JP2558967B2 - 赤外線検出装置 - Google Patents
赤外線検出装置Info
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Landscapes
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は焦電型の赤外線検出装置
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】焦電型の赤外線センサとしては、従来か
ら各種のものが知られ、例えば単結晶を利用したもの、
セラミックスや有機材料を用いたものがある。従来の赤
外線センサは、単体として製造されており、赤外線検出
装置として構成するに際しては、センサ部と抵抗、ＦＥ
Ｔなどをパッケージに収容していた。
ら各種のものが知られ、例えば単結晶を利用したもの、
セラミックスや有機材料を用いたものがある。従来の赤
外線センサは、単体として製造されており、赤外線検出
装置として構成するに際しては、センサ部と抵抗、ＦＥ
Ｔなどをパッケージに収容していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、単体として
の赤外線センサと抵抗、ＦＥＴをワンパッケージに入れ
て赤外線検出装置を構成すると、高インピーダンスのセ
ンサ部の出力信号を配線を介して取り出すことになるた
め、雑音特性が劣化してしまう。また、小型化にも限度
があり、抵抗素子としては１ＧΩ程度の高抵抗のものが
必要になる。
の赤外線センサと抵抗、ＦＥＴをワンパッケージに入れ
て赤外線検出装置を構成すると、高インピーダンスのセ
ンサ部の出力信号を配線を介して取り出すことになるた
め、雑音特性が劣化してしまう。また、小型化にも限度
があり、抵抗素子としては１ＧΩ程度の高抵抗のものが
必要になる。
【０００４】そこで、このようなセンサ部、抵抗、イン
ピーダンス変換用のＦＥＴなどを、ワンチップ化するこ
とが望まれる。しかし、焦電素子を赤外線検出用に機能
させるためには、ポーリングと呼ばれる作業が必要にな
るので、上記のワンチップ化は容易でなかった。すなわ
ち、ポーリング工程ではセンサ部に高電圧が印加される
ことになるが、ワンチップ化された状態でこれを実行す
ると、ＦＥＴなどが破壊されてしまうからである。本発
明は、かかる従来技術の有していた問題点を解決するた
めのものである。
ピーダンス変換用のＦＥＴなどを、ワンチップ化するこ
とが望まれる。しかし、焦電素子を赤外線検出用に機能
させるためには、ポーリングと呼ばれる作業が必要にな
るので、上記のワンチップ化は容易でなかった。すなわ
ち、ポーリング工程ではセンサ部に高電圧が印加される
ことになるが、ワンチップ化された状態でこれを実行す
ると、ＦＥＴなどが破壊されてしまうからである。本発
明は、かかる従来技術の有していた問題点を解決するた
めのものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る赤外線検出
装置は、半導体基板と、この半導体基板に形成されたイ
ンピーダンス変換素子と、このインピーダンス変換素子
の制御電極に第１の電極が接続され、この第１の電極と
対向するように設けられた第２の電極との間に焦電材料
を介在させて形成された焦電素子と、半導体基板に形成
されて第１の電極にアノード端子が接続された第１のダ
イオードと、半導体基板に形成されて第１の電極にカソ
ード端子が接続された第２のダイオードと、を備え、焦
電素子の第２の電極と、第１のダイオードのカソード端
子および第２のダイオードのアノード端子との間に、ポ
ーリング時に高電圧が印加されることを特徴とする。
装置は、半導体基板と、この半導体基板に形成されたイ
ンピーダンス変換素子と、このインピーダンス変換素子
の制御電極に第１の電極が接続され、この第１の電極と
対向するように設けられた第２の電極との間に焦電材料
を介在させて形成された焦電素子と、半導体基板に形成
されて第１の電極にアノード端子が接続された第１のダ
イオードと、半導体基板に形成されて第１の電極にカソ
ード端子が接続された第２のダイオードと、を備え、焦
電素子の第２の電極と、第１のダイオードのカソード端
子および第２のダイオードのアノード端子との間に、ポ
ーリング時に高電圧が印加されることを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明によれば、逆並列に接続された第１およ
び第２のダイオードを有しているので、ポーリング時の
高電圧に対しては低抵抗として働き、従ってインピーダ
ンス変換素子に過大な負荷を与えることなく焦電素子を
ポーリングでき、また、センサとしての使用時における
微少信号電流に対しては高抵抗として働き、従って焦電
素子の出力のインピーダンス変換を可能にする。
び第２のダイオードを有しているので、ポーリング時の
高電圧に対しては低抵抗として働き、従ってインピーダ
ンス変換素子に過大な負荷を与えることなく焦電素子を
ポーリングでき、また、センサとしての使用時における
微少信号電流に対しては高抵抗として働き、従って焦電
素子の出力のインピーダンス変換を可能にする。
【０００７】
【実施例】以下、添付図面により本発明の実施例を説明
する。
する。
【０００８】図１は本発明の実施例の構成を示し、同図
（ａ）は回路図、同図（ｂ）は断面の概略図である。図
示の通り、インピーダンス変換素子としての接合型ＦＥ
Ｔ（Ｊ−ＦＥＴ）のゲート２１には、焦電素子１０の下
側電極１１が接続され、かつ逆並列の関係となったダイ
オードＤ１、Ｄ２のアノード、カソードが接続される。
この逆並列ダイオード回路３０は、Ｊ−ＦＥＴが形成さ
れた半導体基板４０と同一の基板に形成されている。下
側電極１１上には例えば有機材料からなる焦電効果材料
層１２が堆積され、その上面に赤外線吸収性の材料から
なる上側電極１３が形成されて、上述の焦電素子１０が
構成される。
（ａ）は回路図、同図（ｂ）は断面の概略図である。図
示の通り、インピーダンス変換素子としての接合型ＦＥ
Ｔ（Ｊ−ＦＥＴ）のゲート２１には、焦電素子１０の下
側電極１１が接続され、かつ逆並列の関係となったダイ
オードＤ１、Ｄ２のアノード、カソードが接続される。
この逆並列ダイオード回路３０は、Ｊ−ＦＥＴが形成さ
れた半導体基板４０と同一の基板に形成されている。下
側電極１１上には例えば有機材料からなる焦電効果材料
層１２が堆積され、その上面に赤外線吸収性の材料から
なる上側電極１３が形成されて、上述の焦電素子１０が
構成される。
【０００９】上記の構成において、焦電効果材料層１２
をポーリングする際には、コモン電極Ｃ１、Ｃ２の間に
高電圧が印加される。すると、逆並列ダイオード回路３
０にはダイオードＤ１、Ｄ２のレベルシフト電圧以上の
電圧が印加されるので、等価的に低抵抗素子として、ポ
ーリング電流を導通させる。このため焦電効果材料層１
２がポーリングされる一方で、Ｊ−ＦＥＴのゲートに過
大な電圧が印加されることはない。赤外線センサとして
の使用時には、焦電素子１０の焦電効果によって生じる
電位差は低電圧であり、従って逆並列ダイオード回路３
０にはダイオードＤ１、Ｄ２のレベルシフト電圧以下の
電圧が印加される。このため、逆並列ダイオード回路３
０は十分に高抵抗な素子として等価的に働くことにな
り、Ｊ−ＦＥＴによるインピーダンス変換が好適になさ
れる。
をポーリングする際には、コモン電極Ｃ１、Ｃ２の間に
高電圧が印加される。すると、逆並列ダイオード回路３
０にはダイオードＤ１、Ｄ２のレベルシフト電圧以上の
電圧が印加されるので、等価的に低抵抗素子として、ポ
ーリング電流を導通させる。このため焦電効果材料層１
２がポーリングされる一方で、Ｊ−ＦＥＴのゲートに過
大な電圧が印加されることはない。赤外線センサとして
の使用時には、焦電素子１０の焦電効果によって生じる
電位差は低電圧であり、従って逆並列ダイオード回路３
０にはダイオードＤ１、Ｄ２のレベルシフト電圧以下の
電圧が印加される。このため、逆並列ダイオード回路３
０は十分に高抵抗な素子として等価的に働くことにな
り、Ｊ−ＦＥＴによるインピーダンス変換が好適になさ
れる。
【００１０】次に、上記実施例の具体例を、図２により
説明する。
説明する。
【００１１】ｎ型シリコン基板４０上にはｎ型シリコン
層４１がエピタキシャル成長法により形成され、Ｊ−Ｆ
ＥＴの形成領域はＰ型アイソレーション層４２によって
接合分離されている。そして、Ｊ−ＦＥＴ領域にはＰ型
ゲート領域２１、ｎ型ソース領域２２およびｎ型ドレイ
ン領域２３が形成されている。ダイオード領域には、Ｐ
型領域３１が形成されて、この中にｎ型カソード領域３
２とｐ型アノード領域３３が形成され、図示しないもう
１個のダイオードと共に、逆並列ダイオード回路３０が
構成されている。
層４１がエピタキシャル成長法により形成され、Ｊ−Ｆ
ＥＴの形成領域はＰ型アイソレーション層４２によって
接合分離されている。そして、Ｊ−ＦＥＴ領域にはＰ型
ゲート領域２１、ｎ型ソース領域２２およびｎ型ドレイ
ン領域２３が形成されている。ダイオード領域には、Ｐ
型領域３１が形成されて、この中にｎ型カソード領域３
２とｐ型アノード領域３３が形成され、図示しないもう
１個のダイオードと共に、逆並列ダイオード回路３０が
構成されている。
【００１２】このような基板上には、ＳｉＯ2 からなる
絶縁膜６１が形成され、ｐ型ゲート領域２１、ｎ型カソ
ード領域３２およびｐ型アノード領域３３の部分で絶縁
膜６１に開口が形成される。そして、逆並列ダイオード
回路３０の取り出し電極７１、７２が形成されると共
に、Ｊ−ＦＥＴ領域上にはｐ型ゲート領域２１に接続さ
れた下側電極１１が、例えばアルミニウムやニッケルク
ロム合金などで形成されている。下側電極１１上には焦
電効果材料層１２が形成され、その上にはニッケルクロ
ム合金や金黒からなる上側電極１３が形成される。そし
て、絶縁膜６１上の一部は、ＳｉＯ2 （ＳｉＮなどでも
良い）からなる別の絶縁膜６２で被覆されている。
絶縁膜６１が形成され、ｐ型ゲート領域２１、ｎ型カソ
ード領域３２およびｐ型アノード領域３３の部分で絶縁
膜６１に開口が形成される。そして、逆並列ダイオード
回路３０の取り出し電極７１、７２が形成されると共
に、Ｊ−ＦＥＴ領域上にはｐ型ゲート領域２１に接続さ
れた下側電極１１が、例えばアルミニウムやニッケルク
ロム合金などで形成されている。下側電極１１上には焦
電効果材料層１２が形成され、その上にはニッケルクロ
ム合金や金黒からなる上側電極１３が形成される。そし
て、絶縁膜６１上の一部は、ＳｉＯ2 （ＳｉＮなどでも
良い）からなる別の絶縁膜６２で被覆されている。
【００１３】上記構成の赤外線検出装置では、焦電効果
材料層１２は有機材料をスピンコートすることで形成さ
せる。そして、これに焦電効果を呈し得るようにするた
めには、いわゆるポーリングが必要になるが、これは図
２の装置が完成された後に行われる。
材料層１２は有機材料をスピンコートすることで形成さ
せる。そして、これに焦電効果を呈し得るようにするた
めには、いわゆるポーリングが必要になるが、これは図
２の装置が完成された後に行われる。
【００１４】図３は図２に示す赤外線検出装置の変形例
を示している。これが図２と比べて異なる点は、ｎ型シ
リコン基板４０およびｎ型シリコン層４１が、裏面から
のエッチングにより除去され、焦電素子１０の形成領域
で薄くされていることである。
を示している。これが図２と比べて異なる点は、ｎ型シ
リコン基板４０およびｎ型シリコン層４１が、裏面から
のエッチングにより除去され、焦電素子１０の形成領域
で薄くされていることである。
【００１５】このようにすれば、焦電素子１０からｎ型
シリコン基板４０およびｎ型シリコン層４１への放熱を
少なくできるので、より高感度な赤外線検出が可能にな
る。
シリコン基板４０およびｎ型シリコン層４１への放熱を
少なくできるので、より高感度な赤外線検出が可能にな
る。
【００１６】図４は別の実施例の回路図である。図示の
通り、インピーダンス変換用のＪ−ＦＥＴ１のソースに
は、電流源となる別のＪ−ＦＥＴ２のドレインが接続さ
れる。
通り、インピーダンス変換用のＪ−ＦＥＴ１のソースに
は、電流源となる別のＪ−ＦＥＴ２のドレインが接続さ
れる。
【００１７】そして、Ｊ−ＦＥＴ２のドレインには電源
端子Ｃ３が接続され、ゲートには電流制御用の電圧ＶB
が印加される。この回路では、出力信号ＯＵＴはＪ−Ｆ
ＥＴ１のソース電極から取り出される。この回路によれ
ば、赤外線センサと電流源を一体化できるので、より一
層扱いやすくすることができる。
端子Ｃ３が接続され、ゲートには電流制御用の電圧ＶB
が印加される。この回路では、出力信号ＯＵＴはＪ−Ｆ
ＥＴ１のソース電極から取り出される。この回路によれ
ば、赤外線センサと電流源を一体化できるので、より一
層扱いやすくすることができる。
【００１８】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の赤
外線検出装置によれば、逆並列に接続されたダイオード
を有しているので、ポーリング時の高電圧に対しては低
抵抗として働き、従ってインピーダンス変換素子に過大
な負荷を与えることなく焦電素子をポーリングでき、ま
た、センサとしての使用時における低電圧に対しては高
抵抗として働き、従って焦電素子の出力インピーダンス
変換を可能にする。このため、焦電型のセンサ部とイン
ピーダンス変換用のＪ−ＦＥＴおよび抵抗等を、ワンチ
ップ化することが可能になる。以上説明してきた様に、
同様の効果を得るためにはもちろんＭＯＳ ＦＥＴを用
いても良い事は明らかである。
外線検出装置によれば、逆並列に接続されたダイオード
を有しているので、ポーリング時の高電圧に対しては低
抵抗として働き、従ってインピーダンス変換素子に過大
な負荷を与えることなく焦電素子をポーリングでき、ま
た、センサとしての使用時における低電圧に対しては高
抵抗として働き、従って焦電素子の出力インピーダンス
変換を可能にする。このため、焦電型のセンサ部とイン
ピーダンス変換用のＪ−ＦＥＴおよび抵抗等を、ワンチ
ップ化することが可能になる。以上説明してきた様に、
同様の効果を得るためにはもちろんＭＯＳ ＦＥＴを用
いても良い事は明らかである。
【図１】本発明の実施例に係る赤外線検出装置の構成を
示す図である。
示す図である。
【図２】図１に示す実施例の具体例を説明する図であ
る。
る。
【図３】図２に示す赤外線検出装置の変形例を示す図で
ある。
ある。
【図４】本発明の別の実施例に係る赤外線検出装置の回
路図である。
路図である。
１０…焦電素子 １１…下側電極 １２…焦電効果材料層 １３…上側電極 ２１…ｐ型ゲート領域 ２２…ｎ型ソース領域 ２３…ｎ型ドレイン領域 ３０…逆並列ダイオード回路 ３１…ダイオード用のｐ型領域 Ｊ−ＦＥＴ，Ｊ−ＦＥＴ１…インピーダンス変換用の接
合型トランジスタ
合型トランジスタ
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板と、 この半導体基板に形成されたインピーダンス変換素子
と、 このインピーダンス変換素子の制御電極に第１の電極が
接続され、この第１の電極と対向するように設けられた
第２の電極との間に焦電材料を介在させて形成された焦
電素子と、前記半導体基板に形成されて前記第１の電極にアノード
端子が接続された第１のダイオードと、 前記半導体基板に形成されて前記第１の電極にカソード
端子が接続された第２のダイオードと、 を備え、 前記焦電素子の第２の電極と、前記第１のダイオードの
カソード端子および前記第２のダイオードのアノード端
子との間に、ポーリング時に高電圧が印加される ことを
特徴とする赤外線検出装置。 - 【請求項２】 前記半導体基板は裏面からエッチングさ
れることにより一部が薄くされ、当該薄くされた部分の
前記半導体基板上に前記焦電素子が延設されている請求
項１記載の赤外線検出装置 - 【請求項３】 前記半導体基板には電流源回路が形成さ
れて前記インピーダンス変換素子に接続されている請求
項１記載の赤外線検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3132743A JP2558967B2 (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 赤外線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3132743A JP2558967B2 (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 赤外線検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04357891A JPH04357891A (ja) | 1992-12-10 |
| JP2558967B2 true JP2558967B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=15088555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3132743A Expired - Fee Related JP2558967B2 (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 赤外線検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2558967B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1189723C (zh) | 1998-05-22 | 2005-02-16 | 松下电器产业株式会社 | 传感器及其使用的电阻元件的制造方法 |
| JP2011179953A (ja) * | 2010-03-01 | 2011-09-15 | Rohm Co Ltd | 赤外線センサ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01102321A (ja) * | 1987-10-16 | 1989-04-20 | Hamamatsu Photonics Kk | 赤外線検出装置とその製造方法 |
| JPH0821731B2 (ja) * | 1989-03-20 | 1996-03-04 | 浜松ホトニクス株式会社 | 赤外線検出装置 |
-
1991
- 1991-06-04 JP JP3132743A patent/JP2558967B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04357891A (ja) | 1992-12-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |