(57)【要約】同一基板に、抵抗の温度変化係数が正である抵抗体と、読み出し集積回路（ＲＯＩＣ）とが組み込まれて成るボロメータである。ＲＯＩＣと非常に大きな絶対値の正のＴＣＲを示す抵抗体とが同一の基板に組み込まれているので、高集積と小型化が可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一基板に、抵抗の温度変化係数が正である抵抗体と、読み出し集積回路とが組み込まれていることを特徴とするボロメータ。
【請求項２】
前記基板として、半導体材料と該半導体材料の上に被覆されたカルコゲナイド層とからなる積層構造体を用いることを特徴とする請求項１に記載のボロメータ。
【請求項３】
前記半導体材料として、シリコンを用いることを特徴とする請求項２に記載のボロメータ。
【請求項４】
前記シリコンとして、（１００）面、（１００）微傾斜面、（１１０）面又は（１１１）面を用いることを特徴とする請求項３記載のボロメータ。
【請求項５】
前記カルコゲナイド層として、酸化物、硫化物又は酸硫化物材料を用いることを特徴とする請求項４に記載のボロメータ。
【請求項６】
前記カルコゲナイド層として、スピネル構造の材料を用いることを特徴とする請求項５に記載のボロメータ。
【請求項７】
前記カルコゲナイド層として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｖのうち少なくとも１種類の元素を含む材料を用いることを特徴とする請求項６に記載のボロメータ。
【請求項８】
前記カルコゲナイド層として、閃亜鉛鉱型構造又はウルツ鉱型構造の材料を用いることを特徴とする請求項５に記載のボロメータ。
【請求項９】
前記カルコゲナイド層としてＢｅ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも１種類の元素を含む材料を用いることを特徴とする請求項８に記載のボロメータ。
【請求項１０】
前記カルコゲナイド層として、アモルファス材料を用いることを特徴とする請求項５に記載のボロメータ。
【請求項１１】
前記アモルファス材料として、アルカリ土類金属、希土類、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｕのうち少なくとも１種類の元素を含む材料を用いることを特徴とする請求項１０に記載のボロメータ。
【請求項１２】
前記基板として、半導体材料と該半導体材料の上に被覆されたカルコゲナイド層と該カルコゲナイド層の上に被覆されたバッファー層からなる積層構造体を用いることを特徴とする請求項１に記載のボロメータ。
【請求項１３】
前記半導体材料として、シリコンを用いることを特徴とする請求項１２に記載のボロメータ。
【請求項１４】
前記シリコンとして（１００）面、（１００）微傾斜面、（１１０）面又は（１１１）面を用いることを特徴とする請求項１３に記載のボロメータ。
【請求項１５】
前記カルコゲナイド層として、酸化物、硫化物又は酸硫化物材料を用いることを特徴とする請求項１４に記載のボロメータ。
【請求項１６】
前記カルコゲナイド層として、スピネル構造の材料を用いることを特徴とする請求項１５に記載のボロメータ。
【請求項１７】
前記カルコゲナイド層として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｖｉ、Ｖのうち少なくとも１種類の元素を含む材料を用いることを特徴とする請求項１６に記載のボロメータ。
【請求項１８】
前記カルコゲナイド層として、閃亜鉛鉱型構造又はウルツ鉱型構造の材料を用いることを特徴とする請求項１５に記載のボロメータ。
【請求項１９】
前記カルコゲナイド層として、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｇｕ、Ｚｎのうち少なくとも１種類の元素を含む材料を用いることを特徴とする請求項１８に記載のボロメータ。
【請求項２０】
前記カルコゲナイド層として、アモルファス材料を用いることを特徴とする請求項１５に記載のボロメータ。
【請求項２１】
前記アモルファス材料として、アルカリ土類金属、希土類、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｕのうち少なくとも１種類の元素を含む材料を用いることを特徴とする請求項２０に記載のボロメータ。
【請求項２２】
前記バッファー層として酸化物材料を用い、かつ該酸化物としてぺロブスカイト構造、層状ペロブスカイト構造、蛍石構造、Ｃ−希土構造、パイロクロア構造のいずれかの酸化物を用いることを特徴とする請求項１２に記載のボロメータ。
【請求項２３】
前記ペロブスカイト構造または層状ペロブスカイト構造の材料として、Ａサイトにアルカリ土類金属、Ｐｂ、希土類、Ｂｉの中から選ばれた少なくとも１種類の元素を含み、かつＢサイトにＡｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａのうち少なくとも１種類の元素を含む酸化物を用いることを特徴とする請求項２２に記載のボロメータ。
【請求項２４】
前記蛍石構造の材料として、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｈｆのうち少なくとも１種類の元素を含む酸化物を用いることを特徴とする請求項２２に記載のボロメータ。
【請求項２５】
前記蛍石構造の酸化物として、その金属の一部をアルカリ土類金属と希土類の中から選ばれた少なくとも１種類の元素で置換した酸素欠損蛍石型酸化物を用いることを特徴とする請求項２４に記載のボロメータ。
【請求項２６】
前記Ｃ−希土構造の材料として、希土類のうち少なくとも１種類の元素を含む酸化物を用いることを特徴とする請求項２２に記載のボロメータ。
【請求項２７】
前記パイロクロア構造の材料として、アルカリ土類金属と希土類元素の中から選ばれた少なくとも１種類の元素と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｓｂのうち少なくとも１種類とからなる酸化物を用いることを特徴とする請求項２２に記載のボロメータ。
【請求項２８】
前記バッファー層として窒化物材料を用い、かつ該窒化物として岩塩型構造、閃亜鉛鉱型構造又はウルツ鉱型構造のいずれかの窒化物を用いることを特徴とする請求項１２に記載のボロメータ。
【請求項２９】
前記岩塩型構造の窒化物材料として、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆのうち少なくとも１種類の元素を含む窒化物を用いることを特徴とする請求項２８に記載のボロメータ。
【請求項３０】
前記閃亜鉛鉱型構造の窒化物材料として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち少なくとも１種類の元素を含む窒化物を用いることを特徴とする請求項２８に記載のボロメータ。
【請求項３１】
前記ウルツ鉱型構造の窒化物材料として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち少なくとも１種類の元素を含む窒化物を用いることを特徴とする請求項２８に記載のボロメータ。
【請求項３２】
前記バッファー層として酸窒化物材料を用い、かつ該酸窒化物として岩塩型構造、閃亜鉛鉱型構造又はウルツ鉱型構造のいずれかの酸窒化物を用いることを特徴とする請求項１２に記載のボロメータ。
【請求項３３】
前記岩塩型構造の酸窒化物材料として、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆのうち少なくとも１種類の元素を含む酸窒化物を用いることを特徴とする請求項３２に記載のボロメータ。
【請求項３４】
前記閃亜鉛鉱型構造の酸窒化物材料として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち少なくとも１種類の元素を含む酸窒化物を用いることを特徴とする請求項３２に記載のボロメータ。
【請求項３５】
前記ウルツ鉱型構造の窒化物材料として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち少なくとも１種類の元素を含む酸窒化物を用いることを特徴とする請求項３２に記載のボロメータ。
【請求項３６】
前記抵抗体として、ペロブスカイト構造の酸化物材料を用いることを特徴とする請求項２に記載のボロメータ。
【請求項３７】
前記ペロブスカイト構造の酸化物として、Ａサイトに、希土類（Ｙ、Ｌａ、Ｃｅなど）とＢｉの中から選ばれた少なくとも１種類の元素と、アルカリ土類またはＰｂの中から選ばれた少なくとも１種類の元素を含むＭｎ酸化物材料を用いることを特徴とする請求項３２に記載のボロメータ。
【請求項３８】
前記Ｍｎ酸化物材料として、（Ｌａ１−ｙＹｙ）１−ｘＡｘＭｎＯ３＋δ（Ａはアルカリ土類金属またはＰｂの中から選ばれた少なくとも１種類の元素。０≦ｙ＜０．５、０＜ｘ＜０．５）で表される組成の酸化物を用いることを特徴とする請求項３３に記載のボロメータ。
【請求項３９】
前記ペロブスカイト構造の酸化物として、Ａ２ＭＢＯ６＋δ（Ａはアルカリ土類金属の中から選ばれた少なくとも１種類の元素、ＭはＣｒ、Ｆｅの中から選ばれた少なくとも１種類の元素、ＢはＭｏ、Ｗ、Ｒｅの中から選ばれた少なくとも１種類の元素）で表される組成の酸化物を用いることを特徴とする請求項３２に記載のボロメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、ボロメータ（赤外線検出素）に関し、特に、ボロメータ方式の非冷却型赤外線センサに関する。
【背景技術】  ボロメータは、赤外線入射による抵抗体（通常は金属あるいは半導体薄膜）の温度変化を電気抵抗の温度変化として読み出すことにより、赤外線を検出する素子である。このようなボロメータ方式の赤外線検出素子において、その温度分解能（ＮＥＴＤ）は抵抗体の電気抵抗の温度係数（ＴＣＲ）の絶対値に反比例する。従って、ＴＣＲの絶対値の大きい抵抗体材料を用いることによってＮＥＴＤの小さい高感度の赤外線検出素子を得ることができる。
現在、このような抵抗体としては、例えば、特開２００１−３０３２３６号公報にみられるような酸化バナジウム（ＴＣＲは−２％／Ｋ程度）、特開２０００−１４３２４３号公報にみられるような酸化バナジウムのバナジウムの一部をマンガン等の元素で置換した材料（ＴＣＲは−４％／Ｋ程度）、特開２００１−３０３２３６号公報にみられるようなペロブスカイト型マンガン酸化物材料（ＴＣＲは−３％／Ｋ程度）が検討されている。
しかしながら、赤外線検出素子のさらなる高感度化、多画素化、高集積化、小型化を目指すためには、このような材料ではＴＣＲの絶対値が小さく、さらに大きなＴＣＲ絶対値を示す抵抗体材料が望まれる。さらに上記に示したような抵抗体材料は、全て半導体的な電気特性を利用しており、ＴＣＲは負である。つまり抵抗体の温度が上昇した場合、その電気抵抗は低下し、抵抗体には電気抵抗を読み出すための電流がより多く流れこみ、素子に正のフィードバックがかかって最悪の場合素子が熱暴走する危険がある。
このような問題点を解決するために、ホールドープされたペロブスカイト型Ｍｎ酸化物の金属−絶縁体転移をボロメータ用抵抗体として利用することができる。ホールドープされたペロブスカイト型Ｍｎ酸化物は、磁気的性質の変化に伴って高温の絶縁体・半導体的状態から低温の金属的状態へのいわゆる金属−絶縁体転移を示す。また、ホールドープ量やＡサイトイオンのイオン半径などを調整することにより、この相転移の温度を室温付近に設定することができる。さらに、この相転移温度付近では電気抵抗が非常に大きく変化するので、ホールドープされたペロブスカイト型Ｍｎ酸化物抵抗体においては室温で大きな正のＴＣＲが得られるはずである。
実際、例えば、特開平１１−１８３２５９号公報や特開２０００−９５５２２号公報では、酸化物基板上に成膜させたペロブスカイト型Ｍｎ酸化物抵抗体において、室温で約５％／Ｋの大きな正のＴＣＲが報告されている。しかしながら、これらの発明では、ペロブスカイト型Ｍｎ酸化物抵抗体と電気抵抗の読み出し集積回路（ＲＯＩＣ）とが一体化されておらず、高集積化、小型化に対して何ら解決策が与えられていない。
以上のように、従来のボロメータ用抵抗体材料は、ほとんどの場合、ＴＣＲの絶対値が小さくまたその符号が負である。ＴＣＲの絶対値が小さいことは素子が十分な感度を得られないことにつながる。また、ＴＣＲの符号が負であることは素子が熱暴走することにつながる。よって、このような抵抗体材料をボロメータ方式の赤外線検出素子に用いることは好ましくない。
これに対して、ペロブスカイト型Ｍｎ酸化物は、その相転移を利用した場合、絶対値の大きな正のＴＣＲを示すので、ボロメータ用抵抗体として利用することにより、従来よりも高感度でかつ熱的にも安全な赤外線検出素子の実現を可能とする。しかしながら、このような相転移を利用したペロブスカイト型Ｍｎ酸化物を抵抗体とする従来の発明においても、素子を高集積・小型化するために必要な技術、すなわち抵抗体とＲＯＩＣとをシリコンなどの半導体基板へモノリシックに形成する実用的技術を全く提供していないという問題があった。
従って、相転移を利用したペロブスカイト型Ｍｎ酸化物からなる抵抗体を組み込んだ高集積・小型のボロメータを実現するためには、ペロブスカイト型Ｍｎ酸化物を半導体製造プロセスと整合させる新しい技術が必要であった。
【発明の開示】
そこで、本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高感度、多画素、高集積及び小型でかつ熱的にも安全なボロメータを提供することにある。
本発明は、第一に、同一基板上に温度係数（ＴＣＲ）が正である抵抗体と読み出し集積回路（ＲＯＩＣ）とが作りこまれることを特徴とするボロメータである。
第二に、上記基板として、半導体材料と該半導体材料の上に被覆されたカルコゲナイド層とからなる積層構造体、ないしは半導体材料と該半導体材料の上に被覆されたカルコゲナイド層と該カルコゲナイド層の上に被覆されたバッファー層とからなる積層構造体を用いることを特徴とする第一記載のボロメータである。
第三に、半導体材料としてシリコンを用いることを特徴とする第二記載のボロメータである。なお、シリコンとしては、（１００）面、（１００）微傾斜面、（１１０）面または（１１１）面を用いることが望ましい。
第四に、カルコゲナイド層として酸化物または硫化物または酸硫化物材料を用いることを特徴とするボロメータである。カルコゲナイド層としては、スピネル構造ないしは閃亜鉛鉱型構造（ｚｉｎｃｂｌｅｎｄ構造）又はウルツ鉱型構造（ｗｕｒｔｚｉｔｅ構造）の材料を用いることが望ましい。
カルコゲナイド層としてスピネル構造の材料を用いる場合、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｖのうち少なくとも１種類の元素を含む材料を用いることが望ましい。また、カルコゲナイド層として閃亜鉛鉱型構造ないしはウルツ鉱型構造の材料を用いる場合、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも１種類の元素を含む材料を用いることが望ましい。さらに、カルコゲナイド層としてアモルファス材料を用いてもよい。その場合、アルカリ土類金属、希土類、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｕのうち少なくとも１種類の元素を含む材料を用いることが望ましい。
第五に、前記バッファー層として酸化物材料を用いるボロメータであって、ペロブスカイト構造、層状ペロブスカイト構造、蛍石構造、Ｃ−希土構造、パイロクロア構造のいずれかの酸化物を用いることを特徴とするボロメータである。酸化物材料としてペロブスカイト構造または層状ペロブスカイト構造の材料を用いる場合、Ａサイトにアルカリ土類金属、Ｐｂ、希土類、Ｂｉの中から選ばれた少なくとも１種類の元素を含み、かつＢサイトにＡｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａのうち少なくとも１種類の元素を含む酸化物を用いることが望ましい。酸化物材料として蛍石構造材料を用いる場合、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｈｆのうち少なくとも１種類の元素を含む酸化物を用いることが望ましい。
なお、このような蛍石構造の酸化物として、その金属の一部をアルカリ土類金属と希土類の中から選ばれた少なくとも１種類の元素で置換した酸素欠損蛍石型酸化物を用いてもよい。
酸化物材料としてＣ−希土構造材料を用いる場合、希土類のうち少なくとも１種類の元素を含む酸化物を用いることが望ましい。酸化物材料としてパイロクロア構造材料を用いる場合、アルカリ土類金属と希土類元素の中から選ばれた少なくとも１種類の元素と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｓｂのうち少なくとも１種類とからなる酸化物を用いることが望ましい。
第六に、前記バッファー層として窒化物（または酸窒化物）材料を用いるボロメータであって、岩塩型構造、閃亜鉛鉱型構造ないしはウルツ鉱型構造のいずれかの窒化物（または酸窒化物）を用いることを特徴とするボロメータである。窒化物（または酸窒化物）材料として岩塩型構造材料を用いる場合、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆのうち少なくとも１種類の元素を含む窒化物（または酸窒化物）を用いることが望ましい。
窒化物（または酸窒化物）材料として閃亜鉛鉱型構造材料を用いる場合、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち少なくとも１種類の元素を含む窒化物（または酸窒化物）を用いることが望ましい。窒化物（または酸窒化物）材料としてウルツ鉱型構造材料を用いる場合、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち少なくとも１種類の元素を含む窒化物（または酸窒化物）を用いることが望ましい。
第七に、抵抗体としてペロブスカイト構造の酸化物材料を用いることを特徴とするボロメータである。ペロブスカイト構造の酸化物としては、Ａサイトに、希土類（Ｙ、Ｌａ、Ｃｅなど）とＢｉの中から選ばれた少なくとも１種類の元素と、アルカリ土類またはＰｂの中から選ばれた少なくとも１種類の元素を含むＭｎ酸化物材料を用いることが望ましい。
特に、このようなＭｎ酸化物材料として、（Ｌａ１−ｙＹｙ）１−ｘＡｘＭｎＯ３＋δ（Ａはアルカリ土類金属またはＰｂの中から選ばれた少なくとも１種類の元素。０≦ｙ＜０．５、０＜ｘ＜０．５）で表される組成の酸化物を用いると良い素子が得られる。またペロブスカイト構造の酸化物として、Ａ２ＭＢＯ６＋δ（Ａはアルカリ土類金属の中から選ばれた少なくとも１種類の元素、ＭはＣｒ、Ｆｅの中から選ばれた少なくとも１種類の元素、ＢはＭｏ、Ｗ、Ｒｅの中から選ばれた少なくとも１種類の元素）で表される組成の酸化物を用いてもよい。
本発明によるボロメータは、抵抗体とＲＯＩＣとが同一の基板に組み込まれているので、高集積及び小型化が可能である。また、抵抗体としてＴＣＲが正の材料を用いることにより抵抗体には温度上昇に対して負のフィードバックがかかるので、ボロメータは熱暴走せず素子の安全性が確保される。
抵抗体としてはペロブスカイト型Ｍｎ酸化物など前記第七の発明に記載の材料を用いることができる。これらの材料は、磁気的性質の変化に伴って電気抵抗特性が変化し、低温の金属相から高温の半導体・絶縁体相への金属−絶縁体転移を示す。その結果、これらの材料は相転移の起こる温度付近で非常に大きな絶対値の正のＴＣＲを示す。
ところが、このＴＣＲの大きさは、材料の組成や結晶性に非常に敏感であり、わずかな組成のずれや多結晶化により低下する。なぜならば、組成ずれにより生成した結晶粒界の不純物や多結晶化に起因する隣接する結晶粒方位のずれは、これらの材料を流れる伝導電子のスピンを擾乱し、前述の磁気的性質の変化を阻害するからである。
以上のことを踏まえると、抵抗体の成長には細心の注意を払う必要があり、特に、下地の選択は重要であることが理解される。例えば、シリコンなどの半導体材料上に直接成長させた場合、抵抗体材料と半導体材料とが容易に反応するため抵抗体のＴＣＲ特性が著しく劣化する。
このような反応を回避するために、前記第二の発明に記載のような半導体材料とカルコゲナイド層との積層構造体上に抵抗体を成長させるのが有効である。特に、前記第四の発明のカルコゲナイド層はシリコンなどの半導体材料との反応性が低いので、このようなカルコゲナイド層を選択した場合、半導体材料はカルコゲナイド層でブロックされ、抵抗体と半導体材料との反応が防止されるからである。
さらに、前記第二の発明に記載のような半導体材料、カルコゲナイド層、バッファー層の積層構造体上に抵抗体を成長させた場合、抵抗体のＴＣＲ特性はさらに向上する。特に、前記第五（もしくは第六）の発明の酸化物（または窒化物、酸窒化物）材料は前記第七の発明の抵抗体材料と格子整合性が良く、このような酸化物（または窒化物、酸窒化物）材料を選択した場合、抵抗体は配向ないしはエピタキシャル成長するからである。
なおＲＯＩＣを形成するためには半導体材料が必要であるが、前記第二の発明のようにシリコンを用いることが望ましい。もちろん、本発明に対して、高速用途にはＧａＡｓを、低ノイズ用途にはＳＯＩを適用可能であるが、シリコンは半導体材料の中で最も安定かつ安価に入手可能であり、また高集積化が容易だからである。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明による単画素ボロメータ素子の断面図である。
図２は、本発明を利用し抵抗体形状を変えて作製した単画素ボロメータ素子の見取り図である。
図３は、本発明の他の実施形態による単画素ボロメータ素子の断面図である。
図４は、本発明の他の実施形態によるブリッジ構造の単画素ボロメータ素子の断面図である。
図５は、実施例５によるブリッジ構造で作製した単画素ボロメータ素子の断面図である。
図６は、実施例６によるブリッジ構造で作製した単画素ボロメータ素子の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示した単画素ボロメータの断面図を参照すると、本発明における第一の実施の形態は次のとおりである。
まず、読み出し集積回路（ＲＯＩＣ）１が作りこまれた半導体材料２の上に、カルコゲナイド層３の被覆を成長させた積層構造体を用意する。次に、カルコゲナイド層３の上に抵抗体４成長させる。最後に、電気抵抗を読み出すための配線５を形成し、ＲＯＩＣ１と抵抗体４とを接続すれば素子が完成する。なお、ＲＯＩＣ１はこのように最初に予め半導体材料中に作りこんでおいても良いし、工程の途中や最後で作りこんでも良い。
半導体材料２としては、Ｓｉ、ＧｅなどのＩＶ族単体、ＳｉＣ、ＳｉＧｅなどのＩＶ族同士の化合物、ＧａＮ、ＧａＡｓなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物、ＺｎＯなどのＩＩ−ＶＩ族化合物のウェハーを用いることができる。また、ＳＯＩ基板のように、異種材料の上に半導体膜が積層されたウェハーも半導体材料として適用可能である。但し、これらの中では、生産性等の観点から見て、Ｓｉが最も望ましく、またその面方位は（１００）、（１１０）、（１１１）面が望ましい。
なお、Ｓｉとして（１００）から０〜１５度傾斜したいわゆる微傾斜面を用いても差し支えないが、その場合は適切な処理により表面にシリコン原子のダブルステップ構造が形成されていることがより望ましい。シングルステップの場合、その上に形成されるカルコゲナイド層に逆位相粒界（ＡＰＤＢ）が生じる可能性があるからである。
カルコゲナイド層３としては、酸化物、硫化物および酸硫化物材料を用いることができる。特に、シリコンなどの半導体材料との格子整合性を考慮し結晶性の良いカルコゲナイド層を成長させるためには、スピネル構造、閃亜鉛鉱型構造（ｚｉｎｃｂｌｅｎｄ構造）ないしはウルツ鉱型構造（ｗｕｒｔｚｉｔｅ構造）の中から選ばれた材料を用いることが望ましい。
特に、Ｓｉ（１００）、（１１０）、（１００）微傾斜面を用いる場合、スピネル構造または閃亜鉛鉱型構造の材料は、半導体材料との格子整合性が高く、良い結果を与える。また、半導体材料２との反応を抑えるためには、カルコゲナイド層３を構成する元素は、スピネル構造の材料を用いる場合はＭｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｖのうち少なくとも１種類の元素を含むようにすることが望ましい。閃亜鉛鉱型構造ないしはウルツ鉱型構造の材料を用いる場合は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも１種類の元素を含むようにすることが望ましい。上記の条件を満たす材料として、例えばＭｇＡｌ２Ｏ４、ＺｎＳ、ＺｎＯなどが挙げられる。
カルゴゲナイド材料３の形成方法は、特に問わないが、蒸着法、スパッタ法、パルスレーザーデポジション（ＰＬＤ）法、化学気相堆積（ＣＶＤ）法、ゾルゲル法などを用いれば良い。また、その結晶性を向上させるために、アニール処理を行っても良い。その場合、アニール方法は、ラピッドサーマルアニール（ＲＴＡ）などを用いることができるが、プロセス上問題がなければ任意の方法を用いてよい。さらに、カルコゲナイド層３の厚さは、特に制限は無いが、製造時間・コストから考えて、典型的には１０〜２０００ｎｍの範囲が実用的であろう。
抵抗体４としては、Ａサイトに、希土類（Ｙ、Ｌａ、Ｃｅなど）とＢｉの中から選ばれた少なくとも１種類の元素と、アルカリ土類またはＰｂの中から選ばれた少なくとも１種類の元素を含むペロブスカイト型Ｍｎ酸化物材料を用いることができる。特に、このようなペロブスカイト型Ｍｎ酸化物材料として、（Ｌａ１−ｙＹｙ）１−ｘＡｘＭｎＯ３＋δ（Ａはアルカリ土類金属またはＰｂの中から選ばれた少なくとも１種類の元素（０≦ｙ＜０．５、＜０＜ｘ＜０．５）で表される組成の酸化物を用いると良い結果が得られる。
また、他の実施形態として、抵抗体４にＡ２ＭＢＯ６＋δ（Ａはアルカリ土類金属の中から選ばれた少なくとも１種類の元素、ＭはＣｒ、Ｆｅの中から選ばれた少なくとも１種類の元素、ＢはＭｏ、Ｗ、Ｒｅの中から選ばれた少なくとも１種類の元素）で表される組成のペロブスカイト型酸化物を用いることもできる。抵抗体４の形成方法は、カルゴゲナイド材料３と同様の方法を用いることができる。また、抵抗体４の厚さは、特に限定されるものでは無いが、その抵抗値がＲＯＩＣ１の抵抗値よりも大きくなるように設定すればよい。
また、他の実施形態として、抵抗体の抵抗値を調整するために、膜厚ではなく形状を変えても良い。図２にはその一例を示すが、抵抗体１１の加工方法は、例えば、イオンミリングなどを用いることができるが、特に、この方法に限定されるものではない。また，抵抗体１１の形状も、図２の形に限定されるものではなく、デバイス形状に合わせた任意の形状で差し支えない。
図１の配線５としては、金属的な電気抵抗を示す材料を選べば特に問題はなく、例えば、Ａｌ、Ｃｕなどの金属、ＡｕＧｅなどの合金、ＩＴＯなどの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）などを用いることができる。また、配線５として、例えばＰｄ／Ａｕのように、複数の金属、合金、ＴＣＯなどからなる積層膜を用いても差し支えない。配線５の形成方法は、カルゴゲナイド材料３と同様の方法を用いることができる。
さらに、他の実施形態においては、抵抗体４の材料や製造方法を選択することにより、カルコゲナイド層３としてアモルファス材料を用いることができる。すなわち、抵抗体４の成長において、熱力学的に安定な面が優先的に成長していわゆるグラフォエピタキシーが実現する場合、カルコゲナイド層３はアモルファスであっても良い。この場合、半導体材料２との反応を抑えるために、アモルファス材料はアルカリ土類金属、希土類、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｕのうち少なくとも１種類の元素を含むことが望ましい。上記の条件を満たす材料としては、例えば、酸化アルミニウムが挙げられる。以上の場合も、カルゴゲナイド材料３の形成方法、膜厚に対して特に制限は無い。
次に、本発明の第二の実施形態について図３を使って説明する。
まず、ＲＯＩＣ２１が作りこまれた半導体材料２２の上に、カルコゲナイド層２３の被覆を成長させ、さらにカルコゲナイド層２３の上にバッファー層として酸化物層２４の被覆を成長させた積層構造体を用意する。次に、該積層構造体の上に抵抗体２５を成長させる。最後に、電気抵抗を読み出すための配線２６を形成しＲＯＩＣ２１と抵抗体２５とを接続すれば素子が完成する。
ＲＯＩＣ２１、カルコゲナイド層２２、抵抗体２５、配線２６については、上記の第一の発明形態と同じ技術が適用できる。
酸化物層２４としては、カルコゲナイド層２２や抵抗体２５との格子整合性を考慮し結晶性良く成長させるために、ペロブスカイト構造、層状ペロブスカイト構造、蛍石構造、Ｃ−希土構造、パイロクロア構造のいずれかの酸化物を用いることが望ましい。また、カルコゲナイド層２２や抵抗体２５との反応を抑えるために、酸化物層２４としてペロブスカイト構造または層状ペロブスカイト構造の材料を用いる場合は、Ａサイトにアルカリ土類金属、Ｐｂ、希土類、Ｂｉの中から選ばれた少なくとも１種類の元素を含み、かつＢサイトにＡｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａのうち少なくとも１種類の元素を含む材料を用いると良い。
このような材料としては、例えば、ＬａＡｌＯ３、ＮｄＧａＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＺｒＯ３、ＢａＨｆＯ３、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９などが挙げられる。同様にして、酸化物層２４として蛍石構造材料を用いる場合、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｈｆのうち少なくとも１種類の元素を含む酸化物を用いることが望ましい。なお、このような蛍石構造の酸化物として、その金属の一部をアルカリ土類金属と希土類の中から選ばれた少なくとも１種類の元素で置換した酸素欠損蛍石型酸化物を用いてもよい。
このような条件を満たす材料としては、例えばＣｅＯ２、ＬａドープされたＣｅＯ２、ＹあるいはＣａドープされたＺｒＯ２などが挙げられる。また、同様の理由で、酸化物層２４としてＣ−希土構造材料を用いる場合、希土類のうち少なくとも１種類の元素を含む酸化物を用いることが望ましい。例えば、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３などがこの条件に当てはまる。さらに同様にして、酸化物層２４としてパイロクロア構造材料を用いる場合、アルカリ土類金属と希土類元素の中から選ばれた少なくとも１種類の元素と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｓｂのうち少なくとも１種類とからなる酸化物を用いることが望ましい。このような材料としては、例えばＬａ２Ｚｒ２Ｏ７、Ｃａ２Ｔａ２Ｏ７などが挙げられる。
また、他の実施形態においては、バッファー層として酸化物層２４の代わりに窒化物（または酸窒化物）層を用いることができる。この場合、カルコゲナイド層２３や抵抗体２５との格子整合性を考慮し結晶性良く成長させるために、窒化物（または酸窒化物）層としては、岩塩型構造、閃亜鉛鉱型構造ないしはウルツ鉱型構造のいずれかの窒化物（または酸窒化物）を用いることが望ましい。
また、カルコゲナイド層２３や抵抗体２５との反応を抑えるために、窒化物（または酸窒化物）層は次のように選ぶと良い結果を与える。第一に、岩塩型構造材料を用いる場合、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆのうち少なくとも１種類の元素を含む窒化物（または酸窒化物）を用いる。第二に、閃亜鉛鉱型構造材料を用いる場合、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち少なくとも１種類の元素を含む窒化物（または酸窒化物）を用いる。第三に、ウルツ鉱型構造材料を用いる場合、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち少なくとも１種類の元素を含む窒化物（または酸窒化物）を用いる。
以上述べたような酸化物、窒化物、酸窒化物層の形成方法は、特に問わない。例えば、蒸着法、スパッタ法、パルスレーザーデポジション（ＰＬＤ）法、化学気相堆積（ＣＶＤ）法、ゾルゲル法などを用いれば良い。また、その結晶性を向上させるために、アニール処理を行っても良い。その場合、アニール方法は、ラピッドサーマルアニール（ＲＴＡ）などを用いることができるが、プロセス上問題がなければ任意の方法を用いてよい。さらに、その厚さは、特に制限は無いが、製造時間・コストから考えて、典型的には１０〜２０００ｎｍの範囲が実用的である。
次に、本発明に係るボロメータの動作について、図１を参照して詳細に説明する。
外部から入射した赤外線６は抵抗体４によって吸収され、抵抗体４の温度が変化する。抵抗体４の温度は配線５を通じて電気抵抗値としてＲＯＩＣ１により読み出される。実際には、赤外線６の入射エネルギーの増加（減少）により、抵抗体４の温度は上昇（下降）し、それに伴い抵抗体４の電気抵抗値が大きく（小さく）なる。ＲＯＩＣ１はこのような電気抵抗の大小を読み取り適切なデータ処理を行う。
このようなボロメータにおいて、その赤外線に対する応答を良好にするためには、照射された赤外線６が無駄なく抵抗体４の温度変化に寄与することが重要であり、このために、図４に示すような他の実施形態も可能である。この実施の形態では、（１）照射された赤外線３６が抵抗体３４の表側でなるべく反射しないようにするため、抵抗体３４の表面に赤外線反射防止膜３８（例えばチッ化シリコンなど）を形成する、（２）抵抗体３４を透過した赤外線３６が抵抗体３４に戻って再利用できるようにするため、抵抗体３４の裏側に赤外線反射膜３７（例えば、Ａｕ、ＷＳｉといった金属やＴＣＯなど）を形成する、（３）抵抗体３４の熱容量を小さくするために、抵抗体３４を積層構造体から空間的に分離する、いわゆるブリッジ構造にする。
もちろん、これら３つの技術は、図４に示した実施形態では全て盛り込まれているが、実際のデバイスでは、その仕様に合わせて適宜取捨選択すれば良いことは言うまでもない。また赤外線反射防止膜３８や赤外線反射膜３７は、抵抗体３４に対する位置関係のみが重要であり、抵抗体３４と空間的に接触していても離れていても問題はない。
さらに、他の実施形態によれば、図１から図４に示したような単画素ボロメータを基板上に多数配置することにより、赤外線カメラなどのイメージングデバイスが作製される。
以下に、本発明のボロメータについて実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】  まず、ＲＯＩＣが組み込まれた微傾斜シリコン（１００）基板を用意した。但し、面の傾斜角度は５度であり、表面にはシリコン原子のダブルステップ構造がでるように処理を施した。次に、このシリコン基板をＰＬＤ装置内に導入し、装置内を１×１０−７Ｔｏｒｒ以下まで排気した後、シリコン基板表面にカルコゲナイド層として閃亜鉛鉱型構造のＺｎＳ膜を５０ｎｍ成長させた。
この際、レーザー光源にはＫｒＦエキシマレーザーを、ターゲットには同組成の焼結体を用いた。また、基板温度は５００〜７００℃の間とし、装置内に硫黄蒸気を１ｍＴｏｒｒ導入した。このようにして成長させたＺｎＳ膜は、ＡＰＤＢの無い、キューブ・オン・キューブ（ｃｕｂｅ−ｏｎ−ｃｕｂｅ）のエピタキシャル膜であった。この後、装置内を再び１×１０−７Ｔｏｒｒ以下まで排気し、その場でＺｎＳ膜上に抵抗体としてＬａ０．６７（Ｃａ０．３３  Ｓｒ０．６７）０．３３  ＭｎＯ３膜を１００ｎｍエピタキシャル成長させた。
ターゲットには同組成の焼結体を用い、基板温度は６００〜７００℃、酸素分圧は０．１〜１０ｍＴｏｒｒとした。この後、シリコン基板を取り出し、Ｌａ０．６７（Ｃａ０．３３Ｓｒ０．６７）０．３３ＭｎＯ３膜をイオンミリングにより、図２のような形状に加工した。最後にシリコン基板をＲＦスパッタ装置に移してＬａ０．６７（Ｃａ０．３３  Ｓｒ０．６７）０．３３ＭｎＯ３膜上に膜厚３００ｎｍのＡｌを成膜し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりＬａ０．６７（Ｃａ０．３３  Ｓｒ０．６７）０．３３ＭｎＯ３膜とＲＯＩＣとを接続する配線に加工した。このようにして作製した単画素ボロメータは、室温で７％／ＫのＴＣＲを示した。
【実施例２】  まず、ＲＯＩＣが組み込まれたシリコン（１１１）基板を用意した。次に、表面の酸化膜を除去したシリコン基板をＣＶＤ装置内に導入した。装置内を１×１０−７Ｔｏｒｒ以下まで排気した後、シリコン基板表面にカルコゲナイド層としてスピネル構造のＭｇＡｌ２Ｏ４膜を５０ｎｍエピタキシャル成長させた。この際、ソースガスとしてＭｇとＡｌの塩化物ガスを、キャリアガスとしてＣＯ２とＨ２を用いた。また、基板温度は６００〜８００℃の間とした。この後、シリコン基板をＰＬＤ装置へ移して装置内を１×１０−７Ｔｏｒｒ以下まで排気し、ＭｇＡｌ２Ｏ４膜上に抵抗体としてＬａ０．６７（Ｃａ０．３３Ｓｒ０．６７）０．３３ＭｎＯ３膜を実施例１と同様の方法で成膜、加工した。
最後に、シリコン基板をＲＦスパッタ装置に移してＬａ０．６７（Ｃａ０．３３  Ｓｒ０．６７）０．３３ＭｎＯ３膜上に膜厚３００ｎｍのＡｌを成膜し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりＬａ０．６７（Ｃａ０．３３  Ｓｒ０．６７）０．３３ＭｎＯ３膜とＲＯＩＣとを接続する配線に加工した。このようにして作製した単画素ボロメータは、室温で７％／ＫのＴＣＲを示した。
【実施例３】  まず、ＲＯＩＣが組み込まれたシリコン（１００）基板を用意した。次に、表面の酸化膜を除去したシリコン基板をヘリコンスパッタ装置内に導入した。装置内を１×１０−９Ｔｏｒｒ以下まで排気した後、シリコン基板表面にアモルファスの酸化アルミ膜を３０ｎｍ堆積させた。この際、ターゲットにはアルミナの焼結体を用いた。また、基板温度は室温〜４００℃の間とし、装置内に酸素ガスを１×１０−３〜１×１０−５Ｔｏｒｒになるよう導入した。この後、シリコン基板をＰＬＤ装置に移して装置内を１×１０−９Ｔｏｒｒ以下まで排気し、その場で酸化アルミ膜上にバッファー層の酸化物材料としてペロブスカイト構造で（１００）配向のＳｒＴｉＯ３（ＳＴＯ）膜を５０ｎｍ堆積させた。
ターゲットには同組成の焼結体を用い、基板温度は５００〜７００℃、酸素分圧は１×１０−６〜１×１０−５Ｔｏｒｒとした。続いて、装置内を再び１×１０−７Ｔｏｒｒ以下まで排気し、その場でＳＴＯ膜上に抵抗体として（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．７（Ｃａ０．５０  Ｓｒ０．５０）０．３ＭｎＯ３膜を１００ｎｍ堆積させた。ターゲットには同組成の焼結体を用い、基板温度は６００〜７００℃、酸素分圧は０．１〜１０ｍＴｏｒｒとした。この後、シリコン基板を取り出し、（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．７（Ｃａ０．５０  Ｓｒ０．５０）０．３ＭｎＯ３膜をイオンミリングにより図２のような形状に加工した。
最後に、シリコン基板をＤＣスパッタ装置に移して（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．７（Ｃａ０．５０Ｓｒ０．５０）０．３ＭｎＯ３膜上に膜厚３００ｎｍのＡｌ／Ｐｄ積層膜を形成し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．７（Ｃａ０．５０Ｓｒ０．５０）０．３ＭｎＯ３膜とＲＯＩＣとを接続する配線に加工した。このようにして作製した単画素ボロメータは、室温で８％／ＫのＴＣＲを示した。
【実施例４】  まず、ＲＯＩＣが組み込まれたＳＯＩ基板を用意した。但し、シリコンの面方位は（１００）とした。次に、表面のシリコン酸化膜を除去したＳＯＩ基板をＰＬＤ装置内に導入した。装置内を１×１０−７Ｔｏｒｒ以下まで排気した後、シリコン基板表面にカルコゲナイド層として（Ｚｎ０．９Ｍｇ０．１）Ｓ膜を３０ｎｍエピタキシャル成長させた。この際、レーザー光源にはＫｒＦエキシマレーザーを、ターゲットには同組成の焼結体を用いた。また、基板温度は５００〜７００℃の間とし、装置内に硫黄蒸気は導入しなかった。この後、装置内を再び１×１０−７Ｔｏｒｒ以下まで排気し、その場で（Ｚｎ０．９Ｍｇ０．１）Ｓ膜上に実施例３と同様の方法でＳＴＯ膜を５０ｎｍ堆積させた。
続いて、装置内を再び１×１０−７Ｔｏｒｒ以下まで排気し、その場でＳＴＯ膜上に抵抗体として（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．６７（Ｃａ０．３３  Ｓｒ０．６６）０．３３ＭｎＯ３膜を１５０ｎｍ堆積させた。ターゲットには同組成の焼結体を用い、基板温度は６００〜７００℃、酸素分圧は０．１〜１０ｍＴｏｒｒとした。この後、ＳＯＩ基板を取り出し、（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．６７（Ｃａ０．３３  Ｓｒ０．６６）０．３３ＭｎＯ３膜をイオンミリングにより図２のような形状に加工した。
最後に、ＳＯＩ基板をＲＦスパッタ装置に移して（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．６７（Ｃａ０．３３Ｓｒ０．６６）０．３３ＭｎＯ３膜上に膜厚３００ｎｍのＡｌ／Ｐｄ積層膜を形成し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．６７（Ｃａ０．３３Ｓｒ０．６６）０．３３ＭｎＯ３膜とＲＯＩＣとを接続する配線に加工した。このようにして作製した単画素ボロメータは、室温で９％／ＫのＴＣＲを示した。
【実施例５】  まず、ＲＯＩＣが組み込まれたＳＯＩ基板を用意した。但し、シリコンの面方位は（１００）とした。次に表面のシリコン酸化膜を除去したＳＯＩ基板をＰＬＤ装置内に導入した。装置内を１×１０−７Ｔｏｒｒ以下まで排気した後、シリコン基板表面にカルコゲナイド層として閃亜鉛鉱型構造のＺｎＳ膜を実施例１と同様の方法で２０００ｎｍ堆積させた。この後、装置内を再び１×１０−７Ｔｏｒｒ以下まで排気し、その場でＺｎＳ膜上にバッファー層の酸化物材料としてＳＴＯ膜を実施例３と同様の方法で１００ｎｍ堆積させた。
続いて、ＳＯＩ基板を装置から取り出し、レーザー光アシスト有機金属分解法によりＳＴＯ膜上に抵抗体として（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．６７（Ｃａ０．３０Ｓｒ０．７０）０．３３ＭｎＯ３膜を２０００ｎｍ堆積させた。この際、有機金属化合物として含有金属元素のナフテン酸のトルエン溶液を用い、この原料溶液をスピンコートした後、２００℃、１０分間乾燥した。この工程を５回繰り返した。
また、アシストレーザー光として、ＡｒＦエキシマレーザー光を１０ｍＪ／ｃｍ２、５０Ｈｚ、３０秒間、さらに５０ｍＪ／ｃｍ２、１０Ｈｚ、５分間大気中室温で照射した。この後、ＳＯＩ基板を取り出し、（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．６７（Ｃａ０．１Ｓｒ０．２）０．３３ＭｎＯ３／ＳＴＯ積層膜をイオンミリングにより加工し、希フッ酸によりＺｎＳのみを除去した。
このようにして、図５に示すように、（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．６７（Ｃａ０．１Ｓｒ０．２）０．３３ＭｎＯ３／ＳＴＯ積層膜４５とＳＯＩ基板４２との間に空洞を設け、ブリッジ構造を形成した。この場合、カルコゲナイド層であるＺｎＳは、いわゆる犠牲層４３となり最終的にデバイス中には存在しないが、デバイス作製の途中過程で必要となるのである。
最後、ＳＯＩ基板４２をＲＦスパッタ装置に移して（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．６７（Ｃａ０．１Ｓｒ０．２）０．３３ＭｎＯ３膜４５上に膜厚３００ｎｍのＡｌ／Ｐｄ積層膜からなる配線４６をリフトオフプロセスにより形成した。このようにして作製した単画素ボロメータは、室温で１０％／ＫのＴＣＲを示した。
【実施例６】  まず、図６に示すように、ＲＯＩＣ４１が組み込まれたシリコン（１００）基板４２を用意した。次に、表面のシリコン酸化膜を除去したシリコン基板４２をＰＬＤ装置内に導入した。装置内を１×１０−９Ｔｏｒｒ以下まで排気した後、シリコン基板表面にカルコゲナイド層として閃亜鉛鉱型構造の亜鉛の酸硫化物（ＺＯＳ）膜を２０００ｎｍ堆積させた。この際、レーザー光源にはＫｒＦエキシマレーザーを、ターゲットにはＺｎＳの焼結体を用いた。
また、基板温度は５００〜７００℃の間とし、装置内に１×１０−７〜１×１０−５Ｔｏｒｒの酸素ガスを導入した。このＺＯＳ膜はブリッジ構造を形成するための犠牲層４３となる。この後、装置内を再び１×１０−９Ｔｏｒｒ以下まで排気し、その場でＺＯＳ膜上に酸化物材料としてＣ−希土構造のＩＴＯ膜４４を１０００ｎｍ、さらに欠損型蛍石構造のＣｅ０．５Ｌａ０．５Ｏ２−ｙ（ＣＬＯ）膜４５を１００ｎｍ堆積させた。
それぞれターゲットには同組成の焼結体を用い、基板温度は２００〜４０００℃、酸素分圧は１×１０−６〜１×１０−４Ｔｏｒｒとした。ここでＩＴＯ膜４４はバッファー層と赤外線反射膜とを兼ねている。またＣＬＯ膜４５は、バッファー層であると同時に、ＩＴＯと抵抗体との電気的絶縁の役目を果たす。
続いて、シリコン基板４２を装置から取り出し、ＣＬＯ膜４５上に実施例５と同様の方法で抵抗体として（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．６７（Ｃａ０．３０Ｓｒ０．７０）０．３３ＭｎＯ３膜４６を２０００ｎｍ堆積させた。この後、シリコン基板４２を取り出し、（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．６７（Ｃａ０．１Ｓｒ０．２）０．３３ＭｎＯ３／ＣＬＯ／ＩＴＯ積層膜をイオンミリングにより図６のような形状に加工した。この後希フッ酸によりＺＯＳのみを除去し、（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．６７（Ｃａ０．１Ｓｒ０．２）０．３３ＭｎＯ３／ＣＬＯ／ＩＴＯ積層膜とシリコン基板との間に空洞を設け、ブリッジ構造を形成した。
最後に、シリコン基板をＲＦスパッタ装置に移して（Ｌａ０．９５Ｙ０．０５）０．６７（Ｃａ０．１Ｓｒ０．２）０．３３ＭｎＯ３膜上に膜厚３００ｎｍのＡｌ／Ｐｄ積層膜からなる配線をリフトオフプロセスにより形成した。このようにして作製した単画素ボロメータは、室温で１１％／ＫのＴＣＲを示した。またこのようなボロメータ単画素の面積は、従来の酸化バナジウム系材料を用いたそれの約３０％、酸化物基板上のペロブスカイトＭｎ酸化物を用いたそれの約６０％と、小さくできることがわかった。
【産業上の利用可能性】  本発明によるボロメータは、ＲＯＩＣと非常に大きな絶対値の正のＴＣＲを示す抵抗体とが同一の基板に組み込まれているので、高集積、小型化が可能である。このようなモノリシックな素子形成が可能になった理由は、ＲＯＩＣが組み込まれた半導体材料と抵抗体とが反応ぜず、かつ半導体材料や抵抗体との格子整合性の高い材料を積層構造体としたことにある。
また、ペロブスカイト型Ｍｎ酸化物などＴＣＲが正の材料を用いることにより抵抗体には温度上昇に対して負のフィードバックがかかるので、ボロメータは熱暴走せず素子の安全性が確保される。
よって、本発明は、従来よりも高感度、多画素、高集積及び小型でかつ熱的にも安全なボロメータ方式の非冷却赤外線検出素子を提供するのに適している。
【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５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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