JPH0590646A

JPH0590646A - サーモパイル型赤外線センサおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH0590646A
Application number: JP4060915A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Watanabe; 渡辺　　滋
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1992-02-18
Publication date: 1993-04-09
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: JP3258066B2

Abstract

(57)【要約】【構成】基板１に設けるピット部４と、この基板に設
ける下絶縁膜５１と、この下絶縁膜上でかつ基板のヒー
トシンク２に設ける薄膜サーミスタ３と、この薄膜サー
ミスタ上に設ける櫛形のサーミスタ電極３１と、冷接点
部７１と温接点部７２とを有するサーモパイル７０とを
備えるサーモパイル型赤外線センサ、およびその製造方
法。【効果】サーモパイル型赤外線センサに冷接点温度を
測るための薄膜サーミスタを搭載することができ、冷接
点部の温度がいかに変わろうと常に正確な冷接点温度を
測定できるため、高感度で小型なセンサを得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサーモパイル型赤外線セ
ンサの構造、およびこの構造を形成するための製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】サーモパイル型赤外線センサとして、た
とえば特開昭６１−２５９５８０号公報に記載のものが
ある。この公報に記載のサーモパイル型赤外線センサの
従来技術における構造を、図１５および図１６を用いて
説明する。図１５は、従来のサーモパイル型赤外線セン
サの構造を示す平面図であり、図１６はその断面図であ
る。以下図１５と図１６とを交互に参照して説明する。

【０００３】図１５と図１６とに示すように、基板１上
に、異種の金属からなる熱電対７が複数個直列に接続し
た構造のサーモパイル７０を、その温接点部７２が基板
１中心付近に、冷接点部７１が基板１周辺部になるよう
に配置し、サーモパイル７０の上には、黒体用絶縁膜５
５が覆っている。この黒体用絶縁膜５５の上には、サー
モパイル７０の温接点部７２上で、かつ冷接点部７１上
にかからないように黒体９が配設される。基板１の裏側
またはおもて側の冷接点部７１の付近には、基準温度、
すなわち冷接点部７１の温度を測定するための温度検出
素子である薄膜サーミスタ３が設置される。

【０００４】この公報記載の構造のサーモパイル型赤外
線センサにおいて、測定物から赤外線の入射があると、
黒体９がこの赤外線を吸収し、サーモパイル７０の温接
点部７２の温度が上昇し、温接点部７２と冷接点部７１
との間に温度差を生じ、これによって熱電対７にそれぞ
れ熱起電力が生じる。サーモパイル７０には、これらの
熱電対７の熱起電力が足し合わされ、サーモパイル引き
出し電極７５から出力を取り出すことができる。この場
合、基準温度となる冷接点部７１の温度を薄膜サーミス
タ３によって測定することによって、測定物の赤外線量
を正確に測定でき、したがって測定物の温度を測定する
ことができる。また、バルク型のサーミスタなどで基準
温度を測定する方法と違い、直接冷接点部７１の温度を
測定できるため、高感度で小型なサーモパイル型赤外線
センサを得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この公
報に記載の構成において、温度検出素子の一例として薄
膜サーミスタを挙げているが、温度検出素子の具体的構
成、また、温度検出素子の電極形状や電極の引き出し方
法、あるいは温度検出素子の保護方法などが明示されて
おらず、比較的高抵抗でかつ不安定な、金属酸化物から
なる薄膜サーミスタなどを温度検出素子として用いるこ
とは困難である。

【０００６】そこで本発明の目的は、上記課題を解決し
て、冷接点温度を測定するための薄膜サーミスタを設置
したサーモパイル型赤外線センサの構造と、その製造方
法とを示し、高感度で小型なサーモパイル型赤外線セン
サを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明においては、下記記載の構造と製造方法とを採用
する。

【０００８】本発明のサーモパイル型赤外線センサの構
造は、基板に設けるピット部と、この基板に設ける下絶
縁膜と、この下絶縁膜上で、かつ基板のヒートシンクに
設ける薄膜サーミスタと、この薄膜サーミスタ上に設け
る櫛型の形状を有する薄膜サーミスタ電極と、冷接点部
と温接点部とを有するサーモパイルとを有する。

【０００９】本発明のサーモパイル型赤外線センサの構
造は、基板に設けるピット部と、基板のヒートシンク上
に設ける薄膜サーミスタと、この薄膜サーミスタのおも
て面に設ける上サーミスタ電極および薄膜サーミスタの
うら面に設ける下サーミスタ電極と、基板上および薄膜
サーミスタ上に設けるダイアフラム用絶縁膜と、冷接点
部と温接点部とを有するサーモパイルとを有する。

【００１０】本発明のサーモパイル型赤外線センサの製
造方法は、基板のおもて面に下絶縁膜を形成し、さらに
この下絶縁膜上に薄膜サーミスタ材料を形成し、フォト
エッチングによりこの薄膜サーミスタ材料をパターニン
グして薄膜サーミスタを形成し、さらに全面にサーミス
タ電極材料を形成し、フォトエッチングによりこのサー
ミスタ電極材料をパターニングし、サーミスタ電極を形
成する工程と、基板のおもて面に上絶縁膜を形成し、フ
ォトエッチングによりこの上絶縁膜にスルーホールを形
成する工程と、基板のおもて面にサーモパイル引き出し
電極を形成し、熱電対を形成する工程と、基板をエッチ
ングしてピット部を形成する工程とを有する。

【００１１】本発明のサーモパイル型赤外線センサの製
造方法は、基板のおもて面に下サーミスタ電極材料を形
成し、フォトエッチングによりこの下サーミスタ電極材
料をエッチングし、下サーミスタ電極を形成する工程
と、この下サーミスタ電極上に薄膜サーミスタ材料を形
成し、フォトエッチングにより薄膜サーミスタ材料をエ
ッチングし、薄膜サーミスタを形成する工程と、この薄
膜サーミスタ上に上サーミスタ電極材料を形成し、フォ
トエッチングにより上サーミスタ電極材料をエッチング
し、上サーミスタ電極を形成する工程と、基板のおもて
面の全面にダイアフラム用絶縁膜を形成し、フォトエッ
チングによりこのダイアフラム用絶縁膜にスルーホール
を形成する工程と、基板のおもて面にサーモパイル引き
出し電極を形成し、熱電対を形成する工程と、基板をエ
ッチングしてピット部を形成する工程とを有する。

【００１２】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。まず本発明の第１の実施例を、図１、図２、図３、
図４、図５、図６および図７を用いて説明する。図１は
本発明におけるサーモパイル型赤外線センサの構造を示
す平面図であり、図２はこの断面を示す断面図である。
さらに、図３、図４、図５、図６、および図７は、サー
モパイル型赤外線センサの製造方法を工程順に示す断面
図である。

【００１３】本発明によるサーモパイル型赤外線センサ
の構造を、図１および図２を用いて説明する。

【００１４】基板１のおもて面に下絶縁膜５１を被覆
し、さらにこの下絶縁膜５１上の冷接点部７１の付近に
薄膜サーミスタ３を設置する。この薄膜サーミスタ３上
に櫛形の形状を持つサーミスタ電極３１を設け、これら
薄膜サーミスタ３、サーミスタ電極３１、および下絶縁
膜５１の上部を上絶縁膜５３で被覆する。サーミスタ電
極３１のサーミスタ電極引き出し部の上絶縁膜５３にス
ルーホール３２を形成する。

【００１５】したがって薄膜サーミスタ３は、上絶縁膜
５３およびサーミスタ電極３１により保護されている。
下絶縁膜５１および上絶縁膜５３は、基板１の裏側から
形成したピット部４の領域ではダイアフラム６を形成し
ている。さらにピット部４を形成していない基板１上で
は、下絶縁膜５１と上絶縁膜５３とは基板１とともにヒ
ートシンク２を形成している。

【００１６】上絶縁膜５３の上には、異種金属からなる
熱電対７が複数個直列に接続しサーモパイル７０を形成
する。サーモパイル７０の冷接点部７１をヒートシンク
２上に、温接点部７２をダイアフラム６上に配置する。

【００１７】さらに、上絶縁膜５３上には、サーモパイ
ル７０の出力をとるためのサーモパイル引き出し電極７
５を配置する。

【００１８】また、出力を向上させるために、サーモパ
イル７０の上に、黒体用絶縁膜５５を被覆し、赤外線吸
収体である黒体９をダイアフラム６と同じ大きさか若干
小さめに設置する。

