JPH06137938A - 赤外線検出素子 - Google Patents
赤外線検出素子Info
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- JPH06137938A JPH06137938A JP28638592A JP28638592A JPH06137938A JP H06137938 A JPH06137938 A JP H06137938A JP 28638592 A JP28638592 A JP 28638592A JP 28638592 A JP28638592 A JP 28638592A JP H06137938 A JPH06137938 A JP H06137938A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 内部応力による素子損壊の恐れがなく高い吸
収率が赤外線吸収機能を有し、感度の良好な赤外線検出
素子を提供する。 【構成】 この発明の赤外線検出素子１は、赤外線吸収
機能が備わっているとともに前記赤外線の吸収に伴って
生じた熱を受けて抵抗値が変化する薄膜抵抗体１１を備
えている赤外線検出部２が基板３の上に設けられている
構成において、前記赤外線検出部が非晶質シリコンカー
バイト層を有することにより前記赤外線吸収機能が備わ
っていることを特徴とする。
収率が赤外線吸収機能を有し、感度の良好な赤外線検出
素子を提供する。 【構成】 この発明の赤外線検出素子１は、赤外線吸収
機能が備わっているとともに前記赤外線の吸収に伴って
生じた熱を受けて抵抗値が変化する薄膜抵抗体１１を備
えている赤外線検出部２が基板３の上に設けられている
構成において、前記赤外線検出部が非晶質シリコンカー
バイト層を有することにより前記赤外線吸収機能が備わ
っていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、温度変化による電気
的な抵抗値変化を利用して赤外線を検出する赤外線検出
素子に関する。
的な抵抗値変化を利用して赤外線を検出する赤外線検出
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１１および図１２は、従来の赤外線検
出素子６０をあらわす。赤外線検出素子６０では、赤外
線検出部６１が基板６２の上に設けられていて、赤外線
検出部６１では、入射する赤外線を吸収する赤外線吸収
膜６５と前記吸収に伴って生じた熱を受けて抵抗値が変
化する薄膜抵抗体６６とを備えるとともに抵抗体薄膜６
６の表面と裏面に接触する一対の電極６７，６８を備え
ている。吸赤外線吸収膜６５により赤外線検出部６１に
は赤外線吸収機能が備わっているのである。なお、薄膜
抵抗体６６は多結晶シリコン系またはアモルファスシリ
コン系の薄膜抵抗体で厚み０．１〜５．０μｍ程度のも
のが用いられる。
出素子６０をあらわす。赤外線検出素子６０では、赤外
線検出部６１が基板６２の上に設けられていて、赤外線
検出部６１では、入射する赤外線を吸収する赤外線吸収
膜６５と前記吸収に伴って生じた熱を受けて抵抗値が変
化する薄膜抵抗体６６とを備えるとともに抵抗体薄膜６
６の表面と裏面に接触する一対の電極６７，６８を備え
ている。吸赤外線吸収膜６５により赤外線検出部６１に
は赤外線吸収機能が備わっているのである。なお、薄膜
抵抗体６６は多結晶シリコン系またはアモルファスシリ
コン系の薄膜抵抗体で厚み０．１〜５．０μｍ程度のも
のが用いられる。
【０００３】赤外線検出素子６０の基板６２における赤
外線検出部６１の設置域は裏側に空間（熱分離空間）７
１のある熱絶縁膜６２ａだけとなっており、この熱絶縁
膜６２ａの表側に赤外線検出部６１が設けられている。
基板６２である半導体基板をエッチング等により堀り込
み、熱分離空間７１を形成するのである。この熱分離空
間７１があるため赤外線検出感度が良好なものとなる。
外線検出部６１の設置域は裏側に空間（熱分離空間）７
１のある熱絶縁膜６２ａだけとなっており、この熱絶縁
膜６２ａの表側に赤外線検出部６１が設けられている。
基板６２である半導体基板をエッチング等により堀り込
み、熱分離空間７１を形成するのである。この熱分離空
間７１があるため赤外線検出感度が良好なものとなる。
【０００４】図１２にみるように、赤外線検出部６１の
電極６７，６８は基板６２に一体的に併設された信号処
理回路７５に繋がっている。この信号処理回路７５は検
出信号の増幅、雑音の除去といった信号処理を行うため
のものである。なお、電極６７，６８が赤外線吸収機能
をもっている場合もある。また、図１１にみるように、
赤外線検出部６１には赤外線フィルター７３が被せてあ
る。赤外線検出素子は、一般に微弱な赤外線の輻射エネ
ルギのみを検出する用途に用いられることが多いが、検
出する赤外線は赤外領域外の光と混在していることも多
く、この場合、赤外領域外の光はいわばノイズである。
そのため、赤外線検出素子を赤外以外の波長帯の光を除
去する赤外線フィルタと組み合わせて用い、赤外線のみ
が赤外線検出部６１に入射するようにしている。
電極６７，６８は基板６２に一体的に併設された信号処
理回路７５に繋がっている。この信号処理回路７５は検
出信号の増幅、雑音の除去といった信号処理を行うため
のものである。なお、電極６７，６８が赤外線吸収機能
をもっている場合もある。また、図１１にみるように、
赤外線検出部６１には赤外線フィルター７３が被せてあ
る。赤外線検出素子は、一般に微弱な赤外線の輻射エネ
ルギのみを検出する用途に用いられることが多いが、検
出する赤外線は赤外領域外の光と混在していることも多
く、この場合、赤外領域外の光はいわばノイズである。
そのため、赤外線検出素子を赤外以外の波長帯の光を除
去する赤外線フィルタと組み合わせて用い、赤外線のみ
が赤外線検出部６１に入射するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、赤外線
検出素子６０は、赤外線吸収率の面で十分でないという
問題がある。これは、赤外線吸収膜６５の赤外線を十分
に吸収できないためであるが、赤外線吸収率が悪いと赤
外線検出感度が不足することになる。赤外線吸収膜６５
には、普通、酸化シリコン膜が使われているのである
が、十分な赤外線吸収率にならない。酸化シリコン膜の
厚みを厚くすると、膜の内部応力で熱絶縁膜６２ａが破
壊される恐れが出てくる。金黒のような金属電極が赤外
線吸収膜となっていることもあるが、金属電極の表面で
反射する赤外線が多くて、やはり十分な赤外線吸収率に
ならない。
検出素子６０は、赤外線吸収率の面で十分でないという
問題がある。これは、赤外線吸収膜６５の赤外線を十分
に吸収できないためであるが、赤外線吸収率が悪いと赤
外線検出感度が不足することになる。赤外線吸収膜６５
には、普通、酸化シリコン膜が使われているのである
が、十分な赤外線吸収率にならない。酸化シリコン膜の
厚みを厚くすると、膜の内部応力で熱絶縁膜６２ａが破
壊される恐れが出てくる。金黒のような金属電極が赤外
線吸収膜となっていることもあるが、金属電極の表面で
反射する赤外線が多くて、やはり十分な赤外線吸収率に
ならない。
【０００６】この発明は、上記事情に鑑み、内部応力に
よる素子損壊の恐れがなく高い吸収率が赤外線吸収機能
を有し、感度の良好な赤外線検出素子を提供することを
課題とする。
よる素子損壊の恐れがなく高い吸収率が赤外線吸収機能
を有し、感度の良好な赤外線検出素子を提供することを
課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明にかかる赤外線検出素子は、赤外線吸収機
能が備わっているとともに前記赤外線の吸収に伴って生
じた熱を受けて抵抗値が変化する薄膜抵抗体を備えてい
る赤外線検出部が基板の上に設けられている素子におい
て、前記赤外線検出部が非晶質シリコンカーバイト層
（以下、適宜「ａ−ＳｉＣ層」と言う）を有することに
より前記赤外線吸収機能を備えた構成とするようにして
いる。
め、この発明にかかる赤外線検出素子は、赤外線吸収機
能が備わっているとともに前記赤外線の吸収に伴って生
じた熱を受けて抵抗値が変化する薄膜抵抗体を備えてい
る赤外線検出部が基板の上に設けられている素子におい
て、前記赤外線検出部が非晶質シリコンカーバイト層
（以下、適宜「ａ−ＳｉＣ層」と言う）を有することに
より前記赤外線吸収機能を備えた構成とするようにして
いる。
【０００８】この発明の赤外線検出素子としては、基板
における赤外線検出部の設置域は裏側に空間のある熱絶
縁膜となっており、この熱絶縁膜の表側に赤外線検出部
が設けられている形態が適当である。以下、この発明に
かかる赤外線検出素子を図面を参照しながら具体的に説
明する。
における赤外線検出部の設置域は裏側に空間のある熱絶
縁膜となっており、この熱絶縁膜の表側に赤外線検出部
が設けられている形態が適当である。以下、この発明に
かかる赤外線検出素子を図面を参照しながら具体的に説
明する。
【０００９】図１は、この発明の赤外線検出素子の要部
構成例をあらわす。図１の赤外線検出素子１は、赤外線
検出部２がシリコン等の基板３の上に設けられている。
基板３における赤外線検出部２の設置域は裏側に空間
（熱分離空間）１０のある熱絶縁膜３ａだけとなってお
り、この熱絶縁膜３ａの表側に赤外線検出部２が設けら
れている。この熱絶縁膜３ａは普通は電気的絶縁性をも
有する。基板３をエッチング等により堀り込み、熱分離
空間１０を形成するのである。この熱絶縁膜３ａは普通
は電気的絶縁性をも有する。そして、基板３における赤
外線検出部２の裏側にはこの赤外線検出部２を基板３か
ら熱的に分離する熱分離空間１０が設けられている。
構成例をあらわす。図１の赤外線検出素子１は、赤外線
検出部２がシリコン等の基板３の上に設けられている。
基板３における赤外線検出部２の設置域は裏側に空間
（熱分離空間）１０のある熱絶縁膜３ａだけとなってお
り、この熱絶縁膜３ａの表側に赤外線検出部２が設けら
れている。この熱絶縁膜３ａは普通は電気的絶縁性をも
有する。基板３をエッチング等により堀り込み、熱分離
空間１０を形成するのである。この熱絶縁膜３ａは普通
は電気的絶縁性をも有する。そして、基板３における赤
外線検出部２の裏側にはこの赤外線検出部２を基板３か
ら熱的に分離する熱分離空間１０が設けられている。
【００１０】赤外線検出部２では、熱を受けて抵抗値が
変化する薄膜抵抗体１１の下（裏面）には下電極１２
が、上（表面）には上電極１３がそれぞれ配されてお
り、上電極１３の上にａ−ＳｉＣ製の赤外線吸収膜１５
が上電極１３の上に設けられている構成になっている。
勿論、赤外線吸収膜１５のある方が赤外線入射側であ
る。半導体薄膜１０は、例えばａ−ＳｉＣ製のものが挙
げられるが、これに限らず、他のサーミスタ材料で出来
た薄膜であってもよい。
変化する薄膜抵抗体１１の下（裏面）には下電極１２
が、上（表面）には上電極１３がそれぞれ配されてお
り、上電極１３の上にａ−ＳｉＣ製の赤外線吸収膜１５
が上電極１３の上に設けられている構成になっている。
勿論、赤外線吸収膜１５のある方が赤外線入射側であ
る。半導体薄膜１０は、例えばａ−ＳｉＣ製のものが挙
げられるが、これに限らず、他のサーミスタ材料で出来
た薄膜であってもよい。
【００１１】図２も、この発明の赤外線検出素子の他の
要部構成例をあらわすが、下記の点で図１の赤外線検出
素子と相違する他は、図１の素子と同じ構成である。赤
外線検出部２では、薄膜抵抗体１１がａ−ＳｉＣ製であ
り、薄膜抵抗体１１の表裏面の引き出し用の電極１２，
１４のうちの赤外線入射側の電極である上電極１４が透
明導電性材料からなり、入射する赤外線がａ−ＳｉＣ製
薄膜抵抗体１１で吸収される。つまり、薄膜抵抗体１１
は抵抗体機能の他に赤外線吸収機能をも有しており、抵
抗体・赤外線吸収の両機能が兼ね備わっているのであ
る。図２の構成例では、赤外線吸収膜の製膜工程が省略
出来ることになる。なお、透明電極材料としては、ＩＴ
Ｏ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2 などが挙げられる。
要部構成例をあらわすが、下記の点で図１の赤外線検出
素子と相違する他は、図１の素子と同じ構成である。赤
外線検出部２では、薄膜抵抗体１１がａ−ＳｉＣ製であ
り、薄膜抵抗体１１の表裏面の引き出し用の電極１２，
１４のうちの赤外線入射側の電極である上電極１４が透
明導電性材料からなり、入射する赤外線がａ−ＳｉＣ製
薄膜抵抗体１１で吸収される。つまり、薄膜抵抗体１１
は抵抗体機能の他に赤外線吸収機能をも有しており、抵
抗体・赤外線吸収の両機能が兼ね備わっているのであ
る。図２の構成例では、赤外線吸収膜の製膜工程が省略
出来ることになる。なお、透明電極材料としては、ＩＴ
Ｏ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2 などが挙げられる。
【００１２】図３も、この発明の赤外線検出素子の他の
要部構成例をあらわすが、下記の点で図２の赤外線検出
素子と相違する他は、図２の素子と同じ構成である。図
３の赤外線検出素子１の赤外線検出部２では、上電極１
４の上から被覆するようにして保護膜１６が形成されて
いる。保護膜１６により素子の信頼性が向上する。この
保護膜１６は酸化シリコン（ＳｉＯ）、酸化窒化シリコ
ン（ＳｉＯＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）などの赤外線
吸収機能のあるもので形成されていることが好ましい。
要部構成例をあらわすが、下記の点で図２の赤外線検出
素子と相違する他は、図２の素子と同じ構成である。図
３の赤外線検出素子１の赤外線検出部２では、上電極１
４の上から被覆するようにして保護膜１６が形成されて
いる。保護膜１６により素子の信頼性が向上する。この
保護膜１６は酸化シリコン（ＳｉＯ）、酸化窒化シリコ
ン（ＳｉＯＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）などの赤外線
吸収機能のあるもので形成されていることが好ましい。
【００１３】なお、上下二つの電極は薄膜抵抗体１１の
両面に分かれずに、同一側表面に設けられる構成であっ
てもよい。図７に、グロー放電分解法により形成したＳ
ｉＯ，ＳｉＯＮ，ＳｉＮの各膜の赤外線吸収特性を示
す。最上の曲線がＳｉＯの特性を，最下の曲線がＳｉＮ
の特性を、中間の曲線がＳｉＯＮの特性を、それぞれ示
している。膜組成の変化に伴い吸収ピーク位置は１０５
０ｃｍ-1付近から８６０ｃｍ-1付近へと変化している
が、十分な赤外線吸収率がある。
両面に分かれずに、同一側表面に設けられる構成であっ
てもよい。図７に、グロー放電分解法により形成したＳ
ｉＯ，ＳｉＯＮ，ＳｉＮの各膜の赤外線吸収特性を示
す。最上の曲線がＳｉＯの特性を，最下の曲線がＳｉＮ
の特性を、中間の曲線がＳｉＯＮの特性を、それぞれ示
している。膜組成の変化に伴い吸収ピーク位置は１０５
０ｃｍ-1付近から８６０ｃｍ-1付近へと変化している
が、十分な赤外線吸収率がある。
【００１４】図１〜３の赤外線検出素子１において、抵
抗薄膜体１１と電極１２〜１４の間にオーミック性を良
くするための別の半導体層などをさらに介在させる場合
もある。また、薄膜抵抗体１１の厚みは、通常、０．１
〜５．０μｍ程度である。この発明の赤外線検出素子の
場合も、図１１の場合と同様、普通、赤外線フィルター
が装着される。また、図１２の場合と同様、信号処理回
路を基板３の上に一体的に併設し上下電極を信号処理回
路に繋ぐようにすることも有用である。
抗薄膜体１１と電極１２〜１４の間にオーミック性を良
くするための別の半導体層などをさらに介在させる場合
もある。また、薄膜抵抗体１１の厚みは、通常、０．１
〜５．０μｍ程度である。この発明の赤外線検出素子の
場合も、図１１の場合と同様、普通、赤外線フィルター
が装着される。また、図１２の場合と同様、信号処理回
路を基板３の上に一体的に併設し上下電極を信号処理回
路に繋ぐようにすることも有用である。
【００１５】この発明の赤外線吸収機能や抵抗体機能を
発揮するａ−ＳｉＣ膜としては、例えば、シリコン水素
化物（例えば、ＳｉＨ4 ，Ｓｉ2 Ｈ6 など）またはシリ
コンハロゲン化物（例えば、ＳｉＦ4 ，ＳｉＨ2 Ｃｌ2
など）と炭化水素（例えば、ＣＨ4 ，Ｃ2 Ｈ4 ，Ｃ2 Ｈ
2 など）のグロー放電分解法や紫外線を使う光分解法で
形成された薄膜などが挙げられる。この他、グラファイ
トターゲットを用いてＲＦスパッタリング法で形成され
た薄膜も用いることが出来る。これらの方法でドープド
ａ−ＳｉＣ膜とする場合、ｐ型ドープだとＢ2 Ｈ6 ，Ｂ
（ＣＨ3 ）3 等のドーピングガスが用いられ、ｎ型ドー
プだとＰＨ3 等のドーピングガスが用いられる。
発揮するａ−ＳｉＣ膜としては、例えば、シリコン水素
化物（例えば、ＳｉＨ4 ，Ｓｉ2 Ｈ6 など）またはシリ
コンハロゲン化物（例えば、ＳｉＦ4 ，ＳｉＨ2 Ｃｌ2
など）と炭化水素（例えば、ＣＨ4 ，Ｃ2 Ｈ4 ，Ｃ2 Ｈ
2 など）のグロー放電分解法や紫外線を使う光分解法で
形成された薄膜などが挙げられる。この他、グラファイ
トターゲットを用いてＲＦスパッタリング法で形成され
た薄膜も用いることが出来る。これらの方法でドープド
ａ−ＳｉＣ膜とする場合、ｐ型ドープだとＢ2 Ｈ6 ，Ｂ
（ＣＨ3 ）3 等のドーピングガスが用いられ、ｎ型ドー
プだとＰＨ3 等のドーピングガスが用いられる。
【００１６】この発明の赤外線吸収機能を発揮するａ−
ＳｉＣ膜として、シリコンターゲットを炭化水素（例え
ば、ＣＨ4 ，Ｃ3 Ｈ8 ，Ｃ2 Ｈ2 など）ガス中で反応性
スパッタリングする反応性スパッタ法により形成した膜
も挙げられる。この方法でドープドａ−ＳｉＣ膜とする
場合、ｐ型ドープだとシリコンターゲットにｐ型シリコ
ンを用い、ｎ型ドープだとｎ型シリコンを用いるように
する。
ＳｉＣ膜として、シリコンターゲットを炭化水素（例え
ば、ＣＨ4 ，Ｃ3 Ｈ8 ，Ｃ2 Ｈ2 など）ガス中で反応性
スパッタリングする反応性スパッタ法により形成した膜
も挙げられる。この方法でドープドａ−ＳｉＣ膜とする
場合、ｐ型ドープだとシリコンターゲットにｐ型シリコ
ンを用い、ｎ型ドープだとｎ型シリコンを用いるように
する。
【００１７】図４，５にシランとメタンを炭素源とする
ａ−ＳｉＣ膜（ａ−ＳｉＣ：Ｈ膜）のノンドープ（アン
ドープ）またはドープした場合のドープ量と活性化エネ
ルギーＥｇ(opt) と導電率（σd ないしσph）の関係を
示す。図４，５からａ−ＳｉＣ膜は十分にサーミスタと
して利用可能であることが分かる。
ａ−ＳｉＣ膜（ａ−ＳｉＣ：Ｈ膜）のノンドープ（アン
ドープ）またはドープした場合のドープ量と活性化エネ
ルギーＥｇ(opt) と導電率（σd ないしσph）の関係を
示す。図４，５からａ−ＳｉＣ膜は十分にサーミスタと
して利用可能であることが分かる。
【００１８】
【作用】この発明の赤外線検出素子は、ａ−ＳｉＣ膜に
より赤外線吸収機能をもたせるようにしているため、十
分な赤外線吸収率となっている。図６にみるように、ａ
−ＳｉＣ膜は８０００ｃｍ-1でピークとなる高吸収率の
赤外線吸収特性を有している。それだけでなく、ａ−Ｓ
ｉ膜は内部応力を低減させられる。例えば、グロー放電
分解法で成膜した場合、低放電電力、低温成膜で内部応
力の殆どない膜が出来るからである。
より赤外線吸収機能をもたせるようにしているため、十
分な赤外線吸収率となっている。図６にみるように、ａ
−ＳｉＣ膜は８０００ｃｍ-1でピークとなる高吸収率の
赤外線吸収特性を有している。それだけでなく、ａ−Ｓ
ｉ膜は内部応力を低減させられる。例えば、グロー放電
分解法で成膜した場合、低放電電力、低温成膜で内部応
力の殆どない膜が出来るからである。
【００１９】基板における赤外線検出部の設置域は裏側
に空間のある熱絶縁膜となっており、この熱絶縁膜の表
側に赤外線検出部が設けられている場合は、赤外線の吸
収で生じた熱が赤外線検出部の昇温に有効に使われ、結
果として高感度となる。赤外線検出部の薄膜抵抗体の表
裏面に引き出し用電極が形成されていて、両電極のうち
の少なくとも赤外線入射側の電極が透明導電性材料から
なり、前記薄膜抵抗体が非晶質シリコンカーバイトから
なる構成の場合、薄膜抵抗体で全赤外線吸収機能をもた
せ、事実上、赤外線吸収膜の形成工程を省略することが
出来る。これに加えて、赤外線入射側の電極の上から被
覆するようにして、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、
窒化シリコンのうちの少なくとも一つからなる保護膜を
形成する場合、赤外線検出部の信頼性が高くなるととも
に赤外線吸収機能も高くなる。例えば、図８にみるよう
に、ａ−Ｓｉ膜にＳｉＯ膜が加わると非常に広い範囲で
高い吸収率を示すようになる。
に空間のある熱絶縁膜となっており、この熱絶縁膜の表
側に赤外線検出部が設けられている場合は、赤外線の吸
収で生じた熱が赤外線検出部の昇温に有効に使われ、結
果として高感度となる。赤外線検出部の薄膜抵抗体の表
裏面に引き出し用電極が形成されていて、両電極のうち
の少なくとも赤外線入射側の電極が透明導電性材料から
なり、前記薄膜抵抗体が非晶質シリコンカーバイトから
なる構成の場合、薄膜抵抗体で全赤外線吸収機能をもた
せ、事実上、赤外線吸収膜の形成工程を省略することが
出来る。これに加えて、赤外線入射側の電極の上から被
覆するようにして、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、
窒化シリコンのうちの少なくとも一つからなる保護膜を
形成する場合、赤外線検出部の信頼性が高くなるととも
に赤外線吸収機能も高くなる。例えば、図８にみるよう
に、ａ−Ｓｉ膜にＳｉＯ膜が加わると非常に広い範囲で
高い吸収率を示すようになる。
【００２０】図８の場合、ａ−Ｓｉ膜が基本的に赤外線
吸収機能を担っており、ＳｉＯ膜は副次的であるため、
ＳｉＯ膜の厚みは薄くてすみ０．５μｍ程度で十分であ
り、内部応力を低く抑えておくことが出来る。ＳｉＯ膜
だけだと厚みが１．０μｍを越し、内部応力が非常に大
きくなってしまう。
吸収機能を担っており、ＳｉＯ膜は副次的であるため、
ＳｉＯ膜の厚みは薄くてすみ０．５μｍ程度で十分であ
り、内部応力を低く抑えておくことが出来る。ＳｉＯ膜
だけだと厚みが１．０μｍを越し、内部応力が非常に大
きくなってしまう。
【００２１】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。この発
明は、下記の実施例に限らない。 −実施例１− 実施例１は、図９にみるように、図２に示す素子と同じ
構成の赤外線検出素子である。なお、基板３の上の電極
１２，１４の部分にはパッド１９，２０がそれぞれ設け
られている。この赤外線検出素子１は、以下のようにし
て作製されている。
明は、下記の実施例に限らない。 −実施例１− 実施例１は、図９にみるように、図２に示す素子と同じ
構成の赤外線検出素子である。なお、基板３の上の電極
１２，１４の部分にはパッド１９，２０がそれぞれ設け
られている。この赤外線検出素子１は、以下のようにし
て作製されている。
【００２２】まず、シリコン基板３の表面にグロー放電
分解法により、厚み８０００Åの酸化窒化シリコンから
なる熱絶縁膜３ａを形成した。そして、この熱絶縁膜３
ａの上に電子ビーム蒸着法で厚み１０００Åのクロム膜
を成膜し、フォトリソグラフィ法でパターン化し、下電
極１２を形成した。続いて、グロー放電分解法により、
厚み１００００Åのｐ型ａ−ＳｉＣ膜を成膜し、フォト
リソグラフィ法でパターン化し、ａ−ＳｉＣ製薄膜抵抗
体１１を形成した。
分解法により、厚み８０００Åの酸化窒化シリコンから
なる熱絶縁膜３ａを形成した。そして、この熱絶縁膜３
ａの上に電子ビーム蒸着法で厚み１０００Åのクロム膜
を成膜し、フォトリソグラフィ法でパターン化し、下電
極１２を形成した。続いて、グロー放電分解法により、
厚み１００００Åのｐ型ａ−ＳｉＣ膜を成膜し、フォト
リソグラフィ法でパターン化し、ａ−ＳｉＣ製薄膜抵抗
体１１を形成した。
【００２３】ついで、薄膜抵抗体１１の上に電子ビーム
蒸着法で厚み１０００ÅのＩＴＯ膜を成膜し、フォトリ
ソグラフィ法でパターン化し、透明な上電極１４を形成
した。上電極１４を形成した後、電子ビーム蒸着法でア
ルミニウム膜を成膜しパターン化してパッド１９，２０
を形成した。
蒸着法で厚み１０００ÅのＩＴＯ膜を成膜し、フォトリ
ソグラフィ法でパターン化し、透明な上電極１４を形成
した。上電極１４を形成した後、電子ビーム蒸着法でア
ルミニウム膜を成膜しパターン化してパッド１９，２０
を形成した。
【００２４】最後に、赤外線検出部搭載側とは反対側か
らシリコン基板３を異方性エッチングにより掘り込みダ
イアフラム構造とし、熱分離空間１０を形成した。な
お、ｐ型ａ−ＳｉＣ薄膜の成膜条件は、６００モル％の
メタン、０．２５モル％のジボンを加えて水素希釈モノ
シランを用い、基板温度２２０℃、圧力０．９Torr、周
波数１３．５６ＭHz、放電電力２０Ｗとした。
らシリコン基板３を異方性エッチングにより掘り込みダ
イアフラム構造とし、熱分離空間１０を形成した。な
お、ｐ型ａ−ＳｉＣ薄膜の成膜条件は、６００モル％の
メタン、０．２５モル％のジボンを加えて水素希釈モノ
シランを用い、基板温度２２０℃、圧力０．９Torr、周
波数１３．５６ＭHz、放電電力２０Ｗとした。
【００２５】−実施例２− 実施例２は、図１０にみるように、図３に示す素子と同
じ構成の赤外線検出素子である。なお、基板３の上の電
極１２，１４の部分にはパッド１９，２０がそれぞれ設
けられている。この赤外線検出素子１は、以下のように
して作製されている。
じ構成の赤外線検出素子である。なお、基板３の上の電
極１２，１４の部分にはパッド１９，２０がそれぞれ設
けられている。この赤外線検出素子１は、以下のように
して作製されている。
【００２６】まず、シリコン基板３の表面にグロー放電
分解法により、厚み８０００Åの酸化窒化シリコンから
なる熱絶縁膜３ａを形成した。そして、この熱絶縁膜３
ａの上に電子ビーム蒸着法で厚み１０００Åのクロム膜
を成膜し、フォトリソグラフィ法でパターン化し、下電
極１２を形成した。続いて、グロー放電分解法により、
厚み１００００Åのｐ型ａ−ＳｉＣ膜を成膜し、フォト
リソグラフィ法でパターン化し、ａ−ＳｉＣ製薄膜抵抗
体１１を形成した。
分解法により、厚み８０００Åの酸化窒化シリコンから
なる熱絶縁膜３ａを形成した。そして、この熱絶縁膜３
ａの上に電子ビーム蒸着法で厚み１０００Åのクロム膜
を成膜し、フォトリソグラフィ法でパターン化し、下電
極１２を形成した。続いて、グロー放電分解法により、
厚み１００００Åのｐ型ａ−ＳｉＣ膜を成膜し、フォト
リソグラフィ法でパターン化し、ａ−ＳｉＣ製薄膜抵抗
体１１を形成した。
【００２７】ついで、薄膜抵抗体１１の上に電子ビーム
蒸着法で厚み１０００ÅのＩＴＯ膜を成膜し、フォトリ
ソグラフィ法でパターン化し、透明な上電極１４を形成
した。この後、再び、グロー放電分解法により、厚み５
０００Åの酸化シリコン膜を成膜し、フォトリソグラフ
ィ法でパターン化し、保護膜１６を形成した。
蒸着法で厚み１０００ÅのＩＴＯ膜を成膜し、フォトリ
ソグラフィ法でパターン化し、透明な上電極１４を形成
した。この後、再び、グロー放電分解法により、厚み５
０００Åの酸化シリコン膜を成膜し、フォトリソグラフ
ィ法でパターン化し、保護膜１６を形成した。
【００２８】保護膜１６を形成した後、電子ビーム蒸着
法でアルミニウム膜を成膜しパターン化してパッド１
９，２０を形成した。最後に、赤外線検出部搭載側とは
反対側からシリコン基板３を異方性エッチングにより掘
り込みダイアフラム構造とし、熱分離空間１０を形成し
た。なお、ｐ型ａ−ＳｉＣ薄膜の成膜条件は、６００モ
ル％のメタン、０．２５モル％のジボンを加えて水素希
釈モノシランを用い、基板温度２２０℃、圧力０．９To
rr、周波数１３．５６ＭHz、放電電力２０Ｗとした。
法でアルミニウム膜を成膜しパターン化してパッド１
９，２０を形成した。最後に、赤外線検出部搭載側とは
反対側からシリコン基板３を異方性エッチングにより掘
り込みダイアフラム構造とし、熱分離空間１０を形成し
た。なお、ｐ型ａ−ＳｉＣ薄膜の成膜条件は、６００モ
ル％のメタン、０．２５モル％のジボンを加えて水素希
釈モノシランを用い、基板温度２２０℃、圧力０．９To
rr、周波数１３．５６ＭHz、放電電力２０Ｗとした。
【００２９】また、保護膜１６用の酸化シリコン膜の成
膜条件は、７００モル％の亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）を加え
たモノシランを用い、基板温度２００℃、圧力１．０To
rr、周波数１３．５６ＭHz、放電電力３０Ｗとした。
膜条件は、７００モル％の亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）を加え
たモノシランを用い、基板温度２００℃、圧力１．０To
rr、周波数１３．５６ＭHz、放電電力３０Ｗとした。
【００３０】
【発明の効果】この発明の赤外線検出素子は、ａ−Ｓｉ
Ｃ膜により高い吸収率の赤外線吸収機能が低い内部応力
で備わるようになるため、赤外線吸収膜の内部応力によ
る素子損傷が回避される優れた赤外線検出素子となって
おり、実用性が高い。加えて、基板での赤外線検出部の
設置域は裏側に空間のある熱絶縁膜の表側に赤外線検出
部が設けられている場合は、さらに赤外線検出感度が高
い。
Ｃ膜により高い吸収率の赤外線吸収機能が低い内部応力
で備わるようになるため、赤外線吸収膜の内部応力によ
る素子損傷が回避される優れた赤外線検出素子となって
おり、実用性が高い。加えて、基板での赤外線検出部の
設置域は裏側に空間のある熱絶縁膜の表側に赤外線検出
部が設けられている場合は、さらに赤外線検出感度が高
い。
【００３１】赤外線検出部の薄膜抵抗体の赤外線入射側
の電極が透明導電性材料からなり、前記薄膜抵抗体が非
晶質シリコンカーバイトからなる構成の場合、赤外線吸
収膜の形成工程を省略することが出来、製造が簡単にな
る。また、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリ
コンのうちの少なくとも一つからなる保護膜を形成する
場合、赤外線検出部の信頼性が高くなるとともに赤外線
吸収機能も高くなる。
の電極が透明導電性材料からなり、前記薄膜抵抗体が非
晶質シリコンカーバイトからなる構成の場合、赤外線吸
収膜の形成工程を省略することが出来、製造が簡単にな
る。また、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリ
コンのうちの少なくとも一つからなる保護膜を形成する
場合、赤外線検出部の信頼性が高くなるとともに赤外線
吸収機能も高くなる。
【図１】この発明の赤外線検出素子の要部構成例をあら
わす断面図である。
わす断面図である。
【図２】この発明の赤外線検出素子の他の要部構成例を
あらわす断面図である。
あらわす断面図である。
【図３】この発明の赤外線検出素子の他の要部構成例を
あらわす断面図である。
あらわす断面図である。
【図４】シランとメタンで製膜したａ−ＳｉＣ：Ｈ膜の
組成とＥｇ(opt) ないしσphの関係を示すグラフであ
る。
組成とＥｇ(opt) ないしσphの関係を示すグラフであ
る。
【図５】シランとメタンで製膜したａ−ＳｉＣ：Ｈ膜の
ドープ量とΔＥ、σd ないしσphの関係を示すグラフで
ある。
ドープ量とΔＥ、σd ないしσphの関係を示すグラフで
ある。
【図６】ａ−ＳｉＣ膜の赤外線吸収特性例を示すグラフ
である。
である。
【図７】ＳｉＯ、ＳｉＮＯ、ＳｉＮの赤外線吸収特性例
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図８】ａ−ＳｉＣ膜、ＳｉＯ膜、および、ａ−ＳｉＣ
膜＋ＳｉＯ膜の赤外線吸収特性例を示すグラフである。
膜＋ＳｉＯ膜の赤外線吸収特性例を示すグラフである。
【図９】実施例１の赤外線検出素子の要部構成例をあら
わす断面図である。
わす断面図である。
【図10】実施例２の赤外線検出素子の要部構成例をあら
わす断面図である。
わす断面図である。
【図11】従来の赤外線検出素子の要部構成をあらわす断
面図である。
面図である。
【図12】従来の赤外線検出素子の要部構成をあらわす斜
視図である。
視図である。
１ 赤外線検出素子 ２ 赤外線検出部 ３ 基板 ３ａ 熱絶縁膜 １０ 空間（熱分離空間） １１ 薄膜抵抗体 １２ 下電極 １３ 上電極 １４ 上電極 １５ 赤外線吸収膜 １６ 保護膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】この発明の赤外線吸収機能や抵抗体機能を
発揮するａ−ＳｉＣ膜としては、例えばシリコン水素化
物（例えば、ＳｉＨ４，Ｓｉ２Ｈ６など）またはシリコ
ンハロゲン化物（例えば、ＳｉＦ４，ＳｉＨ２Ｃｌ２な
ど）と炭化水素（例えば、ＣＨ４，Ｃ２Ｈ４，Ｃ２Ｈ２
など）のグロー放電分解法や紫外線を使う光分解法で形
成された薄膜などが挙げられる。これらの方法でドープ
ドａ−ＳｉＣ膜とする場合、ｐ型ドープだとＢ２Ｈ６，
Ｂ（ＣＨ３）３等のドーピングガスが用いられ、ｎ型ド
ープだとＰＨ３等のドーピングガスが用いられる。
発揮するａ−ＳｉＣ膜としては、例えばシリコン水素化
物（例えば、ＳｉＨ４，Ｓｉ２Ｈ６など）またはシリコ
ンハロゲン化物（例えば、ＳｉＦ４，ＳｉＨ２Ｃｌ２な
ど）と炭化水素（例えば、ＣＨ４，Ｃ２Ｈ４，Ｃ２Ｈ２
など）のグロー放電分解法や紫外線を使う光分解法で形
成された薄膜などが挙げられる。これらの方法でドープ
ドａ−ＳｉＣ膜とする場合、ｐ型ドープだとＢ２Ｈ６，
Ｂ（ＣＨ３）３等のドーピングガスが用いられ、ｎ型ド
ープだとＰＨ３等のドーピングガスが用いられる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】
【作用】この発明の赤外線検出素子は、ａ−ＳｉＣ膜に
より赤外線吸収機能をもたせるようにしているため、十
分な赤外線吸収率となっている。図６にみるように、ａ
−ＳｉＣ膜は８００ｃｍ−１でピークとなる高吸収率の
赤外線吸収特性を有している。それだけでなく、ａ−Ｓ
ｉ膜は内部応力を低減させられる。例えば、グロー放電
分解法で成膜した場合、低放電電力、低温成膜で内部応
力の殆どない膜が出来るからである。
より赤外線吸収機能をもたせるようにしているため、十
分な赤外線吸収率となっている。図６にみるように、ａ
−ＳｉＣ膜は８００ｃｍ−１でピークとなる高吸収率の
赤外線吸収特性を有している。それだけでなく、ａ−Ｓ
ｉ膜は内部応力を低減させられる。例えば、グロー放電
分解法で成膜した場合、低放電電力、低温成膜で内部応
力の殆どない膜が出来るからである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】基板における赤外線検出部の設置域は裏側
に空間のある熱絶縁膜となっており、この熱絶縁膜の表
側に赤外線検出部が設けられている場合、赤外線の吸収
で生じた熱が赤外線検出部の昇温に有効に使われ、結果
として高感度となる。赤外線検出部の薄膜抵抗体の表裏
面に引き出し用電極が形成されていて、両電極のうちの
少なくとも赤外線入射側の電極が透明導電性材料からな
り、前記薄膜抵抗体が非晶質シリコンカーバイトからな
る構成の場合、薄膜抵抗体で全赤外線吸収機能をもた
せ、事実上、赤外線吸収膜の形成工程を省略することが
出来る。これに加えて、赤外線入射側の電極の上から被
覆するようにして、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、
窒化シリコンのうちの少なくとも一つからなる保護膜を
形成する場合、赤外線検出部の信頼性が高くなるととも
に赤外線吸収機能も高くなる。例えば、図８にみるよう
に、ａ−ＳｉＣ膜にＳｉＯ膜が加わると非常に広い範囲
で高い吸収率を示すようになる。
に空間のある熱絶縁膜となっており、この熱絶縁膜の表
側に赤外線検出部が設けられている場合、赤外線の吸収
で生じた熱が赤外線検出部の昇温に有効に使われ、結果
として高感度となる。赤外線検出部の薄膜抵抗体の表裏
面に引き出し用電極が形成されていて、両電極のうちの
少なくとも赤外線入射側の電極が透明導電性材料からな
り、前記薄膜抵抗体が非晶質シリコンカーバイトからな
る構成の場合、薄膜抵抗体で全赤外線吸収機能をもた
せ、事実上、赤外線吸収膜の形成工程を省略することが
出来る。これに加えて、赤外線入射側の電極の上から被
覆するようにして、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、
窒化シリコンのうちの少なくとも一つからなる保護膜を
形成する場合、赤外線検出部の信頼性が高くなるととも
に赤外線吸収機能も高くなる。例えば、図８にみるよう
に、ａ−ＳｉＣ膜にＳｉＯ膜が加わると非常に広い範囲
で高い吸収率を示すようになる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】図８の場合、ａ−ＳｉＣ膜が基本的に赤外
線吸収機能を担っており、ＳｉＯ膜は副次的であるた
め、ＳｉＯ膜の厚みは薄くてすみ０．５μｍ程度で十分
であり、内部応力を低く抑えておくことが出来る。Ｓｉ
Ｏ膜だけだと厚みが１．０μｍを越し、内部応力が非常
に大きくなってしまう。
線吸収機能を担っており、ＳｉＯ膜は副次的であるた
め、ＳｉＯ膜の厚みは薄くてすみ０．５μｍ程度で十分
であり、内部応力を低く抑えておくことが出来る。Ｓｉ
Ｏ膜だけだと厚みが１．０μｍを越し、内部応力が非常
に大きくなってしまう。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】また、保護膜１６用の酸化シリコン膜の成
膜条件は、７００モル％の亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）を加え
たモノシランを用い、基板温度２００℃、圧力１．０Ｔ
ｏｒｒ、周波数１３．５６ＭＨｚ、放電電力３０Ｗとし
た。なお、赤外線は上電極側だけから入射する場合に限
らず、絶縁膜側から入射させるようにしてもよい。
膜条件は、７００モル％の亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）を加え
たモノシランを用い、基板温度２００℃、圧力１．０Ｔ
ｏｒｒ、周波数１３．５６ＭＨｚ、放電電力３０Ｗとし
た。なお、赤外線は上電極側だけから入射する場合に限
らず、絶縁膜側から入射させるようにしてもよい。
Claims (4)
- 【請求項１】 赤外線吸収機能が備わっているとともに
前記赤外線の吸収に伴って生じた熱を受けて抵抗値が変
化する薄膜抵抗体を備えている赤外線検出部が基板の上
に設けられている赤外線検出素子において、前記赤外線
検出部が非晶質シリコンカーバイト層を有することによ
り前記赤外線吸収機能が備わっていることを特徴とする
赤外線検出素子。 - 【請求項２】 基板における赤外線検出部の設置域は裏
側に空間のある熱絶縁膜となっていて、この熱絶縁膜の
表側に赤外線検出部が設けられている請求項１記載の赤
外線検出素子。 - 【請求項３】 赤外線検出部の薄膜抵抗体の表裏面に引
き出し用電極が形成されていて、両電極のうちの少なく
とも赤外線入射側の電極が透明導電性材料からなるとと
もに、前記薄膜抵抗体が非晶質シリコンカーバイトから
なり、入射する赤外線が薄膜抵抗体で吸収されるように
なっている請求項１または２記載の赤外線検出素子。 - 【請求項４】 赤外線入射側の電極の上から被覆するよ
うにして保護膜が形成されていて、この保護膜が酸化シ
リコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコンのうちの少な
くとも一つからなる請求項３記載の赤外線検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28638592A JPH06137938A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 赤外線検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28638592A JPH06137938A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 赤外線検出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06137938A true JPH06137938A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=17703717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28638592A Pending JPH06137938A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 赤外線検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06137938A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003510804A (ja) * | 1999-09-20 | 2003-03-18 | エテック システムズ インコーポレイテッド | リトグラフィー中のフォトマスクの熱により誘発される変形を低減するシステム |
| JP2014190894A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Tdk Corp | 赤外線センサ |
| US11953380B2 (en) | 2019-05-21 | 2024-04-09 | Nextinput, Inc. | Combined near and mid infrared sensor in a chip scale package |
-
1992
- 1992-10-23 JP JP28638592A patent/JPH06137938A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003510804A (ja) * | 1999-09-20 | 2003-03-18 | エテック システムズ インコーポレイテッド | リトグラフィー中のフォトマスクの熱により誘発される変形を低減するシステム |
| JP2014190894A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Tdk Corp | 赤外線センサ |
| US11953380B2 (en) | 2019-05-21 | 2024-04-09 | Nextinput, Inc. | Combined near and mid infrared sensor in a chip scale package |
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