(57)【要約】赤外線検出器を製造するに際して、先ず、シリコン基板上に形成された絶縁層上に、電極を形成する。この電極は、前記赤外線検出器を構成する感熱抵抗素子の形状に合わせた形状とされている。この半導体基板を反応槽内に置き、所定の電位とされ、且つ、加熱する。次に、前記感熱抵抗素子を構成する感熱抵抗体の材料をガス化して原料ガスとなし、当該原料ガスをイオンクラスター化して前記反応槽内に供給する。すると、前記電極を所定の電位とすることによって発生する電界の作用により前記原料ガスが前記電極に捕集される。電極に接した原料ガスが電子を受け取って安定化し、熱分解されることによって、電極上に感熱抵抗体が成長する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器の製造方法であって、
基板上に電極を所定の形状に形成する電極形成ステップと、
前記電極上に感熱抵抗体を成長させる成長ステップと
を含むことを特徴とする赤外線検出器の製造方法。
【請求項２】
温度に応じて抵抗が変化する感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器の製造方法であって、
半導体基板上に電極を形成する電極形成ステップと、
前記電極上に薄膜を形成する薄膜形成ステップと、
前記薄膜の一部を除去して前記電極を露出させる薄膜除去ステップと、
露出された電極上に感熱抵抗体を成長させる成長ステップと
を含むことを特徴とする赤外線検出器の製造方法。
【請求項３】
前記成長ステップは、気相成長法によって感熱抵抗体を前記電極上に選択的に成長させる
ことを特徴とする第１又は第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項４】
前記気相成長法は、有機金属化学気相堆積法である
ことを特徴とする第３の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項５】
前記成長ステップは、
前記感熱抵抗体の材料をガス化して原料ガスとするガス化ステップと、
前記原料ガスをイオンクラスター化するイオンクラスター化ステップと、
前記電極を所定の電位として電界を発生させ、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に捕集する捕集ステップと、
前記電極を所定の温度に加熱して、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップと
を含むことを特徴とする第３の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項６】
前記成長ステップは、液相成長法によって感熱抵抗体を選択的に成長させる
ことを特徴とする第１又は第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項７】
前記液相成長法は、電気泳動法である
ことを特徴とする第６の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項８】
前記成長ステップは、
前記感熱抵抗体の材料をコロイド粒子とするコロイド化ステップと、
前記コロイド粒子の懸濁液を生成する懸濁液生成ステップと、
前記半導体基板を前記懸濁液に浸漬した状態で、前記電極に所定の電圧を印加して電界を発生させる電界発生ステップと、
前記コロイド粒子を前記電界の作用により前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップと
を含むことを特徴とする第６の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項９】
前記電極の前記感熱抵抗体に接する面方向の結晶格子定数が、前記感熱抵抗体の結晶格子定数と略同一である
ことを特徴とする第１又は第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記感熱抵抗体の材料は、一般式ＰｒｘＣａ１−ｘＭｎＯ３にて表わされる強相関電子系材料に、アルカリ土類金属や希土類金属を含むペロブスカイト構造を有する金属酸化物が添加されてなる材料である
ことを特徴とする第１又は第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記薄膜は絶縁膜である
ことを特徴とする第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記感熱抵抗体は単結晶である
ことを特徴とする第１又は第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項１３】
温度に応じて抵抗が変化する感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器であって、
半導体基板上に電極を所定の形状に形成する電極形成ステップと、
前記電極上に感熱抵抗体を成長させる成長ステップとを含む製造方法によって製造される
ことを特徴とする赤外線検出器。
【請求項１４】
温度に応じて抵抗が変化する感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器であって、
半導体基板上に電極を形成する電極形成ステップと、
前記電極上に薄膜を形成する薄膜形成ステップと、
前記薄膜の一部を除去して前記電極を露出させる薄膜除去ステップと、
前記電極上に感熱抵抗体を成長させる成長ステップとを含む製造方法によって製造される
ことを特徴とする赤外線検出器。
【請求項１５】
前記成長ステップは、気相成長法によって感熱抵抗体を前記電極上に選択的に成長させる
ことを特徴とする第１３又は第１４の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
【請求項１６】
前記気相成長法は、有機金属化学気相堆積法である
ことを特徴とする第１５の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
【請求項１７】
前記成長ステップは、
前記感熱抵抗体の材料をガス化して原料ガスとするガス化ステップと、
前記原料ガスをイオンクラスター化するイオンクラスター化ステップと、
前記電極を所定の電位として電界を発生させ、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に捕集する捕集ステップと、
前記電極を所定の温度に加熱して、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップとを含む
ことを特徴とする第１５の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
【請求項１８】
前記成長ステップは、液相成長法によって感熱抵抗体を選択的に成長させる
ことを特徴とする第１３又は第１４の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
【請求項１９】
前記液相成長法は、電気泳動法である
ことを特徴とする第１８の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
【請求項２０】
前記成長ステップは、
前記感熱抵抗体の材料をコロイド粒子とするコロイド化ステップと、
前記コロイド粒子の懸濁液を生成する懸濁液生成ステップと、
前記半導体基板を前記懸濁液に浸漬した状態で、前記電極に所定の電圧を印加して電界を発生させる電界発生ステップと、
前記コロイド粒子を前記電界の作用により前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップとを含む
ことを特徴とする第１８の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
【請求項２１】
前記電極の前記感熱抵抗体に接する面方向の結晶格子定数が、前記感熱抵抗体の結晶格子定数と略同一である
ことを特徴とする第１３又は第１４の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
【請求項２２】
前記感熱抵抗体の材料は、一般式ＰｒｘＣａ１−ｘＭｎＯ３にて表わされる強相関電子系材料に、アルカリ土類金属や希土類金属を含むペロブスカイト構造を有する金属酸化物が添加されてなる
ことを特徴とする第１３又は第１４の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
【請求項２３】
前記薄膜は絶縁膜である
ことを特徴とする第１４の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
【請求項２４】
前記感熱抵抗体は単結晶である
ことを特徴とする第１３又は第１４の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、赤外線検出装置およびその製造方法に関し、特に、赤外線検出素子の温度感度を向上させる技術に関する。
【背景技術】  近年、小型で安価な赤外線撮影装置として抵抗ボロメータ型赤外線撮影装置の需要が拡大の一途を辿っている。抵抗ボロメータ型赤外線撮影装置は、温度によって電気抵抗が変化する感熱抵抗体を撮像素子とする。
図７は、抵抗ボロメータ型赤外線撮影装置の一画素を構成する赤外線検出器の回路構成を例示する図である。図７に示されるように、赤外線検出器６は、トランジスタ６２と感熱抵抗素子６３とを備えている。感熱抵抗素子６３の一方の電極はトランジスタ６２のソース電極に接続され、他方の電極はセルプレート線６４に接続されている。また、トランジスタ６２のドレイン電極はビット線６０に接続され、ゲート電極はワード線６１に接続されている。
図８は、赤外線検出器６のデバイス構造を例示する断面図である。図８に示されるように、赤外線検出器６はスタック構造をとっている。感熱抵抗素子６３は、感熱抵抗体７１を電極７０、７２で挟んだ三層構造となっている。電極７２はコンタクトプラグ７３を介してトランジスタ６２のソース電極７４に接続されており、電極７０はセルプレート線６４に接続されている。トランジスタ６２のドレイン電極７５はコンタクトプラグ７７を介してビット線６０に接続されており、ゲート電極７６はワード線６１（不図示。）に接続されている。
このような構造の感熱抵抗素子６３を形成する方法に関しては、例えば、特開２００２−２８４５２９号公報に以下のような方法が開示されている。図９は、感熱抵抗素子６３を形成する方法を示す断面図である。図９（ａ）に示されるように、シリコン基板８２上に絶縁層８１が形成されてなる支持基板８上に、電極７２、感熱抵抗体７１、電極７０が積層された後、最上層にレジストマスク８０が形成される。次に、レジストマスク８０をエッチマスクとして、例えば、プラズマエッチング法により、図９（ｂ）の形状とされる。
【発明の開示】
しかしながら、プラズマエッチング法を用いると、反応性ラジカルなど多量の活性種によって感熱抵抗体の切断面は勿論、内部にまで損傷が広がり、損傷領域８３が形成される。このような損傷領域８３は感熱抵抗体としの機能を有せず、感熱抵抗素子６３の実効面積を減少させる。すなわち、損傷領域８３は、感熱抵抗素子６３の側壁から内部へ数十ナノメートルから数百ナノメートルにまで及び、感熱抵抗素子の面積が１μｍ２を下回る場合には、感熱抵抗素子６３の実効面積の減少による影響が無視できなくなる。
このような損傷領域８３を低減するためには、例えば、感熱抵抗素子６３の形成後に回復アニール処理を施す方法がある。しかしながら、この回復アニール処理によっては、損傷領域８３を完全に消失させることはできない。
また、回復アニール処理では、感熱抵抗体の結晶化温度とほぼ同等の温度が加えられるので、感熱抵抗素子を多層に積層した場合は各層毎に回復アニール処理が必要となり、各層間の配線の熱劣化などを招くという問題もある。
また、従来技術では、単層の電極７２の上前面にスパッタ法やゾル−ゲル法によって感熱抵抗体７１が形成されるので、感熱抵抗体３の多結晶化を避けることができない。感熱抵抗体３が多結晶化すると、その結晶粒界に起因する抵抗が発生してしまい、感熱抵抗体の温度変化に起因する抵抗変化が分かり難くなる。
以上のような理由によって、従来、温度感度の良い感熱抵抗体を得ることが困難であった。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、感熱抵抗素子の温度感度を向上させた抵抗ボロメータ型赤外線検出器並びにその製造方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器の製造方法であって、基板上に電極を所定の形状に形成する電極形成ステップと、前記電極上に感熱抵抗体を成長させる成長ステップとを含むことを特徴とする。
このようにすれば、予め整形された電極上に感熱抵抗体を前記電極上に選択的に成長させるので、成長後にエッチング等によって再度、整形する必要がない。従って、感熱抵抗体の損傷領域をほぼ無くすことができるので、感熱抵抗素子の温度感度を向上させることができる。
また、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、温度に応じて抵抗が変化する感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器の製造方法であって、半導体基板上に電極を形成する電極形成ステップと、前記電極上に薄膜を形成する薄膜形成ステップと、前記薄膜の一部を除去して前記電極を露出させる薄膜除去ステップと、露出された電極上に感熱抵抗体を成長させる成長ステップとを含むことを特徴とする。
このようにすれば、電極上の所定位置にのみ感熱抵抗体を選択的に成長させることができるので、やはり成長後にエッチング等によって再度、整形する必要がない。従って、感熱抵抗体の損傷領域をほぼ無くすことができるので、感熱抵抗素子の温度感度を向上させることができる。
また、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、前記成長ステップは、気相成長法によって感熱抵抗体を選択的に成長させることを特徴とする。例えば、前記気相成長法は、有機金属化学気相堆積法であるとしても良い。このようにすれば、感熱抵抗体の形成工程における感熱抵抗体の自己選択性を向上させることができる。
また、前記成長ステップは、前記感熱抵抗体の材料をガス化して原料ガスとするガス化ステップと、前記原料ガスをイオンクラスター化するイオンクラスター化ステップと、前記電極を所定の電位として電界を発生させ、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に捕集する捕集ステップと、前記電極を所定の温度に加熱して、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップとを含むとしても良い。このようにすれば、感熱抵抗体を選択的に成長させることができる。
また、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、前記成長ステップは、液相成長法によって感熱抵抗体を選択的に成長させることを特徴とする。例えば、前記液相成長法は、電気泳動法であるとしても良い。このようにすれば、感熱抵抗体の形成工程における感熱抵抗体の自己選択性を向上させることができる。
また、前記成長ステップは、前記感熱抵抗体の材料をコロイド粒子とするコロイド化ステップと、前記コロイド粒子の懸濁液を生成する懸濁液生成ステップと、前記半導体基板を前記懸濁液に浸漬した状態で、前記電極に所定の電圧を印加して電界を発生させる電界発生ステップと、前記コロイド粒子を前記電界の作用により前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップとを含むとしても良い。このようにしても、感熱抵抗体を選択的に成長させることができる。
また、以上のようにすれば、任意の形状の電極上に自己整合的に感熱抵抗体を形成することができる。従って、感熱抵抗体材料の形成・加工工程を削減して、赤外線検出器の製造コストを削減することができる。
また、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、前記電極の前記感熱抵抗体に接する面方向の結晶格子定数が、前記感熱抵抗体の結晶格子定数と略同一であることを特徴とする。このようにすれば、感熱抵抗体を単結晶とすることができるので、赤外線検出器の感度を向上させることができる。
また、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、前記感熱抵抗体の材料は、一般式ＰｒｘＣａ１−ｘＭｎＯ３にて表わされる強相関電子系材料に、アルカリ土類金属や希土類金属を含むペロブスカイト構造を有する金属酸化物が添加されてなる材料であることを特徴とする。このようにすれば、感熱抵抗体の感度を向上させることができ、且つ、感熱抵抗体が有効に赤外線を検出することができる温度範囲を拡大することができる。更に、赤外線検出器を使用できる温度範囲も拡大することができる。
また、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、前記薄膜は絶縁膜であることを特徴とする。このようにすれば、前記薄膜をそのまま層間絶縁膜として用いることができる。
また、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、前記感熱抵抗体は単結晶であることを特徴とする。このようにすれば、感熱抵抗体中に結晶粒界が生じないので、結晶粒界による抵抗も生じない。従って、感熱抵抗体全体としての抵抗に対する温度変化に起因する抵抗変化の寄与の割合を大きくすることができるので、赤外線検出器の感度を向上させることができる。また、赤外線検出器の感度が最大化する方位へ感熱抵抗体の結晶方位を向けることができる。
また、上記の目的を達成するために本発明に係る赤外線検出器は、温度に応じて抵抗が変化する感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器であって、半導体基板上に電極を所定の形状に形成する電極形成ステップと、前記電極上に感熱抵抗体を成長させる成長ステップとを含む製造方法によって製造されることを特徴とする。このようにすれば、感熱抵抗体を成長させた後にエッチング等によって整形する必要がないので、感熱抵抗体の損傷領域をほぼ無くすことができる。従って、感熱抵抗素子の温度感度を向上させることができる。
また、本発明に係る赤外線検出器は、温度に応じて抵抗が変化する感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器であって、半導体基板上に電極を形成する電極形成ステップと、前記電極上に薄膜を形成する薄膜形成ステップと、前記薄膜の一部を除去して前記電極を露出させる薄膜除去ステップと、前記電極上に感熱抵抗体を成長させる成長ステップとを含む製造方法によって製造されることを特徴とする。このようにしても、、感熱抵抗体を成長させた後にエッチング等によって整形する必要がなく、感熱抵抗体の損傷領域をほぼ無くせるので、感熱抵抗素子の温度感度を向上させることができる。
感熱抵抗体を成長させるには、例えば、前記成長ステップは、気相成長法によって感熱抵抗体を前記電極上に選択的に成長させるとすれば良い。具体的には、前記気相成長法は、有機金属化学気相堆積法であるとすれば好適である。また、  前記成長ステップは、前記感熱抵抗体の材料をガス化して原料ガスとするガス化ステップと、前記原料ガスをイオンクラスター化するイオンクラスター化ステップと、前記電極を所定の電位として電界を発生させ、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に捕集する捕集ステップと、前記電極を所定の温度に加熱して、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップとを含むとしても良い。
また、前記成長ステップは、液相成長法によって感熱抵抗体を選択的に成長させるとしても良い。具体的には、前記液相成長法は、電気泳動法であるとすれば好適である。また、前記成長ステップは、前記感熱抵抗体の材料をコロイド粒子とするコロイド化ステップと、前記コロイド粒子の懸濁液を生成する懸濁液生成ステップと、前記半導体基板を前記懸濁液に浸漬した状態で、前記電極に所定の電圧を印加して電界を発生させる電界発生ステップと、前記コロイド粒子を前記電界の作用により前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップとを含むとしても良い。
また、本発明に係る赤外線検出器は、前記電極の前記感熱抵抗体に接する面方向の結晶格子定数が、前記感熱抵抗体の結晶格子定数と略同一であることを特徴とする。このようにすれば、感熱抵抗体を単結晶とすることができるので、赤外線検出器の感度を向上させることができる。
また、本発明に係る赤外線検出器は、前記感熱抵抗体の材料は、一般式ＰｒｘＣａ１−ｘＭｎＯ３にて表わされる強相関電子系材料に、アルカリ土類金属や希土類金属を含むペロブスカイト構造を有する金属酸化物が添加されてなることを特徴とする。このようにすれば、感熱抵抗体の感度を向上させることができ、且つ、感熱抵抗体が有効に赤外線を検出することができる温度範囲を拡大することができる。更に、赤外線検出器を使用できる温度範囲も拡大することができる。
また、本発明に係る赤外線検出器は、前記薄膜は絶縁膜であることを特徴とする。このようにすれば、前記薄膜をそのまま層間絶縁膜として用いることができる。
また、本発明に係る赤外線検出器は、前記感熱抵抗体は単結晶であることを特徴とする。このようにすれば、感熱抵抗体中に結晶粒界が生じず、結晶粒界による抵抗も生じないので、感熱抵抗体全体としての抵抗に対する温度変化に起因する抵抗変化の寄与の割合を大きくでき、赤外線検出器の感度を向上させることができる。また、赤外線検出器の温度分解能が最大化する方位へ感熱抵抗体の結晶方位を向けることができる。
また、本発明によれば、赤外線検出器の画素の配置密度を高めて、赤外線検出器を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像素子のデバイス構造を示す断面図である。
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る感熱抵抗素子１０の製造方法を示す図である。
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る感熱抵抗素子１０の製造方法（前半部分）を示す図である。
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る感熱抵抗体をイオンクラスター法により成長させる方法を示す図である。
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る感熱抵抗素子１０の製造方法（後半部分）を示す図である。
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る感熱抵抗体を電気泳動法により成長させる方法を示す図である。
図７は、従来技術に係る抵抗ボロメータ型赤外線撮影装置の一画素を構成する赤外線検出器の回路構成を例示する図である。
図８は、赤外線検出器６のデバイス構造を例示する断面図である。
図９は、感熱抵抗素子６３を形成する方法を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明に係る赤外線検出器及びその製造方法の実施の形態について、赤外線撮像機を例にとり、特にそれを構成する赤外線検出器に注目して、図面を参照しながら説明する。
［１］  第１の実施の形態
本実施の形態に係る赤外線撮像機は、シリコン基板上に感熱抵抗素子を１次元又は２次元のアレイ状の配列した赤外線撮像素子を備えている。
［１−１］  デバイス構造
図１は、本実施の形態に係る赤外線撮像素子のデイバス構造の一部を示す断面図である。図１に示されるように、赤外線撮像素子１は、シリコン基板１１２上に絶縁層１１１が形成されてなる半導体素子であって、感熱抵抗素子１０とトランジスタ１１との組を一画素として、この組がアレイ状に配列されている。
感熱抵抗素子１０は、セルプレート線１００と電極１０２との間に感熱抵抗体１０１が自己整合的に形成された構造となっている。また、トランジスタ１１はソース電極１０４、ドレイン電極１０５及びゲート電極１０８を備えている。感熱抵抗素子１０の電極１０２とソース電極１０４とはコンタクトプラグ１０３を介して接続されている。ドレイン電極１０５はコンタクトプラグ１０６を介してビット線１０７に接続されている。また、ゲート電極１０８は不図示のワード線に接続されている。
感熱抵抗素子１０は絶縁層１１０に覆われている。更に、セルプレート線１００は、絶縁層１０９に覆われている。
感熱抵抗体１０１には、例えば、一般式Ａ１−ｘＢｘＭｎｚＯｗや一般式Ａ１−ｘ（Ｂ１−ｙＣｙ）ｘＭｎｚＯｗで表わされる金属酸化物材料を用いれば良い。ここで、Ａは、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、セリウム（Ｃｅ）、或いはプラセオジム（Ｐｒ）等の希土類金属、又はバナジウム（Ｖ）等のＶ族の元素である。Ｂ及びＣはカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、或いはバリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属等である。また、ｘ、ｙ、ｚ及びｗは化学組成比を表わし、値として０をとり得る。
また、アルカリ土類金属や希土類金属を含むペロブスカイト構造を有する金属酸化物であって、チタン酸化物やニッケル酸化物を感熱抵抗体材料として用いても良い。
また、一般式ＰｒｘＣａ１−ｘＭｎＯ３にて表わされる強相関電子系材料に、アルカリ土類金属や希土類金属を含むペロブスカイト（ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）構造を有する金属酸化物が添加されてなる材料を感熱抵抗体に用いても良い。この場合において、前記金属酸化物として、マンガン酸化物、チタン酸化物、アルミニウム酸化物、ガリウム酸化物或いはコバルト酸化物を用いるのが好適である。このような強相関電子系材料を用いれば、感熱抵抗体の感度を向上させることができると共に、感熱抵抗体が有効に赤外線を検出することができる温度範囲を拡大することができる。また、赤外線検出器を使用することができる温度範囲を拡大することもできる。
［１−２］  製造方法
次に、本実施の形態に係る赤外線撮像機の、特に感熱抵抗素子１０の製造方法について説明する。本発明に係る感熱抵抗素子の製造方法は、感熱抵抗体を単結晶として電極上に選択的に成長させることを特徴としている。そのような製造方法の一例として、本実施の形態においてはイオンクラスター化を用いた製造方法について述べる。
図２は、感熱抵抗素子１０の製造方法を示す図である。図２（ａ）に示されるように、感熱抵抗素子１０を形成するに際して、先ず、シリコン基板１１２上に形成された絶縁膜１１１上に電極１０２が形成される。なお、図示しないが、この時点で、前記トランジスタ１１は既に形成されている。
さて、この状態で、シリコン基板２０を反応槽内の加熱装置（図示省略。）上に載置し、電気的に接地した後、原料ガス２を供給する。
この原料ガス５０は、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）に用いる原料ガスであって、有機金属分子をガス化した後、コロナ放電路（図示省略。）を通過させて電離させ、正に帯電したイオンクラスターとしたものである。なお、原料ガス２の生成に際しては、コロナ放電路以外のイオン化装置を用いるとしても良い。
このようにイオンクラスター化したガスはエネルギー的に不安定であるため、電子を受け取って安定化する傾向にある。本実施の形態においても、原料ガス２は、接地電位にある電極１０２から電子を受け取って安定化し、熱分解され、電極１０２上に選択的に感熱抵抗体１０１が成長する。すなわち、イオンクラスター化した原料ガス２は電極１０２の上に自己組織化する。言い換えると、同種の分子またはクラスター間の化学的親和力によって自己整合的に凝集する。
さて、この場合において、電極１０２の表面方向の結晶格子定数を感熱抵抗体１０１の結晶格子定数とほぼ同等になるように選べば、電極１０２上で感熱抵抗体１０１がエピタキシャルに単結晶成長する。特に、感熱抵抗体１０１の大きな感度を発現する結晶方位を電極１０２の表面に垂直方向に揃えて、感熱抵抗体１０１を単結晶成長させれば好適である。
なお、絶縁層１１１の上で電極１０２に覆われていない部分には、原料ガス２は凝集せず、熱分解もしない。したがって、図２（ｂ）に示すように、電極１０２上にのみ感熱抵抗体１０１が単結晶成長することになる。
この後、感熱抵抗体１０１を埋め尽くすように絶縁層１１０が形成された後、感熱抵抗体１０１の上部が露出するまで絶縁層１１０が化学機械研磨される。そして、感熱抵抗素子１０の電極を兼ねたセルプレート線１００が積層され、更に、絶縁層１０９が形成されて、赤外線撮像素子１となる。
このようにして得た感熱抵抗素子１０の第１の感熱抵抗体３は単結晶であり、かつその結晶方位が大きな感度を発現する方向に電界が印加されるので、従来の多結晶からなる感熱抵抗素子に比べて感度や応答が著しく向上する。
また、感熱抵抗体１０１は電極１０２上に選択的に形成されるので、従来技術とは異なって、プラズマエッチング法等を用いる必要がない。従って、損傷領域が発生せず、実効面積を拡大することができるので、大きな感度を発現させることができる。以上述べたように、本実施の形態によれば、画素毎の温度特性が著しく改善することができる。
［１−３］  変形例
上記においては、専ら感熱抵抗体１０１の気相において選択成長させる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。すなわち、感熱抵抗体のコロイド粒子を懸濁させたコロイド溶液中で、前記感熱抵抗体の微粒子を電気泳動させて所望の電極の上に付着させるとしても良い。
［２］  第２の実施の形態
本実施の形態に係る赤外線撮像装置は、上記第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置と概ね同様の構成を備える一方、その感熱抵抗素子の製造方法に差異を有している。
図３は、本実施の形態に係る赤外線撮像素子の感熱抵抗素子の製造方法を示す断面図である。
図３（ａ）に示されるように、先ず、シリコン基板３０上に導電性膜３１を形成し、更に、薄膜３２を形成する。薄膜３２としては、例えば、シリコン酸化膜が挙げられる。
次に、図３（ｂ）に示されるように、薄膜３２に孔３３を形成して、薄膜３２の下層にある導電性膜３１の表面を一部露出させる。
孔３３の形状は、形成すべき感熱抵抗体の外形に合わせたものとなっている。また、孔３３の開口寸法は、本装置製造工程で利用できる最小加工寸法より大きくするのが望ましい。
孔３３を形成するに際しては、リソグラフィ法によるレジストマスクを転写パターンとして用い、薄膜３２をエッチングしても良いし、或いは、薄膜３２の孔３３の部位に直接電子ビームや紫外線などのエネルギー・ビームを照射し、薄膜３２の孔３３の部位を変質させて除去するとしても良い。
次に、図３（ｃ）に示されるように、孔３３を埋めるように感熱抵抗体３４を選択的に形成する。感熱抵抗体３４の材料は、上述したように、例えば、一般式Ａ１−ｘＢｘＭｎｚＯＷや一般式Ａ１−ｘ（Ｂ１−ｙＣｙ）ｘＭｎｚＯＷで表される金属酸化物材料を用いると良い。また、導電性膜３１と感熱抵抗体３４とは格子整合させることにより、感熱抵抗体３４を単結晶として成長させる。
感熱抵抗体３４を選択成長させるには、例えば、原料ガスをイオンクラスター化して供給すれば良い。図４は、原料ガスをイオンクラスター化して供給することにより感熱抵抗体３４を選択成長させる製造方法を示す断面図である。
図４（ａ）に示されるように、シリコン基板３０を反応槽内の加熱装置（不図示。）上に載置し、導電性膜３１を電気的に接地する。この状態で原料ガス４を供給する。
原料ガス４は、上述と同様に、有機金属化学気相堆積法で用いるガスをコロナ放電路等に通して電離、帯電したイオンクラスターとしたガスである。
本実施の形態においては、前記反応槽内で導電性膜３１を電気的に接地したシリコン基板３０に対し静電的電位勾配が生じるように電界を発生させているので、イオンクラスター化した原料ガス４が孔３３の中に捕集される。
更に、原料ガス４の熱分解温度近傍にまでシリコン基板３０を加熱しているので、原料ガス４が導電性膜３１上で熱分解し、孔３３の中で感熱抵抗体３４が成長する。図４（ａ）は、原料ガス４が孔３３の中で熱分解され、感熱抵抗体３４が成長しつつある様子を示している。ここで、原料ガス４の孔３３の底部に露出した導電性膜３１への凝集過程は、自己組織化、すなわち同種の分子またはクラスター間の化学的親和力によって自己整合的に凝集する場合を含む。
また、導電性膜３１の結晶格子定数と感熱抵抗体３４の結晶格子定数とをほぼ同等としているので、感熱抵抗体３４は導電性膜３１上でエピタキシャルに単結晶成長する。また、孔３３またはその近傍を除く部分には原料ガス４は凝集しないので、当該箇所では熱分解されない。このようにして、図４（ｂ）に示すように、孔３３の底部に露出した導電性膜３１上でのみ感熱抵抗体３４が単結晶成長する。
この場合において、感熱抵抗体３４は特定の結晶方位を、導電性膜３１の表面に垂直方向に揃えて単結晶成長させるとすれば、なお好適である。
また、本実施の形態では、薄膜３２としてシリコン酸化膜を用いるとしたが、かかる絶縁性の材料を用いれば、これをそのまま層間絶縁膜として用いることができる。
さて、図５は、図３に引き続いて、本実施の形態に係る赤外線撮像素子の感熱抵抗素子の製造方法を示す断面図である。図５（ａ）に示されるように、薄膜３２と感熱抵抗体３４との表面上に、導電性膜３５を形成する。図から明らかなように、前工程にて、感熱抵抗体３４は薄膜３２とほぼ同じ高さとなるように成長させられている。
次に、図５（ｂ）に示されるように、感熱抵抗体３４の上部を覆うようにして、レジストマスク３６を形成する。このレジストマスク３６は、感熱抵抗体３４を含む感熱抵抗素子が備える電極であって、導電性膜３１ではない方の電極の形状に合わせて形成される。
図５（ｃ）は、レジストマスク３６に覆われた部位以外の導電性膜３５を除去し、更に、レジストマスク３６を除去した後の赤外線撮像素子の状態をを示している。この後、導電性膜３１、３５をそれぞれ周辺半導体回路に接続することにより赤外線撮像素子が完成する。
このようにすれば、感熱抵抗体３４を単結晶とすることができる。従って、感度低下の原因となる結晶粒界が存在しないので、感熱抵抗素子の応答を著しく改善することができる。
また、感熱抵抗体３４は、孔３３の底部に露出した導電性膜３１上に選択的に形成されるので、損傷領域３０が少なく、材料本来の持つ大きな感度が発現できる。これらにより、画素毎のデータの書き込み特性および読み出し特性が著しく改善される。
［３］  第３の実施の形態
本実施の形態に係る赤外線撮像機は、前記第２の実施の形態に係る赤外線撮像機と概ね同様の構成を備えているが、感熱抵抗体の形成の仕方において相違を有している。
図６は、前記第２の実施の形態における図４に対応する図面であって、原料粒子を電気泳動によって供給することにより感熱抵抗体を選択成長させる製造方法を示す模式図である。
図６においては、液相処理層５０が感熱抵抗体からなるコロイド粒子を懸濁させたコロイド溶液５２にて満たされており、前記図３（ｃ）の状態にまで加工されたシリコン基板５１が当該コロイド溶液５２中に浸漬されている。また、当該コロイド溶液５２中には、平板な電極５３も浸漬されており、シリコン基板５１と対向して配置される。また、シリコン基板５１と電極５３との間に電位差を生じさせるため、電源５４によって両者に電圧を印加する。
さて、コロイド溶液５２は、前記感熱抵抗体からなる粒子が単分散するように、酸性度が調整されている。また、コロイド溶液５２中に拡散している前記粒子は、予め強誘電性を発現する結晶相となるように焼成されている。従って、前記粒子は単結晶であり、その誘電率は強い異方性を有している。
前述のように、シリコン基板５１と電極５３との間には電界が生じており、前記粒子の双極子モーメントとの相互作用により、前記粒子はシリコン基板５１上の導電性膜の露出部位に選択的に引き寄せられる。この結果、感熱抵抗体は、感熱抵抗素子の感度が最大となるような結晶方位となって、導電性膜上に選択配位される。このようにして、導電性膜上に感熱抵抗体を成長させることができる。
その後、本実施の形態においても、上記実施の形態と同様に、前述の図５に示されるような工程を経て赤外線撮像素子を得ることができる。また、このようにして製造した感熱抵抗体は単結晶又は結晶方位の揃った単結晶粒子の集合となるので、感熱抵抗素子の感度を最大化することができる。よって、その温度分解能は、従来の多結晶からなる感熱抵抗素子のそれに比べて著しく向上する。
また、前記感熱抵抗体からなる粒子として、粒子形状の揃った粒子を使えば、感熱抵抗素子１０の加工工程を削減することができる。これにより、損傷領域を少なくして、感度を大きくすることができるので、画素毎の温度分解能が著しく改善される。
特に、前記粒子の粒子径の分散度合いを表す標準偏差が粒子径の平均値以下になるようにすれば、前記粒子の配置の選択性及び感熱抵抗素子の電気的特性の均質性を著しく向上させることができる。
また、前記粒子を電気泳動させる際に、超音波等を用いてシリコン基板５１に機械的な振動を与えれば、前記粒子の基板表面上での並進運動エネルギーを増大させることができるので、より選択性を高めることができる。この他、前記粒子に光線や電子線等のエネルギー・ビームを照射することによっても、前記へ威信運動エネルギーを増大させることができるので、同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】  本発明は、赤外線検出装置およびその製造方法として利用することができ、特に、赤外線検出素子の温度感度を向上させる技術として産業上の利用可能性を有する。
【図１】
2005078400.tif 000002
【図２】
2005078400.tif 000003
【図３】
2005078400.tif 000004
【図４】
2005078400.tif 000005
【図５】
2005078400.tif 000006
【図６】
2005078400.tif 000007
【図７】
2005078400.tif 000008
【図８】
2005078400.tif 000009
【図９】
2005078400.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月4日(2004.8.4)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】特許請求の範囲
【請求項１】（変更）温度に応じて抵抗が変化する感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器の製造方法であって、
基板上に電極を所定の形状に形成する電極形成ステップと、
前記電極上に選択的に感熱抵抗体を成長させる成長ステップと
を含むことを特徴とする赤外線検出器の製造方法。
【請求項２】（変更）温度に応じて抵抗が変化する感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器の製造方法であって、
半導体基板上に電極を形成する電極形成ステップと、
前記電極上に薄膜を形成する薄膜形成ステップと、
前記薄膜の一部を除去して前記電極を露出させる薄膜除去ステップと、
露出された電極上に感熱抵抗体を成長させる成長ステップと、
前記薄膜と前記感熱抵抗体の上に導電性膜を形成するステップと
を含むことを特徴とする赤外線検出器の製造方法。
【請求項３】前記成長ステップは、気相成長法によって感熱抵抗体を前記電極上に選択的に成長させる
ことを特徴とする第１又は第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項４】前記気相成長法は、有機金属化学気相堆積法である
ことを特徴とする第３の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項５】前記成長ステップは、
前記感熱抵抗体の材料をガス化して原料ガスとするガス化ステップと、
前記原料ガスをイオンクラスター化するイオンクラスター化ステップと、
前記電極を所定の電位として電界を発生させ、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に捕集する捕集ステップと、
前記電極を所定の温度に加熱して、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップと
を含むことを特徴とする第３の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項６】（変更）前記成長ステップは、液相成長法によって感熱抵抗体を前記電極上に選択的に成長させる
ことを特徴とする第１又は第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項７】前記液相成長法は、電気泳動法である
ことを特徴とする第６の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項８】前記成長ステップは、
前記感熱抵抗体の材料をコロイド粒子とするコロイド化ステップと、
前記コロイド粒子の懸濁液を生成する懸濁液生成ステップと、
前記半導体基板を前記懸濁液に浸漬した状態で、前記電極に所定の電圧を印加して電界を発生させる電界発生ステップと、
前記コロイド粒子を前記電界の作用により前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップと
を含むことを特徴とする第６の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項９】前記電極の前記感熱抵抗体に接する面方向の結晶格子定数が、前記感熱抵抗体の結晶格子定数と略同一である
ことを特徴とする第１又は第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項１０】前記感熱抵抗体の材料は、一般式ＰｒｘＣａ１−ｘＭｎＯ３にて表わされる強相関電子系材料に、アルカリ土類金属や希土類金属を含むペロブスカイト構造を有する金属酸化物が添加されてなる材料である
ことを特徴とする第１又は第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項１１】前記薄膜は絶縁膜である
ことを特徴とする第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項１２】前記感熱抵抗体は単結晶である
ことを特徴とする第１又は第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項１３】（変更）温度に応じて抵抗が変化する感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器であって、
半導体基板上に形成された電極上に、感熱抵抗体が選択的に形成されている
ことを特徴とする赤外線検出器。
【請求項１４】（削除）
【請求項１５】（削除）
【請求項１６】（削除）
【請求項１７】（削除）
【請求項１８】（削除）
【請求項１９】（削除）
【請求項２０】（削除）
【請求項２１】（変更）前記電極の前記感熱抵抗体に接する面方向の結晶格子定数が、前記感熱抵抗体の結晶格子定数と略同一である
ことを特徴とする第１３の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
【請求項２２】（変更）前記感熱抵抗体の材料は、一般式ＰｒｘＣａ１−ｘＭｎＯ３にて表わされる強相関電子系材料に、アルカリ土類金属や希土類金属を含むペロブスカイト構造を有
する金属酸化物が添加されてなる
ことを特徴とする第１３の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
【請求項２３】（削除）
【請求項２４】（変更）前記感熱抵抗体は単結晶である
ことを特徴とする第１３の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
２６
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月31日(2006.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に応じて抵抗が変化する感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器の製造方法であって、
基板上に電極を所定の形状に形成する電極形成ステップと、
前記電極上に選択的に感熱抵抗体を成長させる成長ステップと
を含むことを特徴とする赤外線検出器の製造方法。
【請求項２】
温度に応じて抵抗が変化する感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器の製造方法であって、
半導体基板上に電極を形成する電極形成ステップと、
前記電極上に薄膜を形成する薄膜形成ステップと、
前記薄膜の一部を除去して前記電極を露出させる薄膜除去ステップと、
露出された電極上に感熱抵抗体を成長させる成長ステップと、
前記薄膜と前記感熱抵抗体の上に導電性膜を形成するステップと
を含むことを特徴とする赤外線検出器の製造方法。
【請求項３】
前記成長ステップは、気相成長法によって感熱抵抗体を前記電極上に選択的に成長させる
ことを特徴とする第１又は第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項４】
前記気相成長法は、有機金属化学気相堆積法である
ことを特徴とする第３の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項５】
前記成長ステップは、
前記感熱抵抗体の材料をガス化して原料ガスとするガス化ステップと、
前記原料ガスをイオンクラスター化するイオンクラスター化ステップと、
前記電極を所定の電位として電界を発生させ、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に捕集する捕集ステップと、
前記電極を所定の温度に加熱して、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップと
を含むことを特徴とする第３の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項６】
前記成長ステップは、液相成長法によって感熱抵抗体を前記電極上に選択的に成長させる
ことを特徴とする第１又は第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項７】
前記液相成長法は、電気泳動法である
ことを特徴とする第６の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項８】
前記成長ステップは、
前記感熱抵抗体の材料をコロイド粒子とするコロイド化ステップと、
前記コロイド粒子の懸濁液を生成する懸濁液生成ステップと、
前記半導体基板を前記懸濁液に浸漬した状態で、前記電極に所定の電圧を印加して電界を発生させる電界発生ステップと、
前記コロイド粒子を前記電界の作用により前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップと
を含むことを特徴とする第６の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項９】
前記電極の前記感熱抵抗体に接する面方向の結晶格子定数が、前記感熱抵抗体の結晶格子定数と略同一である
ことを特徴とする第１又は第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記感熱抵抗体の材料は、一般式ＰｒｘＣａ１−ｘＭｎＯ３にて表わされる強相関電子系材料に、アルカリ土類金属や希土類金属を含むペロブスカイト構造を有する金属酸化物が添加されてなる材料である
ことを特徴とする第１又は第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記薄膜は絶縁膜である
ことを特徴とする第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記感熱抵抗体は単結晶である
ことを特徴とする第１又は第２の請求の範囲に記載の製造方法。
【請求項１３】
温度に応じて抵抗が変化する感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器であって、
半導体基板上に形成された電極上に、感熱抵抗体が選択的に形成されている
ことを特徴とする赤外線検出器。
【請求項１４】
前記電極の前記感熱抵抗体に接する面方位の結晶格子定数が、前記感熱抵抗体の結晶格子定数と略同一である
ことを特徴とする第１３の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
【請求項１５】
前記感熱抵抗体の材料は、一般式ＰｒｘＣａ１−ｘＭｎＯ３にて表わされる強相関電子系材料に、アルカリ土類金属や希土類金属を含むペロブスカイト構造を有する金属酸化物が添加されてなる
ことを特徴とする第１３の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
【請求項１６】
前記感熱抵抗体は単結晶である
ことを特徴とする第１３の請求の範囲に記載の赤外線検出器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線検出装置およびその製造方法に関し、特に、赤外線検出素子の温度感度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型で安価な赤外線撮影装置として抵抗ボロメータ型赤外線撮影装置の需要が拡大の一途を辿っている。抵抗ボロメータ型赤外線撮影装置は、温度によって電気抵抗が変化する感熱抵抗体を撮像素子とする。
図７は、抵抗ボロメータ型赤外線撮影装置の一画素を構成する赤外線検出器の回路構成を例示する図である。図７に示されるように、赤外線検出器６は、トランジスタ６２と感熱抵抗素子６３とを備えている。感熱抵抗素子６３の一方の電極はトランジスタ６２のソース電極に接続され、他方の電極はセルプレート線６４に接続されている。また、トランジスタ６２のドレイン電極はビット線６０に接続され、ゲート電極はワード線６１に接続されている。
【０００３】
図８は、赤外線検出器６のデバイス構造を例示する断面図である。図８に示されるように、赤外線検出器６はスタック構造をとっている。感熱抵抗素子６３は、感熱抵抗体７１を電極７０、７２で挟んだ三層構造となっている。電極７２はコンタクトプラグ７３を介してトランジスタ６２のソース電極７４に接続されており、電極７０はセルプレート線６４に接続されている。トランジスタ６２のドレイン電極７５はコンタクトプラグ７７を介してビット線６０に接続されており、ゲート電極７６はワード線６１（不図示。）に接続されている。
【０００４】
このような構造の感熱抵抗素子６３を形成する方法に関しては、例えば、特許文献１に以下のような方法が開示されている。図９は、感熱抵抗素子６３を形成する方法を示す断面図である。図９（ａ）に示されるように、シリコン基板８２上に絶縁層８１が形成されてなる支持基板８上に、電極７２、感熱抵抗体７１、電極７０が積層された後、最上層にレジストマスク８０が形成される。次に、レジストマスク８０をエッチマスクとして、例えば、プラズマエッチング法により、図９（ｂ）の形状とされる。
【特許文献１】特開２００２−２８４５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、プラズマエッチング法を用いると、反応性ラジカルなど多量の活性種によって感熱抵抗体の切断面は勿論、内部にまで損傷が広がり、損傷領域８３が形成される。このような損傷領域８３は感熱抵抗体としての機能を有せず、感熱抵抗素子６３の実効面積を減少させる。すなわち、損傷領域８３は、感熱抵抗素子６３の側壁から内部へ数十ナノメートルから数百ナノメートルにまで及び、感熱抵抗素子の面積が１μｍ２を下回る場合には、感熱抵抗素子６３の実効面積の減少による影響が無視できなくなる。
【０００６】
このような損傷領域８３を低減するためには、例えば、感熱抵抗素子６３の形成後に回復アニール処理を施す方法がある。しかしながら、この回復アニール処理によっては、損傷領域８３を完全に消失させることはできない。
また、回復アニール処理では、感熱抵抗体の結晶化温度とほぼ同等の温度が加えられるので、感熱抵抗素子を多層に積層した場合は各層毎に回復アニール処理が必要となり、各層間の配線の熱劣化などを招くという問題もある。
【０００７】
また、従来技術では、単層の電極７２の上前面にスパッタ法やゾル−ゲル法によって感熱抵抗体７１が形成されるので、感熱抵抗体７１の多結晶化を避けることができない。感熱抵抗体７１が多結晶化すると、その結晶粒界に起因する抵抗が発生してしまい、感熱抵抗体７１の温度変化に起因する抵抗変化が分かり難くなる。
以上のような理由によって、従来、温度感度の良い感熱抵抗体を得ることが困難であった。
【０００８】
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、感熱抵抗素子の温度感度を向上させた抵抗ボロメータ型赤外線検出器並びにその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器の製造方法であって、基板上に電極を所定の形状に形成する電極形成ステップと、前記電極上に感熱抵抗体を成長させる成長ステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このようにすれば、予め整形された電極上に感熱抵抗体を前記電極上に選択的に成長させるので、成長後にエッチング等によって再度、整形する必要がない。従って、感熱抵抗体の損傷領域をほぼ無くすことができるので、感熱抵抗素子の温度感度を向上させることができる。
また、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、温度に応じて抵抗が変化する感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器の製造方法であって、半導体基板上に電極を形成する電極形成ステップと、前記電極上に薄膜を形成する薄膜形成ステップと、前記薄膜の一部を除去して前記電極を露出させる薄膜除去ステップと、露出された電極上に感熱抵抗体を成長させる成長ステップとを含むことを特徴とする。
【００１１】
このようにすれば、電極上の所定位置にのみ感熱抵抗体を選択的に成長させることができるので、やはり成長後にエッチング等によって再度、整形する必要がない。従って、感熱抵抗体の損傷領域をほぼ無くすことができるので、感熱抵抗素子の温度感度を向上させることができる。
また、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、前記成長ステップは、気相成長法によって感熱抵抗体を選択的に成長させることを特徴とする。例えば、前記気相成長法は、有機金属化学気相堆積法であるとしても良い。このようにすれば、感熱抵抗体の形成工程における感熱抵抗体の自己選択性を向上させることができる。
【００１２】
また、前記成長ステップは、前記感熱抵抗体の材料をガス化して原料ガスとするガス化ステップと、前記原料ガスをイオンクラスター化するイオンクラスター化ステップと、前記電極を所定の電位として電界を発生させ、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に捕集する捕集ステップと、前記電極を所定の温度に加熱して、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップとを含むとしても良い。このようにすれば、感熱抵抗体を選択的に成長させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、前記成長ステップは、液相成長法によって感熱抵抗体を選択的に成長させることを特徴とする。例えば、前記液相成長法は、電気泳動法であるとしても良い。このようにすれば、感熱抵抗体の形成工程における感熱抵抗体の自己選択性を向上させることができる。
また、前記成長ステップは、前記感熱抵抗体の材料をコロイド粒子とするコロイド化ステップと、前記コロイド粒子の懸濁液を生成する懸濁液生成ステップと、前記半導体基板を前記懸濁液に浸漬した状態で、前記電極に所定の電圧を印加して電界を発生させる電界発生ステップと、前記コロイド粒子を前記電界の作用により前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップとを含むとしても良い。このようにしても、感熱抵抗体を選択的に成長させることができる。
【００１４】
また、以上のようにすれば、任意の形状の電極上に自己整合的に感熱抵抗体を形成することができる。従って、感熱抵抗体材料の形成・加工工程を削減して、赤外線検出器の製造コストを削減することができる。
また、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、前記電極の前記感熱抵抗体に接する面方向の結晶格子定数が、前記感熱抵抗体の結晶格子定数と略同一であることを特徴とする。このようにすれば、感熱抵抗体を単結晶とすることができるので、赤外線検出器の感度を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、前記感熱抵抗体の材料は、一般式ＰｒｘＣａ１−ｘＭｎＯ３にて表わされる強相関電子系材料に、アルカリ土類金属や希土類金属を含むペロブスカイト構造を有する金属酸化物が添加されてなる材料であることを特徴とする。このようにすれば、感熱抵抗体の感度を向上させることができ、且つ、感熱抵抗体が有効に赤外線を検出することができる温度範囲を拡大することができる。更に、赤外線検出器を使用できる温度範囲も拡大することができる。
【００１６】
また、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、前記薄膜は絶縁膜であることを特徴とする。このようにすれば、前記薄膜をそのまま層間絶縁膜として用いることができる。
また、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、前記感熱抵抗体は単結晶であることを特徴とする。このようにすれば、感熱抵抗体中に結晶粒界が生じないので、結晶粒界による抵抗も生じない。従って、感熱抵抗体全体としての抵抗に対する温度変化に起因する抵抗変化の寄与の割合を大きくすることができるので、赤外線検出器の感度を向上させることができる。また、赤外線検出器の感度が最大化する方位へ感熱抵抗体の結晶方位を向けることができる。
【００１７】
また、上記の目的を達成するために本発明に係る赤外線検出器は、温度に応じて抵抗が変化する感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器であって、半導体基板上に電極を所定の形状に形成する電極形成ステップと、前記電極上に感熱抵抗体を成長させる成長ステップとを含む製造方法によって製造されることを特徴とする。このようにすれば、感熱抵抗体を成長させた後にエッチング等によって整形する必要がないので、感熱抵抗体の損傷領域をほぼ無くすことができる。従って、感熱抵抗素子の温度感度を向上させることができる。
【００１８】
また、本発明に係る赤外線検出器は、温度に応じて抵抗が変化する感熱抵抗体が電極に接合されてなる感熱抵抗素子を含む赤外線検出器であって、半導体基板上に電極を形成する電極形成ステップと、前記電極上に薄膜を形成する薄膜形成ステップと、前記薄膜の一部を除去して前記電極を露出させる薄膜除去ステップと、前記電極上に感熱抵抗体を成長させる成長ステップとを含む製造方法によって製造されることを特徴とする。このようにしても、感熱抵抗体を成長させた後にエッチング等によって整形する必要がなく、感熱抵抗体の損傷領域をほぼ無くせるので、感熱抵抗素子の温度感度を向上させることができる。
【００１９】
感熱抵抗体を成長させるには、例えば、前記成長ステップは、気相成長法によって感熱抵抗体を前記電極上に選択的に成長させるとすれば良い。具体的には、前記気相成長法は、有機金属化学気相堆積法であるとすれば好適である。また、  前記成長ステップは、前記感熱抵抗体の材料をガス化して原料ガスとするガス化ステップと、前記原料ガスをイオンクラスター化するイオンクラスター化ステップと、前記電極を所定の電位として電界を発生させ、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に捕集する捕集ステップと、前記電極を所定の温度に加熱して、前記イオンクラスター化した原料ガスを前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップとを含むとしても良い。
【００２０】
また、前記成長ステップは、液相成長法によって感熱抵抗体を選択的に成長させるとしても良い。具体的には、前記液相成長法は、電気泳動法であるとすれば好適である。また、前記成長ステップは、前記感熱抵抗体の材料をコロイド粒子とするコロイド化ステップと、前記コロイド粒子の懸濁液を生成する懸濁液生成ステップと、前記半導体基板を前記懸濁液に浸漬した状態で、前記電極に所定の電圧を印加して電界を発生させる電界発生ステップと、前記コロイド粒子を前記電界の作用により前記電極上に凝集させて、感熱抵抗体を成長させる凝集ステップとを含むとしても良い。
【００２１】
また、本発明に係る赤外線検出器は、前記電極の前記感熱抵抗体に接する面方向の結晶格子定数が、前記感熱抵抗体の結晶格子定数と略同一であることを特徴とする。このようにすれば、感熱抵抗体を単結晶とすることができるので、赤外線検出器の感度を向上させることができる。
また、本発明に係る赤外線検出器は、前記感熱抵抗体の材料は、一般式ＰｒｘＣａ１−ｘＭｎＯ３にて表わされる強相関電子系材料に、アルカリ土類金属や希土類金属を含むペロブスカイト構造を有する金属酸化物が添加されてなることを特徴とする。このようにすれば、感熱抵抗体の感度を向上させることができ、且つ、感熱抵抗体が有効に赤外線を検出することができる温度範囲を拡大することができる。更に、赤外線検出器を使用できる温度範囲も拡大することができる。
【００２２】
また、本発明に係る赤外線検出器は、前記薄膜は絶縁膜であることを特徴とする。このようにすれば、前記薄膜をそのまま層間絶縁膜として用いることができる。
また、本発明に係る赤外線検出器は、前記感熱抵抗体は単結晶であることを特徴とする。このようにすれば、感熱抵抗体中に結晶粒界が生じず、結晶粒界による抵抗も生じないので、感熱抵抗体全体としての抵抗に対する温度変化に起因する抵抗変化の寄与の割合を大きくでき、赤外線検出器の感度を向上させることができる。また、赤外線検出器の温度分解能が最大化する方位へ感熱抵抗体の結晶方位を向けることができる。
【００２３】
また、本発明によれば、赤外線検出器の画素の配置密度を高めて、赤外線検出器を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る赤外線検出器及びその製造方法の実施の形態について、赤外線撮像機を例にとり、特にそれを構成する赤外線検出器に注目して、図面を参照しながら説明する。
［１］  第１の実施の形態
本実施の形態に係る赤外線撮像機は、シリコン基板上に感熱抵抗素子を１次元又は２次元のアレイ状の配列した赤外線撮像素子を備えている。
【００２５】
［１−１］  デバイス構造
図１は、本実施の形態に係る赤外線撮像素子のデイバス構造の一部を示す断面図である。図１に示されるように、赤外線撮像素子１は、シリコン基板１１２上に絶縁層１１１が形成されてなる半導体素子であって、感熱抵抗素子１０とトランジスタ１１との組を一画素として、この組がアレイ状に配列されている。
【００２６】
感熱抵抗素子１０は、セルプレート線１００と電極１０２との間に感熱抵抗体１０１が自己整合的に形成された構造となっている。また、トランジスタ１１はソース電極１０４、ドレイン電極１０５及びゲート電極１０８を備えている。感熱抵抗素子１０の電極１０２とソース電極１０４とはコンタクトプラグ１０３を介して接続されている。ドレイン電極１０５はコンタクトプラグ１０６を介してビット線１０７に接続されている。また、ゲート電極１０８は不図示のワード線に接続されている。
【００２７】
感熱抵抗素子１０は絶縁層１１０に覆われている。更に、セルプレート線１００は、絶縁層１０９に覆われている。
感熱抵抗体１０１には、例えば、一般式Ａ１−ｘＢｘＭｎｚＯｗや一般式Ａ１−ｘ（Ｂ１−ｙＣｙ）ｘＭｎｚＯｗで表わされる金属酸化物材料を用いれば良い。ここで、Ａは、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、セリウム（Ｃｅ）、或いはプラセオジム（Ｐｒ）等の希土類金属、又はバナジウム（Ｖ）等のＶ族の元素である。Ｂ及びＣはカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、或いはバリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属等である。また、ｘ、ｙ、ｚ及びｗは化学組成比を表わし、値として０をとり得る。
【００２８】
また、アルカリ土類金属や希土類金属を含むペロブスカイト構造を有する金属酸化物であって、チタン酸化物やニッケル酸化物を感熱抵抗体材料として用いても良い。
また、一般式ＰｒｘＣａ１−ｘＭｎＯ３にて表わされる強相関電子系材料に、アルカリ土類金属や希土類金属を含むペロブスカイト（perovskite）構造を有する金属酸化物が添加されてなる材料を感熱抵抗体に用いても良い。この場合において、前記金属酸化物として、マンガン酸化物、チタン酸化物、アルミニウム酸化物、ガリウム酸化物或いはコバルト酸化物を用いるのが好適である。このような強相関電子系材料を用いれば、感熱抵抗体の感度を向上させることができると共に、感熱抵抗体が有効に赤外線を検出することができる温度範囲を拡大することができる。また、赤外線検出器を使用することができる温度範囲を拡大することもできる。
【００２９】
［１−２］  製造方法
次に、本実施の形態に係る赤外線撮像機の、特に感熱抵抗素子１０の製造方法について説明する。本発明に係る感熱抵抗素子の製造方法は、感熱抵抗体を単結晶として電極上に選択的に成長させることを特徴としている。そのような製造方法の一例として、本実施の形態においてはイオンクラスター化を用いた製造方法について述べる。
【００３０】
図２は、感熱抵抗素子１０の製造方法を示す図である。図２（ａ）に示されるように、感熱抵抗素子１０を形成するに際して、先ず、シリコン基板１１２上に形成された絶縁膜１１１上に電極１０２が形成される。なお、図示しないが、この時点で、前記トランジスタ１１は既に形成されている。
さて、この状態で、シリコン基板１１２を反応槽内の加熱装置（図示省略。）上に載置し、電気的に接地した後、原料ガス２を供給する。
【００３１】
この原料ガス５０は、有機金属化学気相堆積（MOCVD: Metal Organic Chemcal Vapor Deposition）に用いる原料ガスであって、有機金属分子をガス化した後、コロナ放電路（図示省略。）を通過させて電離させ、正に帯電したイオンクラスターとしたものである。なお、原料ガス２の生成に際しては、コロナ放電路以外のイオン化装置を用いるとしても良い。
【００３２】
このようにイオンクラスター化したガスはエネルギー的に不安定であるため、電子を受け取って安定化する傾向にある。本実施の形態においても、原料ガス２は、接地電位にある電極１０２から電子を受け取って安定化し、熱分解され、電極１０２上に選択的に感熱抵抗体１０１が成長する。すなわち、イオンクラスター化した原料ガス２は電極１０２の上に自己組織化する。言い換えると、同種の分子またはクラスター間の化学的親和力によって自己整合的に凝集する。
【００３３】
さて、この場合において、電極１０２の表面方向の結晶格子定数を感熱抵抗体１０１の結晶格子定数とほぼ同等になるように選べば、電極１０２上で感熱抵抗体１０１がエピタキシャルに単結晶成長する。特に、感熱抵抗体１０１の大きな感度を発現する結晶方位を電極１０２の表面に垂直方向に揃えて、感熱抵抗体１０１を単結晶成長させれば好適である。
【００３４】
なお、絶縁層１１１の上で電極１０２に覆われていない部分には、原料ガス２は凝集せず、熱分解もしない。したがって、図２（ｂ）に示すように、電極１０２上にのみ感熱抵抗体１０１が単結晶成長することになる。
この後、感熱抵抗体１０１を埋め尽くすように絶縁層１１０が形成された後、感熱抵抗体１０１の上部が露出するまで絶縁層１１０が化学機械研磨される。そして、感熱抵抗素子１０の電極を兼ねたセルプレート線１００が積層され、更に、絶縁層１０９が形成されて、赤外線撮像素子１となる。
【００３５】
このようにして得た感熱抵抗素子１０の感熱抵抗体１０１は単結晶であり、かつその結晶方位が大きな感度を発現する方向に電界が印加されるので、従来の多結晶からなる感熱抵抗素子に比べて感度や応答が著しく向上する。
また、感熱抵抗体１０１は電極１０２上に選択的に形成されるので、従来技術とは異なって、プラズマエッチング法等を用いる必要がない。従って、損傷領域が発生せず、実効面積を拡大することができるので、大きな感度を発現させることができる。以上述べたように、本実施の形態によれば、画素毎の温度特性を著しく改善することができる。
【００３６】
［１−３］  変形例
上記においては、専ら感熱抵抗体１０１の気相において選択成長させる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。すなわち、感熱抵抗体のコロイド粒子を懸濁させたコロイド溶液中で、前記感熱抵抗体の微粒子を電気泳動させて所望の電極の上に付着させるとしても良い。
【００３７】
［２］  第２の実施の形態
本実施の形態に係る赤外線撮像装置は、上記第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置と概ね同様の構成を備える一方、その感熱抵抗素子の製造方法に差異を有している。
図３は、本実施の形態に係る赤外線撮像素子の感熱抵抗素子の製造方法を示す断面図である。
【００３８】
図３（ａ）に示されるように、先ず、シリコン基板３０上に導電性膜３１を形成し、更に、薄膜３２を形成する。薄膜３２としては、例えば、シリコン酸化膜が挙げられる。
次に、図３（ｂ）に示されるように、薄膜３２に孔３３を形成して、薄膜３２の下層にある導電性膜３１の表面を一部露出させる。
孔３３の形状は、形成すべき感熱抵抗体の外形に合わせたものとなっている。また、孔３３の開口寸法は、本装置製造工程で利用できる最小加工寸法より大きくするのが望ましい。
【００３９】
孔３３を形成するに際しては、リソグラフィ法によるレジストマスクを転写パターンとして用い、薄膜３２をエッチングしても良いし、或いは、薄膜３２の孔３３の部位に直接電子ビームや紫外線などのエネルギー・ビームを照射し、薄膜３２の孔３３の部位を変質させて除去するとしても良い。
次に、図３（ｃ）に示されるように、孔３３を埋めるように感熱抵抗体３４を選択的に形成する。感熱抵抗体３４の材料は、上述したように、例えば、一般式Ａ1-xＢxＭｎｚＯＷや一般式Ａ1-x（Ｂ１−ｙＣｙ）ｘＭｎｚＯＷで表される金属酸化物材料を用いると良い。また、導電性膜３１と感熱抵抗体３４とは格子整合させることにより、感熱抵抗体３４を単結晶として成長させる。
【００４０】
感熱抵抗体３４を選択成長させるには、例えば、原料ガスをイオンクラスター化して供給すれば良い。図４は、原料ガスをイオンクラスター化して供給することにより感熱抵抗体３４を選択成長させる製造方法を示す断面図である。
図４（ａ）に示されるように、シリコン基板３０を反応槽内の加熱装置（不図示。）上に載置し、導電性膜３１を電気的に接地する。この状態で原料ガス４を供給する。
【００４１】
原料ガス４は、上述と同様に、有機金属化学気相堆積法で用いるガスをコロナ放電路等に通して電離、帯電したイオンクラスターとしたガスである。
本実施の形態においては、前記反応槽内で導電性膜３１を電気的に接地したシリコン基板３０に対し静電的電位勾配が生じるように電界を発生させているので、イオンクラスター化した原料ガス４が孔３３の中に捕集される。
【００４２】
更に、原料ガス４の熱分解温度近傍にまでシリコン基板３０を加熱しているので、原料ガス４が導電性膜３１上で熱分解し、孔３３の中で感熱抵抗体３４が成長する。図４（ａ）は、原料ガス４が孔３３の中で熱分解され、感熱抵抗体３４が成長しつつある様子を示している。ここで、原料ガス４の孔３３の底部に露出した導電性膜３１への凝集過程は、自己組織化、すなわち同種の分子またはクラスター間の化学的親和力によって自己整合的に凝集する場合を含む。
【００４３】
また、導電性膜３１の結晶格子定数と感熱抵抗体３４の結晶格子定数とをほぼ同等としているので、感熱抵抗体３４は導電性膜３１上でエピタキシャルに単結晶成長する。また、孔３３またはその近傍を除く部分には原料ガス４は凝集しないので、当該箇所では熱分解されない。このようにして、図４（ｂ）に示すように、孔３３の底部に露出した導電性膜３１上でのみ感熱抵抗体３４が単結晶成長する。
【００４４】
この場合において、感熱抵抗体３４は特定の結晶方位を、導電性膜３１の表面に垂直方向に揃えて単結晶成長させるとすれば、なお好適である。
また、本実施の形態では、薄膜３２としてシリコン酸化膜を用いるとしたが、かかる絶縁性の材料を用いれば、これをそのまま層間絶縁膜として用いることができる。
さて、図５は、図３に引き続いて、本実施の形態に係る赤外線撮像素子の感熱抵抗素子の製造方法を示す断面図である。図５（ａ）に示されるように、薄膜３２と感熱抵抗体３４との表面上に、導電性膜３５を形成する。図から明らかなように、前工程にて、感熱抵抗体３４は薄膜３２とほぼ同じ高さとなるように成長させられている。
【００４５】
次に、図５（ｂ）に示されるように、感熱抵抗体３４の上部を覆うようにして、レジストマスク３６を形成する。このレジストマスク３６は、感熱抵抗体３４を含む感熱抵抗素子が備える電極であって、導電性膜３１ではない方の電極の形状に合わせて形成される。
図５（ｃ）は、レジストマスク３６に覆われた部位以外の導電性膜３５を除去し、更に、レジストマスク３６を除去した後の赤外線撮像素子の状態を示している。この後、導電性膜３１、３５をそれぞれ周辺半導体回路に接続することにより赤外線撮像素子が完成する。
【００４６】
このようにすれば、感熱抵抗体３４を単結晶とすることができる。従って、感度低下の原因となる結晶粒界が存在しないので、感熱抵抗素子の応答を著しく改善することができる。
また、感熱抵抗体３４は、孔３３の底部に露出した導電性膜３１上に選択的に形成されるので、損傷領域３０が少なく、材料本来の持つ大きな感度が発現できる。これらにより、画素毎のデータの書き込み特性および読み出し特性が著しく改善される。
【００４７】
［３］  第３の実施の形態
本実施の形態に係る赤外線撮像機は、前記第２の実施の形態に係る赤外線撮像機と概ね同様の構成を備えているが、感熱抵抗体の形成の仕方において相違を有している。
図６は、前記第２の実施の形態における図４に対応する図面であって、原料粒子を電気泳動によって供給することにより感熱抵抗体を選択成長させる製造方法を示す模式図である。
【００４８】
図６においては、液相処理層５０が感熱抵抗体からなるコロイド粒子を懸濁させたコロイド溶液５２にて満たされており、前記図３（ｃ）の状態にまで加工されたシリコン基板５１が当該コロイド溶液５２中に浸漬されている。また、当該コロイド溶液５２中には、平板な電極５３も浸漬されており、シリコン基板５１と対向して配置される。また、シリコン基板５１と電極５３との間に電位差を生じさせるため、電源５４によって両者に電圧を印加する。
【００４９】
さて、コロイド溶液５２は、前記感熱抵抗体からなる粒子が単分散するように、酸性度が調整されている。また、コロイド溶液５２中に拡散している前記粒子は、予め強誘電性を発現する結晶相となるように焼成されている。従って、前記粒子は単結晶であり、その誘電率は強い異方性を有している。
前述のように、シリコン基板５１と電極５３との間には電界が生じており、前記粒子の双極子モーメントとの相互作用により、前記粒子はシリコン基板５１上の導電性膜の露出部位に選択的に引き寄せられる。この結果、感熱抵抗体は、感熱抵抗素子の感度が最大となるような結晶方位となって、導電性膜上に選択配位される。このようにして、導電性膜上に感熱抵抗体を成長させることができる。
【００５０】
その後、本実施の形態においても、上記実施の形態と同様に、前述の図５に示されるような工程を経て赤外線撮像素子を得ることができる。また、このようにして製造した感熱抵抗体は単結晶又は結晶方位の揃った単結晶粒子の集合となるので、感熱抵抗素子の感度を最大化することができる。よって、その温度分解能は、従来の多結晶からなる感熱抵抗素子のそれに比べて著しく向上する。
【００５１】
また、前記感熱抵抗体からなる粒子として、粒子形状の揃った粒子を使えば、感熱抵抗素子１０の加工工程を削減することができる。これにより、損傷領域を少なくして、感度を大きくすることができるので、画素毎の温度分解能が著しく改善される。
特に、前記粒子の粒子径の分散度合いを表す標準偏差が粒子径の平均値以下になるようにすれば、前記粒子の配置の選択性及び感熱抵抗素子の電気的特性の均質性を著しく向上させることができる。
【００５２】
また、前記粒子を電気泳動させる際に、超音波等を用いてシリコン基板５１に機械的な振動を与えれば、前記粒子の基板表面上での並進運動エネルギーを増大させることができるので、より選択性を高めることができる。この他、前記粒子に光線や電子線等のエネルギー・ビームを照射することによっても、前記へ威信運動エネルギーを増大させることができるので、同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、赤外線検出装置およびその製造方法として利用することができ、特に、赤外線検出素子の温度感度を向上させる技術として産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像素子のデバイス構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る感熱抵抗素子１０の製造方法を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る感熱抵抗素子１０の製造方法（前半部分）を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る感熱抵抗体をイオンクラスター法により成長させる方法を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る感熱抵抗素子１０の製造方法（後半部分）を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る感熱抵抗体を電気泳動法により成長させる方法を示す図である。
【図７】従来技術に係る抵抗ボロメータ型赤外線撮影装置の一画素を構成する赤外線検出器の回路構成を例示する図である。
【図８】赤外線検出器６のデバイス構造を例示する断面図である。
【図９】感熱抵抗素子６３を形成する方法を示す断面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005078400.tif 000011
【図２】
2005078400.tif 000012
【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】
2005078400.tif 000017
【図８】
2005078400.tif 000018
【図９】
2005078400.tif 000019
【国際調査報告】
2005078400.tif 000020
2005078400.tif 000021
2005078400.tif 000022
2005078400.tif 000023