JPH10318831A - 焦電型赤外線センサー及びそれを備えた赤外線カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チョッパ用の遮蔽板及び駆動用モータを用い
ることなく、コンパクト化に適するとともに一貫生産で
作業性や生産性に優れた焦電赤外線センサを提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 導電性のｎ型シリコン製の半導体基板１
と、ｎ型シリコン製の半導体基板１上に積層された基板
絶縁層１０と、基板絶縁層１０の周囲等の所定部に形成
されたスペーサー層９と、スペーサー層９上に固定され
た絶縁層３と、絶縁層３を切り欠いて形成され両端部で
絶縁層３に連接された動作部４と、動作部４と基板絶縁
層１０との間に形成された間隙部２と、動作部４の上面
に形成された第１電極部５と第１電極部５の上面に形成
された赤外線検出素子６と、赤外線検出素子６上に形成
された第２電極部７と、ｎ型シリコン製の半導体基板１
の裏面に積層された第３電極部８と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は焦電体の焦電効果を
利用して赤外線を検出する焦電型赤外線センサー及び焦
電型赤外線センサに赤外線を集光して入射し赤外線を検
出する赤外線カメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、焦電型赤外線センサーは非接触で
物体の検知や温度測定等が行えることから、防犯システ
ムや照明用やトイレ等の自動洗浄用等の各種スイッチ，
エアコンの室内温度制御，工業計測分野等で広く利用さ
れている。

【０００３】焦電型赤外線センサはチタン酸ジルコン酸
鉛系セラミックス等の強誘電体セラミックス，タンタル
酸リチュウム等の単結晶、ポリふっ化ビニリデン等の有
機材料があり、温度上昇により自発分極が変化して表面
電荷が発生する焦電効果を利用したセンサである。入射
した赤外線を熱に変化して、焦電効果により電器信号に
変換するのが焦電型赤外線センサである。焦電効果によ
る検出信号は微分信号であるため、静止した物体を検出
する場合には赤外線検出素子に入射する赤外線量を強制
的に変化させる必要がある。赤外線量を強制的に変化さ
せる手段として、焦電型赤外線センサの前面に遮蔽板を
設置し、ある周期で入射赤外線を遮蔽したり、検出させ
たりするチョッパ機構を設けたものが、特開平６−２１
３７１４号公報や、特開平６−１０２０８８号公報に開
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記特開
平６−１０２０８８号公報及び特開平６−２１３７１４
号公報による焦電型赤外線センサは、機械的駆動方法で
遮蔽板を駆動させているため、赤外線検出部前面に遮蔽
板の移動空間と遮蔽板と赤外線検出部の間にそれぞれが
接触しない程度の空間が必要であり、いくら赤外線検出
部を小型化しようともチョッパ部の小型化ができず焦電
赤外線センサ自体のコンパクト化が図れないという課題
があった。また、遮蔽板や駆動モータの取り付け等作業
が煩雑で多大の生産工数を要し生産生に欠けるという課
題があった。更に、駆動モータは発熱体であり、その発
熱により赤外線検出部のノイズ成分が大きくなるという
課題を有していた。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、チョ
ッパ用の遮蔽板及び駆動用モータを用いることなく、コ
ンパクト化に適するとともに一貫生産で作業性や生産性
に優れた焦電赤外線センサを提供することを目的とす
る。

【０００６】

【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センサは、導電性の基板と、
前記基板上に積層された基板絶縁層と、前記基板絶縁層
の周囲等の所定部に形成されたスペーサー層と、前記ス
ペーサー層上に固定された絶縁層と、前記絶縁層を切り
欠いて形成され両端部で前記絶縁層に連接された動作部
と、前記動作部と前記基板絶縁層との間に形成された間
隙部と、前記動作部の上面に形成された第１電極部と前
記第１電極部の上面に形成された赤外線検出素子と、前
記赤外線検出素子上に形成された第２電極部と、前記基
板の裏面に積層された第３電極部と、を備えている。

【０００７】この構成により、動作部の基板絶縁層への
接触動作により強度変化のない赤外線入射であっても検
出できるという作用を有する。その結果、遮蔽板や駆動
用モータを用いたのでコンパクト化できるとともに作業
工数を軽減し生産性を高めるという作用を有する。

【０００８】また、本発明の赤外線カメラは、レンズと
レンズの焦点位置に小型で高性能の焦電型赤外線センサ
を備えている作用を有する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の焦電型
赤外線センサーは、導電性の基板と、前記基板上に積層
された基板絶縁層と、前記基板絶縁層の周囲等の所定部
に形成されたスペーサー層と、前記スペーサー層上に固
定された絶縁層と、前記絶縁層を切り欠いて形成され両
端部で前記絶縁層に連接された動作部と、前記動作部と
前記基板絶縁層との間に形成された間隙部と、前記動作
部の上面に形成された第１電極部と前記第１電極部の上
面に形成された赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子
上に形成された第２電極部と、前記基板の裏面に積層さ
れた第３電極部と、を備えている。これにより、動作部
が基板絶縁層への接触動作により、強度変化のない赤外
線入射であっても検出できるため、赤外線を断絶するチ
ョッパ用の遮蔽板及び駆動用モータが不要で焦電型赤外
線センサを小型化できるという作用を有する。

【００１０】本発明の請求項２に記載の焦電型赤外線セ
ンサーは、請求項１において、前記動作部が前記絶縁層
の中央部を平行に切り欠いて形成された複数の短冊状の
動作単位部と、各前記動作単位部の前記第１電極部と前
記第２電極部に各々独立して結線された結線部と、を備
えている。これにより、複数の各動作単位部と基板絶縁
層の接触動作を独立にすることにより、随時各赤外線検
出素子の放熱を行うことができるため、その組み合わせ
により、強化変化のない赤外線入射であっても検出で
き、赤外線を断絶するチョッパ用の遮蔽板及び駆動用モ
ータが不要で多素子タイプの焦電型赤外線センサの小型
化が可能となるという作用を有する。

【００１１】本発明の請求項３に記載の焦電型赤外線セ
ンサーは、請求項１において、前記動作部が前記絶縁層
の中央部を除く周縁部をくの字状や円弧状に切り欠かれ
て形成された複数の動作支持部と、前記各動作支持部の
他端部に連設された方形等の多角形や円，楕円等に形成
された１乃至複数の平板状の動作単位部と、各前記動作
単位部の前記第１電極部と前記第２電極部に各々独立し
て結線された結線部と、を備えた構成を有している。こ
れにより、平板状の動作単位部が基板絶縁層への接触動
作により、強度変化のない赤外線入射であっても検出で
きるため、赤外線を断絶するチョッパ用の遮蔽板及び駆
動用モータが不要で焦電型赤外線センサの小型化が可能
となる作用を有する。

【００１２】本発明の請求項４に記載の焦電型赤外線セ
ンサーは、請求項１乃至３の内いずれか１において、前
記基板が、シリコン半導体で形成されている構成を有し
ている。これにより、強度変化のない赤外線入射であっ
ても検出できる。基板をシリコン半導体で形成したこと
により酸化法やエッチング法、ボンディング法で製造で
き、薄膜の成膜工程が不要になり生産工数を著しく減ら
すことができる。また、動作部がシリコン半導体で形成
されているため信頼性を向上させることができるという
作用を有する。

【００１３】本発明の請求項５に記載の焦電型赤外線セ
ンサーは、請求項１乃至４の内いずれか１において、前
記基板がＰ型のシリコン半導体で形成され、前記スペー
サー層がｎ型半導体で形成されている構成を有してい
る。これにより、強度変化のない赤外線入射であっても
検出できるための基板絶縁層への独立な接触動作を簡単
な製造方法で製造できるという作用を有する。

【００１４】本発明の請求項６に記載の焦電型赤外線セ
ンサーは、請求項１又は２において、前記基板の前記動
作部の各対向面に形成された第４電極部を備えた構成を
有している。これにより、強度変化のない赤外線入射で
あっても検出するための動作部が基板絶縁層への独立な
接触動作を可能にする作用を有する。

【００１５】本発明の請求項７に記載の焦電型赤外線セ
ンサーは、請求項６において、前記第４電極部に電圧を
印加し、各前記動作単位部を各々独立に前記基板絶縁層
に接触させる結線部を備えた構成を有している。これに
より、強度変化のない赤外線入射であっても検出できる
ための動作が基板動作部が基板絶縁層への独立な接触動
作を可能にできる作用を有する。

【００１６】本発明の請求項８に記載の赤外線カメラ
は、レンズと、前記レンズの焦点域に配設された請求項
１乃至７に記載の焦電型赤外線センサーと、を備えた構
成を有している。これにより、センサを非冷却で赤外線
画像を高精度で検出できる作用を有する。

【００１７】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて具体的に説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１における
焦電型赤外線センサの要部破断斜視概念図であり、図２
は本発明の実施の形態１における焦電型赤外線センサの
要部断面概念図である。

