JP4208846B2 - 非冷却赤外線検出素子 - Google Patents
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Description
図1は本発明の第1実施形態の非冷却赤外線検出素子の断面図、図2は図1中のB−B線より下を見た平面図である。
(a工程)シリコン基板100を準備し、シリコン基板100上に検出セル11と、支持部16と、配線部17を形成する。検出セル11は、熱電変換部111、その周囲を被覆する絶縁層112、熱電変換部111上に絶縁層112を介して形成された第1反射層113、およびその周囲を被覆する絶縁層191を含む。熱電変換部111は、シリコンのpn接合ダイオードや、酸化バナジウム(VOx)のようなボロメータ材料などからなる。支持部16は配線層162とその周囲を被覆する絶縁層161を含む。配線部17は配線層172とその周囲を被覆する絶縁層171を含む。この際、図2に示すようなカギ型のパターンをなす一対の支持部16を形成するようにエッチングホール163を形成し、さらに支持部16の上部をエッチングする。
(c工程)検出セル11上面が露出するように第1犠牲層201の一部をエッチングする。
(d工程)全面に、下部の保護層211、第1吸収層131、および第2反射層151を堆積する。第1吸収層131の材料としては、たとえばTiNが用いられる。第2反射層151をエッチングして、絶縁層191上で第1反射層(配線層)113以外の領域に重なる領域および第1犠牲層201上で支持部16に重なる領域に第2反射層151を残す。配線層17の中央上部の第1吸収層131および保護層211をエッチングして、第1犠牲層201の表面の一部を露出させるとともに、検出セル11上では第1吸収層131のパターンをほぼ第1反射層113のパターンと重なるように形成する。その後、残存する第2反射層151および第1吸収層131の上に上部の保護層211を形成する。
(f工程)検出セル11上の第2犠牲層202の一部を貫通するまでエッチングし、エッチングホールを形成する。このとき、エッチングホールは、検出セル11上で第1反射層(配線層)113のない領域(第2吸収領域A2)に形成する。これは、本実施形態では、第1吸収領域A1の方が第2吸収領域A2よりも吸収効率が高く、支柱14を第2吸収領域A2に形成する方が吸収効率の点で有利になるためである。
図9は本発明の第2の実施形態に係る非冷却赤外線検出素子の断面図、図10は図9中のB−B線より下を見た平面図である。
図13は本発明の第3の実施形態に係る非冷却赤外線検出素子の断面図、図14は図13中のB−B線より下を見た平面図である。
Claims (5)
- 表面に空洞部が設けられた半導体基板と、
前記半導体基板の前記空洞部を囲む領域に形成された配線部と、
前記配線部に接続され、前記配線部より内側で前記半導体基板の空洞部上に配置された支持部と、
前記支持部に接続されて前記支持部より内側で前記半導体基板の空洞部上に支持され、下部から順に配置された熱電変換部、第1反射層および第1吸収層を含む検出セルと、
前記検出セル上に、前記第1反射層の領域以外の領域を覆いかつ前記支持部の上方に張り出すように形成された第2反射層と、
前記検出セル上に形成された支柱により、前記検出セルおよび前記第2反射層の上方に間隙を隔てて形成された第2吸収層と
を具備したことを特徴とする非冷却赤外線検出素子。 - 表面に空洞部が設けられた半導体基板と、
前記半導体基板の前記空洞部を囲む領域に形成された配線部と、
前記配線部に接続され、前記配線部より内側で前記半導体基板の空洞部上に配置された支持部と、
前記支持部に接続されて前記支持部より内側で前記半導体基板の空洞部上に支持され、下部から順に配置された熱電変換部、第1反射層および第1吸収層を含む検出セルと、
前記検出セル上に、前記第1反射層の領域以外の領域を覆うように形成された第3反射層と、
前記配線部上に、前記支持部の上方に張り出すように形成された第4反射層と、
前記検出セル上に形成された支柱により、前記検出セル、前記第3反射層および前記第4反射層の上方に間隙を隔てて形成された第2吸収層と
を具備したことを特徴とする非冷却赤外線検出素子。 - 表面に空洞部が設けられた半導体基板と、
前記半導体基板の前記空洞部を囲む領域に形成された配線部と、
前記配線部に接続され、前記配線部より内側で前記半導体基板の空洞部上に配置された支持部と、
前記支持部に接続されて前記支持部より内側で前記半導体基板の空洞部上に支持され、下部から順に配置された熱電変換部、第1反射層および第1吸収層を含む検出セルと、
前記検出セル上に、前記第1反射層の領域以外の領域を覆いかつ前記支持部の上方に張り出すように形成された、第5反射層および第3吸収層を含む積層体と、
前記検出セル上に形成された支柱により、前記検出セルおよび前記積層体の上方に間隙を隔てて形成された第2吸収層と
を具備し、前記第2吸収層と前記第1吸収層との間の光学距離、前記第1吸収層と前記第1反射層との間の光学距離、前記第2吸収層と前記第3吸収層との間の光学距離、および前記第3吸収層と前記第5反射層との間の光学距離が、互いに異なっていることを特徴とする非冷却赤外線検出素子。 - 前記第2吸収層と前記第1吸収層との間の光学距離、前記第1吸収層と前記第1反射層との間の光学距離、および前記第2吸収層と前記第2反射層との間の光学距離が、互いに異なっていることを特徴とする請求項1に記載の非冷却赤外線検出素子。
- 前記第2吸収層と前記第1吸収層との間の光学距離、前記第1吸収層と前記第1反射層との間の光学距離、前記第2吸収層と前記第3反射層との間の光学距離、および前記第2吸収層と前記第4反射層との間の光学距離が、互いに異なっていることを特徴とする請求項2に記載の非冷却赤外線検出素子。
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