JP2001116616A - 熱型赤外線検出素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程を簡略化できると共に、赤外線吸収
量を向上できるような熱型赤外線検出素子を提供する。 【解決手段】 赤外線を受光して抵抗値が変化する熱抵
抗変化膜３と、上記熱抵抗変化膜３に電気的に接続され
ると共に、集積回路が形成された半導体基板７内の端子
部と電気的に接続される配線金属膜６とを少なくとも含
む。配線金属膜６は、赤外線を反射する赤外線反射膜か
らなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線を検出する
赤外線検出素子に関し、特に赤外線を熱に変換して検出
する熱型赤外線検出素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、赤外線を検出する赤外線素子
に適用されている赤外線の検出方法には数多くの方式が
存在し、それぞれの方式には相異なる赤外線の検出原理
が用いられている。なかでも、感度が良く、応答が速い
ことから、赤外線輻射エネルギーを半導体のバンドギャ
ップを利用して電気信号に変換する方式、すなわち赤外
線輻射エネルギーの光量子効果を捉える方式を採用した
量子型赤外線検出素子が一般的に使用されてきた。

【０００３】ところが、上記量子型赤外線検出素子は、
上述のような利点を有するものの、使用できる波長範囲
が狭く、長波長の赤外線、所謂赤外線輻射エネルギーが
非常に小さい赤外線を検出するには、赤外線の検出に用
いられる半導体材料を例えば液体窒素温度のような極低
温に冷却維持する必要があった。このため装置の取り扱
いが煩雑となるうえ、装置の小型化が困難であるという
問題があった。

【０００４】また、他の赤外線の検出原理を適用した赤
外線検出素子として、赤外線輻射エネルギーを熱に変化
させることにより赤外線を検出する熱型赤外線検出素子
がある。この熱型赤外線検出素子は、検出材料に吸収さ
れた赤外線輻射エネルギーを熱に変化させることによっ
て該検出材料の温度を上昇させ、この温度上昇によって
得られる該検出材料の物理的性質（電気抵抗、焦電性な
ど）の変化を検出することで赤外線を検出するようにな
っている。

【０００５】したがって、熱型赤外線検出素子では、量
子型赤外線検出素子のように、赤外線の検出に用いられ
る半導体材料を極低温に維持する必要がなく、常温で使
用でき、装置の小型化を図ることができることから、近
年、実用性が高いものとして注目されている。

【０００６】ところが、検出対象物によっては該熱型赤
外線検出素子で得られる素子の温度上昇値が０．０１度
以下と非常に小さい場合があり、このような場合、熱型
赤外線検出素子では赤外線の検出を困難にしている。こ
れに対応できるように、熱型赤外線検出素子では、赤外
線吸収量が大きくなるような構造にし、少しでも素子の
温度上昇値を大きくさせ、赤外線の検出感度を上げるよ
うにしている。

【０００７】このような問題点を解決する熱型赤外線検
出素子としては、例えば図７（ａ）（ｂ）に示すよう
に、赤外線を感知するダイアフラム構造体１０１と、該
ダイアフラム構造体１０１と配線金属膜１０６によって
電気的に接続された信号集積回路（図示せず）が形成さ
れた半導体基板１０７とが所定の空間を有して分離した
ダイアフラム構造の熱型赤外線検出素子がある。このダ
イアフラム構造により、赤外線を感知するセンサ部（ダ
イアフラム構造体１０１）と信号集積回路が形成された
基板（半導体基板１０７）との断熱性を高めている。

【０００８】また、上記のようなダイアフラム構造の熱
型赤外線検出素子では、高い赤外線吸収量を得るために
赤外線の多重反射を利用した赤外線の吸収原理が用いら
れている。

【０００９】ここで、ダイアフラム構造の熱型赤外線検
出素子における赤外線の多重反射を利用した赤外線の吸
収原理について、以下に説明する。

【００１０】ダイアフラム構造の熱型赤外線検出素子で
は、図７（ａ）（ｂ）に示すように、ダイアフラム構造
体１０１の赤外線受光領域Ｉ（図中破線で囲った領域）
において、上記ダイアフラム構造体１０１の上部から入
射した赤外線は、該ダイアフラム構造体１０１の最上面
に形成された金属薄膜あるいは窒化物薄膜からなる赤外
線吸収膜１０４において、一部は反射し、一部は透過
し、残りは該赤外線吸収膜１０４の電気抵抗によってジ
ュール熱として吸収される。

【００１１】上記赤外線吸収膜１０４を透過した赤外線
は、ダイアフラム構造体１０１を構成する第３の酸化シ
リコン膜１０５、熱抵抗変化膜１０３、第２の酸化シリ
コン膜１０２を透過して、下層に設けられた金属よりな
るシート抵抗が数Ω／□以下の低抵抗完全反射膜１０９
によって位相がπだけずれてほとんど全てダイアフラム
構造体１０１側に反射される。

【００１２】上記低抵抗完全反射膜１０９で反射された
赤外線は、先程と同じくダイアフラム構造体１０１を透
過して該ダイアフラム構造体１０１の最上面の赤外線吸
収膜１０４において、再び反射、透過、吸収される。こ
のようにして、ダイアフラム構造体１０１に入射された
赤外線を、多重反射させることにより、熱型赤外線検出
素子における赤外線吸収率を向上させている。

【００１３】上記構成の熱型赤外線検出素子では、ダイ
アフラム構造体１０１における赤外線の反射、透過、吸
収の相互作用により、単位面積あたりの赤外線吸収率が
決定される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
に熱型赤外線検出素子において、赤外線吸収量の大きな
構造を実現するためには素子構造や素子の製造プロセス
が複雑となって歩留りの低下やコストアップを招来する
という問題が生じる。

【００１５】また、図７（ａ）（ｂ）で示した熱型赤外
線検出素子の構造には以下に示す大きな欠点が２つあ
る。

【００１６】ｉ）熱型赤外線検出素子には、図７（ａ）
に示すように、熱抵抗変化膜１０３の抵抗を測定するた
めの配線金属膜１０６が該熱抵抗変化膜１０３の側縁部
側に形成されている。この配線金属膜１０６は、一般に
アルミニウムで構成されているので、赤外線を反射す
る。このため、熱抵抗変化膜１０３の配線金属膜１０６
で覆われた部分では、赤外線の吸収がほとんど行われな
い。

【００１７】なお、熱型赤外線検出素子全体としての赤
外線吸収量は、赤外線吸収領域Ｉの赤外線吸収率と赤外
線吸収面積比との積によって決定される。ここで、赤外
線吸収面積比とは、熱型赤外線検出素子の大きさ（セル
サイズ）に対する赤外線受光領域Ｉの面積比（フィルフ
ァクタ）で表わされる。例えば図７（ａ）に示すような
熱型赤外線検出素子の場合、フィルファクタは０．５程
度であるので、赤外線受光領域Ｉの赤外線吸収率８０％
に上記フィルファクタの０．５をかけると熱型赤外線検
出素子全体としての赤外線吸収量は、入射される赤外線
量の４０％程度となる。

【００１８】ii) ダイアフラム構造体１０１を透過した
赤外線を反射するための低抵抗完全反射膜１０９は、集
積回路が形成された半導体基板１０７上に形成された保
護膜としての第１の酸化シリコン膜１０８上面に成膜さ
れている。つまり、上記低抵抗完全反射膜１０９を製造
するための独立した工程が必要となり、製造に時間がか
かるという問題が生じる。しかも、低抵抗完全反射膜１
０９を成膜する工程においてもアライメント、エッチン
グ工程が必要となり、コストアップを招来する。

【００１９】本発明は、上記の各問題点を解決するため
になされたもので、その目的は、製造工程を簡略化でき
ると共に、赤外線吸収量の向上が図れるような熱型赤外
線検出素子を提供することにある。

【００２０】

【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、上記の課題を解決するために、赤外線を受光し
て抵抗値が変化する熱抵抗変化膜と、上記熱抵抗変化膜
に電気的に接続されると共に、集積回路が形成された基
板内の端子部と電気的に接続される配線金属膜とを少な
くとも含むダイアフラム構造体を有し、上記配線金属膜
は、赤外線を反射する赤外線反射膜からなることを特徴
としている。

【００２１】これにより、配線金属膜が赤外線を反射す
る赤外線反射膜からなることで、反射膜を形成するため
の特別な製造工程を必要としないため、製造工程を簡略
化できる。このとき、ダイアフラム構造体の赤外線入射
面と配線金属膜との距離は、入射される赤外線の波長の
１／４ｎ（ｎ：赤外線入射面と配線金属膜との間に介在
する物質の屈折率）に略等しい距離に設定されていれ
ば、配線金属膜で反射された赤外線は、上記ダイアフラ
ム構造体の赤外線入射面での反射がほぼ打ち消され、該
ダイアフラム構造体においてほぼ吸収されることにな
る。

【００２２】また、ダイアフラム構造体における赤外線
入射領域における配線金属膜の面積は、熱抵抗変化膜の
面積よりも大きくなるように形成してもよい。

【００２３】さらに、上記配線金属膜は、熱抵抗変化膜
の上面または下面のほぼ全域を覆うように形成してもよ
い。

【００２４】この場合、ダイアフラム構造体に入射され
た赤外線のうち透過する赤外線は、熱抵抗変化膜の下面
に形成された配線金属膜により反射される。そして、配
線金属膜で反射された赤外線は、ダイアフラム構造体の
上面の金属薄膜あるいは窒化物薄膜からなる赤外線吸収
膜に再度吸収される。このように、配線金属膜の面積を
広くすることにより、ダイアフラム構造体における赤外
線の吸収量を大幅に増加させることができる。

【００２５】したがって、熱型赤外線検出素子における
赤外線の吸収量を大幅に増加させることができる。

【００２６】上記の配線金属膜の素材としては、チタン
（Ｔｉ）やアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。この場
合、配線金属膜の設計は、素子抵抗（ノイズ）、熱コン
ダクタンス（感度）の点を考慮して行われる。

【００２７】なお、配線金属膜としてＴｉを用いた場
合、熱伝導率が小さい（２２Ｗ／（ｍ・Ｋ））が、比抵
抗が高い（４３．１μΩｃｍ）。この場合、熱コンダク
タンスは小さくなるが、配線部分の抵抗も大きくなる。

【００２８】また、配線金属膜としてＡｌを用いた場
合、比抵抗は小さい（２．７４μΩｃｍ）が、熱伝導率
が大きい（２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ））。この場合、熱コン
ダクタンスが低くなり、感度がＴｉよりも低下するが、
配線部分の抵抗は小さくなる。

【００２９】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明の一実施
の形態について図１ないし図４に基づいて説明すれば、
以下の通りである。

【００３０】本実施の形態に係る熱型赤外線検出素子
は、図１（ａ）に示すように、ダイアフラム構造の赤外
線受光部（以下、ダイアフラム構造体と称する）１を備
えた赤外線センサを構成している。

【００３１】上記赤外線センサは、図１（ｂ）に示すよ
うに、ダイアフラム構造体１が、所定の空間を形成する
ようにして表面に集積回路（図示せず）が形成された半
導体基板（基板）７に電気的に接続されている。つま
り、ダイアフラム構造体１は、例えば図２に示すよう
に、該ダイアフラム構造体１に形成された配線金属膜６
を介して所定の空間を形成して半導体基板７に電気的に
接続された構成となっている。なお、図１（ｂ）では、
ダイアフラム構造体１と半導体基板７とを接続する配線
については省略している。

【００３２】このように、熱型赤外線検出素子をダイア
フラム構造にすることにより、赤外線受光部となるダイ
アフラム構造体１と半導体基板７とを熱的にほぼ絶縁状
態にすることができる。これは、赤外線の入射によりダ
イアフラム構造体１の熱が半導体基板７に逃げないから
である。

【００３３】上記ダイアフラム構造体１は、図１（ａ）
に示すように、所定の形状にパターニングされた第２の
酸化シリコン膜２上に熱抵抗変化膜３と配線金属膜６と
が形成された構成となっている。

【００３４】上記の熱抵抗変化膜３と配線金属膜６の上
面には、図１（ｂ）に示すように、上記第２の酸化シリ
コン膜２のパターンに沿って、誘電体膜５と赤外線吸収
膜４とが順次形成されている。

【００３５】上記熱抵抗変化膜３は、熱により抵抗値が
変化する膜であり、このような素材としてはチタン酸化
物やバナジウム酸化物が好適に用いられる。

【００３６】上記配線金属膜６は、上記熱抵抗変化膜３
に電気的に接続されており、赤外線を９５％以上反射す
るようになっている。よって、配線金属膜６は、赤外線
反射膜としての機能を有している。反射率を９５％以上
と高くすることにより、赤外線吸収膜４での吸収を高め
ることができる。この配線金属膜６の素材としては、例
えばチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属
が挙げられる。

【００３７】なお、Ｔｉを用いた場合、熱伝導率が小さ
い（２２Ｗ／（ｍ・Ｋ））が、比抵抗が高い（４３．１
μΩｃｍ）。この場合、熱コンダクタンスを小さくする
ことができる。

【００３８】また、Ａｌを用いた場合、比抵抗は小さい
（２．７４μΩｃｍ）が、熱伝導率が大きい（２３６Ｗ
／（ｍ・Ｋ））。この場合、配線部分の抵抗を小さくす
ることができる。

【００３９】上記の配線金属膜６の設計は、素子抵抗
（ノイズ）、熱コンダクタンス（感度）の点を考慮して
行われる。本実施の形態では、感度の点を考慮してチタ
ンを用いている。

【００４０】また、上記配線金属膜６は、図１（ａ）に
示すように、ダイアフラム構造体１における赤外線受光
領域Ｉの大部分を占めるように形成されている。本実施
の形態では、熱抵抗変化膜３は、上記赤外線受光領域Ｉ
において、配線金属膜６の面積よりも小さくなるように
形成されているが、熱抵抗変化膜３はダイアフラム構造
体１と同じ形状にしても何ら問題はない。

【００４１】上記誘電体膜５の上部側に形成された赤外
線吸収膜４は、シート抵抗が３７７Ω／□からなる例え
ばＮｉＣｒ，ＴｉＮなどの金属薄膜、あるいは窒化物薄
膜であり、ダイアフラム構造体１に入射される赤外線の
反射を防止すると共に、該赤外線を吸収する機能を有し
ている。

【００４２】これら熱抵抗変化膜３と配線金属膜６とを
覆うように形成された誘電体膜５は、上記の赤外線吸収
膜４と配線金属膜６との距離を、入射される赤外線の波
長λの１／４ｎ（ｎ：誘電体膜５の屈折率）の長さに略
等しくなるように、その厚みが設定されている。これに
より、配線金属膜６で反射された赤外線は、誘電体膜５
の表面での反射が打ち消されると共に、再び赤外線吸収
膜４に吸収される。

【００４３】上記構成のダイアフラム構造体１は、例え
ば図２に示すように、半導体基板７に対して配線金属膜
６の先端部に形成された電極１１を介して電気的に接続
された構成となっている。

【００４４】上記電極１１は、図１（ａ）で示したダイ
アフラム構造体１の赤外線受光領域Ｉの外側部分の配線
金属膜６の脚部１０から所定の処理により形成したもの
である。

【００４５】ここで、上記構成の赤外線センサの製造方
法について図３（ａ）ないし（ｅ）を参照しながら以下
に説明する。

【００４６】まず、図３（ａ）に示すように、集積回路
が形成されたシリコン基板（半導体基板７）上に、該集
積回路を保護するためのカバーとなる酸化シリコン層
（第１の酸化シリコン膜８）を形成した後、ＣＭＰ（Ch
emical Mechanical Polishing)あるいは熱処理によるリ
フローなどによって平坦化を行い全面にポリイミドを塗
布し、３５０℃程度の熱処理を行ってポリイミドを焼成
してポリイミド膜２１を生成する。

【００４７】このとき、ポリイミド膜２１の厚みは、例
えば２μｍ程度になるようにする。しかしながら、ポリ
イミド膜２１の厚みは赤外線の吸収率に関与しないの
で、その他の製造プロセスに応じて自由に設定すること
ができる。

【００４８】その後、ポリイミド膜２１の全面にレジス
ト２２を塗布し、該レジスト２２に対してフォトエッチ
ングによって所望の領域にパターニングを行った後、１
５０℃程度の温度でベーク処理を行う。このとき、梁の
接地部には傾斜形状を形成しておく。この梁とは、図１
（ａ）に示す脚部１０に相当し、図２に示す配線金属膜
６の接曲部６ａを形成するためのものである。

【００４９】続いて、レジスト２２の全面にドライエッ
チング加工を施してレジスト形状をポリイミド膜２１に
転写した後、レジスト２２を剥離液で除去する。さら
に、図３（ｂ）に示すように、所定のパターン形状のポ
リイミド膜２１の全面に厚み２００ｎｍ程度の酸化シリ
コン膜（第２の酸化シリコン膜２）をＰ−ＣＶＤ（Plas
ma-Chemical Vapor Deposition) 法によって形成する。

【００５０】次に、図３（ｃ）に示すように、第２の酸
化シリコン膜２の上にダイアフラム構造体１（図３
（ｅ））を得るために、厚み約１００ｎｍの熱抵抗変化
膜３と、反射率９５％以上を実現させるために厚み１０
０ｎｍのチタン（Ｔｉ）等の配線金属膜６とをスパッタ
法等により形成する。このとき、図１（ａ）に示すよう
に、配線金属膜６がダイアフラム構造体１の赤外線受光
領域Ｉの大部分を占めるように熱抵抗変化膜３を配置す
る。

【００５１】次いで、熱抵抗変化膜３と配線金属膜６の
上部全面に誘電体膜５となる厚み７３０ｎｍのシリコン
膜をスパッタ法などによって形成した後、シート抵抗が
約３７７Ω／□となる赤外線吸収膜４をスパッタ法など
により形成する。このシリコン膜の厚みにより、配線金
属膜６と赤外線吸収膜４までの距離が入射される赤外線
の波長λの１／４ｎ（ｎ：誘電体膜５の屈折率）となる
ように設定される。

【００５２】さらに、ダイアフラム形状のアライメント
を行った後、ドライエッチング法で所定の領域のシリコ
ン膜と第２の酸化シリコン膜２を除去し、図３（ｄ）に
示す構造を得る。

【００５３】最後に、ドライエッチング法、特に酸素に
よるアッシングによりポリイミド膜２１を除去して、図
３（ｅ）に示す構造の赤外線センサを得る。

【００５４】上記のように本発明の赤外線センサでは、
ダイアフラム構造体１内に、赤外線反射膜としての機能
と配線膜としての機能とを有する配線金属膜６を設けた
構造となっている。これにより、従来のように、反射膜
と配線膜とを別々の工程で作成する必要が無く、プロセ
スの簡略化が可能となる。

【００５５】上記構成の赤外線センサにおいて、入射す
る赤外線、すなわちダイアフラム構造体１で受光される
赤外線は、３７７Ω／□のシート抵抗を有する赤外線吸
収膜４を透過して、誘電体膜５を通り、その一部が熱抵
抗変化膜３に直接入射される。赤外線吸収膜４を透過し
た残りの赤外線は、熱抵抗変化膜３の近傍に設けられて
いる配線金属膜６により反射される。

【００５６】そして、配線金属膜６で反射された赤外線
は、この配線金属膜６と赤外線吸収膜４までの距離が入
射される赤外線の波長λの１／４ｎ（ｎ：誘電体膜５の
屈折率）に設定されているので、赤外線は、誘電体膜５
表面での反射が打ち消されると共に、再び、赤外線吸収
膜４に吸収される。このようにして、ダイアフラム構造
体１で受光された赤外線は、配線金属膜６との間での反
射と干渉によってダイアフラム構造体１内で吸収され
る。

【００５７】なお、上記配線金属膜６は、完全に赤外線
を反射するのが理想的であるが、上述したような通常用
いられる厚さ１００ｎｍのチタン膜（シート抵抗が２０
Ω／□程度）の場合でも９５％程度の反射率が得られる
ので、このようなチタン膜からなる配線金属膜６におけ
る赤外線の吸収を考慮してもダイアフラム構造体１にお
けるトータルでの有効面積あたりの赤外線の吸収率は従
来の低抵抗完全反射膜を用いた場合と同程度の８０％以
上が得られる。

【００５８】しかも、上記構成のダイアフラム構造体１
では、上述したように配線金属膜６が該ダイアフラム構
造体１の赤外線吸収に作用するようになっているので、
該配線金属膜６をダイアフラム構造体体１内で最大限広
くなるように形成することにより、熱型赤外線検出素子
のサイズに対する赤外線受光領域Ｉの割合を示すフィル
ファクタを６５％以上にすることが可能となる。

【００５９】これにより、熱型赤外線検出素子における
トータルの赤外線吸収量は、入射される赤外線量の５２
％（８０％×０．６５）となり、図７に示す従来の構造
の熱型赤外線検出素子におけるトータルの赤外線吸収量
の４０％よりも１０％以上も向上させることができる。

【００６０】本実施の形態においては、ダイアフラム構
造体１の赤外線入射面に赤外線吸収膜４を使用した場合
を例として説明しているが、例えば図４に示すように、
赤外線吸収膜がないダイアフラム構造体１’であっても
よい。この場合、ダイアフラム構造体１’表面での反射
を打ち消すように誘電体膜５の膜厚が設定されていれば
よい。このように赤外線吸収膜を省略することで、製造
プロセスを簡略化できる。

【００６１】〔実施の形態２〕本発明の他の実施の形態
について、図５（ａ）（ｂ）を参照しながら以下に説明
する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１で説明し
た部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付
記し、その説明は省略する。

【００６２】本実施の形態にかかる熱型赤外線検出素子
は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、前記実施の形態１
のダイアフラム構造体１に代えて、ダイアフラム構造体
３１を備えた赤外線センサを構成している。

【００６３】上記ダイアフラム構造体３１は、図５
（ｂ）に示すように、第２の酸化シリコン膜２上に形成
された熱抵抗変化膜３３と配線金属膜３６との間に絶縁
用の第３の酸化シリコン膜３９が形成された構造となっ
ている。

【００６４】このように、第３の酸化シリコン膜３９を
介して熱抵抗変化膜３３と配線金属膜３６とが形成され
ることにより、熱抵抗変化膜３３の抵抗値を大きくする
ことができ、検出出力を大きくすることができるという
効果を得ることができる。

【００６５】このとき、上記熱抵抗変化膜３３は、図５
（ａ）に示すように、ダイアフラム構造体３１の赤外線
受光領域Ｉよりも若干小さく第２の酸化シリコン膜２上
に形成されているが、同じ大きさでも何ら問題は無い。

【００６６】また、配線金属膜３６は、図５（ｂ）に示
すように、熱抵抗変化膜３３および第３の酸化シリコン
膜３９を覆うようにして形成されている。

【００６７】上記のように、熱抵抗変化膜３３と配線金
属膜３６との間に絶縁用の第３の酸化シリコン膜３９を
形成することにより、熱抵抗変化膜３３の端部で配線金
属膜３６と接続されるようになるので、抵抗体である熱
抵抗変化膜３３の長さを長くでき、素子抵抗を高くする
ことができる。

【００６８】したがって、上記ダイアフラム構造体３１
のような構成にすれば、熱抵抗変化膜３３として同じ抵
抗変化率の膜を用いた場合にも、検出出力を高くするこ
とができる。但し、熱抵抗変化膜３３における素子抵抗
には、熱ノイズの点から上限があり、上記構成のダイア
フラム構造体３１では、特に比抵抗の低い熱抵抗変化材
料を用いた場合に有効となる。

【００６９】また、本実施の形態では、前記実施の形態
１に比べて、第３の酸化シリコン膜３９を形成するため
の工程が増加するものの、従来の製造工程とほぼ同じ工
程数で熱型赤外線検出素子を製造することができる。

【００７０】しかも、上記構成のダイアフラム構造体３
１では、前記実施の形態１と同様に、配線金属膜３６も
該ダイアフラム構造体３１の赤外線吸収に作用するよう
になっているので、該ダイアフラム構造体３１のサイズ
に対する赤外線受光領域Ｉの割合を示すフィルファクタ
を増加させることが可能となる。

【００７１】したがって、熱型赤外線検出素子における
トータルの赤外線吸収量も、従来の構造の熱型赤外線検
出素子におけるトータルの赤外線吸収量よりも増大させ
ることができる。

【００７２】本実施の形態においても、ダイアフラム構
造体３１の赤外線入射面に赤外線吸収膜４を使用した場
合を例として説明しているが、実施の形態１と同様に、
赤外線吸収膜がないダイアフラム構造体であってもよ
い。この場合、ダイアフラム構造体表面での反射を打ち
消すように誘電体膜５の膜厚が設定されていればよい。
このように赤外線吸収膜を省略することで、製造プロセ
スを簡略化できる。

【００７３】〔実施の形態３〕本発明のさらに他の実施
の形態について図６に基づいて説明すれば、以下の通り
である。なお、説明の便宜上、前記の各実施の形態と同
一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その
説明を省略する。

【００７４】本実施の形態にかかる熱型赤外線検出素子
は、図６に示すように、前記実施の形態１のダイアフラ
ム構造体１に代えて、ダイアフラム構造体４１を備えた
赤外線センサを構成している。

【００７５】上記ダイアフラム構造体４１は、第２の酸
化シリコン膜２上に配線金属膜４６、熱抵抗変化膜４
３、第３の酸化シリコン膜４９が順次形成されている。
第３の酸化シリコン膜４９は、誘電体膜５の比抵抗が十
分に高い場合には、設けなくてもよい。ここで、前記実
施の形態２のダイアフラム構造体３１と異なるのは、配
線金属膜４６と、熱抵抗変化膜４３との形成順が逆であ
る点である。

【００７６】この場合においても、前記実施の形態１お
よび２と同様に、ダイアフラム構造体４１における赤外
線吸収率を向上させるには、配線金属膜４６と赤外線吸
収膜４までの間の距離は、入射される赤外線の波長λの
略１／４ｎ（ｎ：誘電体膜５の屈折率）に設定されてい
ればよい。具体的には、熱抵抗変化膜４３、第３の酸化
シリコン膜４９および誘電体膜５の厚さの和が等価的に
入射される赤外線の波長λの略１／４ｎに設定されてい
ればよい。

【００７７】しかも、前記実施の形態２と同様に、第３
の酸化シリコン膜４９を形成するための工程が前記実施
の形態１に比べて多くなるが従来の製造工程とほぼ同じ
工程数で熱型赤外線検出素子を製造することができる。

【００７８】また、上記構成のダイアフラム構造体４１
では、配線金属膜４６の上に熱抵抗変化膜４３が形成さ
れているので、該ダイアフラム構造体４１に入射された
赤外線を直接該熱抵抗変化膜４３で受光する面積を大き
くすることができる。

【００７９】さらに、熱抵抗変化膜４３の上面に第３の
酸化シリコン膜４９を設けることにより、Ｇｅのような
比抵抗の小さな誘電体膜の使用が可能となるという効果
を奏する。

【００８０】本実施の形態においても、ダイアフラム構
造体４１の赤外線入射面に赤外線吸収膜４を使用した場
合を例として説明しているが、実施の形態１と同様に、
赤外線吸収膜がないダイアフラム構造体であってもよ
い。この場合、ダイアフラム構造体表面での反射を打ち
消すように誘電体膜５の膜厚が設定されていればよい。
このように赤外線吸収膜を省略することで、製造プロセ
スを簡略化できる。

【００８１】

【発明の効果】本発明の熱型赤外線検出素子は、以上の
ように、赤外線を受光して抵抗値が変化する熱抵抗変化
膜と、上記熱抵抗変化膜に電気的に接続されると共に、
集積回路が形成された基板内の端子部と電気的に接続さ
れる配線金属膜とを少なくとも含むダイアフラム構造体
を有し、配線金属膜は、赤外線を反射する赤外線反射膜
からなる構成である。

【００８２】それゆえ、配線金属膜が赤外線を反射する
赤外線反射膜からなることで、ダイアフラム構造体内の
配線金属膜は、従来のように、基板側に形成された赤外
線反射膜への赤外線の入射を邪魔することが無く、ダイ
アフラム構造体における赤外線の有効吸収面積を増大さ
せることができるという効果を奏する。

【００８３】また、上記ダイアフラム構造体の赤外線入
射面と上記配線金属膜との距離を、入射される赤外線の
波長の１／４ｎ（ｎ：赤外線入射面と配線金属膜との間
に介在する物質の屈折率）に略等しい距離に設定するこ
とで、ダイアフラム構造体に入射された赤外線は、配線
金属膜に反射される。このとき、ダイアフラム構造体の
赤外線入射面と配線金属膜との距離は、入射される赤外
線の波長の１／４ｎに略等しい距離に設定されているの
で、配線金属膜で反射された赤外線のダイアフラム構造
体の赤外線入射面での反射がほぼ打ち消される。

【００８４】したがって、ダイアフラム構造体に入射さ
れた赤外線は、該ダイアフラム構造体において大半が吸
収されることになる。

【００８５】しかも、配線金属膜が赤外線を反射する赤
外線反射膜からなることで、ダイアフラム構造体に赤外
線が入射された場合に、該配線金属膜に反射された赤外
線はダイアフラム構造体に吸収される。また、本発明の
構造では、ダイアフラム構造体内の配線金属膜は反射膜
を兼用している。したがって、従来のように基板側に形
成された赤外線反射膜への赤外線の入射を阻害すること
による赤外線の有効吸収面積を低下させることは無い。

【００８６】さらに、他の発明の熱型赤外線検出素子に
おいては、上記配線金属膜を、熱抵抗変化膜の下面のほ
ぼ全域を覆うように形成してもよい。

【００８７】この場合、熱抵抗変化膜に入射された赤外
線のうち透過する赤外線は、該熱抵抗変化膜の下面に形
成された配線金属膜により反射される。そして、配線金
属膜で反射された赤外線は、再び熱抵抗変化膜に入射さ
れ、一部が該熱抵抗変化膜に吸収され、残りが熱抵抗変
化膜を透過する。このとき、熱抵抗変化膜を透過した赤
外線は、誘電体膜での反射がほぼ打ち消されると共に、
赤外線吸収膜に吸収される。

【００８８】さらに、配線金属膜が赤外線を反射する赤
外線反射膜からなることで、反射膜を形成するための特
別な製造工程を必要としないため、製造工程を簡略でき
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る熱型赤外線検出素
子の概略構成図を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡＡ線矢視断面図である。

【図２】図１（ａ）（ｂ）に示した熱型赤外線検出素子
を適用した赤外線センサの斜視図である。

【図３】（ａ）〜（ｅ）は、図１（ｂ）に示す熱型赤外
線検出素子を備えた赤外線センサの製造工程を示す説明
図である。

【図４】図１（ｂ）に示す熱型赤外線検出素子におい
て、赤外線吸収膜がない状態を示す概略断面図である。

【図５】本発明の他の実施の形態に係る熱型赤外線検出
素子の概略構成図を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＢＢ線矢視断面図である。

【図６】本発明のさらに他の実施の形態に係る熱型赤外
線検出素子の概略構成図である。

【図７】従来の熱型赤外線検出素子の概略構成図を示
し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸＸ線矢視断面
図である。

【符号の説明】

１ ダイアフラム構造体 ２ 第２の酸化シリコン膜 ３ 熱抵抗変化膜 ４ 赤外線吸収膜 ５ 誘電体膜 ６ 配線金属膜 ７ 半導体基板（基板） ８ 第１の酸化シリコン膜 ３１ ダイアフラム構造体 ３３ 熱抵抗変化膜 ３６ 配線金属膜 ３９ 第３の酸化シリコン膜 ４１ ダイアフラム構造体 ４３ 熱抵抗変化膜 ４６ 配線金属膜 ４９ 第３の酸化シリコン膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】赤外線を受光して抵抗値が変化する熱抵抗
   変化膜と、上記熱抵抗変化膜に電気的に接続されると共
   に、集積回路が形成された基板内の端子部と電気的に接
   続される配線金属膜とを少なくとも含むダイアフラム構
   造体を有し、 上記配線金属膜は、赤外線を反射する赤外線反射膜から
   なることを特徴とする熱型赤外線検出素子。
2. 【請求項２】上記配線金属膜は、熱抵抗変化膜の上面又
   は、下面のほぼ全域を覆うように形成されていることを
   特徴とする請求項１記載の熱型赤外線検出素子。
3. 【請求項３】上記配線金属膜は、チタンからなることを
   特徴とする請求項１または２の何れかに記載の熱型赤外
   線検出素子。
4. 【請求項４】上記配線金属膜は、アルミニウムからなる
   ことを特徴とする請求項１または２の何れかに記載の熱
   型赤外線検出素子。