JP2000356546A - 赤外線検知素子およびその製造方法 - Google Patents
赤外線検知素子およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で高性能の赤外線検知素子を提供する。
【解決手段】 基板の同一面上に抵抗変化型の第一赤外
線検知部並びに焦電型または誘電率変化型の第二赤外線
検知部とを備えた赤外線検知素子の製造において、第一
赤外線検知部の抵抗体および前記第二赤外線検知部の一
方の電極に同じ材料を用い、これらを同時に形成する。
線検知部並びに焦電型または誘電率変化型の第二赤外線
検知部とを備えた赤外線検知素子の製造において、第一
赤外線検知部の抵抗体および前記第二赤外線検知部の一
方の電極に同じ材料を用い、これらを同時に形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人体などの熱体を
検知すると同時にその温度を測定するための赤外線検知
素子に関する。
検知すると同時にその温度を測定するための赤外線検知
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、人体等の熱体より発せられる赤外
線を検知する技術は、防犯、交通、災害等の監視手段
や、温度測定手段に応用されている。赤外線検知素子を
用いることにより、たとえば熱体の温度を非接触で測定
することができる。
線を検知する技術は、防犯、交通、災害等の監視手段
や、温度測定手段に応用されている。赤外線検知素子を
用いることにより、たとえば熱体の温度を非接触で測定
することができる。
【０００３】赤外線検知素子は、光電効果を利用した量
子型素子と赤外線の熱を利用した熱型素子に大別され
る。このうち、熱型素子は、量子型素子と比べて感度が
低いものの、赤外線の波長に依存しないこと、冷却を必
要としないことなどの理由から、広く注目を集めてい
る。熱型素子は、さらにその動作原理の違いにより、焦
電型、抵抗変化型（ボロメータ型）、熱電対型、誘電率
変化型（いわゆる誘電体ボロメータ型）等に分類され
る。
子型素子と赤外線の熱を利用した熱型素子に大別され
る。このうち、熱型素子は、量子型素子と比べて感度が
低いものの、赤外線の波長に依存しないこと、冷却を必
要としないことなどの理由から、広く注目を集めてい
る。熱型素子は、さらにその動作原理の違いにより、焦
電型、抵抗変化型（ボロメータ型）、熱電対型、誘電率
変化型（いわゆる誘電体ボロメータ型）等に分類され
る。
【０００４】焦電型素子は、感度が高いことから、広く
人体の検知に用いられている。抵抗変化型および誘電率
変化型は、温度の絶対値を求めることができるため、温
度測定に用いられている。近年、熱型素子を用いた耳孔
体温計が提案されている。この体温計は、センサ部を耳
孔内に挿入することで短時間で体温を測定することがで
きる。体温計のセンサ部は、焦電効果によって人体から
の赤外線を検知する。センサ部は、圧電チョッパの温度
と耳孔内の温度差を検出し、さらに接触型のサーミスタ
によって圧電チョッパの温度を検出する。圧電チョッパ
の温度と、それからの温度差によって被験者の体温が算
出される。
人体の検知に用いられている。抵抗変化型および誘電率
変化型は、温度の絶対値を求めることができるため、温
度測定に用いられている。近年、熱型素子を用いた耳孔
体温計が提案されている。この体温計は、センサ部を耳
孔内に挿入することで短時間で体温を測定することがで
きる。体温計のセンサ部は、焦電効果によって人体から
の赤外線を検知する。センサ部は、圧電チョッパの温度
と耳孔内の温度差を検出し、さらに接触型のサーミスタ
によって圧電チョッパの温度を検出する。圧電チョッパ
の温度と、それからの温度差によって被験者の体温が算
出される。
【０００５】実際の温度検知システムにおいては、所望
の機能を得るために、異なる赤外線検知素子を複数組み
合わせて用いることがある。たとえば、システム中に熱
体を検知するための赤外線検知部と、熱体の温度を測定
するための他の赤外線検知部の二種類の検知部を設け
る。熱体検知用の検知部には、通常の焦電効果を利用す
る焦電型、または誘電率変化型のうち電界誘起焦電効果
を利用するタイプのいずれかの素子が用いられ、熱体温
度測定用の検知部には抵抗変化型または誘電率変化型の
素子が用いられる。
の機能を得るために、異なる赤外線検知素子を複数組み
合わせて用いることがある。たとえば、システム中に熱
体を検知するための赤外線検知部と、熱体の温度を測定
するための他の赤外線検知部の二種類の検知部を設け
る。熱体検知用の検知部には、通常の焦電効果を利用す
る焦電型、または誘電率変化型のうち電界誘起焦電効果
を利用するタイプのいずれかの素子が用いられ、熱体温
度測定用の検知部には抵抗変化型または誘電率変化型の
素子が用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような種類の異な
る検知部を同一基板上に形成すると、その後の組立工程
の簡素化や、素子の小型化が可能である。しかし、基板
上にこれら検知部を別個に形成すると、その形成時の熱
負荷により、構成要素中の成分が拡散したり劣化したり
して、所望の特性を有する素子を得ることができない場
合がある。また、形成した検知部のそれぞれに信号検出
用の配線を別途設ける必要があるため、素子の小型化に
は限界がある。
る検知部を同一基板上に形成すると、その後の組立工程
の簡素化や、素子の小型化が可能である。しかし、基板
上にこれら検知部を別個に形成すると、その形成時の熱
負荷により、構成要素中の成分が拡散したり劣化したり
して、所望の特性を有する素子を得ることができない場
合がある。また、形成した検知部のそれぞれに信号検出
用の配線を別途設ける必要があるため、素子の小型化に
は限界がある。
【０００７】本発明は、以上の問題点を解決し、小型で
高性能の赤外線検知素子を提供することを目的とする。
また、そのような赤外線検知素子を簡潔に歩留まりよく
製造することができる赤外線検知素子の製造方法を提供
することを目的とする。
高性能の赤外線検知素子を提供することを目的とする。
また、そのような赤外線検知素子を簡潔に歩留まりよく
製造することができる赤外線検知素子の製造方法を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】基板の同一面上に抵抗変
化型の第一赤外線検知部並びに焦電型または誘電率変化
型の第二赤外線検知部とを備えた赤外線検知素子の製造
において、第一赤外線検知部の抵抗体および前記第二赤
外線検知部の一方の電極に同じ材料を用い、これらを同
時に形成する。
化型の第一赤外線検知部並びに焦電型または誘電率変化
型の第二赤外線検知部とを備えた赤外線検知素子の製造
において、第一赤外線検知部の抵抗体および前記第二赤
外線検知部の一方の電極に同じ材料を用い、これらを同
時に形成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の赤外線検知素子は、基板
と、基板の同一面上に形成された抵抗変化型の第一赤外
線検知部並びに焦電型または誘電率変化型の第二赤外線
検知部とを備え、第一赤外線検知部の抵抗体および第二
赤外線検知部の一方の電極が、同じ導電性材料からな
る。
と、基板の同一面上に形成された抵抗変化型の第一赤外
線検知部並びに焦電型または誘電率変化型の第二赤外線
検知部とを備え、第一赤外線検知部の抵抗体および第二
赤外線検知部の一方の電極が、同じ導電性材料からな
る。
【００１０】たとえば、基板上に導電性膜を形成した
後、この膜を加工して抵抗体および電極を形成する。こ
の方法は、特に基板と焦電体膜または誘電体膜とに挟ま
れた側の電極（以下、下部電極とする）の形成に有用で
ある。また、メタルマスクを用いたスパッタ法などによ
り、抵抗体および電極としてそれぞれ所望の形状の導電
性膜を形成する。この方法は、特に一面が焦電体膜もし
くは誘電体膜に接合され、他面が解放された側の電極
（以下、上部電極とする）の形成に有用である。さら
に、これら赤外線検知部への配線パターンを同時に形成
しておくことで、後工程における信号処理部との一体化
が容易になり、装置の小型化や低価格化が可能となる。
後、この膜を加工して抵抗体および電極を形成する。こ
の方法は、特に基板と焦電体膜または誘電体膜とに挟ま
れた側の電極（以下、下部電極とする）の形成に有用で
ある。また、メタルマスクを用いたスパッタ法などによ
り、抵抗体および電極としてそれぞれ所望の形状の導電
性膜を形成する。この方法は、特に一面が焦電体膜もし
くは誘電体膜に接合され、他面が解放された側の電極
（以下、上部電極とする）の形成に有用である。さら
に、これら赤外線検知部への配線パターンを同時に形成
しておくことで、後工程における信号処理部との一体化
が容易になり、装置の小型化や低価格化が可能となる。
【００１１】基板は、好ましくはＭｇＯ単結晶からな
る。このほか、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｏＯ等の岩塩型結晶
構造を有する酸化物膜を積層して形成された基板（例え
ば結晶化ガラス基板）や、Ｓｉ等の半導体の単結晶基板
を用いることもできる。なお、Ｓｉ基板を用いる場合に
ついても、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｏＯ等の岩塩型結晶構造
酸化物からなる緩衝層を設けることが望まれる。Ｓｉ基
板を用いると、各検知部の直下に前記の空隙層を、確立
されたマイクロマシニング技術によって容易に形成する
ことができる。
る。このほか、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｏＯ等の岩塩型結晶
構造を有する酸化物膜を積層して形成された基板（例え
ば結晶化ガラス基板）や、Ｓｉ等の半導体の単結晶基板
を用いることもできる。なお、Ｓｉ基板を用いる場合に
ついても、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｏＯ等の岩塩型結晶構造
酸化物からなる緩衝層を設けることが望まれる。Ｓｉ基
板を用いると、各検知部の直下に前記の空隙層を、確立
されたマイクロマシニング技術によって容易に形成する
ことができる。
【００１２】抵抗変化型赤外線検知部（第一赤外線検知
部）の抵抗体は、好ましくはＮｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、
酸化バナジウム、または多結晶シリコンからなる。とり
わけ、酸化バナジウムまたは多結晶シリコンを用いるこ
とで、感度が高い素子が得られる。焦電型の赤外線検知
部の焦電体膜は、好ましくは鉛系強誘電体からなる。こ
のほか、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9などのビスマス系強誘電体
を用いることもできる。誘電率変化型赤外線検知部の誘
電体膜は、好ましくはチタン酸鉛ランタン（ＰＬＴ）系
誘電体またはチタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳ
Ｔ）系誘電体からなる。下部電極には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉ
ｒ、Ａｕ、ＲｕＯ2または（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ3を用い
ることができる。
部）の抵抗体は、好ましくはＮｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、
酸化バナジウム、または多結晶シリコンからなる。とり
わけ、酸化バナジウムまたは多結晶シリコンを用いるこ
とで、感度が高い素子が得られる。焦電型の赤外線検知
部の焦電体膜は、好ましくは鉛系強誘電体からなる。こ
のほか、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9などのビスマス系強誘電体
を用いることもできる。誘電率変化型赤外線検知部の誘
電体膜は、好ましくはチタン酸鉛ランタン（ＰＬＴ）系
誘電体またはチタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳ
Ｔ）系誘電体からなる。下部電極には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉ
ｒ、Ａｕ、ＲｕＯ2または（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ3を用い
ることができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を、図面を用
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
【００１４】《実施例１》本実施例では、抵抗変化型の
赤外線検知部と焦電型の赤外線検知部を備えた赤外線検
知素子を例に説明する。本実施例の赤外線検知素子１０
０を図１に示す。ＭｇＯ単結晶からなる基板１０１の上
面には、焦電型検知部１１０および抵抗変化型検知部１
２０が配されている。基板１０１は、ＭｇＯ単結晶を
（１００）面で劈開し、表面を鏡面研磨して得られたも
のである。焦電型検知部１１０は、基板１０１上に順次
積層されたＰｔからなる下部電極膜１０２、組成がＰｂ
0.9Ｌａ0.1Ｔｉ0.975Ｏ3のＰＬＴからなる焦電体膜１０
３、およびＮｉ膜からなる上部電極１０４を備える。一
方、抵抗変化型検知部１２０は、基板１０１上に順次積
層された熱的絶縁膜１０５および抵抗体膜１０８を備え
る。熱的絶縁膜１０５は、たとえばポリイミドからな
る。
赤外線検知部と焦電型の赤外線検知部を備えた赤外線検
知素子を例に説明する。本実施例の赤外線検知素子１０
０を図１に示す。ＭｇＯ単結晶からなる基板１０１の上
面には、焦電型検知部１１０および抵抗変化型検知部１
２０が配されている。基板１０１は、ＭｇＯ単結晶を
（１００）面で劈開し、表面を鏡面研磨して得られたも
のである。焦電型検知部１１０は、基板１０１上に順次
積層されたＰｔからなる下部電極膜１０２、組成がＰｂ
0.9Ｌａ0.1Ｔｉ0.975Ｏ3のＰＬＴからなる焦電体膜１０
３、およびＮｉ膜からなる上部電極１０４を備える。一
方、抵抗変化型検知部１２０は、基板１０１上に順次積
層された熱的絶縁膜１０５および抵抗体膜１０８を備え
る。熱的絶縁膜１０５は、たとえばポリイミドからな
る。
【００１５】各検知部１１０および１２０の底部と基板
１０１の間には、それぞれ空隙部１０７が形成されてい
て、検知部１１０および１２０は、それぞれその周縁部
で熱的絶縁膜１０５に固定されて、基板１０１に保持さ
れている。この空隙部１０７を設けることによって、検
知部１１０および１２０と基板１０１の間の伝熱が抑制
され、検知部１１０および１２０は高い感度が得られ
る。検知部１１０および１２０の周囲にポリイミドなど
の熱的絶縁層１０５を形成することで、検知部１１０お
よび１２０と基板１０１の間の伝熱を抑制するととも
に、基板１０１に空隙部１０７を形成することによる素
子１００の機械的強度の低下を抑制し、その変形や破損
を防止することができる。本実施例では、焦電型検知部
１１０の上部電極１０４および抵抗変化型検知部１２０
の抵抗体膜１０８は同じ材料からなり、これらは同時に
形成される。
１０１の間には、それぞれ空隙部１０７が形成されてい
て、検知部１１０および１２０は、それぞれその周縁部
で熱的絶縁膜１０５に固定されて、基板１０１に保持さ
れている。この空隙部１０７を設けることによって、検
知部１１０および１２０と基板１０１の間の伝熱が抑制
され、検知部１１０および１２０は高い感度が得られ
る。検知部１１０および１２０の周囲にポリイミドなど
の熱的絶縁層１０５を形成することで、検知部１１０お
よび１２０と基板１０１の間の伝熱を抑制するととも
に、基板１０１に空隙部１０７を形成することによる素
子１００の機械的強度の低下を抑制し、その変形や破損
を防止することができる。本実施例では、焦電型検知部
１１０の上部電極１０４および抵抗変化型検知部１２０
の抵抗体膜１０８は同じ材料からなり、これらは同時に
形成される。
【００１６】以下、上記の赤外線検知素子１００の製造
方法の具体例について、図２を用いて説明する。
方法の具体例について、図２を用いて説明する。
【００１７】まずＭｇＯ単結晶からなる基板１０１上に
ＲＦマグネトロンスバッタ法により、厚さ２５０ｎｍの
Ｐｔ膜１０２ａを形成する（図２（ａ））。ここで、Ｐ
ｔ膜１０２ａは、その膜成長方向が（１００）面に配向
するように形成する。Ｐｔ膜１０２ａの形成は、たとえ
ば以下の条件で行う。
ＲＦマグネトロンスバッタ法により、厚さ２５０ｎｍの
Ｐｔ膜１０２ａを形成する（図２（ａ））。ここで、Ｐ
