JP2663568B2 - マトリックス型赤外線固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
マトリックス型赤外線固体撮像装置の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は物体の温度分布を２次元の映像として表示さ
せるためのマトリックス型赤外線固体撮像装置の製造方
法に関するものである。
せるためのマトリックス型赤外線固体撮像装置の製造方
法に関するものである。
従来の技術 物体の温度分布を非接触で測定する赤外線撮像装置に
は、赤外線を光量子として検出する量子型検出器、ある
いは熱として吸収して素子の温度変化を電気信号に変換
する熱型検出器が採用される。前者は応答速度が速く高
感度であるが、液体窒素温度への冷却を必要とし、感度
の波長依存性が大きい。後者は応答は遅いが、常温動作
が可能で長波長での感度が高いという特長を有し、家庭
用、一般民需用として期待されている。
は、赤外線を光量子として検出する量子型検出器、ある
いは熱として吸収して素子の温度変化を電気信号に変換
する熱型検出器が採用される。前者は応答速度が速く高
感度であるが、液体窒素温度への冷却を必要とし、感度
の波長依存性が大きい。後者は応答は遅いが、常温動作
が可能で長波長での感度が高いという特長を有し、家庭
用、一般民需用として期待されている。
この赤外線撮像装置における２次元化について、単一
もしくは線センサを回転または振動光学系を用いて２次
元走査を行なう光学走査方式、あるいは、マトリックス
検出器に信号を結像させて電子ビームにより信号を読み
だす電子ビーム方式、あるいは、電荷結合素子（CCD）
のような信号の自己走査機能を有する２次元固体電子走
査部と２次元の焦電型赤外線検出部とを一体化した自己
走査方式のものが種々考案されている。この一体化に
は、例えばInfrared Physics誌、19巻、511頁、第４図
に記載されているように、Inバンプ等の導電性金属支柱
を用いて焦電素子とCCDとを結合する方式が提案されて
いる。
もしくは線センサを回転または振動光学系を用いて２次
元走査を行なう光学走査方式、あるいは、マトリックス
検出器に信号を結像させて電子ビームにより信号を読み
だす電子ビーム方式、あるいは、電荷結合素子（CCD）
のような信号の自己走査機能を有する２次元固体電子走
査部と２次元の焦電型赤外線検出部とを一体化した自己
走査方式のものが種々考案されている。この一体化に
は、例えばInfrared Physics誌、19巻、511頁、第４図
に記載されているように、Inバンプ等の導電性金属支柱
を用いて焦電素子とCCDとを結合する方式が提案されて
いる。
また、最近になり、検出部としてショットキー障壁を
形成し、CCDにより走査をする二次元赤外線撮像装置が
実用化された。
形成し、CCDにより走査をする二次元赤外線撮像装置が
実用化された。
さらに異なる従来例として、CCDを形成したシリコン
基板表面上に絶縁膜を介して直接センサ部を形成する方
法が提案されている（例えば、特開昭60−213057公報参
照） 発明が解決しようとする課題 しかし、前記した光学走査方式はセンサ部そのものの
製造は容易であるが、装置が大型で消費電力が大きく機
械的故障寿命も短いという欠点を有する。また、電子ビ
ーム方式は、一般的に感度が低く、しかも画素数がそれ
ほど多く形成できないため分解能が悪く、また前者と同
様装置が大型になるなどの欠点がある。また、自己走査
方式は前２方式に比べ、小型、高性能、高信頼性といっ
た利点が考えられ有望視されているが、半導体素子とセ
ンサ部との結合にまだ満足な方法が得られていない。す
なわち、導電性金属支柱を用いて結線する方法では、結
線の数が数100程度の場合には、信頼性も確保できるが
結線が10、000個を越えると急激に技術的困難度が増大
し、実用化は難しくなる。これは、CCDとセンサ部の熱
膨張差による接触不良やクラックの発生によるものであ
る。また電極間隔が100μｍ程度以下になると均一形状
の金属支柱を形成するのは非常に難しくなるので高分解
能の固体撮像装置はできない。また、金属支柱を介して
CCDへの熱放散が生じ感度が低下するという欠点があ
る。
基板表面上に絶縁膜を介して直接センサ部を形成する方
法が提案されている（例えば、特開昭60−213057公報参
照） 発明が解決しようとする課題 しかし、前記した光学走査方式はセンサ部そのものの
製造は容易であるが、装置が大型で消費電力が大きく機
械的故障寿命も短いという欠点を有する。また、電子ビ
ーム方式は、一般的に感度が低く、しかも画素数がそれ
ほど多く形成できないため分解能が悪く、また前者と同
様装置が大型になるなどの欠点がある。また、自己走査
方式は前２方式に比べ、小型、高性能、高信頼性といっ
た利点が考えられ有望視されているが、半導体素子とセ
ンサ部との結合にまだ満足な方法が得られていない。す
なわち、導電性金属支柱を用いて結線する方法では、結
線の数が数100程度の場合には、信頼性も確保できるが
結線が10、000個を越えると急激に技術的困難度が増大
し、実用化は難しくなる。これは、CCDとセンサ部の熱
膨張差による接触不良やクラックの発生によるものであ
る。また電極間隔が100μｍ程度以下になると均一形状
の金属支柱を形成するのは非常に難しくなるので高分解
能の固体撮像装置はできない。また、金属支柱を介して
CCDへの熱放散が生じ感度が低下するという欠点があ
る。
シリコン基板表面上に絶縁膜を介して直接センサを形
成する方法では、センサ部として感度の良好な焦電特性
を示すPbTiO3等の薄膜を用いる場合は、薄膜形成に600
℃程度の雰囲気中でのスパッタリング工程を必要とする
ため、シリコン基板に形成済みのCCDの特性が劣化して
しまい良好な特性の固体撮像装置の実現は困難である。
成する方法では、センサ部として感度の良好な焦電特性
を示すPbTiO3等の薄膜を用いる場合は、薄膜形成に600
℃程度の雰囲気中でのスパッタリング工程を必要とする
ため、シリコン基板に形成済みのCCDの特性が劣化して
しまい良好な特性の固体撮像装置の実現は困難である。
本発明は、このような従来技術の課題を解決すること
を目的とする。
を目的とする。
課題を解決するための手段 本発明のマトリックス型赤外線固体撮像装置の製造方
法は、単結晶基板の一方の表面上に、分極が一方向に揃
った配向性焦電薄膜を形成する工程と、前記焦電薄膜上
に複数の分離したゲート電極薄膜群を形成する工程と、
前記焦電薄膜及び前記ゲート電極薄膜群上に、ゲート絶
縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に、互いに
独立した少なくとも二つの所定形状の半導体薄膜群を形
成する工程と、前記各半導体薄膜の表面上にそれぞれ所
定形状の一組のソース電極及びドレイン電極を形成する
工程と、前記半導体薄膜群、ソース電極及びドレイン電
極群の表面上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間
絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、前記ソー
ス電極群及びドレイン電極群を前記コンタクトホールを
介して、それぞれ独立して接続するように配線電極群を
形成する工程と、前記単結晶基板の他方の面より前記単
結晶基板をエッチング除去し前記焦電薄膜を露出する工
程と、前記露出された焦電薄膜上に共通電極を形成する
工程とを含むことを特徴としている。
法は、単結晶基板の一方の表面上に、分極が一方向に揃
った配向性焦電薄膜を形成する工程と、前記焦電薄膜上
に複数の分離したゲート電極薄膜群を形成する工程と、
前記焦電薄膜及び前記ゲート電極薄膜群上に、ゲート絶
縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に、互いに
独立した少なくとも二つの所定形状の半導体薄膜群を形
成する工程と、前記各半導体薄膜の表面上にそれぞれ所
定形状の一組のソース電極及びドレイン電極を形成する
工程と、前記半導体薄膜群、ソース電極及びドレイン電
