给出这样的结构，即其中第一位移部分5的两层21，22和第二位移部分9的两层23，24能够对于每一对应的层同时形成。即结构是这样的，第一位移部分5的下层21和第二位移部分9的下层23能够同时形成，此后第一位移部分5的上层22和第二位移部分9的上层24能够同时形成。就是说，根据本实施例在层21，22的叠置方向(Z-轴方向)看去，位移部分5，9不是彼此重叠配置的，并且也不存在配置在层21，23任何之一上面及配置在其它下面的层，也没有配置在上层22，24任何之一上面及配置在其它之下的层。
虽然图中没有示出，但是在根据本实施例的辐射检测装置中，支架3，4，被支撑的部件2，反射板12及红外线遮盖层13，14组成一个单元元件(象素)，这些象素在基片1上排列为一维或二维。这点在以下各实施例中是相同的。
从以上进行的讨论能够理解，基片1，支架3，4，被支撑的部件2，反射板12及红外线遮盖层13，14构成引起对应于热的位移的热位移元件，并且这一热位移元件的被支撑的部件2单独用在每一单元象素中。
这里，将参照图1到3说明制造本实施例中的辐射检测装置的一个例子和方法。
开始，在形成红外线遮盖层13，14的AL层已经通过蒸汽沉积法等沉积之后，通过光刻蚀刻方法在其上实现模样，从而构成红外线遮盖层13，14。然后，作为防护层20阻挡层涂敷在Si基片1的整个表面，且通过光刻法这一保护层20形成对应于支架3，4的接触点3a，4a的开口。
然后，通过P-CVD方法等已经沉积SiN层之后，通过光蚀刻方法在其上实现模样，从而构成热分离部分7，8。接下来，在通过P-CVD方法等沉积了成为支架3，4的下层，第一位移部分5，6的下层21，及第二位移部分9，10的下层23的SiN层之后，通过光蚀刻法在其上实现模样，从而获得各个这些构型。其中如上所述，SiN层的处理分别进行两次。通过这种处理，热分离部分7，8的层厚和其它部分(支架3，4，第一位移部分5，6的下层21，第二位移部分9，10的下层23)的层厚，能够分别被设置为适当的值。然而本发明不限于这一处理，各层可以同时集成地被处理。通过这一处理，可以产生降低处理次数的效果。
然后，在通过蒸汽沉积法等沉积了成为支架3，4的上层，第一位移部分5，6的上层22，及第二位移部分9，10的上层24的SiN层之后，通过光蚀刻法在其上实现模样，从而获得各个这些构型。然后在通过蒸汽沉积法等沉积了作为红外线吸收部分11的金黑色层之后，通过光蚀刻法在其上实现模样，从而构成红外线吸收部分11。此后，通过蒸汽沉积法等沉积了将成为反射板12的AL层，并通过光蚀刻法在其上实现模样之后，从而构成反射板12。图2和3表示这种状态。
最后，通过切割把这种状态的基片切割成芯片，且通过沙磨法等除去保护层20。从而完成本实施例的辐射检测装置。
这样，制成本实施例的辐射检测装置，并当除去保护层20时，由保护层20阻挡被去除。因而，第一和第二位移部分5，9受到各层21到24的内部应力被初始弯曲，内部应力是在制造过程中形成该层时的条件确定的。现在假设这时周围温度(例如，预定的温度)为T0，且基片1和元件各部分每一个的温度在达到热平衡时为T0，如图4A所示反射板12变为与基片1平行，这是因为第一和第二位移部分5，9的温度是同一温度T0。其原因将解释如下。
如上所述，本实施例中，(a)第一位移部分5和第二位移部分9在从近端到远端它们的方向彼此相对；(b)这两部分都由双层组成，即AL层与SiN层，且组成各层的材料相同；(c)上层是AL层而下层是SiN层，且各材料层以相同顺序叠置；(d)从近端到远端的长度相同；(e)它们两者对应层有相同厚度。如图4A所示，由于(b)，(d)和(e)的原因，由第一位移部分5的远端对于近端形成的角度θ1(对应于热分离部分7相对于基片1形成的角度)的绝对值，与由第E2位移部分9的远端对于近端形成的角度θ2(对应于热分离部分12相对于基片1形成的角度)的绝对值。然后由于因为(a)和(c)，角度θ1的方向和θ2的方向之间的关系被设置为角度θ1和角度θ2相对于由第二位移部分9的远端和近端对基片1的角度θ3(对应于由反射板12相对于基片1形成的角度，在图4A和4B中未示出)彼此相消。即，θ3＝θ2-θ1。于是，如图4A中所示，反射板12与基片1平行。
这样，根据这一实施例，虽然在第一和第二位移部分5，9发生初始弯曲，但能够使第二位移部分9的远端与基片1平行，更具体来说能够使反射板12平行于基片1。
以下，如图4B所示考虑周围温度从T0变为T1。当基片温度和整个元件每一个的温度的达到热平衡时为T1，第一和第二位移部分5，9的温度也成为T1。于是如图4B所示，与图4A的情形相比角度θ1，θ2有变化。然而即使在这种情形下，由于(b)，(d)和(e)的原因，角度θ1还是等于θ2。因而反射板12保持与基片1平行。即，第二位移部分9的远端和反射板12在周围温度(或基片温度)变化时也保持与基片平行。
另一方面，从图4A的状态考虑如图4C所示以来自目标物体的红外线i照射元件的情形。当基片1的下表面由红外线I照射时，红外线i贯穿基片1并由红外线吸收部分吸收且转换为热。热分离部分7控制热流，因而热被传送到第二位移部分9，结果是，第二位移部分9温度上升到例如对应于入射红外线量的一个温度T2。进而，在红外线吸收部分11产生并流入第一位移部分5的热量，大约等于从第一位移部分5流入基片1的热量，于是第一位移部分5的温度基本上不降低。而且，红外线i由红外线遮盖层11遮盖而不能到达第一位移部分5。因而，第一位移部分5温度不升高而是停留在温度T0。
这种状态下，在第一和第二位移部分5，9之间出现温差，因而角度θ1，θ2的值彼此不同。因而，如图4C所示，第二位移部分9的远端对于基片1形成的角度θ3，即反射板12对于基片1的角度θ3不是0度，且反射板12倾斜于基片1。第二位移部分9的温度T2取决于入射的红外线量，而角度θ3取决于第二位移部分9的温度。于是，角度θ3是反应了入射红外线量，而入射的红外线量能够作为反射板12的倾斜角度θ3被检测。
顺便来说，如果假设第一位移部分5的下层21和第二位移部分9的下层23在分开的制造过程中制造，且第一位移部分5的上层22和第二位移部分9的上层24在分开的制造过程中制造，实际上很难使层的形成条件等完全相等，因而两者之间层特性(当形成层时的内部应力及层厚)的差别变得比较大。于是，由于周围温度的变化第一位移部分5和第二位移部分9将有不同的初始弯曲度和不同的弯曲度。结果是，反射板12虽然细小都将如图4A和4B的状态倾斜于基片1。
就此，如上所述，本实施例具有这样的结构，使得第一和第二位移部分5，9能够同时对于每一对应的的层形成。然后，通过同时形成这些层两者之间层的特性几乎没有差别，且可靠地完全抑制了如图4A和4B中所示状态发生的反射板12对基片的倾斜。当然，根据本发明，第一位移部分5和第二位移部分9可以在分开的制造过程形成。
这里，参照图5将说明使用本实施例的辐射检测装置的具体的设备的一例。图5是表示这一具体设备的构成的示意图。参见图5，这一实施例中的辐射检测装置以标号100标记。
这一具体的设备的构成是，除了辐射检测装置100之外，作为读取的光学系统和成象装置的二维CCD 30，为红外线设计的成象透镜32，用于通过会聚从作为观察目标(目标物体)的热源31发射的红外线，在分布有辐射检测装置100的红外线吸收部分11的一表面上形成热源31的红外线图象。
在这一具体设备中，读光学系统的构成有LD(激光二极管)33，作为用于提供读取光束的读光提供装置，第一透镜系统34，用于把读光束从LD 33导向辐射检测装置100所有象素反的射板12，光束流限制部件35，光束在穿过第一透镜系统34之后在由所有象素反射板反射的读光束之中，该部件有选择地只传送所需的光束，以及第二透镜系统36，用于与第一透镜系统34配合形成对各象素的反射板12的共轭位置，并把穿过光束流抑制部件35的光束导向共轭位置。CCD30的光接收面处于共轭位置，且所有象素和CCD 30的多个光接收元件的反射板12通过透镜系统34，36处于光学共轭关系。
