JPS61195318A - 焦電型赤外線検出器 - Google Patents
焦電型赤外線検出器Info
- Publication number
- JPS61195318A JPS61195318A JP3691185A JP3691185A JPS61195318A JP S61195318 A JPS61195318 A JP S61195318A JP 3691185 A JP3691185 A JP 3691185A JP 3691185 A JP3691185 A JP 3691185A JP S61195318 A JPS61195318 A JP S61195318A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal charge
- pyroelectric infrared
- infrared detector
- semiconductor substrate
- pyroelectric
- Prior art date
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- Pending
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は焦電効果を利用した多数の焦電型赤外線検出素
子を半導体基板上に形成した焦電型赤外線検出器に関す
るものである。
子を半導体基板上に形成した焦電型赤外線検出器に関す
るものである。
従来の技術
物体からその温度に応じて放射される赤外線を利用して
物体を検出したシ、その温度を測定したりする赤外線検
出器としては、量子効果を利用したものと、赤外線を熱
として検知する熱型のものとがある。熱型のものにおい
ては焦電効果を利用したものがあり、特に焦電型赤外線
検出素子を多数個アレイ状に並べ、そこで発生した信号
電荷を順次読み出す機能を備えた構成のものとして、特
開昭57−120830号公報あるいは特開昭59−3
5119号公報等に記載されたものが知られている。以
下第6図及び第6図を参照にして、従来の焦電型赤外線
検出素子アレイとその出力電荷の読み出し機能部との構
成に関して説明する。
物体を検出したシ、その温度を測定したりする赤外線検
出器としては、量子効果を利用したものと、赤外線を熱
として検知する熱型のものとがある。熱型のものにおい
ては焦電効果を利用したものがあり、特に焦電型赤外線
検出素子を多数個アレイ状に並べ、そこで発生した信号
電荷を順次読み出す機能を備えた構成のものとして、特
開昭57−120830号公報あるいは特開昭59−3
5119号公報等に記載されたものが知られている。以
下第6図及び第6図を参照にして、従来の焦電型赤外線
検出素子アレイとその出力電荷の読み出し機能部との構
成に関して説明する。
第5図a、bは焦電型赤外線検出素子アレイ部を示す概
略図であり、1は焦電素子、2は支持板、3は電極、4
はアース電極、6は導電性接着剤、6は中空部である。
略図であり、1は焦電素子、2は支持板、3は電極、4
はアース電極、6は導電性接着剤、6は中空部である。
焦電素子1は赤外線の照射によって加熱さnるが、その
時に下方への熱伝導による熱の逃げを防止し、感度向上
を図る目的で支持板2に中空部6が設けられている。第
6図は焦電型赤外線検出素子アレイ部1oと信号電荷読
み出し用のシフトレジスタ一部11とを結合部12で電
気的に結合し、順次信号電荷を読み出すように構成した
焦電型赤外線検出器の一従来例の結線図を示すものであ
る。ここで、13は焦電素子アレイ、14は焦電素子ア
レイ13の電極、16はスイッチ用FICT116はリ
ード線、17はシフトレジスター、18は信号出力端を
示し、信号出力は各焦電素子13で発生する信号電荷を
シフトレジスター17により、超音波ボンディング等で
形成されたリード線16を通して順次読み出し、信号出
力端18から取り出すように構成されている。
時に下方への熱伝導による熱の逃げを防止し、感度向上
を図る目的で支持板2に中空部6が設けられている。第
6図は焦電型赤外線検出素子アレイ部1oと信号電荷読
み出し用のシフトレジスタ一部11とを結合部12で電
気的に結合し、順次信号電荷を読み出すように構成した
焦電型赤外線検出器の一従来例の結線図を示すものであ
る。ここで、13は焦電素子アレイ、14は焦電素子ア
レイ13の電極、16はスイッチ用FICT116はリ
ード線、17はシフトレジスター、18は信号出力端を
示し、信号出力は各焦電素子13で発生する信号電荷を
シフトレジスター17により、超音波ボンディング等で
形成されたリード線16を通して順次読み出し、信号出
力端18から取り出すように構成されている。
発明が解決しようとする問題点
しかし、以上のような構成では焦電素子アレイの数が多
くなり、かつ焦電素子自身が小さくなってくると焦電型
赤外線検出素子アレイ部と信号電荷読み出し部とを、超
音波ボンディング等の方法によってリード線で結合する
ことは煩雑かつ困難になるだけでなく、赤外線検出器の
大きさも大きくなってしまうという問題があった。また
、赤外線検出器に赤外線とともに可視光も入射させると
信号電荷読み出し部が可視光に感じてしまい、赤外線検
出器が誤動作を起こしてしまうという問題があった。
くなり、かつ焦電素子自身が小さくなってくると焦電型
赤外線検出素子アレイ部と信号電荷読み出し部とを、超
音波ボンディング等の方法によってリード線で結合する
ことは煩雑かつ困難になるだけでなく、赤外線検出器の
大きさも大きくなってしまうという問題があった。また
、赤外線検出器に赤外線とともに可視光も入射させると
信号電荷読み出し部が可視光に感じてしまい、赤外線検
出器が誤動作を起こしてしまうという問題があった。
本発明は上記問題を一挙に解決するもので、焦電型赤外
線検出素子アレイ部と信号電荷読み出し部との電気的結
合を容易にし、赤外線検出器の大きさをコンパクトにす
るとともに、信号電荷読み出し部の可視光による影響を
排除するものである。
線検出素子アレイ部と信号電荷読み出し部との電気的結
合を容易にし、赤外線検出器の大きさをコンパクトにす
るとともに、信号電荷読み出し部の可視光による影響を
排除するものである。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、同一半導体基板上
に信号電荷読み出し機能部と基板を貫通する貫通領域を
設けた赤外線検出部とを隣接して形成し、両者の電気的
接続を蒸着膜あるいは導電性接着剤で一括形成し、入射
赤外線が信号電荷読み出し機能部の形成されている半導
体表面と反対側から入射するように構成したことにより
、上記目的を達成するものである。
に信号電荷読み出し機能部と基板を貫通する貫通領域を
設けた赤外線検出部とを隣接して形成し、両者の電気的
接続を蒸着膜あるいは導電性接着剤で一括形成し、入射
赤外線が信号電荷読み出し機能部の形成されている半導
体表面と反対側から入射するように構成したことにより
、上記目的を達成するものである。
作用
本発明は上記構成により、信号電荷読み出し機能部と赤
外線検出部との電気的接続が一括形成することができる
ため、焦電型赤外線検出素子数が多くなったシ、微細化
した場合、従来のように超音波ボンディング等で個々に
リード線を形成して電気的接続を図ることと比べ、はる
かに容易にその電気的接続が可能となる。さらに、従来
のように信号電荷読み出し機能部と赤外線検出部とを別
々に形成し、同一パッケージ内等にマウントした後両者
の電気的接続を図ることと比べ、本発明は同一半導体基
板内に両者を一括して形成することができるため、全体
の構成をコンパクトにすることができる。また、信号電
荷読み出し機能部の形成されている半導体表面と反対側
から赤外線を入射する構成であるため、信号電荷読み出
し部の可視光による影響を防止することができる。
外線検出部との電気的接続が一括形成することができる
ため、焦電型赤外線検出素子数が多くなったシ、微細化
した場合、従来のように超音波ボンディング等で個々に
リード線を形成して電気的接続を図ることと比べ、はる
かに容易にその電気的接続が可能となる。さらに、従来
のように信号電荷読み出し機能部と赤外線検出部とを別
々に形成し、同一パッケージ内等にマウントした後両者
の電気的接続を図ることと比べ、本発明は同一半導体基
板内に両者を一括して形成することができるため、全体
の構成をコンパクトにすることができる。また、信号電
荷読み出し機能部の形成されている半導体表面と反対側
から赤外線を入射する構成であるため、信号電荷読み出
し部の可視光による影響を防止することができる。
実施例
第1図を用いて本発明の詳細な説明する。第1図は本発
明の焦電型赤外線検出器の一実施例を示す断面図で、a
は焦電型赤外線検出素子を信号電荷読み出し機能部が形
成されている半導体基板表面側と同一面側に形成した場
合の例であり、bは反対側に形成した場合の例である。
明の焦電型赤外線検出器の一実施例を示す断面図で、a
は焦電型赤外線検出素子を信号電荷読み出し機能部が形
成されている半導体基板表面側と同一面側に形成した場
合の例であり、bは反対側に形成した場合の例である。
同一箇所は同一番号で示す。2Qは半導体基板、21は
信号電荷読み出し部、22は焦電型赤外線検出素子、2
3.24は電極、26は貫通部、28.27は電気的接
続部、28は導電部、29,30.31は接着剤を示す
。半導体基板2oとしてn型あるいはp型の100面あ
るいは11Q面のSi基板を用いた。Siに異方性化学
エッチを施すとその結晶方位面によって第2図a、bの
ような形にエツチングが行なわれる。即ち、結晶方位面
が1o。
信号電荷読み出し部、22は焦電型赤外線検出素子、2
3.24は電極、26は貫通部、28.27は電気的接
続部、28は導電部、29,30.31は接着剤を示す
。半導体基板2oとしてn型あるいはp型の100面あ
るいは11Q面のSi基板を用いた。Siに異方性化学
エッチを施すとその結晶方位面によって第2図a、bの
ような形にエツチングが行なわれる。即ち、結晶方位面
が1o。
のSi基板40を酸化層41をマスクとして異方性化学
エッチを施すと第2図aのような形でθが64〜65°
のエツチングができる。又、結晶方位面が110のSi
基板42を酸化層43をマメクとして異方性化学エッチ
を施すと第2図すのような形でエツチングができる。
エッチを施すと第2図aのような形でθが64〜65°
のエツチングができる。又、結晶方位面が110のSi
基板42を酸化層43をマメクとして異方性化学エッチ
を施すと第2図すのような形でエツチングができる。
(実施例1)
厚さ300μmのSi ウェハーを熱酸化法にて全面酸
化被膜を形成し、次に微細加工技術を用いて、Siウェ
ハーの赤外線検出素子が構成される部分の片面の酸化膜
を除去し、エチレンジアミンとビテカロールと水よりな
る異方性化学エッチ液K ヨッテ1.2 jFll X
6.6 nr、深さ240μmの凹部を形成した。次
に、上記凹部を形成した部分と対向して、Siウェハー
の反対の面の酸化膜を微細加工技術を用いて除去した後
、再び上記異方性エツチング液にて両面からさらに30
μmエツチングを行った。その結果、一方の面の開口部
が1.2m1ll X 6,6 II+、深さ270μ
mの凹部と他方の面の開口部が1,1j11×6.51
11.深さ30μmの凹部がつながってできた第1図に
示すような貫通部26を形成した。″また一般に良く知
られている微細加工技術を用いて上記貫通部に近接して
信号電荷読み出し部21としてシフトレジスター及び導
電部28を形成した。一方、別途厚さ30μmのPbT
工03セラミックスあるいはLiTa0 、結晶1ff
×6.4Inの両面に50μm間隔で各焦電型赤外線検
出素子22の電極23および24としてニクロムを蒸着
形成した。これを第1図aに示すように3i基板の貫通
部26のうち深さ30μmの段差の側に導電性接着剤2
7及び接着剤29を用いて固定した。さらに1メタルマ
スクを用いてアルミニウム蒸着を行い第3図(第1図と
同一箇所は同一番号で示す。)に示すように、シフトレ
ジスター21と焦電型赤外線検出部の電極23との間の
電気的接続(26に相当)をはかって、128個の焦電
型赤外線検出素子アレイからなる焦電型赤外線検出器を
作製した。
化被膜を形成し、次に微細加工技術を用いて、Siウェ
ハーの赤外線検出素子が構成される部分の片面の酸化膜
を除去し、エチレンジアミンとビテカロールと水よりな
る異方性化学エッチ液K ヨッテ1.2 jFll X
6.6 nr、深さ240μmの凹部を形成した。次
に、上記凹部を形成した部分と対向して、Siウェハー
の反対の面の酸化膜を微細加工技術を用いて除去した後
、再び上記異方性エツチング液にて両面からさらに30
μmエツチングを行った。その結果、一方の面の開口部
が1.2m1ll X 6,6 II+、深さ270μ
mの凹部と他方の面の開口部が1,1j11×6.51
11.深さ30μmの凹部がつながってできた第1図に
示すような貫通部26を形成した。″また一般に良く知
られている微細加工技術を用いて上記貫通部に近接して
信号電荷読み出し部21としてシフトレジスター及び導
電部28を形成した。一方、別途厚さ30μmのPbT
工03セラミックスあるいはLiTa0 、結晶1ff
×6.4Inの両面に50μm間隔で各焦電型赤外線検
出素子22の電極23および24としてニクロムを蒸着
形成した。これを第1図aに示すように3i基板の貫通
部26のうち深さ30μmの段差の側に導電性接着剤2
7及び接着剤29を用いて固定した。さらに1メタルマ
スクを用いてアルミニウム蒸着を行い第3図(第1図と
同一箇所は同一番号で示す。)に示すように、シフトレ
ジスター21と焦電型赤外線検出部の電極23との間の
電気的接続(26に相当)をはかって、128個の焦電
型赤外線検出素子アレイからなる焦電型赤外線検出器を
作製した。
(実施例2)
第1図すに示すように、シフトレジスター21の形成位
置を半導体基板20において実施例1と反対側に形成し
、貫通部26の30μmの段差側に、50μm間隔でニ
クロム電極23.24を形成した焦電型赤外線検出素子
22を持つ、1fl×e、4xxr ノPbTi0.セ
ラミックスあるいはLiTa0 。
置を半導体基板20において実施例1と反対側に形成し
、貫通部26の30μmの段差側に、50μm間隔でニ
クロム電極23.24を形成した焦電型赤外線検出素子
22を持つ、1fl×e、4xxr ノPbTi0.セ
ラミックスあるいはLiTa0 。
単結晶を接着剤30.31で固定し、さらにメタルマス
クを用いて、アルミニウム蒸着を行い、電気的接続部2
8.27を形成して128個の焦電型赤外線検出素子ア
レイからなる焦電型赤外線検出器を作製した。
クを用いて、アルミニウム蒸着を行い、電気的接続部2
8.27を形成して128個の焦電型赤外線検出素子ア
レイからなる焦電型赤外線検出器を作製した。
(実施例3)
第4図を用いて別の実施例を示す。実施例1に示すよう
な方法で異方性エッチを行ってシリコン基板50に貫通
部66を形成した後、一般に良く知られている微細加工
技術を用いて上記貫通部66に近接してシフトレジスタ
ー61及び導電部58を形成した。次に厚さ30μmの
pbTio 3セラミツクスあるいはLiTa0.単結
晶1jFIX:(5,4gの両面に第4図すに示すよう
に端の一部を除いて全面にニクロムを蒸着して電極53
.64を形成した。次に、これを貫通部65のうち深さ
30μmの段差の側に接着剤69.60で半導体基板6
゜に接着固定し、さらに、メタルマスクを用いてアルミ
ニウム蒸着を行って、シフトレジスター61と電極53
との間の電、気的接続66及び電極64と導電部68と
の間の電気的接続67を図った。
な方法で異方性エッチを行ってシリコン基板50に貫通
部66を形成した後、一般に良く知られている微細加工
技術を用いて上記貫通部66に近接してシフトレジスタ
ー61及び導電部58を形成した。次に厚さ30μmの
pbTio 3セラミツクスあるいはLiTa0.単結
晶1jFIX:(5,4gの両面に第4図すに示すよう
に端の一部を除いて全面にニクロムを蒸着して電極53
.64を形成した。次に、これを貫通部65のうち深さ
30μmの段差の側に接着剤69.60で半導体基板6
゜に接着固定し、さらに、メタルマスクを用いてアルミ
ニウム蒸着を行って、シフトレジスター61と電極53
との間の電、気的接続66及び電極64と導電部68と
の間の電気的接続67を図った。
その後、ダイシングソーを用いて半導体基板60に接着
固定されたPbTiO3セラミックスあるいはL IT
a O5単結晶62を半導体基板60ごと深さ36μ
m、ピッチ100μmで切削分離し、64個の焦電型赤
外線検出素子アレイからなる焦電型赤外線検出器を作製
した。
固定されたPbTiO3セラミックスあるいはL IT
a O5単結晶62を半導体基板60ごと深さ36μ
m、ピッチ100μmで切削分離し、64個の焦電型赤
外線検出素子アレイからなる焦電型赤外線検出器を作製
した。
発明の効果
以上のように本発明は、同一半導体基板に貫通部の上に
設けた焦電型赤外線検出素子アレイ部と信号電荷読み出
し部とを形成し、両者の電気的接続を一括形成すること
により両者の電気的結合を容易にし、かつその大きさを
コンパクトにするという効果を生むとともに、信号電荷
読み出し部の形成さnている半導体表面と反対側から赤
外線を入射する構成としたため、信号電荷読み出し邪の
可視光による影響を防止するという効果を生むものであ
る。
設けた焦電型赤外線検出素子アレイ部と信号電荷読み出
し部とを形成し、両者の電気的接続を一括形成すること
により両者の電気的結合を容易にし、かつその大きさを
コンパクトにするという効果を生むとともに、信号電荷
読み出し部の形成さnている半導体表面と反対側から赤
外線を入射する構成としたため、信号電荷読み出し邪の
可視光による影響を防止するという効果を生むものであ
る。
なお、上述の説明では信号電荷読み出し部と・してシフ
トレジスターについて説明したが、CCI)を用いても
本発明の効果を失うものではなく、十分にその効果を発
揮する。また、本発明は信号電荷読み出し部と焦電型赤
外線検出部が一次元に並んだ例を示したが、これらを多
数、二次元に配した場合も本発明の効果が失うものでは
ないことは熱論である。
トレジスターについて説明したが、CCI)を用いても
本発明の効果を失うものではなく、十分にその効果を発
揮する。また、本発明は信号電荷読み出し部と焦電型赤
外線検出部が一次元に並んだ例を示したが、これらを多
数、二次元に配した場合も本発明の効果が失うものでは
ないことは熱論である。
る結晶方位面の違いによる異方性エツチングによる断面
形状図、第3図は本発明の一実施例における赤外線検出
器の平面図、第・4図a、bは各々本素子アレイ部を示
す概略図、第6図は従来の焦電型赤外線検出器の構成図
である。 1・・・・・・焦電素子、2・・・・・・支持板、6・
・・・・・中空、10・・・・・・焦電型赤外線検出素
子アレイ部、11゜61・・・・・・シフトレジスタ一
部、12・・・・・・結合部、20.60・・・・・・
半導体基板、21・・・・・・信号電荷読み出し部、2
2.52・・・・・・焦電型赤外線検出素子、26.2
7.56.57・・・・・・電気的接続部、26゜66
・・・・・・貫通部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 M、vVfタトHB 第2図 第3図 第4図 第5図 乙 J、? 第6図 /θ
形状図、第3図は本発明の一実施例における赤外線検出
器の平面図、第・4図a、bは各々本素子アレイ部を示
す概略図、第6図は従来の焦電型赤外線検出器の構成図
である。 1・・・・・・焦電素子、2・・・・・・支持板、6・
・・・・・中空、10・・・・・・焦電型赤外線検出素
子アレイ部、11゜61・・・・・・シフトレジスタ一
部、12・・・・・・結合部、20.60・・・・・・
半導体基板、21・・・・・・信号電荷読み出し部、2
2.52・・・・・・焦電型赤外線検出素子、26.2
7.56.57・・・・・・電気的接続部、26゜66
・・・・・・貫通部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 M、vVfタトHB 第2図 第3図 第4図 第5図 乙 J、? 第6図 /θ
Claims (3)
- (1)半導体基板に信号電荷の読み出し部と半導体基板
の表裏を貫通する貫通領域とを具備し、貫通領域を覆っ
て宙吊状態とした複数の焦電型赤外線検出素子がその両
端で半導体基板に固定され、焦電型赤外線検出素子の両
面に薄膜電極が形成され、かつ一方が前記信号電荷読み
出し部と電気的に接続されていることを特徴とする焦電
型赤外線検出器。 - (2)半導体基板の表裏を貫通する貫通領域が異方性エ
ッチにより腐蝕除去されていることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の焦電型赤外線検出器。 - (3)半導体基板の一方の面に信号電荷の読み出し部が
形成され、他方の面に貫通領域を覆って宙吊状態とした
複数の赤外線検出素子が互いに分離されて形成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の焦電型
赤外線検出器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3691185A JPS61195318A (ja) | 1985-02-26 | 1985-02-26 | 焦電型赤外線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3691185A JPS61195318A (ja) | 1985-02-26 | 1985-02-26 | 焦電型赤外線検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61195318A true JPS61195318A (ja) | 1986-08-29 |
Family
ID=12482953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3691185A Pending JPS61195318A (ja) | 1985-02-26 | 1985-02-26 | 焦電型赤外線検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61195318A (ja) |
Cited By (6)
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---|---|---|---|---|
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US5558905A (en) * | 1994-03-08 | 1996-09-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method of making a pyroelectric film sensing device |
USRE36136E (en) * | 1986-07-16 | 1999-03-09 | Honeywell Inc. | Thermal sensor |
USRE36615E (en) * | 1985-09-30 | 2000-03-14 | Honeywell Inc. | Use of vanadium oxide in microbolometer sensors |
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-
1985
- 1985-02-26 JP JP3691185A patent/JPS61195318A/ja active Pending
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