JPH06265406A - 焦電型赤外線センサアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】製造工程を容易化できるとともに製品の信頼性
を向上でき、検出感度および分解能の向上を実現できる
アレイ状の赤外線センサを提供する。 【構成】予め分極処理が施されドット電極６および引出
し電極１４を形成した焦電性フィルム１を、ＭＯＳトラ
ンジスタ１３、配線電極８および凹部１５が形成された
基板５上に導電性接着剤９を介して接着する。焦電性フ
ィルム１の引出し電極１４は基板５の配線電極８に接続
されるとともに、ドット電極６の下方には基板５に形成
された凹部１５が対向する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、赤外線検出または赤
外線撮像などに用いられる焦電型赤外線センサアレイに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より単体の焦電型赤外線検出素子と
して、図４に示すようにＬｉＴａＯ₃などの焦電性単結
晶３５を支持台３４に固定し、全体を金属性のカン３２
内に封入したものがある。また、赤外線撮像に用いられ
るアレイ型のセンサとしては、図５に示すように、シリ
コンなどの基板４７上にＰｔなどの下部電極４８を形成
し、その上にスパッタリングまたはスピンコートなどに
より焦電性薄膜４９を成膜し、さらにその上にＮｉＣｒ
などの上部電極５０をアレイ状に形成したものがある。
上記従来の赤外線センサでは、赤外線を受光した焦電性
物質が温度上昇を生じ、この温度上昇による分極の変化
によってその表面電位が変化することを用いて赤外線の
有無を検出する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
焦電型赤外線センサにおいて、焦電性単結晶を用いたも
のでは、センサの検出感度および分解能を高くするため
に単結晶を８０μｍ程度の薄板状に形成する必要があ
り、面積を大きくすると割れを生じやすく、取り扱いが
困難であるため、フォトリソグラフィによる電極のパタ
ーンニングが困難になり、長尺状に形成されるセンサア
レイに用いる焦電性物質としてＬｉＴａＯ₃などの単結
晶素材は適さない。

【０００４】他方、基板上に焦電性薄膜を直接成膜する
方法では、成膜処理中に基板にダメージを与える問題が
ある。また、焦電効果を得るためには成膜後の薄膜にポ
ーリングと呼ばれる分極処理を施し、極性を決定する必
要があるが、薄膜の場合には一様な分極特性を得ること
が難しい、あるいは所望の組成の薄膜を形成することが
難しいといった問題があった。

【０００５】さらに、焦電性薄膜を成膜後の基板に対し
て、薄膜からの熱拡散を防止する凹部の形成等のエッチ
ング処理がなされる場合があり、このエッチング工程に
おいてＡｌ膜などの基板上の他のエレメントを浸食する
問題もあった。

【０００６】この発明の目的は、焦電性素材として可撓
性のフィルムを用いることにより、アレイ状の赤外線セ
ンサの受光部に焦電性の単結晶や薄膜を使用しないよう
にし、製造工程における取扱性に優れ、且つ電極のパタ
ーンニングが容易で、フィルムに対する分極処理や基板
に対するエッチング処理をフィルムを基板上に配置する
前に行うことにより、フィルムに対する処理が基板に影
響を与えることがないとともに、基板に対する処理がフ
ィルムに影響を与えることのない焦電型赤外線センサア
レイを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の焦電型赤外線
センサアレイは、予め分極処理され、裏面に金属薄膜か
らなる複数のドット電極およびこのドット電極に接続す
る引出し電極を一定間隔で方向性を与えて形成し、表面
の前記ドット電極に対応する位置に赤外線吸収電極を形
成した可撓性を有する焦電性のフィルムと、表面におい
て前記フィルムの引出し電極のそれぞれに対向する位置
に配線電極を形成した基板と、を備え、導電性の接着剤
を介して前記基板の各配線電極の上面に前記引出し電極
において前記フィルムを接着したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】この発明においては、可撓性を有する焦電性の
フィルムに対して予め分極処理が施され、その裏面には
金属薄膜からなる複数のドット電極およびこのドット電
極に接続する引出し電極が形成されるとともに、表面に
おいてドット電極に対応する位置に赤外線吸収電極が形
成される。この焦電性フィルムが接着される基板には、
フィルムの引出し電極に対向する位置に配線電極が形成
されている。この基板の各配線電極の上面に引出し電極
が位置するようにして導電性の接着剤を介して接着され
る。従って、フィルムおよび基板のそれぞれに別工程で
所定の処理を施し、このフィルムを基板の所定位置に接
着することによって赤外線センサアレイが作成される。

【０００９】

【実施例】図１は、この発明の実施例である焦電型赤外
線センサアレイの構成を示す側面の拡大断面図である。
センサアレイ２１は基板５上に構成されている。シリコ
ン基板５の上面には凹部１５が形成されているととも
に、ソース端子１０、ゲート端子１１およびドレイン端
子１２を備えたＭＯＳトランジスタ１３が形成されてい
る。このＭＯＳトランジスタ１３は信号処理回路を構成
しており、基板５上の配線パターンにより配線電極８に
接続されている。この配線電極８には導電性接着剤９に
より、焦電性フィルム１の裏面に形成された引出し電極
１４が接着されている。

【００１０】この焦電性フィルム１はポリフッ化ビニリ
テン（ＰＶＤＦ）等の可撓性を有するフィルムであり、
その裏面において引出し電極１４はドット電極６に接続
している。焦電性フィルム１の表面には、裏面のドット
電極６に対応する位置にＡｌの薄膜２上に赤外線吸収物
質３を塗布した赤外線吸収電極７が形成されている。

【００１１】引出し電極１４を配線電極８に接着した状
態では、焦電性フィルム１のドット電極６は基板５に形
成された凹部１５に対向している。

【００１２】上記焦電性フィルム１のドット電極６およ
び引出し電極１４、基板５の配線電極８、ＭＯＳトラン
ジスタ１３および凹部１５は、基板５の側面に垂直な方
向に一定の間隔で複数ずつ直線状に形成されている。

【００１３】図２は、上記焦電型赤外線センサアレイの
製造工程を示す図である。同図（Ａ）に示すように、ｐ
−Ｓｉ基板５の上面に酸化膜４を形成した後、同図
（Ｂ）に示すように異方性エッチングにより所定位置に
凹部１５を形成する。さらに、同図（Ｃ）に示すように
半導体プロセス技術によりＭＯＳトランジスタ１３を形
成する。一方、同図（Ｄ）に示すように、焦電性フィル
ムに対して分極処理を施して焦電効果を与え、この後、
所定の大きさの焦電性フィルム１に切出し、同図（Ｅ）
に示すように一方の面にＡｌの薄膜２２を蒸着する。次
いで、同図（Ｆ）に示すようにフォトリソグラフィによ
りドット電極６および引出し電極１４をパターンニング
する。なお、ドット電極６および引出し電極１４の作成
にあたっては、Ａｌの蒸着に限らず、ＮｉやＣｒを含む
スパッタリングにより金属薄膜を成膜することもでき
る。

【００１４】さらに、同図（Ｇ）示すように以上の処理
が施された基板５の配線電極８上に導電性接着剤９を介
して焦電フィルム１の引出し電極１４を接着する。この
ようにして基板５上に固定された焦電性フィルム１の表
面に、同図（Ｈ）に示すようにＡｌ薄膜のコモン電極２
を形成し、その上面に黒色塗料等の赤外線吸収剤３を塗
布する。

【００１５】図３は、上記焦電型赤外線センサアレイの
平面の拡大図である。本実施例では、１４ｍｍ×２０ｍ
ｍの大きさの基板上に、ＭＯＳトランジスタ１３、配線
電極８および凹部１５を１６組形成し、焦電性フィルム
１にドット電極６を引出し電極１４とともに直線上に１
６個形成している。なお、焦電性フィルム１の表面にお
いてコモン電極７は１６個のドット電極６の全てをカバ
ーする範囲に形成される。

【００１６】以上のようにしてこの実施例によれば、Ａ
ｌ等の基板上の他のエレメントをも浸食することがある
異方性エッチングによる凹部１５の形成工程を、ＭＯＳ
トランジスタ１３および配線電極８の作成工程と焦電性
フィルム１の接着工程に先立って実行するため、異方性
エッチングによって他のエレメントに影響を与えること
がない。

【００１７】また、焦電性フィルム１はＰＶＤＦ等の高
分子フィルムであるため、可撓性を有し、カッティング
等の処理においても割れを生じることが少なく、極めて
取扱性に優れたものである。また、焦電性フィルム１に
対する分極処理は基板５に対する接着工程に先立って、
基板とは別工程で実行されるため、分極処理により基板
の他のエレメントに悪影響を与えることもない。

【００１８】さらに、焦電性フィルム１はその一部にお
いて基板５に固定され、ドット電極６の下方には異方性
エッチングにより形成された凹部１５が対向しているた
め、赤外線の照射により焦電性フィルム１に生じた熱が
基板５に拡散することを確実に防止でき、センサの検出
感度および分解能を向上できる利点がある。

【００１９】加えて、基板５上に直接焦電性フィルム１
を接着するため、信号処理回路１３を含む素子を小型に
形成することができ、高インピーダンスの焦電性フィル
ム１を用いる場合に不可欠なインピーダンス変換のため
の回路を焦電性フィルム１に近接して形成でき、誘導ノ
イズを低減できる利点もある。

【００２０】しかも、焦電性フィルム１は基板５に対し
て導電性接着剤９により接着するため、焦電性フィルム
１の引出し電極１４と基板５の配線電極８との電気的接
続および基板５に対する焦電フィルム１の固定を同時
に、かつ、極めて容易に行うことができる。

【００２１】なお、本実施例では複数のドット電極６を
焦電性フィルム１に直線上に形成したラインセンサを例
に挙げて説明したが、前述のようにドット電極６はフォ
トリソグラフィを用いて焦電性フィルム１に形成される
ため、さらに微細化することが可能であり、複数行およ
び複数列にドット電極６を形成することも可能で、赤外
線撮像に好適な二次元センサとすることもできる。

【００２２】

【発明の効果】この発明によれば、分極処理および電極
の形成処理が完了した焦電性のフィルムを、電極を形成
した基板上に接着して焦電型赤外線センサアレイが構成
されるため、焦電性薄膜の作製時と分極処理時とにおけ
る基板へのダメージおよび凹部の作製によるフィルムへ
のダメージをともに防止することができる利点がある。

【００２３】また、フィルムの引出し電極と基板の配線
電極とを導電性接着剤により接着するため、両者の電気
的接続および固定を極めて容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である焦電型赤外線センサア
レイの側面拡大断面図である。

【図２】同焦電型赤外線センサアレイの製造工程を示す
図である。

【図３】同焦電型赤外線センサアレイの平面の拡大図で
ある。

【図４】従来の単体の焦電型赤外線検出素子の構成を示
す断面図である。

【図５】従来の焦電型赤外線センサアレイの外観図であ
る。

【符号の説明】

１−焦電性フィルム ４−酸化膜 ５−基板 ６−ドット電極 ７−赤外線吸収電極 ８−配線電極 ９−導電性接着剤 １４−引出し電極 １３−ＭＯＳトランジスタ １５−凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 義彦 大阪府大阪市西区江之子島２丁目１番53号 大阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 小川 倉一 大阪府大阪市西区江之子島２丁目１番53号 大阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 土肥 正男 大阪市淀川区三国本町１丁目10番40号 和 泉電気株式会社内 (72)発明者 北山 英幸 大阪市淀川区三国本町１丁目10番40号 和 泉電気株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め分極処理され、裏面に金属薄膜からな
   る複数のドット電極およびこのドット電極に接続する引
   出し電極を一定間隔で方向性を与えて形成し、表面の前
   記ドット電極に対応する位置に赤外線吸収電極を形成し
   た可撓性を有する焦電性のフィルムと、 表面において前記フィルムの引出し電極のそれぞれに対
   向する位置に配線電極を形成した基板と、 を備え、導電性の接着剤を介して前記基板の各配線電極
   の上面に前記引出し電極において前記フィルムを接着し
   たことを特徴とする焦電型赤外線センサアレイ。