LD 33对于第一透镜系统34的光轴O配置在一侧(图5中右侧)，并提供读光束，使得读光束通过一侧区域行进。这例子中，LD 33配置在第二透镜系统36侧上第一透镜系统34聚焦面附近，并以基本上平行的光束照射所有象素的反射板12，34读光束通过第一透镜被校准为这一光束。在LD 33的前面可以提供一读光束光阑，以便提高CCD 30上的光学图象的对比度。这例子中，辐射检测装置100是这样配置的，使其基片1的表面与光轴O正交。当然，不限于这种配置。
光束流限制部件35这样构成，使得对于第一透镜系统34的光轴O只选择地传送所需光束的部分分布在对于第一透镜系统34的光轴另一侧(图5中左侧)区域中。在这例子中，光束流限制部件35构成为由具有孔35a的遮光板构成的孔径光阑35a。在这例子中，如果来自热源31的红外线不入射到任何象素红外线吸收部分11，并如果所有象素的反射板12与基片1平行，则光束流限制部件35这样配置，使得第一透镜系统34会聚由所有象素的反射板反射光束流的会聚点的位置，基本上与孔径35a的位置重合。进而，孔径35a的大小设置为基本上与这一会聚点处光束流的截面大小重合。当然，不限于上述的布局或尺寸。
根据图5所示具体的设备，从LD 33发射的读光束流41进入第一透镜系统34并基本上成为校准光束流42。然后，基本上校准的光束流42以给定的角度入射到辐射检测装置100的所有象素的反射板12上的基片1的法线。
另一方面，成象透镜32会聚来自热源31的红外线，从而热源31的红外线图象在分布有辐射检测装置的红外线吸收部分11的表面上形成。从而红外线入射到辐射检测装置100的各象素的红外线吸收部分11上。这些入射的红外线转换为各象素的反射板倾斜。
现在假设来自热源31的红外线不进入所有象素的红外线吸收部分11，并且所有象素的反射板12与基片1平行。进入所有象素反射板12的光束流42被这些反射板12反射进入光束流43。这次光束流43从与LD 33侧面相反侧再次进入第一透镜系统34并变为会聚的光束流44。会聚的光束流44会聚在光束流限制部件35的孔径35a处，该部件配置在这一被会聚的光束流44的会聚点的位置。结果是，会聚光束流44通过孔径35a行进并成为发散光束流45。发散光束45进入第二透镜系统36。例如进入第二透镜系统36的发散光束45由第二透镜系统36校准为基本上准直的光束流46。准直的光束流46进入CCD 30的光接收面。在这里，各象素的反射板12和CCD 30的光接收面通过透镜系统34，36处于共轭关系，并因而反射板12的图象在对应于CCD 30的光接收面上的位置中形成，从而整体形成作为所有象素的反射板12的分布图象的一光学图象。
现在假设，来自热源32一定量的红外线入射到一定的象素位移部分，且这一象素的反射板12由对应于这入射量而向基片1的表面倾斜。光束流42的进入这一反射板12的各光束由反射板12在对应于入射量不同的方向反射，因而按对应于这一倾斜量的量会聚在从会聚点(即孔径35a)位置偏移的位置，其结果是这样会聚的光束被光束流限制部件35遮挡了对应于这一倾斜量的的量。于是，反射板12图象的光量相对于整体在CCD 30上形成的光学图象降低对应于反射板12的倾斜量的量。
于是，由读光束在CCD 30的光接收面上形成的光学图象反应了入射到辐射检测装置100上的红外线图象。这一光学图象由CCD 30俘获。注意，可以使用目镜等而不是使用CCD 30以肉眼观察到。
注意，当然，读光学系统的布局不限于上述的布局。
然而以上参照图5所讨论的是一具体设备的例子，只包含单个象素(元件)的辐射检测装置用作为辐射检测装置100，且如果只是具有单个的光接收部分的光检测器用作为二维CCD 30的基片，检测装置能够构成所谓用于红外线的点传感器。这一点与稍后将讨论的各实施例相同。
顺便来说，图5所示的具体的设备涉及本实施例中辐射检测装置的使用，因而例如达到以下的优点。
即，每一辐射板12初始不倾斜于基片1，因而便于上述读光学系统的校准等。而且，每一象素的反射板12初始不倾斜于基片，且各反射板12初始能够位于相同的平面内。因而，读光学系统不需要很大的景深，且不会发生通过CCD 30获得的图象看上去如同模糊观察到的原象那样的图象。
此外，即使当周围温度变化时，每一反射板12不会倾斜，因而能够以高精度检测到来自目标物体的红外线i而不受周围温度的影响。于是，即使为了不受周围温度的影响而控制基片温度的情形下，也不需要严格的温度控制，故能够降低成本。
当然，当使用本实施例的辐射检测装置时，可以通过把辐射检测装置装入真空容器或严格控制基片的温度而防止周围温度变化的影响。
(第二实施例)图6是简略表示本发明第二实施例中的辐射检测装置的单元象素的示意平面图。图7是沿图6的线X11-X12所取的简化的剖视图。图8是沿图6的线X13-X14所取的简化的剖视图。图9是沿图6的线Y11-Y12所取的简化的剖视图。参见图6到图9，与图1到4A-4C中的元件相同或对应的的元件与相同的标号标记，并省略对其重复的说明。
图6到9每一个表示在制造本实施例中的辐射检测装置过程中除去保护层(未示出)之前的状态。于是图6到9中，第一和第二位移部分5，6，9，10由保护层夹持而不弯曲。虽然图中没有示出，当通过除去保护层本实施例中的辐射检测装置完成时，如第一实施例中那样，第一和第二位移部分5，6，9，10被弯曲。
注意，为了使相邻象素的布局清楚，图6中这一相邻象素的反射板12是以虚线画出的。参见图6，红外线遮盖部分13，14被省略。
本实施例与第一实施例不同之点在于当如图6到9所示第一和第二位移部分5，6，9，10被设置为非弯曲状态时，热分离部分7，8，反射板12和红外线吸收部分11位于的一排比第一和第二位移部分5，6，9，10位于的排高得多达一阶。
参见图6到9，7a，7b，8a，8b表示与热分离部分7，8及第一和第二位移部分5，6，7，9连接的连接部分，且这些连接部分是构成按其连续延伸的热分离部分7，8的SiN层。进而，参见图6到9，12a，2b分别表示用于连接反射板12与第二位移部分9，10的连接部分，且这些连接部分是构成反射板的Al层按其连续延伸的部分。
本实施例中辐射检测装置，也能够象第一实施例的辐射检测装置的情形那样制造，即使用半导体制造技术，诸如形成层，绘制图案，形成并去除保护层。这点与稍后将说明的实施例相同。
根据这一实施例，获得与第一实施例相同的优点。此外，热分离部分7，反射板12和红外线吸收部分11位于的排比第一和第二位移部分5，6，9，10所位于的排高，因而，相邻象素的第一位移部分5，6能够分别这样配置，使得被叠置在相关象素的热分离部分7，8之下。于是，图6中垂直方向的密度能够增加。而且，与此同时，相邻象素的反射板12能够被配置得很接近，因而能够提高孔径比率。
(第三实施例)图10是简略表示本发明第三实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图。图11是沿图10的线X15-X16所取的简化的剖视图。图12是沿图10的线Y15-Y16所取的简化的剖视图。参见图10到12，与图1到图4A-4C相同或对应的元件与相同标号标记，且省略其重复的说明。
图10到12每一个表示在本实施例中制造辐射检测装置构成中除去保护层(未示出)之前的状态。因而，在图10到12中，第一和第二位移部分5，6，9，10由保护层夹持而不弯曲。虽然图中没有示出，当通过除去保护层本实施例中的辐射检测装置完成时，如第一实施例中那样，第一和第二位移部分5，6，9，10被弯曲。
