JP3175662B2 - 熱型赤外線検出素子の製造方法 - Google Patents
熱型赤外線検出素子の製造方法Info
- Publication number
- JP3175662B2 JP3175662B2 JP27420197A JP27420197A JP3175662B2 JP 3175662 B2 JP3175662 B2 JP 3175662B2 JP 27420197 A JP27420197 A JP 27420197A JP 27420197 A JP27420197 A JP 27420197A JP 3175662 B2 JP3175662 B2 JP 3175662B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- forming
- hole
- sacrificial layer
- thermoelectric conversion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 23
- 239000010408 film Substances 0.000 description 23
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 12
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/0225—Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
- G01J5/024—Special manufacturing steps or sacrificial layers or layer structures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/08—Optical arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/08—Optical arrangements
- G01J5/0853—Optical arrangements having infrared absorbers other than the usual absorber layers deposited on infrared detectors like bolometers, wherein the heat propagation between the absorber and the detecting element occurs within a solid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/20—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は冷却を必要としない
熱型赤外線検出素子の製造方法に関するものである。
熱型赤外線検出素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】赤外線検出器は半導体等のバンド構造を
利用した量子型と、熱による材料物性値（抵抗、誘電率
等）の変化を利用した熱型に大きく分けられる。前者は
高感度ではあるが動作原理上冷却を必要としている。そ
れに対し後者は、特に冷却を必要としていないため非冷
却型とも呼ばれ、製作コストや維持コストの面で量子型
に比べ有利な点が多く、近年注目されている。
利用した量子型と、熱による材料物性値（抵抗、誘電率
等）の変化を利用した熱型に大きく分けられる。前者は
高感度ではあるが動作原理上冷却を必要としている。そ
れに対し後者は、特に冷却を必要としていないため非冷
却型とも呼ばれ、製作コストや維持コストの面で量子型
に比べ有利な点が多く、近年注目されている。
【０００３】熱型赤外線検出素子には、ボロメータ型、
焦電型及び熱電対型があり、いずれも検出素子の感度を
高くするため一般には熱分離構造、いわゆるダイアフラ
ム構造を有している。このなかでも比較的特性に優れて
いるボロメータ型の赤外線検出素子を例にとって説明す
る。
焦電型及び熱電対型があり、いずれも検出素子の感度を
高くするため一般には熱分離構造、いわゆるダイアフラ
ム構造を有している。このなかでも比較的特性に優れて
いるボロメータ型の赤外線検出素子を例にとって説明す
る。
【０００４】この素子のダイアフラム構造は図６に示す
ように、キャビティ１０、熱電材料としてのボロメータ
薄膜７、支持膜６、保護膜８及び赤外吸収膜９よりなる
熱電変換部分１とそれらを支える梁３とからなってい
る。ダイアフラム構造は、基板上に犠牲層を堆積し、さ
らに支持膜６、ボロメータ薄膜７、保護膜８、赤外吸収
膜９を堆積し、各層を所望の形状にドライエッチング等
でパターニングし熱電変換部１の周りに犠牲層を露出さ
せ、最後に熱電変換部１の周りからエッチングにより犠
牲層を除去することにより形成される。犠牲層が除去さ
れたキャビティ１０の部分は完全に空隙になっており、
熱電変換部１を梁３で吊っている構造となっている。ボ
ロメータ薄膜７の相対する２辺は電極４と接触してお
り、これらの電極は梁３を経由して信号処理回路に接続
され、赤外線を吸収することで生じたボロメータの抵抗
変化を電気信号として取り出している。
ように、キャビティ１０、熱電材料としてのボロメータ
薄膜７、支持膜６、保護膜８及び赤外吸収膜９よりなる
熱電変換部分１とそれらを支える梁３とからなってい
る。ダイアフラム構造は、基板上に犠牲層を堆積し、さ
らに支持膜６、ボロメータ薄膜７、保護膜８、赤外吸収
膜９を堆積し、各層を所望の形状にドライエッチング等
でパターニングし熱電変換部１の周りに犠牲層を露出さ
せ、最後に熱電変換部１の周りからエッチングにより犠
牲層を除去することにより形成される。犠牲層が除去さ
れたキャビティ１０の部分は完全に空隙になっており、
熱電変換部１を梁３で吊っている構造となっている。ボ
ロメータ薄膜７の相対する２辺は電極４と接触してお
り、これらの電極は梁３を経由して信号処理回路に接続
され、赤外線を吸収することで生じたボロメータの抵抗
変化を電気信号として取り出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これまでの熱型赤外線
検出器は、１０μｍ帯近傍の赤外画像化を目的として主
に開発されてきた経緯より、各素子を２次元に配列した
構造が主であった。従ってダイアフラム構造はキャビテ
ィ１０の幅が１〜１．５μｍ、熱電変換部が３０〜５０
μｍ□程度であるのが適当であった。これらの赤外線検
出素子の特性は、各層の材料や厚さ、熱電変換部の大き
さ、梁の長さや太さ等による熱容量、熱コンダクタンス
と熱電材料の特性（ボロメータの場合は抵抗温度係数）
で決まり、広範な用途を考えると熱電変換部の大きさは
これまでの３０〜５０μｍ□程度のみならず３００μｍ
□以上の大きさの素子も将来的には十分必要とされる。
しかしながら、現状の構造では熱電変換部１の周りから
犠牲層がエッチングできる領域すなわち熱電変換部の大
きさは、エッチャントが十分浸みわたる領域を考えると
50μｍ□程度が限界であり、それ以上大きな熱電変換部
をもつダイアフラム構造は構造的な問題より従来の方法
で製作することは困難であった。従ってその応用範囲は
極限られ、専ら熱電変換部の小さい用途にのみ適用され
ていた。
検出器は、１０μｍ帯近傍の赤外画像化を目的として主
に開発されてきた経緯より、各素子を２次元に配列した
構造が主であった。従ってダイアフラム構造はキャビテ
ィ１０の幅が１〜１．５μｍ、熱電変換部が３０〜５０
μｍ□程度であるのが適当であった。これらの赤外線検
出素子の特性は、各層の材料や厚さ、熱電変換部の大き
さ、梁の長さや太さ等による熱容量、熱コンダクタンス
と熱電材料の特性（ボロメータの場合は抵抗温度係数）
で決まり、広範な用途を考えると熱電変換部の大きさは
これまでの３０〜５０μｍ□程度のみならず３００μｍ
□以上の大きさの素子も将来的には十分必要とされる。
しかしながら、現状の構造では熱電変換部１の周りから
犠牲層がエッチングできる領域すなわち熱電変換部の大
きさは、エッチャントが十分浸みわたる領域を考えると
50μｍ□程度が限界であり、それ以上大きな熱電変換部
をもつダイアフラム構造は構造的な問題より従来の方法
で製作することは困難であった。従ってその応用範囲は
極限られ、専ら熱電変換部の小さい用途にのみ適用され
ていた。
【０００６】本発明の目的は、３００μｍ□以上の大き
な熱電変換部をも製作が可能な構造をもつ熱型赤外線検
出素子の製造方法を提供することにある。
な熱電変換部をも製作が可能な構造をもつ熱型赤外線検
出素子の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】 本発明の熱型赤外線
検出素子の製造方法は、犠牲層の上に少なくとも支持
膜、熱電材料、保護膜を順次成膜した後に、梁を形成す
るためのダイアフラム周囲のスリットパターンを形成
し、これと同時にダイアフラム中に、前記熱電材料を貫
通する貫通孔形成のパターンを形成する第１の工程と、
前記ダイアフラム周囲のスリットパターン、及び前記ダ
イアフラム中の貫通孔形成のパターンを通して前記犠牲
層をエッチングにより除去する第２の工程を含むことを
特徴とするものである。熱電材料としてはボロメータ薄
膜が最も好適に用いられる。
検出素子の製造方法は、犠牲層の上に少なくとも支持
膜、熱電材料、保護膜を順次成膜した後に、梁を形成す
るためのダイアフラム周囲のスリットパターンを形成
し、これと同時にダイアフラム中に、前記熱電材料を貫
通する貫通孔形成のパターンを形成する第１の工程と、
前記ダイアフラム周囲のスリットパターン、及び前記ダ
イアフラム中の貫通孔形成のパターンを通して前記犠牲
層をエッチングにより除去する第２の工程を含むことを
特徴とするものである。熱電材料としてはボロメータ薄
膜が最も好適に用いられる。
【０００８】この貫通孔の形状はスリット状、正方形
状、円形等があるが、スリット状貫通孔２の長さ方向が
ボロメータ薄膜中を流れる電流と同じ方向であるように
することで、スリット形成による抵抗値の変化を抑える
ことができ、また正方形状や円形状にすることによって
ダイアフラム中に入る歪を均等に分散することができ
る。
状、円形等があるが、スリット状貫通孔２の長さ方向が
ボロメータ薄膜中を流れる電流と同じ方向であるように
することで、スリット形成による抵抗値の変化を抑える
ことができ、また正方形状や円形状にすることによって
ダイアフラム中に入る歪を均等に分散することができ
る。
【０００９】このような熱型赤外線検出素子は、犠牲層
の上に支持膜、熱電材料、保護膜を成膜した後に、梁を
形成するためのダイアフラム周囲のスリットパターンを
形成するのと同時にダイアフラム中の貫通孔形成のパタ
ーンを形成し、前記ダイアフラム周囲のスリットパター
ン、及びダイアフラム中の貫通孔形成のパターンを通し
前記犠牲層をエッチングにより除去することにより容易
に製造することが可能である。
の上に支持膜、熱電材料、保護膜を成膜した後に、梁を
形成するためのダイアフラム周囲のスリットパターンを
形成するのと同時にダイアフラム中の貫通孔形成のパタ
ーンを形成し、前記ダイアフラム周囲のスリットパター
ン、及びダイアフラム中の貫通孔形成のパターンを通し
前記犠牲層をエッチングにより除去することにより容易
に製造することが可能である。
【００１０】つまり、本発明では、ダイアフラム構造と
なる部分に貫通孔を設けることにより、犠牲層をエッチ
ングする際に、熱電変換部の周囲のスリットのみなら
ず、その上部からもエッチャントを浸み込ませることが
できる。従って比較的大きな熱電変換部でもその下層の
犠牲層をエッチングすることが可能となり、大きなダイ
アフラム構造を形成することができる。その結果、熱容
量等を含むデバイス設計の自由度が増し特性の向上やデ
バイス適用範囲の拡大を図ることも可能となる。さら
に、本発明の熱型赤外線検出素子の製造方法を用いれ
ば、梁を形成するためのダイアフラム周囲のスリットパ
ターンを形成するのと同時にダイアフラム中の貫通孔形
成のパターンを形成し、前記ダイアフラム周囲のスリッ
トパターン、及びダイアフラム中の貫通孔形成のパター
ンを通し前記犠牲層をエッチングにより除去するため
に、従来とほぼ同様なプロセスで素子を製作することが
できる。この際、貫通孔のピッチを５０〜１００μｍと
することによって熱電変換部の下層の犠牲層を比較的短
時間で均一に除去することができるという効果が得られ
る。
なる部分に貫通孔を設けることにより、犠牲層をエッチ
ングする際に、熱電変換部の周囲のスリットのみなら
ず、その上部からもエッチャントを浸み込ませることが
できる。従って比較的大きな熱電変換部でもその下層の
犠牲層をエッチングすることが可能となり、大きなダイ
アフラム構造を形成することができる。その結果、熱容
量等を含むデバイス設計の自由度が増し特性の向上やデ
バイス適用範囲の拡大を図ることも可能となる。さら
に、本発明の熱型赤外線検出素子の製造方法を用いれ
ば、梁を形成するためのダイアフラム周囲のスリットパ
ターンを形成するのと同時にダイアフラム中の貫通孔形
成のパターンを形成し、前記ダイアフラム周囲のスリッ
トパターン、及びダイアフラム中の貫通孔形成のパター
ンを通し前記犠牲層をエッチングにより除去するため
に、従来とほぼ同様なプロセスで素子を製作することが
できる。この際、貫通孔のピッチを５０〜１００μｍと
することによって熱電変換部の下層の犠牲層を比較的短
時間で均一に除去することができるという効果が得られ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の熱型赤外線検出素子の構
造、製造方法、動作について図１、図２、図３を用い具
体的に説明する。ここでの実施例は、熱電材料としてボ
ロメータ薄膜を用いた場合について示す。図１は本発明
の熱型赤外線検出素子を上から見た図である。熱電変換
部１を４本の梁３で吊っている形状である。図３はＡ−
Ａ’の断面図で、熱電変換部が空中にに浮き、熱的に分
離されている様子を示している。また本実施例では、熱
電変換部１の大きさを３００μｍ□とし、貫通孔２の大
きさを幅４μｍ、長さ５０μｍとした。スリットの横方
向のピッチは５０μｍで図１に示すように配置した。梁
３は幅３０μｍで長さ５０μｍである。電極４は熱電変
換部を構成しているボロメータ材料の上辺と下辺で接し
電気的なコンタクトがとられ、熱のよる抵抗変化を外部
に取り出すことができる。電流は上下方向に流れ、スリ
ット状の貫通孔２はそれと同じ方向を向いている。
造、製造方法、動作について図１、図２、図３を用い具
体的に説明する。ここでの実施例は、熱電材料としてボ
ロメータ薄膜を用いた場合について示す。図１は本発明
の熱型赤外線検出素子を上から見た図である。熱電変換
部１を４本の梁３で吊っている形状である。図３はＡ−
Ａ’の断面図で、熱電変換部が空中にに浮き、熱的に分
離されている様子を示している。また本実施例では、熱
電変換部１の大きさを３００μｍ□とし、貫通孔２の大
きさを幅４μｍ、長さ５０μｍとした。スリットの横方
向のピッチは５０μｍで図１に示すように配置した。梁
３は幅３０μｍで長さ５０μｍである。電極４は熱電変
換部を構成しているボロメータ材料の上辺と下辺で接し
電気的なコンタクトがとられ、熱のよる抵抗変化を外部
に取り出すことができる。電流は上下方向に流れ、スリ
ット状の貫通孔２はそれと同じ方向を向いている。
【００１２】次に図２、図３を用いて本実施例の製造方
法について述べる。図２は犠牲層５をエッチングする前
の素子断面図、図３は犠牲層５をエッチングした後の素
子断面図である。シリコン基板等の上に犠牲層５を１．
３μｍ形成する。次に支持膜６を３０００Å、ボロメー
タ薄膜７を１０００Å堆積し、ボロメータ薄膜７のみ３
００μｍ□にパターン加工する。更に電極４をボロメー
タ薄膜７と接するようにリフトオフ等でパターン形成
し、全面に保護膜８を堆積する。次に３００μｍ□のボ
ロメータ薄膜７に目合わせして赤外吸収膜９を形成す
る。ここでは犠牲層５としてポリシリコン、支持膜６、
保護膜８としてシリコン窒化膜、ボロメータ薄膜７とし
て酸化バナジウム、赤外吸収膜９として窒化チタンを用
いた。次に熱電変換部１の外側を梁３の部分を残して犠
牲層５の上までドライエッチング（イオンミリング）に
より除去する。またそれと同時に貫通孔２も形成する
（図２）。最後に犠牲層エッチング用のエッチャントに
浸す。ここではエッチャントとしてヒドラジンを用い
た。エッチング液は熱電変換部１の脇のみならず上部か
らも貫通孔２を通して浸み込み、犠牲層５をエッチング
により完全に除去することができる。これにより素子は
完成する。ここではスリット状の貫通孔２の大きさを幅
４μｍ、長さ５０μｍとしたが、これは一例であり、特
性に大きな影響を与えずプロセスが比較的行ない易い大
きさであればよく、幅４〜１５μｍ、長さ１０〜５０μ
ｍの範囲が適当である。
法について述べる。図２は犠牲層５をエッチングする前
の素子断面図、図３は犠牲層５をエッチングした後の素
子断面図である。シリコン基板等の上に犠牲層５を１．
３μｍ形成する。次に支持膜６を３０００Å、ボロメー
タ薄膜７を１０００Å堆積し、ボロメータ薄膜７のみ３
００μｍ□にパターン加工する。更に電極４をボロメー
タ薄膜７と接するようにリフトオフ等でパターン形成
し、全面に保護膜８を堆積する。次に３００μｍ□のボ
ロメータ薄膜７に目合わせして赤外吸収膜９を形成す
る。ここでは犠牲層５としてポリシリコン、支持膜６、
保護膜８としてシリコン窒化膜、ボロメータ薄膜７とし
て酸化バナジウム、赤外吸収膜９として窒化チタンを用
いた。次に熱電変換部１の外側を梁３の部分を残して犠
牲層５の上までドライエッチング（イオンミリング）に
より除去する。またそれと同時に貫通孔２も形成する
（図２）。最後に犠牲層エッチング用のエッチャントに
浸す。ここではエッチャントとしてヒドラジンを用い
た。エッチング液は熱電変換部１の脇のみならず上部か
らも貫通孔２を通して浸み込み、犠牲層５をエッチング
により完全に除去することができる。これにより素子は
完成する。ここではスリット状の貫通孔２の大きさを幅
４μｍ、長さ５０μｍとしたが、これは一例であり、特
性に大きな影響を与えずプロセスが比較的行ない易い大
きさであればよく、幅４〜１５μｍ、長さ１０〜５０μ
ｍの範囲が適当である。
【００１３】次に動作について簡単に説明する。赤外線
がダイアフラム構造の上面より入射すると、赤外吸収膜
９、キャビティ１０の効果により熱電変換部１の温度が
上昇する。この温度上昇は熱電変換部１を構成している
各層の材料や厚さ、熱電変換部１の大きさ等で決まる熱
容量で貯えられ、梁の長さや太さ等の形状やそれらを構
成している材料によって決まる熱コンダクタンスにより
放出される。これらのバランスにより得られた温度変化
を熱電変換部１で電気信号に変え、電極４より取り出す
ことができる。ボロメータの場合は上述した電気信号は
抵抗の変化として得られるが、本実施例のようにスリッ
ト状の貫通孔２の方向を電流の流れる方向と同じにして
いるためスリット形成による抵抗の著しい減少といった
影響もほとんどない。このように赤外線検出素子の応答
速度や感度等の主な特性はこれらの熱容量と熱コンダク
タンスでほぼ決まり、本発明を用いればこれらの自由度
は拡大し、本実施例のように従来に比べ熱容量の非常に
大きな３００μｍ□の熱電変換部をもつ素子でも十分製
作可能で設計どおりの特性が得られる。またノイズ特
性、特に非冷却型赤外線素子の場合に問題となる１／ｆ
ノイズに関しては、素子の大きさが大きい程ノイズは小
さい傾向にあるため、本発明のように大きな熱電変換部
をもつ赤外線検出素子では十分な低ノイズ化が図れる。
がダイアフラム構造の上面より入射すると、赤外吸収膜
９、キャビティ１０の効果により熱電変換部１の温度が
上昇する。この温度上昇は熱電変換部１を構成している
各層の材料や厚さ、熱電変換部１の大きさ等で決まる熱
容量で貯えられ、梁の長さや太さ等の形状やそれらを構
成している材料によって決まる熱コンダクタンスにより
放出される。これらのバランスにより得られた温度変化
を熱電変換部１で電気信号に変え、電極４より取り出す
ことができる。ボロメータの場合は上述した電気信号は
抵抗の変化として得られるが、本実施例のようにスリッ
ト状の貫通孔２の方向を電流の流れる方向と同じにして
いるためスリット形成による抵抗の著しい減少といった
影響もほとんどない。このように赤外線検出素子の応答
速度や感度等の主な特性はこれらの熱容量と熱コンダク
タンスでほぼ決まり、本発明を用いればこれらの自由度
は拡大し、本実施例のように従来に比べ熱容量の非常に
大きな３００μｍ□の熱電変換部をもつ素子でも十分製
作可能で設計どおりの特性が得られる。またノイズ特
性、特に非冷却型赤外線素子の場合に問題となる１／ｆ
ノイズに関しては、素子の大きさが大きい程ノイズは小
さい傾向にあるため、本発明のように大きな熱電変換部
をもつ赤外線検出素子では十分な低ノイズ化が図れる。
【００１４】図４、図５はそれぞれ貫通孔２の形状が正
方形の場合と円形の場合を示したものである。ダイアフ
ラムの大きさは前述のものと同様３００μｍ□で、正方
形の一辺は１０μｍ、また円の直径は１０μｍとした。
また図４、図５とも貫通孔２のピッチは１００μｍであ
る。これらは前述したスリット状の貫通孔に比べエッチ
ャントがしみ込む領域は小さいが、貫通孔形成によるダ
イアフラム中の歪の影響は小さく強度的に優っている特
徴がある。
方形の場合と円形の場合を示したものである。ダイアフ
ラムの大きさは前述のものと同様３００μｍ□で、正方
形の一辺は１０μｍ、また円の直径は１０μｍとした。
また図４、図５とも貫通孔２のピッチは１００μｍであ
る。これらは前述したスリット状の貫通孔に比べエッチ
ャントがしみ込む領域は小さいが、貫通孔形成によるダ
イアフラム中の歪の影響は小さく強度的に優っている特
徴がある。
【００１５】本発明の実施例では、支持膜６や保護膜８
はシリコン窒化膜、ボロメータ薄膜７は酸化バナジウ
ム、また犠牲層５はポリシリコンを用いそのエッチャン
トとしてはヒドラジンを用いているが、特にこれに限定
されるわけではない。
はシリコン窒化膜、ボロメータ薄膜７は酸化バナジウ
ム、また犠牲層５はポリシリコンを用いそのエッチャン
トとしてはヒドラジンを用いているが、特にこれに限定
されるわけではない。
【００１６】また本実施例では、ボロメータ型の赤外線
検出素子について述べたが、大きなダイアフラム構造を
形成するという観点に立てば、焦電型や熱電対型にも適
用可能なことは言うまでもない。
検出素子について述べたが、大きなダイアフラム構造を
形成するという観点に立てば、焦電型や熱電対型にも適
用可能なことは言うまでもない。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いれば
熱型赤外線検出素子の設計の自由度は拡大し、従来と同
様な方法で３００μｍ□以上の大きなダイアフラム構造
の熱電変換部をもつ熱型赤外線検出素子の製作が十分可
能となり、熱型赤外線検出素子の応用を広範なものとす
ることができる。さらに基本的な特性は設計の自由度が
拡大したことにより高性能化を図ることもでき、大きな
ダイアフラムを用いたことによって十分な低ノイズ化も
期待できる。
熱型赤外線検出素子の設計の自由度は拡大し、従来と同
様な方法で３００μｍ□以上の大きなダイアフラム構造
の熱電変換部をもつ熱型赤外線検出素子の製作が十分可
能となり、熱型赤外線検出素子の応用を広範なものとす
ることができる。さらに基本的な特性は設計の自由度が
拡大したことにより高性能化を図ることもでき、大きな
ダイアフラムを用いたことによって十分な低ノイズ化も
期待できる。
【図１】本発明の熱型赤外線検出素子を上から見た図で
貫通孔の形状がスリット状の実施例である。
貫通孔の形状がスリット状の実施例である。
【図２】犠牲層をエッチングする前の素子断面図であ
る。
る。
【図３】犠牲層をエッチングした後の素子断面図であ
る。
る。
【図４】貫通孔の形状が正方形の場合の実施例である。
【図５】貫通孔の形状が円形の場合の実施例である。
【図６】従来例を示す図である。
１ 熱電変換部 ２ 貫通孔 ３ 梁 ４ 電極 ５ 犠牲層 ６ 支持膜 ７ ボロメータ薄膜 ８ 保護膜 ９ 赤外吸収膜 １０ キャビティ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 1/00 - 1/60 G01J 5/00 - 5/62 H01L 29/84 H01L 35/00 - 37/04 H01L 31/14 - 31/18 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 犠牲層の上に少なくとも支持膜、熱電
材料、保護膜を順次成膜した後に、梁を形成するための
ダイアフラム周囲のスリットパターンを形成し、これと
同時にダイアフラム中に、前記熱電材料を貫通する貫通
孔形成のパターンを形成する第１の工程と、前記ダイア
フラム周囲のスリットパターン、及び前記ダイアフラム
中の貫通孔形成のパターンを通して前記犠牲層をエッチ
ングにより除去する第２の工程を含むことを特徴とする
熱型赤外線検出素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27420197A JP3175662B2 (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | 熱型赤外線検出素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27420197A JP3175662B2 (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | 熱型赤外線検出素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11108760A JPH11108760A (ja) | 1999-04-23 |
| JP3175662B2 true JP3175662B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=17538451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27420197A Expired - Fee Related JP3175662B2 (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | 熱型赤外線検出素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3175662B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001153720A (ja) | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Nec Corp | 熱型赤外線検出器 |
| JP3812881B2 (ja) * | 2000-11-22 | 2006-08-23 | 株式会社アイ・エイチ・アイ・エアロスペース | 赤外線検出素子 |
| JP4848826B2 (ja) * | 2006-04-24 | 2011-12-28 | パナソニック電工株式会社 | 赤外線センサ |
| JP2011033393A (ja) * | 2009-07-30 | 2011-02-17 | Ricoh Co Ltd | メンブレン部を有する半導体装置とその製造方法 |
| JP5214690B2 (ja) * | 2010-09-13 | 2013-06-19 | 株式会社東芝 | 赤外線検出素子 |
| FR3094789B1 (fr) * | 2019-04-04 | 2021-05-28 | Elichens | Procédé de fabrication d'un détecteur pyroélectrique |
| FR3138517A1 (fr) * | 2022-07-28 | 2024-02-02 | Lynred | Micro-bolometre d’imagerie infrarouge aveugle et procede de realisation |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH046424A (ja) * | 1990-04-24 | 1992-01-10 | Nec Corp | 赤外線センサ |
| EP0630058A3 (de) * | 1993-05-19 | 1995-03-15 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung einer Pyrodetektoranordnung durch elektronisches Ätzen eines Silizium Substrats. |
| JP3374498B2 (ja) * | 1993-12-27 | 2003-02-04 | 株式会社デンソー | 赤外線センサ |
| JP3275593B2 (ja) * | 1994-12-16 | 2002-04-15 | 日産自動車株式会社 | 赤外線検知素子およびその製造方法 |
| JPH08264844A (ja) * | 1995-03-24 | 1996-10-11 | Nippondenso Co Ltd | フローティングメンブレン |
-
1997
- 1997-10-07 JP JP27420197A patent/JP3175662B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11108760A (ja) | 1999-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4897269B2 (ja) | 収縮による熱分離を有する放射検出器およびその放射検出器を用いた赤外線検出装置 | |
| JP3514681B2 (ja) | 赤外線検出器 | |
| JP3374498B2 (ja) | 赤外線センサ | |
| JP3175662B2 (ja) | 熱型赤外線検出素子の製造方法 | |
| JPH02205729A (ja) | 赤外線センサ | |
| US6579740B2 (en) | Method of making a thin film sensor | |
| US5077474A (en) | Thermal imaging device | |
| JPH11211558A (ja) | センサ及びセンサアレイ | |
| JP2910448B2 (ja) | 赤外線センサ | |
| JP2002162291A (ja) | 赤外線検出素子 | |
| JPH0525290B2 (ja) | ||
| JPH06137943A (ja) | 熱型赤外線センサ | |
| US20060273256A1 (en) | Thermal electromagnetic radiation detector with alveolate structure | |
| JP3775830B2 (ja) | 赤外線検出素子 | |
| JP2000111396A (ja) | 赤外線検出素子およびその製造方法 | |
| JPH11148868A (ja) | 熱検知素子およびその製造方法 | |
| JP2910699B2 (ja) | 熱型赤外線センサ | |
| JP3249174B2 (ja) | 赤外線センサおよびその製造方法 | |
| JPH07167708A (ja) | 赤外線センサ | |
| JPH046424A (ja) | 赤外線センサ | |
| JP3435997B2 (ja) | 赤外線検知素子 | |
| JPH04360588A (ja) | 複合型赤外線検出器 | |
| JP3094943B2 (ja) | 赤外線検知器 | |
| JPH087093B2 (ja) | 熱型赤外線センサ | |
| JP2582416Y2 (ja) | サーモパイル |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010306 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080406 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090406 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100406 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110406 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |