JPH0829254A - 焦電型赤外線センサアレイおよびその作製方法 - Google Patents
焦電型赤外線センサアレイおよびその作製方法Info
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- JPH0829254A JPH0829254A JP6167725A JP16772594A JPH0829254A JP H0829254 A JPH0829254 A JP H0829254A JP 6167725 A JP6167725 A JP 6167725A JP 16772594 A JP16772594 A JP 16772594A JP H0829254 A JPH0829254 A JP H0829254A
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Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型で高感度でかつ分解能に優れた安価な焦
電型赤外線センサアレイおよびその作製方法を提供する
こと。 【構成】 両面に電極４、５を有する焦電性赤外線検出
素子がガラス基板１上に空所７を隔ててブリッジ状に形
成され、前記焦電性赤外線検出素子の赤外線出力信号を
伝達する配線部が前記空所７内に配置されている。した
がって、小型でコストが低く、熱伝導が少なく、感度が
良好で、配線間の電気的クロストークが殆ど無く、分解
能の良好な焦電型赤外線センサアレイが得られる。
電型赤外線センサアレイおよびその作製方法を提供する
こと。 【構成】 両面に電極４、５を有する焦電性赤外線検出
素子がガラス基板１上に空所７を隔ててブリッジ状に形
成され、前記焦電性赤外線検出素子の赤外線出力信号を
伝達する配線部が前記空所７内に配置されている。した
がって、小型でコストが低く、熱伝導が少なく、感度が
良好で、配線間の電気的クロストークが殆ど無く、分解
能の良好な焦電型赤外線センサアレイが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は焦電効果を利用して物体
の赤外像を得るための焦電型赤外線センサアレイおよび
その作製方法に関する。
の赤外像を得るための焦電型赤外線センサアレイおよび
その作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、物体からその温度に応じて放射さ
れる赤外線を利用して物体の存在や通過を検知する赤外
線センサが知られており、赤外線の検出原理となる物理
現象の違いにより量子型と熱型とがある。
れる赤外線を利用して物体の存在や通過を検知する赤外
線センサが知られており、赤外線の検出原理となる物理
現象の違いにより量子型と熱型とがある。
【０００３】量子型赤外線センサに対して、焦電セン
サ、サーモパイル、サーミスタボロメータ等は熱型赤外
線センサと呼ばれており、これら熱型赤外線センサは量
子型赤外線センサと比較して安価であり、且つ常温作動
可能である等の利点を有するので、エアコンや防犯装置
等における人体検知手段として広く用いられている。
サ、サーモパイル、サーミスタボロメータ等は熱型赤外
線センサと呼ばれており、これら熱型赤外線センサは量
子型赤外線センサと比較して安価であり、且つ常温作動
可能である等の利点を有するので、エアコンや防犯装置
等における人体検知手段として広く用いられている。
【０００４】従来、焦電型赤外線センサアレイとして、
Ｓｉ等の半導体基板やＭｇＯ基板を用いたものが、例え
ば特開昭６３ー２０８６８、特開昭６３ー１２４９２３
に報告されている。
Ｓｉ等の半導体基板やＭｇＯ基板を用いたものが、例え
ば特開昭６３ー２０８６８、特開昭６３ー１２４９２３
に報告されている。
【０００５】図４は従来の焦電型赤外線センサアレイの
概略構成を説明する図である。図３は従来の焦電型赤外
線センサアレイの一部断面図である。
概略構成を説明する図である。図３は従来の焦電型赤外
線センサアレイの一部断面図である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の焦電型赤外線セ
ンサアレイは信号引き出し用配線を基板面上に有するた
め、多素子化するにつれ配線部分の占める面積が増大
し、赤外線感知部分の面積が相対的に小さくなり、感度
が十分に得られなかった。
ンサアレイは信号引き出し用配線を基板面上に有するた
め、多素子化するにつれ配線部分の占める面積が増大
し、赤外線感知部分の面積が相対的に小さくなり、感度
が十分に得られなかった。
【０００７】また、基板として用いるＭｇＯやＳｉは、
熱伝導係数が大きいため赤外線により生じた熱が基板を
通じて拡散し易く、感度低下の原因となっていた。
熱伝導係数が大きいため赤外線により生じた熱が基板を
通じて拡散し易く、感度低下の原因となっていた。
【０００８】図４に示すように、従来の焦電型赤外線セ
ンサアレイは基板２０としてＳｉ等の半導体を用い、こ
の半導体基板２０上に絶縁膜２１を形成し、この上に信
号引き出し用の個別電極２２、２３を配置する。このと
き、電極配線２２と電極配線２３の間にＳｉ半導体によ
る抵抗Ｒを介して絶縁膜２１による容量Ｃ1 、Ｃ2 が形
成されるため、各電極間に電気的クロストークが発生
し、これにより各画素の分解能が低下するという問題が
あった。
ンサアレイは基板２０としてＳｉ等の半導体を用い、こ
の半導体基板２０上に絶縁膜２１を形成し、この上に信
号引き出し用の個別電極２２、２３を配置する。このと
き、電極配線２２と電極配線２３の間にＳｉ半導体によ
る抵抗Ｒを介して絶縁膜２１による容量Ｃ1 、Ｃ2 が形
成されるため、各電極間に電気的クロストークが発生
し、これにより各画素の分解能が低下するという問題が
あった。
【０００９】また、従来使用している絶縁体ＭｇＯ基板
は溶融石英ガラス（本発明の基板に使用する）と比較し
て約２０倍以上の価格であり、センサが高価になるとい
う欠点があった。
は溶融石英ガラス（本発明の基板に使用する）と比較し
て約２０倍以上の価格であり、センサが高価になるとい
う欠点があった。
【００１０】本発明は上述の点にかんがみてなされたも
ので、小型で高感度で分解能に優れ、且つ安価な焦電型
赤外線センサアレイおよびその作製方法を提供すること
を目的とする。
ので、小型で高感度で分解能に優れ、且つ安価な焦電型
赤外線センサアレイおよびその作製方法を提供すること
を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は両面に電極を有する焦電性赤外線検出素子
がガラス基板上に空所を隔ててブリッジ状に形成され、
前記焦電性赤外線検出素子の赤外線出力信号を伝達する
配線部が前記空所内に配置されていることを特徴とす
る。
め、本発明は両面に電極を有する焦電性赤外線検出素子
がガラス基板上に空所を隔ててブリッジ状に形成され、
前記焦電性赤外線検出素子の赤外線出力信号を伝達する
配線部が前記空所内に配置されていることを特徴とす
る。
【００１２】また、本発明は石英ガラスの基板１の上に
導電膜を成膜しこれを加工して信号引き出し部を形成す
る工程と、この信号引き出し部の上に犠牲層を成膜する
工程と、この犠牲層の上に空所保護膜を成膜する工程
と、この保護膜の上に分離電極を成膜する工程と、エッ
チングにより犠牲層を除去して空所を形成する工程と、
前記分離電極の上に焦電膜を形成する工程と、この焦電
膜の上に共通電極を形成する工程とを有することを特徴
とする。
導電膜を成膜しこれを加工して信号引き出し部を形成す
る工程と、この信号引き出し部の上に犠牲層を成膜する
工程と、この犠牲層の上に空所保護膜を成膜する工程
と、この保護膜の上に分離電極を成膜する工程と、エッ
チングにより犠牲層を除去して空所を形成する工程と、
前記分離電極の上に焦電膜を形成する工程と、この焦電
膜の上に共通電極を形成する工程とを有することを特徴
とする。
【００１３】
（１）焦電性赤外線検出素子が安価な絶縁体のガラスで
作った基板上に固定されているので、コストが低下し、
熱伝導が少なく、焦電型赤外線センサアレイの感度が向
上し、配線間の電気的クロストークが殆ど無く、分解能
が向上する。（２）焦電性赤外線検出素子が空所を隔て
てブリッジ状に固定され、赤外線出力信号を伝達する配
線部が空所内に配置された立体的構造をなしているの
で、焦電型赤外線センサアレイが小型となる。
作った基板上に固定されているので、コストが低下し、
熱伝導が少なく、焦電型赤外線センサアレイの感度が向
上し、配線間の電気的クロストークが殆ど無く、分解能
が向上する。（２）焦電性赤外線検出素子が空所を隔て
てブリッジ状に固定され、赤外線出力信号を伝達する配
線部が空所内に配置された立体的構造をなしているの
で、焦電型赤外線センサアレイが小型となる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１５】図１は本発明の焦電型赤外線センサアレイ
の一部断面図である。図２は本発明の焦電型赤外線セン
サアレイの一部平面図である。
の一部断面図である。図２は本発明の焦電型赤外線セン
サアレイの一部平面図である。
【００１６】本発明の焦電型赤外線センサアレイは、焦
電性赤外線検出素子（焦電膜３を分離電極４と共通電極
５とでサンドイッチ状に挟んで構成された感知部９と、
信号引き出し部２と、信号読みだし部８と、信号引き出
し部２と信号読みだし部８を接続する赤外線出力信号伝
達配線１０とを総称する）がガラス基板１上に空所７を
隔ててブリッジ状に配置され、前記赤外線出力信号伝達
配線１０が前記空所７内に設けられている。
電性赤外線検出素子（焦電膜３を分離電極４と共通電極
５とでサンドイッチ状に挟んで構成された感知部９と、
信号引き出し部２と、信号読みだし部８と、信号引き出
し部２と信号読みだし部８を接続する赤外線出力信号伝
達配線１０とを総称する）がガラス基板１上に空所７を
隔ててブリッジ状に配置され、前記赤外線出力信号伝達
配線１０が前記空所７内に設けられている。
【００１７】次に本発明の焦電型赤外線センサアレイの
作製方法について説明する。
作製方法について説明する。
【００１８】まず、石英ガラスの基板１の上に厚さ０．
２μｍのＰｔ、Ａｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉまた
はＣｕの膜を成膜し、これを加工して信号引き出し部２
を形成する。次に、この信号引き出し部２の上に犠牲層
として厚さ２μｍのＺｎＯ膜を成膜し、このＺｎＯ膜の
上に空所保護膜６として厚さ０．５μｍのＳｉＯ2 膜ま
たはＳｉＮx 膜またはそれらの積層膜を成膜する。続い
て、この空所保護膜の上に分離電極４として厚さ０．３
μｍのＰｔ膜またはＰｔとＴｉの多層膜を成膜し、これ
を信号引き出し部２と接続した後、エッチングにより犠
牲層を除去して空所７を形成する。続いて、焦電膜３と
して厚さ１μｍのＰＺＴ（ＰｂＺｒ(x)Ｔｉ(1-x) Ｏ
3 ）膜またはＰｂＴｉＯ3 、ＰＬＴ（Ｐｂx Ｌａy Ｔｉ
Ｏ3 ）、ＰＬＺＴ（Ｐｂx Ｌａy Ｚｒz Ｔｉ1-z Ｏ3 ）
等の焦電薄膜を分離電極４の上に形成し、この焦電膜３
の上に共通電極５（赤外線吸収膜を兼ねている）として
厚さ０．３μｍのＮｉＣｒ膜を形成する。この実施例で
は共通電極５が赤外線吸収膜を兼ねているが、独立した
赤外線吸収膜を共通電極の上に形成する場合もある。
２μｍのＰｔ、Ａｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉまた
はＣｕの膜を成膜し、これを加工して信号引き出し部２
を形成する。次に、この信号引き出し部２の上に犠牲層
として厚さ２μｍのＺｎＯ膜を成膜し、このＺｎＯ膜の
上に空所保護膜６として厚さ０．５μｍのＳｉＯ2 膜ま
たはＳｉＮx 膜またはそれらの積層膜を成膜する。続い
て、この空所保護膜の上に分離電極４として厚さ０．３
μｍのＰｔ膜またはＰｔとＴｉの多層膜を成膜し、これ
を信号引き出し部２と接続した後、エッチングにより犠
牲層を除去して空所７を形成する。続いて、焦電膜３と
して厚さ１μｍのＰＺＴ（ＰｂＺｒ(x)Ｔｉ(1-x) Ｏ
3 ）膜またはＰｂＴｉＯ3 、ＰＬＴ（Ｐｂx Ｌａy Ｔｉ
Ｏ3 ）、ＰＬＺＴ（Ｐｂx Ｌａy Ｚｒz Ｔｉ1-z Ｏ3 ）
等の焦電薄膜を分離電極４の上に形成し、この焦電膜３
の上に共通電極５（赤外線吸収膜を兼ねている）として
厚さ０．３μｍのＮｉＣｒ膜を形成する。この実施例で
は共通電極５が赤外線吸収膜を兼ねているが、独立した
赤外線吸収膜を共通電極の上に形成する場合もある。
【００１９】このような図１の断面構造を有する感知部
９の複数個を基板１の上に縦横に配列した状態を図２に
示す。各感知部９の下に空所７が形成されている。この
空所７は信号引き出し部２と信号読みだし部８の間を接
続する赤外線出力信号伝達配線１０の収納部として利用
される。そのため、アレイ素子全体の面積に占める感知
部の比率を大幅に向上することができる。また、石英ガ
ラスの熱伝導率は０．００３３ｃａｌ／（ｃｍ・ｓｅｃ
・ｄｅｇ）であり、Ｓｉの熱伝導率０．３０９ｃａｌ／
（ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ）と比較して約１／１００とな
り、ＭｇＯの熱伝導率０．０６ｃａｌ／（ｃｍ・ｓｅｃ
・ｄｅｇ）と比較しても約１／２０となり、基板１への
熱拡散が大幅に抑えられ、感度を向上することができ
る。また、基板１として絶縁体を用いるため、半導体基
板を使用するときに問題となる配線間の電気容量に起因
する電気的クロストークが殆どなく、分解能の良い熱画
像が得られる。一方、ＭｇＯ基板との比較では、基板に
かかるコストが１／２０以下となるため、大幅なコスト
ダウンになり、センサを安価に供給できる。
９の複数個を基板１の上に縦横に配列した状態を図２に
示す。各感知部９の下に空所７が形成されている。この
空所７は信号引き出し部２と信号読みだし部８の間を接
続する赤外線出力信号伝達配線１０の収納部として利用
される。そのため、アレイ素子全体の面積に占める感知
部の比率を大幅に向上することができる。また、石英ガ
ラスの熱伝導率は０．００３３ｃａｌ／（ｃｍ・ｓｅｃ
・ｄｅｇ）であり、Ｓｉの熱伝導率０．３０９ｃａｌ／
（ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ）と比較して約１／１００とな
り、ＭｇＯの熱伝導率０．０６ｃａｌ／（ｃｍ・ｓｅｃ
・ｄｅｇ）と比較しても約１／２０となり、基板１への
熱拡散が大幅に抑えられ、感度を向上することができ
る。また、基板１として絶縁体を用いるため、半導体基
板を使用するときに問題となる配線間の電気容量に起因
する電気的クロストークが殆どなく、分解能の良い熱画
像が得られる。一方、ＭｇＯ基板との比較では、基板に
かかるコストが１／２０以下となるため、大幅なコスト
ダウンになり、センサを安価に供給できる。
【００２０】上記構成になる本発明の焦電型赤外線セン
サアレイは次のように作動する。
サアレイは次のように作動する。
【００２１】物体から焦電性赤外線検出素子の表面に赤
外線が入射すると感知部の温度が上昇して電荷を発生す
る。その結果、分離電極４と共通電極５との間に電位差
を生じ、赤外線出力信号が信号引き出し部２から空所７
の中の赤外線出力信号伝達配線を経て信号読み出し部８
に伝えられるので、これにより物体の赤外像を得ること
ができる。
外線が入射すると感知部の温度が上昇して電荷を発生す
る。その結果、分離電極４と共通電極５との間に電位差
を生じ、赤外線出力信号が信号引き出し部２から空所７
の中の赤外線出力信号伝達配線を経て信号読み出し部８
に伝えられるので、これにより物体の赤外像を得ること
ができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の焦電型赤
外線センサアレイはその焦電性赤外線検出素子が安価な
絶縁体のガラスで作った基板上に固定されているので、
コストが低下し、熱伝導が少なく、感度が向上し、配線
間の電気的クロストークが殆ど無く、分解能が向上す
る。また、焦電性赤外線検出素子が空所を隔ててブリッ
ジ状に固定され、赤外線出力信号を伝達する配線部が空
所内に配置された立体的構造をなしているので、小型と
なる。
外線センサアレイはその焦電性赤外線検出素子が安価な
絶縁体のガラスで作った基板上に固定されているので、
コストが低下し、熱伝導が少なく、感度が向上し、配線
間の電気的クロストークが殆ど無く、分解能が向上す
る。また、焦電性赤外線検出素子が空所を隔ててブリッ
ジ状に固定され、赤外線出力信号を伝達する配線部が空
所内に配置された立体的構造をなしているので、小型と
なる。
【図１】本発明の焦電型赤外線センサアレイの一部断面
図である。
図である。
【図２】本発明の焦電型赤外線センサアレイの一部平面
図である。
図である。
【図３】従来の焦電型赤外線センサアレイの一部断面図
である。
である。
【図４】従来の焦電型赤外線センサアレイの概略構成を
説明する図である。
説明する図である。
１ 基板 ２ 信号引き出し部 ３ 焦電膜 ４ 分離電極 ５ 共通電極 ６ 空所保護膜 ７ 空所 ８ 信号読み出し部 ９ 感知部 １０ 赤外線出力信号伝達配線 ２０ 半導体基板 ２１ 絶縁膜 ２２ 電極 ２３ 電極兼赤外線吸収膜
Claims (2)
- 【請求項１】 両面に電極を有する焦電性赤外線検出素
子がガラス基板上に空所を隔ててブリッジ状に形成さ
れ、前記焦電性赤外線検出素子の赤外線出力信号を伝達
する配線部が前記空所内に配置されていることを特徴と
する焦電型赤外線センサアレイ。 - 【請求項２】 石英ガラスの基板１の上に導電膜を成膜
しこれを加工して信号引き出し部を形成する工程と、こ
の信号引き出し部の上に犠牲層を成膜する工程と、この
犠牲層の上に空所保護膜を成膜する工程と、この保護膜
の上に分離電極を成膜する工程と、エッチングにより犠
牲層を除去して空所を形成する工程と、前記分離電極の
上に焦電膜を形成する工程と、この焦電膜の上に共通電
極を形成する工程とを有することを特徴とする焦電型赤
外線センサアレイの作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6167725A JPH0829254A (ja) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | 焦電型赤外線センサアレイおよびその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6167725A JPH0829254A (ja) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | 焦電型赤外線センサアレイおよびその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0829254A true JPH0829254A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=15855015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6167725A Withdrawn JPH0829254A (ja) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | 焦電型赤外線センサアレイおよびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0829254A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021196760A1 (zh) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种基于上下分布电极的红外mems结构及其制造方法 |
-
1994
- 1994-07-20 JP JP6167725A patent/JPH0829254A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021196760A1 (zh) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种基于上下分布电极的红外mems结构及其制造方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
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