JPH08261832A - 赤外線センサ及びその製造方法 - Google Patents
赤外線センサ及びその製造方法Info
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- JPH08261832A JPH08261832A JP7060186A JP6018695A JPH08261832A JP H08261832 A JPH08261832 A JP H08261832A JP 7060186 A JP7060186 A JP 7060186A JP 6018695 A JP6018695 A JP 6018695A JP H08261832 A JPH08261832 A JP H08261832A
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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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 素子の高速応答性及び高感度化を実現するこ
とができる他、薄膜部分の検知部の強度を上げて亀裂や
割れを生じ難くすることができる。 【構成】 読み出し回路５上に支持柱３が形成され、支
持柱３の内側に形成されるとともに、読み出し回路５と
コンタクトされる導電体柱４が形成され、支持柱３上で
支持されるとともに、導電体柱４が露出された開口部２
４及び切り込み部７を有するブリッジ構造材膜２が形成
され、切り込み部７により支持柱３とブリッジ構造材膜
２を繋ぐ支持体膜９，１０が形成され、開口部２４の導
電体柱４とコンタクトされる電極６が形成され、電極６
間のブリッジ構造材膜２上にボロメータ材料膜１が形成
され、ボロメータ材料膜１上に赤外線吸収膜２５が形成
され、読み出し回路５とブリッジ構造材膜２間に切り込
み部７と連接する中空部８が形成されてなる。
とができる他、薄膜部分の検知部の強度を上げて亀裂や
割れを生じ難くすることができる。 【構成】 読み出し回路５上に支持柱３が形成され、支
持柱３の内側に形成されるとともに、読み出し回路５と
コンタクトされる導電体柱４が形成され、支持柱３上で
支持されるとともに、導電体柱４が露出された開口部２
４及び切り込み部７を有するブリッジ構造材膜２が形成
され、切り込み部７により支持柱３とブリッジ構造材膜
２を繋ぐ支持体膜９，１０が形成され、開口部２４の導
電体柱４とコンタクトされる電極６が形成され、電極６
間のブリッジ構造材膜２上にボロメータ材料膜１が形成
され、ボロメータ材料膜１上に赤外線吸収膜２５が形成
され、読み出し回路５とブリッジ構造材膜２間に切り込
み部７と連接する中空部８が形成されてなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外線センサに係り、
詳しくは、素子の高速応答性及び高速度化を実現するこ
とができる他、薄膜部分の検知部にストレスがかかり難
くして、亀裂や割れを生じ難くすることができる赤外線
センサに関する。近年、監視システムや在宅医療等の分
野においては、安価な赤外線センサが要求されており、
焦電型の赤外線センサを始めとする熱型センサが提供さ
れている。
詳しくは、素子の高速応答性及び高速度化を実現するこ
とができる他、薄膜部分の検知部にストレスがかかり難
くして、亀裂や割れを生じ難くすることができる赤外線
センサに関する。近年、監視システムや在宅医療等の分
野においては、安価な赤外線センサが要求されており、
焦電型の赤外線センサを始めとする熱型センサが提供さ
れている。
【０００２】この熱型センサでは、入射してきた赤外線
を吸収することにより検知部の温度上昇が起こり、この
温度変化で検知部に用いた材料の物理特性を変化させる
ことにより入射赤外線を検出するため、検知部から熱が
逃げ難い構造にすることが要求されている。更に、この
検知部の温度上昇速度を増加させて、高速応答を実現す
るためには、この検知部の赤外線吸収効率を増加させる
ことと、検知部の熱容量を小さくすることが要求されて
いる。
を吸収することにより検知部の温度上昇が起こり、この
温度変化で検知部に用いた材料の物理特性を変化させる
ことにより入射赤外線を検出するため、検知部から熱が
逃げ難い構造にすることが要求されている。更に、この
検知部の温度上昇速度を増加させて、高速応答を実現す
るためには、この検知部の赤外線吸収効率を増加させる
ことと、検知部の熱容量を小さくすることが要求されて
いる。
【０００３】
【従来の技術】熱型の赤外線センサは、一般に赤外線の
入射により検知部が熱せられ、この検知部での温度変化
により検知部の物理特性が変化し、この物理特性の変化
量により赤外線の入射量を測定するものである。このた
め、検知部の熱容量を小さくして、物理特性の温度変化
量を大きくすることにより、素子の高速応答性と高感度
化を達成することができる。
入射により検知部が熱せられ、この検知部での温度変化
により検知部の物理特性が変化し、この物理特性の変化
量により赤外線の入射量を測定するものである。このた
