JPH02205730A

JPH02205730A - 赤外線センサ

Info

Publication number: JPH02205730A
Application number: JP1024853A
Authority: JP
Inventors: Makoto Uchida; 誠内田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-02-03
Filing date: 1989-02-03
Publication date: 1990-08-15
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: JP2811709B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は熱型赤外線センサに関する。

（従来の技術）従来この種の赤外線セン、すは、第２図に示すように金
属又は半導体又は金属１１と半導体１２のパターン３を
支持し、かつ、シリコンエツ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物の薄膜２０と、前記
薄膜上に絶縁膜４を介して形成した赤外線吸収率の高い
吸収層９と、前記薄膜を周囲から支持しているシリコン
基板１から成るダイアフラム構造を有していた。前記吸
収層９は、前記薄膜４の表面に金属を蒸着するか又は前
記薄膜部の中間に吸収率の高い金属層をはさみ込む構造
となっていた。

又、前記薄膜を周囲から支持しているシリコン基板に入
射する赤外線を防ぐ措置は取られていなかった。（例え
ば信学技報ＥＤ８０−２６　Ｆ温度測定用赤外セン＋　
ｊ　（１９８０年）、信学技報ＥＤ８３−１３４　ｒ　
Ｓｉ　レンズ付遠赤外センサＪ　（１９８３年）、セン
サ技術１９８６年７月号（Ｖｏ、　６．　Ｎｏ、　８）
　ｒサーモパイルＪ　Ｐ６６〜６８）。

（発明が解決しようとする課題）上述した従来の赤外線センサは、金属を蒸着して前述の
吸収層を製造するため、半導体集積回路の製造プロセス
には、適合性が悪い。つまり金属自体が製造プロセスの
中で汚染源となってしまい、金属蒸着後は通常のＩＣと
同じ製造ラインを使うことが困難となる。又、金属を蒸
着して製造した吸収層は熱伝導性が良いため、薄膜部分
の熱がヒートシンク部に逃げ易くなりヒートシンク部と
の温度差が保てなくなるという欠点がある。

又、デバイス表層のうち、前記の吸収層が無いヒートシ
ンク部分にも赤外線が入射してヒートシンクの温度が上
昇するため、薄膜部分との正確な温度差が測定できない
という欠点もある。

（課題を解決するための手段）本発明の赤外線センサは、金属又は半導体又は金属と半
導体の両方のパターンを支持し、かつ半導体エツチング
液に対し耐腐蝕性を持つ絶縁物の薄膜と、前記薄膜上に
あって、屈折率が表層に行くにつれて小さくなるような
半導体膜の赤外線吸収層と、前記薄膜を周囲から支持し
ている半導体基板からなるダイアフラム構造を持つ。ま
た本発明は赤外線吸収層が無い部分に、赤外線反射率の
高い金属膜を有している。

（発明の効果）以上説明したように、請求項１に記載の本発明はダイア
フラム構造を有する赤外線センサの吸収層として、金属
の代わりに、金属よりも熱伝導率が低い半導体の薄膜を
使うので吸収層を形成したあとも通常の半導体集積回路
の製造ラインを使うことが十分可能となった。又、吸収
層の屈折率を、表側になるに従って小さくしているので
、表側から入射した赤外線の吸収率が従来よりも高くで
きる。

また請求項２に記載の発明では最上層にある反射率の高
い金属膜がヒートシンク部への赤外線入射を防ぐので、
薄膜部分の温度上昇分が従来よりも正確に測定できる。

（実施例）次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図に吸収層が３層の場合の赤外線センサの上面図と
断面図を示す。半導体と金属のパターン３を支持し、シ
リコンエツチング液に対して耐腐蝕性を持ち、ストッパ
ーとして働くシリコン窒化膜の薄膜２と、半導体と金属
のパターン３の上にあってパターン３の保護と絶縁を兼
ねている５ｉ０２膜などの絶縁膜４と、絶縁膜４の上に
あり、かつ、シリコン基板１に穿けた空洞の真上に位置
する部分に、屈折率ｎＩＦ　”２）　ｎ３のポリシリコ
ン層５．６．７を積層している。ポリシリコン層５．６
．７は、不純物のドーピングにより、屈折率がそれぞれ
ｎ１＋　ｎ２＋　ｎ３．となっている。屈折率ｎ１＋　
ｎ２＋　ｎ３の大小関係は、ｎｌ　＞　ｎ２＞　ｎ３で
ある。

又、絶縁膜４の上で、かつ、ポリシリコン層５，６゜７
が無い部分に、赤外線反射率の高いアルミ等の金属層８
がある。金属層８は、シリコン基板１への赤外線入射を
減少させ、シリコン基板１の温度上昇を防いでいる。

薄膜の上面で、対角線上に穿いている細長いスノット状
の１本の穴は、シリコン基板１をエツチングして空洞を
作るのに必要なもので、エツチング液を浸入させるため
のものである。

前記半導体と金属のパターン３はサーモバイルを為して
おり、熱電能の異なる２種類の熱電材料１１゜１２（こ
こではｐ型ポリシリコンとｎ型ポリシリコン）を、アル
ミ等の金属からなる接点部１３を介し、交互に接続した
ものである。２種類の熱電材料１１゜１２は各１本ずつ
で１対の熱電対を為す合計１２対の熱電対を直列に接続
している。又、１対の熱電対の両端は、一方を前記薄膜
で空洞上部にある部分、即ち温接点側に、もう一方を、
前記薄膜でシリコン基板１に支持され、かつ、金属層８
で遮光されている部分、即ち、冷接点側に配置しである
。

第３図は、前記薄膜を含む正方形のセル１０を２次元ア
レイ化した場合の実施例である。図の下側に前記薄膜部
の拡大図を示す。熱電能の異なる２種類の熱電材料１１
．１２を接点部１３を介して交互に接続したものであり
、２種類の熱電材料１１．１２は各１本ずつで１対の熱
電対を為す合計８対の熱電対を直列に接続している。又
、１つのセル中には、上記薄膜の他に、ＭＯＳＦＥＴや
ＣＯＤなどの走査回路１４を含むので、上記薄膜はセル
１０内部の、端の方に位置している。なおこの実施例で
は熱電能の異なる２種類の材料として半導体を用いたが
、異種の金属、金属と半導体でもよい。

第４図は、前記薄膜を含む正方形のセル１０を２次元ア
レイ化した場合の実施例である。図の下側に前記薄膜部
の拡大図を示す。薄膜上にある、つづら折り状のパター
ン３はボロメータであり、電気抵抗値の温度係数が大き
い導電対から成っている。

ボロメータパターンは全て、薄膜の領域におさまってお
り、赤外線入射を正確に測定している。

又、１つのセル中には、上記薄膜の他にＭＯＳＦＥＴや
ＣＯＤなどの走査回路１４を含むので、上記薄膜はセル
１０内部の端の方に位置している。

また図示はしないが本発明は焦電型の赤外線センサに対
しても適用できる。

また請求項２の発明においては吸収層は従来のような金
属層を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ本発明で吸収層が３
層の場合の上面図と１面図である。第２図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ従来の赤外線吸収層
を有する赤外線センサの上面図と断面図である。第３図は、本発明の赤外線吸収層と、赤外線反射率の高
い金属膜を有する赤外線センサを２次元アレイ化したも
のを示す平面図である。図の下側に薄膜部の拡大図を示
す。薄膜上のパターンはサーモパイルである。第４図は、本発明の赤外線吸収層と、赤外線反射率の高
い金属膜を有する赤外線センサを２次元アレイ化したも
のを示す平面図である。図の下側に薄膜部の拡大図を示
す。薄膜上のパターンはボロメータである。１・・・シリコン基板、２・・・シリコン窒化膜、３・
・・パターン、４，２０・・・絶縁膜、５・・・屈折率
ｎ１のポリシリコン層、６・・・屈折率ｎ２のポリシリ
コン層、７・・・屈折率ｎ３のポリシリコン層、８・・
・金属層、９・・・金属層、１０・・・セル、１１・・
・熱電材料、１２・・・熱電材料、１３・・・接点部、
１４・・・走査回路。第１図

Claims

【特許請求の範囲】１、金属又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、半導体エッチング液に対し耐腐蝕性を
持つ、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半導
体基板から成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、前記の吸収層として屈折率が表層に行く
につれて小さくなる半導体膜であることを特徴とする熱
型赤外線センサ。２、金属又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
から支持している半導体基板から成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、デバイス表層のう
ち、前記の吸収層が無い部分に、赤外線反射率が高い金
属膜があることを特徴とする熱型赤外線センサ。