JPH0961234A

JPH0961234A - 赤外線検出素子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0961234A
Application number: JP21911795A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Watabe; 祥文渡部; Koichi Aizawa; 浩一相澤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-08-28
Filing date: 1995-08-28
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】高感度で且つ機械的強度が強い赤外線検出素子
を提供する。【解決手段】夫々酸化シリコンよりなる第１の誘電体
層３と第２の誘電体層４とで覆われたアモルファス炭化
シリコンよりなる赤外線検出手段２が、第１の誘電体層
３よりなる支持部３ｂ，３ｃと第２の誘電体層４よりな
る支持部４ｂ，４ｃとによって、シリコンなどの半導体
基板またはガラスなどの絶縁基板よりなる支持基板１の
上方に空洞９を介して支持されている。赤外線検出手段
２の下面を覆う第１の誘電体層３の下面には、略全面に
亙って厚み方向に複数の凹部５（凹凸）が形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線の吸収によ
る温度変化に基づく電気的特性の変化により赤外線を検
出する熱型の赤外線検出素子およびその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より赤外線検出素子には、量子型赤
外線検出素子と熱型赤外線検出素子の２種類のタイプが
ある。量子型赤外線検出素子は、非常に高感度であるが
低温に冷却して使用する必要があり、取扱いが難しい。
また、量子型赤外線検出素子は、製造コストが高い、冷
却器を含めたシステムのサイズが大きい、等の問題があ
る。

【０００３】一方、熱型赤外線検出素子は、感度の点で
は量子型赤外線検出素子に及ばないものの、使用に際し
て冷却の必要が無く、構造が簡単である。このため、熱
型赤外線検出素子は、量子型赤外線検出素子に比べて、
製造コストが安く、使用時のシステム全体のサイズが小
さいなどの利点を有するので、各種の実用的な用途に広
く使用されている。

【０００４】熱型赤外線検出素子としては、焦電素子、
熱電対、抵抗体（サーミスタ）のいずれかが用いられ
る。これら赤外線検出素子は、赤外線の照射による赤外
線検出部の熱的挙動すなわち温度変化に基づく電気的特
性の変化に基づいて赤外線を検出する。これらの構造に
ついては、特開平３−１３６３７９号公報に詳しく述べ
られている。

【０００５】従来の熱形赤外線検出素子（以下、赤外線
検出素子と略称する）は、図１０に示すように、第１の
誘電体層３と第２の誘電体層４とで覆われた赤外線検出
手段２が、第１の誘電体層３よりなる支持部３ｂ，３ｃ
と、第２の誘電体層４よりなる支持部４ｂ，４ｃとによ
って支持基板１の上方に空洞９を介して支持されてい
る。

【０００６】以下、上記赤外線検出素子の製造方法を簡
単に説明する（図１０参照）。支持基板１上に表面が平
坦なリン・ケイ酸ガラス等よりなる犠牲層（図示せず）
を形成し、前記犠牲層上に第１の誘電体層３を形成し、
第１の誘電体層３上に赤外線検出手段２を形成し、赤外
線検出手段２上および露出した第１の誘電体層３上に第
２の誘電体層４を形成し、その後、前記犠牲層をエッチ
ングする開口部を形成して、前記犠牲層をエッチングす
ることによって、赤外線検出手段２が支持基板１から熱
的に絶縁された図１０に示すような赤外線検出素子を形
成している。図１０に示す構造では、赤外線検出手段２
を覆う第１、第２の誘電体層３、４を取り囲む雰囲気を
真空にすることにより、気体による熱伝導が減少し、熱
的な絶縁は更に向上する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記赤外線
検出素子は、熱的な絶縁を保つために、赤外線検出素子
２を支持基板１に支持する支持部３ｂ，３ｃ，４ｂ，４
ｃの熱伝導を極力小さくする必要があり、支持部３ｂ，
３ｃ，４ｂ，４ｃを小さく且つ薄くすることが望まし
い。

【０００８】しかしながら、上記赤外線検出素子は、上
記構造のため破損しやすく製造が難しい。すなわち、上
記赤外線検出素子は機械的強度が小さい。また、上記赤
外線検出素子において、第１の誘電体層３および第２の
誘電体層４の材質を工夫することで、この種の問題を回
避しようとする場合、赤外線検出の感度を向上させるた
めには、支持部３ｂ，３ｃ，４ｂ，４ｃの膜厚を薄くす
るか、その断面積を小さくすることが必要である。

【０００９】しかし、半導体産業で一般に用いられる誘
電体材料の強度を、複合化などにより向上させるには限
界がある。本発明は上記事由に鑑みて為されたものであ
り、その目的は、高感度で且つ機械的強度が強い赤外線
検出素子を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、赤外線を検出する赤外線検出手
段と、前記赤外線検出手段の全面または下面を覆う誘電
体層と、前記誘電体層を支持する支持基板とを備え、前
記誘電体層の上面あるいは下面の少なくとも一方の面の
略全面に亙って複数の凹凸が形成されて成ることを特徴
とするので、機械的強度が強い。

【００１１】請求項２の発明は、誘電体層が、酸化シリ
コン膜または窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜
または前記各膜の複合膜からなることを特徴とするの
で、熱絶縁性を高めるこができ、赤外線の検出感度が向
上する。請求項３の発明は、誘電体層の複数の凹凸に赤
外線吸収層が形成されて成ることを特徴とするので、赤
外線吸収効率が高く、感度が高い。

【００１２】請求項４の発明は、表面の略全面に亙って
複数の凹凸を有する犠牲層を支持基板の主表面上に形成
する第１の工程と、前記犠牲層を所定の形状にエッチン
グする第２の工程と、前記犠牲層上に第１の誘電体層を
形成する第３の工程と、第１の誘電体層上に赤外線検出
手段を形成する第４の工程と、前記赤外線検出手段上お
よび露出した前記第１の誘電体層上に第２の誘電体層を
形成する第５の工程と、前記犠牲層を選択的にエッチン
グ除去することによって前記第１の誘電体層の下面に凹
凸を形成し且つ前記第１の誘電体層と前記支持基板との
間に空洞を形成する第６の工程とを含むことを特徴とす
るので、機械的強度が強い赤外線検出素子を作製するこ
とができる。

【００１３】請求項５の発明は、第１の誘電体層および
第２の誘電体層が、酸化シリコン膜または窒化シリコン
膜または酸化窒化シリコン膜または前記各膜の複合膜か
らなることを特徴とするので、検出感度が高い赤外線検
出素子を作製することができる。請求項６の発明は、犠
牲層が、支持基板の主表面上に犠牲層材である金属を成
膜し前記金属を湿式エッチングにより粗面化処理するこ
とにより複数の凹凸が形成されることを特徴とするの
で、容易に前記凹凸を形成することができ、検出感度が
高い赤外線検出素子を低コストで作製できる。

【００１４】請求項７の発明は、犠牲層が、支持基板の
主表面上に犠牲層材である金属を平坦な金属表面が得ら
れる真空蒸着条件よりも高い支持基板温度または低い真
空度または高い支持基板温度かつ低い真空度の条件で蒸
着することにより複数の凹凸が形成されることを特徴と
するので、１つの工程で表面の略全面に亙って複数の凹
凸を一体的に有する犠牲層が得られ、検出感度が高い赤
外線検出素子を低コストで作製できる。

【００１５】請求項８の発明は、犠牲層がアルミニウム
であることを特徴とするので、検出感度が高い赤外線検
出素子を低コストで作製できる。請求項９の発明は、表
面の略全面に亙って複数の凹凸を有する犠牲層を支持基
板の主表面上に形成する第１の工程と、前記犠牲層を所
定の形状にエッチングする第２の工程と、前記犠牲層上
に赤外線吸収層を形成する第３の工程と、前記赤外線吸
収層上に第１の誘電体層を形成する第４の工程と、第１
の誘電体層上に赤外線検出手段を形成する第５の工程
と、前記赤外線検出手段上および露出した前記第１の誘
電体層上に第２の誘電体層を形成する第６の工程と、前
記犠牲層を選択的にエッチング除去することによって前
記赤外線吸収層の下面に凹凸を形成し且つ前記第赤外線
吸収層と前記支持基板との間に空洞を形成する第７の工
程とを含むことを特徴とするので、赤外線吸収層により
検出感度が高められ且つ機械的強度が強い赤外線検出素
子を作製することができる。

【００１６】請求項１０の発明は、表面の略全面に亙っ
て複数の凹凸を有する犠牲層を支持基板の主表面に設け
た凹部に形成する第１の工程と、前記犠牲層上および露
出した前記支持基板の主表面上に第１の誘電体層を形成
する第２の工程と、前記第１の誘電体層上に赤外線検出
手段を形成する第３の工程と、前記赤外線検出手段上お
よび露出した前記第１の誘電体層上に第２の誘電体層を
形成する第４の工程と、前記支持基板の裏面にダイアフ
ラム形成用マスクを設け前記支持基板を裏面から前記犠
牲層が露出するまでエッチングする第５の工程と、前記
犠牲層を選択的にエッチング除去することによって下面
に凹凸を有する前記第１の誘電体層および前記赤外線検
出手段および前記第２の誘電体層からなるダイアフラム
部を形成する第６の工程とを含むことを特徴とするの
で、機械的強度が強い赤外線検出素子を作製することが
できる。

【００１７】請求項１１の発明は、第１の誘電体層およ
び第２の誘電体層が、酸化シリコン膜または窒化シリコ
ン膜または酸化窒化シリコン膜または前記各膜の複合膜
からなることを特徴とするので、赤外線検出素子の熱絶
縁性が高く検出感度が高い赤外線検出素子を作製するこ
とができる。請求項１２の発明は、犠牲層が、支持基板
の主表面上に犠牲層材である金属を成膜し前記金属を湿
式エッチングにより粗面化処理することにより複数の凹
凸が形成されることを特徴とするので、容易に前記凹凸
を形成でき、検出感度が高い赤外線検出素子を作製でき
る。

【００１８】請求項１３の発明は、犠牲層が、支持基板
の主表面上に犠牲層材である金属を平坦な金属表面が得
られる真空蒸着条件よりも高い支持基板温度または低い
真空度または高い支持基板温度かつ低い真空度の条件で
蒸着することにより複数の凹凸が形成されることを特徴
とするので、１つの工程で表面の略全面に亙って複数の
凹凸を一体的に有する犠牲層が得られ、検出感度が高い
赤外線検出素子を低コストで作製できる。

【００１９】請求項１４の発明は、犠牲層がアルミニウ
ムであることを特徴とするので、検出感度が高い赤外線
検出素子を低コストで作製できる。請求項１５の発明
は、表面の略全面に亙って複数の凹凸を有する犠牲層を
支持基板の主表面に設けた凹部に形成する第１の工程
と、前記犠牲層上に赤外線吸収層を形成する第２の工程
と、前記赤外線吸収層上および露出した前記支持基板の
主表面に第１の誘電体層を形成する第３の工程と、前記
第１の誘電体層上に赤外線検出手段を形成する第４の工
程と、前記赤外線検出手段上および露出した前記第１の
誘電体層上に第２の誘電体層を形成する第５の工程と、
前記支持基板の裏面にダイアフラム形成用マスクを設け
前記支持基板を裏面から前記犠牲層が露出するまでエッ
チングする第６の工程と、前記犠牲層を選択的にエッチ
ング除去することによって下面に凹凸を有する前記赤外
線吸収層および前記第１の誘電体層および前記赤外線検
出手段および前記第２の誘電体層からなるダイアフラム
部を形成する第７の工程とを含むことを特徴とするの
で、赤外線吸収層により検出感度が高められ且つ機械的
強度が強い赤外線検出素子を作製することができる。

【００２０】請求項１６の発明は、第２の誘電体層を形
成した後、第２の誘電体層上にピンホールを有する薄膜
を成膜し前記ピンホールを通して前記第２の誘電体層を
所定深さだけエッチングし前記薄膜を除去することによ
り前記第２の誘電体層表面に凹凸を形成することを特徴
とするので、請求項４および請求項１０の発明より機械
的強度が強い赤外線検出素子を容易に作製することがで
きる。

【００２１】請求項１７の発明は、第２の誘電体層の複
数の凹凸に赤外線吸収層を形成することを特徴とするの
で、赤外線吸収層により検出感度が高められる赤外線検
出素子を作製することができる。請求項１８の発明は、
表面の略全面に亙って複数の凹凸を有する犠牲層を支持
基板の主表面に設けた凹部に形成する第１の工程と、前
記犠牲層上および露出した前記支持基板の主表面上に第
１の誘電体層を形成する第２の工程と、前記第１の誘電
体層上に赤外線検出手段を形成する第３の工程と、前記
赤外線検出手段上および露出した前記第１の誘電体層上
に第２の誘電体層を形成する第４の工程と、前記第２の
誘電体層上にピンホールを有する薄膜を成膜する第５の
工程と、前記ピンホールを通して前記第２の誘電体層を
所定深さだけエッチングする第６の工程と、前記薄膜を
除去することによって前記第２の誘電体層表面に凹凸を
形成する第７の工程と、凹凸が設けられた前記第２の誘
電体層上に赤外線吸収層を形成する第８の工程と、前記
支持基板の裏面にダイアフラム形成用マスクを設け前記
支持基板を裏面から前記犠牲層が露出するまでエッチン
グする第９の工程と、前記犠牲層を選択的にエッチング
除去することによって下面に凹凸を有する前記第１の誘
電体層および前記赤外線検出手段および前記第２の誘電
体層からなるダイアフラム部を形成する第１０の工程と
を含むことを特徴とするので、検出感度が高く且つ機械
的強度が強い赤外線検出素子を作製することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。（実施の形態１）本発明の実施の形態は、請求項１、２
及び請求項４乃至請求項９の発明に対応するものであ
り、以下、図１乃至図４により説明する。

【００２３】本実施の形態の赤外線検出素子の基本構造
は、従来例で示した図１０と同じ構造であり、図１に示
すように、夫々酸化シリコンよりなる第１の誘電体層３
と第２の誘電体層４とで覆われたアモルファス炭化シリ
コンよりなる赤外線検出手段２が、第１の誘電体層３よ
りなる支持部３ｂ，３ｃと第２の誘電体層４よりなる支
持部４ｂ，４ｃとによって、シリコンなどの半導体基板
またはガラスなどの絶縁基板よりなる支持基板１の上方
に空洞９を介して支持されている。なお、赤外線検出手
段２には受光赤外線量に応じた電気信号を取り出す電極
配線（図示せず）が形成されている。

【００２４】本赤外線検出素子の特徴とするところは、
赤外線検出手段２の下面を覆う第１の誘電体層３の下面
の略全面に亙って厚み方向に複数の凹部５つまり凹凸が
形成されていることである。この凹凸は、赤外線検出手
段２および第１の誘電体層３および第２の誘電体層４の
厚み方向に働く応力に対して、一点に集中する応力を緩
和する働きと、ハニカム構造の垂直方向加重に対する強
度が高いのと同様の形状効果により機械的強度を向上さ
せる働きがある。従って、前記凹凸（凹部５）を形成す
ることにより赤外線検出素子の機械的強度が向上する。

【００２５】また、本赤外線検出素子は、複数の凹凸
（凹部５）を設けることにより、図１０に示す凹凸のな
い平坦な誘電体層を持つ従来の赤外線検出素子と比べる
と、第１の誘電体層３の熱伝導度を小さくすることがで
きるので、熱絶縁性が良く且つ機械的強度が強い。とこ
ろで、前記凹凸は第１の誘電体層３の下面の略全面に形
成されることが望ましく、その数も多いほど効果が大き
い。また、この凹凸は、規則的な配列でも不規則な配列
でもよいし、凹凸のサイズも、同サイズ、或いは種々の
サイズが混ざったものでもよい（図２、図３参照）。こ
の凹凸は、赤外線検出手段２を覆う第２の誘電体層４の
上面、第１の誘電体層３の下面の少なくとも一方に形成
されていれば効果があり、機械的強度は凹凸のサイズや
分布状態、凹凸形状等に依存する。このため、凹凸のサ
イズや分布状態、凹凸形状等は、要求される機械的強度
によって決定される。

【００２６】また、複数の凹凸（凹部５）を設けること
により、凹凸のない平坦な層と比べると、熱伝導を小さ
くすることができるので、熱絶縁性が良く機械的強度が
強い赤外線検出素子が得られる。以下、上記赤外線検出
素子の製造方法を図４により説明する。まず、支持基板
１上に、アルミニウムなどの金属膜を蒸着装置によって
高温（例えば、アルミニウムをＥＢ蒸着する条件として
は支持基板温度を略２００℃にすればよい）または低真
空度（平坦な金属膜表面が得られる真空度よりも大気圧
に近い真空度）または高温かつ低真空度の成膜条件で蒸
着することにより、表面に複数の凹凸（凸部２１ａ）を
有する金属膜が形成される。その後、前記金属膜の不要
部分をエッチングすることにより、前記金属膜よりなる
犠牲層２１が形成され、図４（ａ）に示す構造が得られ
る。

【００２７】次に、ＣＶＤ装置などによって、犠牲層２
１の上に第１の誘電層３を成膜することにより図４
（ｂ）に示す構造が得られる。その後、第１の誘電層３
の（天井部の）上部に赤外線検出手段２を形成するこに
より図４（ｃ）に示す構造が得られる。なお、ここで、
犠牲層２１と第１の誘電体層３との間に赤外線吸収層を
形成したものが、請求項９の発明に対応するものであ
る。

【００２８】続いて、赤外線検出手段２を覆うように、
赤外線検出手段２上および露出した第１の誘電体層３上
に第２の誘電体層４を形成することにより図４（ｄ）に
示す構造が得られる。その後、犠牲層２１を選択的に除
去することにより図４（ｅ）に示す構造が得られる。と
ころで、表面に複数の凹凸（凸部２１ａ）を有する犠牲
層２１を形成する方法として、（１）支持基板１上に表
面が平坦なアルミニウム（アルミニウムに限定するもの
ではない）を蒸着などにより成膜した後、アルミニウム
表面を湿式エッチングにより粗面化処理することにより
形成する方法、（２）支持基板１上に第１の金属層およ
び第２の金属層を順次形成し第２の金属層のみをパター
ニングして第２の金属層のみをエッチングすることによ
り第１の金属層および第２の金属層からなり凹凸を有す
る犠牲層２１を形成する方法、などがある。

【００２９】ここで、犠牲層２１としてアルミニウムを
用いたのは、アルミニウムが安価であり、加工性に優れ
ているからである。なお、赤外線検出手段２はサーミス
タ抵抗、焦電材料等からなり、サーミスタ抵抗には、ア
モルファス半導体等の抵抗温度係数の大きな材料を用い
る。また、本赤外線検出素子では、第１、第２の誘電体
層３、４の厚さを夫々７００ｎｍとし、クロムよりなる
電極配線の厚さを１５０ｎｍとし、アモルファス炭化シ
リコンよりなる赤外線検出手段２の厚さを７００ｎｍと
した。また、本実施の形態では、第１、第２のの誘電体
層３、４として酸化シリコンを用いたものについて説明
したが、窒化シリコンまたは酸化窒化シリコンまたはこ
れらの複合膜を用いてもよい。例えば、熱伝導度が比較
的大きい窒化シリコンを用いた場合は、機械的強度が強
まるのは勿論、凹凸により熱絶縁性を高めることができ
る。

【００３０】（実施の形態２）本実施の形態は、請求項
１及び請求項２及び請求項１６の発明に対応するもので
あり、以下、図５及び図６により説明する。図１に示す
赤外線検出素子では、第１の誘電体層３の下面に複数の
凹部５が形成されているが、本実施の形態の赤外線検出
素子は、図５に示すように、第２の誘電体層４の上面に
複数の凹部５（凹凸）が形成されている。

【００３１】以下、上記赤外線検出素子の製造方法を図
６により説明する。まず、支持基板１上に蒸着装置など
によって表面に複数の凸部２１を有する犠牲層２１を形
成し、その後、ＣＶＤ装置などによって犠牲層２１上に
酸化シリコンからなる第１の誘電体層３を形成し、続い
て、赤外線検出手段２を形成し、赤外線検出手段２を覆
うように赤外線検出手段２上および露出した第１の誘電
体層３上に酸化シリコンからなる第２の誘電体層４を形
成することにより図６（ａ）に示す構造が得られる。こ
の時、表面の略全面に亙って複数の凸部２１ａ（凹凸）
を有する犠牲層２１の形成方法は実施の形態１で説明し
た方法に準ずる。

【００３２】次に、第２の誘電体層４上に例えばクロム
よりなる非常に薄く且つピンホールを有する金属膜２２
を形成することにより図６（ｂ）に示す構造が得られ
る。次に、金属膜２２のピンホールを通してフッ酸（Ｈ
Ｆ）によって第２の誘電体層４をエッチングして第２の
誘電体層４に凹部５を形成することにより図６（ｃ）に
示す構造が得られる。

【００３３】その後、金属膜２２を選択的にエッチング
除去し（図６（ｄ））、続いて、犠牲層２１を選択的に
エッチング除去することにより図６（ｅ）に示す構造が
得られる。なお、前記凹部５（凹凸）は、第２の誘電体
層４上に通常のフォトリソグラフィ技術によるパターニ
ングを行って第２の誘電体層４を所定の深さまでエッチ
ングすることでも形成できる。また、本実施の形態で
は、第１、第２のの誘電体層３、４として酸化シリコン
を用いたものについて説明したが、窒化シリコンまたは
酸化窒化シリコンまたはこれらの複合膜を用いてもよ
い。例えば、熱伝導度が比較的大きい窒化シリコンを用
いた場合は、機械的強度が強まるのは勿論、凹凸により
熱絶縁性を高めることができる。

【００３４】（実施の形態３）本実施の形態は、請求項
１０乃至請求項１５及び請求項１８の発明に対応するも
のであり、以下、図７および図８により説明する。本実
施の形態の赤外線検出素子は、図７に示すように、支持
基板３０上の第１の誘電体層３の下面且つ赤外線検出手
段２の下方に凹所３９を設けることにより第１の誘電体
層３および赤外線検出手段２および第２の誘電体層４に
よりダイアフラム部を形成ししている。

【００３５】以下、上記赤外線検出素子の製造方法を図
８により説明する。まず、支持基板３０上にフォトレジ
スト層をスピン塗布乾燥し、通常のフォトリソグラフィ
技術によりレジストからなるマスク（図示せず）を形成
し、その後、前記マスクで覆われていない基板３０の主
表面を所定深さエッチングすることにより支持基板３０
の主表面に犠牲層２１成膜用の凹部３１を形成し、その
後、前記マスクを除去することにより図８（ａ）に示す
構造が得られる。

【００３６】次に、支持基板３０の凹部３１を埋め込む
ように表面に凸部２１ａ（凹凸）を有する犠牲層２１を
形成することにより図８（ｂ）に示す構造が得られる。
この時、表面の略全面に亙って複数の凸部２１ａ（凹
凸）を有する犠牲層２１の形成方法は実施の形態１で説
明した方法に準ずる。次に、犠牲層２１上および露出し
た支持基板３０上に第１の誘電体層３を形成し（図８
（ｃ））、その後、犠牲層２１上の第１の誘電体層３上
に赤外線検出手段２を形成し、続いて、第２の誘電体層
４を形成することにより図８（ｄ）に示す構造が得られ
る。

【００３７】次に、支持基板３０の裏面にダイアフラム
形成用のマスク（図示せず）を形成し、支持基板３０を
裏面から犠牲層２１の底部が露出するまでエッチング
し、その後、前記マスクを除去し、更に、犠牲層２１を
選択的にエッチング除去することにより図８（ｅ）に示
す構造が得られる。なお、本実施の形態では、第１、第
２のの誘電体層３、４として酸化シリコンを用いたもの
について説明したが、窒化シリコンまたは酸化窒化シリ
コンまたはこれらの複合膜を用いてもよい。例えば、熱
伝導度が比較的大きい窒化シリコンを用いた場合は、機
械的強度が強まるのは勿論、凹凸により熱絶縁性を高め
ることができる。

【００３８】（実施の形態４）本実施の形態は、請求項
３および請求項１７の発明に対応するものであり、図９
により説明する。本実施の形態の赤外線検出素子は、図
９に示すように、ニケッル・クロム等からなる赤外線吸
収膜１０を実施の形態２で図５に示した構造の第２の誘
電体層４の上部に形成したものであり、その製造方法は
実施の形態２に準ずる。

【００３９】本赤外線検出素子では、図９に示すよう
に、第２の誘電体層４表面の凹凸（凹部５）の形状が赤
外線吸収膜１０の形状に反映されて赤外線吸収膜１０に
も凹部１１（凹凸）が形成されるので、赤外線吸収効率
が向上する。なお、赤外線吸収膜１０は、図１に示すよ
うに凹凸形状が第１の誘電体層の下部に設けられている
場合、第１の誘電体層３の下部に形成すればよい。

【００４０】このような赤外線吸収効率の向上は、赤外
線に対する赤外線検出素子の温度上昇率を向上させ、高
感度化に効果がある。なお、本実施の形態では、第１、
第２のの誘電体層３、４として酸化シリコンを用いたも
のについて説明したが、窒化シリコンまたは酸化窒化シ
リコンまたはこれらの複合膜を用いてもよい。例えば、
熱伝導度が比較的大きい窒化シリコンを用いた場合は、
機械的強度が強まるのは勿論、凹凸により熱絶縁性を高
めることができる。

【００４１】

【発明の効果】請求項１の発明は、誘電体層の上面ある
いは下面の少なくとも一方の面の略全面に亙って複数の
凹凸が形成されているので、機械的強度が強い。請求項
２の発明は、誘電体層が、酸化シリコン膜または窒化シ
リコン膜または酸化窒化シリコン膜または前記各膜の複
合膜であるので、熱絶縁性を高めるこができ、赤外線の
検出感度が向上する。

【００４２】請求項３の発明は、誘電体層の複数の凹凸
に赤外線吸収層が形成されているので、赤外線吸収効率
が高く、感度が高い。請求項４の発明は、表面の略全面
に亙って複数の凹凸を有する犠牲層を支持基板の主表面
上に形成し、前記犠牲層上に第１の誘電体層を形成し、
前記犠牲層を選択的にエッチング除去したので、第１の
誘電体層の下面の略全面に亙って複数の凹凸を形成する
ことができ、機械的強度が強い赤外線検出素子を作製す
ることができる。

【００４３】請求項５の発明は、第１の誘電体層および
第２の誘電体層が、酸化シリコン膜または窒化シリコン
膜または酸化窒化シリコン膜または前記各膜の複合膜か
らなるので、検出感度が高い赤外線検出素子を作製する
ことができる。請求項６の発明は、犠牲層が、支持基板
の主表面上に犠牲層材である金属を成膜し前記金属を湿
式エッチングにより粗面化処理することにより複数の凹
凸が形成されるので、容易に前記凹凸を形成することが
でき、検出感度が高い赤外線検出素子を低コストで作製
できる。

【００４４】請求項７の発明は、犠牲層が、支持基板の
主表面上に犠牲層材である金属を平坦な金属表面が得ら
れる真空蒸着条件よりも高い支持基板温度または低い真
空度または高い支持基板温度かつ低い真空度の条件で蒸
着することにより複数の凹凸が形成されるので、１つの
工程で表面の略全面に亙って複数の凹凸を一体的に有す
る犠牲層が得られ、検出感度が高い赤外線検出素子を低
コストで作製できる。

【００４５】請求項８の発明は、犠牲層がアルミニウム
であるので、検出感度が高い赤外線検出素子を低コスト
で作製できる。請求項９の発明は、表面の略全面に亙っ
て複数の凹凸を有する犠牲層を支持基板の主表面上に形
成し、前記犠牲層上に赤外線吸収層を形成し、前記赤外
線吸収層上に第１の誘電体層を形成し、前記犠牲層を選
択的にエッチング除去したので、前記赤外線吸収層およ
び第１の誘電体層の下面に複数の凹凸が形成され、赤外
線吸収層により検出感度が高められ且つ機械的強度が強
い赤外線検出素子を作製することができる。

【００４６】請求項１０の発明は、表面の略全面に亙っ
て複数の凹凸を有する犠牲層を支持基板の主表面に設け
た凹部に形成し、前記犠牲層上および露出した前記支持
基板の主表面上に第１の誘電体層を形成し、前記犠牲層
を選択的にエッチング除去することによって下面に凹凸
を有する前記第１の誘電体層および前記赤外線検出手段
および前記第２の誘電体層からなるダイアフラム部を形
成したので、機械的強度が強い赤外線検出素子を作製す
ることができる。

【００４７】請求項１１の発明は、第１の誘電体層およ
び第２の誘電体層が、酸化シリコン膜または窒化シリコ
ン膜または酸化窒化シリコン膜または前記各膜の複合膜
であるので、赤外線検出素子の熱絶縁性が高く検出感度
が高い赤外線検出素子を作製することができる。請求項
１２の発明は、犠牲層が、支持基板の主表面上に犠牲層
材である金属を成膜し前記金属を湿式エッチングにより
粗面化処理することにより複数の凹凸が形成されること
を特徴とするので、容易に前記凹凸を形成でき、検出感
度が高い赤外線検出素子を作製できる。

【００４８】請求項１３の発明は、犠牲層が、支持基板
の主表面上に犠牲層材である金属を平坦な金属表面が得
られる真空蒸着条件よりも高い支持基板温度または低い
真空度または高い支持基板温度かつ低い真空度の条件で
蒸着することにより複数の凹凸が形成されるので、１つ
の工程で表面の略全面に亙って複数の凹凸を一体的に有
する犠牲層が得られ、検出感度が高い赤外線検出素子を
低コストで作製できる。

【００４９】請求項１４の発明は、犠牲層がアルミニウ
ムであるので、検出感度が高い赤外線検出素子を低コス
トで作製できる。請求項１５の発明は、表面の略全面に
亙って複数の凹凸を有する犠牲層を支持基板の主表面に
設けた凹部に形成し、前記犠牲層上に赤外線吸収層を形
成し、前記赤外線吸収層上および露出した前記支持基板
の主表面に第１の誘電体層を形成し、前記犠牲層を選択
的にエッチング除去することによって下面に凹凸を有す
る前記赤外線吸収層および前記第１の誘電体層および前
記赤外線検出手段および前記第２の誘電体層からなるダ
イアフラム部を形成するので、赤外線吸収層により検出
感度が高められ且つ機械的強度が強い赤外線検出素子を
作製することができる。

【００５０】請求項１６の発明は、第２の誘電体層表面
に凹凸を形成するので、請求項４および請求項１０の発
明より機械的強度が強い赤外線検出素子を容易に作製す
ることができる。請求項１７の発明は、第２の誘電体層
の複数の凹凸に赤外線吸収層を形成するので、赤外線吸
収層により検出感度が高められる赤外線検出素子を作製
することができる。

【００５１】請求項１８の発明は、表面の略全面に亙っ
て複数の凹凸を有する犠牲層を支持基板の主表面に設け
た凹部に形成し、前記犠牲層上および露出した前記支持
基板の主表面上に第１の誘電体層を形成し、第２の誘電
体層表面に凹凸を形成し、凹凸が設けられた前記第２の
誘電体層上に赤外線吸収層を形成し、前記支持基板の裏
面にダイアフラム形成用マスクを設け前記支持基板を裏
面から前記犠牲層が露出するまでエッチングし、前記犠
牲層を選択的にエッチング除去することによって下面に
凹凸を有する前記第１の誘電体層および前記赤外線検出
手段および前記第２の誘電体層からなるダイアフラム部
を形成するので、検出感度が高く且つ機械的強度が強い
赤外線検出素子を作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）実施の形態１の赤外線検出素子の上面図
である。（ｂ）同上をＡ−Ａ’で破断した側面図である。

【図２】同上の要部の構造の一例を示す下面図である。

【図３】同上の要部の構造の他の例を示す下面図であ
る。

【図４】実施の形態１の赤外線検出素子の工程断面図で
ある。

【図５】実施の形態２の赤外線検出素子を示し、一部破
断した側面図である。

【図６】実施の形態２の赤外線検出素子の工程断面図で
ある。

【図７】実施の形態３の構造断面図である。

【図８】実施の形態３の工程断面図である。

【図９】実施の形態４の赤外線検出素子を示し、一部破
断した側面図である。

【図１０】従来例を示し、一部破断した側面図である。

【符号の説明】

１支持基板２赤外線検出手段３第１の誘電体層４第２の誘電体層３ｂ，３ｃ，４ｂ，４ｃ支持部５凹部９空洞

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤外線を検出する赤外線検出手段と、前
記赤外線検出手段の全面または下面を覆う誘電体層と、
前記誘電体層を支持する支持基板とを備え、前記誘電体
層の上面あるいは下面の少なくとも一方の面の略全面に
亙って複数の凹凸が形成されて成ることを特徴とする赤
外線検出素子。
【請求項２】誘電体層が、酸化シリコン膜または窒化
シリコン膜または酸化窒化シリコン膜または前記各膜の
複合膜からなることを特徴とする請求項１記載の赤外線
検出素子。
【請求項３】誘電体層の複数の凹凸に赤外線吸収層が
形成されて成ることを特徴とする請求項１又は請求項２
記載の赤外線検出素子。
【請求項４】表面の略全面に亙って複数の凹凸を有す
る犠牲層を支持基板の主表面上に形成する第１の工程
と、前記犠牲層を所定の形状にエッチングする第２の工
程と、前記犠牲層上に第１の誘電体層を形成する第３の
工程と、第１の誘電体層上に赤外線検出手段を形成する
第４の工程と、前記赤外線検出手段上および露出した前
記第１の誘電体層上に第２の誘電体層を形成する第５の
工程と、前記犠牲層を選択的にエッチング除去すること
によって前記第１の誘電体層の下面に凹凸を形成し且つ
前記第１の誘電体層と前記支持基板との間に空洞を形成
する第６の工程とを含むことを特徴とする赤外線検出素
子の製造方法。
【請求項５】第１の誘電体層および第２の誘電体層
が、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜または酸化窒
化シリコン膜または前記各膜の複合膜からなることを特
徴とする請求項４記載の赤外線検出素子の製造方法。
【請求項６】犠牲層は、支持基板の主表面上に犠牲層
材である金属を成膜し前記金属を湿式エッチングにより
粗面化処理することにより複数の凹凸が形成されること
を特徴とする請求項４記載の赤外線検出素子の製造方
法。
【請求項７】犠牲層は、支持基板の主表面上に犠牲層
材である金属を平坦な金属表面が得られる真空蒸着条件
よりも高い支持基板温度または低い真空度または高い支
持基板温度かつ低い真空度の条件で蒸着することにより
複数の凹凸が形成されることを特徴とする請求項４記載
の赤外線検出素子の製造方法。
【請求項８】犠牲層がアルミニウムであることを特徴
とする請求項７記載の赤外線検出素子の製造方法。
【請求項９】表面の略全面に亙って複数の凹凸を有す
る犠牲層を支持基板の主表面上に形成する第１の工程
と、前記犠牲層を所定の形状にエッチングする第２の工
程と、前記犠牲層上に赤外線吸収層を形成する第３の工
程と、前記赤外線吸収層上に第１の誘電体層を形成する
第４の工程と、第１の誘電体層上に赤外線検出手段を形
成する第５の工程と、前記赤外線検出手段上および露出
した前記第１の誘電体層上に第２の誘電体層を形成する
第６の工程と、前記犠牲層を選択的にエッチング除去す
ることによって前記赤外線吸収層の下面に凹凸を形成し
且つ前記第赤外線吸収層と前記支持基板との間に空洞を
形成する第７の工程とを含むことを特徴とする赤外線検
出素子の製造方法。
【請求項１０】表面の略全面に亙って複数の凹凸を有
する犠牲層を支持基板の主表面に設けた凹部に形成する
第１の工程と、前記犠牲層上および露出した前記支持基
板の主表面上に第１の誘電体層を形成する第２の工程
と、前記第１の誘電体層上に赤外線検出手段を形成する
第３の工程と、前記赤外線検出手段上および露出した前
記第１の誘電体層上に第２の誘電体層を形成する第４の
工程と、前記支持基板の裏面にダイアフラム形成用マス
クを設け前記支持基板を裏面から前記犠牲層が露出する
までエッチングする第５の工程と、前記犠牲層を選択的
にエッチング除去することによって下面に凹凸を有する
前記第１の誘電体層および前記赤外線検出手段および前
記第２の誘電体層からなるダイアフラム部を形成する第
６の工程とを含むことを特徴とする赤外線検出素子の製
造方法。
【請求項１１】第１の誘電体層および第２の誘電体層
が、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜または酸化窒
化シリコン膜または前記各膜の複合膜からなることを特
徴とする請求項１０記載の赤外線検出素子の製造方法。
【請求項１２】犠牲層は、支持基板の主表面上に犠牲
層材である金属を成膜し前記金属を湿式エッチングによ
り粗面化処理することにより複数の凹凸が形成されるこ
とを特徴とする請求項１０記載の赤外線検出素子の製造
方法。
【請求項１３】犠牲層は、支持基板の主表面上に犠牲
層材である金属を平坦な金属表面が得られる真空蒸着条
件よりも高い支持基板温度または低い真空度または高い
支持基板温度かつ低い真空度の条件で蒸着することによ
り複数の凹凸が形成されることを特徴とする請求項１０
記載の赤外線検出素子の製造方法。
【請求項１４】犠牲層がアルミニウムであることを特
徴とする請求項１３記載の赤外線検出素子の製造方法。
【請求項１５】表面の略全面に亙って複数の凹凸を有
する犠牲層を支持基板の主表面に設けた凹部に形成する
第１の工程と、前記犠牲層上に赤外線吸収層を形成する
第２の工程と、前記赤外線吸収層上および露出した前記
支持基板の主表面に第１の誘電体層を形成する第３の工
程と、前記第１の誘電体層上に赤外線検出手段を形成す
る第４の工程と、前記赤外線検出手段上および露出した
前記第１の誘電体層上に第２の誘電体層を形成する第５
の工程と、前記支持基板の裏面にダイアフラム形成用マ
スクを設け前記支持基板を裏面から前記犠牲層が露出す
るまでエッチングする第６の工程と、前記犠牲層を選択
的にエッチング除去することによって下面に凹凸を有す
る前記赤外線吸収層および前記第１の誘電体層および前
記赤外線検出手段および前記第２の誘電体層からなるダ
イアフラム部を形成する第７の工程とを含むことを特徴
とする赤外線検出素子の製造方法。
【請求項１６】第２の誘電体層を形成した後、第２の
誘電体層上にピンホールを有する薄膜を成膜し前記ピン
ホールを通して前記第２の誘電体層を所定深さだけエッ
チングし前記薄膜を除去することにより前記第２の誘電
体層表面に凹凸を形成することを特徴とする請求項４お
よび請求項１０記載の赤外線検出素子の製造方法。
【請求項１７】第２の誘電体層の複数の凹凸に赤外線
吸収層を形成することを特徴とする請求項１６記載の赤
外線検出素子の製造方法。
【請求項１８】表面の略全面に亙って複数の凹凸を有
する犠牲層を支持基板の主表面に設けた凹部に形成する
第１の工程と、前記犠牲層上および露出した前記支持基
板の主表面上に第１の誘電体層を形成する第２の工程
と、前記第１の誘電体層上に赤外線検出手段を形成する
第３の工程と、前記赤外線検出手段上および露出した前
記第１の誘電体層上に第２の誘電体層を形成する第４の
工程と、前記第２の誘電体層上にピンホールを有する薄
膜を成膜する第５の工程と、前記ピンホールを通して前
記第２の誘電体層を所定深さだけエッチングする第６の
工程と、前記薄膜を除去することによって前記第２の誘
電体層表面に凹凸を形成する第７の工程と、凹凸が設け
られた前記第２の誘電体層上に赤外線吸収層を形成する
第８の工程と、前記支持基板の裏面にダイアフラム形成
用マスクを設け前記支持基板を裏面から前記犠牲層が露
出するまでエッチングする第９の工程と、前記犠牲層を
選択的にエッチング除去することによって下面に凹凸を
有する前記第１の誘電体層および前記赤外線検出手段お
よび前記第２の誘電体層からなるダイアフラム部を形成
する第１０の工程とを含むことを特徴とする赤外線検出
素子の製造方法。