JP4975669B2 - 赤外線検出器およびこの赤外線検出器を備えた固体撮像素子 - Google Patents
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Description
本発明は、赤外線検出器およびこの赤外線検出器を備えた固体撮像素子に関する。
主に、８μｍ〜１２μｍ帯の赤外線に対応する赤外線センサは、特に室温近傍の物体から放射される赤外線に感度が高いことから、セキュリティカメラ、車載前方監視カメラへの応用が始まっている。近年、ＭＥＭＳ(Micro-Electro-Mechanical System)プロセスの発展に伴って、素子を冷却することなく赤外線を感知する「熱型」の赤外線センサが主流となりつつある。
非冷却の赤外線センサは、遠赤外線用のレンズ(主に、Ｇｅレンズ）によって集光された赤外線を、アレイ化され、半導体基板から熱的に隔離されたセルによって吸収し、生じたセルの熱上昇を熱電変換して電気信号として読み出し、イメージ化するというものである。
熱電変換素子として、近年、シリコンｐｎ接合ダイオードを用いる例がある。これは、ｐｎ接合の順方向特性が温度変化に応じて変化することを利用したものである。ｐｎ接合に順方向定電流を流したときに、赤外線吸収により画素温度が上昇すると、ｐｎ接合の順方向電圧が下がる。この効果は、ｐｎ接合の直列接続数に比例するため、例えば６個から１０個程度のｐｎ接合を１セル内に形成し、配線接続するものである。
熱型赤外線センサのセルにおいて、入射赤外線に高速で応答することができるように、ｐｎ接合間の配線をアルミニウム等で形成すること、及びこの配線とシリコン表面とを接続するコンタクトプラグをタングステン等で形成することの代わりに、シリコン表面をシリサイド化（シリコンを金属化）することにより、セル内の配線層を簡略化する技術が特許文献１に開示されている。
特開２００３−６５８４２号公報
この特許文献１に記載された技術では、配線層の簡略化によってセルの熱容量を下げ、高速応答が可能な熱型赤外線センサを提案しているが、赤外線吸収層で吸収しきれなかった赤外線が、セルの大部分を占める、シリサイドの形成されていないシリコン層を透過してしまい、十分に感度を稼ぐことが出来ないという問題がある。また、この特許文献１に記載された技術には、標準的な半導体プロセスに、選択的にシリサイドを形成するためのプロセスや、ｐｎ接合を形成するプロセスが必要となり、製造コストが高くなるという問題がある。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、セルに入射した赤外線を効率よく吸収し、低コストで製造することができる赤外線検出器およびこの赤外線検出器を備えた固体撮像素子を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様による赤外線検出器は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた読み出し配線部と、前記半導体基板の表面部分に形成された凹部の上方に配置され、前記読み出し配線部と電気的に接続された接続配線を有する支持構造部と、前記凹部の上方に配置され、前記支持構造部によって支持されたセル部と、を備え、前記セル部は、入射された赤外線を吸収する赤外線吸収層と、前記支持構造部と電気的に接続されると共に、前記赤外線吸収層と電気的に絶縁され、前記セル部の温度変化を検出することにより、電気信号を生成する複数の熱電変換素子と、を有し、複数の前記熱電変換素子のそれぞれは、半導体層と、前記半導体層に離間して形成されたｐ型シリコン層およびｎ型シリコン層と、前記ｐ型シリコン層と前記ｎ型シリコン層との間の前記半導体層上に形成されたポリシリコン層とを有していることを特徴とする。
