JPH04350523A - 赤外線センサ - Google Patents
赤外線センサInfo
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- JPH04350523A JPH04350523A JP12408191A JP12408191A JPH04350523A JP H04350523 A JPH04350523 A JP H04350523A JP 12408191 A JP12408191 A JP 12408191A JP 12408191 A JP12408191 A JP 12408191A JP H04350523 A JPH04350523 A JP H04350523A
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Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、サーミスタ式熱変換
型の赤外線センサに関する。
型の赤外線センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に熱変換型の赤外線センサでは、赤
外線吸収部と検知部が組み合わされ、赤外線吸収部で入
射赤外線を熱に変換し、その熱で起こる検知部の変化を
捕らえるという構成となっている。赤外線吸収部には金
ブラック真空蒸着膜がよく用いられている。また、検知
部は、焦電特性を有する薄膜やサーミスタ特性を有する
薄膜など熱容量の小さい薄膜型が主流になりつつある。 特にサーミスタ特性を有する薄膜は高感度が期待できる
ことから注目される。薄膜型の場合、ＩＣ基板上に形成
し集積化形態をとることができるという特徴もある。
外線吸収部と検知部が組み合わされ、赤外線吸収部で入
射赤外線を熱に変換し、その熱で起こる検知部の変化を
捕らえるという構成となっている。赤外線吸収部には金
ブラック真空蒸着膜がよく用いられている。また、検知
部は、焦電特性を有する薄膜やサーミスタ特性を有する
薄膜など熱容量の小さい薄膜型が主流になりつつある。 特にサーミスタ特性を有する薄膜は高感度が期待できる
ことから注目される。薄膜型の場合、ＩＣ基板上に形成
し集積化形態をとることができるという特徴もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
場合は、以下のような問題点がある。ひとつの問題は、
金ブラック真空蒸着膜を用いた場合、膜強度が弱く、パ
ターン精度が良くないということである。金ブラック真
空蒸着膜は、アルゴンや窒素ガスが０．１〜１０ｔｏｒ
ｒ導入された低ガス圧雰囲気中で蒸着することで得られ
るが、微粒子状堆積物であるからである。
場合は、以下のような問題点がある。ひとつの問題は、
金ブラック真空蒸着膜を用いた場合、膜強度が弱く、パ
ターン精度が良くないということである。金ブラック真
空蒸着膜は、アルゴンや窒素ガスが０．１〜１０ｔｏｒ
ｒ導入された低ガス圧雰囲気中で蒸着することで得られ
るが、微粒子状堆積物であるからである。
【０００４】もうひとつの問題は、高感度適性のあるサ
ーミスタ特性を有する薄膜として、温度変化に対する抵
抗値変化の大きいＳｉ薄膜やＳｉＣ薄膜が開発されてい
るが、製造プロセスが複雑であることである。Ｓｉ薄膜
やＳｉＣ薄膜は、高感度適性を有するが、抵抗率が高い
（導電率が低い）ため、処理回路に対する適切な整合性
をもたせる程度の低い抵抗値とするのに、図３にみるよ
うに、薄膜１２を上下電極１１、１３で挟み込むサンド
イッチ型電極構造をとることから、２回の電極形成工程
が必要となるからである。
ーミスタ特性を有する薄膜として、温度変化に対する抵
抗値変化の大きいＳｉ薄膜やＳｉＣ薄膜が開発されてい
るが、製造プロセスが複雑であることである。Ｓｉ薄膜
やＳｉＣ薄膜は、高感度適性を有するが、抵抗率が高い
（導電率が低い）ため、処理回路に対する適切な整合性
をもたせる程度の低い抵抗値とするのに、図３にみるよ
うに、薄膜１２を上下電極１１、１３で挟み込むサンド
イッチ型電極構造をとることから、２回の電極形成工程
が必要となるからである。
【０００５】この発明は、上記事情に鑑み、赤外線吸収
膜の強度および精度の問題が解消され、しかも、高感度
適性が活かせられる構成であって、製造プロセスの簡素
化が図れる赤外線センサを提供することを課題とする。
膜の強度および精度の問題が解消され、しかも、高感度
適性が活かせられる構成であって、製造プロセスの簡素
化が図れる赤外線センサを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
、この発明にかかる赤外線センサでは、サーミスタ特性
を有する薄膜（以下、「サーミスタ薄膜」と記す）を備
え、その表面と裏面それぞれに電極が形成され、赤外線
吸収による前記薄膜の温度上昇で赤外線の検出を行うよ
うになっており、前記電極の少なくとも一方を、酸化イ
ンジウムと酸化スズの複合酸化物からなる赤外線吸収作
用を有する薄膜とするようにしている。
、この発明にかかる赤外線センサでは、サーミスタ特性
を有する薄膜（以下、「サーミスタ薄膜」と記す）を備
え、その表面と裏面それぞれに電極が形成され、赤外線
吸収による前記薄膜の温度上昇で赤外線の検出を行うよ
うになっており、前記電極の少なくとも一方を、酸化イ
ンジウムと酸化スズの複合酸化物からなる赤外線吸収作
用を有する薄膜とするようにしている。
【０００７】以下、この発明の赤外線センサについて、
より具体的に説明する。この発明の赤外線センサで用い
る酸化インジウムと酸化スズの複合酸化物は、酸化イン
ジュウムと酸化スズが混在するいわゆるＩＴＯである。 この発明の赤外線センサの積層構成例としては、例えば
、図１にみるように、絶縁基板Ｂの表面に下電極１、サ
ーミスタ薄膜２、赤外線吸収膜兼用の上電極３が順に積
層形成された形態が挙げられる。
より具体的に説明する。この発明の赤外線センサで用い
る酸化インジウムと酸化スズの複合酸化物は、酸化イン
ジュウムと酸化スズが混在するいわゆるＩＴＯである。 この発明の赤外線センサの積層構成例としては、例えば
、図１にみるように、絶縁基板Ｂの表面に下電極１、サ
ーミスタ薄膜２、赤外線吸収膜兼用の上電極３が順に積
層形成された形態が挙げられる。
【０００８】下電極１としては、例えば、ＮｉＣｒ合金
膜が例示されるが、これに限らない。サーミスタ薄膜２
としては、Ｓｉ薄膜やＳｉＣ薄膜、そのうちでもアモル
ファス系のものが適当なものとして例示されるが、これ
に限らない。上電極３は、１５０℃を超える（好ましく
は２００℃以上の）基板温度で形成されたＩＴＯ層３ａ
の上に１５０℃以下の基板温度で形成されたＩＴＯ層３
ｂが積層された積層構造である。上電極３の形成には、
例えば、酸素雰囲気中、ＩＴＯペレット（例えば、Ｉｎ
２ Ｏ３ ：ＳｎＯ２ ＝９５：５）を電子ビーム蒸着
しＩＴＯ層３ａ、３ｂを積層してから、ウェットエッチ
ングあるいはドライエッチングでパターン化する方法が
用いられる。上電極と赤外線吸収膜を個別工程で作り込
まずとも同一工程で作り込めるのである。
膜が例示されるが、これに限らない。サーミスタ薄膜２
としては、Ｓｉ薄膜やＳｉＣ薄膜、そのうちでもアモル
ファス系のものが適当なものとして例示されるが、これ
に限らない。上電極３は、１５０℃を超える（好ましく
は２００℃以上の）基板温度で形成されたＩＴＯ層３ａ
の上に１５０℃以下の基板温度で形成されたＩＴＯ層３
ｂが積層された積層構造である。上電極３の形成には、
例えば、酸素雰囲気中、ＩＴＯペレット（例えば、Ｉｎ
２ Ｏ３ ：ＳｎＯ２ ＝９５：５）を電子ビーム蒸着
しＩＴＯ層３ａ、３ｂを積層してから、ウェットエッチ
ングあるいはドライエッチングでパターン化する方法が
用いられる。上電極と赤外線吸収膜を個別工程で作り込
まずとも同一工程で作り込めるのである。
【０００９】図２にみるように、２００℃以上の基板温
度で形成されたＩＴＯ層３ａは赤外線吸収率が低く、１
５０℃以下の基板温度で形成されたＩＴＯ層３ｂは赤外
線吸収率が高い。これは、基板温度が低くなるに従い酸
素の結合量が少なくなるためと考えられる。只、１５０
℃を超す基板温度で形成されたＩＴＯ層３ａは堅牢であ
るが、１５０℃を以下の基板温度で形成されたＩＴＯ層
３ｂは脆弱で高精度パターンが得にくい傾向が見られる
。それで、堅牢なＩＴＯ層３ａで基礎固めをしておいて
、赤外線吸収率の高いＩＴＯ層３ｂで赤外線吸収性をも
たせるという形態が望ましい。しかしながら、上電極３
全体が赤外線吸収率の高いＩＴＯ層３ｂで形成されてい
てもよい。
度で形成されたＩＴＯ層３ａは赤外線吸収率が低く、１
５０℃以下の基板温度で形成されたＩＴＯ層３ｂは赤外
線吸収率が高い。これは、基板温度が低くなるに従い酸
素の結合量が少なくなるためと考えられる。只、１５０
℃を超す基板温度で形成されたＩＴＯ層３ａは堅牢であ
るが、１５０℃を以下の基板温度で形成されたＩＴＯ層
３ｂは脆弱で高精度パターンが得にくい傾向が見られる
。それで、堅牢なＩＴＯ層３ａで基礎固めをしておいて
、赤外線吸収率の高いＩＴＯ層３ｂで赤外線吸収性をも
たせるという形態が望ましい。しかしながら、上電極３
全体が赤外線吸収率の高いＩＴＯ層３ｂで形成されてい
てもよい。
【００１０】上電極３の厚みは、通常、１０００Å〜１
μｍ程度であり、ＩＴＯ層３ａとＩＴＯ層３ｂの積層構
造をとる場合、上電極３の全厚みの下１／４〜１／２を
ＩＴＯ層３ａが占める形態が好ましい。上電極３は、赤
外線吸収率が６０％以上あることが好ましく、さらには
８０％以上あることがより好ましい。なお、ここで規定
する赤外線吸収率は、波長１０μｍの赤外線を用い、入
射赤外線強度Ｉａ、透過赤外線強度Ｉｂとし、下記式で
算出したものである。
μｍ程度であり、ＩＴＯ層３ａとＩＴＯ層３ｂの積層構
造をとる場合、上電極３の全厚みの下１／４〜１／２を
ＩＴＯ層３ａが占める形態が好ましい。上電極３は、赤
外線吸収率が６０％以上あることが好ましく、さらには
８０％以上あることがより好ましい。なお、ここで規定
する赤外線吸収率は、波長１０μｍの赤外線を用い、入
射赤外線強度Ｉａ、透過赤外線強度Ｉｂとし、下記式で
算出したものである。
【００１１】
赤外線吸収率＝〔（Ｉａ−Ｉｂ）÷Ｉａ〕×１００次に
、この発明の赤外線センサの赤外線検出動作を説明する
。フィルタ（図示省略）を透過してきた赤外線を上電極
３（の主としてＩＴＯ層３ｂ）が吸収し熱に変換する。 この変換熱がサーミスタ薄膜２に伝わりサーミスタ薄膜
２の温度が上昇し、その結果、電極１、３の間の抵抗値
が変化する。この抵抗値の変化を赤外線検出に用いるの
である。
、この発明の赤外線センサの赤外線検出動作を説明する
。フィルタ（図示省略）を透過してきた赤外線を上電極
３（の主としてＩＴＯ層３ｂ）が吸収し熱に変換する。 この変換熱がサーミスタ薄膜２に伝わりサーミスタ薄膜
２の温度が上昇し、その結果、電極１、３の間の抵抗値
が変化する。この抵抗値の変化を赤外線検出に用いるの
である。
【００１２】
【作用】この発明では、赤外線吸収膜として金ブラック
を使わず高強度・高精度パターン化適正の良好なＩＴＯ
を利用しているため、従来の赤外線吸収膜の強度・精度
の問題が解消され、しかも、サンドイッチ型電極構造で
あるため高感度適性が活かせ、電極と赤外線吸収膜が同
一の工程で形成可能であるため製造プロセスが簡素化さ
れる。
を使わず高強度・高精度パターン化適正の良好なＩＴＯ
を利用しているため、従来の赤外線吸収膜の強度・精度
の問題が解消され、しかも、サンドイッチ型電極構造で
あるため高感度適性が活かせ、電極と赤外線吸収膜が同
一の工程で形成可能であるため製造プロセスが簡素化さ
れる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。この発
明は、下記の実施例に限定されないことは言うまでもな
い。 −実施例１− 絶縁基板Ｂとして、表面が酸化シリコン絶縁膜で覆われ
たシリコン基板を用い、その上に下電極１、サーミスタ
薄膜２、赤外線吸収膜兼用の上電極３が順に積層形成さ
れている。サーミスタ薄膜２形成域（赤外線検知域）の
基板部分は酸化シリコン絶縁膜だけとなるようにシリコ
ン基板が裏面側から堀り込まれている。これは、赤外線
検知域の熱容量を小さくし検出感度を良くするためであ
る。なお、赤外線検知域は１ｍｍ×１ｍｍの大きさであ
る。
明は、下記の実施例に限定されないことは言うまでもな
い。 −実施例１− 絶縁基板Ｂとして、表面が酸化シリコン絶縁膜で覆われ
たシリコン基板を用い、その上に下電極１、サーミスタ
薄膜２、赤外線吸収膜兼用の上電極３が順に積層形成さ
れている。サーミスタ薄膜２形成域（赤外線検知域）の
基板部分は酸化シリコン絶縁膜だけとなるようにシリコ
ン基板が裏面側から堀り込まれている。これは、赤外線
検知域の熱容量を小さくし検出感度を良くするためであ
る。なお、赤外線検知域は１ｍｍ×１ｍｍの大きさであ
る。
【００１４】下電極１は、ＮｉＣｒ合金を１０００Åの
厚みで電子ビーム蒸着し、ついでパターンニングするこ
とで形成されている。サーミスタ薄膜２には、プラズマ
ＣＶＤによる厚み１μｍのアモルファスシリコン膜が用
いられている。このアモルファスシリコン膜のＢ定数は
約８０００であった。
厚みで電子ビーム蒸着し、ついでパターンニングするこ
とで形成されている。サーミスタ薄膜２には、プラズマ
ＣＶＤによる厚み１μｍのアモルファスシリコン膜が用
いられている。このアモルファスシリコン膜のＢ定数は
約８０００であった。
【００１５】上部電極３は、基板温度２５０℃で形成し
た厚み１０００ÅのＩＴＯ層の上に基板温度１５０℃で
形成した厚み２０００ÅのＩＴＯ層を積層したものであ
る。この上部電極３は、基板温度２５０℃、酸素導入圧
力４×１０−４ｔｏｒｒでＩＴＯを膜付けし、同じセッ
ティングで基板温度を１５０℃まで下げＩＴＯを膜付け
しパターンニングすることで形成したものである。
た厚み１０００ÅのＩＴＯ層の上に基板温度１５０℃で
形成した厚み２０００ÅのＩＴＯ層を積層したものであ
る。この上部電極３は、基板温度２５０℃、酸素導入圧
力４×１０−４ｔｏｒｒでＩＴＯを膜付けし、同じセッ
ティングで基板温度を１５０℃まで下げＩＴＯを膜付け
しパターンニングすることで形成したものである。
【００１６】実施例１の赤外線センサにおける赤外線吸
収率は約７０％であった。この赤外線センサは、高感度
で人体から発生する微弱な赤外線の検出も可能である。 −実施例２− 実施例２の赤外線センサは、サーミスタ薄膜２にアモル
ファスＳｉＣ膜を用いるとともに、上部電極３の形成に
あたり、基板温度２５０℃、素導入圧力４×１０−４ｔ
ｏｒｒで膜付けし、同じセッティングで基板温度を２０
℃まで下げ膜付けしパターンニングするようにした他は
、実施例１と同じ構成である。
収率は約７０％であった。この赤外線センサは、高感度
で人体から発生する微弱な赤外線の検出も可能である。 −実施例２− 実施例２の赤外線センサは、サーミスタ薄膜２にアモル
ファスＳｉＣ膜を用いるとともに、上部電極３の形成に
あたり、基板温度２５０℃、素導入圧力４×１０−４ｔ
ｏｒｒで膜付けし、同じセッティングで基板温度を２０
℃まで下げ膜付けしパターンニングするようにした他は
、実施例１と同じ構成である。
【００１７】実施例２の赤外線センサにおける赤外線吸
収率は約８０％であった。 −実施例３− 実施例３の赤外線センサは、上部電極３の形成にあたり
、基板温度２５０℃での膜付けを省略するようにした他
は、実施例１と同じ構成である。実施例３の赤外線セン
サにおける赤外線吸収率は約６５％であった。
収率は約８０％であった。 −実施例３− 実施例３の赤外線センサは、上部電極３の形成にあたり
、基板温度２５０℃での膜付けを省略するようにした他
は、実施例１と同じ構成である。実施例３の赤外線セン
サにおける赤外線吸収率は約６５％であった。
【００１８】−実施例４−
実施例４の赤外線センサは、上部電極３の形成にあたり
、基板温度２５０℃での膜付けを省略するようにした他
は、実施例２と同じ構成である。実施例４の赤外線セン
サにおける赤外線吸収率は約７５％であった。
、基板温度２５０℃での膜付けを省略するようにした他
は、実施例２と同じ構成である。実施例４の赤外線セン
サにおける赤外線吸収率は約７５％であった。
【００１９】
【発明の効果】この発明では、赤外線吸収膜として金ブ
ラックを使わずに高強度・高精度パターン化適正の良好
なＩＴＯを利用しているため、従来の赤外線吸収膜の強
度・精度の問題が解消され、しかも、サンドイッチ型電
極構造であるため高感度適性が活かせ、さらに、電極と
赤外線吸収膜が同一の工程で形成可能であるため製造プ
ロセスが簡素化されるから、非常に実用性が高い。
ラックを使わずに高強度・高精度パターン化適正の良好
なＩＴＯを利用しているため、従来の赤外線吸収膜の強
度・精度の問題が解消され、しかも、サンドイッチ型電
極構造であるため高感度適性が活かせ、さらに、電極と
赤外線吸収膜が同一の工程で形成可能であるため製造プ
ロセスが簡素化されるから、非常に実用性が高い。
【図１】この発明にかかる赤外線センサの構成例をあら
わす断面図である。
わす断面図である。
【図２】ＩＴＯ膜に関する基板温度と赤外線吸収率の関
係をあらわすグラフである。
係をあらわすグラフである。
【図３】従来の赤外線センサの構成をあらわす断面図で
ある。
ある。
１ 下電極
２ サーミスタ薄膜
３ 上電極
Claims (2)
- 【請求項１】 サーミスタ特性を有する薄膜を備え、
その表面と裏面それぞれに電極が形成され、赤外線吸収
による前記薄膜の温度上昇で赤外線の検出を行う赤外線
センサにおいて、前記電極の少なくとも一方が、酸化イ
ンジウムと酸化スズの複合酸化物からなる赤外線吸収作
用を有する薄膜であることを特徴とする赤外線センサ。 - 【請求項２】 酸化インジウムと酸化スズの複合酸化
物からなる薄膜の少なくとも一部が基板温度１５０℃以
下で形成されていることにより赤外線吸収作用が備わっ
ている請求項１記載の赤外線センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12408191A JPH04350523A (ja) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | 赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12408191A JPH04350523A (ja) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | 赤外線センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04350523A true JPH04350523A (ja) | 1992-12-04 |
Family
ID=14876459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12408191A Pending JPH04350523A (ja) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | 赤外線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04350523A (ja) |
-
1991
- 1991-05-28 JP JP12408191A patent/JPH04350523A/ja active Pending
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