JP2000356546A - Infrared detecting element and method of manufacturing the same - Google Patents
Infrared detecting element and method of manufacturing the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で高性能の赤外線検知素子を提供する。
【解決手段】 基板の同一面上に抵抗変化型の第一赤外
線検知部並びに焦電型または誘電率変化型の第二赤外線
検知部とを備えた赤外線検知素子の製造において、第一
赤外線検知部の抵抗体および前記第二赤外線検知部の一
方の電極に同じ材料を用い、これらを同時に形成する。
(57) [Problem] To provide a small and high-performance infrared detecting element. SOLUTION: In manufacturing an infrared detecting element having a resistance change type first infrared detection unit and a pyroelectric or dielectric constant change type second infrared detection unit on the same surface of a substrate, a first infrared detection unit is provided. The same material is used for the resistor and one electrode of the second infrared detecting section, and these are formed simultaneously.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、人体などの熱体を
検知すると同時にその温度を測定するための赤外線検知
素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared detecting element for detecting a thermal element such as a human body and simultaneously measuring its temperature.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、人体等の熱体より発せられる赤外
線を検知する技術は、防犯、交通、災害等の監視手段
や、温度測定手段に応用されている。赤外線検知素子を
用いることにより、たとえば熱体の温度を非接触で測定
することができる。2. Description of the Related Art In recent years, a technology for detecting infrared rays emitted from a heat body such as a human body has been applied to means for monitoring crime prevention, traffic, disasters and the like, and temperature measuring means. By using the infrared detecting element, for example, the temperature of the heat body can be measured in a non-contact manner.
【0003】赤外線検知素子は、光電効果を利用した量
子型素子と赤外線の熱を利用した熱型素子に大別され
る。このうち、熱型素子は、量子型素子と比べて感度が
低いものの、赤外線の波長に依存しないこと、冷却を必
要としないことなどの理由から、広く注目を集めてい
る。熱型素子は、さらにその動作原理の違いにより、焦
電型、抵抗変化型(ボロメータ型)、熱電対型、誘電率
変化型(いわゆる誘電体ボロメータ型)等に分類され
る。[0003] Infrared detecting elements are roughly classified into quantum elements utilizing the photoelectric effect and thermal elements utilizing infrared heat. Among them, the thermal element has attracted widespread attention because it has lower sensitivity than the quantum element but does not depend on the wavelength of infrared rays and does not require cooling. Thermal elements are further classified into pyroelectric elements, variable resistance elements (bolometer type), thermocouple elements, variable dielectric constant elements (so-called dielectric bolometer elements), and the like, depending on their operation principles.
【0004】焦電型素子は、感度が高いことから、広く
人体の検知に用いられている。抵抗変化型および誘電率
変化型は、温度の絶対値を求めることができるため、温
度測定に用いられている。近年、熱型素子を用いた耳孔
体温計が提案されている。この体温計は、センサ部を耳
孔内に挿入することで短時間で体温を測定することがで
きる。体温計のセンサ部は、焦電効果によって人体から
の赤外線を検知する。センサ部は、圧電チョッパの温度
と耳孔内の温度差を検出し、さらに接触型のサーミスタ
によって圧電チョッパの温度を検出する。圧電チョッパ
の温度と、それからの温度差によって被験者の体温が算
出される。[0004] Pyroelectric elements are widely used for detecting human bodies because of their high sensitivity. The resistance change type and the dielectric constant change type are used for temperature measurement because the absolute value of the temperature can be obtained. In recent years, an ear canal thermometer using a thermal element has been proposed. This thermometer can measure body temperature in a short time by inserting the sensor unit into the ear canal. The sensor unit of the thermometer detects infrared rays from the human body by the pyroelectric effect. The sensor unit detects the temperature difference between the temperature of the piezoelectric chopper and the temperature in the ear canal, and further detects the temperature of the piezoelectric chopper by a contact thermistor. The body temperature of the subject is calculated from the temperature of the piezoelectric chopper and the temperature difference therefrom.
【0005】実際の温度検知システムにおいては、所望
の機能を得るために、異なる赤外線検知素子を複数組み
合わせて用いることがある。たとえば、システム中に熱
体を検知するための赤外線検知部と、熱体の温度を測定
するための他の赤外線検知部の二種類の検知部を設け
る。熱体検知用の検知部には、通常の焦電効果を利用す
る焦電型、または誘電率変化型のうち電界誘起焦電効果
を利用するタイプのいずれかの素子が用いられ、熱体温
度測定用の検知部には抵抗変化型または誘電率変化型の
素子が用いられる。In an actual temperature detecting system, a plurality of different infrared detecting elements may be used in combination in order to obtain a desired function. For example, two types of detection units are provided in the system, an infrared detection unit for detecting a heating element and another infrared detection unit for measuring the temperature of the heating element. Either a pyroelectric element that uses a normal pyroelectric effect or a type that uses an electric field-induced pyroelectric effect among dielectric constant change types is used as a detecting unit for detecting a thermal body. A resistance change type or dielectric constant change type element is used for the detection unit for measurement.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】このような種類の異な
る検知部を同一基板上に形成すると、その後の組立工程
の簡素化や、素子の小型化が可能である。しかし、基板
上にこれら検知部を別個に形成すると、その形成時の熱
負荷により、構成要素中の成分が拡散したり劣化したり
して、所望の特性を有する素子を得ることができない場
合がある。また、形成した検知部のそれぞれに信号検出
用の配線を別途設ける必要があるため、素子の小型化に
は限界がある。If such different types of detectors are formed on the same substrate, the subsequent assembling process can be simplified and the size of the element can be reduced. However, if these detecting portions are separately formed on the substrate, components in the components may be diffused or deteriorated due to a thermal load during the formation, and an element having desired characteristics may not be obtained. is there. In addition, since it is necessary to separately provide a signal detection wiring for each of the formed detection units, there is a limit to miniaturization of the element.
【0007】本発明は、以上の問題点を解決し、小型で
高性能の赤外線検知素子を提供することを目的とする。
また、そのような赤外線検知素子を簡潔に歩留まりよく
製造することができる赤外線検知素子の製造方法を提供
することを目的とする。An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a small and high-performance infrared detecting element.
It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing an infrared detecting element capable of manufacturing such an infrared detecting element simply and with a high yield.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】基板の同一面上に抵抗変
化型の第一赤外線検知部並びに焦電型または誘電率変化
型の第二赤外線検知部とを備えた赤外線検知素子の製造
において、第一赤外線検知部の抵抗体および前記第二赤
外線検知部の一方の電極に同じ材料を用い、これらを同
時に形成する。According to the present invention, there is provided a method of manufacturing an infrared detecting element including a first infrared detecting section of a resistance change type and a second infrared detecting section of a pyroelectric or dielectric constant type on the same surface of a substrate. The same material is used for the resistor of the first infrared detector and one electrode of the second infrared detector, and these are formed simultaneously.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】本発明の赤外線検知素子は、基板
と、基板の同一面上に形成された抵抗変化型の第一赤外
線検知部並びに焦電型または誘電率変化型の第二赤外線
検知部とを備え、第一赤外線検知部の抵抗体および第二
赤外線検知部の一方の電極が、同じ導電性材料からな
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An infrared detecting element of the present invention comprises a substrate, a first infrared detecting section of a resistance change type formed on the same surface of the substrate, and a second infrared detection section of a pyroelectric or dielectric constant type. And a resistor of the first infrared detecting section and one electrode of the second infrared detecting section are made of the same conductive material.
【0010】たとえば、基板上に導電性膜を形成した
後、この膜を加工して抵抗体および電極を形成する。こ
の方法は、特に基板と焦電体膜または誘電体膜とに挟ま
れた側の電極(以下、下部電極とする)の形成に有用で
ある。また、メタルマスクを用いたスパッタ法などによ
り、抵抗体および電極としてそれぞれ所望の形状の導電
性膜を形成する。この方法は、特に一面が焦電体膜もし
くは誘電体膜に接合され、他面が解放された側の電極
(以下、上部電極とする)の形成に有用である。さら
に、これら赤外線検知部への配線パターンを同時に形成
しておくことで、後工程における信号処理部との一体化
が容易になり、装置の小型化や低価格化が可能となる。For example, after forming a conductive film on a substrate, this film is processed to form a resistor and an electrode. This method is particularly useful for forming an electrode (hereinafter, referred to as a lower electrode) on a side sandwiched between a substrate and a pyroelectric film or a dielectric film. Further, a conductive film having a desired shape is formed as each of the resistor and the electrode by a sputtering method using a metal mask or the like. This method is particularly useful for forming an electrode (hereinafter referred to as an upper electrode) having one surface bonded to a pyroelectric film or a dielectric film and the other surface being opened. Furthermore, by simultaneously forming the wiring patterns to these infrared detection units, integration with the signal processing unit in a later process is facilitated, and the size and cost of the device can be reduced.
【0011】基板は、好ましくはMgO単結晶からな
る。このほか、MgO、NiO、CoO等の岩塩型結晶
構造を有する酸化物膜を積層して形成された基板(例え
ば結晶化ガラス基板)や、Si等の半導体の単結晶基板
を用いることもできる。なお、Si基板を用いる場合に
ついても、MgO、NiO、CoO等の岩塩型結晶構造
酸化物からなる緩衝層を設けることが望まれる。Si基
板を用いると、各検知部の直下に前記の空隙層を、確立
されたマイクロマシニング技術によって容易に形成する
ことができる。[0011] The substrate is preferably made of MgO single crystal. In addition, a substrate (for example, a crystallized glass substrate) formed by stacking oxide films having a rock salt type crystal structure such as MgO, NiO, or CoO, or a single crystal substrate of a semiconductor such as Si can be used. In addition, also when using a Si substrate, it is desired to provide a buffer layer made of a rock salt type crystal structure oxide such as MgO, NiO, or CoO. When an Si substrate is used, the above-described gap layer can be easily formed directly below each detection unit by an established micromachining technique.
【0012】抵抗変化型赤外線検知部(第一赤外線検知
部)の抵抗体は、好ましくはNi、Ti、Pt、Au、
酸化バナジウム、または多結晶シリコンからなる。とり
わけ、酸化バナジウムまたは多結晶シリコンを用いるこ
とで、感度が高い素子が得られる。焦電型の赤外線検知
部の焦電体膜は、好ましくは鉛系強誘電体からなる。こ
のほか、SrBi2Ta2O9などのビスマス系強誘電体
を用いることもできる。誘電率変化型赤外線検知部の誘
電体膜は、好ましくはチタン酸鉛ランタン(PLT)系
誘電体またはチタン酸バリウムストロンチウム(BS
T)系誘電体からなる。下部電極には、Pt、Pd、I
r、Au、RuO2または(La,Sr)CoO3を用い
ることができる。The resistor of the resistance change type infrared detecting section (first infrared detecting section) is preferably Ni, Ti, Pt, Au,
It is made of vanadium oxide or polycrystalline silicon. In particular, an element with high sensitivity can be obtained by using vanadium oxide or polycrystalline silicon. The pyroelectric film of the pyroelectric infrared detector is preferably made of a lead-based ferroelectric. In addition, a bismuth-based ferroelectric such as SrBi 2 Ta 2 O 9 can be used. The dielectric film of the dielectric constant change type infrared detector is preferably a lead lanthanum titanate (PLT) -based dielectric or barium strontium titanate (BS).
T) -based dielectric. Pt, Pd, I
r, Au, RuO 2 or (La, Sr) CoO 3 can be used.
【0013】[0013]
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を、図面を用
いて詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0014】《実施例1》本実施例では、抵抗変化型の
赤外線検知部と焦電型の赤外線検知部を備えた赤外線検
知素子を例に説明する。本実施例の赤外線検知素子10
0を図1に示す。MgO単結晶からなる基板101の上
面には、焦電型検知部110および抵抗変化型検知部1
20が配されている。基板101は、MgO単結晶を
(100)面で劈開し、表面を鏡面研磨して得られたも
のである。焦電型検知部110は、基板101上に順次
積層されたPtからなる下部電極膜102、組成がPb
0.9La0.1Ti0.975O3のPLTからなる焦電体膜10
3、およびNi膜からなる上部電極104を備える。一
方、抵抗変化型検知部120は、基板101上に順次積
層された熱的絶縁膜105および抵抗体膜108を備え
る。熱的絶縁膜105は、たとえばポリイミドからな
る。Embodiment 1 In this embodiment, an infrared detecting element provided with a resistance change type infrared detecting unit and a pyroelectric type infrared detecting unit will be described as an example. Infrared detecting element 10 of the present embodiment
0 is shown in FIG. On the upper surface of a substrate 101 made of MgO single crystal, a pyroelectric detector 110 and a resistance change detector 1
20 are arranged. The substrate 101 is obtained by cleaving an MgO single crystal on a (100) plane and mirror-polishing the surface. The pyroelectric detector 110 includes a lower electrode film 102 made of Pt, which is sequentially laminated on a substrate 101, and a composition of Pb.
Pyroelectric film 10 composed of 0.9 La 0.1 Ti 0.975 O 3 PLT
3 and an upper electrode 104 made of a Ni film. On the other hand, the resistance change detection unit 120 includes a thermal insulating film 105 and a resistor film 108 which are sequentially stacked on the substrate 101. Thermal insulating film 105 is made of, for example, polyimide.
【0015】各検知部110および120の底部と基板
101の間には、それぞれ空隙部107が形成されてい
て、検知部110および120は、それぞれその周縁部
で熱的絶縁膜105に固定されて、基板101に保持さ
れている。この空隙部107を設けることによって、検
知部110および120と基板101の間の伝熱が抑制
され、検知部110および120は高い感度が得られ
る。検知部110および120の周囲にポリイミドなど
の熱的絶縁層105を形成することで、検知部110お
よび120と基板101の間の伝熱を抑制するととも
に、基板101に空隙部107を形成することによる素
子100の機械的強度の低下を抑制し、その変形や破損
を防止することができる。本実施例では、焦電型検知部
110の上部電極104および抵抗変化型検知部120
の抵抗体膜108は同じ材料からなり、これらは同時に
形成される。A gap 107 is formed between the bottom of each of the detectors 110 and 120 and the substrate 101, and the detectors 110 and 120 are fixed to the thermal insulating film 105 at their peripheral edges. , Are held by the substrate 101. By providing the gap 107, heat transfer between the detection units 110 and 120 and the substrate 101 is suppressed, and the detection units 110 and 120 can obtain high sensitivity. Forming a thermal insulating layer 105 of polyimide or the like around the detection units 110 and 120 suppresses heat transfer between the detection units 110 and 120 and the substrate 101, and forms the void 107 in the substrate 101. Therefore, it is possible to suppress a decrease in mechanical strength of the element 100 due to the above, and to prevent the element 100 from being deformed or damaged. In the present embodiment, the upper electrode 104 of the pyroelectric detection unit 110 and the resistance change detection unit 120
Are formed of the same material, and these are formed simultaneously.
【0016】以下、上記の赤外線検知素子100の製造
方法の具体例について、図2を用いて説明する。Hereinafter, a specific example of a method of manufacturing the infrared detecting element 100 will be described with reference to FIG.
【0017】まずMgO単結晶からなる基板101上に
RFマグネトロンスバッタ法により、厚さ250nmの
Pt膜102aを形成する(図2(a))。ここで、P
t膜102aは、その膜成長方向が(100)面に配向
するように形成する。Pt膜102aの形成は、たとえ
ば以下の条件で行う。First, a Pt film 102a having a thickness of 250 nm is formed on a substrate 101 made of MgO single crystal by an RF magnetron butter method (FIG. 2A). Where P
The t film 102a is formed such that its film growth direction is oriented to the (100) plane. The formation of the Pt film 102a is performed, for example, under the following conditions.
【0018】[0018]
【表1】 [Table 1]
【0019】次に、図2(b)に示すように、形成され
たPt膜102a上に、RFマグネトロンスバッタ法に
よって、厚さ3μmのPLTからなる焦電体膜103a
を形成する。焦電体膜103aの形成は、例えば、以下
の条件で行う。Next, as shown in FIG. 2B, a pyroelectric film 103a made of PLT having a thickness of 3 μm is formed on the formed Pt film 102a by RF magnetron sputtering.
To form The pyroelectric film 103a is formed, for example, under the following conditions.
【0020】[0020]
【表2】 [Table 2]
【0021】次に、図2(c)に示すように、焦電体膜
103aを所望の形状に加工する。まず、焦電体膜10
3aの表面にフォトレジストをスピンコートにより塗布
した後、フォトリソグラフィによってこのレジストを所
望の形状に加工する。ついで、フッ硝酸を用いたウェッ
トエッチングにより、焦電体膜103aのうちレジスト
より露出した部分を除去し、焦電型検知部110用の焦
電体膜103を形成する。その後、焦電体膜103上に
残存したフォトレジストを除去する。Next, as shown in FIG. 2C, the pyroelectric film 103a is processed into a desired shape. First, the pyroelectric film 10
After applying a photoresist to the surface of 3a by spin coating, the photoresist is processed into a desired shape by photolithography. Next, the portion of the pyroelectric film 103a exposed from the resist is removed by wet etching using hydrofluoric nitric acid to form the pyroelectric film 103 for the pyroelectric detector 110. After that, the photoresist remaining on the pyroelectric film 103 is removed.
【0022】次に、図2(d)に示すように、露出させ
たPt膜102aを所望の形状に加工する。すなわち、
空隙部107を形成するためのエッチングホール106
と、その上に検知部120を形成するための露出部10
9とを形成し、検知部110の下部電極102が得られ
る。なお、信号処理部への配線パターンも同時に形成さ
れる。まず、Pt膜102a側の面上にフォトレジスト
をスピンコートにより塗布した後、フォトリソグラフイ
によってこのレジストを得ようとする下部電極102と
同様の形状に加工する。ついで、Arガスを用いたスパ
ッタエッチングにより、Pt膜102aのうちレジスト
より露出した部分を除去し、その部分の基板101を露
出させる。その後、レジストを除去する。Next, as shown in FIG. 2D, the exposed Pt film 102a is processed into a desired shape. That is,
Etching hole 106 for forming void 107
And an exposed portion 10 for forming the detecting portion 120 thereon.
9 is formed, and the lower electrode 102 of the detection unit 110 is obtained. Note that a wiring pattern to the signal processing unit is also formed at the same time. First, a photoresist is applied on the surface on the side of the Pt film 102a by spin coating, and then processed by photolithography into a shape similar to that of the lower electrode 102 from which the resist is to be obtained. Next, a portion of the Pt film 102a exposed from the resist is removed by sputter etching using an Ar gas, and the substrate 101 at that portion is exposed. After that, the resist is removed.
【0023】次に、図2(e)に示すように、パターン
加工された焦電体膜103の周縁部を覆うように、基板
101の上面に熱的絶縁膜105を形成する。たとえば
感光性ポリイミド(例えば東レ株式会社の「フォトニー
ス」等)をスピンコートにより塗布した後、これをフォ
トリソグラフィにより所望の形状に加工して厚さ2μm
の熱的絶縁膜105を形成する。Next, as shown in FIG. 2E, a thermal insulating film 105 is formed on the upper surface of the substrate 101 so as to cover the peripheral portion of the patterned pyroelectric film 103. For example, after applying a photosensitive polyimide (for example, “Photo Nice” of Toray Industries, Inc.) by spin coating, this is processed into a desired shape by photolithography and has a thickness of 2 μm.
Is formed.
【0024】次に、図2(f)に示すように、焦電体膜
103の露出した上面および露出部109の上に形成さ
れた熱的絶縁膜105の上面に、それぞれ上部電極10
4および抵抗体膜108を形成する。たとえば、金属N
iをターゲットに用いた電子ビーム蒸着法により、圧力
5×10-4Paの室温下で、4nm/minの速度で厚
さ20nmのニッケル膜を形成する。形成されたニッケ
ル膜の上面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィに
より所望の形状に加工した後、硝酸セリウム系エッチャ
ントを用いたウェットエッチングにより、ニッケル膜を
上部電極104と抵抗体膜108に加工する。Next, as shown in FIG. 2F, the upper electrode 10 is formed on the exposed upper surface of the pyroelectric film 103 and on the upper surface of the thermal insulating film 105 formed on the exposed portion 109, respectively.
4 and the resistor film 108 are formed. For example, metal N
A nickel film having a thickness of 20 nm is formed at a rate of 4 nm / min at room temperature under a pressure of 5 × 10 −4 Pa by an electron beam evaporation method using i as a target. After a resist is applied to the upper surface of the formed nickel film and processed into a desired shape by photolithography, the nickel film is processed into the upper electrode 104 and the resistor film 108 by wet etching using a cerium nitrate-based etchant.
【0025】最後に、エッチングホール106にエッチ
ャント(例えば80℃の燐酸)を注入し、基板101の
焦電体膜103および抵抗体膜108の直下の部分に、
空隙部107を形成して、図1に示す赤外線検知素子1
00が得られる。Finally, an etchant (for example, phosphoric acid at 80 ° C.) is injected into the etching hole 106, and a portion of the substrate 101 immediately below the pyroelectric film 103 and the resistor film 108 is formed.
The infrared detecting element 1 shown in FIG.
00 is obtained.
【0026】以上のように、焦電型検知部110の上部
電極104および抵抗変化型検知部120の抵抗体膜1
08を同時に形成することで、特性の優れた赤外線検知
素子を得ることができる。As described above, the upper electrode 104 of the pyroelectric detector 110 and the resistance film 1 of the resistance change detector 120
08 are formed at the same time, an infrared detecting element having excellent characteristics can be obtained.
【0027】《実施例2》本実施例では、実施例1と同
様に焦電型検知部と抵抗変化型検知部を備えた赤外線検
知素子の他の好ましい例について説明する。本実施例の
赤外線検知素子を図3に示す。この赤外線検知素子20
0は、実施例1の赤外線検知素子100と同様に、焦電
型検知部210および抵抗変化型検知部220を備え
る。ただし、焦電型検知部210の下部電極と抵抗変化
型検知部220の抵抗体膜208が同じ材料からなる。<Embodiment 2> In this embodiment, another preferred example of an infrared detecting element having a pyroelectric detector and a resistance change detector as in the first embodiment will be described. FIG. 3 shows an infrared detecting element of this embodiment. This infrared detecting element 20
0 includes a pyroelectric detection unit 210 and a resistance change detection unit 220 as in the infrared detection element 100 of the first embodiment. However, the lower electrode of the pyroelectric detector 210 and the resistor film 208 of the resistance change detector 220 are made of the same material.
【0028】まず、実施例1で用いたものと同様のMg
O単結晶からなる基板201上に、図4(a)に示すよ
うにRFマグネトロンスバッタ法によって厚さ200n
mのPt膜202aを形成する。さらに、図4(b)に
示すように、形成されたPt膜202a上に、RFマグ
ネトロンスバッタ法によって、厚さが3μmのPLTか
らなる焦電体膜203aを形成する。得られた焦電体膜
203aを加工して、図4(c)に示すように、焦電型
検知部210用の焦電体膜203を形成する。First, the same Mg as used in Example 1 was used.
As shown in FIG. 4A, a 200-nm-thick substrate was formed on an O-single-crystal substrate 201 by RF magnetron sputtering.
An m-th Pt film 202a is formed. Further, as shown in FIG. 4B, a pyroelectric film 203a made of PLT having a thickness of 3 μm is formed on the formed Pt film 202a by the RF magnetron sutter method. The obtained pyroelectric film 203a is processed to form a pyroelectric film 203 for the pyroelectric detection unit 210 as shown in FIG.
【0029】次に、図4(d)に示すように、露出させ
たPt膜202aを所望の形状に加工する。すなわち、
空隙部207を形成するためのエッチングホール20
6、焦電型検知部210の下部電極202、および抵抗
変化型検知部220の抵抗体膜208を形成する。次
に、図4(e)に示すように、基板201上の焦電体膜
203の周縁部および抵抗体膜208を覆うように、熱
的絶縁膜205を形成する。次に、図4(f)に示すよ
うに、焦電体膜203の露出した上面に上部電極204
を、たとえば電子ビーム蒸着法により形成する。最後
に、エッチングホール206にエッチャント(たとえば
80℃に加熱した燐酸)などのを注入し、基板201の
焦電体膜203および抵抗体膜208直下の部分をエッ
チングして、図3に示すように空隙部207を形成し、
赤外線検知素子200が得られる。Next, as shown in FIG. 4D, the exposed Pt film 202a is processed into a desired shape. That is,
Etching hole 20 for forming void 207
6. The lower electrode 202 of the pyroelectric detector 210 and the resistor film 208 of the resistance change detector 220 are formed. Next, as shown in FIG. 4E, a thermal insulating film 205 is formed so as to cover the peripheral portion of the pyroelectric film 203 on the substrate 201 and the resistor film 208. Next, as shown in FIG. 4F, the upper electrode 204 is formed on the exposed upper surface of the pyroelectric film 203.
Is formed by, for example, an electron beam evaporation method. Finally, an etchant (for example, phosphoric acid heated to 80 ° C.) or the like is injected into the etching hole 206, and a portion of the substrate 201 immediately below the pyroelectric film 203 and the resistor film 208 is etched, as shown in FIG. Forming a void portion 207,
The infrared detecting element 200 is obtained.
【0030】《実施例3》本実施例の赤外線検知素子3
00を図5に示す。この赤外線検知素子300は、誘電
率変化型検知部310および抵抗変化型検知部320の
二種の検知部を備える。基板301は、実施例1で用い
たそれと同様のMgO単結晶からなる。誘電率変化型検
知部310は、基板301上に順次積層されたPt膜か
らなる下部電極302、組成がBa0.65Sr0.35TiO
3のチタン酸バリウムストロンチウム(以下、BSTと
する)からなる誘電体膜303、およびNi膜からなる
上部電極304を備える。一方、抵抗変化型検知部32
0は、基板301上に順次積層された熱的絶縁膜305
および抵抗体膜304を備える。熱的絶縁膜305は、
たとえばポリイミドからなる。各検知部310および3
20の底部と基板301の間には空隙部307が形成さ
れていて、検知部310および320は、それぞれその
周縁部で基板301に保持されている。本実施例では、
焦電型検知部310の上部電極304および抵抗変化型
検知部320の抵抗体膜304を同じ材料で構成し、同
時に形成する。<< Embodiment 3 >> The infrared detecting element 3 of this embodiment
00 is shown in FIG. The infrared detecting element 300 includes two types of detecting units, a permittivity changing type detecting unit 310 and a resistance changing type detecting unit 320. The substrate 301 is made of the same MgO single crystal as that used in the first embodiment. The permittivity change detecting unit 310 includes a lower electrode 302 made of a Pt film sequentially laminated on a substrate 301 and a composition of Ba 0.65 Sr 0.35 TiO 2.
3, a dielectric film 303 made of barium strontium titanate (hereinafter referred to as BST) and an upper electrode 304 made of a Ni film. On the other hand, the resistance change detection unit 32
0 is a thermal insulating film 305 sequentially laminated on the substrate 301
And a resistor film 304. The thermal insulating film 305 is
For example, it is made of polyimide. Each detector 310 and 3
A gap 307 is formed between the bottom of the substrate 20 and the substrate 301, and the detection units 310 and 320 are held by the substrate 301 at their peripheral edges, respectively. In this embodiment,
The upper electrode 304 of the pyroelectric detector 310 and the resistor film 304 of the resistance change detector 320 are made of the same material and are formed simultaneously.
【0031】以下、上記の赤外線検知素子300の製造
方法の具体例について、図6を用いて説明する。Hereinafter, a specific example of the method of manufacturing the infrared detecting element 300 will be described with reference to FIG.
【0032】まず、図6(a)に示すように、基板30
1上にRFマグネトロンスバッタ法により、厚さ250
nmのPt膜302aを形成する。ここで、Pt膜30
2aは、その膜成長方向が(100)面に配向するよう
に形成する。Pt膜302aの形成は、例えば、実施例
1と同じ条件で行う。次に、図6(b)に示すように、
形成されたPt膜302a上に、RFマグネトロンスバ
ッタ法によって、厚さ3μmの誘電体膜303aを形成
する。誘電体膜303aの形成は、例えば、以下の条件
で行う。First, as shown in FIG.
1 with a thickness of 250 mm by the RF magnetrons butter method.
A Pt film 302a of nm is formed. Here, the Pt film 30
2a is formed such that its film growth direction is oriented to the (100) plane. The formation of the Pt film 302a is performed, for example, under the same conditions as in the first embodiment. Next, as shown in FIG.
On the formed Pt film 302a, a 3 μm-thick dielectric film 303a is formed by an RF magnetron butter method. The formation of the dielectric film 303a is performed, for example, under the following conditions.
【0033】[0033]
【表3】 [Table 3]
【0034】次に、図6(c)に示すように、誘電体膜
303aを所望の形状に加工する。まず、誘電体膜30
3aの表面にフォトレジストをスピンコートにより塗布
した後、フォトリソグラフィによってこのレジストを所
望の形状に加工する。ついで、フッ硝酸を用いたウェッ
トエッチングによって、レジストより露出した部分の誘
電体膜303aを除去し、誘電率変化型検知部310用
の誘電体膜303を形成する。その後、誘電体膜303
上に残存したレジストを除去する。Next, as shown in FIG. 6C, the dielectric film 303a is processed into a desired shape. First, the dielectric film 30
After applying a photoresist to the surface of 3a by spin coating, the photoresist is processed into a desired shape by photolithography. Next, the portion of the dielectric film 303a exposed from the resist is removed by wet etching using hydrofluoric nitric acid to form a dielectric film 303 for the dielectric constant change detecting unit 310. After that, the dielectric film 303
The resist remaining on the top is removed.
【0035】次に、図6(d)に示すように、Pt膜3
02aの露出部分を所望の形状に加工する。すなわち、
空隙部307を形成するためのエッチングホール306
と、誘電率変化型検知部310の下部電極302、およ
びその上に検知部320を形成するための露出部309
を形成する。まず、Pt膜302a側の面上にフォトレ
ジストをスピンコートにより塗布した後、フォトリソグ
ラフイによってこのレジストを所望の形状に加工する。
ついで、Arガスを用いたスパッタエッチングによっ
て、レジストより露出した部分のPt膜302aを除去
し、その部分の基板301を露出させる。その後、レジ
ストを除去する。Next, as shown in FIG.
The exposed portion of 02a is processed into a desired shape. That is,
Etching hole 306 for forming void 307
And the lower electrode 302 of the permittivity change detecting unit 310 and an exposed portion 309 for forming the detecting unit 320 thereon.
To form First, a photoresist is applied on the surface on the side of the Pt film 302a by spin coating, and then the resist is processed into a desired shape by photolithography.
Next, the portion of the Pt film 302a exposed from the resist is removed by sputter etching using Ar gas, and the substrate 301 in that portion is exposed. After that, the resist is removed.
【0036】次に、図6(e)に示すように、基板30
1の上面にパターン加工された誘電体膜303の周縁部
を覆うように、熱的絶縁膜305を形成する。例えば感
光性ポリイミドをスピンコートにより塗布し、さらにこ
れをフォトリソグラフイにより所望の形状に加工して、
厚さ2μmの熱的絶縁膜305を形成する。次に、図6
(f)に示すように、誘電体膜303の露出した上面お
よび露出部309の上に形成された熱的絶縁膜305の
上面にそれぞれ上部電極304および抵抗体膜308
を、例えば、実施例1と同様に電子ビーム蒸着法により
同時に形成する。最後に、エッチングホール306にエ
ッチャント(たとえば80℃の燐酸)を注入し、基板3
01の焦電体膜303および抵抗体膜308直下の部分
に、空隙部307を形成して図5に示す赤外線検知素子
300が得られる。Next, as shown in FIG.
A thermal insulating film 305 is formed so as to cover the peripheral portion of the dielectric film 303 patterned on the upper surface of the first substrate 1. For example, a photosensitive polyimide is applied by spin coating, and further processed into a desired shape by photolithography,
A thermal insulation film 305 having a thickness of 2 μm is formed. Next, FIG.
As shown in (f), the upper electrode 304 and the resistor film 308 are formed on the exposed upper surface of the dielectric film 303 and the upper surface of the thermal insulating film 305 formed on the exposed portion 309, respectively.
Are simultaneously formed, for example, by the electron beam evaporation method as in the first embodiment. Finally, an etchant (for example, phosphoric acid at 80 ° C.) is injected into the etching hole 306, and the substrate 3
A gap 307 is formed immediately below the pyroelectric film 303 and the resistor film 308 of FIG. 1 to obtain the infrared detecting element 300 shown in FIG.
【0037】《実施例4》本実施例では、実施例3のそ
れと同様に誘電率変化型検知部と抵抗変化型検知部を備
えた赤外線検知素子の他の好ましい例について説明す
る。Embodiment 4 In this embodiment, another preferred example of an infrared detecting element having a permittivity change type detection unit and a resistance change type detection unit, similarly to the third embodiment, will be described.
【0038】本実施例の赤外線検知素子を図7に示す。
本赤外線検知素子400は、実施例3の赤外線検知素子
300のそれと同様に誘電率変化型検知部410および
抵抗変化型検知部420を備える。本実施例の赤外線検
知素子は、誘電率変化型検知部410の下部電極と抵抗
変化型検知部420の抵抗体膜408が同じ材料からな
る。FIG. 7 shows the infrared detecting element of this embodiment.
The infrared detection element 400 includes a dielectric constant change detection unit 410 and a resistance change detection unit 420, like the infrared detection element 300 of the third embodiment. In the infrared detecting element according to the present embodiment, the lower electrode of the permittivity change detecting section 410 and the resistor film 408 of the resistance change detecting section 420 are made of the same material.
【0039】まず、実施例1で用いたものと同様のMg
O単結晶からなる基板401上に、図8(a)に示すよ
うにRFマグネトロンスバッタ法によって厚さ200n
mのPt膜402aを形成する。次に、図8(b)に示
すように、形成されたPt膜402a上に、RFマグネ
トロンスバッタ法によって、厚さ3μmのPLTからな
る誘電体膜403aを形成し、さらにこれを図8(c)
に示すように所望の形状に加工して誘電率変化型検知部
410用の誘電体膜403aを形成する。First, the same Mg used in Example 1 was used.
On a substrate 401 made of O single crystal, as shown in FIG.
An m m Pt film 402a is formed. Next, as shown in FIG. 8B, a 3 μm-thick PLT dielectric film 403a is formed on the formed Pt film 402a by the RF magnetrons butter method, and this is further formed as shown in FIG. c)
Then, a dielectric film 403a for the dielectric constant change detecting unit 410 is formed by processing into a desired shape as shown in FIG.
【0040】次に、図8(d)に示すように、誘電体膜
403の形成により露出した部分のPt膜402aを所
望の形状に加工する。すなわち、空隙部407を形成す
るためのエッチングホール406、誘電率変化型検知部
410の下部電極402a、および抵抗変化型検知部4
20の抵抗体膜408を形成する。次に、図8(e)に
示すように、基板401の上面にパターン加工された誘
電体膜403の周縁部、および抵抗体膜408を覆うよ
うに、熱的絶縁膜405を形成する。次に、図8(f)
に示すように、誘電体膜403の露出した上面に上部電
極404を、例えば、電子ビーム蒸着法により形成す
る。最後に、エッチングホール406にエッチャント
(80℃の燐酸)を注入し、基板401の誘電体膜40
3および抵抗体膜408直下の部分に空隙部407を形
成し、図7に示す赤外線検知素子400が得られる。Next, as shown in FIG. 8D, the portion of the Pt film 402a exposed by forming the dielectric film 403 is processed into a desired shape. That is, the etching hole 406 for forming the gap 407, the lower electrode 402 a of the dielectric constant detection unit 410, and the resistance change detection unit 4
Twenty resistor films 408 are formed. Next, as shown in FIG. 8E, a thermal insulating film 405 is formed so as to cover the periphery of the dielectric film 403 patterned on the upper surface of the substrate 401 and the resistor film 408. Next, FIG.
As shown in FIG. 7, an upper electrode 404 is formed on the exposed upper surface of the dielectric film 403 by, for example, an electron beam evaporation method. Finally, an etchant (80 ° C. phosphoric acid) is injected into the etching hole 406 to form the dielectric film 40 on the substrate 401.
A gap 407 is formed in the portion immediately below the resistor 3 and the resistor film 408, and the infrared detecting element 400 shown in FIG. 7 is obtained.
【0041】[0041]
【発明の効果】本発明によると、小型でコンパクトな赤
外線検知素子を安価で提供することができる。According to the present invention, a small and compact infrared detecting element can be provided at low cost.
【図1】本発明の一実施例の赤外線検知素子の構造を示
す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a structure of an infrared detecting element according to one embodiment of the present invention.
【図2】同赤外線検知素子の各製造工程の状態を示す縦
断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a state of each manufacturing process of the infrared detecting element.
【図3】本発明の他の実施例の赤外線検知素子の構造を
示す縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a structure of an infrared detecting element according to another embodiment of the present invention.
【図4】同赤外線検知素子の各製造工程の状態を示す縦
断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a state of each manufacturing process of the infrared detecting element.
【図5】本発明のさらに他の実施例の赤外線検知素子の
構造を示す縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a structure of an infrared detecting element according to still another embodiment of the present invention.
【図6】同赤外線検知素子の各製造工程の状態を示す縦
断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a state of each manufacturing process of the infrared detecting element.
【図7】本発明のさらに他の実施例の赤外線検知素子の
構造を示す縦断面図である。FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the structure of an infrared detecting element according to still another embodiment of the present invention.
【図8】同赤外線検知素子の各製造工程の状態を示す縦
断面図である。FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a state of each manufacturing process of the infrared detecting element.
100、200、300、400 赤外線検知素子 101、201、301、401 基板 102、202、302、402 下部電極 102a、202a、302a、402a Pt膜 103、103a、203、203a 焦電体膜 104、204、304、404 上部電極 105、205、305、405 熱的絶縁膜 106、206、306、406 エッチングホール 107、207、307、407 空隙部 108、208、308、408 抵抗体膜 109、309 露出部 110、210 焦電型検知部 120、220、320、420 抵抗変化型検知部 303、303a、403、403a 誘電体膜 310、410 誘電率変化型検知部 100, 200, 300, 400 Infrared detecting element 101, 201, 301, 401 Substrate 102, 202, 302, 402 Lower electrode 102a, 202a, 302a, 402a Pt film 103, 103a, 203, 203a Pyroelectric film 104, 204 , 304, 404 Upper electrode 105, 205, 305, 405 Thermal insulating film 106, 206, 306, 406 Etching hole 107, 207, 307, 407 Void 108, 208, 308, 408 Resistor film 109, 309 Exposed part 110, 210 Pyroelectric detector 120, 220, 320, 420 Resistance change detector 303, 303a, 403, 403a Dielectric film 310, 410 Dielectric constant detector
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 37/02 H01L 37/02 (72)発明者 高山 良一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2G065 BA12 BA13 BA14 BB37 CA13 DA06 DA20 2G066 AC13 BA01 BA09 BA34 BA51 BA55 CA08 CA15 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 37/02 H01L 37/02 (72) Inventor Ryoichi Takayama 1006 Odakadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F term in the company (reference) 2G065 BA12 BA13 BA14 BB37 CA13 DA06 DA20 2G066 AC13 BA01 BA09 BA34 BA51 BA55 CA08 CA15
Claims (6)
た抵抗変化型の第一赤外線検知部並びに焦電型または誘
電率変化型の第二赤外線検知部とを備え、前記第一赤外
線検知部の抵抗体および前記第二赤外線検知部の一方の
電極が、同じ導電性材料からなる赤外線検知素子。A first infrared detecting section of a variable resistance type and a second infrared detecting section of a pyroelectric or dielectric constant type formed on the same surface of the substrate, wherein the first infrared ray is provided. An infrared detecting element, wherein the resistor of the detecting unit and one electrode of the second infrared detecting unit are made of the same conductive material.
に形成されたものである請求項1記載の赤外線検知素
子。2. The infrared detecting element according to claim 1, wherein said resistor and said one electrode are formed simultaneously.
直下に、空隙部を有する請求項1記載の赤外線検知素
子。3. The infrared detecting element according to claim 1, further comprising a gap immediately below the first or second detecting portion of the substrate.
た抵抗変化型の第一赤外線検知部並びに焦電型または誘
電率変化型の第二赤外線検知部とを備えた赤外線検知素
子の製造方法であって、前記第一赤外線検知部の抵抗体
および前記第二赤外線検知部の一方の電極を同時に形成
する赤外線検知素子の製造方法。4. An infrared detecting element comprising: a substrate; a resistance-change type first infrared detection unit and a pyroelectric or dielectric constant-change type second infrared detection unit formed on the same surface of the substrate. A method for manufacturing an infrared detecting element, wherein a resistor of the first infrared detecting section and one electrode of the second infrared detecting section are simultaneously formed.
と、前記導電性薄膜を加工して前記第一赤外線検知部の
抵抗体および前記第二赤外線検知部の一方の電極を形成
する工程とを具備する請求項4記載の赤外線検知素子の
製造方法。5. A step of forming a conductive thin film on the substrate, and a step of processing the conductive thin film to form a resistor of the first infrared detector and one electrode of the second infrared detector. The method for manufacturing an infrared sensing element according to claim 4, comprising:
抵抗体としての導電性薄膜を形成し、同時に前記第二赤
外線検知部の一方の電極としての他の導電性薄膜を形成
する請求項4記載の赤外線検知素子の製造方法。6. A method according to claim 6, wherein a conductive thin film is formed on the substrate as a resistor of the first infrared detecting section, and at the same time, another conductive thin film is formed as one electrode of the second infrared detecting section. Item 5. The method for producing an infrared detecting element according to Item 4.
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|---|---|---|---|
| JP11165972A JP2000356546A (en) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | Infrared detecting element and method of manufacturing the same |
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|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP2000356546A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004051760A1 (en) * | 2002-12-05 | 2004-06-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pyroelectric device, method for manufacturing same and infrared sensor |
| CN104115288A (en) * | 2011-12-19 | 2014-10-22 | 派洛斯有限公司 | Infrared light sensor chip with high measurement accuracy and method for manufacturing infrared light sensor chip |
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-
1999
- 1999-06-11 JP JP11165972A patent/JP2000356546A/en active Pending
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