め、検知部の熱容量を小さくして、物理特性の温度変化
量を大きくすることにより、素子の高速応答性と高感度
化を達成することができる。
【０００４】従来の焦電型赤外線センサの熱分離構造
は、バルク材料を薄層化し、読み出し回路とバンプ等に
よって接続したハイブリッド構造を採用している。とこ
ろが、バルク材料の薄層化は、セラミック等を用いる
と、貼り合わせる等の製造工程との兼ね合いから、１０
μｍ程度が限界であると考えられている。その他のセン
サでは、１００μｍ程度の単結晶板を貼り合わせた構造
のセンサが開発されている。
は、バルク材料を薄層化し、読み出し回路とバンプ等に
よって接続したハイブリッド構造を採用している。とこ
ろが、バルク材料の薄層化は、セラミック等を用いる
と、貼り合わせる等の製造工程との兼ね合いから、１０
μｍ程度が限界であると考えられている。その他のセン
サでは、１００μｍ程度の単結晶板を貼り合わせた構造
のセンサが開発されている。
【０００５】また、その他の従来の熱型赤外線センサの
熱分離構造には、シリコン窒化膜やポリシリコン膜によ
り形成した薄板の両端を固定して中空にしたものや、シ
リコン基板等の上に形成したシリコン窒化膜等の下部を
異方性エッチングにより除去して空中に浮かせたもの等
が挙げられる。さて、従来、熱型赤外線センサは、赤外
入射光を検知部で熱特性に変換して画像化する装置であ
るため、検知部をＳｉ駆動回路上に直接形成すると、回
路基板上への熱漏洩が大きくなる。このため、Ｓｉ駆動
回路上に電極で支持してＳｉ駆動回路と離間させた検知
部を配置し、この検知部自体を薄膜上に形成して、その
薄膜下を中空部分にすること（エアブリッジ構造）で熱
漏洩を抑制している。
熱分離構造には、シリコン窒化膜やポリシリコン膜によ
り形成した薄板の両端を固定して中空にしたものや、シ
リコン基板等の上に形成したシリコン窒化膜等の下部を
異方性エッチングにより除去して空中に浮かせたもの等
が挙げられる。さて、従来、熱型赤外線センサは、赤外
入射光を検知部で熱特性に変換して画像化する装置であ
るため、検知部をＳｉ駆動回路上に直接形成すると、回
路基板上への熱漏洩が大きくなる。このため、Ｓｉ駆動
回路上に電極で支持してＳｉ駆動回路と離間させた検知
部を配置し、この検知部自体を薄膜上に形成して、その
薄膜下を中空部分にすること（エアブリッジ構造）で熱
漏洩を抑制している。
【０００６】ところが、薄膜エアブリッジ構造の形成
は、Ｓｉ駆動回路上に直接エッチング犠牲層、検知部
（焦電体膜）を成膜した後、下部の犠牲層のみを選択的
にエッチングする方法を用いている。
は、Ｓｉ駆動回路上に直接エッチング犠牲層、検知部
（焦電体膜）を成膜した後、下部の犠牲層のみを選択的
にエッチングする方法を用いている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の焦電型
赤外線センサでは、センサ材料の強度を保つために薄層
化できないという理由から、焦電体を厚膜にして形成し
ているため、熱容量が大きくなっている。このため、入
射赤外線によって素子の温度が上昇するまでの時間が長
くなるので、高速応答性及び高感度の素子を形成するこ
とが困難になるという問題があった。
赤外線センサでは、センサ材料の強度を保つために薄層
化できないという理由から、焦電体を厚膜にして形成し
ているため、熱容量が大きくなっている。このため、入
射赤外線によって素子の温度が上昇するまでの時間が長
くなるので、高速応答性及び高感度の素子を形成するこ
とが困難になるという問題があった。
【０００８】また、上記した従来の熱型赤外線センサ
は、シリコン窒化膜やポリシリコン膜の両端を固定して
空中に浮かせた構造を採っているが、基板との接合部の
断面積が大きくなるため、熱が漏れ易いという問題もあ
った。そこで、本発明は、焦電体膜を薄膜化することが
できるとともに、検知部の熱容量及び検知部からの熱伝
導度を小さくすることができ、素子の高速応答性及び高
感度化を実現することができる赤外線センサ及びその製
造方法を提供することを目的としている。
は、シリコン窒化膜やポリシリコン膜の両端を固定して
空中に浮かせた構造を採っているが、基板との接合部の
断面積が大きくなるため、熱が漏れ易いという問題もあ
った。そこで、本発明は、焦電体膜を薄膜化することが
できるとともに、検知部の熱容量及び検知部からの熱伝
導度を小さくすることができ、素子の高速応答性及び高
感度化を実現することができる赤外線センサ及びその製
造方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
読み出し回路上に支持柱が形成され、該支持柱の内側に
形成されるとともに、該読み出し回路とコンタクトされ
る導電体柱が形成され、該支持柱上で支持されるととも
に、該導電体柱が露出された開口部及び切り込み部を有
するブリッジ構造材膜が形成され、該切り込み部により
該支持柱と該ブリッジ構造材膜を繋ぐ支持体膜が形成さ
れ、該開口部内の該導電体柱とコンタクトされる電極が
形成され、該電極間の該ブリッジ構造材膜上にボロメー
タ材料膜が形成され、該ボロメータ材料膜上に赤外線吸
収膜が形成され、該読み出し回路と該ブリッジ構造材膜
間に該切り込み部と連接する中空部が形成されてなるこ
とを特徴とするものである。
読み出し回路上に支持柱が形成され、該支持柱の内側に
形成されるとともに、該読み出し回路とコンタクトされ
る導電体柱が形成され、該支持柱上で支持されるととも
に、該導電体柱が露出された開口部及び切り込み部を有
するブリッジ構造材膜が形成され、該切り込み部により
該支持柱と該ブリッジ構造材膜を繋ぐ支持体膜が形成さ
れ、該開口部内の該導電体柱とコンタクトされる電極が
形成され、該電極間の該ブリッジ構造材膜上にボロメー
タ材料膜が形成され、該ボロメータ材料膜上に赤外線吸
収膜が形成され、該読み出し回路と該ブリッジ構造材膜
間に該切り込み部と連接する中空部が形成されてなるこ
とを特徴とするものである。
【００１０】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、前記赤外線センサは、１次元的または
２次元的に配置してなることを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、読み出し回路上に支持柱と、該
支持柱の内側に該読み出し回路とコンタクトされる導電
体柱とを形成する工程と、次いで、該読み出し回路上の
該支持柱間に充填材を埋め込む工程と、次いで、全面に
ブリッジ構造材膜を形成する工程と、次いで、該ブリッ
ジ構造材膜を選択的にエッチングして該導電体柱が露出
された開口部を形成する工程と、次いで、該開口部内の
該導電体柱とコンタクトするように電極を形成する工程
と、次いで、該電極間の該ブリッジ構造材膜上にボロメ
ータ材料膜を形成する工程と、次いで、該ボロメータ材
料膜上に赤外線吸収膜を形成する工程と、次いで、該赤
外線吸収膜から該ブリッジ構造材膜までを選択的にエッ
チングして、該充填材が露出された切り込み部を形成す
るとともに、該切り込み部により該支持柱と該ブリッジ
構造材膜を繋ぐ支持体膜を形成する工程と、次いで、該
切り込み部を通して該充填材を除去して該読み出し回路
と該ブリッジ構造材膜間に中空部を形成する工程とを含
むことを特徴とするものである。
の発明において、前記赤外線センサは、１次元的または
２次元的に配置してなることを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、読み出し回路上に支持柱と、該
支持柱の内側に該読み出し回路とコンタクトされる導電
体柱とを形成する工程と、次いで、該読み出し回路上の
該支持柱間に充填材を埋め込む工程と、次いで、全面に
ブリッジ構造材膜を形成する工程と、次いで、該ブリッ
ジ構造材膜を選択的にエッチングして該導電体柱が露出
された開口部を形成する工程と、次いで、該開口部内の
該導電体柱とコンタクトするように電極を形成する工程
と、次いで、該電極間の該ブリッジ構造材膜上にボロメ
ータ材料膜を形成する工程と、次いで、該ボロメータ材
料膜上に赤外線吸収膜を形成する工程と、次いで、該赤
外線吸収膜から該ブリッジ構造材膜までを選択的にエッ
チングして、該充填材が露出された切り込み部を形成す
るとともに、該切り込み部により該支持柱と該ブリッジ
構造材膜を繋ぐ支持体膜を形成する工程と、次いで、該
切り込み部を通して該充填材を除去して該読み出し回路
と該ブリッジ構造材膜間に中空部を形成する工程とを含
むことを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】本発明では、後述する一実施例の図１〜図５に
示す如く、検知部となるボロメータ材料膜１と読み出し
回路５の間に中空部８を設け、支持部材であるブリッジ
の一部に切り込み部７を入れているので、検知部と読み
出し回路５の間の熱抵抗が大きくなるような構造にして
いる。
示す如く、検知部となるボロメータ材料膜１と読み出し
回路５の間に中空部８を設け、支持部材であるブリッジ
の一部に切り込み部７を入れているので、検知部と読み
出し回路５の間の熱抵抗が大きくなるような構造にして
いる。
【００１２】このため、検知部と読み出し回路５の間を
熱的に分離された構造にしているので、赤外線が入射し
た時に検知部の温度上昇量を大きくして、感度を良好に
することができる。また、読み出し回路５上に直接ボロ
メータ材料膜１を形成するように構成したため、ボロメ
ータ材料膜１を薄膜で形成することができ、赤外線の入
射に対しての高速応答を実現することができる。
熱的に分離された構造にしているので、赤外線が入射し
た時に検知部の温度上昇量を大きくして、感度を良好に
することができる。また、読み出し回路５上に直接ボロ
メータ材料膜１を形成するように構成したため、ボロメ
ータ材料膜１を薄膜で形成することができ、赤外線の入
射に対しての高速応答を実現することができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１〜図３は本発明に係る一実施例の赤外線セン
サの構造を示す図である。図１は素子を上部から見た図
であり、ここでは、ボロメータ材料を検知部に用いた場
合の構造を示している。図２は図１に示す赤外線センサ
のＡ１−Ａ２方向の構造を示す断面図、図３は図１に示
