JPH10206230A - 焦電型赤外線検出素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、焦電体を用いて赤外線の検出が可
能な焦電型赤外線検出素子に関するもので、第二の電極
として赤外線吸収に優れた有機系導電材料を具備するこ
とにより、感度及びセンサ出力の向上が図れることを目
的とする。 【解決手段】 第一の電極２、配向性薄膜焦電体３、及
び第二の電極４で構成される赤外線受部を備えたもので
ある。この本発明によれば、人体または物体から放出さ
れる赤外線エネルギを熱エネルギとして効率的に吸収
し、さらに吸収した熱エネルギを赤外線受光部に伝達す
ることにより、薄膜焦電体３自身が十分な温度変化を得
ることができ、高感度及びセンサ出力の向上が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焦電体を用いて赤
外線の検出が可能な焦電型赤外線検出素子とその製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、焦電体を用いて赤外線の検出が可
能な焦電型赤外線検出素子としては、特開平４−４７６
０６号公報に記載されたものが知られている。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
で、強誘電体材料は一様に分極する性質を有し、一様に
分極した状態では正および負の電荷を帯びている。焦電
型赤外線検出素子は、定常状態では大気中に浮遊する電
荷と結合して電気的に中性状態を保ち、全ての物体が放
出する温度に応じた赤外線エネルギを焦電体で構成され
る赤外線受光部で受けると、焦電体自身に温度変化が生
じ、それに対応した分極変化が起こり、焦電体表面に電
荷が誘発される。このとき誘発された電荷を電圧または
電流として検出するものである。

【０００３】従来の焦電型赤外線検出素子の斜視図を図
９に示す。従来の焦電型赤外線検出素子は強誘電体薄膜
（または、焦電体薄膜）９１、下部電極９２、酸化マグ
ネシウム基板９３、Ｊ−ＦＥＴ９４、受光電極９５で構
成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の焦電型赤外線検
出素子では、一般的に受光電極９５として３０ｎｍ以下
の膜厚からなる金属または金属酸化物等で構成されてい
るが、人体または物体から放出される赤外線エネルギが
受光電極９５の表面で反射あるいは透過されやすいた
め、赤外線受光部での入射赤外線エネルギの吸収損失が
大きくなり、赤外線受光部を構成する薄膜焦電体への熱
エネルギの伝達量が少なくなる。その結果、薄膜焦電体
自体の温度変化が小さくなるので感度及びセンサ出力が
低下してしまう。以上のことから、焦電型赤外線検出素
子は、赤外線受光部で人体または物体から放出される赤
外線エネルギを熱エネルギとして効率的に吸収し、感度
及びセンサ出力を向上させることが要求されている。

【０００５】本発明は、このような焦電型赤外線検出素
子において、赤外線受光部の第二の電極として樹脂中に
カーボン粒子またはグラファイト粒子を添加した材料を
用いることにより、人体または物体から放出される赤外
線エネルギを熱エネルギとして効率的に吸収し、さらに
吸収した熱エネルギを赤外線受光部を構成する薄膜焦電
体に伝達することで薄膜焦電体自身に十分な温度変化を
与え、感度及びセンサ出力を向上させることを目的とす
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の焦電型赤外線検
出素子は、第一の電極、配向性薄膜焦電体及び第二の電
極で構成される赤外線受光部において、第二の電極とし
て有機系材料を主成分とする材料を用いるものである。

