JP4089033B2 - Sensor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、マイクロ加工技術を利用して単結晶シリコン基板上に支持部材を介して単結晶シリコン基板の主表面から離間してセンサ部を配設したセンサが提案されている。この種のセンサとしては、例えば、赤外線エネルギを熱エネルギに変換する赤外線検出素子をセンサ部として備えた赤外線センサなどがある。
【0003】
ところで、温度分布を検出することができるように多数の赤外線検出素子を2次元配列した赤外線アレイセンサが提案されており、この種の赤外線アレイセンサを用いると温度分布を画像情報と同様に扱うことが可能になる。この種の用途に用いる赤外線検出素子は高集積化する必要があるから、各赤外線検出素子を小型化しなければならない。
【0004】
また、この種の赤外線アレイセンサでは、センサ部を外部回路に接続する信号処理部を構成するスイッチング素子として消費電力の少ないCMOSを用いるために、基板として単結晶シリコン基板を用いている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、赤外線検出素子のサイズ(検出面積)が小さくなると、赤外線検出素子への入射エネルギ量が低下し検出感度が低下するという問題が生じる。一方、赤外線検出素子のサイズが大きくなると、一枚のウェハからの収量が少なくなるので、コストが高くなるという問題が生じる。特に、上述の赤外線アレイセンサでは、基板として単結晶シリコン基板を用いており、コストが高いという問題があった。例えば、赤外線検出素子よりなるセンサ部のサイズを50μm×50μmとし、センサ部をVGA(Video Graphics Array)の4分の1の画素数である320×240個並べると、センサ部の占有面積が通常の半導体素子と比較して非常に大きく、コストアップの原因となる。
【0006】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、低コスト化が可能なセンサおよびその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、基板上に支持部材を介して基板から離間してセンサ部を配設したセンサであって、複数のセンサ部が基板から離間してマトリクス状に配設され、センサ部を外部回路に接続する信号処理部を備え、基板は、絶縁性基板であるガラス基板よりなり、センサ部は、赤外線を検出する赤外線検出素子よりなり、信号処理部は、基板の厚み方向においてセンサ部と重なるようにセンサ部上においてセンサ部に密接して形成されてなるアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタよりなることを特徴とするものであり、基板として単結晶シリコン基板を用いる場合に比べて、基板のコストを低減でき、センサの低コスト化を図ることができ、しかも、センサのサイズを小型化することができる。また、請求項1の発明は、複数のセンサ部が基板から離間して配設され、各センサ部がそれぞれ赤外線検出素子よりなるので、低コストの赤外線アレイセンサを構成できて赤外線画像を得ることができ、より高度な情報を得ることが可能となる。
【0008】
また、請求項1の発明は、基板が、ガラス基板よりなるので、基板コストを低減できるとともに、大面積化が容易になり一枚のガラス基板からのセンサの収量を多くすることができてコストを低減でき、また、液晶ディスプレイ装置の製造装置などを用いてセンサの製造が可能となる。
【0011】
また、請求項1の発明は、信号処理部が、アモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタよりなるので、信号処理部を低温で大面積ガラス基板に形成でき、液晶ディスプレイに用いられる薄膜トランジスタと同様のプロセスで信号処理部を形成することができ、液晶ディスプレイ装置の製造装置を流用することができる。
【0014】
また、請求項1の発明は、信号処理部が、基板の厚み方向においてセンサ部と重なるようにセンサ部上においてセンサ部に密接して形成されているので、センサ部と信号処理部とを連続的に形成することにより製造プロセスを簡略化することができ、低コスト化を図ることができる。
【0017】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、赤外線検出素子が、半導体材料を利用したボロメータ形の素子なので、赤外線検出素子を半導体製造プロセスを用いて形成することができ、信号処理部の製造プロセスとの整合性もよく、低コスト化を図ることができる。
【0018】
請求項3の発明は、請求項1の発明において、赤外線検出素子が、アンテナを結合したボロメータ形の素子なので、赤外線検出素子の指向性を高めることが可能となる。
【0020】
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3の発明において、支持部材は絶縁膜およびセンサ部と信号処理部とを電気的に接続する金属膜よりなり、センサ部は半導体材料を用いた薄膜サーミスタおよび赤外線吸収膜よりなり、支持部材、センサ部、信号処理部が450℃以下の低温製造プロセスによって形成されているので、液晶ディスプレイ装置の製造装置を流用するとともにプロセスを利用することができる。
【0022】
請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4の発明において、支持部材、センサ部、信号処理部は、直径が300mmのシリコン基板よりも大きな基板に対応できる製造プロセスによって形成されているので、液晶ディスプレイの製造装置を流用することができ、設備投資を少なくすることが可能となる。
【0023】
【発明の実施の形態】
(参考例1)
本参考例のセンサは、多数の赤外線検出素子を2次元配列した赤外線アレイセンサ(赤外線画像センサ)であって、図1に示すように、薄膜サーミスタ2aを備えた赤外線検出素子よりなるセンサ部2は、ガラス基板よりなる絶縁性基板1上に形成されたSiNX膜よりなる絶縁膜11上に支持部材4を介して絶縁膜11から離間して配設されている。また、絶縁性基板1とセンサ部2との間で絶縁性基板1上には薄膜素子であるアモルファスシリコン薄膜トランジスタ(以下、アモルファスシリコンTFTと称す)よりなるスイッチング素子3が形成されている。ここに、スイッチング素子3が信号処理部を構成している。
【0024】
この赤外線アレイセンサは、図2に示すような回路構成を有する。すなわち、多数の薄膜サーミスタ2aが2次元配列してマトリクス状に配設され、薄膜サーミスタ2aは各列ごとに1本のデータ線L2に一端が接続された各スイッチング素子3に直列接続されている。また、各行ごとにスイッチング素子3の制御電極(後述のゲート電極31)が一本の制御線L1に接続されている。また、この赤外線アレイセンサは、制御線L1を介してスイッチング素子3のゲートに接続されスイッチング素子3をオンオフする制御線駆動回路5と、データ線L2を介してスイッチング素子3に直列に接続されるデータ線駆動回路6とを備えている。
【0025】
ところで、本参考例では、各センサ部2、各スイッチング素子3、各支持部材4、制御線駆動回路5、データ線駆動回路6は1枚の絶縁性基板1に対して配設されている。
【0026】
センサ部2は、薄膜サーミスタ2aと、薄膜サーミスタ2a上に形成された赤外線吸収膜22とで構成される。ここに、薄膜サーミスタ2aは、プラズマCVD法により堆積したアモルファス半導体薄膜よりなるサーミスタ素子と、サーミスタ素子の両端部にそれぞれ形成される電極膜とから構成されているが、サンドイッチ型電極構造であってもよいし、プレーナ型電極構造であってもよい。また、赤外線吸収膜22はSiON膜よりなり、10μmの波長の赤外線を吸収するために設けた膜であり、プラズマCVD法により堆積している。なお、センサ部2は、スイッチング素子3を形成した絶縁性基板1上に例えばポリイミド膜よりなる犠牲層を形成した後に、犠牲層上に支持部材4を形成し、支持部材4上にセンサ部2を形成した後に犠牲層をエッチング除去することにより支持部材4によって支持される。また、赤外線検出素子よりなるセンサ部2は、赤外線吸収膜22により赤外線を吸収して薄膜サーミスタ2aの抵抗値変化により赤外線を吸収するボロメータ形の素子である。
【0027】
なお、センサ部2としては、マイクロマシンニング技術を用いて作製した赤外線の波長に合わせたアンテナで赤外線を吸収しアンテナに接続された薄膜サーミスタに電流を流してジュール熱を発生させ、薄膜サーミスタの抵抗値変化により赤外線を検出する素子、つまり、アンテナを結合したボロメータ形の素子を用いてもよい。
【0028】
支持部材4は、プラズマCVD法により積層されたSiOX膜、SiNX膜と、電子ビーム蒸着により蒸着したメタル配線とで構成され、図3に示す形状に形成されている。ここに、メタル配線は、薄膜サーミスタ2aをスイッチング素子3とアースとの間に挿入するために設けられる。
【0029】
スイッチング素子3は、いわゆる逆スタガ型のアモルファスシリコンTFT(a−Si TFT)であって、絶縁性基板1上に形成されたタンタル(Ta)膜よりなるゲート電極31と、ゲート電極31上に形成されたSiNXよりなるゲート絶縁膜32と、ゲート絶縁膜32上に形成された水素化アモルファスシリコン(以下、a−Si:Hと称す)よりなる半導体薄膜(チャネル層)33と、半導体薄膜33上に形成されたSiNX膜よりなるチャネル保護膜34と、半導体薄膜33上でチャネル保護膜34の両側に形成された一対のオーミックコンタクト層38,39と、一方のオーミックコンタクト層38上に形成されたドレイン電極35と、他方のオーミックコンタクト層39上に形成されたソース電極36と、ドレイン電極35,ソース電極,チャネル保護膜34を覆うように形成されたパッシベーション膜37とを備えている。なお、図1中の12はSiOX膜またはSiNX膜よりなる絶縁膜である。
【0030】
スイッチング素子3は、ゲート電極31が制御線L1に接続されるとともに、ドレイン電極35がデータ線L2に接続され、ソース電極36が支持部材4の一方の支持部4bの一部を構成するメタル配線により薄膜サーミスタ2aの一方の電極膜に接続され、一方、薄膜サーミスタ2aの他方の電極膜は支持部材4の他方の支持部4aの一部を構成するメタル配線により接地される。
【0031】
なお、スイッチング素子3は、絶縁性基板1上にタンタル膜を蒸着してパターニングすることによりゲート電極31を形成し、SiNX膜よりなるゲート絶縁膜32、a−Si:H膜、SiNXをプラズマCVD法により連続的に堆積した後にパターニングすることによってa−Si:H膜よりなる半導体薄膜33およびSiNXよりなるチャネル保護膜34を形成し、n+a−Si:H膜を堆積した後にパターニングすることによりn+a−Si:H膜よりなるオーミックコンタクト層38,39を形成し、アルミニウムを蒸着した後にパターニングすることによりドレイン電極35およびソース電極36を形成し、SiO2またはSiNX膜をプラズマCVD法により堆積させた後にパターニングすることによってパッシベーション膜37を形成することにより、製造される。しかして、信号処理部たるスイッチング素子3は、ガラス基板よりなる絶縁性基板1上に形成され、膜形成をプラズマCVD法および蒸着法により行っているので、600℃以下の低温プロセスで作製することができるのである。
【0032】
また、本参考例では、信号処理部たるスイッチング素子3をアモルファスシリコンTFTで構成することで、基板としてガラス基板などの安価で大面積の絶縁性基板1を用いることができ、しかも1枚の基板からの収量を直径が300mmのシリコンウェハからの収量に比べて多くすることが可能なので、低コスト化を実現することができる。
【0033】
なお、プラズマCVD法によるa−Si:H膜の堆積条件の一例としては、基板温度を270℃、放電圧力を0.9Torr、放電電力を100W、SiH4ガスの流量を50sccm、CH4ガスの流量を170sccm、B2H6ガスの流量を1sccm、H2ガスの流量を249sccmとした。
【0034】
ところで、制御線駆動回路5、データ線駆動回路6のような周辺回路を構成するTFTには高い駆動能力と安定性が必須なので、アモルファスシリコンTFTに比べて移動度が高く駆動速度の速い多結晶シリコン薄膜トランジスタを用いて構成している。ここに、多結晶シリコン薄膜トランジスタのチャネル層となる多結晶シリコン薄膜は、いわゆる触媒CVD法により堆積したアモルファスシリコン薄膜をレーザーアニールにより結晶化することにより形成している。ところで、多結晶シリコン薄膜を触媒CVD法を利用して形成するのは、アモルファスシリコン薄膜としては膜中に水素を含む方が膜質は良好であるが、結晶化する際にこの水素が突沸を起こすなどの問題があるので、結晶化するためには水素は少ない方がよく、一般に触媒CVD法で堆積したアモルファスシリコン薄膜はプラズマCVD法で堆積したアモルファスシリコン薄膜に比べて膜中の水素の量が少ないからである。ここに、触媒CVD法とは、試料基板の近傍に置かれた加熱触媒体と原料ガスとの接触分解反応を利用することで、プラズマを用いずに基板温度を300℃前後の低温として成膜ができる薄膜堆積法である。
【0035】
本参考例では、触媒CVD法によるアモルファスシリコン膜の堆積条件の一例としては、触媒材料をタングステン、触媒温度を1800℃、基板温度を300℃、反応圧力を0.005Torr、SiH4ガスの流量を1.5sccm、H2ガスの流量を20sccmとした。しかして、本参考例では、赤外線アレイセンサを600℃よりも更に低温である450℃以下の低温プロセスで製造することが可能となり、無アルカリガラスや低アルカリガラスといった安価で大面積化可能な基板を用いることができ、また樹脂基板のような安価な基板を用いることができる。
【0036】
なお、本参考例では、信号処理部たるスイッチング素子3をアモルファスシリコンTFTにより構成しているが、スイッチング素子3を多結晶シリコンTFTにより構成すれば、制御線駆動回路5およびデータ線駆動回路6などの周辺回路を構成する多結晶シリコンTFTと同じ製造プロセスで同時に形成することができるので、さらなる低コスト化が可能となる。
【0037】
ところで、図2の回路構成に類似の回路構成を有する液晶ディスプレイ装置は、マトリクス状に配列された液晶素子に順次電圧を印加するものであるが、近年、液晶表示装置におけるスイッチング素子および駆動回路には薄膜トランジスタが用いられている。ここに、液晶ディスプレイ装置における薄膜トランジスタは大面積の透明基板上に形成されるのが一般的であり、現在は、例えば55cm×45cm程度のガラス基板が用いられており、基板面積はさらに大面積化(100cm×100cm)の傾向にある。つまり、液晶ディスプレイ装置では、直径が300mmのシリコン基板よりも大きなガラス基板(透明基板)に対応できる製造プロセスによって形成されている。一方、本参考例のセンサは、450℃以下の低温プロセスで大面積基板に対応できるプラズマCVD法などにより製造できるので、液晶ディスプレイ装置の製造装置を利用することができ、設備投資を少なくすることが可能となり、製造コストを低減することができる。
【0038】
(参考例2)
本参考例のセンサの基本構成は、参考例1とほぼ同じであって、図4に示すように、信号処理部たるスイッチング素子3がセンサ部2との位置をずらしてある点に特徴がある。なお、参考例1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【0039】
参考例1では、絶縁性基板1とセンサ部2との間で絶縁性基板1上にスイッチング素子3を形成していたので、赤外線アレイセンサのサイズを小型化することができるが、絶縁性基板1、スイッチング素子3、センサ部2を順次形成する必要がある。
【0040】
これに対し、本参考例では、スイッチング素子3とセンサ部2との位置をずらしてあるので、スイッチング素子3とセンサ部2とで同じ材料よりなる膜を一括して同時に形成することが可能となり、工程数の削減化を図ることができ、低コスト化を図ることができる。
【0041】
(実施形態)