極群の表面上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間
絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、前記ソー
ス電極群及びドレイン電極群を前記コンタクトホールを
介して、それぞれ独立して接続するように配線電極群を
形成する工程と、前記単結晶基板の他方の面より前記単
結晶基板をエッチング除去し前記焦電薄膜を露出する工
程と、前記露出された焦電薄膜上に共通電極を形成する
工程とを含むことを特徴としている。
作用 本発明の製造方法によれば、薄膜トランジスタ部と焦
電薄膜による赤外線センサ部を同時に作製して、薄膜回
路による焦電型赤外線固体撮像装置の二次元化を容易に
行うことができる。また、従来例のように導電性金属支
柱を用いてCCD等の駆動回路と一体化する必要がないた
め、製造は極めて容易であり、薄膜のはがれや、割れを
防止することができる。また、数10μｍのセンサ部ピッ
チにも容易に対応して製造できるため高分解能の固体撮
像装置の製造が可能となる。また、自然分極を有する焦
電薄膜を用いることにより、分極処理を行う必要がな
く、歩留まりよく、高性能のマトリックス型赤外線固体
撮像装置を実現することができる。
電薄膜による赤外線センサ部を同時に作製して、薄膜回
路による焦電型赤外線固体撮像装置の二次元化を容易に
行うことができる。また、従来例のように導電性金属支
柱を用いてCCD等の駆動回路と一体化する必要がないた
め、製造は極めて容易であり、薄膜のはがれや、割れを
防止することができる。また、数10μｍのセンサ部ピッ
チにも容易に対応して製造できるため高分解能の固体撮
像装置の製造が可能となる。また、自然分極を有する焦
電薄膜を用いることにより、分極処理を行う必要がな
く、歩留まりよく、高性能のマトリックス型赤外線固体
撮像装置を実現することができる。
実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図、第２図はそれぞれマトリックス型赤外線固体
撮像装置の基本ブロックの回路図と、本発明の製造方法
の一実施例の工程図である。
撮像装置の基本ブロックの回路図と、本発明の製造方法
の一実施例の工程図である。
第１図に示すように、本発明のマトリックス型赤外線
固体撮像装置の製造方法は、２個のQ1、Q2で示すFET
と、１個の焦電型赤外線固体素子C1により、その基本ブ
ロックが構成され、Q1のソースとQ2のドレイン、同Q2の
ゲートと焦電型赤外線固体素子C1の一方の端子がそれぞ
れ電気的に接続され、前記Q2のソース及び前記C1の他方
の端子がアース電位に接続された回路を容易に実現する
ための方法である。
固体撮像装置の製造方法は、２個のQ1、Q2で示すFET
と、１個の焦電型赤外線固体素子C1により、その基本ブ
ロックが構成され、Q1のソースとQ2のドレイン、同Q2の
ゲートと焦電型赤外線固体素子C1の一方の端子がそれぞ
れ電気的に接続され、前記Q2のソース及び前記C1の他方
の端子がアース電位に接続された回路を容易に実現する
ための方法である。
すなわち、第２図に示すように（100）でへき開し鏡
面研磨したMgO単結晶基板１上に、高周波マグネトロン
スパッタ法で焦電薄膜２として０＜ｘ＜0.2の範囲でPb
1-xLaxTi１−0.75xO3（PLT）を約３μｍ成長させる。雰
囲気ガスにはAr（90％）とO2（10％）との混合ガスを用
い、スパッタターゲットは｛（１−Ｙ）Pb1-xLaxTi
１−0.75xO3＋Y PbO｝の粉末である。良好なPLT膜が得
られる条件はスパッタ時のRF電力が2W/cm2、ガス圧力が
1Pa、基板温度が600度、Ｙが0.2である。この焦電薄膜
は例えばPbTiO3の単結晶基板を30μｍ程度の厚さに研磨
して利用する事も可能である。続いてこの焦電薄膜２上
に、抵抗加熱法により、100nm程度の膜厚を有するAl膜
を形成する。この後、周知のホトリソグラフの技術によ
り所定形状のゲート電極３のパターンを形成する。次ぎ
に、例えば100nm程度の膜厚を有するAl2O3膜をゲート絶
縁膜４として形成する（第２図（Ａ）参照）。
