JPH1144583A - 赤外線検出器及びこれを用いたガス検出器 - Google Patents
赤外線検出器及びこれを用いたガス検出器Info
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- JPH1144583A JPH1144583A JP20107197A JP20107197A JPH1144583A JP H1144583 A JPH1144583 A JP H1144583A JP 20107197 A JP20107197 A JP 20107197A JP 20107197 A JP20107197 A JP 20107197A JP H1144583 A JPH1144583 A JP H1144583A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 吸収膜の膜厚を大きくすることなしに、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吸収膜７と、吸収膜７の温度
変化を検出する温度検出膜３を形成してなる赤外線検出
器において、吸収膜７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。
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吸収膜７と、吸収膜７の温度
変化を検出する温度検出膜３を形成してなる赤外線検出
器において、吸収膜７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。
Description
【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膜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。
成された赤外線を吸収する吸収膜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あるいはチタン等
の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。
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あるいはチタン等
の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。
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。
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、
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。
ような赤外線検出器にあっては、検出される赤外線は、
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、検出対象となる波長の赤外線を
検出するために必要なフィルタにより、コストの上昇を
招くという問題があった。
ガス検出器にあっては、検出対象となる波長の赤外線を
検出するために必要なフィルタにより、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、吸収膜の膜厚を大きく
することなしに、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。
あり、その目的とするところは、吸収膜の膜厚を大きく
することなしに、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
赤外線を吸収する吸収膜と、該吸収膜の温度変化を検出
する温度検出膜を形成してなる赤外線検出器において、
前記吸収膜の厚みを、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。
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
赤外線を吸収する吸収膜と、該吸収膜の温度変化を検出
する温度検出膜を形成してなる赤外線検出器において、
前記吸収膜の厚みを、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
の吸収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。
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
の吸収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、吸収膜６として、
その膜厚が検出すべき赤外線の波長の１／４の整数倍の
大きさである薄膜からなる吸収膜７で構成している。つ
まり、検出膜として、検出すべき赤外線の波長の１／４
の整数倍の膜厚を有する薄膜からなる吸収膜７を使用す
ることにより、検出すべき波長の赤外線が吸収膜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、吸収膜の膜厚を不
必要に大きくすることなしに、効率的に赤外線の吸収が
行える。
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、吸収膜６として、
その膜厚が検出すべき赤外線の波長の１／４の整数倍の
大きさである薄膜からなる吸収膜７で構成している。つ
まり、検出膜として、検出すべき赤外線の波長の１／４
の整数倍の膜厚を有する薄膜からなる吸収膜７を使用す
ることにより、検出すべき波長の赤外線が吸収膜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、吸収膜の膜厚を不
必要に大きくすることなしに、効率的に赤外線の吸収が
行える。
【００１１】吸収膜７は酸化シリコン、窒化シリコン、
酸化窒化シリコン等の絶縁膜で構成されるされるが、そ
の他、赤外線を吸収する材料であれば良い。また、吸収
膜７の上面には金属薄膜８が形成されており、金属薄膜
８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、吸収膜７、金属薄膜８
及び温度検出膜３とで検出部９を構成するが、この検出
部９に赤外線が入射されると、金属薄膜８を透過し、吸
収膜７内で吸収され、上部電極５で反射され、吸収膜７
内で再度吸収され、金属薄膜８で反射され、吸収膜７内
で再々度吸収されというように、金属薄膜８と電極５間
で多重反射させることにより吸収膜７内での赤外線の吸
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。 また、下部電極４、上部電極５としては、ク
ロムやアルミ等の金属膜が使用できる。
酸化窒化シリコン等の絶縁膜で構成されるされるが、そ
の他、赤外線を吸収する材料であれば良い。また、吸収
膜７の上面には金属薄膜８が形成されており、金属薄膜
８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、吸収膜７、金属薄膜８
及び温度検出膜３とで検出部９を構成するが、この検出
部９に赤外線が入射されると、金属薄膜８を透過し、吸
収膜７内で吸収され、上部電極５で反射され、吸収膜７
内で再度吸収され、金属薄膜８で反射され、吸収膜７内
で再々度吸収されというように、金属薄膜８と電極５間
で多重反射させることにより吸収膜７内での赤外線の吸
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。 また、下部電極４、上部電極５としては、ク
ロムやアルミ等の金属膜が使用できる。
【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。
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、吸収膜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、吸収膜７の厚みを不必要に大きくすることな
しに、赤外線を効率良く吸収することができるのであ
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。
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、吸収膜７の厚みを不必要に大きくすることな
しに、赤外線を効率良く吸収することができるのであ
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の吸収膜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。
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の吸収膜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。
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。
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吸収膜と、該吸収膜の温度変
化を検出する温度検出膜を形成してなる赤外線検出器に
おいて、前記吸収膜の厚みを、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、吸収膜の
膜厚を不必要に大きくすることなく効率良く赤外線を検
出するとともに波長選択性を有する赤外線検出器が提供
できた。
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吸収膜と、該吸収膜の温度変
化を検出する温度検出膜を形成してなる赤外線検出器に
おいて、前記吸収膜の厚みを、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、吸収膜の
膜厚を不必要に大きくすることなく効率良く赤外線を検
出するとともに波長選択性を有す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
外線検出器の吸収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。
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
外線検出器の吸収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。
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。
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。
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。
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。
面の模式図である。
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 吸収膜 ８ 金属薄膜 ９ 検出部 １０ 光源 ２０ 赤外線検出器 ３０ 検出対象ガス
Claims (2)
- 【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吸収膜と、該吸収膜の温度変化
を検出する温度検出膜を形成してなる赤外線検出器にお
いて、前記吸収膜の厚みを、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。 - 【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、該赤外線検出器の吸収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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20107197A JPH1144583A (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | 赤外線検出器及びこれを用いたガス検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20107197A JPH1144583A (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | 赤外線検出器及びこれを用いたガス検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1144583A true JPH1144583A (ja) | 1999-02-16 |
Family
ID=16434917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20107197A Pending JPH1144583A (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | 赤外線検出器及びこれを用いたガス検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1144583A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1004017A1 (en) * | 1997-02-25 | 2000-05-31 | Lockheed Martin Idaho Technologies Company | Retroreflective systems for remote readout |
| JP2002054997A (ja) * | 2000-08-09 | 2002-02-20 | Sharp Corp | 熱型赤外線検出素子および赤外線撮像装置 |
| JP2007526472A (ja) * | 2004-03-04 | 2007-09-13 | コミサリア、ア、レネルジ、アトミク | アクティブ・マイクロボロメータおよびパッシブ・マイクロボロメータを備える放射の熱検出用装置の製造方法 |
| JP2014235146A (ja) * | 2013-06-05 | 2014-12-15 | セイコーエプソン株式会社 | テラヘルツ波検出装置、カメラ、イメージング装置および計測装置 |
-
1997
- 1997-07-28 JP JP20107197A patent/JPH1144583A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1004017A1 (en) * | 1997-02-25 | 2000-05-31 | Lockheed Martin Idaho Technologies Company | Retroreflective systems for remote readout |
| EP1004017A4 (en) * | 1997-02-25 | 2000-05-31 | Lockheed Martin Idaho Tech Co | RETROREFLECTIVE SYSTEMS FOR REMOTE DETECTION |
| JP2002054997A (ja) * | 2000-08-09 | 2002-02-20 | Sharp Corp | 熱型赤外線検出素子および赤外線撮像装置 |
| JP2007526472A (ja) * | 2004-03-04 | 2007-09-13 | コミサリア、ア、レネルジ、アトミク | アクティブ・マイクロボロメータおよびパッシブ・マイクロボロメータを備える放射の熱検出用装置の製造方法 |
| JP2014235146A (ja) * | 2013-06-05 | 2014-12-15 | セイコーエプソン株式会社 | テラヘルツ波検出装置、カメラ、イメージング装置および計測装置 |
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