JPH08271332A

JPH08271332A - 薄膜温度センサ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08271332A
Application number: JP7076084A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Endo; 治之遠藤; Takeshi Fuse; 武士布施; Hiroyuki Ishida; 浩之石田
Original assignee: ISHIZUKA DENSHI KK
Current assignee: ISHIZUKA DENSHI KK
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-18
Anticipated expiration: 2019-02-09
Also published as: US5798684A; JP3494747B2

Abstract

(57)【要約】【目的】強固な架橋構造を有するとともに、電気的特
性が安定した薄膜温度センサ及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。【構成】空洞部１３が形成された基板１に架橋状に電
極層６が形成され、その電極部６Ａ，６Ｂに感熱抵抗膜
７，８が接着され、感熱抵抗膜７，８を覆うように保護
絶縁膜９、緩衝膜１０及びガラス層１１が形成されてお
り、保護絶縁膜９とガラス層１１が基板１上に延在する
ことよって、感熱部Ａの機械的強度を高めるとともに、
感熱抵抗膜７，８を絶縁膜５，９が挟んだ形状及び緩衝
膜１０によって、熱処理工程によって感熱抵抗膜７，８
の成分の変化により電気的特性が変動するのを解消する
とともに、ガラス層１１を硼珪酸ガラス系のガラス層と
して赤外線吸収特性を改善している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜温度センサ及びそ
の製造方法に関し、詳しくは、センサ部の機械的強度が
増すとともに赤外線吸収特性を改善した薄膜温度センサ
及びその製造方法に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、薄膜温度センサは、アルミナや
シリコン基板上に半導体微細加工技術を用いて電極膜、
感熱抵抗膜、絶縁膜、保護膜等を積層形成した薄膜形の
センサであり、このような構造を有する赤外線センサの
一例としては、熱型赤外線センサや薄膜サーミスタが知
られている。熱型赤外線センサは、高温の物体や移動物
体の表面温度を測定する非接触型のセンサである。この
センサは被検知体から放射される赤外線のエネルギによ
って赤外線検出部の温度が上昇し、その検出部を構成す
る感熱抵抗体の電気抵抗の変化を温度変化としてとらえ
て被検知体の表面温度を測定するものである。

【０００３】熱型赤外線センサの検出部には、温度によ
って抵抗値が変化するサーミスタ材料、金属抵抗材料か
らなる薄膜や薄膜熱電対等が用いられる。そして、被検
知体から放射される赤外線量は一般に微弱なため、それ
を受けるセンサの感熱部は小さな熱容量とし、高い赤外
線吸収特性が要求される。且つ、高精度な素子製造技術
が要求されることから、通常半導体微細加工技術を用い
て形成されている。

【０００４】熱型赤外線センサとして、例えば、特開昭
６２−２７７５２８号公報に開示されたものがある。図
７（ａ）に示すように、赤外線検出部が金属層２２を形
成し、その上に絶縁性薄膜２３と光吸収層２４が順次被
着形成され、これらの層の裏側の基板２０がエッチング
で除去され、空洞２１が形成され、架橋構造の赤外線セ
ンサが開示されている。また、特開平３−１３６３７９
号公報等には、架橋構造の形成のために犠牲層を形成
し、これをエッチングで除去して、感熱部を形成した絶
縁性薄膜が周辺のみで支持する架橋構造の赤外線センサ
が開示されている（図示なし）。

【０００５】薄膜温度センサからなる熱型赤外線センサ
は、赤外線検出部（感熱部）を架橋状とすることによっ
てその赤外線検出部と基板との間の熱抵抗を大きくし、
赤外線検出部の熱容量を非常に小さくしたものである。
従って、赤外線検出の応答速度が早く、しかも高感度な
赤外線センサを実現することが可能となった。

【０００６】一方、薄膜サーミスタは、例えば、特公昭
６０−１９６４１号公報に開示されている。図７（ｂ）
に示した薄膜サーミスタは、半導体微細加工技術を用い
て絶縁性基板上に白金（Ｐｔ）、あるいはＰｔ合金から
なる櫛型パターン電極膜２５ａ，２５ｂを形成し、この
上に炭化珪素膜からなる感熱抵抗膜２６と、感熱抵抗膜
２６上に酸化珪素の薄膜を介してガラス層を形成したも
のである。この薄膜サーミスタは、ガラス層により感熱
抵抗膜２６の接着がより強固になる。かつ、ガラス層に
よって周囲雰囲気からの汚染を防止できるため信頼性が
高く、感熱部を薄膜で構成しているために熱容量が小さ
くなり熱応答性が極めて良く、耐環境性にも優れた温度
センサを形成することができる。更に、半導体加工技術
を用いることができるので、量産性に優れ、かつ、小型
のものを作製できる利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
薄膜温度センサには次のような問題があった。図７
（ａ）の熱型赤外線センサでは、赤外線検出部が架橋構
造を構成する絶縁膜によって、感熱部や電極部及び赤外
線吸収膜を支持し、かつ架橋構造を形成するための基板
エッチング工程を含めた最終工程まで破壊しない十分な
強度を維持することが必要である。しかしながら、この
架橋構造では素子製作工程中に熱膨張係数の違いからく
る熱応力を受けてクラックや剥離、あるいは製作中に架
橋部の折損が生じやすい欠点があった。

【０００８】また、図７（ｂ）の薄膜サーミスタでは、
ガラス層を熱処理した際に酸化珪素の薄膜を通してガラ
ス層の組成の一部が感熱抵抗膜に浸透して感熱抵抗膜の
抵抗変動や電気的特性の変動が特性バラツキとなり、製
品歩留を悪化させる原因となる。特に、感熱抵抗膜が遷
移金属の複合酸化物からなるサーミスタ膜で構成される
場合、ガラス層を構成する組成成分がサーミスタ膜中へ
拡散しサーミスタ膜の組成が変動し、感熱抵抗膜の電気
的特性が変化して薄膜サーミスタ素子の電気的特性のバ
ラツキが大きくなり、不良品の発生が増えるなど量産性
に欠ける欠点があった。

【０００９】本発明は、上述のような課題に鑑みなされ
たものであり、強固な架橋構造とし、赤外線吸収特性が
向上した薄膜温度センサ及びその製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされたものであり、請求項１の発明は、基板上に形
成された一対の電極層に接する少なくとも一層の感熱抵
抗膜を第１の絶縁膜と第２の絶縁膜とによって挟まれ、
前記感熱抵抗膜の直上の前記第２の絶縁膜表面に緩衝膜
が形成され、前記緩衝膜を覆うガラス層が形成されてい
ることを特徴とする薄膜温度センサである。また、請求
項２の発明は、空洞部が形成された基板と、前記基板に
架橋状に形成された第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜
上に互いに向かい合った一対の金属下地層と、前記一対
の金属下地層間の前記第１の絶縁膜上に形成された第２
の絶縁膜と、前記金属下地層に積層されて前記第２の絶
縁膜上に延在する一対の電極層と、前記一対の電極層上
に互いに接触した少なくとも一層の感熱抵抗膜と、前記
感熱抵抗膜上に設けた保護絶縁膜と、前記保護絶縁膜上
に形成した緩衝膜と、前記緩衝膜を覆って前記基板上に
延在するガラス層とからなることを特徴とするものであ
る。

【００１１】また、請求項３の発明は、セラミックスか
らなる基板と、前記基板に形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に互いに向かい合った一対の金属下
地層と、前記一対の金属下地層間の前記第１の絶縁膜に
形成された第２の絶縁膜と、前記金属下地層に積層され
て前記第２の絶縁膜上に延在する一対の電極層と、前記
一対の電極層上に互いに接触した少なくとも一層の感熱
抵抗膜と、前記感熱抵抗膜上に設けた保護絶縁膜と、前
記保護絶縁膜上に形成した緩衝膜と、前記緩衝膜を覆っ
て前記基板上に延在するガラス層とからなることを特徴
とするものである。

【００１２】また、請求項４の発明は、前記請求項２又
は３の発明において、前記基板の第１の絶縁膜に酸化ア
ルミニウム又は酸化タンタルの何れかの薄膜が形成され
ていることを特徴とする薄膜温度センサである。また、
請求項５の発明は、前記請求項１，２又は３の発明にお
いて、前記感熱抵抗膜がサーミスタであって、遷移金属
酸化物からなる薄膜であることを特徴とする薄膜温度セ
ンサである。また、請求項６の発明は、前記請求項１，
２又は３の発明において、前記緩衝膜が酸化タンタル又
は酸化チタンのいずれかであることを特徴とする薄膜温
度センサである。また、請求項７の発明は、請求項１，
２又は３の発明において、前記ガラス層が硼珪酸ガラス
系酸化物であることを特徴とする薄膜温度センサであ
る。

【００１３】また、請求項８の発明は、基板の一表面上
に設けた第１の絶縁膜を形成する工程と、前記基板の一
表面上に設けた一対の金属下地層を形成する工程と、前
記金属下地層の間に第２の絶縁膜を形成する工程と、前
記一対の金属下地層に積層されて前記第２の絶縁膜上に
延在する対向させて一対の電極層を形成する工程と、前
記一対の電極層上に少なくともひとつの感熱抵抗膜を形
成する工程と、前記感熱抵抗膜上に保護絶縁膜に設ける
工程と、前記保護絶縁膜上に緩衝膜を形成する工程と、
前記緩衝膜を覆うようにガラス層を形成する工程と、を
含むことを特徴とする薄膜温度センサの製造方法であ
る。

【００１４】

【作用】本発明の薄膜温度センサは、感熱抵抗膜を絶縁
膜と保護絶縁膜とで挟持した構造となっており、熱処理
工程でガラス層や基板からの成分が感熱抵抗膜に熱拡散
されるのを防止することができるとともに、感熱抵抗膜
の成分が絶縁膜に拡散されるのを防止したものであり、
感熱抵抗膜の電気的特性が変動するのを防止することが
できる。更には、感熱抵抗膜を保護する保護絶縁膜とガ
ラス層との間に緩衝膜を設けることによって、ガラス層
の熱処理時にガラス層を構成する組成成分が保護絶縁膜
を通して感熱抵抗膜に拡散して感熱抵抗膜の電気的特性
のバラツキや変動を防止したものである。

【００１５】また、そのガラス層が硼珪酸系ガラスで形
成されることによって、赤外線が吸収される波長が拡大
されるので薄膜温度センサの赤外線吸収特性を向上させ
ることができるとともに、熱型赤外線センサのように架
橋構造の薄膜温度センサの場合、架橋部の強度を高める
ことができるので製造時の取扱いが容易となり量産性に
優れる。また、基板に酸化アルミニウムや酸化タンタル
からなる絶縁膜を形成することにより、基板に加わる熱
応力を緩和することができるとともに、この絶縁膜上の
金属下地層との接着性が改善される。また、感熱部が基
板から離間して架橋構造であり、感熱部の熱容量を小さ
くすることができるとともに、熱抵抗を大きくすること
ができるので、赤外線による熱応答特性を改善すること
ができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の薄膜温度センサについて、図
面を参照して説明する。図１（ａ）は、熱型赤外線セン
サとして用いられる薄膜温度センサの一実施例を示す一
部切欠斜視図であり、図１（ｂ）は同図（ａ）のＸ−
Ｘ′線に沿った断面図である。同図（ａ）において、１
はシリコンからなる基板であり、空洞部１３が設けられ
ている。Ａは感熱部であり、基板１に空洞部１３が形成
されることによって架橋状に形成されている。６ａ，６
ｂはリード線等が接着されるパッド部であり、パッド部
６ａ，６ｂから延在する導電層の先端に電極部６Ａ，６
Ｂが形成されて一対の電極層６が形成されている。７，
８は感熱抵抗膜であり、１１はガラス層、１２は絶縁膜
である。

