JPH11118606A - 焦電型赤外線センサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で、断熱空間への異物の混入や不要な静
電気力の発生を防止できる焦電型赤外線センサを得るこ
とを目的とする。 【解決手段】 導電性の第１の基板１と、第１の基板１
上に形成された第１の絶縁層３と、第１の絶縁層３上に
形成された第２の絶縁層１０と、第１の絶縁層３の一部
に開口して形成され、第１の基板１と第２の絶縁層１０
とに挟まれて密閉された断熱空間２と、第２の絶縁層１
０上に形成されたダイヤフラム９と、断熱空間２の上方
に位置してダイヤフラム９上に順次積層された第１の電
極５、焦電型の赤外線検出素子６および第２の電極７
と、第１の基板１における第１の絶縁層３の反対面に形
成された第３の電極８とを有し、第３の電極８への印可
電圧を変化させて第２の絶縁層１０を第１の基板１に接
触させることで赤外線検出素子６の熱を第１の基板１へ
放出し得るようにした焦電型赤外線センサとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焦電型赤外線セン
サおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】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もしくはポリフッ化ビニリ
デン等の有機材料を用いて構成され、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
たセンサであり、入射した赤外線を熱に変換して、焦電
効果により電気信号に変換している。

【０００３】このタイプの赤外線センサは常温で動作し
て感度は低いが低価格のために、防犯分野での人体検出
等に広く使われている。そして、焦電型赤外線センサの
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、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、露出することにより検出するチョ
ッパ機構によっている。

【０００４】ここで、焦電型赤外線センサにおける熱−
電流変換効率や応答性を改善し、さらにクロストークの
影響を無視できる小型のマルチエレメントセンサを実現
するものとして、たとえば特開平６−２８１５０３号公
報に開示された技術が知られている。

【０００５】特開平６−２８１５０３号公報に開示され
た焦電型赤外線センサの構造を、図１５、図１６および
図１７に示す。ここで、図１５は当該公報に開示された
従来の焦電型赤外線センサを示す平面図、図１６は図１
５のＡ−Ａ’線に沿った断面図、図１７は図１５のＢ−
Ｂ’線に沿った断面図である。

【０００６】図示するように、この焦電型赤外線センサ
は、基板１０１上に絶縁膜１０２が形成されている。絶
縁膜１０２上には、支持部１０４、この支持部１０４に
支持された支持層１０５が順次積層されている。さら
に、支持層１０５の上部には、下部電極１０６と、この
下部電極１０６上に焦電薄膜１０７を介して成膜された
上部電極１０８とが形成されている。上部電極１０８の
上部には赤外線吸収膜１０９が形成されており、下部電
極１０６と上部電極１０８は、赤外線吸収膜１０９を覆
う絶縁膜１１０に形成された配線ようの貫通孔により外
部装置と電気的に接続される。

【０００７】矩形に形成された赤外線吸収膜１０９に対
応して、支持部１０４の一部を所定の幅にわたって開口
して絶縁層１０２と支持層１０５とに挟まれた断熱空間
１１１が形成されている。そして、この断熱空間１１１
を外部に連通する開口孔１１２が矩形の断熱空間１１１
の四隅に形成されている。

【０００８】このような焦電型赤外線センサでは、赤外
線が入射すると赤外線吸収体１０９が赤外線を吸収して
加熱される。赤外線吸収体１０９の熱は上部電極１０８
を介して焦電薄膜１０７に伝達され、これにより上部電
極１０８と下部電極１０６間に信号が出力される。この
とき、断熱空間１１１により焦電薄膜１０７の熱が絶縁
膜１０２やシリコン基板１０１へ拡散することが遮断さ
れて、焦電型赤外線センサの変換効率、応答性が改善さ
れるものである。

【０００９】図１８に特開平６−２１３７１４号公報に
開示された焦電型赤外線センサの構造を示す。

【００１０】図１８に示す焦電型赤外線センサでは、基
板２０１上に２つの圧電素子２０２ａ，２０２ｂと赤外
線検出素子２０５とが薄膜技術で形成されている。圧電
素子２０２ａ，２０２ｂの上部には両者に共通の振動体
２０３が接着されており、遮蔽板２０４を振動体２０３
の長手方向にのみ移動可能なように振動体２０３に保持
してチョッパを構成している。そして、超音波モータの
原理により、圧電素子２０２ａ，２０２ｂを振動させる
ことで振動体２０３が振動して遮蔽板２０４が移動され
る。また、赤外線検出素子２０５には受光電極２０６と
取り出し電極２０７とが取り付けられている。そして、
受光電極２０６に赤外線２０８が入射することにより、
受光電極２０６と赤外線検出素子２０５との間に温度変
化が発生し、これによる焦電効果で発生した電荷が電極
２０７で外部へ取り出される。

【００１１】このとき、受光電極２０６を赤外線に対し
て遮蔽、露出するように遮蔽板２０４を往復運動させる
ことにより、受光電極２０６に入射する赤外線を断続す
る構成となっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−２８１５０３号公報に記載された焦電型赤外線セン
サでは、焦電型赤外線センサ自体に赤外線を断続する機
構がないため、静止した物体を検出する場合には、別
途、赤外線を遮蔽する遮蔽板と、この遮蔽板を駆動する
駆動装置が必要である。そして、遮蔽板を取り付けた場
合には、センサ前面に遮蔽板が移動するための空間が、
遮蔽板と赤外線検出部との間に両者が相互に接触しない
程度の空間がそれぞれ必要になる。そのため、たとえ赤
外線検出部が小型化できても、焦電型赤外線センサ自体
の小型化は困難である。これに加えて、遮蔽板やその駆
動機構を設けるようにすれば、構造が複雑化してセンサ
作製が困難になる。

【００１３】また、図１７に示すように、開口孔１１２
と連通している断熱空間１１１内に外部からの異物が混
入したり、断熱空間１１１内にエッチング残りや洗浄残
りなどの残渣が存在する場合には、断熱作用が低減して
しまう。

【００１４】さらに、ダイヤフラムに静電気が発生した
場合には、ダイヤフラムが静電気力で基板に接触して断
熱効果が損なわれる可能性もある。

【００１５】一方、特開平６−２１３７１４号公報に記
載された焦電型赤外線センサでは、機械的な駆動方法で
遮蔽板２０４を駆動しているので、赤外線検出部の前面
に遮蔽板２０４の移動空間が、遮蔽板２０４と赤外線検
出部との間に両者が非接触を保つことのできる程度の空
間が必要であり、赤外線検出部が小型化されてもチョッ
パ部の小型化ができず、焦電型赤外線センサ自体の小型
化は困難である。

【００１６】そこで、本発明は、チョッパ用の遮蔽板お
よびその駆動機構を用いることなく、小型化を実現する
ことのできる焦電型赤外線センサを提供することを目的
とする。

【００１７】また、本発明は、断熱空間への異物の混入
や不要な静電気力の発生を防止することのできる焦電型
赤外線センサを提供することを目的とする。

【００１８】そして、本発明は、作製の容易な焦電型赤
外線センサを提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の焦電型赤外線センサは、導電性を有する第
１の基板と、第１の基板上に形成された第１の絶縁層
と、第１の絶縁層上に形成された第２の絶縁層と、第１
の絶縁層の一部を所定の幅にわたって開口して形成さ
れ、第１の基板と第２の絶縁層とに挟まれて外部から密
閉された断熱空間と、第２の絶縁層上に形成されたダイ
ヤフラムと、断熱空間の上方に位置するようにしてダイ
ヤフラム上に順次積層された第１の電極、焦電型の赤外
線検出素子および第２の電極と、第１の基板における第
１の絶縁層とは反対側の面に形成された第３の電極とを
有し、第３の電極への印加電圧を変化させて第２の絶縁
層を第１の基板に接触させることにより赤外線検出素子
の熱を第１の基板へ放出し得るようにしたものである。

【００２０】これにより、赤外線を遮断、露出するチョ
ッパ用の遮蔽板やその駆動機構を用いる必要がないの
で、焦電型赤外線センサを小型化することができる。ま
た、断熱空間を密閉しているので、この断熱空間への異
物の混入や不要な静電気力の発生を防止することができ
る。

【００２１】また、本発明の焦電型赤外線センサの製造
方法は、導電性を有する第１の基板上に、所定の幅にわ
たって第１の基板を露出する第１の絶縁層を形成し、第
２の基板上に、ダイヤフラムおよび第２の絶縁層を形成
し、露出された第１の基板を塞ぐようにして第１の絶縁
層と第２の絶縁層とを接着して断熱空間を形成し、第２
の基板を除去し、断熱空間の上方に位置するようにし
て、ダイヤフラム上に第１の電極、焦電型の赤外線検出
素子および第２の電極を順次積層形成し、ダイヤフラム
に、第１の電極、赤外線検出素子および第２の電極との
間に封止空間を形成してこれらを封止する封止体を接着
するようにしたものである。

【００２２】これにより、半導体の製造における通常の
薄膜形成工程を用いて容易に焦電型赤外線センサを作製
することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、導電性を有する第１の基板と、この第１の基板上に
形成された第１の絶縁層と、第１の絶縁層上に形成され
た第２の絶縁層と、第１の絶縁層の一部を所定の幅にわ
たって開口して形成され、第１の基板と第２の絶縁層と
に挟まれて外部から密閉された断熱空間と、第２の絶縁
層上に形成されたダイヤフラムと、断熱空間の上方に位
置するようにしてダイヤフラム上に順次積層された第１
の電極、焦電型の赤外線検出素子および第２の電極と、
第１の基板における第１の絶縁層とは反対側の面に形成
された第３の電極とを有し、第３の電極への印加電圧を
変化させて第２の絶縁層を第１の基板に接触させること
により赤外線検出素子の熱を第１の基板へ放出し得るよ
うにした焦電型赤外線センサであり、赤外線を遮断、露
出するチョッパ用の遮蔽板やその駆動機構を用いる必要
がないので、焦電型赤外線センサを小型化することがで
きるという作用を有する。また、断熱空間を密閉してい
るので、この断熱空間への異物の混入や不要な静電気力
の発生を防止することができるという作用を有する。

【００２４】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、ダイヤフラムに、第１の電極、
赤外線検出素子および第２の電極との間に封止空間を形
成してこれらを封止する封止体が接着されている焦電型
赤外線センサであり、第１の電極、赤外線検出素子およ
び第２の電極が外部からの湿度などの雰囲気の影響を受
けないという作用を有する。

【００２５】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
２記載の発明において、断熱空間および封止空間が相互
に同じ圧力で密封されている焦電型赤外線センサであ
り、ダイヤフラムに余分な力が加わらず、ダイヤフラム
の駆動を容易に行うことができるという作用を有する。

【００２６】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１〜３の何れか一項に記載の発明において、ダイヤフラ
ムの厚みが２〜５０μｍである焦電型赤外線センサであ
り、ダイヤフラムの第１の基板に対する接触離反動作を
円滑に行うことができるという作用を有する。

【００２７】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１〜４の何れか一項に記載の発明において、第２の絶縁
層の厚みが０．５〜２μｍである焦電型赤外線センサで
あり、ダイヤフラムと第１の基板との接触時における絶
縁性および赤外線検出素子から第１の基板への放熱性を
良好に保つことができるという作用を有する。

【００２８】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
１〜５の何れか一項に記載の発明において、断熱空間に
おける第１の基板と第２の絶縁層とにより形成される対
向面間の距離が０．５〜１０μｍである焦電型赤外線セ
ンサであり、断熱空間による断熱効果と第２の絶縁層が
第１の基板に接触した際の放熱効率の双方を良好なレベ
ルに維持することができるという作用を有する。

【００２９】本発明の請求項７に記載の発明は、導電性
を有する第１の基板上に、所定の幅にわたって第１の基
板を露出する第１の絶縁層を形成し、第２の基板上に、
ダイヤフラムおよび第２の絶縁層を形成し、露出された
第１の基板を塞ぐようにして第１の絶縁層と第２の絶縁
層とを接着して断熱空間を形成し、第２の基板を除去
し、断熱空間の上方に位置するようにして、ダイヤフラ
ム上に第１の電極、焦電型の赤外線検出素子および第２
の電極を順次積層形成し、ダイヤフラムに、第１の電
極、赤外線検出素子および第２の電極との間に封止空間
を形成してこれらを封止する封止体を接着するようにし
た焦電型赤外線センサの製造方法であり、半導体の製造
における通常の薄膜形成工程を用いて容易に焦電型赤外
線センサを作製することができるという作用を有する。

【００３０】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項
７記載の発明において、第１の基板および第２の基板に
は、シリコンが用いられている焦電型赤外線センサの製
造方法であり、ダイヤフラムの信頼性が向上するという
作用を有する。

【００３１】本発明の請求項９に記載の発明は、請求項
７または８記載の発明において、第１の絶縁層と第２の
絶縁層とを加熱処理のみで接着することにより断熱空間
を形成するようにした焦電型赤外線センサの製造方法で
あり、接着剤を使用していないので、第１の絶縁層と第
２の絶縁層とを容易に接着でき、断熱空間の高さを精度
よく作製できるという作用を有する。

【００３２】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図１４を用いて説明する。なお、これらの図面におい
て同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複
した説明は省略されている。

【００３３】図１は本発明の一実施の形態である焦電型
赤外線センサを一部破断して示す斜視図、図２は図１の
焦電型赤外線センサの断面図、図３は図１の焦電型赤外
線センサの平面図、図４〜図１２は図１の焦電型赤外線
センサの製造工程を連続して示す断面図、図１３および
図１４は図１の焦電型赤外線センサの動作を示す説明図
である。

【００３４】図１および図２に示すように、本実施の形
態の焦電型赤外線センサには、単結晶シリコン等よりな
る導電性を有する第１の基板１が用いられている。この
第１の基板１の平坦面側には、酸化シリコンよりなる第
１の絶縁層３がたとえば厚さ２μｍで形成されている。
第１の絶縁層３上には、酸化シリコンよりなる第２の絶
縁層がたとえば厚さ０．５μｍで、シリコンよりなるダ
イヤフラム９がたとえば厚さ４μｍで、順次積層されて
いる。そして、第１の絶縁層３の一部を所定の幅にわた
って開口して、第１の基板１と第２の絶縁層１０とに挟
まれた、たとえば高さ２．２μｍの密閉された断熱空間
２が形成されている。

【００３５】ダイヤフラム９上には、ニオブ、ニッケ
ル、クロム、鉄等の導電性金属よりなる第１の電極５が
たとえば厚さ０．２μｍで、塗布型の焦電材料のポリフ
ッ化ビニリデンよりなる焦電型の赤外線検出素子６がた
とえば厚さ２μｍで、ニオブ、ニッケル、クロム、鉄等
の導電性金属よりなる第２の電極７が厚さ０．２μｍ
で、前記した断熱空間２の上方に位置するようにして順
次積層形成されている。

【００３６】ダイヤフラム９上に島状に形成された第１
の電極５、赤外線検出素子６および第２の電極７との間
に封止空間１１を形成して、シリコンからなる封止体１
４がダイヤフラム９に接着されている。これにより、第
１の電極５、赤外線検出素子６および第２の電極７は外
部からの湿度などの雰囲気の影響を受けないように保護
される。

【００３７】また、第１の基板１における第１の絶縁層
３とは反対側の面には、ニオブ、ニッケル、クロム、鉄
等の導電性金属よりなる第３の電極８が厚さ０．２μｍ
で形成されている。

【００３８】このような構造を有する焦電型赤外線セン
サの製造方法を図４〜図１２に沿って説明する。

【００３９】先ず、図４に示すように、表面である結晶
方位面１００面にｎ型シリコン半導体のダイヤフラム９
が４μｍの厚みで形成されたｐ型シリコン半導体からな
る第２の基板１２を用意し、ダイヤフラム９の表面に熱
酸化法によりシリコン酸化膜からなる第２の絶縁層１０
を０．２μｍの厚さに形成する。

【００４０】次に、図５に示すように、ｎ型シリコン半
導体の第１の基板１を用意し、表面である結晶方位面１
００面に熱酸化法によりシリコン酸化膜からなる第１の
絶縁層３を２μｍの厚さに形成する。そして、この第１
の絶縁層３を所定のパターンでエッチングを行い、図６
に示すように第１の基板１の一部を露出させる。

【００４１】次に、図７に示すように、第２の基板１２
に形成された第２の絶縁層１０と第１の基板１に形成さ
れた第１の絶縁層３とをシリコンフュージョンボンディ
ング法あるいは固溶接着法で接着する。これにより、断
熱空間２が形成される。

【００４２】そして、図８に示すように、第２の基板１
２を電気化学的エッチング法で除去する。これにより、
エッチングの進行はダイヤフラム９の表面で自動的に停
止して、ダイヤフラム９の平坦面が現れる。

【００４３】次に、図９に示すように、第１の基板１の
裏面の酸化膜をバッファードフッ酸等を用いてウェット
エッチング法で除去し、シリコンを露出させる。そし
て、露出面のシリコンに対して、蒸着法により金属膜を
０．２μｍの厚さに成膜して第３の電極８を形成する。

【００４４】次に、図１０に示すように、蒸着等で電極
層５ａを、塗布乾燥により焦電材料６ａを、蒸着等で電
極層７ａを順次積層して行く。そして、フォトリソグラ
フィ法でパターン形成を行って、硝酸、メチルエチルケ
トン等でエッチングし、図１１に示すように、断熱空間
２の上方に位置する第１の電極５、赤外線検出素子６お
よび第２の電極７を形成する。

【００４５】最後に、図１２に示すように、凹部の形成
されたシリコン製の封止体１４を窒素ガス中でダイヤフ
ラム９の上部に接着して、第１の電極５、焦電型赤外線
検出素子６および第２の電極７を乾燥した窒素で取り囲
む封止空間１１を形成する。これにより、図１に示す焦
電型赤外線センサが得られる。なお、後述するダイヤフ
ラム９の駆動を容易に行えるようにするために、封止空
間１１と断熱空間２との圧力は同じであることが望まし
い。また、封止体１４はシリコンでできているので、赤
外線の窓材として使用できる。

【００４６】以下に、本実施の形態で示す焦電型赤外線
センサの動作を図１３および図１４を用いて説明する。

【００４７】図１３において、第１の電極５とダイヤフ
ラム９とを接地とし、第３の電極８に正の電圧として例
えば３０Ｖを印加すると、図１４に示すように、ダイヤ
フラム９は静電力でｎ型シリコンである第１の基板１に
引きつけられる。これにより、ダイヤフラム９の周囲で
ある第１の絶縁層３の近傍が弾性変形し、これにより断
熱空間２に面した第２の絶縁層が第１の基板１に接触す
る。

【００４８】次に、第３の電極８の印加電圧を第１の電
極５と同電位となる０Ｖにすると、ｎ型シリコンである
第１の基板１表面の静電力が消滅し、ダイヤフラム９の
中央部はダイヤフラム９の復元力により初期状態（図１
３）に復元する。

【００４９】このように、第１の電極５とダイヤフラム
９とを接地電位とし、第３の電極８の電圧を０Ｖと３０
Ｖとにスイッチングすることにより、断熱空間２に面し
た第２の絶縁層１０をダイヤフラム９の変形を伴って第
１の基板１に接触させたり、離反させたりすることがで
きる。そして、第２の絶縁層１０が第１の基板１に接触
すると、ダイヤフラム９上の第１の電極５に積層された
赤外線検出素子６の温度は第１の基板１の温度と同一に
なる。これは、赤外線検出素子６は薄膜で構成されてお
り、熱容量はｎ型シリコンである第１の基板１に比べて
非常に小さいために、赤外線検出素子５の温度が第１の
基板１の温度と異なっていた場合には、第１の基板１の
温度と一致するように冷却あるいは加熱されるためであ
る。なお、印加電圧は前述の値に限定されるものではな
く、第２の絶縁層１０を第１の基板１に接触させること
のできる種々の値に設定することができる。

【００５０】ここで、第２の電極７の上部表面に垂直方
向から赤外線１３が入射した場合、赤外線検出素子６は
発熱して第１の基板１やその周囲の温度よりも上昇す
る。この状態で第３の電極８に３０Ｖの電圧を印加する
と、前述のように第２の絶縁層１０が第１の基板１に接
触する。すると、ダイヤフラム９および第２の絶縁層１
０を介して赤外線検出素子６から第１の基板１へと熱が
移動し、赤外線検出素子６が冷却されてその温度は第１
の基板１の温度とほぼ一様になる。

【００５１】したがって、第３の電極８の電圧を制御す
ることにより、検出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、初期の温度に戻すこ
とができる。

【００５２】ここで、ダイヤフラム９は導電性物質であ
るｎ型シリコン半導体で作製されているので、その電位
はダイヤフラム９の上部に形成された第１の電極５と同
じである。したがって、第１の基板１の表面からの静電
力はダイヤフラム９の断熱空間２側の面に主に発生す
る。また、ダイヤフラム９の厚みはダイヤフラム９の接
触離反動作に影響を及ぼし、その厚みが厚すぎると変形
しにくいために強い静電力を第１の基板１に発生させる
必要がある。一方、ダイヤフラム９の厚みが薄いと、ダ
イヤフラム９の上部に形成された第１の電極５、赤外線
検出素子６、第２の電極７の重みや応力でダイヤフラム
９が変形したり、残留静電力により変形したまま元の状
態に戻らなかったりする。したがって、接触離反動作の
面積に対応した最適なダイヤフラム９の厚みを設定する
必要があり、２〜５０μｍの厚みを選択することが好ま
しい。

【００５３】また、第２の絶縁層１０はダイヤフラム９
が第１の基板１側に変形した場合の絶縁をとるために形
成しているので、第２の絶縁層１０の厚みが薄いとダイ
ヤフラム９と第１の基板１との接触時の絶縁性が悪化す
る。一方、第２の絶縁層１０の厚みが厚いと赤外線検出
素子６から第１の基板１への熱伝導効率が悪化してしま
う。したがって、絶縁性と放熱性を両方満足する厚みを
設定する必要があり、本発明者らの考察によれば、０．
５〜２μｍの厚みを選択することが好ましい。

【００５４】さらに、断熱空間２は赤外線検出素子６の
熱を第１の基板１に対して断熱するために形成している
ので、断熱空間２の第１の基板１と第２の絶縁層１０に
より形成される対向面同士が近づきすぎると断熱の効果
が損なわれる。また、ダイヤフラム９は第２の絶縁層１
０が第１の基板１に接触することにより放熱が行われる
ので、断熱空間２の前記対向面間の距離が大きいと第２
の絶縁層１０およびダイヤフラム９が大きく変形しなけ
ればならない。これにより、第１の基板１と第２の絶縁
層１０との接触面積が小さくなったり、場合によっては
接触しなかったりするため、放熱効率が大きく損なわれ
る。したがって、断熱空間２の当該対向面間の距離はこ
れらのことを考慮して決定される。本発明者らの考察に
よれば、この距離は、断熱効果が損なわれない０．５μ
ｍから放熱動作であるダイヤフラム９の接触離反動作が
可能な１０μｍの範囲内を選択することが好ましい。

【００５５】なお、本実施の形態において、ダイヤフラ
ム９はシリコン半導体を用いて構成されているが、他の
導電性を有する薄膜材料で作製してもよい。

【００５６】このように、本実施の形態の焦電型赤外線
センサによれば、第３の電極８の電圧を制御することに
より、赤外線１３により加熱された赤外線検出素子６の
熱を放出するようにしているので、赤外線を遮断、露出
するチョッパ用の遮蔽板やその駆動機構を用いることな
く、焦電型赤外線センサを小型化することができる。

【００５７】また、断熱空間２を密閉しているので、こ
の断熱空間２への異物の混入や不要な静電気力の発生を
防止することができる。

【００５８】そして、半導体の製造における通常の薄膜
形成工程を用いることで焦電型赤外線センサを得ること
ができ、特にモータなどを取り付ける必要がないので、
このような焦電型赤外線センサを容易に作製することが
できる。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、赤外線
を遮断、露出するチョッパ用の遮蔽板やその駆動機構を
用いる必要がないので、焦電型赤外線センサを小型化す
ることができるという有効な効果が得られる。

【００６０】また、本発明によれば、断熱空間を密閉し
ているので、この断熱空間への異物の混入や不要な静電
気力の発生を防止することができるという有効な効果が
得られる。

【００６１】さらに、本発明によれば、半導体の製造に
おける通常の薄膜形成工程を用いて容易に焦電型赤外線
センサを作製することができるという有効な効果が得ら
れる。

【００６２】ダイヤフラムに、第１の電極、赤外線検出
素子および第２の電極との間に封止空間を形成してこれ
らを封止する封止体を接着することにより、第１の電
極、赤外線検出素子および第２の電極が外部からの湿度
などの雰囲気の影響を受けないという有効な効果が得ら
れる。

【００６３】このような焦電型赤外線センサにおいて、
断熱空間および封止空間を相互に同じ圧力で密封するこ
とにより、ダイヤフラムに余分な力が加わらず、ダイヤ
フラムの駆動を容易に行うことができるという有効な効
果が得られる。

【００６４】ダイヤフラムの厚みを２〜５０μｍとする
ことにより、ダイヤフラムの第１の基板に対する接触離
反動作を円滑に行うことができるという有効な効果が得
られる。

【００６５】第２の絶縁層の厚みを０．５〜２μｍとす
ることにより、ダイヤフラムと第１の基板との接触時に
おける絶縁性および赤外線検出素子から第１の基板への
放熱性を良好に保つことができるという有効な効果が得
られる。

【００６６】断熱空間における第１の基板と第２の絶縁
層とにより形成される対向面間の距離を０．５〜１０μ
ｍとすることにより、断熱空間による断熱効果と第２の
絶縁層が第１の基板に接触した際の放熱効率の双方を良
好なレベルに維持することができるという有効な効果が
得られる。

【００６７】焦電型赤外線センサの製造において、第１
の基板および第２の基板にシリコンを用ることにより、
ダイヤフラムの信頼性が向上するという有効な効果が得
られる。

【００６８】焦電型赤外線センサの製造において、第１
の絶縁層と第２の絶縁層とを加熱処理のみで接着するこ
とにより、第１の絶縁層と第２の絶縁層とを容易に接着
でき、断熱空間の高さを精度よく作製できるという有効
な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である焦電型赤外線セン
サを一部破断して示す斜視図

【図２】図１の焦電型赤外線センサの断面図

【図３】図１の焦電型赤外線センサの平面図

【図４】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の一部を
示す断面図

【図５】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図４に
続く断面図

【図６】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図５に
続く断面図

【図７】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図６に
続く断面図

【図８】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図７に
続く断面図

【図９】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図８に
続く断面図

【図１０】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図９
に続く断面図

【図１１】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図１
０に続く断面図

【図１２】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図１
１に続く断面図

【図１３】図１の焦電型赤外線センサの動作の一部を示
す説明図

【図１４】図１の焦電型赤外線センサの動作の他の一部
を示す説明図

【図１５】従来の焦電型赤外線センサの一例を示す平面
図

【図１６】図１５のＡ−Ａ’線に沿った断面図

【図１７】図１５のＢ−Ｂ’線に沿った断面図

【図１８】従来の焦電型赤外線センサの他の一例を示す
斜視図

【符号の説明】

１ 第１の基板 ２ 断熱空間 ３ 第１の絶縁層 ５ 第１の電極 ６ 赤外線検出素子 ７ 第２の電極 ８ 第３の電極 ９ ダイヤフラム １０ 第２の絶縁層 １１ 封止空間 １２ 第２の基板 １４ 封止体

───────────────────────────────────────────────────── 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 (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性を有する第１の基板と、 前記第１の基板上に形成された第１の絶縁層と、 前記第１の絶縁層上に形成された第２の絶縁層と、 前記第１の絶縁層の一部を所定の幅にわたって開口して
   形成され、前記第１の基板と前記第２の絶縁層とに挟ま
   れて外部から密閉された断熱空間と、 前記第２の絶縁層上に形成されたダイヤフラムと、 前記断熱空間の上方に位置するようにして前記ダイヤフ
   ラム上に順次積層された第１の電極、焦電型の赤外線検
   出素子および第２の電極と、 前記第１の基板における前記第１の絶縁層とは反対側の
   面に形成された第３の電極とを有し、 前記第３の電極への印加電圧を変化させて前記第２の絶
   縁層を前記第１の基板に接触させることにより前記赤外
   線検出素子の熱を前記第１の基板へ放出し得るようにし
   たことを特徴とする焦電型赤外線センサ。
2. 【請求項２】前記ダイヤフラムには、前記第１の電極、
   前記赤外線検出素子および前記第２の電極との間に封止
   空間を形成してこれらを封止する封止体が接着されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の焦電型赤外線セン
   サ。
3. 【請求項３】前記断熱空間および前記封止空間は、相互
   に同じ圧力で密封されていることを特徴とする請求項２
   記載の焦電型赤外線センサ。
4. 【請求項４】前記ダイヤフラムの厚みは２〜５０μｍで
   あることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載
   の焦電型赤外線センサ。
5. 【請求項５】前記第２の絶縁層の厚みは０．５〜２μｍ
   であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記
   載の焦電型赤外線センサ。
6. 【請求項６】前記断熱空間における前記第１の基板と前
   記第２の絶縁層とにより形成される対向面間の距離は
   ０．５〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜５
   の何れか一項に記載の焦電型赤外線センサ。
7. 【請求項７】導電性を有する第１の基板上に、所定の幅
   にわたって前記第１の基板を露出する第１の絶縁層を形
   成し、 第２の基板上に、ダイヤフラムおよび第２の絶縁層を形
   成し、 露出された前記第１の基板を塞ぐようにして前記第１の
   絶縁層と前記第２の絶縁層とを接着して断熱空間を形成
   し、 前記第２の基板を除去し、 前記断熱空間の上方に位置するようにして、前記ダイヤ
   フラム上に第１の電極、焦電型の赤外線検出素子および
   第２の電極を順次積層形成し、 前記ダイヤフラムに、前記第１の電極、前記赤外線検出
   素子および前記第２の電極との間に封止空間を形成して
   これらを封止する封止体を接着することを特徴とする焦
   電型赤外線センサの製造方法。
8. 【請求項８】前記第１の基板および前記第２の基板に
   は、シリコンが用いられていることを特徴とする請求項
   ７記載の焦電型赤外線センサの製造方法。
9. 【請求項９】前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とを
   加熱処理のみで接着することにより前記断熱空間を形成
   することを特徴とする請求項７または８記載の焦電型赤
   外線センサの製造方法。