JPH04350978A - Pyroelectric infrared array sensor - Google Patents

Pyroelectric infrared array sensor

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JPH04350978A
JPH04350978A JP3124134A JP12413491A JPH04350978A JP H04350978 A JPH04350978 A JP H04350978A JP 3124134 A JP3124134 A JP 3124134A JP 12413491 A JP12413491 A JP 12413491A JP H04350978 A JPH04350978 A JP H04350978A
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JP
Japan
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thin film
pyroelectric
optical element
infrared rays
array sensor
Prior art date
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Application number
JP3124134A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Ogura
敏明 小倉
Masaki Aoki
正樹 青木
Nahoko Shimamura
島村 奈保子
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance the performance of a sensor by increasing the absorption of infrared rays by a pyroelectric thin film. CONSTITUTION:An optical element 5 which is provided with a function to reflect infrared rays is formed on the face in one part of an organic thin film 4 formed on a pyroelectric thin film 2. Thereby, after irifrared rays which are incident on the pyroelectric thin film 2 and which are indicated by arrows (a) have been transmitted through the pyroelectric thin film 2, they are refletced by a face 5a faced with the pyroelectric thin film 2 of the optical element 5 and are incident again on the pyroelectric thin films 2.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は焦電薄膜を用いた焦電型
赤外線アレイセンサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pyroelectric infrared array sensor using a pyroelectric thin film.

【0002】0002

【従来の技術】従来、焦電型赤外線検出器は熱型の赤外
線検出器で、常温動作が可能であり感度の波長依存性が
小さく熱型検出器の中では高感度である。また、焦電型
赤外線検出器は原理的には焦電材料に温度変化を与える
ことにより、その材料の表面に温度の上下に応じた電荷
が発生する現象、すなわち焦電効果を利用して赤外線を
検出するものである。その検出過程としては次の3過程
がある。
BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, pyroelectric infrared detectors are thermal infrared detectors that can operate at room temperature, have low sensitivity dependence on wavelength, and are highly sensitive among thermal detectors. In principle, pyroelectric infrared detectors use the pyroelectric effect, which is a phenomenon in which a temperature change is applied to a pyroelectric material to generate an electric charge on the surface of the material depending on the rise and fall of the temperature, to detect infrared rays. This is to detect. The detection process includes the following three processes.

【0003】(1)まず、入射光(強度L)を吸収して
焦電材料の温度(T)がΔTだけ上昇する。 (2)次に、温度上昇による焦電材料の分極(Ps)の
変化ΔPsを経て焦電材料の表面に電荷(ΔQ)が発生
する。
(1) First, the temperature (T) of the pyroelectric material increases by ΔT by absorbing the incident light (intensity L). (2) Next, an electric charge (ΔQ) is generated on the surface of the pyroelectric material through a change ΔPs in the polarization (Ps) of the pyroelectric material due to a rise in temperature.

【0004】(3)さらに、外部回路を通じて電荷(Δ
Q)を電流または電圧として取り出す。このように、焦
電型赤外線検出器では電荷の発生要因となる焦電材料の
温度上昇が重要であり、焦電材料に吸収される熱量は吸
収率をη(熱放射率と同じ値)とすればηL(Lは入射
光強度)で与えられる。また、温度上昇ΔTによって焦
電材料からGΔTの熱が失われる。ここで、Gは熱伝導
度である。すなわち、焦電材料の温度上昇の時間変化は
次の式で表わされる。
(3) Furthermore, charge (Δ
Take out Q) as current or voltage. In this way, in a pyroelectric infrared detector, the temperature rise of the pyroelectric material, which is the cause of charge generation, is important. Then, it is given by ηL (L is the incident light intensity). Furthermore, due to the temperature increase ΔT, heat of GΔT is lost from the pyroelectric material. Here, G is thermal conductivity. That is, the time change in temperature rise of the pyroelectric material is expressed by the following equation.

【0005】[0005]

【数1】[Math 1]

【0006】上式より温度上昇ΔTはFrom the above equation, the temperature rise ΔT is

【0007】[0007]

【数2】[Math 2]

【0008】となる。ここで、Hは焦電材料の熱容量、
ωは入射光の角周波数である。すなわち、入射光の吸収
が大きいほど焦電材料の温度上昇が大きくなり、その結
果、焦電材料表面に発生する電荷が大きくなる。
[0008] Here, H is the heat capacity of the pyroelectric material,
ω is the angular frequency of the incident light. That is, the greater the absorption of incident light, the greater the temperature rise of the pyroelectric material, and as a result, the greater the charge generated on the surface of the pyroelectric material.

【0009】また、焦電型検出器に使用されている材料
には、TGS系・LiTaO3 系などの単結晶、Pb
TiO3 系・PbX Zr1ーX TiO3 系のセ
ラミック、PVF2 系などの有機膜などがある。
[0009] Materials used in pyroelectric detectors include single crystals such as TGS and LiTaO3, Pb
Examples include TiO3-based/PbX Zr1-X TiO3-based ceramics, and organic films such as PVF2-based.

【0010】このPbTiO3 は焦電材料の性能指数
であるFv(=γ/εCv)およびFm(=γ/Cv√
εdtanδ)が高い。ここで、γは焦電係数、εは誘
電率、Cvは体積比熱、dは厚さである。また、PbT
iO3 は焦電係数γの温度変化が小さく、キュリー点
が十分高いなどの特長をもっている。焦電型検出器には
、PbTiO3 磁器が用いられる場合が多い。磁器は
多結晶であり結晶軸の配列に方向性は無く、したがって
、自発分極Psもランダムに配列している。焦電材料は
前述したように自発分極Psの変化を出力として取り出
すため、自発分極Psが一方向に揃っているとき最大出
力が得られる。そこで、磁器には高電界を印加して自発
分極Psの向きを揃える分極処理が必要である。
[0010] This PbTiO3 has the figure of merit of pyroelectric material Fv (=γ/εCv) and Fm (=γ/Cv√
εdtanδ) is high. Here, γ is the pyroelectric coefficient, ε is the dielectric constant, Cv is the volumetric specific heat, and d is the thickness. Also, PbT
iO3 has features such as a small temperature change in the pyroelectric coefficient γ and a sufficiently high Curie point. PbTiO3 porcelain is often used in pyroelectric detectors. Porcelain is polycrystalline, and there is no directionality in the arrangement of crystal axes, so the spontaneous polarization Ps is also arranged randomly. As described above, the pyroelectric material extracts the change in the spontaneous polarization Ps as an output, so the maximum output is obtained when the spontaneous polarization Ps is aligned in one direction. Therefore, it is necessary to apply a high electric field to the ceramic to perform polarization treatment to align the direction of the spontaneous polarization Ps.

【0011】また、C軸配向したPbTiO3 薄膜の
配向軸方向に発生する焦電気を利用した場合、C軸方向
の誘電率εが低下し焦電係数γが増大するのでPbTi
O3 磁器の約3倍のFvを示す高感度焦電材料を実現
できることが、第30回応用物理学関係連合講演予稿集
7P−z−2に報告されている。
Furthermore, when using pyroelectricity generated in the orientation axis direction of a C-axis oriented PbTiO3 thin film, the dielectric constant ε in the C-axis direction decreases and the pyroelectric coefficient γ increases.
It is reported in Proceedings of the 30th Applied Physics Association Lecture Proceedings 7P-z-2 that it is possible to realize a highly sensitive pyroelectric material exhibiting an Fv approximately three times higher than that of O3 porcelain.

【0012】さらに、赤外線アレイセンサは光学系との
関係で空間分解能をよくするために微細な配列にするこ
とが望ましい。
Further, it is desirable that the infrared array sensor be arranged in a fine array in order to improve the spatial resolution in relation to the optical system.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】焦電材料の厚さは薄く
なるほど雑音が小さくなり、検出能(D*)は増大する
。PbTiO3 磁器でアレイを構成する場合、磁器の
薄膜化には限界があり厚さを薄くして検出能(D*)を
向上させることには限度がある。また、各エレメント間
の距離により各エレメント間のクロストークが大きくな
り空間分解能が低下する。そのため、各エレメントを離
することが必要となる。さらに、面積を小さくすると電
気容量が小さくなるため、外部からの静電容量、浮遊容
量の影響から小形化も困難になる。さらには、焦電材料
に分極処理を施すとき次のような問題が生じる。
[Problems to be Solved by the Invention] As the thickness of the pyroelectric material becomes thinner, the noise becomes smaller and the detectability (D*) increases. When constructing an array with PbTiO3 porcelain, there is a limit to how thin the porcelain film can be, and there is a limit to how much the detectability (D*) can be improved by reducing the thickness. Further, crosstalk between each element increases depending on the distance between each element, and spatial resolution decreases. Therefore, it is necessary to separate each element. Furthermore, if the area is made smaller, the capacitance becomes smaller, so miniaturization becomes difficult due to the effects of external capacitance and stray capacitance. Furthermore, the following problem occurs when polarizing a pyroelectric material.

【0014】(1)まず、分極処理により絶縁破壊が生
じることがある。 (2)次に、高密度に配列している高分解能アレイ素子
では、それらを均一に分極することが困難である。
(1) First, dielectric breakdown may occur due to polarization treatment. (2) Next, in high-resolution array elements arranged at high density, it is difficult to uniformly polarize them.

【0015】これに対して、焦電薄膜は上記のような磁
器を使用する場合の問題を解決するものである。焦電薄
膜はスパッタリングなどの薄膜形成法により高温で作成
される。ところが焦電薄膜は膜厚が数μmであるため赤
外線の吸収が小さい。また、PbTiO3 などの焦電
薄膜は波長10μm程度まで透明である。このため、焦
電薄膜を利用した検出器は赤外線の吸収が小さく、その
ため焦電型赤外線センサとしての性能が悪くなるという
問題を有していた。
On the other hand, the pyroelectric thin film solves the problems described above when using porcelain. Pyroelectric thin films are created at high temperatures by thin film forming methods such as sputtering. However, since the pyroelectric thin film has a thickness of several micrometers, its absorption of infrared rays is small. Furthermore, a pyroelectric thin film such as PbTiO3 is transparent up to a wavelength of about 10 μm. For this reason, a detector using a pyroelectric thin film has a problem in that its absorption of infrared rays is small, resulting in poor performance as a pyroelectric infrared sensor.

【0016】本発明は上記従来の問題を解決するもので
、焦電薄膜の赤外線の吸収を増大させて性能の優れた焦
電型赤外線アレイセンサを提供することを目的とするも
のである。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and aims to provide a pyroelectric infrared array sensor with excellent performance by increasing the absorption of infrared rays by a pyroelectric thin film.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の焦電型赤外線アレイセンサは、焦電薄膜と、
前記焦電薄膜の第1の面に形成された第1の電極薄膜と
、前記焦電薄膜の第2の面に形成された第2の電極薄膜
と、前記焦電薄膜の第1の面を被覆する有機薄膜とを有
した焦電型赤外線アレイセンサであって、赤外線を反射
する機能を有する光学要素を前記有機薄膜上の一部の面
に設けたものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, a pyroelectric infrared array sensor of the present invention includes a pyroelectric thin film,
a first electrode thin film formed on the first surface of the pyroelectric thin film; a second electrode thin film formed on the second surface of the pyroelectric thin film; and a first electrode thin film formed on the first surface of the pyroelectric thin film. This is a pyroelectric infrared array sensor having a covering organic thin film, and an optical element having a function of reflecting infrared rays is provided on a part of the surface of the organic thin film.

【0018】また、本発明の焦電型赤外線アレイセンサ
は、焦電薄膜と、前記焦電薄膜の第1の面に形成された
第1の電極薄膜と、前記焦電薄膜の第2の面に形成され
た第2の電極薄膜と、前記焦電薄膜の第1の面を被覆す
る有機薄膜とを有した焦電型赤外線アレイセンサであっ
て、赤外線を反射する機能を有する光学要素を前記有機
薄膜中の一部に前記焦電薄膜の面に平行に設けたもので
ある。
The pyroelectric infrared array sensor of the present invention also includes a pyroelectric thin film, a first electrode thin film formed on a first surface of the pyroelectric thin film, and a second electrode thin film formed on a second surface of the pyroelectric thin film. A pyroelectric infrared array sensor comprising a second electrode thin film formed on the pyroelectric thin film and an organic thin film covering a first surface of the pyroelectric thin film, the optical element having a function of reflecting infrared rays is It is provided in a part of the organic thin film parallel to the surface of the pyroelectric thin film.

【0019】また、本発明の焦電型赤外線アレイセンサ
の光学要素は金属薄膜で構成されるものである。
Further, the optical element of the pyroelectric infrared array sensor of the present invention is constructed of a metal thin film.

【0020】[0020]

【作用】上記構成により、赤外線を反射する機能を有す
る光学要素を、焦電薄膜を被覆する有機薄膜上の一部の
面に設けたので、焦電型赤外線アレイセンサに入射した
赤外線のうち電極、焦電薄膜、さらに有機薄膜を透過し
た赤外線は、光学要素の焦電薄膜に対向した面で反射し
たのち再び焦電薄膜に入射することになる。
[Operation] With the above configuration, an optical element having the function of reflecting infrared rays is provided on a part of the surface of the organic thin film covering the pyroelectric thin film, so that the infrared rays incident on the pyroelectric infrared array sensor are The infrared rays that have passed through the pyroelectric thin film and the organic thin film are reflected by the surface of the optical element facing the pyroelectric thin film, and then enter the pyroelectric thin film again.

【0021】また、赤外線を反射する機能を有する光学
要素を、焦電薄膜を被覆する有機薄膜中の一部に焦電薄
膜の面に平行に設けたので、金属薄膜である光学要素が
有機薄膜により損傷から保護され、また、光学要素の反
射面が焦電薄膜の面に平行でかつ接近して設けられてお
り、光学要素の反射面から焦電薄膜への赤外線の入射が
効率良く行われることになる。
In addition, since an optical element having a function of reflecting infrared rays is provided in a part of the organic thin film covering the pyroelectric thin film parallel to the surface of the pyroelectric thin film, the optical element which is a metal thin film is replaced by an organic thin film. The reflective surface of the optical element is parallel to and close to the surface of the pyroelectric thin film, and the infrared rays are efficiently incident from the reflective surface of the optical element to the pyroelectric thin film. It turns out.

【0022】さらに、光学要素が金属薄膜であるので、
赤外線の焦電薄膜への高い反射が得られることになる。
Furthermore, since the optical element is a metal thin film,
This results in high reflection of infrared rays onto the pyroelectric thin film.

【0023】[0023]

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照しな
がら説明する。図1は本発明の第1の実施例の焦電型赤
外線アレイセンサの構造を示す平面図であり、図2は図
1におけるAA’断面図である。図1および図2におい
て、(100)でへき開して鏡面研摩したMgO単結晶
基板1上に、高周波マグネトロンスパッタ法で焦電薄膜
2としてPb1ーX LaX Ti1ー0 .75X 
 O3 (PLT)薄膜を3μm成長させた。この焦電
薄膜2は各エレメントごとにメタルマスクにより分離さ
れている。雰囲気ガスにはArとO2 の混合ガスを用
いた。(表1)にスパッタリング条件を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing the structure of a pyroelectric infrared array sensor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA' in FIG. 1 and 2, a pyroelectric thin film 2 of Pb1-X LaX Ti1-0 . 75X
An O3 (PLT) thin film was grown to a thickness of 3 μm. Each element of this pyroelectric thin film 2 is separated by a metal mask. A mixed gas of Ar and O2 was used as the atmospheric gas. (Table 1) shows the sputtering conditions.

【0024】[0024]

【表1】[Table 1]

【0025】次に、この焦電薄膜2上に厚さ約0.2μ
mのAu電極薄膜3を蒸着により形成した。このAu電
極薄膜3は、フォトリソグラフィの手法によって、アレ
イのピッチに合わせて格子状に分離、配列されている。 さらに、これらの上に有機薄膜4を設けた。この有機薄
膜4は感光性ポリイミド系樹脂をスピンナーで塗布し、
紫外線を照射した後、摂氏200度で熱処理したもので
ある。その膜厚は3.0μmである。そして、この有機
薄膜4上の一部の面に赤外線を反射する機能を有する光
学要素5を設けた。この光学要素5は蒸着によって金属
薄膜であるAl薄膜を有機薄膜4上、すなわち、焦電薄
膜2に上方に約20μm形成した。このAl薄膜は波長
6μmから10μmの赤外線をおよそ97%以上反射す
るものである。
Next, on this pyroelectric thin film 2, a film with a thickness of about 0.2 μm is deposited.
An Au electrode thin film 3 having a thickness of m was formed by vapor deposition. This Au electrode thin film 3 is separated and arranged in a grid pattern according to the pitch of the array by photolithography. Furthermore, an organic thin film 4 was provided on these. This organic thin film 4 is coated with photosensitive polyimide resin using a spinner.
After being irradiated with ultraviolet rays, it was heat-treated at 200 degrees Celsius. The film thickness is 3.0 μm. Then, an optical element 5 having a function of reflecting infrared rays was provided on a part of the surface of this organic thin film 4. In this optical element 5, an Al thin film, which is a metal thin film, was formed on the organic thin film 4, that is, about 20 μm above the pyroelectric thin film 2 by vapor deposition. This Al thin film reflects approximately 97% or more of infrared rays with a wavelength of 6 μm to 10 μm.

【0026】さらに、電極薄膜3上の一部にはコンタク
トホール6を設け、電極薄膜3と取り出し電極7を接触
させた。この取り出し電極7と光学要素5とは絶縁マス
クなどにより電気的に絶縁されるように形成してある。 そして、光学要素5と他の電極薄膜が電気的に絶縁する
構成となる。さらには、焦電薄膜2の下部におけるMg
O基板1をエッチングして開口部8を設け、この開口部
8を通して焦電薄膜2の基板側の面にNiCr電極薄膜
9を蒸着により形成した。
Furthermore, a contact hole 6 was formed in a part of the electrode thin film 3 to bring the electrode thin film 3 and the extraction electrode 7 into contact. The extraction electrode 7 and the optical element 5 are formed so as to be electrically insulated by an insulating mask or the like. Then, the optical element 5 and the other electrode thin film are electrically insulated. Furthermore, Mg in the lower part of the pyroelectric thin film 2
The O substrate 1 was etched to form an opening 8, and a NiCr electrode thin film 9 was formed through the opening 8 on the substrate side surface of the pyroelectric thin film 2 by vapor deposition.

【0027】ここで、PLT焦電薄膜2の分極軸の75
%以上が一方向に配向しているとき、焦電係数γは5×
10C/cmKとなり、この値は200℃で100kV
/cm印加して分極処理を行ったPbTiO3 セラミ
クス(γ=1.8×10C/cmK)と比べてかなり大
きい。また、配向率90%の場合、焦電係数は6.8×
10C/cmKである。また、分極処理後の値と比べ殆
ど変わらないばかりでなく、配向率が小さい場合の分極
後の値より大きい。誘電率εは、配向率90%の場合、
セラミクスとほぼ同等の値で約200である。
Here, 75 of the polarization axis of the PLT pyroelectric thin film 2
% or more is oriented in one direction, the pyroelectric coefficient γ is 5×
10C/cmK, and this value is 100kV at 200℃
This is considerably larger than that of PbTiO3 ceramics (γ=1.8×10C/cmK), which was polarized by applying a voltage of /cm. In addition, when the orientation rate is 90%, the pyroelectric coefficient is 6.8×
10C/cmK. Moreover, not only is it almost the same as the value after polarization treatment, but it is also larger than the value after polarization when the orientation rate is small. The dielectric constant ε is when the orientation rate is 90%,
The value is about 200, which is almost the same as that of ceramics.

【0028】このように、本実施例に用いたPLT焦電
薄膜2では、薄膜形成時に十分にc軸に配向しておれば
分極処理を行わなくても自発分極が揃っており、特に、
配向率75%以上の薄膜でその効果が大きいことが分か
った。また、焦電材料としての性能指数であるFv(=
γ/εCv)の値も大きくなり、200℃で10分間1
00kV/cm印加して分極処理を行ったPbTiO3
 セラミクスの値と比較して、PLT薄膜は3倍強の値
を示した。そして、このPLT焦電薄膜2のc軸配向率
はMg基板に形成した下地電極上より、直接MgO基板
1上に形成した方が高く、性能指数の点でも分極処理不
要の点でも有利である。
As described above, in the PLT pyroelectric thin film 2 used in this example, if the thin film is sufficiently oriented along the c-axis at the time of film formation, the spontaneous polarization is uniform even without polarization treatment.
It was found that the effect is large for thin films with an orientation rate of 75% or more. In addition, Fv (=
The value of γ/εCv) also increases, and when heated at 200℃ for 10 minutes,
PbTiO3 subjected to polarization treatment by applying 00 kV/cm
Compared to the value of ceramics, the PLT thin film showed a value more than three times higher. The c-axis orientation rate of this PLT pyroelectric thin film 2 is higher when it is formed directly on the MgO substrate 1 than on the base electrode formed on the Mg substrate, which is advantageous both in terms of the figure of merit and in that polarization treatment is not required. .

【0029】上記構成により、赤外線を反射する機能を
有する光学要素5を、焦電薄膜2を被覆する有機薄膜4
上の一部の面に設けたことにより、焦電型赤外線アレイ
センサに入射した図2の矢印aに示す赤外線の一部は焦
電薄膜2に吸収され、その他の入射赤外線は、電極9、
焦電薄膜2、さらに有機薄膜4を透過した後、光学要素
5の焦電薄膜2に対向した面5aで反射したのち再び焦
電薄膜2に入射される。これにより、入射する赤外線を
逃がさずに有効に利用することができ、焦電薄膜2にお
ける赤外線の吸収が大きくなってセンサの性能を向上さ
せることができる。したがって、焦電型赤外線アレイセ
ンサとしての特性は、赤外線を反射する機能を有する光
学要素5を設けていないセンサと比較して、感度および
検出能(D*)が約70%向上した。
With the above configuration, the optical element 5 having the function of reflecting infrared rays is connected to the organic thin film 4 covering the pyroelectric thin film 2.
By providing it on a part of the upper surface, a part of the infrared rays shown by the arrow a in FIG.
After passing through the pyroelectric thin film 2 and further through the organic thin film 4, the light is reflected by the surface 5a of the optical element 5 facing the pyroelectric thin film 2, and then enters the pyroelectric thin film 2 again. Thereby, the incident infrared rays can be effectively used without escaping, and the absorption of infrared rays in the pyroelectric thin film 2 is increased, so that the performance of the sensor can be improved. Therefore, the characteristics as a pyroelectric infrared array sensor are improved in sensitivity and detectability (D*) by about 70% compared to a sensor not provided with the optical element 5 having the function of reflecting infrared rays.

【0030】図3は本発明の第2の実施例の焦電型赤外
線アレイセンサの構造を示す平面図であり、図4は図3
におけるBB’断面図である。図3および図4において
、Au電極薄膜3の形成までは第1の実施例のものと同
様である。このAu電極薄膜3の上に有機薄膜11を設
け、この有機薄膜11は感光性ポリイミド系樹脂をスピ
ンナーで塗布し、紫外線に照射した後摂氏200度で熱
処理したものである。膜厚は1.5μmである。そして
、有機薄膜11上の一部の面に赤外線を反射する機能を
有する光学要素12を設けた。この光学要素12は蒸着
によってAl薄膜を約20μm形成した。このAl薄膜
は波長6μmから10μmの赤外線をおよそ97%以上
反射するものである。その後、再び有機薄膜13を前工
程と同様にして1.5μmの膜厚に形成した。電極薄膜
3上の一部にはコンタクトホール14を設けて取り出し
電極15と接触させた。この取り出し電極15と光学要
素12とは電気的に絶縁するよう形成してある。
FIG. 3 is a plan view showing the structure of a pyroelectric infrared array sensor according to a second embodiment of the present invention, and FIG.
It is a BB' sectional view in . 3 and 4, the process up to the formation of the Au electrode thin film 3 is the same as that of the first embodiment. An organic thin film 11 is provided on this Au electrode thin film 3, and this organic thin film 11 is made by coating a photosensitive polyimide resin with a spinner, irradiating it with ultraviolet light, and then heat-treating it at 200 degrees Celsius. The film thickness is 1.5 μm. Then, an optical element 12 having a function of reflecting infrared rays was provided on a part of the surface of the organic thin film 11. For this optical element 12, a thin Al film of about 20 μm was formed by vapor deposition. This Al thin film reflects approximately 97% or more of infrared rays with a wavelength of 6 μm to 10 μm. Thereafter, the organic thin film 13 was again formed to a thickness of 1.5 μm in the same manner as in the previous step. A contact hole 14 was provided in a part of the electrode thin film 3 and brought into contact with an extraction electrode 15 . The extraction electrode 15 and the optical element 12 are formed to be electrically insulated.

【0031】さらに、焦電薄膜2の下部におけるMgO
基板1をエッチングし開口部8を設け、この開口部8を
通して焦電薄膜2の基板側の面にNiCr電極薄膜9を
蒸着により形成した。これは第1の実施例と同様である
Furthermore, MgO in the lower part of the pyroelectric thin film 2
The substrate 1 was etched to form an opening 8, and a NiCr electrode thin film 9 was formed through the opening 8 on the substrate side surface of the pyroelectric thin film 2 by vapor deposition. This is similar to the first embodiment.

【0032】上記構成により、赤外線を反射する機能を
有する光学要素12を、焦電薄膜2を被覆する有機薄膜
11、13中の一部に焦電薄膜2の面に平行に設けたこ
とにより、焦電型赤外線アレイセンサに入射した図4の
矢印bに示す赤外線の一部は焦電薄膜2に吸収され、そ
の他の入射赤外線は、電極9、焦電薄膜2、さらに有機
薄膜11を透過した後、光学要素12の焦電薄膜2に対
向した面12aで反射した後、再び焦電薄膜2に入射さ
れる。これにより、入射する赤外線を逃がさずに有効に
利用することができ、焦電薄膜2における赤外線の吸収
が大きくなってセンサの性能を向上させることができる
。このことは第1の実施例の場合と同様である。第2の
実施例の場合には、薄膜である光学要素12は有機薄膜
11、13により被覆されているので、金属薄膜である
光学要素12は有機薄膜11、13により損傷から保護
されるとともに、光学要素12と他の電極薄膜とが確実
に電気的に絶縁される。また、光学要素12の反射面1
2aが焦電薄膜2の面に平行でかつ接近して設けられて
いるので、光学要素12の反射面から反射して焦電薄膜
2に入射する赤外線の入射効率はさらに向上することに
なる。
With the above configuration, the optical element 12 having the function of reflecting infrared rays is provided in a part of the organic thin films 11 and 13 covering the pyroelectric thin film 2 in parallel to the surface of the pyroelectric thin film 2. A part of the infrared rays shown by arrow b in FIG. 4 that entered the pyroelectric infrared array sensor was absorbed by the pyroelectric thin film 2, and the other incident infrared rays passed through the electrode 9, the pyroelectric thin film 2, and further the organic thin film 11. Thereafter, the light is reflected by the surface 12a of the optical element 12 facing the pyroelectric thin film 2, and then enters the pyroelectric thin film 2 again. Thereby, the incident infrared rays can be effectively used without escaping, and the absorption of infrared rays in the pyroelectric thin film 2 is increased, so that the performance of the sensor can be improved. This is the same as in the first embodiment. In the case of the second embodiment, since the optical element 12, which is a thin film, is covered with the organic thin films 11 and 13, the optical element 12, which is a metal thin film, is protected from damage by the organic thin films 11 and 13, and Optical element 12 and other electrode thin films are reliably electrically insulated. Further, the reflective surface 1 of the optical element 12
2a is provided parallel to and close to the surface of the pyroelectric thin film 2, the incidence efficiency of infrared rays reflected from the reflective surface of the optical element 12 and incident on the pyroelectric thin film 2 is further improved.

【0033】なお、第1および第2の実施例において赤
外線を反射する機能を有する光学要素5、12にAl材
を用いたが、Al材に限られるものではなく、Ag,A
u,Cuなど赤外線の反射率が高い金属であればよい。
In the first and second embodiments, Al material was used for the optical elements 5 and 12 having the function of reflecting infrared rays, but the material is not limited to Al material, and Ag, Al
Any metal having a high reflectance of infrared rays such as u or Cu may be used.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように本発明の焦電型赤外線アレ
イセンサによれば、赤外線を反射する機能を有する光学
要素を、焦電薄膜を被覆する有機薄膜上の一部の面に設
けたことにより、入射する赤外線を逃がさずに有効に利
用して焦電薄膜での赤外線の吸収を大きくすることがで
き、センサの性能を向上させることができるものである
As described above, according to the pyroelectric infrared array sensor of the present invention, an optical element having the function of reflecting infrared rays is provided on a part of the surface of the organic thin film covering the pyroelectric thin film. By doing so, it is possible to effectively utilize the incident infrared rays without letting them escape, and increase the absorption of the infrared rays in the pyroelectric thin film, thereby improving the performance of the sensor.

【0035】また、赤外線を反射する機能を有する光学
要素を、焦電薄膜を被覆する有機薄膜中の一部に焦電薄
膜面に平行に設けたことにより、光学要素を有機薄膜で
保護することができ、また、光学要素の反射面を焦電薄
膜の面に接近させて、焦電薄膜での赤外線の吸収を大き
くすることができ、センサの性能を向上させることがで
きるものである。
Furthermore, by providing an optical element having the function of reflecting infrared rays in a part of the organic thin film covering the pyroelectric thin film parallel to the surface of the pyroelectric thin film, the optical element can be protected by the organic thin film. Furthermore, by bringing the reflective surface of the optical element close to the surface of the pyroelectric thin film, the absorption of infrared rays by the pyroelectric thin film can be increased, and the performance of the sensor can be improved.

【0036】さらに、光学要素を金属薄膜で構成するこ
とにより、赤外線の高い反射を得、これにより、焦電薄
膜での赤外線の吸収を大きくすることができ、センサの
性能を向上させることができるものである。
Furthermore, by configuring the optical element with a metal thin film, a high reflection of infrared rays can be obtained, thereby increasing the absorption of infrared rays in the pyroelectric thin film, and improving the performance of the sensor. It is something.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の第1の実施例の焦電型赤外線アレイセ
ンサの構造を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing the structure of a pyroelectric infrared array sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1におけるAA’断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA' in FIG. 1;

【図3】本発明の第2の実施例の焦電型赤外線アレイセ
ンサの構造を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing the structure of a pyroelectric infrared array sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3におけるBB’断面図である。FIG. 4 is a BB' cross-sectional view in FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2    焦電薄膜 3    第1の電極薄膜 4、11、13    有機薄膜 5、12    赤外線を反射する機能を有する光学要
素9    第2の電極薄膜
2 Pyroelectric thin film 3 First electrode thin film 4, 11, 13 Organic thin film 5, 12 Optical element having the function of reflecting infrared rays 9 Second electrode thin film

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  焦電薄膜と、前記焦電薄膜の第1の面
に形成された第1の電極薄膜と、前記焦電薄膜の第2の
面に形成された第2の電極薄膜と、前記焦電薄膜の第1
の面を被覆する有機薄膜とを有した焦電型赤外線アレイ
センサであって、赤外線を反射する機能を有する光学要
素を前記有機薄膜上の一部の面に設けた焦電型赤外線ア
レイセンサ。
1. A pyroelectric thin film, a first electrode thin film formed on a first surface of the pyroelectric thin film, and a second electrode thin film formed on a second surface of the pyroelectric thin film, The first of the pyroelectric thin films
1. A pyroelectric infrared array sensor comprising: an organic thin film covering a surface of the pyroelectric infrared array sensor, wherein an optical element having a function of reflecting infrared rays is provided on a part of the surface of the organic thin film.
【請求項2】  焦電薄膜と、前記焦電薄膜の第1の面
に形成された第1の電極薄膜と、前記焦電薄膜の第2の
面に形成された第2の電極薄膜と、前記焦電薄膜の第1
の面を被覆する有機薄膜とを有した焦電型赤外線アレイ
センサであって、赤外線を反射する機能を有する光学要
素を前記有機薄膜中の一部に前記焦電薄膜の面に平行に
設けた焦電型赤外線アレイセンサ。
2. A pyroelectric thin film, a first electrode thin film formed on a first surface of the pyroelectric thin film, and a second electrode thin film formed on a second surface of the pyroelectric thin film, The first of the pyroelectric thin films
A pyroelectric infrared array sensor having an organic thin film covering a surface of the pyroelectric thin film, wherein an optical element having a function of reflecting infrared rays is provided in a part of the organic thin film parallel to the surface of the pyroelectric thin film. Pyroelectric infrared array sensor.
【請求項3】  光学要素は金属薄膜で構成される請求
項1または2記載の焦電型赤外線アレイセンサ。
3. The pyroelectric infrared array sensor according to claim 1, wherein the optical element is composed of a metal thin film.
JP3124134A 1991-05-29 1991-05-29 Pyroelectric infrared array sensor Pending JPH04350978A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3124134A JPH04350978A (en) 1991-05-29 1991-05-29 Pyroelectric infrared array sensor
US07/889,700 US5286975A (en) 1991-05-29 1992-05-29 Pyro-electric type infrared-ray sensor

Applications Claiming Priority (1)

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JP3124134A JPH04350978A (en) 1991-05-29 1991-05-29 Pyroelectric infrared array sensor

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ID=14877767

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JP3124134A Pending JPH04350978A (en) 1991-05-29 1991-05-29 Pyroelectric infrared array sensor

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JP (1) JPH04350978A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020085730A (en) * 2001-05-08 2002-11-16 주식회사 신한에스아이티 Pyroelectric infrared sensor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20020085730A (en) * 2001-05-08 2002-11-16 주식회사 신한에스아이티 Pyroelectric infrared sensor

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