JP2000121432A - Pyroelectric infrared sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は焦電型赤外線センサ
に係り、特に温度補償のためのサーミスタの配置を改良
した焦電型赤外線センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pyroelectric infrared sensor, and more particularly to a pyroelectric infrared sensor having an improved arrangement of a thermistor for temperature compensation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】焦電型の赤外線センサにおいては、半導
体基板上に絶縁薄膜を形成し、この絶縁薄膜上に下部電
極と焦電体薄膜と上部電極を積層構造に設置している。
なお、熱応答性を向上させるために焦電体薄膜下部の半
導体基板層を除去し、ダイヤフラム構造としている。2. Description of the Related Art In a pyroelectric infrared sensor, an insulating thin film is formed on a semiconductor substrate, and a lower electrode, a pyroelectric thin film and an upper electrode are disposed on the insulating thin film in a laminated structure.
In order to improve the thermal response, the semiconductor substrate layer below the pyroelectric thin film is removed to form a diaphragm structure.
【０００３】周知の通り、この焦電素子に赤外線が入射
して焦電体薄膜の温度が変化すると、焦電効果により上
部電極と下部電極に電荷が誘起され、起電力が生じる。
この起電力によって赤外線が検出される。なお、焦電効
果の特性上、入射する赤外線が時間的に変化する場合に
は高感度の出力が得られるが、入射赤外線が定常状態の
場合には出力が零となるので、定常的な赤外線を焦電素
子で検出する場合には、赤外線をチョッピングしてい
る。As is well known, when infrared rays are incident on the pyroelectric element and the temperature of the pyroelectric thin film changes, electric charges are induced on the upper and lower electrodes by the pyroelectric effect, and an electromotive force is generated.
Infrared rays are detected by this electromotive force. Due to the characteristics of the pyroelectric effect, a high-sensitivity output can be obtained when the incident infrared light changes with time, but the output becomes zero when the incident infrared light is in a steady state. Is detected by the pyroelectric element, infrared rays are chopped.
【０００４】また、被測定物体の温度を非接触で測定す
るために、基準温度となる焦電体自身の温度を測定し、
温度補償を行う。通常は、サーミスタ等の温度検出器を
焦電型赤外線センサのパッケージに接着させて温度を測
定し、温度補償を行っている。In order to measure the temperature of the object to be measured in a non-contact manner, the temperature of the pyroelectric body itself, which is a reference temperature, is measured.
Perform temperature compensation. Usually, a temperature detector such as a thermistor is adhered to a package of a pyroelectric infrared sensor to measure the temperature and perform temperature compensation.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構造の赤外
線センサでは、サーミスタ等の温度検出器で得られた温
度は焦電体自身の実際の温度と異なり、正確な温度補償
が行われない問題点があった。また、焦電体と別個に温
度素子を設けるために部品点数を多く必要とし、取り付
け等が煩雑であった。In the infrared sensor having the above-mentioned conventional structure, the temperature obtained by a temperature detector such as a thermistor is different from the actual temperature of the pyroelectric body itself, and accurate temperature compensation is not performed. There was a point. Further, a large number of components are required to provide the temperature element separately from the pyroelectric body, and the mounting and the like are complicated.
【０００６】また、周囲温度が急激に変化した場合、ダ
イヤフラム構造の焦電素子の熱容量と、補償用温度検出
器の熱容量とが異なるために、それぞれの周囲温度に対
する熱応答性に違いが生じ、被測定物体の温度を正確に
測定することが困難である。In addition, when the ambient temperature changes rapidly, the thermal capacity of the pyroelectric element having the diaphragm structure is different from the thermal capacity of the compensating temperature detector. It is difficult to accurately measure the temperature of the measured object.
