JPH06137936A - 赤外線検出素子 - Google Patents
赤外線検出素子Info
- Publication number
- JPH06137936A JPH06137936A JP28450592A JP28450592A JPH06137936A JP H06137936 A JPH06137936 A JP H06137936A JP 28450592 A JP28450592 A JP 28450592A JP 28450592 A JP28450592 A JP 28450592A JP H06137936 A JPH06137936 A JP H06137936A
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- JP
- Japan
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- thin film
- semiconductor thin
- infrared
- amorphous semiconductor
- film
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 微細加工技術が適用し易く、製造上の歩留り
のよい赤外線検出素子を提供する。 【構成】 温度変化に伴い抵抗値が変化する薄膜抵抗体
を備え赤外線吸収により生じた熱で前記薄膜に温度変化
が起こるようになっている赤外線検出部２が基板の上に
設けられている赤外線検出素子１において、前記薄膜抵
抗体が赤外線吸収機能を有する半導体薄膜１１であるこ
とを特徴とする。
のよい赤外線検出素子を提供する。 【構成】 温度変化に伴い抵抗値が変化する薄膜抵抗体
を備え赤外線吸収により生じた熱で前記薄膜に温度変化
が起こるようになっている赤外線検出部２が基板の上に
設けられている赤外線検出素子１において、前記薄膜抵
抗体が赤外線吸収機能を有する半導体薄膜１１であるこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、温度変化に伴い抵抗
値が変化する薄膜抵抗体を備え赤外線吸収により生じた
熱で前記薄膜に温度変化が起こる赤外線検出部で赤外線
の検出を行う赤外線検出素子に関する。
値が変化する薄膜抵抗体を備え赤外線吸収により生じた
熱で前記薄膜に温度変化が起こる赤外線検出部で赤外線
の検出を行う赤外線検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は、従来の赤外線検出素子６０をあ
らわす。赤外線検出素子６０では、赤外線検出部６１が
基板６２の上に設けられている。赤外線検出部６１は、
入射する赤外線を吸収する赤外線吸収膜６５と温度変化
に伴い抵抗値が変化する薄膜抵抗体６６とを備え、赤外
線吸収により生じた熱で薄膜抵抗体６６に温度変化が起
こるようになっている。そして、抵抗体薄膜６６の表面
と裏面には一対の電極６７，６８が設けられている。赤
外線入射により起こる温度変化に伴う電極６７，６８の
間の抵抗変化から赤外線が感知できるのである。
らわす。赤外線検出素子６０では、赤外線検出部６１が
基板６２の上に設けられている。赤外線検出部６１は、
入射する赤外線を吸収する赤外線吸収膜６５と温度変化
に伴い抵抗値が変化する薄膜抵抗体６６とを備え、赤外
線吸収により生じた熱で薄膜抵抗体６６に温度変化が起
こるようになっている。そして、抵抗体薄膜６６の表面
と裏面には一対の電極６７，６８が設けられている。赤
外線入射により起こる温度変化に伴う電極６７，６８の
間の抵抗変化から赤外線が感知できるのである。
【０００３】基板６２における赤外線検出部６１の設置
域は裏側に空間（熱分離空間）７１のある熱絶縁膜６２
ａだけとなっており、この熱絶縁膜６２ａの表側に赤外
線検出部６１が設けられている。基板６２である半導体
基板をエッチング等により堀り込み、熱分離空間７１を
形成するのである。この熱分離空間７１があるため、非
常に微弱な赤外線入力に対しても、薄膜抵抗体６６に大
きな温度変化（温度上昇）が起こり、赤外線を超高感度
で検出でき、人体感知用などとしの実用化も考えられて
いる。
域は裏側に空間（熱分離空間）７１のある熱絶縁膜６２
ａだけとなっており、この熱絶縁膜６２ａの表側に赤外
線検出部６１が設けられている。基板６２である半導体
基板をエッチング等により堀り込み、熱分離空間７１を
形成するのである。この熱分離空間７１があるため、非
常に微弱な赤外線入力に対しても、薄膜抵抗体６６に大
きな温度変化（温度上昇）が起こり、赤外線を超高感度
で検出でき、人体感知用などとしの実用化も考えられて
いる。
【０００４】また、赤外線検出部６１には赤外線フィル
ター７３が被せてある。検出対象の赤外線は赤外領域外
の光と混在していることも多く、この場合、赤外領域外
の光はいわばノイズである。そのため、赤外以外の波長
帯の光を除去する赤外線フィルタを装着し、赤外線のみ
が赤外線検出部６１に入射するようにするのである。
ター７３が被せてある。検出対象の赤外線は赤外領域外
の光と混在していることも多く、この場合、赤外領域外
の光はいわばノイズである。そのため、赤外以外の波長
帯の光を除去する赤外線フィルタを装着し、赤外線のみ
が赤外線検出部６１に入射するようにするのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
赤外線検出素子６０は、以下のような問題点がある。 赤外線吸収膜には金黒あるいは炭素が使用されてい
る。しかし、金黒や炭素は半導体装置の製造などで用い
られる微細加工技術（例えば、フォトリソグラフィ）の
適用が困難であり、製造し難い。
赤外線検出素子６０は、以下のような問題点がある。 赤外線吸収膜には金黒あるいは炭素が使用されてい
る。しかし、金黒や炭素は半導体装置の製造などで用い
られる微細加工技術（例えば、フォトリソグラフィ）の
適用が困難であり、製造し難い。
【０００６】 製造過程では、熱絶縁膜６２ａの上に
赤外線吸収膜６５と薄膜抵抗体６６電極６７，６８を積
層しておいて、裏側から削り込み熱分離空間７１を形成
するのであるが、削り込みの際、膜間の内部応力の差に
起因する膜破壊が起こり易く、製造の歩留りは良くな
い。この発明は、上記事情に鑑み、微細加工技術が適用
し易く、製造上の歩留りのよい赤外線検出素子を提供す
ることを課題とする。
赤外線吸収膜６５と薄膜抵抗体６６電極６７，６８を積
層しておいて、裏側から削り込み熱分離空間７１を形成
するのであるが、削り込みの際、膜間の内部応力の差に
起因する膜破壊が起こり易く、製造の歩留りは良くな
い。この発明は、上記事情に鑑み、微細加工技術が適用
し易く、製造上の歩留りのよい赤外線検出素子を提供す
ることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明にかかる赤外線検出素子は、温度変化に伴
い抵抗値が変化する薄膜抵抗体を備え赤外線吸収により
生じた熱で前記薄膜に温度変化が起こるようになってい
る赤外線検出部が基板の上に設けられている構成におい
て、前記薄膜抵抗体に赤外線吸収機能を有する半導体薄
膜が用いられている。
め、この発明にかかる赤外線検出素子は、温度変化に伴
い抵抗値が変化する薄膜抵抗体を備え赤外線吸収により
生じた熱で前記薄膜に温度変化が起こるようになってい
る赤外線検出部が基板の上に設けられている構成におい
て、前記薄膜抵抗体に赤外線吸収機能を有する半導体薄
膜が用いられている。
【０００８】この発明の赤外線検出素子としては、基板
における赤外線検出部の設置域は裏側に空間のある熱絶
縁膜となっており、この熱絶縁膜の表側に赤外線検出部
が設けられている形態が適当である。以下、この発明に
かかる赤外線検出素子を図面を参照しながら具体的に説
明する。
における赤外線検出部の設置域は裏側に空間のある熱絶
縁膜となっており、この熱絶縁膜の表側に赤外線検出部
が設けられている形態が適当である。以下、この発明に
かかる赤外線検出素子を図面を参照しながら具体的に説
明する。
【０００９】図１は、この発明の赤外線検出素子の第１
構成例をあらわす。図１の赤外線検出素子１は、赤外線
検出部２が絶縁基板３の上に設けられている。赤外線検
出部２は、温度変化に伴い抵抗値が変化するアモルファ
ス半導体薄膜（アモルファス半導体薄膜Ａ）１１の上側
と下側にそれぞれ緩衝用のアモルファス半導体薄膜（ア
モルファス半導体薄膜Ｃ）１２，１３と単一元素半導体
薄膜であるアモルファス半導体薄膜（アモルファス半導
体薄膜Ｂ）１４，１５がこの順に設けられていて、上側
のアモルファス半導体薄膜１４の上には赤外線をほぼ透
過する材料の上電極１７が設けられ、下側のアモルファ
ス半導体薄膜１５の下には下電極１８が設けられてい
る。電極１７，１８はいずれも引き出し電極であり、上
