特開 2024-118799 電磁波検知素子とこれを備えた電磁波センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024118799

(43)【公開日】2024-09-02

(54)【発明の名称】電磁波検知素子とこれを備えた電磁波センサ

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/02 20060101AFI20240826BHJP

【ＦＩ】

G01J1/02 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023025305

(22)【出願日】2023-02-21

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】青木 進

(72)【発明者】

【氏名】原 晋治

(72)【発明者】

【氏名】太田 尚城

(72)【発明者】

【氏名】小久保 眞生子

【テーマコード（参考）】

2G065

【Ｆターム（参考）】

2G065AA04

2G065AB02

2G065BA02

2G065BA09

2G065BA11

2G065BA12

2G065BA13

2G065BA34

2G065BC28

2G065BC35

2G065CA21

(57)【要約】

【課題】導電層の形状が安定して形成される電磁波検知素子を提供する。
【解決手段】電磁波検知素子１１は、電磁波検知部１２と、電磁波検知部１２と電気的に接続された導電層１５と、導電性支柱１７と、を有している。導電性支柱１７は、導電層１５と電気的に接続された端面３１を備え、端面３１は、導電層１５と接する内側領域３３と、内側領域３３の外側に位置する外側領域３４と、を有している。電磁波検知素子１１は、外側領域３４の少なくとも一部と導電層１５との間に位置する誘電体層を有している。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁波検知部と、
前記電磁波検知部と電気的に接続された導電層と、
前記導電層と電気的に接続された端面を備え、前記端面は、前記導電層と接する内側領域と、前記内側領域の外側に位置する外側領域と、を有する導電性支柱と、
前記外側領域の少なくとも一部と前記導電層との間に位置する誘電体層と、を有する、電磁波検知素子。

【請求項2】

前記端面の前記内側領域は前記外側領域の少なくとも一部に対して引き込んだ凹部を有し、前記導電層は前記凹部に沿って設けられている、請求項１に記載の電磁波検知素子。

【請求項3】

前記導電層は、前記電磁波検知部に接続された第１の端部を備え前記第１の端部から線状に延びる線状体を有し、前記導電性支柱の長軸と平行な方向からみて、前記誘電体層は前記線状体の経路に沿った前記内側領域と前記第１の端部との間にある、請求項１に記載の電磁波検知素子。

【請求項4】

前記誘電体層は前記外側領域の全周に渡る領域と前記導電層との間に設けられている、請求項３に記載の電磁波検知素子。

【請求項5】

前記導電層は前記第１の端部の反対側に位置する第２の端部を有し、前記第２の端部は前記外側領域に接している、請求項３に記載の電磁波検知素子。

【請求項6】

前記導電層を前記導電性支柱の長軸と平行な方向に投影して得られる、前記外側領域を含む投影面における投影像において、前記導電層は、前記外側領域の全周で前記外側領域の外周部に接する周辺領域を有する、請求項１に記載の電磁波検知素子。

【請求項7】

前記電磁波検知部は、温度検知素子と、前記温度検知素子の少なくとも一部を覆う電磁波吸収体と、を含む、請求項１に記載の電磁波検知素子。

【請求項8】

前記導電性支柱の側面と対向し、前記誘電体層と一体化した側面誘電体層を有する、請求項１に記載の電磁波検知素子。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１項に記載の電磁波検知素子を備える電磁波センサ。

【請求項10】

請求項１から８のいずれか１項に記載の電磁波検知素子を複数個備え、
複数の前記電磁波検知素子はアレイ状に配列されている電磁波センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電磁波検知素子とこれを備えた電磁波センサに関する。

【背景技術】

【0002】

赤外線などの電磁波を検知する電磁波センサが知られている。特許文献１には、サーミスタ素子と、サーミスタ素子に電気的に接続された配線層と、配線層に電気的に接続されたレッグ部（導電性支柱）と、を有する電磁波検知素子が記載されている。サーミスタ素子は、温度に応じて電気抵抗が変化するサーミスタ膜を有している。サーミスタ膜は外部から入射した電磁波によって温度変化を生じる。測定対象の温度とその測定対象から放射される輻射エネルギーとの間には相関関係（Stefan-Boltzmannの法則）がある。この原理に基づき、サーミスタ膜の電気抵抗から測定対象の温度を測定することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１２６５８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電磁波検知素子の測定精度を確保するためには、輻射エネルギー以外の要因によるサーミスタ膜の温度変動を抑制することが望ましい。そのためには、導電層を薄く形成して、サーミスタ素子から導電層への放熱を抑制することが好ましい。一方、導電層と導電性支柱との接続部の近傍では導電層の経路が複雑であることから、導電層を薄く形成した場合、導電層の形状が安定して形成されない可能性がある。

【0005】

本発明は、導電層の形状が安定して形成される電磁波検知素子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】

【0006】

本発明の一態様によれば、電磁波検知素子は、電磁波検知部と、電磁波検知部と電気的に接続された導電層と、導電性支柱と、誘電体層と、を有している。導電性支柱は、導電層と電気的に接続された端面を備え、端面は、導電層と接する内側領域と、内側領域の外側に位置する外側領域と、を有している。誘電体層は、外側領域の少なくとも一部と導電層との間に位置する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、導電層の形状が安定して形成される電磁波検知素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る赤外線センサの分解斜視図である。

【図2】電磁波検知素子の概略図である。

【図3】導電性支柱と導電層の接続部の構成を示す概略図である。

【図4】電磁波検知素子の製造方法を示す図である。

【図5】電磁波検知素子の製造方法を示す図である。

【図6】電磁波検知素子の製造方法を示す図である。

【図7】電磁波検知素子の製造方法を示す図である。

【図8】電磁波検知素子の製造方法を示す図である。

【図9】電磁波検知素子の製造方法を示す図である。

【図10】電磁波検知素子の製造方法を示す図である。

【図11】電磁波検知素子の製造方法を示す図である。

【図12】比較例１の電磁波検知素子の製造方法を示す図である。

【図13】比較例１の電磁波検知素子の製造方法を示す図である。

【図14】有機犠牲層の上面が導電性支柱の端面よりも突き出る場合の電磁波検知素子の製造方法を示す図である。

【図15】比較例２の電磁波検知素子の製造方法を示す図である。

【図16】第２の実施形態における導電性支柱と導電層の接続部の構成を示す概略図である。

【図17】第３の実施形態における導電性支柱と導電層の接続部の構成を示す概略図である。

【図18】第４の実施形態における導電層の構成を示す概略平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下図面を参照して、本発明の電磁波検知素子と電磁波センサのいくつかの実施形態について説明する。以下の説明及び図面において、Ｘ方向及びＹ方向は第１の基板２及び第２の基板３の主面と平行な向きであり、Ｘ方向は電磁波検知素子１１のアレイの行方向に対応し、Ｙ方向は電磁波検知素子１１のアレイの列方向に対応している。主面とは、第１の基板２及び第２の基板３の互いに対向する面である。Ｘ方向とＹ方向は互いに直交している。Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向と直交する方向であり、第１の基板２及び第２の基板３の主面と垂直な方向である。Ｚ方向上向きは第２の基板３から第１の基板２を向く方向、Ｚ方向下向きは第１の基板２から第２の基板３を向く方向である。図面では第２の基板３から第１の基板２を向く方向をＺ方向としている。

【0010】

以下の実施形態では、電磁波検知素子１１が２次元のアレイ状に配列した赤外線センサを対象とする。赤外線センサは主に長波長赤外線を検知する。長波長赤外線の波長は概ね８～１４μｍである。このような赤外線センサは主に赤外線カメラの撮像素子として利用される。赤外線カメラは暗所での暗視スコープ、暗視ゴーグルとして利用できるほか、人や物の温度測定などに利用可能である。また、複数の電磁波検知素子が１次元状に配列した赤外線センサは、各種の温度ないし温度分布を測定するセンサとして利用することができる。説明は省略するが、複数の電磁波検知素子が１次元状に配列した赤外線センサも本発明の範囲に含まれる。本実施形態の電磁波検知素子１１はサーミスタ膜を備えた温度検知素子を含むが、サーモパイル（熱電対）型、焦電型、ダイオード型などの温度検知素子を含むあらゆる形式の電磁波検知素子が適用可能である。また、フォトダイオードなどの電磁波を直接検知する素子を電磁波検知素子として用いることも可能である。検出する電磁波は赤外線に限定されず、例えば波長１００μｍ～１ｍｍのテラヘルツ波であってもよい。

【0011】

（第１の実施形態）
（全体構成）
図１は本発明の第１の実施形態の赤外線センサ１の分解斜視図であり、第１の基板２と第２の基板３を離して示している。赤外線センサ１は、第１の基板２と、第１の基板２と対向する第２の基板３と、を有している。第１の基板２と第２の基板３に側壁（図示せず）が接続され、第１の基板２と第２の基板３と側壁は密閉された内部空間４を形成する。内部空間４は負圧ないしは真空にされている。これによって、内部空間４での気体の対流が防止または抑制され、電磁波検知素子１１への熱的影響を軽減することができる。

【0012】

第１の基板２はシリコン基板と絶縁膜（ともに図示せず）とを有している。シリコン基板の表面ないし絶縁膜の内部に、リードアウトＩＣ（ＲＯＩＣ）などの素子５、配線（図示せず）等が形成されている。ＲＯＩＣは、レギュレータ、Ａ／Ｄコンバータ、マルチプレクサなどを含んでいる。第２の基板３は主にシリコン基板で形成されている。第２の基板３には、後述するリード６が形成されている。

【0013】

内部空間４には複数の電磁波検知素子１１が設けられている。複数の電磁波検知素子１１は、Ｘ方向に延びる複数の行とＹ方向に延びる複数の列からなる２次元の格子状のアレイをなし、各行はＸ方向に一定の間隔で配列された複数の電磁波検知素子１１で構成され、各列はＹ方向に一定の間隔で配列された複数の電磁波検知素子１１で構成されている。各電磁波検知素子１１の電磁波検知部１２はこのアレイにおける一つのセルないし画素を構成する。アレイの行列数としては例えば６４０行×４８０列、１０２４行×７６８列などが挙げられるが、これらに限定されない。なお、図１においては後述する配線層１３の図示を省略している。

【0014】

第２の基板３にはリード６が形成されている。リード６は後述する電気接続部材７を電磁波検知素子１１に接続し、電磁波検知素子１１にセンス電流を供給する。リード６は銅などの導体から形成されている。リード６は電磁波検知素子１１の行毎及び列毎に設けられ、格子状に形成されている。すなわち、リード６は行方向（Ｘ方向）に延びる行リード６Ｘと、列方向（Ｙ方向）に延びる列リード６Ｙとからなっている。行リード６Ｘは対応する行に含まれる電磁波検知素子１１を順次接続し、列リード６Ｙは対応する列に含まれる電磁波検知素子１１を順次接続している。行リード６Ｘと列リード６Ｙは互いに直接的には導通しないで交差するように、Ｚ方向の異なる位置を延びている。

【0015】

第１の基板２と第２の基板３は複数の電気接続部材７によって接続されている。電気接続部材７は円形断面のピラー状の形状をした導体で、例えばメッキによって作成することができる。ＲＯＩＣなどの素子５は第１の基板２の内部配線を介して電気接続部材７に接続されている。電気接続部材７の一部は行リード６Ｘに接続され、電気接続部材７の残りは列リード６Ｙに接続されている。図示は省略するが、複数の行リード６Ｘにそれぞれが接続された複数の電気接続部材７Ｘは、複数の行リード６Ｘの一端側と他端側とに交互に配置されている。同様に、複数の列リード６Ｙにそれぞれが接続された複数の電気接続部材７Ｙは、複数の列リード６Ｙの一端側と他端側とに交互に配置されている。これによって、電気接続部材７の十分な断面積を確保しつつ、赤外線センサ１のサイズの増加を抑制することができる。

【0016】

（電磁波検知素子１１の構成）
図２（ａ）は電磁波検知素子１１の斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ－Ａ線に沿った電磁波検知素子１１の断面図である。図３（ａ）は導電性支柱１７と導電層１５の接続部の構成を示す断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）においてＺ方向下向きにみた接続部の平面図であり、後述する導電性支柱１７の内側領域３３を示している。図２（ａ）では導電性支柱１７と導電層１５の接続部の詳細を省略している。便宜上、図２、３（ａ）は図１と上下を逆にして示している。電磁波検知素子１１は、電磁波検知部１２と、電磁波検知部１２に接続された２つの配線層１３と、２つの配線層１３の各々とそれぞれが接続された２つの導電性支柱１７と、を有している。２つの配線層１３は同じ形状と構成を有し、２つの導電性支柱１７も同じ形状と構成を有しているので、以下では一方の配線層１３と導電性支柱１７について説明する。

【0017】

電磁波検知部１２は、温度検知素子１２Ａと、温度検知素子１２Ａの少なくとも一部を覆う誘電体層１２Ｂと、温度検知素子１２Ａに電気的に接続された導電性の端子層１２Ｃと、を含む。温度検知素子１２Ａは、例えば正方形状または長方形状のサーミスタ膜である。サーミスタ膜の平面形状は正方形状または長方形状に限られず、任意の形状をとることができる。サーミスタ膜は、例えば、酸化バナジウム、非晶質シリコン、多結晶シリコン、マンガンを含むスピネル型結晶構造の酸化物、酸化チタン、またはイットリウム－バリウム－銅酸化物の膜である。誘電体層１２Ｂは窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウムまたは酸化ケイ素などで形成され、電磁波吸収体として機能する。端子層１２Ｃは後述する導電層１５を温度検知素子１２Ａに電気接続するために設けられている。

【0018】

図２（ｂ）、図３（ａ）に示すように、配線層１３は、導電層１５と、導電層１５の一方の面（第２の基板３と対向する面）を覆う第１の誘電体層１４と、導電層１５の他方の面（第１の基板２と対向する面）を覆う第２の誘電体層１６と、を有している。導電層１５は、第１の端部２３から延びる線状体２１と、線状体２１に接続されて第２の端部２４まで延びる端部区間２２と、を有している。図３（ａ）に示す例では、線状体２１は第１の端部２３から導電性支柱１７まで延びている。線状体２１はミアンダ形状に形成されているが、線状体２１の形状は特に限定されない。線状体２１を覆う第１及び第２の誘電体層１４，１６は、線状体２１と概ね同じ平面形状を有している。

【0019】

導電層１５の第１の端部２３は電磁波検知部１２、具体的には電磁波検知部１２の端子層１２Ｃに接続されている。導電層１５の第２の端部２４は、導電層１５に沿った経路において、導電性支柱１７と導電層１５との電気接続部（本実施形態では、後述する内側領域３３に対応）に関して第１の端部２３の反対側にある。ただし、第２の端部２４はＺ方向からみて導電性支柱１７の外周部よりも外側の位置にある。導電層１５はチタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、窒化チタン、窒化タンタル、窒化クロム、及び窒化ジルコニウムなどの導電体で形成される。第１の誘電体層１４及び第２の誘電体層１６は、製造工程上、温度検知素子１２Ａを覆う誘電体層１２Ｂと同じ材料で形成することが好ましい。従って、第１の誘電体層１４及び第２の誘電体層１６は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウムまたは酸化ケイ素等から形成される。

【0020】

導電性支柱１７は電磁波検知部１２を支持するとともに、電磁波検知部１２にセンス電流を供給する。複数の電磁波検知部１２は、それぞれが２つの導電性支柱１７を介して第２の基板３に支持されている。電磁波検知部１２は、その対角線上の２つの角部で、２つの導電性支柱１７に支持されている。導電性支柱１７も電気接続部材７と同様、円形断面のピラー状の形状をした導体で、例えばメッキによって作製することができる。導電性支柱１７はＺ方向に延びる長軸Ｃを有しているが、長軸Ｃの方向はＺ方向に対し多少傾斜していてもよい。導電性支柱１７の長軸Ｃの方向は、導電層１５の厚み方向に対向する両面と交差する方向である。図１に示すように、２つの導電性支柱１７の一方１７Ｘは行リード６Ｘに接続され、他方１７Ｙは列リード６Ｙに接続されている。２つの導電性支柱１７Ｘ，１７Ｙはそれぞれ行リード６Ｘと列リード６Ｙから第１の基板２に向けてＺ方向上向き（図１では下向き）に延び、第１の基板２と第２の基板３との間で終端している。従って、電磁波検知部１２は第１の基板２及び第２の基板３からＺ方向に間隔をおいて内部空間４内に懸架されている。素子５などの第１の基板２に設けられた熱源からの熱伝導による伝熱は第１の基板２、電気接続部材７、リード６、導電性支柱１７を通る経路にほぼ限られるため、素子５のような熱源で発生する熱の電磁波検知部１２への影響が抑制される。

【0021】

このように構成された赤外線センサ１は例えば以下のように作動する。赤外線センサ１に第２の基板３から入射した赤外線は電磁波検知部１２のアレイに入射する。入射した赤外線は誘電体層１２Ｂや温度検知素子１２Ａに吸収されることにより温度検知素子１２Ａの温度が変化して、温度検知素子１２Ａの抵抗が変化する。センス電流が電気接続部材７Ｘ、選択された行リード６Ｘ、行リード６Ｘに接続された導電性支柱１７、電磁波検知部１２、列リード６Ｙに接続された導電性支柱１７Ｙ、列リード６Ｙ、電気接続部材７Ｙを順次流れる。選択された行リード６Ｘに接続された各温度検知素子１２Ａの抵抗変化は電圧の変化として第１の基板２のＲＯＩＣにより取り出される。ＲＯＩＣはこの電圧信号を輝度温度に変換する。行リード６ＸはＲＯＩＣによって順次選択され、選択された行リード６Ｘに接続された電磁波検知部１２（温度検知素子１２Ａ）から取り出された抵抗変化が順次輝度温度に変換される。このようにしてすべての電磁波検知部１２が走査され、１画面分の撮像データが得られる。

【0022】

図３（ａ）に示すように、導電性支柱１７は導電層１５と電気的に接続された端面３１を備えている。端面３１はほぼ円形で概ね平坦である。端面３１と側面３２との境界近傍が図示のように多少丸められている場合は、丸められている部分は端面３１ではなく側面３２の一部となる。端面３１は、導電層１５と接する内側領域３３と、内側領域３３の外側に位置する外側領域３４と、を有している。

【0023】

外側領域３４の全周に渡る領域（外側領域３４のすべて）と導電層１５との間には誘電体層（第１の誘電体層１４の一部）が設けられている。より詳細には、外側領域３４の全周に渡る領域と導電層１５との間にはＺ方向のギャップＧが設けられ、このギャップＧが概ねリング状の誘電体層（第１の誘電体層１４の一部）で埋められている。これに対し、内側領域３３と導電層１５との間には第１の誘電体層１４は設けられておらず、導電層１５は導電性支柱１７の端面３１と物理的に接している。内側領域３３はほぼ端面３１と同心の円形形状であるが、形状自体は限定されず、楕円形、多角形等であってもよい。また、内側領域３３は端面３１に対して偏心していてもよい。ただし、Ｚ方向からみて、内側領域３３は少なくとも導電性支柱１７と配線層１３とが接する部分１８（図３（ｂ）参照）を含まないことが好ましい。換言すれば、導電性支柱１７の長軸Ｃな平行な方向（Ｚ方向）からみて、外側領域３４と導電層１５との間に位置する誘電体層（第１の誘電体層１４の一部）が、少なくとも、線状体２１の経路に沿った、内側領域３３と第１の端部２３との間（図３（ｂ）の領域２０）に設けられていることが好ましい。図３（ｂ）に示す例では、配線層１３と概ね同じ平面形状を有する導電層１５は、Ｚ方向からみて導電性支柱１７を包含しており、導電層１５の第２の端部２４はＺ方向からみて導電性支柱１７の外周部よりも外側の位置にあるが、導電層１５の第２の端部２４がＺ方向からみて導電性支柱１７の外周部と重なる位置にあってもよい、また、導電層１５の導電性支柱１７と対向する部分がＺ方向からみて導電性支柱１７よりも小さく、導電層１５の第２の端部２４がＺ方向からみて導電性支柱１７の外周部よりも内側の位置にあってもよい。

【0024】

（電磁波検知素子１１の製造方法）
図４～１１を参照して電磁波検知素子１１の製造方法について説明する。図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）、図１０（ａ）及び図１１（ａ）は導電性支柱１７と導電層１５の接続部の断面図を示し、図３（ａ）に対応している。図４（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）、図９（ｂ）、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）は接続部の平面図を示し、図３（ｂ）に対応している。図８（ｂ）、図９（ｂ）、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）では導電性支柱１７の外周の図示を省略している。図４～１１に示すプロセスはウエハ工程として行われる。まず、図１，４に示すように、第２の基板３の行リード６Ｘと列リード６Ｙの上に導電性支柱１７をメッキで形成し、導電性支柱１７をその端面３１も含めレジストからなる有機犠牲層４１で覆う。

【0025】

次に、図５に示すように、導電性支柱１７の上に積層された有機犠牲層４１を露光、現像によって除去する。これによって、導電性支柱１７の端面３１が露出する。次に、図６に示すように、有機犠牲層４１を加熱して硬化させる。これによって、後工程で有機犠牲層４１の上に配線層１３を安定して形成することができる。有機犠牲層４１は硬化する際に収縮し、導電性支柱１７の一部が有機犠牲層４１の上面から突き出る。次に、図７に示すように、第１の誘電体層１４をウエハの全面に形成する。これによって、第１の誘電体層１４が有機犠牲層４１と導電性支柱１７の上に積層される。第１の誘電体層１４は、導電性支柱１７の側面３２の上部と対向する側面誘電体層１４Ａを有している。側面誘電体層１４Ａは、外側領域３４と導電層１５との間に位置する誘電体層（第１の誘電体層１４の一部）と、第１の誘電体層１４の他の部分を介して一体化している。側面誘電体層１４Ａは、導電性支柱１７の側面３２の上部と接触している。

【0026】

次に、図８に示すように、第１の誘電体層１４の一部をミリングによって除去し、導電性支柱１７の端面３１を再び露出させる。これによって、次ステップで導電膜１５を導電性支柱１７の端面３１と接するように形成することが可能となる。この際、導電性支柱１７の端面３１の内側領域３３を覆う第１の誘電体層１４のみを除去し、外側領域３４を含む他の領域を覆う第１の誘電体層１４は残存させる。この理由については後述する。なお、図３（ｂ）の破線は内側領域３３の境界線を示しているが、本ステップのミリングの際に用いるマスクの開口と一致している。

【0027】

次に、図９に示すように、導電層１５をウエハの全面に形成する。これによって、導電層１５が第１の誘電体層１４と導電性支柱１７の端面３１の上に積層される。次に、図１０に示すように、第２の誘電体層１６をウエハの全面に形成する。これによって、第２の誘電体層１６が導電層１５の上に積層される。次に、図１１に示すように、第１の誘電体層１４と導電層１５と第２の誘電体層１６のそれぞれの一部をミリングで除去して、ミアンダ形状の配線層１３を形成する。その後、有機犠牲層４１を除去し、別のウエハに形成された第１の基板２に側壁を介して第２の基板３を接続する。以上の工程によって、図１に示す電磁波検知素子１１を複数個備えた赤外線センサ１が得られる。

【0028】

本実施形態では、このようにして導電層１５を導電性支柱１７と接続することで、導電層１５に膜厚が局所的に薄くなった狭窄部４２が生じにくくなる。その理由を本実施形態と比較例１とを比較して説明する。図１２，１３は比較例１の電磁波検知素子１１の製造方法を示しており、図１２は図８に対応し，図１３は図９に対応している。比較例１の他の工程は図４～７，１０～１１に示す本実施形態の工程と同じである。従って、比較例１の工程は図４～７，１２，１３，１０，１１の順に行われる。

【0029】

図１２に示すように、比較例１では、導電性支柱１７の端面３１の全面から第１の誘電体層１４を除去し、導電性支柱１７の端面３１の全面を露出させている。図１２（ａ）に破線で示すように第１の誘電体層１４を積層した際（図７に対応するステップ）、導電性支柱１７の端面３１上の第１の誘電体層１４は、有機犠牲層４１の上面上の第１の誘電体層１４よりも突き出ている。この状態で導電性支柱１７の端面３１の全面だけを露出させる場合、導電性支柱１７の端面３１の外周部に沿って、鋭い端部を持ったとげ状部３５が発生しやすくなる。第１の誘電体層１４の除去範囲を外側に拡張すれば、とげ状部３５の発生を抑えることができるが、その場合、導電性支柱１７の側面３２の第１の誘電体層１４が除去されて、配線層１３と導電性支柱１７との接続強度が低下する可能性がある。このように、第１の誘電体層１４と導電性支柱１７との接続を維持し且つ導電性支柱１７の端面３１の全面を露出させようとすると、とげ状部３５が発生しやすくなる。

【0030】

従って、図１３に示すように、とげ状部３５の上にとげ状部３５に沿って積層された導電層１５には膜厚の薄い狭窄部４２が発生しやすく、導電層１５は形状が安定しない。狭窄部４２では電気抵抗が増加し、また、とげ状部３５の形状は電磁波検知素子１１毎にばらつきやすいため、導電層１５の電気抵抗は電磁波検知素子１１毎にばらつきやすくなる。さらに、メッキ厚のばらつきは有機犠牲層４１の厚さのばらつきより格段に大きいため、メッキで形成された導電性支柱１７と有機犠牲層４１の段差Ｈ（図６（ａ）参照）もばらつきやすい。この結果、第１の誘電体層１４の形状（図１２（ａ）に破線で示す形状）が電磁波検知素子１１毎にばらつきやすくなり、とげ状部３５の形状が電磁波検知素子１１毎にさらにばらつきやすくなる。導電層１５の電気抵抗の電磁波検知素子１１毎のばらつきは、電磁波検知素子１１の出力のばらつきを招き、電磁波センサの性能や信頼性に悪影響を及ぼす。

【0031】

これに対して本実施形態では、図８に示すように、内側領域３３の第１の誘電体層１４のみを除去しており、外側領域３４の第１の誘電体層１４を残存させている。第１の誘電体層１４の残存部は導電性支柱１７の端面３１よりも突き出る突出し部１９となるが、突出し部１９は比較例１よりも内側に広がるため、とげ状部３５よりも滑らかな形状で形成される。従って、図９（ａ）に示すように、突出し部１９の上に積層される導電層１５も滑らかな形状で形成される。この結果、狭窄部４２が発生しにくくなり、導電層１５の形状を安定して形成することが可能となる。

【0032】

上述のようにメッキ厚はばらつきが大きいため、有機犠牲層４１が硬化収縮する際に、図６とは逆に、有機犠牲層４１が導電性支柱１７の端面３１よりも突き出ることも考えられる。メッキ厚は一つのウエハ内でもばらつくため、ウエハの場所によって有機犠牲層４１が突き出たり導電性支柱１７が突き出たりする可能性がある。図１４と図１５はそれぞれ、本実施形態と比較例２において有機犠牲層４１が導電性支柱１７の端面３１よりも突き出たときの導電性支柱１７と導電層１５の接続部の断面図を示している。図１４（ａ）と図１５（ａ）は図８（ａ）に対応し、図１４（ｂ）と図１５（ｂ）は図３（ａ）に対応する。図１４（ｂ）と図１５（ｂ）に示すように、導電層１５はＺ方向下向きに凸となる形状で形成される。

【0033】

図１５（ａ）に示すように、比較例２では導電性支柱１７の端面３１の全面が露出している。このため、次に導電層１５をウエハの全面に第１の誘電体層１４と導電性支柱１７の端面３１に沿って形成すると、図１５（ｂ）に示すように、導電層１５は、第１の誘電体層１４、導電性支柱１７の端面３１および有機犠牲層４１の導電性支柱１７より高い部分の上に形成される。その後図１０～１１に示す工程を経て有機犠牲層４１を除去すると、導電層１５の下面の一部１５Ａが露出する。上述のようにメッキ厚は一つのウエハでも場所によってばらつくため、導電性支柱１７の高さが相対的に高い電磁波検知素子１１では導電層１５の下面が第１の誘電体層１４で覆われ（図１３（ａ））、導電性支柱１７の高さが相対的に低い電磁波検知素子１１では導電層１５の下面の一部１５Ａが露出する（図１５（ｂ））可能性がある。このため導電層１５からの放熱量が電磁波検知素子１１毎にばらつき、測定精度に影響が生じる可能性がある。

【0034】

本実施形態では、図１４（ｂ）に示すように、有機犠牲層４１の導電性支柱１７より高い部分が第１の誘電体層１４で完全に覆われるため、導電層１５の下面が露出することが防止される（図１４（ｂ））。また、導電性支柱１７の高さが相対的に高い場合も導電層１５の下面は第１の誘電体層１４で完全に覆われる（図３（ａ））。従って、導電層１５からの放熱量の電磁波検知素子１１毎のばらつきと、測定精度への影響が抑制される。なお、図示は省略するが、図６（ａ）において有機犠牲層４１の上面と導電性支柱１７の端面３１のＺ方向位置がほぼ揃う場合（有機犠牲層４１の上面と導電性支柱１７の端面３１との間に段差がほぼ無い場合）も、導電層１５の下面は第１の誘電体層１４で完全に覆われる。

【0035】

（第２の実施形態）
図１６は第２の実施形態を示す図であり、図３に対応した図である。説明を省略した構成及び効果は第１の実施形態と同様である。導電性支柱１７の端面３１の内側領域３３は外側領域３４に対してＺ方向下向きに引き込んだ凹部３６を有し、導電層１５は凹部３６に沿って、且つ凹部３６に接して設けられている。凹部３６は内側領域３３の全面に形成されているが、内側領域３３の少なくとも一部に形成されていればよい。凹部３６は端面３１の外側領域３４と平行な底面３７を有する円錐台形状であるが、内側領域３３の中心に向かってＺ方向下向きに引き込む深さが深くなる碗状形状でもよい。凹部３６は、平坦に形成された導電性支柱１７の端面３１を、例えばミリングで加工することによって形成できる。凹部３６の形成は、導電性支柱１７を形成した後、且つ、導電層１５を積層する前の任意のタイミングで実施できる。例えば、導電層１５を積層する直前の、第１の誘電体層１４の一部をミリングによって除去して導電性支柱１７の端面３１を露出させる工程（図８）で、凹部３６を形成することができる。凹部３６に沿って導電層１５が形成されるため、導電層１５と導電性支柱１７との接触面積が増加し、より安定した電気接続が可能となる。凹部３６の深さは特に限定されないが、Ｚ方向において、凹部３６の底面３７が、線状体２１を覆う第１の誘電体層１４の下面（第１の誘電体層１４の線状体２１との接触面の裏面）と外側領域３４との間となる深さが好ましい。

【0036】

（第３の実施形態）
図１７は第３の実施形態を示す図であり、図３に対応した図である。説明を省略した構成及び効果は第１の実施形態と同様である。導電層１５の第２の端部２４は、導電層１５に沿った経路において、第１の端部２３の反対側に位置する。導電層１５の第２の端部２４は導電性支柱１７に接しており、Ｚ方向からみて導電性支柱１７の外周部と重なる位置にある。導電層１５は第１の端部２３と第２の端部２４との間を延びて第１の端部２３で電磁波検知部１２と接続されるが、例えば、第１の実施形態における、導電層１５の内側領域３３と第２の端部２４との間の区間４３（図３（ａ）参照）は、電磁波検知部１２と導電性支柱１７とを電気接続する機能を有していない。これに対し、本実施形態では、導電層１５の内側領域３３と第２の端部２４との間の区間４３が導電性支柱１７と接触しており、外側領域３４の一部は導電層１５と接している。これによって、導電層１５と導電性支柱１７との接触面積が増加し、より安定した電気接続が可能となる。

【0037】

図１７（ｂ）に記載された開口４４は、図８に示す工程、すなわち第１の誘電体層１４の一部をミリングによって除去し、導電性支柱１７の端面３１を再び露出させる工程に用いるマスクの開口である。マスクの開口４４は内側領域３３の全面と対向するとともに、外側領域３４のうち線状体２１側を除く領域及び側面３２の端面３１との境界近傍（丸められている部分）の一部と対向している。マスクの開口４４と導電性支柱１７の重なる範囲（図１７（ｂ）の濃いハッチング部）が導電層１５と導電性支柱１７との接触領域となる。第１の実施形態とは異なり、第３の実施形態では、外側領域３４の一部（この例では、外側領域３４の導電層１５と接する領域を除いた部分）と導電層１５との間に誘電体層（第１の誘電体層１４の一部）が設けられている。また、第１の実施形態と同様に、第３の実施形態では、導電性支柱１７の長軸Ｃと平行な方向（Ｚ方向）からみて、外側領域３４と導電層１５との間に位置する誘電体層（第１の誘電体層１４の一部）が、少なくとも、線状体２１の経路に沿った、内側領域３３と第１の端部２３との間（図１７（ｂ）の領域２０）に設けられている。マスクの開口４４の形状は図１７（ｂ）に示したものに限定されないが、線状体２１の中心線Ｃ１と直交し導電性支柱１７の端面３１の中心を通る直線Ｃ２より右側部分の全体、より具体的には直線Ｃ２で導電性支柱１７のＺ方向からみた平面形状を２つの半部に二分したときに、第２の端部２４側の半部の全体を含むような形状であることが好ましい。この結果、導電層１５と導電性支柱１７との接触部が第２の端部２４側に大きく広がり、第１の実施形態と比べて導電層１５と導電性支柱１７との接触面積が増加する。

【0038】

本実施形態は第２の実施形態と組み合わせることもできる。例えば、図示は省略するが、図１７（ｂ）においてマスクの開口４４と導電性支柱１７の端面３１の重なる範囲を凹部３６とすることができる。この場合、凹部３６は内側領域３３だけでなく、外側領域３４の一部にも形成される。換言すれば、内側領域３３は外側領域３４の一部に対して引き込んだ凹部３６を有することになる。

【0039】

（第４の実施形態）
図１８は第４の実施形態における導電層１５の構成を示す概略平面図である。上述の実施形態では、導電層１５は第１の端部２３から導電性支柱１７まで延びる線状体２１を有しているが、本実施形態では、導電層１５は少なくとも導電性支柱１７の近傍で面状に設けられている。導電層１５と導電性支柱１７の接触部は第１の実施形態と同様、導電性支柱１７の端面３１の内側領域３３と一致している。

【0040】

図１８（ａ）に示す例では、導電層１５は第１の端部２３から導電性支柱１７まで面状に広がっている。図１８（ｂ），（ｃ）に示す例では、導電層１５は第１の端部２３から延びる線状体５１と、線状体５１に接続されて導電性支柱１７まで延びる面状体５２と、を有している。図１８（ｂ）に示す例では線状体５１は面状体５２の一つの辺の中央部に接続され、図１８（ｃ）に示す例では線状体５１は面状体５２の角部に接続されている。線状体５１は直線状であるが、図２に示すようなミアンダ形状でもよく、線状体５１の形状は限定されない。同様に、面状体５２の形状も限定されない。いずれの例においても、導電層１５を導電性支柱１７の長軸Ｃ（図２（ａ）参照）と平行な方向（Ｚ方向）に投影して得られる、外側領域３４を含む投影面における投影像において、導電層１５は外側領域３４の全周で外側領域３４の外周部に接する周辺領域３８を有している。

【符号の説明】

【0041】

１ 電磁波センサ（赤外線センサ）
１１ 電磁波検知素子
１２ 電磁波検知部
１２Ａ 温度検知素子
１２Ｂ 電磁波吸収体（誘電体層）
１３ 配線層
１４ 第１の誘電体層
１５ 導電層
１６ 第２の誘電体層
１７ 導電性支柱
２３ 第１の端部
２４ 第２の端部
３１ 導電性支柱の端面
３３ 端面の内側領域
３４ 端面の外側領域
３６ 凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】