【０００７】本発明は部品点数が少なく、また、被測定
物体の温度の測定精度が高い焦電型赤外線センサを提供
することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a pyroelectric infrared sensor having a small number of parts and having high accuracy in measuring the temperature of an object to be measured.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の焦電型赤外線セ
ンサは、半導体基板、該半導体基板の一方の表面に設け
た下絶縁膜、該下絶縁膜を残すように該半導体基板の一
部を孔状に除去することにより形成されたピット、該ピ
ットを覆っている該下絶縁膜よりなるダイヤフラム、該
ダイヤフラム上に形成された下部電極、焦電体薄膜及び
上部電極の積層体よりなる焦電素子、該焦電素子上に設
けた上絶縁膜、並びに該上絶縁膜に形成した補償温度検
出用のサーミスタ薄膜を備えてなるものである。A pyroelectric infrared sensor according to the present invention comprises a semiconductor substrate, a lower insulating film provided on one surface of the semiconductor substrate, and a part of the semiconductor substrate so as to leave the lower insulating film. Formed by removing holes in a hole shape, a diaphragm made of the lower insulating film covering the pit, and a focus made of a laminate of a lower electrode, a pyroelectric thin film, and an upper electrode formed on the diaphragm. An electric element, an upper insulating film provided on the pyroelectric element, and a thermistor thin film for detecting a compensation temperature formed on the upper insulating film.
【０００９】かかる焦電型赤外線センサにおいては、チ
ョッピングにより赤外線が入射するときに、検出出力と
して焦電素子の起電力を測定し、赤外線を検出する。ま
た、赤外線が遮断されるときに、温度補償用出力として
薄膜サーミスタの抵抗値を測定し、基準温度となる焦電
素子自身の温度を測定する。In such a pyroelectric infrared sensor, when infrared light is incident by chopping, the electromotive force of the pyroelectric element is measured as a detection output to detect the infrared light. Further, when the infrared rays are cut off, the resistance value of the thin film thermistor is measured as a temperature compensating output, and the temperature of the pyroelectric element itself as a reference temperature is measured.
【００１０】この焦電型赤外線センサは、焦電素子と薄
膜サーミスタとが一体とされており、部品点数が少なく
組立てが容易である。また、焦電素子と薄膜サーミスタ
との熱容量が殆ど同一であり、被測定物体の温度を正確
に測定することができる。In this pyroelectric infrared sensor, the pyroelectric element and the thin-film thermistor are integrated, so that the number of parts is small and assembly is easy. Further, the heat capacity of the pyroelectric element and the heat capacity of the thin-film thermistor are almost the same, and the temperature of the measured object can be accurately measured.
【００１１】本発明では、サーミスタ薄膜上に櫛形電極
が形成され、サーミスタ薄膜の抵抗値が該櫛形電極を介
して測定されるようにすることが好ましい。この場合、
櫛形電極の一部をレーザートリミング等によって切断
し、サーミスタ素子の抵抗値を調整することができる。In the present invention, preferably, a comb-shaped electrode is formed on the thermistor thin film, and the resistance of the thermistor thin film is measured via the comb-shaped electrode. in this case,
By cutting a part of the comb-shaped electrode by laser trimming or the like, the resistance value of the thermistor element can be adjusted.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して実施の形態
について説明する。図１（ａ）は実施の形態に係る焦電
型赤外線センサの平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ
−Ｂ線に沿う断面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a plan view of a pyroelectric infrared sensor according to the embodiment, and FIG.
It is sectional drawing which follows the -B line.
【００１３】この焦電型赤外線センサは、半導体基板１
と、該半導体基板１の一方の表面（図の上面）に設けた
下絶縁膜２と、該下絶縁膜２を残すように該半導体基板
の一部を孔状に除去することにより形成されたピット３
及び該ピット３を覆っている該下絶縁膜２よりなるダイ
ヤフラム４と、該ダイヤフラム４上に形成された下部電
極５、焦電体薄膜６及び上部電極７の積層体よりなる焦
電素子８と、該焦電素子８上に設けた上絶縁膜９と、該
上絶縁膜９の焦電素子８の上方に形成した補償温度検出
用のサーミスタ薄膜１０と、該サーミスタ薄膜１０上に
形成した櫛形電極１１とを有する。This pyroelectric infrared sensor is composed of a semiconductor substrate 1
And a lower insulating film 2 provided on one surface (the upper surface of the figure) of the semiconductor substrate 1 and a part of the semiconductor substrate formed in a hole shape so as to leave the lower insulating film 2. Pit 3
A diaphragm 4 made of the lower insulating film 2 covering the pits 3; and a pyroelectric element 8 formed on the diaphragm 4 and made of a laminate of a lower electrode 5, a pyroelectric thin film 6 and an upper electrode 7. An upper insulating film 9 provided on the pyroelectric element 8, a thermistor thin film 10 for detecting a compensation temperature formed above the pyroelectric element 8 of the upper insulating film 9, and a comb formed on the thermistor thin film 10. And an electrode 11.
【００１４】次に、この焦電型赤外線センサの製造法に
ついて図２〜４を参照して説明する。以下、ウエハ内に
赤外線センサ素子を大量に作製するので、図２〜４中で
は１個の赤外線センサ素子で説明を行う。また、図面を
明瞭とするために図２，４では断面のハッチングの図示
を省略してある。Next, a method of manufacturing the pyroelectric infrared sensor will be described with reference to FIGS. Hereinafter, since a large number of infrared sensor elements are manufactured in a wafer, one infrared sensor element will be described with reference to FIGS. 2 and 4, hatching in cross sections is omitted for clarity.
【００１５】図２（ａ）の通り、厚さが１００〜５００
μｍ例えば約４００μｍ程度の（１００）面配向した基
板１（シリコンウエハ）の両面に下絶縁膜２，２’とし
て０．１〜２μｍ例えば約１μｍ程度のシリコン酸化膜
をウエット酸化、ＣＶＤ法、ドライ酸化等により形成す
る。この下絶縁膜２，２’は、シリコン酸化物だけでな
く各種酸化物やＣＶＤ法により形成する窒化シリコン膜
などの各種窒化物でもよい。なお、下絶縁膜は応力緩和
あるいは機械的強度等を考慮して多層膜構造の方がよい
が、単層膜でも構わない。As shown in FIG. 2A, the thickness is 100 to 500.
A silicon oxide film having a thickness of about 0.1 to 2 μm, for example, about 1 μm is formed as a lower insulating film 2, 2 ′ on both sides of a substrate 1 (silicon wafer) having a (100) plane orientation of about 400 μm, for example, wet oxidation, CVD, dry It is formed by oxidation or the like. The lower insulating films 2 and 2 ′ may be not only silicon oxide but also various oxides or various nitrides such as a silicon nitride film formed by a CVD method. The lower insulating film preferably has a multilayer structure in consideration of stress relaxation or mechanical strength, but may be a single-layer film.
【００１６】焦電体薄膜６の下部電極５及び引き出し電
極１３を形成するためにウエハ全面にスパッタリング法
により厚さ０．２〜１．０μｍ例えば０．５μｍの白金
（Ｐｔ）薄膜を形成する。この白金薄膜上の全面に感光
性樹脂を形成し、所定のフォトマスクを用いて露光し、
現像処理を行い、感光性樹脂をパターニングし、その後
この感光性樹脂をマスクとして白金薄膜をエッチング
し、所定の形状にパターニングすることにより下部電極
５及び引き出し電極１３を形成する。In order to form the lower electrode 5 and the lead electrode 13 of the pyroelectric thin film 6, a platinum (Pt) thin film having a thickness of 0.2 to 1.0 μm, for example, 0.5 μm is formed on the entire surface of the wafer by a sputtering method. A photosensitive resin is formed on the entire surface of the platinum thin film, and is exposed using a predetermined photomask,
A development process is performed, the photosensitive resin is patterned, and then the platinum thin film is etched using the photosensitive resin as a mask and patterned into a predetermined shape to form the lower electrode 5 and the extraction electrode 13.
