JP3663070B2 - 熱型赤外線固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
熱型赤外線固体撮像装置及びその製造方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術】
本発明は、熱型赤外線固体撮像装置及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、夜間の監視や温度計測等に赤外線光学機器の利用が盛んになっており、安価な赤外線固体撮像装置の開発が要望されている。中でも熱型の赤外線固体撮像装置は、量子型の赤外線固体撮像装置と異なり冷却機構が不要であるため、安価な赤外線固体撮像装置として期待されている。
【0003】
熱型赤外線固体撮像装置には、例えば、特開平2−196929号公報、特開平4−500437号公報に記載されたボロメータ方式、特許番号第2541458号公報に記載されたサーモパイル方式、SPIEプロシーディングVol.2746の111頁の図15に記載された焦電方式等、種々の方式がある。これらは、いずれもシリコン基板上に熱型赤外線検出器を1次元あるいは2次元配列して形成することにより構成されている。
【0004】
熱型赤外線検出器とは、検知部が吸収する入射赤外線を検知部の温度変化に変え、温度変化によって引き起こされた検知部の電気抵抗値、誘電率、自発分極率あるいは熱起電力などの電気的な特性の変化を電気信号に変換することで、被撮像物体の輻射する赤外線を検知するものである。従って、検知部の熱絶縁性を上げることが高感度の検出器を得るために必要である。
【0005】
図6(b)は熱型赤外線検出器の構造の一例を示す斜視図である。絶縁膜26を表面形成したシリコン基板10上に、脚部28を介して検知部30が保持されている。検知部30が赤外線を吸収して温度上昇し、抵抗30aの抵抗値が変化することを利用して赤外線量の検出を行う。検知部温度上昇の赤外線に対する感度を向上するため、検知部30とシリコン基板10間を中空として両者を熱的に絶縁している。かかる中空構造には、例えば、SPIEプロシーディングVol.2552の80頁の図4に記載されているプレーナー構造やブリッジ構造がある。また、特開平9−243449号公報には、さらに検知部周囲の真空度を1×10-2Torr以下にすることで検出器の感度を向上する方法も開示されている。
【0006】
検知部の中空構造は、シリコン基板と検知部の間隙にシリコン、アルミニウム、又はSiO2等から成る犠牲層を形成しておき、後から犠牲層をエッチング除去することにより形成することができる。犠牲層がシリコンであれば水酸化テトラメチルアンモニウム(以下TMAHと称す)溶液、KOH溶液、又はXeF2気体などで、アルミニウムであれば混酸溶液などで、SiO2であればフッ酸溶液等で除去することができる。
【0007】
図6(a)は熱型赤外線固体撮像装置の平面概略図である。シリコン基板上に、図6(b)に示した熱型赤外線検出器32が2次元に配列して形成され、その周囲には熱型赤外線検出器を駆動するための周辺回路部34と、周辺回路部34を外部回路に接続するための信号入出力電極36が形成されている。
【0008】
中空構造を形成するための犠牲層エッチングは、上記構成の熱型赤外線固体撮像装置を全てシリコンウエハ上に形成し、ダイシングを行った後に行われる。ダイシング前に犠牲層エッチングを行っては、中空構造内にダイシングの切り粉等が侵入して素子破壊を起すためである。
【0009】
したがって、中空構造を形成する犠牲層エッチングにおいては、上記信号入出力電極も同時にをエッチング薬液に浸されることとなる。配線及び電極は、一般に安価なアルミニウムで形成されているが、アルミニウムはTMAH溶液、KOH溶液、混酸溶液、フッ酸溶液等のエッチング薬液に容易に溶解してしまう。
【0010】
そこで、信号入出力電極36においてアルミニウム等で形成した配線層をさらに上記のエッチング薬液に溶解しない保護電極層で覆うことにより、信号入出力電極36をエッチング薬液から保護していた。
【0011】