【００１９】ただし、サーモパイル７０の温接点部７２
で直接赤外線を吸収できる構造の場合は、黒体９およ
び、黒体用絶縁膜５５は不要となる。

【００２０】さらに、黒体９が絶縁性である場合、また
は黒体９がそれぞれの熱電対７の温接点部７２のみ配置
され、それぞれの温接点部７２どおしが黒体９によって
短絡していない場合には、黒体用絶縁膜５５がなくても
良い。

【００２１】この図１と図２に示す構造のサーモパイル
型赤外線センサにおいて、測定物から発せられる赤外線
をサーモパイル７０の温接点部７２、または黒体９が受
光することによりダイアフラム６の温度が上昇し、サー
モパイル７０の温接点部７２と冷接点部７１との間に温
度差が生じる。

【００２２】この温度差によりサーモパイル７０に熱起
電力が生じサーモパイル７０の出力電圧をサーモパイル
引き出し電極７５から取り出し、この時同時に冷接点部
７１の温度を薄膜サーミスタ３の抵抗値として測定し
て、入射した赤外線量を正確に測定し、測定物の温度を
正確に測ることができる。

【００２３】つぎに、本発明によるサーモパイル型赤外
線センサの製造方法を図１、図２、図３、図４、図５、
図６、および図７を用いて説明する。図１、および図２
は、完成した状態を示し、図３、図４、図５、図６、図
７は製造する工程の途中段階を順番に示す断面図であ
る。

【００２４】まず、図３を用いて説明する。基板１とし
ては（１００）面配向したシリコンウェハーを用い、こ
の基板１の裏面にはピット部４を形成するためのマスク
用絶縁膜５０として、金などの金属、あるいは各種酸化
物、各種窒化物などのアルカリに不溶な膜を厚さ２００
ｎｍ程度真空蒸着法により形成し、通常のフォトエッチ
ング技術を用いてピット部４の非形成領域にマスク用絶
縁膜５０を形成するようにパターニングする。

【００２５】基板１のおもて面側には、下絶縁膜５１と
して、プラズマＣＶＤ法により形成する窒化シリコン膜
を約１０００ｎｍの膜厚で形成し、さらにこの窒化シリ
コン膜上にイオンプレーティング法により酸化シリコン
膜を膜厚２０００ｎｍ程度形成する。

【００２６】この下絶縁膜５１は、応力緩和あるいは機
械的強度などを考慮して、多層膜としているが、単層膜
でも構わないし、作成方法、膜厚についても変更は可能
である。

【００２７】なお、下絶縁膜５１とマスク用絶縁膜５０
とを同一材料で構成して同時に作成する方法としては、
下絶縁膜５１となる窒化シリコン膜を基板１のおもて面
と裏面との両面に、プラズマＣＶＤ法により同時形成し
て、裏面にも形成する窒化シリコン膜をマスク用絶縁膜
５０として用いることも可能となる。

【００２８】この下絶縁膜５１上に、マンガン（Ｍｎ）
およびニッケル（Ｎｉ）の金属、あるいは酸化物のター
ゲットを用い、薄膜サーミスタ３をスパッタリング法に
よって約５００ｎｍの厚さで形成する。

【００２９】この薄膜サーミスタ３の形成条件として
は、基板温度１５０℃、ターゲット組成をＭｎ４０％，
Ｎｉ６０％とし、１０％の酸素を添加したアルゴンガス
雰囲気で、高周波パワーを約２００Ｗで作成すると、サ
ーミスタの温度−抵抗特性を示すＢ値が、約３０００と
いう値が得られる。

【００３０】もちろん、ＭｎとＮｉの組成や、作成方法
を変えたり、他の物質を使用したりすれば、所望の性
質、すなわち抵抗率とＢ値を示す薄膜サーミスタ３を得
ることができる。

【００３１】その後、この薄膜サーミスタ３上の全面
に、感光性樹脂を形成し、所定のフォトマスクを用いて
露光し、現像処理を行い、感光性樹脂をパターニング
し、その後この感光性樹脂をエッチングのマスクとして
薄膜サーミスタ３をエッチングする、いわゆるフォトエ
ッチング技術により、薄膜サーミスタ３をパターニング
する。

【００３２】薄膜サーミスタ３のエッチャントとして
は、希塩酸と過酸化水素水との混合溶液を温度５０℃程
度に加熱したものを用いる。

【００３３】つぎにサーミスタ電極３１として、金（Ａ
ｕ）を厚さ約２００ｎｍ程度真空蒸着法により形成す
る。このとき、サーミスタ電極３１の金と、薄膜サーミ
スタ３との密着性を向上させるための密着層として、ク
ロム（Ｃｒ）などを用いると良い。

【００３４】その後、金およびクロムをフォトエッチン
グ技術によりサーミスタ電極３１として、櫛形にパター
ニングする。このサーミスタ電極３１の平面形状は、図
１に示す。それぞれ対向する櫛形のサーミスタ電極３１
の反対側は、サーミスタ電極引き出し部となる。

【００３５】相対する櫛形の２つのサーミスタ電極３１
間の距離は、本実施例では、薄膜サーミスタ３の抵抗値
を約５０ｋΩに設定するため１００００ｎｍ程度とする
が、得たい抵抗値により、両サーミスタ電極３１間の距
離を調整する。

【００３６】つぎに図４を用いて説明する。その後全面
に、上絶縁膜５３として窒化シリコン膜を約１０００ｎ
ｍの膜厚で形成する。この上絶縁膜５３の形成は、薄膜
サーミスタ３およびサーミスタ電極３１の段差部分にも
上絶縁膜５３が段差被膜性良く形成できるように、プラ
ズマＣＶＤ法などによって作成すると良い。

【００３７】その後、フォトエッチング技術により、サ
ーミスタ電極引き出し部の上絶縁膜５３に、弗化水素酸
をエッチング液としスルーホール３２を設ける。このス
ルーホール３２からサーミスタの抵抗を測定する端子を
取り出すようにする。

【００３８】その後、上絶縁膜５３の上にサーモパイル
引き出し電極７５として、密着層にクロムを用い、金を
厚さ約２００ｎｍ真空蒸着法により形成し、フォトエッ
チング技術によりパターン化する。このサーモパイル引
き出し電極７５の平面形状を図１に示す。

【００３９】ここで、密着層のクロムの膜厚は特に規定
しないが、サーモパイル引き出し電極７５のパターニン
グのために金をエッチングする際の、サーミスタ電極３
１をエッチングしないよう、マスクとして可能な程度の
膜厚が良い。

【００４０】つぎに図５を用いて説明する。その後、感
光性樹脂を全面に形成し、所定のフォトマスクを用いて
露光し、現像処理を行うことによって感光性樹脂を所定
の形状にパターニングし、その後、全面に金属を真空蒸
着法によって形成し、感光性樹脂を取り除くことによっ
て、感光性樹脂の非形成領域に金属をパターニングす
る、いわゆるリフトオフ法によって、ビスマスおよびア
ンチモンをそれぞれパターニングし、サーモパイル７０
を形成する。

【００４１】このとき、ビスマスおよびアンチモンの形
成は、どちらを先に形成しても良いが、本実施例では、
アンチモンよりビスマスの方が低融点金属であることを
考慮して、アンチモンを先に形成するものとする。

【００４２】このサーモパイル７０の温接点部７２は、
後に形成するダイアフラム６上に配設して、冷接点部７
１はヒートシンク２上に配設する。サーモパイル７０の
平面形状は、図１に示す。

【００４３】このとき、ビスマスとアンチモンとのそれ
ぞれの接点の密着性を上げるためには、サーモパイル引
き出し電極７５作成時に、金をこのビスマスとアンチモ
ンとの接点にパターニングしておいて、この金を介して
ビスマスとアンチモンとを接続しても良い。このような
構造にしてもサーモパイルの出力特性は変わらない。

【００４４】つぎに図６を用いて説明する。その後、シ
リコンからなる基板１の裏面を、マスク用絶縁膜５０の
パターンに従って、ヒドラジン水溶液を温度約８０℃に
加熱したエッチャントを用いた異方性エッチングにより
エッチングし、ピット部４を作成する。

【００４５】この場合、おもて面にある薄膜サーミスタ
３は、上絶縁膜５３によって保護されているため変性し
ない。

【００４６】ピット部４上にある下絶縁膜５１、および
上絶縁膜５３によりダイアフラム６を形成し、基板１の
ピット部４が形成されていない領域は、下絶縁膜５１お
よび上絶縁膜５３などとともにヒートシンク２を形成す
る。

【００４７】サーモパイル７０の温接点部７２と冷接点
部７１の温度差を大きくし、出力を向上させる方法とし
ては、図７を用いて説明するように、赤外線吸収体とし
ての黒体９を配置すればよい。

【００４８】すなわち、上記工程の後に、金属薄板に所
定の形状の穴をあけたマスクを用いて、基板１のおもて
面にこのマスクを密着させ、真空蒸着法などにより所望
の物質の薄膜をパターニングする、いわゆるマスク蒸着
法により、酸化シリコン膜などの絶縁膜を、黒体用絶縁
膜５５として数１００ｎｍ程度の膜厚に作成する。

【００４９】黒体用絶縁膜５５の膜厚は、絶縁が保たれ
る限りにおいて、なるべく薄くした方が熱容量が小さく
なり有利である。黒体用絶縁膜５５の大きさは、後に述
べる黒体９よりも若干大きめであれば良い。

【００５０】ただし、黒体９が絶縁性を有する材料であ
る場合、あるいは黒体９がそれぞれの熱電対７の温接点
のみに独立に配設されるようにパターニングする場合に
は、この黒体用絶縁膜５５は形成する必要はない。

【００５１】その後、赤外線吸収体である黒体９を、マ
スク蒸着法によって５０００ｎｍ程度の膜厚で作成す
る。

【００５２】本発明では黒体９として、金の微粒子膜を
用いるが、ビスマス、銀、チタン、銅などの金属の微粒
子膜など、赤外線を吸収しやすいものであれば何でも構
わない。

【００５３】また、黒体９の膜厚に関しては特に制限は
ないが、黒体９の大きさはサーモパイル７０の温接点部
７２を覆い、かつダイアフラム６よりも小さいことが望
ましい。黒体９の平面形状は、図１に示す。

【００５４】以上の製造方法の実施例では黒体９を形成
する例を示したが、以下に記す理由によって、黒体９お
よび黒体用絶縁膜５５の形成は不要となる。すなわち、
サーモパイル７０の温接点部７２は赤外線を直接吸収
し、この熱吸収量は、黒体９から熱伝導で黒体用絶縁膜
５５を介して、温接点部７２に伝わる量より若干少ない
が、サーモパイル７０での出力は使用上問題ない。

【００５５】本発明の第２の実施例を図８、図９、図１
０、図１１、図１２、図１３および図１４を用いて説明
する。図８は本発明におけるサーモパイル型赤外線セン
サの構造を示す平面図であり、図９はこの断面を示す断
面図である。また、図１０、図１１、図１２、図１３、
および図１４は、サーモパイル型赤外線センサの製造方
法を工程順に示す断面図である。

【００５６】本発明の第２の実施例におけるサーモパイ
ル型赤外線センサの構造を、図８および図９を用いて説
明する。

【００５７】図８と図９に示すように、基板１のおもて
面で冷接点部７１の付近に薄膜サーミスタ３を設置す
る。この薄膜サーミスタ３は、ちょうど下サーミスタ電
極３３および上サーミスタ電極３４とによって挟まれた
構造となっている。

【００５８】薄膜サーミスタ３を形成した領域を含む基
板１の全面には、ダイアフラム用絶縁膜５２を設け、上
サーミスタ電極３４よりも一回り小さい大きさのスルー
ホール３２を形成している。したがって薄膜サーミスタ
３は、ダイアフラム用絶縁膜５２および上サーミスタ電
極３４により保護されている。

【００５９】さらにダイアフラム用絶縁膜５２は、基板
１の裏側から形成したピット部４の領域では、ダイアフ
ラム６を形成している。

【００６０】そして、ダイアフラム用絶縁膜５２上に
は、上絶縁膜５３上に設けるサーモパイル７０と、サー
モパイル引き出し電極７５と、黒体用絶縁膜５５と、黒
体９とが、第１の実施例と同様な形状で配置している。

【００６１】この図８と図９に示す構造のサーモパイル
型赤外線センサにおいても、第１の実施例と同様に薄膜
サーミスタ３が冷接点部７１の温度を抵抗値として測定
することで、センサとして測定対象物の赤外線量を正確
に測定することができ、測定物の温度を正確に測ること
ができる。

【００６２】つぎに、本発明の第２の実施例におけるサ
ーモパイル型赤外線センサの製造方法を図８、図９、図
１０、図１１、図１２、図１３、および図１４を用いて
説明する。図８、および図９は、完成した状態を示し、
図１０、図１１、図１２、図１３、図１４は製造する工
程の途中段階を順番に示す断面図である。

【００６３】まず、図１０により説明する。基板１とし
ては（１００）面配向したシリコンウェハーを用いる。
この基板１の裏面には、ピット部４を形成するためのマ
スク用絶縁膜５０として、金などの金属、あるいは各種
酸化物、各種窒化物などのアルカリに不溶な膜を厚さ２
００ｎｍ程度真空蒸着法により形成し、通常のフォトエ
ッチング技術を用いてピット部４の非形成領域にマスク
用絶縁膜５０を形成するようにパターニングする。

【００６４】基板１のおもて面には、まず下サーミスタ
電極用材料として金を用い、厚さ約２００ｎｍ程度真空
蒸着法により形成する。この時密着層としてクロムを用
いるとなお良い。また基板１の表面には熱酸化膜のよう
な絶縁膜が存在していても問題はない。そして金および
クロムをフォトエッチング技術により、下サーミスタ電
極用材料をパターニングして、下サーミスタ電極３３を
形成する。この下サーミスタ電極３３の平面形状を図８
に示す。

【００６５】つづいて薄膜サーミスタ３となるＭｎ―Ｎ
ｉ酸化物膜をスパッタリング法によって約５００ｎｍの
厚さで形成する。材料の組成あるいは作製条件は、第１
の実施例で述べたものと同じである。

【００６６】このＭｎ―Ｎｉ酸化物膜を、フォトエッチ
ング技術を用いて、図８に示すように、すでに形成した
サーミスタ電極３３より一回り小さい大きさにパターニ
ングする。なお薄膜サーミスタ３のエッチングは、希塩
酸と過酸化水素水の混合溶液を、温度５０℃程度に加熱
したものを用いて行う。

【００６７】さらに薄膜サーミスタ３の上には上サーミ
スタ電極３４として、密着層にクロムを用い、金を約２
００ｎｍ真空蒸着法により形成し、さらにフォトエッチ
ングによりパターニングすることで形成する。この上サ
ーミスタ電極３４の平面形状は、図８に示すように、２
つの長方形からなる電極であり、どちらも薄膜サーミス
タ３の外周よりは内側に位置している。

【００６８】この分離した２つの上サーミスタ電極３４
間に電流を流すと、電流は薄膜サーミスタ３および下サ
ーミスタ電極３３を介して流れる。金の抵抗値は薄膜サ
ーミスタ３に比較して非常に小さいため、つまりは薄膜
サーミスタ３の抵抗が測定することができる。

【００６９】本実施例では、薄膜サーミスタ３の平面形
状を４５０×１０００μｍとし、膜厚はすでに述べたよ
うに５００ｎｍとし、さらに２つの上サーミスタ電極３
４の平面形状を４００×２００μｍ、上サーミスタ電極
３４間の間隔を５６０μｍとした。この結果、抵抗値は
約１０ｋΩとなった。

【００７０】ただし薄膜サーミスタ３の膜厚や平面形
状、あるいは上サーミスタ電極３４の大きさや間隔など
を変化させることで、抵抗値は任意に調整することがで
きる。

【００７１】つぎに図１１を用いて説明する。その後全
面にダイアフラム用絶縁膜５２として窒化シリコン膜を
約２μｍの膜厚で形成する。窒化シリコン膜の作成は、
プラズマＣＶＤ法によって行う。

【００７２】その後、上サーミスタ電極３４上のダイア
フラム用絶縁膜５２に、フォトエッチング技術により、
スルーホール３２を形成する。このスルーホール３２
は、薄膜サーミスタ３の抵抗を測定するための端子を取
り出す領域となり、図８に示すように、上サーミスタ電
極３４よりも一回り小さくスルーホール３２を形成して
いる。

【００７３】その後のサーモパイル型赤外線センサの製
造工程、および製造工程中に形成する領域の形状あるい
は配置は、第１の実施例に示したものと同じである。

【００７４】まず密着層にクロムを用いた金によってサ
ーモパイル引き出し電極７５を形成する。

【００７５】つづいて図１２に示すように、ビスマスお
よびアンチモンを真空蒸着法により形成し、さらにフォ
トエッチングによりパターニングし、サーモパイル７０
を形成する。

【００７６】その後、図１３に示すように、基板１の裏
面を、マスク用絶縁膜５０のパターンに従って、ヒドラ
ジン溶液中でエッチングし、ピット部４を形成する。こ
のときダイアフラム６を形成するのは、ダイアフラム用
絶縁膜５２である。

【００７７】そして最後に、酸化シリコンなどの絶縁膜
をマスク蒸着法により形成し、黒体用絶縁膜５５を形成
した後、やはりマスク蒸着法によって金の微粒子膜を用
いた黒体９を形成する。

【００７８】またさらに、黒体用絶縁膜５５および黒体
９は、これらも第１の実施例と同様に形成しない場合も
ある。

【００７９】以上説明した第１の実施例および第２の実
施例においては、基板、絶縁層、薄膜サーミスタ、熱電
対、電極、黒体、エッチャントなどに具体的な物質名を
例として挙げたが、それぞれの目的に合えば、他の物質
を用いても良いことは明らかである。

【００８０】たとえば、基板１には、シリコンの他に、
ガラス、マイカ、セラミックスなどが適用できる。

【００８１】また、下絶縁膜５１、上絶縁膜５３、ダイ
アフラム用絶縁膜５２などの絶縁膜には、窒化シリコ
ン、酸化シリコン、アルミナ、酸化タンタル、弗化カル
シウムなどの、各種金属の窒化物、酸化物、弗化物など
や、有機膜など絶縁性を示すものであれば何でも構わな
い。

【００８２】薄膜サーミスタ３は、マンガンとニッケル
の複合酸化物を例として挙げたが、他に鉄、コバルト、
クロムなどを含む２元、３元、４元などの複合酸化物の
一般的なサーミスタ材料ならば、何でも構わない。また
さらに、炭化珪素などでも薄膜サーミスタ３として使用
できる。

【００８３】さらに、熱電対７の材料には、ビスマスと
アンチモンを例に挙げたが、それぞれにテルルなどを合
金化させた材料でも代用できる。

【００８４】またさらに、サーミスタ電極３１や、上サ
ーミスタ電極３４や、下サーミスタ電極３３や、サーモ
パイル引きだし電極７５などの電極材料には、金のほか
に、銀、銅、アルミニウムなどの金属やその合金、ＩＴ
Ｏ（酸化インジウムスズ）など、何でも構わない。

【００８５】また、黒体９は金の他に、銀、銅、ビスマ
ス、アルミニウムなどの金属やその酸化物などの微粒子
で、赤外線を吸収するものであれば何でも構わない。

【００８６】

【発明の効果】上記のように本発明によれば、サーモパ
イル型赤外線センサに、冷接点温度を測定するための薄
膜サーミスタを搭載することができ、高抵抗でかつ不安
定な薄膜サーミスタを用いても、高感度なサーモパイル
型赤外線センサを得ることができる。

【００８７】さらに、冷接点温度がいかに変わろうと、
常に正確な冷接点温度を測定できるために、赤外線量測
定時に冷接点の温度を変動させないように熱容量を大き
くするなどの工夫する必要がなくなり、小型化が可能と
なる効果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施例のサーモパイル型
赤外線センサの構造を示す平面図である。