また、本発明の第２の態様による固体撮像素子は、マトリクス状に配列された第２の態様による赤外線検出器と、前記赤外線検出器のそれぞれの検出信号を選択して順次読み出す読み出し回路と、を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、セルに入射した赤外線を効率よく吸収し、低コストで製造することが可能な赤外線検出器およびこの赤外線検出器を備えた固体撮像素子を提供することができる。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による赤外線検出器を図１および図２に示す。図１は本実施形態の赤外線検出器の断面図であり、図２は、図１に示す切断面Ａ−Ａより下をみた場合の平面図である。なお、図１は、図２に示す切断線Ｂ−Ｂで切断した断面図である。
本発明の第１実施形態による赤外線検出器を図１および図２に示す。図１は本実施形態の赤外線検出器の断面図であり、図２は、図１に示す切断面Ａ−Ａより下をみた場合の平面図である。なお、図１は、図２に示す切断線Ｂ−Ｂで切断した断面図である。
本実施形態の赤外線検出器１は、支持基板３、埋め込み酸化膜４、および低濃度のｐ型のシリコン（以下、ｐ−型シリコンともいう）からなるＳＯＩ層５を有するＳＯＩ基板２に形成されている。このＳＯＩ層５には、後述する複数の熱電変換素子１１ａ、１１ｂが形成され、熱電変換素子１１ａ、１１ｂ以外のＳＯＩ層は、例えば、二酸化シリコンからなる素子分離領域２０に置き換えられている。支持基板３の埋め込み酸化膜４側に空洞部（凹部）１４が設けられ、この空洞部１４の上の埋め込み酸化膜４、素子分離領域２０上にセル部１０が設けられている。このセル部１０は、複数の熱電変換素子１１ａ、１１ｂと、絶縁層２４と、コンタクト１５２と、配線１５４と、絶縁層２６と、赤外線吸収層１０１とを備えている。
熱電変換素子１１ａは、ｐ−型シリコンからなるＳＯＩ層５に離間して形成されたｐ型シリコン層１１０ａおよびｎ型シリコン層１１１ａと、ｐ型シリコン層１１０ａとｎ型シリコン層１１１ａとの間のｐ−型シリコン層５上に形成されたポリシリコン層１１２ａとを備えている。同様に、熱電変換素子１１ｂは、ｐ−型シリコン層５に離間して形成されたｐ型シリコン層１１０ｂおよびｎ型シリコン層１１１ｂと、ｐ型シリコン層１１０ｂとｎ型シリコン層１１１ｂとの間のｐ−型シリコン５上に形成されたポリシリコン層１１２ｂとを備えている。したがって、熱電変換素子１１ａのｐｎ接合はｐ−型シリコン層５とｎ型シリコン層１１１ａの境界となり、熱電変換素子１１ｂのｐｎ接合はｐ−型シリコン層５とｎ型シリコン層１１１ｂの境界となる。
ｐ型シリコン層１１０ａ、ｎ型シリコン層１１１ａ、ｐ型シリコン層１１０ｂ、およびｎ型シリコン層１１１ｂの表面にはシリサイド層１１４が形成され、ポリシリコン層１１２ａおよびポリシリコン層１１２ｂの表面にはシリサイド層１１３が形成されている。シリサイド層はコンタクト１５２を介して配線１５４に接続される。そして、本実施形態においては、熱電変換素子１１ａ、１１ｂは、コンタクト１５２および配線１５４を介して直列に接続されている。なお、図２にからわかるように、本実施形態においては、４個の熱電変換素子が直列に接続されている。しかし、ポリシリコン層１１２ａ、１１２ｂの表面に形成されたシリサイド層１１３と、ｐ型シリコン層１１０ａ、ｎ型シリコン層１１１ａ、ｐ型シリコン層１１０ｂ、およびｎ型シリコン層１１１ｂの表面に形成されたシリサイド層１１４とは電気的に接続されていない。これらのシリサイド層１１３、１１４は、入射した赤外線を反射し、再び後述する赤外線吸収層１０１にて吸収するための反射層として機能する。