本実施形態の基本構成は、参考例1とほぼ同じであって、図5に示すように、信号処理部たるスイッチング素子3がセンサ部2に密接して配設されている点に特徴がある。なお、参考例1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【0042】
本実施形態においては、センサ部2、スイッチング素子3を連続的に形成することができるので、製造プロセスを簡略化することが可能となり、低コスト化を図ることができる。なお、本実施形態では、支持部材4の一方の支持部4bに、該支持部4bの一部を構成するメタル配線として、参考例1で説明した制御線L1(図2参照)に接続されるメタル配線と、データ線L2(図2参照)接続されるメタル配線とを備えている。
【0043】
(参考例3)
本参考例の基本構成は参考例1とほぼ同じであり、信号処理部たるスイッチング素子3として、アモルファスシリコンTFTを用いる替りに、図6および図7に示すように、MIM(Metal Insulator Metal)ダイオードを用いる点が相違する。なお、参考例1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。本参考例では、MIMダイオードよりなるスイッチング素子3は、タンタル(Ta)膜131、酸化タンタル(Ta2O5)膜132、クロム(Cr)膜133が積層された3層構造であり、クロム膜133が制御線L1に接続され、タンタル膜131がデータ線L2に接続される。スイッチング素子3としてMIMダイオードを用いることにより、アモルファスシリコンTFTを用いた場合に比べてスイッチング速度は遅くなるが、素子の構造が2端子構造であり、TFTに比べて構造が簡単になるとともに、製造プロセスが簡単になり、製造コストを低減することができる。なお、タンタル膜131,クロム膜133の形成はスパッタ蒸着により行い、フォトリソグラフィ技術を利用してパターニングし、酸化タンタル膜132はタンタル膜131の表面を陽極酸化して得られる。なお、上記参考例および実施形態におけるスイッチング素子3の替りにMIMダイオードを用いることも考えられる。
【0044】
ところで、上記実施形態および上記各参考例では、絶縁性基板1またはセンサ部2のいずれかの一部に信号処理部たるスイッチング素子3を形成しているが、スイッチング素子3を支持部材4に形成することも考えられる。要するに、スイッチング素子3を、絶縁性基板1とセンサ部2と支持部材4との少なくとも一部に形成される薄膜素子とすることも考えられる。
【0045】
また、上記実施形態および上記各参考例では、絶縁性基板1としてガラス基板のような平板状の基板を利用しているが、絶縁性基板1として樹脂フィルムを用い、絶縁性基板1を図8に示すように円筒状に湾曲させることも考えられる。この場合には、樹脂フィルムよりなる絶縁性基板1に上述のセンサ部(図示せず)、信号処理部(図示せず)、支持部材(図示せず)を配設した後に樹脂フィルムを湾曲させるようにすればよい。また、絶縁性基板1を図9に示すようにレンズ状に加工して該レンズ状の絶縁性基板1に信号処理部たるスイッチング素子3、センサ部(図示せず)、支持部材(図示せず)を配設するようにしてもよい。
【0046】
なお、樹脂フィルムは、耐熱フィルムであればよく、例えば、カプトンフィルム、耐熱プラスチックを用いることにより、基板コストを低減することができる。
また、絶縁性基板1として樹脂フィルムを用いる場合には、樹脂フィルムを基板として太陽電池を製造する太陽電池用の製造装置を用いてセンサの製造が可能となる。また、絶縁性基板1をレンズ状に加工したものでは、赤外線アレイセンサ自身がレンズ機能を有するので、従来必要であったレンズが不要となる。
【0047】
【発明の効果】
請求項1の発明は、基板上に支持部材を介して基板から離間してセンサ部を配設したセンサであって、複数のセンサ部が基板から離間してマトリクス状に配設され、センサ部を外部回路に接続する信号処理部を備え、基板は、絶縁性基板であるガラス基板よりなり、センサ部は、赤外線を検出する赤外線検出素子よりなり、信号処理部は、基板の厚み方向においてセンサ部と重なるようにセンサ部上においてセンサ部に密接して形成されてなるアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタよりなるものであり、基板として単結晶シリコン基板を用いる場合に比べて、基板のコストを低減でき、センサの低コスト化を図ることができ、しかも、センサのサイズを小型化することができるという効果がある。また、請求項1の発明は、複数のセンサ部が基板から離間して配設され、各センサ部がそれぞれ赤外線検出素子よりなるので、低コストの赤外線アレイセンサを構成できて赤外線画像を得ることができ、より高度な情報を得ることが可能となるという効果がある。
【0048】
また、請求項1の発明は、基板が、ガラス基板よりなるので、基板コストを低減できるとともに、大面積化が容易になり一枚のガラス基板からのセンサの収量を多くすることができてコストを低減でき、また、液晶ディスプレイ装置の製造装置などを用いてセンサの製造が可能となるという効果がある。
【0051】
また、請求項1の発明は、信号処理部が、アモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタよりなるので、信号処理部を低温で大面積ガラス基板に形成でき、液晶ディスプレイに用いられる薄膜トランジスタと同様のプロセスで信号処理部を形成することができ、液晶ディスプレイ装置の製造装置を流用することができるという効果がある。
【0054】
また、請求項1の発明は、信号処理部が、基板の厚み方向においてセンサ部と重なるようにセンサ部上においてセンサ部に密接して形成されているので、センサ部と信号処理部とを連続的に形成することにより製造プロセスを簡略化することができ、低コスト化を図ることができるという効果がある。
【0057】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、赤外線検出素子が、半導体材料を利用したボロメータ形の素子なので、赤外線検出素子を半導体製造プロセスを用いて形成することができ、信号処理部の製造プロセスとの整合性もよく、低コスト化を図ることができるという効果がある。
【0058】
請求項3の発明は、請求項1の発明において、赤外線検出素子が、アンテナを結合したボロメータ形の素子なので、赤外線検出素子の指向性を高めることが可能となるという効果がある。
【0060】
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3の発明において、支持部材は絶縁膜およびセンサ部と信号処理部とを電気的に接続する金属膜よりなり、センサ部は半導体材料を用いた薄膜サーミスタおよび赤外線吸収膜よりなり、支持部材、センサ部、信号処理部が450℃以下の低温製造プロセスによって形成されているので、液晶ディスプレイ装置の製造装置を流用するとともにプロセスを利用することができるという効果がある。
【0062】
請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4の発明において、支持部材、センサ部、信号処理部は、直径が300mmのシリコン基板よりも大きな基板に対応できる製造プロセスによって形成されているので、液晶ディスプレイの製造装置を流用することができ、設備投資を少なくすることが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考例1を示す要部概略構成図である。
【図2】 同上の回路構成図である。
【図3】 同上の要部概略斜視図である。
【図4】 参考例2を示す要部概略構成図である。
【図5】 実施形態を示す要部概略構成図である。
【図6】 参考例3を示す要部断面図である。
【図7】 同上の要部回路図である。
【図8】 本発明の他の構成例の要部説明図である。
【図9】 本発明の別の構成例の要部説明図である。
【符号の説明】
1 絶縁性基板
2 センサ部
2a 薄膜サーミスタ
3 スイッチング素子
4 支持部材
4a 支持部
4b 支持部
31 ゲート電極
32 ゲート絶縁膜
33 半導体薄膜
35 ドレイン電極
36 ソース電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sensor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a sensor has been proposed in which a sensor portion is disposed on a single crystal silicon substrate through a support member so as to be separated from the main surface of the single crystal silicon substrate using a micro processing technique. As this type of sensor, for example, there is an infrared sensor including an infrared detection element that converts infrared energy into heat energy as a sensor unit.
[0003]
By the way, an infrared array sensor in which a large number of infrared detection elements are two-dimensionally arranged so as to detect the temperature distribution has been proposed. When this type of infrared array sensor is used, the temperature distribution is handled in the same manner as image information. Is possible. Since infrared detection elements used for this type of application need to be highly integrated, each infrared detection element must be miniaturized.
[0004]
Further, in this type of infrared array sensor, a single crystal silicon substrate is used as a substrate in order to use a CMOS with low power consumption as a switching element constituting a signal processing unit that connects the sensor unit to an external circuit.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the size (detection area) of the infrared detection element is reduced, there is a problem that the amount of energy incident on the infrared detection element is reduced and the detection sensitivity is reduced. On the other hand, when the size of the infrared detection element is increased, the yield from a single wafer is reduced, which causes a problem of increased cost. In particular, the above-described infrared array sensor uses a single crystal silicon substrate as a substrate, which has a problem of high cost. For example, if the size of the sensor unit composed of infrared detection elements is 50 μm × 50 μm and the sensor units are arranged in 320 × 240 pixels, which is a quarter of the VGA (Video Graphics Array), the area occupied by the sensor unit is usually This is very large as compared with the semiconductor element, and causes an increase in cost.
[0006]
The present invention has been made in view of the above reasons, and an object thereof is to provide a sensor capable of reducing the cost and a method for manufacturing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a sensor in which a sensor unit is disposed on a substrate so as to be separated from the substrate via a support member, and the plurality of sensor units are separated from the substrate and are matrixed. A signal processing unit that connects the sensor unit to an external circuit, the substrate is made of a glass substrate that is an insulating substrate, the sensor unit is made of an infrared detection element that detects infrared rays, and the signal processing unit Is a thin film transistor using amorphous silicon formed in close contact with the sensor unit on the sensor unit so as to overlap the sensor unit in the thickness direction of the substrate, and is a single crystal silicon substrate as a substrate The cost of the substrate can be reduced and the cost of the sensor can be reduced, and the size of the sensor can be reduced. According to the first aspect of the present invention, a plurality of sensor portions are arranged apart from the substrate, and each sensor portion is composed of an infrared detection element. Therefore, a low-cost infrared array sensor can be configured to obtain an infrared image. And more advanced information can be obtained.
[0008]
The invention of 請 Motomeko 1, group plate, which has the glass substrate, it is possible to reduce the substrate cost, it is possible to increase the yield of the sensor from one glass substrate becomes easy large area Thus, the cost can be reduced, and the sensor can be manufactured using a manufacturing apparatus for a liquid crystal display device.
[0011]
The invention of 請 Motomeko 1, signal processing unit, which has the thin film transistor using amorphous silicon, a signal processing unit at a low temperature can be formed on a large area glass substrate, a process similar to the thin film transistor used for a liquid crystal display Thus, the signal processing unit can be formed, and a liquid crystal display manufacturing apparatus can be used.
[0014]
The invention of 請 Motomeko 1, the signal processing unit, since it is formed in close contact with the sensor unit on the sensor unit so as to overlap with the sensor portion in the thickness direction of the substrate, and a sensor portion and a signal processing unit By forming continuously, a manufacturing process can be simplified and cost reduction can be achieved.
[0017]
The invention according to
[0018]
According to the invention of
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the invention, the support member is made of an insulating film and a metal film that electrically connects the sensor unit and the signal processing unit, and the sensor unit uses a semiconductor material. Since the supporting member, the sensor unit, and the signal processing unit are formed by a low-temperature manufacturing process at 450 ° C. or lower, the liquid crystal display device manufacturing apparatus can be used and the process can be used. .
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the invention, the support member, the sensor portion, and the signal processing portion are formed by a manufacturing process that can accommodate a substrate larger than a silicon substrate having a diameter of 300 mm. The liquid crystal display manufacturing apparatus can be diverted, and the capital investment can be reduced.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Reference Example 1)
The sensor of this reference example is an infrared array sensor (infrared image sensor) in which a large number of infrared detection elements are two-dimensionally arranged. As shown in FIG. 1, a
[0024]
This infrared array sensor has a circuit configuration as shown in FIG. That is, disposed in a large number of
[0025]
By the way, in this reference example , each
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
The switching
[0030]
In the
[0031]
The switching
[0032]
In this reference example, the switching
[0033]
As an example of the deposition conditions of the a-Si: H film by the plasma CVD method, the substrate temperature is 270 ° C., the discharge pressure is 0.9 Torr, the discharge power is 100 W, the flow rate of SiH 4 gas is 50 sccm, and the CH 4 gas is used. The flow rate was 170 sccm, the flow rate of B 2 H 6 gas was 1 sccm, and the flow rate of H 2 gas was 249 sccm.
[0034]
By the way, TFTs constituting peripheral circuits such as the control
[0035]
In this reference example, as an example of the deposition conditions of the amorphous silicon film by the catalytic CVD method, the catalyst material is tungsten, the catalyst temperature is 1800 ° C., the substrate temperature is 300 ° C., the reaction pressure is 0.005 Torr, and the flow rate of SiH 4 gas. Was 1.5 sccm, and the flow rate of H 2 gas was 20 sccm. Thus, in this reference example, the infrared array sensor can be manufactured by a low-temperature process of 450 ° C. or lower, which is lower than 600 ° C., and the area can be increased at a low cost such as non-alkali glass or low-alkali glass. A substrate can be used, and an inexpensive substrate such as a resin substrate can be used.
[0036]
In this reference example, the switching
[0037]
By the way, the liquid crystal display device having a circuit configuration similar to the circuit configuration of FIG. 2 sequentially applies a voltage to the liquid crystal elements arranged in a matrix form. Thin film transistors are used. Here, the thin film transistor in the liquid crystal display device is generally formed on a transparent substrate having a large area. Currently, for example, a glass substrate of about 55 cm × 45 cm is used, and the substrate area is further increased. It tends to be (100 cm × 100 cm). That is, the liquid crystal display device is formed by a manufacturing process that can handle a glass substrate (transparent substrate) larger than a silicon substrate having a diameter of 300 mm. On the other hand, the sensor of this reference example can be manufactured by a plasma CVD method or the like that can deal with a large area substrate at a low temperature process of 450 ° C. or lower, so that a manufacturing apparatus for a liquid crystal display device can be used, and capital investment can be reduced. Thus, the manufacturing cost can be reduced.
[0038]
(Reference Example 2 )
The basic configuration of the sensor of the present reference example is substantially the same as that of the reference example 1, and is characterized in that the position of the
[0039]
In Reference Example 1 , since the switching
[0040]
On the other hand, in this reference example, since the positions of the
[0041]
(Working-shaped state)
The basic configuration of this embodiment is substantially the same as that of Reference Example 1, and is characterized in that a
[0042]
In the present embodiment, since the
[0043]
(Reference Example 3 )
The basic configuration of this reference example is almost the same as that of reference example 1. Instead of using an amorphous silicon TFT as the switching
[0044]
Incidentally, in the above you facilities embodiment and the above Reference Examples, but forms a signal processing section serving as a
[0045]
Further, in the above you facilities embodiment and the above Reference Examples, but utilizes a flat substrate such as a glass substrate as the insulating
[0046]
In addition, the resin film should just be a heat resistant film, for example, a board | substrate cost can be reduced by using a Kapton film and a heat resistant plastic.
When a resin film is used as the insulating
[0047]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, there is provided a sensor in which a sensor unit is disposed on a substrate via a support member so as to be separated from the substrate, and the plurality of sensor units are disposed in a matrix in a manner spaced from the substrate. The signal processing unit is connected to an external circuit, the substrate is made of a glass substrate that is an insulating substrate, the sensor unit is made of an infrared detection element that detects infrared rays, and the signal processing unit is a sensor in the thickness direction of the substrate. It consists of a thin film transistor using amorphous silicon that is formed in close contact with the sensor part on the sensor part so that it overlaps the part, and the cost of the substrate can be reduced compared to the case where a single crystal silicon substrate is used as the substrate. The cost of the sensor can be reduced, and the size of the sensor can be reduced. According to the first aspect of the present invention, a plurality of sensor portions are arranged apart from the substrate, and each sensor portion is composed of an infrared detection element. Therefore, a low-cost infrared array sensor can be configured to obtain an infrared image. And more advanced information can be obtained.
[0048]
The invention of
[0051]
The invention of
[0054]
The invention of
[0057]
The invention according to
[0058]
The invention of
[0060]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the invention, the support member is made of an insulating film and a metal film that electrically connects the sensor unit and the signal processing unit, and the sensor unit uses a semiconductor material. Since the supporting member, the sensor unit, and the signal processing unit are formed by a low-temperature manufacturing process at 450 ° C. or lower, the liquid crystal display device manufacturing apparatus can be used and the process can be used. There is an effect.
[0062]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the invention, the support member, the sensor portion, and the signal processing portion are formed by a manufacturing process that can accommodate a substrate larger than a silicon substrate having a diameter of 300 mm. The liquid crystal display manufacturing apparatus can be diverted, and the capital investment can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main part schematic configuration diagram showing a reference example 1 ;
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the above.
FIG. 3 is a schematic perspective view of the main part of the above.
FIG. 4 is a main part schematic configuration diagram showing a reference example 2 ;
5 is a schematic view of the main part showing a preferred type status.
6 is a cross-sectional view of the main part showing Reference Example 3. FIG.
FIG. 7 is a main portion circuit diagram of the above.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a main part of another configuration example of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a main part of another configuration example of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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JPS6124364A (en) * | 1984-07-12 | 1986-02-03 | Nec Corp | Integrated circuit for light sensor drive |
US4922116A (en) * | 1988-08-04 | 1990-05-01 | Hughes Aircraft Company | Flicker free infrared simulator with resistor bridges |
JPH0511301U (en) * | 1991-07-26 | 1993-02-12 | 日本板硝子株式会社 | X-ray image sensor |
JPH05252342A (en) * | 1992-03-02 | 1993-09-28 | Nec Corp | Contact type image sensor |
JPH05264343A (en) * | 1992-03-19 | 1993-10-12 | Advance Co Ltd | Far-infrared spectral light detector |
JPH0687830U (en) * | 1993-06-03 | 1994-12-22 | 株式会社村田製作所 | Infrared detector |
JPH07110261A (en) * | 1993-10-08 | 1995-04-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light beam detecting device |
JP2833450B2 (en) * | 1993-11-24 | 1998-12-09 | 日本電気株式会社 | Infrared imaging device |
JPH08304174A (en) * | 1995-04-28 | 1996-11-22 | Fujitsu Ltd | Thermopile infrared sensors and sensor arrays |
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