JPH08271341A - 焦電型赤外線検出素子の製造方法 - Google Patents

焦電型赤外線検出素子の製造方法

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JPH08271341A
JPH08271341A JP7075461A JP7546195A JPH08271341A JP H08271341 A JPH08271341 A JP H08271341A JP 7075461 A JP7075461 A JP 7075461A JP 7546195 A JP7546195 A JP 7546195A JP H08271341 A JPH08271341 A JP H08271341A
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JP
Japan
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electrode
pyroelectric
infrared detection
forming
infrared
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JP7075461A
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English (en)
Inventor
Kazuji Morisugi
和司 森杉
Tokumi Kotani
徳巳 小谷
Koji Nomura
幸治 野村
Tsutomu Nakanishi
努 中西
Fumio Hosomi
文雄 細見
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 焦電型赤外線検出素子の製造方法に関し、熱
容量が小さく熱応答性に優れ、特性ばらつきの少ない、
低コスト、小型化、集積化が可能で生産性に優れた信頼
性の高い焦電型赤外線検出素子を提供する。 【構成】 単結晶からなる基板11に第一の電極として
赤外線検出部下層電極12bと赤外線検出部を隔てて囲
むように少なくとも1本以上取り出し電極12cで赤外
線検出部下層電極12bに接続された外部接続電極12
aとを同時に形成する工程と、第一の電極の赤外線検出
部下層電極12b上に焦電薄膜13を形成する工程と、
焦電薄膜13上に第二電極16を形成する工程と、赤外
線検出部を支持するように複数のエッチング穴を設けた
可視光を透過する有機膜14を形成する工程と、有機膜
14の複数のエッチング穴15からエッチング液を導入
し赤外線検出部が接する単結晶基板の表層部で外部接続
電極12aの内側に空洞17を形成する工程とからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は焦電体を用いて赤外線を
検出する焦電型赤外線検出素子の製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、焦電型赤外線検出素子は、非接触
で物体の検知や温度検出ができる点を生かして、エアコ
ンの室内温度制御、電子レンジの調理物の温度測定ある
いは自動ドア、警報装置での人体検知等に利用されてお
り、今後その利用範囲は、拡大していくと見られる。
【0003】焦電型赤外線検出素子は、強誘電体の焦電
効果を利用したセンサーである。強誘電体は内部に一定
方向の自発分極を有しており、その表面に正および負電
荷を発生させる。大気中における定常状態では、大気中
の分子が持つ電荷と結合して中性状態になっている。す
べての物体は温度に応じた赤外線を放出しており、赤外
線検出部に入射した赤外線量に応じた温度変化を強誘電
体に生じさせる。そのため、赤外線検出部の熱応答性を
良好にする必要があり、その部分での熱容量は焦電薄膜
のみが望ましいと考えられる。
【0004】以下に、従来の焦電型赤外線検出素子につ
いて説明する。図3は従来の焦電型赤外線検出素子の構
成図を示すものである。図3において、23は焦電薄膜
で赤外線検出部である。22a,22bは電極で、特に
電極22bは赤外線の吸収膜としての機能を有してい
る。24はポリイミド系樹脂で素子を支持するためのも
のである。21は基板で赤外線検出部23を支持するた
めの基板である。25は開口部で焦電薄膜23の熱容量
を小さくするためのものである。
【0005】以上のように構成された焦電型赤外線検出
素子について、以下にその製造方法について説明する。
まず、酸化マグネシウム単結晶の基板21(以下、Mg
O基板と略す)上に、焦電薄膜23としてランタンを含
有したチタン酸鉛(以下、PLT薄膜と略す)をメタル
マスクを用いて所定の形状に高周波マグネトロンスパッ
タ法でエピタキシャル成長させる。次に、それらの上層
に電極22bとして20nm程度の膜厚を有するニクロ
ム(以下、NiCrと略す)薄膜をスパッタ法で形成
し、フォトリソグラフィで所定の形状にパターニングす
る。さらに、それらの上層に膜厚3μm程度のポリイミ
ド系樹脂24を形成する。その後、PLT薄膜23の下
面のMgO基板21をレジストでマスクした後、下面よ
り燐酸でエッチングし開口部25を形成する。次に、M
gO基板21を取り除いた側に電極22aとして200
nm程度の膜厚を有するNiCr薄膜をスパッタ法で形
成し、フォトリソグラフィで所定の形状にパターニング
する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、焦電型赤外
線検出素子は、赤外線検出部における熱応答性を向上さ
せて赤外線検出素子の感度を良好にしようとした場合、
赤外線検出部の下層部分に相当する基板21と赤外線検
出部との接触部分を縮小させて、赤外線検出部における
熱容量を減少させる必要がある。この際、赤外線検出部
と接触する基板21の一部に開口部25を設けて赤外線
検出部における熱容量を減少させるが、開口部25をよ
り大きくして熱容量を一層減少させようとすれば、赤外
線検出部を構成する焦電薄膜23やポリイミド系樹脂2
4の内部応力により、焦電薄膜23に歪み、断線、破壊
が生じるとともに、エッチング工程での工程時間が長く
なるという問題点を有していた。また、赤外線検出素子
の基板部分が大きいものとなるので、素子全体が大型に
なってしまうという問題点を有していた。
【0007】本発明は前記のような問題点を解決するも
のであり、焦電薄膜に歪み、断線、破壊を生じさせず焦
電薄膜の熱応答性を向上させるとともに、赤外線検出部
の小型、薄型化、工程の合理化、特性の安定化をはかっ
た焦電型赤外線検出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】上記課題を解決するため
に本発明の焦電型赤外線検出素子の製造方法は、少なく
とも単結晶からなる基板に第一の電極として赤外線検出
部下層電極ならびに赤外線検出部を隔てて囲むようにか
つ少なくとも1本以上取り出し電極で前記赤外線検出部
下層電極に接続された外部接続電極とを同時に形成する
工程と、前記第一の電極の赤外線検出部下層電極上に焦
電体薄膜を形成する工程と、前記焦電体薄膜上に第二電
極を形成する工程と、前記赤外線検出部を支持するよう
に複数のエッチング穴を設けた可視光を透過する有機膜
を形成する工程と、前記有機膜の複数のエッチング穴か
らエッチング液を導入し前記赤外線検出部が接する単結
晶基板表層部でかつ前記外部接続電極の内側に空洞を形
成する工程とからなるものである。
【0009】
【作用】上記方法により、有機膜のエッチング穴からエ
ッチング液を導入して空洞を形成する際、赤外線検出部
下部から外部接続電極部までの間の電極は、取り出し電
極を除き大部分がなく、赤外線検出部周辺の有機膜が透
明的であるため、空洞のエッチングの広がりを確認しな
がら行うことで、空洞のエッチングを外部接続電極部に
達した時点で終えることができ、空洞の形状の大きさが
揃えられ、ばらつきの少ないものにすることができる。
そして、この空洞の真上に赤外線検出部が形成され、し
かも赤外線検出部が断熱性の良い有機膜で支持されてい
るので、最小限の大きさの空洞で良く、これにより素子
の大きさがより小型化されるとともに焦電薄膜に歪み、
断線、破壊が生じにくくなる。
【0010】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図1は本発明の焦電型赤外線検出素
子の製造方法の一実施例の工程毎の断面図、図2は本発
明の一実施例における焦電型赤外線検出素子の平面図で
ある。図1(a)〜(g)および図2において、11は
基板、12aは第一電極の外部接続電極、12bは第一
電極の赤外線検出部下層電極、12cは外部接続電極1
2aと赤外線検出部下層電極12bをつなぐ取り出し電
極、13は焦電薄膜、14は有機膜、15はエッチング
穴、16は第二電極、17は空洞である。
【0011】以上のように構成された焦電型赤外線検出
素子について、その製造方法を以下に説明する。まず、
基板11として素子形成面の結晶方位が(100)面の
酸化マグネシウム単結晶基板を用い、前記基板11上に
第一の電極膜12として200nm程度の膜厚を有する
白金薄膜をマグネトロンスパッタ法により、エピタキシ
ャル成長させる。次に、前記第一の電極膜12の上に焦
電薄膜13としてランタンを含有したチタン酸鉛等の焦
電材料からなる薄膜をマグネトロンスパッタ法により、
エピタキシャル成長させる。
【0012】次に、前記焦電薄膜13をフォトリソグラ
フィにより所定の形状にパターンニングする。次に、前
記第一の電極膜12をフォトリソグラフィによりパター
ンニングし、外部接続電極12a、赤外線検出部下層電
極12bおよび取り出し電極12cを同時に形成する。
次に、複数のエッチング穴を有する有機膜14として2
μm程度の膜厚を有するポリイミド系樹脂をフォトリソ
グラフィによりパターンニング形成する。次に、焦電薄
膜13の上に第二電極16として20nm程度の膜厚を
有するNiCr薄膜をスパッタ法により製膜し、フォト
リソグラフィによりパターンニングする。そして、最後
に空洞17を有機膜14に設けた複数のエッチング穴1
5からエッチング液を導入させ基板11を溶かし形成す
る。このときのエッチング液は、濃度が10vol%、
液温が80℃の燐酸を用いる。
【0013】以上のように本実施例の製造方法で製作さ
れた赤外線検出素子は、赤外線検出部が熱伝導の遅い有
機膜14で空洞17上に支持されているため、赤外線検
出部の熱容量が小さく、熱応答性に優れた構造になって
いる。一方、赤外線検出部下層電極12bから外部接続
電極12aまでの間に電極膜が取り出し電極12cを除
き大部分がない構造であり、しかも赤外線検出部周辺の
有機膜14が透明であるため、有機膜14のエッチング
穴15からエッチング液を導入し空洞17を形成する
際、空洞17の形状が確認でき、空洞17の大きさを決
めるマーカーとしての役割をも持ち外部接続電極12a
に達した時点で終了することができる。
【0014】その結果、空洞17の大きさを揃えること
ができ熱的電気的特性のばらつきの少ない赤外線検出素
子の製造が可能となる。基板11として(100)Mg
Oを用い、燐酸エッチング液を用い本発明の製造を行っ
た場合、有機膜14の下部の空洞17の横方向のエッチ
ングは、基板11に対する有機膜14の密着強度が弱い
ので等方的に早く進行するが、スパッタで製膜した白金
の外部接続電極12aの下部のエッチングは、基板11
に対する白金膜の密着強度が強いため異方性になり、横
方向のエッチングが減速された状態になる。つまり、赤
外線検出部から隔てて設けた外部接続電極12aがエッ
チングストッパー効果をもたらすことになり、空洞17
の大きさを揃えられる。さらにこのエッチングストッパ
ー効果を上げ、空洞17の大きさを揃えるには、基板1
1に対する外部接続電極12aの密着強度をスパッタ温
度を高くすること等でさらに強くし、基板11に対する
