JP2007192696A - Thermal displacement element and radiation detection system using the same - Google Patents

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徹 石津谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a change in the inclination of a member, when the member fixed to a displacement section is displaced. <P>SOLUTION: A supported section 2, supported by a substrate 1, includes individual displacement sections 4-1, 4-2 of a first displacement section 4, a thermal isolation section 5, and individual displacement sections 6-1, 6-2 of a second displacement section 6, which are successively connected from the substrate 1 to a movable electrode section 7. The individual displacement sections 4-1, 6-2 curve in a direction opposite to the substrate 1 and have a double-layer structure, consisting of a lower SiN film and an upper Al film. The individual displacement sections 4-2, 6-1 curve toward the substrate 1 and have a double-layer structure, consisting of a lower Al film and an upper SiN film. Even if the amount of incident infrared rays changes, the movable electrode section 7 is kept in parallel with the substrate 1, as it is at all times. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、熱型赤外線検出装置等の熱型放射検出装置などにおいて用いられる熱型変位素子、及びこれを用いた放射検出装置に関するものである。   The present invention relates to a thermal displacement element used in a thermal radiation detector such as a thermal infrared detector, and a radiation detector using the thermal displacement element.

従来から、例えば静電容量型の熱型赤外線検出装置や光読み出し型の熱型赤外線検出装置においては、基体と、この基体に支持された被支持部とを備えた熱型変位素子が用いられている(下記特許文献1等)。前記被支持部は、赤外線を受けて熱に変換する赤外線吸収部と、該赤外線吸収部と熱的に結合されその熱に応じて前記基体に対してバイメタルの原理により変位する変位部とを有している。したがって、放射が熱に変換され、その熱に応じて変位部が湾曲して変位する。そして、変位部に生じた変位に応じた所定の変化を得るために用いられる変位読み出し部材が、変位部に固定されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a capacitive thermal infrared detector or a light readout thermal infrared detector, a thermal displacement element including a base and a supported portion supported by the base has been used. (Patent Document 1 below). The supported portion includes an infrared absorbing portion that receives infrared rays and converts the infrared rays into heat, and a displacement portion that is thermally coupled to the infrared absorbing portion and is displaced with respect to the base according to the bimetal principle according to the heat. is doing. Therefore, the radiation is converted into heat, and the displacement portion is bent and displaced according to the heat. And the displacement read-out member used in order to obtain the predetermined change according to the displacement which arose in the displacement part is being fixed to the displacement part.

光読み出し型の熱型赤外線検出装置には、変位部の変位を、変位読み出し部材の傾きとしてではなく、変位読み出し部材の高さとして検出するものもある。このような装置では、例えば、前記変位読み出し部材として、受光した読み出し光の一部のみを反射するハーフミラー部が変位部に固定され、反射部が該ハーフミラー部と対向するように前記基体に対して固定される(特許文献1の図25及び図26)。この場合、ハーフミラー部側から読み出し光を照射すると、反射部からの反射光とハーフミラー部からの反射光とが干渉して干渉光となって戻り、この干渉光の強度はハーフミラー部と反射部との間の間隔に依存するので、入射赤外線量に応じた強度の干渉光が得られる。   Some optical readout type thermal infrared detectors detect the displacement of the displacement portion not as the inclination of the displacement readout member but as the height of the displacement readout member. In such an apparatus, for example, as the displacement readout member, a half mirror part that reflects only a part of the received readout light is fixed to the displacement part, and the reflective part is opposed to the half mirror part. It fixes to (FIG. 25 and FIG. 26 of patent document 1). In this case, when the readout light is irradiated from the half mirror part side, the reflected light from the reflection part and the reflected light from the half mirror part interfere and return to interference light, and the intensity of this interference light is the same as that of the half mirror part. Since it depends on the distance from the reflecting portion, interference light having an intensity corresponding to the amount of incident infrared rays can be obtained.

また、静電容量型の熱型赤外線検出装置の場合には、熱型変位素子の変位部に可動電極部を固定し、この可動電極部と対向するように固定電極部を基体に固定しておき、変位部に生ずる変位による可動電極部の高さ(可動電極部と固定電極部との間の間隔)の変化を両電極部間の静電容量として読み出して、入射赤外線量を検出する。したがって、静電容量型の熱型赤外線検出装置も、変位部の変位を、変位読み出し部材の傾きとしてではなく、変位読み出し部材の高さとして検出する。
特開2003−75259号公報
In the case of a capacitive thermal infrared detector, a movable electrode portion is fixed to the displacement portion of the thermal displacement element, and the fixed electrode portion is fixed to the base so as to face the movable electrode portion. Then, the change in the height of the movable electrode portion (the interval between the movable electrode portion and the fixed electrode portion) due to the displacement generated in the displacement portion is read as the capacitance between both electrode portions, and the amount of incident infrared rays is detected. Therefore, the capacitance-type thermal infrared detection device also detects the displacement of the displacement portion as the height of the displacement reading member, not as the inclination of the displacement reading member.
JP 2003-75259 A

しかしながら、前記従来の熱型変位素子を用いた赤外線検出装置では、変位読み出し部材の変位として変位読み出し部材の傾きではなく高さを検出するにも拘わらず、入射赤外線量に応じて変位読み出し部材の傾きが変化するように構成されており、この変位読み出し部材の傾きに伴って生ずる変位読み出し部材の高さが検出されていた。したがって、入射赤外線量の変化に対する変位読み出し部材の高さの変化が比較的小さくなり、ひいては、赤外線の検出感度は必ずしも十分ではなかった。また、変位読み出し部材が傾くので、場合によっては、変位読み出し部材が基体に衝突してしまい、赤外線検出のダイナミックレンジが制限されてしまうような事態が生ずる可能性もあった。   However, in the infrared detecting device using the conventional thermal displacement element, the height of the displacement readout member is detected as the displacement of the displacement readout member, not the inclination of the displacement readout member, but the displacement readout member is changed according to the amount of incident infrared rays. The inclination is configured to change, and the height of the displacement reading member generated with the inclination of the displacement reading member has been detected. Therefore, the change in the height of the displacement reading member with respect to the change in the amount of incident infrared rays is relatively small, and the infrared detection sensitivity is not always sufficient. Further, since the displacement reading member is tilted, in some cases, the displacement reading member may collide with the base, and a situation may occur in which the dynamic range of infrared detection is limited.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、入射する放射量の変化に応じて、変位部に固定した部材が変位するときに、前記部材の傾きの変化を低減することができる熱型変位素子、及び、これを用いた放射検出装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, When the member fixed to the displacement part displaces according to the change of the incident radiation amount, it can reduce the change of the inclination of the said member. It is an object of the present invention to provide a thermal displacement element and a radiation detection device using the same.

前記課題を解決するため、本発明の第1の態様による熱型変位素子は、基体と、該基体に支持された被支持部とを備えたものである。そして、前記被支持部は、熱抵抗の高い熱分離部と、放射を受けて熱に変換する放射吸収部と、第1及び第2の変位部とを含む。前記第1の変位部及び第2の変位部の各々は、複数の個別変位部を有する。前記第1の変位部の前記複数の個別変位部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも2つの層を有する。前記第2の変位部の前記複数の個別変位部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも2つの層を有する。前記第1の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部を介することなく機械的に連続する。前記放射吸収部及び前記第2の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部及び前記第1の変位部を介して機械的に連続する。前記第2の変位部は、前記放射吸収部と熱的に結合される。前記第1の変位部の前記複数の個別変位部のうちの少なくとも1つの個別変位部は、前記放射吸収部が受ける放射の量が少ない所定の状態で前記基体側に湾曲する。前記第1の変位部の前記複数の個別変位部のうちの他の少なくとも1つの個別変位部は、前記状態で前記基体とは反対側に湾曲する。前記第2の変位部の前記複数の個別変位部のうちの少なくとも1つの個別変位部は、前記状態で前記基体側に湾曲する。前記第2の変位部の前記複数の個別変位部のうちの他の少なくとも1つの個別変位部は、前記状態で前記基体とは反対側に湾曲する。なお、前記被支持部は、薄膜で構成してもよい。   In order to solve the above problems, the thermal displacement element according to the first aspect of the present invention includes a base and a supported portion supported by the base. The supported portion includes a heat separating portion having high thermal resistance, a radiation absorbing portion that receives radiation and converts it into heat, and first and second displacement portions. Each of the first displacement portion and the second displacement portion has a plurality of individual displacement portions. Each of the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion includes at least two layers of different materials having different expansion coefficients that overlap each other. Each of the plurality of individual displacement portions of the second displacement portion includes at least two layers of different materials having different expansion coefficients that overlap each other. The first displacement portion is mechanically continuous with the base body without passing through the heat separation portion. The radiation absorbing portion and the second displacement portion are mechanically continuous with the base via the heat separation portion and the first displacement portion. The second displacement part is thermally coupled to the radiation absorbing part. At least one individual displacement portion of the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion is curved toward the base in a predetermined state where the amount of radiation received by the radiation absorption portion is small. At least one other individual displacement portion of the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion is curved in the state opposite to the base. At least one individual displacement portion of the plurality of individual displacement portions of the second displacement portion is curved toward the base in the state. At least one other individual displacement portion of the plurality of individual displacement portions of the second displacement portion is curved in the state opposite to the base. The supported part may be formed of a thin film.

なお、前記放射は、赤外線のみならず、X線、紫外線等の不可視光や他の種々の放射であってもよい。この点は、後述する各態様についても同様である。   The radiation may be not only infrared rays but also invisible light such as X-rays and ultraviolet rays and other various types of radiation. This is the same for each aspect described later.

本発明の第2の態様による熱型変位素子は、前記第1の態様において、(i)前記第1の変位部の前記複数の個別変位部は、前記第1の変位部の始点部から前記第1の変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続され、(ii)前記第2の変位部の前記複数の個別変位部は、前記第2の変位部の始点部から前記第2の変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続され、(iii)前記第1の変位部の始点部から前記第1の変位部の終点部へ向かう向きと、前記第2の変位部の始点部から前記第2の変位部の終点部へ向かう向きとが、実質的に逆であるものである。   The thermal displacement element according to a second aspect of the present invention is the thermal displacement element according to the first aspect, wherein (i) the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion are arranged from the start point of the first displacement portion. (Ii) the plurality of individual displacement portions of the second displacement portion from the start point portion of the second displacement portion to the end point portion of the first displacement portion; And sequentially connected in a predetermined direction to the end point of the second displacement part, and (iii) the direction from the start point of the first displacement part toward the end point of the first displacement part, The direction from the start point of the second displacement part toward the end point of the second displacement part is substantially opposite.

なお、本明細書において、変位部(又は個別変位部)の始点部とは、基体から機械的に連続するルートにおいて、当該変位部(又は個別変位部)の端部のうち基体に近い側の端部をいう。また、変位部(又は個別変位部)の終点部とは、基体から機械的に連続するルートにおいて、当該変位部(又は個別変位部)の端部のうち基体から遠い側の端部をいう。   In this specification, the starting point of the displacement portion (or individual displacement portion) is a route that is mechanically continuous from the substrate and is located on the side closer to the substrate among the end portions of the displacement portion (or individual displacement portion). Refers to the end. Further, the end point portion of the displacement portion (or individual displacement portion) refers to the end portion of the displacement portion (or individual displacement portion) that is far from the base body in the mechanically continuous route from the base body.

本発明の第3の態様による熱型変位素子は、前記第1の態様において、(i)前記第1の変位部の前記複数の個別変位部は、前記第1の変位部の始点部から前記第1の変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続され、(ii)前記第2の変位部の前記複数の個別変位部は、前記第2の変位部の始点部から前記第2の変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続され、(iii)前記第1の変位部の始点部から前記第1の変位部の終点部へ向かう向きと、前記第2の変位部の始点部から前記第2の変位部の終点部へ向かう向きとが、実質的に同じであるものである。   The thermal displacement element according to a third aspect of the present invention is the thermal displacement element according to the first aspect, wherein (i) the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion are arranged from the start point of the first displacement portion. (Ii) the plurality of individual displacement portions of the second displacement portion from the start point portion of the second displacement portion to the end point portion of the first displacement portion; And sequentially connected in a predetermined direction to the end point of the second displacement part, and (iii) the direction from the start point of the first displacement part toward the end point of the first displacement part, The direction from the start point of the second displacement part toward the end point of the second displacement part is substantially the same.

本発明の第4の態様による熱型変位素子は、前記第2又は第3の態様において、(i)前記第1の変位部の前記複数の個別変位部の数及び前記第2の変位部の前記複数の個別変位部の数は、それぞれ2つであり、(ii)前記第1の変位部の前記複数の個別変位部のうちの前記第1の変位部の始点部側の個別変位部、及び、前記第2の変位部の前記複数の個別変位部のうちの前記第2の変位部の終点部側の個別変位部は、前記状態で前記基体とは反対側に湾曲し、(iii)前記第1の変位部の前記複数の個別変位部のうちの前記第1の変位部の終点部側の個別変位部、及び、前記第2の変位部の前記複数の個別変位部のうちの前記第2の変位部の始点部側の個別変位部は、前記状態で前記基体側に湾曲するものである。   A thermal displacement element according to a fourth aspect of the present invention is the thermal displacement element according to the second or third aspect, wherein (i) the number of the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion and the number of the second displacement portions are the same. The number of each of the plurality of individual displacement portions is two, and (ii) the individual displacement portion on the start point side of the first displacement portion of the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion, And the individual displacement portion on the end point side of the second displacement portion among the plurality of individual displacement portions of the second displacement portion is curved in the state opposite to the base, and (iii) Of the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion, the individual displacement portion on the end point side of the first displacement portion, and the plurality of individual displacement portions of the second displacement portion. The individual displacement portion on the start point side of the second displacement portion is curved toward the base in the above state.

本発明の第5の態様による熱型変位素子は、前記第4の態様において、前記第1の変位部の前記各個別変位部の始点部から終点部までの長さは互いに実質的に等しく、前記第2の変位部の前記各個別変位部の始点部から終点部までの長さは互いに実質的に等しいものである。   The thermal displacement element according to the fifth aspect of the present invention is the thermal displacement element according to the fourth aspect, wherein the length from the start point to the end point of each individual displacement part of the first displacement part is substantially equal to each other. The length from the start point to the end point of each individual displacement part of the second displacement part is substantially equal to each other.

本発明の第6の態様による熱型変位素子は、前記第1乃至第5のいずれかの態様において、(i)前記第1の変位部の前記複数の個別変位部に関して、前記状態で前記基体側に湾曲する個別変位部の前記少なくとも2つの層と前記状態で前記基体とは反対側に湾曲する個別変位部の前記少なくとも2つの層とは、各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が逆であり、(ii)前記第2の変位部の前記複数の個別変位部に関して、前記状態で前記基体側に湾曲する個別変位部の前記少なくとも2つの層と前記状態で前記基体とは反対側に湾曲する個別変位部の前記少なくとも2つの層とは、各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が逆であるものである。   A thermal displacement element according to a sixth aspect of the present invention is the thermal displacement element according to any one of the first to fifth aspects, wherein (i) the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion are in the state in the state. The at least two layers of the individual displacement portion that curves to the side and the at least two layers of the individual displacement portion that curves to the side opposite to the base in the state are the same in the materials constituting each layer and each (Ii) with respect to the plurality of individual displacement portions of the second displacement portion, the at least two layers of the individual displacement portion curved toward the base in the state and the state In the at least two layers of the individual displacement portion that curves to the opposite side of the base, the materials constituting each layer are the same and the overlapping order of the layers of each material is reversed.

本発明の第7の態様による熱型変位素子は、基体と、該基体に支持された被支持部とを備えたものである。そして、前記被支持部は、放射を受けて熱に変換する放射吸収部と、複数の個別変位部を有し前記放射吸収部と熱的に結合された変位部とを含む。前記複数の個別変位部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも2つの層を有する。前記複数の個別変位部は、前記変位部の始点部から前記変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続される。前記複数の個別変位部のうちの少なくとも1つの個別変位部は、前記放射吸収部が受ける放射の量が少ない所定の状態で前記基体側に湾曲する。前記複数の個別変位部のうちの他の少なくとも1つの個別変位部は、前記状態で前記基体とは反対側に湾曲する。   A thermal displacement element according to a seventh aspect of the present invention includes a base and a supported portion supported by the base. The supported portion includes a radiation absorbing portion that receives radiation and converts it into heat, and a displacement portion that has a plurality of individual displacement portions and is thermally coupled to the radiation absorbing portion. Each of the plurality of individual displacement portions includes at least two layers of different materials having different expansion coefficients that overlap each other. The plurality of individual displacement portions are sequentially mechanically connected in a predetermined direction from the start point portion of the displacement portion to the end point portion of the displacement portion. At least one individual displacement portion of the plurality of individual displacement portions is curved toward the base body in a predetermined state in which the amount of radiation received by the radiation absorbing portion is small. At least one other individual displacement portion of the plurality of individual displacement portions is curved in the state opposite to the base.

本発明の第8の態様による放射検出装置は、前記第1乃至第6のいずれかの態様による熱型変位素子と、前記第2の変位部に対して固定された変位読み出し部材であって、前記第2の変位部に生じた変位に応じた所定の変化を得るために用いられる変位読み出し部材とを備えたものである。   A radiation detection apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the thermal displacement element according to any one of the first to sixth aspects, and a displacement readout member fixed to the second displacement part, And a displacement reading member used for obtaining a predetermined change corresponding to the displacement generated in the second displacement portion.

本発明の第9の態様による放射検出装置は、前記第8の態様において、前記変位読み出し部材は受光した読み出し光の一部のみを反射するハーフミラー部であり、該ハーフミラー部と対向するように前記基体に対して固定された反射部を備えたものである。   In the radiation detection apparatus according to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect, the displacement readout member is a half mirror that reflects only a part of the received readout light, and faces the half mirror. And a reflecting portion fixed to the base.

本発明の第10の態様による放射検出装置は、前記第8の態様において、前記変位読み出し部材は可動電極部であり、該可動電極部と対向するように前記基体に対して固定された固定電極部を備えたものである。   The radiation detection apparatus according to a tenth aspect of the present invention is the radiation detection apparatus according to the eighth aspect, wherein the displacement reading member is a movable electrode portion, and is fixed to the base so as to face the movable electrode portion. It has a part.

本発明によれば、入射する放射量の変化に応じて、変位部に固定した部材が変位するときに、前記部材の傾きの変化を低減することができる熱型変位素子、及び、これを用いた放射検出装置を提供することができる。   According to the present invention, when the member fixed to the displacement portion is displaced according to the change in the amount of incident radiation, the thermal displacement element capable of reducing the change in the inclination of the member, and the use thereof A radiation detection device can be provided.

以下、本発明による熱型変位素子及び放射検出装置について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a thermal displacement element and a radiation detection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

以下の説明では、放射を赤外線とした例について説明するが、放射を赤外線以外のX線や紫外線やその他の種々の放射としてもよい。
In the following description, an example in which the radiation is infrared is described, but the radiation may be X-rays other than infrared, ultraviolet rays, and other various types of radiation.

[第1の実施の形態]   [First Embodiment]

図1は、本発明の第1の実施の形態による放射検出装置の単位画素(単位素子)を模式的に示す概略平面図である。図2は図1中のX1−X2線に沿った概略断面図、図3は図1中のX3−X4線に沿った概略断面図、図4は図1中のY1−Y2線に沿った概略断面図である。ただし、図1乃至図4は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において、犠牲層20を除去する前の状態を示している。この犠牲層20は、図2乃至図4では示しているが、図1では省略している。図面には示していないが、図1中のX5−X6線に沿った概略断面図は図3と同様となり、図1中のX7−X8線に沿った概略断面図は図2と同様となる。   FIG. 1 is a schematic plan view schematically showing a unit pixel (unit element) of the radiation detection apparatus according to the first embodiment of the present invention. 2 is a schematic sectional view taken along line X1-X2 in FIG. 1, FIG. 3 is a schematic sectional view taken along line X3-X4 in FIG. 1, and FIG. 4 is taken along line Y1-Y2 in FIG. It is a schematic sectional drawing. However, FIGS. 1 to 4 show a state before the sacrificial layer 20 is removed during the manufacture of the radiation detection apparatus according to the present embodiment. The sacrificial layer 20 is shown in FIGS. 2 to 4, but omitted in FIG. Although not shown in the drawing, the schematic cross-sectional view along the line X5-X6 in FIG. 1 is the same as FIG. 3, and the schematic cross-sectional view along the line X7-X8 in FIG. .

なお、説明の便宜上、図1に示すように、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸を定義する(後述する図についても同様である。)。基板1の面がXY平面と平行となっている。また、Z軸方向のうち矢印の向きを+Z方向又は+Z側、その反対の向きを−Z方向又は−Z側と呼び、X軸方向及びY軸方向についても同様とする。なお、Z軸方向の+側を上側、Z軸方向の−側を下側という場合がある。   For convenience of explanation, as shown in FIG. 1, the X axis, the Y axis, and the Z axis that are orthogonal to each other are defined (the same applies to the drawings described later). The surface of the substrate 1 is parallel to the XY plane. The direction of the arrow in the Z-axis direction is called the + Z direction or + Z side, and the opposite direction is called the -Z direction or -Z side, and the same applies to the X-axis direction and the Y-axis direction. The + side in the Z-axis direction may be referred to as the upper side, and the − side in the Z-axis direction may be referred to as the lower side.

図5(a)(b)は、本実施の形態による放射検出装置の、犠牲層20を除去した後の完成状態を大幅に簡略化して模式的に示す図であり、図1中のA矢視図に相当している。図5(a)は、常温付近の低温物体を観察している状態(すなわち、当該低温物体からの赤外線iが入射している状態)において、環境温度が常温T0である場合に、熱平衡に達して基板及び素子各部の温度もT0となったときの様子を示している。図5(b)は、環境温度及び基板温度がT0である場合において、かなり温度の高い高温物体を観察している(すなわち、当該高温物体からの赤外線iが入射している)様子を示している。なお、理解を容易にするため、図5において、第1及び第2の変位部4,6の湾曲具合を誇張して示している。この点は、後述する図10、図14及び図18についても同様である。   FIGS. 5A and 5B are diagrams schematically showing the completed state of the radiation detection apparatus according to the present embodiment after removing the sacrificial layer 20 in a greatly simplified manner. It corresponds to a visual map. FIG. 5A shows that when a low-temperature object near normal temperature is being observed (that is, a state where infrared rays i from the low-temperature object are incident), the thermal equilibrium is reached when the environmental temperature is normal temperature T0. The state when the temperature of the substrate and each part of the element is also T0 is shown. FIG. 5B shows a state in which a high-temperature object having a considerably high temperature is observed when the environmental temperature and the substrate temperature are T0 (that is, an infrared ray i from the high-temperature object is incident). Yes. In addition, in order to make an understanding easy, in FIG. 5, the bending condition of the 1st and 2nd displacement parts 4 and 6 is exaggerated and shown. This also applies to FIGS. 10, 14 and 18 described later.

本実施の形態による放射検出装置は、基体としてのシリコン基板1と、基板1に支持された被支持部2と、被支持部2の第2の変位部6に生じた変位に応じた所定の変化を得るために用いられる変位読み出し部材としての、可動電極部7と、可動電極部7と対向するように基板1上に形成されたAl膜等からなる固定電極部8と、を備えている。   The radiation detection apparatus according to this embodiment includes a silicon substrate 1 as a base, a supported portion 2 supported by the substrate 1, and a predetermined displacement corresponding to the displacement generated in the second displacement portion 6 of the supported portion 2. As a displacement reading member used for obtaining a change, a movable electrode portion 7 and a fixed electrode portion 8 made of an Al film or the like formed on the substrate 1 so as to face the movable electrode portion 7 are provided. .

本実施の形態では、被支持部2は、基板1からZ軸方向(上下方向)に立ち上がった2つの脚部3を介して、基板1上に浮いた状態に支持されている。被支持部2は、2つの第1の変位部4と、熱抵抗の高い2つの熱分離部5と、2つの第2の変位部6と、赤外線iを受けて熱に変換する赤外線吸収部9とを有している。   In the present embodiment, the supported portion 2 is supported in a state of being floated on the substrate 1 via two legs 3 rising from the substrate 1 in the Z-axis direction (vertical direction). The supported portion 2 includes two first displacement portions 4, two heat separation portions 5 having high thermal resistance, two second displacement portions 6, and an infrared absorption portion that receives infrared rays i and converts them into heat. 9.

本実施の形態による放射検出装置は、図1中の左右に関して左右対称に構成されており、機械的な構造の安定性を得るために、脚部3、第1の変位部4、熱分離部5及び第2の変位部6からなる組を2つ設けているが、本発明では当該組は1つ以上であればよい。   The radiation detection apparatus according to the present embodiment is configured to be bilaterally symmetric with respect to the left and right in FIG. 1, and in order to obtain the stability of the mechanical structure, the leg portion 3, the first displacement portion 4, and the heat separation portion. Two sets of 5 and the second displacement part 6 are provided. However, in the present invention, the number of the sets may be one or more.

第1の変位部4は、図1に示すように、その+X側の端部(始点部)から−X側の端部(終点部)にかけて−X方向の向きに順次機械的に接続された2つの個別変位部4−1,4−2で構成されている。+X側の個別変位部4−1の+X側の端部(始点部)は脚部3に接続されている。個別変位部4−1の−X側の端部(終点部)は、接続部4aによって−X側の個別変位部4−2の+X側の端部(始点部)に接続されている。個別変位部4−2の−X側の端部(終点部)は、接続部5aによって、熱分離部5の一端部に接続されている。したがって、第1の変位部4は、基板1に対して、熱分離部5を介することなく機械的に連続している。   As shown in FIG. 1, the first displacement portion 4 is mechanically connected sequentially in the −X direction from the + X side end portion (start point portion) to the −X side end portion (end point portion). It consists of two individual displacement portions 4-1 and 4-2. The + X side end portion (starting point portion) of the + X side individual displacement portion 4-1 is connected to the leg portion 3. The −X side end portion (end point portion) of the individual displacement portion 4-1 is connected to the + X side end portion (start point portion) of the −X side individual displacement portion 4-2 by the connection portion 4a. An end portion (end point portion) on the −X side of the individual displacement portion 4-2 is connected to one end portion of the heat separation portion 5 by a connection portion 5a. Therefore, the first displacement part 4 is mechanically continuous with the substrate 1 without the heat separation part 5 interposed therebetween.

