JPH07106643A - 赤外線検出素子及びその製造方法 - Google Patents
赤外線検出素子及びその製造方法Info
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- JPH07106643A JPH07106643A JP5245294A JP24529493A JPH07106643A JP H07106643 A JPH07106643 A JP H07106643A JP 5245294 A JP5245294 A JP 5245294A JP 24529493 A JP24529493 A JP 24529493A JP H07106643 A JPH07106643 A JP H07106643A
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Landscapes
- Micromachines (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 過剰雑音が低く、抵抗値のバラツキが少ない
赤外線検出素子及びその製造方法を提供する。 【構成】 絶縁性薄膜２に赤外線を吸収する赤外線吸収
膜７と、赤外線吸収膜７より受ける温度の変化によって
抵抗値が変化する薄膜低抗体４と、薄膜低抗体４を上下
から挟むように取り付けられた上部電極６及び下部電極
３が形成され、前記絶縁性薄膜２の周囲が半導体基板に
よって支持され、赤外線吸収部が形成された面と反対側
が中空部となるダイアフラム構造を有する熱型赤外線検
出素子において、上部電極６と薄膜抵抗体４を平面的に
同じ形状になるように形成する。
赤外線検出素子及びその製造方法を提供する。 【構成】 絶縁性薄膜２に赤外線を吸収する赤外線吸収
膜７と、赤外線吸収膜７より受ける温度の変化によって
抵抗値が変化する薄膜低抗体４と、薄膜低抗体４を上下
から挟むように取り付けられた上部電極６及び下部電極
３が形成され、前記絶縁性薄膜２の周囲が半導体基板に
よって支持され、赤外線吸収部が形成された面と反対側
が中空部となるダイアフラム構造を有する熱型赤外線検
出素子において、上部電極６と薄膜抵抗体４を平面的に
同じ形状になるように形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、温度による抵抗値の変
化を利用して赤外線を検出する熱型赤外線検出装置に関
するものである。
化を利用して赤外線を検出する熱型赤外線検出装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】人体検知等に用いられる熱型赤外線検出
装置は、微弱な赤外線の輻射エネルギーを検出するた
め、高感度が要求され、一般に焦電素子がよく用いられ
ている。最近焦電素子に代わりＳｉマイクロマシニング
技術を用いて作られるブリッジ型断熱構造体と薄膜サー
ミスタからなる熱型赤外線検出素子の開発が盛んに行わ
れている。半導体プロセスを利用するため、バッチ処理
による大量生産、低コスト、ＩＣとの集積化が可能等の
特徴がある。そして焦電素子を上回る感度を達成するた
めに、断熱性を高めたり、サーミスタのＢ定数を向上さ
せたり、様々な技術開発がなされてきた。ところで赤外
線検出素子のＳ／Ｎ比を高めるためには、感度アップと
ともに、ノイズの低減が必要となるが、サーミスタで
は、主として過剰雑音が支配的となるサーミスタ自信が
持つノイズ、及び複数の素子でフリッジ等の回路を組ん
だ場合、それらの素子の抵抗値のバラツキに起因するノ
イズの低減が大きな課題となっている。
装置は、微弱な赤外線の輻射エネルギーを検出するた
め、高感度が要求され、一般に焦電素子がよく用いられ
ている。最近焦電素子に代わりＳｉマイクロマシニング
技術を用いて作られるブリッジ型断熱構造体と薄膜サー
ミスタからなる熱型赤外線検出素子の開発が盛んに行わ
れている。半導体プロセスを利用するため、バッチ処理
による大量生産、低コスト、ＩＣとの集積化が可能等の
特徴がある。そして焦電素子を上回る感度を達成するた
めに、断熱性を高めたり、サーミスタのＢ定数を向上さ
せたり、様々な技術開発がなされてきた。ところで赤外
線検出素子のＳ／Ｎ比を高めるためには、感度アップと
ともに、ノイズの低減が必要となるが、サーミスタで
は、主として過剰雑音が支配的となるサーミスタ自信が
持つノイズ、及び複数の素子でフリッジ等の回路を組ん
だ場合、それらの素子の抵抗値のバラツキに起因するノ
イズの低減が大きな課題となっている。
【０００３】図２に従来のＳｉマイクロマシニングを応
用したサーミスタ型赤外線検出素子の構造及び製造プロ
セスを示す。シリコン基板１に絶縁膜２を形成し、以
下、フォトリソグラフィとエッチング加工によって下部
電極３、薄膜サーミスタ４、側面保護膜５、上部電極
６、赤外線吸収膜７、ワイヤボンディング用のＡｌパッ
ド８を形成し、最後に薄膜サーミスタ４裏面のシリコン
をエッチング除去して完成する。検出原理は、入射され
た赤外線のエネルギーを赤外線吸収膜７が熱に変換し、
薄膜サーミスタ４がその温度変化を抵抗値の変化に、変
換して検出する。ここでは、薄膜サーミスタ４の材料と
して、アモルファスＳｉ，アモルファスＳｉＣ，等の半
導体薄膜サーミスタが用いられる。検出部の裏側のシリ
コンが異方性エッチングにより堀り込まれたダイアフラ
ム構造を持っている。
用したサーミスタ型赤外線検出素子の構造及び製造プロ
セスを示す。シリコン基板１に絶縁膜２を形成し、以
下、フォトリソグラフィとエッチング加工によって下部
電極３、薄膜サーミスタ４、側面保護膜５、上部電極
６、赤外線吸収膜７、ワイヤボンディング用のＡｌパッ
ド８を形成し、最後に薄膜サーミスタ４裏面のシリコン
をエッチング除去して完成する。検出原理は、入射され
た赤外線のエネルギーを赤外線吸収膜７が熱に変換し、
薄膜サーミスタ４がその温度変化を抵抗値の変化に、変
換して検出する。ここでは、薄膜サーミスタ４の材料と
して、アモルファスＳｉ，アモルファスＳｉＣ，等の半
導体薄膜サーミスタが用いられる。検出部の裏側のシリ
コンが異方性エッチングにより堀り込まれたダイアフラ
ム構造を持っている。
【０００４】このような構造をとることによって、赤外
線検出部は、熱絶縁された状態になり、微小な入射エネ
ルギーでも温度変化を大きくとることができる。
線検出部は、熱絶縁された状態になり、微小な入射エネ
ルギーでも温度変化を大きくとることができる。
【０００５】
【発明の解決しようとする課題】ところが、このような
構造を持つ赤外線検出素子の大きな問題点として、前述
したように過剰雑音が大きく、同一ウェハ内での抵抗値
のバラツキが大きいという点が挙げられる。
構造を持つ赤外線検出素子の大きな問題点として、前述
したように過剰雑音が大きく、同一ウェハ内での抵抗値
のバラツキが大きいという点が挙げられる。
【０００６】出願人は、前記問題点が、半導体薄膜サー
ミスタをドライエッチングした時の、プラズマダメー
ジ、或いはイオンダメージであることを見いだした。つ
まり、アモルファスＳｉ，アモルファスＳｉＣを精度良
くパターニングするためには、ドライエッチングが必須
であり、ＲＩＥ，或いはイオンミリングが用いられる。
この工程において、一般に用いられる１μｍ程度の厚み
のレジストを用いると前記の特性が非常に悪く、レジス
ト厚みを増していくことによって改善されることを見い
だした。しかし、レジスト厚みを増していくことは、工
程上限界があった。本発明は、上記の点に鑑みてなした
ものであり、その目的とするところは、過剰雑音が低
く、抵抗値のバラツキが少ない赤外線検出素子及びその
製造方法を提供しようとするものである。
ミスタをドライエッチングした時の、プラズマダメー
ジ、或いはイオンダメージであることを見いだした。つ
まり、アモルファスＳｉ，アモルファスＳｉＣを精度良
くパターニングするためには、ドライエッチングが必須
であり、ＲＩＥ，或いはイオンミリングが用いられる。
この工程において、一般に用いられる１μｍ程度の厚み
のレジストを用いると前記の特性が非常に悪く、レジス
ト厚みを増していくことによって改善されることを見い
だした。しかし、レジスト厚みを増していくことは、工
程上限界があった。本発明は、上記の点に鑑みてなした
ものであり、その目的とするところは、過剰雑音が低
く、抵抗値のバラツキが少ない赤外線検出素子及びその
製造方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
絶縁性薄膜上に、赤外線を吸収する赤外線吸収膜と、赤
外線吸収膜より受ける温度の変化によって抵抗値が変化
する薄膜抵抗体と、薄膜抵抗体を上下から挟むように取
り付けられた上部電極及び下部電極とが形成され、前記
絶縁性薄膜の周囲が半導体基板によって支持され、赤外
線吸収膜と側面保護膜とから成る赤外線吸収部が形成さ
れた面と反対側が中空部となるダイアフラム構造を有す
る赤外線検出素子において、前記上部電極と薄膜抵抗体
が平面的に同じ形状になるように形成されていることを
特徴とする。
絶縁性薄膜上に、赤外線を吸収する赤外線吸収膜と、赤
外線吸収膜より受ける温度の変化によって抵抗値が変化
する薄膜抵抗体と、薄膜抵抗体を上下から挟むように取
り付けられた上部電極及び下部電極とが形成され、前記
絶縁性薄膜の周囲が半導体基板によって支持され、赤外
線吸収膜と側面保護膜とから成る赤外線吸収部が形成さ
れた面と反対側が中空部となるダイアフラム構造を有す
る赤外線検出素子において、前記上部電極と薄膜抵抗体
が平面的に同じ形状になるように形成されていることを
特徴とする。
【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載のも
のにおいて、前記赤外線吸収膜に上部電極に通ずるコン
タクトホールが設けられていることを特徴とする。
のにおいて、前記赤外線吸収膜に上部電極に通ずるコン
タクトホールが設けられていることを特徴とする。
【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１記載の赤
外線検出素子を得るにあたり、前記薄膜抵抗体と上部電
極を連続して形成するとともに、前記２層の構成物体を
一度にエッチング加工し、その後に、側面保護膜を兼ね
る赤外線吸収膜を形成するようにしたことを特徴とす
る。
外線検出素子を得るにあたり、前記薄膜抵抗体と上部電
極を連続して形成するとともに、前記２層の構成物体を
一度にエッチング加工し、その後に、側面保護膜を兼ね
る赤外線吸収膜を形成するようにしたことを特徴とす
る。
【００１０】
【作用】本発明によれば、前記薄膜抵抗体と上部電極を
同時にエッチング加工を行い、両者が平面的に同じ形状
になようにしている。従って、上部電極が薄膜抵抗体を
エッチング加工時のダメージから保護する。
同時にエッチング加工を行い、両者が平面的に同じ形状
になようにしている。従って、上部電極が薄膜抵抗体を
エッチング加工時のダメージから保護する。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１は、本発明の一実施例を示す赤外線検出素子
の製造工程を示す構造断面図である。まず最初にシリコ
ン基板１上に熱絶縁性薄膜２を形成する。熱絶縁性膜２
は減圧ＣＶＤによりＳｉ3Ｎ4 を０．１μｍ，ＳｉＯ2
を０．５μｍ，Ｓｉ3 Ｎ4 を０．１μｍ連続形成した３
層膜から成る。
する。図１は、本発明の一実施例を示す赤外線検出素子
の製造工程を示す構造断面図である。まず最初にシリコ
ン基板１上に熱絶縁性薄膜２を形成する。熱絶縁性膜２
は減圧ＣＶＤによりＳｉ3Ｎ4 を０．１μｍ，ＳｉＯ2
を０．５μｍ，Ｓｉ3 Ｎ4 を０．１μｍ連続形成した３
層膜から成る。
【００１２】次に赤外線検出部を形成する。まずＥＢ蒸
着により下部電極３となるＣｒを０. ２μｍ形成してフ
ォトリソグラフィにより所定のパターンに加工する。そ
してプラズマＣＶＤにより薄膜サーミスタ４となるアモ
ルファスＳｉを１μｍ形成し，さらにＥＢ蒸着により上
部電極６を０．２μｍ形成し、その後イオンミリングに
よって、薄膜サーミスタ４上に上部電極６を載せたもの
を同時に所定のパターンに加工する。従って、薄膜サー
ミスタ４と上部電極６は平面的に見て同じ形状になる。
ここで、薄膜サーミスタとは、前記薄膜抵抗体の一種で
ある。そして側面保護を兼ねる赤外線吸収膜１０となる
ＳｉＯ2 をプラズマＣＶＤにより１．５μｍを形成
し、，最後に４個の赤外線検出素子がブリッジになるよ
うに、Ａｌ配線を加工する。ここで１個の赤外線検出部
の面積は１ｍｍ2 である。ＳｉＯ2 膜は１０μｍ付近の
波長に吸収ピークを持つため、人体検知用の膜として、
知られている。
着により下部電極３となるＣｒを０. ２μｍ形成してフ
ォトリソグラフィにより所定のパターンに加工する。そ
してプラズマＣＶＤにより薄膜サーミスタ４となるアモ
ルファスＳｉを１μｍ形成し，さらにＥＢ蒸着により上
部電極６を０．２μｍ形成し、その後イオンミリングに
よって、薄膜サーミスタ４上に上部電極６を載せたもの
を同時に所定のパターンに加工する。従って、薄膜サー
ミスタ４と上部電極６は平面的に見て同じ形状になる。
ここで、薄膜サーミスタとは、前記薄膜抵抗体の一種で
ある。そして側面保護を兼ねる赤外線吸収膜１０となる
ＳｉＯ2 をプラズマＣＶＤにより１．５μｍを形成
し、，最後に４個の赤外線検出素子がブリッジになるよ
うに、Ａｌ配線を加工する。ここで１個の赤外線検出部
の面積は１ｍｍ2 である。ＳｉＯ2 膜は１０μｍ付近の
波長に吸収ピークを持つため、人体検知用の膜として、
知られている。
【００１３】次に、水酸化カリウム溶液を用いて裏面の
シリコンを除去する。シリコンが除去された熱絶縁性薄
膜部の面積は１．５ｍｍ2 である。そして以上のように
して作製された赤外線検出素子を実装して、特性評価を
行った。ここでは、良否判定基準を設け、１枚のウェハ
からサンプリングした１００個の素子の歩留まりで評価
する。まずブリッジを形成する４個の抵抗値のバラツキ
を±２％以下にするという基準に対して、従来の工程に
よる製品では、良品は、60〜70% であったのに対し、本
実施例のものでは、100%であった。また雑音特性は、ブ
リッジの両端に4 Ｖの電圧を印加して、中間点で測定を
行い、0.2 μV/√Hz以下という基準に対して、従来の工
程では、良品は、30〜40% であったのに対し、本実施例
のものでは、90〜100%であった。
シリコンを除去する。シリコンが除去された熱絶縁性薄
膜部の面積は１．５ｍｍ2 である。そして以上のように
して作製された赤外線検出素子を実装して、特性評価を
行った。ここでは、良否判定基準を設け、１枚のウェハ
からサンプリングした１００個の素子の歩留まりで評価
する。まずブリッジを形成する４個の抵抗値のバラツキ
を±２％以下にするという基準に対して、従来の工程に
よる製品では、良品は、60〜70% であったのに対し、本
実施例のものでは、100%であった。また雑音特性は、ブ
リッジの両端に4 Ｖの電圧を印加して、中間点で測定を
行い、0.2 μV/√Hz以下という基準に対して、従来の工
程では、良品は、30〜40% であったのに対し、本実施例
のものでは、90〜100%であった。
【００１４】本実施例では、上部電極6 が薄膜サーミス
タ4 をイオンダメージから保護する役目を有することに
なるので、過剰雑音、抵抗バラツキが少なくなる。
タ4 をイオンダメージから保護する役目を有することに
なるので、過剰雑音、抵抗バラツキが少なくなる。
【００１５】なお、赤外線吸収膜10上に上部電極6 に通
じるAlパッド8 を流し込むためのコンタクトホールを開
けておけば、工程を簡略化することができる。
じるAlパッド8 を流し込むためのコンタクトホールを開
けておけば、工程を簡略化することができる。
【００１６】
【発明の効果】請求項１、請求項３記載の発明によれ
ば、過剰雑音が低く、抵抗値のバラツキが少ない赤外線
検出素子が提供できる。また、請求項２記載の発明によ
れば、工程の簡略化が図れる。
ば、過剰雑音が低く、抵抗値のバラツキが少ない赤外線
検出素子が提供できる。また、請求項２記載の発明によ
れば、工程の簡略化が図れる。
【図１】本発明の実施例に係わる赤外線検出素子の製造
工程を示す構造断面図である。
工程を示す構造断面図である。
【図２】従来の技術に係わる赤外線検出素子の製造工程
を示す構造断面図である。
を示す構造断面図である。
１ シリコン基板 ２ 絶縁性薄膜 ３ 下部電極 ４ 薄膜サーミスタ ５ 側面保護膜 ６ 上部電極 ７ 赤外線吸収膜 ８ Ａｌパッド ９ 基板堀り込み部 １０ 側面保護兼赤外線吸収膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１２月３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】なお、赤外線吸収膜10上に上部電極6 に通
じるAlパッド8 を接続するためのコンタクトホールを開
けておけば、工程を簡略化することができる。
じるAlパッド8 を接続するためのコンタクトホールを開
けておけば、工程を簡略化することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 拓郎 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 絶縁性薄膜上に、赤外線を吸収する赤外
線吸収膜と、赤外線吸収膜より受ける温度の変化によっ
て抵抗値が変化する薄膜抵抗体と、薄膜抵抗体を上下か
ら挟むように取り付けられた上部電極及び下部電極とが
形成され、前記絶縁性薄膜の周囲が半導体基板によって
支持され、赤外線吸収膜と側面保護膜とから成る赤外線
吸収部が形成された面と反対側が中空部となるダイアフ
ラム構造を有する赤外線検出素子において、前記上部電
極と薄膜抵抗体が平面的に同じ形状になるように形成さ
れていることを特徴とする赤外線検出素子。 - 【請求項２】 前記赤外線検出素子の赤外線吸収膜に上
部電極に通ずるコンタクトホールが設けられていること
を特徴とする請求項１記載の赤外線検出素子。 - 【請求項３】 請求項１記載の赤外線検出素子を得るに
あたり、前記薄膜抵抗体と上部電極を連続して形成する
とともに、前記２層の構成物体を一度にエッチング加工
し、その後に、側面保護膜を兼ねる赤外線吸収膜を形成
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 |
|---|---|---|---|
| JP5245294A JPH07106643A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 赤外線検出素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5245294A JPH07106643A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 赤外線検出素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07106643A true JPH07106643A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17131533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5245294A Withdrawn JPH07106643A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 赤外線検出素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106643A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008209161A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | Matsushita Electric Works Ltd | 赤外線センサおよびその製造方法 |
| CN102889933A (zh) * | 2011-07-18 | 2013-01-23 | 苏州敏芯微电子技术有限公司 | Mems热电堆红外探测器芯片、其内芯片及本身的制造方法 |
| CN105439082A (zh) * | 2015-11-16 | 2016-03-30 | 北方广微科技有限公司 | 一种用于红外探测器桥臂的TiAlV薄膜制作方法 |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP5245294A patent/JPH07106643A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008209161A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | Matsushita Electric Works Ltd | 赤外線センサおよびその製造方法 |
| CN102889933A (zh) * | 2011-07-18 | 2013-01-23 | 苏州敏芯微电子技术有限公司 | Mems热电堆红外探测器芯片、其内芯片及本身的制造方法 |
| CN105439082A (zh) * | 2015-11-16 | 2016-03-30 | 北方广微科技有限公司 | 一种用于红外探测器桥臂的TiAlV薄膜制作方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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