面研磨したMgO単結晶基板１上に、高周波マグネトロン
スパッタ法で焦電薄膜２として０＜ｘ＜0.2の範囲でPb
1-xLaxTi１−0.75xO3（PLT）を約３μｍ成長させる。雰
囲気ガスにはAr（90％）とO2（10％）との混合ガスを用
い、スパッタターゲットは｛（１−Ｙ）Pb1-xLaxTi
１−0.75xO3＋Y PbO｝の粉末である。良好なPLT膜が得
られる条件はスパッタ時のRF電力が2W/cm2、ガス圧力が
1Pa、基板温度が600度、Ｙが0.2である。この焦電薄膜
は例えばPbTiO3の単結晶基板を30μｍ程度の厚さに研磨
して利用する事も可能である。続いてこの焦電薄膜２上
に、抵抗加熱法により、100nm程度の膜厚を有するAl膜
を形成する。この後、周知のホトリソグラフの技術によ
り所定形状のゲート電極３のパターンを形成する。次ぎ
に、例えば100nm程度の膜厚を有するAl2O3膜をゲート絶
縁膜４として形成する（第２図（Ａ）参照）。
次に、ゲート絶縁膜４上に例えば100nm程度の膜厚を
有するCdSe膜を半導体薄膜５、６として形成する。これ
は、約70℃に加熱した基板上に、CdSe粉末を抵抗加熱法
などにより10-5Torr程度の真空雰囲気中で蒸発する事に
より形成できる。この時CdSe膜中のキャリア濃度を増加
させるため、InやCr等を微量CdSe中に添加しても良い。
この後、周知のホトリソグラフの技術により前記ゲート
電極３上及びセンサ部に、所定形状の前記半導体薄膜
５、６パターンを形成する。不要部分の半導体薄膜の除
去には、約10-2TorrのAr雰囲気中の高周波マグネトロン
逆スパッタ法を用いれば容易である。しかる後、前記半
導体薄膜５、６の各島領域の各々に、周知のホトリソグ
ラフの技術により所定形状の約100nm程度の膜厚を有す
る一体のNiCr薄膜を例えばEB蒸着法により形成し、各々
ソース電極７、８ドレイン電極９、10とする（第２図
（Ｂ）参照）。
有するCdSe膜を半導体薄膜５、６として形成する。これ
は、約70℃に加熱した基板上に、CdSe粉末を抵抗加熱法
などにより10-5Torr程度の真空雰囲気中で蒸発する事に
より形成できる。この時CdSe膜中のキャリア濃度を増加
させるため、InやCr等を微量CdSe中に添加しても良い。
この後、周知のホトリソグラフの技術により前記ゲート
電極３上及びセンサ部に、所定形状の前記半導体薄膜
５、６パターンを形成する。不要部分の半導体薄膜の除
去には、約10-2TorrのAr雰囲気中の高周波マグネトロン
逆スパッタ法を用いれば容易である。しかる後、前記半
導体薄膜５、６の各島領域の各々に、周知のホトリソグ
ラフの技術により所定形状の約100nm程度の膜厚を有す
る一体のNiCr薄膜を例えばEB蒸着法により形成し、各々
ソース電極７、８ドレイン電極９、10とする（第２図
（Ｂ）参照）。
次に、素子の全面を覆うように、２μｍ程度の膜厚を
有する層間絶縁膜11として例えば感光性ポリイミド樹脂
を塗布する。この後、コンタクトホールを設けたあと、
例えば３％O2＋97％N2雰囲気中、150℃、30分＋200度、
30分＋300度、30分の熱処理を施し、前記感光性ポリイ
ミド樹脂を十分に重合させた後、層間絶縁膜11のコンタ
クトホールを介してソース電極７、８及びトレイン電極
９、10を外部に引き出すために、周知のホトリソグラフ
の技術により所定形状の引出し電極12、13を500nm程度
の膜厚を有するAl等の金反で形成し、しかる後、前記Mg
O基板１の塗等面の周辺部にホトレジスト膜やワックス
等でエッチング保護マスク14を形成する。（第２図
（Ｃ）参照） 次に、前記層間絶縁膜11及び引出し電極12、13の表面
と試料の側面にレジスト膜やワックス等でエッチング保
護膜を形成した後、前記試料を約80度の燐酸中に浸せ
き、撹拌し、前記MgO基板１の所定領域をエッチング除
去し、焦電薄膜２を露出する。これは、熱拡散係数及び
熱容量が大きいMgO基板を除去する事により、撮像装置
の温度分解能、空間分解能を向上するためである。
有する層間絶縁膜11として例えば感光性ポリイミド樹脂
を塗布する。この後、コンタクトホールを設けたあと、