ｔ膜１０２ａは、その膜成長方向が（１００）面に配向
するように形成する。Ｐｔ膜１０２ａの形成は、たとえ
ば以下の条件で行う。
【００１８】
【表１】
【００１９】次に、図２（ｂ）に示すように、形成され
たＰｔ膜１０２ａ上に、ＲＦマグネトロンスバッタ法に
よって、厚さ３μｍのＰＬＴからなる焦電体膜１０３ａ
を形成する。焦電体膜１０３ａの形成は、例えば、以下
の条件で行う。
たＰｔ膜１０２ａ上に、ＲＦマグネトロンスバッタ法に
よって、厚さ３μｍのＰＬＴからなる焦電体膜１０３ａ
を形成する。焦電体膜１０３ａの形成は、例えば、以下
の条件で行う。
【００２０】
【表２】
【００２１】次に、図２（ｃ）に示すように、焦電体膜
１０３ａを所望の形状に加工する。まず、焦電体膜１０
３ａの表面にフォトレジストをスピンコートにより塗布
した後、フォトリソグラフィによってこのレジストを所
望の形状に加工する。ついで、フッ硝酸を用いたウェッ
トエッチングにより、焦電体膜１０３ａのうちレジスト
より露出した部分を除去し、焦電型検知部１１０用の焦
電体膜１０３を形成する。その後、焦電体膜１０３上に
残存したフォトレジストを除去する。
１０３ａを所望の形状に加工する。まず、焦電体膜１０
３ａの表面にフォトレジストをスピンコートにより塗布
した後、フォトリソグラフィによってこのレジストを所
望の形状に加工する。ついで、フッ硝酸を用いたウェッ
トエッチングにより、焦電体膜１０３ａのうちレジスト
より露出した部分を除去し、焦電型検知部１１０用の焦
電体膜１０３を形成する。その後、焦電体膜１０３上に
残存したフォトレジストを除去する。
【００２２】次に、図２（ｄ）に示すように、露出させ
たＰｔ膜１０２ａを所望の形状に加工する。すなわち、
空隙部１０７を形成するためのエッチングホール１０６
と、その上に検知部１２０を形成するための露出部１０
９とを形成し、検知部１１０の下部電極１０２が得られ
る。なお、信号処理部への配線パターンも同時に形成さ
れる。まず、Ｐｔ膜１０２ａ側の面上にフォトレジスト
をスピンコートにより塗布した後、フォトリソグラフイ
によってこのレジストを得ようとする下部電極１０２と
同様の形状に加工する。ついで、Ａｒガスを用いたスパ
ッタエッチングにより、Ｐｔ膜１０２ａのうちレジスト
より露出した部分を除去し、その部分の基板１０１を露
出させる。その後、レジストを除去する。
たＰｔ膜１０２ａを所望の形状に加工する。すなわち、
空隙部１０７を形成するためのエッチングホール１０６
と、その上に検知部１２０を形成するための露出部１０
９とを形成し、検知部１１０の下部電極１０２が得られ
る。なお、信号処理部への配線パターンも同時に形成さ
れる。まず、Ｐｔ膜１０２ａ側の面上にフォトレジスト
をスピンコートにより塗布した後、フォトリソグラフイ
によってこのレジストを得ようとする下部電極１０２と
同様の形状に加工する。ついで、Ａｒガスを用いたスパ
ッタエッチングにより、Ｐｔ膜１０２ａのうちレジスト
より露出した部分を除去し、その部分の基板１０１を露
出させる。その後、レジストを除去する。
【００２３】次に、図２（ｅ）に示すように、パターン
加工された焦電体膜１０３の周縁部を覆うように、基板
１０１の上面に熱的絶縁膜１０５を形成する。たとえば
感光性ポリイミド（例えば東レ株式会社の「フォトニー
ス」等）をスピンコートにより塗布した後、これをフォ
トリソグラフィにより所望の形状に加工して厚さ２μｍ
の熱的絶縁膜１０５を形成する。
加工された焦電体膜１０３の周縁部を覆うように、基板
１０１の上面に熱的絶縁膜１０５を形成する。たとえば
感光性ポリイミド（例えば東レ株式会社の「フォトニー
ス」等）をスピンコートにより塗布した後、これをフォ
トリソグラフィにより所望の形状に加工して厚さ２μｍ
の熱的絶縁膜１０５を形成する。
【００２４】次に、図２（ｆ）に示すように、焦電体膜
１０３の露出した上面および露出部１０９の上に形成さ
れた熱的絶縁膜１０５の上面に、それぞれ上部電極１０
４および抵抗体膜１０８を形成する。たとえば、金属Ｎ
ｉをターゲットに用いた電子ビーム蒸着法により、圧力
５×１０-4Ｐａの室温下で、４ｎｍ／ｍｉｎの速度で厚
さ２０ｎｍのニッケル膜を形成する。形成されたニッケ
ル膜の上面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィに
より所望の形状に加工した後、硝酸セリウム系エッチャ
ントを用いたウェットエッチングにより、ニッケル膜を
上部電極１０４と抵抗体膜１０８に加工する。
１０３の露出した上面および露出部１０９の上に形成さ
れた熱的絶縁膜１０５の上面に、それぞれ上部電極１０
４および抵抗体膜１０８を形成する。たとえば、金属Ｎ
ｉをターゲットに用いた電子ビーム蒸着法により、圧力
５×１０-4Ｐａの室温下で、４ｎｍ／ｍｉｎの速度で厚
さ２０ｎｍのニッケル膜を形成する。形成されたニッケ
ル膜の上面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィに
より所望の形状に加工した後、硝酸セリウム系エッチャ
ントを用いたウェットエッチングにより、ニッケル膜を
上部電極１０４と抵抗体膜１０８に加工する。
【００２５】最後に、エッチングホール１０６にエッチ
ャント（例えば８０℃の燐酸）を注入し、基板１０１の
焦電体膜１０３および抵抗体膜１０８の直下の部分に、
空隙部１０７を形成して、図１に示す赤外線検知素子１
００が得られる。
ャント（例えば８０℃の燐酸）を注入し、基板１０１の
焦電体膜１０３および抵抗体膜１０８の直下の部分に、
空隙部１０７を形成して、図１に示す赤外線検知素子１