図7(a)及び(b)は、図6(a)に示す熱型赤外線固体撮像素子の信号入出力電極を含む部分を拡大して示した平面図及び断面図である。シリコン基板10上にSiO2などからなる絶縁層12が形成され、絶縁層12上にアルミニウム等からなる配線層16が形成されている。配線層16はリード部分16aが周辺回路部に接続している。配線層16及び絶縁層12上にSiO2等からなる保護絶縁膜14が形成され、配線層16上に開口部14aが設けられている。さらに開口部14aを覆って保護電極層20が形成されている。
【0012】
かかる構造の信号入出力電極においては、エッチング薬液に侵され易い配線層16は保護電極20及び保護絶縁膜14に覆われている為、犠牲層エッチング工程においてエッチング薬液による配線層の侵食が抑制される。例えば映像情報メディア学会技術報告Vol21.の8頁には、チタンから成る保護電極層を用いた信号入出力電極が開示されている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
熱型赤外線固体撮像装置は、半導体ウエハに形成された後、半導体ウエハ上においてプローバーによって探針検査される。探針検査は、プローバーの探針を信号入出力電極に接触させ、探針を介して電気信号を周辺回路に入出力することにより行われる回路検査である。しかし、上記従来の信号入出力電極の構造では、探針検査工程において信号入出力電極に当てた探針が保護電極層20を貫通し、そのため半導体ウエハをダイシングして犠牲層除去を行う際に、この貫通孔からエッチング薬液が侵入して配線層16を溶解する場合があった。このため従来の熱型赤外線固体撮像装置は安定した生産が困難である問題があった。
【0014】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、探針検査の際の配線層につながる貫通孔の発生を防ぎ、検出器の犠牲層除去に際する信号入出力電極の侵食発生を防止して安定生産可能な熱型赤外線固体撮像装置の構造と製造方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の熱型赤外線検出装置は、同一の半導体基板上に形成された、中空保持された検知部を有する熱型赤外線検出器の2次元配列と、該熱型赤外線検出器を駆動する周辺回路部と、該周辺回路部に電気接続した信号入出力電極を備えた熱型赤外線固体撮像装置であって、
上記信号入出力電極が、上記周辺回路部に電気接続した配線層と、該配線層上に開口部を残して形成された保護絶縁膜と、前記開口部を通じて前記配線層に電気接続するように前記保護絶縁膜上に形成された保護電極層を有し、
上記保護電極層が、上記配線層に重なる接続領域と、該接続領域に接続して上記配線層に重ならずかつ探針検査可能な面積を有する検査領域を備えることを特徴とする。
【0016】
これにより、保護電極層の検査領域に探針を接触させて検査を行っても、探針の貫通孔が配線層に到達しないため、検出器の犠牲層除去に際する信号入出力電極の侵食発生を防止することができる。
【0017】
上記保護電極層が、矩形の上記接続領域と、該接続領域よりも大なる矩形の上記検査領域を、並列接続して成る凸型形状であることが好ましい。これにより、回路検査工程における信号入出力電極の認識が容易となり、また保護電極層の小面積化を図ることができる。
【0018】
また、上記配線層の上記保護電極層に接続する部分が環状又は枠状であり、上記保護電極層が、前記配線層に重なる環状又は枠状の上記接続領域と、該環状又は枠状の接続領域の内側に配置された上記検査領域を備えることも好ましい。これによっても回路検査工程における信号入出力電極の認識が容易となり、また保護電極層の小面積化を図ることができる。
【0019】
この場合、さらに、上記保護電極上に、該保護電極を上記検査領域に開口部を残して覆う第2の保護絶縁膜を形成することが好ましい。これにより、探針が保護電極の接続領域に接触することを確実に防止することができる。
【0020】
さらにまた、上記保護電極層が、金、チタン、窒化チタン、タングステン及びこれらの合金からなる群から選ばれた1種から成ることが好ましい。これらの材料は、犠牲層エッチングに用いられるエッチング薬液に対する耐性が高いため、配線層の溶解を確実に防止することができる。
【0021】
加えて、上記保護電極層の上記検査領域下部に、探針接触による亀裂の進行阻止可能な亀裂阻止層をさらに備えることが好ましい。尚、配線層端部が環状又は枠状であるときは、上記環状又は枠状の配線層端部の内側に、探針接触による亀裂の進行阻止可能な亀裂阻止層を形成することが好ましい。亀裂素子層を設けることにより、探針接触の際に絶縁膜等に発生する亀裂の進行を止め、保護電極層とシリコン基板の間に漏電経路が開通するのを防止することができる。
【0022】
上記亀裂阻止層は、シリコン、タングステンシリサイド、タングステン、チタン、窒化チタン、アルミニウム及び窒化シリコンから成る群から選ばれた1種から成ることが好ましい。
【0023】
また、上記亀裂阻止層が上記配線層と同一層に同一材料で形成されて成ることが好ましく、これにより亀裂素子層を配線層の形成と同時に行って工程を簡略化することができる。
【0024】
さらに、上記亀裂阻止層が、上記検査領域よりも大きいことが好ましく、これにより亀裂の進行をより確実に防止することができる。
【0025】
本発明の熱型赤外線固体撮像装置の製造方法は、
(A)半導体ウエハ上に、
(a)検知部を有する熱型赤外線検出器の2次元配列と、
(b)上記熱型赤外線検出器を駆動する周辺回路部と、
(c)(1)上記周辺回路部に電気接続した配線層と、
(2)該配線層上に開口部を残して形成された保護絶縁膜と、
(3)上記配線層に重なる接続領域と、該接続領域に接続して上記配線層に重ならずかつ探針検査可能な面積を有する検査領域を備えるように、前記開口部を覆って前記保護絶縁膜上に形成された保護電極層
から成る信号入出力電極を備える半導体チップを複数個形成する工程と、
(B)上記半導体ウエハ上において、上記半導体チップ毎に、上記信号入出力電極の有する上記保護電極層の上記検査領域に探針を立てて検査する工程と、
(C)上記半導体ウエハを上記半導体チップ毎に分割するダイシング工程と、
(D)上記半導体チップをエッチング処理して、上記熱型赤外線検出器の上記検知部を中空保持された構造とする工程を備えることを特徴とする。
【0026】
これにより、保護電極層の検査領域に探針を接触させて検査を行う工程において、探針の貫通孔が配線層に到達せず、検出器の犠牲層を除去して検知部を中空保持させる工程における信号入出力電極の侵食発生を防止することができる。
【0027】
また本発明は、上記本発明の熱型赤外線固体撮像装置を、赤外線光学系と共に筐体に内臓させたことを特徴とする赤外線カメラシステムでもある。かかる赤外線カメラシステムは、熱型赤外線固体撮像装置の信号入出力電極が劣化していないため、安定して映像信号を出力可能である。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下本発明の熱型赤外線固体撮像装置及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。尚、図において、同一符号は、同一又は対応する部材を示す。
【0029】
実施の形態1.
図1は、本発明の熱型赤外線固体撮像装置の一例を示す平面図である。シリコン基板などの半導体基板上に、熱型赤外線検出器32が2次元に配列して形成され、その周囲には熱型赤外線検出器を駆動するための周辺回路部34と、周辺回路部34を外部回路に接続するための信号入出力電極36が形成されている。信号入出力電極を除いては、従来の熱型赤外線固体撮像装置と同様の構造である。図2(a)及び(b)は、図1に示す熱型赤外線固体撮像素子の信号入出力電極を含む部分を拡大して示した平面図及び断面図である。シリコン基板10上にSiO2等の絶縁層12が形成され、絶縁層12上にアルミニウム等の配線層16が形成され、絶縁層12及び配線層16上にSiO2等の保護絶縁膜14が形成されている。保護絶縁膜14には、配線層16上に開口部14aが設けられている。この開口部14aを覆って、保護絶縁膜14上に保護電極層20が形成されている。保護電極層20は、開口部14aを通じて配線層16に電気接続している。尚、配線層16はリード部16aを介して熱型赤外線固体撮像装置の周辺回路部に電気接続している。
【0030】
上記保護電極層20は、配線層16に重なる接続領域20aと、配線層16に重ならない検査領域20bを有する。接続領域20aと検査領域20bは、連絡領域20cを介して接続している。検査領域20bは、後の探針検査工程において探針検査可能な、即ちプローバーによって画像認識して探針を接触させることのできる十分な面積を有している。例えば、保護電極層20は一辺200μmの正方形から成る接続領域20aと検査領域20bとが、100μmの長さの連絡領域20cを介して接続した形状をしている。尚、接続領域20aおよび検査領域20bの形状は任意であるが、検査領域20bをプローバーによって画像認識できることが必要であるため、検査領域20bと接続領域20aとの間に明確な境界を有していることが好ましい。本実施の形態においては、連絡領域20cを設けることにより、検査領域20bと接続領域20aとの間に境界を形成している。
【0031】
尚、上記保護電極層は、金、チタン、窒化チタン、タングステン又はこれらの合金から成ることが好ましい。これらの材料は、犠牲層のエッチングに用いられるTMAH溶液、KOH溶液、混酸溶液、フッ酸溶液等のいずれの薬液に対しても溶解せず、配線層16を有効に保護することができる。
【0032】
本実施の形態の熱型赤外線固体撮像素子は、次のようにして製造することができる。まず、半導体ウエハ上に、
(a)検知部を有する熱型赤外線検出器32の2次元配列と、
(b)上記熱型赤外線検出器を駆動する周辺回路部34と、
(c)(1)上記周辺回路部に電気接続した配線層16と、
(2)該配線層16上に開口部14aを残して形成された保護絶縁膜14と、
(3)上記配線層に重なる接続領域20aと、該接続領域20aに連絡領域20cを介して接続して上記配線層16に重ならずかつ探針検査可能な面積を有する検査領域20bを備えるように、前記開口部14aを覆って前記保護絶縁膜14上に形成された保護電極層20
から成る信号入出力電極36を備える半導体チップを複数個形成する。
【0033】
尚、熱型赤外線検出器32の検知部はシリコン、アルミニウム、又はSiO2等から成る犠牲層の上に形成されているが、この工程においては、犠牲層はまだエッチングされておらず、検知部の下部は中空となっていない。また、上記各構成要素の形成には、従来の一般的な熱型赤外線検出器の製造プロセスを適用することができる。
【0034】
次に、上記半導体ウエハ上において、半導体チップ毎に、信号入出力電極36の有する保護電極層20の検査領域20bに探針を立てて検査を行う。
【0035】
次に、半導体ウエハをダイシングによって半導体チップ毎に分割する。
【0036】
最後に、半導体チップをエッチング薬液に浸漬して犠牲層を除去して、検知部を中空保持された構造とする。犠牲層がシリコンであれば水酸化テトラメチルアンモニウム(以下TMAHと称す)溶液、KOH溶液、又はXeF2気体などで、アルミニウムであれば混酸溶液などで、SiO2であればフッ酸溶液等でエッチング処理する。
【0037】
本発明の実施の形態1の熱型赤外線固体撮像素子においては、検査工程において探針を保護電極層の検査領域20bに立てることにより保護電極層20bに貫通孔が生じても、生じた貫通孔が配線層16に到達することがない。このため犠牲層のエッチング工程においても、配線層16は保護電極層20および保護絶縁膜14によって保護されるため、エッチング薬液によって侵食されることはない。
【0038】
尚、本発明の熱型赤外線固体撮像装置を外部回路に接続するためのワイヤボンドは、保護電極層の接続用領域20aと検査領域20bのどちらに行っても良い。
【0039】
実施の形態2.
本実施の形態の熱型赤外線固体撮像装置は、実施の形態1と同様の信号入出力電極を備え、さらに、探針接触時に発生する亀裂が基板に到達するのを阻止するための亀裂阻止層を備える。
【0040】
図3(a)および(b)は、本発明の熱型赤外線固体撮像装置の信号入出力電極を含む部分の別の一例を拡大して示した平面図及び断面図である。尚、信号入出力電極を除いては、実施の形態1と同様の構造である。
【0041】
シリコン基板10上にSiO2等の絶縁層12が形成され、絶縁層12上にアルミニウム等の配線層16が形成されている。配線層16の形成と同時に、配線層16に隣接して、同じアルミニウム等の亀裂阻止層22が形成されている。亀裂阻止層22は、配線層16と分離して形成することが好ましい。絶縁層12、配線層16及び亀裂阻止層22の上にSiO2等の保護絶縁膜14が形成されている。保護絶縁膜14には、配線層16上に開口部14aが設けられ、この開口部14aを覆って、保護絶縁膜14上に保護電極層20が形成されている。
【0042】
保護電極層20は配線層16に重なる接続領域20aと配線層16に重ならない検査領域20bを有し、接続領域20aと検査領域20bは連絡領域20cを介して接続している。接続領域20a、検査領域20b、連絡領域20cの大きさは実施の形態1と同様である。ただし本実施の形態においては、検査領域20bは、その全面が亀裂阻止層22に重なるよう形成されている。
