(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
視野内の温度分布や熱源の位置を検知対象とする赤外線センサであって、
第１赤外線吸収部と、
前記第１赤外線吸収部が吸収する赤外線に基づいて赤外線を検知する赤外線検知部と、
金属又はシリコン窒化膜を有し、前記第１赤外線吸収部の表面に、互いに離間するように配置される複数の突起部と、
前記第１赤外線吸収部及び前記複数の突起部の上面に、前記複数の突起部を覆うように形成された薄膜状の第２赤外線吸収部
を備え、
前記複数の突起部は、前記第１赤外線吸収部が吸収する赤外線の波長より短い周期で配置され、
前記第２赤外線吸収膜は、前記複数の突起部の表面の全面を覆い、隣接した前記突起部の間を埋めていることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】
前記赤外線検知部は、複数の熱電対から構成され、
前記複数の熱電対の温接点は、それぞれ、前記第１赤外線吸収部の上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線を検知する赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン等の半導体基板に形成された膜状の赤外線吸収部と、赤外線吸収部に形成された検知素子と、検知素子の出力を読み出すためのスイッチング素子とを備える赤外線センサが知られている（特許文献１参照）。赤外線吸収部は、破損を低減するために残留応力を低減し、かつスイッチング素子の動作異常を低減するように、材料、膜厚等が決定された多層構造となっている。また、他にも特許文献２、３のような技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４８８０３号公報
【特許文献２】特開２００９−１７４９１７号公報
【特許文献３】特開２００７−２９２５６１号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、金属酸化膜等の赤外線吸収膜を備える赤外線センサは、特殊な成膜装置が必要であるため製造コストが増加してしまう。また、赤外線吸収膜が多孔質であるため、加工耐性が不足する恐れがある。また、赤外線吸収膜は数μｍ以上の膜厚となるため、赤外線吸収部の熱容量が増加し、応答速度が低下する恐れがある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を鑑み、製造コストを低くすることを目的とする。また、高感度な赤外線センサを提供することを目的とする。また、熱容量を低減することができる赤外線センサを提供することを目的とする。
【０００６】
上記目的を達成するために、視野内の温度分布や熱源の位置を検知対象とする赤外線センサであって、第１赤外線吸収部と、前記第１赤外線吸収部が吸収する赤外線に基づいて赤外線を検知する赤外線検知部と、金属又はシリコン窒化膜を有し、前記第１赤外線吸収部の表面に、互いに離間するように配置される複数の突起部と、前記第１赤外線吸収部及び前記複数の突起部の上面に、前記複数の突起部を覆うように形成された薄膜状の第２赤外線吸収部を備え、前記複数の突起部は、前記第１赤外線吸収部が吸収する赤外線の波長より短い周期で配置され、前記第２赤外線吸収膜は、前記複数の突起部の表面の全面を覆
い、隣接した前記突起部の間を埋めている赤外線センサを提供する。
【０００７】
本発明によれば、製造コストが低く、又は、高感度で、又は、熱容量の増加を低減する赤外線センサを提供することができ、更に赤外線の吸収率を向上できると共に、製造工程において突起部が耐性を有さない工程を採用でき、工程上の制約を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態に係る赤外線センサの基本的な構成を説明する模式的な分解斜視図である。
【図２】実施の形態に係る赤外線センサが対象からの赤外線を受信する様子を説明する模式的な図である。
【図３】実施の形態に係る赤外線センサが備えるＩＣの動作により得られる熱画像の一例を示す図である。
【図４】実施の形態に係る赤外線センサが備えるセンサチップを説明する平面図である。
【図５Ａ】実施の形態に係る赤外線センサが備えるセンサチップの画素部を説明する模式的な平面図である。
【図５Ｂ】図５ＡのＡ−Ａ方向から見た断面図である。
【図６】図５ＡのＢ−Ｂ方向から見た拡大断面図である。
【図７】実施の形態に係る赤外線センサが備える突起部による効果を説明するために、突起部を備えない場合、金属以外から形成された突起部を備える場合と併せて、赤外線検知部の感度を示す図である。
【図８】実施の形態に係る赤外線センサが備えるセンサチップの等価回路図である。
【図９】実施の形態に係る赤外線センサが備える赤外線吸収部に配置されるスリットと突起部の配置の概略図である。
【図１０】実施の形態に係る赤外線センサが備える赤外線吸収部に配置されるスリットと突起部の配置の概略図である。
【図１１】他の実施の形態に係る赤外線センサの赤外線吸収部を説明する拡大断面図である。
【図１２Ａ】他の実施の形態に係る赤外線センサの概略図である。
【図１２Ｂ】図１２ＡのＡ−Ａ’方向から見た断面図である。
【図１３Ａ】実施の形態に係る赤外線センサの製造方法を説明する主要工程断面図である。
【図１３Ｂ】実施の形態に係る赤外線センサの製造方法を説明する主要工程断面図である。
【図１４Ａ】実施の形態に係る赤外線センサの製造方法を説明する主要工程断面図である。
【図１４Ｂ】実施の形態に係る赤外線センサの製造方法を説明する主要工程断面図である。
【図１５Ａ】実施の形態に係る赤外線センサの製造方法を説明する主要工程断面図である。
【図１５Ｂ】実施の形態に係る赤外線センサの製造方法を説明する主要工程断面図である。
【図１６Ａ】実施の形態に係る赤外線センサの製造方法を説明する主要工程断面図である。
【図１６Ｂ】実施の形態に係る赤外線センサの製造方法を説明する主要工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略することがある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることがある。また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、矛盾の無い範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１０】
（赤外線センサ）
図１に示すように、実施の形態に係る赤外線センサは、基板１１と、センサチップ２と、集積回路（ＩＣ）１５と、シールドカバー１６と、レンズ１７と、ケース１８とを備える。実施の形態に係る赤外線センサは、赤外線を受信して、例えば視野内の温度分布や熱源の位置等を検知する。
【００１１】
基板１１は、概略として矩形平板状であり、セラミック基板や樹脂系のプリント基板等の多層基板からなる。基板１１は、センサチップ２、ＩＣ１５等と接続する回路配線が形成される。基板１１は、接地電位に接続され、ケース１８と接合される接合用電極１２と、センサチップ２により検知された温度を補正する為の温度を検知するサーミスタ１３と、抵抗等の回路素子１４とを上面に備える。接合用電極１２は、基板１１上面を縁取るように枠状に形成される。
【００１２】
センサチップ２は、概略として矩形平板状であり、上面に受光面を有する。センサチップ２及びＩＣ１５は、基板１１の長手方向に沿って並んで配置され、例えばダイボンディングにより基板１１の上面に搭載される。センサチップ２及びＩＣ１５は、ワイヤボンディングにより形成されたワイヤ８２により互いに電気的に接続される（図２参照）。ＩＣ１５は、ワイヤボンディングにより形成された、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等のワイヤ８３により基板１１の回路配線に電気的に接続される。センサチップ２及びＩＣ１５は、フリップチップ等により基板１１の回路配線に電気的に接続されてもよい。
【００１３】
シールドカバー１６は、視野外からセンサチップ２に入射しようとする赤外線及びＩＣ１５に入射しようとする赤外線を遮断する。シールドカバー１６は、概略として直方体の箱状であり、下面の全面を開口する。シールドカバー１６は、センサチップ２及びＩＣ１５を覆うように、側壁部の下端部が基板１１に、導電性樹脂等により接合されることにより、基板１１に形成されたシールド層と共に赤外線を遮断する。シールドカバー１６は、例えばコバール等の金属材料から形成される。シールドカバー１６は、センサチップ２の上方の、上面の一部に矩形状の入射窓１６１を有する。入射窓１６１は、赤外線に対して透明であり、例えば貫通孔である。入射窓１６１は、センサチップ２の受光面に赤外線を入射させる。
【００１４】
レンズ１７は、概略として矩形平板状であり、片面（上面）が平坦面、他面（下面）が凸面に形成された凸レンズである。レンズ１７は、センサチップ２の上方にセンサチップ２の受光面と平行に配置される。レンズ１７は、センサチップ２の受光面に赤外線を結像するように構成される。レンズ１７は、センサチップ２の受光面に赤外線を結像させる機能を有していればよい。例えば、レンズ１７は、両面が凸面に形成されていてもよく、片面が凹面で他面がその凹面よりも曲率の大きな凸面で形成されていてもよい。レンズ１７の凸面及び凹面は、放物面等の種々の曲率を有してもよい。
【００１５】
ケース１８は、概略として直方体の箱状であり、下面の全面を開口する。ケース１８は、金属から形成される。ケース１８は、シールドカバー１６を覆うように、側壁部の下端部が、基板１１の接合用電極１２に、導電性樹脂等により接合されることにより、基板１１に設置される。ケース１８は、センサチップ２の上方の、上面の一部に矩形状の入射窓１８１を有する。入射窓１８１は、赤外線に対して透明であり、例えば貫通孔である。
【００１６】
入射窓１８１は、レンズ１７の上面が、ケース１８の下方から入射窓１８１の周囲に接合可能なように、レンズ１７に沿う矩形形状である。入射窓１８１は、周囲にレンズ１７の上面が接合されることにより、レンズ１７を保持する。入射窓１８１は、レンズ１７を介してセンサチップ２に赤外線を入射させる。ケース１８は、樹脂等により入射窓１８１の周囲にレンズ１７が接合され、側壁部の下端部が基板１１の接合用電極１２に接合されることにより、内部を封止する。ケース１８の内部は、窒素ガス等の不活性ガスが充填されたり、真空雰囲気とされたりする。
【００１７】
実施の形態に係る赤外線センサは、図２に示すように、人などの対象Ｐから放射される赤外線を、レンズ１７を介してセンサチップ２の受光面において受信する。ＩＣ１５は、例えば、図３に示すように、受信した赤外線に基づいたセンサチップ２の出力を読み出し、２次元の熱画像として出力可能である。
【００１８】
センサチップ２は、図４に示すように、例えば８×８の格子状に配置された複数の画素部２１と、画素部２１に接続された複数のパッド部８０とを備える。複数の画素部２１は、センサチップ２の受光面を構成し、受信した赤外線に応じた信号を出力する。複数のパッド部８０は、画素部２１に対する信号を入出力するための電極である。
【００１９】
図５Ａに示すように、画素部２１は、概略として額縁状の支持部２２と、支持部２２によりそれぞれ支持される複数の感温部２３と、支持部２２の一辺側に形成されたＭＯＳＦＥＴ４とを備える。１つの画素部２１は、実施の形態に係る赤外線センサが処理する熱画像の１画素に対応する。
【００２０】
画素部２１は、例えば、主として、シリコン等の半導体基板２０１と、薄膜層（２０２，２０３）と、層間絶縁膜２０４と、パッシベーション膜２０５とが順に積層されて構成される。薄膜層（２０２，２０３）は、例えば、厚さが０．３μｍ程度のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）２０２と、シリコン酸化膜２０２の上面に形成された、厚さが０．２５μｍ程度のシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）２０３とからなる。層間絶縁膜２０４は、例えば、ホウ素リンシリケートガラス（ＢＰＳＧ）等からなり、厚さが０．８μｍ程度である。パッシベーション膜２０５は、例えば、ノンドープトシリケートガラス（ＮＳＧ）膜やリンシリケートガラス（ＰＳＧ）等からなり、厚さが０．５μｍ程度である。
【００２１】
画素部２１は、半導体基板２０１の上部が、周縁部に支持部２２を残すように選択的に除去されることにより形成された空隙部２０を有する。感温部２３は、それぞれ、概略として矩形平板状であり、例えば、支持部２２の互いに対向する２辺からそれぞれ３つずつ延伸するように形成される。感温部２３は、空隙部２０を塞ぐように、空隙部２０の上方に配置され、支持部２２により１辺を連結されることにより支持される。感温部２３は、パッシベーション膜２０５の上面から薄膜層（２０２，２０３）の下面まで貫通する第１のスリット、第３のスリット２８により互いに分割される。ここで、第１のスリットの延伸方向は、赤外線吸収部２４上における赤外線検知部３１の延伸方向に対して垂直である。また、第３のスリットの延伸方向は、第１のスリットの延伸方向に対して垂直である。なお、「垂直」とは設計誤差を許容する「実質的に垂直」であることを含む。そして、互いに隣接する感温部２３の角部は、Ｘ字形状の連結片２５により互いに連結される。
【００２２】
感温部２３は、平面視Ｕ字形状に、パッシベーション膜２０５の上面から薄膜層（２０２，２０３）の下面まで貫通する形成された第２のスリット２９をそれぞれ有する。感温部２３は、第２のスリット２９により片持ち梁構造とされた赤外線吸収部２４をそれぞれ有する。赤外線吸収部２４は、支持部２２と連結しない感温部２３の先端側に連結される。
【００２３】
感温部２３に位置する薄膜層（２０２，２０３）の上面には、互いに直列に接続された複数の熱電対から構成されるサーモパイルである赤外線検知部３１が形成される。赤外線検知部３１は、１つの画素部２１について全て互いに直列に接続される。赤外線検知部３１は、薄膜層（２０２，２０３）の上面に形成された、厚さが０．４５μｍ程度のポリシリコン層３００、温接点Ｔ１及び冷接点Ｔ２によりそれぞれ構成される。ポリシリコン層３００は、薄膜層（２０２，２０３）と層間絶縁膜２０４との間に位置する。
【００２４】
温接点Ｔ１は、感温部２３と連結する支持部２２の２辺側から離れるように、感温部２３の先端側に形成される。温接点Ｔ１は、支持部２２から離れるように、複数の感温部２３の領域において中央部に偏って配置されることにより、温接点Ｔ１の温度変化を大きくできるので、赤外線検知部３１の感度を向上できる。冷接点Ｔ２は、感温部２３と連結する２辺側の支持部２２に形成される。
【００２５】
複数の温接点Ｔ１と冷接点Ｔ２とを交互に直列に接続する赤外線検知部３１のポリシリコン層３００は、交互にｎ型、ｐ型となるようにドーピングされている。赤外線検知部３１を構成するｎ型及びｐ型のポリシリコン層３００は、温接点Ｔ１及び冷接点Ｔ２において分離され、温接点Ｔ１及び冷接点Ｔ２において、Ａｌ等を含む金属材料からなる接続部により電気的に接続される。
【００２６】
温接点Ｔ１の近傍における赤外線検知部３１のポリシリコン層３００は、面積が他所より広くなるように形成された赤外線吸収層３４となっており、赤外線を吸収しやすくなっている。ポリシリコン層３００は、その他、赤外線吸収部２４及び感温部２３の先端部である赤外線吸収部２６に形成される。赤外線吸収部２４に形成されたポリシリコン層３００はｎ型の赤外線吸収層３２、赤外線吸収部２６に形成されたポリシリコン層３００はｎ型の赤外線吸収層３３となっている。互いに隣接する赤外線吸収層３３の角部は、連結片２５において、ｎ型にドーピングされたＸ字形状のポリシリコン層３００である補強層３５により互いに連結される。
【００２７】
センサチップ２は、全ての感温部２３及び全ての支持部２２の１辺側に亘るように引き回されたｎ型にドーピングされたポリシリコン層３００である診断用ヒータ３６を備える。診断用ヒータ３６に通電することにより、感温部２３、支持部２２等の破損の有無を検出することができる。
【００２８】
赤外線吸収部２４，２６は、薄膜層（２０２，２０３）、ポリシリコン層３００及び層間絶縁膜２０４である第１赤外線吸収部と、パッシベーション膜２０５である第２赤外線吸収部とから構成される。赤外線吸収部２４，２６は、第１赤外線吸収部の上面に、金属又はシリコン窒化膜を有し、互いに離間するように配置された複数の突起部６を備える。ここで、複数の突起部６は、周期的に配置されることが好ましい。突起部６は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、又は銅（Ｃｕ）等を含む金属からなる。突起部６は、その他、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、もしくはＡｌ−Ｃｕ等のアルミニウム合金、又はＴｉＮ等の金属窒化物等、又はシリコン窒化膜であってもよい。第２赤外線吸収部であるパッシベーション膜２０５は、第１赤外線吸収部及び複数の突起部６の上面に、複数の突起部６を覆うように形成される。
【００２９】
複数の突起部６は、図６に示すように、赤外線吸収部２４，２６が吸収する赤外線の波長λより短い周期Ｔで、二次元アレイ状に配置される。波長λは、実施の形態に係る赤外線センサによる検知を所望する赤外線のターゲット波長であり、例えば温度３１０Ｋの人体を対象Ｐとして検知する場合、１０μｍとすることができる。この場合、例えば、突起部６の正方格子線方向の平面寸法をそれぞれ２μｍ、間隙を２μｍ、周期Ｔを４μｍとすることができる。
【００３０】
複数の突起部６は、波長λに応じた周期性を有するので、互いの間隙において周期Ｔに応じた定在波のモードを有する。定在波のモードと対象Ｐからの赤外線の波長とが対応する場合において、突起部６が形成された第１赤外線吸収部は、受信する赤外線に対する吸収（放射）率が向上する。
【００３１】
また、複数の突起部６は、突起部６を構成する金属の自由電子の集団振動であるプラズモンが周期性の影響を受けて赤外線と共鳴し、突起部６の表面に、周期Ｔに応じた特定のプラズモンが励起される。プラズモンの伝搬ベクトルと、赤外線の波数ベクトルとが整合する場合において、突起部６が形成された第１赤外線吸収部は、受信する赤外線に対する吸収（放射）率が向上する。
【００３２】
図７に示すように、Ａｌにより形成された突起部６を備えるセンサチップ２の赤外線検知部３１の感度は、センサチップ２が突起部６を備えない場合と比べて高くなっている。また、Ａｌにより形成された突起部６を備えるセンサチップ２の赤外線検知部３１の感度は、それぞれ、Ｓｉ３Ｎ４、ポリシリコン及びＳｉＯ２により形成された突起部６を備える場合と比べても高くなっている。このように、金属からなる突起部６は、赤外線検知部３１の感度を向上させることができる。
【００３３】
定在波による吸収は、突起部６の高さが深いときに顕著となり、プラズモンによる吸収は、突起部６の高さが浅いときに顕著となる。突起部６の高さは、定在波による吸収及びプラズモンによる吸収が最大となるように決定されればよく、例えば厚さが１μｍ程度とすることができる。
【００３４】
複数の突起部６が、赤外線の波長λに応じて赤外線吸収部２４，２６に形成されることにより、赤外線吸収部２４，２６は赤外線の吸収率が向上する。複数の温接点Ｔ１は、それぞれ、赤外線吸収部２４，２６の上に配置されることにより、温接点Ｔ１の温度変化を大きくでき、赤外線吸収部２４，２６が吸収する赤外線に基づいて赤外線を検知する赤外線検知部３１の感度を向上できる。
【００３５】
ＭＯＳＦＥＴ４は、それぞれ、図５Ａに示すように、支持部２２の半導体基板２０１の上面側に埋め込まれたｐ＋型のウェル領域４１において形成される電界効果トランジスタである。ＭＯＳＦＥＴ４は、それぞれｎ＋型であり、ウェル領域４１の上面側の一部に互いに離間して形成されたドレイン領域４２及びソース領域４３を有する。ウェル領域４１の上面側には、ドレイン領域４２及びソース領域４３を囲むように形成されたｐ＋＋型のチャンネルストッパ領域４４が形成されている。
【００３６】
ドレイン領域４２とソース領域４３との間に位置するウェル領域４１の上面には、シリコン酸化膜（熱酸化膜）からなるゲート絶縁膜４５が形成され、ゲート絶縁膜４５の上面には、ｎ型のポリシリコンからなるゲート電極４６が形成される。ドレイン領域４２及びソース領域４３の上面には、それぞれＡｌ等を含む金属からなるドレイン電極４７及びソース電極４８が形成される。また、チャンネルストッパ領域４４の上面には、Ａｌ等を含む金属からなる電極４９が形成される。ゲート電極４６、ドレイン電極４７、ソース電極４８及び電極４９は、それぞれ、層間絶縁膜２０４に形成された図示を省略したコンタクトホールを充填するように形成される。
【００３７】
画素部２１は、それぞれ支持部２２の一辺側に形成された第１配線５１、第２配線５２、第３配線５３及び第４配線５４を備える。第１配線５１、第３配線５３及び第４配線５４は、ＭＯＳＦＥＴ４が形成された１辺側に形成され、第２配線５２は、ＭＯＳＦＥＴ４が形成された１辺と直交する１辺側に形成される。
【００３８】
第１配線５１は、図８に示すように、画素部２１の列毎に、出力パッドＶｏｕｔ１〜Ｖｏｕｔ８に接続され、ＭＯＳＦＥＴ４のドレイン電極４７に接続される。第２配線５２は、画素部２１の行毎に、選択パッドＶｓｅｌ１〜Ｖｓｅｌ８に接続され、ＭＯＳＦＥＴ４のゲート電極４６に接続される。第３配線５３は、共通パッドＶｃｈに接続され、各画素部２１のＭＯＳＦＥＴ４のウェル領域４１に接続される。第４配線５４は、基準パッドＶｒｅｆに接続され、各画素部２１の赤外線検知部３１の一端に接続される。基準パッドＶｒｅｆは、基準電位に接続される。赤外線検知部３１の他端は、それぞれソース電極４８に接続される。その他、センサチップ２は、半導体基板２０１に接続される基板パッドＶｓｕを備える。
【００３９】
ＭＯＳＦＥＴ４が順次オンとなるように選択パッドＶｓｅｌ１〜Ｖｓｅｌ８の電位がＩＣ１５により制御されることにより、出力パッドＶｏｕｔ１〜Ｖｏｕｔ８は、各画素部２１の出力電圧を順次ＩＣ１５に出力することができる。
【００４０】
また、センサチップ２は、各ＭＯＳＦＥＴ４のゲート電極４６、ソース電極４８の間に過電圧が印加されるのを防止する複数のツェナーダイオードＺＤを備える。各ツェナーダイオードＺＤのカソードは第２配線５２にそれぞれ接続され、アノードは保護パッドＶｚｄに接続される。
【００４１】
実施の形態に係る赤外線センサによれば、互いに離間するように配置された複数の突起部６を備えることにより、赤外線吸収部２４，２６の赤外線の吸収率が向上されるので、高感度とすることができる。また、熱容量の増加を低減できる。なお、複数の突起部６は周期的に配置されることが好ましい。また、突起部６の材料が金属である場合には、感度をより高めることが可能である。また、突起部６の材料がシリコン窒化膜である場合には、引っ張り応力を加えることが可能であり、膜全体としての応力バランスを保つことが可能である。また、突起部６として、金属、及びシリコン窒化膜などの引っ張り応力を有する材料の両方を含んだ膜を利用しても構わない。
【００４２】
また、実施の形態に係る赤外線センサによれば、突起部６が、Ａｌを含む金属から形成されることにより、製造コストを低減できる。
【００４３】
また、実施の形態に係る赤外線センサによれば、突起部６が、吸収する赤外線の波長よりも短い周期で配置されることにより、赤外線の吸収率を更に向上できる。
【００４４】
また、実施の形態に係る赤外線センサによれば、パッシベーション膜２０５を備えることにより、更に赤外線の吸収率を向上できると共に、製造工程において突起部６が耐性を有さない工程を採用でき、工程上の制約を低減できる。
【００４５】
また、上記においては、図５Ａ、図５Ｂに示すように、複数の突起部６の一部が線状の第１のスリット２８に沿っている配置が開示されている。また、図５Ａ、図５Ｂに示すように、複数の突起部６の一部がＣ字状の第２のスリット２９に囲まれる配置について開示されている。しかし、この配置に限定されることはない。例えば、図９、図１０は、赤外線吸収部に配置されるスリットと突起部の配置の概略図を示している。
【００４６】
まず、図９、図１０に示すように、線状の第３のスリット２８に沿うように突起部６が配置されていても構わない。
【００４７】
また、図５Ａ、図５Ｂ、図９においては、突起部６がＣ字状の第２のスリット２９に囲まれ、かつ、突起部６がＣ字状の第２のスリットに沿うように配置されている様子を開示しているが、これに限定されない。例えば、図１０に示すように、突起部６はＣ字状の第２のスリットの全てに沿っていなくても構わない。
【００４８】
なお、赤外線検知部は、図９、図１０においては開示していないが、複数の突起部６とオーバーラップしないように配置されていれば構わない。
【００４９】
（その他の実施の形態）
上記のように、実施の形態を説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものではない。
【００５０】
例えば、上記の実施の形態おいて、赤外線吸収部２４，２６は、図１１に示すように、第２赤外線吸収部であるパッシベーション膜２０５を備えない構成であってもよい。なお、図１１は図１０のＡ−Ａにおける断面概略図である。
【００５１】
また、例えば、図１２Ａ、図１２Ｂに示すような赤外線センサであっても構わない。図１２Ａは赤外線センサの平面概略図を示し、図１２Ｂは、図１２ＡにおけるＡ−Ａ’断面概略図を示している。
【００５２】
図１２Ａ、図１２Ｂにおいては、例えば、スリット３０に囲まれるポリシリコン層３００を有する赤外線吸収部２４が空隙部２０上に配置されている。そして、突起部６がスリット３０に囲まれるように配置されている。ここで、突起部６の全てがスリット３０によって囲まれていることが好ましい。また、突起部６は、隣接する突起部６と略等間隔になるように、周期的に配置されていることが好ましい。また、隣接する突起部６間の距離よりも突起部６とスリット３０間の距離の方が長いことが好ましい。なお、スリット３０間に配置される赤外線検知部３１を介して赤外線吸収部２４が検出した赤外線に関する信号を外部に送ることとなる。
【００５３】
また、上記の実施の形態おいて、突起部６の平面パターンは、正方形に限るものでなく、長方形、他の多角形、円形、楕円形等であってもよい。
【００５４】
（製造方法の説明）
以下、赤外線センサの製造方法の一例について、図１３Ａ〜図１６Ｂを参照して説明する。なお、図１３Ａ〜図１６Ｂは、図５ＡのＡ−Ａ断面図に対応している。図５Ｂと図１５Ｂは対応しているが、完全に一致していないこともある。
【００５５】
以下、図１３Ａに示す構造の形成方法を説明する。まず、ｎ型のシリコン基板を用いた半導体基板２０１の一表面側に絶縁層を形成する工程を行う。絶縁層は、シリコン酸化膜２０２と、シリコン窒化膜２０３との積層膜により形成することができる。シリコン酸化膜２０２は、たとえば、半導体基板２０１を１１００℃に加熱して、半導体基板２０１を熱酸化することにより形成することができる。シリコン酸化膜２０２の膜厚は、たとえば、０．３μｍとすることができる。シリコン窒化膜２０３は、ＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成することができる。シリコン窒化膜２０３の膜厚は、たとえば、０．１μｍとすることができる。シリコン窒化膜２０３は、シリコン窒化膜２０３を含む赤外線吸収部２４、２６の膜厚中心に対して、半導体基板２０１側で引張応力を生じる第１応力層として機能できる。その後、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、ＭＯＳＦＥＴ４を形成するための領域に対応する絶縁層の部分をパターニングしてエッチング除去する工程を行う。以上により、図１３Ａに示す構造を得る。なお、絶縁層を形成するための工程では、絶縁層のうち赤外線検知部３１を形成するための領域に対応する部分を残している。
【００５６】
以下、図１３Ｂに示す構造の形成方法を説明する。まず、半導体基板２０１の一表面側にシリコン酸化膜からなる第１の熱酸化膜６１、ｐ型（ｐ＋）のウェル領域４１を形成する工程を行う。続いて、半導体基板２０１の一表面側におけるウェル領域４１内にｐ型（ｐ＋＋）のチャネルストッパ領域４４を形成し、半導体基板２０１の一表面側にシリコン酸化膜からなる第２の熱酸化膜６２を形成する工程を行う。その後、ＭＯＳＦＥＴ４のしきい値電圧を制御するためのイオンを注入する工程を行う。なお、ウェル領域４１、チャネルストッパ領域４４を形成するためのｐ型の不純物として、たとえば、ボロンを用いることができる。以上より、図１３Ｂに示す構造を得る。
【００５７】
以下、図１４Ａに示す構造の形成方法を説明する。まず、ｎ型（ｎ＋）のドレイン領域４２およびｎ型（ｎ＋）のソース領域４３をウェル領域４１に形成する工程を行う。ここで、ドレイン領域４２、ソース領域４３を形成するためのｎ型の不純物として、たとえば、リンなどのｎ型の不純物を用いることができる。その後、半導体基板２０１の一表面側に、たとえば、熱酸化により所定膜厚のシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜４５を形成する工程を行う。ここで、ゲート絶縁膜４５は、たとえば、厚さが６０ｎｍの熱酸化膜により形成することができる。その後、ＬＰＣＶＤ法により、半導体基板２０１の一表面側の全面にゲート電極４６、赤外線吸収層３２、３３、３４、及び赤外線検知部３１の基礎となるノンドープ多結晶シリコン層を形成する工程を行う。その後、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、ノンドープ多結晶シリコン層のうち、ゲート電極４６、赤外線吸収層３２、３３、３４、及び赤外線検知部３１に対応する部分が残るようにパターニングする工程を行う。その後、ノンドープ多結晶シリコン層のうち、ゲート電極４６、所定の赤外線吸収層３２、３３、３４及び赤外線検知部３１に対応する部分にｎ型の不純物のイオン注入を行ってからドライブインを行う。ここで、イオン注入を行うｎ型の不純物として、たとえば、リンを用いることができる。以上により、ｎ型多結晶シリコンからなるゲート電極４６、赤外線吸収層３２、３３、３４、及び赤外線検知部３１を形成することができる。また、ノンドープ多結晶シリコン層のうち、所定の赤外線吸収層３２、３３、３４、赤外線検知部３１に対応する部分にｐ型の不純物のイオン注入を行ってからドライブインを行う。ここで、イオン注入を行うｐ型の不純物として、たとえば、ボロンを用いることができる。以上により、ｐ型多結晶シリコンからなる赤外線吸収層３２、３３、３４、及び赤外線検知部３１を形成することができる。以上より、図１４Ａに示す構造を得る。
【００５８】
以下、図１４Ｂに示す構造の形成方法を説明する。まず、半導体基板２０１の一表面側で赤外線検知部３１、及び赤外線吸収層３２、３３、３４を覆うように層間絶縁膜２０４を形成する。層間絶縁膜２０４を形成する方法としては、例えば、ＣＶＤ法を用いることができ、材料としてはＢＰＳＧ膜を用いることができる。その後、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、層間絶縁膜２０４に温接点Ｔ１用のコンタクトホール５０Ａおよび電極４９用のコンタクトホール５０Ｆを形成する。なお、電極４９は、例えばグラウンド用電極として用いられる。また、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、層間絶縁膜２０４にソース電極４８用のコンタクトホール５０Ｅおよびドレイン電極４７用のコンタクトホール５０Ｄを形成する。以上より、図１４Ｂに示す構造を得る。
【００５９】
以下、図１５Ａに示す構造の形成方法を説明する。まず、半導体基板２０１の一表面側の全面に温接点Ｔ１、冷接点Ｔ２、基準バイアス線、電極４９、ソース電極４８、ドレイン電極４７などの基礎となる金属膜を形成する。金属膜を形成する方法としては、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、又は蒸着法などがある。ここで、該金属膜の材料として、たとえば、Ａｌ−Ｓｉを用いることができる。該金属膜は、たとえば、膜厚を２μｍとすればよい。その後、金属膜をパターニングすることで温接点Ｔ１、基準バイアス線、電極４９、ソース電極４８、ドレイン電極４７などを形成する。パターニング方法としては、例えば、フォトリソグラフィ技術およびＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）などのエッチング技術を用いることができる。その後、赤外線吸収部２４、２６の膜厚中心に対して半導体基板２０１と反対側に突起部６を形成する。突起部６は、引張応力を生じる第２応力層として機能できる。突起部６を形成するためには、層間絶縁膜２０４の一部を構成するＢＰＳＧ膜上に、突起部６を形成するための膜を成膜する。ここで、突起部６を形成するための膜の材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、又は銅（Ｃｕ）等を含む金属、又は、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、もしくはＡｌ−Ｃｕ等のアルミニウム合金、又はＴｉＮ等の金属窒化物等、又はシリコン窒化膜などから構成されることが好ましい。なお、突起部６を形成するための膜は、たとえば、０．１μｍの膜厚で形成すればよい。その後、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、赤外線吸収部２４、２６の平面視において、所定の間隔を空けて複数個の島状となるように、該膜をパターニングして、突起部６を形成する。以上により、図１５Ａに示す構造を得る。ここで、突起部６は、平面視において、正方形に形成している。なお、突起部６は、正方形だけでなく、長方形、菱形、三角形、五角形以上の多角形、円形、楕円形や星形など種々の形状とすることができる。突起部６は、平面視において、三角形に形成する場合、赤外線吸収部２４の外形形状に応じて隙間なく形成することが容易となる。突起部６を形成するための膜としてシリコン窒化膜を用いる場合には、該膜は、たとえば、ＬＰＣＶＤ法やスパッタリング法により形成することができる。該膜は、成膜方法や成膜条件を調整することにより、該膜自体の引張応力を調整することもできる。該膜の応力は、ＵＶラマン分光法などを用いることにより測定することができる。
【００６０】
以下、図１５Ｂに示す構造の形成方法を説明する。まず、半導体基板２０１の一表面側にＰＳＧ膜とＮＳＧ膜との積層膜からなるパッシベーション膜２０５を形成する。ここで、ＰＳＧ膜は、たとえば、０．５μｍに形成することができる。ＮＳＧ膜は、たとえば、０．５μｍに形成することができる。パッシベーション膜２０５を形成する工程では、ＣＶＤ法によってパッシベーション膜２０５を形成する。以上により、図１５Ｂに示す構造を得る。
【００６１】
以下、図１６Ａに示す構造の形成方法を説明する。まず、シリコン酸化膜２０２、シリコン窒化膜２０３、層間絶縁膜２０４、パッシベーション膜２０５などを備えた多層膜に第１、第３のスリット２８、第２のスリット２９となる開口部を形成する。形成方法としては、例えば、フォトリソグラフィ技術およびＲＩＥなどのエッチング技術を利用することができる。以上により、図１６Ａに示す構造を得る。
【００６２】
以下、図１６Ｂに示す構造の形成方法を説明する。まず、第１、第３のスリット２８、第２のスリット２９となる開口部をエッチング液導入孔としてエッチング液を導入し半導体基板２０１を異方性エッチングする。これにより半導体基板２０１に空隙部２０を形成することが可能である。エッチング液は、たとえば、８５℃に加熱したＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ  Ａｍｍｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）液などを用いることができるが、これに限定されない。エッチング液として、たとえば、ＫＯＨ溶液などの他のアルカリ系溶液を用いてもよい。以上により、図１６Ｂに示す構造を得る。
【００６３】
なお、図１６Ｂに示す構造を形成する工程が終了するまでの全工程をウェハレベルで行った後、複数の赤外線センサに分離することで、チップ状の複数の赤外線センサを形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の赤外線センサによれば、製造コストが低く、又は、高感度で、又は、熱容量の増加を低減することができ、有用である。
【符号の説明】
【００６５】
Ｔ１  温接点
６  突起部
２４，２６  赤外線吸収部
３１  赤外線検知部
２０２  シリコン酸化膜（第１赤外線吸収部）
２０３  シリコン窒化膜（第１赤外線吸収部）
２０４  層間絶縁膜（第１赤外線吸収部）
２０５  パッシベーション膜（第２赤外線吸収部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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