電極１７が赤外線入射側に位置している。アモルファス
半導体薄膜１４，１５はアモルファス半導体薄膜１１よ
りもバンドギャップが小さい。なお、通常、アモルファ
ス半導体薄膜１１〜１５は同一導電型である。
構成例をあらわす。図１の赤外線検出素子１は、赤外線
検出部２が絶縁基板３の上に設けられている。赤外線検
出部２は、温度変化に伴い抵抗値が変化するアモルファ
ス半導体薄膜（アモルファス半導体薄膜Ａ）１１の上側
と下側にそれぞれ緩衝用のアモルファス半導体薄膜（ア
モルファス半導体薄膜Ｃ）１２，１３と単一元素半導体
薄膜であるアモルファス半導体薄膜（アモルファス半導
体薄膜Ｂ）１４，１５がこの順に設けられていて、上側
のアモルファス半導体薄膜１４の上には赤外線をほぼ透
過する材料の上電極１７が設けられ、下側のアモルファ
ス半導体薄膜１５の下には下電極１８が設けられてい
る。電極１７，１８はいずれも引き出し電極であり、上
電極１７が赤外線入射側に位置している。アモルファス
半導体薄膜１４，１５はアモルファス半導体薄膜１１よ
りもバンドギャップが小さい。なお、通常、アモルファ
ス半導体薄膜１１〜１５は同一導電型である。
【００１０】図２は、この発明の赤外線検出素子の第２
構成例をあらわす。図２の赤外線検出素子１は、緩衝用
のアモルファス半導体薄膜（アモルファス半導体薄膜
Ｃ）１２，１３が省略されているとともに、アモルファ
ス半導体薄膜１１とアモルファス半導体薄膜１４，１５
が逆導電型である他は、図１の赤外線検出素子と同じ構
成である。
構成例をあらわす。図２の赤外線検出素子１は、緩衝用
のアモルファス半導体薄膜（アモルファス半導体薄膜
Ｃ）１２，１３が省略されているとともに、アモルファ
ス半導体薄膜１１とアモルファス半導体薄膜１４，１５
が逆導電型である他は、図１の赤外線検出素子と同じ構
成である。
【００１１】図３も、この発明の赤外線検出素子の第３
構成例をあらわす。図４は、図３の外観をあらわす。図
３の赤外線検出素子１は、絶縁基板３のかわりに下記の
絶縁基板６が使われている他は、図２の赤外線検出素子
と同じ構造である。すなわち、絶縁基板６における赤外
線検出部２の設置域は裏側に空間７のある熱絶縁膜６ａ
となっており、この熱絶縁膜６ａの表側に赤外線検出部
２が設けられているのである。なお、６ｂはシリコンな
どの基体層、６ｃは熱絶縁性を上げるための貫通溝であ
る。
構成例をあらわす。図４は、図３の外観をあらわす。図
３の赤外線検出素子１は、絶縁基板３のかわりに下記の
絶縁基板６が使われている他は、図２の赤外線検出素子
と同じ構造である。すなわち、絶縁基板６における赤外
線検出部２の設置域は裏側に空間７のある熱絶縁膜６ａ
となっており、この熱絶縁膜６ａの表側に赤外線検出部
２が設けられているのである。なお、６ｂはシリコンな
どの基体層、６ｃは熱絶縁性を上げるための貫通溝であ
る。
【００１２】アモルファス半導体薄膜Ａは、普通、０．
１〜１０μｍ程度である。アモルファス半導体薄膜Ｂ
は、普通、１００Å〜１μｍ程度である。また、アモル
ファス半導体薄膜Ｃは、２０００Å前後である。図１〜
３に示す赤外線検出部２ではアモルファス半導体薄膜Ａ
がサーミスタ層であるとともに、勿論、アモルファス半
導体薄膜Ａ自体が赤外線検出機能を有しているのである
が、アモルファス半導体薄膜Ａの具体的なものとして
は、アモルファス酸化シリコン（ＳｉＯ）膜、窒素を含
むアモルファス酸化シリコン（ＳｉＯＮ）膜およびアモ
ルファス窒化シリコン（ＳｉＮ）膜が挙げられる。上電
極１７の材料としては、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2 など
が挙げられる。
１〜１０μｍ程度である。アモルファス半導体薄膜Ｂ
は、普通、１００Å〜１μｍ程度である。また、アモル
ファス半導体薄膜Ｃは、２０００Å前後である。図１〜
３に示す赤外線検出部２ではアモルファス半導体薄膜Ａ
がサーミスタ層であるとともに、勿論、アモルファス半
導体薄膜Ａ自体が赤外線検出機能を有しているのである
が、アモルファス半導体薄膜Ａの具体的なものとして
は、アモルファス酸化シリコン（ＳｉＯ）膜、窒素を含
むアモルファス酸化シリコン（ＳｉＯＮ）膜およびアモ
ルファス窒化シリコン（ＳｉＮ）膜が挙げられる。上電
極１７の材料としては、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2 など
が挙げられる。