注意，为了使相邻象素的布局清楚，图10中这一相邻象素的反射板12是以虚线画出的。参见图10，红外线遮盖部分13，14被省略。
本实施例与第一实施例不同之点如下。如图10到12所示，热分离部分7，8不是构成L形而是直线形的。而且，第一和第二位移部分5，6，9，10被设置为非弯曲状态时，热分离部分7，8，反射板12和红外线吸收部分11位于的一排比第一和第二位移部分5，6，9，10位于的排高达一阶，且第二位移部分9，10配置的一排比热分离部分7，8高出一阶，以至分别被叠置在热分离部分7，8上。
参见图10到12，7c，8c表示用于分别把热分离部分7，8与第一位移部分5，6连接的连接部分；9a，10a表示用于分别把第二位移部分连接到热分离部分7，8的连接部分；以及12c，12d表示用于分别把反射板12连接到第二位移部分9，10的连接部分。
根据这一实施例，获得与笫一实施例相同的优点。此外，采用上述的布局，相邻象素的第一位移部分5，6能够这样配置，使得被叠置在热分离部分7，8之下。于是，图10中垂直方向的密度能够增加。而且，与此同时，相邻象素的反射板12能够被配置得很接近，因而能够提高孔径比率。比较图10与图6能够理解，根据本实施例，不增加象素所占的面积能够使反射板12和红外线吸收部分11的面积大于第二实施例，并且孔径比率还能够比第二实施例更提高。
然而本实施例中，如图11中所示，热分离部分7，8位于第一位移部分5，6和第二位移部分9，10之间，因而第一位移部分5的两层21，22和第二位移部分9，10的两层23，24不能分别对于每一对应的层同时形成。
(第四实施例)图13是简略表示本发明第四实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图。图14是沿图13的线X17-X18所取的简化的剖视图。图15是沿图13的线X19-X20所取的简化的剖视图。图16是沿图13的线Y17-Y18所取的简化的剖视图。图17是沿图13的线Y19-Y20所取的简化的剖视图。参见图13到17，与图1到图4A-4C相同或对应的元件与相同标号标记，且省略其重复的说明。
图13到17每一个表示在本实施例中制造辐射检测装置构成中除去保护层(未示出)之前的状态。因而，在图13到17中，第一和第二位移部分5，6，9，10由保护层夹持而不弯曲。虽然图中没有示出，当通过除去保护层本实施例中的辐射检测装置完成时，如第一实施例中那样，第一和笫二位移部分5，6，9，10被弯曲。
注意，为了使相邻象素的布局清楚，这一相邻象素的反射板12和红外线吸收部分在图13中是以虚线画出的。参见图13，红外线遮盖部分13，14被省略。
本实施例与第一实施例的差别在于，采用光学腔体结构作为红外线吸收结构，第一和第二位移部分分别由多个单独的位移部分构成，并在于，其排的位置不同。这些不同点将说明如下。
红外线吸收部分11不是由一层金黑色等组成，而是由具有预定厚度并表现出可反射某些红外线i的特性的SiN层组成。红外线吸收部分的红外线反射系数最好大约为33％。红外线吸收部分11这样配置，使得红外线吸收部分11与反射板12之间的间隔D1基本上由nλ0/4给出，其中n是奇数，λ0是红外线i的所需波长带的中心波长。例如，λ0可以设置为10gm，n是1，且间隔d1可设置为接近2.5μm。本实施例中，反射读光束j的反射板12还作为基本上完全反射红外线i的红外线反射部分，且红外线吸收部分11和反射板12构成光学腔体结构。当然，这种类型的红外线反射部分可以与反射板12分开。
反射板12通过连接部分12e固定到红外线吸收部分11。连接部分12e是构成反射板12的AL层按其连续延伸部分。
第一位移部分5由两片单独的机械上从其近端到其远端的+X方向顺序连接的位移部分5-1，5-2构成。第二位移部分9由两片单独的机械上从其近端到其远端的-X方向顺序连接的位移部分9-1，9-2构成。第一位移部分6由两片单独的机械上从其近端到其远端的-X方向顺序连接的位移部分10-1，10-2构成。
本实施例还给出对于图1中右和左的对称结构，因而只对第一和第二位移部分5，9将在这里说明。所有单独的位移部分5-1，5-2，9-1，9-2由彼此叠置的下SiN层和上AL层组成。当第一和第二位移部分5，9处于弯曲状态时，热分离部分7和各位移部分5-2，9-2这样配置，使得就位在比各位移部分5-1，9-1高一阶的排。单独的位移部分5-1从其近端到其远端的长度基本上等于单独的位移部分9-1从其近端到其远端的长度。单独的位移部分5-2从其近端到其远端的长度基本上等于单独的位移部分9-2从其近端到其远端的长度。
组成单独位移部分9-1的下SiN层和组成红外线吸收部分1的SiN层，以单一SiN层连续延伸的方式形成。单独位移部分5-2，9-2和热分离部分7的下SiN层以单一SiN层连续延伸的方式形成。参见图13到17，5-2a表示用于把单独位移部分5-2连接到单独位移部分5-1的连接部分，且9-2a表示用于把单独位移部分9-2连接到单独位移部分9-1的连接部分。
注意，该实施例也具有如第一实施例中的结构。在该实施例中，第一位移部分5的单独位移部分5-1、5-2的两个层和第二位移部分9的单独位移部分9-1、9-2的两个层，对每个相应的层同时形成，并且因此最好这些层在制造时同时形成。
根据本实施例，可获得与第一实施例相同的优点。此外，采用了光学腔体结构，使得辐射吸收部分11的辐射吸收率增加。于是即使当由于减少了红外线吸收部分11的厚度而而降低了热容量时，红外线吸收率也能增加。结果是，检测灵敏度和检测响应性都能够提高。
此外如上所述，根据本实施例，位移部分5，6，9，10具有多个单独的位移部分，且热量分离部分7，8和单独位移部分5-2，6-2，9-2，10-2是这样配置的，使之位于比单独位于部分5-1，6-1，9-1，10-1高一阶的排上。于是，相邻象素的单独位于部分5-1，6-1，9-1，10-1能够被配置叠置在相关象素的热分离部分7，8及单独位移部分5-2，6-2，9-2，10-2之下，其装配方式使得通过增加第一和第二位移部分5，6，9，10从近端到远端的长度，对入射红外线的量能够增加倾斜(即检测灵敏度)。于是，图13中垂直方向的密度能够提高。而且同时，相邻象素的反射板12能够很接近地配置，因而能够提高孔径比率。
(第五实施例)图18是简略表示本发明第五实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图。图18示出在本实施例的辐射检测装置制造过程中除去保护层(未示出)之前的状态。
图19是表示除去保护层之后的完成的状态的示意图，并对应于沿图18的线X21-X22所取的简化的剖视图。图19表示，如果在来自目标物体的红外线不进入，并对应于图4A的状态下而周围温度为T0，在达到热平衡时每一基片和元件的各部分温度如何达到T0。
参见图18和19，与图1到4A-4C中相同或对应的元件以相同的标号标记，且省略其重复的说明。
以下各点是本实施例与第一实施例的差别。如图18和19所示，热分离部分7，8不是以L形而是直线形形成。(a′)在第一实施例中，第一位移部分5和第二位移部分9从它们近端到它们远端的方向是相反的(+X方向和-X方向)，本实施例中该方向相同(-X方向和-X方向)；(c′)第一实施例中SiN层和AL层的叠置顺序相同，但是本实施例中相反。本实施例中或第一实施例中，第一位移部分5的下层21是SiN层，而上层22是AL层。然而在第一实施例中，第二位移部分9的下层23是SiN层，而上层24是AL层。相反，本实施例中第二位移部分9的下层23是AL层，而上层24是SiN层。
