DE69022496T2 - Pyroelektrische Materialien enthaltende Infrarotfühler. - Google Patents
Pyroelektrische Materialien enthaltende Infrarotfühler.Info
- Publication number
- DE69022496T2 DE69022496T2 DE69022496T DE69022496T DE69022496T2 DE 69022496 T2 DE69022496 T2 DE 69022496T2 DE 69022496 T DE69022496 T DE 69022496T DE 69022496 T DE69022496 T DE 69022496T DE 69022496 T2 DE69022496 T2 DE 69022496T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- pyroelectric
- pyroelectric material
- infrared detector
- detector according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 26
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 10
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 7
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 6
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 claims description 5
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 4
- LHDFRIBKURZBSC-UHFFFAOYSA-N 1,1-difluoroethene cyanide Chemical compound C(=C)(F)F.[C-]#N LHDFRIBKURZBSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910003781 PbTiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000004198 disodium guanylate Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- VIUKNDFMFRTONS-UHFFFAOYSA-N distrontium;niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Sr+2].[Sr+2].[Nb+5].[Nb+5] VIUKNDFMFRTONS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- KFRVYRZFPWUBQU-UHFFFAOYSA-N ethenyl acetate cyanide Chemical compound C(C)(=O)OC=C.[C-]#N KFRVYRZFPWUBQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000001883 metal evaporation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 229910000623 nickel–chromium alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/34—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N15/00—Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
- H10N15/10—Thermoelectric devices using thermal change of the dielectric constant, e.g. working above and below the Curie point
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Infrarot-Bildtechnik und insbesondere auf die Infrarot- Bildtechnik bei Umgebungstemperatur.
- Das Grundprinzip der Infrarot-Bildtechnik ist folgendes: Eine von einer Schicht aus pyroelektrischem Material absorbierte Infrarotstrahlung führt zu einer Temperaturerhöhung ΔT in der Schicht, die ihrerseits Q elektrische Ladungen auf der Oberfläche bildet, derart, daß gilt:
- Q = A py ΔT
- Hierbei stellen A ein Maß für die Oberfläche der Schicht dar, die die Strahlung empfängt, und py den pyroelektrischen Koeffizienten dieser Schicht.
- Ganz allgemein erfaßt man die Verteilung elektrischer Ladungen, die in einer pyroelektrischen Schicht durch eine einfallende Strahlung erzeugt werden, entweder mit Hilfe eines Elektronenstrahls in einer Vakuumröhre (siehe den Aufsatz von M. Blamoutier, P. Cuniberti, P. Felix und S. Veron "Le pyricon: un tube de prise de vues pour le domaine infrarouge thermique", der in der Zeitschrift L'Onde Electrique 1981, Vol. 61, Nº 10, Seiten 25 bis 38 veröffentlicht wurde), oder mit Hilfe einer ebenen Matrix von Schaltern, die Ladungstransferleitungen zugeordnet sind (zweidimensionale Detektoren sind beispielsweise beschrieben in der Druckschrift GB-2 200 246 und in dem Aufsatz "Ambient temperature solid state pyroelectric IR imaging arrays" von N. Butler, J. McClelland und S. Iwasa, der in der Zeitschrift SPIE, Vol. 930, Infrared Detectors and Arrays, 1988, Seiten 155 bis 163 beschrieben wurde).
- Diese Technologie mit zweidimensionalen Detektoren verwendet hybride Strukturen, die schwierig herzustellen und teuer sind. Die Schwierigkeit in der Herstellung und der hohe Preis dieser zweidimensionalen Detektoren beruhen auf der Komplexität der Strukturen. Anstelle einer einheitlichen pyroelektrischen Schicht wie im Fall der Pyricon-Röhre enthalten nämlich die zweidimensionalen Detektoren ebensoviele pyroelektrische Elemente wie es Bildpunkte oder Pixel gibt. Diese pyroelektrischen Elemente liegen außerdem auf elektrisch leitenden, aber thermisch isolierenden Kontaktbereichen, die die elektrische Verbindung zwischen den pyroelektrischen Elementen und einem darunterliegenden Halbleitersubstrat gewährleisten. Die geringen Abmessungen der pyroelektrischen Elemente (ungefähr 200 µm 200 µm) und der Kontaktbereiche (mit einem Querschnitt von etwa 50 µm 50 µm) erschweren die Herstellung dieser Strukturen, insbesondere wenn man eine hohe Anzahl von Pixeln wünscht.
- Es wurde auch bereits vorgeschlagen (siehe Patent Abstracts of Japan, vol. 12, Nº 228 (E-627) (3075) vom 28. Juni 1988, JP-A-63868), eine gewöhnliche pyroelektrische Schicht unmittelbar auf ein Halbleitersubstrat zum Lesen aufzubringen, das mit Elektroden versehen ist.
- Um die Nachteile der bekannten Strukturen zu beheben, schlägt die vorliegende Erfindung vor, die pyroelektrischen Elemente durch eine Schicht aus pyroelektrischem Material zu ersetzen, das gewisse Eigenschaften hat, die es ihm erlauben, unmittelbar auf das darunterliegende Halbleitersubstrat aufgebracht zu werden. Die vorliegende Erfindung vereinfacht den Entwurf des Detektors, indem eine monolithische Struktur verwendet wird, und vereinfacht außerdem die Anwendungstechnik. Ein solcher Infrarotdetektor kann nämlich mittels in der Mikroelektronik üblicher Verfahren hergestellt werden.
- Gegenstand der Erfindung ist also ein Infrarotdetektor auf der Basis eines pyroelektrischen Materials in Verbindung mit einer auf einem Halbleitersubstrat (30) ausgebildeten Leseschaltung, wobei das Substrat weiter leitende Beläge (32) aufweist, die die elektrischen Signale, die vom pyroelektrischen Material erzeugt werden, zur Leseschaltung übertragen, wobei jeder leitende Belag einem Bildelement oder Pixel entspricht und der Detektor aus einer Schicht von pyroelektrischem Material (31) besteht, die auf das Halbleitersubstrat auf der Seite der leitenden Beläge aufgebracht ist, und wobei der Detektor eine Gegenelektrode (33) aufweist, die die Schicht aus pyroelektrischem Material auf der den leitenden Belägen abgewandten Seite bedeckt, dadurch gekennzeichnet, daß das pyroelektrische Material eine Wärmeleitfähigkeit K unter 1 W/m K besitzt und ein Polymer enthält.
- Die Erfindung und weitere Vorteile gehen aus der nachfolgenden, nicht beschränkend zu verstehenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen hervor.
- Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen bekannten Infrarotdetektor.
- Figur 2 zeigt schematisch den erfindungsgemäßen Infrarotdetektor.
- Figur 3 zeigt in Perspektive eine dem erfindungsgemäßen Detektor zugeordnete Leseschaltung.
- Figur 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Infrarotdetektor zusammen mit seiner Leseschaltung.
- Die Figuren 5 bis 7 zeigen Leseschaltungen während ihrer Bearbeitung, ehe sie mit dem erfindungsgemäßen Infrarotdetektor vereinigt werden.
- Figur 1 zeigt einen Infrarotdetektor auf der Basis eines pyroelektrischen Materials, wie er in der oben erwähnten Patentanmeldung GB-2 200 246 beschrieben ist. Dieser Detektor enthält Elemente 1 aus pyroelektrischem Material, und zwar ein Element je Pixel, zwischen einer gemeinsamen Elektrode 5 und Elementarelektroden 9. Leitende Bereiche 13 verbinden elektrisch die Elementarelektroden 9 mit den Eingängen 15 von Verarbeitungsschaltungen, die auf dem Halbleitersubstrat 11 ausgebildet sind. Eine Schicht 3 mit geringer Wärmeleitfähigkeit liegt über der gemeinsamen Elektrode 5 und trägt auf der Innenseite leitende Spuren 7, die die elektrische Kontinuität zwischen den verschiedenen Teilen der gemeinsamen Elektrode 5 herstellen. Auf der Außenseite trägt die Schicht 3 Bereiche 17, die die Strahlung absorbieren, welche für die pyroelektrischen Elemente 1 bestimmt und durch den Pfeil angedeutet ist.
