JP2006170945A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of detecting uniformly an infrared ray with high sensitivity, as the semiconductor device for detecting the infrared ray, and capable of restraining a manufacturing cost, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: This semiconductor device 50 has an infrared absorption part 5 for absorbing the infrared ray emitted from a measuring object, and a temperature detecting part 6 for detecting a temperature change of the infrared absorption part 5. A cavity part 3 is formed to separate thermally a thermal separation area 1 formed with the temperature detecting part 6 from a silicon substrate 2, in an under side of the temperature detecting part 6, and the cavity part 3 is formed into a substantially uniform height. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、赤外線を検知することによって測定対象物の温度を検知する半導体装置およびその製造方法に関し、特に、10μm程度の波長の赤外線を複数の検知部で検知する赤外線イメージセンサとして構成された半導体装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device that detects the temperature of an object to be measured by detecting infrared rays, and a manufacturing method thereof, and more particularly, a semiconductor configured as an infrared image sensor that detects infrared rays having a wavelength of about 10 μm by a plurality of detection units. The present invention relates to an apparatus and a manufacturing method thereof.

従来、測定対象物の熱を検知する赤外線イメージセンサ(単に「赤外線センサ」ともいう)としては量子型のものと熱型のものとが知られている。量子型の赤外線イメージセンサは、比較的感度が高く、応答速度も速いという利点を有しているが、その反面、熱雑音が大きく、そのためシステムを冷却しないと使用できないという課題がある。これは、システムに冷却手段を設ける必要があることを意味し、その結果、システムの製造コストの上昇を招くこととなる。   Conventionally, a quantum type and a thermal type are known as infrared image sensors (also simply referred to as “infrared sensors”) for detecting heat of a measurement object. Quantum infrared image sensors have the advantages of relatively high sensitivity and fast response speed, but on the other hand, they have a large thermal noise, and there is a problem that they cannot be used unless the system is cooled. This means that it is necessary to provide cooling means in the system, and as a result, the manufacturing cost of the system increases.

一方、熱型のイメージセンサは、さらに分類すると、代表的な物としてサーミスタタイプ、ボロメータタイプ、焦電タイプ、および熱起電力タイプがある。これらのうち、サーミスタタイプおよびボロメータタイプは、通常の半導体製造プロセス、特にシリコンプロセスを利用して製造しやすく、また、他のタイプと比較して、安価に製造することができると共に、検知回路、読出し回路などの電気的回路を含めて1チップ化するのに有利であることから、近年、その開発が進んでいる。   On the other hand, thermal image sensors can be further classified into a thermistor type, a bolometer type, a pyroelectric type, and a thermoelectromotive force type. Among these, the thermistor type and bolometer type are easy to manufacture using a normal semiconductor manufacturing process, particularly a silicon process, and can be manufactured at a lower cost than other types, and the detection circuit, In recent years, the development has been progressing because it is advantageous for forming a single chip including an electric circuit such as a readout circuit.

次に、赤外線センサによる温度検知原理等について簡単に説明する。通常、あらゆる物体は、絶対零度以上の条件において所定の波長の赤外線を放射しており、黒体(入射する放射熱を全部吸収して何も反射しない理想的物体)と熱放射との関係はプランクの放射則で決められる。黒体ではない物体においても、放射エネルギーに対して所定の放射率(例えば人間の皮膚の放射率は0.98程度)を乗じればよい。人間の場合、体温を36℃とすると放射される赤外線は3〜60μm程度の波長分布となり、そのうち8〜14μmの波長が約半分を占めている。   Next, the principle of temperature detection using an infrared sensor will be briefly described. Normally, every object emits infrared light of a predetermined wavelength under conditions of absolute zero or higher, and the relationship between a black body (an ideal object that absorbs all incident radiant heat and reflects nothing) and thermal radiation is Determined by Planck's radiation law. Even for an object that is not a black body, the radiant energy may be multiplied by a predetermined emissivity (for example, the emissivity of human skin is about 0.98). In the case of human beings, when the body temperature is set to 36 ° C., the emitted infrared light has a wavelength distribution of about 3 to 60 μm, of which about 8 to 14 μm occupies about half.

赤外線を検知するための赤外線センサは、一般に、赤外線を吸収することによって温度が上昇する赤外線吸収部と、その赤外線吸収部の温度変化を電気的信号に変換して出力する温度検知部とを有している。そして、赤外線の強度は微弱であるため、その赤外線を良好に検知するためには、上記赤外線吸収部および温度検知部(これらをまとめて「センサ部」ということもある)を、他の構造部(例えばシリコン基板)から熱的に分離すると共に、僅かな赤外線の入射によっても容易に温度が上昇するようにセンサ部の熱容量が小さいことがセンサの感度を向上させるうえで望ましい。さらには、赤外線吸収部および温度検知部の物理定数によって定まる、センサ部における熱流の均一性も重要である。   Infrared sensors for detecting infrared rays generally have an infrared absorbing portion that increases in temperature by absorbing infrared rays, and a temperature detecting portion that converts a temperature change of the infrared absorbing portion into an electrical signal and outputs the electrical signal. is doing. And since the intensity | strength of infrared rays is weak, in order to detect the infrared rays favorably, the said infrared absorption part and temperature detection part (these may be collectively called "sensor part") are other structure parts. In order to improve the sensitivity of the sensor, it is desirable that the heat capacity of the sensor unit be small so that the temperature rises easily even when a small amount of infrared light is incident, while being thermally separated from the silicon substrate (for example, a silicon substrate). Furthermore, the uniformity of heat flow in the sensor unit, which is determined by the physical constants of the infrared absorption unit and the temperature detection unit, is also important.

図4は、特許文献1に開示された赤外線センサの一例であり、1つの画素分の構成を示している。図4の赤外線センサは、シリコン基板1上に形成された温度検出部300と、接続柱140を介して温度検出部300に接続された赤外線吸収部130とを有している。赤外線吸収部130は入射した赤外線を吸収することによって温度が上昇するようになっており、その温度変化は、接続柱140を介して温度検出部300に伝わり、温度検出部300によりその温度変化は電気的信号に変換され出力される。図4の赤外線センサでは、また、温度検出部300の下にエッチングによって形成された空洞部200が形成されており、これにより、温度検出部300とシリコン基板1との間の熱的分離が実現されている。   FIG. 4 is an example of an infrared sensor disclosed in Patent Document 1, and shows a configuration for one pixel. The infrared sensor shown in FIG. 4 includes a temperature detection unit 300 formed on the silicon substrate 1 and an infrared absorption unit 130 connected to the temperature detection unit 300 via a connection column 140. The infrared absorber 130 absorbs incident infrared rays so that the temperature rises. The temperature change is transmitted to the temperature detector 300 via the connection pillar 140, and the temperature change is caused by the temperature detector 300. It is converted into an electrical signal and output. In the infrared sensor of FIG. 4, a cavity 200 formed by etching is formed below the temperature detection unit 300, thereby realizing thermal separation between the temperature detection unit 300 and the silicon substrate 1. Has been.

図5は、特許文献2に開示された赤外線センサの一例を示しており、赤外線センサの空洞部200は、反応性ガスを用いてシリコン基板1を等方的にエッチングして形成されたものである。空洞部200の両端には、空洞部200の形状を制御するためのストッパー190が設けられている。   FIG. 5 shows an example of the infrared sensor disclosed in Patent Document 2, and the cavity 200 of the infrared sensor is formed by isotropically etching the silicon substrate 1 using a reactive gas. is there. At both ends of the cavity portion 200, stoppers 190 for controlling the shape of the cavity portion 200 are provided.

図6は、特許文献3に開示された赤外線センサの一例を示しており、赤外線吸収部として金属黒136を有し、温度検知部として熱電素子304を有している。また、それらを熱的に分離するための構造部として、熱電素子304の下方には、シリコン基板1を部分的に多孔質化した多孔質部201が形成されている。
特開平10−209418号公報 国際公開99/31471号パンフレット 特開平9−14579号公報
FIG. 6 shows an example of an infrared sensor disclosed in Patent Document 3, which has a metal black 136 as an infrared absorption part and a thermoelectric element 304 as a temperature detection part. In addition, as a structure portion for thermally separating them, a porous portion 201 in which the silicon substrate 1 is partially made porous is formed below the thermoelectric element 304.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-209418 WO99 / 31471 pamphlet Japanese Patent Laid-Open No. 9-14579

上述したような熱型の赤外線センサには、高感度化および感度の均一性の向上が求められ、また、製造コストを抑えることも求められている。図4に示した構成では、シリコンの面方位に対する異方性エッチング手法により空洞部200を中心部より対称的に形成するため、エッチング形状の制御性が比較的悪く、大きさあるいは形状が均一な空洞部を形成するのが困難である。また、構造的に、画素を小さく形成するのが難しいことからセンサの小型化に不利である。さらに、図4のような構成では熱流が不均一となりやすく、その結果、それぞれ画素における出力にばらつきが生じやすい。   The thermal infrared sensor as described above is required to have higher sensitivity and improved uniformity of sensitivity, and to reduce manufacturing costs. In the configuration shown in FIG. 4, since the cavity 200 is formed symmetrically from the center by anisotropic etching with respect to the silicon surface orientation, the controllability of the etching shape is relatively poor and the size or shape is uniform. It is difficult to form the cavity. Moreover, it is difficult to reduce the size of the sensor because it is difficult to form a small pixel structurally. Furthermore, in the configuration as shown in FIG. 4, the heat flow tends to be non-uniform, and as a result, the output of each pixel tends to vary.

次に、図5の構成では、ストッパー190によって空洞部200の形状が規定される、すなわち、制御性の高いフォトリソグラフィー技術によって形状が規定されるため、空洞部形状を良好に制御できるものの、そのためには複雑な工程を必要とする。さらに、図5の構成では、シリコン基板1としてSOI(Silicon on Insulator)基板を使用しなければならず、これは製造コストの上昇につながる。   Next, in the configuration of FIG. 5, the shape of the cavity portion 200 is defined by the stopper 190, that is, the shape is defined by a highly controllable photolithography technique, so that the cavity portion shape can be controlled well. Requires a complicated process. Further, in the configuration of FIG. 5, an SOI (Silicon on Insulator) substrate must be used as the silicon substrate 1, which leads to an increase in manufacturing cost.

また、図4および図5の構成においてはいずれも、空洞部形状は中心部より対称的なエッチングにより決定されるため、画素の端部側までエッチングした場合、その中央部のエッチング深さが深くなる一方で画素の端部ではエッチング深さは浅くなる。このような形状では、熱が比較的逃げやすいため、感度の低下を招くこととなる。   In both the configurations of FIGS. 4 and 5, the shape of the cavity is determined by symmetric etching from the center, so that when etching is performed up to the pixel end, the etching depth at the center is deep. On the other hand, the etching depth is shallow at the end of the pixel. In such a shape, since heat is relatively easy to escape, the sensitivity is lowered.

図6の構成は、SOI基板を使用する必要がないことから製造コストを抑えることができる点で有利であるが、多孔質部201は空洞部と比較すると熱抵抗が小さく、また、開口部上に単結晶領域が存在しないことから、開口率を高めたまま検知部を単結晶シリコン上に形成することができないという問題もある。   The configuration of FIG. 6 is advantageous in that the manufacturing cost can be reduced because it is not necessary to use an SOI substrate. However, the porous portion 201 has a lower thermal resistance than the hollow portion, and is also on the opening. In addition, since there is no single crystal region, there is a problem in that the detection portion cannot be formed on the single crystal silicon while increasing the aperture ratio.

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、赤外線を検知する半導体装置(赤外線検出装置)として、赤外線を高感度かつ均一的に検知することができ、しかも製造コストを抑えることができる半導体装置およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to detect infrared rays with high sensitivity and uniformity as a semiconductor device (infrared detection device) that detects infrared rays, and to manufacture the semiconductor device. An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can reduce costs.

上記目的を達成するため本発明の半導体装置は、測定対象物から放射された赤外線を吸収する赤外線吸収部材と、半導体基板上に形成され、前記赤外線吸収部材の温度変化を検知する温度検知部とを有する半導体装置において、前記半導体基板は前記温度検知部の下方に空洞部を有し、かつ、前記空洞部はほぼ均一な高さに形成されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention includes an infrared absorbing member that absorbs infrared rays emitted from an object to be measured, and a temperature detector that is formed on a semiconductor substrate and detects a temperature change of the infrared absorbing member. In the semiconductor device, the semiconductor substrate has a cavity below the temperature detection unit, and the cavity is formed to have a substantially uniform height.

また、このような本発明の半導体装置は、測定対象物から放射された赤外線を吸収する赤外線吸収部材と、半導体基板上に形成され、前記赤外線吸収部材の温度変化を検知する温度検知部と有する半導体装置を製造する方法であって、前記半導体基板の内部に、選択的に除去可能な犠牲層を部分的に形成する工程と、前記犠牲層の上方の領域に前記温度検知部を形成する工程と、前記温度検知部より上方に前記赤外線吸収部材を形成する工程と前記半導体基板の表面側から前記犠牲層まで達するコンタクトホールを形成すると共に、前記コンタクトホールを介して前記犠牲層を除去することで前記半導体基板内に空洞部を形成する工程とを有する、本発明による半導体装置の製造方法で製造することができる。   Moreover, such a semiconductor device of the present invention has an infrared absorbing member that absorbs infrared rays radiated from an object to be measured, and a temperature detector that is formed on a semiconductor substrate and detects a temperature change of the infrared absorbing member. A method of manufacturing a semiconductor device, the step of partially forming a selectively removable sacrificial layer inside the semiconductor substrate, and the step of forming the temperature detector in a region above the sacrificial layer And forming the infrared absorbing member above the temperature detection unit, forming a contact hole reaching the sacrificial layer from the surface side of the semiconductor substrate, and removing the sacrificial layer through the contact hole And a step of forming a cavity in the semiconductor substrate. The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention can be used.

また他にも、本発明による半導体装置の製造方法は、測定対象物から放射された赤外線を吸収する赤外線吸収部材と、半導体基板上に形成され、前記赤外線吸収部材の温度変化を検知する温度検知部と有する半導体装置を製造する方法であって、前記半導体基板の表面近傍を部分的に多孔質化して多孔質部を形成する工程と、前記多孔質部を覆うように前記半導体基板表面にエピタキシャル単結晶半導体層を形成する工程と、前記エピタキシャル単結晶半導体層上であって、前記多孔質部の上方の領域に前記温度検知部を形成する工程と、前記温度検知部より上方に前記赤外線吸収部材を形成する工程と、前記多孔質部を除去することで空洞部を形成する工程とを有するものであってもよい。   In addition, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes an infrared absorbing member that absorbs infrared rays emitted from a measurement object, and a temperature detection that is formed on the semiconductor substrate and detects a temperature change of the infrared absorbing member. A method of manufacturing a semiconductor device having a portion, wherein a step of forming a porous portion by partially making the vicinity of the surface of the semiconductor substrate porous and epitaxially forming the surface of the semiconductor substrate so as to cover the porous portion A step of forming a single crystal semiconductor layer; a step of forming the temperature detector on the epitaxial single crystal semiconductor layer above the porous portion; and the infrared absorption above the temperature detector. You may have the process of forming a member, and the process of forming a cavity part by removing the said porous part.

本発明の半導体装置によれば、温度検知部の下方に、その高さがほぼ均一に形成された空洞部が形成されているため、温度検知部が熱的に分離される効果として赤外線を高感度に検知でき、また、空洞部の高さがほぼ均一となっている効果として赤外線を均一的に検知することができる。しかも、本発明の半導体装置はSOI基板を利用せずに製造可能であるため、製造コストを抑えることができる。本発明の半導最撮像装置の製造方法によれば、比較的簡便な工程で、上記本発明の半導体装置を良好に製造することができ、また、SOI基板を利用するものでないことから製造コストを抑えることができる。   According to the semiconductor device of the present invention, since the cavity having a substantially uniform height is formed below the temperature detection unit, infrared rays are increased as an effect of thermally separating the temperature detection unit. Sensitivity can be detected, and infrared rays can be detected uniformly as an effect that the height of the cavity is substantially uniform. Moreover, since the semiconductor device of the present invention can be manufactured without using an SOI substrate, the manufacturing cost can be reduced. According to the method for manufacturing a semiconductor image pickup device of the present invention, the semiconductor device of the present invention can be satisfactorily manufactured by a relatively simple process, and the manufacturing cost is not required because the SOI substrate is not used. Can be suppressed.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の半導体装置の構成を示す図であり、半導体装置のうち1つの画素に対応する領域を示している。なお、以下の説明で用いる「半導体撮像装置」という用語は、本発明の半導体装置を特に限定するものではない。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the semiconductor device according to the first embodiment, and illustrates a region corresponding to one pixel in the semiconductor device. Note that the term “semiconductor imaging device” used in the following description does not particularly limit the semiconductor device of the present invention.

図1に示すように、半導体撮像装置50は、シリコン基板2と、シリコン基板2上に形成された温度検知部6と、シリコン基板2の最表面側に形成された赤外線吸収層5とを有しており、測定対象物から放射された赤外線を赤外線吸収層5で吸収することで、赤外線吸収層5の温度が上昇し、その温度変化を温度検知部6で検知して電気的信号として出力するイメージセンサである。   As shown in FIG. 1, the semiconductor imaging device 50 includes a silicon substrate 2, a temperature detection unit 6 formed on the silicon substrate 2, and an infrared absorption layer 5 formed on the outermost surface side of the silicon substrate 2. Infrared radiated from the object to be measured is absorbed by the infrared absorption layer 5 to increase the temperature of the infrared absorption layer 5, and the temperature change is detected by the temperature detector 6 and output as an electrical signal. It is an image sensor.

シリコン基板2は、例えばP型(高密度のP+型)の単結晶シリコンからなる基板であって、本実施形態においてはその表面付近の一部が単結晶層4となっている。シリコン基板2はその内部に空洞部3を有している。空洞部3は、少なくとも温度検知部6の下方の領域を含むような大きさで形成されており、またその高さはほぼ均一となっている。具体的には、空洞部3の天面および底面は、互いに平行であって、かつ、基板表面に対しても平行に形成されている。空洞部3の高さは、半導体撮像装置50によって検知される波長8〜14μmの1/4程度(例えば3μm)とすることが好ましく、これにより、温度検知部6による検知効率が向上する。空洞部3の片側には、空洞部3を形成するために利用されたコンタクトホール11が設けられており、これにより、空洞部3はコンタクトホール11を介して外気と連通した状態となっている。   The silicon substrate 2 is a substrate made of, for example, P-type (high-density P + -type) single crystal silicon. In the present embodiment, a portion near the surface of the silicon substrate 2 is a single crystal layer 4. The silicon substrate 2 has a cavity 3 therein. The cavity 3 is formed in such a size as to include at least a region below the temperature detection unit 6 and has a substantially uniform height. Specifically, the top surface and the bottom surface of the cavity 3 are formed in parallel to each other and in parallel to the substrate surface. The height of the cavity 3 is preferably about ¼ (for example, 3 μm) of the wavelength of 8 to 14 μm detected by the semiconductor imaging device 50, thereby improving the detection efficiency of the temperature detector 6. A contact hole 11 used to form the cavity 3 is provided on one side of the cavity 3, so that the cavity 3 is in communication with the outside air via the contact hole 11. .

なお、本明細書において空洞部3の「高さ」とは、空洞部3における底面から天面までの距離を意味する。また、その高さが「ほぼ均一」とは、ある高さ寸法(例えば3μm)に対して±5%程度(この場合は0.15μm程度)の誤差を含むことを意味する。   In the present specification, the “height” of the cavity 3 means the distance from the bottom surface to the top surface of the cavity 3. Further, the phrase “substantially uniform” means that an error of about ± 5% (in this case, about 0.15 μm) is included with respect to a certain height dimension (for example, 3 μm).

温度検知部6は、空洞部3によって熱的に分離された熱的分離領域1に形成され、より具体的には単結晶層4上に形成されている。温度検知部6は、例えば、PNダイオードおよび抵抗体などで構成され、温度変化を電気的信号として出力する機能を有している。このような温度検知部6としては、特に限定されるものではないが、サーミスタタイプ、ボロメータタイプ、焦電タイプ、または熱電対タイプ等を利用することができる。温度検知部6から出力された電気的信号は、基板表面に形成された信号処理回路9を介して外部に出力されるようになっている。また、温度検知部6および信号処理回路9はいずれも、フィールド酸化膜10同士の間の素子形成領域に形成されており、温度検知部6と信号処理回路9のそれぞれの上には、絶縁層7が形成されている。なお、検知用の回路は、より具体的には、順方向電流が一定となるような定電流原を用いた電圧読み出し方式のものであってもよい。   The temperature detector 6 is formed in the thermal isolation region 1 that is thermally isolated by the cavity 3, and more specifically, is formed on the single crystal layer 4. The temperature detection unit 6 is composed of, for example, a PN diode and a resistor, and has a function of outputting a temperature change as an electrical signal. The temperature detector 6 is not particularly limited, and a thermistor type, a bolometer type, a pyroelectric type, a thermocouple type, or the like can be used. The electrical signal output from the temperature detector 6 is output to the outside through a signal processing circuit 9 formed on the substrate surface. The temperature detection unit 6 and the signal processing circuit 9 are both formed in an element formation region between the field oxide films 10, and an insulating layer is formed on each of the temperature detection unit 6 and the signal processing circuit 9. 7 is formed. More specifically, the detection circuit may be of a voltage reading type using a constant current source in which the forward current is constant.

赤外線吸層5は、温度検知部6および信号処理回路9を覆うようにして絶縁層7上に形成されている。接続部8、すなわち絶縁層7が形成されていない領域では、赤外線吸収層5は直接シリコン基板2の表面に接しており、赤外線吸収層5の熱が、この接続部8を介してシリコン基板2に伝わり、シリコン基板2から温度検知部6に伝わるようになっている。接続部8は比較的大きく形成されていることが好ましく、これにより、赤外線吸収層5とシリコン基板2との接触面積が大きくなり、赤外線吸収層5の熱がシリコン基板2に効率よく伝わるようになる。   The infrared absorbing layer 5 is formed on the insulating layer 7 so as to cover the temperature detection unit 6 and the signal processing circuit 9. In the connection portion 8, that is, in the region where the insulating layer 7 is not formed, the infrared absorption layer 5 is in direct contact with the surface of the silicon substrate 2, and the heat of the infrared absorption layer 5 is transmitted through the connection portion 8 to the silicon substrate 2. And is transmitted from the silicon substrate 2 to the temperature detector 6. The connecting portion 8 is preferably formed to be relatively large, so that the contact area between the infrared absorption layer 5 and the silicon substrate 2 is increased, and heat of the infrared absorption layer 5 is efficiently transmitted to the silicon substrate 2. Become.

なお、赤外線吸収層5は、半導体撮像素子50を上面側から平面的に見たときに、各画素ごとに分離されていることが好ましい。これにより、温度検知部6は、画素ごとの温度を、隣接する他の画素からの影響を受けることなく良好に検知できるものとなる。また、赤外線吸収層5の材質は、赤外線を吸収した際に部材の温度が上昇するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、金黒膜、Ti、VO、TiN、酸化バナジウム、アモルファスシリコン(無定形)、ポリシリコン(多結晶)、単結晶シリコン等であってもよい。また、上述のように、接続部8は赤外線吸収層5からの熱が通る部分であり、この熱がシリコン基板2の内部に逃げるのを抑えるためには、空洞部3が、接続部8の下方にも存在していることが好ましい。   The infrared absorption layer 5 is preferably separated for each pixel when the semiconductor imaging device 50 is viewed in plan view from the upper surface side. Thereby, the temperature detection part 6 can detect the temperature for every pixel satisfactorily without being influenced by other adjacent pixels. The material of the infrared absorption layer 5 is not particularly limited as long as the temperature of the member rises when absorbing infrared rays. For example, gold black film, Ti, VO, TiN, vanadium oxide, It may be amorphous silicon (amorphous), polysilicon (polycrystal), single crystal silicon, or the like. Further, as described above, the connection portion 8 is a portion through which the heat from the infrared absorption layer 5 passes. In order to prevent the heat from escaping into the silicon substrate 2, the cavity portion 3 is connected to the connection portion 8. It is preferable that it exists also below.

次に、図1の半導体撮像装置50の製造方法について図2を参照して説明する。図2は、本実施形態の半導体装置を製造する工程を示す工程図である。   Next, a method for manufacturing the semiconductor imaging device 50 of FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a process diagram showing a process of manufacturing the semiconductor device of this embodiment.

まず、図2(a)に示すように、P型のシリコン基板2を用意して、犠牲層として機能するBOX酸化膜(Berried Oxide層)13を部分的に形成する。このBOX酸化膜13はSIMOX法を用いて形成することができる。すなわち、酸素のイオンをシリコン基板2の表面側から基板内に注入し、これを熱処理することによって、酸化シリコンからなるBOX酸化膜13が形成される。SIMOX法による処理においては、シリコン基板2のうち、BOX酸化膜13の上方の領域は酸化されることはなく、単結晶のシリコンのままの状態となっている。なお、本製造工程において必須の工程ではないが、BOX酸化膜13を形成した後にエピタキシャル処理を行うことによって、シリコン基板2の表面に単結晶層4を形成することも可能である。   First, as shown in FIG. 2A, a P-type silicon substrate 2 is prepared, and a BOX oxide film (Berried Oxide layer) 13 functioning as a sacrificial layer is partially formed. The BOX oxide film 13 can be formed using the SIMOX method. That is, oxygen ions are implanted into the substrate from the surface side of the silicon substrate 2 and heat-treated to form a BOX oxide film 13 made of silicon oxide. In the processing by the SIMOX method, the region above the BOX oxide film 13 in the silicon substrate 2 is not oxidized and remains in a single crystal silicon state. Although not an essential step in the present manufacturing process, the single crystal layer 4 can be formed on the surface of the silicon substrate 2 by performing an epitaxial process after the BOX oxide film 13 is formed.

次いで、図2(b)に示すように、フィールド酸化処理によりシリコン基板2の表面にフィールド酸化膜10を形成する。これにより、フィールド酸化膜10同士の間が素子形成領域となる。なお、このフィールド酸化膜10は、BOX酸化膜13にまで達するような厚さで形成されていてもよい。   Next, as shown in FIG. 2B, a field oxide film 10 is formed on the surface of the silicon substrate 2 by a field oxidation process. Thereby, the area between the field oxide films 10 becomes an element formation region. The field oxide film 10 may be formed so as to reach the BOX oxide film 13.

次いで、図2(c)に示すように、まず、素子形成領域に温度検知部6と信号処理回路9を形成する。これらの構造部は従来公知の方法を用いて形成することができ、例えば、温度検知部6のPNダイオードはN型の不純物をイオン注入することによって形成可能である。その後、温度検知部6と信号処理回路9とを覆うようにして絶縁層7を形成すると共に、絶縁層7のうち接続部8となる部分を除去しておく。   Next, as shown in FIG. 2C, first, the temperature detector 6 and the signal processing circuit 9 are formed in the element formation region. These structural portions can be formed using a conventionally known method. For example, the PN diode of the temperature detecting portion 6 can be formed by ion implantation of N-type impurities. Thereafter, the insulating layer 7 is formed so as to cover the temperature detection unit 6 and the signal processing circuit 9, and the portion of the insulating layer 7 that becomes the connection unit 8 is removed.

次いで、図2(d)に示すように、まず、基板最表面側に赤外線吸収層5を形成し、その後、赤外線吸収層5、絶縁層7、およびフィールド酸化膜10等を部分的に除去することによって、BOX酸化膜13まで達するコンタクトホール11を形成する。なお、必要に応じて、例えば赤外線吸収層5上に配線層(不図示)を形成してもよく、配線層の材質にはTiなどを使用することができ、Tiは、導電体の中でも比較的熱伝導率が小さく(0.157W/cmk)、熱を逃がしにくい点で好ましい。   Next, as shown in FIG. 2D, first, the infrared absorption layer 5 is formed on the outermost surface side of the substrate, and then the infrared absorption layer 5, the insulating layer 7, the field oxide film 10 and the like are partially removed. As a result, a contact hole 11 reaching the BOX oxide film 13 is formed. If necessary, for example, a wiring layer (not shown) may be formed on the infrared absorption layer 5, and Ti or the like can be used as the material of the wiring layer. Ti is a comparative material among conductors. It is preferable in that the thermal conductivity is small (0.157 W / cmk) and it is difficult to release heat.

次いで、図2(e)に示すように、例えば希フッ酸を用い、コンタクトホール11を介してエッチングを行いBOX酸化膜13を除去する。これにより、BOX酸化膜13が除去されたところが空洞部3となり、最終的に半導撮像装置50が完成する。   Next, as shown in FIG. 2E, the BOX oxide film 13 is removed by etching through the contact hole 11 using, for example, diluted hydrofluoric acid. Thereby, the place where the BOX oxide film 13 is removed becomes the cavity 3, and the semiconductor imaging device 50 is finally completed.

ここで、BOX酸化膜13の除去は、より詳細には次のようにして実施可能である。まず、希フッ酸エッチングに対するエッチングマスクとして、シリコン窒化膜(不図示)を成膜およびパターニングし、その後、BOX酸化膜13に達するまで、BOX酸化膜13上の構造部を部分的にエッチングする。続いて、このエッチングにより露出したフィールド酸化膜10の側面を保護するためのエッチングマスクとして、シリコン窒化膜(不図示)を再度成膜し、BOX酸化膜13を除去するためのエッチングを再度実施する。これにより、基板内部のBOX酸化膜13が除去される。   Here, the removal of the BOX oxide film 13 can be carried out in more detail as follows. First, as an etching mask for dilute hydrofluoric acid etching, a silicon nitride film (not shown) is formed and patterned, and then the structure on the BOX oxide film 13 is partially etched until the BOX oxide film 13 is reached. Subsequently, as an etching mask for protecting the side surface of the field oxide film 10 exposed by this etching, a silicon nitride film (not shown) is formed again, and etching for removing the BOX oxide film 13 is performed again. . Thereby, the BOX oxide film 13 inside the substrate is removed.

なお、前述したように、半導体撮像装置50において温度検知部6による検知が、隣接する他の画素からの熱の影響を受けることなく良好に行われるように、隣接する画素同士は熱的に分離されていることが望ましい。この点に関し、コンタクトホール11のような構造部は画素同士の熱的分離に有利である。したがって、そのような構造部、すなわち基板の表面から空洞部3まで達する程度の深さの溝状構造部を、画素同士の間に形成し、熱的な分離を行うようにすることが望ましい。この溝状構造部の形成の一例としては、まず配線層(不図示)等を保護するための層を所定のパターニング形状に形成し、その後、絶縁層7および基板表面の単結晶シリコンをエッチングすればよい。   In addition, as described above, adjacent pixels are thermally separated so that the detection by the temperature detection unit 6 in the semiconductor imaging device 50 can be favorably performed without being affected by heat from other adjacent pixels. It is desirable that In this regard, the structure portion such as the contact hole 11 is advantageous for the thermal isolation between the pixels. Therefore, it is desirable to form such a structure portion, that is, a groove-like structure portion having a depth reaching the cavity portion 3 from the surface of the substrate between the pixels to perform thermal separation. As an example of the formation of the groove-like structure portion, first, a layer for protecting a wiring layer (not shown) or the like is formed in a predetermined patterning shape, and then the insulating layer 7 and the single crystal silicon on the substrate surface are etched. That's fine.

以上説明したような本実施形態の半導体撮像装置50によれば、空洞部3によって温度検知部6を含む領域(熱的分離領域1)がシリコン基板2の内側部と熱的に分離されているため、赤外線吸収層5から接続部8を介して伝わってくる温度変化が僅かであっても、その熱はシリコン基板2の内側に逃げにくいため、温度検知部6に効率的に伝わり、結果的に、温度検知部6での温度検知を効率よく行うことができるものとなる。これは、半導体撮像装置50全体として、赤外線を高感度に検知できることを意味する。   According to the semiconductor imaging device 50 of the present embodiment as described above, the region (thermal separation region 1) including the temperature detection unit 6 is thermally separated from the inner portion of the silicon substrate 2 by the cavity 3. Therefore, even if the temperature change transmitted from the infrared absorption layer 5 through the connection portion 8 is slight, the heat is not easily escaped to the inside of the silicon substrate 2, so that the heat is efficiently transmitted to the temperature detection portion 6, resulting in In addition, the temperature detection by the temperature detection unit 6 can be performed efficiently. This means that the semiconductor imaging device 50 as a whole can detect infrared rays with high sensitivity.

また、本実施形態の半導体撮像装置50では、空洞部3の高さがほぼ均一となっており、図4、図5に示したような従来の構成と比較して熱流が均一化することから、赤外線を均一的に検知することができる。さらに、半導体撮像装置50はSOI基板を利用せずに製造可能であり、また、本実施形態の製造方法は従来のものと比較して比較的簡便であるため、製造コストを抑えるのに有利である。   Further, in the semiconductor imaging device 50 of the present embodiment, the height of the cavity 3 is substantially uniform, and the heat flow is made uniform as compared with the conventional configuration as shown in FIGS. 4 and 5. Infrared rays can be detected uniformly. Furthermore, the semiconductor imaging device 50 can be manufactured without using an SOI substrate, and the manufacturing method according to the present embodiment is relatively simple compared to the conventional method, which is advantageous in reducing the manufacturing cost. is there.

また、本実施形態の構成においては温度検知部6は効率的に温度を検知することができるものであり、温度検知部6の温度分解能は0.2K程度とすることが可能である。また、温度検知部6等の回路が単結晶シリコン上に形成されている場合、回路のTCR(Temperature Coefficient of Resistance)を向上させることができる。さらに、温度検知部6が形成された単結晶の半導体層と、空洞部3より略下方(空洞部3より下方に限らず空洞部3の図示側方の部位も含む)のシリコン基板2とが電気的に接続されていることが好ましい。すなわち、P型の単結晶の半導体層とP型のシリコン基板2とが、PN分離または絶縁層による分離されることなしに、互いに接続されている場合、温度検知部6の層とシリコン基板2とが同電位となり、これにより、回路の電源を例えば下地基板から安定してとることができ、回路の安定性が確保される。また、温度検知部6の面積を小さくするのにも有利であり、したがって、熱容量が小さく高感度の赤外線イメージセンサが構成される。   In the configuration of the present embodiment, the temperature detection unit 6 can efficiently detect the temperature, and the temperature resolution of the temperature detection unit 6 can be about 0.2K. In addition, when a circuit such as the temperature detector 6 is formed on single crystal silicon, the TCR (Temperature Coefficient of Resistance) of the circuit can be improved. Furthermore, a single-crystal semiconductor layer in which the temperature detection unit 6 is formed, and a silicon substrate 2 substantially below the cavity 3 (including not only the region below the cavity 3 but also a portion on the side of the cavity 3 in the drawing). It is preferable that they are electrically connected. That is, when the P-type single crystal semiconductor layer and the P-type silicon substrate 2 are connected to each other without being separated by PN separation or an insulating layer, the layer of the temperature detection unit 6 and the silicon substrate 2 are separated. Becomes the same potential, so that the power source of the circuit can be stably taken from the base substrate, for example, and the stability of the circuit is ensured. In addition, it is advantageous for reducing the area of the temperature detector 6, and thus a highly sensitive infrared image sensor with a small heat capacity is configured.

なお、発明は上述したような構成に限らず種々変更可能である。例えば図1の接続部8は、赤外線吸収層5とシリコン基板2の表面が直接接触したものであったが、隣接する他の部材と比べて熱伝導性がよく、熱が接続部8を介して優先的に伝わるような構成であれば、赤外線吸収層5とシリコン基板2の表面との間に他の層を介在させることも可能である。また、シリコン基板2はP+型のものに限られるものではなく、SIMOX法を用いる場合の基板のPNタイプおよび不純物濃度は任意に設定可能である。   The invention is not limited to the configuration described above, and various modifications can be made. For example, the connection part 8 in FIG. 1 is a structure in which the infrared absorption layer 5 and the surface of the silicon substrate 2 are in direct contact with each other. However, the thermal conductivity is better than other adjacent members, and heat is transmitted through the connection part 8. It is also possible to interpose another layer between the infrared absorption layer 5 and the surface of the silicon substrate 2 as long as the transmission is preferentially transmitted. The silicon substrate 2 is not limited to the P + type, and the PN type and impurity concentration of the substrate when the SIMOX method is used can be arbitrarily set.

(第2の実施形態)
図1に示したような半導体撮像装置は、上述した工程の他にも、図3に示すような工程によっても製造することができる。以下、この製造工程について、図3を参照しつつ、具体的な製造条件を例示しながら説明する。なお、この製造工程によって製造される半導体撮像装置51(図3(e)参照)は、空洞部3上にエピタキシャルシリコン層4aが形成されていることを除き、他の構造部は図1の半導体撮像装置50と同様に構成されている。
(Second Embodiment)
The semiconductor imaging device as shown in FIG. 1 can be manufactured by a process as shown in FIG. 3 in addition to the process described above. Hereinafter, this manufacturing process will be described with reference to FIG. 3 while illustrating specific manufacturing conditions. The semiconductor imaging device 51 (see FIG. 3E) manufactured by this manufacturing process has the same structure as that of the semiconductor of FIG. 1 except that the epitaxial silicon layer 4a is formed on the cavity 3. The configuration is the same as that of the imaging device 50.

まず、図3(a)に示すように、シリコン基板2を用意し、イオン注入法によって基板表面にボロンを注入し、陽極化成法により基板表面の一部に、例えば厚さが10μm程度の多孔質部23を形成する。このような多孔質部23の利点としては、その多孔質部23の上に単結晶シリコンを形成できること、および、シリコン基板2に対するエッチング選択比が大きいため、後述するように多孔質部23のみを選択的に除去することができること等が挙げられる。また、多孔質部23は、除去されることによって最終的に空洞部3の輪郭形状を規定するものであるため、その上面と下面とが互いに平行になっていること、言い換えれば、多孔質部23の下面がシリコン基板2の表面と平行になっていることが好ましい。多孔質部23がこのような形状に形成されていることにより、形成される空洞部3はその高さが均一なものとなる。   First, as shown in FIG. 3A, a silicon substrate 2 is prepared, boron is implanted into the substrate surface by an ion implantation method, and a porous layer having a thickness of, for example, about 10 μm is formed on a part of the substrate surface by an anodization method. The material part 23 is formed. Advantages of such a porous portion 23 include that single crystal silicon can be formed on the porous portion 23 and that the etching selectivity with respect to the silicon substrate 2 is large. For example, it can be selectively removed. In addition, since the porous portion 23 ultimately defines the contour shape of the cavity portion 3 by being removed, the upper surface and the lower surface thereof are parallel to each other, in other words, the porous portion The lower surface of 23 is preferably parallel to the surface of the silicon substrate 2. Since the porous portion 23 is formed in such a shape, the height of the formed hollow portion 3 is uniform.

なお、多孔質部23の形成条件としては次のようなものであってもよい。
8インチP型(0.013−0.017Ωcm)
化成溶液:50%HF:IPA=2:1(体積比)
電流密度:8mA/cm
電流印加時間:11min
熱処理:400℃−1h、酸素雰囲気中で低温酸化
また、シリコン基板2としては、多孔質化される部分およびその近傍のみが部分的にP型(0.013−0.017Ωcm)となっており、その他のところがP型(1−2Ωcm)またはN型(1−2Ωcm)となっているものであってもよい。
The formation conditions of the porous portion 23 may be as follows.
8-inch P-type (0.013-0.017 Ωcm)
Chemical conversion solution: 50% HF: IPA = 2: 1 (volume ratio)
Current density: 8 mA / cm
Current application time: 11 min
Heat treatment: 400 ° C.-1 h, low temperature oxidation in oxygen atmosphere Further, as the silicon substrate 2, only the portion to be made porous and the vicinity thereof are partially P-type (0.013-0.017 Ωcm). Others may be P-type (1-2 Ωcm) or N-type (1-2 Ωcm).

次いで、図3(b)に示すように、多孔質部23を形成したシリコン基板2に対してエピタキシャル処理を行い、多孔質部23を覆うようにして基板表面にエピタキシャルシリコン層4aを形成する。エピタキシャルシリコン層4aは、単結晶のシリコンであって、その厚さは例えば十nm〜数十μm程度に形成可能である。シリコン基板2がP+型の場合、多孔質部23上のエピタキシャルシリコン層4aを高品質に形成することができる。   Next, as shown in FIG. 3B, an epitaxial process is performed on the silicon substrate 2 on which the porous portion 23 is formed, and an epitaxial silicon layer 4 a is formed on the substrate surface so as to cover the porous portion 23. The epitaxial silicon layer 4a is single crystal silicon, and can be formed to a thickness of about 10 nm to several tens of μm, for example. When the silicon substrate 2 is P + type, the epitaxial silicon layer 4a on the porous portion 23 can be formed with high quality.

なお、エピタキシャル処理は、より詳細には、次のような事前処理を行って多孔質部23の表面孔(不図示)を埋めてから実施される。まず、例えばDHF(希フッ酸)等を用いて多孔質部23表面の酸化膜(表面酸化膜、不図示)を除去する。その後、例えば水素雰囲気中で950℃−10sの表面処理を施すことで、多孔質部23の表面孔の穴埋めを行う。さらに、少量のシリコン系ガスを導入して残りの表面孔の穴埋めを行う。   In more detail, the epitaxial process is performed after filling the surface hole (not shown) of the porous portion 23 by performing the following pre-process as follows. First, the oxide film (surface oxide film, not shown) on the surface of the porous portion 23 is removed using, for example, DHF (dilute hydrofluoric acid). Thereafter, for example, surface treatment at 950 ° C. for 10 s in a hydrogen atmosphere is performed to fill the surface holes of the porous portion 23. Further, a small amount of silicon-based gas is introduced to fill the remaining surface holes.

シリコン基板2上にエピタキシャルシリコン層4aを形成してからの工程は、図2(c)〜図2(d)で説明したものとほぼ同様に行うことができる。すなわち、図3(c)に示す工程では、温度検知部6および信号処理回路9を形成し、その後、これらの構造部を覆うようにして絶縁層7を形成する。次いで、図3(d)に示す工程では、基板最表面側に赤外線吸収層5を形成し、その後、多孔質部23まで達するコンタクトホール11を形成する。   The steps after the epitaxial silicon layer 4a is formed on the silicon substrate 2 can be performed in substantially the same manner as described with reference to FIGS. 2 (c) to 2 (d). That is, in the step shown in FIG. 3C, the temperature detection unit 6 and the signal processing circuit 9 are formed, and then the insulating layer 7 is formed so as to cover these structural units. Next, in the step shown in FIG. 3D, the infrared absorption layer 5 is formed on the outermost surface side of the substrate, and then the contact hole 11 reaching the porous portion 23 is formed.

次いで、図3(e)に示す工程では、コンタクトホール11を介してエッチングを行い多孔質部23を除去する。これにより、多孔質部23が除去されたところが空洞部3となり、最終的に半導体撮像素子51が完成する。多孔質部23の除去は、例えばKOHなどのアルカリエッチング溶液を用いたエッチングにより実施可能である。多孔質部23とシリコン基板2との間にはエッチングレートの差があるため、多孔質部23はシリコン基板2に比べて優先的にエッチングされる。最終的な空洞部3は、高さがほぼ均一なものとなる。また、空洞部3の天面には微小な凹凸が形成されており、このような凹凸の作用効果として、温度検知部6での赤外線の吸収効率が向上する。   Next, in the step shown in FIG. 3E, the porous portion 23 is removed by etching through the contact hole 11. Thereby, the place where the porous part 23 is removed becomes the cavity part 3, and the semiconductor imaging element 51 is finally completed. The removal of the porous portion 23 can be performed by etching using an alkaline etching solution such as KOH. Since there is a difference in etching rate between the porous portion 23 and the silicon substrate 2, the porous portion 23 is etched preferentially compared to the silicon substrate 2. The final cavity 3 has a substantially uniform height. In addition, minute irregularities are formed on the top surface of the cavity 3, and as a function effect of such irregularities, infrared absorption efficiency in the temperature detection unit 6 is improved.

以上、第2の実施形態として半導体撮像装置51の製造方法の一例を説明したが、本発明は上述した工程に限られるものではなく種々変更可能である。例えば、エピタキシャルシリコン層4aは、SiGeをエピタキシャル成長させることで形成した、厚さが十nm〜数十μmのエピタキシャルSiGe層であってもよい。または、このようなエピタキシャルSiGe層を、前述したエピタキシャルシリコン層上の全体または一部分上に成膜することもできる。SiGe層の他にも、GaAs等のエピタキシャル層を形成することもできる。   As mentioned above, although an example of the manufacturing method of the semiconductor imaging device 51 was demonstrated as 2nd Embodiment, this invention is not restricted to the process mentioned above, A various change is possible. For example, the epitaxial silicon layer 4a may be an epitaxial SiGe layer having a thickness of 10 nm to several tens of μm formed by epitaxially growing SiGe. Alternatively, such an epitaxial SiGe layer can be formed on the whole or a part of the above-described epitaxial silicon layer. In addition to the SiGe layer, an epitaxial layer such as GaAs can also be formed.

第1の実施形態の半導体装置の構成を示す図であり、半導体装置のうち、1つの画素に対応する領域を示している。It is a figure which shows the structure of the semiconductor device of 1st Embodiment, and has shown the area | region corresponding to one pixel among semiconductor devices. 図1の半導体装置を製造する工程を示す工程図である。FIG. 2 is a process diagram illustrating a process of manufacturing the semiconductor device of FIG. 1. 第2の実施形態の半導体装置の構成およびその製造方法を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor device of 2nd Embodiment, and its manufacturing method. 従来の赤外線センサの構成の一例の示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the conventional infrared sensor. 従来の赤外線センサの構成の他の例の示す図である。It is a figure which shows the other example of a structure of the conventional infrared sensor. 従来の赤外線センサの構成のさらに他の例の示す図である。It is a figure which shows the further another example of a structure of the conventional infrared sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1 熱的分離領域
2 シリコン基板
3 空洞部
4 単結晶層
5 赤外線吸収層
6 温度検知部
7 絶縁層
8 接続部
9 信号処理回路
10 フィールド酸化膜
11 コンタクトホール
13 BOX酸化膜
23 多孔質部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal isolation area | region 2 Silicon substrate 3 Cavity part 4 Single crystal layer 5 Infrared absorption layer 6 Temperature detection part 7 Insulating layer 8 Connection part 9 Signal processing circuit 10 Field oxide film 11 Contact hole 13 BOX oxide film 23 Porous part

Claims (13)

測定対象物から放射された赤外線を吸収する赤外線吸収部材と、半導体基板上に形成され、前記赤外線吸収部材の温度変化を検知する温度検知部とを有する半導体装置において、
前記半導体基板は前記温度検知部の下方に空洞部を有し、かつ、前記空洞部はほぼ均一な高さに形成されていることを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device having an infrared absorbing member that absorbs infrared rays radiated from a measurement object, and a temperature detection unit that is formed on a semiconductor substrate and detects a temperature change of the infrared absorbing member,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate has a cavity below the temperature detector, and the cavity is formed at a substantially uniform height.
前記温度検知部は、シリコンからなる単結晶半導体層に形成されている、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature detection unit is formed in a single crystal semiconductor layer made of silicon. 前記空洞部のうち、前記温度検知部に近い側の内壁面が凹凸状に形成されている、請求項1または2に記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein an inner wall surface on the side close to the temperature detection portion of the hollow portion is formed in an uneven shape. 前記半導体基板はP+型のシリコン基板である、請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a P + type silicon substrate. 前記温度検知部が形成された前記単結晶半導体層と、前記空洞部より略下方の前記半導体基板とが電気的につながっている、請求項2から4のいずれか1項に記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 2, wherein the single crystal semiconductor layer in which the temperature detection unit is formed and the semiconductor substrate substantially below the cavity are electrically connected. 6. 前記赤外線吸収部材と前記温度検知部とを含む構造部が、少なくとも2つ以上隣接して配置されている、請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置。   6. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least two structural parts including the infrared absorbing member and the temperature detection part are arranged adjacent to each other. 測定対象物から放射された赤外線を吸収する赤外線吸収部材と、半導体基板上に形成され、前記赤外線吸収部材の温度変化を検知する温度検知部と有する半導体装置を製造する方法であって、
前記半導体基板の内部に、選択的に除去可能な犠牲層を部分的に形成する工程と、
前記犠牲層の上方の領域に前記温度検知部を形成する工程と、
前記温度検知部より上方に前記赤外線吸収部材を形成する工程と
前記半導体基板の表面側から前記犠牲層まで達するコンタクトホールを形成すると共に、前記コンタクトホールを介してエッチングを行い前記犠牲層を除去することで前記半導体基板内に空洞部を形成する工程とを有する、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device having an infrared absorbing member that absorbs infrared rays radiated from a measurement object, and a temperature detection unit that is formed on a semiconductor substrate and detects a temperature change of the infrared absorbing member,
Partially forming a selectively removable sacrificial layer inside the semiconductor substrate;
Forming the temperature detector in a region above the sacrificial layer;
Forming the infrared absorbing member above the temperature detector; forming a contact hole reaching the sacrificial layer from the surface side of the semiconductor substrate; and removing the sacrificial layer by etching through the contact hole And a step of forming a cavity in the semiconductor substrate.
前記犠牲層を部分的に形成する工程は、SIMOX法により、前記半導体基板内に酸化膜を形成することを含む、請求項7に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the step of partially forming the sacrificial layer includes forming an oxide film in the semiconductor substrate by a SIMOX method. 測定対象物から放射された赤外線を吸収する赤外線吸収部材と、半導体基板上に形成され、前記赤外線吸収部材の温度変化を検知する温度検知部と有する半導体装置を製造する方法であって、
前記半導体基板の表面近傍を部分的に多孔質化して多孔質部を形成する工程と、
前記多孔質部を覆うように前記半導体基板表面にエピタキシャル単結晶半導体層を形成する工程と、
前記エピタキシャル単結晶半導体層上であって、前記多孔質部の上方の領域に前記温度検知部を形成する工程と、
前記温度検知部より上方に前記赤外線吸収部材を形成する工程と、
前記多孔質部を除去することで空洞部を形成する工程とを有する、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device having an infrared absorbing member that absorbs infrared rays radiated from a measurement object, and a temperature detection unit that is formed on a semiconductor substrate and detects a temperature change of the infrared absorbing member,
Forming a porous portion by partially making the vicinity of the surface of the semiconductor substrate porous;
Forming an epitaxial single crystal semiconductor layer on the surface of the semiconductor substrate so as to cover the porous portion;
Forming the temperature detection part on the epitaxial single crystal semiconductor layer and in a region above the porous part;
Forming the infrared absorbing member above the temperature detection unit;
Forming the cavity by removing the porous portion.
前記エピタキシャル単結晶半導体層がシリコンである、請求項9に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the epitaxial single crystal semiconductor layer is silicon. 前記半導体基板はP+型のシリコン基板である、請求項9または10に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor substrate is a P + type silicon substrate. 前記多孔質部を除去する工程は、アルカリ水溶液によるエッチングを行うことを含む、請求項9から11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the step of removing the porous portion includes performing etching with an alkaline aqueous solution. 前記多孔質部を除去する工程は、KOH水溶液によるエッチングを行うことを含む、請求項12に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein the step of removing the porous portion includes performing etching with a KOH aqueous solution.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010507085A (en) * 2006-10-20 2010-03-04 アナログ・デバイシズ・インコーポレーテッド Die temperature sensor

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