WO2020174731A1 - 赤外線センサ、赤外線センサアレイ、及び赤外線センサの製造方法 - Google Patents

赤外線センサ、赤外線センサアレイ、及び赤外線センサの製造方法 Download PDF

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尚基 反保
中村　邦彦
正樹 藤金
内藤　康幸
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    • G01J2005/204—Arrays prepared by semiconductor processing, e.g. VLSI

Definitions

  • the present disclosure relates to an infrared sensor, an infrared sensor array, and an infrared sensor manufacturing method.
  • Patent Document 1 discloses a technique of enhancing the heat insulating performance of a beam by introducing a phononic crystal structure.
  • a type of infrared sensor is a bolometer type sensor.
  • the bolometer type sensor is also called a thermistor type sensor.
  • the infrared light receiving portion of the bolometer type sensor includes a resistance change material whose electric resistance changes with temperature.
  • the infrared sensor disclosed in Patent Document 1 includes a bolometer type sensor.
  • the present disclosure provides the following infrared sensor.
  • An infrared sensor Base substrate; Bolometer infrared receiver; First beam; and second beam; Equipped with, here,
  • Each of the first beam and the second beam has a connecting portion connected to the base substrate and/or a member on the base substrate, and a spacing portion spaced from the base substrate, and Physically joined to the infrared light receiving portion in the separated portion,
  • the infrared light receiving unit is supported by the first beam and the second beam in a state of being separated from the base substrate,
  • the infrared light receiving section includes a resistance change section made of a resistance change material whose electric resistance changes with temperature,
  • the resistance change portion is made of an amorphous semiconductor,
  • Each of the first beam and the second beam is made of a crystalline semiconductor made of the same base material as the base material of the resistance change material, and is electrically connected to the resistance change portion at the spacing portion. ing.
  • the infrared sensor of the present disclosure is a bolometer-type sensor that can have high infrared light reception sensitivity.
  • FIG. 1A is a sectional view schematically showing the infrared sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a plan view schematically showing the infrared sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a plan view schematically showing an example of a phononic crystal structure that a beam (first beam) of the infrared sensor of the present disclosure may have.
  • FIG. 2B is a plan view schematically showing an example of a phononic crystal structure that a beam (second beam) of the infrared sensor of the present disclosure may have.
  • FIG. 3A is a schematic diagram showing a unit cell and its orientation in the first domain included in the phononic crystal structure of FIG. 2A.
  • FIG. 3B is a schematic diagram showing a unit cell and its orientation in the second domain included in the phononic crystal structure of FIG. 2A.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the region R1 of the phononic crystal structure of FIG. 2A.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing another example of the phononic crystal structure that the beam of the infrared sensor of the present disclosure may have.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the region R2 of the phononic crystal structure of FIG.
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing another example of the phononic crystal structure that the beam of the infrared sensor of the present disclosure can have.
  • FIG. 8 is an enlarged view of the region R3 of the phononic crystal structure of FIG. FIG.
  • FIG. 9 is a plan view schematically showing still another example of the phononic crystal structure that the beam of the infrared sensor of the present disclosure may have.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing another example of the phononic crystal structure that can be included in the beam of the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a plan view schematically showing another example of the phononic crystal structure that the beam of the infrared sensor of the present disclosure may have.
  • FIG. 12A is a schematic diagram illustrating an example of a unit cell having a phononic crystal structure that a beam of an infrared sensor according to the present disclosure may have.
  • FIG. 12B is a schematic diagram showing another example of the unit cell of the phononic crystal structure that can be included in the beam of the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a plan view schematically showing another example of the phononic crystal structure that the beam of the infrared sensor of the present disclosure may have.
  • FIG. 14 is a plan view schematically showing another example of the phononic crystal structure that can be included in the beam of the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 15A is a schematic diagram illustrating an example of a unit cell having a phononic crystal structure that a beam of an infrared sensor according to the present disclosure may have.
  • FIG. 15B is a schematic diagram showing another example of the unit cell of the phononic crystal structure that can be included in the beam of the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 15C is a schematic diagram showing still another example of the unit cell of the phononic crystal structure that the beam of the infrared sensor of the present disclosure may have.
  • FIG. 15D is a schematic diagram showing another example of the unit cell of the phononic crystal structure that can be included in the beam of the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 16A is a sectional view schematically showing the infrared sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 16B is a plan view schematically showing the infrared sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 17A is a sectional view schematically showing a modified example of the infrared sensor of the second embodiment.
  • FIG. 17B is a plan view schematically showing a modified example of the infrared sensor of the second embodiment.
  • FIG. 18A is a sectional view schematically showing the infrared sensor according to the third embodiment.
  • FIG. 18B is a plan view schematically showing the infrared sensor according to the third embodiment.
  • FIG. 19A is a sectional view schematically showing a modified example of the infrared sensor of the third embodiment.
  • FIG. 19B is a plan view schematically showing a modified example of the infrared sensor of the third embodiment.
  • FIG. 20A is a sectional view schematically showing a modification of the infrared sensor of the third embodiment.
  • FIG. 20B is a plan view schematically showing a modified example of the infrared sensor of the third embodiment.
  • FIG. 21 is a sectional view schematically showing the infrared sensor of the fourth embodiment.
  • FIG. 22A is a schematic cross-sectional view for explaining an example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22B is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22C is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22D is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22A is a schematic cross-sectional view for explaining an example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22B is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the in
  • FIG. 22E is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22F is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22G is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22H is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22I is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22J is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22K is a schematic sectional view for explaining an example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22L is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22M is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22N is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22K is a schematic sectional view for explaining an example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22L is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22M is a schematic cross-sectional view
  • FIG. 22O is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22P is a schematic cross-sectional view for explaining the example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • FIG. 22Q is a schematic sectional view for explaining an example of the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure.
  • the total electric resistance R all is typically the electric resistance R stud of the connection terminal portion, the electric resistance R wiring of wiring for electrically connecting the connection terminal and the resistance change portion, the electric resistance R thermister of the resistance change portion, And the sum of the electrical resistances of the interface electrical resistance R interface at the interface between the variable resistance portion and the wiring.
  • each of the first beam and the second beam functions as wiring.
  • the base material of the resistance change portion and the base materials of the first beam and the second beam are the same. Therefore, the inclination of the energy band at the interface between the two can be relaxed, and therefore the interface electric resistance R interface can be reduced.
  • the reduction of the interface electric resistance R interface reduces the thermal noise N therm . Therefore, the infrared sensor of the present disclosure may have high light receiving sensitivity.
  • FIGS. 1A and 1B The infrared sensor of Embodiment 1 is shown in FIGS. 1A and 1B.
  • 1A shows a cross section 1A-1A of the infrared sensor 1A of FIG. 1B.
  • the infrared sensor 1A is a bolometer type infrared sensor, which is a type of thermal infrared sensor.
  • the infrared sensor 1A includes a base substrate 11, a bolometer infrared light receiving portion 12, a first beam 13A, and a second beam 13B.
  • Each of the first beam 13 ⁇ /b>A and the second beam 13 ⁇ /b>B has connection portions 16 ⁇ /b>A and 16 ⁇ /b>B connected to members on the base substrate 11 and a spacing portion 17 spaced from the base substrate 11.
  • the first beam 13A and the second beam 13B each have connecting portions 16A and 16B at one end.
  • Each of the first beam 13 ⁇ /b>A and the second beam 13 ⁇ /b>B is physically joined to the infrared light receiving section 12 at the spacing section 17.
  • the position that is physically joined to the infrared light receiving unit 12 is the other end of each of the first beam 13A and the second beam 13B.
  • the infrared light receiving portion 12 is supported by the first beam 13A and the second beam 13B while being separated from the base substrate 11.
  • the first beam 13A and the second beam 13B have conductivity.
  • the first beam 13A and the second beam 13B have a function of physically supporting the infrared light receiving portion 12 and a function of a current path for detecting the resistance of the resistance changing portion of the infrared light receiving portion 12, that is, a wiring. doing.
  • the infrared sensor 1A is a member arranged on the base substrate 11 and further includes a first support column 15A and a second support column 15B extending in a direction away from the upper surface 14 of the base substrate 11.
  • the first support columns 15A and the second support columns 15B are members on the base substrate 11.
  • the first support column 15A and the second support column 15B have conductivity.
  • the first beam 13A is connected to the first support column 15A at the connecting portion 16A.
  • the second beam 13B is connected to the second support column 15B at the connecting portion 16B.
  • the first beam 13A and the first support column 15A are physically and electrically connected to each other at the connecting portion 16A.
  • the second beam 13B and the second support column 15B are physically and electrically connected to each other at the connection portion 16B.
  • the infrared light receiving portion 12, the first beam 13A, and the second beam 13B are suspended above the base substrate 11 by the first support column 15A and the second support column 15B.
  • the base substrate 11 and the infrared light receiving portion 12 are separated from each other by the suspension by the first support pillar 15A and the second support pillar 15B.
  • the first support column 15A and the second support column 15B have a function of physically supporting the infrared light receiving unit 12, the first beam 13A and the second beam 13B, and a current path for detecting the resistance of the resistance changing unit in the infrared light receiving unit 12. It has the function as.
  • the infrared light receiving unit 12 includes a resistance changing unit 18 made of a resistance changing material whose electric resistance changes with temperature.
  • the resistance changing material forming the resistance changing portion 18 may be one kind or two or more kinds, but is typically one kind.
  • the resistance change portion 18 is made of an amorphous semiconductor.
  • Each of the first beam 13A and the second beam 13B is composed of a crystalline semiconductor made of the same base material as the resistance change material. Further, each of the first beam 13A and the second beam 13B is electrically connected to the resistance changing portion 18 of the infrared light receiving portion 12 in the spacing portion 17.
  • the resistance change portion 18 and the first beam 13A and the second beam 13B are the amorphous region 19 and the crystalline regions 20A and 20B of the semiconductor layer 21 formed of the base material, respectively.
  • the semiconductor layer 21 is a single layer.
  • the infrared sensor 1A of this form has a high affinity with the semiconductor manufacturing technology, as is clear from the example of the manufacturing method described later.
  • the thickness of the semiconductor layer 21 is, for example, 50 to 500 nm.
  • the resistance change section 18 is made of an amorphous semiconductor.
  • the first beam 13A and the second beam 13B are made of crystalline semiconductor.
  • the semiconductor base material forming the resistance change portion 18 and the semiconductor base material forming the first beam 13A and the second beam 13B are the same.
  • the base material is, for example, silicon (Si) or silicon germanium (SiGe).
  • the base material may be Si or SiGe.
  • the term “crystalline semiconductor” means that the content of the crystallized base material is, for example, 50% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, 90% by mass or more, and further 95%. It means a semiconductor of mass% or more.
  • the content of the crystallized base material may be 100% by mass.
  • “Amorphous semiconductor” means a semiconductor in which the content of the crystallized base material is, for example, less than 50% by mass, less than 30% by mass, less than 20% by mass, less than 10% by mass, or even less than 5% by mass. Means In the “amorphous semiconductor”, the content of the crystallized base material may be 0% by mass. The content rate of the crystallized base material can be evaluated by, for example, X-ray diffraction.
  • the first beam 13A and the second beam 13B have conductivity. Therefore, the semiconductors forming the first beam 13A and the second beam 13B are typically doped with impurities at a high concentration.
  • the doping concentration of impurities in the semiconductor is, for example, 10 17 to 10 23 cm ⁇ 3 , and may be 10 19 to 10 21 cm ⁇ 3 .
  • Impurities are elements that are different from the elements that make up the base material. When the base material is Si or SiGe, the impurities are, for example, boron (B) and phosphorus (P).
  • the concentration of impurities doped in the base material is continuously continuous along the normal direction of the boundary surface. It is preferably changed. In this form, the interface electric resistance R interface can be more reliably reduced.
  • a mode can be used in which the concentration gradient of the doped impurities is 10 18 cm ⁇ 3 /nm or less along the normal direction of the boundary surface.
  • the vicinity of the boundary surface means a range from the boundary surface to a region separated by a predetermined distance (for example, 100 nm) in the normal direction of the boundary surface.
  • the change in the concentration is achieved, for example, by diffusing a part of the impurities doped in the base material of the semiconductor forming the first beam 13A and/or the second beam 13B.
  • the infrared sensor 1A the resistance of the resistance changing unit 18 included in the infrared light receiving unit 12 is read.
  • the infrared sensor 1A shown in FIGS. 1A and 1B further includes a read integrated circuit (ROIC); (not shown) inside the base substrate 11.
  • the infrared sensor 1A further includes a first signal read terminal 22A and a second signal read terminal 22B on the upper surface 14 of the base substrate 11.
  • the first support column 15A and the ROIC are electrically connected via the first signal read terminal 22A.
  • the second support column 15B and the ROIC are electrically connected to each other via the second signal read terminal 22B.
  • the resistance of the resistance change unit 18 can be read through the first beam 13A, the second beam 13B, the first support column 15A, the second support column 15B, the first signal read terminal 22A, and the second signal read terminal 22B.
  • the electric resistance between the first signal read terminal 22A and the second signal read terminal 22B that sandwiches the resistance change unit 18 is the total electric resistance R all described above.
  • the infrared sensor 1A may include a further member for reading the resistance of the resistance change unit 18.
  • the infrared intensity can be measured by the infrared sensor 1A and/or the temperature of the object can be measured.
  • the reading of the resistance of the resistance changing unit 18 included in the infrared light receiving unit 12 is not limited to the mode by the ROIC provided inside the base substrate 11.
  • the first beam 13A and the second beam 13B are physically joined to the infrared light receiving unit 12, and the first beam 13A and the second beam 13B and the resistance changing unit 18 are connected. Is the same as the electrical connection with.
  • the boundary between the resistance change portion 18 and the first beam 13A and the boundary between the resistance change portion 18 and the second beam 13B are the physical joint portion and the electrical connection portion. ..
  • the physical joining portion may be different from the electrical connecting portion.
  • the infrared sensor 1A shown in FIGS. 1A and 1B further includes an infrared reflection film 23 at a position facing the infrared light receiving portion 12 on the surface of the base substrate 11.
  • the infrared light reflected by the infrared reflecting film 23 can be used, and the light receiving sensitivity of the infrared sensor 1A can be further improved.
  • the infrared reflection film 23 is arranged on the upper surface 14 of the base substrate 11. In plan view, the area of the infrared reflection film 23 is larger than the area of the infrared light receiver 12.
  • the infrared reflection film 23 is arranged so as to surround the infrared light receiving portion 12 in a plan view.
  • the specific form of the infrared reflective film 23 is not limited to the example shown in FIGS. 1A and 1B.
  • the thickness of the infrared reflective film 23 is, for example, 50 to 500 nm.
  • the infrared sensor of the present disclosure may not include the infrared reflective film 23.
  • plane view means viewing an object from a direction perpendicular to the main surface of the object.
  • the “main surface” means a surface having the largest area.
  • the base substrate 11 is typically composed of a semiconductor.
  • the semiconductor is, for example, Si.
  • An oxide film may be formed on the upper surface 14 of the base substrate 11 made of Si.
  • the oxide film is, for example, a silicon oxide (SiO 2 ) film.
  • the configuration of the base substrate 11 is not limited to the above example.
  • the first support column 15A, the second support column 15B, the first signal read terminal 22A, and the second signal read terminal 22B are made of, for example, a semiconductor doped with impurities or a metal.
  • the metal is a low thermal conductivity species such as titanium (Ti) or titanium nitride (TiN).
  • Ti titanium
  • TiN titanium nitride
  • the materials forming the first support column 15A, the second support column 15B, and the signal read terminals 22A and 22B are not limited to the above examples.
  • ROIC may have a known configuration.
  • the ROIC may be provided in a place different from the inside of the base substrate 11.
  • the ROIC may be provided on the upper surface 14 of the base substrate 11, for example.
  • the infrared reflective film 23 is typically made of metal.
  • the metal is, for example, chromium (Cr), aluminum (Al), or gold (Au).
  • the material forming the infrared reflective film 23 is not limited to the above example.
  • the section located at may have a phononic crystal structure with a plurality of regularly arranged through holes.
  • a section of the first beam 13A located between the joint with the infrared receiver 12 and the connecting portion 16A includes a plurality of regularly arranged through holes.
  • the second beam 13B has a first phononic crystal structure, and a section of the second beam 13B located between the joint with the infrared light receiving portion 12 and the connecting portion 16B is provided with a plurality of regularly arranged through holes. It has a phononic crystal structure.
  • the above-mentioned section is usually located in the space 17 of the first beam 13A and/or the second beam 13B.
  • heat is mainly transferred by lattice vibration called phonons.
  • the thermal conductivity of a material composed of an insulator or a semiconductor is determined by the dispersion relation of phonons contained in the material.
  • the phonon dispersion relation means a relation between frequency and wave number or a band structure.
  • heat-carrying phonons cover a wide frequency band from 100 GHz to 10 THz. This frequency band is a heat band.
  • the thermal conductivity of a material is defined by the dispersion relation of phonons in the heat zone.
  • the phonon dispersion relationship of the material can be controlled by the periodic structure of the through holes. That is, according to the phononic crystal structure, the thermal conductivity itself of the material can be controlled.
  • the formation of a phononic bandgap (PBG) with a phononic crystal structure can significantly reduce the thermal conductivity of the material. Phonons cannot exist in PBG. Therefore, the PBG located in the heat zone can be a heat conduction gap.
  • the slope of the phonon dispersion curve is reduced by PBG. The reduction of the inclination lowers the group velocity of phonons and lowers the heat conduction velocity.
  • the thermal conductivity can be further reduced in the first beam 13A and the second beam 13B having the section having the phononic crystal structure. Therefore, when the first beam 13A and/or the second beam 13B, especially both the first beam 13A and the second beam 13B have the phononic crystal structure in the above-mentioned section, the base substrate 11 and the infrared light receiving unit in the infrared sensor 1A.
  • the thermal insulation with 12 can be further improved. Further, the thermal insulation is further improved, so that the light receiving sensitivity of the infrared sensor 1A can be further improved.
  • the following description relates to the phononic crystal structure that the first beam 13A and/or the second beam 13B can have.
  • the phononic crystal structure that the first beam 13A and/or the second beam 13B may have is described as a phononic crystal structure A.
  • FIGS. 2A and 2B An example of phononic crystal structure A is shown in FIGS. 2A and 2B.
  • FIG. 2A shows a state in which a part of the beam 13 (13A) is viewed in a plan view.
  • FIG. 2B shows a state in which a part of the beam 13 (13B) is viewed in plan.
  • the beam 13 (13A, 13B) has a thickness of 10 nm or more and 500 nm or less, for example.
  • the beam 13 is rectangular in plan view.
  • the long side of the beam 13 coincides with the direction connecting the infrared light receiving portion 12 and the connection portions 16A and 16B, that is, the macro heat transfer direction in the infrared sensor 1A.
  • the phononic crystal structure A of the first beam 13A has a first domain 51A that is a phononic crystal region and a second domain 51B that is a phononic crystal region.
  • the first domain 51A has a phononic single crystal structure including a plurality of through holes 50 regularly arranged in the first direction in a plan view.
  • the second domain 51B has a phononic single crystal structure including a plurality of through holes 50 regularly arranged in a second direction different from the first direction in a plan view.
  • the diameters and the arrangement period of the plurality of through holes 50 are the same.
  • the unit lattices 91A or 91B having the plurality of through holes 50 regularly arranged have the same orientation.
  • the shapes of the first domain 51A and the second domain 51B are rectangular in plan view.
  • the shape of the first domain 51A and the shape of the second domain 51B are the same in plan view.
  • the phononic crystal structure A of the second beam 13B has a third domain 51C that is a phononic crystal region and a fourth domain 51D that is a phononic crystal region.
  • the third domain 51C has a phononic single crystal structure having a plurality of through holes 50 regularly arranged in the third direction in a plan view.
  • the fourth domain 51D has a phononic single crystal structure including a plurality of through holes 50 regularly arranged in a fourth direction different from the third direction in a plan view.
  • the diameters and the arrangement period of the plurality of through holes 50 are the same.
  • the unit lattices 91A or 91B having the plurality of through holes 50 regularly arranged have the same orientation.
  • the shapes of the third domain 51C and the fourth domain 51D are rectangular in plan view.
  • the shape of the third domain 51C and the shape of the fourth domain 51D are the same in plan view.
  • the phononic crystal structure A shown in FIGS. 2A and 2B is also a phononic polycrystalline structure 52 which is a composite of a plurality of phononic single crystal structures.
  • the phononic crystal structure A shown in FIG. 2A and the phononic crystal structure A shown in FIG. 2B are the same. However, both may be different from each other.
  • the phononic crystal structure A that the first beam 13A may have and the phononic crystal structure A that the second beam 13B may have may be the same or different.
  • the phononic crystal structure A that the first beam 13A can have in other words, the phononic crystal structure A that has the first domain 51A and the second domain 51B will be taken as an example.
  • the phononic crystal structure A that the second beam 13B may have may have the same form.
  • the phononic crystal structure A that the first beam 13A can have and the phononic crystal structure A that the second beam 13B can have may be different from each other within the scope of the form described.
  • the domain which is a phononic crystal region, is a region having an area of, for example, 25 P 2 or more in a plan view with the period of the arrangement of the through holes 50 being P.
  • the domain may have an area of at least 25P 2 .
  • an area of 25P 2 or more can be secured by setting a period of 5 ⁇ P or more.
  • the orientation 53A of the unit lattice 91A in the first domain 51A and the orientation 53B of the unit lattice 91B in the second domain 51B are different from each other in plan view.
  • the angle formed by the azimuth 53A and the azimuth 53B is, for example, 10 degrees or more in plan view.
  • the upper limit of the angle formed by the azimuths 53A and 53B is less than 360/n degrees.
  • n that defines the upper limit of the angle.
  • a hexagonal lattice has 2-fold rotational symmetry, 3-fold rotational symmetry, and 6-fold rotational symmetry.
  • "6" is used for n that defines the upper limit of the angle. That is, with respect to the unit lattices 91A and 91B that are hexagonal lattices, the angle formed by the azimuth 53A and the azimuth 53B is less than 60 degrees.
  • the phononic crystal structure A has at least two or more phononic crystal regions in which the unit cell orientations are different from each other. As long as this condition is satisfied, the phononic crystal structure A may further include an arbitrary phononic crystal region and/or a region having no phononic crystal structure.
  • Azimuth of unit cell can be determined based on arbitrary rules. However, it is necessary to apply the same rule between different domains to determine the orientation of the unit cell.
  • the azimuth of the unit cell is, for example, the extending direction of a straight line that bisects the angle formed by two non-parallel sides forming the unit cell. However, it is necessary to define two sides by the same rule between different domains.
  • FIG. 2A An enlarged view of the region R1 of the phononic crystal structure A of FIG. 2A is shown in FIG.
  • the interface 55 between the first domain 51A and the second domain 51B which are adjacent to each other the orientations 53A and 53B of the unit lattices 91A and 91B are changed.
  • the interface 55 in which the orientation of the unit cell changes causes a large interface resistance to heat flowing to the macro in the phononic crystal structure A.
  • This interface resistance is based on the phonon group velocity mismatch that occurs between the first domain 51A and the second domain 51B.
  • This interface resistance contributes to the reduction of the thermal conductivity of the beam 13 (13A) having the phononic crystal structure A.
  • the interface 55 extends linearly in a plan view.
  • the interface 55 extends in the width direction of the rectangular beam 13 in a plan view.
  • the width direction may be a direction perpendicular to the extension direction of the center line of the beam 13 defined by the macro heat transfer direction.
  • the interface 55 divides the phononic crystal structure A perpendicularly to the macro heat transfer direction in a plan view.
  • the period P of the arrangement of the plurality of through holes 50 in the first domain 51A and the period P of the arrangement of the plurality of through holes 50 in the second domain 51B are equal.
  • the type of the unit cell 91A in the first domain 51A and the type of the unit cell 91B in the second domain 51B are the same.
  • the unit lattice 91A and the unit lattice 91B of FIG. 2A are both hexagonal lattices.
  • each domain in plan view is not limited.
  • the shape of each domain in plan view is, for example, a polygon including a triangle, a square, and a rectangle, a circle, an ellipse, or a composite shape of these.
  • the shape of each domain in plan view may be indefinite.
  • the number of domains included in the phononic crystal structure A is not limited. The larger the number of domains included in the phononic crystal structure A, the greater the effect of the interface resistance due to the interface between the domains. Further, the size of each domain included in the phononic crystal structure A is not limited.
  • the phononic crystal structure A shown in FIGS. 5 and 6 is a polycrystalline structure 52.
  • the interface 55 between the adjacent first domain 51A and second domain 51B extends in the direction of the long side of the rectangular beam 13 (13A) in plan view.
  • the direction of the long side may be a macro heat transfer direction.
  • the phononic crystal structure A of FIGS. 5 and 6 has the same configuration as the phononic crystal structure A of FIG. 2A.
  • the interface 55 divides the phononic crystal structure A parallel to the macro heat transfer direction in plan view. Note that FIG. 6 is an enlarged view of the region R2 in FIG.
  • the size of the first domain 51A and the size of the second domain 51B are the same in plan view. However, in plan view, the sizes of the first domain 51A and the second domain 51B included in the phononic structure A may be different from each other.
  • the phononic crystal structure A shown in FIGS. 7 and 8 is a polycrystalline structure 52.
  • the second domain 51B is surrounded by the first domain 51A in a plan view.
  • the shapes of the first domain 51A and the second domain 51B are rectangular in plan view.
  • the size of the first domain 51A and the size of the second domain 51B are different in a plan view.
  • the interface 55 between the second domain 51B and the first domain 51A surrounding the second domain 51B constitutes the outer edge of the second domain 51B in plan view.
  • the phononic crystal structure A of FIGS. 7 and 8 has the same configuration as the phononic crystal structure A of FIG. 2A.
  • FIG. 8 is an enlarged view of the region R3 in FIG.
  • the interface 55 has a bent portion.
  • the phononic crystal structure A of FIGS. 7 and 8 has a second domain 51B which is not in contact with the side of the beam 13 (13A).
  • the phononic crystal structure A shown in FIG. 9 is a polycrystalline structure 52.
  • the first domain 51A and the second domain 51B are arranged apart from each other in a plan view. More specifically, in plan view, the region 201 having no through hole 50 is provided between the first domain 51A and the second domain 51B in the long side direction of the beam 13 (13A). Except for this point, the phononic crystal structure A of FIG. 9 has the same configuration as the phononic crystal structure A of FIG. 2A.
  • the phononic crystal structure A shown in FIG. 10 is a polycrystalline structure 52.
  • the first domain 51A and the second domain 51B are arranged apart from each other in a plan view. More specifically, in plan view, the region 202 having the through holes 50 randomly provided is provided between the first domain 51A and the second domain 51B in the long side direction of the beam 13 (13A). There is.
  • the through holes 50 are not regularly arranged in a plan view.
  • the area of the regularly arranged areas in the plan view is, for example, less than 25P 2 .
  • P is the cycle of the arrangement of the through holes 50.
  • the phononic crystal structure A of FIG. 10 has the same configuration as the phononic crystal structure A of FIG. 2A.
  • the phononic crystal structure A shown in FIG. 11 is a polycrystalline structure 52.
  • the polycrystalline structure 52 includes a plurality of domains 51A, 51B, 51C, 51D, 51E, 51F and 51G having different shapes in a plan view.
  • the arrangement period of the plurality of through holes 50 and the orientation of the unit lattice are the same.
  • the orientations of the unit lattices are different between the domains 51A to 51G.
  • the domains 51A to 51G have different sizes and shapes. In this form, as compared with the forms exemplified so far, when viewed as a whole of the phononic crystal structure A, there are more orientations of the unit cell.
  • the effect of lowering the thermal conductivity becomes more remarkable due to the difference in the orientation of the unit lattice between the domains. Further, in this mode, the interface 55 between the domains extends in a plurality of random directions in a plan view. Therefore, the effect of lowering the thermal conductivity based on the interface resistance becomes more remarkable.
  • the interface 55 between the adjacent first domain 51A and second domain 51B extends in a direction inclined from the width direction of the beam 13 (13A) in a plan view.
  • the interface 55 also has a bent portion in a plan view.
  • the polycrystalline structure 52 which is the phononic crystal structure A may include a first domain 51A and a second domain 51B in which the period P of the arrangement of the through holes 50 and/or the diameter D of the through holes 50 are different from each other.
  • the diameter D of the through hole 50 in the first domain 51A shown in FIG. 12A and the diameter D of the through hole 50 in the second domain 51B shown in FIG. 12B are different from each other.
  • the cycle P of the arrangement of the through holes 50 in the first domain 51A shown in FIG. 12A is the same as the cycle P of the arrangement of the through holes 50 in the second domain 51B shown in FIG. 12B.
  • the regions 92 and 93 each have a plurality of domains having different shapes in a plan view and having unit cell orientations different from each other. Further, the region 92 and the region 93 divide the phononic crystal structure A perpendicularly to the macro heat transfer direction. In this mode, since the frequency band of the phononic band gap formed by the first domain 51A and the frequency band of the phononic band gap formed by the second domain 51B are different, the effect of reducing the thermal conductivity is particularly remarkable. Becomes
  • the cycle P of the arrangement of the through holes 50 is, for example, 1 nm or more and 300 nm or less. This is because the wavelengths of phonons that carry heat range primarily from 1 nm to 300 nm.
  • the period P is determined by the center-to-center distance between the adjacent through holes 50 in plan view (see FIGS. 12A and 12B).
  • the diameter D of the through hole 50 is represented by the ratio D/P to the period P, and for example, D/P ⁇ 0.5.
  • the ratio D/P ⁇ 0.5 the porosity of the beam 13 (13A, 13B) may be excessively reduced, and the thermal conductivity may not be sufficiently reduced.
  • the upper limit of the ratio D/P is, for example, less than 0.9 because adjacent through holes 50 do not contact each other.
  • the diameter D is the diameter of the opening of the through hole 50.
  • the diameter D is the diameter of the circle.
  • the shape of the opening of the through hole 50 may not be a circle in plan view. In this case, the diameter D is determined by the diameter of an imaginary circle having the same area as the opening (see FIGS. 12A and 12B).
  • the type of the unit lattice 91 including the plurality of through holes 50 arranged regularly includes, for example, a square lattice (FIG. 15A), a hexagonal lattice (FIG. 15B), a rectangular lattice (FIG. 15C), and a face-centered rectangular lattice. (FIG. 15D).
  • a square lattice FIG. 15A
  • a hexagonal lattice FIG. 15B
  • a rectangular lattice FIG. 15C
  • a face-centered rectangular lattice. FIG. 15D
  • the type of the unit lattice 91 is not limited to these examples.
  • the phononic crystal structure A that the first beam 13A and/or the second beam 13B may have is not limited to the above structure.
  • the phononic crystal structure A may be, for example, the structure disclosed in JP-A-2017-223644.
  • the thermal conductivity of the beam 13 is further reduced, that is, It is possible to further improve the heat insulating property. This is for the following reason.
  • the degree of reduction in thermal conductivity brought about by the phononic crystal structure depends on the angle formed by the heat transfer direction and the orientation of the unit cell of the phononic crystal structure. It is considered that this is because the factors related to heat conduction such as the PBG band width, the number of PBGs, and the average group velocity of phonons depend on the angle.
  • heat transfer phonons flow macroscopically from high temperature to low temperature.
  • focusing on the micro region on the order of nanometers there is no directivity in the direction of phonon flow. That is, the direction of phonon flow is not uniform microscopically.
  • the interaction is maximum with respect to phonons flowing in a specific direction in a microscopic view.
  • the interaction weakens for phonons flowing in the direction.
  • the interaction with each phonon flowing in a plurality of directions can be enhanced when viewed microscopically. Thereby, the thermal conductivity of the beam 13 can be further reduced.
  • FIGS. 16A and 16B The infrared sensor of Embodiment 2 is shown in FIGS. 16A and 16B.
  • 16A shows a cross section 16A-16A of the infrared sensor 1B of FIG. 16B.
  • the infrared sensor 1B is a bolometer-type infrared sensor, which is a type of thermal infrared sensor.
  • the infrared light receiving section 12 further includes an infrared absorption layer 24.
  • the infrared absorption layer 24 is arranged on the resistance change portion 18. In this mode, the light receiving sensitivity of the infrared sensor 1B can be further improved.
  • the infrared absorption layer 24 included in the infrared sensor 1B according to the second embodiment is in direct contact with the resistance change portion 18. Further, when viewed in a plan view, the area of the infrared absorption layer 24 is smaller than the area of the resistance change portion 18. Further, the infrared absorption layer 24 is arranged so as to be surrounded by the resistance change portion 18 when seen in a plan view.
  • the specific form of the infrared absorption layer 24 is not limited to the examples shown in FIGS. 16A and 16B.
  • the material forming the infrared absorption layer 24 is, for example, a metal such as Ti, Cr, Au, Al, or copper (Cu), an oxide such as SiO 2 or a nitride such as TiN or silicon nitride (SiN).
  • the material forming the infrared absorption layer 24 is not limited to the above example.
  • the infrared absorption layer 24 has conductivity, it is desirable to dispose the insulating layer 25 between the resistance change portion 18 and the infrared absorption layer 24 as shown in FIGS. 17A and 17B.
  • the material forming the insulating layer 25 is, for example, an oxide such as SiO 2 .
  • the material forming the insulating layer 25 is not limited to the above example.
  • the infrared light receiving unit 12 includes the resistance changing unit 18, the insulating layer 25, and the infrared absorbing layer 24.
  • the insulating layer 25 and the infrared absorption layer 24 are laminated in this order on the resistance change portion 18. Note that FIG. 17A shows a cross section 17A-17A of the infrared sensor 1B of FIG. 17B.
  • the thickness of the infrared absorbing layer 24 is, for example, 5 to 100 nm when the infrared absorbing layer 24 is conductive, and is 100 to 1000 nm, when the infrared absorbing layer 24 is insulating.
  • the thickness of the insulating layer 25 is, for example, 10 to 300 nm.
  • the other configurations of the infrared sensor 1B of the second embodiment are the same as the corresponding configurations of the infrared sensor 1A of the first embodiment, including a preferable mode.
  • the operating principle of the infrared sensor 1B of the second embodiment is the same as the operating principle of the infrared sensor 1A of the first embodiment.
  • FIGS. 18A and 18B The infrared sensor of Embodiment 3 is shown in FIGS. 18A and 18B.
  • FIG. 18A shows a cross section 18A-18A of the infrared sensor 1C of FIG. 18B.
  • the infrared sensor 1C is a bolometer-type infrared sensor which is a type of thermal infrared sensor.
  • the infrared sensor 1C further includes an insulating layer 26 on the base substrate 11.
  • the insulating layer 26 is arranged between the upper surface 14 of the base substrate 11 and the first beam 13A and the second beam 13B (semiconductor layer 21).
  • the insulating layer 26 is arranged so as to surround the infrared light receiving portion 12 and the infrared reflective film 23.
  • the section between the signal read terminal 22A and the first beam 13A in the first support column 15A is surrounded by the insulating layer 26.
  • the section between the signal read terminal 22B and the second beam 13B in the second support column 15B is surrounded by the insulating layer 26.
  • the material forming the insulating layer 26 is, for example, an oxide such as SiO 2 .
  • the material forming the insulating layer 26 is not limited to the above example.
  • both ends of the semiconductor layer 21 are amorphous regions 19.
  • infrared sensor 1C of the third embodiment are the same as the corresponding configurations of the infrared sensor 1A of the first embodiment or the infrared sensor 1B of the second embodiment, including a preferable configuration.
  • the operating principle of the infrared sensor 1C of the third embodiment is the same as the operating principle of the infrared sensor 1A of the first embodiment.
  • FIGS. 19A and 19B show a cross section 19A-19A of the infrared sensor 1C of FIG. 19B.
  • the infrared light receiving unit 12 further includes an infrared absorption layer 24.
  • the infrared absorption layer 24 is arranged on the resistance change portion 18. In this mode, the light receiving sensitivity of the infrared sensor 1C can be further improved.
  • the infrared absorption layer 24 can take the forms described above in the description of the second embodiment, including the preferable form.
  • FIGS. 20A and 20B Another specific example of the infrared sensor 1C of the third embodiment is shown in FIGS. 20A and 20B.
  • 20A shows a cross section 20A-20A of the infrared sensor 1C of FIG. 20B.
  • the infrared light receiving portion 12 further includes an insulating layer 25 and an infrared absorbing layer 24.
  • the insulating layer 25 and the infrared absorption layer 24 are laminated in this order on the resistance change portion 18.
  • the infrared absorption layer 24 and the insulating layer 25 can take the forms described above in the description of the second embodiment, including the preferable forms.
  • the infrared sensor of Embodiment 4 is shown in FIG.
  • the infrared sensor 1D shown in FIG. 21 is a bolometer-type infrared sensor which is a type of thermal infrared sensor.
  • the infrared sensor 1D includes a base substrate 11, a bolometer infrared light receiving section 12, a first beam 13A, and a second beam 13B.
  • Each of the first beam 13 ⁇ /b>A and the second beam 13 ⁇ /b>B has connection portions 16 ⁇ /b>A and 16 ⁇ /b>B connected to the base substrate 11 and a spacing portion 17 spaced from the base substrate 11.
  • the first beam 13A and the second beam 13B each have connecting portions 16A and 16B at one end.
  • Each of the first beam 13 ⁇ /b>A and the second beam 13 ⁇ /b>B is physically joined to the infrared light receiving section 12 at the spacing section 17.
  • the position that is physically joined to the infrared light receiving unit 12 is the other end of each of the first beam 13A and the second beam 13B.
  • the infrared light receiving portion 12 is supported by the first beam 13A and the second beam 13B while being separated from the base substrate 11. This separation enhances thermal insulation between the base substrate 11 and the infrared light receiving portion 12.
  • the first beam 13A and the second beam 13B have conductivity.
  • the first beam 13A and the second beam 13B have a function of physically supporting the infrared light receiving portion 12 and a function of a current path for detecting the resistance of the resistance changing portion 18 in the infrared light receiving portion 12, that is, a wiring.
  • the base substrate 11 has a concave portion 27 on the upper surface 14 on which the infrared light receiving portion 12 is provided.
  • the area of the recess 27 is larger than the area of the infrared light receiving portion 12.
  • the infrared light receiving portion 12 is surrounded by the outer edge of the recess 27 in a plan view.
  • the recess 27 is located between the infrared light receiving portion 12, the spacing portion 17 of the first beam 13A and the spacing portion 17 of the second beam 13B, and the base substrate 11.
  • the first beam 13A is physically connected to the base substrate 11 at the connecting portion 16A.
  • the second beam 13B is physically connected to the base substrate 11 at the connecting portion 16B.
  • the infrared light receiving portion 12, the spacing portion 17 of the first beam 13A and the spacing portion 17 of the second beam 13B are suspended on the recess 27 of the base substrate 11. Due to this suspension, the thermal insulation between the base substrate 11 and the infrared light receiving portion 12 is enhanced.
  • the resistance of the resistance changing unit 18 included in the infrared light receiving unit 12 is read.
  • the infrared sensor 1D shown in FIG. 21 further includes a ROIC (not shown) inside the base substrate 11.
  • the connecting portion 16A of the first beam 13A and the ROIC are electrically connected.
  • the connecting portion 16B of the second beam 13B and the ROIC are electrically connected.
  • the resistance of the resistance change unit 18 can be read through the first beam 13A and the second beam 13B.
  • the infrared sensor 1D may include a further member for reading the resistance of the resistance change unit 18.
  • the temperature of the infrared ray receiving section 12 rises. At this time, the temperature of the infrared light receiving portion 12 increases as it is thermally insulated from the base substrate 11 which is a heat bath.
  • the infrared sensor 1D including the bolometer infrared light receiving unit 12 the resistance of the resistance changing unit 18 changes as the temperature rises.
  • the infrared signal is detected by processing the electrical signal corresponding to the changed resistance with the ROIC.
  • the infrared intensity can be measured by the infrared sensor 1D and/or the temperature of the object can be measured.
  • the reading of the resistance of the resistance changing unit 18 is not limited to the mode by the ROIC provided inside the base substrate 11.
  • the infrared sensor 1A of the first embodiment and the infrared sensor 1D of the fourth embodiment are different in the suspension method of the infrared light receiving portion 12, the first beam 13A, and the second beam 13B with respect to the upper surface 14 of the base substrate 11. Further, in the infrared sensor 1D of the fourth embodiment, the infrared reflection film 23 is arranged on the bottom surface of the recess 27. However, the configuration of the infrared sensor 1D is the same as the configuration of the infrared sensor 1A in that the infrared reflective film 23 is arranged on the surface of the base substrate 11 at a position facing the infrared light receiving portion 12.
  • the rest of the configuration of the infrared sensor 1D of the fourth embodiment is the same as the corresponding configuration of the infrared sensor 1A of the first embodiment, including the preferred form.
  • the infrared sensor 1D of the fourth embodiment may further include the infrared absorption layer 24 included in the infrared sensors 1B and 1C of the second and third embodiments, and further includes the infrared absorption layer 24 and the insulating layer 25. May be.
  • the infrared sensor of the present disclosure may have any member other than those described above as long as the effects of the present invention can be obtained.
  • the infrared sensors 1A to 1D of Embodiments 1 to 4 function independently as infrared sensors in principle.
  • a plurality of infrared sensors may be arranged in an array on the base substrate 11 with each infrared sensor as one pixel.
  • the array is typically a two-dimensional array.
  • the array structure in which a plurality of infrared sensors are arranged enables, for example, imaging of an object having a finite temperature and/or evaluation of infrared radiation or intensity distribution of a laser beam. At least a part of the plurality of infrared sensors arranged in an array may be the infrared sensor of the present disclosure.
  • All of the plurality of infrared sensors arranged in an array may be the infrared sensor of the present disclosure.
  • the present disclosure includes an infrared sensor array including a plurality of infrared sensors arranged in a two-dimensional array, the plurality of infrared sensors including the infrared sensor of the present disclosure.
  • the infrared sensor of the present disclosure is applicable to various thin film forming methods such as chemical vapor deposition (CVD), sputtering, and vapor deposition; various fine processing such as electron beam lithography, photolithography, block copolymer lithography, and selective etching. It is possible to manufacture by a combination of a method and a pattern forming method; and various modification methods such as amorphization by doping and ion implantation, crystallization, and imparting conductivity.
  • Block copolymer lithography is suitable for forming the phononic crystal structure A. It is possible to give conductivity to the semiconductor by doping impurities. Amorphization can be achieved by implanting ions of an element forming the base material of the semiconductor into a crystalline semiconductor.
  • the infrared sensor 1E manufactured by the following method the first beam 13A and the second beam 13B have the phononic crystal structure A.
  • the method for manufacturing the infrared sensor of the present disclosure is not limited to the following examples.
  • the base substrate 11 is prepared. Next, a metal layer is formed on the upper surface 14 of the base substrate 11.
  • the metal layer is, for example, a Cr layer.
  • the metal layer is formed by sputtering, for example.
  • the thickness of the metal layer is, for example, 200 nm.
  • a photoresist 101 is formed on the formed metal layer. The metal layer is finely processed by photolithography and selective etching using the photoresist 101 to form the infrared reflection film 23, the first read terminal 22A, and the second read terminal 22B.
  • FIG. 22B Photoresist 101 is removed.
  • the sacrificial layer 102 is formed so as to cover the infrared reflective film 23, the first read terminal 22A, and the second read terminal 22B.
  • the sacrificial layer 102 is, for example, a SiO 2 layer.
  • the sacrificial layer 102 is formed by, for example, CVD.
  • the thickness of the sacrificial layer 102 is, for example, 1 to 4 ⁇ m.
  • the thickness of the sacrificial layer 102 corresponds to the distance between the infrared light receiving section 2 and the base substrate 11 in the infrared sensor 1E manufactured by this method.
  • a crystalline semiconductor layer 103 is formed on the sacrificial layer 102.
  • the semiconductor layer 103 is, for example, a Si layer or a SiGe layer.
  • the semiconductor layer 103 is formed by, for example, CVD.
  • the semiconductor layer 103 has a thickness of 100 nm, for example.
  • FIG. 22D A photoresist 104 is formed on the semiconductor layer 103.
  • the regions 103A and 103B to be the first beams 13A and the second beams 13B in the semiconductor layer 103 are exposed by photolithography.
  • the exposed regions 103A and 103B are doped with impurities by ion implantation.
  • the impurities are, for example, B or P.
  • the amount of ion implantation is, for example, 10 17 to 10 23 cm ⁇ 3 , and may be 10 19 to 10 21 cm ⁇ 3 .
  • the photoresist 104 is removed. The whole is activated by heating.
  • the heating temperature is, for example, 1000°C.
  • the activation treatment imparts conductivity to the ion-implanted regions 103A and 103B.
  • the region to which the conductivity is given becomes the first beam 13A and the second beam 13B by the subsequent fine processing and pattern formation.
  • a photoresist 105 is formed on the semiconductor layer 103.
  • a region 103C of the semiconductor layer 103 to be the resistance change portion 18 is exposed by photolithography.
  • the exposed region 103C is ion-implanted with ions of the same element as the element forming the base material of the semiconductor layer 103 to amorphize the region 103C.
  • the amorphized region 103C becomes the resistance change portion 18 by the subsequent fine processing and pattern formation. Both ends of the semiconductor layer 103 are left as a region 107 which is crystalline but has no conductivity (see FIG. 22G).
  • FIG. 22G A hard mask 106 is formed on the semiconductor layer 103.
  • the hard mask 106 is, for example, a SiO 2 layer.
  • the hard mask 106 is formed by, for example, CVD.
  • the thickness of the hard mask 106 is, for example, 25 nm.
  • the hard mask 106 is used for forming the phononic crystal structure A included in the first beam 13A and the second beam 13B.
  • a photoresist 108 is formed on the hard mask 106.
  • the regions of the hard mask 106 that are identical to the regions where the phononic crystal structure A is to be formed in the first beams 13A and the second beams 13B in plan view are exposed.
  • a self-assembled film 109 of a block copolymer is formed on the exposed region of the hard mask 106.
  • the self-assembled film 109 is used in block copolymer lithography for forming the phononic crystal structure A.
  • a plurality of regularly arranged through holes 110 are formed in the hard mask 106 by block copolymer lithography.
  • the photoresist 108 and the self-assembled film 109 are removed.
  • a photoresist is formed on the hard mask 106.
  • the semiconductor layer 103 is finely processed and patterned by photolithography to form the first beam 13A, the second beam 13B, and the resistance change portion 18.
  • the first beam 13A, the second beam 13B, and the resistance change portion 18 form a single-layer semiconductor layer 21.
  • the photoresist on the hard mask 106 is removed. Through the selective etching using the hard mask 106 as a resist, a plurality of through holes regularly arranged at positions corresponding to the plurality of through holes 110 in plan view with respect to the first beam 13A and the second beam 13B. 50 is formed. The plurality of formed through holes 50 form a phononic crystal structure A.
  • a photoresist 112 is formed on the semiconductor layer 21.
  • a contact hole 113 is formed in the semiconductor layer 21 and the sacrificial layer 102 by photolithography to expose the first read terminal 22A and the second read terminal 22B.
  • Metal is deposited in the formed contact holes 113 to form the first support columns 15A and the second support columns 15B.
  • the metal deposited is, for example, Al.
  • the first support 15A and the second support 15B are formed by, for example, sputtering.
  • the insulating layer 25 is formed on the semiconductor layer 21.
  • the formed insulating layer 25 is surrounded by the resistance change portion 18 in a plan view.
  • the insulating layer 25 is, for example, a SiN layer.
  • the insulating layer 25 is formed by, for example, CVD.
  • the insulating layer 25 has a thickness of 20 nm, for example. Photolithography can be used to form the insulating layer 25.
  • the infrared absorption layer 24 is formed on the insulating layer 25.
  • the formed infrared absorption layer 24 is surrounded by the insulating layer 25 in a plan view.
  • the infrared absorption layer 24 is, for example, a TiN layer.
  • the infrared absorption layer 24 is formed by sputtering, for example.
  • the infrared absorption layer 24 has a thickness of 8 nm, for example.
  • the sacrificial layer 102 is removed by, for example, vapor phase hydrogen fluoride (HF) etching.
  • HF vapor phase hydrogen fluoride
  • the infrared sensor 1E which is one form of the infrared sensor of the present disclosure is manufactured.
  • the insulating layer 26 can be formed by pattern-etching the sacrificial layer 102.
  • the resistance change material and the resistance change portion 18 including the resistance change material are formed by implanting the ions of the element forming the base material into the base material of the crystalline semiconductor.
  • the present disclosure is a method for manufacturing an infrared sensor according to the present disclosure, in which the resistance change portion 18 is formed by implanting ions of an element forming the base material into a crystalline base material. Including the method.
  • the infrared light receiving portion 12 includes the resistance changing portion 18 made of a resistance changing material, and the resistance changing portion 18, and the first beam 13A and the second beam 13B are respectively , The amorphous region and the crystalline region of the semiconductor layer 21 which are composed of the same base material. Further, in the above manufacturing method, the semiconductor layer 103 which is a crystalline layer formed of a crystalline base material is formed at a position separated from the base substrate 11 (FIG. 22C), and a partial region of the formed semiconductor layer 103 is formed.
  • the present disclosure is a method of manufacturing an infrared sensor according to the present disclosure, including the following methods: the resistance change portion, and the first beam and the second beam are semiconductors each formed of the above-mentioned base material. Amorphous and crystalline regions of the layer.
  • a crystalline layer composed of a crystalline base material is formed at a position separated from the base substrate, and ions of the element forming the base material are implanted into a partial region of the formed crystalline layer.
  • An amorphous region is formed in a part of the crystalline layer, and the resistance change portion corresponding to the formed amorphous region and the first beam and the first beam corresponding to the crystalline region in which the crystallinity of the base material is maintained.
  • a semiconductor layer having two beams is formed.
  • the infrared sensor of the present disclosure can be used in various applications including the applications of conventional infrared sensors.
  • Infrared sensor 11 Base substrate 12 (bolometer) Infrared light receiving part 13 Beam 13A 1st beam 13B 2nd beam 14 Upper surface 15A 1st pillar 15B 2nd pillar 16A (of 1st beam) connection part 16B Connection part (of second beam) 17 Separation part 18 Resistance change part 19 Amorphous region 20A, 20B Crystalline region 21 Semiconductor layer 22A First readout terminal 22B Second readout terminal 23 Infrared reflection film 24 Infrared absorption layer 25 Insulation Layer 26 Insulating layer 27 Recessed portion 50 Through hole 51A First domain 51B Second domain 52 Phononic polycrystalline structure 53A, 53B Orientation 55 Interface 31A First pillar 31B Second pillar 91, 91A, 91B Unit lattice 92 Area 93 Area 101 Photoresist 102 Sacrificial layer 103 Semiconductor layers 103A, 103B, 103C Region 104 Photoresist 105 Photoresist 106

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Abstract

本開示は、赤外線センサの感度をさらに高める技術を提供する。本開示の赤外線センサは、ベース基板；ボロメータ赤外線受光部；第１梁；及び第２梁；を具備し、ここで、第１梁及び第２梁の各々は、ベース基板及び／又はベース基板上の部材と接続された接続部と、ベース基板から離間した離間部とを有し、かつ、離間部において赤外線受光部と物理的に接合され、赤外線受光部は、第１梁及び第２梁によってベース基板とは離間した状態で支持されており、赤外線受光部は、温度によって電気抵抗が変化する抵抗変化材料から構成される抵抗変化部を含み、抵抗変化部は非晶質の半導体からなり、第１梁及び第２梁の各々は、抵抗変化材料の母材と同じ母材からなる結晶質の半導体から構成され、かつ、離間部において抵抗変化部と電気的に接続されている。

Description

赤外線センサ、赤外線センサアレイ、及び赤外線センサの製造方法
　本開示は、赤外線センサ、赤外線センサアレイ、及び赤外線センサの製造方法に関する。
　赤外線センサの分野において、梁を用いてベース基板から赤外線受光部を離間させる構造が提案されている。この構造は、ベース基板からの赤外線受光部の熱的な絶縁を目的としている。この構造を有する赤外線センサでは、梁の断熱性能が高いほど赤外線の受光感度が向上する。特許文献１は、フォノニック結晶構造の導入によって梁の断熱性能を高める技術を開示している。
　赤外線センサの一種に、ボロメータ型センサがある。ボロメータ型センサは、サーミスタ型センサとも称される。ボロメータ型センサの赤外線受光部は、温度によって電気抵抗が変化する抵抗変化材料を含む。特許文献１の開示する赤外線センサには、ボロメータ型センサが含まれる。
特開２０１７－２２３６４４号公報
　本開示は、ボロメータ型赤外線センサにおける赤外線の受光感度を高める技術を提供する。
　本開示は、以下の赤外線センサを提供する。
　赤外線センサであって、
　　ベース基板；
　　ボロメータ赤外線受光部；
　　第１梁；及び
　　第２梁；
　を具備し、
　ここで、
　前記第１梁及び前記第２梁の各々は、前記ベース基板、及び／又は前記ベース基板上の部材と接続された接続部と、前記ベース基板から離間した離間部と、を有し、かつ、前記離間部において前記赤外線受光部と物理的に接合され、
　前記赤外線受光部は、前記第１梁及び前記第２梁によって、前記ベース基板とは離間した状態で支持されており、
　前記赤外線受光部は、温度によって電気抵抗が変化する抵抗変化材料から構成される抵抗変化部を含み、
　前記抵抗変化部は、非晶質の半導体からなり、
　前記第１梁及び前記第２梁の各々は、前記抵抗変化材料の母材と同じ母材からなる結晶質の半導体から構成され、かつ、前記離間部において前記抵抗変化部と電気的に接続されている。
　本開示の赤外線センサは、赤外線の高い受光感度を有しうるボロメータ型センサである。
図１Ａは、実施形態１の赤外線センサを模式的に示す断面図である。 図１Ｂは、実施形態１の赤外線センサを模式的に示す平面図である。 図２Ａは、本開示の赤外線センサの梁（第１梁）が有しうるフォノニック結晶構造の一例を模式的に示す平面図である。 図２Ｂは、本開示の赤外線センサの梁（第２梁）が有しうるフォノニック結晶構造の一例を模式的に示す平面図である。 図３Ａは、図２Ａのフォノニック結晶構造が含む第１ドメインにおける単位格子とその方位とを示す模式図である。 図３Ｂは、図２Ａのフォノニック結晶構造が含む第２ドメインにおける単位格子とその方位とを示す模式図である。 図４は、図２Ａのフォノニック結晶構造の領域Ｒ１の拡大図である。 図５は、本開示の赤外線センサの梁が有しうるフォノニック結晶構造の別の一例を模式的に示す平面図である。 図６は、図５のフォノニック結晶構造の領域Ｒ２の拡大図である。 図７は、本開示の赤外線センサの梁が有しうるフォノニック結晶構造のまた別の一例を模式的に示す平面図である。 図８は、図７のフォノニック結晶構造の領域Ｒ３の拡大図である。 図９は、本開示の赤外線センサの梁が有しうるフォノニック結晶構造のさらにまた別の一例を模式的に示す平面図である。 図１０は、本開示の赤外線センサの梁が有しうるフォノニック結晶構造の上記とは別の一例を模式的に示す平面図である。 図１１は、本開示の赤外線センサの梁が有しうるフォノニック結晶構造の上記とは別の一例を模式的に示す平面図である。 図１２Ａは、本開示の赤外線センサの梁が有しうるフォノニック結晶構造の単位格子の一例を示す模式図である。 図１２Ｂは、本開示の赤外線センサの梁が有しうるフォノニック結晶構造の単位格子の別の一例を示す模式図である。 図１３は、本開示の赤外線センサの梁が有しうるフォノニック結晶構造の上記とは別の一例を模式的に示す平面図である。 図１４は、本開示の赤外線センサの梁が有しうるフォノニック結晶構造の上記とは別の一例を模式的に示す平面図である。 図１５Ａは、本開示の赤外線センサの梁が有しうるフォノニック結晶構造の単位格子の一例を示す模式図である。 図１５Ｂは、本開示の赤外線センサの梁が有しうるフォノニック結晶構造の単位格子の別の一例を示す模式図である。 図１５Ｃは、本開示の赤外線センサの梁が有しうるフォノニック結晶構造の単位格子のまた別の一例を示す模式図である。 図１５Ｄは、本開示の赤外線センサの梁が有しうるフォノニック結晶構造の単位格子の上記とは別の一例を示す模式図である。 図１６Ａは、実施形態２の赤外線センサを模式的に示す断面図である。 図１６Ｂは、実施形態２の赤外線センサを模式的に示す平面図である。 図１７Ａは、実施形態２の赤外線センサの変形例を模式的に示す断面図である。 図１７Ｂは、実施形態２の赤外線センサの変形例を模式的に示す平面図である。 図１８Ａは、実施形態３の赤外線センサを模式的に示す断面図である。 図１８Ｂは、実施形態３の赤外線センサを模式的に示す平面図である。 図１９Ａは、実施形態３の赤外線センサの変形例を模式的に示す断面図である。 図１９Ｂは、実施形態３の赤外線センサの変形例を模式的に示す平面図である。 図２０Ａは、実施形態３の赤外線センサの変形例を模式的に示す断面図である。 図２０Ｂは、実施形態３の赤外線センサの変形例を模式的に示す平面図である。 図２１は、実施形態４の赤外線センサを模式的に示す断面図である。 図２２Ａは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｂは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｃは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｄは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｅは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｆは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｇは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｈは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｉは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｊは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｋは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｌは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｍは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｎは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｏは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｐは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図２２Ｑは、本開示の赤外線センサを製造する方法の一例を説明するための模式的な断面図である。
　（本開示の基礎となった知見）
　本発明者らの検討によれば、ボロメータ型赤外線センサにおける赤外線の受光感度は、梁の断熱性能の向上だけではなく、熱雑音Ｎthermの低減によっても向上する。熱雑音Ｎthermは、赤外線センサの全電気抵抗Ｒallの１／２乗に比例するパラメータである。赤外線センサの全電気抵抗Ｒallは、典型的には、赤外線センサにおける読み出し集積回路（ＲＯＩＣ）との接続端子間の全電気抵抗である。全電気抵抗Ｒallは、典型的には、接続端子部の電気抵抗Ｒstud、接続端子と抵抗変化部とを電気的に接続する配線の電気抵抗Ｒwiring、抵抗変化部の電気抵抗Ｒthermister、及び抵抗変化部と配線との界面における界面電気抵抗Ｒinterfaceの各電気抵抗の和により表される。本開示の赤外線センサでは、第１梁及び第２梁の各々が配線として機能する。抵抗変化部の母材と、第１梁及び第２梁の母材とは同じである。このため、両者の界面におけるエネルギーバンドの傾斜を緩和でき、それ故、界面電気抵抗Ｒinterfaceが低減可能となる。界面電気抵抗Ｒinterfaceの低減は、熱雑音Ｎthermを低減させる。したがって、本開示の赤外線センサは高い受光感度を有しうる。
　（本開示の実施形態）
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施形態は、いずれも包括的、又は具体的な例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置、及び接続形態、プロセス条件、ステップ、ステップの順序等は一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
　［赤外線センサ］
　（実施形態１）
　実施形態１の赤外線センサが図１Ａ及び図１Ｂに示される。図１Ａには、図１Ｂの赤外線センサ１Ａの断面１Ａ－１Ａが示される。赤外線センサ１Ａは、熱型赤外線センサの１種であるボロメータ型赤外線センサである。赤外線センサ１Ａは、ベース基板１１、ボロメータ赤外線受光部１２、第１梁１３Ａ、及び第２梁１３Ｂを備える。第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂの各々は、ベース基板１１上の部材と接続された接続部１６Ａ，１６Ｂと、ベース基板１１から離間した離間部１７とを有する。第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂは、それぞれ、一方の端部に接続部１６Ａ，１６Ｂを有している。第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂの各々は、離間部１７において赤外線受光部１２と物理的に接合されている。赤外線受光部１２と物理的に接合されている位置は、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂの各々における他方の端部である。赤外線受光部１２は、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂによって、ベース基板１１とは離間した状態で支持されている。この離間は、ベース基板１１と赤外線受光部１２との熱的な絶縁を高めている。第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂは、導電性を有する。第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂは、赤外線受光部１２を物理的に支持する機能と、赤外線受光部１２における抵抗変化部の抵抗を検出する電流の経路、即ち配線、としての機能とを有している。
　赤外線センサ１Ａは、ベース基板１１上に配置された部材であって、ベース基板１１の上面１４から離れる方向に延びる第１支柱１５Ａ及び第２支柱１５Ｂをさらに備える。第１支柱１５Ａ及び第２支柱１５Ｂは、ベース基板１１上の部材である。第１支柱１５Ａ及び第２支柱１５Ｂは、導電性を有する。第１梁１３Ａは、接続部１６Ａにおいて第１支柱１５Ａと接続されている。第２梁１３Ｂは、接続部１６Ｂにおいて第２支柱１５Ｂと接続されている。接続部１６Ａにおいて第１梁１３Ａと第１支柱１５Ａとは、物理的かつ電気的に接続されている。接続部１６Ｂにおいて第２梁１３Ｂと第２支柱１５Ｂとは、物理的かつ電気的に接続されている。断面視において、赤外線受光部１２、第１梁１３Ａ、及び第２梁１３Ｂは、第１支柱１５Ａ及び第２支柱１５Ｂによってベース基板１１の上部で懸架されている。図１Ａ及び図１Ｂに示される赤外線センサ１Ａでは、第１支柱１５Ａ及び第２支柱１５Ｂによる上記懸架によって、ベース基板１１と赤外線受光部１２との離間が達成されている。第１支柱１５Ａ及び第２支柱１５Ｂは、赤外線受光部１２、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂを物理的に支持する機能と、赤外線受光部１２における抵抗変化部の抵抗を検出する電流の経路としての機能とを有している。
　赤外線受光部１２は、温度によって電気抵抗が変化する抵抗変化材料から構成される抵抗変化部１８を含む。抵抗変化部１８を構成する抵抗変化材料は、１種であっても２種以上であってもよいが、典型的には１種である。抵抗変化部１８は、非晶質の半導体からなる。第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂの各々は、抵抗変化材料の母材と同じ母材からなる結晶質の半導体から構成される。また、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂの各々は、離間部１７において、赤外線受光部１２の抵抗変化部１８と電気的に接続されている。抵抗変化部１８、並びに第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂは、それぞれ、上記母材から構成される半導体層２１の非晶質領域１９及び結晶質領域２０Ａ，２０Ｂである。半導体層２１は、単層である。この形態の赤外線センサ１Ａは、後述する製造方法の例から明らかであるように、半導体製造技術との親和性が高い。半導体層２１の厚さは、例えば、５０～５００ｎｍである。
　抵抗変化部１８は、非晶質の半導体から構成される。一方、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂは、結晶質の半導体から構成される。ただし、抵抗変化部１８を構成する半導体の母材と、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂを構成する半導体の母材とは、同一である。母材は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）である。母材は、Ｓｉ又はＳｉＧｅであってもよい。なお、本明細書において「結晶質の半導体」とは、結晶化された母材の含有率が、例えば５０質量％以上、７０質量％以上、８０質量％以上、９０質量％以上、さらには９５質量％以上の半導体を意味する。「結晶質の半導体」では、結晶化された母材の含有率が１００質量％であってもよい。「非晶質の半導体」とは、結晶化された母材の含有率が、例えば５０質量%未満、３０質量％未満、２０質量％未満、１０質量％未満、さらには５質量％未満の半導体を意味する。「非晶質の半導体」では、結晶化された母材の含有率が０質量％であってもよい。結晶化された母材の含有率は、例えば、Ｘ線回折により評価できる。
　第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂは、導電性を有する。このために、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂを構成する半導体では、典型的には、不純物が高濃度にドープされている。当該半導体における不純物のドープ濃度は、例えば１０17～１０23ｃｍ-3であり、１０19～１０21ｃｍ-3であってもよい。不純物は、母材を構成する元素とは異なる元素である。母材がＳｉ又はＳｉＧｅである場合、不純物は、例えば、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）である。
　第１梁１３Ａ及び／又は第２梁１３Ｂと、抵抗変化部１８との境界、すなわち境界面において、当該境界面の法線方向に沿って、母材にドープされた不純物の濃度が連続的に変化していることが好ましい。この形態では、界面電気抵抗Ｒinterfaceがより確実に低減可能となる。一例として、当該境界面の近傍において、当該境界面の法線方向に沿った、ドープされた不純物の濃度の勾配が１０１８ｃｍ－３／ｎｍ以下である形態が用いられうる。ここで、境界面の近傍とは、境界面から、境界面の法線方向に所定距離（例えば、１００ｎｍ）離間した領域までの範囲を意味する。なお、上記濃度の変化は、例えば、第１梁１３Ａ及び／又は第２梁１３Ｂを構成する半導体の母材にドープされた不純物の一部が拡散することにより達成される。
　赤外線センサ１Ａでは、赤外線受光部１２に含まれる抵抗変化部１８の抵抗の読み取りが実施される。読み取りのために、図１Ａ及び図１Ｂに示される赤外線センサ１Ａは、ベース基板１１の内部に読み出し集積回路（ＲＯＩＣ）；（図示せず）をさらに備えている。赤外線センサ１Ａは、ベース基板１１の上面１４に第１信号読み出し端子２２Ａ及び第２信号読み出し端子２２Ｂをさらに備えている。第１支柱１５ＡとＲＯＩＣとは、第１信号読み出し端子２２Ａを介して電気的に接続されている。第２支柱１５ＢとＲＯＩＣとは、第２信号読み出し端子２２Ｂを介して電気的に接続されている。抵抗変化部１８の抵抗は、第１梁１３Ａ、第２梁１３Ｂ、第１支柱１５Ａ、第２支柱１５Ｂ、第１信号読み出し端子２２Ａ、及び第２信号読み出し端子２２Ｂを介して読み取り可能である。なお、抵抗変化部１８を挟んだ第１信号読み出し端子２２Ａと第２信号読み出し端子２２Ｂとの間の電気抵抗が、上述した全電気抵抗Ｒallである。赤外線センサ１Ａは、抵抗変化部１８の抵抗を読み取るためのさらなる部材を備えていてもよい。
　赤外線受光部１２に赤外線が入射すると、赤外線受光部１２の温度が上昇する。このとき、赤外線受光部１２の温度は、熱浴であるベース基板１１及びベース基板１１上の部材から熱的に絶縁されているほど、大きく上昇する。ボロメータ赤外線受光部１２を備える赤外線センサ１Ａでは、温度上昇に伴って、赤外線受光部１２に含まれる抵抗変化部１８の抵抗が変化する。変化した抵抗に対応する電気的な信号をＲＯＩＣで処理して赤外線が検知される。処理によっては、赤外線センサ１Ａによる赤外線の強度測定、及び／又は対象物の温度測定が可能である。ただし、本開示の赤外線センサにおいて、赤外線受光部１２に含まれる抵抗変化部１８の抵抗の読み取りは、ベース基板１１の内部に設けられたＲＯＩＣによる態様に限定されない。
　図１Ａ及び図１Ｂに示される赤外線センサ１Ａでは、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂと赤外線受光部１２との物理的な接合部、及び第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂと抵抗変化部１８との電気的な接続部とは同じである。具体的には、抵抗変化部１８と第１梁１３Ａとの境界、及び抵抗変化部１８と第２梁１３Ｂとの境界が、上記物理的な接合部であるとともに上記電気的な接続部である。ただし、本開示の赤外線センサでは、上記物理的な接合部と、上記電気的な接続部とが異なっていてもよい。
　図１Ａ及び図１Ｂに示される赤外線センサ１Ａは、ベース基板１１の表面における赤外線受光部１２に対面する位置に赤外線反射膜２３をさらに備えている。この形態では、赤外線反射膜２３で反射した赤外線の利用も可能となり、赤外線センサ１Ａの受光感度のさらなる向上が可能となる。図１Ａ及び図１Ｂに示される赤外線センサ１Ａでは、赤外線反射膜２３はベース基板１１の上面１４に配置されている。平面視において、赤外線受光部１２の面積に比べて赤外線反射膜２３の面積は大きい。また、平面視において、赤外線反射膜２３は、赤外線受光部１２を囲むように配置されている。ただし、赤外線反射膜２３の具体的な形態は、図１Ａ及び図１Ｂに示される例に限定されない。赤外線反射膜２３の厚さは、例えば、５０～５００ｎｍである。本開示の赤外線センサは、赤外線反射膜２３を備えていなくてもよい。なお、本明細書において、「平面視」とは、対象物の主面に垂直な方向から対象物を視ることを意味する。また、「主面」とは、最も広い面積を有する面を意味する。
　ベース基板１１は、典型的には、半導体から構成される。半導体は、例えばＳｉである。Ｓｉから構成されるベース基板１１の上面１４には、酸化膜が形成されていてもよい。酸化膜は、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜である。ただし、ベース基板１１の構成は、上記例に限定されない。
　第１の支柱１５Ａ、第２の支柱１５Ｂ、第１信号読み出し端子２２Ａ、及び第２信号読み出し端子２２Ｂは、例えば、不純物がドープされた半導体、又は金属から構成される。金属は、例えば、チタン（Ｔｉ）又は窒化チタン（ＴｉＮ）といった低熱伝導率の種である。ただし、第１の支柱１５Ａ、第２の支柱１５Ｂ、及び信号読み出し端子２２Ａ，２２Ｂを構成する材料は、上記例に限定されない。
　ＲＯＩＣは、公知の構成を有しうる。ＲＯＩＣは、ベース基板１１の内部とは異なる場所に設けられていてもよい。ＲＯＩＣは、例えば、ベース基板１１の上面１４に設けられてもよい。
　赤外線反射膜２３は、典型的には、金属から構成される。金属は、例えば、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）である。ただし、赤外線反射膜２３を構成する材料は、上記例に限定されない。
　第１梁１３Ａにおける、赤外線受光部１２との接合部と接続部１６Ａとの間に位置する区間、及び／又は第２梁１３Ｂにおける、赤外線受光部１２との接合部と接続部１６Ｂとの間に位置する区間は、規則的に配列した複数の貫通孔を具備するフォノニック結晶構造を有していてもよい。実施形態１の赤外線センサ１Ａの一例では、第１梁１３Ａにおける、赤外線受光部１２との接合部と接続部１６Ａとの間に位置する区間は、規則的に配列した複数の貫通孔を具備する第１フォノニック結晶構造を有し、第２梁１３Ｂにおける、赤外線受光部１２との接合部と接続部１６Ｂとの間に位置する区間は、規則的に配列した複数の貫通孔を具備する第２フォノニック結晶構造を有する。上記区間は、通常、第１梁１３Ａ及び／又は第２梁１３Ｂの離間部１７に位置する。
　絶縁体及び半導体において、熱は、主として、フォノンと呼ばれる格子振動によって運ばれる。絶縁体又は半導体から構成される材料の熱伝導率は、材料が有するフォノンの分散関係により決定される。フォノンの分散関係とは、周波数と波数との関係、又はバンド構造を意味している。絶縁体及び半導体において、熱を運ぶフォノンは、１００ＧＨｚから１０ＴＨｚの幅広い周波数帯域に及ぶ。この周波数帯域は、熱の帯域である。材料の熱伝導率は、熱の帯域にあるフォノンの分散関係により定められる。
　フォノニック結晶構造によれば、貫通孔の周期構造によって、材料が有するフォノンの分散関係が制御可能である。即ち、フォノニック結晶構造によれば、材料の熱伝導率そのものが制御可能である。とりわけ、フォノニック結晶構造によるフォノニックバンドギャップ（ＰＢＧ）の形成は、材料の熱伝導率を大きく低減させうる。ＰＢＧ内にフォノンは存在できない。このため、熱の帯域に位置するＰＢＧは、熱伝導のギャップとなりうる。また、ＰＢＧ以外の周波数帯域においても、フォノンの分散曲線の傾きがＰＢＧによって小さくなる。傾きの低減はフォノンの群速度を低下させ、熱伝導速度を低下させる。これらの点は、材料の熱伝導率の低減に大きく寄与する。材料の熱伝導率は、例えば、多孔質化により低減できる。多孔質化により導入された空隙が材料の熱伝導率を減少させるためである。しかし、フォノニック結晶構造によれば、材料自身の熱伝導率が低減可能となる。このため、単なる多孔質化に比べて、熱伝導率のさらなる低減が期待される。
　上記説明から理解されるように、フォノニック結晶構造を有する区間を有する第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂでは、熱伝導率のさらなる低減が可能である。したがって、第１梁１３Ａ及び／又は第２梁１３Ｂ、特に第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂの双方、が上記区間にフォノニック結晶構造を有する場合に、赤外線センサ１Ａにおけるベース基板１１と赤外線受光部１２との熱的な絶縁はさらに向上可能となる。また、熱的な絶縁のさらなる向上により、赤外線センサ１Ａの受光感度のさらなる向上が可能となる。
　以下の説明は、第１梁１３Ａ及び／又は第２梁１３Ｂが有しうるフォノニック結晶構造に関する。これ以降、第１梁１３Ａ及び／又は第２梁１３Ｂが有しうるフォノニック結晶構造は、フォノニック結晶構造Ａと記載される。
　フォノニック結晶構造Ａの一例が図２Ａ及び図２Ｂに示される。図２Ａには、梁１３（１３Ａ）の一部を平面視した状態が示されている。図２Ｂには、梁１３（１３Ｂ）の一部を平面視した状態が示されている。梁１３（１３Ａ，１３Ｂ）は、例えば、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の厚さを有する。梁１３は、平面視において、長方形である。梁１３の長辺は、赤外線受光部１２と接続部１６Ａ，１６Ｂとを結ぶ方向、即ち、赤外線センサ１Ａにおけるマクロな熱の伝達方向、と一致している。梁１３には、梁１３の厚さ方向に延びる複数の貫通孔５０が設けられている。梁１３が有するフォノニック結晶構造Ａは、複数の貫通孔５０が面内方向に規則的に配列した二次元フォノニック結晶構造である。
　第１の梁１３Ａのフォノニック結晶構造Ａは、フォノニック結晶領域である第１ドメイン５１Ａ、及びフォノニック結晶領域である第２ドメイン５１Ｂを有する。第１ドメイン５１Ａは、平面視において、第１方向に規則的に配列した複数の貫通孔５０を具備するフォノニック単結晶構造を有する。第２ドメイン５１Ｂは、平面視において、第１方向とは異なる第２方向に規則的に配列した複数の貫通孔５０を具備するフォノニック単結晶構造を有する。各々の単結晶構造内において、複数の貫通孔５０の径及び配列周期は同一である。また、各々の単結晶構造内において、規則的に配列した複数の貫通孔５０を具備する単位格子９１Ａ又は９１Ｂの方位は同一である。第１ドメイン５１Ａ及び第２ドメイン５１Ｂの形状は、平面視において、長方形である。第１ドメイン５１Ａの形状と、第２ドメイン５１Ｂの形状とは、平面視において、同一である。
　第２の梁１３Ｂのフォノニック結晶構造Ａは、フォノニック結晶領域である第３ドメイン５１Ｃ、及びフォノニック結晶領域である第４ドメイン５１Ｄを有する。第３ドメイン５１Ｃは、平面視において、第３方向に規則的に配列した複数の貫通孔５０を具備するフォノニック単結晶構造を有する。第４ドメイン５１Ｄは、平面視において、第３方向とは異なる第４方向に規則的に配列した複数の貫通孔５０を具備するフォノニック単結晶構造を有する。各々の単結晶構造内において、複数の貫通孔５０の径及び配列周期は同一である。また、各々の単結晶構造内において、規則的に配列した複数の貫通孔５０を具備する単位格子９１Ａ又は９１Ｂの方位は同一である。第３ドメイン５１Ｃ及び第４ドメイン５１Ｄの形状は、平面視において、長方形である。第３ドメイン５１Ｃの形状と、第４ドメイン５１Ｄの形状とは、平面視において、同一である。
　図２Ａ及び図２Ｂに示されるフォノニック結晶構造Ａは、複数のフォノニック単結晶構造の複合体であるフォノニック多結晶構造５２でもある。
　図２Ａに示されるフォノニック結晶構造Ａと、図２Ｂに示されるフォノニック結晶構造Ａとは同一である。ただし、両者は互いに異なっていてもよい。
　第１梁１３Ａが有しうるフォノニック結晶構造Ａと、第２梁１３Ｂが有しうるフォノニック結晶構造Ａとは、同一であっても、互いに異なっていてもよい。
　以下、フォノニック結晶構造Ａがとりうる形態の詳細について、第１梁１３Ａが有しうるフォノニック結晶構造Ａ、換言すれば、第１ドメイン５１Ａ及び第２ドメイン５１Ｂを有するフォノニック結晶構造Ａ、を例に説明する。第２梁１３Ｂが有しうるフォノニック結晶構造Ａも、同様の形態をとりうる。第１梁１３Ａが有しうるフォノニック結晶構造Ａと第２梁１３Ｂが有しうるフォノニック結晶構造Ａとは、説明する形態の範囲内で互いに異なっていてもよい。
　フォノニック結晶領域であるドメインは、貫通孔５０の配列の周期をＰとして、平面視において、例えば、２５Ｐ2以上の面積を有する領域である。フォノニック結晶構造によってフォノンの分散関係を制御するには、ドメインは、少なくとも２５Ｐ2以上の面積を有していてもよい。平面視において正方形のドメインでは、５×Ｐ以上の周期とすることで、２５Ｐ2以上の面積が確保可能である。
　図３Ａ及び図３Ｂに示すように、フォノニック結晶構造Ａでは、第１ドメイン５１Ａにおける単位格子９１Ａの方位５３Ａと、第２ドメイン５１Ｂにおける単位格子９１Ｂの方位５３Ｂとが、平面視において、互いに異なっている。方位５３Ａと方位５３Ｂとが成す角度は、平面視において、例えば１０度以上である。ただし、単位格子９１Ａ及び単位格子９１Ｂが同一であって、ｎ回回転対称性を有する場合、方位５３Ａと方位５３Ｂとが成す角度の上限は３６０／ｎ度未満である。なお、単位格子が複数のｎに対してｎ回回転対称性を有するとき、上記角度の上限を定めるｎには最大のｎが使用される。例えば、六方格子は、２回回転対称性、３回回転対称性、及び６回回転対称性を有する。このとき、角度の上限を定めるｎには「６」が使用される。即ち、六方格子である単位格子９１Ａ，９１Ｂについて、方位５３Ａと方位５３Ｂとが成す角度は６０度未満である。フォノニック結晶構造Ａは、単位格子の方位が互いに異なる２以上のフォノニック結晶領域を少なくとも有している。この条件が満たされる限り、フォノニック結晶構造Ａは、任意のフォノニック結晶領域、及び／又はフォノニック結晶構造を有さない領域をさらに含んでいてもよい。
　単位格子の方位は、任意の規則に基づいて決定できる。ただし、異なるドメイン間において、同じ規則を適用して単位格子の方位を定める必要がある。単位格子の方位は、例えば、単位格子を構成する平行でない二辺の成す角を二等分する直線の伸長方向である。ただし、異なるドメイン間において、同じ規則で二辺を定める必要がある。
　図２Ａのフォノニック結晶構造Ａの領域Ｒ１の拡大図が、図４に示される。隣接する第１ドメイン５１Ａと第２ドメイン５１Ｂとの界面５５において、単位格子９１Ａ，９１Ｂの方位５３Ａ，５３Ｂが変化している。単位格子の方位が変化する界面５５は、フォノニック結晶構造Ａをマクロに流れる熱に対する大きな界面抵抗をもたらす。この界面抵抗は、第１ドメイン５１Ａと第２ドメイン５１Ｂとの間で生じる、フォノン群速度のミスマッチに基づく。この界面抵抗は、フォノニック結晶構造Ａを有する梁１３（１３Ａ）における熱伝導率の低減に寄与する。なお、図４において、界面５５は、平面視において、直線状に延びている。また、界面５５は、平面視において、長方形の梁１３の幅方向に延びている。幅方向は、マクロな熱の伝達方向により定められた梁１３の中心線の伸張方向に垂直な方向でありうる。界面５５は、平面視において、マクロな熱の伝達方向に垂直にフォノニック結晶構造Ａを分割している。
　図２Ａのフォノニック結晶構造Ａにおいて、第１ドメイン５１Ａにおける複数の貫通孔５０の配列の周期Ｐと、第２ドメイン５１Ｂにおける複数の貫通孔５０の配列の周期Ｐとは等しい。
　図２Ａのフォノニック結晶構造Ａにおいて、第１ドメイン５１Ａにおいて規則的に配列した複数の貫通孔５０の径と、第２ドメイン５１Ｂにおいて規則的に配列した複数の貫通孔５０の径とは等しい。
　図２Ａのフォノニック結晶構造Ａにおいて、第１ドメイン５１Ａにおける単位格子９１Ａの種類と、第２ドメイン５１Ｂにおける単位格子９１Ｂの種類とは、同一である。図２Ａの単位格子９１Ａ及び単位格子９１Ｂは、いずれも六方格子である。
　平面視による各ドメインの形状は限定されない。平面視による各ドメインの形状は、例えば、三角形、正方形及び長方形を含む多角形、円、楕円、及びこれらの複合形状である。平面視による各ドメインの形状は、不定形であってもよい。また、フォノニック結晶構造Ａが有するドメインの数は限定されない。フォノニック結晶構造Ａが有するドメインの数が多くなるほど、ドメイン間の界面による界面抵抗の作用が大きくなる。さらに、フォノニック結晶構造Ａが有する各ドメインのサイズは限定されない。
　図５及び図６に示されるフォノニック結晶構造Ａは多結晶構造５２である。多結晶構造５２では、隣接する第１ドメイン５１Ａ及び第２ドメイン５１Ｂの界面５５が、平面視において、長方形の梁１３（１３Ａ）の長辺の方向に延びている。長辺の方向は、マクロな熱の伝達方向でありうる。この点以外、図５及び図６のフォノニック結晶構造Ａは、図２Ａのフォノニック結晶構造Ａと同様の構成を有する。界面５５は、平面視において、マクロな熱の伝達方向に平行にフォノニック結晶構造Ａを分割している。なお、図６は、図５の領域Ｒ２の拡大図である。
　図２Ａ及び図５のフォノニック結晶構造Ａでは、平面視において、第１ドメイン５１Ａのサイズ及び第２ドメイン５１Ｂのサイズが同一である。ただし、平面視において、フォノニック構造Ａが有する第１ドメイン５１Ａ及び第２ドメイン５１Ｂのサイズは互いに異なっていてもよい。
　図７及び図８に示されるフォノニック結晶構造Ａは多結晶構造５２である。多結晶構造５２では、平面視において、第２ドメイン５１Ｂが第１ドメイン５１Ａにより囲まれている。第１ドメイン５１Ａ及び第２ドメイン５１Ｂの形状は、平面視において、長方形である。ただし、第１ドメイン５１Ａのサイズと第２ドメイン５１Ｂのサイズとは、平面視において、異なっている。第２ドメイン５１Ｂと、第２ドメイン５１Ｂを囲む第１ドメイン５１Ａとの界面５５は、平面視において、第２ドメイン５１Ｂの外縁を構成している。これらの点以外、図７及び図８のフォノニック結晶構造Ａは、図２Ａのフォノニック結晶構造Ａと同様の構成を有する。なお、図８は、図７の領域Ｒ３の拡大図である。
　また、図７及び図８のフォノニック結晶構造Ａでは、界面５５が屈曲部を有している。
　さらに、図７及び図８のフォノニック結晶構造Ａは、梁１３（１３Ａ）の辺に接していない第２ドメイン５１Ｂを有する。
　図９に示されるフォノニック結晶構造Ａは、多結晶構造５２である。多結晶構造５２では、平面視において、第１ドメイン５１Ａと第２ドメイン５１Ｂとが離間して配置されている。より具体的には、平面視において、貫通孔５０を有さない領域２０１が、梁１３（１３Ａ）の長辺方向における第１ドメイン５１Ａと第２ドメイン５１Ｂとの間に設けられている。この点以外、図９のフォノニック結晶構造Ａは、図２Ａのフォノニック結晶構造Ａと同様の構成を有する。
　図１０に示されるフォノニック結晶構造Ａは、多結晶構造５２である。多結晶構造５２では、平面視において、第１ドメイン５１Ａと第２ドメイン５１Ｂとが離間して配置されている。より具体的には、平面視において、ランダムに設けられた貫通孔５０を有する領域２０２が、梁１３（１３Ａ）の長辺方向における第１ドメイン５１Ａと第２ドメイン５１Ｂとの間に設けられている。領域２０２では、平面視において、貫通孔５０は規則的に配列していない。又は、領域２０２では、平面視において、規則的に配列した領域の面積が、例えば、２５Ｐ2未満である。ここで、Ｐは、貫通孔５０の配列の周期である。この点以外、図１０のフォノニック結晶構造Ａは、図２Ａのフォノニック結晶構造Ａと同様の構成を有する。
　図１１に示されるフォノニック結晶構造Ａは、多結晶構造５２である。多結晶構造５２は、平面視において、互いに異なった形状を有する複数のドメイン５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅ，５１Ｆ及び５１Ｇを含んでいる。各々のドメイン内において、複数の貫通孔５０の配列の周期、及び単位格子の方位は同一である。しかし、ドメイン５１Ａから５１Ｇ間では、単位格子の方位が各々互いに異なっている。また、平面視において、ドメイン５１Ａから５１Ｇのサイズ及び形状は互いに異なっている。この形態では、これまで例示した形態に比べて、フォノニック結晶構造Ａの全体で見たときに、より多くの単位格子の方位が存在する。このため、ドメイン間で単位格子の方位が異なることに基づいて熱伝導率を低下させる効果がより顕著となる。また、この形態では、ドメイン間の界面５５が、平面視において、複数のランダムな方向に延びている。このため、界面抵抗に基づいて熱伝導率を低下させる効果がより顕著となる。
　また、図１１のフォノニック結晶構造Ａでは、隣接する第１ドメイン５１Ａと第２ドメイン５１Ｂとの界面５５が、平面視において、梁１３（１３Ａ）の幅方向から傾いた方向に延びている。界面５５は、平面視において、屈曲部も有している。
　フォノニック結晶構造Ａである多結晶構造５２は、貫通孔５０の配列の周期Ｐ及び／又は貫通孔５０の径Ｄが互いに異なる第１ドメイン５１Ａ及び第２ドメイン５１Ｂを含んでいてもよい。図１２Ａに示される第１ドメイン５１Ａにおける貫通孔５０の径Ｄと、図１２Ｂに示される第２ドメイン５１Ｂにおける貫通孔５０の径Ｄとは互いに異なっている。なお、図１２Ａに示される第１ドメイン５１Ａにおける貫通孔５０の配列の周期Ｐと、図１２Ｂに示される第２ドメイン５１Ｂにおける貫通孔５０の配列の周期Ｐとは同一である。
　図１３に示されるフォノニック結晶構造Ａは、相対的に小さな周期Ｐ及び径Ｄを有する複数の貫通孔５０が規則的に配列した第１ドメイン５１Ａと、相対的に大きな周期Ｐ及び径Ｄを有する複数の貫通孔５０が規則的に配列した第２ドメイン５１Ｂとを有する。また、図１３のフォノニック結晶構造Ａは、相対的に小さな周期Ｐ及び径Ｄを有する複数の貫通孔５０を具備する領域９２と、相対的に大きな周期Ｐ及び径Ｄを有する複数の貫通孔５０を具備する領域９３とを有する。領域９２と領域９３とは隣接している。領域９２及び領域９３は、それぞれ、図１１の例と同様に、平面視において、互いに異なった形状を有し、かつ、単位格子の方位が各々互いに異なる複数のドメインを含んでいる。また、領域９２及び領域９３は、マクロな熱の伝達方向に垂直にフォノニック結晶構造Ａを分割している。この形態では、第１ドメイン５１Ａで形成されるフォノニックバンドギャップの周波数帯域と第２ドメイン５１Ｂで形成されるフォノニックバンドギャップの周波数帯域とが異なるため、熱伝導率の低減の効果が特に顕著となる。
　図１４に示されるフォノニック結晶構造Ａでは、相対的に小さな周期Ｐ及び径Ｄを有する複数の貫通孔５０が規則的に配列した第１ドメイン５１Ａと、相対的に大きな周期Ｐ及び径Ｄを有する複数の貫通孔５０が規則的に配列した第２ドメイン５１Ｂとを含む。図１４のフォノニック結晶構造Ａは、平面視において、互いに異なった形状を有し、かつ、単位格子の方位が各々互いに異なる複数のドメインを含んでいる。この形態では、第１ドメイン５１Ａで形成されるフォノニックバンドギャップの周波数帯域と第２ドメイン５１Ｂで形成されるフォノニックバンドギャップの周波数帯域とが異なるため、熱伝導率の低減の効果が特に顕著となる。
　貫通孔５０の配列の周期Ｐは、例えば、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。これは、熱を運ぶフォノンの波長が、主として、１ｎｍから３００ｎｍの範囲に及ぶためである。周期Ｐは、平面視において隣接する貫通孔５０間の中心間距離により定められる（図１２Ａ，１２Ｂ参照）。
　貫通孔５０の径Ｄは、周期Ｐに対する比Ｄ／Ｐにより表して、例えば、Ｄ／Ｐ≧０．５である。比Ｄ／Ｐ＜０．５である場合、梁１３（１３Ａ，１３Ｂ）における空隙率が過度に低下して、熱伝導率が十分に低下しないことがある。比Ｄ／Ｐの上限は、隣接する貫通孔５０同士が接しないために、例えば、０．９未満である。径Ｄは、貫通孔５０の開口の径である。貫通孔５０の開口の形状が平面視において円である場合、径Ｄは当該円の直径である。貫通孔５０の開口の形状は平面視において円でなくてもよい。この場合、径Ｄは、開口の面積と同じ面積を有する仮想の円の直径により定められる（図１２Ａ，１２Ｂ参照）。
　規則的に配列した複数の貫通孔５０を具備する単位格子９１の種類は、例えば、正方格子（図１５Ａ）、六方格子（図１５Ｂ）、長方格子（図１５Ｃ）、及び面心長方格子（図１５Ｄ）である。ただし、単位格子９１の種類は、これらの例に限定されない。
　第１梁１３Ａ及び／又は第２梁１３Ｂが有しうるフォノニック結晶構造Ａは、上述した構造に限定されない。フォノニック結晶構造Ａは、例えば、特開２０１７－２２３６４４号公報に開示の構造であってもよい。ただし、図２Ａ及び図２Ｂをはじめとして上述した各図に示される、単位格子の方位が互いに異なる２以上のフォノニック結晶領域を有するフォノニック結晶構造Ａでは、梁１３の熱伝導率のさらなる低減、即ち、断熱性のさらなる向上、が可能となる。これは、以下の理由による。
　本発明者らの検討によれば、フォノニック結晶構造によってもたらされる熱伝導率の低減の程度は、熱の伝達方向と、フォノニック結晶構造の単位格子の方位（orientation）とが成す角度に依存する。これは、ＰＢＧの帯域広さ、ＰＢＧの数、及びフォノンの平均群速度といった熱伝導に関わる要素が、当該角度に依存するためと考えられる。また、熱の伝達に関して、マクロ的には高温から低温の方向にフォノンは流れる。一方、ナノメートルのオーダーにあるミクロ領域に着目すると、フォノンの流れる方向には指向性がみられない。即ち、ミクロ的にはフォノンの流れる方向は一様ではない。単位格子の方位が一様に揃った複数のフォノニック結晶領域を有するフォノニック結晶構造Ａでは、ミクロで見て、ある特定の方向に流れるフォノンに対しては相互作用が最大となるものの、それ以外の方向に流れるフォノンに対しては相互作用が弱まる。一方、単位格子の方位が互いに異なる２以上のフォノニック結晶領域を有するフォノニック結晶構造Ａでは、ミクロで見て、複数の方向に流れる各フォノンに対する相互作用を高めることができる。これにより、梁１３の熱伝導率のさらなる低減が可能となる。
　（実施形態２）
　実施形態２の赤外線センサが図１６Ａ及び図１６Ｂに示される。図１６Ａには、図１６Ｂの赤外線センサ１Ｂの断面１６Ａ－１６Ａが示される。赤外線センサ１Ｂは、熱型赤外線センサの１種であるボロメータ型赤外線センサである。
　赤外線センサ１Ｂでは、赤外線受光部１２が赤外線吸収層２４をさらに有する。赤外線吸収層２４は、抵抗変化部１８の上に配置されている。この形態では、赤外線センサ１Ｂの受光感度のさらなる向上が可能となる。なお、実施形態２の赤外線センサ１Ｂが備える赤外線吸収層２４は、抵抗変化部１８に直接的に接している。また、平面視したときに、抵抗変化部１８の面積に比べて赤外線吸収層２４の面積は小さい。また、平面視したときに、赤外線吸収層２４は、抵抗変化部１８に囲まれるように配置されている。ただし、赤外線吸収層２４の具体的な形態は、図１６Ａ及び図１６Ｂに示される例に限定されない。
　赤外線吸収層２４を構成する材料は、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｌ、銅（Ｃｕ）等の金属、ＳｉＯ2等の酸化物、ＴｉＮ、窒化ケイ素（ＳｉＮ）等の窒化物である。ただし、赤外線吸収層２４を構成する材料は、上記例に限定されない。赤外線吸収層２４が導電性を有する場合、図１７Ａ及び図１７Ｂに示されるように、抵抗変化部１８と赤外線吸収層２４との間に絶縁層２５を配置することが望ましい。絶縁層２５を構成する材料は、例えば、ＳｉＯ2等の酸化物である。ただし、絶縁層２５を構成する材料は、上記例に限定されない。絶縁層２５が配置される場合、赤外線受光部１２は、抵抗変化部１８と絶縁層２５と赤外線吸収層２４とを有する。絶縁層２５及び赤外線吸収層２４は、抵抗変化部１８上に、この順に積層されている。なお、図１７Ａには、図１７Ｂの赤外線センサ１Ｂの断面１７Ａ－１７Ａが示される。
　赤外線吸収層２４の厚さは、赤外線吸収層２４が導電性を有する場合は、例えば、５～１００ｎｍであり、赤外線吸収層２４が絶縁性を有する場合は、例えば、１００～１０００ｎｍである。絶縁層２５の厚さは、例えば、１０～３００ｎｍである。
　実施形態２の赤外線センサ１Ｂにおけるその他の構成は、好ましい形態を含め、実施形態１の赤外線センサ１Ａにおける対応する構成と同様である。また、実施形態２の赤外線センサ１Ｂの作動原理は、実施形態１の赤外線センサ１Ａの作動原理と同じである。
　（実施形態３）
　実施形態３の赤外線センサが図１８Ａ及び図１８Ｂに示される。図１８Ａには、図１８Ｂの赤外線センサ１Ｃの断面１８Ａ－１８Ａが示される。赤外線センサ１Ｃは、熱型赤外線センサの１種であるボロメータ型赤外線センサである。
　赤外線センサ１Ｃは、ベース基板１１の上に絶縁層２６をさらに備える。断面視において、絶縁層２６は、ベース基板１１の上面１４と、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂ（半導体層２１）との間に配置されている。平面視において、絶縁層２６は、赤外線受光部１２及び赤外線反射膜２３を囲むように配置されている。また、第１支柱１５Ａにおける信号読み出し端子２２Ａと第１梁１３Ａとの間の区間は、絶縁層２６により囲まれている。第２支柱１５Ｂにおける信号読み出し端子２２Ｂと第２梁１３Ｂとの間の区間は、絶縁層２６により囲まれている。
　絶縁層２６を構成する材料は、例えば、ＳｉＯ2等の酸化物である。ただし、絶縁層２６を構成する材料は、上記例に限定されない。
　また、赤外線センサ１Ｃでは、半導体層２１の双方の端部が非晶質領域１９である。
　実施形態３の赤外線センサ１Ｃにおけるその他の構成は、好ましい形態を含め、実施形態１の赤外線センサ１Ａ、又は実施形態２の赤外線センサ１Ｂにおける対応する構成と同様である。また、実施形態３の赤外線センサ１Ｃの作動原理は、実施形態１の赤外線センサ１Ａの作動原理と同じである。
　実施形態３の赤外線センサ１Ｃの別の具体的な一例が、図１９Ａ及び図１９Ｂに示される。図１９Ａには、図１９Ｂの赤外線センサ１Ｃの断面１９Ａ－１９Ａが示される。図１９Ａ及び図１９Ｂに示される赤外線センサ１Ｃでは、赤外線受光部１２が赤外線吸収層２４をさらに有する。赤外線吸収層２４は、抵抗変化部１８の上に配置されている。この形態では、赤外線センサ１Ｃの受光感度のさらなる向上が可能となる。赤外線吸収層２４は、好ましい形態を含め、実施形態２の説明において上述した形態をとりうる。
　実施形態３の赤外線センサ１Ｃのまた別の具体的な一例が、図２０Ａ及び図２０Ｂに示される。図２０Ａには、図２０Ｂの赤外線センサ１Ｃの断面２０Ａ－２０Ａが示される。図２０Ａ及び図２０Ｂに示される赤外線センサ１Ｃでは、赤外線受光部１２が絶縁層２５と赤外線吸収層２４とをさらに有する。絶縁層２５及び赤外線吸収層２４は、抵抗変化部１８上に、この順に積層されている。赤外線吸収層２４及び絶縁層２５は、好ましい形態を含め、実施形態２の説明において上述した形態をとりうる。
　（実施形態４）
　実施形態４の赤外線センサが図２１に示される。図２１に示される赤外線センサ１Ｄは、熱型赤外線センサの１種であるボロメータ型赤外線センサである。赤外線センサ１Ｄは、ベース基板１１、ボロメータ赤外線受光部１２、第１梁１３Ａ、及び第２梁１３Ｂを備える。第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂの各々は、ベース基板１１と接続された接続部１６Ａ，１６Ｂと、ベース基板１１から離間した離間部１７とを有する。第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂは、それぞれ、一方の端部に接続部１６Ａ，１６Ｂを有している。第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂの各々は、離間部１７において赤外線受光部１２と物理的に接合されている。赤外線受光部１２と物理的に接合されている位置は、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂの各々における他方の端部である。赤外線受光部１２は、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂによって、ベース基板１１とは離間した状態で支持されている。この離間は、ベース基板１１と赤外線受光部１２との熱的な絶縁を高めている。第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂは、導電性を有する。第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂは、赤外線受光部１２を物理的に支持する機能と、赤外線受光部１２における抵抗変化部１８の抵抗を検出する電流の経路、即ち配線、としての機能とを有している。
　ベース基板１１は、赤外線受光部１２が設けられた上面１４に凹部２７を有する。平面視において、赤外線受光部１２の面積に比べて凹部２７の面積は大きい。また、平面視において、赤外線受光部１２は、凹部２７の外縁に囲まれている。凹部２７は、赤外線受光部１２、並びに第１梁１３Ａの離間部１７及び第２梁１３Ｂの離間部１７と、ベース基板１１との間に位置している。第１梁１３Ａは、接続部１６Ａにおいてベース基板１１と物理的に接続されている。第２梁１３Ｂは、接続部１６Ｂにおいてベース基板１１と物理的に接続されている。断面視において、赤外線受光部１２、並びに第１梁１３Ａの離間部１７及び第２梁１３Ｂの離間部１７は、ベース基板１１の凹部２７上に懸架されている。この懸架により、ベース基板１１と赤外線受光部１２との熱的な絶縁が高められる。
　赤外線センサ１Ｄでは、赤外線受光部１２に含まれる抵抗変化部１８の抵抗の読み取りが実施される。読み取りのために、図２１に示される赤外線センサ１Ｄは、ベース基板１１の内部にＲＯＩＣ（図示せず）をさらに備えている。第１梁１３Ａの接続部１６ＡとＲＯＩＣとは電気的に接続されている。第２梁１３Ｂの接続部１６ＢとＲＯＩＣとは電気的に接続されている。抵抗変化部１８の抵抗は、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂを介して読み取り可能である。赤外線センサ１Ｄは、抵抗変化部１８の抵抗を読み取るためのさらなる部材を備えていてもよい。
　赤外線受光部１２に赤外線が入射すると、赤外線受光部１２の温度が上昇する。このとき、赤外線受光部１２の温度は、熱浴であるベース基板１１から熱的に絶縁されているほど、大きく上昇する。ボロメータ赤外線受光部１２を備える赤外線センサ１Ｄでは、温度上昇に伴って、抵抗変化部１８の抵抗が変化する。変化した抵抗に対応する電気的な信号をＲＯＩＣで処理して赤外線が検知される。処理によっては、赤外線センサ１Ｄによる赤外線の強度測定、及び／又は対象物の温度測定が可能である。ただし、上述のように、本開示の赤外線センサにおいて、抵抗変化部１８の抵抗の読み取りは、ベース基板１１の内部に設けられたＲＯＩＣによる態様に限定されない。
　実施形態１の赤外線センサ１Ａと実施形態４の赤外線センサ１Ｄとは、ベース基板１１の上面１４に対する赤外線受光部１２、第１梁１３Ａ、及び第２梁１３Ｂの懸架の方式が異なる。また、実施形態４の赤外線センサ１Ｄでは、赤外線反射膜２３が凹部２７の底面に配置されている。ただし、ベース基板１１の表面における赤外線受光部１２に対面する位置に赤外線反射膜２３が配置されている点において、赤外線センサ１Ｄの構成は赤外線センサ１Ａの構成と同じである。実施形態４の赤外線センサ１Ｄにおけるその他の構成は、好ましい形態を含め、実施形態１の赤外線センサ１Ａにおける対応する構成と同様である。また、実施形態４の赤外線センサ１Ｄは、実施形態２及び実施形態３の赤外線センサ１Ｂ，１Ｃが備える赤外線吸収層２４をさらに備えていてもよく、赤外線吸収層２４及び絶縁層２５をさらに備えていてもよい。
　本開示の赤外線センサは、本発明の効果が得られる限り、上述した以外の任意の部材を有していてもよい。
　［赤外線センサアレイ］
　実施形態１～４の赤外線センサ１Ａ～１Ｄは、原理上、単独で赤外線センサとして機能する。個々の赤外線センサを一画素として、複数の赤外線センサをベース基板１１上にアレイ状に配列させてもよい。配列は、典型的には、二次元アレイ状である。複数の赤外線センサが配列したアレイ構造により、例えば、有限の温度を有する物体のイメージング、及び／又は赤外線放射、若しくはレーザー光線の強度分布の評価が可能となる。なお、アレイ状に配列される複数の赤外線センサの少なくとも一部が、本開示の赤外線センサであればよい。アレイ状に配列される複数の赤外線センサの全部が、本開示の赤外線センサであってもよい。本開示には、赤外線センサアレイであって、二次元アレイ状に配置された複数の赤外線センサを具備し、当該複数の赤外線センサが本開示の赤外線センサを含むセンサアレイが含まれる。
　［赤外線センサの製造方法］
　本開示の赤外線センサは、化学気相成長（ＣＶＤ）、スパッタリング、及び蒸着等の各種の薄膜形成手法；電子線リソグラフィー、フォトリソグラフィー、ブロック共重合体リソグラフィー、及び選択的エッチング等の各種の微細加工手法及びパターン形成手法；並びにドーピング及びイオン注入等による非晶質化、結晶質化、導電性の付与等の各種の改質手法；の組み合わせによる製造が可能である。ブロック共重合体リソグラフィーは、フォノニック結晶構造Ａの形成に適している。不純物のドーピングにより、半導体に対する導電性の付与が可能である。結晶質の半導体に対して、当該半導体の母材を構成する元素のイオンを注入することにより、非晶質化が可能である。
　本開示の赤外線センサを製造する方法の一例が、図２２Ａ～図２２Ｑの参照により、以下に説明される。ただし、以下の方法により製造する赤外線センサ１Ｅは、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂがフォノニック結晶構造Ａを有している。本開示の赤外線センサを製造する方法は、以下の例に限定されない。
　図２２Ａ：ベース基板１１が準備される。次に、ベース基板１１の上面１４に金属層が形成される。金属層は、例えば、Ｃｒ層である。金属層は、例えば、スパッタリングにより形成される。金属層の厚さは、例えば２００ｎｍである。形成された金属層の上にフォトレジスト１０１が形成される。フォトレジスト１０１を用いたフォトリソグラフィー及び選択的エッチングによって金属層が微細加工されて、赤外線反射膜２３、第１読み出し端子２２Ａ、及び第２読み出し端子２２Ｂを形成する。
　図２２Ｂ：フォトレジスト１０１が除去される。赤外線反射膜２３、第１読み出し端子２２Ａ、及び第２読み出し端子２２Ｂを覆うように犠牲層１０２が形成される。犠牲層１０２は、例えば、ＳｉＯ2層である。犠牲層１０２は、例えば、ＣＶＤにより形成される。犠牲層１０２の厚さは、例えば、１～４μｍである。犠牲層１０２の厚さは、この方法により製造する赤外線センサ１Ｅにおける赤外線受光部２とベース基板１１との離間距離に相当する。
　図２２Ｃ：犠牲層１０２の上に、結晶質の半導体層１０３が形成される。半導体層１０３は、例えば、Ｓｉ層又はＳｉＧｅ層である。半導体層１０３は、例えば、ＣＶＤにより形成される。半導体層１０３の厚さは、例えば、１００ｎｍである。
　図２２Ｄ：半導体層１０３の上にフォトレジスト１０４が形成される。フォトリソグラフィーにより、半導体層１０３における第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂとすべき領域１０３Ａ及び領域１０３Ｂが露出される。次に、露出された領域１０３Ａ及び領域１０３Ｂに対して、イオン注入により不純物をドーピングする。不純物は、例えば、Ｂ又はＰである。イオン注入量は、例えば、１０17～１０23ｃｍ-3であり、１０19～１０21ｃｍ-3であってもよい。
　図２２Ｅ：フォトレジスト１０４が除去される。加熱により全体を活性化処理する。加熱温度は、例えば、１０００℃である。活性化処理により、イオン注入された領域１０３Ａ及び領域１０３Ｂに対して導電性が付与される。導電性が付与された領域は、後の微細加工及びパターン形成によって、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂとなる。
　図２２Ｆ：半導体層１０３の上にフォトレジスト１０５が形成される。フォトリソグラフィーにより、半導体層１０３における抵抗変化部１８とすべき領域１０３Ｃが露出される。次に、露出された領域１０３Ｃに対して、半導体層１０３の母材を構成する元素と同一の元素のイオンがイオン注入されて領域１０３Ｃが非晶質化される。非晶質化された領域１０３Ｃは、後の微細加工及びパターン形成によって、抵抗変化部１８となる。半導体層１０３の双方の端部は、結晶質ではあるが、導電性を有さない領域１０７として残される（図２２Ｇ参照）。
　図２２Ｇ：半導体層１０３の上にハードマスク１０６が形成される。ハードマスク１０６は、例えば、ＳｉＯ2層である。ハードマスク１０６は、例えば、ＣＶＤにより形成される。ハードマスク１０６の厚さは、例えば、２５ｎｍである。ハードマスク１０６は、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂが有するフォノニック結晶構造Ａの形成に使用される。
　図２２Ｈ：ハードマスク１０６の上にフォトレジスト１０８が形成される。フォトリソグラフィーにより、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂにおけるフォノニック結晶構造Ａを形成すべき領域と平面視において一致するハードマスク１０６の領域が露出される。次に、ハードマスク１０６における露出された領域に対して、ブロック共重合体の自己組織化膜１０９が形成される。自己組織化膜１０９は、フォノニック結晶構造Ａを形成するためのブロック共重合体リソグラフィーに使用される。
　図２２Ｉ：ブロック共重合体リソグラフィーにより、規則的に配列した複数の貫通孔１１０がハードマスク１０６に形成される。フォトレジスト１０８及び自己組織化膜１０９が除去される。
　図２２Ｊ：ハードマスク１０６の上に、フォトレジストが形成される。フォトリソグラフィーにより半導体層１０３を微細加工及びパターン形成して、第１梁１３Ａ、第２梁１３Ｂ、及び抵抗変化部１８が形成される。第１梁１３Ａ、第２梁１３Ｂ、及び抵抗変化部１８は、単層の半導体層２１を構成する。
　図２２Ｋ：ハードマスク１０６上のフォトレジストが除去される。ハードマスク１０６をレジストとする選択的エッチングによって、第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂに対して、平面視したときに、複数の貫通孔１１０に対応する位置に規則的に配列した複数の貫通孔５０が形成される。形成された複数の貫通孔５０は、フォノニック結晶構造Ａを構成する。
　図２２Ｌ：ハードマスク１０６が除去される。
　図２２Ｍ：半導体層２１の上にフォトレジスト１１２が形成される。フォトリソグラフィーにより、半導体層２１及び犠牲層１０２にコンタクトホール１１３が形成され、第１読み出し端子２２Ａ及び第２読み出し端子２２Ｂを露出させる。
　図２２Ｎ：形成されたコンタクトホール１１３に金属が堆積されて、第１支柱１５Ａ及び第２支柱１５Ｂを形成する。堆積される金属は、例えば、Ａｌである。第１支柱１５Ａ及び第２支柱１５Ｂは、例えば、スパッタリングにより形成される。
　図２２Ｏ：半導体層２１の上に、絶縁層２５が形成される。形成された絶縁層２５は、平面視において、抵抗変化部１８により囲まれている。絶縁層２５は、例えば、ＳｉＮ層である。絶縁層２５は、例えば、ＣＶＤにより形成される。絶縁層２５の厚さは、例えば、２０ｎｍである。絶縁層２５の形成には、フォトリソグラフィーを利用できる。
　図２２Ｐ：絶縁層２５の上に、赤外線吸収層２４が形成される。形成された赤外線吸収層２４は、平面視において、絶縁層２５により囲まれている。赤外線吸収層２４は、例えば、ＴｉＮ層である。赤外線吸収層２４は、例えば、スパッタリングにより形成される。赤外線吸収層２４の厚さは、例えば、８ｎｍである。
　図２２Ｑ：犠牲層１０２が、例えば、気相フッ化水素（ＨＦ）エッチングにより除去される。このようにして、本開示の赤外線センサの１形態である赤外線センサ１Ｅが製造される。なお、犠牲層１０２をパターンエッチングすることにより、絶縁層２６が形成可能である。
　上記製造方法では、抵抗変化材料及び抵抗変化材料を含む抵抗変化部１８を、結晶質の半導体の母材に対して当該母材を構成する元素のイオンを注入することにより形成している。換言すれば、本開示は、本開示の赤外線センサの製造方法であって、抵抗変化部１８を、結晶質の母材に対して当該母材を構成する元素のイオンを注入することにより形成する方法を含む。
　上記製造方法により製造される赤外線センサ１Ｅでは、赤外線受光部１２は、抵抗変化材料から構成される抵抗変化部１８を含み、抵抗変化部１８、並びに第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂは、それぞれ、同じ母材から構成される半導体層２１の非晶質領域及び結晶質領域である。また、上記製造方法では、結晶質の母材から構成される結晶性層である半導体層１０３をベース基板１１から離間した位置に形成し（図２２Ｃ）、形成した半導体層１０３の一部の領域１０３Ｃに対して母材を構成する元素のイオンを注入することで半導体層１０３の一部に非晶質領域を形成して、前記形成した非晶質領域に対応する抵抗変化部１８と、母材の結晶質が維持された結晶質領域に対応する第１梁１３Ａ及び第２梁１３Ｂとを有する半導体層２１を形成している。換言すれば、本開示は、本開示の赤外線センサの製造方法であって、以下の方法を含む：抵抗変化部、並びに第１梁及び第２梁は、それぞれ、上記母材から構成される半導体層の非晶質領域及び結晶質領域である。結晶質の母材から構成される結晶性層をベース基板から離間した位置に形成し、形成した結晶性層の一部の領域に対して母材を構成する元素のイオンを注入することで当該結晶性層の一部に非晶質領域を形成して、形成した非晶質領域に対応する抵抗変化部と、母材の結晶質が維持された結晶質領域に対応する第１梁及び第２梁とを有する半導体層を形成する。
　本開示の赤外線センサは、従来の赤外線センサの用途を含む種々の用途に使用できる。
　１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ　赤外線センサ
　１１　ベース基板
　１２　（ボロメータ）赤外線受光部
　１３　梁
　１３Ａ　第１梁
　１３Ｂ　第２梁
　１４　上面
　１５Ａ　第１支柱
　１５Ｂ　第２支柱
　１６Ａ　（第１梁の）接続部
　１６Ｂ　（第２梁の）接続部
　１７　離間部
　１８　抵抗変化部
　１９　非晶質領域
　２０Ａ，２０Ｂ　結晶質領域
　２１　半導体層
　２２Ａ　第１読み出し端子
　２２Ｂ　第２読み出し端子
　２３　赤外線反射膜
　２４　赤外線吸収層
　２５　絶縁層
　２６　絶縁層
　２７　凹部
　５０　貫通孔
　５１Ａ　第１ドメイン
　５１Ｂ　第２ドメイン
　５２　フォノニック多結晶構造
　５３Ａ，５３Ｂ　方位
　５５　界面
　３１Ａ　第１の支柱
　３１Ｂ　第２の支柱
　９１，９１Ａ，９１Ｂ　単位格子
　９２　領域
　９３　領域
　１０１　フォトレジスト
　１０２　犠牲層
　１０３　半導体層
　１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ　領域
　１０４　フォトレジスト
　１０５　フォトレジスト
　１０６　ハードマスク
　１０７　領域
　１０８　フォトレジスト
　１０９　自己組織化膜
　１１０　貫通孔
　１１２　フォトレジスト
　１１３　コンタクトホール
　２０１　領域
　２０２　領域

Claims (15)

  1. 　赤外線センサであって、
    　　ベース基板；
    　　ボロメータ赤外線受光部；
    　　第１梁；及び
    　　第２梁；
    　を具備し、
    　ここで、
    　前記第１梁及び前記第２梁の各々は、前記ベース基板、及び／又は前記ベース基板上の部材と接続された接続部と、前記ベース基板から離間した離間部と、を有し、かつ、前記離間部において前記赤外線受光部と物理的に接合され、
    　前記赤外線受光部は、前記第１梁及び前記第２梁によって、前記ベース基板とは離間した状態で支持されており、
    　前記赤外線受光部は、温度によって電気抵抗が変化する抵抗変化材料から構成される抵抗変化部を含み、
    　前記抵抗変化部は、非晶質の半導体からなり、
    　前記第１梁及び前記第２梁の各々は、前記抵抗変化材料の母材と同じ母材からなる結晶質の半導体から構成され、かつ、前記離間部において前記抵抗変化部と電気的に接続されている、
    　赤外線センサ。
  2. 　請求項１に記載の赤外線センサであって、
    　前記母材が、シリコン又はシリコンゲルマニウムである、
    　赤外線センサ。
  3. 　請求項１又は２に記載の赤外線センサであって、
    　前記赤外線受光部は、絶縁層と、赤外線吸収層と、をさらに含み、
    　前記絶縁層及び前記赤外線吸収層は、前記抵抗変化部上に、この順に積層されている、
    　赤外線センサ。
  4. 　請求項１～３のいずれかに記載の赤外線センサであって、
    　前記抵抗変化部、並びに前記第１梁及び前記第２梁は、それぞれ、前記母材から構成される半導体層の非晶質領域及び結晶質領域である、
    　赤外線センサ。
  5. 　請求項１～４のいずれかに記載の赤外線センサであって、
    　前記赤外線センサは、前記ベース基板上に配置された、前記ベース基板の上面から離れる方向に延びる第１支柱及び第２支柱をさらに具備し、
    　ここで、
    　前記第１支柱及び前記第２支柱は導電性を有し、
    　前記第１梁は、前記接続部において前記第１支柱に接続されており、
    　前記第２梁は、前記接続部において前記第２支柱に接続されており、
    　断面視において、前記赤外線受光部、前記第１梁、及び前記第２梁が、前記第１支柱及び前記第２支柱によって前記ベース基板の上部で懸架されている、
    　赤外線センサ。
  6. 　請求項１～４のいずれかに記載の赤外線センサであって、
    　前記ベース基板が凹部を有し、
    　前記凹部は、前記赤外線受光部、並びに前記第１梁の前記離間部及び前記第２梁の前記離間部と、前記ベース基板との間に位置しており、
    　前記第１梁及び前記第２梁の各々は、前記接続部において前記ベース基板に接続されており、
    　断面視において、前記赤外線受光部、並びに前記第１梁の前記離間部及び前記第２梁の前記離間部は、前記ベース基板の前記凹部上に懸架されている、
    　赤外線センサ。
  7. 　請求項１～６のいずれかに記載の赤外線センサであって、
    　前記赤外線センサは、前記ベース基板の表面における前記赤外線受光部に対面する位置に赤外線反射膜をさらに具備する、
    　赤外線センサ。
  8. 　請求項１～７のいずれかに記載の赤外線センサであって、
    　前記赤外線センサは、前記ベース基板の内部に読み出し集積回路（ＲＯＩＣ）をさらに具備する、
    　赤外線センサ。
  9. 　請求項１～８のいずれかに記載の赤外線センサであって、
    　前記第１梁における、前記赤外線受光部との接合部と、前記接続部との間に位置する区間は、規則的に配列した複数の貫通孔を具備する第１フォノニック結晶構造を有し、
    　前記第２梁における、前記赤外線受光部との接合部と、前記接続部との間に位置する区間は、規則的に配列した複数の貫通孔を具備する第２フォノニック結晶構造を有する、
    　赤外線センサ。
  10. 　請求項９に記載の赤外線センサであって、
    　前記第１フォノニック結晶構造は、フォノニック結晶領域である第１ドメイン及び第２ドメインを含み、
    　前記第１ドメインは、平面視において、第１方向に規則的に配列した前記複数の貫通孔を具備し、
    　前記第２ドメインは、平面視において、前記第１方向とは異なる第２方向に規則的に配列した前記複数の貫通孔を具備し、
    　前記第２フォノニック結晶構造は、フォノニック結晶領域である第３ドメイン及び第４ドメインを含み、
    　前記第３ドメインは、平面視において、第３方向に規則的に配列した前記複数の貫通孔を具備し、
    　前記第４ドメインは、平面視において、前記第３方向とは異なる第４方向に規則的に配列した前記複数の貫通孔を具備する、
    　赤外線センサ。
  11. 　請求項１～１０のいずれかに記載の赤外線センサであって、
    　前記第１梁及び前記第２梁は不純物がドープされており、前記第１梁及び前記第２梁と抵抗変化部との境界面では、前記境界面の法線方向に沿って、前記ドープされた不純物の濃度が連続的に変化している、
    　赤外線センサ。
  12. 　請求項１１に記載の赤外線センサであって、
    　前記境界面の近傍において、前記境界面の法線方向に沿った、ドープされた前記不純物の濃度の勾配は１０１８ｃｍ－３／ｎｍ以下であり、
    　ここで、前記境界面の近傍は、前記境界面から、前記境界面の法線方向に所定距離離間した領域までの範囲である、
    　赤外線センサ。
  13. 　赤外線センサアレイであって、
    　二次元アレイ状に配置された複数の赤外線センサを具備し、
    　ここで、
    　前記複数の赤外線センサは、請求項１～１２のいずれかに記載の赤外線センサを含む、
    　赤外線センサアレイ。
  14. 　請求項１～１２のいずれかに記載の赤外線センサの製造方法であって、
    　ここで、
    　前記抵抗変化部を、結晶質の前記母材に対して前記母材を構成する元素のイオンを注入することにより形成する、
    　赤外線センサの製造方法。
  15. 　請求項１４に記載の赤外線センサの製造方法であって、
    　前記抵抗変化部、並びに前記第１梁及び前記第２梁は、それぞれ、前記母材から構成される半導体層の非晶質領域及び結晶質領域であり、
    　ここで、
    　前記結晶質の母材から構成される結晶性層を前記ベース基板から離間した位置に形成し、
    　前記形成した結晶性層の一部の領域に対して前記母材を構成する元素のイオンを注入することで当該結晶性層の一部に非晶質領域を形成して、前記形成した非晶質領域に対応する前記抵抗変化部と、前記母材の結晶質が維持された結晶質領域に対応する前記第１梁及び前記第２梁とを有する前記半導体層を形成する、
    　赤外線センサの製造方法。
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