这样，即使当如第一实施例的情形，对于原因(b)，(d)，(e)，修改第一实施例时，如图19所示，由第一位移部分5的远端对于近端形成的角度θ1(对应于由热分离部分7对于基片1形成的角度)，等于由第二位移部分9的远端对于近端形成的角度θ2(对应于由反射板12对于热分离部分7形成的角度)。然后，本实施例中也是对于原因(a′)，(c′)，设置角度θ1的方向与角度θ2的方向之间的关系，使得角度θ1与角度θ2对于第二位移部分9的远端对于基片形成的角度θ3(对应于由反射板12对基片1的角度，图19中未示出)彼此相消。即，θ3＝θ2-θ1。于是，如图19所示，反射板12与基片1平行。
这时本实施例如同第一实施例中那样，在单纯周围温度(或基片温度)变化时，第二位移部分9的远端和反射板12保持对基片的平行。此外，本实施例中还如同第一实施例那样，当红外线i时，反射板12对应于入射红外线的量被倾斜。
因而，根据本实施例，也获得了与第一实施例相同的优点。
(第六实施例)图20是简略表示本发明第六实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图。图21是沿图20的线X23-X24所取的简化的剖视图。图22是沿图20的线Y23-Y24所取的简化的剖视图。参见图20和22，与图1到4A-4C中相同或对应的元件以相同的标号标记，且省略其重复的说明。
图20到22每一个表示在制造本实施例中的辐射检测装置过程中除去保护层(未示出)之前的状态。于是图20到22中，第一和第二位移部分5，6，9，10由保护层夹持而不弯曲。虽然图中没有示出，当通过除去保护层本实施例中的辐射检测装置完成时，如笫一实施例中那样，第一和第二位移部分5，6，9，10被弯曲。
注意，为了使相邻象素的布局清楚，图20中这一相邻象素的反射板12是以虚线画出的。参见图20，红外线遮盖部分13，14被省略。
以下是本实施例与第五实施例不同之点。如图20到22所示，当第一和第二位移部分5，6，9，10被设置为非弯曲状态时，热分离部分7，8位于的一排比第一位移部分5，6高一阶，而第二位移部9，10位于的一排比热分离部分7，8位于的一排更高一阶。
参见图20到22，7c，8c表示用于分别把热分离部分7，8与第一位移部分5，6连接的连接部分，9a，10a表示用于分别把第二位移部分9，10连接到热分离部分7，8的连接部分，以及12c，12d表示用于分别把反射板12连接到第二位移部分9，10的连接部分。
根据这一实施例，可获得与第一实施例相同的优点。此外，采用上述的布局，相邻象素的第一位移部分5，6能够这样配置，使得被叠置在相关象素的热分离部分7，8之下，且相邻象素的热分离部分7，8能够这样配置，使得被叠置在相关象素的第二位移部分9，10之下。于是，图20中垂直方向的密度能够增加。而且，与此同时，相邻象素的反射板12能够被配置得很接近，因而能够提高孔径比率。
(第七实施例)
图23是简略表示本发明第七实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图。图23表示在本实施例的辐射检测装置制造过程中除去保护层(未示出)之前的状态。
图24是简略表示在除去保护层之后的完成状态的图示，并对应于沿图23的线X25-X26所取的简化的剖视图。图24表示，如果在来自目标物体的红外线不进入，并对应于图4A的状态下而周围温度为T0，在达到热平衡时每一基片和元件的各部分温度如何达到T0。
参见图23和24，与图1到4A-4C中相同或对应的元件以相同的标号标记，且省略其重复的说明。
以下各点是本实施例与第一实施例的差别。第一实施例中，第一位移部分5，6近端的位置与第二位移部分9，10远端的位置，就第一和第二位移部分5，6，9，10的宽度方向(Y-轴方向)看，基本上是相同的。如同第一实施例中那样，第一位移部分5从近端到远端的长度L1与第二位移部分9从近端到远端的长度L2相等。因而，在Y-轴方向看第一位移部分5，6远端位置和第二位移部分9，10近端位置，基本上是相同的。与此同时，热分离部分7，8构成U-形。
因而，根据本实施例，只要来自目标物体的红外线i没有入射，如同第一实施例中那样，不论第一和第二位移部分5，6，9，10的初始弯曲及周围温度的变化，第二位移部分9，10的远端也要与基片1平行，此外，每一第二位移部分9，10的远端的高度D2是固定的。
而且，本实施例中，代替图1中反射板12，作为位移读部件并由在其两侧以梳齿状形成的AL层构成的一可移动反射板50，固定在第二位移部分9，10的远端。由诸如金黑色等红外线吸收层构成的红外线吸收部分11在可移动反射部分50的底层形成。其一侧形成为梳齿状的两片固定的反射部分51，52，固定在基片1上。固定的反射部分51，52被支撑在基片1上，分别通过支架53，54基本上漂浮在高度地D2。两个固定的反射部分51，52这样配置，使得其梳齿状部分与可移动反射部分50啮合。根据本实施例使用这一结构，固定的反射部分51，52和可移动反射部分50基本上形成衍射光栅。被反射的衍射光束，例如从上面进入的读光束的+一阶衍射光束的光量，对应于固定反射部分51，52和可移动反射部分50之间的水平差量(高度差)而变化。
根据本实施例，只要来自目标物体的红外线i不进入，则可移动反射部分50就与基片1平行，并保持在固定高度。当来自目标物体的红外线i进入时，可移动反射部分50对应于入射的红外线量倾斜，且以上的水平差量改变，例如，+一阶衍射光束的光量变化。
本实施例中的辐射检测装置能够用来代替图5中所示上述具体的设备中的辐射检测装置100。然而这种情形下，光束流限制部件35的结构使得，在读光束照射时，有选择地只传送例如由反射部分50，51，52反射的+一阶衍射光束。原理是光束流限制部件35不限制任何关于+一阶衍射光束流。如同在使用图5所示的辐射检测装置100的具体设备的情形，本具体设备中，在CCD 30D光接收面上形成的读光束的光学图象，反应了入射红外线的图象。
注意，图1中的反射板12当然可以用作为本实施例中位移读部件，并作为可移动反射部分50的替代。这种情形下，固定的反射部分51，52被除去。
进而，根据本实施例，第一位移部分5，6近端的位置与第二位移部分9，10远端的位置，就宽度方向看，是相同的，且第一位移部分5，6的长度与第二位移部分9，10的长度相等。这产生了这样的效果，使得制造时很难出现初始应力，因而能够减少劣化。特别当除去保护层时，这一效果是明显的。位移部分宽度比反射部分窄。因而，在保护层去除过程之前在位移部分之下存在的保护层完成其可除去。然后，弯曲应力对保护层起作用。使用上述的结构，应力的出现彼此相消，其结果是应力大大降低。因而产量提高。
(第八实施例)图25是简略表示本发明第八实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图。图25表示在本实施例的辐射检测装置制造过程中除去保护层(未示出)之前的状态。
图26是简略表示在除去保护层之后的完成状态的图示，并对应于沿图25的线X27-X28所取的简化的剖视图。图26表示，如果在来自目标物体的红外线不进入，并对应于图24的状态下而周围温度为T0，在达到热平衡时每一基片和元件的各部分温度如何达到T0。
参见图25和26，与图23和24中相同或对应的元件以相同的标号标记，且省略其重复的说明。
以下各点是本实施例与第七实施例的差别。本实施例中，用于只反射一部分接收的读光束j的半反光镜部分60用来代替可移动反射部分50，并作为位移读部件，装设在每一第二位移部分9，10的远端。固定的反射部分51，52被除去。而且，由AL层组成并作为用于反射穿过半反光镜部分60的读光束的反射部分的全反射反光镜61，装设在基片1上，并面向半反射反光镜60。而且，本实施例中，除去了金黑色等红外线吸收部分11，而每一第二位移部分9，10的下SiN层作为红外线吸收部分。
根据本实施例，如同在第七实施例那样，只要来自目标物体的红外线i不进入，则半反光镜部分60与基片1平行并保持在固定的高度。当来自目标物体的红外线i进入时，半反光镜部分60对应于入射的红外线量及半反光镜部分60与全反射反光镜部分61之间的间隔而倾斜。当读光束j从上面照射时，从全反射反光镜部分61反射的光束和从半反光镜部分60反射的光束彼此干涉而成为干涉光束，且这些光束向后上方行进。干涉光束的强度与半反光镜部分60与全反射反光镜部分61之间的间隔有关，因而获得了具有对应于入射红外线量的强度的干涉光束。
本实施例中的辐射检测装置能够用作为图5中所示上述具体设备中的辐射检测装置的代替。然而这种情形下，光束流限制部件35被去除。在这一具体设备中，如同以使用图5所示的辐射检测装置100的具体设备，在CCD 30的光接收面上形成的读光束的光学图象也反应了入射的红外线图象。
根据本实施例，也获得了与第七实施例相同的优点。
(第九实施例)图27是简略表示本发明第九实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图。图27表示在本实施例的辐射检测装置制造过程中除去保护层(未示出)之前的状态。
图28是简略表示在除去保护层之后的完成状态的图示，并对应于沿图27的线X29-X30所取的简化的剖视图。图28表示，如果在来自目标物体的红外线不进入，并对应于图24的状态下而周围温度为T0，在达到热平衡时每一基片和元件的各部分温度如何达到T0。
参见图27和28，与图25和26中相同或对应的元件以相同的标号标记，且省略其重复的说明。
以下各点是本实施例与第八实施例的差别。本实施例中，由AL层组成的可移动电极部分70用作为可移动反射部分50的替代，并作为位移读部件，装设在每一第二位移部分9，10的每一个的远端。固定反射部分51，52被除去。进而，在基片1上装有由AL层组成的固定的电极部分71，面向可移动电极部分70。在可移动反射部分70的上表面形成金黑色等红外线吸收部分11，并从上面接收来自目标物体的红外线i。
在基片1上固定电极71之下形成漫射层72。，从而电连接层72与基片1。而且，图中虽然没有示出，漫射层也是在支架3，4的接触点3a，4a之下形成，并且这些漫射层通过接触孔电连接到第一和第二位移部分5，6的上AL层。第一位移部分5，6的上AL层22通过在热分离部分7，8上形成的Ti布线层72，73电连接到第二位移部分9，10的上AL层。从而在接触点3a，4a之下的漫射层电连接到可移动电极部分70。虽然没有示出，但形成了已知的读电路，用于读取漫射层与布线层72之间的静电电容。
根据本实施例，如同在第七实施例中那样，只要来自目标物体的的红外线i不进入，则可移动电极部分70就与基片1平行，并保持在固定高度。当来自目标物体的红外线j从上面进入时，可移动电极部分70对应于入射的红外线量而倾斜，并且可移动电极部分70与固定电极部分71之间的间隔改变。这一改变作为静电电容的改变被第七电路读取。单元象素以一维或二维排列，从而获得红外线图象信号。
根据本实施例，可获得与第七实施例中相同的优点。特别在本实施例中，获得以下的优点。可移动电极部分70初始不向基片1倾斜，因而能够设置电极之间的间隔很窄而不会碰撞到固定电极部分71。于是，显然能够进行高灵敏度的红外线检测，且动态范围不受限制。
顺便来说，在以上讨论每一实施例和以下将要说明的实施例中，除去第一和第二位移部分5，6，9，10之外的组件(例如图13中的反射板12，热分离部分7，8，红外线吸收部分11，反射部分50到52，半反光镜部分60，可移动电极部分70等等)，最好构成为包含一平面部分，以及至少在平面部分周围的一部分向上或向下直立形成的直立向上或直立向下的部分。这种情形下，平面部分由直立向上和直立向下的部分加强，而层厚能够在保证所需强度的情形下降低，这正是所希望的。
而且，在以上所讨论的每一实施例中，以及在以下将说明的第十二和第十三实施例中，第一位移部分5，6和支架3，4之间的连接部分的每一个最好被加强。将通过本发明第十和第十一实施例说明这种加强结构的例子。
(第十实施例)在讨论本发明的第十实施例之前，将参照图29A和29B与稍后将说明的第十和第十一实施例比较说明第二实施例中的强化结构。图29A和29B的图示，每一表示图6到9所示的第二实施例中辐射检测装置中的第一位移部分5和支架3之间的连接部分附近。图29A是其简略的透视图。图29B是沿图29A的线A-A′所取的剖视图。注意，图7中的遮光层在图29A和29B中省略。
在第二实施例中，如图29A和29B中所示，支架3由上部分开放的带底的柱体部分80及平面部分81组成，平面部分81沿柱体部分80的上开口边的周围装设，并与基片1的表面基本上平行连续。第一位移部分5作为这一平面部分81基本上以相同平面形状延伸而构成。构成支架3的柱体部分80和平面部分81通过按其原来连续延伸SiN层21和AL层22形成。虽然图29A和29B中没有示出，支架4和第一位移部分6按支架3与第一位移部分5相同的方式构成。
第二实施例中，支架3由平面部分81和柱体部分80构成，因而支架3和第一位移部分5之间的连接部分的强度，比图1到图4A-4C所示第一实施例中部分的L-形简单构成的支架3更为强化。
另一方面，图30A和30B的图示每一个简略表示本发明第十实施例辐射检测装置中的第一位移部分5和支架3之间的连接部分附近。图30A是其简略的透视图。图30B是沿图30A的线B-B所取的剖视图。参见图30A和30B，与图29A和29B中相同或对应的元件以相同的标号标记，且省略其重复的说明。注意，对应于图7中的遮光层在图30A和30B中省略。
本发明第十实施例与第二实施例的区别只在于支架3的结构。特别地，在如图30A和30B所示的本实施例中，支架3由上部分开放的带底的柱体部分90及平面部分91组成，平面部分91沿柱体部分90的上开口边的周围装设，并与基片1的表面基本上平行连续。从平面部分91的周边向下基片1直立的向下直立部分92，从向下直立部分92的下边缘沿周边延伸并基本上与基片1表面平行连续的平面部分93。第一位移部分5作为这一平面部分93基本上以相同平面形状延伸而构成。构成支架3的柱体部分90，平面部分91，向下直立部分92和平面部分93通过按其原来连续延伸SiN层21和AL层22形成，它们组成第一位移部分5。虽然图中没有示出，对应于第二实施例中支架4和第一位移部分6的组件，按支架3与第一位移部分5相同的方式构成。
将参照图31A到31C说明制造第十实施例中的辐射检测装置的方法的一例。然而这里，讨论将集中在与支架3，4及第一位移部分5，6相关的部分。注意图31A到31C是表示第十实施例中辐射检测装置制造方法的过程的图示，并对应于每一对应于图30B的示意图。
开始，通过蒸汽沉积方法等在基片1上沉积AL层(未示出)，它们成为对应于图9中红外线光遮挡层13，14的光遮挡层，之后通过光刻方法在其上实现模样，从而构成光遮挡层(未示出)。然后，作为保护层94的防护剂涂敷在Si基片1的整个表面上，并通过光刻法在这一保护层94中形成对应于支架3，4的接触点3a，4a的开口(图31A)。
进而，作为保护层95的防护剂涂敷在这种状态的基片上，并通过光刻方法在岛形蚀刻保护层95，其方式是去除层95的其它区域，使得只有对应于支架3，4的平面部分91的岛形的保护层95(图31B)。
然后，在通过P-CVD方法沉积将成为第一位移部分5，6和支架3，4的下层21的SiN层21沉积之后，通过光刻方法在其上实现模样，从而获得各个构型。然后，在通过蒸汽沉积方法等把将成为第一位移部分5，6和支架3，4的上层22的AL层22沉积之后，通过光刻方法在其上实现模样，从而获得各个构型(图31C)。
此后，通过与用于第二实施例制造的相同的过程，通过切割把这种状态的基片切割成芯片，并通过灰化方法等除去保护层94，95和其它保护层。从而完成本实施例的辐射检测装置。
本发明者经验上确认，如图30A和30B中所示的强化结构，对第一位移部分5的远端有强化作用，并给出比图29A和29B所示的强化结构更高的刚性。对此的一个认识是，形成直立向下的部分92，其刚性从而增加。
(第十一实施例)图32A和32B的图示每一个简略表示本发明第十一实施例辐射检测装置中的第一位移部分5与支架3之间的连接部分的附近。图32A是其简略的透视图。图32B是沿图32A的线C-C′所取的剖视图。参见图32A和32B，与图29A和29B中相同或对应的元件以相同的标号标记，且省略其重复的说明。注意，图7中的遮光层13在图32A和32B中省略。
本发明第十一实施例与第二实施例的区别只在于支架3的结构。特别地，在如图32A和32B所示的本实施例中，支架3由上部分开放的带底的柱体部分110及平面部分111组成，平面部分111沿柱体部分110的上开口边的周围装设，并与基片1的表面基本上平行连续。从平面部分111的周边在基片1相反侧直立的直立部分112，从直立部分112的上边缘沿周边延伸并基本上与基片1表面平行连续的平面部分113。第一位移部分5作为这一平面部分113基本上以相同平面形状延伸而构成。构成支架3的柱体部分110，平面部分111，直立部分112和平面部分113，通过按其原来连续延伸SiN层21和AL层22形成，它们组成第一位移部分5。虽然图中没有示出，对应于第二实施例中支架4和第一位移部分6的组件，按支架3与第一位移部分5相同的方式构成。
将参照图33A到33C说明制造第十一实施例中的辐射检测装置的方法的一例。然而这里，讨论将集中在与支架3，4及第一位移部分5，6相关的部分。注意图33A到33C是表示第十一实施例中辐射检测装置制造方法的过程的图示，并对应于每一对应于图32B的示意图。
开始，通过蒸汽沉积方法等在基片1上沉积AL层(未示出)，它们成为对应于图9中红外线光遮挡层13，14的光遮挡层，之后通过光刻方法在其上实现模样，从而构成光遮挡层(未示出)。然后，作为保护层114的防护剂涂敷在Si基片1的整个表面上，并通过光刻法在这一保护层114中形成对应于支架3，4的接触点3a，4a的开口(图33A)。
进而，作为保护层115的防护剂涂敷在这种状态的基片上，并通过光刻方法除去对应于平面部分111与支架3，4的柱体部分110的区域(图33B)。
然后，在通过P-CVD方法等沉积将成为第一位移部分5，6和支架3，4的下层21的SiN层21沉积之后，通过光刻方法在其上实现模样，从而获得各个构型。然后，在通过蒸汽沉积方法等把将成为第一位移部分5，6和支架3，4的上层22的AL层22沉积之后，通过光刻方法在其上实现模样，从而获得各个构型(图33C)。
此后，通过与用于第二实施例制造的相同的过程，通过切割把这种状态的基片切割成芯片，并通过灰化方法等除去保护层114，115和其它保护层。从而完成本实施例的辐射检测装置。
正如通过如图31A和31B中所示的强化结构那样，如图32A和32B中所示的强化结构，对第一位移部分5的远端有强化作用，并给出比图29A和29B所示的强化结构更高的刚性。
注意，例如对于图6到9所示第二实施例中的连接部分7a，8a，7b，8b，12a，12b，可以类似地采用如图30A和30B以及图32A和32B中所示的强化结构。这种情形下，连接部分7a和其它部分可以如支架3那样类似地构成。这是由于，例如在图7中，如同作为基本上扁平的薄层部件通过直立支架3支撑在基片1上那样相同的方式，热分离部分7作为基本上扁平的薄层部件通过直立连接部分7a支撑在作为热分离部分7的基础部分的第一位移部分5上。而且，如图30A和30B以及图32A和32B中所示的强化结构可以在多用途薄层结构体中采用，这种结构体具有这样的结构，即基本上扁平薄层部件通过直立支架或连接部分支撑在基片或基础部分上。
(第十二实施例)图34是简略表示本发明第十二实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图。图34示出在本实施例的辐射检测装置制造过程中除去保护层(未示出)之前的状态。
图35和图36的图示每一简略表示在除去保护层之后完成的状态。图35对应于沿图34的线Y41-Y42所取的简化的剖视图。图36对应于沿图34的线X41-X42所取的简化的剖视图。图35和36每一表示，如果在来自目标物体的红外线不进入，并对应于图24的状态下而周围温度为T0，在达到热平衡时每一基片和元件的各部分温度如何达到T0。
参见图34到36，与图23，24及图1到4A-4C中相同或对应的元件以相同的标号标记，且省略其重复的说明。本实施例与第七实施例的差别主要在于以下将说明的各点。
本实施例中，可移动反射部分50和固定的反射部分51，52被除去(参见图23和24)，红外线吸收部分11，每一由具有如图13到17所示第四实施例中预定厚度并反射某些红外线的特性的SiN层组成，固定在第二位移部分9，10的远端。本实施例中，位移读元件涉及由AL层组成的读光束反射板121的使用，该反射板基本上全反射接收的读光束，作为对可移动反射部分50的替代。读光束反射板121是被这样沉积的，使得红外线吸收部分11与反射板121之间的间隔D3基本上由nλ0/4给出，其中n是奇数，λ0是红外线i的所需波长带的中心波长。本实施例中，反射读光束j的读光束反射板12还作为基本上完全反射红外线i的红外线反射部分，且红外线吸收部分11和反射板121构成光学腔体结构。读光束反射板121通过连接部分121e固定到红外线吸收部分11。连接部分121e是组成反射板121的AL层按其连续延伸部分。
本实施例中，只反射一部分接收的读光束j的半反光镜部分122，固定在基片1上，通过一空间面向读光束反射板121，但是配置在读光束反射板121之上(即相对于读光束反射板121在基片1相反侧)。例如半反光镜部分122可以由SiN层组成。另外，半反光镜部分122可以通过喷溅方法等由作为支撑部分的硅氧化物层以及在其上非常薄涂敷的钛组成，以便获得所需的反射性能。这点与图25和26中半反光镜部分60是相同的。
本实施例中，如同34和36中所示，半反光镜部分122通过从基片1直立的两个支架123，124在其两侧端固定到基片1上。通过按其原来延伸构成半反光镜部分122的层形成支架123，124。注意，123a，124a分别表示支架123，124到基片1的接触点。本实施例中，半反光镜部分122是分别对各个热位移元件装设的，然而对此没有限制。例如，热位移元件以二维配置，一连续的半反光镜部分覆盖多个热位移元件的读光束反射板121，并对于多个热位移元件可以只形成一个支架，用于把半反光镜部分122连接到基片1。
如同在第七实施例中那样，根据本实施例，只要来自目标物体的红外线i没有入射，则读光束反射板121就与基片1平行并保持在固定的高度。当来自目标物体的红外线i进入时，读光束反射板121对应于入射的红外线量倾斜，并且读光束反射板121与半反光镜122之间的间隔D4改变。当读光束j从上面照射时，从全读光束反射板121反射的光束以及从半反光镜部分122反射的光束彼此干涉而成为干涉光束，且这些光束向后上方行进。干涉光束的强度与读光束反射板121和半反光镜部分122之间的间隔D4相关，因而获得了具有对应于入射红外线量的强度的干涉光束。
本实施例中的辐射检测装置能够用作为图5中所示上述具体设备中的辐射检测装置100的替代。然而这种情形下，光束流限制部件35被去除。在这一具体设备中，如同以使用图5所示的辐射检测装置100的具体设备那样，在CCD 30的光接收面上形成的读光束的光学图象也反应了入射的红外线图象。
根据本实施例，也获得了与第七实施例相同的优点，且此外，还获得了以下将要说明的如下优点。
本实施例和图25和26所示的第八实施例，在使用半反光镜部分和读光束反射部分，获得具有对应于入射红外线量的强度的干涉光束方面彼此是共同的，其中因为使用了干涉原理，红外线的光接收量中的波动可以高精确度读出。然而在第八实施例中，半反光镜部分60固定在第二位移部分9，10，由AL组成的全反射反光镜(读干涉反射部分)61在基片1上在半反光镜部分60之下形成。于是，红外线被反光镜61割除，其结果是，对应于反光镜部分60的区域不能作为吸收红外线的区域，而在第二位移部分9，10的下SiN层作为红外线吸收部分。因而，相对于红外线的入射的孔径比率不能增加那么多。
对比之下，根据本实施例，读光束反射板121通过红外线吸收部分11固定在第二位移部分9，10，而半反光镜部分122固定在基片1上，但是配置在读光束反射板121之上。因而，红外线i到红外线吸收部分11的入射没有被读光束反射板121切去，且红外线吸收部分11能够配置在半反光镜部分122之下的区域中。这一区域能够用作为吸收红外线的区域。因而，根据本实施例，获得了可增加对于红外线入射的孔径比率的优点。
本实施例中，第一和第二位移部分5，6，9，10和热分离部分7，8采用与第七和第八实施例中相同的结构。即，第一位移部分5的两层21，22和第二位移部分9的两层23，24由相同的材料组成并以相同的顺序，即从基片1侧以SiN层-AL层顺序叠置。以这样的顺序叠置它们是要使第一位移部分5，6从基片1向上弯曲，使得第一位移部分5，6在初始状态不会碰撞基片。另一方面，第一位移部分5，6从其近端到其远端的方向基本上与第二位移部分9，10从其近端到其远端的方向相反。因而，第二位移部分9，10被弯曲而接近基片1，即消除了第一位移部分5，6的弯曲。于是，连接到第二位移部分9，10的红外线反射部分11和反射板121，配置得很接近基片1。
保护层布线装设在反射板121上，以便在固定在每一第二位移部分9，10的反射板121上形成半反光镜部分122。如上所述，本实施例中，反射板121配置得很接近基片1，因而这一保护层可以很薄。于是，根据本实施例，获得这样的优点，即半反光镜部分122能够易于在固定在每一第二位移部分9，10的反射板121上形成。
而且，如上所述，本实施例中，红外线吸收部分11和读光束反射板121对于入射红外线i构成光学腔体结构。因而，根据本实施例，如同在第四实施例中那样，这里获得的优点是，能够增加红外线吸收部率，并能够提高检测灵敏度和检测的响应性能。此外，读光束反射板121作用为基本上全反射红外线i的红外线反射部分，从而能够简化结构并能够降低成本。当然，红外线反射部分也能够与读光束反射板121分开装设。
(第十三实施例)图37是简略表示本发明第十三实施例中辐射检测装置的单元象素的平面图。图37示出在本实施例的辐射检测装置制造过程中除去保护层(未示出)之前的状态。
图38和图39的图示每一简略表示在除去保护层之后完成的状态。图38对应于沿图37的线Y43-Y44所取的简化的剖视图。图39对应于沿图37的线X43-X44所取的简化的剖视图。图38和39每一表示，如果在来自目标物体的红外线不进入，并对应于图24的状态下而周围温度为T0，在达到热平衡时每一基片和元件的各部分温度如何达到T0。
参见图37到39，与图27，28及图1到4A-4C中相同或对应的元件以相同的标号标记，且省略其重复的说明。本实施例与第九实施例的差别主要在于以下将说明的各点。
如同在图13和到17所示的第四实施例中那样，本实施例中，由具有预定厚度并表现出可反射某些红外线i的特性的SiN层组成的红外线吸收部分11，固定在每一第二位移部分9，10的远端。由AL层组成并用作为位移读部件的可移动电极部分70的配置使得红外线吸收部分11与可移动电极部分70之间的间隔D5基本上由nλ0/4给出，其中n是奇数，λ0是红外线i的所需波长带的中心波长。本实施例中，可移动电极部分70作为基本上完全反射红外线i的红外线反射部分，且红外线吸收部分11和可移动电极部分70构成光学腔体结构。可移动电极部分70通过连接部分70e固定在红外线吸收部分11。连接部分70e是组成可移动电极部分70的AL层按其自身连续延伸的部分。本实施例中，来自目标物体的红外线i从下面接收。
然后本实施例中，作为对配置用来覆盖可移动电极部分70之下的基片的固定电极部分71(参见图27和28)的替代，装有由AL层组成并固定在基片1上的一固定电极部分131，通过一空间面向可移动电极部分70，但是配置在可移动电极部分70之上(即在相对于可移动电极部分70的基片1的相反侧)。与此同时，本实施例中，除去固定电极部分71之下的漫射层72(参见图28)。如图37和38所示，固定电极部分131通过从基片1直立的两支架132，133在其两侧端固定在基片1上。支架132，133由AL层按其原样延伸形成，这构成固定电极部分131。注意，132a，133a分别表示支架132，133到基片1的接触点。
基片1具有在接触部分132a，133a下形成的漫射层134，固定电极部分131通过支架132，133电连接到漫射层134。由AL层组成的布线层135在红外线吸收部分11上形成。连接部分70e固定在这一布线层135，且可移动电极部分70通过连接部分70e电连接到布线层135。如图38和39所示，布线层135通过在组成红外线吸收部分11的SiN层中形成的接触孔，分别电连接到构成第二位移部分9，10的上AL层。使用这一结构，可移动电极部分70电连接到在接触部分3a，4a之下的漫射层136。虽然图中没有示出，但在漫射层136和134之间形成用于读取静电电容的已知的读电路。
根据本实施例，红外线吸部分11吸收入射的红外线i，并当每一第二位移部分9，10的温度上升时，第二位移部分9，10发生位移，在图39中箭头k所示的方向接近基片1。同时，装设在红外线吸收部分11上的可移动电极部分70，在图39中箭头m所示的方向发生位移。固定电极部分131固定到基片1，因而固定电极部分131和可移动电极部分70之间的间隔D6有很大的波动。因而，能够通过测量两个电极部分131和70之间的静电电容检测入射红外线。
注意，本实施例中的静电电容型辐射检测装置是这样制造的，使得当温度从室温附近这样上升时，增加两个电极131，70之间的间隔D6。在两个电极131，70之间的间隔D6变小时，电容变大，并如果两个电极131，70之间的间隔D6的波动量保持不变，则电容的波动量在较小间隔D6的区域中变大。于是，因为间隔D6在温度上升时变大，本实施例的装置在室温附近呈现高的灵敏度。因而，例如用作为红外线图象传感器，在具有最大的使用频率室温附近灵敏度能够增加。
根据本实施例，除了以上所述的优点之外，还获得了与第九实施例相同的优点。此外，如上所述，根据本实施例，红外线吸收部分11和可移动电极部分70对于入射红外线i构成光学腔体结构。因而，根据本实施例，如同在第四实施例中那样，这里获得的优点是，能够增加红外线吸收部率，并能够提高检测灵敏度和检测的响应性能。此外，可移动电极部分70作为红外线反射部分基本上全反射红外线i，从而能够简化结构并能够降低成本。当然，红外线反射部分也能够与可移动电极部分70分开装设。
注意，根据本发明，通过修改第一实施例而获得第二到第六实施例那样的相同的修改能够用于第七，第八，第九，第十二和第十三实施例的每一个。
此外，根据本发明，通过修改第二实施例而获得第十和第十一实施例那样的相同的修改能够用于其它实施例的每一个。
至此已经对各个实施例及根据本发明修改的各例子进行了讨论，然而本发明不限于这些实施例和修改的例子。例如，层材料和其它不限于以上给出的例子。
如以上所讨论，根据本发明，能够避免由于位移部分的初始弯曲所至的各种麻烦，并提供了使用这种元件的热位移元件和辐射检测装置。
此外，根据本发明，如果不严格控制温度等，则适于装设这种热位移元件及使用这种元件的辐射检测装置，它们能够把由周围温度变化引起的波动抑制到更大的程度，并以比先有技术更高的精确度检测辐射。
权利要求
1.一种热位移元件，包括一个基片，以及一个被支撑在所述基片上的被支撑的部件，所述被支撑部件包括第一和第二位移部分，表现出高热阻的热分离部分，以及接收辐射并将其转换为热的辐射吸收部分，其中所述第一和第二位移部分的每一部分至少具有不同膨胀系数的不同材料的并彼此叠置的两层，所述第一位移部分不通过所述热分离部分而与所述基片机械上连续，所述辐射吸收部分和所述第二位移部分通过所述热分离部分及所述第一位移部分机械上与所述基片连续，以及所述第二位移部分与所述辐射吸收部分热连接。
2.根据权利要求1的热位移元件，其中从所述第一位移部分的近端到远端的所述第一位移部分方向基本上与从所述第二位移部分的近端到远端的所述第二位移部分的方向相反，且所述第一位移部分的至少所述两层与所述第二位移部分的至少所述两层是由相同材料组成并以相同顺序叠置的。
3.根据权利要求2的热位移元件，其中从所述第一位移部分的近端到远端的所述第一位移部分的长度基本上等于从所述第二位移部分近端到远端的所述第二位移部分的长度。
4.根据权利要求3的热位移元件，其中从所述第一和第二位移部分的宽度方向来看，所述第一位移部分的近端位置基本上与所述第二位移部分的近端的位置相同。
5.根据权利要求1到4任何之一的热位移元件，其中提供了这样的结构，使得所述第一位移部分的至少所述两层和所述第二位移部分的至少所述两层能够对每一对应的层同时形成。
6.根据权利要求1的热位移元件，其中从所述第一位移部分的近端到远端的所述第一位移部分的方向基本上与从所述第二位移部分的近端到远端的所述第二位移部分的方向相同，且所述第一位移部分的至少所述两层和所述第二位移部分的至少所述两层由相同材料组成并按相反的顺序叠置。
7.根据权利要求6的热位移元件，其中从所述第一位移部分的近端到远端的所述第一位移部分的长度基本上等于从所述第二位移部分的近端到远端的所述第二位移部分的长度。
8.根据权利要求1到7任何之一的热位移元件，其中当所述第一和第二位移部分设置为非弯曲状态时，所述第一位移部分，所述第二位移部分，所述热分离部分的至少一个部分和所述辐射吸收部分中至少之一位于的一排不同于它们其余位于的一排。
9.一种热位移元件，包括一基片，及一个被支撑在所述基片上的被支撑部件，所述被支撑部件包括呈现高热阻的热分离部分，接收辐射并将其转换为热的辐射吸收部分，以及第一和第二位移部分，其中所述第一和第二位移部分的每一个具有多个单独的位移部分，所述第一位移部分的所述多个单独的位移部分的每一个至少具有彼此叠置并由具有不同膨胀系数的不同材料组成的两层，所述第二位移部分的所述多个单独的位移部分的每一个至少具有彼此叠置并由具有不同膨胀系数的不同材料组成的两层，所述第一位移部分对所述基片在机械上是连续的，不通过所述热分离部分，所述辐射吸收部分和所述第二位移部分通过所述热分离部分和所述第一位移部分对所述基片是机械上连续的，且所述第二位移部分与所述辐射吸收部分热连接。
10.根据权利要求9的热位移元件，其中所述第一位移部分的所述多个单独位移部分以从所述第一位移部分的近端到所述第一位移部分的远端的预定方向，机械上顺序地连接，所述第二位移部分的所述多个单独位移部分以从所述第二位移部分的近端到所述第二位移部分的远端的预定方向，机械上顺序地连接，从所述第一位移部分的近端到远端的所述第一位移部分的方向基本上从与所述第二位移部分的近端到远端的所述第二位移部分的方向相反，以及所述第一位移部分的多个单独位移部分的每一个的至少所述两层以及所述第二位移部分的多个单独位移部分的每一个的至少所述两层，是由相同材料组成并以相同的顺序叠置。
11.根据权利要求9或10的热位移元件，其中提供了这样一种结构，所述第一位移部分的所述多个单独的位移部分的每一个的至少所述两层和所述第二位移部分的所述多个单独的位移部分的每一个的至少所述两层，对于每一对应的层能够同时形成。
12.根据权利要求9到11任何之一的热位移元件，其中当所述第一和第二位移部分设置为非弯曲状态时，所述第一位移部分的所述多个单独位移部分，所述第二位移部分的所述多个单独位移部分，所述热分离部分的至少一部分和所述辐射吸收部分中至少之一位于的一排不同于它们其余位于的一排。
13.根据权利要求1到12任何之一的热位移元件，还包括用于基本上遮盖所述第一位移部分使其不受到辐射的遮盖部分。
14.根据权利要求1到13任何之一的热位移元件，其中所述辐射吸收部分包括具有反射某些入射辐射的特性的辐射反射部分，且所述辐射吸收部分距离所述辐射吸收部分基本上按由nλ0/4给出的间隔配置，其中n是奇数，λ0是所需的辐射波长带的中心波长，且基本上完全反射辐射。
15.一种辐射检测装置，包括权利要求1到14中任何之一所述的热位移元件；以及位移读部件，它固定在所述第二位移部分并用来获得对应于所述第二位移部分中位移的预定变化。
16.根据权利要求15的辐射检测装置，其中所述位移读部件是反射被接收的读光束的反射部分。
17.根据权利要求15的辐射检测装置，其中所述位移读部件是一个可移动的反射部分，并包含固定在所述基片上的被固定的反射部分，且所述可移动的反射部分与所述固定的反射部分基本上构成反射型衍射光栅，并作为衍射光反射接收的读光束。
18.根据权利要求15的辐射检测装置，其中所述位移读部件是一个半反光镜部分，它只反射某些接收的读光束并包含固定在所述基片上面向所述半反光镜部分的反射部分。
19.根据权利要求15的辐射检测装置，其中所述位移读元件是反射接收的读光束的读光束反射部分，并包含一个半反光镜部分，它固定在所述基片上面向所述读光束反射部分且只反射某些接收的读光束。
20.根据权利要求19的辐射检测装置，其中所述位移读部件是作为一辐射反射部分，其配置为与所述辐射吸收部分的距离基本上是由nλ0/4给出的间隔，其中n是奇数，λ0是所需的辐射波长带的中心波长，且基本上完全反射辐射。
21.根据权利要求15的辐射检测装置，其中所述位移读部件是一可移动电极部分，并包含固定在所述基片上面向所述可移动电极部分的固定电极部分。
22.根据权利要求21的辐射检测装置，其中相对于所述可移动电极部分所述固定电极部分配置在所述基片相反侧。
23.根据权利要求22的辐射检测装置，其中所述可移动电极部分是作为一辐射反射部分，其配置与所述辐射吸收部分的距离基本上是由nλ0/4给出的间隔，其中n是奇数，λ0是所需的辐射波长带的中心波长，且基本上完全反射辐射。
全文摘要
一种热位移元件包括一基片，和一个被支撑在基片上的被支撑的部件。被支撑部件包括第一和第二位移部分，表现出高热阻的热分离部分，以及接收辐射并将其转换为热的辐射吸收部分。第一和第二位移部分的每一个至少具有不同膨胀系数的不同材料并彼此叠置的两层。第一位移部分不通过热分离部分而与基片机械上连续。辐射吸收部分和第二位移部分通过热分离部分和第一位移部分机械上与基片连续。第二位移部分与辐射吸收部分热连接。一种辐射检测装置包括一个热位移元件以及位移读部件，它固定在热位移元件的第二位移部分并用来获得对应于第二位移部分中位移的预定变化。
文档编号B81B3/00GK1392951SQ01802962
公开日2003年1月22日 申请日期2001年9月3日 优先权日2000年9月5日
发明者石津谷徹, 铃木纯儿 申请人:株式会社尼康