【００１７】白金のエッチャントとして王水を用いるこ
とができる。Aqua regia can be used as an etchant for platinum.
【００１８】次に、白金薄膜上を含めて全面に焦電体薄
膜を形成する。この焦電体薄膜はＰｂＴｉＯ3、Ｐｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3
等焦電体であればよい。焦電体薄膜は、スピンコート法
により形成してもよい。ＰｂＴｉＯ3薄膜の場合であれ
ば、例えば鉛、チタンの酸化物ターゲットを用いてスパ
ッタリング法によりチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）の焦電
体薄膜を形成することができる。この膜厚は０．５〜２
μｍ例えば１．０μｍ程度とされる。スパッタ条件は、
例えば基板温度６００℃、５０％の酸素を添加したアル
ゴンガス雰囲気中で、高周波パワー１５０Ｗ程度とする
ことができる。Next, a pyroelectric thin film is formed on the entire surface including the platinum thin film. This pyroelectric thin film is made of PbTiO 3 , Pb
(Zr, Ti) O 3 , (Pb, La) (Zr, Ti) O 3
Any isopyroelectric may be used. The pyroelectric thin film may be formed by a spin coating method. In the case of a PbTiO 3 thin film, for example, a pyroelectric thin film of lead titanate (PbTiO 3 ) can be formed by a sputtering method using an oxide target of lead and titanium. This film thickness is 0.5 to 2
μm, for example, about 1.0 μm. The sputtering conditions are
For example, the high-frequency power can be set to about 150 W in an argon gas atmosphere to which a substrate temperature of 600 ° C. and 50% oxygen is added.
【００１９】このように形成された焦電体薄膜上の全面
に感光性樹脂を形成し、所定のフォトマスクを用いて露
光し、現像処理を行い、感光性樹脂をパターニングし、
その後この感光性樹脂をマスクとして焦電体薄膜をエッ
チングし、下部電極１３の上側に焦電体薄膜６を形成す
る。焦電体薄膜のエッチャントとしては、例えばフッ化
水素酸と希塩酸の混合液を用いることができる。A photosensitive resin is formed on the entire surface of the pyroelectric thin film formed as described above, exposed using a predetermined photomask, developed, and patterned.
Thereafter, the pyroelectric thin film is etched using the photosensitive resin as a mask to form the pyroelectric thin film 6 above the lower electrode 13. As an etchant for the pyroelectric thin film, for example, a mixed solution of hydrofluoric acid and dilute hydrochloric acid can be used.
【００２０】焦電体薄膜６の上部電極７及び引き出し電
極１４を形成するために、ウエハ全面にスパッタリング
法により金を０．２〜１．０μｍ例えば０．５μｍ厚に
形成する。この金薄膜上の全面に感光性樹脂を形成し、
所定のフォトマスクを用いて露光し、現像処理を行い、
感光性樹脂をパターニングし、その後この感光性樹脂を
マスクとして金薄膜をエッチングし、焦電体薄膜上部に
上部電極７及び引き出し電極１４を形成する。図２
（ｂ）はこの状態を示している。In order to form the upper electrode 7 and the extraction electrode 14 of the pyroelectric thin film 6, gold is formed on the entire surface of the wafer by sputtering to a thickness of 0.2 to 1.0 μm, for example, 0.5 μm. A photosensitive resin is formed on the entire surface of the gold thin film,
Exposure using a predetermined photomask, development processing,
The photosensitive resin is patterned, and then the gold thin film is etched using the photosensitive resin as a mask to form the upper electrode 7 and the lead electrode 14 on the pyroelectric thin film. FIG.
(B) shows this state.
【００２１】次に、図２（ｃ）の通り、上絶縁膜９を形
成するために、全面にスパッタリング法によりシリコン
酸化物等の各種酸化物やＣＶＤ法により窒化シリコン膜
などの各種窒化物を形成する。この上絶縁膜９の厚みは
０．５〜２μｍ例えば１．０μｍ程度が好ましい。シリ
コン酸化膜を形成する場合、スパッタ条件は、例えば基
板温度２００℃、アルゴンガス雰囲気中で高周波パワー
８００Ｗ程度とすることができる。Next, as shown in FIG. 2C, in order to form the upper insulating film 9, various oxides such as silicon oxide by sputtering and various nitrides such as silicon nitride by CVD are applied to the entire surface. Form. The thickness of the upper insulating film 9 is preferably 0.5 to 2 μm, for example, about 1.0 μm. When a silicon oxide film is formed, the sputtering conditions may be, for example, a substrate temperature of 200 ° C. and an RF gas power of about 800 W in an argon gas atmosphere.
【００２２】このようにして形成された上絶縁膜９上の
全面にマンガン、コバルト等の金属あるいは酸化物ター
ゲットを用いたスパッタリング法や、マンガン、コバル
トの有機金属塗布溶液によるスピンコート法によりサー
ミスタ薄膜を形成する。サーミスタ薄膜の膜厚は０．３
〜２μｍ例えば０．６μｍ程度が好ましい。サーミスタ
薄膜をスパッタリングで形成する場合、スパッタ条件
を、基板温度２００℃、ターゲット組成をマンガン３５
ｍｏｌ％、コバルト６５ｍｏｌ％とし、２０％の酸素を
添加したアルゴンガス雰囲気中で、高周波パワー４５０
Ｗとすることにより、Ｂ定数が約４１００Ｋのサーミス
タ薄膜が得られる。A thermistor thin film is formed on the entire surface of the upper insulating film 9 thus formed by a sputtering method using a metal or oxide target such as manganese or cobalt, or a spin coating method using an organic metal coating solution of manganese or cobalt. To form The thermistor thin film thickness is 0.3
２2 μm, for example, about 0.6 μm is preferable. When a thermistor thin film is formed by sputtering, the sputtering conditions are as follows: the substrate temperature is 200 ° C., and the target composition is manganese 35.
mol%, cobalt 65 mol%, and high frequency power 450 in an argon gas atmosphere to which 20% oxygen was added.
By setting W, a thermistor thin film having a B constant of about 4100K can be obtained.
【００２３】このようにして形成されたサーミスタ薄膜
上の全面に感光性樹脂を形成し、所定のフォトマスクを
用いて、露光し、現像処理を行い、感光性樹脂をパター
ニングし、その後この感光性樹脂をマスクとしてサーミ
スタ薄膜をエッチングし、焦電体薄膜に対向する位置に
サーミスタ薄膜１０を形成する。図２（ｄ）はこの状態
を示す。このサーミスタ薄膜のエッチャントとしては例
えば希塩酸を用いることができる。A photosensitive resin is formed on the entire surface of the thermistor thin film thus formed, and is exposed and developed using a predetermined photomask, and the photosensitive resin is patterned. The thermistor thin film is etched using the resin as a mask to form a thermistor thin film 10 at a position facing the pyroelectric thin film. FIG. 2D shows this state. As an etchant for the thermistor thin film, for example, dilute hydrochloric acid can be used.
【００２４】次に、感光性樹脂を形成し、所定のフォト
マスクを用いて露光し、現像処理を行い、感光性樹脂を
パターニングし、その後この感光性樹脂をマスクとし
て、焦電体薄膜引き出し電極１３の上側の上絶縁膜にフ
ッ化水素酸をエッチング液とし、ワイヤボンディング用
パット部としてのスルーホール１６を形成する。図２
（ｅ）はこの状態を示す。Next, a photosensitive resin is formed, exposed using a predetermined photomask, developed, and patterned, and then the pyroelectric thin-film lead-out electrode is formed using the photosensitive resin as a mask. Using a hydrofluoric acid as an etchant, a through hole 16 as a wire bonding pad is formed in the upper insulating film on the upper side of 13. FIG.
(E) shows this state.
【００２５】次に、櫛形電極１１を形成するためにサー
ミスタ薄膜上の全面にサーミスタ電極としてスパッタリ
ング法により金の薄膜を形成する。金薄膜の厚みは０．
２〜１．０μｍ例えば０．５μｍ程度が好ましい。この
金薄膜をフォトエッチングすることにより櫛形電極１
１、サーミスタ引き出し電極１８及びワイヤボンディン
グ用パット部１９，２０を形成する。櫛形電極１１の一
部をレーザトリミングにより切断（符号２４）し、ウエ
ハ内の各サーミスタ素子の抵抗値調整を行う。図２
（ｅ）及び図３はこの状態を示す。Next, a gold thin film is formed as a thermistor electrode on the entire surface of the thermistor thin film by sputtering to form the comb-shaped electrode 11. The thickness of the gold thin film is 0.
It is preferably about 2 to 1.0 μm, for example, about 0.5 μm. This gold thin film is photo-etched to form a comb-shaped electrode 1.
1. Thermistor lead-out electrode 18 and pad portions 19 and 20 for wire bonding are formed. A part of the comb-shaped electrode 11 is cut by laser trimming (reference numeral 24), and the resistance value of each thermistor element in the wafer is adjusted. FIG.
(E) and FIG. 3 show this state.
【００２６】ウエハ内のサーミスタ素子の抵抗値バラツ
キはトリミング前で約１０％程度であるがトリミング後
でバラツキ約１％にまで小さくすることができる。な
お、ウエハ内の各サーミスタ素子の抵抗値バラツキが小
さい場合には、トリミングによる抵抗値調整は省くこと
ができる。The variation in the resistance value of the thermistor element in the wafer is about 10% before the trimming, but can be reduced to about 1% after the trimming. Note that when the variation in the resistance value of each thermistor element in the wafer is small, the adjustment of the resistance value by trimming can be omitted.
【００２７】基板１の両面の全面に感光性樹脂を形成
し、所定のフォトマスクを用いて露光し、現像処理を行
い、感光性樹脂をパターニングし、その後この感光性樹
脂をマスクとして、フッ化水素酸をエッチング液とし、
基板１の裏面のダイヤフラム４形成予定部（ピット３の
形成予定部）の下絶縁膜２’をエッチングにより取り除
く。A photosensitive resin is formed on the entire surface on both sides of the substrate 1, exposed using a predetermined photomask, developed, patterned, and then fluorinated using the photosensitive resin as a mask. Hydrogen acid as an etchant,
The lower insulating film 2 'on the rear surface of the substrate 1 where the diaphragm 4 is to be formed (the portion where the pits 3 are to be formed) is removed by etching.
【００２８】裏面の残った下絶縁膜２’をマスクとし
て、パターンに従って、例えば水酸化テトラメチルアン
モニウムを約９０℃に加熱したエッチャントを用いた異
方性エッチングにより、焦電体薄膜領域下の半導体基板
１を除去し、ピット３を形成することによりダイヤフラ
ム４を作製する。Using the lower insulating film 2 'remaining on the back surface as a mask, the semiconductor under the pyroelectric thin film region is anisotropically etched according to a pattern, for example, using an etchant obtained by heating tetramethylammonium hydroxide to about 90 ° C. By removing the substrate 1 and forming the pits 3, the diaphragm 4 is manufactured.
【００２９】次に、シリコンウエハをダイシングマシー
ンにより例えば２．０×２．０ｍｍのチップ状に切断す
ることにより複数個の赤外線センサが得られる。前記図
１はこの状態を示している。この赤外線センサを赤外線
透過窓を有した気密封止可能なカンパッケージ３０内に
配置し、ワイヤボンディング３１による接続を行うこと
によりセンサ製品とされる。Next, a plurality of infrared sensors are obtained by cutting the silicon wafer into chips of, eg, 2.0 × 2.0 mm by a dicing machine. FIG. 1 shows this state. This infrared sensor is disposed in a hermetically sealable can package 30 having an infrared transmission window and is connected by wire bonding 31 to obtain a sensor product.
【００３０】なお、赤外線の吸収を良くするために、図
４に示すようにサーミスタ薄膜１０及び櫛形電極１１を
シリコン酸化物などの絶縁膜２５で覆い、この絶縁膜２
５の上に、金属薄板に所定の形状の孔をあけたマスクを
用いて窒素ガス雰囲気中でＡｕを真空蒸着させること等
により黒体２６を形成するのが好ましい。ただし、黒体
２６がなくとも焦電素子の出力は使用上問題はないレベ
ルになる。In order to improve the absorption of infrared rays, the thermistor thin film 10 and the comb electrode 11 are covered with an insulating film 25 such as silicon oxide as shown in FIG.
It is preferable that the black body 26 is formed on the metal layer 5 by, for example, vacuum-depositing Au in a nitrogen gas atmosphere using a mask having a predetermined shape formed in a thin metal plate. However, even without the black body 26, the output of the pyroelectric element is at a level that causes no problem in use.
【００３１】かかる焦電型赤外線センサ及びその製造方
法にあっては、焦電素子８と温度補償用サーミスタ薄膜
１０が１チップで形成できるので、部品点数の削減及び
取り付けが簡単となり、低コスト化、小型化が可能であ
る。また、焦電素子部領域下をダイヤフラム構造にする
ことにより、高感度で高速熱応答性の赤外線センサを得
ることができる。In the pyroelectric infrared sensor and the method of manufacturing the same, the pyroelectric element 8 and the temperature compensating thermistor thin film 10 can be formed in one chip, so that the number of parts can be reduced, the mounting can be simplified, and the cost can be reduced. And miniaturization is possible. Further, by forming the diaphragm structure below the pyroelectric element section region, an infrared sensor having high sensitivity and high speed thermal response can be obtained.
【００３２】サーミスタ薄膜１０と焦電体薄膜６を同一
の半導体基板１上の同じダイヤフラム４上に積層して形
成することにより、１チップのサイズを小さくでき、小
型化が可能である。また、焦電体自身の温度を正確に測
定することが可能となり、さらに、周囲温度が急激に変
化した場合でも、焦電体薄膜、サーミスタ薄膜の熱応答
性は高速でかつ等しいため、被測定物体の温度を正確に
かつ計測することができ、高精度の赤外線センサを得る
ことができる。By laminating the thermistor thin film 10 and the pyroelectric thin film 6 on the same diaphragm 4 on the same semiconductor substrate 1, the size of one chip can be reduced, and the size can be reduced. In addition, it is possible to accurately measure the temperature of the pyroelectric body itself.Furthermore, even when the ambient temperature changes suddenly, the thermal response of the pyroelectric thin film and the thermistor thin film is fast and equal, so the measured The temperature of an object can be measured accurately and accurately, and a highly accurate infrared sensor can be obtained.
【００３３】また、櫛形電極１１のレーザトリミングに
よりサーミスタ薄膜１０の抵抗値調整が可能であり、高
精度薄膜サーミスタを得ることができるため、量産性に
優れた高精度の赤外線センサを得ることができる。Further, the resistance value of the thermistor thin film 10 can be adjusted by laser trimming of the comb-shaped electrode 11 and a high-precision thin-film thermistor can be obtained, so that a high-precision infrared sensor excellent in mass productivity can be obtained. .
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上の通り、本発明によると、高感度、
高速熱応答性、高精度であり、周囲温度の急激な変化に
も対応可能であり小型化可能で量産性に優れた赤外線セ
ンサが安価に提供される。As described above, according to the present invention, high sensitivity,
An infrared sensor that has high-speed thermal response, high accuracy, can respond to a sudden change in ambient temperature, can be reduced in size, and has excellent mass productivity is provided at low cost.
【図１】図１（ａ）は実施の形態に係る焦電型赤外線セ
ンサの平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿
う断面図である。FIG. 1A is a plan view of a pyroelectric infrared sensor according to an embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1A.
【図２】実施の形態に係る焦電型赤外線センサの製造法
の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a method of manufacturing the pyroelectric infrared sensor according to the embodiment.
【図３】実施の形態に係る焦電型赤外線センサの製造法
の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a method of manufacturing the pyroelectric infrared sensor according to the embodiment.
【図４】実施の形態に係る焦電型赤外線センサの断面図
である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the pyroelectric infrared sensor according to the embodiment.
【図５】実施の形態に係る焦電型赤外線センサを備えた
赤外線センサ製品の内部透視図である。FIG. 5 is an internal perspective view of an infrared sensor product including the pyroelectric infrared sensor according to the embodiment.
１ 半導体基板 ２，２’ 下絶縁膜 ４ ダイヤフラム ５ 下部電極 ６ 焦電体薄膜 ７ 上部電極 ８ 焦電素子 ９ 上絶縁膜 １０ サーミスタ薄膜 １１ 櫛形電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2, 2 'Lower insulating film 4 Diaphragm 5 Lower electrode 6 Pyroelectric thin film 7 Upper electrode 8 Pyroelectric element 9 Upper insulating film 10 Thermistor thin film 11 Comb-shaped electrode
Claims (2)
去することにより形成されたピット、 該ピットを覆っている該下絶縁膜よりなるダイヤフラ
ム、 該ダイヤフラム上に形成された下部電極、焦電体薄膜及
び上部電極の積層体よりなる焦電素子、 該焦電素子上に設けた上絶縁膜、並びに該上絶縁膜に形
成した補償温度検出用のサーミスタ薄膜を備えてなる焦
電型赤外線センサ。A semiconductor substrate; a lower insulating film provided on one surface of the semiconductor substrate; pits formed by removing a part of the semiconductor substrate in a hole shape so as to leave the lower insulating film; A diaphragm made of the lower insulating film covering the pit; a pyroelectric element made of a laminate of a lower electrode, a pyroelectric thin film and an upper electrode formed on the diaphragm; an upper insulating film provided on the pyroelectric element And a pyroelectric infrared sensor comprising a thermistor thin film for detecting the compensation temperature formed on the upper insulating film.
上に櫛形電極が形成され、サーミスタ薄膜の抵抗値が該
櫛形電極を介して測定されることを特徴とする焦電型赤
外線センサ。2. The pyroelectric infrared sensor according to claim 1, wherein a comb-shaped electrode is formed on the thermistor thin film, and a resistance value of the thermistor thin film is measured via the comb-shaped electrode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10292258A JP2000121432A (en) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | Pyroelectric infrared sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10292258A JP2000121432A (en) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | Pyroelectric infrared sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000121432A true JP2000121432A (en) | 2000-04-28 |
Family
ID=17779475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10292258A Pending JP2000121432A (en) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | Pyroelectric infrared sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000121432A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000146689A (en) * | 1998-11-10 | 2000-05-26 | Nippon Ceramic Co Ltd | Pyroelectric infrared detector |
| JP2007033154A (en) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Denso Corp | Infrared detector |
-
1998
- 1998-10-14 JP JP10292258A patent/JP2000121432A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2000146689A (en) * | 1998-11-10 | 2000-05-26 | Nippon Ceramic Co Ltd | Pyroelectric infrared detector |
| JP4633873B2 (en) * | 1998-11-10 | 2011-02-16 | 日本セラミック株式会社 | Pyroelectric infrared detector |
| JP2007033154A (en) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Denso Corp | Infrared detector |
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