特開 2024-129503 サーミスタ素子及び電磁波センサの製造方法

(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】P2024129503

(43)【公開日】2024-09-27

(54)【発明の名称】サーミスタ素子及び電磁波センサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01C 17/28 20060101AFI20240919BHJP

   H01C 7/04 20060101ALI20240919BHJP

   G01J 1/02 20060101ALI20240919BHJP

【ＦＩ】

H01C17/28

H01C7/04

G01J1/02 C

G01J1/02 R

G01J1/02 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038746

(22)【出願日】2023-03-13

(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】木本 裕介

(72)【発明者】

【氏名】青木 進

(72)【発明者】

【氏名】原 晋治

(72)【発明者】

【氏名】小久保 眞生子

【テーマコード（参考）】

2G065

5E032

5E034

【Ｆターム（参考）】

2G065AA11

2G065AB02

2G065BA12

2G065BA14

2G065BA34

2G065BA38

2G065CA13

2G065CA27

2G065DA18

5E032BA15

5E032BB10

5E032CC08

5E032CC11

5E032CC14

5E034BA09

5E034BB08

5E034BC01

5E034DA07

5E034DC03

5E034DC05

5E034DC09

(57)【要約】

【課題】電極膜の亀裂の生じにくいサーミスタ素子の製造方法を提供する。
【解決手段】サーミスタ素子１１の製造方法は、金属酸化物からなるサーミスタ膜１７を形成することと、サーミスタ膜１７の上にサーミスタ膜１７と接する第１の電極膜１９を形成することと、第１の電極膜１９が形成されたサーミスタ膜１７に、酸素含有雰囲気中でアニール処理を施すことと、アニール処理が施された後、第１の電極膜１９の上に第１の電極膜１９と接する第２の電極膜２０を形成することと、を有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属酸化物からなるサーミスタ膜を形成することと、
前記サーミスタ膜の上に前記サーミスタ膜と接する第１の電極膜を形成することと、
前記第１の電極膜が形成された前記サーミスタ膜に、酸素含有雰囲気中でアニール処理を施すことと、
前記アニール処理が施された後、前記第１の電極膜の上に前記第１の電極膜と接する第２の電極膜を形成することと、
を有する、サーミスタ素子の製造方法。

【請求項2】

前記第１の電極膜は金属で形成される、請求項１に記載のサーミスタ素子の製造方法。

【請求項3】

前記第２の電極膜は金属及び金属窒化物の少なくとも一方で形成される、請求項１に記載のサーミスタ素子の製造方法。

【請求項4】

前記第１の電極膜の膜厚は前記第２の電極膜の膜厚より小さい、請求項１に記載のサーミスタ素子の製造方法。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載のサーミスタ素子の製造方法を有する電磁波センサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はサーミスタ素子及び電磁波センサの製造方法に関する。

【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、サーミスタ素子を有する電磁波センサが記載されている。サーミスタ素子は、金属酸化物からなるサーミスタ膜と、サーミスタ膜に電気的に接続された電極膜と、を有している。特許文献１には、サーミスタ膜と電極膜とが形成された後、酸素中で熱（アニール）処理を行うことが記載されている。

【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】

特許文献１に記載されたアニール処理を行うことで、成膜時においてサーミスタ膜に不足する可能性のある酸素をサーミスタ膜に取り込ませることができる。アニール処理の際サーミスタ膜は電極膜で覆われているため、電極膜は酸素が電極膜を透過するように薄く形成することが好ましい。しかし、薄い電極膜は、例えばサーミスタ素子が後工程で高温環境下に置かれた際に凝集を生じやすい。電極膜の凝集は電極膜の亀裂を引き起こし、電極膜の抵抗のばらつきや断線の原因となる。

【0005】

本発明は、電極膜の亀裂の生じにくいサーミスタ素子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】

【0006】

本発明の一態様によれば、サーミスタ素子の製造方法は、金属酸化物からなるサーミスタ膜を形成することと、サーミスタ膜の上にサーミスタ膜と接する第１の電極膜を形成することと、第１の電極膜が形成されたサーミスタ膜に、酸素含有雰囲気中でアニール処理を施すことと、アニール処理が施された後、第１の電極膜の上に第１の電極膜と接する第２の電極膜を形成することと、を有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、電極膜の亀裂の生じにくいサーミスタ素子の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一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】図１に示す電磁波センサのサーミスタ素子の概略断面図である。

【図4】図１に示す電磁波センサのサーミスタ素子の製造工程を示す概略図である。

【図5】比較例のサーミスタ素子の概略断面図である。

【図6】サーミスタ素子の製造工程の変形例を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下図面を参照して、本発明のサーミスタ素子及び電磁波センサの製造方法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方向はサーミスタ素子１１のアレイの行方向に対応し、Ｙ方向はサーミスタ素子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。

【0010】

以下の実施形態では、サーミスタ素子が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。赤外線センサは電磁波センサの一例である。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、複数のサーミスタ素子が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、複数のサーミスタ素子が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。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】

（赤外線センサ１の構成）
図１は赤外線センサ１の概略的な部分斜視図を示している。図１では後述する第１及び第２の配線部１３Ｘ，１３Ｙの図示を省略している。赤外線センサ１は互いに対向して配置された第１の基板２及び第２の基板３と、第１の基板２と第２の基板３とを接続する側壁（図示せず）と、を有している。第１の基板２と第２の基板３と側壁とによって密閉された内部空間４が形成されている。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、サーミスタ素子１１への熱的影響を軽減することができる。内部空間４には複数のサーミスタ素子１１が設けられている。複数のサーミスタ素子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サーミスタ素子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サーミスタ素子１１で構成されている。アレイを構成する複数のサーミスタ素子１１のそれぞれ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。

【0012】

第１の基板２にはＲＯＩＣ（Ｒｅａｄｏｕｔ ＩＣ）などの素子５が形成されている。図３に示すように、第２の基板３は、シリコン基板３１と、シリコン基板３１の第１の基板２に対向する面に設けられた絶縁層３２と、絶縁層３２に覆われたリード６（図１参照）と、を有している。絶縁層３２のサーミスタ素子１１と対向する部位に赤外線の入射部３３が形成されている。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。素子５は第１の基板２の内部配線（図示せず）を介して電気接続部材７に接続されている。リード６は電気接続部材７をサーミスタ素子１１に接続し、サーミスタ素子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はサーミスタ素子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サーミスタ素子１１を順次接続し、列リード６Ｙは対応する列に含まれるサーミスタ素子１１を順次接続する。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。電気接続部材７は行リード６Ｘに接続された電気接続部材７Ｘと、列リード６Ｙに接続され接続された電気接続部材７Ｙと、から構成されている。

【0013】

（サーミスタ素子１１の構成）
図２はサーミスタ素子１１の斜視図であり、図３は図２のＡ－Ａ線に沿ったサーミスタ素子１１の断面図である。図３では、第１及び第２の導電性支柱１４Ｘ，１４Ｙとその上に配置される第１及び第２の配線部１３Ｘ，１３Ｙ等も併せて示している。便宜上、図２、３（及び図４～６）は図１と上下を逆にして示している。また、図３（及び図４～６）ではＺ方向の寸法を図２より引き伸ばして表示している。サーミスタ素子１１は、後述するサーミスタ膜１７を有する本体部１２と、本体部１２に接続された第１及び第２の配線部１３Ｘ，１３Ｙと、第１及び第２の導電性支柱１４Ｘ，１４Ｙと、を有している。第１及び第２の配線部１３Ｘ，１３Ｙは導電体からなり、第１及び第２の導電性支柱１４Ｘ，１４Ｙとの接続部を除き、第１及び第２の配線部１３Ｘ，１３Ｙの両面が誘電体層２３，２４で被覆されている。図１を併せて参照すると、第１の導電性支柱１４Ｘは一端が行リード６Ｘに接続され、他端が第１の配線部１３Ｘに接続されている。第２の導電性支柱１４Ｙは一端が列リード６Ｙに接続され、他端が第２の配線部１３Ｙに接続されている。第１の配線部１３Ｘと第２の配線部１３Ｙは同じ形状と構成を有し、第１の導電性支柱１４Ｘと第２の導電性支柱１４ＹはＺ方向の寸法が互いに若干異なるが、ほぼ同じ形状と構成を有している。また、第１の配線部１３Ｘと第２の配線部１３Ｙは素子５などからの熱の影響を低減するためミアンダ形状を有しているが、第１及び第２の配線部１３Ｘ，１３Ｙの形状は限定されない。

【0014】

図３を参照すると、本体部１２は、サーミスタ膜１７と、サーミスタ膜１７の第２の基板３と対向する面に接する第１及び第２の下部電極膜１６Ｘ，１６Ｙと、第１の下部電極膜１６Ｘの第２の基板３と対向する面に接する第１の端子膜１５Ｘと、第２の下部電極膜１６Ｙの第２の基板３と対向する面に接する第２の端子膜１５Ｙと、サーミスタ膜１７の第１の基板２と対向する面に接する上部電極膜１８と、を有している。サーミスタ膜１７、第１及び第２の下部電極膜１６Ｘ，１６Ｙ、第１及び第２の端子膜１５Ｘ，１５Ｙ及び上部電極膜１８のそれぞれの少なくとも一部は誘電体層２１で覆われている。第１の端子膜１５Ｘは第１の配線部１３Ｘと一体形成することができ、第１の導電性支柱１４Ｘの側とは反対側の端部の近傍で第１の下部電極膜１６Ｘと電気的に接続されている。第２の端子膜１５Ｙは第２の配線部１３Ｙと一体形成することができ、第２の導電性支柱１４Ｙの側とは反対側の端部の近傍で第２の下部電極膜１６Ｙと電気的に接続されている。サーミスタ膜１７は第１及び第２の下部電極膜１６Ｘ，１６Ｙと電気的に接続されている。サーミスタ膜１７の形状は例えば正方形または長方形であるが、これらに限られず任意の形状であってよい。上部電極膜１８はサーミスタ膜１７の第１の基板２と対向する面の少なくとも一部を覆っている。第１の下部電極膜１６Ｘは、第１の端子膜１５Ｘに接する部分とそれ以外の部分とでＺ方向の位置のレベル差が設けられ、第２の下部電極膜１６Ｙは、第２の端子膜１５Ｙに接する部分とそれ以外の部分とでＺ方向の位置のレベル差が設けられている。第１及び第２の下部電極膜１６Ｘ，１６Ｙの上に積層されるサーミスタ膜１７と上部電極膜１８についても、同様の位置に同様のレベル差が設けられている。

【0015】

サーミスタ膜１７は金属酸化物からなり、例えば、スピネル型結晶構造の金属酸化物、酸化バナジウム、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。スピネル型結晶構造の金属酸化物の例としては、Ｍｎを構成元素として有するスピネル型結晶構造の金属酸化物が挙げられる。より具体的には、Ｍｎ及びＣｏを構成元素として有するスピネル型結晶構造の金属酸化物や、Ｍｎ及びＮｉを構成元素として有するスピネル型結晶構造の金属酸化物が挙げられる。これらの構成元素は、スピネル型結晶構造のＡサイト及びＢサイトの何れか一方または両方の少なくとも一部に位置する。また、これらのスピネル型結晶構造の金属酸化物は、これらの構成元素の他に、例えば、Ｃｏ、 Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｓｃ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍｏなどの遷移金属元素及びＺｎ、Ａｌから選ばれる少なくとも１つの元素を添加元素として含んでいてもよい。これらのスピネル型結晶構造の金属酸化物において、これらの添加元素は、スピネル型結晶構造のＡサイト及びＢサイトの何れか一方または両方の少なくとも一部に置換固溶していてもよいし、Ａサイト及びＢサイトに置換固溶せずＡサイト及びＢサイトとは異なる箇所に位置していてもよい。第１及び第２の下部電極膜１６Ｘ，１６Ｙと第１及び第２の端子膜１５Ｘ，１５Ｙ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、または窒化ジルコニウムなどの導電体で形成される。第１及び第２の配線部１３Ｘ，１３Ｙについても同様である。誘電体層２１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。上部電極膜１８の構成及び材料については後述する。

【0016】

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。第２の基板３の入射部３３を通って赤外線センサ１に入射した赤外線はサーミスタ素子１１のアレイに入射する。入射した赤外線が誘電体層２１やサーミスタ膜１７に吸収されることによりサーミスタ膜１７の温度が変化して、サーミスタ膜１７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１４Ｘ、導電性支柱１４Ｘに接続されたサーミスタ素子１１、列リード６Ｙに接続された導電性支柱１４Ｙ、列リード６Ｙ、電気接続部材７Ｙを順次流れる。サーミスタ素子１１の内部では、センス電流は第１の端子膜１５Ｘ、第１の下部電極膜１６Ｘ、サーミスタ膜１７、上部電極膜１８、サーミスタ膜１７、第２の下部電極膜１６Ｙ、第２の端子膜１５Ｙを順に流れる。選択された行リード６Ｘに接続された各サーミスタ膜１７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に接続されたサーミスタ膜１７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サーミスタ素子１１が走査され、１画面分の撮像データが得られる。

【0017】

上部電極膜１８はサーミスタ膜１７に接する第１の上部電極膜（第１の電極膜）１９と、第１の上部電極膜１９に接する第２の上部電極膜（第２の電極膜）２０と、を有している。第１の上部電極膜１９と第２の上部電極膜２０はいずれも導電性物質で形成されている。本実施形態では、第１の上部電極膜１９と第２の上部電極膜２０はそれぞれ単層の膜であるが、第１の上部電極膜１９と第２の上部電極膜２０の少なくともいずれかは複数の層からなる積層体であってもよい。第１の上部電極膜１９と第２の上部電極膜２０の少なくともいずれかが積層体で形成される場合、積層体を形成する各層は導電性物質で形成される。

【0018】

（サーミスタ素子１１及び赤外線センサ１の製造方法）
図３，４を参照して、サーミスタ素子１１及び赤外線センサ１の製造方法について説明する。ここでは主にサーミスタ素子１１の本体部１２の製造方法について説明する。図４では第1の基板２と第２の基板３と第１及び第２の導電性支柱１４Ｘ，１４Ｙの図示を省略している。また、以下に述べる導電性膜２２、第１及び第２の下部電極膜１６Ｘ，１６Ｙ、サーミスタ膜１７、第１及び第２の上部電極膜１９，２０はスパッタリングなどの一般的な手法で形成することができる。サーミスタ素子１１の製造はウエハ工程で行われるため、第２の基板３はウエハの形態を有している。第１の基板２もウエハの形態を有している。

【0019】

まず、図３に示す第２の基板３を作成する。前述のように、第２の基板３はシリコン基板３１と絶縁層３２とを有し、絶縁層３２のサーミスタ素子１１と対向すべき部位に赤外線の入射部３３が形成される。次に、絶縁層３２の上に第１及び第２の導電性支柱１４Ｘ，１４Ｙを形成する。次に、図４（ａ）に示すように、導電性膜２２を形成する。導電性膜２２は後工程で第１及び第２の配線部１３Ｘ，１３Ｙ並びに第１及び第２の端子膜１５Ｘ，１５Ｙとなる膜である。従って、導電性膜２２は第１及び第２の導電性支柱１４Ｘ，１４Ｙに接するように設けられる。導電性膜２２は第１及び第２の導電性支柱１４Ｘ，１４Ｙとの接続部でＺ方向にレベル差が設けられている。また、導電性膜２２はサーミスタ素子１１の中央部となる部分と対向する部位Ａで分離されている。

【0020】

次に、導電性膜２２の第１の端子膜１５Ｘとなる部分の上に導電性膜２２と接する第１の下部電極膜１６Ｘを作成する。同様に、導電性膜２２の第２の端子膜１５Ｙとなる部分の上に導電性膜２２と接する第２の下部電極膜１６Ｙを作成する。予め導電性膜２２を誘電体層２１で覆い、誘電体層２１を部分的に除去して導電性膜２２の一部を露出させておく。このため前述のように、第１の下部電極膜１６Ｘは、導電性膜２２の第１の端子膜１５Ｘとなる部分に接する部分とそれ以外の部分とでＺ方向の位置のレベル差が設けられ、第２の下部電極膜１６Ｙは、導電性膜２２の第２の端子膜１５Ｙとなる部分に接する部分とそれ以外の部分とでＺ方向の位置のレベル差が設けられる。

【0021】

次に、図４（ｂ）に示すように、誘電体層２１と第１及び第２の下部電極膜１６Ｘ，１６Ｙの上にサーミスタ膜１７を形成する。サーミスタ膜１７は誘電体層２１並びに第１及び第２の下部電極膜１６Ｘ，１６Ｙと接するように設けられる。さらに、サーミスタ膜１７の上にサーミスタ膜１７と接する第１の上部電極膜１９を形成する。

【0022】

次に、図４（ｃ）に示すように、サーミスタ膜１７と第１の上部電極膜１９をパターニングによって所定の形状に形成する。その後、第１の上部電極膜１９が形成されたサーミスタ膜１７に、酸素含有雰囲気中でアニール処理を施す。酸素含有雰囲気は例えば大気である。アニール処理は、例えば２５０℃で１時間程度行うことができる。スパッタリング等の真空成膜の方法で成膜された金属酸化物からなるサーミスタ膜１７は、成膜直後の状態では酸素が不足し所望の抵抗が得られないことがある。酸素含有雰囲気中でのアニール処理を行うことで、サーミスタ膜１７に酸素を補給し、サーミスタ膜１７の所望の抵抗を確保することができる。

【0023】

アニール処理が施された後、図４（ｄ）に示すように、第１の上部電極膜１９の上に第１の上部電極膜１９と接する第２の上部電極膜２０を形成する。その後、図４（ｅ）に示すように、第２の上部電極膜２０をパターニングによって所定の形状に形成する。

【0024】

次に、図４（ｆ）に示すように、サーミスタ膜１７と第１の上部電極膜１９と第２の上部電極膜２０を誘電体層２１で覆う。その後、導電性膜２２と誘電体層２１をパターニングによって所定の形状に形成し第１及び第２の配線部１３Ｘ，１３Ｙを形成する。次に、第１の基板２と第２の基板３とを側壁となる部材を介して高温環境下で接合する。第１の基板２と第２の基板３の接合には半田が用いられることが多く、一般的には第１の基板２と第２の基板３は３５０℃程度の高温環境下に所定時間おかれる。以上の工程によって、サーミスタ素子１１を有する赤外線センサ１が製造される。

【0025】

（本実施形態の効果）
本実施形態の効果を説明するため、比較例のサーミスタ素子１１１とその製造方法について説明する。図５は比較例のサーミスタ素子１１１の断面図であり、図３に対応している。比較例のサーミスタ素子１１１の上部電極膜１１８は単層の金属膜であり、上部電極膜１１８はアニール処理が施される前にサーミスタ膜１７の上に形成される。比較例の製造プロセスは、図４（ｄ）における第２の上部電極膜２０の形成と図４（ｅ）における第２の上部電極膜２０のパターニングが省略されることを除き、図４に示す製造プロセスと同様である。

【0026】

アニール処理はサーミスタ膜１７に酸素を補給する目的で行われるため、上部電極膜１１８はできるだけ薄く形成することが好ましい。これによって上部電極膜１１８の酸素透過性が高まり、アニール処理の際、上部電極膜１１８を通してより多くの酸素をサーミスタ膜１７に供給することができる。しかし、上述した第１の基板２と第２の基板３を接合する工程のように、上部電極膜１１８が高温環境に晒された際、上部電極膜１１８の凝集が生じ、その凝集は上部電極膜１１８の亀裂を生じさせ、それに伴い上部電極膜１１８の抵抗変化や断線を招く可能性がある。上部電極膜１１８を厚く形成すれば凝集に伴う亀裂は生じにくくなるが、アニール処理によるサーミスタ膜１７への酸素補給が有効に行われなくなる可能性がある。

【0027】

本実施形態ではアニール処理の後に第２の上部電極膜２０を形成する。第１の上部電極膜１９は酸素透過性を確保するため薄く形成することができ、第２の上部電極膜２０は高い酸素透過性を確保する必要がないため厚く形成することができる。このため、第１の上部電極膜１９と第２の上部電極膜２０とからなる上部電極膜１８は厚い膜厚を確保することが容易である。膜厚の厚い上部電極膜１８は高温環境に晒された際も凝集に伴う亀裂が生じにくい。

【0028】

また、本実施形態では第１の上部電極膜１９を比較例の上部電極膜１１８より薄くすることができる。比較例では、上部電極膜１１８の凝集による亀裂発生の抑制と、アニール処理によるサーミスタ膜１７への酸素補給とのバランスを取る必要がある。本実施形態では第２の上部電極膜２０によって上部電極膜１８の亀裂の発生が抑制されるため、第１の上部電極膜１９をサーミスタ膜１７への酸素補給を高めるように薄く形成することが可能である。

【0029】

第１の上部電極膜１９は第２の上部電極膜２０を形成する際のサーミスタ膜１７の保護膜としても機能する。一般に、露出したサーミスタ膜の上に直接真空成膜を行うと、露出したサーミスタ膜１７から酸素が離脱することがある。このような現象はサーミスタ膜が成膜される膜で覆われていくとともに生じなくなるが、十分な厚さの膜が形成されていない段階ではサーミスタ膜の酸素が徐々に失われていく。サーミスタ膜からの酸素離脱はサーミスタ膜が所望の抵抗値を得ることを困難とし、サーミスタ膜への酸素補給を目的として行ったアニール処理の効果を損なうことにもつながる。

【0030】

本実施形態では、第２の上部電極膜２０の形成の際、サーミスタ膜１７は第１の上部電極膜１９で保護される。このため、第２の上部電極膜２０の形成の際、サーミスタ膜１７からの酸素離脱が生じにくい。一方、第１の上部電極膜１９はサーミスタ膜１７の上に直接形成されるため、第１の上部電極膜１９を成膜する際にはサーミスタ膜１７からの酸素離脱が生じ得る。しかし、その後の酸素含有雰囲気中でのアニール処理で、第１の上部電極膜１９を通して酸素が補給されるため、酸素離脱の影響は軽減される。特に、上述のように第１の上部電極膜１９は薄く形成することができるため、第１の上部電極膜１９を通した酸素補給は効率的に行われる。

【0031】

このように、第１の上部電極膜１９を形成した後アニール処理を行い、その後第２の上部電極膜２０を形成することによって、上部電極膜１８の凝集による亀裂が生じにくくなる。特に、第２の上部電極膜２０を第１の上部電極膜１９より厚く形成することで、サーミスタ膜１７からの酸素離脱が抑制されるとともに、上部電極膜１８の抵抗のばらつきも低減する。また、第１の上部電極膜１９を第２の上部電極膜２０より薄く形成することで、第１の上部電極膜１９の酸素透過性を第２の上部電極膜２０の酸素透過性より高くし、これによって、アニール処理の際のサーミスタ膜１７への酸素補給を効率的に行うことができる。一例では、第１の上部電極膜１９の膜厚は１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下、第２の上部電極膜２０の膜厚は４０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることができる。

【0032】

第１及び第２の上部電極膜１９，２０の材料としては金属と金属窒化物を使用することができる。金属の例としてＰｔ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｕ，Ｐｄ，Ｒｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓが挙げられ、金属窒化物の例としてＴａＮ、ＴｉＮ、Ｃｒ_２Ｎ、ＺｒＮが挙げられる。一般に金属は金属窒化物より酸素透過性が高い。従って、第１の上部電極膜１９を金属で構成すると、アニール処理の際のサーミスタ膜１７への酸素補給を効率的に行うことができる。第１の上部電極膜１９を金属窒化物で構成してもよいが、その場合は、第１の上部電極膜１９は薄く形成するとよい。一方、第２の上部電極膜２０は金属で構成されてもよく、金属窒化物を含む構成でもよい。つまり、第２の上部電極膜２０は金属及び金属窒化物の少なくとも一方で形成される。例えば、第２の上部電極膜２０が単層である場合は第２の上部電極膜２０全体を金属窒化物で構成してもよく、第２の上部電極膜２０が積層膜である場合は積層膜を構成する少なくとも一つの膜を金属窒化物で構成してもよい。金属窒化物は金属より酸素透過性が低いため、第２の上部電極膜２０を金属窒化物を含む構成とすることで、サーミスタ膜１７からの酸素離脱をより効果的に抑制することができる。

【0033】

（変形例）
図６はサーミスタ素子１１の製造方法の変形例を示す図である。変形例の製造方法によれば、サーミスタ素子１１を製造する工程は図４（ａ）、４（ｂ）、図６、図４（ｅ）、４（ｆ）の順に行われる。図４（ｂ）に示す工程の後にアニール処理を行い、その後、図６に示すように，第１の上部電極膜１９の上に第２の上部電極膜２０を形成する。その後、サーミスタ膜１７と第１及び第２の上部電極膜１９，２０をパターニングによって所定の形状に形成し、図４（ｅ）に示す状態を得る。その後の工程は上記の実施形態と同様である。変形例はパターニングの工程が１回でよいため製造方法の簡略化が可能である。

【符号の説明】

【0034】

１ 赤外線センサ
１１ サーミスタ素子
１７ サーミスタ膜
１９ 第１の上部電極膜（第１の電極膜）
２０ 第２の上部電極膜（第２の電極膜）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】