【００１３】サーミスタ層としてのアモルファス半導体
薄膜Ａは、Ｂ定数に関しては５０００以上、膜抵抗特性
に関しては１０-7〜１０-10 Ｓｃｍ-1となる程度が望ま
しい。図５はアモルファスＳｉＮ膜にＢ2 Ｈ6 、ＰＨ3
をドーピングした時のドーピング量と膜抵抗特性（導電
率）ないし活性化エネルギーＥa の関係をあらわす。な
お、活性化エネルギーＥa はフェルミレベルＥF と価電
子帯Ｅｖ間のエネルギー差であらわされる。Ｂ定数と活
性化エネルギーＥa は、Ｂ＝（Ｅa ／ｋ）なる関係にあ
る。ｋはボルツマン定数である。
薄膜Ａは、Ｂ定数に関しては５０００以上、膜抵抗特性
に関しては１０-7〜１０-10 Ｓｃｍ-1となる程度が望ま
しい。図５はアモルファスＳｉＮ膜にＢ2 Ｈ6 、ＰＨ3
をドーピングした時のドーピング量と膜抵抗特性（導電
率）ないし活性化エネルギーＥa の関係をあらわす。な
お、活性化エネルギーＥa はフェルミレベルＥF と価電
子帯Ｅｖ間のエネルギー差であらわされる。Ｂ定数と活
性化エネルギーＥa は、Ｂ＝（Ｅa ／ｋ）なる関係にあ
る。ｋはボルツマン定数である。
【００１４】図５にみるように、アモルファスＳｉＮ膜
の膜抵抗特性はドーピングで１０-4〜１０-14 Ｓｃｍ-1
まで変化させることができるし、また、Ｂ定数に関して
も活性化エネルギーＥa を０．４〜０．９ｅＶまで変化
させることが出来、ＳｉＣサーミスタのＢ定数を越す特
性が実現可能である。勿論、アモルファスＳｉＮ膜は、
図６にみるように、温度変化に対してきれいな負特性の
抵抗変化を示す。
の膜抵抗特性はドーピングで１０-4〜１０-14 Ｓｃｍ-1
まで変化させることができるし、また、Ｂ定数に関して
も活性化エネルギーＥa を０．４〜０．９ｅＶまで変化
させることが出来、ＳｉＣサーミスタのＢ定数を越す特
性が実現可能である。勿論、アモルファスＳｉＮ膜は、
図６にみるように、温度変化に対してきれいな負特性の
抵抗変化を示す。
【００１５】以上のことは組成の類似するアモルファス
酸化シリコン（ＳｉＯ）膜やアモルファス酸化シリコン
（ＳｉＯＮ）膜についても同様である。次に、上の３つ
のアモルファス半導体薄膜１１の赤外線吸収特性につい
て説明する。図７は、プラズマＣＶＤ法により形成され
たＳｉＯ，ＳｉＯＮ，ＳｉＮの各アモルファス半導体薄
膜の赤外線吸収特性を示す。最上の曲線がＳｉＯの特性
を，最下の曲線がＳｉＮの特性を、中間の曲線がＳｉＯ
Ｎの特性を、それぞれ示している。膜組成の変化に伴い
赤外線の吸収特性が約１１００ｃｍ-1付近から約９００
ｃｍ-1付近へと変化しているが十分な赤外線吸収機能の
あることが分かる。
酸化シリコン（ＳｉＯ）膜やアモルファス酸化シリコン
（ＳｉＯＮ）膜についても同様である。次に、上の３つ
のアモルファス半導体薄膜１１の赤外線吸収特性につい
て説明する。図７は、プラズマＣＶＤ法により形成され
たＳｉＯ，ＳｉＯＮ，ＳｉＮの各アモルファス半導体薄
膜の赤外線吸収特性を示す。最上の曲線がＳｉＯの特性
を，最下の曲線がＳｉＮの特性を、中間の曲線がＳｉＯ
Ｎの特性を、それぞれ示している。膜組成の変化に伴い
赤外線の吸収特性が約１１００ｃｍ-1付近から約９００
ｃｍ-1付近へと変化しているが十分な赤外線吸収機能の
あることが分かる。
【００１６】アモルファス半導体薄膜Ａは、化学量論的
な規制を余り受けることなく、プラズマＣＶＤ法などに
より、図に示すようにガスの組成比を変えることで容易
にＳｉＯ，ＳｉＯＮ，ＳｉＮの各アモルファス半導体薄
膜を形成することが出来るのである。単一元素半導体薄
膜であるアモルファス半導体薄膜Ｂは、ドーピングされ
たｐ型またはｎ型のアモルファスシリコン膜などの単一
元素のアモルファス半導体薄膜が挙げられる。このアモ
ルファス半導体薄膜Ｂにより上下電極１７，１８との間
の接触は良好なオーミック特性となる。単一元素半導体
薄膜は、アモルファス半導体薄に限らず、多結晶や微結
晶の半導体薄膜であってもよい。
な規制を余り受けることなく、プラズマＣＶＤ法などに
より、図に示すようにガスの組成比を変えることで容易
にＳｉＯ，ＳｉＯＮ，ＳｉＮの各アモルファス半導体薄
膜を形成することが出来るのである。単一元素半導体薄
膜であるアモルファス半導体薄膜Ｂは、ドーピングされ
たｐ型またはｎ型のアモルファスシリコン膜などの単一
元素のアモルファス半導体薄膜が挙げられる。このアモ
ルファス半導体薄膜Ｂにより上下電極１７，１８との間
の接触は良好なオーミック特性となる。単一元素半導体
薄膜は、アモルファス半導体薄に限らず、多結晶や微結
晶の半導体薄膜であってもよい。
【００１７】アモルファス半導体薄膜Ａ，Ｂの間には再
結合電流によりバリヤ障壁が生じるが、アモルファス半
導体薄膜Ａとアモルファス半導体薄膜Ｂとが逆導電型の
場合は、このバリヤ障壁の影響を受け難い。また、アモ
ルファス半導体薄膜Ａ，Ｂが同じ導電型の場合には、両
薄膜Ａ，Ｂの間に両薄膜Ａ，Ｂの組成の中間の組成を有
する緩衝用のアモルファス半導体薄膜Ｃ、例えば、アモ
ルファス半導体薄膜Ａの組成からアモルファス半導体薄
膜Ｂの組成に連続的に変化する組成のアモルファス半導
体薄膜Ｃを介在させることにより、バリヤ障壁の影響を
受け難くすることが出来る。緩衝用のアモルファス半導
体薄膜Ｃは複数層で構成し段階的に組成が変化してゆく
ようにしてもよい。勿論、緩衝用のアモルファス半導体
薄膜Ｃはアモルファス半導体薄膜Ａに近い側は薄膜Ａに
近い組成であるようにする。
結合電流によりバリヤ障壁が生じるが、アモルファス半
導体薄膜Ａとアモルファス半導体薄膜Ｂとが逆導電型の
場合は、このバリヤ障壁の影響を受け難い。また、アモ
ルファス半導体薄膜Ａ，Ｂが同じ導電型の場合には、両
薄膜Ａ，Ｂの間に両薄膜Ａ，Ｂの組成の中間の組成を有
する緩衝用のアモルファス半導体薄膜Ｃ、例えば、アモ
ルファス半導体薄膜Ａの組成からアモルファス半導体薄
膜Ｂの組成に連続的に変化する組成のアモルファス半導
体薄膜Ｃを介在させることにより、バリヤ障壁の影響を
受け難くすることが出来る。緩衝用のアモルファス半導
体薄膜Ｃは複数層で構成し段階的に組成が変化してゆく
ようにしてもよい。勿論、緩衝用のアモルファス半導体
薄膜Ｃはアモルファス半導体薄膜Ａに近い側は薄膜Ａに
近い組成であるようにする。
【００１８】なお、この発明の赤外線検出素子の場合
も、図８のように、赤外線フィルタを装着することが多
い。
も、図８のように、赤外線フィルタを装着することが多
い。
【００１９】
【作用】この発明の赤外線検出素子は、赤外線吸収層が
金黒や炭素でない半導体薄膜であるため、必要なパター
ン加工等に微細加工技術が容易に適用できる。この発明
の赤外線検出素子は、サーミスタ用の半導体薄膜が赤外
線吸収層を兼ねているため、赤外線吸収層を別途に積む
必要がなくなるため、膜同士の内部応力の差に起因する
膜損壊を抑えられる。
金黒や炭素でない半導体薄膜であるため、必要なパター
ン加工等に微細加工技術が容易に適用できる。この発明
の赤外線検出素子は、サーミスタ用の半導体薄膜が赤外
線吸収層を兼ねているため、赤外線吸収層を別途に積む
必要がなくなるため、膜同士の内部応力の差に起因する
膜損壊を抑えられる。
【００２０】また、膜形成回数が減る点でも製造は容易
となるし、その上、赤外線吸収に伴って発生する熱の伝
達遅れも事実上なく迅速な検出が可能である。
となるし、その上、赤外線吸収に伴って発生する熱の伝
達遅れも事実上なく迅速な検出が可能である。
【００２１】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。この発
明は、下記の実施例に限らない。 −実施例１− 実施例１は、図１に示す構成の赤外線検出素子である。
まず、絶縁基板３の上に、蒸着法などでＣｒないしＮｉ
−Ｃｒ等の導電性薄膜を形成しパターン化することで下
電極１８を（厚み２０００Å程度以下で）形成する。そ
して、この金属電極１８の上にドーピング（例えば、Ｂ
2 Ｈ6 ／ＳｉＨ 4 ＝約１％）されたｐ型又はｎ型のアモ
ルファスシリコン膜（厚み５００Å）１５、バッファ用
のアモルファス半導体薄膜（厚み２０００Å）１３、Ｓ
ｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮなどのアモルファス半導体薄膜
（厚み１μｍ）１１、バッファ用のアモルファス半導体
薄膜（厚み２０００Å）１２、ドーピング（例えば、Ｂ
2Ｈ6 ／ＳｉＨ4 ＝約１％）されたｐ型又はｎ型のされ
たｐ型又はｎ型のアモルファスシリコン（厚み５００
Å）膜１４を積層形成した。
明は、下記の実施例に限らない。 −実施例１− 実施例１は、図１に示す構成の赤外線検出素子である。
まず、絶縁基板３の上に、蒸着法などでＣｒないしＮｉ
−Ｃｒ等の導電性薄膜を形成しパターン化することで下
電極１８を（厚み２０００Å程度以下で）形成する。そ
して、この金属電極１８の上にドーピング（例えば、Ｂ
2 Ｈ6 ／ＳｉＨ 4 ＝約１％）されたｐ型又はｎ型のアモ
ルファスシリコン膜（厚み５００Å）１５、バッファ用
のアモルファス半導体薄膜（厚み２０００Å）１３、Ｓ
ｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮなどのアモルファス半導体薄膜
（厚み１μｍ）１１、バッファ用のアモルファス半導体
薄膜（厚み２０００Å）１２、ドーピング（例えば、Ｂ
2Ｈ6 ／ＳｉＨ4 ＝約１％）されたｐ型又はｎ型のされ
たｐ型又はｎ型のアモルファスシリコン（厚み５００
Å）膜１４を積層形成した。
【００２２】すなわち、プラズマＣＶＤ法等によるＳｉ
Ｈ4 分解によりアモルファスシリコン薄膜を形成し、そ
の後、Ｎ2 Ｏ、Ｎ2 、ＮＨ3 などのガスを導入するとと
もに適当量のドーピングを行いながらアモルファス半導
体薄膜１１，１２，１３用のＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ
などのアモルファス半導体薄膜を形成し、最後に再び、
ＳｉＨ4 分解によりアモルファスシリコン薄膜を形成す
るようにする。各アモルファス半導体薄膜は同一導電型
である。
Ｈ4 分解によりアモルファスシリコン薄膜を形成し、そ
の後、Ｎ2 Ｏ、Ｎ2 、ＮＨ3 などのガスを導入するとと
もに適当量のドーピングを行いながらアモルファス半導
体薄膜１１，１２，１３用のＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ
などのアモルファス半導体薄膜を形成し、最後に再び、
ＳｉＨ4 分解によりアモルファスシリコン薄膜を形成す
るようにする。各アモルファス半導体薄膜は同一導電型
である。
【００２３】そして、アモルファス半導体薄膜の積層体
をパターン化した後、透明導電性薄膜を蒸着し、パター
ン化することで上電極１７を形成する。 −実施例２− 実施例２は、図２に示す構成の赤外線検出素子である。
実施例１において、緩衝用のアモルファス半導体薄膜１
２，１３を形成せず、アモルファス半導体薄膜１１とア
モルファス半導体薄膜１４，１５を逆導電型とした他
は、実施例１と同様にして赤外線検出素子１を得た。ア
モルファス半導体薄膜１４，１５はドーピング（例え
ば、ＰＨ3 ／ＳｉＨ4 ＝約１％）されたｐ型又はｎ型の
されたｐ型又はｎ型のアモルファスシリコン（厚み５０
０Å）膜１４を積層形成した。
をパターン化した後、透明導電性薄膜を蒸着し、パター
ン化することで上電極１７を形成する。 −実施例２− 実施例２は、図２に示す構成の赤外線検出素子である。
実施例１において、緩衝用のアモルファス半導体薄膜１
２，１３を形成せず、アモルファス半導体薄膜１１とア
モルファス半導体薄膜１４，１５を逆導電型とした他
は、実施例１と同様にして赤外線検出素子１を得た。ア
モルファス半導体薄膜１４，１５はドーピング（例え
ば、ＰＨ3 ／ＳｉＨ4 ＝約１％）されたｐ型又はｎ型の
されたｐ型又はｎ型のアモルファスシリコン（厚み５０
０Å）膜１４を積層形成した。
【００２４】−実施例３− 実施例３は、図３に示す構成の赤外線検出素子である。
まず、絶縁基板３として、シリコン半導体層６ｂの上に
熱絶縁膜（シリコン酸化層とシリコン窒化層の交互積層
膜）６ａを形成した絶縁基板６を用い、前記実施例２の
ようにして、赤外線検出部２を形成した後、赤外線検出
部搭載側とは反対側からシリコン層６ｂを異方性エッチ
ングにより掘り込みダイアフラム構造とし、熱分離空間
７を形成することで赤外線検出素子１を得た。
まず、絶縁基板３として、シリコン半導体層６ｂの上に
熱絶縁膜（シリコン酸化層とシリコン窒化層の交互積層
膜）６ａを形成した絶縁基板６を用い、前記実施例２の
ようにして、赤外線検出部２を形成した後、赤外線検出
部搭載側とは反対側からシリコン層６ｂを異方性エッチ
ングにより掘り込みダイアフラム構造とし、熱分離空間
７を形成することで赤外線検出素子１を得た。
【００２５】異方性エッチングには、ＨＦ−ＨＮＯ3 系
ないしＨＦ系のエッチング液を用いる。実施例３の場
合、下電極１８は赤外線反射率の高いＮｉ−Ｃｒ膜が適
当である。また、熱絶縁膜がシリコン酸化層とシリコン
窒化層の積層膜は引っ張り・圧縮の両特性の膜の交互積
層により全体の反りを軽減しようとするものである。こ
の発明は、上記実施例に限らない。実施例１の赤外線検
