JP2001013010A - 抵抗変化型赤外線検出器 - Google Patents
抵抗変化型赤外線検出器Info
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- JP2001013010A JP2001013010A JP11181316A JP18131699A JP2001013010A JP 2001013010 A JP2001013010 A JP 2001013010A JP 11181316 A JP11181316 A JP 11181316A JP 18131699 A JP18131699 A JP 18131699A JP 2001013010 A JP2001013010 A JP 2001013010A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 抵抗変化型赤外線検出器の画素の有効面積比
率を大きくしたまま環境温度による温度ドリフトを抑え
ること。 【解決手段】 ８個の小型感熱抵抗体１１−ｎと８個の
小型基準抵抗体１２−ｎを市松様に配置し、各々連結す
ることで１の感熱抵抗体列、基準抵抗体列とした
（ａ）。小型感熱抵抗体１１−ｎ上に形成された赤外線
吸収膜４１の配置を斜線で示した（ｂ）。８個の赤外線
吸収膜４１全体が１の画素を形成する。８個の小型感熱
抵抗体１１−ｎと８個の小型基準抵抗体１２−ｎは全て
同種の金属で同一形状同一膜厚に形成される。これによ
り、感熱抵抗体（列）と基準抵抗体（列）との間の環境
温度勾配による影響を抑えた単位領域を有する抵抗変化
型赤外線検出器を形成できる。
率を大きくしたまま環境温度による温度ドリフトを抑え
ること。 【解決手段】 ８個の小型感熱抵抗体１１−ｎと８個の
小型基準抵抗体１２−ｎを市松様に配置し、各々連結す
ることで１の感熱抵抗体列、基準抵抗体列とした
（ａ）。小型感熱抵抗体１１−ｎ上に形成された赤外線
吸収膜４１の配置を斜線で示した（ｂ）。８個の赤外線
吸収膜４１全体が１の画素を形成する。８個の小型感熱
抵抗体１１−ｎと８個の小型基準抵抗体１２−ｎは全て
同種の金属で同一形状同一膜厚に形成される。これによ
り、感熱抵抗体（列）と基準抵抗体（列）との間の環境
温度勾配による影響を抑えた単位領域を有する抵抗変化
型赤外線検出器を形成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるボロメー
タ、即ち抵抗変化型赤外線検出器に関する。
タ、即ち抵抗変化型赤外線検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】抵抗変化型赤外線検出器（ボロメータ）
は、画素を形成する抵抗体の、赤外線の照射により温度
が上昇し、それに伴って抵抗値が上昇することを利用
し、抵抗値の追跡から赤外線の照射量を検出するもので
ある。尚、「抵抗体」とは、一般には導体とされる材料
（例えば金属）をも含むものとし、その材料により形成
された導通部を指すものとする。
は、画素を形成する抵抗体の、赤外線の照射により温度
が上昇し、それに伴って抵抗値が上昇することを利用
し、抵抗値の追跡から赤外線の照射量を検出するもので
ある。尚、「抵抗体」とは、一般には導体とされる材料
（例えば金属）をも含むものとし、その材料により形成
された導通部を指すものとする。
【０００３】シリコン(Si)基板等半導体基板上に作製さ
れる抵抗変化型赤外線検出器の場合、画素を形成する抵
抗体としては白金(Pt)、チタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル
(Ni)などの金属及び酸化バナジウム(VOx)などの酸化物
半導体などが用いられる。白金(Pt)等赤外線を反射しや
すい導体を抵抗体として用いる場合、赤外線を反射しな
いよう、金黒、白金黒などの皮膜を形成して感熱抵抗体
とすることが有効である。また、赤外線照射以外の、周
囲の温度変化による抵抗値変化を相殺するため、同種金
属による同形状の基準抵抗体を設けて、それとの抵抗値
の差を取ることが広く行われている。
れる抵抗変化型赤外線検出器の場合、画素を形成する抵
抗体としては白金(Pt)、チタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル
(Ni)などの金属及び酸化バナジウム(VOx)などの酸化物
半導体などが用いられる。白金(Pt)等赤外線を反射しや
すい導体を抵抗体として用いる場合、赤外線を反射しな
いよう、金黒、白金黒などの皮膜を形成して感熱抵抗体
とすることが有効である。また、赤外線照射以外の、周
囲の温度変化による抵抗値変化を相殺するため、同種金
属による同形状の基準抵抗体を設けて、それとの抵抗値
の差を取ることが広く行われている。
【０００４】図６に、感熱抵抗体と基準抵抗体をとから
成る抵抗変化型赤外線検出器の概略を示す。図６の
（ａ）が感熱抵抗体、図６の（ｂ）が基準抵抗体であ
る。感熱抵抗体は、赤外線の照射による熱ＱIRにより温
度上昇し、抵抗値がＲIRとなる。これを定電流電源によ
り電流Ｉをかけ、感熱抵抗体の電圧降下ＶIRを読み取る
（図６の（ａ））。ここで、赤外線の照射に関係のない
環境温度の変化による抵抗値の変化分を相殺するため、
基準抵抗体に定電流電源により電流Ｉ0をかけ、電圧降
下Ｖ0を読みとる（図６の（ｂ））。ここで、感熱抵抗
体と基準抵抗体が全く同種の抵抗材料から成り、同形状
に成形されているならば、赤外線の照射に関係のない環
境温度の変化による抵抗値の変化は全く等しいので、２
つの定電流電源の電流Ｉ及びＩ0を等しくおけば、電圧
降下ＶIRと電圧降下Ｖ0の差ＶIR−Ｖ0は、常に感熱抵抗
体への赤外線の照射による熱ＱIRに比例する。これによ
り、赤外線の照射量（相対量）を検出するものである。
成る抵抗変化型赤外線検出器の概略を示す。図６の
（ａ）が感熱抵抗体、図６の（ｂ）が基準抵抗体であ
る。感熱抵抗体は、赤外線の照射による熱ＱIRにより温
度上昇し、抵抗値がＲIRとなる。これを定電流電源によ
り電流Ｉをかけ、感熱抵抗体の電圧降下ＶIRを読み取る
（図６の（ａ））。ここで、赤外線の照射に関係のない
環境温度の変化による抵抗値の変化分を相殺するため、
基準抵抗体に定電流電源により電流Ｉ0をかけ、電圧降
下Ｖ0を読みとる（図６の（ｂ））。ここで、感熱抵抗
体と基準抵抗体が全く同種の抵抗材料から成り、同形状
に成形されているならば、赤外線の照射に関係のない環
境温度の変化による抵抗値の変化は全く等しいので、２
つの定電流電源の電流Ｉ及びＩ0を等しくおけば、電圧
降下ＶIRと電圧降下Ｖ0の差ＶIR−Ｖ0は、常に感熱抵抗
体への赤外線の照射による熱ＱIRに比例する。これによ
り、赤外線の照射量（相対量）を検出するものである。
【０００５】図７に、支持基板１０上に形成された感熱
抵抗体と基準抵抗体の断面図を示す。感熱抵抗体３１
は、支持基板１０表層部に空洞５０を設け、絶縁膜２０
から成る隔壁上に形成される。感熱抵抗体３１は赤外線
吸収膜４０により被覆されている。感熱抵抗体３１は、
空洞５０の存在により、赤外線が赤外線吸収膜４０に照
射するとその発生する熱が支持基板１０に散逸すること
がない。一方、基準抵抗体３２は、支持基板１０に直接
絶縁膜２０が被覆された上に形成される。よって基準抵
抗体３２は支持基板１０及び絶縁膜２０とほぼ熱的に平
衡であり、赤外線の照射によっては殆ど温度上昇しな
い。
抵抗体と基準抵抗体の断面図を示す。感熱抵抗体３１
は、支持基板１０表層部に空洞５０を設け、絶縁膜２０
から成る隔壁上に形成される。感熱抵抗体３１は赤外線
吸収膜４０により被覆されている。感熱抵抗体３１は、
空洞５０の存在により、赤外線が赤外線吸収膜４０に照
射するとその発生する熱が支持基板１０に散逸すること
がない。一方、基準抵抗体３２は、支持基板１０に直接
絶縁膜２０が被覆された上に形成される。よって基準抵
抗体３２は支持基板１０及び絶縁膜２０とほぼ熱的に平
衡であり、赤外線の照射によっては殆ど温度上昇しな
い。
【０００６】空洞５０は、図示しない犠牲層の形成と異
方性エッチングにより、絶縁膜２０及び感熱抵抗体３１
の形成後に形成することが可能である。また、図７は、
支持基板１０上に形成された感熱抵抗体と基準抵抗体の
概略を示すものであり、実際には保護層が数層形成され
る。
方性エッチングにより、絶縁膜２０及び感熱抵抗体３１
の形成後に形成することが可能である。また、図７は、
支持基板１０上に形成された感熱抵抗体と基準抵抗体の
概略を示すものであり、実際には保護層が数層形成され
る。
【０００７】感熱抵抗体の形成方法の１例を図８に示
す。白金(Pt)のような良導体で感熱抵抗体３１を形成す
る際は、導通部をジグザグの細線とすることも有用であ
る。この際、金黒或いは白金黒による赤外線吸収膜４０
は、図８の（ａ）のようにジグザグの細線の白金(Pt)導
通部を１の矩形領域として覆うことで、赤外線を検出す
る領域を広く取ることができる。即ち、赤外線吸収膜４
０の面積が１の画素を形成する。尚、基準抵抗体３２は
感熱抵抗体３１と同一形状及び同一膜厚に形成する。
す。白金(Pt)のような良導体で感熱抵抗体３１を形成す
る際は、導通部をジグザグの細線とすることも有用であ
る。この際、金黒或いは白金黒による赤外線吸収膜４０
は、図８の（ａ）のようにジグザグの細線の白金(Pt)導
通部を１の矩形領域として覆うことで、赤外線を検出す
る領域を広く取ることができる。即ち、赤外線吸収膜４
０の面積が１の画素を形成する。尚、基準抵抗体３２は
