JPH07146177A - 焦電薄膜赤外線センサー及びその製造方法 - Google Patents
焦電薄膜赤外線センサー及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH07146177A JPH07146177A JP6140246A JP14024694A JPH07146177A JP H07146177 A JPH07146177 A JP H07146177A JP 6140246 A JP6140246 A JP 6140246A JP 14024694 A JP14024694 A JP 14024694A JP H07146177 A JPH07146177 A JP H07146177A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- pyroelectric thin
- substrate
- infrared sensor
- pyroelectric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N15/00—Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
- H10N15/10—Thermoelectric devices using thermal change of the dielectric constant, e.g. working above and below the Curie point
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/34—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 焦電薄膜赤外線センサーに関し、焦電薄膜の
C軸配向率を向上させ、赤外線の感度を向上し得る焦電
薄膜赤外線センサー及びその製造方法を提供することを
目的とする。 【構成】 基板上面に所定厚さの下部電極を成層し、そ
れら基板及び下部電極の上面所定領域に焦電薄膜を成層
する。そしてこの焦電薄膜の上面所定領域に上部電極を
成層することにより焦電薄膜赤外線センサーを形成す
る。
C軸配向率を向上させ、赤外線の感度を向上し得る焦電
薄膜赤外線センサー及びその製造方法を提供することを
目的とする。 【構成】 基板上面に所定厚さの下部電極を成層し、そ
れら基板及び下部電極の上面所定領域に焦電薄膜を成層
する。そしてこの焦電薄膜の上面所定領域に上部電極を
成層することにより焦電薄膜赤外線センサーを形成す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、焦電薄膜赤外線センサ
ー及びその製造方法に係るもので、詳しくは、(10
0)面の白金下部電極を基板上に所定厚さに成層し、該
白金の下部電極上面に焦電薄膜を成層して、赤外線の感
度を向上させた焦電薄膜赤外線センサー及びその製造方
法に関するものである。
ー及びその製造方法に係るもので、詳しくは、(10
0)面の白金下部電極を基板上に所定厚さに成層し、該
白金の下部電極上面に焦電薄膜を成層して、赤外線の感
度を向上させた焦電薄膜赤外線センサー及びその製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、焦電薄膜赤外線センサーは、長
波長で高感度を有し、冷却せずに室温で使用し得るの
で、便利なセンシングシステムとして広く適用されてい
る。そして、従来焦電薄膜赤外線センサーにおいては、
図8に示したように、基板1と、該基板1上の中央部位
に積層された焦電薄膜2と、該焦電薄膜2上面に積層さ
れたNi−Cr電極3と、それらNi−Cr電極3上面
及び基板1上面に積層され該Ni−Cr電極3に接触さ
れる接触溝4を有するポリイミド層5と、該接触溝4を
通って前記Ni−Cr電極3の上面に電気的に連結され
前記ポリイミド層5上面一方側(図面の右側)に積層さ
れたアルミニウム層のリードアウト(Read−Ou
t)電極6と、該リードアウト電極6の一方側端部(左
側端部)を除いた他方側上面に積層されるポリイミド層
7と、前記焦電薄膜2の底面が露出されるようにエッチ
ングされた前記基板1の溝8を通って該焦電薄膜2の下
面と電気的に連結されそれら溝8の右側面及び基板1の
右側下面に積層されたNi−Cr電極9と、を備えてい
た。
波長で高感度を有し、冷却せずに室温で使用し得るの
で、便利なセンシングシステムとして広く適用されてい
る。そして、従来焦電薄膜赤外線センサーにおいては、
図8に示したように、基板1と、該基板1上の中央部位
に積層された焦電薄膜2と、該焦電薄膜2上面に積層さ
れたNi−Cr電極3と、それらNi−Cr電極3上面
及び基板1上面に積層され該Ni−Cr電極3に接触さ
れる接触溝4を有するポリイミド層5と、該接触溝4を
通って前記Ni−Cr電極3の上面に電気的に連結され
前記ポリイミド層5上面一方側(図面の右側)に積層さ
れたアルミニウム層のリードアウト(Read−Ou
t)電極6と、該リードアウト電極6の一方側端部(左
側端部)を除いた他方側上面に積層されるポリイミド層
7と、前記焦電薄膜2の底面が露出されるようにエッチ
ングされた前記基板1の溝8を通って該焦電薄膜2の下
面と電気的に連結されそれら溝8の右側面及び基板1の
右側下面に積層されたNi−Cr電極9と、を備えてい
た。
【0003】又、このように構成された従来の焦電薄膜
赤外線センサーの製造方法を説明すると次のようであっ
た。先ず、図9(A)に示したように、(100)面を
有する基板として、例えば、MgO単結晶基板が使用さ
れ、該基板1上面にPbTiO3 系の焦電薄膜2がRF
マグネトロン(magnetron)スパッタリング法
により3μmの厚さに蒸着されて該焦電薄膜2はペロブ
スカイト(perovskite)構造と高いC−軸配
置方向(orientation)を有するようにな
り、その後、通常の写真食刻法により食刻されて前記基
板1の上面中央部位に焦電薄膜2が積層される。次い
で、該焦電薄膜2上面にNi−Cr薄膜が真空蒸着(v
acuum evaporation)法により0.4
μmの厚さに蒸着され、写真食刻法により食刻されてN
i−Cr電極3が焦電薄膜2上面に積層される。
赤外線センサーの製造方法を説明すると次のようであっ
た。先ず、図9(A)に示したように、(100)面を
有する基板として、例えば、MgO単結晶基板が使用さ
れ、該基板1上面にPbTiO3 系の焦電薄膜2がRF
マグネトロン(magnetron)スパッタリング法
により3μmの厚さに蒸着されて該焦電薄膜2はペロブ
スカイト(perovskite)構造と高いC−軸配
置方向(orientation)を有するようにな
り、その後、通常の写真食刻法により食刻されて前記基
板1の上面中央部位に焦電薄膜2が積層される。次い
で、該焦電薄膜2上面にNi−Cr薄膜が真空蒸着(v
acuum evaporation)法により0.4
μmの厚さに蒸着され、写真食刻法により食刻されてN
i−Cr電極3が焦電薄膜2上面に積層される。
【0004】その後、図9(B)に示したように、それ
らNi−Cr電極3及び基板1上面にポリイミド層5が
通常の写真工程により成層され、該ポリイミド層5の接
触溝4がNi−Cr電極3の上面中央部位に形成され該
接触溝4によりNi−Cr電極3の上面が露出される。
次いで、図9(C)に示したように、それらNi−Cr
電極3の上面露出領域及びポリイミド層5上面にアルミ
ニウム層がスパッタリング又はエバポレーション(ev
aporation)により蒸着され、写真食刻法によ
り該アルミニウム層の一部が食刻されてリードアウト電
極6が成層される。その後、該リードアウト電極6の右
側端を除いた他方側上面に写真工程によりポリイミド層
7が成層される。その後、図9(D)に示したように、
前記焦電薄膜2下面の前記基板1領域が写真食刻法によ
り異方向性の梯形にエッチングされて基板1の溝8が形
成される。この場合、該基板1は焦電薄膜2の下面が露
出するまでH3 PO4 溶液によりエッチングされるた
め、該焦電薄膜2は前記ポリイミド層5のみにより基板
1上に支持される。
らNi−Cr電極3及び基板1上面にポリイミド層5が
通常の写真工程により成層され、該ポリイミド層5の接
触溝4がNi−Cr電極3の上面中央部位に形成され該
接触溝4によりNi−Cr電極3の上面が露出される。
次いで、図9(C)に示したように、それらNi−Cr
電極3の上面露出領域及びポリイミド層5上面にアルミ
ニウム層がスパッタリング又はエバポレーション(ev
aporation)により蒸着され、写真食刻法によ
り該アルミニウム層の一部が食刻されてリードアウト電
極6が成層される。その後、該リードアウト電極6の右
側端を除いた他方側上面に写真工程によりポリイミド層
7が成層される。その後、図9(D)に示したように、
前記焦電薄膜2下面の前記基板1領域が写真食刻法によ
り異方向性の梯形にエッチングされて基板1の溝8が形
成される。この場合、該基板1は焦電薄膜2の下面が露
出するまでH3 PO4 溶液によりエッチングされるた
め、該焦電薄膜2は前記ポリイミド層5のみにより基板
1上に支持される。
【0005】次いで、図9(E)に示したように、前記
溝8内方側部位に赤外線を吸収するNi−Cr層がスパ
ッタリング又はエバポレーションにより蒸着され、写真
食刻法によりそれら溝8部位の焦電薄膜2下面と基板1
の一方側壁面及び下面一部とにNi−Cr電極9が成層
される。その後、パッケージング(packagin
g)工程で、前記基板1下面のNi−Cr電極9が導電
性ペースト(paste)によりリードフレームのリー
ドにボンディングされ、前記リードアウト電極6端の露
出領域が金の細線(Auwire)によりJFETチッ
プのゲート(gate)にワイヤーボンディングされ、
焦電薄膜赤外線センサーが製造されていた。
溝8内方側部位に赤外線を吸収するNi−Cr層がスパ
ッタリング又はエバポレーションにより蒸着され、写真
食刻法によりそれら溝8部位の焦電薄膜2下面と基板1
の一方側壁面及び下面一部とにNi−Cr電極9が成層
される。その後、パッケージング(packagin
g)工程で、前記基板1下面のNi−Cr電極9が導電
性ペースト(paste)によりリードフレームのリー
ドにボンディングされ、前記リードアウト電極6端の露
出領域が金の細線(Auwire)によりJFETチッ
プのゲート(gate)にワイヤーボンディングされ、
焦電薄膜赤外線センサーが製造されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】然るに、このように構
成された従来の焦電薄膜赤外線センサーにおいては、M
gO単結晶基板の下面が異方向性にエッチングされると
き、該基板下部の該当皮膜の全てがエッチングされるの
で、焦電薄膜下面がエッチング溶液により損傷され易い
という不都合な点があった。且つ、赤外線を吸収するN
i−Cr電極が基板下面に成層されているため、リード
フレームのリードにワイヤーボンディングすることがで
きず、パッケージングの工程が煩雑になるという不都合
な点があった。
成された従来の焦電薄膜赤外線センサーにおいては、M
gO単結晶基板の下面が異方向性にエッチングされると
き、該基板下部の該当皮膜の全てがエッチングされるの
で、焦電薄膜下面がエッチング溶液により損傷され易い
という不都合な点があった。且つ、赤外線を吸収するN
i−Cr電極が基板下面に成層されているため、リード
フレームのリードにワイヤーボンディングすることがで
きず、パッケージングの工程が煩雑になるという不都合
な点があった。
【0007】それで、このような問題点を解決するため
本発明者達は研究を重ねた結果、次のような焦電薄膜赤
外線センサー及びその製造方法を提供しようとするもの
である。
本発明者達は研究を重ねた結果、次のような焦電薄膜赤
外線センサー及びその製造方法を提供しようとするもの
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、基板上
面に所定厚さの下部電極を蒸着し、該下部電極上面に焦
電薄膜を蒸着して該焦電薄膜のC−軸配向性を増加さ
せ、赤外線の感度を向上し得る焦電薄膜赤外線センサー
及びその製造方法を提供しようとするものである。
面に所定厚さの下部電極を蒸着し、該下部電極上面に焦
電薄膜を蒸着して該焦電薄膜のC−軸配向性を増加さ
せ、赤外線の感度を向上し得る焦電薄膜赤外線センサー
及びその製造方法を提供しようとするものである。
【0009】そして、このような本発明の目的は、基板
と、該基板上面所定領域に成層される下部電極と、該下
部電極及び基板の上面所定領域に成層される焦電薄膜
と、該焦電薄膜上面所定領域に成層され赤外線を吸収す
る上部電極と、を備えて焦電薄膜赤外線センサーを構成
することにより達成される。又、このような本発明の目
的は、基板上の所定領域に下部電極を成層する段階と、
それら基板及び下部電極の上面所定領域に焦電薄膜を成
層する段階と、該焦電薄膜の上面所定領域に赤外線を吸
収する上部電極を成層する段階と、を順次行って焦電薄
膜赤外線センサーを製造することにより達成される。
と、該基板上面所定領域に成層される下部電極と、該下
部電極及び基板の上面所定領域に成層される焦電薄膜
と、該焦電薄膜上面所定領域に成層され赤外線を吸収す
る上部電極と、を備えて焦電薄膜赤外線センサーを構成
することにより達成される。又、このような本発明の目
的は、基板上の所定領域に下部電極を成層する段階と、
それら基板及び下部電極の上面所定領域に焦電薄膜を成
層する段階と、該焦電薄膜の上面所定領域に赤外線を吸
収する上部電極を成層する段階と、を順次行って焦電薄
膜赤外線センサーを製造することにより達成される。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例に対し図面を用いて詳
細に説明する。図1に示したように、本発明に係る焦電
薄膜赤外線センサーにおいては、下面中央部位に皮膜
(membrane)を有した基板21と、該基板21
の上面一方側(図1の右側)に片寄った所定領域に成層
される白金の下部電極22と、該下部電極22の上面一
方側(図1の右側)に片寄った所定領域に成層され後述
する焦電薄膜24の一方側にオーバーラップ(over
lap)され下部電極22の損傷を防止するパッド23
と、それら下部電極22及び白金パッド23の上面所定
領域と前記基板21上面所定領域とに連接して成層され
る焦電薄膜24と、該焦電薄膜24の上面に成層される
Crの上部電極25と、該上部電極25及び前記焦電薄
膜24の一方側(図面1の左側)と前記基板21上面の
一方側(図面1の左側)領域とに成層され該上部電極2
5に電気的に連結されるアルミニウムパッド26と、そ
れら白金パッド23の一方側端を除いた他方側と上部電
極25とアルミニウムパッド26の一方側端を除いた他
方側との表面に夫々成層されそれらを保護するポリイミ
ド層27と、を備えて構成されている。
細に説明する。図1に示したように、本発明に係る焦電
薄膜赤外線センサーにおいては、下面中央部位に皮膜
(membrane)を有した基板21と、該基板21
の上面一方側(図1の右側)に片寄った所定領域に成層
される白金の下部電極22と、該下部電極22の上面一
方側(図1の右側)に片寄った所定領域に成層され後述
する焦電薄膜24の一方側にオーバーラップ(over
lap)され下部電極22の損傷を防止するパッド23
と、それら下部電極22及び白金パッド23の上面所定
領域と前記基板21上面所定領域とに連接して成層され
る焦電薄膜24と、該焦電薄膜24の上面に成層される
Crの上部電極25と、該上部電極25及び前記焦電薄
膜24の一方側(図面1の左側)と前記基板21上面の
一方側(図面1の左側)領域とに成層され該上部電極2
5に電気的に連結されるアルミニウムパッド26と、そ
れら白金パッド23の一方側端を除いた他方側と上部電
極25とアルミニウムパッド26の一方側端を除いた他
方側との表面に夫々成層されそれらを保護するポリイミ
ド層27と、を備えて構成されている。
【0011】そして、このような本発明に係る焦電薄膜
赤外線センサーの製造方法を説明すると次のようであ
る。先ず、図2(A)に示したように、(100)面を
有する基板21として、例えば、MgO単結晶又はSr
TiO3 単結晶基板が使用され、該基板21の上面にス
パッタリングにより、例えば150〜400Å厚さの白
金薄膜が蒸着される。次いで、該白金薄膜は写真食刻法
により食刻され前記基板21の上面一方側(図1の右
側)に片寄った所定領域に白金の下部電極22が成層さ
れる。この場合、前記白金薄膜は、例えば150〜40
0Åの厚さを有するとき、後述する工程にて該白金薄膜
上面に成層される焦電薄膜の格子常数とa軸における
3.89Åの格子常数とが一致する格子常数を有するよ
うになる。そこで、前記白金薄膜が(100)面の基板
21上面に(100)面として成長されると、焦電薄膜
は後述する工程により前記白金薄膜上面にC軸の(10
0)面として成長されるようになる。且つ、それら(1
00)面の基板21、白金薄膜及び焦電薄膜は例えば、
夫々4.21Å、3.93Å及び3.89Å(a軸)の
格子常数を有し相互間の格子の不一致は、例えば10%
以内に抑制される。
赤外線センサーの製造方法を説明すると次のようであ
る。先ず、図2(A)に示したように、(100)面を
有する基板21として、例えば、MgO単結晶又はSr
TiO3 単結晶基板が使用され、該基板21の上面にス
パッタリングにより、例えば150〜400Å厚さの白
金薄膜が蒸着される。次いで、該白金薄膜は写真食刻法
により食刻され前記基板21の上面一方側(図1の右
側)に片寄った所定領域に白金の下部電極22が成層さ
れる。この場合、前記白金薄膜は、例えば150〜40
0Åの厚さを有するとき、後述する工程にて該白金薄膜
上面に成層される焦電薄膜の格子常数とa軸における
3.89Åの格子常数とが一致する格子常数を有するよ
うになる。そこで、前記白金薄膜が(100)面の基板
21上面に(100)面として成長されると、焦電薄膜
は後述する工程により前記白金薄膜上面にC軸の(10
0)面として成長されるようになる。且つ、それら(1
00)面の基板21、白金薄膜及び焦電薄膜は例えば、
夫々4.21Å、3.93Å及び3.89Å(a軸)の
格子常数を有し相互間の格子の不一致は、例えば10%
以内に抑制される。
【0012】
【表1】
【0013】そして、表1に示したような条件下で、ス
パッタリングにより白金薄膜を(100)面のMgO単
結晶基板上面に、(100)面にて蒸着した後、該白金
薄膜の特性をX−線回折法で分析した結果を説明すると
次のようである。即ち、図3に示したように、(20
0)面のMgO単結晶基板及び(200)面の白金薄膜
のビーム強さ(Beam Intensity)におい
て、該(200)面の白金薄膜ビームの強さは46℃の
2θ付近で表れるので、該白金薄膜が(100)面でエ
ピタキシアルされたことが分かる。且つ、該白金薄膜の
表面状態をセム(SEM)装置(電子顕微鏡)で観察す
ると、白金薄膜は、例えば150〜400Åの厚さで成
長するとき、最好適であるということが分かる。又、該
白金薄膜が例えば150Å以下の厚さを有する場合は、
焦電薄膜が後述する工程で良好なC軸配向性を有し、該
白金薄膜上面に成長するようになるが、該白金薄膜はし
ま(Island)構造と類似した好ましくない構造を
有するようになる。このようなしま構造の白金薄膜は、
後述する焦電薄膜のスパッタリング工程が行われると
き、焦電薄膜用ターゲットからスパッタリングされる粒
子により再スパッタリング(re−sputterin
g)されるので、白金薄膜の導電性が劣化される。ま
た、該白金薄膜が例えば400Å以上の厚さを有する場
合は、該白金薄膜が成長する間、白金薄膜のバルク特性
(bulk property)が増大し微細なヒルロ
ック(hillrock)又はストレスが発生するの
で、白金薄膜表面上に蒸着する焦電薄膜のC軸配向性が
低下される。更に、図4に示したように、該白金薄膜の
厚さが100Åから400Åまで増加するに従い焦電薄
膜のC軸配向率(α)は約1から0.9に減少され、白
金薄膜の厚さが500Åになると焦電薄膜のC軸配向率
(α)は約0.65程度に減少される。そして、白金薄
膜の厚さが600Å以上になると焦電薄膜の結晶成長方
向はランダム(random)するようになるので、該
白金薄膜の厚さが増加すると、焦電薄膜のC軸配向率α
が減少し焦電薄膜赤外線センサーの感度が減少される。
パッタリングにより白金薄膜を(100)面のMgO単
結晶基板上面に、(100)面にて蒸着した後、該白金
薄膜の特性をX−線回折法で分析した結果を説明すると
次のようである。即ち、図3に示したように、(20
0)面のMgO単結晶基板及び(200)面の白金薄膜
のビーム強さ(Beam Intensity)におい
て、該(200)面の白金薄膜ビームの強さは46℃の
2θ付近で表れるので、該白金薄膜が(100)面でエ
ピタキシアルされたことが分かる。且つ、該白金薄膜の
表面状態をセム(SEM)装置(電子顕微鏡)で観察す
ると、白金薄膜は、例えば150〜400Åの厚さで成
長するとき、最好適であるということが分かる。又、該
白金薄膜が例えば150Å以下の厚さを有する場合は、
焦電薄膜が後述する工程で良好なC軸配向性を有し、該
白金薄膜上面に成長するようになるが、該白金薄膜はし
ま(Island)構造と類似した好ましくない構造を
有するようになる。このようなしま構造の白金薄膜は、
後述する焦電薄膜のスパッタリング工程が行われると
き、焦電薄膜用ターゲットからスパッタリングされる粒
子により再スパッタリング(re−sputterin
g)されるので、白金薄膜の導電性が劣化される。ま
た、該白金薄膜が例えば400Å以上の厚さを有する場
合は、該白金薄膜が成長する間、白金薄膜のバルク特性
(bulk property)が増大し微細なヒルロ
ック(hillrock)又はストレスが発生するの
で、白金薄膜表面上に蒸着する焦電薄膜のC軸配向性が
低下される。更に、図4に示したように、該白金薄膜の
厚さが100Åから400Åまで増加するに従い焦電薄
膜のC軸配向率(α)は約1から0.9に減少され、白
金薄膜の厚さが500Åになると焦電薄膜のC軸配向率
(α)は約0.65程度に減少される。そして、白金薄
膜の厚さが600Å以上になると焦電薄膜の結晶成長方
向はランダム(random)するようになるので、該
白金薄膜の厚さが増加すると、焦電薄膜のC軸配向率α
が減少し焦電薄膜赤外線センサーの感度が減少される。
【0014】この場合、前記C軸回折率αは次の式
(1)にて表示される。 α=I(001)/〔I(100)+I(001)〕…(1) 但し、I(001)は(001)面のX線回折強さで、
I(100)は(100)面のX線回折強さである。且
つ、焦電薄膜赤外線センサーの感度特性(Figure
of Merit)、FVは次の式(2)にて表示さ
れる。
(1)にて表示される。 α=I(001)/〔I(100)+I(001)〕…(1) 但し、I(001)は(001)面のX線回折強さで、
I(100)は(100)面のX線回折強さである。且
つ、焦電薄膜赤外線センサーの感度特性(Figure
of Merit)、FVは次の式(2)にて表示さ
れる。
【0015】Fv=γ/Cvεo εr …(2) 但し、γは焦電係数(pyroelectric co
efficient)で、Cvは焦電薄膜の体積比率
(volume specific heat)で、ε
o は真空中の誘導率で、εr は焦電薄膜の比誘導率であ
る。従って、式(1)により分かるように、焦電薄膜赤
外線センサーの感度特性Fvを向上させるためには焦電
係数γが大きく、焦電薄膜の比誘導率εr が小さくなる
べきである。しかし、焦電薄膜ではC軸がポーリング軸
(poling axis)であるので、比誘導率は該
C軸方向で低下し、焦電電流は焦電薄膜の温度変化に従
う分極(polarization)量の変化により発
生するため、焦電係数を大きくしたいときは焦電薄膜を
ポーリング軸のC軸方向に成長させるべきである。
efficient)で、Cvは焦電薄膜の体積比率
(volume specific heat)で、ε
o は真空中の誘導率で、εr は焦電薄膜の比誘導率であ
る。従って、式(1)により分かるように、焦電薄膜赤
外線センサーの感度特性Fvを向上させるためには焦電
係数γが大きく、焦電薄膜の比誘導率εr が小さくなる
べきである。しかし、焦電薄膜ではC軸がポーリング軸
(poling axis)であるので、比誘導率は該
C軸方向で低下し、焦電電流は焦電薄膜の温度変化に従
う分極(polarization)量の変化により発
生するため、焦電係数を大きくしたいときは焦電薄膜を
ポーリング軸のC軸方向に成長させるべきである。
【0016】そこで、図2(B)に示したように、通常
のリフトオフ(lift off)法とスパッタリング
技術とを利用し、2000Å厚さの白金薄膜の白金パッ
ド23を白金電極22上面に成層させ、例えば150〜
400Åの厚さを有する該白金電極22をワイヤーボン
ディング及びスパッタリングする場合の損傷を前記白金
パッド23により防止させる。本発明を実施するにおい
て、該白金パッド23を白金電極22上面に成層するこ
とが最も好ましいが、その白金パッド23の成層工程を
省いて焦電薄膜赤外線センサーを製造することもでき
る。次いで、表2に示した条件下でRF−マグネトロン
・スパッタリング法により強誘導体の焦電薄膜を基板2
1、前記下部電極22及び白金パッド23上面に蒸着す
る。この場合、前記焦電薄膜PLTは、pb0.95−
La0.05TiO3 を使用する。
のリフトオフ(lift off)法とスパッタリング
技術とを利用し、2000Å厚さの白金薄膜の白金パッ
ド23を白金電極22上面に成層させ、例えば150〜
400Åの厚さを有する該白金電極22をワイヤーボン
ディング及びスパッタリングする場合の損傷を前記白金
パッド23により防止させる。本発明を実施するにおい
て、該白金パッド23を白金電極22上面に成層するこ
とが最も好ましいが、その白金パッド23の成層工程を
省いて焦電薄膜赤外線センサーを製造することもでき
る。次いで、表2に示した条件下でRF−マグネトロン
・スパッタリング法により強誘導体の焦電薄膜を基板2
1、前記下部電極22及び白金パッド23上面に蒸着す
る。この場合、前記焦電薄膜PLTは、pb0.95−
La0.05TiO3 を使用する。
【0017】
【表2】
【0018】図4に示したように、蒸着された焦電薄膜
のC軸配向率αは、白金の下部電極22の厚さが増大す
るに従い減少される。その後、前記下部電極22及び前
記白金パッド23の上面一方側(図2Bの左側)に片寄
った所定領域と前記基板21上面所定領域とに夫々成層
されるように、写真食刻法により2μm厚さの焦電薄膜
24を成層させる。この場合、300Åの下部電極22
上面に成長され0.9以上のC軸配向率αを有する焦電
薄膜の特性をX−線回折法で分析すると、図5に示した
ように、(001)(100)(002)面の焦電薄膜PL
Tと(200)面のMgO単結晶基板及び(200)面
の白金薄膜とのビーム強さが表示される。
のC軸配向率αは、白金の下部電極22の厚さが増大す
るに従い減少される。その後、前記下部電極22及び前
記白金パッド23の上面一方側(図2Bの左側)に片寄
った所定領域と前記基板21上面所定領域とに夫々成層
されるように、写真食刻法により2μm厚さの焦電薄膜
24を成層させる。この場合、300Åの下部電極22
上面に成長され0.9以上のC軸配向率αを有する焦電
薄膜の特性をX−線回折法で分析すると、図5に示した
ように、(001)(100)(002)面の焦電薄膜PL
Tと(200)面のMgO単結晶基板及び(200)面
の白金薄膜とのビーム強さが表示される。
【0019】次いで、図2(C)に示したように、前記
焦電薄膜24、白金パッド23及び基板21上面に30
0〜400Å厚さのCr薄膜をスパッタリングにより蒸
着させ、通常の写真食刻式により該焦電薄膜24上面所
定領域にCrの上部電極25を成層させる。この場合、
Crのみを使用せずに、Ni−Crを使用してNi−C
rの上部電極を成層することもできる。次いで、図2
(D)に示したように、それらCrの上部電極25、白
金パッド23及び基板21上面にアルミニウム薄膜を蒸
着し、通常の写真食刻法により食刻してそれら上部電極
25及び焦電薄膜24の一方側(図面2Dの右側)と基
板21上面の一方側(図面2Dの左側)領域とにアルミ
ニウムパッド26を成層させる。該アルミニウムパッド
26は前記Crの上部電極25一方側端に電気的に連結
され、リードフレームに連結されるようになる。
焦電薄膜24、白金パッド23及び基板21上面に30
0〜400Å厚さのCr薄膜をスパッタリングにより蒸
着させ、通常の写真食刻式により該焦電薄膜24上面所
定領域にCrの上部電極25を成層させる。この場合、
Crのみを使用せずに、Ni−Crを使用してNi−C
rの上部電極を成層することもできる。次いで、図2
(D)に示したように、それらCrの上部電極25、白
金パッド23及び基板21上面にアルミニウム薄膜を蒸
着し、通常の写真食刻法により食刻してそれら上部電極
25及び焦電薄膜24の一方側(図面2Dの右側)と基
板21上面の一方側(図面2Dの左側)領域とにアルミ
ニウムパッド26を成層させる。該アルミニウムパッド
26は前記Crの上部電極25一方側端に電気的に連結
され、リードフレームに連結されるようになる。
【0020】その後、図2(D)に示したように、前記
白金パッド23及びアルミニウムパッド26の一方側端
部を除いたそれら白金パッド23及びアルミニウムパッ
ド26の他方側表面と焦電薄膜24の表面一部と上部電
極25表面とに、赤外線に対する透過率(transm
ittance)が良好で弾性の良い10μmの波長を
有するポリイミド層27を写真工程により成層する。次
いで、図2(E)に示したように、前記焦電薄膜24に
印加する熱が基板21から外部に放出されないように、
該焦電薄膜24直下の基板21下面所定領域の皮膜をH
3 PO4 溶液を利用し、写真食刻法により食刻させる。
この場合、異方向性にエッチングされて皮膜の厚さは2
0μm以下の厚さになる。その後、このように製造され
た焦電薄膜赤外線センサーは、高抵抗の抵抗体及びJF
ETのチップと一緒にパッケージ本体内にパッケージン
グされる。このようにパッケージングされる焦電薄膜赤
外線センサーの出力電圧を60dB増幅し、電圧感度
(voltage response)を測定した。こ
の場合、該電圧感度は、図6に示したように、チョッピ
ング周波数(chopping−frequency)
が1Hzの場合、白金の下部電極22の厚さが200Åか
ら1000Åまで増加するに従い22mVから5mVに
減少された。従って、電圧感度は白金の下部電極22厚
さが薄い程、即ち、焦電薄膜24のC軸配向率αが高い
程良くなるということが分かる。且つ、図7に示したよ
うに、電圧感度は下部電極22の厚さが300Åの場
合、チョッピング周波数が1Hzから100Hzまで増加す
るに従い21mVから数mVに減少されることが分か
る。
白金パッド23及びアルミニウムパッド26の一方側端
部を除いたそれら白金パッド23及びアルミニウムパッ
ド26の他方側表面と焦電薄膜24の表面一部と上部電
極25表面とに、赤外線に対する透過率(transm
ittance)が良好で弾性の良い10μmの波長を
有するポリイミド層27を写真工程により成層する。次
いで、図2(E)に示したように、前記焦電薄膜24に
印加する熱が基板21から外部に放出されないように、
該焦電薄膜24直下の基板21下面所定領域の皮膜をH
3 PO4 溶液を利用し、写真食刻法により食刻させる。
この場合、異方向性にエッチングされて皮膜の厚さは2
0μm以下の厚さになる。その後、このように製造され
た焦電薄膜赤外線センサーは、高抵抗の抵抗体及びJF
ETのチップと一緒にパッケージ本体内にパッケージン
グされる。このようにパッケージングされる焦電薄膜赤
外線センサーの出力電圧を60dB増幅し、電圧感度
(voltage response)を測定した。こ
の場合、該電圧感度は、図6に示したように、チョッピ
ング周波数(chopping−frequency)
が1Hzの場合、白金の下部電極22の厚さが200Åか
ら1000Åまで増加するに従い22mVから5mVに
減少された。従って、電圧感度は白金の下部電極22厚
さが薄い程、即ち、焦電薄膜24のC軸配向率αが高い
程良くなるということが分かる。且つ、図7に示したよ
うに、電圧感度は下部電極22の厚さが300Åの場
合、チョッピング周波数が1Hzから100Hzまで増加す
るに従い21mVから数mVに減少されることが分か
る。
【0021】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る焦
電薄膜赤外線センサーにおいては、基板上面に所定厚さ
の下部電極を成層し、該下部電極上面に焦電薄膜を成層
し、該焦電薄膜上面に上部電極を成層して構成されるた
め、焦電薄膜のC軸配向率を向上させ、赤外線の感度を
向上し得るという効果がある。
電薄膜赤外線センサーにおいては、基板上面に所定厚さ
の下部電極を成層し、該下部電極上面に焦電薄膜を成層
し、該焦電薄膜上面に上部電極を成層して構成されるた
め、焦電薄膜のC軸配向率を向上させ、赤外線の感度を
向上し得るという効果がある。
【図1】本発明に係る焦電薄膜赤外線センサーの構造を
示した縦断面図である。
示した縦断面図である。
【図2】本発明に係る焦電薄膜赤外線センサーの製造工
程を示した説明図であり、(A)は基板上に下部電極を
成層する工程、(B)は白金パッド及び焦電薄膜の成層
工程、(C)は上部電極及びアルミニウムパッドの成層
工程、(D)はポリイミド層の成層工程、(E)は基板
の皮膜形成工程を示す。
程を示した説明図であり、(A)は基板上に下部電極を
成層する工程、(B)は白金パッド及び焦電薄膜の成層
工程、(C)は上部電極及びアルミニウムパッドの成層
工程、(D)はポリイミド層の成層工程、(E)は基板
の皮膜形成工程を示す。
【図3】本発明に係る下部電極の配向性をX−線回折に
より分析したときの分析結果を示すグラフである。
より分析したときの分析結果を示すグラフである。
【図4】本発明に係る下部電極の厚さの変化に従うC軸
配向率の変化を示したグラフである。
配向率の変化を示したグラフである。
【図5】本発明に係る焦電薄膜の配向性をX−線回折に
より分析したときの分析結果を示すグラフである。
より分析したときの分析結果を示すグラフである。
【図6】本発明に係る下部電極の厚さの変化に従う焦電
薄膜赤外線センサーの出力変化を示したグラフである。
薄膜赤外線センサーの出力変化を示したグラフである。
【図7】本発明に係る焦電薄膜赤外線センサーに印加す
る周波数変化に従う出力変化を示したグラフである。
る周波数変化に従う出力変化を示したグラフである。
【図8】従来の焦電薄膜赤外線センサーの構造を示した
縦断面図である。
縦断面図である。
【図9】従来の焦電薄膜赤外線センサーの製造工程を示
す説明図である。
す説明図である。
21…基板 22…下部電極 23…白金パッド 24…焦電薄膜 25…上部電極 26…アルミニウムパッド 27…ポリイミド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キム スン テー 大韓民国,ソウル,ウンピュン−ク,ウン ガン−2−ドン,242−6
Claims (10)
- 【請求項1】 焦電薄膜赤外線センサーであって、 基板と、該基板の上面所定領域に成層されパッドを有す
る下部電極と、それら下部電極及び基板の上面所定領域
に成層される焦電薄膜と、該焦電薄膜上面所定領域に成
層され赤外線を吸収する上部電極と、を備える焦電薄膜
赤外線センサー。 - 【請求項2】 前記下部電極は、該下部電極の上面所定
領域に該下部電極のパッドが成層される請求項1に記載
の焦電薄膜赤外線センサー。 - 【請求項3】 前記焦電薄膜は、前記下部電極のパッド
の上面一方側端を含んだ前記下部電極及び基板の上面所
定領域に成層される請求項1に記載の焦電薄膜赤外線セ
ンサー。 - 【請求項4】 前記下部電極は、(100)面の白金薄
膜である請求項1に記載の焦電薄膜赤外線センサー。 - 【請求項5】 前記下部電極は、略150乃至400Å
の厚さを有してなる請求項1に記載の焦電薄膜赤外線セ
ンサー。 - 【請求項6】 前記基板は、(100)面のMgO単結
晶基板である請求項1に記載の焦電薄膜赤外線センサ
ー。 - 【請求項7】 前記基板は、(100)面のSrTiO
3 の単結晶基板である請求項1に記載の焦電薄膜赤外線
センサー。 - 【請求項8】 前記基板は、該基板の下部に皮膜が形成
されている請求項1に記載の焦電薄膜赤外線センサー。 - 【請求項9】 前記焦電薄膜は、Pb1-X LaxTiO
3 (x:0−0.15)の強誘電体にてなる請求項1又
は3に記載の焦電薄膜赤外線センサー。 - 【請求項10】 焦電薄膜赤外線センサーの製造方法で
あって、 基板上の所定領域に下部電極を成層する段階と、それら
基板及び下部電極の上面所定領域に焦電薄膜を成層する
段階と、該焦電薄膜の上面所定領域に赤外線を吸収する
上部電極を成層する段階と、を順次行う焦電薄膜赤外線
センサーの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR11409/1993 | 1993-06-22 | ||
| KR1019930011409A KR950001303A (ko) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 박막 적외선 센서구조 및 그 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07146177A true JPH07146177A (ja) | 1995-06-06 |
Family
ID=19357813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6140246A Pending JPH07146177A (ja) | 1993-06-22 | 1994-06-22 | 焦電薄膜赤外線センサー及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5448068A (ja) |
| JP (1) | JPH07146177A (ja) |
| KR (1) | KR950001303A (ja) |
| CN (1) | CN1108759A (ja) |
| IT (1) | IT1270263B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0972783A (ja) * | 1995-09-01 | 1997-03-18 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 薄膜焦電型赤外線検出素子及びその作製方法 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5612536A (en) * | 1994-02-07 | 1997-03-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Thin film sensor element and method of manufacturing the same |
| KR980006089A (ko) * | 1996-06-29 | 1998-03-30 | 김주용 | 반도체 소자의 소자분리막 제조방법 |
| US5990481A (en) * | 1996-08-30 | 1999-11-23 | Raytheon Company | Thermal detector with preferentially-ordered thermally sensitive element and method |
| US6020216A (en) * | 1996-08-30 | 2000-02-01 | Texas Instruments Incorporated | Thermal detector with stress-aligned thermally sensitive element and method |
| US6137107A (en) * | 1996-08-30 | 2000-10-24 | Raytheon Company | Thermal detector with inter-digitated thin film electrodes and method |
| US6087661A (en) * | 1997-10-29 | 2000-07-11 | Raytheon Company | Thermal isolation of monolithic thermal detector |
| DE10210772C1 (de) * | 2002-03-12 | 2003-06-26 | Heraeus Sensor Nite Gmbh | Temperatursensor |
| US7429495B2 (en) * | 2002-08-07 | 2008-09-30 | Chang-Feng Wan | System and method of fabricating micro cavities |
| US7265429B2 (en) * | 2002-08-07 | 2007-09-04 | Chang-Feng Wan | System and method of fabricating micro cavities |
| US7265477B2 (en) * | 2004-01-05 | 2007-09-04 | Chang-Feng Wan | Stepping actuator and method of manufacture therefore |
| KR101238360B1 (ko) * | 2006-08-16 | 2013-03-04 | 삼성전자주식회사 | 공진기 및 그 제조 방법 |
| DE102007046900C5 (de) * | 2007-09-28 | 2018-07-26 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Hochtemperatursensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung |
| EP2934163B1 (en) | 2012-12-19 | 2019-10-16 | Unilever N.V. | Tea-based beverage |
| CA2892815A1 (en) | 2012-12-19 | 2014-06-26 | Unilever Plc | Ready-to-drink tea-based beverage comprising cellulose microfibrils derived from plant parenchymal tissue |
| DE102013209541A1 (de) * | 2013-05-23 | 2014-11-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Sensorelementanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Sensorelementanordnung |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6138427A (ja) * | 1984-07-30 | 1986-02-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 赤外線検出素子 |
| JPH0672800B2 (ja) * | 1986-03-12 | 1994-09-14 | 松下電器産業株式会社 | 焦電型赤外線センサ |
| JPH0749998B2 (ja) * | 1986-11-14 | 1995-05-31 | 松下電器産業株式会社 | 焦電型赤外線アレイ素子 |
| JPH0749997B2 (ja) * | 1986-11-14 | 1995-05-31 | 松下電器産業株式会社 | 焦電型赤外線アレイ素子 |
-
1993
- 1993-06-22 KR KR1019930011409A patent/KR950001303A/ko not_active Ceased
-
1994
- 1994-06-21 US US08/262,859 patent/US5448068A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-06-21 IT ITMI941294A patent/IT1270263B/it active IP Right Grant
- 1994-06-22 JP JP6140246A patent/JPH07146177A/ja active Pending
- 1994-06-22 CN CN94109004A patent/CN1108759A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0972783A (ja) * | 1995-09-01 | 1997-03-18 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 薄膜焦電型赤外線検出素子及びその作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ITMI941294A0 (it) | 1994-06-21 |
| ITMI941294A1 (it) | 1995-12-21 |
| KR950001303A (ko) | 1995-01-03 |
| US5448068A (en) | 1995-09-05 |
| CN1108759A (zh) | 1995-09-20 |
| IT1270263B (it) | 1997-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH07146177A (ja) | 焦電薄膜赤外線センサー及びその製造方法 | |
| US5684302A (en) | Pyrodetector element having a pyroelectric layer produced by oriented growth, and method for the fabrication of the element | |
| US4531267A (en) | Method for forming a pressure sensor | |
| JP3974338B2 (ja) | 赤外線検出素子及び赤外線検出装置 | |
| US4516027A (en) | Infrared detector | |
| JPH06108242A (ja) | 薄膜電極および薄膜製造装置 | |
| US5483067A (en) | Pyroelectric infrared detector and method of fabricating the same | |
| US8004162B2 (en) | Piezoelectric device, angular velocity sensor, electronic apparatus, and production method of a piezoelectric device | |
| US10914638B2 (en) | Pyroelectric sensor | |
| KR100254611B1 (ko) | 박막 적외선 센서의 제조방법 및 그 구조 | |
| JPH09280947A (ja) | 強誘電体素子 | |
| JP2692646B2 (ja) | ビスマス系層状強誘電体を用いたキャパシタとその製造方法 | |
| JP3745950B2 (ja) | 酸化ジルコニウム膜とpzt膜との積層体及びこれを備えた半導体装置 | |
| JPH07286897A (ja) | 焦電型赤外線素子およびその製造方法 | |
| JPH0481848B2 (ja) | ||
| JP2502693B2 (ja) | 焦電型赤外線撮像素子及びその製造方法 | |
| KR0141765B1 (ko) | 초전박막소자 및 그의 제조방법 | |
| JPH10154834A (ja) | 強誘電体素子およびその製造方法 | |
| JPH05110151A (ja) | ジヨセフソン接合素子およびその製造方法 | |
| JP2000356546A (ja) | 赤外線検知素子およびその製造方法 | |
| Lee et al. | Microstructures and pyroelectric properties of (Pb, La) TiO3 thin films grown on MgO and ON Pt/MgO | |
| JPH08278197A (ja) | 焦電型薄膜赤外線素子 | |
| JPH11103099A (ja) | 超電導装置とその製造方法 | |
| JPH02226778A (ja) | ホール素子とその製造方法 | |
| JPH05139730A (ja) | アモルフアス強誘電体酸化物材料及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19981124 |