KR101624762B1 - 광 검출기 - Google Patents

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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

볼로미터 소자(11) 및 레퍼런스 소자(21)를 가지는 적외선 검출기(1)에 있어서, 레퍼런스 소자(21)는 볼로미터막(22)와, 볼로미터막(22)의 기판측 표면에 형성된 기판측 절연막(31)과, 기판측 절연막(31)을 통하여 볼로미터막(22)의 기판측 표면에 형성된 아몰퍼스 실리콘으로 이루어진 방열막(23)과, 방열막(23)과 기판(10)에 열적으로 접속된 아몰퍼스 실리콘으로 이루어진 복수의 방열 기둥(25)을 가지고, 볼로미터막(22) 및 기판측 절연막(31)은 방열막(23)에 있어서 기판(10)의 표면과 교차하는 측면에까지 돌아 들어가 형성되어 있다. 이와 같은 적외선 검출기(1)에 의하면, 사용 환경에 있어서 온도 변화의 영향을 효율 좋게 저감시키면서, 소형화를 도모할 수 있다.

Description

광 검출기{OPTICAL SENSOR}
본 발명은 광 검출기에 관한 것이다.
종래, 광 검출기로서 적외선을 검출하는 볼로미터형(bolometer type)의 적외선 검출기가 알려져 있다. 볼로미터형의 적외선 검출기는 온도에 의해 저항값이 변화하는 재료를 사용하여 적외선을 검지하는 광 검출기이며, 예를 들어 특허 문헌 1에 개시되어 있다. 특허 문헌 1에는 입사한 적외선을 감지하는 볼로미터 소자와, 사용 환경의 변화에 의해 발생되는 온도 변화를 검출하는 레퍼런스 소자를 구비한 볼로미터형 적외선 검출기가 개시되어 있다. 이 볼로미터형 적외선 검출기는 볼로미터 소자가 출력하는 신호와 레퍼런스 소자가 출력하는 신호를 사용하여 사용 환경의 변화에 의해 발생되는 온도 변화의 영향을 제외한 신호의 산출을 행하여, 적외선을 검출한다.
특허 문헌 1 : 일본 특개평 10-227689호 공보
전술한 특허 문헌 1에 기재된 적외선 검출기의 경우, 볼로미터 소자는 실리콘 기판 상에 공동(空洞)을 통하여 지지(支持)된 볼로미터 박막을 가지고, 레퍼런스 소자는 실리콘 기판 상에 희생층을 통하여 형성된 볼로미터 박막을 가지고 있다.
그러나 특허 문헌 1에 기재된 적외선 검출기에서는 레퍼런스 소자의 희생층에 대해 열전도율이 작고, 또한 열용량이 큰 재료가 사용되기 때문에, 사용 환경에 있어서 온도 변화의 영향을 충분히 저감시킬 수 없을 우려가 있었다.
한편, 사용 환경에 있어서 온도 변화에 대한 응답성을 향상시키기 위해, 레퍼런스 소자에 있어서 희생층의 두께를 얇게 하는 것이 고려된다.
그러나 희생층의 두께를 얇게 하면, 레퍼런스 소자의 높이가 바뀌기 때문에, 볼로미터 소자의 높이와 레퍼런스 소자의 높이차가 커져 버린다. 그렇다면, 예를 들어 노광에 의한 패터닝 시에 초점 심도를 조절하는 것이 어려워지기 때문에, 미세한 패턴을 형성하는 것이 곤란하게 되어, 적외선 검출기의 소형화에 지장을 초래할 우려가 있다.
그래서 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 사용 환경에 있어서 온도 변화의 영향을 충분히 저감시킬 수 있고, 또한 소형화가 가능한 광 검출기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 기판의 표면 상에 그 기판의 표면으로부터 이간하여 지지된 제1 볼로미터막과; 기판의 표면으로부터 이간하여 기판의 표면 상에 지지된 제2 볼로미터막과; 제2 볼로미터막의 기판측 표면에 형성된 기판측 절연막과; 그 기판측 절연막을 통하여 제2 볼로미터막의 기판측 표면에 형성된 아몰퍼스 실리콘으로 이루어진 방열막과; 방열막과 기판에 열적(熱的)으로 접속된 아몰퍼스 실리콘으로 이루어진 복수의 방열 기둥(heat dissipation column)을 가지고, 제2 볼로미터막 및 기판측 절연막은 방열막에 있어서 기판의 표면과 교차하는 측면에까지 돌아 들어가 형성되어 있는 광 검출기를 특징으로 한다.
이 광 검출기는 제2 볼로미터막이 기판측 절연막, 방열막 및 방열 기둥을 통하여 기판에 접속되어 있다. 이 때문에, 제2 볼로미터막을 레퍼런스 소자의 볼로미터막으로서 채용하는 경우에 있어서, 적외선에 의해 제2 볼로미터막에 발생된 열이 기판측 절연막, 방열막 및 방열 기둥을 통하여 기판에 전달된다. 또, 제2 볼로미터막 및 기판측 절연막은 방열막의 측면에까지 돌아 들어가 형성되어 있기 때문에, 제2 볼로미터막 및 기판측 절연막과 방열막의 접촉 면적이 확대되고, 제2 볼로미터막으로부터 방열막에 열이 전달되는 경로가 넓어진다. 따라서 제2 볼로미터막에 발생된 열이 기판에 효율 좋게 전달되기 때문에, 사용 환경의 변화에 의해 발생되는 온도 변화만을 정확하게 측정할 수 있다. 그 결과, 사용 환경에 있어서 온도 변화의 영향을 효율 좋게 저감시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 레퍼런스 소자의 열을 효율 좋게 기판에 방열하기 위해 희생층의 두께를 얇게 할 필요성이 없어지기 때문에, 예를 들어 노광에 의한 패터닝을 하는 경우에 초점 심도의 제어가 용이하게 되고, 미세한 패턴의 형성이 용이하게 되는 결과, 소형화를 도모하는 것이 가능하게 된다.
상기 광 검출기는 기판의 표면에 있어서 제2 볼로미터막과 대향하는 영역에 금속막이 형성되고, 복수의 방열 기둥은 금속막을 통하여 기판과 열적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 금속막이 방열 기둥과 기판 사이에 개재함으로써, 제2 볼로미터막을 레퍼런스 소자의 볼로미터막으로서 채용하는 경우에 있어서, 방열 기둥과 기판의 열적인 접촉 면적을 확대할 수 있다. 따라서 입사한 적외선에 의해 제2 볼로미터막에 발생된 열을 한층 효율 좋게 기판에 전달할 수 있다.
또한, 상기 광 검출기는 기판의 표면에 있어서 제1 볼로미터막과 대향하는 영역에 금속으로 이루어진 반사막이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 제1 볼로미터막을 볼로미터 소자의 볼로미터막으로서 채용하는 경우에 있어서, 제1 볼로미터막을 투과한 적외선을 반사막에 의해 제1 볼로미터막측에 반사시켜 제1 볼로미터막에 재차 입사시킬 수 있다. 이 때문에, 적외선에 의해 발생되는 열을 효율 좋게 계측할 수 있게 된다.
그리고 상기 어느 광 검출기에 대해서도, 제1 볼로미터막 및 제2 볼로미터막은 기판의 표면과 거의 평행하게 배치되고, 또한 기판으로부터의 높이가 거의 동일한 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 동일한 구성으로 함으로써, 예를 들어 노광에 의한 패터닝을 하는 경우에 초점 심도의 제어를 한층 용이하게 할 수 있다.
또한, 상기 어느 광 검출기에 대해서도, 방열막 및 복수의 방열 기둥을 구성하는 아몰퍼스 실리콘에 금속 원소가 첨가되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 열전달 효율을 높게 할 수 있기 때문이다. 또, 기판측 절연막은 실리콘을 포함하는 절연성 재료를 사용하여 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 광 검출기에 있어서, 사용 환경에 있어서 온도 변화의 영향을 효율적으로 저감시키면서, 소형화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 광 검출기의 일실시 형태인 적외선 검출기의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 적외선 검출기의 화소부의 일부 확대 평면도이다.
도 3은 도 1의 적외선 검출기의 화소부에 있어서 볼로미터 소자의 사시도이다.
도 4는 도 1의 적외선 검출기의 화소부에 있어서 볼로미터 소자의 평면도이다.
도 5는 도 1의 적외선 검출기의 레퍼런스 화소부에 있어서 레퍼런스 소자의 평면도이다.
도 6은 도 4, 5의 VI-VI선을 따른 조합 단면도이다.
도 7은 도 1에 나타내는 신호 처리 회로부의 회로도이다.
도 8은 도 1에 나타내는 신호 처리 회로부의 회로도이다.
도 9에서 (a), (b), (c)는 각각 도 6에 나타내는 레퍼런스 소자의 기판 열산화 공정, 제1 전극 형성 공정 및 SiO2 적층 공정을 나타내는 단면도이다.
도 10에서 (d), (e), (f)는 모두 도 9의 후속 공정을 나타내며 또한 순서대로 이후 공정을 나타내는 단면도이다.
도 11에서 (g), (h), (i)는 모두 도 10의 후속 공정을 나타내며 또한 순서대로 이후 공정을 나타내는 단면도이다.
도 12에서 (j), (k), (l)은 모두 도 11의 후속 공정을 나타내며 또한 순서대로 이후 공정을 나타내는 단면도이다.
도 13에서 (m), (n), (o)는 모두 도 12의 후속 공정을 나타내며 또한 순서대로 이후 공정을 나타내는 단면도이다.
도 14에서 (p), (q)는 모두 도 13의 후속 공정을 나타내며 또한 순서대로 이후 공정을 나타내는 단면도이다.
도 15는 도 11에 나타내는 방열 기둥의 효과를 설명하는 개요도이다.
도 16은 도 1에 나타내는 적외선 검출기의 변형예이다.
도 17은 도 1에 나타내는 적외선 검출기의 변형예이다.
도 18는 도 1에 나타내는 적외선 검출기의 변형예이다.
도 19는 도 6에 나타내는 레퍼런스 소자의 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 형태에 관한 광 검출기는 온도에 의해 저항값이 변화하는 재료를 사용하여 적외선을 검출하는, 이른바 볼로미터형의 적외선 검출기로서, 적외 이미져나 서모그래피 등에 매우 적합하게 사용된다. 여기서, 도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 적외선 검출기의 평면도, 도 2는 도 1의 적외선 검출기의 화소부의 일부를 확대한 평면도, 도 3은 도 1의 적외선 검출기의 1개 화소의 구성을 나타내는 사시도이다. 또, 도 4는 도 1의 적외선 검출기의 화소부에 있어서 1개 화소의 구성을 나타내는 평면도, 도 5는 도 1의 적외선 검출기의 레퍼런스 화소부에 있어서 1개 화소의 구성을 나타내는 평면도, 도 6은 도 4의 VI-VI선을 따른 단면 및 도 5의 VI-VI선을 따른 단면을 조합한 적외선 검출기의 모식적인 단면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 적외선 검출기(1)는 적외선을 열변화에 의해 검출하는 검출기로서, 기판(10), 기판(10) 상에 형성된 화소부(12), 레퍼런스 화소부(13), 및 신호 처리 회로부(14)를 가지고 있다.
기판(10)은 예를 들어 Si(실리콘) 기판이 사용되며, 일정한 폭, 깊이 및 두께를 구비한 평판 형상의 부재이다. 또한, Si 기판의 표면에는 열산화층이나 하지층(下地層)이 형성되는 일이 있지만, 본 실시 형태에서는 Si 기판에 이러한 층이 형성되어 있을 때는 이러한 층도 포함하는 것을 기판(10)으로 하고 있다.
화소부(12)는 적외선 수광기로서 기능하는 것이며, 신호 처리 회로부(14)와 전기적으로 접속되어 있다. 또, 화소부(12)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 기판(10) 상에 복수의 화소(볼로미터 소자(11))를 종횡 규칙적으로 2차원 형상으로 배치한 2차원 어레이 구조를 가지고, 이른바 표면 마이크로 머시닝(machining)으로 되어 있다.
그리고 각 화소를 구성하는 볼로미터 소자(11)는 도 3, 4에 나타내는 바와 같이, 기판(10)의 표면(10a)에 있어서 직사각 형상의 화소 영역(10b)에 형성되어 있다. 볼로미터 소자(11)는 ROIC(Readout Integrated Circuit) 패드(16, 17), 전극 플러그(18, 19), 볼로미터 박막(제1 볼로미터막; 15)을 가지고 있다.
ROIC 패드(16, 17)는 도전성을 가지는 직사각 형상의 패드이다. ROIC 패드(16, 17)는 화소 영역(10b)의 대각선 상에 있어서 중앙을 사이에 두고 마주 보는 위치(대각 위치)에 배치되어 있고, 모두 도 3, 4에는 도시하지 않은 신호 처리 회로부(14)와 전기적으로 접속되어 있다.
전극 플러그(18, 19)는 ROIC 패드(16, 17) 상에 형성되어 있다. 전극 플러그(18, 19)는 표면(10a)과 교차하는 방향으로 기립하고 있는 대체로 원주 형상의 부재이며, 높이 방향 중간보다 약간 상측의 부분이 볼로미터 박막(15)에 접속되어 있다. 전극 플러그(18, 19)는 도전성을 가지는 재료로 이루어지며, 예를 들어 Al(알루미늄)이 사용된다.
볼로미터 박막(15)은 대체로 직사각 형상의 박막으로서, 기판(10)과 거의 평행하게, 또한 표면(10a)으로부터 이간해서 배치되어 있다. 볼로미터 박막(15)은 중앙 부분이 적외선을 수광하는 수광부(15a)이며, 대각 위치에 배치된 2개의 각부(角部; 15b, 15c)가 전극 플러그(18, 19)에 접속되어 있다. 또, 볼로미터 박막(15)은 수광부(15a)를 구성하는 2개의 마주 본 주연부(15d, 15e)로부터, 각부(15b, 15c)를 남기도록 하고, 크랭크 형상의 슬릿(15f, 15g)이 형성되어 있다. 그리고 슬릿(15f, 15g)보다 외측의 각부(15b, 15c)에 연결되는 부분이 양부(梁部; 15h, 15i)로 되어 있다.
양부(15h, 15i)는 각부(15b, 15c)를 기점으로 수광부(15a)의 외주(外周)를 따라서 뻗고, 대향하도록 하여 형성되어 있다. 그리고 수광부(15a)와 양부(15h, 15i)는 슬릿(15f, 15g)에 의해 공간적으로 떨어져 있기 때문에, 수광부(15a)와 양부(15h, 15i)가 열적으로 분리되어 있다. 볼로미터 박막(15)은 온도 변화에 의한 저항율 변화가 큰 재료가 사용되고, 예를 들어, 아몰퍼스 실리콘이 사용된다.
또, 양부(15h, 15i)에는 배선(15j, 15k)이 형성되어 있다(도 3에는 도시하지 않음). 배선(15j, 15k)은 일단측이 전극 플러그(18, 19)에 각각 전기적으로 접속되고, 타단측이 수광부(15a)와 전기적으로 접속되어 있다. 따라서 배선(15j, 15k)은 전극 플러그(18, 19) 및 ROIC 패드(16, 17)를 통하여 신호 처리 회로부(14)와 전기적으로 접속되어 있다.
그리고 도 3에 나타내는 바와 같이, 볼로미터 박막(15)은 각부(15b, 15c)만이 전극 플러그(18, 19)에 접속되고, 다른 부분은 표면(10a)으로부터 이간한 상태로 기판(10) 상에 지지되어 있다. 이로 인해, 도 6에 나타내는 바와 같이, 볼로미터 박막(15)과 기판(10) 사이에 공극(11a)이 형성되어 있다.
또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 볼로미터 박막(15)은 기판(10)측의 표면(15m)에 절연막(30)이 형성되어 있다. 절연막(30)은 예를 들어, TEOS(Tetraethyl orthosilicate)를 원료로 한 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 형성된 실리콘 산화막(산화 실리콘)이 사용된다(질화 실리콘이어도 좋다). 또, 표면(10a) 상의 볼로미터 박막(15)과 대향하는 영역에 금속으로 이루어진 반사막(20)이 적층되어 있다. 이 반사막(20)은 적외선에 대한 반사율이 큰 금속이 사용된다.
이상과 같이, 볼로미터 소자(11)는 볼로미터 박막(15)이 기판(10)의 표면(10a)으로부터 이간하여 기판(10)과 거의 평행하게 배치되어 있는 멤브레인 구성을 가지고 있다. 또, 볼로미터 박막(15)과 기판(10)은 공극(11a)에 의해 공간적으로 떨어져서, 열적으로 분리되어 있다. 그리고 볼로미터 박막(15)의 수광부(15a)의 온도 변화에 의한 저항율 변화를, 배선(15j, 15k), 전극 플러그(18, 19) 및 ROIC 패드(16, 17)를 통하여 신호 처리 회로부(14)에 의해 독출할 수 있게 되어 있다.
한편, 레퍼런스 화소부(13)는 기판(10) 상에 복수의 화소(레퍼런스 소자(21))를 종횡 규칙적으로 2차원 형상으로 배치한 2차원 어레이 구조를 가지고 있다. 각 화소는 이른바 옵티컬 블랙으로 되어 있다. 각 화소를 구성하는 레퍼런스 소자(21)는 도 5, 6에 나타내는 바와 같이, 볼로미터 소자(11)와 거의 동일한 구성을 가지고 있다. 레퍼런스 소자(21)는 볼로미터 소자(11)와 비교해서, 볼로미터 박막(제2 볼로미터막; 22), 방열막(23), 방열용 금속막(24), 복수의 방열 기둥(25) 및 기판측 절연막(31)을 가지는 점에서 상위하다. 또한, 레퍼런스 소자(21)는 ROIC 패드(26, 27) 및 전극 플러그(28, 29)를 가지지만(도 5에는 도시하지 않음), 이들은 볼로미터 소자(11)와 동일한 구성이기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.
볼로미터 박막(제2 볼로미터막; 22)은 기판(10)의 표면(10a)과 거의 평행이며, 볼로미터 박막(15)과 거의 동일한 평면을 형성하도록 배치되어 있다. 여기서, 거의 동일한 평면을 형성한다는 것은 볼로미터 박막(22)과 볼로미터 박막(15)의 표면(10a)으로부터의 높이차가 후술하는 방열막(23)의 두께 범위 내에 들어가는 것을 의미하고, 볼로미터 박막(22)을 포함하는 평면과, 볼로미터 박막(15)을 포함하는 평면이, 표면(10a)으로부터 보아 예를 들어 ±1㎛ 정도 내에 들어가며, 볼로미터 박막(22)과 볼로미터 박막(15)은 기판(10)으로부터의 높이가 거의 동일한 위치에 형성되어 있는 것을 의미하고 있다.
그리고 볼로미터 박막(22)은 볼로미터 박막(15)과 동일한 대체로 직사각 형상의 박막으로서, 수광부(22a), 각부(22b, 22c), 주연부(22d, 22e), 슬릿(22f, 22g), 양부(22h, 22i), 배선(22j, 22k)을 가지고, 추가로 후술하는 회입부(22s)를 가지고 있다.
또, 볼로미터 박막(22)은 수광부(22a)의 기판(10)측 표면에 기판측 절연막(31)이 형성되고, 기판측 절연막(31)을 통하여 방열막(23)이 형성되어 있다. 기판측 절연막(31)은 볼로미터 소자(11)의 절연막(30)과 동일한 재료로 구성되어 있다.
그리고 기판측 절연막(31)은 방열막(23)에 있어서 기판(10)의 표면(10a)과 교차하는 측면, 즉 도 19에 상세하게 나타내는 바와 같이, 방열막(23)의 기판(10)측 표면(23b)과 교차하고 있는 측면(23a)에까지 돌아 들어가 형성되어 있고, 측면(23a)을 직접적으로 피복하고 있다. 또한, 이 측면(23a) 상에 볼로미터 박막(22)의 회입부(22s)가 형성되어 있다. 따라서 볼로미터 박막(22)과 기판측 절연막(31)은 방열막(23)의 측면(23a)에까지 돌아 들어가 형성되고, 측면(23a)을 피복하고 있다.
방열막(23)은 직사각형으로부터 2개의 대각 위치에 있는 각부 부분을 슬릿(22f, 22g)을 따라서 제거하여 얻어지는 폭이 넓은 크랭크 형상을 가지고 있다. 방열막(23)은 아몰퍼스 실리콘(
Figure 112011034147117-pct00001
-Si)으로 이루어져 있다.
또한, 방열막(23)과 기판(10) 사이에 복수의 방열 기둥(25)이 형성되어 있다. 각 방열 기둥(25)은 상단면이 방열막(23)에 연결되고, 하단면이 방열용 금속막(24)에 접속되어 있고, 방열막(23)과 방열용 금속막(24)을 열적으로 접속하고 있다. 각 방열 기둥(25)은 아몰퍼스 실리콘으로 이루어지며, 표면(10a)의 교차 방향으로 성장하는 대체로 원주 형상으로 형성되어 있다. 또, 방열 기둥(25)은 방열막(23) 내에 들어가도록 종횡 등간격으로 배치되어 있다. 방열막(23)의 막 두께를 W23으로 하면, W23은 볼로미터 박막(22)의 막 두께 W22 및 기판측 절연막(31)의 막 두께 W31보다 크게 되어 있다(W23>W22, W23>W31). 또한, 방열 기둥(25)과 방열막(23)은 일체로 형성되어 있어도 좋다.
다음에, 방열용 금속막(24)은 기판(10a)의 수광부(22a)와 대향하는 영역에 형성되어 있다. 방열용 금속막(24)은 복수의 방열 기둥(25)의 단면적을 모두 합한 면적보다 큰 면적을 가지고, 방열 기둥(25) 및 기판(10)과 열적으로 접속되어 있다. 방열용 금속막(24)은 예를 들어 Al, Cu, W 등이 사용된다.
이상의 구성을 가지는 볼로미터 박막(22)에 있어서, 적외선 입사에 수반하는 온도 변화에 의해 열이 발생된 것으로 한다. 그러면, 그 열은 볼로미터 박막(22)으로부터, 기판측 절연막(31), 방열막(23), 방열 기둥(25) 및 방열용 금속막(24)을 통하여 기판(10)에 전달된다. 이 때문에, 레퍼런스 소자(21)는 적외선 입사에 수반하는 온도 변화에 의해 발생되는 열을 기판(10)에 전달함으로써 방산(放散)할 수 있게 되어 있다. 그리고 볼로미터 박막(22)의 환경 변화 등의 온도 변화에 의한 저항율 변화를, 배선(22j, 22k), 전극 플러그(28, 29) 및 ROIC 패드(26, 27)를 통하여 신호 처리 회로부(14)에서 독출할 수 있게 되어 있다.
한편, 도 1에 나타낸 신호 처리 회로부(14)는 독출용의 회로로서, 화소부(12) 및 레퍼런스 화소부(13)의 출력 신호를 독출하고, 화소부(12)의 출력 신호로부터 레퍼런스 화소부(13)의 출력 신호를 감산하는 기능을 가지고 있다. 이하, 독출 회로에 대해 도 7, 8을 사용하여 구체적으로 설명한다. 도 7, 8은 신호 처리 회로부(14)의 독출 회로의 회로 구성을 나타내는 도면이다. 우선, 설명 이해의 용이성을 고려하여, 볼로미터 소자(11) 및 레퍼런스 소자(21)를 각각 1개 구비하는 최소 구성의 적외선 검출기를 예를 들어 설명한다. 이 최소 구성의 경우, 예를 들어 도 7에 나타내는 적분 회로를 사용하여, 출력 전압 Vout을 측정한다. 이 출력 전압 Vout은 볼로미터 소자(11)의 수광부(15a)에 흐르는 볼로미터 전류 I(Rb)로부터 레퍼런스 소자(21)의 수광부(22a)에 흐르는 레퍼런스 저항 전류 I(Rref)를 감산한 차지 앰프 입력 전류를 Ip, 컨덴서의 적분 용량을 Cf로 하면, 이하 식 (1)로 나타낸다.
Vout-Vinp=-Ipㆍt/Cf ㆍㆍㆍ(1)
신호 처리 회로부(14)는 식 (1)을 사용하여, 저항값의 변화를 출력 전압 Vout의 변화로 변환하는 것이며, 적외선의 검출은 이 전기 신호에 기초하여 행해진다. 다음에, 복수의 볼로미터 소자(11) 및 1개의 레퍼런스 소자(21)로 이루어진 적외선 검출기의 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 예를 들어, 도 8에 나타내는 바와 같이, 시프트 레지스터(SR)를 사용하여, 각 볼로미터 전류 I(Rbn)(n:정수)에 대응하는 차지 앰프 입력 전류 Ip에 기초한 출력 전압 Vout을 측정한다. 그리고 이 전기 신호에 기초하여 적외선의 검출이 행해진다.
다음에, 상기 구성을 구비한 적외선 검출기(1)의 동작에 대해 설명한다. 적외선 검출기(1)에 적외선이 입사하면, 그 적외선은 볼로미터 소자(11)의 수광부(15a)에서 흡수된다. 수광부(15a)는 흡수한 적외선에 따라 열을 발생한다. 수광부(15a)는 공극(11a)에 의해, 기판(10) 등 주위의 부재와 열적으로 분리되어 있기 때문에, 수광부(15a)에 있어서 발생된 열은 주위에 방산되는 일 없이 수광부(15a)의 온도를 상승시킨다. 이 온도 상승에 수반하여, 수광부(15a)의 저항값이 변화한다. 이 저항값의 변화는 수광부(15a)와 전기적으로 접속된 배선(15j, 15k), 전극 플러그(18, 19) 및 ROIC 패드(16, 17)를 통하여 신호로서 신호 처리 회로부(14)에 보내진다.
또, 볼로미터 박막(15)에 입사한 적외선의 일부가 수광부(15a)에서 흡수되는 일 없이 투과해도, 그 적외선은 반사막(20)에 의해 반사되고, 재차 수광부(15a)에 입사한다. 수광부(15a)는 재입사하는 적외선도 흡수하고, 거기에 따른 열을 발생한다. 이 때문에, 적외선 검출기(1)에서는 효율 좋게 적외선을 흡수할 수 있다.
한편, 적외선 검출기(1)에 적외선이 입사하는 경우, 볼로미터 소자(11)와 동일하게 레퍼런스 소자(21)에도 적외선이 입사한다. 그러면, 그 적외선은 레퍼런스 소자(21)의 수광부(22a)에서 흡수된다. 수광부(22a)는 흡수한 적외선에 따라 열을 발생한다. 그리고 수광부(22a)는 기판측 절연막(31)을 통하여 방열막(23), 방열 기둥(25), 방열용 금속막(24) 및 기판(10)과 열적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 적외선의 입사에 의해 수광부(22a)에서 발생된 열은 기판측 절연막(31), 방열막(23), 방열 기둥(25) 및 방열용 금속막(24)의 순서로 전달되어 기판(10)에 전해진다. 적외선 검출기(1)에서는 이와 같이 하여, 수광부(22a)에서 발생된 열을 방출하기 때문에, 적외선 검출기(1)의 환경 변화에 수반하는 온도 변화에 의해 발생된 열만이 수광부(22a)의 저항값을 변화시키게 된다. 이와 같은 환경 변화에 수반하는 저항값의 변화는 수광부(22a)와 전기적으로 접속된 배선(22j, 22k), 전극 플러그(28, 29) 및 ROIC 패드(26, 27)를 통하여 신호로서 신호 처리 회로부(14)에 보내진다.
그리고 신호 처리 회로부(14)에 있어서, 수광부(15a, 22a)의 저항값 변화가 전압 변화로 변환되고, 이 전기 신호에 기초하여 적외선의 검출이 행해진다.
이와 같이, 적외선 검출기(1)는 레퍼런스 소자(21)에 있어서, 볼로미터 박막(22)이 기판측 절연막(31), 방열막(23) 및 방열 기둥(25)을 통하여 기판(10)과 접속되어 있다. 이 때문에, 적외선에 의해 발생된 수광부(22a)의 열이 기판측 절연막(31), 방열막(23), 복수의 방열 기둥(25), 방열용 금속막(24)을 통하여 기판(10)에 전달된다고 하는 효율적인 방열이 행해지므로, 사용 환경의 변화에 의해 발생되는 온도 변화만을 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 볼로미터 박막(22)과 기판측 절연막(31)은 방열막(23)에 대해, 그 측면(23a)에까지 돌아 들어가 형성되고, 측면(23a)에도 접촉하고 있다. 이 때문에, 기판(10)을 따른 평면 부분에서만 접하는 경우보다, 방열막(23)으로의 접촉 면적이 확대되어 있다. 따라서 볼로미터 박막(22)으로부터 방열막(23)에 열이 전달되는 경로가 넓어지고, 수광부(22a)에서 발생된 열이 보다 한층, 방열막(23)에 대해 효율적으로 전달된다. 이 때문에, 방열이 지극히 효율적으로 행해지게 되어 있다. 그 결과, 적외선 검출기(1)에서는 사용 환경에 있어서 온도 변화의 영향을 추가로 효율 좋게 저감시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또, 볼로미터 박막(22)과 기판측 절연막(31)이 방열막(23)의 측면(23a)에까지 돌아 들어가 형성되어 있는 것에 의해, 볼로미터 박막(22) 및 기판측 절연막(31)과 방열막(23)이 박리되기 어려워져서, 볼로미터 박막(22)과 방열막(23)의 절연도 확실하게 행해지게 되어 있다.
또, 레퍼런스 소자(21)에 있어서, 방열용 금속막(24)을 방열 기둥(25)과 기판(10) 사이에 개재시키고 있기 때문에, 방열 기둥(25)과 기판(10)의 열적인 접촉 면적이 커지고 있다. 이 때문에, 입사한 적외선에 의해 볼로미터 박막(22)에 발생된 열이 기판(10)에 한층 효율 좋게 전달되어, 보다 효율적인 방열이 행해지게 되어 있다.
또한, 레퍼런스 소자(21)에 있어서, 수광부(22a)와 기판(10)이 기둥 형상체 구조를 구비한 복수의 방열 기둥(25)에서 열적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 수광부(22a) 및 기판(10)을 한 덩어리로 구성하는 경우보다, 수광부(22a)와 방열 기둥(25) 사이, 또는 기판(10)과 방열 기둥(25) 사이의 열팽창율차에 의해, 볼로미터 박막(15)에 응력이 걸리는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 볼로미터 박막(15)에 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 레퍼런스 소자(21)에 있어서, 방열 기둥(25) 및 방열막(23)이 일체적으로 형성되는 경우에는, 기판(10)과 전열체(傳熱體) 사이의 열팽창율차에 의해 발생되는 응력을 분산시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 볼로미터 박막(15)에 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
추가로 또, 레퍼런스 소자(21)는 볼로미터 소자(11)와 형상이 유사하기 때문에, 양소자간의 형상 상위에 의한 저항차를 줄일 수 있다. 이 때문에, 레퍼런스 소자(21)는 레퍼런스 소자로서 매우 적합하게 채용할 수 있다.
방열막(23) 및 방열 기둥(25)은 아몰퍼스 실리콘으로 이루어지며, 어느 금속 원소가 첨가(도프)되어 있는 것이 바람직하다. 금속 원소가 첨가되어 있으면 열의 전달 효율이 양호하게 되어, 방열 특성이 양호하게 되기 때문이다.
다음에, 본 발명의 실시 형태에 관한 적외선 검출기(1)의 제조 방법에 대해 설명한다. 또한, 레퍼런스 소자(21)의 제조 공정은 볼로미터 소자(11)의 제조 공정을 포함하기 때문에, 이하에서는 레퍼런스 소자(21)의 제조 공정을 중심으로 설명한다. 도 9 ~ 도 14는 도 1에 나타내는 적외선 검출기(1)에 있어서 레퍼런스 소자(21)의 제조 도중의 구조를 나타내는 단면도이다.
우선, 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 기판 열산화 공정을 행한다. 이 공정에서는 Si 기판(100)의 표면을 산화하고, Si 기판(100) 상에 열산화막(101)을 형성한다. 열산화막(101)의 막 두께는 예를 들어 0.7㎛이다.
다음에, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 제1 전극 형성 공정을 행한다. 이 공정에서는 레퍼런스 소자(21)의 ROIC 패드(26, 27) 및 전극 패드(33)를 열산화막(101) 상에 형성한다. 예를 들어, Al-Si-Ti를 1㎛ 정도의 두께로 적층하고, 포토 레지스트를 사용한 도시하지 않은 마스크를 형성한 후 에칭을 행하여, 불필요한 부분을 제거함으로써 ROIC 패드(26, 27) 및 전극 패드(33)를 형성한다. 에칭은 균일성 좋게 형성하기 위해 드라이 에칭법이 바람직하지만, 웨트 엣칭법이어도 좋다.
계속해서, 도 9(c)에 나타내는 바와 같이, SiO2 적층 공정을 행한다. 이 공정에서는 열산화막(101), ROIC 패드(26, 27) 및 전극 패드(33) 상에 SiO2막(102)을 적층한다. 예를 들어, 플라즈마 CVD에 의해, SiO2막(102)을 1㎛ 정도의 두께로 적층한다. 또한, 여기서는 Si 기판(100), 열산화막(101) 및 SiO2막(102)을 기판(10)으로 하고 있다.
다음에, 도 10(d)에 나타내는 바와 같이, 개구 형성 공정을 행한다. 이 공정에서는 ROIC 패드(26, 27) 및 전극 패드(33)의 상측에 위치하는 SiO2막(102)에, 개구(102a, 102b, 102c)를 각각 형성한다. 예를 들어, SiO2막(102)에 포토 레지스트를 사용한 마스크를 형성한 후 에칭을 행하여, SiO2막(102)의 불필요한 부분을 제거하고 개구(102a, 102b, 102c)를 형성한다.
다음에, 도 10(e)에 나타내는 바와 같이, 제2 전극 형성 공정을 행한다. 이 공정에서는 ROIC 패드(26, 27) 및 전극 패드(33)와 동일 재료의 금속층을 형성하고나서, 포토 레지스트를 사용한 마스크를 형성한 후 에칭을 행하여 불필요한 부분을 제거함으로써, ROIC 패드(26, 27), 전극 패드(33) 및 방열용 금속막(24)을 형성한다. 여기서는 제1 전극 형성 공정에서 형성한 ROIC 패드(26, 27), 전극 패드(33)와, 제2 전극 형성 공정에서 형성하는 ROIC 패드(26, 27), 전극 패드(33)를 각각 일체화함과 아울러, ROIC 패드(26, 27), 전극 패드(33)의 상면이 개구(102a, 102b, 102c)를 통하여 SiO2막(102)보다 상측에 위치하도록 한다. 또한, ROIC 패드(26, 27), 전극 패드(33) 및 방열용 금속막(24)의 상면이 동일한 평면 상에 위치하도록 한다. 이와 같이, ROIC 패드(26, 27), 전극 패드(33) 및 방열용 금속막(24)의 상면이 동일한 평면 상에 위치하도록 함으로써, 레퍼런스 소자(21)의 멤브레인 구조가 평탄화된다.
다음에, 도 10(f)에 나타내는 바와 같이 희생층 형성 공정을 행한다. 이 공정에서는 적층체의 표면에 막 두께가 예를 들어 2.5㎛ 정도로 되도록 예를 들어 폴리이미드를 도포하는 것에 의해 희생층(36)을 형성한다.
다음에, 도 11(g)에 나타내는 바와 같이, 더미 화소 작성 공정을 행한다. 이 공정에서는 우선, 개구를 형성하기 위한 전처리(前處理)로서, 보호층(34)을 적층체의 표면에 적층한다. 예를 들어, 아몰퍼스 실리콘을 적층하는 것에 의해 적층체의 표면에 보호층(34)을 형성한다. 또, TEOS-SiO2(TEOS를 사용한 플라즈마 CVD 장치에 의해 형성되는 SiO2막)를 적층하여 보호층(34)을 형성해도 좋다. 보호층(34)은 예를 들어 50nm 정도의 두께로 적층한다.
계속해서, 포토 레지스트를 사용한 도시하지 않은 마스크를 형성한 후, 에칭을 행하여 불필요한 부분을 제거하고, 보호층(34) 및 희생층(36)을 관통하는 개구부(36a)를 복수 형성한다. 이 경우, 개구부(36a)는 극히 작은 내경이 되도록 형성되고, 예를 들어 내경이 2㎛ 정도, 개구부(36a)간의 피치는 2 ~ 5㎛이다.
그리고 개구부(36a)를 형성한 후, 보호층(34)을 제거한다. 예를 들어, 보호층(34)으로서 아몰퍼스 실리콘을 사용한 경우에는, XeF2를 사용한다. 또, 보호층(34)으로서 TEOS-SiO2를 사용한 경우에는, HF를 사용한다.
다음에, 도 11(h)에 나타내는 바와 같이 하여 방열 기둥의 형성 공정을 행한다. 이 공정에서는 더미 화소 작성 공정에 의해 형성된 개구부(36a)의 내부를 포함하고, 희생층(36)의 상면 전체에, 이후에 방열 기둥(25) 및 방열막(23)이 되는 아몰퍼스 실리콘막(35)을 형성한다. 이 경우, 예를 들어 스퍼터링에 의해, 아몰퍼스 실리콘을 1㎛ 정도의 두께로 적층함으로써 아몰퍼스 실리콘막(35)을 형성한다. 이로 인해, 개구부(36a)의 내부에 방열 기둥(25)이 형성된다. 방열 기둥(25)은 예를 들어 외경이 2㎛이며, 피치가 2 ~ 5㎛이다.
여기서, 전술한 더미 화소 작성 공정에서는 개구부(36a)의 내경이 극히 작아지도록 하고 있다. 이 때문에, 예를 들어, 도 15(a)에 나타내는 바와 같이, 방열 기둥(25)의 외경(즉, 개구부(36a)의 내경)이 큰 경우에 비해, 도 15(b)에 나타내는 바와 같이, 방열 기둥(25)에 연결되는 아몰퍼스 실리콘막(35)의 표면(35a)을 평탄하게 할 수 있다. 이로 인해, 방열 기둥의 형성 공정 후, 멤브레인 구조를 평탄화하는데 별도로, 평탄화 공정(에치백 공정)을 실행할 필요가 없어지고, 이 때문에 제조 비용을 저감화할 수 있어 제조 시간을 단축할 수 있다. 또한, 방열 기둥(25)의 외경을 작게 형성함으로써, 사용하는 아몰퍼스 실리콘도 소량이면 되기 때문에 재료 비용도 저감시킬 수 있다.
다음에, 도 11(i)에 나타내는 바와 같이, 방열막의 형성 공정을 행한다. 이 공정에서는 포토 레지스트를 사용한 도시하지 않은 마스크를 형성한 후, 아몰퍼스 실리콘막(35)을 에칭함으로써 방열 기둥(25)의 상측에 방열막(23)을 형성한다. 이렇게 하고, 본 실시 형태에서는 방열 기둥(25) 및 방열막(23)을 일체적으로 형성하기 때문에, 기판(10)과 방열 기둥(25) 사이의 열팽창율차에 의해 발생되는 응력을 분산시키는 것이 가능하게 되고, 그 결과 볼로미터 박막(15)에 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 도 12(j)에 나타내는 바와 같이, 절연막의 적층 공정을 행한다. 이 공정에서는 적층체의 표면 전체에, 예를 들어 TEOS-SiO2를 100nm 정도의 두께로 적층함으로써, 기판측 절연막(31)을 형성한다. 그 후, 도 12(k)에 나타내는 바와 같이, 볼로미터 박막의 적층 공정을 행한다. 이 공정에서는 적층체의 표면 전체에, 예를 들어 아몰퍼스 실리콘을 100nm 정도의 두께로 적층함으로써, 볼로미터 박막(22)을 형성한다. 이 절연막의 적층 공정 및 볼로미터 박막의 적층 공정을 행하는 것에 의해, 방열막(23)의 상측 표면 및 상측 표면과 교차하는 측면에 직접적으로 접촉하도록 하여 기판측 절연막(31)이 형성되고, 추가로 방열막(23)의 상측 표면 및 상측 표면과 교차하는 측면에 기판측 절연막(31)을 개재시켜 볼로미터 박막(22)이 형성된다.
계속해서, 도 12(l)에 나타내는 바와 같이, 전극용 금속막의 적층 공정을 행한다. 이 공정에서는 적층체의 표면 전체에, 전극용 금속막(38)을 적층한다. 예를 들어 WSi 또는 Ti를 50nm 정도의 두께로 적층함으로써 전극용 금속막(38)을 형성한다. 또한, 전극용 금속막(38)은 100nm 정도의 두께로 적층해도 좋다.
다음에, 도 13(m)에 나타내는 바와 같이, 상부 전극의 형성 공정을 행한다. 이 공정에서는 포토 레지스트를 사용한 도시하지 않은 레지스트 패턴을 형성하고, 전극용 금속막(38)의 불필요한 부분을 제거함으로써 상부 전극(38a)을 형성한다.
그 후, 도 13(n)에 나타내는 바와 같이, 개구 형성 공정을 행한다. 이 공정에서는 ROIC 패드(26, 27)의 상측 층에 개구(39, 40)를 각각 형성하고, 방열용 금속막(24)과 ROIC 패드(26, 27) 사이에 위치하는 기판(10) 상의 층에 개구(41, 42)를 각각 형성한다.
그 후, 도 13(o)에 나타내는 바와 같이, 전극 플러그의 형성 공정을 행한다. 이 공정에서는 스퍼터 또는 진공 증착에 의해 금속막을 적층하고, 그 후 리프트 오프에 의해 개구(39, 40)에 전극 플러그(28, 29)를 각각 형성한다. 예를 들어 Al를 사용하여 전극 플러그(28, 29)를 형성한다. 이로 인해, 상부 전극(38a) 및 전극 플러그(28, 29)는 각각 일체화된다.
다음에, 도 14(p)에 나타내는 바와 같이, 하부 전극의 형성 공정을 행한다. 이 공정에서는 전극 패드(33)의 상측 층을 제거한 후, 전극용 금속막(예를 들어, Ti, Pt, Au, Sn 등을 사용함)를 형성한 다음, 포토 레지스트를 사용한 도시하지 않은 레지스트 패턴을 형성하고, 리프트 오프를 행하여 하부 전극(32)을 형성한다. 하부 전극(32)에는 예를 들어, ROIC 패드(26, 27)와 신호 처리 회로(14)를 접속하는 배선이 포함된다. 그 후, 도 14(q)에 나타내는 바와 같이, 희생층 제거 공정을 행한다. 이 공정에서는 예를 들어 폴리이미드로 이루어진 희생층(36)을 O2에 의해 애싱한다. 이와 같이 하여, 희생층(36)을 완전하게 제거함으로써, 프로세스에 있어서 열처리 등에 의해 희생층(36)으로부터 불필요한 가스가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이 하여, 도 9 ~ 도 14에 나타낸 공정을 실행함으로써, 적외선 흡수에 의한 열을 매우 적합하게 기판(10)에 방산할 수 있는 레퍼런스 소자(21)를 제조할 수 있다. 또한, 볼로미터 소자(11)를 제조하는 경우에는, 더미 화소 작성 공정, 방열 기둥의 형성 공정, 방열막의 형성 공정 등 도 11 및 도 12에 나타내는 공정은 불필요하다.
그리고 볼로미터 소자(11) 및 레퍼런스 소자(21)는 동일한 기판(10) 상에 동시에 제조 가능하다. 이 경우에, 볼로미터 박막(15) 및 볼로미터 박막(22)은 기판(10)의 표면과 거의 평행이며 거의 동일한 평면 상에 위치하기 때문에, 노광에 의한 패터닝 시에 초점 심도의 제어를 용이하게 행할 수 있고, 그 결과 적외선 검출기(1)의 소형화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이와 같이 제조하는 경우에는, 화소부(12) 및 레퍼런스 화소부(13)에 있어서 저항율의 균일성도 향상되기 때문에, 레퍼런스 소자로서의 기능을 향상시킬 수 있다.
또한, 도시는 하지 않지만 독립해 제조한 신호 처리 회로부(14)를, 볼로미터 소자(11)로 이루어진 화소부(12), 및 레퍼런스 소자(21)로 이루어진 레퍼런스 화소부(13)에 접속하면 적외선 검출기(1)가 완성된다.
또한, 전술한 실시 형태는 본 발명에 관한 적외선 검출기의 일례를 나타내는 것이다. 본 발명에 관한 적외선 검출기는 실시 형태에 관한 적외선 검출기에 한정되는 것이 아니고, 실시 형태에 관한 적외선 검출기를 변형하거나, 또는 다른 것에 적용한 것이어도 좋다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는 방열용 금속막(24)을 가지는 레퍼런스 소자(21)를 구비한 적외선 검출기(1)를 설명했지만, 도 16에 나타내는 바와 같이, 레퍼런스 소자(21)가 방열용 금속막(24)을 갖지 않아도 좋다. 이와 같이 구성한 경우에는, 수광부(22a)에 있어서 적외선에 의해 발생된 열이 기판측 절연막(31), 방열막(23), 방열 기둥(25)의 순서로 전도되어, 기판(10)에 전달된다. 이 때문에, 상기 실시 형태와 동일하게, 레퍼런스 소자(21)가 환경 변화 등에 의한 온도 변화를 정확하게 검출하여, 사용 환경에 있어서 온도 변화의 영향을 효율 좋게 저감시킬 수 있음과 아울러, 소형화를 도모하는 것이 가능하게 된다.
또, 상기 실시 형태에서는 반사막(20)을 가지는 볼로미터 소자(11)를 구비한 적외선 검출기(1)를 설명했지만, 도 17에 나타내는 바와 같이, 볼로미터 소자(11)에 반사막(20)을 형성하지 않아도 되다. 이 경우에도, 레퍼런스 소자(21)의 수광부(22a)에 있어서 적외선에 의해 발생된 열이 기판측 절연막(31), 방열막(23), 방열 기둥(25), 방열용 금속막(24)의 순서로 전도되어, 기판(10)에 전달된다. 이 때문에, 상기 실시 형태와 동일하게, 레퍼런스 소자(21)가 환경 변화 등에 의한 온도 변화를 정확하게 검출하여, 사용 환경에 있어서 온도 변화의 영향을 효율 좋게 저감시킬 수 있음과 아울러, 소형화를 도모하는 것이 가능하게 된다.
또, 상기 실시 형태에서는 방열용 금속막(24)을 가지는 레퍼런스 소자(21), 및 반사막(20)을 가지는 볼로미터 소자(11)를 구비한 적외선 검출기(1)를 설명했지만, 도 18에 나타내는 바와 같이, 레퍼런스 소자(21)에 방열용 금속막(24)을 갖지 않고, 볼로미터 소자(11)에 반사막(20)을 갖지 않아도 좋다. 이 경우에도, 레퍼런스 소자(21)의 수광부(22a)에 있어서 적외선에 의해 발생된 열이 기판측 절연막(31), 방열막(23), 방열 기둥(25)의 순서로 전도되어, 기판(10)에 방열된다. 이 때문에, 상기 실시 형태와 동일하게, 레퍼런스 소자(21)가 환경 변화 등에 의한 온도 변화를 정확하게 검출하여, 사용 환경에 있어서 온도 변화의 영향을 효율 좋게 저감시킬 수 있음과 아울러, 소형화를 도모하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는 방열 기둥(25)이 대체로 원주 형상으로 형성되어 있는 경우를 설명했지만, 방열 기둥(25)의 단면이 직사각형이나 삼각형으로 되는 기둥 형상이어도 좋다. 이와 같은 경우에도, 사용 환경에 있어서 온도 변화의 영향을 효율 좋게 저감시킬 수 있음과 아울러, 소형화를 도모하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 의하면, 광 검출기에 있어서, 사용 환경에 있어서 온도 변화의 영향을 효율적으로 저감시키면서, 소형화를 도모할 수 있다.
1ㆍㆍㆍ적외선 검출기(광 검출기),
10ㆍㆍㆍ기판,
15ㆍㆍㆍ볼로미터 박막,
22ㆍㆍㆍ볼로미터 박막,
20ㆍㆍㆍ반사막,
23ㆍㆍㆍ방열막,
24ㆍㆍㆍ방열용 금속막,
25ㆍㆍㆍ방열 기둥,
31ㆍㆍㆍ기판측 절연막.

Claims (6)

  1. 기판의 표면 상에 그 기판의 표면으로부터 이간하여 지지(支持)된 제1 볼로미터막(bolometer film)과,
    상기 기판의 표면으로부터 이간하여 상기 기판의 표면 상에 지지된 제2 볼로미터막과,
    상기 제2 볼로미터막의 상기 기판측 표면에 형성된 기판측 절연막과,
    그 기판측 절연막을 통하여 상기 제2 볼로미터막의 상기 기판측 표면에 형성된 아몰퍼스 실리콘으로 이루어진 방열막과,
    상기 방열막과 상기 기판에 열적(熱的)으로 접속된 아몰퍼스 실리콘으로 이루어진 복수의 방열 기둥(heat dissipation column)을 가지고,
    상기 제2 볼로미터막 및 상기 기판측 절연막은 상기 방열막에 있어서 상기 기판의 표면과 교차하는 측면에까지 돌아 들어가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 검출기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판의 표면에 있어서 상기 제2 볼로미터막과 대향하는 영역에 금속막이 형성되고,
    상기 복수의 방열 기둥은 상기 금속막을 통하여 상기 기판과 열적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 광 검출기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판의 표면에 있어서 상기 제1 볼로미터막과 대향하는 영역에 금속으로 이루어진 반사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 검출기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 볼로미터막 및 상기 제2 볼로미터막은 상기 기판의 표면과 평행하게 배치되고, 또한 상기 기판으로부터의 높이가 동일한 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 검출기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열막 및 상기 복수의 방열 기둥을 구성하는 상기 아몰퍼스 실리콘에 금속 원소가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 광 검출기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판측 절연막은 실리콘을 포함하는 절연성 재료를 사용하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 검출기.
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