专利名称：红外热检测器及其制造方法
技术领域：
本公开涉及红外热检测器及其制造方法，更具体地，涉及用于接收和检测从具有温度的物体发射的红外光的红外热检测器及其制造方法。
背景技术：
具有预定温度T的物体根据黑体辐射发出具有宽频带、指示特定波长中的最大值的光。在室温从附近物体发射的光是红外光，其在约IOym的波长带中显示出最大值。当所发射的红外光入射到经由热支线连接到环境的热质量时，温度升高。由于由入射红外光弓I起的温度变化，电阻变化、极性变化、电动力变化和挠曲变化可以根据材料的特性产生，这样的变化被转变成图像阵列以获得热成像。特别地，辐射热测量计可以用于利用材料的电阻变化实现热成像。确定像素的温度变化量的主要因素是入射能量的量、像素的热质量以及像素的热传导，该入射能量的量与在给定的波长带中像素的平均光吸收率乘以像素面积的结果成比例。具有等于或超过视频图形阵列(VGA)水平的格式的阵列通过像素最小化而发展，从而实现具有高分辨率和高温度精度的热照相机。然而，在像素最小化中，入射能量的量由于减小的像素面积而减小，温度变化的量由于由热支路(thermal leg)的减小长度所引起的増大的热传导而减小。因而，温度噪声因子増大，因此，具有大于所用波长的衍射极限的尺寸(高达10 u m)的像素被认为是限制。
发明内容
本发明提供红外热检测器及该红外热检测器的制造方法，该红外热检测器通过经由可产生局域表面等离子体共振现象的结构将光聚焦在小的区域上而在相同量的入射能量下获得小的热质量和小的热传导从而具有超小型化和高灵敏度的特性。额外的方面将在以下的描述中部分地阐述，并将部分地从该描述而变得明显，或者可以通过实践给出的实施例而获知。根据本发明的ー个方面，一种红外热检测器包括基板；检测器，与基板间隔开，经由局域表面等离子体共振吸收入射红外光，并根据所吸收的红外光引起的温度变化来改变电阻值；以及热支路，将来自检测器的信号传输到基板。检测器可以包括金属层，具有图案化的结构使得入射的红外光经由局域表面等离子体共振被吸收；以及热电材料层，形成在金属层的底部以包括将所吸收的红外光引起的温度变化转换为电阻变化的材料。检测器可以被图案化为具有盘形、环形、条形或与条形结合的形状。热支路可以通过使用与热电材料层相同的材料与热电材料层一体地形成。热电材料层可以图案化为对应于金属层的结构。热电材料层可以具有平板形。
热电材料层可以包括非晶硅、钒氧化物和镍氧化物中的至少ー种材料，其电阻值根据温度变化而变化。金属层可以包括从由金、铝、铜、钛、钼和银构成的组中选出的至少ー种材料。检测器还可以包括在金属层与热电材料层之间的电介质层。热支路可以通过使用能够电连接的材料独立于检测器形成。在基板与检测器之间可以具有空气间隙。在基板与检测器之间可以具有阻挡热传导的材料层。红外热检测器还可以包括在检测器或热支路下面的基板上阻挡光穿透的金属反射层。根据本发明的另一方面，一种制造红外热检测器的方法，该方法包括制备基板；在基板上形成具有开ロ的牺牲层，该开ロ在基板上的金属线的一部分处，该金属线的该部分电连接到热支路的两端；形成与基板间隔开的热支路，热支路的仅两端通过在开口上堆叠能够电连接的材料和牺牲层并图案化该材料而电连接到金属线；以及形成检测器，该检测器经由局域表面等离子体共振吸收入射红外光并根据所吸收的红外光引起的温度变化而改变电阻值，从而电连接到热支路。热电材料层可以在形成热支路时通过使用与热支路相同的材料与热支路一体地形成。该方法还可以包括通过去除牺牲层在基板与热支路之间形成空气间隙。牺牲层可以由阻挡热传导的材料形成从而阻挡热支路与基板之间的热传导。该方法还可以包括在检测器或热支路下面的基板上形成阻挡光穿透的金属反射层，其中牺牲层可以在形成金属反射层之后形成。金属反射层可以在形成金属线时同时地形成。
从以下结合附图对实施例的描述，这些和/或其他的方面将变得明显并更易于理解，在附图中图1是红外热检测器的示意图；图2示出正常结构中与热支路的长度加倍的结构中的温度变化的差异的曲线图；图3是根据本发明实施例的利用局域表面等离子体共振的光吸收技术的红外热检测器的示意图；图4是根据本发明实施例的红外热检测器的示意截面图；图5是根据本发明实施例的图3和图4的检测器的放大示意透视图；图6是根据本发明另一实施例的红外热检测器的放大示意透视图；图7是根据本发明另一实施例的红外热检测器的示意截面图；图8至图13是用于描述根据本发明实施例的制造红外热检测器的方法的视图；以及图14和图15是示意地示出根据本发明实施例的红外热检测器的截面图。
具体实施方式
现在详细參照实施例，其示例在附图中示出，其中相似的附图标记始终指代相似的元件。就此而言，本发明的实施例可以具有不同的形式，而不应被解释为限于这里阐述的描述。因而，以下通过參照附图仅描述了实施例，以解释本说明书的方面。图1是红外热检测器的示意图。当红外光入射在环境和连接到热支路3的热质量I (也就是，检测器)上时，热质量I的温度升高。这样的温度变化AT可以由以下处于平衡态的公式I来表不。公式I
权利要求
1.一种红外热检测器，包括 基板； 检测器，与所述基板间隔开，经由局域表面等离子体共振吸收入射的红外光，并根据由所吸收的红外光引起的温度变化来改变电阻值；以及 热支路，将来自所述检测器的信号传输到所述基板。
2.如权利要求1所述的红外热检测器，其中所述检测器包括 金属层，具有一结构，该结构被图案化使得入射的红外光经由所述局域表面等离子体共振被吸收；以及 热电材料层，形成在所述金属层的底部以包括将所吸收的红外光引起的温度变化转换为电阻变化的材料。
3.如权利要求2所述的红外热检测器，其中所述检测器被图案化为具有盘形、环形、条形或与条形结合的形状。
4.如权利要求2所述的红外热检测器，其中所述热支路通过使用与所述热电材料层相同的材料与所述热电材料层一体地形成或通过使用不同的材料堆叠在所述热电材料层上。
5.如权利要求4所述的红外热检测器，其中所述热电材料层被图案化为对应于所述金属层的结构。
6.如权利要求4所述的红外热检测器，其中所述热电材料层具有平板形。
7.如权利要求2所述的红外热检测器，其中所述热电材料层包括非晶硅、钒氧化物和镍氧化物中的至少一种材料，其电阻值根据温度变化而变化。
8.如权利要求2所述的红外热检测器，其中所述金属层包括从由金、铝、铜、钛、钼和银构成的组中选出的至少一种材料。
9.如权利要求2所述的红外热检测器，其中所述检测器还包括在所述金属层与所述热电材料层之间的电介质层。
10.如权利要求1所述的红外热检测器，其中所述热支路通过使用能够电连接的材料独立于所述检测器形成。
11.如权利要求1所述的红外热检测器，其中所述热支路包括距中心不同距离的多个半环以及连接所述多个半环的第一连接器。
12.如权利要求11所述的红外热检测器，其中所述热支路形成为使得每个包括所述多个半环和所述第一连接器的一对结构跨过所述检测器彼此面对地设置。
13.如权利要求1所述的红外热检测器，其中在所述基板与所述检测器之间具有空气间隙。
14.如权利要求1所述的红外热检测器，其中存在阻挡所述基板与所述检测器之间热传导的材料层。
15.如权利要求1所述的红外热检测器，还包括在所述检测器或所述热支路下面的基板上阻挡光穿透的金属反射层。
16.一种制造红外热检测器的方法，该方法包括 制备基板； 在所述基板上形成牺牲层，该牺牲层在所述基板上的金属线的一部分处具有开口，该金属线的该部分电连接到热支路的两端；形成与所述基板间隔开的热支路，通过在所述开口和牺牲层上堆叠能够电连接的材料并图案化该材料，所述热支路的仅两端电连接到所述金属线；以及 形成检测器，该检测器经由局域表面等离子体共振吸收入射的红外光并根据所吸收的红外光引起的温度变化而改变电阻值，从而电连接到所述热支路。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述检测器包括 金属层，具有一结构，该结构被图案化使得入射的红外光经由所述局域表面等离子体共振被吸收；以及 热电材料层，形成在所述金属层的底部以包括将所吸收的红外光引起的温度变化转换为电阻变化的材料。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述检测器形成为具有盘形、环形、条形或与条形结合的形状。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述热支路通过使用与所述热电材料层相同的材料而与所述热电材料层一体地形成，或通过使用不同的材料堆叠在所述热电材料层上。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述热电材料层被图案化为对应于所述金属层的结构。
21.如权利要求19所述的方法，其中所述热电材料层具有平板结构。
22.如权利要求17所述的方法，其中所述热电材料层包括非晶硅、钒氧化物和镍氧化物中的至少一种材料，其电阻值根据温度变化而变化。
23.如权利要求17所述的方法，其中所述金属层包括从由金、铝、铜、钛、钼和银构成的组中选出的至少一种材料。
24.如权利要求16所述的方法，还包括通过去除所述牺牲层而在所述基板与所述热支路之间形成空气间隙。
25.如权利要求16所述的方法，其中所述牺牲层由阻挡热传导的材料形成从而阻挡所述热支路与所述基板之间的热传导。
26.如权利要求14所述的方法，其中所述热支路包括距中心不同距离的多个半环以及连接所述多个半环的第一连接器。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述热支路形成为使得每个包括所述多个半环和所述第一连接器的一对结构被设置为跨过所述检测器彼此面对。
28.如权利要求16所述的方法，还包括在所述检测器或所述热支路下面的所述基板上形成阻挡光穿透的金属反射层，其中所述牺牲层在形成所述金属反射层之后形成。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述金属反射层在形成所述金属线时同时地形成。
全文摘要
本发明提供了一种红外热检测器及其制造方法。该红外热检测器包括基板；检测器，与基板间隔开，经由局域表面等离子体共振吸收入射红外光，并根据由所吸收的红外光引起的温度变化来改变电阻值；以及热支路，将来自检测器的信号传输到基板。
文档编号G01J5/20GK103033269SQ20121038204
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月10日 优先权日2011年10月10日
发明者朴海锡, 南圣炫, 申昶均, 金桢佑 申请人:三星电子株式会社