WO2006041081A1 - 赤外線検出装置及びその製造方法 - Google Patents

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Katsumi Shibayama
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Hamamatsu Photonics K.K.
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    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14649—Infrared imagers

Definitions

  • the present invention relates to an infrared detection device and a method for manufacturing the same.
  • Infrared detectors have been used as thermometers and analyzers or for human body detection.
  • this infrared detection device one having an infrared ray detection unit that detects infrared rays by converting them into heat is known.
  • the thermal detection from the infrared detection unit to the semiconductor substrate is made directly below the infrared detection unit.
  • a so-called membrane structure in which a hollow portion is provided in a semiconductor substrate is employed.
  • the cavity is generally formed by isotropic etching. Etching proceeds at substantially the same speed in the direction in which the substrate and the oxide film are laminated and in the direction (plane direction) perpendicular thereto. Therefore, if the cavity is deepened to increase the heat insulation effect, the etching in the plane direction will spread as well. Therefore, in order to suppress the spread of etching in the planar direction, a trench is formed in the semiconductor substrate, a silicon oxide film is embedded in the trench, an etching stopper is formed, and the inside of the etching stubber is etched. Thus, there is a technique for forming a cavity (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-299596
  • An object of the present invention is to provide an infrared detection device and a method for manufacturing the same, which can easily obtain uniform detection sensitivity between elements in the same lot.
  • an infrared device having an infrared detection unit, and includes a first semiconductor layer and a first semiconductor layer stacked on the first semiconductor layer.
  • a second insulator layer that is stacked on the second semiconductor layer and supports the infrared detecting portion so as to face the cavity in the stacking direction.
  • the thermal conductivity of the first insulator layer, the second insulator layer, and the insulating film in the infrared detection device according to the present invention is such that the thermal conductivity of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. It is preferable that the ratio is smaller than the ratio. In this case, since the amount of heat dissipated from the cavity to the first and second semiconductor layers is reduced, the detection sensitivity tends to be improved.
  • a method for manufacturing an infrared detection device is a method for manufacturing an infrared ray detection device having an infrared detection unit, wherein the first semiconductor layer is laminated on the first semiconductor layer.
  • Infrared detection to form a film, to stack a second insulator layer on the second semiconductor layer, and to face a predetermined portion on the second insulator layer in the stacking direction Forming a portion, and removing a predetermined portion from the second semiconductor layer by etching to form a cavity partitioned by the first insulator layer, the second insulator layer, and the insulating film. It is characterized by having.
  • the infrared detection apparatus to be manufactured can obtain uniform detection sensitivity in the case of multi-elements, and with a single element, uniform detection sensitivity can be obtained between elements in the same lot.
  • the insulating material is filled in the trench to form an insulating film, or the predetermined portion. It is preferable to form a trench on the outer periphery and then oxidize the semiconductor layer to form an insulating film. In this case, the cavity can be reliably partitioned by the insulating film.
  • the insulating film may be formed by CVD or the like, not limited to the insulating film made of acid.
  • the infrared detection device of the present invention it is possible to obtain uniform detection sensitivity in the case of multi-elements for detecting infrared rays. High detection sensitivity can be obtained.
  • an infrared detection device having uniform detection sensitivity in the case of multi-elements and having uniform detection sensitivity between elements in the same lot with a single element is manufactured. be able to.
  • FIG. 1 is a plan view of an embodiment of an infrared detection device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the line ⁇ - ⁇ in FIG.
  • FIG. 3 (a) is a production process diagram showing one process of an embodiment of a method for producing an infrared detection device according to the present invention.
  • FIG. 3 (b) is a manufacturing process diagram showing the next process of FIG. 3 (a).
  • FIG. 4 is a manufacturing process diagram showing a process subsequent to that of FIG. 3 (b).
  • FIG. 5 is a plan view of the SOI substrate in a state where a cavity is formed in the manufacturing method of the infrared detection device.
  • FIG. 7 is a plan view of a modification of the infrared detection device shown in FIG. 1.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the infrared detecting device shown in FIG. 9 along the line XX.
  • FIG. 11 is a plan view of an infrared detecting device having an FET.
  • FIG. 12 is a sectional view taken along the line ⁇ - ⁇ in FIG.
  • FIG. 13 is a production process diagram showing another embodiment of a method for producing an infrared detection device according to the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of an infrared detecting device manufactured by the manufacturing method shown in FIG.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a modification of the infrared detection device shown in FIG.
  • FIG. 1 is a plan view of an embodiment of an infrared detection device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line ⁇ - ⁇ in FIG.
  • the infrared detector 10 shown in FIGS. 1 and 2 is a thermal infrared detector that detects infrared rays by converting them into heat, and is used, for example, in a radiation thermometer.
  • the infrared detecting device 10 has a silicon substrate (first semiconductor layer) 12, and an insulator having a substantially constant thickness and SiO force on the silicon substrate 12.
  • Layer (first semiconductor layer) 12 As shown in FIG. 2, the infrared detecting device 10 has a silicon substrate (first semiconductor layer) 12, and an insulator having a substantially constant thickness and SiO force on the silicon substrate 12.
  • Layer (first semiconductor layer) 12 As shown in FIG. 2, the infrared detecting device 10 has a silicon substrate (first semiconductor layer) 12, and an insulator having a substantially constant thickness and SiO force on the silicon substrate 12.
  • Insulator layer 14 is laminated. Further, a silicon layer (second semiconductor layer) 16 is further laminated on the insulator layer 14 with a constant thickness to realize a SOKSilicon on Insulator) structure.
  • the silicon layer 16 forming a part of the SOI structure has a box-shaped cavity 18 penetrating in the stacking direction, and an insulating film 20 having SiO force is formed on the inner wall surface 18a of the cavity 18. ing.
  • the infrared detector 24 that detects infrared rays is provided on the insulator layer 22.
  • the infrared ray detection unit 24 is disposed at a position facing the cavity 18 in the stacking direction, and serves as an infrared absorption film 26 that absorbs infrared rays and a temperature detection unit that detects a temperature change of the infrared absorption film 26.
  • thermopile 28 The temperature detection unit may be, for example, a bolometer in addition to the thermopile.
  • thermopile 28 is formed of n-type polycrystals arranged in parallel on the insulator layer 22.
  • a plurality of thermocouples in which the end portions of the silicon film 30 and the p-type polysilicon film 32 are connected by an aluminum film 34 are connected in series.
  • Each of the polysilicon films 30 and 32 constituting this thermocouple is arranged in the four directions perpendicular to the four sides of the cavity 18 formed in a rectangular shape while the upward force of the silicon layer 16 is also disposed above the cavity 18. The force is also arranged so as to extend in the direction of the center of the cavity 18.
  • the exposed surfaces of the polysilicon films 30 and 32 and the insulator layer 22 are covered with an insulator layer 36 made of, for example, SiO, as shown in FIG. And on the insulator layer 36,
  • An aluminum film 34 is disposed to connect the ends of the polysilicon films 30 and 32, and the aluminum film 34 passes through the opening holes of the insulator layer 36 formed on the ends of the polysilicon films 30 and 32. It is electrically connected to the polysilicon films 30, 32.
  • the exposed surface of the aluminum film 34 and the insulator layer 36 are covered with a passivation layer 38 made of SiN.
  • the insulator layer 36 and the passivation layer 38 are made of only SiO and Si N. SiON, PSG
  • a rectangular infrared absorption film 26 that absorbs infrared rays is provided on the nosy basis layer 38 and above the cavity 18.
  • Infrared absorbing film 26 uses black resin with a high infrared absorption rate, and black resin with black filler such as carbon filler (epoxy, silicone, attalinole, urethane, Polyimides or their composite resins), black resists, etc. may be used, and inorganic materials such as gold black, TiN, NiCr, PSG, BPSG, Si N, SiON, SiO, polysilicon, amorphous silicon, etc. ,is there
  • connection portion of the polysilicon films 30 and 32 constituting the thermopile 28 functions as a hot contact.
  • the connecting portion located above the silicon layer 16 functions as a cold junction. Then, the thermoelectromotive force generated between the hot junction and the cold junction due to the temperature change of the infrared absorption film 26 is taken out by the pair of extraction electrodes 40 and 42 (see FIG. 1). In the region where the extraction electrodes 40 and 42 are formed, the passivation layer 38 is open.
  • the insulating layer 20 is formed, and then the insulating layer 22 is stacked on the silicon layer 16.
  • thermoplastic 28 is formed on the insulator layer 22 at a position facing the predetermined portion 46.
  • the insulator layer 36 covering the exposed portions of the polysilicon films 30 and 32 and the passivation layer 38 covering the exposed portions of the aluminum film 34 are also formed in accordance with the formation of the thermopile 28.
  • an infrared absorbing film is formed on the passivation layer 38 and above the predetermined portion 46. 26 is formed.
  • the etching hole 50 may be formed after the infrared absorption film 26 is formed. Further, when the infrared absorption film 26 is formed, a through hole 52 is formed at a position corresponding to the etching hole 50.
  • the etching gas for dry etching the cavity 18 is not particularly limited as long as silicon can be dry etched.
  • the infrared absorption film 26 is formed, a predetermined portion 46 of the silicon layer 16 is etched. However, the cavity 18 is formed by etching first, and the infrared absorption film 26 is also formed with a force. It is also possible.
  • the temperature change of the infrared absorption film 26 caused by the infrared absorption film 26 absorbing the infrared rays is detected by the thermopile 28. Infrared is detected by detecting as.
  • the insulating layer 14 Since it is partitioned from the substrate 12 and the silicon layer 16, heat dissipation is suppressed and the heat insulation effect is enhanced. As a result, the detection sensitivity of the infrared absorber 24 is improved. And the cavity 18 Since the insulating layer 14, the insulating film 20, and the insulating layer 22 are partitioned to increase the heat insulation effect as described above, the depth of the cavity 18 can be reduced. As a result, the manufacturing efficiency tends to be improved as the time required for the formation process of the cavity 18 is shortened.
  • the thicknesses of the insulator layer 14 and the silicon layer 16 are substantially constant, the insulator layer 22 and the insulator layer 14 on the silicon layer 16 are substantially parallel, The insulator layer 14 that forms the bottom of the cavity 18 is also flat.
  • the infrared light transmitted through the insulator layer 22 is reflected by the insulator layer 14, the infrared light is reflected at substantially the same angle.
  • the reflected infrared rays are irradiated and absorbed almost uniformly by the infrared absorption film 26, so that a single element with little error due to the arrangement of the polysilicon films 30, 32 is in the same lot and is uniform between elements. Easy to obtain high detection sensitivity.
  • the shape and size of the cavity 18 included in each infrared detection device 10 are uniform.
  • the thicknesses of the insulator layer 14 and the silicon layer 16 are almost constant in the SOI substrate 44, the depth d of the cavity 18 is substantially uniform between the cavities 18 as shown in FIG. The As a result, the infrared detecting device 10 with uniform detection sensitivity can be manufactured, and the manufacturing yield is improved.
  • FIG. 7 is a plan view of the infrared detection device 54
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line vm-vm of FIG.
  • the configuration of the infrared detecting device 54 is that an insulating film 56 having a SiO force is further formed inside the insulating film 20, and the cavity 18 has the first cavity 18A and the first cavity 18A. 2 cavities
  • the infrared detection apparatus will be described with reference to FIG.
  • the same elements as those of the infrared detecting device 10 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • FIG. 9 is a plan view of the infrared detection device 58 of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a sectional view taken along line XX in FIG. In FIGS. 9 and 10, the extraction electrode and the wiring from each pixel are omitted.
  • the infrared detector 58 is an array-type infrared detector 58 in which 16 infrared detectors 24 are arranged in a 4 ⁇ 4 array, and the infrared detector 10 in FIG. This corresponds to the pixel 60 arranged in an array.
  • the infrared detection device 58 one of the extraction electrodes 40 and 42 (see FIG. 1) of each pixel 60, for example, the extraction electrode 42 is connected to a common electrode (not shown) provided in the infrared detection device 58. Because it can detect infrared rays in two dimensions, it is used for infrared image sensors.
  • the infrared detection device 58 is manufactured, for example, as follows. That is, the first As in the case of the embodiment, in the prepared SOI substrate 44, after the insulating film 20 is formed on the outer periphery of the predetermined portion 46 that becomes each cavity 18 of the silicon layer 16, the insulating layer 22 is formed on the silicon layer 16. Laminate. Then, after forming the infrared ray detection portion 24 on the insulator layer 22 at a position facing each predetermined portion 46, the silicon layer 16 (that is, the predetermined portion 46) immediately below it is removed by dry etching. Thus, each cavity 18 is formed. Thereafter, for example, 16 infrared detectors 24 arranged in 4 ⁇ 4 are set as one set, and each set is diced to obtain individual infrared detection devices 58.
  • the infrared detecting device 58 when the cavity 18 is formed, the etching region in the plane direction is reliably defined by the insulating film 20, so that the infrared detecting portions 24 can be arranged at high density. Therefore, it is possible to reduce the size of the two-dimensional array type infrared detector 58.
  • the SOI substrate 44 since the SOI substrate 44 is used, the depth d between the cavities 18 corresponding to the respective infrared detectors 24 is substantially the same as in the first embodiment, so that each pixel 60 has the same depth d. An infrared detector 58 with uniform detection sensitivity can be easily manufactured.
  • FIG. 11 is a plan view showing a modified form of the infrared detecting device 58.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line XI ⁇ - ⁇ of FIG. 12 is an enlarged view of a part of the cross section.
  • the description of the extraction electrode and the wiring is omitted.
  • each of the infrared detection units 24 has an FET (Field-Effect Transistor) 64 as a signal processing circuit at an adjacent position. Different from the detection device 58. As shown in FIG. 12, the FET 64 is formed in the silicon layer 16 outside the cavity 18, and the source 66, gate 68, and drain 70 of the FET 64 are covered with the passivation layer 38.
  • FET Field-Effect Transistor
  • FIG. 13 is a process diagram of the manufacturing method of the infrared detecting device of the third embodiment.
  • this method as shown in FIG. 13A, as in the case of the first embodiment, after preparing the SOI substrate 44, a trench 48 is formed on the outer periphery (boundary) of a predetermined portion 46. To do. Next, the silicon layer 16 is oxidized to form an insulating film 20 having a SiO force on the surface of the silicon layer 16. That
  • an insulator layer (second layer) is formed on the silicon layer 16.
  • (Insulator layer) 74 is formed and planarized.
  • PSG Phosphosilicate Glass
  • the filling material for filling the trench 48 is not limited to the polysilicon 72 and is not particularly limited as long as it has heat resistance to high-temperature processes. Examples thereof further include tungsten, molybdenum, and silicide.
  • the predetermined portion 46 of the silicon layer 16 is removed by dry etching.
  • a cavity 18 is formed in the silicon layer 16 below the infrared ray detector 24.
  • the infrared detector 76 uses a partition wall 78 made of polysilicon 72 and an SiO film sandwiching the polysilicon 72.
  • the present invention may be a semiconductor layer provided between the force insulator layer 14 using the silicon substrate 12 as the first semiconductor layer and the substrate.
  • the insulating layer 22 as the second insulating layer may be laminated with a plurality of force layers having a single layer structure.
  • first and second semiconductor layers are exemplified by silicon
  • first and second insulating layers and the insulating film are exemplified by SiO. Or S
  • the thermal conductivity of the first and second insulator layers and the insulating film is not limited to iO.
  • the thermal conductivity of the first and second insulator layers and the insulating film is
  • the point is smaller than the second semiconductor layer to improve detection sensitivity.
  • an SOI substrate is used.
  • the infrared detection device is a stacked body in which a first insulator layer and a second semiconductor layer are sequentially stacked on a first semiconductor layer. If present, it is not limited to the S OI substrate.
  • the first insulator layer and the second insulator layer are substantially parallel on the first semiconductor layer, they need only be approximately parallel on at least the cavity 18.
  • the depth of the trench 48 (that is, the depth of the insulating film 20) is the force with which the upper surface force of the silicon layer 16 is also set to the insulator layer 14. As long as it extends to the vicinity of the body layer 14, it may extend to the silicon substrate 12 through the insulator layer 14.
  • etching for removing the predetermined portion 46 1S wet etching using dry etching can be used, but the damage to the infrared absorption film is reduced. From this viewpoint, it is preferable to use dry etching.

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Abstract

　赤外線検出装置１０は、第１の半導体層１２と、第１の半導体層に積層された第１の絶縁体層１４と、第１の絶縁体層上に積層され、積層方向に沿って貫通する空洞部１８が形成された第２の半導体層１６と、空洞部の内壁面１８ａに形成された絶縁膜２０と、第２の半導体層上に積層され、積層方向において空洞部と対向するように赤外線検出部を支持する第２の絶縁体層２２とを備える。この場合、空洞部の形状・大きさは第１の絶縁体層及び絶縁膜によって確実に規定されるので、空洞部と対向する位置に配置された赤外線検出部で、多素子化において均一な検出感度を得ることができ、単一素子では同一ロットにおいて素子間で均一な検出感度を得ることができる。これにより、多素子化において均一な検出感度を得ることができ、単一素子では同一ロットにおいて素子間で均一な検出感度を得ることができる赤外線検出装置及びその製造方法を実現できる。

Description

明 細 書
赤外線検出装置及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、赤外線検出装置及びその製造方法に関するものである。
背景技術
[0002] 赤外線検出装置は、温度計、分析計として利用されたり、人体検出のために利用さ れたりしてきている。この赤外線検出装置として、赤外線を熱に変換して検出する赤 外線検出部を有するものが知られている。このような赤外線検出装置では、半導体基 板上に積層された酸ィ匕膜上に赤外線検出部が搭載されるため、赤外線検出部から 半導体基板への熱伝導を小さくすべぐ赤外線検出部の直下の半導体基板に空洞 部を設けた、 、わゆるメンブレン構造が採用されて 、る。
[0003] このようなメンブレン構造において空洞部は一般的に等方性エッチングにより形成 される力 基板及び酸化膜の積層方向と、それに直交する方向（平面方向）とにほぼ 同じ速度でエッチングが進むため、断熱効果をあげるべく空洞部を深くすると、平面 方向へのエッチングも同様に広がってしまう。そこで、この平面方向へのエッチングの 広がりを抑制するために、半導体基板にトレンチを形成してそのトレンチ内にシリコン 酸化膜を埋め込んでエッチングストッパを形成し、そのエッチングストツバの内側をェ ツチングすることで空洞部を形成する技術がある（例えば、特許文献 1参照)。
特許文献 1：特開 2002— 299596号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] し力しながら、特許文献 1に記載の技術では、確かに積層方向に直交する方向に おける空洞部の大きさは規定されるが、空洞部の深さを制御することは困難である。 そして、空洞部の深さが変わってその形状 *大きさが変化すると、熱の散逸量がそれ に伴い変わるため、多素子化において均一な検出感度を得ることができず、単一素 子では同一ロットにおいて素子間で均一な検出感度を得ることができない。
[0005] そこで、本発明は、多素子化において均一な検出感度を容易に得ることができ、単 一素子では同一ロットにおいて素子間で均一な検出感度を容易に得ることができる 赤外線検出装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 上記課題を解決するために、本発明に係る赤外線装置は、赤外線検出部を有する 赤外線検出装置であって、第 1の半導体層と、第 1の半導体層上に積層された第 1の 絶縁体層と、第 1の絶縁体層上に積層され、積層方向に沿って貫通する空洞部が形 成された第 2の半導体層と、空洞部の内壁面に形成された絶縁膜と、第 2の半導体 層上に積層され、積層方向において空洞部と対向するように赤外線検出部を支持す る第 2の絶縁体層とを備えることを特徴とする。
[0007] 上記空洞部は、第 1の絶縁体層及び絶縁膜によって第 1の半導体層及び第 2の半 導体層から仕切られることになる。この第 1の絶縁体層及び絶縁膜は、第 1の絶縁体 層上に積層された第 2の半導体層をエッチングして空洞部を形成する際、エッチング ストツバとして機能する。これにより、エッチングで形成された空洞部の形状 ·大きさは 、第 1の絶縁体層及び絶縁膜によって確実に規定されるので、空洞部と対向する位 置に配置された第 2の絶縁体層上の赤外線検出部で、多素子化において均一な検 出感度を得ることができ、単一素子では同一ロットにおいて素子間で均一な検出感 度を得ることができる。
[0008] また、本発明に係る赤外線検出装置においては、第 1の絶縁体層と第 2の絶縁体 層とは、少なくとも空洞部において略平行となっていることが好ましい。この場合、第 1 の絶縁体層と第 2の絶縁体層とが略平行であるので、第 2の絶縁体層を透過した赤 外線は、第 1の絶縁体層でほぼ同じ角度で反射される。これにより、反射した赤外線 が赤外線検出部で均一に検出されるので、赤外線検出装置内での検出感度の均一 性が向上する。
[0009] 更に、本発明に係る赤外線検出装置における第 1の絶縁体層、第 2の絶縁体層及 び絶縁膜の熱伝導率が、第 1の半導体層及び第 2の半導体層の熱伝導率よりも小さ いことが好適である。この場合、空洞部から第 1及び第 2の半導体層への熱の散逸量 が低減されるので、検出感度が向上する傾向にある。
[0010] また、本発明に係る赤外線検出装置においては、赤外線検出部を複数有し、積層 方向において赤外線検出部のそれぞれに対向する空洞部間では、第 1の絶縁体層 と第 2の絶縁体層との距離が互いに略同等となっていることが好ましい。この場合、複 数の赤外線検出部のそれぞれに対向した空洞部の第 1及び第 2の絶縁体層間の距 離が同じであるため、赤外線検出部毎の検出感度の均一性が向上する。
[0011] また、本発明に係る赤外線検出装置の製造方法は、赤外線検出部を有する赤外 線検出装置の製造方法であって、第 1の半導体層、第 1の半導体層上に積層された 第 1の絶縁体層、及び、第 1の絶縁体層上に積層された第 2の半導体層を有する積 層体を用意する工程と、第 2の半導体層における所定の部分の外周上に絶縁膜を形 成する工程と、第 2の半導体層上に、第 2の絶縁体層を積層する工程と、第 2の絶縁 体層上に、積層方向において所定の部分と対向するように赤外線検出部を形成する 工程と、第 2の半導体層から所定の部分をエッチングにより除去して、第 1の絶縁体 層、第 2の絶縁体層及び絶縁膜により仕切られた空洞部を形成する工程とを備えるこ とを特徴とする。
[0012] この製造方法では、所定の部分をエッチングによって除去して空洞部を形成する際 、積層体が有する第 2の半導体層に形成された絶縁膜が、積層方向に直交する方向 のエッチングストツバとして機能し、積層体が有する第 iの絶縁体層が積層方向のェ ツチングストツバとして機能する。そのため、空洞部の形状'大きさは、絶縁膜及び第 1の絶縁体層によって確実に制御される。その結果、製造される赤外線検出装置が 多素子化において均一な検出感度を得ることができ、単一素子では同一ロットにお いて素子間で均一な検出感度を得ることができる。
[0013] また、本発明に係る赤外線検出装置の製造方法では、所定の部分の外周上にトレ ンチを形成した後、絶縁材料をトレンチ内に充填して絶縁膜を形成したり、所定の部 分の外周上にトレンチを形成した後、半導体層を酸化して絶縁膜を形成したりするこ とが好ましい。この場合、確実に絶縁膜で、空洞部を仕切ることができる。尚、前記絶 縁膜は酸ィ匕による絶縁膜に限ったものではなぐ CVDなどにより形成しても良い。 発明の効果
[0014] 本発明の赤外線検出装置によれば、赤外線を検出するのに、多素子化において 均一な検出感度を得ることができ、単一素子では同一ロットにおいて素子間で均一 な検出感度を得ることができる。また、本発明の赤外線検出装置の製造方法によれ ば、多素子化においては均一な検出感度を有し、単一素子では同一ロットにおいて 素子間で均一な検出感度を有する赤外線検出装置を製造することができる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]図 1は、本発明に係る赤外線検出装置の一実施形態の平面図である。
[図 2]図 2は、図 1の Π-Π線に沿っての断面図である。
[図 3]図 3 (a)は、本発明に係る赤外線検出装置の製造方法の一実施形態の一工程 を示す製造工程図である。図 3 (b)は、図 3 (a)の次の工程を示す製造工程図である
[図 4]図 4は、図 3 (b)の次の工程を示す製造工程図である。
[図 5]図 5は、赤外線検出装置の製造方法における空洞部を形成した状態での SOI 基板の平面図である。
[図 6]図 6は、図 5 (b)の VI-VI線に沿っての断面図である。
[図 7]図 7は、図 1に示した赤外線検出装置の変形形態の平面図である。
[図 8]図 8は、図 7の VIII-VIII線に沿っての断面図である。
[図 9]図 9は、本発明に係る赤外線検出装置の他の実施形態の平面図である。
[図 10]図 10は、図 9に示した赤外線検出装置の X-X線に沿っての断面図である。
[図 11]図 11は、 FETを有する赤外線検出装置の平面図である。
[図 12]図 12は、図 11の ΧΠ-ΧΠ線に沿っての断面図である。
[図 13]図 13は、本発明に係る赤外線検出装置の製造方法の他の実施形態を示す 製造工程図である。
[図 14]図 14は、図 13に示した製造方法で製造された赤外線検出装置の断面図であ る。
[図 15]図 15は、図 14に示した赤外線検出装置の変形形態の断面図である。
符号の説明
[0016] 10, 54, 58, 62, 76, 80· ··赤外線検出装置、 12· ··シリコン基板 (第 1の半導体層 )、 14· ··絶縁体層（第 1の絶縁体層）、 16· ··シリコン層（第 2の半導体層）、 18…空洞 部、 20…絶縁膜、 22…絶縁体層（第 2の絶縁体層）、 24…赤外線検出部、 44· "SO I基板 (積層体)、 46…所定の部分、 48· ··トレンチ、 74· ··絶縁体層（第 2の絶縁体層） 発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、図面を参照して本発明に係る赤外線検出装置及びその製造方法の好適な 実施形態について詳細に説明する。
[0018] (第 1の実施形態）
図 1は、本発明に係る赤外線検出装置の一実施形態の平面図である。図 2は、図 1 の Π-Π線に沿っての断面図である。図 1及び図 2に示した赤外線検出装置 10は、赤 外線を熱に変換して検出する熱型の赤外線検出装置であって、例えば、放射温度 計などに利用される。
[0019] この赤外線検出装置 10は、図 2に示すように、シリコン基板 (第 1の半導体層） 12を 有しており、シリコン基板 12上に、ほぼ一定の厚さで SiO力もなる絶縁体層（第 1の
2
絶縁体層） 14が積層されている。そして、その絶縁体層 14上に、更に、シリコン層 ( 第 2の半導体層） 16が一定の厚さで積層されて SOKSilicon on Insulator)構造が実現 されている。
[0020] SOI構造の一部をなすシリコン層 16は、積層方向に沿って貫通した箱状の空洞部 18を有し、空洞部 18の内壁面 18aには SiO力もなる絶縁膜 20が形成されている。
2
この空洞部 18は、絶縁膜 20で仕切られたシリコン層 16をエッチングすることで形成 されたものであり、その形状及び大きさは、絶縁膜 20、絶縁体層 14及び絶縁体層 22 によって規定されている。尚、前記箱状とは角型であっても、円柱型であっても良い。
[0021] この空洞部 18を有するシリコン層 16上には SiOからなる絶縁体層（第 2の絶縁体
2
層） 22が絶縁体層 14と略平行に積層され、メンブレン構造が実現されている。そして 、絶縁体層 22上には、赤外線を検出する赤外線検出部 24が設けられている。赤外 線検出部 24は、積層方向において空洞部 18と対向する位置に配置されており、赤 外線を吸収する赤外線吸収膜 26と、その赤外線吸収膜 26の温度変化を検出する 温度検出部としてのサーモパイル 28とからなる。なお、温度検出部としては、サーモ パイルの他、例えば、ボロメータなどであってもよい。
[0022] 図 1に示すように、サーモパイル 28は、絶縁体層 22上に並列配置された n型のポリ シリコン膜 30と p型のポリシリコン膜 32との端部がアルミニウム膜 34で接続されてなる 熱電対を複数直列接続したものである。この熱電対を構成する各ポリシリコン膜 30, 32は、シリコン層 16の上方力も空洞部 18の上方に渡って配置されると共に、矩形に 形成された空洞部 18の 4辺に垂直な 4方向力も空洞部 18の中央に向力つて延びる ように配置されている。
[0023] このポリシリコン膜 30, 32の露出表面及び絶縁体層 22は、図 2に示すように、例え ば、 SiOカゝらなる絶縁体層 36によって被覆されている。そして、絶縁体層 36上に、
2
ポリシリコン膜 30, 32の端部を接続するアルミニウム膜 34が配置され、アルミニウム 膜 34は、ポリシリコン膜 30, 32の端部上に形成された絶縁体層 36の開口穴部を介 してポリシリコン膜 30, 32と電気的に接続されている。このアルミニウム膜 34の露出 表面及び絶縁体層 36は、 Si Nカゝらなるパッシベーシヨン層 38で被覆されている。な
3 4
お、絶縁体層 36とパッシベーシヨン層 38は、 SiOと Si Nのみでなぐ SiON、 PSG
2 3 4
、 BPSG、ポリイミドなど、またはそれらの積層膜からなる絶縁体層であってもよい。
[0024] そして、ノッシベーシヨン層 38上であって空洞部 18の上方に、赤外線を吸収する 矩形の赤外線吸収膜 26が設けられている。赤外線吸収膜 26は、赤外線吸収率の高 ぃ黒榭脂が使用されており、黒榭脂にはカーボンフィラーなどの黒色フィラーを混ぜ た榭脂（エポキシ系、シリコーン系、アタリノレ系、ウレタン系、ポリイミド系などまたはそ れら複合榭脂）や、黒色レジストなどを利用しても良いし、金黒、 TiN、 NiCr、 PSG、 BPSG、 Si N、 SiON、 SiO、ポリシリコン、アモルファスシリコンなどの無機物、ある
3 4 2
いはこれら複合膜であっても良!、。
[0025] 上記構成では、サーモパイル 28を構成するポリシリコン膜 30, 32の接続部のうち、 空洞部 18の上方に位置すると共に赤外線吸収膜 26の直下に位置する接続部が温 接点として機能し、シリコン層 16の上方に位置する接続部が冷接点として機能する。 そして、赤外線吸収膜 26の温度変化によって温接点と冷接点との間で発生する熱 起電力は、一対の取り出し電極 40, 42 (図 1参照）によって取り出される。なお、取り 出し電極 40, 42が形成されている領域では、パッシベーシヨン層 38は開口している
[0026] この赤外線検出装置 10は、例えば、次のようにして製造される。すなわち、図 3 (a) に示すように、先ず、シリコン基板 12上に絶縁体層 14及びシリコン層 16が順に積層 されてなる積層体としての SOI基板 44を用意する。次いで、シリコン層 16の所定の部 分 (空洞部 18となるべき部分) 46の外周上、すなわち、シリコン層 16の所定の部分 4 6とその他の部分との境界上に、シリコン層 16の上面力も絶縁体層 14まで延びるトレ ンチ（すなわち、溝) 48を形成する。続いて、図 3 (b)に示すように、そのトレンチ 48内 に CVD(Chemical Vapor Deposition)法や熱酸化により絶縁材料としての SiOを充填
2 することで絶縁膜 20を形成した後に、シリコン層 16上に絶縁体層 22を積層する。
[0027] そして、図 4に示すように、絶縁体層 22上であって所定の部分 46に対向する位置 にサーモノ ィル 28を形成する。この際、ポリシリコン膜 30, 32の露出部分を被覆する 絶縁体層 36、及び、アルミニウム膜 34の露出部分を被覆するパッシベーシヨン層 38 もサーモパイル 28の形成に合わせて形成する。次いで、パッシベーシヨン層 38、絶 縁体層 36及び絶縁体層 22を積層方向に沿って貫通するエッチングホール 50を形 成した後に、ノッシベーシヨン層 38上であって所定の部分 46の上方に赤外線吸収 膜 26を形成する。これによつて、絶縁体層 22上であって所定の部分 46に対向する 赤外線吸収部 24を得る。なお、エッチングホール 50の形成は赤外線吸収膜 26を形 成した後に行っても構わない。また、赤外線吸収膜 26を形成する際には、エッチング ホール 50に対応する位置に貫通穴 52を形成しておく。
[0028] その後、赤外線吸収膜 26の貫通穴 52及びエッチングホール 50を通して XeFガス
2 が入ることにより、シリコン層 16のうち所定の部分 46がドライエッチングによって除去 される。これにより、空洞部 18を形成しメンブレン構造とする。この際、絶縁膜 20及び 絶縁体層 14がエッチングストツバとして機能するので、空洞部 18の形状 ·大きさが確 実に規定される。また、ドライエッチングを利用しているため、エッチングによる赤外線 吸収膜 26への損傷がウエットエッチングに比べて抑制されている。
[0029] なお、空洞部 18をドライエッチングするためのエッチングガスとしては、シリコンをド ライエッチングできれば特に限定されない。例えば、 XeFのほか、 XeF、 XeF、 Kr
2 4 6
F、 KrF、 KrF、 C1F、 BrF、 BrF、 IF、 SF、 CFも利用できる。また、上記工程
2 4 6 3 3 5 5 6 4
では、赤外線吸収膜 26を形成した後にシリコン層 16の所定の部分 46をエッチングし ているが、先にエッチングして空洞部 18を形成して力も赤外線吸収膜 26を形成する ことも可能である。
[0030] 図 5 (a)は、上述した工程で空洞部 18が形成された状態の SOI基板 44の平面図で ある。図 5 (b)は、（a)の一部拡大図である。また、図 6は、図 5 (b)の VI- VI線に沿って の断面図である。なお、図 6では、取り出し電極や、各画素からの配線などは省略し ている。
[0031] 図 5及び図 6に示すように、 1つの SOI基板 44上には、複数の赤外線検出部 24が 形成されており、各赤外線検出部 24の直下には、空洞部 18が形成されている。すな わち、この状態の SOI基板 44は、複数の赤外線検出装置 10がー体ィ匕したものであ るので、各赤外線検出部 24間の仮想的なダイシングライン（図 5及び図 6中の一点鎖 線) Lに沿って SOI基板 44を切断することで、個々の赤外線検出装置 10を得ることが できる。
[0032] このようにして製造される図 1及び図 2に示した赤外線検出装置 10では、赤外線吸 収膜 26が赤外線を吸収して生じる赤外線吸収膜 26の温度変化をサーモパイル 28 で熱起電力として検出することで赤外線を検出する。
[0033] 赤外線検出装置 10は、赤外線吸収膜 26の熱の散逸を抑制し検出感度を向上する 観点から、赤外線吸収膜 26直下に空洞部 18を有するが、熱の散逸量は、空洞部 18 の形状 '大きさによって異なる。そのため、赤外線検出装置 10で、単一素子の同一口 ットにおける素子間での検出感度の均一化を可能にするためには、空洞部 18の形 状 ·大きさを制御することが重要である。
[0034] 上記製造方法では、空洞部 18をドライエッチングで形成する際、絶縁体層 14が深 さ方向（積層方向）のエッチングストツバとして機能すると共に、絶縁膜 20が平面方向 (積層方向に直交する方向）のエッチングストツバとして機能するので、空洞部 18の 形状 ·大きさを制御できる結果、赤外線検出装置 10では、単一素子の同一ロットにお ける素子間で確実に均一な検出感度を得ることができる。
[0035] また、箱状の空洞部 18が、シリコン (熱伝導率:約 125WZmZK)より熱伝導率の 低い SiO (熱伝導率:約 1. 3WZmZK)で取り囲まれることで、空洞部 18はシリコン
2
基板 12及びシリコン層 16から仕切られていることから熱の散逸が抑制され断熱効果 が高くなる。その結果、赤外線吸収部 24の検出感度が向上する。そして、空洞部 18 が絶縁体層 14、絶縁膜 20及び絶縁体層 22で仕切られて 、ることで前述のように断 熱効果が高まるため、空洞部 18の深さを浅くすることが可能である。その結果、空洞 部 18の形成工程に係る時間が短くなつて製造効率が向上する傾向にある。
[0036] 更に、空洞部 18が同じ材質 (SiO )で取り囲まれているので、赤外線検出時での熱
2
膨張による橈みが減少し、空洞部 18の形状が変形しに《なっているので単一素子 の同一ロット内での検出感度ばらつきが減少する傾向にある。
[0037] また、前述したように絶縁体層 14及びシリコン層 16の厚さはそれぞれほぼ一定で あるので、シリコン層 16上の絶縁体層 22と絶縁体層 14とが略平行になると共に、空 洞部 18の底部をなす絶縁体層 14もフラットになっている。これによつて、絶縁体層 2 2を透過した赤外線が絶縁体層 14で反射される際、赤外線はほぼ同じ角度で反射さ れる。そのため、反射された赤外線がほぼ一様に赤外線吸収膜 26を照射し吸収され るので、ポリシリコン膜 30, 32の配置による誤差が少なぐ単一素子では同一ロットに ぉ 、て素子間で均一な検出感度を得やす 、。
[0038] また、上記製造方法で示したように、 1つの SOI基板 44から複数の赤外線検出装 置 10を製造した場合、各赤外線検出装置 10が有する空洞部 18の形状 ·大きさが揃 う。特に、 SOI基板 44では絶縁体層 14及びシリコン層 16の厚さはそれぞれほぼ一 定であるので、空洞部 18の深さ dは、図 6に示すように空洞部 18間でほぼ均一にな る。これにより、検出感度が揃った赤外線検出装置 10を製造することができ、製造歩 留まりが向上する。
[0039] 次に、図 7及び図 8を利用して、赤外線検出装置 10の変形形態について説明する
。図 7は、赤外線検出装置 54の平面図であり、図 8は、図 7の vm-vm線に沿っての 断面図である。
[0040] 図 7及び図 8に示すように、赤外線検出装置 54の構成は、絶縁膜 20の内側に更に SiO力もなる絶縁膜 56が形成され、空洞部 18が第 1の空洞部 18A及び第 2の空洞
2
部 18Bに仕切られている点で、赤外線検出装置 10の構成と相違する。
[0041] この赤外線検出装置 54は、次のようにして製造される。すなわち、シリコン層 16にト レンチ 48を形成する際に、第 1の空洞部 18Aの外周に相当する部分にもトレンチ 48 を形成し、その後の工程は、赤外線検出装置 10の製造方法と同様にすることで赤外 線検出装置 54を製造することができる。
[0042] この赤外線検出装置 54では、絶縁膜 56が支持体として機能するため、赤外線検 出装置 10の機械的強度が向上する。そして、絶縁膜 56が設けられていることで、第 1及び第 2の空洞部 18A, 18Bの形状が変化しにくいため、長期的に検出感度が安 定する傾向にある。なお、第 1及び第 2の空洞部 18A, 18Bの深さ dがほぼ一定であ ることの効果や、第 1及び第 2の空洞部 18A, 18Bがシリコンよりも低い熱伝導率を有 する SiOで取り囲まれていることの効果は赤外線検出装置 10の場合と同様である。
2
[0043] (第 2の実施形態）
図 9を利用して、第 2の実施形態の赤外線検出装置について説明する。第 1の実施 形態の赤外線検出装置 10と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省 略する。
[0044] 図 9は、第 2の実施形態の赤外線検出装置 58の平面図である。また、図 10は、図 9 の X-X線に沿っての断面図である。なお、図 9及び図 10では、取り出し電極や、各画 素からの配線などは省略して 、る。
[0045] 赤外線検出装置 58は、 16個の赤外線検出部 24が、 4 X 4のアレイ状に配置された アレイ型の赤外線検出装置 58であり、図 1の赤外線検出装置 10を 1つの画素 60とし て、その画素 60をアレイ状に配置したものに相当する。赤外線検出装置 58では、各 画素 60が有する取り出し電極 40, 42 (図 1参照）のうちの一方、例えば、取り出し電 極 42は、赤外線検出装置 58に設けられた共通電極 (不図示）に接続されており、 2 次元的に赤外線検出をすることができるため、赤外線イメージセンサなどに利用され る。
[0046] 上記赤外線検出装置 58では、図 10に示すように、各赤外線検出部 24の直下にそ れぞれ空洞部 18が形成されていることから、赤外線検出装置 10と同様の理由により 、各赤外線検出部 24の検出感度を、アレイの各素子間において均一にでき、同一口 ット内での各アレイ素子の検出感度も均一にできる。そして、各空洞部 18の深さ dは 互いにほぼ同一であるので、各赤外線検出部 24の検出感度の均一性が高くなつて おり、精度よく赤外線を検出できる。
[0047] この赤外線検出装置 58は、例えば、次のようにして製造される。すなわち、第 1の 実施形態の場合と同様に、用意した SOI基板 44において、シリコン層 16の各空洞部 18となる所定の部分 46の外周に絶縁膜 20を形成した後、シリコン層 16上に絶縁体 層 22を積層する。そして、各所定の部分 46に対向する位置の絶縁体層 22上に赤外 線検出部 24をそれぞれ形成した後、その直下のシリコン層 16 (すなわち、所定の部 分 46)をドライエッチングによって除去して各空洞部 18を形成する。その後、例えば 、 4 X 4で配列された 16個の赤外線検出部 24を 1組として各組の間をダイシングする ことで、個々の赤外線検出装置 58を得る。
[0048] この赤外線検出装置 58の製造方法では、空洞部 18を形成する際、絶縁膜 20で平 面方向のエッチング領域が確実に規定されているので、赤外線検出部 24を高密度 に配置可能であることから、 2次元アレイ型赤外線検出装置 58を小型化することが可 能である。また、 SOI基板 44を利用していることから、第 1の実施形態の場合と同様 に、各赤外線検出部 24に対応する空洞部 18間の深さ dがほぼ同じになり、画素 60 毎に検出感度が揃った赤外線検出装置 58を容易に製造できる。
[0049] 図 11は、赤外線検出装置 58の変形形態を示す平面図である。図 12は、図 11の XI Ι-ΧΠ線に沿っての断面図である。なお、図 12は、断面の一部を拡大した図であり、 図 11, 12において、取り出し電極及び配線の記載は省略している。
[0050] 図 11に示した赤外線検出装置 62では、各赤外線検出部 24の隣接する位置に、そ れぞれ信号処理回路としての FET (Field-Effect Transistor) 64を有する点で、赤外 線検出装置 58と相違する。図 12に示すように、 FET64は、空洞部 18の外側のシリ コン層 16に形成されており、 FET64が有するソース 66、ゲート 68、ドレイン 70はパッ シベーシヨン層 38で被覆されて!、る。
[0051] この赤外線検出装置 62は、図 9に示した赤外線検出装置 58の製造工程において 、絶縁膜 20の形成後であって絶縁体層 22、サーモパイル 28及び絶縁体層 36等を 形成する際に、空洞部 18となるべき所定の部分 46の外側に FET64を作製すること で製造される。この製造方法でも、空洞部 18の大きさのうち、特に平面方向の大きさ が絶縁膜 20で確実に規定される。その結果、赤外線検出部 24に隣接するように FE T64を形成しても、 FET64の領域のシリコン層 16はエッチング除去されないので、 F ET64を有する赤外線検出装置 62を確実に製造できる。そして、 FET64を赤外線 検出装置 62内に有するので、信号処理などを迅速に行うことができる。
[0052] (第 3の実施形態）
図 13を利用して、第 3の実施形態の赤外線検出装置の製造方法について説明す る。第 1の実施形態と同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
[0053] 図 13は、第 3の実施形態の赤外線検出装置の製造方法の工程図である。この方法 では、図 13 (a)に示すように、第 1の実施形態の場合と同様にして、 SOI基板 44を用 意した後、所定の部分 46の外周（境界）上にトレンチ 48を形成する。次いで、シリコ ン層 16を酸ィ匕して、シリコン層 16の表面に SiO力もなる絶縁膜 20を形成する。その
2
後、図 13 (b)に示すように、トレンチ 48内に充填材としてのポリシリコン 72を埋め込ん だ後に、図 13 (c)に示すように、シリコン層 16上に絶縁体層（第 2の絶縁体層） 74を 形成して平坦化する。この絶縁体層 74としては、平坦ィ匕を容易にするためにリフロー 性のある PSG(Phosphosilicate Glass)が好適である。なお、トレンチ 48に充填する充 填材としては、ポリシリコン 72に限らず、高温プロセスに対する耐熱性があれば特に 限定されないが、例えば、タングステンやモリブデン、シリサイド系などが更に例示さ れる。
[0054] 次いで、第 1の実施形態と同様にして、所定の部分 46に対向する絶縁体層 74上に 赤外線検出部 24を形成した後、エッチングホール 50を通して XeFガスを入れること
2
によりシリコン層 16の所定の部分 46をドライエッチングで除去する。これにより、赤外 線検出部 24の下側のシリコン層 16に空洞部 18が形成される。その後、赤外線検出 部 24間のダイシングライン Lに沿って個々の赤外線検出装置に分離することで、図 1 4に示す赤外線検出装置 76を得る。
[0055] このようにして製造された図 14に示す赤外線検出装置 76では、トレンチ 48を形成 した後、シリコン層 16を酸化しているので、トレンチ 48の平面方向の幅 w (図 13参照 )が長くても、空洞部 18となるべき所定の部分 46がシリコン酸ィ匕膜で被覆される。そ の結果、空洞部 18の内壁面には、 SiOが確実に形成されるので、第 1の実施形態と
2
同様に断熱効果があがって検出感度も向上する傾向にある。また、赤外線検出装置 76では、ポリシリコン 72とそのポリシリコン 72を挟む SiO膜からなる仕切壁 78によつ
2
て空洞部 18が取り囲まれているので熱膨張などによる橈みなどが更に抑制される。こ れにより、空洞部 18の形状が安定するので、長期的に安定した検出感度を得ること ができる傾向にある。
[0056] 図 15は、赤外線検出装置 76の変形形態を示した断面図である。図 15に示した赤 外線検出装置 80は、仕切壁 78の内側に更に、ポリシリコン 72とそのポリシリコン 72を 挟む絶縁膜 20からなる仕切壁 82を有する点で、赤外線検出装置 76と相違する。こ の場合は、図 7に示した赤外線検出装置 54と同様に、仕切壁 82が支持体として機 能するため、赤外線検出装置 80の機械的強度が向上する。また、空洞部 18の形状 が変化しにくい結果、長期的に安定した検出感度を実現できる傾向にある。
[0057] 以上、本発明に好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に 限定されないことは言うまでもない。例えば、第 1の半導体層としてシリコン基板 12を 利用している力 絶縁体層 14と基板との間に設けられた半導体層であってもよい。ま た、第 2の絶縁体層としての絶縁体層 22は 1層構造としている力 複数層積層されて いてもよい。
[0058] また、第 1及び第 2の半導体層の材質としてはシリコンを例示し、第 1及び第 2の絶 縁体層及び絶縁膜の材質としては SiOを例示して説明したが、必ずしもシリコンや S
2
iOに限らない。ただし、第 1及び第 2の絶縁体層及び絶縁膜の熱伝導率が、第 1及
2
び第 2の半導体層よりも小さいことが検出感度を向上させる点力も好ましい。
[0059] また、赤外線検出装置の製造方法では、 SOI基板を利用しているが、第 1の半導体 層上に、第 1の絶縁体層及び第 2の半導体層が順に積層された積層体で有れば、 S OI基板に限定されない。更に、第 1の絶縁体層と第 2の絶縁体層とは第 1の半導体 層上で略平行としているが、それらは少なくとも空洞部 18上で略平行になっていれ ばよい。
[0060] 更にまた、第 1〜第 3の実施形態では、トレンチ 48の深さ（すなわち、絶縁膜 20の 深さ）は、シリコン層 16の上面力も絶縁体層 14までとしている力 例えば、絶縁体層 1 4近傍まで延びていればよぐまた、絶縁体層 14を貫通してシリコン基板 12まで延び ていても良い。
[0061] また、所定の部分 46を除去するエッチングとして、ドライエッチングを利用している 1S ウエットエッチングを利用することも可能であるが、赤外線吸収膜への損傷を低減 する観点から、ドライエッチングを利用することが好ましい。

Claims

請求の範囲
[1] 赤外線検出部を有する赤外線検出装置であって、
第 1の半導体層と、
前記第 1の半導体層上に積層された第 1の絶縁体層と、
前記第 1の絶縁体層上に積層され、積層方向に沿って貫通する空洞部が形成され た第 2の半導体層と、
前記空洞部の内壁面に形成された絶縁膜と、
前記第 2の半導体層上に積層され、積層方向において前記空洞部と対向するよう に前記赤外線検出部を支持する第 2の絶縁体層と
を備えることを特徴とする赤外線検出装置。
[2] 前記第 1の絶縁体層と前記第 2の絶縁体層とは、少なくとも前記空洞部において略 平行となっていることを特徴とする請求項 1に記載の赤外線検出装置。
[3] 前記第 1の絶縁体層、前記第 2の絶縁体層及び前記絶縁膜の熱伝導率が、前記 第 1の半導体層及び前記第 2の半導体層の熱伝導率よりも小さいことを特徴とする請 求項 1又は 2に記載の赤外線検出装置。
[4] 前記赤外線検出部を複数有し、
前記積層方向において前記赤外線検出部のそれぞれに対向する前記空洞部間で は、前記第 1の絶縁体層と前記第 2の絶縁体層との距離が互いに略同等となってい ることを特徴とする請求項 1〜3の何れか一項に記載の赤外線検出装置。
[5] 赤外線検出部を有する赤外線検出装置の製造方法であって、
第 1の半導体層、前記第 1の半導体層上に積層された第 1の絶縁体層、及び、前記 第 1の絶縁体層上に積層された第 2の半導体層を有する積層体を用意する工程と、 前記第 2の半導体層における所定の部分の外周上に絶縁膜を形成する工程と、 前記第 2の半導体層上に、第 2の絶縁体層を積層する工程と、
前記第 2の絶縁体層上に、積層方向において前記所定の部分と対向するように前 記赤外線検出部を形成する工程と、
前記第 2の半導体層力 前記所定の部分をエッチングにより除去して、前記第 1の 絶縁体層、前記第 2の絶縁体層及び前記絶縁膜により仕切られた空洞部を形成する 工程と
を備えることを特徴とする赤外線検出装置の製造方法。
[6] 前記所定の部分の外周上にトレンチを形成した後、絶縁材料を前記トレンチ内に 充填して前記絶縁膜を形成することを特徴とする請求項 5に記載の赤外線検出検出 装置の製造方法。
[7] 前記所定の部分の外周上にトレンチを形成した後、前記第 2の半導体層を酸化し て前記絶縁膜を形成することを特徴とする請求項 5に記載の赤外線検出装置の製造 方法。
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