赤外線センサユニット
【課題】断熱性能に優れた小型化可能な赤外線センサユニットを提供する。
【解決手段】熱型赤外線センサとこれに対応する半導体装置とが共通の半導体基材上に形成された赤外線センサユニット。絶縁上層が半導体基材上に被覆されて、半導体基材の表層部に形成した半導体装置を覆う。熱型センサは、断熱支持部によって半導体装置の上方に支持されるセンサ台座に搭載され、センサ台座及び断熱支持部材は絶縁上層に積層された多孔質材料で形成される。
【解決手段】熱型赤外線センサとこれに対応する半導体装置とが共通の半導体基材上に形成された赤外線センサユニット。絶縁上層が半導体基材上に被覆されて、半導体基材の表層部に形成した半導体装置を覆う。熱型センサは、断熱支持部によって半導体装置の上方に支持されるセンサ台座に搭載され、センサ台座及び断熱支持部材は絶縁上層に積層された多孔質材料で形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線センサユニット、更に詳しくは、共通の半導体基材上に形成された熱型赤外線センサとこれに関連する半導体装置を備えた赤外線センサユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（米国特許第６３５９２７６号明細書）は、熱型赤外線センサと半導体装置とが半導体基材の上面に横に並んで配列された赤外線センサユニットを開示している。この熱型赤外線センサは多孔質の断熱支持部によって半導体基材に支持されており、この多孔質の断熱支持部は半導体基材の一部として実現されてこの上に赤外線センサを載置して残りの半導体基材との間を断熱している。多孔質の断熱支持部はセンサ台座とこのセンサ台座を半導体基材に結合する一組のブリッジで構成され、センサ台座及びブリッジは、半導体基材の表面に形成したドープ領域の表層部を陽極酸化により多孔質体に改質することで形成されている。このように、先行技術では半導体装置を備えた半導体基材を利用して、赤外線センサのための断熱支持部を与えている。しかしながら、ここでは、断熱支持部が半導体装置から横方向に離れた部分の半導体基材の表層部を陽極酸化することで得られるものであるため、赤外線センサを半導体装置の直上方に配置することが出来ないという問題がある。このような制限があるため、赤外線センサユニットを小型化することが困難である。特に、複数の赤外線センサユニットを２次元配列して熱画像センサを構築する場合は、センサユニットを密に並べることが出来ず、解像度が低くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６３５９２７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、共通の半導体基材に形成される半導体装置と共に小型化が可能な赤外線センサユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る赤外線センサユニットは、半導体基材の上面に形成された半導体装置と、該半導体基材の上面に上記半導体装置を覆って形成された絶縁上層と、該絶縁上層の上の一部に形成された一対の端子パッドと、熱型赤外線センサと、該熱型赤外線センサを搭載するセンサ台座と、該センサ台座を上記半導体装置の上面から浮かして支持する支持部とを備えた赤外線センサユニットであって、上記絶縁上層の上面に後にエッチングで除去される犠牲層を積層して、該犠牲層の一部に上記端子パッドを露出させる一対の透孔を形成し、上記犠牲層の上面に多孔質材料の層を塗布すると共に上記多孔質材料で上記透孔を充填して多孔質層を形成し、該多孔質層を所定のパターンにエッチングして形成させる断熱構造体を備え、該断熱構造体が、上記透孔に充填された上記多孔質材料によって形成される一対のポストと、上記センサ台座と、各ポストから上記絶縁上層の上面と平行に延出して上記センサ台座に結合する一対の水平ビームとで構成され、各水平ビームに沿って上記熱型赤外線センサから上記端子パッドへそれぞれ上記ポストを通して延出する配線を備えており、上記犠牲層を除去することで、上記センサ台座が上記半導体装置の直上方に離間された状態で上記水平ビームと上記ポストとで構成される上記支持部によって上記半導体基材の上面に支持されていることを特徴とする。このため、赤外線センサを半導体装置の上方に、十分に断熱した状態で配置することが出来、赤外線センサユニット全体をコンパクトとし、複数の赤外線センサユニットが密に２次元配列されるような応用が可能となる。
【０００６】
また、本発明に係る赤外線センサユニットの支持部は、上記絶縁上層に突出する一対のポストと、各ポストから延出して上記センサ台座に結合する一対の水平ビームとで構成され、水平ビームは絶縁上層の上面と平行に延出してセンサ台座を半導体装置と離間させて支持する。このようなポストを設けることで、センサ台座に載置される赤外線センサを半導体装置の上方で十分な距離を離して支持することができ、半導体基材及び半導体装置との間に十分な断熱を与えることができる。
【０００７】
赤外線センサを通過する赤外線をこの赤外線センサに向けて反射する赤外線反射体を絶縁上層に形成することで、赤外線センサの感度を高めるようにしてもよい。
【０００８】
また、赤外線反射膜と組み合わせて、或いは単独で、赤外線センサを被覆する赤外線吸収体を使用して、赤外線センサの感度を高めるようにしてもよい。
【０００９】
本発明とは別の発明として、更に、赤外線センサユニットの製造方法を提供する。この製造方法は、半導体基材の上面に半導体装置を形成してから、半導体基材の上面に絶縁上層を形成して半導体装置を隠す。その後、絶縁上層の上面に一対の端子パッドを形成してから、犠牲層を積層し、各端子パッドに至る透孔を犠牲層内に形成する。次いで、多孔質材料を犠牲層の上に積層して多孔質層を形成すると共に、透孔に多孔質材料を充填する。その後、多孔質層の一部を選択的に除去することで所定形状の断熱構造が得られる。多孔質層の一部を除去する前若しくは後に、熱型赤外線センサを多孔質層に形成する。最後に、犠牲層を除去することで赤外線センサユニットを得る。この断熱構造は、上記の透孔に充填された多孔質材料で形成される一つのポストと、熱型赤外線センサを載置するセンサ台座と、各ポストから絶縁上層の上面に平行してセンサ台座に延出する一対の水平ビームとで構成される。各水平ビームには赤外線センサから各ポストを通して各端子パッドに至る配線が形成される。このため、犠牲層を除去することにより、センサ台座が水平ビーム及びポストによって半導体装置の上方に支持されることになる。この方法では、多孔質材料としては、半導体基材に制限されない適宜の材料から選択できて、十分な機械的強度と断熱性能を実現することが出来る。材料としては、酸化シリコン、シロキサン系有機ポリマー、シロキサン系無機ポリマーやシリカエアロゲルが使用できる。
【００１０】
更に、多孔質材料のゾルゲル溶液をスピンコート法によって犠牲層の上に塗布することが好ましく、この場合は、均一な厚みの多孔質層を容易に形成できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の赤外線センサユニットは、断熱性能に優れ、且つ小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る赤外線センサユニットの斜視図である。
【図２】図１中の２−２線断面図である。
【図３】上記のセンサユニットの回路図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｈ）は上記の赤外線センサユニットの製造過程を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る赤外線センサユニットの斜視図である。
【図６】図５中の６―６線断面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｆ）は上記の赤外線センサユニットの製造過程を示す断面図である。
【図８】（Ｇ）〜（Ｋ）は上記の赤外線センサユニットの製造過程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１及び２に、本発明の第１の実施形態に係る赤外線センサユニットを示す。この赤外線センサユニットは、単結晶シリコンの半導体基材１０の表層部に形成した半導体装置２０と、半導体装置２０と離間した状態で半導体基材１０に支持される熱型赤外線センサ３０とで構成される。半導体装置２０は、熱型赤外線センサ３０に電気的に接続されて外部の処理回路へセンサ出力を与え、この処理回路において、赤外線センサで受光した赤外線の量に関するセンサ出力が分析されて、温度測定や赤外線を放射する対象物の存在を判定する。一つの典型的な使用形態としては、複数の赤外線センサを２次元配列して熱画像センサを構成することである。
【００１４】
半導体装置２０は、例えば、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタであり、トリガ信号に応じてオンオフされてセンサ出力を与える。このトランジスタは、既知の方法によって半導体基材１０の上面に形成されるもので、ドレイン２２とソース２３を備えるドープされたウェル領域２１と、ゲート２４、ドレイン電極２５、ソース電極２６、及びゲート電極２８を備える。これらの電極はそれぞれ赤外線センサユニットの上面に露出する端子パッドに電気的に接続される。以後、「トランジスタ」なる語句を、半導体装置２０を代表するものとして使用するが、本発明は図示するような１個のトランジスタを使用することに限定されない。例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮからなる絶縁上層１２が半導体基材１０の上面の略全面に亘って形成されて、トランジスタ２０を覆い隠しており、トランジスタ２０に付随する電極パッドが上面に必要な場合は、この電極パッドを除いて絶縁上層が形成される。
【００１５】
熱型赤外線センサ３０はセンサ台座４０上に形成され、センサ台座４０は断熱支持部５０によってトランジスタ２０と離間した形で半導体基材１０に支持される。熱型赤外線センサ３０は、チタンのような金属をセンサ台座４０上にパターン化された帯体３２に形成したもので、入射する赤外線の量や強さに比例して変化する電気抵抗を与える。
【００１６】
断熱支持部５０は半導体基材１０上に突出する一対のポスト５２と、各ポスト５２からセンサ台座４０の両端へ半導体基材１０の上面と平行に延出する一対の水平ビーム５４とで構成される。センサ台座４０、ポスト５２及び水平ビーム５４は多孔質材料で形成されて、半導体基材１０及びトランジスタ２０から熱型赤外線センサ３０を効率的に断熱的に隔離する。本実施形態で使用する多孔質材料は、多孔質シリカ（ＳｉＯ２）であり、その他、シロキサン系有機ポリマー、シロキサン系無機ポリマーやシリカエアロゲル等が使用される。パターン化された帯体３２は水平ビーム５４を経てポスト５２へ延出して、絶縁上層１２上の端子パッド１４、１５に電気接続される。図３に示すように、端子パッド１４は基準電圧Ｖｒｅｆに接続され、端子パッド１５はトランジスタ２０のソース電極２６に接続される。ゲート電極（図２では示されず）は埋め込み線２７を介して対応する端子パッド２８に接続され、パッド２８を介してトランジスタ２０のオンオフを制御する外部の回路に接続される。ドレイン電極２５は埋め込み線２９を介して端子パッド１６に接続されて、対象物体からの赤外線放射を検出する外部回路へセンサ出力を与える。
【００１７】
例えばアルミニウムのような金属でできた赤外線反射体１７が絶縁上層１２の上面に形成されて、熱型赤外線センサ３０を通過した赤外線を熱型赤外線センサ３０側に反射して熱型赤外線センサ３０の感度を上げる。熱型赤外線センサ３０と赤外線反射体１７との距離（ｄ）はｄ＝λ／４と設定され、λは対象物体から赤外線の波長である。熱型赤外線センサ３０を人体検出として使用する時は、人体からの赤外線の波長が１０μｍであることから、この距離（ｄ）は２．５μｍとなる。
【００１８】
多孔質材料の多孔率は、十分な機械的強度と良好な断熱効果とを与える上で、４０％〜８０％が好ましい。
【００１９】
尚、多孔質シリカ（ＳｉＯ２）は優れた断熱効果を有することで、水平ビーム５４から半導体基材１０熱コンダクタンスを最小とすると同時に、センサ台座４０の熱容量を最小として、熱型赤外線センサ３０の感度を高めることができる。
【００２０】
上述した構成の赤外線センサユニットは、図４（Ａ）〜（Ｈ）に示す過程を経て製造される。半導体基材１０の上面にトランジスタ２０を形成した後に、熱酸化によってＳｉＯ２の絶縁上層１２を形成して、図４（Ａ）に示すように、半導体基材１０の上面全体を被覆する。もしくは、ＳｉＮの絶縁上層１２をＣＶＤ法によって形成する。次いで、アルミニウム層をスパッタリングによって絶縁上層１２に形成した後に、これを選択的にエッチング除去して、図４（Ｂ）に示すように、絶縁上層１２の上に端子パッド１４、１５と赤外線反射体１７を形成する。その後、適宜のレジスト材料の犠牲層６０をスピンコート法で絶縁上層１２の上に塗布してから、これを部分的にエッチング除去して、図４（Ｃ）に示すように、端子パッド１４を露出させる透孔６２を形成する。犠牲層６０は、この他、ポリイミドをスピンコート法で形成したり、金属の蒸着で形成したり、或いは、ＣＶＤ法でポリシリコンを形成することができる。犠牲層６０をレジスト材料とする場合、透孔６２をリソグラフィーで形成し、犠牲層６０をポリイミドとする場合は、透孔６２をドライエッチングやウェットエッチングで形成し、犠牲層６０を金属やポリシリコンとする場合は、透孔６２をドライエッチングやウェットエッチングで形成することができる。
【００２１】
次に、犠牲層６０の上面全体へ、多孔質シリカ（ＳｉＯ２）をスピンコート法で塗布して、図４（Ｄ）に示すように、多孔質層７０を形成すると共に透孔６２内にポスト５２を形成する。その後、多孔質層７０を適宜のレジストでマスクして選択的にエッチング除去することで、図４（Ｅ）に示すように、センサ台座４０と水平ビーム５４を形成すると共に、各ポスト５２内に通孔７２を形成する。次に、チタンをスパッタリングによってセンサ台座４０、水平ビーム５４、及び通孔７２内に蒸着させてから、図４（Ｆ）に示すように、チタン層８０の上に窒化チタンの保護膜を形成する。この後、チタン層８０及び保護膜を選択的に除去して、センサ台座４０と水平ビーム５４の上に熱型赤外線センサ３０のパターン化された帯体３２を形成して、図４（Ｇ）に示すように、帯体３２がポスト５２を通して端子パッド１４、１５に電気接続される。最後に、犠牲層６０をエッチング除去して、図４（Ｈ）に示す赤外線センサユニットが得られる。
【００２２】
図５及び図６は、本発明の第２の実施形態に係る赤外線センサユニットを示すもので、これは第１の実施形態と基本的に同一であり、熱型赤外線センサ３０Ａの構造が異なる。同様の部材については末尾に「Ａ」を付加した番号で示し、重複した説明は簡潔さのために割愛する。
【００２３】
熱型赤外線センサ３０Ａは、アモルファスシリコンの抵抗層１３０を下部電極１３１と上部電極１３２との間に配置して構成され、電極はそれぞれ配線１３６を介して端子パッド１４Ａ、１５Ａに接続される。電極間に配置した抵抗層１３０は、入射赤外線の量の変化に応じて変化する抵抗を示す。このように構成された熱型赤外線センサ３０Ａはセンサ台座４０Ａ上に搭載され、センサ台座４０Ａは断熱支持部材５０Ａによって半導体基材１０Ａ上に支持される。断熱支持部材５０Ａは多孔質材料で形成され、第１の実施形態と同様に、一対のポスト５２Ａと各ポスト５２Ａからセンサ台座４０Ａの両端に延出する一対の水平ビーム５４Ａとで構成される。赤外線吸収体１３４が上部電極１３２の上に設けられて赤外線を効率よく収集する。この赤外線吸収体１３４はＳｉＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２または金黒で形成される。
【００２４】
この赤外線センサユニットを製造する過程を図７（Ａ）から図８（Ｋ）を参照して説明する。単結晶シリコンの半導体基材１０Ａ上にトランジスタ２０Ａを形成した後に、図７（Ａ）に示すように、熱酸化によって形成するＳｉＯ２の絶縁上層１２Ａで半導体基材１０Ａの上面全体を被覆する。次いで、スパッタリングによってアルミニウム層を絶縁上層１２Ａに被覆して、これを選択的にエッチング除去して、図７（Ｂ）に示すように、絶縁上層１２Ａ上に、端子パッド１４Ａ、１５Ａ、及び赤外線反射体１７Ａを残す。その後、図７（Ｃ）に示すように、適宜のレジスト材料の犠牲層６０Ａがスピンコート法にて絶縁上層１２Ａの全面に塗布され、犠牲層６０Ａの一部をエッチング除去することで、図７（Ｄ）に示すように、各端子パッド１４Ａ、１５Ａを露出させる透孔６２Ａを形成する。次いで、犠牲層６０Ａの上面全体へ、多孔質シリカ（ＳｉＯ２）をスピンコート法で塗布して、多孔質層７０Ａを形成すると共に透孔６２Ａ内にポスト５２Ａを形成した後に、一方のポスト５２Ａを部分的にエッチング除去して、図７（Ｅ）に示すように、端子パッド１４Ａを露出させる通孔７２Ａを形成する。次に、多孔質層７０Ａの上にクロムをスパッタリングで蒸着させた後に、一部をエッチング除去して、図７（Ｆ）に示すように、多孔質層７０Ａの上に、下部電極１３１とこれに対応する配線１３６を形成する。その後、アモルファスシリコンをＣＶＤ法によって下部電極１３１を介して多孔質層７０Ａの上に蒸着させ、これを選択的にエッチング除去して、図８（Ｇ）に示すように、下部電極１３１上に抵抗層１３０を形成する。次に、ポスト５２Ａ内に延出する多孔質層７０Ａを選択的にエッチング除去して、図８（Ｈ）に示すように、対応する端子パッド１５Ａを露出させる通孔７２Ａを形成する。更に、多孔質層７０Ａ及び抵抗層１３０の上にクロムを蒸着させた後に、その一部を選択的にエッチング除去して、図８（Ｉ）に示すように、上部電極１３２及びこの上部電極１３２から端子パッド１５Ａに延出する配線１３６を形成する。次に、多孔質層７０Ａへ、上部電極１３２や対応する配線１３６を介して、ＳｉＯＮの層を蒸着した後、エッチング除去して、図８（Ｊ）に示すように、上部電極１３２上に赤外線吸収体１３４を形成する。多孔質層７０Ａと適宜のレジストでマスクして選択的にエッチング除去することで、センサ台座４０Ａと水平ビーム５４Ａを形成し、その後、犠牲層６０をエッチング除去して、図８（Ｋ）に示す赤外線センサユニットが得られる。
【００２５】
上述の実施形態では、多孔質層及びこれに対応した部材は多孔質シリカで形成されているが、本発明は他の多孔質材料を使用することが可能であり、例えばメチル含有ポリシロキサンのようなシロキサン系有機ポリマーや、ＳｉＨ含有シロキサンのようなシロキサン系無機ポリマーや、シリカエアロゲルが使用できる。
【００２６】
更に、多孔質材料は、中空微粒子とマトリクス形成材料とからなる多孔質マトリクス組成物であってもよい。中空微粒子とは、外殻によって包囲された空洞部を有する粒子であり、外殻としては金属酸化物やシリカが好ましい。この中空微粒子は、日本特許公開公報２００１−２３３６１１号公報に開示されたものや市販のものから選択される。特に、外殻としては、ＳｉＯ２、ＳｉＯＸ、ＴｉＯ２、ＴｉＯＸ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ｓｂ２Ｏ５、ＩＴＯ、ＡＴＯ、Ａｌ２Ｏ３の単独材料またはこれらの材料のいずれかの組み合わせの混合物から選択される。多孔質マトリックス組成物は、基材上に塗布されて乾燥した後に、低熱伝導率で低比熱の多孔質層を形成する。この多孔質層内では、中空微粒子がフィラーとして分散してマトリックス内に捕捉される。マトリックス形成材料は、シロキサン結合を有する第1タイプのシリコン化合物、若しくは、膜や層を形成する際にシロキサン結合をもたらす第２タイプのシリコン化合物が含められる。第２タイプのシリコン化合物はシロキサン結合を有していてもよい。第１タイプ及び第２タイプのシリコン化合物としては、有機シリコン化合物、ハロゲン化シリコン化合物（例えば、塩化シリコンやフッ化シリコン）、或いは、有機基とハロゲンを含有する有機ハロゲン化シリコン化合物が挙げられる。
【００２７】
シリコン化合物は、加水分解可能なオルガノシラン、オルガノシランを部分的にまたは完全に加水分解してできる加水分解化合物、或いは、加水分解化合物の縮合化合物であり、加水分解可能なオルガノシランは下記の一般式で示されるＲｎＳｉＹ４−ｎ式中のＲは同一又は異種の置換もしくは非置換の炭素数１〜９の１価炭化水素基、ｎは０から２の整数、Ｙは加水分解可能な官能基を示す。上の式中のＲとしては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基）、アラルキル基（例えば、２−フェニルエチル基、２−フェニルプロピル基、３−フェニルプロピル基）、アリール基（例えば、フェニル基、トリル基）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基）、ハロゲン置換炭化水素基（例えば、クロロメチル基、γ−クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基）、置換炭化水素基（例えば、γ−メタクリロキシプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、３，４−エポキシシクロヘキシルエチル基、γ−メルカプトプロピル基）が含まれる。これらの中でも、合成の容易さ、あるいは入手の容易さから炭素数１〜４のアルキル基、フェニル基が好ましい。
【００２８】
加水分解可能官能基としてはアルコキシ基、アセトキシ基、オキシム基（−Ｏ−Ｎ＝Ｃ−Ｒ（Ｒ’））、エノキシ基（−Ｏ−Ｃ（Ｒ）＝Ｃ（Ｒ’）Ｒ”）、アミノ基、アミノキシ基（−Ｏ−Ｎ（Ｒ）Ｒ’）、アミド基（−Ｎ（Ｒ）−Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ’）が含まれ、これらの基において、Ｒ、Ｒ’、Ｒ”は、例えば、それぞれ独立に水素原子又は一価の炭化水素基等である）等が挙げられる。これらの中でも、入手の容易さからアルコキシル基が好ましい。
【００２９】
加水分解性オルガノシランとしては、上記一般式（Ａ）中のｎが０〜２の整数である、ジ−、トリ−、テトラ−の各官能性のアルコキシシラン類、アセトキシシラン類、オキシムシラン類、エノキシシラン類、アミノシラン類、アミノキシシラン類、アミドシラン類が含まれる。これらの中でも、入手の容易さからアルコキシシラン類が好ましい。ｎ＝０のテトラアルコキシシランとしてはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが含まれ、ｎ＝１のオルガノトリアルコキシシランとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、３，３，３−トリフルオロプロピルトリメトキシシランが含まれる。また、ｎ＝２のジオルガノジアルコキシシランとしては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシランが含まれる。
【００３０】
上の実施形態においては、入射赤外線の量や変化率に応じて変化する電気抵抗値を示す赤外線センサを使用した例を示しているが、赤外線の入射量の変化に応じて、誘電率が変化するタイプのものや、熱起電力を発生するサーモパイル型や、電圧差を発生する焦電型のものが使用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１０、１０Ａ 半導体基材
１２、１２Ａ 絶縁上層
１４、１４Ａ 端子パッド
１５、１５Ａ 端子パッド
１７、１７Ａ 赤外線反射体
２０、２０Ａ 半導体装置
３０、３０Ａ 熱型赤外線センサ
４０、４０Ａ センサ台座
５０、５０Ａ 断熱支持部
５２、５２Ａ ポスト
５４、５４Ａ 水平ビーム
６０、６０Ａ 犠牲層
６２、６２Ａ 透孔
７０、７０Ａ 多孔質層
１３４ 赤外線吸収体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線センサユニット、更に詳しくは、共通の半導体基材上に形成された熱型赤外線センサとこれに関連する半導体装置を備えた赤外線センサユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（米国特許第６３５９２７６号明細書）は、熱型赤外線センサと半導体装置とが半導体基材の上面に横に並んで配列された赤外線センサユニットを開示している。この熱型赤外線センサは多孔質の断熱支持部によって半導体基材に支持されており、この多孔質の断熱支持部は半導体基材の一部として実現されてこの上に赤外線センサを載置して残りの半導体基材との間を断熱している。多孔質の断熱支持部はセンサ台座とこのセンサ台座を半導体基材に結合する一組のブリッジで構成され、センサ台座及びブリッジは、半導体基材の表面に形成したドープ領域の表層部を陽極酸化により多孔質体に改質することで形成されている。このように、先行技術では半導体装置を備えた半導体基材を利用して、赤外線センサのための断熱支持部を与えている。しかしながら、ここでは、断熱支持部が半導体装置から横方向に離れた部分の半導体基材の表層部を陽極酸化することで得られるものであるため、赤外線センサを半導体装置の直上方に配置することが出来ないという問題がある。このような制限があるため、赤外線センサユニットを小型化することが困難である。特に、複数の赤外線センサユニットを２次元配列して熱画像センサを構築する場合は、センサユニットを密に並べることが出来ず、解像度が低くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６３５９２７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、共通の半導体基材に形成される半導体装置と共に小型化が可能な赤外線センサユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る赤外線センサユニットは、半導体基材の上面に形成された半導体装置と、該半導体基材の上面に上記半導体装置を覆って形成された絶縁上層と、該絶縁上層の上の一部に形成された一対の端子パッドと、熱型赤外線センサと、該熱型赤外線センサを搭載するセンサ台座と、該センサ台座を上記半導体装置の上面から浮かして支持する支持部とを備えた赤外線センサユニットであって、上記絶縁上層の上面に後にエッチングで除去される犠牲層を積層して、該犠牲層の一部に上記端子パッドを露出させる一対の透孔を形成し、上記犠牲層の上面に多孔質材料の層を塗布すると共に上記多孔質材料で上記透孔を充填して多孔質層を形成し、該多孔質層を所定のパターンにエッチングして形成させる断熱構造体を備え、該断熱構造体が、上記透孔に充填された上記多孔質材料によって形成される一対のポストと、上記センサ台座と、各ポストから上記絶縁上層の上面と平行に延出して上記センサ台座に結合する一対の水平ビームとで構成され、各水平ビームに沿って上記熱型赤外線センサから上記端子パッドへそれぞれ上記ポストを通して延出する配線を備えており、上記犠牲層を除去することで、上記センサ台座が上記半導体装置の直上方に離間された状態で上記水平ビームと上記ポストとで構成される上記支持部によって上記半導体基材の上面に支持されていることを特徴とする。このため、赤外線センサを半導体装置の上方に、十分に断熱した状態で配置することが出来、赤外線センサユニット全体をコンパクトとし、複数の赤外線センサユニットが密に２次元配列されるような応用が可能となる。
【０００６】
また、本発明に係る赤外線センサユニットの支持部は、上記絶縁上層に突出する一対のポストと、各ポストから延出して上記センサ台座に結合する一対の水平ビームとで構成され、水平ビームは絶縁上層の上面と平行に延出してセンサ台座を半導体装置と離間させて支持する。このようなポストを設けることで、センサ台座に載置される赤外線センサを半導体装置の上方で十分な距離を離して支持することができ、半導体基材及び半導体装置との間に十分な断熱を与えることができる。
【０００７】
赤外線センサを通過する赤外線をこの赤外線センサに向けて反射する赤外線反射体を絶縁上層に形成することで、赤外線センサの感度を高めるようにしてもよい。
【０００８】
また、赤外線反射膜と組み合わせて、或いは単独で、赤外線センサを被覆する赤外線吸収体を使用して、赤外線センサの感度を高めるようにしてもよい。
【０００９】
本発明とは別の発明として、更に、赤外線センサユニットの製造方法を提供する。この製造方法は、半導体基材の上面に半導体装置を形成してから、半導体基材の上面に絶縁上層を形成して半導体装置を隠す。その後、絶縁上層の上面に一対の端子パッドを形成してから、犠牲層を積層し、各端子パッドに至る透孔を犠牲層内に形成する。次いで、多孔質材料を犠牲層の上に積層して多孔質層を形成すると共に、透孔に多孔質材料を充填する。その後、多孔質層の一部を選択的に除去することで所定形状の断熱構造が得られる。多孔質層の一部を除去する前若しくは後に、熱型赤外線センサを多孔質層に形成する。最後に、犠牲層を除去することで赤外線センサユニットを得る。この断熱構造は、上記の透孔に充填された多孔質材料で形成される一つのポストと、熱型赤外線センサを載置するセンサ台座と、各ポストから絶縁上層の上面に平行してセンサ台座に延出する一対の水平ビームとで構成される。各水平ビームには赤外線センサから各ポストを通して各端子パッドに至る配線が形成される。このため、犠牲層を除去することにより、センサ台座が水平ビーム及びポストによって半導体装置の上方に支持されることになる。この方法では、多孔質材料としては、半導体基材に制限されない適宜の材料から選択できて、十分な機械的強度と断熱性能を実現することが出来る。材料としては、酸化シリコン、シロキサン系有機ポリマー、シロキサン系無機ポリマーやシリカエアロゲルが使用できる。
【００１０】
更に、多孔質材料のゾルゲル溶液をスピンコート法によって犠牲層の上に塗布することが好ましく、この場合は、均一な厚みの多孔質層を容易に形成できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の赤外線センサユニットは、断熱性能に優れ、且つ小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る赤外線センサユニットの斜視図である。
【図２】図１中の２−２線断面図である。
【図３】上記のセンサユニットの回路図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｈ）は上記の赤外線センサユニットの製造過程を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る赤外線センサユニットの斜視図である。
【図６】図５中の６―６線断面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｆ）は上記の赤外線センサユニットの製造過程を示す断面図である。
【図８】（Ｇ）〜（Ｋ）は上記の赤外線センサユニットの製造過程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１及び２に、本発明の第１の実施形態に係る赤外線センサユニットを示す。この赤外線センサユニットは、単結晶シリコンの半導体基材１０の表層部に形成した半導体装置２０と、半導体装置２０と離間した状態で半導体基材１０に支持される熱型赤外線センサ３０とで構成される。半導体装置２０は、熱型赤外線センサ３０に電気的に接続されて外部の処理回路へセンサ出力を与え、この処理回路において、赤外線センサで受光した赤外線の量に関するセンサ出力が分析されて、温度測定や赤外線を放射する対象物の存在を判定する。一つの典型的な使用形態としては、複数の赤外線センサを２次元配列して熱画像センサを構成することである。
【００１４】
半導体装置２０は、例えば、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタであり、トリガ信号に応じてオンオフされてセンサ出力を与える。このトランジスタは、既知の方法によって半導体基材１０の上面に形成されるもので、ドレイン２２とソース２３を備えるドープされたウェル領域２１と、ゲート２４、ドレイン電極２５、ソース電極２６、及びゲート電極２８を備える。これらの電極はそれぞれ赤外線センサユニットの上面に露出する端子パッドに電気的に接続される。以後、「トランジスタ」なる語句を、半導体装置２０を代表するものとして使用するが、本発明は図示するような１個のトランジスタを使用することに限定されない。例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮからなる絶縁上層１２が半導体基材１０の上面の略全面に亘って形成されて、トランジスタ２０を覆い隠しており、トランジスタ２０に付随する電極パッドが上面に必要な場合は、この電極パッドを除いて絶縁上層が形成される。
【００１５】
熱型赤外線センサ３０はセンサ台座４０上に形成され、センサ台座４０は断熱支持部５０によってトランジスタ２０と離間した形で半導体基材１０に支持される。熱型赤外線センサ３０は、チタンのような金属をセンサ台座４０上にパターン化された帯体３２に形成したもので、入射する赤外線の量や強さに比例して変化する電気抵抗を与える。
【００１６】
断熱支持部５０は半導体基材１０上に突出する一対のポスト５２と、各ポスト５２からセンサ台座４０の両端へ半導体基材１０の上面と平行に延出する一対の水平ビーム５４とで構成される。センサ台座４０、ポスト５２及び水平ビーム５４は多孔質材料で形成されて、半導体基材１０及びトランジスタ２０から熱型赤外線センサ３０を効率的に断熱的に隔離する。本実施形態で使用する多孔質材料は、多孔質シリカ（ＳｉＯ２）であり、その他、シロキサン系有機ポリマー、シロキサン系無機ポリマーやシリカエアロゲル等が使用される。パターン化された帯体３２は水平ビーム５４を経てポスト５２へ延出して、絶縁上層１２上の端子パッド１４、１５に電気接続される。図３に示すように、端子パッド１４は基準電圧Ｖｒｅｆに接続され、端子パッド１５はトランジスタ２０のソース電極２６に接続される。ゲート電極（図２では示されず）は埋め込み線２７を介して対応する端子パッド２８に接続され、パッド２８を介してトランジスタ２０のオンオフを制御する外部の回路に接続される。ドレイン電極２５は埋め込み線２９を介して端子パッド１６に接続されて、対象物体からの赤外線放射を検出する外部回路へセンサ出力を与える。
【００１７】
例えばアルミニウムのような金属でできた赤外線反射体１７が絶縁上層１２の上面に形成されて、熱型赤外線センサ３０を通過した赤外線を熱型赤外線センサ３０側に反射して熱型赤外線センサ３０の感度を上げる。熱型赤外線センサ３０と赤外線反射体１７との距離（ｄ）はｄ＝λ／４と設定され、λは対象物体から赤外線の波長である。熱型赤外線センサ３０を人体検出として使用する時は、人体からの赤外線の波長が１０μｍであることから、この距離（ｄ）は２．５μｍとなる。
【００１８】
多孔質材料の多孔率は、十分な機械的強度と良好な断熱効果とを与える上で、４０％〜８０％が好ましい。
【００１９】
尚、多孔質シリカ（ＳｉＯ２）は優れた断熱効果を有することで、水平ビーム５４から半導体基材１０熱コンダクタンスを最小とすると同時に、センサ台座４０の熱容量を最小として、熱型赤外線センサ３０の感度を高めることができる。
【００２０】
上述した構成の赤外線センサユニットは、図４（Ａ）〜（Ｈ）に示す過程を経て製造される。半導体基材１０の上面にトランジスタ２０を形成した後に、熱酸化によってＳｉＯ２の絶縁上層１２を形成して、図４（Ａ）に示すように、半導体基材１０の上面全体を被覆する。もしくは、ＳｉＮの絶縁上層１２をＣＶＤ法によって形成する。次いで、アルミニウム層をスパッタリングによって絶縁上層１２に形成した後に、これを選択的にエッチング除去して、図４（Ｂ）に示すように、絶縁上層１２の上に端子パッド１４、１５と赤外線反射体１７を形成する。その後、適宜のレジスト材料の犠牲層６０をスピンコート法で絶縁上層１２の上に塗布してから、これを部分的にエッチング除去して、図４（Ｃ）に示すように、端子パッド１４を露出させる透孔６２を形成する。犠牲層６０は、この他、ポリイミドをスピンコート法で形成したり、金属の蒸着で形成したり、或いは、ＣＶＤ法でポリシリコンを形成することができる。犠牲層６０をレジスト材料とする場合、透孔６２をリソグラフィーで形成し、犠牲層６０をポリイミドとする場合は、透孔６２をドライエッチングやウェットエッチングで形成し、犠牲層６０を金属やポリシリコンとする場合は、透孔６２をドライエッチングやウェットエッチングで形成することができる。
【００２１】
次に、犠牲層６０の上面全体へ、多孔質シリカ（ＳｉＯ２）をスピンコート法で塗布して、図４（Ｄ）に示すように、多孔質層７０を形成すると共に透孔６２内にポスト５２を形成する。その後、多孔質層７０を適宜のレジストでマスクして選択的にエッチング除去することで、図４（Ｅ）に示すように、センサ台座４０と水平ビーム５４を形成すると共に、各ポスト５２内に通孔７２を形成する。次に、チタンをスパッタリングによってセンサ台座４０、水平ビーム５４、及び通孔７２内に蒸着させてから、図４（Ｆ）に示すように、チタン層８０の上に窒化チタンの保護膜を形成する。この後、チタン層８０及び保護膜を選択的に除去して、センサ台座４０と水平ビーム５４の上に熱型赤外線センサ３０のパターン化された帯体３２を形成して、図４（Ｇ）に示すように、帯体３２がポスト５２を通して端子パッド１４、１５に電気接続される。最後に、犠牲層６０をエッチング除去して、図４（Ｈ）に示す赤外線センサユニットが得られる。
【００２２】
図５及び図６は、本発明の第２の実施形態に係る赤外線センサユニットを示すもので、これは第１の実施形態と基本的に同一であり、熱型赤外線センサ３０Ａの構造が異なる。同様の部材については末尾に「Ａ」を付加した番号で示し、重複した説明は簡潔さのために割愛する。
【００２３】
熱型赤外線センサ３０Ａは、アモルファスシリコンの抵抗層１３０を下部電極１３１と上部電極１３２との間に配置して構成され、電極はそれぞれ配線１３６を介して端子パッド１４Ａ、１５Ａに接続される。電極間に配置した抵抗層１３０は、入射赤外線の量の変化に応じて変化する抵抗を示す。このように構成された熱型赤外線センサ３０Ａはセンサ台座４０Ａ上に搭載され、センサ台座４０Ａは断熱支持部材５０Ａによって半導体基材１０Ａ上に支持される。断熱支持部材５０Ａは多孔質材料で形成され、第１の実施形態と同様に、一対のポスト５２Ａと各ポスト５２Ａからセンサ台座４０Ａの両端に延出する一対の水平ビーム５４Ａとで構成される。赤外線吸収体１３４が上部電極１３２の上に設けられて赤外線を効率よく収集する。この赤外線吸収体１３４はＳｉＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２または金黒で形成される。
【００２４】
この赤外線センサユニットを製造する過程を図７（Ａ）から図８（Ｋ）を参照して説明する。単結晶シリコンの半導体基材１０Ａ上にトランジスタ２０Ａを形成した後に、図７（Ａ）に示すように、熱酸化によって形成するＳｉＯ２の絶縁上層１２Ａで半導体基材１０Ａの上面全体を被覆する。次いで、スパッタリングによってアルミニウム層を絶縁上層１２Ａに被覆して、これを選択的にエッチング除去して、図７（Ｂ）に示すように、絶縁上層１２Ａ上に、端子パッド１４Ａ、１５Ａ、及び赤外線反射体１７Ａを残す。その後、図７（Ｃ）に示すように、適宜のレジスト材料の犠牲層６０Ａがスピンコート法にて絶縁上層１２Ａの全面に塗布され、犠牲層６０Ａの一部をエッチング除去することで、図７（Ｄ）に示すように、各端子パッド１４Ａ、１５Ａを露出させる透孔６２Ａを形成する。次いで、犠牲層６０Ａの上面全体へ、多孔質シリカ（ＳｉＯ２）をスピンコート法で塗布して、多孔質層７０Ａを形成すると共に透孔６２Ａ内にポスト５２Ａを形成した後に、一方のポスト５２Ａを部分的にエッチング除去して、図７（Ｅ）に示すように、端子パッド１４Ａを露出させる通孔７２Ａを形成する。次に、多孔質層７０Ａの上にクロムをスパッタリングで蒸着させた後に、一部をエッチング除去して、図７（Ｆ）に示すように、多孔質層７０Ａの上に、下部電極１３１とこれに対応する配線１３６を形成する。その後、アモルファスシリコンをＣＶＤ法によって下部電極１３１を介して多孔質層７０Ａの上に蒸着させ、これを選択的にエッチング除去して、図８（Ｇ）に示すように、下部電極１３１上に抵抗層１３０を形成する。次に、ポスト５２Ａ内に延出する多孔質層７０Ａを選択的にエッチング除去して、図８（Ｈ）に示すように、対応する端子パッド１５Ａを露出させる通孔７２Ａを形成する。更に、多孔質層７０Ａ及び抵抗層１３０の上にクロムを蒸着させた後に、その一部を選択的にエッチング除去して、図８（Ｉ）に示すように、上部電極１３２及びこの上部電極１３２から端子パッド１５Ａに延出する配線１３６を形成する。次に、多孔質層７０Ａへ、上部電極１３２や対応する配線１３６を介して、ＳｉＯＮの層を蒸着した後、エッチング除去して、図８（Ｊ）に示すように、上部電極１３２上に赤外線吸収体１３４を形成する。多孔質層７０Ａと適宜のレジストでマスクして選択的にエッチング除去することで、センサ台座４０Ａと水平ビーム５４Ａを形成し、その後、犠牲層６０をエッチング除去して、図８（Ｋ）に示す赤外線センサユニットが得られる。
【００２５】
上述の実施形態では、多孔質層及びこれに対応した部材は多孔質シリカで形成されているが、本発明は他の多孔質材料を使用することが可能であり、例えばメチル含有ポリシロキサンのようなシロキサン系有機ポリマーや、ＳｉＨ含有シロキサンのようなシロキサン系無機ポリマーや、シリカエアロゲルが使用できる。
【００２６】
更に、多孔質材料は、中空微粒子とマトリクス形成材料とからなる多孔質マトリクス組成物であってもよい。中空微粒子とは、外殻によって包囲された空洞部を有する粒子であり、外殻としては金属酸化物やシリカが好ましい。この中空微粒子は、日本特許公開公報２００１−２３３６１１号公報に開示されたものや市販のものから選択される。特に、外殻としては、ＳｉＯ２、ＳｉＯＸ、ＴｉＯ２、ＴｉＯＸ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ｓｂ２Ｏ５、ＩＴＯ、ＡＴＯ、Ａｌ２Ｏ３の単独材料またはこれらの材料のいずれかの組み合わせの混合物から選択される。多孔質マトリックス組成物は、基材上に塗布されて乾燥した後に、低熱伝導率で低比熱の多孔質層を形成する。この多孔質層内では、中空微粒子がフィラーとして分散してマトリックス内に捕捉される。マトリックス形成材料は、シロキサン結合を有する第1タイプのシリコン化合物、若しくは、膜や層を形成する際にシロキサン結合をもたらす第２タイプのシリコン化合物が含められる。第２タイプのシリコン化合物はシロキサン結合を有していてもよい。第１タイプ及び第２タイプのシリコン化合物としては、有機シリコン化合物、ハロゲン化シリコン化合物（例えば、塩化シリコンやフッ化シリコン）、或いは、有機基とハロゲンを含有する有機ハロゲン化シリコン化合物が挙げられる。
【００２７】
シリコン化合物は、加水分解可能なオルガノシラン、オルガノシランを部分的にまたは完全に加水分解してできる加水分解化合物、或いは、加水分解化合物の縮合化合物であり、加水分解可能なオルガノシランは下記の一般式で示されるＲｎＳｉＹ４−ｎ式中のＲは同一又は異種の置換もしくは非置換の炭素数１〜９の１価炭化水素基、ｎは０から２の整数、Ｙは加水分解可能な官能基を示す。上の式中のＲとしては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基）、アラルキル基（例えば、２−フェニルエチル基、２−フェニルプロピル基、３−フェニルプロピル基）、アリール基（例えば、フェニル基、トリル基）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基）、ハロゲン置換炭化水素基（例えば、クロロメチル基、γ−クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基）、置換炭化水素基（例えば、γ−メタクリロキシプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、３，４−エポキシシクロヘキシルエチル基、γ−メルカプトプロピル基）が含まれる。これらの中でも、合成の容易さ、あるいは入手の容易さから炭素数１〜４のアルキル基、フェニル基が好ましい。
【００２８】
加水分解可能官能基としてはアルコキシ基、アセトキシ基、オキシム基（−Ｏ−Ｎ＝Ｃ−Ｒ（Ｒ’））、エノキシ基（−Ｏ−Ｃ（Ｒ）＝Ｃ（Ｒ’）Ｒ”）、アミノ基、アミノキシ基（−Ｏ−Ｎ（Ｒ）Ｒ’）、アミド基（−Ｎ（Ｒ）−Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ’）が含まれ、これらの基において、Ｒ、Ｒ’、Ｒ”は、例えば、それぞれ独立に水素原子又は一価の炭化水素基等である）等が挙げられる。これらの中でも、入手の容易さからアルコキシル基が好ましい。
【００２９】
加水分解性オルガノシランとしては、上記一般式（Ａ）中のｎが０〜２の整数である、ジ−、トリ−、テトラ−の各官能性のアルコキシシラン類、アセトキシシラン類、オキシムシラン類、エノキシシラン類、アミノシラン類、アミノキシシラン類、アミドシラン類が含まれる。これらの中でも、入手の容易さからアルコキシシラン類が好ましい。ｎ＝０のテトラアルコキシシランとしてはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが含まれ、ｎ＝１のオルガノトリアルコキシシランとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、３，３，３−トリフルオロプロピルトリメトキシシランが含まれる。また、ｎ＝２のジオルガノジアルコキシシランとしては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシランが含まれる。
【００３０】
上の実施形態においては、入射赤外線の量や変化率に応じて変化する電気抵抗値を示す赤外線センサを使用した例を示しているが、赤外線の入射量の変化に応じて、誘電率が変化するタイプのものや、熱起電力を発生するサーモパイル型や、電圧差を発生する焦電型のものが使用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１０、１０Ａ 半導体基材
１２、１２Ａ 絶縁上層
１４、１４Ａ 端子パッド
１５、１５Ａ 端子パッド
１７、１７Ａ 赤外線反射体
２０、２０Ａ 半導体装置
３０、３０Ａ 熱型赤外線センサ
４０、４０Ａ センサ台座
５０、５０Ａ 断熱支持部
５２、５２Ａ ポスト
５４、５４Ａ 水平ビーム
６０、６０Ａ 犠牲層
６２、６２Ａ 透孔
７０、７０Ａ 多孔質層
１３４ 赤外線吸収体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基材の上面に形成された半導体装置と、該半導体基材の上面に前記半導体装置を覆って形成された絶縁上層と、該絶縁上層の上の一部に形成された一対の端子パッドと、熱型赤外線センサと、該熱型赤外線センサを搭載するセンサ台座と、該センサ台座を前記半導体装置の上面から浮かして支持する支持部とを備えた赤外線センサユニットであって、
前記絶縁上層の上面に後にエッチングで除去される犠牲層を積層して、該犠牲層の一部に前記端子パッドを露出させる一対の透孔を形成し、前記犠牲層の上面に多孔質材料の層を塗布すると共に前記多孔質材料で前記透孔を充填して多孔質層を形成し、該多孔質層を所定のパターンにエッチングして形成させる断熱構造体を備え、該断熱構造体が、前記透孔に充填された前記多孔質材料によって形成される一対のポストと、前記センサ台座と、各ポストから前記絶縁上層の上面と平行に延出して前記センサ台座に結合する一対の水平ビームとで構成され、各水平ビームに沿って前記熱型赤外線センサから前記端子パッドへそれぞれ前記ポストを通して延出する配線を備えており、前記犠牲層を除去することで、前記センサ台座が前記半導体装置の直上方に離間された状態で前記水平ビームと前記ポストとで構成される前記支持部によって前記半導体基材の上面に支持されていることを特徴とする赤外線センサユニット。
【請求項２】
前記半導体基材に、前記赤外線センサを通過した赤外線をこの赤外線センサへ反射する赤外線反射体が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサユニット。
【請求項３】
前記赤外線センサの上面が赤外線吸収体で覆われたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の赤外線センサユニット。
【請求項１】
半導体基材の上面に形成された半導体装置と、該半導体基材の上面に前記半導体装置を覆って形成された絶縁上層と、該絶縁上層の上の一部に形成された一対の端子パッドと、熱型赤外線センサと、該熱型赤外線センサを搭載するセンサ台座と、該センサ台座を前記半導体装置の上面から浮かして支持する支持部とを備えた赤外線センサユニットであって、
前記絶縁上層の上面に後にエッチングで除去される犠牲層を積層して、該犠牲層の一部に前記端子パッドを露出させる一対の透孔を形成し、前記犠牲層の上面に多孔質材料の層を塗布すると共に前記多孔質材料で前記透孔を充填して多孔質層を形成し、該多孔質層を所定のパターンにエッチングして形成させる断熱構造体を備え、該断熱構造体が、前記透孔に充填された前記多孔質材料によって形成される一対のポストと、前記センサ台座と、各ポストから前記絶縁上層の上面と平行に延出して前記センサ台座に結合する一対の水平ビームとで構成され、各水平ビームに沿って前記熱型赤外線センサから前記端子パッドへそれぞれ前記ポストを通して延出する配線を備えており、前記犠牲層を除去することで、前記センサ台座が前記半導体装置の直上方に離間された状態で前記水平ビームと前記ポストとで構成される前記支持部によって前記半導体基材の上面に支持されていることを特徴とする赤外線センサユニット。
【請求項２】
前記半導体基材に、前記赤外線センサを通過した赤外線をこの赤外線センサへ反射する赤外線反射体が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサユニット。
【請求項３】
前記赤外線センサの上面が赤外線吸収体で覆われたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の赤外線センサユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−６３３５９（Ｐ２０１２−６３３５９Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４３１００（Ｐ２０１１−２４３１００）
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【分割の表示】特願２００６−２２２７２０（Ｐ２００６−２２２７２０）の分割
【原出願日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【分割の表示】特願２００６−２２２７２０（Ｐ２００６−２２２７２０）の分割
【原出願日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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