JP2000146684A - Thermal infrared detecting element with tilted diaphragm structure - Google Patents

Thermal infrared detecting element with tilted diaphragm structure

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JP2000146684A
JP2000146684A JP32231598A JP32231598A JP2000146684A JP 2000146684 A JP2000146684 A JP 2000146684A JP 32231598 A JP32231598 A JP 32231598A JP 32231598 A JP32231598 A JP 32231598A JP 2000146684 A JP2000146684 A JP 2000146684A
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portion
film
diaphragm
lower portion
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JP32231598A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Kanzaki
Naoki Oda
直樹 小田
昌之 神崎
Original Assignee
Nec Corp
日本電気株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermal infrared detecting element which is provided with a spectral characteristic which is nearly flat with respect to a wavelength band which is longer than a certain wavelength. SOLUTION: This thermal infrared detecting element is composed of a lower- layer part which is composed of a substrate 2 comprising a total reflection coating 1. In addition, it is composed of an upper-layer part which is composed of a diaphragm 10 comprising a bolometer thin film 5 and an infrared absorption film 7 which are surrounded by an insulating protective film 3 and an insulating protective film 6. The upper-layer part is supported by a plurality of beams 12, 12' by keeping an interval from the lower-layer part. Ends, on one side, of the respective beams are fixed to a bank 16, their ends on the other side are connected to the diaphragm via a connection part 13 and a connection part 13', and the diaphragm is supported between the connection parts 13, 13'. The respective beams are deformed by an internal stress due to the difference in a coefficient of thermal expansion and in a molding temperature so as to generate a warp. The diaphragm 10 is tilted with respect to the lower-layer part.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱分離構造を有する熱型赤外線検出素子の構造に関する。 The present invention relates to relates to the structure of the thermal-type infrared detector having a thermal isolation structure.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来の熱型赤外線検出素子は、図5 Conventional thermal type infrared sensing device, FIG. 5
(a),(b)に示すように、完全反射膜1を有する下層部の基板2と絶縁保護膜3に囲まれたボロメータ薄膜5と赤外吸収膜7を有する上層部のダイアフラム10から成る。 (A), consisting of an upper portion diaphragm 10 of which having a bolometer thin film 5 and the infrared absorption film 7 surrounded by (b), the fully reflective film 1 substrate 2 and the insulating protective film 3 of the lower part with . 同上層部のダイアフラム10は複数の梁12によって同下層部に支えられ、上層部と下層部は極力平行になるように空間的に隔てられている。 The diaphragm 10 of the upper portion is supported in the lower part by a plurality of beams 12, the upper portion and the lower portion is spatially separated so that as much as possible parallel. このような熱分離構造に赤外線11が入射すると、一部は赤外吸収膜7 When infrared 11 to such a thermal isolation structure is incident, some infrared absorption film 7
によって反射され、他部はダイアフラムを透過して完全反射膜1によって反射されて再び赤外吸収膜7に達する。 Is reflected by the other unit again reaches the infrared absorption film 7 is reflected by the full reflection film 1 is transmitted through the diaphragm. 完全反射膜と赤外吸収膜の光路差長を、測定したい波長の1/4に合わせると、これら2つの反射成分は弱めあう干渉条件を満たし、特定波長の赤外線は赤外吸収膜7内の自由電子に吸収され熱となってダイアフラム1 The optical path Sacho full reflection film and the infrared absorption film, combined to a quarter of the wavelength to be measured, meet these two reflection component destructive interference condition, infrared of a specific wavelength is in the infrared absorption film 7 the diaphragm 1 becomes is absorbed by the free electrons heat
0の温度を上昇させる。 The temperature of 0 is increased. その結果、ボロメータの抵抗が変化し、バイアス電流を流すことによって電圧変化として検出される。 As a result, bolometer resistance changes are detected as a voltage change by flowing a bias current. 赤外吸収率を高めるためには、赤外吸収膜を薄くしかつそのシート抵抗を真空インピーダンス3 In order to enhance the infrared absorption rate by thinning the infrared absorbing film and vacuum impedance 3 the sheet resistance
77Ω/□に極力近づけることが重要である。 It is important that as much as possible close to 77Ω / □.

【0003】さて、このような赤外吸収機構を有する熱型赤外線検出素子の分光感度特性(Rv)は図6に示すような干渉パターンを示す(Wada et al. SPIE vol.322 [0003] Now, the spectral sensitivity characteristics of the thermal type infrared sensing device having such an infrared-absorbing mechanism (Rv) shows an interference pattern as shown in FIG. 6 (Wada et al. SPIE vol.322
4, 1997年, p40)。 4, 1997, p40). 他の従来例としては、サーモパイル素子の場合に図4の赤外吸収膜の代わりに金黒厚膜を形成するという報告がある(Kanno et al. SPIE vol.2269, As other prior art, there is a report that forms a gold black thick instead of the infrared absorbing film of Figure 4 in the case of the thermopile element (Kanno et al. SPIE vol.2269,
1994年, p450)。 1994, p450).

【0004】 [0004]

【発明が解決しようとする課題】第1の問題点は、図5 [Problems that the Invention is to Solve The first problem is, FIG. 5
と図6の従来技術の場合、熱型赤外線検出素子の分光特性が平坦でないことである。 In the prior art of FIG. 6 and the spectral characteristics of the thermal-type infrared detection element is not flat. その理由は、図6のような干渉パターンを有する特性の場合、ある特定波長帯の赤外線を検出できないからである。 The reason is that in the case of property having an interference pattern as shown in FIG. 6, it can not be detected infrared radiation of a particular wavelength band. 第2の問題点は、赤外吸収膜として金黒厚膜を用いた場合、感度が低下することである。 The second problem, when using gold black thick as infrared absorbing film, is that the sensitivity is lowered. その理由は、金黒厚膜はパターニングできないため梁12の上にも形成され、熱分離が悪くなるからである。 The reason is that gold black thick film also formed on the beam 12 can not be patterned, since the thermal separation is deteriorated.

【0005】本発明は、ある波長より長い波長帯に対してほぼ平坦な分光特性を有する熱型赤外線検出素子を提供することを目的とする。 [0005] The present invention aims to provide a thermal type infrared sensing device having a substantially flat spectral characteristics for long wavelength band than a certain wavelength.

【0006】 [0006]

【課題を解決するための手段】本発明の熱型赤外線検出素子は、完全反射膜を有する下層部と絶縁保護膜に囲まれたボロメータ薄膜と赤外吸収膜を有する上層部から成り、同上層部は複数の梁によって同下層部から間隔をおいて支えられかつ同上層部と同下層部の間隔を同上層部の場所によって変化させた熱分離構造になっており、保護膜中の電極配線により上層部と下層部は電気的に接続されている。 Thermal type infrared sensing device of the present invention, in order to solve the problems] consists upper portion having a fully reflective film bolometer thin film and the infrared absorption film surrounded by the lower portion and the insulating protective film having the same layer parts has become a thermal isolation structure with varying spacing sustained and the upper portion and the lower portion at a distance from the lower part the location of the upper portion by a plurality of beams, the electrode wires in the protective film upper portion and lower portion are electrically connected by.

【0007】上層部と下層部の間隔を連続的に変化させるためには、次の3つの方法による。 In order to continuously change the distance between the upper portion and lower portion for the following three methods. (1)上層部と複数の梁の付け根の幅を梁毎に変える。 (1) changing the base width of the upper portion and a plurality of beams for each beam. (2)複数の梁の幅を梁毎に変える。 (2) changing the width of the plurality of beams in each beam. (3)複数の梁のうち一部の梁の断面形状をコの字形(開いている方が上または下)に、他の梁の断面形状を薄い長方形にする。 (3) the cross-sectional shape of a portion of the beam of the plurality of beams (better open up or down) U-shaped in to the other beam cross-sectional shape into thin rectangular.

【0008】このような熱分離構造を有する熱型赤外線検出素子において、上層部と下層部の間隔を同上層部の場所によって連続的に変化させることにより、ある波長より長い波長帯に対して完全反射膜と赤外吸収膜の間で弱め合う干渉条件を起こさせ、同波長帯の赤外線がほぼ均等に赤外吸収膜に吸収され、素子の分光特性をほぼ平坦にすることができる。 [0008] In thermal type infrared sensing device having such a thermal isolation structure, by continuously changing the upper portion and the distance to the location of the upper portion of the lower portion, completely for long wavelength band than a certain wavelength reflective film and to cause a interference condition destructive between the infrared absorption film, an infrared same wavelength band is absorbed almost equally infrared absorbing film, may be substantially flat spectral characteristics of the device.

【0009】 [0009]

【発明の実施の形態】本発明の熱型赤外線検出素子は、 Thermal type infrared sensing device of the embodiment of the present invention is,
完全反射膜を有する下層部と、絶縁保護膜に囲まれたボロメータ薄膜と赤外線吸収膜を有する上層部から成り、 A lower portion having a fully reflective film, made from the upper layer portion having a bolometer thin film and an infrared absorption film surrounded by the insulating protective film,
上層部は複数の梁によって下層部から離隔して支えられ、かつ、上層部と下層部の間隔を場所によって連続的に変化させた熱分離構造になっており、梁およびダイアフラムは成膜温度、熱膨張係数および内部応力の異なる複数の層で構成されている。 Upper part is supported spaced apart from the lower portion by a plurality of beams, and has become a heat isolation structure is continuously changed depending on the location the distance between the upper portion and lower portion, the beam and diaphragm deposition temperature, It is composed of a plurality of layers having different thermal expansion coefficients and internal stresses. 梁は配線金属であるTiを上下の保護膜ではさんだ構造である。 Beams are sandwiched between which is a wiring metal Ti at the top and bottom of the protective film.

【0010】Ti上の保護膜に引っ張り応力の強いシリコン窒化膜を用い、Ti下の保護膜には圧縮応力の強いシリコン酸化膜を用いると、梁全体は凹型に反る。 [0010] Using a strong silicon nitride film having a protective film to the tensile stress on Ti, when the protective film under Ti using a strong silicon oxide film having compressive stress, the overall beam warped into a concave shape. これは各層の内部応力の分布によるものである。 This is due to the distribution of internal stress in each layer. そして、以上の凹型の反りは梁の端の一方が固定されている場合には他方の自由端が上方に浮くことを意味する。 The above concave warp when one end of the beam is fixed means that the other free end floats upward. このようにマイクロブリッジ構造の場合はこの自由端がダイアフラムとの接続部になっている。 Thus the free end in the case of micro-bridge structure is in the connecting portion of the diaphragm. またダイアフラムにのみ形状制御用の、応力の強いシリコン窒化膜を一層加える。 Also for only shape control the diaphragm, even adding a strong silicon nitride film stress.

【0011】マイクロブリッジ構造において以上の要素をまとめると、二本の梁の凹型の反りにより梁の先端およびダイアフラムは上方に浮き上がるが、ダイアフラムは平坦のままになる。 [0011] Summarizing the above elements in the micro-bridge structure, the beams of the tip and the diaphragm by concave warping of two beams is lifted upwardly, the diaphragm will remain flat. この時二本の梁の反り方が同様の場合にはダイアフラムに傾斜は発生しない。 Inclined to the diaphragm does not occur when the person warping at this time two beams like.

【0012】マイクロブリッジの上方への浮き量は曲率半径中心を梁上方に持つ曲げ応力(凹型の反りが発生) [0012] floating amount of upward microbridge bend has a radius of curvature centered on the beam upward stress (concave warpage occurs)
と曲率半径中心を梁下方に持つ曲げ応力(凸型の反りが発生)との2種類の応力が拮抗した形で決まる。 And the curvature radius center determined in two ways, stress antagonized the bending stress with the beam downwardly (warpage occurs convex).

【0013】前者は上述した各層の内部応力等に起因する曲げ応力であり、後者は梁がダイアフラム平面に対してねじれることに起因するダイアフラム接続部付近の曲げ応力である。 [0013] The former is a bending stress due to internal stress or the like of each layer described above, the latter is the bending stress in the vicinity of the diaphragm connecting portion due to the beam being twisted relative to the diaphragm plane. 後者の曲げ応力は本来凹型に反ろうとする梁に対して凹型に反りを生成させるように働くため曲率半径は前者の反りよりも大きくなる。 The latter bending stress is the radius of curvature to work so as to produce a warped into a concave shape with respect to the beam to be originally Hanro concavely becomes larger than the former warping.

【0014】次に本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 [0014] will be described with reference to the drawings embodiments of the present invention. 図1(a)は、本発明の熱型赤外線検出の第一の実施の形態の平面図、図1(b)はA−A'の断面図である。 1 (a) is a plan view of a first embodiment of the thermal-type infrared detection of the present invention, FIG. 1 (b) is a sectional view of A-A '. 同素子は、完全反射膜1と土手部16が形成された下層部Si基板2と、SiN絶縁保護膜3, The device is fully reflective film 1 and the bank portion 16 is formed between the lower portion Si substrate 2, SiN insulating protection film 3,
6に囲まれた金属酸化物、たとえば酸化バナジウムのボロメータ薄膜5と、Ti電極4および赤外吸収膜7(例えば、厚さ150ÅのTiNや厚さ30ÅのNiFe) Metal oxides surrounded by 6, for example, a bolometer thin film 5 of the vanadium oxide, Ti electrode 4 and the infrared absorption film 7 (e.g., NiFe with a thickness of 150Å of TiN and thickness 30 Å)
を有する上層部であるダイアフラム10から成る。 Consisting diaphragm 10 is a top portion having a. 同ダイアフラム10は複数の梁12,12'によって、土手部16と基板2に支えられている。 The diaphragm 10 by a plurality of beams 12, 12 ', are supported on the bank portion 16 and the substrate 2. 同梁12,12'にはTi電極配線14が通っており、SiN絶縁保護膜3,6で囲まれ、同土手部にもAl電気配線17が形成されている。 The same beam 12, 12 'and through the Ti electrode wire 14, surrounded by SiN insulating protective film 3, 6, Al electric wiring 17 to the bank portion is formed. 電気配線17はコンタクト15により接続されている。 The electrical wiring 17 are connected by a contact 15. 複数の梁12,12'のうち一方の梁の付け根13を他方の付け根13'より広くすることにより梁の反りに差をつけ、図1(b)に示すように、赤外吸収膜7と完全反射膜1の間隔を連続的に変化させることができる。 'The base 13 of one of the beams of the other base 13' plurality of beams 12, 12 with a difference in the warp beam by wider than, as shown in FIG. 1 (b), the infrared absorption film 7 the spacing of the perfect reflection film 1 can be varied continuously.

【0015】次に、このような構成の熱型赤外線素子の作用について説明する。 [0015] Next, the operation of the thermal-type infrared element having such a configuration. 第1の実施の形態の素子は、図1(a),(b)に示すようにダイフラム10は二本の梁12,12'により基板2から間隔dをおいて支持されている。 Element of the first embodiment, FIG. 1 (a), and is supported at a distance d from the substrate 2 by Daifuramu 10 two beams 12 and 12 'as shown in (b). 梁12,12'の一端である基端部はそれぞれ土手部16に固定されて片持ち梁の形態を有し、自由端である他端はそれぞれ上層部を形成するダイアフラム10に接続されている。 Each is one end proximal end of the beam 12, 12 'fixed to the bank portion 16 has the form of a cantilever, and a free end and the other end is connected to a diaphragm 10 which forms the upper portion, respectively .

【0016】従って、ダイアフラム10は片持ち梁としての梁12,12'の自由端間に、基板2から離隔されて支持され、各自由端が梁とダイフラムとの接続部となっている。 [0016] Therefore, the diaphragm 10 is between the free end of the beam 12, 12 'as a cantilever, is supported spaced apart from the substrate 2, the free end has a connection portion between the beam and the Daifuramu. そして第1の実施の形態においては、梁12 And in the first embodiment, the beam 12
の長さが12'より短くなっており、すなわち、図1 The length of is shorter than 12 ', i.e., FIG. 1
(a)に示すように、梁12とダイアフラム10との接続部である梁の付け根13の幅が梁12'の付け根の幅13'より広くなっている。 (A), the width of the beam 12 and the beam of the base 13 is a connection portion of the diaphragm 10 is wider than the 'width 13 base of the' beam 12. このような構成によりダイアフラム10には図4(a)に摸式的に示すように傾斜を与えることができる。 By this arrangement the diaphragm 10 can be given a slope as schematically illustrating in Figure 4 (a). この理由を以下に述べる。 Describe the reason for this below.

【0017】個々の梁には二つの応力が生成している。 [0017] The individual beams are generated by two of the stress.
一つは梁の各層の内部応力・熱膨張係数および成膜温度の相違により発生する曲げ応力であり梁全体に作用する。 One acts throughout a bending stress beam generated by the internal stress and the thermal expansion coefficient and the difference in the deposition temperature of the beams of each layer. これを応力Aとする。 This is referred to as stress A. 形状比較実験によるとダイアフラムと接続されていない片持ち梁には応力Aのみが印加され、曲げの曲率中心は一つになることが分かっている。 Only stress A According to the shape comparison experiment a cantilever which is not connected to the diaphragm is applied, the center of curvature of the bend has been found to become one. この曲げの曲率半径は梁の構成材の選択により調節できる。 The radius of curvature of the bend can be adjusted by the choice of construction material of the beam. 本発明では上層保護膜に引っ張り応力の強いシリコン窒化膜を用い、下層保護膜に圧縮応力の強いシリコン酸化膜を用いることにより応力Aによる曲げの曲率中心を梁の上方に設定する。 Using a strong silicon nitride film having tensile stress in the upper protective layer in the present invention, to set the center of curvature of the bending due to stress A by using a strong silicon oxide film having compressive stress on the lower protective layer over the beams. 熱型赤外線検出素子に加わるもう一つの応力の生成は梁12および梁12'とダイアフラム10とが接続されていることに起因する。 Generation Another stress applied to the thermal infrared detection element caused by the diaphragm 10 and the beam 12 and the beam 12 'is connected. すなわちこの応力はダイアフラム10から受ける外力の反作用として生成する梁12および梁12'の内部応力であり梁の付け根13付近に偏在する。 That this stress is localized near the base 13 of and the beam internal stress of the beam 12 and the beam 12 'produced as a reaction to external forces applied from the diaphragm 10. これを応力Bとする。 This is referred to as stress B.

【0018】応力Aおよび応力Bを内在する、熱型赤外線検出器の梁の形状について述べる。 The inherent stress A and stress B, describes the shape of the beam of thermal infrared detector. 梁12および梁1 Beam 12 and the beam 1
2'の基部付近では応力Aが主成分となり曲率中心を梁上方に有する曲げが発生する。 In the vicinity of the base of the 2 'bend having a center of curvature to the beam above will mainly stress A is generated. 一方梁の付け根13付近では応力Aと応力Bの成分が共存するため曲率中心は状況次第で梁の上下いずれにも位置しうるが、曲率半径は梁基部側の半径に比べて二つの応力成分の相殺により大きくなる。 The two stress components but the center of curvature may be located in any vertical beam in some circumstances, the radius of curvature than the radius of the beam base side for the other hand the components of the stress A and stress B in the vicinity of the base 13 of the beam coexist It increases due to the offset. 以上の結果梁はS字状になるが、梁の付け根13側では直線に近くなる。 These results beams becomes the S-shape, close to a straight line at the base 13 side of the beam.

【0019】図1のダイアフラムを傾斜の無い状態に固定したと仮想した場合の幾何学的関係を図4(b)にて考案する。 [0019] The geometric relationship in the case of virtual and fixed to the absence of tilting the diaphragm of FIG devised in FIG 4 (b). 梁12'よりも梁12の方が短いため梁の付け根13と13'付近の曲げの曲率半径R B ,R' BはR' B >R Bの関係となり梁12側の応力Bが局所的に大きくなる。 Beams 12 of curvature of the bend in the vicinity of 'the base 13 and 13 of the beam for the shorter beams 12 than' radius R B, R 'B is R' B> R stress B locally the relationship between becomes beam 12 side B It increases in the. 実際の熱型赤外線検出器では梁12および梁12'の変形のポテンシャルを平均化するために図4 Figure in order to average the potential deformation of the beam 12 and the beam 12 'in the actual thermal infrared detector 4
(a)に示すようにダイアフラム10が傾斜する。 Diaphragm 10 as shown in (a) is inclined. すなわちR BとR B 'の差異を緩和する方向に変形し、各部位の変形のポテンシャルの総和が低減されるのである。 That is deformed in a direction to relax the differences of R B and R B ', is the sum of the potential variation of each part is reduced. 以上の作用の結果梁12'よりも梁12を短くすることにより図1(b)に示すように、赤外吸収膜7と完全反射膜1との間隔を連続的に変化させることができた。 As shown in FIG. 1 (b) by shortening the beam 12 than the results beams 12 'of the above effects, it was possible to continuously change the distance between the perfect reflection film 1 and the infrared absorption film 7 .

【0020】図2(a)は、本発明の熱型赤外線検出素子の第2の実施の形態の平面図、図2(b)はA−A' [0020] 2 (a) is a plan view of a second embodiment of the thermal type infrared sensing device of the present invention, FIG. 2 (b) A-A '
の断面図である。 It is a cross-sectional view of. 実施の形態1と異なる点は、梁の付け根13と13'の幅を等しくする一方、梁幅を変えたことである。 Embodiment is different from the first embodiment, while the equal width of the base 13 of the beam 13 'is that of changing the beam width. これにより梁に発生する応力に差が生じ、図2(b)に示すように赤外吸収膜7と完全反射膜1の間隔を連続的に変化させることができた。 The difference in stresses thereby generated in the beam is generated, it was possible to continuously change the distance between the perfect reflection film 1 and the infrared absorption film 7 as shown in FIG. 2 (b).

【0021】図2に示す熱型赤外線検出器は梁12'が梁12よりも幅が狭い特徴を有し、この効果によりダイフラム10に傾斜が発生した。 The thermal infrared detector shown in FIG. 2 has a narrow features than is beam 12 beam 12 ', inclined Daifuramu 10 occurs by this effect. この理由を以下に述べる。 Describe the reason for this below. 前述したように梁12および12'には応力Aおよび応力Bによる、曲率半径中心をそれぞれ梁の上および下に有するS字状の曲げが発生する。 According to stress A and stress B to beam 12 and 12 'as described above, bending is generated in the S-shape having a radius of curvature centered above and below the beam, respectively. 図2の熱型赤外線検出器の場合、梁幅の小さい梁12'の方が梁12よりもこの曲げに対する剛性が小さいために梁12'の変形の度合いを大きくすることで梁12および梁12'の変形ポテンシャルを平均化する作用がはたらく。 For the thermal infrared detector of Figure 2, the beam 12 and the beam 12 by a small beam 12 beamed width 'towards the beam 12 for rigidity smaller for the bending than the beams 12' to increase the degree of deformation of action acts to average the deformation potential of '. すなわち応力Bによるダイフラム10側の梁曲げの曲率半径R B That the Daifuramu 10 side due to the stress B Beam bending radius of curvature R B
およびR B 'がR B >R B 'の関係となる。 And R B 'is R B> R B' a relationship of. このため図4 For this reason Figure 4
(c)に示すように、ダイアフラムには梁12側を上とする傾斜が発生した。 (C), the the diaphragm inclined to top beam 12 side occurs.

【0022】図3(a)は、本発明の熱型赤外線検出素子の第3の実施の形態の平面図、図3(b)はA−A' [0022] FIG. 3 (a), third plane view of the embodiment of the thermal type infrared sensing device of the present invention, FIG. 3 (b) A-A '
の断面図である。 It is a cross-sectional view of. 実施の形態1と異なる点は、梁の付け根13と13'の幅を等しくする一方、梁の断面形状を、図3(c)に示すように、片方をコの字形(開いている方が上また下)に他方を薄い長方形にする。 The embodiment is different from the first embodiment, while equally the width of the base 13 of the beam 13 ', a beam cross-sectional shape, as shown in FIG. 3 (c), is better to have a U-shape (open one and the other on the crotch) into thin rectangles. このように梁の断面形状を変えることにより、梁に発生する応力に起因する反りに差をつけ、赤外吸収膜7と完全反射膜1の間隔を連続的に変化させることができた。 By thus varying the beam cross-sectional shape, with a difference in camber due to stress generated in the beam, it was possible to continuously change the distance between the perfect reflection film 1 and the infrared absorption film 7. 図3に示す熱型赤外線検出器は梁12のみがトタン板のようなコの字型の断面形状である特徴を有する。 Thermal infrared detector shown in FIG. 3 is characterized only beam 12 is U-shaped cross-sectional shape, such as a galvanized iron plate. この効果によりダイアフラム10に傾斜が発生した。 Tilt the diaphragm 10 occurs due to this effect. この理由を以下に述べる。 Describe the reason for this below. 前述したように通常の梁には応力Aおよび応力Bによる、曲率半径中心をそれぞれ梁の上および下に有するS字状の曲げが発生する。 According to stress A and stress B for normal beam as described above, bending is generated in the S-shape having a radius of curvature centered above and below the beam, respectively. 図3の場合梁12'がこの曲げの形状を有する。 If the beam 12 3 'has the shape of the bending. しかし梁12の場合は上記曲げに対する剛性が増大しているため(特願平8−280 However, since in the case of the beam 12 are rigid against bending above is increased (Japanese Patent Application No. 8-280
678号参照)梁基部から梁の付け根13までほぼ直線になる。 Almost a straight line from 678 No. reference) beam base to base 13 of the beam. このためダイアフラムには図4(d)のように梁12'側を上とする傾斜が発生した。 This order diaphragm inclined to the upper beams 12 'side as shown in FIG. 4 (d) is generated.

【0023】以上の実施の形態において、空洞9の間隔dを0.3μmから1.8μmまで連続的に変化させることができ、約6μm以上の波長でほぼ平坦な分光感度特性を得ることができる。 [0023] In the above embodiments, the distance d of the cavity 9 can be continuously varied from 0.3μm to 1.8 .mu.m, it is possible to obtain a substantially flat spectral sensitivity characteristic in a wavelength above about 6μm .

【0024】以上、ダイアフラムを傾ける三つの例を説明したが、これらのうち二つずつを組み合わせてもよいし、三つ組み合わせてもよい。 [0024] Having described the three examples of tilting the diaphragm, may be combined by two of these may be combined three.

【0025】 [0025]

【発明の効果】第1の効果は、熱分離構造を有する熱型赤外線検出素子の分光感度特性が、ほぼ平坦になることである。 [Effect of the Invention] The first effect is the spectral sensitivity characteristics of the thermal-type infrared detector having a thermal isolation structure is to become substantially flat. これによるある波長より長い波長帯の赤外線を検出することができる。 It is possible to detect the infrared radiation having a longer wavelength band than the wavelength that is due to this. その理由は本発明によれば、赤外吸収膜7と完全反射膜1の間隔を連続的に変化させることができるからである。 This is because, according to the present invention, because it is possible to continuously change the distance between the perfect reflection film 1 and the infrared absorption film 7.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の熱型赤外線検出素子の第一の実施例で、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A'での断面図である。 [1] In the first embodiment of the thermal type infrared sensing device of the present invention, is a cross-sectional view at (a) is a plan view, (b) the A-A 'of (a).

【図2】本発明の熱型赤外線検出素子の第二の実施例で、(a)は平面図、(b)のA−A'での断面図である。 In a second embodiment of the thermal type infrared sensing device of the present invention; FIG is a cross-sectional view at (a) is a plan view, (b) the A-A '.

【図3】本発明の熱型赤外線検出素子の第三の実施例で、(a)は平面図、(b)はA−A'での断面図である。 In a third embodiment of the thermal type infrared sensing device of the present invention; FIG is a cross-sectional view at (a) is a plan view, (b) the A-A '. (c)は、(a)において梁の断面B−B'と断面C−C'の拡大図である。 (C) is an enlarged view of (a) a beam cross-section B-B in 'cross section C-C'.

【図4】本発明の赤外線検出素子の梁の変形とダイフラムの傾斜を摸式的に示す図である。 4 is a diagram schematically illustrating the inclination of the deformation and Daifuramu beams of the infrared detection element of the present invention.

【図5】従来の熱型赤外線検出素子の実施例で、(a) [5] In an embodiment of the conventional thermal type infrared sensing device, (a)
は平面図、(b)は(a)のA−A'での断面図である。 Is a plan view, (b) is a sectional view at A-A 'of (a).

【図6】従来の熱型赤外線検出素子の分光感度特性である。 6 is a spectral sensitivity characteristic of the conventional thermal type infrared sensing device.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 完全反射膜 2 基板 3 保護膜 4 電極 5 ボロメータ薄膜 6 保護膜 7 赤外線吸収膜 8 スリット 9 空洞 10 ダイアフラム 11 赤外線 12,12' 梁 13,13' 梁の付け根 14 電極配線 15 コンタクト 16 土手 17 電極配線 1 fully reflective film 2 substrate 3 protective film 4 electrode 5 bolometer thin film 6 protective layer 7 infrared absorption film 8 slit 9 cavity 10 the diaphragm 11 infrared 12, 12 'beam 13, 13' root 14 electrode wires 15 contact 16 bank 17 electrodes of the beam wiring

Claims (4)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 完全反射膜を有する下層部と、絶縁保護膜に囲まれたボロメータ薄膜と赤外線吸収膜を有する上層部から成り、前記上層部は、各々その基端部を前記下層部に固定され、その先端部を前記上層部に接続された複数の梁によって前記下層部から離隔して支えられ、かつ、前記上層部と下層部の間隔を場所によって連続的に変化させた熱分離構造になっており、前記絶縁保護膜中の電極配線により上層部と下層部は電気的に接続されていることを特徴とする熱型赤外線検出素子。 1. A and the lower portion having a fully reflective film, made from the upper layer portion having a bolometer thin film and an infrared absorption film surrounded by the insulating protective film, the upper layer portion each fixed to a base end portion to the lower portion It is, supported spaced apart from the lower portion by a plurality of beams which are connected to the front end portion to the upper portion, and the thermal isolation structure is continuously changed depending on the location of the distance between the upper portion and the lower portion It is in and, wherein the upper portion and the lower portion by the electrode wire in the insulating protective film thermal type infrared sensing device, characterized in that it is electrically connected.
  2. 【請求項2】 上層部に接続される各梁の先端部の付け根の幅を梁毎に変えることにより、上層部と下層部の間隔を場所によって連続的に変化させる請求項1記載の熱型赤外線検出素子。 Wherein by changing the width of the base of the tip portion of each beam connected to the upper portion in each beam, thermal type according to claim 1, wherein the continuously changed depending on the position the distance between the upper portion and the lower portion infrared detection element.
  3. 【請求項3】 複数の梁の幅を梁毎に変えることにより、上層部と下層部の間隔を場所によって連続的に変化させる請求項1記載の熱型赤外線検出素子。 3. A plurality of by changing the width of the beam for each beam, thermal type infrared sensing device of claim 1, wherein the continuously changed depending on the position the distance between the upper portion and the lower portion.
  4. 【請求項4】 複数の梁のうち一部の梁の断面形状を上方または下方に開いているコの字形に、他の梁の断面形状を薄い長方形にすることにより、上層部と下層部の間隔を場所によって連続的に変化させる請求項1記載の熱型赤外線検出素子。 4. A co open the cross-sectional shape of a portion of the beam of the plurality of beams in the upward or downward shape, by the other beam cross-sectional shape in a thin rectangle, the upper portion and the lower portion thermal type infrared sensing device of claim 1 wherein the continuously varying the spacing depending on the location.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6750452B1 (en) 2001-12-04 2004-06-15 Ihi Aerospace Co., Ltd. Thermal type-infrared detection device and method for manufacturing the same, and array of thermal type-infrared detection device
JP2007333558A (en) * 2006-06-15 2007-12-27 Nissan Motor Co Ltd Infrared detector
JP2009025306A (en) * 2007-07-20 2009-02-05 Ulis Electromagnetic radiation detector, and manufacturing method for the detector

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