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Dokumentenidentifikation DE60027952T2 04.01.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001045232
Titel Infrarotdetektor und Verfahren zu seiner Herstellung
Anmelder Murata Manufacturing Co., Ltd., Nagaokakyo, Kyoto, JP
Erfinder Inoue, Murata Manufact. Co. Ltd., Kazuhiro, Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu 617-8555, JP
Vertreter Rechts- und Patentanwälte Lorenz Seidler Gossel, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60027952
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 07.04.2000
EP-Aktenzeichen 003029444
EP-Offenlegungsdatum 18.10.2000
EP date of grant 17.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.01.2007
IPC-Hauptklasse G01J 5/12(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Infrarotsensoren sowie Verfahren zu ihrer Herstellung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen thermoelektrischen Infrarotsensor mit einer Membranstruktur, die durch Ätzen einer Opferschicht auf einem Halbleitersubstrat oder unter einem dünnen Film hergestellt wird, und ein Verfahren zum Produzieren desselben.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Die 1A und 1B zeigen jeweils eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines typischen herkömmlichen thermoelektrischen Infrarotsensors 1. Im thermoelektrischen Infrarotsensor 1 ist ein wärmeisolierender Dünnfilm 4 auf einem Wärmeableitungsrahmen 2 und einer Hohlraumsektion 3 vorgesehen und zwei Typen von Halbleitermetallen 5 und 6 sind abwechselnd auf dem mittleren Abschnitt des wärmeisolierenden Dünnfilms 4 verdrahtet, um eine Thermosäule 9 zu bilden, die in Reihe geschaltete Thermoelemente umfasst. Diese Metalle oder Halbleiter 5 und 6 sind an Abschnitten über dem Wärmeableitungsrahmen 2 angeschlossen, um kalte Enden 7 der Thermoelemente zu bilden, und sind auch an Abschnitten über der Hohlraumsektion 3 verbunden, um heiße Enden 8 der Thermoelemente zu bilden. Die kalten und heißen Enden werden auf dem wärmeisolierenden Dünnfilm 4 ausgebildet. Die Thermosäule 9 hat externe Elektroden 11 an beiden Enden. Die heißen Enden 8 sind mit einer Infrarotabsorptionsschicht 10 bedeckt.

Auf den thermoelektrischen Infrarotsensor 1 fallende Infrarotstrahlen werden in der Infrarotabsorptionsschicht 10 absorbiert, um Wärme zu erzeugen, die zu den heißen Enden 8 geleitet wird. So entsteht eine Temperaturdifferenz zwischen den über dem Wärmeableitungsteil 2 ausgebildeten kalten Enden 7 und heißen Enden 8, die eine elektromotorische Kraft zwischen den externen Elektroden 11 der Thermosäule 9 erzeugt. Man nehme an, die an einem Ende (oder einem Thermoelement) von zwei Metallen oder Halbleiterelementen 5 oder 6 bei einer Temperatur T erzeugte thermoelektromotorische Kraft wird durch ϕ(T) repräsentiert und die Zahl der heißen Enden 8 und der kalten Enden 7 ist jeweils m. Wenn die Temperatur an den heißen Enden 8 TW und die Temperatur an den kalten Enden 7 TC ist, dann wird die zwischen den externen Elektroden 11 der Thermosäule 9 erzeugte elektromotorische Kraft V durch die Gleichung (1) repräsentiert: V = m[ϕ(TW) – ϕ(TC)](1)

Wenn die Temperatur TC am Wärmeableitungsrahmen 2 bekannt ist, dann wird die Temperatur TW an den heißen Enden 8 von der zwischen den externen Elektroden 11 erzeugten elektromotorischen Kraft V bestimmt. Da die Temperatur der Infrarotabsorptionsschicht 10 gemäß der Dosis der Infrarotstrahlen zunimmt, die auf den Infrarotsensor 1 auftreffen und in der Infrarotabsorptionsschicht 10 absorbiert wird, kann die Dosis der auf den Infrarotsensor 1 fallenden Infrarotstrahlen durch Messen der Temperatur TW an den heißen Enden 8 ermittelt werden.

Im Allgemeinen besteht der Wärmeableitungsrahmen 2 in einem solchen Infrarotsensor 1 aus einem Siliciumsubstrat und der wärmeisolierende Film 4 besteht aus einem SiO2-Film mit geringer Wärmeleitfähigkeit. Der SiO2-Film hat jedoch eine hohe Kompressionsspannung. Wenn der wärmeisolierende Film 4 aus einer einzelnen SiO2-Schicht gebildet ist, dann kann der wärmeisolierende Film 4 in einigen Fällen brechen.

Daher umfasst in einem in 2 gezeigten anderen herkömmlichen Infrarotsensor 12 ein wärmeisolierender Film 4 auf einem Silicium-Wärmeableitungsrahmen 2 eine Si3N4-Schicht 13, eine SiO2-Schicht 14 und eine Si3N4-Schicht 15, eine Thermosäule 9 ist mit einem SiO2 enthaltenden Schutzfilm 16 bedeckt und darauf ist eine Infrarotabsorptionsschicht 10 vorgesehen. In dieser Konfiguration haben die Si3N4-Schichten 13 und 15 eine Zugspannung und die SiO2-Schicht 14 hat eine Kompressionsspannung. Daher wird die Spannung des wärmeisolierenden Films 4, der durch Laminieren dieser Schichten gebildet wird, reduziert, um Schäden an dem wärmeisolierenden Film 4 zu vermeiden.

Da die Si3N4-Schichten 13 und 15 mit einem Niederdruck-CVD-(LPCVD)-Verfahren gebildet werden, wird der aus den Si3N4-Schichten 13 und 15 und der SiO2-Schicht 14 zusammengesetzte wärmeisolierende Film 4 zu hohen Einrichtungs- und Produktionskosten erzeugt. Infolgedessen ist der Infrarotsensor 12 unweigerlich teuer.

In einem in 3 gezeigten anderen Infrarotsensor 17 ist ein wärmeisolierender Film 4 auf einem Wärmeableitungsrahmen 2 ein mehrschichtiger Film, der aus SiO2-Schichten und Al2O3-Schichten besteht, die durch einen Ionenplattierungsprozess gebildet werden. Außerdem kompensiert in einer solchen Konfiguration die Zugspannung der Al2O3-Schichten die Kompressionsspannung der SiO2-Schichten, um Schäden am wärmeisolierenden Film 4 zu vermeiden.

Da die Al2O3-Filme eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben, wird die durch die Infrarotstrahlen in einer Infrarotabsorptionsschicht 10 erzeugte Wärme über die Al2O3-Schichten zum Wärmeableitungsrahmen 2 abgeführt. So wird eine Zunahme der Temperatur an den heißen Enden verhütet. Demgemäß wird die Empfindlichkeit des Infrarotsensors 17 reduziert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Infrarotsensor bereitzustellen, der zu reduzierten Produktionskosten hergestellt werden kann und der eine hohe Empfindlichkeit aufweist.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung des Infrarotsensors bereitzustellen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Infrarotsensor Folgendes: einen wärmeisolierenden Dünnfilm, einen Wärmeableitungsteil zum Tragen des wärmeisolierenden Dünnfilms, und ein thermoelektrisches Infrarotdetektorelement, das auf dem wärmeisolierenden Dünnfilm vorgesehen ist, wobei der wärmeisolierende Dünnfilm eine Isolierschicht aufweist, die hauptsächlich aus Aluminiumoxid mit partiellen Sauerstoffdefekten und einer Silicumoxidschicht besteht. Das thermoelektrische Infrarotdetektorelement wandelt Wärmeenergie in elektrische Energie um. Beispiele für solche Elemente sind z.B. Thermosäulen (Thermoelemente), pyroelektrische Elemente und Bolometer.

Da die hauptsächlich aus Aluminiumoxid mit partiellen Sauerstoffdefekten bestehende Isolierschicht Zugspannung und eine geringe Leitfähigkeit aufweist, kompensiert die Aluminiumoxid-Isolierschicht die Kompressionsspannung der Siliciumoxidschicht, die ein weiterer Bestandteil des wärmeisolierenden Dünnfilms ist. Somit weist der wärmeisolierende Dünnfilm eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf und wird kaum beschädigt. Demgemäß hat dieser Infrarotsensor eine hohe mechanische Festigkeit und eine hohe Empfindlichkeit. Das Aluminiumoxid mit partiellen Sauerstoffdefekten kann leicht mit einem Aufdampfungsprozess zu reduzierten Einrichtungs- und Produktionskosten gebildet werden.

In diesem Infrarotsensor wird das Aluminiumoxid mit partiellen Sauerstoffdefekten vorzugsweise durch die Gleichung (2) repräsentiert: Al2O3-X(2) wobei das tiefgestellte X die Rate der Sauerstoffdefekte anzeigt und in einem Bereich von 0,05 ≤ X ≤ 0,5 liegt.

Wenn X außerhalb dieses Bereichs liegt, dann nimmt die Wärmeleitfähigkeit der Aluminiumoxid-Isolierschicht zu.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Infrarotsensor Folgendes: einen wärmeisolierenden Dünnfilm, einen Wärmeableitungsteil zum Tragen des wärmeisolierenden Dünnfilms, und ein thermoelektrisches Infrarotdetektorelement, das auf dem wärmeisolierenden Dünnfilm vorgesehen ist, wobei der wärmeisolierende Dünnfilm eine Isolierschicht aufweist, die hauptsächlich aus amorphem Aluminiumoxid und einer Siliciumoxidschicht besteht.

Da die hauptsächlich aus amorphem Aluminiumoxid bestehende Isolierschicht eine Zugspannung und eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, kompensiert die amorphe Aluminiumoxid-Isolierschicht die Kompressionsspannung der Siliciumoxidschicht, die ein weiterer Bestandteil des wärmeisolierenden Dünnfilms ist. Somit weist der wärmeisolierende Dünnfilm eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf und wird kaum beschädigt. Demgemäß hat dieser Infrarotsensor eine hohe mechanische Festigkeit und eine hohe Empfindlichkeit. Das amorphe Aluminiumoxid kann leicht durch einen Aufdampfungsprozess zu reduzierten Einrichtungs- und Produktionskosten gebildet werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung eines Infrarotsensors Folgendes: Tragen eines wärmeisolierenden Dünnfilms, der eine Siliciumoxidschicht und eine Aluminiumoxidschicht mit einem Wärmeableitungsteil aufweist, und Bereitstellen eines thermoelektrischen Infrarotdetektorelementes auf dem wärmeisolierenden Dünnfilm, wobei die Aluminiumoxidschicht durch einen Elektronenstrahlaufdampfungsprozess mit einer Abscheiderate von 0,8 nm/s oder weniger gebildet wird.

Mit einem Elektronenstrahlaufdampfungsprozess mit einer Abscheiderate von 0,8 nm/s oder weniger kann eine Aluminiumoxidschicht mit partiellen Sauerstoffdefekten oder eine amorphe Aluminiumoxidschicht gebildet werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1A und 1B sind jeweils eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines typischen herkömmlichen Infrarotsensors;

2 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren herkömmlichen Infrarotsensors;

3 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren herkömmlichen Infrarotsensors;

4 ist eine Querschnittsansicht eines Infrarotsensors gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;

5 ist eine Querschnittsansicht eines Infrarotsensors gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung; und

6A bis 6G sind Querschnittsansichten zum Illustrieren eines Verfahrens zur Herstellung eines Infrarotsensors gemäß der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNGEN Erste Ausgestaltung

4 ist eine Querschnittsansicht eines thermoelektrischen Infrarotsensors 21 gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Der thermoelektrische Infrarotsensor 21 hat einen Wärmeableitungsrahmen 22 aus einem Siliciumsubstrat mit einem zentralen Hohlraum 23, und einen wärmeisolierenden Dünnfilm 24, der über dem Wärmeableitungsrahmen 22 und dem Hohlraum 23 vorgesehen ist. Der wärmeisolierende Dünnfilm 24 hat eine Dicke von 1 &mgr;m oder weniger, um seine Wärmekapazität zu reduzieren, und besteht aus einer SiO2-Schicht 25 und einer Aluminiumoxidschicht 26 mit partiellen Sauerstoffdefekten, was durch Al2O3-X repräsentiert wird, wobei X ≠ 0 ist.

X, das die Rate der Sauerstoffdefekte in der Aluminiumoxidschicht anzeigt, liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,05 ≤ X ≤ 0,5, bevorzugter bei 0,1 ≤ X ≤ 0,4. Bei X < 0,05 ist die Wärmeleitfähigkeit der Aluminiumoxidschicht 26 im Wesentlichen gleich der von Al2O3 ohne Sauerstoffdefekte, daher reicht die Wärmeisolierung des wärmeisolierenden Dünnfilms 24 nicht aus. Bei X > 0,5 ist das Aluminium in der Aluminiumoxidschicht 26 angereichert und somit reicht die Wärmeisolierung des wärmeisolierenden Dünnfilms 24 nicht aus.

Ein thermoelektrisches Wandlungselement 27 zum Messen der Temperatur ist auf dem wärmeisolierenden Dünnfilm 24 über dem Wärmeableitungsrahmen 22 und dem Hohlraum 23 vorgesehen. Das thermoelektrische Wandlungselement 27 kann eine Thermosäule (Thermoelemente), ein pyroelektrisches Element oder dergleichen sein. Ein Schutzfilm 28 aus SiO2 ist auf dem thermoelektrischen Wandlungselement 27 ausgebildet. Eine Infrarotabsorptionsschicht 29 aus Metallschwarz, z.B. Au-Schwarz oder Bi-Schwarz, ist auf dem Schutzfilm 28 über den Rändern (heißen Enden) des thermoelektrischen Wandlungselementes 27 ausgebildet.

Zweite Ausgestaltung

5 ist eine Querschnittsansicht eines thermoelektrischen Infrarotsensors 31 gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Der thermoelektrische Infrarotsensor 31 hat einen Wärmeableitungsrahmen 22 aus einem Siliciumsubstrat mit einem zentralen Hohlraum 23 und einen wärmeisolierenden Dünnfilm 24 über dem Wärmeableitungsrahmen 22 und dem Hohlraum 23. Der wärmeisolierende Dünnfilm 24 hat eine Dicke von 1 &mgr;m oder weniger zum Reduzieren seiner Wärmekapazität und besteht aus einer SiO2-Schicht 25 und einer amorphen Aluminiumoxidschicht 32.

Die amorphe Aluminiumoxidschicht 32 kann Sauerstoffdefekte haben oder auch nicht. Wenn die amorphe Aluminiumoxidschicht 32 Sauerstoffdefekte hat, dann wird das amorphe Aluminiumoxid durch Al2O3-Y repräsentiert. Das die Sauerstoffdefektrate anzeigende tiefgestellte Y liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0 ≤ Y ≤ 0,5. Bei Y > 0,5 ist Aluminium in der amorphen Aluminiumoxidschicht 32 angereichert und somit reicht die Wärmeisolierung des wärmeisolierenden Dünnfilms 24 nicht aus.

Ein thermoelektrisches Wandlungselement 27 zum Messen der Temperatur ist auf dem wärmeisolierenden Dünnfilm 24 über dem Wärmeableitungsrahmen 22 und dem Hohlraum 23 ausgebildet. Das thermoelektrische Wandlungselement 27 kann eine Thermosäule (Thermoelemente), ein pyroelektrisches Element oder dergleichen sein. Ein Schutzfilm 28 aus SiO2 ist auf dem thermoelektrischen Wandlungselement 27 ausgebildet. Eine Infrarotabsorptionsschicht 29 aus Metallschwarz, z.B. Au-Schwarz oder Bi-Schwarz, ist auf dem Schutzfilm 28 über den Rändern (heiße Enden) des thermoelektrischen Wandlungselementes 27 ausgebildet.

Betrieb der ersten und der zweiten Ausgestaltung

Wenn Infrarotstrahlen auf den thermoelektrischen Infrarotsensor 21 der ersten Ausgestaltung oder den thermoelektrischen Infrarotsensor 31 der zweiten Ausgestaltung fallen, dann werden die Infrarotstrahlen absorbiert und in der Infrarotabsorptionsschicht 29 in Wärme umgewandelt. Da der wärmeisolierende Dünnfilm 24 eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat, wird die Wärme nicht in Richtung auf den Wärmeableitungsrahmen 22 abgeführt und die Temperatur der Infrarotabsorptionsschicht 29 nimmt zu. Andererseits wird der Wärmeableitungsrahmen 22 mit einer großen Wärmekapazität auf einer konstanten Temperatur gehalten. Eine Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeableitungsrahmen 22 und der Infrarotabsorptionsschicht 29 bewirkt die Erzeugung einer elektromotorischen Kraft proportional zur Intensität der einfallenden Infrarotstrahlen. Die Potentialdifferenz aufgrund dieser elektromotorischen Kraft wird durch externe Elektroden (in den Zeichnungen nicht dargestellt) extrahiert und als die Dosis der Infrarotstrahlen gemessen.

In den obigen Ausgestaltungen wird die Dosis der Infrarotstrahlen mit einem thermoelektrischen Wandlungselement gemessen. Anstatt des thermoelektrischen Wandlungselementes kann ein Dünnfilm-Wärmedetektor wie z.B. ein pyroelektrisches Element oder ein Bolometer-Element zum Einsatz kommen.

Tabelle 1 zeigt die Wärmeleitfähigkeit von SiO2, Si3N4, polykristallinem Al2O3, amorphem Aluminiumoxid und Aluminiumoxid mit partiellen Sauerstoffdefekten.

Wie in Tabelle 1 gezeigt, sind die Wärmeleitfähigkeiten von amorphem Aluminiumoxid und dem Aluminiumoxid mit partiellen Sauerstoffdefekten geringer als die von polykristallinem Al2O3 und Si3N4.

Tabelle 2 zeigt die Zugspannung von SiO2, polykristallinem Al2O3, amorphem Aluminiumoxid und Aluminiumoxid mit partiellen Sauerstoffdefekten, wobei die Kompressionsspannung als negativer Wert angegeben ist.

Wie in Tabelle 2 gezeigt, sind die Zugspannungen von amorphem Aluminiumoxid und Aluminiumoxid mit partiellen Sauerstoffdefekten höher als die von polykristallinem Al2O3.

Wie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt, ist die SiO2-Schicht 25 stark isolierend und hat eine hohe Kompressionsspannung. In dem wärmeisolierenden Dünnfilm 24 kompensiert die amorphe Aluminiumoxidschicht 32 oder die Aluminiumoxidschicht 26 mit partiellen Sauerstoffdefekten, die eine hohe Zugspannung hat, die Kompressionsspannung der SiO2-Schicht 25, um spannungsbedingte Schäden am wärmeisolierenden Dünnfilm 24 zu vermeiden, selbst wenn die amorphe Aluminiumoxidschicht 32 oder die Aluminiumoxidschicht 26 mit partiellen Sauerstoffdefekten dünn ist.

Die Wärmeleitfähigkeit der amorphen Aluminiumoxidschicht 32 und der Aluminiumoxidschicht 26 mit partiellen Sauerstoffdefekten ist geringer als die des polykristallinen Al2O3 und Si3N4. Somit führt der wärmeisolierende Dünnfilm 24, der aus einer Kombination aus der SiO2-Schicht 25 und einer dieser Schichten besteht, durch Infrarotstrahlen erzeugte Wärme nicht zum Wärmeableitungsrahmen 22 ab. Da die Temperatur der Infrarotabsorptionsschicht 29 effektiv zunimmt, ist die Detektionsempfindlichkeit hoch.

Die Aluminiumoxidschicht mit partiellen Sauerstoffdefekten 26 oder die amorphe Aluminiumoxidschicht 32 können leicht mit einem Elektronenstrahlaufdampfungsverfahren gebildet werden, bei dem es sich um einen kostenarmen Produktionsprozess handelt, und so können die Infrarotsensoren 21 und 31 zu niedrigen Produktionskosten erzeugt werden.

Ein Verfahren zur Herstellung der Infrarotsensoren 21 und 31 der ersten und der zweiten Ausgestaltung wird nun mit Bezug auf die 6A bis 6G beschrieben. Ein Siliciumsubstrat 41 wird thermisch oxidiert, um SiO2-Filme 25 und 42 mit einer Dicke von 0,5 &mgr;m auf seinen beiden Flächen zu bilden [6A]. Die Mitte des SiO2-Films 42 auf der Rückseite wird mit einem fotolithografischen Verfahren geätzt, um eine Öffnung 43 zu bilden [6B]. Die exponierte Rückseite des Silicumsubstrats 41 wird mit einer Kaliumhydroxidlösung anisotrop geätzt, um einen Hohlraum 23 im Siliciumsubstrat 41 zu bilden, gleichzeitig wird die SiO2-Schicht 25 zum Bilden einer Membranstruktur verdünnt. Der Siliciumsubstratrest 41 dient als Wärmeableitungsrahmen 22 [6C].

Eine Aluminiumoxid-Isolierschicht 44 mit einer Dicke von 0,3 &mgr;m wird auf der SiO2-Schicht 25 ausgebildet. Die Aluminiumoxid-Isolierschicht 44 wird beispielsweise mit einem Elektronenstrahlaufdampfungsverfahren unter Verwendung von Aluminiumoxid als Aufdampfungsquelle mit einer Substrattemperatur von 60°C oder weniger und einer Abscheiderate von 0,8 nm/s oder weniger gebildet. Die resultierende Aluminiumoxid-Isolierschicht 44 ist amorph und hat partielle Sauerstoffdefekte. Demgemäß wird ein doppelschichtiger wärmeisolierender Dünnfilm 24 bestehend aus der SiO2-Schicht 25 und der Aluminiumoxid-Isolierschicht 44 auf dem Wärmeableitungsrahmen 22 ausgebildet [6D].

Ein thermoelektrisches Wandlungselement (Thermosäule) 27 aus einem Metallwiderstandsfilm und einem Halbleiterdünnfilm wird auf dem wärmeisolierenden Dünnfilm 24 ausgebildet [6E]. Ein Schutzfilm 28 aus Siliciumoxid mit einer Dicke von 0,5 &mgr;m wird mit einem RF-(Radiofrequenz)-Sputterprozess auf dem thermoelektrischen Wandlungselement 27 ausgebildet [6F]. An dem thermoelektrischen Wandlungselement 27 sind externe Elektroden vorgesehen und eine Infrarotabsorptionsschicht 29 wird auf dem Schutzfilm 28 zur Bildung eines thermoelektrischen Infrarotsensors 21 ausgebildet [6G]. Stattdessen kann jedes andere thermoelektrische Infrarotdetektorelement anstatt des thermoelektrischen Wandlungselementes verwendet werden.

In einem herkömmlichen Verfahren wird die Aluminiumoxidschicht mit einer Abscheiderate von 1,00 nm/s oder mehr gebildet. Im Gegensatz dazu wird die Aluminiumoxid-Isolierschicht 44 der vorliegenden Erfindung mit einer niedrigen Abscheiderate von 0,8 nm/s oder weniger gebildet, so dass die Aluminiumoxid-Isolierschicht 44 amorph ist und partielle Sauerstoffdefekte hat. Somit entspricht die Aluminiumoxid-Isolierschicht 44 der Aluminiumoxidschicht 26 mit partiellen Sauerstoffdefekten in der ersten Ausgestaltung und der amorphen Aluminiumoxidschicht 32 in der zweiten Ausgestaltung. Der wärmeisolierende Dünnfilm 24, der eine solche Aluminiumoxid-Isolierschicht 26 oder 32 aufweist, ist für einen Infrarotsensor geeignet.

Der wärmeisolierende Film 24 besteht aus einer einzelnen SiO2-Schicht und einer einzelnen Aluminiumoxidschicht in den obigen Ausgestaltungen. Alternativ können die Aluminiumoxid-Isolierschichten und SiO2-Schichten abwechselnd aufgebracht werden, z.B. eine Aluminiumoxid-Isolierschicht, eine SiO2-Schicht und eine weitere Aluminiumoxid-Isolierschicht oder eine SiO2-Schicht, eine Aluminiumoxid-Isolierschicht und eine weitere SiO2-Schicht.


Anspruch[de]
Infrarotsensor (21), der Folgendes umfasst:

einen wärmeisolierenden Dünnfilm (24);

einen Wärmeableitungsteil (22) zum Tragen des wärmeisolierenden Dünnfilms; und

ein thermoelektrisches Infrarotdetektorelement (27), das auf dem wärmeisolierenden Dünnfilm vorgesehen ist;

wobei der wärmeisolierende Dünnfilm (24) eine Isolierschicht aufweist, die hauptsächlich aus Aluminiumoxid (26) mit partiellen Sauerstoffdefekten und und einer Siliciumoxidschicht (25) besteht.
Infrarotsensor nach Anspruch 1, wobei das genannte Aluminiumoxid (26) mit partiellen Sauerstoffdefekten durch Al2O3-x repräsentiert wird, wobei 0,05 ≤ X ≤ 0,5 ist. Infrarotsensor (31), der Folgendes umfasst:

einen wärmeisolierenden Dünnfilm (24);

einen Wärmeableitungsteil (22) zum Tragen des wärmeisolierenden Dünnfilms (24); und

ein thermoelektrisches Infrarotdetektorelement (27), das auf dem wärmeisolierenden Dünnfilm vorgesehen ist;

wobei der wärmeisolierende Dünnfilm eine Isolierschicht aufweist, die hauptsächlich aus amorphem Aluminiumoxid (26) und einer Siliciumoxidschicht (25) besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Infrarotsensors, das Folgendes umfasst:

Tragen eines wärmeisolierenden Dünnfilms (24), der eine Siliciumoxidschicht (25) und eine Aluminiumoxidschicht (26) auf einem Wärmeableitungsteil (22) umfasst, wobei die genannte Aluminiumoxidschicht partielle Sauerstoffdefekte aufweist oder amorph ist; und

Bereitstellen eines thermoelektrischen Infrarotdetektorelementes (27) auf dem wärmeisolierenden Dünnfilm (27);

wobei die Aluminiumoxidschicht (26) durch einen Elektronenstrahlaufdampfungsprozess mit einer Abscheiderate von 0,8 nm/s oder weniger gebildet wird.






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