JPH1164111A

JPH1164111A - 赤外線検出素子

Info

Publication number: JPH1164111A
Application number: JP22993697A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Watabe; 祥文渡部; Koichi Aizawa; 浩一相澤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで周囲温度の変化による検出精度の低
下を抑制できる赤外線検出素子を提供する。【解決手段】赤外線検出部４０を誘電体薄膜２０よりな
る薄膜部２０ａの前面に形成し、温度補償部を誘電体薄
膜２０よりなる薄膜部２０ｂの前面に形成している。薄
膜部２０ｂの面積よりも薄膜部２０ａの面積を大きく
し、感熱部３０ａと感熱部３０ｂとは同じ面積に形成し
てある。誘電体薄膜２０は赤外線を吸収する材料により
形成され、薄膜部２０ａ，２０ｂそれぞれが赤外線吸収
量調整部２５ａ，２５ｂを兼ねている。感熱部３０ａの
温度変化と感熱部３０ｂの温度変化とに基づいて赤外線
を検出する。薄膜部２０ａ，２０ｂが誘電体層を構成し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線の吸収によ
る温度変化に応じて赤外線を検出する熱型の赤外線検出
素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】赤外線検出素子は、動作原理により量子
型と熱型とに大別することができる。量子型の赤外線検
出素子は、内部光電効果や外部光電効果を利用したもの
で応答性が良く高感度であるが、高感度特性を実現する
ために低温に冷却して使用する必要があり、取扱いが難
しいとともに、製造コストが高い、冷却器を含めたシス
テム全体のサイズが大きい、などの不具合がある。

【０００３】一方、熱型の赤外線検出素子は、赤外線を
熱エネルギとして吸収し、その結果生じる素子の熱起電
力や電荷量の変化（焦電効果）を検出するものであっ
て、感度の点で量子型に及ばないものの、室温で動作さ
せるので冷却の必要がなく、構造が簡単なので製造コス
トも安く小型化が容易であるなどの利点から、各種の実
用的な用途に広く使用されている。

【０００４】この種の熱型の赤外線検出素子には、焦電
素子、熱電対、サーモパイル、抵抗体（サーミスタ）、
ＳＡＷ素子（表面音波素子）を用いるものがあり、いず
れも赤外線の照射による赤外線検出部の熱的挙動すわな
ち温度変化を電気量に変換して赤外線を検出する。ここ
に、サーミスタやＳＡＷ素子を用いた赤外線検出素子で
は、入射される赤外線による温度変化を正確に捉えるた
めに、赤外線検出部の温度変化分から周囲温度の変化分
を取り除くための温度補償部が必要になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記温度補
償部は、赤外線入射による影響を受けないことが求めら
れる。このため、従来の赤外線検出素子では、赤外線検
出部４０を図１８に示すようなダイヤフラム構造の薄膜
部２０ａあるいは図示しないマイクロブリッジ構造の薄
膜部の上（前面）に形成することにより入射される赤外
線による微小な入力エネルギに対する温度変化を大き
し、温度補償部５０をシリコン基板などの支持基板１０
よりなるヒートシンク上に形成することにより赤外線が
入射しても温度変化が少なくなるようにしてある。

【０００６】しかしながら、このような構成では周囲温
度が変化すると赤外線検出部４０と温度補償部５０との
熱時定数の差による温度差が発生し、安定した出力が得
られないという問題があった。また、その対策として赤
外線検出素子自体の温度を略一定温度に制御するために
ペルチェ素子６０を別途に設けたものもあるが、コスト
が高いという問題があった。

【０００７】また、図１９に示すように、温度補償部５
０をダイヤフラム構造の薄膜部２０ｂの前面に形成する
とともに、赤外線検出素子の前方に設置された赤外線透
過フィルタ７１の前面の一部に、温度補償部５０への赤
外線の入射を防止する赤外線遮蔽板７０を設置したもの
もある。しかしながら、温度補償部５０と遮蔽板７０と
の間に空間が存在するので、温度補償部５０に入射する
赤外線を完全に遮蔽するには、検出素子の視野角を設定
し、その範囲内の赤外線のみが入射する構成とし、かつ
その範囲内における赤外線を完全に遮蔽するように温度
補償部の面積よりも十分大きな赤外線遮蔽板７０を設置
する必要があり、赤外線検出部４０への赤外線の入射を
阻害することにもなり、赤外線の入射方向によって感度
が著しく変化するという問題があった。

【０００８】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、低コストで周囲温度の変化による検
出精度の低下を抑制できる赤外線検出素子を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、互いに熱的に絶縁された一対の
誘電体層と、両誘電体層を支持する支持基板と、一方の
誘電体層の所定部位に形成されて赤外線を検出する赤外
線検出部と、他方の誘電体層の所定部位に形成される温
度補償用の温度補償部とを備え、赤外線検出部及び温度
補償部それぞれは、温度変化を電気信号に変換する感熱
部と、赤外線の吸収量を調整する赤外線吸収量調整部と
で構成され、温度補償部の赤外線吸収量調整部の方が赤
外線検出部の赤外線吸収量調整部よりも赤外線の吸収量
が少なくなるように形成されて成ることを特徴とするも
のであり、従来のようにヒートシンク上に温度補償部を
形成することなく赤外線検出部と温度補償部とを略同一
の構造にすることにより赤外線検出部と温度補償部との
熱時定数の差を小さくすることができ、しかも温度補償
部では赤外線が入射されることによる温度変化が、赤外
線検出部に赤外線が入射されることによる温度変化に比
べて十分に小さくなり、赤外線検出部と温度補償部との
間には赤外線検出素子への赤外線の入射量に略比例した
温度差が生じるから、周囲温度が変化しても両感熱部の
出力に基づいて赤外線検出素子への入射赤外線量を精度
良く検出することが可能となり、従来のようにペルチェ
素子や赤外線遮蔽板などを別途に設ける必要がなくなる
から、低コストで周囲温度の変化による検出精度の低下
を抑制できる。また、従来のような赤外線遮蔽板を設置
したことによる視野角の低下を防止することができる。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、各感熱部が、サーミスタにより構成されているの
で、出力が連続的に変化するから、時間ずれによる異常
出力は生じにくい。請求項３の発明は、請求項１又は請
求項２の発明において、赤外線検出部と温度補償部とが
同一のチップに形成されているので、赤外線検出部と温
度補償部とが接近して形成されていることにより、製造
時の膜組成のばらつきや膜厚分布などによる感熱部の特
性ばらつきを小さくすることができ、検出精度を高める
ことができるとともに安定した検出精度を得ることがで
きる。

【００１１】請求項４の発明は、請求項２の発明におい
て、両感熱部が直列に接続されているので、感熱部同士
の接続点の電位に基づいて入射された赤外線を検出する
ことができる。請求項５の発明は、請求項２の発明にお
いて、赤外線検出部と温度補償部とを２個ずつ備えると
ともに、赤外線検出部の感熱部と温度補償部の感熱部と
を交互に接続したブリッジ回路が形成されているので、
請求項４の発明に比べて出力の増幅が容易になるととも
に雑音の除去が容易になる。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５
の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形成
され、上記各誘電体層が赤外線を吸収する材料を用いて
形成され、赤外線検出部側の誘電体層の方が温度補償部
側の誘電体層よりも大きな面積に形成され、各誘電体層
がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成しているの
で、両誘電体層の前面の面積差を大きくすることによ
り、大きな出力が得られる。

【００１３】請求項７の発明は、請求項１乃至請求項５
の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形成
され、赤外線検出部側の誘電体層の方が温度補償部側の
誘電体層よりも大きな面積に形成され、各誘電体層が赤
外線を吸収する材料を用いて形成され、赤外線検出部側
の誘電体層の内部に金属層が形成され、金属層が赤外線
を反射する厚みに形成され、赤外線検出部側の誘電体層
は金属層の前面側の厚みが赤外線を吸収する厚みに形成
され、各誘電体層がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を
構成しているので、赤外線検出部において金属層表面と
誘電体層の表面の一部で多重反射が起こるから、赤外線
検出部の赤外線吸収量調整部での赤外線吸収率を大きく
することができる。

【００１４】請求項８の発明は、請求項１乃至請求項５
の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形成
され、赤外線検出部側の誘電体層の方が温度補償部側の
誘電体層よりも大きな面積に形成され、赤外線検出部側
の誘電体層の内部に金属層が形成され、金属層が赤外線
を吸収する厚みに形成され、各誘電体層がそれぞれ上記
赤外線吸収量調整部を構成しているので、例えば製造プ
ロセス上の制約や断熱性を高める目的で誘電体層が赤外
線を吸収できない厚みにしか成膜できない場合であって
も金属層により赤外線を吸収できるから、赤外線検出部
での赤外線の吸収量を増大させることができる。

【００１５】請求項９の発明は、請求項１乃至請求項５
の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形成
され、両誘電体層が両感熱部よりも大きな面積で且つ互
いに同一の形状に形成され、各誘電体層が赤外線を吸収
する材料を用いて形成され、赤外線検出部側の誘電体層
の内部に金属層が形成され、金属層が赤外線を反射する
厚みに形成され、赤外線検出部側の誘電体層は金属層の
前面側の厚みが赤外線を吸収する厚みに形成され、各誘
電体層がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成してい
るので、請求項７又は請求項８の発明に比べて赤外線検
出部と温度補償部との構成の一致度が増し、赤外線検出
部と温度補償部との熱容量の差が小さくなって熱時定数
の差が小さくなるから、赤外線検出部と温度補償部との
温度変化に関する時間的なずれが小さくなり、安定した
出力を得ることができる。

【００１６】請求項１０の発明は、請求項１乃至請求項
５の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形
成され、両誘電体層が両感熱部よりも大きな面積で且つ
互いに同一の形状に形成され、赤外線検出部側の誘電体
層の内部に金属層が形成され、金属層が赤外線を吸収す
る厚みに形成され、各誘電体層がそれぞれ上記赤外線吸
収量調整部を構成しているので、請求項７又は請求項８
の発明に比べて赤外線検出部と温度補償部との構成の一
致度が増し、赤外線検出部と温度補償部との熱容量の差
が小さくなって熱時定数の差が小さくなるから、赤外線
検出部と温度補償部との温度変化に関する時間的なずれ
が小さくなり、安定した出力を得ることができる。

【００１７】請求項１１の発明は、請求項１乃至請求項
５の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形
成され、両誘電体層が両感熱部よりも大きな面積で且つ
互いに同一の形状に形成され、各誘電体層が赤外線を吸
収する材料を用いて形成され、両誘電体層の内部にそれ
ぞれ金属層が形成され、両金属層が赤外線を反射する厚
みに形成され、赤外線検出部側の誘電体層は金属層の前
面側の厚みが赤外線を吸収する厚みに形成され、温度補
償部側の誘電体層は金属層の前面側の厚みが赤外線を吸
収しない厚みに形成され、各誘電体層がそれぞれ上記赤
外線吸収量調整部を構成しているので、請求項７又は請
求項８の発明に比べて赤外線検出部と温度補償部との構
成の一致度が増し、赤外線検出部と温度補償部との熱容
量の差が小さくなって熱時定数の差が小さくなるから、
赤外線検出部と温度補償部との温度変化に関する時間的
なずれが小さくなり、安定した出力を得ることができ
る。

【００１８】請求項１２の発明は、請求項１乃至請求項
５の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形
成され、両誘電体層が両感熱部よりも大きな面積で且つ
互いに同一の形状に形成され、各誘電体層が赤外線を吸
収しない厚みに形成され、赤外線検出部側の誘電体層の
前面に赤外線の吸収する厚みの金属層が形成され、各誘
電体層がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成してい
るので、例えば製造プロセス上の制約や断熱性を高める
目的で誘電体層が赤外線を吸収できない厚みにしか成膜
できない場合であっても金属層により赤外線を吸収でき
るから、赤外線検出部での赤外線の吸収量を増大させる
ことができる。

【００１９】請求項１３の発明は、請求項１乃至請求項
５の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形
成され、両誘電体層は赤外線検出部側の誘電体層の方が
温度補償部側の誘電体層よりも大きな形状もしくは感熱
部よりも大きく且つ両誘電体層が同一の形状に形成さ
れ、赤外線検出部側の誘電体層の前面に赤外線を吸収す
る厚みの金属層が形成され、温度補償部側の誘電体層の
前面に赤外線を反射する厚みの金属層が形成され、各金
属層がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成している
ので、赤外線検出部及び温度補償部それぞれの前面に金
属層が形成されていることにより、金属層のパッシベー
ションが不要になる利点がある。

【００２０】請求項１４の発明は、請求項１乃至請求項
５の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形
成され、両誘電体層が同一の形状に形成され、各誘電体
層が赤外線を吸収する材料を用いて形成され、両誘電体
層の内部にそれぞれ金属層が形成され、両金属層が赤外
線を反射する厚みに形成され、赤外線検出部側の誘電体
層は金属層の前面側の厚みが赤外線を吸収する厚みに形
成され、温度補償部側の誘電体層は金属層の前面側の厚
みが赤外線を吸収しない厚みに形成され、各誘電体層が
それぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成しているので、
請求項７又は請求項８の発明に比べて赤外線検出部と温
度補償部との構成の一致度が増し、赤外線検出部と温度
補償部との熱容量の差が小さくなって熱時定数の差が小
さくなるから、赤外線検出部と温度補償部との温度変化
に関する時間的なずれが小さくなり、安定した出力を得
ることができる。また、両誘電体層の内部にそれぞれ金
属層が形成され、両金属層が赤外線を反射する厚みに形
成されていることにより、金属層に起因する赤外線検出
部と温度補償部との熱抵抗の差が減少するので、赤外線
検出部と温度補償部との熱容量の差をより小さくするこ
とができる。

【００２１】請求項１５の発明は、請求項７乃至請求項
１４の発明において、感熱部には電気信号を取り出すた
めの電極が形成され、金属層は、電極と同じ材料で略同
じ厚みに形成されているので、電極の面積を大きくする
ことにより電極によって金属層を兼ねるようにできる。
請求項１６の発明は、請求項１乃至請求項５の発明にお
いて、感熱部がサーミスタ本体を厚み方向の両面に形成
される一対の電極で挟んだサンドイッチ構造を有し、両
誘電体層が両感熱部よりも大きな面積で且つ互いに同一
の形状に形成され、各誘電体層が赤外線を吸収する材料
を用いて形成され、赤外線検出部では上記一対の電極の
うち後方に位置する電極が赤外線検出部側の誘電体層と
同じ面積に形成されるとともに赤外線を反射する厚みに
形成され、赤外線検出部側の誘電体層は上記後方に位置
する電極の前面側の厚みが赤外線を吸収する厚みに形成
され、温度補償部では上記一対の電極のうち前方に位置
する電極が温度補償部側の誘電体層と同じ面積に形成さ
れるとともに赤外線を反射する厚みに形成され、温度補
償部側の誘電体層は上記前方に位置する電極の前面側の
厚みが赤外線を吸収しない厚みに形成され、各誘電体層
がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成しているの
で、請求項７又は請求項８の発明に比べて赤外線検出部
と温度補償部との構成の一致度が増し、赤外線検出部と
温度補償部との熱容量の差が小さくなって熱時定数の差
が小さくなるから、赤外線検出部と温度補償部との温度
変化に関する時間的なずれが小さくなり、安定した出力
を得ることができる。

【００２２】請求項１７の発明は、請求項７乃至請求項
１５の発明において、金属層に該金属層による応力を緩
和するためのスリットを形成したので、金属層による応
力を緩和でき、赤外線検出部や温度補償部の変形や破損
を抑制することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】まず、後述の実施形態１乃至実施
形態９に共通の基本構造について図１１及び図１２に基
づいて説明する。赤外線検出素子は、図１１または図１
２に示すように例えばシリコン基板よりなる支持基板１
０上に誘電体薄膜２０が形成されるとともに、支持基板
１０に一対の凹所１０ａ，１０ｂを設けることにより上
記誘電体薄膜２０よりなる一対の薄膜部２０ａ，２０ｂ
が形成されており、一方の薄膜部２０ａの上面（図１１
及び図１２の上側）に赤外線検知部４０が形成され、他
方の薄膜部２０ｂの上面に温度補償部５０が形成されて
いる。すなわち、赤外線検出部４０と温度補償部５０と
は熱的に絶縁されている。ここに、赤外線検出部４０
は、感熱部３０ａと赤外線吸収量調整部２５ａとで、温
度補償部５０は、感熱部３０ｂと赤外線吸収量調整部２
５ｂとで、それぞれ構成される。なお、支持基板１０と
してはシリコン基板に限定するものではなく、例えばア
ルミナ基板などを用いてもよい。

【００２４】誘電体薄膜２０は、例えばＳｉＯ、Ｓｉ
Ｎ、ＳｉＯＮなどにより構成され、感熱部３０ａ，３０
ｂは、サーミスタ、熱電対、サーモパイル、焦電体、Ｓ
ＡＷ素子（表面音波素子）などに信号取り出し用の電極
が形成された素子により構成される。ところで、図１１
に示す構造の赤外線検出素子は、シリコン基板よりなる
支持基板１０上に誘電体薄膜２０を形成し、続いて赤外
線検出部４０及び温度補償部５０を形成した後に、支持
基板１０の裏面に赤外線検出部４０及び温度補償部５０
に対応する部位が開口されたＳｉＮよりなるマスクを形
成し、所定のエッチャントにより支持基板１０を裏面側
からエッチングすることによって凹所１０ａ，１０ｂを
形成する。

【００２５】一方、図１２に示す構造の赤外線検出素子
は、シリコン基板よりなる支持基板１０上に誘電体薄膜
２０を形成し、続いて赤外線検知部４０及び温度補償部
５０とを形成した後に、所定のマスクを形成して反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）装置などによって誘電体薄
膜２０をエッチングすることにより、図１３に示すよう
な複数のスリット２１及び誘電体薄膜２０よりなる複数
の支持梁部２２を形成する。その後、誘電体薄膜２０に
形成したスリット２１を通して支持基板１０を主表面側
から裏面側に貫通するようにエッチングする。したがっ
て、図１２に示した赤外線検出素子では、赤外線検出部
４０及び温度補償部５０はそれぞれ支持梁部２２により
支持され互いに熱的に絶縁される。

【００２６】上記エッチャントとしては、例えば、ＫＯ
Ｈ、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）、ヒド
ラジン、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）
など種々のエッチャントを適宜使用すればよい。ここ
に、エッチャントの選択にあたっては、エッチャントと
感熱部３０ａ，３０ｂとの接触の有無、感熱部３０ａ，
３０ｂの材料、支持基板１０と誘電体薄膜２０とに対す
るエッチング選択性、支持基板１０を主表面側からエッ
チングするか裏面側からエッチングするか、などに応じ
て適宜選択すればよい。

【００２７】なお、図１４に示すように、赤外線検知部
４０と温度補償部５０とは、別々のチップに形成しても
よいが、感熱部３０ａ，３０ｂの特性ばらつきの低減
や、赤外線検出素子のチップサイズの小型化による低コ
スト化を図るには、図１１および図１２に示すように１
つのチップに赤外線検出部４０と温度補償部５０とを形
成することが望ましい。また、図１５に示すように、図
１２や図１１に示した場合に比べて赤外線検知部４０と
温度補償部５０とを近接して配置すれば、さらにチップ
の小型化が可能になるとともに、製造時の膜組成のばら
つきや膜厚分布などによる感熱部３０ａ，３０ｂの特性
ばらつきをより小さくすることができ、安定した赤外線
検出素子を得ることができる。

【００２８】ところで、以下の各実施形態においては感
熱部３０ａ，３０ｂにアモルファスシリコンカーバイト
（ａ−ＳｉＣ）よりなるサーミスタを用い、Ｃｒよりな
る一対の電極によりａ−ＳｉＣを挟んだサンドイッチ構
造にしてある。したがって、図１６に示すように、赤外
線検出部４０のサーミスタＴh₄₀と補償部５０のサーミ
スタＴh₅₀とを直列に接続し、直列回路に直流電圧Ｖ₊
を印加し、両サーミスタＴh₄₀，Ｔh₅₀同士の接続点の
電位Ｖout の変化を測定することによって、温度変化を
計測可能となる。なお、この場合には、同一チップ状に
電位Ｖout の変化を測定する回路を設けてもよいし、信
号を取り出すための電極パッドを設けて別途に信号処理
を行う回路を設けてもよい。

【００２９】なお、１つのチップに赤外線検知部４０及
び温度補償部５０それぞれを各一対ずつ形成し、図１７
に示すように赤外線検出部４０のサーミスタＴh₄₀と補
償部５０のサーミスタＴh₅₀とを交互に接続したブリッ
ジ回路を構成して、サーミスタＴh₄₀とサーミスタＴh
₅₀との接続点と、ブリッジ回路において対向するサー
ミスタＴh₅₀とサーミスタＴh₄₀との接続点との電位差
を差動増幅器などの増幅器８０により増幅して取り出す
ような構成にすれば、外乱ノイズを低減することができ
るとともに出力の増幅が容易になり、図１６の場合に比
べて略２倍の大きさの出力電圧Ｖout を得ることができ
る。

【００３０】（実施形態１）以下、本発明の一実施形態
を図１を参照しながら説明する。本実施形態の赤外線検
出素子の構造は図１２に示した基本構造と略同じであっ
て、誘電体薄膜２０により形成される薄膜部２０ａと薄
膜部２０ｂとの面積を異ならせ、感熱部３０ａと感熱部
３０ｂとは同じ面積に形成してある。なお、本実施形態
では、薄膜部２０ａのサイズを５００μｍ×５００μｍ
とし、薄膜部２０ｂのサイズを２００μｍ×２００μｍ
とし、感熱部３０ａ，３０ｂのサイズを２００μｍ×２
００μｍとしてある。

【００３１】本実施形態では、誘電体薄膜２０として赤
外線を吸収する材料であるＳｉＯＮにより形成してあ
る。ここに、誘電体薄膜２０の膜厚は、対象とする赤外
線波長に応じてその中心波長の赤外線を吸収しやすい厚
みに形成すればよい。つまり、対象とする赤外線の中心
波長をλ、誘電体薄膜２０の屈折率をｎ₁とすると、誘
電体薄膜２０が赤外線を吸収しやすい膜厚Ｌ₁は、Ｌ₁＝λ／４ｎ₁ であり、誘電体薄膜２０の厚みは、Ｌ₁の整数（Ｍ）倍
（Ｍ＝１，２，３，・・・）とすればよい。

【００３２】赤外線の波長は一般的には８μｍ〜１４μ
ｍなので、本実施形態では、ＳｉＯＮの屈折率を考慮し
てＳｉＯＮよりなる誘電体薄膜２０の膜厚を１．４μｍ
〜２．０μｍ（Ｍ＝１）とし、誘電体薄膜２０よりなる
薄膜部２０ａ，２０ｂそれぞれが上記赤外線吸収量調整
部２５ａ，２５ｂを兼ねている。したがって、赤外線検
知部４０の薄膜部２０ａの面積と、温度補償部５０の薄
膜部２０ｂの面積との面積差が赤外線吸収量の差となる
から、面積差を大きくすればより大きな出力Ｖout を得
ることができる。本実施形態では、薄膜部２０ａ，２０
ｂがそれぞれ赤外線吸収量調整部を形成している。

【００３３】しかして、本実施形態では、温度補償部５
０に赤外線が入射されることによる温度変化が、赤外線
検出部４０に赤外線が入射されることによる温度変化に
比べて十分に小さくなるので、赤外線検出部４０と温度
補償部５０との間には赤外線検出素子への赤外線の入射
量に略比例した温度差が生じるから、周囲温度が変化し
ても両感熱部３０ａ，３０ｂの出力に基づいて赤外線検
出素子への入射赤外線量を精度良く検出することが可能
となり、従来のようにペルチェ素子や赤外線遮蔽板など
を別途に設ける必要がなくなるから、低コストで周囲温
度の変化による検出精度の低下を抑制できる。また、従
来のような赤外線遮蔽板を設置したことによる視野角の
低下を防止することができる。

【００３４】なお、本実施形態では、薄膜部２０ａ，２
０ｂがそれぞれ誘電体層を構成している。（実施形態２）以下、本発明の一実施形態を図２を参照
しながら説明する。本実施形態の赤外線検出素子の構造
は実施形態１と略同じであって、誘電体薄膜２０により
形成される薄膜部２０ａと薄膜部２０ｂとの面積を異な
らせ、感熱部３０ａと感熱部３０ｂとは同じ面積に形成
してある。なお、本実施形態にいおいても実施形態１と
同様に、薄膜部２０ａのサイズを５００μｍ×５００μ
ｍとし、薄膜部２０ｂのサイズを２００μｍ×２００μ
ｍとし、感熱部３０ａ，３０ｂのサイズを２００μｍ×
２００μｍとしてある。

【００３５】本実施形態では、薄膜部２０ａ上に感熱部
３０ａを囲むような金属層２６ａを形成し、さらに、両
感熱部３０ａ，３０ｂ及び金属層２６ａ上にＳｉＯ、Ｓ
ｉＮ、ＳｉＯＮなどよりなる誘電体薄膜２３ａを形成し
てある。なお、金属層２６ａはサーミスタの電極と共用
してもよいし、分離して形成してもよい。本実施形態で
は、金属層２６ａはサーミスタの電極と同じ材料のＣｒ
よりなり電極と同じ厚さ（１５０ｎｍ）に形成してあ
り、金属層２６ａは赤外線を反射する厚みとなっている
ので、金属層２６ａでは赤外線が反射し、薄膜部２０ａ
には赤外線は到達しない。本実施形態では、金属層２６
ａの前面側の誘電体薄膜２３ａの厚みを赤外線を吸収す
る厚みＬ₁＝１．４〜２．０μｍとし、赤外線検出部４
０においては誘電体薄膜２３ａにより赤外線吸収量調整
部２５ａを形成し、温度補償部５０においては誘電体薄
膜２３ｂにより赤外線吸収量調整部２５ｂを形成してい
る。

【００３６】ところで、対象とする赤外線の中心波長を
λ、金属層２６ａの屈折率をｎ₂とすると、金属層２６
ａが赤外線を反射する厚みＬ₃は、Ｌ₃＞Ｌ₂＝λ／４ｎ₂ である。なお、金属層２６ａに、Ｃｒよりなる電極と異
なる金属を用いる場合には、金属層２６ａとして例えば
ＮｉＣｒを用い、ＮｉＣｒの厚さをＬ₂＝５０ｎｍとし
て金属層２６ａにより赤外線吸収量調整部２５ａを構成
するようにしてもよく、この場合には、誘電体薄膜２３
ａ，２３ｂの厚さには上記制約がなくなる。

【００３７】本実施形態では、赤外線検出部４０におい
て金属層２６ａの前面と誘電体薄膜２３ａの前面との間
で多重反射が起こるから、赤外線検出部４０での赤外線
吸収率を大きくすることができる。なお、本実施形態で
は、誘電体薄膜２３ａと薄膜部２０ａとで赤外線検出部
側の誘電体層を構成し、誘電体薄膜２３ｂと薄膜部２０
ｂとで温度補償部側の誘電体層を構成している。

【００３８】（実施形態３）以下、本発明の一実施形態
を図３を参照しながら説明する。本実施形態の赤外線検
出素子の構造は図１２に示した基本構造と略同じであっ
て、誘電体薄膜２０により形成される薄膜部２０ａと薄
膜部２０ｂとの面積を同じに形成してある。なお、本実
施形態では、両薄膜部２０ａ，２０ｂのサイズを５００
μｍ×５００μｍとし、両感熱部３０ａ，３０ｂのサイ
ズを２００μｍ×２００μｍとしてある。

【００３９】本実施形態では、両薄膜部２０ａ，２０ｂ
の面積を同じにしてあるから、赤外線検出部４０と温度
補償部５０との熱容量が均衡し、赤外線検出部４０と温
度補償部５０との熱時定数の差を小さくすることがで
き、赤外線が入射した場合の出力の立ち上がりが比較的
安定する。また、本実施形態の赤外線検出部４０の構造
は実施形態２と同じであって、金属層２６ａを、赤外線
を反射する厚みＬ₃とし、誘電体薄膜２３ａの厚みを赤
外線を吸収する厚みＬ₁とし、誘電体薄膜２３ａにより
赤外線吸収量調整部を形成している。

【００４０】また、金属層２６ａを赤外線を吸収する厚
みＬ₂として、金属層２６ａにより赤外線吸収量調整部
２５ａを構成するようにしてもよい。なお、本実施形態
では、誘電体薄膜２３ａと薄膜部２０ａとで赤外線検出
部側の誘電体層を形成し、誘電体薄膜２３ｂと薄膜部２
０ｂとで温度補償部側の誘電体層を構成している。

【００４１】本実施形態では、赤外線検出部４０と温度
補償部５０との面積を同じにしてあるから、赤外線検出
部４０と温度補償部５０との構成の一致度が増し、赤外
線検出部４０と温度補償部５０との熱容量の差が小さく
なって熱時定数の差が小さくなるから、赤外線検出部４
０と温度補償部５０との温度変化に関する時間的なずれ
が小さくなり、安定した出力を得ることができる。

【００４２】（実施形態４）以下、本発明の一実施形態
を図４を参照しながら説明する。本実施形態の基本構造
は実施形態３と略同じであって、温度補償部５０にも赤
外線検知部４０と同様に金属層２６ｂを形成してある。
ここに、各金属層２６ａ，２６ｂは、赤外線を反射する
厚みＬ₃に形成してあり、誘電体薄膜２３ａ，２３ｂの
厚みを異ならせてある。すなわち、誘電体薄膜２３ａの
厚みを赤外線を吸収する厚みＬ₁に形成し、誘電体薄膜
２３ｂの厚みを赤外線を吸収しない厚みＬ ₄（＜Ｌ₁）
に形成し、誘電体薄膜２３ａ，誘電体薄膜２３ｂにより
赤外線吸収量調整部２５ａ，２５ｂを構成している。

【００４３】なお、本実施形態では、誘電体薄膜２３ａ
と薄膜部２０ａとで赤外線検出部側の誘電体層を形成
し、誘電体薄膜２３ｂと薄膜部２０ｂとで温度補償部側
の誘電体層を構成している。また、本実施形態では、金
属層２６ａ，２６ｂを設けたことにより、赤外線検出部
４０と温度補償部５０との構成の一致度が増し、赤外線
検出部４０と温度補償部５０との熱容量の差が小さくな
って熱時定数の差が小さくなるから、赤外線検出部４０
と温度補償部５０との温度変化に関する時間的なずれが
小さくなり、安定した出力を得ることができる。

【００４４】（実施形態５）以下、本発明の一実施形態
を図５を参照しながら説明する。本実施形態の赤外線検
出素子の構造は図１２に示した基本構造と略同じであっ
て、誘電体薄膜２０により形成される薄膜部２０ａと薄
膜部２０ｂとの面積を同じに形成してある。なお、本実
施形態では、両薄膜部２０ａ，２０ｂのサイズを５００
μｍ×５００μｍとし、両感熱部３０ａ，３０ｂのサイ
ズを２００μｍ×２００μｍとしてある。

【００４５】本実施形態における赤外線検出部４０は、
薄膜部２０ａ上に形成された感熱部３０ａを覆い薄膜部
２０ａの露出部位を覆うように誘電体薄膜２３ａが形成
され、誘電体薄膜２３ａ上に金属層２６ａが形成されて
いる。一方、温度補償部５０は、薄膜部２０ｂ上に形成
された感熱部３０ｂを覆い薄膜部２０ｂの露出部位を覆
うように誘電体薄膜２３ｂが形成されており、誘電体薄
膜２３ｂ上に金属層が形成されていない点が赤外線検出
部４０と異なる。

【００４６】本実施形態では、誘電体薄膜が、赤外線を
透過する膜厚Ｌ₄に形成され、金属層２６ａが赤外線を
吸収する厚みＬ₂に形成され、金属層２６ａが赤外線吸
収量調整部２５ａを構成している。なお、本実施形態で
は、誘電体薄膜２３ａと薄膜部２０ａとで赤外線検出部
側の誘電体層を形成し、誘電体薄膜２３ｂと薄膜部２０
ｂとで温度補償部側の誘電体層を構成している。

【００４７】（実施形態６）以下、本発明の一実施形態
を図６を参照しながら説明する。本実施形態の赤外線検
出素子の構造は実施形態５と略同じであって、誘電体薄
膜２０により形成される薄膜部２０ａと薄膜部２０ｂと
の面積を同じに形成してある。なお、本実施形態では、
両薄膜部２０ａ，２０ｂのサイズを５００μｍ×５００
μｍとし、両感熱部３０ａ，３０ｂのサイズを２００μ
ｍ×２００μｍとしてある。

【００４８】本実施形態における赤外線検出部４０は、
薄膜部２０ａ上に形成された感熱部３０ａを覆い薄膜部
２０ａの露出部位を覆うように誘電体薄膜２３ａが形成
され、誘電体薄膜２３ａ上に金属層２６ａが形成されて
いる。一方、温度補償部５０は、薄膜部２０ｂ上に形成
された感熱部３０ｂを覆い薄膜部２０ｂの露出部位を覆
うように誘電体薄膜２３ｂが形成されており、誘電体薄
膜２３ｂ上に金属層２６ｂが形成されている。

【００４９】本実施形態では、赤外線検知部４０の金属
層２６ａが赤外線を吸収する厚みＬ ₂に形成され、温度
補償部５０の金属層２６ｂが赤外線を反射する厚みＬ₃
に形成されており、金属層２６ａ，２６ｂにより赤外線
吸収量調整部２５ａ，２５ｂを構成している。本実施形
態では、赤外線検出部４０及び温度補償部５０それぞれ
の前面に金属層２６ａ，２６ｂが形成されていることに
より、金属層のパッシベーションが不要になる利点があ
る。

【００５０】なお、本実施形態では、誘電体薄膜２３ａ
と薄膜部２０ａとで赤外線検出部側の誘電体層を形成
し、誘電体薄膜２３ｂと薄膜部２０ｂとで温度補償部側
の誘電体層を構成している。（実施形態７）以下、本発明の一実施形態を図７を参照
しながら説明する。本実施形態の赤外線検出素子の構造
は実施形態４と略同じであって、誘電体薄膜２０により
形成される薄膜部２０ａと薄膜部２０ｂとの面積を同じ
に形成してある。なお、本実施形態では、両薄膜部２０
ａ，２０ｂのサイズを５００μｍ×５００μｍとし、両
感熱部３０ａ，３０ｂのサイズを２００μｍ×２００μ
ｍとしてある。

【００５１】本実施形態では、金属層２６ｂが薄膜部２
０ｂ上に誘電体薄膜２３ｂ’を介して形成されている点
で実施形態４と相違するが、金属層２６ｂ上における誘
電体薄膜２３ｂの厚みは実施形態４と同様に、赤外線を
吸収しない厚みＬ₄に形成してある（ただし、誘電体薄
膜２３ｂは感熱部３０ｂ上ではＬ₄よりも厚くなってい
る）。なお、各金属層２６ａ，２６ｂは、赤外線を反射
する厚みＬ₃に形成してあり、誘電体薄膜２３ａの厚み
を赤外線を吸収する厚みＬ₁に形成し、誘電体薄膜２３
ａ，２３ｂにより赤外線吸収量調整部２５ａ，２５ｂを
構成している。

【００５２】すなわち、本実施形態では、金属層２６
ａ，２６ｂ上における誘電体薄膜２３ａ，２３ｂの厚み
を赤外線検知部４０と温度補償部５０とで異ならせて金
属層２６ａ，２６ｂで反射させた赤外線の吸収の有無を
調整している。なお、本実施形態では、誘電体薄膜２３
ａと薄膜部２０ａとで赤外線検出部側の誘電体層を形成
し、誘電体薄膜２３ｂと誘電体薄膜２３ｂ’と薄膜部２
０ｂとで温度補償部側の誘電体層を構成している。

【００５３】本実施形態では、両誘電体層の内部に同じ
厚みの金属層２６ａ，２６ｂを形成していることによ
り、赤外線検出部４０のみに金属層を設けた場合に比べ
て赤外線検出部４０と温度補償部５０との熱抵抗の差が
減少するので、赤外線検出部４０と温度補償部５０との
熱容量の差をより小さくすることができる。（実施形態８）以下、本発明の一実施形態を図８を参照
しながら説明する。

【００５４】本実施形態の赤外線検出素子の構造は図１
２に示した基本構造と略同じであって、感熱部３０ａ，
３０ｂとで、サーミスタの上部電極３１ａ，３１ｂと下
部電極３２ａ，３２ｂとの面積を異ならせてある。すな
わち、赤外線検出部４０では、上部電極３１ａよりも下
部電極３２ａを大きく形成してあり（本実施形態では下
部電極３２ａの面積を薄膜部２０ａの面積と略同じにし
てある）、温度補償部５０では、下部電極３２ｂよりも
上部電極３１ｂを大きく形成してある（本実施形態では
上部電極３１ｂの面積を薄膜部２０ｂの面積と略同じに
してある）。

【００５５】本実施形態では、赤外線検出部４０におけ
る下部電極３２ａにより上記金属層２６ａを構成し、温
度補償部５０における上部電極３１ｂにより上記金属層
２６ｂを構成しており、下部電極３２ａ上における誘電
体薄膜２３ａの厚みと上部電極３１ｂ上の誘電体薄膜２
３ｂとの厚みとが異なることを利用して誘電体薄膜２３
ａ，２３ｂでの赤外線の吸収の有無を調整している。

【００５６】なお、本実施形態では、誘電体薄膜２３ａ
と薄膜部２０ａとで赤外線検出部側の誘電体層を形成
し、誘電体薄膜２３ｂと誘電体薄膜２３ｂ’と薄膜部２
０ｂとで温度補償部側の誘電体層を構成している。（実施形態９）以下、本発明の一実施形態を図９及び図
１０を参照しながら説明する。

【００５７】本実施形態の基本構造は実施形態５で説明
した図５と略同じ構造であって、赤外線検出部４０の金
属層２６ａに例えば図９に示すような十字状のスリット
２７ａを形成したり、図１０に示すように矩形リング状
のスリット２８ａ，２９ａを形成した点が相違する。本
実施形態では、金属層２６ａにスリット２７ａもしくは
２８ａ，２９ａを形成したことにより、金属層２６ａに
働く応力を緩和することができ、赤外線検出部４０や温
度補償部５０の変形や破損を防止することができる。

【００５８】なお、スリットの形状は上記形状に限定す
るものではない。また、本実施形態では、実施形態５の
構造の赤外線検出素子において金属層２６ａにスリット
を形成したが、上記実施形態２乃至実施形態８において
金属層２６ａ，２６ｂにスリットを形成してもよい。

【００５９】

【発明の効果】請求項１の発明は、互いに熱的に絶縁さ
れた一対の誘電体層と、両誘電体層を支持する支持基板
と、一方の誘電体層の所定部位に形成されて赤外線を検
出する赤外線検出部と、他方の誘電体層の所定部位に形
成される温度補償用の温度補償部とを備え、赤外線検出
部及び温度補償部それぞれは、温度変化を電気信号に変
換する感熱部と、赤外線の吸収量を調整する赤外線吸収
量調整部とで構成され、温度補償部の赤外線吸収量調整
部の方が赤外線検出部の赤外線吸収量調整部よりも赤外
線の吸収量が少なくなるように形成されているので、従
来のようにヒートシンク上に温度補償部を形成すること
なく赤外線検出部と温度補償部とを略同一の構造にする
ことにより赤外線検出部と温度補償部との熱時定数の差
を小さくすることができ、しかも温度補償部では赤外線
が入射されることによる温度変化が、赤外線検出部に赤
外線が入射されることによる温度変化に比べて十分に小
さくなり、赤外線検出部と温度補償部との間には赤外線
検出素子への赤外線の入射量に略比例した温度差が生じ
るから、周囲温度が変化しても両感熱部の出力に基づい
て赤外線検出素子への入射赤外線量を精度良く検出する
ことが可能となり、従来のようにペルチェ素子や赤外線
遮蔽板などを別途に設ける必要がなくなるから、低コス
トで周囲温度の変化による検出精度の低下を抑制できる
という効果がある。また、従来のような赤外線遮蔽板を
設置したことによる視野角の低下を防止することができ
るという効果がある。

【００６０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、各感熱部が、サーミスタにより構成されているの
で、出力が連続的に変化するから、時間ずれによる異常
出力は生じにくいという効果がある。請求項３の発明
は、請求項１又は請求項２の発明において、赤外線検出
部と温度補償部とが同一のチップに形成されているの
で、赤外線検出部と温度補償部とが接近して形成されて
いることにより、製造時の膜組成のばらつきや膜厚分布
などによる感熱部の特性ばらつきを小さくすることがで
き、検出精度を高めることができるとともに安定した検
出精度を得ることができるという効果がある。

【００６１】請求項４の発明は、請求項２の発明におい
て、両感熱部が直列に接続されているので、感熱部同士
の接続点の電位に基づいて入射された赤外線を検出する
ことができるという効果がある。請求項５の発明は、請
求項２の発明において、赤外線検出部と温度補償部とを
２個ずつ備えるとともに、赤外線検出部の感熱部と温度
補償部の感熱部とを交互に接続したブリッジ回路が形成
されているので、請求項４の発明に比べて出力の増幅が
容易になるとともに雑音の除去が容易になるという効果
がある。

【００６２】請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５
の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形成
され、上記各誘電体層が赤外線を吸収する材料を用いて
形成され、赤外線検出部側の誘電体層の方が温度補償部
側の誘電体層よりも大きな面積に形成され、各誘電体層
がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成しているの
で、両誘電体層の前面の面積差を大きくすることによ
り、大きな出力が得られるという効果がある。

【００６３】請求項７の発明は、請求項１乃至請求項５
の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形成
され、赤外線検出部側の誘電体層の方が温度補償部側の
誘電体層よりも大きな面積に形成され、各誘電体層が赤
外線を吸収する材料を用いて形成され、赤外線検出部側
の誘電体層の内部に金属層が形成され、金属層が赤外線
を反射する厚みに形成され、赤外線検出部側の誘電体層
は金属層の前面側の厚みが赤外線を吸収する厚みに形成
され、各誘電体層がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を
構成しているので、赤外線検出部において金属層表面と
誘電体層の表面の一部で多重反射が起こるから、赤外線
検出部の赤外線吸収量調整部での赤外線吸収率を大きく
することができるという効果がある。

【００６４】請求項８の発明は、請求項１乃至請求項５
の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形成
され、赤外線検出部側の誘電体層の方が温度補償部側の
誘電体層よりも大きな面積に形成され、赤外線検出部側
の誘電体層の内部に金属層が形成され、金属層が赤外線
を吸収する厚みに形成され、各誘電体層がそれぞれ上記
赤外線吸収量調整部を構成しているので、例えば製造プ
ロセス上の制約や断熱性を高める目的で誘電体層が赤外
線を吸収できない厚みにしか成膜できない場合であって
も金属層により赤外線を吸収できるから、赤外線検出部
での赤外線の吸収量を増大させることができるという効
果がある。

【００６５】請求項９の発明は、請求項１乃至請求項５
の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形成
され、両誘電体層が両感熱部よりも大きな面積で且つ互
いに同一の形状に形成され、各誘電体層が赤外線を吸収
する材料を用いて形成され、赤外線検出部側の誘電体層
の内部に金属層が形成され、金属層が赤外線を反射する
厚みに形成され、赤外線検出部側の誘電体層は金属層の
前面側の厚みが赤外線を吸収する厚みに形成され、各誘
電体層がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成してい
るので、請求項７又は請求項８の発明に比べて赤外線検
出部と温度補償部との構成の一致度が増し、赤外線検出
部と温度補償部との熱容量の差が小さくなって熱時定数
の差が小さくなるから、赤外線検出部と温度補償部との
温度変化に関する時間的なずれが小さくなり、安定した
出力を得ることができるという効果がある。

【００６６】請求項１０の発明は、請求項１乃至請求項
５の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形
成され、両誘電体層が両感熱部よりも大きな面積で且つ
互いに同一の形状に形成され、赤外線検出部側の誘電体
層の内部に金属層が形成され、金属層が赤外線を吸収す
る厚みに形成され、各誘電体層がそれぞれ上記赤外線吸
収量調整部を構成しているので、請求項７又は請求項８
の発明に比べて赤外線検出部と温度補償部との構成の一
致度が増し、赤外線検出部と温度補償部との熱容量の差
が小さくなって熱時定数の差が小さくなるから、赤外線
検出部と温度補償部との温度変化に関する時間的なずれ
が小さくなり、安定した出力を得ることができるという
効果がある。

【００６７】請求項１１の発明は、請求項１乃至請求項
５の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形
成され、両誘電体層が両感熱部よりも大きな面積で且つ
互いに同一の形状に形成され、各誘電体層が赤外線を吸
収する材料を用いて形成され、両誘電体層の内部にそれ
ぞれ金属層が形成され、両金属層が赤外線を反射する厚
みに形成され、赤外線検出部側の誘電体層は金属層の前
面側の厚みが赤外線を吸収する厚みに形成され、温度補
償部側の誘電体層は金属層の前面側の厚みが赤外線を吸
収しない厚みに形成され、各誘電体層がそれぞれ上記赤
外線吸収量調整部を構成しているので、請求項７又は請
求項８の発明に比べて赤外線検出部と温度補償部との構
成の一致度が増し、赤外線検出部と温度補償部との熱容
量の差が小さくなって熱時定数の差が小さくなるから、
赤外線検出部と温度補償部との温度変化に関する時間的
なずれが小さくなり、安定した出力を得ることができる
という効果がある。

【００６８】請求項１２の発明は、請求項１乃至請求項
５の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形
成され、両誘電体層が両感熱部よりも大きな面積で且つ
互いに同一の形状に形成され、各誘電体層が赤外線を吸
収しない厚みに形成され、赤外線検出部側の誘電体層の
前面に赤外線の吸収する厚みの金属層が形成され、各誘
電体層がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成してい
るので、例えば製造プロセス上の制約や断熱性を高める
目的で誘電体層が赤外線を吸収できない厚みにしか成膜
できない場合であっても金属層により赤外線を吸収でき
るから、赤外線検出部での赤外線の吸収量を増大させる
ことができるという効果がある。

【００６９】請求項１３の発明は、請求項１乃至請求項
５の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形
成され、両誘電体層は赤外線検出部側の誘電体層の方が
温度補償部側の誘電体層よりも大きな形状もしくは感熱
部よりも大きく且つ両誘電体層が同一の形状に形成さ
れ、赤外線検出部側の誘電体層の前面に赤外線を吸収す
る厚みの金属層が形成され、温度補償部側の誘電体層の
前面に赤外線を反射する厚みの金属層が形成され、各金
属層がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成している
ので、赤外線検出部及び温度補償部それぞれの前面に金
属層が形成されていることにより、金属層のパッシベー
ションが不要になるという効果がある。

【００７０】請求項１４の発明は、請求項１乃至請求項
５の発明において、両感熱部が同一の構造及び形状に形
成され、両誘電体層が同一の形状に形成され、各誘電体
層が赤外線を吸収する材料を用いて形成され、両誘電体
層の内部にそれぞれ金属層が形成され、両金属層が赤外
線を反射する厚みに形成され、赤外線検出部側の誘電体
層は金属層の前面側の厚みが赤外線を吸収する厚みに形
成され、温度補償部側の誘電体層は金属層の前面側の厚
みが赤外線を吸収しない厚みに形成され、各誘電体層が
それぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成しているので、
請求項７又は請求項８の発明に比べて赤外線検出部と温
度補償部との構成の一致度が増し、赤外線検出部と温度
補償部との熱容量の差が小さくなって熱時定数の差が小
さくなるから、赤外線検出部と温度補償部との温度変化
に関する時間的なずれが小さくなり、安定した出力を得
ることができる。また、両誘電体層の内部にそれぞれ金
属層が形成され、両金属層が赤外線を反射する厚みに形
成されていることにより、金属層に起因する赤外線検出
部と温度補償部との熱抵抗の差が減少するので、赤外線
検出部と温度補償部との熱容量の差をより小さくするこ
とができるという効果がある。

【００７１】請求項１５の発明は、請求項７乃至請求項
１４の発明において、感熱部には電気信号を取り出すた
めの電極が形成され、金属層は、電極と同じ材料で略同
じ厚みに形成されているので、電極の面積を大きくする
ことにより電極によって金属層を兼ねるようにできると
いう効果がある。請求項１６の発明は、請求項１乃至請
求項５の発明において、感熱部がサーミスタ本体を厚み
方向の両面に形成される一対の電極で挟んだサンドイッ
チ構造を有し、両誘電体層が両感熱部よりも大きな面積
で且つ互いに同一の形状に形成され、各誘電体層が赤外
線を吸収する材料を用いて形成され、赤外線検出部では
上記一対の電極のうち後方に位置する電極が赤外線検出
部側の誘電体層と同じ面積に形成されるとともに赤外線
を反射する厚みに形成され、赤外線検出部側の誘電体層
は上記後方に位置する電極の前面側の厚みが赤外線を吸
収する厚みに形成され、温度補償部では上記一対の電極
のうち前方に位置する電極が温度補償部側の誘電体層と
同じ面積に形成されるとともに赤外線を反射する厚みに
形成され、温度補償部側の誘電体層は上記前方に位置す
る電極の前面側の厚みが赤外線を吸収しない厚みに形成
され、各誘電体層がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を
構成しているので、請求項７又は請求項８の発明に比べ
て赤外線検出部と温度補償部との構成の一致度が増し、
赤外線検出部と温度補償部との熱容量の差が小さくなっ
て熱時定数の差が小さくなるから、赤外線検出部と温度
補償部との温度変化に関する時間的なずれが小さくな
り、安定した出力を得ることができるという効果があ
る。

【００７２】請求項１７の発明は、請求項７乃至請求項
１５の発明において、金属層に該金属層による応力を緩
和するためのスリットを形成したので、金属層による応
力を緩和でき、赤外線検出部や温度補償部の変形や破損
を抑制することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。

【図２】実施形態２を示す断面図である。

【図３】実施形態３を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。

【図４】実施形態４を示す断面図である。

【図５】実施形態５を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。

【図６】実施形態６を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。

【図７】実施形態７を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。

【図８】実施形態８を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。

【図９】実施形態９を示す平面図である。

【図１０】実施形態９を示す他の平面図である。

【図１１】本発明の概略基本構造を示し、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。

【図１２】本発明の他の概略基本構造を示す断面図であ
る。

【図１３】同上の製造工程の説明図である。

【図１４】同上の説明図である。

【図１５】同上の他の説明図である。

【図１６】同上を用いて赤外線量を算出する方法の説明
図である。

【図１７】同上を用いて赤外線量を算出する他の方法の
説明図である。

【図１８】従来例を示す断面図である。

【図１９】他の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０支持基板１０ａ，１０ｂ凹所２０誘電体薄膜２０ａ，２０ｂ薄膜部２５ａ，２５ｂ赤外線吸収量調整部３０ａ，３０ｂ感熱部４０赤外線検知部５０温度補償部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに熱的に絶縁された一対の誘電体層
と、両誘電体層を支持する支持基板と、一方の誘電体層
の所定部位に形成されて赤外線を検出する赤外線検出部
と、他方の誘電体層の所定部位に形成される温度補償用
の温度補償部とを備え、赤外線検出部及び温度補償部そ
れぞれは、温度変化を電気信号に変換する感熱部と、赤
外線の吸収量を調整する赤外線吸収量調整部とで構成さ
れ、温度補償部の赤外線吸収量調整部の方が赤外線検出
部の赤外線吸収量調整部よりも赤外線の吸収量が少なく
なるように形成されて成ることを特徴とする赤外線検出
素子。
【請求項２】各感熱部は、サーミスタにより構成され
て成ることを特徴とする請求項１記載の赤外線検出素
子。
【請求項３】赤外線検出部と温度補償部とが同一のチ
ップに形成されて成ることを特徴とする請求項１又は請
求項２記載の赤外線検出素子。
【請求項４】両感熱部が直列に接続されて成ることを
特徴とする請求項２記載の赤外線検出素子。
【請求項５】赤外線検出部と温度補償部とを２個ずつ
備えるとともに、赤外線検出部の感熱部と温度補償部の
感熱部とを交互に接続したブリッジ回路が形成されて成
ることを特徴とする請求項２記載の赤外線検出素子。
【請求項６】両感熱部が同一の構造及び形状に形成さ
れ、上記各誘電体層が赤外線を吸収する材料を用いて形
成され、赤外線検出部側の誘電体層の方が温度補償部側
の誘電体層よりも大きな面積に形成され、各誘電体層が
それぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成して成ることを
特徴とする請求項１乃至請求項５記載の赤外線検出素
子。
【請求項７】両感熱部が同一の構造及び形状に形成さ
れ、赤外線検出部側の誘電体層の方が温度補償部側の誘
電体層よりも大きな面積に形成され、各誘電体層が赤外
線を吸収する材料を用いて形成され、赤外線検出部側の
誘電体層の内部に金属層が形成され、金属層が赤外線を
反射する厚みに形成され、赤外線検出部側の誘電体層は
金属層の前面側の厚みが赤外線を吸収する厚みに形成さ
れ、各誘電体層がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を構
成して成ることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載
の赤外線検出素子。
【請求項８】両感熱部が同一の構造及び形状に形成さ
れ、赤外線検出部側の誘電体層の方が温度補償部側の誘
電体層よりも大きな面積に形成され、赤外線検出部側の
誘電体層の内部に金属層が形成され、金属層が赤外線を
吸収する厚みに形成され、各誘電体層がそれぞれ上記赤
外線吸収量調整部を構成して成ることを特徴とする請求
項１乃至請求項５記載の赤外線検出素子。
【請求項９】両感熱部が同一の構造及び形状に形成さ
れ、両誘電体層が両感熱部よりも大きな面積で且つ互い
に同一の形状に形成され、各誘電体層が赤外線を吸収す
る材料を用いて形成され、赤外線検出部側の誘電体層の
内部に金属層が形成され、金属層が赤外線を反射する厚
みに形成され、赤外線検出部側の誘電体層は金属層の前
面側の厚みが赤外線を吸収する厚みに形成され、各誘電
体層がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成して成る
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の赤外線検
出素子。
【請求項１０】両感熱部が同一の構造及び形状に形成
され、両誘電体層が両感熱部よりも大きな面積で且つ互
いに同一の形状に形成され、赤外線検出部側の誘電体層
の内部に金属層が形成され、金属層が赤外線を吸収する
厚みに形成され、各誘電体層がそれぞれ上記赤外線吸収
量調整部を構成して成ることを特徴とする請求項１乃至
請求項５記載の赤外線検出素子。
【請求項１１】両感熱部が同一の構造及び形状に形成
され、両誘電体層が両感熱部よりも大きな面積で且つ互
いに同一の形状に形成され、各誘電体層が赤外線を吸収
する材料を用いて形成され、両誘電体層の内部にそれぞ
れ金属層が形成され、両金属層が赤外線を反射する厚み
に形成され、赤外線検出部側の誘電体層は金属層の前面
側の厚みが赤外線を吸収する厚みに形成され、温度補償
部側の誘電体層は金属層の前面側の厚みが赤外線を吸収
しない厚みに形成され、各誘電体層がそれぞれ上記赤外
線吸収量調整部を構成して成ることを特徴とする請求項
１乃至請求項５記載の赤外線検出素子。
【請求項１２】両感熱部が同一の構造及び形状に形成
され、両誘電体層が両感熱部よりも大きな面積で且つ互
いに同一の形状に形成され、各誘電体層が赤外線を吸収
しない厚みに形成され、赤外線検出部側の誘電体層の前
面に赤外線の吸収する厚みの金属層が形成され、各誘電
体層がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成して成る
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の赤外線検
出素子。
【請求項１３】両感熱部が同一の構造及び形状に形成
され、両誘電体層は赤外線検出部側の誘電体層の方が温
度補償部側の誘電体層よりも大きな形状もしくは感熱部
よりも大きく且つ両誘電体層が同一の形状に形成され、
赤外線検出部側の誘電体層の前面に赤外線を吸収する厚
みの金属層が形成され、温度補償部側の誘電体層の前面
に赤外線を反射する厚みの金属層が形成され、各金属層
がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成して成ること
を特徴とする請求項１乃至請求項５記載の赤外線検出素
子。
【請求項１４】両感熱部が同一の構造及び形状に形成
され、両誘電体層が同一の形状に形成され、各誘電体層
が赤外線を吸収する材料を用いて形成され、両誘電体層
の内部にそれぞれ金属層が形成され、両金属層が赤外線
を反射する厚みに形成され、赤外線検出部側の誘電体層
は金属層の前面側の厚みが赤外線を吸収する厚みに形成
され、温度補償部側の誘電体層は金属層の前面側の厚み
が赤外線を吸収しない厚みに形成され、各誘電体層がそ
れぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成して成ることを特
徴とする請求項１乃至請求項５記載の赤外線検出素子。
【請求項１５】感熱部には電気信号を取り出すための
電極が形成され、金属層は、電極と同じ材料で略同じ厚
みに形成されて成ることを特徴とする請求項７乃至請求
項１４記載の赤外線検出素子。
【請求項１６】感熱部がサーミスタ本体を厚み方向の
両面に形成される一対の電極で挟んだサンドイッチ構造
を有し、両誘電体層が両感熱部よりも大きな面積で且つ
互いに同一の形状に形成され、各誘電体層が赤外線を吸
収する材料を用いて形成され、赤外線検出部では上記一
対の電極のうち後方に位置する電極が赤外線検出部側の
誘電体層と同じ面積に形成されるとともに赤外線を反射
する厚みに形成され、赤外線検出部側の誘電体層は上記
後方に位置する電極の前面側の厚みが赤外線を吸収する
厚みに形成され、温度補償部では上記一対の電極のうち
前方に位置する電極が温度補償部側の誘電体層と同じ面
積に形成されるとともに赤外線を反射する厚みに形成さ
れ、温度補償部側の誘電体層は上記前方に位置する電極
の前面側の厚みが赤外線を吸収しない厚みに形成され、
各誘電体層がそれぞれ上記赤外線吸収量調整部を構成し
て成ることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の赤
外線検出素子。
【請求項１７】金属層に該金属層による応力を緩和す
るためのスリットを形成したことを特徴とする請求項７
乃至請求項１５記載の赤外線検出素子。