JP2000230860A - 熱型赤外線センサ、その製造方法および熱型赤外線アレイ素子 - Google Patents
熱型赤外線センサ、その製造方法および熱型赤外線アレイ素子Info
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- JP2000230860A JP2000230860A JP11033904A JP3390499A JP2000230860A JP 2000230860 A JP2000230860 A JP 2000230860A JP 11033904 A JP11033904 A JP 11033904A JP 3390499 A JP3390499 A JP 3390499A JP 2000230860 A JP2000230860 A JP 2000230860A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱型赤外線センサの占有面積を小さくしかも
被検出物を確実に検出し、また熱型赤外線センサの製造
歩留まりを向上し、また熱型赤外線アレイ素子の素子面
積を小さくする。 【解決手段】 半導体基板１８に回路部の配線２６を形
成し、半導体基板１８上に第１の柱体３２を介して２本
の梁２０を形成し、梁２０に配線２５を形成し、配線２
６と配線２５とをコンタクト２１で接続し、２本の梁２
０の先端部に第２の柱体３８を形成し、２本の柱体３８
によって梁２０の上方に空隙を介してダイアフラム２２
を支持し、ダイアフラム２２上に温度変化により電気抵
抗が変化する抵抗体２４を形成し、抵抗体２４と配線２
５とを柱体３８内に形成された接続部３９により接続
し、抵抗体２４上に層間絶縁層４０を形成し、層間絶縁
層４０上に熱吸収層４１を形成する。
被検出物を確実に検出し、また熱型赤外線センサの製造
歩留まりを向上し、また熱型赤外線アレイ素子の素子面
積を小さくする。 【解決手段】 半導体基板１８に回路部の配線２６を形
成し、半導体基板１８上に第１の柱体３２を介して２本
の梁２０を形成し、梁２０に配線２５を形成し、配線２
６と配線２５とをコンタクト２１で接続し、２本の梁２
０の先端部に第２の柱体３８を形成し、２本の柱体３８
によって梁２０の上方に空隙を介してダイアフラム２２
を支持し、ダイアフラム２２上に温度変化により電気抵
抗が変化する抵抗体２４を形成し、抵抗体２４と配線２
５とを柱体３８内に形成された接続部３９により接続
し、抵抗体２４上に層間絶縁層４０を形成し、層間絶縁
層４０上に熱吸収層４１を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱型赤外線センサ、
その製造方法および熱型赤外線アレイ素子に関するもの
である。
その製造方法および熱型赤外線アレイ素子に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図８は従来の熱型赤外線センサを示す一
部切断平面図、図９は図８のＡ−Ａ断面図である。図に
示すように、Ｓｉからなる半導体基板１に空洞１０が設
けられ、半導体基板１の空洞１０上に熱的絶縁材料であ
るシリコン窒化膜からなる梁３およびダイアフラム４が
形成され、梁３、ダイアフラム４上に温度変化によって
抵抗が変化する抵抗体５が形成され、抵抗体５の両端は
Ａｌなどからなる配線（図示せず）と接続されており、
電気信号を読み出し可能である。また、抵抗体５上に層
間絶縁層１２が形成され、層間絶縁層１２上に熱吸収層
６が形成され、ダイアフラム４上に抵抗体５、熱吸収層
６を有するボロメータ型の赤外線検知部７が設けられて
いる。
部切断平面図、図９は図８のＡ−Ａ断面図である。図に
示すように、Ｓｉからなる半導体基板１に空洞１０が設
けられ、半導体基板１の空洞１０上に熱的絶縁材料であ
るシリコン窒化膜からなる梁３およびダイアフラム４が
形成され、梁３、ダイアフラム４上に温度変化によって
抵抗が変化する抵抗体５が形成され、抵抗体５の両端は
Ａｌなどからなる配線（図示せず）と接続されており、
電気信号を読み出し可能である。また、抵抗体５上に層
間絶縁層１２が形成され、層間絶縁層１２上に熱吸収層
６が形成され、ダイアフラム４上に抵抗体５、熱吸収層
６を有するボロメータ型の赤外線検知部７が設けられて
いる。
【０００３】この熱型赤外線センサを製造するには、半
導体基板１にシリコン窒化膜を形成したのち、シリコン
窒化膜の一部にエッチング用穴２を設け、エッチング用
穴２からＳｉエッチング液を浸潤し、異方性エッチング
により空洞１０を形成する。すなわち、シリコンマイク
ロマシニング技術により熱分離構造を形成する。このの
ち、抵抗体５、熱吸収層６を有する赤外線検知部７を設
ける。
導体基板１にシリコン窒化膜を形成したのち、シリコン
窒化膜の一部にエッチング用穴２を設け、エッチング用
穴２からＳｉエッチング液を浸潤し、異方性エッチング
により空洞１０を形成する。すなわち、シリコンマイク
ロマシニング技術により熱分離構造を形成する。このの
ち、抵抗体５、熱吸収層６を有する赤外線検知部７を設
ける。
【０００４】この熱型赤外線センサにおいては、赤外線
検知部７が半導体基板１から熱分離されたダイアフラム
４上に形成されているから、感度を向上することができ
る。
検知部７が半導体基板１から熱分離されたダイアフラム
４上に形成されているから、感度を向上することができ
る。
【０００５】なお、ダイアフラム形成にあたっては１９
９３年のＩＥＤＭのプロシーデイング（High-Performan
ce Infrared Thermal Imaging with Monolithic Silico
n Focal Planes Operating at Room Temperature）で発
表されているように、犠牲層を利用する表面マイクロマ
シニング技術による方法もある。
９３年のＩＥＤＭのプロシーデイング（High-Performan
ce Infrared Thermal Imaging with Monolithic Silico
n Focal Planes Operating at Room Temperature）で発
表されているように、犠牲層を利用する表面マイクロマ
シニング技術による方法もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図８、図９に
示した熱型赤外線センサにおいては、梁３とダイアフラ
ム４とが同一面上に形成されているから、梁３を細く、
長くすることにより、梁３の熱抵抗を高めて、感度を向
上したときには、梁３の面積分だけ開口率（空洞１０の
面積に対する赤外線吸収量に直接関連する熱吸収層６の
面積の割合）が低下するから、熱吸収エネルギーが低下
して出力信号が低下するので、被検出物を確実に検出す
ることができない。また、梁３とダイアフラム４とを熱
的に分離するため、熱吸収層６をパターン化することが
必要となる。さらに、梁３を長くすることが難しく、梁
３の熱抵抗を高くすることができない。
示した熱型赤外線センサにおいては、梁３とダイアフラ
ム４とが同一面上に形成されているから、梁３を細く、
長くすることにより、梁３の熱抵抗を高めて、感度を向
上したときには、梁３の面積分だけ開口率（空洞１０の
面積に対する赤外線吸収量に直接関連する熱吸収層６の
面積の割合）が低下するから、熱吸収エネルギーが低下
して出力信号が低下するので、被検出物を確実に検出す
ることができない。また、梁３とダイアフラム４とを熱
的に分離するため、熱吸収層６をパターン化することが
必要となる。さらに、梁３を長くすることが難しく、梁
３の熱抵抗を高くすることができない。
【０００７】以上の問題を解決して、出力信号を大きく
するためには、熱型赤外線センサの占有面積を大きくし
て、梁３の長さおよび熱吸収層６の面積を大きくする方
法が取られる。しかし、この場合には、熱型赤外線セン
サ単体を画素とする熱型赤外線アレイ素子の素子面積が
非常に大きくなる。さらに、ダイアフラム４が大きくな
ると、ダイアフラム４の製造歩留まりが低下する。
するためには、熱型赤外線センサの占有面積を大きくし
て、梁３の長さおよび熱吸収層６の面積を大きくする方
法が取られる。しかし、この場合には、熱型赤外線セン
サ単体を画素とする熱型赤外線アレイ素子の素子面積が
非常に大きくなる。さらに、ダイアフラム４が大きくな
ると、ダイアフラム４の製造歩留まりが低下する。
【０００８】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたもので、占有面積が小さくしかも被検出物を確実に
検出することができる熱型赤外線センサ、製造歩留まり
を向上することができる熱型赤外線センサの製造方法、
素子面積が小さい熱型赤外線アレイ素子を提供すること
を目的とする。
れたもので、占有面積が小さくしかも被検出物を確実に
検出することができる熱型赤外線センサ、製造歩留まり
を向上することができる熱型赤外線センサの製造方法、
素子面積が小さい熱型赤外線アレイ素子を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、基板に第１の柱体を介して梁を
形成し、上記梁の先端部に第２の柱体を設け、上記第２
の柱体にダイアフラムを支持し、上記ダイアフラム上に
赤外線検知部を形成する。
め、本発明においては、基板に第１の柱体を介して梁を
形成し、上記梁の先端部に第２の柱体を設け、上記第２
の柱体にダイアフラムを支持し、上記ダイアフラム上に
赤外線検知部を形成する。
【００１０】この場合、上記赤外線検知部をボロメータ
型または焦電型とする。
型または焦電型とする。
【００１１】これらの場合、上記ダイアフラムの全面に
金黒からなる熱吸収層を形成する。
金黒からなる熱吸収層を形成する。
【００１２】また、上記の熱型赤外線センサを製造する
方法において、上記基板上に第１のエッチング犠牲層を
形成し、上記第１のエッチング犠牲層上に上記梁を形成
し、上記梁上に第２のエッチング犠牲層を形成し、上記
第２のエッチング犠牲層の上に上記ダイアフラムを形成
し、上記ダイアフラム上に赤外線検知部を形成し、上記
第１、第２のエッチング犠牲層を除去する。
方法において、上記基板上に第１のエッチング犠牲層を
形成し、上記第１のエッチング犠牲層上に上記梁を形成
し、上記梁上に第２のエッチング犠牲層を形成し、上記
第２のエッチング犠牲層の上に上記ダイアフラムを形成
し、上記ダイアフラム上に赤外線検知部を形成し、上記
第１、第２のエッチング犠牲層を除去する。
【００１３】この場合、上記赤外線検知部を焦電型また
はボロメータ型とする。
はボロメータ型とする。
【００１４】熱型赤外線アレイ素子において、上記の熱
型赤外線センサをアレイ配置する。
型赤外線センサをアレイ配置する。
【００１５】
【発明の効果】本発明に係る熱型赤外線センサにおいて
は、梁とダイアフラムとが同一面上にないから、ダイア
フラムの面積を大きくすることができるので、開口率を
大きくすることができ、また高熱抵抗の長い梁の形成が
容易となるので、占有面積を小さくすることができ、か
つ出力信号を大きくすることが可能であるため、被検出
物を確実に検出することができる。
は、梁とダイアフラムとが同一面上にないから、ダイア
フラムの面積を大きくすることができるので、開口率を
大きくすることができ、また高熱抵抗の長い梁の形成が
容易となるので、占有面積を小さくすることができ、か
つ出力信号を大きくすることが可能であるため、被検出
物を確実に検出することができる。
【００１６】また、赤外線検知部をボロメータ型または
焦電型としたときには、赤外線検知部の感度を良好にす
ることができる。
焦電型としたときには、赤外線検知部の感度を良好にす
ることができる。
【００１７】また、ダイアフラムの全面に金黒からなる
熱吸収層を形成したときには、熱型赤外線センサが高感
度になるとともに、熱吸収層のパターン化が不要である
から、熱型赤外線センサの製造歩留まりが向上する。
熱吸収層を形成したときには、熱型赤外線センサが高感
度になるとともに、熱吸収層のパターン化が不要である
から、熱型赤外線センサの製造歩留まりが向上する。
【００１８】また、本発明に係る熱型赤外線センサの製
造方法においては、容易に梁、ダイアフラムを形成する
ことができる。
造方法においては、容易に梁、ダイアフラムを形成する
ことができる。
【００１９】また、本発明に係る熱型赤外線アレイ素子
においては、開口率を大きくすることができ、しかも基
板の表面のダイアフラムの下方部に回路部、ｘ配線、ｙ
配線等を形成することができるから、赤外線検知部以外
の占有面積を縮小することができので、熱型赤外線アレ
イ素子の素子面積を小さくすることができる。
においては、開口率を大きくすることができ、しかも基
板の表面のダイアフラムの下方部に回路部、ｘ配線、ｙ
配線等を形成することができるから、赤外線検知部以外
の占有面積を縮小することができので、熱型赤外線アレ
イ素子の素子面積を小さくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る熱型赤外線セ
ンサを示す一部切断平面図、図２は図１のＢ−Ｂ断面図
である。図に示すように、Ｓｉからなる半導体基板１８
にＡｌ、高融点金属材料例えばＷＳｉなどからなる回路
部の配線２６が形成され、半導体基板１８上にシリコン
酸化膜からなる層間絶縁層３０が形成され、層間絶縁層
３０上に酸化膜エッチング液例えばふっ酸系の酸化膜エ
ッチング液に対して耐性のある膜例えばシリコン窒化膜
からなる保護膜３１が形成され、配線２６の一部が露出
している。また、半導体基板１８上に２本の第１の柱体
３２を介してシリコン窒化物などからなる２本の梁２０
が形成されている。すなわち、半導体基板１８の上方に
空隙を介して２本の梁２０が形成されている。また、柱
体３２、梁２０にＡｌからなる配線２５が形成され、配
線２６と配線２５とがコンタクト２１で接続されてい
る。また、２本の梁２０の先端部に第２の柱体３８が形
成され、２本の柱体３８によって梁２０の上方に空隙を
介してシリコン窒化物などからなるダイアフラム２２が
支持され、半導体基板１８の表面のダイアフラム２２の
下方部に配線２６が形成されている。また、ダイアフラ
ム２２上に温度変化により電気抵抗が変化する抵抗体、
例えばＴｉなどの金属膜やＶＯ2などの酸化物半導体な
どからなる抵抗体２４が形成され、抵抗体２４と配線２
５とが柱体３８内に形成された接続部３９により接続さ
れ、抵抗体２４上にシリコン酸化膜からなる層間絶縁層
４０が形成され、層間絶縁層４０上にすなわちダイアフ
ラム２２の全面に金黒からなる熱吸収層４１が形成さ
れ、ダイアフラム２２上に抵抗体２４、熱吸収層４１を
有するボロメータ型の赤外線検知部６１が設けられてい
る。
ンサを示す一部切断平面図、図２は図１のＢ−Ｂ断面図
である。図に示すように、Ｓｉからなる半導体基板１８
にＡｌ、高融点金属材料例えばＷＳｉなどからなる回路
部の配線２６が形成され、半導体基板１８上にシリコン
酸化膜からなる層間絶縁層３０が形成され、層間絶縁層
３０上に酸化膜エッチング液例えばふっ酸系の酸化膜エ
ッチング液に対して耐性のある膜例えばシリコン窒化膜
からなる保護膜３１が形成され、配線２６の一部が露出
している。また、半導体基板１８上に２本の第１の柱体
３２を介してシリコン窒化物などからなる２本の梁２０
が形成されている。すなわち、半導体基板１８の上方に
空隙を介して２本の梁２０が形成されている。また、柱
体３２、梁２０にＡｌからなる配線２５が形成され、配
線２６と配線２５とがコンタクト２１で接続されてい
る。また、２本の梁２０の先端部に第２の柱体３８が形
成され、２本の柱体３８によって梁２０の上方に空隙を
介してシリコン窒化物などからなるダイアフラム２２が
支持され、半導体基板１８の表面のダイアフラム２２の
下方部に配線２６が形成されている。また、ダイアフラ
ム２２上に温度変化により電気抵抗が変化する抵抗体、
例えばＴｉなどの金属膜やＶＯ2などの酸化物半導体な
どからなる抵抗体２４が形成され、抵抗体２４と配線２
５とが柱体３８内に形成された接続部３９により接続さ
れ、抵抗体２４上にシリコン酸化膜からなる層間絶縁層
４０が形成され、層間絶縁層４０上にすなわちダイアフ
ラム２２の全面に金黒からなる熱吸収層４１が形成さ
れ、ダイアフラム２２上に抵抗体２４、熱吸収層４１を
有するボロメータ型の赤外線検知部６１が設けられてい
る。
【００２１】図１、図２に示した熱型赤外線センサにお
いては、梁２０とダイアフラム２２とが同一面上にない
ため、ダイアフラム２２の面積を大きくすることができ
るから、開口率を大きくすることができ、また高熱抵抗
の長い梁２０の形成が容易となるので、占有面積を小さ
くすることができ、しかも出力信号を大きくすることが
できるため、被検出物を確実に検出することができる。
また、金黒からなる熱吸収層４１が設けられているか
ら、熱型赤外線センサが高感度になる。また、金黒膜の
パターン化は困難であるが、ダイアフラム２２の全面に
金黒からなる熱吸収層４１が形成されているから、熱吸
収層４１のパターン化が不要であるので、熱吸収層４１
のパターン化が熱型赤外線センサの歩留まりに大きな影
響を与えることがなく、熱型赤外線センサの製造歩留ま
りが向上する。また、半導体基板１８の表面のダイアフ
ラム２２の下方部に配線２６が形成されているから、赤
外線検知部６１以外の占有面積を縮小することができる
ので、熱型赤外線アレイ素子の素子面積を小さくするこ
とができる。
いては、梁２０とダイアフラム２２とが同一面上にない
ため、ダイアフラム２２の面積を大きくすることができ
るから、開口率を大きくすることができ、また高熱抵抗
の長い梁２０の形成が容易となるので、占有面積を小さ
くすることができ、しかも出力信号を大きくすることが
できるため、被検出物を確実に検出することができる。
また、金黒からなる熱吸収層４１が設けられているか
ら、熱型赤外線センサが高感度になる。また、金黒膜の
パターン化は困難であるが、ダイアフラム２２の全面に
金黒からなる熱吸収層４１が形成されているから、熱吸
収層４１のパターン化が不要であるので、熱吸収層４１
のパターン化が熱型赤外線センサの歩留まりに大きな影
響を与えることがなく、熱型赤外線センサの製造歩留ま
りが向上する。また、半導体基板１８の表面のダイアフ
ラム２２の下方部に配線２６が形成されているから、赤
外線検知部６１以外の占有面積を縮小することができる
ので、熱型赤外線アレイ素子の素子面積を小さくするこ
とができる。
【００２２】つぎに、図１、図２に示した熱型赤外線セ
ンサの製造方法を図３〜図６により説明する。まず、図
３(ａ)に示すように、スイッチ、ｘｙアドレスの信号処
理回路（図示せず）、配線２６が形成された半導体基板
１８の上にＣＶＤ法で層間絶縁層３０を形成する。この
場合、配線２６の一部を露出させる。こののち、層間絶
縁層３０上にＣＶＤ法よりパッシベーション膜３１を形
成する。つぎに、図３(ｂ)に示すように、パッシベーシ
ョン膜３１上にＰＳＧ（リン珪酸ガラス）などからなる
第１のエッチング犠牲層（犠牲層酸化膜）５０を２段階
形成法で形成する。すなわち、例えば１回目のＰＳＧ膜
を例えば１μｍ位の厚さで成膜し、その後そのＰＳＧ膜
の厚さ前後の値の格子状溝をフォトマスクを利用してド
ライエッチングで形成し、引き続き厚さ１μｍ位の２回
目のＰＳＧ膜を形成する。その後、エッチング犠牲層５
０の所望以外のところはフォトマスクを利用してドライ
エッチングで除去する。つぎに、図３(ｃ)に示すよう
に、ＣＶＤ法などによりシリコン窒化膜を成膜したの
ち、そのシリコン窒化膜を加工して柱体３２、梁２０を
形成する。つぎに、図４(ａ)に示すように、成膜、加工
により配線２５を形成し、配線２６と配線２５とを接続
する。つぎに、図４(ｂ)に示すように、ＰＳＧなどから
なりコンタクトホール５２を有する第２のエッチング犠
牲層５１を形成する。この場合にも、エッチング犠牲層
５０の形成方法と同様な方法を用いる。つぎに、図５
(ａ)に示すように、成膜、加工によりシリコン窒化膜な
どからなるダイアフラム２２、柱体３８を形成する。つ
ぎに、図５(ｂ)に示すように、成膜、加工によりダイア
フラム２２上に抵抗体２４を形成し、成膜、加工により
抵抗体２４上に層間絶縁層４０を形成する。つぎに、図
６に示すように、ダイアフラム２２の全面に熱吸収層４
１を形成する。最後に、エッチング犠牲層５０、５１を
ウエットエッチングで除去する。ここで、ウエットエッ
チング液としては、ＮＨ4Ｆ：ＣＨ3ＣＯＯＨ：Ｈ2Ｏ＝
１：１：１などのふっ酸系のシリコン酸化膜エッチング
液などを使用することができる。ただし、他の使用して
いる材料との選択比のあるエッチング液が望まれる。
ンサの製造方法を図３〜図６により説明する。まず、図
３(ａ)に示すように、スイッチ、ｘｙアドレスの信号処
理回路（図示せず）、配線２６が形成された半導体基板
１８の上にＣＶＤ法で層間絶縁層３０を形成する。この
場合、配線２６の一部を露出させる。こののち、層間絶
縁層３０上にＣＶＤ法よりパッシベーション膜３１を形
成する。つぎに、図３(ｂ)に示すように、パッシベーシ
ョン膜３１上にＰＳＧ（リン珪酸ガラス）などからなる
第１のエッチング犠牲層（犠牲層酸化膜）５０を２段階
形成法で形成する。すなわち、例えば１回目のＰＳＧ膜
を例えば１μｍ位の厚さで成膜し、その後そのＰＳＧ膜
の厚さ前後の値の格子状溝をフォトマスクを利用してド
ライエッチングで形成し、引き続き厚さ１μｍ位の２回
目のＰＳＧ膜を形成する。その後、エッチング犠牲層５
０の所望以外のところはフォトマスクを利用してドライ
エッチングで除去する。つぎに、図３(ｃ)に示すよう
に、ＣＶＤ法などによりシリコン窒化膜を成膜したの
ち、そのシリコン窒化膜を加工して柱体３２、梁２０を
形成する。つぎに、図４(ａ)に示すように、成膜、加工
により配線２５を形成し、配線２６と配線２５とを接続
する。つぎに、図４(ｂ)に示すように、ＰＳＧなどから
なりコンタクトホール５２を有する第２のエッチング犠
牲層５１を形成する。この場合にも、エッチング犠牲層
５０の形成方法と同様な方法を用いる。つぎに、図５
(ａ)に示すように、成膜、加工によりシリコン窒化膜な
どからなるダイアフラム２２、柱体３８を形成する。つ
ぎに、図５(ｂ)に示すように、成膜、加工によりダイア
フラム２２上に抵抗体２４を形成し、成膜、加工により
抵抗体２４上に層間絶縁層４０を形成する。つぎに、図
６に示すように、ダイアフラム２２の全面に熱吸収層４
１を形成する。最後に、エッチング犠牲層５０、５１を
ウエットエッチングで除去する。ここで、ウエットエッ
チング液としては、ＮＨ4Ｆ：ＣＨ3ＣＯＯＨ：Ｈ2Ｏ＝
１：１：１などのふっ酸系のシリコン酸化膜エッチング
液などを使用することができる。ただし、他の使用して
いる材料との選択比のあるエッチング液が望まれる。
【００２３】この熱型赤外線センサの製造方法において
は、容易に梁２０、ダイアフラム２２を形成することが
できる。また、エッチング犠牲層５０、５１を形成する
ときに２段階形成法を利用するから、エッチング犠牲層
５０、５１のウエットエッチング除去時にｘｙ方向のエ
ッチング速度を著しく向上することが可能である。
は、容易に梁２０、ダイアフラム２２を形成することが
できる。また、エッチング犠牲層５０、５１を形成する
ときに２段階形成法を利用するから、エッチング犠牲層
５０、５１のウエットエッチング除去時にｘｙ方向のエ
ッチング速度を著しく向上することが可能である。
【００２４】図７は本発明に係る他の熱型赤外線センサ
を示す断面図である。図に示すように、ダイアフラム２
２上にＰｔ／ＴｉＮ／Ｔｉ、Ｉｒ／ＴｉＮ／Ｔｉなどか
らなる下部電極４２が形成され、下部電極４２と配線２
５とが接続部３９により接続され、下部電極４２上にＰ
ｂＴｉＯ3やＰＺＴなどの焦電材料からなる焦電膜４３
が形成され、焦電膜４３上にＰｔ／ＴｉＮ／Ｔｉ、Ｉｒ
／ＴｉＮ／Ｔｉ、Ａｌなどからなる上部電極４４が形成
され、上部電極４４上に熱吸収層４１が形成され、ダイ
アフラム２２上に下部電極４２、焦電膜４３、上部電極
４４、熱吸収層４１を有する焦電型の赤外線検知部６２
が設けられている。
を示す断面図である。図に示すように、ダイアフラム２
２上にＰｔ／ＴｉＮ／Ｔｉ、Ｉｒ／ＴｉＮ／Ｔｉなどか
らなる下部電極４２が形成され、下部電極４２と配線２
５とが接続部３９により接続され、下部電極４２上にＰ
ｂＴｉＯ3やＰＺＴなどの焦電材料からなる焦電膜４３
が形成され、焦電膜４３上にＰｔ／ＴｉＮ／Ｔｉ、Ｉｒ
／ＴｉＮ／Ｔｉ、Ａｌなどからなる上部電極４４が形成
され、上部電極４４上に熱吸収層４１が形成され、ダイ
アフラム２２上に下部電極４２、焦電膜４３、上部電極
４４、熱吸収層４１を有する焦電型の赤外線検知部６２
が設けられている。
【００２５】また、図１、図２に示した熱型赤外線セン
サまたは図７に示した熱型赤外線センサをアレイ配置し
て熱型赤外線アレイ素子を作製したときには、開口率を
大きくすることができ、しかも半導体基板１８の表面の
ダイアフラム２２の下方部にｘ、ｙアドレススイッチ用
の回路部、ｘ配線、ｙ配線等を形成することができるか
ら、赤外線検知部６１、６２以外の占有面積を縮小する
ことができるので、熱型赤外線アレイ素子の素子面積を
小さくすることができる。
サまたは図７に示した熱型赤外線センサをアレイ配置し
て熱型赤外線アレイ素子を作製したときには、開口率を
大きくすることができ、しかも半導体基板１８の表面の
ダイアフラム２２の下方部にｘ、ｙアドレススイッチ用
の回路部、ｘ配線、ｙ配線等を形成することができるか
ら、赤外線検知部６１、６２以外の占有面積を縮小する
ことができるので、熱型赤外線アレイ素子の素子面積を
小さくすることができる。
【００２６】また、このような熱型赤外線センサを画素
とする熱型赤外線アレイ素子の場合についても熱型赤外
線センサと同じ製造工程が可能であり、モノリシックの
熱型赤外線アレイ素子を作製することができる。
とする熱型赤外線アレイ素子の場合についても熱型赤外
線センサと同じ製造工程が可能であり、モノリシックの
熱型赤外線アレイ素子を作製することができる。
【００２７】なお、上述実施の形態においては、金黒か
らなる熱吸収層４１を用いたが、ＮｉＣｒなどの熱吸収
率の高い材料からなる熱吸収層を用いることができる。
また、上述実施の形態においては、２本の梁２０を形成
したが、３本以上の複数の梁を形成してもよい。また、
上述実施の形態においては、基板として半導体基板１８
を用いたが、他の基板を用いてもよい。また、上述実施
の形態においては、層間絶縁層４０、上部電極４４上に
直接熱吸収層４１を設けたが、金黒からなる熱吸収層の
下地としてアモルファスＳｉを用いると、熱吸収層の密
着性が向上し、熱吸収層がはがれにくくなる。また、上
述実施の形態においては、上部電極４４上に熱吸収層４
１を設けたが、上部電極として熱吸収効率が比較的高い
ＮｉＣｒなどからなるものを用いたときには、熱吸収層
を形成しなくともよい。また、上述実施の形態において
は、ダイアフラム２２上に直接下部電極４２を形成した
が、ダイアフラム上に下地膜としてＭｇＯなどの酸化膜
を形成して焦電材料を成膜したときには、Ｃ軸配向した
焦電膜を容易に形成することができる。また、熱型赤外
線センサをパッケージする場合に、Ｘｅガスなどの不活
性ガスで封止するか、真空にすることによって、熱型赤
外線センサの感度を大きくすることができ、また基板と
梁との間の空隙、梁とダイアフラムとの間の空隙を狭く
することができる。また、上述実施の形態においては、
ボロメータ型の赤外線検知部６１、焦電型の赤外線検知
部６２が設けたが、他の赤外線検知部を設けてもよく、
ボロメータ型、焦電型の赤外線検知部を設けたときに
は、赤外線検知部の感度を良好にすることができる。ま
た、上述実施の形態においては、エッチング犠牲層５
０、５１を２段階形成法で形成したが、第１、第２のエ
ッチング犠牲層を１回で形成してもよい。
らなる熱吸収層４１を用いたが、ＮｉＣｒなどの熱吸収
率の高い材料からなる熱吸収層を用いることができる。
また、上述実施の形態においては、２本の梁２０を形成
したが、３本以上の複数の梁を形成してもよい。また、
上述実施の形態においては、基板として半導体基板１８
を用いたが、他の基板を用いてもよい。また、上述実施
の形態においては、層間絶縁層４０、上部電極４４上に
直接熱吸収層４１を設けたが、金黒からなる熱吸収層の
下地としてアモルファスＳｉを用いると、熱吸収層の密
着性が向上し、熱吸収層がはがれにくくなる。また、上
述実施の形態においては、上部電極４４上に熱吸収層４
１を設けたが、上部電極として熱吸収効率が比較的高い
ＮｉＣｒなどからなるものを用いたときには、熱吸収層
を形成しなくともよい。また、上述実施の形態において
は、ダイアフラム２２上に直接下部電極４２を形成した
が、ダイアフラム上に下地膜としてＭｇＯなどの酸化膜
を形成して焦電材料を成膜したときには、Ｃ軸配向した
焦電膜を容易に形成することができる。また、熱型赤外
線センサをパッケージする場合に、Ｘｅガスなどの不活
性ガスで封止するか、真空にすることによって、熱型赤
外線センサの感度を大きくすることができ、また基板と
梁との間の空隙、梁とダイアフラムとの間の空隙を狭く
することができる。また、上述実施の形態においては、
ボロメータ型の赤外線検知部６１、焦電型の赤外線検知
部６２が設けたが、他の赤外線検知部を設けてもよく、
ボロメータ型、焦電型の赤外線検知部を設けたときに
は、赤外線検知部の感度を良好にすることができる。ま
た、上述実施の形態においては、エッチング犠牲層５
０、５１を２段階形成法で形成したが、第１、第２のエ
ッチング犠牲層を１回で形成してもよい。
【図１】本発明に係る熱型赤外線センサを示す一部切断
平面図である。
平面図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】図１、図２に示した熱型赤外線センサの製造方
法の説明図である。
法の説明図である。
【図４】図１、図２に示した熱型赤外線センサの製造方
法の説明図である。
法の説明図である。
【図５】図１、図２に示した熱型赤外線センサの製造方
法の説明図である。
法の説明図である。
【図６】図１、図２に示した熱型赤外線センサの製造方
法の説明図である。
法の説明図である。
【図７】本発明に係る他の熱型赤外線センサを示す断面
図である。
図である。
【図８】従来の熱型赤外線センサを示す一部切断平面図
である。
である。
【図９】図８のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】 １８…半導体基板 ２０…梁 ２２…ダイアフラム ３２…第１の柱体 ３８…第２の柱体 ４１…熱吸収層 ５０…第１のエッチング犠牲層 ５１…第２のエッチング犠牲層 ６１…赤外線検知部 ６２…赤外線検知部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣田 正樹 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 2G065 AA04 AB02 BA12 BA13 BA33 BA34 CA13
Claims (6)
- 【請求項１】基板に第１の柱体を介して梁を形成し、上
記梁の先端部に第２の柱体を設け、上記第２の柱体にダ
イアフラムを支持し、上記ダイアフラム上に赤外線検知
部を形成したことを特徴とする熱型赤外線センサ。 - 【請求項２】上記赤外線検知部をボロメータ型または焦
電型としたことを特徴とする請求項１に記載の熱型赤外
線センサ。 - 【請求項３】上記ダイアフラムの全面に金黒からなる熱
吸収層を形成したことを特徴とする請求項１または２に
記載の熱型赤外線センサ。 - 【請求項４】請求項１に記載の熱型赤外線センサを製造
する方法において、上記基板上に第１のエッチング犠牲
層を形成し、上記第１のエッチング犠牲層上に上記梁を
形成し、上記梁上に第２のエッチング犠牲層を形成し、
上記第２のエッチング犠牲層の上に上記ダイアフラムを
形成し、上記ダイアフラム上に赤外線検知部を形成し、
上記第１、第２のエッチング犠牲層を除去することを特
徴とする熱型赤外線センサの製造方法。 - 【請求項５】上記赤外線検知部を焦電型またはボロメー
タ型とすることを特徴とする請求項４に記載の熱型赤外
線センサの製造方法。 - 【請求項６】請求項１または２に記載の熱型赤外線セン
サをアレイ配置したことを特徴とする熱型赤外線アレイ
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11033904A JP2000230860A (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | 熱型赤外線センサ、その製造方法および熱型赤外線アレイ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11033904A JP2000230860A (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | 熱型赤外線センサ、その製造方法および熱型赤外線アレイ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000230860A true JP2000230860A (ja) | 2000-08-22 |
Family
ID=12399517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11033904A Pending JP2000230860A (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | 熱型赤外線センサ、その製造方法および熱型赤外線アレイ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000230860A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007078680A (ja) * | 2005-08-17 | 2007-03-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 赤外線センサユニット及びその製造方法 |
| JP2008203263A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Robert Bosch Gmbh | 放射センサ素子、センサフィールドおよび放射センサ素子の製造方法 |
| KR100978329B1 (ko) * | 2005-08-17 | 2010-08-26 | 파나소닉 전공 주식회사 | 적외선 센서 유닛 및 그 제조 방법 |
| JP2011237256A (ja) * | 2010-05-10 | 2011-11-24 | Seiko Epson Corp | 熱型光検出器、熱型光検出装置および電子機器 |
-
1999
- 1999-02-12 JP JP11033904A patent/JP2000230860A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007078680A (ja) * | 2005-08-17 | 2007-03-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 赤外線センサユニット及びその製造方法 |
| KR100978329B1 (ko) * | 2005-08-17 | 2010-08-26 | 파나소닉 전공 주식회사 | 적외선 센서 유닛 및 그 제조 방법 |
| JP2012063359A (ja) * | 2005-08-17 | 2012-03-29 | Panasonic Corp | 赤外線センサユニット |
| JP2008203263A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Robert Bosch Gmbh | 放射センサ素子、センサフィールドおよび放射センサ素子の製造方法 |
| JP2011237256A (ja) * | 2010-05-10 | 2011-11-24 | Seiko Epson Corp | 熱型光検出器、熱型光検出装置および電子機器 |
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