感熱抵抗体３１と同一形状及び同一膜厚に形成する。
【０００８】このような構成の、複数の感熱抵抗体と１
の基準抵抗体による赤外線検出器を図９に示す。ｎ個の
感熱抵抗体９１−１、９１−２、…、９１−ｎについ
て、各々ＭＯＳトランジスタにより形成されるｎ個のス
イッチ９１０−１、９１０−２、…、９１０−ｎを介し
て定電流電源９４と接続しておく。ｎ個のスイッチ９１
０−１、９１０−２、…、９１０−ｎは、スキャナ回路
９３により、順次１つずつ接続されるように構成されて
いる。基準抵抗体９２には定電流電源９５を接続する。
こうして、電位差計９６により、ｎ個の感熱抵抗体９１
−１、９１−２、…、９１−ｎの電圧降下と基準抵抗体
９２の電圧降下との差を順次出力する。これにより、ｎ
個の感熱抵抗体９１−１、９１−２、…、９１−ｎに対
応するｎ個の画素に照射する赤外線量に比例する電圧を
電位差計９６の出力端子９７から得ることができる。こ
うしてｎ個の感熱抵抗体９１−１、９１−２、…、９１
−ｎをマトリックス状に配置し、出力端子９７を表示装
置に接続して電圧に応じて輝度が変化するようにすれ
ば、赤外線による撮像装置が容易に構成できる。
の基準抵抗体による赤外線検出器を図９に示す。ｎ個の
感熱抵抗体９１−１、９１−２、…、９１−ｎについ
て、各々ＭＯＳトランジスタにより形成されるｎ個のス
イッチ９１０−１、９１０−２、…、９１０−ｎを介し
て定電流電源９４と接続しておく。ｎ個のスイッチ９１
０−１、９１０−２、…、９１０−ｎは、スキャナ回路
９３により、順次１つずつ接続されるように構成されて
いる。基準抵抗体９２には定電流電源９５を接続する。
こうして、電位差計９６により、ｎ個の感熱抵抗体９１
−１、９１−２、…、９１−ｎの電圧降下と基準抵抗体
９２の電圧降下との差を順次出力する。これにより、ｎ
個の感熱抵抗体９１−１、９１−２、…、９１−ｎに対
応するｎ個の画素に照射する赤外線量に比例する電圧を
電位差計９６の出力端子９７から得ることができる。こ
うしてｎ個の感熱抵抗体９１−１、９１−２、…、９１
−ｎをマトリックス状に配置し、出力端子９７を表示装
置に接続して電圧に応じて輝度が変化するようにすれ
ば、赤外線による撮像装置が容易に構成できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、複数の感熱
抵抗体に対し、１の基準抵抗体との差分を取る場合次の
ような問題がある。第１に、同種金属による同膜厚同形
状の抵抗体を設計しても、作製時に形状がバラツキ、こ
れにより各抵抗体の抵抗値のバラツキを生じてしまうこ
とである。第２に、測定中の周辺からの温度吸収が、各
抵抗体の基板上の位置により温度差が生じ、各抵抗体の
抵抗値にバラツキがでてしまうことである。よって従来
の抵抗変化型赤外線検出器においては各抵抗体の基板上
の位置によって温度バラツキが生じないよう、温度調節
器が必須であった。また、作製バラツキによるオフセッ
ト抵抗を補正するため、従来は作製後に全ての感熱抵抗
体について、基準抵抗体との補正パラメータ算出後、Ｒ
ＯＭ等の記憶装置に記憶させていた。即ち、測定時にＲ
ＯＭデータからＤ／Ａ変換により各抵抗体ごとに定電流
を変化させて補正することにより、各画素に照射する赤
外線量を求めていた。
抵抗体に対し、１の基準抵抗体との差分を取る場合次の
ような問題がある。第１に、同種金属による同膜厚同形
状の抵抗体を設計しても、作製時に形状がバラツキ、こ
れにより各抵抗体の抵抗値のバラツキを生じてしまうこ
とである。第２に、測定中の周辺からの温度吸収が、各
抵抗体の基板上の位置により温度差が生じ、各抵抗体の
抵抗値にバラツキがでてしまうことである。よって従来
の抵抗変化型赤外線検出器においては各抵抗体の基板上
の位置によって温度バラツキが生じないよう、温度調節
器が必須であった。また、作製バラツキによるオフセッ
ト抵抗を補正するため、従来は作製後に全ての感熱抵抗
体について、基準抵抗体との補正パラメータ算出後、Ｒ
ＯＭ等の記憶装置に記憶させていた。即ち、測定時にＲ
ＯＭデータからＤ／Ａ変換により各抵抗体ごとに定電流
を変化させて補正することにより、各画素に照射する赤
外線量を求めていた。
【００１０】よって本発明の目的は、赤外線を検出する
画素の有効面積比率を大きくしたまま環境温度による温
度ドリフトを小さく抑えた、簡易な演算回路による抵抗
変化型赤外線検出器を提供することである。
画素の有効面積比率を大きくしたまま環境温度による温
度ドリフトを小さく抑えた、簡易な演算回路による抵抗
変化型赤外線検出器を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の手段に
よれば、感熱抵抗体と、基準抵抗体とから成る抵抗変化
型赤外線検出器において、赤外線を検出する１の単位領
域が複数個の小領域に区分され、その複数個の小領域
を、市松様に小感熱抵抗体領域と小基準低抗体領域とに
区分し、小感熱抵抗体領域と小基準低抗体領域とに感熱
抵抗体と基準低抗体とを配置し、各々連結して１の感熱
抵抗体列及び１の基準低抗体列とした赤外線検出単位領
域を有することを特徴とする。
よれば、感熱抵抗体と、基準抵抗体とから成る抵抗変化
型赤外線検出器において、赤外線を検出する１の単位領
域が複数個の小領域に区分され、その複数個の小領域
を、市松様に小感熱抵抗体領域と小基準低抗体領域とに
区分し、小感熱抵抗体領域と小基準低抗体領域とに感熱
抵抗体と基準低抗体とを配置し、各々連結して１の感熱
抵抗体列及び１の基準低抗体列とした赤外線検出単位領
域を有することを特徴とする。
【００１２】また、請求項２に記載の手段によれば、各
々が画素を形成する複数の感熱抵抗体と、１の基準抵抗
体を比較することで各々の画素の赤外線を検出する抵抗
変化型赤外線検出器において、いずれの感熱抵抗体も、
比較される基準抵抗体の周囲に配置されていることを特
徴とする。
々が画素を形成する複数の感熱抵抗体と、１の基準抵抗
体を比較することで各々の画素の赤外線を検出する抵抗
変化型赤外線検出器において、いずれの感熱抵抗体も、
比較される基準抵抗体の周囲に配置されていることを特
徴とする。
【００１３】また、請求項３に記載の手段によれば、請
求項１又は請求項２に記載の抵抗変化型赤外線検出器に
おいて、基準低抗体は支持基板に直接又は間接的に接し
ており、感熱抵抗体は支持基板と空洞を介して熱的に絶
縁された構造をとっていることを特徴とする。ここで空
洞とは、支持基板をエッチするなどしてできた、固体が
無い部分を言う。
求項１又は請求項２に記載の抵抗変化型赤外線検出器に
おいて、基準低抗体は支持基板に直接又は間接的に接し
ており、感熱抵抗体は支持基板と空洞を介して熱的に絶
縁された構造をとっていることを特徴とする。ここで空
洞とは、支持基板をエッチするなどしてできた、固体が
無い部分を言う。
【００１４】請求項４に記載の手段によれば、感熱抵抗
体と、基準抵抗体とから成る抵抗変化型赤外線検出器に
おいて、赤外線を検出する１の画素が、空洞を有する重
層構造をとっており、支持基板の裏面に基準抵抗体を配
置し、空洞を形成する隔壁の上面に感熱抵抗体を配置し
たことを特徴とする。ここで空洞とは、支持基板に作製
された空洞を言い、空気、窒素その他の気体、或いは真
空領域により空洞が形成される。これにより感熱抵抗体
の抵抗値を変化させる熱が、容易には散逸しない。
体と、基準抵抗体とから成る抵抗変化型赤外線検出器に
おいて、赤外線を検出する１の画素が、空洞を有する重
層構造をとっており、支持基板の裏面に基準抵抗体を配
置し、空洞を形成する隔壁の上面に感熱抵抗体を配置し
たことを特徴とする。ここで空洞とは、支持基板に作製
された空洞を言い、空気、窒素その他の気体、或いは真
空領域により空洞が形成される。これにより感熱抵抗体
の抵抗値を変化させる熱が、容易には散逸しない。
【００１５】
【作用及び発明の効果】小さな感熱抵抗体と小さな基準
抵抗体を市松様に配置し、それぞれ連結して１の感熱抵
抗体列及び基準抵抗体列とすれば、１検出単位領域中の
環境温度勾配による感熱抵抗体列と基準抵抗体列との抵
抗偏差は十分相殺される。これにより、感熱抵抗体列と
基準抵抗体列の電圧降下の差は、感熱抵抗体列の赤外線
照射量と比例させることができる（請求項１）。
抵抗体を市松様に配置し、それぞれ連結して１の感熱抵
抗体列及び基準抵抗体列とすれば、１検出単位領域中の
環境温度勾配による感熱抵抗体列と基準抵抗体列との抵
抗偏差は十分相殺される。これにより、感熱抵抗体列と
基準抵抗体列の電圧降下の差は、感熱抵抗体列の赤外線
照射量と比例させることができる（請求項１）。
【００１６】１の基準抵抗体の周囲に感熱抵抗体が配置
されていれば、環境温度勾配による抵抗変化は十分相殺
される（請求項２）。尚、この場合の「周囲」とは、１
の基準抵抗体と感熱抵抗体の間に他の感熱抵抗体が無い
程度を言う。また、請求項１、請求項２に記載の手段の
場合、素子作成時に各々近接した位置に作成されるの
で、感熱抵抗体と基準抵抗体の抵抗値オフセットを小さ
く抑えることも可能となる。
されていれば、環境温度勾配による抵抗変化は十分相殺
される（請求項２）。尚、この場合の「周囲」とは、１
の基準抵抗体と感熱抵抗体の間に他の感熱抵抗体が無い
程度を言う。また、請求項１、請求項２に記載の手段の
場合、素子作成時に各々近接した位置に作成されるの
で、感熱抵抗体と基準抵抗体の抵抗値オフセットを小さ
く抑えることも可能となる。
【００１７】支持基板が十分薄ければ基準抵抗体を画素
の裏面に配置することも有効である（請求項４）。ま
た、例えば基準抵抗体と感熱抵抗体が１画素中で空洞を
