JP3162097B2 - Thermal infrared sensor and method of manufacturing the same - Google Patents

Thermal infrared sensor and method of manufacturing the same

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JP3162097B2
JP3162097B2 JP08061991A JP8061991A JP3162097B2 JP 3162097 B2 JP3162097 B2 JP 3162097B2 JP 08061991 A JP08061991 A JP 08061991A JP 8061991 A JP8061991 A JP 8061991A JP 3162097 B2 JP3162097 B2 JP 3162097B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は非接触で被計測対象の温
度を計測する熱型赤外線センサおよびその製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal infrared sensor for measuring the temperature of an object to be measured in a non-contact manner and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、非接触の体温計等に用いて好適な
熱型赤外線センサを、半導体微細加工技術を利用して作
製する技術が種々開発されている。熱型赤外線センサ
は、支持基板上に架橋部を形成し、さらにこの架橋部の
上に温度感応部を形成した構造となっている。すなわ
ち、温度感応部で赤外線を受光し、その赤外線による上
昇温度を電気抵抗の変化で測定し、赤外線量(熱量)を
知るものである。
2. Description of the Related Art In recent years, various techniques have been developed for producing a thermal infrared sensor suitable for use in a non-contact thermometer or the like by utilizing a semiconductor fine processing technique. The thermal infrared sensor has a structure in which a bridge portion is formed on a support substrate, and a temperature sensitive portion is further formed on the bridge portion. That is, an infrared ray is received by the temperature sensing section, and a temperature rise due to the infrared ray is measured by a change in electric resistance to know an infrared ray amount (heat amount).

【0003】この熱型赤外線センサでは、微量な赤外線
に対して温度感応部は熱容量が小さく、しかもそこから
外部に伝達する熱量が小さければそれだけ温度上昇が大
きくなり、応答感度が高くなる。このため、一般には、
温度感応部を小さな架橋構造としたり、薄いダイヤフラ
ム構造とすることにより熱的容量を小さくし、これによ
り感度の向上を図っている。この温度感応部は、架橋部
上に形成された温度感応膜、この感応膜上に形成された
電極およびこの電極からボンディングパッドまでの配線
により構成されている。ここで、温度感応部だけでな
く、電極および配線も熱容量や熱伝達に寄与するため、
これらも可能な限り小さく、細かく、しかも薄く作る等
の工夫が必要になる。
In this thermal infrared sensor, the temperature sensitive portion has a small heat capacity with respect to a minute amount of infrared rays, and the smaller the amount of heat transmitted from the temperature sensitive portion to the outside, the greater the temperature rise and the higher the response sensitivity. For this reason, in general,
The thermal capacity is reduced by making the temperature sensitive portion a small cross-linked structure or a thin diaphragm structure, thereby improving the sensitivity. The temperature-sensitive portion is composed of a temperature-sensitive film formed on the bridge portion, an electrode formed on the sensitive film, and wiring from the electrode to the bonding pad. Here, not only the temperature sensitive part, but also the electrodes and wiring contribute to heat capacity and heat transfer,
These also need to be contrived to make them as small, fine and thin as possible.

【0004】ところで、従来、この温度感応膜の電極お
よび配線の形成は、温度感応膜の一部に電極を重ね合わ
せ、さらにその電極の一部に配線を重ね合わせて電気的
な接触をとっている。
Conventionally, the electrodes and wirings of the temperature-sensitive film are formed by superposing an electrode on a part of the temperature-sensitive film and superposing a wiring on a part of the electrode to make electrical contact. I have.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに温度感応膜上に電極および配線を重ね合わせると、
その部分に凹凸の段差が生じ、電極および配線に段切れ
を生じ易く、製品の歩留りが悪かった。
However, when the electrode and the wiring are superimposed on the temperature-sensitive film as described above,
Steps of unevenness were generated in the portion, and the electrode and the wiring were apt to be disconnected, and the product yield was poor.

【0006】また、電極および配線には一般に金属を使
用されるが、温度感応膜と電極、電極と配線との重合わ
せ部分では、段切れのような物理的な形状の欠陥が生ぜ
ず、互いの界面が電気的に理想的な接触(オーミックコ
ンタクト)状態になっている必要がある。しかし、温度
感応膜は高抵抗半導体の方が感度が大きいので、高抵抗
温度感応膜を用いると、従来の金属電極の場合にはオー
ミックコンタクトをとることが困難であった。さらに、
電気的に理想的な接触が可能な電極用金属は、一般に、
温度感応膜と合金を作り、この感応膜に深く入りこみ易
く、そのため電極間の寸法が設計通りにならず、結局、
抵抗値のばらつきの原因にもなっていた。
In general, metal is used for the electrode and the wiring. However, in the overlapping portion between the temperature-sensitive film and the electrode, and between the electrode and the wiring, physical shape defects such as disconnection do not occur. Must be in an electrically ideal contact (ohmic contact) state. However, since a high-resistance semiconductor is more sensitive to a temperature-sensitive film, it is difficult to form an ohmic contact with a conventional metal electrode using a high-resistance temperature-sensitive film. further,
Metals for electrodes that can make electrical ideal contact are generally
It is easy to penetrate deep into this sensitive film by making an alloy with the temperature sensitive film, so the dimensions between the electrodes are not as designed,
This also caused a variation in the resistance value.

【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、温度感応膜と電極との間の段切れの発生を防止で
きるとともに、その界面における接触不良を無くし、か
つ、電極間の寸法が設計通りになることで、製品の歩留
りを向上させることができる熱型赤外線センサおよびそ
の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and can prevent the occurrence of disconnection between a temperature-sensitive film and an electrode, eliminate contact failure at the interface, and reduce the dimension between the electrodes. It is an object of the present invention to provide a thermal infrared sensor capable of improving the yield of products as designed, and a method of manufacturing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による熱型赤外線
センサは、半導体材料により形成された支持部と、この
支持部上に形成された電気絶縁性の架橋部と、この架橋
部に形成されるとともに全体に第1のイオン注入がなさ
れた温度感応膜と、この温度感応膜内に形成されるとと
もに、第1のイオン注入領域と同一導電型の第2のイオ
ン注入により形成された高濃度不純物領域からなる電極
部と、この電極部から直接取り出されるとともに前記架
橋部上を通る配線とを備えている。
SUMMARY OF THE INVENTION A thermal infrared sensor according to the present invention comprises a support formed of a semiconductor material, an electrically insulating bridge formed on the support, and a bridge formed at the bridge. a temperature-sensitive film in which the first ion implantation is made across Rutotomoni, Rutoto formed in the temperature-sensitive in the film
In addition, an electrode portion composed of a high-concentration impurity region formed by the second ion implantation of the same conductivity type as the first ion implantation region, and a wiring directly taken out from the electrode portion and passing over the bridge portion are formed. Have.

【0009】本発明の熱型赤外線センサでは、温度感応
膜内に高濃度の不純物領域を形成し、これを電極部とし
ているので、従来のような電極部と温度感応膜との間の
段差がなくなる。したがって、高濃度不純物添加で低抵
抗化した配線部を温度感応膜から直接取り出すことがで
き、段切れが減少するとともに、高抵抗の温度感応膜か
らずらした領域で配線を取り出すことができるので、電
極間隔(高抵抗領域の寸法)を高精度で指定できる。ま
た、温度感応膜と電極部との間の界面の接触不良の問題
も解消され、オーミックコンタクトをとることが容易に
なり、応答感度が向上するとともに製品の歩留りを向上
させることができる。また、アルミニウム等金属による
電極を形成した場合には、エッチング等の工程が不要で
あるが、このような工程が簡略化される。さらに、従
来、温度感応膜上にたとえばアルミニウム電極を形成し
た場合には、その部分で入射した赤外線が反射して、そ
の分感度が低下していたが、本発明では金属電極が不要
になるため、そのようなおそれはなくなる。また、金属
電極が不要になるため、感応部の熱容量もその分少なく
なり、感度が向上する。
In the thermal infrared sensor according to the present invention, a high-concentration impurity region is formed in the temperature-sensitive film and this is used as the electrode portion. Therefore, a step between the conventional electrode portion and the temperature-sensitive film is reduced. Disappears. Therefore, the wiring portion whose resistance has been reduced by the addition of the high-concentration impurities can be directly taken out of the temperature-sensitive film, so that step disconnection can be reduced and the wiring can be taken out in a region shifted from the high-resistance temperature-sensitive film. The electrode spacing (dimension of the high resistance region) can be specified with high accuracy. In addition, the problem of poor contact at the interface between the temperature-sensitive film and the electrode portion is also solved, making it easy to make ohmic contact, improving response sensitivity and improving product yield. In the case where an electrode made of a metal such as aluminum is formed, a process such as etching is not required, but such a process is simplified. Further, conventionally, for example, when an aluminum electrode was formed on a temperature-sensitive film, the infrared rays incident at that portion were reflected and the sensitivity was reduced accordingly, but the present invention eliminates the need for a metal electrode. Such a fear disappears. In addition, since the metal electrode is not required, the heat capacity of the sensitive part is reduced accordingly, and the sensitivity is improved.

【0010】温度感応膜全体に予め注入した不純物は、
膜自体を真性半導体に近づけるように補償し、かつ、抵
抗値調整のために導電性をもたせるためのもので、この
膜をp型に形成した場合には、電極部の不純物領域を同
じくp型不純物により形成し、高濃度のp+ 型領域とす
る。一方、予め注入した不純物を砒素(As)等でn型
に形成した場合には、電極部の不純物領域を同じくn型
不純物により形成し、高濃度のn+ 型領域とする。
The impurities previously implanted into the entire temperature-sensitive film are as follows:
This is for compensating the film itself to be close to the intrinsic semiconductor and for imparting conductivity for adjusting the resistance value. When this film is formed to be p-type, the impurity region of the electrode portion is also changed to p-type. A high concentration p + -type region is formed by using impurities. On the other hand, when the impurity implanted in advance is formed to be n-type with arsenic (As) or the like, the impurity region of the electrode portion is also formed of an n-type impurity to be a high-concentration n + -type region.

【0011】また、温度感応膜中の電極部に接続させる
配線は、電極部の不純物領域がp+ 型でもn+ 型でも、
アルミニウム(Al)やチタン(Ti)等を選択しシン
タリングすれば、p+ 型、n+ 型領域との接触がオーミ
ックコンタクトとなり、接触状態が良好となる。
The wiring connected to the electrode portion in the temperature-sensitive film may be either a p + type or an n + type impurity region of the electrode portion.
If aluminum (Al), titanium (Ti), or the like is selected and sintering is performed, the contact with the p + -type and n + -type regions becomes ohmic contact, and the contact state is improved.

【0012】また、本発明の熱型赤外線センサの製造方
法は、架橋部上に形成された温度感応膜全体にイオン注
入を行う第1のイオン注入工程と、第1のイオン注入が
なされた温度感応膜中に前記イオン注入領域と同一導電
型のイオン注入を行い、電極部となる高濃度不純物領域
を形成する第2のイオン注入工程と、架橋部を通る配線
を温度感応膜から直接取り出す工程とを含んでいる。
Further, in the method of manufacturing a thermal infrared sensor according to the present invention, a first ion implantation step of implanting ions into the entire temperature-sensitive film formed on the cross-linking portion, during said sensitive film by ion implantation of an ion implantation region of the same conductivity type, through a second ion implantation step of forming a high-concentration impurity regions serving as the electrode portion, the bridge portion wirings
Directly from the temperature-sensitive film .

【0013】本発明の熱型赤外線センサの製造方法で
は、微小で可能な限り薄くすることが望ましい温度感応
膜の形成プロセスになじみやすい。すなわち、電気計測
の制約から温度感応膜のインピーダンスは電極部の幅と
距離で設計されるが、フォトリソグラフィー、エッチン
グ等の電極部のパターンニングの精度や熱処理(シンタ
リング等)による拡散および合金化で製造誤差が生じ
る。イオン注入法は、熱拡散法に比較して横方向の拡散
および拡散深さが比較的少なく、低温(室温)で拡散を
行うことができるため、このような製造誤差をなくすこ
とができる。また、不純物の正確なドーズ量(添加量)
と導入深さを設定できるため、温度感応膜におけるサー
ミスタ定数および電気抵抗値の制御性がよく、応答感度
が向上するとともに、電気特性の再現性が向上する。
In the method of manufacturing a thermal infrared sensor according to the present invention, it is easy to adapt to the process of forming a temperature-sensitive film, which is desirably minute and as thin as possible. In other words, the impedance of the temperature-sensitive film is designed by the width and distance of the electrode part due to the restriction of electrical measurement. However, the patterning accuracy of the electrode part such as photolithography and etching and diffusion and alloying by heat treatment (sintering, etc.) Causes a manufacturing error. The ion implantation method has a relatively small lateral diffusion and diffusion depth as compared with the thermal diffusion method and can perform diffusion at a low temperature (room temperature), so that such a manufacturing error can be eliminated. In addition, the exact dose of impurities (addition amount)
And the depth of introduction, the controllability of the thermistor constant and the electrical resistance value of the temperature sensitive film is good, the response sensitivity is improved, and the reproducibility of the electrical characteristics is improved.

【0014】この温度感応膜へのイオン注入の条件は次
のようである。第1のイオン注入工程は、温度感応膜を
温度に対して鋭敏にさせるためのもので、熱処理後には
できるだけ真性半導体に近い状態にさせるようにイオン
の種類およびそのドーズ量を調整する。イオン注入をし
ないで、その後の熱処理を行った場合、温度感応膜がp
型になれば、これを補償するn型の不純物をイオン注入
した方がよい。たとえば、1μm厚のシリコン(Si)
薄膜が温度感応膜であり、アクサプタ濃度が1×1016
個/cm3 でp型であったときには、燐(P)を1×1
13個/cm3 のドーズ量でイオン注入すれば補償型真
性半導体となり、このドーズ量より少し多めにイオン注
入すれば、n型半導体となる。実際には、シリコンの場
合、完全な真性半導体では抵抗が大きすぎて扱いにくい
ので、たとえば真性値から多少n型的半導体になるよう
にして抵抗値の調整をした方がよい。第2のイオン注入
工程は、第1のイオン注入工程で形成される高抵抗の温
度感応膜のうちイオン注入用マスク直下の部分(温度感
応部)であるサーミスタ部とはオーミックコンタクトと
なるように高濃度不純物領域を形成し、電極部とするた
めのものである。サーミスタ部とオーミックコンタクト
を得るためには、同一の導電型にする必要がある。この
ため第1のイオン注入工程の結果、サーミスタ部がn型
的であれば、n型の不純物となるイオンを注入すればよ
い。また、低抵抗化するためには、多量の不純物をイオ
ン注入すればよい。第2のイオン注入は、たとえば温度
感応膜が1μm厚のシリコンのとき、n型の不純物とし
て燐(P)や砒素(As)を280keVで1×1017
個/cm3 のドーズ量で行えばよい。これは、ドーピン
グ効率を100%とし、熱処理により厚さ方向に均一の
分布をさせたとき、1×1020個/cm3 の高不純物濃
度に相当する。このとき熱処理は1100°C、1時間
あれば十分である。
The conditions for ion implantation into the temperature-sensitive film are as follows. The first ion implantation step is for making the temperature-sensitive film sensitive to the temperature, and adjusts the kind of ions and the dose thereof so as to be as close as possible to an intrinsic semiconductor after the heat treatment. When a subsequent heat treatment is performed without ion implantation, the temperature-sensitive film
If it becomes a mold, it is better to ion-implant an n-type impurity to compensate for this. For example, 1 μm thick silicon (Si)
The thin film is a temperature sensitive film, and the concentration of the actor is 1 × 10 16
Pcs / cm 3 , the phosphorus (P) is 1 × 1
If ions are implanted at a dose of 0 13 / cm 3, a compensated intrinsic semiconductor will be obtained. If ions are implanted slightly more than this dose, an n-type semiconductor will be obtained. Actually, in the case of silicon, since the resistance is too large for a perfect intrinsic semiconductor and is difficult to handle, it is better to adjust the resistance value so that, for example, the intrinsic value becomes a somewhat n-type semiconductor. In the second ion implantation step, the ohmic contact is made with the thermistor part, which is a part (temperature-sensitive part) immediately below the ion implantation mask in the high-resistance temperature-sensitive film formed in the first ion implantation step. This is for forming a high-concentration impurity region to be an electrode portion. In order to obtain an ohmic contact with the thermistor portion, it is necessary to have the same conductivity type. Therefore, as a result of the first ion implantation step, if the thermistor portion is n-type, ions serving as n-type impurities may be implanted. In order to reduce the resistance, a large amount of impurities may be implanted. In the second ion implantation, for example, when the temperature-sensitive film is silicon having a thickness of 1 μm, phosphorus (P) or arsenic (As) is used as an n-type impurity at 1 × 10 17 at 280 keV.
The dose may be performed at a dose of pieces / cm 3 . This corresponds to a high impurity concentration of 1 × 10 20 / cm 3 when the doping efficiency is set to 100% and a uniform distribution is made in the thickness direction by heat treatment. At this time, heat treatment at 1100 ° C. for one hour is sufficient.

【0015】なお、温度感応膜はアモルファスシリコン
(a−Si)あるいはアモルファスゲルマニウム(a−
Ge)をスパッタリング法あるいはCVD法により形成
することができ、その厚さは0.5〜3μmの薄膜状に
形成することが好ましい。
The temperature-sensitive film is made of amorphous silicon (a-Si) or amorphous germanium (a-Si).
Ge) can be formed by a sputtering method or a CVD method, and is preferably formed as a thin film having a thickness of 0.5 to 3 μm.

【0016】基板としては、シリコン、ゲルマニウム等
の半導体基板が用いられるが、容易にしかも安価に手に
入れることが可能な単結晶シリコン基板を用いることが
好ましい。また、架橋部としては、シリコンオキシナイ
トライド (SiOxNy) 膜を用いることが好ましい。このシ
リコンオキシナイトライド膜はシリコン酸化膜とシリコ
ン窒化膜との両者の性質を持ち、そのため応力バランス
が良く、安定した架橋構造を形成することが可能とな
る。このシリコンオキシナイトライド膜の膜厚は0.1
〜50μmとすることが好ましい。0.1μm未満であ
れば、薄す過ぎて十分な強度を得ることができず、一方
50μmより厚くなると、熱容量が大きくなり、そのた
め感度が低下する。シリコンオキシナイトライド膜の成
膜は、具体的には、たとえばプラズマCVD法により行
われる。この方法では、使用ガスは、モノシラン( Si
4)、窒素( N2)および笑気ガス(N2 O)が用いられ
る。ここで、N2 とN2 Oとのガス流量比(N2 /( N
2 +N2 O))を変化させることにより、シリコンオキシ
ナイトライド膜の化学量論的組成x,yを制御すること
ができ、支持基板、特にシリコン基板との間の熱膨張係
数の差を実質的になくし、これにより応力による破損を
防止することができる。
As the substrate, a semiconductor substrate such as silicon or germanium is used, but it is preferable to use a single crystal silicon substrate which can be easily and inexpensively obtained. Further, it is preferable to use a silicon oxynitride (SiOxNy) film as the cross-linking portion. This silicon oxynitride film has the properties of both a silicon oxide film and a silicon nitride film, and therefore has a good stress balance and can form a stable crosslinked structure. The thickness of this silicon oxynitride film is 0.1
It is preferable to set it to 50 μm. If it is less than 0.1 μm, it is too thin to obtain a sufficient strength, while if it is more than 50 μm, the heat capacity becomes large and the sensitivity is lowered. Specifically, the silicon oxynitride film is formed, for example, by a plasma CVD method. In this method, the gas used is monosilane (Si
H 4), nitrogen (N 2) and laughing gas (N 2 O) is used. Here, the gas flow ratio between N 2 and N 2 O (N 2 / (N
2 + N 2 O)), the stoichiometric composition x, y of the silicon oxynitride film can be controlled, and the difference in the coefficient of thermal expansion between the supporting substrate, especially the silicon substrate, can be substantially reduced. Thus, damage due to stress can be prevented.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して具体
的に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

【0018】図2は本発明の一実施例に係る熱型赤外線
センサの平面構造を概略的に示し、また図1はその要部
である温度感応部を取り出して示す斜視図である。この
熱型赤外線センサでは、たとえば支持部となるシリコン
基板11の中央部に空洞部13が形成されるとともに、
シリコン基板11の表面には、空洞部13の上に幅10
0μm、長さ2mm、膜厚2μmの2本の架橋部12
a、12aを有するシリコンオキシナイトライド膜12
が形成されている。架橋部12a、12aの中央部上部
にはそれぞれ温度感応膜14が形成されている。この温
度感応膜14は、たとえばアモルファスシリコン(a−
Si)により形成され、しかも導電性を持たせるために不
純物たとえば砒素(As)がドーピングされている。ま
た、温度感応膜14内には2つの電極部15a、15b
が互いに対向して形成されている。これらの電極部15
a、15bはたとえば砒素による高濃度不純物領域によ
り形成されている。これら電極部15a、15bにはそ
れぞれ配線16の一端部が接続されており、この配線1
6の他端部は架橋部12aの両端部のボンディングパッ
ド17に接続されている。これら配線16はたとえばア
ルミニウム(Al)により形成されている。
FIG. 2 schematically shows a planar structure of a thermal infrared sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a perspective view showing a temperature sensitive portion which is a main portion thereof. In this thermal infrared sensor, for example, a cavity 13 is formed at the center of a silicon substrate 11 serving as a support,
On the surface of the silicon substrate 11, a width of 10
Two crosslinked portions 12 having a thickness of 2 μm, a length of 2 mm, and a thickness of 2 μm
a, silicon oxynitride film 12 having 12a
Are formed. A temperature-sensitive film 14 is formed on the upper part of the center of each of the bridges 12a. This temperature sensitive film 14 is made of, for example, amorphous silicon (a-
Si), and is doped with an impurity such as arsenic (As) to impart conductivity. Further, two electrode portions 15a and 15b are provided in the temperature-sensitive film 14.
Are formed facing each other. These electrode parts 15
a and 15b are formed of, for example, high concentration impurity regions of arsenic. One end of a wiring 16 is connected to each of the electrode portions 15a and 15b.
The other end of 6 is connected to bonding pads 17 at both ends of bridge 12a. These wirings 16 are formed of, for example, aluminum (Al).

【0019】この熱型赤外線センサは、入射される赤外
線の量(熱量)に応じて温度感応膜14の電気抵抗値が
変化するもので、その抵抗値の変化に応じて電極部15
a、15bおよび配線16に流れる電流値またはボンデ
ィングパッド17間の電圧値を信号処理回路(図示しな
い)により計測することにより、赤外線の量を検知する
ことができる。
In this thermal infrared sensor, the electric resistance of the temperature-sensitive film 14 changes in accordance with the amount of incident infrared light (the amount of heat), and the electrode portion 15 changes in accordance with the change in the resistance.
The amount of infrared rays can be detected by measuring a current value flowing through a, 15b and the wiring 16 or a voltage value between the bonding pads 17 by a signal processing circuit (not shown).

【0020】図3(a)〜(d)および図4(e)〜
(g)は熱型赤外線センサの製造工程を表すものであ
る。まず、図3(a)に示すような面方位(110)の
シリコン基板11を用意した。次に、このシリコン基板
11上にプラズマCVD法により同図(b)に示すよう
な膜厚2μmのシリコンオキシナイトライド膜12を形
成した。すなわち、シリコン基板11を450℃に加熱
し、成膜条件として、圧力を0.45toor、高周波出力
を400W とし、反応ガスとして、モノシラン(Si H
4 )を15SCCM、窒素(N2 )を203SCCM、笑気ガス
(N2 O)を32SCCM流し、シリコン基板11上にシリ
コンオキシナイトライドを気相成長させた。
FIGS. 3A to 3D and FIGS.
(G) shows a manufacturing process of the thermal infrared sensor. First, a silicon substrate 11 having a plane orientation (110) as shown in FIG. 3A was prepared. Next, a silicon oxynitride film 12 having a thickness of 2 μm was formed on the silicon substrate 11 by a plasma CVD method as shown in FIG. That is, the silicon substrate 11 was heated to 450 ° C., the pressure was set to 0.45 torr, the high-frequency output was set to 400 W, and the reaction gas was monosilane (SiH).
4 ) was flowed at 15 SCCM, nitrogen (N 2 ) at 203 SCCM, and laughing gas (N 2 O) at 32 SCCM, and silicon oxynitride was vapor-phase grown on the silicon substrate 11.

【0021】続いて、シリコンをターゲットとしてスパ
ッタリングを行い、同図(c)に示すように、シリコン
オキシナイトライド膜12上にアモルファスシリコン
(aーSi)からなる温度感応膜14を形成した。このス
パッタリングは、ガス流量をアルゴン(Ar)=2SCC
M、水素(H2 )=1SCCM、成膜圧力を3×10-3Tor
r、高周波圧力を200Wとして10分間行った。
Subsequently, sputtering was performed using silicon as a target to form a temperature-sensitive film 14 made of amorphous silicon (a-Si) on the silicon oxynitride film 12, as shown in FIG. In this sputtering, the gas flow rate was set to argon (Ar) = 2 SCC
M, hydrogen (H 2 ) = 1 SCCM, deposition pressure 3 × 10 −3 Tor
r, The high frequency pressure was set to 200 W for 10 minutes.

【0022】次に、第1のイオン注入工程として、この
温度感応膜14に、たとえば燐(P)19を1×1013
個/cm3 のドーズ量でイオン注入をし、この後110
0°Cの温度で1時間の熱処理を行った。
Next, as a first ion implantation step, for example, phosphorus (P) 19 is added to the temperature-sensitive film 14 at 1 × 10 13.
Ions / cm 3 at a dose of
Heat treatment was performed at a temperature of 0 ° C. for 1 hour.

【0023】続いて、図3(d)に示すように、反応性
イオンエッチング(RIE)で温度感応膜14のパター
ニングを行った。
Subsequently, as shown in FIG. 3D, the temperature sensitive film 14 was patterned by reactive ion etching (RIE).

【0024】次に、図4(e)に示すようにフォトレジ
スト18でパターニングを行い、前記第1のイオン注入
と同じイオン種である燐(P)20を1×1017個/c
3 のドーズ量で第2のイオン注入を行い、温度感応膜
14に高濃度不純物領域からなる電極部15a、15b
を形成した。
Next, as shown in FIG. 4E, patterning is carried out with a photoresist 18, and phosphorus (P) 20, which is the same ion species as in the first ion implantation, is 1 × 10 17 / c.
The second ion implantation is performed at a dose of m 3 , and the electrode portions 15 a and 15 b made of high-concentration impurity regions are formed in the temperature-sensitive film 14.
Was formed.

【0025】この後、フォトレジスト18を除去し、同
図(f)に示すように、電極部15a、15bにそれぞ
れ一端部が接続されるように、アルミニウム薄膜による
配線16を形成した。
Thereafter, the photoresist 18 was removed, and a wiring 16 of an aluminum thin film was formed so that one end was connected to each of the electrodes 15a and 15b, as shown in FIG.

【0026】続いて、上記温度感応膜14と配線16を
後述のヒドラジン水溶液から保護するため、図4(g)
に示すようにシリコンオキシナイトライド膜21を形成
した。
Next, in order to protect the temperature-sensitive film 14 and the wiring 16 from an aqueous hydrazine solution described later, FIG.
A silicon oxynitride film 21 was formed as shown in FIG.

【0027】次に、シリコンオキシナイトライド膜1
2、21をパターンニングして図2に示したような架橋
部12a、12aのパターンを形成した。このパターン
ニングはたとえば反応性イオンエッチング(RIE)に
より、下地のシリコン基板11が露出するまで行った。
このエッチングは、エッチングガスとして三ふっ化メタ
ン(CHF3 )、フロン14(CF4 )と酸素(O2
を用い、その流量をCHF3 =30SCCM、CF4 =8SC
CM、O2 =2SCCMとし、エッチング時の圧力を0.08
Torr、高周波出力を300Wとし、エッチング時間を4
0分とした。最後に、架橋部12a、12aの下部のシ
リコン基板11を選択的にエッチング除去して空洞部1
3を形成した。このエッチングはヒドラジン水溶液を用
いた異方性エッチングにより行った。なお、この異方性
エッチングは水酸化カリウム水溶液を用いて行うように
してもよい。
Next, the silicon oxynitride film 1
Patterns 2 and 21 were formed to form the pattern of the crosslinked portions 12a and 12a as shown in FIG. This patterning was performed by, for example, reactive ion etching (RIE) until the underlying silicon substrate 11 was exposed.
In this etching, methane trifluoride (CHF 3 ), Freon 14 (CF 4 ) and oxygen (O 2 ) are used as etching gases.
And the flow rate was CHF 3 = 30 SCCM, CF 4 = 8 SC
CM, O 2 = 2 SCCM, pressure during etching is 0.08
Torr, high frequency output 300W, etching time 4
0 minutes. Finally, the silicon substrate 11 below the bridge portions 12a, 12a is selectively etched away to remove the hollow portion 1a.
3 was formed. This etching was performed by anisotropic etching using a hydrazine aqueous solution. The anisotropic etching may be performed using an aqueous solution of potassium hydroxide.

【0028】このように本実施例においては、温度感応
膜14内に高濃度不純物領域を形成してこれを電極部1
5a、15bとし、配線16を温度感応膜14から直接
取り出すようにしたので、従来構造に比べて電極部15
a、15bと温度感応膜14との間の段差がなくなり、
段切れの発生が減少する。同時に、温度感応膜14と電
極部15a、15bとの間の界面における接触不良の問
題も解消され、オーミックコンタクトをとることが容易
になり、応答感度が向上するとともに製品の歩留りを向
上させることができる。
As described above, in this embodiment, the high-concentration impurity region is formed in the temperature-sensitive film
5a and 15b, and the wiring 16 is directly taken out of the temperature-sensitive film 14.
a, 15b and the step between the temperature sensitive film 14 are eliminated,
The occurrence of disconnection is reduced. At the same time, the problem of poor contact at the interface between the temperature-sensitive film 14 and the electrode portions 15a and 15b is also resolved, making it easier to make ohmic contact, improving response sensitivity and improving product yield. it can.

【0029】また、本実施例においては、温度感応膜1
4に不純物を導入するに際し、熱拡散法に比較して拡散
深さが比較的少ないイオン注入法を用いるようにしたの
で、低温で不純物の拡散を行うことができる。したがっ
て、微小で薄い架橋構造を持つ温度感応部の形成プロセ
スになじみやすく、不純物のドーズ量と導入深さを正確
に設定できる。このため、サーミスタ定数および電気抵
抗値の制御性がよくなり、応答感度が向上するととも
に、電気特性の再現性が向上する。
In this embodiment, the temperature sensitive film 1
Since the ion implantation method is used, which has a relatively small diffusion depth as compared with the thermal diffusion method, when introducing the impurity into 4, the impurity can be diffused at a low temperature. Therefore, it is easy to adapt to the process of forming the temperature-sensitive portion having a minute and thin cross-linking structure, and the dose amount and the introduction depth of the impurity can be accurately set. Therefore, the controllability of the thermistor constant and the electric resistance value is improved, the response sensitivity is improved, and the reproducibility of the electric characteristics is improved.

【0030】以上実施例を挙げて本発明を説明したが、
本発明は上記実施例に限定するものではなく、その要旨
を変更しない範囲で種々変更可能である。たとえば、上
記実施例においては、温度感応膜14へのイオン注入を
行った後に、異方性エッチングを行い架橋部12aを形
成するようにしたが、架橋部12aを形成した後にイオ
ン注入を行うようにしてもよい。また、上記実施例にお
いては、第1のイオン注入工程の後に、電極形成のため
の第2のイオン注入を行ったが、電極部を先に形成した
後、さらにイオンを注入して温度感応部を形成してもよ
いことはいうまでもないが、作成の行い易さの点から、
上記実施例の方が有利である。
The present invention has been described with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified without changing the gist of the invention. For example, in the above embodiment, the ion implantation into the temperature-sensitive film 14 is performed, and then the anisotropic etching is performed to form the crosslinked portion 12a. However, the ion implantation is performed after the crosslinked portion 12a is formed. It may be. Further, in the above embodiment, the second ion implantation for forming the electrode is performed after the first ion implantation step. However, after the electrode portion is formed first, ions are further implanted and the temperature sensitive portion is formed. Needless to say, it is possible to form
The above embodiment is more advantageous.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の熱型
赤外線センサによれば、温度感応膜内に高濃度の不純物
領域を形成し、これを電極部とするようにしたので、電
極部と温度感応膜との間の段差がなくなり、段切れが減
少する。また、温度感応膜と電極部との間の界面の接触
不良の問題も解消され、オーミックコンタクトをとるこ
とが容易になり、応答感度が向上するとともに製品の歩
留りを向上させることができる。
As described above, according to the thermal infrared sensor according to the first aspect, the high concentration impurity region is formed in the temperature sensitive film and this is used as the electrode portion. The step between the film and the temperature-sensitive film is eliminated, and the disconnection of the step is reduced. In addition, the problem of poor contact at the interface between the temperature-sensitive film and the electrode portion is also solved, making it easy to make ohmic contact, improving response sensitivity and improving product yield.

【0032】また、請求項記載の熱型赤外線センサの
製造方法によれば、温度感応膜に予め不純物を導入する
工程および電極部の形成工程において、熱拡散法に比較
して拡散深さが比較的少ないイオン注入法を用いるよう
にしたので、製造工程が簡略化されるとともに、低温で
拡散を行うことができ、サーミスタ定数および電気抵抗
値の制御性がよくなり、応答感度が向上する。
Further, according to the manufacturing method of the thermal-type infrared sensor according to claim 2, wherein, in the step of forming the step and the electrode portions to introduce a pre-impurities to a temperature-sensitive film, the diffusion depth as compared to the thermal diffusion method Since a relatively small amount of ion implantation is used, the manufacturing process is simplified, diffusion can be performed at a low temperature, controllability of the thermistor constant and electric resistance value is improved, and response sensitivity is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る熱型赤外線センサの温
度感応部の構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a temperature sensing unit of a thermal infrared sensor according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例に係る熱型赤外線センサの全
体構成を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing an overall configuration of a thermal infrared sensor according to one embodiment of the present invention.

【図3】(a)〜(d)は、それぞれ熱型赤外線センサ
の製造工程を図2のA−A線に沿って示す縦断面図であ
る。
3 (a) to 3 (d) are longitudinal sectional views showing manufacturing steps of the thermal infrared sensor along the line AA in FIG. 2, respectively.

【図4】(e)〜(g)は、それぞれ同じく熱型赤外線
センサの製造工程を図2のA−A線に沿って示す縦断面
図である。
4 (e) to 4 (g) are longitudinal sectional views each showing a manufacturing process of the thermal infrared sensor along the line AA in FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11─シリコン基板 12─シリコンオキシナイトライド膜 12a─架橋部 13─空洞部 14─温度感応膜 15a、15b─電極(高濃度不純物領域) 16─配線 11 silicon substrate 12 silicon oxynitride film 12a bridging part 13 cavity part 14 temperature sensitive film 15a, 15b electrode (high concentration impurity region) 16 wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−42580(JP,A) 特開 昭50−113278(JP,A) 特開 平3−41330(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 37/02 G01J 1/02 G01J 5/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-53-42580 (JP, A) JP-A-50-113278 (JP, A) JP-A-3-41330 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 37/02 G01J 1/02 G01J 5/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体材料により形成された支持部と、 この支持部上に形成された電気絶縁性の架橋部と、 この架橋部に形成されるとともに全体に第1のイオン注
入がなされた温度感応膜と、 この温度感応膜内に形成されるとともに、第1のイオン
注入領域と同一導電型の第2のイオン注入により形成さ
れた高濃度不純物領域からなる電極部と、 この電極部から直接取り出されるとともに前記架橋部上
を通る配線とを備えたことを特徴とする熱型赤外線セン
サ。
1. A support formed of a semiconductor material, an electrically insulating bridge formed on the support, and a temperature at which the first ion implantation is performed on the bridge and entirely. and the sensitive film, the temperature-sensitive film is formed in the Rutotomoni, an electrode portion made of the high concentration impurity region formed by the second ion implantation of the first ion implantation region of the same conductivity type, directly from the electrode portion A thermal infrared sensor comprising: a wiring that is taken out and passes over the bridge portion.
【請求項2】 請求項1記載の熱型赤外線センサの製造
方法であって、 前記架橋部上に形成された温度感応膜全体にイオン注入
を行う第1のイオン注入工程と、 前記第1のイオン注入がなされた前記温度感応膜中に前
記イオン注入領域と同一導電型のイオン注入を行い、電
極部となる高濃度不純物領域を形成する第2のイオン注
入工程と、 前記架橋部を通る配線を前記温度感応膜から直接取り出
す工程とを備えたことを特徴とする熱型赤外線センサの
製造方法。
2. The method for manufacturing a thermal infrared sensor according to claim 1, wherein a first ion implantation step of performing ion implantation on the entire temperature-sensitive film formed on the bridge portion; A second ion implantation step of performing ion implantation of the same conductivity type as that of the ion implantation region in the ion-implanted temperature-sensitive film to form a high-concentration impurity region serving as an electrode portion; A step of directly extracting the infrared ray from the temperature-sensitive film.
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