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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein thermisches Verschiebungselement,
das für
einen Wärmestrahlungsdetektor,
wie beispielsweise einen Wärmeinfrarotstrahlungsdetektor
usw., verwendet wird, sowie einen Strahlungsdetektor, der ein solches
Element verwendet.
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Stand der
Technik
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Bei
einem auf der Basis elektrostatischer Kapazität arbeitenden Wärmeinfrarotstrahlungsdetektor und
einem auf der Basis von Lichterfassung arbeitenden Wärmeinfrarotstrahlungsdetektor
wurde beispielsweise bisher ein thermisches Verschiebungselement
verwendet, das einen Grundkörper
(ein Trägermaterial)
und ein gestütztes
Element, das auf diesem Grundkörper
gestützt
wird, enthält
(japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 8-193888, US-Patent
Nr. 3,896,309, japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr.
10-253447 und andere). Das gestützte
Element hat einen infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt, der
Infrarotstrahlung empfängt
und in Wärme
umwandelt, und einen Verschiebungsabschnitt, der thermisch mit dem
infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt verbunden ist und auf
der Basis des Bimetallprinzips relativ zu dem Grundkörper wärmeabhängig auslenkt. Dementsprechend
wird die Strahlung in Wärme
umgewandelt, und der Verschiebungsabschnitt wird entsprechend der
Wärme gebogen
und verschiebt sich dadurch.
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Im
Fall des auf der Basis von Lichterfassung arbeitenden Wärmeinfrarotstrahlungsdetektors
beispielsweise ist eine Reflexionsplatte, die den empfangenen Lesestrahl
reflektiert, an dem Verschiebungsabschnitt des thermischen Verschiebungselements
befestigt; die Reflexionsplatte wird mit dem Lesestrahl bestrahlt,
und die Verschiebung, zu der es in dem Verschiebungsabschnitt kommt,
wird als eine Änderung
eines Reflexionswinkels des Lesestrahls gelesen, wodurch eine Menge
der einfallenden Infrarotstrahlung erkannt wird.
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Des
Weiteren ist im Fall des auf der Basis elektrostatischer Kapazität arbeitenden
Wärmeinfrarotstrahlungsdetektors
ein beweglicher Elektrodenabschnitt an dem Verschiebungsabschnitt
des thermischen Verschiebungselements befestigt; ein fester Elektrodenabschnitt
ist so an dem Grundkörper
befestigt, dass er zu diesem beweglichen Elektrodenabschnitt weist;
und eine Änderung
der Höhe
(ein Abstand zwischen dem beweglichen Elektrodenabschnitt und dem
festen Elektrodenabschnitt) des beweglichen Elektrodenabschnitts
infolge der Verschiebung, zu der es in dem Verschiebungsabschnitt kommt,
wird als eine elektrostatische Kapazität zwischen den beiden Elektrodenabschnitten
gelesen, wodurch eine Menge der einfallenden Infrarotstrahlung erkannt
wird.
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Bei
dem herkömmlichen
thermischen Verschiebungselement jedoch hat das gestützte Element,
das an dem Grundkörper
gestützt
wird, einfach den Verschiebungsabschnitt und den infrarotstrahlungsabsorbierenden
Abschnitt. Wenn eine Temperatur des Grundkörpers nicht mittels einer Temperatursteuerung
wie beispielsweise einem Peltier-Element usw. so gesteuert wird,
dass sie genauestens auf einem festen Niveau gehalten wird, folgt
daher, dass ein Betrag der Verschiebung des Verschiebungsabschnitts
schwankt, wenn eine Umgebungstemperatur einwirkt, selbst wenn die
Menge der einfallenden Infrarotstrahlung die gleiche ist. Dementsprechend
ist der Infrarotstrahlungsdetektor, der mit dem herkömmlichen
thermischen Verschiebungselement arbeitet, nicht in der Lage, die
Infrarotstrahlung von einem Zielobjekt präzise zu erkennen, wenn die Temperatur
des Trägermaterials
nicht genauestens gesteuert wird. Wenn die Temperatur des Trägermaterials
genauestens gesteuert wird, kann die Genauigkeit der Erkennung der
Infrarotstrahlung verbessert werden, indem der Einfluss der Umgebungstemperatur
verringert wird, wobei aber trotzdem die Kosten unvermeidlich steigen.
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Des
Weiteren enthält
bei dem herkömmlichen
thermischen Verschiebungselement das gestützte Element, das von dem Trägermaterial
gestützt
wird, einfach den Verschiebungsabschnitt und den infrarotstrahlungsabsorbierenden
Abschnitt, und der Verschiebungsabschnitt besteht aus zwei Schichten
mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten. Dementsprechend sind
die zwei Schichten, die den Verschiebungsabschnitt bilden, sehr
dünn strukturiert,
um das Ansprechverhalten zu verbessern, indem die thermische Kapazität verringert
wird, und biegen sich daher relativ zum Trägermaterial nach oben oder
unten infolge von Spannungen (innere Spannungen) der jeweiligen
Schichten, die unter den Bedingungen bestimmt werden, die herrschen, wenn
die Schichten hergestellt werden, und es ist praktisch recht schwierig,
den Verschiebungsabschnitt parallel zu dem Trägermaterial bekommen, wenn
die Infrarotstrahlung von dem Zielobjekt nicht einfällt. Somit
wird gemäß dem herkömmlichen
thermischen Verschiebungselement der Verschiebungsabschnitt relativ
zu dem Trägermaterial
in einem Ursprungszustand (d. h. anfänglich) aufwärts oder
abwärts
gebogen, wenn die Infrarotstrahlung von dem Zielobjekt noch nicht
einfällt,
so dass es zu einer Vielfalt von Problemen bei dem herkömmlichen
Infrarotstrahlungsdetektor, der mit dem thermischen Verschiebungselement
arbeitet, kommt.
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Bei
dem herkömmlichen
auf der Basis von Lichterfassung arbeitenden Wärmeinfrarotstrahlungsdetektor
beispielsweise ist nämlich
die Reflexionsplatte, die an dem Verschiebungsabschnitt befestigt
ist, anfänglich
relativ zum Trägermaterial
geneigt. Darum erfordern Ausrichtungen von optischen Elementen des
optischen Lesesystems bei der Montage einen Arbeitsaufwand. Des
Weiteren sind der gestützte
Abschnitt und die Reflexionsplatte des thermischen Ver schiebungselements
als ein einzelnes Bildelement definiert, und diese Bildelemente
sind eindimensional oder zweidimensional auf dem Trägermaterial
gruppiert, wobei ein Bild der Infrarotstrahlen bezüglich der
Lesestrahlen erzeugt wird. In diesem Fall ist die Reflexionsplatte
jedes Bildelements anfänglich relativ
zu dem Trägermaterial
geneigt, so dass die jeweiligen Reflexionsplatten nicht insgesamt
innerhalb derselben Ebene angeordnet werden können, mit dem Ergebnis, dass
es zu schrittweisen Niveauunterschieden zwischen den jeweiligen
Reflexionsplatten kommt. Dementsprechend kommt es beispielsweise in
einem Fall, wo das Bild der Infrarotstrahlen durch Erzeugen von
Bildern (dass heißt,
von Bildern, wo die Lichtmengen von jeweiligen Abschnitten entsprechend
den Neigungen der entsprechenden Reflexionsplatten verschieden sind)
der jeweiligen Reflexionsplatten bezüglich den Lesestrahlen erhalten
wird, zu einem solchen Problem, dass das optische Lesesystem zum
Erzeugen dieses Bildes eine große Schärfentiefe
aufweisen muss, weil sonst das erzeugte Bild zu einem Bild wird,
als ob man das Originalbild schräg
betrachten würde.
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Des
Weiteren ist beispielsweise bei dem herkömmlichen auf der Basis der
elektrostatischen Kapazität
arbeitenden Infrarotstrahlungsdetektor der bewegliche Elektrodenabschnitt,
der an dem Verschiebungsabschnitt befestigt ist, anfänglich relativ zu
dem festen Elektrodenabschnitt geneigt. Da sich die elektrostatische
Kapazität
zwischen den zwei Elektrodenabschnitten umgekehrt proportional zum Abstand
zwischen den zwei Elektrodenabschnitten verhält, wird die elektrostatische
Kapazität
zwischen den Elektroden um so größer, je
geringer der Abstand zwischen den Elektroden wird, und es verstärkt sich
auch eine Änderung
der elektrostatischen Kapazität
zwischen den Elektroden in Abhängigkeit
von der Änderung
der Temperatur infolge des Einfalls der Infrarotstrahlung. Die Infrarotstrahlung
kann nämlich mit
einer höheren
Empfindlichkeit erfasst werden, je geringer der Abstand zwischen
den Elektroden ist. Wenn jedoch die Elektrodenabschnitte miteinander
in Kontakt gebracht werden, so kann es zu einer Änderung, die zu einem weiteren
Ansteigen der Kapazität zwischen
den Elektroden führt,
nicht mehr kommen, und der Dynamikbereich wird eingeschränkt, so
dass die Elektrodenabschnitte nicht miteinander in Kontakt gebracht
werden dürfen.
Der Abstand zwischen den Elektrodenabschnitten wird daher vorzugsweise
so nahe wie möglich
und so weit wie nötig
eingestellt, damit sich die Elektrodenabschnitte nicht berühren. Gemäß dem herkömmlichen
Infrarotstrahlungsdetektor ist jedoch der bewegliche Elektrodenabschnitt, wie
oben erläutert,
relativ zu dem festen Elektrodenabschnitt geneigt, und folglich
kommt es zu dem Problem, dass die Empfindlichkeit der Erkennung
der Infrarotstrahlung abnimmt oder der Dynamikbereich eingeschränkt wird,
weil der Abstand zwischen den Elektroden zu breit ist oder die Elektrodenabschnitte miteinander
in Kontakt stehen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die unter solchen Umständen ersonnen
wurde, ein thermisches Verschiebungselement und einen Strahlungsdetektor,
der ein solches Element verwendet, bereitzustellen, die in der Lage
sind, die Vielfalt von Problemen zu beseitigen, zu denen es bisher
infolge der anfänglichen
Biegung des Verschiebungsabschnitts kam.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein thermisches
Verschiebungselement und einen Strahlungsdetektor, der ein solches
Element verwendet, bereitzustellen, die in der Lage sind, falls
keine präzise
Temperatursteuerung ausgeführt wird,
einen Einfluss durch eine Änderung
der Umgebungstemperatur in einem höheren Grad zu beschränken, als
es nach dem Stand der Technik möglich
ist, und die Strahlung mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen.
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Offenbarung der Erfindung
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Um
die oben genannten Aufgaben zu lösen, umfasst
ein thermisches Verschiebungselement in einem ersten Modus der vorliegenden
Erfindung ein Trägermaterial
und ein gestütztes
Element, das von dem Trägermaterial
gestützt
wird. Das gestützte
Element enthält
einen ersten und einen zweiten Verschiebungsabschnitt, einen Wärmetrennungsabschnitt
mit einem hohen Wärmewiderstand
und einen Strahlungsabsorptionsabschnitt, der eine Strahlung aufnimmt
und in Wärme
umwandelt. Sowohl der erste als auch der zweite Verschiebungsabschnitt
weisen wenigstens zwei übereinander
angeordnete Schichten aus unterschiedlichen Materialien mit verschiedenen
Ausdehnungskoeffizienten auf. Der erste Verschiebungsabschnitt schließt sich
mechanisch an das Trägermaterial
und nicht über
den Wärmetrennungsabschnitt
an. Der Strahlungsabsorptionsabschnitt und der zweite Verschiebungsabschnitt schließen sich
mechanisch über
den Wärmetrennungsabschnitt
und den ersten Verschiebungsabschnitt an das Trägermaterial an. Der zweite
Verschiebungsabschnitt ist thermisch mit dem Strahlungsabsorptionsabschnitt
verbunden. Es ist zu beachten, dass es sich bei der Strahlung neben
Infrarotstrahlung um verschiedene Arten von Strahlung von unsichtbarem
Licht, wie beispielsweise Röntgenstrahlen,
ultraviolette Strahlen und andere, handeln kann.
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Das
thermische Verschiebungselement gemäß dem ersten Modus weist – an dem
gestützten Element – den ersten
Verschiebungsabschnitt zusätzlich
zu dem zweiten Verschiebungsabschnitt auf, der thermisch mit dem
Strahlungsabsorptionsabschnitt verbunden ist und in Reaktion auf
die Strahlung gebogen wird. Dementsprechend werden eine Positionsbeziehung
zwischen dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt und eine
Beziehung zwischen Filmstrukturen (Schichtstrukturen) genau bestimmt,
wie beispielsweise im zweiten und sechsten Modus, was später noch
beschrieben wird. Eine anfängliche
Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts,
zu der es infolge der anfänglichen
Biegung des zweiten Verschiebungsabschnitts kommt, kann durch die
anfängliche
Biegung des ersten Verschiebungsabschnitts verringert oder beseitigt
werden. Darum sind gemäß dem ersten
Modus die Reflexionsplatte und die bewegliche Elektrode an dem distalen
Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts befestigt, wodurch es möglich wird, die
verschiedenen Probleme zu beseitigen oder zu mindern, mit denen
der Stand der Technik behaftet ist und die bisher durch die anfängliche
Biegung des Verschiebungsabschnitts verursacht wurden.
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Übrigens
ist gemäß dem ersten
Modus der erste Verschiebungsabschnitt auf der Seite angeordnet,
die auf einer sich an das gestützte
Element mechanisch anschließenden
Route näher
an dem Trägermaterial
liegt, und der zweite Verschiebungsabschnitt und der Strahlungsabsorptionsabschnitt
sind auf der Seite angeordnet, die von dem Trägermaterial weiter entfernt
ist. Der Wärmetrennungsabschnitt ist
dazwischen angeordnet. Dieser Wärmetrennungsabschnitt
steuert den Wärmefluss
von dem zweiten Verschiebungsabschnitt zu dem Trägermaterial. Dementsprechend
wird, wenn der Strahlungsabsorptionsabschnitt die Strahlung der
Infrarotstrahlen, der Röntgenstrahlen,
der ultravioletten Strahlen usw. von dem Zielobjekt empfängt, diese
Strahlung durch den Strahlungsabsorptionsabschnitt absorbiert und in
Wärme umgewandelt.
Der zweite Verschiebungsabschnitt absorbiert die Wärme, und
die Temperatur steigt, wodurch der zweite Verschiebungsabschnitt gebogen
wird. Des Weiteren ist die Menge der erzeugten Wärme, die zu dem ersten Verschiebungsabschnitt
strömt,
im Wesentlichen gleich der Menge der Wärme, die von dem ersten Verschiebungsabschnitt
weg zu dem Trägermaterial
strömt,
so dass es weder zu der Wärmeabsorption
des ersten Verschiebungsabschnitts noch zu einer Änderung
der Temperatur kommt. Deshalb wird der erste Verschiebungsabschnitt
nicht gebogen. Daraus folgt, dass das distale Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts
ent sprechend der Menge der Strahlung von dem Zielobjekt geneigt
wird. Dementsprechend sind – wie
beim vierzehnten bis achtzehnten Modus, die später noch erläutert werden – die Reflexionsplatte
und die bewegliche Elektrode an dem distalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts
befestigt, und die Strahlung der Infrarotstrahlen usw. von dem Zielobjekt
kann erfasst werden.
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Wenn
nun die Temperatur des Trägermaterials
nicht genauestens gesteuert wird und wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, so
erreicht ein Wärmefluss,
der nur von der Änderung
der Umgebungstemperatur abhängt,
ein thermisches Gleichgewicht. Damit sind Änderungen der Temperaturen des
ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts gleich. Der erste
Verschiebungsabschnitt und der zweite Verschiebungsabschnitt werden
gleichermaßen
entsprechend den Änderungen
dieser Temperaturen gebogen. Wie oben beschrieben, werden die Positionsbeziehung
zwischen dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt und die
Beziehung zwischen den Schichtstrukturen genau bestimmt, wie beispielsweise
im zweiten und sechsten Modus, die im Weiteren noch erläutert werden,
wodurch die Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts,
zu der es infolge der Biegung des zweiten Verschiebungsabschnitts
im Anschluss an die Änderung
der Umgebungstemperatur kommt, durch die Biegung des ersten Verschiebungsabschnitts
im Anschluss an die Änderung
der Umgebungstemperatur verringert oder beseitigt werden kann. Deshalb
nimmt gemäß dem ersten
Modus, wenn die Temperatur des Trägermaterials nicht genauestens
gesteuert wird, der Änderungsbetrag
der Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts
im Anschluss an die Änderung
der Umgebungstemperatur ab, und die Strahlung kann mit einer höheren Genauigkeit
erfasst werden.
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Bei
Verwendung des thermischen Verschiebungselements gemäß dem ersten
Modus kann natürlich
der Einfluss durch die Änderung
der Umgebungstemperatur vermieden werden, indem man das thermische
Verschiebungselement in einem Vakuumbehälter usw. verkapselt und indem
man die Temperatur des Trägermaterials
genauestens steuert. In diesem Fall weist der erste Verschiebungsabschnitt kein
Verschiebungsverhalten auf, um die Änderung der Umgebungstemperatur
auszugleichen. Doch selbst in diesem Fall fungiert der erste Verschiebungsabschnitt
als ein Mittel zum Verringern oder Beseitigen der anfänglichen
Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts,
zu der es infolge der anfänglichen
Biegung des zweiten Verschiebungsabschnitts kommt, und diesem ersten Verschiebungsabschnitt
kommt eine wichtige Aufgabe zu.
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Bei
dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem zweiten Modus der vorliegenden
Erfindung ist im ersten Modus eine Richtung des ersten Verschiebungsabschnitts
von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts
einer Richtung des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende
in Richtung eines distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts
im Wesentlichen entgegengesetzt, und wenigstens die zwei Schichten
des ersten Verschiebungsabschnitts und wenigstens die zwei Schichten
des zweiten Verschiebungsabschnitts bestehen aus den gleichen Materialien
und sind in der gleichen Reihenfolge übereinander angeordnet.
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Im
vorliegenden Text ist das proximale Ende des Verschiebungsabschnitts – auf der
Strecke, die sich mechanisch an das Trägermaterial anschließt – dasjenige
Seitenende unter den Seitenenden dieses Verschiebungsabschnitts,
das sich proximal zu dem Trägermaterial
(Grundkörper)
befindet. Des Weiteren ist das distale Ende des Verschiebungsabschnitts – auf der
Strecke, die sich mechanisch an das Trägermaterial anschließt – dasjenige
Seitenende unter den Seitenenden dieses Verschiebungsabschnitt,
das sich distal von dem Trägermaterial
(Grundkörper)
befindet.
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Der
zweite Modus ist eine Exemplifizierung eines Beispiels der Positionsbeziehung
zwischen dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt und der
Beziehung zwischen den Schichtstrukturen.
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Bei
dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem dritten Modus der vorliegenden
Erfindung ist im zweiten Modus eine Länge des ersten Verschiebungsabschnitts
von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts
im Wesentlichen gleich einer Länge
des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende in
Richtung eines distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts.
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Wie
im dritten Modus wird, wenn die jeweiligen Längen im Wesentlichen einander
angeglichen sind, die anfängliche
Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts weiter
verringert, und der Änderungsbetrag
der Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts
infolge der Änderung
der Umgebungstemperatur wird weiter verringert, was als bevorzugt
erachtet wird.
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Bei
dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem vierten Modus der vorliegenden
Erfindung ist im dritten Modus einen Position des proximalen Endes
des ersten Verschiebungsabschnitts im Wesentlichen die gleiche wie
eine Position des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts,
aus einer Breitenrichtung des ersten und zweiten Verschiebungsabschnitts
betrachtet.
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Wie
im vierten Modus ist, wenn die Positionen im Wesentlichen gleich
eingestellt sind, der erste Verschiebungsabschnitt in der Lage,
eine Verschiebung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts
in einer anfänglichen
Höhenrichtung relativ
zu dem Trägermaterial,
zu der es infolge der anfänglichen
Biegung des zweiten Verschiebungsab schnitts kommt, zu beseitigen
und ebenso eine Verschiebung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts
in der Höhenrichtung
infolge der Änderung
der Umgebungstemperatur zu beseitigen. Dementsprechend ist der vierte
Modus insbesondere in dem Fall effektiv, wo nicht die Neigung des
distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts als ein Verschiebungsbetrag
gelesen wird, sondern die Höhe
des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts von dem Trägermaterial
als eine einfallende Strahlungsmenge.
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Bei
dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem fünften Modus der vorliegenden
Erfindung wird bei jedem des ersten bis vierten Modus eine solche
Struktur bereitgestellt, dass wenigstens die zwei Schichten des
ersten Verschiebungsabschnitts und wenigstens die zwei Schichten
des zweiten Verschiebungsabschnitts für jede entsprechende Schicht
gleichzeitig hergestellt werden können.
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Wenn
die Struktur im fünften
Modus verwendet wird, so können
der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt gleichzeitig in
denselben Fertigungsprozessen hergestellt werden. Wenn, um ein konkretes
Beispiel zu nennen, der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt
jeweils aus zwei Lagen aus unteren und oberen Schichten bestehen,
so können
die unteren Schichten des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts
gleichzeitig ausgebildet werden, und anschließend können die oberen Schichten des
ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts gleichzeitig ausgebildet
werden. Wenn der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt in
verschiedenen Fertigungsprozessen hergestellt werden, so folgt,
dass ein Unterschied bei den Schichteigenschaften ((innere) Spannungen, Schichtdicke
und andere) zwischen dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt
vergleichsweise groß ausfallen.
Dementsprechend geschieht es, dass der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt
unterschiedliche Anfangsbiegegrade und unter schiedliche Biegegrade
infolge der Änderung
der Umgebungstemperatur aufweisen. In diesem Punkt gibt es gemäß dem fünften Modus – weil der
erste und der zweite Verschiebungsabschnitt gleichzeitig in denselben
Fertigungsprozessen hergestellt werden können – fast keinen Unterschied bei
den Schichteigenschaften zwischen dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt,
und der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt weisen fast
keinen Unterschied bei den Anfangsbiegegraden und den Biegegraden
infolge der Änderung
der Umgebungstemperatur auf, was als besonders bevorzugt angesehen
wird. Es ist zu beachten, dass, wenn der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt
dicht beieinander angeordnet sind, der Unterschied bei den Schichteigenschaften
zwischen dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt noch
geringer wird, was als ganz besonders bevorzugt angesehen wird.
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Bei
dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem sechsten Modus der
vorliegenden Erfindung ist im ersten Modus eine Richtung des ersten Verschiebungsabschnitts
von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts
im Wesentlichen die gleiche wie eine Richtung des zweiten Verschiebungsabschnitts
von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des zweiten
Verschiebungsabschnitts, und wenigstens die zwei Schichten des ersten
Verschiebungsabschnitts und wenigstens die zwei Schichten des zweiten
Verschiebungsabschnitts bestehen aus den gleichen Materialien und sind
in der gleichen Reihenfolge angeordnet.
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Der
sechste Modus ist eine Exemplifizierung eines weiteren Beispiels
der Positionsbeziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt
und der Beziehung zwischen die Schichtstrukturen im ersten Modus.
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Bei
dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem siebenten Modus der
vorliegenden Erfindung ist im sechsten Modus eine Länge des
ersten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende in Richtung
eines distalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts im Wesentlichen
gleich einer Länge
des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende in
Richtung eines distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts.
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Wie
in diesem siebenten Modus wird, wenn die jeweiligen Längen im
Wesentlichen gleich eingestellt sind, die anfängliche Neigung des distalen
Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts weiter verringert, und
ein Änderungsbetrag
der Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts infolge
der Änderung
der Umgebungstemperatur wird weiter verringert, was als bevorzugt
angesehen wird.
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Bei
dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem achten Modus unterscheidet
sich in jedem des ersten bis siebenten Modus – wenn der erste und der zweite
Verschiebungsabschnitt auf einen nicht-gebogenen Zustand eingestellt
werden – eine Ebene,
auf welcher der erste Verschiebungsabschnitt und/oder der zweite
Verschiebungsabschnitt und/oder wenigstens ein Teil des Wärmetrennungsabschnitts
und/oder der Strahlungsabsorptionsabschnitt angeordnet sind, von
einer Ebene, auf der die übrigen
dieser Abschnitte angeordnet sind.
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Beim
ersten bis siebenten Modus können
der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt, der Wärmetrennungsabschnitt
und der Strahlungsabsorptionsabschnitt alle auf derselben Ebene
angeordnet sein. Wenn jedoch mehrere Einheitselemente eindimensional
oder zweidimensional auf dem Trägermaterial
gruppiert sind, so können
die Komponenten des Einheitselements oder die Komponenten des benachbarten
Einheitselements so angeordnet sein, dass sie auf und ab gestapelt
sind, indem sie auf einer Ebene angeordnet werden, die sich wie
im achten Modus von anderen unterscheidet, wodurch ein sogenanntes Öffnungsverhältnis verbessert
werden kann.
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Ein
thermisches Verschiebungselement in einem neunten Modus der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Trägermaterial
und ein gestütztes
Element, das von dem Trägermaterial
gestützt
wird. Das gestützte
Element enthält
einen Wärmetrennungsabschnitt
mit einem hohen thermischen Widerstand, einen Strahlungsabsorptionsabschnitt,
der eine Strahlung empfängt
und sie in Wärme
umwandelt, und einen ersten und einen zweiten Verschiebungsabschnitt.
Sowohl der erste als auch der zweite Verschiebungsabschnitt weisen
mehrere einzelne Verschiebungsabschnitte auf. Jeder der mehreren
einzelnen Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts
weist wenigstens zwei Schichten auf, die übereinander angeordnet sind
und aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten
bestehen. Jeder der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des
zweiten Verschiebungsabschnitts weist wenigstens zwei Schichten
auf, die übereinander
angeordnet sind und aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten
bestehen. Der erste Verschiebungsabschnitt schließt sich
mechanisch an das Trägermaterial
und nicht über
den Wärmetrennungsabschnitt
an. Der Strahlungsabsorptionsabschnitt und der zweite Verschiebungsabschnitt schließen sich
mechanisch an das Trägermaterial über den
Wärmetrennungsabschnitt
und den ersten Verschiebungsabschnitt an. Der zweite Verschiebungsabschnitt
ist thermisch mit dem Strahlungsabsorptionsabschnitt verbunden.
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Bei
dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem zehnten Modus der vorliegenden
Erfindung sind – im
neunten Modus – die
mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts
aufeinanderfolgend mechanisch in einer zuvor festgelegten Richtung
vom proximalen Ende des ersten Verschiebungsabschnitts in Richtung
des distalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts ver bunden;
und die mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts
sind aufeinanderfolgend mechanisch in einer zuvor festgelegten Richtung
vom proximalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts in Richtung
des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts verbunden.
Eine Richtung des ersten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende
in Richtung eines distalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts
ist einer Richtung des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem
proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts
im Wesentlichen entgegengesetzt. Wenigstens die zwei Schichten jedes
der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts
und wenigstens die zwei Schichten jedes der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte
des zweiten Verschiebungsabschnitts bestehen aus den gleichen Materialien
und sind in derselben Reihenfolge übereinander angeordnet.
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Bei
dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem elften Modus der vorliegenden
Erfindung wird – im
neunten oder zehnten Modus – eine solche
Struktur bereitgestellt, dass wenigstens die zwei Schichten jedes
der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts
und wenigstens die zwei Schichten jedes der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte
des zweiten Verschiebungsabschnitts für jede entsprechende Schicht
gleichzeitig hergestellt werden können.
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Es
ist zu beachten, dass der neunte Modus nicht auf den zehnten Modus
beschränkt
ist, sondern beispielsweise das folgende thermische Verschiebungselement
enthalten kann. Und zwar sind die mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte
des ersten Verschiebungsabschnitts aufeinanderfolgend mechanisch
in einer zuvor festgelegten Richtung vom proximalen Ende des ersten
Verschiebungsabschnitts in Richtung des distalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts
verbunden; und die mehreren einzelnen Ver schiebungsabschnitte des
zweiten Verschiebungsabschnitts sind aufeinanderfolgend mechanisch
in einer zuvor festgelegten Richtung vom proximalen Ende des zweiten
Verschiebungsabschnitts in Richtung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts
verbunden. Eine Richtung des ersten Verschiebungsabschnitts von
einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des ersten
Verschiebungsabschnitts ist im Wesentlichen die gleiche wie eine
Richtung des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen
Ende in Richtung eines distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts.
Wenigstens die zwei Schichten jedes der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte
des ersten Verschiebungsabschnitts bestehen aus den gleichen Materialien
und sind in derselben Reihenfolge übereinander angeordnet. Wenigstens
die zwei Schichten jedes der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte
des zweiten Verschiebungsabschnitts bestehen aus den gleichen Materialien
und sind in derselben Reihenfolge übereinander angeordnet. Wenigstens
die zwei Schichten jedes der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte
des ersten Verschiebungsabschnitts und wenigstens die zwei Schichten
jedes der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des zweiten
Verschiebungsabschnitts bestehen aus den gleichen Materialien und sind
in der umgekehrten Reihenfolge angeordnet.
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Bei
dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem zwölften Modus der vorliegenden
Erfindung unterscheidet sich in jedem des neunten bis elften Modus – wenn der
erste und der zweite Verschiebungsabschnitt in einen nicht-gebogenen
Zustand versetzt sind – eine
Ebene, auf der die mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des
ersten Verschiebungsabschnitts und/oder die mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte
des zweiten Verschiebungsabschnitts und/oder wenigstens ein Teil des
Wärmetrennungsabschnitts
und/oder der Strahlungsabsorptionsabschnitt angeordnet sind, von
einer Ebene, auf der die übrigen
dieser Abschnitte angeordnet sind.
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Im
neunten bis zwölften
Modus weisen der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt jeweils die
mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte auf, sind aber jeweils
im Wesentlichen die gleichen wie jene im ersten, zweiten, fünften und
achten Modus, und man erhält
die gleichen Vorteile wie bei diesen Modi. Des Weiteren kann im
zwölften
Modus die Ebene der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des
ersten Verschiebungsabschnitts geändert werden, oder die Ebene
der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts
kann geändert
werden. Somit kann das sogenannte Öffnungsverhältnis in einer Weise verbessert
werden, die eine Empfindlichkeit (bei der es sich um einen Verschiebungsbetrag
im Verhältnis zu
der einfallenden Strahlungsmenge und vor allem um eine Strahlungserfassungsempfindlichkeit
handelt) erhöht,
indem eine gesamte Länge
des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitt vergrößert wird.
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Das
thermische Verschiebungselement gemäß dem dreizehnten Modus der
vorliegenden Erfindung umfasst des Weiteren in jedem des ersten
bis zwölften
Modus einen Abschirmungsabschnitt zum wesentlichen Abschirmen des
ersten Verschiebungsabschnitts vor der Strahlung.
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Im
ersten bis zwölften
Modus absorbiert der erste Verschiebungsabschnitt die Strahlung,
erwärmt sich
und verschiebt sich, wenn der erste Verschiebungsabschnitt eine
Strahlungsabsorptionscharakteristik aufweist und wenn die Strahlung
nicht nur in den Strahlungsabsorptionsabschnitt, sondern auch in
den ersten Verschiebungsabschnitt eintritt. Diese Verschiebung wirkt
in einer solchen Richtung, dass eine Verschiebung ausgeglichen wird,
zu der es im zweiten Verschiebungsabschnitt kommt, weil der Strahlungsabsorptionsabschnitt
die Strahlung empfängt,
und ist dadurch eine Ursache für
eine Verminderung der Strahlungserfassungsempfindlichkeit. Um also
diese Verminderung der Empfindlichkeit zu verhindern, wie im dreizehnten
Modus, wird vorzugsweise ein Abschirmungsabschnitt bereitgestellt. Selbst
wenn der erste Verschiebungsabschnitt die Strahlungsabsorptionscharakteristik
aufweist, ist die Verminderung der Erfassungsempfindlichkeit natürlich nicht
so groß,
so dass der Abschirmungsabschnitt nicht unbedingt vorhanden ist.
Insbesondere wenn der erste Verschiebungsabschnitt fast keine Strahlungsabsorptionscharakteristik
aufweist, kommt es zu fast keiner Verminderung der Erfassungsempfindlichkeit,
selbst wenn kein Abschirmungsabschnitt vorhanden ist.
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Bei
dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem vierzehnten Modus der
vorliegenden Erfindung enthält
der Strahlungsabsorptionsabschnitt in jedem des ersten bis dreizehnten
Modus einen Strahlungsreflexionsabschnitt mit einer solchen Charakteristik,
dass ein Teil der einfallenden Strahlung reflektiert wird, wobei
der Strahlungsreflexionsabschnitt von dem Strahlungsabsorptionsabschnitt um
eine Entfernung beabstandet ist, die im Wesentlichen durch nλ0/4
gegeben ist, wobei n eine ungerade Zahl ist und λ0 eine
Schwerpunktwellenlänge
eines gewünschten
Wellenlängenbandes
der Strahlung ist, und im Wesentlichen die Strahlung vollständig reflektiert.
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Gemäß dem vierzehnten
Modus absorbiert der Strahlungsabsorptionsabschnitt – wenn die Strahlung
in den Strahlungsabsorptionsabschnitt von der Seite eintritt, die
dem Strahlungsreflexionsabschnitt gegenüberliegt – einen Teil der einfallenden Strahlung,
und der Rest der Strahlung wird durch den Strahlungsreflexionsabschnitt
reflektiert und weiter durch den Strahlungsabsorptionsabschnitt
reflektiert. Die reflektierte Strahlung tritt wieder in den Strahlungsreflexionsabschnitt
ein. Deshalb kommt es zu einem Interferenzphänomen zwischen dem Strahlungsab sorptionsabschnitt
und dem Strahlungsreflexionsabschnitt, und weil der Abstand zwischen
diesen zwei Abschnitten auf ungefähr ein ungerades Vielfaches
von ¼ der
Schwerpunktwellenlänge
des gewünschten
Wellenlängenbandes
der einfallenden Strahlung eingestellt ist, absorbiert der Strahlungsabsorptionsabschnitt
die Strahlung im Wesentlichen maximal, wodurch die Strahlungsabsorptionsrate
des Strahlungsabsorptionsabschnitts erhöht wird. Dementsprechend kann
die Strahlungsabsorptionsrate erhöht werden, selbst wenn die
thermische Kapazität des
Strahlungsabsorptionsabschnitts durch Verringern der Dicke des Strahlungsabsorptionsabschnitts verringert
wird. Im Ergebnis können
sowohl die Erfassungsempfindlichkeit als auch das Erfassungsansprechverhalten
verbessert werden.
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Ein
Strahlungsdetektor gemäß einem
fünfzehnten
Modus der vorliegenden Erfindung umfasst in jedem des ersten bis
vierzehnten Modus ein thermisches Verschiebungselement und ein Verschiebungsleseelement,
das an dem zweiten Verschiebungsabschnitt befestigt ist und der
Erlangung einer zuvor festgelegten Änderung entsprechend einer Verschiebung
in dem zweiten Verschiebungsabschnitt dient.
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Es
ist zu beachten, dass das gestützte
Element und das Verschiebungsleseelement als ein einzelnes Element
(einem Bildelement entsprechend) strukturiert sind, und dass mehrere
Elemente im fünfzehnten
Modus eindimensional oder zweidimensional vorhanden und gruppiert
sein können.
In diesem Fall konfiguriert der in Rede stehende Strahlungsdetektor
eine Abbildungsvorrichtung für
das Erfassen eines Bildes auf der Grundlage der Strahlung. Natürlich kann
im fünfzehnten
Modus ein einzelnes Element hinreichend sein, um schlichtweg die
Strahlung zu erkennen.
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Bei
dem Strahlungsdetektor gemäß dem sechzehnten
Modus der vorliegenden Erfindung ist im fünfzehnten Modus das Ver schiebungsleseelement
ein Reflexionsabschnitt, der einen empfangenen Lesestrahl reflektiert.
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Bei
dem Strahlungsdetektor gemäß einem siebzehnten
Modus der vorliegenden Erfindung ist im fünfzehnten Modus das Verschiebungsleseelement ein
beweglicher Reflexionsabschnitt und enthält einen festen Reflexionsabschnitt,
der an dem Trägermaterial
befestigt ist, und der bewegliche Reflexionsabschnitt und der feste
Reflexionsabschnitt konfigurieren im Wesentlichen Beugungsgitter
vom Reflexionstyp und reflektieren den empfangenen Lesestrahl als
Beugungslicht.
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Bei
dem Strahlungsdetektor gemäß einem achtzehnten
Modus der vorliegenden Erfindung ist im fünfzehnten Modus das Verschiebungsleseelement ein
Halbspiegelabschnitt, der nur einen Teil des empfangenen Lesestrahls
reflektiert und einen Reflexionsabschnitt enthält, der so an dem Trägermaterial befestigt
ist, dass er dem Halbspiegelabschnitt zugewandt ist.
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Bei
dem Strahlungsdetektor gemäß einem neunzehnten
Modus der vorliegenden Erfindung ist im fünfzehnten Modus das Verschiebungsleseelement
ein Lesestrahlreflexionsabschnitt, der den empfangenen Lesestrahl
reflektiert, und enthält
einen Halbspiegelabschnitt, der so an dem Trägermaterial befestigt ist,
dass er dem Lesestrahlreflexionsabschnitt zugewandt ist, und nur
einen Teil der empfangenen Lesestrahlen reflektiert.
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Bei
dem Strahlungsdetektor gemäß einem zwanzigsten
Modus der vorliegenden Erfindung dient im neunzehnten Modus das
Verschiebungsleseelement als ein Strahlungsreflexionsabschnitt,
der von dem Strahlungsabsorptionsabschnitt um eine Entfernung beabstandet
ist, die im Wesentlichen durch nλ0/4 gegeben ist, wobei n eine ungerade Zahl
ist und λ0 eine Schwerpunktwellenlänge eines gewünschten Wellenlängenbandes der
Strahlung ist, und im Wesentlichen die Strahlung vollständig reflektiert.
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Bei
dem Strahlungsdetektor gemäß einem einundzwanzigsten
Modus der vorliegenden Erfindung ist im fünfzehnten Modus das Verschiebungsleseelement
ein beweglicher Elektrodenabschnitt und enthält einen festen Elektrodenabschnitt,
der so an dem Trägermaterial
befestigt ist, dass er dem beweglichen Elektrodenabschnitt zugewandt
ist.
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Bei
dem Strahlungsdetektor gemäß einem zweiundzwanzigsten
Modus der vorliegenden Erfindung ist im einundzwanzigsten Modus
der feste Elektrodenabschnitt auf der Seite des Trägermaterials
angeordnet, die dem beweglichen Elektrodenabschnitt gegenüberliegt.
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Bei
dem Strahlungsdetektor gemäß einem dreiundzwanzigsten
Modus der vorliegenden Erfindung dient im zweiundzwanzigsten Modus
der bewegliche Elektrodenabschnitt als ein Strahlungsreflexionsabschnitt,
der von dem Strahlungsabsorptionsabschnitt um eine Entfernung beabstandet
ist, die im Wesentlichen durch nλ0/4 gegeben ist, wobei n eine ungerade Zahl
ist und λ0 eine Schwerpunktwellenlänge eines gewünschten
Wellenlängenbandes
der Strahlung ist, und im Wesentlichen die Strahlung vollständig reflektiert.
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Der
vierzehnte bis dreiundzwanzigste Modus sind Exemplifizierungen des
Strahlungsdetektor, der das thermische Verschiebungselement im ersten
bis vierzehnten Modus verwendet.
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Es
ist zu beachten, dass die anderen Komponenten als der erste und
der zweite Verschiebungsabschnitt vorzugsweise so strukturiert sind, dass
jede einen Ebenenabschnitt und einen Aufwärts- oder Abwärtsabschnitt
aufweist, der sich aufwärts
bzw. abwärts
erstreckend über
wenigstens einen Teil des Randbereichs des Ebenenabschnitts im ersten
bis dreiundzwanzigsten Modus ausgebildet ist. In diesem Fall ist
der Ebenenabschnitt durch den Aufwärts- oder Abwärtsabschnitt
verstärkt,
und die Schichtdicke kann in einer Weise verringert werden, die
eine gewünschte
Festigkeit garantiert.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft ein Einheitsbildelement
eines Strahlungsdetektors in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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2 ist
eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X1-X2 in 1.
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3 ist
eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X3-X4 in 1.
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4A, 4B und 4C sind
schematische Schnittansichten entlang der Pfeillinie X9-X10 in 1.
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5 ist
eine Ansicht, die schaubildhaft eine Konfiguration einer Visualisierungsvorrichtung
zeigt.
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6 ist
eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft ein Einheitsbildelement
eines Strahlungsdetektors in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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7 ist
eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X11-X12 in 6.
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8 ist
eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X13-X14 in 6.
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9 ist
eine schematische Schnittansicht entlang der Linie Y11-Y12 in 6.
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10 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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11 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie X15-X16 in 10.
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12 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie Y15-Y16 in 10.
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13 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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14 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie X17-X18 in 13.
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15 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie X19-X20 in 13.
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16 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie Y17-Y18 in 13.
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17 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie Y19-Y20 in 13.
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18 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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19 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie X21-X22 in 18.
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20 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer sechsten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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21 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie X23-X24 in 20.
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22 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie Y23-Y24 in 20.
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23 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer siebenten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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24 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie X25-X26 in 23.
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25 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer achten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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26 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie X27-X28 in 25.
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27 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer neunten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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28 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie X29-X30 in 27.
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29A und 29B sind
Ansichten, die jeweils schaubildhaft die unmittelbare Umgebung eines
Verbindungsabschnitts zwischen einem ersten Verschiebungsabschnitt
und einem Steg im Strahlungsdetektor in der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen.
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30A und 30B sind
Ansichten, die jeweils schaubildhaft die unmittelbare Umgebung eines
Verbindungsabschnitts zwischen einem ersten Verschiebungsabschnitt
und einem Fuß stück im Strahlungsdetektor
in der zehnten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigen.
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31A, 31B und 31C sind Ansichten, die Prozesse eines Verfahrens
zur Herstellung des Strahlungsdetektors in der zehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen.
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32A und 32B sind
Ansichten, die jeweils schaubildhaft die unmittelbare Umgebung eines
Verbindungsabschnitts zwischen einem ersten Verschiebungsabschnitt
und einem Fußstück im Strahlungsdetektor
in der elften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen.
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33A, 33B und 33C sind Ansichten, die Prozesse eines Verfahrens
zur Herstellung des Strahlungsdetektors in der elften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen.
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34 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer zwölften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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35 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie Y41-Y42 in 34.
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36 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie X41-X42 in 34.
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37 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer dreizehnten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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38 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie Y43-Y44 in 37.
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39 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie X43-X44 in 37.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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In
der folgenden Besprechung werden Ausführungsformen erläutert, wo
Infrarotstrahlen als Strahlung verwendet werden und der Lesestrahl
ein Strahl aus sichtbarem Licht ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung
können
jedoch auch Röntgenstrahlen, ultraviolette
Strahlen und andere verschiedene Strahlen außer Infrarotstrahlen abgestrahlt
werden, und als Lesestrahl kann ein anderer Strahl verwendet werden
als einer aus sichtbarem Licht.
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(Ersten Ausführungsform)
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1 ist
eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft ein Einheitsbildelement
(Einheitselement) eines Strahlungsdetektors in einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine
schematische Schnittansicht entlang der Linie X1-X2 in 1. 3 ist
eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X3-X4 in 1. 1 bis 3 zeigen
jedoch einen Zustand, bevor im Prozess der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser
Ausführungsform
eine Opferschicht 20 entfernt wird. Diese Opferschicht 20 ist
in den 2 und 3 veranschaulicht, in 1 aber
weggelassen. Obgleich in den Zeichnungen nicht gezeigt, ist die schematische
Schnittansicht entlang der Linie X5-X6 in 1 im Wesentlichen
die gleiche wie bei 3, und die schematische Schnittansicht
entlang der Linie X7-X8 in 1 ist im
Wesentlichen die gleiche wie bei 4.
Es ist zu beachten, dass aus Gründen einer
einfacheren Erläuterung,
wie in 1 veranschaulicht, orthogonal zueinander stehende
X-, Y- und Z-Achsen definiert sind und dass eine +X-Richtung und
eine –X-Richtung,
die entlang der X-Achsen-Richtung einander entgegengesetzt sind,
definiert sind.
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4A–4C sind
Ansichten, die jeweils schaubildhaft einen Zustand zeigen, wo der
Strahlungsdetektor bei der vorliegenden Ausführungsform nach dem Entfernen
der Opferschicht 20 fertiggestellt ist, und die Ansichten
entlang der Pfeillinie X9-X10 in 1 entsprechen. 4A zeigt,
wie eine Temperatur eines Trägermaterials
und jeweiliger Elemente beim Erreichen eines thermischen Gleichgewichts
zu T0 wird, wenn eine Umgebungstemperatur in einem Zustand, wo ein
Infrarotstrahl I von einem Zielobjekt noch nicht eintritt, T0 ist. 4B zeigt,
wie die Temperatur des Trägermaterials
und der gesamten Elemente beim Erreichen des thermischen Gleichgewichts
zu T1 wird, wenn die Umgebungstemperatur in dem Zustand, wo der
Infrarotstrahl I von dem Zielobjekt noch nicht eintritt, T1 ist
(T1 ≠ T0). 4C veranschaulicht,
wie die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt eintreten, wenn die
Umgebungstemperatur und die Trägermaterialtemperatur
T0 sind. Es ist zu beachten, dass zum besseren Verständnis die Biegegrade
von Verschiebungsabschnitten etwas übertrieben dargestellt sind.
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Der
Strahlungsdetektor der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Trägermaterial 1 (mit
einer Fläche,
die parallel zu einer X-Y-Ebene verläuft), wie beispielsweise ein
Si-Trägermaterial,
als einen Grundkörper,
der die Infrarotstrahlen i durchlässt, ein gestütztes Element 2,
das von dem Trägermaterial 1 gestützt wird,
und eine Reflexionsplatte 12, die empfangene Lesestrahlen
j reflektiert, wobei die Reflexionsplatte 12 als ein Verschiebungsleseelement
dient, das zur Erlangung von zuvor festgelegten Änderungen entsprechend der
Verschiebung, zu der es in den zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10 des
gestütztes
Elements 2 kommt, dient.
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Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
das gestützte
Element 2 an seinen zwei Fußstücken 3, 4 gestützt, die
sich in Z-Achsen-Richtung (Auf- und Abwärtsrichtungen) auf dem Trägermaterial 1 in
einer Weise erstrecken, dass ein großer Anteil dieses gestützten Elements 2 über dem
Trägermaterial 1 schwebt.
Das gestützte
Element 2 hat zwei Teile erste Verschiebungsabschnitte 5, 6,
zwei Teile Wärmetrennungsabschnitte 7, 8,
die jeweils einen hohen thermischen Widerstand aufweisen, zwei Teile
zweite Verschiebungsabschnitte 9, 10 und einen
infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11, der die
Infrarotstrahlen i empfängt
und sie in Wärme
umwandelt.
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Der
Strahlungsdetektor der vorliegenden Ausführungsform ist nach rechts
und links in 1 symmetrisch konfiguriert,
wobei das Fußstück 4,
der erste Verschiebungsabschnitt 6, der Wärmetrennungsabschnitt 8 und
der zweite Verschiebungsabschnitt 10 dem Fußstück 3,
dem ersten Verschiebungsabschnitt 5, dem Wärmetrennungsabschnitt 7 und
dem zweiten Verschiebungsabschnitt 9 entsprechen, weshalb
Erläuterungen
des Fußstücks 4,
des ersten Verschiebungsabschnitts 6, des Wärmetrennungsabschnitts 8 und
des zweiten Verschiebungsabschnitts 10 weggelassen werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
sind zwei Sätze
der Fußstücke, der
ersten Verschiebungsabschnitte, der Wärmetrennungsabschnitte und
der zweiten Verschiebungsabschnitten vorhanden, um der mechanischen
Struktur Stabilität
zu verleihen. Jedoch können gemäß der vorliegenden
Erfindung ein oder mehrere Sätze
dieser Komponenten in ausreichender Anzahl vorhanden sein.
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Der
erste Verschiebungsabschnitt 5 ist aus zwei Filmen (Schichten) 21, 22 aufgebaut,
die in Z-Achsen-Richtungen (Auf- und Abwärtsrichtungen) übereinander
angeordnet sind, und ein Seitenende (das proximale Ende) ist mit
dem Fußstück 3 verbunden.
Dementsprechend schließt
sich der Verschiebungsabschnitt 5 mechanisch an das Trägermaterial 1 und
nicht über
den Wärmetrennungsabschnitt 7 an. Der
erste Verschiebungsabschnitt 5 erstreckt sich auf der Stufe,
wo die Opferschicht 20 noch nicht entfernt wurde, wie in
den 2 und 3 gezeigt, geradlinig in x-Achsen-Richtung
parallel zu dem Trägermaterial 1,
ohne dergestalt gebogen zu sein, dass der erste Verschiebungsabschnitt 5 durch
die Opferschicht 20 gehalten wird.
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Die
Schichten 21, 22 sind aus verschiedenen Materialien
zusammengesetzt, die Ausdehnungskoeffizienten haben, die sich voneinander
unterscheiden, und der erste Verschiebungsabschnitt 5 konfiguriert
eine sogenannte bimorphe Struktur (auch Bimaterialelement genannt).
Dementsprechend wird nach der Fertigstellung (wobei die Opferschicht 20 abgetragen
ist) der erste Verschiebungsabschnitt 5 – wenn seine
Temperatur beim Empfang der Wärme steigt – entsprechend
der Temperatur abwärts
gebogen, wenn der Ausdehnungskoeffizient der unteren Schicht 21 kleiner
ist als der Ausdehnungskoeffizient der oberen Schicht 22 (oder
der Aufwärtsbiegegrad verringert
sich), und wird im umgekehrten Fall aufwärts gebogen (oder der Abwärtsbiegegrad
verringert sich). Bei dieser Ausführungsform ist die untere Schicht 21 aus
einer SiN-Schicht zusammengesetzt, während die obere Schicht 22 aus
einer Al-Schicht zusammengesetzt ist (deren Ausdehnungskoeffizient größer ist
als der Ausdehnungskoeffizient der SiN-Schicht), und der erste Verschiebungsabschnitt 5 wird,
wenn die Temperatur beim Empfang der Wärme steigt, entsprechend der
Temperatur abwärts
gebogen (oder der Aufwärtsbiegegrad
verringert sich).
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Bei
dieser Ausführungsform
erstrecken sich die SiN-Schicht 22 und die Al-Schicht 22,
die den ersten Verschiebungsabschnitt 5 konfigurieren,
fortlaufend, und das Fußstück 3 wird
auf diese Weise gebildet, wobei der thermische Widerstand des Fußstücks 3 sehr
klein ist. Somit kann, obgleich der geringe thermische Widerstand
des Fußstücks 3 bevorzugt ist,
das Fußstück 3 seinen
hohen thermischen Widerstand beibehalten, indem es nur aus einem
Material zusammengesetzt ist, das beispielsweise eine ausgeprägte adiabatische
Eigenschaft aufweist.
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Das
andere Seitenende (das distale Ende) des ersten Verschiebungsabschnitts 5 ist
mit einem Seitenende des Wärmetrennungsabschnitts 7 verbunden.
Eine Richtung des ersten Verschiebungsabschnitts 5 von
seinem proximalen Ende in Richtung seines distalen Endes ist die
+X-Richtung. Der Wärmetrennungsabschnitt 7 ist
bei dieser Ausführungsform
aus einem Material mit einer ausgeprägten adiabatischen Eigenschaft
zusammengesetzt und besteht aus der SiN-Schicht. Der Wärmetrennungsabschnitt 7 ist
in einer L-Form konfiguriert, die sich hauptsächlich in der X-Richtung erstreckt
und sich danach ein wenig in der Y-Achsen-Richtung erstreckt. Es ist zu beachten,
dass 3a und 4a in den Zeichnungen jeweils Kontakte
der Fußstücke 3, 4 mit dem
Trägermaterial 1 darstellen.
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Ein
Seitenende (das proximale Ende) des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 ist
mit dem anderen Seitenende des Wärmetrennungsabschnitts 7 verbunden.
Der zweite Verschiebungsabschnitt 9 schließt sich
dadurch mechanisch über
den Wärmetrennungsabschnitt 7 und
den ersten Verschiebungsabschnitt 5 an das Trägermaterial 1 an.
Der zweite Verschiebungsabschnitt 9 erstreckt sich auf
der Stufe, wo die Opferschicht 20 noch nicht entfernt ist,
wie in den 2 und 3 gezeigt,
geradlinig in der x-Achsen-Richtung parallel zu dem Trägermaterial 1, ohne
gebogen zu werden, während
sie durch die Opferschicht 20 gehalten wird. Das andere
Seitenende (das distale Ende) des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 ist
mit der Reflexionsplatte 12 verbunden. Die Richtung des
zweiten Verschiebungsabschnitts 9 vom proximalen Ende in
Richtung des distalen Endes ist die –X-Richtung. Dieses Richtung
ist der Richtung des ersten Verschiebungsabschnitts 5 vom
proximalen Ende in Richtung des distalen Endes entgegengesetzt.
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Der
zweite Verschiebungsabschnitt 9 ist, wie im Fall des ersten
Verschiebungsabschnitts 5, aus zwei Filmen (Schichten 23, 24)
aufgebaut, die in den Z-Achsen- Richtungen
(Auf- und Abwärtsrichtungen) übereinander
angeordnet sind, und konfiguriert die bimorphe Struktur (auch das
Bimaterialelement genannt). Bei dieser Ausführungsform sind die zwei Schichten 21, 22 des
ersten Verschiebungsabschnitts 5 und die zwei Schichten 23, 24 des
zweiten Verschiebungsabschnitts 9 aus den gleichen Materialien
zusammengesetzt, und die Schichten aus diesen Materialien sind in
derselben Reihenfolge übereinander
angeordnet. Genauer gesagt, sind die untere Schicht 23 des
zweiten Verschiebungsabschnitts 9 und die untere Schicht 21 des
ersten Verschiebungsabschnitts 5 aus den gleichen SiN-Schichten zusammengesetzt.
Die obere Schicht 24 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 und
die obere Schicht 22 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 sind
aus den gleichen Al-Schichten
zusammengesetzt.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist, wie in 1 gezeigt, eine Länge L1 des
ersten Verschiebungsabschnitts 5 vom proximalen Ende zu dem
distalen Ende im Wesentlichen gleich einer Länge L2 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 vom proximalen
Ende zu dem distalen Ende. Des Weiteren sind die Dicken der unteren
Schichten 21, 23 der Verschiebungsabschnitte 5, 9 im
Wesentlichen zueinander gleich. Bei dieser Ausführungsform sind die Breiten
(die Breiten in der Y-Achsen-Richtung in 1) der Verschiebungsabschnitte 5, 9 zueinander gleich,
aber beeinflussen nicht die Verschiebungseigenschaften der Verschiebungsabschnitte 5, 9 und können daher
exakt auf verschiedene Werte eingestellt werden.
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Des
Weiteren ist bei dieser Ausführungsform die
Reflexionsplatte 12 aus einer Al-Schicht aufgebaut. Der
infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 ist aus einer
infrarotstrahlungsabsorbierenden Schicht aus Goldschwarz usw. aufgebaut
und ist auf der Unterseite der Reflexionsplatte 12 ausgebildet. Dementsprechend
ist bei dieser Ausführungsform der
infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 thermisch
mit dem zweiten Verschiebungsabschnitt 9 über die
Reflexionsplatte 12 verbunden. Der infrarotstrahlungsabsorbierende
Abschnitt 11 schließt
sich dadurch mechanisch über
den Wärmetrennungsabschnitt 7 und
den ersten Verschiebungsabschnitt 5 an das Trägermaterial 1 an.
Anstatt beispielsweise den infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 auf der
Unterseite der Reflexionsplatte 12 auszubilden, können natürlich auch
die Schichten, welche die zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 bilden,
als der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt dienen, oder die
zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 können mit
dem infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt aus Goldschwarz usw.
als der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt ausgebildet sein.
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Bei
dieser Ausführungsform
treten die Infrarotstrahlen i von unterhalb des Trägermaterials 1 ein, jedoch
sind Infrarotstrahlungsabschirmungsschichten 13, 14,
die aus Al-Schichten
usw. zusammengesetzt sind, als Abschirmungsabschnitte zur Abschirmung
der ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6 vor den
Infrarotstrahlen i auf dem Trägermaterial 1 unter den
ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6 ausgebildet.
Somit weisen bei dieser Ausführungsform
die SiN-Schichten als die unteren Schichten 21 der ersten
Verschiebungsabschnitte 5, 6 die infrarotstrahlungsabsorbierende
Eigenschaft auf, bewirken aber keine Minderung der Erfassungsempfindlichkeit.
Natürlich
brauchen die Infrarotstrahlungsabschirmungsschichten 13, 14 nicht
unbedingt ausgebildet zu sein. Des Weiteren sind die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 aus
den SiN-Schichten zusammengesetzt, welche die infrarotstrahlungsabsorbierende
Eigenschaft aufweisen, weshalb die Lichtabschirmungsschichten 13, 14 so
ausgebildet sind, dass sie sich von diesen Abschnitten aus abwärts erstrecken.
Jedoch ist es nicht unbedingt notwendig, dass diese Abschnitte vor
dem Licht abgeschirmt werden.
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Des
Weiteren sind bei dieser Ausführungsform,
wie in den 1 bis 3 gezeigt,
der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 9,
der Wärmetrennungsabschnitt 7,
der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 und die
Reflexionsplatte 12 auf der gleichen Ebene um eine Stufe
höher als
die Oberfläche
des Trägermaterials 1 angeordnet,
wenn sich der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 9 nicht
im gebogenen Zustand befinden.
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Des
Weiteren erbringt diese Ausführungsform
die Struktur, bei der die zwei Schichten 21, 22 des
ersten Verschiebungsabschnitts 5 und die zwei Schichten 23, 24 des
zweiten Verschiebungsabschnitts 9 bezüglich jeder entsprechenden
Schicht gleichzeitig ausgebildet werden können. Und zwar ist die Struktur
so aufgebaut, dass die untere Schicht 21 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 und
die untere Schicht 23 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 gleichzeitig
ausgebildet werden können
und anschließend
die obere Schicht 22 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 und
die obere Schicht 24 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 gleichzeitig
ausgebildet werden können.
Das heißt,
gemäß dieser Ausführungsform
sind die Verschiebungsabschnitte 5, 9 so angeordnet,
dass sie einander nicht überlappen,
wenn sie in der Stapelrichtung (der Z-Achsen-Richtung) der Schichten 21, 22 betrachtet
werden, und es gibt weder Schichten, die oberhalb einer der unteren
Schichten 21, 23 angeordnet sind und unter der
anderen angeordnet sind, noch Schichten, die oberhalb einer der
oberen Schichten 22, 24 angeordnet sind und unter
der anderen angeordnet sind.
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Obgleich
in den Zeichnungen nicht veranschaulicht, sind bei dem Strahlungsdetektor
gemäß dieser
Ausführungsform
die Fußstücke 3, 4,
das gestützte
Element 2, die Reflexionsplatte 12 und die Infrarotstrahlungsabschirmungsschichten 13, 14 als ein
Einheitselement (Bildelement) gruppiert, und diese Bildelemente
sind eindimensional oder zweidimensional auf dem Trägermaterial 1 gruppiert.
Dieser Punkt ist der gleiche wie bei den jeweiligen Ausführungsformen,
die folgen.
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Wie
der obigen Besprechung zu entnehmen ist, bilden das Trägermaterial 1,
die Fußstücke 3, 4, das
gestützte
Element 2, die Reflexionsplatte 12 und die Infrarotstrahlungsabschirmungsschichten 13, 14 ein
thermisches Verschiebungselement, das eine wärmeabhängige Verschiebung bewirkt,
und das gestützte
Element 2 dieses thermischen Verschiebungselements wird
einzeln in jedem Einheitsbildelement verwendet.
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Im
vorliegenden Text wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung
des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform anhand der 1 bis 3 beschrieben.
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Zunächst wird,
nachdem die Al-Schichten, die als Infrarotstrahlungsabschirmungsschichten 13, 14 dienen
sollen, mittels eines Aufdampfungsverfahrens usw. aufgebracht wurden,
darauf eine Strukturierung mittels eines photolithographischen Ätzverfahrens
vorgenommen, wodurch die Infrarotstrahlungsabschirmungsschichten 13, 14 konfiguriert
werden. Als nächstes
wird ein Resist, der als Opferschicht 20 dient, auf die
gesamte Oberfläche
des Si-Trägermaterials 1 aufgetragen,
und diese Opferschicht 20 wird mit Öffnungen, die den Kontakten 3a, 4a der
Fußstücke 3, 4 entsprechen,
mittels der Photolithographie ausgebildet.
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Als
nächstes
wird, nachdem die SiN-Schicht mittels eines P-CVD-Verfahrens usw. aufgebracht wurde,
darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens
vorgenommen, wodurch die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 konfiguriert
werden. Anschließend
wird – nach
dem Abscheiden der SiN-Schichten, die als die unteren Schichten der
Fußstücke 3, 4 dienen
sollen, der unteren Schichten 21 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und der
unteren Schichten 23 der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 mittels
des P-CVD-Verfahrens usw. – darauf
die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens
vorgenommen, wodurch die jeweiligen Konfigurationen erhalten werden.
Hierbei wird, wie oben beschrieben, die Verarbeitung der SiN-Schichten
zweimal separat ausgeführt.
Mit dieser Verarbeitung können
die Schichtdicken der Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 und
die Schichtdicken von anderen Abschnitten (die Fußstücke 3, 4,
die unteren Schichten 21 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und
die unteren Schichten 23 der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10)
jeweils auf genaue Werte eingestellt werden. Die vorliegende Erfindung
ist jedoch nicht auf diese Verarbeitung beschränkt, und die Schichten können gleichzeitig
integral verarbeitet werden. Mit dieser Verarbeitung wird die Anzahl
der Prozesse verringert.
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Als
nächstes
wird – nach
dem Abscheiden der Al-Schichten, die zu den oberen Schichten der Fußstücke 3, 4 werden,
der oberen Schichten 22 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und
der oberen Schichten 24 der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 mittels
des Aufdampfungsverfahrens usw. – darauf die Strukturierung
mittels des photolithographischen Ätzverfahrens vorgenommen, wodurch
die jeweiligen Konfigurationen erhalten werden. Als nächstes wird – nach dem
Abscheiden der Goldschwarzschicht, die als der infrarotstrahlungsabsorbierende
Abschnitt 11 dient, mittels des Aufdampfungsverfahrens
usw. – darauf
die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens
vorgenommen, wodurch der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 konfiguriert
wird. Anschließend wird
die Al-Schicht,
die als die Reflexionsplatte 12 dienen soll, mittels des
Aufdampfungsverfahrens usw. aufgebracht, und anschließend wird
darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens
vorgenommen, wodurch die Reflexionsplatte 12 konfiguriert
wird. Die 2 und 3 zeigen
diesen Zustand.
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Schließlich wird
das Trägermaterial
in diesem Zustand durch Zerteilen zu Chips vereinzelt, und die Opferschicht 20 wird
durch das Ablöseverfahren usw.
entfernt. Der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform ist damit fertiggestellt.
-
Somit
ist der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform hergestellt, und
wenn die Opferschicht 20 entfernt ist, ist das Halten durch
die Opferschicht 20 beendet. Deshalb werden der erste und
der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 9 anfänglich durch
innere Spannungen der jeweiligen Schichten 21 bis 24 gebogen,
die durch die Bedingungen bestimmt werden, die beim Ausbilden der
Schichten während
des Fertigungsprozesses herrschen. Wenn wir nun annehmen, dass die
Umgebungstemperatur (beispielsweise die zuvor festgelegte Temperatur)
zu diesem Zeitpunkt T0 ist und die Temperatur des Trägermaterials 1 und
der jeweilige Abschnitte des Elements bei Erreichen des thermischen
Gleichgewichts zu T0 wird, so wird die Reflexionsplatte 12 parallel
zu dem Trägermaterial 1,
wie in 4A gezeigt, weil die Temperaturen
des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts 5, 9 die
gleiche Temperatur T0 sind. Auf die Gründe dafür wird im Folgenden näher eingegangen.
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Bei
dieser Ausführungsform,
wie oben erläutert,
(a) sind der erste Verschiebungsabschnitt 5 und der zweite
Verschiebungsabschnitt 9 in ihren Richtungen von den proximalen
Enden in Richtung der distalen Enden einander entgegengesetzt; (b)
bestehen beide aus den Doppelschichten, d. h. den Al-Schichten und
den SiN-Schichten, und die Materialien, aus denen die jeweiligen
Schichten bestehen, sind die gleichen; (c) sind die oberen Schichten
die Al-Schichten,
und die unteren Schichten sind die SiN-Schichten, und die Schichten der jeweiligen
Materialien sind in der gleichen Reihenfolge übereinander angeordnet; (d)
sind die Längen
von den proximalen Enden zu den distalen Enden die gleichen; und
(e) haben beide die gleichen Dicken der entsprechenden Schichten.
Aus den Gründen
(b), (d) und (e) ist, wie in 4A gezeigt,
ein absoluter Wert eines Winkels θ1 (der einem Winkel zwischen
dem Wärmetrennungsabschnitt 7 und
dem Trägermaterial 1 entspricht)
zwischen dem distalen Ende und dem proximalen Ende des ersten Verschiebungsabschnitts 5 gleich
einem absoluten wert eines Winkels θ2 (der einem Winkel zwischen
der Reflexionsplatte 12 und dem Wärmetrennungsabschnitt 7 entspricht)
zwischen dem distalen Ende und dem proximalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9.
Des Weiteren ist aus den Gründen
(a) und (c) eine Beziehung zwischen einer Richtung des Winkels θ1 und einer Richtung
des Winkels θ2
so eingestellt, dass der Winkel θ1
und der Winkel θ2
im Verhältnis
zu einem Winkel θ3
(der einem Winkel zwischen der Reflexionsplatte 12 und
dem Trägermaterial 1 entspricht, was
in den 4A und 4B nicht
gezeigt ist), der zwischen dem distalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 und
dem Trägermaterial 1 gebildet wird,
einander aufheben. Es gilt nämlich: θ3 = θ2 – θ1. Dementsprechend
ist, wie in 4A veranschaulicht, die Reflexionsplatte 12 parallel
zu dem Trägermaterial 1.
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Somit
kann gemäß dieser
Ausführungsform ungeachtet
der anfänglichen
Biegungen, zu denen es in dem ersten und in dem zweiten Verschiebungsabschnitt 5, 9 kommt,
das distale Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 parallel
zu dem Trägermaterial 1 gebracht
werden, und vor allem kann die Reflexionsplatte 12 parallel
zu dem Trägermaterial 1 gebracht
werden.
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Als
nächstes
wird, wie in 4B gezeigt, davon ausgegangen,
dass sich die Umgebungstemperatur von T0 zu T1 ändert. Wenn die Temperatur
des Trägermaterials 1 und
des gesamten Elements bei Erreichen des thermischen Gleichgewichts
zu T1 wird, so werden die Temperaturen des ersten und des zweiten
Verschiebungsabschnitts 5, 9 ebenfalls zu T1.
Dementsprechend ändern
sich, wie in 4B gezeigt, die Winkel θ1, θ2 im Vergleich
zum Fall von 4A. Doch selbst in diesem Fall
wird aus den Gründen
(b), (d) und (e) der Winkel θ1
an den Winkel θ2
angeglichen. Somit bleibt die Reflexionsplatte 12 parallel
zu dem Trägermaterial 1.
Und zwar bleiben das distale Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 und
die Reflexionsplatte 12 einfach mit der Änderung
der Umgebungstemperatur (oder der Temperatur des Trägermaterials)
parallel zu dem Trägermaterial.
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Andererseits
wird anhand des Zustands in 4A von
einem Fall ausgegangen, wo das Element mit den Infrarotstrahlen
i von dem Zielobjekt, wie in 4C gezeigt,
bestrahlt wird. Wenn die Unterseite des Trägermaterials 1 mit
den Infrarotstrahlen i bestrahlt wird, so durchdringen die Infrarotstrahlen
i das Trägermaterial 1 und
werden durch den infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt absorbiert und
in Wärme
umgewandelt. Der Wärmetrennungsabschnitt 7 steuert
einen Wärmefluss,
und darum wird die Wärme
an den zweiten Verschiebungsabschnitt 9 abgegeben, mit
dem Ergebnis, dass die Temperatur des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 beispielsweise
auf eine Temperatur T2 steigt, die der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung
entspricht. Des Weiteren ist eine Menge der Wärme, die an dem infrarotstrahlungsabsorbierenden
Abschnitt 11 entsteht und in den ersten Verschiebungsabschnitt 5 hineinströmt, ungefähr gleich
einer Menge der Wärme, die
von dem ersten Verschiebungsabschnitt 5 zu dem Trägermaterial 1 strömt, so dass
die Temperatur des ersten Verschiebungsabschnitts 5 nicht
wesentlich steigt. Des Weiteren werden die Infrarotstrahlen i durch
die Infrarotstrahlungsabschirmungsschicht 11 abgeschirmt
und erreichen nicht den ersten Verschiebungsabschnitt 5.
Somit steigt die Temperatur des ersten Verschiebungsabschnitt 5 nicht,
sondern bleibt bei der Temperatur T0.
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In
diesem Zustand kommt es zu einem Temperaturunterschied zwischen
dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt 5, 9,
und darum haben die Winkel θ1, θ2 voneinander
ver schiedene Werte. Somit beträgt,
wie in 4C gezeigt, der Winkel θ3 zwischen
dem distalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 und
dem Trägermaterial 1,
d. h. der Winkel θ3
zwischen der Reflexionsplatte 12 und dem Trägermaterial 1,
nicht 0 Grad, und die Reflexionsplatte 12 ist relativ zum
Trägermaterial 1 geneigt.
Die Temperatur T2 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 richtet
sich nach der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung, während der
Winkel θ3
sich nach der Temperatur T2 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 richtet.
Dementsprechend ist es der Winkel θ3, der die Menge der einfallenden
Infrarotstrahlung reflektiert, und die Menge der einfallenden Infrarotstrahlung
kann als der geneigte Winkel θ3
der Reflexionsplatte 12 erfasst werden.
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Wenn,
nebenbei bemerkt, davon ausgegangen wird, dass die untere Schicht 21 des
ersten Verschiebungsabschnitts 5 und die untere Schicht 23 des
zweiten Verschiebungsabschnitts 9 in separaten Fertigungsprozessen
hergestellt werden und dass die obere Schicht 22 des ersten
Verschiebungsabschnitts 5 und die obere Schicht 24 des
zweiten Verschiebungsabschnitts 9 in separaten Fertigungsprozessen
hergestellt werden, so ist es in der Tat recht schwierig, die Schichtausbildungsbedingungen
vollständig
anzugleichen, und somit werden Unterschiede bei den Schichteigenschaften
(die innere Spannung beim Ausbilden der Schicht und der Schichtdicke)
zwischen den beiden vergleichsweise groß. Dementsprechend weisen der
erste Verschiebungsabschnitt 5 und der zweite Verschiebungsabschnitt 9 unterschiedliche
Anfangsbiegegrade und unterschiedliche Biegegrade infolge einer Änderung
der Umgebungstemperatur auf. Im Ergebnis ist die Reflexionsplatte 12 – wenn auch
nur geringfügig – relativ zu
dem Trägermaterial 1 in
den Zuständen,
wie sie in den 4A und 4B gezeigt
sind, geneigt.
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In
diesem Punkt hat die vorliegende Ausführungsform, wie oben beschrieben,
eine solche Struktur, dass die Schichten des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts 5, 9 können bezüglich jeder entsprechenden
Schicht gleichzeitig ausgebildet werden. Des Weiteren gibt es aufgrund
der gleichzeitigen Ausbildung dieser Schichten fast keinen Unterschied
bei den Schichteigenschaften zwischen den beiden, und es ist möglich, die
Neigung der Reflexionsplatte 12 relativ zu dem Trägermaterial
in den Zuständen,
wie sie in den 4A und 4B gezeigt sind,
vollständig
zu vermeiden, was als bevorzugt angesehen wird. Natürlich können gemäß der vorliegenden
Erfindung die Schichten des ersten Verschiebungsabschnitts 5 und
des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 auch in separaten
Fertigungsprozessen ausgebildet werden.
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Im
vorliegenden Text wird ein Beispiel einer Visualisierungsvorrichtung,
die mit dem Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform arbeitet, anhand 5 erläutert. 5 ist
ein Schaubild, das schematisch eine Konfiguration dieser Visualisierungsvorrichtung
zeigt. In 5 ist der Strahlungsdetektor dieser
Ausführungsform
mit der Bezugszahl 100 bezeichnet.
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Diese
Visualisierungsvorrichtung besteht zusätzlich zu dem Strahlungsdetektor 100 aus
einem zweidimensionalen CCD 30, das als optisches Lesesystem
und als Abbildungsmittel dient, und einer zum Erzeugen eines Infrarotstrahlungsbildes
konstruierten Linse 32 zum Erzeugen eines Infrarotstrahlungsbildes
einer Wärmequelle 31 auf
einer Fläche,
auf der die infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitte 11 des
Strahlungsdetektors 100 verteilt sind, durch Konvergieren
der Infrarotstrahlen i, die von der Wärmequelle 31 als einem
Observationsziel (Zielobjekt) ausgesandt werden.
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Bei
dieser Visualisierungsvorrichtung besteht das optische Lesesystem
aus einer LD (Laserdiode) 33 als einem Leselichterzeugungsmittel
zum Aussenden der Lesestrahlen, einem ersten Linsensystem 34 zum
Leiten eines Lesestrahls von der LD 33 zu den Reflexionsplatten 12 aller
Bildelemente des Strahlungsdetektors 100, einem Strahlenflussbeschränkungselement,
das selektiv nur gewünschte Strahlen
unter den Lesestrahlen durchlässt,
die von den Reflexionsplatten aller Bildelemente reflektiert werden,
nachdem sie das erste Linsensystem 34 durchdrungen haben,
und einem zweiten Linsensystem 36 zum Bilden konjugierter
Positionen relativ zu den Reflexionsplatten 12 der jeweiligen
Bildelemente im Zusammenwirken mit dem ersten Linsensystem 34 und
zum Leiten der Strahlen, die das Strahlenflussbeschränkungselement 35 durchdringen,
zu den konjugierter Positionen. Eine Lichtempfangsfläche des
CCD 30 ist in der konjugierten Position angeordnet, und
die Reflexionsplatten 12 aller Bildelemente und die mehreren
Lichtempfangselemente des CCD 30 stehen durch die Linsensysteme 34, 36 in
einer optisch konjugierten Beziehung.
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Die
LD 33 ist auf einer Seite (der rechten Seite in 5)
relativ zu einer optischen Achse O des ersten Linsensystems 34 angeordnet
und erzeugt den Lesestrahl so, dass der Lesestrahl einen Bereich auf
einer Seite durchquert. In diesem Beispiel ist die LD 33 in
der Nähe
einer Fokalfläche
des ersten Linsensystems 34 auf der Seite des zweiten Linsensystems 36 angeordnet
und bestrahlt die Reflexionsplatten 12 aller Bildelemente
mit im Wesentlichen parallelen Strahlen, zu denen die Lesestrahlen
durch die erste Linse 34 kollimiert werden. Ein Lesestrahlstopp kann
vor der LD 33 angeordnet werden, um den Kontrast des optischen
Bildes auf dem CCD 30 zu verbessern. In diesem Beispiel
ist der Strahlungsdetektor 100 so angeordnet, dass die
Oberfläche
(parallel zur Oberfläche
der Schicht 12 als dem reflektierenden Abschnitt, wenn
in diesem Beispiel die Infrarotstrahlung nicht einfällt) seines
Trägermaterials 1 orthogonal
zu der optischen Achse O verläuft.
Natürlich ist
die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt.
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Das
Strahlenflussbeschränkungselement 35 ist
so konfiguriert, dass ein Abschnitt, der selektiv nur die gewünschten
Strahlen durchlässt,
in einem Bereich auf der anderen Seite (der linken Seite in 5) relativ
zu der optischen Achse O des ersten Linsensystems 34 angeordnet
ist. In diesem Beispiel ist das Strahlenflussbeschränkungselement 35 als
ein Öffnungsstopp
konfiguriert, der aus einer Lichtabschirmungsplatte mit einer Öffnung 35a besteht.
In diesem Beispiel ist das Strahlenflussbeschränkungselement 35 so
angeordnet, dass – wenn
die Infrarotstrahlen von der Wärmequelle 31 auf
keinen der infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitte 11 der Bildelemente
auftreffen und wenn die Reflexionsplatten 12 aller Bildelemente
parallel zu dem Trägermaterial 1 sind – eine Position
eines Konvergierungspunktes, an dem das erste Linsensystem 34 den Fluss
der Strahlen (den Fluss einzelner Strahlen, die von den jeweiligen
Reflexionsplatten 12 reflektiert werden) konvergiert, die
von den Reflexionsplatten aller Bildelemente reflektiert werden,
im Wesentlichen mit einer Position der Öffnung 35a zusammenfällt. Des
Weiteren ist die Größe der Öffnung 35a so eingestellt,
dass sie im Wesentlichen mit einer Größe des Querschnitts dieses
Strahlenflusses an diesem Konvergierungspunkt übereinstimmt. Natürlich ist
die Erfindung weder auf die Anordnung noch auf die Größe, die
oben angegeben sind, beschränkt.
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Gemäß der in 5 veranschaulichten
Visualisierungsvorrichtung tritt ein von der LD 33 ausgesandter
Lesestrahlenfluss 41 in das erste Linsensystem 34 ein
und wird zu einem im Wesentlichen kollimierten Strahlenfluss 42.
Als nächstes
trifft der im Wesentlichen kollimierte Strahlenfluss 42 in
einem bestimmten Winkel zur Normallinie des Trägermaterials 1 auf
die Reflexionsplatten 12 aller Bildelemente des Strahlungsdetektors 100.
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Andererseits
konvergiert die Bilderzeugungslinse 32 die Infrarotstrahlen
von der Wärmequelle 31,
wodurch das Infra rotstrahlungsbild der Wärmequelle 31 auf der
Fläche
erzeugt wird, wo die infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitte 11 des Strahlungsdetektors
verteilt sind. Die Infrarotstrahlen treffen dadurch auf die infrarotstrahlungsabsorbierenden
Abschnitte 11 der jeweiligen Bildelemente des Strahlungsdetektors 100.
Diese auftreffende Infrarotstrahlung wird in Neigungen der Reflexionsplatten
der jeweiligen Bildelemente umgewandelt.
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Es
wird nun angenommen, dass die Infrarotstrahlung von der Wärmequelle 31 nicht
in die infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitte 11 aller
Bildelemente eintritt und dass die Reflexionsplatten 12 aller
Bildelemente parallel zu dem Trägermaterial 1 sind.
Der Strahlenfluss 42, der in die Reflexionsplatten 12 aller
Bildelemente eintritt, wird durch diese Reflexionsplatten 12 zu
einem Strahlenfluss 43 reflektiert. Der Strahlenfluss 43 tritt
erneut in das erste Linsensystem 34 ein, dieses Mal von
der Seite, die der Seite der LD 33 gegenüberliegt,
und wird zu einem konvergierten Strahlenfluss 44. Der konvergierte Strahlenfluss 44 konvergiert
an der Öffnung 35a des Strahlenflussbeschränkungselements 35,
die in der Position des Konvergierungspunktes dieses konvergierten
Strahlenflusses 44 angeordnet ist. Infolge dessen durchquert
der konvergierte Strahlenfluss 44 die Öffnung 35a und wird
zu einem divergenten Strahlenfluss 45. Der divergente Strahlenfluss 45 tritt in
das zweite Linsensystem 36 ein. Der in das zweite Linsensystem 36 eintretende
divergente Strahlenfluss 45 wird durch das zweite Linsensystem 36 zu beispielsweise
einem im Wesentlichen kollimierten Strahlenfluss 46 kollimiert.
Der kollimierte Strahlenfluss 46 tritt in die Lichtempfangsflächen des
CCD 30 ein. Die Reflexionsplatten 12 der jeweiligen
Bildelemente und die Lichtempfangsflächen des CCD 30 stehen
durch die Linsensysteme 34, 36 in der konjugierten
Beziehung, so dass Bilder der Reflexionsplatten 12 in entsprechenden
Positionen auf den Lichtempfangsflächen der CCD 30 erzeugt
werden, wodurch ein optisches Bild als ein Verteilungsbild der Reflexionsplatten 12 aller
Bildelemente als Ganzes erzeugt wird.
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Es
wird nun angenommen, dass eine bestimmte Menge Infrarotstrahlung
von der Wärmequelle 32 auf
den Verschiebungsabschnitt eines bestimmten Bildelements auftrifft
und dass die Reflexionsplatte 12 dieses Bildelements um
einen Betrag, welcher dieser auftreffenden Menge entspricht, relativ
zur Oberfläche
des Trägermaterials 1 geneigt
ist. Aus dem Strahlenfluss 42 wird der einzelne Strahl, der
in diese Reflexionsplatte 12 eintritt, durch die Reflexionsplatte 12 in
einer Richtung reflektiert, die entsprechend dem Neigungsbetrag
verschieden ist, und konvergiert darum in einer Position, die um
einen Betrag, der diesem Neigungsbetrag entspricht, von der Position
des Konvergierungspunktes (d. h. der Öffnung 35a) abweicht,
mit dem Ergebnis, dass der auf diese Weise konvergierte Strahl mit
einer Stärke,
die diesem Neigungsbetrag entspricht, durch das Strahlenflussbeschränkungselement 35 abgeschirmt
wird. Dementsprechend verringert sich eine Lichtmenge des Bildes
jener Reflexionsplatte 12 bezüglich des optischen Bildes
als Ganzes, das auf dem CCD 30 erzeugt wird, um einen Betrag,
der dem Neigungsbetrag der Reflexionsplatte 12 entspricht.
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Dementsprechend
ist es das optische Bild, das durch die Lesestrahlen auf den Lichtempfangsflächen der
CCD 30 erzeugt wird, was das Infrarotstrahlungsbild reflektiert,
das auf den Strahlungsdetektor 100 auftrifft. Dieses optische
Bild wird durch das CCD 30 erfasst. Es ist zu beachten,
dass das optische Bild mit bloßem
Auge mittels eines Okulars usw. ohne Verwendung des CCD 30 betrachtet
werden kann.
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Es
ist zu beachten, dass die Anordnung des optischen Lesesystems natürlich nicht
auf die oben beschriebene Anordnung beschränkt ist.
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Was
oben besprochen wurde, ist das Beispiel der Visualisierungsvorrichtung.
Es kann jedoch – unter
Bezug auf 5 – eine Erfassungsvorrichtung
als ein sogenannter Punktsensor für die Infrarotstrahlen gebaut
werden, wenn ein Strahlungsdetektor, der nur ein einzelnes Bildelement
(Element) enthält,
als der Strahlungsdetektor 100 verwendet wird und wenn
ein Photodetektor, der nur einen einzelnen Lichtempfangsabschnitt
aufweist, als Ersatz für
das zweidimensionale CCD 30 verwendet wird. Dieser Punkt
ist der gleiche bei jeweiligen Ausführungsformen, was später noch
besprochen wird.
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Die
in 5 gezeigte Visualisierungsvorrichtung beinhaltet übrigens
die Verwendung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform,
wodurch beispielsweise die folgenden Vorteile realisiert werden.
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Und
zwar ist keine der Reflexionsplatten 12 anfänglich relativ
zu dem Trägermaterial 1 geneigt, wodurch
die Ausrichtung usw. des oben beschriebenen optischen Lesesystems
vereinfacht wird. Des Weiteren ist die Reflexionsplatte 12 jedes
Bildelements nicht anfänglich
relativ zu dem Trägermaterial geneigt,
und die jeweiligen Reflexionsplatten 12 können anfänglich in
derselben Ebene angeordnet werden. Deshalb braucht das optische
Lesesystem keine so große
Schärfentiefe
zu haben, und es kommt nicht vor, dass das durch das CCD 30 erhaltene
Bild als ein Bild erscheint, als würde man das Originalbild schräg betrachten.
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Des
Weiteren ist selbst dann, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, keine
der Reflexionsplatten 12 geneigt, und es ist darum möglich, die
Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt mit einer hohen Genauigkeit
zu erfassen, ohne dass die Umgebungstemperatur einen Einfluss ausübt. Dementsprechend ist
selbst im Fall der Steuerung der Temperatur des Trägermaterials,
um einen Einfluss durch die Umgebungs temperatur auszuschließen, eine
exakte Temperatursteuerung nicht erforderlich, so dass die Kosten
gesenkt werden können.
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Natürlich kann
bei Verwendung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform
der Einfluss durch die Änderung
der Umgebungstemperatur dadurch vermieden werden, dass man den Strahlungsdetektor
in einem Vakuumbehälter
verkapselt oder die Temperatur des Trägermaterials genauestens steuert.
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(Zweite Ausführungsform)
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6 ist
eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft das Einheitsbildelement
des Strahlungsdetektors in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt. 7 ist eine schematische Schnittansicht
entlang der Linie X11-X12 in 6. 8 ist
eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X13-X14 in 6. 9 ist
eine schematische Schnittansicht entlang der Linie Y11-Y12 in 6.
In den 6 bis 9 sind
die Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 1 bis 4A–4C oder
die den Elementen in den 1 bis 4A–4C entsprechen, mit
den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte Erläuterung
wird verzichtet.
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Die 6 bis 9 zeigen
jeweils einen Zustand vor dem (nicht veranschaulichten) Entfernen der
Opferschicht im Prozess der Herstellung des Strahlungsdetektors
dieser Ausführungsform.
Dementsprechend werden in den 6 bis 9 der
erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 durch
die Opferschicht gehalten und nicht gebogen. Obgleich in den Zeichnungen
nicht veranschaulicht, werden – wenn
der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform durch Entfernen
der Opferschicht fertiggestellt ist, wie bei der ersten Ausführungsform – der erste
und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 gebogen.
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Es
ist zu beachten, dass zur verständlicheren
Darstellung einer Anordnung eines benachbarten Bildelements die
Reflexionsplatte 12 dieses benachbarten Bildelements in 6 durch
eine gedachte Linie dargestellt ist. Außerdem sind in 6 die Infrarotstrahlungsabschirmungsabschnitte 13, 14 weggelassen
worden.
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Ein
Punkt, in dem sich diese Ausführungsform
von der ersten Ausführungsform
unterscheidet, ist eine solche Anordnung, dass, wenn der erste und der
zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 – wie in den 6 bis 9 veranschaulicht – auf einen nicht-gebogenen
Zustand eingestellt sind, die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8,
die Reflexionsplatte 12 und der infrarotstrahlungsabsorbierende
Abschnitt 11 auf einer Ebene angeordnet sind, die viel
höher als um
eine Stufe über
der Ebene liegt, auf der der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 angeordnet
sind.
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In
den 6 bis 9 stellen die Bezugszahlen 7a, 7b, 8a, 8b Verbindungsabschnitte
dar, die mit den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 und
dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 verbunden
sind; und über
diese Verbindungsabschnitte erstrecken sich die SiN-Schichten, die die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 bilden,
kontinuierlich hinweg. Des Weiteren bezeichnen in den 6 bis 9 die
Bezugszahlen 12a, 12b Verbindungsabschnitte zum
Verbinden der Reflexionsplatte 12 mit den zweiten Verschiebungsabschnitten 9 bzw. 10; und
diese Verbindungsabschnitte sind durchgängige Verlängerungen der Al-Schicht, aus
der die Reflexionsplatte besteht.
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Der
Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform
kann wie schon im Fall des Strahlungsdetektors der ersten Ausführungsform
mittels der Halbleitertechnologie hergestellt werden, wie beispielsweise Ausbilden
der Schichten, Strukturierung und Herstellen und Entfernen der Opfer schicht.
Dieser Punkt ist der gleiche bei den Ausführungsformen, die weiter unten
erläutert
werden.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
werden die gleichen Vorteile wie im Fall der ersten Ausführungsform
realisiert. Außerdem
sind die Wärmetrennungsabschnitte 7,
die Reflexionsplatte 12 und der infrarotstrahlungsabsorbierende
Abschnitt 11 auf einer Ebene angeordnet, die höher ist
als die Ebene, auf der der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 angeordnet
sind, weshalb die ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 des
benachbarten Bildelements jeweils so angeordnet werden können, dass sie
unter den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 des betreffenden
Bildelements gestapelt sind. Dementsprechend kann die Dichte in
der vertikalen Richtung in 6 erhöht werden.
Des Weiteren kann zusätzlich
die Reflexionsplatte 12 des benachbarten Bildelements in
unmittelbarer Nähe
angeordnet werden, so dass das Öffnungsverhältnis verbessert
werden kann
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(Dritte Ausführungsform)
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10 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 11 ist
eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X15-X16 in 10. 12 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie Y15-Y16 in 10. In den 10 bis 12 sind
die Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 1 bis 4A–4C oder
die den Elementen in den 1 bis 4A–4C entsprechen,
mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte
Erläuterung
wird verzichtet.
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Die 10 bis 12 zeigen
jeweils einen Zustand vor dem (nicht veranschaulichten) Entfernen der
Opferschicht im Prozess der Herstellung des Strahlungsdetektors
dieser Ausführungsform.
Dementsprechend werden in den 10 bis 12 der erste
und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 durch
die Opferschicht gehalten und nicht gebogen. Obgleich in den Zeichnungen
nicht veranschaulicht, werden – wenn
der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform durch Entfernen
der Opferschicht fertiggestellt ist, wie bei der ersten Ausführungsform – der erste
und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 gebogen.
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Es
ist zu beachten, dass zur verständlicheren
Darstellung einer Anordnung eines benachbarten Bildelements die
Reflexionsplatte 12 dieses benachbarten Bildelements in 10 durch eine gedachte Linie dargestellt ist.
Außerdem
sind in 10 die Infrarotstrahlungsabschirmungsabschnitte 13, 14 weggelassen
worden.
-
Ein
Punkt, in dem sich diese Ausführungsform
von der ersten Ausführungsform
unterscheidet, ist folgender: Wie in den 10 bis 12 gezeigt, sind
die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 nicht
in einer L-Form, sondern in einer geradlinigen Form konfiguriert.
Des Weiteren sind, wenn der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 auf
einen nicht-gebogenen Zustand eingestellt sind, die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 auf
einer Ebene angeordnet, die um eine Stufe über der Ebene liegt, auf der
der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 angeordnet
sind, und die zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 sind
auf einer Ebene, die viel höher
als um eine Stufe über
den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 liegt,
dergestalt angeordnet, dass sie jeweils auf den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 gestapelt
sind.
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In
den 10 bis 12 bezeichnen
die Bezugszahlen 7c, 8c Verbindungsabschnitte
zum jeweiligen Verbinden der Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 mit
den ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6; die Bezugszahlen 9a, 10a bezeichnen
Verbindungsabschnitte zum jeweiligen Verbinden der zweiten Verschiebungsabschnitte
mit den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8;
und die Bezugszahlen 12c, 12d bezeichnen Verbindungsabschnitte
zum jeweiligen Verbinden der Reflexionsplatte 12 mit den
zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
werden die gleichen Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform realisiert.
Außerdem
können
bei Verwendung der oben besprochenen Anordnung die ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 des
benachbarten Bildelements so angeordnet werden, dass sie unter den
Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 gestapelt
sind. Dementsprechend kann die Dichte in der vertikalen Richtung in 10 erhöht
werden. Des Weiteren kann zusätzlich
die Reflexionsplatte 12 des benachbarten Bildelements in
unmittelbarer Nähe
angeordnet werden, so dass das Öffnungsverhältnis verbessert
werden kann. Wie einem Vergleich zwischen 10 und 6 zu
entnehmen ist, können
gemäß dieser
Ausführungsform
die Bereiche der Reflexionsplatte 12 und des infrarotstrahlungsabsorbierenden
Abschnitts 11 vergrößert werden,
ohne den beanspruchten Bereich des Bildelements im Vergleich zur
zweiten Ausführungsform
zu vergrößern, und
das Öffnungsverhältnis kann
ebenfalls gegenüber
der zweiten Ausführungsform
weiter verbessert werden.
-
Bei
dieser Ausführungsform
jedoch, wie in 11 gezeigt, sind die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 zwischen
den ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6 und den
zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10 angeordnet,
weshalb nicht zwei Schichten 21, 22 des ersten
Verschiebungsabschnitts 5 und zwei Schichten 23, 24 der
zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 gleichzeitig
jeweils bezüglich
jeder entsprechenden Schicht ausgebildet werden können.
-
(Vierte Ausführungsform)
-
13 ist eine schematische Draufsicht die schaubildhaft
das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors in einer vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
14 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie X17-X18 in 13. 15 ist
eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X19-X20 in 13. 16 ist eine schematische Schnittansicht
entlang der Linie Y17-Y18 in 13. 17 ist eine schematische Schnittansicht entlang der
Linie Y19-Y20 in 13. In den 13 bis 17 sind
die Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 1 bis 4A–4C oder die
den Elementen in den 1 bis 4A–4C entsprechen,
mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte
Erläuterung
wird verzichtet.
-
Die 13 bis 17 zeigen
jeweils einem Zustand vor dem (nicht veranschaulichten) Entfernen der
Opferschicht im Prozess der Herstellung des Strahlungsdetektors
dieser Ausführungsform.
Dementsprechend sind in den 13 bis 17 der
erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 durch
die Opferschicht gehalten und nicht gebogen. Obgleich in den Zeichnungen
nicht veranschaulicht, sind – wenn
der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform durch Entfernen
der Opferschicht fertiggestellt ist, wie bei der ersten Ausführungsform – der erste
und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 gebogen.
-
Es
ist zu beachten, dass zur verständlicheren
Darstellung einer Anordnung eines benachbarten Bildelements die
Reflexionsplatte 12 und der infrarotstrahlungsabsorbierende
Abschnitt 11 dieses benachbarten Bildelements in 13 durch imaginäre Linien dargestellt sind.
Außerdem
sind in 13 die Infrarotstrahlungsabschirmungsabschnitte 13, 14 weggelassen
worden.
-
Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in dem Punkt, dass eine
optische Resonatorstruktur als infrarotstrahlungsabsorbierende Struktur
verwendet wird; in dem Punkt, dass der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 jeweils
aus mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitten aufgebaut sind;
und in dem Punkt, dass Positionen ihrer Ebenen unterschiedlich sind.
Diese Punkte werden im Folgenden erläutert.
-
Der
infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 besteht nicht
aus einer Schicht Goldschwarz usw., sondern aus einer SiN-Schicht
mit einer zuvor festgelegten Dicke und mit der Charakteristik, dass
ein Teil der Infrarotstrahlen i reflektiert werden. Das Infrarotstrahlungsreflexionsvermögens des infrarotstrahlungsabsorbierenden
Abschnitts beträgt vorzugsweise
etwa 33%. Der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 ist
so angeordnet, dass ein Abstand D1 zwischen dem infrarotstrahlungsabsorbierenden
Abschnitt 11 und der Reflexionsplatte 12 im Wesentlichen
durch nλ0/4 gegeben ist, wobei n eine ungerade Zahl
ist und λ0 eine Schwerpunktwellenlänge eines gewünschten
Wellenlängenbandes des
Infrarotstrahls i ist. Beispielweise kann λ0 auf
10 μm eingestellt
werden; n ist 1, und der Abstand d1 kann auf ungefähr 2,5 μm eingestellt
werden. Bei dieser Ausführungsform
dient die Reflexionsplatte 12, die den Lesestrahl j reflektiert,
auch als infrarotstrahlungsreflektierender Abschnitt, der die Infrarotstrahlen
i im Wesentlichen vollständig
reflektiert, und der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 und
die Reflexionsplatte 12 konfigurieren die optische Resonatorstruktur.
Natürlich
kann dieser Typ eines infrarotstrahlungsreflektierenden Abschnitts
von der Reflexionsplatte 12 separat sein.
-
Die
Reflexionsplatte 12 an dem infrarotstrahlungsabsorbierenden
Abschnitt 11 über
einen Verbindungsabschnitt 12e befestigt. Der Verbindungsabschnitt 12e ist
eine durchgängige
Fortsetzung der Al-Schicht, aus der die Reflexionsplatte 12 besteht.
-
Der
erste Verschiebungsabschnitt 5 ist aus zwei Teilen einzelner
Verschiebungsabschnitte 5-1, 5-2 aufgebaut, die
mechanisch in Folge in der +X-Richtung von seinem proxi malen Ende
zu seinem distalen Ende verbunden sind. Der zweite Verschiebungsabschnitt 9 ist
aus zwei Teilen einzelner Verschiebungsabschnitte 9-2, 9-1 aufgebaut,
die mechanisch in Folge in der –X-Richtung
von seinem proximalen Ende zu seinem distalen Ende verbunden sind.
Der erste Verschiebungsabschnitt 6 ist aus zwei Teilen
einzelner Verschiebungsabschnitte 10-2, 10-1 aufgebaut,
die mechanisch in Folge in der –X-Richtung
von seinem proximalen Ende zu seinem distalen Ende verbunden sind.
-
Diese
Ausführungsform
führt außerdem zu der
symmetrischen Konfiguration bezüglich
rechts und links in 1, weshalb hier nur der erste
und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 9 erläutert werden. All
die einzelnen Verschiebungsabschnitte 5-1, 5-2, 9-1, 9-2 bestehen
aus unteren SiN-Schichten
und oberen Al-Schichten, die übereinander
angeordnet sind. Wenn der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 9 sich
im nicht-gebogenen Zustand befinden, so sind der Wärmetrennungsabschnitt 7 und
die einzelnen Verschiebungsabschnitte 5-2, 9-2 so
angeordnet, dass sie sich auf einer Ebene befinden, die um eine
Stufe über
den einzelnen Verschiebungsabschnitten 5-1, 9-1 liegt.
Eine Länge
des einzelnen Verschiebungsabschnitts 5-1 von seinem proximale Ende
zu seinem distalen Endes ist im Wesentlichen gleich einer Länge des
einzelnen Verschiebungsabschnitts 9-1 vom proximalen Ende
zum distalen Ende. Eine Länge
des einzelnen Verschiebungsabschnitts 5-2 von seinem proximalen
Ende zu seinem distalen Ende ist im Wesentlichen gleich einer Länge des
einzelnen Verschiebungsabschnitts 9-2 vom proximalen Ende
zum distalen Ende.
-
Die
untere SiN-Schicht, aus der der einzelne Verschiebungsabschnitt 9-1 besteht,
und die SiN-Schicht, aus der der infrarotstrahlungsabsorbierende
Abschnitt 11 besteht, sind so ausgebildet, dass sich eine
einzelne SiN-Schicht durchgängig
erstreckt. Die unteren SiN-Schichten der einzelnen Verschiebungsabschnitte 5-2, 9-2 und
des Wärmetrennungsab schnitts 7 sind
so ausgebildet, dass sich eine einzelne SiN-Schicht durchgängig erstreckt.
In den 13 bis 17 bezeichnet 5-2a einen
Verbindungsabschnitt zum Verbinden des einzelnen Verschiebungsabschnitts 5-2 mit
dem einzelnen Verschiebungsabschnitt 5-1; und 9-2a bezeichnet
einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden des einzelnen Verschiebungsabschnitts 9-2 mit
dem einzelnen Verschiebungsabschnitt 9-1.
-
Es
ist zu beachten, dass diese Ausführungsform
ebenfalls, wie bei der ersten Ausführungsform, die Struktur aufweist,
in der die beiden Schichten der einzelnen Verschiebungsabschnitte 5-1, 5-2 des
ersten Verschiebungsabschnitts 5 und die beiden Schichten
der einzelnen Verschiebungsabschnitte 9-1, 9-2 des
zweiten Verschiebungsabschnitts 9 bezüglich jeder entsprechenden
Schicht gleichzeitig ausgebildet sind, weshalb es bevorzugt ist,
dass diese Schichten bei der Herstellung ausgebildet werden.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
werden die gleichen Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform realisiert.
Außerdem
wird die optische Resonatorstruktur verwendet, so dass die Strahlungsabsorbierungsrate
des infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitts 11 zunimmt.
Dementsprechend kann selbst bei Verringerung der thermischen Kapazität durch Verringern
der Dicke des infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitts 11 die
Infrarotstrahlungsabsorbierungsrate erhöht werden. Dadurch können sowohl die
Erfassungsempfindlichkeit als auch das Erfassungsansprechverhalten
verbessert werden.
-
Des
Weiteren haben gemäß dieser
Ausführungsform,
wie oben erläutert,
die Verschiebungsabschnitte 5, 6, 9, 10 die
mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte, und die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 und
die einzelnen Verschiebungsabschnitte 5-2, 6-2, 9-2, 10-2 sind
so angeordnet, dass sie sich auf der Ebene befinden, die um eine
Stufe über
den einzelnen Verschiebungsabschnitten 5-1, 6-1, 9-1, 10-1 liegt.
Dementsprechend können
die einzelnen Verschiebungsabschnitte 5-1, 6-1, 9-1, 10-1 des
benachbarten Bildelements so angeordnet werden, dass sie unter den
Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 und
den einzelnen Verschiebungsabschnitten 5-2, 6-2, 9-2, 10-2 des
betreffenden Bildelements dergestalt gestapelt werden, dass die
Neigung (d. h. die Erfassungsempfindlichkeit) entsprechend der Menge der
einfallenden Infrarotstrahlung verstärkt wird, indem die Längen des
ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts 5, 6, 9, 10 von
den proximalen Enden zu den distalen Enden vergrößert werden. Dementsprechend
kann die Dichte in der vertikalen Richtung in 13 erhöht
werden. Des Weiteren kann zusätzlich
die Reflexionsplatte 12 des benachbarten Bildelements in
unmittelbarer Nähe
angeordnet werden, und somit kann das Öffnungsverhältnis verbessert werden.
-
(Fünften Ausführungsform)
-
18 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektor in einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 18 zeigt
einen Zustand, bevor die (nicht gezeigte) Opferschicht im Prozess
der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform
abgetragen ist.
-
19 ist ein Schaubild, das schematisch einen fertigen
Zustand nach dem Entfernen der Opferschicht zeigt, und entspricht
einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie X21-X22 in 18. 19 zeigt, wie die Temperatur
des Trägermaterials
und der jeweiligen Abschnitte des Elements bei Erreichen des thermischen
Gleichgewichts zu T0 wird, wenn die Umgebungstemperatur in dem Zustand,
wo die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, T0
ist, und entspricht 4A.
-
In
den 18 und 19 sind
die Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 1 bis 4A–4C oder
die den Elementen in den 1 bis 4A–4C entsprechen,
mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte
Erläuterung
wird verzichtet.
-
Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in folgenden Punkten.
Wie in den 18 und 19 veranschaulicht, sind
die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 nicht
in der L-Form, sondern in einer geradlinigen Form ausgebildet. (a') Die Richtungen
des ersten Verschiebungsabschnitts 5 und des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 sind
in der ersten Ausführungsform
von ihren proximalen Enden zu ihren distalen Enden entgegengesetzt
(die +X-Richtung und die –X-Richtung), bei
dieser Ausführungsform
jedoch sind die Richtungen die gleichen (die –X-Richtung und die –X-Richtung);
und (c') die Stapelreihenfolgen
der SiN-Schichten und der Al-Schichten sind in der ersten Ausführungsform
die gleichen, sind aber bei dieser Ausführungsform umgekehrt. Und zwar
ist entweder bei dieser Ausführungsform
oder in der ersten Ausführungsform
die untere Schicht 21 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 die
SiN-Schicht, während
die obere Schicht 22 die Al-Schicht ist. In der ersten
Ausführungsform
ist jedoch die untere Schicht 23 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 die
SiN-Schicht, während die
obere Schicht 24 die Al-Schicht ist. Im Gegensatz dazu
ist bei dieser Ausführungsform
die untere Schicht 23 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 die
Al-Schicht, während die
obere Schicht 24 die SiN-Schicht ist.
-
Somit
ist selbst dann, wenn aus den Gründen
(b), (d) und (e), wie in 19 gezeigt,
die erste Ausführungsform
modifiziert wird, wie im Fall der ersten Ausführungsform, der absolute Wert
des Winkels θ1
(der dem Winkel zwischen dem Wärmetrennungsabschnitt 7 und
dem Trägermaterial 1 entspricht)
zwischen dem distalen Ende und dem proximalen Ende des ersten Verschiebungsabschnitts 5 gleich
dem absoluten Wert des Winkels θ2
(der dem Winkel zwischen der Reflexionsplatte 12 und dem
Wärmetrennungsabschnitt 7 entspricht)
zwischen dem distalen Ende und dem proximalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9.
Des Weiteren ist ebenfalls bei dieser Ausführungsform aus den Gründen (a') und (c') die Beziehung zwischen
der Richtung des Winkels θ1
und der Richtung des Winkels θ2
so eingestellt, dass der Winkel θ1
und der Winkel θ2
im Verhältnis
zu dem Winkel θ3
(der dem Winkel zwischen der Reflexionsplatte 12 und dem
Trägermaterial 1 entspricht,
was in 19 nicht gezeigt ist), der zwischen
dem distalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 und
dem Trägermaterial 1 gebildet wird,
einander aufheben. Es gilt nämlich: θ3 = θ2 – θ1. Dementsprechend
ist, wie in 19 veranschaulicht, die Reflexionsplatte 12 parallel
zum Trägermaterial 1.
-
Des
Weiteren bleiben ebenfalls bei dieser Ausführungsform, wie bei der ersten
Ausführungsform,
das distale Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 und
die Reflexionsplatte 12 einfach mit der Änderung
der Umgebungstemperatur (oder der Temperatur des Trägermaterials)
parallel zu dem Trägermaterial.
Des Weiteren ist ebenfalls bei dieser Ausführungsform, wie bei der ersten
Ausführungsform,
wenn die Infrarotstrahlen i auftreffen, die Reflexionsplatte 12 entsprechend
der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung geneigt.
-
Deshalb
werden gemäß dieser
Ausführungsform
ebenfalls die gleichen Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform
realisiert.
-
(Sechste Ausführungsform)
-
20 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors in einer sechsten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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21 ist eine schematische Schnittansicht entlang
der Linie X23-X24 in 20. 22 ist
eine schematische Schnittansicht entlang der Linie Y23-Y24 in 20. In den 20 bis 22 sind die
Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 1 bis 4A–4C oder
die den Elementen in den 1 bis 4A–4C entsprechen,
mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte
Erläuterung
wird verzichtet.
-
Die 20 bis 22 zeigen
jeweils einen Zustand, bevor die (nicht gezeigte) Opferschicht im Prozess
der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform
entfernt wird. Deshalb werden in den 20 bis 22 der
erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 durch
die Opferschicht gehalten und nicht gebogen. Obgleich in den Zeichnungen
nicht veranschaulicht, sind, wenn der Strahlungsdetektor bei dieser
Ausführungsform durch
Entfernen der Opferschicht fertiggestellt ist, wie in der fünften Ausführungsform,
der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 gebogen.
-
Es
ist zu beachten, dass zur verständlicheren
Darstellung einer Anordnung eines benachbarten Bildelements die
Reflexionsplatte 12 dieses benachbarten Bildelements in 20 durch eine imaginäre Linie dargestellt wird.
In 20 sind die Infrarotstrahlungsabschirmungsabschnitte 13, 14 weggelassen worden.
-
Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von der fünften
Ausführungsform
in folgendem Punkt. Wie in den 20 bis 22 veranschaulicht,
sind, wenn der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 auf
den nicht-gebogenen Zustand eingestellt sind, die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 auf
einer Ebene angeordnet, die um eine Stufe über den ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6 liegt,
und die zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 sind
auf einer Ebene ange ordnet, die viel höher als um eine Stufe über den
Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 liegt.
-
In
den 20 bis 22 bezeichnen
die Bezugszahlen 7c, 8c Verbindungsabschnitte
zum jeweiligen Verbinden der Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 mit
den ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6; die Bezugszahlen 9a, 10a bezeichnen
Verbindungsabschnitte zum jeweiligen Verbinden der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 mit
den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8;
und die Bezugszahlen 12c, 12d bezeichnen Verbindungsabschnitte
zum jeweiligen Verbinden der Reflexionsplatte 12 mit den
zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
werden die gleichen Vorteile wie bei der fünften Ausführungsform realisiert. Außerdem können bei
Verwendung der oben besprochenen Anordnung die ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 des
benachbarten Bildelements so angeordnet werden, dass sie unter den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 des
betreffenden Bildelements gestapelt werden, und die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 des
benachbarten Bildelements können
so angeordnet werden, dass sie unter den zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10 des
betreffenden Bildelements gestapelt werden. Dementsprechend kann
die Dichte in der vertikalen Richtung in 20 erhöht werden.
Des Weiteren kann zusätzlich die
Reflexionsplatte 12 des benachbarten Bildelements in unmittelbarer
Nähe angeordnet
werden, und somit kann das Öffnungsverhältnis verbessert werden.
-
(Siebente Ausführungsform)
-
23 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors in einer siebenten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt. 23 zeigt
einen Zustand, bevor die (nicht gezeigte) Opferschicht im Prozess
der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform
entfernt wird.
-
24 ist ein Schaubild, das schematisch einen fertigen
Zustand nach dem Entfernen der Opferschicht zeigt, und entspricht
einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie X25-X26 in 23. 24 zeigt, wie die Temperatur
des Trägermaterials
und der jeweiligen Abschnitte des Elements bei Erreichen des thermischen
Gleichgewichts zu T0 wird, wenn die Umgebungstemperatur in dem Zustand,
wo die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, T0
ist, und entspricht 4A.
-
In
den 23 und 24 sind
die Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 1 bis 4A–4C oder
die den Elementen in den 1 bis 4A–4C entsprechen,
mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte
Erläuterung
wird verzichtet.
-
Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in folgenden Punkten.
In der ersten Ausführungsform
sind die Positionen der proximalen Enden der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und
die Positionen der distalen Enden der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10, wenn
man sie in der Breitenrichtung (der Y-Achsen-Richtung) des ersten
und des zweiten Verschiebungsabschnitts 5, 6, 9, 10 betrachtet,
im Wesentlichen die gleichen. Wie bei der ersten Ausführungsform
ist die Länge
L1 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 vom proximalen
Ende zum distalen Ende gleich der Länge L2 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 vom
proximalen Ende zum distalen Ende. Somit sind die Positionen der
distalen Enden der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und
die Positionen der proximalen Enden der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10,
wenn man sie in der Y-Achsen-Richtung betrachtet, im Wesentlichen
die gleichen. Außerdem
sind die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 in einer
U-Form konfiguriert.
-
Somit
werden gemäß dieser
Ausführungsform,
sofern die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht einfallen,
unabhängig
von den anfänglichen Biegungen
des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts 5, 6, 9, 10 und
der Änderung
der Umgebungstemperatur, wie bei der ersten Ausführungsform, die distalen Enden
der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 parallel
zu dem Trägermaterial 1,
und außerdem
ist eine Höhe
D2 des distalen Endes jedes zweiten Verschiebungsabschnitts 9, 10 unveränderlich.
-
Des
Weiteren ist bei dieser Ausführungsform als
Ersatz für
die Reflexionsplatte 12 in 1 eine bewegliche
Reflexionsplatte 50, die als Verschiebungsleseelement dient
und aus Al-Schichten besteht, wobei ihre beiden Seiten eine Kammzinkenform
aufweisen, an den distalen Enden der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 befestigt.
Der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11, der aus
der infrarotstrahlungsabsorbierenden Schicht, wie beispielsweise
Goldschwarz usw. besteht, ist auf der Unterseite des beweglichen
Reflexionsabschnitts 50 ausgebildet. Zwei Teile fester
Reflexionsabschnitte 51, 52, wobei eine Seite
in der Kammzinkenform ausgebildet ist, sind an dem Trägermaterial 1 befestigt. Die
festen Reflexionsabschnitte 51, 52 sind schwebend
an dem Trägermaterial 1 im
Wesentlichen in der Höhe
D2 durch die Fußstücke 53 bzw. 54 befestigt. Die
beiden festen Reflexionsabschnitte 51, 52 sind so
angeordnet, dass ihre Kammzinkenabschnitte in beide Seiten des beweglichen
Reflexionsabschnitts 50 eingreifen. Mit dieser Konfiguration
bilden die festen Reflexionsabschnitte 51, 52 und
der bewegliche Reflexionsabschnitt 50 gemäß dieser
Ausführungsform
im Wesentlichen Beugungsgitter. Eine Lichtmenge eines reflektierten
Beugungsstrahls, beispielsweise ein +Beugungsstrahl erster Ordnung
des Lesestrahls, der von oben her eintritt, ändert sich entsprechend einem
Niveauunterschiedsbetrag (einem Höhenunterschied) zwischen den festen
Reflexionsabschnitten 51, 52 und dem beweglichen
Reflexionsabschnitt 50.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
liegt, sofern die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten,
der bewegliche Reflexionsabschnitt 50 parallel zu dem Trägermaterial 1 und
bleibt auf der festen Höhe.
Wenn die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt eintreten, so neigt
sich der bewegliche Reflexionsabschnitt 50 entsprechend
der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung, und der oben angesprochene
Niveauunterschiedsbetrag ändert
beispielsweise die Lichtmenge der Änderung des +Beugungsstrahls erster
Ordnung.
-
Der
Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform
kann als Ersatz für
den Strahlungsdetektor 100 in der oben besprochenen Visualisierungsvorrichtung
verwendet werden, die in 5 veranschaulicht ist.
In diesem Fall jedoch ist das Strahlenflussbeschränkungselement 35 so
aufgebaut, dass es selektiv beispielsweise nur die +Beugungsstrahlen
erster Ordnung der Beugungsstrahlen passieren lässt, die von den Reflexionsabschnitten 50, 51, 52 beim
Bestrahlen des Lesestrahls reflektiert werden. Eine Konfiguration
ist, dass das Strahlenflussbeschränkungselement 35 nichts
um den Fluss der +Beugungsstrahlen erster Ordnung herum beschränkt. Auch
bei dieser Visualisierungsvorrichtung, wie im Fall der Visualisierungsvorrichtung,
die mit dem in 5 gezeigten Strahlungsdetektor 100 arbeitet,
ist es das optische Bild des Lesestrahls, das auf den Lichtempfangsflächen des
CCD 30 erzeugt wird, was das Bild der einfallenden Infrarotstrahlen
reflektiert.
-
Es
ist zu beachten, dass die Reflexionsplatte 12 in 1 bei
dieser Ausführungsform
natürlich
als Verschiebungsleseelement und als Ersatz für den beweglichen Reflexionsabschnitt 50 verwendet
werden kann. In diesem Fall werden die festen Reflexionsabschnitte 51, 52 entfernt.
-
Des
Weiteren sind gemäß dieser
Ausführungsform
die Positionen der proximalen Enden der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und
die Positionen der distalen Enden der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 die
gleichen, wenn man sie in der Breitenrichtung betrachtet, und die
Länge der
ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 sind gleich
der Länge der
zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10. Das führt zu dem
Effekt, dass es bei der Herstellung kaum zu einer anfänglichen
Spannung kommt und dass die Qualitätsminderung verringert werden
kann. Dieser Effekt ist vor allem beim Entfernen der Opferschicht augenfällig. Der
Verschiebungsabschnitt ist in seiner Breite schmaler als der Reflexionsabschnitt.
Deshalb ist das Entfernen der Opferschicht, die sich unter dem Verschiebungsabschnitt
befindet, in dem Opferschichtentfernungsprozess eher beendet. Die
Biegespannungen wirken dann auf die Opferschicht. Mit der oben beschriebenen
Konfiguration treten die Spannungen so auf, dass sie einander aufheben,
mit dem Ergebnis, dass die Spannungen wesentlich verringert werden.
Dadurch wird das Ergebnis verbessert.
-
(Achte Ausführungsform)
-
25 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors in einer achten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 25 zeigt
einen Zustand, bevor die (nicht gezeigte) Opferschicht im Prozess
der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform
entfernt wird.
-
26 ist ein Schaubild, das schematisch einen fertigen
Zustand nach dem Entfernen der Opferschicht zeigt, und entspricht
einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie X27-X28 in 25. 26 zeigt, wie die Temperatur
des Trägermaterial und
der jeweiligen Abschnitte des Elements bei Erreichen des thermischen
Gleichgewichts zu T0 wird, wenn die Umgebungstemperatur in dem Zustand,
wo die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, T0
ist, und entspricht 24.
-
In
den 25 und 26 sind
die Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 23 und 24 oder
die den Elementen in den 23 und 24 entsprechen,
mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte
Erläuterung
wird verzichtet.
-
Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von der siebenten Ausführungsform in folgenden Punkten.
Bei dieser Ausführungsform
wird ein Halbspiegelabschnitt 60 zum Reflektieren nur eines
Teils des empfangenen Lesestrahls j als Ersatz für den beweglichen Reflexionsabschnitt 50 und
als Verschiebungsleseelement verwendet und ist am distalen Ende
jedes zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 angeordnet.
Die festen Reflexionsabschnitte 51, 52 sind entfernt.
Des Weiteren ist ein Totalreflexionsspiegel 61, der aus
der Al-Schicht besteht und als Reflexionsabschnitt zum Reflektieren
des Lesestrahls dient, der in den Halbspiegelabschnitt 60 eindringt,
an dem Trägermaterial 1 in
einer Weise angeordnet, die zum Halbspiegelabschnitt 60 weist.
Des Weiteren ist bei dieser Ausführungsform
der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 aus Goldschwarz
usw. entfernt, und die untere SiN-Schicht jedes der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 dient als
infrarotstrahlungsabsorbierender Abschnitt.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
liegt, wie in der siebenten Ausführungsform,
sofern die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten,
der Halbspiegelabschnitt 60 parallel zu dem Trägermaterial 1 und
bleibt auf der festen Höhe.
Wenn die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt eintreten, so neigt sich
der Halbspiegelabschnitt 60 entsprechend der Menge der
einfallenden Infrarotstrahlung, und der Abstand zwischen dem Halbspiegelabschnitt 60 und dem Totalreflexionsspiegel 61 ändert sich.
Wenn der Lesestrahl j von oben bestrahlt wird, so interferieren der
reflektierte Strahl von dem Totalreflexionsspiegel 61 und
der reflektierte Strahl von dem Halbspiegelabschnitt 60 miteinander
zu Interferenzstrahlen, und diese Strahlen wandern zurück nach
oben. Die Intensität
der Interferenzstrahlen richtet sich nach dem Abstand zwischen dem
Halbspiegelabschnitt 60 und dem Totalreflexionsspiegel 61,
wodurch die Interferenzstrahlen erhalten werden, deren Intensität der Menge
der einfallenden Infrarotstrahlung entspricht.
-
Der
Strahlungsdetektor kann bei dieser Ausführungsform als Ersatz für den Strahlungsdetektor 100 in
der oben besprochenen Visualisierungsvorrichtung, die in 5 veranschaulicht
ist, verwendet werden. In diesem Fall wird jedoch das Strahlenflussbeschränkungselement 35 entfernt.
Auch bei dieser Visualisierungsvorrichtung, wie im Fall der Visualisierungsvorrichtung,
die mit dem in 5 gezeigten Strahlungsdetektor 100 arbeitet,
ist es das optische Bild des Lesestrahls, das auf den Lichtempfangsflächen des
CCD 30 erzeugt wird, was das Bild der einfallenden Infrarotstrahlen
reflektiert.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
werden ebenfalls die gleichen Vorteile wie bei der siebenten Ausführungsform
realisiert.
-
(Neunte Ausführungsform)
-
27 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors in einer neunten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 27 zeigt
einen Zustand, bevor die (nicht gezeigte) Opferschicht im Prozess
der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform
entfernt wird.
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28 ist ein Schaubild, das schematisch einen fertigen
Zustand nach dem Entfernen der Opferschicht zeigt, und entspricht
einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie X29-X30 in 27. 28 zeigt, wie die Temperatur
des Trägermaterials
und der jeweiligen Abschnitte des Elements bei Erreichen des thermischen
Gleichgewichts zu T0 wird, wenn die Umgebungstemperatur in dem Zustand,
wo die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, T0
ist, und entspricht 24.
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In
den 27 und 28 sind
die Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 25 und 26 oder
die den Elementen in den 25 und 26 entsprechen,
mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte
Erläuterung
wird verzichtet.
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Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von der siebenten Ausführungsform in folgenden Punkten.
Bei dieser Ausführungsform
dient ein beweglicher Elektrodenabschnitt 70, der aus der Al-Schicht
besteht, als Ersatz für
den beweglichen Reflexionsabschnitt 50 und als Verschiebungsleseelement
und ist am distalen Ende jedes der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 angeordnet.
Die festen Reflexionsabschnitte 51, 52 sind entfernt.
Des Weiteren ist ein fester Elektrodenabschnitt 71, der aus
der Al-Schicht besteht, an dem Trägermaterial 1 in einer
Weise angeordnet, die dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 zugewandt
ist. Der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 aus
Goldschwarz usw. ist auf der Oberseite des beweglichen Reflexionsabschnitts 70 ausgebildet
und empfängt von
oben die Infrarotstrahlen i, die von dem Zielobjekt kommen.
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Eine
Diffusionsschicht 72 ist unter dem festen Elektrodenabschnitt 71 auf
dem Trägermaterial 1 ausgebildet,
wodurch die Schicht 72 und das Trägermaterial 1 elektrisch
miteinander verbunden werden. Des Weiteren sind, obgleich in den
Zeichnungen nicht gezeigt, Diffusionsschichten auch unter den Kontakten 3a, 4a der
Fußstücke 3, 4 ausgebildet,
und diese Diffusionsschichten sind über Kontaktlöcher elektrisch
mit den oberen Al-Schichten des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts 5, 6 verbunden.
Die oberen Al-Schichten 22 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 sind
elektrisch mit den oberen Al-Schichten der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 über Ti-Verdrahtungsschichten 72, 73 verbunden,
die auf den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 ausgebildet
sind. Die Diffusionsschichten unter den Kontakten 3a, 4a sind
dadurch elektrisch mit dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 verbunden. Obgleich
nicht veranschaulicht, ist eine bekannte Leseschaltung zum Lesen
einer elektrostatischen Kapazität
zwischen den Diffusionsschichten und der Verdrahtungsschicht 72 ausgebildet.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
liegt, wie in der siebenten Ausführungsform,
sofern die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten,
der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 parallel zu dem Trägermaterial 1 und
bleibt auf der festen Höhe.
Wenn die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt von oben eintreten,
so neigt sich der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 entsprechend
der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung, und ein Abstand zwischen
dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 und dem festen Elektrodenabschnitt 71 ändert sich.
Diese Änderung wird
von der Leseschaltung als eine Änderung
der elektrostatischen Kapazität
gelesen. Die Einheitsbildelemente sind eindimensional oder zweidimensional gruppiert,
wodurch Bildsignale der Infrarotstrahlen erhalten werden.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
werden ebenfalls die gleichen Vorteile wie bei der siebenten Ausführungsform
realisiert. Bei dieser Ausführungsform
werden insbesondere die folgenden Vorteile realisiert. Der bewegliche
Elektrodenabschnitt 70 ist anfänglich nicht relativ zu dem
Trägermaterial 1 geneigt,
weshalb es möglich
ist, den Abstand zwischen den Elektroden schmal einzustellen, ohne
auf den festen Elektrodenabschnitt 71 aufzutreffen. Deshalb ist
es möglich,
eine Infrarotstrahlungserfassung mit hoher Empfindlichkeit durchzuführen, und
der Dynamikbereich wird nicht eingeschränkt.
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Übrigens
ist es bei jeder der oben besprochenen Ausführungsformen und bei Ausführungsformen,
die noch im Weiteren besprochen werden, bevorzugt, dass die Komponenten
(beispielsweise die Reflexionsplatte 12, die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8,
der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 in 13, die Reflexionsabschnitte 50 bis 52,
der Halbspiegelabschnitt 60, der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 usw.)
außer
dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 jeweils
so konfiguriert sind, dass sie einen Ebenenabschnitt und einen Aufwärts- oder
Abwärtsabschnitt
enthalten, die so ausgebildet sind, dass sie sich aufwärts bzw.
abwärts über wenigstens
einem Teil der Peripherie des Ebenenabschnitts erstrecken. In diesem
Fall wird der Ebenenabschnitt durch den Aufwärts- oder Abwärtsabschnitt
verstärkt,
und die Schichtdicke kann so verringert werden, dass eine gewünschten
Festigkeit gewährleistet
ist, was als bevorzugt angesehen wird.
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Des
Weiteren ist es in jeder der oben besprochenen Ausführungsformen
und in der zwölften
und dreizehnten Ausführungsform,
die weiter unten erläutert
werden, bevorzugt, dass jeder der Verbindungsabschnitte zwischen
den ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6 und den
Fußstücken 3, 4 verstärkt ist. Beispiele
dieser Verstärkungsstruktur
werden anhand einer zehnten und elften Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung erläutert.
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(Zehnte Ausführungsform)
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Bevor
wir eine zehnte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besprechen, wird anhand der 29A und 29B die
Verstärkungsstruktur
der zweiten Ausführungsform
im Vergleich zur zehnten Ausführungsform
und elften Aus führungsform,
die weiter unten noch beschrieben wird, erläutert. Die 29A und 29B sind
Ansichten, die jeweils schaubildhaft die Umgebung des Verbindungsabschnitts
zwischen dem ersten Verschiebungsabschnitt 5 und dem Fußstück 3 in
dem Strahlungsdetektor der zweiten Ausführungsform, die in den 6 bis 9 gezeigt
ist, zeigen. 29A ist die schematische perspektivische
Ansicht davon. 29B ist eine schematische Schnittansicht
entlang der Linie A-A' in 29A. Es ist zu beachten, dass die Lichtabschirmungsschicht 13 in 7 in
den 29A und 29B weggelassen
ist.
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In
der zweiten Ausführungsform,
wie in den 29A und 29B gezeigt,
ist das Fußstück 3 aus
einem mit einem Boden versehenen Säulenabschnitt 80,
dessen oberer Abschnitt geöffnet
ist, und einem Ebenenabschnitt 81 aufgebaut, der entlang der
Peripherie des oberen geöffneten
Randes des Säulenabschnitts 80 angeordnet
ist und sich im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Trägermaterial 1 erstreckt.
Der erste Verschiebungsabschnitt 5 ist so konfiguriert,
dass er sich wie dieser Ebenenabschnitt 81 – im Wesentlichen
in der gleichen Ebenenform – erstreckt.
Der Säulenabschnitt 80 und
der Ebenenabschnitt 81, die das Fußstück 3 bilden, werden
durch kontinuierliches Ausbilden der SiN-Schicht 21 und der
Al-Schicht 22, aus denen der erste Verschiebungsabschnitt 5 besteht,
ausgebildet. Obgleich in den 29A und 29B nicht veranschaulicht, sind das Fußstück 4 und
der erste Verschiebungsabschnitt 6 in die gleichen Weise
konfiguriert wie das Fußstück 3 und
der erste Verschiebungsabschnitt 5.
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In
der zweiten Ausführungsform
ist das Fußstück 3 aus
dem Ebenenabschnitt 81 und dem Säulenabschnitt 80 aufgebaut,
weshalb die Festigkeit des Verbindungsabschnitts zwischen dem Fußstück 3 und
dem ersten Verschiebungsabschnitt 5 mehr verstärkt wird,
als wenn das Fußstück 3 lediglich
als L-Profil konfiguriert
ist, wie es bei der in den 1 bis 4A–4C gezeigten
ersten Ausführungsform veranschaulicht
ist.
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Andererseits
sind die 30A und 30B Ansichten,
die jeweils schaubildhaft die Umgebung des Verbindungsabschnitts
zwischen dem ersten Verschiebungsabschnitt 5 und dem Fußstück 3 in dem
Strahlungsdetektor in der zehnten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigen. 30A ist die schematische perspektivische
Ansicht davon. 30B ist eine schematische Schnittansicht
entlang der Linie B-B' in 30A. In den 30A und 30B sind die Elemente, die die gleichen sind wie die
Elementen in den 29A und 29B oder
die den Elementen in den 29A und 29B entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen
versehen, und auf ihre wiederholte Erläuterung wird verzichtet. Es
ist zu beachten, dass eine Lichtabschirmungsschicht, die der Lichtabschirmungsschicht
in 7 entspricht, in den 30A und 30B weggelassen ist.
-
Der
Unterschied zwischen der zehnten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung und der zweiten Ausführungsform
besteht nur in der Konfiguration des Fußstücks 3. Genauer gesagt,
besteht bei dieser Ausführungsform,
wie in den 30A und 30B gezeigt,
das Fußstück 3 aus
einem mit einem Boden versehenen Säulenabschnitt 90,
dessen oberer Abschnitt geöffnet
ist; einem Ebenenabschnitt 91, der entlang der Peripherie
des oberen Öffnungsrandes
des Säulenabschnitts 90 angeordnet
ist und sich im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Trägermaterials 1 erstreckt;
einem Abwärtsabschnitt 92, der
von dem Umfangsrand des Ebenenabschnitts 91 zum Trägermaterial 1 hin
abwärts
verläuft;
und einem Ebenenabschnitt 93, der sich vom unteren Rand
des Abwärtsabschnitts 92 entlang
der Peripherie erstreckt und sich im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des
Trägermaterials 1 erstreckt.
Der erste Verschiebungsabschnitt 5 ist so konfiguriert,
dass er sich wie der Ebenenabschnitt 93 – im Wesentlichen
in die gleichen Ebenenform – erstreckt.
Der Säulenabschnitt 90,
der Ebenenabschnitt 91, der Abwärtsabschnitt 92 und
der Ebenenabschnitt 93, die das Fußstück 3 bilden, werden
durch kontinuierliches Ausbilden der SiN-Schicht 21 und
der Al-Schicht 22, aus denen der erste Verschiebungsabschnitt 5 besteht, ausgebildet.
Obgleich in den Zeichnungen nicht veranschaulicht, sind die Komponenten,
die dem Fußstück 4 und
dem ersten Verschiebungsabschnitt 6 in der zweiten Ausführungsform
entsprechen, ebenfalls in der gleichen Weise wie das Fußstück 3 und
der erste Verschiebungsabschnitt 5 konfiguriert.
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Ein
Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des Strahlungsdetektors
in der zehnten Ausführungsform
wird anhand der 31A bis 31C erläutert. Im
vorliegenden Text konzentriert sich die Besprechung jedoch auf Abschnitte,
die zu den Fußstücken 3, 4 und
den ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6 gehören. Es
ist zu beachten, dass die 31A bis 31C Ansichten sind, die Prozesse des Herstellungsverfahrens
des Strahlungsdetektors der zehnten Ausführungsform zeigen und schematischen
Ansichten entsprechen, die jeweils 30B entsprechen.
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Zunächst wird,
nachdem mittels des Aufdampfungsverfahrens usw. (nicht gezeigte) Al-Schichten,
die als die Lichtabschirmungsschichten dienen sollen, die den Infrarotlichtabschirmungsschichten 13, 14 in 9 entsprechen,
auf dem Trägermaterial 1 abgeschieden
wurden, darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens
vorgenommen, wodurch die (nicht gezeigten) Lichtabschirmungsschichten
konfiguriert werden. Als nächstes
wird ein Resist, der als Opferschicht 94 dient, auf die
gesamte Oberfläche
des Si-Trägermaterials 1 aufgetragen,
und es werden Öffnungen,
die den Kontakten 3a, 4a der Fußstücke 3, 4 entsprechen,
in dieser Opferschicht 94 mittels der Photolithographie
ausgebildet (31A).
-
Anschließend wird
der Resist als die Opferschicht 95 auf das Trägermaterial
in diesem Zustand aufgebracht, und die Opferschicht 95 wird
mittels des photolithographischen Ätzverfahrens in einer inselförmigen Gestalt
in einer solchen Weise geätzt,
dass der andere Bereich der Schicht 95 entfernt wird, so dass
die inselförmige
Opferschicht 95 nur auf dem Bereich übrig bleibt, der den Ebenenabschnitten 91 der
Fußstücke 3, 4 entspricht
(31B).
-
Als
nächstes
wird, nachdem die SiN-Schichten 21, die als die unteren
Schichten 21 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und
als Fußstücke 3, 4 dienen
sollen, mittels des P-CVD-Verfahrens
abgeschieden wurden, darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens
vorgenommen, wodurch die jeweiligen Konfigurationen erhalten werden.
Als nächstes
wird, nachdem die Al-Schichten 22,
die als die oberen Schichten 22 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und
als Fußstücke 3, 4 dienen
sollen, mittels des Aufdampfungsverfahrens usw. abgeschieden wurden,
darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens
vorgenommen, wodurch die jeweiligen Konfigurationen erhalten werden
(31C).
-
Anschließend wird – mittels
der gleichen Prozesse wie jenen zu seiner Herstellung gemäß der zweiten
Ausführungsform – das Trägermaterial
in diesem Zustand durch Zerteilen zu Chips vereinzelt, und die Opferschichten 94, 95 und
andere Opferschichten werden mittels des Ablöseverfahrens usw. entfernt.
Der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform ist damit fertiggestellt.
-
Die
Autoren der vorliegenden Erfindung haben empirisch bestätigt, dass
die Verstärkungsstruktur,
wie sie in den 30A und 30B gezeigt
ist, den proximalen Abschnitt des ersten Verschiebungsabschnitts 5 besser
verstärkt
und ihm eine höhere Steifigkeit
verleiht als die Verstärkungsstruktur,
wie sie in den 29A und 29B gezeigt
ist.
-
Der
Grund wird darin vermutet, dass der Abwärtsabschnitt 92 ausgebildet
wird und seine Steifigkeit dadurch erhöht wird.
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(Elfte Ausführungsform)
-
Die 32A und 32B sind
Ansichten, die jeweils schaubildhaft die Umgebung des Verbindungsabschnitts
zwischen dem ersten Verschiebungsabschnitt 5 und dem Fußstück 3 in
dem Strahlungsdetektor einer elften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigen. 32A ist die schematische perspektivische
Ansicht davon. 32B ist eine schematische Schnittansicht
entlang der Linie C-C' in 32A. In den 32A und 32B sind die Elemente, die denen der 29A und 29B gleichen
oder denen der 29A und 29B entsprechen,
mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte
Erläuterung
wird verzichtet. Es ist zu beachten, dass eine Lichtabschirmungsschicht,
die der Lichtabschirmungsschicht 13 in 7 entspricht,
in den 32A und 32B weggelassen
ist.
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Der
Unterschied zwischen der elften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung und der zweiten Ausführungsform
besteht nur in der Konfiguration des Fußstücks 3. Genauer gesagt,
besteht bei dieser Ausführungsform,
wie in den 32A und 32B gezeigt,
das Fußstück 3 aus
einem mit einem Boden versehenen Säulenabschnitt 110,
dessen oberer Abschnitt geöffnet
ist; einem Ebenenabschnitt 111, der entlang der Peripherie
des oberen Öffnungsrandes des
Säulenabschnitts 110 angeordnet
ist und sich im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Trägermaterials 1 erstreckt;
einem Aufwärtsabschnitt 112,
der sich auf der gegenüberliegenden
Seite des Trägermaterials 1 vom
Umfangsrand des Ebenenabschnitts 111 aufwärts erstreckt;
und einem Ebenenabschnitt 113, der sich entlang der Peripherie
von dem oberen Rand des Aufwärtsabschnitts 112 erstreckt
und im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Trägermaterials 1 verläuft. Der
erste Verschiebungsabschnitt 5 ist so konfiguriert, dass
er sich wie der Ebenenabschnitt 113 – im Wesentlichen in der gleichen
Ebenenform – erstreckt.
Der Säulenabschnitt 110,
der Ebenenabschnitt 111, der Aufwärtsabschnitt 112 und der
Ebenenabschnitt 113, die das Fußstück 3 bilden, werden
durch kontinuierliches Ausbilden der SiN-Schicht 21 und der Al-Schicht 22,
aus denen der erste Verschiebungsabschnitt 5 besteht, ausgebildet. Obgleich
in den Zeichnungen nicht veranschaulicht, sind die Komponenten,
die dem Fußstück 4 und
dem ersten Verschiebungsabschnitt 6 in der zweiten Ausführungsform
entsprechen, ebenfalls in der gleichen Weise wie das Fußstück 3 und
der erste Verschiebungsabschnitt 5 konfiguriert.
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Ein
Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des Strahlungsdetektors
in der elften Ausführungsform
wird anhand der 33A bis 33C erläutert. Im
vorliegenden Text konzentriert sich die Besprechung jedoch auf Abschnitte,
die zu den Fußstücken 3, 4 und
den ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6 gehören. Es
ist zu beachten, dass die 33A bis 33C Ansichten sind, die Prozesse des Herstellungsverfahrens
des Strahlungsdetektors der elften Ausführungsform zeigen und schematischen
Ansichten entsprechen, die jeweils 32B entsprechen.
-
Zunächst wird,
nachdem mittels des Aufdampfungsverfahrens usw. (nicht gezeigte) Al-Schichten,
die als die Lichtabschirmungsschichten dienen sollen, die den Infrarotlichtabschirmungsschichten 13, 14 in 9 entsprechen,
auf dem Trägermaterial 1 abgeschieden
wurden, darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens
vorgenommen, wodurch die (nicht gezeigten) Lichtabschirmungsschichten
konfiguriert werden. Als nächstes
wird ein Resist, der als Opferschicht 114 dient, auf die
gesamte Oberfläche
des Si-Trägermaterials 1 aufgetragen,
und es werden Öffnungen,
die den Kontakten 3a, 4a der Fußstücke 3, 4 entsprechen,
in dieser Opferschicht 114 mittels der Photolithographie
ausgebildet (33A).
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Anschließend wird
der Resist als die Opferschicht 115 auf das Trägermaterial
in diesem Zustand aufgebracht, und Bereiche, die dem Ebenenabschnitt 111 und
dem Säulenabschnitt 110 der
Fußstücke 3, 4 entsprechen,
werden mittels des photolithographischen Ätzverfahrens entfernt (33B).
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Als
nächstes
wird, nachdem die SiN-Schichten 21, die als die unteren
Schichten 21 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und
als Fußstücke 3, 4 dienen
sollen, mittels des P-CVD-Verfahrens
abgeschieden wurden, darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens
vorgenommen, wodurch die jeweiligen Konfigurationen erhalten werden.
Als nächstes
wird, nachdem die Al-Schichten,
die als die oberen Schichten 22 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und
als Fußstücke 3, 4 dienen
sollen, mittels des Aufdampfungsverfahrens usw. abgeschieden wurden,
darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens
vorgenommen, wodurch die jeweiligen Konfigurationen erhalten werden
(33C).
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Anschließend wird – mittels
der gleichen Prozesse wie jenen zu seiner Herstellung gemäß der zweiten
Ausführungsform – das Trägermaterial
in diesem Zustand durch Zerteilen zu Chips vereinzelt, und die Opferschichten 114, 115 und
andere Opferschichten werden mittels des Ablöseverfahrens usw. entfernt.
Der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform ist damit fertiggestellt.
-
Wie
bei der in den 30A und 30B gezeigten
Verstärkungsstruktur
verstärkt
die Verstärkungsstruktur,
die in den 32A und 32B gezeigt
ist, dank des ausgebildeten Aufwärtsabschnitts 112 den
proximalen Abschnitt 5 des ersten Verschiebungsabschnitts
besser und verleiht ihm eine höhere Steifigkeit
als mit der Verstärkungsstruktur,
wie sie in den 29A und 29B gezeigt
ist.
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Es
ist zu beachten, dass die Verstärkungsstrukturen,
wie sie in den 30A, 30B und
in den 32A, 32B gezeigt
sind, gleichermaßen für beispielsweise
die Verbindungsabschnitte 7a, 8a, 7b, 8b, 12a, 12b der
zweiten Ausführungsform,
die in den 6 bis 9 gezeigt
ist, übernommen
werden können.
In diesem Fall können
der Verbindungsabschnitt 7a und andere in der gleichen
Weise wie das Fußstück 3 strukturiert
werden. Der Grund dafür ist,
dass beispielsweise in 7 der Wärmetrennungsabschnitt 7 als
ein im Wesentlichen flaches dünnes
Schichtelement über
den Aufwärtsverbindungsabschnitt 7a auf
dem ersten Verschiebungsabschnitt 5 als dem Basisabschnitt
des Wärmetrennungsabschnitts 7 in
der gleichen Weise gestützt wird
wie der erste Verschiebungsabschnitt 5, der als ein im
Wesentlichen flaches dünnes
Schichtelement definiert ist, das über das Aufwärtsfußstück 3 von dem
Trägermaterial 1 gestützt wird.
Des Weiteren können
die Verstärkungsstrukturen,
die in den 30A, 30B und
in den 32A, 32B gezeigt
sind, in einen Mehrzweck-Dünnschichtstrukturkörper übernommen
werden, der eine solche Struktur aufweist, dass das im Wesentlichen
flache dünne Schichtelement über das
Aufwärtsfußstück oder
den Verbindungsabschnitt an dem Trägermaterial oder Basisabschnitt
gestützt
wird.
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(Zwölfte Ausführungsform)
-
34 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors in einer zwölften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt. 34 zeigt
einen Zustand, bevor die (nicht gezeigte) Opferschicht im Prozess
der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform
entfernt wird.
-
Die 35 und 36 sind
Ansichten, die jeweils schaubildhaft einen fertigen Zustand nach dem
Entfernen der Opferschicht zeigen. 35 entspricht
einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie Y41-Y42 in 34. 36 entspricht einer schematischen
Schnittansicht entlang der Linie X41-X42 in 34.
Die 35 und 36 zeigen jeweils,
wie die Temperatur des Trägermaterials
und der jeweiligen Abschnitte des Elements bei Erreichen des thermischen
Gleichgewichts zu T0 wird, wenn die Umgebungstemperatur in dem Zustand,
wo die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, T0
ist, und entsprechen 24.
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In
den 34 bis 36 sind
die Elemente, die denen der 23, 24 und
der 1 bis 4A–4C gleichen
oder denen der 23, 24 und
der 1 bis 4A–4C entsprechen,
mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte
Erläuterung
wird verzichtet. Die Unterschiede zwischen dieser Ausführungsform
und der siebenten Ausführungsform
sind hauptsächlich die
folgenden Punkte, die im Weiteren erläutert werden.
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Bei
dieser Ausführungsform
sind der bewegliche Reflexionsabschnitt 50 und die festen
Reflexionsabschnitte 51, 52 (siehe 23 und 24)
entfernt, und die infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitte 11,
die jeweils aus der SiN-Schicht mit einer zuvor festgelegten Dicke
und einer solchen Charakteristik, dass ein Teil der Infrarotstrahlen
i – wie
bei der in den 13 bis 17 gezeigten
vierten Ausführungsform – reflektiert
wird, bestehen, sind an den distalen Enden der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 befestigt.
Bei dieser Ausführungsform
beinhaltet das Verschiebungsleseelement die Verwendung einer Lesestrahlreflexionsplatte 121,
die aus einer Al-Schicht besteht, die den empfangenen Lesestrahl im
Wesentlichen vollständig
reflektiert, als Ersatz für den
beweglichen Reflexionsabschnitt 50. Die Lesestrahlreflexionsplatte 121 ist
so angeordnet, dass ein Abstand D3 zwischen dem infrarotstrahlungsabsorbierenden
Abschnitt 11 und der Reflexionsplatte 121 im Wesentlichen
durch nλ0/4 gegeben ist, wobei n eine ungerade Zahl
ist und λ0 eine Schwerpunktwellenlänge eines gewünschten
Wellenlängebandes des
Infrarotstrahls i ist. Bei dieser Ausführungsform dient die Lesestrahlreflexionsplatte 121,
die den Lesestrahl j reflektiert, auch als infrarotstrahlungsreflektierender
Abschnitt, der die Infrarotstrahlen i im Wesentlichen vollständig reflektiert,
und der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 und
die Lesestrahlreflexionsplatte 121 konfigurieren die optische Resonatorstruktur.
Die Lesestrahlreflexionsplatte 121 ist an dem infrarotstrahlungsabsorbierenden
Abschnitt 11 über
einen Verbindungsabschnitt 121e befestigt. Der Verbindungsabschnitt 121e ist
eine durchgängige
Fortsetzung der Al-Schicht, aus der die Reflexionsplatte 121 besteht.
-
Bei
dieser Ausführungsform
ist ein Halbspiegelabschnitt 122, der nur einen Teil des
empfangenen Lesestrahls j reflektiert, an dem Trägermaterial 1 befestigt
und weist dabei über
einen Raum zu der Lesestrahlreflexionsplatte 121, ist aber über der
Lesestrahlreflexionsplatte 121 angeordnet (d. h. auf der Seite,
die dem Trägermaterial 1 relativ
zur Lesestrahlreflexionsplatte 121 gegenüberliegt).
Der Halbspiegelabschnitt 122 kann beispielsweise aus der SiN-Schicht
bestehen. Alternativ kann der Halbspiegelabschnitt 122 aus
einer Siliziumoxidschicht, die als Stützabschnitt dient, und einem
Metall, wie beispielsweise Titan, bestehen, das sehr dünn – um ein gewünschtes
Reflexionsvermögen
zu erhalten – mittels
eines Sputterverfahrens usw. darauf abgeschieden ist. Dieser Punkt
ist der gleiche bei dem Halbspiegelabschnitt 60 in den 25 und 26.
-
Bei
dieser Ausführungsform
ist der Halbspiegelabschnitt 122, wie in den 34 und 36 veranschaulicht,
an beiden Seitenenden an dem Trägermaterial 1 über zwei
Fußstücke 123, 124,
die von dem Trägermaterial 1 abstehen, befestigt.
Die Fußstücke 123, 124 werden
durch Verlängern
der Schichten ausgebildet, die den Halbspiegelabschnitt 122 bilden.
Es ist zu beachten, dass die Bezugszahlen 123a, 124a jeweils
Kontakte der Fußstücke 123, 124 zu
dem Trägermaterial 1 darstellen.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Halbspiegelabschnitt 122 individuell für ein individuelles
thermisches Verschiebungselement vorhanden, wobei die Erfindung
aber nicht darauf beschränkt
ist. Wenn beispielsweise die thermischen Verschiebungselemente zweidimensional
angeordnet sind, so bedeckt ein durchgängiger Halbspiegelabschnitt
die Lesestrahlreflexionsplatten 121 der mehreren thermischen
Verschiebungselemente, und es ist möglich, nur ein einziges Fußstück zum Verbinden
des Halbspiegelabschnitts 122 mit dem Trägermaterial 1 für die mehreren
thermischen Verschiebungselemente auszubilden.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
liegt, wie in der siebenten Ausführungsform,
sofern die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten,
die Lesestrahlreflexionsplatte 121 parallel zu dem Trägermaterial 1 und
bleibt auf der festen Höhe.
Wenn die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt eintreten, so neigt
sich die Lesestrahlreflexionsplatte 121 entsprechend der
Menge der einfallenden Infrarotstrahlung, und ein Abstand D4 zwischen
der Lesestrahlreflexionsplatte 121 und dem Halbspiegelabschnitt 122 ändert sich.
Wenn der Lesestrahl j von oben bestrahlt wird, so interferieren
der reflektierte Strahl von der Lesestrahlreflexionsplatte 121 und
der reflektierte Strahl von dem Halbspiegelabschnitt 122 miteinander
zu Interferenzstrahlen, und diese Strahlen wandern zurück nach
oben. Die Intensität
der Interferenzstrahlen richtet sich nach dem Abstand D4 zwischen der
Lesestrahlreflexionsplatte 121 und dem Halbspiegelabschnitt 122,
wodurch die Interferenzstrahlen erhalten werden, deren Intensität der Menge
der einfallenden Infrarotstrahlung entspricht.
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Der
Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform
kann als Ersatz für
den Strahlungsdetektor 100 in der oben besprochenen Visualisierungsvorrichtung,
die in 5 veranschaulicht ist, verwendet
werden. In diesem Fall ist jedoch das Strahlenflussbeschränkungselement 35 entfernt.
Auch bei dieser Visualisierungsvorrichtung, wie im Fall der Visualisierungsvorrichtung,
die mit dem in 5 gezeigten Strahlungsdetektor 100 arbeitet,
ist es das optische Bild des Lesestrahls, das auf den Lichtempfangsflächen des
CCD 30 erzeugt wird, was das Bild der einfallenden Infrarotstrahlen
reflektiert.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
werden die gleichen Vorteile wie bei der siebenten Ausführungsform
realisiert, und außerdem
werden die folgenden Vorteile realisiert, die im Weiteren erläutert werden.
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Diese
Ausführungsform
und die achte Ausführungsform,
die in den 25 und 26 gezeigt ist,
gleichen einander in dem Punkt der Erzeugung der Interferenzstrahlen,
deren Intensität
der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung entspricht, unter Verwendung
des Halbspiegelabschnitts und des Lesestrahlreflexionsabschnitts,
wobei Schwankungen in der Lichtempfangsmenge der Infrarotstrahlen
aufgrund der Ausnutzung des Interferenzprinzips mit hoher Empfindlichkeit
ausgelesen werden können.
In der achten Ausführungsform
jedoch sind die Halbspiegelabschnitte 60 an den zweiten
Verschiebungsabschnitten 9, 10 befestigt, und
der Totalreflexionsspiegel (der Lesestrahlreflexionsabschnitt) 61,
der aus der Al-Schicht besteht, ist auf der Trägermaterial 1 unter
dem Halbspiegelabschnitt 60 ausgebildet. Dementsprechend
werden die Infrarotstrahlen i durch den Spiegel 61 abgesperrt,
mit dem Ergebnis, dass der Bereich, der dem Halbspiegelabschnitt 60 entspricht,
nicht als ein Bereich zum Absorbieren der Infrarotstrahlen genutzt
werden kann, und die unteren SiN-Schichten unter den zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10 dienen
als die infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitte. Deshalb kann
das Öffnungsverhältnis bezüglich des
Einfalls der Infrarotstrahlung nicht so sehr erhöht werden.
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Im
Gegensatz dazu sind gemäß dieser
Ausführungsform
die Lesestrahlreflexionsplatten 121 über die infrarotstrahlungsabsorbierenden
Abschnitte 11 an den zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10 befestigt,
und der Halbspiegelabschnitt 122 ist an dem Trägermaterial 1 befestigt,
aber über
der Lesestrahlreflexionsplatte 121 angeordnet. Dementsprechend
wird der Einfall der Infrarotstrahlen i auf den infrarotstrahlungsabsorbierenden
Abschnitt 11 nicht durch die Lesestrahlreflexionsplatte 121 gesperrt, und
der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 kann in
dem Bereich unter dem Halbspiegelabschnitt 122 angeordnet
werden. Dieser Bereich kann als der Bereich zum Absorbieren der
Infrarotstrahlung genutzt werden. Somit wird gemäß dieser Ausführungsform
der Vorteil realisiert, dass das Öffnungsverhältnis bezüglich des Einfalls der Infrarotstrahlen
verbessert wird.
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Bei
dieser Ausführungsform
haben die ersten und zweiten Verschiebungsabschnitte 5, 6, 9, 10 und
die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 die
gleichen Konfigurationen wie bei der siebenten und achten Ausführungsformen.
Und zwar bestehen die beiden Schichten 21, 22 der
ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und die beiden
Schichten 23, 24 der zweiten Verschiebungsabschnitte
aus den gleichen Materialien und werden in der gleichen Reihenfolge,
d. h. in der Reihenfolge SiN-Schicht-Al-Schicht, von der Seite des
Trägermaterials 1,
gestapelt, wobei sie in dieser Reihenfolge gestapelt werden, um
die ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 von dem
Trägermaterial 1 dergestalt
aufwärts
zu biegen, dass die ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 nicht
auf das Trägermaterial
im Ursprungszustand auftreffen. Andererseits ist die Richtung der
ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 von ihren
proximalen Enden in Richtung ihrer distalen Enden im Wesentlichen
der Richtung der zweiten Verschiebungsab schnitte 9, 10 von
ihren proximalen Enden in Richtung ihren distalen Enden entgegengesetzt.
Somit werden die zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 so
gebogen, dass sie sich nahe an das Trägermaterial 1 heranbewegen,
d. h. so, dass die Biegungen der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 aufgehoben
werden. Dementsprechend werden die Infrarotstrahlungsreflexionsabschnitt 11 und
die Reflexionsplatte 121, die mit den zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10 verbunden
sind, in unmittelbarer Nähe
zum Trägermaterial 1 angeordnet.
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Die
Opferschicht muss auf der Reflexionsplatte 121 angeordnet
sein, um den Halbspiegelabschnitt 122 oberhalb der Reflexionsplatte 121 zu
bilden, die an jedem der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 befestigt
ist. Bei dieser Ausführungsform
ist, wie oben erläutert,
die Reflexionsplatte 121 in unmittelbarer Nähe zu dem
Trägermaterial 1 angeordnet,
und darum kann diese Opferschicht dünn sein. Somit wird gemäß dieser
Ausführungsform
der Vorteil realisiert, dass der Halbspiegelabschnitt 122 problemlos
oberhalb der Reflexionsplatte 121 ausgebildet werden kann,
die an jedem der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 befestigt
ist.
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Des
Weiteren konfigurieren bei dieser Ausführungsform, wie oben besprochen,
der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 und die
Lesestrahlreflexionsplatte 121 die optische Resonatorstruktur
bezüglich
der einfallenden Infrarotstrahlen i. Somit liegt gemäß dieser
Ausführungsform,
wie bei der vierten Ausführungsform,
der hier realisierte Vorteil darin, dass die Infrarotstrahlungsabsorbierungsrate
erhöht
werden kann und dass sowohl die Erfassungsempfindlichkeit als auch
das Wiedererfassungsansprechverhalten verbessert werden können. Des
Weiteren dient die Lesestrahlreflexionsplatte 121 als Infrarotstrahlungsreflexionsabschnitt,
der die Infrarotstrahlen i im Wesentlichen vollständig reflektiert,
wodurch die Struktur vereinfacht werden kann und die Kosten gesenkt
werden können.
Natürlich kann
der Infrarotstrahlungsreflexionsabschnitt auch separat von der Lesestrahlreflexionsplatte 121 angeordnet
werden.
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(Dreizehnte Ausführungsform)
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37 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft
das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors in einer dreizehnten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt. 37 zeigt
einen Zustand, bevor die (nicht gezeigte) Opferschicht im Prozess
der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform
entfernt wird.
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Die 38 und 39 sind
Ansichten, die jeweils schaubildhaft einen fertigen Zustand nach dem
Entfernen der Opferschicht zeigen. 38 entspricht
einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie Y43-Y44 in 37. 39 entspricht einer schematischen
Schnittansicht entlang der Linie X43-X44 in 37.
Die 38 und 39 zeigen jeweils,
wie die Temperatur des Trägermaterials
und der jeweiligen Abschnitte des Elements bei Erreichen des thermischen
Gleichgewichts zu T0 wird, wenn die Umgebungstemperatur in dem Zustand,
wo die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, T0
ist, und entsprechen 24.
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In
den 37 bis 39 sind
die Elemente, die den Elementen in den 27, 28 und
in den 1 bis 4A–4C gleichen
oder den Elementen in den 27, 28 und
in den 1 bis 4A–4C entsprechen,
mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte
Erläuterung
wird verzichtet. Die Unterschiede zwischen dieser Ausführungsform
und der neunten Ausführungsform
liegen hauptsächlich
in den folgenden Punkten, die im Weiteren erläutert werden.
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Bei
dieser Ausführungsform,
wie bei der in den 13 bis 17 veranschaulichten
vierten Ausführungsform,
ist der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11, der
aus der SiN-Schicht mit einer zuvor festgelegten Dicke und mit einer
solchen Charakteristik, dass ein Teil der Infrarotstrahlen i reflektiert
wird, besteht, am distalen Ende jedes der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 befestigt.
Ein beweglicher Elektrodenabschnitt 70, der aus der Al-Schicht besteht und
als Verschiebungsleseelement dient, ist so angeordnet, dass ein
Abstand D5 zwischen dem infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 und
dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 im Wesentlichen
durch nλ0/4 gegeben ist, wobei n eine ungerade Zahl
ist und λ0 eine Schwerpunktwellenlänge eines gewünschten
Wellenlängebandes
der Infrarotstrahlen i ist. Bei dieser Ausführungsform dient der bewegliche
Elektrodenabschnitt 70 als infrarotstrahlungsreflektierender
Abschnitt, der die Infrarotstrahlen i im Wesentlichen vollständig reflektiert,
und der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 und
der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 konfigurieren die
optische Resonatorstruktur. Der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 ist über einen
Verbindungsabschnitt 70e an dem infrarotstrahlungsabsorbierenden
Abschnitt 11 befestigt. Der Verbindungsabschnitt 70e ist
eine durchgängige
Fortsetzung der Al-Schicht, aus der der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 besteht.
Bei dieser Ausführungsform werden
die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt von unten empfangenen.
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Des
Weiteren ist bei dieser Ausführungsform – als Ersatz
für den
festen Elektrodenabschnitt 71 (siehe 27 und 28),
der so angeordnet ist, dass die Oberfläche des Trägermaterials 1 unter
dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 bedeckt ist – ein fester
Elektrodenabschnitt 131 vorhanden, der aus der Al-Schicht
besteht und an dem Trägermaterial 1 befestigt
ist und über
einen Raum zu dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 weist,
aber oberhalb des beweglichen Elektrodenabschnitts 70 (d.
h. auf der Seite, die dem Trägermaterial 1 relativ
zum beweglichen Elektrodenabschnitt 70 gegenüberliegt) angeordnet
ist. Außerdem
ist bei dieser Ausführungsform
die Diffusionsschicht 72 (siehe 28) unter
dem festen Elektrodenabschnitt 71 entfernt. Der feste Elektrodenabschnitt 131 ist,
wie in den 37 und 39 veranschaulicht,
an seinen beiden Seitenenden über
zwei Fußstücke 132, 133,
die sich von dem Trägermaterial 1 aufwärts erstrecken, an
dem Trägermaterial 1 befestigt.
Die Fußstücke 132, 133 werden
durch Fortsetzen der Al-Schichten ausgebildet, die den festen Elektrodenabschnitt 131 bilden.
Es ist zu beachten, dass die Bezugszahlen 132a, 133a jeweils
Kontakte der Fußstücke 132, 133 zu
dem Trägermaterial 1 darstellen.
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Das
Trägermaterial 1 hat
eine Diffusionsschicht 134, die unter den Kontaktabschnitten 132a, 133a ausgebildet
ist, und der feste Elektrodenabschnitt 131 ist über die
Fußstücke 132, 133 elektrisch mit
der Diffusionsschicht 134 verbunden. Eine Verdrahtungsschicht 135,
die aus der Al-Schicht
besteht, ist auf dem infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 ausgebildet.
Der Verbindungsabschnitt 70e ist auf diesem Verdrahtungsschicht 135 befestigt, und
der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 ist über den
Verbindungsabschnitt 70e elektrisch mit der Verdrahtungsschicht 135 verbunden.
Die Verdrahtungsschicht 135 ist, wie in den 38 und 39 gezeigt, über die
Kontaktlöcher,
die in der SiN-Schicht ausgebildet sind, welche den infrarotstrahlungsabsorbierenden
Abschnitt 11 bildet, elektrisch jeweils mit den oberen
Al-Schichten, die die zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 bilden,
verbunden. Durch diese Konfiguration ist der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 elektrisch
mit der Diffusionsschicht 136 unter den Kontaktabschnitten 3a, 4a verbunden.
Obgleich in den Zeichnungen nicht veranschaulicht, ist ein bekannter
Leseschaltkreis zum Lesen einer elektrostatischen Kapazität zwischen
den Diffusionsschichten 136 und 134 ausgebildet.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
absorbiert der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 die einfallenden
Infrarotstrahlen i, und wenn die Temperatur jedes der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 steigt,
verschieben sich die zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 so,
dass sie sich in der Richtung, die in 39 mit
einem Pfeil k angedeutet ist, nahe an das Trägermaterial 1 heranbewegen.
Außerdem
verschiebt sich der bewegliche Elektrodenabschnitt 70,
der auf dem infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 angeordnet
ist, in der Richtung, die in 39 mit
einem Pfeil m angedeutet ist. Der feste Elektrodenabschnitt 131 ist
an dem Trägermaterial 1 befestigt,
und darum schwankt der Abstand D6 zwischen dem festen Elektrodenabschnitt 131 und
dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 stark. Somit können die
einfallenden Infrarotstrahlen i durch Messen der elektrostatischen
Kapazität
zwischen den beiden Elektrodenabschnitten 131 und 70 erfasst
werden.
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Es
ist zu beachten, dass der auf der Basis der Kapazität arbeitende
Strahlungsdetektor in dieser Ausführungsform so hergestellt wird,
dass sich der Abstand D6 zwischen den beiden Elektroden 131, 70 vergrößert, wenn
die Temperatur aus dem Bereich einer Raumtemperatur steigt. Die
Kapazität vergrößert sich
in dem Maße,
wie sich der Abstand D6 zwischen den beiden Elektroden 131, 70 verkleinert,
und wenn der Schwankungsbetrag des Abstandes D6 zwischen den beiden
Elektroden 131, 70 unverändert bleibt, so vergrößert sich
der Schwankungsbetrag der Kapazität in einem Bereich bei kleiner
werdendem Abstand D6. Dementsprechend weist die Vorrichtung bei
dieser Ausführungsform eine
hohe Empfindlichkeit im Bereich der Raumtemperatur auf, weil der
Abstand D6 sich mit steigender Temperatur vergrößert. Somit kann beispielsweise bei
Verwendung in einem Infrarotstrahlungsbildsensor die Empfindlichkeit
im Bereich der Raumtemperatur mit einer maximalen Nutzungshäufigkeit
erhöht werden.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
werden zusätzlich
zu den oben beschriebenen Vorteilen die gleichen Vorteile wie bei
der neunten Ausführungsform
realisiert. Des Weiteren konfigurieren gemäß dieser Ausführungsform,
wie oben erläutert,
der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 und der bewegliche
Elektrodenabschnitt 70 die optische Resonatorstruktur bezüglich der
einfallenden Infrarotstrahlen i. Deshalb wird gemäß dieser
Ausführungsform,
wie bei der vierten Ausführungsform,
der Vorteil realisiert, dass die Infrarotstrahlungsabsorbierungsrate
erhöht
werden kann und sowohl die Erfassungsempfindlichkeit als auch das
Erfassungsansprechverhalten verbessert werden können. Des Weiteren dient der
bewegliche Elektrodenabschnitt 70 als Infrarotstrahlungsreflexionsabschnitt,
der die Infrarotstrahlen i im Wesentlichen vollständig reflektiert,
wodurch die Struktur vereinfacht werden kann und die Kosten gesenkt
werden können.
Natürlich
kann der Infrarotstrahlungsreflexionsabschnitt auch separat von
dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 angeordnet werden.
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Es
ist zu beachten, dass gemäß der vorliegenden
Erfindung die gleiche Modifikation, wie sie bei der zweiten bis
sechsten Ausführungsformen durch
Modifizieren der ersten Ausführungsform
erhalten wird, jeweils auf die siebente, achte, neunte, zwölfte und
dreizehnte Ausführungsform
angewendet werden kann.
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Des
Weiteren kann gemäß der vorliegenden Erfindung
die gleiche Modifikation, wie sie bei der zehnten und elften Ausführungsformen
durch Modifizieren der zweiten Ausführungsform erhalten wird, auf
jede andere Ausführungsform
angewendet werden kann.
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Obgleich
bis hierher jeweilige Ausführungsformen
und modifizierte Beispiele gemäß der vorliegenden
Erfindung besprochen wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht
auf diese Ausführungsformen und
modifizierten Beispiele beschränkt.
Beispielweise sind die Schichtmaterialien und andere Parameter nicht
auf die oben genannten Beispiele beschränkt.
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Wie
oben besprochen, ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
die verschiedenen Probleme zu überwinden,
die bisher aufgrund der anfänglichen
Biegungen der Verschiebungsabschnitte aufgetreten sind, und ein
thermisches Verschiebungselement und einen Strahlungsdetektor, der
dieses Element verwendet, bereitzustellen.
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Des
Weiteren ist es, wenn die Temperatur nicht genauestens gesteuert
wird und so weiter, gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
ein thermisches Verschiebungselement und einen Strahlungsdetektor,
der dieses Element verwendet, bereitzustellen, die in der Lage sind,
den Einfluss, den eine Änderung
der Umgebungstemperatur ausübt,
in stärkerem
Maße zu
beschränken
und eine Strahlung mit einer höheren
Genauigkeit zu erfassen, als es nach dem Stand der Technik möglich ist.