(57)【要約】【課題】温度により物性が変化する誘電体膜を用いた、検出感度が良好で且つ製造が容易な熱型赤外線センサを提供する。【解決手段】赤外線検知部１１０を有する熱型赤外線センサ１００において、赤外線検知部１１０は、基板１０５上に隣り合うように形成された第１の電極部１０３ａ及び第２の電極部１０３ｂと、誘電体膜１０１を介して第１の電極部１０３ａ及び第２の電極部１０３ｂと対向するように形成された導電層１０６とを備える。導電層１０６は、第１の電極部１０３ａと対向する第３の電極部１０６ａ及び第２の電極部１０３ｂと対向する第４の電極部１０６ｂを含む。第３の電極部１０６ａ及び第４の電極部１０６ｂが導電層１０６に含まれることによる電気的接続によって、第１の電極部１０３ａ及び第３の電極部１０６ａからなる第１のキャパシタと、第２の電極部１０３ｂ及び第４の電極部１０６ｂからなる第２のキャパシタとは直列に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線検知部を有する熱型赤外線センサにおいて、
前記赤外線検知部は、
基板上に隣り合うように形成された第１の電極部及び第２の電極部と、
誘電体膜を介して前記第１の電極部及び前記第２の電極部と対向するように形成された導電層とを備え、
前記導電層は、前記第１の電極部と対向する第３の電極部及び前記第２の電極部と対向する第４の電極部を含み、
前記第３の電極部及び前記第４の電極部が前記導電層に含まれることによる電気的接続によって、前記第１の電極部及び前記第３の電極部からなる第１のキャパシタと、前記第２の電極部及び前記第４の電極部からなる第２のキャパシタとは直列に接続されていることを特徴とする熱型赤外線センサ。
【請求項２】
請求項１において、
前記基板上に絶縁膜が形成され、
前記第１の電極部及び前記第２の電極部は、それぞれ前記絶縁膜上に形成された下部電極であり、
前記誘電体膜は、前記第１の電極部及び前記第２の電極部上に形成され、
前記導電層は、前記誘電体膜上に形成された上部電極であることを特徴とする熱型赤外線センサ。
【請求項３】
請求項１において、
前記基板上に、凹部を有する絶縁膜が形成され、
前記導電層は、前記凹部の底面上に形成される下部電極であり、
前記誘電体膜は、前記導電層上に形成され、
前記第１の電極部及び前記第２の電極部は、それぞれ前記誘電体膜上に形成された上部電極であることを特徴とする熱型赤外線センサ。
【請求項４】
請求項２又は３において、
前記赤外線検知部が形成された部分の前記絶縁膜における前記赤外線検知部と反対側の面が露出していることを特徴とする熱型赤外線センサ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つにおいて、
前記赤外線検知部を支持するための少なくとも１つの支持部を残すように、前記赤外線検知部の周囲に開口が設けられていることを特徴とする熱型赤外線センサ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つにおいて、
前記第１の電極部及び前記第２の電極部は、互いに一致する電極面積を有していることを特徴とする熱型赤外線センサ。
【請求項７】
請求項２又は３において、
前記上部電極の材料は、酸化物導電材料であることを特徴とする熱型赤外線センサ。
【請求項８】
請求項７において、前記酸化物導電材料は、インジウム錫酸化物であることを特徴とする熱型赤外線センサ。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１つにおいて、
前記赤外線検知部上に保護膜を介して接するように形成され且つ前記赤外線検知部周辺の上方に空間を介して位置するように延びた集熱膜を更に備えることを特徴とする熱型赤外線センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体及び人体等から放射される赤外線を検知する赤外線センサに関するものであり、特に、赤外線を温度変化による誘電体膜の物性変化として捉える熱型赤外線センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人体及び物体から輻射されている赤外線を検出する赤外線センサは、物体の存在及び温度についての情報を非接触で得ることができる。このため、セキュリティー用途としての暗視野における人体検知及び非接触体温計等、様々な分野において応用が期待されている。
【０００３】
赤外線センサには数多くの検出方式があるが、よく利用されている主流の方式は２種類の方式に大別することができる。その１つは、固体材料の光電効果を利用し、吸収した赤外線を直接電気信号に変換して検出する量子型赤外線センサである。また、もう１つは、受光した赤外線を一度熱に変換し、温度による物性の変化が大きい材料を用いて、前記の熱による温度変化を検出する熱型赤外線センサである。
【０００４】
量子型赤外線センサは、赤外線吸収による固体の状態遷移に基づく光電効果を赤外線検出の基本原理としているため、通常、液体窒素等を用いた冷却機構が必要になる。この一方、熱型赤外線センサは、赤外線吸収によって生じた熱を利用して検出を行なっているため、室温においても赤外線の検出が可能であり、安価で且つ小型な装置を実現することができる。
【０００５】
このような熱型赤外線センサには、誘電体膜の特性変化を利用したセンサがある。更に分類すると、強誘電体膜の温度変化により生じた焦電電流を検知する焦電型赤外線センサと、強誘電体膜の比誘電率の温度変化を利用して赤外線を検知する誘電型赤外線センサとが知られている。その中でも、誘電型赤外線センサは、焦電型赤外線センサと比較すると、チョッパを必要としないこと、焦電効果の向上に必要なポーリングが不要であり微細化に適していること、等の優れた特徴を有するため、その実用化が期待されている。
【０００６】
以下、誘電体膜を用いた熱型赤外線センサの基本構造と、焦電型及び誘電型赤外線センサの基本動作原理を示す。まず、図１０は、従来の誘電体膜を用いた熱型赤外線センサの断面構造を示した図である（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
図１０の熱型赤外線センサは、基板１７を用いて形成されている。基板１７上には絶縁膜１６が形成され、絶縁膜１６上に、下部電極１３、誘電体膜１１、上部電極１２が下からこの順に形成されてキャパシタ構造の赤外線検知部１０が構成されている。
【０００８】
尚、赤外線検知部１０の下方において、基板１７は裏側から一部がエッチングにより除去され、薄膜化されている。更に、薄膜化された基板１７のうち赤外線検知部１０を搭載する部分が搭載部２０となると共に、搭載部２０は支持部１８によって基板１７の周囲の部分と接続されている。このような構造により、赤外線検知部１０を周囲から熱絶縁するようになっている。
【０００９】
また、下部電極１３に対して配線１５が接続されていると共に、上部電極１２に対して配線１４が接続されている。
【００１０】
このような構造を有する熱型赤外線センサにおいて、照射された赤外線１９は、赤外線検知部１０に吸収されて熱エネルギーに変換され、支持部１８により支持された構造を取ることによって熱絶縁された赤外線検知部１０の温度上昇に寄与する。
【００１１】
ここで、焦電型赤外線センサの場合、温度変化に伴って生じる焦電電荷の変化を微小な焦電電流として検知する。温度変化が生じない場合には電荷量の変化は生じないため、センサ前方を横断するような動きのある物体の検知には有効であるが、静止した物体を検知するためにはチョッパ等の手段により赤外線を変調することが必要である。
【００１２】
この一方、誘電型赤外線センサの場合、温度変化に伴って生じる誘電体膜における比誘電率の変化を電圧変換して検知する。図１１に、誘電型赤外線センサにおける検出回路の一例を示す。
【００１３】
図１１の誘電型赤外線センサでは、温度によって比誘電率が変化する可変キャパシタ３１と、比誘電率が温度によらず概ね一定である参照キャパシタ３３とが、それぞれの一方の端子同士の電気的接続より直列に接続された回路を利用している。更に、図１１に示すように、参照キャパシタ３３の他方の端子を電圧源３４に接続すると共に、可変キャパシタ３１の他方の端子をグランドＧＮＤに接続（つまり、接地）している。
【００１４】
このような回路において、可変キャパシタ３１と参照キャパシタ３３との接続点である出力端子３２における電気信号を検出する。出力端子３２に出力される電圧は、電圧源３４による電源電圧が、直列接続された可変キャパシタ３１と参照キャパシタ３３との容量値に応じて分配された電圧である。このため、温度変化により可変キャパシタ３１の容量が変化すると、出力端子３２に出力される電圧が変化することになり、温度変化を電圧変化として検出することができる。
【００１５】
誘電型赤外線センサに適する材料としては、室温付近において誘電率温度変化率が高いチタン酸バリウム系強誘電体材料が挙げられ、特に、チタンの一部をそれぞれ錫及びジルコニウムにより置換したチタン酸錫酸バリウム又はチタン酸ジルコン酸バリウムが有効である。更に、これらの材料においてバリウムの一部をカルシウムにより置換した材料も有効である。このような材料の一例として、チタン酸錫酸バリウムの比誘電率−温度特性を図１２に示す。図１２には、誘電体膜に印加される電圧と誘電体膜の膜厚をもって換算した電界強度とをパラメータとして、比誘電率−温度特性を示している。
【００１６】
また、図１３には、赤外線照射前の室温３００Ｋにおいて可変キャパシタ３１と参照キャパシタ３２との容量を一致させた後、時間Ｔに赤外線を照射し始めた場合について、図１１の可変キャパシタ３１における比誘電率の変化と出力端子３２からの出力とを示す。
【００１７】
赤外線照射前では、可変キャパシタ３１と参照キャパシタ３３とは容量が一致している。このため、出力端子３２には電圧源３４による電源電圧に対して半分の電位が出力される。赤外線の照射を開始すると、誘電体膜の温度が上昇し、図１２の特性に示すように可変キャパシタ３１における比誘電率が減少する。このため、図１１の検出回路において、可変キャパシタ３１と参照キャパシタ３３との間に電圧が再配分され、出力端子３２における電位が変化する。ここでは、該電位は増加する。
【００１８】
このような出力端子３２における電位の変化を検知することにより、誘電体型赤外線センサとして動作する。
【００１９】
尚、赤外線の照射量に応じて出力電圧が維持されるため、焦電型の赤外線センサとは異なり、チョッパ等による赤外線の変調は不要である。
【００２０】
また、焦電型赤外線センサにおいては、焦電効果を向上するためにポーリングが必要であったが、誘電型赤外線センサの場合にはポーリングは不要である。このため、微細化に適している等の優れた特徴を有し、実用化が期待されている。
【００２１】
尚、図１１の検出回路を構成するために必要な参照キャパシタとしては、図１０と同じ構造を有すると共に赤外線の照射を防ぐために遮光された構造、又は、図１０の赤外線検知部１０と同じ構造を熱絶縁されていない基板上に設けた構造等を用いることができる。
【特許文献１】特開平７−３０７４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、以上に説明した従来の誘電型赤外線センサには、次のような問題があった。
【００２３】
まず、従来の誘電型赤外線センサにおいて用いられている誘電体膜は、例えば図１２に示すような比誘電率−温度特性を有する。ここに示されているように、誘電体膜に印加する電界強度を高くすると、比誘電率が低下し、更に、比誘電率の温度変化率についても低減する。
【００２４】
このような材料固有の特性のため、誘電型赤外線センサの出力電圧を増加させる目的をもって図１１の検出回路において電圧源３４の電圧を大きくしても、検出感度の向上を図ることはできない。これは、電源電圧を大きくすると、誘電体膜の比誘電率の温度変化率が低下するためである。
【００２５】
従って、誘電体型赤外線センサの検出感度を向上するためには、誘電体膜の膜厚を増加することが行なわれている。しかし、従来の熱型赤外線センサにおいて、例えば図１０に示すように配線１４及び配線１５が下部電極１３と同じ高さに位置している場合、配線１４と上部電極１２とを接続するために、誘電体膜１１の膜厚に相当する段差を被覆して接続する必要がある。
【００２６】
このため、誘電体膜１１の膜厚を増加すると、配線１４についての被覆率の低下及び段切れが生じやすくなり、更に、微細なパターニングが困難になる。これらの結果、歩留り低下の問題が発生する。
【００２７】
また、誘電体膜１１を厚膜化すると、赤外線検知部１０の熱容量が増加し、誘電体膜１１自身の温度変化量が小さくなるという問題が生じる。よって、これらの解決が課題となっていた。
【００２８】
更に、従来、上部電極１２としては、誘電体膜１３に対する電荷の注入障壁を大きくするため、仕事関数が大きいＰｔ材料を使用してきた。しかし、Ｐｔ材料は、検出しようとする赤外線の波長域である８〜１４μｍ帯について反射率が高く、赤外線検知部１０における赤外線の吸収率を低下させるという問題がある。この解決についても課題となっていた。
【００２９】
以上の課題に鑑み、本発明の目的は、温度により材料物性が変化する誘電体膜を用い、検出感度が高く且つ製造が容易な熱型赤外線センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
前記の目的を達成するため、赤外線検知部を有する本発明の熱型赤外線センサにおいて、赤外線検知部は、基板上に隣り合うように形成された第１の電極部及び第２の電極部と、誘電体膜を介して第１の電極部及び第２の電極部と対向するように形成された導電層とを備え、導電層は、第１の電極部と対向する第３の電極部及び第２の電極部と対向する第４の電極部を含み、第３の電極部及び第４の電極部が導電層に含まれることによる電気的接続によって、第１の電極部及び第３の電極部からなる第１のキャパシタと、第２の電極部及び第４の電極部からなる第２のキャパシタとは直列に接続されている。
【００３１】
本発明の熱型赤外線センサによると、第１の電極部と第２の電極部とは基板上に隣り合うように形成されているため、これらに対する配線はいずれも平坦な面上において行なうことができる。つまり、赤外線検知部として機能する直列に接続された第１のキャパシタ及び第２のキャパシタに対する電気的接続のための配線は、誘電体膜の膜厚のために生じる段差を覆う必要を伴わずに形成することができる。このため、このような配線の接続は、容易に確実に行なうことができる。
【００３２】
また、赤外線検知部として、第３の電極部と第４の電極部とが共に同じ導電層に含まれているために電気的に接続されていることにより直列に接続された２つのキャパシタ（第１のキャパシタ及び第２のキャパシタ）を有している。同じ導電層を挟んで２つのキャパシタが構成され且つ直列に接続された構造であるから、同様の誘電体膜を有する単一のキャパシタの場合と比較すると、誘電体膜に印加される電界強度は概ね二分の一に低減されることになる。この結果、誘電体膜を薄膜化した場合にも、電界強度の上昇は緩和され、比誘電率の温度変化率が低下するのを抑制することができる。更に、これは電界強度の上昇を避けながら誘電体膜を薄膜化することが可能であることを意味し、誘電体膜の薄膜化より赤外線検知部の熱容量が小さくなるため、検出感度の向上が実現する。
【００３３】
尚、基板上に絶縁膜が形成され、第１の電極部及び第２の電極部は、それぞれ絶縁膜上に形成された下部電極であり、誘電体膜は、第１の電極部及び第２の電極部上に形成され、導電層は、誘電体膜上に形成された上部電極であるようにしてもよい。
【００３４】
本発明の熱型赤外線センサは、このような構成として実現することもできる。この場合、赤外線検知部を構成するキャパシタへの配線は、絶縁膜上に形成されたそれぞれの下部電極（第１の電極部及び第２の電極部）に対して接続することになる。該絶縁膜の上面は平坦にすることができるから、このような配線は容易且つ確実に形成可能である。
【００３５】
また、基板上に、凹部を有する絶縁膜が形成され、導電層は、凹部の底面上に形成される下部電極であり、誘電体膜は、導電層上に形成され、第１の電極部及び第２の電極部は、それぞれ誘電体膜上に形成された上部電極であるようにしても良い。
【００３６】
本発明の熱型赤外線センサは、このような構成として実現することもできる。この場合、赤外線検知部を構成するキャパシタへの配線は、それぞれの上部電極（第１の電極部及び第２の電極部）に対して接続することになる。それぞれの上部電極は、絶縁膜の凹部に形成された誘電体膜の上に形成されており、誘電体膜の上面と絶縁膜の上面とは段差が小さいか又は無いようにすることが可能である。このため、上部電極と配線との接続は容易に確実に行なうことができる。
【００３７】
また、赤外線検知部が形成された部分の絶縁膜における赤外線検知部と反対側の面が露出していることが好ましい。
【００３８】
このようにすると、赤外線検知部の熱容量が低減されるため、熱型赤外線センサの検知感度が向上する。つまり、絶縁膜における赤外線検知部の裏側に相当する部分について、基板又は他の膜等に覆われるのを避けた構造とすることにより、該基板又は他の膜等に対して赤外線検知部からの熱が逃げるのを抑制することができるため、検知感度が向上する。
【００３９】
また、赤外線検知部を支持するための少なくとも１つの支持部を残すように、赤外線検知部の周囲に開口が設けられていることが好ましい。
【００４０】
このようにすると、絶縁膜上に形成された赤外線検知部は、熱型赤外線センサの他の部分から開口によって切り離され、支持部のみによって支えられた構造とすることができる。この結果、熱型赤外線センサの他の部分に対する赤外線検知部の断熱特性を向上することができ、赤外線検知部から熱が逃げにくくなることから、赤外線の検知感度が向上する。この場合、支持部についても赤外線検知部と反対側の面は露出しているのがよい。これにより、更に赤外線検知部の熱容量を低減し、検知感度の向上を図ることができる。
【００４１】
また、第１の電極部及び前記第２の電極部は、互いに一致する電極面積を有していることが好ましい。
【００４２】
このようにすると、第１のキャパシタ及び第２のキャパシタの容量値が一致し、これらの２つのキャパシタに加わる電界強度が一致するようになるため、熱型赤外線センサの検出感度が向上する。但し、第１の電極部及び第２の電極部の面積が互いに厳密に一致することは、好ましい構成であるが、必須ではない。近似していればキャパシタの容量値同士も近くなるために好ましく、その最も好ましい構成が完全に一致する場合である。
【００４３】
また、上部電極の材料は、酸化物導電材料であることが好ましい。
【００４４】
酸化物導電材料は、Ｐｔ等の材料に比べて赤外線の反射率が低い。そのため、このようにすると、上部電極による赤外線の反射を低減することができるため、赤外線検知部における赤外線吸収の効率を向上させることができ、結果として熱型赤外線センサの検出感度を向上することができる。
【００４５】
また、酸化物導電材料は、インジウム錫酸化物であることが更に好ましい。
【００４６】
このようにすると、上部電極を低抵抗な酸化物電極とすることができ、赤外線検知部における消費電力の低減が可能であるため、熱型赤外線センサの検出感度を向上することができる。
【００４７】
また、赤外線検知部上に保護膜を介して接するように形成され且つ赤外線検知部周辺の上方に空間を介して位置するように延びた集熱膜を更に備えることが好ましい。
【００４８】
このようにすると、赤外線検知部の周辺に照射される赤外線を集熱膜により吸収して熱を発生させ、該熱を赤外線検知部の温度上昇に利用することができる。つまり、赤外線検知部に直接照射されることのない赤外線についても利用し、赤外線吸収効率を向上することができる。これにより、赤外線センサの検出感度が向上する。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の熱型赤外線センサによると、赤外線検知部に対する配線を容易に確実に行なうことができると共に、比誘電率の温度変化率が低下するのを避けながら誘電体膜を薄膜化することができる。このため、検出感度が高く且つ製造が容易な熱型赤外線センサとなっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る熱型赤外線センサについて図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の熱型赤外線センサ１００の要部断面を示す図である。
【００５１】
図１に示すように、熱型赤外線センサ１００は、例えば厚さ５００μｍのシリコンからなる基板１０５を用いて形成されている。基板１０５上には、例えば膜厚５００ｎｍのシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる絶縁膜１０２が形成されている。
【００５２】
絶縁膜１０２の上には、同じ面積を有する２つの下部電極１０３ａ及び１０３ｂが例えばＰｔを材料として厚さ２００ｎｍに形成されている。更に、絶縁膜１０２上に、下部電極１０３ａに接続された配線１０４ａと、下部電極１０３ｂに接続された配線１０４ｂとが、やはりＰｔを材料として厚さ２００ｎｍに形成されている。
【００５３】
下部電極１０３ａ及び下部電極１０３ｂは隙間を空けて絶縁膜１０２上に隣り合うように配置され、該隙間を含めて誘電体膜１０１によって覆われている。誘電体膜１０１は、例えばチタン酸錫酸バリウムを材料として、厚さ５００ｎｍの膜として形成されている。
【００５４】
更に、誘電体膜１０１上に、下部電極１０３ａ及び１０３ｂの両方の上方に亘って導電層１０６が形成されている。導電層１０６は、誘電体膜１０１を介して下部電極１０３ａと対向する上部電極１０６ａと、誘電体膜１０１を介して下部電極１０３ｂと対向する上部電極１０６ｂとを含む。それぞれ同じ導電層１０６の一部であるから、当然ながら上部電極１０６ａ及び１０６ｂは電気的に接続されている。尚、導電層１０６は、例えばインジウム錫酸化物を材料として厚さ２００ｎｍに形成されている。
【００５５】
ここで、下部電極１０３ａと上部電極１０６ａ、下部電極１０３ｂと上部電極１０６ｂにより、それぞれ誘電体膜１０１を挟んで２つのキャパシタが形成されると共に、これら２つのキャパシタは導電層１０６自体が配線としての機能を果たすことにより直列に接続され、赤外線検知部１１０を構成している。更に、下部電極１０３ａに配線１０４ａが接続されると共に、下部電極１０３ｂに配線１０４ｂが接続されることにより、赤外線検知部１１０に対する電気的接続が形成されている。
【００５６】
この構成を、電気回路図によって等価回路表示したものを図２に示す。本実施形態の誘電体膜１０１は温度によって比誘電率が変化するため、容量が可変のキャパシタ１１０ａ及び１１０ｂが直列に接続された構成となる。このような直列に接続されたキャパシタが、図１１に示す検出回路における可変キャパシタ３１に相当する。また、図１１の検出回路に当てはめると、配線１０４ａ及び１０４ｂの一方がＧＮＤに、他方が参照キャパシタ３３（図１においては省略）に電気的に接続されるようになっている。この結果、赤外線の照射による誘電体膜１０１の比誘電率変化に応じて赤外線検知部１１０のキャパシタ１１０ａ及び１１０ｂが変化し、参照キャパシタとの間の電圧分配の変化を検出することが出来る。
【００５７】
図１０に示す従来の構造の場合には誘電体膜１０１の膜厚に相当する段差が生じていたのとは異なり、以上に説明した熱型赤外線センサ１００の構造において、下部電極１０３ａと配線１０４ａとは平坦な絶縁膜１０２上において接続されている。このため、下部電極１０３ａと配線１０４ａとは容易に確実に接続することができ、熱型赤外線センサ１００を製造する際の歩留りが向上する。特に、本実施形態の場合のように、下部電極１０３ａと配線１０４ａとを同じ材料によって形成する場合、一体のパターンとして形成してその端部を下部電極１０３ａとして用いることもできる。尚、下部電極１０３ｂと配線１０４ｂとについても同様である。
【００５８】
また、赤外線検知部１１０に対して約２．５Ｖの電圧を印加したとしても、直列に接続された２つのキャパシタ（図２における１１０ａ及び１１０ｂを参照）にはそれぞれ半分の電圧である１．２５Ｖずつが印加されるに留まることになる。このため、誘電体膜１０１の膜厚は一例として５００ｎｍであるから、それぞれのキャパシタにおける電界強度は２５ｋＶ／ｃｍ程度となる。つまり、膜厚５００ｎｍの誘電体膜を有する単一のキャパシタの場合と比べると、電界強度についても半分となっている。
【００５９】
図１２にも比誘電率−温度特性の例を示したように、誘電体膜に印加する電界強度が高くなると比誘電率及びその温度変化率が小さくなるため、誘電体膜１０１に印加する電界強度は小さい方が赤外線検知部１１０の感度は良好である。
【００６０】
熱型赤外線センサ１００によれば、同じ膜厚の誘電体膜１０１を用いても、複数のキャパシタが直列接続されているため実際に印加される電界強度は小さくなり、赤外線の検出感度が向上している。また、印加される電界強度が上がることなく誘電体膜１０１を薄膜化することができることを意味するため、誘電体膜１０１の薄膜化によって赤外線検知部１１０の熱容量を小さくすることができる。これによっても赤外線を検出する感度が向上する。
【００６１】
また、上部電極１０６ａ及び１０６ｂを含み、赤外線が照射される側である導電層１０６は、仕事関数が４．８ｅＶであるインジウム錫酸化物を用いて形成されることにより赤外線反射率が低下されている。この結果、赤外線検知部１１０における赤外線の吸収効率が向上し、熱型赤外線センサ１００の検出感度が向上している。尚、インジウム錫酸化物に代えて、酸化亜鉛又はインジウム酸化物等の酸化物導電材料を用いることによっても同様の効果を得ることができる。
【００６２】
また、赤外線検知部１１０が形成された部分の基板１０５は、裏側（赤外線検知部１１０が形成されているのと反対の側）からエッチング等により除去されることにより薄膜化され、支持部１０７によって支持された構造となっている。このようにして、赤外線検知部１１０は、基板１０５の周囲の部分等からの熱絶縁が図られている。
【００６３】
また、本実施形態の熱型赤外線センサ１００において、誘電体膜１０１は、下部電極１０３ａ及び１０３ｂ上に亘って形成されている。しかし、下部電極１０３ａ上及び１０３ｂ上に、それぞれ個別の誘電体膜を形成する構成も可能である。
【００６４】
更に、本実施形態では、単一の導電層１０６を設けることにより、上部電極１０６ａ及び１０６ｂの２つの上部電極が導電層１０６に含まれた構成としている。しかし、下部電極１０３ａに対向する上部電極１０６ａと、下部電極１０３ｂに対向する上部電極１０６ｂとを別個に設けると共に、配線等を更に設けてこれら２つの上部電極を電気的に接続した構成とすることも可能である。
【００６５】
（第１の実施形態に係る第１の変形例）
図１に示す熱型赤外線センサ１００において、配線１０４ａ及び１０４ｂは、下部電極１０３ａ及び１０３ｂと同一の材料（ここではＰｔ）を用いて形成している。しかし、配線の材料として、下部電極とは異なるものを用いても良い。
【００６６】
このような場合を、以下に、第１の実施形態の第１変形例として、図面を参照して説明する。図３は、本変形例に係る熱型赤外線センサ１００ａの構成を示す図である。図３の熱型赤外線センサ１００ａは、図１に示す第１の実施形態の熱型赤外線センサ１００と比較すると、下部電極１０３ａ及び１０３ｂと同じ材料からなる配線１０４ａ及び１０４ｂに代えて、異なる材料からなる配線１２１ａ及び１２１ｂが形成されている点において相違する。その他の点については同様であるから、図３において、図１と同様の符号を用いることにより詳しい説明は省略する。
【００６７】
図３の熱型赤外線センサ１００ａにおいて、配線１２１ａ及び１２１ｂは、下部電極１０３ａ及び１０３ｂの材料であるＰｔよりも熱伝導率の小さい材料を用いて形成している。例えば、ＴｉＡｌＮ系の合金材料を用いることができる。図３において、配線１２１ａ及び１２１ｂはそれぞれ順に下部電極１０３ａ及び１０３ｂの一部を被覆するように接続されている。ここでも、誘電体膜１０１によって生じる段差とは無関係に、平坦な絶縁膜１０２上において接続されており、容易に確実な接続を行なうことができる。結果として、このような構造を有する熱型赤外線センサ１００ａは歩留り良く形成することができる。
【００６８】
また、配線１２１ａ及び１２１ｂとして熱伝導率の低い材料を用いることにより、赤外線検知部１１０に関する熱絶縁性が向上し、このことから熱型赤外線センサ１００ａの検出感度が向上している。
【００６９】
（第１の実施形態の第２の変形例）
図１に示す熱型赤外線センサ１００の赤外線検知部１１０には、誘電体膜１０１を挟む下部電極１０３ａ及び１０３ｂと導電層１０６とからなり、直列に接続された２つのキャパシタが構成されていた。しかし、更に多くのキャパシタが接続された構成の赤外線検知部を設けることも可能である。
【００７０】
以下、そのような例について、第１の実施形態の第２の変形例として図面を参照しながら説明する。図４は、本変形例の熱型赤外線センサ１００ｂを示している。ここで、図３に示す第１の実施形態の第１の変形例に係る熱型赤外線センサ１００ａと同様の構成要素については、図３と同様の符号を用いることにより詳しい説明を省略する。以下には、相違点を詳しく説明する。
【００７１】
図４に示すように、熱型赤外線センサ１００ｂは、３つに分割された下部電極、つまり下部電極１０３ａ、１０３ｂ及び１０３ｃと、２つに分割された導電層、つまり導電層１０６ｘ及び１０６ｙを有している。
【００７２】
ここで、２つの導電層１０６ｘ及び１０６ｙは、同等の面積を有している。また、下部電極１０３ａ及び１０３ｂは同等の面積を有し、これらの間に位置する下部電極１０３ｃは、下部電極１０３ａ又は１０３ｂに比べて２倍程度の面積を有している。
【００７３】
このため、下部電極１０３ａと導電層１０６ｙの約半分、導電層１０６ｙの残りの約半分と下部電極１０３ｃの約半分、下部電極１０３ｃの残りの約半分と導電層１０６ｘの約半分、及び、導電層１０６ｘの残りの約半分と下部電極１０３ｂにより、それぞれ誘電体膜１０１を挟んで四つのキャパシタが構成されている。また、導電層１０６ｘは、電気的に接続された２つの上部電極として機能する。導電層１０６ｙについても、同様に２つの上部電極として機能する。更に、下部電極１０３についても、電気的に接続された２つの下部電極として機能する。
【００７４】
以上のように、導電層１０６ｘ及び１０６ｙと、下部電極１０３ｃとがそれぞれ配線としての機能を果たし、前記の四つのキャパシタは全て直列に接続されている。本変形例における赤外線検知部１１０ｘは、このような構成を有する。
【００７５】
このことが、２つのキャパシタが接続された構成の赤外線検知部１１０を有していた図３の熱型赤外線センサ１００ａとの相違点である。
【００７６】
このような構造であることから、赤外線検知部１１０に対して２．５Ｖ程度の電圧を印加したとしても、直列に接続された４つのキャパシタには、それぞれ４分の１ずつの電圧が印加されるに留まることになる。このため、誘電体膜１０１の膜厚はここでは５００ｎｍであるから、それぞれ電界強度は１２．５ｋＶ／ｃｍ程度となる。
【００７７】
つまり、２つのキャパシタが直列接続された構成の赤外線検知部１１０を有する熱型赤外線センサ１００ａに比べ、本変形例の赤外線検知部１１０ｘに構成された各キャパシタにおける電界強度は、更に半分となっている。
【００７８】
このように、誘電体膜１０１における電界強度が第１の実施形態の第１の変形例の場合に比べても更に小さくなり、このことから、熱型赤外線センサ１００ａの検出感度を更に向上することができる。
【００７９】
尚、本変形例においても、配線１０４ａ及び１０４ｂは、それぞれ下部電極１０３ａ及び１０３ｂに対し、絶縁膜１０２上において接続されている。このような接続は、誘電体膜１０１によって生じる段差によって劣化することなく容易に確実に行なうことができるため、熱型赤外線センサ１００ａの製造歩留りが向上する。
【００８０】
また、熱型赤外線センサ１００ｂの配線１０４ａ及び１０４ｂは、図３に示す熱型赤外線センサ１００ａと同様に、下部電極とは異なる材料を用いて形成されている。しかし、図１に示す熱型赤外線センサ１００のように、下部電極と同じ材料を用いて配線１０４ａ及び１０４ｂを形成することも可能である。
【００８１】
配線１０４ａ及び１０４ｂの具体的な材料の例としては、ここではＡｌＣｕ合金を用いている。通常はミリング等の物理的加工を用いなければならないＰｔと比べ、ＡｌＣｕ合金は、化学的エッチング加工が可能であるため配線幅の細さ等のプロセス加工性に優れている。このため配線を細くすることができ、断熱性の向上に有利である。また、ＡｌＣｕ合金は安定な配線材でもある。但し、当然ながら、他の材料を用いても良い。
【００８２】
また、本変形例においては、概ね同じ電極面積を有するキャパシタが４つ直列に接続された構造を有する赤外線検知部１１０ｘを説明した。しかし、４つを超える偶数個のキャパシタが直列に接続された構成を有する赤外線検知部を設けるようにしても良い。例えば、４つに分割された下部電極と、３つに分割された上部電極とを有するようにすると、６つのキャパシタが直列に接続された構造とすることができる。このようにすると、同じ電圧が印加された場合の電界強度が６分の１となり、更に検出感度が高い熱型赤外線センサとなる。同様に、８つ以上のキャパシタを構成しても良い。
【００８３】
尚、キャパシタの数を偶数個とすることにより、赤外線検知部に対する２つの配線の接続を共に絶縁膜上で下部電極に対して行なうことができ、配線の確実な接続が可能となる。
【００８４】
本変形例の構造は、２つの下部電極と、２つの上部電極として機能する導電層とからなる直列接続された２つのキャパシタを１つの単位として、この単位が複数備えられた構造と考えることもできる。
【００８５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る熱型赤外線センサ２００について、図面を参照しながら説明する。
【００８６】
図５は、熱型赤外線センサ２００の要部断面を示す図である。図５に示すように、本実施形態の熱型赤外線センサ２００は、基板２０５を用いて形成されている。基板２０５上には、例えばシリコン酸化膜からなり且つエアギャップ２１２を有する第１の絶縁膜２０２ａが形成されている。更に、エアギャップ２１２及び第１の絶縁膜２０２ａを覆うように、第２の絶縁膜２０２ｂが例えばシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜として、厚さ５００ｎｍに形成されている。
【００８７】
更に、第２の絶縁膜２０２ｂ上に、同等の面積を有する２つの下部電極２０３ａ及び２０３ｂが形成されている。これらは、例えばＰｔを材料として、厚さ２００ｎｍとなるようにエアギャップ２１２の上方に形成されている。また、下部電極２０３ａ及び２０３ｂを覆うように、チタン酸錫酸バリウムからなる厚さ５００ｎｍの誘電体膜２０１が形成され、その上に、導電層２０６が形成されている。導電層２０６は、誘電体膜２０１を介して下部電極２０３ａと対向する上部電極２０６ａと、誘電体膜２０１を介して下部電極２０３ｂと対向する上部電極２０６ｂとを含む。それぞれ同じ導電層２０６の一部であるから、当然ながら上部電極２０６ａ及び２０６ｂは電気的に接続されている。尚、導電層２０６は、例えばインジウム錫化合物を材料として厚さ２００ｎｍに形成されている。
【００８８】
更に、配線２０４ａ及び２０４ｂ及び導電層２０６を被覆するように、例えばシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜からなる厚さ３００ｎｍの保護膜が形成されている。
【００８９】
ここで、下部電極２０３ａと上部電極２０６ａ、下部電極２０３ｂと上部電極２０６ｂにより、それぞれ誘電体膜２０１を挟んで２つのキャパシタが形成される。これと共に、これら２つのキャパシタは、導電層２０６自体が配線としての機能を果たすことにより直列に接続され、赤外線検知部２１０を構成している。更に、配線２０４ａ及び２０４ｂが接続されることにより、赤外線検知部２１０に対する電気的接続が形成されている。
【００９０】
このことから、第１の実施形態の熱型赤外線センサ１００と同様に、赤外線検知部２１０に対して印加される電圧（例えば２．５Ｖ）は、それぞれのキャパシタに対して半分（ここでは１．２５）ずつ印加されることになる。このため、電界強度についても単一のキャパシタである場合に比べて半分（誘電体膜２０１の膜厚が５００ｎｍであるから、２５ｋｖ／ｃｍ）となる。この結果、やはり第１の実施形態の場合と同様に、熱型赤外線センサ２００の検出感度は向上している。
【００９１】
また、第１の実施形態の熱型赤外線センサ１００と同様に、配線２０４ａ及び２０４ｂは下部電極２０３ａ及び２０３ｂに対してそれぞれ平坦な第２の絶縁膜２０２ｂ上で接続される。このため、配線の接続は誘電体膜２０１による段差に関わりなく、確実に形成することができる。結果として、熱型赤外線センサ２００の製造における歩留りが向上している。
【００９２】
尚、赤外線検知部２１０は、支持部２０７によってエアギャップ２１２の上方に支持されている。このため、赤外線検知部２１０の熱容量が低減すると共に基板２０５等に対する断熱性が向上しており、このことから熱型赤外線センサ２００の感度が向上している。
【００９３】
更に、図６に、熱型赤外線センサ２００の平面構成を模式的に示す。但し、一部構成要素の図示は省略している。また、図６におけるV-V'線による断面が図５に相当する。
【００９４】
図６に示すように、支持部２０７を残して赤外線検知部２１０の周囲を囲うように、第２の絶縁膜２０２ｂにはエアギャップ２１２に通じる開口２１２ａが設けられている。このことによって、赤外線検知部２１０は平面的にも周囲からの断熱性が高められ、赤外線の検出感度が向上されている。
【００９５】
また、赤外線検知部２１０が搭載された部分の第２の絶縁膜２０２ｂは、赤外線検知部２１０とは反対側の面（ここでは、エアギャップ２１２の側の面）が露出している。つまり、他の膜又は基板等とは接していない構造となっている。また、支持部２０７においても、赤外線検知部２１０とは反対側の面が露出している。これにより、赤外線検知部２１０を搭載する部分の第２の絶縁膜２０２ｂ及び支持部２０７の熱容量が低減され、赤外線検知部２１０の赤外線検出感度が向上している。
【００９６】
また、本実施形態の熱型赤外線センサ２００において、配線２０４ａ及び２０４ｂは、下部電極２０３ａ及び２０３ｂと同一の材料を用いて形成している。しかし、第１の実施形態の第１の変形例と同様に、配線２０４ａ及び２０４ｂと、下部電極２０３ａ及び２０３ｂとを異なる材料により形成しても良い。
【００９７】
更に、第１の実施形態の第２の変形例と同様に、上部電極及び下部電極を更に分割して直列に接続された４つ以上のキャパシタを構成することも可能である。
【００９８】
次に、本実施形態の熱型赤外線センサ２００の製造方法について説明する。図７（ａ）〜（ｄ）は、熱型赤外線センサ２００の製造工程を説明するための断面図である。
【００９９】
まず、図７（ａ）の工程を説明する。初めに、基板２０５上に、例えば、厚さ３μｍのシリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜２０２ａをＰ−ＣＶＤ法により形成する。続いて、ドライエッチングにより、第１の絶縁膜２０２ａに深さ２μｍの凹部２２１を形成する。
【０１００】
次に、図７（ｂ）の工程を説明する。ここでは、まず凹部２２１を充填すると共に第１の絶縁膜２０２ａを覆うように、厚さ３μｍのポリシリコン膜からなる犠牲層２２２を形成する。この後、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法により、犠牲層２２２及び第１の絶縁膜２０２ａを表面から研磨し、第１の絶縁膜２０２ａに厚さ１．５μｍの犠牲層２２２が埋め込まれた構造を形成する。
【０１０１】
次に、図７（ｃ）の工程を説明する。ここでは、まず第１の絶縁膜２０２ａ及び犠牲層２２２を覆うように、厚さ２００μｍのシリコン酸化膜及び厚さ３００μｍの窒化シリコン膜の積層膜からなる第２の絶縁膜２０２ｂを形成する。更に、例えば厚さ２００μｍのＰｔからなる配線２０４ａ及び２０４ｂと、下部電極２０３ａ及び２０３ｂとを形成する。これは、スパッタ成膜によりＰｔ膜を形成した後、ドライエッチングによりパターニングすることによって形成する。
【０１０２】
続いて、チタン酸錫酸バリウムからなる誘電体膜２０１を、例えばＰＬＤ（Pulsed Laser Deposition）法により、５００ｎｍの厚さに成膜する。更に、誘電体膜２０１上に、導電層２０６とするためのインジウム錫酸化物膜２０６ｘをスパッタ法により２００ｎｍの厚さをもって形成する。
【０１０３】
次に、図７（ｄ）の工程を説明する。ここでは、エッチングマスクを利用してインジウム錫酸化物膜２０６ｘ及び誘電体膜２０１をパターニングし、下部電極２０３ａ及び２０３ｂ上に誘電体膜２０１を介して導電層２０６が形成された構造を形成する。更に、基板２０５上の全面を覆うように、例えば厚さ２００ｎｍの窒化シリコン膜と厚さ１００ｎｍのシリコン酸化膜とからなる保護膜２１１を形成する。
【０１０４】
続いて、所望のエッチングマスクを利用して保護膜２１１及び第２の絶縁膜２０２ｂの一部ドライエッチングし、図６に示すように開口２１２ａを設けて犠牲層２２２の一部を表面に露出させる。この際、支持部２０７が形成されることになる。
【０１０５】
この後、例えば三フッ化塩素を含んだガスに晒すことにより、犠牲層２２２を除去する。これにより、図５に示す熱型赤外線センサ２００が形成される。
【０１０６】
尚、以上の説明では、誘電体膜２０１の形成方法としてＰＬＤ法を用いている。しかし、スピンコート法又はスパッタ法等の他の形成方法を利用しても良い。また、ＰＬＤ法及びスピンコート法等を併用して誘電体膜２０１を形成することも可能である。
【０１０７】
また、第１の実施形態の熱型赤外線センサ１００の場合、赤外線検知部１１０の下方において基板１０５を裏側からエッチング除去することが必要であった。しかし、本実施形態の熱型赤外線センサ２００を製造する際には、そのような工程は不要である。このため、製造が容易であり、赤外線検知部２１０を搭載する部分の第２の絶縁膜２０２ｂに関する熱容量の低減と、支持部２０７における断熱特性の向上とが実現する。結果として、熱型赤外線センサ２００の検出感度が向上している。
【０１０８】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態に係る熱型赤外線センサについて図面を参照して説明する。図３は、本実施形態の熱型赤外線センサ３００の要部断面を示す図である。
【０１０９】
図８に示すように、熱型赤外線センサ３００は、基板３０５を用いて形成されている。基板３０５上には、例えばシリコン酸化膜と窒化シリコン膜との積層膜からなる第１の絶縁膜３０２ａが膜厚２μｍに形成されている。第１の絶縁膜３０２ａには凹部が設けられ、該凹部の上方に第２の絶縁膜３０２ｂが設けられることにより、エアギャップ３１２が形成されている。
【０１１０】
第２の絶縁膜３０２ｂは、エアギャップ３１２上において基板３０５の側に突出した形状を有し、上面に例えば深さ７００ｎｍの凹部が形成されている。該凹部の底面上に、例えば厚さ２００ｎｍのＰｔからなる導電層３０３が設けられると共に、該凹部を充填して導電層３０３上を覆うように、チタン酸錫酸バリウムからなる厚さ５００ｎｍの誘電体膜３０１が形成されている。ここで、凹部以外の部分の第２の絶縁膜３０２ｂの上面と、誘電体膜３０１の上面との間に段差が生じないように平坦化されている。
【０１１１】
更に、導電層３０３と対向するように、誘電体膜３０１を介して２つの上部電極３０６ａ及び３０６ｂが形成されている。これらは、例えばインジウム錫酸化物からなり、互いに同等の面積を有する。
【０１１２】
ここで、導電層３０３は、誘電体膜３０１を介して上部電極３０６ａと対向する下部電極３０３ａと、同じく誘電体膜１０１を介して上部電極３０６ｂと対向する下部電極３０３ｂとを含む。下部電極３０３ａと上部電極３０６ａ、下部電極３０３ｂと上部電極３０６ｂにより、誘電体膜３０１を挟んで２つのキャパシタが構成され、配線としても機能する導電層３０３によって直列に接続されている。このような直列接続された２つのキャパシタが、赤外線検知部３１０として機能する。
【０１１３】
また、上部電極３０６ａ及び３０６ｂに対し、配線３０４ａ及び３０４ｂとかそれぞれ接続され、赤外線検知部３１０に対する電気的接続を得ている。このような接続は、平坦な面となっている第２の絶縁膜３０２ｂ及び誘電体膜３０１上において行なわれるため、容易に確実な接続とすることができる。特に、誘電体膜３０１の膜厚によって影響されることはない。このことから、熱型赤外線センサ３００の製造が容易となり、歩留りが向上している。尚、配線の材料としては、例えばＡｌＣｕ合金を用いることができる。
【０１１４】
また、第２の絶縁膜３０２ｂ上に、上部電極３０６ａ及び３０６ｂと、配線３０４ａ及び３０４ｂとを覆うように、例えば窒化シリコン膜とシリコン酸化膜との積層膜からなる保護膜３１１が形成されている。この膜厚は、例えば３００ｎｍである。
【０１１５】
更に、赤外線検知部３１０上に保護膜３１１を介して接するように、樹脂からなる集熱膜３１３が形成されている。集熱膜３１３は、赤外線検知部３１０よりも広い面積を有して赤外線検知部３１０の周辺に広がっていると共に、該周辺においては保護膜３１１の上方に空間を隔てて位置するようになっている。このため、赤外線検知部３１０の周辺に照射される赤外線についても集熱膜３１３によって吸収し、赤外線検知部３１０における温度上昇に寄与させることができる。つまり、集熱膜３１３によって赤外線吸収量を増加し、熱型赤外線センサ３００の検出感度向上を実現することができる。
【０１１６】
以上に説明した熱型赤外線センサ３００において、赤外線検知部３１０は、下方にエアギャップ３１２が設けられていることにより基板３０５等との熱的な絶縁性が高められている。また、第２の絶縁膜３０２ｂには、少なくとも１つ（ここでは２つ）の支持部３０７を残し且つ赤外線検知部３１０を囲むように開口が設けられている。このような、図６に平面図を示す第２の実施形態の熱型赤外線センサ２００の場合と同様の構造によっても、赤外線検知部３１０を周囲から熱的に絶縁するようになっている。
【０１１７】
また、第２の絶縁膜３０２ｂにおいて、赤外線検知部３１０の裏側はエアギャップ３１２に向かって露出している。つまり、他の層によって覆われていない。このため、赤外線検知部３１０の下方の部分における熱容量が低減され、熱型赤外線センサ３００の検出感度向上に貢献している。
【０１１８】
尚、本実施形態の配線３０４ａ及び３０４ｂは、上部電極３０６ａ及び３０６ｂとは異なる材料によって形成されている。しかし、図１に示す熱型赤外線センサ１００等と同様に、上部電極３０６ａ及び３０６ｂと同じ材料によって配線３０４ａ及び３０４ｂを形成しても良い。
【０１１９】
次に、熱型赤外線センサ３００の製造方法について、図面を参照して説明する。図９（ａ）〜（ｄ）は、熱型赤外線センサ３００の製造工程を示す断面図である。
【０１２０】
まず、図９（ａ）に示す構造を得るまでの工程について説明する。初めに、厚さ５００μｍのシリコンからなる基板３０５上に、全面に対してシリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜３０２ａを形成する。例えば、Ｐ−ＣＶＤ法を用いて厚さ３μｍに形成する。次に、第２の絶縁膜３０２ｂに対してドライエッチングにより深さ２．５μｍの凹部を形成し、更に、該凹部を充填するようにポリシリコンからなる厚さ４μｍの犠牲層３２２を形成する。この後、ＣＭＰ法により犠牲層３２２と第１の絶縁膜３０２ａとを研磨することにより、凹部に埋め込まれた犠牲層３２２の厚さが２μｍとなるようにする。
【０１２１】
次に、図９（ｂ）に示す構造を得るまでの工程について説明する。犠牲層３２２上に所望のパターンを有するエッチングマスクを形成し、ドライエッチングを用いてテーパ状の側壁を有する（基板３０５の反対側に向かって広がった形状の）深さ８００ｎｍの凹部を形成する。
【０１２２】
この後、第１の絶縁膜３０２ａ及び犠牲層３２２上ｎ全面に、例えばＰ−ＣＶＤ法により、厚さ２００ｎｍのシリコン酸化膜と厚さ２００ｎｍの窒化シリコン膜の積層膜からなる第２の絶縁膜３０２ｂを形成する。これにより、第２の絶縁膜３０２ｂは、犠牲層３２２に設けられた凹部の底面及び側面を覆う凹部を有するようになっている。
【０１２３】
次に、図９（ｃ）に示す構造を得るまでの工程について説明する。第２の絶縁膜３０２ｂに形成された凹部の底面に、厚さ２００ｎｍのＰｔからなる導電層３０３をパターニング成膜する。この上に、チタン酸錫酸バリウムからなる誘電体膜３０１を、例えばスピンコート法により厚さ８００ｎｍに成膜する。スピンコート法によると、第２の絶縁膜３０２ｂの凹部にも被覆性良く成膜することができる。
【０１２４】
更に、ＣＭＰ法により、誘電体膜３０１及び第２の絶縁膜３０２ｂの上面を研磨し、導電層３０３上の部分の誘電体膜３０１が膜厚５００ｎｍとなるまで平坦化する。これにより、支持部３０７を構成する第２の絶縁膜３０２ｂの厚さは３００ｎｍとなる。
【０１２５】
次に、図９（ｄ）に示す構造を得るまでの工程について説明する。ＣＭＰ法により平坦化された誘電体膜３０１及び第２の絶縁膜３０２ｂ上に、例えばインジウム錫酸化物からなる上部電極３０６ａ及び３０６ｂと、これらにそれぞれ接続され且つＡｌＣｕ合金からなる配線３０４ａ及び３０４ｂを、それぞれ２００ｎｍの厚さに形成する。これには、スパッタ法による成膜と、所望のエッチングマスクを用いるパターニングを用いればよい。
【０１２６】
次に、基板３０５上の全面に、厚さ２００ｎｍの窒化シリコン膜と厚さ１００ｎｍのシリコン酸化膜とからなる保護膜３１１を形成する。更に、所望のパターンを有するエッチングマスクを用いて保護膜３１１と第２の絶縁膜３０２ｂとをドライエッチングし、犠牲層３２２の一部が表面に露出するようにする。この際に、支持部３０７が形成される。この際の平面構成は、図６に示す第２の実施形態に係る熱型赤外線センサ２００の場合と同様である。
【０１２７】
更に、保護膜３１１上に、例えばポリイミドを含有する材料を用いたフォトリソグラフィ工程により、保護膜３１１を介して赤外線検知部３１０上に接する集熱膜３１３を形成する。これは、図８に示すように、赤外線検知部３１０の周辺においては保護膜３１１上に空間を介して広がった形状となっている。
【０１２８】
最後に、三フッ化塩素含んだガスに晒すことにより、犠牲層３２２を除去すると、図８に示す熱型赤外線センサ３００が形成される。
【０１２９】
以上に示す製造方法においては、赤外線検知部３１０を搭載する第２の絶縁膜３０２ｂについて、裏面からエッチングによって薄膜化することは不要である。このため、容易に赤外線検知部３１０の熱容量を低減し且つ支持部３０７の断熱特性を向上することができる。このため、熱型赤外線センサ３００の検出感度向上が実現している。
【０１３０】
尚、以上の説明では、誘電体膜３０１の形成方法としてＰＬＤ法を用いている。しかし、スピンコート法又はスパッタ法等の他の形成方法を利用しても良い。また、ＰＬＤ法及びスピンコート法等を併用して誘電体膜３０１を形成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明に係る熱型赤外線センサは、検出感度が良好であり且つ製造が容易であることから、例えば、人体検知用途のポイントセンサとしても有用である。また、赤外線検知部を多数配列した構成とすることにより、熱型赤外線画像センサとしても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態における熱型赤外線センサ１００の構造を示す断面図である。
【図２】図２は、熱型赤外線センサ１００における赤外線検知部１１０の等価回路図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例における熱型赤外線センサ１００ａの構造を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例における熱型赤外線センサ１００ｂの構造を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態における熱型赤外線センサ２００の構造を示す断面図である。
【図６】図６は、熱型赤外線センサ２００の構造を示す平面図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は、熱型赤外線センサ２００の製造工程を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態における熱型赤外線センサ３００の構造を示す断面図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｄ）は、熱型赤外線センサ３００の製造工程を示す断面図である。
【図１０】図１０は従来の熱型赤外線センサの構造を例示する断面図である。
【図１１】図１１は、誘電型赤外線センサの基本検出回路図である。
【図１２】図１２は、誘電体膜材料であるチタン酸錫酸バリウムの比誘電率−温度特性を示すグラフである。
【図１３】図１３は、誘電型赤外線センサの検出動作の説明図である。
【符号の説明】
【０１３３】
３１                              可変キャパシタ
３２                              出力端子
３３                              参照キャパシタ
３４                              電圧源
１００、１００ａ、１００ｂ        熱型赤外線センサ
１０１                            誘電体膜
１０２                            絶縁膜
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ      下部電極
１０４ａ、１０４ｂ                配線
１０５                            基板
１０６、１０６ｘ、１０６ｙ        導電層
１０６ａ、１０６ｂ                上部電極
１０７                            支持部
１１０                            赤外線検知部
１１０ａ、１１０ｂ                キャパシタ
１１０ｘ                          赤外線検知部
１２１ａ、１２１ｂ                配線
２００                            熱型赤外線センサ
２０１                            誘電体膜
２０２ａ                          第１の絶縁膜
２０２ｂ                          第２の絶縁膜
２０３ａ、２０３ｂ                下部電極
２０４ａ、２０４ｂ                配線
２０５                            基板
２０６                            導電層
２０６ａ、２０６ｂ                上部電極
２０６ｘ                          インジウム錫酸化物膜
２０７                            支持部
２１０                            赤外線検知部
２１１                            保護膜
２１２                            エアギャップ
２１２ａ                          開口
２２１                            凹部
２２２                            犠牲層
３００                            熱型赤外線センサ
３０１                            誘電体膜
３０２ａ                          第１の絶縁膜
３０２ｂ                          第２の絶縁膜
３０３                            導電層
３０３ａ、３０３ｂ                下部電極
３０４ａ、３０４ｂ                配線
３０５                            基板
３０６ａ、３０６ｂ                上部電極
３０７                            支持部
３１０                            赤外線検知部
３１１                            保護膜
３１２                            エアギャップ
３１３                            集熱膜
３２２                            犠牲層
【図１】
2008026124.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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１２】
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【図１３】
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