JPH09288010A - 焦電型赤外線検出素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は焦電体を用いて赤外線の検出が可能
な焦電型赤外線検出素子に関するもので、赤外線受光部
上に赤外線吸収体を具備することにより感度及びセンサ
出力の向上が図れることを目的とする。 【解決手段】 第一の電極２、配向性薄膜焦電体３及び
第二の電極４で構成される赤外線受光部の上層に有機系
材料を主成分とした赤外線吸収体６を備えたものであ
り、人体または物体から放出される赤外線エネルギーを
熱エネルギーとして効率的に吸収し、さらに吸収した熱
エネルギーを赤外線受光部に伝達することにより、薄膜
焦電体３自身が十分な温度変化を得ることができ、高感
度及びセンサ出力の向上が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は焦電体を用いて赤外
線の検出が可能な焦電型赤外線検出素子とその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、焦電体を用いて赤外線の検出が可
能な焦電型赤外線検出素子としては、特開平４−４７６
０６号公報に記載されたものが知られている。焦電型赤
外線検出素子は強誘電体の焦電効果を利用したセンサ
で、強誘電体材料は一様に分極する性質を有し、一様に
分極した状態では正及び負の電荷を帯びている。焦電型
赤外線検出素子は、定常状態では大気中に浮遊する電荷
と結合して電気的に中性状態を保ち、全ての物体が放出
する温度に応じた赤外線エネルギーを焦電体で構成され
る赤外線受光部で受けると、焦電体自身に温度変化が生
じ、それに対応した分極変化が起こり焦電体表面に電荷
が誘発される。このとき誘発された電荷を電圧または電
流として検出するものである。

【０００３】従来の焦電型赤外線検出素子の斜視図を図
９に示す。従来の焦電型赤外線検出素子は強誘電体薄膜
（または、焦電体薄膜）９１、下部電極９２、酸化マグ
ネシウム基板９３、Ｊ−ＦＥＴ９４、受光電極９５で構
成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の焦電型赤外線検
出素子では、人体または物体から放出される赤外線エネ
ルギーが受光電極９５の表面で反射されてしまうため、
赤外線受光部へ入射する赤外線エネルギーの損失が大き
くなり、赤外線受光部を構成する薄膜焦電体への熱エネ
ルギーの伝達量が少なくなる。その結果、薄膜焦電体自
身の温度変化が小さくなるので感度及びセンサ出力が低
下してしまう。以上のことから、焦電型赤外線検出素子
は、赤外線受光部で人体または物体から放出される赤外
線エネルギーを熱エネルギーとして効率的に吸収し、感
度及びセンサ出力を向上させることが要求されている。

【０００５】本発明はこのような焦電型赤外線検出素子
において、赤外線受光部上に赤外線吸収体を具備するこ
とにより人体または物体から放出される赤外線エネルギ
ーを熱エネルギーとして効率的に吸収し、さらに吸収し
た熱エネルギーを赤外線受光部に伝達することで薄膜焦
電体自身に十分な温度変化を与え、感度及びセンサ出力
を向上させることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の焦電型赤外線検
出素子は、第一の電極、配向性薄膜焦電体及び第二の電
極で構成される赤外線受光部の上層に有機系材料を主成
分とした赤外線吸収体を備えたものである。

【０００７】この本発明によれば、人体または物体から
放出される赤外線エネルギーを熱エネルギーとして効率
的に吸収し、さらに吸収した熱エネルギーを赤外線受光
部に伝達することにより薄膜焦電体自身に十分な温度変
化を与えることができ、高感度及び高いセンサ出力が得
られるものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、基板と、この基板上に第一の電極を具備し、前記第
一の電極上に配向性薄膜焦電体を具備し、さらに薄膜焦
電体上に第二の電極を具備する赤外線受光部と、前記赤
外線受光部が接する前記基板の表層部に空洞を備え、か
つ前記赤外線受光部が保持体を介して前記基板で支持す
る構造からなり、さらに前記赤外線受光部の上層に入射
赤外線エネルギーを効率よく吸収できる赤外線吸収体を
具備した焦電型赤外線検出素子であり、人体または物体
から放出される赤外線エネルギーを熱エネルギーとして
効率的に吸収し、さらに吸収した熱エネルギーを赤外線
受光部に伝達することで焦電体自身に十分な温度変化を
与えることができ、感度及びセンサ出力の向上が実現で
きるものである。

【０００９】請求項２に記載の発明は、前記赤外線吸収
体がアルキル基またはベンゼン環のいずれかもしくはそ
の両方を前駆体基本構造として具備するポリイミド系樹
脂の主成分からなり、前記前駆体中にカーボン粒子また
はグラファイト粒子を添加したものであり、カーボン粒
子またはグラファイト粒子は体積比熱が小さく、かつ熱
伝導係数も高いことから人体または物体から放出される
赤外線エネルギーを熱エネルギーとして効率的に吸収す
るとともに赤外線受光部へカーボン粒子またはグラファ
イト粒子を介して効率的に熱エネルギーを伝達できるの
で、薄膜焦電体自身が十分な温度変化を得られるという
作用を有する。

【００１０】請求項３に記載の発明は、前記赤外線吸収
体がポリエーテルアミド、スチレン−アクリレート重合
体あるいは共重合体、またはアクリル酸・ベンジルメタ
クリレート重合体あるいは共重合体のいずれかもしくは
これらを融合した高分子材料の主成分からなり、前記主
成分の高分子材料中にカーボン粒子またはグラファイト
粒子を添加したものであり、請求項２記載の発明と同様
の作用を有する。

【００１１】請求項４に記載の発明は、前記赤外線吸収
体が光重合性または熱重合性のいずれかもしくはこれら
両方の性能を具備し、さらに耐熱性及び耐薬品性を有す
るものであり、薄膜形成、パターニング等の加工性に優
れ、さらに信頼性の高い焦電型赤外線検出素子を実現で
きるものである。

【００１２】請求項５に記載の発明は、前記赤外線吸収
体が少なくとも赤外光に対して黒色を呈したものであ
り、前記赤外線吸収体の表面での入射赤外線エネルギー
の反射を抑え、効率的に熱エネルギーとして吸収すると
いう作用を有する。

【００１３】請求項６に記載の発明は、前記赤外線吸収
体がカーボン粒子またはグラファイト粒子を少なくとも
１重量％以上添加したものであり、請求項２または３に
記載の発明の作用の強化を図るものである。

【００１４】請求項７に記載の発明は、前記赤外線吸収
体が凹凸の表面形状を有するものであり、前記赤外線吸
収体の屈折率が下がることにより前記表面での入射赤外
線エネルギーの反射がさらに抑えられ、さらに表面散乱
を利用することにより入射してくる赤外線エネルギーの
吸収量の増幅が図れるという作用を有する。

【００１５】請求項８に記載の発明は、前記赤外線吸収
体が少なくとも１μｍ以上の表面凹凸を形成することに
より、さらに請求項７に記載の発明の作用の強化を図る
ものである。

【００１６】請求項９に記載の発明は、前記赤外線吸収
体の体積比熱が前記赤外線受光部を構成する前記配向性
薄膜焦電体の体積比熱に対して少なくとも０．６５倍か
ら１．２倍程度であることにより、特に駆動周波数の低
い領域において感度及びセンサ出力の向上が得られると
いう作用を有する。

【００１７】請求項１０に記載の発明は、前記基板上に
第一の電極、前記第一の電極上に配向性薄膜焦電体、さ
らに前記薄膜焦電体上に第二の電極を具備する赤外線受
光部を形成する工程と、前記基板に前記赤外線受光部の
保持体を形成する工程と、前記赤外線受光部の上層に赤
外線吸収体を形成する工程と、さらに前記赤外線受光部
が接する前記基板の表層部に空洞を形成する工程とから
なる焦電型赤外線検出素子の製造方法であり、前記赤外
線受光部での第一の電極の形成工程から空洞形成工程ま
で半導体製造プロセスと同様のウェハプロセスにより、
複数個の焦電型赤外線検出素子を同時に製造できること
を実現する。

【００１８】請求項１１に記載の発明は、前記赤外線吸
収体がスピンコーティング法により薄膜形成される請求
項１０記載の焦電型赤外線検出素子の製造方法であり、
製造方法が簡便で、スループットが高くかつ低コスト化
が実現できる。

【００１９】請求項１２に記載の発明は、前記赤外線吸
収体が前記赤外線受光部を構成する第二の電極と同一形
状で形成される請求項１０記載の焦電型赤外線検出素子
の製造方法であり、フォトリソグラフィ工程が一工程削
減できるので製造工程の簡略化、低コスト化が実現でき
る。

【００２０】請求項１３に記載の発明は、前記赤外線吸
収体が現像工程においてポジレジストパターンと同時に
湿式エッチングによりパターニング形成できる請求項１
０記載の焦電型赤外線検出素子の製造方法であり、前記
赤外線吸収体がポジレジストと化学的に類似した材料で
あるとき有機または無機アルカリ系現像溶液によりエッ
チング形成できるので、製造工程の簡略化、低コスト化
が実現できる。

【００２１】請求項１４に記載の発明は、前記赤外線吸
収体が酸素ガスを主成分とする乾式エッチングによりパ
ターニング形成できる請求項１０記載の焦電型赤外線検
出素子の製造方法であり、前記赤外線吸収体がポジレジ
ストと化学的に異なる材料で有機または無機アルカリ系
現像溶液によりエッチング形成不可能で、さらに他の有
機または無機アルカリ系溶液に対してレジストとの選択
性が得られない場合、簡便にエッチング形成できるとい
う作用を有する。

【００２２】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図４を用いて説明する。 （実施の形態１）図１及び図２は本発明の実施の形態１
における焦電型赤外線検出素子の断面図及び平面図を示
す。図１及び図２において、本発明の実施の形態１にお
ける焦電型赤外線検出素子は、基板１、第一の電極とし
ての下部電極２、薄膜焦電体３、第二の電極としての上
部電極４、層間絶縁膜５、赤外線吸収体６、及び空洞７
から構成される。

【００２３】基板１は、下部電極２及び薄膜焦電体３を
それぞれ配向性薄膜として成長させる作用を行うもの
で、好ましくは単結晶材料から構成される。単結晶材料
としては、例えば酸化マグネシウム、チタン酸ストロン
チウム、シリコン等が使用でき、特に（１００）酸化マ
グネシウムは下部電極２及び薄膜焦電体３それぞれの格
子定数と整合しやすく、さらに薄膜焦電体３の熱膨張係
数に比べて大きいことから、特に薄膜焦電体３を配向性
薄膜としての成長を促進する点で好ましい。

【００２４】尚、基板１として結晶面（１００）を有す
る酸化マグネシウムまたは結晶面（１００）を有するチ
タン酸ストロンチウム等の単結晶材料を用いる場合につ
いて説明したが、薄膜焦電体３の熱膨張係数に比べて大
きい他の単結晶材料あるいは非晶質材料を用いても同様
の効果が得られる。

【００２５】次に下部電極２は、赤外線受光部に入射し
た赤外線エネルギーによって薄膜焦電体自身に温度変化
が生じるときに誘発される薄膜焦電体３の表面の電荷を
電気的に取り出し、外部回路に伝達するもので、好まし
くは単結晶成長した高融点金属材料から構成される。単
結晶成長した高融点金属材料としては、結晶面（１０
０）に成長した白金薄膜が使用でき、薄膜焦電体３との
格子整合性に優れ、さらに耐熱性及び耐酸化性に優れて
いるので薄膜焦電体３の薄膜形成工程での薄膜焦電体３
に含まれる酸素による酸化及び格子の乱れを起こさない
点で好ましい。

【００２６】次に薄膜焦電体３は、ある物体から放出さ
れる温度に応じた赤外線エネルギーが薄膜焦電体３で構
成する赤外線受光部に入射されると、焦電効果を利用し
てその物体を検出するもので、好ましくはチタン酸鉛系
強誘電体材料から構成される。チタン酸鉛系強誘電体材
料としては、（化１）に示す組成のものが高い材料指数
を有する点で好ましい。

【００２７】

【化１】

【００２８】次に上部電極４は、下部電極２と同様の作
用があり、金属材料を主成分とするものから構成され
る。

【００２９】次に層間絶縁膜５は、下部電極２と上部電
極４との間の電気的絶縁を行い、さらに下部電極２、薄
膜焦電体３及び上部電極４から構成される赤外線受光部
を基板１に保持する保持体の機能を有するもので絶縁材
料により構成される。絶縁材料としては、例えばポリイ
ミド系樹脂、アクリル系樹脂、酸化シリコン、窒化シリ
コン等が使用でき、特にポリイミド系樹脂は薄膜形成及
びパターニング等の加工性に優れ、さらに耐熱性、耐薬
品性に優れている点で好ましい。

【００３０】次に赤外線吸収体６は、人体または物体か
ら放出される赤外線エネルギーを熱エネルギーとして効
率的に吸収し、その熱エネルギーを赤外線受光部へ効率
的に伝達することにより、薄膜焦電体３自身に十分な温
度変化を与えるという作用を行うもので、好ましくは赤
外光に対して少なくとも灰色から黒色を呈する有機系材
料からなり、そのパターン形状は赤外線受光部またはそ
の周辺部から構成される。前記有機系材料としては、例
えばアルキル基またはベンゼン環のいずれかもしくはそ
の両方を前駆体の基本構造として具備するポリイミド系
樹脂を主成分とし、その材料中にカーボン粒子またはグ
ラファイト粒子を添加するものあるいはポリエーテルア
ミド、スチレン−アクリレート重合体あるいは共重合
体、またはアクリル酸・ベンジルメタクリレート重合体
あるいは共重合体のいずれか、もしくはこれらを融合し
た高分子を主成分とし、その材料中にカーボン粒子また
はグラファイト粒子を添加したもの等が使用でき、カー
ボン粒子またはグラファイト粒子は体積比熱が小さくか
つ熱伝導係数も高いことから、人体または物体から放出
される赤外線エネルギーを熱エネルギーとして効率的に
吸収するとともに、赤外線受光部へカーボン粒子または
グラファイト粒子を介して効率的に吸収した熱エネルギ
ーを伝達できるので、薄膜焦電体自身が十分な温度変化
を得られるという点で好ましい。

【００３１】本発明では、カーボン粒子またはグラファ
イト粒子を１重量％以上及び前記赤外線吸収体６の表面
形状が１μｍ以上の凹凸を有するものとしているが、３
重量％以上５０重量％以下及び前記赤外線吸収体６の表
面形状が１．７８μｍ以上３μｍ以下の凹凸を有するこ
とにより、前記赤外線吸収体６の表面での入射赤外線エ
ネルギーの反射を効果的に抑え、同時に表面散乱により
入射赤外線エネルギーを熱エネルギーとして最大限に吸
収できるものである。

【００３２】また、前記赤外線吸収体６の体積比熱が、
前記赤外線受光部を構成する前記薄膜焦電体３の体積比
熱に対して少なくとも０．６５倍から１．２倍程度とし
ているが、赤外線吸収体６と薄膜焦電体３の体積比熱の
比を０．８倍以上１．１倍以下にすることにより、特に
低速物体検知の領域でセンサ出力の最大が得られる。

【００３３】尚、以上の説明では、赤外線吸収体６の主
成分としてアルキル基またはベンゼン環のいずれかもし
くはその両方を前駆体の基本構造として具備するポリイ
ミド系樹脂、あるいはポリエーテルアミド、スチレン−
アクリレート重合体あるいは共重合体、またはアクリル
酸・ベンジルメタクリレート重合体あるいは共重合体の
いずれかもしくはこれらを融合した高分子で構成した例
で説明したが、その他の有機材料を主成分にした場合に
ついても同様に実施可能である。

【００３４】さらに空洞７は、赤外線受光部直下の基板
１への熱伝導を抑制し、同時に熱容量が小さくなるので
高感度、高速応答を実現させるためのもので気体で構成
される。

【００３５】尚、空洞７として赤外線受光部の接する基
板１の表面直下を中空構造にした場合について説明した
が、空洞７が従来の焦電型赤外線検出素子の構造同様に
赤外線受光部の接する基板１の表面からその対向面にか
けて貫通状態にあっても同様の効果が得られる。

【００３６】（実施の形態２）図３及び図４は本発明の
実施の形態２における焦電型赤外線検出素子の断面図及
び平面図を示す。本発明の実施の形態２における焦電型
赤外線検出素子の構成は、本発明の実施の形態１におけ
る焦電型赤外線検出素子の構成と基本的には同様である
が、本発明の実施の形態１の構成と異なる点は赤外線吸
収体６が上部電極４と同一形状となるように構成するこ
とである。

【００３７】上記のように本実施の形態によれば、赤外
線吸収体６を用いて上部電極４を保護することができ、
上部電極４の断線または劣化を抑制できるので信頼性の
向上が図れる。さらに上部電極４及び赤外線吸収体６を
同一形状にすることにより、フォトリソグラフィ工程を
一工程削減でき、製造工程の簡略化、低コスト化が実現
できる。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を説明する。

【００３９】（実施例１）図１及び図２に示すように本
発明の焦電型赤外線検出素子は、基板１、下部電極２、
薄膜焦電体３、上部電極４、層間絶縁膜５、赤外線吸収
体６、及び空洞７から構成される。

【００４０】以上のように構成された焦電型赤外線検出
素子について、本実施例における焦電型赤外線検出素子
の製造方法を図５に示す。以下、図５に従ってその製造
方法について説明する。まず基板１として（１００）酸
化マグネシウム（以下、（１００）ＭｇＯと略す）を用
い、前記（１００）ＭｇＯ基板１上に第一の電極２とし
て１５０ｎｍ程度の膜厚を有する白金（以下、Ｐｔと略
す）薄膜をマグネトロンスパッタ法により、基板温度：
６００℃、入射電力密度：０．１６Ｗ／cm²、スパッタ
ガス雰囲気：Ａｒ／Ｏ₂＝２／１、ガス圧：１．０６Ｐ
ａの成膜条件のもとエピタキシャル成長させる。

【００４１】次にその上層に薄膜焦電体３として２ない
し３μｍ程度の膜厚を有するＰｂＴｉＯ₃あるいはＰｂ
_1-XＬａ_xＴｉ_1-X/4Ｏ₃等の焦電材料からなる薄膜を高周
波マグネトロンスパッタ法により、基板温度：６００
℃、入射電力密度：１．６Ｗ／cm²、スパッタガス雰囲
気：Ａｒ／Ｏ₂＝９／１、ガス圧：１Ｐａの成膜条件の
もとエピタキシャル成長させる。このとき（１００）Ｍ
ｇＯ基板１と薄膜焦電体３の熱膨張係数の差により、薄
膜焦電体３の結晶格子がキューリ点を境に歪み、基板面
に対して垂直方向にＣ軸が伸びることにより一方向の自
発分極が現れる。

【００４２】次に薄膜焦電体３をフォトリソグラフィ及
び湿式エッチングで所定の形状にパターニング形成し、
続いて下部電極２もフォトリソグラフィ及び乾式エッチ
ングで所定の形状にパターニング形成する。

【００４３】次に保持体としての層間絶縁膜５として感
光性を有するポリイミド系樹脂を用いて、その前駆体を
フォトリソグラフィで所定の形状にパターニングし、３
００℃程度の温度雰囲気でイミド化を促進し、熱硬化さ
せる。

【００４４】次にそれら上層に上部電極４として２０ｎ
ｍ程度の膜厚を有するＮｉ−Ｃｒ合金薄膜をスパッタ法
により、基板温度：１００℃、入射電力密度：０．５５
Ｗ／cm²、スパッタガス雰囲気：Ａｒ、ガス圧：１Ｐａ
の成膜条件のもとで形成する。その後、フォトリソグラ
フィ及び湿式エッチングにより、所定の形状にパターニ
ング形成する。

【００４５】次に、赤外線吸収体６としてアルキル基を
前駆体の基本構造として具備するポリイミド系樹脂を主
成分とし、その材料中にカーボン粒子及びグラファイト
粒子を添加した黒色を呈する有機系材料を用い、スピン
コーティングにて２μｍから４μｍ程度を薄膜形成した
のち、フォトリソグラフィ及び湿式エッチングにより所
定の形状にパターニング形成し、３００℃程度の温度雰
囲気でイミド化を促進し、熱硬化させる。このとき、赤
外線吸収体６の主成分が非感光性ポリイミド系樹脂であ
っても、ポジレジストの現像工程において有機アルカリ
系現像液で同時にパターニング形成が可能である。

【００４６】なお、本実施例における前記赤外線吸収体
６中のカーボン粒子及びグラファイト粒子を添加量とし
て１０重量％のものを用いている。

【００４７】最後に、赤外線受光部を同一表面上から
（１００）ＭｇＯ基板１の特定領域にフォトリソグラフ
ィで作製したエッチング用保護マスクを介して空洞７を
エッチング形成する。

【００４８】このときのエッチング液として、濃度：１
０％、液温：８０℃の燐酸を用いる。その結果、エッチ
ング時間６０分のとき空洞７の大きさは水平方向：０．
３mm、垂直方向：０．０８mmであることを確認してい
る。

【００４９】また、図６に本発明の焦電型赤外線検出素
子と従来構成の焦電型赤外線検出素子とのセンサ出力特
性の比較を示す。図６に示すように、本発明の焦電型赤
外線検出素子は従来の焦電型赤外線検出素子に比べて飛
躍的にセンサ出力の増加が確認できる。

【００５０】上記のように本実施例の焦電型赤外線検出
素子の構成によれば、前記赤外線吸収体６中のカーボン
粒子またはグラファイト粒子は体積比熱が小さくかつ熱
伝導係数も高いことから、人体または物体から放出され
る赤外線エネルギーを熱エネルギーとして効率的に吸収
するとともに赤外線受光部へカーボン粒子またはグラフ
ァイト粒子を介して効率的に伝達できるので、薄膜焦電
体３自身に十分な温度変化を得られセンサ出力の増大が
実現できる。特に低速物体検知では、熱時定数の増加と
ともにセンサ出力の向上が図れる。

【００５１】また、本実施例では赤外線吸収体６として
アルキル基を前駆体の基本構造として具備するポリイミ
ド系樹脂を主成分とし、その材料中にカーボン粒子を１
０重量％添加した黒色を呈する有機系材料を用いている
が、これに限るものではなくポリイミド系樹脂の前駆体
としてベンゼン環を用いても同様の効果が得られる。

【００５２】（実施例２）本発明の第二の実施例におけ
る焦電型赤外線検出素子の構成及びその基本的な製造方
法は、本発明の第一の実施例で示したものと同様であ
る。本発明の第一の実施例と異なるのは、赤外線吸収体
６の主成分となる有機材料及びそのときの赤外線吸収体
６の製造方法である。

【００５３】本実施例における赤外線吸収体６として、
ポリエーテルアミド、スチレン−アクリレート重合体あ
るいは共重合体、またはアクリル酸・ベンジルメタクリ
レート重合体あるいは共重合体のいずれかもしくはこれ
らを融合した高分子を主成分とし、その材料中にカーボ
ン粒子またはグラファイト粒子を添加した有機系材料を
用いている。また、本実施例で用いた赤外線吸収体６の
場合での製造方法を図７に示す。

【００５４】まず始めに、前記赤外線吸収体６をスピン
コーティングにて２μｍから４μｍ程度薄膜形成したの
ち、さらにポジ型またはネガ型有機レジストをスピンコ
ーティングし、フォトリソグラフィで前記レジスト材を
所定の形状にパターニング形成する。次に、入射電力密
度：０．４９Ｗ／cm²、ガス圧：１３．３Ｐａ、エッチ
ングガス雰囲気：Ｏ₂＝１００％の条件のもと前記赤外
線吸収体６を乾式エッチング除去する。その後、前記レ
ジスト材を剥離除去し、３００℃程度の温度雰囲気で熱
硬化形成する。

【００５５】上記のように本実施例の焦電型赤外線検出
素子の構成によれば、本発明の第一の実施例と同様の効
果が得られ、さらに本実施例の製造方法を用いることに
より、前記赤外線吸収体６がポジレジストと化学的に異
なる材料で有機または無機アルカリ系現像溶液によりエ
ッチング形成不可能で、さらに他の有機または無機アル
カリ系溶液に対してレジストとの選択性が得られない場
合、前記赤外線吸収体６のパターニング形成が実現でき
る。

【００５６】（実施例３）本発明の第三の実施例におけ
る焦電型赤外線検出素子の構成及びその基本的な製造方
法は、本発明の第一及び第二の実施例で示したものと同
様である。本発明の第一及び第二の実施例と異なるの
は、上部電極４及び赤外線吸収体６の製造方法である。
本実施例における製造方法を図８に示す。以下、図８に
従って、本発明の第一及び第二の実施例と異なる製造方
法について説明していく。本実施例の製造方法では、本
発明の第一の実施例に記載の条件で上部電極４を薄膜形
成する。次に前記上部電極４の上層に赤外線吸収体６を
本発明の第一または第二の実施例の条件により薄膜形成
し、上部電極４形状にパターニングする。その後、赤外
線吸収体６をマスクにして上部電極４をパターニング形
成する。

【００５７】上記のように本実施例の焦電型赤外線検出
素子の製造方法によれば、上部電極４及び赤外線吸収体
６を同一形状にすることにより、フォトリソグラフィ工
程を一工程削減でき、製造工程の低コスト化が実現でき
る。また、本発明の第二の実施例に記載する赤外線吸収
体６の乾式エッチングにより赤外線吸収体６をエッチン
グ除去後、同一チャンバ内で例えばエッチングガス雰囲
気をアルゴンまたは四フッ化炭素にすることで上部電極
４がエッチング可能となり、さらなる製造工程の簡略化
によって低コスト化が実現できる。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、人体また
は物体から放出される赤外線エネルギーを熱エネルギー
として効率的に吸収し、さらに吸収した熱エネルギーを
赤外線受光部に伝達することにより、薄膜焦電体自身が
十分な温度変化を得ることができるので感度及びセンサ
出力の向上が図れるという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における焦電型赤外線検
出素子の断面図

【図２】本発明の実施の形態１における焦電型赤外線検
出素子の平面図

【図３】本発明の実施の形態２における焦電型赤外線検
出素子の断面図

【図４】本発明の実施の形態２における焦電型赤外線検
出素子の平面図

【図５】本発明の第一の実施例における焦電型赤外線検
出素子の製造方法を示すフローチャート

【図６】本発明の焦電型赤外線検出素子と従来構成の焦
電型赤外線検出素子とのセンサ出力特性の比較図

【図７】本発明の第二の実施例における焦電型赤外線検
出素子の製造方法を示すフローチャート

【図８】本発明の第三の実施例における焦電型赤外線検
出素子の製造方法を示すフローチャート

【図９】従来の焦電型赤外線検出素子の斜視図

【符号の説明】

１ 基板 ２ 第一の電極としての下部電極 ３ 薄膜焦電体 ４ 第二の電極としての上部電極 ５ 層間絶縁膜 ６ 赤外線吸収体 ７ 空洞

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 幸治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、この基板上に第一の電極を具備
   し、前記第一の電極上に配向性薄膜焦電体を具備し、さ
   らに前記薄膜焦電体上に第二の電極を具備する赤外線受
   光部と、前記赤外線受光部が接する前記基板の表層部に
   空洞を備え、かつ前記赤外線受光部が保持体を介して前
   記基板で支持する構造からなり、さらに前記赤外線受光
   部の上層に入射する赤外線エネルギーを効率よく吸収で
   きる赤外線吸収体を具備した焦電型赤外線検出素子。
2. 【請求項２】 赤外線吸収体は、前駆体基本構造がアル
   キル基またはベンゼン環のいずれかもしくはその両方を
   具備するポリイミド系樹脂の主成分からなり、前記前駆
   体中にカーボン粒子またはグラファイト粒子を添加した
   請求項１記載の焦電型赤外線検出素子。
3. 【請求項３】 赤外線吸収体は、基本構造がポリエーテ
   ルアミド、スチレン−アクリレート重合体あるいは共重
   合体、またはアクリル酸・ベンジルメタクリレート重合
   体あるいは共重合体のいずれかもしくはこれらを融合し
   たものの主成分からなり、前記主成分の樹脂中にカーボ
   ン粒子またはグラファイト粒子を添加した請求項１記載
   の焦電型赤外線検出素子。
4. 【請求項４】 赤外線吸収体は、光重合性または熱重合
   性のいずれかもしくはこれら両方の性能を具備し、さら
   に耐熱性及び耐薬品性の特性を有する請求項２または３
   記載の焦電型赤外線検出素子。
5. 【請求項５】 赤外線吸収体は、少なくとも赤外光に対
   して黒色を呈する請求項２または３記載の焦電型赤外線
   検出素子。
6. 【請求項６】 赤外線吸収体は、カーボン粒子またはグ
   ラファイト粒子を少なくとも１重量％以上添加した請求
   項２または３記載の焦電型赤外線検出素子。
7. 【請求項７】 赤外線吸収体は、凹凸の表面形状を有す
   る請求項２または３記載の焦電型赤外線検出素子。
8. 【請求項８】 赤外線吸収体は、少なくとも１μｍ以上
   の表面凹凸からなる請求項２または３記載の焦電型赤外
   線検出素子。
9. 【請求項９】 赤外線吸収体の体積比熱は、赤外線受光
   部を構成する配向性薄膜焦電体の体積比熱に対して少な
   くとも０．６５倍から１．２倍程度である請求項２また
   は３記載の焦電型赤外線検出素子。
10. 【請求項１０】 基板上に第一の電極、この第一の電極
    上に配向性薄膜焦電体、さらに前記薄膜焦電体上に第二
    の電極を具備する赤外線受光部を形成する工程と、前記
    基板に前記赤外線受光部の保持体を形成する工程と、前
    記赤外線受光部が接する前記基板の表層部に空洞を形成
    する工程と、さらに前記赤外線受光部の上層に赤外線吸
    収体を形成する工程とからなる焦電型赤外線検出素子の
    製造方法。
11. 【請求項１１】 赤外線吸収体は、スピンコーティング
    法により薄膜形成される請求項１０記載の焦電型赤外線
    検出素子の製造方法。
12. 【請求項１２】 赤外線吸収体は、赤外線受光部を構成
    する第二の電極と同一形状で形成される請求項１０記載
    の焦電型赤外線検出素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 赤外線吸収体は、現像工程においてポ
    ジレジストパターンと同時に湿式エッチングによりパタ
    ーニング形成できる請求項１０記載の焦電型赤外線検出
    素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 赤外線吸収体は、酸素ガスを主成分と
    する乾式エッチングによりパターニング形成できる請求
    項１０記載の焦電型赤外線検出素子の製造方法。