【0043】
検査工程において探針を検査領域20bに接触させた際に、貫通した探針の圧力によって検査領域20b下部に亀裂が発生する場合がある。亀裂阻止層22は、この亀裂がシリコン基板10に到達するのを阻止する役割を果たす。検査領域20bとシリコン基板10の間には、通常、保護絶縁膜14及び絶縁層12が存在するが、これらは一般的にシリコン酸化膜から成り、シリコン酸化膜は亀裂が発生し易い材料である。このため、探針が保護電極層20bを貫通すると、探針貫通部において保護絶縁膜14及び絶縁層12に亀裂が発生し易く、他に層がなければ、発生した亀裂は容易にシリコン基板10に到達してしまう。亀裂がシリコン基板に到達すると、保護電極層20bとシリコン基板10の間に漏電経路が開通して熱型赤外線固体撮像装置の信号出力が不安定となる。
【0044】
亀裂阻止層22は、亀裂の発生しにくい材料から成り、検査領域20bとシリコン基板10の間に位置して、亀裂の進行を停止する役割を果たす。したがって、亀裂阻止層22は、検査領域20bとシリコン基板10の間であれば、どこに位置していても良い。即ち、シリコン基板10上、絶縁層12上、保護絶縁膜14上のいずれに形成されていても良い。尚、本実施の形態においては、亀裂阻止層22を、配線層16と同一層、同一材料で絶縁層12上に形成したが、この事には、亀裂阻止層の形成工程を配線層の形成工程と兼用する事によって工程数を削減できる利点がある。
【0045】
また、亀裂阻止層22は、検査領域20bよりも大きなことが好ましい。亀裂は、探針の接触部に発生するが、亀裂が斜めに進行する場合もあるからである。
【0046】
亀裂阻止層22には、亀裂の発生しにくい材料であればいずれも使用可能であるが、特にシリコン、タングステンシリサイド、タングステン、チタン、窒化チタン、アルミニウム及び窒化シリコン等が好ましい。これらはいずれも亀裂発生しにくく、かつ半導体工程での使用に適している。尚、亀裂阻止層がシリコン基板10、配線層16又は保護電極層20と接する配置となる場合には、絶縁性の窒化チタン、窒化シリコン等を使用することが好ましい。
【0047】
尚、絶縁層12又は保護絶縁膜14自身が亀裂発生のしにくい材料である場合、例えば減圧下で成膜された窒化シリコン等から成る場合には、亀裂阻止層22を省略することができる。
【0048】
実施の形態3
本実施の形態の熱型赤外線固体撮像装置は、実施の形態2に示した信号入出力電極の平面構造を変形したものである。
【0049】
図4(a)および(b)は、本実施の形態の熱型赤外線固体撮像装置の信号入出力電極を含む部分を拡大して示した平面図及び断面図である。尚、信号入出力電極の平面構造を除いては、実施の形態1又は2と同様の構造である。
【0050】
シリコン基板10上にSiO2等の絶縁層12、アルミニウム等の配線層16及び亀裂阻止層22が形成されている。絶縁層12、配線層16及び亀裂阻止層22の上にSiO2等の保護絶縁膜14が形成されている。保護絶縁膜14には、配線層16上に開口部14aが設けられ、この開口部14aを覆って、保護絶縁膜14上に保護電極層20が形成されている。
【0051】
保護電極層20は、矩形の接続領域20aと、接続領域20aよりも大なる矩形の検査領域20bが、並列接続した凸型形状となっている。検査領域20bは、その全面が亀裂阻止層22に重なるよう形成されている。例えば、接続領域20aは一辺4μmの正方形であり、検査領域20bは一辺200μmの正方形である。
【0052】
本実施の形態の熱型赤外線固体撮像装置は、実施の形態1及び2で得られた利点に加えて、次の利点を有する。
【0053】
まず、信号入出力電極を、上記凸型形状とする事により、検査工程においてプローバーが探針検査を行う電極を認識する際に、探針を当てるべき検査領域20bを接続領域20aと誤認する事を防ぐことができる。実施の形態1又は2に示した信号入出力電極では、接続領域20aと検査領域20bの形態が類似しているため、プローバーによって誤認識される恐れがあったのに対し、本実施の形態の信号入出力電極において両者の形状は全く異なるからである。
【0054】
また、本実施の形態の信号入出力電極は、実施の形態1又は2に示した信号入出力電極に比較して、専有面積を減少して熱型赤外線固体撮像装置の集積度を向上することができる利点もある。
【0055】
実施の形態4
図5(a)及び(c)は、本実施の形態の熱型赤外線固体撮像装置の信号入出力電極を含む部分を拡大して示した平面図及び断面図である。図5(b)は、信号入出力電極の配線層及び亀裂阻止層のみを示した平面図である。尚、図5(b)中のハッチングは断面を表すものではない。信号入出力電極の構造を除いては、実施の形態1から3と同様の構造である。
【0056】
シリコン基板10上にSiO2等の絶縁層12が形成され、その上にアルミニウム等の配線層16及び亀裂阻止層22が形成されている。本実施の形態において、配線層16は、この後形成する保護電極層20に接続する部分が枠状に形成されている。亀裂阻止層22は、枠状の配線層16の内側に、配線層16と分離して形成することが好ましい。例えば、配線層16は一辺214μmの正方形の内部を一辺206μmの正方形でくり貫いた幅4μmの枠状をしており、亀裂阻止層22は枠状の配線層16の内側にある一辺202μmの正方形である。
【0057】
絶縁層12、配線層16及び亀裂阻止層22の上にSiO2等の保護絶縁膜14が形成されている。保護絶縁膜14には、配線層16上に、枠状の開口部14aが設けられ、この開口部14aを覆って、保護絶縁膜14上に保護電極層20が形成されている。
【0058】
保護電極層20は、配線層16に重なる枠状の接続領域と、枠状の接続領域の内側に配置されかつ配線層16に重ならない検査領域を有するが、本実施の形態においては、接続領域と検査領域は連続しており、例えば、一辺212μmの単一の正方形形状となっている。
【0059】
保護電極層20及び保護絶縁膜14の上には、さらにSiO2等の第2の保護絶縁膜24が方形の開口部24aを残して形成されている。開口部24aは、接続領域の上に、即ち配線層16に重ならないように配置されている。開口部24aの大きさは、例えば、一辺200μmの正方形である。
【0060】
第2の保護電極層24は、プローバーによる検査工程において、保護電極層20の接続領域と検査領域の区別を可能にし、さらに探針が接続領域に接触するのを確実に防止するために形成される。尚、保護電極層20が、接続領域と検査領域の区別可能な形状に形成されている場合は、第2の保護電極層24は省略可能である。例えば、接続領域と検査領域の間に溝を設け、溝の一部に連絡領域を設けて接続領域を検査領域を電気接続しておくことにより、プローバーによる接続領域と検査領域の区別が可能となる。
【0061】
尚、配線層16はできるだけ巾を狭く形成し、第2の保護絶縁膜24の開口部24aの面積を大きくすることが好ましい。ただし、開口部24aは、亀裂阻止層22よりも小さく形成することが好ましい。探針の接触による亀裂は、斜めに進行する場合もあるからである。
【0062】
また、本実施の形態においては、配線層16を枠状に形成し、亀裂阻止層22、保護電極層20等を矩形に形成したが、これに代えて配線層16を環状に形成し、亀裂阻止層22、保護電極層20等を円形に形成しても良い。
【0063】
本実施の形態の熱型赤外線固体撮像装置は、実施の形態1、2及び3における利点に加えて、電極形状を従来と同様の正方形、及び長方形等にできる利点を有する。さらに、第2の保護絶縁膜24を形成することにより、プローバーが保護電極の位置の誤認識を起した場合であっても、探針が保護電極20の接続領域に接触して貫通孔を形成することを確実に防止することができる。
【0064】
実施の形態5
本実施の形態においては、本発明の熱型赤外線固体撮像装置を組み込んだ赤外線カメラシステムについて説明する。本発明の赤外線カメラシステムは、例えば、実施の形態1から4のいずれかに示した熱型赤外線固体撮像装置を、赤外線光学系とともに適当な筐体に組み込むことによって構成することができる。
【0065】
本発明の赤外線カメラシステムは、被写体の赤外線像を出力するものであり、例えば、次のようにして動作させることができる。まず、被写体から発せられた赤外線を、適当なレンズ系を有する赤外線光学系によって、本発明の熱型赤外線固体撮像装置に形成された熱型検出器の2次元配列上に結像させる。熱型検出器の2次元配列は、被写体の赤外線像に対応した赤外線の強度分布を検知し、被写体の赤外線像に対応した画像信号を出力する。この画像信号を熱型赤外線固体撮像装置の周辺回路及び信号入出力電極を介して取り出すことにより、本発明のカメラシステムからの映像出力が得られる。
【0066】
【発明の効果】
本発明の熱型赤外線検出装置は、信号入出力電極の保護電極層が配線層に重なる接続領域と、配線層に重ならずかつ探針検査可能な面積を有する検査領域を備えるため、保護電極層の検査領域に探針を接触させて検査を行っても、探針の貫通孔が配線層に到達せず、検出器の犠牲層除去に際する信号入出力電極の侵食発生を防止できるため、安定生産可能である。
【0067】
また、保護電極層を、矩形の接続領域と、接続領域よりも大なる矩形の検査領域を並列接続して成る凸型形状とすることにより、製造過程における回路検査時の検査位置の認識を容易にし、上記保護電極層を小面積化して高集積かつ安定生産可能な熱型赤外線固体撮像装置を提供することができる。
【0068】
またこれに代えて、配線層の保護電極層に接続する部分を環状又は枠状とし、保護電極層を配線層に重なる環状又は枠状の接続領域と該接続領域の内側に配置された検査領域を有するよう形成しても良く、これによっても上記保護電極層を小面積化して高集積かつ安定生産可能な熱型赤外線固体撮像装置を提供することができる。
【0069】
この場合さらに、上記保護電極上に上記検査領域に開口部を残して覆う第2の保護絶縁膜を形成することにより、検査時に探針が保護電極の接続領域に接触することを確実に防止して、さらに熱型赤外線固体撮像装置の生産を安定化することができる。
【0070】
さらにまた、上記保護電極層を、金、チタン、窒化チタン、タングステン及びこれらの合金からなる群から選ばれた1種によって形成することにより、配線層の溶解を確実に防止して、またさらに熱型赤外線固体撮像装置の生産を安定化することができる。
【0071】
加えて、上記保護電極層の上記検査領域下部に、探針接触による亀裂の進行阻止可能な亀裂阻止層をさらに備えることにより、探針接触の際に絶縁膜等に発生する亀裂の進行を止め、保護電極層とシリコン基板の間に漏電経路が開通するのを防止して、熱型赤外線固体撮像装置の信号出力を安定化させることができる。
【0072】
上記亀裂阻止層を、シリコン、タングステンシリサイド、タングステン、チタン、窒化チタン、アルミニウム又は窒化シリコンによって形成することにより、従来の半導体製造プロセスを用いて亀裂阻止層を形成し、熱型赤外線固体撮像装置の信号出力を安定化させることができる。
【0073】
また、上記亀裂阻止層を上記配線層と同一層に同一材料で形成することにより、亀裂素子層を配線層の形成と同時に行って熱型赤外線固体撮像装置の工程を簡略化することができる。
【0074】
さらに、亀裂阻止層を、保護電極層の検査領域よりも大きく形成することにより、亀裂の進行をより確実に防止して、熱型赤外線固体撮像装置の信号出力をさらに安定化させることができる。
【0075】
本発明の熱型赤外線固体撮像装置の製造方法は、配線層に重なる接続領域と、上記配線層に重ならずかつ探針検査可能な面積を有する検査領域を備えるように保護電極層を形成し、上記検査領域に探針を立てて検査した後に、エッチング処理を行うため、探針検査を行う工程において、探針の貫通孔が配線層に到達せず、信号入出力電極の侵食発生を防止して、安定生産が可能である。
【0076】
本発明の赤外線カメラシステムは、熱型赤外線固体撮像装置の信号入出力電極が製造工程中に侵食による劣化を起こしていないため、安定して映像信号を出力可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の熱型赤外線固体撮像装置を示す平面概略図である。
【図2】 本発明の実施の形態1の熱型赤外線固体撮像装置の信号入出力電極を含む部分を拡大した(a)平面図及び(b)断面図である。
【図3】 本発明の実施の形態2の熱型赤外線固体撮像装置の信号入出力電極を含む部分を拡大した(a)平面図及び(b)断面図である。
【図4】 本発明の実施の形態3の熱型赤外線固体撮像装置の信号入出力電極を含む部分を拡大した(a)平面図及び(b)断面図である。
【図5】 本発明の実施の形態4の熱型赤外線固体撮像装置の信号入出力電極を含む部分を拡大した(a)平面図、(b)配線層及び亀裂阻止層のみを示す平面図及び(c)断面図である。
【図6】 (a)は従来の熱型赤外線固体撮像装置の一例を示す平面概略図であり、(b)は従来の熱型検出器の一例を示す斜視図である。
【図7】 従来の熱型赤外線固体撮像装置の信号入出力電極を含む部分を拡大した(a)平面図及び(b)断面図である。
【符号の説明】
10 シリコン基板、12 絶縁層、14 保護絶縁膜、16 配線層、20 保護電極層、20a 接続領域、20b 検査領域、20c 連絡領域、22 亀裂阻止層、24 第2の保護絶縁膜、14aおよび24a 開口部、32 熱型赤外線検出器、34 周辺回路、36 信号入出力電極。
Claims (12)
- 同一の半導体基板上に形成された、中空保持された検知部を有する熱型赤外線検出器の2次元配列と、該熱型赤外線検出器を駆動する周辺回路部と、該周辺回路部に電気接続した信号入出力電極を備えた熱型赤外線固体撮像装置であって、
上記信号入出力電極が、上記周辺回路部に電気接続した配線層と、該配線層上に開口部を残して形成された保護絶縁膜と、前記開口部を通じて前記配線層に電気接続するように前記保護絶縁膜上に形成された保護電極層を有し、
上記保護電極層が、上記配線層に重なる接続領域と、該接続領域に接続して上記配線層に重ならずかつ探針検査可能な面積を有する検査領域を備えることを特徴とする熱型赤外線固体撮像装置。 - 上記保護電極層が、矩形の上記接続領域と、該接続領域よりも大なる矩形の上記検査領域を、並列接続して成る凸型形状であることを特徴とする請求項1記載の熱型赤外線固体撮像装置。
- 上記配線層の上記保護電極層に接続する部分が環状又は枠状であり、
上記保護電極層が、前記配線層に重なる環状又は枠状の上記接続領域と、該環状又は枠状の接続領域の内側に配置された上記検査領域を備えることを特徴とする請求項1記載の熱型赤外線固体撮像装置。 - 上記保護電極上に、該保護電極を上記検査領域に開口部を残して覆う第2の保護絶縁膜を形成したことを特徴とする請求項3記載の熱型赤外線固体撮像装置。
- 上記保護電極層が、金、チタン、窒化チタン、タングステン及びこれらの合金からなる群から選ばれた1種から成ることを特徴とする請求項1に記載の熱型赤外線固体撮像装置。
- 上記保護電極層の上記検査領域下部に、探針接触による亀裂の進行阻止可能な亀裂阻止層をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の熱型赤外線固体撮像装置。
- 上記保護電極層の上記検査領域下部であって、上記環状又は枠状の配線層端部の内側に、探針接触による亀裂の進行阻止可能な亀裂阻止層をさらに備えたことを特徴とする請求項3に記載の熱型赤外線固体撮像装置。
- 上記亀裂阻止層が、シリコン、タングステンシリサイド、タングステン、チタン、窒化チタン、アルミニウム及び窒化シリコンから成る群から選ばれた1種から成ることを特徴とする請求項6又は7に記載の熱型赤外線固体撮像装置。
- 上記亀裂阻止層が、上記配線層と同一層に同一材料で形成されて成ることを特徴とする請求項6又は7に記載の熱型赤外線固体撮像装置。
- 上記亀裂阻止層が、上記検査領域よりも大きいことを特徴とする請求項6に記載の熱型赤外線固体撮像装置。
- (A)半導体ウエハ上に、
(a)検知部を有する熱型赤外線検出器の2次元配列と、
(b)上記熱型赤外線検出器を駆動する周辺回路部と、
(c)(1)上記周辺回路部に電気接続した配線層と、
(2)該配線層上に開口部を残して形成された保護絶縁膜と、
(3)上記配線層に重なる接続領域と、該接続領域に接続して上記配線層に重ならずかつ探針検査可能な面積を有する検査領域を備えるように、前記開口部を覆って前記保護絶縁膜上に形成された保護電極層
から成る信号入出力電極を備える半導体チップを複数個形成する工程と、
(B)上記半導体ウエハ上において、上記半導体チップ毎に、上記信号入出力電極の有する上記保護電極層の上記検査領域に探針を立てて検査する工程と、
(C)上記半導体ウエハを上記半導体チップ毎に分割するダイシング工程と、
(D)上記半導体チップをエッチング処理して、上記熱型赤外線検出器の上記検知部を中空保持された構造とする工程を備えた熱型赤外線固体撮像装置の製造方法。 - 赤外線光学系と、請求項1に記載の熱型赤外線固体撮像装置と、これらを内蔵する筐体を備えたことを特徴とする赤外線カメラシステム。
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