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
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- JP
- Japan
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- 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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|---|---|---|---|---|
| US5293041A (en) * | 1991-11-04 | 1994-03-08 | Honeywell Inc. | Thin film pyroelectric imaging array |
| 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 |
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-
1985
- 1985-02-26 JP JP3691185A patent/JPS61195318A/ja active Pending
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