JP2002071450A - Thermal infrared detecting element and the manufacturing method, and infrared image pick-up device using the thermal infrared detecting element - Google Patents
Thermal infrared detecting element and the manufacturing method, and infrared image pick-up device using the thermal infrared detecting elementInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ボロメータ型の熱
型赤外線検出素子及びその製造方法並びに熱型赤外線検
出素子を用いた赤外線撮像素子に関するものであり、特
に、基板に対する赤外線検出体の支持方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal infrared detector of the bolometer type, a method of manufacturing the same, and an infrared imaging device using the thermal infrared detector, and more particularly to a method of supporting an infrared detector on a substrate. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、障害物検出、人体検出又は夜間の
監視等の目的のために、昼夜、煙、太陽光等の外乱に影
響され難い遠赤外線検出素子を用いた撮像素子を備えた
撮像カメラが使用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, for the purpose of detecting an obstacle, detecting a human body, or monitoring at night, an image pickup apparatus equipped with an image pickup element using a far-infrared detection element which is hardly affected by disturbances such as smoke and sunlight at day and night. Camera is used.
【0003】撮像素子としては他にCCD(Charge Coup
led Device) や光電子増倍管があるが、スペクトル特性
の面で、これらの用途に対する要求を満足していない。
また、赤外線カメラとして遠赤外(8〜12μm)を利
用した方が常温付近での黒体放射に対する感度が高く、
近赤外又は中赤外を利用したCCDカメラや量子型赤外
線カメラよりも優れている。As an image pickup device, a CCD (Charge Coup)
led devices) and photomultiplier tubes, but they do not satisfy the requirements for these applications in terms of spectral characteristics.
Further, the use of far-infrared (8 to 12 μm) as an infrared camera has higher sensitivity to blackbody radiation near normal temperature,
It is superior to CCD cameras and quantum infrared cameras that use near infrared or mid infrared.
【0004】ここで、遠赤外線カメラには、量子効果を
利用したものと熱効果を利用したものとがある。量子効
果を利用したものは検出感度が良いものの、冷却(77
K程度)手段が必要である。[0004] Here, far-infrared cameras include those utilizing the quantum effect and those utilizing the thermal effect. Those using the quantum effect have good detection sensitivity, but are cooled (77
K degree) means is required.
【0005】これに対して熱効果を利用したものは非冷
却であり、装置の小型化及び低価格化に適している。こ
の熱効果を利用した熱型赤外線検出素子は、 熱を抵抗の変化で検出するボロメータセンサ 熱を熱電対で検出するサーモパイルセンサ 熱を電荷で検出する焦電型センサ に分類される。On the other hand, a device utilizing the thermal effect is non-cooled, and is suitable for reducing the size and cost of the device. Thermal infrared detecting elements utilizing this thermal effect are classified into bolometer sensors that detect heat by changes in resistance, thermopile sensors that detect heat with thermocouples, and pyroelectric sensors that detect heat with electric charges.
【0006】上記のボロメータセンサについては、近
年、シリコン・ウエハ上にモノリシック形成できる利点
を生かし、熱を抵抗変化で検出するサーミスタ型ボロメ
ータセンサが開発・製造されている。ところで、熱型赤
外線検出素子の感度Resは以下の式(1)で表され
る。With respect to the above-mentioned bolometer sensor, a thermistor-type bolometer sensor which detects heat by resistance change has recently been developed and manufactured taking advantage of the advantage that it can be monolithically formed on a silicon wafer. By the way, the sensitivity Res of the thermal infrared detecting element is expressed by the following equation (1).
【0007】 Res[V/W]=η・α・VB・(1−exp(−τi/τT))/G ……… (1) ここで、 η :赤外線吸収率 α :抵抗温度係数 VB:バイアス電圧 τi:積分時間 τT:熱時定数(τT=H/G) H :熱容量 G :熱コンダクタンス である。Res [V / W] = η · α · VB · (1-exp (−τi / τT)) / G (1) where, η: infrared absorption coefficient α: temperature coefficient of resistance VB: Bias voltage τi: integration time τT: thermal time constant (τT = H / G) H: heat capacity G: thermal conductance
【0008】この式(1)からわかるように、熱型赤外
線検出素子の感度を向上させるためには、抵抗温度係数
αの大きな熱抵抗変化材料を使用するか、赤外線吸収率
ηを向上させるか、又は熱コンダクタンスGを小さくす
ることが必要である。また、熱容量Hを小さくすること
によっても応答性及び感度を向上させることができる。As can be seen from the equation (1), in order to improve the sensitivity of the thermal type infrared detecting element, it is necessary to use a thermal resistance change material having a large temperature coefficient of resistance α or to improve the infrared absorption η. , Or it is necessary to reduce the thermal conductance G. In addition, the responsiveness and sensitivity can be improved by reducing the heat capacity H.
【0009】ここで、一般的な熱型赤外線検出素子は、
本発明の説明図である図2に示すように、通常、ダイア
フラム構造となっている。すなわち、半導体基板2から
所定の空間を有して分離した赤外線検出体(以下、「ダ
イアフラム」と称する)3が2本の支持部としての脚4
・4によって支持されている。Here, a general thermal infrared detecting element is:
As shown in FIG. 2, which is an explanatory view of the present invention, it usually has a diaphragm structure. That is, an infrared detector (hereinafter, referred to as a “diaphragm”) 3 separated from the semiconductor substrate 2 with a predetermined space is provided with two legs 4 as support portions.
• Supported by 4.
【0010】上記ダイアフラム3の内部には、図示しな
い絶縁層と温度変化によって抵抗値が変化する熱抵抗変
化膜とが配設されている。この熱抵抗変化膜は、脚4・
4の中に配設された図示しない配線金属膜を介して半導
体基板2の表面に作成された回路と電気的に接続されて
いる。Inside the diaphragm 3, there are provided an insulating layer (not shown) and a thermal resistance change film whose resistance value changes with a temperature change. This thermal resistance change film is
4 is electrically connected to a circuit formed on the surface of the semiconductor substrate 2 via a wiring metal film (not shown) disposed in the semiconductor substrate 2.
【0011】このような熱型赤外線検出素子において
は、感度を向上させるための一つの方法として、例え
ば、上述した熱コンダクタンスGを低減する方法が取ら
れる。In such a thermal infrared detecting element, as one method for improving the sensitivity, for example, the above-described method for reducing the thermal conductance G is adopted.
【0012】上記の熱コンダクタンスGは、ダイアフラ
ム3と半導体基板2との間の熱の流れ易さを表す指標で
あり、以下の式(2)で表される。The above-described thermal conductance G is an index indicating the ease of heat flow between the diaphragm 3 and the semiconductor substrate 2, and is represented by the following equation (2).
【0013】 G=N*D*W*t/l ……… (2) ここで、N:脚の数、D:熱伝導度、W:脚の幅、t:
脚の厚さ、l:脚の長さである。この式(2)に基づい
て、熱コンダクタンスGを低減するには、脚の幅Wと脚
の厚さtとを減少し、脚の長さlを増加する必要があ
る。G = N * D * W * t / l (2) where, N: number of legs, D: thermal conductivity, W: width of legs, t:
Leg thickness, l: Leg length. In order to reduce the thermal conductance G based on the equation (2), it is necessary to reduce the width W of the leg and the thickness t of the leg and increase the length l of the leg.
【0014】ところが、このような変更は、ダイアフラ
ム3の脚4・4の構造的な安定性を低減させるものであ
る。すなわち、脚の幅Wと脚の厚さtとを減少し、脚の
長さlを増加することによって、ダイアフラム3が半導
体基板2に接触する可能性が高くなる。ダイアフラム3
が半導体基板2に接触すると、その接触部を通って熱が
流れ、熱コンダクタンスGが著しく増加し、熱型赤外線
検出素子の感度が大幅に劣化することになる。However, such a change reduces the structural stability of the legs 4 of the diaphragm 3. That is, by decreasing the leg width W and the leg thickness t and increasing the leg length 1, the possibility that the diaphragm 3 contacts the semiconductor substrate 2 increases. Diaphragm 3
Is in contact with the semiconductor substrate 2, heat flows through the contact portion, the thermal conductance G is significantly increased, and the sensitivity of the thermal infrared detecting element is largely deteriorated.
【0015】このような問題に対して、例えば、特開平
7−225152号公報に開示された従来の熱型赤外線
検出素子では、図10(a)(b)(c)に示すよう
に、脚110・110を形成する絶縁層の伸長力を制御
し、ダイアフラム100の脚110・110を基板12
0から離れる方向(以下、「上方」と称する)に反らせ
る構造となっている。In order to solve such a problem, for example, in the conventional thermal infrared detecting element disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-225152, as shown in FIGS. The legs 110 of the diaphragm 100 are controlled by controlling the extension force of the insulating layer forming the
It has a structure that warps in a direction away from zero (hereinafter, referred to as “upward”).
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の熱型赤外線検出素子及びその製造方法では、脚11
0・110とダイアフラム100とは、通常同一の絶縁
層を用いるため、脚110・110と同様に、ダイアフ
ラム100が下に凸の形状に変形し、この変形によって
ダイアフラム100が基板120に接触する可能性があ
る。However, in the above-described conventional thermal infrared detecting element and the method of manufacturing the same, the legs 11
Usually, the same insulating layer is used for the diaphragm 110 and the diaphragm 100, so that the diaphragm 100 is deformed into a convex shape like the legs 110 and 110, and the diaphragm 100 can contact the substrate 120 by this deformation. There is.
【0017】このため、上記公報の技術では、大きく分
けて2つの方法にて対策を行っている。 (1)一つは、図10(a)に示すように、脚110・
110を構成すべく積層される絶縁層である第1の酸化
シリコン膜101、第2の酸化シリコン膜102、配線
金属膜103及び第3の酸化シリコン膜104の内、下
層の第1の酸化シリコン膜101のみに大きな伸長力を
付与するとともに、ダイアフラム100には第1の酸化
シリコン膜101を設けないことにより、脚110・1
10のみを上方に反らせる一方、ダイアフラム100を
平坦な状態に保つ構造である。 (2)他方は、図10(b)(c)に示すように、脚1
10・110及びダイアフラム100を構成する絶縁層
である下層酸化シリコン膜105及び第3の酸化シリコ
ン膜104の内、下層酸化シリコン膜105の伸長力
を、脚110・110が上方に反るように設定するとと
もに、ダイアフラム100の変形を防止するために、下
層酸化シリコン膜105の伸長力を打ち消す層としてダ
イアフラム100の下面に窒化シリコン膜106(図1
0(b))を形成するか又はダイアフラム100の上面
に第4の酸化シリコン膜107(図10(c))を形成
するものである。For this reason, according to the technique disclosed in the above publication, measures are roughly divided into two methods. (1) One is as shown in FIG.
The lower first silicon oxide of the first silicon oxide film 101, the second silicon oxide film 102, the wiring metal film 103, and the third silicon oxide film 104, which are the insulating layers stacked to form 110. By providing a large extension force only to the film 101 and not providing the first silicon oxide film 101 to the diaphragm 100, the legs 110
This is a structure in which only the diaphragm 10 is warped upward while the diaphragm 100 is kept flat. (2) As shown in FIGS. 10B and 10C, the other
The extension force of the lower silicon oxide film 105 among the lower silicon oxide film 105 and the third silicon oxide film 104, which are the insulating layers constituting the diaphragms 10 and 110 and the diaphragm 100, is adjusted so that the legs 110 and 110 warp upward. In order to set and prevent deformation of the diaphragm 100, a silicon nitride film 106 (FIG. 1) is formed on the lower surface of the diaphragm 100 as a layer for canceling the extension force of the lower silicon oxide film 105.
0 (b)) or a fourth silicon oxide film 107 (FIG. 10 (c)) is formed on the upper surface of the diaphragm 100.
【0018】しかしながら、(1)の場合は第1の酸化
シリコン膜101を加工するための加工プロセスが増加
し、さらに、上記第1の酸化シリコン膜101・101
の加工段差108・108を配線金属膜103が通過す
る際、この配線金属膜103が断線する可能性が高くな
り素子の信頼性が低下する。However, in the case of (1), the number of processing processes for processing the first silicon oxide film 101 increases, and further, the first silicon oxide films 101
When the wiring metal film 103 passes through the processing steps 108, 108, there is a high possibility that the wiring metal film 103 is disconnected, and the reliability of the element is reduced.
【0019】一方、(2)の場合は、窒化シリコン膜1
06又は第4の酸化シリコン膜107を成膜するプロセ
スが増加するとともに、図10(b)に示すように、窒
化シリコン膜106を設けた場合には(1)と同様に配
線金属膜103が窒化シリコン膜106の加工段差10
8・108を通過する際に断線する可能性がある。On the other hand, in the case of (2), the silicon nitride film 1
As shown in FIG. 10B, when the process of forming the 06 or fourth silicon oxide film 107 is increased, when the silicon nitride film 106 is provided, the wiring metal film 103 is formed similarly to (1). Processing step 10 of silicon nitride film 106
There is a possibility of disconnection when passing through 8.108.
【0020】すなわち、上記公報の技術では、ダイアフ
ラム100を平坦な状態で基板120から離すことがで
きる反面、ダイアフラム100を平坦な状態に維持させ
るために新たな層を設けているので、製造プロセスが増
加する一方、加工段差108・108の存在により素子
の信頼性が低下するという問題点を有している。That is, according to the technique disclosed in the above publication, the diaphragm 100 can be separated from the substrate 120 in a flat state, but a new layer is provided to maintain the diaphragm 100 in a flat state. On the other hand, there is a problem that the reliability of the element is reduced due to the presence of the processing steps 108 while increasing.
【0021】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たものであって、その目的は、製造プロセスの増加を伴
うことなく、かつ素子の信頼性の低下を防止し得る熱型
赤外線検出素子及びその製造方法並びに熱型赤外線検出
素子を用いた赤外線撮像素子を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to provide a thermal infrared detecting element capable of preventing a reduction in element reliability without increasing the number of manufacturing processes. Another object of the present invention is to provide an infrared imaging element using the thermal infrared detection element and a method of manufacturing the same.
【0022】[0022]
【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、上記課題を解決するために、赤外線吸収層を有
する赤外線検出体を基板から離間した状態のダイアフラ
ム構造に支持する支持部を備え、かつ上記赤外線検出体
及び支持部は下層に絶縁層を有する熱型赤外線検出素子
において、上記絶縁層に、赤外線検出体及び支持部を下
に凸の形状とさせる伸長力が付与されているとともに、
上記赤外線検出体の赤外線吸収層自体に、上記赤外線検
出体を下に凸の形状とさせる伸長力を打ち消して該赤外
線検出体を基板に略平行に保持する打消力が付与されて
いることを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, a thermal type infrared detecting element of the present invention comprises a supporting portion for supporting an infrared detecting body having an infrared absorbing layer on a diaphragm structure separated from a substrate. In the thermal infrared detecting element provided with the infrared detector and the support having an insulating layer as a lower layer, the insulating layer is provided with a stretching force to make the infrared detector and the support convex downward. With
The infrared absorbing layer itself of the infrared detector has a counteracting force for canceling the extension force that makes the infrared detector have a downwardly convex shape and holding the infrared detector substantially parallel to the substrate. And
【0023】上記の発明によれば、熱型赤外線検出素子
は、赤外線吸収層を有する赤外線検出体を基板から離間
した状態のダイアフラム構造に支持する支持部を備え、
かつ上記赤外線検出体及び支持部は下層に絶縁層を有し
ている。According to the above invention, the thermal type infrared detecting element has the support for supporting the infrared detecting body having the infrared absorbing layer on the diaphragm structure separated from the substrate.
Further, the infrared detector and the support have an insulating layer as a lower layer.
【0024】ところで、この種の熱型赤外線検出素子で
は、熱コンダクタンスを低減するために、赤外線検出体
を基板の近傍に離間して支持する必要がある。その結
果、赤外線検出体が基板に接触するおそれがあることか
ら、従来から、絶縁層に伸長力を付与することにより支
持部を下に凸の形状となるようにする一方、該赤外線検
出体を基板に略平行に保持すべくこの伸長力を打ち消す
打消力を赤外線検出体に付与することが行われていた。By the way, in this type of thermal infrared detecting element, it is necessary to support the infrared detecting body at a distance from the substrate in order to reduce the thermal conductance. As a result, since there is a possibility that the infrared detector may come into contact with the substrate, conventionally, the supporting portion is formed to have a downwardly convex shape by applying a stretching force to the insulating layer, while the infrared detector is It has been performed to apply a canceling force to the infrared detector to cancel the extension force so as to be held substantially parallel to the substrate.
【0025】しかしながら、従来の熱型赤外線検出素子
では、上記打消力を付与する層を赤外線検出体に別途に
設けていたので、製造プロセスが増加する一方、新たに
設けた層による段差の存在により素子の信頼性が低下す
るという問題点があった。However, in the conventional thermal-type infrared detecting element, the layer for imparting the above-described canceling force is separately provided on the infrared detecting body. Therefore, the number of manufacturing processes is increased. There has been a problem that the reliability of the device is reduced.
【0026】そこで、本発明では、絶縁層に、赤外線検
出体及び支持部を下に凸の形状とさせる伸長力が付与さ
れているとともに、上記赤外線検出体の赤外線吸収層自
体に、上記赤外線検出体を下に凸の形状とさせる伸長力
を打ち消して該赤外線検出体を基板に略平行に保持する
打消力が付与されている。Therefore, according to the present invention, the insulating layer is provided with an elongation force to make the infrared detector and the support portion convex downward, and the infrared detecting layer itself of the infrared detector has the infrared detector. A canceling force is applied to cancel the elongating force that causes the body to have a downwardly convex shape and hold the infrared detector substantially parallel to the substrate.
【0027】すなわち、本発明では、赤外線検出体の赤
外線吸収層自体に、絶縁層に付与された伸長力に対する
打消力が付与されている。That is, in the present invention, the infrared absorbing layer itself of the infrared detector is provided with a canceling force with respect to the stretching force applied to the insulating layer.
【0028】したがって、新たな層を設けないので、製
造プロセスの増加や、段差の存在による例えば金属層の
断線がなく、素子の信頼性の低下の問題が無くなる。Therefore, since no new layer is provided, there is no increase in the number of manufacturing processes and, for example, disconnection of the metal layer due to the presence of steps, and the problem of deterioration in the reliability of the device is eliminated.
【0029】この結果、製造プロセスの増加を伴うこと
なく、かつ素子の信頼性の低下を防止し得る熱型赤外線
検出素子を提供することができる。As a result, it is possible to provide a thermal type infrared detecting element which can prevent a decrease in the reliability of the element without increasing the number of manufacturing processes.
【0030】本発明の熱型赤外線検出素子は、上記課題
を解決するために、上記記載の熱型赤外線検出素子にお
いて、支持部が、一層以上の絶縁層と金属層とを備える
ことを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the thermal type infrared detecting element of the present invention is characterized in that, in the above-mentioned thermal type infrared detecting element, the supporting portion has at least one insulating layer and one or more metal layers. I have.
【0031】上記の発明によれば、支持部が、一層以上
の絶縁層と金属層とを備える。このため、例えば、下層
の絶縁層と他の絶縁層の間に金属層を備えた支持部にお
いて又は下層の絶縁層と金属層とを備えた支持部におい
て、絶縁層に伸長力を付与し、その絶縁層に付与された
伸長力に対する打消力を赤外線検出体の赤外線吸収層自
体に付与することができる。According to the above invention, the support portion includes one or more insulating layers and a metal layer. For this reason, for example, in a support portion provided with a metal layer between the lower insulating layer and another insulating layer or in a support portion provided with a lower insulating layer and a metal layer, to impart an extension force to the insulating layer, A counterforce against the extension force applied to the insulating layer can be applied to the infrared absorption layer itself of the infrared detector.
【0032】したがって、支持部が、一層以上の絶縁層
と金属層とを備える場合において、製造プロセスの増加
を伴うことなく、かつ素子の信頼性の低下を防止し得る
熱型赤外線検出素子を提供することができる。Therefore, when the supporting portion includes one or more insulating layers and metal layers, a thermal infrared detecting element capable of preventing a reduction in element reliability without increasing the number of manufacturing processes is provided. can do.
【0033】本発明の熱型赤外線検出素子は、上記課題
を解決するために、上記記載の熱型赤外線検出素子にお
いて、支持部が、一層以上の絶縁層と金属層と半導体層
とを備えることを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the thermal infrared detecting element of the present invention is the thermal infrared detecting element described above, wherein the support portion has at least one insulating layer, a metal layer, and a semiconductor layer. It is characterized by.
【0034】上記の発明によれば、支持部が、一層以上
の絶縁層と金属層と半導体層とを備える。このため、同
様にして、支持部が、一層以上の絶縁層と金属層と半導
体層とを備える場合において、製造プロセスの増加を伴
うことなく、かつ素子の信頼性の低下を防止し得る熱型
赤外線検出素子を提供することができる。According to the above invention, the supporting portion includes one or more insulating layers, metal layers, and semiconductor layers. For this reason, similarly, when the supporting portion includes one or more insulating layers, metal layers, and semiconductor layers, a thermal mold capable of preventing a decrease in the reliability of the element without increasing the manufacturing process. An infrared detection element can be provided.
【0035】本発明の熱型赤外線検出素子は、上記課題
を解決するために、上記記載の熱型赤外線検出素子にお
いて、赤外線吸収層の厚さは、この赤外線吸収層を透過
する際の屈折率を考慮した波長の略1/4となるように
設定されていることを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the thermal type infrared detecting element of the present invention is characterized in that, in the above-mentioned thermal type infrared detecting element, the thickness of the infrared absorbing layer is determined by the refractive index when transmitting through the infrared absorbing layer. Is set so as to be approximately の of the wavelength in consideration of the above.
【0036】上記の発明によれば、赤外線吸収層の厚さ
は、この赤外線吸収層を透過する際の屈折率を考慮した
波長の略1/4となるように設定されている。According to the above invention, the thickness of the infrared absorbing layer is set to be approximately の of the wavelength in consideration of the refractive index when transmitting through the infrared absorbing layer.
【0037】このため、例えばニッケルクロム(NiC
r)や窒化チタン(TiN)等を用いた従来の赤外線吸
収層に比べて膜厚が約10倍になる。これによって製造
プロセスにおける膜厚ばらつきによる伸長力の変化が従
来の約1/10になるため、伸長力のばらつきによる赤
外線吸収層の変形を抑制することができる。For this reason, for example, nickel chromium (NiC
r) or about 10 times as thick as a conventional infrared absorption layer using titanium nitride (TiN) or the like. As a result, the change in the elongation force due to the film thickness variation in the manufacturing process is reduced to about 1/10 of the conventional one, so that the deformation of the infrared absorbing layer due to the variation in the elongation force can be suppressed.
【0038】また、赤外線吸収層の表面で反射した赤外
線と金属層で反射した赤外線とが赤外線吸収層の表面で
打ち消し合い、これによって赤外線が効率よく吸収され
る。Further, the infrared light reflected on the surface of the infrared absorbing layer and the infrared light reflected on the metal layer cancel each other on the surface of the infrared absorbing layer, whereby the infrared light is efficiently absorbed.
【0039】本発明の熱型赤外線検出素子は、上記課題
を解決するために、上記記載の熱型赤外線検出素子にお
いて、支持部に用いる一層以上の絶縁膜が、酸化シリコ
ン膜にて形成されていることを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the thermal type infrared detecting element of the present invention is the thermal type infrared detecting element described above, wherein one or more insulating films used for the support portion are formed of a silicon oxide film. It is characterized by having.
【0040】上記の発明によれば、支持部に用いる一層
以上の絶縁膜が、酸化シリコン膜にて形成されている。According to the above invention, one or more insulating films used for the support portion are formed of the silicon oxide film.
【0041】このため、酸化シリコン膜を、後述するよ
うに、プラズマCVD装置を用いて形成する際に、この
絶縁膜の成膜時におけるガス圧力を制御することにより
内部応力を調整して伸長力を制御することができる。Therefore, when a silicon oxide film is formed using a plasma CVD apparatus, as described later, the internal stress is adjusted by controlling the gas pressure at the time of forming the insulating film and the elongation force is controlled. Can be controlled.
【0042】この結果、一層以上の絶縁膜に対して、容
易に内部応力を調整して伸長力を制御することができ
る。As a result, for one or more insulating films, the internal stress can be easily adjusted to control the elongation force.
【0043】本発明の熱型赤外線検出素子は、上記課題
を解決するために、上記記載の熱型赤外線検出素子にお
いて、赤外線吸収層が、シリコン(Si)又はゲルマニ
ウム(Ge)を主成分とする膜を備えることを特徴とし
ている。In order to solve the above-mentioned problems, in the thermal infrared detecting element of the present invention, in the thermal infrared detecting element described above, the infrared absorbing layer contains silicon (Si) or germanium (Ge) as a main component. It is characterized by having a membrane.
【0044】上記の発明によれば、赤外線吸収層が、シ
リコン(Si)又はゲルマニウム(Ge)を主成分とす
る膜を備える。According to the above invention, the infrared absorption layer has a film containing silicon (Si) or germanium (Ge) as a main component.
【0045】このため、赤外線吸収層を形成する際に、
後述するように、DCマグネトロンスパッタ装置を用い
て、成膜時において基板に印加するRFバイアスのパワ
ー密度を制御することにより、赤外線吸収層の伸長力を
制御することができる。Therefore, when forming the infrared absorbing layer,
As will be described later, the elongation force of the infrared absorbing layer can be controlled by controlling the power density of the RF bias applied to the substrate during film formation using a DC magnetron sputtering apparatus.
【0046】この結果、赤外線吸収層に対して、容易に
内部応力を調整して伸長力を制御することができる。As a result, the elongation force can be controlled by easily adjusting the internal stress of the infrared absorbing layer.
【0047】本発明の熱型赤外線検出素子の製造方法
は、上記課題を解決するために、上記記載の熱型赤外線
検出素子を製造するに際して、絶縁膜を酸化シリコン膜
にてプラズマCVD装置を用いて形成するとともに、こ
の絶縁膜の成膜時におけるガス圧力を制御することによ
り内部応力を調整して伸長力を制御することを特徴とと
している。In order to solve the above-mentioned problems, the method for manufacturing a thermal infrared detecting element of the present invention uses a plasma CVD apparatus with a silicon oxide film as an insulating film when manufacturing the thermal infrared detecting element described above. In addition, the elongation force is controlled by adjusting the internal stress by controlling the gas pressure during the formation of the insulating film.
【0048】上記の発明によれば、熱型赤外線検出素子
を製造するに際して、絶縁膜を酸化シリコン膜にてプラ
ズマCVD装置を用いて形成するとともに、この絶縁膜
の成膜時におけるガス圧力を制御することにより内部応
力を調整して伸長力を制御する。According to the invention, when manufacturing a thermal infrared detecting element, an insulating film is formed of a silicon oxide film by using a plasma CVD apparatus, and a gas pressure at the time of forming the insulating film is controlled. By doing so, the internal stress is adjusted to control the elongation force.
【0049】このため、下層の絶縁膜に対して、容易に
内部応力を調整して伸長力を制御することができる。Therefore, the elongation force can be controlled by easily adjusting the internal stress of the lower insulating film.
【0050】この結果、製造プロセスの増加を伴うこと
なく、かつ素子の信頼性の低下を防止し得る熱型赤外線
検出素子の製造方法を提供することができる。As a result, it is possible to provide a method of manufacturing a thermal infrared detecting element which can prevent a reduction in element reliability without increasing the number of manufacturing processes.
【0051】本発明の熱型赤外線検出素子の製造方法
は、上記課題を解決するために、上記記載の熱型赤外線
検出素子の製造方法において、酸化シリコン膜の成膜時
における反応ガスのガス圧力を110Pa以下に制御す
ることを特徴としている。According to a method of manufacturing a thermal infrared detecting element of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, in the method of manufacturing a thermal infrared detecting element described above, the gas pressure of a reactive gas during the formation of a silicon oxide film Is controlled to 110 Pa or less.
【0052】上記の発明によれば、酸化シリコン膜の成
膜時における反応ガスのガス圧力を110Pa以下に制
御する。According to the above invention, the gas pressure of the reaction gas during the formation of the silicon oxide film is controlled to 110 Pa or less.
【0053】これによって、絶縁膜を酸化シリコン膜に
てプラズマCVD装置を用いて形成する際に、クラック
の生じることのない酸化シリコン膜を形成することがで
きる。この結果、製品の歩留りの向上を図ることができ
る熱型赤外線検出素子の製造方法を提供することができ
る。Thus, when the insulating film is formed from a silicon oxide film using a plasma CVD apparatus, a silicon oxide film free from cracks can be formed. As a result, it is possible to provide a method for manufacturing a thermal infrared detecting element capable of improving the yield of products.
【0054】本発明の熱型赤外線検出素子の製造方法
は、上記課題を解決するために、上記記載の熱型赤外線
検出素子の製造方法において、赤外線吸収層としてシリ
コン(Si)又はゲルマニウム(Ge)を主成分とする
膜をDCマグネトロンスパッタ装置にて作成し、成膜時
において基板に印加するRFバイアスのパワー密度を制
御することにより、赤外線吸収層の伸長力を制御するこ
とを特徴としている。According to a method of manufacturing a thermal infrared detecting element of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, in the method of manufacturing a thermal infrared detecting element described above, silicon (Si) or germanium (Ge) is used as an infrared absorbing layer. Is formed by a DC magnetron sputtering apparatus, and by controlling the power density of an RF bias applied to a substrate during film formation, the elongation force of the infrared absorption layer is controlled.
【0055】上記の発明によれば、赤外線吸収層として
シリコン(Si)又はゲルマニウム(Ge)を主成分と
する膜をDCマグネトロンスパッタ装置にて作成し、成
膜時において基板に印加するRFバイアスのパワー密度
を制御することにより、赤外線吸収層の伸長力を制御す
る。According to the above invention, a film containing silicon (Si) or germanium (Ge) as a main component is formed as a infrared absorbing layer by a DC magnetron sputtering apparatus, and an RF bias applied to a substrate during film formation is formed. By controlling the power density, the extension force of the infrared absorbing layer is controlled.
【0056】この結果、赤外線吸収層に対して、容易に
内部応力を調整して伸長力を制御することができる熱型
赤外線検出素子の製造方法を提供することができる。As a result, it is possible to provide a method of manufacturing a thermal infrared detecting element capable of easily adjusting internal stress and controlling elongation of the infrared absorbing layer.
【0057】本発明の赤外線撮像素子は、上記課題を解
決するために、上記記載の熱型赤外線検出素子を用いて
なることを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, an infrared imaging device of the present invention is characterized by using the above-mentioned thermal infrared detection device.
【0058】上記の発明によれば、赤外線撮像素子は、
上記記載の熱型赤外線検出素子を用いてなっている。According to the above invention, the infrared imaging device is
The thermal infrared detecting element described above is used.
【0059】このため、製造プロセスの増加を伴うこと
なく、かつ素子の信頼性の低下を防止し得る赤外線撮像
素子を提供することができる。Therefore, it is possible to provide an infrared imaging device capable of preventing a decrease in device reliability without increasing the number of manufacturing processes.
【0060】[0060]
【発明の実施の形態】〔実施の形態1〕本発明の実施の
一形態について図1ないし図6に基づいて説明すれば、
以下の通りである。なお、本実施の形態においては、ボ
ロメータ型の熱型赤外線検出素子及びその製造方法並び
に熱型赤外線検出素子を用いた赤外線撮像素子について
説明するものである。[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
It is as follows. In this embodiment, a bolometer-type thermal infrared detecting element, a method for manufacturing the same, and an infrared imaging element using the thermal infrared detecting element will be described.
【0061】本実施の形態の熱型赤外線検出素子1は、
図2に示すように、ダイアフラム構造となっている。す
なわち、基板としての半導体基板2から所定の空間を有
して分離した赤外線検出体(以下、「ダイアフラム」と
称する)3が2本の支持部材としての脚4・4によって
支持されてなっている。The thermal type infrared detecting element 1 of the present embodiment is
As shown in FIG. 2, it has a diaphragm structure. That is, an infrared detector (hereinafter, referred to as a “diaphragm”) 3 having a predetermined space and separated from a semiconductor substrate 2 serving as a substrate is supported by legs 4 serving as two support members. .
【0062】上記のダイアフラム3は、図3に示すよう
に、このダイアフラム3及び脚4・4に内蔵される金属
層としての配線金属膜5を介して図示しない集積回路が
表面に形成された半導体基板2に電気的に接続された構
成となっている。As shown in FIG. 3, the above-mentioned diaphragm 3 has a semiconductor on which an integrated circuit (not shown) is formed on its surface via a wiring metal film 5 as a metal layer built in the diaphragm 3 and the legs 4. It is configured to be electrically connected to the substrate 2.
【0063】上記ダイアフラム3の構造について詳細に
説明する。The structure of the diaphragm 3 will be described in detail.
【0064】本実施の形態のダイアフラム3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
絶縁層としての第1の酸化シリコン膜31上に半導体層
としての熱抵抗変化膜41と配線金属膜5とが形成され
た構造になっている。また、上記熱抵抗変化膜41と配
線金属膜5との上面には、上記第1の酸化シリコン膜3
1のパターンに沿って第2の酸化シリコン膜32と高屈
折率膜42とが積層されている。The diaphragm 3 of the present embodiment is similar to that of FIG.
As shown in FIG. 1A, a structure in which a thermal resistance change film 41 as a semiconductor layer and a wiring metal film 5 are formed on a first silicon oxide film 31 as an insulating layer patterned into a predetermined shape. ing. The first silicon oxide film 3 is formed on the upper surface of the thermal resistance change film 41 and the wiring metal film 5.
The second silicon oxide film 32 and the high-refractive-index film 42 are stacked along the first pattern.
【0065】上記熱抵抗変化膜41は、その温度により
抵抗値が変化する膜であり、チタン(Ti)を主成分と
する酸化物膜又はバナジウム(V)を主成分とする酸化
物膜を用いることができる。The thermal resistance change film 41 is a film whose resistance value changes depending on its temperature, and uses an oxide film containing titanium (Ti) as a main component or an oxide film containing vanadium (V) as a main component. be able to.
【0066】また、上記熱抵抗変化膜41の上面に形成
された配線金属膜5は、上記熱抵抗変化膜41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。すなわち、配線金属膜5は赤外線反射膜と
しての機能を有している。この配線金属膜5には、チタ
ン(Ti)、アルミニウム(Al)等の金属材料を用い
ることができる。The wiring metal film 5 formed on the upper surface of the thermal resistance change film 41 is electrically connected to the thermal resistance change film 41 and reflects infrared rays by 95% or more. . That is, the wiring metal film 5 has a function as an infrared reflection film. For the wiring metal film 5, a metal material such as titanium (Ti) and aluminum (Al) can be used.
【0067】一方、上記熱抵抗変化膜41と配線金属膜
5・5とを覆うようにして、第2の酸化シリコン膜32
と高屈折率膜42とが積層されている。そして、上記第
2の酸化シリコン膜32及び高屈折率膜42は、本発明
の赤外線吸収層として機能するものとなっている。ま
た、上記第2の酸化シリコン膜32は、本発明の絶縁層
として機能するものとなっている。On the other hand, the second silicon oxide film 32 is formed so as to cover the thermal resistance change film 41 and the wiring metal films 5.5.
And a high refractive index film 42 are laminated. Then, the second silicon oxide film 32 and the high refractive index film 42 function as the infrared absorbing layer of the present invention. Further, the second silicon oxide film 32 functions as the insulating layer of the present invention.
【0068】すなわち、本実施の形態の熱型赤外線検出
素子1では、高屈折率膜42及び第2の酸化シリコン膜
32を透過した赤外線は、配線金属膜5・5に反射され
て再び第2の酸化シリコン膜32及び高屈折率膜42を
透過する。このとき、高屈折率膜42及び第2の酸化シ
リコン膜32は赤外線からエネルギーを吸収する。That is, in the thermal infrared detecting element 1 of the present embodiment, the infrared light transmitted through the high refractive index film 42 and the second silicon oxide film 32 is reflected by the wiring metal films 5, Through the silicon oxide film 32 and the high refractive index film 42. At this time, the high refractive index film 42 and the second silicon oxide film 32 absorb energy from infrared rays.
【0069】さらに、本実施の形態では、上記ダイアフ
ラム3に入射される赤外線は、第2の酸化シリコン膜3
2と高屈折率膜42とを透過する際にそれぞれの屈折率
に応じて波長が変化するが、第2の酸化シリコン膜32
の屈折率と高屈折率膜42の屈折率とを考慮して、第2
の酸化シリコン膜32と高屈折率膜42との膜厚を検出
対象波長帯の中心波長(以下、「入射赤外線波長」とい
う)の略1/4となるように設定している。Further, in the present embodiment, the infrared rays incident on the diaphragm 3
2 and the high refractive index film 42, the wavelength changes according to the respective refractive indices.
In consideration of the refractive index of the high refractive index film 42 and the refractive index of
The thickness of the silicon oxide film 32 and the high refractive index film 42 is set to be approximately 1 / of the center wavelength of the wavelength band to be detected (hereinafter referred to as “incident infrared wavelength”).
【0070】これにより、高屈折率膜42の表面で反射
した赤外線と配線金属膜5で反射した赤外線とが高屈折
率膜42の表面で打ち消し合うので、赤外線が効率良く
吸収される。その結果、高屈折率膜42及び第2の酸化
シリコン膜32は温度上昇するので、熱抵抗変化膜41
ではこの温度変化によって抵抗が変化する。したがっ
て、熱抵抗変化膜41に接続された配線金属膜5・5を
通して半導体基板2の図示しない集積回路にて熱抵抗変
化膜41の抵抗値に応じた温度を検出することができ
る。As a result, the infrared light reflected on the surface of the high refractive index film 42 and the infrared light reflected on the wiring metal film 5 cancel each other on the surface of the high refractive index film 42, so that the infrared light is efficiently absorbed. As a result, the temperature of the high-refractive-index film 42 and the second silicon oxide film 32 increases, so that the thermal resistance change film 41
Then, the resistance changes due to this temperature change. Therefore, the temperature according to the resistance value of the thermal resistance change film 41 can be detected by the integrated circuit (not shown) of the semiconductor substrate 2 through the wiring metal films 5 connected to the thermal resistance change film 41.
【0071】上記の高屈折率膜42には、赤外線屈折率
の高い例えばシリコン(Si)又はゲルマニウム(G
e)を用いることができる。シリコン(Si)の屈折率
は3.5であり、ゲルマニウム(Ge)の屈折率は4.
0であるので、シリコン(Si)を用いた場合の高屈折
率膜42の膜厚は略7000Åとなり、ゲルマニウム
(Ge)を用いた場合は略6000Åとなる。もちろ
ん、上述したように、第2の酸化シリコン膜32と高屈
折率膜42との合計の膜厚が入射赤外線波長の略1/4
となるように設定するため、高屈折率膜42の膜厚は第
2の酸化シリコン膜32の膜厚に応じて変更しても良
い。The high refractive index film 42 has a high infrared refractive index, for example, silicon (Si) or germanium (G).
e) can be used. The refractive index of silicon (Si) is 3.5, and the refractive index of germanium (Ge) is 4.
Since it is 0, the film thickness of the high refractive index film 42 when silicon (Si) is used is approximately 7000 °, and when the film is germanium (Ge), it is approximately 6000 °. Of course, as described above, the total film thickness of the second silicon oxide film 32 and the high refractive index film 42 is approximately が of the incident infrared wavelength.
Therefore, the thickness of the high refractive index film 42 may be changed according to the thickness of the second silicon oxide film 32.
【0072】次に、図1(b)に示すように、熱型赤外
線検出素子1における脚4・4には、ダイアフラム3と
同様に、絶縁層としての第1の酸化シリコン膜31と、
配線金属膜5と第2の酸化シリコン膜32とが順次積層
されている。このように、本実施の形態では、ダイアフ
ラム3の下層に設けられた絶縁層としての第1の酸化シ
リコン膜31と脚4・4の下層に設けられた絶縁層とし
ての第1の酸化シリコン膜31とは共通となっている
が、必ずしもこれに限らず、別の絶縁層であっても良
い。Next, as shown in FIG. 1B, like the diaphragm 3, the first silicon oxide film 31 as an insulating layer is provided on the legs 4 in the thermal infrared detecting element 1.
The wiring metal film 5 and the second silicon oxide film 32 are sequentially stacked. As described above, in the present embodiment, the first silicon oxide film 31 as an insulating layer provided below the diaphragm 3 and the first silicon oxide film as an insulating layer provided below the legs 4. Although it is common to 31, it is not necessarily limited to this, and another insulating layer may be used.
【0073】ここで、上記第1の酸化シリコン膜31及
び第2の酸化シリコン膜32はプラズマCVD(Chemica
l Vapor Deposition) 法にて成膜されており、後述する
ように、成膜時のパラメータを適切に制御することによ
り、第1の酸化シリコン膜31の方が第2の酸化シリコ
ン膜32に比べて大きな伸長力を持つように設定されて
いる。Here, the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 are formed by plasma CVD (Chemica).
(l Vapor Deposition) method. As described later, the first silicon oxide film 31 is compared with the second silicon oxide film 32 by appropriately controlling the parameters at the time of film formation. It is set to have a large extension force.
【0074】すなわち、通常、基板上に薄膜を作成した
ときには、薄膜に内部応力が発生する。この内部応力が
圧縮応力の場合には、内部応力が除去されると薄膜は伸
長する。逆に、内部応力が引っ張り応力の場合には、内
部応力が除去されると薄膜は収縮する。したがって、上
記のように、第1の酸化シリコン膜31の方が第2の酸
化シリコン膜32に比べて大きな伸長力を持つように設
定するためには、第1の酸化シリコン膜31の内部応力
に比べて第2の酸化シリコン膜32の内部応力が、圧縮
応力が小さくなるように設定するか又は引っ張り応力が
大きくなるように設定すれば良い。That is, usually, when a thin film is formed on a substrate, an internal stress is generated in the thin film. When the internal stress is a compressive stress, the thin film elongates when the internal stress is removed. Conversely, when the internal stress is a tensile stress, the thin film contracts when the internal stress is removed. Therefore, as described above, in order to set the first silicon oxide film 31 to have a larger extension force than the second silicon oxide film 32, the internal stress of the first silicon oxide film 31 must be increased. The internal stress of the second silicon oxide film 32 may be set so as to reduce the compressive stress or to increase the tensile stress.
【0075】このように、第1の酸化シリコン膜31の
方が第2の酸化シリコン膜32に比べて大きな伸長力を
持つように設定することによって、脚4・4に第1の酸
化シリコン膜31と第2の酸化シリコン膜32との合成
の伸長力8が発生し、脚4・4が半導体基板2から離れ
る方向つまり上方に反ることになる。As described above, by setting the first silicon oxide film 31 to have a larger extension force than the second silicon oxide film 32, the first silicon oxide film 31 A combined stretching force 8 of the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 is generated, and the legs 4 are warped upward in a direction away from the semiconductor substrate 2, that is, upward.
【0076】ところで、本実施の形態では、上述したよ
うに、ダイアフラム4にも第1の酸化シリコン膜31及
び第2の酸化シリコン膜32が配置されている。このた
め、第1の酸化シリコン膜31と第2の酸化シリコン膜
32との合成の伸長力8によって、ダイアフラム3が下
に凸に変形する応力が発生するので、水平状態を維持で
きなくなるおそれがある。Incidentally, in the present embodiment, as described above, the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 are also arranged on the diaphragm 4. For this reason, a stress that deforms the diaphragm 3 downwardly and convexly is generated by the combined elongation force 8 of the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32, and there is a possibility that the horizontal state cannot be maintained. is there.
【0077】そこで、本実施の形態では、図1(a)に
示すように、高屈折率膜42に、第1の酸化シリコン膜
31と第2の酸化シリコン膜32との合成の伸長力8を
相殺する打消力としての伸長力9を付与することによっ
て、ダイアフラム3が下に凸に変形することを抑制して
いる。Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the high refraction index film 42 has a combined elongation force 8 of the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32. By applying the extension force 9 as a canceling force that cancels out, the diaphragm 3 is suppressed from being deformed convexly downward.
【0078】ここで、前述したように、高屈折率膜42
の膜厚と第2の酸化シリコン膜32の膜厚との和は、検
出対象赤外線波長帯域の中心となる波長の赤外線がこの
高屈折率膜42及び第2の酸化シリコン膜32を透過す
る際の屈折率を考慮して、その波長の略1/4となるよ
うに設定されている。Here, as described above, the high refractive index film 42
The sum of the film thickness of the second silicon oxide film 32 and the film thickness of the second silicon oxide film 32 is determined when infrared light having a wavelength that is the center of the infrared wavelength band to be detected passes through the high refractive index film 42 and the second silicon oxide film 32. Is set so as to be approximately 4 of the wavelength in consideration of the refractive index.
【0079】これにより、高屈折率膜42の膜厚は例え
ばゲルマニウム(Ge)を用いた場合には略6000Å
程度となるため、膜厚のばらつきによる伸長力の変化が
小さくなり、伸長力の制御が容易になる。As a result, the thickness of the high refractive index film 42 becomes approximately 6000 ° when germanium (Ge) is used, for example.
Therefore, the change in the extension force due to the variation in the film thickness is small, and the control of the extension force is easy.
【0080】すなわち、例えばニッケルクロム(NiC
r)や窒化チタン(TiN)等を用いた従来の赤外線吸
収層に比べて膜厚が約10倍になる。この結果、製造プ
ロセスにおける膜厚ばらつきによる伸長力の変化が従来
の約1/10になるため、伸長力のばらつきによる赤外
線吸収層の変形を抑制することができ、このことは、伸
長力の制御が容易になることを示す。That is, for example, nickel chromium (NiC
r) or about 10 times as thick as a conventional infrared absorption layer using titanium nitride (TiN) or the like. As a result, the change in the elongation force due to the film thickness variation in the manufacturing process is reduced to about 1/10 of the conventional one, so that the deformation of the infrared absorbing layer due to the variation in the elongation force can be suppressed. It will be easier.
【0081】次に、第1の酸化シリコン膜31、第2の
酸化シリコン膜32及び高屈折率膜42の伸長力を制御
する方法について説明する。最初に、第1の酸化シリコ
ン膜31及び第2の酸化シリコン膜32等の酸化シリコ
ン(SiO2 )膜の伸長力を制御する方法を説明する。Next, a method for controlling the extension force of the first silicon oxide film 31, the second silicon oxide film 32, and the high refractive index film 42 will be described. First, a method for controlling the extension force of a silicon oxide (SiO 2 ) film such as the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 will be described.
【0082】先ず、テトラエトオキシシラン(TEO
S)及び反応ガスとしての酸素(O2)ガスをソースと
するプラズマCVD装置にてシリコン(Si)基板上に
酸化シリコン(SiO2 )膜を作成した場合には、成膜
時の酸化シリコン(SiO2 )膜における内部応力のガ
ス圧力依存性は、図4のように示される。ここで、同図
においては、引っ張り応力を正の応力とし、圧縮応力を
負の応力としている。他の成膜パラメータは、テトラエ
トオキシシラン(TEOS)流量:15SCCM(Stand
erd Cubic Centi Metol)、酸素(O2 )ガス流量:12
5SCCM、RF(Radio Frequency) パワー密度(高周
波電力密度):0.14W/cm2 としている。First, tetraethoxysilane (TEO)
When a silicon oxide (SiO 2 ) film is formed on a silicon (Si) substrate by a plasma CVD apparatus using S) and oxygen (O 2 ) gas as a reaction gas as a source, the silicon oxide ( FIG. 4 shows the gas pressure dependence of the internal stress in the SiO 2 ) film. Here, in the figure, the tensile stress is a positive stress and the compressive stress is a negative stress. Other film formation parameters include tetraethoxysilane (TEOS) flow rate: 15 SCCM (Stand
erd Cubic Centi Metol), oxygen (O 2 ) gas flow rate: 12
5 SCCM, RF (Radio Frequency) power density (high-frequency power density): 0.14 W / cm 2 .
【0083】同図から分かるように、酸素(O2 )のガ
ス圧力の増加に伴って、酸化シリコン(SiO2 )膜の
内部応力は単調に増加し、75Pa近傍を境に圧縮応力
から引っ張り応力に遷移している。すなわち、酸化シリ
コン(SiO2 )膜においては、成膜時のガス圧力を制
御することによって、伸長力を制御することが可能であ
る。As can be seen from the figure, the internal stress of the silicon oxide (SiO 2 ) film monotonously increases with an increase in the gas pressure of oxygen (O 2 ), and the compressive stress changes to the tensile stress around 75 Pa. Has transitioned to That is, in a silicon oxide (SiO 2 ) film, the elongation force can be controlled by controlling the gas pressure at the time of film formation.
【0084】ところで、酸化シリコン(SiO2 )膜
は、内部応力が極端に大きな引っ張り応力になると、膜
にクラックが生じる傾向がある。本実施の形態において
も10×108 (dyn/cm2 )を超える引っ張り応
力では、酸化シリコン(SiO 2 )膜にクラックが生じ
た。このため、酸化シリコン(SiO2 )膜の成膜時の
ガス圧力は110Pa以下に設定することが望ましい。Incidentally, silicon oxide (SiO 2)Two)film
When the internal stress becomes extremely large tensile stress, the film
Tend to crack. In the present embodiment
Also 10 × 108(Dyn / cmTwo)
By force, silicon oxide (SiO Two) Cracks occur in the film
Was. For this reason, silicon oxide (SiOTwo)
It is desirable that the gas pressure be set to 110 Pa or less.
【0085】次に、シリコン(Si)膜からなる高屈折
率膜42の伸長力9を制御する方法について説明する。Next, a method for controlling the extension force 9 of the high refractive index film 42 made of a silicon (Si) film will be described.
【0086】先ず、DCマグネトロンスパッタ法によっ
てシリコン(Si)基板上にシリコン(Si)膜を作成
した場合、シリコン(Si)膜の内部応力における成膜
時のバイアス依存性は、図5のように示される。ここ
で、バイアスは高周波(RF)にて印加しパワー密度に
よって整理している。他の成膜パラメータは、ターゲッ
ト:シリコン(Si)、アルゴン(Ar)圧力:0.6
5Pa、スパッタパワー密度:1.18W/cm2 であ
る。First, when a silicon (Si) film is formed on a silicon (Si) substrate by DC magnetron sputtering, the bias of the internal stress of the silicon (Si) film at the time of film formation is as shown in FIG. Is shown. Here, the bias is applied at a high frequency (RF) and arranged according to the power density. Other film formation parameters are as follows: target: silicon (Si), argon (Ar) pressure: 0.6
5 Pa, sputtering power density: 1.18 W / cm 2 .
【0087】同図から分かるように、高周波(RF)バ
イアスパワー密度の増加に伴ってシリコン(Si)膜の
内部応力は単調に減少する。したがって、高周波(R
F)バイアスを制御することによって、シリコン(S
i)膜の伸長力9を制御することが可能である。この傾
向はゲルマニウム(Ge)膜でも同様であり、高周波
(RF)バイアスを制御することによって、ゲルマニウ
ム(Ge)膜の伸長力9を制御することが可能である。As can be seen from the figure, the internal stress of the silicon (Si) film monotonously decreases with an increase in the high frequency (RF) bias power density. Therefore, the high frequency (R
F) By controlling the bias, the silicon (S
i) It is possible to control the stretching force 9 of the membrane. This tendency is the same for the germanium (Ge) film, and the extension force 9 of the germanium (Ge) film can be controlled by controlling the high frequency (RF) bias.
【0088】したがって、上述した方法にて、第1の酸
化シリコン膜31、第2の酸化シリコン膜32及び高屈
折率膜42の伸長力を制御して熱型赤外線検出素子1を
作成することにより、ダイアフラム3を平坦とし、かつ
脚4・4によって半導体基板2の上方に支持されたダイ
アフラム構造を実現することができる。この結果、熱コ
ンダクタンスGが小さく感度の高い熱型赤外線検出素子
1を安定して製造することが可能となる。すなわち、熱
抵抗変化膜41が半導体基板2から安定して離間するこ
とによって、ダイアフラム3が半導体基板2に接触する
のを防止して、熱型赤外線検出素子1の歩留まりを向上
させることができる。Therefore, the thermal infrared detecting element 1 is manufactured by controlling the extension force of the first silicon oxide film 31, the second silicon oxide film 32, and the high refractive index film 42 by the above-described method. The diaphragm 3 can be flattened and a diaphragm structure supported above the semiconductor substrate 2 by the legs 4 can be realized. As a result, it is possible to stably manufacture the thermal infrared detecting element 1 having a small thermal conductance G and high sensitivity. That is, the stable separation of the thermal resistance change film 41 from the semiconductor substrate 2 prevents the diaphragm 3 from coming into contact with the semiconductor substrate 2 and improves the yield of the thermal infrared detecting element 1.
【0089】次に、上記熱型赤外線検出素子1の具体的
な製造方法について説明する。Next, a specific method for manufacturing the thermal infrared detecting element 1 will be described.
【0090】先ず、図6(a)に示すように、表面に図
示しない集積回路が形成された半導体基板2上に、例え
ば商品名「PIQ(日立化成・デュポン社)」等の塗布
型ポリイミドやレジスト等の有機塗布型樹脂からなる犠
牲層30を形成する。First, as shown in FIG. 6A, a coating type polyimide such as “PIQ (Hitachi Chemical / DuPont)” or the like is placed on a semiconductor substrate 2 on which an integrated circuit (not shown) is formed. A sacrificial layer 30 made of an organic coating resin such as a resist is formed.
【0091】次に、図6(b)に示すように、テトラエ
トオキシシラン(TEOS)及び酸素(O2 )ガスをソ
ースとするプラズマCVD装置を用いて、例えば、テト
ラエトオキシシラン(TEOS)流量:15SCCM、
酸素(O2 )ガス流量:125SCCM、RFパワー密
度(高周波電力密度):0.14W/cm2 、ガス圧
力:50Paの条件で第1の酸化シリコン膜31を20
00Åの厚さで成膜する。この時、図4に示すように、
第1の酸化シリコン膜31には約7×108 dyn/c
m2 の圧縮応力が発生する。Next, as shown in FIG. 6 (b), for example, tetraethoxysilane (TEOS) using a plasma CVD apparatus using tetraethoxysilane (TEOS) and oxygen (O 2 ) gas as a source. Flow rate: 15 SCCM,
Oxygen (O 2 ) gas flow rate: 125 SCCM, RF power density (high frequency power density): 0.14 W / cm 2 , gas pressure: 50 Pa, and the first silicon oxide film
A film is formed with a thickness of 00 °. At this time, as shown in FIG.
The first silicon oxide film 31 has about 7 × 10 8 dyn / c
m 2 of compressive stress is generated.
【0092】次に、図6(c)に示すように、チタン
(Ti)又はバナジウム(V)の酸化物を主成分とする
熱抵抗変化膜41を1000Åの厚さで形成し、RIE
(リアクティブ・イオン・エッチング)法又はイオンミ
リング法等のエッチング方法によって、所定の形状に加
工する。Next, as shown in FIG. 6C, a thermal resistance change film 41 mainly composed of an oxide of titanium (Ti) or vanadium (V) is formed to a thickness of 1000.degree.
It is processed into a predetermined shape by an etching method such as a (reactive ion etching) method or an ion milling method.
【0093】次いで、図6(d)に示すように、チタン
(Ti)又はアルミニウム(Al)等の金属材料からな
る配線金属膜5を500Åの厚さで形成し、上記熱抵抗
変化膜41の中央部を残して略全面を覆うような形状に
加工する。この加工には、上記RIE(リアクティブ・
イオン・エッチング)法又はイオンミリング法等のエッ
チング方法を用いることができる。Next, as shown in FIG. 6D, a wiring metal film 5 made of a metal material such as titanium (Ti) or aluminum (Al) is formed to a thickness of 500.degree. It is processed into a shape that covers almost the entire surface except for the central part. This processing includes the RIE (reactive
An etching method such as an ion etching method or an ion milling method can be used.
【0094】次に、図6(e)に示すように、テトラエ
トオキシシラン(TEOS)及び酸素(O2 )ガスをソ
ースとするプラズマCVD装置を用いて、例えば、テト
ラエトオキシシラン(TEOS)流量:15SCCM、
酸素(O2 )ガス流量:125SCCM、RFパワー密
度(高周波電力密度):0.14W/cm2 、ガス圧
力:75Paの条件で第2の酸化シリコン膜32を10
00Åの厚さで成膜する。この時、第2の酸化シリコン
膜32には約1×108 dyn/cm2 の引っ張り応力
が発生する。Next, as shown in FIG. 6 (e), for example, tetraethoxysilane (TEOS) using a plasma CVD apparatus using tetraethoxysilane (TEOS) and oxygen (O 2 ) gas as a source. Flow rate: 15 SCCM,
Oxygen (O 2 ) gas flow rate: 125 SCCM, RF power density (high-frequency power density): 0.14 W / cm 2 , gas pressure: 75 Pa, 10
A film is formed with a thickness of 00 °. At this time, a tensile stress of about 1 × 10 8 dyn / cm 2 is generated in the second silicon oxide film 32.
【0095】次に、図6(f)に示すように、DCマグ
ネトロンスパッタを用いて、シリコン(Si)からなる
高屈折率膜42を6700Åの厚さで成膜する。この
時、半導体基板2に1mW/cm2 のパワー密度の高周
波(RF)バイアスを印加する。これによって、第1の
酸化シリコン膜31と第2の酸化シリコン膜32と高屈
折率膜42との内部応力による伸長力が相殺される。Next, as shown in FIG. 6F, a high refractive index film 42 made of silicon (Si) is formed to a thickness of 6700 ° by using DC magnetron sputtering. At this time, a high frequency (RF) bias having a power density of 1 mW / cm 2 is applied to the semiconductor substrate 2. As a result, the stretching force due to the internal stress of the first silicon oxide film 31, the second silicon oxide film 32, and the high refractive index film is canceled.
【0096】次に、図6(g)に示すように、RIE
(リアクティブ・イオン・エッチング)法又はイオンミ
リング法によって、高屈折率膜42、第1の酸化シリコ
ン膜31及び第2の酸化シリコン膜32を所定の形状に
加工する。さらに、犠牲層30を酸素プラズマ、又は湿
式エッチングによって除去し、これによって、図1
(a)に示す断面を有する熱型赤外線検出素子1を製造
することができる。Next, as shown in FIG.
The high refractive index film 42, the first silicon oxide film 31, and the second silicon oxide film 32 are processed into a predetermined shape by a (reactive ion etching) method or an ion milling method. Further, the sacrificial layer 30 is removed by oxygen plasma or wet etching, thereby removing
The thermal infrared detecting element 1 having the cross section shown in FIG.
【0097】このようにして製造した熱型赤外線検出素
子1は、第1の酸化シリコン膜31と第2の酸化シリコ
ン膜32との内部応力の差による伸長力8によって、脚
4・4が上方に反り、これによって、ダイアフラム3を
上方に支持することができた。さらに、第1の酸化シリ
コン膜31と第2の酸化シリコン膜32との合成の伸長
力8を、高屈折率膜42の伸長力9によって相殺するこ
とによって、変形のない平坦つまり半導体基板2に平行
なダイアフラム3を作成することができた。In the thermal infrared detecting element 1 manufactured as described above, the legs 4 are raised by the extension force 8 due to the difference in internal stress between the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32. Thus, the diaphragm 3 could be supported upward. Further, by canceling the combined stretching force 8 of the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 with the stretching force 9 of the high refractive index film 42, the semiconductor substrate 2 can be flattened without deformation. A parallel diaphragm 3 could be made.
【0098】このように、本実施の形態の熱型赤外線検
出素子1は、第2の酸化シリコン膜32及び高屈折率膜
42を有するダイアフラム3を半導体基板2から離間し
た状態のダイアフラム構造に支持する脚4・4を備え、
かつダイアフラム3及び脚4・4は下層に共通の第1の
酸化シリコン膜31を有している。As described above, in the thermal infrared detecting element 1 of the present embodiment, the diaphragm 3 having the second silicon oxide film 32 and the high refractive index film 42 is supported by the diaphragm structure separated from the semiconductor substrate 2. Equipped with legs 4
The diaphragm 3 and the legs 4 have a common first silicon oxide film 31 as a lower layer.
【0099】ところで、この種の熱型赤外線検出素子1
では、熱コンダクタンスGを低減するために、ダイアフ
ラム3を半導体基板2の近傍に離間して支持する必要が
ある。その結果、ダイアフラム3が半導体基板2に接触
するおそれがあることから、従来から、第1の酸化シリ
コン膜31に伸長力8を付与することにより脚4・4を
下に凸の形状となるようにする一方、ダイアフラム3を
半導体基板2に略平行に保持すべくこの伸長力8を打ち
消す伸長力9をダイアフラム3に付与することが行われ
ていた。By the way, this type of thermal infrared detecting element 1
Then, in order to reduce the thermal conductance G, it is necessary to support the diaphragm 3 in the vicinity of the semiconductor substrate 2 at a distance. As a result, since the diaphragm 3 may come into contact with the semiconductor substrate 2, conventionally, by applying an extension force 8 to the first silicon oxide film 31, the legs 4 are formed to have a downwardly convex shape. On the other hand, in order to hold the diaphragm 3 substantially parallel to the semiconductor substrate 2, an extension force 9 for canceling the extension force 8 has been applied to the diaphragm 3.
【0100】しかしながら、従来の熱型赤外線検出素子
では、伸長力9を付与する層をダイアフラム3に別途に
設けていたので、製造プロセスが増加する一方、新たに
設けた層による段差の存在により素子の信頼性が低下す
るという問題点があった。However, in the conventional thermal infrared detecting element, the layer for imparting the elongation force 9 is separately provided on the diaphragm 3, so that the number of manufacturing processes increases, while the presence of a step due to the newly provided layer causes the element to have a step. There is a problem that the reliability of the device is reduced.
【0101】そこで、本実施の形態では、第1の酸化シ
リコン膜31及び第2の酸化シリコン膜32によって、
ダイアフラム3及び脚4・4を下に凸の形状とさせる伸
長力8が付与されているとともに、ダイアフラム3の高
屈折率膜42に、ダイアフラム3を下に凸の形状とさせ
る伸長力8を打ち消してダイアフラム3を半導体基板2
に略平行に保持する伸長力9が付与されている。Therefore, in the present embodiment, the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32
An extension force 8 that causes the diaphragm 3 and the legs 4 and 4 to have a downward convex shape is applied, and the extension force 8 that causes the diaphragm 3 to have a downward convex shape is canceled by the high refractive index film 42 of the diaphragm 3. The diaphragm 3 to the semiconductor substrate 2
An extension force 9 that is held substantially in parallel with.
【0102】すなわち、本実施の形態では、ダイアフラ
ム3の高屈折率膜42に、第1の酸化シリコン膜31に
付与された伸長力8に対する伸長力9が付与されてい
る。That is, in the present embodiment, the stretching force 9 is applied to the high refractive index film 42 of the diaphragm 3 with respect to the stretching force 8 applied to the first silicon oxide film 31.
【0103】したがって、新たな層を設けないので、製
造プロセスの増加や、段差の存在による配線金属膜5の
断線がなく、素子の信頼性の低下の問題が無くなる。Accordingly, since no new layer is provided, there is no increase in the number of manufacturing processes and no disconnection of the wiring metal film 5 due to the presence of a step, and the problem of a decrease in the reliability of the device is eliminated.
【0104】この結果、製造プロセスの増加を伴うこと
なく、かつ素子の信頼性の低下を防止し得る熱型赤外線
検出素子1を提供することができる。As a result, it is possible to provide the thermal infrared detecting element 1 which can prevent a decrease in the reliability of the element without increasing the manufacturing process.
【0105】また、本実施の形態の熱型赤外線検出素子
1では、脚4・4は、一層以上の第1の酸化シリコン膜
31及び第2の酸化シリコン膜32と配線金属膜5とを
備える。このため、第1の酸化シリコン膜31と第2の
酸化シリコン膜32との間に配線金属膜5を備えた脚4
・4において、第1の酸化シリコン膜31及び第2の酸
化シリコン膜32によって伸長力8を付与し、その第1
の酸化シリコン膜31及び第2の酸化シリコン膜32に
よって付与された伸長力8に対する伸長力9をダイアフ
ラム3の高屈折率膜42に付与することができる。Further, in the thermal infrared detecting element 1 of the present embodiment, the legs 4 include at least one of the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 and the wiring metal film 5. . Therefore, the leg 4 having the wiring metal film 5 between the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32
In (4), the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 apply an elongation force 8 to
The stretching force 9 with respect to the stretching force 8 given by the silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 can be applied to the high refractive index film 42 of the diaphragm 3.
【0106】したがって、脚4・4が、一層以上の第1
の酸化シリコン膜31及び第2の酸化シリコン膜32と
配線金属膜5とを備える場合において、製造プロセスの
増加を伴うことなく、かつ素子の信頼性の低下を防止し
得る熱型赤外線検出素子1を提供することができる。Therefore, the legs 4 are provided with one or more first legs.
In the case of including the silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 and the wiring metal film 5, the thermal infrared detecting element 1 capable of preventing a decrease in the reliability of the element without increasing the manufacturing process. Can be provided.
【0107】また、本実施の形態の熱型赤外線検出素子
1では、第2の酸化シリコン膜32及び高屈折率膜42
の厚さは、この第2の酸化シリコン膜32及び高屈折率
膜42を透過する際の屈折率を考慮した波長の略1/4
となるように設定されている。In the thermal infrared detecting element 1 according to the present embodiment, the second silicon oxide film 32 and the high refractive index
Is approximately 1 / of the wavelength in consideration of the refractive index when transmitting through the second silicon oxide film 32 and the high refractive index film 42.
It is set to be.
【0108】このため、例えばニッケルクロム(NiC
r)や窒化チタン(TiN)等を用いた従来の赤外線吸
収層に比べて膜厚が約10倍になる。これによって製造
プロセスにおける膜厚ばらつきによる伸長力の変化が従
来の約1/10になるため、伸長力のばらつきによる第
2の酸化シリコン膜32及び高屈折率膜42の変形を抑
制することができる。Therefore, for example, nickel chromium (NiC
r) or about 10 times as thick as a conventional infrared absorption layer using titanium nitride (TiN) or the like. As a result, the change in the elongation force due to the film thickness variation in the manufacturing process is reduced to about 1/10 of the conventional one, so that the deformation of the second silicon oxide film 32 and the high refractive index film 42 due to the variation in the elongation force can be suppressed. .
【0109】また、高屈折率膜42の表面で反射した赤
外線と配線金属膜5・5で反射した赤外線とが高屈折率
膜42の表面で打ち消し合うので、赤外線が効率良く吸
収される。その結果、高屈折率膜42及び第2の酸化シ
リコン膜32は温度上昇するので、熱抵抗変化膜41で
はこの温度変化によって抵抗が変化する。したがって、
熱抵抗変化膜41に接続された配線金属膜5・5を通し
て半導体基板2の図示しない集積回路にて熱抵抗変化膜
41の抵抗値に応じた温度を検出することができる。Further, since the infrared light reflected on the surface of the high refractive index film 42 and the infrared light reflected on the wiring metal films 5 cancel each other out on the surface of the high refractive index film 42, the infrared light is efficiently absorbed. As a result, the temperature of the high refractive index film 42 and the second silicon oxide film 32 rises, so that the resistance of the thermal resistance change film 41 changes due to this temperature change. Therefore,
The temperature according to the resistance value of the thermal resistance change film 41 can be detected by an integrated circuit (not shown) of the semiconductor substrate 2 through the wiring metal films 5 connected to the thermal resistance change film 41.
【0110】また、本実施の形態の熱型赤外線検出素子
1では、脚4・4に用いる一層以上の第1の酸化シリコ
ン膜31及び第2の酸化シリコン膜32が酸化シリコン
膜にて形成されている。In the thermal infrared detecting element 1 of the present embodiment, one or more of the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 used for the legs 4 are formed of a silicon oxide film. ing.
【0111】このため、酸化シリコン膜を、後述するよ
うに、プラズマCVD装置を用いて形成する際に、この
第1の酸化シリコン膜31及び第2の酸化シリコン膜3
2の成膜時におけるガス圧力を制御することにより内部
応力を調整して伸長力8を制御することができる。Therefore, when a silicon oxide film is formed by using a plasma CVD apparatus as described later, the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 3 are formed.
The elongation force 8 can be controlled by adjusting the internal stress by controlling the gas pressure during the film formation of No. 2.
【0112】この結果、一層以上の第1の酸化シリコン
膜31及び第2の酸化シリコン膜32に対して、容易に
内部応力を調整して伸長力8を制御することができる。As a result, it is possible to easily adjust the internal stress of one or more of the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 to control the elongation force 8.
【0113】本実施の形態の熱型赤外線検出素子1で
は、高屈折率膜42がシリコン(Si)又はゲルマニウ
ム(Ge)を主成分とする膜を備える。なお、シリコン
(Si)又はゲルマニウム(Ge)を主成分とすること
は、高屈折率膜42が(Si)又はゲルマニウム(G
e)のみからなっていても良いし、(Si)又はゲルマ
ニウム(Ge)以外に他の成分が含まれていても良いこ
とを示す。In the thermal infrared detecting element 1 of the present embodiment, the high refractive index film 42 has a film containing silicon (Si) or germanium (Ge) as a main component. It should be noted that the fact that silicon (Si) or germanium (Ge) is the main component means that the high refractive index film 42 is made of (Si) or germanium (G).
e), or other components other than (Si) or germanium (Ge).
【0114】このため、高屈折率膜42を形成する際
に、後述するように、DCマグネトロンスパッタ装置を
用いて、成膜時において基板に印加するRFバイアスの
パワー密度を制御することにより、高屈折率膜42の伸
長力9を制御することができる。Therefore, when the high refractive index film 42 is formed, the power density of the RF bias applied to the substrate at the time of film formation is controlled by using a DC magnetron sputtering apparatus, as described later, so that the high refractive index film 42 can be formed. The extension force 9 of the refractive index film 42 can be controlled.
【0115】この結果、高屈折率膜42に対して、容易
に内部応力を調整して伸長力9を制御することができ
る。As a result, the extension stress 9 can be controlled by easily adjusting the internal stress of the high refractive index film 42.
【0116】また、シリコン(Si)又はゲルマニウム
(Ge)を主成分とする膜は、赤外線屈折率が高い。こ
れによって、赤外線吸収層の厚さを薄くすることがで
き、ダイアフラム3の熱容量の増大を回避することが可
能になる。A film containing silicon (Si) or germanium (Ge) as a main component has a high infrared refractive index. Thereby, the thickness of the infrared absorption layer can be reduced, and an increase in the heat capacity of the diaphragm 3 can be avoided.
【0117】また、本実施の形態の熱型赤外線検出素子
1の製造方法は、熱型赤外線検出素子1を製造するに際
して、第1の酸化シリコン膜31及び第2の酸化シリコ
ン膜32を酸化シリコン膜にてプラズマCVD装置を用
いて形成するとともに、この第1の酸化シリコン膜31
及び第2の酸化シリコン膜32の成膜時におけるガス圧
力を制御することにより内部応力を調整して伸長力8を
制御する。In the method of manufacturing the thermal infrared detecting element 1 of the present embodiment, when the thermal infrared detecting element 1 is manufactured, the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 are The first silicon oxide film 31 is formed using a plasma CVD apparatus.
Further, the elongation force 8 is controlled by adjusting the internal stress by controlling the gas pressure when the second silicon oxide film 32 is formed.
【0118】このため、第1の酸化シリコン膜31に対
して、容易に内部応力を調整して伸長力8を制御するこ
とができる。Therefore, the extension force 8 can be controlled by easily adjusting the internal stress of the first silicon oxide film 31.
【0119】この結果、製造プロセスの増加を伴うこと
なく、かつ素子の信頼性の低下を防止し得る熱型赤外線
検出素子1の製造方法を提供することができる。As a result, it is possible to provide a method of manufacturing the thermal infrared detecting element 1 which can prevent a decrease in the reliability of the element without increasing the number of manufacturing processes.
【0120】また、本実施の形態の熱型赤外線検出素子
1の製造方法では、酸化シリコン(SiO2 )膜の成膜
時における反応ガスである酸素(O2 )のガス圧力を1
10Pa以下に制御する。Further, in the method of manufacturing the thermal infrared detecting element 1 of the present embodiment, the gas pressure of oxygen (O 2 ), which is a reaction gas at the time of forming a silicon oxide (SiO 2 ) film, is set to 1
It is controlled to 10 Pa or less.
【0121】これによって、第1の酸化シリコン膜31
及び第2の酸化シリコン膜32を酸化シリコン膜にてプ
ラズマCVD装置を用いて形成する際に、クラックの生
じることのない酸化シリコン膜を形成することができ
る。この結果、製品の歩留りの向上を図ることができる
熱型赤外線検出素子1の製造方法を提供することができ
る。As a result, the first silicon oxide film 31
In addition, when the second silicon oxide film 32 is formed using a silicon oxide film by a plasma CVD apparatus, a silicon oxide film free from cracks can be formed. As a result, it is possible to provide a method of manufacturing the thermal infrared detecting element 1 that can improve the yield of products.
【0122】また、本実施の形態の熱型赤外線検出素子
1の製造方法では、高屈折率膜42としてシリコン(S
i)又はゲルマニウム(Ge)を主成分とする膜をDC
マグネトロンスパッタ装置にて作成し、成膜時において
基板に印加するRFバイアスのパワー密度を制御するこ
とにより、高屈折率膜42の伸長力9を制御する。In the method of manufacturing the thermal infrared detecting element 1 according to the present embodiment, the high refractive index film 42 is made of silicon (S
i) or a film containing germanium (Ge) as a main component is DC
The elongation force 9 of the high-refractive-index film 42 is controlled by controlling the power density of an RF bias applied to the substrate during film formation, which is created by a magnetron sputtering apparatus.
【0123】この結果、高屈折率膜42に対して、容易
に内部応力を調整して伸長力9を制御することができる
熱型赤外線検出素子1の製造方法を提供することができ
る。As a result, it is possible to provide a method of manufacturing the thermal infrared detecting element 1 that can easily adjust the internal stress of the high refractive index film 42 and control the elongation force 9.
【0124】なお、本実施の形態においては、配線金属
膜5の内部応力を0近傍に設定したが、必ずしもこれに
限らず、本発明の概念から外れない範囲で任意に設定す
ることができる。In the present embodiment, the internal stress of the wiring metal film 5 is set to around 0. However, the present invention is not limited to this, and can be set arbitrarily without departing from the concept of the present invention.
【0125】また、本実施の形態においては、熱抵抗変
化膜41を用いるサーミスタ型の熱型赤外線検出素子に
ついて説明したが、例えば、焦電型やサーモパイル型等
の熱型赤外線検出素子やダイオードバイアス電圧の温度
依存性、トランジスタ特性の温度依存性を利用した熱型
赤外線検出素子においても同様に適用しかつ製造するこ
とができる。In this embodiment, the thermistor type thermal infrared detecting element using the thermal resistance change film 41 has been described. For example, a thermal infrared detecting element such as a pyroelectric type or a thermopile type, or a diode bias type. The present invention can be similarly applied and manufactured in a thermal infrared detecting element utilizing the temperature dependency of voltage and the temperature dependency of transistor characteristics.
【0126】さらに、本実施の形態では、高屈折率膜4
2として膜厚が略6000Åのシリコン(Si)又はゲ
ルマニウム(Ge)を用いたが、膜厚のばらつきを厳密
に制御することにより、窒化チタン(TiN)又はニッ
ケルクロム(NiCr)等の従来から用いられている金
属又は金属の窒化物からなる高屈折率膜を用いることが
できる。Furthermore, in the present embodiment, the high refractive index film 4
Although silicon (Si) or germanium (Ge) having a film thickness of about 6000 ° was used for 2, by controlling the variation of the film thickness strictly, titanium nitride (TiN) or nickel chromium (NiCr) was used. A high-refractive-index film made of a metal or a metal nitride can be used.
【0127】〔実施の形態2〕本発明の他の実施の形態
について図7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、前記の実施の形態1の図面に
示した部材と同一の機能を有する部材については、同一
の符号を付し、その説明を省略する。また、前記実施の
形態1で述べた各種の特徴点については、本実施の形態
についても組み合わせて適用し得るものとする。[Second Embodiment] The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Further, the various features described in the first embodiment can be applied in combination with the present embodiment.
【0128】本実施の形態の熱型赤外線検出素子50
は、図7(a)(b)に示すように、前記実施の形態1
の熱型赤外線検出素子1と同様に、ダイアフラム53
が、所定の空間を形成するようにして表面に図示しない
集積回路が形成された半導体基板2に電気的に接続され
ている。つまり、ダイアフラム53は、配線金属膜5を
介して所定の空間を形成して半導体基板2に電気的に接
続された構成となっている。The thermal infrared detecting element 50 of the present embodiment
As shown in FIGS. 7A and 7B, the first embodiment
As in the case of the thermal infrared detecting element 1 of FIG.
Are electrically connected to a semiconductor substrate 2 having an integrated circuit (not shown) formed on the surface so as to form a predetermined space. That is, the diaphragm 53 has a configuration in which a predetermined space is formed via the wiring metal film 5 and the diaphragm 53 is electrically connected to the semiconductor substrate 2.
【0129】ただし、本実施の形態のダイアフラム53
は、前記実施の形態1における第2の酸化シリコン膜3
2が省略されたものとなっている。したがって、上記ダ
イアフラム53には、所定の形状にパターニングされた
第1の酸化シリコン膜31上に熱抵抗変化膜41と配線
金属膜5とが形成されている。さらに、上記熱抵抗変化
膜41と配線金属膜5との上面には、上記第1の酸化シ
リコン膜31のパターンに沿って直接に高屈折率膜42
が積層されている。However, the diaphragm 53 of the present embodiment
Is the second silicon oxide film 3 in the first embodiment.
2 is omitted. Therefore, in the diaphragm 53, the thermal resistance change film 41 and the wiring metal film 5 are formed on the first silicon oxide film 31 patterned into a predetermined shape. Further, the high refractive index film 42 is directly formed on the upper surfaces of the thermal resistance change film 41 and the wiring metal film 5 along the pattern of the first silicon oxide film 31.
Are laminated.
【0130】一方、脚4・4には、第1の酸化シリコン
膜31、配線金属膜5及び第2の酸化シリコン膜32が
所定の形状で順次積層されている。したがって、この脚
4・4は、実施の形態1と同一である。On the other hand, a first silicon oxide film 31, a wiring metal film 5, and a second silicon oxide film 32 are sequentially laminated on the legs 4 in a predetermined shape. Therefore, the legs 4.4 are the same as those in the first embodiment.
【0131】この結果、本実施の形態においては、高屈
折率膜42のみが赤外線吸収層として機能する。また、
本実施の形態において用いた各層の材料としては、前記
実施の形態1にて説明した材料と同様のものが使用でき
る。As a result, in the present embodiment, only the high refractive index film functions as an infrared absorbing layer. Also,
As the material of each layer used in the present embodiment, the same material as that described in the first embodiment can be used.
【0132】本実施の形態においては、前記実施の形態
1と同様に、脚4・4における第1の酸化シリコン膜3
1及び第2の酸化シリコン膜32は、P−CVD法にて
成膜されており、成膜時のパラメータを適切に制御する
ことにより第1の酸化シリコン膜31の方が第2の酸化
シリコン膜32に比べて大きな伸長力を持つように設定
されている。In the present embodiment, as in the first embodiment, first silicon oxide film 3
The first and second silicon oxide films 32 are formed by the P-CVD method, and the first silicon oxide film 31 becomes the second silicon oxide film by appropriately controlling parameters at the time of film formation. It is set to have a larger extension force than the film 32.
【0133】したがって、図7(b)に示すように、脚
4に第1の酸化シリコン膜31と第2の酸化シリコン膜
32との合成の伸長力8が発生し、脚4・4が半導体基
板2から離れる方向つまり上方に反ることになる。Therefore, as shown in FIG. 7B, a combined stretching force 8 of the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 is generated on the leg 4, and the leg 4 It will warp in the direction away from the substrate 2, that is, upward.
【0134】一方、本実施の形態の熱型赤外線検出素子
50では、赤外線検出体としてのダイアフラム53にも
共通の絶縁層としての第1の酸化シリコン膜31が配置
されている。このため、第1の酸化シリコン膜31の伸
長力58によって、ダイアフラム53が下に凸に変形す
る応力が発生するので、平坦状態を維持できなくなるお
それがある。On the other hand, in the thermal infrared detecting element 50 of the present embodiment, the first silicon oxide film 31 as a common insulating layer is also disposed on the diaphragm 53 as an infrared detecting element. For this reason, a stress that deforms the diaphragm 53 downwardly is generated by the extension force 58 of the first silicon oxide film 31, and there is a possibility that the flat state cannot be maintained.
【0135】そこで、本実施の形態では、図7(a)に
示すように、高屈折率膜42に、第1の酸化シリコン膜
31の伸長力58を相殺する伸長力59を付与すること
によって、ダイアフラム53が下に凸に変形することを
抑制している。Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 7A, an extension force 59 for canceling the extension force 58 of the first silicon oxide film 31 is applied to the high refractive index film 42. And the diaphragm 53 is suppressed from being deformed convexly downward.
【0136】なお、赤外線吸収層としての高屈折率膜4
2の膜厚は、検出対象赤外線波長帯域の中心となる波長
の赤外線がこの高屈折率膜42を透過する際の屈折率を
考慮して、その波長の略1/4となるように設定されて
いる。The high refractive index film 4 as an infrared absorbing layer
The film thickness of No. 2 is set to be approximately 略 of the wavelength in consideration of the refractive index when infrared light having a wavelength at the center of the infrared wavelength band to be detected passes through the high refractive index film. ing.
【0137】すなわち、高屈折率膜42の屈折率をnと
し、その厚さをdとし、さらに、透過する赤外線の波長
をλとした場合に、 d=λ×{1/(4×n)} ……… (3) が成立するようになっている。That is, assuming that the refractive index of the high refractive index film 42 is n, the thickness is d, and the wavelength of transmitted infrared light is λ, d = λ × {1 / (4 × n) } ……… (3) holds.
【0138】また、本実施の形態においても実施の形態
1と同様に、配線金属膜5の内部応力を0近傍に設定し
たが、必ずしもこれに限らず、本発明の概念から外れな
い範囲で任意に設定することができる。In the present embodiment, as in the first embodiment, the internal stress of the wiring metal film 5 is set to a value close to 0. However, the present invention is not limited to this, and may be any value within a range not departing from the concept of the present invention. Can be set to
【0139】このように、本実施の形態の熱型赤外線検
出素子50では、第1の酸化シリコン膜31に、ダイア
フラム53及び脚4・4を下に凸の形状とさせる伸長力
58・8が付与されているとともに、ダイアフラム53
の高屈折率膜42自体に、ダイアフラム53を下に凸の
形状とさせる伸長力58を打ち消してダイアフラム53
を半導体基板2に略平行に保持する打消力59が付与さ
れている。As described above, in the thermal infrared detecting element 50 of the present embodiment, the first silicon oxide film 31 is provided with the extension force 58.8 for making the diaphragm 53 and the legs 4 4 convex. And the diaphragm 53
The high-refractive-index film 42 itself cancels out the stretching force 58 that causes the diaphragm 53 to have a downwardly convex shape, and
Is applied substantially parallel to the semiconductor substrate 2.
【0140】すなわち、本実施の形態では、ダイアフラ
ム53の高屈折率膜42自体に、第1の酸化シリコン膜
31に付与された伸長力58に対する打消力59が付与
されている。That is, in the present embodiment, the high refractive index film 42 of the diaphragm 53 is provided with a canceling force 59 with respect to the extension force 58 applied to the first silicon oxide film 31.
【0141】したがって、新たな層を設けないので、製
造プロセスの増加や、段差の存在による配線金属膜5の
断線がなく、素子の信頼性の低下の問題が無くなる。Accordingly, since no new layer is provided, there is no increase in the number of manufacturing processes and no disconnection of the wiring metal film 5 due to the presence of a step, and the problem of deterioration in the reliability of the element is eliminated.
【0142】この結果、製造プロセスの増加を伴うこと
なく、かつ素子の信頼性の低下を防止し得る熱型赤外線
検出素子50を提供することができる。As a result, it is possible to provide the thermal infrared detecting element 50 which can prevent a decrease in the reliability of the element without increasing the manufacturing process.
【0143】また、本実施の形態の熱型赤外線検出素子
50では、高屈折率膜42の厚さは、この高屈折率膜4
2を透過する際の屈折率を考慮した波長の略1/4とな
るように設定されている。In the thermal infrared detecting element 50 of the present embodiment, the thickness of the high refractive index film 42 is
The wavelength is set to be approximately 1 / of the wavelength in consideration of the refractive index at the time of transmission of the light.
【0144】このため、例えばニッケルクロム(NiC
r)や窒化チタン(TiN)等を用いた従来の赤外線吸
収層に比べて膜厚が約10倍になる。これによって製造
プロセスにおける膜厚ばらつきによる伸長力の変化が従
来の約1/10になるため、伸長力のばらつきによる高
屈折率膜42の変形を抑制することができる。Accordingly, for example, nickel chromium (NiC
r) or about 10 times as thick as a conventional infrared absorption layer using titanium nitride (TiN) or the like. As a result, the change in the elongation force due to the film thickness variation in the manufacturing process is reduced to about 1/10 of the conventional one, so that the deformation of the high refractive index film 42 due to the variation in the extension force can be suppressed.
【0145】また、高屈折率膜42の表面で反射した赤
外線と配線金属膜5・5で反射した赤外線とが高屈折率
膜42の表面で打ち消し合い、これによって赤外線が効
率よく吸収される。Further, the infrared rays reflected on the surface of the high refractive index film 42 and the infrared rays reflected on the wiring metal films 5.5 cancel each other on the surface of the high refractive index film 42, whereby the infrared rays are efficiently absorbed.
【0146】〔実施の形態3〕本発明の他の実施の形態
について図8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、前記の実施の形態1及び実施
の形態2の図面に示した部材と同一の機能を有する部材
については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
また、前記実施の形態1及び実施の形態2で述べた各種
の特徴点については、本実施の形態についても組み合わ
せて適用し得るものとする。[Embodiment 3] The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
The various features described in the first and second embodiments can be applied in combination with the present embodiment.
【0147】本実施の形態の熱型赤外線検出素子60
は、図8(a)(b)に示すように、前記実施の形態1
の熱型赤外線検出素子1と同様に、ダイアフラム3が、
所定の空間を形成するようにして表面に図示しない集積
回路が形成された半導体基板2に電気的に接続されてい
る。つまり、ダイアフラム3は、配線金属膜5を介して
所定の空間を形成して半導体基板2に電気的に接続され
た構成となっている。The thermal type infrared detecting element 60 of the present embodiment
As shown in FIGS. 8A and 8B, the first embodiment
As in the case of the thermal infrared detecting element 1 of
It is electrically connected to a semiconductor substrate 2 having an integrated circuit (not shown) formed on the surface so as to form a predetermined space. That is, the diaphragm 3 has a configuration in which a predetermined space is formed via the wiring metal film 5 and the diaphragm 3 is electrically connected to the semiconductor substrate 2.
【0148】上記ダイアフラム3には、所定の形状にパ
ターニングされた第1の酸化シリコン膜31上に半導体
層としての熱抵抗変化膜41と配線金属膜5とが形成さ
れている。さらに、上記熱抵抗変化膜41と配線金属膜
5との上面には上記第1の酸化シリコン膜31のパター
ンに沿って、第2の酸化シリコン膜32と高屈折率膜4
2とが形成されている。上記熱抵抗変化膜41、第2の
酸化シリコン膜32及び高屈折率膜42は、第1の酸化
シリコン膜31と略同一形状に加工されている。In the diaphragm 3, a thermal resistance change film 41 as a semiconductor layer and a wiring metal film 5 are formed on a first silicon oxide film 31 patterned into a predetermined shape. Further, the second silicon oxide film 32 and the high refractive index film 4 are formed on the upper surfaces of the thermal resistance change film 41 and the wiring metal film 5 along the pattern of the first silicon oxide film 31.
2 are formed. The thermal resistance change film 41, the second silicon oxide film 32, and the high refractive index film 42 are processed into substantially the same shape as the first silicon oxide film 31.
【0149】この結果、本実施の形態のダイアフラム3
は、実施の形態1と同一のものとなっている。As a result, the diaphragm 3 of the present embodiment
Are the same as in the first embodiment.
【0150】一方、本実施の形態では、脚64・64
は、第1の酸化シリコン膜31、熱抵抗変化膜41、配
線金属膜5、第2の酸化シリコン膜32が所定の形状で
順次積層されている。すなわち、脚64・64にも熱抵
抗変化膜41が設けられたものとなっている。なお、こ
の脚64・64における熱抵抗変化膜41の形成は、ダ
イアフラム53における熱抵抗変化膜41の形成と同時
に行われるので、なんら製造プロセスの増加を伴うもの
ではない。On the other hand, in the present embodiment, the legs 64
The first silicon oxide film 31, the thermal resistance change film 41, the wiring metal film 5, and the second silicon oxide film 32 are sequentially laminated in a predetermined shape. That is, the legs 64 are also provided with the thermal resistance change film 41. The formation of the thermal resistance change film 41 on the legs 64 is performed at the same time as the formation of the thermal resistance change film 41 on the diaphragm 53, and thus does not involve any increase in the manufacturing process.
【0151】上記の熱型赤外線検出素子60では、前記
実施の形態1のダイアフラム3と同様に、第2の酸化シ
リコン膜32と高屈折率膜42とが赤外線吸収層として
機能する。また、本実施の形態において用いた各層の材
料としては、前記実施の形態1及び実施の形態2の材料
と同様のものが使用できる。In the thermal infrared detecting element 60 described above, the second silicon oxide film 32 and the high refractive index film 42 function as an infrared absorbing layer, similarly to the diaphragm 3 of the first embodiment. Further, as the material of each layer used in the present embodiment, the same material as that of the first and second embodiments can be used.
【0152】この結果、本実施の形態の熱型赤外線検出
素子60では、脚64・64の構造が前記実施の形態1
及び実施の形態2と異なっている。As a result, in the thermal infrared detecting element 60 of the present embodiment, the structure of the legs 64 is the same as that of the first embodiment.
And is different from the second embodiment.
【0153】また、本実施の形態では、上記脚64・6
4及びダイアフラム3の第1の酸化シリコン膜31及び
第2の酸化シリコン膜32はP−CVD法で成膜されて
おり、成膜時のパラメータを適切に制御することによ
り、第1の酸化シリコン膜31の方が第2の酸化シリコ
ン膜32に比べて大きな伸長力を持つように設定されて
いる。In the present embodiment, the legs 64.6
The first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 of the diaphragm 4 and the diaphragm 3 are formed by a P-CVD method, and by appropriately controlling parameters at the time of film formation, the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 are formed. The film 31 is set to have a larger extension force than the second silicon oxide film 32.
【0154】したがって、図8(b)に示すように、脚
64に第1の酸化シリコン膜31と第2の酸化シリコン
膜32との合成の伸長力68が発生し、脚64・64が
半導体基板2から離れる方向つまり上方に反ることにな
る。Accordingly, as shown in FIG. 8B, a combined extension force 68 of the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 is generated on the leg 64, and the legs 64 It will warp in the direction away from the substrate 2, that is, upward.
【0155】一方、本実施の形態の熱型赤外線検出素子
60では、ダイアフラム3にも第1の酸化シリコン膜3
1及び第2の酸化シリコン膜32が配置されている。こ
のため、第1の酸化シリコン膜31と第2の酸化シリコ
ン膜32との合成の伸長力8によって、ダイアフラム3
が下に凸に変形する応力が発生するので、平坦状態を維
持できなくなるおそれがある。On the other hand, in the thermal infrared detecting element 60 of the present embodiment, the first silicon oxide film 3
The first and second silicon oxide films 32 are provided. For this reason, the diaphragm 3 is formed by the combined stretching force 8 of the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32.
There is a risk that a flat state may not be maintained because a stress is generated which deforms downward.
【0156】そこで、本実施の形態のダイアフラム3で
は、図8(a)に示すように、前記実施の形態1と同様
に、高屈折率膜42及び第2の酸化シリコン膜32に、
第1の酸化シリコン膜31と第2の酸化シリコン膜32
との合成の伸長力8を相殺する伸長力9を付与すること
によって、ダイアフラム3が下に凸に変形することを抑
制している。Therefore, in the diaphragm 3 of the present embodiment, as shown in FIG. 8A, the high refractive index film 42 and the second silicon oxide film 32 are formed in the same manner as in the first embodiment.
First silicon oxide film 31 and second silicon oxide film 32
By applying the extension force 9 that cancels out the combined extension force 8 with the above, the deformation of the diaphragm 3 to be convex downward is suppressed.
【0157】なお、赤外線吸収層としての高屈折率膜4
2と第2の酸化シリコン膜32とを合わせた膜厚は、検
出対象赤外線波長帯域の中心となる波長の赤外線がこの
高屈折率膜42及び第2の酸化シリコン膜32を透過す
る際の屈折率を考慮して、その波長の略1/4となるよ
うに設定されている。The high-refractive-index film 4 as an infrared absorbing layer
The combined thickness of the second silicon oxide film 32 and the second silicon oxide film 32 is such that the infrared ray having the wavelength in the center of the detection target infrared wavelength band is refracted when the high refractive index film 42 and the second silicon oxide film 32 pass through. In consideration of the rate, the wavelength is set to be approximately 4 of the wavelength.
【0158】また、本実施の形態においても実施の形態
1及び実施の形態2と同様に、配線金属膜5の内部応力
を0近傍に設定したが、必ずしもこれに限らず、本発明
の概念から外れない範囲で任意に設定することができ
る。さらに、本実施の形態では、脚64・64に第2の
酸化シリコン膜32が存在する例について説明したが、
本実施の形態においても、実施の形態2にて説明したよ
うに、ダイアフラム53のように第2の酸化シリコン膜
32を省略することも可能である。In this embodiment, as in the first and second embodiments, the internal stress of the wiring metal film 5 is set near 0. However, the present invention is not limited to this. It can be set arbitrarily as long as it does not deviate. Further, in the present embodiment, the example in which the second silicon oxide film 32 exists on the legs 64 has been described.
Also in the present embodiment, as described in the second embodiment, the second silicon oxide film 32 can be omitted like the diaphragm 53.
【0159】このように、本実施の形態の熱型赤外線検
出素子60では、脚64・64が、一層以上の第1の酸
化シリコン膜31及び第2の酸化シリコン膜32と熱抵
抗変化膜41とを備える。このため、脚64・64が、
一層以上の第1の酸化シリコン膜31及び第2の酸化シ
リコン膜32と熱抵抗変化膜41とを備える場合におい
て、製造プロセスの増加を伴うことなく、かつ素子の信
頼性の低下を防止し得る熱型赤外線検出素子60を提供
することができる。As described above, in the thermal infrared detecting element 60 according to the present embodiment, the legs 64, 64 are formed of one or more of the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 and the thermal resistance change film 41. And Therefore, the legs 64
In the case where one or more of the first silicon oxide film 31 and the second silicon oxide film 32 and the thermal resistance change film 41 are provided, it is possible to prevent a decrease in the reliability of the element without increasing the manufacturing process. A thermal infrared detection element 60 can be provided.
【0160】〔実施の形態4〕本発明の他の実施の形態
について図9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、前記の実施の形態1ないし実
施の形態3の図面に示した部材と同一の機能を有する部
材については、同一の符号を付し、その説明を省略す
る。また、前記実施の形態1ないし実施の形態3で述べ
た各種の特徴点については、本実施の形態についても組
み合わせて適用し得るものとする。[Embodiment 4] Another embodiment of the present invention is described below with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiments 1 to 3 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. The various features described in the first to third embodiments can be applied in combination with the present embodiment.
【0161】本実施の形態の熱型赤外線検出素子70
は、図9(a)(b)に示すように、前記実施の形態2
の熱型赤外線検出素子50と同様に、ダイアフラム53
が、所定の空間を形成するようにして表面に図示しない
集積回路が形成された半導体基板2に電気的に接続され
ている。つまり、ダイアフラム53は、配線金属膜5を
介して所定の空間を形成して半導体基板2に電気的に接
続された構成となっている。The thermal infrared detecting element 70 of the present embodiment
As shown in FIGS. 9A and 9B, the second embodiment
As in the case of the thermal infrared detecting element 50 of FIG.
Are electrically connected to a semiconductor substrate 2 having an integrated circuit (not shown) formed on the surface so as to form a predetermined space. That is, the diaphragm 53 has a configuration in which a predetermined space is formed via the wiring metal film 5 and the diaphragm 53 is electrically connected to the semiconductor substrate 2.
【0162】上記ダイアフラム53には、所定の形状に
パターニングされた第1の酸化シリコン膜31上に熱抵
抗変化膜41と配線金属膜5とが形成されている。さら
に、上記熱抵抗変化膜41と配線金属膜5との上面には
上記第1の酸化シリコン膜31のパターンに沿って高屈
折率膜42とが形成されている。In the diaphragm 53, the thermal resistance change film 41 and the wiring metal film 5 are formed on the first silicon oxide film 31 patterned into a predetermined shape. Further, a high refractive index film 42 is formed on the upper surface of the thermal resistance change film 41 and the wiring metal film 5 along the pattern of the first silicon oxide film 31.
【0163】すなわち、本実施の形態のダイアフラム5
3は、前記実施の形態2にて説明したものと同一であ
り、前記実施の形態1における第2の酸化シリコン膜3
2が省略されたものとなっている。That is, the diaphragm 5 of the present embodiment
3 is the same as that described in the second embodiment, and is the same as the second silicon oxide film 3 in the first embodiment.
2 is omitted.
【0164】一方、本実施の形態では、脚74・74に
は、第1の酸化シリコン膜31と配線金属膜5とのみが
所定の形状で順次積層されている。On the other hand, in the present embodiment, only the first silicon oxide film 31 and the wiring metal film 5 are sequentially laminated on the legs 74 in a predetermined shape.
【0165】この結果、本実施の形態においては、高屈
折率膜42が赤外線吸収層として機能する。また、本実
施の形態において用いた各層の材料としては、配線金属
膜5はチタン(Ti)を用いることが望ましい。また、
これ以外の材料については、前記実施の形態1にて説明
した材料と同様のものが使用できる。As a result, in the present embodiment, the high refractive index film functions as an infrared absorbing layer. Further, as a material of each layer used in the present embodiment, it is desirable that titanium (Ti) is used for the wiring metal film 5. Also,
As for the other materials, the same materials as those described in the first embodiment can be used.
【0166】本実施の形態においては、脚74・74に
おける第1の酸化シリコン膜31は、P−CVD法にて
成膜されており、成膜時のパラメータを適切に制御する
ことによって第1の酸化シリコン膜31が圧縮応力に伴
う大きな伸長力78を持つように設定されている。In the present embodiment, the first silicon oxide film 31 on the legs 74 is formed by the P-CVD method, and the first silicon oxide film 31 is formed by appropriately controlling the parameters at the time of film formation. The silicon oxide film 31 is set to have a large elongation force 78 due to the compressive stress.
【0167】一方、本実施の形態では、配線金属膜5を
蒸着法等により引っ張り応力を持つように作成する。こ
れによって、図9(b)に示すように、第1の酸化シリ
コン31が伸長し、配線金属膜5が収縮するので、脚7
4が半導体基板2から離れる方向つまり上方に反ること
になり、ダイアフラム53を上方に持ち上げる伸長力7
8が発生する。On the other hand, in the present embodiment, the wiring metal film 5 is formed by a vapor deposition method or the like so as to have a tensile stress. As a result, as shown in FIG. 9B, the first silicon oxide 31 expands and the wiring metal film 5 contracts,
4 warps upward in the direction away from the semiconductor substrate 2, that is, the extension force 7 that lifts the diaphragm 53 upward.
8 occurs.
【0168】一方、本実施の形態の熱型赤外線検出素子
70では、ダイアフラム53にも第1の酸化シリコン膜
31及び配線金属膜5が配置されている。このため、第
1の酸化シリコン膜31と配線金属膜5とを合成した合
成伸長力78によって、ダイアフラム53が下に凸に変
形する応力が発生するので、平坦状態を維持できなくな
るおそれがある。On the other hand, in the thermal infrared detecting element 70 of the present embodiment, the first silicon oxide film 31 and the wiring metal film 5 are also arranged on the diaphragm 53. For this reason, a stress that deforms the diaphragm 53 downwardly and convexly is generated by the combined elongation force 78 obtained by combining the first silicon oxide film 31 and the wiring metal film 5, so that a flat state may not be maintained.
【0169】そこで、本実施の形態では、図9(a)に
示すように、高屈折率膜42に、第1の酸化シリコン膜
31と配線金属膜5とを合成した合成伸長力78を相殺
する打消力としての伸長力79を付与することによっ
て、ダイアフラム53が下に凸に変形することを抑制し
ている。Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 9A, a combined stretching force 78 obtained by combining the first silicon oxide film 31 and the wiring metal film 5 is offset by the high refractive index film. By applying the extension force 79 as a counteracting force, the diaphragm 53 is suppressed from being deformed to be convex downward.
【0170】なお、赤外線吸収層としての高屈折率膜4
2の膜厚は、検出対象赤外線波長帯域の中心となる波長
の赤外線がこの高屈折率膜42を透過する際の屈折率を
考慮して、その波長の略1/4となるように設定されて
いる。The high refractive index film 4 as an infrared absorbing layer
The film thickness of No. 2 is set to be approximately 略 of the wavelength in consideration of the refractive index when infrared light having a wavelength at the center of the infrared wavelength band to be detected passes through the high refractive index film. ing.
【0171】また、本実施の形態では、酸素プラズマに
よって犠牲層30を除去するので、チタン(Ti)から
なる金属配線膜5が露出していても断線等の問題は生じ
ない。In this embodiment, since the sacrificial layer 30 is removed by oxygen plasma, no problem such as disconnection occurs even if the metal wiring film 5 made of titanium (Ti) is exposed.
【0172】このように、本実施の形態の熱型赤外線検
出素子70では、脚74・74が一層以上の絶縁層であ
る第1の酸化シリコン膜31と配線金属膜5とのみ備え
る。As described above, in the thermal infrared detecting element 70 of the present embodiment, the legs 74 are provided with only the first silicon oxide film 31 and the wiring metal film 5 which are one or more insulating layers.
【0173】このため、第1の酸化シリコン膜31と配
線金属膜5とを備えた脚74・74において、第1の酸
化シリコン膜31と配線金属膜5とによって伸長力78
を付与し、その第1の酸化シリコン膜31と配線金属膜
5とによって付与された伸長力78に対する伸長力79
をダイアフラム53の高屈折率膜42自体に付与するこ
とができる。For this reason, in the legs 74 provided with the first silicon oxide film 31 and the wiring metal film 5, the extension force 78 is increased by the first silicon oxide film 31 and the wiring metal film 5.
To the extension force 79 with respect to the extension force 78 given by the first silicon oxide film 31 and the wiring metal film 5.
Can be applied to the high refractive index film 42 of the diaphragm 53 itself.
【0174】したがって、脚74・74が一層以上の絶
縁層である第1の酸化シリコン膜31と配線金属膜5と
を備える場合において、製造プロセスの増加を伴うこと
なく、かつ素子の信頼性の低下を防止し得る熱型赤外線
検出素子70を提供することができる。Therefore, in the case where the legs 74 include the first silicon oxide film 31 and the wiring metal film 5 which are one or more insulating layers, the reliability of the element can be improved without increasing the manufacturing process. It is possible to provide the thermal infrared detecting element 70 that can prevent the drop.
【0175】なお、本実施の形態においては、脚74・
74に前述した熱抵抗変化膜41のない構造について説
明したが、必ずしもこれに限らず、例えば、実施の形態
3に示すように、脚74・74に熱抵抗変化膜41を配
置する構造を適用することが可能である。In this embodiment, the legs 74
Although the structure without the heat resistance change film 41 described above is described in 74, the structure is not limited to this, and for example, a structure in which the heat resistance change film 41 is arranged on the legs 74, 74 as shown in Embodiment 3 is applied. It is possible to
【0176】〔実施の形態5〕本発明の他の実施の形態
について説明すれば、以下の通りである。なお、説明の
便宜上、前記の実施の形態1ないし実施の形態4の図面
に示した部材と同一の機能を有する部材については、同
一の符号を付し、その説明を省略する。また、前記実施
の形態1ないし実施の形態4で述べた各種の特徴点につ
いては、本実施の形態についても組み合わせて適用し得
るものとする。[Fifth Embodiment] The following will describe another embodiment of the present invention. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the above-described first to fourth embodiments are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted. In addition, the various features described in the first to fourth embodiments can be applied in combination with the present embodiment.
【0177】本実施の形態では、前記実施の形態1〜実
施の形態4に示した熱型赤外線検出素子1・50・60
・70を、320×240個のマトリクス状に配置した
図示しない赤外線撮像素子を作成した。In the present embodiment, the thermal infrared detecting elements 1, 50, 60 shown in the first to fourth embodiments are used.
An infrared imaging device (not shown) in which 70 were arranged in a matrix of 320 × 240 was created.
【0178】また、比較のために、前記実施の形態1〜
実施の形態4の熱型赤外線検出素子1・50・60・7
0を用いない従来構造の熱型赤外線検出素子を320×
240のマトリクス状に配置した赤外線撮像素子を作成
した。For comparison, the first to third embodiments are described.
Fourth Embodiment Thermal Infrared Detector 1, 50, 60, 7
The thermal type infrared detecting element of the conventional structure which does not use 0 is 320 ×
240 infrared imaging devices arranged in a matrix were prepared.
【0179】その後、ダイアフラムが半導体基板2に接
触しないで中空状態を維持している熱型赤外線検出素子
の割合を比較した。Thereafter, the ratio of the thermal infrared detecting element in which the diaphragm did not contact the semiconductor substrate 2 and remained in a hollow state was compared.
【0180】その結果、本実施の形態1〜実施の形態4
の熱型赤外線検出素子1・50・60・70では、99
%以上の割合で非常に安定に中空状態を維持していたの
に対し、従来構造の場合は97%といくつかの熱型赤外
線検出素子で半導体基板2とダイアフラムとが接してい
た。As a result, Embodiments 1 to 4
In the thermal type infrared detecting elements 1, 50, 60, 70 of
%, While the hollow state was maintained very stably at a rate of 97% or more, whereas in the case of the conventional structure, the semiconductor substrate 2 and the diaphragm were in contact with 97% of some thermal infrared detecting elements.
【0181】すなわち、これによって、本実施の形態の
場合には、熱型赤外線検出素子1・50・60・70の
歩留まりが向上した。That is, in this embodiment, the yield of the thermal infrared detecting elements 1, 50, 60, and 70 was improved.
【0182】このように、本実施の形態の赤外線撮像素
子は、上記記載の熱型赤外線検出素子1・50・60・
70を用いてなっている。As described above, the infrared imaging device according to the present embodiment has the above-described thermal infrared detection devices 1, 50, 60,
70 is used.
【0183】このため、製造プロセスの増加を伴うこと
なく、かつ素子の信頼性の低下を防止し得る赤外線撮像
素子を提供することができる。[0183] Therefore, it is possible to provide an infrared imaging device capable of preventing a decrease in device reliability without increasing the number of manufacturing processes.
【0184】[0184]
【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、絶縁層に、赤外線検出体及び支持部を下に凸の
形状とさせる伸長力が付与されているとともに、上記赤
外線検出体の赤外線吸収層自体に、上記赤外線検出体を
下に凸の形状とさせる伸長力を打ち消して該赤外線検出
体を基板に略平行に保持する打消力が付与されているも
のである。As described above, in the thermal type infrared detecting element of the present invention, the insulating layer is provided with the elongation force for making the infrared detecting body and the supporting portion convex downward, and the infrared detecting element is provided with the insulating layer. The infrared absorbing layer of the body is provided with a canceling force for canceling the elongating force for making the infrared detecting body convex downward and holding the infrared detecting body substantially parallel to the substrate.
【0185】それゆえ、赤外線検出体の赤外線吸収層自
体に、絶縁層に付与された伸長力に対する打消力が付与
されている。Therefore, the infrared absorbing layer of the infrared detector itself is provided with a canceling force with respect to the stretching force applied to the insulating layer.
【0186】したがって、新たな層を設けないので、製
造プロセスの増加や、段差の存在による例えば金属層の
断線がなく、素子の信頼性の低下の問題が無くなる。Therefore, since no new layer is provided, there is no increase in the number of manufacturing processes, for example, there is no disconnection of the metal layer due to the presence of a step, and there is no problem of lowering the reliability of the device.
【0187】この結果、製造プロセスの増加を伴うこと
なく、かつ素子の信頼性の低下を防止し得る熱型赤外線
検出素子を提供することができるという効果を奏する。As a result, there is an effect that it is possible to provide a thermal infrared detecting element capable of preventing a decrease in element reliability without increasing the number of manufacturing processes.
【0188】本発明の熱型赤外線検出素子は、以上のよ
うに、上記記載の熱型赤外線検出素子において、支持部
が、一層以上の絶縁層と金属層とを備えるものである。As described above, the thermal infrared detecting element of the present invention is the same as the thermal infrared detecting element described above, except that the supporting portion includes one or more insulating layers and metal layers.
【0189】それゆえ、支持部が、一層以上の絶縁層と
金属層とを備える場合において、製造プロセスの増加を
伴うことなく、かつ素子の信頼性の低下を防止し得る熱
型赤外線検出素子を提供することができるという効果を
奏する。Therefore, in the case where the supporting portion includes one or more insulating layers and metal layers, a thermal infrared detecting element capable of preventing a reduction in element reliability without increasing the number of manufacturing processes. This has the effect that it can be provided.
【0190】本発明の熱型赤外線検出素子は、以上のよ
うに、上記記載の熱型赤外線検出素子において、支持部
が、一層以上の絶縁層と金属層と半導体層とを備えるも
のである。As described above, the thermal infrared detecting element of the present invention is the same as the thermal infrared detecting element described above, except that the supporting portion includes one or more insulating layers, metal layers, and semiconductor layers.
【0191】それゆえ、支持部が、一層以上の絶縁層と
金属層と半導体層とを備える場合において、製造プロセ
スの増加を伴うことなく、かつ素子の信頼性の低下を防
止し得る熱型赤外線検出素子を提供することができると
いう効果を奏する。Therefore, in the case where the supporting portion includes one or more insulating layers, metal layers, and semiconductor layers, a thermal infrared ray capable of preventing a decrease in device reliability without increasing the number of manufacturing processes. There is an effect that a detection element can be provided.
【0192】本発明の熱型赤外線検出素子は、以上のよ
うに、上記記載の熱型赤外線検出素子において、赤外線
吸収層の厚さは、この赤外線吸収層を透過する際の屈折
率を考慮した波長の略1/4となるように設定されてい
るものである。As described above, in the thermal infrared detecting element of the present invention, in the thermal infrared detecting element described above, the thickness of the infrared absorbing layer is determined in consideration of the refractive index when transmitting through the infrared absorbing layer. The wavelength is set to be approximately 1/4 of the wavelength.
【0193】それゆえ、製造プロセスにおける膜厚ばら
つきによる伸長力の変化が従来の約1/10になるた
め、伸長力のばらつきによる赤外線吸収層の変形を抑制
することができるという効果を奏する。Therefore, the change in the elongation force due to the film thickness variation in the manufacturing process is reduced to about 1/10 of the conventional one, so that there is an effect that the deformation of the infrared absorbing layer due to the variation in the elongation force can be suppressed.
【0194】また、赤外線吸収層の表面で反射した赤外
線と金属層で反射した赤外線とが赤外線吸収層の表面で
打ち消し合い、これによって赤外線が効率よく吸収され
るという効果を奏する。In addition, the infrared ray reflected on the surface of the infrared absorbing layer and the infrared ray reflected on the metal layer cancel each other out on the surface of the infrared absorbing layer, so that the infrared ray is efficiently absorbed.
【0195】本発明の熱型赤外線検出素子は、以上のよ
うに、上記記載の熱型赤外線検出素子において、支持部
に用いる一層以上の絶縁膜が、酸化シリコン膜にて形成
されているものである。As described above, the thermal infrared detecting element of the present invention is the same as the thermal infrared detecting element described above, except that one or more insulating films used for the supporting portion are formed of a silicon oxide film. is there.
【0196】それゆえ、酸化シリコン膜を、プラズマC
VD装置を用いて形成する際に、この絶縁膜の成膜時に
おけるガス圧力を制御することにより内部応力を調整し
て伸長力を制御することができる。Therefore, the silicon oxide film is formed by plasma C
When the insulating film is formed using a VD device, the elongation force can be controlled by adjusting the internal stress by controlling the gas pressure when the insulating film is formed.
【0197】この結果、一層以上の絶縁膜に対して、容
易に内部応力を調整して伸長力を制御することができる
という効果を奏する。As a result, it is possible to easily adjust the internal stress and control the elongation of one or more insulating films.
【0198】本発明の熱型赤外線検出素子は、以上のよ
うに、上記記載の熱型赤外線検出素子において、赤外線
吸収層が、シリコン(Si)又はゲルマニウム(Ge)
を主成分とする膜を備えるものである。As described above, in the thermal infrared detecting element of the present invention, in the thermal infrared detecting element described above, the infrared absorbing layer is made of silicon (Si) or germanium (Ge).
Is provided.
【0199】それゆえ、赤外線吸収層を形成する際に、
DCマグネトロンスパッタ装置を用いて、成膜時におい
て基板に印加するRFバイアスのパワー密度を制御する
ことにより、赤外線吸収層の伸長力を制御することがで
きる。Therefore, when forming the infrared absorbing layer,
By using a DC magnetron sputtering apparatus to control the power density of the RF bias applied to the substrate at the time of film formation, the extension force of the infrared absorbing layer can be controlled.
【0200】この結果、赤外線吸収層に対して、容易に
内部応力を調整して伸長力を制御することができるとい
う効果を奏する。As a result, it is possible to easily adjust the internal stress of the infrared absorbing layer to control the elongation force.
【0201】本発明の熱型赤外線検出素子の製造方法
は、以上のように、上記記載の熱型赤外線検出素子を製
造するに際して、絶縁膜を酸化シリコン膜にてプラズマ
CVD装置を用いて形成するとともに、この絶縁膜の成
膜時におけるガス圧力を制御することにより内部応力を
調整して伸長力を制御する方法である。According to the method of manufacturing a thermal infrared detecting element of the present invention, as described above, when manufacturing the above-described thermal infrared detecting element, an insulating film is formed from a silicon oxide film using a plasma CVD apparatus. In addition, the method is a method of controlling the elongation force by adjusting the internal stress by controlling the gas pressure when the insulating film is formed.
【0202】それゆえ、下層の絶縁膜に対して、容易に
内部応力を調整して伸長力を制御することができる。Therefore, it is possible to easily adjust the internal stress on the lower insulating film and control the elongation force.
【0203】この結果、製造プロセスの増加を伴うこと
なく、かつ素子の信頼性の低下を防止し得る熱型赤外線
検出素子の製造方法を提供することができるという効果
を奏する。As a result, there is an effect that it is possible to provide a method of manufacturing a thermal infrared detecting element capable of preventing a reduction in element reliability without increasing the number of manufacturing processes.
【0204】本発明の熱型赤外線検出素子の製造方法
は、以上のように、上記記載の熱型赤外線検出素子の製
造方法において、酸化シリコン膜の成膜時における反応
ガスのガス圧力を110Pa以下に制御する方法であ
る。As described above, according to the method for manufacturing a thermal infrared detecting element of the present invention, the gas pressure of a reaction gas at the time of forming a silicon oxide film is set to 110 Pa or less in the method for manufacturing a thermal infrared detecting element described above. It is a method of controlling.
【0205】それゆえ、絶縁膜を酸化シリコン膜にてプ
ラズマCVD装置を用いて形成する際に、クラックの生
じることのない酸化シリコン膜を形成することができ
る。この結果、製品の歩留りの向上を図ることができる
熱型赤外線検出素子の製造方法を提供することができる
という効果を奏する。[0205] Therefore, when an insulating film is formed using a silicon oxide film by a plasma CVD apparatus, a silicon oxide film free from cracks can be formed. As a result, there is an effect that it is possible to provide a method of manufacturing a thermal infrared detecting element capable of improving the yield of products.
【0206】本発明の熱型赤外線検出素子の製造方法
は、以上のように、上記記載の熱型赤外線検出素子の製
造方法において、赤外線吸収層としてシリコン(Si)
又はゲルマニウム(Ge)を主成分とする膜をDCマグ
ネトロンスパッタ装置にて作成し、成膜時において基板
に印加するRFバイアスのパワー密度を制御することに
より、赤外線吸収層の伸長力を制御する方法である。As described above, the method of manufacturing a thermal infrared detecting element of the present invention is the same as the method of manufacturing a thermal infrared detecting element described above, except that silicon (Si) is used as the infrared absorbing layer.
Alternatively, a method of forming a film containing germanium (Ge) as a main component by a DC magnetron sputtering apparatus and controlling the power density of an RF bias applied to a substrate during film formation to control the elongation force of the infrared absorption layer. It is.
【0207】それゆえ、赤外線吸収層に対して、容易に
内部応力を調整して伸長力を制御することができる熱型
赤外線検出素子の製造方法を提供することができるとい
う効果を奏する。Therefore, there is an effect that it is possible to provide a method of manufacturing a thermal type infrared detecting element which can easily adjust the internal stress and control the elongation force with respect to the infrared absorbing layer.
【0208】本発明の赤外線撮像素子は、以上のよう
に、上記記載の熱型赤外線検出素子を用いてなるもので
ある。As described above, the infrared imaging device of the present invention uses the thermal infrared detection device described above.
【0209】それゆえ、製造プロセスの増加を伴うこと
なく、かつ素子の信頼性の低下を防止し得る赤外線撮像
素子を提供することができるという効果を奏する。[0209] Therefore, it is possible to provide an infrared imaging device capable of preventing a decrease in device reliability without increasing the number of manufacturing processes.
【図1】本発明における熱型赤外線検出素子の実施の一
形態を示すものであり、(a)は図3におけるX−X線
端面図、(b)は図3におけるY−Y線端面図である。FIGS. 1A and 1B show an embodiment of a thermal infrared detecting element according to the present invention, wherein FIG. 1A is an end view taken along line XX in FIG. 3, and FIG. 1B is an end view taken along line YY in FIG. It is.
【図2】上記熱型赤外線検出素子を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the thermal infrared detecting element.
【図3】上記熱型赤外線検出素子を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the thermal infrared detecting element.
【図4】プラズマCVD装置にて、シリコン(Si)基
板上に酸化シリコン(SiO2)膜を作成する場合にお
ける、酸素(O2 )ガスのガス圧力と作成された酸化シ
リコン(SiO2 )膜の内部応力との関係を示すグラフ
である。In [4] The plasma CVD apparatus, in the case of creating a silicon oxide (SiO 2) film on a silicon (Si) substrate, the oxygen (O 2) silicon dioxide created as the gas pressure of the gas (SiO 2) film 6 is a graph showing a relationship between the internal stress and the internal stress.
【図5】DCマグネトロンスパッタ法によってシリコン
(Si)基板上にシリコン(Si)膜を作成する場合に
おける、高周波(RF)バイアスパワー密度と作成され
たシリコン(Si)膜の内部応力との関係を示すグラフ
である。FIG. 5 shows a relationship between a high frequency (RF) bias power density and an internal stress of the formed silicon (Si) film when a silicon (Si) film is formed on a silicon (Si) substrate by DC magnetron sputtering. It is a graph shown.
【図6】(a)〜(g)は熱型赤外線検出素子の製造方
法を示すための各工程の断面図である。FIGS. 6A to 6G are cross-sectional views of respective steps for illustrating a method of manufacturing a thermal infrared detecting element.
【図7】本発明における熱型赤外線検出素子の他の実施
の形態を示すものであり、(a)は図3におけるX−X
線端面図、(b)は図3におけるY−Y線端面図であ
る。7A and 7B show another embodiment of the thermal infrared detecting element according to the present invention, and FIG. 7A shows XX in FIG.
FIG. 4B is an end view taken along line YY in FIG. 3.
【図8】本発明における熱型赤外線検出素子のさらに他
の実施の形態を示すものであり、(a)は図3における
X−X線端面図、(b)は図3におけるY−Y線端面図
である。8 shows still another embodiment of the thermal infrared detecting element according to the present invention, in which (a) is an end view taken along line XX in FIG. 3, and (b) is a line YY in FIG. It is an end elevation.
【図9】本発明における熱型赤外線検出素子のさらに他
の実施の形態を示すものであり、(a)は図3における
X−X線端面図、(b)は図3におけるY−Y線端面図
である。9A and 9B show still another embodiment of the thermal infrared detecting element according to the present invention, wherein FIG. 9A is an end view taken along line XX in FIG. 3, and FIG. 9B is a line YY in FIG. It is an end elevation.
【図10】従来の熱型赤外線検出素子を示す断面図であ
り、(a)は伸長力を付与した第1の酸化シリコン膜を
脚にのみ形成し脚を下に凸にする一方、ダイアフラムに
は第1の酸化シリコン膜を形成しないことによりダイア
フラムを平坦に保持するもの、(b)は脚及びダイアフ
ラムを下に凸にすべく脚及びダイアフラムに共通の下層
酸化シリコン膜に伸長力を付与する一方、ダイアフラム
には伸長力を打ち消すための窒化シリコン膜を下面に新
たに形成したもの、(c)は脚及びダイアフラムを下に
凸にすべく脚及びダイアフラムに共通の下層酸化シリコ
ン膜に伸長力を付与する一方、ダイアフラムには伸長力
を打ち消すための第4の酸化シリコン膜を上面に新たに
形成したものである。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a conventional thermal infrared detecting element. FIG. 10 (a) shows that a first silicon oxide film provided with an elongation force is formed only on a leg to make the leg protrude downward, while a diaphragm is formed on the diaphragm. (B) applies stretching force to the lower silicon oxide film common to the legs and the diaphragm so as to make the legs and the diaphragm convex downward by not forming the first silicon oxide film. On the other hand, the diaphragm has a newly formed silicon nitride film on the lower surface for canceling the stretching force, and (c) shows a stretching force applied to the lower silicon oxide film common to the legs and the diaphragm to make the legs and the diaphragm convex downward. On the other hand, a fourth silicon oxide film for canceling the stretching force is newly formed on the upper surface of the diaphragm.
1 熱型赤外線検出素子 2 半導体基板(基板) 3 ダイアフラム(赤外線検出体) 4 脚(支持部) 5 配線金属膜(金属層) 8 伸長力 9 伸長力(打消力) 31 第1の酸化シリコン膜(絶縁層) 32 第2の酸化シリコン膜(赤外線吸収層、絶縁
層) 41 熱抵抗変化膜(半導体層) 42 高屈折率膜(赤外線吸収層) 50 熱型赤外線検出素子 53 ダイアフラム(赤外線検出体) 58 伸長力 59 伸長力(打消力) 60 熱型赤外線検出素子 64 脚(支持部) 68 伸長力 70 熱型赤外線検出素子 74 脚(支持部) 78 伸長力 79 伸長力(打消力)DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal infrared detection element 2 Semiconductor substrate (substrate) 3 Diaphragm (infrared detector) 4 Leg (support part) 5 Wiring metal film (metal layer) 8 Stretching force 9 Stretching force (counting force) 31 First silicon oxide film (Insulating layer) 32 Second silicon oxide film (Infrared absorbing layer, insulating layer) 41 Thermal resistance change film (Semiconductor layer) 42 High refractive index film (Infrared absorbing layer) 50 Thermal infrared detecting element 53 Diaphragm (Infrared detecting body) ) 58 Extension force 59 Extension force (counting force) 60 Thermal infrared detection element 64 Leg (supporting part) 68 Extension force 70 Thermal type infrared detection element 74 Leg (supporting part) 78 Extension force 79 Extension force (counting force)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/33 H01L 27/14 K (72)発明者 薦田 智久 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 2G065 AA04 AB02 BA12 BA14 BA34 BB24 BE08 DA20 2G066 AC13 BA09 BA55 CA02 CA08 CA20 4M118 AA08 AA10 AB01 BA05 CA15 CA35 CB14 EA01 GA10 GD15 5C024 AX06 CY47 CY49 EX21 5F058 BA20 BC02 BF07 BF25 BF29 BG10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 5/33 H01L 27/14 K (72) Inventor Tomohisa Koda 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka F-term in Sharp Corporation (reference) 2G065 AA04 AB02 BA12 BA14 BA34 BB24 BE08 DA20 2G066 AC13 BA09 BA55 CA02 CA08 CA20 4M118 AA08 AA10 AB01 BA05 CA15 CA35 CB14 EA01 GA10 GD15 5C024 AX06 CY47 CY49 EX21 5B0BFBA BG20
Claims (10)
から離間した状態のダイアフラム構造に支持する支持部
を備え、かつ上記赤外線検出体及び支持部は下層に絶縁
層を有する熱型赤外線検出素子において、 上記絶縁層に、赤外線検出体及び支持部を下に凸の形状
とさせる伸長力が付与されているとともに、 上記赤外線検出体の赤外線吸収層自体に、上記赤外線検
出体を下に凸の形状とさせる伸長力を打ち消して該赤外
線検出体を基板に略平行に保持する打消力が付与されて
いることを特徴とする熱型赤外線検出素子。1. A thermal infrared detecting element comprising a support for supporting an infrared detector having an infrared absorbing layer on a diaphragm structure separated from a substrate, wherein the infrared detector and the support have an insulating layer below. In the above, the insulating layer is provided with a stretching force to make the infrared detector and the support portion have a downwardly convex shape, and the infrared absorbing layer itself of the infrared detector has the infrared detector below the convex. A thermal infrared detecting element, wherein a canceling force is applied to cancel the elongating force to be shaped and hold the infrared detector substantially parallel to the substrate.
備え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。2. The thermal infrared detecting element according to claim 1, wherein the supporting portion includes one or more insulating layers and a metal layer.
導体層とを備え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. The thermal infrared detecting element according to claim 1, wherein the support comprises at least one insulating layer, a metal layer and a semiconductor layer.
を透過する際の屈折率を考慮した波長の略1/4となる
ように設定されていることを特徴とする請求項1、2又
は3記載の熱型赤外線検出素子。4. The infrared absorbing layer according to claim 1, wherein the thickness of the infrared absorbing layer is set to be approximately 4 of the wavelength in consideration of the refractive index when transmitting through the infrared absorbing layer. 4. The thermal infrared detecting element according to 2 or 3.
シリコン膜にて形成されていることを特徴とする請求項
1〜4のいずれか1項に記載の熱型赤外線検出素子。5. The thermal infrared detecting element according to claim 1, wherein one or more insulating films used for the supporting portion are formed of a silicon oxide film.
ルマニウム(Ge)を主成分とする膜を備えることを特
徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱型赤外
線検出素子。6. The thermal infrared detecting element according to claim 1, wherein the infrared absorbing layer comprises a film containing silicon (Si) or germanium (Ge) as a main component. .
赤外線検出素子を製造するに際して、絶縁膜を酸化シリ
コン膜にてプラズマCVD装置を用いて形成するととも
に、この絶縁膜の成膜時におけるガス圧力を制御するこ
とにより内部応力を調整して伸長力を制御することを特
徴とする熱型赤外線検出素子の製造方法。7. When manufacturing the thermal infrared detecting element according to any one of claims 1 to 6, the insulating film is formed of a silicon oxide film using a plasma CVD apparatus, and the insulating film is A method for manufacturing a thermal infrared detecting element, wherein an elongation force is controlled by adjusting an internal stress by controlling a gas pressure during film formation.
のガス圧力を110Pa以下に制御することを特徴とす
る請求項7記載の熱型赤外線検出素子の製造方法。8. The method for manufacturing a thermal infrared detecting element according to claim 7, wherein the gas pressure of the reaction gas at the time of forming the silicon oxide film is controlled to 110 Pa or less.
ゲルマニウム(Ge)を主成分とする膜をDCマグネト
ロンスパッタ装置にて作成し、成膜時において基板に印
加するRFバイアスのパワー密度を制御することによ
り、赤外線吸収層の伸長力を制御することを特徴とする
請求項7記載の熱型赤外線検出素子の製造方法。9. A film composed mainly of silicon (Si) or germanium (Ge) as an infrared absorbing layer is formed by a DC magnetron sputtering apparatus, and the power density of an RF bias applied to a substrate during film formation is controlled. 8. The method according to claim 7, wherein the extension force of the infrared absorption layer is controlled.
型赤外線検出素子を用いてなることを特徴とする赤外線
撮像素子。10. An infrared imaging device using the thermal infrared detection device according to any one of claims 1 to 6.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010025585A (en) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Infrared sensor |
JP2012208001A (en) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Seiko Epson Corp | Infrared detector |
JP2013253896A (en) * | 2012-06-08 | 2013-12-19 | Seiko Epson Corp | Photo detector, camera, and electronic apparatus |
JP2020134336A (en) * | 2019-02-20 | 2020-08-31 | 国立大学法人横浜国立大学 | Infrared absorber and gas sensor having infrared absorber |
-
2000
- 2000-08-29 JP JP2000259744A patent/JP2002071450A/en active Pending
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