JP2007178323A - 赤外線検出素子およびその製造方法と赤外線カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】応力がかかっても検出セルの断熱性が損なわれないようにする。
【解決手段】赤外線検出素子は、半導体基板１上に形成された凹部２と、凹部２の周囲の半導体基板１上に形成された配線部３と、凹部２内または凹部２上に形成された支持部４と、支持部４により支持される検出セル５とを備えている。支持部４は、２本の支持脚１１と、支持脚１１同士を連結する複数の連結部１２とを有する。各支持脚１１は、配線部３と検出セル５とを電気的に接続する支持配線部１３と、支持配線部１３の周囲を覆う支持絶縁部１４とを有する。支持部４を、２本の支持脚１１と、これら支持脚１１に等間隔で接続される複数の連結部１２とで構成するため、支持脚１１の基板面方向における歪みを抑制でき、支持脚１１が基板に接触しなくなり、熱コンダクタンスが低下するおそれもなくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、支持部で検出セルを支持するような構造の赤外線検出素子およびその製造方法と赤外線カメラに関する。

非冷却型（熱型）赤外線センサは、集光した赤外線を赤外線検出部で吸収して、輻射エネルギーを電気信号に変換するデバイスである。赤外線の吸収材と熱電変換素子からなる検出セルが外系と熱的に隔離されていることが特徴である。このような構造を実現するには、表面微細構造あるいはバルク微細構造形成技術が必要される。非冷却型赤外線センサは高価で大きな冷却器を必要とする冷却型赤外線センサとは異なり、安価で小型化が可能という利点がある。

熱隔離を行うには、検出セルを真空中に設置することと、検出セルと基板を物理的・電気的に接続する支持構造の熱コンダクタンスを低くすることが重要である。支持構造の熱コンダクタンスは構造が微細であればあるほど小さくなるため、上記構造形成プロセスのデザインルールを縮小することが本センサの感度向上につながる（特許文献１参照）。

特許文献１の場合、検出セルを支持する支持脚の断面構造は配線部とそれを保護する絶縁部で構成されているが、配線部が左右のいずれかにずれて形成された場合、支持脚は基板表面方向で歪んでしまい、物理的接触を起こしてしまう。上記のようなずれは、特に支持脚溝形成プロセスにおけるマスク合わせずれによって生じる。支持脚の幅は1μm以下であるが、例えば配線部が0.1μm偏った場合でも大きな歪みを生じるため、0.1μm以下の合わせ精度が要求される。
特開２００２−１０７２２４号公報

非冷却赤外線センサの感度は支持脚の熱コンダクタンスに逆比例するが、熱の伝達経路の途中で支持脚が他部位と接触してしまうと、検出セルの断熱性が著しく低下する。このような構造エラーは衝撃や濡れ等の外部要因で生じる他に、構造そのものが持つ応力によっても生じる。

応力には、構造形成時のプロセス温度とデバイス動作温度の差から生じる熱応力と、構造を構成する材料そのものが持つ内部応力がある。構造が空間的に対称であればこれら応力は内部でキャンセルされるが、非対称であれば、非対称性を持つ方向に構造が変形してしまう。

特許文献１の場合、支持脚の断面構造は配線部とそれを保護する絶縁部から構成されるが、配線部が左右いずれかにずれて形成された場合、支持構造は基板表面方向で歪んでしまい、物理的接触を起こす。上記のようなずれは、特に支持脚溝形成プロセスにおけるマスク合わせずれによって発生する。支持脚の幅は1μm以下であるが、例えば配線部が0.1μm偏った場合でも大きな歪みを生じ、0.1μm以下の合わせ精度が要求される。

上記のような厳しい合わせ精度要求を回避するため、内部応力による歪みを抑えるようなロバストな支持脚構造が必須となる。

本発明は、応力がかかっても検出セルの断熱性が損なわれることがない赤外線検出素子およびその製造方法を提供するものである。

本発明の一態様によれば、半導体基板上に空間を介して形成された熱電変換部および赤外線吸収層を有する検出セルと、前記半導体基板上に形成された第１の配線部と、前記半導体基板上に空間を介して形成され、前記検出セルを支持する支持部と、、を備え、前記支持部は、前記第１の配線部と前記検出セルとを電気的に接続する第２の配線部と、この第２の配線部の周囲を覆う絶縁部とをそれぞれ有する複数の支持脚と、
前記複数の支持脚同士を相互に連結する絶縁材料からなる少なくとも一つの連結部と、を有することを特徴とする赤外線検出素子が提供される。

また、本発明の一態様によれば、半導体基板上に、検出セル用の熱電変換部と支持部用の第１の配線部とを形成する工程と、前記半導体基板上を保護絶縁部で覆うとともに、第２の配線部を形成する工程と、前記保護絶縁部の一部を除去して、前記半導体基板を露出させる工程と、前記半導体基板を露出させた領域から前記半導体基板をエッチング除去して、前記熱電変換部および前記第１の配線部とその周囲の前記保護絶縁部との下方に凹部を形成する工程と、前記凹部上の前記保護絶縁部の一部をエッチング除去して、前記支持部を構成する複数の支持脚と、前記複数の支持脚同士を相互に連結する絶縁材料からなる少なくとも一つの連結部と、を形成する工程と、を備えることを特徴とする赤外線検出素子の製造方法が提供される。

また、本発明の一態様によれば、縦横に列設された複数の赤外線検出素子で検出された赤外線検出信号を順に出力する赤外線検出装置と、前記赤外線検出装置の出力信号に対する信号処理を行う信号処理回路と、を備え、前記複数の赤外線検出素子は、半導体基板上に空間を介して形成された熱電変換部および赤外線吸収層を有する検出セルと、前記半導体基板上に形成された第１の配線部と、前記半導体基板上に空間を介して形成された前記検出セルを支持する支持部と、を備え、前記支持部は、前記第１の配線部と前記検出セルとを電気的に接続する第２の配線部と、この第２の配線部の周囲を覆う支持絶縁部とをそれぞれ有する複数の支持脚と、前記複数の支持脚同士を相互に連結する絶縁材料からなる少なくとも一つの連結部と、を有することを特徴とする赤外線カメラが提供される。

本発明によれば、応力がかかっても検出セルの断熱性が損なわれることがない赤外線検出素子を作製することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る赤外線検出素子の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。これらの図に示す赤外線検出素子は、半導体基板１上に形成された凹部２と、凹部２の周囲の半導体基板１上に形成された配線部３と、配線部３の周囲を覆う絶縁材料からなる配線保護部８と、凹部２内または凹部２上に形成された支持部４と、凹部２内または凹部２上に配置されて支持部４により支持される検出セル５とを備えている。

検出セル５は、赤外線を吸収して熱を発生する赤外線吸収層６と、赤外線吸収層６で発生された熱を電気信号に変換する熱電変換部７とを有する。

熱電変換部７はｐｎ接合を有し、ｐｎ接合の順方向特性の温度依存性を利用し、電流一定の条件下で順方向電圧の変化を読み出す。単位面積当たりの入射赤外線パワーをＩ_light、吸収効率をγ、単位画素当たりの赤外線吸収面積をＡ_D、検出セル５から半導体基板１への熱コンダクタンスをＧ_th、ｐｎ接合の熱電変換係数をｄV／ｄＴとすると、熱電変換部７の出力信号は（１）式で表される。

（１）式において、Ｇ_thは支持部４の熱コンダクタンスであり、（２）式で表される。
Ｇ_th＝ＮＡ／Ｌ …（２）
（２）式において、κは支持部４の材料に依存する熱伝導率、Ａは支持部４の断面積、Ｌは支持部４の長さ、Ｎは支持部４の本数である。

上述した（１）式が赤外線検出素子の感度を表す。この感度は、（１）式から明らかように、検出セル５と半導体基板１との間の熱コンダクタンスＧ_thに反比例する。したがって、半導体基板１上の凹部２により、検出セル５と支持部４を半導体基板１と配線部３から熱分離することで、赤外線検出素子の感度を向上できる。

図１に示すように、支持部４は、２本の支持脚１１と、これら支持脚１１同士を連結する絶縁材料からなる複数の連結部１２とを有する。各支持脚１１は、配線部３と検出セル５とを電気的に接続する支持配線部１３と、支持配線部１３の周囲を覆う支持絶縁部１４とを有する。

支持配線部１３は導電材料（例えば、金属）で形成され、その熱伝導率をκ_M、支持絶縁部１４の熱伝導率をκ_Iとすると、支持配線部１３の単位長さ当たりの熱コンダクタンスｇ_thは（３）式で表される。
ｇ_th＝Ａ_MM＋Ａ_Iκ_I …（２）
ここで、支持配線部１３をポリシリコンで形成し、支持絶縁部１４を二酸化シリコンで形成する場合、κ_M＝２０Ｗ／ｍ・Ｋ、κ_I＝１．４W／ｍ・Kとなる。Ａ_MとＡ_Iが同程度であるとすると、（３）式からわかるように、熱伝導を担うのはほぼ支持配線部１３である。

支持脚１１の断面形状が非対称的、すなわち支持脚１１内の支持配線部１３が中央よりも偏った位置に形成されている場合、その断面と平行な方向に働く応力により、基板平面方向または深さ方向に歪みが生じる。この応力は、熱応力と内部応力を含んでいる。熱応力は、支持配線部１３と支持絶縁部１４の形成温度と動作温度の差から熱膨張（熱収縮）が生じる際に、支持配線部１３と支持絶縁部１４の各材料間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の差により発生する応力である。また、内部応力は、支持配線部１３と支持絶縁部１４が元々有する応力である。

支持脚１１の断面積が小さくなるほど、また支持脚１１内での支持配線部１３の位置が中心からずれるほど、応力による変位量は大きくなる。

このような応力が生じると、例えば図３に示すように、支持配線部１３が基板面方向に歪んでしまい、一部の場所１５で支持脚１１が半導体基板１と接触するおそれがある。支持脚１１が半導体基板１と接触すると、断熱性が損なわれ、熱コンダクタンスが非常に大きくなってしまう。

支持脚１１の断面サイズは１μｍ×１μｍ以下で、長さは数１０μｍであることが望ましいが、支持配線部１３のずれ量が基板面方向に０．１μｍであったとすると、２０μｍの支持脚１１は基板面方向に約１μｍ変位してしまう。これは、凹部２を形成するために用いられる後述する通孔を形成する際のマスクの合わせずれ精度は、０．１μｍ以下にする必要があることを意味している。

そこで、本実施形態では、このような内部応力による歪みを解消するために、２本の支持脚１１の間に連結部１２を設けて、マスクの合わせずれ精度を高くする必要がないようにしている。連結部１２は、支持脚１１の延在方向に略直交する方向に一定間隔で列設されている。なお、連結部１２の数、配置場所および配置間隔には特に制限はない。

連結部１２は２本の支持脚１１間に略直角に配置されており、連結部１２の両端の支持脚１１の温度はほぼ一定である。したがって、連結部１２には温度差による熱はほとんど生じない。したがって、２本の支持脚１１の間に連結部１２を配置しても、支持部４全体の熱コンダクタンスは増えない。

図４は連結部１２の間隔と支持脚１１の基板面方向の変位量との関係をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフである。横軸は１μｍ当たりの連結部１２の数を示し、縦軸は支持脚１１の変位量（μｍ）を示している。ここでは、詳しいシミュレーション条件は省略するが、連結部１２を４μｍピッチ、すなわち総延長が２０μｍの支持脚１１に５本程度の連結部１２を等間隔で形成すると、基板面方向の変位量を十分に抑制できることがわかる。

また、２本の支持脚１１間に複数の連結部１２を等間隔で形成した場合には、連結部１２の位置は支持脚１１の歪みに影響しなくなり、マスク合わせの精度も要求されなくなる。

図５〜図９は本実施形態に係る赤外線検出素子の製造工程の手順を示す断面図である。まず、半導体基板１上に保護絶縁部２１を形成し、その上に熱電変換部７と保護絶縁部２２を互いに隣接して形成する。半導体基板１としてＳＯＩ基板を用いた場合には、ＳＯＩ基板の埋め込み酸化膜を保護絶縁部２１として用いてもよい。熱電変換部７は、例えば単結晶シリコンを材料とするｐｎダイオードである。熱電変換部７に隣接して形成される保護絶縁膜２２は、例えば二酸化シリコンを材料とする素子分離領域として作用する。

次に、保護絶縁部２２の上に金属膜を形成してパターニングすることにより支持配線部１３を形成する。金属膜の材料は、例えばトランジスタのゲート材料として用いられる高不純物濃度のポリシリコンである（図５）。

次に、支持配線部１３が形成された基板全面に保護絶縁膜２３を形成し、その上に金属膜を形成してパターニングすることにより、配線部３を形成する。その後、再び基板全面に保護絶縁膜２３を形成する（図６）。

次に、凹部２を形成するために、基板の一部に例えばＲＩＥ等の異方性エッチングによって通孔２４を形成し、半導体基板１の表面を露出させる（図７）。この工程により、検出セル５が形成される領域２５と、支持部４が形成される領域２６とが互いに分離して形成され、この際に支持脚１１および連結部１２を形成するためのパターニングが行われる。この通孔２４を形成するためのレジスト露光工程は、一般的には、厳しいマスク合わせ精度を要求する。

次に、例えばＲＩＥ等の異方性エッチングにより、支持部４内に支持絶縁部１４および連結部１２を形成するために保護絶縁部２３の一部を深さ方向に削る（図８）。この工程は、支持脚１１の熱コンダクタンスを低減するためのものである。

次に、通孔２４の底面から半導体基板１を徐々にエッチングし、凹部２を形成する（図９）。この工程に用いられるエッチング液として、例えばＴＭＡＨやＫＯＨ等の異方性エッチング溶剤が用いられる。

凹部２を形成した後、必要に応じて、支持脚１１および連結部１２を構成する支持配線部１３と連結部１２の形状を成形するスリミング処理を行う。例えば、支持絶縁部１４が二酸化シリコンの場合、フッ酸処理によりスリミングを行い、熱コンダクタンスを低下させる。

このように、第１の実施形態では、検出セル５を支持する支持部４を、２本の支持脚１１と、これら支持脚１１に等間隔で接続される複数の連結部１２とで構成するため、支持脚１１の基板面方向における歪みを抑制でき、支持脚１１が基板に接触しなくなり、熱コンダクタンスが低下するおそれもなくなる。したがって、検出セル５の感度が低下するおそれもなく、ロバストな非冷却型赤外線検出素子を作製できる。

また、本実施形態では、凹部２形成用の通孔２４の形成位置が多少ずれても、支持脚１１が基板に接触するおそれがないため、通孔２４を形成する際のマスク合わせ精度がそれほど要求されず、製造工程の簡略化と歩留まり向上が図れる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、連結部１２の形状が第１の実施形態とは異なることを特徴とする。

図１０は本発明の第２の実施形態に係る赤外線検出素子の平面図である。図１０では、図１と共通する構成部分には同一の符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。図１０の赤外線検出素子は、連結部１２の形状が図１と異なっており、それ以外は図１と同様の構造を有する。

図１１は図１０の連結部１２の拡大図である。図示のように、連結部１２は網目状になっており、図１の連結部１２よりも多くの場所で２本の支持脚１１同士が接続される。したがって、第１の実施形態よりも、より堅固に２本の支持脚１１同士が連結されて、支持脚１１の基板面方向の歪みをより低減できる。

網目により形成された隙間が絶縁物等で埋もれてしまうと、その部分に熱流が分岐し、断熱性が悪くなる。したがって、図１１に示す網目構造を形成する場合には、網目の隙間が埋もれないようにする必要がある。

第２の実施形態に係る赤外線検出素子は、図５〜図９とほぼ同様の製造工程にて作製される。図８の工程で連結部１２を形成する際、網目状のマスクパターンを用いてＲＩＥ等によるエッチングを行うことで、網目状の連結部１２を形成できる。

このように、第２の実施形態では、網目状の連結部１２により２本の支持脚１１を接続するため、支持脚１１同士をより堅固に接続することができ、支持脚１１の基板面方向の歪みをより低減できる。

なお、網目の形状は図１１のような格子状であってもよいし、それ以外に、菱形形状やランダム形状でもよい。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、支持脚１１がジグザグ状に形成されていることを特徴とする。

図１２は本発明の第３の実施形態に係る赤外線検出素子の平面図である。図１２では、図１と共通する構成部分には同一符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。図１２の赤外線検出素子は、折り返し構造すなわちジグザグ状に形成された２本の支持脚１１と、これら支持脚１１の延在方向に略直交する方向に一定間隔で配置された複数の連結部１２とを有する。

第１および第２の実施形態と異なり、図１２の支持脚１１は、長い辺を持たないため、応力による変位量が必然的に少なくなる。このようなジグザグ状の支持脚１１を設けることに加えて、支持脚１１同士を連結部１２で接続することにより、支持脚１１の基板面方向への歪みをより低減できる。

（第４の実施形態）
第１〜第３の実施形態は、検出セル５を片側だけで支持する片持ち構造であったが、第４の実施形態は、検出セル５を対向する両辺側で支持する両持ち構造であることを特徴とする。

図１３は本発明の第４の実施形態に係る赤外線検出素子の平面図である。図１３では、図１と共通する構成部分には同一符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。図１３の赤外線検出素子は、検出セル５の中心線Ｂ−Ｂを軸として対称的な構造を有する。

２本の支持脚１１も、中心線Ｂ−Ｂを軸として対称的に配置されている。２本の支持脚１１とも検出セル５の対向する二辺の近傍に接続されており、両持ち構造になっている。

図１３の構造の場合、二本の支持脚１１の基端部、すなわち支持脚１１の検出セル５との接続点からの距離が等しい位置同士を連結部１２で接続している。支持脚１１は対称構造であるため、連結部１２の両端位置での温度は等しくなり、支持部４の熱コンダクタンスは増大しない。

連結部１２を設けることで、支持脚１１の歪みは軽減されるが、半導体基板１の深さ方向の歪みも軽減する必要があることから、検出セル５の対向する二辺の近傍に支持脚１１を接続して対称構造にしている。検出セル５は、支持部４に比べて応力に対する歪みが非常に小さいため、検出セル５の対向する二辺の近傍に二本の支持脚１１を接続することで、支持脚１１の半導体基板１の深さ方向における歪みを抑制できる。

図１３の赤外線検出素子の製造工程は、第１〜第３の実施形態の製造工程とほぼ同様であり、図７および図８で用いるマスクパターンを変えるだけで対応可能である。

このように、第４の実施形態では、二本の支持脚１１を対称的に配置し、これら支持脚１１を検出セル５の対向する二辺の近傍に接続するため、支持脚１１の基板面方向の歪みを抑制できるだけでなく、基板の深さ方向の歪みも抑制できる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態は、検出セル５と支持部４を上下に配置することを特徴とする。

図１４は本発明の第５の実施形態に係る赤外線検出素子の平面図、図１５は図１４のＡ−Ａ線断面図である。

本実施形態の支持部４は、折り返し構造すなわちジグザグ状に形成された二本の支持脚１１と、これら支持脚１１同士を一定間隔で接続する複数の連結部１２とを有する。支持脚１１は、凹部２内の隅部で上方に延びるコンタクト３１を介して、凹部２の上方に配置された検出セル５に接続されている。検出セル５は、図１４の点線で示すように、凹部２全体を覆うサイズを有する。

第１〜第３の実施形態よりも検出セル５のサイズを大型化できるため、赤外線の吸収面積を広げることができ、上述した（２）式のＬを大きくすることができる。これにより、熱コンダクタンスがより小さくなる。

なお、支持脚１１の形状は、必ずしも図１４のような折り返し構造でなくてもよく、図１、図１０または図１３のような形状でもよい。

図１６〜図１９は第５の実施形態に係る赤外線検出素子の製造工程を示す断面図である。まず、半導体基板１上に、保護絶縁膜を形成した後、その上に支持配線部１３、支持絶縁部１４、、連結部１２および配線部３の形成領域を形成した後、凹部２用の通孔２４を形成する。次に、通孔２４の内部を含めて、基板上面全体に絶縁材料からなる犠牲層３２を形成する（図１６）。

次に、犠牲層３２の一部をエッチング除去してトレンチを形成し、このトレンチ内に導電材料を充填してコンタクト３１を形成する（図１７）。

次に、犠牲層３２の上に熱電変換部７と赤外線吸収層６を順に形成する。また、必要に応じて、エッチングにより枠を形成する（図１８）。

次に、犠牲層３２を例えばドライエッチングにより除去し、通孔２４を露出させる。そして、通孔２４の底面に接する半導体基板１を徐々にエッチングし、凹部２を形成する（図１９）。この場合に用いるエッチング液は、ＴＭＡＨやＫＯＨなどが望ましい。これにより、図１４および図１５の構造の赤外線検出素子が得られる。

このように、第５の実施形態では、支持部４の上方に検出セル５を配置するため、検出セル５のサイズを凹部２よりも大きくでき、赤外線の吸収面積が広がることから、赤外線の検出感度が向上する。また、支持部４は、二本の支持脚１１と、両者を接続する複数の連結部１２とで構成されるため、支持脚１１が基板面方向に歪むおそれがなくなり、検出セル５の感度が低下するおそれもなく、ロバストな非冷却型赤外線検出素子を作製できる。

（第６の実施形態）
第６の実施形態は、第１〜第５の実施形態のいずれかにおける赤外線検出素子を用いて赤外線カメラを構成するものである。

図２０は本発明の第６の実施形態に係る赤外線カメラの概略構成を示すブロック図である。図２０の赤外線カメラは、赤外線撮像装置４１と、信号処理回路４２とを備えている。赤外線撮像装置４１は、縦横に複数個ずつ列設された第１〜第５の実施形態のいずれかにおける複数の赤外線検出素子４３と、これら赤外線検出素子４３を行単位で選択する垂直選択回路４４と、複数の赤外線検出素子４３の各列に対応して設けられる複数の増幅回路４５と、これら増幅回路４５の出力を順に選択する水平選択回路４６とを有する。

信号処理回路４２は、赤外線撮像装置４１の出力信号を増幅する第１増幅器４７と、非撮像時の固定パターン成分を除去する背景除去部４８と、背景除去部４８の出力信号を増幅する第２増幅器４９と、第２増幅器４９の出力信号に対してＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換器５０と、Ａ／Ｄ変換器５０から出力されたデジタル信号に基づいて画像補正処理等を行う画像処理演算器５１とを備えている。画像処理演算器５１の出力信号は、例えば不図示の表示装置に表示される。

図２０の赤外線撮像装置４１内の垂直選択回路４４は、１行単位で赤外線検出素子４３の出力信号を選択し、バイアス電圧を印加していく。水平選択回路４６は、垂直選択回路４４で選択された特定の行の赤外線検出素子４３の出力信号を順に選択して出力する。信号処理回路４２は、画面を水平方向に走査しながら１画素ごとに表示装置に表示を行う。

このように、第６の実施形態によれば、第１〜第５の実施形態による赤外線検出素子４３を縦横に列設することにより、赤外線カメラを構成することができる。

本発明の第１の実施形態に係る赤外線検出素子の平面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 支持配線部が歪む様子を示す図。 連結部１２の間隔と支持脚１１の基板面方向の変位量との関係をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフ。 本実施形態に係る赤外線検出素子の製造工程の手順を示す断面図。 図５に続く工程断面図。 図６に続く工程断面図。 図７に続く工程断面図。 図８に続く工程断面図。 本発明の第２の実施形態に係る赤外線検出素子の平面図。 図１０の連結部１２の拡大図。 本発明の第３の実施形態に係る赤外線検出素子の平面図。 本発明の第４の実施形態に係る赤外線検出素子の平面図。 本発明の第５の実施形態に係る赤外線検出素子の平面図。 図１４のＡ−Ａ線断面図。 第５の実施形態に係る赤外線検出素子の製造工程を示す断面図。 図１６に続く工程断面図。 図１７に続く工程断面図。 図１８に続く工程断面図。 本発明の第６の実施形態に係る赤外線カメラの概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１ 半導体基板
２ 凹部
３ 配線部
４ 支持部
５ 検出セル
６ 赤外線吸収層
７ 熱電変換部
８ 配線保護部
１１ 支持脚
１２ 連結部
１３ 支持配線部
１４ 支持絶縁部
２１〜２３ 保護絶縁部
２４ 通孔
３１ コンタクト
３２ 犠牲層

Claims (11)

1. 半導体基板上に空間を介して形成された熱電変換部および赤外線吸収層を有する検出セルと、
   前記半導体基板上に形成された第１の配線部と、
   前記半導体基板上に空間を介して形成され、前記検出セルを支持する支持部と、
   、
   を備え、
   前記支持部は、
   前記第１の配線部と前記検出セルとを電気的に接続する第２の配線部と、この第２の配線部の周囲を覆う絶縁部とをそれぞれ有する複数の支持脚と、
   前記複数の支持脚同士を相互に連結する絶縁材料からなる少なくとも一つの連結部と、を有することを特徴とする赤外線検出素子。
2. 前記連結部は、個々の前記支持脚における温度が略同一の領域同士を相互に連結することを特徴とする請求項１に記載の赤外線検出素子。
3. 前記連結部は、前記凹部内または前記凹部上に略平行に配置される２本の前記支持脚同士を、これら支持脚の延在方向に略直交する方向に連結することを特徴とする請求項１または２に記載の赤外線検出素子。
4. 互いに略同一の間隔で配置される複数の前記連結部が設けられることを特徴とする請求項３に記載の赤外線検出素子。
5. 前記連結部は、網目状あるいは格子状に形成されており、前記複数の支持脚同士を複数箇所で相互に連結することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の赤外線検出素子。
6. 前記支持脚は、延在方向が複数箇所で変化する折り返し構造を有し、個々の延在方向に略直交する方向に前記連結部が配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の赤外線検出素子。
7. 前記支持部は、前記検出セルの一端部側のみ支持することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の赤外線検出素子。
8. 前記支持部は、前記検出セルを対向する二つの端部側でそれぞれ支持することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の赤外線検出素子。
9. 前記支持部よりも上方で前記半導体基板の一主面に略平行に配置される前記検出セルと、前記支持部と、を接続する上下に延在するコンタクトを備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の赤外線検出素子。
10. 半導体基板上に、検出セル用の熱電変換部と支持部用の第１の配線部とを形成する工程と、
    前記半導体基板上を保護絶縁部で覆うとともに、第２の配線部を形成する工程と、
    前記保護絶縁部の一部を除去して、前記半導体基板を露出させる工程と、
    前記半導体基板を露出させた領域から前記半導体基板をエッチング除去して、前記熱電変換部および前記第１の配線部とその周囲の前記保護絶縁部との下方に凹部を形成する工程と、
    前記凹部上の前記保護絶縁部の一部をエッチング除去して、前記支持部を構成する複数の支持脚と、前記複数の支持脚同士を相互に連結する絶縁材料からなる少なくとも一つの連結部と、を形成する工程と、を備えることを特徴とする赤外線検出素子の製造方法。
11. 縦横に列設された複数の赤外線検出素子で検出された赤外線検出信号を順に出力する赤外線検出装置と、
    前記赤外線検出装置の出力信号に対する信号処理を行う信号処理回路と、を備え、
    前記複数の赤外線検出素子は、
    半導体基板上に空間を介して形成された熱電変換部および赤外線吸収層を有する検出セルと、
    前記半導体基板上に形成された第１の配線部と、
    前記半導体基板上に空間を介して形成された前記検出セルを支持する支持部と、を備え、
    前記支持部は、
    前記第１の配線部と前記検出セルとを電気的に接続する第２の配線部と、この第２の配線部の周囲を覆う支持絶縁部とをそれぞれ有する複数の支持脚と、
    前記複数の支持脚同士を相互に連結する絶縁材料からなる少なくとも一つの連結部と、を有することを特徴とする赤外線カメラ。

Images