【０００７】この本発明によれば、人体または物体から
放出される赤外線エネルギを熱エネルギとして効率的に
第二の電極で吸収し、さらに吸収した熱エネルギを赤外
線受光部を構成する薄膜焦電体に伝達することにより、
薄膜焦電体自身に十分な温度変化を与えることができ、
高感度及び高いセンサ出力が得られると同時に低コスト
及び高信頼性が実現できるものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、基板と、この基板上に第一の電極を具備し、前記第
一の電極上に配向性薄膜焦電体を具備し、さらに前記薄
膜焦電体上に第二の電極を具備する赤外線受光部と、前
記赤外線受光部が接する前記基板の表層部に空洞を備
え、かつ前記赤外線受光部が保持体を介して前記基板で
支持する構造からなり、前記第二の電極が入射赤外線エ
ネルギを効率よく吸収できる焦電型赤外線検出素子であ
り、人体または物体から放出される赤外線エネルギを熱
エネルギとして効率的に吸収し、さらに吸収した熱エネ
ルギを赤外線受光部を構成する薄膜焦電体に伝達するこ
とで焦電体自身に十分な温度変化を与えることができ、
感度及びセンサ出力の向上が実現できるものである。

【０００９】請求項２に記載の発明は、前記第二の電極
が、アルキル基またはベンゼン環のいずれか、もしくは
その両方を前駆体基本構造として具備するポリイミド系
樹脂の主成分からなり、前記前駆体中にカーボン粒子ま
たはグラファイト粒子を添加したものであり、カーボン
粒子またはグラファイト粒子は体積比熱が小さく、かつ
熱伝導係数も高いことから、人体または物体から放出さ
れる赤外線エネルギを熱エネルギとして効率的に吸収す
るとともに赤外線受光部を構成する薄膜焦電体へカーボ
ン粒子またはグラファイト粒子を介して効率的に熱エネ
ルギを伝達できるので、薄膜焦電体自身が十分な温度変
化を得られるという作用を有する。

【００１０】請求項３に記載の発明は、前記第二の電極
が、ポリエーテルアミド、スチレン−アクリレート重合
体あるいは共重合体、またはアクリル酸・ベンジルメタ
クリレート重合体あるいは共重合体のいずれか、もしく
はこれらを融合した高分子材料の主成分からなり、前記
主成分の高分子材料中にカーボン粒子またはグラファイ
ト粒子を添加したものであり、請求項２記載の発明と同
様の作用を有する。

【００１１】請求項４に記載の発明は、前記第二の電極
が光重合性または熱重合性のいずれか、もしくはこれら
両方の性能を具備し、さらに耐熱性および耐薬品性を有
するものであり、薄膜形成、パターニング等の加工性に
優れ、さらに信頼性の高い焦電型赤外線検出素子を実現
できるものである。

【００１２】請求項５に記載の発明は、前記第二の電極
が少なくとも赤外光に対して黒色を呈したものであり、
前記赤外線吸収体表面での入射赤外線エネルギの反射を
抑え、効率的に熱エネルギとして吸収するという作用を
有する。

【００１３】請求項６に記載の発明は、前記第二の電極
がカーボン粒子またはグラファイト粒子を少なくとも１
重量％以上添加したものであり、請求項２および３に記
載の発明の作用の強化を図るものである。

【００１４】請求項７に記載の発明は、前記第二の電極
が凹凸の表面形状を有するものであり、前記赤外線吸収
体の屈折率が下がることにより、前記表面での入射赤外
線エネルギの反射がさらに抑えられ、さらに表面散乱を
利用することにより、入射してくる赤外線エネルギの吸
収量の増幅が図れるという作用を有する。

【００１５】請求項８に記載の発明は、前記赤外線吸収
体が少なくとも１μｍ以上の表面凹凸を形成することに
より、さらに請求項７に記載の発明の作用の強化を図る
ものである。

【００１６】請求項９に記載の発明は、前記第二の電極
の体積比熱が前記赤外線受光部を構成する前記配向性薄
膜焦電体の体積比熱に対して、少なくとも０．６５倍か
ら１．２倍程度であることにより、特に駆動周波数の低
い領域において、感度及びセンサ出力の向上が得られる
という作用を有する。

【００１７】請求項１０に記載の発明は、前記基板上に
第一の電極、前記第一の電極上に配向性薄膜焦電体、さ
らに前記薄膜焦電体上に第二の電極を具備する赤外線受
光部を形成する工程と、前記基板に前記赤外線受光部の
保持体を形成する工程と、前記赤外線受光部の上層に赤
外線吸収体を形成する工程と、さらに前記赤外線受光部
が接する前記基板の表層部に空洞を形成する工程とから
なる請求項１記載の焦電型赤外線検出素子の製造方法で
あり、前記赤外線受光部での第一の電極の形成工程から
空洞形成工程まで半導体製造プロセスと同様のウェハプ
ロセスにより、複数個の焦電型赤外線検出素子を同時に
製造できることを実現する。

【００１８】請求項１１に記載の発明は、前記第二の電
極が、スピンコーティング法により薄膜形成される請求
項１０記載の焦電型赤外線検出素子の製造方法であり、
製造方法が簡便で、スループットが高くかつ低コスト化
が実現できる。

【００１９】請求項１２に記載の発明は、前記赤外線吸
収体が、前記赤外線受光部を構成する第二の電極と同一
形状で形成される請求項１０記載の焦電型赤外線検出素
子の製造方法であり、フォトリソグラフィ工程が一工程
削減できるので、製造工程の簡略化、低コスト化が実現
できる。

【００２０】請求項１３に記載の発明は、前記第二の電
極が、現像工程においてポジレジストパターンと同時に
湿式エッチングにより、パターニング形成できる請求項
１０記載の焦電型赤外線検出素子の製造方法であり、前
記赤外線吸収体がポジレジストと化学的に類似した材料
であるとき、有機または無機アルカリ系現像溶液により
エッチング形成できるので、製造工程の簡便化、低コス
ト化が実現できる。

【００２１】請求項１４に記載の発明は、前記第二の電
極が、酸素ガスを主成分とする乾式エッチングにより、
パターニング形成できる請求項１０記載の焦電型赤外線
検出素子の製造方法であり、前記赤外線吸収体がポジレ
ジストと化学的に異なる材料で、有機または無機アルカ
リ系現像溶液によりエッチング形成不可能で、さらに他
の有機または無機アルカリ系溶液に対して、レジストと
の選択性が得られない場合、簡便にエッチング形成でき
るという作用を有する。

【００２２】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図４を用いて説明する。 （実施の形態１）図１及び図２は本発明の実施の形態１
における焦電型赤外線検出素子の断面図及び平面図を示
す。図１及び図２において、本発明の実施の形態１にお
ける焦電型赤外線検出素子は、基板１、下部電極２、薄
膜焦電体３、上部電極４、層間絶縁膜５、赤外線吸収体
６、及び空洞７から構成される。

【００２３】基板１は、下部電極２及び薄膜焦電体３を
それぞれ配向性薄膜として成長させる作用を行うもの
で、好ましくは単結晶材料から構成される。単結晶材料
としては、例えば酸化マグネシウム、チタン酸ストロン
チウム、シリコン等が使用でき、特に（１００）酸化マ
グネシウムは下部電極２及び薄膜焦電体３それぞれの格
子定数と整合しやすく、さらに薄膜焦電体３の熱膨張係
数に比べて大きいことから、特に薄膜焦電体３を配向性
薄膜としての成長を促進する点で好ましい。

【００２４】尚、基板１として結晶面（１００）を有す
る酸化マグネシウムまたは結晶面（１００）を有するチ
タン酸ストロンチウム等の単結晶材料を用いる場合につ
いて説明したが、薄膜焦電体３の熱膨張係数に比べて大
きい他の単結晶材料、あるいは非晶質材料を用いても同
様の効果が得られる。

【００２５】次に下部電極２は、赤外線受光部に入射し
た赤外線エネルギによって薄膜焦電体自身に温度変化が
生じるときに誘発される薄膜焦電体表面の電荷を電気的
に取り出し、外部回路に伝達するもので、好ましくは単
結晶成長した高融点金属材料から構成される。単結晶成
長した高融点金属材料としては、結晶面（１００）に成
長した白金薄膜が使用でき、薄膜焦電体３との格子整合
性に優れ、さらに耐熱性及び耐酸化性に優れているので
薄膜焦電体３の薄膜形成工程での薄膜焦電体３に含まれ
る酸素による酸化および格子の乱れを起こさない点で好
ましい。

【００２６】次に薄膜焦電体３は、ある物体から放出さ
れる温度に応じた赤外線エネルギを薄膜焦電体で構成す
る赤外線受光部に入射されると、焦電効果を利用してそ
の物体を検出するもので、好ましくはチタン酸鉛系強誘
電体材料から構成される。チタン酸鉛系強誘電体材料と
しては、（化１）に示す組成のものが、高い材料指数を
有する点で好ましい。

【００２７】

【化１】

【００２８】次に上部電極４は、下部電極２と同様の作
用があり、金属材料を主成分とするものから構成され
る。

【００２９】次に層間絶縁膜５は、下部電極２と上部電
極４との間の電気的絶縁を行い、さらに下部電極２、薄
膜焦電体３及び上部電極４から構成される赤外線受光部
を基板１に保持する作用を行うもので、絶縁材料により
構成される。絶縁材料としては、例えばポリイミド系樹
脂、アクリル系樹脂、酸化シリコン、窒化シリコン等が
使用でき、特にポリイミド系樹脂は、薄膜形成及びパタ
ーニング等の加工性に優れ、さらに耐熱性、耐薬品性に
優れている点で好ましい。

【００３０】次に赤外線吸収体６は、人体または物体か
ら放出される赤外線エネルギを熱エネルギとして効率的
に吸収し、その熱エネルギを赤外線受光部へ効率的に伝
達することにより、薄膜焦電体自身に十分な温度変化を
与えるという作用を行うもので、好ましくは赤外光に対
して少なくとも灰色から黒色を呈する有機系材料からな
り、そのパターン形状は赤外線受光部、またはその周辺
部から構成される。前記有機系材料としては、例えばア
ルキル基またはベンゼン環のいずれか、もしくはその両
方を前駆体の基本構造として具備するポリイミド系樹脂
を主成分とし、その材料中にカーボン粒子またはグラフ
ァイト粒子を添加するもの、あるいはポリエーテルアミ
ド、スチレン−アクリレート重合体あるいは共重合体、
またはアクリル酸・ベンジルメタクリレート重合体ある
いは共重合体のいずれか、もしくはこれらを融合した高
分子を主成分とし、その材料中にカーボン粒子またはグ
ラファイト粒子を添加したもの等が使用でき、カーボン
粒子またはグラファイト粒子は体積比熱が小さくかつ熱
伝導係数も高いことから、人体または物体から放出され
る赤外線エネルギを熱エネルギとして効率的に吸収する
とともに、赤外線受光部へカーボン粒子またはグラファ
イト粒子を介して効率的に吸収した熱エネルギを伝達で
きるので、薄膜焦電体自身が十分な温度変化を得られる
という点で好ましい。

【００３１】本発明では、カーボン粒子またはグラファ
イト粒子を１重量％以上、および前記赤外線吸収体の表
面形状が１μｍ以上の凹凸を有するものとしているが、
３重量％以上５０重量％以下、および前記赤外線吸収体
の表面形状が１．７８μｍ以上３μｍ以下の凹凸を有す
ることにより、前記赤外線吸収体表面での入射赤外線エ
ネルギの反射を効果的に抑え、同時に表面散乱により入
射赤外線エネルギを熱エネルギとして最大限に吸収でき
るものである。

【００３２】また、前記赤外線吸収体の体積比熱が、前
記赤外線受光部を構成する前記薄膜焦電体の体積比熱に
対して、少なくとも０．６５倍から１．２倍程度として
いるが、赤外線吸収体と薄膜焦電体の体積比熱の比を
０．８倍以上１．１倍以下にすることにより、特に低速
物体検知の領域でセンサ出力の最大が得られる。

【００３３】尚、以上の説明では、赤外線吸収体６の主
成分としてアルキル基またはベンゼン環のいずれか、も
しくはその両方を前駆体の基本構造として具備するポリ
イミド系樹脂、あるいはポリエーテルアミド、スチレン
−アクリレート重合体あるいは共重合体、またはアクリ
ル酸・ベンジルメタクリレート重合体あるいは共重合体
のいずれか、もしくはこれらを融合した高分子で構成し
た例で説明したが、その他の有機材料を主成分にした場
合についても同様に実施可能である。

【００３４】さらに空洞７は、赤外線受光部直下の基板
への熱伝導を抑制し、同時に熱容量が小さくなるので高
感度、高速応答を実現させるためのもので、気体で構成
される。

【００３５】尚、空洞７として赤外線受光部の接する基
板１表面直下を中空構造とした場合について説明した
が、空洞７が従来の焦電型赤外線検出素子の構造同様
に、赤外線受光部の接する基板１表面からその対向面に
かけて貫通状態にあっても同様の効果が得られる。

【００３６】（実施の形態２）図３及び図４は本発明の
実施の形態２における焦電型赤外線検出素子の断面図及
び平面図を示す。本発明の実施の形態２における焦電型
赤外線検出素子の構成は、本発明の実施の形態１におけ
る焦電型赤外線検出素子の構成と基本的には同様である
が、本発明の実施の形態１の構成と異なる点は、赤外線
吸収体６が上部電極４と同一形状を構成することであ
る。

【００３７】上記のように本実施の形態によれば、赤外
線吸収体６を用いて上部電極４を保護することができ、
上部電極４の断線または劣化を抑制できるので信頼性の
向上が図れる。さらに上部電極４および赤外線吸収体６
を同一形状にすることにより、フォトリソグラフィ工程
を一工程削減でき、製造工程の簡略化、低コスト化が実
現できる。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の具体例を説明する。

【００３９】（実施例１）図１及び図２は本発明の焦電
型赤外線検出素子の断面図及び平面図を示し、図１及び
図２において本発明の焦電型赤外線検出素子は、基板
１、下部電極２、薄膜焦電体３、上部電極４、層間絶縁
膜５、赤外線吸収体６、及び空洞７から構成される。

【００４０】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、本実施例における焦電型赤外線検出素子
の製造方法を図５に示す。以下、図５に従ってその製造
方法について説明する。まず基板１として（１００）酸
化マグネシウム（以下、（１００）ＭｇＯと略す）を用
い、前記（１００）ＭｇＯ基板１上に第一の電極２とし
て１５０ｎｍ程度の膜厚を有する白金（以下、Ｐｔと略
す）薄膜をマグネトロンスパッタ法により、基板温度：
６００℃、入射電力密度：０．１６Ｗ／ｃｍ²、スパッ
タガス雰囲気：Ａｒ／Ｏ₂＝２／１、ガス圧：１．０６
Ｐａの成膜条件のもとエピタキシャル成長させる。次に
その上層に、薄膜焦電体３として２ないし３μｍ程度の
膜厚を有するＰｂＴｉＯ₃あるいはＰｂ_1-xＬａ_xＴｉ
_1-x/4Ｏ₃等の焦電材料からなる薄膜を高周波マグネトロ
ンスパッタ法により、基板温度：６００℃、入射電力密
度：１．６Ｗ／ｃｍ²、スパッタガス雰囲気：Ａｒ／Ｏ₂
＝９／１、ガス圧：１Ｐａの成膜条件のもとエピタキシ
ャル成長させる。このとき（１００）ＭｇＯ基板１と焦
電体薄膜３の熱膨張係数の差により、焦電体薄膜３の結
晶格子がキューリ点を境に歪み、基板面に対して垂直方
向にＣ軸が伸びることにより一方向の自発分極が現れ
る。

【００４１】次に焦電体薄膜３をフォトリソグラフィお
よび湿式エッチングで所定の形状にパターニング形成
し、続いて第一の電極２もフォトリソグラフィおよび乾
式エッチングで所定の形状にパターニング形成する。

【００４２】次に層間絶縁膜５として感光性を有するポ
リイミド系樹脂を用いて、その前駆体をフォトリソグラ
フィで所定の形状にパターニングし、３００℃程度の温
度雰囲気でイミド化を促進し、熱硬化させる。

【００４３】次にそれら上層に第二の電極４として２０
ｎｍ程度の膜厚を有するＮｉ−Ｃｒ合金薄膜をスパッタ
法により、基板温度：１００℃、入射電力密度：０．５
５Ｗ／ｃｍ²、スパッタガス雰囲気：Ａｒ、ガス圧：１
Ｐａの成膜条件のもとで形成する。その後、フォトリソ
グラフィおよび湿式エッチングにより、所定の形状にパ
ターニング形成する。

【００４４】次に、赤外線吸収体６としてアルキル基を
前駆体の基本構造として具備するポリイミド系樹脂を主
成分とし、その材料中にカーボン粒子およびグラファイ
ト粒子を添加した黒色を呈する有機系材料を用い、スピ
ンコーティングにて２μｍから４μｍ程度を薄膜形成し
たのち、フォトリソグラフィおよび湿式エッチングによ
り、所定の形状にパターニング形成し、３００℃程度の
温度雰囲気でイミド化を促進し、熱硬化させる。このと
き、赤外線吸収体の主成分が非感光性ポリイミド系樹脂
であっても、ポジレジストの現像工程において、有機ア
ルカリ系現像液で同時にパターニング形成が可能であ
る。

【００４５】なお、本実施例における前記赤外線吸収体
６中のカーボン粒子及びグラファイト粒子を添加量とし
て、１０重量％のものを用いている。

【００４６】最後に、赤外線受光部を同一表面上から
（１００）ＭｇＯ基板１の特定領域にフォトリソグラフ
ィで作製したエッチング用保護マスクを介して空洞７を
エッチング形成する。

【００４７】このときのエッチング液として、濃度：１
０％、液温：８０℃の燐酸を用いる。その結果、エッチ
ング時間６０分のとき、空洞の大きさは水平方向：０．
３ｍｍ、垂直方向：０．０８ｍｍであることを確認して
いる。

【００４８】また、図６に本発明の焦電型赤外線検出素
子と従来構成の焦電型赤外線検出素子とのセンサ出力特
性の比較を示す。図６に示すように、本発明の焦電型赤
外線検出素子は、従来の焦電型赤外線検出素子に比べ
て、飛躍的にセンサ出力の増加が確認されている。

【００４９】上記のように本実施例の焦電型赤外線検出
素子の構成によれば、前記赤外線吸収体中のカーボン粒
子またはグラファイト粒子は体積比熱が小さくかつ熱伝
導係数も高いことから、人体または物体から放出される
赤外線エネルギを熱エネルギとして効率的に吸収すると
ともに赤外線受光部へカーボン粒子またはグラファイト
粒子を介して効率的に伝達できるので、薄膜焦電体自身
が十分な温度変化を得られ、センサ出力の増大が実現で
きる。特に低速物体検知では、熱時定数の増加ととも
に、センサ出力の向上が図れる。

【００５０】また、本実施例では赤外線吸収体６として
アルキル基を前駆体の基本構造として具備するポリイミ
ド系樹脂を主成分とし、その材料中にカーボン粒子を１
０重量％添加した黒色を呈する有機系材料を用いている
が、これに限るものではなく、ポリイミド系樹脂の前駆
体としてベンゼン環を用いても同様の効果が得られる。

【００５１】（実施例２）本発明の第二の実施例におけ
る焦電型赤外線検出素子の構成及びその基本的な製造方
法は、本発明の第一の実施例で示したものと同様であ
る。本発明の第一の実施例と異なるのは、赤外線吸収体
６の主成分となる有機材料及びそのときの赤外線吸収体
６の製造方法である。

【００５２】本実施例における赤外線吸収体６として、
ポリエーテルアミド、スチレン−アクリレート重合体あ
るいは共重合体、またはアクリル酸・ベンジルメタクリ
レート重合体あるいは共重合体のいずれか、もしくはこ
れらを融合した高分子を主成分とし、その材料中にカー
ボン粒子またはグラファイト粒子を添加した有機系材料
を用いている。また、本実施例で用いた赤外線吸収体６
の場合での製造方法を図７に示す。

【００５３】まず始めに、前記赤外線吸収体６をスピン
コーティングにて２μｍから４μｍ程度薄膜形成したの
ち、さらにポジ型またはネガ型有機レジストをスピンコ
ーティングし、フォトリソグラフィで前記レジスト材を
所定の形状にパターニング形成する。次に、入射電力密
度：０．４９Ｗ／ｃｍ²、ガス圧：１３．３Ｐａ、エッ
チングガス雰囲気：Ｏ₂＝１００％の条件のもと前記赤
外線吸収体を乾式エッチング除去する。その後、前記レ
ジスト材を剥離除去し、３００℃程度の温度雰囲気で熱
硬化形成する。

【００５４】上記のように本実施例の焦電型赤外線検出
素子の構成によれば、本発明の第一の実施例と同様の効
果が得られ、さらに本実施例の製造方法を用いることに
より、前記赤外線吸収体がポジレジストと化学的に異な
る材料で、有機または無機アルカリ系現像溶液によりエ
ッチング形成不可能で、さらに他の有機または無機アル
カリ系溶液に対して、レジストとの選択性が得られない
場合、前記赤外線吸収体のパターニング形成が実現でき
る。

【００５５】（実施例３）本発明の第三の実施例におけ
る焦電型赤外線検出素子の構成及びその基本的な製造方
法は、本発明の第一及び第二の実施例で示したものと同
様である。本発明の第一及び第二の実施例と異なるの
は、上部電極４及び赤外線吸収体６の製造方法である。
本実施例における製造方法を図８に示す。以下、図８に
従って、本発明の第一及び第二の実施例と異なる製造方
法について説明していく。本実施例の製造方法では、本
発明の第一の実施例に記載の条件で上部電極４を薄膜形
成する。次に前記上部電極４の上層に赤外線吸収体を本
発明の第一、または第二の実施例の条件により薄膜形成
し、上部電極４形状にパターニングする。その後、赤外
線吸収体６をマスクにして上部電極４をパターニング形
成する。

【００５６】上記のように本実施例の焦電型赤外線検出
素子の製造方法によれば、上部電極４および赤外線吸収
体６を同一形状にすることにより、フォトリソグラフィ
工程を一工程削減でき、製造工程の低コスト化が実現で
きる。また、本発明の第二の実施例に記載する赤外線吸
収体の乾式エッチングにより、赤外線吸収体をエッチン
グ除去後、同一チャンバ内で、例えばエッチングガス雰
囲気をアルゴン、または四フッ化炭素にすることで上部
電極４がエッチング可能となり、さらなる製造工程の簡
略化によって低コスト化が実現できる。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、人体また
は物体から放出される赤外線エネルギを熱エネルギとし
て効率的に吸収し、さらに吸収した熱エネルギを赤外線
受光部に伝達することにより、薄膜焦電体自身が十分な
温度変化を得ることができるので、感度及びセンサ出力
の向上が図れるという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における焦電型赤外線検
出素子の断面図

【図２】同実施の形態における焦電型赤外線検出素子の
平面図

【図３】本発明の実施の形態２における焦電型赤外線検
出素子の断面図

【図４】同実施の形態における焦電型赤外線検出素子の
平面図

【図５】本発明の第一の実施例における焦電型赤外線検
出素子の製造方法を示した工程図

【図６】本発明の焦電型赤外線検出素子と従来構成の焦
電型赤外線検出素子とのセンサ出力特性の比較図

【図７】本発明の第二の実施例における焦電型赤外線検
出素子の製造方法を示した工程図

【図８】本発明の第三の実施例における焦電型赤外線検
出素子の製造方法を示した工程図

【図９】従来の焦電型赤外線検出素子の斜視図

【符号の説明】

１ 基板 ２ 第一の電極 ３ 薄膜焦電体 ４ 第二の電極 ５ 層間絶縁膜 ６ 赤外線吸収体 ７ 空洞 ９１ 強誘電体薄膜 ９２ 下部電極 ９３ 酸化マグネシウム基板 ９４ Ｊ−ＦＥＴ ９５ 受光電極

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、この基板上に第一の電極を具備
   し、前記第一の電極上に配向性薄膜焦電体を具備し、さ
   らに前記薄膜焦電体上に第二の電極を具備する赤外線受
   光部と、前記赤外線受光部が接する前記基板の表層部に
   空洞を備え、前記赤外線受光部の第二の電極が入射する
   赤外線エネルギを効率よく吸収できる焦電型赤外線検出
   素子。
2. 【請求項２】 第二の電極は、前駆体基本構造がアルキ
   ル基またはベンゼン環のいずれかもしくはその両方を具
   備するポリイミド系樹脂の主成分からなり、前記前駆体
   中にカーボン粒子またはグラファイト粒子を添加した請
   求項１記載の焦電型赤外線検出素子。
3. 【請求項３】 第二の電極は、基本構造がポリエーテル
   アミド、スチレン−アクリレート重合体あるいは共重合
   体、またはアクリル酸・ベンジルメタクリレート重合体
   あるいは共重合体のいずれかもしくはこれらを融合した
   ものの主成分からなり、前記主成分の樹脂中にカーボン
   粒子またはグラファイト粒子を添加した請求項１記載の
   焦電型赤外線検出素子。
4. 【請求項４】 第二の電極は、光重合性または熱重合性
   のいずれかもしくはこれら両方の性能を具備し、さらに
   耐熱性および耐薬品性の特性を有する請求項２または３
   記載の焦電型赤外線検出素子。
5. 【請求項５】 第二の電極は、少なくとも赤外光に対し
   て黒色を呈する請求項２または３記載の焦電型赤外線検
   出素子。
6. 【請求項６】 第二の電極は、カーボン粒子またはグラ
   ファイト粒子を少なくとも１重量％以上添加した請求項
   ２また３記載の焦電型赤外線検出素子。
7. 【請求項７】 第二の電極は、凹凸の表面形状を有する
   請求項２または３記載の焦電型赤外線検出素子。
8. 【請求項８】 第二の電極は、少なくとも１μｍ以上の
   表面凹凸からなる請求項２または３記載の焦電型赤外線
   検出素子。
9. 【請求項９】 第二の電極の体積比熱は、赤外線受光部
   を構成する配向性薄膜焦電体の体積比熱に対して、少な
   くとも０．６５倍から１．２倍程度である請求項２また
   は３記載の焦電型赤外線検出素子。
10. 【請求項１０】 第二の電極の抵抗率は、１ＭΩ−cm以
    下である請求項２または３記載の焦電型赤外線検出素
    子。
11. 【請求項１１】 基板上に第一の電極、この第一の電極
    上に配向性薄膜焦電体、さらに前記薄膜焦電体上に第二
    の電極を具備する赤外線受光部を形成する工程と、前記
    基板に前記赤外線受光部の保持体を形成する工程と、前
    記赤外線受光部が接する前記基板の表層部に空洞を形成
    する工程とからなる焦電型赤外線検出素子の製造方法。
12. 【請求項１２】 第二の電極は、スピンコーティング法
    により薄膜形成される請求項１１記載の焦電型赤外線検
    出素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 第二の電極は、現像工程においてポジ
    レジストパターンと同時に湿式エッチングにより、パタ
    ーニング形成できる請求項１１記載の焦電型赤外線検出
    素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 第二の電極は、酸素ガスを主成分とす
    る乾式エッチングにより、パターニング形成できる請求
    項１１記載の焦電型赤外線検出素子の製造方法。