JPH11118597A - 熱電堆型赤外線検知素子 - Google Patents
熱電堆型赤外線検知素子Info
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- JPH11118597A JPH11118597A JP9277025A JP27702597A JPH11118597A JP H11118597 A JPH11118597 A JP H11118597A JP 9277025 A JP9277025 A JP 9277025A JP 27702597 A JP27702597 A JP 27702597A JP H11118597 A JPH11118597 A JP H11118597A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 比較的応答速度が速い熱電堆型赤外線検知素
子の外形寸法を変えることなく、熱電対数を倍増させる
ことを目的とする。 【解決手段】 半導体基板の一主平面上にＳｉＮの絶縁
性薄膜２１を有し、絶縁性薄膜の下部の半導体基板の一
部を除去して形成される絶縁性薄膜を温接点２７、残存
する半導体基板の部分を冷接点２８とし、冷接点形状
は、赤外線検知素子となる四角形の外形及び四角形の相
対する頂角を結んだ対角線状の形状とした赤外線検出部
を複数個有する熱電対高集積化型赤外線検知素子であ
る。
子の外形寸法を変えることなく、熱電対数を倍増させる
ことを目的とする。 【解決手段】 半導体基板の一主平面上にＳｉＮの絶縁
性薄膜２１を有し、絶縁性薄膜の下部の半導体基板の一
部を除去して形成される絶縁性薄膜を温接点２７、残存
する半導体基板の部分を冷接点２８とし、冷接点形状
は、赤外線検知素子となる四角形の外形及び四角形の相
対する頂角を結んだ対角線状の形状とした赤外線検出部
を複数個有する熱電対高集積化型赤外線検知素子であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱電堆型の赤外線
検知素子に関する。
検知素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱電堆型赤外線検出素子の一例と
して、図５に示すようなものがある。検出素子には、大
きく分けて量子型素子と熱型素子があるが、図５の例は
熱型素子に属す。前記例は、温接点となる絶縁性薄膜上
の中央部と外形の冷接点となるリム部に熱電堆の接合部
を配置した一般的な構成の熱電堆型赤外線検知素子であ
る。
して、図５に示すようなものがある。検出素子には、大
きく分けて量子型素子と熱型素子があるが、図５の例は
熱型素子に属す。前記例は、温接点となる絶縁性薄膜上
の中央部と外形の冷接点となるリム部に熱電堆の接合部
を配置した一般的な構成の熱電堆型赤外線検知素子であ
る。
【０００３】熱電堆型赤外線検出素子５１は、半導体基
板からなる冷接点５８上に形成された絶縁性薄膜５７上
に第１の熱電堆材料薄膜５２及び第２の熱電堆材料薄膜
５３からなる熱電堆の両端に電極５４を設置することで
構成される。温接点となる部分の絶縁性薄膜５７の下部
の半導体基板はアルカリ性のエッチング液で溶解、除去
されて凹部５９を形成している。また、図６の熱電堆型
赤外線検知素子６１は、図５で説明した前記例の２辺方
向からの熱電堆配置を４辺方向から垂直に配置した型
で、熱電対数を前記例の２倍程度に増やすことができる
ので、熱起電力を大幅に高めることができる。
板からなる冷接点５８上に形成された絶縁性薄膜５７上
に第１の熱電堆材料薄膜５２及び第２の熱電堆材料薄膜
５３からなる熱電堆の両端に電極５４を設置することで
構成される。温接点となる部分の絶縁性薄膜５７の下部
の半導体基板はアルカリ性のエッチング液で溶解、除去
されて凹部５９を形成している。また、図６の熱電堆型
赤外線検知素子６１は、図５で説明した前記例の２辺方
向からの熱電堆配置を４辺方向から垂直に配置した型
で、熱電対数を前記例の２倍程度に増やすことができる
ので、熱起電力を大幅に高めることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、赤外線
検知素子には、量子型と熱型の２種類があり、量子型素
子は感度が高く応答速度も速いが、冷却を必要とするの
で、冷却設備と良質の化合物半導体が要求され、コスト
が非常に高くなる。これに対し、熱型素子は、常温で作
動するため、使用コストは大幅に低減される利点の反
面、応答速度がやや遅く、感度も低いという欠点があ
る。
検知素子には、量子型と熱型の２種類があり、量子型素
子は感度が高く応答速度も速いが、冷却を必要とするの
で、冷却設備と良質の化合物半導体が要求され、コスト
が非常に高くなる。これに対し、熱型素子は、常温で作
動するため、使用コストは大幅に低減される利点の反
面、応答速度がやや遅く、感度も低いという欠点があ
る。
【０００５】しかしながら、数１０ｍｓｅｃから数１０
０ｍｓｅｃの応答速度でも十分な場合、熱型赤外線検出
素子は利用価値が高いと言える。一般的に、熱型赤外線
検知素子の中でも、温度変化による容量変化を利用する
焦電型や温度変化による電気抵抗変化を利用するボロメ
ータ型よりは、熱起電力を利用する熱電堆型の方が応答
速度は優るので、熱電堆型赤外線検知素子で感度を高め
られれば非常に有用である。
０ｍｓｅｃの応答速度でも十分な場合、熱型赤外線検出
素子は利用価値が高いと言える。一般的に、熱型赤外線
検知素子の中でも、温度変化による容量変化を利用する
焦電型や温度変化による電気抵抗変化を利用するボロメ
ータ型よりは、熱起電力を利用する熱電堆型の方が応答
速度は優るので、熱電堆型赤外線検知素子で感度を高め
られれば非常に有用である。
【０００６】一般的に、熱電堆型赤外線検知素子の熱起
電力Ｓは、次式で表される。 Ｓ＝ｎ・α・Ｒth・Ｐ ・・・・・（１） ｎ；熱電対対数、 α；ｎ型とｐ型の両方を足し合わせたゼーベック係数 Ｒth；熱抵抗 Ｐ；入射エネルギー この式から、熱起電力Ｓを大きくするには、熱電対数ｎ
を増加させること、ゼーベック係数αの大きい材料を選
択すること、熱抵抗Ｒthを大きくすること、または、入
射エネルギーＰを大きくすることが考えられる。
電力Ｓは、次式で表される。 Ｓ＝ｎ・α・Ｒth・Ｐ ・・・・・（１） ｎ；熱電対対数、 α；ｎ型とｐ型の両方を足し合わせたゼーベック係数 Ｒth；熱抵抗 Ｐ；入射エネルギー この式から、熱起電力Ｓを大きくするには、熱電対数ｎ
を増加させること、ゼーベック係数αの大きい材料を選
択すること、熱抵抗Ｒthを大きくすること、または、入
射エネルギーＰを大きくすることが考えられる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するため、本発明では、熱電対数を増加させることに主
眼をおき、下記記載の方法を採用した。
するため、本発明では、熱電対数を増加させることに主
眼をおき、下記記載の方法を採用した。
【０００８】基板の一主平面上に形成された薄膜の直下
の前記基板は数カ所に分かれて除去され複数の凹部を形
成し、前記薄膜上には連続した熱電堆が配置されて複数
の赤外線検出部が形成され、ひとつの赤外線検出素子と
なることを主旨とする。
の前記基板は数カ所に分かれて除去され複数の凹部を形
成し、前記薄膜上には連続した熱電堆が配置されて複数
の赤外線検出部が形成され、ひとつの赤外線検出素子と
なることを主旨とする。
【０００９】本発明によれば、従来ひとつの赤外線検出
部に熱電堆が置かれていたものを複数個の検出部に分け
たため、検出部を分離する基板が冷接点の働きをするの
で、直列に配置した熱電対の基本構成である温接点、冷
接点の繰り返し回数が飛躍的に増大する。即ち、熱電対
数が増加することになる。
部に熱電堆が置かれていたものを複数個の検出部に分け
たため、検出部を分離する基板が冷接点の働きをするの
で、直列に配置した熱電対の基本構成である温接点、冷
接点の繰り返し回数が飛躍的に増大する。即ち、熱電対
数が増加することになる。
【００１０】本発明の基本概念を図１に示す。赤外線検
出部１１は薄膜上には熱電堆を備え、前記赤外線検出部
１１となっている前記薄膜の直下は基板が除去されて凹
部となっており、温接点の性質を備える。また、複数の
赤外線検出部に分けている前記基板は冷接点となり、前
記冷接点上で熱電堆材料を切り替えることができる。前
記熱電堆は隣接する他の赤外線検出部の熱電堆と直列に
接続されており、本例では４つの赤外線検出部でひとつ
の赤外線検出素子を形成している。
出部１１は薄膜上には熱電堆を備え、前記赤外線検出部
１１となっている前記薄膜の直下は基板が除去されて凹
部となっており、温接点の性質を備える。また、複数の
赤外線検出部に分けている前記基板は冷接点となり、前
記冷接点上で熱電堆材料を切り替えることができる。前
記熱電堆は隣接する他の赤外線検出部の熱電堆と直列に
接続されており、本例では４つの赤外線検出部でひとつ
の赤外線検出素子を形成している。
【００１１】
【発明の実施の形態】基板の一主平面上に形成された薄
膜の直下の前記基板は数カ所に分かれて除去され複数の
凹部を形成し、前記薄膜上には連続した熱電堆が配置さ
れて複数の赤外線検出部が形成され、ひとつの赤外線検
出素子となることを特徴とする赤外線検出素子。
膜の直下の前記基板は数カ所に分かれて除去され複数の
凹部を形成し、前記薄膜上には連続した熱電堆が配置さ
れて複数の赤外線検出部が形成され、ひとつの赤外線検
出素子となることを特徴とする赤外線検出素子。
【００１２】
（実施例１）以下、図２及び図３を用いて、本発明の第
１の実施例を説明する。
１の実施例を説明する。
【００１３】オリフラの面方位が（１１０）面であるシ
リコン半導体基板において、一主平面に絶縁性薄膜とし
て、窒化シリコン膜２１をプラズマＣＶＤにより、２μ
mの厚みで成膜する。次に、前記窒化シリコン膜２１上
にスパッタリングにより、クロム及び金を５００Åずつ
成膜し、電極を形成するため、レジストをスピンコート
により塗布した後、電極用フォトマスクによりパターニ
ングし、エッチング液にて所望のパターン形状を形成し
て、電極端子２６、熱電堆引き出し電極２４を形成す
る。従って、前記電極端子２６、前記熱電堆引き出し電
極２４の構成はいずれもクロム／金の２層構造になって
いる。また、裏面も同様にクロム５００Å／金１０００
Åの２層構造薄膜をスパッタリングにて形成しておく。
リコン半導体基板において、一主平面に絶縁性薄膜とし
て、窒化シリコン膜２１をプラズマＣＶＤにより、２μ
mの厚みで成膜する。次に、前記窒化シリコン膜２１上
にスパッタリングにより、クロム及び金を５００Åずつ
成膜し、電極を形成するため、レジストをスピンコート
により塗布した後、電極用フォトマスクによりパターニ
ングし、エッチング液にて所望のパターン形状を形成し
て、電極端子２６、熱電堆引き出し電極２４を形成す
る。従って、前記電極端子２６、前記熱電堆引き出し電
極２４の構成はいずれもクロム／金の２層構造になって
いる。また、裏面も同様にクロム５００Å／金１０００
Åの２層構造薄膜をスパッタリングにて形成しておく。
【００１４】さて、第１の熱電堆を形成するには、リフ
トオフ法を用いるので、第１の熱電堆用マスクにて、あ
らかじめ塗布されたネガレジストをパターニングし、抵
抗加熱蒸着により第１の熱電堆として、アンチモンを１
〜５μmの厚みになるように蒸着する。リフトオフによ
り、ネガレジストを剥離すれば、第１の熱電堆アンチモ
ン２２のパターンが形成される。
トオフ法を用いるので、第１の熱電堆用マスクにて、あ
らかじめ塗布されたネガレジストをパターニングし、抵
抗加熱蒸着により第１の熱電堆として、アンチモンを１
〜５μmの厚みになるように蒸着する。リフトオフによ
り、ネガレジストを剥離すれば、第１の熱電堆アンチモ
ン２２のパターンが形成される。
【００１５】次に第２の熱電堆パターンを形成するに
は、同じくリフトオフ法を用いるので、第２の熱電堆用
マスクにて、あらかじめ塗布されたネガレジストをパタ
ーニングし、抵抗加熱蒸着により第２の熱電堆として、
ビスマスを１〜５μmの厚みになるように蒸着する。リ
フトオフにより、ネガレジストを剥離すれば、第２の熱
電堆ビスマス２３のパターンが形成される。
は、同じくリフトオフ法を用いるので、第２の熱電堆用
マスクにて、あらかじめ塗布されたネガレジストをパタ
ーニングし、抵抗加熱蒸着により第２の熱電堆として、
ビスマスを１〜５μmの厚みになるように蒸着する。リ
フトオフにより、ネガレジストを剥離すれば、第２の熱
電堆ビスマス２３のパターンが形成される。
【００１６】このときのアンチモンとビスマスの２種類
の熱電堆パターンは、図５で説明した前記従来例と比較
して、対数は約３倍に増えている。これは、本発明の熱
電堆は、図５の前記従来例における同一材料の熱電対パ
ターン途中で、別材料の熱電対に切り替わるため、線密
度は同じでも熱電対数は約３倍に増えている。
の熱電堆パターンは、図５で説明した前記従来例と比較
して、対数は約３倍に増えている。これは、本発明の熱
電堆は、図５の前記従来例における同一材料の熱電対パ
ターン途中で、別材料の熱電対に切り替わるため、線密
度は同じでも熱電対数は約３倍に増えている。
【００１７】最後に、温接点となるダイヤフラムを形成
する。前記熱電堆２２及び２３が成膜されている主平面
とは反対側の面を、冷接点となる部分を除いて半導体部
分を除去する。このとき、冷接点として残す部分にポジ
レジストを塗布、パターニングしておき、強アルカリ性
エッチング液として３０ｗｔ％水酸化カリウムを用い、
８０℃の条件にて、シリコン半導体基板の一部を所望の
形状に除去、加工する。面方位が（１１０）面のシリコ
ン半導体は、等方性エッチングされるので、下面側から
ほぼ垂直に、レジストでマスクされていない部分の前記
シリコン半導体基板はエッチングされ、窒化シリコン膜
２１が露出したところで、エッチング速度は激減し、エ
ッチングはほぼ終了した状態になる。窒化シリコン膜２
１が残り、ダイヤフラムとなって温接点の働きをする。
このとき、連結された熱電堆の連結部は、冷接点２８と
温接点２７上に交互に存在し、熱起電力を発生させる構
造となっている。
する。前記熱電堆２２及び２３が成膜されている主平面
とは反対側の面を、冷接点となる部分を除いて半導体部
分を除去する。このとき、冷接点として残す部分にポジ
レジストを塗布、パターニングしておき、強アルカリ性
エッチング液として３０ｗｔ％水酸化カリウムを用い、
８０℃の条件にて、シリコン半導体基板の一部を所望の
形状に除去、加工する。面方位が（１１０）面のシリコ
ン半導体は、等方性エッチングされるので、下面側から
ほぼ垂直に、レジストでマスクされていない部分の前記
シリコン半導体基板はエッチングされ、窒化シリコン膜
２１が露出したところで、エッチング速度は激減し、エ
ッチングはほぼ終了した状態になる。窒化シリコン膜２
１が残り、ダイヤフラムとなって温接点の働きをする。
このとき、連結された熱電堆の連結部は、冷接点２８と
温接点２７上に交互に存在し、熱起電力を発生させる構
造となっている。
【００１８】図３に、本発明の熱電堆型赤外線検出素子
の下面から見た形状を示す。半導体基板は面方位が（１
１０）面であるので、等方的にエッチングされる。即
ち、ポジレジストでマスクされた部分を残して、水酸化
カリウムに接している直角三角形の面積部はほぼ垂直に
溶解、除去されていくので、図３のような下面形状とな
り、温接点３７となるダイヤフラム状の窒化シリコン膜
と冷接点３８は形成される。
の下面から見た形状を示す。半導体基板は面方位が（１
１０）面であるので、等方的にエッチングされる。即
ち、ポジレジストでマスクされた部分を残して、水酸化
カリウムに接している直角三角形の面積部はほぼ垂直に
溶解、除去されていくので、図３のような下面形状とな
り、温接点３７となるダイヤフラム状の窒化シリコン膜
と冷接点３８は形成される。
【００１９】図２に示すとおり、本発明の熱電堆型赤外
線検知素子は、前記図５の従来例の素子の温接点を４分
割した形になっており、前記図５の従来例では温接点と
なるべき中央部が本発明では対角線交差型冷接点になっ
ているので、前記対角線交差型冷接点上で熱電対材料を
交替すれば、約３倍の熱電対数を稼げる。
線検知素子は、前記図５の従来例の素子の温接点を４分
割した形になっており、前記図５の従来例では温接点と
なるべき中央部が本発明では対角線交差型冷接点になっ
ているので、前記対角線交差型冷接点上で熱電対材料を
交替すれば、約３倍の熱電対数を稼げる。
【００２０】（実施例２）次に、図４を用いて本発明の
第２の実施例を説明する。
第２の実施例を説明する。
【００２１】図４の実施例は、４辺方向から熱電堆を垂
直に配置した型（図６参照）の熱電対集積度を更に高め
た型である。
直に配置した型（図６参照）の熱電対集積度を更に高め
た型である。
【００２２】オリフラの面方位が（１１０）面であるシ
リコン半導体基板において、一主平面に絶縁性薄膜とし
て、窒化シリコン膜４１をプラズマＣＶＤにより、２μ
mの厚みで成膜する。次に、前記窒化シリコン膜４１上
にスパッタリングにより、クロム及び金を５００Åずつ
成膜し、電極を形成するため、レジストをスピンコート
により塗布した後、電極用フォトマスクによりパターニ
ングし、エッチング液にて所望のパターン形状を形成し
て、熱電堆引き出し電極４４、密着用下地膜４５、電極
端子４６を形成する。従って、前記熱電堆引き出し電極
４４、前記密着用下地膜４５、前記電極端子４６の構成
はいずれもクロム／金の２層構造になっている。また、
裏面も同様にクロム５００Å／金１０００Åの２層構造
薄膜をスパッタリングにて形成しておく。
リコン半導体基板において、一主平面に絶縁性薄膜とし
て、窒化シリコン膜４１をプラズマＣＶＤにより、２μ
mの厚みで成膜する。次に、前記窒化シリコン膜４１上
にスパッタリングにより、クロム及び金を５００Åずつ
成膜し、電極を形成するため、レジストをスピンコート
により塗布した後、電極用フォトマスクによりパターニ
ングし、エッチング液にて所望のパターン形状を形成し
て、熱電堆引き出し電極４４、密着用下地膜４５、電極
端子４６を形成する。従って、前記熱電堆引き出し電極
４４、前記密着用下地膜４５、前記電極端子４６の構成
はいずれもクロム／金の２層構造になっている。また、
裏面も同様にクロム５００Å／金１０００Åの２層構造
薄膜をスパッタリングにて形成しておく。
【００２３】さて、第１の熱電堆を形成するには、リフ
トオフ法を用いるので、第１の熱電堆用マスクにて、あ
らかじめ塗布されたネガレジストをパターニングし、抵
抗加熱蒸着により第１の熱電堆として、アンチモンを１
〜５μmの厚みになるように蒸着する。リフトオフによ
り、ネガレジストを剥離すれば、第１の熱電堆アンチモ
ン４２のパターンが形成される。
トオフ法を用いるので、第１の熱電堆用マスクにて、あ
らかじめ塗布されたネガレジストをパターニングし、抵
抗加熱蒸着により第１の熱電堆として、アンチモンを１
〜５μmの厚みになるように蒸着する。リフトオフによ
り、ネガレジストを剥離すれば、第１の熱電堆アンチモ
ン４２のパターンが形成される。
【００２４】次に第２の熱電堆パターンを形成するに
は、同じくリフトオフ法を用いるので、第２の熱電堆用
マスクにて、あらかじめ塗布されたネガレジストをパタ
ーニングし、抵抗加熱蒸着により第２の熱電堆として、
ビスマスを１〜５μmの厚みになるように蒸着する。リ
フトオフにより、ネガレジストを剥離すれば、第２の熱
電堆ビスマス４３のパターンが形成される。本実施例で
は、アンチモン４２とビスマス４３の窒化シリコン膜４
１上の接続部での密着性を向上させるためにクロム／金
膜からなる前記密着用下地膜４５を介してアンチモン４
２とビスマス４３は接続されている。
は、同じくリフトオフ法を用いるので、第２の熱電堆用
マスクにて、あらかじめ塗布されたネガレジストをパタ
ーニングし、抵抗加熱蒸着により第２の熱電堆として、
ビスマスを１〜５μmの厚みになるように蒸着する。リ
フトオフにより、ネガレジストを剥離すれば、第２の熱
電堆ビスマス４３のパターンが形成される。本実施例で
は、アンチモン４２とビスマス４３の窒化シリコン膜４
１上の接続部での密着性を向上させるためにクロム／金
膜からなる前記密着用下地膜４５を介してアンチモン４
２とビスマス４３は接続されている。
【００２５】このときのアンチモンとビスマスの２種類
の熱電堆パターンは、図６で説明した前記従来例と比較
して、対数は約２倍に増えている。これは、本発明の熱
電堆は、図６の前記従来例における同一材料の熱電堆パ
ターン途中で、別材料の熱電対に切り替わるため、線密
度は同じでも熱電対数は約４倍に増えている。
の熱電堆パターンは、図６で説明した前記従来例と比較
して、対数は約２倍に増えている。これは、本発明の熱
電堆は、図６の前記従来例における同一材料の熱電堆パ
ターン途中で、別材料の熱電対に切り替わるため、線密
度は同じでも熱電対数は約４倍に増えている。
【００２６】最後に、温接点となるダイヤフラムを形成
する。前記熱電堆４２及び４３が成膜されている主平面
とは反対側の面を、冷接点となる部分を除いて半導体部
分を除去する。このとき、冷接点として残す部分にポジ
レジストを塗布、パターニングしておき、強アルカリ性
エッチング液として３０ｗｔ％水酸化カリウムを用い、
８０℃の条件にて、シリコン半導体基板の一部を所望の
形状に除去、加工する。面方位が（１１０）面のシリコ
ン半導体は、等方性エッチングされるので、下面側から
ほぼ垂直に、レジストでマスクされていない部分の前記
シリコン半導体基板はエッチングされ、窒化シリコン膜
４１が露出したところで、エッチング速度は激減しエッ
チングはほぼ終了した状態になり、凹部４９が形成され
て、窒化シリコン膜４１が残り、ダイヤフラムとなって
温接点の働きをする。このとき、連結された熱電対の連
結部は、冷接点４８と温接点４７上に交互に存在し、熱
起電力を発生させる構造となっている。
する。前記熱電堆４２及び４３が成膜されている主平面
とは反対側の面を、冷接点となる部分を除いて半導体部
分を除去する。このとき、冷接点として残す部分にポジ
レジストを塗布、パターニングしておき、強アルカリ性
エッチング液として３０ｗｔ％水酸化カリウムを用い、
８０℃の条件にて、シリコン半導体基板の一部を所望の
形状に除去、加工する。面方位が（１１０）面のシリコ
ン半導体は、等方性エッチングされるので、下面側から
ほぼ垂直に、レジストでマスクされていない部分の前記
シリコン半導体基板はエッチングされ、窒化シリコン膜
４１が露出したところで、エッチング速度は激減しエッ
チングはほぼ終了した状態になり、凹部４９が形成され
て、窒化シリコン膜４１が残り、ダイヤフラムとなって
温接点の働きをする。このとき、連結された熱電対の連
結部は、冷接点４８と温接点４７上に交互に存在し、熱
起電力を発生させる構造となっている。
【００２７】また、本実施例の下面構造も、図３と同様
である。
である。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、実施例１
に記載の本発明によれば、熱電堆型赤外線検知素子の熱
電対数は同型寸法の従来型素子に対して約３倍に増幅で
きるので、熱起電力も約３倍の大きさになる。実際に
は、温接点と冷接点の温度勾配が前記従来型素子よりも
やや小さくなるので、正確に３倍とはならないが、３倍
に準ずる出力を確保することができる。
に記載の本発明によれば、熱電堆型赤外線検知素子の熱
電対数は同型寸法の従来型素子に対して約３倍に増幅で
きるので、熱起電力も約３倍の大きさになる。実際に
は、温接点と冷接点の温度勾配が前記従来型素子よりも
やや小さくなるので、正確に３倍とはならないが、３倍
に準ずる出力を確保することができる。
【００２９】実施例２に記載の本発明によれば、４辺各
方向から熱電堆を配置するので、最も有効にダイヤフラ
ム状になった温接点を活用することができ、最大数の熱
電堆を確保することができる。また、密着性確保のため
の下地層があるので、リフトオフ時などに外部から応力
が加わるが、それらの衝撃にも耐えることができ、アン
チモン、ビスマスとも剥離することなく、非常に高い歩
留まりが得られる。
方向から熱電堆を配置するので、最も有効にダイヤフラ
ム状になった温接点を活用することができ、最大数の熱
電堆を確保することができる。また、密着性確保のため
の下地層があるので、リフトオフ時などに外部から応力
が加わるが、それらの衝撃にも耐えることができ、アン
チモン、ビスマスとも剥離することなく、非常に高い歩
留まりが得られる。
【００３０】以上まとめると、コストのかかる冷却装置
の要らない熱型赤外線検知素子は、低コストで常温使用
のコンパクトな形状になることなどが、非常に有利な点
であるが、感度が低く、応答速度が遅いことが欠点であ
る。しかしながら、応答速度が数１０ｍｓｅｃから数１
００ｍｓｅｃでも使用可能であれば、熱型赤外線検知素
子でも感度次第で非常に有効な手段となる。本発明によ
り、熱型赤外線検知素子の中でも、比較的応答速度が速
い熱電堆型赤外線検知素子の外形寸法を変えることな
く、熱電対数を倍増させることができるので、感度は高
くなり、非常に有効である。
の要らない熱型赤外線検知素子は、低コストで常温使用
のコンパクトな形状になることなどが、非常に有利な点
であるが、感度が低く、応答速度が遅いことが欠点であ
る。しかしながら、応答速度が数１０ｍｓｅｃから数１
００ｍｓｅｃでも使用可能であれば、熱型赤外線検知素
子でも感度次第で非常に有効な手段となる。本発明によ
り、熱型赤外線検知素子の中でも、比較的応答速度が速
い熱電堆型赤外線検知素子の外形寸法を変えることな
く、熱電対数を倍増させることができるので、感度は高
くなり、非常に有効である。
【図１】本発明の概念を説明した複数の赤外線検出部を
持つ赤外線検出素子の上面図と断面図である。
持つ赤外線検出素子の上面図と断面図である。
【図２】本発明の２辺から熱電堆を配置した熱電堆型赤
外線検出素子の実施例の上面図とＡ−Ａ'断面図であ
る。
外線検出素子の実施例の上面図とＡ−Ａ'断面図であ
る。
【図３】本発明の熱電堆型赤外線検出素子の実施例の下
面図である。
面図である。
【図４】本発明の４辺から熱電堆を配置した熱電堆型赤
外線検出位素子の実施例の上面図とＡ−Ａ'断面図であ
る。
外線検出位素子の実施例の上面図とＡ−Ａ'断面図であ
る。
【図５】従来の２辺から熱電堆を配置した熱電堆型赤外
線検出素子の例である。
線検出素子の例である。
【図６】従来の４辺から熱電堆を配置した熱電堆型赤外
線検出素子の例である。
線検出素子の例である。
６１ 窒化シリコン膜 ６２ アンチモン ６３ ビスマス ６４ 引き出し電極 ６５ 密着用下地膜 ６６ 電極端子 ６７ 温接点 ６８ 冷接点 ６９ 凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中元 善郎 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シ チズン時計株式会社技術研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 基板の一主平面上に形成された薄膜の直
下の前記基板は数カ所に分かれて除去され複数の凹部を
形成し、前記薄膜上には連続した熱電堆が配置されて複
数の赤外線検出部が形成され、一体の赤外線検出素子を
構成することを特徴とする熱電堆型赤外線検出素子。 - 【請求項２】 前記基板は四角形状をなし、各辺に底辺
を有する三角形状の凹部を形成してなることを特徴とす
る請求項１に記載の熱電堆型赤外線検出素子。 - 【請求項３】 前記赤外線検出部は、前記基板の相対す
る二辺に平行に櫛歯状の複数の熱電堆を連続的に形成し
てなることを特徴とする請求項２に記載の熱電堆型赤外
線検出素子。 - 【請求項４】 前記赤外線検出部は、前記基板の各辺に
垂直かつ三角形状の凹部に対応した櫛歯状の複数の熱電
堆を連続的に形成してなることを特徴とする請求項２に
記載の熱電堆型赤外線検出素子。 - 【請求項５】 前記基板は半導体シリコン基板からなる
ことを特徴とする請求項１乃至４に記載の熱電堆型赤外
線検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27702597A JP3836229B2 (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 熱電堆型赤外線検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27702597A JP3836229B2 (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 熱電堆型赤外線検知素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11118597A true JPH11118597A (ja) | 1999-04-30 |
| JP3836229B2 JP3836229B2 (ja) | 2006-10-25 |
Family
ID=17577731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27702597A Expired - Fee Related JP3836229B2 (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 熱電堆型赤外線検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3836229B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6593519B2 (en) | 2000-07-24 | 2003-07-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Infrared sensor |
| JP2007501404A (ja) * | 2003-05-13 | 2007-01-25 | ハイマン・センサー・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 最適化された表面を活用する赤外線センサー |
| JP2009105132A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Japan Aerospace Exploration Agency | 熱電特性計測用センサ |
| JP2012212838A (ja) * | 2011-03-23 | 2012-11-01 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 熱電薄膜デバイス |
| WO2018158979A1 (ja) * | 2017-03-03 | 2018-09-07 | Tdk株式会社 | 熱電変換装置 |
-
1997
- 1997-10-09 JP JP27702597A patent/JP3836229B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6593519B2 (en) | 2000-07-24 | 2003-07-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Infrared sensor |
| DE10135923B4 (de) * | 2000-07-24 | 2004-12-23 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Infrarotsensor |
| JP2007501404A (ja) * | 2003-05-13 | 2007-01-25 | ハイマン・センサー・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 最適化された表面を活用する赤外線センサー |
| JP2009105132A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Japan Aerospace Exploration Agency | 熱電特性計測用センサ |
| JP2012212838A (ja) * | 2011-03-23 | 2012-11-01 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 熱電薄膜デバイス |
| WO2018158979A1 (ja) * | 2017-03-03 | 2018-09-07 | Tdk株式会社 | 熱電変換装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3836229B2 (ja) | 2006-10-25 |
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