有機膜14の密着強度をキュア温度を低くすること等で
弱くし、お互いの密着強度により差をつけることで一層
の効果が生まれる。
【0015】なお、本発明の製造方法によれば、たとえ
空洞17のエッチングがオーバーエッチング状態にな
り、外部接続電極12aの下部にまで及んでも、熱的に
は外部接続電極12aの熱伝導が早いため、熱的電気的
特性は赤外線検出部に近い外部接続電極12aの位置で
決まり、特性ばらつきが大きくなることはない。また、
本発明の製造方法では、有機膜14の下部の空洞17の
エッチング速度が速いためエッチング時間が短くてすみ
生産性が高い。
【0016】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、空洞が最
小限で済み、空洞の上の断熱エリアに効率的に赤外線検
出部を製作できるので、赤外線検出部を構成する焦電薄
膜や有機膜の内部応力によって焦電薄膜に歪み、断線、
破壊を生じさせず、焦電薄膜の信頼性を向上させるとと
もに、焦電薄膜の熱応答性も向上させ、小型、薄型化、
工程の合理化、製造時間の短縮化をはかることができ
る。また、空洞形成工程において、有機膜を通してエッ
チングの状態を確認しながら行え、しかも、外部接続電
極によるエッチングストッパー効果で、空洞の大きさを
制御し揃えることができるばかりか、オーバーエッチン
グに対しても熱的電気的特性を悪化させることがなく、
熱特性のばらつきを大変少なくすることができる。さら
に、外部接続電極の密着強度よりも有機膜の密着強度が
弱い方向に、お互いの密着強度の差が大きいほど空洞の
エッチング時間が短縮され生産性が一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の焦電型赤外線検出素子の製
造方法の各工程の断面図
【図2】本発明の一実施例の方法により生産した焦電型
赤外線検出素子の平面図
【図3】従来の焦電型赤外線検出素子の断面図
【符号の説明】
11 基板 12a 第一電極の外部接続電極 12b 第一電極の赤外線検出部下層電極 12c 第一電極の取り出し電極 13 焦電薄膜 14 有機膜 15 エッチング穴 16 第二電極 17 空洞
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 努 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 細見 文雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも単結晶からなる基板に第一の
    電極として赤外線検出部下層電極ならびに赤外線検出部
    を隔てて囲むようにかつ少なくとも1本以上取り出し電
    極で前記赤外線検出部下層電極に接続された外部接続電
    極とを同時に形成する工程と、前記第一の電極の赤外線
    検出部下層電極上に焦電薄膜を形成する工程と、前記焦
    電薄膜上に第二電極を形成する工程と、前記赤外線検出
    部を支持するように複数のエッチング穴を設けた可視光
    が透過する有機膜を形成する工程と、前記有機膜の複数
    のエッチング穴からエッチング液を導入し前記赤外線検
    出部が接する単結晶基板の表層部でかつ前記外部接続電
    極の内側に空洞を形成する工程とからなる焦電型赤外線
    検出素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 単結晶基板が酸化マグネシウムからなり
    素子形成面の結晶方位が(100)面でありかつエッチ
    ング液として燐酸を用いる請求項1記載の焦電型赤外線
    検出素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 有機膜にポリイミド系樹脂を用いる請求
    項1記載の焦電型赤外線検出素子の製造方法。
  4. 【請求項4】 少なくとも外部接続電極と単結晶基板と
    の密着強度よりも有機膜と単結晶基板との密着強度を弱
    くした請求項1記載の焦電型赤外線検出素子の製造方
    法。
JP7075461A 1995-03-31 1995-03-31 焦電型赤外線検出素子の製造方法 Pending JPH08271341A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004032718B4 (de) * 2004-07-07 2014-07-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Sensor-Einrichtung zum Detektieren einer Strahlung
JP2022521415A (ja) * 2019-02-22 2022-04-07 ピレオス リミテッド マイクロシステム及びマイクロシステムの作成方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004032718B4 (de) * 2004-07-07 2014-07-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Sensor-Einrichtung zum Detektieren einer Strahlung
JP2022521415A (ja) * 2019-02-22 2022-04-07 ピレオス リミテッド マイクロシステム及びマイクロシステムの作成方法
US11788895B2 (en) 2019-02-22 2023-10-17 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Microsystem and method for making a microsystem

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