介した重層構造を取れば、赤外線検出器の基板上での画
素の総面積を多くすることができる。
の裏面に配置することも有効である（請求項４）。ま
た、例えば基準抵抗体と感熱抵抗体が１画素中で空洞を
介した重層構造を取れば、赤外線検出器の基板上での画
素の総面積を多くすることができる。
【００１８】基準抵抗体が支持基板と熱的に平衡であ
り、感熱抵抗体が支持基板と熱的に絶縁されていれば、
感熱抵抗体の抵抗変化と基準抵抗体の抵抗変化との差は
感熱抵抗体に照射される赤外線量に比例する（請求項
３）。また、例えば赤外線吸収膜を感熱抵抗体のみに形
成すれば赤外線照射による温度上昇を確実にすることが
できる。以上の基準抵抗体と感熱抵抗体が同種金属を用
いて同一形状に形成されていれば、赤外線の照射が無い
場合の基準抵抗体と感熱抵抗体の抵抗値は等しく、簡易
な回路で赤外線の照射量（相対量）を検出する抵抗変化
型赤外線検出器を作製することができることは明らかで
ある。
り、感熱抵抗体が支持基板と熱的に絶縁されていれば、
感熱抵抗体の抵抗変化と基準抵抗体の抵抗変化との差は
感熱抵抗体に照射される赤外線量に比例する（請求項
３）。また、例えば赤外線吸収膜を感熱抵抗体のみに形
成すれば赤外線照射による温度上昇を確実にすることが
できる。以上の基準抵抗体と感熱抵抗体が同種金属を用
いて同一形状に形成されていれば、赤外線の照射が無い
場合の基準抵抗体と感熱抵抗体の抵抗値は等しく、簡易
な回路で赤外線の照射量（相対量）を検出する抵抗変化
型赤外線検出器を作製することができることは明らかで
ある。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の具体
例を図を用いて説明する。尚、本発明の要部は感熱抵抗
体と基準抵抗体の配置であり、適宜配置の位置のみを表
示することで説明する。
例を図を用いて説明する。尚、本発明の要部は感熱抵抗
体と基準抵抗体の配置であり、適宜配置の位置のみを表
示することで説明する。
【００２０】〔第１実施例〕図１の（ａ）は、８個の小
型感熱抵抗体１１−ｎと８個の小型基準抵抗体１２−ｎ
を市松様に配置し、各々連結することで１の感熱抵抗体
列、基準抵抗体列とした抵抗変化型赤外線検出器の単位
領域１００を示したものである。図１の（ｂ）は、抵抗
変化型赤外線検出器の単位領域１００の、小型感熱抵抗
体１１−ｎ上に形成された赤外線吸収膜４１の配置を斜
線で示したものであり、８個の赤外線吸収膜４１全体が
１の画素を形成する。８個の小型感熱抵抗体１１−ｎと
８個の小型基準抵抗体１２−ｎは全て同種の金属で同一
形状同一膜厚に形成される。これにより、感熱抵抗体
（列）と基準抵抗体（列）との間の環境温度勾配による
影響を抑えた単位領域を有する抵抗変化型赤外線検出器
を形成できる。
型感熱抵抗体１１−ｎと８個の小型基準抵抗体１２−ｎ
を市松様に配置し、各々連結することで１の感熱抵抗体
列、基準抵抗体列とした抵抗変化型赤外線検出器の単位
領域１００を示したものである。図１の（ｂ）は、抵抗
変化型赤外線検出器の単位領域１００の、小型感熱抵抗
体１１−ｎ上に形成された赤外線吸収膜４１の配置を斜
線で示したものであり、８個の赤外線吸収膜４１全体が
１の画素を形成する。８個の小型感熱抵抗体１１−ｎと
８個の小型基準抵抗体１２−ｎは全て同種の金属で同一
形状同一膜厚に形成される。これにより、感熱抵抗体
（列）と基準抵抗体（列）との間の環境温度勾配による
影響を抑えた単位領域を有する抵抗変化型赤外線検出器
を形成できる。
【００２１】〔第２実施例〕図２の（ａ）は、２つの感
熱抵抗体３１１−ｎ−１、３１１−ｎ−２と、それと比
較される基準抵抗体３２１−ｎから成る繰り返し単位を
有する抵抗変化型赤外線検出器の抵抗体の配置図であ
る。感熱抵抗体３１１−ｎ−１及び３１１−ｎ−２は、
隣接する基準抵抗体３２１−ｎと抵抗値（定電流による
電位差）をそれぞれ比較されることで、赤外線検出画素
となる。２つの感熱抵抗体３１１−ｎ−１及び３１１−
ｎ−２並びに基準抵抗体３２１−ｎから成る繰り返し単
位を所望の画素数分配置することで、画素の総面積が占
める割合を２／３まで向上させた抵抗変化型赤外線検出
器を形成できる。感熱抵抗体３１１−ｎ−１、３１１−
ｎ−２と基準抵抗体３２１−ｎは全て同種の金属で同一
形状同一膜厚に形成される。これにより、感熱抵抗体と
基準抵抗体との間の環境温度勾配による影響を抑えた抵
抗変化型赤外線検出器を形成できる。
熱抵抗体３１１−ｎ−１、３１１−ｎ−２と、それと比
較される基準抵抗体３２１−ｎから成る繰り返し単位を
有する抵抗変化型赤外線検出器の抵抗体の配置図であ
る。感熱抵抗体３１１−ｎ−１及び３１１−ｎ−２は、
隣接する基準抵抗体３２１−ｎと抵抗値（定電流による
電位差）をそれぞれ比較されることで、赤外線検出画素
となる。２つの感熱抵抗体３１１−ｎ−１及び３１１−
ｎ−２並びに基準抵抗体３２１−ｎから成る繰り返し単
位を所望の画素数分配置することで、画素の総面積が占
める割合を２／３まで向上させた抵抗変化型赤外線検出
器を形成できる。感熱抵抗体３１１−ｎ−１、３１１−
ｎ−２と基準抵抗体３２１−ｎは全て同種の金属で同一
形状同一膜厚に形成される。これにより、感熱抵抗体と
基準抵抗体との間の環境温度勾配による影響を抑えた抵
抗変化型赤外線検出器を形成できる。
【００２２】一方、図２の（ｂ）は、８つの感熱抵抗体
３１２−ｎ−１、３１２−ｎ−２、…、３１２−ｎ−８
と、それと比較される基準抵抗体３２２−ｎから成る繰
り返し単位を有する抵抗変化型赤外線検出器の抵抗体の
配置図である。感熱抵抗体３１２−ｎ−１、３１２−ｎ
−２、…、３１２−ｎ−８は、隣接する基準抵抗体３２
２−ｎと抵抗値（定電流による電位差）をそれぞれ比較
されることで、赤外線検出画素となる。８つの感熱抵抗
体３１１−ｎ−１及び３１１−ｎ−２並びに基準抵抗体
３２１−ｎから成る繰り返し単位を所望の画素数分配置
することで、画素の総面積が占める割合を８／９まで向
上させた抵抗変化型赤外線検出器を形成できる。感熱抵
抗体３１２−ｎ−１、３１２−ｎ−２、…、３１２−ｎ
−８と基準抵抗体３２２−ｎは全て同種の金属で同一形
状同一膜厚に形成される。これにより、感熱抵抗体と基
準抵抗体との間の環境温度勾配による影響を抑えた抵抗
変化型赤外線検出器を形成できる。
３１２−ｎ−１、３１２−ｎ−２、…、３１２−ｎ−８
と、それと比較される基準抵抗体３２２−ｎから成る繰
り返し単位を有する抵抗変化型赤外線検出器の抵抗体の
配置図である。感熱抵抗体３１２−ｎ−１、３１２−ｎ
−２、…、３１２−ｎ−８は、隣接する基準抵抗体３２
２−ｎと抵抗値（定電流による電位差）をそれぞれ比較
されることで、赤外線検出画素となる。８つの感熱抵抗
体３１１−ｎ−１及び３１１−ｎ−２並びに基準抵抗体
３２１−ｎから成る繰り返し単位を所望の画素数分配置
することで、画素の総面積が占める割合を８／９まで向
上させた抵抗変化型赤外線検出器を形成できる。感熱抵
抗体３１２−ｎ−１、３１２−ｎ−２、…、３１２−ｎ
−８と基準抵抗体３２２−ｎは全て同種の金属で同一形
状同一膜厚に形成される。これにより、感熱抵抗体と基
準抵抗体との間の環境温度勾配による影響を抑えた抵抗
変化型赤外線検出器を形成できる。
【００２３】〔第３実施例〕図３は、基準抵抗体３２を
支持基板１０の裏面に形成した抵抗変化型赤外線検出器
の１画素領域の断面図である。感熱抵抗体３１は支持基
板１０表面に形成された空洞５０を覆う絶縁膜２０の上
層に形成され、更に赤外線吸収膜４０に覆われる。感熱
抵抗体３１と基準抵抗体３２は同種の金属で同一形状同
一膜厚に形成される。これにより、感熱抵抗体と基準抵
抗体との間の環境温度勾配による影響を抑えた、総画素
面積の大きい抵抗変化型赤外線検出器を形成できる。
支持基板１０の裏面に形成した抵抗変化型赤外線検出器
の１画素領域の断面図である。感熱抵抗体３１は支持基
板１０表面に形成された空洞５０を覆う絶縁膜２０の上
層に形成され、更に赤外線吸収膜４０に覆われる。感熱
抵抗体３１と基準抵抗体３２は同種の金属で同一形状同
一膜厚に形成される。これにより、感熱抵抗体と基準抵
抗体との間の環境温度勾配による影響を抑えた、総画素
面積の大きい抵抗変化型赤外線検出器を形成できる。
【００２４】〔第４実施例〕図４は、１画素中で感熱抵
抗体３１と基準抵抗体３２を空洞５０を介した重層構造
とした抵抗変化型赤外線検出器の１画素領域の断面図で
ある。支持基板１０表面に形成された凹部５００に絶縁
膜２２を形成し、その上に基準抵抗体３２を形成する。
基準抵抗体３２上には空洞５０を保つよう、絶縁膜２０
が形成される。絶縁膜２０の上層に感熱抵抗体３１が形
成され、更に赤外線吸収膜４０に覆われる。感熱抵抗体
３１と基準抵抗体３２は同種の金属で同一形状同一膜厚
に形成される。これにより、感熱抵抗体と基準抵抗体と
の間の環境温度勾配による影響を抑えた、総画素面積の
大きい抵抗変化型赤外線検出器を形成できる。
抗体３１と基準抵抗体３２を空洞５０を介した重層構造
とした抵抗変化型赤外線検出器の１画素領域の断面図で
ある。支持基板１０表面に形成された凹部５００に絶縁
膜２２を形成し、その上に基準抵抗体３２を形成する。
基準抵抗体３２上には空洞５０を保つよう、絶縁膜２０
が形成される。絶縁膜２０の上層に感熱抵抗体３１が形
成され、更に赤外線吸収膜４０に覆われる。感熱抵抗体
３１と基準抵抗体３２は同種の金属で同一形状同一膜厚
に形成される。これにより、感熱抵抗体と基準抵抗体と
の間の環境温度勾配による影響を抑えた、総画素面積の
大きい抵抗変化型赤外線検出器を形成できる。
