CN101978246B - 光检测器 - Google Patents

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Abstract

在具有测辐射热计元件(11)以及基准元件(21)的红外线检测器(1)中，包含：测辐射热计薄膜(22)，与基板(10)的表面分离且被支撑于基板(10)的表面上；散热用金属膜(23)，经由绝缘膜(31)而被形成在测辐射热计薄膜(22)的基板(10)侧的表面上；以及多个金属柱(25)，与散热用金属膜(23)以及基板(10)热性连接，从而可以经由绝缘膜(31)、散热用金属膜(23)、金属柱(25)、基板侧散热用金属膜(24)有效地使由红外线所产生的受光部(22a)的热向基板(10)散热，因而可以正确地仅测定因使用环境的变化而产生的温度变化，有效地降低使用环境的温度变化的影响，并达成小型化。

Description

光检测器
技术领域
本发明涉及光检测器。 
背景技术
一直以来，作为光检测器，利用电阻值随温度变化的材料来检知红外线的所谓测辐射热计型的红外线检测器已为人熟知。作为该测辐射热计型的红外线检测器，例如在专利文献1中，公开有包含感知入射的红外线的测辐射热计元件和检测由使用环境的变化而发生的温度变化的基准元件，利用两者所输出的信号，算出除去了由使用环境的变化而发生的温度变化的影响的信号，并检测红外线的红外线检测器。专利文献1所记载的红外线检测器包含：具有经由空洞而被支撑于作为热容量体的硅基板上的测辐射热计薄膜的测辐射热计元件、以及具有经由牺牲层而被形成于硅基板上的测辐射热计薄膜的基准元件。 
专利文献1：日本特开平10-227689号公报 
发明内容
发明所要解决的问题 
但是，在专利文献1所记载的红外线检测器中，作为基准元件的牺牲层的材料，使用热传导率小且热容量大的材料，因而恐怕会使得使用环境的温度变化的影响的降低不充分。 
另一方面，为了提高对使用环境中的温度变化的响应性，而在基准元件中薄化牺牲层时，会成为测辐射热计元件与基准元件的高度差异很大的结构，因而例如在通过曝光施行图案化的时候，焦点深度的控制较为困难，难以形成微细的图案，可能会妨碍红外线检测器的小型化。 
因此，本发明是为了解决这样的技术问题而完成的，其目的在于提供能够充分地降低使用环境中的温度变化的影响并且能够实现小型化的光检测器。 
解决问题的技术手段 
即本发明的光检测器具备：第1测辐射热计膜，与基板的表面分离且被支撑于基板的表面上；第2测辐射热计膜，与基板的表面分离且被支撑于基板的表面上；第1金属膜，经由绝缘膜而被形成在第2测辐射热计膜的基板侧的表面上；以及多个金属柱，与第1金属膜和基板热性连接。 
在本发明的光检测器中，第2测辐射热计膜经由绝缘膜、第1金属膜以及金属柱而与基板连接。因此，在采用第2测辐射热计膜作为基准元件的测辐射热计膜的情况下，由红外线所产生的第2测辐射热计膜的热量经由绝缘膜、第1金属膜以及金属柱而有效地向基板散热，故可以正确地仅测定因使用环境的变化而产生的温度变化。其结果，可以有效地降低使用环境中的温度变化的影响。进而，由于不存在为了有效地使基准元件的热量向基板散热而薄化牺牲层的厚度的必要性，故例如在通过曝光施行图案化的时候，焦点深度的控制变得容易，微细的图案的形成变得容易，其结果，可以达成小型化。 
在此，优选为在基板的表面上与第2测辐射热计膜相对的区域，形成有第2金属膜；金属柱与第1金属膜以及第2金属膜连接。 
这样，通过使第2金属膜介于金属柱与基板之间，从而在采用第2测辐射热计膜作为基准元件的测辐射热计膜的情况下，可以增大金属柱与基板的热性接触面积。因此，可以更有效地使因入射的红外线而在第2测辐射热计膜产生的热量向基板散热。 
另外，优选在基板的表面上与第1测辐射热计膜相对的区域，形成有第3金属膜，通过这样的结构，在采用第1测辐射热计膜作为测辐射热计元件的测辐射热计膜的情况下，可以利用第3金属膜使透过第1测辐射热计膜的红外线向第1测辐射热计膜侧反射并再次向第1测辐射热计膜入射，因此，可以有效地测量由红外线所产生的热。 
另外，优选第1测辐射热计膜和第2测辐射热计膜位于与基板的表面大致平行且大致相同的平面上，通过这样的结构，例如在通过曝光施行图案化的情况下，可以使焦点深度的控制更为容易。 
发明的效果 
根据本发明，可以在光检测器中有效地降低使用环境中的温度变化的影响并达成小型化。 
附图说明
图1为表示作为本发明所涉及的光检测器的一个实施方式的红外线检测器的结构的平面图。 
图2为图1的红外线检测器的像素部的局部放大平面图。 
图3为图1的红外线检测器的像素部的测辐射热计元件的立体图。 
图4为图1的红外线检测器的像素部的测辐射热计元件的平面图。 
图5为图1的红外线检测器的基准像素部的基准元件的平面图。 
图6为沿着图4、5的VI-VI线的组合剖面图。 
图7为图1所示的信号处理电路部的电路图。 
图8为图1所示的信号处理电路部的电路图。 
图9为表示图6所示的基准元件的基板热氧化工序、第1电极形成工序以及SiO2层叠工序的剖面图。 
图10为表示图6所示的基准元件的开口形成工序、第2电极形成工序以及牺牲层涂布工序的剖面图。 
图11为表示图6所示的基准元件的虚设像素作成工序、金属柱形成工序以及散热用金属膜形成工序的剖面图。 
图12为表示图6所示的基准元件的绝缘膜层叠工序、测辐射热计薄膜层叠工序以及电极用金属膜层叠工序的剖面图。 
图13为表示图6所示的基准元件的上部电极形成工序、开口形成工序以及电极插塞形成工序的剖面图。 
图14为表示图6所示的基准元件的下部电极形成工序以及牺牲层除去工序的剖面图。 
图15为说明图11所示的金属柱的效果的概要图。 
图16为图1所示的红外线检测器的变形例。 
图17为图1所示的红外线检测器的变形例。 
图18为图1所示的红外线检测器的变形例。 
符号的说明 
1…红外线检测器(光检测器)、10…基板、15…测辐射热计薄膜(第1测辐射热计薄膜)、22…测辐射热计薄膜(第2测辐射热计膜)、20…反射膜(第3金属膜)、23…散热用金属膜(第1金属膜)、24…基板侧散热用金属膜(第2金属膜)、25…金属柱 
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施方式。还有，在附图的说明中，对同一要素标记同一符号，省略重复的说明。 
本发明的实施方式的光检测器为利用电阻值随温度变化的材料检测红外线的所谓测辐射热计型的红外线检测器，适用于红外线成像器以及温度记录器(thermography)等。首先，说明本实施方式的红外线检测器的结构。图1为作为本发明所涉及的光检测器的一个实施方式的红外线检测器的平面图，图2为将图1的红外线检测器的像素部的一部分放大的平面图，图3为表示图1的红外线检测器的1个像素的结构的立体图，图4为表示图1的红外线检测器的像素部中的1个像素的结构的平面图，图5为表示图1的红外线检测器的基准像素部中的1个像素的结构的平面图，图6为组合沿着图4的VI-VI线的剖面以及沿着图5的VI-VI线的剖面的红外线检测器的模式剖面图。 
如图1所示，红外线检测器1为利用热变化检测红外线的检测器，具备基板10、形成于基板10上并起到作为红外线受光器的作用的像素部12、形成于基板10上并测量由使用环境所产生的影响的基准像素部13、以及信号处理电路部14。像素部12以及基准像素部13分别与信号处理电路部14电连接。基板10例如使用Si基板。此外，在Si基板的表面形成有热氧化层或基底层的情况下，以下将也包含这些层的基板称为基板10。 
如图2所示，像素部12由在基板10上通过二维阵列化多个像素(测辐射热计元件11)而形成，成为所谓表面微型器械。如图3、4所 示，构成像素的测辐射热计元件11被构成为，具备形成于基板10的表面的ROIC(Read Only IC：只读IC)垫16、17、分别形成于ROIC垫16、17上的电极插塞18、19、以及与基板10的表面分离而配置的测辐射热计薄膜(第1测辐射热计膜)15。 
ROIC垫16、17为具有导电性的矩形的垫，电连接于信号处理电路部14。电极插塞18、19在ROIC垫16、17上以在层叠方向上延伸的方式形成为大致圆柱状，电连接于ROIC垫16、17。电极插塞18、19由具有导电性的材料所构成，例如使用Al。 
测辐射热计薄膜15为与基板10大致平行地配置的薄膜，具有接收红外线的矩形平面的受光部15a、以及形成于受光部15a的角部15b、c的梁部15d、15e。梁部15d、15e以角部15b、c为起点而沿着受光部15a的外周延伸并相对地形成。而且，受光部15a与梁部15d、15e之间经由缝隙15f、15g而分别被空间性地分隔，且被热性分离。测辐射热计薄膜15使用由温度变化所引起的电阻率变化较大的材料，例如使用非晶硅。 
另外，在测辐射热计薄膜15的梁部15d、15e，沿着梁部15d、15e的形状设置有电连接于受光部15a的配线15h、15i。而且，如图3、6所示，测辐射热计薄膜15是通过梁部15d、15e的各自的一端部连接于电极插塞18、19而被支撑于基板10的表面上，在测辐射热计薄膜15与基板10之间划分有空隙11a。而且，如图4所示，梁部15d、15e的配线15h、15i分别电连接于电极插塞18、19。由此，配线15h、15i经由电极插塞18、19以及ROIC垫16、17而电连接于信号处理电路部14。 
另外，如图6所示，在测辐射热计薄膜15的基板10侧的表面形成有绝缘膜30。作为绝缘膜30，例如使用由以TEOS(Tetraethyl orthosilicate)为原料的等离子CVD(Chemical Vapor Deposition)法所形成的硅氧化膜。而且，在测辐射热计元件11的基板10的表面上，在与测辐射热计薄膜15相对的区域，层叠有反射膜(第3金属膜)20。该反射膜20使用对红外线的反射率较大的金属。 
这样，测辐射热计元件11为测辐射热计薄膜15与基板10的表面分离且与基板10大致平行地配置的结构(隔膜结构)，测辐射热计薄 膜15与基板10之间为被空隙11a空间性地分隔且被热性分离的结构。而且，被构成为可以经由配线15h、15i、电极插塞18、19以及ROIC垫16、17，利用信号处理电路部14读取由测辐射热计薄膜15的受光部15a的温度变化而引起的电阻率变化。 
另一方面，基准像素部13在基板10上通过二维阵列化多个像素(基准元件21)而形成，各像素为所谓光学黑体(optical black)。如图5、6所示，构成像素的基准元件21与测辐射热计元件11大致相同地构成，与测辐射热计元件11相比，不同点在于具备散热用金属膜(第1金属膜)23、基板侧散热用金属膜(第2金属膜)24、以及多个金属柱25。还有，对于作为与测辐射热计元件11相同的结构的ROIC垫26、27以及电极插塞28、29，省略说明。 
测辐射热计薄膜(第2测辐射热计膜)22具有与测辐射热计薄膜15相同结构的受光部22a、梁部22d、22e、配线22h、22i以及缝隙22f、22g。而且，如图6所示，测辐射热计薄膜22以及测辐射热计薄膜15与基板10的表面大致平行且位于大致同一平面上。在此，所谓大致同一平面，是指在层叠方向上，包含后面叙述的散热用金属膜23的厚度差的范围的平面，例如是指±1μm左右的范围内的平面。 
另外，在受光部22a的基板10侧的表面，经由绝缘膜31而形成有矩形平面状的散热用金属膜23。该绝缘膜31由与测辐射热计元件11的绝缘膜30相同的材料构成。另外，作为散热用金属膜23，例如使用Al、Cu或W。 
而且，在散热用金属膜23与基板10之间，形成有多个金属柱25。金属柱25是由金属所构成且在层叠方向上延伸的圆柱，在垂直于层叠方向的方向上以一定的间隔被分离地形成。金属柱25与散热用金属膜23以及基板10热性连接。作为金属柱25，例如使用Al、Cu或W。还有，金属柱25以及散热用金属膜23也可以一体形成。另外，在基准元件21的基板10的表面侧，在与测辐射热计薄膜22的受光部22a相对的区域，形成有矩形平面状的基板侧散热用金属膜24。基板侧散热用金属膜24具有大于多个金属柱25的剖面面积的面积，且与金属柱25以及基板10热性连接。基板侧散热用金属膜24由金属所构成，例如使用Al、Cu或W。 
这样，基准元件21被构成为，可以经由绝缘膜31、散热用金属膜23、金属柱25以及基板侧散热用金属膜24而使由伴随着测辐射热计薄膜22的红外线入射的温度变化所产生的热向基板10散热。而且，被构成为可以经由配线22h、22i、电极插塞28、29以及ROIC垫26、27，利用信号处理电路部14读取由测辐射热计薄膜22的环境变化等的温度变化引起的电阻率变化。 
另外，图1所示的信号处理电路部14是设置于基板10的读出用的电路，具有读出像素部12以及基准像素部13的输出信号并从像素部12的输出信号减去基准像素部13的输出信号的功能。以下，利用图7、8具体地说明读出电路。图7、8是表示信号处理电路部14的读出电路的电路图。首先，考虑到理解说明的容易性，以分别具有1个测辐射热计元件11以及基准元件21的最小结构的红外线检测器为例进行说明。在该最小结构的情况下，例如利用图7所示的积分电路，测定输出电压Vout。该输出电压Vout在将从流至测辐射热计元件11的受光部15a的测辐射热计电流I(Rb)减去流至基准元件21的受光部22a的基准电阻电流I(Rref)的充电输入电流作为Ip、将电容器的积分电容作为Cf时，用以下的式(1)表示。 
Vout-Vinp＝-Ip·t/Cf…(1) 
信号处理电路部14利用式(1)，将电阻值的变化变换成输出电压Vout的变化，并基于该电信号检测红外线。其次，说明由多个测辐射热计元件11以及一个基准元件21所构成的红外线检测器的情况。在此情况下，例如如图8的电路图所示，利用移位寄存器SR，测定基于对应于各测辐射热计电流I(Rbn)(n：整数)的充电输入电流Ip的输出电压Vout。然后，基于该电信号，检测红外线。 
其次，说明上述结构的红外线检测器1的动作。首先，在红外线入射于红外线检测器1时，红外线在测辐射热计元件11的受光部15a被吸收而变成热。在此，受光部15a由缝隙15f、15g以及形成于测辐射热计薄膜15与基板10之间的空隙11a而被热性分离。因此，在受光部15a中产生的热不会向周围散热，而使受光部15a的温度上升，并对应于温度上升而使受光部15a的电阻值变化。这样的电阻值的变化经由电连接于受光部15a的配线15h、15i、电极插塞18、19以及 ROIC垫16、17而作为信号被送至信号处理电路部14。 
另外，在入射于测辐射热计薄膜15的红外线的一部分未在受光部15a中被吸收而透过的情况下，透过的红外线被反射膜20反射，再次入射于受光部15a。再次入射的红外线在受光部15a中被吸收而变成热。由此，可以有效地进行红外线的吸收。 
另一方面，在红外线入射于红外线检测器1时，与测辐射热计元件11同样地，红外线也入射于基准元件21，在基准元件21的受光部22a红外线被吸收而变成热。在此，受光部22a经由绝缘膜31而与散热用金属膜23、金属柱25、基板侧散热用金属膜24以及基板10热性连接。因此，因红外线的入射而在受光部22a中产生的热依次传导至绝缘膜31、散热用金属膜23、金属柱25以及基板侧散热用金属膜24，并向基板10散热。因此，仅是由伴随着红外线检测器1的环境变化的温度变化而产生的热使受光部22a的电阻值发生变化。伴随着这样的环境变化的电阻值的变化经由电连接于受光部22a的配线22h、22i、电极插塞28、29以及ROIC垫26、27而作为信号被送至信号处理电路部14。 
而且，在信号处理电路部14中，将受光部15a、22a的电阻值的变化变换成电压变化，并基于该电信号，检测红外线。 
这样，在红外线检测器1中，在基准元件21中，测辐射热计薄膜22经由绝缘膜31、散热用金属膜23以及金属柱25而与基板10连接。因此，因红外线而产生的测辐射热计薄膜22的受光部22a的热经由绝缘膜31、散热用金属膜23、多个金属柱25、基板侧散热用金属膜24而有效地向基板10散热，因而可以正确地仅测定由使用环境的变化而发生的温度变化。其结果，可以有效地降低使用环境中的温度变化的影响。 
另外，在基准元件21中，通过使基板侧散热用金属膜24介于金属柱25与基板10之间，从而可以增大金属柱25与基板10的热性接触面积。因此，可以更有效地使因入射的红外线而在测辐射热计薄膜22产生的热向基板10散热。 
另外，在基准元件21中，热性连接受光部22a以及基板10的构件由多个柱状体的金属柱25所构成。因此，与利用一块金属构成热性连接受光部22a以及基板10的构件的情况相比，可以防止因受光部22a与金属柱25之间、或者基板10与金属柱25之间的热膨胀率差而使应力施加至测辐射热计薄膜15，其结果，可以防止在测辐射热计薄膜15上产生裂纹。 
另外，在基准元件21中，在金属柱25以及散热用金属膜23被一体地形成的情况下，可以使因基板10与传热体之间的热膨胀率差所产生的应力分散，其结果，可以防止在测辐射热计薄膜15上产生裂纹。 
进而，基准元件21与测辐射热计元件11的形状类似，因而可以减少由两元件间的形状差异而引起的电阻差，因此，可以作为基准元件而适合地采用。 
其次，说明本实施方式所涉及的红外线检测器1的制造方法。还有，基准元件21的制造工序包含测辐射热计元件11的制造工序，因而以下以基准元件21的制造工序为中心加以说明。图9～图14是表示图1所示的红外线检测器1中的基准元件21的制造工序的侧剖面图。 
首先，如图9(a)所示，进行基板热氧化工序。在该工序中，氧化Si基板100的表面，从而在Si基板100上形成热氧化膜101。热氧化膜101的膜厚例如为0.7μm。 
其次，如图9(b)所示，进行第1电极形成工序。在该工序中，在热氧化膜101上形成基准元件21的ROIC垫26、27以及电极垫33。例如，将Al-Si-Ti层叠1μm，在利用光刻胶进行掩模处理后，通过蚀刻形成ROIC垫26、27以及电极垫33。为了形成良好的均匀性，蚀刻优选为使用于式蚀刻法。另外，也可以利用湿式蚀刻法进行。 
其次，如图9(c)所示，进行SiO2层叠工序。在该工序中，将SiO2膜102层叠于热氧化膜101、ROIC垫26、27以及电极垫33上。例如，通过等离子CVD将SiO2膜102层叠1μm。还有，在此，以Si基板100、热氧化膜101以及SiO2膜102作为基板10。 
其次，如图10(d)所示，进行开口形成工序。在该工序中，在ROIC垫26、27以及电极垫33的上部的SiO2膜102，分别形成开口102a、102b、102c。例如，利用光刻胶对SiO2膜102进行掩模处理，通过蚀刻除去SiO2膜102，形成开口102a、102b、102c。 
其次，如图10(e)所示，进行第2电极形成工序。在该工序中，形成与ROIC垫26、27以及电极垫33相同材料的金属层，利用光刻胶进行掩模处理后，通过蚀刻进行图案化，形成ROIC垫26、27、电极垫33以及基板侧散热用金属膜24。即分别使由第1电极形成工序所形成的ROIC垫26、27、电极垫33与由第2电极形成工序所形成的ROIC垫26、27、电极垫33一体化，并且以使ROIC垫26、27、电极垫33的上面经由开口102a、102b、102c而位于SiO2膜102上的方式形成。然后，以使ROIC垫26、27、电极垫33以及基板侧散热用金属膜24的上面位于同一平面的方式形成。这样，通过以使ROIC垫26、27、电极垫33以及基板侧散热用金属膜24的上面为同一平面的方式形成，从而使基准元件21的隔膜构造平坦化。
其次，如图10(f)所示，进行牺牲层涂布工序。在该工序中，通过涂布而形成牺牲层36。作为牺牲层36，例如使用聚酰亚胺，其膜厚例如为2.5μm。 
其次，如图11(g)所示，进行虚设像素作成工序。在该工序中，首先，作为用于形成开口的前处理，层叠保护层34。例如层叠非晶硅而形成保护层34。另外，也可以层叠TEOS-SiO2(由使用TEOS的等离子CVD装置所形成的SiO2膜)而形成保护层34。作为该保护层34，例如层叠50nm。其次，在利用光刻胶进行掩模处理后，通过蚀刻，形成贯通保护层34以及牺牲层36的多个开口36a。开口36a以成为尽量小的内径的方式形成，例如内径为2μm，开口36a之间的间距为2～5μm。然后，在开口36a形成后，除去保护层34。例如在使用非晶硅作为保护层34的情况下，利用XeF2进行除去，在使用TEOS-SiO2作为保护层34的情况下，利用HF进行除去。 
其次，如图11(h)所示，进行金属柱形成工序。在该工序中，在由虚设像素作成工序所形成的开口36a的内部以及牺牲层36的上面，形成金属膜35。例如通过溅射而层叠1μm的Al、Cu或W而形成金属膜35。由此，将金属柱25形成于开口36a的内部。金属柱25例如外径为2μm，间距为2～5μm。在此，在虚设像素作成工序中，由于将开口36a的内径尽量小地形成，因而例如如图15(a)所示，与金属柱25的外径(即开口36a的内径)较大的情况相比，如图15(b)所示，可以使连续于金属柱25的上部的金属膜35平坦化。由此，在为了使 隔膜构造平坦化的金属柱形成工序之后，没有必要进行平坦化工序(回蚀工序)，从而可以降低制造成本。进而，通过将金属柱25的外径较小地形成，从而使用的金属只要少量即可，因而可以降低材料成本。 
其次，如图11(i)所示，进行散热用金属膜形成工序。在该工序中，通过利用光刻胶的掩模处理以及蚀刻金属膜35，在金属柱25的上部形成散热用金属膜23。这样，将金属柱25以及散热用金属膜23一体地形成，因而可以使因基板10与金属柱25之间的热膨胀率差所产生的应力分散，其结果，可以防止在测辐射热计薄膜15产生裂纹。 
其次，如图12(j)所示，进行绝缘膜层叠工序。在该工序中，例如层叠100nm的TEOS-SiO2作为绝缘膜31。其后，如图12(k)所示，进行测辐射热计薄膜层叠工序。在该工序中，例如层叠100nm的非晶硅作为测辐射热计薄膜22。其后，如图12(l)所示，进行电极用金属膜层叠工序。在该工序中，层叠电极用金属膜38。作为电极用金属膜38，例如层叠50nm的WSi或Ti。还有，也可以层叠100nm的电极用金属膜38。 
其次，如图13(m)所示，进行上部电极形成工序。在该工序中，在利用光刻胶的掩模处理后，将电极用金属膜38图案化而形成上部电极38a。其后，如图13(n)所示，进行开口形成工序。在该工序中，在ROIC垫26、27的上部的层上分别形成开口39、40，在位于基板侧散热用金属膜24与ROIC垫26、27之间的基板10上的层分别形成开口41、42，除去电极垫33的上部的层。 
其次，如图13(o)所示，进行电极插塞形成工序。在该工序中，通过溅射或真空蒸镀来层叠金属，其后，通过剥落法在开口39、40分别形成电极插塞28、29。例如利用Al形成电极插塞28、29。由此，使上部电极38a以及电极插塞28、29分别一体化。 
其次，如图14(p)所示，进行下部电极形成工序。在该工序中，利用光刻胶的掩模处理后，通过剥落法将电极用金属膜图案化而形成下部电极32。在下部电极32，例如包含有连接ROIC垫26、27与信号处理电路部14的配线。其后，如图14(q)所示，进行牺牲层除去工序。在该工序中，通过O2使例如由聚酰亚胺构成的牺牲层36灰化。这样，通过完全除去牺牲层36并通过工艺中的热处理等，从而防止由牺牲层36产生不需要的气体。 
通过进行图9～图14所示的工序，可以制造能够使由红外线吸收引起的热向基板10良好地散热的基准元件21。还有，在制造测辐射热计元件11的情况下，不需要虚设像素作成工序、金属柱形成工序以及散热用金属膜形成工序。在此，测辐射热计元件11以及基准元件21可以在同一基板10上同时地制造。在此情况下，测辐射热计薄膜15以及测辐射热计薄膜22与基板10的表面大致平行且位于大致同一平面上，因而在利用曝光的图案化之际，能够容易地控制焦点深度，其结果，可以谋求红外线检测器1的小型化。进而，在这样制造的情况下，由于也可以提高像素部12以及基准像素部13的电阻率的均一性，因而可以提高作为基准元件的功能。而且，将独立制造的信号处理电路部14连接于由测辐射热计元件11所构成的像素部12以及由基准元件21构成的基准像素部13，从而完成红外线检测器1。 
另外，上述的实施方式表示本发明所涉及的红外线检测器的一个例子。本发明所涉及的红外线检测器并不限定于实施方式所涉及的红外线检测器，也可以将实施方式所涉及的红外线检测器变形，或者也可以为适用于其它用途的红外线检测器。 
例如，在上述实施方式中，说明了具备具有基板侧散热用金属膜24的基准元件21的红外线检测器1，但是，如图16所示，也可以为在基准元件21不具有基板侧散热用金属膜24的情况。在如此构成的情况下，在受光部22a中因红外线而产生的热依次传导至绝缘膜31、散热用金属膜23、金属柱25，并向基板10散热。因此，与上述实施例同样地，基准元件21可以正确地检测因环境变化等引起的温度变化，有效地降低使用环境中的温度变化的影响，并且可以谋求小型化。 
另外，在上述实施方式中，说明了具备具有反射膜20的测辐射热计元件11的红外线检测器1，但是，如图17所示，也可以为在测辐射热计元件11不具有反射膜20的情况。在如此构成的情况下，在基准元件21的受光部22a中因红外线而产生的热依次传导至绝缘膜31、散热用金属膜23、金属柱25、基板侧散热用金属膜24，并向基板10散热。因此，与上述实施方式同样地，基准元件21可以正确地检测因环境变化等引起的温度变化，有效地降低使用环境中的温度变化的影响， 并且可以谋求小型化。 
另外，在上述实施方式中，说明了具备具有基板侧散热用金属膜24的基准元件21以及具有反射膜20的测辐射热计元件11的红外线检测器1，但是，如图18所示，也可以为在基准元件21不具有基板侧散热用金属膜24、在测辐射热计元件11不具有反射膜20的情况。在如此构成的情况下，在基准元件21的受光部22a种因红外线而产生的热依次传导至绝缘膜31、散热用金属膜23、金属柱25，并向基板10散热。因此，与上述实施方式同样地，基准元件21可以正确地检测因环境变化等引起的温度变化，有效地降低使用环境中的温度变化的影响，并且可以谋求小型化。 
进而，在上述实施方式中，说明了金属柱25被形成为圆柱的情况，但是，金属柱25的剖面也可以为矩形或三角形的柱状，在此情况下，也可以有效地降低使用环境中的温度变化的影响，并且可以谋求小型化。 

Claims (3)

1.一种光检测器，其特征在于，
包含：
第1测辐射热计膜，与基板的表面分离且被支撑于所述基板的表面上；
第2测辐射热计膜，与所述基板的表面分离且通过电极插塞而被支撑于所述基板的表面上；
第1金属膜，经由绝缘膜而被形成在所述第2测辐射热计膜的所述基板侧的表面上；以及
多个金属柱，被配置于通过由所述电极插塞支撑所述第2测辐射热计膜而划分的所述第2测辐射热计膜与所述基板之间的空隙，与所述第1金属膜以及所述基板热性连接，
所述第1测辐射热计膜与所述基板之间为被空隙空间性地分隔且被热性分离的结构，
所述金属柱用于将所述第2测辐射热计膜的热向所述基板散热，
所述金属柱以及所述第1金属膜被一体地形成，
所述第1测辐射热计膜以及所述第2测辐射热计膜与所述基板的表面大致平行且位于大致同一平面上。
2.如权利要求1所述的光检测器，其特征在于，
在所述基板的表面上与所述第2测辐射热计膜相对的区域上，形成有第2金属膜，
所述金属柱与所述第1金属膜和所述第2金属膜连接。
3.如权利要求1所述的光检测器，其特征在于，
在所述基板的表面上与所述第1测辐射热计膜相对的区域上，形成有第3金属膜。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5259430B2 (ja) 2009-01-06 2013-08-07 浜松ホトニクス株式会社 光検出器
JP5749534B2 (ja) * 2011-03-25 2015-07-15 浜松ホトニクス株式会社 赤外線イメージセンサ及び信号読み出し方法
KR101922119B1 (ko) 2011-12-22 2019-02-14 삼성전자주식회사 적외선 검출기 및 이를 사용하는 적외선 검출 방법
US9297700B2 (en) * 2012-12-03 2016-03-29 Analog Devices, Inc. Photonic sensor and a method of manufacturing such a sensor
FR3009865B1 (fr) * 2013-08-22 2015-07-31 Commissariat Energie Atomique Detecteur bolometrique a bolometre de compensation a thermalisation renforcee
WO2016020993A1 (ja) * 2014-08-06 2016-02-11 株式会社日立製作所 赤外線センサおよび信号検出方法
JP2016151523A (ja) * 2015-02-18 2016-08-22 浜松ホトニクス株式会社 赤外線検出装置
FR3048125B1 (fr) * 2016-02-24 2020-06-05 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif de detection de rayonnement electromagnetique a plot de connexion electrique sureleve
RU2725249C1 (ru) * 2019-11-28 2020-06-30 Публичное акционерное общество "Газпром" Ингибированная грунтовка

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04274346A (ja) * 1991-02-28 1992-09-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JPH06326367A (ja) 1993-05-13 1994-11-25 Fujitsu Ltd 赤外線検知器及びその製造方法
JP2655101B2 (ja) 1994-10-28 1997-09-17 日本電気株式会社 赤外線センサ
JPH10185681A (ja) * 1996-11-08 1998-07-14 Mitsuteru Kimura 熱型赤外線センサとその製造方法およびこれを用いた赤外線イメージセンサ
JP3040356B2 (ja) * 1997-01-27 2000-05-15 三菱電機株式会社 赤外線固体撮像素子
JPH10227689A (ja) 1997-02-17 1998-08-25 Mitsubishi Electric Corp 赤外線検出器および赤外線フォーカルプレーンアレイ
DE69835037T2 (de) * 1998-12-18 2006-10-12 Daewoo Electronics Corp. Infrarotempfindliches bolometer mit stabiler struktur
WO2000037907A1 (en) * 1998-12-18 2000-06-29 Daewoo Electronics Co., Ltd. Structurally stable infrared bolometer
JP3460810B2 (ja) * 1999-07-26 2003-10-27 日本電気株式会社 熱分離構造を有する熱型赤外線検出器
JP2001041818A (ja) 1999-07-27 2001-02-16 Sharp Corp ボロメータ型赤外線検知素子およびそれを用いる赤外線イメージセンサ
US6690014B1 (en) * 2000-04-25 2004-02-10 Raytheon Company Microbolometer and method for forming
JP2002107224A (ja) * 2000-09-29 2002-04-10 Toshiba Corp 赤外線センサ及びその製造方法
JP4135857B2 (ja) 2001-03-27 2008-08-20 独立行政法人産業技術総合研究所 赤外線センサの製造方法
JP2005043381A (ja) * 2004-10-18 2005-02-17 Nec Corp 熱型赤外線検出器およびその製造方法
ES2536750T3 (es) * 2005-02-25 2015-05-28 Kevin Liddiard Sensor de seguridad infrarrojo con microbolómetro
DE602006012305D1 (de) * 2005-05-12 2010-04-01 Commissariat Energie Atomique Thermischer detektor für elektromagnetische strahlung in einer die detektoren verwendenden infrarot-detektionseinrichtung
US7385199B2 (en) * 2005-09-26 2008-06-10 Teledyne Licensing, Llc Microbolometer IR focal plane array (FPA) with in-situ mirco vacuum sensor and method of fabrication
JP2008022315A (ja) * 2006-07-13 2008-01-31 Mitsubishi Electric Corp 熱型赤外線検出回路
US20080135758A1 (en) * 2006-12-06 2008-06-12 Electronics And Telecommunications Research Institute Bolometer and method of manufacturing the same
JP2008219613A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Mitsubishi Electric Corp 非冷却赤外線カメラ
KR100925214B1 (ko) 2007-11-29 2009-11-06 한국전자통신연구원 볼로미터 및 그 제조 방법
US8523427B2 (en) * 2008-02-27 2013-09-03 Analog Devices, Inc. Sensor device with improved sensitivity to temperature variation in a semiconductor substrate

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2001-99705A 2001.04.13
JP特开2005-43381A 2005.02.17
JP特开平10-209418A 1998.08.07
JP特开平10-227689A 1998.08.25
JP特开平4-274346A 1992.09.30

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US20110024855A1 (en) 2011-02-03
JP2009222585A (ja) 2009-10-01

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