JPH0972783A - 薄膜焦電型赤外線検出素子及びその作製方法 - Google Patents
薄膜焦電型赤外線検出素子及びその作製方法Info
- Publication number
- JPH0972783A JPH0972783A JP24871895A JP24871895A JPH0972783A JP H0972783 A JPH0972783 A JP H0972783A JP 24871895 A JP24871895 A JP 24871895A JP 24871895 A JP24871895 A JP 24871895A JP H0972783 A JPH0972783 A JP H0972783A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- pyroelectric
- substrate
- lower electrode
- infrared detection
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高いＣ軸配向性を有する薄膜焦電型赤外線検
出素子及び素子の小型化を図ることができる薄膜焦電型
赤外線検出素子の作製方法を提供する。 【解決手段】 セラミックス単結晶基板１０ａと、この
基板１０ａ上に形成された下部電極１２と、この下部電
極１２上に形成された焦電体１４ａと、この焦電体１４
ａ上に形成された上部電極１６と、前記基板１０ａ上に
作製された薄膜トランジスタ３０とを有する薄膜焦電型
赤外線検出素子であって、前記焦電体１４ａの結晶格子
定数と下部電極１２の結晶格子定数との差が１０％以内
となるように材料を選択してなるように構成する。さら
に下部電極１２材料の結晶格子定数とセラミックス単結
晶基板１０ａの結晶格子定数との差が１０％以内となる
ように材料を選択してなることが好ましい。これらの薄
膜焦電型赤外線検出素子を作製する場合は、エキシマレ
ーザビームを利用した蒸着法により３５０〜４５０℃の
範囲の温度でセラミックス単結晶基板１０ａ上に焦電体
１４ａ薄膜を形成する。
出素子及び素子の小型化を図ることができる薄膜焦電型
赤外線検出素子の作製方法を提供する。 【解決手段】 セラミックス単結晶基板１０ａと、この
基板１０ａ上に形成された下部電極１２と、この下部電
極１２上に形成された焦電体１４ａと、この焦電体１４
ａ上に形成された上部電極１６と、前記基板１０ａ上に
作製された薄膜トランジスタ３０とを有する薄膜焦電型
赤外線検出素子であって、前記焦電体１４ａの結晶格子
定数と下部電極１２の結晶格子定数との差が１０％以内
となるように材料を選択してなるように構成する。さら
に下部電極１２材料の結晶格子定数とセラミックス単結
晶基板１０ａの結晶格子定数との差が１０％以内となる
ように材料を選択してなることが好ましい。これらの薄
膜焦電型赤外線検出素子を作製する場合は、エキシマレ
ーザビームを利用した蒸着法により３５０〜４５０℃の
範囲の温度でセラミックス単結晶基板１０ａ上に焦電体
１４ａ薄膜を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高い配向性を有す
る薄膜焦電型赤外線検出素子及び素子の小型化を図るこ
とができる薄膜焦電型赤外線検出素子の作製方法に関す
るものである。
る薄膜焦電型赤外線検出素子及び素子の小型化を図るこ
とができる薄膜焦電型赤外線検出素子の作製方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にＩＣ基板として、Ｓｉ基板が用い
られているが、センサ素子の小型化、高密度化を達成す
るためには、トランジスタ回路と検出部（センサプロー
ブ）を一体化したモノリス型の素子を構成することが必
要となる。この場合、Ｓｉ基板上に検出部が形成され
る。従来の一般的な素子の構成は図９に示すように、シ
リコン基板１０上に下部電極１２を成膜し、この下部電
極１２上に焦電体１４、上部電極１６、吸熱材１８を順
に形成したものである。２０はシリコン層（ＭＯＳ型Ｆ
ＥＴ素子）、２２はソース電極、２４はゲート電極、２
６はドレン電極である。
られているが、センサ素子の小型化、高密度化を達成す
るためには、トランジスタ回路と検出部（センサプロー
ブ）を一体化したモノリス型の素子を構成することが必
要となる。この場合、Ｓｉ基板上に検出部が形成され
る。従来の一般的な素子の構成は図９に示すように、シ
リコン基板１０上に下部電極１２を成膜し、この下部電
極１２上に焦電体１４、上部電極１６、吸熱材１８を順
に形成したものである。２０はシリコン層（ＭＯＳ型Ｆ
ＥＴ素子）、２２はソース電極、２４はゲート電極、２
６はドレン電極である。
【０００３】また、特開昭６２−８２２号公報には、Ｍ
ｇＯ基板と、この基板上に形成された薄膜電極と、この
薄膜電極上に作られた焦電体薄膜と、この焦電体薄膜上
に形成された受光電極と、基板上に作製された薄膜トラ
ンジスタとからなり、薄膜電極の一端部が薄膜トランジ
スタのゲート電極であるように構成された赤外線検出素
子が記載されている。
ｇＯ基板と、この基板上に形成された薄膜電極と、この
薄膜電極上に作られた焦電体薄膜と、この焦電体薄膜上
に形成された受光電極と、基板上に作製された薄膜トラ
ンジスタとからなり、薄膜電極の一端部が薄膜トランジ
スタのゲート電極であるように構成された赤外線検出素
子が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図９に示す従来の素子
の構成のように、シリコン基板上に直接、下部電極（例
えばＰｔ）を成膜すると、シリコンと下部電極材料とが
反応してシリサイドを形成し、高度に配向したセンサ材
料薄膜の形成に適した電極薄膜を成膜することができな
い。このため、基板と下部電極材料との間にバッファ層
を形成させる工夫が必要となるが、センサ材料薄膜の形
成に適する、Ｃ軸配向した高結晶性のバッファ層を得る
ことは難しく、また、工程が煩雑となる。なお、ＴＦＴ
（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）におい
ては、基板として、その用途に応じてガラス、石英、サ
ファイアが用いられている。ＴＦＴの場合、電極は一般
にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）が用い
られているが、このＩＴＯ上には結晶性の良い、Ｃ軸配
向したセンサ材料薄膜の形成は不可能である。
の構成のように、シリコン基板上に直接、下部電極（例
えばＰｔ）を成膜すると、シリコンと下部電極材料とが
反応してシリサイドを形成し、高度に配向したセンサ材
料薄膜の形成に適した電極薄膜を成膜することができな
い。このため、基板と下部電極材料との間にバッファ層
を形成させる工夫が必要となるが、センサ材料薄膜の形
成に適する、Ｃ軸配向した高結晶性のバッファ層を得る
ことは難しく、また、工程が煩雑となる。なお、ＴＦＴ
（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）におい
ては、基板として、その用途に応じてガラス、石英、サ
ファイアが用いられている。ＴＦＴの場合、電極は一般
にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）が用い
られているが、このＩＴＯ上には結晶性の良い、Ｃ軸配
向したセンサ材料薄膜の形成は不可能である。
【０００５】また、これらの基板上に、例えばＰｔ電極
を成膜しても、 ガラス基板はアモルファスであるた
め、 石英、サファイアは電極材料（例えばＰｔ））
と格子定数が大きく異なるため、Ｃ軸配向結晶性焦電体
薄膜の形成に適した電極の成膜は不可能である。さら
に、従来の成膜法では、アズデポの状態で高度にＣ軸配
向した薄膜結晶を得るためには、基板温度を６００℃以
上の高温にする必要がある。このため、トランジスタに
隣接して焦電体薄膜を形成することができず、焦電体と
トランジスタとを一体化した小型の検出素子の作製が不
可能であった。本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、高いＣ軸配向性を有する焦電体結
晶薄膜を備えた赤外線検出素子を提供することにある。
本発明の他の目的は、トランジスタに影響を及ぼさない
低温（４５０℃以下）で焦電体薄膜を形成する赤外線検
出素子の作製方法を提供することにある。
を成膜しても、 ガラス基板はアモルファスであるた
め、 石英、サファイアは電極材料（例えばＰｔ））
と格子定数が大きく異なるため、Ｃ軸配向結晶性焦電体
薄膜の形成に適した電極の成膜は不可能である。さら
に、従来の成膜法では、アズデポの状態で高度にＣ軸配
向した薄膜結晶を得るためには、基板温度を６００℃以
上の高温にする必要がある。このため、トランジスタに
隣接して焦電体薄膜を形成することができず、焦電体と
トランジスタとを一体化した小型の検出素子の作製が不
可能であった。本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、高いＣ軸配向性を有する焦電体結
晶薄膜を備えた赤外線検出素子を提供することにある。
本発明の他の目的は、トランジスタに影響を及ぼさない
低温（４５０℃以下）で焦電体薄膜を形成する赤外線検
出素子の作製方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の薄膜焦電型赤外線検出素子は、セラミッ
クス単結晶基板と、この基板上に形成された下部電極
と、この下部電極上に形成された焦電体と、この焦電体
上に形成された上部電極と、前記基板上に作製された薄
膜トランジスタとを有する薄膜焦電型赤外線検出素子で
あって、前記焦電体の結晶格子定数と下部電極の結晶格
子定数との差が１０％以内、望ましくは３％以内となる
ように焦電体材料又は／及び下部電極材料を選択してな
るものである。焦電体の結晶格子定数と下部電極の結晶
格子定数との差（ミスマッチ）が１０％を超える場合
は、Ｃ軸配向率の低下をもたらし、焦電機能が低下する
という不都合がある。
めに、本発明の薄膜焦電型赤外線検出素子は、セラミッ
クス単結晶基板と、この基板上に形成された下部電極
と、この下部電極上に形成された焦電体と、この焦電体
上に形成された上部電極と、前記基板上に作製された薄
膜トランジスタとを有する薄膜焦電型赤外線検出素子で
あって、前記焦電体の結晶格子定数と下部電極の結晶格
子定数との差が１０％以内、望ましくは３％以内となる
ように焦電体材料又は／及び下部電極材料を選択してな
るものである。焦電体の結晶格子定数と下部電極の結晶
格子定数との差（ミスマッチ）が１０％を超える場合
は、Ｃ軸配向率の低下をもたらし、焦電機能が低下する
という不都合がある。
【０００７】また、上記の薄膜焦電型赤外線検出素子に
おいて、下部電極材料の結晶格子定数とセラミックス単
結晶基板の結晶格子定数との差が１０％以内となるよう
に下部電極材料又は／及びセラミックス単結晶基板材料
を選択してなることが好ましい。下部電極材料の結晶格
子定数とセラミックス単結晶基板の結晶格子定数との差
（ミスマッチ）が１０％を超える場合は、電極材料のＣ
軸配向率が低下し、これが電極材料の上に形成される焦
電体結晶のＣ軸配向率の低下をもたらすため、焦電機能
が低下するという不都合がある。
おいて、下部電極材料の結晶格子定数とセラミックス単
結晶基板の結晶格子定数との差が１０％以内となるよう
に下部電極材料又は／及びセラミックス単結晶基板材料
を選択してなることが好ましい。下部電極材料の結晶格
子定数とセラミックス単結晶基板の結晶格子定数との差
（ミスマッチ）が１０％を超える場合は、電極材料のＣ
軸配向率が低下し、これが電極材料の上に形成される焦
電体結晶のＣ軸配向率の低下をもたらすため、焦電機能
が低下するという不都合がある。
【０００８】本発明の薄膜焦電型赤外線検出素子の作製
方法は、上記の薄膜焦電型赤外線検出素子を作製するに
あたり、レーザビームを利用した蒸着法により３５０〜
４５０℃、望ましくは３７０〜４００℃の範囲の温度で
セラミックス単結晶基板上に焦電体薄膜を形成するもの
である。焦電体薄膜形成温度が上記の範囲未満の場合
は、結晶性が悪くなる傾向があり、一方、上記の範囲を
超える場合は、焦電体の結晶性は変わらないか、又は良
くなる傾向にあるが、隣接するトランジスタの特性が劣
化するという不都合がある。また、セラミックス単結晶
基板としては、ＭｇＯ基板、ＳｒＴｉＯ3 基板などが用
いられ、下部電極としては、Ｐｔ、ＮｂドープＳｒＴｉ
Ｏ3 などが用いられ、焦電体としては、ＰｂＴｉＯ3 、
ＬｉＴａＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 、ＰＺＴ、ＰＬＺＴなどが
用いられる。本発明の薄膜焦電型赤外線検出素子におい
ては、とくに、セラミックス単結晶基板がＭｇＯからな
り、下部電極が白金からなり、焦電体がＰｂＴｉＯ3 か
らなる組合せとすることが望ましい。
方法は、上記の薄膜焦電型赤外線検出素子を作製するに
あたり、レーザビームを利用した蒸着法により３５０〜
４５０℃、望ましくは３７０〜４００℃の範囲の温度で
セラミックス単結晶基板上に焦電体薄膜を形成するもの
である。焦電体薄膜形成温度が上記の範囲未満の場合
は、結晶性が悪くなる傾向があり、一方、上記の範囲を
超える場合は、焦電体の結晶性は変わらないか、又は良
くなる傾向にあるが、隣接するトランジスタの特性が劣
化するという不都合がある。また、セラミックス単結晶
基板としては、ＭｇＯ基板、ＳｒＴｉＯ3 基板などが用
いられ、下部電極としては、Ｐｔ、ＮｂドープＳｒＴｉ
Ｏ3 などが用いられ、焦電体としては、ＰｂＴｉＯ3 、
ＬｉＴａＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 、ＰＺＴ、ＰＬＺＴなどが
用いられる。本発明の薄膜焦電型赤外線検出素子におい
ては、とくに、セラミックス単結晶基板がＭｇＯからな
り、下部電極が白金からなり、焦電体がＰｂＴｉＯ3 か
らなる組合せとすることが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の薄膜焦電型赤外線
検出素子の一例を示している。１０ａはＭｇＯ等からな
るセラミックス単結晶基板で、この基板１０ａ上にＰｔ
等の下部電極１２が形成され、この下部電極１２の上に
ＰｂＴｉＯ3 等の焦電体１４ａが形成され、この焦電体
１４ａの上に上部電極１６が形成され、この上部電極１
６の上に吸熱材１８が形成され、さらに、前記基板１４
ａ上に薄膜トランジスタ３０が形成されている。２０は
シリコン層（ＭＯＳ型ＦＥＴ素子）、２２はソース電
極、２４はゲート電極、２６はドレン電極である。上記
の構成において、焦電体１４ａの結晶格子定数と下部電
極１２の結晶格子定数との差（ミスマッチ）が１０％以
内、望ましくは３％以内と近似した値となるように材料
を選択している。さらに、下部電極１２の結晶格子定数
とセラミックス単結晶基板１０ａの結晶格子定数との差
（ミスマッチ）が１０％以内と近似した値となるように
材料を選択している。
検出素子の一例を示している。１０ａはＭｇＯ等からな
るセラミックス単結晶基板で、この基板１０ａ上にＰｔ
等の下部電極１２が形成され、この下部電極１２の上に
ＰｂＴｉＯ3 等の焦電体１４ａが形成され、この焦電体
１４ａの上に上部電極１６が形成され、この上部電極１
６の上に吸熱材１８が形成され、さらに、前記基板１４
ａ上に薄膜トランジスタ３０が形成されている。２０は
シリコン層（ＭＯＳ型ＦＥＴ素子）、２２はソース電
極、２４はゲート電極、２６はドレン電極である。上記
の構成において、焦電体１４ａの結晶格子定数と下部電
極１２の結晶格子定数との差（ミスマッチ）が１０％以
内、望ましくは３％以内と近似した値となるように材料
を選択している。さらに、下部電極１２の結晶格子定数
とセラミックス単結晶基板１０ａの結晶格子定数との差
（ミスマッチ）が１０％以内と近似した値となるように
材料を選択している。
【００１０】上記の薄膜焦電型赤外線検出素子の作製
は、レーザビームを利用した蒸着法により、３５０〜４
５０℃、望ましくは３７０〜４００℃の範囲でセラミッ
クス単結晶基板１０ａ上に焦電体１４ａの薄膜を形成す
ることにより行われる。他の工程は従来法と同様であ
る。つぎに実験例について説明する。セラミックス単結
晶基板としてＭｇＯ基板を用いて、Ｓｉを厚さ１μm に
成膜しＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔ
ｏｒ）を形成した。図２にＭｇＯとＳｉ薄膜との界面に
おけるオージェ分析結果を示す。横軸はスパッタリング
時間を、縦軸は強度を示している。ＭｇＯ、Ｓｉの相互
拡散は認められず、正常なＳｉ薄膜が得られていること
がわかる。図３に、このＳｉ薄膜に形成したＴＦＴのト
ランジスタ特性を示す。ＭｇＯ基板上に形成されたＴＦ
Ｔも、従来のＴＦＴと同様に正常な動作を示すことがわ
かる。
は、レーザビームを利用した蒸着法により、３５０〜４
５０℃、望ましくは３７０〜４００℃の範囲でセラミッ
クス単結晶基板１０ａ上に焦電体１４ａの薄膜を形成す
ることにより行われる。他の工程は従来法と同様であ
る。つぎに実験例について説明する。セラミックス単結
晶基板としてＭｇＯ基板を用いて、Ｓｉを厚さ１μm に
成膜しＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔ
ｏｒ）を形成した。図２にＭｇＯとＳｉ薄膜との界面に
おけるオージェ分析結果を示す。横軸はスパッタリング
時間を、縦軸は強度を示している。ＭｇＯ、Ｓｉの相互
拡散は認められず、正常なＳｉ薄膜が得られていること
がわかる。図３に、このＳｉ薄膜に形成したＴＦＴのト
ランジスタ特性を示す。ＭｇＯ基板上に形成されたＴＦ
Ｔも、従来のＴＦＴと同様に正常な動作を示すことがわ
かる。
【００１１】
実施例１ ＭｇＯ基板上にＲＦ（高周波）マグネトロンスパッタ法
により下部電極（Ｐｔ）を成膜し、その上にエキシマレ
ーザスパッタ法で、基板温度：３８０℃、フルエンス：
５００mJ／cm2 、繰返し周波数：１０Hzの条件でＰｂＴ
ｉＯ3 （焦電体）を成膜した。図４に、このＰｂＴｉＯ
3 膜のＸ線回折測定結果を示す。図４から、ＰｂＴｉＯ
3 膜は高度にＣ軸配向していることがわかる。図５に対
照として、ガラス基板上に成膜したＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕ
ｍ ＴｉｎＯｘｉｄｅ）電極上に、エキシマレーザスパ
ッタ法により、図４の場合と同じ条件で成膜したＰｂＴ
ｉＯ3 膜のＸ線回折測定結果を示す。図５においては、
ＰｂＴｉＯ3 結晶のピークは認められない。表１に、参
考として、ＭｇＯ、Ｐｔ、ＰｂＴｉＯ3 の結晶格子定数
を示す。
により下部電極（Ｐｔ）を成膜し、その上にエキシマレ
ーザスパッタ法で、基板温度：３８０℃、フルエンス：
５００mJ／cm2 、繰返し周波数：１０Hzの条件でＰｂＴ
ｉＯ3 （焦電体）を成膜した。図４に、このＰｂＴｉＯ
3 膜のＸ線回折測定結果を示す。図４から、ＰｂＴｉＯ
3 膜は高度にＣ軸配向していることがわかる。図５に対
照として、ガラス基板上に成膜したＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕ
ｍ ＴｉｎＯｘｉｄｅ）電極上に、エキシマレーザスパ
ッタ法により、図４の場合と同じ条件で成膜したＰｂＴ
ｉＯ3 膜のＸ線回折測定結果を示す。図５においては、
ＰｂＴｉＯ3 結晶のピークは認められない。表１に、参
考として、ＭｇＯ、Ｐｔ、ＰｂＴｉＯ3 の結晶格子定数
を示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】実施例２ 実施例１の方法で形成したＴＦＴに隣接して、ＴＦＴド
レン電極に接続した下部電極（Ｐｔ）をマグネトロンス
パッタ法（基板温度４００℃）で形成（厚さ≒１５００
、面積０．２mm2 ）した。その上にレーザアブレーシ
ョン法（基板温度４００℃）によりＰｂＴｉＯ3 を厚さ
約１．５μm 形成した。上部電極として、Ａｌを真空蒸
着法で形成した後、吸熱材としてブラックペイントを噴
霧塗布して、センサを作製し、焦電センサとして機能す
ることを確認した。
レン電極に接続した下部電極（Ｐｔ）をマグネトロンス
パッタ法（基板温度４００℃）で形成（厚さ≒１５００
、面積０．２mm2 ）した。その上にレーザアブレーシ
ョン法（基板温度４００℃）によりＰｂＴｉＯ3 を厚さ
約１．５μm 形成した。上部電極として、Ａｌを真空蒸
着法で形成した後、吸熱材としてブラックペイントを噴
霧塗布して、センサを作製し、焦電センサとして機能す
ることを確認した。
【００１４】図６はこの場合の測定系模式図を示してい
る。すなわち、この測定系は、赤外線を放射させるため
の黒体炉、赤外線を断続的に焦電素子に照射するための
光チョッパ、焦電素子からの出力信号を解析するための
周波数アナライザ及び測定試料である焦電素子で構成さ
れている。図７は図６により測定した生データの１例
（チョッピング周波数１０Hz）を示しており、図８は、
このようにして得たデータから、単位照射エネルギに対
する出力電圧をチョッピング周波数に対して点描したも
のである。図８はこの種の赤外線センサに見られる典型
的な周波数依存性を示しており、赤外線センサとして機
能していることが判る。
る。すなわち、この測定系は、赤外線を放射させるため
の黒体炉、赤外線を断続的に焦電素子に照射するための
光チョッパ、焦電素子からの出力信号を解析するための
周波数アナライザ及び測定試料である焦電素子で構成さ
れている。図７は図６により測定した生データの１例
（チョッピング周波数１０Hz）を示しており、図８は、
このようにして得たデータから、単位照射エネルギに対
する出力電圧をチョッピング周波数に対して点描したも
のである。図８はこの種の赤外線センサに見られる典型
的な周波数依存性を示しており、赤外線センサとして機
能していることが判る。
【００１５】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 焦電体の結晶格子定数と下部電極物質の結晶格
子定数との差が１０％以下となるように材料を選択する
か、さらには、下部電極の結晶格子定数とセラミックス
単結晶基板の結晶格子定数との差が１０％以下となるよ
うに材料を選択することにより、高度にＣ軸配向した焦
電体薄膜結晶を得ることができる。 （２） 薄膜焦電型赤外線検出素子において、焦電体結
晶の配向性を向上させることにより焦電性を向上させる
ことができる。例えば、焦電体としてＰｂＴｉＯ3 を用
いる場合、Ｃ軸配向した薄膜結晶を形成することにより
焦電性が向上する。 （３） レーザビームを利用した蒸着法を利用すること
により、焦電体薄膜に隣接するトランジスタに影響を与
えない４５０℃以下の低温で焦電体薄膜を形成すること
ができる。このため、薄膜焦電型赤外線検出素子の小型
化を図ることができる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 焦電体の結晶格子定数と下部電極物質の結晶格
子定数との差が１０％以下となるように材料を選択する
か、さらには、下部電極の結晶格子定数とセラミックス
単結晶基板の結晶格子定数との差が１０％以下となるよ
うに材料を選択することにより、高度にＣ軸配向した焦
電体薄膜結晶を得ることができる。 （２） 薄膜焦電型赤外線検出素子において、焦電体結
晶の配向性を向上させることにより焦電性を向上させる
ことができる。例えば、焦電体としてＰｂＴｉＯ3 を用
いる場合、Ｃ軸配向した薄膜結晶を形成することにより
焦電性が向上する。 （３） レーザビームを利用した蒸着法を利用すること
により、焦電体薄膜に隣接するトランジスタに影響を与
えない４５０℃以下の低温で焦電体薄膜を形成すること
ができる。このため、薄膜焦電型赤外線検出素子の小型
化を図ることができる。
【図１】本発明の薄膜焦電型赤外線検出素子の一例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】ＭｇＯとＳｉ薄膜との界面におけるオージェ分
析結果を示し、スパッタリング時間と強度との関係を示
すグラフである。
析結果を示し、スパッタリング時間と強度との関係を示
すグラフである。
【図３】ＭｇＯ基板上にＳｉ薄膜を形成したＴＦＴ（Ｔ
ｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のトランジ
スタ特性を示す線図である。
ｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のトランジ
スタ特性を示す線図である。
【図４】実施例１における結果を示すもので、ＭｇＯ基
板上に下部電極（Ｐｔ）を成膜し、その上にＰｂＴｉＯ
3 膜を形成した場合のこのＰｂＴｉＯ3 膜のＸ線回折測
定結果を示すグラフである。
板上に下部電極（Ｐｔ）を成膜し、その上にＰｂＴｉＯ
3 膜を形成した場合のこのＰｂＴｉＯ3 膜のＸ線回折測
定結果を示すグラフである。
【図５】実施例１の対照を示すもので、ガラス基板上に
成膜したＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ Ｏｘｉｄｅ）電
極上に、ＰｂＴｉＯ3 膜を形成した場合のこのＰｂＴｉ
Ｏ3 膜のＸ線回折測定結果を示すグラフである。
成膜したＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ Ｏｘｉｄｅ）電
極上に、ＰｂＴｉＯ3 膜を形成した場合のこのＰｂＴｉ
Ｏ3 膜のＸ線回折測定結果を示すグラフである。
【図６】実施例２における測定系の模式図である。
【図７】実施例２における信号出力データを示すグラフ
である。
である。
【図８】実施例２における感度周波数特性を示す説明図
である。
である。
【図９】従来の一般的な薄膜焦電型赤外線検出素子の断
面図である。
面図である。
１０ａ セラミックス単結晶基板 １２ 下部電極 １４ａ 焦電体 １６ 上部電極 １８ 吸熱材 ２０ シリコン層 ２２ ソース電極 ２４ ゲート電極 ２６ ドレン電極 ３０ 薄膜トランジスタ
Claims (4)
- 【請求項１】 セラミックス単結晶基板と、この基板上
に形成された下部電極と、この下部電極上に形成された
焦電体と、この焦電体上に形成された上部電極と、前記
基板上に作製された薄膜トランジスタとを有する薄膜焦
電型赤外線検出素子であって、前記焦電体の結晶格子定
数と下部電極の結晶格子定数との差が１０％以内となる
ように材料を選択してなることを特徴とする薄膜焦電型
赤外線検出素子。 - 【請求項２】 下部電極材料の結晶格子定数とセラミッ
クス単結晶基板の結晶格子定数との差が１０％以内とな
るように材料を選択してなる請求項１記載の薄膜焦電型
赤外線検出素子。 - 【請求項３】 セラミックス単結晶基板がＭｇＯからな
り、下部電極が白金からなり、焦電体がＰｂＴｉＯ3 か
らなる請求項２記載の薄膜焦電型赤外線検出素子。 - 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の薄膜焦電型赤
外線検出素子を作製するにあたり、レーザビームを利用
した蒸着法により３５０〜４５０℃の範囲の温度でセラ
ミックス単結晶基板上に焦電体薄膜を形成することを特
徴とする薄膜焦電型赤外線検出素子の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7248718A JP2787198B2 (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 薄膜焦電型赤外線検出素子及びその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7248718A JP2787198B2 (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 薄膜焦電型赤外線検出素子及びその作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0972783A true JPH0972783A (ja) | 1997-03-18 |
| JP2787198B2 JP2787198B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=17182315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7248718A Expired - Lifetime JP2787198B2 (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 薄膜焦電型赤外線検出素子及びその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2787198B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7977169B2 (en) | 2006-02-15 | 2011-07-12 | Kochi Industrial Promotion Center | Semiconductor device including active layer made of zinc oxide with controlled orientations and manufacturing method thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0447606A (ja) * | 1990-06-13 | 1992-02-17 | Nikko Kyodo Co Ltd | 焦電型赤外線センサー |
| JPH0559865U (ja) * | 1991-06-18 | 1993-08-06 | 川崎重工業株式会社 | 焦電型センサ |
| JPH07146177A (ja) * | 1993-06-22 | 1995-06-06 | Gold Star Co Ltd | 焦電薄膜赤外線センサー及びその製造方法 |
-
1995
- 1995-09-01 JP JP7248718A patent/JP2787198B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0447606A (ja) * | 1990-06-13 | 1992-02-17 | Nikko Kyodo Co Ltd | 焦電型赤外線センサー |
| JPH0559865U (ja) * | 1991-06-18 | 1993-08-06 | 川崎重工業株式会社 | 焦電型センサ |
| JPH07146177A (ja) * | 1993-06-22 | 1995-06-06 | Gold Star Co Ltd | 焦電薄膜赤外線センサー及びその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7977169B2 (en) | 2006-02-15 | 2011-07-12 | Kochi Industrial Promotion Center | Semiconductor device including active layer made of zinc oxide with controlled orientations and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2787198B2 (ja) | 1998-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5821598A (en) | Uncooled amorphous YBaCuO thin film infrared detector | |
| US6576566B2 (en) | Apparatus and method for forming thin film at low temperature and high deposition rate | |
| Shorrocks et al. | Integrated thin film PZT pyroelectric detector arrays | |
| US20110274140A1 (en) | Thin-film semiconductor device | |
| JPH09500234A (ja) | 配向されて成長した焦電性の層を有するパイロ検出素子およびその製造法 | |
| US5298455A (en) | Method for producing a non-single crystal semiconductor device | |
| Okuyama et al. | PbTiO3 ferroelectric thin films and their pyroelectric application | |
| US6361825B1 (en) | Micro-bolometer cell structure | |
| JP2002124708A (ja) | 薄膜形成方法、高誘電体容量形成方法、誘電ボロメータおよび赤外線検出素子 | |
| JPH0972783A (ja) | 薄膜焦電型赤外線検出素子及びその作製方法 | |
| Bauer et al. | A simple technique to interface pyroelectric materials with silicon substrates for infrared detection | |
| Xu et al. | Development of Si monolithic (Ba, Sr) TiO3 thin film ferroelectric microbolometers for uncooled chopperless infrared sensing | |
| JP3828443B2 (ja) | 赤外線撮像装置及びその製造方法 | |
| JPH10144927A (ja) | 反射型表示装置の画素電極作製方法 | |
| CN113206184B (zh) | 一种基于硒化铅薄膜的自驱动紫外光探测器 | |
| US20050279939A1 (en) | Infrared detection element, infrared detector, solid state imaging device, and method for fabricating infrared detector | |
| JPH0752124B2 (ja) | 赤外線検出素子 | |
| Okuyama et al. | Integrated pyroelectric infrared sensor using PbTiO3 thin film | |
| JP3683095B2 (ja) | 強誘電体薄膜材料、強誘電体薄膜材料の製造方法、強誘電体薄膜材料を用いた誘電ボロメータの製造方法、誘電ボロメータおよびそれを用いた赤外線検出素子 | |
| Watton et al. | Uncooled IR imaging: hybrid and integrated bolometer arrays | |
| Bravina et al. | Pyroelectricity: some new research and application aspects | |
| CN111458315A (zh) | 铁电晶体结构的光谱检测装置及方法 | |
| JPH1056010A (ja) | 薄膜の形成方法 | |
| WO2004055880A1 (en) | Annealing method and device | |
| JP2003332573A (ja) | ゲート絶縁型トランジスター |