JPH06317475A - 赤外線センサおよびその製造方法 - Google Patents
赤外線センサおよびその製造方法Info
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- JPH06317475A JPH06317475A JP3179525A JP17952591A JPH06317475A JP H06317475 A JPH06317475 A JP H06317475A JP 3179525 A JP3179525 A JP 3179525A JP 17952591 A JP17952591 A JP 17952591A JP H06317475 A JPH06317475 A JP H06317475A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/095—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation comprising amorphous semiconductors
-
- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数の赤外線感応部のうち特定の赤外線感応
部のみに選択的に赤外線を入射させて正確な作動出力を
検出するとともに、センサ全体の小型化を図る。 【構成】 センサ基板としてのシリコン基板１２の両面
にはそれぞれ空洞部１３が形成されている。シリコン基
板１２の両表面には、それぞれ空洞部１３の上面に２本
の架橋部１４を有するシリコンオキシナイトライド膜１
５が形成されている。各架橋部１４の中央上部には赤外
線感応部１６が形成されている。赤外線感応部１６はア
モルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ）により形成されて
いる。赤外線感応部１６には電極配線層１７を介して電
極パッド１８に接続されている。シリコン基板１２の上
面の赤外線感応膜１６のみに赤外線が入射され、裏面の
赤外線感応部１６にはシリコン基板１２が赤外線遮蔽部
材の役割を果たして赤外線が入射されない。
部のみに選択的に赤外線を入射させて正確な作動出力を
検出するとともに、センサ全体の小型化を図る。 【構成】 センサ基板としてのシリコン基板１２の両面
にはそれぞれ空洞部１３が形成されている。シリコン基
板１２の両表面には、それぞれ空洞部１３の上面に２本
の架橋部１４を有するシリコンオキシナイトライド膜１
５が形成されている。各架橋部１４の中央上部には赤外
線感応部１６が形成されている。赤外線感応部１６はア
モルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ）により形成されて
いる。赤外線感応部１６には電極配線層１７を介して電
極パッド１８に接続されている。シリコン基板１２の上
面の赤外線感応膜１６のみに赤外線が入射され、裏面の
赤外線感応部１６にはシリコン基板１２が赤外線遮蔽部
材の役割を果たして赤外線が入射されない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非接触で被計測対象の温
度を計測する赤外線センサおよびその製造方法に関す
る。
度を計測する赤外線センサおよびその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】最近、非接触の体温計等に用いて好適な
赤外線センサを半導体微細加工技術を利用して作製する
技術が種々開発されている。この赤外線センサは、セン
サ基板上に非常に小さな架橋部を形成し、さらにこの架
橋部の上に赤外線感応部を形成した構造となっている。
すなわち、素子の感熱部分を支持基板から浮かせた架橋
構造とすることにより応答感度の改善を図るものであ
る。
赤外線センサを半導体微細加工技術を利用して作製する
技術が種々開発されている。この赤外線センサは、セン
サ基板上に非常に小さな架橋部を形成し、さらにこの架
橋部の上に赤外線感応部を形成した構造となっている。
すなわち、素子の感熱部分を支持基板から浮かせた架橋
構造とすることにより応答感度の改善を図るものであ
る。
【０００３】この赤外線センサに用いる赤外線感応部
は、赤外線によりセンサ温度が変化して素子の抵抗が変
化するボロメータ型、起電力が変化するサーモパイル
型、赤外線量に対応して起電力が変化する焦電型などに
分けることができる。この中でもボロメータ型は、抵抗
値から直接温度を知ることができるなどの理由により、
センサの大きさを微小にすることが可能である。そし
て、このボロメータ型赤外線センサでは、通常最低２個
の赤外線感応部を設け、一方の赤外線感応部に赤外線を
入射させ、他方の赤外線感応部には赤外線が入射しない
ように遮蔽を施している。これら赤外線が入射された赤
外線感応部と、赤外線が入射されない赤外線感応部の差
動出力を得ることにより、電気的なノイズおよび熱的な
外乱を除去して正味の赤外線量を検出するようになって
いる。
は、赤外線によりセンサ温度が変化して素子の抵抗が変
化するボロメータ型、起電力が変化するサーモパイル
型、赤外線量に対応して起電力が変化する焦電型などに
分けることができる。この中でもボロメータ型は、抵抗
値から直接温度を知ることができるなどの理由により、
センサの大きさを微小にすることが可能である。そし
て、このボロメータ型赤外線センサでは、通常最低２個
の赤外線感応部を設け、一方の赤外線感応部に赤外線を
入射させ、他方の赤外線感応部には赤外線が入射しない
ように遮蔽を施している。これら赤外線が入射された赤
外線感応部と、赤外線が入射されない赤外線感応部の差
動出力を得ることにより、電気的なノイズおよび熱的な
外乱を除去して正味の赤外線量を検出するようになって
いる。
【０００４】ところで、従来の赤外線センサでは、この
２個以上の赤外線感応部を、センサ基板となる半導体ウ
エハあるいは基板の片面にのみ形成していた。
２個以上の赤外線感応部を、センサ基板となる半導体ウ
エハあるいは基板の片面にのみ形成していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
赤外線センサでは、センサ基板の片面にのみ２個以上の
赤外線感応部が形成されていたため、一方の赤外線感応
部にのみ赤外線を入射させ、他方の赤外線感応部には赤
外線が入射しないようにすることが困難であった。その
ため、２つの赤外線感応部からの作動出力からは、正味
の入射赤外線量を正確に検出することができず、このた
め測定データに様々な補正をかける必要があった。ま
た、従来の赤外線センサでは、センサ基板の同一面に２
個以上の赤外線感応部を形成するため、上記の赤外線の
遮蔽の問題と関連して、赤外線センサ全体をより小型化
するには限界があった。
赤外線センサでは、センサ基板の片面にのみ２個以上の
赤外線感応部が形成されていたため、一方の赤外線感応
部にのみ赤外線を入射させ、他方の赤外線感応部には赤
外線が入射しないようにすることが困難であった。その
ため、２つの赤外線感応部からの作動出力からは、正味
の入射赤外線量を正確に検出することができず、このた
め測定データに様々な補正をかける必要があった。ま
た、従来の赤外線センサでは、センサ基板の同一面に２
個以上の赤外線感応部を形成するため、上記の赤外線の
遮蔽の問題と関連して、赤外線センサ全体をより小型化
するには限界があった。
【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、センサ全体を大幅に小型化できると
ともに、特定の赤外線感応部のみに確実に赤外線を入射
させることができ正確な赤外線量を検出することができ
る赤外線センサおよびその製造方法を提供することにあ
る。
ので、その目的は、センサ全体を大幅に小型化できると
ともに、特定の赤外線感応部のみに確実に赤外線を入射
させることができ正確な赤外線量を検出することができ
る赤外線センサおよびそ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】本発明による赤外線セン
サは、半導体材料により形成されたセンサ基板と、この
センサ基板の両面に形成された少なくとも１組の赤外線
感応部とを備えている。
サは、半導体材料により形成されたセンサ基板と、この
センサ基板の両面に形成された少なくとも１組の赤外線
感応部とを備えている。
【０００８】すなわち、本発明の赤外線センサでは、セ
ンサ基板の両側にそれぞれ赤外線感応部を設けるもの
で、このような構成により赤外線感応部が数が同じであ
っても、センサ全体の面積は従来の半分でよく、このた
め大幅に小型化を図ることができる。また、赤外線感応
部がセンサ基板の両面に分かれているため、その間のセ
ンサ基板が赤外線遮蔽部材の役割を果たし、一方の面の
赤外線感応部のみに選択的に赤外線を入射させることが
容易になる。また、この赤外線感応部上に赤外線吸収膜
を設けることにより、赤外線感応膜の吸収効率が向上
し、赤外線検出精度が向上する。赤外線吸収膜の材料と
しては金黒またはカーボン等が用いられ、その膜厚は
０．３〜１０μｍが好適である。
ンサ基板の両側にそれぞれ赤外線感応部を設けるもの
で、このような構成により赤外線感応部が数が同じであ
っても、センサ全体の面積は従来の半分でよく、このた
め大幅に小型化を図ることができる。また、赤外線感応
部がセンサ基板の両面に分かれているため、その間のセ
ンサ基板が赤外線遮蔽部材の役割を果たし、一方の面の
赤外線感応部のみに選択的に赤外線を入射させることが
容易になる。また、この赤外線感応部上に赤外線吸収膜
を設けることにより、赤外線感応膜の吸収効率が向上
し、赤外線検出精度が向上する。赤外線吸収膜の材料と
しては金黒またはカーボン等が用いられ、その膜厚は
０．３〜１０μｍが好適である。
【０００９】センサ基板としては、シリコン、ゲルマニ
ウム等の半導体基板が用いられるが、容易にしかも安価
に手に入れることが可能なシリコン基板を用いることが
好ましい。また、赤外線感応部はアモルファスゲルマニ
ウム（ａ−Ｇｅ）、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）
や多結晶シリコン等の膜により形成される。この赤外線
感応部の成膜には、スパッタリング、イオンビームスパ
ッタリング、ＣＶＤ（化学的気相成長法）等が用いられ
る。
ウム等の半導体基板が用いられるが、容易にしかも安価
に手に入れることが可能なシリコン基板を用いることが
好ましい。また、赤外線感応部はアモルファスゲルマニ
ウム（ａ−Ｇｅ）、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）
や多結晶シリコン等の膜により形成される。この赤外線
感応部の成膜には、スパッタリング、イオンビームスパ
ッタリング、ＣＶＤ（化学的気相成長法）等が用いられ
る。
【００１０】また、本発明の赤外線センサでは、前記セ
ンサ基板の両面にそれぞれ架橋部（ブリッジ）を形成
し、これら架橋部上に前記赤外線感応部をそれぞれ形成
する態様とすることか好ましい。前記架橋部は、シリコ
ン酸化膜 (SiOx) 、シリコン窒化膜 (SiNy) 、シリコ
ンオキシナイトライド(SiOxNy)膜等により形成すること
ができるが、特にシリコンオキシナイトライド膜により
形成することが好ましい。シリコンオキシナイトライド
膜は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との両者の性質
を持ち、そのため応力バランスが良く、安定した架橋構
造を形成することが可能となる。このシリコンオキシナ
イトライド膜の成膜の最適条件は、基板材料の結晶面方
位の違いにより熱膨張率が異なるため、使用するセンサ
基板の種類によって異なる。
ンサ基板の両面にそれぞれ架橋部（ブリッジ）を形成
し、これら架橋部上に前記赤外線感応部をそれぞれ形成
する態様とすることか好ましい。前記架橋部は、シリコ
ン酸化膜 (SiOx) 、シリコン窒化膜 (SiNy) 、シリコ
ンオキシナイトライド(SiOxNy)膜等により形成すること
ができるが、特にシリコンオキシナイトライド膜により
形成することが好ましい。シリコンオキシナイトライド
膜は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との両者の性質
を持ち、そのため応力バランスが良く、安定した架橋構
造を形成することが可能となる。このシリコンオキシナ
イトライド膜の成膜の最適条件は、基板材料の結晶面方
位の違いにより熱膨張率が異なるため、使用するセンサ
基板の種類によって異なる。
【００１１】シリコンオキシナイトライド膜の膜厚は
０．１〜５０μｍとすることが好ましい。０．１μｍ未
満であれば、薄す過ぎて十分な強度を得ることができ
ず、一方５０μｍより厚くなると、熱容量が大きくな
り、そのため感度が低下する。
０．１〜５０μｍとすることが好ましい。０．１μｍ未
満であれば、薄す過ぎて十分な強度を得ることができ
ず、一方５０μｍより厚くなると、熱容量が大きくな
り、そのため感度が低下する。
【００１２】また、本発明の赤外線センサの製造方法
は、反応ガスを流して半導体基板の両面にそれぞれシリ
コンオキシナイトライド膜を形成する工程と、前記半導
体基板の両面に形成されたシリコンオキシナイトライド
膜のパターニングを行う工程と、前記パターニングされ
たシリコンオキシナイトライド膜の上にそれぞれ赤外線
感応部を形成する工程と、前記パターニングされたシリ
コンオキシナイトライド膜の下部の半導体基板をそれぞ
れ選択的に除去して空洞部を形成し、前記半導体基板の
両面にそれぞれシリコンオキシナイトライド膜からなる
架橋部を形成する工程とを備えている。
は、反応ガスを流して半導体基板の両面にそれぞれシリ
コンオキシナイトライド膜を形成する工程と、前記半導
体基板の両面に形成されたシリコンオキシナイトライド
膜のパターニングを行う工程と、前記パターニングされ
たシリコンオキシナイトライド膜の上にそれぞれ赤外線
感応部を形成する工程と、前記パターニングされたシリ
コンオキシナイトライド膜の下部の半導体基板をそれぞ
れ選択的に除去して空洞部を形成し、前記半導体基板の
両面にそれぞれシリコンオキシナイトライド膜からなる
架橋部を形成する工程とを備えている。
【００１３】シリコンオキシナイトライド膜の成膜は、
具体的には、たとえばプラズマＣＶＤ法により行われ
る。この方法では、使用ガスは、モノシラン( Ｓi
Ｈ4)、窒素( Ｎ2)および笑気ガス（Ｎ2 Ｏ）が用いられ
る。ここで、Ｎ2 とＮ2 Ｏとのガス流量比（Ｎ2 ／( Ｎ
2 ＋Ｎ2 Ｏ))を変化させることにより、シリコンオキシ
ナイトライド膜（SiOxNy）の化学量論的組成ｘ，ｙを制
御することができ、センサ基板、特にシリコン基板との
間の熱膨張係数の差を実質的になくし、これにより応力
による破損を防止することができる。
具体的には、たとえばプラズマＣＶＤ法により行われ
る。この方法では、使用ガスは、モノシラン( Ｓi
Ｈ4)、窒素( Ｎ2)および笑気ガス（Ｎ2 Ｏ）が用いられ
る。ここで、Ｎ2 とＮ2 Ｏとのガス流量比（Ｎ2 ／( Ｎ
2 ＋Ｎ2 Ｏ))を変化させることにより、シリコンオキシ
ナイトライド膜（SiOxNy）の化学量論的組成ｘ，ｙを制
御することができ、センサ基板、特にシリコン基板との
間の熱膨張係数の差を実質的になくし、これにより応力
による破損を防止することができる。
【００１４】シリコンオキシナイトライド膜の成膜方法
は、プラズマＣＶＤ法に限定されるものではなく、その
他の方法、たとえばスパッタリング法によってもよい。
このスパッタリング法では、たとえば酸化シリコンをタ
ーゲットとしてシリコンオキシナイトライド膜を成膜す
ればよいが、そのときのスパッタリングガス、たとえば
アルゴン（Ａr ）に窒素（Ｎ2 ）を混入させることによ
りシリコンオキシナイトライド膜の組成を変化させるこ
とができる。
は、プラズマＣＶＤ法に限定されるものではなく、その
他の方法、たとえばスパッタリング法によってもよい。
このスパッタリング法では、たとえば酸化シリコンをタ
ーゲットとしてシリコンオキシナイトライド膜を成膜す
ればよいが、そのときのスパッタリングガス、たとえば
アルゴン（Ａr ）に窒素（Ｎ2 ）を混入させることによ
りシリコンオキシナイトライド膜の組成を変化させるこ
とができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して具体
的に説明する。
的に説明する。
【００１６】図２は本発明の一実施例に係る赤外線セン
サ１１の平面構造を表すものであり、図１は図２のＡ−
Ａ線に沿う断面構造を表すものである。
サ１１の平面構造を表すものであり、図１は図２のＡ−
Ａ線に沿う断面構造を表すものである。
【００１７】この赤外線センサ１１では、たとえばセン
サ基板としてのシリコン基板１２の両面にはそれぞれ空
洞部１３が形成されている。さらにシリコン基板１２の
両表面には、それぞれ空洞部１３の上面にたとえば幅１
００μｍ、長さ２ｍｍ、膜厚２μｍの２本の架橋部１４
を有するシリコンオキシナイトライド膜１５が形成され
ている。各架橋部１４の中央部上部には赤外線感応部１
６が設けられている。この赤外線感応部１６は、たとえ
ばアモルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ）により形成さ
れている。赤外線感応部１６には電極配線層１７の一端
部が電気的に接続されている。この配線層１７はたとえ
ばアルミニウム（Ａl ）膜により形成されており、その
他端部はシリコン基板１２上の周縁部に形成された電極
パッド１８と一体化されている。また、配線層１７上に
は絶縁膜としてたとえばシリコンオキシナイトライド膜
１９が形成され、このシリコンオキシナイトライド膜１
９上には赤外線感応部１６を覆うように膜厚０．５μｍ
の赤外線吸収膜２０が設けられている。この赤外線吸収
膜２０は赤外線感応部１６による赤外線の吸収効率を高
めるもので、たとえば金黒により形成される。
サ基板としてのシリコン基板１２の両面にはそれぞれ空
洞部１３が形成されている。さらにシリコン基板１２の
両表面には、それぞれ空洞部１３の上面にたとえば幅１
００μｍ、長さ２ｍｍ、膜厚２μｍの２本の架橋部１４
を有するシリコンオキシナイトライド膜１５が形成され
ている。各架橋部１４の中央部上部には赤外線感応部１
６が設けられている。この赤外線感応部１６は、たとえ
ばアモルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ）により形成さ
れている。赤外線感応部１６には電極配線層１７の一端
部が電気的に接続されている。この配線層１７はたとえ
ばアルミニウム（Ａl ）膜により形成されており、その
他端部はシリコン基板１２上の周縁部に形成された電極
パッド１８と一体化されている。また、配線層１７上に
は絶縁膜としてたとえばシリコンオキシナイトライド膜
１９が形成され、このシリコンオキシナイトライド膜１
９上には赤外線感応部１６を覆うように膜厚０．５μｍ
の赤外線吸収膜２０が設けられている。この赤外線吸収
膜２０は赤外線感応部１６による赤外線の吸収効率を高
めるもので、たとえば金黒により形成される。
【００１８】この赤外線センサ１１では、入射される赤
外線の量（熱量）に応じて赤外線感応部１６の電気抵抗
値が変化するもので、その抵抗値の変化に応じて電極配
線層１７に流れる電流値または電極パッド１８間の電圧
値を図示しない信号処理回路により計測することによ
り、赤外線の量を検知することができる。ここで、本実
施例の赤外線センサ１１では、赤外線感応部１６がシリ
コン基板１２の両面に分かれているため、その間のシリ
コン基板１２が赤外線遮蔽部材の役割を果たし、一方の
面の赤外線感応部１６のみに選択的に赤外線を入射させ
ることが容易になる。たとえば上面の２個の赤外線感応
膜１６のみに赤外線を入射させると、シリコン基板１２
の裏面の２個の赤外線感応部１６にはシリコン基板１２
が遮蔽部材の役割を果たして赤外線が入射されない。し
たがって赤外線が入射される赤外線感応部１６と入射さ
れない赤外線感応部１６との差動出力を正確に求めるこ
とができ、測定精度が向上する。
外線の量（熱量）に応じて赤外線感応部１６の電気抵抗
値が変化するもので、その抵抗値の変化に応じて電極配
線層１７に流れる電流値または電極パッド１８間の電圧
値を図示しない信号処理回路により計測することによ
り、赤外線の量を検知することができる。ここで、本実
施例の赤外線センサ１１では、赤外線感応部１６がシリ
コン基板１２の両面に分かれているため、その間のシリ
コン基板１２が赤外線遮蔽部材の役割を果たし、一方の
面の赤外線感応部１６のみに選択的に赤外線を入射させ
ることが容易になる。たとえば上面の２個の赤外線感応
膜１６のみに赤外線を入射させると、シリコン基板１２
の裏面の２個の赤外線感応部１６にはシリコン基板１２
が遮蔽部材の役割を果たして赤外線が入射されない。し
たがって赤外線が入射される赤外線感応部１６と入射さ
れない赤外線感応部１６との差動出力を正確に求めるこ
とができ、測定精度が向上する。
【００１９】また、シリコン基板１２の両面にそれぞれ
赤外線感応部１６が設けられているので、赤外線感応部
１６の数が同じであっても、センサ全体の面積は従来の
半分でよく、このため大幅に小型化を図ることができ
る。
赤外線感応部１６が設けられているので、赤外線感応部
１６の数が同じであっても、センサ全体の面積は従来の
半分でよく、このため大幅に小型化を図ることができ
る。
【００２０】また、本実施例の赤外線センサ１１では、
両面の架橋部１４が単層で応力バランスの良好なシリコ
ンオキシナイトライド膜１５により形成されているた
め、シリコン基板１２との間で熱膨張係数の差を実質的
になくすことができる。したがって安定した架橋構造と
なり、製造プロセスにおいて破損のおそれがなくなる。
両面の架橋部１４が単層で応力バランスの良好なシリコ
ンオキシナイトライド膜１５により形成されているた
め、シリコン基板１２との間で熱膨張係数の差を実質的
になくすことができる。したがって安定した架橋構造と
なり、製造プロセスにおいて破損のおそれがなくなる。
【００２１】図３ないし図５はこの赤外線センサ１１の
製造工程を表すものである。まず、図３（Ａ）に示すよ
うな結晶面方位（１１０）のシリコン基板１２を用意し
た。次に、このシリコン基板１２の両面にそれぞれ、プ
ラズマＣＶＤ法により同図（Ｂ）に示すような膜厚２μ
ｍのシリコンオキシナイトライド膜 (SiOxNy) １５を形
成した。すなわち、シリコン基板１２を４５０℃に加熱
し、成膜条件として、圧力を０．４５toor、高周波出力
を４００W とし、反応ガスとして、モノシラン（Ｓi Ｈ
4 ）を１５SCCM、窒素（Ｎ2 ）を２０３SCCM、笑気ガス
（Ｎ2 Ｏ）を３２SCCM流し、シリコン基板１２上にシリ
コンオキシナイトライドを２０分間気相成長させ成膜さ
せた。
製造工程を表すものである。まず、図３（Ａ）に示すよ
うな結晶面方位（１１０）のシリコン基板１２を用意し
た。次に、このシリコン基板１２の両面にそれぞれ、プ
ラズマＣＶＤ法により同図（Ｂ）に示すような膜厚２μ
ｍのシリコンオキシナイトライド膜 (SiOxNy) １５を形
成した。すなわち、シリコン基板１２を４５０℃に加熱
し、成膜条件として、圧力を０．４５toor、高周波出力
を４００W とし、反応ガスとして、モノシラン（Ｓi Ｈ
4 ）を１５SCCM、窒素（Ｎ2 ）を２０３SCCM、笑気ガス
（Ｎ2 Ｏ）を３２SCCM流し、シリコン基板１２上にシリ
コンオキシナイトライドを２０分間気相成長させ成膜さ
せた。
【００２２】このシリコンオキシナイトライド膜１５を
ラザフォード後方散乱分光法（ＲＢＳ法）で分析した結
果、その組成はSiO1.20N0.677 であった。続いて、この
シリコンオキシナイトライド膜１５をパターニングして
図２に平面構造を表したように架橋部１４のパターンを
形成した。このパターニングはたとえば反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）により、下地のシリコン基板１２が
露出するまで行った。このエッチングは、エッチングガ
スとして三ふっ化メタン（ＣＨＦ3 ）と酸素（Ｏ2 ）を
用い、その流量をＣＨＦ3 ＝４７．５SCCM、Ｏ2 ＝２．
５SCCMとし、エッチング時の圧力を０．０７５Torr、高
周波出力を１５０Ｗとし、エッチング時間を３時間とし
た。
ラザフォード後方散乱分光法（ＲＢＳ法）で分析した結
果、その組成はSiO1.20N0.677 であった。続いて、この
シリコンオキシナイトライド膜１５をパターニングして
図２に平面構造を表したように架橋部１４のパターンを
形成した。このパターニングはたとえば反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）により、下地のシリコン基板１２が
露出するまで行った。このエッチングは、エッチングガ
スとして三ふっ化メタン（ＣＨＦ3 ）と酸素（Ｏ2 ）を
用い、その流量をＣＨＦ3 ＝４７．５SCCM、Ｏ2 ＝２．
５SCCMとし、エッチング時の圧力を０．０７５Torr、高
周波出力を１５０Ｗとし、エッチング時間を３時間とし
た。
【００２３】続いて、両面の架橋部１４の各中央部に図
３（Ｃ）に示すような赤外線感応部１６を形成した。す
なわち、ゲルマニウム（Ｇｅ）をターゲットとしてスパ
ッタリングを行い、シリコンオキシナイトライド膜１５
およびシリコン基板１２上にアモルファスゲルマニウム
（ａーＧｅ）膜を形成した。このスパッタリングは、ガ
ス流量をアルゴン（Ａｒ）＝２SCCM、水素（Ｈ2 ）＝１
SCCM、成膜圧力を３×１０-3Torr、高周波圧力を２００
Ｗとして１０分間行った。次に、５００°Ｃでアニール
処理を行い、アモルファスゲルマニウムの多結晶化を促
進した。続いて、反応性イオンエッチングを行って多結
晶化されたアモルファスゲルマニウム膜のパターニング
を行った。
３（Ｃ）に示すような赤外線感応部１６を形成した。す
なわち、ゲルマニウム（Ｇｅ）をターゲットとしてスパ
ッタリングを行い、シリコンオキシナイトライド膜１５
およびシリコン基板１２上にアモルファスゲルマニウム
（ａーＧｅ）膜を形成した。このスパッタリングは、ガ
ス流量をアルゴン（Ａｒ）＝２SCCM、水素（Ｈ2 ）＝１
SCCM、成膜圧力を３×１０-3Torr、高周波圧力を２００
Ｗとして１０分間行った。次に、５００°Ｃでアニール
処理を行い、アモルファスゲルマニウムの多結晶化を促
進した。続いて、反応性イオンエッチングを行って多結
晶化されたアモルファスゲルマニウム膜のパターニング
を行った。
【００２４】次に、５０°Ｃに加熱してたとえば蒸着法
によりシリコン基板１１の表面に膜厚０．５μｍのアル
ミニウム膜を形成した後、パターニングして図４（Ａ）
に示すような電極配線層１７および電極パッド部１８を
形成した。
によりシリコン基板１１の表面に膜厚０．５μｍのアル
ミニウム膜を形成した後、パターニングして図４（Ａ）
に示すような電極配線層１７および電極パッド部１８を
形成した。
【００２５】続いて、図４（Ｂ）に示すようにシリコン
基板１２の両面の電極パッド部１８を除く領域に絶縁
膜、たとえば膜厚１μｍのシリコンオキシナイトライド
膜１９を形成した。このときの条件は、図３（Ｂ）の工
程と同様で、１０分間成膜を行った。次に、図５（Ａ）
に示すように、リフトオフ法によりシリコンオキシナイ
トライド膜１９上に厚さ０．５μｍの赤外線吸収膜２０
を形成した。すなわち、シリコンオキシナイトライド膜
１９上にポジレジスト膜を形成しパターニングした後、
金黒を０．２Torrの圧力下で蒸着させ、その後ポジレジ
スト膜とともに金黒膜の不要部分を除去して赤外線吸収
膜２０を選択的に形成した。
基板１２の両面の電極パッド部１８を除く領域に絶縁
膜、たとえば膜厚１μｍのシリコンオキシナイトライド
膜１９を形成した。このときの条件は、図３（Ｂ）の工
程と同様で、１０分間成膜を行った。次に、図５（Ａ）
に示すように、リフトオフ法によりシリコンオキシナイ
トライド膜１９上に厚さ０．５μｍの赤外線吸収膜２０
を形成した。すなわち、シリコンオキシナイトライド膜
１９上にポジレジスト膜を形成しパターニングした後、
金黒を０．２Torrの圧力下で蒸着させ、その後ポジレジ
スト膜とともに金黒膜の不要部分を除去して赤外線吸収
膜２０を選択的に形成した。
【００２６】最後に、両面の架橋部１４の下部のシリコ
ン基板１２を選択的にエッチング除去して同図（Ｂ）に
示すように空洞部１３を形成した。このエッチングはヒ
ドラジン水溶液を用いた異方性エッチングにより行っ
た。なお、この異方性エッチングは水酸化カリウム水溶
液を用いて行うようにしてもよい。
ン基板１２を選択的にエッチング除去して同図（Ｂ）に
示すように空洞部１３を形成した。このエッチングはヒ
ドラジン水溶液を用いた異方性エッチングにより行っ
た。なお、この異方性エッチングは水酸化カリウム水溶
液を用いて行うようにしてもよい。
【００２７】このような方法により、両面にそれぞれシ
リコンオキシナイトライド膜からなる架橋部１４、およ
び赤外線感応部１６を有する赤外線センサを作製するこ
とができた。
リコンオキシナイトライド膜からなる架橋部１４、およ
び赤外線感応部１６を有する赤外線センサを作製するこ
とができた。
【００２８】以上実施例を挙げて本発明を説明したが、
本発明は上記実施例に限定するものではなく、その要旨
を変更しない範囲で種々変形可能である。たとえば、上
記実施例においては架橋部１４を直線状として２点支持
構造としたが、さらに強度を向上させるために３点支持
構造としても良い。また上記実施例では架橋部１４をシ
リコン基板１１の表面に沿って平らな形状としたが、こ
れはたとえばアーチ状とするようにしてもよい。また、
上記実施例においては、架橋部１４をシリコンオキシナ
イトライド膜により形成するようにしたが、その他シリ
コン酸化膜、シリコン窒化膜等を用いてもよい。また、
上記実施例においては、架橋部１４を異方性エッチング
によるくり抜き法を用いて形成したが、その他の方法、
たとえば予めエッチング層を架橋部１４の下部に形成し
ておく、いわゆる犠牲層法を用いてもよい。
本発明は上記実施例に限定するものではなく、その要旨
を変更しない範囲で種々変形可能である。たとえば、上
記実施例においては架橋部１４を直線状として２点支持
構造としたが、さらに強度を向上させるために３点支持
構造としても良い。また上記実施例では架橋部１４をシ
リコン基板１１の表面に沿って平らな形状としたが、こ
れはたとえばアーチ状とするようにしてもよい。また、
上記実施例においては、架橋部１４をシリコンオキシナ
イトライド膜により形成するようにしたが、その他シリ
コン酸化膜、シリコン窒化膜等を用いてもよい。また、
上記実施例においては、架橋部１４を異方性エッチング
によるくり抜き法を用いて形成したが、その他の方法、
たとえば予めエッチング層を架橋部１４の下部に形成し
ておく、いわゆる犠牲層法を用いてもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように請求項１および２記
載の赤外線センサによれば、半導体基板の両面にそれぞ
れ赤外線感応膜を設ける構成としたので、センサ全体の
大きさを従来の半分にすることができ、大幅に小型化を
図ることができるとともに、両面の赤外線感応部の差動
出力を正確に求めることができるため、測定精度が向上
するという効果がある。
載の赤外線センサによれば、半導体基板の両面にそれぞ
れ赤外線感応膜を設ける構成としたので、センサ全体の
大きさを従来の半分にすることができ、大幅に小型化を
図ることができるとともに、両面の赤外線感応部の差動
出力を正確に求めることができるため、測定精度が向上
するという効果がある。
【００３０】また、請求項３記載の赤外線センサによれ
ば、半導体基板の両面の架橋部をシリコンオキシナイト
ライド膜により形成するようにしたので、架橋部の応力
バランスが向上し、安定した構造を得ることができる。
ば、半導体基板の両面の架橋部をシリコンオキシナイト
ライド膜により形成するようにしたので、架橋部の応力
バランスが向上し、安定した構造を得ることができる。
【００３１】さらに請求項４記載の赤外線センサによれ
ば、シリコンオキシナイトライド膜の膜厚を０．１〜５
０μｍとするようにしたので、十分な強度で良好な感度
を得ることができる。
ば、シリコンオキシナイトライド膜の膜厚を０．１〜５
０μｍとするようにしたので、十分な強度で良好な感度
を得ることができる。
【００３２】また、請求項５記載の赤外線センサの製造
方法によれば、架橋構造をシリコンオキシナイトライド
膜を用いて形成するようにしたので、製造歩留りが著し
く向上するという効果がある。
方法によれば、架橋構造をシリコンオキシナイトライド
膜を用いて形成するようにしたので、製造歩留りが著し
く向上するという効果がある。
【図１】本発明の一実施例に係る赤外線センサの断面図
である。
である。
【図２】図１の赤外線センサの平面図である。
【図３】図１の赤外線センサの製造工程を表す断面図で
ある。
ある。
【図４】図１の赤外線センサの製造工程を表す断面図で
ある。
ある。
【図５】図１の赤外線センサの製造工程を表す断面図で
ある。
ある。
１１ 赤外線センサ １２ シリコン基板（センサ基板） １３ 空洞部 １４ 架橋部 １５ シリコンオキシナイトライド膜 １６ 赤外線感応部 １７ 電極配線層 ２０ 赤外線吸収膜
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体材料により形成されたセンサ基板
と、 このセンサ基板の両面に形成された少なくとも１組の赤
外線感応部とを備えたことを特徴とする赤外線センサ。 - 【請求項２】 前記センサ基板の両面にそれぞれ架橋部
が形成され、これら架橋部上に前記赤外線感応部がそれ
ぞれ形成されたことを特徴とする請求項１記載の赤外線
センサ。 - 【請求項３】 前記架橋部がそれぞれシリコンオキシナ
イトライド膜により形成されたことを特徴とする請求項
２記載の赤外線センサ。 - 【請求項４】 前記シリコンオキシナイトライド膜の膜
厚を０．１〜５０μｍとしたことを特徴とする請求項３
記載の赤外線センサ。 - 【請求項５】 反応ガスを流して半導体基板の両面にそ
れぞれシリコンオキシナイトライド膜を形成する工程
と、 前記半導体基板の両面に形成されたシリコンオキシナイ
トライド膜のパターニングを行う工程と、 前記パターニングされたシリコンオキシナイトライド膜
の上にそれぞれ赤外線感応部を形成する工程と、 前記パターニングされたシリコンオキシナイトライド膜
の下部の半導体基板をそれぞれ選択的に除去して空洞部
を形成し、前記半導体基板の両面にそれぞれシリコンオ
キシナイトライド膜からなる架橋部を形成する工程とを
備えたことを特徴とする赤外線センサの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3179525A JPH06317475A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 赤外線センサおよびその製造方法 |
| US07/916,192 US5404125A (en) | 1991-07-19 | 1992-07-17 | Infrared radiation sensor |
| DE69213596T DE69213596T2 (de) | 1991-07-19 | 1992-07-17 | Infrarotsensor und sein Herstellungsverfahren |
| EP92112228A EP0523716B1 (en) | 1991-07-19 | 1992-07-17 | Infrared sensor and method for production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3179525A JPH06317475A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 赤外線センサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06317475A true JPH06317475A (ja) | 1994-11-15 |
Family
ID=16067291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3179525A Pending JPH06317475A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 赤外線センサおよびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5404125A (ja) |
| EP (1) | EP0523716B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06317475A (ja) |
| DE (1) | DE69213596T2 (ja) |
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| KR20000007216A (ko) * | 1998-07-01 | 2000-02-07 | 전주범 | 적외선 흡수 볼로메터 및 그 제조방법 |
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| JP2011220960A (ja) * | 2010-04-14 | 2011-11-04 | Murata Mfg Co Ltd | 熱センサ |
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| US6030117A (en) | 1996-11-12 | 2000-02-29 | Trutek, Inc. | Tympanic thermometer probe cover |
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