JP2008175720A - Infrared sensor and infrared sensor array - Google Patents

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義幸 中木
Hisatoshi Hata
久敏 秦
Akira Yamashita
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a miniaturized infrared sensor having high detection sensitivity to infrared radiation of a wavelength of 20 μm or lower, especially about 10 μmd. <P>SOLUTION: An infrared sensor for detecting light incoming to an infrared detection section includes a substrate, a cavity section formed in the substrate, the rectangular infrared detection section supported by supporting legs on the cavity section, and a mirror disposed on the substrate along only one side of the infrared detection section. The light incoming to the mirror is reflected by the mirror and incomes to the infrared detection section. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、小型化された赤外線センサおよび赤外線センサアレイに関し、特に、波長が１０μｍ程度の赤外線を検出する熱型赤外線センサおよび赤外線センサアレイに関する。   The present invention relates to a miniaturized infrared sensor and infrared sensor array, and more particularly, to a thermal infrared sensor and an infrared sensor array that detect infrared rays having a wavelength of about 10 μm.

従来の赤外線センサでは、赤外線受光部を備えたセンサアレイ上に、赤外線入射用の複数の貫通孔を備えた集光ミラーを固着することにより、赤外線受光部を集光ミラーで囲み、受光面積を大きくして検出感度の向上を図っている（例えば、特許文献１参照）。
また、検出感度を向上させるために、３Ｄホーン型アンテナと呼ばれる集光ミラーを設けたマイクロボロメータも提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
特開２００５−２６８６６０号公報 K. Kim et al.: “3D-feed horn antenna-coupled microbolometer”, Sensors and Actuators A 110 (2004) pp.196-205 In a conventional infrared sensor, a condenser mirror having a plurality of through-holes for infrared incidence is fixed on a sensor array having an infrared light receiver so that the infrared receiver is surrounded by the condenser mirror to reduce the light receiving area. The detection sensitivity is improved by increasing it (see, for example, Patent Document 1).
In order to improve detection sensitivity, a microbolometer provided with a condensing mirror called a 3D horn antenna has also been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).
JP 2005-268660 A K. Kim et al .: “3D-feed horn antenna-coupled microbolometer”, Sensors and Actuators A 110 (2004) pp.196-205

赤外線カメラに適用されるアレイ型の赤外線センサでは、高精細化、多画素化、光学系の小型化のために、画素形成領域の小型化が必要とされる。画素ピッチとしては、現状の１００μｍから２０μｍのオーダに小型化が進められている。このような赤外線センサでは、略矩形形状の赤外線検知部の一辺の長さが１０μｍ程度となり、赤外線受光部を囲む集光ミラーの開口部の一辺の長さも１０μｍ程度となる。   In an array type infrared sensor applied to an infrared camera, it is necessary to reduce the pixel formation region in order to increase the definition, increase the number of pixels, and reduce the size of the optical system. The pixel pitch is being reduced from the current 100 μm to the order of 20 μm. In such an infrared sensor, the length of one side of the substantially rectangular infrared detection unit is about 10 μm, and the length of one side of the opening of the condensing mirror surrounding the infrared light receiving unit is also about 10 μm.

しかしながら、このような赤外線センサを、波長が１０μｍ程度の赤外線の検出に使用した場合、集光ミラーを設けても検出感度が向上しないという問題があった。これに対して、発明者らが鋭意検討した結果、赤外線センサに入射する赤外線の波長（検出波長）が、開口部の寸法と同程度となると、開口部を通過するべき赤外線が反射され、赤外線検知部に入射する赤外線の量が減少し、検出感度が低下することを見出した。即ち、発明者らは、赤外線センサの高精細化を進める過程でこのような課題を見出し、これを解決すべく本願発明を完成させた。   However, when such an infrared sensor is used for detection of infrared rays having a wavelength of about 10 μm, there is a problem that the detection sensitivity is not improved even if a condenser mirror is provided. On the other hand, as a result of intensive studies by the inventors, when the wavelength of infrared rays (detection wavelength) incident on the infrared sensor is approximately the same as the size of the opening, the infrared light that should pass through the opening is reflected, and the infrared It has been found that the amount of infrared rays incident on the detector is reduced and the detection sensitivity is lowered. That is, the inventors found such a problem in the process of increasing the definition of the infrared sensor, and completed the present invention to solve this problem.

即ち、本発明は、検出波長が２０μｍ以下、特に１０μｍ程度の赤外線に対しても、高い検出感度を有する小型化された赤外線センサおよび赤外線センサアレイの提供を目的とする。   That is, an object of the present invention is to provide a miniaturized infrared sensor and infrared sensor array having high detection sensitivity even for infrared rays having a detection wavelength of 20 μm or less, particularly about 10 μm.

本発明は、赤外線検知部に入射する光を検出する赤外線センサであって、基板と、基板に形成された空洞部と、空洞部上に支持脚で支持された矩形の赤外線検知部と、赤外線検知部の一辺のみに沿って、基板上に設けられたミラーとを含み、ミラーに入射した光が、ミラーに反射されて赤外線検知部に入射することを特徴とする赤外線センサである。   The present invention is an infrared sensor that detects light incident on an infrared detection unit, a substrate, a cavity formed in the substrate, a rectangular infrared detection unit supported by a support leg on the cavity, and an infrared ray The infrared sensor includes a mirror provided on the substrate along only one side of the detection unit, and light incident on the mirror is reflected by the mirror and enters the infrared detection unit.

また、本発明は、基板と、基板に形成された空洞部と、空洞部上に支持脚で支持された矩形の赤外線検知部とを含む赤外線センサを、基板に含まれる直交する２軸方向にアレイ状に並置した赤外線センサアレイであって、直交する２軸方向の内の１軸方向にのみ、赤外線検知部に沿って基板上にミラーが形成され、ミラーに入射した光がミラーに反射されて赤外線検知部に入射することを特徴とする赤外線センサアレイでもある。   Further, the present invention provides an infrared sensor including a substrate, a cavity formed in the substrate, and a rectangular infrared detection unit supported by a support leg on the cavity in two orthogonal directions included in the substrate. An infrared sensor array juxtaposed in an array, wherein a mirror is formed on the substrate along the infrared detector only in one of the two orthogonal axes, and the light incident on the mirror is reflected by the mirror. And an infrared sensor array that is incident on the infrared detection unit.

以上のように、本発明では、波長が１０μｍ程度の赤外線に対しても高い検出効率を有する、小型化、高精細化された赤外線センサを提供できる。   As described above, the present invention can provide a miniaturized and high-definition infrared sensor having high detection efficiency even for infrared rays having a wavelength of about 10 μm.

また、かかる赤外線センサは、モノリシック工程で作製できるため、製造方法の簡略化が可能となる。   In addition, since the infrared sensor can be manufactured by a monolithic process, the manufacturing method can be simplified.

実施の形態１．
図１は、全体が２００で表される、本発明の実施の形態１にかかる赤外線検出装置の斜視図である。赤外線検出装置は、例えばシリコンからなる基板７を有する。基板７の上には、複数の熱型の赤外線センサ（赤外線検知素子）１００が、アレイ状に配置されている。赤外線センサ１００の周囲には、赤外線センサ１００から得られた電気信号を処理する外部回路２１０が設けられている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a perspective view of an infrared detection device according to a first exemplary embodiment of the present invention, the whole being represented by 200. FIG. The infrared detection device has a substrate 7 made of, for example, silicon. On the substrate 7, a plurality of thermal infrared sensors (infrared detection elements) 100 are arranged in an array. Around the infrared sensor 100, an external circuit 210 for processing an electrical signal obtained from the infrared sensor 100 is provided.

図２は、本実施の形態１にかかる赤外線センサ１００であり、図２（ａ）に平面図、図２（ｂ）の、図２（ａ）をＩＩ−ＩＩ方向に見た場合の断面図を示す。ＩＩ−ＩＩ方向は、図１のＩ−Ｉ方向に相当する。なお、図２では、４つ（２×２）の赤外線センサ１００を示している。   FIG. 2 shows the infrared sensor 100 according to the first embodiment. FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view when FIG. 2A is viewed in the II-II direction. Indicates. The II-II direction corresponds to the II direction of FIG. In FIG. 2, four (2 × 2) infrared sensors 100 are shown.

図２に示すように、赤外線センサ１００は、例えばシリコンからなる基板７を含む。基板７には、例えば酸化シリコンからなる絶縁体５を、基板７に一部が埋め込まれるように形成する。また、絶縁体５は、その上に形成された配線層６を覆うように形成されている。配線層６は、例えばＡｌ−Ｃｕ等にアルミニウム合金や、アルミニウムから形成される。基板７には中空部８が設けられており、その上に、支持脚３で支持された赤外線検知部４が設けられている。中空部８を設けた断熱構造により、赤外線検知部４に入射した光が効率よく熱に変換される。   As shown in FIG. 2, the infrared sensor 100 includes a substrate 7 made of, for example, silicon. An insulator 5 made of, for example, silicon oxide is formed on the substrate 7 so as to be partially embedded in the substrate 7. The insulator 5 is formed so as to cover the wiring layer 6 formed thereon. The wiring layer 6 is formed of, for example, Al—Cu or the like from an aluminum alloy or aluminum. A hollow portion 8 is provided in the substrate 7, and an infrared detection unit 4 supported by the support legs 3 is provided thereon. Due to the heat insulating structure provided with the hollow portion 8, the light incident on the infrared detecting portion 4 is efficiently converted into heat.

赤外線検知部４は、例えば矩形形状であり、横幅（短辺）は、２０μｍ以下、ここでは１０μｍ程度であり、これは赤外線検知部４による検出波長と同程度の大きさである。また、縦幅（長辺）は１０μｍより大きくなっている。また、支持脚３は、例えば図２（ａ）に示すように、赤外線検知部４の左右にそれぞれ接続され、蛇行形状を有している。赤外線センサ１００では、赤外線検知部４の横側に支持脚３が設けられているため、この領域への入射光は検出されない。このため、後述するミラー２は、赤外線検知部４の横側で支持脚３の一部を覆うように形成し、この領域への入射光を検出できるように形成している。   The infrared detection unit 4 has a rectangular shape, for example, and has a width (short side) of 20 μm or less, here about 10 μm, which is about the same as the detection wavelength of the infrared detection unit 4. The vertical width (long side) is larger than 10 μm. Further, as shown in FIG. 2A, for example, the support legs 3 are connected to the left and right sides of the infrared detection unit 4 and have a meandering shape. In the infrared sensor 100, since the support leg 3 is provided on the lateral side of the infrared detection unit 4, the incident light to this region is not detected. For this reason, the mirror 2 to be described later is formed so as to cover a part of the support leg 3 on the side of the infrared detection unit 4 so that incident light to this region can be detected.

赤外線検知部４は、例えば、シリコンのダイオードからなるが、この他に酸化バナジウム、ポリシリコン、アモルファスシリコンなどのボロメータ薄膜から形成しても良い。赤外線検知部４と配線層６は、支持脚３に設けられた配線（図示せず）により接続されている。
なお、縦方向に配置された配線６が、横方向に配置された配線６を跨ぐ部分におけるジャンパ配線、配線６間の接続配線、外部回路２１０への接続配線等は、従来の赤外線センサと同様であり、ここでは省略する。 The infrared detection unit 4 is made of, for example, a silicon diode, but may be formed of a bolometer thin film such as vanadium oxide, polysilicon, or amorphous silicon. The infrared detector 4 and the wiring layer 6 are connected by a wiring (not shown) provided on the support leg 3.
The jumper wiring, the connection wiring between the wirings 6, the connection wiring to the external circuit 210, etc. in the portion where the wiring 6 arranged in the vertical direction straddles the wiring 6 arranged in the horizontal direction are the same as those of the conventional infrared sensor. And is omitted here.

絶縁体５の上には、支持体９が、空洞部８の上に張り出すように設けられ、その上にミラー２が所定の角度で固定されている。ミラー２は、例えば、酸化シリコン膜と白金膜の積層構造からなる。ミラー２は、図２（ａ）に示すように、縦方向（図２（ａ）では上下方向）に延びて横方向に並ぶように配置され、横方向（図２（ａ）では左右方向）に延びるようには設けない。図２（ａ）に示すように、複数の赤外線センサ１００に対して、ミラー２は共通ミラーとして一体的に形成されることが好ましい。   On the insulator 5, a support 9 is provided so as to overhang the cavity 8, and the mirror 2 is fixed at a predetermined angle thereon. The mirror 2 has, for example, a laminated structure of a silicon oxide film and a platinum film. As shown in FIG. 2 (a), the mirror 2 extends in the vertical direction (vertical direction in FIG. 2 (a)) and is arranged in the horizontal direction, and is arranged in the horizontal direction (horizontal direction in FIG. 2 (a)). It is not provided so as to extend. As shown in FIG. 2A, the mirror 2 is preferably formed integrally with the plurality of infrared sensors 100 as a common mirror.

また、ミラー２の角度は、概ね、基板７の法線方向から入射した光が反射されて、赤外線検知部４に照射されるような角度である。
ミラー２には、ミラー支持体貫通孔２ａを形成して強度を高くして所望の形状を維持しているが、小規模のアレイである場合などでミラー２がアレイ端で支えられる場合にはミラー支持体貫通孔２ａはなくても構わない。 The angle of the mirror 2 is generally an angle at which light incident from the normal direction of the substrate 7 is reflected and irradiated to the infrared detection unit 4.
The mirror 2 is formed with a mirror support through-hole 2a to increase the strength and maintain a desired shape. However, when the mirror 2 is supported by the end of the array, such as in a small-scale array, etc. The mirror support through hole 2a may not be provided.

なお、本実施の形態１では、ミラー２の形状を平板状としたが、湾曲した表面等、平坦でないミラー２としても構わない。以下の実施の形態２、３においても同様である。   In the first embodiment, the shape of the mirror 2 is a flat plate, but it may be a non-flat mirror 2 such as a curved surface. The same applies to the following second and third embodiments.

かかる赤外線センサ１００では、赤外線検知部４に検出光が入射すると、赤外線検知部４で光エネルギーが熱エネルギーに変わり、赤外線検知部４の温度が変化する。これに伴い、例えば抵抗値のような赤外線検知部４の物性値が変化し、これを支持脚３に設けた配線（図示せず）を介して検出することにより、入射光を検出する。本実施の形態１にかかる赤外線センサ１００では、赤外線検知部４に直接入射する検出光に加えて、ミラー２上に入射する入射光も反射されて赤外線検知部４に入射する。即ち、実質的に赤外線検知部４の面積（開口率）が増大し、入射光の検出感度が向上する。   In the infrared sensor 100, when detection light is incident on the infrared detection unit 4, light energy is changed to thermal energy in the infrared detection unit 4, and the temperature of the infrared detection unit 4 is changed. Along with this, for example, the physical property value of the infrared detecting unit 4 such as a resistance value changes, and incident light is detected by detecting this through a wiring (not shown) provided on the support leg 3. In the infrared sensor 100 according to the first embodiment, in addition to the detection light that is directly incident on the infrared detection unit 4, the incident light that is incident on the mirror 2 is also reflected and enters the infrared detection unit 4. That is, the area (aperture ratio) of the infrared detector 4 is substantially increased and the detection sensitivity of incident light is improved.

上述のように、開口部の一辺が検出波長（１０μｍ程度）と同程度の長さの集光ミラーを設けた場合、開口部を通過するべき赤外線が反射され、検出効率が低下していたが、本実施の形態１にかかる赤外線センサ１００のように、ミラー２を、赤外線検知部４を囲まず一方向に形成することにより、縦方向（図２(a)では上下方向）に関しては、赤外線検知部４が受光領域の大半を占めているため、無駄となる入射光成分が少なく、かつ、ミラー２を設けていないために効率の低下がない。支持脚３を蛇行形状として赤外線検知部４を挟み込むように配置しているため、１つの赤外線検知部４と横方向に隣接する赤外線検知部４に検知が出来ない領域をまとめることができ、その上の一部にミラー２を設けることで入射光を有効に検知するようにした。支持脚３を形成している領域全てにミラー２を形成してもよい。図２に示すように赤外線検知部４の幅が検知波長と同程度で全てを覆うと入射光の反射が強くなり、一部だけを覆うように形成した方が高効率となる場合には、支持脚３を形成している領域の一部にミラー２を形成してもよい。このように、入射光は赤外線検知部４に入射し検出感度の高い赤外線センサ１００を得ることができる。   As described above, when a condensing mirror having a length approximately equal to the detection wavelength (about 10 μm) is provided on one side of the opening, the infrared rays that should pass through the opening are reflected, and the detection efficiency is reduced. As in the infrared sensor 100 according to the first embodiment, the mirror 2 is formed in one direction without surrounding the infrared detection unit 4, so that the vertical direction (vertical direction in FIG. 2A) is infrared. Since the detection unit 4 occupies most of the light receiving region, there are few incident light components that are wasted, and there is no reduction in efficiency because the mirror 2 is not provided. Since the support leg 3 has a meandering shape and is arranged so as to sandwich the infrared detection unit 4, it is possible to group areas that cannot be detected in one infrared detection unit 4 and the infrared detection unit 4 adjacent in the lateral direction. Incident light is effectively detected by providing a mirror 2 in a part on the top. The mirror 2 may be formed in the entire region where the support leg 3 is formed. As shown in FIG. 2, when the width of the infrared detection unit 4 is about the same as the detection wavelength and the whole is covered, reflection of incident light becomes strong, and when it is more efficient to form only a part, The mirror 2 may be formed in a part of the region where the support leg 3 is formed. As described above, the incident light is incident on the infrared detector 4 and the infrared sensor 100 having high detection sensitivity can be obtained.

次に、図３〜５を参照しながら、本実施の形態１にかかる赤外線センサ１００の製造方法について説明する。かかる製造方法は、以下の工程１〜４を含む。
なお、図３〜５においては、図２と同様に、（ａ）に４つ（２×２）の赤外線センサ１００の平面図、（ｂ）に、その断面図を示し、また、図２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。 Next, a method for manufacturing the infrared sensor 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. This manufacturing method includes the following steps 1 to 4.
3 to 5, as in FIG. 2, (a) is a plan view of four (2 × 2) infrared sensors 100, (b) is a cross-sectional view thereof, and FIG. The same code | symbol shows the same or an equivalent location.

工程１：図３に示すように、まず、例えばシリコンからなる基板７が準備される。続いて、例えば酸化シリコンからなる絶縁体５を、基板７に一部が埋め込まれるように形成する。また、絶縁体５は、その上に形成された、例えばアルミニウム合金からなる配線層６を覆うようにも形成する。
基板７の表面には、例えば酸化シリコンからなる絶縁層を形成し、これをエッチングして支持脚３を形成する。また、両側が支持脚３に接続されるように、支持脚３の中央に赤外線検知部４を形成する。赤外線検知部４は、例えば、シリコンのｐｎダイオードからなる。なお、ここでは図示しないが、赤外線検知部４と配線層６とは、支持脚３に配線を形成することにより電気的に接続する。 Step 1: As shown in FIG. 3, first, a substrate 7 made of, for example, silicon is prepared. Subsequently, an insulator 5 made of, for example, silicon oxide is formed so as to be partially embedded in the substrate 7. The insulator 5 is also formed so as to cover the wiring layer 6 made of, for example, an aluminum alloy formed thereon.
An insulating layer made of, for example, silicon oxide is formed on the surface of the substrate 7, and this is etched to form the support legs 3. In addition, the infrared detection unit 4 is formed in the center of the support leg 3 so that both sides are connected to the support leg 3. The infrared detector 4 is made of, for example, a silicon pn diode. Although not shown here, the infrared detector 4 and the wiring layer 6 are electrically connected by forming a wiring on the support leg 3.

工程２：図４に示すように、支持脚３、赤外線検知部４を覆うように、例えば、ポリイミドからなる埋め込み犠牲層１０を形成する。埋め込み犠牲層１０の表面は、絶縁体５の表面と同じ高さとし、絶縁体５の表面は埋め込み犠牲層１０から露出している。
続いて、全面を覆うように、例えば酸化シリコン膜を形成し、これをエッチングして支持体９を形成する。 Step 2: As shown in FIG. 4, an embedded sacrificial layer 10 made of, for example, polyimide is formed so as to cover the support legs 3 and the infrared detection unit 4. The surface of the buried sacrificial layer 10 has the same height as the surface of the insulator 5, and the surface of the insulator 5 is exposed from the buried sacrificial layer 10.
Subsequently, for example, a silicon oxide film is formed so as to cover the entire surface, and this is etched to form the support 9.

工程３：図５に示すように、膜厚が２０μｍ程度のフォトレジスト層を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてこれを加工し、断面形状が台形になるミラー支持体２０を形成する。フォトリソグラフィには、光強度が入射面内で変わるように、露光光の強度を変調させた露光方式を用いる。更に、フォトリソグラフィ技術を用いてミラー支持体貫通孔２ａを形成する。
続いて、ミラー支持体２０上に、例えば酸化シリコン膜と白金膜とを形成した後、これを選択的に除去してミラー２を形成する。ミラー２は、下部において支持体９に固定されている。かかる工程では、ミラー支持体貫通孔２ａを形成しないことも可能である。
なお、ミラー支持体２０の位置等を高精度で形成するためには、フォトレジストのスプレーコート法や長焦点露光法など、既存の高段差リソグラフィ法を用いることが好ましい。 Step 3: As shown in FIG. 5, after forming a photoresist layer having a film thickness of about 20 μm, it is processed using a photolithography technique to form a mirror support 20 having a trapezoidal cross-sectional shape. In photolithography, an exposure method is used in which the intensity of exposure light is modulated so that the light intensity changes in the incident plane. Further, the mirror support through-hole 2a is formed using a photolithography technique.
Subsequently, for example, a silicon oxide film and a platinum film are formed on the mirror support 20 and then selectively removed to form the mirror 2. The mirror 2 is fixed to the support 9 at the lower part. In this step, it is possible not to form the mirror support through hole 2a.
In order to form the position of the mirror support 20 with high accuracy, it is preferable to use an existing high step lithography method such as a spray coating method of a photoresist or a long focus exposure method.

工程４：ミラー支持体２０、埋め込み犠牲層１０を、酸素プラズマ等を用いて除去する、続いて、基板８をエッチングして、空洞部８を形成する。
これにより、図２に示すような、空洞部８の上に、支持脚３で赤外線検知部４が支持され、更に、支持体９の上にミラー２が固定された赤外線センサ１００が完成する。 Step 4: The mirror support 20 and the buried sacrificial layer 10 are removed using oxygen plasma or the like, and then the substrate 8 is etched to form the cavity 8.
Thereby, as shown in FIG. 2, the infrared sensor 100 in which the infrared detecting unit 4 is supported by the support leg 3 on the cavity 8 and the mirror 2 is fixed on the support 9 is completed.

かかる製造方法を用いることにより、従来の赤外線センサのように、赤外線検知部を形成した基板と集光ミラーとを別々に作製しこれらを貼り合わせる（ハイブリッド構造）製造方法を用いると、ミラー２を形成する基板の厚さが数十μｍと薄く、かつ、１０μｍ程度の幅で、場合によっては数ｍｍから数ｃｍの複数の梁を有する基板となるため、歪みなく１μｍオーダで張り合わせていくなど極めて作製が困難であったミラー２の作製が可能となる。
また、赤外線検知部４を形成した基板７上に、フォトリソグラフィ技術を用いてミラー２を形成する（モノリシック構造）ため、赤外線検知部４とミラー２との位置合わせを容易かつ正確に行うことができる。 By using such a manufacturing method, as in a conventional infrared sensor, a substrate on which an infrared detector is formed and a condenser mirror are separately manufactured and bonded together (hybrid structure). The thickness of the substrate to be formed is as thin as several tens of μm, and the width is about 10 μm. In some cases, the substrate has a plurality of beams of several mm to several centimeters. The mirror 2 that was difficult to manufacture can be manufactured.
In addition, since the mirror 2 is formed on the substrate 7 on which the infrared detection unit 4 is formed using a photolithography technique (monolithic structure), the infrared detection unit 4 and the mirror 2 can be easily and accurately aligned. it can.

実施の形態２．
図６は、全体が２００で表される、本実施の形態２にかかる赤外線センサの断面図であり、図１のＩ−Ｉ方向に見た場合の断面図である。なお、図６では、２つの赤外線センサ２００を示している。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the infrared sensor according to the second embodiment, the whole being represented by 200, and is a cross-sectional view when viewed in the II direction of FIG. In FIG. 6, two infrared sensors 200 are shown.

赤外線センサ２００では、実施の形態１の製造工程３で、断面形状が台形になるミラー支持体２０を形成し、その上にミラー２を形成した後に、ミラー２をマスクに用いたＲＩＥ等の異方性エッチングにより、図６に示すようなミラー支持体２０を形成する。
続いて、等方性エッチングにより犠牲層１０を除去し、更に、空洞部８を形成する。
これにより、図６に示す赤外線センサ２００が完成する。他の製造工程は、上述の赤外線センサ１００と同様である。 In the infrared sensor 200, after the mirror support 20 having a trapezoidal cross section is formed in the manufacturing process 3 of the first embodiment, and the mirror 2 is formed on the mirror support 20, a difference such as RIE using the mirror 2 as a mask is formed. A mirror support 20 as shown in FIG. 6 is formed by isotropic etching.
Subsequently, the sacrificial layer 10 is removed by isotropic etching, and the cavity 8 is formed.
Thereby, the infrared sensor 200 shown in FIG. 6 is completed. Other manufacturing steps are the same as those of the infrared sensor 100 described above.

本実施の形態２にかかる赤外線センサ２００では、ミラー２の下部にミラー支持体２０が設けられているため、ミラー２の支持強度を高くすることが可能となる。
特に、簡単な製造工程で、このようなミラー支持体２０を有する赤外線センサ２００の製造が可能となる。 In the infrared sensor 200 according to the second embodiment, since the mirror support 20 is provided below the mirror 2, the support strength of the mirror 2 can be increased.
In particular, the infrared sensor 200 having such a mirror support 20 can be manufactured with a simple manufacturing process.

実施の形態３．
図７は、全体が３００で表される、本実施の形態３にかかる赤外線センサの断面図であり、図１のＩ−Ｉ方向に見た場合の断面図である。なお、図７では、２つの赤外線センサ３００を示している。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the infrared sensor according to the third embodiment, which is represented as a whole by 300, and is a cross-sectional view when viewed in the II direction of FIG. In FIG. 7, two infrared sensors 300 are shown.

赤外線センサ３００では、赤外線検知部４の両側に、ライン状のミラー２が設けられ、赤外線検知部４の両側から、ミラー２での反射光が赤外線検知部４に入射するようになっている。かかる構造を用いることにより、検出感度の高い赤外線センサ３００を得ることができる。   In the infrared sensor 300, the line-shaped mirrors 2 are provided on both sides of the infrared detection unit 4, and reflected light from the mirror 2 enters the infrared detection unit 4 from both sides of the infrared detection unit 4. By using such a structure, the infrared sensor 300 with high detection sensitivity can be obtained.

なお、かかる赤外線センサ３００は、両側をミラー２で囲むため、赤外線検知部４の面積が比較的大きい場合に適用することが好ましい。   The infrared sensor 300 is preferably applied when the area of the infrared detection unit 4 is relatively large because both sides are surrounded by the mirror 2.

本発明の実施の形態１にかかる赤外線検出装置の斜視図である。It is a perspective view of the infrared rays detection apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１にかかる赤外線センサの平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing of the infrared sensor concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１にかかる赤外線センサの製造工程における平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing in the manufacturing process of the infrared sensor concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１にかかる赤外線センサの製造工程における平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing in the manufacturing process of the infrared sensor concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１にかかる赤外線センサの製造工程における平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing in the manufacturing process of the infrared sensor concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２にかかる赤外線センサの平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing of the infrared sensor concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３にかかる赤外線センサの平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing of an infrared sensor concerning Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

２ ミラー、３ 支持脚、４ 赤外線検知部、５ 絶縁体、６ 配線層、７ 基板、８ 中空部、９ 支持体、１０ 犠牲層、２０ ミラー支持体、１００ 赤外線センサ。   2 mirror, 3 support leg, 4 infrared detection part, 5 insulator, 6 wiring layer, 7 substrate, 8 hollow part, 9 support, 10 sacrificial layer, 20 mirror support, 100 infrared sensor.

Claims (7)

赤外線検知部に入射する光を検出する赤外線センサであって、
基板と、
該基板に形成された空洞部と、
該空洞部上に支持脚で支持された該赤外線検知部と、
該赤外線検知部の一辺のみに沿って、少なくとも該支持脚の一部を覆うように形成された該基板上に設けられたミラーとを含み、
該ミラーに入射した光が、該ミラーに反射されて該赤外線検知部に入射することを特徴とする赤外線センサ。 An infrared sensor for detecting light incident on the infrared detector,
A substrate,
A cavity formed in the substrate;
The infrared detection unit supported by a support leg on the cavity,
A mirror provided on the substrate formed so as to cover at least a part of the support leg along only one side of the infrared detection unit,
An infrared sensor characterized in that light incident on the mirror is reflected by the mirror and incident on the infrared detector. 上記赤外線検知部の、上記一辺と対向する他の一辺に沿って該基板上に設けられた対向ミラーを含み、
該ミラーおよび該対向ミラーで反射された光が、該ミラーと該対向ミラーとに挟まれた該赤外線検知部に入射することを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサ。 Including an opposing mirror provided on the substrate along the other side of the infrared detection unit facing the one side,
2. The infrared sensor according to claim 1, wherein light reflected by the mirror and the counter mirror is incident on the infrared detection unit sandwiched between the mirror and the counter mirror. 3. 上記赤外線検知部を挟み込むように、上記赤外線検知部の上記一辺側と、これに対向する他の一辺側とにのみ、一対の上記支持脚を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の赤外線センサ。 The pair of support legs is provided only on the one side of the infrared detection unit and the other side facing the infrared detection unit so as to sandwich the infrared detection unit. The described infrared sensor. 上記赤外線センサが検出する光の波長が２０μｍ以下であり、上記赤外線検知部の少なくとも１辺が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の赤外線センサ。 The infrared sensor according to claim 1, wherein the wavelength of light detected by the infrared sensor is 20 μm or less, and at least one side of the infrared detection unit is 20 μm or less. 基板と、該基板に形成された空洞部と、該空洞部上に支持脚で支持された赤外線検知部とを含む赤外線センサを、該基板に含まれる直交する２軸方向にアレイ状に並置した赤外線センサアレイであって、
該直交する２軸方向の内の１軸方向にのみ、該赤外線検知部に沿って該基板上にミラーが形成され、該ミラーに入射した光が該ミラーに反射されて該赤外線検知部に入射することを特徴とする赤外線センサアレイ。 An infrared sensor including a substrate, a cavity formed in the substrate, and an infrared detector supported by a support leg on the cavity is juxtaposed in an array in two orthogonal directions included in the substrate. An infrared sensor array,
A mirror is formed on the substrate along the infrared detector only in one of the two orthogonal axes, and the light incident on the mirror is reflected by the mirror and incident on the infrared detector. An infrared sensor array. 上記赤外線検知部を挟んで、上記ミラーと対向するように配置された対向ミラーを含み、該ミラーおよび該対向ミラーで反射された光が、該ミラーと該対向ミラーとに挟まれた該赤外線検知部に入射することを特徴とする請求項５に記載の赤外線センサアレイ。   The infrared detection unit includes a counter mirror disposed so as to face the mirror with the infrared detection unit interposed therebetween, and the light reflected by the mirror and the counter mirror is sandwiched between the mirror and the counter mirror The infrared sensor array according to claim 5, wherein the infrared sensor array is incident on the part. 上記ミラーおよび／または上記対向ミラーが、上記１軸方向に配置された少なくとも２つの上記赤外線センサに対して、一体として形成された共通ミラーからなることを特徴とする請求項５または６に記載の赤外線センサアレイ。   The said mirror and / or the said opposing mirror consist of a common mirror integrally formed with respect to the said at least 2 said infrared sensor arrange | positioned at the said 1 axial direction, The Claim 5 or 6 characterized by the above-mentioned. Infrared sensor array.
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JP2016148541A (en) * 2015-02-10 2016-08-18 三菱マテリアル株式会社 Non-contact temperature sensor
EP3421952A4 (en) * 2016-02-22 2019-10-23 Mitsubishi Materials Corporation Infrared sensor device

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