す赤外線センサのＢ１−Ｂ２方向の構造を示す断面図で
ある。
する。図１〜図３は本発明に係る一実施例の赤外線セン
サの構造を示す図である。図１は素子を上部から見た図
であり、ここでは、ボロメータ材料を検知部に用いた場
合の構造を示している。図２は図１に示す赤外線センサ
のＡ１−Ａ２方向の構造を示す断面図、図３は図１に示
す赤外線センサのＢ１−Ｂ２方向の構造を示す断面図で
ある。
【００１４】図１〜３において、１はボロメータ材料膜
であり、２はこのボロメータ材料膜１下に形成したブリ
ッジ構造材膜である。３はブリッジ構造材膜２を支持す
る支持柱であり、４は支持柱３の内側に形成され、かつ
Ｓｉ基板上に形成した読み出し回路５とのコンタクト用
導電体柱である。６はボロメータ材料膜１の両側に形成
した電極であり、コンタクト用導電体柱４との接続にも
用いる。
であり、２はこのボロメータ材料膜１下に形成したブリ
ッジ構造材膜である。３はブリッジ構造材膜２を支持す
る支持柱であり、４は支持柱３の内側に形成され、かつ
Ｓｉ基板上に形成した読み出し回路５とのコンタクト用
導電体柱である。６はボロメータ材料膜１の両側に形成
した電極であり、コンタクト用導電体柱４との接続にも
用いる。
【００１５】７はブリッジ構造材膜２のブリッジ部分に
入れた切り込み部であり、８は読み出し回路５とブリッ
ジのブリッジ構造材膜２の間に形成した中空部であり、
ブリッジ構造材膜２はこの中空部８により下部の読み出
し回路５と熱的に分離されている。９，１０は切り込み
部７をブリッジ構造材膜２に形成したために形成された
支持体膜であり、この支持体膜９，１０により支持柱３
とブリッジとなるブリッジ構造材膜２を繋いでいる。
入れた切り込み部であり、８は読み出し回路５とブリッ
ジのブリッジ構造材膜２の間に形成した中空部であり、
ブリッジ構造材膜２はこの中空部８により下部の読み出
し回路５と熱的に分離されている。９，１０は切り込み
部７をブリッジ構造材膜２に形成したために形成された
支持体膜であり、この支持体膜９，１０により支持柱３
とブリッジとなるブリッジ構造材膜２を繋いでいる。
【００１６】次に、図４，５は本発明に係る実施例１の
赤外線センサの製造方法を示す図である。まず、ＣＶＤ
法等によりＳｉ基板上に形成した読み出し回路５上にシ
リコン窒化膜等のカバー膜２１を形成する（図４
（ａ））。次に、ＲＩＥ法等によりカバー膜２１を選択
的にエッチングして開口部２２を形成し、ＣＶＤ法等に
より開口部２２内を覆うようにＰ，Ｂ等をドープしたポ
リシリコン膜を堆積した後、ＲＩＥ等によりポリシリコ
ン膜をエッチングして開口部２２内に開口部２２側壁と
離間した読み出し回路５とコンタクトするコンタクト用
導電体柱４を形成する。
赤外線センサの製造方法を示す図である。まず、ＣＶＤ
法等によりＳｉ基板上に形成した読み出し回路５上にシ
リコン窒化膜等のカバー膜２１を形成する（図４
（ａ））。次に、ＲＩＥ法等によりカバー膜２１を選択
的にエッチングして開口部２２を形成し、ＣＶＤ法等に
より開口部２２内を覆うようにＰ，Ｂ等をドープしたポ
リシリコン膜を堆積した後、ＲＩＥ等によりポリシリコ
ン膜をエッチングして開口部２２内に開口部２２側壁と
離間した読み出し回路５とコンタクトするコンタクト用
導電体柱４を形成する。
【００１７】次に、ＣＶＤ法等によりコンタクト用導電
体柱４側壁を保護するように、かつコンタクト用導電体
柱４と開口部２２側壁間を埋め込むようにシリコン窒化
膜を堆積した後、ＲＩＥ法等によりシリコン窒化膜を選
択的にエッチングして開口部２２内に支持柱３側壁を保
護するコンタクト用導電体柱４を形成する（図４
（ｂ））。
体柱４側壁を保護するように、かつコンタクト用導電体
柱４と開口部２２側壁間を埋め込むようにシリコン窒化
膜を堆積した後、ＲＩＥ法等によりシリコン窒化膜を選
択的にエッチングして開口部２２内に支持柱３側壁を保
護するコンタクト用導電体柱４を形成する（図４
（ｂ））。
【００１８】次に、ブリッジの下部の中空部８を形成す
る側壁が支持柱３で保護されたコンタクト用導電体柱４
間の読み出し回路５上の部分に、エッチング除去し易い
ＰＳＧ等からなる充填材２３を埋め込む（図４
（ｃ））。この充填材２３の埋め込みは、ＣＶＤ法等に
よりＰＳＧ膜を堆積した後、ＰＳＧ膜をエッチバック、
ポリッシングすることにより行う。
る側壁が支持柱３で保護されたコンタクト用導電体柱４
間の読み出し回路５上の部分に、エッチング除去し易い
ＰＳＧ等からなる充填材２３を埋め込む（図４
（ｃ））。この充填材２３の埋め込みは、ＣＶＤ法等に
よりＰＳＧ膜を堆積した後、ＰＳＧ膜をエッチバック、
ポリッシングすることにより行う。
【００１９】次に、ＣＶＤ法等により全面にシリコン窒
化膜（あるいはノンドープポリシリコン膜）等を堆積し
てブリッジ構造材膜２を形成する（図５（ａ））。次
に、ＲＩＥ等によりブリッジ構造材膜２を選択的にエッ
チングしてコンタクト用導電体柱４が露出された開口部
２４を形成し、ＣＶＤ法等により開口部２４を覆うよう
にＰ，Ｂ等をドープしたポリシリコン膜を形成した後、
ＲＩＥ等によりポリシリコン膜を選択的にエッチングし
て開口部２４内に電極６を形成する。この時、電極６
は、開口部２４内に埋め込まれるとともに、ブリッジ構
造材膜２上にまで形成される。次いで、ＣＶＤ法等によ
り電極６間のブリッジ構造材膜２上にＶＯｘ，Ｂドープ
ポリシリコン等のボロメータ材料膜１を形成した後、Ｒ
ＩＥ等によりボロメータ材料膜１をパターンニングす
る。次いで、ＣＶＤ法等により全面にＮｉＣｒ合金等の
赤外線吸収膜２５を形成し、ＲＩＥ等により赤外線吸収
膜２５を選択的にエッチングして電極６が露出された開
口部２６を形成した後、ＣＶＤ法等により開口部２６内
を覆うようにシリコン窒化膜等のカバー膜２７を形成す
る（図５（ｂ））。
化膜（あるいはノンドープポリシリコン膜）等を堆積し
てブリッジ構造材膜２を形成する（図５（ａ））。次
に、ＲＩＥ等によりブリッジ構造材膜２を選択的にエッ
チングしてコンタクト用導電体柱４が露出された開口部
２４を形成し、ＣＶＤ法等により開口部２４を覆うよう
にＰ，Ｂ等をドープしたポリシリコン膜を形成した後、
ＲＩＥ等によりポリシリコン膜を選択的にエッチングし
て開口部２４内に電極６を形成する。この時、電極６
は、開口部２４内に埋め込まれるとともに、ブリッジ構
造材膜２上にまで形成される。次いで、ＣＶＤ法等によ
り電極６間のブリッジ構造材膜２上にＶＯｘ，Ｂドープ
ポリシリコン等のボロメータ材料膜１を形成した後、Ｒ
ＩＥ等によりボロメータ材料膜１をパターンニングす
る。次いで、ＣＶＤ法等により全面にＮｉＣｒ合金等の
赤外線吸収膜２５を形成し、ＲＩＥ等により赤外線吸収
膜２５を選択的にエッチングして電極６が露出された開
口部２６を形成した後、ＣＶＤ法等により開口部２６内
を覆うようにシリコン窒化膜等のカバー膜２７を形成す
る（図５（ｂ））。
【００２０】そして、ＲＩＥ等によりカバー膜２７から
ブリッジ構造材膜２までを選択的にエッチングして、充
填材２３が露出されたブリッジ形状の切り込み部７を形
成するとともに、切り込み部７により支持柱３とブリッ
ジ構造材膜２を繋ぐ支持体膜９，１０を形成した後、ウ
ェットエッチング等により充填材２３を切り込み部７を
通して除去して読み出し回路５とブリッジ構造材膜２間
に中空部８を形成することにより、図１〜図３及び図５
（ｃ）に示すような構造の赤外線センサを得ることがで
きる。
ブリッジ構造材膜２までを選択的にエッチングして、充
填材２３が露出されたブリッジ形状の切り込み部７を形
成するとともに、切り込み部７により支持柱３とブリッ
ジ構造材膜２を繋ぐ支持体膜９，１０を形成した後、ウ
ェットエッチング等により充填材２３を切り込み部７を
通して除去して読み出し回路５とブリッジ構造材膜２間
に中空部８を形成することにより、図１〜図３及び図５
（ｃ）に示すような構造の赤外線センサを得ることがで
きる。
【００２１】なお、中空部８は、カバー膜２７を形成し
た後に切り込み部７を形成して、この切り込み部７を通
して形成したが、ブリッジ構造材膜２に開口部２４を形
成する時に切り込み部７を形成して、この切り込み部７
を通して中空部８を形成するように構成してもよい。本
実施例は、検知素子としてボロメータ材料膜１を用い、
この左右を電極６により挟む様な構造にし、読み出し回
路５との電気的なコンタクトを、支持柱３の内側に形成
したコンタクト用導電体柱４により行うように構成し、
同時にボロメータ材料膜１の薄膜をブリッジ構造材膜２
の構造材により支え、中空にする構造にすることによ
り、ボロメータ材料膜１と読み出し回路５を熱的に分離
するような構造にする。更に切り込み部７をブリッジに
入れて構成する。
た後に切り込み部７を形成して、この切り込み部７を通
して形成したが、ブリッジ構造材膜２に開口部２４を形
成する時に切り込み部７を形成して、この切り込み部７
を通して中空部８を形成するように構成してもよい。本
実施例は、検知素子としてボロメータ材料膜１を用い、
この左右を電極６により挟む様な構造にし、読み出し回
路５との電気的なコンタクトを、支持柱３の内側に形成
したコンタクト用導電体柱４により行うように構成し、
同時にボロメータ材料膜１の薄膜をブリッジ構造材膜２
の構造材により支え、中空にする構造にすることによ
り、ボロメータ材料膜１と読み出し回路５を熱的に分離
するような構造にする。更に切り込み部７をブリッジに
入れて構成する。
【００２２】このように、本実施例では、検知部となる
ボロメータ材料膜１と読み出し回路５の間に中空部８を
設け、支持部材であるブリッジの一部に切り込み部７を
入れているので、検知部と読み出し回路５の間の熱抵抗
が大きくなるような構造にしている。このため、検知部
と読み出し回路５の間を熱的に分離された構造にしてい
るので、赤外線が入射した時に検知部の温度上昇量を大
きくして、感度を良好にすることができる。また、読み
出し回路５上に直接ボロメータ材料膜１を形成すること
により、ボロメータ材料膜１を薄膜で形成することがで
きるため、赤外線の入射に対しての高速応答を実現する
ことができる。
ボロメータ材料膜１と読み出し回路５の間に中空部８を
設け、支持部材であるブリッジの一部に切り込み部７を
入れているので、検知部と読み出し回路５の間の熱抵抗
が大きくなるような構造にしている。このため、検知部
と読み出し回路５の間を熱的に分離された構造にしてい
るので、赤外線が入射した時に検知部の温度上昇量を大
きくして、感度を良好にすることができる。また、読み
出し回路５上に直接ボロメータ材料膜１を形成すること
により、ボロメータ材料膜１を薄膜で形成することがで
きるため、赤外線の入射に対しての高速応答を実現する
ことができる。
【００２３】本実施例は、読み出し回路５から支持する
支持柱３がブリッジの四隅に配置して構成している。こ
のため、読み出し回路５を形成し易くすることができる
うえ、画素をチップの中に効率良く形成することができ
る。本実施例は、赤外線センサをアレイ状に並べ、四隅
に形成した支持柱３が隣合う検知部の柱と共通にとるよ
うに構成している。このため、４本の支持柱３を形成す
る所を１本で済ませることができるので、画素の充填率
を上げることができるとともに、面積を大きくすること
ができる（同じ数を同じ面積に入れる時）。
支持柱３がブリッジの四隅に配置して構成している。こ
のため、読み出し回路５を形成し易くすることができる
うえ、画素をチップの中に効率良く形成することができ
る。本実施例は、赤外線センサをアレイ状に並べ、四隅
に形成した支持柱３が隣合う検知部の柱と共通にとるよ
うに構成している。このため、４本の支持柱３を形成す
る所を１本で済ませることができるので、画素の充填率
を上げることができるとともに、面積を大きくすること
ができる（同じ数を同じ面積に入れる時）。
【００２４】本実施例は、検知部に形成した電極６と、
下部に形成した読み出し回路５との間に電気的なコンタ
クトを、四隅に形成した柱の内部に形成したコンタクト
用導電体柱４を通して行うように構成している。このた
め、コンタクト用導電体柱４自身で支持することができ
る他、コンタクト用導電体柱４周囲を支持柱３のシリコ
ン窒化膜で保護することにより、コンタクト用導電体柱
４の耐性を向上させることができる。
下部に形成した読み出し回路５との間に電気的なコンタ
クトを、四隅に形成した柱の内部に形成したコンタクト
用導電体柱４を通して行うように構成している。このた
め、コンタクト用導電体柱４自身で支持することができ
る他、コンタクト用導電体柱４周囲を支持柱３のシリコ
ン窒化膜で保護することにより、コンタクト用導電体柱
４の耐性を向上させることができる。
【００２５】なお、上記実施例では、赤外線センサを２
次元的に配置して構成したが、本発明はこれのみに限定
されるものではなく、赤外線センサを１次元的に配置し
て構成してもよい。上記実施例では、ブリッジを支持す
る部分を柱状の形状にして支持する点で好ましい態様の
場合を説明したが、本発明はこれのみに限定されるもの
ではなく、図６に示す如く、ブリッジを支持する部分を
スロープ状の形状で形成して、読み出し回路５と繋げる
ように構成してもよい。
次元的に配置して構成したが、本発明はこれのみに限定
されるものではなく、赤外線センサを１次元的に配置し
て構成してもよい。上記実施例では、ブリッジを支持す
る部分を柱状の形状にして支持する点で好ましい態様の
場合を説明したが、本発明はこれのみに限定されるもの
ではなく、図６に示す如く、ブリッジを支持する部分を
スロープ状の形状で形成して、読み出し回路５と繋げる
ように構成してもよい。
【００２６】前述した図４（ｂ）の工程は、図４（ｃ）
の工程で予めスロープ状の支持部を形成する部分にウェ
ットエッチング等を用いてスロープを付けておくように
形成する。また、ボロメータではなく焦電体を用いる場
合には、ブリッジの上に形成する焦電体の膜の上下を挟
む様に電極を配置するとよい。この場合、上記実施例よ
りも工程数を減らすことができる。
の工程で予めスロープ状の支持部を形成する部分にウェ
ットエッチング等を用いてスロープを付けておくように
形成する。また、ボロメータではなく焦電体を用いる場
合には、ブリッジの上に形成する焦電体の膜の上下を挟
む様に電極を配置するとよい。この場合、上記実施例よ
りも工程数を減らすことができる。
【００２７】上記実施例においては、検知部の一部に熱
伝導率の高い金属、ポリシリコン等の材料からなる薄膜
を堆積して構成してもよい。この場合、検知部の内部の
温度ばらつきを生じないようにすることができる。例え
ば、金属薄膜は、赤外線吸収膜２５とカバー膜２７間に
形成すればよく、また、ポリシリコン薄膜は、赤外線吸
収膜２５とカバー膜２７の間やブリッジ構造材膜２とボ
ロメータ材料膜１間に形成すればよい。
伝導率の高い金属、ポリシリコン等の材料からなる薄膜
を堆積して構成してもよい。この場合、検知部の内部の
温度ばらつきを生じないようにすることができる。例え
ば、金属薄膜は、赤外線吸収膜２５とカバー膜２７間に
形成すればよく、また、ポリシリコン薄膜は、赤外線吸
収膜２５とカバー膜２７の間やブリッジ構造材膜２とボ
ロメータ材料膜１間に形成すればよい。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、焦電体膜を薄膜化する
ことができるとともに、検知部の熱容量及び熱伝導度を
小さくすることができ、素子の高速応答及び高感度化を
実現することができる。
ことができるとともに、検知部の熱容量及び熱伝導度を
小さくすることができ、素子の高速応答及び高感度化を
実現することができる。
【図１】本発明に係る一実施例の赤外線センサの構造を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図２】図１に示す赤外線センサのＡ１−Ａ２方向の構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図３】図１に示す赤外線センサのＢ１−Ｂ２方向の構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図４】本発明に係る一実施例の赤外線センサの製造方
法を示す図である。
法を示す図である。
【図５】本発明に係る一実施例の赤外線センサの製造方
法を示す図である。
法を示す図である。
【図６】本発明に適用できる赤外線センサの構造を示す
斜視図である。
斜視図である。
１ ボロメータ材料膜 ２ ブリッジ構造材膜 ３ 支持柱 ４ コンタクト用導電体柱 ５ 読み出し回路 ６ 電極 ７ 切り込み部 ８ 空間 ９，１０ 支持体膜 ２１，２７ カバー膜 ２２，２４，２６ 開口部 ２３ 充填材 ２５ 赤外線吸収膜
Claims (3)
- 【請求項１】読み出し回路（５）上に支持柱（３）が形
成され、該支持柱（３）の内側に形成されるとともに、
該読み出し回路（５）とコンタクトされる導電体柱
（４）が形成され、該支持柱（３）上で支持されるとと
もに、該導電体柱（４）が露出された開口部（２４）及
び切り込み部（７）を有するブリッジ構造材膜（２）が
形成され、該切り込み部（７）により該支持柱（３）と
該ブリッジ構造材膜（２）を繋ぐ支持体膜（９，１０）
が形成され、該開口部（２４）内の該導電体柱（４）と
コンタクトされる電極（６）が形成され、該電極（６）
間の該ブリッジ構造材膜（２）上にボロメータ材料膜
（１）が形成され、該ボロメータ材料膜（１）上に赤外
線吸収膜（２５）が形成され、該読み出し回路（５）と
該ブリッジ構造材膜（２）間に該切り込み部（７）と連
接する中空部（８）が形成されてなることを特徴とする
赤外線センサ。 - 【請求項２】前記赤外線センサは、１次元的または２次
元的に配置してなる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】読み出し回路（５）上に支持柱（３）と、
該支持柱（３）の内側に該読み出し回路（５）とコンタ
クトされる導電体柱（４）とを形成する工程と、次い
で、該読み出し回路（５）上の該支持柱（３）間に充填
材（２３）を埋め込む工程と、次いで、全面にブリッジ
構造材膜（２）を形成する工程と、次いで、該ブリッジ
構造材膜（２）を選択的にエッチングして該導電体柱
（４）が露出された開口部（２４）を形成する工程と、
次いで、該開口部（２４）内の該導電体柱（４）とコン
タクトするように電極（６）を形成する工程と、次い
で、該電極（６）間の該ブリッジ構造材膜（２）上にボ
ロメータ材料膜（１）を形成する工程と、次いで、該ボ
ロメータ材料膜（１）上に赤外線吸収膜（２５）を形成
する工程と、次いで、該赤外線吸収膜（２５）から該ブ
リッジ構造材膜（２）までを選択的にエッチングして、
該充填材（２３）が露出された切り込み部（７）を形成
するとともに、該切り込み部（７）により該支持柱
（３）と該ブリッジ構造材膜（２）を繋ぐ支持体膜
（９，１０）を形成する工程と、次いで、該切り込み部
（７）を通して該充填材（２３）を除去して該読み出し
回路（５）と該ブリッジ構造材膜（２）間に中空部
（８）を形成する工程とを含むことを特徴とする赤外線
センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7060186A JPH08261832A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 赤外線センサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7060186A JPH08261832A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 赤外線センサ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08261832A true JPH08261832A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=13134890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7060186A Withdrawn JPH08261832A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 赤外線センサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08261832A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000044050A1 (fr) * | 1999-01-21 | 2000-07-27 | Commissariat A L'energie Atomique | Reseau de detecteurs thermiques de rayonnements electromagnetiques et procede de fabrication de celui-ci |
| EP1671375A1 (en) * | 2003-10-09 | 2006-06-21 | Ocas Corp. | Bolometric infrared sensor having two layer structure and method for manufacturing the same |
| FR2885408A1 (fr) * | 2005-07-25 | 2006-11-10 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection de rayonnement thermique a maintien deporte |
| JP2007165927A (ja) * | 1997-03-28 | 2007-06-28 | Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw | 基板上に積層する多結晶シリコンゲルマニウム層中の内部応力を制御する方法 |
| WO2008126036A2 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-23 | Consejo Nacional De Investigaciones Cientificas Y Técnicas (Conicet) | Highly sensitive bolometric sensor |
-
1995
- 1995-03-20 JP JP7060186A patent/JPH08261832A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007165927A (ja) * | 1997-03-28 | 2007-06-28 | Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw | 基板上に積層する多結晶シリコンゲルマニウム層中の内部応力を制御する方法 |
| WO2000044050A1 (fr) * | 1999-01-21 | 2000-07-27 | Commissariat A L'energie Atomique | Reseau de detecteurs thermiques de rayonnements electromagnetiques et procede de fabrication de celui-ci |
| FR2788885A1 (fr) * | 1999-01-21 | 2000-07-28 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection thermique de rayonnements electromagnetiques et procede de fabrication de celui-ci |
| EP1671375A1 (en) * | 2003-10-09 | 2006-06-21 | Ocas Corp. | Bolometric infrared sensor having two layer structure and method for manufacturing the same |
| EP1671375A4 (en) * | 2003-10-09 | 2009-11-25 | Ocas Corp | BOLOMETRIC INFRARED DETECTOR HAVING BILOUCHE STRUCTURE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
| FR2885408A1 (fr) * | 2005-07-25 | 2006-11-10 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection de rayonnement thermique a maintien deporte |
| WO2008126036A2 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-23 | Consejo Nacional De Investigaciones Cientificas Y Técnicas (Conicet) | Highly sensitive bolometric sensor |
| WO2008126036A3 (en) * | 2007-04-11 | 2009-02-05 | Consejo Nac Invest Cient Tec | Highly sensitive bolometric sensor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020604 |