出素子の絶縁基板３を実施例３の赤外線検出素子の絶縁
基板６にしたものが他の実施例として挙げられる。さら
に、上記実施例では、一対の電極がアモルファス半導体
薄膜の表面と裏面に分かれていたが、両電極が同一側表
面にくる構成であってもよい。
ないしＨＦ系のエッチング液を用いる。実施例３の場
合、下電極１８は赤外線反射率の高いＮｉ−Ｃｒ膜が適
当である。また、熱絶縁膜がシリコン酸化層とシリコン
窒化層の積層膜は引っ張り・圧縮の両特性の膜の交互積
層により全体の反りを軽減しようとするものである。こ
の発明は、上記実施例に限らない。実施例１の赤外線検
出素子の絶縁基板３を実施例３の赤外線検出素子の絶縁
基板６にしたものが他の実施例として挙げられる。さら
に、上記実施例では、一対の電極がアモルファス半導体
薄膜の表面と裏面に分かれていたが、両電極が同一側表
面にくる構成であってもよい。
【００２６】
【発明の効果】この発明の赤外線検出素子は、必要なパ
ターン加工等に微細加工技術が容易に適用できるため、
製造が容易であり、膜同士の内部応力の差に起因する損
壊が抑制されるために素子製造の歩留りがよく、加え
て、膜形成回数の減少でも製造は容易となり、その上、
赤外線吸収に伴って発生する熱の伝達遅れも事実上なく
迅速な検出が可能であり、非常に有用である。
ターン加工等に微細加工技術が容易に適用できるため、
製造が容易であり、膜同士の内部応力の差に起因する損
壊が抑制されるために素子製造の歩留りがよく、加え
て、膜形成回数の減少でも製造は容易となり、その上、
赤外線吸収に伴って発生する熱の伝達遅れも事実上なく
迅速な検出が可能であり、非常に有用である。
【図１】この発明の赤外線検出素子の第１構成例をあら
わす断面図である。
わす断面図である。
【図２】この発明の赤外線検出素子の第２構成例をあら
わす断面図である。
わす断面図である。
【図３】この発明の赤外線検出素子の第３構成例をあら
わす断面図である。
わす断面図である。
【図４】この発明の赤外線検出素子の第３構成例をあら
わす斜視図である。
わす斜視図である。
【図５】アモルファスＳｉ：Ｈのドーピング量と活性化
エネルギーと導電率の関係をあらわすグラフである。
エネルギーと導電率の関係をあらわすグラフである。
【図６】アモルファスＳｉ：Ｈの温度と導電率の関係を
あらわすグラフである。
あらわすグラフである。
【図７】アモルファス半導体薄膜の赤外線吸収特性例を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図８】従来の赤外線検出素子をあらわす断面図であ
る。
る。
１ 赤外線検出素子 ２ 赤外線検出部 ３ 絶縁基板 ６ 絶縁基板 ６ａ 熱絶縁膜 ７ 空間（熱分離空間） １１ アモルファス半導体薄膜Ａ １２ アモルファス半導体薄膜Ｃ １３ アモルファス半導体薄膜Ｃ １４ アモルファス半導体薄膜Ｂ １５ アモルファス半導体薄膜Ｂ １７ 上電極 １８ 下電極
Claims (11)
- 【請求項１】 温度変化に伴い抵抗値が変化する薄膜抵
抗体を備え赤外線吸収により生じた熱で前記薄膜に温度
変化が起こるようになっている赤外線検出部が基板の上
に設けられている赤外線検出素子において、前記薄膜抵
抗体が赤外線吸収機能を有する半導体薄膜であることを
特徴とする赤外線検出素子。 - 【請求項２】 基板における赤外線検出部の設置域は裏
側に空間のある熱絶縁膜となっていて、この熱絶縁膜の
表側に赤外線検出部が設けられている請求項１記載の赤
外線検出素子。 - 【請求項３】 半導体薄膜が、酸化シリコン膜、窒素を
含む酸化シリコン膜および窒化シリコン膜のうちの一つ
である請求項１または２記載の赤外線検出素子。 - 【請求項４】 半導体薄膜が、アモルファス半導体薄膜
Ａであって表面に一対の引き出し電極が設けられている
請求項１から３までのいずれかに記載の赤外線検出素
子。 - 【請求項５】 半導体薄膜と電極の間に単一元素半導体
薄膜が設けられている請請求項４記載の赤外線検出素
子。 - 【請求項６】 単一元素半導体薄膜がアモルファス半導
体薄膜Ｂである請求項５記載の赤外線検出素子。 - 【請求項７】 一対の電極が半導体薄膜を上下に挟むよ
うに設けられており、赤外線入射側に位置する電極が赤
外線をほぼ透過する材料で形成されている請求項４から
６までのいずれかに記載の赤外線検出素子。 - 【請求項８】 アモルファス半導体薄膜Ａ，Ｂが不純物
ドーピング薄膜であって同一の導電型である請求項６ま
