JPH06194228A - 焦電型赤外線センサ - Google Patents

焦電型赤外線センサ

Info

Publication number
JPH06194228A
JPH06194228A JP4235101A JP23510192A JPH06194228A JP H06194228 A JPH06194228 A JP H06194228A JP 4235101 A JP4235101 A JP 4235101A JP 23510192 A JP23510192 A JP 23510192A JP H06194228 A JPH06194228 A JP H06194228A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
pyroelectric
film
electrode
pyroelectric infrared
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
Application number
JP4235101A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Nishiura
順一 西浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Ceramic Co Ltd
Original Assignee
Nippon Ceramic Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Ceramic Co Ltd filed Critical Nippon Ceramic Co Ltd
Priority to JP4235101A priority Critical patent/JPH06194228A/ja
Publication of JPH06194228A publication Critical patent/JPH06194228A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 応答性の良い焦電型赤外線センサ、ならびに
クロストークの影響を無視できる小型のマルチエレメン
トの焦電型赤外線センサを提供する。 【構成】 絶縁材料、半導体材料あるいは複合材料から
なる基板上あるいは基板内部に除去可能な部分を形成
し、その上部に支持層を形成し、前記除去可能な部分を
除去することで形成することで下部に空隙を持つ支持層
を形成後、さらにその上部に電極、焦電材料からなる薄
層、電極を形成することにより焦電型赤外線センサを構
成する。 【効果】 焦電型赤外線センサの変換効率、応答性を改
善し、各素子の熱的分離ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、焦電型赤外線センサに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の焦電型赤外線センサの構造を図2
に示す。薄板状に形成し、両面に電荷取り出し用の電極
を形成した焦電体基板(14)、取りだした電荷を電圧
に変換するためのゲート抵抗(16)及びインピーダン
ス変換用FET(17)から構成される。これらの部品
はセラミック基板(15)に電気的な接続を可能とした
上で配置,接着される。焦電型赤外線センサは、センサ
に入射した赤外線エネルギによって、焦電体の温度変化
を生じ、このことにより焦電体内部の自発分極の方向が
変化し、焦電体表面に電荷を生じるという現象を利用し
たものである。このように焦電体基板(14)に赤外線
が入射することにより、焦電体基板(14)自身の温度
が変化し、これによって発生した電荷は電極から取り出
され、ゲート抵抗に流れ込み電圧に変換される。このゲ
ート抵抗は抵抗値が〜1010Ωと非常に大きいため、一
般的にはFETを使用しインピーダンス変換を行う。こ
のような方法により赤外線エネルギが電気信号に変換で
きるのである。従って、赤外線エネルギを電気信号に変
換する際の変換効率及び応答性は、焦電体基板(14)
の熱容量に起因するため、他の方式の赤外線センサと比
較して遅いことが知られている。
【0003】この焦電型赤外線センサの変換効率及び応
答性については、焦電体基板(14)の厚さを薄くする
ことにより改善することができる。しかし、一般的に使
用されている焦電体基板(14)の形状寸法は5mm×
3mm×100μm程度である。従来の方法では、素子
を構成する焦電体として焦電体基板(14)を用いてい
るために、焦電体基板の厚さをこれ以上薄くすること
は、機械的な強度、あるいは加工上問題があり、実現し
難いといった問題点があった。さらにセラミック基板に
必要な個々の部品を表面実装技術により配置,接着,電
気的接続を行う必要があり、一般的な半導体技術からす
ると組立工数が多く、コスト高となる問題があった。
【0004】上記のような問題点を解決するため薄膜型
の焦電型赤外線センサが提案されてきたが、焦電薄膜形
成の基板として酸化マグネシウム基板(MgO基板)が
用いられることが多く、確かに焦電体の部分が薄膜にな
るため熱容量は極端に減少できるが、MgO基板に形成
された焦電薄膜部とインピーダンス変換用のFETは同
一の基板上に形成することは不可能であり、従って組立
工数等は依然変わらずコストメリットはそれほど追求で
きない状況であった。このような問題点を解決するため
に特公昭62−12454にあるようなSi基板を使用
した薄膜型の焦電型赤外線センサが提案されてきたが、
通常の半導体技術では相性の悪いアルカリ系の特殊なエ
ッチング液の使用が要求され、またこのような特殊なエ
ッチング液には通常に使用するフォトリソグラフィ用の
レジストが使用できず、エッチング゛に時間を要し、さ
らに場合によっては基板の両面よりフォトリソグラフィ
を行う必要性がでてくるため、生産工程が実現し難いと
いった問題点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように焦電型赤
外線センサの変換効率、応答性を改善し、従来の半導体
技術とのマッチングを改善し、生産性を向上させること
が本発明の解決しようとする課題である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するためになされたものである。その手段とすると
ころは、半導体材料からなる基板上あるいは基板内部に
除去可能な部分を形成し、その上部に支持層を形成し、
前記除去可能な部分を除去することで下部に空隙を持つ
支持層を形成後、さらにその上部に電極、焦電材料から
なる薄層、電極を形成することにより焦電型赤外線セン
サを構成すること、さらに半導体基板を用いることで、
インピーダンス変換用のFET部等を同一基板上に形成
一体化することである。
【0007】
【作用】上記のように構成されている本発明において、
素子部分は従来の焦電体基板を使用する場合に比べ極端
に薄層であり、また平面形状の構成は、半導体の微細加
工技術を十分に利用でき、従来のものと比べて非常に小
さな形状の素子を形成することができる。このため素子
部の熱容量を極端に小さくすることができ、同じ量の赤
外線エネルギーが受光面電極に入射した場合、素子部の
温度変化が大きくでき変換効率、応答性が改善できる。
【0008】また半導体基板を使用するため、同一基板
上にインピーダンス変換用のFET、その他の必要な受
動部品、能動部品を通常の半導体技術を使用することで
作り込み電気的に接続していくことが可能であり、従来
の焦電型赤外線センサにあるような個々の部品をセラミ
ック基板等に配置,接着等を行う必要がなくなり、組立
工数の大幅な削減と共に、Si半導体技術とセラミック
技術といった異なる重要技術を融合できる。
【0009】さらに半導体の微細加工技術で一般的に用
いられるエッチング液が使用できるため半導体生産工程
を特に変更する必要もなく、さらに基板の両面よりフォ
トリソグラフィを行う必要はまったくないため、生産性
を低下させることがなく、半導体特有のバッチ処理によ
る大量生産に十分対応でき、生産性の向上が可能とな
る。
【0010】
【実施例】以下本発明による焦電型赤外線センサの実施
例を図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の一
実施例を示す焦電型赤外線センサの断面図である。例え
ばSiからなる基板(1)上に通常の半導体技術(酸
化,拡散,フォトリソグラフィ等)によりインピーダン
ス変換用のFET部(3)を形成する。次にスパッタ法
によりSi基板(1)上に薄膜ゲート抵抗部(2)とし
て窒化アルミ(AlN)薄膜を形成,目的の抵抗値に合
うようにパターニングを行う。ここでFET部のゲート
部分をSi基板としておけば、Si基板表面に薄膜ゲー
ト抵抗部を形成するだけで電気的接続は可能となる。こ
れらの能動,受動素子は、蒸着法等により形成された薄
膜状のAl電極(5)により電気的に接続される。さら
に作製した薄膜ゲート抵抗部(2)、FET部(3)及
びAl電極(5)等が、後の各プロセスで腐食されない
よう、絶縁膜(4)としてSiN等で必要な表面部を保
護しておく。その後回転塗布法によりSi基板(1)表
面に除去可能なガラス質層(6)を形成し不必要な部分
は除去する。次にガラス質層(6)上にCVD法で多結
晶Si(以下poly−Siとする)(7)あるいはア
モルファスシリコン(以下a−Siとする)を形成し支
持層部分とする。余分な部分は除去すれば良い。その後
スパッタ法により下部電極(8)を形成、半導体微細加
工技術により目的の形状に加工後、PbTiO3系の焦
電材料からなる焦電薄膜(9)を積層させる。この部分
についても半導体微細加工技術により目的の形状に加工
する。次に上部の受光電極(10)をスパッタ法により
形成、加工する。さらにSi基板に既に作製してある薄
膜ゲート抵抗部(2),FET部(3)と焦電薄膜の下
部電極(8),受光電極(10)をAl薄膜等を用いて
電気的に接続する。その後支持層(13)作製時のエッ
チング液に焦電薄膜(5),各種電極が腐食されないよ
う、上部をSiN等の保護膜(11)で覆い、必要な部
分例えば電極取り出し部分については穴をあけておく。
最後に半導体微細加工技術によりpoly−Si(7)
の一部にエッチング用の穴を形成し、下部をHF系エッ
チング液等により腐食除去させ空隙(12)を作り支持
層(13)を形成する。
【0011】ここで薄膜ゲート抵抗部はAlN薄膜を用
いたがその他にもRuO2等でもよくパターン設計上目
的の抵抗値が可能な材料であれば良い。配線材料として
はAl薄膜を用いたがこの他にもTa,Pt,W等の金
属でもよく配線上問題なければ良い。Si基板上の能動
素子,受動素子上の絶縁膜は、SiNを用いたが支持層
形成時に腐食されない絶縁膜であれば良い。ガラス質層
(6)は半導体微細加工技術において簡単に除去できる
ものであれば良く、PSG,BSG,SiO2などが使
用できる。また金属材料であっても除去可能なエッチン
グ液を使用すれば良い。支持層(13)は前記例の他、
腐食されないSiN、ダイヤモンド薄膜、AlN、BN
等でも良く、下部の層を除去する場合に腐食されず、絶
縁物であれば有機材料、あるいは複合材料でも良い。焦
電薄膜(5)はPbTiO3を用いたがその他に(Pb
TiO3−PbZrO3)系、NbTaO3系、LiTa
3系、TGS系等の焦電材料であれば良く、また結晶
状態は単結晶、多結晶、のどちらでも良く、さらにポリ
マとの複合体でも良い。各層の形成は回転塗布法、スパ
ッタ法、CVD法で行ったが、蒸着等の気相薄膜形成法
等でも良い。
【0012】実施例では一つの素子のみであるがマルチ
エレメントとするには多数の素子を形成すれば良い。こ
の場合は素子を単独で用いているが、電極形成時に多数
の素子を配線しても、外部で配線しても良く、素子の配
線方法によって、さまざまな応用に対処することができ
る。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、焦電型赤
外線センサの変換効率、応答性を改善すること、半導体
の微細加工技術で一般的に用いられる工程が使用できる
ため生産工程を特に変更する必要もなく、さらに基板の
両面よりフォトリソグラフィを行う必要はまったくない
ため、生産性を低下させることがまったくなく、半導体
特有のバッチ処理による大量生産に十分対応できるため
生産性の向上を可能する点で工業的価値がある。また多
様化する焦電型赤外線センサの応用に対応でき、工業的
価値は大きい。
【0014】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す焦電型赤外線センサの
鳥瞰図である。
【図2】本発明の一実施例を示す表面上にすべて積層し
た場合の焦電型赤外線センサの断面図である。
【図3】従来の方法による焦電型赤外線センサの構造を
示した図である。
【符合の説明】
1 Si基板 2 薄膜ゲート抵抗部 3 FET部 4 絶縁膜 5 Al電極 6 ガラス質層 7 poly−Si 8 下部電極 9 焦電薄膜 10 受光電極 11 保護膜 12 空隙 13 支持層 14 焦電体基板 15 セラミック基板 16 ゲート抵抗 17 FET 18 ステム

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体材料からなる基板に、下部に空隙
    を持つ支持層を形成後、さらにその上部に電極、焦電材
    料からなる薄層、電極という赤外線検知部を1ヶ所以上
    有することを特徴とする焦電型赤外線センサにおいて、
    同一半導体基板上にインピーダンス変換用の電界効果型
    トランジスタおよびゲート抵抗を形成、一体化すること
    を特徴とする焦電型赤外線センサ。
  2. 【請求項2】 前記空隙を持つ支持層を形成するのに、
    基板上あるいは基板内部に除去可能な部分を形成し、そ
    の上部に支持層を形成し、前記除去可能な部分を除去し
    て形成することを特徴とする特許請求の範囲請求項第1
    項記載の焦電型赤外線センサ。
JP4235101A 1992-06-30 1992-06-30 焦電型赤外線センサ Pending JPH06194228A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4235101A JPH06194228A (ja) 1992-06-30 1992-06-30 焦電型赤外線センサ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4235101A JPH06194228A (ja) 1992-06-30 1992-06-30 焦電型赤外線センサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06194228A true JPH06194228A (ja) 1994-07-15

Family

ID=16981076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4235101A Pending JPH06194228A (ja) 1992-06-30 1992-06-30 焦電型赤外線センサ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06194228A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5614717A (en) * 1994-09-30 1997-03-25 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Pyroelectric infrared ray sensor
JP2013501925A (ja) * 2009-08-11 2013-01-17 ピレオス エルテーデー 小型赤外光検出器およびその製造方法ならびに該赤外光検出器を備えた赤外光検出システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5614717A (en) * 1994-09-30 1997-03-25 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Pyroelectric infrared ray sensor
JP2013501925A (ja) * 2009-08-11 2013-01-17 ピレオス エルテーデー 小型赤外光検出器およびその製造方法ならびに該赤外光検出器を備えた赤外光検出システム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3605487B2 (ja) 浮遊式微細構造を製造するための方法および浮遊式微細構造処理アセンブリ
US6787387B2 (en) Electronic device and method for fabricating the electronic device
TWI536531B (zh) 基板、紅外線感測器、及貫通電極形成方法
US5602043A (en) Monolithic thermal detector with pyroelectric film and method
US20030118076A1 (en) Sensor for a contact-free temperature measurement
EP2562837A1 (en) Ferroelectric device
JPH09129896A (ja) 表面微細加工構造を集積化したモノリシック半導体素子の製造方法
JPH0743215A (ja) 赤外線検知素子
JPH10148624A (ja) 化学抵抗ガスマイクロセンサを含む半導体集積回路装置及びその製造方法
KR0147211B1 (ko) 도전성 마이크로 브릿지의 제조방법
CN1343369A (zh) 兼容ic的聚对二甲苯mems技术及其在集成传感器中的应用
JPH06194228A (ja) 焦電型赤外線センサ
JPH0525290B2 (ja)
JPH06281503A (ja) 焦電型赤外線センサとその製造方法
JPH06194227A (ja) 焦電型赤外線センサ
JPH06160194A (ja) 焦電型赤外線センサ
JPH06194226A (ja) 焦電型赤外線センサ
JP2005033075A (ja) 電子デバイスの製造方法
JPH08293581A (ja) 強誘電体薄膜キャパシタ
JPH05190767A (ja) 半導体装置
US20230065179A1 (en) Method for producing a microelectronic device
JP2000230860A (ja) 熱型赤外線センサ、その製造方法および熱型赤外線アレイ素子
JP3114460B2 (ja) 圧電素子の製造方法
JP2000228494A (ja) キャパシタ
TW541413B (en) Two-layer thermo-electric stack sensor device