JPH07286898A - Method for manufacturing pyroelectric type infrared ray element - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To manufacture a high-sensitivity element easily without using a highly accurate etching technology or an epitaxial lower electrode formation technology by using SrTiO3 substrate, diffusion Nb on the substrate and forming a dope layer, and then forming PZT thin film. CONSTITUTION:A substrate 1 is subjected to mirror-surface abrasion so that the surface is the (100) face using SrTiO3 substrate 1 and an electrode mask pattern is formed on the surface by photolithography. Then, Nb is diffused onto an electrode pattern for forming a dope layer 4 and then the electrode mask pattern is eliminated. Then, the PZT thin film 5 is deposited by the CVD method (Chemical Vapor Growth Method) and an upper electrode 6 consisting of a transmission conductive metal material such as Cr is formed on the upper surface and then the lower portion of the substrate 1 is etched to a specific shape before removal. By etching the substrate 1, thermal conductivity can be improved and sensitivity can be improved. Also, since the substrate 1 partially remains, a desired strendth can be maintained. The dope layer 4 becomes a lower electrode.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、赤外線検出センサー
などに組み込まれる焦電型赤外線素子の製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a pyroelectric infrared device incorporated in an infrared detection sensor or the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、焦電型赤外線素子を製造するに
は、ＰＺＴ薄膜を分極方向に配向させるため、格子定数
の近いＭｇＯ基板が用いられる。この場合、下部電極を
形成する手法として、（１）ＭｇＯ基板上のＰＺＴ薄膜
を成長させた後、下部電極としてのＰｔを設ける手法
と、（２）ＭｇＯ基板の所定の位置に、先にＰｔ膜より
なる下部電極を形成する手法とがある。2. Description of the Related Art Conventionally, in manufacturing a pyroelectric infrared device, an MgO substrate having a close lattice constant is used in order to orient the PZT thin film in the polarization direction. In this case, as a method of forming the lower electrode, (1) a method of growing PZT thin film on the MgO substrate and then providing Pt as the lower electrode, and (2) a method of forming Pt at a predetermined position of the MgO substrate first. There is a method of forming a lower electrode made of a film.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
（１）の手法においては、ＭｇＯ基板の対応する部分を
エッチング処理により全て除去する必要があるが、この
場合、ＰＺＴ薄膜を傷つけないようにしなければなら
ず、かなりの困難性を伴う。また、前記（２）の手法に
おいては、ＭｇＯ基板に対してＰｔ膜をエピタキシャル
成長させる必要があり、このための設備や技術が必要と
なる。However, in the above method (1), it is necessary to completely remove the corresponding portion of the MgO substrate by etching. In this case, the PZT thin film must be protected from damage. No, but with considerable difficulty. Further, in the method (2), it is necessary to epitaxially grow the Pt film on the MgO substrate, and equipment and technology for this purpose are required.

【０００４】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、高精度エッチング技術やエピタキシャル下部
電極形成技術がなくても、高感度の焦電型赤外線素子を
簡単に製造することができる方法を提供することを目的
とする。The present invention has been made in consideration of the above matters, and it is possible to easily manufacture a high-sensitivity pyroelectric infrared device without using a high-precision etching technique or an epitaxial lower electrode forming technique. The purpose is to provide a method.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、基板の表面にＰＺＴ薄膜を形成する焦
電型赤外線素子の製造方法において、前記基板としてＳ
ｒＴｉＯ₃ 基板を用い、このＳｒＴｉＯ₃ 基板上にＮｂ
を拡散させてドープ層を形成した後、ＰＺＴ薄膜を形成
することを特徴としている。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a method for manufacturing a pyroelectric infrared device in which a PZT thin film is formed on the surface of a substrate.
Using an rTiO ₃ substrate, Nb is deposited on the SrTiO ₃ substrate.
Is diffused to form a doped layer, and then a PZT thin film is formed.

【０００６】[0006]

【作用】この発明においては、基板としてＰＺＴと格子
定数が近いＳｒＴｉＯ₃ 単結晶基板を用い、この基板上
にＮｂを拡散させてドープ層を形成した後、ＰＺＴ薄膜
を形成するようにしているので、ＰＺＴ薄膜を分極方向
に強く配向させることができる。そして、ＳｒＴｉＯ₃
基板にＮｂのドープ層が形成されているので、そのまま
下部電極とすることができる。したがって、従来のよう
に、下部電極形成のためにエッチングしなくてもよく、
また、基板に対してＰｔ膜をエピタキシャル成長させた
りする必要がない。In the present invention, a SrTiO ₃ single crystal substrate having a lattice constant close to that of PZT is used as a substrate, and Nb is diffused on this substrate to form a doped layer, and then a PZT thin film is formed. , PZT thin films can be strongly oriented in the polarization direction. And SrTiO ₃
Since the Nb-doped layer is formed on the substrate, the lower electrode can be used as it is. Therefore, unlike the conventional case, it is not necessary to perform etching for forming the lower electrode,
Further, it is not necessary to epitaxially grow the Pt film on the substrate.

【０００７】[0007]

【実施例】図１および図２は、この発明の焦電型赤外線
素子の製造方法を示すもので、これらの図を参照しなが
ら製造手順を説明する。なお、各図において、各部は誇
張して表されており、数値の大きさの通り表示されてな
い。1 and 2 show a method of manufacturing a pyroelectric infrared device according to the present invention. The manufacturing procedure will be described with reference to these drawings. In addition, in each figure, each part is exaggerated and is not displayed according to the size of the numerical value.

【０００８】（１）まず、図１（Ａ）に示すように、基
板として例えば厚さ０．５ｍｍ、５ｍｍ四方のＳｒＴｉ
Ｏ₃ 基板１を用い、このＳｒＴｉＯ₃ 基板１を（１０
０）面に鏡面研磨し、その表面上にフォトリソグラフィ
によって電極マスクパターン２を形成する。(1) First, as shown in FIG. 1A, as a substrate, for example, SrTi having a thickness of 0.5 mm and a square of 5 mm is used.
Using the O ₃ substrate 1, the SrTiO ₃ substrate 1 (10
The surface 0) is mirror-polished, and the electrode mask pattern 2 is formed on the surface by photolithography.

【０００９】（２）次いで、図１（Ｂ）に示すように、
電極マスクパターン２上にＮｂ３を拡散させ、同図
（Ｃ）に示すように、ドープ層４を形成する。その後、
電極マスクパターン２は除去される。(2) Next, as shown in FIG.
Nb3 is diffused on the electrode mask pattern 2 to form a doped layer 4 as shown in FIG. afterwards,
The electrode mask pattern 2 is removed.

【００１０】（３）そして、図２（Ａ）に示すように、
ＣＶＤ法（化学気相成長法）によりＰＺＴ薄膜５を例え
ば５μｍ程度の厚みに堆積する。このＰＺＴ薄膜５は、
ＣＶＤ法により成長させると、ｃ軸方向に配向成長す
る。(3) Then, as shown in FIG.
The PZT thin film 5 is deposited to a thickness of, for example, about 5 μm by the CVD method (chemical vapor deposition method). This PZT thin film 5 is
When it is grown by the CVD method, it grows oriented in the c-axis direction.

【００１１】（４）図２（Ｂ）に示すように、ＰＺＴ薄
膜５の上面にＣｒなど透過性導電性金属材料よりなる上
部電極６を形成し、次いで、同図（Ｃ）に示すように、
ＳｒＴｉＯ₃ 基板１の下部を所定形状になるようにエッ
チング処理して除去する。符号７はエッチング処理によ
って除去された部分を示す。(4) As shown in FIG. 2B, an upper electrode 6 made of a transparent conductive metal material such as Cr is formed on the upper surface of the PZT thin film 5, and then as shown in FIG. ,
The lower part of the SrTiO ₃ substrate 1 is etched so as to have a predetermined shape and removed. Reference numeral 7 indicates a portion removed by the etching process.

【００１２】前記ＳｒＴｉＯ₃ 基板１のエッチングを施
すことにより、熱伝導性が改良され、感度が向上する。
また、ＳｒＴｉＯ₃ 基板１の一部が残されているので、
所望の強度が維持される。By etching the SrTiO ₃ substrate 1, the thermal conductivity is improved and the sensitivity is improved.
Moreover, since a part of the SrTiO ₃ substrate 1 is left,
The desired strength is maintained.

【００１３】そして、上述のように、ＳｒＴｉＯ₃ 基板
１がＮｂドープを施されているので、これを下部電極と
することができる。つまり、従来のように特別に下部電
極を形成するためのエッチングを施す必要がなくなる。As described above, since the SrTiO ₃ substrate 1 is Nb-doped, it can be used as the lower electrode. In other words, it is not necessary to perform etching for forming the lower electrode, which is required in the conventional case.

【００１４】上記ＰＺＴ薄膜５の組成は、ＰｂＺｒ_x Ｔ
ｉ_1-x Ｏ₃ 〔０≦ｘ≦０．５２〕が好ましい。これは、
ｘ≦０．５２であると、ＰＺＴ薄膜は正方晶であり、ｃ
軸方向が分極方向である。したがって、ｃ軸配向膜を形
成することにより、高感度の焦電型赤外線素子を得るこ
とができる。The composition of the PZT thin film 5 is PbZr _x T
i _1-x O ₃ [0 ≦ x ≦ 0.52] is preferable. this is,
When x ≦ 0.52, the PZT thin film is tetragonal, and c
The axial direction is the polarization direction. Therefore, by forming the c-axis alignment film, a highly sensitive pyroelectric infrared device can be obtained.

【００１５】[0015]

【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、ＳｒＴｉＯ₃ 基板を用いるとともに、この基板上に
Ｎｂを拡散させてドープ層を形成した後、ＰＺＴ薄膜を
形成するようにしているので、ＰＺＴ薄膜を分極方向に
強く配向させることができる。したがって、従来のＭｇ
Ｏ基板をを用いた場合のように高度なエッチング技術を
必要とせず、また、基板に対してＰｔ膜をエピタキシャ
ル成長させたりする必要がなく、非常に簡易な手法で容
易に所望の感度を有する焦電型赤外線素子を得ることが
できる。したがって、高感度の赤外線センサーを安価に
得ることができる。As described above, in the present invention, the SrTiO ₃ substrate is used, and Nb is diffused on the substrate to form the doped layer, and then the PZT thin film is formed. It is possible to strongly orient the PZT thin film in the polarization direction. Therefore, conventional Mg
It does not require a high-level etching technique as in the case of using an O substrate, and does not need to epitaxially grow a Pt film on the substrate. An electric infrared device can be obtained. Therefore, a highly sensitive infrared sensor can be obtained at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】この発明の一実施例に係る焦電型赤外線素子の
製造方法の一例の第１ステップを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first step of an example of a method for manufacturing a pyroelectric infrared device according to an embodiment of the present invention.

【図２】前記第１ステップの次に行われる第２ステップ
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second step performed after the first step.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…ＳｒＴｉＯ₃ 基板、３…Ｎｂ、４…ドープ層、５…
ＰＺＴ薄膜。1 ... SrTiO ₃ substrate, 3 ... Nb, 4 ... Doped layer, 5 ...
PZT thin film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 基板の表面にＰＺＴ薄膜を形成する焦電
型赤外線素子の製造方法において、前記基板としてＳｒ
ＴｉＯ₃ 基板を用い、このＳｒＴｉＯ₃ 基板上にＮｂを
拡散させてドープ層を形成した後、ＰＺＴ薄膜を形成す
ることを特徴とする焦電型赤外線素子の製造方法。1. A method of manufacturing a pyroelectric infrared device comprising forming a PZT thin film on the surface of a substrate, wherein the substrate is Sr.
A method for manufacturing a pyroelectric infrared device, comprising: using a TiO ₃ substrate, diffusing Nb on the SrTiO ₃ substrate to form a doped layer, and then forming a PZT thin film.