專利名稱：熱式光檢測器及其制造方法、熱式光檢測裝置、電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱式光檢測器、熱式光檢測裝置、電子設(shè)備以及熱式光檢測器的制造
方法等。
背景技術(shù)：
作為熱型光檢測器，具有熱電堆型元件(thermopile)、熱電元件或者輻射熱測量計等。熱電堆型元件(thermopile)通過熱電堆直接檢測伴隨著光吸收所導致的光吸收膜的溫度上升。熱電元件利用強磁性體的熱電效應(........)來來檢測伴隨著光吸收
所導致的光吸收膜的溫度上升。例如，強電介質(zhì)(PZT 鈦酸鋯酸鉛)或鉭酸鋰等電容率大的結(jié)晶體，如果進行加熱或冷則會產(chǎn)生電極化量的變化。也就是說，如果有溫度變化，則主動極化量發(fā)生變化，表面電荷量發(fā)生變化，如果沒有溫度變化，則表面電荷中和。隨著極化狀態(tài)發(fā)生變化，在強電介質(zhì)結(jié)晶的兩端所連接的各電極之間，流動基于表面電荷量的變化所產(chǎn)生的熱電流。通過檢測熱電流(或伴隨著極化量變化的電容率、極化量)，可以檢測所照射的光(紅外線等)的光量。并且，輻射熱測量計可以將伴隨著光吸收的溫度上升作為例如感熱電阻元件的電阻值的變化來進行檢測。熱式光檢測器通常是沒有冷卻裝置的構(gòu)造。因此，需要將元件收納在密封外殼等，從而將元件放置在減壓環(huán)境中，而且與基板或周邊膜進行熱分離，形成基于所接受的光 (紅外線等)而產(chǎn)生的熱量盡可能不向周圍擴散的結(jié)構(gòu)。為了防止熱量向基板散失，抑制熱式光檢測器的檢測特性的降低，例如采用在基板和熱式光檢測器之間設(shè)置熱分離用的空腔部的結(jié)構(gòu)是比較有效的(例如，參照專利文獻1以及專利文獻2)。專利文獻1中揭示了具有熱分離用空腔部的熱式紅外線陣列傳感器，專利文獻2中揭示了具有熱分離用空腔部的熱電式紅外線檢測元件。另外，例如專利文獻3以及專利文獻4中，記載了用于支承元件的支承部件中的臂部的截面形狀形成為U字狀等以提高支承強度的例子。在專利文獻3中，臂的截面形狀限定于“U字、L字、T字”。另外，在專利文獻4中，臂的截面形狀限定于“U字、L字”。此外，作為熱式光檢測元件之一的紅外線檢測元件，在小規(guī)模元件領(lǐng)域例如被應用于人體感應器，在大規(guī)模陣列領(lǐng)域例如被應用于紅外線照相機裝置。雖然以前是作為軍用技術(shù)而開發(fā)的，但近年來開始應用于民用品，今后，可望實現(xiàn)紅外線檢測的多樣化應用。在先技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2000-205944號公報專利文獻2 日本特開2002-214038號公報專利文獻3 日本特開2006-194894號公報專利文獻4 日本特開平8485680號公報

發(fā)明內(nèi)容
為了防止熱量向基板散失從而抑制熱式光檢測元件的檢測特性的下降，減小支承元件的支承部件中的臂部的熱容量是有效的。例如，如果減小臂部的截面積，則支承部件的熱容量變小。然而，如果簡單地減小臂部的截面積(例如簡單地使構(gòu)成臂部的材料層的厚度變薄)，則無法確保臂部的機械強度。根據(jù)本發(fā)明的至少一個方式，可以同時實現(xiàn)例如熱式光檢測器中的支承部件的熱容量的降低與機械強度的確保。(1)在本發(fā)明的熱式光檢測器的一實施方式中，包括基板；包括光吸收膜的熱式光檢測元件；以及支承所述熱式光檢測元件且被所述基板支承的支承部件，其中，所述支承部件具有承載所述熱式光檢測元件的承載部；以及一端與所述承載部連接、另一端與所述基板連接的至少一個臂部，所述承載部以及所述至少一個臂部中的至少一者具有第一部件，設(shè)置在所述基板側(cè)，且橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為第一寬度；第二部件，在所述熱式光檢測元件側(cè)與所述第一部件相對地設(shè)置，且橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為所述第一寬度；以及至少一個第三部件，連接所述第一部件與所述第二部件，并且，橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為小于所述第一寬度的第二寬度。構(gòu)成支承部件的臂部以及載置部(元件載置部)的至少一者，由第一部件、第二部件以及第三部件構(gòu)成，但由于第三部件的體積被削減，從而可減小熱容量以及導熱率。也就是說，通過彼此相對的第一部件以及第二部件、連接第一部件與第二部件的第三部件構(gòu)成支承部件的至少一部分。第三部件的橫截面形狀的橫向?qū)挾?第二寬度)設(shè)定為比第一部件以及第二部件的橫截面形狀的橫向?qū)挾?都是第一寬度)小。第三部件的體積減小了對應于第一寬度與第二寬度的相差部分的空間的體積，因而降低了支承部件的熱容量以及導熱率。(2)在本發(fā)明的熱式光檢測器的另一實施方式中，由所述第一部件、所述第二部件和所述至少一個第三部件構(gòu)成的立體結(jié)構(gòu)的橫截面是H型截面。由第一部件、第二部件、一個第三部件構(gòu)成的立體結(jié)構(gòu)可設(shè)定為例如H型結(jié)構(gòu)(用與第一部件和第二部件兩者正交的第三部件來連接第一部件和第二部件的結(jié)構(gòu))。由此，可確保支承部件所要求的力學強度。也就是說，通過將具有應用于建筑材料的組裝中的H型截面(或H字型截面)的立體結(jié)構(gòu)用作支承部件的結(jié)構(gòu)，可充分且毫不勉強地確保支承部件的縱橫方向的機械強度。(3)在本發(fā)明的熱式光檢測器的另一實施方式中，所述至少一個的臂部具有一端與上述承載部的一端連接、另一端被所述基板支承的所述第一臂；一端與所述承載部的另一端連接、另一端被所述基板支承，延伸方向與所述第一臂為相同的方向的第二臂。而且，所述第一臂、所述第二臂和所述承載部都由所述第一部件、所述第二部件以及所述第三部件構(gòu)成，所述承載部中的所述第三部件具有與所述第一臂中的所述第三部件連接并向作為所述第一臂的延伸方向的第一方向延伸的第一部分；與所述第二臂中的所述第三部件連接并向作為所述第二臂的延伸方向的所述第一方向延伸的第二部分；分別與所述第一部分以及所述第二部分連接，向作為與所述第一方向垂直的方向的第二方向延伸的第三部分。
由于載置部是承載熱式光檢測元件的部件，俯視情況下的面積比臂部大。因此，本方式中，設(shè)定承載部中的第三部件的俯視情況下的形狀為具有十字狀的形狀。此十字形狀可設(shè)置在多處。因此，可穩(wěn)定地支承承載部中的寬幅的第二部件(元件側(cè)的部件)。S卩、承載部中的第三部件，例如在俯視情況下具有與第一臂連接且向作為第一臂的延伸方向的第一方向延伸的第一部分；與第二臂連接且向作為第二臂的延伸方向的第一方向延伸的第二部分；與第一部分以及第二部分連接且向作為與第一方向垂直的方向的第二方向延伸的第三部分。第一部分與第二部分相當于十字形狀的橫棒部分，第三部分相當于十字形狀的縱棒部分。由此，即使是體積減小的第三部件，也可穩(wěn)定地支承承載部中的寬幅的第二部件。(4)在本發(fā)明的熱式光檢測器的另一實施方式中，還包括所述基板以及所述支承部件中的一者向另一者突出的凸形狀的至少一個輔助支柱，所述至少一條輔助支柱的突出全長設(shè)定為比所述基板與所述支承部件之間的最大距離小。在本方式中，除了上述的降低支承部件自身的熱容量的結(jié)構(gòu)，為了降低制造工藝中的支承部件的彎曲等并抑制粘附等問題，還利用支承支柱。如果為了降低熱容量而使支承部件的厚度變薄，在制造步驟中，在例如為了形成熱分離熱量用的空腔而使用濕蝕刻的情況下，容易產(chǎn)生粘附(基板與支承部件的粘合(粘貼))。粘附是在例如濕蝕刻后的干燥步驟中因液體的表面張力而產(chǎn)生的。為了抑制粘附，優(yōu)選設(shè)置輔助支柱來在制造步驟中穩(wěn)定地支承支承部件，但如果簡單地設(shè)置輔助支柱則會成為熱傳導的路徑，從而增大熱容量或?qū)崧?。因此，?yōu)選在制造時，用輔助支柱穩(wěn)定地支承支承部件，如果存在問題的步驟結(jié)束，則將輔助支柱從支承部件分離，從而防止熱量的散失。例如，設(shè)輔助支柱的突出全長為 L0，基板與支承部件間的最大距離為Ll (Li > L0)，在相當于Ll與LO的相差的部分形成第三犧牲層。然后，如果在存在問題的制造步驟結(jié)束后去除犧牲層，則可分離輔助支柱與支承部件。(5)在本發(fā)明的熱式光檢測器的另一實施方式中，所述熱式光檢測元件是紅外線檢測元件。根據(jù)本實施方式，可得到熱容量小(即熱敏度高)、導熱率小的熱式光檢測器(紅外線檢測元件等)。另外，也可高成品率地制造(即制造工藝中難以產(chǎn)生粘附等不良現(xiàn)象) 熱式光檢測器(紅外線檢測器等)。(6)在本發(fā)明的熱式光檢測裝置的一實施方式中，二維地配置多個上述任一項所述的熱式光檢測器。因此，可實現(xiàn)二維地配置了多個熱式光檢測器(熱式光檢測元件)(例如沿正交2 軸的各個軸配置成陣列狀)的熱式光檢測裝置(熱式光陣列傳感器)。(7)本發(fā)明的電子設(shè)備的一實施方式包含上述任一項所述的熱式光檢測器。上述任一項所述的熱式光檢測器，由于熱容量小故對于熱量的敏感度高，且制造時的成品率高，可以降低制造成本。具有該熱式光檢測器的電子設(shè)備也可享有同樣的效果。 例如通過將一個單元或者多個單元的熱式光檢測器用作傳感器，還可以構(gòu)成進行物體的物理信息解析(測定)的解析設(shè)備(測定設(shè)備)、用于檢測火或發(fā)熱的安全設(shè)備、設(shè)置在工廠等的FA(Factory Automation 工廠自動設(shè)備)設(shè)備等的各種電子設(shè)備。
(8)本發(fā)明的電子設(shè)備的一實施方式包括上述的熱式光檢測裝置。上述的熱式光檢測裝置，由于熱容量小故對于熱量的敏感度高，且制造時的成品率高，可以降低制造成本。具有該熱式光檢測裝置的電子設(shè)備也可享有同樣的效果。作為電子設(shè)備的優(yōu)選例，可例舉例如輸出光(溫度)分布圖像的紅外線成像設(shè)備(thermography)、 車載用夜視系統(tǒng)(night vision)或監(jiān)控攝像機等。(9)本發(fā)明的熱式光檢測器的制造方法的一實施方式，所述熱式光檢測器包括 基板；包括光吸收膜的熱式光檢測元件；以及支承所述熱式光檢測元件且被所述基板支承的支承部件，其中，所述支承部件具有承載所述熱式光檢測元件的承載部；以及一端與所述承載部連接、另一端與所述基板連接的至少一個臂部，所述承載部以及所述至少一個臂部中的至少一者具有第一部件，設(shè)置在所述基板側(cè)，且橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為第一寬度；第二部件，在所述熱式光檢測元件側(cè)與所述第一部件相對地設(shè)置，且橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為所述第一寬度；以及至少一個第三部件，連接所述第一部件與所述第二部件，并且，橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為小于所述第一寬度的第二寬度，所述熱式光檢測器的制造方法包括以下步驟在所述基板上形成第一犧牲層，使所述第一犧牲層填入應成為所述基板與所述支承部件之間的空腔部的空間；在所述第一犧牲層上形成所述支承部件，所述支承部件包括所述第一部件、所述第二部件、所述第三部件、以及與所述第三部件鄰接的第二犧牲層，所述第二犧牲層以填入所述第一寬度和所述第二寬度之差所對應的空間的方式而設(shè)置，由與所述第一犧牲層的構(gòu)成材料不同的材料構(gòu)成；在所述支承部件上形成所述熱式光檢測元件；去除所述第一犧牲層；以及去除所述第二犧牲層。在本實施方式中，為了在基板與支承部件之間形成空腔部而使用第一犧牲層。另外，為了形成體積減小了的第三部件(支承部件的結(jié)構(gòu)要素之一)而使用第二犧牲層。第一犧牲層與第二犧牲層由不同的材料構(gòu)成。第一犧牲層以填入用于形成空腔部的空間的方式形成于基板上。設(shè)置第二犧牲層使其填入與第三部件鄰接的對應于第一寬度與第二寬度的差的空間。通過去除第一犧牲層形成熱分離用的空腔部。另外，通過去除第二犧牲層得到體積減小的第三部件。(10)在本發(fā)明的熱式光檢測器的制造方法的另一實施方式中，所述熱式光檢測器還包括從所述基板以及所述支承部件中的一者向另一者突出的凸形狀的至少一個輔助支柱，所述熱式光檢測器的制造方法包括以下步驟形成作為第一輔助支柱的輔助支柱層，所述至少一個輔助支柱包括所述第一輔助支柱；形成第三犧牲層，所述第三犧牲層與第一輔助支柱層連接，由與所述輔助支柱層以及所述第一犧牲層各自的構(gòu)成材料不同的材料所構(gòu)成，且由與所述第二犧牲層相同的材料構(gòu)成，而且，所述第三犧牲層的膜厚設(shè)定成所述第一輔助支柱層的突出長度和相當于所述第三犧牲層的所述膜厚的突出長度相加的總突出長度為所述基板和所述支承部件之間的最大距離。本方式還包括形成輔助支柱的步驟以及將輔助支柱從支承部件割離的步驟。為了形成輔助支柱與支承部件之間的空隙而設(shè)置第三犧牲層。作為第三犧牲層的材料可使用與第二犧牲層的材料相同的材料。S卩、形成與輔助支柱連接的第三犧牲層(在第三犧牲層圖案形成為柱狀的情況下可稱為犧牲支柱或犧牲隔板)。在第二犧牲層上形成支承部件，可通過輔助支柱以及第三犧牲層(犧牲支柱)穩(wěn)定地支承支承部件，因此，實質(zhì)上提高了支承部件的機械強度。
例如，在形成支承部件后(例如在形成熱式光檢測元件的至少一部分后)，選擇性地去除第一犧牲層從而形成熱分離用的空腔部。此時，由于支承部件被輔助支柱以及犧牲層(犧牲支柱)支承在基板(傳感器基部)上，位移或變形得到抑制，即使在通過濕蝕刻去除第一犧牲層的情況下，也抑制了粘附(因液體的表面張力而使支承部件的一部分與基板粘著的現(xiàn)象)的產(chǎn)生。隨后，如果去除第三犧牲層，則在輔助支柱與支承部件之間形成空隙。由于熱式光檢測元件放置在例如氣密封裝的減壓環(huán)境中，故提高了空隙的熱分離功能。通過形成空隙而隔斷了經(jīng)由輔助支柱的放熱路徑。因而輔助支柱的存在不會對支承部件的熱容量或?qū)?br> 率產(chǎn)生影響。這樣，根據(jù)本發(fā)明的至少一種方式，可以同時實現(xiàn)例如熱式光檢測器中的支承部件的熱容量的降低與機械強度的確保。


圖1㈧ 圖1 (C)是用于說明熱式光檢測器中的支承部件(membrane 薄膜)的平面形狀以及截面結(jié)構(gòu)的說明圖。圖2(A) 圖2(C)是用于說明一例熱式光檢測器的制造方法的概要的說明圖。圖3(A) 圖3(C)是用于說明另一例熱式光檢測器的制造方法的概要的說明圖。圖4㈧ 圖4(1)是用于說明一例熱式光檢測器的制造方法的具體例的說明圖。圖5示出了支承部件的橫截面形狀的變形例。圖6 (A) 圖6(E)是用于說明一例具有輔助支柱的熱式光檢測器的(這里為熱電式紅外線檢測器)的構(gòu)成的說明圖。圖7 (A) 圖7(C)示出了一例具有輔助支柱且降低了支承部件的熱容量的熱式光檢測器的立體結(jié)構(gòu)。圖8㈧ 圖8(D)示出了一例具有輔助支柱且降低了支承部件的熱容量的熱式光檢測器的立體結(jié)構(gòu)的制造方法。圖9㈧ 圖9(C)示出了一例具有輔助支柱且降低了支承部件的熱容量的熱式光檢測器的立體結(jié)構(gòu)的制造方法。圖10㈧及圖10⑶示出了一例具有輔助支柱且降低了支承部件的熱容量的熱式光檢測器的立體結(jié)構(gòu)的制造方法。圖11㈧及圖11⑶示出了一例具有輔助支柱且降低了支承部件的熱容量的熱式光檢測器的立體結(jié)構(gòu)的制造方法。圖12示出了熱式光檢測器的其他例子(在基板上形成了晶體管等電路元件的例子)。圖13是示出了一例熱式光檢測裝置(熱式光檢測陣列)的電路構(gòu)成的電路圖。圖14(A)以及圖14(B)是示出具有輔助支柱的輻射熱測量計的例子的示意圖。圖15是示出一例包括熱式光檢測器或熱式光檢測裝置的電子設(shè)備的構(gòu)成的框圖。
具體實施方式
下面，對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行詳細地說明。此外，以下說明的本實施方式并不是對權(quán)利要求書中記載的本發(fā)明內(nèi)容進行不當?shù)南薅ǎ鳛楸景l(fā)明的解決手段也不是必須需要本實施方式中說明的全部構(gòu)成。(第一實施方式)首先，說明支承部件的平面形狀以及橫截面的立體結(jié)構(gòu)。(支承部件的平面形狀以及橫截面的立體結(jié)構(gòu))圖1 (A) 圖1 (C)是用于說明熱式光檢測器中的支承部件(薄膜)的平面形狀以及截面結(jié)構(gòu)的說明圖。圖I(A)示出了熱式光檢測器中的支承部件(薄膜)的俯視觀察下的形狀(一部分，透視圖)，圖I(B)是沿圖I(A)的A-A線的截面圖(第一臂的橫截面圖)， 圖1 (C)是沿圖1 (C)的B-B線的截面圖(承載部的橫截面圖)。支承部件(薄膜)50是例如將多個薄膜重疊在一起而形成的，橫截面形狀具有立體結(jié)構(gòu)。該支承部件50在熱分離用的空腔部(圖1中未圖示)上支承熱式光檢測元件(圖 1中未圖示)。如圖KA)所示，支承部件(薄膜)50具有承載熱式光檢測元件的承載部51 ；—端與承載部51連接、另一端被基板支承的至少一個的臂部52 (5h、52b)。圖I(A)中未示出支承臂部52的基板。此外，基板是作為傳感器的基座的基部，可以進行廣義地解釋。即在狹義的基板上形成的各種膜或?qū)?層間絕緣膜、層間絕緣層、導體膜、導體層等)也可認為是基板(廣義的基板)的一部分。至少一個的臂部52具有一端與承載部51的一端連接、另一端被基板的一側(cè)(圖中左側(cè))支承的第一臂52a ；以及一端與承載部51的另一端連接、另一端被基板的另一側(cè) (圖中右側(cè))支承，延伸方向是與第一臂相同的方向的第二臂52b。如圖1⑶及圖1 (C)所示，承載部51、第一臂52a以及第二臂5 的至少一者(圖 1的例子中是承載部51、第一臂5 及第二臂52b兩者)，其橫截面形狀為H型(H型截面)。 即第一臂52a以及第二臂52b的至少一者的橫截面的立體結(jié)構(gòu)為H型結(jié)構(gòu)(H字型結(jié)構(gòu))。該H型結(jié)構(gòu)具有彼此相對地設(shè)置的第一部件41以及第二部件45、連接第一部件與第二部件的第三部件43。第一部件41設(shè)置在基板側(cè)(即、下側(cè))，第二部件45設(shè)置在熱式光檢測元件側(cè)(即、上側(cè))。另外，第三部件43可視為支承第二部件45的部件。第三部件 43在中央支承第二部件45。第三部件43的高度為H。關(guān)于第一部件41、第二部件45以及第三部件43的構(gòu)成材料雖然沒有特別的限定， 但例如任一部件都可由氮化硅膜(Si3N4膜)來構(gòu)成。第一部件41與由沿著第一方向DRl的軸(例如X軸)和沿著第二方向DR2的軸 (例如Y軸)所確定的XY平面平行設(shè)置。第二部件45雖然也與XY平面平行地存在，但第二部件45與第一部件41僅隔開了距離H。另外，如圖I(B)所示，關(guān)于第一臂52a的橫截面的立體結(jié)構(gòu)，第一部件41的橫截面形狀的橫向?qū)挾葹閃1，同樣，第二部件45的橫截面形狀的橫向?qū)挾葹閃1。另一方面，第三部件43的橫截面的橫向?qū)挾葹閃2(W2 <W1)。在第三部件43的兩側(cè)形成有空隙G，第三部件43的體積減少了該空隙G的空間的體積。設(shè)置在第三部件43的兩側(cè)的各空隙G可視為第一凹部900a、第二凹部900b。設(shè)Wl為第一寬度、W2為第二寬度，則第一寬度Wl >第二寬度W2成立。
另外，如圖I(C)所示，關(guān)于承載部51的橫截面的立體結(jié)構(gòu)，第一部件41的橫截面形狀的橫向?qū)挾葹閃3，同樣，第二部件45的橫截面形狀的橫向?qū)挾葹閃3。另一方面，一個第三部件43的橫截面的橫向?qū)挾葹閃2(W2 < W3)。在承載部51中，如圖I(A)中虛線所示，在俯視觀察的情況下第三部件43具有魚骨狀的形狀。因此，關(guān)于承載部51的橫截面的立體結(jié)構(gòu)，如圖I(C)所示形成了多個空隙G。 第三部件43的體積減少了該空隙G的空間的體積的部分。設(shè)W3為第一寬度、W2為第二寬度，則第一寬度W3 >第二寬度W2成立。在圖I(C)中，在三處采用了(用虛線圈出表示的 Zl D各處)H型結(jié)構(gòu)。這樣，第三部件43的體積減少了對應于第一寬度(Wl或W3)與第二寬度(W2)的相差的部分的空間(空隙G)的體積部分，因而降低了支承部件50的整體的熱容量。另外， 由于截面積降低且熱量難以散失，因此導熱率降低。另一方面，作為立體結(jié)構(gòu)，例如通過采用H型結(jié)構(gòu)(利用與第一部件41與第二部件45正交的第三部件43連接第一部件41與第二部件45的結(jié)構(gòu))，可確保立體結(jié)構(gòu)的必要的力學強度。也就是說，通過采用應用于建筑材料的組裝的H型結(jié)構(gòu)(或H字型結(jié)構(gòu))，可毫不勉強地確保支承部件50的縱橫方向的機械強度。采用H型結(jié)構(gòu)，例如在支承部件50上施加了來自上側(cè)(元件側(cè))的加重的情況下， 由于第三部件43承受了該加重，因此縱方向的機械強度較高。由于H型結(jié)構(gòu)左右的平衡良好，即使在支承部件50上施加了橫方向(臂部52的延伸方向)的加重的情況下，也能抑制各部的位移，在橫方向上也比較穩(wěn)定。另外，如圖1 (A)所示，由于承載部51是承載熱式光檢測元件的部件，因此在俯視觀察的情況下的面積比臂部寬闊。為了穩(wěn)定地支承承載部51，在圖KA)的例子中，設(shè)定承載部51中的第三部件43的俯視觀察情況下的形狀為具有十字形狀的形狀，通過該十字形狀(可以在多處設(shè)置十字形狀)來穩(wěn)定地支承承載部51中的寬度大的第二部件45。如圖1 (A)所示，承載部51中的第三部件43在俯視觀察情況下具有魚骨狀形狀， 在三處采用了十字形狀。例如在圖I(A)中，第三部件43具有用單點劃線圈出表示的第一部分43a以及第二部分43b，以及用雙點劃線圈出表示的第三部分43d。也就是說，承載部51中的第三部件43具有在俯視觀察情況下，與第一臂5 連接且向作為第一臂5 的延伸方向的第一方向DRl延伸的第一部分43c ；與第二臂52b連接且向作為第二臂52b的延伸方向的第一方向DRl延伸的第二部分43d ；與第一部分43c以及第二部分43d連接且向作為與第一方向DRl垂直的方向的第二方向DR2延伸的第三部分 43e。第一部分43c與第二部分43d相當于十字形狀的橫棒部分，而第三部分4 相當于十字形狀的縱棒部分。因此，即使是體積減小了的第三部件43 (即魚骨狀形狀的第三部件4 ，也可穩(wěn)定地支承承載部51中的寬度大的第二部件45(參考圖1(C))。這樣，通過使用圖I(A) 圖I(C)所示的支承部件的立體結(jié)構(gòu)，可以同時實現(xiàn)降低熱式光檢測器中的支承部件50的熱容量與確保機械強度。(熱式光檢測器的制造方法的概要)圖2㈧ 圖2(C)是用于說明一例熱式光檢測器的制造方法的概要的說明圖。在圖2的例子中，僅在臂部52中實施降低第三部件43的體積的加工。
在圖2(A)的步驟中，在硅基板(材質(zhì)不限定于硅)11上相互鄰接地形成例如第一犧牲層(例如SiA層)70和Si02/Si3N4膜/TiN膜的疊合膜M (圖12示出了一例具體的膜結(jié)構(gòu))。TiN膜作為去除第一犧牲層70時的蝕刻阻擋件以及支承部件50的圖案形成時的蝕刻阻擋件而發(fā)揮作用。第一犧牲層(例如SiO2層)70被用于形成熱分離用的空腔部。這里，關(guān)于“基板”這一術(shù)語，狹義上可用作硅基板11的意思，另外，廣義上也可以將(特別地在制造步驟的說明中)硅基板11上形成的包含Si02/Si3N4膜/TiN膜55的結(jié)構(gòu)體(作為支承支承部件50的基座的基部傳感器基部)稱為基板。在圖2的例子中，將硅基板11上形成的包含Si02/Si3N4膜/TiN膜的結(jié)構(gòu)體稱為基板BS (廣義的基板)。在基板BS上形成支承部件50 (薄膜)。支承部件50包括例如由Si3N4膜構(gòu)成的第一部件41、第二部件45以及第三部件43、由多晶硅(Poly-Si)構(gòu)成的第二犧牲層80。另外，支承部件50包括如上所述的第一臂52a、第二臂52b、承載部51。由多晶硅(Poly-Si) 構(gòu)成的第二犧牲層80只設(shè)置在第一臂52a以及第二臂52b中。另外，在承載部51上形成紅外線檢測元件5 (在圖2中省略了作為光吸收膜的層)。在圖2(B)的步驟中，例如使用氟酸類的蝕刻液去除第一犧牲層(SiO2層)70。由此，支承部件50與基板BS之間形成空腔部10?？涨徊?0具有熱分離支承部件50與基板 BS的功能。在圖2(C)的步驟中，例如使用干蝕刻去除第二犧牲層(Poly-Si層)80。由此，在第一臂52a以及第二臂52b的立體結(jié)構(gòu)中形成空隙G，從而得到體積減小了的第三部件43。 因而降低了臂部52 (第一臂52a以及第二臂52b)的熱容量以及導熱率。接著，參照圖3(A) 圖3(C)進行說明。圖3(A) 圖3(C)是用于說明另一例熱式光檢測器的制造方法的概要的說明圖。在圖3的例子中，如圖I(A)中所示，在臂部52以及承載部51的兩者中都實施減少第三部件43的體積的加工。在圖3(A)的步驟中，在硅基板(材質(zhì)不限定于硅)11上例如第一犧牲層(例如 SiO2層)70與Si02/Si3N4膜/TiN膜的疊合膜M相互鄰接地形成。TiN膜作為去除第一犧牲層70時的蝕刻阻擋件和支承部件50的圖案形成時的蝕刻阻擋件而發(fā)揮作用。第一犧牲層(例如SiO2層)70被用于形成空腔部(熱分離用的空腔部)。在基板BS上形成支承部件50 (薄膜)。支承部件50包括例如由Si3N4膜構(gòu)成的第一部件41、第二部件45以及第三部件43，由多晶硅(Poly-Si)構(gòu)成的第二犧牲層80。另外，支承部件50包括如上所述的第一臂52a、第二臂52b、承載部51。第二犧牲層80分別設(shè)置在第一臂52a、第二臂52b以及承載部51中。另外，在承載部51上形成紅外線檢測元件 5 (圖3中省略了作為光吸收膜的層)。在圖3(B)的步驟中，例如使用氟酸類的蝕刻液去除第一犧牲層(SiO2層)70。由此，在支承部件50與基板BS之間形成空腔部10?？涨徊?0具有熱分離支承部件50與基板BS的功能。在圖3(C)的步驟中，例如采用干蝕刻去除第二犧牲層(Poly-Si層)80。由此，第一臂52a、第二臂52b和承載部51的各立體結(jié)構(gòu)中形成空隙G，從而得到體積減小了的第三部件43。因而降低了支承部件50 (第一臂52a、第二臂52b和承載部51)中的熱容量以及導熱率。(一例具體的制造方法)
圖4(A) 圖4(1)是用于說明一例熱式光檢測器的制造方法的具體例的說明圖。 在圖4(A)的步驟中，如圖2(A)的步驟中所說明的，在硅基板11上例如第一犧牲層(例如 Si02層)70與Si02/Si3N4膜/TiN膜的疊合膜 相互鄰接地形成。此外，在圖4(A)中未圖示第一犧牲層(例如SiO2層)70。在圖4(B)的步驟中，形成Si3N4層41以及第二犧牲層(多晶硅層)80。Si3N4層41 是成為用于形成支承部件50的立體結(jié)構(gòu)的第一部件的層。在圖4(C)的步驟中，在第二犧牲層(多晶硅層)80中形成開口部0P。在圖4(D) 的步驟中，在形成于第二犧牲層(多晶硅層)80中的開口部OP中填入Si3N4層43。Si3N4 層43是成為用于形成支承部件50的立體結(jié)構(gòu)的第三部件的層。在圖4(E)的步驟中，形成Si3N4層45。Si3N4層45是成為用于形成支承部件50的立體結(jié)構(gòu)的第二部件的層。在圖 4(F)中，對支承部件50進行圖案形成，加工為例如圖2(A)所示的形狀。在圖4(G)的步驟中，形成熱式光檢測元件(這里設(shè)為熱電式紅外線檢測元件)5。 熱式光檢測元件(熱電式紅外線檢測元件)5具有下部電極1、強電介質(zhì)層(PZT層)2、上部電極3、光(包括紅外線)吸收層4。之后，如圖2 (B)所示，去除第一犧牲層(SiA層)70并形成空腔部10 (圖4中未圖示此步驟)。接著，如圖4 (H)(和圖2 (C))所示，例如采用干蝕刻去除第二犧牲層(Poly-Si 層)80。由此，在第一臂52a以及第二臂52b的立體結(jié)構(gòu)中形成空隙G，得到體積減小了的第三部件43。因而降低了臂部52 (第一臂52a以及第二臂52b)的熱容量以及導熱率。在圖4(1)中，示出了臂部52(第一臂52a以及第二臂52b)中的橫截面形狀的優(yōu)選尺寸的一例。臂部52的縱尺寸以及橫尺寸都是3 μ m。第一部件41的厚度為0.5 μ m，第二部件45的厚度也是0.5 μ m。第三部件43的高度為2μπι，橫向?qū)挾葹棣│苔笑?。第三部?43是連接于第一部件41以及第二部件45的中央部分且上下左右取得了平衡的立體結(jié)構(gòu)， 因而提高了機械強度。(第二實施方式)圖5示出了支承部件的橫截面形狀的變形例。在圖5的例子中，支承部件50的橫截面的立體形狀中沒有完全去除第二犧牲層而是有所殘留。在圖5中，用參考符號80’來標注該第二犧牲層的殘留部。第二犧牲層80’作為增強部件而發(fā)揮作用。由于第二犧牲層 80’的殘留導致了例如支承第三部件45的部分的面積增大，H型結(jié)構(gòu)的機械強度提高。(第三實施方式)在本實施方式中，為了降低制造步驟中支承部件50的彎曲等，并抑制粘附等問題，除了上述的降低支承部件50自身的熱容量的結(jié)構(gòu)，還利用支承支柱。如果為了降低熱容量而使支承部件50的厚度變薄，則在制造步驟中，例如在為了形成熱分離熱量用的空腔而使用了濕蝕刻的情況下，容易產(chǎn)生粘附(基板與支承部件粘合(粘著))。粘附是例如在濕蝕刻后的干燥步驟中，基于液體的表面張力而產(chǎn)生的。為了抑制粘附，優(yōu)選設(shè)置輔助支柱，從而在制造步驟中穩(wěn)定地支承支承部件，但如果簡單地設(shè)置輔助支柱則會成為熱傳導的路徑，會增加熱容量或?qū)崧?。于是，?yōu)選在制造時，用輔助支柱穩(wěn)定地支承支承部件，如果存在問題的步驟結(jié)束，則將輔助支柱從支承部件分離，從而防止熱量的散失。例如，設(shè)輔助支柱的突出全長為 L0，基板與支承部件間的最大距離為Ll (Li > L0)，在相當于Ll與LO的相差的部分形成第三犧牲層。然后，如果在存在問題的制造步驟結(jié)束后去除犧牲層，則可分離輔助支柱與支承部件50。作為該第三犧牲層，例如可使用與為了降低支承部件50的熱容量而形成的第二犧牲層80的構(gòu)成材料相同的材料(多晶硅等)。在該情況下，去除第一犧牲層70并形成空腔部10之后，例如通過同一步驟去除第二犧牲層以及第三犧牲層，從而可同時實現(xiàn)降低支承部件50的熱容量以及輔助支柱與基板(的底部)的熱分離。以下參照圖6(A) 圖6(E)來進行說明。圖6(A) 圖6(E)是用于說明一例具有輔助支柱的熱式光檢測器的(這里為熱電式紅外線檢測器)的構(gòu)成的說明圖。圖6(A)是熱式光檢測器的主要部分的俯視圖，圖6(B)是沿圖6(A)的A-A線的截面圖，圖6 (C) 圖 6(E)的各圖是示出輔助支柱的構(gòu)成例的圖。圖6(A)以及圖6 (B)所示的熱式光檢測器是熱電式紅外線檢測器(熱電式紅外線傳感器)，該熱電式紅外線檢測器具有使用MEMS (微電子機械系統(tǒng))技術(shù)(半導體制造技術(shù))在基板上所形成的立體結(jié)構(gòu)。在基板BS的表面上設(shè)置有蝕刻阻擋膜ES (TiN膜)。作為熱式光檢測元件的熱電式紅外線檢測元件(熱電式光檢測元件)5具有下部電極1、熱電膜(強電介質(zhì)膜)2、上部電極3、作為光吸收膜的紅外線吸收膜4。下部電極 (第一電極)1以及上部電極(第二電極)3例如是通過層壓三層金屬膜而形成的?？梢允抢绨凑站嚯x熱電膜(強電介質(zhì)膜)2從遠到近的順序利用例如濺射法而形成的銥(Ir)、 銥氧化物(IrOx)及鉬(Pt)的三層結(jié)構(gòu)。另外，作為熱電膜(強電介質(zhì)膜)2可使用例如 PZT (Pb (Zr, Ti)03:鋯鈦酸鉛)。熱電膜(強電介質(zhì)膜)2可以利用例如濺射法或MOCVD法等成膜。下部電極(第一電極)1以及上部電極(第二電極)3的膜厚為例如0.4 μ m左右， 熱電膜(強電介質(zhì)膜)2的膜厚為例如0. 1 μ m左右。如圖6㈧以及圖6(B)所示，在本實施方式中，除了主支柱(主支柱、主端子 (post)或主支承部)5如、5恥之外，為了抑制制造時的支承部件50的位移或變形(為增強制造時的機械強度)，還設(shè)置有輔助支柱(輔助端子或者輔助支承部)57a、57b。如圖6(A)所示，在俯視的情況下，在支承部件50上的與第一臂5 重疊的位置上設(shè)置有主支柱5 和輔助支柱57a，同樣，在俯視的情況下，在與第二臂部52b重疊的位置上設(shè)置有主支柱5 和輔助支柱57b。合計設(shè)置有4個支柱(端子)，距離紅外線檢測元件5 較遠位置上的兩個支柱55a、55b被稱為主支柱，距離紅外線檢測元件5較近位置上的兩個支柱57a、57b被稱為輔助支柱。如圖6(B)所示，主支柱55a、5 設(shè)置在基板BS和支承部件50的第一臂5 或者第二臂52b之間。主支柱55a、55b的各個上表面與第一臂52a以及第二臂52b的各個底面接觸，用于支承支承部件50 (即第一臂52a以及第二臂52b)，抑制支承部件50 (特別是承載部51)向基板方向的彎曲等。另一方面，輔助支柱57a、57b在制造步驟中(的一期間)被用于支承支承部件50 并抑制彎曲等的發(fā)生。然后，在存在問題的制造步驟(易發(fā)生粘附的、用于形成空腔部10 的濕蝕刻工序等)完成后，由于空隙Ga、(ib而從支承部件50分離(分裂狀態(tài))。也就是說， 輔助支柱57a、57b分別處于與支承部件50熱分離的狀態(tài)。例如，如果形成了與輔助支柱57a、57b連接且由犧牲膜構(gòu)成的犧牲層(在犧牲層被圖案形成為柱狀的情況下也可以稱為犧牲支柱(犧牲隔板(spacer)))，則可以通過輔助支柱(57a、57b)以及犧牲層(犧牲支柱)支承支承部件50。由此，實質(zhì)上提高了支承部件 50的機械強度。例如可以抑制在濕蝕刻步驟的干燥處理時等的粘附的發(fā)生。此外，在存在問題的步驟結(jié)束后，通過去除不再需要的犧牲層(犧牲支柱)，在支承部件和輔助支柱之間形成空隙Ga、(ib。也就是說，在熱式光檢測器的制造完成的狀態(tài)下， 將支承部件50和基板BS之間的最大距離設(shè)為Li、輔助支柱57a、57b的突出全長設(shè)為LO 時，Ll > LO成立。此外，形成具有相當于Ll和LO的差的間隔的空隙Ga、(ib，由此，支承部件50和輔助支柱57a、57b被熱分離。因此，在熱式光檢測元件的制造完成之后，輔助支柱的存在不會影響經(jīng)由支承部件50的熱量的擴散。因此，可以同時實現(xiàn)降低用于支承熱式光檢測器元件的支承部件的熱容量、以及確保在制造工序中所需的機械強度。此外，主支柱55a、5 并不是必須設(shè)置的。例如，在第一臂52a以及第二臂52b各自的距離較短的情況下，也可以僅由基板BS側(cè)的固定部Qa、Qb分別各自支承第一臂52a以及第二臂52b。作為輔助支柱的形成方式，可考慮如圖6(C) 圖6(E)所示的方式。在圖6(C)的例子中，輔助支柱57從基板BS朝向支承部件50突出，空隙(air gap) G設(shè)置在支承部件50 側(cè)。在圖6(A)以及圖6(B)所示的構(gòu)造中，使用了該圖6(C)所示方式的輔助支柱。另外，在圖6(D)的例子中，輔助支柱57從支承部件50朝向基板BS突出，空隙G 設(shè)置在基板BS側(cè)。此外，在圖6(E)的例子中，設(shè)置有一對輔助支柱57。一對輔助支柱57 中的一個從支承部件50向基板BS突出，其突出長度為La，其中的另一個從基板BS朝向支承部件50突出，其突出長度為Lb。空隙G形成在由一對輔助支柱57中的各個輔助支柱所夾著的位置上。如果將一對輔助支柱57的總突出長度設(shè)為LO ( = La+Lb)，基板BS和支承部件50之間的最大距離設(shè)為Li，則Ll > LO成立。在截面觀察的情況下，至少一個輔助支柱(57a、57b等)可設(shè)置在作為支承部件50 的構(gòu)成要件的承載部51和基板BS之間、以及至少一個臂部(第一臂52a、第二臂52b)和基板BS之間的至少其中之一的位置上。也就是說，在俯視觀察的情況下，輔助支柱(57a、57b 等)可設(shè)置在與承載部51具有重疊的位置(S卩、使其具有重疊)上，此外，可設(shè)置在與至少一個臂部(第一臂52a、第二臂52b)具有重疊的位置(即、使其具有重疊)上。(具有輔助支柱且降低了支承部件的熱容量的熱式光檢測器的立體結(jié)構(gòu)及其制造方法的一例)以下，參照圖7(A) 圖7(C)進行說明。圖7(A) 圖7(C)示出了一例具有輔助支柱且降低了支承部件的熱容量的熱式光檢測器的立體結(jié)構(gòu)。圖7(A)是俯視圖。圖7(B) 是組合示出沿著圖7(A)的A-A線的截面圖(位于與單點劃線所圈住的部分相比更靠下的部分的截面結(jié)構(gòu))與沿著B-B線的截面圖(單點劃線所圈住的部分的截面結(jié)構(gòu))的圖。也就是說，由于無法用同一截斷線的截面圖來示出輔助支柱的結(jié)構(gòu)與實施了用于降低熱容量的加工的第三部件結(jié)構(gòu)的兩者，因而使用不同的截斷線并合成了各截面圖來予以示出。另外，圖7(C)是沿著圖7㈧的C-C線的截面圖。在圖7(A)中，用粗單點劃線示出實施了減小熱容量的加工的臂部52中的第三部件43的平面形狀。另外，如圖7(B)所示，在基板BS與支承部件50之間形成了熱分離用的空腔部10。 另外，輔助支柱57a、57b分別由于空隙( 以及空隙( 而從支承部件50分離。另外，在臂部52(第一臂52a、第二臂52b)中，去除了第三部件43的一部分，減小了第三部件的體積。另外，如圖7(C)所示，臂部52(第一臂52a、第二臂52b)的橫截面的立體結(jié)構(gòu)具有 H型結(jié)構(gòu)。以下，參照圖8(A) 圖8(D)、圖9(A) 圖9 (C)、圖10(A)以及圖10⑶、圖Il(A) 以及圖Il(B)來說明制造方法。圖8(A) 圖8(D)、圖9㈧ 圖9 (C)、圖10 (A)以及圖 10(B)、圖11㈧以及圖Il(B)的各圖，是示出具有輔助支柱且降低了支承部件的熱容量的熱式光檢測器的立體結(jié)構(gòu)的制造方法的一例的圖。步驟一(圖8(A))在形成如圖7(A) 圖7(C)所示的熱式光檢測器的情況下，首先，蝕刻加工硅基板 11的一部分并形成凹部，用蝕刻阻擋膜ES(TiN)覆蓋凹部表面。接著，如圖8(A)所示，在基板BS上形成第一犧牲層(Si02層)70，以填上(填充)要成為空腔部10的空間。接著，對第一犧牲層(S^2層)70進行圖案形成，從而在要形成主支柱以及輔助支柱的位置形成開 □部 71。步驟二(圖8(B))接著，如圖8(B)所示，在開口部71中填入作為主支柱層55a、55b以及輔助支柱層 57a、57b的氮化硅層(Si3N4層)。具體地說，例如在整個面上形成氮化硅層(Si3N4層)后， 通過蝕刻處理來去除第一犧牲層70上的氮化硅層(Si3N4層)，從而可以在開口部71中填入作為主支柱層以及輔助支柱層的氮化硅層(Si3N4層)。即、可通過在第一犧牲層70上選擇性地設(shè)置的開口部71中填入輔助支柱層來形成輔助支柱57a、57b。根據(jù)該方法，利用半導體的制造方法(photolithography)，可以毫不勉強地形成輔助支柱57a、57b。步驟三、步驟四(圖8(C)、圖8(D))接著，如圖8(C)所示，形成第三犧牲層(Poly-Si層)79。接著，如圖8(D)所示，對第三犧牲層(Poly-Si層)79進行圖案形成，并形成作為犧牲支柱(犧牲隔板)的第三犧牲層(Poly-Si 層)79a、79b。步驟五(圖9(A))接著，如圖9 (A)所示，形成支承部件50的構(gòu)成膜之一的作為第一部件的氮化硅膜 (Si3N4 膜)41。步驟六(圖9(B))接著，如圖9(B)所示，在形成作為第二犧牲層的多晶硅層(Poly-Si層)80后，進行圖案形成并形成開口部，在該開口部填入并形成支承部件50的構(gòu)成膜之一的作為第三部件的氮化硅膜(Si3N4膜)43。步驟七(圖9(C))接著，形成支承部件50的構(gòu)成膜之一的作為第二部件的氮化硅膜(Si3N4膜)45。 通過這些層壓膜來構(gòu)成支承部件(薄膜)50(但之后要去除作為第二犧牲層的多晶硅層 (Poly-Si 層)80)。步驟八(圖10(A))接著，如圖10(A)所示，依次地層壓形成下部電極的構(gòu)成材料層1’、強電介質(zhì)層 (PZT層)2’與上部電極的構(gòu)成材料層3’。下部電極構(gòu)成材料層1’以及上部電極構(gòu)成材料層3’可以分別是例如按照距離強電介質(zhì)層2’由遠到近的順序形成的銥(Ir)、銥氧化物(IrOx)及鉬(Pt)的三層結(jié)構(gòu)。另外，作為強電介質(zhì)層2，可以使用PZTOn3(ZrJi)O3 鋯鈦酸鉛)。這些可通過例如濺射法或MOCVD法等成膜。下部電極構(gòu)成材料層1’以及上部電極構(gòu)成材料層3’的膜厚為例如0. 4 μ m左右，強電介質(zhì)層2’的膜厚為例如0. 1 μ m左右。步驟九(圖10(B))接著，如圖10(B)所示，分別對下部電極的構(gòu)成材料層1’、強電介質(zhì)層(PZT層)2’ 和上部電極的構(gòu)成材料層3’進行圖案形成，構(gòu)成下部電極1、強電介質(zhì)膜(PZT膜)2和上部電極3 (由此形成層壓電容器)。接著，用電絕緣膜60覆蓋層壓電容器上。接著，形成光吸收膜(紅外線吸收膜)4與引出電極層65。光吸收膜(紅外線吸收膜)4是例如SiO2膜。步驟十(圖11(A))接著，如圖11㈧所示，例如使用氟酸類的蝕刻液去除第一犧牲層70 (SiO2層)。由此，在基板BS和支承部件50之間形成空腔部10。該空腔部10具有熱分離支承部件50與基板的功能。此時，支承部件50被主支柱55a、5^和輔助支柱57a、57b穩(wěn)定地支承，從而位移或變形得到抑制，不易發(fā)生粘附。此外，在蝕刻去除第一犧牲層(3丨02層)70時，主支柱55a、55b、輔助支柱57a、57b 和第二犧牲層80由于構(gòu)成材料不同，因而未被去除并殘留下來。另外，由于硅基板11的表面上形成了蝕刻阻擋膜ES (TiN膜)，此外，支承部件(薄膜)50的正反面是Si3N4膜，因而這些也未被蝕刻去除并殘留下來。步驟^^一 (圖 11(B))接著，如圖11⑶所示，例如通過干蝕刻去除第二犧牲層(由Poly-Si構(gòu)成的犧牲支柱(犧牲隔板))7如、7%、和第三犧牲層(Poly-Si層)80。因此，形成將輔助支柱79a、 79b從支承部件50分離的空隙Ga、Gb,另外，同時形成用于減小支承部件50的熱容量的空隙 Gx、Gy0為了防止粘附，多晶硅層79、80的蝕刻優(yōu)選通過干蝕刻(例如使用了 XeF2類的蝕刻氣體的等離子干蝕刻)來去除。此外，雖可并用濕蝕刻與干蝕刻，但在該情況下，最后工序的蝕刻優(yōu)選使用干蝕刻。根據(jù)該方法，利用半導體的制造方法(光刻法)，可毫不勉強地形成用于熱分離的空隙Ga、(ib和用于減小支承部件50的熱容量的空隙fouGy。通過將熱式光檢測元件放置在例如氣密封裝的減壓環(huán)境中，提高了空隙Ga、Gb的熱分離功能。空隙feiWb的形成隔斷了經(jīng)由輔助支柱57a、57b的放熱路徑。因而輔助支柱 57a、57b的存在不對支承部件的熱容量或?qū)崧十a(chǎn)生影響。這樣，形成熱式光檢測器(紅外線檢測器等)。該熱式光檢測器(紅外線檢測器等)由于是使用半導體制造技術(shù)制造的， 因此可以實現(xiàn)微小化(小型化)，輔助支柱(輔助端子)因空隙而與支承部件熱分離，從而不會導致元件特性的降低，而且由于制造工藝中難以產(chǎn)生粘附等不良現(xiàn)象，可高成品率地進行制造。另外，可將作為支承部件50的構(gòu)成膜的第三部件43的體積減小空隙fouGy (通過去除作為第二犧牲層的多晶硅層80所形成的空隙)的部分。因此，可減小支承部件50的熱容量和導熱率。這樣，根據(jù)本實施方式，可得到熱容量小(即熱敏度高)、導熱率小的熱式光檢測器(紅外線檢測元件等)。另外，也可高成品率地制造(即制造工藝中難以產(chǎn)生粘附等不良現(xiàn)象)熱式光檢測器(紅外線檢測器等)。
(第四實施方式)圖12是示出熱式光檢測器的另一例(在基板上形成晶體管等電路元件的例子) 的圖。在圖12的上側(cè)示出熱式光檢測器(熱式紅外線檢測器)的俯視圖，下側(cè)示出截面圖。 在圖12中，與上述的圖相同的部分用相同的參考符號來標記。在圖12中，在P型的硅基板11的表面上形成薄氧化膜(柵極氧化膜)15，柵極氧化膜15上形成了 MOS晶體管的柵極(例如硅柵)9。柵極9以及N型擴散層7a、7b構(gòu)成MOS 晶體管Ml。該MOS晶體管Ml可用作例如圖13中記載的光檢測單元CLl中的選擇晶體管 Ml。在硅基板11上形成層間絕緣膜13(Si&層)。層間絕緣膜13上形成之前說明的立體結(jié)構(gòu)。在本實施方式中，包含硅基板11與層間絕緣膜13和Si3N4膜Qa、Qb的部分是廣義的基板BS (基部BS)。在本實施方式中，設(shè)置三個輔助支柱(57a 57c)。各輔助支柱(57a 57c)與支承部件50之間形成空隙( Ge。此外，在本實施方式中，不未使用主支柱。另外，在圖 12的例子中，設(shè)置三個觸點(contact)部(CXl CX3)。各觸點部(CXl CX3)由第一層金屬31、觸點插塞32、第二層金屬32、觸點插塞34、第三層金屬35、觸點插塞36、第4層金屬37構(gòu)成。另外，在支承部件(薄膜)50的臂部52中設(shè)置降低支承部件50的熱容量的空隙 Gx λ Gy0(第五實施方式)圖13是示出熱式光檢測裝置(熱式光檢測陣列)的電路構(gòu)成的一例的電路圖。 在圖13的例子中，二維地配置多個光檢測單元(CLl CL4等)。為了從多個光檢測單元 (CLl CL4等)中選擇出一個光檢測單元，設(shè)置掃描線(Wla、Wlb等)與數(shù)據(jù)線(Dla、Dlb
寸乂 O光檢測單元CLl包括作為熱式光檢測元件5的壓電電容器ZC和元件選擇晶體管 Mia。壓電電容器ZC的兩極的電位關(guān)系可以通過切換外加到PDrl上的電位來進行反轉(zhuǎn)(通過該電位反轉(zhuǎn)，則無需再設(shè)置機械的斬波器)。此外，光檢測單元CL2為同樣的構(gòu)成(其他光檢測單元的構(gòu)成也是同樣的)。數(shù)據(jù)線Dla的電位可通過接通(ON)復位晶體管M2而初始化。在讀取檢測信號時， 接通讀取晶體管M3。基于熱電效應而產(chǎn)生的電流，通過I/V轉(zhuǎn)換電路510被轉(zhuǎn)換為電壓，通過放大器600被放大，通過A/D轉(zhuǎn)換器700被轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)。在本實施方式中，可以實現(xiàn)多個熱式光檢測器(熱式光檢測元件)被二維地配置 (例如，沿正交的2軸(X軸和Y軸)的各個軸被配置為陣列狀)的熱式光檢測裝置(熱式光陣列傳感器)。(第六實施方式)圖14㈧以及圖14⑶是示出具有輔助支柱的輻射熱測量器的例子的圖。圖14(A) 是俯視圖，圖14(B)是沿著A-A線的截面圖。本實施方式的輻射熱測量計是使用例如熱電阻元件的輻射熱測量計。如圖14(A)、圖14(B)所示，基板BS上形成熱分離用的空腔部10。支承部件50設(shè)置成通過空腔部10與基板BS隔開。支承部件50上設(shè)置四個承載部51a 51d。各承載部51a 51d分別承載四個熱電阻元件(........)(SiC薄膜熱敏電阻等)5a’
5d’。各熱電阻元件5a’ 5d’相互連接從而構(gòu)成例如電橋電路。另外，支承部件50上設(shè)置有空隙Ge、Gf、Gg以降低支承部件50的熱容量。(第七實施方式)圖15示出包含本實施方式的熱式光檢測器或熱式光檢測裝置的電子設(shè)備的構(gòu)成例。電子設(shè)備例如是紅外線照相機。如圖所示，電子設(shè)備包括光學系統(tǒng)400、傳感設(shè)備(熱式光檢測裝置)410、圖像處理部420、處理部400、存儲部440、操作部450、顯示部460。此外，本實施方式的電子設(shè)備并不限定于圖10所示的構(gòu)成，可以是省略其構(gòu)成要素的一部分 (例如光學系統(tǒng)、操作部、顯示部等)、或增加其他構(gòu)成要素等的等各種變形實施方式。光學系統(tǒng)400包括例如一個或多個透鏡、驅(qū)動這些透鏡的驅(qū)動部等。此外，進行向傳感設(shè)備410的物體圖像的成像等。此外，在必要時可進行聚焦調(diào)整等。傳感設(shè)備410是二維地排列上述本實施方式中的光檢測器而構(gòu)成的，配置有多條行線(掃描線(或者字線))和多條列線(數(shù)據(jù)線)。傳感設(shè)備410除了二維排列的光檢測器之外，還可以包括行選擇電路(行驅(qū)動器)、通過列線讀取來自于光檢測器的數(shù)據(jù)的讀取電路、A/D轉(zhuǎn)換部等。通過依次讀取來自于二維排列的各光檢測器的數(shù)據(jù)，可進行物體像的攝像處理。圖像處理部420基于來自于傳感設(shè)備410的數(shù)字的圖像數(shù)據(jù)(像素數(shù)據(jù))，進行圖像校正處理等的各種圖像處理。處理部430進行電子設(shè)備的整體控制和電子設(shè)備內(nèi)的各信息塊(block)的控制。該處理部430，例如通過CPU等來實現(xiàn)。存儲部440用于存儲各種信息，例如作為處理部430或圖像處理部420的工作區(qū)域來發(fā)揮功能。操作部450作為用于用戶操作電子設(shè)備的界面，例如通過各種按鈕或⑶I (Graphl User hterface 圖形用戶界面)圖像等實現(xiàn)。顯示部460例如用于顯示傳感設(shè)備410所取得的圖像或⑶I畫面等。通過液晶顯示器或有機EL顯示器等各種顯示器來實現(xiàn)。這樣，一個單元的熱式光檢測器除了可以用作紅外線傳感器等的傳感器之外，還可以通過將一個單元的熱式感應器二維地配置在正交二軸方向上來構(gòu)成傳感設(shè)備(熱式光檢測裝置)410，由此可提供熱(光)分布畫面。利用該傳感設(shè)備410可以構(gòu)成紅外線成像設(shè)備(thermography)、車載用夜視系統(tǒng)(night vision)或監(jiān)控攝像機等的電子設(shè)備。當然，通過將一個單元或者多個單元的熱式光檢測器用作傳感器，還可以構(gòu)成進行物體的物理信息解析(測定)的解析設(shè)備(測定設(shè)備)、用于檢測火或發(fā)熱的安全設(shè)備、 設(shè)置在工廠等的FA(Factory Automation 工廠自動設(shè)備)設(shè)備等的各種電子設(shè)備。以上，對幾個實施方式進行了說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解到還可以實現(xiàn)實質(zhì)上不脫離本發(fā)明的新事項以及效果的多種變形。因此，應當認為這樣的變形例全部包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。例如，在說明書或附圖中，至少一次和更為廣義的或同義的不同用語一起被記載的用語，可以在說明書或附圖的任何一處替換為該不同用語。例如，對于第一犧牲層、第二犧牲層以及第三犧牲層的構(gòu)成材料以及去除這些的方法等，可進行各種變形。根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施方式，可以同時實現(xiàn)例如支承熱式光檢測元件的支承部件的熱容量的降低以及確保制造工藝中必要的機械強度。另外，也可抑制粘附的問題從而高成品率地制造熱式光檢測器。
本發(fā)明可廣泛地適用于各種熱式光檢測器(例如熱電堆式元件(熱電堆)、熱電元件、輻射熱測量計等)。與所檢測的光的波長無關(guān)。
0178]附圖標記說明0179]5作為熱式光檢測元件(光檢測元件)的紅外線檢測元件0180]10空腔部 11硅基板0181]41作為支承部件的構(gòu)成層的第--部件0182]45作為支承部件的構(gòu)成層的第二二部件0183]43作為支承部件的構(gòu)成層的第三三部件0184]50支承部件(薄膜)51承載部0185]G(Ga、Gb、Gx、Gy)空隙0186]52(52a、52b)臂部(第一臂、第二二臂)0187]55a,55b主支柱0188]57a、57b輔助支柱0189]70第一犧牲層80第二犧牲層0190]79第三犧牲層BS基板(傳感器基部
權(quán)利要求
1.一種熱式光檢測器，其特征在于，包括 基板；包括光吸收膜的熱式光檢測元件；以及支承所述熱式光檢測元件且被所述基板支承的支承部件， 其中，所述支承部件具有 承載所述熱式光檢測元件的承載部；以及一端與所述承載部連接、另一端與所述基板連接的至少一個臂部， 所述承載部以及所述至少一個臂部中的至少一者具有 第一部件，設(shè)置在所述基板側(cè)，且橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為第一寬度； 第二部件，在所述熱式光檢測元件側(cè)與所述第一部件相對地設(shè)置，且橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為所述第一寬度；以及至少一個第三部件，連接所述第一部件與所述第二部件， 并且，橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為小于所述第一寬度的第二寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱式光檢測器，其特征在于，由所述第一部件、所述第二部件和所述至少一個第三部件構(gòu)成的立體結(jié)構(gòu)的橫截面是 H型截面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱式光檢測器，其特征在于， 所述承載部以及所述至少一個臂部具有第一部件，設(shè)置在所述基板側(cè)，且橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為第一寬度； 第二部件，在所述熱式光檢測元件側(cè)與所述第一部件相對地設(shè)置，且橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為所述第一寬度；以及至少一個第三部件，連接所述第一部件與所述第二部件，并且，橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為小于所述第一寬度的第二寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱式光檢測器，其特征在于， 所述至少一個臂部具有第一臂，一端與所述承載部的一端連接，另一端與所述基板連接；以及第二臂，一端與所述承載部的另一端連接，另一端與所述基板連接，且延伸方向與所述第一臂為相同方向，而且，所述第一臂、所述第二臂以及所述承載部分別由所述第一部件、所述第二部件以及所述第三部件構(gòu)成，其中，所述承載部中的所述第三部件具有第一部分，與所述第一臂中的所述第三部件連接，并且，沿作為所述第一臂的延伸方向的第一方向延伸；第二部分，與所述第二臂中的所述第三部件連接，并且，沿作為所述第二臂的延伸方向的所述第一方向延伸；以及第三部分，與所述第一部分以及所述第二部分分別連接，并且，沿作為與所述第一方向垂直的方向的第二方向延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的熱式光檢測器，其特征在于，包括從所述基板以及所述支承部件中的一者向另一者突出的凸形狀的至少一個輔助支柱，其中，所述至少一個輔助支柱的高度設(shè)定為小于從所述基板到所述支承部件的最大高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的熱式光檢測器，其特征在于， 所述熱式光檢測元件是紅外線檢測元件。
7 一種熱式光檢測裝置，其特征在于，包括多個權(quán)利要求1至6中任一項所述的熱式光檢測器，所述熱式光檢測器被二維地配置。
8.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求1至6中任一項所述的熱式光檢測器。
9.一種電子設(shè)備，其特征在于， 包括權(quán)利要求7所述的熱式光檢測裝置。
10.一種熱式光檢測器的制造方法，所述熱式光檢測器包括基板；包括光吸收膜的熱式光檢測元件；以及支承所述熱式光檢測元件且被所述基板支承的支承部件，其中，所述支承部件具有承載所述熱式光檢測元件的承載部；以及一端與所述承載部連接、另一端與所述基板連接的至少一個臂部，所述承載部以及所述至少一個臂部中的至少一者具有第一部件，設(shè)置在所述基板側(cè)，且橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為第一寬度；第二部件，在所述熱式光檢測元件側(cè)與所述第一部件相對地設(shè)置，且橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為所述第一寬度；以及至少一個第三部件，連接所述第一部件與所述第二部件，并且，橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為小于所述第一寬度的第二寬度，所述熱式光檢測器的制造方法其特征在于，包括以下步驟在所述基板上形成第一犧牲層，使所述第一犧牲層填入應成為所述基板與所述支承部件之間的空腔部的空間；在所述第一犧牲層上形成所述支承部件，所述支承部件包括所述第一部件、所述第二部件、所述第三部件、以及與所述第三部件鄰接的第二犧牲層，所述第二犧牲層以填入所述第一寬度和所述第二寬度之差所對應的空間的方式而設(shè)置，由與所述第一犧牲層的構(gòu)成材料不同的材料構(gòu)成；在所述支承部件上形成所述熱式光檢測元件； 去除所述第一犧牲層；以及去除所述第二犧牲層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱式光檢測器的制造方法，其特征在于，所述熱式光檢測器還包括從所述基板以及所述支承部件中的一者向另一者突出的凸形狀的至少一個輔助支柱，所述熱式光檢測器的制造方法包括以下步驟形成作為第一輔助支柱的輔助支柱層，所述至少一個輔助支柱包括所述第一輔助支柱； 形成第三犧牲層，所述第三犧牲層與所述支柱層連接，由與所述輔助支柱層以及所述第一犧牲層各自的構(gòu)成材料不同的材料所構(gòu)成，且由與所述第二犧牲層相同的材料構(gòu)成， 而且，所述第三犧牲層的膜厚設(shè)定成所述第一輔助支柱層的高度和所述第三犧牲層的所述膜厚相加的總高度為所述基板和所述支承部件之間的最大高度。
全文摘要
本發(fā)明提供熱式光檢測器及其制造方法、熱式光檢測裝置、電子設(shè)備。熱式光檢測器，該熱式光檢測器包括被基板支承的支承部件，支承部件具有承載熱式光檢測元件的承載部；以及一端與所述承載部連接、另一端與所述基板連接的至少一個臂部，所述承載部以及所述至少一個臂部中的至少一者具有第一部件，設(shè)置在所述基板側(cè)，且橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為第一寬度；第二部件，在所述熱式光檢測元件側(cè)與所述第一部件相對地設(shè)置，且橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為所述第一寬度；以及第三部件，連接所述第一部件與所述第二部件，并且，橫截面形狀的橫向?qū)挾缺辉O(shè)定為小于所述第一寬度的第二寬度。
文檔編號H01L37/02GK102194833SQ20111002915
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者野田貴史 申請人:精工愛普生株式會社