JPH07286897A - 焦電型赤外線素子およびその製造方法 - Google Patents
焦電型赤外線素子およびその製造方法Info
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Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大面積の焦電型赤外線素子を安価に提供する
こと。 【構成】 Ｓｉ基板１上にＳｉＯ2 膜２を形成し、次
に、ＴｉＯ2 膜３を形成した後、このＴｉＯ2 膜３の表
面にＰＺＴ薄膜４を形成するようにして、焦電型赤外線
素子を製造する。
こと。 【構成】 Ｓｉ基板１上にＳｉＯ2 膜２を形成し、次
に、ＴｉＯ2 膜３を形成した後、このＴｉＯ2 膜３の表
面にＰＺＴ薄膜４を形成するようにして、焦電型赤外線
素子を製造する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、赤外線検出センサー
などに組み込まれる焦電型赤外線素子およびその製造方
法に関する。
などに組み込まれる焦電型赤外線素子およびその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、配向性強誘電体薄膜を用いた焦
電型赤外線素子を製造するには、配向させるために強誘
電体との格子定数の近いＭｇＯやＡｌ2 Ｏ3 などの結晶
性基板を用いていた。
電型赤外線素子を製造するには、配向させるために強誘
電体との格子定数の近いＭｇＯやＡｌ2 Ｏ3 などの結晶
性基板を用いていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記基
板材料は高価であるとともに、１．５インチ以上の大き
なものを製作するのが困難であった。ところで、より高
感度の赤外線センサーを得るには、面積が大きい焦電型
赤外線素子を用いる必要がある。
板材料は高価であるとともに、１．５インチ以上の大き
なものを製作するのが困難であった。ところで、より高
感度の赤外線センサーを得るには、面積が大きい焦電型
赤外線素子を用いる必要がある。
【０００４】そこで、基板として安価なＳｉ（１００）
を用いることが考えられる。これは、Ｓｉの（１００）
面が図５に示すようであり、その格子定数が５．４３Å
で、４５°回転させたときの格子間距離が３．８４Åと
なり、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）の格子定数４Å
に非常に近く、エピタキシャル成長が可能であるからで
ある。しかしながら、この場合においては、ＰＺＴ薄膜
をＳｉ基板上で結晶化させるのに、高温にするため、Ｐ
ＺＴ中のＰｂとＳｉとが反応してしまい、所望の強誘電
体薄膜を得ることが困難であった。
を用いることが考えられる。これは、Ｓｉの（１００）
面が図５に示すようであり、その格子定数が５．４３Å
で、４５°回転させたときの格子間距離が３．８４Åと
なり、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）の格子定数４Å
に非常に近く、エピタキシャル成長が可能であるからで
ある。しかしながら、この場合においては、ＰＺＴ薄膜
をＳｉ基板上で結晶化させるのに、高温にするため、Ｐ
ＺＴ中のＰｂとＳｉとが反応してしまい、所望の強誘電
体薄膜を得ることが困難であった。
【０００５】そこで、近時、Ｓｉ基板にＳｉＯ2 膜およ
びＰｔ膜を形成し、その上面にＰＺＴ薄膜を形成するこ
とが試みられている。しかしながら、このようにして
も、Ｐｔ膜は（１１１）方向に配向しているため、分極
方向であるｃ軸配向膜を得ることは困難であった。
びＰｔ膜を形成し、その上面にＰＺＴ薄膜を形成するこ
とが試みられている。しかしながら、このようにして
も、Ｐｔ膜は（１１１）方向に配向しているため、分極
方向であるｃ軸配向膜を得ることは困難であった。
【０００６】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、大面積の焦電型赤外線素子を安価に提供する
ことを目的としている。
たもので、大面積の焦電型赤外線素子を安価に提供する
ことを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、基板の表面にＰＺＴ薄膜を形成してな
る焦電型赤外線素子において、前記基板としてＳｉ基板
を用いるとともに、このＳｉ基板とＰＺＴ薄膜との間に
ＴｉＯ2 膜を介装している。
め、この発明は、基板の表面にＰＺＴ薄膜を形成してな
る焦電型赤外線素子において、前記基板としてＳｉ基板
を用いるとともに、このＳｉ基板とＰＺＴ薄膜との間に
ＴｉＯ2 膜を介装している。
【０００８】そして、この発明においては、前記焦電型
赤外線素子を、Ｓｉ基板上にＳｉＯ2 膜を形成し、次
に、ＴｉＯ2 膜を形成した後、このＴｉＯ2 膜の表面に
ＰＺＴ薄膜を形成するようにして製造するようにしてい
る。
赤外線素子を、Ｓｉ基板上にＳｉＯ2 膜を形成し、次
に、ＴｉＯ2 膜を形成した後、このＴｉＯ2 膜の表面に
ＰＺＴ薄膜を形成するようにして製造するようにしてい
る。
【０００９】
【作用】この発明においては、基板としてＳｉを用い、
これにＰＺＴ薄膜を形成するに際してＴｉＯ2 膜を形成
した後、ＰＺＴ薄膜を形成するようにしているので、Ｓ
ｉ基板上におけるＰＺＴ薄膜のエピタキシャル成長が可
能になる。したがって、所望のｃ軸あるいはａ軸に配向
したＰＺＴ薄膜を得ることができる。
これにＰＺＴ薄膜を形成するに際してＴｉＯ2 膜を形成
した後、ＰＺＴ薄膜を形成するようにしているので、Ｓ
ｉ基板上におけるＰＺＴ薄膜のエピタキシャル成長が可
能になる。したがって、所望のｃ軸あるいはａ軸に配向
したＰＺＴ薄膜を得ることができる。
【００１０】
【実施例】図１〜図３は、この発明の焦電型赤外線素子
の製造方法を示すもので、これらの図を参照しながら製
造手順を説明する。なお、各図において、各部は誇張し
て表されており、数値に比例した大きさではない。
の製造方法を示すもので、これらの図を参照しながら製
造手順を説明する。なお、各図において、各部は誇張し
て表されており、数値に比例した大きさではない。
【００１１】（１） まず、図１（Ａ）に示すように、
例えば厚さ０．５ｍｍ、５ｍｍ四方のＳｉ（１００）基
板１上に、厚さ０．２〜０．５μｍのＳｉＯ2 膜２を形
成し、例えばフォトリソグラフィによってパターンを作
成する。そして、エッチングを行って、同図（Ｂ）に示
すように、Ｓｉ（１００）面を露出させる。
例えば厚さ０．５ｍｍ、５ｍｍ四方のＳｉ（１００）基
板１上に、厚さ０．２〜０．５μｍのＳｉＯ2 膜２を形
成し、例えばフォトリソグラフィによってパターンを作
成する。そして、エッチングを行って、同図（Ｂ）に示
すように、Ｓｉ（１００）面を露出させる。
【００１２】（２） 次に、ＣＶＤ法（化学気相成長
法）によりＰＺＴ薄膜を堆積する。このＣＶＤ法は、各
ソース原料（この場合、Ｐｂソース、Ｚｒソース、Ｔｉ
Ｏ2 ソース）をそれぞれ個別に制御できるので、まず、
図２（Ａ）に示すように、露出したＳｉ基板１およびＳ
ｉＯ2 膜２のそれぞれ表面に、ＴｉＯ2 膜３を非常に薄
く（例えば５００Å程度）形成する。引続き、ＰｂＯ、
ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 を同時に析出させ、同図（Ｂ）に示
すように、ＴｉＯ2 膜３の上面にＰＺＴ薄膜４を厚さ５
μｍ程度に堆積する。この場合、ＴｉＯ2 膜３があるの
で、ＰｂとＳｉとが反応せず、また、ルチル層がＳｉ基
板１上に配向成長し、その表面にＰＺＴ薄膜４が成長す
るため、Ｓｉ基板１とＰＺＴ薄膜４との間にエピタキシ
ャル関係が得られる。
法）によりＰＺＴ薄膜を堆積する。このＣＶＤ法は、各
ソース原料（この場合、Ｐｂソース、Ｚｒソース、Ｔｉ
Ｏ2 ソース）をそれぞれ個別に制御できるので、まず、
図２（Ａ）に示すように、露出したＳｉ基板１およびＳ
ｉＯ2 膜２のそれぞれ表面に、ＴｉＯ2 膜３を非常に薄
く（例えば５００Å程度）形成する。引続き、ＰｂＯ、
ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 を同時に析出させ、同図（Ｂ）に示
すように、ＴｉＯ2 膜３の上面にＰＺＴ薄膜４を厚さ５
μｍ程度に堆積する。この場合、ＴｉＯ2 膜３があるの
で、ＰｂとＳｉとが反応せず、また、ルチル層がＳｉ基
板１上に配向成長し、その表面にＰＺＴ薄膜４が成長す
るため、Ｓｉ基板１とＰＺＴ薄膜４との間にエピタキシ
ャル関係が得られる。
【００１３】（３） そして、図３（Ａ）に示すよう
に、ＰＺＴ薄膜４の上面にＣｒなどの透過性導電性金属
材料よりなる上部電極５を形成し、次いで、同図（Ｂ）
に示すように、Ｓｉ基板１の下部を所定形状になるよう
にエッチング処理して除去する。このとき、同図（Ａ）
において符号３Ａで示したＴｉＯ2 膜も併せて除去す
る。このＳｉ基板１のエッチングは、例えば異方性エッ
チングによって行うことができる。また、Ｓｉ基板１と
ＴｉＯ2 膜３Ａの除去は２段階に分けて行うのがよい。
そして、同図（Ｃ）に示すように、下部電極６を、前記
上部電極５と同様の金属材料を用いて形成する。
に、ＰＺＴ薄膜４の上面にＣｒなどの透過性導電性金属
材料よりなる上部電極５を形成し、次いで、同図（Ｂ）
に示すように、Ｓｉ基板１の下部を所定形状になるよう
にエッチング処理して除去する。このとき、同図（Ａ）
において符号３Ａで示したＴｉＯ2 膜も併せて除去す
る。このＳｉ基板１のエッチングは、例えば異方性エッ
チングによって行うことができる。また、Ｓｉ基板１と
ＴｉＯ2 膜３Ａの除去は２段階に分けて行うのがよい。
そして、同図（Ｃ）に示すように、下部電極６を、前記
上部電極５と同様の金属材料を用いて形成する。
【００１４】上述のようにして製造された焦電型赤外線
素子は、ＳｉＯ2 膜２、ＰＺＴ薄膜４、電極５，６をオ
ーバーラップさせているので、Ｓｉ基板１を部分的に除
去しても、所定の機械的強度が維持される。
素子は、ＳｉＯ2 膜２、ＰＺＴ薄膜４、電極５，６をオ
ーバーラップさせているので、Ｓｉ基板１を部分的に除
去しても、所定の機械的強度が維持される。
【００１５】ここで、ＰＺＴ薄膜４の作成条件の一例を
示す。 Ｓｉ基板１の温度；５００〜６５０℃ 堆積時間 ；３００分 組成比 ；ＰＺＴ（ＰｂＺｒx Ｔｉ1-x Ｏ3 ）
におけるｘが０≦ｘ≦０．５２ ｃ軸配向率 ；０．４６
示す。 Ｓｉ基板１の温度；５００〜６５０℃ 堆積時間 ；３００分 組成比 ；ＰＺＴ（ＰｂＺｒx Ｔｉ1-x Ｏ3 ）
におけるｘが０≦ｘ≦０．５２ ｃ軸配向率 ；０．４６
【００１６】上記組成比では、分極方向がｃ軸方向であ
り、ｃ軸配向性を向上させることにより、高感度になる
からである。
り、ｃ軸配向性を向上させることにより、高感度になる
からである。
【００１７】そして、ＰＺＴ薄膜４のｃ軸配向性は、前
記成膜後の冷却速度に依存していると考えられ、これを
より大きくすれば、よりｃ軸配向性を向上させることが
できる。図４（Ａ），（Ｂ）は、この発明の焦電型赤外
線素子と、ＴｉＯ2 膜を形成しない従来の焦電型赤外線
素子とにおけるＸ線回折特性をそれぞれ示す図であり、
この発明の焦電型赤外線素子のＸ線回折特性が大幅に向
上していることが判る。
記成膜後の冷却速度に依存していると考えられ、これを
より大きくすれば、よりｃ軸配向性を向上させることが
できる。図４（Ａ），（Ｂ）は、この発明の焦電型赤外
線素子と、ＴｉＯ2 膜を形成しない従来の焦電型赤外線
素子とにおけるＸ線回折特性をそれぞれ示す図であり、
この発明の焦電型赤外線素子のＸ線回折特性が大幅に向
上していることが判る。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、Ｓｉ基板を用いるとともに、Ｓｉ基板とＰＺＴ薄膜
との間にＴｉＯ2 膜を設けるようにしているので、安価
で、技術的容易な手段によって、従来よりも大きな面積
のしかも高感度の焦電型赤外線素子を得ることができる
ようになった。したがって、高感度の赤外線センサーを
安価に得ることができる。
は、Ｓｉ基板を用いるとともに、Ｓｉ基板とＰＺＴ薄膜
との間にＴｉＯ2 膜を設けるようにしているので、安価
で、技術的容易な手段によって、従来よりも大きな面積
のしかも高感度の焦電型赤外線素子を得ることができる
ようになった。したがって、高感度の赤外線センサーを
安価に得ることができる。
【図１】この発明の一実施例に係る焦電型赤外線素子の
製造方法の一例の第１ステップを示す図である。
製造方法の一例の第１ステップを示す図である。
【図２】前記第１ステップの次に行われる第２ステップ
を示す図である。
を示す図である。
【図３】前記第２ステップの次に行われる第３ステップ
を示す図である。
を示す図である。
【図４】（Ａ）はこの発明の焦電型赤外線素子のＸ線回
折特性を示す図であり、（Ｂ）はＴｉＯ2 膜を設けない
焦電型赤外線素子のＸ線回折特性を示す図である。
折特性を示す図であり、（Ｂ）はＴｉＯ2 膜を設けない
焦電型赤外線素子のＸ線回折特性を示す図である。
【図５】Ｓｉの（１００）面を概略的に示す図である。
１…Ｓｉ基板、２…ＳｉＯ2 膜、３…ＴｉＯ2 膜、４…
ＰＺＴ薄膜。
ＰＺＴ薄膜。
Claims (2)
- 【請求項１】 基板の表面にＰＺＴ薄膜を形成してなる
焦電型赤外線素子において、前記基板としてＳｉ基板を
用いるとともに、このＳｉ基板とＰＺＴ薄膜との間にＴ
ｉＯ2 膜を介装したことを特徴とする焦電型赤外線素
子。 - 【請求項２】 Ｓｉ基板上にＳｉＯ2 膜を形成し、次
に、ＴｉＯ2 膜を形成した後、このＴｉＯ2 膜の表面に
ＰＺＴ薄膜を形成することを特徴とする焦電型赤外線素
子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6101821A JPH07286897A (ja) | 1994-04-16 | 1994-04-16 | 焦電型赤外線素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6101821A JPH07286897A (ja) | 1994-04-16 | 1994-04-16 | 焦電型赤外線素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07286897A true JPH07286897A (ja) | 1995-10-31 |
Family
ID=14310789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6101821A Pending JPH07286897A (ja) | 1994-04-16 | 1994-04-16 | 焦電型赤外線素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07286897A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1348553A1 (en) * | 2002-03-25 | 2003-10-01 | Seiko Epson Corporation | Board for electronic device, electronic device, ferroelectric memory, electronic apparatus, ink-jet recording head, and ink-jet printer |
| CN100374832C (zh) * | 2005-05-20 | 2008-03-12 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 室温铁电薄膜红外焦平面探测器的吸收层及制备方法 |
| CN100429797C (zh) * | 2006-07-31 | 2008-10-29 | 西安工业大学 | 锆钛酸铅薄膜红外热成像探测器悬空结构的制作方法 |
| JP2013195148A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Ricoh Co Ltd | 赤外線センサー装置 |
-
1994
- 1994-04-16 JP JP6101821A patent/JPH07286897A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1348553A1 (en) * | 2002-03-25 | 2003-10-01 | Seiko Epson Corporation | Board for electronic device, electronic device, ferroelectric memory, electronic apparatus, ink-jet recording head, and ink-jet printer |
| US6984843B2 (en) | 2002-03-25 | 2006-01-10 | Seiko Epson Corporation | Board for electronic device, electronic device, ferroelectric memory, electronic apparatus, ink-jet recording head, and ink-jet printer |
| CN100374832C (zh) * | 2005-05-20 | 2008-03-12 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 室温铁电薄膜红外焦平面探测器的吸收层及制备方法 |
| CN100429797C (zh) * | 2006-07-31 | 2008-10-29 | 西安工业大学 | 锆钛酸铅薄膜红外热成像探测器悬空结构的制作方法 |
| JP2013195148A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Ricoh Co Ltd | 赤外線センサー装置 |
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