CN112050949B - 一种传感器及其制作方法和测试方法、测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种传感器及其制作方法和测试方法、测试装置，涉及传感器技术领域，目的是提供一种新型的传感器。传感器包括：衬底和位于衬底之上的至少一个红外测温单元；红外测温子单元包括：第一支撑部、至少一个第二支撑部、热电偶和红外吸收部；其中，热电偶包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极分别包括第一端和第二端；第一电极的第一端和第二电极的第一端相连、且位于第一支撑部之上；红外吸收部位于第一支撑部之上且覆盖第一电极的第一端和第二电极的第一端；第一电极的第二端和第二电极的第二端不相连、且位于第二支撑部之上；红外测温单元中，至少相邻的第一支撑部和第二支撑部之间包括空腔结构。本发明适用于传感器的制作。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种传感器及其制作方法和测试方法、测试装置。
背景技术
红外热电堆温度传感器具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高等优点，在温度测量领域得到广泛应用。但是目前市场上的红外热电堆温度传感器类型单一，不能满足市场多样化的需求。
发明内容
本发明的实施例提供一种传感器及其制作方法和测试方法、测试装置，目的是提供一种新型的传感器，以满足市场需求。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供了一种传感器，包括：衬底和位于所述衬底之上的至少一个红外测温单元；所述红外测温单元包括至少一个红外测温子单元；
所述红外测温子单元包括：第一支撑部、至少一个第二支撑部、热电偶和红外吸收部；
其中，所述热电偶包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别包括第一端和第二端；所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端相连、且位于所述第一支撑部之上；所述红外吸收部位于所述第一支撑部之上且覆盖所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端；所述第一电极的第二端和所述第二电极的第二端不相连、且位于所述第二支撑部之上；
所述传感器中，至少相邻的所述第一支撑部和所述第二支撑部之间包括空腔结构。
可选的，所述红外测温子单元中，所述第一支撑子部包括第一牺牲子部和第一支撑子部，第二支撑部包括第二牺牲子部和第二支撑子部；所述第一牺牲子部和所述第二牺牲子部同层设置，所述第一支撑子部和所述第二支撑子部同层设置；
其中，所述第一支撑子部包括覆盖子部和围绕所述覆盖子部的延伸子部，所述覆盖子部覆盖所述第一牺牲子部；所述热电偶的所述第一电极和所述第二电极的第一端均位于所述延伸子部之上；所述红外吸收部位于所述延伸子部之上且覆盖所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端；所述第一电极的第二端和所述第二电极的第二端位于所述第二支撑子部之上；所述第二支撑子部覆盖所述第二牺牲子部；
所述传感器中，至少相邻的所述第一牺牲子部和所述第二牺牲子部之间包括空腔结构。
可选的，所述红外测温单元包括多个所述红外测温子单元；
所述传感器中，任意相邻的所述第一牺牲子部之间、任意相邻的所述第二牺牲子部之间、任意相邻的所述第一牺牲子部和所述第二牺牲子部之间均包括空腔结构。
可选的，所述红外测温子单元还包括：第一绝缘部和至少一个第二绝缘部，所述第一绝缘部和所述第二绝缘部同层设置，所述第一绝缘部覆盖所述第一支撑子部、且位于所述第一支撑子部和所述热电偶之间，所述第二绝缘部覆盖所述第二支撑子部、且位于所述第二支撑子部和所述热电偶之间。
可选的，所述第一牺牲子部和所述第二牺牲子部的材料包括有机材料，所述第一支撑子部和所述第二支撑子部的材料包括金属，所述热电偶的材料包括金属或者金属合金。
可选的，所述传感器还包括位于所述衬底和至少一个所述红外测温子单元之间的至少一个可见光传感单元；所述可见光传感单元包括：叉指电极和覆盖所述叉指电极的可见光吸收部。
可选的，所述可见光传感单元在所述衬底之上的正投影至少部分位于所述红外测温子单元的空腔结构在所述衬底之上的正投影以内。
可选的，所述叉指电极包括第一梳状电极和第二梳状电极；所述第一梳状电极包括：平行排布的多个第一梳齿电极和连接多个所述第一梳齿电极的第一梳柄电极，所述第二梳状电极包括：平行排布的多个第二梳齿电极和连接多个所述第二梳齿电极的第二梳柄电极，多个所述第一梳齿电极和多个所述第二梳齿电极相互交叉设置。
可选的，多个所述红外测温单元呈阵列排布。
可选的，所述衬底的材料包括玻璃或者聚酰亚胺。
另一方面，提供了一种测试装置，包括：上述的传感器。
再一方面，提供了一种传感器的制作方法，所述方法包括：
提供衬底；
在所述衬底之上形成至少一个红外测温子单元；
其中，所述在所述衬底之上形成至少一个红外测温子单元包括：
在所述衬底之上形成至少一个第一支撑部、至少一个第二支撑部、至少一个热电偶、至少一个红外吸收部；
其中，所述热电偶包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别包括第一端和第二端；所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端相连、且位于所述第一支撑部之上；所述红外吸收部位于所述第一支撑部之上且覆盖所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端；所述第一电极的第二端和所述第二电极的第二端不相连、且位于所述第二支撑部之上；至少相邻的所述第一支撑部和所述第二支撑部之间包括空腔结构。
可选的，所述传感器还包括至少一个可见光传感单元；
在所述提供衬底之后、且在所述在所述衬底之上形成至少一个红外测温子单元之前，所述方法还包括：
在所述衬底之上形成至少一个可见光传感单元。
又一方面，提供了一种传感器的测试方法，所述方法包括：
将所述传感器置于被测物体周围，使得所述传感器能够接收所述被测物体发出的红外光；
检测所述传感器中热电偶输出的电动势；
根据所述总电动势计算所述被测物体的温度。
可选的，所述方法还包括：
将所述传感器置于待测环境中，使得所述传感器能够接收所述待测环境中的可见光；
检测所述传感器中叉指电极输出的电流；
根据所述电流计算所述待测环境中可见光的光强。
本发明的实施例提供了一种传感器及其制作方法和测试方法、测试装置，该传感器包括：衬底和位于所述衬底之上的至少一个红外测温单元；所述红外测温单元包括至少一个红外测温子单元；所述红外测温子单元包括：第一支撑部、至少一个第二支撑部、热电偶和红外吸收部；其中，所述热电偶包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别包括第一端和第二端；所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端相连、且位于所述第一支撑部之上；所述红外吸收部位于所述第一支撑部之上且覆盖所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端；所述第一电极的第二端和所述第二电极的第二端不相连、且位于所述第二支撑部之上；所述红外测温单元中，至少相邻的所述第一支撑部和所述第二支撑部之间包括空腔结构。
该传感器的空腔结构至少位于相邻的第一支撑部和第二支撑部之间，相比硅衬底制作的空腔结构，能有效降低成本，且制作工艺简单，技术难度低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为塞贝克效应原理图；
图1b为本发明实施例提供的一种红外测温子单元的结构示意图；
图1c为图1b中沿BB'方向的截面图；
图2-5为本发明实施例提供的一种传感器的制作流程结构示意图；
图6为图5中沿AA'方向的截面图；
图7为图5中沿A1A1'方向的截面图；
图8-20为本发明实施例提供的另一种传感器的制作流程结构示意图；
图21为本发明实施例提供的一种传感器的结构示意图；
图22为本发明实施例提供的一种干刻过刻结构电镜图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的实施例中，采用“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，仅为了清楚描述本发明实施例的技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
在本发明的实施例中，“多个”的含义是两个或两个以上，“至少一个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的实施例中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一
本发明实施例提供了一种传感器，包括：衬底和位于衬底之上的至少一个红外测温单元；红外测温单元包括至少一个红外测温子单元。
红外测温子单元包括：第一支撑部、至少一个第二支撑部、热电偶和红外吸收部。
其中，热电偶包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极分别包括第一端和第二端；第一电极的第一端和第二电极的第一端相连、且位于第一支撑部之上；红外吸收部位于第一支撑部之上且覆盖第一电极的第一端和第二电极的第一端；第一电极的第二端和第二电极的第二端不相连、且位于第二支撑部之上。
红外测温单元中，至少相邻的第一支撑部和第二支撑部之间包括空腔结构。
当红外测温单元数量为多个时，所述多个红外测温单元的排布方式不做限定，具体可以根据实际需求确定，示例的，多个红外测温单元可以呈阵列排布。
这里对于上述红外测温单元包括的红外测温子单元的数量不做限定。上述红外测温单元可以如图1b所示，仅包括一个红外测温子单元，该红外测温子单元可以仅包括第一支撑部50、第二支撑部51、热电偶15、红外吸收部52，其中，热电偶15包括第一电极151和第二电极152，第一电极和第二电极分别包括第一端和第二端；第一电极的第一端和第二电极的第一端相连(即第一电极和第二电极的结点153)、且位于第一支撑部50之上，红外吸收部52位于第一支撑部50之上且覆盖第一电极的第一端和第二电极的第一端(即第一电极和第二电极的结点153)；第一电极的第二端和第二电极的第二端不相连、且位于第二支撑部51之上；参考图1c所示，红外测温子单元包括衬底53，相邻的第一支撑部50和第二支撑部51之间包括空腔结构55。或者，还可以包括两个及两个以上红外测温子单元，例如：如图5所示包括10个红外测温子单元。
这里对于上述红外测温子单元中，第一支撑部和第二支撑部的具体结构也不做限定。
上述衬底的材料可以是非硅刚性材料，例如：玻璃，此时，该传感器可以是刚性器件，不具有弯折特性；或者，衬底的材料还可以是非硅柔性材料，例如：聚酰亚胺(PI)，此时，该传感器可以是柔性器件，具有可弯折特性。
上述红外吸收部的材料可以包括传统化合物材料，例如：PbS(硫化铅)、CdS(硫化镉)、PbSe(硒化铅)、InSb(锑化铟)、InAs(砷化铟)、InGaAs(铟镓砷)、PbSnTe(碲锡铅)、HgCdTe(碲汞镉)、InTe(碲化铟)、MgO(氧化镁)等，该类化合物材料吸收波长范围宽，涉及近中远红外波段。或者，上述红外吸收部的材料还可以包括新型化合物材料，例如：HgZnTe(碲锌汞)等，该类化合物材料吸收波长范围宽，化学稳定性更高。或者，上述红外吸收部的材料还可以包括III-V超晶格量子阱化合物，例如：InAs/GaSb(砷化铟/锑化镓)应变层超晶格材料、GaAs/AlGaAs(砷化镓/砷化铝镓)量子阱材料等，该类化合物材料主要吸收8-14μm远红外波段。或者，上述红外吸收部的材料还可以包括SiGe(锗化硅)材料，例如：Si/GeSi(硅/锗化硅)异质结材料等，该类化合物材料主要吸收3-30μm红外波段。
上述热电偶基于塞贝克效应，能把温度信号转换成热电动势信号，进而完成温度测量。参考图1a所示，两种不同的导体A和B组成一个回路，导体A和B的两端分别相连形成两个结点。若两个结点的温度不同，左边结点的温度为t0，右边结点的温度为t，那么，该闭合回路中会有电流通过，两个结点之间产生热电动势，这就是塞贝克效应。其中，温度较高的结点称为热端，温度较低的结点称为冷端。热电动势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的接触电动势eAB(t)和eAB(t0)，另一部分是单一导体的温差电动势eA(t，t0)和eB(t，t0)。导体A两端的电势分别为
和
导体B两端的电势分别为
和
另外，在热电偶回路中接入第三种金属导体时，只要该导体两个结点的温度相同，热电偶所产生的热电动势将保持不变，即热电偶所产生的热电动势不受第三种金属导体接入回路的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电动势后，即可知道被测物体的温度。
将上述传感器用于检测温度时，红外吸收部吸收红外线后产生热量，使得其覆盖的结点温度升高，从而使得热电偶产生热电动势，通过检测热电动势的大小，即可检测温度，从而实现红外测温。
上述热电偶包括相连的第一电极和第二电极，第一电极和第二电极的材料不同。第一电极和第二电极的材料可以是不同的金属；或者，还可以是不同的金属合金；或者，一种是金属，另一种是金属合金。第一电极和第二电极的具体材料可以如表一所示。
表一
上述红外吸收部位于第一支撑部之上且覆盖第一电极的第一端和第二电极的第一端，红外吸收部的形状可以是环状、条状等。另外，红外吸收部可以仅覆盖第一电极的第一端和第二电极的第一端，或者，还可以覆盖第一支撑部上未设置第一电极的第一端和第二电极的第一端的区域，这里不做限定。
上述热电偶中，第一电极的第一端和第二电极的第一端相连，该相连的部分可称为第一电极和第二电极的结点。上述第一电极的第二端和第二电极的第二端不相连、且位于第二支撑部之上，其中，第一电极的第二端和第二电极的第二端可以同时位于同一个第二支撑部之上，或者，还可以位于不同的第二支撑部之上，这里不做限定。考虑到节省空间，优选前者。
上述红外测温单元中，至少相邻的第一支撑部和第二支撑部之间包括空腔结构。需要说明的是，在红外测温单元仅包括一个红外测温子单元的情况下，此时，相邻的第一支撑部和第二支撑部之间可以包括空腔结构。在红外测温单元包括多个红外测温子单元的情况下，此时，任意相邻的第一支撑部之间、任意相邻的第二支撑部之间、任意相邻的第一支撑部和第二支撑部之间均可以包括空腔结构。这里不做具体限定。
该传感器的空腔结构至少位于相邻的第一支撑部和第二支撑部之间，相比硅衬底制作的空腔结构，能有效降低成本，且制作工艺简单，技术难度低。
可选的，结合图5-7，红外测温子单元中，第一支撑部包括第一牺牲子部11和第一支撑子部13，第二支撑部包括第二牺牲子部12和第二支撑子部14；第一牺牲子部和第二牺牲子部同层设置，第一支撑子部和第二支撑子部同层设置。
其中，结合图4、图5和图7所示，第一支撑子部13包括覆盖子部131和围绕覆盖子部131的延伸子部132，覆盖子部131覆盖第一牺牲子部11；热电偶15的第一电极151和第二电极152的第一端(附图中采用第一电极和第二电极的结点153表示)均位于延伸子部132之上；红外吸收部16位于延伸子部132之上且覆盖第一电极的第一端和第二电极的第一端(即图4中的结点153)；第一电极的第二端和第二电极的第二端位于第二支撑子部之上；第二支撑子部14覆盖第二牺牲子部12。
红外测温单元中，至少相邻的第一牺牲子部和第二牺牲子部之间包括空腔结构。
上述第一牺牲子部和第二牺牲子部的材料可以是有机材料，例如：聚酰亚胺；上述第一支撑子部和第二支撑子部的材料可以是金属，例如：钼(Mo)、铝(Al)。
上述同层设置是指采用一次构图工艺制作。一次构图工艺是指经过一次成膜和光刻形成所需要的层结构工艺。一次构图工艺包括成膜、曝光、显影、刻蚀和剥离等工艺。
上述红外吸收部位于延伸子部之上且覆盖第一电极的第一端和第二电极的第一端，其中，红外吸收部的形状可以是环状、条状等。红外吸收部可以仅位于延伸子部之上，或者，还可以延伸至覆盖子部上，这里不做限定。优选的，参考图7所示，延伸子部132下方为空腔结构，覆盖子部下方为第一牺牲子部11，红外吸收部仅位于延伸子部之上，这样能够利用该空腔结构隔热，避免热量被第一牺牲子部损耗，从而提高热量与电动势的转化效率，进一步提高测量准确度。
需要说明的是，在红外测温单元包括多个红外测温子单元的情况下，考虑到节省空间，多个红外测温子单元可以共用第二支撑子部和第二牺牲子部，即第二支撑子部上可以设置不同热电偶的第一电极和第二电极的第二端。同理，多个红外测温子单元还可以共用第一支撑子部和第一牺牲子部，即第二支撑子部上可以设置不同热电偶的第一电极和第二电极的第一端(即第一电极和第二电极的结点)。
上述红外测温单元中，至少相邻的第一牺牲子部和第二牺牲子部之间包括空腔结构。需要说明的是，在红外测温单元仅包括一个红外测温子单元的情况下，此时，相邻的第一牺牲子部和第二牺牲子部之间可以包括空腔结构。在红外测温单元包括多个红外测温子单元的情况下，此时，任意相邻的第一牺牲子部之间、任意相邻的第二牺牲子部之间、任意相邻的第一牺牲子部和第二牺牲子部之间均可以包括空腔结构。这里不做具体限定。
参考图7所示，位于左边的第二牺牲子部12和第一牺牲子部11之间包括空腔结构4，第一牺牲子部11和位于右边的第二牺牲子部12之间包括空腔结构4。
本发明实施例提供了一种传感器，该传感器中至少相邻的第一牺牲子部和第二牺牲子部之间包括空腔结构，相比硅衬底制作的空腔结构，能有效降低成本，且制作工艺简单，技术难度低。同时，可以通过对牺牲薄膜进行过刻以形成上述空腔结构，相比通过对硅衬底进行深刻蚀以形成空腔结构的方式，能减少工艺耗时，并降低技术难度，从而进一步降低成本。
为了提高检测效率和检测精度，在红外测温单元包括多个红外测温子单元的情况下，多个红外测温子单元的热电偶串联。
参考图21所示，热电偶1的第二电极152与热电偶2的第一电极151相连，热电偶2的第二电极152与热电偶3的第一电极151相连，依此类推，得到图22所示的十个热电偶串联的红外测温单元。将包括该红外测温单元的传感器应用于红外检测温度时，可以测量多个串联热电偶的总电动势，进而根据总电动势计算得到被测物的温度。
可选的，红外测温单元包括多个红外测温子单元。红外测温单元中，任意相邻的第一牺牲子部之间、任意相邻的第二牺牲子部之间、任意相邻的第一牺牲子部和第二牺牲子部之间均包括空腔结构。这样可以形成更多的空腔结构，减少热量损失，有利于提高红外测温的准确度。
可选的，结合图5-7，红外测温子单元还包括：第一绝缘部171和至少一个第二绝缘部172，第一绝缘部和第二绝缘部同层设置，第一绝缘部171覆盖第一支撑子部(图7中包括覆盖子部131和延伸子部132)、且位于第一支撑子部和热电偶之间，第二绝缘部172覆盖第二支撑子部16、且位于第二支撑子部和热电偶之间。
上述第二绝缘部的数量和第二支撑子部的数量相同，示例的，若红外测温子单元包括一个第二支撑子部，此时，红外测温子单元还可以包括一个第二绝缘部。
上述第一绝缘部和第二绝缘部的材料可以是无机材料，例如：氮化硅、氧化硅。
该第一绝缘部和第二绝缘部能够起到绝缘作用，避免热电偶被第一支撑子部和第二支撑子部影响。
可选的，第一牺牲子部和第二牺牲子部的材料包括有机材料，第一支撑子部和第二支撑子部的材料包括金属，热电偶的材料包括金属或者金属合金。
在等离子体干刻工艺中，等离子体气体对有机材料的刻蚀速率远大于对金属或者金属合金的刻蚀速率，因此，可采用干刻过刻工艺，形成第一牺牲子部、第二牺牲子部和空腔结构，该制作工艺简单易实现且用时短。
可选的，传感器还包括位于衬底和至少一个红外测温子单元之间的至少一个可见光传感单元；结合图5和图6，可见光传感单元包括：叉指电极5和覆盖叉指电极5的可见光吸收部17。需要说明的是，图3-5中，为了更清楚地体现叉指电极结构，未明确标记可见光吸收部。
上述叉指电极是如指状或梳状的面内有周期性图案的电极，这里对于叉指电极的具体形状不做限定。
上述叉指电极的材料可以是金属，例如：钼(Mo)、铝(Al)；上述可见光吸收部的材料可以是半导体材料，例如：非晶硅(a-Si)、非晶硒(a-Se)。若叉指电极的材料为金属、可见光吸收部的材料为半导体材料，则该可见光传感单元的结构属于MSM(Metal-Semiconductor-Metal，金属-半导体-金属)结构。
当可见光传感单元的数量为多个时，多个可见光传感单元的可见光吸收部可以相连，也可以不相连。若多个可见光传感单元的可见光吸收部相连，则在制作工艺中，仅需沉积一层可见光吸收薄膜即可，无需图案化。若多个可见光传感单元的可见光吸收部不相连，则在制作工艺中，需要先沉积一层可见光吸收薄膜，然后图案化形成多个可见光吸收部。
上述可见光传感单元的具体数量不做限定。一个红外测温子单元可以对应设置一个或者多个可见光传感单元，图5以一个红外测温子单元对应设置阵列排布的四个可见光传感单元为例进行绘示。
上述可见光传感单元能够将光能转换成电能，进而实现可见光的检测。其检测原理为：当可见光吸收部吸收可见光后，叉指电极和可见光吸收部之间的肖特基结会发生隧穿，形成光电流；检测叉指电极产生的电流，并根据该电流可以计算得到可将光的光强。
上述传感器将可见光传感单元和红外测温单元集成在一起，可以同时实现可见光检测和红外测温功能，从而增加了传感器的应用范围，大幅提高用户体验。
为了避免红外测温单元遮挡可见光吸收部，以提升可见光传感单元的检测准确度和精度，该可见光传感单元在衬底之上的正投影至少部分位于红外测温子单元的空腔结构在衬底之上的正投影以内。即可见光传感单元位于空腔结构下方，从衬底设置红外测温单元的一侧看过去，可以看到可见光传感单元。优选地，可见光传感单元在衬底之上的正投影均位于空腔结构在衬底之上的正投影以内。
为了简化结构、降低设计难度，参考图5所示，叉指电极5包括第一梳状电极20和第二梳状电极30；第一梳状电极20包括：平行排布的多个第一梳齿电极22和连接多个第一梳齿电极22的第一梳柄电极21，第二梳状电极30包括：平行排布的多个第二梳齿电极23和连接多个第二梳齿电极23的第二梳柄电极24，多个第一梳齿电极22和多个第二梳齿电极23相互交叉设置。
这里对于第一梳齿电极和第二梳齿电极的具体数量不做限定，同时对于第一梳齿电极和第一梳柄电极之间的角度、第二梳齿电极和第二梳柄电极之间的角度不做限定；图5以第一梳状电极20包括三个第一梳齿电极22、第二梳状电极30包括三个第二梳齿电极23，第一梳齿电极22和第一梳柄电极21之间的角度为90°、第二梳齿电极23和第二梳柄电极24之间的角度为90°为例进行绘示。
可选的，当红外测温单元数量为多个时，多个红外测温单元呈阵列排布，以利于设计。传感器包括多个红外测温单元时，可以同时检测多个待测物的温度，或者还可以同时检测同一待测物的多个区域温度，或者可以用于输出待测物各部分位置与温度的对应关系，大幅提升了检测范围。
可选的，上述衬底的材料包括玻璃或者聚酰亚胺。相较于硅衬底，玻璃衬底和聚酰亚胺衬底的成本大幅降低。若衬底的材料包括聚酰亚胺，由于聚酰亚胺为柔性材料，该该传感器可以是柔性器件，具有可弯折特性。
实施例二
本发明实施例提供了一种测试装置，包括实施例一的传感器。该测试装置可用于非接触式红外检测温度，还可用于可见光检测，具有结构简单、制作成本低的特点。
实施例三
本发明实施例提供了一种如实施例一所述的传感器的制作方法，该方法包括：
S01、提供衬底。
该衬底的材料可以是非硅刚性材料，例如：玻璃，此时，该传感器可以是刚性器件，不具有弯折特性；或者，衬底的材料还可以是非硅柔性材料，例如：聚酰亚胺(PI)，此时，该传感器可以是柔性器件，具有可弯折特性。
S02、在衬底之上形成至少一个红外测温子单元。
其中，S02、在衬底之上形成至少一个红外测温子单元包括：
S10、在衬底之上形成至少一个第一支撑部、至少一个第二支撑部、至少一个热电偶、至少一个红外吸收部。
其中，热电偶包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极分别包括第一端和第二端；第一电极的第一端和第二电极的第一端相连、且位于第一支撑部之上；红外吸收部位于第一支撑部之上且覆盖第一电极的第一端和第二电极的第一端；第一电极的第二端和第二电极的第二端不相连、且位于第二支撑部之上；至少相邻的第一支撑部和第二支撑部之间为空腔结构。
进一步可选的，第一支撑部包括第一牺牲子部和第一支撑子部，第二支撑部包括第二牺牲子部和第二支撑子部，则S10、在衬底之上形成至少一个第一支撑部、至少一个第二支撑部、至少一个热电偶、至少一个红外吸收部包括：
S021、在衬底之上形成牺牲薄膜，牺牲薄膜的材料包括有机材料。
具体的，采用旋涂法在衬底之上形成牺牲薄膜，牺牲薄膜的材料为聚酰亚胺。需要说明的是，在采用旋涂法形成牺牲薄膜后，还需要在一定温度下进行烘烤，以充分去除水分，避免影响后续工艺。
S022、在牺牲薄膜上形成支撑薄膜并图案化，得到至少一个第一支撑子部和至少一个第二支撑子部；支撑薄膜的材料包括金属，第一支撑子部包括覆盖子部和围绕覆盖子部的延伸子部。
具体的，可以采用溅射工艺在牺牲薄膜上沉积一层支撑薄膜并图案化，支撑薄膜的材料可以是金属，例如：钼(Mo)、铝(Al)。
S023、形成至少一个热电偶；热电偶的第一电极和第二电极的第一端(即第一电极和第二电极的结点)位于所述延伸子部之上，第一电极的第二端和第二电极的第二端位于第二支撑子部之上。
具体的，S023、形成至少一个热电偶包括：
S0231、形成第一电极薄膜并图案化，得到至少一个第一电极。
S0232、形成第二电极薄膜并图案化，得到与至少一个第一电极分别相连的至少一个第二电极；第一电极和第二电极的材料为不同的金属。
S024、形成红外吸收薄膜并图案化，得到至少一个红外吸收部；红外吸收部位于延伸子部之上且覆盖结点。
具体的，可以采用lift-off(揭开剥离工艺)工艺形成红外吸收薄膜并图案化。
S025、采用干刻工艺对牺牲薄膜进行过刻，得到至少一个第一牺牲子部、至少一个第二牺牲子部和至少一个空腔结构；覆盖子部覆盖第一牺牲子部，第二支撑子部覆盖第二牺牲子部；任意相邻的第一牺牲子部之间、任意相邻的第二牺牲子部之间、任意相邻的第一牺牲子部和第二牺牲子部之间均包括空腔结构。
需要说明的是，在干刻工艺中，等离子体气体对有机材料的刻蚀速率远大于对金属或者金属合金的刻蚀速率，因此，可采用干刻过刻工艺，形成第一牺牲子部、第二牺牲子部和空腔结构。图22为基于该干刻过刻原理形成的结构的电镜图，图22中，上层为金属层101，下层为无机层100，等离子体对于无机层的刻蚀速率大于对金属的刻蚀速率，在对无机层进行干刻过刻后，在金属层101的边缘下方过刻出空腔结构102。
本发明实施例提供了一种传感器的制作方法，通过对牺牲薄膜进行干刻过刻以形成空腔结构。相比通过对硅衬底进行深刻蚀以形成空腔结构的方式，能减少工艺耗时，并降低技术难度，从而进一步降低成本。
可选的，传感器还包括至少一个可见光传感单元。
在S01、提供衬底之后、且在S02、在衬底之上形成至少一个红外测温单元之前，上述方法还包括：
S03、在衬底之上形成至少一个可见光传感单元。
可选的，S03、在衬底之上形成至少一个可见光传感单元包括：
S031、形成电极薄膜并图案化，得到如图2所示的多个叉指电极5。
具体的，可以采用溅射工艺在衬底之上沉积一层电极薄膜并图案化，电极薄膜的材料可以是金属，例如：钼(Mo)、铝(Al)。
S032、形成可见光吸收薄膜，该可见光吸收薄膜覆盖多个叉指电极。
具体的，可以采用CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)法在叉指电极上沉积可见光吸收薄膜，该可见光吸收薄膜的材料为无机半导体材料，例如：非晶硅(a-Si)、非晶硒(a-Se)。
需要说明的是，S032中，当可见光传感单元的数量为多个时，形成的多个可见光传感单元的多个可见光吸收部相连。若在S032之后，对该可见光吸收薄膜图案化，则可形成多个独立的可见光吸收部。
下面以图5所示的结构制备在柔性衬底上为例，详细说明制作方法。该方法可以包括：
S101、参考图8所示，在玻璃衬底10上采用旋涂法制作聚酰亚胺层18。
S102、参考图9和图10所示，采用溅射工艺在聚酰亚胺层18之上沉积一层金属薄膜170并图案化，得到多个叉指电极。
S103、参考图11所示，采用CVD法在叉指电极上沉积一层可见光吸收薄膜17，该可见光吸收薄膜的材料为无机半导体材料，例如：非晶硅(a-Si)、非晶硒(a-Se)。
S104、参考图11所示，采用旋涂法形成一层牺牲薄膜120，牺牲薄膜的材料为聚酰亚胺，牺牲薄膜覆盖可见光吸收薄膜。
S105、参考图12和图13所示，采用溅射工艺在牺牲薄膜120上沉积一层支撑薄膜160并图案化，得到多个第一支撑子部13和多个第二支撑子部16；支撑薄膜的材料可以是金属，例如：钼(Mo)、铝(Al)。第一支撑子部包括覆盖子部和围绕覆盖子部的延伸子部。
S106、参考图14所示，采用CVD沉积一层无机绝缘薄膜173。
S107、参考图15和图16所示，采用溅射工艺在无机绝缘薄膜173上沉积一层第一电极薄膜153并图案化，得到多个第一电极151。
S108、参考图17和图18所示，采用溅射工艺在多个第一电极151之上沉积一层第二电极薄膜154并图案化，得到多个第二电极152。第一电极和第二电极的结点位于延伸子部之上，第一电极中和第二电极的第二端不相连、且位于第二支撑子部之上。
S109、参考图19和图20所示，采用lift-off工艺形成红外吸收薄膜140并图案化，得到多个红外吸收部14；红外吸收部位于延伸子部之上且覆盖结点。
S110、采用干刻工艺对牺牲薄膜和无机绝缘薄膜进行过刻，得到如图6和图7所示的多个第一牺牲子部11、多个第二牺牲子部12、多个空腔结构4、多个第一绝缘部171和多个第二绝缘部172。
S111、去除玻璃衬底，得到柔性传感器。
需要说明的是，本发明实施例中，涉及到传感器中的相关结构说明，可以参考实施例一，这里不再赘述。可以理解的是，当制备玻璃基传感器时，可以省略步骤S101和S111；并且在S102步骤中，采用溅射工艺在玻璃衬底10之上沉积一层金属薄膜170并图案化，得到多个叉指电极。
实施例四
本发明实施例提供了一种传感器的测试方法，该方法包括：
S10、将传感器置于被测物体周围，使得传感器能够接收被测物体发出的红外光。
S11、检测传感器中热电偶输出的电动势。
S12、根据总电动势计算被测物体的温度。
需要说明的是，该传感器还可以包括第一处理单元，该第一处理单元可以用于执行S12，其可以是单片机、ARM(Advanced RISC Machines，高级精简指令集运算机器)或者FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等芯片，具体可以根据实际设计要求确定。
通过上述测试方法，可以实现非接触式的红外测温方法。该测试方法简单易实现、且无须与被测物体直接接触，安全性高。
可选的，该方法还包括：
S20、将传感器置于待测环境中，使得传感器能够接收待测环境中的可见光。
S21、检测传感器中叉指电极输出的电流。
S22、根据电流计算待测环境中可见光的光强。
需要说明的是，该传感器还可以包括第二处理单元，该第二处理单元可以用于执行S22，其可以是单片机、ARM(Advanced RISC Machines，高级精简指令集运算机器)或者FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等芯片，具体可以根据实际设计要求确定。
这里第二处理单元和上述的第一处理单元可以集成在一起，也可以单独分开设置，考虑降低成本，一般选择前者。
通过上述测试方法，可以实现对于可见光的检测。该方法简单易实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (15)
1.一种传感器，其特征在于，包括：衬底和位于所述衬底之上的至少一个红外测温单元；所述红外测温单元包括至少一个红外测温子单元；
所述红外测温子单元包括：第一支撑部、至少一个第二支撑部、热电偶和红外吸收部；
其中，所述热电偶包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别包括第一端和第二端；所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端相连、且位于所述第一支撑部之上；所述红外吸收部位于所述第一支撑部之上且覆盖所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端；所述第一电极的第二端和所述第二电极的第二端不相连、且位于所述第二支撑部之上；
所述红外测温单元中，至少相邻的所述第一支撑部和所述第二支撑部之间包括空腔结构。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述红外测温子单元中，所述第一支撑部包括第一牺牲子部和第一支撑子部，第二支撑部包括第二牺牲子部和第二支撑子部；所述第一牺牲子部和所述第二牺牲子部同层设置，所述第一支撑子部和所述第二支撑子部同层设置；
其中，所述第一支撑子部包括覆盖子部和围绕所述覆盖子部的延伸子部，所述覆盖子部覆盖所述第一牺牲子部；所述热电偶的所述第一电极和所述第二电极的第一端均位于所述延伸子部之上；所述红外吸收部位于所述延伸子部之上且覆盖所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端；所述第一电极的第二端和所述第二电极的第二端位于所述第二支撑子部之上；所述第二支撑子部覆盖所述第二牺牲子部；
所述红外测温单元中，至少相邻的所述第一牺牲子部和所述第二牺牲子部之间包括空腔结构。
3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述红外测温单元包括多个所述红外测温子单元；
所述红外测温单元中，任意相邻的所述第一牺牲子部之间、任意相邻的所述第二牺牲子部之间、任意相邻的所述第一牺牲子部和所述第二牺牲子部之间均包括空腔结构。
4.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述红外测温子单元还包括：第一绝缘部和至少一个第二绝缘部，所述第一绝缘部和所述第二绝缘部同层设置，所述第一绝缘部覆盖所述第一支撑子部、且位于所述第一支撑子部和所述热电偶之间，所述第二绝缘部覆盖所述第二支撑子部、且位于所述第二支撑子部和所述热电偶之间。
5.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述第一牺牲子部和所述第二牺牲子部的材料包括有机材料，所述第一支撑子部和所述第二支撑子部的材料包括金属，所述热电偶的材料包括纯金属或者金属合金。
6.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括位于所述衬底和至少一个所述红外测温子单元之间的至少一个可见光传感单元；所述可见光传感单元包括：叉指电极和覆盖所述叉指电极的可见光吸收部。
7.根据权利要求6所述的传感器，其特征在于，所述可见光传感单元在所述衬底之上的正投影至少部分位于所述红外测温子单元的空腔结构在所述衬底之上的正投影以内。
8.根据权利要求6所述的传感器，其特征在于，所述叉指电极包括第一梳状电极和第二梳状电极；所述第一梳状电极包括：平行排布的多个第一梳齿电极和连接多个所述第一梳齿电极的第一梳柄电极，所述第二梳状电极包括：平行排布的多个第二梳齿电极和连接多个所述第二梳齿电极的第二梳柄电极，多个所述第一梳齿电极和多个所述第二梳齿电极相互交叉设置。
9.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，多个所述红外测温单元呈阵列排布。
10.根据权利要求1-9任一项所述的传感器，其特征在于，所述衬底的材料包括玻璃或者聚酰亚胺。
11.一种测试装置，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的传感器。
12.一种如权利要求1-10任一项所述的传感器的制作方法，其特征在于，所述方法包括：
提供衬底；
在所述衬底之上形成至少一个红外测温子单元；其中，所述在所述衬底之上形成至少一个红外测温子单元包括：
在所述衬底之上形成至少一个第一支撑部、至少一个第二支撑部、至少一个热电偶、至少一个红外吸收部；
其中，所述热电偶包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别包括第一端和第二端；所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端相连、且位于所述第一支撑部之上；所述红外吸收部位于所述第一支撑部之上且覆盖所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端；所述第一电极的第二端和所述第二电极的第二端不相连、且位于所述第二支撑部之上；至少相邻的所述第一支撑部和所述第二支撑部之间包括空腔结构。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述传感器还包括至少一个可见光传感单元；
在所述提供衬底之后、且在所述衬底之上形成至少一个红外测温子单元之前，所述方法还包括：
在所述衬底之上形成至少一个可见光传感单元。
14.一种如权利要求1-10任一项所述的传感器的测试方法，其特征在于，所述方法包括：
将所述传感器置于被测物体周围，使得所述传感器能够接收所述被测物体发出的红外光；
检测所述传感器中热电偶输出的电动势；
根据所述电动势计算所述被测物体的温度。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述传感器还包括位于所述衬底和至少一个所述红外测温子单元之间的至少一个可见光传感单元，所述可见光传感单元包括：叉指电极和覆盖所述叉指电极的可见光吸收部时，所述方法还包括：
将所述传感器置于待测环境中，使得所述传感器能够接收所述待测环境中的可见光；
检测所述传感器中叉指电极输出的电流；
根据所述电流计算所述待测环境中可见光的光强。
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