【図２】本発明における第１の実施例のサーモパイル型
赤外線センサの構造を示す断面図である。

【図３】本発明における第１の実施例のサーモパイル型
赤外線センサの製造方法を示す断面図である。

【図４】本発明における第１の実施例のサーモパイル型
赤外線センサの製造方法を示す断面図である。

【図５】本発明における第１の実施例のサーモパイル型
赤外線センサの製造方法を示す断面図である。

【図６】本発明における第１の実施例のサーモパイル型
赤外線センサの製造方法を示す断面図である。

【図７】本発明における第１の実施例のサーモパイル型
赤外線センサの製造方法を示す断面図である。

【図８】本発明における第２の実施例のサーモパイル型
赤外線センサの構造を示す平面図である。

【図９】本発明における第２の実施例のサーモパイル型
赤外線センサの構造を示す断面図である。

【図１０】本発明における第２の実施例のサーモパイル
型赤外線センサの製造方法を示す断面図である。

【図１１】本発明における第２の実施例のサーモパイル
型赤外線センサの製造方法を示す断面図である。

【図１２】本発明における第２の実施例のサーモパイル
型赤外線センサの製造方法を示す断面図である。

【図１３】本発明における第２の実施例のサーモパイル
型赤外線センサの製造方法を示す断面図である。

【図１４】本発明における第２の実施例のサーモパイル
型赤外線センサの製造方法を示す断面図である。

【図１５】従来のサーモパイル型赤外線センサの構造を
示す平面図である。

【図１６】従来のサーモパイル型赤外線センサの構造を
示す断面図である。

【符号の説明】

１基板３薄膜サーミスタ６ダイアフラム７熱電対３１サーミスタ電極３２スルーホール３３下サーミスタ電極３４上サーミスタ電極５１下絶縁膜５２ダイアフラム用絶縁膜５３上絶縁膜７０サーモパイル７１冷接点部７２温接点部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に設けるピット部と、該基板に設け
る下絶縁膜と、該下絶縁膜上で、かつ前記基板のヒート
シンクに設ける薄膜サーミスタと、該薄膜サーミスタ上
に設ける櫛形の形状を有するサーミスタ電極と、冷接点
部と温接点部とを有するサーモパイルとを有することを
特徴とするサーモパイル型赤外線センサ。
【請求項２】基板に設けるピット部と、該基板のヒー
トシンク上に設ける薄膜サーミスタと、該薄膜サーミス
タのおもて面に設ける上サーミスタ電極および前記薄膜
サーミスタのうら面に設ける下サーミスタ電極と、前記
基板上および薄膜サーミスタ上に設けるダイアフラム用
絶縁膜と、冷接点部と温接点部とを有するサーモパイル
とを有することを特徴とするサーモパイル型赤外線セン
サ。
【請求項３】基板のおもて面に下絶縁膜を形成し、さ
らに該下絶縁膜上に薄膜サーミスタ材料を形成し、フォ
トエッチングにより該薄膜サーミスタ材料をパターニン
グして薄膜サーミスタを形成し、さらに該薄膜サーミス
タ上にサーミスタ電極材料を形成し、フォトエッチング
により該サーミスタ電極材料をパターニングし、サーミ
スタ電極を形成する工程と、該基板のおもて面に上絶縁
膜を形成し、フォトエッチングにより該上絶縁膜にスル
ーホールを形成する工程と、前記基板のおもて面にサー
モパイル引き出し電極を形成し、熱電対を形成する工程
と、前記基板をエッチングしてピット部を形成する工程
とを有することを特徴とするサーモパイル型赤外線セン
サの製造方法。
【請求項４】基板のおもて面に下サーミスタ電極材料
を形成し、フォトエッチングにより該下サーミスタ電極
材料をエッチングし、下サーミスタ電極を形成する工程
と、該下サーミスタ電極上に薄膜サーミスタ材料を形成
し、フォトエッチングにより該薄膜サーミスタ材料をエ
ッチングし、薄膜サーミスタを形成する工程と、該薄膜
サーミスタ上に上サーミスタ電極材料を形成し、フォト
エッチングにより該上サーミスタ電極材料をエッチング
し、上サーミスタ電極を形成する工程と、前記基板のお
もて面の全面にダイアフラム用絶縁膜を形成し、フォト
エッチングにより該ダイアフラム用絶縁膜にスルーホー
ルを形成する工程と、前記基板のおもて面にサーモパイ
ル引き出し電極を形成し、熱電対を形成する工程と、前
記基板をエッチングしてピット部を形成する工程とを有
することを特徴とするサーモパイル型赤外線センサの製
造方法。