JP5054628B2

JP5054628B2 - Infrared sensor

Info

Publication number: JP5054628B2
Application number: JP2008184109A
Authority: JP
Inventors: 昌男桐原; 洋一西嶋
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-07-15
Filing date: 2008-07-15
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2028-07-15
Also published as: JP2010025585A

Description

本発明は、赤外線による温度上昇を抵抗変化として検出する抵抗ボロメータを温度検知部として備えた赤外線センサに関するものである。 The present invention relates to an infrared sensor including a resistance bolometer that detects a temperature increase due to infrared rays as a resistance change as a temperature detection unit.

従来から、熱型の赤外線センサとして、温度検知部がベース基板の一表面から離間して配置され、温度検知部が当該温度検知部とベース基板とを熱絶縁する断熱部を介してベース基板に支持された赤外線センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, as a thermal infrared sensor, a temperature detection unit is arranged away from one surface of a base substrate, and the temperature detection unit is attached to the base substrate via a heat insulating unit that thermally insulates the temperature detection unit and the base substrate. A supported infrared sensor has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献１に開示された赤外線センサは、図９に示すように、ベース基板１と、赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部である抵抗ボロメータ３’と、抵抗ボロメータ３’がベース基板１の一表面から離間して配置されるように抵抗ボロメータ３’を支持して抵抗ボロメータ３’とベース基板１とを熱絶縁する断熱部４’とを備え、断熱部４’が、ベース基板１の上記一表面から離間して配置されベース基板１側とは反対側に抵抗ボロメータ３’が形成される支持部４１’と、支持部４１’とベース基板１とを連結し抵抗ボロメータ３’に電気的に接続された配線８’，８’が形成された２つの脚部４２’，４２’とで構成されている。ここにおいて、各配線８’，８’は、一端部が抵抗ボロメータ３’に接続され、他端部がベース基板１の上記一表面上に形成されている金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）からなる導体パターン１０，１０と接続されている。また、図９に示した構成の赤外線センサは、ベース基板１の上記一表面上に、抵抗ボロメータ３’および支持部４１’を透過した赤外線を反射する金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）からなる赤外線反射膜６が形成されている。 As shown in FIG. 9, the infrared sensor disclosed in Patent Document 1 includes a base substrate 1, a resistance bolometer 3 ′ that is a temperature detection unit that absorbs infrared rays and detects a temperature change due to the absorption, and a resistance bolometer. A heat insulating portion 4 ′ that supports the resistance bolometer 3 ′ so as to be spaced apart from one surface of the base substrate 1 and thermally insulates the resistance bolometer 3 ′ from the base substrate 1. 'Is disposed away from the one surface of the base substrate 1 and a support portion 41' is formed on the side opposite to the base substrate 1 side, and the support portion 41 'is connected to the base substrate 1. The resistor bolometer 3 ′ is composed of two legs 42 ′ and 42 ′ formed with wirings 8 ′ and 8 ′ electrically connected thereto. Here, each wiring 8 ', 8' has one end connected to the resistance bolometer 3 'and the other end is a metal film (for example, an Al-Si film) formed on the one surface of the base substrate 1. Are connected to the conductor patterns 10, 10. Further, the infrared sensor having the configuration shown in FIG. 9 is formed on the one surface of the base substrate 1 from a metal film (for example, an Al—Si film) that reflects infrared light transmitted through the resistance bolometer 3 ′ and the support portion 41 ′. An infrared reflection film 6 is formed.

ところで、図９に示した構成の赤外線センサでは、支持部４１’が、多孔質シリカ膜４１ａ’と、多孔質シリカ膜４１ａ’におけるベース基板１側に形成されたシリコン酸化膜１４１ｂと、多孔質シリカ膜４１ａ’におけるベース基板１側とは反対側に形成されたシリコン窒化膜１４１ｃとで構成され、抵抗ボロメータ３’が、シリコン窒化膜１４１ｃ上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＴｉＮ膜とで構成されている。また、この赤外線センサでは、各脚部４２’，４２’が、多孔質シリカ膜４１ａ’のみにより構成されており、各配線８’，８’が、脚部４２’，４２’に積層されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＴｉＮ膜とで構成されている。 Incidentally, in the infrared sensor having the configuration shown in FIG. 9, the support portion 41 ′ includes a porous silica film 41a ′, a silicon oxide film 141b formed on the base substrate 1 side of the porous silica film 41a ′, and a porous body. A silicon nitride film 141c formed on the opposite side of the silica film 41a ′ from the base substrate 1 side, and a resistance bolometer 3 ′ is formed on the Ti film formed on the silicon nitride film 141c and the Ti film. And a TiN film formed. Moreover, in this infrared sensor, each leg part 42 ', 42' is comprised only by the porous silica film | membrane 41a ', and each wiring 8', 8 'was laminated | stacked on leg part 42', 42 '. It is composed of a Ti film and a TiN film formed on the Ti film.

上述の断熱部４’における脚部４２’，４２’は、ベース基板１の上記一表面側において導体パターン１０，１０上に立設された２つの円筒状の支持ポスト部４２ａ’，４２ａ’と、各支持ポスト部４２ａ’，４２ａ’それぞれの上端部と支持部４１’とを連結した梁部４２ｂ’，４２ｂ’とで構成されており、支持部４１’とベース基板１との間に間隙７が形成されている。 The leg portions 42 ′ and 42 ′ in the heat insulating portion 4 ′ are two cylindrical support post portions 42 a ′ and 42 a ′ that are erected on the conductor patterns 10 and 10 on the one surface side of the base substrate 1. The support post portions 42 a ′ and 42 a ′ are composed of beam portions 42 b ′ and 42 b ′ in which the upper ends of the support post portions 42 a ′ and 42 a ′ are connected to each other. 7 is formed.

以下、上述の赤外線センサの製造方法について図１０〜図１２に基づいて簡単に説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the above-described infrared sensor will be briefly described with reference to FIGS.

まず、ベース基板１の基礎となる単結晶のシリコン基板（後述のダイシングを行うまではウェハ）１ａの一表面側にシリコン酸化膜からなる絶縁膜１ｂを例えば熱酸化法により形成することによって、図１０（ａ）に示す構造を得る。 First, an insulating film 1b made of a silicon oxide film is formed on one surface side of a single crystal silicon substrate (wafer until dicing described later) 1a as a basis of the base substrate 1 by, for example, a thermal oxidation method. The structure shown in 10 (a) is obtained.

その後、シリコン基板１ａと絶縁膜１ｂとからなるベース基板１の一表面側（図１０（ａ）における上面側）の全面に導体パターン１０，１０および赤外線反射膜６の材料からなる金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜など）をスパッタ法などにより成膜した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記金属膜をパターニングすることでそれぞれ上記金属膜の一部からなる導体パターン１０，１０および赤外線反射膜６を形成することによって、図１０（ｂ）に示す構造を得る。 Thereafter, a metal film (for example, a material made of the material of the conductor patterns 10 and 10 and the infrared reflecting film 6 is formed on the entire surface of one surface side of the base substrate 1 (the upper surface side in FIG. , Al-Si film, etc.) are formed by sputtering or the like, and then the metal film is patterned by using a photolithography technique and an etching technique, thereby forming conductor patterns 10, 10 each consisting of a part of the metal film, and By forming the infrared reflective film 6, the structure shown in FIG. 10B is obtained.

次に、ベース基板１の上記一表面側の全面にレジストを回転塗布してレジスト層からなる犠牲層２１を成膜することによって、図１０（ｃ）に示す構造を得る。 Next, a structure shown in FIG. 10C is obtained by spin-coating a resist on the entire surface of the one surface side of the base substrate 1 to form a sacrificial layer 21 made of a resist layer.

その後、犠牲層２１上にシリコン酸化膜１４１ｂを例えばプラズマＣＶＤ法などによって成膜してから、当該シリコン酸化膜１４１ｂをフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングすることによって、図１０（ｄ）に示す構造を得る。 Thereafter, a silicon oxide film 141b is formed on the sacrificial layer 21 by, for example, a plasma CVD method, and then the silicon oxide film 141b is patterned by using a photolithography technique and an etching technique, so that FIG. The structure shown in is obtained.

その後、犠牲層２１のうち各支持ポスト部４２ａ’，４２ａ’それぞれの形成予定領域に対応する部位をエッチングして導体パターン１０，１０の一部の表面を露出させる円形状の開孔部２３，２３を形成することによって、図１１（ａ）に示す構造を得る。 Thereafter, circular openings 23 that expose portions of the conductor patterns 10 and 10 by etching portions corresponding to the respective formation planned regions of the support post portions 42a ′ and 42a ′ in the sacrificial layer 21; By forming 23, the structure shown in FIG.

続いて、ベース基板１の上記一表面側の全面に多孔質シリカ膜４１ａ’を成膜することによって、図１１（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、多孔質シリカ膜４１ａ’の形成にあたっては、ゾルゲル溶液をベース基板１の上記一表面側に回転塗布してから、熱処理で乾燥させるプロセスを採用することで容易に形成することができる。 Subsequently, the structure shown in FIG. 11B is obtained by forming a porous silica film 41 a ′ on the entire surface of the one surface side of the base substrate 1. Here, the porous silica film 41a 'can be easily formed by adopting a process in which a sol-gel solution is spin-coated on the one surface side of the base substrate 1 and then dried by heat treatment.

上述の多孔質シリカ膜４１ａ’を成膜した後、多孔質シリカ膜４１ａ’上にシリコン窒化膜１４１ｃを例えばプラズマＣＶＤ法などによって成膜してから、当該シリコン窒化膜１４１ｃをフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングすることによって、図１１（ｃ）に示す構造を得る。 After the porous silica film 41a ′ is formed, a silicon nitride film 141c is formed on the porous silica film 41a ′ by, for example, a plasma CVD method, and then the silicon nitride film 141c is formed by a photolithography technique and etching. The structure shown in FIG. 11C is obtained by patterning using the technique.

次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して多孔質シリカ膜４１ａ’をパターニングすることで支持部４１’および脚部４２’，４２’を形成することによって、図１１（ｄ）に示す構造を得る。 Next, the structure shown in FIG. 11D is formed by forming the support portion 41 ′ and the leg portions 42 ′ and 42 ′ by patterning the porous silica film 41a ′ using the photolithography technique and the etching technique. Get.

その後、ベース基板１の上記一表面側の全面に抵抗ボロメータ３’および配線８’，８’の基礎となるＴｉ膜とＴｉＮ膜との積層膜からなるセンサ材料層３０’をスパッタ法などにより成膜することによって、図１２（ａ）に示す構造を得る。 Thereafter, a sensor material layer 30 ′ composed of a laminated film of a Ti film and a TiN film serving as the basis of the resistance bolometer 3 ′ and the wirings 8 ′ and 8 ′ is formed on the entire surface of the one surface side of the base substrate 1 by sputtering or the like. By forming a film, the structure shown in FIG.

次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してセンサ材料層３０’をパターニングすることでそれぞれセンサ材料層３０’の一部からなる抵抗ボロメータ３’および配線８’，８’を形成することによって、図１２（ｂ）に示す構造を得る。 Next, by using the photolithography technique and the etching technique, the sensor material layer 30 ′ is patterned to form the resistance bolometer 3 ′ and the wirings 8 ′ and 8 ′ each consisting of a part of the sensor material layer 30 ′. The structure shown in FIG. 12B is obtained.

続いて、ベース基板１の上記一表面側の犠牲層２１を選択的にエッチング除去することによって、図１２（ｃ）に示す構造の赤外線センサを得てから、ダイシングを行うことで個々の赤外線センサに分割すればよい。 Subsequently, by selectively etching away the sacrificial layer 21 on the one surface side of the base substrate 1, an infrared sensor having a structure shown in FIG. 12C is obtained, and then individual infrared sensors are obtained by dicing. What is necessary is just to divide into.

なお、上記特許文献１には、抵抗ボロメータ３’を２次元アレイ状（マトリクス状）に配列し各抵抗ボロメータ３’が画素を構成するようにした赤外線センサ（赤外線画像センサ）も開示されている。
特開２００７−２６３７６９号公報 Patent Document 1 also discloses an infrared sensor (infrared image sensor) in which resistance bolometers 3 'are arranged in a two-dimensional array (matrix) so that each resistance bolometer 3' constitutes a pixel. .
JP 2007-263769 A

ところで、上記特許文献１に開示された赤外線センサでは、多孔質シリカ膜４１ａ’にシリコン酸化膜１４１ｂおよびシリコン窒化膜１４１ｃが積層された構成とすることで、応力に起因した支持部４１’の反りを防止しようとしている。 By the way, in the infrared sensor disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, the warp of the support portion 41 ′ caused by stress is obtained by forming the silicon oxide film 141b and the silicon nitride film 141c on the porous silica film 41a ′. Trying to prevent.

しかしながら、上記特許文献１に開示された赤外線センサでは、多孔質シリカ膜４１ａ’を形成するにあたって、多孔質シリカの成分元素を含むゾルゲル溶液をレジスト層（ポリイミド層）からなる犠牲層２１上に回転塗布してから熱処理（アニール）を行う必要があり、犠牲層２１に対する密着性が低く製造歩留まりが低かった。また、上記特許文献１に開示された赤外線センサでは、熱処理に起因して多孔質シリカ膜４１ａ’が反ってしまい、構造安定性が低くなるとともに感度が低下してしまう。 However, in the infrared sensor disclosed in Patent Document 1, a sol-gel solution containing component elements of porous silica is rotated onto the sacrificial layer 21 made of a resist layer (polyimide layer) when forming the porous silica film 41a ′. It was necessary to perform heat treatment (annealing) after coating, and the adhesion to the sacrificial layer 21 was low and the production yield was low. Further, in the infrared sensor disclosed in Patent Document 1, the porous silica film 41a 'is warped due to the heat treatment, and the structural stability is lowered and the sensitivity is lowered.

また、上記特許文献１に開示された赤外線センサでは、抵抗ボロメータ３’がＴｉ膜とＴｉＮ膜との積層膜により構成されているが、ＴｉＮ膜は赤外線に感度がないので、ＴｉＮ膜が感度低下の要因となっていた。 Further, in the infrared sensor disclosed in Patent Document 1, the resistance bolometer 3 ′ is composed of a laminated film of a Ti film and a TiN film. However, since the TiN film has no sensitivity to infrared rays, the TiN film has a reduced sensitivity. It was a factor.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、構造安定性および製造歩留まりの向上を図れ、且つ、高感度化を図れる赤外線センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide an infrared sensor capable of improving the structural stability and the manufacturing yield and achieving high sensitivity.

請求項１の発明は、ベース基板と、赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部である抵抗ボロメータと、抵抗ボロメータがベース基板の一表面から離間して配置されるように抵抗ボロメータを支持して抵抗ボロメータとベース基板とを熱絶縁する断熱部とを備え、断熱部は、ベース基板の前記一表面から離間して配置されベース基板側とは反対側に抵抗ボロメータが形成される支持部と、支持部とベース基板とを連結し抵抗ボロメータに電気的に接続された配線が形成された２つの脚部とを有し、断熱部は、多孔質シリカ膜と、多孔質シリカ膜におけるベース基板側に形成された第１のシリコン酸化膜と、多孔質シリカ膜におけるベース基板側とは反対側に形成された第２のシリコン酸化膜と、第１のシリコン酸化膜におけるベース基板側に形成された金属薄膜とで構成され、抵抗ボロメータおよび各配線は、第２のシリコン酸化膜上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＴｉＯ_２膜とで構成されてなることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, the base substrate, a resistance bolometer that is a temperature detection unit that absorbs infrared rays and detects a temperature change due to the absorption, and the resistance bolometer are arranged apart from one surface of the base substrate. A heat insulating part that supports the resistance bolometer and thermally insulates the resistance bolometer and the base substrate is provided, and the heat insulating part is disposed away from the one surface of the base substrate, and the resistance bolometer is formed on the side opposite to the base substrate side. A support portion, and two leg portions formed with wirings that connect the support portion and the base substrate and are electrically connected to the resistance bolometer, and the heat insulating portion includes a porous silica film, a porous portion A first silicon oxide film formed on the base substrate side of the silica film; a second silicon oxide film formed on the opposite side of the porous silica film from the base substrate side; and a first silicon acid It is composed of a metal thin film formed on the base substrate side in the film, resistance bolometer and the wiring between the TiO ₂ film formed on the second silicon oxide Ti film formed on the film and the Ti film It is characterized by comprising.

この発明によれば、断熱部が、多孔質シリカ膜と、多孔質シリカ膜におけるベース基板側に形成された第１のシリコン酸化膜と、多孔質シリカ膜におけるベース基板側とは反対側に形成された第２のシリコン酸化膜と、第１のシリコン酸化膜におけるベース基板側に形成された金属薄膜とで構成されているので、製造時における断熱部と断熱部下の犠牲層との密着性、断熱部における膜間の密着性を向上できるとともに、支持部が反るのを防止することができて、構造安定性の向上による高感度化および製造歩留まりの向上を図れ、また、抵抗ボロメータおよび各配線が、第２のシリコン酸化膜上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＴｉＯ_２膜とで構成されているので、抵抗ボロメータおよび各配線を同時に形成することができるとともに、高感度化を図れる。 According to this invention, the heat insulating portion is formed on the opposite side of the porous silica film, the first silicon oxide film formed on the base substrate side in the porous silica film, and the base substrate side in the porous silica film. Since the second silicon oxide film and the metal thin film formed on the base substrate side of the first silicon oxide film are configured, the adhesion between the heat insulating part and the sacrificial layer under the heat insulating part at the time of manufacture, The adhesion between the films in the heat insulating part can be improved, the support part can be prevented from warping, the sensitivity can be improved by improving the structural stability and the manufacturing yield can be improved. Since the wiring is composed of a Ti film formed on the second silicon oxide film and a TiO ₂ film formed on the Ti film, the resistance bolometer and each wiring can be formed simultaneously. In addition, high sensitivity can be achieved.

請求項２の発明は、ベース基板と、赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部である抵抗ボロメータと、抵抗ボロメータがベース基板の一表面から離間して配置されるように抵抗ボロメータを支持して抵抗ボロメータとベース基板とを熱絶縁する断熱部とを備え、断熱部は、ベース基板の前記一表面から離間して配置されベース基板側とは反対側に抵抗ボロメータが形成される支持部と、支持部とベース基板とを連結し抵抗ボロメータに電気的に接続された配線が形成された２つの脚部とを有し、断熱部は、多孔質シリカ膜と、多孔質シリカ膜におけるベース基板側に形成された第１のシリコン酸化膜と、多孔質シリカ膜におけるベース基板側とは反対側に形成された第２のシリコン酸化膜と、多孔質シリカ膜と第２のシリコン酸化膜との間に形成された金属薄膜とで構成され、抵抗ボロメータおよび各配線は、第２のシリコン酸化膜上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＴｉＯ_２膜とで構成されてなることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the base substrate, a resistance bolometer that is a temperature detection unit that absorbs infrared rays and detects a temperature change due to the absorption, and the resistance bolometer are arranged apart from one surface of the base substrate. A heat insulating part that supports the resistance bolometer and thermally insulates the resistance bolometer and the base substrate is provided, and the heat insulating part is disposed away from the one surface of the base substrate, and the resistance bolometer is formed on the side opposite to the base substrate side. A support portion, and two leg portions formed with wirings that connect the support portion and the base substrate and are electrically connected to the resistance bolometer, and the heat insulating portion includes a porous silica film, a porous portion A first silicon oxide film formed on the base substrate side of the silica film; a second silicon oxide film formed on the opposite side of the porous silica film to the base substrate side; and a porous silica film; It is composed of a metal thin film formed between the second silicon oxide film, resistance bolometer and each wire, TiO ₂ formed on the second silicon oxide Ti film formed on the film and the Ti film It is characterized by comprising a film.

この発明によれば、断熱部が、多孔質シリカ膜と、多孔質シリカ膜におけるベース基板側に形成された第１のシリコン酸化膜と、多孔質シリカ膜におけるベース基板側とは反対側に形成された第２のシリコン酸化膜と、多孔質シリカ膜と第２のシリコン酸化膜との間に形成された金属薄膜とで構成されているので、製造時における断熱部と断熱部下の犠牲層との密着性、断熱部における膜間の密着性を向上できるとともに、支持部が反るのを防止することができて、構造安定性の向上による高感度化および製造歩留まりの向上を図れ、また、抵抗ボロメータおよび各配線が、第２のシリコン酸化膜上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＴｉＯ_２膜とで構成されているので、抵抗ボロメータおよび各配線を同時に形成することができるとともに、高感度化を図れる。 According to this invention, the heat insulating portion is formed on the opposite side of the porous silica film, the first silicon oxide film formed on the base substrate side in the porous silica film, and the base substrate side in the porous silica film. Since the second silicon oxide film is composed of a thin metal film formed between the porous silica film and the second silicon oxide film, a heat insulating part and a sacrificial layer under the heat insulating part are manufactured. In addition to improving the adhesion between the films in the heat insulating part, it is possible to prevent the support part from warping, and it is possible to increase the sensitivity and improve the manufacturing yield by improving the structural stability. Since the resistance bolometer and each wiring are composed of a Ti film formed on the second silicon oxide film and a TiO ₂ film formed on the Ti film, the resistance bolometer and each wiring are formed simultaneously. In And increase the sensitivity.

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記金属薄膜は、前記断熱部における前記支持部と前記脚部とのうち前記支持部のみに形成されてなることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the metal thin film is formed only on the support portion of the support portion and the leg portion of the heat insulating portion. To do.

この発明によれば、前記脚部にも前記金属薄膜が形成されている場合に比べて、前記脚部の熱絶縁性が向上し、感度が向上する。 According to this invention, compared with the case where the metal thin film is also formed on the leg, the thermal insulation of the leg is improved and the sensitivity is improved.

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記配線は、平面視において前記脚部よりも細幅であって前記脚部の幅方向の中央部に形成され、前記抵抗ボロメータは、平面視形状がつづら折れ状であり、平行配置された直線状のライン部分の幅と当該ライン部分の両側のスペース部分の幅との比が、平面視における前記配線の幅と前記脚部の前記配線が形成されていない両側部の幅との比と同じ値に設定されてなることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the invention, the wiring is narrower than the leg portion in a plan view and is formed at a central portion in the width direction of the leg portion, and the resistance In the bolometer, the shape in plan view is a folded shape, and the ratio between the width of the linear line portions arranged in parallel and the width of the space portions on both sides of the line portion is equal to the width of the wiring and the legs in the plan view. It is characterized by being set to the same value as the ratio with the width of both side portions where the wiring is not formed.

この発明によれば、前記断熱部と前記抵抗ボロメータと前記各配線とで構成される部位の平面視における形状が均一化され、構造安定性が向上する。 According to this invention, the shape in plan view of the part constituted by the heat insulating portion, the resistance bolometer, and the wirings is made uniform, and the structural stability is improved.

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記配線は、平面視において前記脚部よりも細幅であって前記脚部の幅方向の中央部に形成され、前記脚部は、平面視において前記配線が形成されていない両側部の幅が前記脚部の厚みよりも大きく、前記配線の長さ方向に直交する断面形状が湾曲していることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the present invention, the wiring is narrower than the leg portion in a plan view and is formed at a central portion in the width direction of the leg portion. The portion is characterized in that the width of both side portions where the wiring is not formed in plan view is larger than the thickness of the leg portion, and the cross-sectional shape orthogonal to the length direction of the wiring is curved.

この発明によれば、前記脚部は前記配線の長さ方向に直交する断面形状が湾曲しているので、前記脚部の曲げ剛性が高くなり、構造安定性が向上する。 According to this invention, since the leg portion has a curved cross section perpendicular to the length direction of the wiring, the bending rigidity of the leg portion is increased, and the structural stability is improved.

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記配線は、前記脚部よりも細幅であって平面視において前記脚部の幅方向の中央部に形成され、前記脚部は、平面視において前記配線が形成されていない両側部それぞれに、厚み方向に貫通する複数の貫通孔が前記配線の長さ方向に沿って形成され、前記配線の長さ方向に直交する断面形状が湾曲していることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the present invention, the wiring is narrower than the leg portion, and is formed at a central portion in the width direction of the leg portion in plan view, and the leg The section includes a plurality of through-holes penetrating in the thickness direction in both side portions where the wiring is not formed in a plan view along the length direction of the wiring, and a cross section perpendicular to the length direction of the wiring. The shape is curved.

請求項１，２の発明は、構造安定性および製造歩留まりの向上を図れ、且つ、高感度化を図れるという効果がある。 The inventions of claims 1 and 2 are effective in improving the structural stability and the manufacturing yield and increasing the sensitivity.

（実施形態１）
以下、本実施形態の赤外線センサについて図１を参照しながら説明する。 (Embodiment 1)
Hereinafter, the infrared sensor of the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態の赤外線センサは、シリコン基板１ａと当該シリコン基板１ａの一表面側に形成されたシリコン酸化膜からなる絶縁膜１ｂとで構成される矩形板状のベース基板１と、赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部である抵抗ボロメータ３と、抵抗ボロメータ３がベース基板１の一表面（図１（ｂ）における上面）から離間して配置されるように抵抗ボロメータ３を支持して抵抗ボロメータ３とベース基板１とを熱絶縁する断熱部４とを備えている。 The infrared sensor of this embodiment absorbs infrared rays, and a rectangular plate-like base substrate 1 composed of a silicon substrate 1a and an insulating film 1b made of a silicon oxide film formed on one surface side of the silicon substrate 1a. At the same time, the resistance bolometer 3 which is a temperature detection unit for detecting a temperature change due to the absorption, and the resistance bolometer 3 so that the resistance bolometer 3 is disposed away from one surface of the base substrate 1 (upper surface in FIG. 1B). And a heat insulating portion 4 for thermally insulating the resistance bolometer 3 and the base substrate 1.

断熱部４は、ベース基板１の上記一表面から離間して配置されベース基板１側とは反対側に抵抗ボロメータ３が形成される支持部４１と、支持部４１とベース基板１とを連結した２つの脚部４２，４２とを有している。 The heat insulating part 4 is arranged so as to be separated from the one surface of the base substrate 1 and connects the support part 41 and the base substrate 1 to the support part 41 where the resistance bolometer 3 is formed on the side opposite to the base substrate 1 side. Two leg portions 42, 42 are provided.

抵抗ボロメータ３は、温度に応じて電気抵抗値が変化するボロメータ形のセンシングエレメントであり、支持部４１側のＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上のＴｉＯ_２膜との積層膜により構成されている。 The resistance bolometer 3 is a bolometer-type sensing element whose electric resistance value changes according to temperature, and is composed of a laminated film of a Ti film on the support portion 41 side and a TiO ₂ film on the Ti film.

抵抗ボロメータ３は、平面形状（平面視形状）が蛇行した形状（ここでは、つづら折れ状の形状）に形成されており、両端部が断熱部４の脚部４２，４２に沿って延長された配線８，８を介してベース基板１の上記一表面上の金属膜（例えば、Ａｕ膜、Ａｌ−Ｓｉ膜など）からなる導体パターン１０，１０と電気的に接続されている。ここにおいて、本実施形態では、配線８，８を、抵抗ボロメータ３と同様に、Ｔｉ膜と当該Ｔｉ膜上のＴｉＯ_２膜との積層膜で構成してあり、配線８，８と抵抗ボロメータ３とを同時に形成している。また、本実施形態では、各導体パターン１０，１０の材料としてＡｕを採用しており、各導体パターン１０，１０それぞれの一部がパッドを構成しているので、一対のパッドを通して抵抗ボロメータ３の出力を外部へ取り出すことができる。 The resistance bolometer 3 is formed in a meandering shape (in this case, a folded shape) in a planar shape (planar shape), and both end portions are extended along the leg portions 42 and 42 of the heat insulating portion 4. The wiring patterns 8 and 8 are electrically connected to conductor patterns 10 and 10 made of a metal film (for example, an Au film or an Al—Si film) on the one surface of the base substrate 1 through wirings 8 and 8. Here, in the present embodiment, the wirings 8 and 8 are formed of a laminated film of a Ti film and a TiO ₂ film on the Ti film, similarly to the resistance bolometer 3, and the wirings 8 and 8 and the resistance bolometer 3. Are formed at the same time. Moreover, in this embodiment, Au is adopted as the material of each conductor pattern 10, 10, and a part of each conductor pattern 10, 10 constitutes a pad. The output can be taken out.

また、本実施形態の赤外線センサでは、ベース基板１の上記一表面上に、抵抗ボロメータ３および支持部４１を透過した赤外線を抵抗ボロメータ３側へ反射する赤外線反射膜６が設けられている。ここにおいて、本実施形態の赤外線センサは、検出対象の赤外線として人体から放射される８μｍ〜１３μｍの波長帯の赤外線を想定しており、赤外線反射膜６の材料としては、導体パターン１０と同じＡｕを採用しているが、導体パターン１０がＡｌ−Ｓｉの場合には、赤外線反射膜６の材料もＡｌ−Ｓｉを採用することが製造プロセスの簡略化の観点から望ましい。 In the infrared sensor of this embodiment, the infrared reflection film 6 that reflects the infrared light transmitted through the resistance bolometer 3 and the support portion 41 toward the resistance bolometer 3 is provided on the one surface of the base substrate 1. Here, the infrared sensor of the present embodiment assumes infrared in the wavelength band of 8 μm to 13 μm emitted from the human body as infrared to be detected, and the material of the infrared reflecting film 6 is the same as that of the conductor pattern 10. However, when the conductor pattern 10 is made of Al—Si, it is desirable from the viewpoint of simplifying the manufacturing process that the material of the infrared reflective film 6 is made of Al—Si.

上述の断熱部４における脚部４２，４２は、ベース基板１の上記一表面側において導体パターン１０，１０上に立設された２つの円筒状の支持ポスト部４２ａ，４２ａと、各支持ポスト部４２ａ，４２ａそれぞれの上端部と支持部４１とを連結した梁部４２ｂ，４２ｂとで構成されており、支持部４１とベース基板１との間に間隙７が形成されている。ここで、支持部４１の外周形状が矩形状であって、各梁部４２ｂ，４２ｂは、支持部４１の一側縁の長手方向の一端部から当該一側縁に直交する方向に延長され更に当該一側縁の上記一端部から他端部に向う方向に沿って延長された平面形状に形成されており、支持部４１の厚み方向に沿った中心軸に対して回転対称性を有するように配置されている。また、上述の配線８，８のうち脚部４２，４２の梁部４２ｂ，４２ｂ上に形成された部位の幅（線幅）は、当該配線８，８を通した熱伝達を抑制するために梁部４２ｂ，４２ｂの幅寸法よりも小さく設定してある。また、配線８，８のうち支持ポスト部４２ａ，４２ａに形成されている部位は、支持ポスト部４２ａ，４２ａの内周面の全体と導体パターン１０，１０の表面とに跨って形成されており、支持ポスト部４２ａ，４２ａが配線８，８により補強されている。 The leg portions 42 in the above-described heat insulating portion 4 include two cylindrical support post portions 42 a and 42 a erected on the conductor patterns 10 and 10 on the one surface side of the base substrate 1, and each support post portion. 42a and 42a are composed of beam portions 42b and 42b that connect the support portion 41 with the upper ends thereof, and a gap 7 is formed between the support portion 41 and the base substrate 1. Here, the outer peripheral shape of the support part 41 is a rectangular shape, and each beam part 42b, 42b is extended from the one end part of the longitudinal direction of the one side edge of the support part 41 in the direction orthogonal to the said one side edge. It is formed in a planar shape that extends along the direction from the one end to the other end of the one side edge, and has rotational symmetry with respect to the central axis along the thickness direction of the support portion 41. Has been placed. In addition, the width (line width) of the portions formed on the beam portions 42b and 42b of the leg portions 42 and 42 in the wirings 8 and 8 described above is to suppress heat transfer through the wirings 8 and 8. It is set smaller than the width dimension of the beam portions 42b and 42b. Moreover, the site | part currently formed in support post part 42a, 42a among wiring 8 and 8 is formed ranging over the whole inner peripheral surface of support post part 42a, 42a, and the surface of conductor pattern 10,10. The support post portions 42 a and 42 a are reinforced by the wires 8 and 8.

ところで、本実施形態の赤外線センサは、断熱部４が、多孔質シリカ膜４１ａと、多孔質シリカ膜４１ａにおけるベース基板１側に形成された第１のシリコン酸化膜４１ｂと、多孔質シリカ膜４１ａにおけるベース基板１側とは反対側に形成された第２のシリコン酸化膜４１ｃと、第１のシリコン酸化膜４１ｂにおけるベース基板１側に形成されたＴｉＮ薄膜からなる金属薄膜４１ｄとで構成されている。要するに、断熱部４１は、金属薄膜４１ｄと、第１のシリコン酸化膜４１ｂと、多孔質シリカ膜４１ａと、第２のシリコン酸化膜４１ｃとの積層膜により構成されている。 By the way, in the infrared sensor of the present embodiment, the heat insulating portion 4 includes the porous silica film 41a, the first silicon oxide film 41b formed on the base substrate 1 side in the porous silica film 41a, and the porous silica film 41a. The second silicon oxide film 41c formed on the side opposite to the base substrate 1 side and the metal thin film 41d made of a TiN thin film formed on the base substrate 1 side in the first silicon oxide film 41b. Yes. In short, the heat insulating portion 41 is composed of a laminated film of a metal thin film 41d, a first silicon oxide film 41b, a porous silica film 41a, and a second silicon oxide film 41c.

また、本実施形態の赤外線センサでは、多孔質シリカ膜４１ａの材料として、多孔質の酸化シリコンの一種である多孔質シリカを採用しているが、多孔質の酸化シリコン系有機ポリマーの一種であるメチル含有ポリシロキサン、多孔質の酸化シリコン系無機ポリマーの一種であるＳｉ−Ｈ含有ポリシロキサン、シリカエアロゲルなどを採用してもよい。 In the infrared sensor of this embodiment, porous silica, which is a kind of porous silicon oxide, is used as the material of the porous silica film 41a, but it is a kind of porous silicon oxide organic polymer. Methyl-containing polysiloxane, Si—H-containing polysiloxane which is a kind of porous silicon oxide-based inorganic polymer, silica airgel, and the like may be employed.

ここにおいて、本実施形態では、多孔質シリカ膜４１ａの多孔度を６０％程度に設定してあり、多孔度が小さ過ぎると十分な断熱効果が得られず多孔度が大き過ぎると機械的強度が弱くなって構造形成が困難となるので、多孔質シリカ膜４１ａの多孔度は例えば４０％〜８０％程度の範囲内で適宜設定すればよい。なお、シリコンの熱伝導率は、１４８Ｗ／ｍ・Ｋ程度であるのに対して、多孔度が６０％の多孔質シリカの熱伝導率は、０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。 Here, in this embodiment, the porosity of the porous silica film 41a is set to about 60%. If the porosity is too small, a sufficient heat insulating effect cannot be obtained, and if the porosity is too large, the mechanical strength is increased. Since it becomes weak and it becomes difficult to form a structure, the porosity of the porous silica film 41a may be set as appropriate within a range of, for example, about 40% to 80%. The thermal conductivity of silicon is about 148 W / m · K, whereas the thermal conductivity of porous silica having a porosity of 60% is about 0.05 W / m · K.

また、本実施形態では、金属薄膜４１ｄの材料としてＴｉＮを採用しており、金属薄膜４１ｄのシート抵抗が３７７Ω／□となっている。なお、金属薄膜４１ｄの材料は、ＴｉＮに限らず、Ｔｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｒなどを採用してもよい。 In this embodiment, TiN is adopted as the material of the metal thin film 41d, and the sheet resistance of the metal thin film 41d is 377 Ω / □. The material of the metal thin film 41d is not limited to TiN, and Ti, Al, Pt, Au, Cr, or the like may be employed.

また、検出対象の赤外線の中心波長をλ〔μｍ〕、金属薄膜４１ｄと赤外線反射膜６との間隔をｄ〔μｍ〕とすれば、ｄ＝λ／４に設計されており、検出対象の赤外線が人体から放射される赤外線なので、λ＝１０μｍとして、ｄ＝２．５μｍに設計されている。したがって、本実施形態の赤外線センサでは、金属薄膜４１ｄと赤外線反射膜６とで、検出対象の波長の赤外線を共振させる共振器を構成しており、検出対象の波長の赤外線の吸収効率を高めることができ、高感度化を図れる。 Further, if the center wavelength of the infrared ray to be detected is λ [μm] and the distance between the metal thin film 41d and the infrared reflecting film 6 is d [μm], d = λ / 4 is designed. Is an infrared ray radiated from the human body, λ = 10 μm and d = 2.5 μm. Therefore, in the infrared sensor according to the present embodiment, the metal thin film 41d and the infrared reflecting film 6 constitute a resonator that resonates infrared rays having a wavelength to be detected, thereby increasing the absorption efficiency of infrared rays having the wavelength to be detected. And high sensitivity can be achieved.

抵抗ボロメータ３および各配線８，８は、第２のシリコン酸化膜４１ｃ上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＴｉＯ_２膜とで構成されている。なお、ＴｉＯ_２膜は、後述のように第２のシリコン酸化膜４１ｃ上にＴｉ膜を形成した後、当該Ｔｉ膜の表面側の一部をＯ_２プラズマにより酸化することで形成しているが、当該Ｔｉ膜の表面側に形成された自然酸化膜により構成してもよい。 The resistance bolometer 3 and the wirings 8 and 8 are composed of a Ti film formed on the second silicon oxide film 41c and a TiO ₂ film formed on the Ti film. The TiO ₂ film is formed by forming a Ti film on the second silicon oxide film 41c as described later and then oxidizing a part of the surface side of the Ti film with O ₂ plasma. Alternatively, a natural oxide film formed on the surface side of the Ti film may be used.

なお、本実施形態では、上述のように、断熱部４が、金属薄膜４１ｄと、第１のシリコン酸化膜４１ｂと、多孔質シリカ膜４１ａと、第２のシリコン酸化膜４１ｃとの積層膜により構成されているが、環境温度が−２０℃〜８０℃の温度範囲で変化しても当該積層膜と抵抗ボロメータ３とで構成される多層膜に反りが生じるのを防止する目的で、当該多層膜全体で残留応力がゼロあるいは若干の引張応力となるように、各膜４１ｄ，４１ｂ，４１ａ，４１ｃの成膜条件および膜厚を設定してある。一例を挙げれば、応力が引張応力の場合の符号を「＋」、圧縮応力の場合の符号を「−」として、金属薄膜４１ｄの膜厚を２〜２０ｎｍで応力を−３０００〜＋３００ＭＰａ、第１のシリコン酸化膜４１ｂの膜厚を５０〜２００ｎｍで応力を＋１００〜＋６００ＭＰａ、多孔質シリカ膜４１ａの膜厚を１００〜８００ｎｍで応力を＋２０〜＋２００ＭＰａ、第２のシリコン酸化膜４１ｃの膜厚を５０〜２００ｎｍで応力を＋１００〜＋６００ＭＰａ、Ｔｉ膜の膜厚を１０〜２００ｎｍで応力を−２０００〜＋３００ＭＰａとして、これらの範囲で成膜条件および膜厚を適宜設定すればよい。 In the present embodiment, as described above, the heat insulating portion 4 is formed of a laminated film of the metal thin film 41d, the first silicon oxide film 41b, the porous silica film 41a, and the second silicon oxide film 41c. In order to prevent the multilayer film composed of the multilayer film and the resistance bolometer 3 from warping even if the environmental temperature changes in the temperature range of −20 ° C. to 80 ° C. The film forming conditions and film thicknesses of the films 41d, 41b, 41a, and 41c are set so that the residual stress is zero or a slight tensile stress in the entire film. For example, the sign when the stress is tensile stress is “+”, the sign when the stress is compressive stress is “−”, the thickness of the metal thin film 41d is 2 to 20 nm, the stress is −3000 to +300 MPa, the first The thickness of the silicon oxide film 41b is 50 to 200 nm, the stress is +100 to +600 MPa, the thickness of the porous silica film 41a is 100 to 800 nm, the stress is +20 to +200 MPa, and the thickness of the second silicon oxide film 41c is 50. The stress is set to +100 to +600 MPa at ˜200 nm, the thickness of the Ti film is set to 10 to 200 nm, the stress is set to −2000 to +300 MPa, and the film forming conditions and the film thickness may be appropriately set within these ranges.

以下、本実施形態の赤外線センサの製造方法について図２〜図４を参照しながら説明する。なお、図２〜図４では、図１（ｂ）と同様に、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面に対応する部位の断面を示してある。 Hereinafter, the manufacturing method of the infrared sensor of this embodiment is demonstrated, referring FIGS. 2 to 4, similarly to FIG. 1B, a cross section of a part corresponding to the A-A ′ cross section of FIG.

まず、ベース基板１の基礎となる単結晶のシリコン基板（後述のダイシングを行うまではウェハ）１ａの一表面側にシリコン酸化膜からなる絶縁膜１ｂを例えば熱酸化法により形成する絶縁膜形成工程を行うことによって、図２（ａ）に示す構造を得る。 First, an insulating film forming step of forming an insulating film 1b made of a silicon oxide film on one surface side of a single crystal silicon substrate (wafer until dicing described later) 1a as a base of the base substrate 1 is performed by, for example, a thermal oxidation method. To obtain the structure shown in FIG.

その後、シリコン基板１ａと絶縁膜１ｂとからなるベース基板１の一表面側（図２（ａ）における上面側）の全面に導体パターン１０，１０および赤外線反射膜６の材料からなる金属膜（例えば、Ａｕ膜、Ａｌ−Ｓｉ膜など）をスパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法などにより成膜する金属膜形成工程を行った後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記金属膜をパターニングすることでそれぞれ上記金属膜の一部からなる導体パターン１０，１０および赤外線反射膜６を形成する金属膜パターニング工程を行うことによって、図２（ｂ）に示す構造を得る。 Thereafter, a metal film made of the material of the conductor patterns 10 and 10 and the infrared reflection film 6 (for example, on the entire surface of one surface side (the upper surface side in FIG. 2A) of the base substrate 1 made of the silicon substrate 1a and the insulating film 1b , Au film, Al-Si film, etc.) by sputtering, CVD, vapor deposition, etc., and then patterning the metal film using photolithography and etching techniques Then, by performing a metal film patterning step for forming the conductor patterns 10 and 10 and the infrared reflecting film 6 each consisting of a part of the metal film, the structure shown in FIG. 2B is obtained.

次に、ベース基板１の上記一表面側の全面にレジスト（例えば、ポリイミド）を回転塗布してレジスト層からなる犠牲層２１を形成する犠牲層形成工程を行うことによって、図２（ｃ）に示す構造を得る。 Next, by performing a sacrificial layer forming step of forming a sacrificial layer 21 made of a resist layer by spin-coating a resist (for example, polyimide) on the entire surface of the one surface side of the base substrate 1, FIG. Get the structure shown.

その後、ベース基板１の上記一表面側の全面（つまり、犠牲層２１上）にＴｉＮ薄膜からなる金属薄膜４１ｄをスパッタ法によって成膜する金属薄膜形成工程を行ってから、ベース基板１の上記一表面側の全面（つまり、金属薄膜４１ｄ上）に第１のシリコン酸化膜４１ｂをスパッタ法により成膜する第１シリコン酸化膜形成工程を行うことによって、図２（ｄ）に示す構造を得る。なお、本実施形態では、金属薄膜４１ｄおよび第１のシリコン酸化膜４１ｂの成膜方法としてスパッタ法を採用しているので、下地との密着性を高めることができる。すなわち、断熱部４の一部となる金属薄膜４１ｄと犠牲層２１との密着性を高めることができるとともに、第１のシリコン酸化膜４１ｂと金属薄膜４１ｄとの密着性を高めることができる。 Thereafter, a metal thin film forming step of forming a metal thin film 41d made of a TiN thin film on the entire surface on the one surface side of the base substrate 1 (that is, on the sacrificial layer 21) by a sputtering method is performed. A structure shown in FIG. 2D is obtained by performing a first silicon oxide film forming step of forming a first silicon oxide film 41b on the entire surface side (that is, on the metal thin film 41d) by sputtering. In this embodiment, since the sputtering method is employed as the method for forming the metal thin film 41d and the first silicon oxide film 41b, the adhesion with the base can be improved. In other words, the adhesion between the metal thin film 41d and the sacrificial layer 21 that is a part of the heat insulating portion 4 can be enhanced, and the adhesion between the first silicon oxide film 41b and the metal thin film 41d can be enhanced.

上述の第１シリコン酸化膜形成工程の後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して犠牲層２１と金属薄膜４１ｄと第１のシリコン酸化膜４１ｂとの積層膜のうち各支持ポスト部４２ａ，４２ａそれぞれの形成予定領域に対応する部位をエッチングすることで導体パターン１０，１０の一部の表面を露出させる円形状の開孔部２３，２３を形成する開孔部形成工程を行うことによって、図３（ａ）に示す構造を得る。 After the above-described first silicon oxide film forming step, the support post portions 42a and 42a of the laminated film of the sacrificial layer 21, the metal thin film 41d, and the first silicon oxide film 41b are made using photolithography technology and etching technology. By performing an opening portion forming step of forming circular opening portions 23 and 23 that expose portions of the surfaces of the conductor patterns 10 and 10 by etching portions corresponding to the respective formation scheduled regions, FIG. The structure shown in 3 (a) is obtained.

続いて、ベース基板１の上記一表面側の全面に多孔質シリカ膜４１ａを成膜する多孔質シリカ膜形成工程を行うことによって、図３（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、多孔質シリカ膜４１ａの形成にあたっては、ゾルゲル溶液をベース基板１の上記一表面側に回転塗布してから、熱処理で乾燥させるプロセスを採用すればよい。 Subsequently, by performing a porous silica film forming step of forming a porous silica film 41a on the entire surface of the one surface side of the base substrate 1, the structure shown in FIG. 3B is obtained. Here, in forming the porous silica film 41a, a process of spin-coating a sol-gel solution on the one surface side of the base substrate 1 and then drying by heat treatment may be employed.

上述の多孔質シリカ膜形成工程の後、ベース基板１の上記一表面側の全面に第２のシリコン酸化膜４１ｃをスパッタ法により成膜する第２シリコン酸化膜形成工程を行うことによって、図３（ｃ）に示す構造を得る。なお、本実施形態では、第２のシリコン酸化膜４１ｃの成膜方法としてスパッタ法を採用しているので、下地である多孔質シリカ膜４１ａとの密着性を高めることができる。 By performing the second silicon oxide film forming step of forming the second silicon oxide film 41c on the entire surface of the one surface side of the base substrate 1 by the sputtering method after the porous silica film forming step described above, FIG. The structure shown in (c) is obtained. In the present embodiment, since the sputtering method is employed as the method for forming the second silicon oxide film 41c, the adhesion with the porous silica film 41a as the base can be improved.

上述の第２シリコン酸化膜形成工程の後、上述の金属薄膜４１ｄと第１のシリコン酸化膜４１ｂと多孔質シリカ膜４１ａと第２のシリコン酸化膜４１ｃとの積層膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングすることで断熱部４（支持部４１および脚部４２，４２）を形成する断熱部形成工程を行うことによって、図３（ｄ）に示す構造を得る。 After the above-described second silicon oxide film formation step, a laminated film of the metal thin film 41d, the first silicon oxide film 41b, the porous silica film 41a, and the second silicon oxide film 41c is formed by a photolithography technique and an etching technique. The structure shown in FIG. 3D is obtained by performing a heat insulating portion forming step for forming the heat insulating portion 4 (support portion 41 and leg portions 42 and 42) by patterning using.

その後、ベース基板１の上記一表面側の全面に抵抗ボロメータ３および配線８，８の基礎となるＴｉ膜をスパッタ法により成膜し、当該Ｔｉ膜の表面側の一部を酸素プラズマにより酸化してＴｉＯ_２膜を形成することでＴｉ膜とＴｉＯ_２膜との積層膜からなるセンサ材料層３０を形成するセンサ材料層形成工程を行うことによって、図４（ａ）に示す構造を得る。なお、ＴｉＯ_２膜は、酸素プラズマに限らず、Ｔｉ膜の表面側の一部を自然酸化させることにより形成してもよいし、オゾンを用いてＴｉ膜の表面側の一部を酸化することにより形成してもよい。 Thereafter, a Ti film serving as a basis for the resistance bolometer 3 and the wirings 8 and 8 is formed on the entire surface of the one surface side of the base substrate 1 by sputtering, and a part of the surface side of the Ti film is oxidized by oxygen plasma. The structure shown in FIG. 4A is obtained by performing the sensor material layer forming step of forming the sensor material layer 30 composed of the laminated film of the Ti film and the TiO ₂ film by forming the TiO ₂ film. The TiO ₂ film is not limited to oxygen plasma, and may be formed by natural oxidation of a part on the surface side of the Ti film, or a part of the surface side of the Ti film is oxidized using ozone. May be formed.

上述のセンサ材料層形成工程の後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してセンサ材料層３０をパターニングすることでそれぞれセンサ材料層３０の一部からなる抵抗ボロメータ３および配線８，８を形成することによって、図４（ｂ）に示す構造を得る。 After the above-described sensor material layer formation step, the resistance bolometer 3 and the wirings 8 and 8 each formed of a part of the sensor material layer 30 are formed by patterning the sensor material layer 30 using a photolithography technique and an etching technique. As a result, the structure shown in FIG.

続いて、ベース基板１の上記一表面側の犠牲層２１を選択的にエッチング除去することによって、図４（ｃ）に示す構造の赤外線センサを得てから、ダイシングを行うことで個々の赤外線センサに分割すればよい。 Subsequently, by selectively etching away the sacrificial layer 21 on the one surface side of the base substrate 1, an infrared sensor having a structure shown in FIG. 4C is obtained, and then dicing is performed to obtain individual infrared sensors. What is necessary is just to divide into.

以上説明した本実施形態の赤外線センサでは、断熱部４が、多孔質シリカ膜４１ａと、多孔質シリカ膜４１ａにおけるベース基板１側に形成された第１のシリコン酸化膜４１ｂと、多孔質シリカ膜４１ａにおけるベース基板１側とは反対側に形成された第２のシリコン酸化膜４１ｃと、第１のシリコン酸化膜４１ｂにおけるベース基板１側に形成された金属薄膜４１ｄとで構成されているので、製造時における断熱部４と断熱部４下の犠牲層２１との密着性、断熱部４における膜間の密着性を向上できるとともに、支持部４１が反るのを防止することができて、構造安定性の向上による高感度化および製造歩留まりの向上を図れ、また、抵抗ボロメータ３および各配線８，８が、第２のシリコン酸化膜４１ｃ上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＴｉＯ_２膜とで構成されているので、抵抗ボロメータ３および各配線８，８を同時に形成することができるとともに、高感度化を図れる。 In the infrared sensor of the present embodiment described above, the heat insulating portion 4 includes the porous silica film 41a, the first silicon oxide film 41b formed on the base substrate 1 side in the porous silica film 41a, and the porous silica film. Since the second silicon oxide film 41c formed on the side opposite to the base substrate 1 side in 41a and the metal thin film 41d formed on the base substrate 1 side in the first silicon oxide film 41b, It is possible to improve the adhesion between the heat insulating part 4 and the sacrificial layer 21 under the heat insulating part 4 at the time of manufacture and the adhesion between the films in the heat insulating part 4 and to prevent the support part 41 from warping. It is possible to increase the sensitivity and improve the manufacturing yield by improving the stability, and the resistance bolometer 3 and the wirings 8 and 8 are formed on the Ti film formed on the second silicon oxide film 41c and the Ti film. Because it is composed of a TiO ₂ film formed above, together with the resistance bolometer 3 and the wirings 8, 8 can be simultaneously formed, thereby a high sensitivity.

また、本実施形態の赤外線センサは、図５に示すように、配線８が、平面視において脚部４２よりも細幅であって脚部４２の幅方向の中央部に形成され、抵抗ボロメータ３の平面視形状がつづら折れ状であり、抵抗ボロメータ３において平行配置された直線状のライン部分３ａの幅Ｈ１と当該ライン部分３ａの両側のスペース部分の幅Ｈ２との比が、平面視における配線８の幅Ｈ３と脚部４２の配線８が形成されていない両側部の幅Ｈ４との比と同じ値に設定されているので、断熱部４と抵抗ボロメータ３と各配線８，８とで構成される部位の平面視における形状が均一化され、構造安定性が向上する。 In the infrared sensor of this embodiment, as shown in FIG. 5, the wiring 8 is narrower than the leg portion 42 in a plan view and is formed in the center portion in the width direction of the leg portion 42. The ratio of the width H1 of the linear line portion 3a arranged in parallel in the resistance bolometer 3 and the width H2 of the space portions on both sides of the line portion 3a is the wiring in the plan view. 8 is set to the same value as the ratio of the width H3 of the leg portion 42 and the width H4 of the both sides where the wiring 8 of the leg portion 42 is not formed. Therefore, the heat insulating portion 4, the resistance bolometer 3, and the wirings 8 and 8 are configured. The shape of the portion to be obtained in plan view is made uniform, and the structural stability is improved.

ところで、上述の例では、Ｈ１＝Ｈ２＝Ｈ３＝Ｈ４としてあるが、脚部４２に関して、平面視において配線８が形成されていない両側部の幅Ｈ４を脚部４２の厚みよりも大きくして、図６に示すように配線８の長さ方向に直交する断面形状が湾曲した形状となるようにすれば、脚部４２の曲げ剛性が高くなり、構造安定性が向上する。 By the way, in the above-mentioned example, H1 = H2 = H3 = H4. However, regarding the leg portion 42, the width H4 of both sides where the wiring 8 is not formed in plan view is made larger than the thickness of the leg portion 42. As shown in FIG. 6, when the cross-sectional shape perpendicular to the length direction of the wiring 8 is curved, the bending rigidity of the leg portion 42 is increased and the structural stability is improved.

また、図７に示すように、脚部４２に関して、平面視において配線８が形成されていない両側部それぞれに、厚み方向に貫通する複数の貫通孔４３を配線８の長さ方向に沿って形成し、配線８の長さ方向に直交する断面形状が湾曲した形状となるようにしても、脚部４２の曲げ剛性が高くなり、構造安定性が向上する。 Further, as shown in FIG. 7, with respect to the leg portion 42, a plurality of through holes 43 penetrating in the thickness direction are formed along the length direction of the wiring 8 in both side portions where the wiring 8 is not formed in plan view. However, even if the cross-sectional shape orthogonal to the length direction of the wiring 8 is curved, the bending rigidity of the leg portion 42 is increased, and the structural stability is improved.

なお、図６および図７に示した構成では、脚部４２は、配線８が形成された中央部とベース基板１との間の距離が支持部４１とベース基板１との間の距離と同じで、脚部４２の両側部が中央部から離れるにつれてベース基板１との間の距離が徐々に大きくなるように湾曲している。 6 and 7, the leg portion 42 has the same distance between the center portion where the wiring 8 is formed and the base substrate 1 as the distance between the support portion 41 and the base substrate 1. Thus, the both sides of the leg part 42 are curved so that the distance from the base substrate 1 gradually increases as the distance from the center part increases.

（実施形態２）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図８に示すように、断熱部４における金属薄膜４１ｄの形成位置が相違している。ここにおいて、本実施形態における断熱部４は、多孔質シリカ膜４１ａと第２のシリコン酸化膜４１ｃとの間に金属薄膜４１ｄが形成されている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。 (Embodiment 2)
The basic configuration of the infrared sensor of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and the formation position of the metal thin film 41d in the heat insulating portion 4 is different as shown in FIG. Here, in the heat insulating portion 4 in the present embodiment, a metal thin film 41d is formed between the porous silica film 41a and the second silicon oxide film 41c. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted.

本実施形態の赤外線センサの製造方法は、実施形態１で説明した製造方法と略同じであり、実施形態１ではベース基板１の上記一表面側に金属薄膜４１ｄを形成する金属薄膜形成工程を犠牲層形成工程と第１シリコン酸化膜形成工程との間に行っていたのに対して、金属薄膜形成工程を多孔質シリカ膜形成工程と第２シリコン酸化膜形成工程との間に行う点、金属薄膜４１ｄと配線８，８とが短絡しないように、金属配線形成工程と第２シリコン酸化膜形成工程との間にフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属薄膜４１ｄをパターニングする金属薄膜パターニング工程が追加されている相違する。 The manufacturing method of the infrared sensor according to the present embodiment is substantially the same as the manufacturing method described in the first embodiment. In the first embodiment, the metal thin film forming step for forming the metal thin film 41d on the one surface side of the base substrate 1 is sacrificed. The metal thin film forming step is performed between the porous silica film forming step and the second silicon oxide film forming step, whereas the metal thin film forming step is performed between the layer forming step and the first silicon oxide film forming step. Metal thin film patterning step of patterning the metal thin film 41d using photolithography technology and etching technology between the metal wiring formation step and the second silicon oxide film formation step so that the thin film 41d and the wires 8, 8 are not short-circuited. A difference has been added.

しかして、本実施形態の赤外線センサによれば、断熱部４が、多孔質シリカ膜４１ａと、多孔質シリカ膜４１ａにおけるベース基板１側に形成された第１のシリコン酸化膜４１ｂと、多孔質シリカ膜４１ａにおけるベース基板１側とは反対側に形成された第２のシリコン酸化膜４１ｃと、多孔質シリカ膜４１ａと第２のシリコン酸化膜４１ｃとの間に形成された金属薄膜４１ｄとで構成されているので、製造時における断熱部４と断熱部４下の犠牲層２１（図３（ｄ）参照）との密着性、断熱部４における膜間の密着性を向上できるとともに、支持部４１が反るのを防止することができて、構造安定性の向上による高感度化および製造歩留まりの向上を図れ、また、抵抗ボロメータ３および各配線８，８が、第２のシリコン酸化膜４１ｃ上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＴｉＯ_２膜とで構成されているので、抵抗ボロメータ３および各配線８，８を同時に形成することができるとともに、高感度化を図れる。 Thus, according to the infrared sensor of the present embodiment, the heat insulating portion 4 includes the porous silica film 41a, the first silicon oxide film 41b formed on the base substrate 1 side in the porous silica film 41a, and the porous A second silicon oxide film 41c formed on the opposite side of the silica film 41a from the base substrate 1 side, and a metal thin film 41d formed between the porous silica film 41a and the second silicon oxide film 41c. Since it is comprised, while improving the adhesiveness of the heat insulation part 4 at the time of manufacture and the sacrificial layer 21 (refer FIG.3 (d)) under the heat insulation part 4, and the adhesiveness between the films | membranes in the heat insulation part 4, a support part 41 can prevent warping, increase the sensitivity by improving the structural stability and improve the manufacturing yield, and the resistance bolometer 3 and the wirings 8 and 8 are formed by the second silicon oxide film 41c. above Since it made a is composed of a Ti film and the Ti film TiO ₂ film formed on, along with the resistance bolometer 3 and the wirings 8, 8 can be simultaneously formed, thereby a high sensitivity.

なお、本実施形態においても、上述の図６や図７のように脚部４２を断面形状が湾曲した形状としてもよい。 Also in this embodiment, the leg portion 42 may have a curved cross-sectional shape as shown in FIGS. 6 and 7 described above.

ところで、上記各実施形態１，２では、金属薄膜４１ｄが断熱部４における支持部４１と各脚部４２，４２とに形成されているが、断熱部４における支持部４１のみに形成するようにすれば、脚部４２，４２にも金属薄膜４１ｄが形成されている場合に比べて、脚部４２，４２の熱絶縁性が向上し、感度が向上する。なお、この場合、実施形態１では、製造時に金属薄膜４１ｄをパターニングする金属薄膜パターニング工程を追加すればよく、実施形態２では上述の金属薄膜パターニング工程において用いるマスクパターンを変更すればよい。 By the way, in each said Embodiment 1, 2, although the metal thin film 41d is formed in the support part 41 and each leg part 42 and 42 in the heat insulation part 4, it forms so that only the support part 41 in the heat insulation part 4 may be formed. Then, compared with the case where the metal thin film 41d is formed also on the leg parts 42 and 42, the thermal insulation of the leg parts 42 and 42 improves, and a sensitivity improves. In this case, in the first embodiment, a metal thin film patterning process for patterning the metal thin film 41d at the time of manufacture may be added, and in the second embodiment, the mask pattern used in the above-described metal thin film patterning process may be changed.

また、上記各実施形態にて説明した赤外線センサは、抵抗ボロメータ３を１つだけ設けた赤外線検出素子であるが、抵抗ボロメータ３を２次元アレイ状（マトリクス状）に配列し各抵抗ボロメータ３が画素を構成するようにした赤外線画像センサでもよい。 The infrared sensor described in each of the above embodiments is an infrared detection element provided with only one resistance bolometer 3, but the resistance bolometers 3 are arranged in a two-dimensional array (matrix shape). An infrared image sensor configured to constitute a pixel may be used.

実施形態１を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。Embodiment 1 is shown, (a) is a schematic perspective view, (b) is an A-A 'schematic cross-sectional view of (a). 同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。It is principal process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method same as the above. 同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。It is principal process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method same as the above. 同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。It is principal process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method same as the above. 同上の要部断面図である。It is principal part sectional drawing same as the above. 同上の他の構成例を示し、（ａ）は要部概略平面図、（ｂ）は（ａ）の要部概略断面図である。The other example of a structure same as the above is shown, (a) is a principal part schematic plan view, (b) is a principal part schematic sectional drawing of (a). 同上の別の構成例を示し、（ａ）は要部概略平面図、（ｂ）は（ａ）の要部概略断面図である。The other example of a structure same as the above is shown, (a) is a principal part schematic plan view, (b) is a principal part schematic sectional drawing of (a). 実施形態２を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。Embodiment 2 is shown, (a) is a schematic perspective view, (b) is an A-A 'schematic cross-sectional view of (a). 従来例を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。A prior art example is shown, (a) is a schematic perspective view, (b) is an A-A 'schematic sectional drawing of (a). 同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。It is principal process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method same as the above. 同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。It is principal process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method same as the above. 同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。It is principal process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method same as the above.

Explanation of symbols

１ベース基板
３抵抗ボロメータ
３ａライン部分
４断熱部
８配線
１０導体パターン
４１支持部
４１ａ多孔質シリカ膜
４１ｂ第１のシリコン酸化膜
４１ｃ第１のシリコン酸化膜
４１ｄ金属薄膜
４２脚部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base substrate 3 Resistance bolometer 3a Line part 4 Heat insulation part 8 Wiring 10 Conductive pattern 41 Support part 41a Porous silica film 41b 1st silicon oxide film 41c 1st silicon oxide film 41d Metal thin film 42 Leg part

Claims

A base substrate, a resistance bolometer that is a temperature detection unit that absorbs infrared rays and detects a temperature change due to the absorption, and supports the resistance bolometer so that the resistance bolometer is spaced apart from one surface of the base substrate. A heat insulating portion that thermally insulates the bolometer and the base substrate, and the heat insulating portion is disposed away from the one surface of the base substrate and has a support bolometer formed on the side opposite to the base substrate side, and a support And a base substrate, and two legs formed with wirings electrically connected to the resistance bolometer. The heat insulating portion is formed on the base substrate side of the porous silica film and the porous silica film. The formed first silicon oxide film, the second silicon oxide film formed on the side opposite to the base substrate side in the porous silica film, and the base in the first silicon oxide film It is composed of a metal thin film formed on the plate side, resistance bolometer and the wiring is composed of a TiO ₂ film formed on the Ti film and the Ti film formed on the second silicon oxide film An infrared sensor characterized by comprising:

A base substrate, a resistance bolometer that is a temperature detection unit that absorbs infrared rays and detects a temperature change due to the absorption, and supports the resistance bolometer so that the resistance bolometer is spaced apart from one surface of the base substrate. A heat insulating portion that thermally insulates the bolometer and the base substrate, and the heat insulating portion is disposed away from the one surface of the base substrate and has a support bolometer formed on the side opposite to the base substrate side, and a support And a base substrate, and two legs formed with wirings electrically connected to the resistance bolometer. The heat insulating portion is formed on the base substrate side of the porous silica film and the porous silica film. The formed first silicon oxide film, the second silicon oxide film formed on the side opposite to the base substrate side in the porous silica film, the porous silica film and the second silicon oxide film It is composed of a metal thin film formed between the resistance bolometer and each wire is composed of a TiO ₂ film formed on the Ti film and the Ti film formed on the second silicon oxide film An infrared sensor characterized by comprising:

The infrared sensor according to claim 1, wherein the metal thin film is formed only on the support portion of the support portion and the leg portion in the heat insulating portion.

The wiring is narrower than the leg portion in a plan view and is formed at the center in the width direction of the leg portion, and the resistance bolometer has a flat shape in a plan view, and is a straight line arranged in parallel. The ratio of the width of the line portion and the width of the space portions on both sides of the line portion is the same as the ratio of the width of the wiring in the plan view and the width of both sides of the leg portion where the wiring is not formed. The infrared sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the infrared sensor is set to a value.

The wiring is narrower than the leg portion in a plan view and is formed at a central portion in the width direction of the leg portion, and the leg portion has a width on both sides where the wiring is not formed in a plan view. The infrared sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein a cross-sectional shape that is larger than a thickness of the leg portion and is orthogonal to a length direction of the wiring is curved.

The wiring is narrower than the leg and is formed in the center in the width direction of the leg in plan view, and the leg is on each of both sides where the wiring is not formed in plan view. 5. A plurality of through holes penetrating in a thickness direction are formed along a length direction of the wiring, and a cross-sectional shape orthogonal to the length direction of the wiring is curved. The infrared sensor according to any one of the above.