JP2689907B2 - 熱型赤外線センサ - Google Patents
熱型赤外線センサInfo
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Description
し、特に半導体基板や犠牲層をエッチングして得られる
ダイアフラム構造を有する熱型赤外線センサに関する。
若しくは半導体又は金属と半導体の両方のパターンを支
持し、かつ、シリコンエッチング液に対し耐腐食性を持
ち、ストッパーとして働く窒化シリコン膜及び窒化シリ
コン膜を補強する酸化シリコン膜を、窒化シリコン膜−
酸化シリコン膜−窒化シリコン膜の3層構造にした絶縁
性の薄膜と、前記薄膜上にある赤外線吸収率の高い吸収
層と、前記薄膜を周囲から支持しているシリコン基板か
ら成るダイアフラム構造を有していた(例えばセンサ技
術1986年7月号(VoL6,No.8)『サーモパ
イル』P66〜68,IEEE TRANSACTIO
NS ON ELECTRON DEVICES VO
L.ED−33,NO.1 Jan.『A Silicon-Ther
mopile-Based Infrared Sensig Array for Use in Auto
mated Manufacturing』 (1986))。
示す平面図、図4はそのA−A線矢視断面図である。
しくは半導体又は金属と半導体の両方のパターンを支持
し、かつ、シリコンエッチング液に対し耐腐蝕性を持
ち、ストッパーとして働く窒化シリコン膜及び窒化シリ
コン膜を補強する酸化シリコン膜を、窒化シリコン膜−
酸化シリコン膜−窒化シリコン膜の3層に構造にした絶
縁性の薄膜を、シリコン基板1上の酸化シリコン膜2上
にパタニングしたポリシリコンの犠性層3上に成膜し、
最終工程で上記の犠性層をエッチングして得られるダイ
アフラム構造を有していた。
しくは半導体又は金属と半導体の両方のパターンを支持
し、かつ、シリコンエッチング液に対し耐腐蝕性を持
ち、ストッパーとして働く絶縁膜を、成膜方法の異なる
酸化シリコン膜の多層構造にした薄膜と、前記薄膜上に
ある赤外線吸収率の高い吸収層と、前記薄膜を周囲から
支持しているシリコン基板から成るダイアフラム構造を
有していた。
しくは半導体又は金属と半導体の両方のパターンを支持
し、かつ、シリコンエッチング液に対し耐腐蝕性を持
ち、ストッパーとして働く絶縁膜を、成膜方法の異なる
酸化シリコン膜の多層構造にした薄膜を、シリコン基板
上の酸化シリコン膜上にパタニングしたポリシリコンの
犠牲層膜上に成膜し、最終工程で上記の犠牲層をエッチ
ングして得られるダイアフラム構造を有していた。
センサは、金属若しくは半導体又は金属と半導体の両方
のパターンを支持し、かつ、シリコンエッチング液に対
し耐腐蝕性を持ち、エッチングのストッパーとして働く
絶縁物の薄膜と、前記薄膜上にある赤外線吸収率の高い
吸収層と、前記薄膜を周囲から支持しているシリコン基
板から成るダイアフラム構造を有し、前記の絶縁物の薄
膜が、シリコンエッチング液に対して耐腐蝕性を持つ窒
化シリコン膜と、窒化シリコン膜を補強する強度の高い
酸化シリコン膜との多層構造となっている。或いは、前
記の絶縁物の薄膜が、成膜方法や熱履歴の異なる2種類
以上の酸化シリコン膜の多層構造となっている。
酸化シリコン膜の内部応力は引っ張り方向,そして熱処
理を施した常圧CVD酸化シリコン膜の内部応力は圧縮
方向である。このため、窒化シリコン膜と酸化シリコン
膜との多層構造及び履熱歴の異なる2種類以上の酸化シ
リコン膜でダイアフラムを形成するには、窒化シリコン
膜−酸化シリコン膜−窒化シリコン膜のような構造にし
て、それぞれの応力を相殺しなければならず、その結
果、薄膜の厚さが厚くなり、赤外線センサとしての応答
性が悪くなる。また、窒化シリコンは、酸化シリコンに
比較して熱伝導度が約10倍大きいので、窒化シリコン
膜厚が少しでも厚くなると、薄膜の熱はヒートシンクに
逃げやすくなり、熱型赤外線センサとしての感度は急激
に悪くなる。
力は成膜条件により大きく左右されるため、窒化シリコ
ン膜を含む3層構造の複合膜における内部応力を予想す
るのは難しい。このため、シリコンエッチング終了後、
薄膜が反り返ったり、割れたりする可能性がある。
は、厚い膜の形成とは異なり、ウエハ面内での膜厚ばら
つきが無視できないほど大きい。このため、上記ダイア
フラムを2次元アレイ化した場合、ダイアフラム間のば
らつきが大きく、赤外線センサの2次元化には適さな
い。
異なる2種類以上の酸化シリコン膜の多層構造となって
いる場合、薄膜形成以降のプロセスで熱処理を施せなく
なる。そのため、プロセスを設計する際に制約を受けう
ることになる。
めに本発明は次の手段を提供する。
なるパターンを支持し、半導体のエッチング液に対し耐
腐食性をもつ絶縁性の薄膜と、前記薄膜上にある赤外線
吸収率の高い吸収層と、前記薄膜を周囲から支持してい
る半導体基板とからなるダイアフラム構造を有する熱型
赤外線センサにおいて、前記薄膜が、酸化シリコン膜と
窒化シリコン膜とを含む多層膜でなり、前記窒化シリコ
ン膜は、前記ダイアフラム構造における上部構造だけに
設けられ、パタニングされており、 前記酸化シリコン膜
が前記半導体基板に直接接触していることを特徴とする
熱型赤外線センサ。
平面形状は四角形の枠型であることを特徴とする上記
に記載の熱型赤外線センサ。
シリコン膜が設けてあることを特徴とする上記又は
に記載の熱型赤外線センサ。
おける上部構造だけに設けられ、パタニングされている
ことを特徴とする上記,又はに記載の熱型赤外線
センサ。
は、前記吸収層の直下に設けてあることを特徴とする上
記,,又はに記載の熱型赤外線センサ。
と、前記薄膜上にある赤外線吸収層と、前記薄膜を周囲
から支持している半導体基板とからなるダイアフラム構
造を有する熱型赤外線センサにおいて、前記薄膜が酸化
シリコン膜と窒化シリコン膜とを含む多層膜でなり、前
記窒化シリコン膜は、前記ダイアフラム構造における上
部構造だけに設けられ、パタニングされており、しか
も、前記酸化シリコン膜が前記半導体基板に直接接触し
ている。
酸化シリコン膜の10倍にも達する窒化シリコン膜はダ
イヤフラム構造の上部構造という限定された領域だけに
設けられ、ヒートシンク(シリコン基板)に熱的に接続
される構造部分には窒化シリコン膜は存在しないから、
薄膜の熱はヒートシンクに伝達されにくく、感度を向上
できる。
製造プロセスに併せて構造も説明する。
2は図1のA−A線におけるその実施例の矢視断面図で
ある。この実施例では、ダイアフラムの窒化シリコン膜
5が正方形の枠状にパタニングされている。
リコン基板1の赤外線入射側に厚さ約1000Åの酸化
シリコン膜2を成長させる。次に、犠牲層となるポリシ
リコン3を酸化シリコン膜2上に約1μm成長させた
後、パタニングする。次に、薄膜となる酸化シリコン膜
4を約2000Å成長させる。次に窒化シリコン膜5を
約2000Å成長させた後、図1に示すように窒化シリ
コン膜を正方形の枠状にパタニングする。本実施例に示
すように、窒化シリコン膜5は、薄膜の中央部にあっ
て、ヒートシンク部(シリコン基板1)とは熱的にも分
離している。次に、熱電変換素子6をパタニングした
後、酸化シリコン膜4を介し、赤外線吸収層7を成膜す
る。最後にエッチングホール8からTMAH液(テトラ
メチルアンモニウムハイドロオキサイド)を注入してポ
リシリコン3をエッチングし、ダイアフラムを完成す
る。
リコン基板をエッチングして作るタイプのダイアフラム
に対しても適用できる。
タニングする窒化シリコン膜と、酸化シリコン膜の成膜
順序を逆にするともできる。
若しくは半導体又は金属と半導体の両方のパターンを支
持し、かつ半導体のエッチング液に対し耐腐蝕性を持つ
絶縁物の薄膜を、酸化シリコン膜と、パタニングされた
窒化シリコン膜とで形成する。パタニングされた窒化シ
リコン膜は薄膜の中央部分にあって、ヒートシンク部
(シリコン基板)とは熱的に分離しているので、薄膜に
蓄積された熱が窒化シリコン膜を伝わってヒートシンク
部に逃げることはない。このため、熱型赤外線センサの
感度を下げることなく、薄膜を補強することができる。
必要がないので、通常の膜厚の窒化シリコンを成膜する
ことができる。このように通常の薄厚の窒化シリコンの
薄膜を採用すると、複合膜の内部応力が予想し易くな
り、シリコンエッチング終了後に薄膜が予想以上に反っ
たり、割れたりする可能性が低くなる。さらに、ウエハ
面内での膜厚バラツキが相対的に小さくなる。
関係に薄膜を作成することができるので、プロセスを設
計する際に制約を受けることはない。
なっても、必要な箇所に自由に窒化膜をパタニングでき
るので、複合膜の反り具合を予想するのが簡単である。
の字型であり、その窒化シリコン膜が酸化シリコン膜の
上側にある構造の本発明の一実施例を示す平面図。
ン膜の3層構造でなる薄膜上に赤外線吸収層および熱電
変換素子を形成した従来例を示す平面図。
Claims (5)
- 【請求項1】 金属又は半導体の内の少なくとも一方で
なるパターンを支持し、半導体のエッチング液に対し耐
腐食性をもつ絶縁性の薄膜と、前記薄膜上にある赤外線
吸収率の高い吸収層と、前記薄膜を周囲から支持してい
る半導体基板とからなるダイアフラム構造を有する熱型
赤外線センサにおいて、 前記薄膜が、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とを含む
多層膜でなり、 前記窒化シリコン膜は、前記ダイアフラム構造における
上部構造だけに設けられ、パタニングされており、 前記酸化シリコン膜が前記半導体基板に直接接触してい
る ことを特徴とする熱型赤外線センサ。 - 【請求項2】前記パタニングされた窒化シリコン膜の平
面形状は四角形の枠型であることを特徴とする請求項1
に記載の熱型赤外線センサ。 - 【請求項3】 前記半導体基板と前記薄膜との間に酸化
シリコン膜が設けてあることを特徴とする請求項1又は
2に記載の熱型赤外線センサ。 - 【請求項4】 前記吸収層は、前記ダイアフラム構造に
おける上部構造だけに設けられ、パタニングされている
ことを特徴とする請求項1,2又は3に記載の熱型赤外
線センサ。 - 【請求項5】赤外線を電流に変換する熱電変換素子は、
前記吸収層の直下に設けてあることを特徴とする請求項
1,2,3又は4に記載の熱型赤外線センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6150086A JP2689907B2 (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 熱型赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6150086A JP2689907B2 (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 熱型赤外線センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0815008A JPH0815008A (ja) | 1996-01-19 |
JP2689907B2 true JP2689907B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=15489213
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6150086A Expired - Fee Related JP2689907B2 (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 熱型赤外線センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2689907B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3136649B2 (ja) * | 1991-06-07 | 2001-02-19 | 株式会社村田製作所 | 複合型赤外線検出器 |
JPH05126643A (ja) * | 1991-10-30 | 1993-05-21 | Nec Corp | 赤外線センサ |
-
1994
- 1994-06-30 JP JP6150086A patent/JP2689907B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0815008A (ja) | 1996-01-19 |
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