JPH08292101A - Pyroelectric infrared sensor element and manufacture thereof - Google Patents

Pyroelectric infrared sensor element and manufacture thereof

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JPH08292101A
JPH08292101A JP9820995A JP9820995A JPH08292101A JP H08292101 A JPH08292101 A JP H08292101A JP 9820995 A JP9820995 A JP 9820995A JP 9820995 A JP9820995 A JP 9820995A JP H08292101 A JPH08292101 A JP H08292101A
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JP
Japan
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film
pyroelectric
sensor element
infrared sensor
pyroelectric infrared
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Application number
JP9820995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Kamata
健 鎌田
Satoru Fujii
覚 藤井
Hideo Torii
秀雄 鳥井
Ryoichi Takayama
良一 高山
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP9820995A priority Critical patent/JPH08292101A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide the pyroelectric infrared sensor element, which is very accurate, inexpensive and highly sensitive. CONSTITUTION: A Cu film 2 is formed on a sensor holding substrate 1 made of SUS. Then, an MgO film 3 of oxide having a rock-salt crystal structure oriented in 100 faces is formed by an MO plasma CVD method, and a Pt film 4 oriented in 100 faces is formed by a sputtering method, sequencially. Furthermore, a pyroelectric PLT film 5 is formed by an rf magnetron sputtering method. The PLT film is patterned into the specified size by photolithography. Then, after an etching hole 6 is formed, a polyimide resin film 7 is formed at a part, where the PLT film is removed by patterning. Etching liquid is injected through the etching hole 6, and a space part 8 is formed at a part directly below the PLT film. Finally, an Ni-Cr electrode film 9 is formed at the PLT element part, and a pyroelectric infrared sensor element 10 is manufactured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は焦電性誘電体薄膜を用い
た赤外線センサとその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared sensor using a pyroelectric dielectric thin film and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】焦電型赤外線センサは、熱型の赤外線セ
ンサであり、常温動作が可能であることや感度の波長依
存性が小さいなどの特徴があり、熱型のセンサの中では
高感度なセンサである。このセンサは、焦電特性が大き
いチタン酸ランタン鉛(PLT)を用いることにより実
用化されている。この場合、最も高い焦電係数を示す結
晶軸方向であるc軸に結晶配向したPLT膜を用いて製
造される。
2. Description of the Related Art A pyroelectric infrared sensor is a thermal infrared sensor, and is characterized by being capable of operating at room temperature and having a small wavelength dependence of sensitivity. It is a sensor. This sensor has been put to practical use by using lead lanthanum titanate (PLT), which has a large pyroelectric characteristic. In this case, it is manufactured using a PLT film crystallized in the c-axis which is the crystal axis direction showing the highest pyroelectric coefficient.

【0003】この焦電型センサは、例えば、ポイントセ
ンサとして用いられる焦電型赤外線センサの場合、その
心臓部である焦電型赤外線センサエレメント30は、図
5で示す構造になっており、両側表面に下部引出し電極
23と上部引出し電極24が配置された約3μmの厚み
のPLT膜を、熱容量と熱伝導をともに小さくするため
に、ポリイミド樹脂膜22、32だけで保持し、中央部
にロの字形に貫通した空間のあるセラミック製のセンサ
保持基板27で上記のポリイミド樹脂膜22、32の周
囲を保持した構造になっている。
In the case of a pyroelectric infrared sensor used as a point sensor, for example, the pyroelectric infrared sensor element 30, which is the heart of the pyroelectric infrared sensor, has the structure shown in FIG. The PLT film having a thickness of about 3 μm, on which the lower extraction electrode 23 and the upper extraction electrode 24 are arranged on the surface, is held only by the polyimide resin films 22 and 32 in order to reduce both the heat capacity and the heat conduction, and the PLT film is provided in the central portion. The sensor holding substrate 27 is made of ceramic and has a space penetrating in a V shape, and the periphery of the polyimide resin films 22 and 32 is held.

【0004】上記の構造のセンサエレメント30を実現
するために、従来、次のようにして製造されていた(例
えば、高山良一ら、「焦電型赤外線画像センサ」、ナシ
ョナルテクニカルレポート、第39巻(No.4)(1
993年)、122−130ページ)。(100)面で
へき開し鏡面研磨されたMgO単結晶基板21を準備
し、まずその表面にrfスパッタリング法をにより、チ
タン酸ランタン鉛のセラミックターゲットを用いて、基
板21を600℃に加熱したままで、c軸配向したPL
T膜5を形成する。このPLT膜5の上部面を除いてポ
リイミド樹脂を塗布することにより第1層ポリイミド樹
脂膜22を形成する。続いて、その表面の所定の場所に
スパッタリング法によりNi−Crの下部引出し電極2
3を形成し、さらにその上にポリイミド樹脂膜を塗布す
ることにより第2層ポリイミド樹脂膜32を形成する。
このようにして多層膜構成物が形成されたMgO単結晶
基板21を反転して、中央部にロの字形に貫通した空間
をもつセラミック製のセンサ保持基板27上に転写し接
着剤28で接着する。接着後、MgO単結晶基板21に
形成した多層膜構造物を残して、基板のMgOを燐酸エ
ッチングにより完全に除去する。MgO除去により新た
に現れたPLT膜5の表面にNi−Crの上部引出し電
極24を形成し、さらに、あらかじめセラミック製のセ
ンサ保持基板27上に形成された接続電極26、25と
上部引出し電極24、下部引出し電極23をそれぞれ導
電性ペースト29、31を用いて接続することにより製
造される(図6参照)。
In order to realize the sensor element 30 having the above structure, it has been conventionally manufactured as follows (for example, Ryoichi Takayama, "Pyroelectric infrared image sensor", National Technical Report, Vol. 39). (No. 4) (1
993), pp. 122-130). An MgO single crystal substrate 21 cleaved at the (100) plane and mirror-polished was prepared. First, the substrate 21 was heated to 600 ° C. by an rf sputtering method using a lead lanthanum titanate ceramic target. And PL with c-axis orientation
The T film 5 is formed. The first layer polyimide resin film 22 is formed by applying a polyimide resin except the upper surface of the PLT film 5. Then, the Ni-Cr lower extraction electrode 2 is formed on the surface at a predetermined position by a sputtering method.
3 is formed, and a second layer polyimide resin film 32 is formed by further applying a polyimide resin film thereon.
In this way, the MgO single crystal substrate 21 on which the multilayer film structure is formed is inverted, transferred onto a ceramic sensor holding substrate 27 having a space penetrating in a square shape in the central portion, and bonded with an adhesive 28. To do. After the bonding, the multilayer film structure formed on the MgO single crystal substrate 21 is left, and MgO on the substrate is completely removed by phosphoric acid etching. The Ni-Cr upper extraction electrode 24 is formed on the surface of the PLT film 5 newly appeared by removing MgO, and further, the connection electrodes 26 and 25 and the upper extraction electrode 24 formed on the sensor holding substrate 27 made of ceramic in advance. , The lower extraction electrode 23 is connected by using conductive pastes 29 and 31, respectively (see FIG. 6).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
焦電型赤外線センサエレメントは、ポリイミド樹脂膜だ
けで焦電性誘電体膜であるPLT膜を保持し、ロの字形
のセンサ保持基板で上記のポリイミド樹脂膜の周囲を保
持した構造であるので、ポリイミド樹脂とPLT膜やセ
ンサ保持基板の材料特性の違いによる収縮などのため引
出し電極に切断が発生しやすいことやPLT膜を保持す
るポリイミド樹脂膜に亀裂が発生しやすいという課題が
あった。また、その製造方法は、(100)面でへき開
し鏡面研磨された高価なMgO単結晶基板を用いるため
赤外線センサエレメントが高価になってしまうこと、製
造工程において焦電性誘電体膜を形成した後、その膜の
熱的感度を稼ぐ(熱雑音を除去する)目的で焦電性誘電
体膜の直下部分を形成しているMgO単結晶基板(0.
3〜0.5mm厚)をエッチングにより慎重に取り除く
必要があるために製造時間が長くかかること、さらには
MgO基板を除去するために、センサ保持基板上にMg
O基板ごと反転し接着するという製造工程が複雑である
ことの問題があった。
However, the pyroelectric infrared sensor element described above holds the PLT film, which is a pyroelectric dielectric film, only with the polyimide resin film, and uses the square-shaped sensor holding substrate to hold the PLT film. Since the structure holds the periphery of the polyimide resin film, the lead electrode is likely to be cut due to contraction due to the difference in material properties between the polyimide resin and the PLT film or the sensor holding substrate, and the polyimide resin film that holds the PLT film. There was a problem that cracks were likely to occur in the. In addition, the manufacturing method uses an expensive MgO single crystal substrate that is cleaved at the (100) plane and mirror-polished, so that the infrared sensor element becomes expensive, and the pyroelectric dielectric film is formed in the manufacturing process. After that, for the purpose of increasing the thermal sensitivity of the film (removing thermal noise), the MgO single crystal substrate (0.
(3 to 0.5 mm thickness) needs to be carefully removed by etching, which requires a long manufacturing time. Further, in order to remove the MgO substrate, Mg on the sensor holding substrate is required.
There is a problem that the manufacturing process of inverting and adhering the O substrate together is complicated.

【0006】本発明は、前記従来の課題を解決するた
め、焦電性誘電体膜の保持にポリイミド樹脂膜を用いな
い構造で、かつコストの安価な焦電型赤外線センサエレ
メント及びその製造方法を提供することを目的とする。
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention provides a pyroelectric infrared sensor element having a structure in which a polyimide resin film is not used for holding a pyroelectric dielectric film and is inexpensive, and a method for manufacturing the same. The purpose is to provide.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の第1番目の焦電型赤外線センサエレメント
は、センサ保持基板の上に空隙部分を有する金属膜を配
置し、前記空隙部分を覆うように(100)面配向の岩
塩型結晶構造酸化物膜を配置し、前記岩塩型結晶構造酸
化物膜上に(100)面配向のPt電極膜を配置し、前
記Pt電極膜上に焦電性誘電体膜および絶縁性誘電体膜
を配置し、前記焦電性誘電体膜上に電極膜を配置した構
成を備えたものである。
In order to achieve the above object, the first pyroelectric infrared sensor element of the present invention has a metal film having a void portion disposed on a sensor holding substrate, and the void portion is provided. A (100) -oriented rock salt-type crystal structure oxide film is disposed so as to cover the Pt electrode film, and a (100) -oriented Pt electrode film is arranged on the rock-salt-type crystal structure oxide film. A pyroelectric dielectric film and an insulating dielectric film are arranged, and an electrode film is arranged on the pyroelectric dielectric film.

【0008】次に、本発明の第2番目の焦電型赤外線セ
ンサエレメントは、センサ保持基板の上に空隙部分を有
する金属膜を配置し、前記空隙部分を覆うように(10
0)面配向の導電性NiO電極膜を配置し、前記NiO
電極膜上に焦電性誘電体膜および絶縁性誘電体膜を配置
し、前記焦電性誘電体膜上に電極膜を配置した構成を備
えたものである。
Next, in the second pyroelectric infrared sensor element of the present invention, a metal film having a void portion is arranged on the sensor holding substrate, and the metal film having the void portion is covered (10
0) A plane-oriented conductive NiO electrode film is arranged,
A pyroelectric dielectric film and an insulating dielectric film are arranged on the electrode film, and the electrode film is arranged on the pyroelectric dielectric film.

【0009】前記した本発明の第1、2番目の素子構成
においては、空隙部分を有する金属膜がCu膜であるこ
とが好ましい。
In the above-mentioned first and second element structures of the present invention, it is preferable that the metal film having the void portion is a Cu film.

【0010】また前記本発明の第1番目の素子構成にお
いては、岩塩型結晶構造酸化物膜がMgO、NiO、お
よびCoOから選ばれる少なくとも一つの膜であること
が好ましい。
In the first element structure of the present invention, the rock salt type crystal structure oxide film is preferably at least one film selected from MgO, NiO and CoO.

【0011】また前記本発明の第1、2番目の素子構成
においては、焦電性誘電体膜がチタン酸ランタン鉛膜で
あることが好ましい。
In the first and second element structures of the present invention, it is preferable that the pyroelectric dielectric film is a lead lanthanum titanate film.

【0012】また前記本発明の第1番目の素子構成にお
いては、センサ保持基板としてセラミックまたはSUS
基板であることが好ましい。
In the first element structure of the present invention, ceramic or SUS is used as the sensor holding substrate.
It is preferably a substrate.

【0013】また前記本発明の第2番目の素子構成にお
いては、センサ保持基板としてセラミック基板であるこ
とが好ましい。
In the second element structure of the present invention, it is preferable that the sensor holding substrate is a ceramic substrate.

【0014】次に本発明の第1番目の製造方法は、セン
サ保持基板の上に金属膜を形成し、前記金属膜上に(1
00)面配向の岩塩型結晶構造酸化物膜を形成し、前記
岩塩型結晶構造酸化物膜上に(100)面配向のPt電
極膜をを形成し、前記Pt電極膜上に焦電性誘電体膜を
形成した後、前記焦電性誘電体膜を所定の形状にパター
ンニングし、パターンニング除去された部分に絶縁性誘
電体膜を形成し、前記絶縁性誘電体膜をマスキングパタ
ーンとして前記Pt電極膜、岩塩型結晶構造酸化物膜に
対し順次膜厚方向にエッチングホールを形成し、前記エ
ッチングホールよりエッチング液を注入し前記金属膜の
所要部分をエッチング除去して空隙部分を形成し、最後
に前記焦電性誘電体膜上に電極膜を形成するという構成
を備えたものである。
Next, according to the first manufacturing method of the present invention, a metal film is formed on the sensor holding substrate, and (1) is formed on the metal film.
A (00) plane-oriented rock salt type crystal structure oxide film is formed, a (100) plane oriented Pt electrode film is formed on the rock salt type crystal structure oxide film, and a pyroelectric dielectric film is formed on the Pt electrode film. After forming a body film, the pyroelectric dielectric film is patterned into a predetermined shape, an insulating dielectric film is formed in the patterning removed portion, and the insulating dielectric film is used as a masking pattern. Etching holes are sequentially formed in the film thickness direction with respect to the Pt electrode film and the rock salt type crystal structure oxide film, and an etching solution is injected through the etching holes to remove a required portion of the metal film by etching to form a void portion, Finally, a structure is provided in which an electrode film is formed on the pyroelectric dielectric film.

【0015】次に本発明の第2番目の製造方法は、セン
サ保持基板の上に金属膜を形成し、前記金属膜上に(1
00)面配向の導電性NiO電極膜を形成し、前記Ni
O電極膜上に焦電性誘電体薄膜を形成した後、前記焦電
性誘電体膜を所定の形状にパターンニングし、パターン
ニング除去された部分に絶縁性誘電体膜を形成し、前記
絶縁性誘電体膜をマスキングパターンとして前記NiO
電極膜の膜厚方向にエッチングホールを形成し、前記エ
ッチングホールよりエッチング液を注入し前記金属膜の
所要部分をエッチング除去して空隙部分を形成し、最後
に前記焦電性誘電体膜上に電極膜を形成するという構成
を備えたものである。
Next, in the second manufacturing method of the present invention, a metal film is formed on the sensor holding substrate, and (1) is formed on the metal film.
00) plane-oriented conductive NiO electrode film is formed,
After forming a pyroelectric dielectric thin film on the O electrode film, the pyroelectric dielectric film is patterned into a predetermined shape, and an insulating dielectric film is formed on the patterning removed portion. NiO as a masking pattern using a conductive dielectric film
An etching hole is formed in the film thickness direction of the electrode film, an etching solution is injected from the etching hole to remove a required portion of the metal film by etching to form a void portion, and finally, on the pyroelectric dielectric film. It has a structure of forming an electrode film.

【0016】前記した本発明の第1、2番目の製造方法
においては、空隙部分が形成される金属がCu膜である
ことが好ましい。
In the above-described first and second manufacturing methods of the present invention, it is preferable that the metal in which the void portion is formed is a Cu film.

【0017】また前記本発明の第1番目の製造方法にお
いては、岩塩型結晶構造酸化物膜としてMgO、NiO
およびCoOから選ばれる少なくとも一つの膜であるこ
とが好ましい。
In the first manufacturing method of the present invention, MgO, NiO is used as the rock salt type crystal structure oxide film.
And at least one film selected from CoO.

【0018】また前記本発明の第1、2番目の製造方法
においては、焦電性誘電体膜がチタン酸ランタン鉛であ
ることが好ましい。
In the first and second manufacturing methods of the present invention, the pyroelectric dielectric film is preferably lead lanthanum titanate.

【0019】また前記本発明の第1番目の製造方法にお
いては、センサ保持基板として、セラミックまたはSU
S基板であることが好ましい。
In the first manufacturing method of the present invention, the sensor holding substrate is made of ceramic or SU.
It is preferably an S substrate.

【0020】また前記本発明の第2番目の製造方法にお
いては、センサ保持基板として、セラミック基板である
ことが好ましい。
Further, in the second manufacturing method of the present invention, the sensor holding substrate is preferably a ceramic substrate.

【0021】[0021]

【作用】前記した本発明の焦電型赤外線センサエレメン
トの構成によれば、センサ保持基板の上に空隙部分を有
する金属膜と、前記空隙部分を覆う(100)面配向の
岩塩型結晶構造酸化物膜と、(100)面配向のPt電
極膜と、前記Pt電極膜上の焦電性誘電体膜および絶縁
性誘電体膜と、前記焦電性誘電体膜上の電極膜を少なく
とも備えた構成をとることにより、精度が良く、破損し
にくく、コストが安価で、かつ製造工程が簡略化された
焦電性赤外線センサエレメントを実現できる。すなわ
ち、焦電性誘電体膜を保持する酸化物膜やPt膜が硬
く、また焦電性誘電体膜と膨張率に大きな違いはないた
め、電極切れや保持膜の亀裂が起こり難くなる。また、
高価なMgO単結晶基板を用いる必要が無いため、コス
トが安価になる。さらに製造工程において、基板材料の
反転、転写、除去工程がなくなり工程が簡素化される。
According to the above-described structure of the pyroelectric infrared sensor element of the present invention, the metal film having the void portion on the sensor holding substrate and the (100) -oriented rock salt type crystal structure oxidation covering the void portion. A physical film, a Pt electrode film having a (100) plane orientation, a pyroelectric dielectric film and an insulating dielectric film on the Pt electrode film, and an electrode film on the pyroelectric dielectric film. By adopting the configuration, it is possible to realize a pyroelectric infrared sensor element which has high accuracy, is less likely to be damaged, is inexpensive, and has a simplified manufacturing process. That is, since the oxide film or the Pt film that holds the pyroelectric dielectric film is hard and the expansion coefficient is not significantly different from that of the pyroelectric dielectric film, electrode breakage and cracks in the holding film are less likely to occur. Also,
Since it is not necessary to use an expensive MgO single crystal substrate, the cost is low. Further, in the manufacturing process, the steps of reversing, transferring and removing the substrate material are eliminated and the steps are simplified.

【0022】前記において、センサ保持基板の上に空隙
部分を有する金属膜と、前記空隙部分を覆う(100)
面配向の導電性NiO膜と、前記NiO電極膜上の焦電
性誘電体膜および絶縁性誘電体膜と、前記焦電性誘電体
膜上の電極膜を少なくとも備えた構成をとることによ
り、さらに精度が良く、破損しにくく、コストが安価
で、かつ製造工程が簡略化された焦電性赤外線センサエ
レメントを実現できる。
In the above, a metal film having a void portion on the sensor holding substrate and the void portion are covered (100).
By adopting a configuration including at least a plane-oriented conductive NiO film, a pyroelectric dielectric film and an insulating dielectric film on the NiO electrode film, and an electrode film on the pyroelectric dielectric film, Further, it is possible to realize a pyroelectric infrared sensor element which has high accuracy, is less likely to be damaged, is inexpensive, and has a simplified manufacturing process.

【0023】次に、本発明の製造方法の構成によれば、
前記焦電型赤外線センサエレメントを効率良く、合理的
に製造できる。たとえば、エッチングホールよりエッチ
ング液により犠牲層の金属膜の所定部分を除去する製造
工程のみで、従来技術の基板材料の反転、転写、除去工
程を必要とせずに、熱容量および熱伝導を小さくするこ
とができるため、安価で熱雑音の小さく高感度な焦電性
赤外線センサエレメントを容易に実現できる。
Next, according to the constitution of the manufacturing method of the present invention,
The pyroelectric infrared sensor element can be manufactured efficiently and rationally. For example, the heat capacity and the heat conduction can be reduced by only the manufacturing process of removing a predetermined portion of the metal film of the sacrificial layer from the etching hole with an etching solution without requiring the inversion, transfer, and removal processes of the prior art substrate material. Therefore, a pyroelectric infrared sensor element that is inexpensive, has low thermal noise, and is highly sensitive can be easily realized.

【0024】[0024]

【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples.

【0025】(実施例1)本実施例の焦電型赤外線セン
サエレメント10は、図1に示すように、大きさ1.5
mm角、厚み1mmのセンサ保持基板1の上に、空隙部
分8(大きさ約400μm角、厚さ20μm)を有する
Cu膜2を配置し、その上に順次厚さ2μmのMgO膜
3、Pt下部電極膜4を配置し、その上に200μm
角、厚み3μmのPLT膜5およびポリイミド樹脂膜7
と、PLT膜上の電極膜9を配置した構造のものであ
る。
(Embodiment 1) The pyroelectric infrared sensor element 10 of this embodiment has a size of 1.5 as shown in FIG.
A Cu film 2 having a void portion 8 (size of about 400 μm square, thickness of 20 μm) is arranged on a sensor holding substrate 1 having a square of 1 mm and a thickness of 1 mm, and a MgO film 3 having a thickness of 2 μm and Pt are sequentially arranged thereon. The lower electrode film 4 is arranged and 200 μm on it
PLT film 5 and polyimide resin film 7 having a corner and a thickness of 3 μm
And the electrode film 9 on the PLT film is arranged.

【0026】以上のように構成された焦電型赤外線セン
サエレメント10の製造方法について説明する。その製
造工程を図2に示す。
A method of manufacturing the pyroelectric infrared sensor element 10 configured as described above will be described. The manufacturing process is shown in FIG.

【0027】まず、SUS製のセンサ保持基板1上に酸
性の電解メッキ法によりCu膜2を厚み20μm形成す
る。そのCu膜2の表面に、プラズマMOCVD法で同
表面に対して垂直方向が<100>方向に結晶配向した
岩塩型結晶構造酸化物のMgO膜3(厚さ2μm)を形
成する。この膜形成には、CVD原料ガスにマグネシウ
ムアセチルアセトナートの蒸気および酸素の混合ガスを
用い、Cu膜2表面を400℃に加熱して行う。さら
に、スパッタ法で、そのMgO膜3の表面上に、Pt膜
を0.2μmエピタキシャル成長させて、膜面に対して
<100>方向に結晶配向したPt膜の下部引出し電極
膜4を形成する。さらに、rfマグネトロンスパッタ法
でその下部引出し電極膜4の表面上に厚み3μmのc軸
に結晶配向したPLT膜5を形成する。レジストを塗布
し、大きさ200μm角にPLT膜をパターンニングす
る。パターンニング除去された下部引き出し電極用Pt
膜とMgO膜に対し膜厚方向に直径20μmφのエッチ
ングホール6を形成する。エッチングホール6部以外の
PLT膜がパターンニング除去された部分にポリイミド
樹脂膜(フォトニース)7を形成する。エッチングホー
ルよりアンモニアエッチング液を注入し、Cu層2の一
部をエッチング除去し、パターンニングされたPLT膜
直下に空隙部8を形成する。最後に、パターンニングさ
れたPLT膜上にスパッタ法でNi−Cr膜の受光用の
電極膜9を形成することにより焦電型赤外線センサエレ
メント10が形成される。
First, a Cu film 2 having a thickness of 20 μm is formed on the SUS sensor holding substrate 1 by an acidic electrolytic plating method. On the surface of the Cu film 2, a MgO film 3 (thickness 2 μm) of a rock salt type crystal structure oxide having a crystal orientation perpendicular to the surface in the <100> direction is formed by a plasma MOCVD method. This film formation is performed by using a mixed gas of magnesium acetylacetonate vapor and oxygen as a CVD source gas and heating the surface of the Cu film 2 to 400 ° C. Further, a Pt film is epitaxially grown by 0.2 μm on the surface of the MgO film 3 by a sputtering method to form a lower extraction electrode film 4 of the Pt film crystallized in the <100> direction with respect to the film surface. Further, a PLT film 5 having a c-axis crystal orientation of 3 μm in thickness is formed on the surface of the lower extraction electrode film 4 by the rf magnetron sputtering method. A resist is applied, and the PLT film is patterned to have a size of 200 μm square. Pt for lower extraction electrode after patterning removal
Etching holes 6 having a diameter of 20 μmφ are formed in the film thickness direction in the film and the MgO film. A polyimide resin film (photonice) 7 is formed on the part where the PLT film is removed by patterning except the etching hole 6 part. Ammonia etchant is injected through the etching hole to remove a part of the Cu layer 2 by etching to form the void 8 directly below the patterned PLT film. Finally, the pyroelectric infrared sensor element 10 is formed by forming the Ni-Cr film light-receiving electrode film 9 on the patterned PLT film by the sputtering method.

【0028】<100>方向に結晶配向した岩塩型結晶
構造酸化物のMgO膜3の代わりに同じく、それぞれ、
ニッケルアセチルアセトナートあるいはコバルトアセチ
ルアセトナートを原料ガスとして用いたプラズマMOC
VD法で製造された、<100>方向に結晶配向したN
iO膜あるいはCoO膜を用いた場合も、全く同様のセ
ンサエレメントが作製できることがわかった。
Instead of the MgO film 3 of rock salt type crystal structure oxide crystallized in the <100> direction,
Plasma MOC using nickel acetylacetonate or cobalt acetylacetonate as source gas
N produced by the VD method and crystallographically oriented in the <100> direction
It has been found that the same sensor element can be manufactured by using the iO film or the CoO film.

【0029】また、センサ保持基板として例えばアルミ
ナなどのセラミック基板を用いた場合も、全く同様のセ
ンサエレメントが作製できることがわかった。
It has also been found that the same sensor element can be manufactured when a ceramic substrate such as alumina is used as the sensor holding substrate.

【0030】(実施例2)本実施例の焦電型赤外線セン
サエレメント20は、図3に示すように、大きさ1.5
mm角、厚み1mmのセンサ保持基板1の上に、空隙部
分8(大きさ約400μm角、厚さ20μm)を有する
Cu膜2を配置し、その上に厚さ2μmの導電性NiO
膜13(Li添加)を配置し、その上に200μm角、
厚み3μmのPLT膜5およびポリイミド樹脂膜7と、
PLT膜上の電極膜9を配置した構造のものである。
(Embodiment 2) The pyroelectric infrared sensor element 20 of this embodiment has a size of 1.5 as shown in FIG.
A Cu film 2 having a void portion 8 (having a size of about 400 μm square and a thickness of 20 μm) is arranged on a sensor holding substrate 1 having a square shape of 1 mm and a thickness of 1 mm, and a conductive NiO film having a thickness of 2 μm is formed thereon.
A film 13 (with Li added) is arranged, and a 200 μm square is placed on the film 13.
A PLT film 5 and a polyimide resin film 7 having a thickness of 3 μm;
The structure is such that the electrode film 9 is arranged on the PLT film.

【0031】以上のように構成された焦電型赤外線セン
サエレメント20の製造方法について説明する。その製
造工程を図4に示す。
A method of manufacturing the pyroelectric infrared sensor element 20 configured as above will be described. The manufacturing process is shown in FIG.

【0032】まず、アルミナ製のセラミック基板をセン
サ保持基板1とし、実施例1と同様にして20μm厚の
Cu膜2を形成する。この場合、センサ保持基板の両面
にCu膜が形成されるので、片面はエッチングまたは研
磨でCu膜を除去する。逆面のCu膜2の表面に、プラ
ズマMOCVD法で同表面に対して垂直方向が<100
>方向に結晶配向した岩塩型結晶構造酸化物の導電性N
iO膜13(Li添加)(厚さ2μm)を形成する。こ
の膜形成には、CVD原料ガスにニッケルアセチルアセ
トナートの蒸気とLiジピバロイルメタンキレートの蒸
気および酸素の混合ガスを用い、Cu膜2表面を400
℃に加熱して行う。さらに、その導電性NiO膜13の
表面上に、rfマグネトロンスパッタ法で、PLT膜を
エピタキシャル成長させることにより厚み3μmのc軸
に結晶配向したPLT膜5を形成する。実施例1と同様
に、レジストを塗布し、大きさ200μm角にPLT膜
をパターンニングする。パターンニング除去された 下
部引き出し電極用Pt膜とMgO膜に対し膜厚方向に直
径20μmφのエッチングホール6を形成する。エッチ
ングホール6部以外のPLT膜がパターンニング除去さ
れた部分にポリイミド樹脂膜(フォトニース)7を形成
する。エッチングホールよりアンモニアエッチング液を
注入し、Cu層2の一部をエッチング除去し、パターン
ニングされたPLT膜直下に空隙部8を形成する。最後
に、パターンニングされたPLT膜上にスパッタ法でN
i−Cr膜の受光用の電極膜9を形成することにより焦
電型赤外線センサエレメント20が形成される。
First, the alumina ceramic substrate is used as the sensor holding substrate 1, and the Cu film 2 having a thickness of 20 μm is formed in the same manner as in the first embodiment. In this case, since the Cu film is formed on both surfaces of the sensor holding substrate, the Cu film is removed by etching or polishing on one surface. On the surface of the Cu film 2 on the opposite surface, the direction perpendicular to the surface is <100 by the plasma MOCVD method.
Conductivity N of rock-salt type crystal structure oxide crystallized in the> direction
An iO film 13 (with Li added) (thickness 2 μm) is formed. For this film formation, a mixed gas of vapor of nickel acetylacetonate, vapor of Li dipivaloyl methane chelate and oxygen was used as the CVD source gas, and the surface of the Cu film 2 was 400
Perform by heating to ℃. Further, a PLT film 5 having a thickness of 3 μm and having a c-axis crystal orientation is formed on the surface of the conductive NiO film 13 by rf magnetron sputtering to epitaxially grow the PLT film. As in Example 1, a resist is applied and the PLT film is patterned to have a size of 200 μm square. Etching holes 6 having a diameter of 20 μmφ are formed in the film thickness direction in the Pt film for the lower extraction electrode and the MgO film that have been patterned and removed. A polyimide resin film (photonice) 7 is formed on the part where the PLT film is removed by patterning except the etching hole 6 part. Ammonia etchant is injected through the etching hole to remove a part of the Cu layer 2 by etching, and a void portion 8 is formed immediately below the patterned PLT film. Finally, N is formed on the patterned PLT film by sputtering.
The pyroelectric infrared sensor element 20 is formed by forming the light-receiving electrode film 9 of the i-Cr film.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の焦電型赤外線センサエレメント
によれば、精度が良く、丈夫で、安価で、かつ高感度な
センサエレメントが容易に実現できるので、それを用い
た赤外線センサシステムが従来に比べて低価格で製造で
きることになる。従って、赤外線センサ利用の分野でよ
り広い範囲に使用できることになるという効果が生じ
て、実用面で極めて有効である。
According to the pyroelectric infrared sensor element of the present invention, an accurate, durable, inexpensive, and highly sensitive sensor element can be easily realized. Therefore, an infrared sensor system using the same has been conventionally used. It can be manufactured at a lower price than Therefore, there is an effect that it can be used in a wider range in the field of using an infrared sensor, which is extremely effective in practical use.

【0034】本発明の製造方法によれば、前記焦電型赤
外線センサエレメントが、効率良く、合理的に、かつ安
価に製造できるので、赤外線センサ利用の分野でより広
い範囲に使用できることになるという効果が生じて、実
用面で極めて有効である。
According to the manufacturing method of the present invention, the pyroelectric infrared sensor element can be manufactured efficiently, rationally, and inexpensively, so that it can be used in a wider range in the field of infrared sensor utilization. It is effective and extremely effective in practical use.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1の焦電型赤外線センサエレメ
ントの一部切り裂き外観図
FIG. 1 is a partially cut external view of a pyroelectric infrared sensor element according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1の焦電型赤外線センサエレメ
ントの製造工程を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the pyroelectric infrared sensor element of Example 1 of the present invention.

【図3】本発明の実施例2の焦電型赤外線センサエレメ
ントの一部切り裂き外観図
FIG. 3 is a partially cut external view of a pyroelectric infrared sensor element according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例2の焦電型赤外線センサエレメ
ントの製造工程を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of a pyroelectric infrared sensor element according to a second embodiment of the present invention.

【図5】従来の焦電型赤外線センサエレメントの一部切
り裂き外観図
FIG. 5 is an external view of a part of a conventional pyroelectric infrared sensor element torn apart.

【図6】従来の焦電型赤外線センサエレメントの製造工
程を示す図
FIG. 6 is a view showing a manufacturing process of a conventional pyroelectric infrared sensor element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 センサ保持基板 2 Cu膜 3 MgO膜 4 Pt下部引き出し電極膜 5 PLT膜 6 エッチングホール 7 ポリイミド樹脂膜(フォトニース) 8 空隙部分 9 電極膜 10 焦電型赤外線センサエレメント 13 導電性NiO膜 20 焦電型赤外線センサエレメント 21 MgO単結晶基板 22 第1層ポリイミド樹脂膜 23 Ni−Cr下部引き出し電極 24 Ni−Cr上部引き出し電極 25 接続電極 26 接続電極 27 セラミック製センサ保持基板 28 接着剤 29 導電性ペースト 30 焦電型赤外線センサエレメント 31 導電性ペースト 32 第2層ポリイミド樹脂膜 1 Sensor Holding Substrate 2 Cu Film 3 MgO Film 4 Pt Lower Extraction Electrode Film 5 PLT Film 6 Etching Hole 7 Polyimide Resin Film (Photo Nice) 8 Void Area 9 Electrode Film 10 Pyroelectric Infrared Sensor Element 13 Conductive NiO Film 20 Focus Electric infrared sensor element 21 MgO single crystal substrate 22 First layer polyimide resin film 23 Ni-Cr lower extraction electrode 24 Ni-Cr upper extraction electrode 25 Connection electrode 26 Connection electrode 27 Ceramic sensor holding substrate 28 Adhesive 29 Conductive paste 30 Pyroelectric infrared sensor element 31 Conductive paste 32 Second layer polyimide resin film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高山 良一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Ryoichi Takayama 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】センサ保持基板の上に、空隙部分を有する
金属膜を配置し、前記空隙部分を覆うように(100)
面配向の岩塩型結晶構造酸化物膜を配置し、前記岩塩型
結晶構造酸化物膜上に(100)面配向のPt電極膜を
配置し、前記Pt電極膜上に焦電性誘電体膜および絶縁
性誘電体膜を配置し、前記焦電性誘電体膜上に電極膜を
配置した焦電型赤外線センサエレメント。
1. A metal film having a void portion is arranged on a sensor holding substrate so as to cover the void portion (100).
A plane-oriented rock salt type crystal structure oxide film is arranged, a (100) plane oriented Pt electrode film is arranged on the rock salt type crystal structure oxide film, and a pyroelectric dielectric film and a Pt electrode film are arranged on the Pt electrode film. A pyroelectric infrared sensor element in which an insulating dielectric film is arranged and an electrode film is arranged on the pyroelectric dielectric film.
【請求項2】センサ保持基板の上に、空隙部分を有する
金属膜を配置し、前記空隙部分を覆うように(100)
面配向の導電性NiO電極膜を配置し、前記NiO電極
膜上に焦電性誘電体膜および絶縁性誘電体膜を配置し、
前記焦電性誘電体膜上に電極膜を配置した焦電型赤外線
センサエレメント。
2. A metal film having a void portion is arranged on a sensor holding substrate, and the void portion is covered (100).
A plane-oriented conductive NiO electrode film is arranged, and a pyroelectric dielectric film and an insulating dielectric film are arranged on the NiO electrode film,
A pyroelectric infrared sensor element having an electrode film disposed on the pyroelectric dielectric film.
【請求項3】空隙部分を有する金属膜が、Cu膜である
請求項1または2に記載の焦電型赤外線センサエレメン
ト。
3. The pyroelectric infrared sensor element according to claim 1, wherein the metal film having voids is a Cu film.
【請求項4】岩塩型結晶構造酸化物膜がMgO、Ni
O、およびCoOから選ばれる少なくとも一つの膜であ
る請求項1に記載の焦電型赤外線センサエレメント。
4. A rock salt type crystal structure oxide film comprising MgO, Ni
The pyroelectric infrared sensor element according to claim 1, which is at least one film selected from O and CoO.
【請求項5】焦電性誘電体膜がチタン酸ランタン鉛(P
LT)膜である請求項1または2に記載の焦電型赤外線
センサエレメント。
5. A pyroelectric dielectric film comprising lead lanthanum titanate (P
The pyroelectric infrared sensor element according to claim 1, which is an LT) film.
【請求項6】センサ保持基板として、セラミックまたは
SUS基板である請求項1に記載の焦電型赤外線センサ
エレメント。
6. The pyroelectric infrared sensor element according to claim 1, wherein the sensor holding substrate is a ceramic or SUS substrate.
【請求項7】センサ保持基板として、セラミック基板で
ある請求項2に記載の焦電型赤外線センサエレメント。
7. The pyroelectric infrared sensor element according to claim 2, wherein the sensor holding substrate is a ceramic substrate.
【請求項8】センサ保持基板の上に、金属膜を形成し、
前記金属膜上に(100)面配向の岩塩型結晶構造酸化
物膜を形成し、前記岩塩型結晶構造酸化物膜上に(10
0)面配向のPt電極膜を形成し、前記Pt電極膜上に
焦電性誘電体膜を形成した後、前記焦電性誘電体膜を所
定の形状にパターンニングし、前記パターンニングされ
た焦電性誘電体膜素子形状近傍の前記Pt電極膜、岩塩
型結晶構造酸化物膜に対し順次膜厚方向にエッチングホ
ールを形成し、前記パターンニング除去された部分表面
に絶縁性誘電体膜を形成し、前記エッチングホールより
エッチング液を注入し前記金属膜の所定領域をエッチン
グ除去して空隙部分を形成し、最後に前記焦電性誘電体
膜上に電極膜を形成することからなる焦電型赤外線セン
サエレメントの製造方法。
8. A metal film is formed on the sensor holding substrate,
A (100) -oriented rock salt-type crystal structure oxide film is formed on the metal film, and (10) is formed on the rock-salt crystal structure oxide film.
0) A Pt electrode film having a plane orientation is formed, and a pyroelectric dielectric film is formed on the Pt electrode film, and then the pyroelectric dielectric film is patterned into a predetermined shape, and the Pt electrode film is patterned. Etching holes are sequentially formed in the film thickness direction in the Pt electrode film and the rock salt type crystal structure oxide film in the vicinity of the pyroelectric dielectric film element shape, and an insulating dielectric film is formed on the surface removed by the patterning. Pyroelectric consisting of forming an electrode film on the pyroelectric dielectric film by forming an air gap by injecting an etching solution from the etching hole and etching away a predetermined region of the metal film. Method for manufacturing infrared sensor element.
【請求項9】センサ保持基板の上に、金属膜を形成し、
前記金属膜上に(100)面配向の導電性NiO電極膜
を形成し、前記NiO電極膜上に焦電性誘電体膜を形成
した後、前記焦電性誘電体膜を所定の形状にパターンニ
ングし、前記パターンニングされた焦電性誘電体膜素子
形状近傍の前記NiO電極膜の膜厚方向にエッチングホ
ールを形成し、前記パターンニング除去された部分表面
に絶縁性誘電体膜を形成し、前記エッチングホールより
エッチング液を注入し前記金属膜の所定領域をエッチン
グ除去して空隙部分を形成し、最後に前記焦電性誘電体
膜上に電極膜を形成することからなる焦電型赤外線セン
サエレメントの製造方法。
9. A metal film is formed on the sensor holding substrate,
A (100) plane-oriented conductive NiO electrode film is formed on the metal film, a pyroelectric dielectric film is formed on the NiO electrode film, and then the pyroelectric dielectric film is patterned into a predetermined shape. Forming an etching hole in the film thickness direction of the NiO electrode film in the vicinity of the patterned pyroelectric dielectric film element shape, and forming an insulating dielectric film on the patterning-removed partial surface. A pyroelectric infrared comprising: injecting an etching solution from the etching hole to etch and remove a predetermined region of the metal film to form a void portion, and finally to form an electrode film on the pyroelectric dielectric film. Manufacturing method of sensor element.
【請求項10】空隙部分が形成される金属膜が、Cu膜
である請求項8または9に記載の焦電型赤外線センサエ
レメントの製造方法。
10. The method for manufacturing a pyroelectric infrared sensor element according to claim 8, wherein the metal film in which the void portion is formed is a Cu film.
【請求項11】岩塩型結晶構造酸化物膜がMgO、Ni
O、およびCoOから選ばれる少なくとも一つの膜であ
る請求項8に記載の焦電型赤外線センサエレメントの製
造方法。
11. A rock salt type crystal structure oxide film comprising MgO, Ni
The method for manufacturing a pyroelectric infrared sensor element according to claim 8, which is at least one film selected from O and CoO.
【請求項12】焦電性誘電体膜がチタン酸ランタン鉛
(PLT)膜である請求項8または9に記載の焦電型赤
外線センサエレメントの製造方法。
12. The method for manufacturing a pyroelectric infrared sensor element according to claim 8, wherein the pyroelectric dielectric film is a lead lanthanum titanate (PLT) film.
【請求項13】センサ保持基板として、セラミックまた
はSUS基板を用いる請求項8に記載の焦電型赤外線セ
ンサエレメントの製造方法。
13. The method for manufacturing a pyroelectric infrared sensor element according to claim 8, wherein a ceramic or SUS substrate is used as the sensor holding substrate.
【請求項14】センサ保持基板として、セラミック基板
を用いる請求項9に記載の焦電型赤外線センサエレメン
トの製造方法。
14. The method for manufacturing a pyroelectric infrared sensor element according to claim 9, wherein a ceramic substrate is used as the sensor holding substrate.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002164586A (en) * 2000-11-24 2002-06-07 Tdk Corp Electronic device substrate, manufacturing method thereof, and thin-film piezoelectric element using it
US6635495B2 (en) * 2000-06-01 2003-10-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Infrared detecting element, infrared two-dimensional image sensor, and method of manufacturing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6635495B2 (en) * 2000-06-01 2003-10-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Infrared detecting element, infrared two-dimensional image sensor, and method of manufacturing the same
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