【００１８】図１及び図２ではｎ型シリコン製の半導体
基板１と、シリコン酸化物製の短冊状に形成された動作
単位部からなる動作部４、上記動作部４を上記ｎ型シリ
コン製の半導体基板１から熱的に断熱する間隙部２、上
記ｎ型シリコン製の半導体基板１と配線（図示せず）を
絶縁する絶縁層３、赤外線検出素子６、上記赤外線検出
素子６から信号を取り出す第１電極部５と第２電極部
７、ｎ型シリコン製の半導体基板１の背面に設置された
第３電極部８、間隙部を確保するためのスペーサ層９、
シリコンの熱酸化膜よりなる基板絶縁層１０とで構成さ
れている。

【００１９】以上のように構成された実施の形態１にお
ける焦電型赤外線センサについて、以下その製造方法を
説明する。

【００２０】図３（ａ）〜（ｅ）及び図４（ｆ）〜
（ｊ）は本発明の実施の形態１における焦電型赤外線セ
ンサの製造方法を示す工程での要部断面図である。

【００２１】まず、図３（ａ）に示すように結晶方位面
１００面が上部表面であり、しかも片面にｎ型シリコン
半導体であるスペーサ層９を４μｍの厚みで形成したｐ
型シリコン半導体補助基板１１を用意し、最表面に熱酸
化法で第二の絶縁膜１０ａを０．５μｍの厚みで形成す
る。図３（ｂ）に示すように結晶方位面１００面が上部
表面であるｎ型シリコン製の半導体基板１を用意し、最
表面に熱酸化法で第二の絶縁膜１０ｂを０．５μｍの厚
みで形成する。次いで、図３（ｃ）に示すように最表面
の第二の絶縁膜１０ａ、１０ｂをシリコンフュージョン
ボンディング法で接着し、１０ａ、１０ｂを一体の層で
ある基板絶縁層１０にする。次に図３（ａ）ｐ型シリコ
ン半導体補助基板１１を電気化学的エッチング法で除去
することにより、エッチングはスペーサ層９の表面で自
動的に停止し、スペーサ層が最表面に露出形成される。
次に、図３（ｅ）に示すように露出したスペーサ層９表
面に熱酸化法で絶縁層３を２μｍの厚みで形成する。上
記のｎ型シリコン製の半導体基板１の裏面の酸化膜をバ
ッファードふっ酸等を用い、ウェットエッチング法で除
去してシリコン裏面を露出させる。次いで、図４（ｆ）
に示すように露出したシリコン裏面に烝着法で金属膜を
０．２μｍの厚みで成膜する。絶縁層３の表面にフォト
リソグラフィ法でパターン形成を行い、絶縁層３にバッ
ファートふっ酸等を用いたウェットエッチングを施す。
このようにして図４（ｇ）に示すようにエッチングされ
た絶縁層３は動作部４の中間形成物と絶縁層３に分離さ
れる。

【００２２】次いで、図３（ｈ）に示すように動作部４
の中間形成物表面に０．２μｍ厚の第１電極部５、０．
５μｍ厚の赤外線検出素子６と０．２μｍ厚の第２電極
部７を順にスクリーン印刷法等で積層する。尚、スクリ
ーン印刷法に代え、スパッタ法、蒸着法で０．２μｍ厚
の第１電極部５、０．５μｍ厚の赤外線検出素子６と
０．２μｍ厚の第２電極部７を順に積層し、フォトリソ
グラフィ法でパターン形成で製造してもよい。図４
（ｈ）の状態で水酸化カリウム溶液やふっ硝酸溶液等で
エッチングを行ない、動作部４の中間形成物の下部のス
ペーサ層９を除去し、図４（ｉ）に示すように動作部４
と間隙部２を形成する。最後に図４（ｊ）に示すように
シリコン窓材１４をシリコン酸化物等からなる酸化膜１
３を介して絶縁層３の上部に接着した後、内部を乾燥し
た窒素ガスで満たし封止する。

【００２３】以上のようにして作製された実施の形態１
における焦電型赤外線センサについて、以下その動作を
図面を用いて説明する。図５（ａ）、（ｂ）は実施の形
態１における焦電型赤外線センサの動作を示す要部断面
図である。

【００２４】まず、第１電極部５を接地し、第３電極部
８に正の電圧として、例えば３０Ｖ印加すると動作部４
は静電力でｎ型シリコン製の半導体基板１に引きつけら
れ、動作部４の両端である絶縁層３との接続近傍が弾性
変形し、接続近傍以外の動作部４は基板絶縁層１０に接
触する。第３電極部８の印加電圧を第１電極部と同電位
となる０Ｖにするとｎ型シリコン製の半導体基板１上部
表面の静電力は消滅し、動作部４の復元力により初期状
態に復元する。すなわち、第３電極部８の電圧を０Ｖと
３０Ｖにスイッチングする事により、動作部４の中央部
を基板絶縁層１０に接触させたり、離したりすることが
できる。上記の動作部４の接触動作によって赤外線検出
素子６の温度はｎ型シリコン製の半導体基板１と同一温
度になる。

【００２５】赤外線検出素子６は薄膜で構成されてお
り、熱容量はｎ型シリコン製の半導体基板１に比べて非
常に小さく、赤外線検出素子６の温度がｎ型シリコン製
の半導体基板１と異なっていた場合、ｎ型シリコン製の
半導体基板１の温度になるように冷却あるいは加熱され
るのである。ここで、第２電極部７の上部表面に垂直方
向から赤外線１２が入射した場合、赤外線検出素子６は
加熱されｎ型シリコン製の半導体基板１や周囲温度より
も上昇する。上記の状態で第３電極部８に３０Ｖを印加
すると動作部４がｎ型シリコン製の半導体基板１の上部
表面に接触し、赤外線検出素子６からｎ型シリコン製の
半導体基板１へ動作部４の接触部を通して熱が移動し赤
外線検出素子６は冷却され、赤外線検出素子６の温度は
ｎ型シリコン製の半導体基板１の温度とほぼ一様にな
る。従って、第３電極部８の電圧を制御することによ
り、対象物からの放射赤外線により加熱された赤外線検
出素子６の温度を対象物からの放射赤外線のなかった初
期の温度に変化させることができる。

【００２６】（実施の形態２）図６は本発明の実施の形
態２における焦電型赤外線センサ要部破断斜視概念図で
ある。また、図７は本発明の実施の形態２における焦電
型赤外線センサ要部断面概念図であり、図８は本発明の
実施の形態２における焦電型赤外線センサ要部平面概念
図である。図６乃至図８に示すように実施の形態２にお
ける焦電型赤外線センサは、ｎ型シリコン製の半導体基
板１と、半導体基板１の中央部に方形状に形成された動
作単位部４２、上記動作単位部４２周辺をつなぐように
くの字状や円弧状に切り欠いて形成された動作支持部３
４、上記動作単位部４２を上記ｎ型シリコン製の半導体
基板１から熱的に断熱する間隙部２、上記ｎ型シリコン
製の半導体基板１と配線（図示せず）を絶縁する絶縁層
３、赤外線検出素子６、上記赤外線検出素子６から信号
を取り出す第１電極部５と第２電極部７、ｎ型シリコン
製の半導体基板１の背面に設置された第３電極部８、上
記動作支持部３４と動作単位部４２を保持するスペーサ
層９、シリコンの酸化膜よりなる基板絶縁層１０とで構
成されている。

【００２７】以上のように構成された実施の形態２にお
ける焦電型赤外線センサについて、以下その製造方法を
説明する。第３電極部８の形成までは実施の形態１と同
様の工程で製造される。動作支持部３４と動作単位部４
２の製造は次のように行なわれる。まず、絶縁層３の表
面にフォトリソグラフィ法でパターン形成を行う。絶縁
層３をバッファードふっ酸等を用いてウェットエッチン
グを施す。エッチングされた絶縁層３は動作支持部３４
の中間形成物、動作単位部４２の中間形成物と絶縁層３
に分離される。動作単位部４２の中間形成物の表面に第
１電極部５、赤外線検出素子６と第２電極部７を順にス
クリーン印刷法で積層する。動作支持部３４の中間形成
物と動作単位部４２の下部のスペーサ層９を水酸化カリ
ウム溶液やふっ硝酸溶液等でエッチングし除去すること
で動作支持部３４、動作単位部４２と間隙部２を形成す
る。動作支持部３４と動作単位部４２のパターニング形
状は実施の形態１と異なり、図８に示す形状でらせん状
の形状になっている。動作支持部３４の長さを長くする
ことで動作支持部厚が厚くても小さい電圧で動作単位部
４２を基板絶縁層１０に接触動作させることが可能であ
る。

【００２８】尚、動作単位部４２は本実施の形態では１
つ形成したが複数形成してもよい。また、動作単位部４
２の第１電極部５、赤外線検出素子６、第２電極部７は
複数個に分割し、各々に配線してもよい。

【００２９】（実施の形態３）図９は本発明の実施の形
態３における焦電型赤外線センサ要部平面概念図であ
り、図１０は本発明の実施の形態３における焦電型赤外
線センサ要部断面概念図である。図９及び図１０に示す
ように実施の形態２における焦電型赤外線センサは、ｐ
型シリコン製の半導体基板５１と、動作単位部４、上記
動作単位部４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）を上記ｐ型シ
リコン製の半導体基板５１から熱的に断熱する間隙部
２、上記ｐ型シリコン製の半導体基板５１と配線（図示
せず）を絶縁する絶縁層３、赤外線検出素子６、上記赤
外線検出素子６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）から信号を
取り出す第１電極部５と第２電極部７（７ａ、７ｂ、７
ｃ、７ｄ）、上記動作単位部４を製造上必要なスペーサ
層９、シリコンの熱酸化膜よりなる基板絶縁層１０と動
作単位部４と同様の形状で動作単位部４の下部方向に位
置し、基板絶縁層１０で絶縁された第４電極部５２で構
成されている。

【００３０】以上のように構成された実施の形態３にお
ける焦電型赤外線センサについて、以下その製造方法を
図面を用いて説明する。図１１（ａ）〜（ｅ），図１２
（ｆ）〜（ｈ）は本発明の実施の形態３における焦電型
赤外線センサの製造方法を示す各製造工程における要部
断面図である。図１１（ｂ）で示すように結晶方位面１
００面が上部表面であるｐ型シリコン製の半導体基板５
１表面に熱酸化法で酸化シリコン膜を１μｍの厚みで形
成する。フォトリソグラフィ法でライン状のパターンを
形成し、酸化シリコン膜をウェットエッチング法で所定
の形状にエッチングする。この酸化シリコン膜をマスク
としてｐ型シリコン基板５１の表面に拡散法でｎ型シリ
コン半導体電極５２を形成し、シリコン酸化膜のマスク
をエッチングで除去する。さらに、ｐ型シリコン製の半
導体基板５１の最表面に熱酸化法で第二の絶縁膜１０ｂ
を０．５μｍの厚みで形成する。

【００３１】次に図１１（ａ）で示すように結晶方位面
１００面が上部表面であり、しかも片面にｎ型シリコン
製の半導体であるスペーサ層９を４μｍの厚みで形成し
たｐ型シリコン半導体補助基板１１を用意し、半導体基
板１１の最表面に熱酸化法で第二の絶縁膜１０ａを０．
５μｍの厚みで形成する。ここで図１１（ｃ）に示すよ
うに、これらの最表面の第二の絶縁膜１０ａ、１０ｂを
シリコンフュージョンボンディング法で接着し、１０
ａ、１０ｂを一体の層である基板絶縁層１０にする。次
にｐ型シリコン半導体補助基板１１を電気化学的エッチ
ング法である四極法で除去することにより、エッチング
はスペーサ層９の表面で自動的に停止し、図１１（ｄ）
のようにスペーサ層９が最表面に露出される。次に、図
１１（ｅ）で示すように露出したスペーサ層９表面に熱
酸化法で絶縁層３を２μｍの厚みで形成する。絶縁層３
の表面にフォトソグラフィ法でパターン形成を行い、絶
縁層３をバッファードふっ酸等を用いてウエットエッチ
ングを施す。この状態では図１２（ｆ）に示されるよう
にエッチングされた絶縁層３は動作単位部４の中間形成
物と絶縁層３に分離される。次いで図１２（ｇ）で示す
ように動作単位部４の中間形成物表面に０．２μｍ厚み
の第１電極部５、５μｍ厚みの赤外線検出素子６と０．
２μｍ厚みの第２電極部７を順にスクリーン印刷法で積
層させる。最後に図１２（ｈ）で示すように動作単位部
４中間形成物の下部のスペーサ層９を水酸化カリウム溶
液やふっ硝酸溶液等でエッチングし除去することで動作
単位部４と間隙部２を形成する。

【００３２】以上のようにして作製された実施の形態３
における焦電型赤外線センサについて、以下その動作を
図面を用いて説明する。図１３（ａ）〜（ｅ）は実施の
形態３における焦電型赤外線センサの各動作行程を示す
要部断面図であり、図１４（１）〜（３）は実施の形態
３の第４電極部５２への電圧印加タイミングと第２電極
部７の出力信号の関係を示す図である。まず、第１電極
部５を接地し、第４電極部５２ａに正の電圧として例え
ば３０Ｖを印加すると動作単位部４ａは静電力で第４電
極部５２に引きつけられ、動作単位部４ａの両端である
絶縁層３との接続近傍が弾性変形し、接続近傍以外の動
作単位部４ａは基板絶縁層１０の上部表面に接触する。
この時、赤外線検出素子６ａが赤外線入射により加熱さ
れていたならば、その熱はｐ型シリコン製の半導体基板
５１に放熱される。次に第４電極部５２ａに電圧０Ｖに
し、第４電極部５２ｂに正の電圧として例えば３０Ｖを
印加すると第４電極部５２ａ上部表面の静電力は消滅
し、動作単位部４ａの中央部の復元力により初期状態に
復元し、動作単位部４ｂは静電力で第４電極部５２ｂに
引きつけられ、動作単位部４ｂの両端である絶縁層３と
の接続近傍が弾性変形し、接続近傍以外の動作単位部４
ｂは基板絶縁層１０の上部表面に接触する。この時、赤
外線検出素子６ａ，赤外線検出素子６ｂ共に赤外線１２
が入射していたならば、赤外線検出素子６ａは赤外線入
射により加熱され、第１電極部５と第２電極部７ａに正
の出力信号が発生し、赤外線検出素子６ｂは赤外線入射
により加熱されていたのでｐ型シリコン製の半導体基板
５１に放熱され、第１電極部５と第２電極部７ｂに負の
出力信号が発生する。同様に図１４（１）に示すように
第４電極部５２ａ、５２ｂ、５３ｃ、５２ｄの電圧を０
Ｖと３０Ｖに順次スイッチングする事により、図１４
（２）もしくは図１４（３）で示されるような赤外線検
出素子６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの出力信号を個別に検出
することが可能である。なお、第４電極部をｎ型シリコ
ン半導体で構成した例で示したが、その他の金属電極で
構成した場合についても同様に実施可能である。また、
赤外線検出素子６を多数化して、平面的に数多く配置し
た場合にも同様に実施可能である。

【００３３】（実施の形態４）図１５は本発明の実施の
形態４における赤外線カメラの斜視概念図であり、図１
６は本発明の実施の形態４における赤外線カメラの断面
斜視概念図である。図１５及び図１６に示すように、実
施の形態４における赤外線カメラはレンズ５５、本体５
６、赤外線検出素子５７、及び図示しない検出回路、増
幅回路、電源回路等で構成される。赤外線検出素子５７
は上記の赤外線センサを多素子化した検出素子で構成さ
れている。

【００３４】赤外線カメラの動作は赤外線がレンズ５５
を通して赤外線検出素子５７に結像され赤外線検出部の
各赤外線センサに検出される。信号は配線を通して検出
回路で検出され、増幅回路で増幅される。赤外線検出部
や検出回路、増幅回路への電源供給は電源回路で行われ
る。

【００３５】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の焦電型赤外線
センサによれば、動作部の弾性により、動作部が基板絶
縁層への接触動作により、強度変化のない赤外線入射で
あっても検出できるため、赤外線を断絶するチョッパ用
の遮蔽板及び駆動用モータが不要で焦電型赤外線センサ
を小型化できる。センサ全体を薄膜で構成できるため焦
電型赤外線センサをコンパクトに形成できる。部品点数
が少ないので作業工数が少なく生産性に優れる。駆動モ
ータ等の発熱体を有しないので赤外線検出部のノイズ成
分を著しく低減でき精度の高い焦電型赤外線センサを得
ることができる。

【００３６】本発明の請求項２に記載の焦電型赤外線セ
ンサによれば、請求項１において、動作部が絶縁層の中
央部を平行に切り欠いて形成された複数の短冊状の動作
単位部と、各動作単位部の第１電極部と第２電極部に各
々独立して結線された結線部と、を備えているので、更
に、複数の各動作単位部と基板絶縁層の接触動作を独立
にすることにより、随時各赤外線検出素子の放熱を行う
ことができるため、その組み合わせにより、強度変化の
ない赤外線入射であっても検出でき、検出効率を著しく
高めることができる。また、構造が簡単なので生産性を
高めることができる。

【００３７】本発明の請求項３に記載の焦電型赤外線セ
ンサーは、請求項１において、動作部が絶縁層の中央部
を除く周縁部をくの字状や円弧状に切り欠かれて形成さ
れた複数の動作支持部と、各動作支持部の他端部に連設
された方形等の多角形や円，楕円等に形成された１乃至
複数の平板状の動作単位部と、各動作単位部の第１電極
部と第２電極部に各々独立して結線された結線部と、を
備えているので、動作単位部の基板絶縁層への接触動作
により、強度変化のない赤外線入射であっても検出でき
るため、検出効率を著しく高めることができる。

【００３８】本発明の請求項４に記載の焦電型赤外線セ
ンサーは、請求項１乃至３の内いずれか１において、前
記基板が、シリコン半導体で形成されているので、簡単
な製造方法で製造でき生産性を向上でき低原価で量産で
きる。また、結晶性を有するシリコンであるため動作部
の機械的強度に優れ高い信頼性を得ることができる。

【００３９】本発明の請求項５に記載の焦電型赤外線セ
ンサーは、請求項１乃至４の内いずれか１において、前
記基板がＰ型のシリコン半導体で形成され、前記スペー
サー層がｎ型半導体で形成されているので、簡単な製造
方法で製造でき生産性を向上でき低原価で量産できる。
また、動作部と間隙部の厚みを精度よく制御できる。

【００４０】本発明の請求項６に記載の焦電型赤外線セ
ンサーは、請求項１又は２において、前記基板の前記動
作部の各対向面に形成された第４電極部を備えているの
で、更に、強度変化のない赤外線入射であっても検出す
るための動作部が基板絶縁層への独立な接触動作を行う
ことができ検出効果を高めることができる。

【００４１】本発明の請求項７に記載の焦電型赤外線セ
ンサーは、請求項６において、前記第４電極部に電圧を
印加し、各前記動作単位部を各々独立に前記基板絶縁層
に接触させる結線部を備えているので、更に、強度変化
のない赤外線入射であっても検出できるための動作が基
板動作部が基板絶縁層への独立な接触動作を行うことが
でき検出効果を高めることができる。

【００４２】本発明の請求項８に記載の赤外線カメラ
は、レンズと、前記レンズの焦点域に配設された請求項
１乃至７に記載の焦電型赤外線センサーと、を備えてい
るので、更に、センサを非冷却で赤外線画像を検出でき
る。また、焦電型赤外線センサーが小型でコンパクトな
ので、赤外線カメラを小型でコンパクトに形成できる。

【００４３】赤外線受光素子前面に設置すべきチョッパ
用の遮蔽板及び駆動用モータが不要なので取り付け作業
等が削減でき生産性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の焦電型赤外線センサの
要部破断斜視概念図

【図２】本発明の実施の形態１の焦電型赤外線センサの
要部断面概念図

【図３】（ａ）は本発明の実施の形態１における焦電型
赤外線センサの製造方法を示す工程での要部断面図 （ｂ）は本発明の実施の形態１における焦電型赤外線セ
ンサの製造方法を示す工程での要部断面図 （ｃ）は本発明の実施の形態１における焦電型赤外線セ
ンサの製造方法を示す工程での要部断面図 （ｄ）は本発明の実施の形態１における焦電型赤外線セ
ンサの製造方法を示す工程での要部断面図 （ｅ）は本発明の実施の形態１における焦電型赤外線セ
ンサの製造方法を示す工程での要部断面図

【図４】（ｆ）は本発明の実施の形態１における焦電型
赤外線センサの製造方法を示す工程での要部断面図 （ｇ）は本発明の実施の形態１における焦電型赤外線セ
ンサの製造方法を示す工程での要部断面図 （ｈ）は本発明の実施の形態１における焦電型赤外線セ
ンサの製造方法を示す工程での要部断面図 （ｉ）は本発明の実施の形態１における焦電型赤外線セ
ンサの製造方法を示す工程での要部断面図 （ｊ）は本発明の実施の形態１における焦電型赤外線セ
ンサの製造方法を示す工程での要部断面図

【図５】（ａ）は実施の形態１における焦電型赤外線セ
ンサの動作を示す要部断面図 （ｂ）は実施の形態１における焦電型赤外線センサの動
作を示す要部断面図

【図６】本発明の実施の形態２における焦電型赤外線セ
ンサ要部破断斜視概念図

【図７】本発明の実施の形態２における焦電型赤外線セ
ンサ要部断面概念図

【図８】本発明の実施の形態２における焦電型赤外線セ
ンサ要部平面概念図

【図９】本発明の実施の形態３における焦電型赤外線セ
ンサ要部平面概念図

【図１０】本発明の実施の形態３における焦電型赤外線
センサ要部断面概念図

【図１１】（ａ）は本発明の実施の形態３における焦電
型赤外線センサの製造方法を示す各工程における要部断
面図 （ｂ）は本発明の実施の形態３における焦電型赤外線セ
ンサの製造方法を示す各工程における要部断面図 （ｃ）は本発明の実施の形態３における焦電型赤外線セ
ンサの製造方法を示す各工程における要部断面図 （ｄ）は本発明の実施の形態３における焦電型赤外線セ
ンサの製造方法を示す各工程における要部断面図 （ｅ）は本発明の実施の形態３における焦電型赤外線セ
ンサの製造方法を示す各工程における要部断面図

【図１２】（ｆ）は本発明の実施の形態３における焦電
型赤外線センサの製造方法を示す各工程における要部断
面図 （ｇ）は本発明の実施の形態３における焦電型赤外線セ
ンサの製造方法を示す各工程における要部断面図 （ｈ）は本発明の実施の形態３における焦電型赤外線セ
ンサの製造方法を示す各工程における要部断面図

【図１３】（ａ）は実施の形態３における焦電型赤外線
センサの各動作行程を示す要部断面図 （ｂ）は実施の形態３における焦電型赤外線センサの各
動作行程を示す要部断面図 （ｃ）は実施の形態３における焦電型赤外線センサの各
動作行程を示す要部断面図 （ｄ）は実施の形態３における焦電型赤外線センサの各
動作行程を示す要部断面図 （ｅ）は実施の形態３における焦電型赤外線センサの各
動作行程を示す要部断面図

【図１４】（１）は実施の形態３における第４電極部へ
の電圧印加タイミングと第２電極部の出力信号の関係を
示す図 （２）は実施の形態３における第４電極部への電圧印加
タイミングと第２電極部の出力信号の関係を示す図 （３）は実施の形態３における第４電極部への電圧印加
タイミングと第２電極部の出力信号の関係を示す図

【図１５】本発明の実施の形態４における赤外線カメラ
の斜視概念図

【図１６】本発明の実施の形態４における赤外線カメラ
の断面斜視概念図

【符号の説明】

１ ｎ型シリコン製の半導体基板 ２ 間隙部 ３ 絶縁層 ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 動作部 ５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 第１電極部 ６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 赤外線検出素子 ７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ 第２電極部 ８ 第３電極部 ９ スペーサ層 １０ 基板絶縁層 １１ ｐ型シリコン半導体補助基板 １２ 赤外線 １３ シリコン酸化膜 １４ シリコン窓材 ３４ 動作支持部 ４２ 動作単位部 ５１ Ｐ型シリコン製の半導体基板 ５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ 第４電極部 ５５ レンズ ５６ 本体 ５７ 赤外線検出素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大森 高広 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 (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性の基板と、前記基板上に積層された
   基板絶縁層と、前記基板絶縁層の周囲等の所定部に形成
   されたスペーサー層と、前記スペーサー層上に固定され
   た絶縁層と、前記絶縁層を切り欠いて形成され両端部で
   前記絶縁層に連接された動作部と、前記動作部と前記基
   板絶縁層との間に形成された間隙部と、前記動作部の上
   面に形成された第１電極部と前記第１電極部の上面に形
   成された赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子上に形
   成された第２電極部と、前記基板の裏面に積層された第
   ３電極部と、を備えたことを特徴とする焦電型赤外線セ
   ンサー。
2. 【請求項２】前記動作部が前記絶縁層の中央部を平行に
   切り欠いて形成された複数の短冊状の動作単位部と、各
   前記動作単位部の前記第１電極部と前記第２電極部、又
   は、各前記動作単位部の複数の前記第１電極部と複数の
   前記第２電極部に各々独立して結線された結線部と、を
   備えたことを特徴とする請求項１に記載の焦電型赤外線
   センサー。
3. 【請求項３】前記動作部が前記絶縁層の中央部を除く周
   縁部をくの字状や円弧状に切り欠かれて形成された複数
   の動作支持部と、前記各動作支持部の他端部に連設され
   た方形等の多角形や円，楕円等に形成された１乃至複数
   の平板状の動作単位部と、各前記動作単位部の前記第１
   電極部と前記第２電極部、又は、各前記動作単位部の複
   数の前記第１電極部と複数の前記第２電極部に各々独立
   して結線された結線部と、を備えたことを特徴とする請
   求項１に記載の焦電型赤外線センサー。
4. 【請求項４】前記基板が、シリコン半導体で形成されて
   いることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１に
   記載の焦電型赤外線センサー。
5. 【請求項５】前記基板がＰ型のシリコン半導体で形成さ
   れ、前記スペーサー層がｎ型半導体で形成されているこ
   とを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１に記載の
   焦電型赤外線センサー。
6. 【請求項６】前記基板の前記動作部の各対向面に形成さ
   れた第４電極部を備えたことを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の焦電型赤外線センサー。
7. 【請求項７】前記第４電極部に電圧を印加し、各前記動
   作単位部を各々独立に前記基板絶縁層に接触させる結線
   部を備えたことを特徴とする請求項６に記載の焦電型赤
   外線センサー。
8. 【請求項８】レンズと、前記レンズの焦点域に配設され
   た請求項１乃至７に記載の焦電型赤外線センサーと、を
   備えたことを特徴とする赤外線カメラ。