００が得られる。
【００２６】以上のように、焦電型検知部１１０の上部
電極１０４および抵抗変化型検知部１２０の抵抗体膜１
０８を同時に形成することで、特性の優れた赤外線検知
素子を得ることができる。
電極１０４および抵抗変化型検知部１２０の抵抗体膜１
０８を同時に形成することで、特性の優れた赤外線検知
素子を得ることができる。
【００２７】《実施例２》本実施例では、実施例１と同
様に焦電型検知部と抵抗変化型検知部を備えた赤外線検
知素子の他の好ましい例について説明する。本実施例の
赤外線検知素子を図３に示す。この赤外線検知素子２０
０は、実施例１の赤外線検知素子１００と同様に、焦電
型検知部２１０および抵抗変化型検知部２２０を備え
る。ただし、焦電型検知部２１０の下部電極と抵抗変化
型検知部２２０の抵抗体膜２０８が同じ材料からなる。
様に焦電型検知部と抵抗変化型検知部を備えた赤外線検
知素子の他の好ましい例について説明する。本実施例の
赤外線検知素子を図３に示す。この赤外線検知素子２０
０は、実施例１の赤外線検知素子１００と同様に、焦電
型検知部２１０および抵抗変化型検知部２２０を備え
る。ただし、焦電型検知部２１０の下部電極と抵抗変化
型検知部２２０の抵抗体膜２０８が同じ材料からなる。
【００２８】まず、実施例１で用いたものと同様のＭｇ
Ｏ単結晶からなる基板２０１上に、図４（ａ）に示すよ
うにＲＦマグネトロンスバッタ法によって厚さ２００ｎ
ｍのＰｔ膜２０２ａを形成する。さらに、図４（ｂ）に
示すように、形成されたＰｔ膜２０２ａ上に、ＲＦマグ
ネトロンスバッタ法によって、厚さが３μｍのＰＬＴか
らなる焦電体膜２０３ａを形成する。得られた焦電体膜
２０３ａを加工して、図４（ｃ）に示すように、焦電型
検知部２１０用の焦電体膜２０３を形成する。
Ｏ単結晶からなる基板２０１上に、図４（ａ）に示すよ
うにＲＦマグネトロンスバッタ法によって厚さ２００ｎ
ｍのＰｔ膜２０２ａを形成する。さらに、図４（ｂ）に
示すように、形成されたＰｔ膜２０２ａ上に、ＲＦマグ
ネトロンスバッタ法によって、厚さが３μｍのＰＬＴか
らなる焦電体膜２０３ａを形成する。得られた焦電体膜
２０３ａを加工して、図４（ｃ）に示すように、焦電型
検知部２１０用の焦電体膜２０３を形成する。
【００２９】次に、図４（ｄ）に示すように、露出させ
たＰｔ膜２０２ａを所望の形状に加工する。すなわち、
空隙部２０７を形成するためのエッチングホール２０
６、焦電型検知部２１０の下部電極２０２、および抵抗
変化型検知部２２０の抵抗体膜２０８を形成する。次
に、図４（ｅ）に示すように、基板２０１上の焦電体膜
２０３の周縁部および抵抗体膜２０８を覆うように、熱
的絶縁膜２０５を形成する。次に、図４（ｆ）に示すよ
うに、焦電体膜２０３の露出した上面に上部電極２０４
を、たとえば電子ビーム蒸着法により形成する。最後
に、エッチングホール２０６にエッチャント（たとえば
８０℃に加熱した燐酸）などのを注入し、基板２０１の
焦電体膜２０３および抵抗体膜２０８直下の部分をエッ
チングして、図３に示すように空隙部２０７を形成し、
赤外線検知素子２００が得られる。
たＰｔ膜２０２ａを所望の形状に加工する。すなわち、
空隙部２０７を形成するためのエッチングホール２０
６、焦電型検知部２１０の下部電極２０２、および抵抗
変化型検知部２２０の抵抗体膜２０８を形成する。次
に、図４（ｅ）に示すように、基板２０１上の焦電体膜
２０３の周縁部および抵抗体膜２０８を覆うように、熱
的絶縁膜２０５を形成する。次に、図４（ｆ）に示すよ
うに、焦電体膜２０３の露出した上面に上部電極２０４
を、たとえば電子ビーム蒸着法により形成する。最後
に、エッチングホール２０６にエッチャント（たとえば
８０℃に加熱した燐酸）などのを注入し、基板２０１の
焦電体膜２０３および抵抗体膜２０８直下の部分をエッ
チングして、図３に示すように空隙部２０７を形成し、
赤外線検知素子２００が得られる。
【００３０】《実施例３》本実施例の赤外線検知素子３
００を図５に示す。この赤外線検知素子３００は、誘電
率変化型検知部３１０および抵抗変化型検知部３２０の
二種の検知部を備える。基板３０１は、実施例１で用い
たそれと同様のＭｇＯ単結晶からなる。誘電率変化型検
知部３１０は、基板３０１上に順次積層されたＰｔ膜か
らなる下部電極３０２、組成がＢａ0.65Ｓｒ0.35ＴｉＯ
3のチタン酸バリウムストロンチウム（以下、ＢＳＴと
する）からなる誘電体膜３０３、およびＮｉ膜からなる
上部電極３０４を備える。一方、抵抗変化型検知部３２
０は、基板３０１上に順次積層された熱的絶縁膜３０５
および抵抗体膜３０４を備える。熱的絶縁膜３０５は、
たとえばポリイミドからなる。各検知部３１０および３
２０の底部と基板３０１の間には空隙部３０７が形成さ
れていて、検知部３１０および３２０は、それぞれその
周縁部で基板３０１に保持されている。本実施例では、
焦電型検知部３１０の上部電極３０４および抵抗変化型
検知部３２０の抵抗体膜３０４を同じ材料で構成し、同
時に形成する。
００を図５に示す。この赤外線検知素子３００は、誘電
率変化型検知部３１０および抵抗変化型検知部３２０の
二種の検知部を備える。基板３０１は、実施例１で用い
たそれと同様のＭｇＯ単結晶からなる。誘電率変化型検
知部３１０は、基板３０１上に順次積層されたＰｔ膜か
らなる下部電極３０２、組成がＢａ0.65Ｓｒ0.35ＴｉＯ
3のチタン酸バリウムストロンチウム（以下、ＢＳＴと
する）からなる誘電体膜３０３、およびＮｉ膜からなる
上部電極３０４を備える。一方、抵抗変化型検知部３２
０は、基板３０１上に順次積層された熱的絶縁膜３０５
および抵抗体膜３０４を備える。熱的絶縁膜３０５は、
たとえばポリイミドからなる。各検知部３１０および３
２０の底部と基板３０１の間には空隙部３０７が形成さ
れていて、検知部３１０および３２０は、それぞれその
周縁部で基板３０１に保持されている。本実施例では、
焦電型検知部３１０の上部電極３０４および抵抗変化型
検知部３２０の抵抗体膜３０４を同じ材料で構成し、同
時に形成する。
【００３１】以下、上記の赤外線検知素子３００の製造
方法の具体例について、図６を用いて説明する。
方法の具体例について、図６を用いて説明する。
【００３２】まず、図６（ａ）に示すように、基板３０
１上にＲＦマグネトロンスバッタ法により、厚さ２５０
ｎｍのＰｔ膜３０２ａを形成する。ここで、Ｐｔ膜３０
２ａは、その膜成長方向が（１００）面に配向するよう
に形成する。Ｐｔ膜３０２ａの形成は、例えば、実施例
１と同じ条件で行う。次に、図６（ｂ）に示すように、
形成されたＰｔ膜３０２ａ上に、ＲＦマグネトロンスバ
ッタ法によって、厚さ３μｍの誘電体膜３０３ａを形成
する。誘電体膜３０３ａの形成は、例えば、以下の条件
で行う。
１上にＲＦマグネトロンスバッタ法により、厚さ２５０
ｎｍのＰｔ膜３０２ａを形成する。ここで、Ｐｔ膜３０
２ａは、その膜成長方向が（１００）面に配向するよう
に形成する。Ｐｔ膜３０２ａの形成は、例えば、実施例
１と同じ条件で行う。次に、図６（ｂ）に示すように、
形成されたＰｔ膜３０２ａ上に、ＲＦマグネトロンスバ
ッタ法によって、厚さ３μｍの誘電体膜３０３ａを形成
する。誘電体膜３０３ａの形成は、例えば、以下の条件
で行う。
【００３３】
【表３】
【００３４】次に、図６（ｃ）に示すように、誘電体膜
３０３ａを所望の形状に加工する。まず、誘電体膜３０
３ａの表面にフォトレジストをスピンコートにより塗布
した後、フォトリソグラフィによってこのレジストを所
望の形状に加工する。ついで、フッ硝酸を用いたウェッ
トエッチングによって、レジストより露出した部分の誘
電体膜３０３ａを除去し、誘電率変化型検知部３１０用
の誘電体膜３０３を形成する。その後、誘電体膜３０３
上に残存したレジストを除去する。
３０３ａを所望の形状に加工する。まず、誘電体膜３０
３ａの表面にフォトレジストをスピンコートにより塗布
した後、フォトリソグラフィによってこのレジストを所
望の形状に加工する。ついで、フッ硝酸を用いたウェッ
トエッチングによって、レジストより露出した部分の誘
電体膜３０３ａを除去し、誘電率変化型検知部３１０用
の誘電体膜３０３を形成する。その後、誘電体膜３０３
上に残存したレジストを除去する。
【００３５】次に、図６（ｄ）に示すように、Ｐｔ膜３
０２ａの露出部分を所望の形状に加工する。すなわち、
空隙部３０７を形成するためのエッチングホール３０６
と、誘電率変化型検知部３１０の下部電極３０２、およ
びその上に検知部３２０を形成するための露出部３０９
を形成する。まず、Ｐｔ膜３０２ａ側の面上にフォトレ
ジストをスピンコートにより塗布した後、フォトリソグ
ラフイによってこのレジストを所望の形状に加工する。
ついで、Ａｒガスを用いたスパッタエッチングによっ
て、レジストより露出した部分のＰｔ膜３０２ａを除去
し、その部分の基板３０１を露出させる。その後、レジ
ストを除去する。
０２ａの露出部分を所望の形状に加工する。すなわち、
空隙部３０７を形成するためのエッチングホール３０６
と、誘電率変化型検知部３１０の下部電極３０２、およ
びその上に検知部３２０を形成するための露出部３０９
を形成する。まず、Ｐｔ膜３０２ａ側の面上にフォトレ
ジストをスピンコートにより塗布した後、フォトリソグ
ラフイによってこのレジストを所望の形状に加工する。
ついで、Ａｒガスを用いたスパッタエッチングによっ
て、レジストより露出した部分のＰｔ膜３０２ａを除去
し、その部分の基板３０１を露出させる。その後、レジ
ストを除去する。
【００３６】次に、図６（ｅ）に示すように、基板３０
１の上面にパターン加工された誘電体膜３０３の周縁部
を覆うように、熱的絶縁膜３０５を形成する。例えば感
光性ポリイミドをスピンコートにより塗布し、さらにこ
れをフォトリソグラフイにより所望の形状に加工して、
厚さ２μｍの熱的絶縁膜３０５を形成する。次に、図６
（ｆ）に示すように、誘電体膜３０３の露出した上面お
よび露出部３０９の上に形成された熱的絶縁膜３０５の
上面にそれぞれ上部電極３０４および抵抗体膜３０８
を、例えば、実施例１と同様に電子ビーム蒸着法により
同時に形成する。最後に、エッチングホール３０６にエ
ッチャント（たとえば８０℃の燐酸）を注入し、基板３
０１の焦電体膜３０３および抵抗体膜３０８直下の部分
に、空隙部３０７を形成して図５に示す赤外線検知素子
３００が得られる。
１の上面にパターン加工された誘電体膜３０３の周縁部
を覆うように、熱的絶縁膜３０５を形成する。例えば感
光性ポリイミドをスピンコートにより塗布し、さらにこ
れをフォトリソグラフイにより所望の形状に加工して、
厚さ２μｍの熱的絶縁膜３０５を形成する。次に、図６
（ｆ）に示すように、誘電体膜３０３の露出した上面お
よび露出部３０９の上に形成された熱的絶縁膜３０５の
上面にそれぞれ上部電極３０４および抵抗体膜３０８
を、例えば、実施例１と同様に電子ビーム蒸着法により
同時に形成する。最後に、エッチングホール３０６にエ
ッチャント（たとえば８０℃の燐酸）を注入し、基板３
０１の焦電体膜３０３および抵抗体膜３０８直下の部分
に、空隙部３０７を形成して図５に示す赤外線検知素子
３００が得られる。
【００３７】《実施例４》本実施例では、実施例３のそ
れと同様に誘電率変化型検知部と抵抗変化型検知部を備
えた赤外線検知素子の他の好ましい例について説明す
る。
れと同様に誘電率変化型検知部と抵抗変化型検知部を備
えた赤外線検知素子の他の好ましい例について説明す
る。
【００３８】本実施例の赤外線検知素子を図７に示す。
本赤外線検知素子４００は、実施例３の赤外線検知素子
３００のそれと同様に誘電率変化型検知部４１０および
抵抗変化型検知部４２０を備える。本実施例の赤外線検
知素子は、誘電率変化型検知部４１０の下部電極と抵抗
変化型検知部４２０の抵抗体膜４０８が同じ材料からな
る。
本赤外線検知素子４００は、実施例３の赤外線検知素子
３００のそれと同様に誘電率変化型検知部４１０および
抵抗変化型検知部４２０を備える。本実施例の赤外線検
知素子は、誘電率変化型検知部４１０の下部電極と抵抗
変化型検知部４２０の抵抗体膜４０８が同じ材料からな
る。
【００３９】まず、実施例１で用いたものと同様のＭｇ
Ｏ単結晶からなる基板４０１上に、図８（ａ）に示すよ
うにＲＦマグネトロンスバッタ法によって厚さ２００ｎ
ｍのＰｔ膜４０２ａを形成する。次に、図８（ｂ）に示
すように、形成されたＰｔ膜４０２ａ上に、ＲＦマグネ
トロンスバッタ法によって、厚さ３μｍのＰＬＴからな
る誘電体膜４０３ａを形成し、さらにこれを図８（ｃ）
に示すように所望の形状に加工して誘電率変化型検知部
４１０用の誘電体膜４０３ａを形成する。
Ｏ単結晶からなる基板４０１上に、図８（ａ）に示すよ
うにＲＦマグネトロンスバッタ法によって厚さ２００ｎ
ｍのＰｔ膜４０２ａを形成する。次に、図８（ｂ）に示
すように、形成されたＰｔ膜４０２ａ上に、ＲＦマグネ
トロンスバッタ法によって、厚さ３μｍのＰＬＴからな
る誘電体膜４０３ａを形成し、さらにこれを図８（ｃ）
に示すように所望の形状に加工して誘電率変化型検知部
４１０用の誘電体膜４０３ａを形成する。
【００４０】次に、図８（ｄ）に示すように、誘電体膜
４０３の形成により露出した部分のＰｔ膜４０２ａを所
望の形状に加工する。すなわち、空隙部４０７を形成す
るためのエッチングホール４０６、誘電率変化型検知部
４１０の下部電極４０２ａ、および抵抗変化型検知部４
２０の抵抗体膜４０８を形成する。次に、図８（ｅ）に
示すように、基板４０１の上面にパターン加工された誘
電体膜４０３の周縁部、および抵抗体膜４０８を覆うよ
うに、熱的絶縁膜４０５を形成する。次に、図８（ｆ）
に示すように、誘電体膜４０３の露出した上面に上部電
極４０４を、例えば、電子ビーム蒸着法により形成す
る。最後に、エッチングホール４０６にエッチャント
（８０℃の燐酸）を注入し、基板４０１の誘電体膜４０
３および抵抗体膜４０８直下の部分に空隙部４０７を形
成し、図７に示す赤外線検知素子４００が得られる。
４０３の形成により露出した部分のＰｔ膜４０２ａを所
望の形状に加工する。すなわち、空隙部４０７を形成す
るためのエッチングホール４０６、誘電率変化型検知部
４１０の下部電極４０２ａ、および抵抗変化型検知部４
２０の抵抗体膜４０８を形成する。次に、図８（ｅ）に
示すように、基板４０１の上面にパターン加工された誘
電体膜４０３の周縁部、および抵抗体膜４０８を覆うよ
うに、熱的絶縁膜４０５を形成する。次に、図８（ｆ）
に示すように、誘電体膜４０３の露出した上面に上部電
極４０４を、例えば、電子ビーム蒸着法により形成す
る。最後に、エッチングホール４０６にエッチャント
（８０℃の燐酸）を注入し、基板４０１の誘電体膜４０
３および抵抗体膜４０８直下の部分に空隙部４０７を形
成し、図７に示す赤外線検知素子４００が得られる。
【００４１】
【発明の効果】本発明によると、小型でコンパクトな赤
外線検知素子を安価で提供することができる。
外線検知素子を安価で提供することができる。
【図１】本発明の一実施例の赤外線検知素子の構造を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図２】同赤外線検知素子の各製造工程の状態を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の他の実施例の赤外線検知素子の構造を
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
【図４】同赤外線検知素子の各製造工程の状態を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例の赤外線検知素子の
構造を示す縦断面図である。
構造を示す縦断面図である。
【図６】同赤外線検知素子の各製造工程の状態を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施例の赤外線検知素子の
構造を示す縦断面図である。
構造を示す縦断面図である。
【図８】同赤外線検知素子の各製造工程の状態を示す縦
断面図である。
断面図である。
１００、２００、３００、４００ 赤外線検知素子 １０１、２０１、３０１、４０１ 基板 １０２、２０２、３０２、４０２ 下部電極 １０２ａ、２０２ａ、３０２ａ、４０２ａ Ｐｔ膜 １０３、１０３ａ、２０３、２０３ａ 焦電体膜 １０４、２０４、３０４、４０４ 上部電極 １０５、２０５、３０５、４０５ 熱的絶縁膜 １０６、２０６、３０６、４０６ エッチングホール １０７、２０７、３０７、４０７ 空隙部 １０８、２０８、３０８、４０８ 抵抗体膜 １０９、３０９ 露出部 １１０、２１０ 焦電型検知部 １２０、２２０、３２０、４２０ 抵抗変化型検知部 ３０３、３０３ａ、４０３、４０３ａ 誘電体膜 ３１０、４１０ 誘電率変化型検知部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 37/02 Ｈ０１Ｌ 37/02 (72)発明者 高山 良一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G065 BA12 BA13 BA14 BB37 CA13 DA06 DA20 2G066 AC13 BA01 BA09 BA34 BA51 BA55 CA08 CA15
Claims (6)
- 【請求項１】 基板と、前記基板の同一面上に形成され
た抵抗変化型の第一赤外線検知部並びに焦電型または誘
電率変化型の第二赤外線検知部とを備え、前記第一赤外
線検知部の抵抗体および前記第二赤外線検知部の一方の
電極が、同じ導電性材料からなる赤外線検知素子。 - 【請求項２】 前記抵抗体および前記一方の電極が同時
に形成されたものである請求項１記載の赤外線検知素
子。 - 【請求項３】 前記基板の前記第一または第二検知部の
直下に、空隙部を有する請求項１記載の赤外線検知素
子。 - 【請求項４】 基板と、前記基板の同一面上に形成され
た抵抗変化型の第一赤外線検知部並びに焦電型または誘
電率変化型の第二赤外線検知部とを備えた赤外線検知素
子の製造方法であって、前記第一赤外線検知部の抵抗体
および前記第二赤外線検知部の一方の電極を同時に形成
する赤外線検知素子の製造方法。 - 【請求項５】 前記基板上に導電性薄膜を形成する工程
と、前記導電性薄膜を加工して前記第一赤外線検知部の
抵抗体および前記第二赤外線検知部の一方の電極を形成
する工程とを具備する請求項４記載の赤外線検知素子の
製造方法。 - 【請求項６】 前記基板上に、前記第一赤外線検知部の
抵抗体としての導電性薄膜を形成し、同時に前記第二赤
外線検知部の一方の電極としての他の導電性薄膜を形成
する請求項４記載の赤外線検知素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11165972A JP2000356546A (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | 赤外線検知素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11165972A JP2000356546A (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | 赤外線検知素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000356546A true JP2000356546A (ja) | 2000-12-26 |
Family
ID=15822510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11165972A Pending JP2000356546A (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | 赤外線検知素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000356546A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004051760A1 (ja) * | 2002-12-05 | 2004-06-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 焦電体素子及びその製造方法並びに赤外線センサ |
| CN104115288A (zh) * | 2011-12-19 | 2014-10-22 | 派洛斯有限公司 | 具有高测量准确度的红外光传感器芯片与用于制造红外光传感器芯片的方法 |
| JP2022127448A (ja) * | 2021-02-19 | 2022-08-31 | 国立大学法人横浜国立大学 | 赤外線検出器および赤外線検出器を備えたガスセンサ |
-
1999
- 1999-06-11 JP JP11165972A patent/JP2000356546A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004051760A1 (ja) * | 2002-12-05 | 2004-06-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 焦電体素子及びその製造方法並びに赤外線センサ |
| CN104115288A (zh) * | 2011-12-19 | 2014-10-22 | 派洛斯有限公司 | 具有高测量准确度的红外光传感器芯片与用于制造红外光传感器芯片的方法 |
| US9207126B2 (en) | 2011-12-19 | 2015-12-08 | Pyreos Ltd. | Infrared light sensor chip with high measurement accuracy and method for producing the infrared light sensor chip |
| CN104115288B (zh) * | 2011-12-19 | 2016-11-16 | 派洛斯有限公司 | 具有高测量准确度的红外光传感器芯片与用于制造红外光传感器芯片的方法 |
| JP2022127448A (ja) * | 2021-02-19 | 2022-08-31 | 国立大学法人横浜国立大学 | 赤外線検出器および赤外線検出器を備えたガスセンサ |
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