たは７記載の赤外線検出素子。 - 【請求項９】 アモルファス半導体薄膜Ａ，Ｂが不純物
ドーピング薄膜であって逆の導電型である請求項６また
は７記載の赤外線検出素子。 - 【請求項10】 アモルファス半導体薄膜Ａ，Ｂの間に緩
衝用のアモルファス半導体薄膜Ｃが設けられている請求
項６から９までのいずれかに記載の赤外線検出素子。 - 【請求項11】 緩衝用のアモルファス半導体薄膜Ｃがア
モルファス半導体薄膜Ａの組成とアモルファス半導体薄
膜Ｂの組成の中間の組成を有する請求項１０記載の赤外
線検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28450592A JP3195441B2 (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 赤外線検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28450592A JP3195441B2 (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 赤外線検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06137936A true JPH06137936A (ja) | 1994-05-20 |
| JP3195441B2 JP3195441B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=17679380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28450592A Expired - Fee Related JP3195441B2 (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 赤外線検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3195441B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014501913A (ja) * | 2010-11-12 | 2014-01-23 | エル−３ コミュニケーションズ コーポレーション | 導電性半導体材料の遷移膜成長 |
| CN114112973A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-01 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于高载流子浓度导电薄膜的气体传感架构及传感器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101572448B1 (ko) | 2015-03-09 | 2015-11-30 | 주식회사 대경산전 | 자가접촉불량해소기능을 가지는 전기적 커넥터 |
-
1992
- 1992-10-22 JP JP28450592A patent/JP3195441B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014501913A (ja) * | 2010-11-12 | 2014-01-23 | エル−３ コミュニケーションズ コーポレーション | 導電性半導体材料の遷移膜成長 |
| CN114112973A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-01 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于高载流子浓度导电薄膜的气体传感架构及传感器 |
| CN114112973B (zh) * | 2021-12-06 | 2023-08-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于高载流子浓度导电薄膜的气体传感架构及传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3195441B2 (ja) | 2001-08-06 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |