JP2000111396A - 赤外線検出素子およびその製造方法 - Google Patents
赤外線検出素子およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】赤外線検出素子におけるサーモパイルを構成す
る抵抗膜の断面形状の高さ／幅の比（アスペクト比）を
大きくし、感度を高めたり、強度を高める。 【解決手段】基板１の上面に熱分離領域１１が形成さ
れ、この熱分離領域１１を覆うようにメンブレン１０が
形成される。メンブレン１０は梁１５で基板１に支持さ
れ、表面に赤外線吸収膜５が設けられる。梁１５には、
高さ／幅が１以上のｎ型およびｐ型ポリＳｉ抵抗７，８
が形成される。ｎ型およびｐ型ポリＳｉ抵抗７，８の一
端は赤外線吸収膜５で温接点１３により互いに接続され
るとともに、他端は基板１上で冷接点１４にそれぞれ接
続される。
る抵抗膜の断面形状の高さ／幅の比（アスペクト比）を
大きくし、感度を高めたり、強度を高める。 【解決手段】基板１の上面に熱分離領域１１が形成さ
れ、この熱分離領域１１を覆うようにメンブレン１０が
形成される。メンブレン１０は梁１５で基板１に支持さ
れ、表面に赤外線吸収膜５が設けられる。梁１５には、
高さ／幅が１以上のｎ型およびｐ型ポリＳｉ抵抗７，８
が形成される。ｎ型およびｐ型ポリＳｉ抵抗７，８の一
端は赤外線吸収膜５で温接点１３により互いに接続され
るとともに、他端は基板１上で冷接点１４にそれぞれ接
続される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーモパイルを用
いた赤外線検出素子およびその製造方法に関する。
いた赤外線検出素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】サーモパイルを用いた熱型赤外線検出素
子は、受光した赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸
収体を有する受光部と、発生した熱量に基づいて起電力
を発生するサーモパイルを有する温度検出部とから構成
される。そして、受光部と温度検出部が梁部により基板
上に支持された構造を有する。このような赤外線検出素
子では、赤外線吸収体の発熱により温度が上昇する受光
部と基板との間が熱的に分離され、温度検出部は受光部
と基板との温度差に応じて電気信号に変化を生じさせ
る。
子は、受光した赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸
収体を有する受光部と、発生した熱量に基づいて起電力
を発生するサーモパイルを有する温度検出部とから構成
される。そして、受光部と温度検出部が梁部により基板
上に支持された構造を有する。このような赤外線検出素
子では、赤外線吸収体の発熱により温度が上昇する受光
部と基板との間が熱的に分離され、温度検出部は受光部
と基板との温度差に応じて電気信号に変化を生じさせ
る。
【０００３】上述した赤外線検出素子には、多種多様な
ニーズに適合するように高感度化と高強度化が要求され
ている。赤外線検出素子の感度Ｒは、次式（１）で表す
ことができる。
ニーズに適合するように高感度化と高強度化が要求され
ている。赤外線検出素子の感度Ｒは、次式（１）で表す
ことができる。
【数１】Ｒ＝ｎ・α・Ｒth （１） ただし、ｎ：サーモカップルの対数、α：ゼーベック係
数、Ｒth：赤外線検出素子全体の熱抵抗である。
数、Ｒth：赤外線検出素子全体の熱抵抗である。
【０００４】熱抵抗Ｒthは次式（２）の関係があるの
で、式（２）を式（１）に代入することにより式（３）
を得る。
で、式（２）を式（１）に代入することにより式（３）
を得る。
【数２】Ｒth＝Ｌ／（ｒ・ｂ・ｈ） （２） ただし、Ｌ：サーモパイルの長さ、ｒ：サーモパイル１
つの熱係数、ｂ：サーモパイルを構成する抵抗膜の幅、
ｈ：サーモパイルを構成する抵抗膜の高さである。
つの熱係数、ｂ：サーモパイルを構成する抵抗膜の幅、
ｈ：サーモパイルを構成する抵抗膜の高さである。
【数３】Ｒ＝ｎ・α・Ｌ／（ｒ・ｂ・ｈ） （３） 感度Ｒを高くするためには、式（３）における（ｂ・
ｈ）を小さく、すなわちサーモパイルを構成する抵抗膜
の断面積を小さくすればよいことがわかる。
ｈ）を小さく、すなわちサーモパイルを構成する抵抗膜
の断面積を小さくすればよいことがわかる。
【０００５】次に、赤外線検出素子の強度に関してサー
モパイルを構成する抵抗膜に発生する応力σは次式
（４）で表すことができる。
モパイルを構成する抵抗膜に発生する応力σは次式
（４）で表すことができる。
【数４】σ＝６・Ｍ／（ｂ・ｈ2 ） （４） ただし、Ｍ：外力によりサーモパイルを構成する抵抗膜
に作用するモーメントである。
に作用するモーメントである。
【０００６】サーモパイルを構成する抵抗膜に発生する
応力σが小さいほど強度が高くなり、上式（４）より、
サーモパイルを構成する抵抗膜に発生する応力σを小さ
くするためには、サーモパイルを構成する抵抗膜の断面
積（ｂ・ｈ）を大きくすればよいことがわかる。また、
式（４）から、断面積（ｂ・ｈ）が同じ場合には幅に対
する高さの比率（高さ／幅＝ｈ／ｂ）を高めれば応力σ
を小さく、すなわち、強度を高くできることがわかる。
応力σが小さいほど強度が高くなり、上式（４）より、
サーモパイルを構成する抵抗膜に発生する応力σを小さ
くするためには、サーモパイルを構成する抵抗膜の断面
積（ｂ・ｈ）を大きくすればよいことがわかる。また、
式（４）から、断面積（ｂ・ｈ）が同じ場合には幅に対
する高さの比率（高さ／幅＝ｈ／ｂ）を高めれば応力σ
を小さく、すなわち、強度を高くできることがわかる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、赤外
線検出素子においては、感度を高める目的からサーモパ
イルを構成する抵抗膜の断面積を小さくするとサーモパ
イルの強度が低くなるというトレードオフの関係があ
る。また、従来の技術では、赤外線検出素子の製造に用
いるステッパー装置の精度やプロセス等により、サーモ
パイルを構成する抵抗膜の断面形状における高さ／幅の
比（アスペクト比と呼ぶ）が１以下である。
線検出素子においては、感度を高める目的からサーモパ
イルを構成する抵抗膜の断面積を小さくするとサーモパ
イルの強度が低くなるというトレードオフの関係があ
る。また、従来の技術では、赤外線検出素子の製造に用
いるステッパー装置の精度やプロセス等により、サーモ
パイルを構成する抵抗膜の断面形状における高さ／幅の
比（アスペクト比と呼ぶ）が１以下である。
【０００８】数値例をあげて説明すると、所定の感度を
得るように製造されたサーモパイルを構成する抵抗膜の
断面形状の高さと幅は、それぞれ数千 、数μｍという
値であるので、アスペクト比が１以下となり機械的強度
が弱く歩留まりや信頼性を保つのが困難という問題があ
る。
得るように製造されたサーモパイルを構成する抵抗膜の
断面形状の高さと幅は、それぞれ数千 、数μｍという
値であるので、アスペクト比が１以下となり機械的強度
が弱く歩留まりや信頼性を保つのが困難という問題があ
る。
【０００９】本発明の目的は、サーモパイルを構成する
抵抗膜の断面形状の高さ／幅の比（アスペクト比）を大
きくし、高感度で強度も備えた赤外線検出素子およびそ
の製造方法を提供することにある。
抵抗膜の断面形状の高さ／幅の比（アスペクト比）を大
きくし、高感度で強度も備えた赤外線検出素子およびそ
の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】（１）請求項１の発明
は、赤外線を受光する受光部５と、受光部５の温度上昇
を検出するサーモパイルＳＰを含む温度検出部２０と、
受光部５および温度検出部２０を支持する基板１とから
構成される赤外線検出素子に適用される。そして、サー
モパイルＳＰを構成する抵抗膜７，８の断面形状におけ
る高さ／幅の比を１以上にすることにより上述した目的
を達成する。 （２）請求項２の発明による赤外線検出素子の製造方法
は、請求項１に記載の赤外線検出素子を製造する方法に
おいて、少なくとも基板１の上面に酸化膜３を形成する
工程と、酸化膜３をサーモパイルＳＰの形状に即した形
状にパターニングする工程と、パターニングされた酸化
膜３上にサーモパイルＳＰとなる抵抗膜を形成する工程
と、パターニングされた酸化膜３に接する抵抗膜７，８
が残るように抵抗膜を除去してサーモパイルＳＰを形成
する工程とを有することにより上述した目的を達成す
る。
は、赤外線を受光する受光部５と、受光部５の温度上昇
を検出するサーモパイルＳＰを含む温度検出部２０と、
受光部５および温度検出部２０を支持する基板１とから
構成される赤外線検出素子に適用される。そして、サー
モパイルＳＰを構成する抵抗膜７，８の断面形状におけ
る高さ／幅の比を１以上にすることにより上述した目的
を達成する。 （２）請求項２の発明による赤外線検出素子の製造方法
は、請求項１に記載の赤外線検出素子を製造する方法に
おいて、少なくとも基板１の上面に酸化膜３を形成する
工程と、酸化膜３をサーモパイルＳＰの形状に即した形
状にパターニングする工程と、パターニングされた酸化
膜３上にサーモパイルＳＰとなる抵抗膜を形成する工程
と、パターニングされた酸化膜３に接する抵抗膜７，８
が残るように抵抗膜を除去してサーモパイルＳＰを形成
する工程とを有することにより上述した目的を達成す
る。
【００１１】なお、上記課題を解決するための手段で
は、わかりやすく説明するために実施の形態の図と対応
づけたが、これにより本発明が実施の形態に限定される
ものではない。
は、わかりやすく説明するために実施の形態の図と対応
づけたが、これにより本発明が実施の形態に限定される
ものではない。
【００１２】
【発明の効果】本発明による赤外線検出素子によれば、
温度検出部におけるサーモパイルを構成する抵抗膜の断
面形状のアスペクト比を１以上になるように大きくした
ので、赤外線検出素子が同じ感度を有する場合には、断
面形状のアスペクト比が１以下である従来の赤外線検出
素子よりも温度検出部の強度を高くすることができ、温
度検出部が同じ強度を有する場合には、従来の赤外線検
出素子よりも感度を高くすることができる。また、サー
モパイルの形状に即した酸化膜をパターニングにより形
成し、その酸化膜を覆うように抵抗膜を形成した後、パ
ターニングされた酸化膜と接する抵抗膜が残るように抵
抗膜を除去することにより、サーモパイルを構成する抵
抗膜の断面形状のアスペクト比を１以上に大きくするよ
うにしたので、サーモパイルを高精度に低コストで作成
することができる。
温度検出部におけるサーモパイルを構成する抵抗膜の断
面形状のアスペクト比を１以上になるように大きくした
ので、赤外線検出素子が同じ感度を有する場合には、断
面形状のアスペクト比が１以下である従来の赤外線検出
素子よりも温度検出部の強度を高くすることができ、温
度検出部が同じ強度を有する場合には、従来の赤外線検
出素子よりも感度を高くすることができる。また、サー
モパイルの形状に即した酸化膜をパターニングにより形
成し、その酸化膜を覆うように抵抗膜を形成した後、パ
ターニングされた酸化膜と接する抵抗膜が残るように抵
抗膜を除去することにより、サーモパイルを構成する抵
抗膜の断面形状のアスペクト比を１以上に大きくするよ
うにしたので、サーモパイルを高精度に低コストで作成
することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 −赤外線検出素子の構造− 図１は本発明の実施の形態による赤外線検出素子の構造
を示す図である。図２は図１の赤外線検出素子を上から
見た平面図であり、図３は図２の赤外線検出素子のＡ−
Ａ’における断面図を示し、図４はＢ−Ｂ’における断
面図である。赤外線検出素子は、熱分離領域としての空
所１１が形成されたシリコン基板１と、熱分離領域１１
の上部を覆うように形成されたメンブレン１０の上面に
薄膜として形成された赤外線吸収膜５と、赤外線吸収膜
５と基板１とを熱的に分離して支持する梁部１５と、赤
外線吸収膜５の温度上昇を検出するための温度検出素子
２０とから構成される。温度検出素子２０は梁部１５上
に形成され、赤外線吸収膜５と梁部１５は熱分離領域１
１上に位置している。
施の形態を説明する。 −赤外線検出素子の構造− 図１は本発明の実施の形態による赤外線検出素子の構造
を示す図である。図２は図１の赤外線検出素子を上から
見た平面図であり、図３は図２の赤外線検出素子のＡ−
Ａ’における断面図を示し、図４はＢ−Ｂ’における断
面図である。赤外線検出素子は、熱分離領域としての空
所１１が形成されたシリコン基板１と、熱分離領域１１
の上部を覆うように形成されたメンブレン１０の上面に
薄膜として形成された赤外線吸収膜５と、赤外線吸収膜
５と基板１とを熱的に分離して支持する梁部１５と、赤
外線吸収膜５の温度上昇を検出するための温度検出素子
２０とから構成される。温度検出素子２０は梁部１５上
に形成され、赤外線吸収膜５と梁部１５は熱分離領域１
１上に位置している。
【００１４】温度検出素子２０は、ｐ型ポリＳｉ抵抗７
とｎ型ポリＳｉ抵抗８とが直列に接続されたサーモパイ
ルＳＰで構成され、温接点１３は赤外線吸収膜５に、冷
接点１４は基板１にそれぞれ接続されている。サーモパ
イルＳＰを構成する抵抗膜の断面形状のアスペクト比
（ｈ／ｂ）は１より大きい。赤外線吸収膜５は、基板１
から熱的に分離された熱分離領域１１の上部のメンブレ
ン１０に形成されているため、赤外線吸収膜５および温
度検出素子２０と基板１との間の直接的な熱伝導は生じ
ない。図３および図４において符号２は窒化膜、４は酸
化膜、６は保護膜、９はアルミ配線、１２はエッチング
孔であり、これらは後述する赤外線検出素子の製造方法
の項において説明する。
とｎ型ポリＳｉ抵抗８とが直列に接続されたサーモパイ
ルＳＰで構成され、温接点１３は赤外線吸収膜５に、冷
接点１４は基板１にそれぞれ接続されている。サーモパ
イルＳＰを構成する抵抗膜の断面形状のアスペクト比
（ｈ／ｂ）は１より大きい。赤外線吸収膜５は、基板１
から熱的に分離された熱分離領域１１の上部のメンブレ
ン１０に形成されているため、赤外線吸収膜５および温
度検出素子２０と基板１との間の直接的な熱伝導は生じ
ない。図３および図４において符号２は窒化膜、４は酸
化膜、６は保護膜、９はアルミ配線、１２はエッチング
孔であり、これらは後述する赤外線検出素子の製造方法
の項において説明する。
【００１５】図１および図２に示す赤外線検出素子によ
る温度検出動作を説明する。赤外線検出素子に入射する
赤外線は、赤外線吸収膜５によって吸収され熱に変換さ
れ、赤外線吸収膜５の温度が上昇する。この温度上昇
は、熱伝導により温度検出素子２０の温接点１３まで伝
わり、温接点１３の温度が上昇する。上述した熱分離領
域１１の効果により、赤外線吸収膜５と温度検出素子２
０から下部に位置する基板１へ直接的な熱伝導が生じな
いため、温接点１３と基板１に接続されている冷接点１
４との間には吸収した赤外線の量に応じた温度差が生
じ、ゼーベック効果による起電力が生じる。
る温度検出動作を説明する。赤外線検出素子に入射する
赤外線は、赤外線吸収膜５によって吸収され熱に変換さ
れ、赤外線吸収膜５の温度が上昇する。この温度上昇
は、熱伝導により温度検出素子２０の温接点１３まで伝
わり、温接点１３の温度が上昇する。上述した熱分離領
域１１の効果により、赤外線吸収膜５と温度検出素子２
０から下部に位置する基板１へ直接的な熱伝導が生じな
いため、温接点１３と基板１に接続されている冷接点１
４との間には吸収した赤外線の量に応じた温度差が生
じ、ゼーベック効果による起電力が生じる。
【００１６】サーモパイルＳＰ全体の熱起電力Ｓは、各
々のポリＳｉ抵抗７，８の熱起電力の和として表され、
一般に次式（５）のようになる。
々のポリＳｉ抵抗７，８の熱起電力の和として表され、
一般に次式（５）のようになる。
【数５】Ｓ＝ｎ・（αp ＋αn ）・Ｒth・Ｐ （５） ただし、ｎ：サーモカップルの対数、αp ：ｐ型ポリＳ
ｉ抵抗７のゼーベック係数、αn ：ｎ型ポリＳｉ抵抗８
のゼーベック係数、Ｒth：メンブレン１０の合成抵抗、
Ｐ：入射エネルギーである。
ｉ抵抗７のゼーベック係数、αn ：ｎ型ポリＳｉ抵抗８
のゼーベック係数、Ｒth：メンブレン１０の合成抵抗、
Ｐ：入射エネルギーである。
【００１７】以上の実施の形態では、サーモパイルＳＰ
を構成する抵抗膜７，８の断面形状におけるアスペクト
比（ｈ／ｂ）が１以上の値になるようにしたので、本実
施の形態における赤外線検出素子は次のような利点を有
する。 −強度について− 赤外線検出素子の感度を一定とする場合には、式（３）
よりサーモパイルＳＰを構成するポリＳｉ抵抗７または
８の断面積（ｂ・ｈ）が一定である。各ポリＳｉ抵抗７
または８に発生する応力は、式（４）よりポリＳｉ抵抗
７または８の断面積と高さの積（ｂ・ｈ2）と反比例の
関係にあるので、同じ断面積であれば高さが高いほど、
すなわち、ポリＳｉ抵抗７または８の断面形状における
アスペクト比（ｈ／ｂ）が大きいほどその強度を高くで
きる。すなわち、赤外線検出素子の感度を損なうことな
くポリＳｉ抵抗７または８、すなわち、サーモパイルＳ
Ｐの強度を高くできる。 −感度について− 赤外線検出素子の強度を一定とする場合には、式（４）
よりサーモパイルＳＰを構成するポリＳｉ抵抗７または
８の断面積と高さの積（ｂ・ｈ2）が一定である。この
条件下でアスペクト比（ｈ／ｂ）を大きくすると、断面
積（ｂ・ｈ）が小さくなるので、式（３）により感度を
高くできる。すなわち、ポリＳｉ抵抗７または８、すな
わちサーモパイルＳＰの強度を損なうことなく赤外線検
出素子の感度を高くできる。
を構成する抵抗膜７，８の断面形状におけるアスペクト
比（ｈ／ｂ）が１以上の値になるようにしたので、本実
施の形態における赤外線検出素子は次のような利点を有
する。 −強度について− 赤外線検出素子の感度を一定とする場合には、式（３）
よりサーモパイルＳＰを構成するポリＳｉ抵抗７または
８の断面積（ｂ・ｈ）が一定である。各ポリＳｉ抵抗７
または８に発生する応力は、式（４）よりポリＳｉ抵抗
７または８の断面積と高さの積（ｂ・ｈ2）と反比例の
関係にあるので、同じ断面積であれば高さが高いほど、
すなわち、ポリＳｉ抵抗７または８の断面形状における
アスペクト比（ｈ／ｂ）が大きいほどその強度を高くで
きる。すなわち、赤外線検出素子の感度を損なうことな
くポリＳｉ抵抗７または８、すなわち、サーモパイルＳ
Ｐの強度を高くできる。 −感度について− 赤外線検出素子の強度を一定とする場合には、式（４）
よりサーモパイルＳＰを構成するポリＳｉ抵抗７または
８の断面積と高さの積（ｂ・ｈ2）が一定である。この
条件下でアスペクト比（ｈ／ｂ）を大きくすると、断面
積（ｂ・ｈ）が小さくなるので、式（３）により感度を
高くできる。すなわち、ポリＳｉ抵抗７または８、すな
わちサーモパイルＳＰの強度を損なうことなく赤外線検
出素子の感度を高くできる。
【００１８】−赤外線検出素子の製造方法− 図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態による赤外
線検出素子を製造するプロセスフロー図である。図２の
平面図のＣ−Ｃ’における断面図で表した図であり、こ
の図を参照してプロセス順に説明する。 （ａ）まず、Ｓｉ等からなる基板１の主表面に、温度検
出素子２０となるｐ型ポリＳｉ抵抗７およびｎ型ポリＳ
ｉ抵抗８を支持する窒化膜２を形成する。
線検出素子を製造するプロセスフロー図である。図２の
平面図のＣ−Ｃ’における断面図で表した図であり、こ
の図を参照してプロセス順に説明する。 （ａ）まず、Ｓｉ等からなる基板１の主表面に、温度検
出素子２０となるｐ型ポリＳｉ抵抗７およびｎ型ポリＳ
ｉ抵抗８を支持する窒化膜２を形成する。
【００１９】（ｂ）次に、窒化膜２の上面を覆うように
パターニング用酸化膜３を膜厚約５μｍに形成し、形成
した酸化膜３のうち、図２における符号７および８で示
された領域に挟まれた部分を残してその他の部分をドラ
イエッチングにより除去する。この処理によりパターニ
ング用酸化膜３は、次工程で形成するｐ型ポリＳｉ抵抗
７とｎ型ポリＳｉ抵抗８とからなるサーモパイルＳＰの
形状に即した形状にパターニングされる。さらに、パタ
ーニングされた酸化膜３を覆うように化学蒸着法（ＣＶ
Ｄ）等によりポリＳｉ抵抗を形成し、ポリＳｉ抵抗に対
してイオン注入による不純物の導入を行う。すなわち、
パターニングされた酸化膜３の一側面側と他の側面側と
に形成されたポリＳｉ抵抗の抵抗値に差が生じるよう
に、パターニング酸化膜３の両側に形成されたポリＳｉ
抵抗に不純物をそれぞれ添加する。そして、パターニン
グ酸化膜３を覆うように形成され、不純物導入されたｐ
型ポリＳｉ抵抗７およびｎ型ポリＳｉ抵抗８を、ドライ
エッチングによりｐ型およびｎ型ポリＳｉ抵抗７，８そ
れぞれの線幅が約２μｍとなるように除去する。これに
より、パターニング酸化膜３の両側面には、図５（ｂ）
において縦方向に図示される高さと、横方向に図示され
る幅との比（アスペクト比）が１以上である薄いｐ型ポ
リＳｉ抵抗７とｎ型ポリＳｉ抵抗８が形成される。
パターニング用酸化膜３を膜厚約５μｍに形成し、形成
した酸化膜３のうち、図２における符号７および８で示
された領域に挟まれた部分を残してその他の部分をドラ
イエッチングにより除去する。この処理によりパターニ
ング用酸化膜３は、次工程で形成するｐ型ポリＳｉ抵抗
７とｎ型ポリＳｉ抵抗８とからなるサーモパイルＳＰの
形状に即した形状にパターニングされる。さらに、パタ
ーニングされた酸化膜３を覆うように化学蒸着法（ＣＶ
Ｄ）等によりポリＳｉ抵抗を形成し、ポリＳｉ抵抗に対
してイオン注入による不純物の導入を行う。すなわち、
パターニングされた酸化膜３の一側面側と他の側面側と
に形成されたポリＳｉ抵抗の抵抗値に差が生じるよう
に、パターニング酸化膜３の両側に形成されたポリＳｉ
抵抗に不純物をそれぞれ添加する。そして、パターニン
グ酸化膜３を覆うように形成され、不純物導入されたｐ
型ポリＳｉ抵抗７およびｎ型ポリＳｉ抵抗８を、ドライ
エッチングによりｐ型およびｎ型ポリＳｉ抵抗７，８そ
れぞれの線幅が約２μｍとなるように除去する。これに
より、パターニング酸化膜３の両側面には、図５（ｂ）
において縦方向に図示される高さと、横方向に図示され
る幅との比（アスペクト比）が１以上である薄いｐ型ポ
リＳｉ抵抗７とｎ型ポリＳｉ抵抗８が形成される。
【００２０】（ｃ）次いで、ｐ型ポリＳｉ抵抗７とｎ型
ポリＳｉ抵抗８を絶縁分離するため、両ポリＳｉ抵抗を
覆う厚さの酸化膜４を形成する。そして、図２の符号１
３で示される温接点を形成する領域の酸化膜４をエッチ
ング処理により除去し、アルミ配線９にてｐ型ポリＳｉ
抵抗７とｎ型ポリＳｉ抵抗８とを直列に接続して温接点
１３を形成する。再び、酸化膜４およびアルミ配線９の
上からアルミ配線９を覆い隠す厚さの酸化膜４を形成
し、酸化膜４の上にはプラズマＳｉＮ膜等からなる保護
膜６を形成する。
ポリＳｉ抵抗８を絶縁分離するため、両ポリＳｉ抵抗を
覆う厚さの酸化膜４を形成する。そして、図２の符号１
３で示される温接点を形成する領域の酸化膜４をエッチ
ング処理により除去し、アルミ配線９にてｐ型ポリＳｉ
抵抗７とｎ型ポリＳｉ抵抗８とを直列に接続して温接点
１３を形成する。再び、酸化膜４およびアルミ配線９の
上からアルミ配線９を覆い隠す厚さの酸化膜４を形成
し、酸化膜４の上にはプラズマＳｉＮ膜等からなる保護
膜６を形成する。
【００２１】（ｄ）最後に、図１の符号１２で示す部分
を赤外線吸収膜５の上から基板１の表面が露出するまで
削り、このエッチング孔１２からヒドラジン等のアルカ
リ系エッチング液を用いて基板１の一部を除去する。す
なわち、基板１の窒化膜２で保護されないエッチング孔
１２からエッチング液が浸食し、基板１のメンブレン１
０の下部を（１１１）面に沿って除去し、熱分離領域と
なる四角錐状の空所１１を形成する。この処理により、
素子中央部メンブレン１０および梁部１５は、基板１か
ら物理的、熱的に分離された熱分離領域１１の上部に形
成される。その後、最上部には、金黒（Ａｕ−ｂｌａｃ
ｋ）からなる赤外線吸収膜５を形成する。
を赤外線吸収膜５の上から基板１の表面が露出するまで
削り、このエッチング孔１２からヒドラジン等のアルカ
リ系エッチング液を用いて基板１の一部を除去する。す
なわち、基板１の窒化膜２で保護されないエッチング孔
１２からエッチング液が浸食し、基板１のメンブレン１
０の下部を（１１１）面に沿って除去し、熱分離領域と
なる四角錐状の空所１１を形成する。この処理により、
素子中央部メンブレン１０および梁部１５は、基板１か
ら物理的、熱的に分離された熱分離領域１１の上部に形
成される。その後、最上部には、金黒（Ａｕ−ｂｌａｃ
ｋ）からなる赤外線吸収膜５を形成する。
【００２２】特許請求の範囲における各構成要素と、発
明の実施の形態における各構成要素との対応について説
明すると、赤外線吸収膜５が受光部に、温度検出素子２
０が温度検出部に、ｐ型ポリＳｉ抵抗７とｎ型ポリＳｉ
抵抗８が抵抗膜に、パターニング用酸化膜３が酸化膜に
それぞれ対応する。
明の実施の形態における各構成要素との対応について説
明すると、赤外線吸収膜５が受光部に、温度検出素子２
０が温度検出部に、ｐ型ポリＳｉ抵抗７とｎ型ポリＳｉ
抵抗８が抵抗膜に、パターニング用酸化膜３が酸化膜に
それぞれ対応する。
【図１】本発明の実施の形態による赤外線検出素子の構
造を示す斜視図
造を示す斜視図
【図２】
図１の赤外線検出素子を上から見た
平面図
図１の赤外線検出素子を上から見た
平面図
【図３】図２の赤外線検出素子のＡ−Ａ’における断面
図
図
【図４】図２の赤外線検出素子のＢ−Ｂ’における断面
図
図
【図５】赤外線検出素子を製造するプロセスを、図２の
赤外線検出素子のＣ−Ｃ’における断面図で示したプロ
セスフロー図
赤外線検出素子のＣ−Ｃ’における断面図で示したプロ
セスフロー図
１…基板、２…窒化膜、３…パターニング用酸化膜、４
…酸化膜、５…赤外線吸収膜、６…保護膜、７…ｐ型ポ
リＳｉ抵抗、８…ｎ型ポリＳｉ抵抗、９…アルミ配線、
１０…メンブレン、１１…熱分離領域、１２…エッチン
グ孔、１３…温接点、１４…冷接点、１５…梁部、１６
…基板１の（１１１）面、２０…温度検出素子、ＳＰ…
サーモパイル
…酸化膜、５…赤外線吸収膜、６…保護膜、７…ｐ型ポ
リＳｉ抵抗、８…ｎ型ポリＳｉ抵抗、９…アルミ配線、
１０…メンブレン、１１…熱分離領域、１２…エッチン
グ孔、１３…温接点、１４…冷接点、１５…梁部、１６
…基板１の（１１１）面、２０…温度検出素子、ＳＰ…
サーモパイル
Claims (2)
- 【請求項１】赤外線を受光する受光部と、前記受光部の
温度上昇を検出するサーモパイルを含む温度検出部と、
前記受光部および前記温度検出部を支持する基板とから
構成される赤外線検出素子において、 前記サーモパイルを構成する抵抗膜の断面形状における
高さ／幅の比を１以上にしたことを特徴とする赤外線検
出素子。 - 【請求項２】請求項１に記載の赤外線検出素子を製造す
る方法において、 少なくとも基板の上面に酸化膜を形成する工程と、 前記酸化膜を前記サーモパイルの形状に即した形状にパ
ターニングする工程と、 前記パターニングされた酸化膜上に前記サーモパイルと
なる抵抗膜を形成する工程と、 前記パターニングされた酸化膜に接する抵抗膜が残るよ
うに前記抵抗膜を除去してサーモパイルを形成する工程
とを有することを特徴とする赤外線検出素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10284543A JP2000111396A (ja) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | 赤外線検出素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10284543A JP2000111396A (ja) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | 赤外線検出素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000111396A true JP2000111396A (ja) | 2000-04-18 |
Family
ID=17679823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10284543A Pending JP2000111396A (ja) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | 赤外線検出素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000111396A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7193212B2 (en) | 2004-07-09 | 2007-03-20 | Nissan Motor Co., Ltd. | Infrared radiation detecting device |
| JP2007178323A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Toshiba Corp | 赤外線検出素子およびその製造方法と赤外線カメラ |
| JP2009250856A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Nissan Motor Co Ltd | 赤外線検知素子 |
| US7687774B2 (en) | 2005-11-15 | 2010-03-30 | Nissan Motor Co., Ltd. | Infrared ray sensing element and method of producing the same |
| JP2011145296A (ja) * | 2010-01-18 | 2011-07-28 | Heimann Sensor Gmbh | モノリシックシリコン微細加工式サーモパイル赤外線センサー |
| GB2521474A (en) * | 2013-12-22 | 2015-06-24 | Melexis Technologies Nv | Infrared thermal sensor with beams having different widths |
| JP7485581B2 (ja) | 2020-10-16 | 2024-05-16 | セイコーＮｐｃ株式会社 | 赤外線センサ素子及び赤外線センサ |
-
1998
- 1998-10-06 JP JP10284543A patent/JP2000111396A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7193212B2 (en) | 2004-07-09 | 2007-03-20 | Nissan Motor Co., Ltd. | Infrared radiation detecting device |
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| KR20150084722A (ko) * | 2010-01-18 | 2015-07-22 | 하이만 센서 게엠베하 | 모놀리식 Ｓｉ-마이크로 기계 써모파일 적외선 센서 |
| KR101869066B1 (ko) * | 2010-01-18 | 2018-06-20 | 하이만 센서 게엠베하 | 모놀리식 Ｓｉ-마이크로 기계 써모파일 적외선 센서 |
| GB2521474A (en) * | 2013-12-22 | 2015-06-24 | Melexis Technologies Nv | Infrared thermal sensor with beams having different widths |
| US9791319B2 (en) | 2013-12-22 | 2017-10-17 | Melexis Technologies Nv | Infrared thermal sensor with beams having different widths |
| JP7485581B2 (ja) | 2020-10-16 | 2024-05-16 | セイコーＮｐｃ株式会社 | 赤外線センサ素子及び赤外線センサ |
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Legal Events
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