【００２５】〔変形例〕図５は、１画素中で感熱抵抗体
３１と基準抵抗体３２を空洞５０を介した重層構造とし
た抵抗変化型赤外線検出器の１画素領域の断面図であ
る。支持基板１０表面に絶縁膜２０が形成され、その上
に基準抵抗体３２が形成される。基準抵抗体３２上部に
空洞５０を保つよう、絶縁性構造体２５が形成される。
絶縁性構造体２５はその上に赤外線吸収膜４０に覆われ
た感熱抵抗体３１を保持できるものである。感熱抵抗体
３１と基準抵抗体３２は同種の金属で同一形状同一膜厚
に形成される。これにより、感熱抵抗体と基準抵抗体と
の間の環境温度勾配による影響を抑えた、総画素面積の
大きい抵抗変化型赤外線検出器を形成できる。尚、空洞
５０は、例えば空洞で良い。このような絶縁性構造体２
５は、従来の半導体積層工程と選択エッチを組み合わせ
たマイクロマシニングで製造可能である。
３１と基準抵抗体３２を空洞５０を介した重層構造とし
た抵抗変化型赤外線検出器の１画素領域の断面図であ
る。支持基板１０表面に絶縁膜２０が形成され、その上
に基準抵抗体３２が形成される。基準抵抗体３２上部に
空洞５０を保つよう、絶縁性構造体２５が形成される。
絶縁性構造体２５はその上に赤外線吸収膜４０に覆われ
た感熱抵抗体３１を保持できるものである。感熱抵抗体
３１と基準抵抗体３２は同種の金属で同一形状同一膜厚
に形成される。これにより、感熱抵抗体と基準抵抗体と
の間の環境温度勾配による影響を抑えた、総画素面積の
大きい抵抗変化型赤外線検出器を形成できる。尚、空洞
５０は、例えば空洞で良い。このような絶縁性構造体２
５は、従来の半導体積層工程と選択エッチを組み合わせ
たマイクロマシニングで製造可能である。
【００２６】以上いずれの実施例においても、感熱抵抗
体と基準抵抗体は、例えば白金(Pt)、ニッケル(Ni)、銅
(Cu)、チタン(Ti)などで形成することができる。また支
持基板シリコン(Si)の他、任意の半導体製造用基板を用
いることができる。絶縁膜、絶縁性構造体は酸化珪素(S
iO2)、窒化珪素(Si3N4)、ポリシリコンと酸化珪素の積
層、アンドープトシリケートグラス(USG)を用いること
ができる。更に赤外線吸収膜としては白金黒、金黒、ニ
ッケル黒などを用いることができる。
体と基準抵抗体は、例えば白金(Pt)、ニッケル(Ni)、銅
(Cu)、チタン(Ti)などで形成することができる。また支
持基板シリコン(Si)の他、任意の半導体製造用基板を用
いることができる。絶縁膜、絶縁性構造体は酸化珪素(S
iO2)、窒化珪素(Si3N4)、ポリシリコンと酸化珪素の積
層、アンドープトシリケートグラス(USG)を用いること
ができる。更に赤外線吸収膜としては白金黒、金黒、ニ
ッケル黒などを用いることができる。
【００２７】いずれの実施例においても、本発明の要部
は感熱抵抗体と基準抵抗体の配置であり、感熱抵抗体と
基準抵抗体の形状は任意である。また、簡易な外部回路
として従来の定電流を通すことで電位差による計測が可
能であるが、検出回路はこれに限られない。本発明は画
素数は任意であり、１の画素による赤外線検出器として
も良く、画素をマトリクス状に配置した赤外線撮像装置
としても良い。
は感熱抵抗体と基準抵抗体の配置であり、感熱抵抗体と
基準抵抗体の形状は任意である。また、簡易な外部回路
として従来の定電流を通すことで電位差による計測が可
能であるが、検出回路はこれに限られない。本発明は画
素数は任意であり、１の画素による赤外線検出器として
も良く、画素をマトリクス状に配置した赤外線撮像装置
としても良い。
【図１】本発明の第１の実施例に係る抵抗変化型赤外線
検出器の概略を示した配置図。
検出器の概略を示した配置図。
【図２】本発明の第２の実施例に係る抵抗変化型赤外線
検出器の概略を示した配置図。
検出器の概略を示した配置図。
【図３】本発明の第３の実施例に係る抵抗変化型赤外線
検出器の概略を示した断面図。
検出器の概略を示した断面図。
【図４】本発明の第４の実施例に係る抵抗変化型赤外線
検出器の概略を示した断面図。
検出器の概略を示した断面図。
【図５】本発明の変形例に係る抵抗変化型赤外線検出器
の概略を示した断面図。
の概略を示した断面図。
【図６】抵抗変化型赤外線検出器の概念を示した模式
図。
図。
【図７】抵抗変化型赤外線検出器の概略を示した断面
図。
図。
【図８】抵抗変化型赤外線検出器の感熱抵抗体及び基準
抵抗体の構成例を示した模式図。
抵抗体の構成例を示した模式図。
【図９】従来の抵抗変化型赤外線検出器の概略を示した
配線図。
配線図。
１０ 基板 １００ 単位領域 １１−ｎ 小型感熱抵抗体 １２−ｎ 小型基準抵抗体 ２０、２１、２２ 絶縁膜 ２５ 絶縁性構造体 ３１、９１−ｎ 感熱抵抗体 ３２、９２ 基準抵抗体 ４０、４１ 赤外線吸収膜 ５０ 空洞 ５００ 凹部 ９１０−ｎ 感熱抵抗体スイッチ（ＭＯＳ） ９３ スキャン回路 ９４ （感熱抵抗体用）定電流電源 ９５ （基準抵抗体用）定電流電源 ９６ 電位差計 ９７ 出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山寺 秀哉 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 船橋 博文 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 坂田 二郎 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 2G066 BA09 BB11 BC09 CA02
Claims (4)
- 【請求項１】 感熱抵抗体と、基準抵抗体とから成る抵
抗変化型赤外線検出器において、 赤外線を検出する１の単位領域が複数個の小領域に区分
され、 前記複数個の小領域を、市松様に小感熱抵抗体領域と小
基準低抗体領域とに区分し、 前記小感熱抵抗体領域と前記小基準低抗体領域とに感熱
抵抗体と基準低抗体とをそれぞれ配置し、各々連結して
１の感熱抵抗体列及び１の基準低抗体列とした赤外線検
出単位領域を有することを特徴とする抵抗変化型赤外線
検出器。 - 【請求項２】 各々が画素を形成する複数の感熱抵抗体
と、１の基準抵抗体を比較することで各々の画素の赤外
線を検出する抵抗変化型赤外線検出器において、 いずれの前記感熱抵抗体も、比較される前記基準抵抗体
の周囲に配置されていることを特徴とする抵抗変化型赤
外線検出器。 - 【請求項３】 前記基準低抗体は支持基板に直接又は間
接的に接しており、前記感熱抵抗体は支持基板とは空洞
を介して熱的に絶縁された構造をとっていることを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載の抵抗変化型赤外線
検出器。 - 【請求項４】 感熱抵抗体と、基準抵抗体とから成る抵
抗変化型赤外線検出器において、 赤外線を検出する１の画素が、空洞を有する重層構造を
とっており、 支持基板の裏面に基準抵抗体を配置し、空洞を形成する
隔壁の上面に感熱抵抗体を配置したことを特徴とする抵
抗変化型赤外線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18131699A JP4075222B2 (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 抵抗変化型赤外線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18131699A JP4075222B2 (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 抵抗変化型赤外線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001013010A true JP2001013010A (ja) | 2001-01-19 |
| JP4075222B2 JP4075222B2 (ja) | 2008-04-16 |
Family
ID=16098559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18131699A Expired - Fee Related JP4075222B2 (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 抵抗変化型赤外線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4075222B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021210593A1 (ja) | 2020-04-13 | 2021-10-21 | 国立大学法人京都大学 | 赤外線センシングデバイス及びそれに用いる抵抗可変膜 |
-
1999
- 1999-06-28 JP JP18131699A patent/JP4075222B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021210593A1 (ja) | 2020-04-13 | 2021-10-21 | 国立大学法人京都大学 | 赤外線センシングデバイス及びそれに用いる抵抗可変膜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4075222B2 (ja) | 2008-04-16 |
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