JPH075036A - 人体感知センサー及びその製造方法 - Google Patents

人体感知センサー及びその製造方法

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JPH075036A
JPH075036A JP5323637A JP32363793A JPH075036A JP H075036 A JPH075036 A JP H075036A JP 5323637 A JP5323637 A JP 5323637A JP 32363793 A JP32363793 A JP 32363793A JP H075036 A JPH075036 A JP H075036A
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film
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Jun R Choi
ジュン リム チョイ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、人体感知センサー及びその製造方
法に関し、人体から発散される赤外線を感知し、その赤
外線から人体の有無及び位置を感知することを目的とす
る。 【構成】 室内の領域を左右及び上下領域に分割し、そ
の分割された領域に存在する物体から発生される赤外線
を投影させるためのレンズ部と、前記レンズ部の赤外線
のうち、人体から発生される赤外線のみをフィルターリ
ングするフィルター部と、前記フィルター部でフィルタ
ーリングされた人体の赤外線から人体の位置を感知する
赤外線センサー部とから構成される人体感知センサーで
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は赤外線センサーを用いた
人体感知センサーに関するもので、詳しくは人体から発
散される赤外線を感知し、その赤外線で人体の位置を感
知する人体感知センサー及びその製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般に、現在常用しているHgCdTe
赤外線センサーは感度が高く、誤差が小さいので人工衛
星と敵の動態を把握する軍事用で使用され、非接触時に
温度分布を測定して機械の欠陥又は熱イメージを具現す
る用途で使用される。一方、単位素子として広く使用さ
れている超電形赤外線センサーは前記HgCdTe赤外
線イメージセンサーに比べて波長依存度がなく、常温で
作動し得、著しく経済的であり、防犯用と自動戸等に使
用して人体の有無を判断する。
【0003】しかし、前述したような長所にかかわら
ず、超電形赤外線センサーが広く使用されない理由は、
感度がHgCdTe赤外線イメージセンサーに比べて1
0倍以上落ちるため、正確な赤外線センサーを必要とす
る軍事用として使用されなかった。一般の人体感知セン
サーに使用される赤外線センサーは、図1に示すよう
に、酸化マンガン(MgO)基板1上にPbTiO3
ような強誘電体薄膜をスパッタリング工程を用いて蒸着
した後、選択的食刻によりパターン化された構造を有す
る誘電体膜2が形成される。
【0004】以後、前記誘電体膜2の両方にポリアミド
3で支持台を形成した後、その誘電体膜2上に金(A
u)のような伝導性の優れた上部電極4を形成する。そ
して、前記酸化マンガン基板1のうち、誘電体膜2と上
部電極4が形成された側の反対側に湿式食刻工程で異方
性エッチングして、前記ポリアミド3により支持された
前記誘電体膜2が残り、その誘電体膜2が残った部分に
ニッケル/クロム(Ni/Cr)合金を蒸着して下部電
極5が形成される。
【0005】即ち、酸化マンガン基板1上にポリアミド
3が形成され、そのポリアミド3の間に誘電体膜2が形
成され、その誘電体膜2とポリアミド3上に上部電極4
が形成され、前記酸化マンガン基板1の下部に下部電極
5が形成される。このように構成された赤外線センサー
に赤外線が印加されると、下部電極5によりその赤外線
が吸収されて熱に変化し、その熱により誘電体膜2の表
面に電荷差が発生し、その電荷差により上部電極4及び
下部電極5間の電位差が発生する。
【0006】そして、上部電極4と下部電極5間の電位
差はコンデンサー電圧に変換され、そのコンデンサー電
圧は増幅され、その増幅されたコンデンサー電圧は処理
されて画像に変化される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の赤外線センサーにおいては、高感度の誘
電体の材料がなく、高感度の誘電体膜が不均一に蒸着さ
れ、センサー間の相互熱的干渉により誤差が発生して、
赤外線センサーの性能が低下する問題点があった。
【0008】従って、本発明の目的はこのような問題点
を解決するためになされたもので、赤外線センサーの横
方向の熱損失を防ぐために赤外線センサーと赤外線セン
サー間に酸化膜を形成し、縦方向の熱損失を防ぐために
シリコン基板背面に異方性食刻工程を行い、イメージを
赤外線センサーで投影するためのフレネルレンズ(Fr
esnel lens)を赤外線センサー数と同じ数設
置して、人体の有無だけでなく位置感知が可能な人体感
知センサー及びその製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、室内の領域を左右及び上下領域に分
割し、その分割された領域に存在する物体から発生され
る赤外線を投影させるためのレンズ部と、前記レンズ部
の赤外線のうち、人体から発生された赤外線のみをフィ
ルターリングするフィルター部と、前記フィルター部で
フィルターリングされた人体の赤外線から人体の位置を
感知する赤外線センサー部とから構成される人体感知セ
ンサーを提供する。
【0010】
【実施例】本発明による人体感知センサーは、図2及び
図5に示すように、室内の領域を左右領域(1〜5)と
上下領域(A,B)とに分割し、前記分割された領域に
存在する物体から発生される赤外線を投影させるための
レンズ部10と、前記レンズ部10の赤外線のうち人体
から発生された赤外線のみをフィルターリングするフィ
ルター部20と、前記フィルター部20でフィルターリ
ングされた人体の赤外線からその人体の位置を感知する
赤外線センサー部30とから構成される。
【0011】即ち、赤外線センサー部30の上部に安定
間隔を置いて、人体の赤外線の波長のみをフィルターリ
ングするフィルター部20がパッケージ40で固定設置
され、外部から入力される波長を赤外線センサー部30
で投影させるシリンダー形レンズ部10が赤外線センサ
ー部30の後方に焦点が合うように固定され、前記赤外
線センサー部30はパッケージ40でパッケージングさ
れる。
【0012】ここで、前記レンズ部10は室内の分割さ
れた領域の数と同一数のフレネルレンズにより構成さ
れ、前記赤外線センサー部30は前記フレネルレンズ数
と同じ複数の赤外線センサーにより構成される。前記赤
外線センサー部30の赤外線センサーは、図3A〜図3
Cに示すような製造工程により製造される。
【0013】即ち、清潔によく乾燥されたシリコンに不
純物(例えば、Boron)を強くドーピングさせた基
板31上に酸化膜(SiO2 )32が所定厚さに成長さ
せ、前記第1酸化膜32上に窒化シリコン膜(Si3
4 )が選択的に蒸着された絶縁膜33が形成される。そ
して、前記絶縁膜33の両端に、酸化マスクを用いたL
OCOS工程(Local oxidation of
silicon)により赤外線センサーと赤外線セン
サー間を分離するための第2酸化膜34が成長され、前
記絶縁膜33上にチタン/白金(Ti/Pt)の合金が
スパッタリング工程により蒸着された後、選択的食刻に
よりパターンが形成された下部電極35が形成される。
【0014】その後、図3(B)に示すように、前記下
部電極35上にPbLaTiOのような強誘電体が形成
された後、選択的食刻によりパターンが形成された誘電
体膜36が形成され、前記誘電体膜36、下部電極3
5、絶縁膜33上に第3酸化膜37が蒸着された後、ニ
ッケル/クロム(Ni−Cr)合金が蒸着されて上部電
極が形成される。
【0015】そして、図3(C)に示すように、前記基
板1の背面には前記不純物がドーピングされた面まで異
方性食刻工程が行われる。即ち、基板31上に第1酸化
膜32と絶縁膜33が形成され、その絶縁膜33上に下
部電極35と誘電体膜36が形成され、前記誘電体膜3
6上に第3酸化膜37と上部電極38が備えられた構造
である。
【0016】そして、このような製造工程を通じて製造
された赤外線センサーは、図4に示すように、室内の分
割された領域と同じに複数個に配列される。このように
構成された本発明の人体感知センサーの動作過程及び作
用を図2〜図6を参照して説明する。先ず、室内に存在
する人体の位置を感知するために室内を10個の左右領
域(1〜5)及び上下領域(A,B)に分割し、その分
割された領域数と同一な10個の赤外線センサー及びフ
レネルレンズを有する人体感知センサーを例として説明
する。
【0017】即ち、図5に示すように、室内を左右五つ
の領域(1〜5)と上下二つの領域(A,B)とに分割
する。前記室内の分割数が多くなると、正確な位置を感
知し得るが、信号処理が複雑になる。前記分割された室
内領域の一つの領域に人が存在すると、その人体から発
散された赤外線は使用形態に応じて、図2及び図6に示
すように、横方向及び縦方向にレンズ部10のシリンダ
ー形フレネルレンズに印加される。
【0018】この際に、フレネルレンズはポリアミド材
質で形成され、赤外線センサー数とフレネルレンズ数、
つまり室内の分割された領域の数と同じ数で同一領域に
設置されるので、人体の赤外線は各領域に当たる赤外線
センサー部30に集中し、その集中された赤外線はフィ
ルター部20に印加される。即ち、人体から発散される
赤外線の領域である7〜9μmの波長の赤外線のみがフ
ィルター部20によりフィルターリングされ、室内に存
在する電灯等の赤外線はフィルターリングされなく、フ
ィルター部20を通過した赤外線は赤外線センサー部3
0の赤外線センサーの上部電極38に印加される。
【0019】この際に、前記赤外線は上部電極38によ
り熱に変換され、その変換された熱は第3酸化膜37を
通じて誘電体膜36に印加され、その熱の変化は誘電体
膜36により感知され、その熱に当たる誘電体膜36の
表面で電荷の差が発生され、その電荷の差による漏出電
流は第3酸化膜37により防止される。そして、前記誘
電体膜36で発生される電荷差は上部電極38と下部電
極35により発生され、その電位差は増幅され、画像処
理されて人体の位置が感知される。
【0020】そして、前記第2酸化膜34により、吸収
された熱が横方向に損失されることが防止され、基板3
1の異方性食刻工程によりパターンされるので縦方向の
熱損失が最小に減り、その熱損失の防止により赤外線セ
ンサー部の感度が増加される。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の人体感知
センサーによると、室内の分割された領域に相応して赤
外線センサーが形成されて人体の位置を感知し得、赤外
線センサーの製造時に酸化膜を形成して横方向の熱損失
が防止され、基板の背面が異方性食刻工程でパターンさ
れて縦方向の熱損失が防止されるので、赤外線センサー
の効率が向上し、室内の人の有無だけでなく人体の位置
の感知が可能な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般の人体感知センサーの赤外線センサーの構
造を示す斜視図である。
【図2】本発明による人体感知センサーの構成と、その
人体感知センサーの縦方向に赤外線が投影される状態を
示す断面図である。
【図3】本発明による人体感知センサーの赤外線の製造
工程(A.B.C)を示す断面図である。
【図4】本発明による人体感知センサーの赤外線センサ
ーを示す平面図(A)及び断面図(B)である。
【図5】本発明による人体感知センサーの赤外線投影領
域を示す図面である。
【図6】本発明による人体感知センサーの、横方向に赤
外線が投影された状態を示す図面である。
【符号の説明】
10…レンズ部 20…フィルター部 30…赤外線センサー部 31…基板 32…第1酸化膜 33…絶縁膜 34…第2酸化膜 35…下部電極 36…誘電体膜 37…第3酸化膜 38…上部電極 40…パッケージ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室内の領域を左右及び上下領域に分割
    し、分割された領域に存在する物体から発生する赤外線
    を投影するためのレンズ部と、 前記レンズ部からの赤外線のうち、人体から発生された
    赤外線のみをフィルターリングするフィルター部と、 前記フィルター部でフィルターリングされた人体の赤外
    線に基づき人体の位置を感知する赤外線センサー部とか
    ら構成されることを特徴とする人体感知センサー。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記レンズ部はシリ
    ンダー形フレネルレンズにより構成されることを特徴と
    する人体感知センサー。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記レンズ部は、レ
    ンズの焦点が前記赤外線センサー部の後方に合うように
    設置されることを特徴とする人体感知センサー。
  4. 【請求項4】 請求項1において、前記赤外線センサー
    部は、基板上に酸化膜と絶縁膜が形成され、前記絶縁膜
    上に下部電極と誘電体膜が形成され、前記誘電体膜上に
    上部電極が形成されたものであることを特徴とする人体
    感知センサー。
  5. 【請求項5】 請求項4において、前記誘電体膜と上部
    電極間に、電荷による漏出電流を防止するために第3酸
    化膜が形成されることを特徴とする人体感知センサー。
  6. 【請求項6】 請求項4において、前記絶縁膜の両側
    に、横方向の熱損失を防止するための酸化膜が形成され
    ることを特徴とする人体感知センサー。
  7. 【請求項7】 清潔によく乾燥されたシリコンに不純物
    を強くドーピングさせた基板上に、第1酸化膜(SiO
    2 )を成長させ、前記第1酸化膜上に窒化シリコン膜
    (Si3 4 )が選択的に蒸着され絶縁膜が形成される
    第1工程と、 前記第1工程の前記絶縁膜上に、赤外線センサーと赤外
    線センサー間を分離するための第2酸化膜を成長させ、
    前記絶縁膜上に下部電極が形成される第2工程と、 前記第2工程の下部電極上に誘電体膜が形成され、前記
    誘電体膜、下部電極、絶縁膜上に第3酸化膜を蒸着させ
    た後、上部電極が形成される第3工程と、 前記第1工程の基板の背面に、前記不純物がドーピング
    された面まで異方性食刻工程が行われる第4工程と、を
    具備することを特徴とする人体感知センサーの製造方
    法。
  8. 【請求項8】 請求項7において、前記第2酸化膜は、
    酸化マスクを用いたロコス(Local oxidat
    ion of silicon)工程により形成される
    ことを特徴とする人体感知センサーの製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項7において、前記下部電極は、チ
    タン/白金(Ti/Pt)の合金がスパッタリング工程
    により蒸着された後、選択的食刻によりパターンが形成
    されることを特徴とする人体感知センサーの製造方法。
  10. 【請求項10】 請求項7において、前記誘電体膜は、
    PbLaTiOのような強誘電体を蒸着させた後、選択
    的食刻によりパターンが形成されることを特徴とする人
    体感知センサーの製造方法。
  11. 【請求項11】 請求項7において、前記上部電極は、
    ニッケル/クロム(Ni/Cr)の合金を蒸着して形成
    されることを特徴とする人体感知センサーの製造方法。
JP5323637A 1992-12-24 1993-12-22 人体感知センサー及びその製造方法 Pending JPH075036A (ja)

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