熱電変換素子１１ａ、１１ｂおよび素子分離領域２０を覆うように絶縁層２４が設けられ、この絶縁層２４に熱電変換素子１１ａ、１１ｂと電気的に接続するコンタクト１５２が設けられている。また、絶縁層２４上にはコンタクト１５２に接続する配線１５４が形成されている。この配線１５４および絶縁層２４を覆うように絶縁層２６が形成されている。この絶縁層２６上に赤外線吸収層１０１が設けられている。この赤外線吸収層１０１は、空洞部１４の外側のＳＯＩ基板の領域（周辺回路が形成される領域）まで延びている。
セル部１０は、セル部１０の周辺の空洞部１４上に設けられた支持構造部によって支持されている。支持構造部は、セル部１０の周囲に交差しないように配置された第１支持部１２ａと、第２支持部１２ｂとを有している。セル部１０と、第１支持部１２ａおよび第２支持部１２ｂの間には空洞部１４に通じる開口１３が設けられている。第１および第２支持部１２ａ、１２ｂのそれぞれは、素子分離領域２０上に設けられた接続配線１２１ａ、１２１ｂと、これらの配線１２１ａ、１２１ｂを覆う保護膜１２２ａ、１２２ｂを備えている。第１および第２支持部１２ａ、１２ｂの一端は絶縁膜２４に連結され、他端は、後述する保護膜２８に連結されている。第１および第２支持部１２ａ、１２ｂの接続配線１２１ａ、１２１ｂはそれぞれ、一端が絶縁膜２４中に設けられた図示しないコンタクトを介して配線１５４と電気的に接続され、他端が後述する読み出し配線２８と電気的に接続されている。したがって、接続配線１２１ａ、１２１ｂの上記一端は、上記コンタクト、配線１５４、およびコンタクト１５２を介して熱電変換素子１１ａ、１１ｂと電気的に接続される。また、空洞部１４が形成された領域を除いた素子分離２０上には保護膜２８が設けられ、この保護膜２８内に読み出し配線２７が形成されている。
本実施形態の赤外線検出器は、赤外線吸収層１０１に入射した長波長光を吸収し、生じた熱エネルギーＰａにより自身の温度を上昇させる。ここで、本実施形態の赤外線検出器は真空中で動作させるため、セル部１０からの熱の逃げ道は第１および第２支持部１２ａ、１２ｂからなる支持構造部のみとなる。したがって、セル部１０の断熱性はこの支持構造部の熱コンダクタンスによって決定され、支持構造部の長さを長くすればするほど、また細くすればするほど断熱性は向上する。
支持構造部全体の熱コンダクタンスをＧｔｈとすると、上記において生じた熱エネルギーによってセル部１０の温度は、
にしたがって上昇していく。ここで、ｔは光入射開始後の経過時間、Ｃｔｈはセル部１０の熱容量である。セル部１０の温度は下記の（２）式で表される熱時定数τで定常状態になる。
（２）式によって与えられる熱時定数が、熱型赤外線検出器における応答速度となる。
セル部１０のサイズを１辺３０μｍ程度の正方形、高さを４μｍ〜５μｍ程度としたとき、また支持構造部が第１および第２支持部の２本が形成され、支持構造部の保護膜１２２ａ、１２２ｂの正方形の断面サイズを１μｍ程度、支持構造部の長さ（すなわち、セル部１０から読み出し配線２７の保護膜２８に至る長さ）を７０μｍ程度としたとき、上記熱時定数はおおよそ２０ｍｓｅｃ〜５０ｍｓｅｃ程度となる。
ここで、赤外線受光によるセル部１０の温度上昇分ΔＴIRは、
で与えられる。
セル部１０の温度上昇ΔＴIRは、セル部１０の下層に構成された熱電変換素子１１ａ，１１ｂによって検出される。
本実施形態においては熱電変換素子１１ａ、１１ｂにｐｎ接合ダイオードを用いており、ダイオードを直列に複数接続することで、熱上昇に対する抵抗変化総量が大きくなることを利用している。ダイオードの接続個数は多ければ多いほど感度が高いことになる。
ダイオードで生じた信号電圧を出力するには、直列に接続された熱電変換素子１１ａ、１１ｂに、読み出し配線２７および接続配線１２１ａ、１２１ｂを介して一定電流を流し、その状態で両端電圧の変化をみる方法が簡便である。
この駆動方法では熱電変換率はｄＶ／ｄＴで表され、セル部１０の温度上昇ΔＴによって電圧変化ｄＶが発生する。したがって定常状態では、セル部１０から
で表される電圧信号が出力される。この電圧の変化の特性を図３に示す。
本実施形態に係る熱電変換素子１１ａ、１１ｂの構成は、通常のトランジスタのゲート形成工程、ソースドレイン形成工程を用いて形成することが出来、平面的なｐｎ接合のプロファイルをポリシリコン１１２ａ、１１２ｂのパターンによってセルフアラインで決定することができる。このことを、本実施形態の赤外線検出器の製造方法を以下に説明する。
本実施形態の赤外線検出器の製造工程を図４乃至図１１に示す。
まず、図４に示すように、ＳＯＩ基板２のＳＯＩ層４に素子分離領域２０を形成し、残ったＳＯＩ層５上にｐｎ接合が形成されることになる。ここでＳＯＩ基板２はＳＯＩ層５、埋め込み酸化膜４、及び支持基板３の積層構造となっている。続いて、ポリシリコンを堆積し、パターニングすることにより、ポリシリコン層１１２ａ、１１２ｂおよび接続配線１２１ａ、１２１ｂを形成する。
次に、図５に示すように、ＳＯＩ層５に対してｐ型不純物及びｎ型不純物のイオン注入を行う。各イオン注入は、ポリシリコン層１１２ａ、１１２ｂをマスクとして用いて行う。例えば、図５中のｐ型シリコン層１１０ａのポリシリコン側はポリシリコン層１１２ａをマスクとして用い、逆側はフォトマスクを用いて画定する。これにより、ｐ型シリコン層１１０ａとｎ型シリコン層１１１ａとの間隔がポリシリコン層１１２ａの大きさによってセルフアラインで決定されるとともにｐ型シリコン層１１０ｂとｎ型シリコン層１１１ｂとの間隔がポリシリコン層１１２ｂの大きさによってセルフアラインで決定されることになり、製造ばらつきを完全になくすことができる。
引き続き、通常のトランジスタと同様にポリシリコンにサイドウォールを形成し（図示していない）、ポリシリコン層１１２ａ、１１２ｂの表面にサリサイド層１１３を形成するとともにｐ型シリコン層１１０ａ、１１０ｂおよびｎ型シリコン層１１１ａ、１１１ｂの表面にサリサイド層１１４を形成する（図６）。サリサイド層の形成は、例えば、Ｔｉ薄膜をシリコン上に製膜し、アニール処理を施すことによって、シリコンとＴｉがアロイ化してなされ、シリコン表面を低抵抗化することができる。
次に、図７に示すように、コンタクト１５２および配線１５４、２７を形成する。まず、ＳｉＯ２等の絶縁膜２４を成膜し、絶縁膜２４にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールにタングステン等の金属材料を埋め込み、コンタクト１５２を形成する。さらに配線材料膜をアルミニウム等で成膜し、この配線材料膜をパターニングすることにより、配線１５４、２７を形成する。最後に絶縁膜２６で配線１５４、２７を埋めることによって、図７に示す断面形状となる。
次に、図８に示すように、開口１３を、ＲＩＥ(Reactive Ion Etching)を用いて形成する。開口１３によって第１および第２支持部１２ａ、１２ｂの平面形状が決定されることになる。続いて第１および第２支持部１２ａ、１２ｂの上面の絶縁膜２８に対してＲＩＥを行い、薄膜化した絶縁膜２８ａとする。これにより、第１および第２支持部１２ａ、１２ｂにおける、支持基板３の表面に垂直な方向の断面積が低下し、最終的な断熱性が向上する。
引き続き、赤外線吸収層１０１を形成する。赤外線吸収層１０１は、図１からわかるように第１および第２支持部１２ａ、１２ｂ及び配線１１３の上方に張り出した形状となっているため、土台を形成する必要がある。そこで、図９に示すように、全面に犠牲層９２を成膜し、開口１３を埋め込む。犠牲層９２は、例えばアモルファスシリコンやポリシリコンなど、セル外面を構成する絶縁膜（ＳｉＯ２等）とエッチング選択比のよい材料であればよい。
次に、図１０に示すように、犠牲層９２にコンタクトホール９３をＲＩＥにより形成し、図１１に示すように赤外線吸収層１０１を成膜する。この状態では赤外線吸収層１０１はセル部１０の上面には接続されているが、隣のセルと繋がった状態となっているため、画セル間の分離のため図１１に示す矢印で示した箇所にエッチングをおこない、犠牲層９２を露出させる。その後、例えばＴＭＡＨなどのエッチング溶液を用いて、犠牲層９２及びセル部１０の直下の支持基板３をエッチングし、図１に示す断面構造が完成し、本実施形態の赤外線検出器を形成される。
以上説明したことから分かるように、本実施形態の赤外線検出器は、通常のＣＭＯＳプロセスにｐｎ接合形成のためのプロセスを追加することがなく、低コストにて製造可能である。また、ダミーのポリシリコンを用いたセルフアラインのイオン注入により、マスク合わせずれの影響を回避することができるため、製造歩留まりが大幅に向上する。
また、本実施形態においては、赤外線吸収層１０１が、セル部１０覆っているためセル部に入射した赤外線を、より多く吸収することができる。また、セル部１０を支持している第１および第２支持部の長さを可及的に長くするとともにその断面積を小さくすることが可能となるので、断熱性が向上して吸収した赤外線の熱の散逸を可及的に防止することができので、吸収した赤外線を効率よく吸収することが可能となる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による赤外線検出器を図１２に示す。本実施形態の赤外線検出器１は、図１に示す第１実施形態に赤外線検出器において、熱電変換素子１１ａと、熱電変換素子１１ｂとの間に素子分離領域２０を形成しないでＳＯＩ層５とし、このＳＯＩ層５と、ｎ型シリコン層１１１ａと、ｐ型シリコン層１１０ｂの表面にシリサイド層１１４ａを形成することにより、熱電変換素子１１ａと、熱電変換素子１１ｂとを直列に接続する構成とした。このため、配線１５４やコンタクト１５２が不要となるので、セル部１０の熱容量を大幅に低下させることができ、熱時定数τを低減させることが可能となってセル部１０の熱的な応答を速くすることができる。
次に、本発明の第２実施形態による赤外線検出器を図１２に示す。本実施形態の赤外線検出器１は、図１に示す第１実施形態に赤外線検出器において、熱電変換素子１１ａと、熱電変換素子１１ｂとの間に素子分離領域２０を形成しないでＳＯＩ層５とし、このＳＯＩ層５と、ｎ型シリコン層１１１ａと、ｐ型シリコン層１１０ｂの表面にシリサイド層１１４ａを形成することにより、熱電変換素子１１ａと、熱電変換素子１１ｂとを直列に接続する構成とした。このため、配線１５４やコンタクト１５２が不要となるので、セル部１０の熱容量を大幅に低下させることができ、熱時定数τを低減させることが可能となってセル部１０の熱的な応答を速くすることができる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による赤外線検出器を、図１３を参照して説明する。図１３は、本実施形態の赤外線検出器における熱電変換素子１１ａ、１１ｂの上面図である。
次に、本発明の第３実施形態による赤外線検出器を、図１３を参照して説明する。図１３は、本実施形態の赤外線検出器における熱電変換素子１１ａ、１１ｂの上面図である。
本実施形態の赤外線検出器は、第１または第２実施形態の赤外線検出器において、熱電変換素子１１ａ、１１ｂのｐ型シリコン層１１０ａ、１１０ｂと、ｎ型シリコン層１１１ａ、１１１ｂとの間の領域上に形成されるポリシリコン層１１２ａ、１１２ｂを九十九折り状に形成し、ポリシリコン層１１２ａ、１１２ｂでそれぞれ隔離されたｐ型シリコン層１１０ａ、１１０ｂと、ｎ型シリコン層１１１ａ、１１１ｂがそれぞれ櫛歯形状となるように形成した構成となっている。
このような構造を採用することにより、第１または第２実施形態の赤外線検出器のレイアウトと比較してｐｎ接合面積が増大し、ｐｎ接合間に流れる順方向電流を増大させることができる。ポリシリコン層１１２ａ、１１２ｂ直下の半導体層がｐ型（低濃度ｐ−）である場合、ｐｎ接合はｎ型シリコン層１１１ａ、１１１ｂ側となる。ｐｎ接合の面積は、ｎ型シリコン層１１１ａ、１１１ｂとポリシリコン層１１２ａ、１１２ｂとの接する九十九折りの長さに、ｎ型シリコン層１１１ａ、１１１ｂの不純物拡散深さを乗算したものとなる。接合面積は、九十九折りの長さが長ければ長いほど、またｎ型シリコン層の拡散層の深さが深ければ深いほど大きくなる。これにより、同じ順方向電圧を印加したときの順方向電流が大きくなる。
ダイオードの順方向電流Ｉｆは、順方向電圧Ｖｆを用いて
と表される。ここでＡはｐｎ接合面積、ＩｓはＶｆに依存しない飽和電流、ｑは電荷素量、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。この（５）式からわかるように、ＩｆはＡに比例するため、Ｉｆを高めるには接合面積を拡大することが重要である。
あるＶｆに対して、高いＩｆが得られるということは、逆に、ある定電流を流すために必要なＶｆが低下するということであり、特にｐｎ接合を直列に多数接続する場合は、駆動電圧の低減につながる。また、Ｖｆが低下すると、下記の（６）で表される熱電変換効率が向上する。
本実施形態の赤外線検出器を作製するためには、ポリシリコン層１１２ａ,１１２ｂ、ｐ型シリコン層１１０ａ，１１０ｂ、ｎ型シリコン層１１１ａ，１１１ｂの平面フォトマスクレイアウトを変更し、第１実施形態と同様のプロセスを行えばよい。
なお、第１乃至第３実施形態においては、ＳＯＩ層５は、ｐ型シリコン層１１０ａ、１１０ｂよりも低濃度のｐ型シリコン層であったが、ｎ型シリコン層１１１ａ、１１１ｂよりも低濃度のｎ型シリコン層であってもよい。この場合、ｐｎ接合は、低濃度のｎ型シリコン層とｐ型シリコン層１１０ａ、１１０ｂとの間に形成される。
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による固体撮像素子を、図１４に示す。本実施形態の固体撮像素子は、第１乃至第３実施形態のいずれかの赤外線検出器を用いて構成したものである。
次に、本発明の第４実施形態による固体撮像素子を、図１４に示す。本実施形態の固体撮像素子は、第１乃至第３実施形態のいずれかの赤外線検出器を用いて構成したものである。
本実施形態による固体撮像素子４０は、マトリクス状に配列された第１乃至第３実施形態のいずれかの赤外線検出器１と、これら赤外線検出器１を行単位で選択する垂直選択回路４３と、複数の赤外線検出器１の各列に対応して設けられる複数の増幅回路４１と、これら増幅回路４１の出力を順に選択する水平選択回路４２と、を有している。
固体撮像素子４０内の垂直選択回路４３によって、１行単位で赤外線検出器１の出力信号が選択され、この垂直選択回路４３で選択された特定の行の赤外線検出器１の出力信号を水平選択回路４２によって順次選択されて読み出し回路４４に送出される。そして、この読み出し回路４４において、ノイズ減算処理および積分処理された後、Ａ／Ｄ変換され、その後、信号処理されて外部に出力される。
このように構成された第４実施形態の固体撮像素子によれば、第１乃至第３実施形態による赤外線検出器１をマトリクス状に配列したことにより、セルに入射した赤外線を効率よく吸収し、低コストで製造することができる。
１ 赤外線検出器
２ ＳＯＩ基板
３ 支持基板
４ 埋め込み酸化膜
５ ＳＯＩ層（ｐ−シリコン層）
１０ セル部
１１ａ 熱電変換素子
１１ｂ 熱電変換素子
１２ａ 第１支持部
１２ｂ 第２支持部
１３ 開口
２０ 素子分離領域
２４ 絶縁膜
２６ 絶縁膜
２７ 読み出し配線
２８ 保護膜
４０ 固体撮像素子
４１ 増幅回路
４２ 水平選択回路
４３ 垂直選択回路
４４ 読み出し回路
１０１ 赤外線吸収層
１１０ａ ｐ型シリコン層
１１０ｂ ｐ型シリコン層
１１１ａ ｎ型シリコン層
１１１ｂ ｎ型シリコン層
１１２ａ ポリシリコン層
１１２ｂ ポリシリコン層
１１３ シリサイド層
１１４ シリサイド層
１２１ａ 接続配線
１２１ｂ 接続配線
１２２ａ 保護膜
１２２ｂ 保護膜
１５２ コンタクト
１５４ 配線
２ ＳＯＩ基板
３ 支持基板
４ 埋め込み酸化膜
５ ＳＯＩ層（ｐ−シリコン層）
１０ セル部
１１ａ 熱電変換素子
１１ｂ 熱電変換素子
１２ａ 第１支持部
１２ｂ 第２支持部
１３ 開口
２０ 素子分離領域
２４ 絶縁膜
２６ 絶縁膜
２７ 読み出し配線
２８ 保護膜
４０ 固体撮像素子
４１ 増幅回路
４２ 水平選択回路
４３ 垂直選択回路
４４ 読み出し回路
１０１ 赤外線吸収層
１１０ａ ｐ型シリコン層
１１０ｂ ｐ型シリコン層
１１１ａ ｎ型シリコン層
１１１ｂ ｎ型シリコン層
１１２ａ ポリシリコン層
１１２ｂ ポリシリコン層
１１３ シリサイド層
１１４ シリサイド層
１２１ａ 接続配線
１２１ｂ 接続配線
１２２ａ 保護膜
１２２ｂ 保護膜
１５２ コンタクト
１５４ 配線
Claims (7)
- 半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた読み出し配線部と、
前記半導体基板の表面部分に形成された凹部の上方に配置され、前記読み出し配線部と電気的に接続された接続配線を有する支持構造部と、
前記凹部の上方に配置され、前記支持構造部によって支持されたセル部と、
を備え、前記セル部は、
入射された赤外線を吸収する赤外線吸収層と、
前記支持構造部と電気的に接続されると共に、前記赤外線吸収層と電気的に絶縁され、前記セル部の温度変化を検出することにより、電気信号を生成する複数の熱電変換素子と、
を有し、
複数の前記熱電変換素子のそれぞれは、半導体層と、前記半導体層に離間して形成されたｐ型シリコン層およびｎ型シリコン層と、前記ｐ型シリコン層と前記ｎ型シリコン層との間の前記半導体層上に形成されたポリシリコン層とを有していることを特徴とする赤外線検出器。 - 前記ポリシリコン層、前記ｐ型シリコン層、および前記ｎ型シリコン層のいずれかあるいは全ての表面に金属シリサイドが形成されていることを特徴とする請求項１記載の赤外線検出器。
- 前記金属シリサイドは、複数の熱電変換素子間を直列接続するための配線を兼ねていることを特徴とする請求項２記載の赤外線検出器。
- 前記半導体層は、前記ｐ型シリコン層または前記ｎ型シリコン層より低濃度のｐ型シリコン層またはｎ型シリコン層であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の赤外線検出器。
- 複数の前記熱電変換素子間は絶縁膜によって分離されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の赤外線検出器。
- 複数の前記熱電変換素子間には、前記半導体層が存在し、前記半導体層上にシリサイド層が形成され、このシリサイド層によって、複数の前記熱電変換素子が直列に接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の赤外線検出器。
- マトリクス状に配列された請求項１乃至６のいずれかに記載の赤外線検出器と、
前記赤外線検出器のそれぞれの検出信号を選択して順次読み出す読み出し回路と、
を備えていることを特徴とする固体撮像素子。
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