JP2003065842A - 赤外線検出器 - Google Patents
赤外線検出器Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 赤外線フォーカルプレーンアレイに用いられ
る赤外線検出器の熱時定数及び熱コンダクタンスを同時
に抑制することにより特性を向上させる。 【解決手段】 半導体基板３と、半導体基板３上に所定
間隔で中空状態４に配置、保持された単結晶シリコン薄
膜と、単結晶シリコン薄膜内に各々埋め込み形成され、
単結晶シリコン薄膜１０に照射される赤外線により生じ
た熱を電気信号へ変換しうる複数の熱電気変換手段と、
単結晶シリコン薄膜内に埋め込み形成され複数の熱電気
変換手段間を電気的に接続する第一の接続層６と、熱電
気変換手段から出力される電気信号を半導体基板に形成
された配線に伝達する第二の接続層９とを備え、第一の
接続層６および第二の接続層９の少なくともどちらか一
方をシリコン化合物にて構成することで、層間絶縁膜と
金属配線を省略し、熱容量が低減された高速かつ高感度
な赤外線検出器を実現する。
る赤外線検出器の熱時定数及び熱コンダクタンスを同時
に抑制することにより特性を向上させる。 【解決手段】 半導体基板３と、半導体基板３上に所定
間隔で中空状態４に配置、保持された単結晶シリコン薄
膜と、単結晶シリコン薄膜内に各々埋め込み形成され、
単結晶シリコン薄膜１０に照射される赤外線により生じ
た熱を電気信号へ変換しうる複数の熱電気変換手段と、
単結晶シリコン薄膜内に埋め込み形成され複数の熱電気
変換手段間を電気的に接続する第一の接続層６と、熱電
気変換手段から出力される電気信号を半導体基板に形成
された配線に伝達する第二の接続層９とを備え、第一の
接続層６および第二の接続層９の少なくともどちらか一
方をシリコン化合物にて構成することで、層間絶縁膜と
金属配線を省略し、熱容量が低減された高速かつ高感度
な赤外線検出器を実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線検出器に関
し、ことに赤外線フォーカルプレーンアレイに用いられ
る赤外線検出器に関するものである。
し、ことに赤外線フォーカルプレーンアレイに用いられ
る赤外線検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２２、２３は、例えば、Ｐｒｏ． Ｓ
ＰＩＥ ３６９８、５５６（１９９９）に開示されたＰ
Ｎ接合ダイオードを使った従来の赤外線検出器の一例を
示す構成説明図であり、図２２は断面図、図２３は上面
図を表している。また、図２４、は、従来の赤外線検出
器の構成の詳細を説明するために、赤外線吸収部１０８
の無い状態を示した図で、図２４（ａ）は上面図、図２
４（ｂ）は図２４（ａ）のＡ−Ｂ断面図を示すものであ
る。
ＰＩＥ ３６９８、５５６（１９９９）に開示されたＰ
Ｎ接合ダイオードを使った従来の赤外線検出器の一例を
示す構成説明図であり、図２２は断面図、図２３は上面
図を表している。また、図２４、は、従来の赤外線検出
器の構成の詳細を説明するために、赤外線吸収部１０８
の無い状態を示した図で、図２４（ａ）は上面図、図２
４（ｂ）は図２４（ａ）のＡ−Ｂ断面図を示すものであ
る。
【０００３】従来の赤外線検出器は、表面に凹部１０４
を有する半導体基板１０３と、この凹部１０４上に支持
梁１０５にて中空に支持された検知部１０１と、この検
知部の上に形成され、入射する赤外線を効率的に吸収す
るための吸収部１０８から構成されている。そして、検
知部１０１にはＰＮ接合ダイオード１０２が形成され、
検出器感度を高めるために金属配線１０６を使ってこの
ＰＮ接合ダイオード１０２を複数個直列に接続してい
る。さらに、検知部１０２から支持梁１０５を通して半
導体基板１０３に設けられた回路と接続するように金属
配線が設けられている。なお、検知部１０２を半導体基
板と中空に保つのは、入射赤外線によって検知部の温度
が効果的に上昇するように熱絶縁性を高めるためであ
る。また、検知部１０１、支持梁１０５、信号線１０９
は、各々、シリコン酸化物等の絶縁物１００で覆われて
いる。
を有する半導体基板１０３と、この凹部１０４上に支持
梁１０５にて中空に支持された検知部１０１と、この検
知部の上に形成され、入射する赤外線を効率的に吸収す
るための吸収部１０８から構成されている。そして、検
知部１０１にはＰＮ接合ダイオード１０２が形成され、
検出器感度を高めるために金属配線１０６を使ってこの
ＰＮ接合ダイオード１０２を複数個直列に接続してい
る。さらに、検知部１０２から支持梁１０５を通して半
導体基板１０３に設けられた回路と接続するように金属
配線が設けられている。なお、検知部１０２を半導体基
板と中空に保つのは、入射赤外線によって検知部の温度
が効果的に上昇するように熱絶縁性を高めるためであ
る。また、検知部１０１、支持梁１０５、信号線１０９
は、各々、シリコン酸化物等の絶縁物１００で覆われて
いる。
【０００４】また、ＰＮ接合ダイオード１０２は検出器
感度を高めるために金属配線１０６により複数個が直列
に接続されている。これらＰＮ接合ダイオード１０２は
支持梁１０５に内蔵された金属配線１０７と接続され、
金属配線１０７はさらに信号を回路に伝える信号線１０
９に接続されている。赤外線検出器の性能は感度と雑音
の比で決まるが、結晶欠陥や結晶同士が接触した結晶界
面が存在すると雑音が発生するため、ＰＮ接合ダイオー
ドを形成するシリコン膜としては、単結晶シリコン薄膜
が好適である。半導体基板としては、シリコン基板上に
絶縁膜を介してシリコン膜が形成されたＳＯＩ（Silico
n On Insulator）基板の利用が可能であり、低雑音化に
適している。
感度を高めるために金属配線１０６により複数個が直列
に接続されている。これらＰＮ接合ダイオード１０２は
支持梁１０５に内蔵された金属配線１０７と接続され、
金属配線１０７はさらに信号を回路に伝える信号線１０
９に接続されている。赤外線検出器の性能は感度と雑音
の比で決まるが、結晶欠陥や結晶同士が接触した結晶界
面が存在すると雑音が発生するため、ＰＮ接合ダイオー
ドを形成するシリコン膜としては、単結晶シリコン薄膜
が好適である。半導体基板としては、シリコン基板上に
絶縁膜を介してシリコン膜が形成されたＳＯＩ（Silico
n On Insulator）基板の利用が可能であり、低雑音化に
適している。
【０００５】ここで、ＰＮ接合ダイオードを使った赤外
線検出器の感度につき以下に説明する。赤外線検出器の
感度Ｒｅｓ（Ｖ／Ｋ）はダイオードの温度係数ｄＶｆ／
ｄＴ（Ｖ／Ｋ）に比例し、検出器の熱コンダクタンスＧ
ｔ（Ｗ／Ｋ）に反比例することから、次式（１）のよう
に表すことができる。 Ｒｅｓ ∝ （ｄＶｆ／ｄＴ）／Ｇｔ −−−−（１） Ｇｔは検出器の熱コンダクタンスであり、上述の式
（１）より、感度Ｒｅｓを上昇させるためには、この熱
コンダクタンスＧｔを低減させることが効果的であるこ
とが分かる。通常、赤外線検出器は大気の熱伝導を無視
できる真空中で動作させるため、支持梁１０５の断面積
を小さくし、かつ、その長さを長くするほど熱コンダク
タンスが小さくなり、感度が改善されることになる。
線検出器の感度につき以下に説明する。赤外線検出器の
感度Ｒｅｓ（Ｖ／Ｋ）はダイオードの温度係数ｄＶｆ／
ｄＴ（Ｖ／Ｋ）に比例し、検出器の熱コンダクタンスＧ
ｔ（Ｗ／Ｋ）に反比例することから、次式（１）のよう
に表すことができる。 Ｒｅｓ ∝ （ｄＶｆ／ｄＴ）／Ｇｔ −−−−（１） Ｇｔは検出器の熱コンダクタンスであり、上述の式
（１）より、感度Ｒｅｓを上昇させるためには、この熱
コンダクタンスＧｔを低減させることが効果的であるこ
とが分かる。通常、赤外線検出器は大気の熱伝導を無視
できる真空中で動作させるため、支持梁１０５の断面積
を小さくし、かつ、その長さを長くするほど熱コンダク
タンスが小さくなり、感度が改善されることになる。
【０００６】また、かかる赤外線検出器にて構成された
赤外線フォーカルプレーンアレイを用いて熱画像を検出
し、ＣＲＴ画面に表示する場合、赤外線フォーカルプレ
ーンアレイの熱レスポンスの速度が遅いとＣＲＴ画面に
おいて残像が生じ、画質が劣化する。以下に、赤外線フ
ォーカルプレーンアレイの熱レスポンス特性につき説明
する。赤外線フォーカルプレーンアレイの熱レスポンス
特性は、通常、次式（２）にて示される熱時定数τにて
評価される。 τ＝Ｃｔ／Ｇｔ −−−−−−−−−−（２） ここで、Ｃｔは熱容量で、検知部の体積（図２２の例で
は検知部１０１の体積と吸収部１０８の体積の合計に相
当する）、使われる材料の比熱や密度で決まるものであ
る。熱時定数τが小さいほど赤外線フォーカルプレーン
アレイのレスポンスは良好となるが、熱時定数τを小さ
くするためにはコンダクタンスを大きくすることが必要
となるため、赤外線検出器が用いられるシステムによっ
てその要求値は異なる。ＮＴＳＣ方式では、熱時定数τ
がＣＲＴにおける画像表示の周期である３０ｍｓｅｃを
越えると残像が発生することになる。
赤外線フォーカルプレーンアレイを用いて熱画像を検出
し、ＣＲＴ画面に表示する場合、赤外線フォーカルプレ
ーンアレイの熱レスポンスの速度が遅いとＣＲＴ画面に
おいて残像が生じ、画質が劣化する。以下に、赤外線フ
ォーカルプレーンアレイの熱レスポンス特性につき説明
する。赤外線フォーカルプレーンアレイの熱レスポンス
特性は、通常、次式（２）にて示される熱時定数τにて
評価される。 τ＝Ｃｔ／Ｇｔ −−−−−−−−−−（２） ここで、Ｃｔは熱容量で、検知部の体積（図２２の例で
は検知部１０１の体積と吸収部１０８の体積の合計に相
当する）、使われる材料の比熱や密度で決まるものであ
る。熱時定数τが小さいほど赤外線フォーカルプレーン
アレイのレスポンスは良好となるが、熱時定数τを小さ
くするためにはコンダクタンスを大きくすることが必要
となるため、赤外線検出器が用いられるシステムによっ
てその要求値は異なる。ＮＴＳＣ方式では、熱時定数τ
がＣＲＴにおける画像表示の周期である３０ｍｓｅｃを
越えると残像が発生することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
赤外線検出器においては、感度を改善するために熱コン
ダクタンスを小さくすると、逆に熱時定数が増加するこ
とになり、両特性を同時に向上させることが困難であっ
た。
赤外線検出器においては、感度を改善するために熱コン
ダクタンスを小さくすると、逆に熱時定数が増加するこ
とになり、両特性を同時に向上させることが困難であっ
た。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる赤外線検
出器は、かかる課題を解決するために考案されたもの
で、半導体基板と、半導体基板上に所定間隔で中空状態
に配置、保持された単結晶シリコン薄膜と、単結晶シリ
コン薄膜内に各々埋め込み形成され、単結晶シリコン薄
膜に照射される赤外線により生じた熱を電気信号へ変換
しうる複数の熱電気変換手段と、単結晶シリコン薄膜内
に埋め込み形成され複数の熱電気変換手段間を電気的に
接続する第一の接続層と、熱電気変換手段から出力され
る電気信号を半導体基板に形成された配線に伝達する第
二の接続層とを備え、第一の接続層および第二の接続層
の少なくともどちらか一方がシリコン化合物にて構成さ
れたものである。
出器は、かかる課題を解決するために考案されたもの
で、半導体基板と、半導体基板上に所定間隔で中空状態
に配置、保持された単結晶シリコン薄膜と、単結晶シリ
コン薄膜内に各々埋め込み形成され、単結晶シリコン薄
膜に照射される赤外線により生じた熱を電気信号へ変換
しうる複数の熱電気変換手段と、単結晶シリコン薄膜内
に埋め込み形成され複数の熱電気変換手段間を電気的に
接続する第一の接続層と、熱電気変換手段から出力され
る電気信号を半導体基板に形成された配線に伝達する第
二の接続層とを備え、第一の接続層および第二の接続層
の少なくともどちらか一方がシリコン化合物にて構成さ
れたものである。
【０００９】かかる熱型赤外線検出器は、複数の熱電気
変換手段が第一の接続層により直列接続された構成とす
ることができ、単結晶シリコン薄膜が、支持梁にて半導
体基板と中空状態に配置、保持されてもよい。また、第
二の接続層が前記支持梁内に埋め込み形成された構成と
することもできる。
変換手段が第一の接続層により直列接続された構成とす
ることができ、単結晶シリコン薄膜が、支持梁にて半導
体基板と中空状態に配置、保持されてもよい。また、第
二の接続層が前記支持梁内に埋め込み形成された構成と
することもできる。
【００１０】また、第二の接続層が単結晶シリコン薄膜
と異なる厚みを有した構成とすることができ、さらに、
第二の接続層は第一の接続層と異なる材料にて形成する
こともできる。
と異なる厚みを有した構成とすることができ、さらに、
第二の接続層は第一の接続層と異なる材料にて形成する
こともできる。
【００１１】また、かかる熱型赤外線検出器において
は、単結晶シリコン薄膜の上部に配置され、支持柱によ
り単結晶シリコン薄膜に連結された赤外線の受光部を有
した構成とすることができる。
は、単結晶シリコン薄膜の上部に配置され、支持柱によ
り単結晶シリコン薄膜に連結された赤外線の受光部を有
した構成とすることができる。
【００１２】かかる熱型赤外線検出器においては、単結
晶シリコン薄膜は、半導体基板表面に設けられた凹部の
上に形成することができる。
晶シリコン薄膜は、半導体基板表面に設けられた凹部の
上に形成することができる。
【００１３】かかる熱型赤外線検出器においては、シリ
コン化合物は金属シリサイドにて形成することができ、
かかるシリコン化合物としては、金属シリサイドを用い
ることができ、配線の熱容量の低減が容易となる。な
お、金属シリサイドとしては、例えば、Ｍｏシリサイド
やＷシリサイドあるいはＴｉシリサイドなどが挙げられ
るが、従来の配線に代わりうるものであればこれら材料
には特に限定されるものではない。
コン化合物は金属シリサイドにて形成することができ、
かかるシリコン化合物としては、金属シリサイドを用い
ることができ、配線の熱容量の低減が容易となる。な
お、金属シリサイドとしては、例えば、Ｍｏシリサイド
やＷシリサイドあるいはＴｉシリサイドなどが挙げられ
るが、従来の配線に代わりうるものであればこれら材料
には特に限定されるものではない。
【００１４】かかる熱型赤外線検出器においては、熱電
気変換手段を、接合ダイオード、バイポーラトランジス
タ、接合電界効果トランジスタ、ＭＯＳトランジスタま
たはショットキーバリアダイオードのいずれかまたはそ
の組み合わせにて形成することができる。
気変換手段を、接合ダイオード、バイポーラトランジス
タ、接合電界効果トランジスタ、ＭＯＳトランジスタま
たはショットキーバリアダイオードのいずれかまたはそ
の組み合わせにて形成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】実施の形態１
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明にかかる赤外線検出器
を拡大した図で、図１（ａ）は真上から見た図、図１
（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ｂ断面図を示している。かか
る赤外線検出器においては、照射された赤外線を検知す
る検知部１が半導体基板３に設けられた凹部４上に設け
られ、支持梁５にて半導体基板３に対し中空状態となる
ように保持されている。検知部１はシリコン酸化膜１０
にて形成されたものである。また、検知部１にはＰＮ接
合ダイオード２が埋設して設けられ、金属シリサイド配
線６によって接続されている。さらに、支持梁５には支
持梁配線７が埋設されており、検知部１と半導体基板に
設けられた回路配線９とをつないでいる。図２は図１に
示した赤外線検出器の構成を示す斜視図で、検知部１が
半導体基板３に対し中空状態となるように保持されてい
る様子を示している。図３は、かかる赤外線検出器が複
数配列された状態を示す斜視図であり、図３において
は、図２に示した赤外線検出器が縦横に３列づつ並べら
れた場合を示している。本発明にかかる赤外線検出器は
このように、複数個がアレイ構造にて配列されることに
より、例えば、赤外線カメラとして用いることが出来
る。また、図４は、かかる赤外線検出器が、各検知部１
ごとに赤外線吸収部８を有している構成を示す斜視図で
あり、赤外線吸収部８は図示しない支持柱にて検知部１
と熱的に接続されている。このような赤外線吸収部８を
有することにより赤外線の受光面積を大きくすることが
出来、赤外線の検出感度を向上させることが出来る。ま
た、図５は図３に示した赤外線検出器を真上から見た図
である。
を拡大した図で、図１（ａ）は真上から見た図、図１
（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ｂ断面図を示している。かか
る赤外線検出器においては、照射された赤外線を検知す
る検知部１が半導体基板３に設けられた凹部４上に設け
られ、支持梁５にて半導体基板３に対し中空状態となる
ように保持されている。検知部１はシリコン酸化膜１０
にて形成されたものである。また、検知部１にはＰＮ接
合ダイオード２が埋設して設けられ、金属シリサイド配
線６によって接続されている。さらに、支持梁５には支
持梁配線７が埋設されており、検知部１と半導体基板に
設けられた回路配線９とをつないでいる。図２は図１に
示した赤外線検出器の構成を示す斜視図で、検知部１が
半導体基板３に対し中空状態となるように保持されてい
る様子を示している。図３は、かかる赤外線検出器が複
数配列された状態を示す斜視図であり、図３において
は、図２に示した赤外線検出器が縦横に３列づつ並べら
れた場合を示している。本発明にかかる赤外線検出器は
このように、複数個がアレイ構造にて配列されることに
より、例えば、赤外線カメラとして用いることが出来
る。また、図４は、かかる赤外線検出器が、各検知部１
ごとに赤外線吸収部８を有している構成を示す斜視図で
あり、赤外線吸収部８は図示しない支持柱にて検知部１
と熱的に接続されている。このような赤外線吸収部８を
有することにより赤外線の受光面積を大きくすることが
出来、赤外線の検出感度を向上させることが出来る。ま
た、図５は図３に示した赤外線検出器を真上から見た図
である。
【００１６】次に、動作につき説明する。本発明にかか
る赤外線検出器においては、赤外線吸収部８もしくは検
知部１に赤外線が照射されると、赤外線吸収部８から検
知部１に熱伝導され、もしくは検知部１にて直接的に発
熱することにより、検知部１のＰＮ接合ダイオード２が
熱−電気変換を行い、照射された赤外線量に応じた電圧
が生じる。生じた電圧は金属シリサイド配線６及び各ダ
イオードを準じ伝達し、支持梁配線７により半導体基板
側の回路配線９に伝えられる。この時、複数のＰＮ接合
ダイオードにて熱−電気変換が行われるような光照射が
なされた場合には、各ダイオードにて生じた電圧値が加
算され、検出感度の向上に寄与することになる。回路配
線９は図示しないが、信号処理、伝達回路に接続されて
いる画像処理装置等の表示装置に接続されており、検出
された赤外線のデータは、熱像や熱データに変換された
後、カメラ等の表示機を使って出力されることになる。
る赤外線検出器においては、赤外線吸収部８もしくは検
知部１に赤外線が照射されると、赤外線吸収部８から検
知部１に熱伝導され、もしくは検知部１にて直接的に発
熱することにより、検知部１のＰＮ接合ダイオード２が
熱−電気変換を行い、照射された赤外線量に応じた電圧
が生じる。生じた電圧は金属シリサイド配線６及び各ダ
イオードを準じ伝達し、支持梁配線７により半導体基板
側の回路配線９に伝えられる。この時、複数のＰＮ接合
ダイオードにて熱−電気変換が行われるような光照射が
なされた場合には、各ダイオードにて生じた電圧値が加
算され、検出感度の向上に寄与することになる。回路配
線９は図示しないが、信号処理、伝達回路に接続されて
いる画像処理装置等の表示装置に接続されており、検出
された赤外線のデータは、熱像や熱データに変換された
後、カメラ等の表示機を使って出力されることになる。
【００１７】本実施例においては、検知部１に設けられ
た複数のＰＮ接合ダイオード２を接続する配線と検知部
１と半導体基板３上に設けられた回路配線９を接続する
支持梁配線７の両配線を金属シリサイドにて構成した
が、どちらか一方を金属シリサイドとする構成でも構わ
ない。
た複数のＰＮ接合ダイオード２を接続する配線と検知部
１と半導体基板３上に設けられた回路配線９を接続する
支持梁配線７の両配線を金属シリサイドにて構成した
が、どちらか一方を金属シリサイドとする構成でも構わ
ない。
【００１８】以上、本発明にかかる赤外線検出器によれ
ば、検知部１に設けられた複数のＰＮ接合ダイオード２
を接続する配線と検知部１と半導体基板３上に設けられ
た回路配線９を接続する支持梁配線７のうち少なくとも
一方がシリコン化合物にて形成されており、従来の構成
例と比較して、金属接続配線および熱電気変換手段と接
続配線の間に必要な絶縁膜を不要とし、赤外線の熱容
量、熱時定数を低減できる。また、同時に支持梁を構成
している絶縁膜が薄膜化されるため熱コンダクタンスも
低減でき、低熱時定数のままで高感度化も達成できる。
ば、検知部１に設けられた複数のＰＮ接合ダイオード２
を接続する配線と検知部１と半導体基板３上に設けられ
た回路配線９を接続する支持梁配線７のうち少なくとも
一方がシリコン化合物にて形成されており、従来の構成
例と比較して、金属接続配線および熱電気変換手段と接
続配線の間に必要な絶縁膜を不要とし、赤外線の熱容
量、熱時定数を低減できる。また、同時に支持梁を構成
している絶縁膜が薄膜化されるため熱コンダクタンスも
低減でき、低熱時定数のままで高感度化も達成できる。
【００１９】実施の形態２
図６は本発明にかかる赤外線検出器の構成を説明する断
面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器におい
ては、ＰＮ接合ダイオード２が形成された検知部１が半
導体基板３に対し中空状態となるように支持梁５で支持
されており、断熱特性を高めることにより赤外線検出性
能の向上が図られている。支持梁５には回路配線９と電
気的に接続するための配線７が含まれる。また、検知部
１の上には入射赤外線を効果的に吸収するための赤外線
吸収部８があり、検知部１と支持柱３０にて熱的に接続
されている。ＰＮ接合ダイオード２は金属シリサイド配
線６にて複数個が直列に接続されている。かかる金属シ
リサイド配線６は、ダイオードを構成するシリコンに直
接金属を付着させ、必要な熱処理を加えることにより形
成したものである。また、従来の赤外線検出器における
場合と同様、検知部１、支持梁５、回路配線９は、各
々、シリコン酸化膜等の絶縁膜１０で覆われている。
面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器におい
ては、ＰＮ接合ダイオード２が形成された検知部１が半
導体基板３に対し中空状態となるように支持梁５で支持
されており、断熱特性を高めることにより赤外線検出性
能の向上が図られている。支持梁５には回路配線９と電
気的に接続するための配線７が含まれる。また、検知部
１の上には入射赤外線を効果的に吸収するための赤外線
吸収部８があり、検知部１と支持柱３０にて熱的に接続
されている。ＰＮ接合ダイオード２は金属シリサイド配
線６にて複数個が直列に接続されている。かかる金属シ
リサイド配線６は、ダイオードを構成するシリコンに直
接金属を付着させ、必要な熱処理を加えることにより形
成したものである。また、従来の赤外線検出器における
場合と同様、検知部１、支持梁５、回路配線９は、各
々、シリコン酸化膜等の絶縁膜１０で覆われている。
【００２０】図７は、検知部１に設けられる各熱電気変
換手段間を接続する配線の製造方法を示す図である。か
かる配線の製造方法においては、まず最初、シリコン酸
化膜１０等でおおわれたシリコン１１の表面をエッチン
グ等を用いて露出させる。次に、シリコン１１が露出し
た面に金属膜１２を蒸着した後、常法の熱処理を行うこ
とにより金属シリサイド１３を形成する。金属シリサイ
ド１３を形成した後、絶縁膜上に存在する不要な金属膜
はエッチングにより除去する。かかる金属シリサイドの
製造方法はＭＯＳトランジスタの製造において拡散抵抗
を低減するために用いられるサリサイドとよばれるプロ
セスに相当するもので、半導体の製造において一般的に
用いられる技術である。かかる既存の技術を用いて金属
シリサイド１３を製造することにより、赤外線検出器が
低コストにて生産できる。従来の赤外線検出器にても、
ＰＮ接合ダイオード１０２と金属配線１０６の界面に金
属シリサイド層１１０が形成される場合があるが、これ
はシリコン１０２と金属膜配線１０６間のコンタクト抵
抗値を低減し、コンタクト部で発生するノイズを抑える
ことを目的としたものであり、本願発明のような、金属
シリサイド配線６のみで配線を行うことにより金属シリ
サイド上の金属配線及び金属配線とシリコン膜との間の
絶縁膜を不要とし、熱コンダクタンス、熱容量を同時に
低減することを目的とするものとは異なるものである。
なお、かかる金属シリサイド配線６の抵抗値は金属シリ
サイドを形成する金属材料若しくはシリコン層の厚みの
変更によっても制御が可能であることはいうまでもな
い。
換手段間を接続する配線の製造方法を示す図である。か
かる配線の製造方法においては、まず最初、シリコン酸
化膜１０等でおおわれたシリコン１１の表面をエッチン
グ等を用いて露出させる。次に、シリコン１１が露出し
た面に金属膜１２を蒸着した後、常法の熱処理を行うこ
とにより金属シリサイド１３を形成する。金属シリサイ
ド１３を形成した後、絶縁膜上に存在する不要な金属膜
はエッチングにより除去する。かかる金属シリサイドの
製造方法はＭＯＳトランジスタの製造において拡散抵抗
を低減するために用いられるサリサイドとよばれるプロ
セスに相当するもので、半導体の製造において一般的に
用いられる技術である。かかる既存の技術を用いて金属
シリサイド１３を製造することにより、赤外線検出器が
低コストにて生産できる。従来の赤外線検出器にても、
ＰＮ接合ダイオード１０２と金属配線１０６の界面に金
属シリサイド層１１０が形成される場合があるが、これ
はシリコン１０２と金属膜配線１０６間のコンタクト抵
抗値を低減し、コンタクト部で発生するノイズを抑える
ことを目的としたものであり、本願発明のような、金属
シリサイド配線６のみで配線を行うことにより金属シリ
サイド上の金属配線及び金属配線とシリコン膜との間の
絶縁膜を不要とし、熱コンダクタンス、熱容量を同時に
低減することを目的とするものとは異なるものである。
なお、かかる金属シリサイド配線６の抵抗値は金属シリ
サイドを形成する金属材料若しくはシリコン層の厚みの
変更によっても制御が可能であることはいうまでもな
い。
【００２１】図８（ａ）は順バイアスとなるＰＮ接合１
４と逆バイアスになるＮＰ接合１５が連続的に組み合わ
された場合の各接合間の接続方法を示す図である。即
ち、ＰＮＰＮ・・・のような繰返しパターン１６を形成
し、逆バイアスとなるＮＰ接続１５の部分のシリコン表
面を露出させ、金属膜を付着することにより金属シリサ
イド配線１７を形成し電気的にショートさせることで各
ダイオードを順バイアスとし、直列接続とすることがで
きる。図８（ａ）に示した構成においては、かかる繰返
しパターン１６を支持梁内に形成された金属配線１８に
て半導体基板内に形成された回路と接続している。
４と逆バイアスになるＮＰ接合１５が連続的に組み合わ
された場合の各接合間の接続方法を示す図である。即
ち、ＰＮＰＮ・・・のような繰返しパターン１６を形成
し、逆バイアスとなるＮＰ接続１５の部分のシリコン表
面を露出させ、金属膜を付着することにより金属シリサ
イド配線１７を形成し電気的にショートさせることで各
ダイオードを順バイアスとし、直列接続とすることがで
きる。図８（ａ）に示した構成においては、かかる繰返
しパターン１６を支持梁内に形成された金属配線１８に
て半導体基板内に形成された回路と接続している。
【００２２】図８（ｂ）は、支持梁部に形成される配線
がＰＮ接合ダイオードを形成するシリコン膜で構成され
ている構成を示したもので、上述した方法と同様にして
シリコンを露出させて金属膜を付着させ金属シリサイド
配線１９を作成することによりＰＮ接合ダイオードと支
持梁配線をつなげる金属配線が不要となる。
がＰＮ接合ダイオードを形成するシリコン膜で構成され
ている構成を示したもので、上述した方法と同様にして
シリコンを露出させて金属膜を付着させ金属シリサイド
配線１９を作成することによりＰＮ接合ダイオードと支
持梁配線をつなげる金属配線が不要となる。
【００２３】なお、支持梁部の配線の電気抵抗値が高す
ぎるとＰＮ接合ダイオードの温度変化を十分に読み出す
ことができず感度が劣化するが、電気抵抗値が低すぎる
と一般に熱コンダクタンスが上昇するため感度が劣化す
る。そのため、本実施の形態においては支持梁部の配線
はシリコン膜の一部をシリサイド化させて作成すること
により、所定の熱コンダクタンスと電気抵抗値を得てい
る。
ぎるとＰＮ接合ダイオードの温度変化を十分に読み出す
ことができず感度が劣化するが、電気抵抗値が低すぎる
と一般に熱コンダクタンスが上昇するため感度が劣化す
る。そのため、本実施の形態においては支持梁部の配線
はシリコン膜の一部をシリサイド化させて作成すること
により、所定の熱コンダクタンスと電気抵抗値を得てい
る。
【００２４】実施の形態３
図９は本発明にかかる赤外線検出器の構成を説明する断
面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器におい
ては、半導体基板１には凹部４が設けられ、検知部１と
熱的に独立した構成にすることにより赤外線検出器の感
度向上が図られている。また、図１０に示したように、
配線等に用いられるシリコン膜は、金属２１と反応して
完全にシリサイド化するよう厚み調整されている。かか
る赤外線検出器においては、最初に形成されるシリコン
膜２０の膜厚によりシリサイド層２２の厚みが決定され
るため、所定の電気抵抗値と熱コンダクタンス特性が容
易に得られる。
面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器におい
ては、半導体基板１には凹部４が設けられ、検知部１と
熱的に独立した構成にすることにより赤外線検出器の感
度向上が図られている。また、図１０に示したように、
配線等に用いられるシリコン膜は、金属２１と反応して
完全にシリサイド化するよう厚み調整されている。かか
る赤外線検出器においては、最初に形成されるシリコン
膜２０の膜厚によりシリサイド層２２の厚みが決定され
るため、所定の電気抵抗値と熱コンダクタンス特性が容
易に得られる。
【００２５】実施の形態４
図１１は本発明にかかる赤外線検出器の構成を説明する
断面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器にお
いては、支持梁部の配線２３はシリコン薄膜のみで形成
されている。シリコン薄膜は例えばボロンを高濃度にド
ーピングすることにより抵抗値を低減することができる
が、金属シリサイド化した場合に比べると電気抵抗はや
や大きくなる。かかる実施の形態は、プロセスの簡略化
が可能で、低コスト化が図れるため、特にコスト低減を
課題とし配線の抵抗値が高いことが特に問題にはならな
いような赤外線検出器の場合に好適である。
断面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器にお
いては、支持梁部の配線２３はシリコン薄膜のみで形成
されている。シリコン薄膜は例えばボロンを高濃度にド
ーピングすることにより抵抗値を低減することができる
が、金属シリサイド化した場合に比べると電気抵抗はや
や大きくなる。かかる実施の形態は、プロセスの簡略化
が可能で、低コスト化が図れるため、特にコスト低減を
課題とし配線の抵抗値が高いことが特に問題にはならな
いような赤外線検出器の場合に好適である。
【００２６】実施の形態５
図１２は本発明にかかる赤外線検出器の構成を説明する
断面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器は、
配線２４に使用するシリコン膜厚とＰＮ接合ダイオード
部２５のシリコン膜厚とを変えたものである。かかる赤
外線検出器においては、配線２４は完全シリサイド化さ
れており、ＰＮ接合ダイオード２５においてはコンタク
トと配線を兼ねる領域がシリコン／シリサイドの二重構
造にて構成されている。ＰＮ接合ダイオード２５におけ
るコンタクトと配線を兼ねる部分においては、シリコン
の表面層をシリサイド化することにより、配線の低抵抗
化及びコンタクト抵抗の低抵抗化の２つの課題を同時に
解決することができる。また、かかる構成にすること
で、ＰＮ接合ダイオード部を構成するシリコンの膜厚と
支持梁部の配線の各々を最適に設定でき、デバイス特性
の調整が容易となる。
断面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器は、
配線２４に使用するシリコン膜厚とＰＮ接合ダイオード
部２５のシリコン膜厚とを変えたものである。かかる赤
外線検出器においては、配線２４は完全シリサイド化さ
れており、ＰＮ接合ダイオード２５においてはコンタク
トと配線を兼ねる領域がシリコン／シリサイドの二重構
造にて構成されている。ＰＮ接合ダイオード２５におけ
るコンタクトと配線を兼ねる部分においては、シリコン
の表面層をシリサイド化することにより、配線の低抵抗
化及びコンタクト抵抗の低抵抗化の２つの課題を同時に
解決することができる。また、かかる構成にすること
で、ＰＮ接合ダイオード部を構成するシリコンの膜厚と
支持梁部の配線の各々を最適に設定でき、デバイス特性
の調整が容易となる。
【００２７】実施の形態６
図１３は本発明にかかる赤外線検出器の構成を説明する
断面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器にお
いては、ＰＮ接合ダイオード部のシリコン膜厚を支持梁
部のシリコン膜厚と異なる厚みとすることで、それぞれ
の特性の要求値を満たすよう調整可能としたものであ
る。支持梁配線２８においては、あらかじめ必要な電気
抵抗値と熱コンダクタンス特性が得られるようにシリコ
ン膜厚が設定されるため、デバイス領域のシリコン膜厚
と異なる厚みを有しており、支持梁部の抵抗値が高くて
も問題とならないような用途に対しては、プロセスを簡
略化でき、低コスト化が図れ、好適である。図１４はか
かる赤外線検出器の製造方法を示す図で、ＳＯＩウエハ
３１はシリコン膜３２とシリコン基板３３にてシリコン
酸化膜３４をはさんだ構造を有している。シリコン膜３
２にはＰＮ接合ダイオードと支持梁が形成されるが、た
とえば、ＰＮ接合ダイオード部３５より支持梁部の配線
に用いるシリコン膜３６を薄膜化したい場合は、あらか
じめ支持梁部にて選択的酸化を行い選択的酸化膜３７を
形成する。この方法はＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of
Silicon）酸化と呼ばれる方法で、必要な場所を選択酸
化できるものである。この後、選択的酸化膜３７を全面
除去することで所定の箇所にて膜厚を任意に調整でき
る。
断面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器にお
いては、ＰＮ接合ダイオード部のシリコン膜厚を支持梁
部のシリコン膜厚と異なる厚みとすることで、それぞれ
の特性の要求値を満たすよう調整可能としたものであ
る。支持梁配線２８においては、あらかじめ必要な電気
抵抗値と熱コンダクタンス特性が得られるようにシリコ
ン膜厚が設定されるため、デバイス領域のシリコン膜厚
と異なる厚みを有しており、支持梁部の抵抗値が高くて
も問題とならないような用途に対しては、プロセスを簡
略化でき、低コスト化が図れ、好適である。図１４はか
かる赤外線検出器の製造方法を示す図で、ＳＯＩウエハ
３１はシリコン膜３２とシリコン基板３３にてシリコン
酸化膜３４をはさんだ構造を有している。シリコン膜３
２にはＰＮ接合ダイオードと支持梁が形成されるが、た
とえば、ＰＮ接合ダイオード部３５より支持梁部の配線
に用いるシリコン膜３６を薄膜化したい場合は、あらか
じめ支持梁部にて選択的酸化を行い選択的酸化膜３７を
形成する。この方法はＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of
Silicon）酸化と呼ばれる方法で、必要な場所を選択酸
化できるものである。この後、選択的酸化膜３７を全面
除去することで所定の箇所にて膜厚を任意に調整でき
る。
【００２８】実施の形態７
図１５は本発明にかかる赤外線検出器の製造方法を説明
する図の一例である。かかる赤外線検出器の製造方法に
おいては、配線およびＰＮ接合ダイオードに用いられる
領域以外に形成されたシリコン膜４１を、選択酸化法を
使って酸化し選択酸化膜４２を形成することで配線およ
びＰＮ接合ダイオードに用いられる領域を決定するもの
である。この方法はシリコン領域を決定するためにエッ
チングによってシリコン膜をパターニングする方法と比
べ、段差ができにくい利点があり、後工程で段差が原因
で発生するエッチング残りを防ぐことができるという特
徴を有する。この場合シリコンが不要な領域には選択酸
化膜４２が形成され、その厚さは配線およびＰＮ接合ダ
イオードに用いられる領域以外に形成されたシリコン膜
４１の２倍程度の厚みになるため配線およびＰＮ接合ダ
イオードに用いられる領域以外に形成されたシリコン膜
４１の厚みが大きいと支持梁を構成するシリコン膜及び
シリコン酸化膜の熱コンダクタンスと熱容量が増加して
しまう。このような場合には、図１６に示すような選択
酸化膜の処理を行うことにより配線およびＰＮ接合ダイ
オードの領域を決める選択酸化膜厚を低減することが、
熱コンダクタンス、熱容量ともに小さくすることが可能
で、さらに高感度で高速応答が可能な赤外線検出器が実
現できる。かかる選択酸化膜の形成方法は、図９にて開
示した方法と同じものであり、この方法を用いることに
より、シリコン層の厚さの個別調整が可能になり、ま
た、シリコン膜以外の検知部の構成要素であるシリコン
酸化膜の薄膜化も可能となる。
する図の一例である。かかる赤外線検出器の製造方法に
おいては、配線およびＰＮ接合ダイオードに用いられる
領域以外に形成されたシリコン膜４１を、選択酸化法を
使って酸化し選択酸化膜４２を形成することで配線およ
びＰＮ接合ダイオードに用いられる領域を決定するもの
である。この方法はシリコン領域を決定するためにエッ
チングによってシリコン膜をパターニングする方法と比
べ、段差ができにくい利点があり、後工程で段差が原因
で発生するエッチング残りを防ぐことができるという特
徴を有する。この場合シリコンが不要な領域には選択酸
化膜４２が形成され、その厚さは配線およびＰＮ接合ダ
イオードに用いられる領域以外に形成されたシリコン膜
４１の２倍程度の厚みになるため配線およびＰＮ接合ダ
イオードに用いられる領域以外に形成されたシリコン膜
４１の厚みが大きいと支持梁を構成するシリコン膜及び
シリコン酸化膜の熱コンダクタンスと熱容量が増加して
しまう。このような場合には、図１６に示すような選択
酸化膜の処理を行うことにより配線およびＰＮ接合ダイ
オードの領域を決める選択酸化膜厚を低減することが、
熱コンダクタンス、熱容量ともに小さくすることが可能
で、さらに高感度で高速応答が可能な赤外線検出器が実
現できる。かかる選択酸化膜の形成方法は、図９にて開
示した方法と同じものであり、この方法を用いることに
より、シリコン層の厚さの個別調整が可能になり、ま
た、シリコン膜以外の検知部の構成要素であるシリコン
酸化膜の薄膜化も可能となる。
【００２９】実施の形態８
図１７は本発明にかかる赤外線検出器の構成を説明する
断面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器にお
いては、図６及び図９から１３に示した構造と異なり、
赤外線の吸収部が無い場合を示したものである。かかる
赤外線検出器においては吸収部の熱容量が無いため、感
度は若干低下するが、熱応答性が向上する利点がある。
また熱応答性を吸収部が付いたものと同程度に設定した
場合には、熱コンダクタンスを低減することで感度を増
加させることも可能である。
断面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器にお
いては、図６及び図９から１３に示した構造と異なり、
赤外線の吸収部が無い場合を示したものである。かかる
赤外線検出器においては吸収部の熱容量が無いため、感
度は若干低下するが、熱応答性が向上する利点がある。
また熱応答性を吸収部が付いたものと同程度に設定した
場合には、熱コンダクタンスを低減することで感度を増
加させることも可能である。
【００３０】実施の形態９
図１８は本発明にかかる赤外線検出器の構成を説明する
断面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器は、
図６、図９から１３及び図１７に示した赤外線検出器と
異なり、熱電気変換手段を含み、シリコンおよび金属シ
リサイドのみで形成された検知部５１を、高い断熱特性
を保持する支持梁５２によりつり下げた構造を有したも
のである。支持梁５２には金属で形成された配線５３が
内包されている。かかる赤外線検出器においては、検知
部５１内には金属配線および層間絶縁膜が存在しないた
め低熱容量が実現でき、適当な熱伝導率と膜厚を有する
金属配線を用いることにより、低熱コンダクタンス化が
図れる。
断面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器は、
図６、図９から１３及び図１７に示した赤外線検出器と
異なり、熱電気変換手段を含み、シリコンおよび金属シ
リサイドのみで形成された検知部５１を、高い断熱特性
を保持する支持梁５２によりつり下げた構造を有したも
のである。支持梁５２には金属で形成された配線５３が
内包されている。かかる赤外線検出器においては、検知
部５１内には金属配線および層間絶縁膜が存在しないた
め低熱容量が実現でき、適当な熱伝導率と膜厚を有する
金属配線を用いることにより、低熱コンダクタンス化が
図れる。
【００３１】実施の形態１０
図１９は本発明にかかる赤外線検出器の構成を説明する
断面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器にお
いては、支持梁部の配線６１がシリサイドを使って形成
され、各熱電気変換手段を結ぶ配線６２は従来のように
金属と金属シリサイドで形成されている。かかる赤外線
検出器においては、感度を高めるために形成された赤外
線吸収体６３で発生した熱は熱的接続部６４を通して検
知部６５の温度を上昇させるが、この熱的接続部６４と
金属配線と検知部６５との電気的接続部６６とが共通化
されている。光電変換部には金属配線が形成されている
が赤外線吸収構造の一部になっているため余分な熱容量
の増加が無い。このため電気的導通部分がシリコンと金
属シリサイドのみで形成され、低熱コンダクタンス及び
低熱容量が同時に実現できる。
断面構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器にお
いては、支持梁部の配線６１がシリサイドを使って形成
され、各熱電気変換手段を結ぶ配線６２は従来のように
金属と金属シリサイドで形成されている。かかる赤外線
検出器においては、感度を高めるために形成された赤外
線吸収体６３で発生した熱は熱的接続部６４を通して検
知部６５の温度を上昇させるが、この熱的接続部６４と
金属配線と検知部６５との電気的接続部６６とが共通化
されている。光電変換部には金属配線が形成されている
が赤外線吸収構造の一部になっているため余分な熱容量
の増加が無い。このため電気的導通部分がシリコンと金
属シリサイドのみで形成され、低熱コンダクタンス及び
低熱容量が同時に実現できる。
【００３２】実施の形態１１
図２０は本発明にかかる赤外線検出器の構成を説明する
構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器は、ＮＰ
Ｎ接続したバイポーラトランジスタを機能エレメントと
して電気的導通部分がシリコンおよび金属シリサイドの
みで形成たものである。検知部に用いられる熱電気変換
手段としては、上述したようなＰＮ接合ダイオード以外
にもバイポーラ接合トランジスタや接合電界効果トラン
ジスタ（ＪＦＥＴ）、ＭＯＳ電界効果トランジスタ（Ｍ
ＯＳＦＥＴ）等の各種トランジスタを利用することがで
きる。シリコン薄膜に形成されるトランジスタは、例え
ば、特開平１１−２１８４４２に開示されたように、金
属配線とシリコン膜にて形成でき、かかるトランジスタ
を利用した赤外線検出器の作成が可能である。かかる金
属配線をシリコン膜やシリサイド層に適用した場合に
は、検出器の薄膜化が達成できるため、熱コンダクタン
スと熱容量の低減が可能となり、高感度化で高速応答が
可能な赤外線検出器が実現できる。かかる赤外線検出器
のように、シリコン薄膜の中に作成され、温度によって
その電気的特性が変化する熱電気変換手段を利用した熱
型赤外線検出器の電気的導通部分の一部に金属シリサイ
ド層を使用することで、熱容量を低減することができ
る。また、同時に熱コンダクタンスを低下させることも
可能なため、高速かつ高感度な赤外線検出器が実現でき
る。
構成説明図の一例である。かかる赤外線検出器は、ＮＰ
Ｎ接続したバイポーラトランジスタを機能エレメントと
して電気的導通部分がシリコンおよび金属シリサイドの
みで形成たものである。検知部に用いられる熱電気変換
手段としては、上述したようなＰＮ接合ダイオード以外
にもバイポーラ接合トランジスタや接合電界効果トラン
ジスタ（ＪＦＥＴ）、ＭＯＳ電界効果トランジスタ（Ｍ
ＯＳＦＥＴ）等の各種トランジスタを利用することがで
きる。シリコン薄膜に形成されるトランジスタは、例え
ば、特開平１１−２１８４４２に開示されたように、金
属配線とシリコン膜にて形成でき、かかるトランジスタ
を利用した赤外線検出器の作成が可能である。かかる金
属配線をシリコン膜やシリサイド層に適用した場合に
は、検出器の薄膜化が達成できるため、熱コンダクタン
スと熱容量の低減が可能となり、高感度化で高速応答が
可能な赤外線検出器が実現できる。かかる赤外線検出器
のように、シリコン薄膜の中に作成され、温度によって
その電気的特性が変化する熱電気変換手段を利用した熱
型赤外線検出器の電気的導通部分の一部に金属シリサイ
ド層を使用することで、熱容量を低減することができ
る。また、同時に熱コンダクタンスを低下させることも
可能なため、高速かつ高感度な赤外線検出器が実現でき
る。
【００３３】実施の形態１２
図２１は本発明にかかる赤外線検出器の構成を説明する
断面図の一例である。上述した実施の形態においてはｐ
ｎ接合ダイオードを熱電気変換手段として用いたが、本
実施の形態はｐｎ接合ダイオードの代わりにショットキ
ーバリアダイオードを使用するものである。上述のｐｎ
接合ダイオードを熱電気変換手段として用いた場合に
は、シリサイド配線とシリコン層の界面は高濃度にドー
パントが注入されオーミック接触が生じるが、シリサイ
ド配線２０１とシリコン層２０２との界面に、一定量以
上のドーパントを注入しない場合にはショットキー接続
が形成され、ダイオードとして機能することになる。こ
のショットキーバリアダイオードは、シリコン層の不純
物型およびシリサイドを適当に選択し、ショットキー障
壁を所定の高さにすることで、電気特性の温度依存性を
任意に調整できる。かかるシリサイド配線としては、例
えば、白金シリサイドやチタンシリサイドが代表例とし
て挙げられる。以上、本実施の形態の赤外線検出器にお
いては、シリサイド配線とシリコン層にて形成されるシ
ョットキーバリアダイオードを熱電気変換手段として利
用できるため、製造工程を簡略化でき、好適である。
断面図の一例である。上述した実施の形態においてはｐ
ｎ接合ダイオードを熱電気変換手段として用いたが、本
実施の形態はｐｎ接合ダイオードの代わりにショットキ
ーバリアダイオードを使用するものである。上述のｐｎ
接合ダイオードを熱電気変換手段として用いた場合に
は、シリサイド配線とシリコン層の界面は高濃度にドー
パントが注入されオーミック接触が生じるが、シリサイ
ド配線２０１とシリコン層２０２との界面に、一定量以
上のドーパントを注入しない場合にはショットキー接続
が形成され、ダイオードとして機能することになる。こ
のショットキーバリアダイオードは、シリコン層の不純
物型およびシリサイドを適当に選択し、ショットキー障
壁を所定の高さにすることで、電気特性の温度依存性を
任意に調整できる。かかるシリサイド配線としては、例
えば、白金シリサイドやチタンシリサイドが代表例とし
て挙げられる。以上、本実施の形態の赤外線検出器にお
いては、シリサイド配線とシリコン層にて形成されるシ
ョットキーバリアダイオードを熱電気変換手段として利
用できるため、製造工程を簡略化でき、好適である。
【００３４】
【発明の効果】以上、本発明にかかる赤外線検出器によ
れば、半導体基板と、半導体基板上に所定間隔で中空状
態に配置、保持された単結晶シリコン薄膜と、単結晶シ
リコン薄膜内に各々埋め込み形成され、単結晶シリコン
薄膜に照射される赤外線により生じた熱を電気信号へ変
換しうる複数の熱電気変換手段と、単結晶シリコン薄膜
内に埋め込み形成され複数の熱電気変換手段間を電気的
に接続する第一の接続層と、熱電気変換手段から出力さ
れる電気信号を半導体基板に形成された配線に伝達する
第二の接続層とを備え、第一の接続層および第二の接続
層の少なくともどちらか一方がシリコン化合物にて構成
されているため、複数の熱電気変換手段を電気的に接続
する配線と熱電気変換手段から出力される電気信号を半
導体基板に伝達する配線の少なくともどちらか一方の熱
容量及び熱定数を低減することができ、その分熱コンダ
クタンスも低減可能となるため、高速かつ高感度な赤外
線検出器を実現することができる。
れば、半導体基板と、半導体基板上に所定間隔で中空状
態に配置、保持された単結晶シリコン薄膜と、単結晶シ
リコン薄膜内に各々埋め込み形成され、単結晶シリコン
薄膜に照射される赤外線により生じた熱を電気信号へ変
換しうる複数の熱電気変換手段と、単結晶シリコン薄膜
内に埋め込み形成され複数の熱電気変換手段間を電気的
に接続する第一の接続層と、熱電気変換手段から出力さ
れる電気信号を半導体基板に形成された配線に伝達する
第二の接続層とを備え、第一の接続層および第二の接続
層の少なくともどちらか一方がシリコン化合物にて構成
されているため、複数の熱電気変換手段を電気的に接続
する配線と熱電気変換手段から出力される電気信号を半
導体基板に伝達する配線の少なくともどちらか一方の熱
容量及び熱定数を低減することができ、その分熱コンダ
クタンスも低減可能となるため、高速かつ高感度な赤外
線検出器を実現することができる。
【００３５】かかる赤外線検出器によれば、複数の熱電
気変換手段が第一の接続層により直列接続された場合に
は、各検知部の感度が重畳され、さらに高速かつ高感度
な赤外線検出器を実現することができる。また、単結晶
シリコン薄膜が、支持梁にて半導体基板と中空状態に配
置、保持された場合には、半導体基板と検知部が熱的に
独立した配置となり、熱検出感度が向上し、好適であ
る。また、第二の接続層が支持梁内に埋め込み形成され
た場合には、熱電気変換手段と温度検出手段の接続にお
いて不要な金属配線が省かれるため、熱コンダクタン
ス、熱容量共に低減でき高速かつ高感度な赤外線検出器
が実現できる。さらに、第二の接続層が単結晶シリコン
薄膜と異なる厚みを有するように構成された場合には、
第一の接続層と第二の接続層の各々を各接続層に要求さ
れる特性に合わせた厚みとすることができ、好適であ
る。また、第二の接続層が第一の接続層と異なる材料に
て形成された場合には、第一の接続層と第二の接続層の
各々を各接続層に要求される特性に合わせた材料にて構
成することができ、好適である。
気変換手段が第一の接続層により直列接続された場合に
は、各検知部の感度が重畳され、さらに高速かつ高感度
な赤外線検出器を実現することができる。また、単結晶
シリコン薄膜が、支持梁にて半導体基板と中空状態に配
置、保持された場合には、半導体基板と検知部が熱的に
独立した配置となり、熱検出感度が向上し、好適であ
る。また、第二の接続層が支持梁内に埋め込み形成され
た場合には、熱電気変換手段と温度検出手段の接続にお
いて不要な金属配線が省かれるため、熱コンダクタン
ス、熱容量共に低減でき高速かつ高感度な赤外線検出器
が実現できる。さらに、第二の接続層が単結晶シリコン
薄膜と異なる厚みを有するように構成された場合には、
第一の接続層と第二の接続層の各々を各接続層に要求さ
れる特性に合わせた厚みとすることができ、好適であ
る。また、第二の接続層が第一の接続層と異なる材料に
て形成された場合には、第一の接続層と第二の接続層の
各々を各接続層に要求される特性に合わせた材料にて構
成することができ、好適である。
【００３６】かかる赤外線検出器によれば、単結晶シリ
コン薄膜の上部に配置され、支持柱により単結晶シリコ
ン薄膜に連結された赤外線の受光部を有した構成とした
場合には、照射される赤外線を効率的に受光することが
でき、高速かつ高感度な赤外線検出器が容易に実現でき
る。
コン薄膜の上部に配置され、支持柱により単結晶シリコ
ン薄膜に連結された赤外線の受光部を有した構成とした
場合には、照射される赤外線を効率的に受光することが
でき、高速かつ高感度な赤外線検出器が容易に実現でき
る。
【００３７】かかる赤外線検出器によれば、単結晶シリ
コン薄膜が、半導体基板表面に設けられた凹部の上に形
成された場合には、検知部が半導体基板から熱的な影響
を受けにくくなるために、熱検出感度が向上し、好適で
ある。また、かかるシリコン化合物が金属シリサイドで
構成された場合には、低熱コンダクタンスかつ低熱容量
の配線が容易に実現され、好ましい。
コン薄膜が、半導体基板表面に設けられた凹部の上に形
成された場合には、検知部が半導体基板から熱的な影響
を受けにくくなるために、熱検出感度が向上し、好適で
ある。また、かかるシリコン化合物が金属シリサイドで
構成された場合には、低熱コンダクタンスかつ低熱容量
の配線が容易に実現され、好ましい。
【００３８】かかる赤外線検出器によれば、熱電気変換
手段が、接合ダイオード、バイポーラトランジスタ、接
合電界効果トランジスタ、ＭＯＳトランジスタまたはシ
ョットキーバリアダイオードのいずれかまたはその組み
合わせにて形成された場合には、通常の半導体製造工程
を用いて熱電気変換手段を作成することができるため、
熱型赤外線検出器の製造工程を簡略化することができ、
高速かつ高感度な赤外線検出器を低コストかつ容易に得
ることができる。
手段が、接合ダイオード、バイポーラトランジスタ、接
合電界効果トランジスタ、ＭＯＳトランジスタまたはシ
ョットキーバリアダイオードのいずれかまたはその組み
合わせにて形成された場合には、通常の半導体製造工程
を用いて熱電気変換手段を作成することができるため、
熱型赤外線検出器の製造工程を簡略化することができ、
高速かつ高感度な赤外線検出器を低コストかつ容易に得
ることができる。
【図１】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す上
面図及び断面図である。
面図及び断面図である。
【図２】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す斜
視図である。
視図である。
【図３】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す斜
視図である。
視図である。
【図４】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す斜
視図である。
視図である。
【図５】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す上
面図である。
面図である。
【図６】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す断
面図である。
面図である。
【図７】 本発明にかかる赤外線検出器の製造方法を示
す図である。
す図である。
【図８】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す上
面図である。
面図である。
【図９】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す断
面図である。
面図である。
【図１０】 本発明にかかる赤外線検出器の製造方法を
示す図である。
示す図である。
【図１１】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す
断面図である。
断面図である。
【図１２】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す
断面図である。
断面図である。
【図１３】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す
断面図である。
断面図である。
【図１４】 本発明にかかる赤外線検出器の製造方法を
示す図である。
示す図である。
【図１５】 本発明にかかる赤外線検出器の製造方法を
示す図である。
示す図である。
【図１６】 本発明にかかる赤外線検出器の製造方法を
示す図である。
示す図である。
【図１７】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す
断面図である。
断面図である。
【図１８】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す
断面図である。
断面図である。
【図１９】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す
断面図である。
断面図である。
【図２０】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す
上面図である。
上面図である。
【図２１】 本発明にかかる赤外線検出器の構成を示す
上面図及び断面図である。
上面図及び断面図である。
【図２２】 従来の赤外線検出器の構成を示す断面図で
ある。
ある。
【図２３】 従来の赤外線検出器の構成を示す上面図で
ある。
ある。
【図２４】 従来の赤外線検出器の構成を示す上面図及
び断面図である。
び断面図である。
１ 検知部、２ ＰＮ接合ダイオード、３ 半導体基
板、４ 凹部、５ 支持梁、６ 金属シリサイド配線、
７ 支持梁配線、８ 赤外線吸収部、９ 回路配線、１
０ シリコン酸化膜、１１ シリコン、１２ 金属膜、
１３ 金属シリサイド、１４ ＰＮ接合ダイオード、１
５ ＮＰ接合ダイオード、１６ 繰返しパターン、１７
シリサイド、１８ 金属配線、１９ シリサイド、２
０ シリコン膜、２１ 金属、２２ シリサイド層、２
３ 配線、２４ 配線、２５ ＰＮ接合ダイオード部、
２６ シリコン膜、２７ シリコン酸化膜、２８ 配
線、３０ 支持柱、３１ ＳＯＩウエハ、３２ シリコ
ン膜、３３ シリコン基板、３４ シリコン酸化膜、３
５ ＰＮ接合ダイオード部、３６ シリコン膜、３７
選択的酸化膜、４１ シリコン膜、４２ 選択酸化膜、
５１ 検知部、５２ 支持梁、５３ 配線、６１ 配
線、６２ 配線、６３ 赤外線吸収体、６４ 熱的接続
部、６５ 検知部、６６ 電気的接続部、１００ 絶縁
物、１０１ 検知部、１０２ ＰＮ接合ダイオード、１
０３ 半導体基板、１０４ 凹部、１０５ 支持梁、１
０６ 金属配線、１０７ 金属配線、１０８ 吸収部、
１０９ 信号線、１１０ 金属シリサイド、１１１ 凸
部。
板、４ 凹部、５ 支持梁、６ 金属シリサイド配線、
７ 支持梁配線、８ 赤外線吸収部、９ 回路配線、１
０ シリコン酸化膜、１１ シリコン、１２ 金属膜、
１３ 金属シリサイド、１４ ＰＮ接合ダイオード、１
５ ＮＰ接合ダイオード、１６ 繰返しパターン、１７
シリサイド、１８ 金属配線、１９ シリサイド、２
０ シリコン膜、２１ 金属、２２ シリサイド層、２
３ 配線、２４ 配線、２５ ＰＮ接合ダイオード部、
２６ シリコン膜、２７ シリコン酸化膜、２８ 配
線、３０ 支持柱、３１ ＳＯＩウエハ、３２ シリコ
ン膜、３３ シリコン基板、３４ シリコン酸化膜、３
５ ＰＮ接合ダイオード部、３６ シリコン膜、３７
選択的酸化膜、４１ シリコン膜、４２ 選択酸化膜、
５１ 検知部、５２ 支持梁、５３ 配線、６１ 配
線、６２ 配線、６３ 赤外線吸収体、６４ 熱的接続
部、６５ 検知部、６６ 電気的接続部、１００ 絶縁
物、１０１ 検知部、１０２ ＰＮ接合ダイオード、１
０３ 半導体基板、１０４ 凹部、１０５ 支持梁、１
０６ 金属配線、１０７ 金属配線、１０８ 吸収部、
１０９ 信号線、１１０ 金属シリサイド、１１１ 凸
部。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｈ０１Ｌ 35/32 Ａ
31/10 35/34
35/32 27/14 Ｋ
35/34 31/10 Ａ
Ｆターム(参考） 2G065 AA11 AB02 BA14 BA34 BE08
CA13 DA20
2G066 BA55 BB09 CA02
4M118 AA01 AB01 BA06 BA30 CA03
CA06 CA09 CA15 CA23 GA10
5F049 MA02 NA03 NB05 RA02 SS03
WA01
Claims (10)
- 【請求項１】 半導体基板と、 当該半導体基板上に所定間隔で中空状態に配置、保持さ
れた単結晶シリコン薄膜と、 当該単結晶シリコン薄膜内に各々埋め込み形成され、前
記単結晶シリコン薄膜に照射される赤外線により生じた
熱を電気信号へ変換しうる複数の熱電気変換手段と、 前記単結晶シリコン薄膜内に埋め込み形成され前記複数
の熱電気変換手段間を電気的に接続する第一の接続層
と、 前記熱電気変換手段から出力される電気信号を前記半導
体基板に形成された配線に伝達する第二の接続層とを備
え、前記第一の接続層および前記第二の接続層の少なく
ともどちらか一方がシリコン化合物にて構成されてなる
赤外線検出器。 - 【請求項２】 前記複数の熱電気変換手段が前記第一の
接続層により直列接続されてなる請求項１に記載の赤外
線検出器。 - 【請求項３】 前記単結晶シリコン薄膜が、支持梁にて
前記半導体基板と中空状態に配置、保持されてなる請求
項１または２に記載の赤外線検出器。 - 【請求項４】 前記第二の接続層が前記支持梁内に埋め
込み形成されてなる請求項３に記載の赤外線検出器。 - 【請求項５】 前記第二の接続層が前記単結晶シリコン
薄膜と異なる厚みを有してなる請求項１から４のいずれ
かに記載の赤外線検出器。 - 【請求項６】 前記第二の接続層が前記第一の接続層と
異なる材料にて形成されてなる請求項１から５のいずれ
かに記載の赤外線検出器。 - 【請求項７】 前記単結晶シリコン薄膜の上部に配置さ
れ、支持柱により前記単結晶シリコン薄膜に連結された
前記赤外線の受光部を有してなる請求項１から６のいず
れかに記載の赤外線検出器。 - 【請求項８】 前記単結晶シリコン薄膜が、前記半導体
基板表面に設けられた凹部の上に形成されてなる請求項
１から７のいずれかに記載の赤外線検出器。 - 【請求項９】 前記シリコン化合物が金属シリサイドに
て形成されてなる請求項１から８のいずれかに記載の赤
外線検出器。 - 【請求項１０】 前記熱電気変換手段が、接合ダイオー
ド、バイポーラトランジスタ、接合電界効果トランジス
タ、ＭＯＳトランジスタまたはショットキーバリアダイ
オードのいずれかまたはその組み合わせにて形成された
ことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の赤
外線検出器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002043343A JP3959480B2 (ja) | 2001-06-15 | 2002-02-20 | 赤外線検出器 |
| US10/128,570 US6777682B2 (en) | 2001-06-15 | 2002-04-24 | Infrared detector |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001181719 | 2001-06-15 | ||
| JP2001-181719 | 2001-06-15 | ||
| JP2002043343A JP3959480B2 (ja) | 2001-06-15 | 2002-02-20 | 赤外線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003065842A true JP2003065842A (ja) | 2003-03-05 |
| JP3959480B2 JP3959480B2 (ja) | 2007-08-15 |
Family
ID=26617001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002043343A Expired - Lifetime JP3959480B2 (ja) | 2001-06-15 | 2002-02-20 | 赤外線検出器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6777682B2 (ja) |
| JP (1) | JP3959480B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2008531997A (ja) * | 2005-02-25 | 2008-08-14 | リッディアルド，ケビン | マイクロボロメータ赤外線セキュリティ・センサ |
| JP2008204978A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Mitsubishi Electric Corp | 撮像素子 |
| JP2009139111A (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Toyota Central R&D Labs Inc | 熱型赤外線センサ、及び熱型赤外線イメージセンサ |
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| US8212214B2 (en) | 2008-09-25 | 2012-07-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state imaging element |
| JP2012127881A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線センサおよび赤外線センサアレイ |
| CN102564602A (zh) * | 2010-12-22 | 2012-07-11 | 精工爱普生株式会社 | 热式光检测器及其制造方法、热式光检测装置、电子设备 |
| JP2012132831A (ja) * | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Seiko Epson Corp | 熱型光検出器、熱型光検出装置、電子機器および熱型光検出器の製造方法 |
| JP2012137366A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Seiko Epson Corp | 熱型光検出器、熱型光検出装置、電子機器および熱型光検出器の製造方法 |
| JP2012137365A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Seiko Epson Corp | 熱型光検出器、熱型光検出装置、電子機器および熱型光検出器の製造方法 |
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