JP3124815B2 - ダイアフラム構造用熱絶縁膜およびその製造方法 - Google Patents
ダイアフラム構造用熱絶縁膜およびその製造方法Info
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- JP3124815B2 JP3124815B2 JP04038107A JP3810792A JP3124815B2 JP 3124815 B2 JP3124815 B2 JP 3124815B2 JP 04038107 A JP04038107 A JP 04038107A JP 3810792 A JP3810792 A JP 3810792A JP 3124815 B2 JP3124815 B2 JP 3124815B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ダイアフラム構造用
熱絶縁膜に関し、くわしくは、赤外線検出素子のサーミ
スタ膜を搭載する熱絶縁膜のように、熱絶縁膜の一部が
基板で支持されずに中空に浮いた状態にしておく、いわ
ゆるダイアフラム構造を構成するのに適した熱絶縁膜に
関するものである。
熱絶縁膜に関し、くわしくは、赤外線検出素子のサーミ
スタ膜を搭載する熱絶縁膜のように、熱絶縁膜の一部が
基板で支持されずに中空に浮いた状態にしておく、いわ
ゆるダイアフラム構造を構成するのに適した熱絶縁膜に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、サーミスタを利用した赤外線検出
素子の一般的な構造としては、基板上に形成された熱絶
縁膜の上に、サーミスタと、サーミスタの両面を挟む一
対の電極とを重ねて形成しており、赤外線が当たって、
サーミスタの温度が上昇すると、サーミスタの抵抗が変
化するので、この抵抗変化を一対の電極で検出して、赤
外線が検知できるようになっている。
素子の一般的な構造としては、基板上に形成された熱絶
縁膜の上に、サーミスタと、サーミスタの両面を挟む一
対の電極とを重ねて形成しており、赤外線が当たって、
サーミスタの温度が上昇すると、サーミスタの抵抗が変
化するので、この抵抗変化を一対の電極で検出して、赤
外線が検知できるようになっている。
【０００３】赤外線検出素子は、物体や人体から放出さ
れる微弱な赤外線を検出するのに用いられることが多
く、このような用途では特に高感度が要求される。そこ
で、従来の赤外線検出素子では、基板の一部を堀り抜
き、この掘り抜いた中空部分を渡すように熱絶縁膜を形
成し、その上に電極およびサーミスタからなる赤外線検
出部を設置した、いわゆるダイアフラム構造のものがあ
る。この構造では、赤外線検出部で発生した熱が、熱絶
縁膜の外周の基板への支持部を通じてのみ基板側に伝熱
されるので、熱エネルギーが基板側に逃げ難くなり、サ
ーミスタの温度上昇および抵抗変化が敏感に起こり、赤
外線の検出感度が上昇する。
れる微弱な赤外線を検出するのに用いられることが多
く、このような用途では特に高感度が要求される。そこ
で、従来の赤外線検出素子では、基板の一部を堀り抜
き、この掘り抜いた中空部分を渡すように熱絶縁膜を形
成し、その上に電極およびサーミスタからなる赤外線検
出部を設置した、いわゆるダイアフラム構造のものがあ
る。この構造では、赤外線検出部で発生した熱が、熱絶
縁膜の外周の基板への支持部を通じてのみ基板側に伝熱
されるので、熱エネルギーが基板側に逃げ難くなり、サ
ーミスタの温度上昇および抵抗変化が敏感に起こり、赤
外線の検出感度が上昇する。
【０００４】このようなダイアフラム構造は、上記した
赤外線検出素子における熱絶縁膜だけでなく、各種のセ
ンサ素子あるいは電子素子において、熱絶縁膜を利用す
る場合にも採用されている構造である。従来、ダイアフ
ラム構造用熱絶縁膜としては、酸化シリコンのような熱
伝導率の低い材料が用いられていたが、この酸化シリコ
ンの単層膜は、製造時の残留応力として強い圧縮応力が
生じて、熱絶縁膜に歪みや破壊を起こす問題があった。
そのため、酸化シリコン膜とは逆向きの残留応力を有す
る薄膜を積層した多層構造にすることによって、熱絶縁
膜全体としての残留応力の緩和を図っていた。具体的に
は、例えば、減圧ＣＶＤ装置などを用い、酸化シリコン
薄膜と窒化シリコン薄膜とを交互に堆積させて多層構造
の熱絶縁膜を作製し、両薄膜の膜厚比を適当に調節する
ことで、酸化シリコン薄膜の圧縮応力と窒化シリコン薄
膜の引張応力が互いに打ち消し合い、熱絶縁膜全体とし
ての残留応力が小さく抑えられるようにしていた。
赤外線検出素子における熱絶縁膜だけでなく、各種のセ
ンサ素子あるいは電子素子において、熱絶縁膜を利用す
る場合にも採用されている構造である。従来、ダイアフ
ラム構造用熱絶縁膜としては、酸化シリコンのような熱
伝導率の低い材料が用いられていたが、この酸化シリコ
ンの単層膜は、製造時の残留応力として強い圧縮応力が
生じて、熱絶縁膜に歪みや破壊を起こす問題があった。
そのため、酸化シリコン膜とは逆向きの残留応力を有す
る薄膜を積層した多層構造にすることによって、熱絶縁
膜全体としての残留応力の緩和を図っていた。具体的に
は、例えば、減圧ＣＶＤ装置などを用い、酸化シリコン
薄膜と窒化シリコン薄膜とを交互に堆積させて多層構造
の熱絶縁膜を作製し、両薄膜の膜厚比を適当に調節する
ことで、酸化シリコン薄膜の圧縮応力と窒化シリコン薄
膜の引張応力が互いに打ち消し合い、熱絶縁膜全体とし
ての残留応力が小さく抑えられるようにしていた。
【０００５】ダイアフラム構造において、熱絶縁膜の残
留応力が問題になるのは、背面が基板で支持されていな
い熱絶縁膜の浮いた部分に過大な残留応力が生じると、
熱絶縁膜が歪んだり、破壊されたりするからである。そ
のため、製造時の歩留りが悪くなり、使用時の耐久性に
も劣るものとなる。図２は、従来のダイアフラム構造に
おける熱絶縁膜の構造を示しており、基板７の上に、窒
化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）薄膜８と、酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ２）薄膜９を交互に堆積させて、合計５層の多層構
造からなる熱絶縁膜にしている。なお、基板７の中央部
分は、エッチングなどで掘り込まれており、欠除空間７
０となっていて、この部分では熱絶縁膜は浮いた状態て
全く支持されていない。
留応力が問題になるのは、背面が基板で支持されていな
い熱絶縁膜の浮いた部分に過大な残留応力が生じると、
熱絶縁膜が歪んだり、破壊されたりするからである。そ
のため、製造時の歩留りが悪くなり、使用時の耐久性に
も劣るものとなる。図２は、従来のダイアフラム構造に
おける熱絶縁膜の構造を示しており、基板７の上に、窒
化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）薄膜８と、酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ２）薄膜９を交互に堆積させて、合計５層の多層構
造からなる熱絶縁膜にしている。なお、基板７の中央部
分は、エッチングなどで掘り込まれており、欠除空間７
０となっていて、この部分では熱絶縁膜は浮いた状態て
全く支持されていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な従来のダイアフラム構造における熱絶縁膜では、多層
構造にしたことによって、熱絶縁膜全体の熱伝導率が大
きくなってしまい、熱絶縁膜本来の機能が十分に発揮で
きなくなってしまう。これは、前記した従来技術では、
酸化シリコン薄膜の圧縮残留応力を相殺するために、引
張残留応力を示す窒化シリコン薄膜を積層しているが、
この窒化シリコン薄膜は、酸化シリコンに比べて熱伝導
率が１桁程度も大きい。そのため、窒化シリコン薄膜を
含む多層構造の熱絶縁膜は、熱伝導率が高くなり、熱絶
縁の機能が低下してしまうのである。
な従来のダイアフラム構造における熱絶縁膜では、多層
構造にしたことによって、熱絶縁膜全体の熱伝導率が大
きくなってしまい、熱絶縁膜本来の機能が十分に発揮で
きなくなってしまう。これは、前記した従来技術では、
酸化シリコン薄膜の圧縮残留応力を相殺するために、引
張残留応力を示す窒化シリコン薄膜を積層しているが、
この窒化シリコン薄膜は、酸化シリコンに比べて熱伝導
率が１桁程度も大きい。そのため、窒化シリコン薄膜を
含む多層構造の熱絶縁膜は、熱伝導率が高くなり、熱絶
縁の機能が低下してしまうのである。
【０００７】熱伝導率が小さく、しかも、残留応力が逆
になる薄膜材料の組み合わせがあればよいが、現在のと
ころ、そのような薄膜材料の組み合わせで容易に実現可
能なものは見当たらない。また、構成材料の異なる薄膜
を積層させて多層膜を形成する場合、薄膜を１層形成す
る毎に、処理装置から取り出して、別の薄膜材料を用い
る処理装置に移し替えたり、処理装置の使用ガスを完全
に入れ換えてから次の処理を行ったりするなど、工程数
が増大し、作業の手間および時間がかかってしまうとい
う問題もある。
になる薄膜材料の組み合わせがあればよいが、現在のと
ころ、そのような薄膜材料の組み合わせで容易に実現可
能なものは見当たらない。また、構成材料の異なる薄膜
を積層させて多層膜を形成する場合、薄膜を１層形成す
る毎に、処理装置から取り出して、別の薄膜材料を用い
る処理装置に移し替えたり、処理装置の使用ガスを完全
に入れ換えてから次の処理を行ったりするなど、工程数
が増大し、作業の手間および時間がかかってしまうとい
う問題もある。
【０００８】そこで、この発明の課題は、このような従
来技術の問題点を解消し、残留応力が少ないとともに、
熱絶縁性にも優れ、しかも、製造も容易であって、ダイ
アフラム構造に用いるのに適した熱絶縁膜を提供するこ
とにある。
来技術の問題点を解消し、残留応力が少ないとともに、
熱絶縁性にも優れ、しかも、製造も容易であって、ダイ
アフラム構造に用いるのに適した熱絶縁膜を提供するこ
とにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する、こ
の発明にかかるダイアフラム構造用熱絶縁膜は、薄膜の
一部が基板で支持されずに浮いた状態になるダイアフラ
ム構造において前記薄膜として用いられる熱絶縁膜であ
って、シリコンと酸素の組成比が異なる酸化シリコンの
多層膜からなることを特徴としている。
の発明にかかるダイアフラム構造用熱絶縁膜は、薄膜の
一部が基板で支持されずに浮いた状態になるダイアフラ
ム構造において前記薄膜として用いられる熱絶縁膜であ
って、シリコンと酸素の組成比が異なる酸化シリコンの
多層膜からなることを特徴としている。
【００１０】まず、ダイアフラム構造とは、各種のセン
サ素子あるいは電子素子において、基板上に形成された
薄膜のうち、薄膜の背面の一部に基板が存在せず、薄膜
が中空に浮いた状態になった部分があり、薄膜は外周辺
などの一部だけで基板に支持されているような構造を言
う。ダイアフラム構造では、目的とする機能に合わせ
て、単独あるいは複数の薄膜が積層されるが、この発明
では、薄膜のうちに、少なくとも熱絶縁膜を含むもので
あれば、任意の膜構造を有するものに適用できる。
サ素子あるいは電子素子において、基板上に形成された
薄膜のうち、薄膜の背面の一部に基板が存在せず、薄膜
が中空に浮いた状態になった部分があり、薄膜は外周辺
などの一部だけで基板に支持されているような構造を言
う。ダイアフラム構造では、目的とする機能に合わせ
て、単独あるいは複数の薄膜が積層されるが、この発明
では、薄膜のうちに、少なくとも熱絶縁膜を含むもので
あれば、任意の膜構造を有するものに適用できる。
【００１１】酸化シリコンは、熱伝導率が小さく、熱絶
縁膜の材料として適した材料である。この酸化シリコン
として、シリコンと酸素の組成比が異なるものを複数層
積層して熱絶縁膜を構成する。具体的には、酸化シリコ
ンを表す化学構造式ＳｉＯxで、ｘの値が０．６〜１．
０の層、ｘが２の層すなわちＳｉＯ2 など、ｘの値が異
なる酸化シリコンの層を複数層重ねる。このｘの値によ
って、残留応力の状態が違ってくる。個々の酸化シリコ
ンの厚みや、そのシリコンと酸素の組成比は、熱絶縁膜
の用途や必要な性能に合わせて、自由に設定できる。積
層する酸化シリコン層の数は、少なくとも２層、あるい
は、３層以上の任意の層数でよい。
縁膜の材料として適した材料である。この酸化シリコン
として、シリコンと酸素の組成比が異なるものを複数層
積層して熱絶縁膜を構成する。具体的には、酸化シリコ
ンを表す化学構造式ＳｉＯxで、ｘの値が０．６〜１．
０の層、ｘが２の層すなわちＳｉＯ2 など、ｘの値が異
なる酸化シリコンの層を複数層重ねる。このｘの値によ
って、残留応力の状態が違ってくる。個々の酸化シリコ
ンの厚みや、そのシリコンと酸素の組成比は、熱絶縁膜
の用途や必要な性能に合わせて、自由に設定できる。積
層する酸化シリコン層の数は、少なくとも２層、あるい
は、３層以上の任意の層数でよい。
【００１２】このような酸化シリコン多層膜の作製は、
通常の各種薄膜形成手段を用いて行えるが、つぎに説明
する方法が好ましい。すなわち、酸化シリコン層を形成
する手段として、イオンクラスタービーム（ＩＣＢ）蒸
着法を採用し、蒸発源としてＳｉＯを用いるとともに、
蒸着中に雰囲気ガスの酸素濃度を変えて、シリコンと酸
素の組成比が異なる酸化シリコンの多層膜を形成する。
上記のようなＩＣＢ蒸着法では、蒸着中でも、酸化シリ
コン層のＳｉ：Ｏの組成比を自由に制御できるため、連
続工程で能率良く、前記した酸化シリコンの多層膜を作
製することができる。
通常の各種薄膜形成手段を用いて行えるが、つぎに説明
する方法が好ましい。すなわち、酸化シリコン層を形成
する手段として、イオンクラスタービーム（ＩＣＢ）蒸
着法を採用し、蒸発源としてＳｉＯを用いるとともに、
蒸着中に雰囲気ガスの酸素濃度を変えて、シリコンと酸
素の組成比が異なる酸化シリコンの多層膜を形成する。
上記のようなＩＣＢ蒸着法では、蒸着中でも、酸化シリ
コン層のＳｉ：Ｏの組成比を自由に制御できるため、連
続工程で能率良く、前記した酸化シリコンの多層膜を作
製することができる。
【００１３】
【作用】酸化シリコンは、一般的には、ＳｉＯx の構造
を有している。従来、熱絶縁膜を構成するのに一般的に
使用されていた酸化シリコン薄膜は、上記構造式でｘが
２の場合すなわちＳｉＯ2 であった。このＳｉＯ2 は、
圧縮の残留応力を示すことが判っている。これに対し、
例えば、ｘが０．６〜１．０の酸化シリコン薄膜では、
引張の残留応力を示すようになる。
を有している。従来、熱絶縁膜を構成するのに一般的に
使用されていた酸化シリコン薄膜は、上記構造式でｘが
２の場合すなわちＳｉＯ2 であった。このＳｉＯ2 は、
圧縮の残留応力を示すことが判っている。これに対し、
例えば、ｘが０．６〜１．０の酸化シリコン薄膜では、
引張の残留応力を示すようになる。
【００１４】すなわち、酸化シリコンＳｉＯx は、ｘの
値、言い換えると、ＳｉとＯの組成比により、残留応力
の状態が変化するのである。このことから、ダイアフラ
ム構造用の熱絶縁膜を、シリコンと酸素の組成比が異な
る酸化シリコンの多層膜で構成すれば、各酸化シリコン
層毎の残留応力が互いに吸収もしくは緩和されて、熱絶
縁膜全体としては、残留応力が小さなものとなる。
値、言い換えると、ＳｉとＯの組成比により、残留応力
の状態が変化するのである。このことから、ダイアフラ
ム構造用の熱絶縁膜を、シリコンと酸素の組成比が異な
る酸化シリコンの多層膜で構成すれば、各酸化シリコン
層毎の残留応力が互いに吸収もしくは緩和されて、熱絶
縁膜全体としては、残留応力が小さなものとなる。
【００１５】シリコンと酸素の組成比が違っても、酸化
シリコンである限り、その熱伝導率は小さいので、熱絶
縁膜全体の熱伝導率も、十分に小さなものとなり、良好
な熱絶縁性を発揮できることになる。また、熱絶縁膜が
多層構造であっても、基本的にはシリコンと酸素という
同じ材料を用い、同じ処理方法で薄膜形成できるので、
複数の層で全く別の材料を用いる場合に比べて、各層毎
に処理装置を移し替えたりする手間がかからず、同じ処
理装置を用いて能率的に製造することができる。
シリコンである限り、その熱伝導率は小さいので、熱絶
縁膜全体の熱伝導率も、十分に小さなものとなり、良好
な熱絶縁性を発揮できることになる。また、熱絶縁膜が
多層構造であっても、基本的にはシリコンと酸素という
同じ材料を用い、同じ処理方法で薄膜形成できるので、
複数の層で全く別の材料を用いる場合に比べて、各層毎
に処理装置を移し替えたりする手間がかからず、同じ処
理装置を用いて能率的に製造することができる。
【００１６】
【実施例】ついで、この発明の実施例について、図面を
参照しながら以下に説明する。図１は、この発明にかか
るダイアフラム構造用熱絶縁膜を、赤外線検出素子に用
いた実施例を示している。シリコンなどからなる基板１
の表面に、この発明にかかる熱絶縁膜２が形成されてい
る。熱絶縁膜２の中央部分では、基板１が下方側からエ
ッチングなどで掘り込まれて欠除空間１０となってい
る。欠除空間１０の中央で熱絶縁膜２の上には、クロム
などの導体金属からなる一対の電極層４、４、電極層
４、４に挟まれたａ−ＳｉＣサーミスタ層５、赤外線吸
収層６が順番に積み重ねて形成されている。電極層４、
４は、外側に延長されていて、この延長部の端部に、基
板１の上部で接続用パッド４０が設けられている。この
ような、赤外線検出素子の基本的構造は、通常の赤外線
検出素子と同じである。
参照しながら以下に説明する。図１は、この発明にかか
るダイアフラム構造用熱絶縁膜を、赤外線検出素子に用
いた実施例を示している。シリコンなどからなる基板１
の表面に、この発明にかかる熱絶縁膜２が形成されてい
る。熱絶縁膜２の中央部分では、基板１が下方側からエ
ッチングなどで掘り込まれて欠除空間１０となってい
る。欠除空間１０の中央で熱絶縁膜２の上には、クロム
などの導体金属からなる一対の電極層４、４、電極層
４、４に挟まれたａ−ＳｉＣサーミスタ層５、赤外線吸
収層６が順番に積み重ねて形成されている。電極層４、
４は、外側に延長されていて、この延長部の端部に、基
板１の上部で接続用パッド４０が設けられている。この
ような、赤外線検出素子の基本的構造は、通常の赤外線
検出素子と同じである。
【００１７】この発明では、熱絶縁膜２が、基板１に近
い側から、ＳｉＯx （ｘ＝０．６〜１．０）層２０、Ｓ
ｉＯ2 層３０、およびＳｉＯx （ｘ＝０．６〜１．０）
層２０、の３層で構成された多層膜になっている。つぎ
に、このような熱絶縁膜２の作製方法について、具体的
に説明する。シリコン基板１上に、ＩＣＢ蒸着法で、Ｓ
ｉＯx （ｘ＝０．６〜１．０）層２０を１５００Å、Ｓ
ｉＯ2 層３０を２０００Å、さらにＳｉＯx （ｘ＝０．
６〜１．０）層２０を１５００Å作製した。このとき、
蒸着源はＳｉＯを用い、蒸着中に雰囲気の酸素濃度を変
えることで、各層２０、３０の組成比を変えた。したが
って、各層２０、３０の作製は、連続して行われた。成
膜条件は、ＳｉＯx （ｘ＝０．６〜１．０）層２０の場
合、酸素濃度０、基板温度２００℃、加速電圧１．０kV
であり、ＳｉＯ2 層３０の場合、酸素濃度を１．０×１
０-4Torrにした以外は、上記と同じ条件であった。
い側から、ＳｉＯx （ｘ＝０．６〜１．０）層２０、Ｓ
ｉＯ2 層３０、およびＳｉＯx （ｘ＝０．６〜１．０）
層２０、の３層で構成された多層膜になっている。つぎ
に、このような熱絶縁膜２の作製方法について、具体的
に説明する。シリコン基板１上に、ＩＣＢ蒸着法で、Ｓ
ｉＯx （ｘ＝０．６〜１．０）層２０を１５００Å、Ｓ
ｉＯ2 層３０を２０００Å、さらにＳｉＯx （ｘ＝０．
６〜１．０）層２０を１５００Å作製した。このとき、
蒸着源はＳｉＯを用い、蒸着中に雰囲気の酸素濃度を変
えることで、各層２０、３０の組成比を変えた。したが
って、各層２０、３０の作製は、連続して行われた。成
膜条件は、ＳｉＯx （ｘ＝０．６〜１．０）層２０の場
合、酸素濃度０、基板温度２００℃、加速電圧１．０kV
であり、ＳｉＯ2 層３０の場合、酸素濃度を１．０×１
０-4Torrにした以外は、上記と同じ条件であった。
【００１８】このような条件で各層２０、３０の作製を
行ったところ、ＳｉＯx （ｘ＝０．６〜１．０）層２０
には、引張残留応力が生じ、ＳｉＯ2 層３０には圧縮残
留応力が生じていることが確認できた。そして、これら
の層２０、３０が積層された熱絶縁膜２は、残留応力が
非常に小さなものであった。つぎに、上記熱絶縁膜２の
上に、前記電極層４などを作製して、赤外線検出素子を
製造した。
行ったところ、ＳｉＯx （ｘ＝０．６〜１．０）層２０
には、引張残留応力が生じ、ＳｉＯ2 層３０には圧縮残
留応力が生じていることが確認できた。そして、これら
の層２０、３０が積層された熱絶縁膜２は、残留応力が
非常に小さなものであった。つぎに、上記熱絶縁膜２の
上に、前記電極層４などを作製して、赤外線検出素子を
製造した。
【００１９】熱絶縁膜２の上に、電子ビーム蒸着法によ
り、基板温度２００℃で厚さ５００Åのクロムを成膜し
た。ついで、フォトリソ工程でパターン化して、下部側
の電極層４を形成した。つぎに、グロー放電分解法で、
厚さ１μｍのｐ型ａ−ＳｉＣを成膜し、フォトリソ工程
で２×２mmの正方形にパターン化して、サーミスタ層５
を形成した。成膜条件は、９００モル％のメタン、０．
２５モル％のジボランを加えた水素希釈のモノシランを
用い、基板温度１８０℃、圧力０．９Torr、周波数１
３．５６KHz 、放電電力２０Ｗとした。ついで、電子ビ
ーム蒸着法により、基板温度２００℃で厚さ５００Åの
クロムを成膜し、フォトリソ工程によりパターン化を行
って、上部側の電極層４を形成した。なお、これら上下
の電極層４、４の寸法は、何れも１．９×１．９mmの正
方形であった。
り、基板温度２００℃で厚さ５００Åのクロムを成膜し
た。ついで、フォトリソ工程でパターン化して、下部側
の電極層４を形成した。つぎに、グロー放電分解法で、
厚さ１μｍのｐ型ａ−ＳｉＣを成膜し、フォトリソ工程
で２×２mmの正方形にパターン化して、サーミスタ層５
を形成した。成膜条件は、９００モル％のメタン、０．
２５モル％のジボランを加えた水素希釈のモノシランを
用い、基板温度１８０℃、圧力０．９Torr、周波数１
３．５６KHz 、放電電力２０Ｗとした。ついで、電子ビ
ーム蒸着法により、基板温度２００℃で厚さ５００Åの
クロムを成膜し、フォトリソ工程によりパターン化を行
って、上部側の電極層４を形成した。なお、これら上下
の電極層４、４の寸法は、何れも１．９×１．９mmの正
方形であった。
【００２０】なお、電極層４、４の材料であるクロム
は、不純物が添加されているほうが、熱伝導率が小さく
なり、検出感度が向上するので、前記材料の代わりに、
熱伝導率の小さいニッケルクロムを用いることもでき
る。つぎに、グロー放電分解法で、厚さ１μｍの酸化シ
リコンを成膜し、フォトリソ工程で２×２mmの正方形に
パターン化して、赤外線吸収層６を形成した。成膜条件
は、７００モル％の一酸化窒素を用い、基板温度２５０
℃、圧力１Torr、周波数１３．５６KHz 、放電電力３０
Ｗとした。つづいて、電子ビーム蒸着法で、アルミを成
膜しパターン化して、接続用パッド４０を形成した。
は、不純物が添加されているほうが、熱伝導率が小さく
なり、検出感度が向上するので、前記材料の代わりに、
熱伝導率の小さいニッケルクロムを用いることもでき
る。つぎに、グロー放電分解法で、厚さ１μｍの酸化シ
リコンを成膜し、フォトリソ工程で２×２mmの正方形に
パターン化して、赤外線吸収層６を形成した。成膜条件
は、７００モル％の一酸化窒素を用い、基板温度２５０
℃、圧力１Torr、周波数１３．５６KHz 、放電電力３０
Ｗとした。つづいて、電子ビーム蒸着法で、アルミを成
膜しパターン化して、接続用パッド４０を形成した。
【００２１】最後に、シリコン基板１のうち、熱絶縁膜
２とは反対側から、酸化シリコンからなる熱絶縁膜２を
残すようにして、水酸化カリウムで異方性エッチングを
行って、欠除空間１０を形成し、いわゆるダイアフラム
構造の赤外線検出素子を製造した。製造された赤外線検
出素子の寸法は、２．５×２．５mmの正方形であった。
２とは反対側から、酸化シリコンからなる熱絶縁膜２を
残すようにして、水酸化カリウムで異方性エッチングを
行って、欠除空間１０を形成し、いわゆるダイアフラム
構造の赤外線検出素子を製造した。製造された赤外線検
出素子の寸法は、２．５×２．５mmの正方形であった。
【００２２】異方エッチング後の歩留り、すなわち熱絶
縁膜２が破れずに残った割合は、酸化シリコン層と窒化
シリコン層との多層構造からなる従来の熱絶縁膜と同じ
程度であった。しかし、その熱伝導率は、上記従来のも
のに比べて、はるかに小さく、熱絶縁性に優れたもので
あった。この赤外線検出素子を使用したところ、検出感
度も良好で優れた品質性能を有することが確かめられ
た。
縁膜２が破れずに残った割合は、酸化シリコン層と窒化
シリコン層との多層構造からなる従来の熱絶縁膜と同じ
程度であった。しかし、その熱伝導率は、上記従来のも
のに比べて、はるかに小さく、熱絶縁性に優れたもので
あった。この赤外線検出素子を使用したところ、検出感
度も良好で優れた品質性能を有することが確かめられ
た。
【００２３】
【発明の効果】以上に述べた、この発明にかかるダイア
フラム構造用熱絶縁膜は、シリコンと酸素の組成比が異
なる酸化シリコンの多層膜からなり、各層毎の残留応力
が異なることにより、熱絶縁膜全体としての残留応力を
小さくすることができた。その結果、熱絶縁膜によるダ
イアフラム構造を備えた素子の、製造工程における熱絶
縁膜の過大な歪みや破壊を防止して、製造歩留りを向上
させることができる。また、素子を使用中における、熱
絶縁膜の耐久性も向上する。
フラム構造用熱絶縁膜は、シリコンと酸素の組成比が異
なる酸化シリコンの多層膜からなり、各層毎の残留応力
が異なることにより、熱絶縁膜全体としての残留応力を
小さくすることができた。その結果、熱絶縁膜によるダ
イアフラム構造を備えた素子の、製造工程における熱絶
縁膜の過大な歪みや破壊を防止して、製造歩留りを向上
させることができる。また、素子を使用中における、熱
絶縁膜の耐久性も向上する。
【００２４】しかも、熱絶縁膜を構成する多層構造が、
シリコンと酸素の組成比が異なるだけで、同じ酸化シリ
コンからなるものであるから、製造が容易で処理設備も
簡略になり、生産性の向上あるいは製造コストの削減を
図ることができる。また、多層であっても酸化シリコン
のみで構成された熱絶縁膜なので、熱伝導率は非常に小
さく、熱絶縁膜に要求される高度な熱絶縁性を良好に発
揮することができる。
シリコンと酸素の組成比が異なるだけで、同じ酸化シリ
コンからなるものであるから、製造が容易で処理設備も
簡略になり、生産性の向上あるいは製造コストの削減を
図ることができる。また、多層であっても酸化シリコン
のみで構成された熱絶縁膜なので、熱伝導率は非常に小
さく、熱絶縁膜に要求される高度な熱絶縁性を良好に発
揮することができる。
【００２５】つぎに、上記のような熱絶縁膜の製造を、
イオンクラスタービーム蒸着法で、ＳｉＯを蒸発源にし
て、蒸着中に雰囲気ガスの酸素濃度を変えることによ
り、シリコンと酸素の組成比が異なる酸化シリコンの多
層膜を形成するようにすれば、連続した１回の処理工程
で、シリコンと酸素の組成比が異なる酸化シリコン層か
らなる多層構造を有する熱絶縁膜を、簡単かつ能率的に
製造することができ、このようなダイアフラム構造用熱
絶縁膜を備えた素子の生産性向上、コスト低減に大きく
貢献できる。
イオンクラスタービーム蒸着法で、ＳｉＯを蒸発源にし
て、蒸着中に雰囲気ガスの酸素濃度を変えることによ
り、シリコンと酸素の組成比が異なる酸化シリコンの多
層膜を形成するようにすれば、連続した１回の処理工程
で、シリコンと酸素の組成比が異なる酸化シリコン層か
らなる多層構造を有する熱絶縁膜を、簡単かつ能率的に
製造することができ、このようなダイアフラム構造用熱
絶縁膜を備えた素子の生産性向上、コスト低減に大きく
貢献できる。
【図１】 この発明の実施例となる熱絶縁膜を備えた赤
外線検出素子断面図
外線検出素子断面図
【図２】 従来例の断面図
１ 基板 ２ 熱絶縁膜 ２０ ＳｉＯx （ｘ＝０．６〜１．０）層 ３０ ＳｉＯ2 層 ４ 電極層 ５ サーミスタ層 ６ 赤外線吸収層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粟井 崇善 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 柿手 啓治 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−248477（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−125612（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 1/02 G01J 5/02 H01L 21/31 H01L 31/08
Claims (2)
- 【請求項１】 薄膜の一部が基板で支持されずに浮いた
状態になるダイアフラム構造において前記薄膜として用
いられる熱絶縁膜であって、シリコンと酸素の組成比が
異なる酸化シリコンであるＳｉＯｘ（ｘ＝０．６〜１．
０）層とＳｉＯ 2 層との多層膜からなることを特徴とす
るダイアフラム構造用熱絶縁膜。 - 【請求項２】 請求項１のダイアフラム構造用熱絶縁膜
を製造する方法であって、イオンクラスタービーム蒸着
法で、ＳｉＯを蒸発源にして、蒸着中に雰囲気ガスの酸
素濃度を変えることにより、シリコンと酸素の組成比が
異なる酸化シリコンであるＳｉＯｘ（ｘ＝０．６〜１．
０）層とＳｉＯ 2 層との多層膜を形成することを特徴と
するダイアフラム構造用熱絶縁膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04038107A JP3124815B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | ダイアフラム構造用熱絶縁膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04038107A JP3124815B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | ダイアフラム構造用熱絶縁膜およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05231926A JPH05231926A (ja) | 1993-09-07 |
| JP3124815B2 true JP3124815B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=12516251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04038107A Expired - Lifetime JP3124815B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | ダイアフラム構造用熱絶縁膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3124815B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2748953B2 (ja) * | 1993-12-13 | 1998-05-13 | 日本電気株式会社 | 熱型赤外線センサ |
| DE10225377B4 (de) | 2001-06-11 | 2014-10-09 | Denso Corporation | Verfahren zur Herstellung eines Thermosäuleninfrarotstrahlungssensors |
| WO2005078400A1 (ja) * | 2004-02-17 | 2005-08-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 赤外線検出装置およびその製造方法 |
| CN111207828A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-29 | 中国科学院微电子研究所 | 一种热电堆及其制备方法、探测器 |
| CN112002773B (zh) * | 2020-08-26 | 2022-03-11 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 大面阵红外探测器及其芯片低应力冷头结构 |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP04038107A patent/JP3124815B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05231926A (ja) | 1993-09-07 |
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