JP2014032078A - Infrared radiation element - Google Patents
Infrared radiation element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014032078A JP2014032078A JP2012172089A JP2012172089A JP2014032078A JP 2014032078 A JP2014032078 A JP 2014032078A JP 2012172089 A JP2012172089 A JP 2012172089A JP 2012172089 A JP2012172089 A JP 2012172089A JP 2014032078 A JP2014032078 A JP 2014032078A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- infrared radiation
- layer
- radiation layer
- infrared
- substrate
- 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.)
- Pending
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 303
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 78
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 28
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 240
- 239000010408 film Substances 0.000 description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 description 31
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 19
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 17
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 16
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 14
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 12
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical compound OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018182 Al—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 and for example Chemical compound 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
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
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/10—Arrangements of light sources specially adapted for spectrometry or colorimetry
- G01J3/108—Arrangements of light sources specially adapted for spectrometry or colorimetry for measurement in the infrared range
-
- 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
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
- G01J1/08—Arrangements of light sources specially adapted for photometry standard sources, also using luminescent or radioactive material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
Abstract
Description
本発明は、赤外線放射素子に関するものである。 The present invention relates to an infrared radiation element.
従来から、MEMS(micro electro mechanicalsystems)の製造技術などを利用して製造される赤外線放射素子が研究開発されている。この種の赤外線放射素子は、ガスセンサや光学分析装置などの赤外線源(赤外光源)として使用することができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, an infrared emitting element manufactured using a manufacturing technology of MEMS (micro electro mechanical systems) has been researched and developed. This type of infrared radiation element can be used as an infrared source (infrared light source) such as a gas sensor or an optical analyzer.
この種の赤外線放射素子としては、例えば、図3及び図4に示す構成の放射源が知られている(特許文献1)。 As this type of infrared radiation element, for example, a radiation source having the configuration shown in FIGS. 3 and 4 is known (Patent Document 1).
この放射源は、基板13と、基板13上に形成された第1絶縁層22と、第1絶縁層22上に形成された放射表面層11と、放射表面層11上に形成された第2絶縁層24と、第2絶縁層24上に形成された極めて細い複数の白熱フィラメント10とを備えている。また、この放射源は、各白熱フィラメント10を覆うように形成され各白熱フィラメント10を保護する第3絶縁層26と、第3絶縁層26に形成された開口を通して各白熱フィラメント10の両端部に接続された一対の金属パッド15,15とを備えている。第2絶縁層24は、放射表面層11と白熱フィラメント10とを電気的に絶縁するために設けてある。また、特許文献1には、白熱フィラメント10が、均一平面板としての多層構造をなす他の要素(第1絶縁層22、放射表面層11、第2絶縁層24、第3絶縁層26)により囲まれている旨が記載されている。また、特許文献1には、第1絶縁層22及び第3絶縁層26を設ける目的は、白熱フィラメント10及び放射表面層11が酸化しないように保護することである旨が記載されている。
The radiation source includes a
また、基板13には、放射表面層11に対応して開口部14が形成されている。特許文献1には、開口部14を形成するために使用できるエッチング液として、水酸化カリウム(KOH)水溶液、少量のピロカテコールを添加したエチレンジアミン水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)が記載されている。
An
基板13は、(100)配向のシリコンチップにより形成されている。また、第1絶縁層22は、厚さが200nmの窒化シリコン層からなる。また、放射表面層11は、厚さが約1μmで、ホウ素、リンまたは砒素がドープされたポリシリコン膜からなる。また、第2絶縁層24は、厚さが約50nmの窒化シリコン層からなる。また、白熱フィラメント10は、厚さが約400nmのタングステン層からなる。また、第3絶縁層26は、厚さが約200nmの窒化シリコン層からなる。金属パッド15は、例えば、アルミニウムから形成されており、第3絶縁層26に形成された開口を通して白熱フィラメント10とオーム性接触を形成している。
The
また、放射源は、放射表面層11が1mm2の面積を有している。白熱フィラメント10の寸法については、例えば厚さを0.1−1μm、幅を2−10μmとし、その間隔を20−50μmとしてある。
In the radiation source, the
放射源は、白熱フィラメント10が当該白熱フィラメント10に流れる電流により加熱されるが、白熱フィラメント10を、専ら放射表面層11の加熱のために用いるものであり、放射表面層11が主熱放射源として振る舞う。
Although the
ところで、赤外線放射素子としては、低消費電力化などの観点から、より高効率で赤外線を放射可能なものが望まれることが多い。 By the way, as an infrared radiation element, an element capable of emitting infrared radiation with higher efficiency is often desired from the viewpoint of reducing power consumption.
しかし、上述の放射源は、白熱フィラメント10を、専ら放射表面層11の加熱のために用い、放射表面層11が主熱放射源として振る舞うものであり、第2絶縁層24及び放射表面層11それぞれの熱容量に起因して、高効率で赤外線を放射させることが難しい。
However, the radiation source described above uses the
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、より高効率で赤外線を放射させることが可能な赤外線放射素子を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said reason, The objective is to provide the infrared rays radiating element which can radiate | emit infrared rays with higher efficiency.
本発明の赤外線放射素子は、基板と、前記基板の一表面側に設けられた薄膜部と、前記基板の厚み方向に貫通した貫通孔と、前記薄膜部における前記基板側とは反対側に設けられた格子状の第1赤外線放射層と、前記第1赤外線放射層に電気的に接続された複数のパッドと、前記第1赤外線放射層の開口部において前記第1赤外線放射層から離れて配置され且つ前記薄膜部よりも赤外線放射率の高い第2赤外線放射層とを備えることを特徴とする。 The infrared radiation element of the present invention is provided on the opposite side of the substrate, the thin film portion provided on one surface side of the substrate, the through-hole penetrating in the thickness direction of the substrate, and the substrate side in the thin film portion. A grid-shaped first infrared radiation layer, a plurality of pads electrically connected to the first infrared radiation layer, and an opening of the first infrared radiation layer spaced apart from the first infrared radiation layer And a second infrared radiation layer having an infrared emissivity higher than that of the thin film portion.
この赤外線放射素子において、前記第1赤外線放射層と前記第2赤外線放射層とは、同一の材料で形成され且つ同じ厚さであることが好ましい。 In this infrared radiation element, it is preferable that the first infrared radiation layer and the second infrared radiation layer are formed of the same material and have the same thickness.
この赤外線放射素子において、前記第1赤外線放射層は、周部から中心部に近づくにつれて前記開口部のサイズが小さくなっていることが好ましい。 In this infrared radiating element, it is preferable that the first infrared radiating layer has a size of the opening portion that decreases from the peripheral portion toward the central portion.
この赤外線放射素子において、前記第1赤外線放射層の外側で前記第1赤外線放射層から離れて配置され前記薄膜部よりも赤外線放射率の高い第3赤外線放射層を備えることが好ましい。 The infrared radiation element preferably includes a third infrared radiation layer that is disposed outside the first infrared radiation layer and spaced apart from the first infrared radiation layer and has a higher infrared emissivity than the thin film portion.
本発明の赤外線放射素子においては、より高効率で赤外線を放射させることが可能となる。 In the infrared radiation element of the present invention, infrared radiation can be emitted with higher efficiency.
以下では、本実施形態の赤外線放射素子1について図1に基づいて説明する。
Below, the
赤外線放射素子1は、基板2と、この基板2の一表面側に設けられた薄膜部3と、基板2の厚み方向に貫通した貫通孔2aと、薄膜部3における基板2側とは反対側に設けられた格子状の第1赤外線放射層4aとを備えている。要するに、赤外線放射素子1は、基板2に、薄膜部3における第1赤外線放射層4a側とは反対側の表面を露出させる貫通孔2aが形成されている。この赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aへの通電により第1赤外線放射層4aから赤外線が放射される。
The
また、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aに電気的に接続された2つのパッド9と、第1赤外線放射層4aの開口部4aaにおいて第1赤外線放射層4aから離れて配置され且つ薄膜部3よりも赤外線放射率の高い第2赤外線放射層4bとを備えている。また、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aの外側で第1赤外線放射層4aから離れて配置され薄膜部3よりも赤外線放射率の高い第3赤外線放射層4cを備えている。
In addition, the
また、赤外線放射素子1は、基板2の上記一表面側で第1赤外線放射層4aの周部に接するように形成された一対の電極7,7を備えており、各電極7の各々に配線8を介して上述のパッド9が電気的に接続されている。
Further, the
また、赤外線放射素子1は、薄膜部3における基板2側とは反対側で第1赤外線放射層4a、第2赤外線放射層4b及び第3赤外線放射層4cを覆う保護層5を備えている。保護層5は、第1赤外線放射層4a、第2赤外線放射層4b及び第3赤外線放射層4cから放射される赤外線に対して透明な材料により形成されている。なお、図1(a)は、保護層5の図示を省略してある。
The
赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aへの通電により第1赤外線放射層4aが発熱する。これにより、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aの温度が上昇し、第2赤外線放射層4b及び第3赤外線放射層4cも温度が上昇する。よって、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aから赤外線が放射されるだけなく、第2赤外線放射層4b及び第3赤外線放射層4cからも赤外線が放射される。
In the
以下、赤外線放射素子1の各構成要素について詳細に説明する。
Hereinafter, each component of the
基板2は、上記一表面が(100)面の単結晶のシリコン基板により形成されているが、これに限らず、例えば、(110)面の単結晶のシリコン基板により形成してもよい。また、基板2は、単結晶のシリコン基板に限らず、多結晶のシリコン基板でもよいし、シリコン基板以外でもよい。基板2の材料は、薄膜部3の材料よりも熱伝導率が大きく且つ熱容量が大きな材料が好ましい。
The
基板2の外周形状は、矩形状である。基板2の外形サイズは、特に限定するものではないが、例えば、10mm□以下(10mm×10mm以下)に設定するのが好ましい。また、基板2は、貫通孔2aの開口形状を矩形状としてある。基板2の貫通孔2aは、上記一表面側に比べて他表面側での開口面積が大きくなる形状に形成されている。ここで、基板2の貫通孔2aは、薄膜部3から離れるほど開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されている。基板2の貫通孔2aは、基板2をエッチングすることにより形成されている。基板2として上記一表面が(100)面の単結晶のシリコン基板を採用している場合、基板2の貫通孔2aは、例えば、アルカリ系溶液をエッチング液として用いた異方性エッチングにより形成することができる。基板2の貫通孔2aの開口形状は、特に限定するものではない。よって、基板2の貫通孔2aの形成方法として、アルカリ系溶液をエッチング液として用いた異方性エッチングに限らず、例えば、誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置などを用いたドライエッチングを採用することもできる。また、赤外線放射素子1は、製造時において貫通孔2aを形成する際のマスク層が無機材料からなる場合、基板2の上記他表面側に、マスク層が残っていてもよい。なお、マスク層としては、例えば、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜などを採用することができる。
The outer peripheral shape of the
薄膜部3は、基板1の上記一表面側で貫通孔2aを塞いでいる部分が、ダイヤフラム部3Dを構成し、基板2の上記一表面側で貫通孔2aの周部に形成され部分が、ダイヤフラム部3Dを支持する支持部3Sを構成している。
In the
また、薄膜部3は、基板2側のシリコン酸化膜31と、このシリコン酸化膜31における基板2側とは反対側に積層されたシリコン窒化膜32とからなる。薄膜部3は、シリコン酸化膜31とシリコン窒化膜32との積層膜に限らず、例えば、シリコン酸化膜31やシリコン窒化膜32の単層構造でもよいし、SiO2、Si3N4以外の電気絶縁材料からなる単層構造や、2層以上の積層構造でもよい。
The
薄膜部3は、赤外線放射素子1の製造時において基板2の上記他表面側から基板2をエッチングして貫通孔2aを形成する際のエッチングストッパ層としての機能も有している。
The
第1赤外線放射層4a、第2赤外線放射層4b及び第3赤外線放射層4cは、保護層5が接する気体(例えば、空気、窒素ガスなど)とのインピーダンス不整合による赤外線の放射率の低下を抑制するようにシート抵抗を設定してある。
The 1st
第1赤外線放射層4aは、平面形状を格子状としてある。第1赤外線放射層4aの外形サイズは、薄膜部3において貫通孔2aに臨む表面の平面サイズよりも小さく設定するのが好ましい。つまり、第1赤外線放射層4aは、上述のダイヤフラム部3Dの平面サイズよりも小さく設定するのが好ましい。ここで、ダイヤフラム部3Dの平面サイズは、特に限定するものではないが、例えば、5mm□以下に設定するのが好ましい。
The first
第1赤外線放射層4aの外形サイズは、各電極7の各々が重なる各コンタクト領域を除いた領域の外形サイズが3mm□以下となるように設定するのが好ましい。
The outer size of the first
第1赤外線放射層4aの材料は、窒化タンタルを採用している。つまり、第1赤外線放射層4aは、窒化タンタル層からなる。第1赤外線放射層4aの材料は、窒化タンタルに限らず、例えば、窒化チタン、ニッケルクロム、タングステン、チタン、トリウム、白金、ジルコニウム、クロム、バナジウム、ロジウム、ハフニウム、ルテニウム、ボロン、イリジウム、ニオブ、モリブデン、タンタル、オスミウム、レニウム、ニッケル、ホルミウム、コバルト、エルビウム、イットリウム、鉄、スカンジウム、ツリウム、パラジウム、ルテチウムなどを採用してもよい。また、第1赤外線放射層4aの材料としては、導電性ポリシリコンを採用してもよい。つまり、第1赤外線放射層4aは、導電性ポリシリコン層により構成してもよい。第1赤外線放射層4aについて、高温で化学的に安定であり、且つ、シート抵抗の設計容易性という観点からは、窒化タンタル層もしくは導電性ポリシリコン層を採用することが好ましい。窒化タンタル層は、その組成を変えることにより、シート抵抗を変えることが可能である。導電性ポリシリコン層は、不純物濃度などを変えることにより、シート抵抗を変えることが可能である。導電性ポリシリコン層は、n形不純物もしくはp形不純物が高濃度にドーピングされたn形ポリシリコン層もしくはp形ポリシリコン層により構成することができる。導電性ポリシリコン層をn形ポリシリコン層とし、n形不純物として例えばリンを採用する場合には、不純物濃度を例えば、1×1018cm−3〜5×1020cm−3程度の範囲で適宜設定すればよい。また、導電性ポリシリコン層をp形ポリシリコン層とし、p形不純物として例えばボロンを採用する場合には、不純物濃度を1×1018cm−3〜1×1020cm−3程度の範囲で適宜設定すればよい。
The material of the first
上述の気体が空気であり、第1赤外線放射層4aの材料として窒化タンタルを採用し、第1赤外線放射層4aを所望の使用温度として例えば500℃に加熱して使用する場合、この使用温度で第1赤外線放射層4aからの赤外線の放射率が最大となるシート抵抗は、189Ω/□(189Ω/sq.)であり、放射率の最大値は、50%である。つまり、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aのシート抵抗を189Ω/□とすれば、空気とのインピーダンスマッチングにより、赤外線の放射率を最大とすることが可能となる。したがって、放射率の低下を抑制して例えば40%以上の放射率を確保するためには、第1赤外線放射層4aのシート抵抗を73〜493Ω/□の範囲で設定すればよい。なお、所望の使用温度において放射率が最大となるシート抵抗を規定シート抵抗と呼ぶことにすれば、所望の使用温度での第1赤外線放射層4aのシート抵抗は、規定シート抵抗±10%の範囲で設定するのが、より好ましい。
When the above-mentioned gas is air, tantalum nitride is employed as the material of the first
赤外線放射素子1において第1赤外線放射層4aから放射される赤外線のピーク波長λは、第1赤外線放射層4aの温度に依存する。ここで、第1赤外線放射層4aの絶対温度をT〔K〕、ピーク波長をλ〔μm〕とすれば、これらは、λ=2898/Tの関係を満足している。つまり、第1赤外線放射層4aの絶対温度Tと第1赤外線放射層4aから放射される赤外線のピーク波長λとの関係は、ウィーンの変位則を満足している。したがって、赤外線放射素子1では、第1赤外線放射層4aが黒体を構成している。
The infrared peak wavelength λ emitted from the first
赤外線放射素子1は、例えば、図示しない外部電源から一対のパッド9,9間に与える入力電力を調整することにより、第1赤外線放射層4aに発生するジュール熱を変化させることができ、第1赤外線放射層4aの温度を変化させることができる。したがって、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aへの入力電力に応じて第1赤外線放射素子4aの温度を変化させることができる。また、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aの温度を変化させることで第1赤外線放射層4aから放射される赤外線のピーク波長λを変化させることができる。このため、赤外線放射素子1は、広範囲の赤外線波長域において高出力の赤外線光源として用いることが可能となる。例えば、赤外線放射素子1をガスセンサの赤外光源として使用する場合には、第1赤外線放射層4aから放射される赤外線のピーク波長λを4μm程度にするのが好ましく、第1赤外線放射層4aの温度を800K程度とすればよい。ここにおいて、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aが上述のように黒体を構成している。これにより、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aの単位面積が単位時間に放射する全エネルギEがT4に略比例するものと推測される(つまり、シュテファン−ボルツマンの法則を満足するものと推測される)。なお、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aの温度を高くするほど赤外線の放射量を増大させることが可能となる。
The
第1赤外線放射層4aは、薄膜部3における基板2側とは反対側の表面上に形成されている。また、第1赤外線放射層4aは、上述のように平面形状が格子状である。第1赤外線放射層4aは、各開口部4aaのサイズが同じでもよいが、図1(a)のように周部から中心部に近づくにつれて開口部4aaのサイズが小さくなっているのが好ましい。つまり、第1赤外線放射層4aは、周部の開口部4aaに比べて、中心部に近い開口部4aaのサイズが小さくなっていることが好ましい。これにより、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aの温度分布の均一化を図ることが可能となり、赤外線の波長が第1赤外線放射層4aの位置によってばらつくのを抑制することが可能となる。
The first
第2赤外線放射層4bは、薄膜部3における基板2側とは反対側の表面上に形成されている。よって、第2赤外線放射層4bと第1赤外線放射層4aとは、同一平面上に形成されている。
The second
第2赤外線放射層4bの平面形状は、格子状の第1赤外線放射層4aの開口部4aaよりもやや小さな矩形状(図示例では、正方形状)としてある。赤外線放射素子1は、より高効率で赤外線を放射させるという観点から、第2赤外線放射層4bを、第1赤外線放射層4aにおける全ての開口部4aaの内側に配置されているのが好ましい。
The planar shape of the second
第2赤外線放射層4bの材料は、第1赤外線放射層4aと同様の材料を採用することができるが、第1赤外線放射層4aと同じ材料を採用することが好ましい。また、第2赤外線放射層4bの厚さは、第1赤外線放射層4aの厚さと同じであることが好ましい。赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aと第2赤外線放射層4bとが、同一の材料で形成され且つ同じ厚さであることにより、製造時に第1赤外線放射層4aと第2赤外線放射層4bとを同時に形成することが可能となり、低コスト化を図ることが可能となる。
Although the material similar to the 1st
第2赤外線放射層4bは、第1赤外線放射層4aにおける開口部4aaの内側面に接しない範囲でより大きな平面サイズであるのが好ましい。これにより、第2赤外線放射層4bの温度が第1赤外線放射層4aの温度により近くなり、より効率的に赤外線を放射させることが可能となる。
The second
第3赤外線放射層4cは、薄膜部3における基板2側とは反対側の表面上に形成されている。よって、第3赤外線放射層4cと第2赤外線放射層4bと第1赤外線放射層4aとは、同一平面上に形成されている。
The third
第3赤外線放射層4cは、2つ設けられており、各々の平面形状をC字状としてある。赤外線放射素子1は、2つの第3赤外線放射層4cで第1赤外線放射層4aを囲むように、これら2つの赤外線放射層4cを配置してある。第3赤外線放射層4cは、薄膜部3のダイヤフラム部3Dと支持部3Sとに跨って形成されているが、少なくともダイヤフラム部3D上に形成されていればよい。
Two third infrared radiation layers 4c are provided, and each planar shape is C-shaped. In the
第3赤外線放射層4cの材料は、第1赤外線放射層4aと同様の材料を採用することができるが、第1赤外線放射層4aと同じ材料を採用することが好ましい。また、第3赤外線放射層4cの厚さは、第1赤外線放射層4aの厚さと同じであることが好ましい。
Although the material similar to the 1st
赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aと第3赤外線放射層4cとが、同一の材料で形成され且つ同じ厚さであることにより、製造時に第1赤外線放射層4aと第3赤外線放射層4cとを同時に形成することが可能となり、低コスト化を図ることが可能となる。
The
赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aと第2赤外線放射層4bと第3赤外線放射層4cとが、同一の材料で形成され且つ同じ厚さであることにより、製造時に第1赤外線放射層4aと第2赤外線放射層4bと第3赤外線放射層4cとを同時に形成することが可能となり、低コスト化を図ることが可能となる。
The
保護層5は、シリコン窒化膜により構成してある。保護層5は、シリコン窒化膜に限らず、例えば、シリコン酸化膜により構成してもよいし、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層構造を有していてもよい。保護層5は、第1赤外線放射層4aへの通電時に第1赤外線放射層4aから放射される所望の波長ないし波長域の赤外線に対する透過率が高いほうが好ましいが、透過率が100%であることを必須とするものではない。
The
赤外線放射素子1は、薄膜部3と第1赤外線放射層4a、第2赤外線放射層4b及び第3赤外線放射層4cと保護層5とで構成されるサンドイッチ構造の応力バランスを考慮して、薄膜部3及び保護層5それぞれの材料や厚さなどを設定することが好ましい。これにより、赤外線放射素子1は、上述のサンドイッチ構造の応力バランスを向上させることが可能となり、このサンドイッチ構造の反りや破損を、より抑制することが可能となって機械的強度のより一層の向上を図ることが可能となる。
The
第1赤外線放射層4a、第2赤外線放射層4b及び第3赤外線放射層4cの厚さは、第1赤外線放射層4a、第2赤外線放射層4b及び第3赤外線放射層4cの低熱容量化を図るという観点から0.2μm以下とするのが好ましい。
The thicknesses of the first
薄膜部3の厚さと第1赤外線放射層4aの厚さと保護層5の厚さとの合計厚さは、薄膜部3と第1赤外線放射層4aと保護層5との積層構造の低熱容量化を図るという観点から、例えば、0.1μm〜1μm程度の範囲で設定することが好ましく、0.7μm以下とするのがより好ましい。なお、赤外線放射素子1は、例えば、薄膜部3のシリコン酸化膜31の厚さを160nm、薄膜部3のシリコン窒化膜32の厚さを160nm、保護層5の厚さを100nmとして、第1赤外線放射層4aの厚さを適宜設定すればよい。これらの数値は、一例であり、特に限定するものではない。
The total thickness of the thickness of the
一対の電極7,7は、基板2の上記一表面側において、第1赤外線放射層4aの周部(図1(a)における左右両端部)と接する形で形成されている。各電極7は、保護層5に形成されたコンタクトホール5aを通して第1赤外線放射層4a上に形成され、第1赤外線放射層4aと電気的に接続されている。ここで、各電極7は、第1赤外線放射層4aとオーミック接触をなしている。
The pair of
各電極7の材料としては、アルミニウム合金の一種であるAl−Siを採用している。各電極7の材料は、特に限定するものではなく、例えば、Al−Cu、Alなどを採用してもよい。また、各電極7は、少なくとも、第1赤外線放射層4aと接する部分が第1赤外線放射層4aとオーミック接触が可能な材料であればよく、単層構造に限らず、多層構造でもよい。例えば、各電極7は、第1赤外線放射層4a側から順に、第1層、第2層、第3層が積層された3層構造として、第1赤外線放射層4aに接する第1層の材料を高融点金属(例えば、Crなど)とし、第2層の材料をNiとし、第3層の材料をAuとしてもよい。赤外線放射素子1は、各パッド9において少なくとも第1赤外線放射層4aに接する部位が高融点金属により形成されていれば、第1赤外線放射層4aの温度を各パッド9の材料に制約されることなく上昇させることが可能となる。
As a material of each
各配線8及び各パッド9は、各電極7と同じ材料により形成され、同じ層構造、同じ厚さに設定するのが好ましい。これにより、赤外線放射素子1は、各配線8及び各パッド9を各電極7と同時に形成することが可能となる。パッド9の厚さは、0.5〜2μm程度の範囲で設定することが好ましい。
Each
パッド9の数は、2つに限らず、複数であればよい。例えば、各電極7の各々に対して、パッド9を2つずつ接続してもよい。要するに、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aへ通電して第1赤外線放射層4aを発熱させることができれば、パッド9の数を特に限定するものではない。
The number of
また、赤外線放射素子1は、赤外線放射層として、少なくとも第1赤外線放射層4aと第2赤外線放射層4bとを備えていればよく、第3赤外線放射層4cを備えていない構成でもよい。
Moreover, the
以下では、赤外線放射素子1の製造方法について図2に基づいて説明する。
Below, the manufacturing method of the
赤外線放射素子1を製造するにあたっては、まず、上記一表面が(100)面の単結晶のシリコン基板などからなる基板2を準備する(図2(a)参照)。
In manufacturing the
基板2を準備した後には、基板2の上記一表面側に薄膜部3を形成する第1工程を行うことによって、図2(b)に示す構造を得る。薄膜部3のシリコン酸化膜31の形成方法は、例えば、熱酸化法やCVD(Chemical Vapor Deposition)法などの薄膜形成技術を採用することができ、熱酸化法が好ましい。また、薄膜部3のシリコン窒化膜の形成方法は、CVD法などの薄膜形成技術を利用することができ、LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法が好ましい。
After the
第1工程の後には、薄膜部3上に第1赤外線放射層4a、第2赤外線放射層4b及び第3赤外線放射層4cを形成する第2工程を行うことによって、図2(c)に示す構造を得る。第1赤外線放射層4a、第2赤外線放射層4b及び第3赤外線放射層4cの形成方法は、例えば、スパッタ法や蒸着法やCVD法などの薄膜形成技術と、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用した加工技術とを利用することができる。
After the first step, the second step of forming the first
第2工程の後には、保護層5を形成する第3工程を行い、続いて、コンタクトホール5aを形成する第4工程を行い、その後、各電極7、各配線8及び各パッド9を形成する第5工程を行うことによって、図2(d)に示す構造を得る。第3工程における保護層5の形成方法は、例えば、CVD法などの薄膜形成技術と、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用した加工技術とを利用することができる。保護層5を形成する際のCVD法としては、プラズマCVD法が好ましい。第4工程におけるコンタクトホール5aの形成にあたっては、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用すればよい。第4工程でのエッチングは、ウェットエッチングでもよいし、ドライエッチングでもよい。第5工程における各電極7、各配線8及び各パッド9の形成にあたっては、例えば、スパッタ法、蒸着法及びCVD法などの薄膜形成技術と、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用した加工技術とを利用することができる。第5工程でのエッチングは、ウェットエッチングでもよいし、ドライエッチングでもよい。
After the second step, a third step for forming the
第5工程の後には、基板2に貫通孔2aを形成することでダイヤフラム部3Dを形成する第6工程を行うことによって、図2(e)に示す構造の赤外線放射素子1を得る。貫通孔2aの形成にあたっては、例えば、基板2の上記他表面側のシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜(図示せず)をマスク層として、基板2を上記他表面側からエッチングすることにより形成すればよい。マスク層を形成するにあたっては、例えば、まず、薄膜部3のシリコン酸化膜31の形成と同時に基板2の上記他表面側にマスク層の基礎となるシリコン酸化膜を形成し、薄膜部3のシリコン窒化膜32の形成と同時に基板2の上記他表面側にシリコン窒化膜を形成する。マスク層の基礎となるシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜のパターニングは、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用すればよい。基板2のエッチングは、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングを採用しているが、これに限らず、例えば、誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置を用いたエッチングにより形成することもできる。ここで、本実施形態の赤外線放射素子1の製造方法では、貫通孔2aの形成時に、薄膜部3をエッチングストッパ層として利用することにより、薄膜部3の厚さの精度を高めることが可能となるとともに、薄膜部3における貫通孔2a側に基板2の一部や残渣が残るのを防止することが可能となる。また、本実施形態の赤外線放射素子1の製造方法では、貫通孔2aの形成時に、薄膜部3をエッチングストッパ層として利用することにより、薄膜部3の厚さの精度を高めることが可能となり、赤外線放射素子1ごとの、薄膜部3の機械的強度のばらつきや、ダイヤフラム部3Dの熱容量のばらつきを抑制することが可能となる。
After the fifth step, the
上述の赤外線放射素子1の製造にあたっては、貫通孔2aの形成が終了するまでのプロセスを、ウェハレベルで行い、貫通孔2aを形成した後、個々の赤外線放射素子1に分離すればよい。つまり、赤外線放射素子1の製造にあたっては、例えば、基板2の基礎となるシリコンウェハを準備して、このシリコンウェハに複数の赤外線検出素子1を上述の製造方法に従って形成し、その後、個々の赤外線検出素子1に分離すればよい。
In the manufacture of the
上述の赤外線放射素子1の製造方法から分かるように、赤外線放射素子1は、MEMSの製造技術を利用して製造することができる。
As can be seen from the method for manufacturing the
以上説明した本実施形態の赤外線放射素子1は、基板2と、この基板2の一表面側に設けられた薄膜部3と、基板2の厚み方向に貫通した貫通孔2aと、薄膜部3における基板2側とは反対側に設けられた格子状の第1赤外線放射層4aとを備えている。そして、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aに電気的に接続された複数のパッド9と、第1赤外線放射層4aの開口部4aaにおいて第1赤外線放射層4aから離れて配置され且つ薄膜部3よりも赤外線放射率の高い第2赤外線放射層4bとを備えている。これにより、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aに通電して発熱することで第1赤外線放射層4a及び第2赤外線放射層4bから赤外線が放射される。ここで、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aが格子状に形成されているので、第1赤外線放射層4aの熱容量を低減することが可能となり、温度が上昇しやすくなり、しかも、第2赤外線放射層4bが第1赤外線放射層4aの開口部4aaに配置されているので、第2赤外線放射層4bと第1赤外線放射層4bとの温度差を低減することが可能となる。よって、赤外線放射素子1は、より高効率で赤外線を放射させることが可能となる。なお、赤外線放射素子1は、基板2の上記一表面側の積層構造の熱容量を低減することにより、一対のパッド9,9間へ与える電圧波形に対する第1赤外線放射層4aの温度変化の応答を速くすることが可能となって第1赤外線放射層4aの温度が上昇しやすくなり、高出力化および応答速度の高速化を図ることが可能となる。
The
また、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4aの外側で第1赤外線放射層4aから離れて配置され薄膜部3よりも赤外線放射率の高い第3赤外線放射層4cを備えている。これにより、赤外線放射素子1は、より高効率で赤外線を放射させることが可能となる。
In addition, the
また、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4a、第2赤外線放射層4b及び第3赤外線放射層4cに関し、保護層5が接する気体とのインピーダンス不整合による赤外線の放射率の低下を抑制するようにシート抵抗を設定してある。しかして、赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4a、第2赤外線放射層4b及び第3赤外線放射層4cの放射率の低下を抑制することが可能となる。よって、本実施形態の赤外線放射素子1では、低消費電力化が可能となる。
In addition, the
また、赤外線放射素子1は、基板2を単結晶のシリコン基板から形成し、薄膜部3をシリコン酸化膜31とシリコン窒化膜32とで構成してある。これにより、赤外線放射素子1は、薄膜部3に比べて基板2の熱容量および熱伝導率それぞれが大きく、基板2がヒートシンクとしての機能を有するので、小型化、入力電力に対する応答速度の高速化、赤外線の放射特性の安定性の向上を図ることが可能となる。
In the
赤外線放射素子1は、第1赤外線放射層4a、第2赤外線放射層4b、第3赤外線放射層4c、電極7、配線8及びパッド9が、平面視において一対の電極7,7の並ぶ方向に直交する赤外線放射素子1の中心線を対称軸として線対称に配置されていることが好ましい。これにより、赤外線放射素子1は、機械的強度のより一層の向上を図ることが可能となるとともに、第1赤外線放射層4aの温度の面内ばらつきを抑制することが可能なる。
In the
赤外線放射素子1は、ガスセンサ用の赤外光源(赤外線光源)に限らず、例えば、炎検知用の赤外光源、赤外光通信用の赤外光源、分光分析用の赤外光源などに使用することが可能である。
The
1 赤外線放射素子
2 基板
2a 貫通孔
3 薄膜部
4a 第1赤外線放射層
4aa 開口部
4b 第2赤外線放射層
4c 第3赤外線放射層
9 パッド
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012172089A JP2014032078A (en) | 2012-08-02 | 2012-08-02 | Infrared radiation element |
PCT/JP2013/002386 WO2014020797A1 (en) | 2012-08-02 | 2013-04-08 | Infrared radiation element |
TW102112559A TW201407659A (en) | 2012-08-02 | 2013-04-09 | Infrared radiation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012172089A JP2014032078A (en) | 2012-08-02 | 2012-08-02 | Infrared radiation element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014032078A true JP2014032078A (en) | 2014-02-20 |
Family
ID=50027515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012172089A Pending JP2014032078A (en) | 2012-08-02 | 2012-08-02 | Infrared radiation element |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014032078A (en) |
TW (1) | TW201407659A (en) |
WO (1) | WO2014020797A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3462149B1 (en) | 2017-09-28 | 2023-10-25 | Sensirion AG | Infrared device |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI112005B (en) * | 1995-11-24 | 2003-10-15 | Valtion Teknillinen | Electrically modulated thermal radiation source |
JP2006071601A (en) * | 2004-09-06 | 2006-03-16 | Denso Corp | Infrared sensor, infrared type gas detector, and infrared ray source |
JP4424221B2 (en) * | 2005-02-22 | 2010-03-03 | パナソニック電工株式会社 | Infrared radiation element and gas sensor using the same |
JP2010145296A (en) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Infrared radiation element and method of manufacturing the same |
-
2012
- 2012-08-02 JP JP2012172089A patent/JP2014032078A/en active Pending
-
2013
- 2013-04-08 WO PCT/JP2013/002386 patent/WO2014020797A1/en active Application Filing
- 2013-04-09 TW TW102112559A patent/TW201407659A/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201407659A (en) | 2014-02-16 |
WO2014020797A1 (en) | 2014-02-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5895205B2 (en) | Infrared radiation element | |
JP6467173B2 (en) | Contact combustion type gas sensor | |
KR101993782B1 (en) | dual side micro gas sensor and manufacturing method of the same | |
US20100170888A1 (en) | Micro heater, method of fabricating the same and environment sensor using the same | |
JP5884053B2 (en) | Infrared radiation element | |
JP5609919B2 (en) | Micro heater element | |
JP2013124979A (en) | Infrared radiation element | |
JP2014032078A (en) | Infrared radiation element | |
WO2015045343A1 (en) | Infrared radiation element and production method for same | |
TWI470670B (en) | Infrared source | |
TWI492417B (en) | Infrared emission device and method of producing the same | |
JP2013238538A (en) | Infrared radiation element | |
JP2009210287A (en) | Infrared radiation element | |
KR101738632B1 (en) | Micro hot plate having a heat sink structure | |
JP2016151472A (en) | Contact combustion type gas sensor | |
JP2015173028A (en) | infrared radiation element | |
JP2016151473A (en) | Thermal sensor | |
JP2023184338A (en) | gas sensor | |
JP2016109527A (en) | Contact combustion type gas sensor | |
JP2014153134A (en) | Infrared radiation source device | |
JP2011215160A (en) | Infrared sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20141003 |