JP2000111396A - Infrared detecting element and its manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared detecting element using a thermopile and a method for manufacturing the same.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art A thermal infrared detecting element using a thermopile has a light receiving section having an infrared absorber for absorbing received infrared rays and converting it into heat, and a thermopile for generating an electromotive force based on the amount of generated heat. And a temperature detector. And it has a structure in which the light receiving unit and the temperature detecting unit are supported on the substrate by the beam unit. In such an infrared detecting element, the light receiving portion, whose temperature rises due to the heat generated by the infrared absorber, is thermally separated from the substrate, and the temperature detecting portion converts the electric signal into an electric signal according to the temperature difference between the light receiving portion and the substrate. Make a change.
【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。[0003] The infrared detecting element described above is required to have high sensitivity and high strength so as to meet various needs. The sensitivity R of the infrared detecting element can be expressed by the following equation (1).
【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。R = n · α · R th (1) where n is the logarithm of the thermocouple, α is the Seebeck coefficient, and R th is the thermal resistance of the entire infrared detecting element.
【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。Since the thermal resistance R th has the relationship of the following equation (2), the equation (3) is obtained by substituting the equation (2) into the equation (1).
Get.
【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。R th = L / (r · b · h) (2) where L: length of thermopile, r: thermopile 1
Thermal coefficient, b: width of resistive film constituting thermopile,
h: Height of the resistive film constituting the thermopile.
【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。R = n · α · L / (r · b · h) (3) In order to increase the sensitivity R, (b ·
h), that is, the cross-sectional area of the resistive film constituting the thermopile should be reduced.
【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。Next, regarding the strength of the infrared detecting element, the stress σ generated in the resistive film constituting the thermopile can be expressed by the following equation (4).
【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。Σ = 6 · M / (b · h 2 ) (4) where M is a moment acting on the resistive film constituting the thermopile by an external force.
【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。[0006] The smaller the stress σ generated in the resistance film constituting the thermopile, the higher the strength, and from the above equation (4),
It can be seen that in order to reduce the stress σ generated in the resistance film forming the thermopile, the sectional area (b · h) of the resistance film forming the thermopile may be increased. Also,
From equation (4), if the cross-sectional area (b · h) is the same, increasing the ratio of height to width (height / width = h / b) increases the stress σ.
Is small, that is, the strength can be increased.
【０００７】[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。As described above, in the infrared detecting element, there is a trade-off relationship in that the strength of the thermopile decreases when the cross-sectional area of the resistive film constituting the thermopile is reduced for the purpose of increasing the sensitivity. . Further, in the related art, the height / width ratio (referred to as aspect ratio) in the cross-sectional shape of the resistive film constituting the thermopile is 1 or less due to the accuracy, process, and the like of a stepper device used for manufacturing an infrared detecting element. .
【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。[0008] Explaining with numerical examples, the height and width of the cross-sectional shape of the resistive film constituting the thermopile manufactured to obtain a predetermined sensitivity are several thousand and several μm, respectively. Is 1 or less, and the mechanical strength is weak, and it is difficult to maintain the yield and the reliability.
【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。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an infrared detecting element having a high sensitivity / strength and a high sensitivity / strength by increasing a height / width ratio (aspect ratio) of a cross-sectional shape of a resistive film constituting a thermopile. It is in.
【００１０】[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。According to the first aspect of the present invention, there is provided a light receiving unit for receiving infrared rays, a temperature detecting unit including a thermopile for detecting a temperature rise of the light receiving unit,
The present invention is applied to an infrared detecting element including the light receiving unit 5 and the substrate 1 supporting the temperature detecting unit 20. The above-mentioned object is achieved by setting the height / width ratio in the sectional shape of the resistance films 7 and 8 constituting the thermopile SP to 1 or more. (2) The method for manufacturing an infrared detecting element according to the second aspect of the present invention is the method for manufacturing an infrared detecting element according to the first aspect, wherein the oxide film 3 is formed on at least the upper surface of the substrate 1; Is patterned into a shape conforming to the shape of the thermopile SP, a step of forming a resistive film serving as the thermopile SP on the patterned oxide film 3, and resistive films 7 and 8 in contact with the patterned oxide film 3
Forming the thermopile SP by removing the resistive film so that the residual remains.
【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。In the means for solving the above-described problems, the drawings are made to correspond to the embodiments for easy understanding, but the present invention is not limited to the embodiments.
【００１２】[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。According to the infrared detecting element of the present invention,
Since the aspect ratio of the cross-sectional shape of the resistive film constituting the thermopile in the temperature detection unit is increased to be 1 or more, when the infrared detecting element has the same sensitivity, the conventional aspect ratio of the cross-sectional shape is 1 or less. The intensity of the temperature detecting unit can be higher than that of the infrared detecting element, and when the temperature detecting unit has the same intensity, the sensitivity can be higher than that of the conventional infrared detecting element. Also, an oxide film conforming to the shape of the thermopile is formed by patterning, a resistive film is formed so as to cover the oxide film, and then the resistive film is removed so that the resistive film in contact with the patterned oxide film remains. Since the aspect ratio of the cross-sectional shape of the resistive film constituting the thermopile is increased to 1 or more, the thermopile can be formed with high precision at low cost.
【００１３】[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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. —Structure of Infrared Detector— FIG. 1 is a diagram showing the structure of an infrared detector according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the infrared detecting element of FIG. 1 as viewed from above, and FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a line BB ′. The infrared detecting element includes a silicon substrate 1 having a space 11 as a heat separation region, and a heat separation region 11.
An infrared absorbing film 5 formed as a thin film on the upper surface of a membrane 10 formed so as to cover the upper part of the membrane, a beam portion 15 for thermally separating and supporting the infrared absorbing film 5 and the substrate 1, and an infrared absorbing film 5 and a temperature detecting element 20 for detecting a temperature rise. The temperature detecting element 20 is formed on the beam 15, and the infrared absorbing film 5 and the beam 15
1 above.
【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。The temperature detecting element 20 includes a p-type poly-Si resistor 7.
And the n-type poly-Si resistor 8 are connected in series by a thermopile SP. The hot junction 13 is connected to the infrared absorbing film 5 and the cold junction 14 is connected to the substrate 1. The aspect ratio (h / b) of the cross-sectional shape of the resistive film constituting the thermopile SP is larger than 1. The infrared absorbing film 5 is formed on the substrate 1
Since it is formed on the membrane 10 above the heat separation area 11 thermally separated from the substrate 1, direct heat conduction between the substrate 1 and the infrared absorbing film 5 and the temperature detecting element 20 does not occur. 3 and 4, reference numeral 2 denotes a nitride film, 4 denotes an oxide film, 6 denotes a protective film, 9 denotes an aluminum wiring, and 12 denotes an etching hole. These will be described in the section of a method of manufacturing an infrared detecting element described later.
【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。A description will be given of the temperature detecting operation by the infrared detecting element shown in FIG. 1 and FIG. The infrared light incident on the infrared detecting element is absorbed by the infrared absorbing film 5 and converted into heat, and the temperature of the infrared absorbing film 5 rises. This temperature rise is transmitted to the hot junction 13 of the temperature detecting element 20 by heat conduction, and the temperature of the hot junction 13 rises. The infrared absorption film 5 and the temperature detecting element 2
0, there is no direct heat conduction to the substrate 1 located below, so that the hot junction 13 and the cold junction 1 connected to the substrate 1
4, a temperature difference corresponding to the amount of infrared rays absorbed occurs, and an electromotive force is generated by the Seebeck effect.
【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。The thermoelectromotive force S of the entire thermopile SP is expressed as the sum of the thermoelectromotive forces of the respective poly-Si resistors 7, 8.
Generally, the following equation (5) is obtained.
【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。S = n · (α p + α n ) · R th · P (5) where n: logarithm of thermocouple, α p : p-type poly S
Seebeck coefficient of i-resistor 7, α n : n-type poly-Si resistor 8
Seebeck coefficient of Rth : combined resistance of membrane 10,
P: incident energy.
【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。In the above embodiment, the thermopile SP
Since the aspect ratio (h / b) in the cross-sectional shape of the resistive films 7 and 8 is set to a value of 1 or more, the infrared detecting element according to the present embodiment has the following advantages. -Intensity-When the sensitivity of the infrared detecting element is fixed, the equation (3) is used.
The cross-sectional area (b · h) of the poly-Si resistor 7 or 8 constituting the thermopile SP is constant. Each poly Si resistor 7
Equation (4) indicates that the stress generated in equation (4) is inversely proportional to the product (b · h 2 ) of the cross-sectional area of the poly-Si resistor 7 or 8 and the height. The higher, the higher
That is, the strength can be increased as the aspect ratio (h / b) in the cross-sectional shape of the poly-Si resistor 7 or 8 increases. That is, without impairing the sensitivity of the infrared detecting element, the poly-Si resistor 7 or 8, ie, the thermopile S
The strength of P can be increased. -Sensitivity-When the intensity of the infrared detecting element is fixed, the equation (4) is used.
The product (b · h 2 ) of the cross-sectional area and the height of the poly-Si resistor 7 or 8 constituting the thermopile SP is constant. When the aspect ratio (h / b) is increased under these conditions, the cross-sectional area (b · h) is reduced, so that the sensitivity can be increased by the equation (3). That is, the sensitivity of the infrared detecting element can be increased without impairing the strength of the poly Si resistor 7 or 8, that is, the thermopile SP.
【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。FIG. 5A to FIG. 5D are process flow charts for manufacturing an infrared detecting element according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ in the plan view of FIG. 2, and the process will be described with reference to this drawing. (A) First, a p-type poly-Si resistor 7 serving as a temperature detecting element 20 and an n-type poly-S
The nitride film 2 supporting the i-resistor 8 is formed.
【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。(B) Next, an oxide film 3 for patterning is formed to a thickness of about 5 μm so as to cover the upper surface of the nitride film 2. Of the formed oxide films 3, reference numerals 7 and 8 in FIG. The remaining portion is removed by dry etching except for the portion sandwiched between the regions. By this process, the patterning oxide film 3 is patterned into a shape conforming to the shape of the thermopile SP including the p-type poly-Si resistor 7 and the n-type poly-Si resistor 8 to be formed in the next step. Further, a chemical vapor deposition (CV) method is applied to cover the patterned oxide film 3.
D), etc., to form a poly-Si resistor, and introduce impurities into the poly-Si resistor by ion implantation. That is,
The poly-Si films formed on both sides of the patterned oxide film 3 are formed so that the resistance value of the poly-Si resistance formed on one side surface and the other side surface of the patterned oxide film 3 is different.
Each impurity is added to the resistor. Then, p is formed so as to cover the patterning oxide film 3 and is doped with impurities.
The p-type and n-type poly-Si resistors 7 and 8 are removed by dry etching so that each of the p-type and n-type poly-Si resistors 7 and 8 has a line width of about 2 μm. As a result, both side surfaces of the patterning oxide film 3 are formed as shown in FIG.
A thin p-type poly-Si resistor 7 and an n-type poly-Si resistor 8 having a ratio (aspect ratio) of a height illustrated in the vertical direction to a width illustrated in the horizontal direction of 1 or more are formed.
【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。(C) Next, in order to insulate and separate the p-type poly-Si resistor 7 and the n-type poly-Si resistor 8, an oxide film 4 having a thickness covering both poly-Si resistors is formed. Then, reference numeral 1 in FIG.
The oxide film 4 in a region where a hot junction indicated by 3 is formed is removed by etching, and p-type poly-Si
The hot junction 13 is formed by connecting the resistor 7 and the n-type poly-Si resistor 8 in series. Again, an oxide film 4 having a thickness covering the aluminum wiring 9 is formed from above the oxide film 4 and the aluminum wiring 9, and a protective film 6 made of a plasma SiN film or the like is formed on the oxide film 4.
【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。(D) Finally, the portion indicated by reference numeral 12 in FIG. 1 is shaved from above the infrared absorbing film 5 until the surface of the substrate 1 is exposed, and from the etching hole 12 using an alkaline etching solution such as hydrazine. A part of the substrate 1 is removed. That is, the etching solution erodes from the etching holes 12 that are not protected by the nitride film 2 of the substrate 1 and the membrane 1 of the substrate 1
The lower part of 0 is removed along the (111) plane to form a quadrangular pyramid-shaped space 11 serving as a heat separation region. With this process,
The element central portion membrane 10 and the beam portion 15 are formed above a thermal isolation region 11 physically and thermally separated from the substrate 1. Then, on top, gold-black (Au-black
An infrared absorbing film 5 made of k) is formed.
【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。The correspondence between each component in the claims and each component in the embodiment of the invention will be described.
0 is the temperature detection unit, and the p-type poly-Si resistor 7 and the n-type poly-Si
The resistor 8 corresponds to a resistance film, and the patterning oxide film 3 corresponds to an oxide film.
【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FIG. 1 is a perspective view showing a structure of an infrared detecting element according to an embodiment of the present invention.
【図２】
図１の赤外線検出素子を上から見た
平面図FIG. 2
FIG. 1 is a plan view of the infrared detection element of FIG. 1 as viewed from above.
【図３】図２の赤外線検出素子のＡ−Ａ’における断面
図FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the infrared detecting element of FIG. 2;
【図４】図２の赤外線検出素子のＢ−Ｂ’における断面
図FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of the infrared detecting element of FIG. 2;
【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FIG. 5 is a process flow chart showing a process of manufacturing the infrared detecting element by a cross-sectional view taken along the line CC ′ of the infrared detecting element in FIG. 2;
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DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Nitride film, 3 ... Oxidation film for patterning, 4
... Oxide film, 5 ... Infrared absorbing film, 6 ... Protective film, 7 ... P-type poly-Si resistor, 8 ... N-type poly-Si resistor, 9 ... Aluminum wiring,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Membrane, 11 ... Thermal separation area, 12 ... Etching hole, 13 ... Hot junction, 14 ... Cold junction, 15 ... Beam part, 16
... (111) plane of substrate 1, 20 ... temperature detecting element, SP ...
Thermopile
Claims (2)
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。1. A light receiving unit for receiving infrared light, a temperature detecting unit including a thermopile for detecting a temperature rise of the light receiving unit,
An infrared detecting element comprising the light receiving section and a substrate supporting the temperature detecting section, wherein a ratio of height / width in a cross-sectional shape of a resistive film constituting the thermopile is set to 1 or more. Detection element.
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。2. A method for manufacturing an infrared detecting element according to claim 1, wherein an oxide film is formed at least on an upper surface of the substrate, and a step of patterning the oxide film into a shape conforming to the shape of the thermopile. Forming a resistive film serving as the thermopile on the patterned oxide film; and forming a thermopile by removing the resistive film so that the resistive film in contact with the patterned oxide film remains. A method for manufacturing an infrared detecting element, characterized by comprising:
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|---|---|
| JP2000111396A true JP2000111396A (en) | 2000-04-18 |
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| JP (1) | JP2000111396A (en) |
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-
1998
- 1998-10-06 JP JP10284543A patent/JP2000111396A/en active Pending
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