例えば３％O2＋97％N2雰囲気中、150℃、30分＋200度、
30分＋300度、30分の熱処理を施し、前記感光性ポリイ
ミド樹脂を十分に重合させた後、層間絶縁膜11のコンタ
クトホールを介してソース電極７、８及びトレイン電極
９、10を外部に引き出すために、周知のホトリソグラフ
の技術により所定形状の引出し電極12、13を500nm程度
の膜厚を有するAl等の金反で形成し、しかる後、前記Mg
O基板１の塗等面の周辺部にホトレジスト膜やワックス
等でエッチング保護マスク14を形成する。（第２図
（Ｃ）参照） 次に、前記層間絶縁膜11及び引出し電極12、13の表面
と試料の側面にレジスト膜やワックス等でエッチング保
護膜を形成した後、前記試料を約80度の燐酸中に浸せ
き、撹拌し、前記MgO基板１の所定領域をエッチング除
去し、焦電薄膜２を露出する。これは、熱拡散係数及び
熱容量が大きいMgO基板を除去する事により、撮像装置
の温度分解能、空間分解能を向上するためである。
この後、前記の露出した焦電薄膜２およびMgO基板１
の周辺部に、約20nm程度の膜厚を有するNiCr等の赤外光
の反射率が少ない金属薄膜をセンサ電極15として例えば
抵抗加熱蒸着法で形成する（第２図（Ｄ）参照）。
の周辺部に、約20nm程度の膜厚を有するNiCr等の赤外光
の反射率が少ない金属薄膜をセンサ電極15として例えば
抵抗加熱蒸着法で形成する（第２図（Ｄ）参照）。
この中で、ゲート電極３、ゲート絶縁膜４、半導体膜
５、ソース電極８及びドレイン電極10は第１図のQ1を構
成する薄膜トランジスタであり、一方、半導体膜６、ソ
ース電極７及びドレイン電極９はQ2を構成する薄膜ソラ
ンジスタであり、この場合ゲート絶縁膜は、焦電薄膜２
とゲート絶縁膜４の二層構造からなり、ゲート電極はセ
ンサ電極２となる。これらの素子が１画素を構成し、撮
像装置としては、これらの画素を複数個、マトリックス
状に配列して製造する。
５、ソース電極８及びドレイン電極10は第１図のQ1を構
成する薄膜トランジスタであり、一方、半導体膜６、ソ
ース電極７及びドレイン電極９はQ2を構成する薄膜ソラ
ンジスタであり、この場合ゲート絶縁膜は、焦電薄膜２
とゲート絶縁膜４の二層構造からなり、ゲート電極はセ
ンサ電極２となる。これらの素子が１画素を構成し、撮
像装置としては、これらの画素を複数個、マトリックス
状に配列して製造する。
次に焦電型赤外線固体撮像装置としての動作を詳しく
のべる。今、例えばセンサ電極15とソース電極８との電
圧を0Vとし、ゲート電極３に5Vを印加してQ1を構成する
薄膜トランジスタをON状態として、ドレイン電極10の電
圧を5Vとしてドレイン電極９に電圧を印加した本装置
に、センサ電極15側から赤外光が入射し、焦電薄膜２の
温度がΔＴだけ上昇する事により、焦電薄膜２のゲート
絶縁膜４との界面に正の電荷がΔＱだけ誘起する場合を
考える。この誘起した正の電荷により、ゲート絶縁膜４
の焦電薄膜２と接する面の電位はセンサ電極15の電位よ
りΔＶだけ上昇する。これは、ゲート絶縁膜４の他方の
面の半導体薄膜６の表面にそのまま印加され、Q2の薄膜
トランジスタのゲート電位がΔＶだけ変化したことに等
しい。すなわち、第３図に示した薄膜トランジスタのゲ
ート電圧Vgとドレイン電流Ｉとの関係を表わす図におい
て、動作点がＡからＢに変化したことである。これによ
りドレイン電流ＩにΔＩの変化が生じる。撮像装置とし
ては、各基本ブロックのQ2で発生したこのΔＩを、外部
回路を走査する事によりQ1をスイッチングして順次読み
だしてゆく。焦電薄膜の温度が下降した場合には、前述
の現象と逆の現象が起こり薄膜トランジスタのドレイン
電流は減少する。
のべる。今、例えばセンサ電極15とソース電極８との電
圧を0Vとし、ゲート電極３に5Vを印加してQ1を構成する
薄膜トランジスタをON状態として、ドレイン電極10の電
圧を5Vとしてドレイン電極９に電圧を印加した本装置
に、センサ電極15側から赤外光が入射し、焦電薄膜２の
温度がΔＴだけ上昇する事により、焦電薄膜２のゲート
絶縁膜４との界面に正の電荷がΔＱだけ誘起する場合を
考える。この誘起した正の電荷により、ゲート絶縁膜４
の焦電薄膜２と接する面の電位はセンサ電極15の電位よ
りΔＶだけ上昇する。これは、ゲート絶縁膜４の他方の
面の半導体薄膜６の表面にそのまま印加され、Q2の薄膜
トランジスタのゲート電位がΔＶだけ変化したことに等
しい。すなわち、第３図に示した薄膜トランジスタのゲ
ート電圧Vgとドレイン電流Ｉとの関係を表わす図におい
て、動作点がＡからＢに変化したことである。これによ
りドレイン電流ＩにΔＩの変化が生じる。撮像装置とし
ては、各基本ブロックのQ2で発生したこのΔＩを、外部
回路を走査する事によりQ1をスイッチングして順次読み
だしてゆく。焦電薄膜の温度が下降した場合には、前述
の現象と逆の現象が起こり薄膜トランジスタのドレイン
電流は減少する。
本発明の製造方法によれば、薄膜トランジスタ部と焦
電薄膜による赤外線センサ部を同時に作製して、薄膜回
路による焦電型赤外線固体撮像装置の二次元化を容易に
行うことができる。また、従来例のように導電性金属支
柱を用いてCCD等の駆動回路と一体化する必要がないた
め、製造は極めて容易であり、薄膜のはがれや、割れを
防止することができる。また、走査回路のQ2を構成する
半導体薄膜６が直接、焦電薄膜２及びゲート絶縁膜４上
にあるため、周知のホトリソグラフィ技術を用いて、数
10μｍ程度の画素ピッチは極めて容易に実現でき空間分
解能も従来の100μｍピッチと比べれば数倍程度改善さ
れる。また、自然分極を有する焦電薄膜を用いることに
より、分極処理を行う必要がなく、歩留まりよく、高性
能のマトリックス型赤外線固体撮像装置を製造すること
ができる。また、焦電薄膜２の厚さに比べ、半導体薄膜
５、６や、ソース電極７、８、ドレイン電極９、10の厚
さは1/10以下であり、熱容量は非常に小さい。このため
信号となる熱が焦電薄膜２以外に放散して、信号レベル
が低下する事もほとんどない。これも従来の金属柱を用
いて形成する場合に比べての、本発明の製造方法による
大きな利点である。
電薄膜による赤外線センサ部を同時に作製して、薄膜回
路による焦電型赤外線固体撮像装置の二次元化を容易に
行うことができる。また、従来例のように導電性金属支
柱を用いてCCD等の駆動回路と一体化する必要がないた
め、製造は極めて容易であり、薄膜のはがれや、割れを
防止することができる。また、走査回路のQ2を構成する
半導体薄膜６が直接、焦電薄膜２及びゲート絶縁膜４上
にあるため、周知のホトリソグラフィ技術を用いて、数
10μｍ程度の画素ピッチは極めて容易に実現でき空間分
解能も従来の100μｍピッチと比べれば数倍程度改善さ
れる。また、自然分極を有する焦電薄膜を用いることに
より、分極処理を行う必要がなく、歩留まりよく、高性
能のマトリックス型赤外線固体撮像装置を製造すること
ができる。また、焦電薄膜２の厚さに比べ、半導体薄膜
５、６や、ソース電極７、８、ドレイン電極９、10の厚
さは1/10以下であり、熱容量は非常に小さい。このため
信号となる熱が焦電薄膜２以外に放散して、信号レベル
が低下する事もほとんどない。これも従来の金属柱を用
いて形成する場合に比べての、本発明の製造方法による
大きな利点である。
半導体薄膜５、６として、CdSe、CdS、CdTe及びそれ
らの固溶体を用いれば、低温プロセスで高い移動度が得
られ、焦電薄膜２の特性を損なうことなく、Gm（薄膜ト
ランジスタの相互コンダクタンス）を大きくできるため
容易に高感度化が可能である。
らの固溶体を用いれば、低温プロセスで高い移動度が得
られ、焦電薄膜２の特性を損なうことなく、Gm（薄膜ト
ランジスタの相互コンダクタンス）を大きくできるため
容易に高感度化が可能である。
次ぎに、ゲート絶縁膜４の二層化について述べる。一
般に薄膜トランジスタにおいては、半導体薄膜とゲート
絶縁膜との界面特性が良好であることが非常に重要であ
る。半導体薄膜と接する側の絶縁膜の材料として、SiO2
またはSi3N4を用いれば、半導体薄膜としてSiやCdSe,Cd
S等の半導体を用いる場合には非常に良好な界面特性を
示す。また、SiO2またはSi3N4と誘電率の高い絶縁膜と
を二層化すればピンホール等も激減し、総合的な誘電率
を高くでき、S/N比を大幅に向上させることができる。
更に、Si3N4等のように、10μｍ程度の波長の光を吸収
する膜を選ぶことも意味がある。これは焦電薄膜を透過
した光をこの絶縁膜で吸収し、焦電薄膜の熱信号を補助
できるためである。
般に薄膜トランジスタにおいては、半導体薄膜とゲート
絶縁膜との界面特性が良好であることが非常に重要であ
る。半導体薄膜と接する側の絶縁膜の材料として、SiO2
またはSi3N4を用いれば、半導体薄膜としてSiやCdSe,Cd
S等の半導体を用いる場合には非常に良好な界面特性を
示す。また、SiO2またはSi3N4と誘電率の高い絶縁膜と
を二層化すればピンホール等も激減し、総合的な誘電率
を高くでき、S/N比を大幅に向上させることができる。
更に、Si3N4等のように、10μｍ程度の波長の光を吸収
する膜を選ぶことも意味がある。これは焦電薄膜を透過
した光をこの絶縁膜で吸収し、焦電薄膜の熱信号を補助
できるためである。
層間絶縁膜11として、感光性を有するポリイミド系樹
脂を用いれば、パターニングが容易であるばかりでな
く、これらの膜は、耐酸素性や耐湿性にもすぐれてお
り、ガスや水蒸気による薄膜トランジスタの電気的特性
の劣化を防ぐパシベーション膜として作用する。また、
素子全体を補強し、はがれや割れ等を防止することがで
きる。
脂を用いれば、パターニングが容易であるばかりでな
く、これらの膜は、耐酸素性や耐湿性にもすぐれてお
り、ガスや水蒸気による薄膜トランジスタの電気的特性
の劣化を防ぐパシベーション膜として作用する。また、
素子全体を補強し、はがれや割れ等を防止することがで
きる。
発明の効果 本発明の焦電型赤外線固体撮像装置の製造方法によれ
ば、焦電薄膜とそれに密着して形成した半導体薄膜とで
構成した薄膜トランジスタのアドレス指定機能及び信号
増幅機能により、小型で、感度が良く、高解像度が得ら
れ、冷却の必要のない赤外線固体撮像装置を容易に製
造、動作させることができるものである。
ば、焦電薄膜とそれに密着して形成した半導体薄膜とで
構成した薄膜トランジスタのアドレス指定機能及び信号
増幅機能により、小型で、感度が良く、高解像度が得ら
れ、冷却の必要のない赤外線固体撮像装置を容易に製
造、動作させることができるものである。
第１図は本発明の焦電型赤外線固体撮像装置の製造方法
に使用される装置の基本ブロックの回路図、第２図は本
発明の焦電型赤外線固体撮像装置の製造方法の一実施例
を示す工程図、第３図は焦電型赤外線固体撮像装置の動
作を説明するためのグラフである。
に使用される装置の基本ブロックの回路図、第２図は本
発明の焦電型赤外線固体撮像装置の製造方法の一実施例
を示す工程図、第３図は焦電型赤外線固体撮像装置の動
作を説明するためのグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高山 良一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 小川 久仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 阿部 惇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−104380（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−129677（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−75918（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】単結晶基板の一方の表面上に、分極が一方
向に揃った配向性焦電薄膜を形成する工程と、前記焦電
薄膜上に複数の分離したゲート電極薄膜群を形成する工
程と、前記焦電薄膜及び前記ゲート電極薄膜群上に、ゲ
ート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に、
互いに独立した少なくとも二つの所定形状の半導体薄膜
群を形成する工程と、前記各半導体薄膜の表面上にそれ
ぞれ所定形状の一組のソース電極及びドレイン電極を形
成する工程と、前記半導体薄膜群、ソース電極及びドレ
イン電極群の表面上に層間絶縁膜を形成する工程と、前
記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、前
記ソース電極群及びドレイン電極群を前記コンタクトホ
ールを介して、それぞれ独立して接続するように配線電
極群を形成する工程と、前記単結晶基板の他方の面より
前記単結晶基板をエッチング除去し前記焦電薄膜を露出
する工程と、前記露出された焦電薄膜上に共通電極を形
成する工程とを含む事を特徴とするマトリックス型赤外
線固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項２】焦電薄膜が前記単結晶基板の残りの部分
と、層間絶縁膜を介して支持されるように、前記単結晶
基板の特定の領域をエッチング除去する工程を含むこと
を特徴とする請求項１記載のマトリックス型赤外線固体
撮像装置の製造方法。 - 【請求項３】半導体薄膜がCdSe,CdS,CdTe及びそれらの
固溶体であることを特徴とする請求項１又は２記載のマ
トリックス型赤外線固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項４】ゲート絶縁膜が二層構造から成り、前記半
導体薄膜と接する側の絶縁膜が、少なくともSiO2また
は、Si3N4を主成分とすることを特徴とする請求項１、
２又は３記載のマトリックス型赤外線固体撮像装置の製
造方法。 - 【請求項５】層間絶縁膜が感光性を有するポリイミド系
樹脂であることを特徴とする請求項１、２又は３項記載
のマトリックス型赤外線固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63269901A JP2663568B2 (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | マトリックス型赤外線固体撮像装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63269901A JP2663568B2 (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | マトリックス型赤外線固体撮像装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02116169A JPH02116169A (ja) | 1990-04-27 |
| JP2663568B2 true JP2663568B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=17478793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63269901A Expired - Fee Related JP2663568B2 (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | マトリックス型赤外線固体撮像装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2663568B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115014438B (zh) * | 2022-06-06 | 2023-07-14 | 中国科学技术大学 | 一种仿生多功能传感器及其制备方法、应用 |
-
1988
- 1988-10-26 JP JP63269901A patent/JP2663568B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02116169A (ja) | 1990-04-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |