CN113015889A - 红外线传感器、红外线传感器阵列及红外线传感器的制造方法 - Google Patents

红外线传感器、红外线传感器阵列及红外线传感器的制造方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供进一步提高红外线传感器的灵敏度的技术。本公开的红外线传感器具备：基底基板；测辐射热计红外线受光部；第1梁；及第2梁，在此，第1梁及第2梁各自具有与基底基板和/或基底基板上的构件连接的连接部和与基底基板分离的分离部，并且在分离部处与红外线受光部物理地接合，红外线受光部通过第1梁及第2梁以与基底基板分离的状态被支承，红外线受光部包括由电阻根据温度而变化的电阻变化材料形成的电阻变化部，电阻变化部由非晶质的半导体形成，第1梁及第2梁各自由结晶质的半导体形成且在分离部处与电阻变化部电连接，该结晶质的半导体由与电阻变化材料的母材相同的母材形成。

Description

红外线传感器、红外线传感器阵列及红外线传感器的制造 方法
技术领域
本公开涉及红外线传感器、红外线传感器阵列及红外线传感器的制造方法。
背景技术
在红外线传感器的领域中，提出了使用梁来使红外线受光部与基底基板分离的结构。该结构以红外线受光部与基底基板热绝缘为目的。在具有该结构的红外线传感器中，梁的绝热性能越高，则红外线的受光灵敏度越提高。专利文献1公开了通过声子晶体结构的导入来提高梁的绝热性能的技术。
作为红外线传感器的一种，存在测辐射热计型传感器。测辐射热计型传感器也被称作热敏电阻型传感器。测辐射热计型传感器的红外线受光部包括电阻根据温度而变化的电阻变化材料。专利文献1公开的红外线传感器中包括测辐射热计型传感器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-223644号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本公开提供提高测辐射热计型红外线传感器中的红外线的受光灵敏度的技术。
用于解决课题的技术方案
本公开提供以下的红外线传感器。
一种红外线传感器，具备：
基底基板；
测辐射热计红外线受光部；
第1梁；及
第2梁，
在此，
所述第1梁及所述第2梁各自具有与所述基底基板和/或所述基底基板上的构件连接的连接部和与所述基底基板分离的分离部，并且在所述分离部处与所述红外线受光部物理地接合，
所述红外线受光部通过所述第1梁及所述第2梁以与所述基底基板分离的状态被支承，
所述红外线受光部包括由电阻根据温度而变化的电阻变化材料形成的电阻变化部，
所述电阻变化部由非晶质的半导体形成，
所述第1梁及所述第2梁各自由结晶质的半导体形成且在所述分离部处与所述电阻变化部电连接，所述结晶质的半导体由与所述电阻变化材料的母材相同的母材形成。
发明效果
本公开的红外线传感器是能够具有红外线的高受光灵敏度的测辐射热计型传感器。
附图说明
图1A是示意性地示出实施方式1的红外线传感器的剖视图。
图1B是示意性地示出实施方式1的红外线传感器的俯视图。
图2A是示意性地示出本公开的红外线传感器的梁(第1梁)能够具有的声子晶体结构的一例的俯视图。
图2B是示意性地示出本公开的红外线传感器的梁(第2梁)能够具有的声子晶体结构的一例的俯视图。
图3A是示出图2A的声子晶体结构所包括的第1畴中的单位晶格及其取向的示意图。
图3B是示出图2A的声子晶体结构所包括的第2畴中的单位晶格及其取向的示意图。
图4是图2A的声子晶体结构的区域R1的放大图。
图5是示意性地示出本公开的红外线传感器的梁能够具有的声子晶体结构的另一例的俯视图。
图6是图5的声子晶体结构的区域R2的放大图。
图7是示意性地示出本公开的红外线传感器的梁能够具有的声子晶体结构的又一例的俯视图。
图8是图7的声子晶体结构的区域R3的放大图。
图9是示意性地示出本公开的红外线传感器的梁能够具有的声子晶体结构的再一例的俯视图。
图10是示意性地示出本公开的红外线传感器的梁能够具有的声子晶体结构的与上述不同的一例的俯视图。
图11是示意性地示出本公开的红外线传感器的梁能够具有的声子晶体结构的与上述不同的一例的俯视图。
图12A是示出本公开的红外线传感器的梁能够具有的声子晶体结构的单位晶格的一例的示意图。
图12B是示出本公开的红外线传感器的梁能够具有的声子晶体结构的单位晶格的另一例的示意图。
图13是示意性地示出本公开的红外线传感器的梁能够具有的声子晶体结构的与上述不同的一例的俯视图。
图14是示意性地示出本公开的红外线传感器的梁能够具有的声子晶体结构的与上述不同的一例的俯视图。
图15A是示出本公开的红外线传感器的梁能够具有的声子晶体结构的单位晶格的一例的示意图。
图15B是示出本公开的红外线传感器的梁能够具有的声子晶体结构的单位晶格的另一例的示意图。
图15C是示出本公开的红外线传感器的梁能够具有的声子晶体结构的单位晶格的又一例的示意图。
图15D是示出本公开的红外线传感器的梁能够具有的声子晶体结构的单位晶格的与上述不同的一例的示意图。
图16A是示意性地示出实施方式2的红外线传感器的剖视图。
图16B是示意性地示出实施方式2的红外线传感器的俯视图。
图17A是示意性地示出实施方式2的红外线传感器的变形例的剖视图。
图17B是示意性地示出实施方式2的红外线传感器的变形例的俯视图。
图18A是示意性地示出实施方式3的红外线传感器的剖视图。
图18B是示意性地示出实施方式3的红外线传感器的俯视图。
图19A是示意性地示出实施方式3的红外线传感器的变形例的剖视图。
图19B是示意性地示出实施方式3的红外线传感器的变形例的俯视图。
图20A是示意性地示出实施方式3的红外线传感器的变形例的剖视图。
图20B是示意性地示出实施方式3的红外线传感器的变形例的俯视图。
图21是示意性地示出实施方式4的红外线传感器的剖视图。
图22A是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22B是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22C是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22D是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22E是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22F是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22G是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22H是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22I是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22J是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22K是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22L是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22M是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22N是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22O是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22P是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
图22Q是用于说明制造本公开的红外线传感器的方法的一例的示意性的剖视图。
具体实施方式
(成为本公开的基础的见解)
根据本发明人的研究，测辐射热计型红外线传感器中的红外线的受光灵敏度不仅会通过梁的绝热性能的提高而提高，也会通过热噪声Ntherm的降低而提高。热噪声Ntherm是与红外线传感器的总电阻Rall的1/2次方成比例的参数。红外线传感器的总电阻Rall典型地是红外线传感器中的与读出集成电路(ROIC)的连接端子间的总电阻。总电阻Rall典型地由连接端子部的电阻Rstud、将连接端子和电阻变化部电连接的布线的电阻Rwiring、电阻变化部的电阻Rthermister及电阻变化部与布线的界面处的界面电阻Rinterface的各电阻之和来表示。在本公开的红外线传感器中，第1梁及第2梁各自作为布线发挥功能。电阻变化部的母材和第1梁及第2梁的母材相同。因而，能够缓和两者的界面处的能带的倾斜，因此，能够降低界面电阻Rinterface。界面电阻Rinterface的降低会使热噪声Ntherm降低。因此，本公开的红外线传感器能够具有高的受光灵敏度。
(本公开的实施方式)
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。此外，以下说明的实施方式均示出概括的或具体的例子。在以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接方式、工艺条件、步骤、步骤的顺序等是一例，并非旨在限定本公开。另外，关于以下的实施方式中的构成要素中的未记载于表示最上位概念的独立权利要求的构成要素，作为任意的构成要素来说明。此外，各图是示意图，未必严格地图示。
[红外线传感器]
(实施方式1)
实施方式1的红外线传感器在图1A及图1B中示出。在图1A中示出图1B的红外线传感器1A的截面1A-1A。红外线传感器1A是作为热型红外线传感器的1种的测辐射热计型红外线传感器。红外线传感器1A具备基底基板11、测辐射热计红外线受光部12、第1梁13A及第2梁13B。第1梁13A及第2梁13B各自具有与基底基板11上的构件连接的连接部16A、16B和与基底基板11分离的分离部17。第1梁13A及第2梁13B分别在一方的端部具有连接部16A、16B。第1梁13A及第2梁13B各自在分离部17处与红外线受光部12物理地接合。与红外线受光部12物理地接合的位置是第1梁13A及第2梁13B各自的另一方的端部。红外线受光部12通过第1梁13A及第2梁13B以与基底基板11分离的状态被支承。该分离提高了基底基板11与红外线受光部12的热绝缘。第1梁13A及第2梁13B具有导电性。第1梁13A及第2梁13B具有物理地支承红外线受光部12的功能和作为检测红外线受光部12中的电阻变化部的电阻的电流的路径即布线的功能。
红外线传感器1A是配置在基底基板11上的构件，并且还具备向远离基底基板11的上表面14的方向延伸的第1支柱15A及第2支柱15B。第1支柱15A及第2支柱15B是基底基板11上的构件。第1支柱15A及第2支柱15B具有导电性。第1梁13A在连接部16A处与第1支柱15A连接。第2梁13B在连接部16B处与第2支柱15B连接。在连接部16A处，第1梁13A和第1支柱15A物理地连接且电连接。在连接部16B处，第2梁13B和第2支柱15B物理地连接且电连接。在剖视下，红外线受光部12、第1梁13A及第2梁13B通过第1支柱15A及第2支柱15B在基底基板11的上部悬架。在图1A及图1B所示的红外线传感器1A中，通过第1支柱15A及第2支柱15B的上述悬架，实现了基底基板11与红外线受光部12的分离。第1支柱15A及第2支柱15B具有物理地支承红外线受光部12、第1梁13A及第2梁13B的功能和作为检测红外线受光部12中的电阻变化部的电阻的电流的路径的功能。
红外线受光部12包括由电阻根据温度而变化的电阻变化材料形成的电阻变化部18。构成电阻变化部18的电阻变化材料可以是1种也可以是2种以上，但典型地是1种。电阻变化部18由非晶质的半导体形成。第1梁13A及第2梁13B各自由结晶质的半导体形成，该结晶质的半导体由与电阻变化材料的母材相同的母材形成。另外，第1梁13A及第2梁13B各自在分离部17处与红外线受光部12的电阻变化部18电连接。电阻变化部18以及第1梁13A及第2梁13B分别是由上述母材形成的半导体层21的非晶质区域19及结晶质区域20A、20B。半导体层21是单层。从后述的制造方法的例子可以明确，该方式的红外线传感器1A与半导体制造技术的亲和性高。半导体层21的厚度例如为50～500nm。
电阻变化部18由非晶质的半导体形成。另一方面，第1梁13A及第2梁13B由结晶质的半导体形成。不过，形成电阻变化部18的半导体的母材和形成第1梁13A及第2梁13B的半导体的母材相同。母材例如是硅(Si)、硅锗(SiGe)。母材也可以是Si或SiGe。此外，在本说明书中、“结晶质的半导体”意味着晶体化的母材的含有率例如为50质量％以上、70质量％以上、80质量％以上、90质量％以上、进一步为95质量％以上的半导体。在“结晶质的半导体”中，晶体化的母材的含有率也可以是100质量％。“非晶质的半导体”意味着晶体化的母材的含有率例如小于50质量％、小于30质量％、小于20质量％、小于10质量％、进一步小于5质量％的半导体。在“非晶质的半导体”中，晶体化的母材的含有率也可以是0质量％。晶体化的母材的含有率例如能够通过X射线衍射来评价。
第1梁13A及第2梁13B具有导电性。因而，在形成第1梁13A及第2梁13B的半导体中，典型地，以高浓度掺杂有杂质。该半导体中的杂质的掺杂浓度例如是1017～1023cm-3，也可以是1019～1021cm-3。杂质是与形成母材的元素不同的元素。在母材是Si或SiGe的情况下，杂质例如是硼(B)、磷(P)。
优选地，在第1梁13A和/或第2梁13B与电阻变化部18的交界即交界面处，沿着该交界面的法线方向，掺杂于母材的杂质的浓度连续地变化。在该方式中，界面电阻Rinterface能够更可靠地降低。作为一例，能够使用在该交界面的附近沿着该交界面的法线方向的掺杂的杂质的浓度的梯度为1018cm-3/nm以下的方式。在此，交界面的附近意味着从交界面起到在交界面的法线方向上离开了预定距离(例如，100nm)的区域为止的范围。此外，上述浓度的变化例如通过掺杂于形成第1梁13A和/或第2梁13B的半导体的母材的杂质的一部分扩散而实现。
在红外线传感器1A中，实施红外线受光部12中包含的电阻变化部18的电阻的读取。为了读取，图1A及图1B所示的红外线传感器1A进一步在基底基板11的内部具备读出集成电路(ROIC)(未图示)。红外线传感器1A进一步在基底基板11的上表面14具备第1信号读出端子22A及第2信号读出端子22B。第1支柱15A和ROIC经由第1信号读出端子22A而电连接。第2支柱15B和ROIC经由第2信号读出端子22B而电连接。电阻变化部18的电阻能够经由第1梁13A、第2梁13B、第1支柱15A、第2支柱15B、第1信号读出端子22A及第2信号读出端子22B而读取。此外，隔着电阻变化部18的第1信号读出端子22A与第2信号读出端子22B之间的电阻是上述的总电阻Rall。红外线传感器1A也可以具备用于读取电阻变化部18的电阻的其它构件。
若红外线向红外线受光部12入射，则红外线受光部12的温度上升。此时，越与作为热浴的基底基板11及基底基板11上的构件热绝缘，则红外线受光部12的温度越大幅上升。在具备测辐射热计红外线受光部12的红外线传感器1A中，伴随于温度上升，红外线受光部12中包含的电阻变化部18的电阻变化。利用ROIC对与变化后的电阻对应的电信号进行处理而检测红外线。通过处理，能够实现利用红外线传感器1A的红外线的强度测定和/或对象物的温度测定。不过，在本公开的红外线传感器中，红外线受光部12中包含的电阻变化部18的电阻的读取不限定于基于设置于基底基板11的内部的ROIC的方式。
在图1A及图1B所示的红外线传感器1A中，第1梁13A及第2梁13B与红外线受光部12的物理接合部及第1梁13A及第2梁13B与电阻变化部18的电连接部相同。具体而言，电阻变化部18与第1梁13A的交界及电阻变化部18与第2梁13B的交界是上述物理接合部并且是上述电连接部。不过，在本公开的红外线传感器中，上述物理接合部和上述电连接部也可以不同。
图1A及图1B所示的红外线传感器1A进一步在基底基板11的表面中的面对红外线受光部12的位置具备红外线反射膜23。在该方式中，也能够利用由红外线反射膜23反射后的红外线，能够实现红外线传感器1A的受光灵敏度的进一步的提高。在图1A及图1B所示的红外线传感器1A中，红外线反射膜23配置于基底基板11的上表面14。在俯视下，红外线反射膜23的面积比红外线受光部12的面积大。另外，在俯视下，红外线反射膜23以包围红外线受光部12的方式配置。不过，红外线反射膜23的具体的形态不限定于图1A及图1B所示的例子。红外线反射膜23的厚度例如是50～500nm。本公开的红外线传感器也可以不具备红外线反射膜23。此外，在本说明书中，“俯视”意味着从与对象物的主面垂直的方向观察对象物。另外，“主面”意味着具有最大的面积的面。
基底基板11典型地由半导体形成。半导体例如是Si。在由Si形成的基底基板11的上表面14也可以形成有氧化膜。氧化膜例如是氧化硅(SiO2)膜。不过，基底基板11的构成不限定于上述例子。
第1支柱15A、第2支柱15B、第1信号读出端子22A及第2信号读出端子22B例如由掺杂有杂质的半导体或金属形成。金属例如是钛(Ti)或氮化钛(TiN)之类的低热导率的种类。不过，构成第1支柱15A、第2支柱15B及信号读出端子22A、22B的材料不限定于上述例子。
ROIC能够具有公知的构成。ROIC也可以设置于与基底基板11的内部不同的场所。ROIC例如也可以设置于基底基板11的上表面14。
红外线反射膜23典型地由金属形成。金属例如是铬(Cr)、铝(Al)、金(Au)。不过，形成红外线反射膜23的材料不限定于上述例子。
第1梁13A中的位于与红外线受光部12的接合部与连接部16A之间的区间和/或第2梁13B中的位于与红外线受光部12的接合部与连接部16B之间的区间，也可以具有具备规则地排列的多个贯通孔的声子晶体结构。在实施方式1的红外线传感器1A的一例中，第1梁13A中的位于与红外线受光部12的接合部与连接部16A之间的区间具有具备规则地排列的多个贯通孔的第1声子晶体结构，第2梁13B中的位于与红外线受光部12的接合部与连接部16B之间的区间具有具备规则地排列的多个贯通孔的第2声子晶体结构。上述区间通常位于第1梁13A和/或第2梁13B的分离部17。
在绝缘体及半导体中，热主要通过被称作声子(phonon)的晶格振动来运送。由绝缘体或半导体形成的材料的热导率由材料所具有的声子的色散关系决定。声子的色散关系意味着频率与波数的关系或能带结构(band structure)。在绝缘体及半导体中，运送热的声子涉及100GHz～10THz的宽范围的频率范围(日语：周波数帯域)。该频率范围是热的频带(日语：帯域)。材料的热导率由处于热的频带的声子的色散关系确定。
根据声子晶体结构，能够通过贯通孔的周期结构来控制材料所具有的声子的色散关系。即，根据声子晶体结构，能够控制材料的热导率自身。尤其是，基于声子晶体结构的声子带隙(PBG)的形成可能使材料的热导率大幅降低。声子无法存在于PBG内。因而，位于热的频带的PBG可能成为热传导的间隙(gap)。另外，即使在PBG以外的频率范围中，声子的色散曲线的斜率也会因PBG而变小。斜率的降低会使声子的群速度下降，会使热传导速度下降。这些方面明显有助于材料的热导率的降低。材料的热导率例如能够通过多孔质化而降低。这是因为，通过多孔质化而导入的空隙会使材料的热导率减小。但是，根据声子晶体结构，能够降低材料自身的热导率。因而，与单纯的多孔质化相比，可期待热导率的进一步的降低。
从上述说明可以理解，在具备具有声子晶体结构的区间的第1梁13A及第2梁13B中，能够实现热导率的进一步的降低。因此，在第1梁13A和/或第2梁13B，尤其是第1梁13A及第2梁13B双方，在上述区间具有声子晶体结构的情况下，红外线传感器1A中的基底基板11与红外线受光部12的热绝缘能够进一步提高。另外，通过热绝缘的进一步的提高，能够实现红外线传感器1A的受光灵敏度的进一步的提高。
以下的说明涉及第1梁13A和/或第2梁13B能够具有的声子晶体结构。在此以后，第1梁13A和/或第2梁13B能够具有的声子晶体结构被记载为声子晶体结构A。
声子晶体结构A的一例在图2A及图2B中示出。在图2A中示出了俯视梁13(13A)的一部分的状态。在图2B中示出了俯视梁13(13B)的一部分的状态。梁13(13A、13B)例如具有10nm以上且500nm以下的厚度。梁13在俯视下是长方形。梁13的长边与连结红外线受光部12和连接部16A、16B的方向、即红外线传感器1A中的宏观的热的传递方向一致。在梁13设置有在梁13的厚度方向上延伸的多个贯通孔50。梁13所具有的声子晶体结构A是多个贯通孔50在面内方向上规则地排列的二维声子晶体结构。
第1梁13A的声子晶体结构A具有作为声子晶体区域的第1畴51A及作为声子晶体区域的第2畴51B。第1畴51A在俯视下具有具备在第1方向上规则地排列的多个贯通孔50的声子单晶结构。第2畴51B在俯视下具有具备在与第1方向不同的第2方向上规则地排列的多个贯通孔50的声子单晶结构。在各单晶结构内，多个贯通孔50的直径及排列周期相同。另外，在各单晶结构内，具备规则地排列的多个贯通孔50的单位晶格91A或91B的取向相同。第1畴51A及第2畴51B的形状在俯视下是长方形。第1畴51A的形状和第2畴51B的形状在俯视下相同。
第2梁13B的声子晶体结构A具有作为声子晶体区域的第3畴51C及作为声子晶体区域的第4畴51D。第3畴51C在俯视下具有具备在第3方向上规则地排列的多个贯通孔50的声子单晶结构。第4畴51D在俯视下具有具备在与第3方向不同的第4方向上规则地排列的多个贯通孔50的声子单晶结构。在各单晶结构内，多个贯通孔50的直径及排列周期相同。另外，在各单晶结构内，具备规则地排列的多个贯通孔50的单位晶格91A或91B的取向相同。第3畴51C及第4畴51D的形状在俯视下是长方形。第3畴51C的形状和第4畴51D的形状在俯视下相同。
图2A及图2B所示的声子晶体结构A也是多个声子单晶结构的复合体即声子多晶结构52。
图2A所示的声子晶体结构A和图2B所示的声子晶体结构A相同。不过，两者也可以互不相同。
第1梁13A可能具有的声子晶体结构A和第2梁13B可能具有的声子晶体结构A可以相同，也可以互不相同。
以下，关于声子晶体结构A可能采用的形态的详情，以第1梁13A可能具有的声子晶体结构A，换言之，具有第1畴51A及第2畴51B的声子晶体结构A，为例进行说明。第2梁13B可能具有的声子晶体结构A也能够采用同样的形态。第1梁13A可能具有的声子晶体结构A和第2梁13B可能具有的声子晶体结构A也可以在说明的形态的范围内互不相同。
作为声子晶体区域的畴，是将贯通孔50的排列的周期设为P而在俯视下例如具有25P2以上的面积的区域。要通过声子晶体结构来控制声子的色散关系，畴也可以至少具有25P2以上的面积。在俯视下是正方形的畴中，通过设为5×P以上的周期，能够确保25P2以上的面积。
如图3A及图3B所示，在声子晶体结构A中，第1畴51A中的单位晶格91A的取向53A和第2畴51B中的单位晶格91B的取向53B在俯视下互不相同。取向53A和取向53B所成的角度在俯视下例如为10度以上。不过，在单位晶格91A及单位晶格91B相同且具有n次旋转对称性的情况下，取向53A和取向53B所成的角度的上限小于360/n度。此外，在单位晶格相对于多个n具有n次旋转对称性时，对确定上述角度的上限的n使用最大的n。例如，六方晶格具有2次旋转对称性、3次旋转对称性及6次旋转对称性。此时，对确定角度的上限的n使用“6”。即，关于作为六方晶格的单位晶格91A、91B，取向53A和取向53B所成的角度小于60度。声子晶体结构A至少具有单位晶格的取向互不相同的2个以上的声子晶体区域。只要满足该条件，则声子晶体结构A也可以进一步包括任意的声子晶体区域和/或不具有声子晶体结构的区域。
单位晶格的取向能够基于任意的规则而决定。不过，在不同的畴之间，需要应用相同的规则来确定单位晶格的取向。单位晶格的取向例如是将构成单位晶格的不平行的两边所成的角进行二等分的直线的延长方向。不过，在不同的畴之间，需要以相同的规则确定两边。
图2A的声子晶体结构A的区域R1的放大图在图4中示出。在相邻的第1畴51A与第2畴51B的界面55处，单位晶格91A、91B的取向53A、53B变化。单位晶格的取向变化的界面55会带来相对于在声子晶体结构A中宏观地流动的热的大的界面阻力。该界面阻力基于在第1畴51A与第2畴51B之间产生的声子群速度的失配(mismatch)。该界面阻力有助于具有声子晶体结构A的梁13(13A)中的热导率的降低。此外，在图4中，界面55在俯视下呈直线状延伸。另外，界面55在俯视下在长方形的梁13的宽度方向上延伸。宽度方向能够是与由宏观的热的传递方向确定的梁13的中心线的延长方向垂直的方向。界面55在俯视下与宏观的热的传递方向垂直地分割声子晶体结构A。
在图2A的声子晶体结构A中，第1畴51A中的多个贯通孔50的排列的周期P和第2畴51B中的多个贯通孔50的排列的周期P相等。
在图2A的声子晶体结构A中，在第1畴51A中规则地排列的多个贯通孔50的直径和在第2畴51B中规则地排列的多个贯通孔50的直径相等。
在图2A的声子晶体结构A中，第1畴51A中的单位晶格91A的种类和第2畴51B中的单位晶格91B的种类相同。图2A的单位晶格91A及单位晶格91B均为六方晶格。
俯视下的各畴的形状没有限定。俯视下的各畴的形状例如是包括三角形、正方形及长方形的多边形、圆、椭圆及它们的复合形状。俯视下的各畴的形状也可以是不定形。另外，声子晶体结构A所具有的畴的数量没有限定。声子晶体结构A所具有的畴的数量越多，则由畴之间的界面引起的界面阻力的作用越大。而且，声子晶体结构A所具有的各畴的尺寸没有限定。
图5及图6所示的声子晶体结构A是多晶结构52。在多晶结构52中，相邻的第1畴51A及第2畴51B的界面55在俯视下在长方形的梁13(13A)的长边的方向上延伸。长边的方向能够是宏观的热的传递方向。除了这一点以外，图5及图6的声子晶体结构A具有与图2A的声子晶体结构A同样的构成。界面55在俯视下与宏观的热的传递方向平行地分割声子晶体结构A。此外，图6是图5的区域R2的放大图。
在图2A及图5的声子晶体结构A中，在俯视下，第1畴51A的尺寸及第2畴51B的尺寸相同。不过，在俯视下，声子结构A所具有的第1畴51A及第2畴51B的尺寸也可以互不相同。
图7及图8所示的声子晶体结构A是多晶结构52。在多晶结构52中，在俯视下，第2畴51B由第1畴51A包围。第1畴51A及第2畴51B的形状在俯视下是长方形。不过，第1畴51A的尺寸和第2畴51B的尺寸在俯视下不同。第2畴51B与包围第2畴51B的第1畴51A的界面55在俯视下构成了第2畴51B的外缘。除了这些方面以外，图7及图8的声子晶体结构A具有与图2A的声子晶体结构A同样的构成。此外，图8是图7的区域R3的放大图。
另外，在图7及图8的声子晶体结构A中，界面55具有弯曲部。
而且，图7及图8的声子晶体结构A具有未与梁13(13A)的边相接的第2畴51B。
图9所示的声子晶体结构A是多晶结构52。在多晶结构52中，在俯视下，第1畴51A和第2畴51B分离地配置。更具体而言，在俯视下，不具有贯通孔50的区域201设置于梁13(13A)的长边方向上的第1畴51A与第2畴51B之间。除了这一点以外，图9的声子晶体结构A具有与图2A的声子晶体结构A同样的构成。
图10所示的声子晶体结构A是多晶结构52。在多晶结构52中，在俯视下，第1畴51A和第2畴51B分离地配置。更具体而言，在俯视下，具有随机地设置的贯通孔50的区域202设置于梁13(13A)的长边方向上的第1畴51A与第2畴51B之间。在区域202中，在俯视下，贯通孔50未规则地排列。或者，在区域202中，在俯视下，规则地排列的区域的面积例如小于25P2。在此，P是贯通孔50的排列的周期。除了这一点以外，图10的声子晶体结构A具有与图2A的声子晶体结构A同样的构成。
图11所示的声子晶体结构A是多晶结构52。多晶结构52在俯视下包括具有互不相同的形状的多个畴51A、51B、51C、51D、51E、51F及51G。在各畴内，多个贯通孔50的排列的周期及单位晶格的取向相同。但是，在畴51A～51G之间，单位晶格的取向分别互不相同。另外，在俯视下，畴51A～51G的尺寸及形状互不相同。在该方式中，与到此为止例示的方式相比，在以声子晶体结构A的整体来看时，存在更多的单位晶格的取向。因而，基于在畴间单位晶格的取向不同而使热导率下降的效果更显著。另外，在该方式中，畴间的界面55在俯视下在多个随机的方向上延伸。因而，基于界面阻力而使热导率下降的效果更显著。
另外，在图11的声子晶体结构A中，相邻的第1畴51A与第2畴51B的界面55在俯视下在从梁13(13A)的宽度方向倾斜的方向上延伸。界面55在俯视下也具有弯曲部。
作为声子晶体结构A的多晶结构52也可以包括贯通孔50的排列的周期P和/或贯通孔50的直径D互不相同的第1畴51A及第2畴51B。图12A所示的第1畴51A中的贯通孔50的直径D和图12B所示的第2畴51B中的贯通孔50的直径D互不相同。此外，图12A所示的第1畴51A中的贯通孔50的排列的周期P和图12B所示的第2畴51B中的贯通孔50的排列的周期P相同。
图13所示的声子晶体结构A具备：具有相对小的周期P及直径D的多个贯通孔50规则地排列的第1畴51A和具有相对大的周期P及直径D的多个贯通孔50规则地排列的第2畴51B。另外，图13的声子晶体结构A具有：具备具有相对小的周期P及直径D的多个贯通孔50的区域92和具备具有相对大的周期P及直径D的多个贯通孔50的区域93。区域92和区域93相邻。区域92及区域93分别与图11的例子同样，在俯视下包括具有互不相同的形状且单位晶格的取向各自互不相同的多个畴。另外，区域92及区域93与宏观的热的传递方向垂直地分割声子晶体结构A。在该方式中，由第1畴51A形成的声子带隙的频率范围和由第2畴51B形成的声子带隙的频率范围不同，因此热导率的降低的效果尤其显著。
在图14所示的声子晶体结构A中，包括：具有相对小的周期P及直径D的多个贯通孔50规则地排列的第1畴51A和具有相对大的周期P及直径D的多个贯通孔50规则地排列的第2畴51B。图14的声子晶体结构A在俯视下包括具有互不相同的形状且单位晶格的取向各自互不相同的多个畴。在该方式中，由第1畴51A形成的声子带隙的频率范围和由第2畴51B形成的声子带隙的频率范围不同，因此热导率的降低的效果尤其显著。
贯通孔50的排列的周期P例如为1nm以上且300nm以下。这是因为，运送热的声子的波长主要涉及1nm～300nm的范围。周期P由在俯视下相邻的贯通孔50间的中心间距离确定(参照图12A、12B)。
贯通孔50的直径D由相对于周期P的比D/P表示，例如为D/P≥0.5。在比D/P<0.5的情况下，梁13(13A、13B)中的空隙率过度下降，有时热导率不充分下降。比D/P的上限，为了相邻的贯通孔50彼此不相接而例如小于0.9。直径D是贯通孔50的开口的直径。在贯通孔50的开口的形状在俯视下是圆的情况下，直径D是该圆的直径。贯通孔50的开口的形状也可以在俯视下不是圆。在该情况下，直径D由具有与开口的面积相同的面积的假想的圆的直径确定(参照图12A、12B)。
具备规则地排列的多个贯通孔50的单位晶格91的种类例如是正方晶格(图15A)、六方晶格(图15B)、长方晶格(图15C)及面心长方晶格(图15D)。不过，单位晶格91的种类不限定于这些例子。
第1梁13A和/或第2梁13B能够具有的声子晶体结构A不限定于上述的结构。声子晶体结构A例如也可以是日本特开2017-223644号公报所公开的结构。不过，在以图2A及图2B为首的上述的各图中示出的具有单位晶格的取向互不相同的2个以上的声子晶体区域的声子晶体结构A中，能够实现梁13的热导率的进一步的降低，即绝热性的进一步的提高。这基于以下的理由。
根据本发明人的研究，由声子晶体结构带来的热导率的降低的程度取决于热的传递方向和声子晶体结构的单位晶格的取向(orientation)所成的角度。可认为这是因为：PBG的带宽、PBG的数量及声子的平均群速度之类的与热传导相关的要素取决于该角度。另外，关于热的传递，宏观上，声子在从高温向低温的方向上流动。另一方面，若着眼于处于纳米级的微观区域，则在声子的流动方向中看不到指向性。即，微观上，声子的流动方向不一样。在具有单位晶格的取向统一成一样的多个声子晶体区域的声子晶体结构A中，从微观上看，相对于在某特定的方向上流动的声子，相互作用成为最大，但相对于在其以外的方向上流动的声子，相互作用减弱。另一方面，在具有单位晶格的取向互不相同的2个以上的声子晶体区域的声子晶体结构A中，从微观上看，能够提高相对于在多个方向上流动的各声子的相互作用。由此，能够实现梁13的热导率的进一步的降低。
(实施方式2)
实施方式2的红外线传感器在图16A及图16B中示出。在图16A中示出图16B的红外线传感器1B的截面16A-16A。红外线传感器1B是作为热型红外线传感器的1种的测辐射热计型红外线传感器。
在红外线传感器1B中，红外线受光部12还具有红外线吸收层24。红外线吸收层24配置于电阻变化部18上。在该方式中，能够实现红外线传感器1B的受光灵敏度的进一步的提高。此外，实施方式2的红外线传感器1B所具备的红外线吸收层24与电阻变化部18直接相接。另外，在俯视时，红外线吸收层24的面积比电阻变化部18的面积小。另外，在俯视时，红外线吸收层24以由电阻变化部18包围的方式配置。不过，红外线吸收层24的具体的形态不限定于图16A及图16B所示的例子。
构成红外线吸收层24的材料例如是Ti、Cr、Au、Al、铜(Cu)等金属、SiO2等氧化物、TiN、氮化硅(SiN)等氮化物。不过，构成红外线吸收层24的材料不限定于上述例子。在红外线吸收层24具有导电性的情况下，如图17A及图17B所示，优选在电阻变化部18与红外线吸收层24之间配置绝缘层25。构成绝缘层25的材料例如是SiO2等氧化物。不过，构成绝缘层25的材料不限定于上述例子。在配置绝缘层25的情况下，红外线受光部12具有电阻变化部18、绝缘层25及红外线吸收层24。绝缘层25及红外线吸收层24在电阻变化部18上依次层叠。此外，在图17A中示出图17B的红外线传感器1B的截面17A-17A。
红外线吸收层24的厚度在红外线吸收层24具有导电性的情况下例如是5～100nm，在红外线吸收层24具有绝缘性的情况下例如是100～1000nm。绝缘层25的厚度例如是10～300nm。
实施方式2的红外线传感器1B中的其他构成包括优选的方式，与实施方式1的红外线传感器1A中的对应的构成是同样的。另外，实施方式2的红外线传感器1B的工作原理与实施方式1的红外线传感器1A的工作原理相同。
(实施方式3)
实施方式3的红外线传感器在图18A及图18B中示出。在图18A中示出图18B的红外线传感器1C的截面18A-18A。红外线传感器1C是作为热型红外线传感器的1种的测辐射热计型红外线传感器。
红外线传感器1C进一步在基底基板11上具备绝缘层26。在剖视下，绝缘层26配置于基底基板11的上表面14与第1梁13A及第2梁13B(半导体层21)之间。在俯视下，绝缘层26以包围红外线受光部12及红外线反射膜23的方式配置。另外，第1支柱15A中的信号读出端子22A与第1梁13A之间的区间由绝缘层26包围。第2支柱15B中的信号读出端子22B与第2梁13B之间的区间由绝缘层26包围。
构成绝缘层26的材料例如是SiO2等氧化物。不过，构成绝缘层26的材料不限定于上述例子。
另外，在红外线传感器1C中，半导体层21的双方的端部是非晶质区域19。
实施方式3的红外线传感器1C中的其他构成包括优选的方式，与实施方式1的红外线传感器1A或实施方式2的红外线传感器1B中的对应的构成是同样的。另外，实施方式3的红外线传感器1C的工作原理与实施方式1的红外线传感器1A的工作原理相同。
实施方式3的红外线传感器1C的具体的另一例在图19A及图19B中示出。在图19A中示出图19B的红外线传感器1C的截面19A-19A。在图19A及图19B所示的红外线传感器1C中，红外线受光部12还具有红外线吸收层24。红外线吸收层24配置于电阻变化部18上。在该方式中，能够实现红外线传感器1C的受光灵敏度的进一步的提高。红外线吸收层24包括优选的方式，能够采用在实施方式2的说明中说明过的上述的方式。
实施方式3的红外线传感器1C的具体的又一例在图20A及图20B中示出。在图20A中示出图20B的红外线传感器1C的截面20A-20A。在图20A及图20B所示的红外线传感器1C中，红外线受光部12还具有绝缘层25和红外线吸收层24。绝缘层25及红外线吸收层24在电阻变化部18上依次层叠。红外线吸收层24及绝缘层25包括优选的方式，能够采用在实施方式2的说明中说明过的上述的方式。
(实施方式4)
实施方式4的红外线传感器在图21中示出。图21所示的红外线传感器1D是作为热型红外线传感器的1种的测辐射热计型红外线传感器。红外线传感器1D具备基底基板11、测辐射热计红外线受光部12、第1梁13A及第2梁13B。第1梁13A及第2梁13B各自具有与基底基板11连接的连接部16A、16B和与基底基板11分离的分离部17。第1梁13A及第2梁13B分别在一方的端部具有连接部16A、16B。第1梁13A及第2梁13B各自在分离部17处与红外线受光部12物理地接合。与红外线受光部12物理地接合的位置是第1梁13A及第2梁13B各自的另一方的端部。红外线受光部12通过第1梁13A及第2梁13B以与基底基板11分离的状态被支承。该分离提高了基底基板11与红外线受光部12的热绝缘。第1梁13A及第2梁13B具有导电性。第1梁13A及第2梁13B具有物理地支承红外线受光部12的功能和作为检测红外线受光部12中的电阻变化部18的电阻的电流的路径即布线的功能。
基底基板11在其设置有红外线受光部12的上表面14具有凹部27。在俯视下，凹部27的面积比红外线受光部12的面积大。另外，在俯视下，红外线受光部12由凹部27的外缘包围。凹部27位于红外线受光部12以及第1梁13A的分离部17及第2梁13B的分离部17与基底基板11之间。第1梁13A在连接部16A处与基底基板11物理地连接。第2梁13B在连接部16B处与基底基板11物理地连接。在剖视下，红外线受光部12以及第1梁13A的分离部17及第2梁13B的分离部17悬架在基底基板11的凹部27上。通过该悬架，基底基板11与红外线受光部12的热绝缘被提高。
在红外线传感器1D中，实施红外线受光部12中包含的电阻变化部18的电阻的读取。为了读取，图21所示的红外线传感器1D进一步在基底基板11的内部具备ROIC(未图示)。第1梁13A的连接部16A和ROIC电连接。第2梁13B的连接部16B和ROIC电连接。电阻变化部18的电阻能够经由第1梁13A及第2梁13B而读取。红外线传感器1D也可以具备用于读取电阻变化部18的电阻的另外的构件。
若红外线向红外线受光部12入射，则红外线受光部12的温度上升。此时，越与作为热浴的基底基板11热绝缘，则红外线受光部12的温度越大幅上升。在具备测辐射热计红外线受光部12的红外线传感器1D中，伴随温度上升，电阻变化部18的电阻变化。利用ROIC对与变化后的电阻对应的电信号进行处理而检测红外线。通过处理，能够实现红外线传感器1D对红外线的强度测定和/或对象物的温度测定。不过，如上所述，在本公开的红外线传感器中，电阻变化部18的电阻的读取不限定于基于设置于基底基板11的内部的ROIC的方式。
实施方式1的红外线传感器1A和实施方式4的红外线传感器1D中，红外线受光部12、第1梁13A及第2梁13B相对于基底基板11的上表面14的悬架的方式不同。另外，实施方式4的红外线传感器1D中，红外线反射膜23配置于凹部27的底面。不过，在基底基板11的表面中的面对红外线受光部12的位置配置有红外线反射膜23这一点上，红外线传感器1D的构成与红外线传感器1A的构成相同。实施方式4的红外线传感器1D中的其他构成包括优选的方式，与实施方式1的红外线传感器1A中的对应的构成是同样的。另外，实施方式4的红外线传感器1D也可以进一步具备实施方式2及实施方式3的红外线传感器1B、1C所具备的红外线吸收层24，还可以进一步具备红外线吸收层24及绝缘层25。
本公开的红外线传感器只要能够得到本发明的效果，则也可以具有上述以外的任意的构件。
[红外线传感器阵列]
实施方式1～4的红外线传感器1A～1D，在原理上单独作为红外线传感器发挥功能。也可以将每个红外线传感器作为一个像素而使多个红外线传感器在基底基板11上呈阵列状排列。排列典型地是二维阵列状。通过多个红外线传感器排列而成的阵列结构，例如，能够实现具有有限的温度的物体的成像和/或红外线辐射或者激光光线的强度分布的评价。此外，呈阵列状排列的多个红外线传感器的至少一部分是本公开的红外线传感器即可。也可以是，呈阵列状排列的多个红外线传感器全部都是本公开的红外线传感器。在本公开中，包括传感器阵列，该传感器阵列是红外线传感器阵列，具备呈二维阵列状配置的多个红外线传感器，该多个红外线传感器包括本公开的红外线传感器。
[红外线传感器的制造方法]
本公开的红外线传感器能够通过化学气相沉积(CVD)、溅射及蒸镀等各种薄膜形成手法、电子束光刻、光刻、嵌段共聚物光刻及选择性蚀刻等各种微细加工手法及图案形成手法以及基于掺杂及离子注入等的非晶质化、结晶质化、导电性的赋予等各种改性手法的组合来制造。嵌段共聚物光刻适合于声子晶体结构A的形成。通过杂质的掺杂，能够对半导体赋予导电性。通过对结晶质的半导体注入构成该半导体的母材的元素的离子，能够实现非晶质化。
制造本公开的红外线传感器的方法的一例通过图22A～图22Q的参照而在以下说明。不过，在通过以下的方法制造的红外线传感器1E中，第1梁13A及第2梁13B具有声子晶体结构A。制造本公开的红外线传感器的方法不限定于以下的例子。
图22A：准备基底基板11。接着，在基底基板11的上表面14形成金属层。金属层例如是Cr层。金属层例如通过溅射而形成。金属层的厚度例如是200nm。在所形成的金属层上形成光致抗蚀剂101。通过使用了光致抗蚀剂101的光刻及选择性蚀刻对金属层进行微细加工，形成红外线反射膜23、第1读出端子22A及第2读出端子22B。
图22B：除去光致抗蚀剂101。以覆盖红外线反射膜23、第1读出端子22A及第2读出端子22B的方式形成牺牲层102。牺牲层102例如是SiO2层。牺牲层102例如通过CVD而形成。牺牲层102的厚度例如是1～4μm。牺牲层102的厚度相当于通过该方法制造的红外线传感器1E中的红外线受光部2与基底基板11的分离距离。
图22C：在牺牲层102上形成结晶质的半导体层103。半导体层103例如是Si层或SiGe层。半导体层103例如通过CVD而形成。半导体层103的厚度例如是100nm。
图22D：在半导体层103上形成光致抗蚀剂104。通过光刻，半导体层103中的应该设为第1梁13A及第2梁13B的区域103A及区域103B露出。接着，对露出后的区域103A及区域103B通过离子注入而掺杂杂质。杂质例如是B或P。离子注入量例如是1017～1023cm-3，也可以是1019～1021cm-3。
图22E：除去光致抗蚀剂104。通过加热而对整体进行活性化处理。加热温度例如是1000℃。通过活性化处理，对离子注入了的区域103A及区域103B赋予导电性。被赋予了导电性的区域通过之后的微细加工及图案形成而成为第1梁13A及第2梁13B。
图22F：在半导体层103上形成光致抗蚀剂105。通过光刻，半导体层103中的应该设为电阻变化部18的区域103C露出。接着，对露出后的区域103C离子注入与构成半导体层103的母材的元素同一元素的离子而将区域103C非晶质化。非晶质化了的区域103C通过之后的微细加工及图案形成而成为电阻变化部18。半导体层103的双方的端部作为是结晶质但不具有导电性的区域107而残留(参照图22G)。
图22G：在半导体层103上形成硬掩模106。硬掩模106例如是SiO2层。硬掩模106例如通过CVD而形成。硬掩模106的厚度例如是25nm。硬掩模106在第1梁13A及第2梁13B所具有的声子晶体结构A的形成中使用。
图22H：在硬掩模106上形成光致抗蚀剂108。通过光刻，与第1梁13A及第2梁13B中的应该形成声子晶体结构A的区域在俯视下一致的硬掩模106的区域露出。接着，对硬掩模106中的露出后的区域形成嵌段共聚物的自组装膜109。自组装膜109在用于形成声子晶体结构A的嵌段共聚物光刻中使用。
图22I：通过嵌段共聚物光刻，规则地排列的多个贯通孔110形成于硬掩模106。除去光致抗蚀剂108及自组装膜109。
图22J：在硬掩模106上形成光致抗蚀剂。通过光刻对半导体层103进行微细加工及图案形成，形成第1梁13A、第2梁13B及电阻变化部18。第1梁13A、第2梁13B及电阻变化部18构成单层的半导体层21。
图22K：除去硬掩模106上的光致抗蚀剂。通过以硬掩模106为抗蚀剂的选择性蚀刻，对于第1梁13A及第2梁13B，在俯视时与多个贯通孔110对应的位置形成规则地排列的多个贯通孔50。形成的多个贯通孔50构成声子晶体结构A。
图22L：除去硬掩模106。
图22M：在半导体层21上形成光致抗蚀剂112。通过光刻，在半导体层21及牺牲层102形成接触孔113，使第1读出端子22A及第2读出端子22B露出。
图22N：在形成的接触孔113堆积金属，形成第1支柱15A及第2支柱15B。堆积的金属例如是Al。第1支柱15A及第2支柱15B例如通过溅射而形成。
图22O：在半导体层21上形成绝缘层25。形成的绝缘层25在俯视下被电阻变化部18包围。绝缘层25例如是SiN层。绝缘层25例如通过CVD而形成。绝缘层25的厚度例如是20nm。在绝缘层25的形成中，能够利用光刻。
图22P：在绝缘层25上形成红外线吸收层24。形成的红外线吸收层24在俯视下被绝缘层25包围。红外线吸收层24例如是TiN层。红外线吸收层24例如通过溅射而形成。红外线吸收层24的厚度例如是8nm。
图22Q：牺牲层102例如通过气相氟化氢(HF)蚀刻而除去。这样，制造出作为本公开的红外线传感器的1个方式的红外线传感器1E。此外，通过对牺牲层102进行图案蚀刻，能够形成绝缘层26。
在上述制造方法中，将电阻变化材料及包括电阻变化材料的电阻变化部18通过对结晶质的半导体的母材注入构成该母材的元素的离子而形成。换言之，本公开包括一种方法，是本公开的红外线传感器的制造方法，将电阻变化部18通过对结晶质的母材注入构成该母材的元素的离子而形成。
在通过上述制造方法制造的红外线传感器1E中，红外线受光部12包括由电阻变化材料形成的电阻变化部18，电阻变化部18以及第1梁13A及第2梁13B分别是由相同的母材形成的半导体层21的非晶质区域及结晶质区域。另外，在上述制造方法中，将由结晶质的母材形成的结晶性层即半导体层103形成于与基底基板11分离的位置(图22C)，通过对形成的半导体层103的一部分区域103C注入构成母材的元素的离子而在半导体层103的一部分形成非晶质区域，形成具有与所述形成的非晶质区域对应的电阻变化部18和与维持了母材的结晶质的结晶质区域对应的第1梁13A及第2梁13B的半导体层21。换言之，本公开是本公开的红外线传感器的制造方法，包括以下的方法：电阻变化部以及第1梁及第2梁分别是由上述母材形成的半导体层的非晶质区域及结晶质区域。将由结晶质的母材形成的结晶性层形成于与基底基板分离的位置，通过对形成的结晶性层的一部分区域注入构成母材的元素的离子而在该结晶性层的一部分形成非晶质区域，形成具有与形成的非晶质区域对应的电阻变化部和与维持了母材的结晶质的结晶质区域对应的第1梁及第2梁的半导体层。
产业上的可利用性
本公开的红外线传感器能够使用于包括以往的红外线传感器的用途的各种用途。
标号说明
1A、1B、1C、1D、1E 红外线传感器
11 基底基板
12 (测辐射热计)红外线受光部
13 梁
13A 第1梁
13B 第2梁
14 上表面
15A 第1支柱
15B 第2支柱
16A (第1梁的)连接部
16B (第2梁的)连接部
17 分离部
18 电阻变化部
19 非晶质区域
20A、20B 结晶质区域
21 半导体层
22A 第1读出端子
22B 第2读出端子
23 红外线反射膜
24 红外线吸收层
25 绝缘层
26 绝缘层
27 凹部
50 贯通孔
51A 第1畴
51B 第2畴
52 声子多晶结构
53A、53B 取向
55 界面
31A 第1支柱
31B 第2支柱
91、91A、91B 单位晶格
92 区域
93 区域
101 光致抗蚀剂
102 牺牲层
103 半导体层
103A、103B、103C 区域
104 光致抗蚀剂
105 光致抗蚀剂
106 硬掩模
107 区域
108 光致抗蚀剂
109 自组装膜
110 贯通孔
112 光致抗蚀剂
113 接触孔
201 区域
202 区域

Claims (15)

1.一种红外线传感器，具备：
基底基板；
测辐射热计红外线受光部；
第1梁；及
第2梁，
所述第1梁及所述第2梁各自具有与所述基底基板和/或所述基底基板上的构件连接的连接部和与所述基底基板分离的分离部，并且在所述分离部处与所述红外线受光部物理地接合，
所述红外线受光部通过所述第1梁及所述第2梁以与所述基底基板分离的状态被支承，
所述红外线受光部包括由电阻根据温度而变化的电阻变化材料形成的电阻变化部，
所述电阻变化部由非晶质的半导体形成，
所述第1梁及所述第2梁各自由结晶质的半导体形成且在所述分离部处与所述电阻变化部电连接，所述结晶质的半导体由与所述电阻变化材料的母材相同的母材形成。
2.根据权利要求1所述的红外线传感器，
所述母材是硅或硅锗。
3.根据权利要求1或2所述的红外线传感器，
所述红外线受光部还包括绝缘层和红外线吸收层，
所述绝缘层和所述红外线吸收层在所述电阻变化部上依次层叠。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的红外线传感器，
所述电阻变化部以及所述第1梁及所述第2梁分别是由所述母材形成的半导体层的非晶质区域及结晶质区域。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的红外线传感器，
所述红外线传感器还具备配置在所述基底基板上的向远离所述基底基板的上表面的方向延伸的第1支柱及第2支柱，
所述第1支柱及所述第2支柱具有导电性，
所述第1梁在所述连接部处连接于所述第1支柱，
所述第2梁在所述连接部处连接于所述第2支柱，
在剖视下，所述红外线受光部、所述第1梁及所述第2梁通过所述第1支柱及所述第2支柱悬架在所述基底基板的上部。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的红外线传感器，
所述基底基板具有凹部，
所述凹部位于所述红外线受光部以及所述第1梁的所述分离部及所述第2梁的所述分离部与所述基底基板之间，
所述第1梁及所述第2梁各自在所述连接部处连接于所述基底基板，
在剖视下，所述红外线受光部以及所述第1梁的所述分离部及所述第2梁的所述分离部悬架在所述基底基板的所述凹部上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的红外线传感器，
所述红外线传感器还在所述基底基板的表面中的面对所述红外线受光部的位置具备红外线反射膜。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的红外线传感器，
所述红外线传感器还在所述基底基板的内部具备读出集成电路即ROIC。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的红外线传感器，
所述第1梁中的位于其与所述红外线受光部的接合部和所述连接部之间的区间具有具备规则地排列的多个贯通孔的第1声子晶体结构，
所述第2梁中的位于其与所述红外线受光部的接合部和所述连接部之间的区间具有具备规则地排列的多个贯通孔的第2声子晶体结构。
10.根据权利要求9所述的红外线传感器，
所述第1声子晶体结构包括作为声子晶体区域的第1畴及第2畴，
在俯视下，所述第1畴具备在第1方向上规则地排列的所述多个贯通孔，
在俯视下，所述第2畴具备在与所述第1方向不同的第2方向上规则地排列的所述多个贯通孔，
所述第2声子晶体结构包括作为声子晶体区域的第3畴及第4畴，
在俯视下，所述第3畴具备在第3方向上规则地排列的所述多个贯通孔，
在俯视下，所述第4畴具备在与所述第3方向不同的第4方向上规则地排列的所述多个贯通孔。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的红外线传感器，
所述第1梁及所述第2梁被掺杂有杂质，在所述第1梁及所述第2梁与电阻变化部的交界面处，所述掺杂的杂质的浓度沿着所述交界面的法线方向连续地变化。
12.根据权利要求11所述的红外线传感器，
在所述交界面的附近，沿着所述交界面的法线方向的所掺杂的所述杂质的浓度梯度为1018cm-3/nm以下，
所述交界面的附近是从所述交界面起到在所述交界面的法线方向上离开了预定距离的区域为止的范围。
13.一种红外线传感器阵列，
具备呈二维阵列状配置的多个红外线传感器，
所述多个红外线传感器包括权利要求1～12中任一项所述的红外线传感器。
14.一种红外线传感器的制造方法，是权利要求1～12中任一项所述的红外线传感器的制造方法，
通过对结晶质的所述母材注入形成所述母材的元素的离子而形成所述电阻变化部。
15.根据权利要求14所述的红外线传感器的制造方法，
所述电阻变化部以及所述第1梁及所述第2梁分别是由所述母材形成的半导体层的非晶质区域以及结晶质区域，
将由所述结晶质的母材形成的结晶性层形成于与所述基底基板分离的位置，
通过对所述形成的结晶性层的一部分区域注入形成所述母材的元素的离子而在该结晶性层的一部分形成非晶质区域，形成具有与所述形成的非晶质区域对应的所述电阻变化部和与维持了所述母材的结晶质的结晶质区域对应的所述第1梁及所述第2梁的所述半导体层。
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