【００１７】同図（ｂ）を参照して詳細に説明すると、
基板１の表面には、熱酸化膜（絶縁膜）２ａが形成さ
れ、更に、絶縁膜３が形成されている。絶縁膜３の表面
に互いに向かい合う一対の金属下地層４が形成されてい
る。一対の金属下地層４間には絶縁膜５が形成され、電
極部６Ａ，６Ｂに接し、且つ、絶縁膜５の上に感熱抵抗
膜７が形成され、且つ、感熱抵抗膜７に感熱抵抗膜８が
積層形成されている。感熱抵抗膜７，８は保護絶縁膜９
で覆われ、且つ、保護絶縁膜９で覆われた感熱抵抗膜
７，８を、更に、保護するように緩衝膜１０が覆ってい
る。更に、ガラス層１１と絶縁膜１２が順次覆ってい
る。保護絶縁膜９、ガラス層１１及び絶縁膜１２は基板
１に延在している。

【００１８】この薄膜温度センサは、基板１に空洞部１
３を形成して、感熱部Ａを架橋構造とし、感熱部Ａに吸
収された熱が伝達しないように熱抵抗を大きくして、感
熱部Ａに吸収される熱が基板１に放散されるのを防止し
ている。また、感熱部Ａの熱容量を非常に小さくして熱
応答特性を改善するものである。絶縁膜３は、例えば、
酸化アルミニウムまたは酸化タンタル等の絶縁膜であ
り、絶縁膜５を形成する際に、エッチング処理剤による
金属下地層４の剥離が防止できるとともに、金属下地層
４の接着強度を高めている。また、緩衝膜１０は、例え
ば、酸化タンタル、または酸化チタンの薄膜からなり、
ガラス層１１を形成する際に、ガラス層１１に混入する
元素（組成成分）が感熱抵抗膜７，８に拡散するのを防
止する拡散防止層である。また、絶縁膜５は感熱抵抗膜
７，８の元素（組成成分）が拡散されるのを防止するも
のである。更に、ガラス層１１を形成することによっ
て、以下に説明するように、赤外線吸収を良好なものと
するものである。

【００１９】次に、上記薄膜温度センサに係る製造方法
の一実施例について、図２乃至図４を参照して説明す
る。基板１は、面方位（１１０）もしくは（１００）
で、厚みが２５０μｍ程度のシリコン基板である。基板
１は、図２（ａ）に示すように、９００〜１１００℃の
温度で熱酸化し、基板１の表裏面に０．１〜１μｍ程度
の二酸化珪素（ＳｉＯ ₂）の熱酸化膜２ａ，２ｂが形成
されている。続いて、図２（ｂ）に示すように、この熱
酸化膜２ｂは、後工程で形成される空洞部１３のエッチ
ング用のマスクとするために、パターニングして形成さ
れている。その後、スパッタ法、ＣＶＤ法等によって、
膜厚が０．１〜３μｍの酸化アルミニウムあるいは酸化
タンタルの絶縁膜３が形成されている。

【００２０】この酸化アルミニウムまたは酸化タンタル
からなる絶縁膜３は、酸化珪素の熱酸化膜２ｂよりも熱
膨張係数が大きいため成膜時に基板に加わる熱応力を緩
和する効果を有する。また、後工程で形成される絶縁膜
５を形成する際のエッチング処理時に、エッチング処理
剤による金属下地層４や電極層６の剥離防止の為に形成
されている。続いて、図２（ｃ）に示すように、絶縁膜
３の表面にスパッタリング法等によって全面に金属層を
形成して、フォトエッチング法を用いてパターニングし
て一対の金属下地層４が形成されている。金属下地層４
は、例えば、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、クロ
ム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）の少なくとも一種以上
からなる薄膜層であり、その膜厚は０．０１〜０．３μ
ｍである。この一対の金属下地層４は、後工程でパッド
部に相当する部分の絶縁膜３との密着性をよくするため
のものである。図２（ｄ）に示すように、膜厚０．１〜
１μｍの二酸化珪素（ＳｉＯ₂）、あるいはオキシナイ
トライドシリコン（ＳｉＮＯ）などの絶縁膜がスパッタ
法、プラズマＣＶＤ法によって全面に成膜されている。
その後、絶縁膜をパターニングして一対の金属下地層４
の間に絶縁膜５が形成されている。この絶縁膜５は、後
工程で形成される電極層６と感熱抵抗膜７の基板１との
密着性と、絶縁膜３と感熱抵抗膜７との反応による抵抗
の変化を防止し感熱抵抗膜７，８の電気的性能の安定性
を維持するために必要である。

【００２１】続いて、図３（ａ）に示すように、スパッ
タリング法等によって全面に金属層が形成され、この金
属層をパターニングして、リード線などの引き出し線を
接続するために、パッド部６ａ，６ｂとパッド部から延
在する導電層の先端に電極部６Ａ，６Ｂとする導電層６
が形成されている。パッド部６ａ，６ｂ及び電極部６
Ａ，６Ｂからなる電極層６は、金属下地層４上に膜厚
０．１〜０．５μｍで対向するように形成されている。
これらの電極層６の材料は白金（Ｐｔ）が最も良いがニ
ッケル（Ｎｉ）やクロム（Ｃｒ）等であってもよい。図
３（ｂ），（ｃ）に示すように、この絶縁膜５及び電極
部６Ａ，６Ｂ上にスパッタ法などによって厚さがそれぞ
れ０．１〜０．５μｍの第一及び第二の感熱抵抗膜７，
８が形成されている。この第一及び第二の感熱抵抗膜
７，８は、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｎｉ系の遷移金属酸化物からな
る焼結体をターゲットとしてスパッタリングして形成さ
れており、その一例として、スパッタ圧力が０．２〜
０．７Ｐａで、基板１の加熱温度が２００〜５００℃の
条件で行われている。

【００２２】パターニングによって第一の感熱抵抗膜７
が形成され、続いて、第二の感熱抵抗膜８がパターニン
グされて形成されている。その後、空気中で４００〜９
００℃の温度で１時間〜５時間の熱処理が行われる。な
お、感熱抵抗膜７，８は上記の組成膜に限定されるもの
ではなく、サーミスタ材料として使用されている他の組
成からなる薄膜であっても良いし、炭化珪素薄膜あるい
はプラズマＣＶＤ法によるアモルファスＳｉ薄膜であっ
てもよいことはもちろんである。実施例では、第一及び
第二の感熱抵抗膜７，８が形成されているが、両者のタ
ーゲットの組成を変えるか、膜厚を変えて形成すること
によって電気的特性を変化させることが可能である。し
かし、第一の感熱抵抗膜７で目的を達成できれば、第二
の感熱抵抗膜８は必ずしも必要ではない。

【００２３】続いて、図３（ｄ）に示すように、感熱抵
抗膜７，８を形成した後、感熱抵抗膜８を保護するため
のパッシベーション膜とし、例えば、酸化珪素、窒化シ
リコン薄膜、またはオキシナイトライドシリコン薄膜等
の保護絶縁膜９が感熱抵抗膜８上に膜厚０．５〜３μｍ
で形成されている。保護絶縁膜９上には、更に、酸化タ
ンタル、または酸化チタンの薄膜からなる緩衝膜１０が
成膜されている。この緩衝膜１０は膜厚が０．０１〜１
μｍ程度で良く、この膜を成膜することによって、後工
程の硼珪酸ガラス系酸化物のガラス層１１を成膜する時
に発生する熱ストレスや熱処理時に前記ガラス層を構成
する組成の一部が感熱抵抗膜７，８へ拡散し電気的特性
等が変動するのを防止する。

【００２４】緩衝膜１０を形成して熱処理後、図４
（ａ）に示すように、前述のガラス層１１をスパッタ法
あるいはＣＶＤ法により成膜する。本実施例のガラス層
１１は、硼珪酸鉛ガラス（ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−Ｓｉ
Ｏ₂）系の酸化物ターゲットがスパッタして形成されて
いる。続いて、ガラス層１１を成膜した後に、３００〜
８００℃程度の温度で熱処理することによって一度溶融
させるリフロー工程を行うことによって平坦化され、下
地膜段差上のステップカバレッジを改善することも可能
であるとともに、このリフロー工程によってピンホール
を減少させることができる。このガラス層１１はまた良
好な赤外線吸収膜となる。

【００２５】図４（ｂ）に示すように、基板１に空洞部
１３を形成するために、感熱部Ａをエッチング工程から
保護するための保護膜として膜厚０．１〜２μｍの酸化
シリコン、窒化シリコン、あるいはシリコンオキシナイ
ライドからなる絶縁膜１２が成膜されている。その後
に、基板１の裏面に空洞部１３を形成するためのエッチ
ング工程へ移る。素子製作最終工程である空洞部１３の
形成には、異方性エッチングのエッチング液として、例
えば、抱水ヒドラジンが用いられる。熱酸化膜２ｂをエ
ッチング用マスクとして感熱部裏側の基板を１１０℃で
約２時間エッチングして除去し空洞部１３を形成する。
感熱部Ａは架橋構造となる。

【００２６】次に、実施例の薄膜温度センサの赤外線吸
収スペクトルについて、図５（ａ），（ｂ）を参照して
説明する。図５（ａ），（ｂ）は、この薄膜温度センサ
に用いられる酸化シリコン膜とガラス層１１の差による
赤外線スペクトルを示している。同図（ａ）は酸化シリ
コン膜を用いた赤外線吸収スペクトルを示し、同図
（ｂ）はスパッタによって成膜した硼珪酸鉛ガラス系の
ガラス層１１の赤外吸収スペクトルを示している。同図
（ｂ）から明らかなように、硼珪酸鉛ガラス系のガラス
層は、約６〜１１μｍの波長に吸収帯（温度に換算して
約−１０〜２１０℃）がある。また、同図（ａ）から明
らかなように、酸化シリコン膜では、約８〜９．５μｍ
の波長に吸収帯（温度に換算して約３０〜９０℃）があ
る。すなわち、実施例の薄膜温度センサのように、硼珪
酸鉛ガラス系のガラス層１１を用いることにより、従来
用いられている酸化シリコン膜に比べて広い温度範囲を
検知することができることを示している。

【００２７】また、ガラス層１１は、実施例の硼珪酸鉛
ガラスに限定されるものではなく、鉛に替えて他の元素
を添加した硼珪酸ガラス系の材料を使用すれば成膜後の
熱処理温度の変更だけで本実施例の硼珪酸鉛ガラスと同
等の電気的及び機械的性能が得られる。無論、無添加の
硼珪酸ガラスも含むものである。

【００２８】なお、上記実施例では、薄膜温度センサの
個々に分割したチップの状態について説明したが、実際
の製造工程では一枚の基板（ウエハ）上に多数の薄膜温
度センサを一度にパターン形成して、最後に個々の薄膜
温度センサに分割して完成するものである。また、電極
膜の形状は、実施例で示した形状のほか、櫛歯形状であ
ってもよいことは言うまでもない。

【００２９】上述のように製造した薄膜温度センサは、
剥離やクラック等の外観不良がなくなり、また、一枚の
基板内の抵抗値のバラツキは３σ内に分布しており、３
σから外れるものは２％以内であって、歩留りが極めて
良好である。更に、４０℃と２００℃との温度サイクル
試験を１万回行い、試験前後の抵抗変化率を調べた結
果、抵抗変化率は＋０．５％であり、極めて信頼性が良
好であることを示している。

【００３０】本実施例の薄膜温度センサは、通常、パッ
ケージに封入して赤外線検出器が形成されている。絶縁
体または金属からなる基台上に薄膜温度センサが接合搭
載され、この薄膜温度センサの各パッド部６ａ，６ｂは
基台上に設けた端子とボンディングワイヤで配線され
る。

【００３１】上記実施例は薄膜温度センサからなる赤外
線センサの実施例を示したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、薄膜サーミスタ素子としても適用でき
るものである。図６は、セラミックスの基板を用いた赤
外線センサ或いは薄膜サーミスタの実施例を示す断面図
である。図６において、図１〜図４の実施例と同一部分
には同一符号が付与されており、詳細な説明は省略す
る。図６に示すように、薄膜温度センサを薄膜サーミス
タ素子に適用する場合は、上記実施例の薄膜温度センサ
からなる赤外線センサとは異なり、基板裏面に形成した
空洞部は必要としない。基板１としては、アルミナ、石
英、ムライト、ステアタイトなどのセラミックスの絶縁
材料を使用すればよい。このような絶縁材料で構成され
た基板を使用する場合は、熱酸化膜２ａ，２ｂは必要な
いが、その他の工程は実施例の薄膜温度センサ（熱型赤
外線センサ）と同一であり、その製造工程も上記実施例
と同一である。なお、この実施例の場合は、基板エッチ
ングは行わないので絶縁膜１２は必ずしも必要ではな
い。

【００３２】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、絶縁膜
で感熱抵抗膜を挟む形状であり、感熱抵抗膜を形成して
いる酸化物成分が基板に熱拡散することがなく、また、
保護絶縁膜からの組成成分が感熱抵抗膜に拡散すること
がなく、感熱抵抗膜の電気的特性にバラツキが発生する
ことがない利点がある。また、感熱抵抗膜直上に緩衝膜
を形成することによって、ガラス層を形成する際の熱処
理によって、ガラス層の成分が感熱抵抗膜に熱拡散する
ことがなく、感熱抵抗膜の電気的特性にバラツキが発生
することがない利点がある。更に、感熱部が保護絶縁膜
とガラス層を基板上に延在させた架橋構造とすることに
よって、架橋部の強度を高めることができる。従って、
架橋部が製造工程作業中の折損、クラック等による不良
発生を低減し得る効果を有し、量産性に優れ歩留りが向
上する利点がある。

【００３３】また、硼珪酸ガラス系の酸化物薄膜からな
るガラス層を形成することによって赤外線吸収特性が向
上した薄膜温度センサを提供できる利点がある。また、
ガラス層の形成に当たり、リフロー工程を行うことによ
ってガラス層の膜質は一層良好なものとなり、赤外線吸
収が良好となる利点がある。また、薄膜温度センサの製
造に当たって、微細加工技術が用いられるので、センサ
の電気的な特性のバラツキが小さく、量産に適した薄膜
温度センサを提供することができる利点がある。また、
シリコン基板の場合、酸化アルミニウムまたは酸化タン
タル等の絶縁膜を形成することによって熱ストレスに強
い薄膜温度センサを提供することができる利点がある。
無論、シリコン基板を用いた薄膜温度センサでは、感熱
部が架橋状であるので、熱抵抗は大きくしかも熱容量は
小さいので、熱応答特性が良好となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明に係る薄膜温度センサの一実
施例を示す一部切欠斜視図であり、（ｂ）は、そのＸ−
Ｘ′に沿った断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る薄膜温度セン
サの製造方法の一実施例を示す断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は、図２（ｄ）に続く薄膜温度
センサの製造方法である。

【図４】（ａ），（ｂ）は、図３（ｄ）に続く薄膜温度
センサの製造方法である。

【図５】（ａ），（ｂ）は、薄膜温度センサの特性を比
較するための特性図である。

【図６】本発明に係る薄膜温度センサの他の実施例を示
す断面図である。

【図７】（ａ），（ｂ）は、従来の薄膜温度センサを示
す断面図である。

【符号の説明】

Ａ感熱部１基板２ａ，２ｂ熱酸化膜３絶縁膜（第１の絶縁膜）５絶縁膜（第２の絶縁膜）４金属下地層６電極層６ａ，６ｂパッド部６Ａ，６Ｂ電極部８感熱抵抗膜９保護絶縁膜１０緩衝膜１１ガラス層１２絶縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された一対の電極層に接す
る少なくとも一層の感熱抵抗膜が絶縁膜と保護絶縁膜と
で挟まれ、前記感熱抵抗膜の直上の前記保護絶縁膜表面
に緩衝膜が形成され、且つ、前記緩衝膜を覆うガラス層
が形成されていることを特徴とする薄膜温度センサ。
【請求項２】空洞部が形成された基板と、前記基板に
架橋状に形成された第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜
上に互いに向き合った一対の金属下地層と、前記一対の
金属下地層間の前記第１の絶縁膜上に形成された第２の
絶縁膜と、前記金属下地層に積層されて前記第２の絶縁
膜上に延在する一対の電極層と、前記一対の電極層上に
互いに接触した少なくとも一層の感熱抵抗膜と、前記感
熱抵抗膜上に設けた保護絶縁膜と、前記保護絶縁膜上に
形成した緩衝膜と、前記緩衝膜を覆って前記基板上に延
在するガラス層とからなることを特徴とする薄膜温度セ
ンサ。
【請求項３】セラミックスからなる基板と、前記基板
に形成された第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜上に互
いに向き合った一対の金属下地層と、前記一対の金属下
地層間の前記第１の絶縁膜に形成された第２の絶縁膜
と、前記金属下地層に積層されて前記第２の絶縁膜上に
延在する一対の電極層と、前記一対の電極層上に互いに
接触した少なくとも一層の感熱抵抗膜と、前記感熱抵抗
膜上に設けた保護絶縁膜と、前記保護絶縁膜上に形成し
た緩衝膜と、前記緩衝膜を覆って前記基板上に延在する
ガラス層とからなることを特徴とする薄膜温度センサ。
【請求項４】前記基板上の第１の絶縁膜が酸化アルミ
ニウム又は酸化タンタルの何れかの薄膜であることを特
徴とする請求項２又は３に記載の薄膜温度センサ。
【請求項５】前記感熱抵抗膜がサーミスタであり、遷
移金属酸化物からなる薄膜であることを特徴とする請求
項１，２又は３に記載の薄膜温度センサ。
【請求項６】前記緩衝膜が酸化タンタル又は酸化チタ
ンの何れかであることを特徴とする請求項１，２又は３
に記載の薄膜温度センサ。
【請求項７】前記ガラス層が硼珪酸ガラス系酸化物で
あることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の薄膜
温度センサ。
【請求項８】薄膜温度センサの製造方法において、基板の一表面に第１の絶縁膜を形成する工程と、前記基板の一表面に設けた一対の金属下地層を形成する
工程と、前記金属下地層の間に第２の絶縁膜を形成する工程と、前記一対の金属下地層に積層されて前記第２の絶縁膜上
に延在する対向した一対の電極層を形成する工程と、前記一対の電極層に接する少なくとも一つの感熱抵抗膜
を形成する工程と、前記感熱抵抗膜上に保護絶縁膜を設ける工程と、前記保護絶縁膜上に緩衝膜を形成する工程と、前記緩衝膜を覆うようにガラス層を形成する工程と、を
含むことを特徴とする薄膜温度センサの製造方法。