JPH06194226A - 焦電型赤外線センサ - Google Patents
焦電型赤外線センサInfo
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- JPH06194226A JPH06194226A JP4131580A JP13158092A JPH06194226A JP H06194226 A JPH06194226 A JP H06194226A JP 4131580 A JP4131580 A JP 4131580A JP 13158092 A JP13158092 A JP 13158092A JP H06194226 A JPH06194226 A JP H06194226A
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- JP
- Japan
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- substrate
- pyroelectric
- pyroelectric substrate
- infrared sensor
- glassy layer
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- Pending
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 応答性の良い焦電型赤外線センサ、ならびに
クロストークの影響を無視できる小型のマルチエレメン
トの焦電型赤外線センサを提供する。 【構成】 絶縁材料、半導体材料あるいは複合材料から
なる基板表面に、ガラス質層を形成し、焦電体基板の貼
り合わせ面にガラス質層と十分に固溶する元素あるいは
化合物の蒸着あるいはイオン注入を行い、前記基板と焦
電体基板を貼り合わせ、熱的処理あるいは電気的処理に
より、前記基板と焦電体基板とを固溶させ、焦電体基板
部分のみを研磨工程により薄片化し、下部に空隙を持つ
よう基板を部分的に除去することにより焦電型赤外線セ
ンサを構成する。 【効果】 焦電型赤外線センサの変換効率、応答性を改
善し、各素子の熱的分離ができる。
クロストークの影響を無視できる小型のマルチエレメン
トの焦電型赤外線センサを提供する。 【構成】 絶縁材料、半導体材料あるいは複合材料から
なる基板表面に、ガラス質層を形成し、焦電体基板の貼
り合わせ面にガラス質層と十分に固溶する元素あるいは
化合物の蒸着あるいはイオン注入を行い、前記基板と焦
電体基板を貼り合わせ、熱的処理あるいは電気的処理に
より、前記基板と焦電体基板とを固溶させ、焦電体基板
部分のみを研磨工程により薄片化し、下部に空隙を持つ
よう基板を部分的に除去することにより焦電型赤外線セ
ンサを構成する。 【効果】 焦電型赤外線センサの変換効率、応答性を改
善し、各素子の熱的分離ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、焦電型赤外線センサに
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の焦電型赤外線センサの検知部（以
下、素子と呼ぶことにする）を図４に示す。薄板状に形
成した焦電基板（５）、受光面電極（７）及び裏面電極
（１１）から構成される。焦電型赤外線センサは、セン
サに入射した赤外線エネルギによって、焦電体の温度変
化を生じ、このことにより焦電体内部の自発分極の方向
が変化し、焦電体表面に電荷を生じるという現象を利用
したものである。このように受光面（１０）に赤外線が
入射することにより、焦電体基板（５）の温度が変化
し、これによって発生した電荷は、受光面電極（７）と
裏面電極（１１）とから取り出されることにより、赤外
線エネルギが電気信号に変換できるものである。従っ
て、赤外線エネルギを電気信号に変換する際の変換効率
及び応答性は、焦電体基板（２）の熱容量に起因するた
め、他の方式の赤外線センサと比較して遅いことが知ら
れている。
下、素子と呼ぶことにする）を図４に示す。薄板状に形
成した焦電基板（５）、受光面電極（７）及び裏面電極
（１１）から構成される。焦電型赤外線センサは、セン
サに入射した赤外線エネルギによって、焦電体の温度変
化を生じ、このことにより焦電体内部の自発分極の方向
が変化し、焦電体表面に電荷を生じるという現象を利用
したものである。このように受光面（１０）に赤外線が
入射することにより、焦電体基板（５）の温度が変化
し、これによって発生した電荷は、受光面電極（７）と
裏面電極（１１）とから取り出されることにより、赤外
線エネルギが電気信号に変換できるものである。従っ
て、赤外線エネルギを電気信号に変換する際の変換効率
及び応答性は、焦電体基板（２）の熱容量に起因するた
め、他の方式の赤外線センサと比較して遅いことが知ら
れている。
【０００３】この焦電型赤外線センサの変換効率及び応
答性については、焦電体基板（５）の厚さを薄くするこ
とにより改善することができる。しかし、一般的に使用
されている焦電体基板（５）の形状寸法は５ｍｍ×３ｍ
ｍ×１００μｍ程度である。従来の方法では、素子を構
成する焦電体として焦電体基板（５）を用いているため
に、焦電体基板の厚さをこれ以上薄くすることは、機械
的な強度、あるいは加工上問題があり、実現し難いとい
った問題点があった。
答性については、焦電体基板（５）の厚さを薄くするこ
とにより改善することができる。しかし、一般的に使用
されている焦電体基板（５）の形状寸法は５ｍｍ×３ｍ
ｍ×１００μｍ程度である。従来の方法では、素子を構
成する焦電体として焦電体基板（５）を用いているため
に、焦電体基板の厚さをこれ以上薄くすることは、機械
的な強度、あるいは加工上問題があり、実現し難いとい
った問題点があった。
【０００４】また、焦電型赤外線センサの例として図３
−ａ）、図３−ｂ）にみうけられるように、同一の焦電
体基板（５）の上に複数の電極対を形成した構成のセン
サも市販品として存在する。近年は、センサの多様化す
る応用に対応するため、複数の素子を持つ焦電型赤外線
センサ（以下、マルチエレメントセンサと呼ぶことにす
る）の開発が盛んに行われている。しかし従来の構成で
は、多数の素子を同一の焦電体基板（５）上に形成する
には限界がある。例えば、現在市販されている２素子構
成センサ図３−ａ）あるいは４素子構成センサ図３−
ｂ）においても、ある一つの素子が赤外線を吸収し、温
度が上昇した場合、その素子の熱が焦電体基板（５）内
部の熱伝導によって隣接した素子へ伝わり、熱的な干
渉、ひいては電気信号の干渉（以下、クロストークと呼
ぶことにする）を生じるという問題点を抱えている。こ
の問題点を解決するには、素子と素子との間隔を大きく
とる必要があり、焦電体基板（５）の面積を拡大せざる
おえなかった。しかし、このことは新たに、焦電型赤外
線センサの実装面積の拡大、および焦電体基板（５）が
衝撃に弱くなるという問題点を生じた。従って、従来の
構成ではクロストークの影響が無視できるような小型の
マルチエレメントセンサを構成することは困難であっ
た。
−ａ）、図３−ｂ）にみうけられるように、同一の焦電
体基板（５）の上に複数の電極対を形成した構成のセン
サも市販品として存在する。近年は、センサの多様化す
る応用に対応するため、複数の素子を持つ焦電型赤外線
センサ（以下、マルチエレメントセンサと呼ぶことにす
る）の開発が盛んに行われている。しかし従来の構成で
は、多数の素子を同一の焦電体基板（５）上に形成する
には限界がある。例えば、現在市販されている２素子構
成センサ図３−ａ）あるいは４素子構成センサ図３−
ｂ）においても、ある一つの素子が赤外線を吸収し、温
度が上昇した場合、その素子の熱が焦電体基板（５）内
部の熱伝導によって隣接した素子へ伝わり、熱的な干
渉、ひいては電気信号の干渉（以下、クロストークと呼
ぶことにする）を生じるという問題点を抱えている。こ
の問題点を解決するには、素子と素子との間隔を大きく
とる必要があり、焦電体基板（５）の面積を拡大せざる
おえなかった。しかし、このことは新たに、焦電型赤外
線センサの実装面積の拡大、および焦電体基板（５）が
衝撃に弱くなるという問題点を生じた。従って、従来の
構成ではクロストークの影響が無視できるような小型の
マルチエレメントセンサを構成することは困難であっ
た。
【０００５】上記のような問題点を解決するため昭６２
−１２４５４にあるような薄膜型の焦電型赤外線センサ
が提案されてきたが、多元素系の焦電材料で十分な特性
を持つ薄膜を得ることは化学量論的組成比がずれるため
非常に困難で、量産性、再現性とも十分なものが得られ
ないといった問題点があった。
−１２４５４にあるような薄膜型の焦電型赤外線センサ
が提案されてきたが、多元素系の焦電材料で十分な特性
を持つ薄膜を得ることは化学量論的組成比がずれるため
非常に困難で、量産性、再現性とも十分なものが得られ
ないといった問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように焦電型赤
外線センサの変換効率、応答性を改善し、さらにクロス
トークの影響を無視できる小型のマルチエレメントセン
サを実現すること、ならびに生産性を向上させること
が、本発明の解決しようとする課題である。
外線センサの変換効率、応答性を改善し、さらにクロス
トークの影響を無視できる小型のマルチエレメントセン
サを実現すること、ならびに生産性を向上させること
が、本発明の解決しようとする課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するためになされたものである。その手段とすると
ころは絶縁材料、半導体材料あるいは複合材料からなる
基板表面に、ガラス質層を形成し、焦電体基板の貼り合
わせ面にガラス質層と十分に固溶する元素あるいは化合
物の蒸着あるいはイオン注入を行い、前記基板と焦電体
基板を貼り合わせ、熱的処理あるいは電気的処理によ
り、前記基板と焦電体基板とを固溶させ、焦電体基板部
分のみを研磨工程により薄片化し、下部に空隙を持つよ
う基板を部分的に除去することにより焦電型赤外線セン
サを構成することである。
解決するためになされたものである。その手段とすると
ころは絶縁材料、半導体材料あるいは複合材料からなる
基板表面に、ガラス質層を形成し、焦電体基板の貼り合
わせ面にガラス質層と十分に固溶する元素あるいは化合
物の蒸着あるいはイオン注入を行い、前記基板と焦電体
基板を貼り合わせ、熱的処理あるいは電気的処理によ
り、前記基板と焦電体基板とを固溶させ、焦電体基板部
分のみを研磨工程により薄片化し、下部に空隙を持つよ
う基板を部分的に除去することにより焦電型赤外線セン
サを構成することである。
【０００８】
【作用】上記のように構成されている本発明において、
素子部分は従来の焦電体基板をそのまま使用する場合に
比べ極端に薄層であり、また従来より作製の困難であっ
た焦電体薄片部はすでに技術の確立された焦電体基板を
研磨加工によって薄片化するため、十分な特性を持つ薄
層部が実現できる。このため素子部の熱容量を極端に小
さくすることができ、同じ量の赤外線エネルギが受光面
電極に入射した場合、素子部の温度変化が大きくでき変
換効率、応答性が改善できる。
素子部分は従来の焦電体基板をそのまま使用する場合に
比べ極端に薄層であり、また従来より作製の困難であっ
た焦電体薄片部はすでに技術の確立された焦電体基板を
研磨加工によって薄片化するため、十分な特性を持つ薄
層部が実現できる。このため素子部の熱容量を極端に小
さくすることができ、同じ量の赤外線エネルギが受光面
電極に入射した場合、素子部の温度変化が大きくでき変
換効率、応答性が改善できる。
【０００９】また素子部分が非常に薄くなるため、隣接
した素子間の距離が同じであれば熱が伝搬する経路が物
理的にも熱的にも狭くなる。したがって薄くすることで
隣接する素子の間隔を短くでき、高集積化を実現でき
る。さらに素子間の支持層下部を除去することなく残し
た場合、この部分はヒートシンクとして作用させること
ができる。従って素子間隔を拡大することなく、各素子
の熱的分離が容易であり、クロストークの影響を無視で
きる小型のマルチエレメントセンサを実現することがで
きる。
した素子間の距離が同じであれば熱が伝搬する経路が物
理的にも熱的にも狭くなる。したがって薄くすることで
隣接する素子の間隔を短くでき、高集積化を実現でき
る。さらに素子間の支持層下部を除去することなく残し
た場合、この部分はヒートシンクとして作用させること
ができる。従って素子間隔を拡大することなく、各素子
の熱的分離が容易であり、クロストークの影響を無視で
きる小型のマルチエレメントセンサを実現することがで
きる。
【００１０】
【実施例１】以下本発明による焦電型赤外線センサの実
施例を図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の
一実施例を示す焦電型赤外線センサの断面図である。例
えばＳｉからなる基板（３）上にスパッタ法により下部
電極（１）を形成、半導体微細加工技術により目的の形
状に加工後、回転塗布法によりガラス質層（２）を形
成、平坦化する。次に貼り合わせを行うＰｂＴｉＯ3系
の焦電体基板（５）の貼り合わせ面に、例えばＰｂ薄膜
（４）を蒸着する。その後このガラス層（２）とＰｂ薄
膜（４）のついた焦電体基板（５）を接触させ、６００
〜１０００℃程度の熱処理を行うとＰｂ薄膜（４）と触
れたガラス質層（２）はＰｂ薄膜（４）と反応し、単な
るガラス質層の場合よりも低い温度で融け始める低融点
ガラス層（６）となり、また焦電体基板（５）自体が低
融点ガラス質層（６）とぬれ、表面が反応することによ
り低融点ガラス質層（６）と融け合い固溶する。この状
態になったところで焦電体基板（５）表面を研磨加工に
より薄片化する。焦電体基板（５）のみの薄片化は機械
的強度が得られないため困難であるが、Ｓｉ基板（３）
が台座としてあるため容易に薄片化できる。不要な部分
は除去すれば良い。次に受光面電極（７）をスパッタ法
により形成、加工する。その後、基板除去工程のエッチ
ング液等に焦電体基板（５）が腐食されないよう、上部
をＳｉＯ2等の絶縁膜（８）で覆い、必要な部分例えば
下部電極（１）取り出し部分については穴をあけてお
く。最後にＳｉ基板（３）裏面にマスク部分を形成後、
ＨＦ系エッチング液により所定の形状に加工後、等方性
エッチング液（ＨＦ＋ＨＮＯ3系）、あるいは異方性エ
ッチング液（ＫＯＨ系、エチレンジアミン系、ヒドラジ
ン系等のアルカリエッチング液）により、赤外線検知部
分で熱容量を低下する必要のある部分の下部のＳｉ基板
（３）を除去し（Ｓｉ基板除去部（９））、所定の厚み
とする。
施例を図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の
一実施例を示す焦電型赤外線センサの断面図である。例
えばＳｉからなる基板（３）上にスパッタ法により下部
電極（１）を形成、半導体微細加工技術により目的の形
状に加工後、回転塗布法によりガラス質層（２）を形
成、平坦化する。次に貼り合わせを行うＰｂＴｉＯ3系
の焦電体基板（５）の貼り合わせ面に、例えばＰｂ薄膜
（４）を蒸着する。その後このガラス層（２）とＰｂ薄
膜（４）のついた焦電体基板（５）を接触させ、６００
〜１０００℃程度の熱処理を行うとＰｂ薄膜（４）と触
れたガラス質層（２）はＰｂ薄膜（４）と反応し、単な
るガラス質層の場合よりも低い温度で融け始める低融点
ガラス層（６）となり、また焦電体基板（５）自体が低
融点ガラス質層（６）とぬれ、表面が反応することによ
り低融点ガラス質層（６）と融け合い固溶する。この状
態になったところで焦電体基板（５）表面を研磨加工に
より薄片化する。焦電体基板（５）のみの薄片化は機械
的強度が得られないため困難であるが、Ｓｉ基板（３）
が台座としてあるため容易に薄片化できる。不要な部分
は除去すれば良い。次に受光面電極（７）をスパッタ法
により形成、加工する。その後、基板除去工程のエッチ
ング液等に焦電体基板（５）が腐食されないよう、上部
をＳｉＯ2等の絶縁膜（８）で覆い、必要な部分例えば
下部電極（１）取り出し部分については穴をあけてお
く。最後にＳｉ基板（３）裏面にマスク部分を形成後、
ＨＦ系エッチング液により所定の形状に加工後、等方性
エッチング液（ＨＦ＋ＨＮＯ3系）、あるいは異方性エ
ッチング液（ＫＯＨ系、エチレンジアミン系、ヒドラジ
ン系等のアルカリエッチング液）により、赤外線検知部
分で熱容量を低下する必要のある部分の下部のＳｉ基板
（３）を除去し（Ｓｉ基板除去部（９））、所定の厚み
とする。
【００１１】ここで基板はＳｉ基板（３）を使用した
が、工程上問題がなければその他の半導体材料、絶縁材
料、あるいは複合材料でも良い。ガラス質層（２）は半
導体微細加工技術において簡単に形成できるものであれ
ば良く、ＰＳＧ，ＢＳＧ，ＳｉＯ2などが使用できる。
また実施例では固溶させるために焦電体基板（５）にＰ
ｂを蒸着したが、ＰｂＯ等の酸化膜でも良く、蒸着以外
にスパッタ法、ＣＶＤ法等の気相薄膜形成法でも良い。
また焦電体基板（５）表面にＰｂイオンを打ち込むよう
なイオン注入法でも良い。さらに本実施例では焦電体基
板（５）側にＰｂ薄膜（４）を蒸着したが、焦電体基板
にＰｂが拡散するのを防ぐために拡散バリア層としてＴ
ｉＮ，ＴａＮ等を用いても良い。焦電体基板（５）はＰ
ｂＴｉＯ3を用いたが、その他に（ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺ
ｒＯ3）系等の焦電材料であれば良く、また結晶状態は
単結晶、多結晶のどちらでも良い。下部電極（１）の形
成はスパッタ法で行ったが、その他の蒸着等の気相薄膜
形成法等、スクリーン印刷等の形成法でも良い。下部電
極（１）は低融点ガラス質層（６）の下にあり、一般的
な下部電極（１）／焦電体基板（５）／受光面電極
（７）といった構造ではないが、本実施例の場合、低融
点ガラス質層（６）と焦電体基板（５）とが固溶してお
り等価回路としては低融点ガラス質層（６）によって形
成されるキャパシタと焦電体基板（５）によって形成さ
れるキャパシタとの直列接続となるため、焦電体基板
（５）が赤外線を受け、焦電電流が発生した場合、その
時の移動電荷量は一般的な下部電極（１）／焦電体基板
（５）／受光面電極（７）といった構造の場合と同じと
なる。
が、工程上問題がなければその他の半導体材料、絶縁材
料、あるいは複合材料でも良い。ガラス質層（２）は半
導体微細加工技術において簡単に形成できるものであれ
ば良く、ＰＳＧ，ＢＳＧ，ＳｉＯ2などが使用できる。
また実施例では固溶させるために焦電体基板（５）にＰ
ｂを蒸着したが、ＰｂＯ等の酸化膜でも良く、蒸着以外
にスパッタ法、ＣＶＤ法等の気相薄膜形成法でも良い。
また焦電体基板（５）表面にＰｂイオンを打ち込むよう
なイオン注入法でも良い。さらに本実施例では焦電体基
板（５）側にＰｂ薄膜（４）を蒸着したが、焦電体基板
にＰｂが拡散するのを防ぐために拡散バリア層としてＴ
ｉＮ，ＴａＮ等を用いても良い。焦電体基板（５）はＰ
ｂＴｉＯ3を用いたが、その他に（ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺ
ｒＯ3）系等の焦電材料であれば良く、また結晶状態は
単結晶、多結晶のどちらでも良い。下部電極（１）の形
成はスパッタ法で行ったが、その他の蒸着等の気相薄膜
形成法等、スクリーン印刷等の形成法でも良い。下部電
極（１）は低融点ガラス質層（６）の下にあり、一般的
な下部電極（１）／焦電体基板（５）／受光面電極
（７）といった構造ではないが、本実施例の場合、低融
点ガラス質層（６）と焦電体基板（５）とが固溶してお
り等価回路としては低融点ガラス質層（６）によって形
成されるキャパシタと焦電体基板（５）によって形成さ
れるキャパシタとの直列接続となるため、焦電体基板
（５）が赤外線を受け、焦電電流が発生した場合、その
時の移動電荷量は一般的な下部電極（１）／焦電体基板
（５）／受光面電極（７）といった構造の場合と同じと
なる。
【００１２】実施例では一つの素子のみであるがマルチ
エレメントとするには多数の素子を形成すれば良い。こ
の場合は素子を単独で用いているが、電極形成時に多数
の素子を配線しても、外部で配線しても良く、素子の配
線方法によって、さまざまな応用に対処することができ
る。
エレメントとするには多数の素子を形成すれば良い。こ
の場合は素子を単独で用いているが、電極形成時に多数
の素子を配線しても、外部で配線しても良く、素子の配
線方法によって、さまざまな応用に対処することができ
る。
【００１３】
【実施例２】図２は、本発明の他の実施例を示す焦電型
赤外線センサの断面図である。例えばＳｉからなる基板
（３）上にスパッタ法により下部電極（１）材料を形
成、半導体微細加工技術により目的の形状に加工後、回
転塗布法によりガラス質層（２）を形成、平坦化する。
次に貼り合わせを行うＰｂＴｉＯ3系の焦電体基板
（５）の貼り合わせ面に、例えばＰｂ薄膜（４）を蒸着
する。その後機械的加工あるいは化学的腐食等の方法に
より焦電体基板（５）の貼り合わせ面に目的の形状にな
るよう溝部分を形成する。この溝加工のなされ、Ｐｂ薄
膜のついた焦電体基板（５）と前記ガラス質層（２）の
形成された基板とを接触させ、６００〜１０００℃程度
の熱処理を行うとＰｂ薄膜（４）と触れたガラス質層
（２）はＰｂ薄膜（４）と反応し、単なるガラス質層
（２）の場合よりも低い温度で融け始める低融点ガラス
（６）となり、また焦電体基板（５）自体が低融点ガラ
ス質層（６）とぬれ、表面が反応することにより低融点
ガラス質層（６）と融け合い固溶する。この状態になっ
たところで焦電体基板（５）表面を研磨加工により溝加
工部分が露出するまで薄片化する。焦電体基板（５）の
みの薄片化は機械的強度が得られないため困難である
が、Ｓｉ基板（３）が台座としてあるため容易に薄片化
できる。さらに不要な部分は研磨工程により溝部分が露
出することで除去できる。次に受光面電極（７）をスパ
ッタ法により形成、加工する。その後、基板除去工程の
エッチング液等に焦電体基板（５）が腐食されないよ
う、上部をＳｉＯ2等の絶縁膜（８）で覆い、必要な部
分例えば下部電極（１）取り出し部分については穴をあ
けておく。最後にＳｉ基板（３）表面にマスク部分を形
成後、ＨＦ系エッチング液により所定の形状に加工後、
等方性エッチング液（ＨＦ＋ＨＮＯ3系）、あるいは異
方性エッチング液（ＫＯＨ系、エチレンジアミン系、ヒ
ドラジン系等のアルカリエッチング液）により、赤外線
検知部分で熱容量を低下する必要のある部分の下部のＳ
ｉ基板（３）を除去し（Ｓｉ基板除去部（９））、所定
の厚みとする。
赤外線センサの断面図である。例えばＳｉからなる基板
（３）上にスパッタ法により下部電極（１）材料を形
成、半導体微細加工技術により目的の形状に加工後、回
転塗布法によりガラス質層（２）を形成、平坦化する。
次に貼り合わせを行うＰｂＴｉＯ3系の焦電体基板
（５）の貼り合わせ面に、例えばＰｂ薄膜（４）を蒸着
する。その後機械的加工あるいは化学的腐食等の方法に
より焦電体基板（５）の貼り合わせ面に目的の形状にな
るよう溝部分を形成する。この溝加工のなされ、Ｐｂ薄
膜のついた焦電体基板（５）と前記ガラス質層（２）の
形成された基板とを接触させ、６００〜１０００℃程度
の熱処理を行うとＰｂ薄膜（４）と触れたガラス質層
（２）はＰｂ薄膜（４）と反応し、単なるガラス質層
（２）の場合よりも低い温度で融け始める低融点ガラス
（６）となり、また焦電体基板（５）自体が低融点ガラ
ス質層（６）とぬれ、表面が反応することにより低融点
ガラス質層（６）と融け合い固溶する。この状態になっ
たところで焦電体基板（５）表面を研磨加工により溝加
工部分が露出するまで薄片化する。焦電体基板（５）の
みの薄片化は機械的強度が得られないため困難である
が、Ｓｉ基板（３）が台座としてあるため容易に薄片化
できる。さらに不要な部分は研磨工程により溝部分が露
出することで除去できる。次に受光面電極（７）をスパ
ッタ法により形成、加工する。その後、基板除去工程の
エッチング液等に焦電体基板（５）が腐食されないよ
う、上部をＳｉＯ2等の絶縁膜（８）で覆い、必要な部
分例えば下部電極（１）取り出し部分については穴をあ
けておく。最後にＳｉ基板（３）表面にマスク部分を形
成後、ＨＦ系エッチング液により所定の形状に加工後、
等方性エッチング液（ＨＦ＋ＨＮＯ3系）、あるいは異
方性エッチング液（ＫＯＨ系、エチレンジアミン系、ヒ
ドラジン系等のアルカリエッチング液）により、赤外線
検知部分で熱容量を低下する必要のある部分の下部のＳ
ｉ基板（３）を除去し（Ｓｉ基板除去部（９））、所定
の厚みとする。
【００１４】ここで基板はＳｉ基板（３）を使用した
が、工程上問題がなければその他の半導体材料、絶縁材
料、あるいは複合材料でも良い。ガラス質層（２）は半
導体微細加工技術において簡単に形成できるものであれ
ば良く、ＰＳＧ，ＢＳＧ，ＳｉＯ2などが使用できる。
また実施例では固溶させるために焦電体基板（５）にＰ
ｂを蒸着したが、ＰｂＯ等の酸化膜でも良く、また蒸着
以外にスパッタ法、ＣＶＤ法等の気相薄膜形成法でも良
い。また焦電体基板（５）表面にＰｂイオンを打ち込む
ようなイオン注入法でも良い。さらに本実施例では焦電
体基板（５）側にＰｂ薄膜（４）を蒸着したが、焦電体
基板にＰｂが拡散するのを防ぐために拡散バリア層とし
てＴｉＮ，ＴａＮ等を用いても良い。焦電体基板はＰｂ
ＴｉＯ3を用いたが、その他に（ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒ
Ｏ3）系等の焦電材料であれば良く、また結晶状態は単
結晶、多結晶のどちらでも良い。電極の形成はスパッタ
法で行ったが、その他の蒸着等の気相薄膜形成法等、ス
クリーン印刷等の形成法でも良い。下部電極（１）は低
融点ガラス質層（６）の下にあり、一般的な下部電極
（１）／焦電体基板（５）／受光面電極（７）電極とい
った構造ではないが、本実施例の場合、低融点ガラス質
層（６）と焦電体基板（５）とが固溶しており等価回路
としては低融点ガラス質層（６）によって形成されるキ
ャパシタと焦電体基板（５）によって形成されるキャパ
シタとの直列接続となるため、焦電体基板（５）が赤外
線を受け、焦電電流を発生した場合、その時の移動電荷
量は一般的な下部電極（１）／焦電体基板（５）／受光
面電極（７）といった構造の場合と同じとなる。
が、工程上問題がなければその他の半導体材料、絶縁材
料、あるいは複合材料でも良い。ガラス質層（２）は半
導体微細加工技術において簡単に形成できるものであれ
ば良く、ＰＳＧ，ＢＳＧ，ＳｉＯ2などが使用できる。
また実施例では固溶させるために焦電体基板（５）にＰ
ｂを蒸着したが、ＰｂＯ等の酸化膜でも良く、また蒸着
以外にスパッタ法、ＣＶＤ法等の気相薄膜形成法でも良
い。また焦電体基板（５）表面にＰｂイオンを打ち込む
ようなイオン注入法でも良い。さらに本実施例では焦電
体基板（５）側にＰｂ薄膜（４）を蒸着したが、焦電体
基板にＰｂが拡散するのを防ぐために拡散バリア層とし
てＴｉＮ，ＴａＮ等を用いても良い。焦電体基板はＰｂ
ＴｉＯ3を用いたが、その他に（ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒ
Ｏ3）系等の焦電材料であれば良く、また結晶状態は単
結晶、多結晶のどちらでも良い。電極の形成はスパッタ
法で行ったが、その他の蒸着等の気相薄膜形成法等、ス
クリーン印刷等の形成法でも良い。下部電極（１）は低
融点ガラス質層（６）の下にあり、一般的な下部電極
（１）／焦電体基板（５）／受光面電極（７）電極とい
った構造ではないが、本実施例の場合、低融点ガラス質
層（６）と焦電体基板（５）とが固溶しており等価回路
としては低融点ガラス質層（６）によって形成されるキ
ャパシタと焦電体基板（５）によって形成されるキャパ
シタとの直列接続となるため、焦電体基板（５）が赤外
線を受け、焦電電流を発生した場合、その時の移動電荷
量は一般的な下部電極（１）／焦電体基板（５）／受光
面電極（７）といった構造の場合と同じとなる。
【００１５】実施例では素子を単独で用いているが、電
極形成時に多数の素子を配線しても、外部で配線しても
良く、素子の配線方法によって、さまざまな応用に対処
することができる。
極形成時に多数の素子を配線しても、外部で配線しても
良く、素子の配線方法によって、さまざまな応用に対処
することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、焦電型赤
外線センサの変換効率、応答性を改善すること、クロス
トークの影響を無視できる小型のマルチエレメントセン
サを実現できること、さらにこれまで化学量論的組成比
がずれるため成膜が非常に困難で、量産性、再現性とも
十分なものが得られない多元素系の焦電材料薄膜を使用
することなく、十分な実績を持つ焦電体基板の薄片が使
用できること、したがって生産性向上を可能する点で工
業的価値がある。また多様化する焦電型赤外線センサの
応用に対応でき、工業的価値は大きい。
外線センサの変換効率、応答性を改善すること、クロス
トークの影響を無視できる小型のマルチエレメントセン
サを実現できること、さらにこれまで化学量論的組成比
がずれるため成膜が非常に困難で、量産性、再現性とも
十分なものが得られない多元素系の焦電材料薄膜を使用
することなく、十分な実績を持つ焦電体基板の薄片が使
用できること、したがって生産性向上を可能する点で工
業的価値がある。また多様化する焦電型赤外線センサの
応用に対応でき、工業的価値は大きい。
【００１７】
【図１】本発明の一実施例を示す、単一素子の場合の焦
電型赤外線センサの断面図である。
電型赤外線センサの断面図である。
【図２】本発明の一実施例を示す、部分的に焦電体基板
を加工し、島状焦電体薄片部を形成した場合の焦電型赤
外線センサの断面図である。
を加工し、島状焦電体薄片部を形成した場合の焦電型赤
外線センサの断面図である。
【図３】従来の方法による複数の素子を持つ焦電型赤外
線センサの構造を示した図である。
線センサの構造を示した図である。
【図４】従来の方法による焦電型赤外線センサの構造を
示した図である。
示した図である。
１ 下部電極 ２ ガラス質層 ３ Ｓｉ基板 ４ Ｐｂ薄膜 ５ 焦電体基板 ６ 低融点ガラス質層 ７ 受光面電極 ８ 絶縁膜 ９ Ｓｉ基板除去部 １０ 受光面 １１ 裏面電極
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁材料、半導体材料あるいは複合材料
からなる基板表面に、ガラス質層を形成し、焦電体基板
の貼り合わせ面に、ガラス質層と十分に固溶する元素あ
るいは化合物の蒸着あるいはイオン注入を行い、前記基
板と焦電体基板を貼り合わせ、熱的処理あるいは電気的
処理により、前記基板と焦電体基板とを固溶させ、焦電
体基板部分のみを研磨工程により薄片化し、下部に空隙
を持つよう、基板を部分的に除去させた赤外線検知部を
１ヶ所以上有することを特徴とする焦電型赤外線セン
サ。 - 【請求項２】 絶縁材料、半導体材料あるいは複合材料
からなる基板表面に、ガラス質層を形成し、焦電体基板
の貼り合わせ面に、ガラス質層と十分に固溶する元素あ
るいは化合物の蒸着あるいはイオン注入を行い、前記焦
電体基板の貼り合わせ面に機械的加工、あるいは化学的
腐食により溝部分を形成し前記絶縁材料、半導体材料あ
るいは複合材料からなる基板と焦電体基板を貼り合わ
せ、熱的処理あるいは電気的処理により、前記基板と焦
電体基板とを固溶させ、焦電体基板部分のみを研磨工程
により前記焦電体基板の溝部分が露出するまで薄片・島
状化し、下部に空隙を持つよう基板を部分的に除去させ
た赤外線検知部を１ヶ所以上有することを特徴とする焦
電型赤外線センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4131580A JPH06194226A (ja) | 1992-04-25 | 1992-04-25 | 焦電型赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4131580A JPH06194226A (ja) | 1992-04-25 | 1992-04-25 | 焦電型赤外線センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194226A true JPH06194226A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=15061381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4131580A Pending JPH06194226A (ja) | 1992-04-25 | 1992-04-25 | 焦電型赤外線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06194226A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250736A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Mitsuteru Kimura | 加熱ダイオード温度測定装置とこれを用いた赤外線温度測定装置および流量測定装置ならびに流量センシング部の製作方法 |
| WO2007129547A1 (ja) * | 2006-05-10 | 2007-11-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 赤外線センサおよびその製造方法 |
| JP2011013224A (ja) * | 2010-08-06 | 2011-01-20 | Hochiki Corp | 赤外線検出素子の製造方法 |
| JP2012208116A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-25 | Ngk Insulators Ltd | 焦電素子及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-04-25 JP JP4131580A patent/JPH06194226A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250736A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Mitsuteru Kimura | 加熱ダイオード温度測定装置とこれを用いた赤外線温度測定装置および流量測定装置ならびに流量センシング部の製作方法 |
| WO2007129547A1 (ja) * | 2006-05-10 | 2007-11-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 赤外線センサおよびその製造方法 |
| DE112007001046T5 (de) | 2006-05-10 | 2009-02-19 | Murata Manufacturing Co. Ltd., Nagaokakyo-shi | Infrarotsensor und Verfahren zum Herstellen desselben |
| JPWO2007129547A1 (ja) * | 2006-05-10 | 2009-09-17 | 株式会社村田製作所 | 赤外線センサおよびその製造方法 |
| US7663106B2 (en) | 2006-05-10 | 2010-02-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Infrared sensor and method for producing same |
| JP2011013224A (ja) * | 2010-08-06 | 2011-01-20 | Hochiki Corp | 赤外線検出素子の製造方法 |
| JP2012208116A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-25 | Ngk Insulators Ltd | 焦電素子及びその製造方法 |
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