JPS6130730A - 光センサ - Google Patents

光センサ

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JPS6130730A
JPS6130730A JP15358684A JP15358684A JPS6130730A JP S6130730 A JPS6130730 A JP S6130730A JP 15358684 A JP15358684 A JP 15358684A JP 15358684 A JP15358684 A JP 15358684A JP S6130730 A JPS6130730 A JP S6130730A
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layer
thermistor
thermistor material
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Mitsuteru Kimura
光照 木村
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、受光部の熱容量をかさくシ、高速応答、かつ
高感度を得るために、受光部を薄膜の橋架構造としたザ
ーミスタ形光センサにおいて、電気抵抗の大きいサーミ
スタ材料が使用でき、受光部の熱容量を乃\さくさせる
と共にサーミスタ材料の電気抵抗を安定化させるように
工夫した光センサに関する。
サーミスタボロメータ形光センサにおいては、受光部の
熱容量が小さい程、高速で動作し、かつ感度も大きくな
る。
本出願人は、先に消費電力が少なく、かつ熱時定数の小
さい同様の橋架構造である4\形の「電熱器」を提案し
た(特願昭54−27559)。
この電熱器においては、電流を通じることにより橋架部
を発熱させたが、本発明では、光を受ける・ことにより
濤架部が発熱するように転用し、この橋架部にサーミス
タ材料を形成して、その電気抵抗の変化から光を検出す
るようにしたサーミスタボロメータ形光センサで、高抵
抗のサーミスタ材料が使用できるように、受光により最
も昇温する橋架部中央付近まで、サーミスタ材料より電
気抵抗の小さい金属膜などの導電体層を橋架の支持部か
ら延ばし、導電体層が存在している部分のサーミスタ材
料を電気的に短絡することにより、有効に昇温部となる
部分のサーミスタの電気抵抗の変化を検出できるように
したこと、更に導電体層や光の吸収層は形成するが、主
たる橋架材料はサーミスタ材料層となるようにしたこと
が特徴で、高速、高感度化を図ったものである。
第1図は、本発明による光センサの一実施例を設明する
ための平面図、第2図は、第1図のI −I’線におけ
る断面図で、図中、1は、ポリイミド板−で、2b、2
c、2dは、ポリイミド板1上に接着剤10により張り
つけられた鍔はく2のうち、鋸のエッチ液によりエッチ
され、取り残された部分であり、2b 、2cは、橋架
構造の橋架部Aの両側支持部であり、2dは、橋架構造
の外側周辺の取り残された銅はく部分である。3は、サ
ーミスタ材料層で、たとえば、プラズマCVDにより作
製された水素化されたアモルファスシリコン(以下、a
−51という)で形成されている。橋架構造の支持部3
b、3cと橋架部3aとは一体の同一層であるが、説明
の都合上、alblcの如く添字を付したものである。
これらの形状はい公知のリソグラフィー技術を用い、a
−5iのエッチ液または、プラズマエッチ等により形成
される。3dは、a−Siの橋架構造の外側周辺の残部
である。
4b、4cは、a−’SLに、オーム性電極となり得る
クロム(Cr)やモリブデン(MO)の蒸着膜で形成し
た導電体層であり、ホトリソグラフィー技術により、S
気抵抗の大きいa −Si膜の橋架部3aの中央付近は
a−5i層を露出させるようにCrまたぼMOの導電体
層がエッチで除去されている。CrまたはMO膜の付着
形成されている領域のa−5tは、電気的に短絡されて
いるので、橋架構造の支持部から引き出したリード線9
b19Cからみた光センサ素子の電気抵抗は、はば橋架
部3aの中央付近のCrまたはMoHのない部分のa−
5i層の電気抵抗とみなすことができる。8b+8cは
、アルミニウム(、A I )のリード線9b+9cを
超音波ボンダーにより引き出し易いようにA1の蒸着膜
を少し厚めに形成゛した電極である。6は、電気的絶縁
層で、赤外線などの光を吸収して熱に変換する合焦など
の光吸収層7が、導電性を有したときに、導電体層4b
14e間が電気的に短絡されることを防ぐために設けら
れたもので、ホトレジスト膜やプラズマCVDによる窒
化けい素膜などで形成することができる。5は、サーミ
スタ材層であるa−5i層3や鋸はく層2が素子の表面
からエッチされ溝となっている部分である。5aは、橋
架部Aの下部の空どうになっている領域であり、銅はく
2のエッチによる溝5の形成の際に橋架部Aを残してそ
の側面からのサイドエッチにより貫通させ、閤架部Aの
下部の銅を除去した領域である。この溝5の形成の際、
鈎のエッチ時間を充分に長くとり、鍔はく2とポリイミ
ド板1との接着剤lOが露出するようにし、残された鋼
部2b + 2c + 2aが互いに電気的に絶縁され
るように注意する。尚、この溝5および、空どう部5a
は、リード線9・b+9cを引き出す直前の工程で、溝
5となるべき領域以外をホトレジスト膜で覆い、ホトリ
ソグラフィー技術を用い、a −Si膜3のエッチおよ
び、銅はく2のエッチを行うことにより形成できる。
上述の実施例では、溝5および空どう5aの部分の飼は
くは、すべて除去し、[8ii;8 b 、 8 c間
の電気的分離を図ったが、銅はく2とa−5i膜3との
界面に、たとえば二酸化けい素(SiOよ)膜や窒化け
い累(Si3N4 )膜などの電気絶縁層を形成してお
けば、溝5や空とう5aの銅をすべて除去しなくともよ
いことは朗臼である。また、導電体層4b14eは、サ
ーミスタ材料層3であるa−51層の中に、不純物添加
によ、り低抵抗層を形成させることにより形成すること
もできる。
第1図では、受光部となる橋架部の中央付近にふくらみ
を持たせた構造にしであるが、これは、光を集束したと
き有効に受光できるように受光面を広くシた例を示した
ものである。
上述の実施例では、導電体層4bと4cとが、互いに平
行に向い合った形状にしであるが、例えば、互いに向い
合うくし状S極とするなどして、向い合う電極周辺長を
大きく形成することによりサーミスタの電気抵抗を小さ
くさせることもできる。
以上のように、空どう部5aをサーミスタ材料であるa
−5i膜で場架し、IL電気抵抗極めて高いa−5j膜
の橋架中央付近を残し、導電体層4b。
4cにより電気的に短絡することで、受光により昇温す
る橋架中央付近のa−5i膜の電気抵抗変化を有効に取
り出すことができる。更に、橋架部Aは、主にa−5t
膜で形成されており、橋架部Aが破壊されない程度に厚
くするので、安定なサーミスタ抵抗が得られ、かつ、橋
架補強材が少なくて済み、受光部の熱容量も小さくでき
る。
第1図および第2図に示しである実施例では、棒架部の
熱容量を少しでも小さくさせるために、絶縁層6の寸法
を橋架部Aの濁長よりΔ\さくさせであるが、この絶縁
層6の長さを橋架の支持部2b+ 2cの位置まで延ば
し、a−5i膜の橋架部3aを補強することができるこ
とは、もちろんである。
絶縁層6をホトレジスト膜などのプラスチックで形成し
たこのような構造は、特に嬌架長が大きいときに有効と
なる。
第3図は、本発明の他の実施例を説明するための断面図
で、第2図に示した実施例と略同様であるので、同様の
作用をする部分には、同一の参照番号を付しである。こ
の第3図に示した実施例が第2図の実施例と異なる主な
点は、導電体層4b+4cの配し方であり、このため、
電t18b + 8cおよびリード線9bl 90が、
第3図においては、左右非対称となっている。また、銅
はく2のエッチが不充分で@橘架支持部2b、2c間が
、電気的に短絡されている場合でも適用できるように、
銅は<2+ 2b + 2c + 2dの上に、″窒化
けい素(StJN4 )膜などの電気絶縁層]−1、1
1b 、 1.1. c、11dを配しである。尚、こ
の513Ntt Hは、プラズマCVDにより、容易に
アモルファス状態で形成することができる。第3図の実
施例では、第2図の実施例と同様、サーミスタ材料a−
3i膜3aのうち、受光により最も昇温する橋架部Aの
中央付近のみのサーミスタ抵抗を検出するものであるが
、第2図の例とは興なり、a−51膜層の厚み方向の電
気抵抗を検出するために、橋架中央付近で、a−3+膜
3aを導電体層4’b+’4cでサンドイッチにした構
造にしている。このとき、はぼ、導電体層4b+4cの
互いに重なり合う領域のa−5i膜層の厚み方向の電気
抵抗のみが、検出されることになり、高感度に光を検出
することができる。
以上の実施例では、サーミスタ材料3として、a−5t
膜を用いであるが、抵流温度孫数の大きいアモルファス
炭化けい素(a−St工C1−’X)に代えてもよい。
a−5iアC,−ヶは、プラズマCVD技術により容易
に形成することも、また反応性エッチや化学的エッチに
よりパターン形成することもできる。更に、基板材料と
して、上述の実施例では、銅はくを張ったポリイミド板
を使用しであるが、シリコンウェーハなどの半導体材料
を代用し、集積回路を同一基板上に形成して、本発明の
光センサと直結することも可能である。
以上の説明から明らかなように、本発明によると、高抵
抗のサーミスタU@を橋架部材料として用いても、受光
により橋架部の最も湿度が上昇する中央部付近まで、導
電体層を嬌架ツ持部より延ばし、高抵扼サーミスタ膜を
短絡することにより、中央部付近のサーミスタの抵抗の
みを検出できるので検出感度が増大する。また、ザーミ
スタ拐料をm架構造材として使用しており、サーミスタ
材料を比較的厚く形成できるので、サーミスタ抵抗の安
定化が図れると共に、橋架構造補強材を多く必要としな
いので、橋架部の熱容量がかさくなり、高速、高感度化
が図れるなどの利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による光センサの一実施例を説明する
ための平面図、第2図は、第1図の■−■1線における
断面図、第3図は、本発明による光センサの変形例を示
す第2区と同様の断面図である。 1・・・ポリイミド板、 2+2b、2c+2d・・・
 銅はく、 3 + 38t 3 b+ 3 c、 3
 a 、・・サーミスタ材料(a−3i)、 4b14
cm、、  導電体層(CrまたはMo)、5・・・溝
、  5a・・・橋架部下の空どう部、  6・・・絶
縁層、 7・・・ 光吸取層 (全黒)、8 ’)+ 
8 c・・・ 電極、  9b、9c・・・ リード線
、10・’−・  接着剤、 11 + 11 b 、
 11 c + 116 ” ’  絶縁層、A・・・
 櫛架部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、橋架部Aに受光部を設けた橋架構造のサーミスタボ
    ロメータ形光センサにおいて、空どうを橋架している単
    層または複数層の橋架部材料層のうち、少なくとも一層
    がサーミスタ材料3で形成してあり、該サーミスタ材料
    3の層のうち橋架部領域3aにおいて、部分的に電気的
    な短絡が行われるように導電体層4b、4cを配したこ
    とを特徴とする光センサ。 2、サーミスタ材料3をアモルファスシリコンまたは、
    アモルファスシリコンを含む材料とした特許請求の範囲
    第1項記載の光センサ。 3、サーミスタ材料3をアモルファス炭化けい素または
    、アモルファス炭化けい素を含む材料とした特許請求の
    範囲第1項記載の光センサ。
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