電常數(shù)Er并提高熱電系數(shù)丫，因 而可W得到高的紅外線檢測(cè)性能。
[0051] 圖10所示W(wǎng)往的紅外線檢測(cè)元件500中，強(qiáng)電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)Er變小，同時(shí)熱 電系數(shù)丫大幅降低，因而紅外線檢測(cè)性能有時(shí)不充分。
[0052] 晶界氣孔10的偏布率優(yōu)選為60% W上，通過設(shè)為該氣孔偏布比率，能夠提高熱電 系數(shù)丫。另外，晶界氣孔10的偏布率更優(yōu)選為70%W上，能夠進(jìn)一步提高熱電系數(shù)丫。
[0053] 晶界氣孔10的沿著晶界22的方向的直徑Wl比垂直于晶界22的方向的直徑W2更長(zhǎng)， 晶界氣孔10大量包含具有呈大致楠圓狀的截面的、具有扁平的形狀的氣孔。
[0054] 晶界氣孔10的直徑Wl的平均值優(yōu)選為5nm~50nm。直徑Wl小于5nm時(shí)，有時(shí)難W控 制氣孔10的直徑而不能穩(wěn)定地減小相對(duì)介電常數(shù)Er。另外，若直徑Wl超過50nm，則有時(shí)由于 高溫環(huán)境或振動(dòng)等而在柱狀的晶體結(jié)構(gòu)中容易產(chǎn)生裂紋。
[0055] 晶界氣孔10及結(jié)晶氣孔11為閉氣孔。由于閉氣孔難W吸濕，因此檢測(cè)層8的耐濕性 劣化被抑制。因此，紅外線檢測(cè)元件能夠在高濕度環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高的可靠性。
[0056] 基板5的材料使用線熱膨脹系數(shù)大于檢測(cè)層8的材料，具體來說使用W鐵、銘為主 成分的不誘鋼。
[0057] 基板5的材料中，作為不誘鋼例如使用SUS430的情況下，SUS430的線熱膨脹系數(shù)為 10.5ppm/K，PZT的線熱膨脹系數(shù)為7.9ppm/K，因而基板5的線熱膨脹系數(shù)大于檢測(cè)層8。
[0058] 本實(shí)施方式的紅外線檢測(cè)元件1000的制造方法中的檢測(cè)層8的成膜過程中，在成 膜時(shí)需要退火工序。由于基板5的線熱膨脹系數(shù)大于檢測(cè)層8,因而在退火工序中，檢測(cè)層8 的PZT在高溫下結(jié)晶化再排列，由此從高溫冷卻至室溫時(shí)，由于與基板5的線熱膨脹系數(shù)之 差而應(yīng)力殘留。此時(shí)對(duì)于檢測(cè)層8的PZT，施加壓縮檢測(cè)層8的、沿著基板5的上面5A壓縮方向 的應(yīng)力。
[0059] 像運(yùn)樣能夠在檢測(cè)層8的形成過程中，對(duì)檢測(cè)層8施加基于熱應(yīng)力的沿著基板5的 上面5A的方向的壓縮應(yīng)力。由于該壓縮應(yīng)力而檢測(cè)層的往作為分極軸的(001)方向選擇性地 取向，得到高的熱電系數(shù)丫。即，檢測(cè)層8的分極軸沿縱向選擇性地取向。
[0060] 作為比檢測(cè)層8的線熱膨脹系數(shù)更大的基板5的材料，除了不誘鋼W外，例如，可W 使用鐵、侶、儀等金屬材料;氧化儀、氣化巧等單晶材料、棚娃酸玻璃等玻璃材料、二氧化鐵、 氧化錯(cuò)等陶瓷系材料等。
[0061] 中間層6中使用W娃氧化物為主成分的材料。另外，作為中間層6,可W使用將娃氧 化物氮化的娃氮化膜(SiON)等。中間層6優(yōu)選由沒有晶界的氧化物材料構(gòu)成。
[0062] 進(jìn)一步，中間層6中，作為基板5的材料的不誘鋼中作為主成分包含的鐵和銘擴(kuò)散。
[0063] 在中間層6中擴(kuò)散的鐵和銘形成從基板5側(cè)向下部電極層7側(cè)減少的濃度梯度。即， 中間層6具有基板5的材料(鐵和銘)的濃度從下面6B向上面6A的方向減少的區(qū)域。
[0064] 與鐵相比，銘更容易擴(kuò)散，因此銘更多地?cái)U(kuò)散至中間層6的上層部(上面6A)。另外， 鐵的線熱膨脹系數(shù)大于銘。因此，在中間層6中存在W下區(qū)域:在鐵的比率大的基板5側(cè)即接 近下面6B的部分線熱膨脹系數(shù)變大、且隨著朝向下部電極層7側(cè)即上面6A而線熱膨脹系數(shù) 變小。由此，能夠抑制起因于基板5與中間層6的線熱膨脹系數(shù)之差的熱應(yīng)力導(dǎo)致的基板5的 翅曲，W至于抑制下部電極層7與檢測(cè)層8的結(jié)晶性降低和特性劣化。另外，能夠抑制檢測(cè)層 疊體1和梁部2的翅曲、破壞。
[0065] 像運(yùn)樣在中間層6中，基板5中含有的至少兩種元素?cái)U(kuò)散。使用鐵、銘W外的多種元 素作為從基板5向中間層6擴(kuò)散的元素的情況下，如上所述，考慮線熱膨脹系數(shù)和擴(kuò)散的容 易程度選擇元素即可。即，通過使線熱膨脹系數(shù)更大且更容易擴(kuò)散的元素、和相反線熱膨脹 系數(shù)更小且更難W擴(kuò)散的元素?cái)U(kuò)散于中間層6,可W得到同樣的效果。
[0066] 下部電極層7由W儀酸銅化曰化〇3, W下記為"LN爐）為主成分的材料而成。檢測(cè)層8 在下部電極層7的上面7A上形成。
[0067] 下部電極層7的LNO具有R3c的空間群，具有歪斜成菱形的巧鐵礦型結(jié)構(gòu)（菱形晶 系：aO二5.46iLa〇=ap、日= 60。、近似立方晶系：a0二3.84沒），是室溫下的電阻率為1X10 -3( Q . cm)且具有金屬的電導(dǎo)性的氧化物，具有即使使溫度發(fā)生變化也不會(huì)發(fā)生從金屬向 絕緣體轉(zhuǎn)移的特征。
[0068] 作為WLNO為主成分的材料，還包括將儀的一部分用其它金屬置換的材料等。其它 金屬中，包含選自鐵、侶、儘和鉆中的至少一種金屬。例如，作為該材料，可列舉LaNWs-La化0、LaNi〇3-LaAl〇3、LaNi〇3-LaMn〇3、LaNi〇3-LaCo〇3等。另外，按照需要，作為該材料，還可 W使用W兩種W上的金屬置換Ni的材料。
[0069] 下部電極層7通過取得下部電極層7的LNO的單位晶格與檢測(cè)層8的PZT的單位晶格 的晶格一致性，來作為檢測(cè)層8的取向控制層發(fā)揮功能。
[0070] 取得該晶格一致性的晶格匹配一般是指，在某種結(jié)晶面暴露于表面的情況下，使 結(jié)晶面的結(jié)晶晶格、與其上形成的膜的結(jié)晶晶格相匹配的力起作用，在界面容易形成外延 的晶核。
[0071] 將檢測(cè)層8的PZT的（OOl)面和（100)面中的一個(gè)晶格常數(shù)與下部電極層7的LNO的 主取向面的晶格常數(shù)之差設(shè)為晶格常數(shù)差，若晶格常數(shù)差相對(duì)于檢測(cè)層8的晶格常數(shù)的比 例W絕對(duì)值計(jì)大致為±10% W內(nèi)，則能夠提高檢測(cè)層8的PZT的(OOl)面或（100)面的任一面 的取向性。
[0072] 本實(shí)施方式的近似立方晶結(jié)構(gòu)的LNO具有a==3.84A的晶格常數(shù)a，另一方面，正方 晶系的PZT是具有W體陶瓷(bulk ceramics)的值計(jì)為3二1>二4.036A、C二4.146A的晶 格常數(shù)a、b、c的材料。進(jìn)而，下部電極層7是沿(100)面方向優(yōu)先取向的多晶膜。
[0073] 因此，下部電極層7的LN0、與檢測(cè)層8的PZT的（OOl)面和（100)面的晶格匹配良好， PZT沿(OOl)面或（100)面取向而生成。
[0074] 然而，基于晶格匹配的取向控制中，PZT難W按照(OOl)面或（100)面中的一面優(yōu)先 成膜的方式選擇性地取向。
[0075] 本實(shí)施方式的檢測(cè)層8的制造工序中，通過對(duì)檢測(cè)層8施加壓縮方向的應(yīng)力，沿 (OOl)面選擇性地取向控制檢測(cè)層8。由此，檢測(cè)層8在作為分極軸方向的（OOl)方向顯示出 高選擇取向性。
[0076] 相對(duì)于作為該檢測(cè)層8的主取向面的PZT的（OOl)面的晶格常數(shù)，下部電極層7的 LNO的主取向面的晶格常數(shù)與檢測(cè)層8的主取向面的晶格常數(shù)之差的比例W絕對(duì)值計(jì)為± 10%W 內(nèi)。
[0077] 檢測(cè)層8的紅外線檢測(cè)能與檢測(cè)層8的熱電系數(shù)成比例。通過實(shí)現(xiàn)沿結(jié)晶的分極軸 方向取向的膜而熱電系數(shù)顯示出高的值。
[0078] 本實(shí)施方式中，在線熱膨脹系數(shù)大的基板5上形成檢測(cè)層8,在形成檢測(cè)層8的工序 中對(duì)檢測(cè)層8施加基于熱應(yīng)力的壓縮應(yīng)力k，由此實(shí)現(xiàn)作為分極軸的（OOl)取向。因此，可W 得到檢測(cè)層8高的紅外線檢測(cè)能。
[0079] 上部電極層9的材料為10皿厚的儀銘合金(Ni與化的合金）。儀銘合金具有導(dǎo)電性， 并且在金屬系材料中，是具有高紅外線吸收性能的材料。
[0080] 需要說明的是，作為上部電極層9的材料，不限于儀銘合金，只要是具有導(dǎo)電性、具 有紅外線吸收性能的材料即可，膜厚為5~500nm的范圍即可。例如，可W使用鐵或鐵合金、 儀酸銅或氧化釘、釘酸鎖等的導(dǎo)電性氧化物作為上部電極層9的材料。另外，可W將控制銷 或金的結(jié)晶粒徑而賦予了紅外線吸收性能的銷黑膜、金黑膜等金屬黑膜等用作上部電極層 9的材料。
[0081] 接著，對(duì)本實(shí)施方式的紅外線檢測(cè)元件的制造方法進(jìn)行說明。首先，在基板5上涂 布用于形成中間層6的娃氧化物前驅(qū)體溶液，形成娃氧化物前驅(qū)膜。然后通過加熱娃氧化物 前驅(qū)膜來致密化，形成娃氧化物的中間層6。接下來，在中間層6上涂布用于形成下部電極層 7的LNO前驅(qū)體溶液，形成LNO前驅(qū)體膜。其后，將LNO前驅(qū)體膜急速加熱而使其結(jié)晶化，形成 下部電極層7。進(jìn)一步，在下部電極層7上涂布PZT前驅(qū)體溶液，形成PZT前驅(qū)體膜。然后加熱 PZT前驅(qū)體膜，使PZT前驅(qū)體膜結(jié)晶化，形成檢測(cè)層8。最后，在檢測(cè)層8上形成上部電極層9。
[0082] W下，按順序詳細(xì)說明從中間層6的形成工序到上部電極層9的形成工序。
[0083] 首先，進(jìn)行在基板5的上面5A上形成中間層6的工序。中間層6的形成工序中，首先 通過旋涂法將娃氧化物前驅(qū)體溶液涂布于基板5的上面5A，從而形成娃氧化物前驅(qū)體膜。W 后，將涂布的膜之中，未結(jié)晶化的狀態(tài)的膜稱為前驅(qū)體膜。
[0084] 旋涂法W轉(zhuǎn)速2500rpm進(jìn)行30秒。旋涂法可W通過控制其轉(zhuǎn)速來簡(jiǎn)便地涂布膜厚 在面內(nèi)均勻的薄膜。
[0085] 作為娃氧化物前驅(qū)體溶液，使用W四乙氧基硅烷(TE0S、Si(0C2也)4)為主成分的溶 液，也可W使用W甲基S乙氧基硅烷(MTES、C出Si(0C2也)3)、全氨聚娃氮燒(PHPS、Si出NH)等 為主成分的溶液。
[0086] 接著，將娃氧化物前驅(qū)體膜W150°C加熱10分鐘而干燥，其后，在500°C加熱10分 鐘，從而進(jìn)行殘留有機(jī)物的熱分解和膜的致密化處理。干燥工序的目的在于除去在娃氧化 物前驅(qū)體膜中物理吸附的水分，溫度優(yōu)選為超過l〇〇°C且小于200°C。運(yùn)是由于200°CW上時(shí) 娃氧化物前驅(qū)體膜中的殘留有機(jī)成分開始分解，是為了防止水分向制作的中間層6的膜中 殘留。
[0087]通過多次反復(fù)從將W上的娃氧化物前驅(qū)體溶液涂布在基板5上的工序到致密化處 理的工序，直至中間層6的膜厚達(dá)到所期望的膜厚為止，從而形成中間層6。
[008引此處，將中間層6的娃氧化物前驅(qū)體膜W500°C進(jìn)行熱處理時(shí)，作為基板5的構(gòu)成元 素的鐵、銘向中間層6擴(kuò)散。通過該擴(kuò)散，在中間層6中，存在線熱膨脹系數(shù)從基板5側(cè)即下面 6B向下部電極層7側(cè)即上面6A傾斜地變小的區(qū)域。
[0089] 需要說明的是，在作為中間層6的娃氧化物層的形成中，使用化學(xué)溶液堆積(CSD) 法，但不限于CS的去，若為將娃氧化物的前驅(qū)體薄膜成膜于基板5，通過加熱進(jìn)行娃氧化物的 致密化的方法，則可W使用。
[0090] 此處，優(yōu)選中間層6的膜厚為3(K)nmW上，另外，更優(yōu)選為950nm