JPH11118606A - Pyroelectric infrared sensor and its manufacture - Google Patents
Pyroelectric infrared sensor and its manufactureInfo
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- JPH11118606A JPH11118606A JP28496397A JP28496397A JPH11118606A JP H11118606 A JPH11118606 A JP H11118606A JP 28496397 A JP28496397 A JP 28496397A JP 28496397 A JP28496397 A JP 28496397A JP H11118606 A JPH11118606 A JP H11118606A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、焦電型赤外線セン
サおよびその製造方法に関する。The present invention relates to a pyroelectric infrared sensor and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】焦電型赤外線センサは、チタン酸ジルコ
ン酸鉛系セラミックス等の強誘電体セラミックス、タン
タル酸リチュウム等の単結晶もしくはポリフッ化ビニリ
デン等の有機材料を用いて構成され、温度上昇により自
発分極が変化して表面電荷が発生する焦電効果を利用し
たセンサであり、入射した赤外線を熱に変換して、焦電
効果により電気信号に変換している。2. Description of the Related Art Pyroelectric infrared sensors are made of ferroelectric ceramics such as lead titanate zirconate ceramics, single crystals such as lithium tantalate, or organic materials such as polyvinylidene fluoride. This is a sensor that uses the pyroelectric effect in which spontaneous polarization changes to generate surface charges, and converts incident infrared light into heat and converts it into an electric signal using the pyroelectric effect.
【０００３】このタイプの赤外線センサは常温で動作し
て感度は低いが低価格のために、防犯分野での人体検出
等に広く使われている。そして、焦電型赤外線センサの
検出信号は微分信号であるため、静止した物体を検出す
る場合には、センサの前面に遮蔽板を設置し、ある周期
で入射赤外線を遮蔽、露出することにより検出するチョ
ッパ機構によっている。[0003] This type of infrared sensor operates at room temperature and has low sensitivity but is inexpensive, so it is widely used for detecting human bodies in the crime prevention field. Since the detection signal of the pyroelectric infrared sensor is a differential signal, when detecting a stationary object, a shielding plate is installed in front of the sensor, and detection is performed by shielding and exposing the incident infrared at a certain cycle. It depends on the chopper mechanism.
【０００４】ここで、焦電型赤外線センサにおける熱−
電流変換効率や応答性を改善し、さらにクロストークの
影響を無視できる小型のマルチエレメントセンサを実現
するものとして、たとえば特開平６−２８１５０３号公
報に開示された技術が知られている。Here, the heat in the pyroelectric infrared sensor is
A technique disclosed in, for example, JP-A-6-281503 is known as a technique for improving a current conversion efficiency and a response and realizing a small-sized multi-element sensor in which the influence of crosstalk can be ignored.
【０００５】特開平６−２８１５０３号公報に開示され
た焦電型赤外線センサの構造を、図１５、図１６および
図１７に示す。ここで、図１５は当該公報に開示された
従来の焦電型赤外線センサを示す平面図、図１６は図１
５のＡ−Ａ’線に沿った断面図、図１７は図１５のＢ−
Ｂ’線に沿った断面図である。FIGS. 15, 16 and 17 show the structure of a pyroelectric infrared sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-281503. Here, FIG. 15 is a plan view showing a conventional pyroelectric infrared sensor disclosed in the publication, and FIG.
5 is a sectional view taken along the line AA 'of FIG. 5, and FIG.
It is sectional drawing which followed the B 'line.
【０００６】図示するように、この焦電型赤外線センサ
は、基板１０１上に絶縁膜１０２が形成されている。絶
縁膜１０２上には、支持部１０４、この支持部１０４に
支持された支持層１０５が順次積層されている。さら
に、支持層１０５の上部には、下部電極１０６と、この
下部電極１０６上に焦電薄膜１０７を介して成膜された
上部電極１０８とが形成されている。上部電極１０８の
上部には赤外線吸収膜１０９が形成されており、下部電
極１０６と上部電極１０８は、赤外線吸収膜１０９を覆
う絶縁膜１１０に形成された配線ようの貫通孔により外
部装置と電気的に接続される。As shown in the figure, the pyroelectric infrared sensor has an insulating film 102 formed on a substrate 101. On the insulating film 102, a support portion 104 and a support layer 105 supported by the support portion 104 are sequentially laminated. Further, a lower electrode 106 and an upper electrode 108 formed on the lower electrode 106 via a pyroelectric thin film 107 are formed on the support layer 105. An infrared absorbing film 109 is formed on the upper electrode 108. The lower electrode 106 and the upper electrode 108 are electrically connected to an external device by a through hole such as a wiring formed in the insulating film 110 covering the infrared absorbing film 109. Connected to.
【０００７】矩形に形成された赤外線吸収膜１０９に対
応して、支持部１０４の一部を所定の幅にわたって開口
して絶縁層１０２と支持層１０５とに挟まれた断熱空間
１１１が形成されている。そして、この断熱空間１１１
を外部に連通する開口孔１１２が矩形の断熱空間１１１
の四隅に形成されている。[0007] A part of the supporting portion 104 is opened to a predetermined width corresponding to the rectangular infrared absorbing film 109 to form a heat insulating space 111 sandwiched between the insulating layer 102 and the supporting layer 105. I have. And this heat insulation space 111
The opening hole 112 that communicates with the outside is a rectangular heat insulating space 111.
Are formed in the four corners.
【０００８】このような焦電型赤外線センサでは、赤外
線が入射すると赤外線吸収体１０９が赤外線を吸収して
加熱される。赤外線吸収体１０９の熱は上部電極１０８
を介して焦電薄膜１０７に伝達され、これにより上部電
極１０８と下部電極１０６間に信号が出力される。この
とき、断熱空間１１１により焦電薄膜１０７の熱が絶縁
膜１０２やシリコン基板１０１へ拡散することが遮断さ
れて、焦電型赤外線センサの変換効率、応答性が改善さ
れるものである。In such a pyroelectric infrared sensor, when infrared light enters, the infrared absorber 109 absorbs the infrared light and is heated. The heat of the infrared absorber 109 is transferred to the upper electrode 108.
The signal is transmitted to the pyroelectric thin film 107 through the interface, thereby outputting a signal between the upper electrode 108 and the lower electrode 106. At this time, the heat of the pyroelectric thin film 107 is blocked from diffusing to the insulating film 102 and the silicon substrate 101 by the heat insulating space 111, and the conversion efficiency and the responsiveness of the pyroelectric infrared sensor are improved.
【０００９】図１８に特開平６−２１３７１４号公報に
開示された焦電型赤外線センサの構造を示す。FIG. 18 shows the structure of a pyroelectric infrared sensor disclosed in JP-A-6-213714.
【００１０】図１８に示す焦電型赤外線センサでは、基
板２０１上に２つの圧電素子２０２ａ，２０２ｂと赤外
線検出素子２０５とが薄膜技術で形成されている。圧電
素子２０２ａ，２０２ｂの上部には両者に共通の振動体
２０３が接着されており、遮蔽板２０４を振動体２０３
の長手方向にのみ移動可能なように振動体２０３に保持
してチョッパを構成している。そして、超音波モータの
原理により、圧電素子２０２ａ，２０２ｂを振動させる
ことで振動体２０３が振動して遮蔽板２０４が移動され
る。また、赤外線検出素子２０５には受光電極２０６と
取り出し電極２０７とが取り付けられている。そして、
受光電極２０６に赤外線２０８が入射することにより、
受光電極２０６と赤外線検出素子２０５との間に温度変
化が発生し、これによる焦電効果で発生した電荷が電極
２０７で外部へ取り出される。In the pyroelectric infrared sensor shown in FIG. 18, two piezoelectric elements 202a and 202b and an infrared detecting element 205 are formed on a substrate 201 by a thin film technique. A vibrating body 203 common to both piezoelectric elements 202a and 202b is adhered to the upper part of the piezoelectric elements 202a and 202b.
The chopper is held by the vibrating body 203 so as to be movable only in the longitudinal direction. Then, by vibrating the piezoelectric elements 202a and 202b according to the principle of the ultrasonic motor, the vibrating body 203 vibrates and the shielding plate 204 is moved. Further, a light receiving electrode 206 and an extraction electrode 207 are attached to the infrared detecting element 205. And
When the infrared ray 208 is incident on the light receiving electrode 206,
A temperature change occurs between the light receiving electrode 206 and the infrared detecting element 205, and the charge generated by the pyroelectric effect is taken out to the outside by the electrode 207.
【００１１】このとき、受光電極２０６を赤外線に対し
て遮蔽、露出するように遮蔽板２０４を往復運動させる
ことにより、受光電極２０６に入射する赤外線を断続す
る構成となっている。[0011] At this time, the shielding plate 204 is reciprocated so as to shield and expose the light receiving electrode 206 with respect to the infrared light, so that the infrared light incident on the light receiving electrode 206 is interrupted.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−２８１５０３号公報に記載された焦電型赤外線セン
サでは、焦電型赤外線センサ自体に赤外線を断続する機
構がないため、静止した物体を検出する場合には、別
途、赤外線を遮蔽する遮蔽板と、この遮蔽板を駆動する
駆動装置が必要である。そして、遮蔽板を取り付けた場
合には、センサ前面に遮蔽板が移動するための空間が、
遮蔽板と赤外線検出部との間に両者が相互に接触しない
程度の空間がそれぞれ必要になる。そのため、たとえ赤
外線検出部が小型化できても、焦電型赤外線センサ自体
の小型化は困難である。これに加えて、遮蔽板やその駆
動機構を設けるようにすれば、構造が複雑化してセンサ
作製が困難になる。However, in the pyroelectric infrared sensor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-281503, a stationary object is detected because the pyroelectric infrared sensor itself has no mechanism for interrupting infrared rays. In this case, a shielding plate for shielding infrared rays and a driving device for driving the shielding plate are separately required. And when the shielding plate is attached, the space for the shielding plate to move in front of the sensor is
Spaces are required between the shielding plate and the infrared detection unit to such an extent that they do not contact each other. Therefore, even if the infrared detector can be reduced in size, it is difficult to reduce the size of the pyroelectric infrared sensor itself. In addition to this, if a shielding plate and its driving mechanism are provided, the structure becomes complicated, and it becomes difficult to manufacture the sensor.
【００１３】また、図１７に示すように、開口孔１１２
と連通している断熱空間１１１内に外部からの異物が混
入したり、断熱空間１１１内にエッチング残りや洗浄残
りなどの残渣が存在する場合には、断熱作用が低減して
しまう。Also, as shown in FIG.
If foreign matter from the outside enters the heat insulating space 111 communicating with the air, or a residue such as an etching residue or a cleaning residue exists in the heat insulating space 111, the heat insulating effect is reduced.
【００１４】さらに、ダイヤフラムに静電気が発生した
場合には、ダイヤフラムが静電気力で基板に接触して断
熱効果が損なわれる可能性もある。Further, when static electricity is generated in the diaphragm, the diaphragm may come into contact with the substrate due to the electrostatic force and the heat insulating effect may be impaired.
【００１５】一方、特開平６−２１３７１４号公報に記
載された焦電型赤外線センサでは、機械的な駆動方法で
遮蔽板２０４を駆動しているので、赤外線検出部の前面
に遮蔽板２０４の移動空間が、遮蔽板２０４と赤外線検
出部との間に両者が非接触を保つことのできる程度の空
間が必要であり、赤外線検出部が小型化されてもチョッ
パ部の小型化ができず、焦電型赤外線センサ自体の小型
化は困難である。On the other hand, in the pyroelectric infrared sensor described in JP-A-6-213714, since the shielding plate 204 is driven by a mechanical driving method, the movement of the shielding plate 204 is in front of the infrared detector. A space is required between the shielding plate 204 and the infrared detection unit that can keep non-contact between them, and even if the infrared detection unit is downsized, the chopper unit cannot be downsized. It is difficult to reduce the size of the electronic infrared sensor itself.
【００１６】そこで、本発明は、チョッパ用の遮蔽板お
よびその駆動機構を用いることなく、小型化を実現する
ことのできる焦電型赤外線センサを提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a pyroelectric infrared sensor that can be reduced in size without using a chopper shielding plate and a driving mechanism therefor.
【００１７】また、本発明は、断熱空間への異物の混入
や不要な静電気力の発生を防止することのできる焦電型
赤外線センサを提供することを目的とする。Another object of the present invention is to provide a pyroelectric infrared sensor capable of preventing foreign matters from entering the heat insulating space and generating unnecessary electrostatic force.
【００１８】そして、本発明は、作製の容易な焦電型赤
外線センサを提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a pyroelectric infrared sensor that can be easily manufactured.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の焦電型赤外線センサは、導電性を有する第
１の基板と、第１の基板上に形成された第１の絶縁層
と、第１の絶縁層上に形成された第２の絶縁層と、第１
の絶縁層の一部を所定の幅にわたって開口して形成さ
れ、第１の基板と第２の絶縁層とに挟まれて外部から密
閉された断熱空間と、第２の絶縁層上に形成されたダイ
ヤフラムと、断熱空間の上方に位置するようにしてダイ
ヤフラム上に順次積層された第１の電極、焦電型の赤外
線検出素子および第２の電極と、第１の基板における第
１の絶縁層とは反対側の面に形成された第３の電極とを
有し、第３の電極への印加電圧を変化させて第２の絶縁
層を第１の基板に接触させることにより赤外線検出素子
の熱を第１の基板へ放出し得るようにしたものである。In order to solve this problem, a pyroelectric infrared sensor according to the present invention comprises a first substrate having conductivity and a first insulating member formed on the first substrate. A first insulating layer formed on the first insulating layer; a first insulating layer formed on the first insulating layer;
Is formed by opening a part of the insulating layer over a predetermined width, is interposed between the first substrate and the second insulating layer, is sealed from the outside, and is formed on the second insulating layer. Diaphragm, a first electrode, a pyroelectric infrared detecting element and a second electrode sequentially stacked on the diaphragm so as to be located above the heat insulating space, and a first insulating layer on the first substrate A third electrode formed on a surface opposite to the first electrode, and by changing a voltage applied to the third electrode to bring the second insulating layer into contact with the first substrate, The heat can be released to the first substrate.
【００２０】これにより、赤外線を遮断、露出するチョ
ッパ用の遮蔽板やその駆動機構を用いる必要がないの
で、焦電型赤外線センサを小型化することができる。ま
た、断熱空間を密閉しているので、この断熱空間への異
物の混入や不要な静電気力の発生を防止することができ
る。Thus, it is not necessary to use a chopper shielding plate that blocks and exposes infrared rays and its driving mechanism, so that the pyroelectric infrared sensor can be downsized. Further, since the heat insulating space is sealed, it is possible to prevent foreign matter from entering the heat insulating space and to prevent generation of unnecessary electrostatic force.
【００２１】また、本発明の焦電型赤外線センサの製造
方法は、導電性を有する第１の基板上に、所定の幅にわ
たって第１の基板を露出する第１の絶縁層を形成し、第
２の基板上に、ダイヤフラムおよび第２の絶縁層を形成
し、露出された第１の基板を塞ぐようにして第１の絶縁
層と第２の絶縁層とを接着して断熱空間を形成し、第２
の基板を除去し、断熱空間の上方に位置するようにし
て、ダイヤフラム上に第１の電極、焦電型の赤外線検出
素子および第２の電極を順次積層形成し、ダイヤフラム
に、第１の電極、赤外線検出素子および第２の電極との
間に封止空間を形成してこれらを封止する封止体を接着
するようにしたものである。Further, according to the method of manufacturing a pyroelectric infrared sensor of the present invention, a first insulating layer for exposing a first substrate over a predetermined width is formed on a first substrate having conductivity. Forming a diaphragm and a second insulating layer on the second substrate, and bonding the first insulating layer and the second insulating layer so as to cover the exposed first substrate to form a heat insulating space. , Second
The first electrode, the pyroelectric infrared detecting element and the second electrode are sequentially formed on the diaphragm so as to be located above the heat insulating space, and the first electrode is formed on the diaphragm. A sealing space is formed between the infrared detecting element and the second electrode, and a sealing body for sealing them is adhered.
【００２２】これにより、半導体の製造における通常の
薄膜形成工程を用いて容易に焦電型赤外線センサを作製
することができる。Thus, a pyroelectric infrared sensor can be easily manufactured by using a normal thin film forming process in semiconductor manufacturing.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、導電性を有する第１の基板と、この第１の基板上に
形成された第１の絶縁層と、第１の絶縁層上に形成され
た第２の絶縁層と、第１の絶縁層の一部を所定の幅にわ
たって開口して形成され、第１の基板と第２の絶縁層と
に挟まれて外部から密閉された断熱空間と、第２の絶縁
層上に形成されたダイヤフラムと、断熱空間の上方に位
置するようにしてダイヤフラム上に順次積層された第１
の電極、焦電型の赤外線検出素子および第２の電極と、
第１の基板における第１の絶縁層とは反対側の面に形成
された第３の電極とを有し、第３の電極への印加電圧を
変化させて第２の絶縁層を第１の基板に接触させること
により赤外線検出素子の熱を第１の基板へ放出し得るよ
うにした焦電型赤外線センサであり、赤外線を遮断、露
出するチョッパ用の遮蔽板やその駆動機構を用いる必要
がないので、焦電型赤外線センサを小型化することがで
きるという作用を有する。また、断熱空間を密閉してい
るので、この断熱空間への異物の混入や不要な静電気力
の発生を防止することができるという作用を有する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to the first aspect of the present invention, a first substrate having conductivity, a first insulating layer formed on the first substrate, and a first insulating layer are provided. A second insulating layer formed on the layer and a part of the first insulating layer formed by opening over a predetermined width, and sandwiched between the first substrate and the second insulating layer to be sealed from the outside The heat insulation space, the diaphragm formed on the second insulation layer, and the first layer sequentially stacked on the diaphragm so as to be located above the heat insulation space.
An electrode, a pyroelectric infrared detection element and a second electrode,
A third electrode formed on a surface of the first substrate opposite to the first insulating layer, wherein the voltage applied to the third electrode is changed to change the second insulating layer to the first insulating layer. This is a pyroelectric infrared sensor capable of releasing the heat of the infrared detecting element to the first substrate by bringing it into contact with the substrate. It is necessary to use a shielding plate for a chopper that blocks and exposes infrared rays and its driving mechanism. Therefore, the pyroelectric infrared sensor can be downsized. Further, since the heat insulating space is sealed, there is an effect that foreign substances can be prevented from being mixed into the heat insulating space and unnecessary electrostatic force can be prevented from being generated.
【００２４】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、ダイヤフラムに、第１の電極、
赤外線検出素子および第２の電極との間に封止空間を形
成してこれらを封止する封止体が接着されている焦電型
赤外線センサであり、第１の電極、赤外線検出素子およ
び第２の電極が外部からの湿度などの雰囲気の影響を受
けないという作用を有する。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a first electrode,
A pyroelectric infrared sensor in which a sealing space is formed between the infrared detecting element and the second electrode and a sealing body for sealing them is adhered, and the first electrode, the infrared detecting element, and the The second electrode has an effect that it is not affected by an atmosphere such as humidity from the outside.
【００２５】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
２記載の発明において、断熱空間および封止空間が相互
に同じ圧力で密封されている焦電型赤外線センサであ
り、ダイヤフラムに余分な力が加わらず、ダイヤフラム
の駆動を容易に行うことができるという作用を有する。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, there is provided a pyroelectric infrared sensor in which the adiabatic space and the sealed space are hermetically sealed at the same pressure. No force is applied, and the diaphragm can be easily driven.
【００２６】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１〜３の何れか一項に記載の発明において、ダイヤフラ
ムの厚みが２〜５０μｍである焦電型赤外線センサであ
り、ダイヤフラムの第１の基板に対する接触離反動作を
円滑に行うことができるという作用を有する。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the pyroelectric infrared sensor according to any one of the first to third aspects, wherein the thickness of the diaphragm is 2 to 50 μm. This has the effect that the contact / separation operation with respect to the first substrate can be performed smoothly.
【００２７】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１〜４の何れか一項に記載の発明において、第２の絶縁
層の厚みが０．５〜２μｍである焦電型赤外線センサで
あり、ダイヤフラムと第１の基板との接触時における絶
縁性および赤外線検出素子から第１の基板への放熱性を
良好に保つことができるという作用を有する。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the pyroelectric infrared ray as set forth in any one of the first to fourth aspects, wherein the thickness of the second insulating layer is 0.5 to 2 μm. It is a sensor and has an effect that the insulating property at the time of contact between the diaphragm and the first substrate and the heat radiation from the infrared detecting element to the first substrate can be kept good.
【００２８】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
１〜５の何れか一項に記載の発明において、断熱空間に
おける第１の基板と第２の絶縁層とにより形成される対
向面間の距離が０．５〜１０μｍである焦電型赤外線セ
ンサであり、断熱空間による断熱効果と第２の絶縁層が
第１の基板に接触した際の放熱効率の双方を良好なレベ
ルに維持することができるという作用を有する。[0028] According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the opposing structure formed by the first substrate and the second insulating layer in the heat insulating space. A pyroelectric infrared sensor in which a distance between surfaces is 0.5 to 10 μm, and both a heat insulating effect by a heat insulating space and a heat radiation efficiency when the second insulating layer comes into contact with the first substrate are at a good level. It has the effect that it can be maintained.
【００２９】本発明の請求項７に記載の発明は、導電性
を有する第１の基板上に、所定の幅にわたって第１の基
板を露出する第１の絶縁層を形成し、第２の基板上に、
ダイヤフラムおよび第２の絶縁層を形成し、露出された
第１の基板を塞ぐようにして第１の絶縁層と第２の絶縁
層とを接着して断熱空間を形成し、第２の基板を除去
し、断熱空間の上方に位置するようにして、ダイヤフラ
ム上に第１の電極、焦電型の赤外線検出素子および第２
の電極を順次積層形成し、ダイヤフラムに、第１の電
極、赤外線検出素子および第２の電極との間に封止空間
を形成してこれらを封止する封止体を接着するようにし
た焦電型赤外線センサの製造方法であり、半導体の製造
における通常の薄膜形成工程を用いて容易に焦電型赤外
線センサを作製することができるという作用を有する。According to a seventh aspect of the present invention, a first insulating layer for exposing the first substrate over a predetermined width is formed on a conductive first substrate, and a second substrate is formed. above,
A diaphragm and a second insulating layer are formed, and the first insulating layer and the second insulating layer are bonded to each other so as to cover the exposed first substrate, thereby forming a heat insulating space. The first electrode, the pyroelectric infrared detecting element and the second electrode are placed on the diaphragm so as to be located above the heat insulating space.
Electrodes are sequentially laminated, a sealing space is formed on the diaphragm between the first electrode, the infrared detecting element, and the second electrode, and a sealing body for sealing them is bonded. This is a method for manufacturing an electric infrared sensor, and has an effect that a pyroelectric infrared sensor can be easily manufactured by using a normal thin film forming process in semiconductor manufacturing.
【００３０】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項
７記載の発明において、第１の基板および第２の基板に
は、シリコンが用いられている焦電型赤外線センサの製
造方法であり、ダイヤフラムの信頼性が向上するという
作用を有する。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a pyroelectric infrared sensor according to the seventh aspect, wherein silicon is used for the first substrate and the second substrate. There is an effect that the reliability of the diaphragm is improved.
【００３１】本発明の請求項９に記載の発明は、請求項
７または８記載の発明において、第１の絶縁層と第２の
絶縁層とを加熱処理のみで接着することにより断熱空間
を形成するようにした焦電型赤外線センサの製造方法で
あり、接着剤を使用していないので、第１の絶縁層と第
２の絶縁層とを容易に接着でき、断熱空間の高さを精度
よく作製できるという作用を有する。According to a ninth aspect of the present invention, in the invention of the seventh or eighth aspect, a heat insulating space is formed by bonding the first insulating layer and the second insulating layer only by heat treatment. This is a method of manufacturing a pyroelectric infrared sensor that does not use an adhesive, so that the first insulating layer and the second insulating layer can be easily bonded, and the height of the heat insulating space can be accurately adjusted. It has the effect that it can be manufactured.
【００３２】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図１４を用いて説明する。なお、これらの図面におい
て同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複
した説明は省略されている。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. In these drawings, the same members are denoted by the same reference numerals, and duplicate description is omitted.
【００３３】図１は本発明の一実施の形態である焦電型
赤外線センサを一部破断して示す斜視図、図２は図１の
焦電型赤外線センサの断面図、図３は図１の焦電型赤外
線センサの平面図、図４〜図１２は図１の焦電型赤外線
センサの製造工程を連続して示す断面図、図１３および
図１４は図１の焦電型赤外線センサの動作を示す説明図
である。FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a pyroelectric infrared sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the pyroelectric infrared sensor shown in FIG. 1, and FIG. 4 to 12 are cross-sectional views showing successively the manufacturing steps of the pyroelectric infrared sensor of FIG. 1, and FIGS. 13 and 14 are views of the pyroelectric infrared sensor of FIG. It is explanatory drawing which shows operation | movement.
【００３４】図１および図２に示すように、本実施の形
態の焦電型赤外線センサには、単結晶シリコン等よりな
る導電性を有する第１の基板１が用いられている。この
第１の基板１の平坦面側には、酸化シリコンよりなる第
１の絶縁層３がたとえば厚さ２μｍで形成されている。
第１の絶縁層３上には、酸化シリコンよりなる第２の絶
縁層がたとえば厚さ０．５μｍで、シリコンよりなるダ
イヤフラム９がたとえば厚さ４μｍで、順次積層されて
いる。そして、第１の絶縁層３の一部を所定の幅にわた
って開口して、第１の基板１と第２の絶縁層１０とに挟
まれた、たとえば高さ２．２μｍの密閉された断熱空間
２が形成されている。As shown in FIGS. 1 and 2, the pyroelectric infrared sensor according to the present embodiment uses a conductive first substrate 1 made of single crystal silicon or the like. On the flat surface side of the first substrate 1, a first insulating layer 3 made of silicon oxide is formed with a thickness of, for example, 2 μm.
On the first insulating layer 3, a second insulating layer made of silicon oxide has a thickness of 0.5 μm, for example, and a diaphragm 9 made of silicon has a thickness of 4 μm, for example. Then, a part of the first insulating layer 3 is opened over a predetermined width, and a closed heat insulating space having a height of, for example, 2.2 μm, sandwiched between the first substrate 1 and the second insulating layer 10. 2 are formed.
【００３５】ダイヤフラム９上には、ニオブ、ニッケ
ル、クロム、鉄等の導電性金属よりなる第１の電極５が
たとえば厚さ０．２μｍで、塗布型の焦電材料のポリフ
ッ化ビニリデンよりなる焦電型の赤外線検出素子６がた
とえば厚さ２μｍで、ニオブ、ニッケル、クロム、鉄等
の導電性金属よりなる第２の電極７が厚さ０．２μｍ
で、前記した断熱空間２の上方に位置するようにして順
次積層形成されている。On the diaphragm 9, a first electrode 5 made of a conductive metal such as niobium, nickel, chromium, iron or the like having a thickness of, for example, 0.2 μm and made of a coating type pyroelectric material made of polyvinylidene fluoride is used. The electric infrared detecting element 6 has a thickness of, for example, 2 μm, and the second electrode 7 made of a conductive metal such as niobium, nickel, chromium, or iron has a thickness of 0.2 μm.
The layers are sequentially formed so as to be located above the heat insulating space 2.
【００３６】ダイヤフラム９上に島状に形成された第１
の電極５、赤外線検出素子６および第２の電極７との間
に封止空間１１を形成して、シリコンからなる封止体１
４がダイヤフラム９に接着されている。これにより、第
１の電極５、赤外線検出素子６および第２の電極７は外
部からの湿度などの雰囲気の影響を受けないように保護
される。The first islands formed on the diaphragm 9
A sealed space 11 is formed between the electrode 5, the infrared detecting element 6 and the second electrode 7 to form a sealed body 1 made of silicon.
4 is bonded to the diaphragm 9. Thus, the first electrode 5, the infrared detecting element 6, and the second electrode 7 are protected from being affected by an external atmosphere such as humidity.
【００３７】また、第１の基板１における第１の絶縁層
３とは反対側の面には、ニオブ、ニッケル、クロム、鉄
等の導電性金属よりなる第３の電極８が厚さ０．２μｍ
で形成されている。A third electrode 8 made of a conductive metal such as niobium, nickel, chromium or iron has a thickness of 0.1 mm on the surface of the first substrate 1 opposite to the first insulating layer 3. 2 μm
It is formed with.
【００３８】このような構造を有する焦電型赤外線セン
サの製造方法を図４〜図１２に沿って説明する。A method for manufacturing a pyroelectric infrared sensor having such a structure will be described with reference to FIGS.
【００３９】先ず、図４に示すように、表面である結晶
方位面１００面にｎ型シリコン半導体のダイヤフラム９
が４μｍの厚みで形成されたｐ型シリコン半導体からな
る第２の基板１２を用意し、ダイヤフラム９の表面に熱
酸化法によりシリコン酸化膜からなる第２の絶縁層１０
を０．２μｍの厚さに形成する。First, as shown in FIG. 4, an n-type silicon semiconductor diaphragm 9 is
A second substrate 12 made of a p-type silicon semiconductor having a thickness of 4 μm is prepared, and a second insulating layer 10 made of a silicon oxide film is formed on the surface of the diaphragm 9 by a thermal oxidation method.
Is formed to a thickness of 0.2 μm.
【００４０】次に、図５に示すように、ｎ型シリコン半
導体の第１の基板１を用意し、表面である結晶方位面１
００面に熱酸化法によりシリコン酸化膜からなる第１の
絶縁層３を２μｍの厚さに形成する。そして、この第１
の絶縁層３を所定のパターンでエッチングを行い、図６
に示すように第１の基板１の一部を露出させる。Next, as shown in FIG. 5, a first substrate 1 of an n-type silicon semiconductor is prepared, and a crystal orientation plane 1 as a surface is prepared.
A first insulating layer 3 made of a silicon oxide film is formed to a thickness of 2 μm on the 00 surface by a thermal oxidation method. And this first
The insulating layer 3 of FIG.
A part of the first substrate 1 is exposed as shown in FIG.
【００４１】次に、図７に示すように、第２の基板１２
に形成された第２の絶縁層１０と第１の基板１に形成さ
れた第１の絶縁層３とをシリコンフュージョンボンディ
ング法あるいは固溶接着法で接着する。これにより、断
熱空間２が形成される。Next, as shown in FIG.
The second insulating layer 10 formed on the first substrate 1 and the first insulating layer 3 formed on the first substrate 1 are bonded by a silicon fusion bonding method or a solid welding method. Thereby, the heat insulating space 2 is formed.
【００４２】そして、図８に示すように、第２の基板１
２を電気化学的エッチング法で除去する。これにより、
エッチングの進行はダイヤフラム９の表面で自動的に停
止して、ダイヤフラム９の平坦面が現れる。Then, as shown in FIG. 8, the second substrate 1
2 is removed by an electrochemical etching method. This allows
The progress of the etching automatically stops at the surface of the diaphragm 9, and the flat surface of the diaphragm 9 appears.
【００４３】次に、図９に示すように、第１の基板１の
裏面の酸化膜をバッファードフッ酸等を用いてウェット
エッチング法で除去し、シリコンを露出させる。そし
て、露出面のシリコンに対して、蒸着法により金属膜を
０．２μｍの厚さに成膜して第３の電極８を形成する。Next, as shown in FIG. 9, the oxide film on the back surface of the first substrate 1 is removed by wet etching using buffered hydrofluoric acid or the like to expose silicon. Then, a metal film is formed to a thickness of 0.2 μm on the exposed surface of silicon by a vapor deposition method to form a third electrode 8.
【００４４】次に、図１０に示すように、蒸着等で電極
層５ａを、塗布乾燥により焦電材料６ａを、蒸着等で電
極層７ａを順次積層して行く。そして、フォトリソグラ
フィ法でパターン形成を行って、硝酸、メチルエチルケ
トン等でエッチングし、図１１に示すように、断熱空間
２の上方に位置する第１の電極５、赤外線検出素子６お
よび第２の電極７を形成する。Next, as shown in FIG. 10, the electrode layer 5a is sequentially laminated by vapor deposition or the like, the pyroelectric material 6a is laminated by coating and drying, and the electrode layer 7a is sequentially laminated by vapor deposition or the like. Then, a pattern is formed by photolithography and etched with nitric acid, methyl ethyl ketone, or the like. As shown in FIG. 11, the first electrode 5, the infrared detecting element 6, and the second electrode located above the heat insulating space 2 7 is formed.
【００４５】最後に、図１２に示すように、凹部の形成
されたシリコン製の封止体１４を窒素ガス中でダイヤフ
ラム９の上部に接着して、第１の電極５、焦電型赤外線
検出素子６および第２の電極７を乾燥した窒素で取り囲
む封止空間１１を形成する。これにより、図１に示す焦
電型赤外線センサが得られる。なお、後述するダイヤフ
ラム９の駆動を容易に行えるようにするために、封止空
間１１と断熱空間２との圧力は同じであることが望まし
い。また、封止体１４はシリコンでできているので、赤
外線の窓材として使用できる。Finally, as shown in FIG. 12, a sealing member 14 made of silicon having a concave portion is adhered to the upper portion of the diaphragm 9 in a nitrogen gas, and the first electrode 5 and the pyroelectric infrared detector are detected. A sealed space 11 surrounding the element 6 and the second electrode 7 with dry nitrogen is formed. Thus, the pyroelectric infrared sensor shown in FIG. 1 is obtained. It is desirable that the pressure in the sealed space 11 and the pressure in the heat insulating space 2 be the same so that the diaphragm 9 described later can be easily driven. Also, since the sealing body 14 is made of silicon, it can be used as an infrared window material.
【００４６】以下に、本実施の形態で示す焦電型赤外線
センサの動作を図１３および図１４を用いて説明する。The operation of the pyroelectric infrared sensor shown in the present embodiment will be described below with reference to FIGS.
【００４７】図１３において、第１の電極５とダイヤフ
ラム９とを接地とし、第３の電極８に正の電圧として例
えば３０Ｖを印加すると、図１４に示すように、ダイヤ
フラム９は静電力でｎ型シリコンである第１の基板１に
引きつけられる。これにより、ダイヤフラム９の周囲で
ある第１の絶縁層３の近傍が弾性変形し、これにより断
熱空間２に面した第２の絶縁層が第１の基板１に接触す
る。In FIG. 13, when the first electrode 5 and the diaphragm 9 are grounded and a positive voltage of, for example, 30 V is applied to the third electrode 8, as shown in FIG. It is attracted to the first substrate 1 which is mold silicon. As a result, the vicinity of the first insulating layer 3 around the diaphragm 9 is elastically deformed, whereby the second insulating layer facing the heat insulating space 2 comes into contact with the first substrate 1.
【００４８】次に、第３の電極８の印加電圧を第１の電
極５と同電位となる０Ｖにすると、ｎ型シリコンである
第１の基板１表面の静電力が消滅し、ダイヤフラム９の
中央部はダイヤフラム９の復元力により初期状態（図１
３）に復元する。Next, when the voltage applied to the third electrode 8 is set to 0 V, which is the same potential as that of the first electrode 5, the electrostatic force on the surface of the first substrate 1 made of n-type silicon disappears, and the voltage of the diaphragm 9 is reduced. The central portion is in the initial state (FIG. 1) due to the restoring force of the diaphragm 9.
Restore to 3).
【００４９】このように、第１の電極５とダイヤフラム
９とを接地電位とし、第３の電極８の電圧を０Ｖと３０
Ｖとにスイッチングすることにより、断熱空間２に面し
た第２の絶縁層１０をダイヤフラム９の変形を伴って第
１の基板１に接触させたり、離反させたりすることがで
きる。そして、第２の絶縁層１０が第１の基板１に接触
すると、ダイヤフラム９上の第１の電極５に積層された
赤外線検出素子６の温度は第１の基板１の温度と同一に
なる。これは、赤外線検出素子６は薄膜で構成されてお
り、熱容量はｎ型シリコンである第１の基板１に比べて
非常に小さいために、赤外線検出素子５の温度が第１の
基板１の温度と異なっていた場合には、第１の基板１の
温度と一致するように冷却あるいは加熱されるためであ
る。なお、印加電圧は前述の値に限定されるものではな
く、第２の絶縁層１０を第１の基板１に接触させること
のできる種々の値に設定することができる。As described above, the first electrode 5 and the diaphragm 9 are set to the ground potential, and the voltage of the third electrode 8 is set to 0V and 30V.
By switching to V, the second insulating layer 10 facing the heat insulating space 2 can be brought into contact with or separated from the first substrate 1 with the deformation of the diaphragm 9. Then, when the second insulating layer 10 comes into contact with the first substrate 1, the temperature of the infrared detecting element 6 laminated on the first electrode 5 on the diaphragm 9 becomes equal to the temperature of the first substrate 1. This is because the infrared detecting element 6 is formed of a thin film and has a heat capacity much smaller than that of the first substrate 1 made of n-type silicon. If the temperature is different from that of the first substrate 1, the first substrate 1 is cooled or heated so as to match the temperature. Note that the applied voltage is not limited to the above-described value, and can be set to various values that allow the second insulating layer 10 to come into contact with the first substrate 1.
【００５０】ここで、第２の電極７の上部表面に垂直方
向から赤外線１３が入射した場合、赤外線検出素子６は
発熱して第１の基板１やその周囲の温度よりも上昇す
る。この状態で第３の電極８に３０Ｖの電圧を印加する
と、前述のように第２の絶縁層１０が第１の基板１に接
触する。すると、ダイヤフラム９および第２の絶縁層１
０を介して赤外線検出素子６から第１の基板１へと熱が
移動し、赤外線検出素子６が冷却されてその温度は第１
の基板１の温度とほぼ一様になる。Here, when the infrared ray 13 is incident on the upper surface of the second electrode 7 from the vertical direction, the infrared ray detecting element 6 generates heat and rises in temperature from the first substrate 1 and the surrounding temperature. When a voltage of 30 V is applied to the third electrode 8 in this state, the second insulating layer 10 comes into contact with the first substrate 1 as described above. Then, the diaphragm 9 and the second insulating layer 1
The heat is transferred from the infrared detecting element 6 to the first substrate 1 through the first substrate 1, and the infrared detecting element 6 is cooled and its temperature becomes the first temperature.
And the temperature of the substrate 1 is substantially uniform.
【００５１】したがって、第３の電極８の電圧を制御す
ることにより、検出対象物からの放射赤外線により加熱
された赤外線検出素子６の温度を、初期の温度に戻すこ
とができる。Therefore, by controlling the voltage of the third electrode 8, the temperature of the infrared detecting element 6 heated by the infrared radiation emitted from the detection target can be returned to the initial temperature.
【００５２】ここで、ダイヤフラム９は導電性物質であ
るｎ型シリコン半導体で作製されているので、その電位
はダイヤフラム９の上部に形成された第１の電極５と同
じである。したがって、第１の基板１の表面からの静電
力はダイヤフラム９の断熱空間２側の面に主に発生す
る。また、ダイヤフラム９の厚みはダイヤフラム９の接
触離反動作に影響を及ぼし、その厚みが厚すぎると変形
しにくいために強い静電力を第１の基板１に発生させる
必要がある。一方、ダイヤフラム９の厚みが薄いと、ダ
イヤフラム９の上部に形成された第１の電極５、赤外線
検出素子６、第２の電極７の重みや応力でダイヤフラム
９が変形したり、残留静電力により変形したまま元の状
態に戻らなかったりする。したがって、接触離反動作の
面積に対応した最適なダイヤフラム９の厚みを設定する
必要があり、２〜５０μｍの厚みを選択することが好ま
しい。Here, since the diaphragm 9 is made of an n-type silicon semiconductor which is a conductive substance, its potential is the same as that of the first electrode 5 formed on the upper part of the diaphragm 9. Therefore, the electrostatic force from the surface of the first substrate 1 is mainly generated on the surface of the diaphragm 9 on the heat insulating space 2 side. Also, the thickness of the diaphragm 9 affects the contact / separation operation of the diaphragm 9, and if the thickness is too large, it is difficult to deform, so a strong electrostatic force needs to be generated on the first substrate 1. On the other hand, if the thickness of the diaphragm 9 is small, the diaphragm 9 may be deformed by the weight or stress of the first electrode 5, the infrared detecting element 6, and the second electrode 7 formed on the upper part of the diaphragm 9, or may be deformed by residual electrostatic force. Sometimes it does not return to its original state while deformed. Therefore, it is necessary to set an optimum thickness of the diaphragm 9 corresponding to the area of the contact separation operation, and it is preferable to select a thickness of 2 to 50 μm.
【００５３】また、第２の絶縁層１０はダイヤフラム９
が第１の基板１側に変形した場合の絶縁をとるために形
成しているので、第２の絶縁層１０の厚みが薄いとダイ
ヤフラム９と第１の基板１との接触時の絶縁性が悪化す
る。一方、第２の絶縁層１０の厚みが厚いと赤外線検出
素子６から第１の基板１への熱伝導効率が悪化してしま
う。したがって、絶縁性と放熱性を両方満足する厚みを
設定する必要があり、本発明者らの考察によれば、０．
５〜２μｍの厚みを選択することが好ましい。The second insulating layer 10 is made of a diaphragm 9
Is formed to provide insulation when deformed toward the first substrate 1 side, so that if the thickness of the second insulating layer 10 is small, the insulating property at the time of contact between the diaphragm 9 and the first substrate 1 is reduced. Getting worse. On the other hand, if the thickness of the second insulating layer 10 is large, the efficiency of heat conduction from the infrared detecting element 6 to the first substrate 1 will be deteriorated. Therefore, it is necessary to set a thickness that satisfies both the insulating property and the heat dissipation property.
It is preferred to select a thickness of between 5 and 2 μm.
【００５４】さらに、断熱空間２は赤外線検出素子６の
熱を第１の基板１に対して断熱するために形成している
ので、断熱空間２の第１の基板１と第２の絶縁層１０に
より形成される対向面同士が近づきすぎると断熱の効果
が損なわれる。また、ダイヤフラム９は第２の絶縁層１
０が第１の基板１に接触することにより放熱が行われる
ので、断熱空間２の前記対向面間の距離が大きいと第２
の絶縁層１０およびダイヤフラム９が大きく変形しなけ
ればならない。これにより、第１の基板１と第２の絶縁
層１０との接触面積が小さくなったり、場合によっては
接触しなかったりするため、放熱効率が大きく損なわれ
る。したがって、断熱空間２の当該対向面間の距離はこ
れらのことを考慮して決定される。本発明者らの考察に
よれば、この距離は、断熱効果が損なわれない０．５μ
ｍから放熱動作であるダイヤフラム９の接触離反動作が
可能な１０μｍの範囲内を選択することが好ましい。Further, since the heat insulating space 2 is formed to insulate the heat of the infrared detecting element 6 from the first substrate 1, the first substrate 1 and the second insulating layer 10 of the heat insulating space 2 are formed. If the opposing surfaces formed by are too close to each other, the heat insulating effect is impaired. The diaphragm 9 is the second insulating layer 1
When the distance between the opposed surfaces of the heat insulating space 2 is large, the second
The insulating layer 10 and the diaphragm 9 must be greatly deformed. As a result, the contact area between the first substrate 1 and the second insulating layer 10 is reduced, or in some cases, is not contacted, so that the heat radiation efficiency is greatly impaired. Therefore, the distance between the opposed surfaces of the heat insulating space 2 is determined in consideration of these. According to the present inventors' consideration, this distance is 0.5 μm at which the heat insulating effect is not impaired.
It is preferable to select a range from m to 10 μm in which the contact / separation operation of the diaphragm 9 as the heat radiation operation can be performed.
【００５５】なお、本実施の形態において、ダイヤフラ
ム９はシリコン半導体を用いて構成されているが、他の
導電性を有する薄膜材料で作製してもよい。In the present embodiment, the diaphragm 9 is made of a silicon semiconductor, but may be made of another conductive thin film material.
【００５６】このように、本実施の形態の焦電型赤外線
センサによれば、第３の電極８の電圧を制御することに
より、赤外線１３により加熱された赤外線検出素子６の
熱を放出するようにしているので、赤外線を遮断、露出
するチョッパ用の遮蔽板やその駆動機構を用いることな
く、焦電型赤外線センサを小型化することができる。As described above, according to the pyroelectric infrared sensor of the present embodiment, by controlling the voltage of the third electrode 8, the heat of the infrared detecting element 6 heated by the infrared light 13 is released. Therefore, the pyroelectric infrared sensor can be reduced in size without using a chopper shielding plate that blocks and exposes infrared rays and its driving mechanism.
【００５７】また、断熱空間２を密閉しているので、こ
の断熱空間２への異物の混入や不要な静電気力の発生を
防止することができる。Further, since the heat insulating space 2 is sealed, it is possible to prevent entry of foreign matter into the heat insulating space 2 and generation of unnecessary electrostatic force.
【００５８】そして、半導体の製造における通常の薄膜
形成工程を用いることで焦電型赤外線センサを得ること
ができ、特にモータなどを取り付ける必要がないので、
このような焦電型赤外線センサを容易に作製することが
できる。Then, a pyroelectric infrared sensor can be obtained by using a normal thin film forming step in the manufacture of a semiconductor, and it is not particularly necessary to attach a motor or the like.
Such a pyroelectric infrared sensor can be easily manufactured.
【００５９】[0059]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、赤外線
を遮断、露出するチョッパ用の遮蔽板やその駆動機構を
用いる必要がないので、焦電型赤外線センサを小型化す
ることができるという有効な効果が得られる。As described above, according to the present invention, there is no need to use a chopper shielding plate for exposing and blocking infrared rays and its driving mechanism, so that the pyroelectric infrared sensor can be downsized. That is, an effective effect is obtained.
【００６０】また、本発明によれば、断熱空間を密閉し
ているので、この断熱空間への異物の混入や不要な静電
気力の発生を防止することができるという有効な効果が
得られる。Further, according to the present invention, since the heat insulating space is sealed, it is possible to obtain an effective effect that foreign substances can be prevented from entering the heat insulating space and unnecessary electrostatic force can be prevented from being generated.
【００６１】さらに、本発明によれば、半導体の製造に
おける通常の薄膜形成工程を用いて容易に焦電型赤外線
センサを作製することができるという有効な効果が得ら
れる。Further, according to the present invention, there is obtained an effective effect that a pyroelectric infrared sensor can be easily manufactured by using a normal thin film forming process in semiconductor manufacturing.
【００６２】ダイヤフラムに、第１の電極、赤外線検出
素子および第２の電極との間に封止空間を形成してこれ
らを封止する封止体を接着することにより、第１の電
極、赤外線検出素子および第２の電極が外部からの湿度
などの雰囲気の影響を受けないという有効な効果が得ら
れる。By forming a sealing space between the first electrode, the infrared detecting element and the second electrode on the diaphragm and bonding a sealing body for sealing them, the first electrode, the infrared ray An effective effect is obtained in that the detection element and the second electrode are not affected by an atmosphere such as humidity from the outside.
【００６３】このような焦電型赤外線センサにおいて、
断熱空間および封止空間を相互に同じ圧力で密封するこ
とにより、ダイヤフラムに余分な力が加わらず、ダイヤ
フラムの駆動を容易に行うことができるという有効な効
果が得られる。In such a pyroelectric infrared sensor,
By sealing the heat-insulating space and the sealed space at the same pressure, an effective effect is obtained in that the diaphragm can be easily driven without applying extra force to the diaphragm.
【００６４】ダイヤフラムの厚みを２〜５０μｍとする
ことにより、ダイヤフラムの第１の基板に対する接触離
反動作を円滑に行うことができるという有効な効果が得
られる。By setting the thickness of the diaphragm to 2 to 50 μm, there is obtained an effective effect that the contact / separation operation of the diaphragm with respect to the first substrate can be performed smoothly.
【００６５】第２の絶縁層の厚みを０．５〜２μｍとす
ることにより、ダイヤフラムと第１の基板との接触時に
おける絶縁性および赤外線検出素子から第１の基板への
放熱性を良好に保つことができるという有効な効果が得
られる。By setting the thickness of the second insulating layer to 0.5 to 2 μm, the insulating property at the time of contact between the diaphragm and the first substrate and the heat radiation from the infrared detecting element to the first substrate are improved. An effective effect of being able to maintain is obtained.
【００６６】断熱空間における第１の基板と第２の絶縁
層とにより形成される対向面間の距離を０．５〜１０μ
ｍとすることにより、断熱空間による断熱効果と第２の
絶縁層が第１の基板に接触した際の放熱効率の双方を良
好なレベルに維持することができるという有効な効果が
得られる。The distance between the opposing surfaces formed by the first substrate and the second insulating layer in the heat insulating space is 0.5 to 10 μm.
By setting m, it is possible to obtain an effective effect that both the heat insulating effect by the heat insulating space and the heat radiation efficiency when the second insulating layer comes into contact with the first substrate can be maintained at a favorable level.
【００６７】焦電型赤外線センサの製造において、第１
の基板および第２の基板にシリコンを用ることにより、
ダイヤフラムの信頼性が向上するという有効な効果が得
られる。In the manufacture of the pyroelectric infrared sensor, the first
By using silicon for the substrate and the second substrate,
An effective effect of improving the reliability of the diaphragm can be obtained.
【００６８】焦電型赤外線センサの製造において、第１
の絶縁層と第２の絶縁層とを加熱処理のみで接着するこ
とにより、第１の絶縁層と第２の絶縁層とを容易に接着
でき、断熱空間の高さを精度よく作製できるという有効
な効果が得られる。In the manufacture of the pyroelectric infrared sensor, the first
By bonding the first insulating layer and the second insulating layer only by heat treatment, the first insulating layer and the second insulating layer can be easily bonded to each other, and the height of the heat insulating space can be accurately produced. Effects can be obtained.
【図１】本発明の一実施の形態である焦電型赤外線セン
サを一部破断して示す斜視図FIG. 1 is a perspective view showing a pyroelectric infrared sensor according to an embodiment of the present invention, partially cut away;
【図２】図１の焦電型赤外線センサの断面図FIG. 2 is a sectional view of the pyroelectric infrared sensor of FIG. 1;
【図３】図１の焦電型赤外線センサの平面図FIG. 3 is a plan view of the pyroelectric infrared sensor of FIG. 1;
【図４】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の一部を
示す断面図FIG. 4 is a sectional view showing a part of a manufacturing process of the pyroelectric infrared sensor of FIG. 1;
【図５】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図４に
続く断面図FIG. 5 is a sectional view of the manufacturing process of the pyroelectric infrared sensor of FIG. 1, following FIG. 4;
【図６】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図５に
続く断面図FIG. 6 is a sectional view of the manufacturing process of the pyroelectric infrared sensor of FIG. 1, following FIG. 5;
【図７】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図６に
続く断面図FIG. 7 is a sectional view of the manufacturing process of the pyroelectric infrared sensor of FIG. 1, following FIG. 6;
【図８】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図７に
続く断面図FIG. 8 is a sectional view of the manufacturing process of the pyroelectric infrared sensor of FIG. 1, following FIG. 7;
【図９】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図８に
続く断面図9 is a sectional view of the manufacturing process of the pyroelectric infrared sensor of FIG. 1, following FIG.
【図１０】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図９
に続く断面図10 is a view showing a manufacturing process of the pyroelectric infrared sensor of FIG. 1; FIG.
Sectional view following
【図１１】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図１
０に続く断面図FIG. 11 is a view showing a manufacturing process of the pyroelectric infrared sensor of FIG. 1;
Sectional view following 0
【図１２】図１の焦電型赤外線センサの製造工程の図１
１に続く断面図FIG. 12 is a view showing a manufacturing process of the pyroelectric infrared sensor of FIG. 1;
Sectional view following 1
【図１３】図１の焦電型赤外線センサの動作の一部を示
す説明図FIG. 13 is an explanatory diagram showing a part of the operation of the pyroelectric infrared sensor of FIG. 1;
【図１４】図１の焦電型赤外線センサの動作の他の一部
を示す説明図FIG. 14 is an explanatory view showing another part of the operation of the pyroelectric infrared sensor of FIG. 1;
【図１５】従来の焦電型赤外線センサの一例を示す平面
図FIG. 15 is a plan view showing an example of a conventional pyroelectric infrared sensor.
【図１６】図１５のＡ−Ａ’線に沿った断面図16 is a sectional view taken along the line A-A 'in FIG.
【図１７】図１５のＢ−Ｂ’線に沿った断面図17 is a sectional view taken along the line B-B 'of FIG.
【図１８】従来の焦電型赤外線センサの他の一例を示す
斜視図FIG. 18 is a perspective view showing another example of a conventional pyroelectric infrared sensor.
１ 第１の基板 ２ 断熱空間 ３ 第１の絶縁層 ５ 第１の電極 ６ 赤外線検出素子 ７ 第２の電極 ８ 第３の電極 ９ ダイヤフラム １０ 第２の絶縁層 １１ 封止空間 １２ 第２の基板 １４ 封止体 REFERENCE SIGNS LIST 1 first substrate 2 heat insulating space 3 first insulating layer 5 first electrode 6 infrared detecting element 7 second electrode 8 third electrode 9 diaphragm 10 second insulating layer 11 sealing space 12 second substrate 14 Sealed body
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大森 高広 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takahiro Omori 1006 Ojidoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (9)
形成され、前記第１の基板と前記第２の絶縁層とに挟ま
れて外部から密閉された断熱空間と、 前記第２の絶縁層上に形成されたダイヤフラムと、 前記断熱空間の上方に位置するようにして前記ダイヤフ
ラム上に順次積層された第１の電極、焦電型の赤外線検
出素子および第２の電極と、 前記第１の基板における前記第１の絶縁層とは反対側の
面に形成された第３の電極とを有し、 前記第３の電極への印加電圧を変化させて前記第２の絶
縁層を前記第１の基板に接触させることにより前記赤外
線検出素子の熱を前記第１の基板へ放出し得るようにし
たことを特徴とする焦電型赤外線センサ。A first substrate having conductivity; a first insulating layer formed on the first substrate; a second insulating layer formed on the first insulating layer; An insulating space which is formed by opening a part of the first insulating layer over a predetermined width and is sealed from the outside between the first substrate and the second insulating layer; A diaphragm formed on an insulating layer, a first electrode, a pyroelectric infrared detection element and a second electrode sequentially stacked on the diaphragm so as to be located above the heat insulating space, and A third electrode formed on a surface of the first substrate opposite to the first insulating layer, wherein the second insulating layer is formed by changing a voltage applied to the third electrode. The heat of the infrared detecting element can be released to the first substrate by being brought into contact with the first substrate A pyroelectric infrared sensor characterized in that:
前記赤外線検出素子および前記第２の電極との間に封止
空間を形成してこれらを封止する封止体が接着されてい
ることを特徴とする請求項１記載の焦電型赤外線セン
サ。2. The diaphragm has the first electrode,
The pyroelectric infrared sensor according to claim 1, wherein a sealing space is formed between the infrared detecting element and the second electrode, and a sealing body for sealing the sealing space is adhered.
に同じ圧力で密封されていることを特徴とする請求項２
記載の焦電型赤外線センサ。3. The heat insulating space and the sealed space are sealed with the same pressure as each other.
The pyroelectric infrared sensor as described in the above.
あることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載
の焦電型赤外線センサ。4. The pyroelectric infrared sensor according to claim 1, wherein said diaphragm has a thickness of 2 to 50 μm.
であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記
載の焦電型赤外線センサ。5. The thickness of the second insulating layer is 0.5 to 2 μm.
The pyroelectric infrared sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein
記第２の絶縁層とにより形成される対向面間の距離は
０．５〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜５
の何れか一項に記載の焦電型赤外線センサ。6. The distance between the opposing surfaces formed by the first substrate and the second insulating layer in the heat insulating space is 0.5 to 10 μm.
The pyroelectric infrared sensor according to any one of the above.
にわたって前記第１の基板を露出する第１の絶縁層を形
成し、 第２の基板上に、ダイヤフラムおよび第２の絶縁層を形
成し、 露出された前記第１の基板を塞ぐようにして前記第１の
絶縁層と前記第２の絶縁層とを接着して断熱空間を形成
し、 前記第２の基板を除去し、 前記断熱空間の上方に位置するようにして、前記ダイヤ
フラム上に第１の電極、焦電型の赤外線検出素子および
第２の電極を順次積層形成し、 前記ダイヤフラムに、前記第１の電極、前記赤外線検出
素子および前記第２の電極との間に封止空間を形成して
これらを封止する封止体を接着することを特徴とする焦
電型赤外線センサの製造方法。7. A first insulating layer for exposing the first substrate over a predetermined width on a first substrate having conductivity, and a diaphragm and a second insulating layer are formed on a second substrate. Forming a layer, bonding the first insulating layer and the second insulating layer so as to cover the exposed first substrate, forming a heat insulating space, and removing the second substrate. A first electrode, a pyroelectric infrared detection element, and a second electrode are sequentially laminated on the diaphragm so as to be located above the heat insulating space, and the first electrode, A method for manufacturing a pyroelectric infrared sensor, wherein a sealing space is formed between the infrared detecting element and the second electrode, and a sealing body for sealing the sealing space is bonded.
は、シリコンが用いられていることを特徴とする請求項
７記載の焦電型赤外線センサの製造方法。8. The method for manufacturing a pyroelectric infrared sensor according to claim 7, wherein silicon is used for said first substrate and said second substrate.
加熱処理のみで接着することにより前記断熱空間を形成
することを特徴とする請求項７または８記載の焦電型赤
外線センサの製造方法。9. The pyroelectric infrared ray according to claim 7, wherein said heat insulating space is formed by bonding said first insulating layer and said second insulating layer only by heat treatment. Manufacturing method of sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28496397A JPH11118606A (en) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | Pyroelectric infrared sensor and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28496397A JPH11118606A (en) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | Pyroelectric infrared sensor and its manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11118606A true JPH11118606A (en) | 1999-04-30 |
Family
ID=17685353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28496397A Pending JPH11118606A (en) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | Pyroelectric infrared sensor and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11118606A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005351857A (en) * | 2004-06-14 | 2005-12-22 | Nec Electronics Corp | Photo detector and photo detection device |
-
1997
- 1997-10-17 JP JP28496397A patent/JPH11118606A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005351857A (en) * | 2004-06-14 | 2005-12-22 | Nec Electronics Corp | Photo detector and photo detection device |
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