JPH10227689A - Infrared detector and infrared focal plane array - Google Patents

Infrared detector and infrared focal plane array

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JPH10227689A
JPH10227689A JP9032132A JP3213297A JPH10227689A JP H10227689 A JPH10227689 A JP H10227689A JP 9032132 A JP9032132 A JP 9032132A JP 3213297 A JP3213297 A JP 3213297A JP H10227689 A JPH10227689 A JP H10227689A
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JP
Japan
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infrared
infrared detector
thin film
thermal resistor
focal plane
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Application number
JP9032132A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomohiro Ishikawa
智広 石川
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared detector having uniform output characteristics and an infrared focal plane array having satisfactory uniformity of image quality by integrating it with the detector. SOLUTION: A bolometer type infrared detector for detecting incident infrared ray comprises a first heat sensitive resistance 1 of a first heat sensitive resistor for sensing incident infrared ray, and a dummy resistance 2 of a second heat sensitive resistor for substantially causing no temperature change according to the incident ray. In this case, a difference between an electric signal changing according to the resistance value of the first resistor when the detector detects the ray and a value of an electric signal changing according to the resistance value of the second resistor is stored as a capacitance 6 in the detector.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、物体から放射され
る赤外線を、温度によって抵抗値が変化するような材料
を使用して検出するボロメータ型赤外線検出器に関す
る。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a bolometer-type infrared detector for detecting infrared radiation emitted from an object using a material whose resistance changes with temperature.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の赤外線検出器の1つであるボロメ
ータ型赤外線検出器は、物体から放射された赤外線が赤
外線検出器の感熱抵抗体に入射し、該感熱抵抗体の抵抗
値が変化し、感熱抵抗体に印加されたバイアス電流また
はバイアス電圧の値が変化することにより、赤外線を検
出する。
2. Description of the Related Art In a bolometer type infrared detector, which is one of the conventional infrared detectors, infrared radiation emitted from an object is incident on a thermal resistor of the infrared detector, and the resistance of the thermal resistor changes. When the value of the bias current or the bias voltage applied to the thermal resistor changes, infrared rays are detected.

【0003】また、赤外線検出器を2次元的に集積化
し、マトリクス状に形成される各画素に赤外線検出器を
配置し検出器アレイを形成することにより、赤外線フォ
ーカルプレーンアレイを形成しうる。該赤外線フォーカ
ルプレーンアレイは、検出器アレイに入射された赤外線
から各画素の走査信号を取りだすことにより、夜間撮影
などを可能としている。
An infrared focal plane array can be formed by integrating an infrared detector two-dimensionally, arranging an infrared detector at each pixel formed in a matrix, and forming a detector array. The infrared focal plane array enables nighttime photographing or the like by extracting a scanning signal of each pixel from infrared rays incident on the detector array.

【0004】従来の赤外線検出器として、ボロメータ型
赤外線検出器の一例を図8に示す。図8において、90
1はシリコン基板、902は検出部、902aおよび9
02bは支持脚、903はスイッチング素子、904は
ゲート信号線、905はバイアス信号線、ならびに90
6は反射膜を示す。
FIG. 8 shows an example of a bolometer type infrared detector as a conventional infrared detector. In FIG. 8, 90
1 is a silicon substrate, 902 is a detector, 902a and 9
02b is a support leg, 903 is a switching element, 904 is a gate signal line, 905 is a bias signal line, and 90
Reference numeral 6 denotes a reflection film.

【0005】ボロメータ型赤外線検出器は、シリコン基
板901と、シリコン基板901表面上に形成されたゲ
ート信号線904と、ゲート信号線904に直交するバ
イアス信号線905と、シリコン基板901表面上に形
成され、ゲート信号線904に接続されたスイッチング
素子903と、ゲート信号線904またはバイアス信号
線905に接続され、検出部902を支える支持脚90
2a、902bとからなる。なお、スイッチング素子9
03の一部表面には、検出部902での赤外線の吸収率
を増大させるための反射膜906が設けられる。また、
図示されていないが、検出部902の表面には、赤外線
が入射されることにより温度が変化するボロメータ薄膜
が設けられている。ゲート信号線904にはスイッチン
グ素子903のオンオフを制御するための電気信号が入
力されている。
The bolometer type infrared detector includes a silicon substrate 901, a gate signal line 904 formed on the surface of the silicon substrate 901, a bias signal line 905 orthogonal to the gate signal line 904, and a bolometer type infrared detector formed on the surface of the silicon substrate 901. The switching element 903 connected to the gate signal line 904 and the support leg 90 connected to the gate signal line 904 or the bias signal line 905 and supporting the detection unit 902
2a and 902b. The switching element 9
A reflection film 906 for increasing the absorptivity of infrared rays in the detection unit 902 is provided on a part of the surface of the optical disc 03. Also,
Although not shown, a bolometer thin film whose temperature changes when infrared rays are incident is provided on the surface of the detection unit 902. An electric signal for controlling on / off of the switching element 903 is input to the gate signal line 904.

【0006】検出部902に赤外線が入射されるとボロ
メータ薄膜の温度が変化するとともにボロメータ薄膜の
抵抗値が変化し、検出部902の抵抗値が変化する。し
たがって、スイッチング素子903に入力されるバイア
ス信号の電流値(または電圧値)が、検出部902の抵
抗値の変化量に応じて変化する。その結果、ボロメータ
型赤外線検出器のスイッチング素子903からの出力信
号の電流値(または電圧値)が変化する。
When infrared rays are incident on the detecting section 902, the temperature of the bolometer thin film changes, the resistance of the bolometer thin film changes, and the resistance of the detecting section 902 changes. Therefore, the current value (or voltage value) of the bias signal input to the switching element 903 changes according to the amount of change in the resistance value of the detection unit 902. As a result, the current value (or voltage value) of the output signal from the switching element 903 of the bolometer-type infrared detector changes.

【0007】なお、ボロメータ型赤外線検出器の感度を
よくするために、ボロメータ薄膜は、温度変化による抵
抗変化率の大きい材料からなる。さらに、ボロメータ型
赤外線検出器は、ボロメータ薄膜の温度を効率よく上昇
させるために、マイクロマシニング技術を用いて、支持
脚からシリコン基板への伝熱によるボロメータ薄膜の温
度低下をおさえうる断熱構造を有する。
[0007] In order to improve the sensitivity of the bolometer type infrared detector, the bolometer thin film is made of a material having a large resistance change rate due to a temperature change. Furthermore, the bolometer-type infrared detector has a heat insulating structure that can suppress the temperature drop of the bolometer thin film due to heat transfer from the support legs to the silicon substrate using micromachining technology in order to efficiently raise the temperature of the bolometer thin film. .

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前述のようなボロメー
タ型赤外線検出器を用いて赤外線フォーカルプレーンア
レイを形成するばあい、ボロメータ型赤外線検出器の感
度が必要とされるのみならず、出力される映像の均一性
が必要とされる。すなわち、すべての画素のボロメータ
型赤外線検出器に同一の赤外線を入射したときに、すべ
てのボロメータ型赤外線検出器から同一の出力信号がえ
られることが必要とされる。もし、各ボロメータ型赤外
線検出器の出力信号間の差が大きいと、出力される映像
の画質が悪くなるという問題が生じる。
When an infrared focal plane array is formed using the above-mentioned bolometer type infrared detector, not only the sensitivity of the bolometer type infrared detector is required, but also the output is obtained. Video uniformity is required. That is, when the same infrared ray is incident on the bolometer type infrared detectors of all the pixels, it is necessary that the same output signal is obtained from all the bolometer type infrared detectors. If the difference between the output signals of the bolometer-type infrared detectors is large, a problem arises in that the quality of the output image deteriorates.

【0009】また、ボロメータ型赤外線検出器は感熱抵
抗体の温度変化を利用するため、ボロメータ型赤外線検
出器を取りまく環境の変化により生じる温度変化によっ
て、ボロメータ型赤外線検出器の出力信号の電流値(ま
たは電圧値)が変化してしまう。したがって、ボロメー
タ型赤外線検出器の出力信号を増幅器で増幅して出力す
るばあい、ボロメータ型赤外線検出器の出力信号の変化
に対応できるように、増幅器の動作範囲を広げるなどの
必要があり、環境の変化を考慮して定めるため動作温度
の範囲が狭くなることや増幅器の動作の安定性に関する
問題が生じる。
In addition, since the bolometer-type infrared detector uses the temperature change of the thermal resistor, the current value of the output signal of the bolometer-type infrared detector depends on the temperature change caused by the change of the environment surrounding the bolometer-type infrared detector. Or voltage value). Therefore, when the output signal of the bolometer-type infrared detector is amplified and output by an amplifier, it is necessary to expand the operating range of the amplifier to cope with a change in the output signal of the bolometer-type infrared detector. Therefore, there is a problem in that the range of the operating temperature is narrowed and the stability of the operation of the amplifier is reduced.

【0010】かかる問題を解決するために、従来のボロ
メータ型赤外線検出器においては、赤外線フォーカルプ
レーンアレイに温調器を取り付け、ボロメータ型赤外線
検出器を取りまく環境の変化により生じる温度変化を安
定化させている。図9は、温調器が取り付けられた赤外
線フォーカルプレーンアレイを示す説明図である。図9
において、910は赤外線フォーカルプレーンアレイ、
911は温調器を示す。しかし、この解決方法には、赤
外線フォーカルプレーンアレイの製造コストを増加させ
たり、組立工程を複雑化させてしまうという問題があ
る。
In order to solve this problem, in a conventional bolometer type infrared detector, a temperature controller is attached to an infrared focal plane array to stabilize a temperature change caused by a change in environment surrounding the bolometer type infrared detector. ing. FIG. 9 is an explanatory diagram showing an infrared focal plane array to which a temperature controller is attached. FIG.
, 910 is an infrared focal plane array,
Reference numeral 911 denotes a temperature controller. However, this solution has the problems of increasing the manufacturing cost of the infrared focal plane array and complicating the assembling process.

【0011】本発明は、かかる問題を解決し、同一の赤
外線がすべての画素の赤外線検出器に入射されたとき
に、各赤外線検出器の出力信号が同一となり、赤外線フ
ォーカルプレーンアレイから均一な映像がえられ、か
つ、ボロメータ型赤外線検出器を取りまく環境に変化が
生じたばあいも赤外線検出器の出力信号が変化しないよ
うな赤外線検出器を提供することを目的とする。
The present invention solves such a problem. When the same infrared rays are incident on the infrared detectors of all pixels, the output signals of the infrared detectors become the same, and a uniform image is obtained from the infrared focal plane array. It is an object of the present invention to provide an infrared detector in which the output signal of the infrared detector does not change even when the environment surrounding the bolometer-type infrared detector is changed.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の赤外線検出器
は、入射された赤外線を検出するボロメータ型の赤外線
検出器であって、前記赤外線検出器が、入射された赤外
線を感知する第1の感熱抵抗体と、入射された赤外線で
は温度変化を実質的におこさない第2の感熱抵抗体とを
有し、前記赤外線検出器が赤外線を検出したときの前記
第1の感熱抵抗体の抵抗値によって変化する電気信号
と、前記第2の感熱抵抗体の抵抗値によって変化する電
気信号との値の差分が、前記赤外線検出器内で容量とし
て蓄積されるものである。
The infrared detector according to the present invention is a bolometer type infrared detector for detecting an incident infrared ray, wherein the infrared detector detects the incident infrared ray. A heat-sensitive resistor, and a second heat-sensitive resistor that does not substantially change the temperature with incident infrared light, and the resistance value of the first heat-sensitive resistor when the infrared detector detects infrared light The difference between the value of the electric signal that changes due to the change of the electric signal and the value of the electric signal that changes according to the resistance value of the second heat-sensitive resistor is stored as a capacitance in the infrared detector.

【0013】また、前記第1の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、CMR(colossal
magnetoresistance)および遷移金属酸化物のうちの1
つである。
In addition, the first thermal resistor comprises a bolometer thin film, and the material of the bolometer thin film is made of amorphous silicon, polycrystalline silicon, amorphous germanium, titanium, titanium nitride, platinum, cermet, CMR (colossal
magnetoresistance) and one of transition metal oxides
One.

【0014】さらに、前記ボロメータ薄膜の材料が非晶
質シリコンである。
Further, the material of the bolometer thin film is amorphous silicon.

【0015】本発明の赤外線検出器は、入射された赤外
線を検出するボロメータ型の赤外線検出器であって、前
記赤外線検出器が、入射された赤外線を感知する第1の
感熱抵抗体と、入射された赤外線では温度変化を実質的
におこさない第2の感熱抵抗体とを有し、前記第1の感
熱抵抗体と前記第2の感熱抵抗体とが直列に接続されて
おり、前記第1の感熱抵抗体および前記第2の感熱抵抗
体間の電位と、あらかじめ設定された電位との差分が、
前記赤外線検出器内で容量として蓄積されるものであ
る。
An infrared detector according to the present invention is a bolometer-type infrared detector for detecting incident infrared light, wherein the infrared detector detects a first heat-sensitive resistor for detecting incident infrared light, A second heat-sensitive resistor that does not substantially cause a temperature change in the received infrared light, wherein the first heat-sensitive resistor and the second heat-sensitive resistor are connected in series, The difference between the potential between the thermal resistor and the second thermal resistor and the preset potential is:
It is stored as a capacity in the infrared detector.

【0016】また、前記第1の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、CMRおよび遷移
金属酸化物のうちの1つである。
Further, the first thermal resistor includes a bolometer thin film, and the material of the bolometer thin film is made of amorphous silicon, polycrystalline silicon, amorphous germanium, titanium, titanium nitride, platinum, cermet, One of CMR and transition metal oxide.

【0017】さらに、前記ボロメータ薄膜の材料が非晶
質シリコンである。
Further, the material of the bolometer thin film is amorphous silicon.

【0018】本発明の赤外線フォーカルプレーンアレイ
は、複数の赤外線検出器が集積化されてなる赤外線フォ
ーカルプレーンアレイであって、前記赤外線検出器が請
求項1記載の赤外線検出器からなり、各画素に前記第1
の感熱抵抗体と前記第2の感熱抵抗体とが配置されてな
るものである。
An infrared focal plane array according to the present invention is an infrared focal plane array in which a plurality of infrared detectors are integrated, wherein the infrared detector comprises the infrared detector according to claim 1, and each pixel has The first
And the second heat-sensitive resistor are arranged.

【0019】また、前記第1の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、CMRおよび遷移
金属酸化物のうちの1つである。
Further, the first thermal resistor includes a bolometer thin film, and the material of the bolometer thin film is made of amorphous silicon, polycrystalline silicon, amorphous germanium, titanium, titanium nitride, platinum, cermet, One of CMR and transition metal oxide.

【0020】さらに、前記ボロメータ薄膜の材料が非晶
質シリコンである。
Further, the material of the bolometer thin film is amorphous silicon.

【0021】本発明の赤外線フォーカルプレーンアレイ
は、複数の赤外線検出器が集積化されてなる赤外線フォ
ーカルプレーンアレイであって、前記赤外線検出器が請
求項4記載の赤外線検出器からなり、各画素に前記第1
の感熱抵抗体と前記第2の感熱抵抗体とが配置されてな
るものである。
An infrared focal plane array according to the present invention is an infrared focal plane array in which a plurality of infrared detectors are integrated, wherein the infrared detector comprises the infrared detector according to claim 4, and each pixel has The first
And the second heat-sensitive resistor are arranged.

【0022】また、前記第1の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、CMRおよび遷移
金属酸化物のうちの1つである。
Further, the first thermal resistor includes a bolometer thin film, and the material of the bolometer thin film is made of amorphous silicon, polycrystalline silicon, amorphous germanium, titanium, titanium nitride, platinum, cermet, One of CMR and transition metal oxide.

【0023】さらに、前記ボロメータ薄膜の材料が非晶
質シリコンである。
Further, the material of the bolometer thin film is amorphous silicon.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】つぎに図面を参照しながら本発明
の赤外線検出器および赤外線フォーカルプレーンアレイ
の実施の形態を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of an infrared detector and an infrared focal plane array according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0025】実施の形態1.図1は本発明の赤外線検出
器の一実施の形態を含んでなる信号読みだし回路の等価
回路を示す説明図である。図1には、本発明の赤外線検
出器と、該赤外線検出器の出力信号を増幅する増幅器と
してのチョッパー型増幅器とからなる信号読みだし回路
が示されている。図1において、1は第1の感熱抵抗体
の抵抗たる第1の感熱抵抗、2は第2の感熱抵抗体の抵
抗たるダミー抵抗、3はカレントミラー回路、4aはト
ランジスタからなる第1のスイッチ、4bはトランジス
タからなる第2のスイッチ、4cはトランジスタからな
る第3のスイッチ、5aは第1のノード、5bは第2の
ノード、5cは第3のノード、6は容量、7はインバー
タを示す。赤外線検出器は、第1の感熱抵抗1およびダ
ミー抵抗2として示されており、たとえばボロメータ型
赤外線検出器である。また、増幅器は、第1のスイッチ
4a、第2のスイッチ4b、第3のスイッチ4c、容量
6およびインバータ7として示されている。
Embodiment 1 FIG. 1 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of a signal reading circuit including one embodiment of the infrared detector of the present invention. FIG. 1 shows a signal reading circuit including an infrared detector of the present invention and a chopper type amplifier as an amplifier for amplifying an output signal of the infrared detector. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a first thermal resistor which is a resistance of a first thermal resistor, 2 denotes a dummy resistor which is a resistor of a second thermal resistor, 3 denotes a current mirror circuit, 4a denotes a first switch composed of a transistor. 4b, a second switch composed of a transistor, 4c a third switch composed of a transistor, 5a a first node, 5b a second node, 5c a third node, 6 a capacitor, 7 an inverter Show. The infrared detector is shown as a first thermal resistor 1 and a dummy resistor 2 and is, for example, a bolometer-type infrared detector. The amplifier is shown as a first switch 4a, a second switch 4b, a third switch 4c, a capacitor 6, and an inverter 7.

【0026】なお、前記第2の感熱抵抗体は、入射され
た赤外線では温度変化を実質的におこさない、すなわ
ち、入射された赤外線により生じる温度変化が第2の感
熱抵抗体の抵抗値にほとんど変化をおこさせないような
感熱抵抗体である。
The second thermal resistor does not substantially change the temperature with the incident infrared ray, that is, the temperature change caused by the incident infrared ray is almost equal to the resistance value of the second thermal resistor. It is a heat-sensitive resistor that does not cause a change.

【0027】つぎに、図1に示される信号読みだし回路
の動作について説明する。
Next, the operation of the signal reading circuit shown in FIG. 1 will be described.

【0028】第1の感熱抵抗1およびダミー抵抗2はカ
レントミラー回路3に接続されており、第1の感熱抵抗
1およびダミー抵抗2には同じ電流が流れる。第1の感
熱抵抗1およびダミー抵抗2に電流を流し、同時にクロ
ック信号を第1のスイッチ4aに与えると第1のスイッ
チ4aがオン状態になり、第1のノード5aに出力され
た電気信号(ダミー抵抗2の抵抗値によって変化する電
気信号)は容量6に伝わる。容量6の、第1のスイッチ
4aが接続された側と反対側の端子は、インバータ7の
入力部に接続されている。また、容量6に電気信号が伝
わると同時に、第2のスイッチ4bにクロック信号を与
えるとインバータ7の入力部と出力部とが短絡され、増
幅器の動作点を決めることができる。
The first thermal resistor 1 and the dummy resistor 2 are connected to a current mirror circuit 3, and the same current flows through the first thermal resistor 1 and the dummy resistor 2. When a current is applied to the first heat-sensitive resistor 1 and the dummy resistor 2 and a clock signal is applied to the first switch 4a at the same time, the first switch 4a is turned on, and the electric signal output to the first node 5a ( An electric signal which changes according to the resistance value of the dummy resistor 2 is transmitted to the capacitor 6. The terminal of the capacitor 6 on the side opposite to the side to which the first switch 4 a is connected is connected to the input section of the inverter 7. When a clock signal is applied to the second switch 4b at the same time when the electric signal is transmitted to the capacitor 6, the input and output of the inverter 7 are short-circuited, and the operating point of the amplifier can be determined.

【0029】さらに、第1のスイッチ4aおよび第2の
スイッチ4bをオフ状態にし、クロック信号を第3のス
イッチ4cに与えると第3のスイッチ4cがオン状態に
なり、第2のノード5bに出力された電気信号(赤外線
検出器が赤外線を検出したときの第1の感熱抵抗1の抵
抗値によって変化する電気信号)が容量6に伝わる。第
3のノード5cに出力される電気信号は、第1のノード
5aと第2のノード5bとの電位差分に等しい電位を第
3のノード5cにもたらす。前記第1のノード5aと第
2のノード5bの電位差は、赤外線の入射量に対応する
温度上昇分に応じて生じる。第3のノード5cに出力さ
れる電気信号は、インバータ7を介して増幅器から出力
される。
Further, when the first switch 4a and the second switch 4b are turned off and a clock signal is applied to the third switch 4c, the third switch 4c is turned on and the output is output to the second node 5b. The transmitted electrical signal (an electrical signal that changes according to the resistance value of the first thermal resistor 1 when the infrared detector detects infrared light) is transmitted to the capacitor 6. The electric signal output to the third node 5c brings a potential equal to a potential difference between the first node 5a and the second node 5b to the third node 5c. The potential difference between the first node 5a and the second node 5b occurs according to the temperature rise corresponding to the amount of incident infrared light. The electric signal output to the third node 5c is output from the amplifier via the inverter 7.

【0030】つぎに、一実施の形態における赤外線検出
器の製法について説明する。
Next, a method of manufacturing an infrared detector according to one embodiment will be described.

【0031】第1の感熱抵抗体は、マイクロマシニング
技術を応用して、基板から熱的に分離された状態で赤外
線検出器を支持する基板上方に形成される。すなわち、
第1の感熱抵抗体は、赤外線の入射によって容易に温度
変化がおこるような構造とされる。一方、第2の感熱抵
抗体は基板上に形成され、第1の感熱抵抗体と同一形状
で形成される。
The first thermal resistor is formed above the substrate that supports the infrared detector while being thermally separated from the substrate by applying micromachining technology. That is,
The first thermal resistor has a structure in which the temperature changes easily by the incidence of infrared rays. On the other hand, the second thermal resistor is formed on the substrate and has the same shape as the first thermal resistor.

【0032】図2は、本発明の赤外線検出器の一実施の
形態を示す断面説明図である。図2において、21は第
1の感熱抵抗体、22は第2の感熱抵抗体、23はシリ
コン基板、24は支持台、25は保護部材、26は空
洞、31は第1のボロメータ薄膜、32は第2のボロメ
ータ薄膜を示す。
FIG. 2 is an explanatory sectional view showing an embodiment of the infrared detector of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 21 denotes a first thermosensitive resistor, 22 denotes a second thermosensitive resistor, 23 denotes a silicon substrate, 24 denotes a support, 25 denotes a protective member, 26 denotes a cavity, 31 denotes a first bolometer thin film, and 32 denotes a first bolometer thin film. Indicates a second bolometer thin film.

【0033】図2(a)および図2(b)に示されるよ
うに、第1の感熱抵抗体21の第1のボロメータ薄膜3
1はシリコン基板23から熱的に分離されており、支持
台24とシリコン基板23とのあいだには空洞26が形
成される。また、図2(a)および図2(b)に示され
る第2のボロメータ薄膜32は、第1のボロメータ薄膜
31と同じ形状、すなわち、薄膜状のものであり、支持
台24を介してシリコン基板上に形成される。さらに、
環境の変化により生じる温度変化によって、赤外線検出
器の出力が変化しないように、第1のボロメータ薄膜3
1と第2のボロメータ薄膜32の抵抗温度変化率(TC
R)が同じ程度の値であることが好ましい。また、第2
のボロメータ薄膜32下部の支持台24の厚さは、図2
(a)に示されるように薄くてもよく、図2(b)に示
されるように厚くてもよい。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the first bolometer thin film 3 of the first thermal resistor 21 is formed.
1 is thermally separated from the silicon substrate 23, and a cavity 26 is formed between the support 24 and the silicon substrate 23. The second bolometer thin film 32 shown in FIGS. 2A and 2B has the same shape as the first bolometer thin film 31, that is, a thin film. It is formed on a substrate. further,
The first bolometer thin film 3 is designed so that the output of the infrared detector does not change due to a temperature change caused by a change in environment.
The resistance temperature change rate (TC) of the first and second bolometer thin films 32
It is preferred that R) have the same value. Also, the second
The thickness of the support 24 below the bolometer thin film 32 of FIG.
It may be thin as shown in FIG. 2A or thick as shown in FIG.

【0034】もし、第2のボロメータ薄膜に外部から赤
外線が入射されても、該赤外線による温度変化は容易に
大熱容量体であるシリコン基板に伝わり、第2の感熱抵
抗体の抵抗値が赤外線の入射により変化することはな
い。第2の感熱抵抗体の抵抗値は赤外線検出器を取りま
く環境の変化により生じる温度変化によってのみ変わ
る。その結果、第1の感熱抵抗体の抵抗値は、赤外線の
入射および環境の変化により生じる温度変化によって決
まり、第2の感熱抵抗体の抵抗値は、環境の変化により
生じる温度変化によって決まる。
Even if infrared light is incident on the second bolometer thin film from the outside, the temperature change due to the infrared light is easily transmitted to the silicon substrate which is a large heat capacity member, and the resistance value of the second heat sensitive resistor is reduced by the infrared light. It does not change with the incidence. The resistance value of the second thermal resistor changes only due to a temperature change caused by a change in the environment surrounding the infrared detector. As a result, the resistance value of the first heat-sensitive resistor is determined by the temperature change caused by the incidence of infrared rays and the change of the environment, and the resistance value of the second heat-sensitive resistor is determined by the temperature change caused by the change of the environment.

【0035】前述の方法で形成された第1の感熱抵抗体
および第2の感熱抵抗体からなる赤外線検出器を用い
て、増幅器への入力信号を発生させたばあい、赤外線の
入射量に応じて電流(または電圧)が変化する入力信号
をうることができる。つまり、直流的な出力電圧を環境
温度によらず一定にし、入射された赤外線により生じた
信号分を上乗せさせることが可能になる。前記赤外線検
出器により、環境の変化により生じる温度変化による増
幅器への出力信号の変化を小さくできる。
When an input signal to the amplifier is generated by using an infrared detector composed of the first and second heat-sensitive resistors formed by the above-described method, it depends on the amount of incident infrared light. Thus, an input signal whose current (or voltage) changes can be obtained. In other words, it is possible to make the DC output voltage constant irrespective of the environmental temperature, and to add a signal generated by the incident infrared rays. The infrared detector can reduce a change in an output signal to the amplifier due to a temperature change caused by a change in environment.

【0036】実施の形態2.つぎに、本発明の赤外線検
出器の一実施の形態を用いて形成される赤外線フォーカ
ルプレーンアレイについて説明する。
Embodiment 2 Next, an infrared focal plane array formed using an infrared detector according to an embodiment of the present invention will be described.

【0037】赤外線フォーカルプレーンアレイは、マト
リクス状に配列された複数の画素を有し、各画素に1つ
の赤外線検出器が形成される。もし、各画素の赤外線検
出器の出力特性が不均一であるばあい、すなわちすべて
の画素の赤外線検出器に同じ赤外線を入射してもすべて
の画素の赤外線検出器から同じ出力信号がえられないば
あい、赤外線フォーカルプレーンアレイから均一な映像
がえられない。従来の赤外線フォーカルプレーンアレイ
においては、均一な映像をうるために、各画素の赤外線
検出器の出力特性の不均一性を、あらかじめ赤外線フォ
ーカルプレーンアレイに設けられたメモリに記憶させて
おき、赤外線検出器の出力特性の不均一性を補正して映
像の均一性を高める技術が使われている。しかし、この
技術にも補正可能な出力信号の限界がある。
The infrared focal plane array has a plurality of pixels arranged in a matrix, and one infrared detector is formed for each pixel. If the output characteristics of the infrared detectors of each pixel are not uniform, that is, even if the same infrared light is incident on the infrared detectors of all pixels, the same output signal cannot be obtained from the infrared detectors of all pixels. In this case, a uniform image cannot be obtained from the infrared focal plane array. In the conventional infrared focal plane array, in order to obtain a uniform image, the non-uniformity of the output characteristics of the infrared detector of each pixel is stored in a memory provided in the infrared focal plane array in advance, and infrared detection is performed. Techniques have been used to correct the non-uniformity of the output characteristics of the device to improve the uniformity of the image. However, this technique also has a limit on the output signal that can be corrected.

【0038】かかる問題は、前述の本発明の赤外線検出
器の一実施の形態を各画素に形成することにより解決し
うる。図3は、本発明の赤外線フォーカルプレーンアレ
イの一実施の形態を示す説明図である。図3において、
10は、複数の画素が配列されてなる赤外線検出器アレ
イ、11は水平画素選択回路、12は水平画素選択回路
を示す。なお、図3に示される領域A、Bは、分かりや
すくするために実際の画素よりも大きく示された1つの
画素をそれぞれ示す。一般的に、赤外線フォーカルプレ
ーンアレイの大きさは数センチ四方であるが、赤外線フ
ォーカルプレーンアレイに配列された画素は何万個であ
り、大規模に集積化された各画素の大きさは数十μm四
方である。
Such a problem can be solved by forming the above-described embodiment of the infrared detector of the present invention in each pixel. FIG. 3 is an explanatory diagram showing one embodiment of the infrared focal plane array of the present invention. In FIG.
Reference numeral 10 denotes an infrared detector array in which a plurality of pixels are arranged, 11 denotes a horizontal pixel selection circuit, and 12 denotes a horizontal pixel selection circuit. Note that regions A and B shown in FIG. 3 each show one pixel larger than an actual pixel for easy understanding. Generally, the size of an infrared focal plane array is several centimeters square, but the number of pixels arranged in the infrared focal plane array is tens of thousands, and the size of each pixel integrated on a large scale is several tens. μm square.

【0039】本発明の赤外線フォーカルプレーンアレイ
においては、1つの画素、たとえば領域Aに第1の感熱
抵抗体と第2の感熱抵抗体とを形成する。したがって、
領域A、Bに分けて第1の感熱抵抗体と第2の感熱抵抗
体とを形成するよりも、第1の感熱抵抗体と第2の感熱
抵抗体との環境が均一化されるので、各画素の赤外線検
出器の出力特性の均一性を高めることができる。
In the infrared focal plane array of the present invention, a first thermal resistor and a second thermal resistor are formed in one pixel, for example, in region A. Therefore,
Rather than forming the first and second thermal resistors separately in the regions A and B, the environment of the first and second thermal resistors is made uniform, The uniformity of the output characteristics of the infrared detector of each pixel can be improved.

【0040】また、赤外線検出器の入力信号を発生する
電流源としての1つのカレントミラー回路(図1参照)
に含まれる複数のトランジスタにも出力特性の不均一性
が生じるばあいがある。しかし、1つのカレントミラー
回路に含まれる複数のトランジスタは互いに近接して配
置されるため、電流源の出力特性の不均一性も小さくで
きる。
One current mirror circuit as a current source for generating an input signal of the infrared detector (see FIG. 1)
In some cases, non-uniformity of output characteristics may also occur in a plurality of transistors included in the transistor. However, since the plurality of transistors included in one current mirror circuit are arranged close to each other, the non-uniformity of the output characteristics of the current source can be reduced.

【0041】図4は図3の等価回路を示す説明図であ
る。図4において、1001、1102および1003
は増幅器を示す。なお、図4には、赤外線フォーカルプ
レーンアレイのすべての画素のうち、3列×3行分の画
素のみが示されている。増幅器1001、1102、1
003は、たとえばチョッパー型増幅器であり、垂直方
向に隣り合う画素の赤外線検出器にそれぞれ接続されて
いる。図4に示される領域Cは1つの画素を示す。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of FIG. In FIG. 4, 1001, 1102 and 1003
Indicates an amplifier. FIG. 4 shows only 3 columns × 3 rows of pixels of all the pixels of the infrared focal plane array. Amplifiers 1001, 1102, 1
Reference numeral 003 denotes, for example, a chopper type amplifier, which is connected to the infrared detectors of vertically adjacent pixels. An area C shown in FIG. 4 shows one pixel.

【0042】本実施の形態の赤外線フォーカルプレーン
アレイは、環境の変化により温度変化が生じたばあい
も、各画素の赤外線検出器の出力特性の均一性が高いの
で、常に均一な映像をうることができる。
In the infrared focal plane array of the present embodiment, even when a temperature change occurs due to a change in environment, the uniformity of the output characteristics of the infrared detector of each pixel is high, so that a uniform image can always be obtained. Can be.

【0043】なお、従来のボロメータ型赤外線検出器の
赤外線の入射による抵抗値の変化を電気信号として取り
だす方法においては、図10に示されるような信号読み
だし回路が用いられる。図10は従来の信号読みだし回
路を示す説明図である。図10において、17は定電流
源、18はノード、19は出力信号の増幅器を示す。図
10に示されるように、第1の感熱抵抗1を定電流源1
7につなぎ、赤外線の入射による第1の感熱抵抗1の抵
抗値の変化をノード18での電位変化として増幅器19
を介して外部に取りだすことができる。
In a conventional method of extracting a change in resistance value due to the incidence of infrared light of a bolometer type infrared detector as an electric signal, a signal reading circuit as shown in FIG. 10 is used. FIG. 10 is an explanatory diagram showing a conventional signal reading circuit. In FIG. 10, 17 is a constant current source, 18 is a node, and 19 is an output signal amplifier. As shown in FIG. 10, the first thermal resistor 1 is connected to a constant current source 1
7, the change in the resistance value of the first heat-sensitive resistor 1 due to the incidence of infrared light is regarded as the potential change at the node 18 and the amplifier 19
Can be taken out to the outside.

【0044】しかし、図10に示される信号読みだし回
路のばあい、環境の変化により温度が変化すると第1の
感熱抵抗1の抵抗値が変化してしまう。したがって、環
境の変化により信号読みだし回路の出力信号が大きく変
化したばあいも、設計どうりに動作しうるように、信号
読みだし回路の出力信号を増幅する増幅器の動作範囲を
大きくとる必要がある。また、前記信号読みだし回路を
用いて赤外線フォーカルプレーンアレイを形成するばあ
いは、環境の変化により温度が変化しないように赤外線
フォーカルプレーンアレイに温調器を取り付けるばあい
もある。
However, in the case of the signal reading circuit shown in FIG. 10, if the temperature changes due to a change in the environment, the resistance value of the first thermal resistor 1 changes. Therefore, even when the output signal of the signal readout circuit greatly changes due to environmental changes, it is necessary to increase the operating range of the amplifier that amplifies the output signal of the signal readout circuit so that it can operate as designed. is there. When an infrared focal plane array is formed using the signal reading circuit, a temperature controller may be attached to the infrared focal plane array so that the temperature does not change due to a change in environment.

【0045】本発明では、従来の信号読みだし回路と同
様に、定電流源たるカレントミラー回路と第1の感熱抵
抗とのあいだの電位の変化を用いて赤外線の入射量の変
化を検出している。しかし、カレントミラー回路と第1
の感熱抵抗とのあいだの電位と、カレントミラー回路と
ダミー抵抗とのあいだの電位との差により、環境の変化
により生じた第1の感熱抵抗の抵抗値の変化を補正して
いる。したがって、本発明によれば、信号読みだし回路
が環境の変化から受ける影響を小さくできる。しかも、
増幅器による増幅は、インバータの動作点をスタートと
しているため、増幅器の動作範囲を大きくする必要がな
い。
In the present invention, similarly to the conventional signal reading circuit, the change in the amount of incident infrared light is detected by using the change in the potential between the current mirror circuit as a constant current source and the first thermal resistor. I have. However, the current mirror circuit and the first
The change in the resistance value of the first heat-sensitive resistor caused by the change in the environment is corrected by the difference between the potential between the heat-sensitive resistor and the potential between the current mirror circuit and the dummy resistor. Therefore, according to the present invention, the signal reading circuit can be less affected by environmental changes. Moreover,
Since the amplification by the amplifier starts at the operating point of the inverter, it is not necessary to increase the operating range of the amplifier.

【0046】実施の形態3.つぎに、本発明の赤外線検
出器の他の実施の形態について説明する。
Embodiment 3 Next, another embodiment of the infrared detector of the present invention will be described.

【0047】図5は、本発明の赤外線検出器の他の実施
の形態を含んでなる信号読みだし回路の等価回路の一例
を示す説明図である。図5には、本発明の赤外線検出器
と、該赤外線検出器の出力信号を増幅する増幅器として
のチョッパー型増幅器とからなる信号読みだし回路が示
されている。図5において、1は第1の感熱抵抗、2は
ダミー抵抗、4aは第1のスイッチ、4bは第2のスイ
ッチ、4cは第3のスイッチ、6は容量、7はインバー
タ、8aは第1のノード、8bは第2のノード、8cは
第3のノードを示す。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of an equivalent circuit of a signal reading circuit including another embodiment of the infrared detector of the present invention. FIG. 5 shows a signal reading circuit including the infrared detector of the present invention and a chopper type amplifier as an amplifier for amplifying an output signal of the infrared detector. In FIG. 5, 1 is a first thermal resistor, 2 is a dummy resistor, 4a is a first switch, 4b is a second switch, 4c is a third switch, 6 is a capacitor, 7 is an inverter, and 8a is a first switch. , 8b indicates a second node, and 8c indicates a third node.

【0048】図1に示される信号読みだし回路とのちが
いは、第1の感熱抵抗1およびダミー抵抗2が直列に接
続されおり、第1の感熱抵抗1は電圧源(図示せず)に
接続されており、さらに赤外線検出器と増幅器とは第1
のノード8aの介して接続されていることである。
Unlike the signal reading circuit shown in FIG. 1, a first thermal resistor 1 and a dummy resistor 2 are connected in series, and the first thermal resistor 1 is connected to a voltage source (not shown). The infrared detector and the amplifier are the first
Are connected via the node 8a.

【0049】前記電圧源から第1の感熱抵抗1に電圧を
印加し、同時に第1のスイッチ4aにクロック信号を与
えると、第1の感熱抵抗1とダミー抵抗2とのあいだに
接続された第1のノード8aの電位は容量6に伝わる。
容量6の反対側の端子はインバータ7の入力部に接続さ
れている。ここで、第2のスイッチ4bにクロック信号
を与えるとインバータ7の入力部と出力部とが短絡さ
れ、増幅器の動作点を決めることができる。
When a voltage is applied from the voltage source to the first thermal resistor 1 and a clock signal is applied to the first switch 4a at the same time, the second thermal resistor 1 and the dummy resistor 2 are connected between the first thermal resistor 1 and the dummy resistor 2. The potential of one node 8 a is transmitted to the capacitor 6.
The opposite terminal of the capacitor 6 is connected to the input of the inverter 7. Here, when a clock signal is applied to the second switch 4b, the input section and the output section of the inverter 7 are short-circuited, and the operating point of the amplifier can be determined.

【0050】つぎに、第1のスイッチ4aおよび第2の
スイッチ4bをオフ状態にし、クロック信号を第3のス
イッチ4cに与えると、第3のノード8cを介して電圧
源の電位が容量6に伝わる。したがって、第1のノード
8aの電位と第2のノード8bの電位の差分の電位が第
3のノード8cに伝わり、インバータ7を介して増幅器
から出力される。なお、電圧源の電位は、インバータ7
で増幅可能な範囲で適当に選ばれる。
Next, when the first switch 4a and the second switch 4b are turned off and a clock signal is applied to the third switch 4c, the potential of the voltage source is applied to the capacitor 6 via the third node 8c. Convey. Therefore, the potential of the difference between the potential of the first node 8a and the potential of the second node 8b is transmitted to the third node 8c, and is output from the amplifier via the inverter 7. Note that the potential of the voltage source is
Is appropriately selected within the range that can be amplified.

【0051】本実施の形態によれば、赤外線検出器を介
して増幅器に入力する電位を電圧源の電圧を変化させる
ことにより自由に設定できる。
According to the present embodiment, the potential input to the amplifier via the infrared detector can be freely set by changing the voltage of the voltage source.

【0052】実施の形態4.つぎに、本発明の赤外線フ
ォーカルプレーンアレイの他の実施の形態について説明
する。図6は、本発明の赤外線フォーカルプレーンアレ
イの他の実施の形態の等価回路を示す説明図である。本
実施の形態における赤外線フォーカルプレーンアレイ
は、図5に示される信号読みだし回路を含んでなる。図
6には、赤外線フォーカルプレーンアレイのすべての画
素のうち、3列×3行分の画素のみが示されており、領
域Dには一画素分の赤外線検出器が示されている。
Embodiment 4 FIG. Next, another embodiment of the infrared focal plane array of the present invention will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of another embodiment of the infrared focal plane array of the present invention. The infrared focal plane array according to the present embodiment includes the signal reading circuit shown in FIG. FIG. 6 shows only pixels of 3 columns × 3 rows among all the pixels of the infrared focal plane array, and an area D shows an infrared detector of one pixel.

【0053】本実施の形態の赤外線フォーカルプレーン
アレイは、赤外線検出器が第1の感熱抵抗とダミー抵抗
とからなり、環境の変化により生じる不均一性が補正さ
れた出力信号が信号読みだし回路からえられるので、均
一性が高い映像がえられる。
In the infrared focal plane array of the present embodiment, the infrared detector comprises a first thermal resistor and a dummy resistor, and an output signal in which non-uniformity caused by a change in environment is corrected is output from a signal reading circuit. Therefore, an image with high uniformity can be obtained.

【0054】本明細書においては、増幅器の出力側にイ
ンバータを設けたが、信号増幅器なら他でもよい。ま
た、赤外線検出器の出力端子に接続されるものは、増幅
器に限定されない。図7は、本発明の赤外線検出器の他
の実施の形態を含んでなる信号読みだし回路の等価回路
の他の例を示す説明図である。図7に示される信号読み
だし回路は、図5に示される信号読みだし回路のインバ
ータ8の代わりに積分器9が設けられている。積分器9
を用いたばあい、積分器9が赤外線検出器で発生する熱
雑音などの雑音を低減させうるノイズフィルタとして働
き、信号読みだし回路の出力信号の雑音を低減すること
ができる。
In this specification, an inverter is provided on the output side of the amplifier, but any other signal amplifier may be used. What is connected to the output terminal of the infrared detector is not limited to an amplifier. FIG. 7 is an explanatory diagram showing another example of an equivalent circuit of a signal reading circuit including another embodiment of the infrared detector of the present invention. In the signal reading circuit shown in FIG. 7, an integrator 9 is provided instead of the inverter 8 of the signal reading circuit shown in FIG. Integrator 9
Is used, the integrator 9 functions as a noise filter that can reduce noise such as thermal noise generated by the infrared detector, and can reduce the noise of the output signal of the signal reading circuit.

【0055】本発明の赤外線検出器はボロメータ型の赤
外線検出器であることが好ましく、第1の感熱抵抗体が
ボロメータ薄膜を含んでなる。また、該ボロメータ薄膜
の材料が、非晶質シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲ
ルマニウム、チタン、窒化チタン、白金、サーメット、
CMR(たとえば、ペロブスカイト型マンガン酸化
物)、または遷移金属酸化物(たとえば、酸化バナジウ
ム)であることが好ましく、最も好ましくは非晶質シリ
コンである。
The infrared detector of the present invention is preferably a bolometer-type infrared detector, and the first thermal resistor comprises a bolometer thin film. Further, the material of the bolometer thin film is amorphous silicon, polycrystalline silicon, amorphous germanium, titanium, titanium nitride, platinum, cermet,
It is preferably CMR (for example, perovskite-type manganese oxide) or transition metal oxide (for example, vanadium oxide), and most preferably amorphous silicon.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明によれば、環境の変化により生じ
る温度変化に影響されない赤外線検出器がえられる。さ
らに、該赤外線検出器をもちいて赤外線フォーカルプレ
ーンアレイをすることにより画質を向上させることがで
きる。
According to the present invention, an infrared detector which is not affected by a temperature change caused by a change in environment can be obtained. Further, image quality can be improved by forming an infrared focal plane array using the infrared detector.

【0057】本発明の赤外線検出器は、入射された赤外
線を検出するボロメータ型の赤外線検出器であって、前
記赤外線検出器が、入射された赤外線を感知する第1の
感熱抵抗体と、入射された赤外線では温度変化を実質的
におこさない第2の感熱抵抗体とを有し、前記赤外線検
出器が赤外線を検出したときの前記第1の感熱抵抗体の
抵抗値によって変化する電気信号と、前記第2の感熱抵
抗体の抵抗値によって変化する電気信号との値の差分
が、前記赤外線検出器内で容量として蓄積されるもので
あるので、環境の変化により生じる温度変化に影響され
ない赤外線検出器がえられる。
The infrared detector of the present invention is a bolometer-type infrared detector for detecting incident infrared light, wherein the infrared detector includes a first thermal resistor for detecting incident infrared light, A second heat-sensitive resistor that does not substantially change the temperature with the infrared light, and an electric signal that changes according to the resistance value of the first heat-sensitive resistor when the infrared detector detects infrared light. Since the difference between the value of the second thermal resistor and the value of the electrical signal that varies according to the resistance value of the second thermal resistor is stored as a capacitance in the infrared detector, the infrared ray is not affected by a temperature change caused by a change in environment. A detector is obtained.

【0058】また、前記第1の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、CMRおよび遷移
金属酸化物のうちの1つであるので、抵抗温度変化率
(TCR)が大きい材料からなるため赤外線に対する感
度を向上することができ、前記ボロメータ薄膜の材料が
非晶質シリコンであることが、読み出し回路中の半導体
を含んでなる要素を形成する際に、同時に第1の感熱抵
抗体を形成することができ、歩留まりを向上させること
ができるため最も好ましい。
Further, the first thermal resistor comprises a bolometer thin film, and the material of the bolometer thin film is made of amorphous silicon, polycrystalline silicon, amorphous germanium, titanium, titanium nitride, platinum, cermet, Since it is one of the CMR and the transition metal oxide, it is made of a material having a large resistance temperature change rate (TCR), so that the sensitivity to infrared rays can be improved. The material of the bolometer thin film is amorphous silicon. This is most preferable because the first thermal resistor can be formed at the same time when the element including the semiconductor in the readout circuit is formed, and the yield can be improved.

【0059】本発明の赤外線検出器は、入射された赤外
線を検出するボロメータ型の赤外線検出器であって、前
記赤外線検出器が、入射された赤外線を感知する第1の
感熱抵抗体と、入射された赤外線では温度変化を実質的
におこさない第2の感熱抵抗体とを有し、前記第1の感
熱抵抗体と前記第2の感熱抵抗体とが直列に接続されて
おり、前記第1の感熱抵抗体および前記第2の感熱抵抗
体間の電位と、あらかじめ設定された電位との差分が、
前記赤外線検出器内で容量として蓄積されるものである
ので、環境の変化により生じる温度変化に影響されない
赤外線検出器がえられる。
The infrared detector of the present invention is a bolometer-type infrared detector for detecting incident infrared light, wherein the infrared detector includes a first thermal resistor for detecting the incident infrared light, A second heat-sensitive resistor that does not substantially cause a temperature change in the received infrared light, wherein the first heat-sensitive resistor and the second heat-sensitive resistor are connected in series, The difference between the potential between the thermal resistor and the second thermal resistor and the preset potential is:
Since it is stored as a capacitance in the infrared detector, an infrared detector which is not affected by temperature changes caused by environmental changes can be obtained.

【0060】また、前記第1の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、CMRおよび遷移
金属酸化物のうちの1つであるので、抵抗温度変化率
(TCR)が大きい材料からなるため赤外線に対する感
度を向上することができ、前記ボロメータ薄膜の材料が
非晶質シリコンであることが、読み出し回路中の半導体
を含んでなる要素を形成する際に、同時に第1の感熱抵
抗体を形成することができ、歩留まりを向上させること
ができるため最も好ましい。
Further, the first thermal resistor includes a bolometer thin film, and the material of the bolometer thin film is made of amorphous silicon, polycrystalline silicon, amorphous germanium, titanium, titanium nitride, platinum, cermet, Since it is one of the CMR and the transition metal oxide, it is made of a material having a large resistance temperature change rate (TCR), so that the sensitivity to infrared rays can be improved. The material of the bolometer thin film is amorphous silicon. This is most preferable because the first thermal resistor can be formed at the same time when the element including the semiconductor in the readout circuit is formed, and the yield can be improved.

【0061】本発明の赤外線フォーカルプレーンアレイ
は、複数の赤外線検出器が集積化されてなる赤外線フォ
ーカルプレーンアレイであって、前記赤外線検出器が請
求項1記載の赤外線検出器からなり、各画素に前記第1
の感熱抵抗体と前記第2の感熱抵抗体とが配置されてな
るものであるので、画質の均一性がよい赤外線フォーカ
ルプレーンアレイがえられる。
The infrared focal plane array of the present invention is an infrared focal plane array in which a plurality of infrared detectors are integrated, wherein the infrared detector comprises the infrared detector according to claim 1, and each pixel has The first
And the second thermal resistor are arranged, so that an infrared focal plane array having good uniformity of image quality can be obtained.

【0062】また、前記第1の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、CMRおよび遷移
金属酸化物のうちの1つであるので、抵抗温度変化率
(TCR)が大きい材料からなるため赤外線に対する感
度を向上することができ、前記ボロメータ薄膜の材料が
非晶質シリコンであることが、読み出し回路中の半導体
を含んでなる要素を形成する際に、同時に第1の感熱抵
抗体を形成することができ、歩留まりを向上させること
ができるため最も好ましい。
Further, the first thermal resistor includes a bolometer thin film, and the material of the bolometer thin film is made of amorphous silicon, polycrystalline silicon, amorphous germanium, titanium, titanium nitride, platinum, cermet, Since it is one of the CMR and the transition metal oxide, it is made of a material having a large resistance temperature change rate (TCR), so that the sensitivity to infrared rays can be improved. The material of the bolometer thin film is amorphous silicon. This is most preferable because the first thermal resistor can be formed at the same time when the element including the semiconductor in the readout circuit is formed, and the yield can be improved.

【0063】本発明の赤外線フォーカルプレーンアレイ
は、複数の赤外線検出器が集積化されてなる赤外線フォ
ーカルプレーンアレイであって、前記赤外線検出器が請
求項4記載の赤外線検出器からなり、各画素に前記第1
の感熱抵抗体と前記第2の感熱抵抗体とが配置されてな
るものであるので、画質の均一性がよい赤外線フォーカ
ルプレーンアレイがえられる。
An infrared focal plane array according to the present invention is an infrared focal plane array in which a plurality of infrared detectors are integrated, wherein the infrared detector comprises the infrared detector according to claim 4 and each pixel has The first
And the second thermal resistor are arranged, so that an infrared focal plane array having good uniformity of image quality can be obtained.

【0064】また、前記第1の感熱抵抗体がボロメータ
薄膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質
シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、CMRおよび遷移
金属酸化物のうちの1つであるので、抵抗温度変化率
(TCR)が大きい材料からなるため赤外線に対する感
度を向上することができ、前記ボロメータ薄膜の材料が
非晶質シリコンであることが、読み出し回路中の半導体
を含んでなる要素を形成する際に、同時に第1の感熱抵
抗体を形成することができ、歩留まりを向上させること
ができるため最も好ましい。
The first thermal resistor comprises a bolometer thin film, and the material of the bolometer thin film is made of amorphous silicon, polycrystalline silicon, amorphous germanium, titanium, titanium nitride, platinum, cermet, Since it is one of the CMR and the transition metal oxide, it is made of a material having a large resistance temperature change rate (TCR), so that the sensitivity to infrared rays can be improved. The material of the bolometer thin film is amorphous silicon. This is most preferable because the first thermal resistor can be formed at the same time when the element including the semiconductor in the readout circuit is formed, and the yield can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の赤外線検出器の一実施の形態を含ん
でなる信号読みだし回路の等価回路を示す説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of a signal reading circuit including one embodiment of an infrared detector of the present invention.

【図2】 本発明の赤外線検出器の一実施の形態を示す
断面説明図である。
FIG. 2 is an explanatory sectional view showing an embodiment of the infrared detector of the present invention.

【図3】 本発明の赤外線フォーカルプレーンアレイの
一実施の形態を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing one embodiment of an infrared focal plane array of the present invention.

【図4】 図3の等価回路を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of FIG. 3;

【図5】 本発明の赤外線検出器の他の実施の形態を含
んでなる信号読みだし回路の等価回路の一例を示す説明
図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of an equivalent circuit of a signal reading circuit including another embodiment of the infrared detector of the present invention.

【図6】 本発明の赤外線フォーカルプレーンアレイの
他の実施の形態の等価回路を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of another embodiment of the infrared focal plane array of the present invention.

【図7】 本発明の赤外線検出器の他の実施の形態を含
んでなる信号読みだし回路の等価回路の他の例を示す説
明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing another example of an equivalent circuit of a signal reading circuit including another embodiment of the infrared detector of the present invention.

【図8】 従来の赤外線検出器の一例を示す説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a conventional infrared detector.

【図9】 温調器が取り付けられた従来の赤外線フォー
カルプレーンアレイを示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a conventional infrared focal plane array to which a temperature controller is attached.

【図10】 従来の信号読みだし回路を示す説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a conventional signal reading circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の感熱抵抗、2 ダミー抵抗、3 カレントミ
ラー回路、4a 第1のスイッチ、4b 第2のスイッ
チ、4c 第3のスイッチ、6 容量、7 インバー
タ、10 赤外線検出器アレイ、11 水平画素選択回
路、12 垂直画素選択回路、16 積分器。
REFERENCE SIGNS LIST 1 first thermal resistor, 2 dummy resistor, 3 current mirror circuit, 4 a first switch, 4 b second switch, 4 c third switch, 6 capacitor, 7 inverter, 10 infrared detector array, 11 horizontal pixel selection Circuit, 12 vertical pixel selection circuit, 16 integrator.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射された赤外線を検出するボロメータ
型の赤外線検出器であって、前記赤外線検出器が、入射
された赤外線を感知する第1の感熱抵抗体と、入射され
た赤外線では温度変化を実質的におこさない第2の感熱
抵抗体とを有し、前記赤外線検出器が赤外線を検出した
ときの前記第1の感熱抵抗体の抵抗値によって変化する
電気信号と、前記第2の感熱抵抗体の抵抗値によって変
化する電気信号との値の差分が、前記赤外線検出器内で
容量として蓄積されることを特徴とする赤外線検出器。
1. A bolometer-type infrared detector for detecting an incident infrared ray, wherein the infrared detector includes a first thermal resistor for detecting the incident infrared ray, and a temperature change in the incident infrared ray. And a second heat-sensitive resistor that substantially does not cause an electric signal that changes according to a resistance value of the first heat-sensitive resistor when the infrared detector detects infrared rays. An infrared detector, wherein a difference between a value of an electric signal that changes according to a resistance value of the resistor and a value of the electric signal is stored as a capacitance in the infrared detector.
【請求項2】 前記第1の感熱抵抗体がボロメータ薄膜
を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質シリ
コン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタン、
窒化チタン、白金、サーメット、CMRおよび遷移金属
酸化物のうちの1つである請求項1記載の赤外線検出
器。
2. The first thermal resistor comprises a bolometer thin film, wherein the material of the bolometer thin film is amorphous silicon, polycrystalline silicon, amorphous germanium, titanium,
The infrared detector according to claim 1, wherein the infrared detector is one of titanium nitride, platinum, cermet, CMR, and transition metal oxide.
【請求項3】 前記ボロメータ薄膜の材料が非晶質シリ
コンである請求項2記載の赤外線検出器。
3. The infrared detector according to claim 2, wherein the material of the bolometer thin film is amorphous silicon.
【請求項4】 入射された赤外線を検出するボロメータ
型の赤外線検出器であって、前記赤外線検出器が、入射
された赤外線を感知する第1の感熱抵抗体と、入射され
た赤外線では温度変化を実質的におこさない第2の感熱
抵抗体とを有し、前記第1の感熱抵抗体と前記第2の感
熱抵抗体とが直列に接続されており、前記第1の感熱抵
抗体および前記第2の感熱抵抗体間の電位と、あらかじ
め設定された電位との差分が、前記赤外線検出器内で容
量として蓄積されることを特徴とする赤外線検出器。
4. A bolometer-type infrared detector for detecting an incident infrared ray, wherein the infrared detector includes a first thermal resistor for detecting the incident infrared ray, and a temperature change in the incident infrared ray. And a second thermal resistor that substantially does not cause the first thermal resistor and the second thermal resistor are connected in series, and the first thermal resistor and the second thermal resistor are connected in series. An infrared detector, wherein a difference between a potential between the second thermosensitive resistors and a preset potential is accumulated as a capacitance in the infrared detector.
【請求項5】 前記第1の感熱抵抗体がボロメータ薄膜
を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質シリ
コン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタン、
窒化チタン、白金、サーメット、CMRおよび遷移金属
酸化物のうちの1つである請求項4記載の赤外線検出
器。
5. The first heat-sensitive resistor comprises a bolometer thin film, wherein the material of the bolometer thin film is amorphous silicon, polycrystalline silicon, amorphous germanium, titanium,
The infrared detector according to claim 4, which is one of titanium nitride, platinum, cermet, CMR, and transition metal oxide.
【請求項6】 前記ボロメータ薄膜の材料が非晶質シリ
コンである請求項5記載の赤外線検出器。
6. The infrared detector according to claim 5, wherein the material of the bolometer thin film is amorphous silicon.
【請求項7】 複数の赤外線検出器が集積化されてなる
赤外線フォーカルプレーンアレイであって、前記赤外線
検出器が請求項1記載の赤外線検出器からなり、各画素
に前記第1の感熱抵抗体と前記第2の感熱抵抗体とが配
置されてなることを特徴とする赤外線フォーカルプレー
ンアレイ。
7. An infrared focal plane array in which a plurality of infrared detectors are integrated, wherein said infrared detector comprises the infrared detector according to claim 1, and said first thermal resistor is provided for each pixel. And an infrared focal plane array, wherein the second thermal resistor is arranged.
【請求項8】 前記第1の感熱抵抗体がボロメータ薄膜
を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質シリ
コン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタン、
窒化チタン、白金、サーメット、CMRおよび遷移金属
酸化物のうちの1つである請求項7記載の赤外線フォー
カルプレーンアレイ。
8. The first thermal resistor comprises a bolometer thin film, wherein the material of the bolometer thin film is amorphous silicon, polycrystalline silicon, amorphous germanium, titanium,
The infrared focal plane array according to claim 7, wherein the infrared focal plane array is one of titanium nitride, platinum, cermet, CMR, and transition metal oxide.
【請求項9】 前記ボロメータ薄膜の材料が非晶質シリ
コンである請求項8記載の赤外線フォーカルプレーンア
レイ。
9. The infrared focal plane array according to claim 8, wherein the material of the bolometer thin film is amorphous silicon.
【請求項10】 複数の赤外線検出器が集積化されてな
る赤外線フォーカルプレーンアレイであって、前記赤外
線検出器が請求項4記載の赤外線検出器からなり、各画
素に前記第1の感熱抵抗体と前記第2の感熱抵抗体とが
配置されてなることを特徴とする赤外線フォーカルプレ
ーンアレイ。
10. An infrared focal plane array in which a plurality of infrared detectors are integrated, wherein said infrared detector comprises the infrared detector according to claim 4, and said first thermal resistor is provided for each pixel. And an infrared focal plane array, wherein the second thermal resistor is arranged.
【請求項11】 前記第1の感熱抵抗体がボロメータ薄
膜を含んでなり、該ボロメータ薄膜の材料が、非晶質シ
リコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、チタ
ン、窒化チタン、白金、サーメット、CMRおよび遷移
金属酸化物のうちの1つである請求項10記載の赤外線
フォーカルプレーンアレイ。
11. The first thermal resistor comprises a bolometer thin film, wherein the material of the bolometer thin film is amorphous silicon, polycrystalline silicon, amorphous germanium, titanium, titanium nitride, platinum, cermet, The infrared focal plane array of claim 10, wherein the array is one of a CMR and a transition metal oxide.
【請求項12】 前記ボロメータ薄膜の材料が非晶質シ
リコンである請求項11記載の赤外線フォーカルプレー
ンアレイ。
12. The infrared focal plane array according to claim 11, wherein the material of the bolometer thin film is amorphous silicon.
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