本実施の形態では、個別変位部4−1は、図2に示すように、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった2つの層としての、Z軸方向(上下方向)に互いに重なった下側のSiN膜21及び上側のAl膜22で構成されている。個別変位部4−1は、レジスト等からなる犠牲層20が除去されていない段階では、図1及び図2に示すように、犠牲層20により保持されて湾曲せずに、基板1と平行にX軸方向に真っ直ぐ延びているが、膜21,22の膜厚や製造時の成膜条件等を設定することで、最終的に犠牲層20が除去されると、膜21,22の内部応力によって、常温において図5(a)に示すように、上方(+Z方向、基板1とは反対側)へ湾曲するようになっている。SiN膜21よりAl膜22の方が膨張係数が大きいので、個別変位部4−1は、熱を受けて温度が上昇すると、その温度に応じて、上方への湾曲の度合いが小さくなる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the individual displacement portion 4-1 is a lower layer that overlaps each other in the Z-axis direction (vertical direction) as two layers of different materials having different expansion coefficients. It is composed of a SiN film 21 on the side and an Al film 22 on the upper side. In the stage where the sacrificial layer 20 made of resist or the like is not removed, the individual displacement portion 4-1 is held by the sacrificial layer 20 and is not curved and is parallel to the substrate 1 as shown in FIGS. 1 and 2. Although extending straight in the X-axis direction, if the sacrificial layer 20 is finally removed by setting the film thickness of the films 21 and 22 and the film-forming conditions at the time of manufacture, the internal stress of the films 21 and 22 Therefore, as shown in FIG. 5A, it is curved upward (in the + Z direction, opposite to the substrate 1) at room temperature. Since the Al film 22 has a larger expansion coefficient than the SiN film 21, when the individual displacement portion 4-1 receives heat and the temperature rises, the degree of upward bending decreases according to the temperature.

なお、個別変位部4−1を構成する層数や材料は、前述した例に限定されるものではない。この点は、後述する個別変位部4−2、5−1,5−2についても同様である。   In addition, the number of layers and material which comprise the individual displacement part 4-1 are not limited to the example mentioned above. This also applies to individual displacement portions 4-2, 5-1 and 5-2 described later.

本実施の形態では、脚部3は、個別変位部4−1を構成しているSiN膜21及びAl膜22がそのまま連続して延びることによって形成されている。基板1における脚部3の下部には、拡散層10が形成されている。Al膜22は、脚部3において、SiN膜21に形成されたコンタクトホールを介して、拡散層10に電気的に接続されている。可動電極部7は、Al膜22及び後述するAl層23,25,26やTi配線層24を経由して、拡散層10に電気的に接続されている。一方、基板1には、固定電極部8の下部に拡散層11が形成され、両者が電気的に接続されている。図面には示していないが、基板1には、拡散層10,11間の静電容量を読み出す公知の読み出し回路が形成されている。   In the present embodiment, the leg portion 3 is formed by continuously extending the SiN film 21 and the Al film 22 constituting the individual displacement portion 4-1 as they are. A diffusion layer 10 is formed below the legs 3 in the substrate 1. The Al film 22 is electrically connected to the diffusion layer 10 through the contact hole formed in the SiN film 21 at the leg 3. The movable electrode portion 7 is electrically connected to the diffusion layer 10 via an Al film 22 and Al layers 23, 25, and 26 and a Ti wiring layer 24 described later. On the other hand, on the substrate 1, a diffusion layer 11 is formed below the fixed electrode portion 8, and both are electrically connected. Although not shown in the drawing, a known readout circuit for reading out the capacitance between the diffusion layers 10 and 11 is formed on the substrate 1.

個別変位部4−2は、Z軸方向(上下方向)に互いに重なった下側のAl膜23及び上側のSiN膜21(このSiN膜21は、個別変位部4−1からそのまま連続して延びている。)で構成されている。個別変位部4−2は、犠牲層20が除去されていない段階では、図1及び図2に示すように、犠牲層20により保持されて湾曲せずに、基板1と平行にX軸方向に真っ直ぐ延びているが、膜23,21の膜厚や製造時の成膜条件等を設定することで、最終的に犠牲層20が除去されると、膜23,21の内部応力によって、常温において図5(a)に示すように、下方(−Z方向、基板1側)へ湾曲するようになっている。個別変位部4−2は、熱を受けて温度が上昇すると、その温度に応じて、下方への湾曲の度合いが小さくなる。   The individual displacement portion 4-2 includes a lower Al film 23 and an upper SiN film 21 that overlap each other in the Z-axis direction (vertical direction) (this SiN film 21 extends continuously from the individual displacement portion 4-1. It is composed of. In the stage where the sacrificial layer 20 is not removed, the individual displacement part 4-2 is held by the sacrificial layer 20 and is not curved and parallel to the substrate 1 in the X-axis direction, as shown in FIGS. Although the film extends straight, when the sacrificial layer 20 is finally removed by setting the film thickness of the films 23 and 21 and the film forming conditions at the time of manufacture, the internal stress of the films 23 and 21 causes a normal temperature. As shown to Fig.5 (a), it curves below (-Z direction, the board | substrate 1 side). When the individual displacement portion 4-2 receives heat and the temperature rises, the degree of downward bending decreases according to the temperature.

本実施の形態では、個別変位部4−1の始点部から終点部までの長さL1と個別変位部4−2の始点部から終点部までの長さL2とは、実質的に等しくなっている。このように両者が等しいことが好ましいが、本発明では必ずしもこれに限定されるものではない。また、個別変位部4−1の下側の膜21と個別変位部4−2の上側の膜21の膜厚は互いに実質的に同一とされ、個別変位部4−1の上側の膜22と個別変位部4−2の下側の膜23の膜厚は互いに実質的に同一とされているが、必ずしもこれに限定されるものではない。   In the present embodiment, the length L1 from the start point to the end point of the individual displacement part 4-1 and the length L2 from the start point to the end point of the individual displacement part 4-2 are substantially equal. Yes. Thus, it is preferable that both are equal, but the present invention is not necessarily limited to this. The film 21 on the lower side of the individual displacement part 4-1 and the film 21 on the upper side of the individual displacement part 4-2 are substantially equal to each other, and the film 22 on the upper side of the individual displacement part 4-1. Although the film thicknesses of the films 23 below the individual displacement portions 4-2 are substantially the same, they are not necessarily limited to this.

接続部4aは、図2に示すように、個別変位部4−1,4−2からそのまま連続して延びたSiN膜21及びAl膜22,23で構成されている。接続部4aにおいて、SiN膜21に形成されたコンタクトホールを介して、Al膜22とAl膜23とが電気的に接続されている。   As shown in FIG. 2, the connecting portion 4 a is composed of a SiN film 21 and Al films 22 and 23 that continuously extend from the individual displacement portions 4-1 and 4-2 as they are. In the connection part 4a, the Al film 22 and the Al film 23 are electrically connected through a contact hole formed in the SiN film 21.

熱分離部5は、断熱性の高い材料で構成され、本実施の形態では個別変位部4−2からそのまま連続して延びたSiN膜21で構成されている。熱分離部5上には、その断熱性が損なわないように幅狭にされたTi配線層24が形成されている。接続部5aは、個別変位部4−2及び熱分離部5からそのまま連続して延びたSiN膜21及びAl膜23で構成されている。接続部5aにおいて、SiN膜21に形成されたコンタクトホールを介して、Al膜23とTi配線層24とが電気的に接続されている。熱分離部5は、主にX軸方向に延びた後にややY軸方向に延びた後に再びX方向に延びるJ字状に構成されている。   The heat separation part 5 is made of a material having high heat insulation properties, and in this embodiment, the heat separation part 5 is made of a SiN film 21 that continuously extends from the individual displacement part 4-2. On the heat separation part 5, a Ti wiring layer 24 is formed so as to be narrow so as not to impair its heat insulation. The connection part 5a is composed of a SiN film 21 and an Al film 23 that continuously extend from the individual displacement part 4-2 and the heat separation part 5 as they are. In the connection portion 5a, the Al film 23 and the Ti wiring layer 24 are electrically connected through a contact hole formed in the SiN film 21. The heat separation part 5 is configured in a J-shape mainly extending in the X-axis direction and then extending in the Y-axis direction and then extending in the X-direction again.

第2の変位部6は、図1に示すように、その−X側の端部(始点部)から+X側の端部(終点部)にかけて+X方向の向きに順次機械的に接続された2つの個別変位部6−1,6−2で構成されている。−X側の個別変位部6−1の−X側の端部(始点部)は、接続部5bによって、熱分離部5の他方端部に接続されている。個別変位部6−1の+X側の端部(終点部)は、接続部6aによって+X側の個別変位部6−2の−X側の端部(始点部)に接続されている。個別変位部6−2の+X側の端部(終点部)は、接続部7aによって、可動電極部7に接続されている。したがって、第2の変位部6は、基板1に対して、熱分離部5及び第1の変位部4を介して機械的に連続している。   As shown in FIG. 1, the second displacement portion 6 is mechanically connected sequentially in the + X direction from the −X side end portion (start point portion) to the + X side end portion (end point portion). It consists of two individual displacement portions 6-1 and 6-2. The −X side end portion (starting point portion) of the −X side individual displacement portion 6-1 is connected to the other end portion of the heat separating portion 5 by the connecting portion 5b. The + X side end portion (end point portion) of the individual displacement portion 6-1 is connected to the −X side end portion (start point portion) of the + X side individual displacement portion 6-2 by the connecting portion 6a. The + X side end (end point) of the individual displacement part 6-2 is connected to the movable electrode part 7 by a connection part 7a. Therefore, the second displacement portion 6 is mechanically continuous with the substrate 1 via the heat separation portion 5 and the first displacement portion 4.

個別変位部6−1は、図3に示すように、Z軸方向(上下方向)に互いに重なった下側のAl膜25及び上側のSiN膜21(このSiN膜21は、熱分離部5からそのまま連続して延びている。)で構成されている。個別変位部6−1は、犠牲層20が除去されていない段階では、図1及び図3に示すように、犠牲層20により保持されて湾曲せずに、基板1と平行にX軸方向に真っ直ぐ延びているが、膜25,21の膜厚や製造時の成膜条件等を設定することで、最終的に犠牲層20が除去されると、膜25,21の内部応力によって、常温において図5(a)に示すように、下方(−Z方向、基板1側)へ湾曲するようになっている。個別変位部6−1は、熱を受けて温度が上昇すると、その温度に応じて、下方への湾曲の度合いが減る。   As shown in FIG. 3, the individual displacement portion 6-1 includes a lower Al film 25 and an upper SiN film 21 that overlap each other in the Z-axis direction (vertical direction) (this SiN film 21 is separated from the heat separation portion 5. It is continuously extended as it is.) In the stage where the sacrificial layer 20 is not removed, the individual displacement part 6-1 is held by the sacrificial layer 20 and is not curved and parallel to the substrate 1 in the X-axis direction, as shown in FIGS. Although it extends straight, when the sacrificial layer 20 is finally removed by setting the film thickness of the films 25 and 21 and the film forming conditions at the time of manufacture, the internal stress of the films 25 and 21 causes the room temperature As shown to Fig.5 (a), it curves below (-Z direction, the board | substrate 1 side). When the individual displacement portion 6-1 receives heat and rises in temperature, the degree of downward bending decreases according to the temperature.

本実施の形態では、個別変位部6−1の始点部から終点部までの長さL3と個別変位部6−2の始点部から終点部までの長さL4とは、実質的に等しくなっている。このように両者が等しいことが好ましいが、本発明では必ずしもこれに限定されるものではない。また、個別変位部6−1の上側の膜21と個別変位部6−2の下側の膜21の膜厚は互いに実質的に同一とされ、個別変位部6−1の下側の膜25と個別変位部6−2の上側の膜26の膜厚は互いに実質的に同一とされているが、必ずしもこれに限定されるものではない。   In the present embodiment, the length L3 from the start point to the end point of the individual displacement part 6-1 and the length L4 from the start point to the end point of the individual displacement part 6-2 are substantially equal. Yes. Thus, it is preferable that both are equal, but the present invention is not necessarily limited to this. In addition, the film thicknesses of the upper film 21 of the individual displacement part 6-1 and the lower film 21 of the individual displacement part 6-2 are substantially the same, and the lower film 25 of the individual displacement part 6-1. The film thicknesses of the films 26 on the upper side of the individual displacement portions 6-2 are substantially the same, but are not necessarily limited thereto.

接続部6aは、図3に示すように、個別変位部6−1,6−2からそのまま連続して延びたSiN膜21及びAl膜25,26で構成されている。接続部6aにおいて、SiN膜21に形成されたコンタクトホールを介して、Al膜25とAl膜26とが電気的に接続されている。   As shown in FIG. 3, the connecting portion 6a is composed of a SiN film 21 and Al films 25 and 26 that continuously extend from the individual displacement portions 6-1 and 6-2 as they are. In the connection portion 6a, the Al film 25 and the Al film 26 are electrically connected through a contact hole formed in the SiN film 21.

接続部5bは、熱分離部5及び個別変位部6−1からそのまま連続して延びたSiN膜21及びAl膜25で構成されている。接続部5bにおいて、SiN膜21に形成されたコンタクトホールを介して、Al膜25とTi配線層24とが電気的に接続されている。   The connection part 5b is composed of a SiN film 21 and an Al film 25 that continuously extend from the heat separation part 5 and the individual displacement part 6-1. In the connection portion 5b, the Al film 25 and the Ti wiring layer 24 are electrically connected through a contact hole formed in the SiN film 21.

個別変位部6−2は、図3に示すように、Z軸方向(上下方向)に互いに重なった下側のSiN膜21(このSiN膜21は、個別変位部6−1からそのまま連続して延びている。)及び上側のAl膜26で構成されている。個別変位部6−2は、犠牲層20が除去されていない段階では、図1及び図3に示すように、犠牲層20により保持されて湾曲せずに、基板1と平行にX軸方向に真っ直ぐ延びているが、膜26,21の膜厚や製造時の成膜条件等を設定することで、最終的に犠牲層20が除去されると、膜26,21の内部応力によって、常温において図5(a)に示すように、上方(+Z方向、基板1とは反対側)へ湾曲するようになっている。個別変位部6−2は、熱を受けて温度が上昇すると、その温度に応じて、上方への湾曲の度合いが減る。   As shown in FIG. 3, the individual displacement portion 6-2 includes a lower SiN film 21 that overlaps each other in the Z-axis direction (vertical direction) (this SiN film 21 is continuously formed from the individual displacement portion 6-1 as it is. And the upper Al film 26. In the stage where the sacrificial layer 20 is not removed, the individual displacement portion 6-2 is held by the sacrificial layer 20 and is not curved and parallel to the substrate 1 in the X-axis direction, as shown in FIGS. Although it extends straight, when the sacrificial layer 20 is finally removed by setting the film thickness of the films 26 and 21, the film forming conditions at the time of manufacture, and the like, the internal stress of the films 26 and 21 causes a normal temperature. As shown in FIG. 5A, it is curved upward (in the + Z direction, opposite to the substrate 1). When the individual displacement portion 6-2 receives heat and the temperature rises, the degree of upward bending decreases according to the temperature.

可動電極部7は、個別変位部6−2から接続部7aを介してそのまま連続して延びたAl膜26で構成されている。赤外線吸収部9は、金黒等の赤外線吸収膜27で構成され、可動電極部7の上面に形成されている。赤外線吸収部9は、可動電極部7及び接続部7aを介して第2の変位部6に熱的に結合されている。これにより、赤外線吸収部9は、基板1に対して、熱分離部5及び第1の変位部4を介して機械的に連続している。もっとも、赤外線吸収部9を可動電極部7の上面に形成する代わりに、例えば、第2の変位部6を構成する膜を赤外線吸収部として兼用してもよいし、第2の変位部6に赤外線吸収部として金黒等の赤外線吸収膜を形成してもよい。   The movable electrode portion 7 is composed of an Al film 26 continuously extending from the individual displacement portion 6-2 through the connection portion 7a. The infrared absorbing portion 9 is composed of an infrared absorbing film 27 such as gold black and is formed on the upper surface of the movable electrode portion 7. The infrared absorbing portion 9 is thermally coupled to the second displacement portion 6 via the movable electrode portion 7 and the connection portion 7a. Thereby, the infrared absorption unit 9 is mechanically continuous with the substrate 1 via the heat separation unit 5 and the first displacement unit 4. However, instead of forming the infrared absorbing portion 9 on the upper surface of the movable electrode portion 7, for example, a film constituting the second displacement portion 6 may be used as the infrared absorbing portion. An infrared absorbing film such as gold black may be formed as the infrared absorbing portion.

接続部7aは、図3に示すように、個別変位部6−2、可動電極部7及び赤外線吸収部9からそのまま連続して延びたAl膜26及び赤外線吸収膜27で構成されている。   As shown in FIG. 3, the connecting portion 7 a is composed of an Al film 26 and an infrared absorbing film 27 that continuously extend from the individual displacement portion 6-2, the movable electrode portion 7, and the infrared absorbing portion 9.

先の説明からわかるように、第1の変位部4の始点部から終点部へ向かう向きは−X方向の向きとなっているのに対し、第2の変位部6の始点部から終点部へ向かう向きは+X方向の向きとなっており、両者は逆向きである。   As can be seen from the above description, the direction from the start point to the end point of the first displacement portion 4 is the direction of the −X direction, whereas from the start point to the end point of the second displacement portion 6. The direction of heading is the direction of the + X direction, and both are opposite.

なお、図面には示していないが、個別変位部4−1,4−2,6−1,6−2以外の構成要素(例えば、可動電極部7、熱分離部5など)についてはそれぞれ、平面部と、当該平面部の周辺部分の少なくとも一部に渡って立ち上がるか又は立ち下がるように形成された立ち上がり部又は立ち下がり部とを有するように、構成しておくことが、好ましい。この場合、平面部が立ち上がり部又は立ち下がり部により補強され、所望の強度を確保しつつ、膜厚を薄くすることができ、好ましい。この点は、後述する各実施の形態についても同様である。   Although not shown in the drawings, components other than the individual displacement portions 4-1, 4-2, 6-1, 6-2 (for example, the movable electrode portion 7, the heat separation portion 5, etc.) It is preferable to have a configuration including a flat portion and a rising portion or a falling portion formed so as to rise or fall over at least a part of the peripheral portion of the flat portion. In this case, the plane portion is reinforced by the rising portion or the falling portion, and the film thickness can be reduced while ensuring a desired strength, which is preferable. This also applies to each embodiment described later.

図面には示していないが、本実施の形態による放射検出装置では、前述した図1等に示す単位画素が基板1上に1次元状又は2次元状に配置されている。この点は、後述する各実施の形態についても同様である。   Although not shown in the drawings, in the radiation detection apparatus according to the present embodiment, the unit pixels shown in FIG. 1 and the like are arranged on the substrate 1 in a one-dimensional or two-dimensional manner. This also applies to each embodiment described later.

以上の説明からわかるように、本実施の形態では、基板1、脚部3、被支持部2、可動電極部7及び赤外線吸収部9が赤外線により生ずる熱に応じて変位を発生する熱型変位素子を構成しており、各単位画素においてこの熱型変位素子の被支持部2が1つずつ用いられている。   As can be seen from the above description, in this embodiment, the thermal displacement of the substrate 1, the leg 3, the supported portion 2, the movable electrode portion 7, and the infrared absorbing portion 9 generates a displacement according to the heat generated by infrared rays. An element is configured, and one supported portion 2 of the thermal displacement element is used in each unit pixel.

本実施の形態による放射検出装置は、例えば、膜の形成及びパターニング、エッチング、犠牲層20の形成・除去などの半導体製造技術を利用して、製造することができる。最終的には、犠牲層20が除去され、常温において図5(a)に示すような状態となる。   The radiation detection apparatus according to the present embodiment can be manufactured by using a semiconductor manufacturing technique such as film formation and patterning, etching, and sacrificial layer 20 formation / removal. Eventually, the sacrificial layer 20 is removed, and a state as shown in FIG.

本実施の形態では、図5に示すように、観察対象の物体からの赤外線iが上方から入射される。このとき、パッケージ等に設けた赤外線遮光部(図示せず)により、観察対象の物体からの赤外線iが第1の変位部4(特に、赤外線吸収性を有するSiN膜21が赤外線i入射側となる個別変位部4−2)に入射しないように遮光することが、好ましい。もっとも、このような遮光は必ずしも必要ではない。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, infrared rays i from the object to be observed are incident from above. At this time, an infrared ray shielding part (not shown) provided in the package or the like causes the infrared ray i from the object to be observed to be incident on the first displacement part 4 (particularly, the SiN film 21 having infrared absorptivity is incident on the infrared i incident side). It is preferable to shield from light so as not to enter the individual displacement portion 4-2). However, such light shielding is not always necessary.

本実施の形態によれば、第1及び第2の変位部4,6が前述したように個別変位部4−1,4−2,6−1,6−2で構成されているので、常温T0付近の低温物体を観察している状態において、環境温度が常温T0である場合に、熱平衡に達して基板及び素子各部の温度もT0となったときには、図5(a)に示すようになる。すなわち、第1の変位部4は全体としてS字状をなし、熱分離部5が基板1に対して平行となる。また、第2の変位部6も全体としてS字状をなすため、可動電極部7も基板1に対して平行となる。   According to the present embodiment, since the first and second displacement portions 4 and 6 are constituted by the individual displacement portions 4-1, 4-2, 6-1 and 6-2 as described above, In a state where a low-temperature object near T0 is being observed, when the ambient temperature is normal temperature T0, when the thermal equilibrium is reached and the temperature of the substrate and each part of the element also becomes T0, the state is as shown in FIG. . That is, the first displacement portion 4 has an S-shape as a whole, and the heat separation portion 5 is parallel to the substrate 1. Further, since the second displacement portion 6 also has an S shape as a whole, the movable electrode portion 7 is also parallel to the substrate 1.

そして、環境温度及び基板温度がT0である場合において、かなり温度の高い高温物体を観察すると、高温物体からの赤外線iが赤外線吸収部9により熱に変換され、この熱により第2の変位部6の個別変位部6−1,6−2の湾曲の度合いが小さくなる。このとき、個別変位部6−1の上方への湾曲の度合いが小さくなるのと、個別変位部6−2の下方への湾曲の度合いが小さくなるのとが、同程度である。また、赤外線吸収部9により変換された熱は、熱分離部5によって、第1の変位部4へは比較的短い時間ではほとんど伝導されないため、第2の変位部4の個別変位部4−1,4−2はほとんど変動しない。したがって、可動電極部7は基板1と平行のままその高さ(Z方向位置)が上方へ移動し、可動電極部7と固定電極部8との間の間隔が広がり、その間隔は入射した赤外線iの量に応じたものとなる。この間隔の変化が両電極部7,8間の静電容量の変化として前記読み出し回路により読み出される。単位画素が1次元状又は2次元状に配置されており、前記読み出し回路から赤外線画像信号が得られるようになっている。   When the environmental temperature and the substrate temperature are T0 and a high-temperature object having a considerably high temperature is observed, the infrared ray i from the high-temperature object is converted into heat by the infrared absorption unit 9, and the second displacement unit 6 is converted by this heat. The degree of curvature of the individual displacement portions 6-1 and 6-2 is reduced. At this time, the degree of the upward bending of the individual displacement part 6-1 is the same as the degree of the downward bending of the individual displacement part 6-2. Further, since the heat converted by the infrared absorbing unit 9 is hardly conducted to the first displacement unit 4 by the heat separation unit 5 in a relatively short time, the individual displacement unit 4-1 of the second displacement unit 4. 4-2 hardly changes. Accordingly, the height (Z-direction position) of the movable electrode portion 7 is moved upward while being parallel to the substrate 1, and the interval between the movable electrode portion 7 and the fixed electrode portion 8 is widened. It depends on the amount of i. The change in the interval is read out by the readout circuit as a change in the capacitance between the electrode portions 7 and 8. Unit pixels are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and an infrared image signal can be obtained from the readout circuit.

また、環境温度がT0からΔTだけ変化する場合を考えると、その変化に対して素子各部が熱平衡状態に達すれば、第1の個別変位部4の温度がΔTだけ変化するのみならず、熱分離部5を介して第2の個別変位部6の温度もΔTだけ変化する。これは、環境温度の変化を考える場合、ΔTが熱分離部5を介して第2の個別変位部に伝導するのに十分な時間が存するものと考えることができるためである。第1の変位部4の温度がΔTだけ変化するとその分だけ熱分離部5の高さは高くなる(又は低くなる)が、第2の変位部6の温度もΔTだけ変化して、その分だけ熱分離部5と可動電極部7との間のZ軸方向の距離は縮まる(又は広がる)ので、両者が相殺されて可動電極部7の高さ(Z方向位置)は変化しない。したがって、本実施の形態によれば、環境温度変化の影響を排除した赤外線検出が可能である。そして、このように環境温度がΔTだけ変化した場合にも、熱分離部5及び可動電極部7は、基板1と平行のままである。   Considering the case where the environmental temperature changes from T0 by ΔT, if each element part reaches a thermal equilibrium state with respect to the change, not only the temperature of the first individual displacement part 4 changes by ΔT but also thermal separation. The temperature of the second individual displacement part 6 also changes by ΔT via the part 5. This is because when considering the change in the environmental temperature, it can be considered that there is sufficient time for ΔT to be conducted to the second individual displacement portion via the heat separation portion 5. When the temperature of the first displacement unit 4 changes by ΔT, the height of the heat separation unit 5 increases (or decreases) by that amount, but the temperature of the second displacement unit 6 also changes by ΔT, and accordingly. Therefore, the distance in the Z-axis direction between the heat separating portion 5 and the movable electrode portion 7 is shortened (or widened), so that both cancel each other and the height (Z-direction position) of the movable electrode portion 7 does not change. Therefore, according to the present embodiment, infrared detection can be performed without the influence of environmental temperature changes. Even when the environmental temperature changes by ΔT in this way, the thermal separation unit 5 and the movable electrode unit 7 remain parallel to the substrate 1.

このように、本実施の形態によれば、可動電極部7を常に平行にすることができる。また、図5からわかるように、本実施の形態では、可動電極部7と固定電極部8との間隔は、観察対象の物体の温度が常温付近の低い場合には狭く、その温度が高くなる(すなわち、入射赤外線量が増える)ほど広がる。これらにより得られる利点について、比較例を参照して説明する。   Thus, according to this Embodiment, the movable electrode part 7 can always be made parallel. Further, as can be seen from FIG. 5, in the present embodiment, the distance between the movable electrode portion 7 and the fixed electrode portion 8 is narrow when the temperature of the object to be observed is low near room temperature, and the temperature increases. It spreads as the amount of incident infrared rays increases. Advantages obtained by these will be described with reference to a comparative example.

図6は、比較例による放射検出装置の単位画素(単位素子)を模式的に示す概略平面図である。図7は図6中のX9−X10線に沿った概略断面図、図8は図6中のX11−X12線に沿った概略断面図、図9は図6中のY9−Y10線に沿った概略断面図である。ただし、図6乃至図9は、この比較例による放射検出装置の製造途中において、犠牲層20を除去する前の状態を示している。この犠牲層20は、図7乃至図9では示しているが、図6では省略している。図面には示していないが、図6中のX13−X14線に沿った概略断面図は図8と同様となり、図6中のX15−X16線に沿った概略断面図は図7と同様となる。   FIG. 6 is a schematic plan view schematically showing a unit pixel (unit element) of the radiation detection apparatus according to the comparative example. 7 is a schematic sectional view taken along line X9-X10 in FIG. 6, FIG. 8 is a schematic sectional view taken along line X11-X12 in FIG. 6, and FIG. 9 is taken along line Y9-Y10 in FIG. It is a schematic sectional drawing. However, FIGS. 6 to 9 show a state before the sacrificial layer 20 is removed during the manufacture of the radiation detection apparatus according to this comparative example. The sacrificial layer 20 is shown in FIGS. 7 to 9, but omitted in FIG. Although not shown in the drawing, the schematic cross-sectional view along the line X13-X14 in FIG. 6 is the same as FIG. 8, and the schematic cross-sectional view along the line X15-X16 in FIG. .

図10(a)(b)は、この比較例による放射検出装置の、犠牲層20を除去した後の完成状態を大幅に簡略化して模式的に示す図であり、図6中のB矢視図に相当している。図10(a)は、常温付近の低温物体を観察している状態において、環境温度が常温T0である場合に、熱平衡に達して基板及び素子各部の温度もT0となったときの様子を示している。図10(b)は、環境温度及び基板温度がT0である場合において、かなり温度の高い高温物体を観察している様子を示している。   FIGS. 10A and 10B are diagrams schematically showing the completed state of the radiation detection apparatus according to this comparative example after the sacrificial layer 20 is greatly simplified, as seen in the direction of arrow B in FIG. It corresponds to the figure. FIG. 10A shows a state in which a thermal equilibrium is reached and the temperature of each part of the substrate and the element reaches T0 when the ambient temperature is normal temperature T0 in a state where a low-temperature object near normal temperature is observed. ing. FIG. 10B shows a state in which a high-temperature object having a considerably high temperature is observed when the environmental temperature and the substrate temperature are T0.

図6乃至図10において、図1乃至図5中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。   6 to 10, the same or corresponding elements as those in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.

この比較例は、特許文献1に開示された従来技術に相当するものである。この比較例が本実施の形態と異なる所は、主に、個別変位部4−2,6−1が除去されて、第1の変位部4が個別変位部4−1のみで構成され、第2の変位部6が個別変位部6−2のみで構成されている点である。個別変位部4−1は下側のSiN膜21と上側のAl膜22で構成され、個別変位部6−2は下側のSiN膜32と上側のAl膜26で構成されている。なお、熱分離部5はSiN膜32で構成されている。個別変位部4−1の始点部から終点部までの長さL11と個別変位部6−2の始点部から終点部までの長さL12とは、実質的に等しくなっている。最終的に犠牲層20が除去されると、個別変位部4−1,6−2は両方とも、膜21,22の内部応力又は膜32,26の応力によって、常温において図10(a)に示すように、上方(+Z方向)へ湾曲するようになっている。個別変位部4−1,6−2は、熱を受けて温度が上昇すると、その温度に応じて、上方への湾曲の度合いが小さくなる。   This comparative example corresponds to the prior art disclosed in Patent Document 1. This comparative example is different from the present embodiment mainly in that the individual displacement portions 4-2 and 6-1 are removed, and the first displacement portion 4 is configured by only the individual displacement portions 4-1, The second displacement portion 6 is composed of only the individual displacement portions 6-2. The individual displacement part 4-1 is composed of the lower SiN film 21 and the upper Al film 22, and the individual displacement part 6-2 is composed of the lower SiN film 32 and the upper Al film 26. The thermal separation unit 5 is composed of a SiN film 32. The length L11 from the start point to the end point of the individual displacement part 4-1 and the length L12 from the start point to the end point of the individual displacement part 6-2 are substantially equal. When the sacrificial layer 20 is finally removed, both the individual displacement portions 4-1 and 6-2 are brought into FIG. 10A at room temperature due to the internal stress of the films 21 and 22 or the stress of the films 32 and 26. As shown, it is curved upward (+ Z direction). When the individual displacement portions 4-1 and 6-2 receive heat and the temperature rises, the degree of upward bending decreases according to the temperature.

この比較例では、常温付近の低温物体を観察すると、図10(a)に示すように、個別変位部4−1、そのときの素子温度(基板1の温度)に応じて上方に湾曲する。一方、個別変位部6−2は、そのときの素子温度(基板1の温度)及び入射赤外線iによる温度に応じて上方に湾曲する。図10(a)では、低温物体を観察しているため、個別変位部4−1と個別変位部6−2の温度はほぼ等しい。そのため、個別変位部4−1と個別変位部6−2の湾曲度もほぼ等しくなり、可動電極部7は基板1上に形成された固定電極8とほぼ平行な状態になる。   In this comparative example, when a low-temperature object near normal temperature is observed, as shown in FIG. 10A, the individual displacement portion 4-1, and the element temperature at that time (the temperature of the substrate 1) bend upward. On the other hand, the individual displacement part 6-2 curves upward according to the element temperature (temperature of the board | substrate 1) at that time and the temperature by incident infrared rays i. In FIG. 10A, since the low temperature object is observed, the temperatures of the individual displacement part 4-1 and the individual displacement part 6-2 are substantially equal. Therefore, the degrees of curvature of the individual displacement portions 4-1 and the individual displacement portions 6-2 are also substantially equal, and the movable electrode portion 7 is substantially parallel to the fixed electrode 8 formed on the substrate 1.

そして、この比較例では、かなり温度の高い高温物体を観察すると、図10(b)に示すように、個別変位部4−1は、そのときの素子温度(基板1の温度)に応じて上方に湾曲する。一方、センサBMは、そのときの素子温度(基板1の温度)及び入射赤外線iによる温度に応じて上方に湾曲する。図10(b)では、高温物体を観察しているため、個別変位部4−1の温度に対して個別変位部6−2の温度はかなり高くなる。そのため、個別変位部4−1の湾曲度に対して個別変位部6−2の湾曲度はかなり小さくなる。この結果、可動電極部7は、図10(b)に示すように傾き、場合によっては、図10(b)中のC点付近で固定電極部8と接触してしまう。   In this comparative example, when a high-temperature object having a considerably high temperature is observed, as shown in FIG. 10B, the individual displacement portion 4-1 moves upward according to the element temperature (temperature of the substrate 1) at that time. To curve. On the other hand, the sensor BM curves upward in accordance with the element temperature (temperature of the substrate 1) at that time and the temperature due to the incident infrared ray i. In FIG.10 (b), since the high temperature object is observed, the temperature of the individual displacement part 6-2 becomes quite high with respect to the temperature of the individual displacement part 4-1. Therefore, the degree of curvature of the individual displacement part 6-2 is considerably smaller than the degree of curvature of the individual displacement part 4-1. As a result, the movable electrode portion 7 is tilted as shown in FIG. 10B, and in some cases, the movable electrode portion 7 comes into contact with the fixed electrode portion 8 near the point C in FIG. 10B.

この比較例では、入射赤外線iの量が大きくて可動電極部7が図10(b)に示すように接触するほど傾いても、そのときに得られる電極部7,8間の静電容量は、可動電極部7を固定電極部8と平行にした状態で両電極部7,8の間隔を図10(a)に示す間隔d1よりわずかに狭めたときに得られる静電容量と同じ程度にすぎない。換言すれば、図10(b)の場合の電極部7,8の実効的な間隔は、図10(a)に示す間隔d1よりわずかに小さいものとなるにすぎない。よって、入射赤外線iの量の変化に対して、両電極部7,8間の静電容量の変化が小さくなり、入射赤外線iの検出感度が低い。   In this comparative example, even if the amount of incident infrared rays i is large and the movable electrode portion 7 is tilted so as to contact as shown in FIG. 10B, the capacitance between the electrode portions 7 and 8 obtained at that time is In the state where the movable electrode portion 7 is parallel to the fixed electrode portion 8, the same capacitance as that obtained when the distance between the electrode portions 7 and 8 is slightly narrower than the distance d 1 shown in FIG. Only. In other words, the effective distance between the electrode portions 7 and 8 in the case of FIG. 10B is only slightly smaller than the distance d1 shown in FIG. Therefore, the change in capacitance between the electrode portions 7 and 8 becomes small with respect to the change in the amount of incident infrared ray i, and the detection sensitivity of incident infrared ray i is low.

また、この比較例において、可動電極部7が固定電極部8に接触するのを避けるためには、個別変位部6−2の始点部(すなわち、図10中の接続部5b)の位置を図6中の−X方向(犠牲層20を除去した最終状態である図10では、矢印Dの方向)へずらせばよい。しかし、このようにすると、図6(a)中の間隔d1は大きくなってしまう。電極部7,8間の静電容量は間隔d1に反比例するので、間隔d1が大きくなることで、静電容量の変化が小さくなってしまい、その結果、入射赤外線iの検出感度が低くなってしまう。   Further, in this comparative example, in order to avoid the movable electrode portion 7 from contacting the fixed electrode portion 8, the position of the starting point portion of the individual displacement portion 6-2 (that is, the connection portion 5b in FIG. 10) is illustrated. 6 may be shifted in the −X direction (the direction of arrow D in FIG. 10 which is the final state after removing the sacrificial layer 20). However, if it does in this way, the space | interval d1 in Fig.6 (a) will become large. Since the capacitance between the electrode portions 7 and 8 is inversely proportional to the distance d1, the increase in the distance d1 reduces the change in capacitance, and as a result, the detection sensitivity of the incident infrared ray i decreases. End up.

さらに、この比較例では、先の説明からわかるように、観察対象の物体の温度が高いほど、両電極部7,8の実効的な間隔が狭くなる。よって、観察対象物体の温度が高いほど、静電容量の変化が大きくなり検出感度が高くなる。しかし、通常は、常温付近にて使用頻度が多いので、比較例とは逆に、常温付近では検出感度が高く、高温になるに従って検出感度が低くなることが要求される。   Further, in this comparative example, as can be seen from the above description, the effective distance between the electrode portions 7 and 8 becomes narrower as the temperature of the object to be observed is higher. Therefore, the higher the temperature of the object to be observed, the greater the change in capacitance and the higher the detection sensitivity. However, normally, since the frequency of use is high near normal temperature, contrary to the comparative example, the detection sensitivity is high near normal temperature and the detection sensitivity is required to decrease as the temperature increases.

これに対し、本実施の形態では、図5に示すように、常に、可動電極部7を固定電極部8と平行にしたまま、両電極部7,8の間隔が、観察対象の物体の温度(すなわち、入射赤外線iの検出感度の量)に応じて変化する。したがって、本実施の形態によれば、前記比較例に比べて、入射赤外線iの量の変化に対する両電極部7,8の間隔の変化が大きくなり、赤外線iの検出感度が高まる。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the distance between the two electrode portions 7 and 8 is always the temperature of the object to be observed while the movable electrode portion 7 is kept parallel to the fixed electrode portion 8. It changes in accordance with (that is, the amount of detection sensitivity of incident infrared ray i). Therefore, according to the present embodiment, compared to the comparative example, the change in the distance between the electrode portions 7 and 8 with respect to the change in the amount of incident infrared rays i is increased, and the detection sensitivity of infrared rays i is increased.

また、本実施の形態では、可動電極部7が固定電極部8と平行のままであるので、図5(a)に示すように、可動電極部7が固定電極部8に衝突することなく、可動電極部7を固定電極部8に近づけて両電極部7,8の間隔を非常に狭めることができる。したがって、電極部7,8間の静電容量は両電極部7,8の間隔に反比例するので、その間隔が小さくなることで、静電容量の変化が大きくなり、この点からも、入射赤外線iの検出感度を高めることができる。   In the present embodiment, since the movable electrode portion 7 remains parallel to the fixed electrode portion 8, the movable electrode portion 7 does not collide with the fixed electrode portion 8 as shown in FIG. The movable electrode portion 7 can be brought close to the fixed electrode portion 8 so that the distance between the electrode portions 7 and 8 can be very narrowed. Accordingly, the electrostatic capacity between the electrode parts 7 and 8 is inversely proportional to the distance between the two electrode parts 7 and 8, so that the change in the electrostatic capacity increases with a decrease in the distance. The detection sensitivity of i can be increased.

さらに、本実施の形態では、図5に示すように、前記比較例とは逆に、可動電極部7と固定電極部8との間隔は、観察対象の物体の温度が常温付近の低い場合には狭く、その温度が高くなるほど広がる。よって、最も使用頻度の多い常温付近にて感度を高くすることができるので、好ましい。   Furthermore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, contrary to the comparative example, the distance between the movable electrode portion 7 and the fixed electrode portion 8 is set when the temperature of the object to be observed is low near normal temperature. Is narrow and spreads as the temperature increases. Therefore, it is preferable because the sensitivity can be increased in the vicinity of room temperature, which is the most frequently used.

なお、本実施の形態では、図5からわかるように、可動電極部7は、観察対象の物体の温度や環境温度等に応じて、X軸方向に移動する。そのため、このように可動電極部7がX軸方向に移動しても、Z軸方向から見た平面視で可動電極部7が固定電極部8からはみ出さないように、余裕を持って固定電極部8の寸法及び配置を設定することが好ましい。   In this embodiment, as can be seen from FIG. 5, the movable electrode portion 7 moves in the X-axis direction according to the temperature of the object to be observed, the environmental temperature, and the like. Therefore, even if the movable electrode portion 7 moves in the X-axis direction in this way, the fixed electrode has a margin so that the movable electrode portion 7 does not protrude from the fixed electrode portion 8 in a plan view seen from the Z-axis direction. It is preferable to set the size and arrangement of the portion 8.

[第2の実施の形態]   [Second Embodiment]

図11は、本発明の第2の実施の形態による放射検出装置の単位画素(単位素子)を模式的に示す概略平面図である。図12は図11中のX17−X18線に沿った概略断面図、図13は図11中のY17−Y18線に沿った概略断面図である。ただし、図11乃至図13は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において、犠牲層20を除去する前の状態を示している。この犠牲層20は、図12及び図13では示しているが、図11では省略している。図面には示していないが、図11中のX19−X20線に沿った概略断面図は図12と同様となる。   FIG. 11 is a schematic plan view schematically showing a unit pixel (unit element) of the radiation detection apparatus according to the second embodiment of the present invention. 12 is a schematic sectional view taken along line X17-X18 in FIG. 11, and FIG. 13 is a schematic sectional view taken along line Y17-Y18 in FIG. However, FIGS. 11 to 13 show a state before the sacrificial layer 20 is removed during the manufacture of the radiation detection apparatus according to the present embodiment. The sacrificial layer 20 is shown in FIGS. 12 and 13, but omitted in FIG. Although not shown in the drawing, the schematic cross-sectional view along the line X19-X20 in FIG. 11 is the same as FIG.

図14(a)(b)は、本実施の形態による放射検出装置の、犠牲層20を除去した後の完成状態を大幅に簡略化して模式的に示す図であり、図11中のE矢視図に相当している。図14(a)は、常温付近の低温物体を観察している状態において、環境温度が常温T0である場合に、熱平衡に達して基板及び素子各部の温度もT0となったときの様子を示している。図14(b)は、環境温度及び基板温度がT0である場合において、かなり温度の高い高温物体を観察している様子を示している。   FIGS. 14A and 14B are diagrams schematically showing the completed state of the radiation detection apparatus according to the present embodiment after removing the sacrificial layer 20 in a greatly simplified manner. It corresponds to a visual map. FIG. 14A shows a state in which a thermal equilibrium is reached and the temperature of each part of the substrate and the element reaches T0 when the ambient temperature is normal temperature T0 in a state where a low-temperature object near normal temperature is observed. ing. FIG. 14B shows a state where a high-temperature object having a considerably high temperature is observed when the environmental temperature and the substrate temperature are T0.

図11乃至図14において、図1乃至図5中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。   11 to 14, the same or corresponding elements as those in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.

本実施の形態が前記第1の実施の形態と異なる所は、前記第1の実施の形態では熱分離部5がJ字状に構成されていたのに対し、本実施の形態では、熱分離部5が一直線状に構成され、個別変位部4−1,4−2、熱分離部5及び個別変位部6−1,6−2がX軸方向に直線状に配列されている点のみである。この配列によって、第1の変位部4の始点部から終点部へ向かう向きも、第2の変位部6の始点部から終点部へ向かう向きも、同じく−X方向となっている。   The difference between the present embodiment and the first embodiment is that, in the first embodiment, the heat separation part 5 is configured in a J shape, whereas in the present embodiment, the heat separation is performed. The portion 5 is configured in a straight line, and only the individual displacement portions 4-1, 4-2, the heat separation portion 5, and the individual displacement portions 6-1, 6-2 are linearly arranged in the X-axis direction. is there. With this arrangement, the direction from the start point to the end point of the first displacement part 4 and the direction from the start point to the end point of the second displacement part 6 are also in the −X direction.

図14から理解できるように、本実施の形態によっても、前記第1の実施の形態と全く同じ利点を得ることができる。   As can be understood from FIG. 14, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained by this embodiment.

[第3の実施の形態]   [Third Embodiment]

図15は、本発明の第3の実施の形態による放射検出装置の単位画素(単位素子)を模式的に示す概略平面図である。図16は図15中のX21−X22線に沿った概略断面図、図17は図15中のY21−Y22線に沿った概略断面図である。ただし、図15乃至図17は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において、犠牲層20を除去する前の状態を示している。この犠牲層20は、図16及び図17では示しているが、図15では省略している。図面には示していないが、図15中のX23−X24線に沿った概略断面図は図16と同様となる。   FIG. 15 is a schematic plan view schematically showing a unit pixel (unit element) of the radiation detection apparatus according to the third embodiment of the present invention. 16 is a schematic sectional view taken along line X21-X22 in FIG. 15, and FIG. 17 is a schematic sectional view taken along line Y21-Y22 in FIG. 15 to 17 show a state before the sacrificial layer 20 is removed during the production of the radiation detection apparatus according to the present embodiment. The sacrificial layer 20 is shown in FIGS. 16 and 17, but is omitted in FIG. Although not shown in the drawing, the schematic cross-sectional view along the line X23-X24 in FIG. 15 is the same as FIG.

図18(a)(b)は、本実施の形態による放射検出装置の、犠牲層20を除去した後の完成状態を大幅に簡略化して模式的に示す図であり、図15中のF矢視図に相当している。図18(a)は、常温付近の低温物体を観察している状態において、環境温度が常温T0である場合に、熱平衡に達して基板及び素子各部の温度もT0となったときの様子を示している。図18(b)は、環境温度及び基板温度がT0である場合において、かなり温度の高い高温物体を観察している様子を示している。   18 (a) and 18 (b) are diagrams schematically showing the completed state of the radiation detection apparatus according to the present embodiment after removing the sacrificial layer 20 in a greatly simplified manner. It corresponds to a visual map. FIG. 18A shows a state in which a thermal equilibrium is reached and the temperature of each part of the substrate and the element reaches T0 when the ambient temperature is normal temperature T0 in a state where a low-temperature object near normal temperature is observed. ing. FIG. 18B shows a state in which a high-temperature object having a considerably high temperature is observed when the environmental temperature and the substrate temperature are T0.

図15乃至図18において、図1乃至図5中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。   15 to 18, elements that are the same as or correspond to those in FIGS. 1 to 5 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.

本実施の形態が前記第1の実施の形態と異なる所は、脚部3がSiN膜51で構成されかつX軸方向に延びた水平部3aを有することで熱抵抗が高められている点と、脚部3に幅狭のTi配線層52が形成されている点と、図1中の第1及び第2の変位部4,6及び熱分離部5の代わりに、変位部41が設けられている点である。   The present embodiment is different from the first embodiment in that the leg portion 3 is composed of the SiN film 51 and has a horizontal portion 3a extending in the X-axis direction, thereby increasing the thermal resistance. A narrow Ti wiring layer 52 is formed on the leg 3, and a displacement portion 41 is provided instead of the first and second displacement portions 4 and 6 and the heat separation portion 5 in FIG. It is a point.

変位部41は、図15及び図16に示すように、その−X側の端部(始点部)から+X側の端部(終点部)にかけて+X方向の向きに順次機械的に接続された2つの個別変位部41−1,41−2で構成されている。   As shown in FIGS. 15 and 16, the displacement portion 41 is mechanically connected sequentially in the + X direction from the −X side end portion (start point portion) to the + X side end portion (end point portion). It is composed of two individual displacement portions 41-1 and 41-2.

個別変位部41−1の−X側の端部(始点部)は脚部3の水平部3aの+X側の端部に、接続部41aによって接続されている。個別変位部41−1の+X側の端部(終点部)は、接続部41baによって+X側の個別変位部41−2の−X側の端部(始点部)に接続されている。個別変位部41−2の+X側の端部(終点部)は、接続部7aによって、可動電極部7に接続されている。   An end portion (starting point portion) on the −X side of the individual displacement portion 41-1 is connected to an end portion on the + X side of the horizontal portion 3a of the leg portion 3 by a connecting portion 41a. The + X side end portion (end point portion) of the individual displacement portion 41-1 is connected to the −X side end portion (start point portion) of the + X side individual displacement portion 41-2 by the connection portion 41ba. The + X side end (end point part) of the individual displacement part 41-2 is connected to the movable electrode part 7 by the connection part 7a.

個別変位部41−1は、図16に示すように、互いに重なった下側のSiN膜53と上側のAl膜54で構成されている。個別変位部41−1は、犠牲層20が除去されていない段階では、図16に示すように、犠牲層20により保持されて湾曲せずに、基板1と平行にX軸方向に真っ直ぐ延びているが、膜53,54の膜厚や製造時の成膜条件等を設定することで、最終的に犠牲層20が除去されると、膜53,54の内部応力によって、常温において図18(a)に示すように、上方(+Z方向、基板1とは反対側)へ湾曲するようになっている。個別変位部41−1は、熱を受けて温度が上昇すると、その温度に応じて、上方への湾曲の度合いが減る。   As shown in FIG. 16, the individual displacement portion 41-1 is composed of a lower SiN film 53 and an upper Al film 54 that overlap each other. At the stage where the sacrificial layer 20 is not removed, the individual displacement part 41-1 is held by the sacrificial layer 20 and is not curved and extends straight in the X-axis direction in parallel with the substrate 1, as shown in FIG. However, when the sacrificial layer 20 is finally removed by setting the film thicknesses of the films 53 and 54, the film forming conditions at the time of manufacture, and the like, the internal stress of the films 53 and 54 causes the FIG. As shown to a), it curves upwards (+ Z direction, the opposite side to the board | substrate 1). When the individual displacement portion 41-1 receives heat and the temperature rises, the degree of upward bending decreases according to the temperature.

個別変位部41−2は、図16に示すように、互いに重なった下側のAl膜26と上側のSiN膜53で構成されている。個別変位部41−2は、犠牲層20が除去されていない段階では、図16に示すように、犠牲層20により保持されて湾曲せずに、基板1と平行にX軸方向に真っ直ぐ延びているが、膜26,53の膜厚や製造時の成膜条件等を設定することで、最終的に犠牲層20が除去されると、膜26,53の内部応力によって、常温において図18(a)に示すように、下方(−Z方向、基板1側)へ湾曲するようになっている。個別変位部41−2は、熱を受けて温度が上昇すると、その温度に応じて、下方への湾曲の度合いが減る。   As shown in FIG. 16, the individual displacement portion 41-2 includes a lower Al film 26 and an upper SiN film 53 that overlap each other. At the stage where the sacrificial layer 20 is not removed, the individual displacement part 41-2 is held by the sacrificial layer 20 and is not curved and extends straight in the X-axis direction in parallel with the substrate 1, as shown in FIG. However, when the sacrificial layer 20 is finally removed by setting the film thicknesses of the films 26 and 53, the film forming conditions at the time of manufacture, and the like, the internal stress of the films 26 and 53 causes the FIG. As shown to a), it curves below (-Z direction, the board | substrate 1 side). When the individual displacement portion 41-2 receives heat and the temperature rises, the degree of downward bending decreases according to the temperature.

個別変位部41−1の始点部から終点部までの長さL21と個別変位部41−2始点部から終点部までの長さL22とは、実質的に等しくなっている。   The length L21 from the start point to the end point of the individual displacement part 41-1 and the length L22 from the start point to the end point of the individual displacement part 41-2 are substantially equal.

本実施の形態によれば、図18から、常に可動電極部7が固定電極部8と平行になることが、理解できる。   According to the present embodiment, it can be understood from FIG. 18 that the movable electrode portion 7 is always parallel to the fixed electrode portion 8.

したがって、本実施の形態によっても、前記第1の実施の形態と同様に、常に可動電極部7が固定電極部8と平行になることにより、入射赤外線iの量の変化に対する両電極部7,8の間隔の変化が大きくなり、赤外線iの検出感度が高まる。   Therefore, also in the present embodiment, as in the first embodiment, the movable electrode portion 7 is always parallel to the fixed electrode portion 8, so that both electrode portions 7, The change of the interval of 8 becomes large, and the detection sensitivity of the infrared ray i increases.

ただし、本実施の形態では、環境温度が変化するとそれに応じて可動電極部7の高さも変化してしまう。また、本実施の形態では、可動電極部7と固定電極部8との間隔は、観察対象の物体の温度が高いほど狭まるので、常温付近にて感度を高くすることはできない。   However, in the present embodiment, when the environmental temperature changes, the height of the movable electrode portion 7 changes accordingly. Further, in the present embodiment, the distance between the movable electrode portion 7 and the fixed electrode portion 8 becomes narrower as the temperature of the object to be observed becomes higher. Therefore, the sensitivity cannot be increased near room temperature.

[第4の実施の形態]   [Fourth Embodiment]

図19は、本発明の第4の実施の形態による放射検出装置の単位画素(単位素子)を模式的に示す概略平面図である。図20は図19中のX25−X26線に沿った概略断面図、図21は図19中のX27−X28線に沿った概略断面図、図22は図19中のY25−Y26線に沿った概略断面図である。ただし、図19乃至図22は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において、犠牲層20を除去する前の状態を示している。この犠牲層20は、図20乃至図22では示しているが、図19では省略している。図面には示していないが、図19中のX29−X30線に沿った概略断面図は図21と同様となり、図19中のX31−X32線に沿った概略断面図は図20と同様となる。   FIG. 19 is a schematic plan view schematically showing a unit pixel (unit element) of the radiation detection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. 20 is a schematic sectional view taken along line X25-X26 in FIG. 19, FIG. 21 is a schematic sectional view taken along line X27-X28 in FIG. 19, and FIG. 22 is taken along line Y25-Y26 in FIG. It is a schematic sectional drawing. However, FIGS. 19 to 22 show a state before the sacrificial layer 20 is removed during the manufacture of the radiation detection apparatus according to the present embodiment. The sacrificial layer 20 is shown in FIGS. 20 to 22, but omitted in FIG. Although not shown in the drawing, the schematic cross-sectional view along the line X29-X30 in FIG. 19 is the same as FIG. 21, and the schematic cross-sectional view along the line X31-X32 in FIG. .

図23(a)(b)は、本実施の形態による放射検出装置の、犠牲層20を除去した後の完成状態を大幅に簡略化して模式的に示す図であり、図19中のG矢視図に相当している。図23(a)は、常温付近の低温物体を観察している状態において、環境温度が常温T0である場合に、熱平衡に達して基板及び素子各部の温度もT0となったときの様子を示している。図23(b)は、環境温度及び基板温度がT0である場合において、かなり温度の高い高温物体を観察している様子を示している。   FIGS. 23A and 23B are diagrams schematically showing the completed state of the radiation detection apparatus according to the present embodiment after removing the sacrificial layer 20 in a greatly simplified manner. It corresponds to a visual map. FIG. 23 (a) shows a state in which a thermal equilibrium is reached and the temperature of the substrate and each part of the element reaches T0 when the environmental temperature is normal temperature T0 in a state where a low-temperature object near normal temperature is observed. ing. FIG. 23B shows a state in which a high-temperature object having a considerably high temperature is observed when the environmental temperature and the substrate temperature are T0.

図19乃至図23において、図1乃至図5中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。   19 to 23, elements that are the same as or correspond to those in FIGS. 1 to 5 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.

前記第1の実施の形態による放射検出装置は静電容量型であるが、本実施の形態による放射検出装置は、第1の実施の形態による放射検出装置を変形して光読み出し型にしたものである。   Although the radiation detection device according to the first embodiment is a capacitance type, the radiation detection device according to the present embodiment is a light readout type modified from the radiation detection device according to the first embodiment. It is.

以下の説明では、読み出し光を可視光とした例について説明するが、本発明では、読み出し光を可視光以外の他の光としてもよい。   In the following description, an example in which the readout light is visible light will be described. However, in the present invention, the readout light may be light other than visible light.

本実施の形態が前記第1の実施の形態と異なる所は、以下の点である。本実施の形態では、可動電極部7に代えて、受光した読み出し光jの一部のみを反射するハーフミラー部61が用いられている。また、固定電極部8も設けられていない。ハーフミラー部61は、個別変位部6−2から接続部7aを介してそのまま連続して延びたSiN膜21で構成されている。もっとも、ハーフミラー部61は、例えば、支持部となるシリコン酸化膜と、その上に所望の反射率を得るべく非常に薄くスパッタ法等により被着されたチタンなどの金属とで、構成することができる。SiN膜21は赤外線吸収性を有するので、本実施の形態では、ハーフミラー部61がSiN膜21で構成されていることから、ハーフミラー部61が赤外線吸収部としても兼用されている。また、ハーフミラー部61と対向するように基板1に対して固定された反射部として、基板1の上面自体が用いられている。基板1としてシリコン基板が用いられており、その上面は、可視光に対して反射面となり得る。もっとも、基板1上に反射膜を形成してもよい。   This embodiment differs from the first embodiment in the following points. In the present embodiment, instead of the movable electrode portion 7, a half mirror portion 61 that reflects only a part of the received read light j is used. Further, the fixed electrode portion 8 is not provided. The half mirror part 61 is comprised by the SiN film | membrane 21 continuously extended as it is via the connection part 7a from the separate displacement part 6-2. However, the half mirror part 61 is composed of, for example, a silicon oxide film serving as a support part, and a metal such as titanium deposited on the film very thinly by a sputtering method or the like so as to obtain a desired reflectance. Can do. Since the SiN film 21 has infrared absorptivity, in the present embodiment, since the half mirror part 61 is composed of the SiN film 21, the half mirror part 61 is also used as an infrared absorbing part. Further, the upper surface itself of the substrate 1 is used as a reflecting portion fixed to the substrate 1 so as to face the half mirror portion 61. A silicon substrate is used as the substrate 1, and the upper surface thereof can be a reflective surface for visible light. However, a reflective film may be formed on the substrate 1.

本実施の形態では、読み出し光jは上方から入射され、赤外線iは、下方から入射されて、基板1を透過する。シリコン基板1は、赤外線iに対して透明である。   In the present embodiment, the readout light j is incident from above, and the infrared ray i is incident from below and passes through the substrate 1. The silicon substrate 1 is transparent to the infrared ray i.

本実施の形態では、赤外線iが基板1の下側から入射されるが、この赤外線iを第1の変位部4及び熱分離部5に対して遮蔽する遮蔽部として、Al膜等からなる赤外線遮光膜62が、第1の変位部4及び熱分離部5の下方において基板1上に形成されている。もっとも、赤外線遮光膜62は必ずしも形成しておかなくてもよい。   In the present embodiment, the infrared ray i is incident from the lower side of the substrate 1. The infrared ray made of an Al film or the like is used as a shielding part that shields the infrared ray i from the first displacement part 4 and the heat separation part 5. A light shielding film 62 is formed on the substrate 1 below the first displacement part 4 and the heat separation part 5. However, the infrared light shielding film 62 is not necessarily formed.

本実施の形態では、光読み出し型であるため、基板1には拡散層10,11や読み出し回路は形成されていない。また、Ti配線層24は除去され、SiN膜21にはコンタクトホールは形成されていない。   In the present embodiment, since it is an optical readout type, the diffusion layers 10 and 11 and the readout circuit are not formed on the substrate 1. Further, the Ti wiring layer 24 is removed, and no contact hole is formed in the SiN film 21.

本実施の形態では、前記第1の実施の形態と同様に、図23に示すように、入射する赤外線iの量に応じてハーフミラー部61と基板1の上面との間の間隔が変化するが、ハーフミラー部61は常に基板1と平行である。上方から読み出し光jが入射すると、基板1の上面からの反射光とハーフミラー部61からの反射光とが干渉して干渉光となって、上方へ戻る。この干渉光の強度はハーフミラー部61と基板1の上面との間の間隔に依存するので、入射赤外線量に応じた強度の干渉光が得られる。   In the present embodiment, as in the first embodiment, as shown in FIG. 23, the distance between the half mirror portion 61 and the upper surface of the substrate 1 changes according to the amount of incident infrared rays i. However, the half mirror part 61 is always parallel to the substrate 1. When the readout light j is incident from above, the reflected light from the upper surface of the substrate 1 interferes with the reflected light from the half mirror unit 61 to become interference light and return upward. Since the intensity of the interference light depends on the distance between the half mirror part 61 and the upper surface of the substrate 1, interference light having an intensity corresponding to the amount of incident infrared rays can be obtained.

ハーフミラー部61が傾くとすれば、ハーフミラー部61の各部で基板1の上面との間の間隔が異なることから、ハーフミラー部61の各部での干渉光の強度が異なるので、赤外線の検出感度が低下する。これに対し、本実施の形態では、常にハーフミラー部61が基板1と平行であるので、赤外線の検出感度が高まる。   If the half mirror 61 is tilted, the distance between each part of the half mirror 61 and the upper surface of the substrate 1 is different, so that the intensity of the interference light at each part of the half mirror 61 is different. Sensitivity decreases. On the other hand, in the present embodiment, since the half mirror part 61 is always parallel to the substrate 1, the infrared detection sensitivity is increased.

ここで、本実施の形態による放射検出装置を用いた映像化装置の一例について説明する。図24は、この映像化装置を示す概略構成図である。図24中、本実施の形態による放射検出装置には、符号100を付している。   Here, an example of an imaging apparatus using the radiation detection apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 24 is a schematic configuration diagram showing this imaging apparatus. In FIG. 24, the radiation detection apparatus according to the present embodiment is denoted by reference numeral 100.

この映像化装置は、放射検出装置100の他に、読み出し光学系と、撮像手段としての2次元CCD80と、観察対象(目標物体)としての熱源81からの赤外線iを集光して、放射検出装置100の赤外線吸収部としてのハーフミラー部61が分布している面上に、熱源81の赤外線画像を結像させる赤外線用の結像レンズ82とから構成されている。   In addition to the radiation detection device 100, this imaging device collects infrared rays i from a readout optical system, a two-dimensional CCD 80 as an imaging means, and a heat source 81 as an observation target (target object) to detect radiation. An infrared imaging lens 82 that forms an infrared image of the heat source 81 is formed on a surface on which the half mirror 61 serving as an infrared absorption unit of the apparatus 100 is distributed.

この映像化装置では、前記読み出し光学系は、読み出し光を供給するLD(レーザーダイオード)83と、LD83からの読み出し光を放射検出装置100の全ての画素へ導く第1レンズ系84と、第1レンズ系84と協働して各画素と共役な位置を形成するとともに、第1レンズ系84を通過した後に全ての画素にて反射されて干渉光となった読み出し光の光線束を前記共役な位置に導く第2レンズ系86とから構成されている。前記共役な位置にはCCD80の受光面が配置されており、レンズ系84,86によって全ての画素とCCD80の複数の受光素子とが光学的に共役な関係となっている。   In this imaging apparatus, the readout optical system includes an LD (laser diode) 83 that supplies readout light, a first lens system 84 that guides readout light from the LD 83 to all pixels of the radiation detection apparatus 100, and a first lens system 84. A position conjugate with each pixel is formed in cooperation with the lens system 84, and the light beam of the readout light reflected by all the pixels after passing through the first lens system 84 to become interference light is converted into the conjugate state. And a second lens system 86 that leads to the position. The light receiving surface of the CCD 80 is disposed at the conjugate position, and all the pixels and the plurality of light receiving elements of the CCD 80 are in an optically conjugate relationship by the lens systems 84 and 86.

LD83は、第1レンズ系84の光軸Oに関して一方の側(図24中の右側)に配置されており、当該一方の側の領域を読み出し光が通過するように読み出し光を供給する。本例では、LD83が第1レンズ系84の第2レンズ系86側の焦点面付近に配置されて、第1レンズ系84を通過した読み出し光が略平行光束となって全ての画素を照射するようになっている。本例では、放射検出装置100は、その基板1の面が光軸Oと直交するように配置されている。   The LD 83 is arranged on one side (right side in FIG. 24) with respect to the optical axis O of the first lens system 84, and supplies the readout light so that the readout light passes through the region on the one side. In this example, the LD 83 is disposed in the vicinity of the focal plane on the second lens system 86 side of the first lens system 84, and the readout light that has passed through the first lens system 84 becomes a substantially parallel light beam and irradiates all pixels. It is like that. In this example, the radiation detection apparatus 100 is arranged so that the surface of the substrate 1 is orthogonal to the optical axis O.

図24に示す映像化装置によれば、LD83から出射した読み出し光の光線束91は、第1レンズ系84に入射し、略平行化された光線束92となる。次に、この略平行化された光線束92は、放射検出装置100の全ての画素に、基板1の法線に対してある角度をもって入射する。   According to the imaging apparatus shown in FIG. 24, the light beam bundle 91 of the readout light emitted from the LD 83 is incident on the first lens system 84 and becomes a light beam 92 that is substantially collimated. Next, the substantially collimated beam bundle 92 is incident on all the pixels of the radiation detection apparatus 100 at a certain angle with respect to the normal line of the substrate 1.

一方、結像レンズ82によって、熱源81からの赤外線が集光され、放射検出装置100の赤外線吸収部としてのハーフミラー部61が分布している面上に、熱源81の赤外線画像が結像される。これにより、放射検出装置100の各画素の赤外線吸収部としてのハーフミラー部61に赤外線が入射する。この入射赤外線は、ハーフミラー部61と基板1の上面との間の間隔に変換される。   On the other hand, infrared rays from the heat source 81 are collected by the imaging lens 82, and an infrared image of the heat source 81 is formed on the surface on which the half mirror part 61 as the infrared absorption part of the radiation detection apparatus 100 is distributed. The Thereby, infrared rays are incident on the half mirror part 61 as an infrared ray absorbing part of each pixel of the radiation detection apparatus 100. This incident infrared ray is converted into a distance between the half mirror 61 and the upper surface of the substrate 1.

全ての画素に入射した光線束92は、干渉光となって光線束93となり、再び第1レンズ系84に今度はLD83の側とは反対の側から入射して集光光束94となり、この集光光束94の集光点に集光した後に、発散光束95となって第2レンズ系86に入射する。第2レンズ系86に入射した発散光束95は、第2レンズ系86により例えば略平行光束96となってCCD80の受光面に入射する。ここで、各画素とCCD80の受光面とはレンズ系84,86によって共役な関係にあるので、CCD80の受光面上の対応する各部位にそれぞれ画素の像が形成され、全体として、全ての画素の分布像である光学像が形成される。各画素の像の強度は各干渉光の干渉強度に依存する。   The light bundle 92 incident on all the pixels becomes interference light and becomes a light bundle 93, and again enters the first lens system 84 from the side opposite to the LD 83 side to become a condensed light beam 94. After condensing at the condensing point of the light beam 94, it becomes a divergent beam 95 and enters the second lens system 86. The divergent light beam 95 incident on the second lens system 86 is made into, for example, a substantially parallel light beam 96 by the second lens system 86 and is incident on the light receiving surface of the CCD 80. Here, since each pixel and the light receiving surface of the CCD 80 are in a conjugate relationship by the lens systems 84 and 86, an image of the pixel is formed at each corresponding portion on the light receiving surface of the CCD 80, and all the pixels as a whole. An optical image which is a distribution image of is formed. The intensity of the image of each pixel depends on the interference intensity of each interference light.

したがって、CCD80の受光面上に形成された読み出し光による光学像は、放射検出装置100に入射した赤外線像を反映したものとなる。この光学像は、CCD80により撮像される。なお、CCD80を用いずに、接眼レンズ等を用いて前記光学像を肉眼で観察してもよい。   Therefore, the optical image by the readout light formed on the light receiving surface of the CCD 80 reflects the infrared image incident on the radiation detection device 100. This optical image is picked up by the CCD 80. Instead of using the CCD 80, the optical image may be observed with the naked eye using an eyepiece or the like.

以上は映像化装置の例であったが、図24において、放射検出装置100として、単一の画素(素子)のみを有する放射検出装置を用い、2次元CCD80に代えて、単一の受光部のみを有する光検出器を用いれば、赤外線のいわゆるポイントセンサとしての検出装置を構成することができる。この点は、前述した各実施の形態についても同様である。   The above is an example of an imaging device. In FIG. 24, a radiation detecting device having only a single pixel (element) is used as the radiation detecting device 100, and a single light receiving unit is used instead of the two-dimensional CCD 80. If a photodetector having only the above is used, a detection device as a so-called infrared point sensor can be configured. This also applies to each of the embodiments described above.

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.

例えば、本発明では、前記第1の実施の形態による放射検出装置を光読み出し型に変形して前記第4の実施の形態による放射検出装置を得たのと同様に、前記第2及び第3の実施の形態による放射検出装置を光読み出し型に変形してもよい。   For example, in the present invention, similarly to the case where the radiation detection apparatus according to the fourth embodiment is obtained by transforming the radiation detection apparatus according to the first embodiment into an optical readout type, the second and third configurations are obtained. The radiation detection apparatus according to the embodiment may be modified to an optical readout type.

本発明の第1の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows typically the unit pixel of the radiation detection apparatus by the 1st Embodiment of this invention. 図1中のX1−X2線に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the X1-X2 line | wire in FIG. 図1中のX3−X4線に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the X3-X4 line | wire in FIG. 図1中のY1−Y2線に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the Y1-Y2 line | wire in FIG. 図1中のA矢視図である。It is A arrow view in FIG. 比較例による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows typically the unit pixel of the radiation detection apparatus by a comparative example. 図6中のX9−X10線に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the X9-X10 line | wire in FIG. 図6中のX11−X12線に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the X11-X12 line | wire in FIG. 図6中のY9−Y10線に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with line Y9-Y10 in FIG. 図6中のB矢視図である。It is a B arrow line view in FIG. 本発明の第2の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows typically the unit pixel of the radiation detection apparatus by the 2nd Embodiment of this invention. 図11中のX17−X18線に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the X17-X18 line | wire in FIG. 図11中のY17−Y18線に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the Y17-Y18 line | wire in FIG. 図11中のE矢視図である。It is E arrow line view in FIG. 本発明の第3の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows typically the unit pixel of the radiation detection apparatus by the 3rd Embodiment of this invention. 図15中のX21−X22線に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the X21-X22 line | wire in FIG. 図15中のY21−Y22線に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the Y21-Y22 line | wire in FIG. 図15中のF矢視図である。It is F arrow line view in FIG. 本発明の第4の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows typically the unit pixel of the radiation detection apparatus by the 4th Embodiment of this invention. 図19中のX25−X26線に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the X25-X26 line | wire in FIG. 図19中のX27−X28線に沿った概略断面図である。FIG. 20 is a schematic cross-sectional view taken along line X27-X28 in FIG. 図19中のY25−Y26線に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the Y25-Y26 line | wire in FIG. 図19中のG矢視図である。It is a G arrow line view in FIG. 映像化装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an imaging device.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 被支持部
4 第1の変位部
4−1,4−2,6−1,6−2 個別変位部
5 熱分離部
6 第2の変位部
7 可動電極部
8 固定電極部
9 赤外線吸収部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Supported part 4 1st displacement part 4-1, 4-2, 6-1, 6-2 Individual displacement part 5 Thermal separation part 6 2nd displacement part 7 Movable electrode part 8 Fixed electrode part 9 Infrared rays Absorber

Claims (10)

基体と、該基体に支持された被支持部とを備え、
前記被支持部は、熱抵抗の高い熱分離部と、放射を受けて熱に変換する放射吸収部と、第1及び第2の変位部とを含み、
前記第1の変位部及び第2の変位部の各々は、複数の個別変位部を有し、
前記第1の変位部の前記複数の個別変位部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも2つの層を有し、
前記第2の変位部の前記複数の個別変位部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも2つの層を有し、
前記第1の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部を介することなく機械的に連続し、
前記放射吸収部及び前記第2の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部及び前記第1の変位部を介して機械的に連続し、
前記第2の変位部は前記放射吸収部と熱的に結合され、
前記第1の変位部の前記複数の個別変位部のうちの少なくとも1つの個別変位部は、前記放射吸収部が受ける放射の量が少ない所定の状態で前記基体側に湾曲し、
前記第1の変位部の前記複数の個別変位部のうちの他の少なくとも1つの個別変位部は、前記状態で前記基体とは反対側に湾曲し、
前記第2の変位部の前記複数の個別変位部のうちの少なくとも1つの個別変位部は、前記状態で前記基体側に湾曲し、
前記第2の変位部の前記複数の個別変位部のうちの他の少なくとも1つの個別変位部は、前記状態で前記基体とは反対側に湾曲する、ことを特徴とする熱型変位素子。
A base and a supported portion supported by the base;
The supported part includes a heat separating part with high thermal resistance, a radiation absorbing part that receives radiation and converts it into heat, and first and second displacement parts,
Each of the first displacement portion and the second displacement portion has a plurality of individual displacement portions,
Each of the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion includes at least two layers of different materials having different expansion coefficients,
Each of the plurality of individual displacement portions of the second displacement portion has at least two layers of different materials having different expansion coefficients that overlap each other,
The first displacement part is mechanically continuous with the base without the heat separation part,
The radiation absorbing portion and the second displacement portion are mechanically continuous with the base via the heat separation portion and the first displacement portion,
The second displacement portion is thermally coupled to the radiation absorbing portion;
At least one individual displacement portion of the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion is curved toward the base in a predetermined state in which the amount of radiation received by the radiation absorption portion is small,
At least one other individual displacement portion of the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion is bent to the opposite side to the base in the state,
At least one individual displacement portion of the plurality of individual displacement portions of the second displacement portion is curved toward the base in the state,
The thermal displacement element, wherein at least one other individual displacement portion of the plurality of individual displacement portions of the second displacement portion bends in the state opposite to the base.
前記第1の変位部の前記複数の個別変位部は、前記第1の変位部の始点部から前記第1の変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続され、
前記第2の変位部の前記複数の個別変位部は、前記第2の変位部の始点部から前記第2の変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続され、
前記第1の変位部の始点部から前記第1の変位部の終点部へ向かう向きと、前記第2の変位部の始点部から前記第2の変位部の終点部へ向かう向きとが、実質的に逆である、ことを特徴とする請求項1記載の熱型変位素子。
The plurality of individual displacement portions of the first displacement portion are mechanically connected sequentially in a predetermined direction from the start point portion of the first displacement portion to the end point portion of the first displacement portion,
The plurality of individual displacement portions of the second displacement portion are mechanically connected sequentially in a predetermined direction from the start point portion of the second displacement portion to the end point portion of the second displacement portion,
The direction from the start point of the first displacement part toward the end point of the first displacement part and the direction from the start point of the second displacement part toward the end point of the second displacement part are substantially The thermal displacement element according to claim 1, wherein the thermal displacement element is reverse.
前記第1の変位部の前記複数の個別変位部は、前記第1の変位部の始点部から前記第1の変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続され、
前記第2の変位部の前記複数の個別変位部は、前記第2の変位部の始点部から前記第2の変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続され、
前記第1の変位部の始点部から前記第1の変位部の終点部へ向かう向きと、前記第2の変位部の始点部から前記第2の変位部の終点部へ向かう向きとが、実質的に同じである、ことを特徴とする請求項1記載の熱型変位素子。
The plurality of individual displacement portions of the first displacement portion are mechanically connected sequentially in a predetermined direction from the start point portion of the first displacement portion to the end point portion of the first displacement portion,
The plurality of individual displacement portions of the second displacement portion are mechanically connected sequentially in a predetermined direction from the start point portion of the second displacement portion to the end point portion of the second displacement portion,
The direction from the start point of the first displacement part toward the end point of the first displacement part and the direction from the start point of the second displacement part toward the end point of the second displacement part are substantially 2. The thermal displacement element according to claim 1, wherein the thermal displacement elements are the same.
前記第1の変位部の前記複数の個別変位部の数及び前記第2の変位部の前記複数の個別変位部の数は、それぞれ2つであり、
前記第1の変位部の前記複数の個別変位部のうちの前記第1の変位部の始点部側の個別変位部、及び、前記第2の変位部の前記複数の個別変位部のうちの前記第2の変位部の終点部側の個別変位部は、前記状態で前記基体とは反対側に湾曲し、
前記第1の変位部の前記複数の個別変位部のうちの前記第1の変位部の終点部側の個別変位部、及び、前記第2の変位部の前記複数の個別変位部のうちの前記第2の変位部の始点部側の個別変位部は、前記状態で前記基体側に湾曲する、ことを特徴とする請求項2又は3記載の熱型変位素子。
The number of the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion and the number of the plurality of individual displacement portions of the second displacement portion are two, respectively.
Of the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion, the individual displacement portion on the start point side of the first displacement portion, and the plurality of individual displacement portions of the second displacement portion. The individual displacement portion on the end point side of the second displacement portion is curved in the state opposite to the base,
Of the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion, the individual displacement portion on the end point side of the first displacement portion, and the plurality of individual displacement portions of the second displacement portion. 4. The thermal displacement element according to claim 2, wherein the individual displacement portion on the starting point side of the second displacement portion is curved toward the base in the state. 5.
前記第1の変位部の前記各個別変位部の始点部から終点部までの長さは互いに実質的に等しく、
前記第2の変位部の前記各個別変位部の始点部から終点部までの長さは互いに実質的に等しい、ことを特徴とする請求項4記載の熱型変位素子。
The length from the start point to the end point of each individual displacement part of the first displacement part is substantially equal to each other,
5. The thermal displacement element according to claim 4, wherein the lengths of the individual displacement portions from the start point to the end point of the second displacement portion are substantially equal to each other.
前記第1の変位部の前記複数の個別変位部に関して、前記状態で前記基体側に湾曲する個別変位部の前記少なくとも2つの層と前記状態で前記基体とは反対側に湾曲する個別変位部の前記少なくとも2つの層とは、各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が逆であり、
前記第2の変位部の前記複数の個別変位部に関して、前記状態で前記基体側に湾曲する個別変位部の前記少なくとも2つの層と前記状態で前記基体とは反対側に湾曲する個別変位部の前記少なくとも2つの層とは、各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が逆である、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の熱型変位素子。
With respect to the plurality of individual displacement portions of the first displacement portion, the at least two layers of the individual displacement portion that curves toward the base in the state and the individual displacement portion that curves toward the opposite side to the base in the state. In the at least two layers, the materials constituting each layer are the same and the overlapping order of the layers of each material is reversed,
With respect to the plurality of individual displacement portions of the second displacement portion, the at least two layers of the individual displacement portion that curves toward the base in the state and the individual displacement portion that curves toward the opposite side to the base in the state. 6. The thermal displacement according to any one of claims 1 to 5, wherein the at least two layers are the same in the materials constituting each layer, and the layers are stacked in reverse order. element.
基体と、該基体に支持された被支持部とを備え、
前記被支持部は、放射を受けて熱に変換する放射吸収部と、複数の個別変位部を有し前記放射吸収部と熱的に結合された変位部とを含み、
前記複数の個別変位部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも2つの層を有し、
前記複数の個別変位部は、前記変位部の始点部から前記変位部の終点部にかけて、所定の向きに順次機械的に接続され、
前記複数の個別変位部のうちの少なくとも1つの個別変位部は、前記放射吸収部が受ける放射の量が少ない所定の状態で前記基体側に湾曲し、
前記複数の個別変位部のうちの他の少なくとも1つの個別変位部は、前記状態で前記基体とは反対側に湾曲する、ことを特徴とする熱型変位素子。
A base and a supported portion supported by the base;
The supported portion includes a radiation absorbing portion that receives radiation and converts it into heat, and a displacement portion that has a plurality of individual displacement portions and is thermally coupled to the radiation absorbing portion,
Each of the plurality of individual displacement portions has at least two layers of different materials having different expansion coefficients,
The plurality of individual displacement portions are mechanically connected sequentially in a predetermined direction from the start point portion of the displacement portion to the end point portion of the displacement portion,
At least one individual displacement portion of the plurality of individual displacement portions is curved toward the base in a predetermined state in which the amount of radiation received by the radiation absorption portion is small,
The at least one other individual displacement portion among the plurality of individual displacement portions is curved in the above state to the side opposite to the base body.
請求項1乃至6のいずれかに記載の熱型変位素子と、前記第2の変位部に対して固定された変位読み出し部材であって、前記第2の変位部に生じた変位に応じた所定の変化を得るために用いられる変位読み出し部材とを備えたことを特徴とする放射検出装置。   The thermal displacement element according to any one of claims 1 to 6, and a displacement reading member fixed to the second displacement portion, and a predetermined value corresponding to the displacement generated in the second displacement portion. A radiation detection apparatus comprising a displacement readout member used to obtain a change in the above. 前記変位読み出し部材は受光した読み出し光の一部のみを反射するハーフミラー部であり、該ハーフミラー部と対向するように前記基体に対して固定された反射部を備えたことを特徴とする請求項8記載の放射検出装置。   The displacement reading member is a half mirror portion that reflects only a part of the received reading light, and includes a reflecting portion fixed to the base so as to face the half mirror portion. Item 9. The radiation detection apparatus according to Item 8. 前記変位読み出し部材は可動電極部であり、該可動電極部と対向するように前記基体に対して固定された固定電極部を備えたことを特徴とする請求項8記載の放射検出装置。   9. The radiation detection apparatus according to claim 8, wherein the displacement reading member is a movable electrode part, and includes a fixed electrode part fixed to the base so as to face the movable electrode part.
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