- In Figur 1 wurden nur drei Bildpunkte dargestellt, aber der Detektor kann wesentlich mehr Bildpunkte enthalten. Wegen der sehr kleinen Abmessungen dieser Bildpunkte und der Art, wie die verschiedenen Teile des Detektors zusammengefügt sind, versteht man die Schwierigkeit in der Herstellung einer solchen Struktur.
- Das pyroelektrische Material der Elemente 1 wird aus einer Gruppe von Materialien mit hoher thermischer Leitfähigkeit ausgewählt (K > 1 W/m K), wie z.B.
- - Lithiumtantalat LiTaO&sub3; mit K = 4,2 W/mK,
- - Bleizirkonat PZT mit K = 1,7 W/mK,
- - Bleititanat PbTi0&sub3; mit K = 3,2 W/mK,
- - Barium- und Strontiumniobat SrBaNb&sub2;O&sub6; mit K = 3,8 W/mK.
- In solchen Materialien verteilt sich die oberflächlich absorbierte Wärmeenergie sehr schnell in die Tiefe. Würden die pyroelektrischen Elemente 1 unmittelbar auf dem Substrat 11 liegen, dann würde die Wärmeenergie durch Wärmeleitung rasch im Substrat abgeführt. Ist dieses Substrat ein guter Wärmeleiter wie Silizium (K = 140 W/mK), dann verstärkt sich dieser Effekt noch weiter. Daher ist es notwendig, die pyroelektrischen Elemente gegenüber dem eine Wärmesenke bildenden Substrat zu isolieren. Dies erfordert die Verwendung der Hybridtechnologie auf der Basis von elektrisch leitenden, aber thermisch isolierenden Belägen. Hierzu zeigt der Aufsatz von N. Butler et al, der oben erwähnt wurde, daß die Einfügung isolierender Strukturen zwischen die Bildpunkte und unter diesen in der Praxis für die pyroelektrischen Detektoren unabdingbar ist, die die üblichen pyroelektrischen Materialien verwenden, wenn man eine ausreichende Auflösung und Empfindlichkeit fordert.
- Um die Nachteile des Stands der Technik zu beheben, bringt man erfindungsgemäß auf das Halbleitersubstrat, auf dem die Verarbeitungsschaltkreise ausgebildet sind und das die zweidimensionale Schaltmatrix zum Auslesen und die Ladungstransferleitungen enthält, eine Schicht aus pyroelektrischem Material. Diese Schicht kann durch Zentrifugieren für die Polymere und durch Serigraphie für die Verbundmaterialien aufgebracht werden.
- Erfindungsgemäß wählt man pyroelektrische Materialien, die einen niedrigen Wärmeleitwert besitzen (K< 1W/mK). Man kann Polymere verwenden (für die im allgemeinen der Wärmeleitwert unter 0,2 W/mK liegt), wie folgt:
- - Polyvinylidenfluorid (PVDF),
- - Polyvinylidenfluorid-trifluoräthylen (PVDF-TrFE),
- - Polyvinylidencyanid-vinylacetat (PVDCN-VAc),
- - Polyvinylidencyanid-vinylidenfluorid (PVDCN-VDF).
- Man kann auch Verbundmaterialien mit einem Wärmeleitwert unter 1W/mK verwenden, wie z.B. Mineralstoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit in Mischung in einer Polymermatrix niedriger Wärmeleitfähigkeit. Beispielsweise ergeben 60 Gew.% PZT in Polyimid einen Wärmebeiwert von etwa 0,9 W/mK.
- Nach dem Aufbringen der Schicht aus pyroelektrischem Material beschichtet man die Oberseite dieser Schicht mit Metall. Um diese Schicht vorzuspannen, legt man eine Spannung an, die ein elektrisches Feld von etwa 1 MV/cm ergibt, d.h. 1000 Volt für eine Dicke der Schicht aus pyroelektrischem Material von 10 µm.
- Eine Schicht aus die Infrarotstrahlung absorbierendem Material wird dann auf die metallbeschichtete pyroelektrische Schicht aufgebracht. Die erhaltene Struktur gleicht dann dem schematischen Aufbau gemäß Figur 2, wobei eine Schicht 21 aus pyroelektrischem Material auf dem halbleitenden Substrat 20 liegt und mit einer Schicht 22 aus einem die Infrarotstrahlung absorbierenden Material bedeckt ist.
- Die die Infrarotstrahlung absorbierende Schicht kann entweder durch Verdampfung von Metallschwärze (Gold, Aluminium oder Silber) oder von absorbierenden Metallen wie z.B. einer Nickel-Chrom-Legierung oder durch Aufbringen einer ein absorbierendes Polymer enthaltenden Lösung mit einer Dicke zwischen 3 und 14 µm durch Zentrifugieren erhalten werden.
- Im Vergleich zum Stand der Technik ist die erfindungsgemäße Struktur viel einfacher, da sie keine thermisch isolierenden und elektrisch leitenden Beläge besitzt, die zur thermischen Isolierung der Detektorschicht des Substrats und zum Sammeln der elektrischen Ladungen entsprechend der empfangenen thermischen Informationen dienen würden.
- Durch die Verwendung von Materialien mit einem Wärmeleitwert K < 1 W/mK kann man auf diese Beläge verzichten und das pyroelektrische Material unmittelbar auf die Leseschaltung aufbringen. Andererseits ist es möglich, pyroelektrische Materialien mit einer größeren Dicke als 10 µm zu verwenden, ohne die räumliche Auflösung in Frage zu stellen. Daher ist es nicht notwendig, die Detektorschicht in isolierte Pixel netzartig aufzuteilen, wie dies üblicherweise beim Stand der Technik der Fall ist.
- Zwei Ausführungsbeispiele werden nun beschrieben. Das erste Beispiel betrifft die unmittelbare Anwendung der Erfindung, wobei das pyroelektrische Polymer unmittelbar auf die Leseschaltung aufgebracht wird. Das zweite Beispiel betrifft den Fall, daß in seltenen Fällen doch eine thermisch isolierende Schicht zwischen die pyroelektrische Polymerschicht und die Leseschaltung eingefügt werden soll.
- Die Leseschaltung (CCD - Charge Coupled Device, Feldeffekttransistor usw.) wurde vorher auf einem Siliziumsubstrat gemäß dem Fachmann bekannten Techniken aufgebracht. Diese Dicke dieses Substrats liegt beispielsweise zwischen 0,5 und 1 mm.
- Figur 3 zeigt in Perspektive ein solches Substrat 30, das auf seiner Oberseite eine Gruppe von Elektroden in Form von leitenden Belägen 32 enthält. Diese Beläge sind gleichmäßig über die Oberfläche des Substrats verteilt und entsprechen der Anzahl der gewünschten Pixel. Sie können in Matrixform verteilt sein. Die Beläge 32 können eine Seitenlänge von 250 µm und einen gegenseitigen Abstand von 10 µm besitzen. Es ist möglich, diese Beläge durch eine Metallverdampfung mit einer Schichtdicke von 1000 Å zu erhalten.
- Eine Schicht 31 aus pyroelektrischem Material, die den Bedingungen der vorliegenden Erfindung entspricht, wird dann auf die Oberseite des Substrats 30 aufgebracht (siehe Figur 4). Die Schicht kann durch Zentrifugieren einer Polymerlösung in einem Lösungsmittel hergestellt werden, beispielsweise einem Kopolymer PVDF-TrFE 75/25 (d.h. 75 Mol% PVDF und 25 Mol% TrFE) in Dimethylformamid (DMF). Diese Technik wird üblicherweise als Schleudermethode bezeichnet. Mehrere Schichten aus pyrolektrischem Polymermaterial können aufgebracht werden, um eine Dicke zwischen 5 und 60 µm zu erreichen, beispielsweise 30 µm.
- Auf die Schicht 31 wird dann eine kontinuierliche Elektrode 33 aufgebracht, die eine Gegenelektrode bildet, beispielsweise in Form einer 1000 Å dicken Aluminiumschicht durch Verdampfung in Vakuum.
- Dann kann man die Polymerschicht 31 vorspannen. Dabei kann man alle Elektroden der Leseschaltung an Masse legen, insbesondere alle leitenden Beläge der Leseschaltung, und eine Spannung +V an die kontinuierliche Elektrode anlegen; beispielsweise wird V = 3000 V gewählt für eine Dicke der Polymerschicht von 30 µm.
- Eine die Infrarotstrahlung absorbierende Schicht 34 wird dann aufgebracht, beispielsweise Aluminiumschwärze durch Verdampfung von Aluminium in Stickstoffatmosphäre gemäß einer bekannten Technik. Der Detektor ist dann betriebsbereit.
- Das die Infrarotstrahlung absorbierende Material kann vor dem Anbringen der Vorspannung aufgebracht werden. Die Vorspannung kann auch vor dem Aufbringen der kontinuierlichen Elektrode 33 erfolgen, und zwar dann durch Koronaentladung.
- Das verwendete Substrat gleicht dem gemäß Figur 3. Auf das Substrat 30 werden leitende Beläge 32 und dann eine wärmeisolierende Schicht 35 aufgebracht (siehe Figur 5). Diese wärmeisolierende Schicht kann ein Polymer sein, das nach der Schleudermethode aufgebracht wird und beispielsweise aus einer 10 µm dicken Schicht eines Polyimids besteht. In diesem Fall ist eine Wärmebehandlung bei 300 bis 400ºC während einer Stunde erforderlich, um die vollständige Imidisierung des Polyimids zu erzielen. Dann muß man die elektrischen Kontakte auf den Belägen der Leseschaltung herstellen. Hierzu gibt es mehrere Methoden:
- Man kann mit Hilfe eines Laserstrahls einer Laserwellenlänge unter 500 nm das Polyimid auf einer Oberfläche von etwa 10 µm² und oberhalb der Beläge 32 pyrolisieren, wie in Figur 5 gezeigt ist, wo der Laserstrahl 40 durch die Linse 41 fokussiert ist. So bildet man kurze leitende Drähte mit einer Leitfähigkeit von 1 S cm-¹ durch die Polyimidschicht hindurch.
- Man kann auch, wie die Figuren 6 und 7 zeigen, mit Hilfe eines Lasers Material abtragen, um kleine Löcher 37 zu erzeugen. Beispielsweise verwendet man einen Eximer-Laser mit einer Wellenlänge unterhalb von 300 nm. Man braucht dann nur noch örtlich Metallbeläge 38 aufzubringen, die die Pixel materialisieren, um mit den leitenden Belägen 32 Kontakt zu bekommen und ein Bild des Satzes von Elektroden zu erhalten, die sich auf der Leseschaltung befinden. Auch andere bekannte Methoden können verwendet werden, um das Polyimid zu bearbeiten.
- Das Substrat ist dann bereit für die Aufbringung der Schicht aus pyroelektrischem Material gemäß dem Verfahren, das für das erste Beispiel beschrieben wurde.
- Ein pyroelektrisches Polymer der Art PVDF-TrFe (75/25) besitzt einen pyroelektrischen Koeffizienten py von 5 10&supmin;&sup9; C/cm² K, einen Wärmeleitwert von 0,0013 W/cm K und eine relative Dielektrizitätskonstante ε von 7. Für eine erfindungsgemäße Struktur mit einer Pixeloberfläche einer Seitenlänge von 250 µm und für eine Dicke der pyroelektrischen Schicht von 30 µm ergibt sich folgender NETD-Beiwert (Noise Equivalent Temperature Difference):
- - für das erste Ausführungsbeispiel: NETD = 0,5K für eine Erfassungsfrequenz von 50 Hz und eine numerische Öffnung N des Visierobjektivs mit dem Wert 1,
- - für das zweite Ausführungsbeispiel: NETD = 0,3K unter denselben Voraussetzungen wie vorher.
Claims (7)
1. Infrarotdetektor auf der Basis eines pyroelektrischen
Materials in Verbindung mit einer auf einem
Halbleitersubstrat (30) ausgebildeten Leseschaltung, wobei das Substrat
weiter leitende Beläge (32) aufweist, die die elektrischen
Signale, die vom pyroelektrischen Material erzeugt werden,
zur Leseschaltung übertragen, wobei jeder leitende Belag
einem Bildelement oder Pixel entspricht und der Detektor aus
einer Schicht von pyroelektrischem Material (31) besteht,
die auf das Halbleitersubstrat auf der Seite der leitenden
Beläge aufgebracht ist, und wobei der Detektor eine
Gegenelektrode (33) aufweist, die die Schicht aus
pyroelektrischem Material auf der den leitenden Belägen abgewandten
Seite bedeckt, dadurch gekennzeichnet, daß das
pyroelektrische Material eine Wärmeleitfähigkeit K unter 1 W/m K
besitzt und ein Polymer enthält.
2. Infrarotdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die leitenden Beläge (32) in Form einer Matrix
angeordnet sind.
3. Infrarotdetektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer ein
Polyvinylidenfluorid, ein Polyvinylidenfluorid-Trifluoräthylenfluorid,
ein Polyvinyliden-Vinylacetatcyanid oder ein
Polyvinylidencyanid-Vinylidenfluorid ist.
4. Infrarotdetektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das pyroelektrische Material ein
Verbundmaterial ist, das aus der Mischung von
pyroelektrischen Mineralstoffen mit hoher Wärmeleitfähigkeit und einer
Polymermatrix mit niedriger Wärmeleitfähigkeit besteht.
5. Infrarotdetektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbundmaterial aus einer Mischung von 60 Gew.%
Bleizirkonat und im übrigen Polyimid besteht.
6. Infrarotdetektor nach einem beliebigen der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schicht aus
pyroelektrischem Material (31) eine Wärmeisolierschicht (35)
zugeordnet ist, die zwischen dem Halbleitersubstrat (30) und
der Schicht aus pyroelektrischem Material liegt, wobei
elektrische Leitmittel (38) zwischen den leitenden Belägen
und der Seite der Schicht aus pyroelektrischem Material
angeordnet sind, die an der Wärmeisolierschicht anliegt,
wobei diese Mittel durch diese Wärmeisolierschicht hindurch
verlaufen.
7. Infrarotdetektor nach einem beliebigen der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus
einem die Infrarotstrahlung absorbierenden Material (34) auf
die Gegenelektrode (33) aufgebracht ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8908799A FR2649247B1 (fr) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | Detecteur infrarouge a base de materiau pyroelectrique |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69022496D1 DE69022496D1 (de) | 1995-10-26 |
DE69022496T2 true DE69022496T2 (de) | 1996-02-08 |
Family
ID=9383328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69022496T Expired - Fee Related DE69022496T2 (de) | 1989-06-30 | 1990-06-15 | Pyroelektrische Materialien enthaltende Infrarotfühler. |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5087816A (de) |
EP (1) | EP0406053B1 (de) |
JP (1) | JPH03110427A (de) |
DE (1) | DE69022496T2 (de) |
FR (1) | FR2649247B1 (de) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2670325B1 (fr) * | 1990-12-11 | 1993-01-22 | Thomson Composants Militaires | Detecteur infrarouge monolithique a materiau pyroelectrique. |
US5293261A (en) * | 1992-12-31 | 1994-03-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Device for low electric-field induced switching of Langmuir-Blodgett ferroelecric liquid crystal polymer films |
FR2701602B1 (fr) * | 1993-02-12 | 1995-03-31 | Thomson Csf | Détecteur thermique comprenant un isolant thermique en polymère expansé. |
JP2518141B2 (ja) * | 1993-11-26 | 1996-07-24 | 日本電気株式会社 | 赤外線検知器およびその製造方法 |
US5457318A (en) * | 1994-04-29 | 1995-10-10 | Texas Instruments Incorporated | Thermal detector apparatus and method using reduced thermal capacity |
US6020216A (en) * | 1996-08-30 | 2000-02-01 | Texas Instruments Incorporated | Thermal detector with stress-aligned thermally sensitive element and method |
US6552841B1 (en) | 2000-01-07 | 2003-04-22 | Imperium Advanced Ultrasonic Imaging | Ultrasonic imager |
EP1402581A1 (de) * | 2001-06-08 | 2004-03-31 | IR Microsystems S.A. | Detektor für infrarote strahlung und herstellungsverfahren |
AU2004251647B2 (en) * | 2003-05-29 | 2010-01-14 | Takeda Pharmaceutical Company Limited | Abuse resistant amphetamine compounds |
CN100429797C (zh) * | 2006-07-31 | 2008-10-29 | 西安工业大学 | 锆钛酸铅薄膜红外热成像探测器悬空结构的制作方法 |
DE102007062053B4 (de) * | 2007-12-21 | 2012-01-19 | Pyreos Ltd. | Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zur Detektion von Wärmestrahlung |
DE102008007674B3 (de) * | 2008-01-28 | 2009-05-14 | Technische Universität Dresden | Verfahren zur Erzeugung von Absorptionsschichten auf thermischen Strahlungssensoren |
JP5989296B2 (ja) * | 2010-04-28 | 2016-09-07 | ソニー株式会社 | 赤外線撮像装置 |
CN106289540B (zh) * | 2016-07-14 | 2019-03-01 | 深圳通感微电子有限公司 | 红外热释电感应单元及红外热释电传感器 |
CN111584673A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-25 | 成都天马微电子有限公司 | 传感器、传感器的制造方法及电子设备 |
CN111933749B (zh) * | 2020-08-03 | 2022-11-25 | 电子科技大学 | 一种单晶热释电薄膜多元红外传感器件的制备方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4532424A (en) * | 1983-04-25 | 1985-07-30 | Rockwell International Corporation | Pyroelectric thermal detector array |
JPS62150610A (ja) * | 1985-12-25 | 1987-07-04 | 株式会社日立製作所 | 入力装置 |
JPS6320868A (ja) * | 1986-07-15 | 1988-01-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 焦電型赤外線撮像素子 |
GB2202084A (en) * | 1987-03-13 | 1988-09-14 | Philips Electronic Associated | Thermal-image sensing devices and their manufacture |
-
1989
- 1989-06-30 FR FR8908799A patent/FR2649247B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-06-14 US US07/537,699 patent/US5087816A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-15 EP EP90401672A patent/EP0406053B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-15 DE DE69022496T patent/DE69022496T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-06-29 JP JP2172561A patent/JPH03110427A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2649247B1 (fr) | 1991-09-13 |
EP0406053A1 (de) | 1991-01-02 |
DE69022496D1 (de) | 1995-10-26 |
US5087816A (en) | 1992-02-11 |
JPH03110427A (ja) | 1991-05-10 |
EP0406053B1 (de) | 1995-09-20 |
FR2649247A1 (fr) | 1991-01-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69022496T2 (de) | Pyroelektrische Materialien enthaltende Infrarotfühler. | |
DE2659358C2 (de) | ||
DE3513617C2 (de) | Thermodetektor | |
DE60006749T2 (de) | Infrarotdetektormatrix mit Mikrobrückenstruktur | |
EP0588397B1 (de) | Röntgenbilddetektor | |
DE68923589T2 (de) | Infrarot-Detektor. | |
DE3785448T2 (de) | Thermisch isolierende und elektrisch leitende verbindung und verfahren zu deren herstellung. | |
DE69716546T2 (de) | Infrarot-Detektor und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE69032785T2 (de) | Strahlungsdetektormatrix mit strahlungsempfindlichen brücken | |
DE69317940T2 (de) | Halbleiterbauelement mit Kondensator | |
DE69513221T2 (de) | Wärmedetektor und Herstellungsverfahren | |
DE19935947A1 (de) | Verfahren zum Ausbilden einer Mehrebenen-Zwischenverbindung in einem ferroelektrischen Speicherbauelement | |
DE2017067A1 (de) | ||
DE68915251T2 (de) | Monolithische Struktur für einen IR-Detektor oder IR-Bildsensor und Verfahren zu ihrer Herstellung. | |
DE69127176T2 (de) | Monolithischer Infrarotdetektor aus pyroelektrischem Material | |
DE69316319T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines pyroelektrischen Infrarot-Detektors | |
DE3425377A1 (de) | Pyroelektrischer detektor | |
DE2215470A1 (de) | Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE68914506T2 (de) | Vorrichtung zur Aufnahme thermischer Bilder. | |
DE60108139T2 (de) | Piezoelektrisches tintenstrahldruckmodul | |
DE69030381T2 (de) | Spektrometer mit ladungsdetektor | |
DE4425360A1 (de) | Ladungsgekoppelte Einrichtung und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE19525071A1 (de) | Pyroelektrisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung | |
DE2854784A1 (de) | Ferroelektrisches abbildungssystem und verfahren zu seiner herstellung | |
DE2007261C3 (de) | Elektrische Widerstandssubstanz, insbesondere Widerstandsschicht und Verfahren zu deren Herstellung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |