专利名称：红外线检测元件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测红外线的红外线检测元件。
背景技术：
作为实现红外线的吸收率提高的红外线受光元件，已知下述技术在受光部的红外线入射侧的表面上形成将多个凸起以固定的间隔排列而构成的凸状图案，使红外线的反射减少(例如参照专利文献I)。专利文献I :日本专利公开2006 - 226891号公报实用新型内容 在上述红外线检测元件中，通过将凸起增高可以使红外线的吸收率提高。但是，在该情况下，由于凸起的体积增加，热容量增加，因此存在作为红外线检测元件的热时间常数变大，响应速度变慢的问题。本实用新型要解决的课题，就是提供一种红外线检测元件，其可以维持响应速度，并且使红外线的吸收率提高。本实用新型为了解决上述课题，提供一种红外线检测元件，其具有吸收红外线的红外线吸收部，其特征在于，红外线吸收部具有 第I吸收部，其具有使红外线入射的入射面；以及多个第2吸收部，它们分别由直立设置在第I吸收部的入射面上的凸起构成，在前述凸起的根部形成凹状的凹陷部。根据本实用新型，由于不会使凸起的体积增加，可以利用光的衍射现象将红外线封闭在凹陷部内，因此可以维持响应速度，并且使红外线的吸收率提高。
图IA是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的俯视图。图IB是沿图IA的IB-IB线的剖面图。图2是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线吸收部的斜视图。图3是沿图2的III - III线的剖面图。图4是表示本实用新型的第I实施方式中的第2吸收部的布局的一个例子的俯视图。图5是表示本实用新型的第I实施方式中的第2吸收部的布局的其他例子的俯视图。图6表示本实用新型的第I实施方式中的第2吸收部的布局的其他例子的俯视图。图7A是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图7B是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图7C是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图7D是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图7E是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图7F是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图7G是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面·图。图7H是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图71是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图7J是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图7K是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图7L是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图7M是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图7N是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图70是表示本实用新型的第I实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图8是表示本实用新型的第2实施方式中的红外线检测元件的剖面图。图9是表示本实用新型的第2实施方式中的红外线吸收部的剖面图。图IOA是表示本实用新型的第2实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图IOB是表示本实用新型的第2实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图IOC是表示本实用新型的第2实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图IOD是表示本实用新型的第2实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图IOE是表示本实用新型的第2实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。[0037]图IOF是表示本实用新型的第2实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图IOG是表示本实用新型的第2实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图IOH是表示本实用新型的第2实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图101是表示本实用新型的第2实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图11是表示本实用新型的第3实施方式中的红外线检测元件的剖面图。图12是表示本实用新型的第3实施方式中的红外线吸收部的斜视图。图13是沿图12的XIII - XIII线的剖面图。图14是表示本实用新型的第3实施方式中的红外线吸收部的变形例的斜视图。图15是沿图14的XV-XV线的剖面图。图16A是表示本实用新型的第3实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图16B是表示本实用新型的第3实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图16C是表示本实用新型的第3实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。图17A是表示第2吸收部的变形例的剖面图。图17B是表示第2吸收部的其他变形例的剖面图。
具体实施方式
下面，基于附图对本实用新型的实施方式进行说明。(第I实施方式)图IA是表示本实施方式中的红外线检测元件的俯视图，图IB是沿图IA的IB-IB线的剖面图。本实施方式中的红外线检测元件I如图IA及图IB所示，具有框部10，其在硅(Si)基板100上形成；受光部20，其配置在框部10内；以及一对支撑梁60，其连结受光部20和框部10。此外，本实施方式中的硅基板100相当于本实用新型中的基板的一个例子，本实施方式中一对支撑梁60相当于本实用新型中的梁的一个例子。首先，一边参照图IA 一边对红外线检测元件I的平面构造进行说明。框部10具有在俯视时为矩形的框状，经由蚀刻狭缝11与支撑梁60分离。一对支撑梁60，分别为具有弯曲点的大致L型形状。每个支撑梁60的一端与受光部20相连，与之相对，该支撑梁60的另一端与框部10相连。该支撑梁60也经由蚀刻狭缝11与受光部20分离。另外，在该支撑梁60中组装温度检测部61，其用于检测受光部20的温度上升。该温度检测部61由具有P型多晶硅62和N型多晶硅63的温差电堆构成。该P型多晶硅62和N型多晶硅63沿支撑梁60的长度方向彼此平行地配置，经由铝配线12、22，P型多晶硅62和N型多晶硅63交替地(S卩，以PNPN的顺序)电气串联连接。另外，在该温度检测部61的两端上设置有触点13，其用于将红外线检测元件I的检测信号向外部输出。受光部20具有俯视时为矩形的形状，由一对支撑梁60保持在框部10内。该受光部20具有吸收红外线的红外线吸收部21。此外，对于红外线吸收部21的详细结构，后面进行叙述。 下面，一边参照图IB —边对红外线检测元件I的剖面构造进行说明。框部10具有层间绝缘层110，其例如由硅氧化膜(SiO2)构成；以及保护层120，其例如由硅氮化膜(SiN)构成，覆盖层间绝缘层110，层间绝缘层110将铝配线12 (参照图1A)电气地绝缘，并且保护铝配线12。支撑梁60也与框部10相同地，具有层间绝缘层110和覆盖层间绝缘层110的保护层120，层间绝缘层110将P型多晶硅62和N型多晶硅63电气地绝缘，并且保护它们。受光部20也与框部10及支撑梁60相同地，具有层间绝缘层110和覆盖层间绝缘层110的保护层120，层间绝缘层110将铝配线22电气地绝缘并保护它们。另外，在该受光部20的红外线吸收部21中，保护层120构成支撑第I及第2吸收部30、40的基底层。并且，在硅基板100上，利用后述的各向异性蚀刻形成四棱锥形状的凹部101，受光部20和支撑梁60设置在该凹部101的上方。由此，以在受光部20和硅基板100之间空出空隙102的状态，支撑梁60保持受光部20，受光部20和硅基板100热分离。入射至红外线检测元件I的受光部20内的红外线，由红外线吸收部21吸收，光子的能量变换为热能，受光部20的温度上升。由此，在设置于支撑梁60内的温度检测部61的受光部20侧的端部(热触点64)、和该温度检测部61的框部10侧的端部(冷触点65)之间，产生与吸收的红外线量相对应的温度差。在这里，构成温度检测部61的温差电堆，利用塞贝克效应产生与温度差成正比的电动势。因此，如果产生与红外线吸收部21吸收的红外线量相对应的温度差，则与温度差成正比的电动势经由触点13向外部输出。下面，一边参照图2 图6 —边对本实施方式中的受光部20的红外线吸收部21的结构进行详细说明。图2是表示本实施方式中的红外线吸收部的斜视图。图3是沿图2的III -III线的剖面图。图4是表不本实施方式中的第2吸收部的布局的一个例子的俯视图。图5是表不本实施方式中的第2吸收部的布局的另外例子的俯视图。图6表示本实施方式中的第2吸收部的布局的其他例子的俯视图。本实施方式中的红外线吸收部21，如图2及图3所示，成为具有第I吸收部30和多个第2吸收部40的凹凸构造。第I吸收部30在红外线受光部21的整个表面形成为平面状。另一方面，第2吸收部40由在该第I吸收部30的入射面31上直立设置的凸起构成。第I及第2吸收部30、40均由可吸收自由载流子的材料构成。作为可引起自由载流子吸收的材料，例如，可以例示铝(Al)或钨(W)等金属，或者渗杂硼或磷等杂质的多晶硅或非晶硅等半导体。在本实施方式中，凸起形状的第2吸收部40，如图2及图3所示，具有位于该凸起的前端部位的头部41、和位于头部41的下方的根部42，在根部42上形成凹状的凹陷部43。本实施方式中的凹陷部43是在第2吸收部(即凸起)40的整周上形成的环状槽，根部42的宽度W2比头部41的宽度W1相对地减小(w2 < Wl)。此外，在本实施方式中，第2吸收部40具有矩形的平面形状，但并不特别限定于此。例如，第2吸收部也可以具有圆形、三角形或多边形的平面形状。在本实施方式中的红外线吸收部21中，如图4所示，多个第2吸收部40以小于或等于作为检测对象的红外线的波长(8 14 μ m)的一半的细微间隔C (即C彡4μπι)，以正方形的格子状排列。通过将第2吸收部40以比红外线的波长小的间隔c周期地排列，可以利用凸起状的第2吸收部40减少红外线的反射。 此外，多个第2吸收部40，只要以比红外线的波长小的间隔c周期地排列即可，并不特别限定于上述的布局。例如，如图5所示，也可以使第2吸收部40以正三角形的格子状排列，或如图6所示，也可以使第2吸收部40以菱形的格子状排列。由于图Γ图6所示的布局不依赖于偏光面，因此可以维持较高的吸收率。此外，虽未特别图示，但也可以将第2吸收部40以条纹状排列，在该情况下，可以作为检测向特定方向偏光的红外线的元件而使用。如果红外线入射至上述说明的红外线吸收部21内，则红外线由于第2吸收部40的凸凹构造而分散，由红外线吸收部21引起的红外线反射减少。并且，在本实施方式中，在第2吸收部40的凹陷部43处，红外线进行衍射入射。入射至凹陷部43内的红外线在该凹陷部43中反复进行反射，在此过程中被第I及第2吸收部21、22吸收，因此其结果，由红外线吸收部21引起的红外线反射大幅降低。此时，在本实施方式中，如图3所示，优选在头部41的高度Ii1和凹陷部43的高度h2之间hi 彡 V.. (I)式的关系成立。通过满足上述的(I)式，可以形成将红外线容易地封闭在凹陷部43内的构造，从而可以实现红外线吸收部21中的红外线反射的减少。另外，在本实施方式中，优选凹陷部43的高度h2和凹陷部43的深度d之间d 彡 h2... (2)式的关系成立。通过满足上述的(2)式，可以形成将红外线容易地封闭在凹陷部43内的构造，从而可以实现红外线吸收部21中的红外线反射的减少。具体地说，例如，在第2吸收部40卿凸起)的高度Iitl为I. 5μ m,该第2吸收部40的宽度W1为2. O μ m的情况下,使头部41的高度Ii1为I. Oym,使凹陷部43的高度h2为O. 5 μ m，使该凹陷部43的深度d为O. 75 μ m。下面，一边参照图IfC图70—边对本实施方式中的红外线检测元件I的制造方法进行说明。图7A 图70是表示本实施方式中的红外线检测元件的制造工序的剖面图。首先，如图7A所示，在硅基板100的表面形成多晶硅牺牲层131。该多晶硅牺牲层131，具有例如0.3μπι程度的厚度。然后，通过在该多晶硅牺牲层131中注入硼，从而形成矩形框状的蚀刻阻挡层132。该蚀刻阻挡层132的形状与上述框部10的形状相对应。然后，如图7Β所示，在多晶硅牺牲层131及蚀刻阻挡层132的上面形成第I硅氮化层(SiN) 133。该第I硅氮化层133，具有例如O. Iym程度的厚度。然后，如图7C所示，在第I硅氮化层133的上面形成第I多晶硅层134，对该第I多晶硅层134利用干蚀刻形成图案，以形成与第I吸收部30、P型多晶硅62及N型多晶硅63相对应的形状。然后，如图7D所示，在第I多晶硅层134中与第I吸收部30和P型多晶硅62相对应的部分处注入硼。另一方面，在第I多晶娃层134中与N型多晶娃63相对应的部分处注入磷。然后，如图7E所示，在第I硅氮化层133的上面形成硅氧化层(Si02)135，利用CMP或回流加工等将该硅氧化层135平坦化。该硅氧化层135使第I吸收部30、P型多晶硅62及N型多晶硅63分离且电 气绝缘。该硅氧化层135，具有例如O. 5μπι程度的厚度。然后，如图7F所示，在硅氧化层135上，在与第2吸收部件40的根部42相对应的位置形成多个开口 136。然后，如图7G所示，在硅氧化层135的上面进一步形成第2多晶硅层136，利用CMP加工将该第2多晶硅层136平坦化。该第2多晶硅层136具有例如I. O μ m程度的厚度。然后，在第2多晶硅层136中注入硼，以使得成为与第I吸收部30相同程度的硼浓度。由此，形成第2吸收部40的根部42。然后，如图7H所不,通过对第2多晶娃层136进行干蚀刻直至娃氧化层135露出，从而形成第2吸收部40的头部41。由于如上所述形成的第I及第2吸收部30、40由渗杂了硼的硅构成，因此，作为吸收自由载流子的红外线吸收体而起作用。然后，如图71所示，在硅氧化层135上形成接触孔(未图示)，之后，在硅氧化层135的上面形成铝层，通过将该铝层形成图案而形成铝配线12、22。经由该铝配线12、22，P型多晶硅62和N型多晶硅63交替地串联连接，构成温差电堆。然后，如图7J所示，使硅氧化物(SiO2)进一步堆积，使硅氧化层135增厚直至覆盖铝配线12、22及第2吸收部40的程度，之后利用CMP或回流加工等将该硅氧化层135平坦化。然后，如图7K所示，对硅氧化层135和第I硅氮化层133进行干蚀刻，直至多晶硅牺牲层131露出。由此，框部10和支撑梁60分离，并且支撑梁60和受光部20分离。与此同时，对硅氧化层135上铝配线22和第2吸收部40之间的部分也进行干蚀刻，但在该部分处，第I吸收部30作为蚀刻阻挡层而起作用。然后，如图7L所示，利用等离子CVD加工等在硅氧化层135的整个露出面上形成第2硅氮化层(SiN) 138。该第2硅氮化层138与上述的第I硅氮化层133相同，具有例如
O.Iym程度的厚度。然后，如图7M所示，利用干蚀刻将在框部10和支撑梁60之间及支撑梁60和受光部20之间露出的第I硅氮化层133去除，形成蚀刻狭缝11。与此同时，利用干蚀刻在第2硅氮化层138上的第I及第2吸收部30、40的上方的部位形成开口 139。然后，如图7N所示，使用联氨或TMAH等碱性液体，经由蚀刻狭缝11对于硅基板100及第I多晶硅牺牲层131进行结晶各向异性蚀刻。由此，在由蚀刻阻挡层132划分的框内形成四棱锥状的凹部101，在受光部20和硅基板100之间形成空隙102。然后，如图70所示，通过使用HF液等，经由开口 139对于硅氧化层135进行湿蚀亥|J，使第I及第2吸收部30、40露出，完成红外线检测元件I。此外，上述的硅氧化层135构成红外线检测元件I的层间绝缘层，上述的第I及第2硅氮化层133、138构成红外线检测元件I的保护层120。[0101]如上所述，在本实施方式中，在第2吸收部40的根部42处形成凹状的凹陷部43。由此，不会使第2吸收部40的体积增加，由于可以利用光的衍射现象将红外线封闭在凹陷部43内而实现反射降低，因此可以维持红外线检测元件I的响应速度，并且使红外线的吸收率提高。(第2实施方式)图8是表示本实施方式中的红外线检测元件的剖面图。图9是表示本实施方式中的红外线吸收部的剖面图。在本实施方式中，受光部20B的红外线吸收部21B的结构与第I实施方式不同，除此之外的结构与第I实施方式相同。下面，仅对第2实施方式中的红外线检测元件IB与第I实施方式的不同点进行说明，对于作为与第I实施方式相同的结构的部分标注相同的标 号，省略说明。 本实施方式中的红外线吸收部21B，如图8及图9所示，与第I实施方式相同地，具有第I吸收部30B和第2吸收部40B。该第I及第2吸收部30B、40B与第I实施方式的不同点是，利用针对检测波长而吸收声子的材料构成。作为针对检测波长而吸收声子的材料，例如可以例示硅氧化物(SiO2)及硅氮化物(SiN)。例如，硅氧化物具有9μπι的吸收带，与之相对，硅氮化物具有Ilym的吸收带，因此在检测波长包含10 μ m的情况下，可以采用硅氧化物和硅氮化物这两者作为红外线吸收体。具体地说，如图9所示，第I吸收部30B成为具有上层33和下层34的双层构造，该上层33由硅氧化物构成，该下层34由硅氮化物构成。另一方面，第2吸收部40B，除了其头部4IB的最上部411由硅氮化物构成之外，作为整体由硅氧化物构成。此外，第I吸收部30B与第I实施方式相同地，在红外线吸收部21B的整个表面上形成。另外，第2吸收部40B也与第I实施方式相同地，是具有头部41B和根部42B的凸起，该根部42B形成凹陷部43B，多个第2吸收部40B在第I吸收部30B上直立设置。下面，一边参照图IOA 图101 —边对本实施方式中的红外线检测元件IB的制造方法进行说明。图IOA 图101是表示本实施方式中的红外线检测元件的制造方法的剖面图。首先，如图IOA所示，在硅基板100的表面上形成第I多晶硅牺牲层131。该第I多晶硅牺牲层131，具有例如O. 3μπι程度的厚度。其次，通过在该第I多晶硅牺牲层131中注入硼，形成矩形框状的蚀刻阻挡层132。该蚀刻阻挡层132的形状与框部10的形状相对应。然后，如图IOB所示，在第I多晶硅牺牲层131及蚀刻阻挡层132的上面形成第I硅氮化层133，在该第I硅氮化层133的上面进一步形成硅氧化层135。该第I硅氮化层133，具有例如O. I μ m程度的厚度，与之相对，硅氧化层135，具有例如O. 2 μ m程度的厚度。然后，如图IOC所示，在硅氧化层135的上面形成多晶硅层134，利用干蚀刻形成图案，使多晶硅层134形成与第I吸收部30B、P型多晶硅62及N型多晶硅63相对应的形状。然后，如图IOD所示，在多晶硅层134中与P型多晶硅62相对应的部位注入硼，并且，在多晶娃层134中与N型多晶娃63相对应的部位注入磷。另一方面，在本实施方式中，不在多晶硅层134中与第I吸收部30B相对应的部位注入硼，将该部分作为第2多晶硅牺牲层140而使用。然后，如图IOE所示，使硅氧化物(SiO2)进一步堆积，以覆盖第2多晶硅牺牲层140,P型多晶硅62及N型多晶硅63的程度将硅氧化层135增厚，之后利用回蚀或CMP加工等将硅氧化层135平坦化，直至第2多晶硅牺牲层140露出。并且，在该硅氧化层135上形成接触孔(未图示)，之后通过在硅氧化层135的上面形成铝层，并将该铝层形成图案，而形成铝配线12、22。经由该铝配线12、22，P型多晶硅62和N型多晶硅63交替地串联连接，构成温差电堆。然后，如图IOF所示，使硅氧化物(SiO2)进一步堆积，以覆盖铝配线12、22的程度将硅氧化层135增厚。并且，对硅氧化层135和第I硅氮化层133进行干蚀刻直至多晶硅牺牲层131露出。由此，框部10和支撑梁60分离，并且支撑梁60和受光部20B分离。 然后，如图IOG所示，利用等离子CVD加工等在硅氧化层135的整个露出面上形成第2硅氮化层(SiN) 138。该第2硅氮化层138与上述的第I硅氮化层133相同地，具有例如O. I μ m程度的厚度。然后，如图IOH所示，利用干蚀刻将在框部10和支撑梁60之间及支撑梁60和受光部20之间露出的第I硅氮化层133去除，形成蚀刻狭缝11。然后，如图101所示，以第2硅氮化层138和硅氧化层135上与第2吸收部40B的头部41B相对应的部分保留的方式，利用干蚀刻将第2硅氮化层138和硅氧化层135去除直至第2多晶硅牺牲层140露出。由此，形成第2吸收部40B的头部41B。然后，虽未特别地图示，但是，使用联氨或TMAH等碱性液体，经由蚀刻狭缝11对硅基板100及第I多晶硅牺牲层131进行结晶各向异性蚀刻。由此，在由蚀刻阻挡层132划分的框内形成四棱锥状的凹部101，在受光部20和硅基板100之间形成空隙102。另外，由于第2多晶硅牺牲层140也通过该蚀刻而被去除，因此，第2吸收部40B的根部42B和第I吸收部30B整体露出，完成红外线检测元件1B。此外，上述的硅氧化层135构成红外线检测元件IB的层间绝缘层110，上述的第I及第2硅氮化层133、138构成红外线检测元件IB的保护层120。如上所述，在本实施方式中，与第I实施方式相同地，在第2吸收部40B的根部42B处形成凹状的凹陷部43B。由此，不会使第2吸收部40B的体积增加，由于可以利用光的衍射现象将红外线封闭在凹陷部43B内而实现反射减少，因此可以维持红外线检测元件IB的响应速度，并且使红外线的吸收率提高。另外，在本实施方式中，与第I实施方式相同地，在头部41B的高度Ii1和凹陷部43B的高度h2之间，上述(I)式的关系成立，由此，可以形成将红外线容易地封闭在凹陷部43B内的构造，从而可以实现红外线吸收部21B中的红外线反射的减少。并且，在本实施方式中，与第I实施方式相同地，由于多个第2吸收部40B以比作为检测对象的红外线的波长小的间隔c周期地排列，因此可以利用凸起状的第2吸收部40B减少红外线的反射。(第3实施方式)图11是表示本实施方式中的红外线检测元件的剖面图，图12是表示本实施方式中的红外线吸收部的斜视图，图13是沿图12的XIII- XIII线的剖面图。在本实施方式中，受光部20C的结构与第I实施方式不同，除此之外的结构与第I实施方式相同。下面，仅对第3实施方式中的红外线检测元件IC与第I实施方式的不同点进行说明，对于作为与第I实施方式相同的结构的部分标注相同的标号，省略说明。本实施方式中的受光部20C的红外线吸收部21C，如图11 图13所示，在具有与第I实施方式相同的第I及第2吸收部30、40的基础上，还具有第3吸收部50。该第3吸收部50设置在与第I吸收部30的入射面31相反一侧的表面32上。另外，该第3吸收部50，例如具有平板形状，在俯视(在图13中从纸面的上方朝向下方观察的情况)下与第2吸收部40的凹陷部43重叠。由于可以利用该第3吸收部50将入射至凸陷部43并透过第I吸收部30的红外线吸收，因此可以实现吸收率的提高。并且，在本实施方式中，由于第3吸收部50的体积与凹陷部43的体积相同或比其小，因此，与上述的现有技术相比，红外线吸收部21C热容量不会增加。此外，第3吸收部50在俯视时不一定与凹陷部43的整体重叠，只要与凹陷部43 的至少一部分重叠即可。此外，也可以使第3吸收部形成图14及图15所示的环状。图14是表示本实施方式中的红外线吸收部的变形例的斜视图，图15是沿图14的XV-XV线的剖面图。图14及图15所示的第2吸收部50为具有内孔51的环状(圈状)，该内孔51在俯视(在图15中从纸面的上方朝向下方观察的情况)时与第2吸收部40的根部42重叠。由于红外线几乎不透过第2吸收部40的根部42的正下方，因此，通过使内孔51位于该根部42的下方，仅在凹陷部43的下方配置第2吸收部50B，可以减小第3吸收部50B的体积，使热容量降低，从而可以使红外线检测元件的响应速度提高。此外，第3吸收部50B的内孔51在俯视时不一定与第2吸收部40的根部42的整体重叠，只要与根部42的至少一部分重叠即可。下面，一边参照图16A 图16C—边对本实施方式中的红外线检测元件IC的制造方法进行说明。图16A 图16C是表示本实施方式中的红外线检测元件的制造方法的剖面图。首先，如图16A所示，在硅基板100的表面上形成多晶硅牺牲层131。该多晶硅牺牲层131，具有例如O. 8μπι程度的厚度。然后，对于该多晶硅牺牲层131上与第3吸收部50相对应的部分进行干蚀刻，将多晶硅牺牲层131向下挖掘，直至多晶硅牺牲层131上与第3吸收部50相对应的部分的厚度成为例如0.3 μ m程度。并且，通过向该多晶硅牺牲层131中注入硼，形成矩形框状的蚀刻阻挡层132。该蚀刻阻挡层132的形状与框部10的形状相对应。然后，如图16B所示，在多晶硅牺牲层131及蚀刻阻挡层132的上面形成第I硅氮化层133。该第I硅氮化层133具有例如O. I μ m程度的厚度。然后，如图16C所示，在第I硅氮化层133的上面形成第I多晶硅层134，利用CMP或回蚀加工等将该第I多晶硅层平坦化。然后，利用干蚀刻形成图案，使该第I多晶硅层134成为与第I吸收部30、P型多晶硅62及N型多晶硅63相对应的形状。之后，通过经历与第I实施方式中的图7D 图70相同的工序，完成红外线检测元件1C。如上所述，在本实施方式中，与第I实施方式相同地，在第2吸收部40的根部42处形成凹状的凹陷部43。由此，不会使第2吸收部40的体积增加，由于可以利用光的衍射现象将红外线封闭在凹陷部43内而实现反射降低，因此可以维持红外线检测元件IC的响应速度，并且使红外线的吸收率提高。另外，在本实施方式中，与第I实施方式相同地，在头部41的高度Ii1和凹陷部43的高度h2之间，上述(I)式的关系成立，由此，可以形成将红外线容易地封闭在凹陷部43内的构造，从而可以实现红外线吸收部21C中的红外线反射的降低。并且，在本实施方式中，与第I实施方式相同地，在凹陷部43的高度112和凹陷部43的深度d之间，上述(2)式的关系成立，由此，可以形成将红外线容易地封闭在凹陷部43内的构造，从而可以实现红外线吸收部21C中的红外线反射的降低。并且，在本实施方式中，与第I实施方式相同地，由于多个第2吸收部40以比作为检测对象的红外线的波长小的间隔c周期地排列，因此可以利用凸起状的第2吸收部40减少红外线的反射。此外，上述说明的实施方式，是为了容易地理解本实用新型而记载的，并不是为了限定本实用新型而记载的。因此，在上述实施方式中公开的各要素，是指包含属于本实用新型的技术范围内的所有设计变更及同等物。例如，第2吸收部的形状并不特别限定于上述形状。例如，也可以如图17A所示的第2吸收部40D所示，在一个凸起的多个部位上形成凹陷部43。或者，也可以如图17B所示的第2吸收部40E所示，在凸起的上表面形成凹部412。另外，在上述的实施方式中，是对将本实用新型用于使用温差电堆作为温度检测部的红外线检测元件的例子进行说明的，但并不特别限定于此。例如，也可以将本实用新型用于使用辐射热测量计作为温度检测部的红外线检测元件。在该情况下，在受光部中的红外线吸收部的下面，形成由氧化钒等构成的辐射热测量计层。
权利要求1.一种红外线检测元件，其具有吸收红外线的红外线吸收部，其特征在于， 前述红外线吸收部具有 第I吸收部，其具有使红外线入射的入射面；以及 多个第2吸收部，它们分别由直立设置在前述第I吸收部的前述入射面上的凸起构成， 在前述凸起的根部形成凹状的凹陷部。
2.根据权利要求I所述的红外线检测元件，其特征在于， 前述红外线吸收部还具有多个第3吸收部，它们设置于与前述第I吸收部的前述入射面相反一侧的表面上， 前述第3吸收部在俯视时与前述凹陷部的至少一部分重叠。
3.根据权利要求I或2所述的红外线检测元件，其特征在于， 前述第2吸收部具有位于前述根部上的头部，并且 满足下述的(I)式 hi ^ Iv.. (I)式 其中，在前述(I)式中，Ii1为前述头部的高度，h2为前述凹陷部的高度。
4.根据权利要求I所述的红外线检测元件，其特征在于， 前述红外线检测元件满足下述的(2)式d ^ h2... (2)式 其中，在前述(2)式中，d为前述凹陷部的深度，h2为前述凹陷部的高度。
5.根据权利要求2所述的红外线检测元件，其特征在于， 前述第3吸收部为具有内孔的环状， 前述内孔在俯视时与前述根部的至少一部分重叠。
6.根据权利要求I所述的红外线检测元件，其特征在于， 多个前述第2吸收部，以比红外线的波长小的间隔周期地排列。
专利摘要本实用新型提供一种红外线检测元件，其可以维持响应速度，并且使红外线的吸收率提高。红外线元件(1)具有吸收红外线的红外线吸收部(21)，红外线吸收部(21)具有第1吸收部(30)，其具有红外线入射的入射面(31)；以及多个第2吸收部(40)，它们分别由直立设置在第1吸收部(30)的入射面(31)上的凸起构成，在凸起的根部(42)处形成凹状的凹陷部(43)。
文档编号G01J5/10GK202770535SQ20122003474
公开日2013年3月6日 申请日期2012年2月3日 优先权日2011年2月3日
发明者太田最实, 广田正树, 福本贵文 申请人:日产自动车株式会社