JPH1144582A - 赤外線検出器及びこれを用いたガス検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 赤外線を吸収するための特別の吸収膜を用い
ることなしに、赤外線を検出することのできる赤外線検
出器を提供する。 【解決手段】 半導体基板１と支持膜２によりダイアフ
ラム構造あるいはマイクロブリッジ構造を形成し、支持
膜２上に赤外線を吸収するとともに温度変化を検知する
赤外線吸収温度検出膜７を形成してなる赤外線検出器に
おいて、赤外線吸収温度検出膜７の厚みを検知する赤外
線の波長の１／４の長さの整数倍となるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に形
成された赤外線を吸収する吸収層の温度変化を検出する
ことにより赤外線を検出する赤外線検出器及びこれを用
いたガス検出器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の赤外線検出器は、図５に
示すように、シリコン基板１上に支持膜２が形成され、
支持膜２上に下部電極４を介して温度検出膜３が形成さ
れ、温度検出膜３の上に上部電極５が形成され、さらに
上部電極５上に吸収膜６が形成されてなる。シリコン基
板１は、温度検出膜３及び吸収膜６が形成されている部
分の下部に当たる部分はエッチングにより掘られてお
り、ダイアフラム構造となっている。支持膜２はシリコ
ン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜、ある
いは、これらの多層膜からなる。温度検出膜３はアモル
ファス炭化シリコンや多結晶シリコン等の赤外線を吸収
し且つ温度検出のできる材料が使用される。吸収膜６は
酸化シリコン、酸化窒化シリコン等で構成される。

【０００３】このような赤外線検出器の動作は、まず、
赤外線が入射されると、吸収膜６で吸収され、吸収膜６
が温度変化し、吸収膜６の温度変化により温度検出膜３
が温度変化する。温度検出膜３では、温度変化に応じて
抵抗値が変化し、温度検出膜３の上下部に形成された電
極４、５間の電流値の変化を検出することにより、入射
された赤外線の量が検出できるようになっている。ま
た、シリコン基板１の温度検出膜３及び吸収膜６が形成
されている部分の下部に当たる部分はエッチングされ、
ダイアフラム構造となっているので、吸収膜６の微弱な
温度変化が検出できるようになっている。

【０００４】また、上述の赤外線検出器を用いてガス検
出器を構成する場合、赤外線検出器において、光源から
放射される赤外線の波長を選択的に取り込むようにする
ために、バンドパスフィルタを使用していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような赤外線検出器にあっては、検出される赤外線は、
温度検出膜３でも少しは吸収されるが、実質は、吸収膜
６の吸収特性に依存し、赤外線の吸収量を増大するため
には、吸収膜６の膜厚を大きくする必要があった。

【０００６】また、上述のような赤外線検出器を用いた
ガス検出器にあっては、必要とする波長の赤外線を検出
するためのフィルタにより、コストの上昇を招くという
問題があった。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、赤外線を吸収するため
の特別の吸収膜を用いることなしに、赤外線を検出する
ことのできる赤外線検出器を提供するとともに、フィル
タを用いることなしに検出対象のガスを検出することの
できるガス検出器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の赤外線検
出器は、半導体基板と支持膜によりダイアフラム構造あ
るいはマイクロブリッジ構造を形成し、前記支持膜上に
赤外線を吸収するとともに温度変化を検出する赤外線吸
収温度検出膜を形成してなる赤外線検出器において、前
記赤外線吸収温度検出膜の厚みを検出する赤外線の波長
の１／４の長さの整数倍となるようにしたことを特徴と
するものである。

【０００９】請求項２記載のガス検出器は、検出対象ガ
スで吸収される波長の赤外線を放射する光源と、請求項
１記載の赤外線検出器とを有してなり、該赤外線検出器
の赤外線吸収温度検出膜の厚みを前記光源から放射され
る赤外線の波長の１／４の長さの整数倍となるようにし
たことを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形態
の一例に係る赤外線検出器の概略構成を示す断面の模式
図である。本実施形態の基本的構成は、従来例として説
明した図５のものと同等であるので、同一個所には同一
符号を付して説明を省略する。本実施形態においては、
図５で示した赤外線検出器において、温度検出膜３を、
アモルファスシリコンや多結晶シリコン等の赤外線を吸
収し且つ温度検出のできる材料で構成するとともに、膜
厚を検出すべき赤外線の波長の１／４の整数倍の大きさ
の薄膜からなる赤外線吸収温度検出膜７としている。さ
らに、吸収膜６形成していないのである。つまり、温度
検出膜として、検出すべき赤外線の波長の１／４の整数
倍の大きさの薄膜からなる赤外線吸収温度検出膜７を使
用することにより、検出すべき波長の赤外線が赤外線吸
収温度検出膜７内で共鳴吸収され、高い吸収率が得られ
るとともに、検出すべき波長の赤外線が選択的に吸収さ
れるので、波長選択の機能を有することになる。従っ
て、赤外線吸収用の吸収膜を別途形成する必要がなくな
るのである。

【００１１】また、下部電極４としては、クロムやアル
ミ等の金属膜が使用できる。上部電極５としては、赤外
線の反射率が１００％ではなく、数％以上透過するよう
な数１００オングストローム程度の薄膜電極を使用す
る。電極４、５と赤外線吸収温度検出膜７とで検出部を
構成するが、この検出部に赤外線が入射されると、上部
電極５を透過し、赤外線吸収温度検出膜７内で吸収さ
れ、下部電極４で反射され、赤外線吸収温度検出膜７内
で再度吸収され、上部電極５で反射され、赤外線吸収温
度検出膜７内で再々度吸収されというように、電極４、
５間で多重反射させることにより赤外線吸収温度検出膜
７内での吸収率を向上させることができ、検出能力が向
上できるのである。

【００１２】なお、支持膜２は、図２に示すようなダイ
アフラム構造であってもよいし、図３に示すようなマイ
クロブリッジ構造であってもよい。ここで、図２、図３
においては、便宜上、電極４，５は省略して記載してい
る。

【００１３】本実施形態によれば、赤外線吸収温度検出
膜７の膜厚を検出すべき赤外線の波長の１／４の整数倍
の大きさとしているので、赤外線を吸収するための特別
の吸収膜を用いることなしに、赤外線吸収温度検出膜７
だけで赤外線を吸収するとともに温度検出ができるので
ある。従って、構造が簡素化できるとともに低コスト化
が図れる。さらに、検出すべき赤外線の波長の選択性を
も有するようになる。

【００１４】図４は本発明の他の実施形態に係るガス検
出器の概略構成を示す模式図である。本実施形態では、
光源１０と赤外線検出器２０とを有してなるガス検出器
において、赤外線検出器２０として、上述の図１で説明
した赤外線検出器を使用している。ガス検出器の原理
は、検出対象ガス３０が吸収するピークの波長λを有す
る赤外線を光源１０から放射させ、赤外線検出器２０で
は波長λの赤外線を選択的に検出できるものを使用す
る。つまり、赤外線検出器２０の赤外線吸収温度検出膜
７の膜厚を、波長λの１／４の整数倍の大きさとしてお
くのである。

【００１５】このようにすることにより、光源１０から
放射された波長λの赤外線は、検出対象ガス３０に吸収
され、赤外線検出器２０には波長λ以外の波長の赤外線
が到達する。従って、赤外線検出器２０で検出される波
長λの赤外線が減少するので検出対象ガス３０の検出が
行えるのである。

【００１６】本実施形態によれば、赤外線検出器２０に
高価なバンドパスフィルタを使用することなしに検出対
象ガス３０の検出が行えるのである。従って、小型で低
コスト化が図れる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の赤外線
検出器によれば、半導体基板と支持膜によりダイアフラ
ム構造あるいはマイクロブリッジ構造を形成し、前記支
持膜上に赤外線を吸収するとともに温度変化を検出する
赤外線吸収温度検出膜を形成してなる赤外線検出器にお
いて、前記赤外線吸収温度検出膜の厚みを検出する赤外
線の波長の１／４の長さの整数倍となるようにしたの
で、赤外線を吸収するための特別の吸収膜を用いること
なしに、赤外線を検出することのできる赤外線検出器が
提供できた。

【００１８】請求項２に記載のガス検出器によれば、検
出対象ガスで吸収される波長の赤外線を放射する光源
と、請求項１記載の赤外線検出器とを有してなり、該赤
外線検出器の赤外線吸収温度検出膜の厚みを前記光源か
ら放射される赤外線の波長の１／４の長さの整数倍とな
るようにしたので、フィルタを使用することなしに検出
対象ガスの検出が行える小型で低コスト化の図れるガス
検出器が提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る赤外線検出器の概略
構成を示す断面の模式図である。

【図２】同上に係るダイアフラム構造の断面状態を示す
斜視図である。

【図３】図１の赤外線検出器に係るマイクロブリッジ構
造の断面状態を示す斜視図である。

【図４】本発明の他の実施形態に係るガス検出器の概略
構成を示す模式図である。

【図５】従来例に係る赤外線検出器の概略構成を示す断
面の模式図である。

【符号の説明】

１ シリコン基板 ２ 支持膜 ３ 温度検出膜 ４ 下部電極 ５ 上部電極 ６ 吸収膜 ７ 赤外線吸収温度検出膜 １０ 光源 ２０ 赤外線検出器 ３０ 検出対象ガス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板と支持膜によりダイアフラム
   構造あるいはマイクロブリッジ構造を形成し、前記支持
   膜上に赤外線を吸収するとともに温度変化を検出する赤
   外線吸収温度検出膜を形成してなる赤外線検出器におい
   て、前記赤外線吸収温度検出膜の厚みを検出する赤外線
   の波長の１／４の長さの整数倍となるようにしたことを
   特徴とする赤外線検出器。
2. 【請求項２】 検出対象ガスで吸収される波長の赤外線
   を放射する光源と、請求項１記載の赤外線検出器とを有
   してなり、該赤外線検出器の赤外線吸収温度検出膜の厚
   みを前記光源から放射される赤外線の波長の１／４の長
   さの整数倍となるようにしたことを特徴とするガス検出
   器。