JP5369196B2 - 赤外線撮像素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、赤外線撮像素子及びその製造方法に関する。
ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)技術を応用した赤外線撮像素子が開発されている。
小型化とオンチップ化が可能である非冷却型の赤外線撮像素子において、赤外線検出部を、周囲から熱的に分離し、熱電変換効率を向上することが、赤外線の検出感度向上のために重要である。
小型化とオンチップ化が可能である非冷却型の赤外線撮像素子において、赤外線検出部を、周囲から熱的に分離し、熱電変換効率を向上することが、赤外線の検出感度向上のために重要である。
例えば、特許文献１には、シリコン基板に形成された凹部上に赤外線検出部が支持脚で支持された熱型赤外線固体撮像装置において、支持脚上の配線層の熱伝導率が小さくなるように、配線層が比抵抗の高い材料を含む構成が開示されている。このような技術を用いても、赤外線の検出感度は不十分であり改良の余地がある。
本発明は、高感度の赤外線撮像素子及びその製造方法を提供する。
本発明の一態様によれば、基板と、前記基板の上に、前記基板と離間して設けられ、赤外線を吸収する赤外線吸収部と、前記赤外線吸収部と前記基板との間に設けられ、前記基板と離間し、前記赤外線吸収部と熱的に接続され、前記赤外線吸収部で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部と、を有する検出部と、前記基板の上に前記基板と離間して設けられ、前記電気信号を伝達する配線と、前記配線に電気的に接続され、前記配線から前記基板に向けて延在する配線領域接続部と、一端が前記配線領域接続部の前記基板の側の端に接続され、他端が前記熱電変換部に直接接して接続され、前記電気信号を前記熱電変換部から前記配線領域接続部を介して前記配線に伝達する支持梁配線を有し、前記検出部を前記基板の上方に支持する支持梁と、を備え、前記支持梁配線は 、前記配線領域接続部の前記基板の側の前記端の高さにおいて、前記基板から前記検出部 に向かう方向に対して垂直な平面内に延在していることを特徴とする赤外線撮像素子が提供される。
本発明の別の一態様によれば、基板と、前記基板の上に、前記基板と離間して設けられ 、赤外線を吸収する赤外線吸収部と、前記赤外線吸収部と前記基板との間に設けられ、前 記基板と離間し、前記赤外線吸収部と熱的に接続され、前記赤外線吸収部で吸収された赤 外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部と、を有する検出部と、前記熱電変 換部の一部の上に接して設けられたシリサイド膜と、前記基板の上に、前記基板と離間し て設けられ、前記電気信号を伝達する配線と、前記配線に電気的に接続され、前記配線か ら前記基板に向けて延在する配線領域接続部と、一端が前記配線領域接続部の前記基板の 側の端に接続され、他端が前記シリサイド膜に直接接して接続され、前記電気信号を前記 熱電変換部から前記配線領域接続部を介して前記配線に伝達する支持梁配線を有し、前記 検出部を前記基板の上方に支持する支持梁と、を備え、前記支持梁配線は、前記配線領域 接続部の前記基板の側の前記端の高さにおいて、前記基板から前記検出部に向かう方向に 対して垂直な平面内に延在していることを特徴とする赤外線撮像素子が提供される。
本発明の別の一態様によれば、基板と、前記基板の上に、前記基板と離間して設けられ 、赤外線を吸収する赤外線吸収部と、前記赤外線吸収部と前記基板との間に設けられ、前 記基板と離間し、前記赤外線吸収部と熱的に接続され、前記赤外線吸収部で吸収された赤 外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部と、を有する検出部と、前記熱電変 換部の一部の上に接して設けられたシリサイド膜と、前記基板の上に、前記基板と離間し て設けられ、前記電気信号を伝達する配線と、前記配線に電気的に接続され、前記配線か ら前記基板に向けて延在する配線領域接続部と、一端が前記配線領域接続部の前記基板の 側の端に接続され、他端が前記シリサイド膜に直接接して接続され、前記電気信号を前記 熱電変換部から前記配線領域接続部を介して前記配線に伝達する支持梁配線を有し、前記 検出部を前記基板の上方に支持する支持梁と、を備え、前記支持梁配線は、前記配線領域 接続部の前記基板の側の前記端の高さにおいて、前記基板から前記検出部に向かう方向に 対して垂直な平面内に延在していることを特徴とする赤外線撮像素子が提供される。
本発明の別の一態様によれば、基板と、前記基板の上に、前記基板と離間して設けられ、赤外線を吸収する赤外線吸収部と、前記赤外線吸収部と前記基板との間に設けられ、前記基板と離間し、前記赤外線吸収部と熱的に接続され、前記赤外線吸収部で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部と、を有する検出部と、前記基板の上に、前記基板と離間して設けられ、前記電気信号を伝達する配線と、前記配線に電気的に接続され、前記配線から前記基板に向けて延在する配線領域接続部と、前記電気信号を前記熱電変換部から前記配線領域接続部を介して前記配線に伝達する支持梁配線を有し、前記検出部を前記基板の上方に支持する支持梁と、を有し、前記支持梁配線は、前記熱電 変換部に直接接して、または、前記熱電変換部の一部の上に接して設けられたシリサイド 膜に直接接して接続され、前記支持梁配線は、前記配線領域接続部の前記基板の側の前記 端の高さにおいて、前記基板から前記検出部に向かう方向に対して垂直な平面内に延在し ている赤外線撮像素子の製造方法であって、前記基板の上に前記熱電変換部となる半導体層を形成する工程と、前記半導体層の上に前記支持梁配線となる導電膜を形成する工程と、前記導電膜の上に前記赤外線吸収部となる赤外線吸収層を形成する工程と、前記半導体 層及び前記導電膜を加工する工程と、前記半導体層及び前記導電膜の加工の後に、前記赤外線吸収層のうちの前記配線が配置される配線領域の部分に、前記導電膜に到達するコンタクトホールを形成した後、前記コンタクトホールに導電材料を埋め込んで前記配線領域接続部を形成する工程と、前記配線領域接続部の上に前記配線を形成する工程と、前記赤外線吸収層を加工する工程と、前記基板のうちの前記熱電変換部及び前記支持梁に対向する部分を除去して、前記熱電変換部及び前記支持梁と、前記基板と、を互いに離間させて 、前記検出部及び前記支持梁を形成する工程と、を備えたことを特徴とする赤外線撮像素子の製造方法が提供される。
本発明によれば、高感度の赤外線撮像素子及びその製造方法が提供される。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的平面図である。
すなわち、図１は、図２のＡ−Ａ’線断面図である。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的平面図である。
すなわち、図１は、図２のＡ−Ａ’線断面図である。
図１及び図２に表したように、本発明の第１の実施形態に係る赤外線撮像素子１０は、基板１１０と、検出部１２５と、配線１４０と、配線領域接続部１６０と、支持梁１３０（支持脚）と、を備える。
検出部１２５は、赤外線吸収部１５０と、熱電変換部１２０と、を有する。
赤外線吸収部１５０は、基板１１０の上に、基板１１０と離間して設けられ、赤外線を吸収する。
熱電変換部１２０は、赤外線吸収部１５０と基板１１０との間に設けられ、基板１１０と離間し、赤外線吸収部１５０と熱的に接続される。熱電変換部１２０は、赤外線吸収部１５０で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する。
赤外線吸収部１５０は、基板１１０の上に、基板１１０と離間して設けられ、赤外線を吸収する。
熱電変換部１２０は、赤外線吸収部１５０と基板１１０との間に設けられ、基板１１０と離間し、赤外線吸収部１５０と熱的に接続される。熱電変換部１２０は、赤外線吸収部１５０で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する。
配線１４０は、基板１１０の上に、基板１１０から離間して設けられ、熱電変換部１２０で変換された電気信号を、伝達する。すなわち、熱電変換部１２０で変換された電気信号は、配線１４０を介して、例えば、赤外線撮像素子１０の外部に向けて伝達される。
配線領域接続部１６０は、配線１４０に電気的に接続され、配線１４０から基板１１０に向けて延在する。配線領域接続部１６０は、例えばコンタクトプラグである。
支持梁１３０は、支持梁配線１３３を有し、検出部１２５を基板１１０の上方に支持する。すなわち、支持梁１３０の一端は、配線領域接続部１６０の部分で基板１１０の上方に接続され、支持梁１３０の他端は、検出部１２５に接続される。これにより、支持梁１３０は、検出部１２５を基板１１０の上方に、基板１１０と離間して、支持する。
支持梁配線１３３の一端は、配線領域接続部１６０の基板１１０の側の端１６０ｅに接続される。支持梁配線１３３の他端は、熱電変換部１２０に接続される。支持梁配線１３３は、電気信号を、熱電変換部１２０から配線領域接続部１６０を介して配線１４０に伝達する。
ここで、基板１１０の主面１１０ａに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
また、基板１１０から検出部１２５に向かう方向を、便宜的に「上方向」または「上方」と言い、上方の側を「上側」と言い、上の面を「上面」ということにする。そして、検出部１２５から基板１１０に向かう方向を、便宜的に「下方向」または「下方」と言い、下方の側を「下側」と言い、下の面を「下面」ということにする。
支持梁１３０は、例えば、Ｘ−Ｙ平面内に延在する。
本具体例においては、支持梁１３０は、支持梁配線１３３に加え、支持梁配線１３３の下側に設けられた支持梁中間絶縁層１３２と、支持梁中間絶縁層１３２の下側に設けられた支持梁下側絶縁層１３１と、支持梁配線１３３の上側に設けられた支持梁被覆層１３４と、をさらに有する。なお、支持梁下側絶縁層１３１、支持梁中間絶縁層１３２及び支持梁被覆層１３４は必要に応じて設けられれば良く、そのいずれかは省略されても良い。
図２に表したように、本具体例では、検出部１２５の一端と他端のそれぞれに支持梁１３０が１つずつ設けられ、検出部１２５は、２つの端で基板１１０の上方に支持されている。２つの端の構造は同様とすることができるので、以下では、１つの端について説明する。
ここで、基板１１０上において、検出部１２５が設けられる領域を検出領域１２５Ｒとし、配線１４０が設けられる領域を配線領域１４０Ｒとし、検出領域１２５Ｒと配線領域１４０Ｒとの間の領域を支持領域１３０Ｒとする。
本具体例では、基板１１０には例えばシリコン基板が用いられる。
図１に表したように、基板１１０の上に、絶縁層１１１が設けられ、その上に熱電変換部１２０が形成される。絶縁層１１１には、例えばシリコン酸化膜が用いられる。
絶縁層１１１の上に、熱電変換部１２０となる半導体層１２０ｆが設けられる。
熱電変換部１２０には、例えば、熱電変換素子となるｐｎ接合ダイオード（例えばシリコンｐｎ接合ダイオード）を用いることができ、これにより、低ノイズで高感度に、熱の変化を電気信号に変換することができる。すなわち、半導体層１２０ｆは、半導体層を含み、例えば、ｐｎ接合ダイオードを含むことができる。ただし、本実施形態は、これ以外にも、熱電変換部１２０には、抵抗素子やトランジスタなどを用いることもできる。
熱電変換部１２０には、例えば、熱電変換素子となるｐｎ接合ダイオード（例えばシリコンｐｎ接合ダイオード）を用いることができ、これにより、低ノイズで高感度に、熱の変化を電気信号に変換することができる。すなわち、半導体層１２０ｆは、半導体層を含み、例えば、ｐｎ接合ダイオードを含むことができる。ただし、本実施形態は、これ以外にも、熱電変換部１２０には、抵抗素子やトランジスタなどを用いることもできる。
なお、１つの熱電変換部１２０に複数の熱電変換素子を設けることができる。例えば、１つの熱電変換部１２０に、複数のｐｎ接合ダイオードを設けることができ、複数のｐｎ接合ダイオードは互いに接続される。接続された複数のｐｎ接合ダイオードのうちの一端が、支持梁配線１３３に接続される。
検出領域１２５Ｒにおいては、熱電変換部１２０の下側に絶縁層１１１が設けられ、絶縁層１１１と基板１１０との間には、空隙１１０ｃが設けられている。すなわち、検出部１２５と基板１１０との間には、空隙１１０ｃが設けられている。
配線領域１４０Ｒにおいては、基板１１０の主面１１０ａの上に絶縁層１１１が設けられ、その上に半導体層１２０ｆからなる下層柱部１２０ｐが設けられている。熱電変換部１２０の上面（基板１１０とは反対の側の面）と、下層柱部１２０ｐの上面とは、基板１１０からみて同じ高さである。
支持梁１３０の支持梁配線１３３は、熱電変換部１２０の上面と、下層柱部１２０ｐの上面と、の上に設けられている。
支持梁下側絶縁層１３１は、絶縁層１１１により形成されている。
支持梁中間絶縁層１３２には、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。すなわち、支持梁中間絶縁層１３２は、後述するように、熱電変換部１２０となる半導体層１２０ｆの一部が除去されてその空間に埋め込まれたシリコン酸化膜により形成されることができる。
支持梁中間絶縁層１３２には、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。すなわち、支持梁中間絶縁層１３２は、後述するように、熱電変換部１２０となる半導体層１２０ｆの一部が除去されてその空間に埋め込まれたシリコン酸化膜により形成されることができる。
本具体例では、支持梁配線１３３の上に支持梁被覆層１３４が設けられている。支持梁被覆層１３４は、被覆層１５０ａにより形成されている。被覆層１５０ａは、検出領域１２５Ｒ及び配線領域１４０Ｒに延在している。すなわち、被覆層１５０ａのうちの支持領域１３０Ｒの部分が支持梁被覆層１３４となる。
支持梁１３０は、熱電変換部１２０（検出部１２５）を基板１１０の上方に基板１１０と離間して支持する際に、支持梁１３０を介しての、熱電変換部１２０と配線１４０（基板１１０）との間の熱伝導をできるだけ小さくするために、支持梁１３０には低熱伝導率の材料が用いられることが望ましい。また、支持梁１３０は、設計上可能な範囲で、より細く、より長く配置されることが望ましい。このために、支持梁１３０は、例えば、Ｘ−Ｙ平面内で折りたたまれたミアンダ状や、スパイラル状の形状を有していても良い。
支持梁配線１３３には、Ｔｉ、Ｃｏ及びＮｉなどを用いることができる。
被覆層１５０ａ（支持梁被覆層１３４）には、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。また、被覆層１５０ａ（支持梁被覆層１３４）には、後述するように、エッチングストッパ膜として機能するシリコン窒化膜を用いても良い。
被覆層１５０ａ（支持梁被覆層１３４）には、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。また、被覆層１５０ａ（支持梁被覆層１３４）には、後述するように、エッチングストッパ膜として機能するシリコン窒化膜を用いても良い。
検出領域１２５Ｒにおいて、熱電変換部１２０の上（基板１１０とは反対の側）に、赤外線吸収部１５０が設けられる。本具体例では、熱電変換部１２０の上に、支持梁１３０の一部である支持梁配線１３３が設けられ、支持梁配線１３３の上に被覆層１５０ａが設けられ、被覆層１５０ａの上に赤外線吸収部１５０となる赤外線吸収層１５０ｆが設けられている。
赤外線吸収層１５０ｆ（赤外線吸収部１５０）には、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などが用いられる。ただし、本実施形態はこれに限らず、赤外線吸収層１５０ｆ（赤外線吸収部１５０）には、赤外線を吸収する任意の材料を用いることができる。
配線領域１４０Ｒにおいては、半導体層１２０ｆからなる下層柱部１２０ｐの上に、支持梁配線１３３の一端が接続され、支持梁配線１３３の上に被覆層１５０ａが設けられ、被覆層１５０ａの上に、赤外線吸収層１５０ｆからなる上層柱部１５０ｐが設けられ、上層柱部１５０ｐの上に配線１４０が設けられている。
そして、配線領域１４０Ｒにおいて、上層柱部１５０ｐと被覆層１５０ａとをＺ軸方向に沿って貫通し、配線１４０と支持梁配線１３３とを電気的に接続する配線領域接続部１６０が設けられる。
すなわち、例えば、上層柱部１５０ｐと被覆層１５０ａとをＺ軸方向に沿って貫通する貫通ホールが設けられ、その貫通ホールの内部に導電材料が埋め込まれ、貫通ホールの下側の支持梁配線１３３に電気的に接続された配線領域接続部１６０が形成される。そして、配線領域接続部１６０の上に配線１４０が形成される。これにより、熱電変換部１２０と配線１４０とは、支持梁配線１３３及び配線領域接続部１６０を介して、電気的に接続される。
既に説明したように、熱電変換部１２０は、赤外線吸収部１５０と熱的に接続される。 本具体例では、検出領域１２５Ｒにおいて、熱電変換部１２０と赤外線吸収部１５０との間に、支持梁配線１３３が設けられるが、支持梁配線１３３の厚さは薄く、熱電変換部１２０と赤外線吸収部１５０とは、実質的に熱的に接続されると見なせる。また、本具体例では、検出領域１２５Ｒにおいて、支持梁配線１３３と赤外線吸収部１５０との間に被覆層１５０ａが設けられるが、この被覆層１５０ａの厚さは薄く、熱電変換部１２０と赤外線吸収部１５０とは、実質的に熱的に接続されると見なせる。
また、既に説明したように、赤外線吸収部１５０には、赤外線を吸収する性質を有する例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などを用いることができ、また、被覆層１５０ａにも、同様に、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等を用いることができる。このように、被覆層１５０ａに、赤外線を吸収する材料を用いる場合には、検出領域１２５Ｒにおける被覆層１５０ａは、赤外線吸収部１５０の一部と見なしても良い。
このように、赤外線吸収部１５０と熱電変換部１２０とは、熱的に接触して設けられる。
一方、赤外線吸収部１５０及び熱電変換部１２０を含む検出部１２５、並びに、支持梁１３０は、基板１１０から離間して設けられ、これにより、基板１１０に対しての熱伝導が低くなる。
一方、赤外線吸収部１５０及び熱電変換部１２０を含む検出部１２５、並びに、支持梁１３０は、基板１１０から離間して設けられ、これにより、基板１１０に対しての熱伝導が低くなる。
赤外線撮像素子１０の１つの画素となる赤外線検出素子は、赤外線吸収部１５０及び熱電変換部１２０を含む検出部１２５と、支持梁１３０と、を含む。
１つの画素となる赤外線検出素子は、例えばマトリクス状に複数設けられ、赤外線撮像領域を形成する。そして、それぞれの画素の間において、配線１４０が格子状に設けられており、それぞれの画素における熱電変換部１２０の出力が、支持梁１３０及び配線１４０を介して、赤外線撮像領域の外に引き出され、各画素で検出された赤外線の強度が出力される。このように、複数の検出部１２５のそれぞれの間に配線１４０が設けられる。
本実施形態に係る赤外線撮像素子１０においては、配線１４０から基板１１０に向けて配線領域接続部１６０が延在し、支持梁配線１３３の一端が、配線領域接続部１６０の基板１１０の側の端１６０ｅに接続される。そして、支持梁配線１３３の他端は、熱電変換部１２０に接続される。支持梁配線１３３は、配線領域接続部１６０の基板１１０の側の端１６０ｅの高さ（基板１１０からみたときの高さ）において、Ｘ−Ｙ平面内（基板１１０から検出部１２５に向かう方向に対して垂直な平面内）に延在している。
このような赤外線撮像素子１０の支持領域１３０Ｒにおいては、支持梁配線１３３の上面には、比較的薄い被覆層１５０ａからなる支持梁被覆層１３４が設けられているだけであり、支持梁１３０の厚さｔ１３０（Ｚ軸方向に沿った長さ）は比較的薄い。
これにより、検出部１２５からの熱伝導に大きく影響を与える支持梁１３０の断面積（支持梁１３０の延在方向に対して垂直な平面で支持梁１３０を切断したときの断面積）を縮小できる。これにより、検出部１２５の断熱性を向上できる。本実施形態に係る赤外線撮像素子１０によれば、高感度の赤外線撮像素子を提供することができる。
（比較例）
図３は、比較例の赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、同図は、図２のＡ−Ａ’線断面に相当する断面図である。
図３に表したように、比較例の赤外線撮像素子１９においては、配線領域１４０Ｒにおいて、基板１１０の上に絶縁層１１１が設けられ、絶縁層１１１の上に、半導体層１２０ｆからなる下層柱部１２０ｐが設けられ、下層柱部１２０ｐの上に、赤外線吸収層１５０ｆからなる上層柱部１５０ｐが設けられ、上層柱部１５０ｐの上に支持梁配線１３３の一端が接続され、支持梁配線１３３の一端の上に配線１４０が設けられている。
図３は、比較例の赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、同図は、図２のＡ−Ａ’線断面に相当する断面図である。
図３に表したように、比較例の赤外線撮像素子１９においては、配線領域１４０Ｒにおいて、基板１１０の上に絶縁層１１１が設けられ、絶縁層１１１の上に、半導体層１２０ｆからなる下層柱部１２０ｐが設けられ、下層柱部１２０ｐの上に、赤外線吸収層１５０ｆからなる上層柱部１５０ｐが設けられ、上層柱部１５０ｐの上に支持梁配線１３３の一端が接続され、支持梁配線１３３の一端の上に配線１４０が設けられている。
支持梁配線１３３は、配線領域１４０Ｒ、支持領域１３０Ｒ及び検出領域１２５Ｒに延在している。支持領域１３０Ｒ及び検出領域１２５Ｒにおいては、支持梁配線１３３の上に被覆層１５０ａが設けられている。支持領域１３０Ｒにおける被覆層１５０ａが支持梁被覆層１３４となる。
検出領域１２５Ｒにおいては、基板１１０の上方に基板１１０と離間して絶縁層１１１が設けられ、絶縁層１１１の上に熱電変換部１２０が設けられ、熱電変換部１２０の上に赤外線吸収部１５０が設けられ、赤外線吸収部１５０の上に支持梁配線１３３が設けられ、支持梁配線１３３の上に被覆層１５０ａが設けられている。
そして、熱電変換部１２０と支持梁配線１３３を接続するための検出領域接続部１６５が、赤外線吸収部１５０を貫通して設けられている。検出領域接続部１６５によって、支持梁配線１３３と熱電変換部１２０とが電気的に接続される。
支持領域１３０Ｒにおいては、基板１１０の上方に基板１１０と離間して絶縁層１１１が設けられ、絶縁層１１１の上に半導体層１２０ｆが設けられ、半導体層１２０ｆの上に赤外線吸収層１５０ｆが設けられ、赤外線吸収層１５０ｆの上に支持梁配線１３３が設けられ、支持梁配線１３３の上に被覆層１５０ａが設けられる。支持領域１３０Ｒにおいて、絶縁層１１１が支持梁下側絶縁層１３１となり、半導体層１２０ｆが支持梁中間絶縁層１３２となり、赤外線吸収層１５０ｆが支持梁上側絶縁層１３５となり、被覆層１５０ａが支持梁被覆層１３４となる。
このように、比較例の赤外線撮像素子１９においては、支持梁１３０は、支持梁下側絶縁層１３１、支持梁中間絶縁層１３２、支持梁上側絶縁層１３５、支持梁配線１３３及び支持梁被覆層１３４を含み、本実施形態に係る赤外線撮像素子１０に比べて、支持梁１３０に含まれる層が、支持梁上側絶縁層１３５の分だけ多い。
比較例の赤外線撮像素子１９は、例えば特許文献１に記載されている構成に相当する。すなわち、赤外線撮像素子１９においては、基板１１０に設けられた空隙１１０ｃの上に、検出部１２５（赤外線吸収部１５０と熱電変換部１２０とを含む）が支持梁１３０により支持され、支持梁１３０に、熱電変換部１２０と基板１１０（配線１４０）とを電気的に接続する支持梁配線１３３が設けられ、支持梁配線１３３と基板１１０との間にコンタクト層（検出領域接続部１６５）が設けられている。
そして、この検出領域接続部１６５は、熱電変換部１２０から上方に延在し、支持梁配線１３３に接続されており、支持梁配線１３３はＸ−Ｙ平面内に延在して配線１４０に接続されている。
すなわち、比較例の赤外線撮像素子１９においては、基板１１０の上方に設けられる配線１４０と熱電変換部１２０とを電気的に接続し、Ｚ軸方向に延在するコンタクト層（検出領域接続部１６５）が検出領域１２５Ｒに設けられ、このコンタクト層の上側に支持梁配線１３３が接続されている。
このため、赤外線撮像素子１９においては、支持梁配線１３３の下に、コンタクト層（検出領域接続部１６５）が貫通する層（赤外線吸収層１５０ｆ）からなる支持梁上側絶縁層１３５が設けられる。このため、支持梁１３０の厚さｔ１３０が厚い。
これに対し、本実施形態に係る赤外線撮像素子１０においては、基板１１０の上方に設けられる配線１４０と熱電変換部１２０とを電気的に接続し、Ｚ軸方向に延在するコンタクト層（配線領域接続部１６０）が配線領域１４０Ｒに設けられる。そして、このコンタクト層（配線領域接続部１６０）の下側に支持梁配線１３３が接続されている。このため、コンタクト層（配線領域接続部１６０）が貫通する層は、支持梁配線１３３の上方に配置されることになり、この層は、除去可能であり、支持梁１３０には含まれない。これにより、支持梁１３０の厚さｔ１３０を薄くすることができる。
なお、本実施形態に係る赤外線撮像素子１０において、支持梁配線１３３には、例えば配線１４０よりも高抵抗の材料を用いることができる。すなわち、支持梁配線１３３の比抵抗は、配線１４０よりも高く設定することができる。これにより、支持梁配線１３３の熱伝導率をより低くすることができる。一方、配線１４０は、低抵抗の材料を用いることで、電気信号を効率良く伝達でき、赤外線撮像素子の感度を向上できる。
なお、配線領域１４０Ｒにおける支持梁配線１３３の基板１１０の側の層（本具体例では、下層柱部１２０ｐ）の材料と、検出領域１２５Ｒにおける支持梁配線１３３の基板１１０の側の層（本具体例では、熱電変換部１２０）の材料と、は互いに実質的に同じであることが望ましい。本具体例では、下層柱部１２０ｐは半導体層１２０ｆからなり、熱電変換部１２０は半導体層１２０ｆからなり、両者の材料は等しい。これにより、支持梁配線１３３の形成が安定化し、信頼性が向上し、また、歩留まりなどの生産性が向上する。
（第１実施例）
以下、本実施形態に係る第１実施例の赤外線撮像素子の製造方法について説明する。
図４〜図１３は、第１実施例に係る赤外線撮像素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図４に表したように、まず、基板１１０の上に、絶縁層１１１を形成し、絶縁層１１１の上に半導体層１２０ｆを形成する。基板１１０には、例えば単結晶シリコン基板が用いられる。絶縁層１１１には、例えば、埋め込みシリコン酸化膜が用いられる。半導体層１２０ｆには、例えば単結晶シリコン層が用いられる。すなわち、ＳＯＩ（Semiconductor On Insulator）基板が形成される。
以下、本実施形態に係る第１実施例の赤外線撮像素子の製造方法について説明する。
図４〜図１３は、第１実施例に係る赤外線撮像素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図４に表したように、まず、基板１１０の上に、絶縁層１１１を形成し、絶縁層１１１の上に半導体層１２０ｆを形成する。基板１１０には、例えば単結晶シリコン基板が用いられる。絶縁層１１１には、例えば、埋め込みシリコン酸化膜が用いられる。半導体層１２０ｆには、例えば単結晶シリコン層が用いられる。すなわち、ＳＯＩ（Semiconductor On Insulator）基板が形成される。
図５に表したように、支持領域１３０Ｒに対応する部分の半導体層１２０ｆを、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術により除去し、半導体層１２０ｆが除去された空間に素子分離層２００を埋め込む。素子分離層２００は、後で支持梁中間絶縁層１３２となる。エッチングには、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を用いることができる。素子分離層２００には、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。例えば、半導体層１２０ｆが除去された空間に、シリコン酸化膜をＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）により埋め込み、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）で平坦化し、素子分離層２００が形成される。
この素子分離層２００に用いられるシリコン酸化膜は、赤外線撮像領域の内部と外部とを分離する素子分離層、及び、複数の画素（赤外線検出素子）どうしを分離する素子分離層、としても用いられる。
この後、半導体層１２０ｆの表面部分に、絶縁層１２０ｇを形成する。この絶縁層１２０ｇは、半導体層１２０ｆの表面の部分を酸化させて形成しても良く、また、半導体層１２０ｆ及び素子分離層２００の上に別途シリコン酸化膜を設けて形成しても良い。
次に、図６に表したように、熱電変換部１２０となるｐｎ接合ダイオードを形成する。例えば、検出領域１２５Ｒの半導体層１２０ｆにおいて、フォトリソグラフィ技術とイオン注入により、ｐ＋拡散層領域１２１、ｐ−領域１２２、及び、ｎ＋拡散層領域１２３を形成する。
例えば、フォトリソグラフィ技術により、ｎ＋拡散層領域１２３の領域を規定し、イオン注入を行い、ｎ＋拡散層領域１２３を形成する。
次に、半導体層１２０ｆの深い領域に、ｐ＋拡散層領域１２１の一部となるｐ＋電極領域１２１ａを形成し、半導体層１２０ｆの浅い領域（表面）に、ｐ＋拡散層領域１２１の別の一部となるｐ＋コンタクト拡散層領域１２１ｂを形成する。ｐ＋コンタクト拡散層領域１２１ｂは、半導体層１２０ｆの浅い領域（表面）において、ｎ＋拡散層領域１２３と離間している。ｐ＋コンタクト拡散層領域１２１ｂとｐ＋電極領域１２１ａとの間に、両者を連結するｐ＋拡散層中間領域１２１ｃが形成される。
ｐ＋拡散層領域１２１とｎ＋拡散層領域１２３との間に、ｐ−領域１２２が形成される。
次に、半導体層１２０ｆの深い領域に、ｐ＋拡散層領域１２１の一部となるｐ＋電極領域１２１ａを形成し、半導体層１２０ｆの浅い領域（表面）に、ｐ＋拡散層領域１２１の別の一部となるｐ＋コンタクト拡散層領域１２１ｂを形成する。ｐ＋コンタクト拡散層領域１２１ｂは、半導体層１２０ｆの浅い領域（表面）において、ｎ＋拡散層領域１２３と離間している。ｐ＋コンタクト拡散層領域１２１ｂとｐ＋電極領域１２１ａとの間に、両者を連結するｐ＋拡散層中間領域１２１ｃが形成される。
ｐ＋拡散層領域１２１とｎ＋拡散層領域１２３との間に、ｐ−領域１２２が形成される。
ｎ＋拡散層領域１２３の形成時に、配線領域１４０Ｒにおいては、半導体層１２０ｆの表面部分にｎ＋拡散層１２３ａが形成される。また、配線領域１４０Ｒにおいて、半導体層１２０ｆの深い領域に、ｐ−拡散層１２２ａが形成される。
この後、配線領域１４０Ｒ、支持領域１３０Ｒ及び検出領域１２５Ｒにおいて、絶縁層１２０ｇが除去される。
次に、図７に表したように、半導体層１２０ｆの表面において、ｐ＋拡散層領域１２１のｎ＋拡散層領域１２３の側の端部から、ｎ＋拡散層領域１２３のｐ＋拡散層領域１２１の側の端部までを覆うように、ブロック膜２０５を形成する。ブロック膜２０５には、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。例えば、半導体層１２０ｆの表面を含む全面にシリコン酸化膜をＣＶＤ法によって形成した後、フォトリソグラフィとＲＩＥによりこのシリコン酸化膜をパターニングし、ブロック膜２０５が形成される。また、場合によっては、上記の絶縁層１２０ｇを除去せず、所定の形状に加工してブロック膜２０５とすることができる。
ブロック膜２０５は、後述するシリサイド工程において、ｎ＋拡散層領域１２３とｐ＋拡散層領域１２１とが電気的に導通しないように、ブロックするための機能を有する。
ブロック膜２０５は、後述するシリサイド工程において、ｎ＋拡散層領域１２３とｐ＋拡散層領域１２１とが電気的に導通しないように、ブロックするための機能を有する。
次に、図８に表したように、支持梁配線１３３となる導電膜２０６を例えばスパッタ法により形成する。導電膜２０６には、例えばＴｉ膜を用いることができる。導電膜２０６の厚さは、例えば５０ｎｍ（ナノメートル）とすることができる。この後、例えば、６５０℃の窒素雰囲気においてアニールすることにより、ｎ＋拡散層領域１２３の導電膜２０６の側の部分にｎ側シリサイド膜１２３ｓが形成され、ｐ＋拡散層領域１２１の導電膜２０６の側の部分にｐ側シリサイド膜１２１ｓが形成される。本具体例では、ｎ側シリサイド膜１２３ｓ及びｐ側シリサイド膜１２１ｓは、ＴｉＳｉ膜である。
半導体層１２０ｆの表面において、ｎ＋拡散層領域１２３とｐ＋拡散層領域１２１との間の領域がブロック膜２０５によって覆われているので、ｎ＋拡散層領域１２３とｐ＋拡散層領域１２１との間の領域にはシリサイド膜が形成されず、ｎ＋拡散層領域１２３とｐ＋拡散層領域１２１とは電気的に導通しない。
一方、配線領域１４０Ｒにおいては、ｎ＋拡散層１２３ａの導電膜２０６の側の部分に配線領域シリサイド膜１２３ｂが形成される。
なお、導電膜２０６には、Ｃｏ及びＮｉなども用いることができ、導電膜２０６には、シリサイドを形成できる任意の金属を用いることができる。
本実施例では、配線領域１４０Ｒにおける支持梁配線１３３の基板１１０の側の層は、シリサイド膜（配線領域シリサイド膜１２３ｂ）である。また、検出領域１２５Ｒにおける支持梁配線１３３の基板１１０の側の層も、シリサイド膜（ｎ側シリサイド膜１２３ｓ及びｐ側シリサイド膜１２１ｓ）である。これにより、支持梁配線１３３と熱電変換部１２０との低抵抗接続、並びに、支持梁配線１３３と、下層柱部１２０ｐ及び配線領域接続部１６０との低抵抗接続が可能となる。
次に、図９に表したように、検出領域１２５Ｒのうちの電極となる部分、並びに、配線領域１４０Ｒ及び支持領域１３０Ｒを覆うようにレジスト層２０９を形成する。
検出領域１２５Ｒのうちの電極となる部分は、熱電変換部１２０の電極２０８となる部分である。本具体例では、熱電変換部１２０の電極２０８となる部分は、ｎ＋拡散層領域１２３とされている。従って、レジスト層２０９は、配線領域１４０Ｒ及び支持領域１３０Ｒの他に、ｎ＋拡散層領域１２３の側のブロック膜２０５の一部、及び、ｎ＋拡散層領域１２３を覆う。
検出領域１２５Ｒのうちの電極となる部分は、熱電変換部１２０の電極２０８となる部分である。本具体例では、熱電変換部１２０の電極２０８となる部分は、ｎ＋拡散層領域１２３とされている。従って、レジスト層２０９は、配線領域１４０Ｒ及び支持領域１３０Ｒの他に、ｎ＋拡散層領域１２３の側のブロック膜２０５の一部、及び、ｎ＋拡散層領域１２３を覆う。
なお、検出領域１２５Ｒのうちの電極（熱電変換部１２０の電極２０８）となる部分は、例えば、熱電変換部１２０におけるｐｎ接合ダイオードの配置の構成により、ｎ＋拡散層領域１２３及びｐ＋拡散層領域１２１のいずれかとすることができる。例えば、熱電変換部１２０の電極２０８として、ｐ＋拡散層領域１２１が用いられる場合は、レジスト層２０９は、配線領域１４０Ｒ及び支持領域１３０Ｒの他に、ｐ＋拡散層領域１２１の側のブロック膜２０５の一部、及び、ｐ＋拡散層領域１２１を覆うことになる。
そして、レジスト層２０９をマスクにして、導電膜２０６をエッチングして、レジスト層２０９に覆われていない部分の導電膜２０６を除去する。このエッチングには、例えば、アンモニアと過酸化水素との混合液によるウエットエッチングを用いることができる。この後、レジスト層２０９を剥離する。
なお、この工程において、支持領域１３０Ｒにおけるレジスト層２０９のパターン形状（Ｘ−Ｙ平面内における形状）は、例えば、支持梁１３０の形状に対応した形状とすることができる。また、後述するように、支持領域１３０Ｒにおけるレジスト層２０９のパターン形状は、例えば、支持領域１３０Ｒの全体を覆う形状としても良く、この場合には、例えば、この後のＤｅｅｐＲＩＥ加工工程において、支持梁１３０は一括して加工される。
次に、図１０に表したように、ＣＶＤ法を用いて、被覆層１５０ａとなるシリコン酸化膜を形成し、さらに、被覆層１５０ａの上に、赤外線吸収層１５０ｆとなるシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜を形成する。そして、配線領域１４０Ｒにおいて、赤外線吸収層１５０ｆの上面から支持梁配線１３３に到達するコンタクトホール２１１を形成する。
コンタクトホールエッチングにおいては、通常、製造マージンを考慮してオーバーエッチングを施す。支持梁配線１３３の膜厚が薄いことから、コンタクトホール２１１が支持梁配線１３３を貫通し、コンタクト抵抗が増大することが懸念される。しかし、本実施例では、配線領域シリサイド膜１２３ｂを形成しているため、配線領域シリサイド膜１２３ｂ上でコンタクトホールエッチングが止まる。このように、ｎ＋拡散層１２３ａ及び配線領域シリサイド膜１２３ｂを用いた本構造により、コンタクト抵抗の増大が抑えられる。
次に、図１１に表したように、コンタクトホール２１１に、例えばスパッタ法により導電層を埋め込み、例えばＣＭＰで平坦化して、配線領域接続部１６０を形成する。この後、配線１４０となる例えばアルミニウム合金をスパッタ法により堆積し、パターニングすることにより、配線１４０を形成する。
次に、図１２に表したように、フォトリソグラフィとエッチングにより、支持領域１３０Ｒの赤外線吸収層１５０ｆを除去して、支持梁１３０の断面を縮小する。
そして、基板１１０の主面１１０ａまで貫通する貫通ホール（図示しない）を形成する。
そして、基板１１０の主面１１０ａまで貫通する貫通ホール（図示しない）を形成する。
そして、図１３に表したように、貫通ホールを介して、基板１１０の表面部分をエッチングして、支持梁１３０及び熱電変換部１２０と、基板１１０と、の間に空隙１１０ｃを形成する。このエッチングには、例えば、ＴＭＡＨ(Tetra-Methyl-Ammonium-Hydroxide)を用いた異方性ウエットエッチングを用いることができる。
以上の工程によって、第１実施例に係る赤外線撮像素子１１が形成される。
以上の工程によって、第１実施例に係る赤外線撮像素子１１が形成される。
本実施例に係る赤外線撮像素子１１によれば、検出部１２５からの熱伝導を支配する支持梁配線１３３の断面積を縮小し、検出部１２５の断熱性を向上することができる。これにより、高感度の赤外線固体撮像素子が提供できる。
（第２の実施の形態）
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
図１４に表したように、本実施形態に係る赤外線撮像素子２０においては、支持領域１３０Ｒの支持梁配線１３３の上面に設けられる支持梁被覆層１３４が、支持梁配線１３３に対してエッチングストッパ膜と機能する。これ以外は、第１の実施形態に係る赤外線撮像素子１０と同様なので説明を省略する。
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
図１４に表したように、本実施形態に係る赤外線撮像素子２０においては、支持領域１３０Ｒの支持梁配線１３３の上面に設けられる支持梁被覆層１３４が、支持梁配線１３３に対してエッチングストッパ膜と機能する。これ以外は、第１の実施形態に係る赤外線撮像素子１０と同様なので説明を省略する。
赤外線撮像素子２０においては、例えば、支持梁配線１３３にはＴｉ膜が用いられ、支持梁被覆層１３４（すなわち、被覆層１５０ａ）には、シリコン窒化膜が用いられる。
このシリコン窒化膜からなる支持梁被覆層１３４は、例えば赤外線吸収層１５０ｆをエッチング加工する際のエッチングストッパ膜となる。
すなわち、本実施形態に係る赤外線撮像素子２０においては、支持梁１３０は、支持梁配線１３３の上側（基板１１０とは反対の側）において支持梁配線１３３に積層され、赤外線吸収部１５０となる層（赤外線吸収層１５０ｆ）をエッチングするエッチャントに対してのエッチング速度が支持梁配線１３３よりも低いエッチングストッパ膜（支持梁被覆層１３４）をさらに含む。
このように、支持梁配線１３３の上にエッチングストッパ膜を設けることで、支持梁配線１３３の上側の層（例えば赤外線吸収部１５０となる赤外線吸収層１５０ｆ）をエッチバックして支持梁１３０の厚さｔ１３０を縮小する際に、エッチングストッパ膜により、このエッチバックの進行を精度良く止めることができ、支持梁１３０の厚さｔ１３０を均一にすることができる。すなわち、支持梁１３０の断面形状を均一にできる。これにより、画素の感度ばらつきを抑制することができる。
また、後述するように、支持梁被覆層１３４の構成を適正化し、支持梁１３０における膜応力が上下方向（Ｚ軸方向）で打ち消しあうように制御することもできる。
すなわち、センサ感度向上のために行われる支持梁配線１３３の上の層のエッチング精度が向上でき、高感度の赤外線固体撮像素子を安定して製造することができる。
（第２実施例）
以下、本実施形態に係る第２実施例の赤外線撮像素子の製造方法について説明する。第２実施例においては、第１実施例に関して説明した図４〜図９の工程までは第１実施例と同様とすることができるので、それ以降の工程に関して説明する。
以下、本実施形態に係る第２実施例の赤外線撮像素子の製造方法について説明する。第２実施例においては、第１実施例に関して説明した図４〜図９の工程までは第１実施例と同様とすることができるので、それ以降の工程に関して説明する。
図１５〜図１８は、第２実施例に係る赤外線撮像素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図１５に表したように、図９に関して説明した工程の後、レジスト層２０９を剥離し、その後、支持梁配線１３３となる導電膜２０６の上に、エッチングストッパ膜として機能する被覆層１５０ａとなるシリコン窒化膜２０７を形成する。
図１５に表したように、図９に関して説明した工程の後、レジスト層２０９を剥離し、その後、支持梁配線１３３となる導電膜２０６の上に、エッチングストッパ膜として機能する被覆層１５０ａとなるシリコン窒化膜２０７を形成する。
その後、シリコン窒化膜２０７の上に、赤外線吸収層１５０ｆとなるシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜を形成する。そして、配線領域１４０Ｒにおいて、赤外線吸収層１５０ｆの上面から支持梁配線１３３に到達するコンタクトホール２１１を形成する。
次に、図１６に表したように、コンタクトホール２１１に導電層を埋め込み、ＣＭＰで平坦化して配線領域接続部１６０を形成する。この後、例えばアルミニウム合金などからなる配線１４０を形成する。
次に、図１７に表したように、フォトリソグラフィとエッチングにより、支持領域１３０Ｒの赤外線吸収層１５０ｆを除去して、支持梁１３０の断面を縮小する。このシリコン酸化膜からなる赤外線吸収層１５０ｆのエッチングの際に、シリコン窒化膜２０７がエッチングストッパとして機能し、エッチングが高精度で制御される。
そして、基板１１０の主面１１０ａまで貫通する貫通ホール（図示しない）を形成する。
そして、基板１１０の主面１１０ａまで貫通する貫通ホール（図示しない）を形成する。
そして、図１８に表したように、貫通ホールを介して、基板１１０の表面部分をエッチングして、支持梁１３０及び熱電変換部１２０と、基板１１０と、の間に空隙１１０ｃを形成し、第２実施例に係る赤外線撮像素子２１が形成される。
図１９は、本発明の第２実施例に係る別の赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
図１９に表したように、第２実施例に係る別の赤外線撮像素子２２においては、支持梁被覆層１３４が、上記のシリコン窒化膜２０７と、シリコン窒化膜２０７と支持梁配線１３３との間に設けられた絶縁膜２０７ａと、を有する。これ以外は、赤外線撮像素子２１と同様なので説明を省略する。
図１９に表したように、第２実施例に係る別の赤外線撮像素子２２においては、支持梁被覆層１３４が、上記のシリコン窒化膜２０７と、シリコン窒化膜２０７と支持梁配線１３３との間に設けられた絶縁膜２０７ａと、を有する。これ以外は、赤外線撮像素子２１と同様なので説明を省略する。
赤外線撮像素子２２においては、支持梁被覆層１３４は、エッチングストッパとして機能するシリコン窒化膜２０７と、絶縁膜２０７ａと、の２層構造を有している。例えば、絶縁膜２０７ａに用いる材料（成膜方法を含む）及び絶縁膜２０７ａの膜厚を、支持梁１３０における膜応力が上下方向（Ｚ軸方向）で打ち消しあうように制御することができる。すなわち、支持梁配線１３３の上面に配置される支持梁被覆層１３４（本具体例ではシリコン窒化膜２０７及び絶縁膜２０７ａ）と、支持梁配線１３３の下面に配置される層（本具体例では支持梁下側絶縁層１３１及び支持梁中間絶縁層１３２）と、に用いられる材料（成膜方法を含む）及び膜厚を制御することで、支持梁１３０に印加される上下方向の膜応力を縮減することができる。これにより、例えば支持梁１３３の反りなどが抑制でき、赤外線撮像素子の動作をより高精度化できる。
なお、赤外線撮像素子２２は、図１５に関して説明したシリコン窒化膜２０７の形成の前に、導電膜２０６の上に絶縁膜２０７ａを形成し、他の工程は赤外線撮像素子２１と同様の方法を採用することで作製できる。
なお、上記の絶縁膜２０７ａは単層膜でも良く、積層膜でも良い。また、上記の絶縁膜２０７ａは、技術的に可能な範囲で、本発明の実施形態に係る任意の赤外線撮像素子に適用できる。
（第３の実施の形態）
図２０は、本発明の第３の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
図２０に表したように、本実施形態に係る赤外線撮像素子３０においては、検出部１２５は、検出領域配線１２７と、検出領域接続部１２６と、をさらに有する。これ以外は、第２実施形態に係る赤外線撮像素子２０と同様とすることができるので、説明を省略する。なお、検出領域配線１２７及び検出領域接続部１２６は、第１実施形態に係る赤外線撮像素子１０において設けても良い。
図２０は、本発明の第３の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
図２０に表したように、本実施形態に係る赤外線撮像素子３０においては、検出部１２５は、検出領域配線１２７と、検出領域接続部１２６と、をさらに有する。これ以外は、第２実施形態に係る赤外線撮像素子２０と同様とすることができるので、説明を省略する。なお、検出領域配線１２７及び検出領域接続部１２６は、第１実施形態に係る赤外線撮像素子１０において設けても良い。
検出領域配線１２７は、赤外線吸収部１５０の上（基板１１０とは反対側）に設けられる。既に説明したように、１つの検出部１２５に複数の熱電変換素子（例えばｐｎ接合ダイオード）が設けられる場合において、検出領域配線１２７は、これらの複数の熱電変換素子どうしを互いに接続する。
検出領域接続部１２６は、検出領域配線１２７に電気的に接続され、検出領域配線１２７から基板１１０に向かって延在し、基板１１０の側の端１２６ｅにおいて支持梁配線１３３と接続される。検出領域接続部１２６は、検出領域配線１２７と支持梁配線１３３とを接続する、例えばコンタクトプラグである。
配線領域接続部１６０の基板１１０の側の端１６０ｅと、基板１１０の主面１１０ａと、の距離（Ｚ軸方向に沿った距離）は、検出領域接続部１２６の基板１１０の側の端１２６ｅと、基板１１０の主面１１０ａと、の距離（Ｚ軸方向に沿った距離）は、実質的に等しい。
すなわち、基板１１０（基板１１０の主面１１０ａ）からみて、支持梁配線１３３に接続される配線領域接続部１６０の下側の端１６０ｅの高さと、支持梁配線１３３に接続される検出領域接続部１２６の下側の端１２６ｅの高さは、実質的に等しい。
このように、基板１１０からみたときの配線領域接続部１６０の下側の端１６０ｅの高さと、検出領域接続部１２６の下側の端１２６ｅの高さと、を実質的に同じにすることで、支持梁配線１３３が接続される層の高さが実質的に同じ高さになる。これにより、支持梁配線１３３が接続される層の面が平坦になり、支持梁配線１３３に用いられる導電層（例えば薄膜メタル層）下地の平坦性が向上し、支持梁配線１３３の段切れが抑制できる。これにより、高感度でありつつ高信頼性の赤外線固体撮像素子が提供できる。
（第３実施例）
以下、本実施形態に係る第３実施例の赤外線撮像素子の製造方法について説明する。第３実施例においては、第１実施例に関して説明した図４〜図９の工程までは第１実施例と同様とすることができるので、それ以降の工程に関して説明する。
以下、本実施形態に係る第３実施例の赤外線撮像素子の製造方法について説明する。第３実施例においては、第１実施例に関して説明した図４〜図９の工程までは第１実施例と同様とすることができるので、それ以降の工程に関して説明する。
図２１〜図２３は、第３実施例に係る赤外線撮像素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図２１に表したように、図９に関して説明した工程の後、第２実施例と同様に、レジスト層２０９を剥離し、導電膜２０６の上に、シリコン窒化膜２０７（エッチングストッパ膜として機能する被覆層１５０ａ）を形成する。その後、シリコン窒化膜２０７の上に、赤外線吸収層１５０ｆとなるシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜を形成する。
図２１に表したように、図９に関して説明した工程の後、第２実施例と同様に、レジスト層２０９を剥離し、導電膜２０６の上に、シリコン窒化膜２０７（エッチングストッパ膜として機能する被覆層１５０ａ）を形成する。その後、シリコン窒化膜２０７の上に、赤外線吸収層１５０ｆとなるシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜を形成する。
そして、配線領域１４０Ｒにおいて、赤外線吸収層１５０ｆの上面から支持梁配線１３３に到達するコンタクトホール２１１を形成する。より具体的には、コンタクトホール２１１は、支持梁配線１３３のうちのｎ＋拡散層１２３ａ（配線領域シリサイド膜１２３ｂ）に対応する部分に接続される。
さらに、検出領域１２５Ｒにおいて、赤外線吸収層１５０ｆの上面から支持梁配線１３３に到達するコンタクトホール２１２を形成する。より具体的には、コンタクトホール２１２は、支持梁配線１３３のうちのｎ＋拡散層領域１２３（ｎ側シリサイド膜１２３ｓ）に対応する部分に接続される。
次に、図２２に表したように、コンタクトホール２１１及び２１２に導電層を埋め込み、ＣＭＰで平坦化して配線領域接続部１６０及び検出領域接続部１２６を形成する。この後、例えばアルミニウム合金などからなる配線１４０を形成する。
次に、第２実施例と同様に、支持領域１３０Ｒの赤外線吸収層１５０ｆを除去し、そして、基板１１０の主面１１０ａまで貫通する貫通ホール（図示しない）を形成し、貫通ホールを介して、基板１１０の表面部分をエッチングして、支持梁１３０及び熱電変換部１２０と、基板１１０と、の間に空隙１１０ｃを形成する。
これにより、図２３に例示した構成を有する第３実施例に係る赤外線撮像素子３１が形成される。
これにより、図２３に例示した構成を有する第３実施例に係る赤外線撮像素子３１が形成される。
本実施例においては、配線領域接続部１６０が接続される支持梁配線１３３の基板１１０の側の層（配線領域シリサイド膜１２３ｂ）と、検出領域接続部１２６が接続される支持梁配線１３３の基板１１０の側の層（ｎ側シリサイド膜１２３ｓ）と、がシリサイド化されている。これにより、支持梁配線１３３が薄い場合においても、支持梁配線１３３の形成、配線領域接続部１６０と支持梁配線１３３との接続、及び、検出領域接続部１２６と支持梁配線１３３との接続が安定化し、信頼性が向上し、また、歩留まりなどの生産性が向上する。
これにより、高感度でありつつ高信頼性で高生産性の赤外線固体撮像素子が提供できる。
これにより、高感度でありつつ高信頼性で高生産性の赤外線固体撮像素子が提供できる。
（第４実施例）
図２４は、本発明の第４実施例に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的平面図である。
図２４に表したように、第４実施例に係る赤外線撮像素子３２においては、支持梁１３０が、折りたたまれたミアンダ構造を有している。これにより、支持梁１３０は、細く長い形状を有することができ、熱伝導を抑制できる。このように、本発明の実施形態において、支持梁１３０のパターンは任意である。
なお、同図には、配線１４０に交差する交差配線１４１も描かれている。
図２４は、本発明の第４実施例に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的平面図である。
図２４に表したように、第４実施例に係る赤外線撮像素子３２においては、支持梁１３０が、折りたたまれたミアンダ構造を有している。これにより、支持梁１３０は、細く長い形状を有することができ、熱伝導を抑制できる。このように、本発明の実施形態において、支持梁１３０のパターンは任意である。
なお、同図には、配線１４０に交差する交差配線１４１も描かれている。
本実施例の赤外線撮像素子３２の製造方法は、第３実施例に関して説明した図２１及び図２２の工程は第３実施例と同様とすることができるので、それ以降の工程に関して説明する。
図２５及び図２６は、第４実施例に係る赤外線撮像素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
すなわち、これらの図は、図２４のＢ−Ｂ’線断面に相当する断面図である。
図２５に表したように、図２２に関して説明した工程の後、支持領域１３０Ｒの赤外線吸収層１５０ｆを除去し、基板１１０の主面１１０ａまで貫通する溝２１３及び２１４を形成する。この溝２１３及び２１４により、支持梁１３０のミアンダ構造のパターン形状が形成される。
すなわち、これらの図は、図２４のＢ−Ｂ’線断面に相当する断面図である。
図２５に表したように、図２２に関して説明した工程の後、支持領域１３０Ｒの赤外線吸収層１５０ｆを除去し、基板１１０の主面１１０ａまで貫通する溝２１３及び２１４を形成する。この溝２１３及び２１４により、支持梁１３０のミアンダ構造のパターン形状が形成される。
そして、図２６に表したように、溝２１３及び２１４を介して、基板１１０の表面部分をエッチングして、支持梁１３０及び熱電変換部１２０と、基板１１０と、の間に空隙１１０ｃを形成し、第４実施例に係る赤外線撮像素子３２が形成される。
図２７は、第４実施例に係る赤外線撮像素子の別の製造方法を例示する模式的平面図である。
すなわち、同図は、赤外線撮像素子３２の製造方法における一工程である導電膜２０６の形成工程の状態を例示している。
図２７に表したように、本具体例では、導電膜２０６は、支持領域１３０Ｒを大きくカバーしたパターンで形成される。この場合には、図２５に例示した工程において、支持梁１３０のパターンが一括して形成される。これにより、導電膜２０６と、上下絶縁膜とのパターン合わせズレがなく、バイモルフ効果による横方向応力変位が発生せず、高精度の動作が可能になる利点がある。
すなわち、同図は、赤外線撮像素子３２の製造方法における一工程である導電膜２０６の形成工程の状態を例示している。
図２７に表したように、本具体例では、導電膜２０６は、支持領域１３０Ｒを大きくカバーしたパターンで形成される。この場合には、図２５に例示した工程において、支持梁１３０のパターンが一括して形成される。これにより、導電膜２０６と、上下絶縁膜とのパターン合わせズレがなく、バイモルフ効果による横方向応力変位が発生せず、高精度の動作が可能になる利点がある。
（第４の実施の形態）
本発明の第４実施形態は、赤外線撮像素子の製造方法である。すなわち、本実施形態に係る製造方法は、基板１１０と、基板１１０の上に、基板１１０と離間して設けられ、赤外線を吸収する赤外線吸収部１５０と、赤外線吸収部１５０と基板１１０との間に設けられ、基板１１０と離間し、赤外線吸収部１５０と熱的に接続され、赤外線吸収部１５０で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部１２０と、を有する検出部１２５と、基板１１０の上に設けられ、電気信号を伝達する配線１４０と、配線１４０に電気的に接続され、配線１４０から基板１１０に向けて延在する配線領域接続部１６０と、電気信号を熱電変換部１２０から配線領域接続部１６０を介して配線１４０に伝達する支持梁配線１３３を有し、検出部１２５を基板１１０の上方に支持する支持梁１３０と、を有する赤外線撮像素子の製造方法である。
本発明の第４実施形態は、赤外線撮像素子の製造方法である。すなわち、本実施形態に係る製造方法は、基板１１０と、基板１１０の上に、基板１１０と離間して設けられ、赤外線を吸収する赤外線吸収部１５０と、赤外線吸収部１５０と基板１１０との間に設けられ、基板１１０と離間し、赤外線吸収部１５０と熱的に接続され、赤外線吸収部１５０で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部１２０と、を有する検出部１２５と、基板１１０の上に設けられ、電気信号を伝達する配線１４０と、配線１４０に電気的に接続され、配線１４０から基板１１０に向けて延在する配線領域接続部１６０と、電気信号を熱電変換部１２０から配線領域接続部１６０を介して配線１４０に伝達する支持梁配線１３３を有し、検出部１２５を基板１１０の上方に支持する支持梁１３０と、を有する赤外線撮像素子の製造方法である。
図２８は、本発明の第４の実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図２８に表したように、本実施形態に係る製造方法は、基板１１０の上に熱電変換部１２０となる半導体層１２０ｆを形成する工程（ステップＳ１１０）と、半導体層１２０ｆの上に支持梁配線１３３となる導電膜２０６を形成する工程（ステップＳ１２０）と、導電膜２０６の上に赤外線吸収部１５０となる赤外線吸収層１５０ｆを形成する工程（ステップＳ１３０）と、赤外線吸収層１５０ｆのうちの配線１４０が配置される配線領域１４０Ｒの部分に、導電膜２６０に到達するコンタクトホール２１１を形成した後、コンタクトホール２１１に導電材料を埋め込んで配線領域接続部１６０を形成する工程（ステップＳ１４０）と、配線領域接続部１６０の上に配線１４０を形成する工程（ステップＳ１５０）と、赤外線吸収層１５０ｆ、半導体層１２０ｆ及び導電膜２０６を加工して、赤外線吸収部１５０及び熱電変換部１２０を含む検出部１２５、及び、支持梁配線１３３を含む支持梁１３０を形成する工程（ステップＳ１６０）と、基板１１０のうちの熱電変換部１２０及び支持梁１３０に対向する部分を除去して、熱電変換部１２０及び支持梁１３０と、基板１１０と、を互いに離間させる工程（ステップＳ１７０）と、を備える。
図２８に表したように、本実施形態に係る製造方法は、基板１１０の上に熱電変換部１２０となる半導体層１２０ｆを形成する工程（ステップＳ１１０）と、半導体層１２０ｆの上に支持梁配線１３３となる導電膜２０６を形成する工程（ステップＳ１２０）と、導電膜２０６の上に赤外線吸収部１５０となる赤外線吸収層１５０ｆを形成する工程（ステップＳ１３０）と、赤外線吸収層１５０ｆのうちの配線１４０が配置される配線領域１４０Ｒの部分に、導電膜２６０に到達するコンタクトホール２１１を形成した後、コンタクトホール２１１に導電材料を埋め込んで配線領域接続部１６０を形成する工程（ステップＳ１４０）と、配線領域接続部１６０の上に配線１４０を形成する工程（ステップＳ１５０）と、赤外線吸収層１５０ｆ、半導体層１２０ｆ及び導電膜２０６を加工して、赤外線吸収部１５０及び熱電変換部１２０を含む検出部１２５、及び、支持梁配線１３３を含む支持梁１３０を形成する工程（ステップＳ１６０）と、基板１１０のうちの熱電変換部１２０及び支持梁１３０に対向する部分を除去して、熱電変換部１２０及び支持梁１３０と、基板１１０と、を互いに離間させる工程（ステップＳ１７０）と、を備える。
具体的には、図４〜図１３、図１５〜図１８、図２１〜図２３、図２５〜図２７に関して説明した工程を実施する。これにより、高感度の赤外線撮像素子を製造することができる。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、赤外線検出装置に含まれる基板、赤外線吸収部、熱電変換部、検出部、配線、配線領域接続部、支持梁配線し、支持梁、検出領域配線及び検出領域接続部など、線等各要素の具体的な構成の、形状、サイズ、材質、配置関係などに関して当業者が各種の変更を加えたものであっても、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した赤外線撮像素子及びその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての赤外線撮像素子及びその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明によれば、高感度の赤外線撮像素子及びその製造方法が提供される。
１０、１１、１９、２０、２１、２２、３０、３１、３２…赤外線撮像素子、
１１０…基板、
１１０ａ…主面、
１１０ｃ…空隙、
１１１…絶縁層、
１２０…熱電変換部、
１２０ｆ…半導体層、
１２０ｇ…絶縁層、
１２０ｐ…下層柱部、
１２１…ｐ＋拡散層領域、
１２１ａ…ｐ＋電極領域、
１２１ｂ…ｐ＋コンタクト拡散層領域、
１２１ｃ…ｐ＋拡散層中間領域、
１２１ｓ…ｐ側シリサイド層、
１２２…ｐ−領域、
１２２ａ…ｐ−拡散層
１２３…ｎ＋拡散層領域、
１２３ａ…ｎ＋拡散層、
１２３ｂ…配線領域シリサイド膜、
１２３ｓ…ｎ側シリサイド膜、
１２５…検出部、
１２５Ｒ…検出領域、
１２６…検出領域接続部、
１２６ｅ…端、
１２７…検出領域配線、
１３０…支持梁、
１３０Ｒ…支持領域、
１３１…支持梁下側絶縁層、
１３２…支持梁中間絶縁層、
１３３…支持梁配線、
１３４…支持梁被覆層、
１３５…支持梁上側絶縁層、
１４０…配線、
１４０Ｒ…配線領域、
１４１…交差配線、
１５０…赤外線吸収部、
１５０ａ…被覆層、
１５０ｆ…赤外線吸収層、
１５０ｐ…上層柱部、
１６０…配線領域接続部、
１６０ｅ…端、
１６５…検出領域接続部、
２００…素子分離層、
２０５…ブロック膜、
２０６…導電膜、
２０７…シリコン窒化膜、
２０７ａ…絶縁膜、
２０８…電極、
２０９…レジスト層、
２１１、２１２…コンタクトホール、
２１３、２１４…溝、
ｔ１３０…厚さ
１１０…基板、
１１０ａ…主面、
１１０ｃ…空隙、
１１１…絶縁層、
１２０…熱電変換部、
１２０ｆ…半導体層、
１２０ｇ…絶縁層、
１２０ｐ…下層柱部、
１２１…ｐ＋拡散層領域、
１２１ａ…ｐ＋電極領域、
１２１ｂ…ｐ＋コンタクト拡散層領域、
１２１ｃ…ｐ＋拡散層中間領域、
１２１ｓ…ｐ側シリサイド層、
１２２…ｐ−領域、
１２２ａ…ｐ−拡散層
１２３…ｎ＋拡散層領域、
１２３ａ…ｎ＋拡散層、
１２３ｂ…配線領域シリサイド膜、
１２３ｓ…ｎ側シリサイド膜、
１２５…検出部、
１２５Ｒ…検出領域、
１２６…検出領域接続部、
１２６ｅ…端、
１２７…検出領域配線、
１３０…支持梁、
１３０Ｒ…支持領域、
１３１…支持梁下側絶縁層、
１３２…支持梁中間絶縁層、
１３３…支持梁配線、
１３４…支持梁被覆層、
１３５…支持梁上側絶縁層、
１４０…配線、
１４０Ｒ…配線領域、
１４１…交差配線、
１５０…赤外線吸収部、
１５０ａ…被覆層、
１５０ｆ…赤外線吸収層、
１５０ｐ…上層柱部、
１６０…配線領域接続部、
１６０ｅ…端、
１６５…検出領域接続部、
２００…素子分離層、
２０５…ブロック膜、
２０６…導電膜、
２０７…シリコン窒化膜、
２０７ａ…絶縁膜、
２０８…電極、
２０９…レジスト層、
２１１、２１２…コンタクトホール、
２１３、２１４…溝、
ｔ１３０…厚さ
Claims (10)
- 基板と、
前記基板の上に、前記基板と離間して設けられ、赤外線を吸収する赤外線吸収部と、
前記赤外線吸収部と前記基板との間に設けられ、前記基板と離間し、前記赤外線吸収部と熱的に接続され、前記赤外線吸収部で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部と、
を有する検出部と、
前記基板の上に、前記基板と離間して設けられ、前記電気信号を伝達する配線と、
前記配線に電気的に接続され、前記配線から前記基板に向けて延在する配線領域接続部と、
一端が前記配線領域接続部の前記基板の側の端に接続され、他端が前記熱電変換部に直 接接して接続され、前記電気信号を前記熱電変換部から前記配線領域接続部を介して前記配線に伝達する支持梁配線を有し、前記検出部を前記基板の上方に支持する支持梁と、
を備え、
前記支持梁配線は、前記配線領域接続部の前記基板の側の前記端の高さにおいて、前記 基板から前記検出部に向かう方向に対して垂直な平面内に延在していることを特徴とする赤外線撮像素子。 - 前記支持梁配線部の前記他端の下面は、前記熱電変換部の上面の少なくとも一部に直接接することを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像素子。
- 基板と、
前記基板の上に、前記基板と離間して設けられ、赤外線を吸収する赤外線吸収部と、
前記赤外線吸収部と前記基板との間に設けられ、前記基板と離間し、前記赤外線吸収部と熱的に接続され、前記赤外線吸収部で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部と、
を有する検出部と、
前記熱電変換部の一部の上に接して設けられたシリサイド膜と、
前記基板の上に、前記基板と離間して設けられ、前記電気信号を伝達する配線と、
前記配線に電気的に接続され、前記配線から前記基板に向けて延在する配線領域接続部と、
一端が前記配線領域接続部の前記基板の側の端に接続され、他端が前記シリサイド膜に直接接して接続され、前記電気信号を前記熱電変換部から前記配線領域接続部を介して前記配線に伝達する支持梁配線を有し、前記検出部を前記基板の上方に支持する支持梁と、
を備え、
前記支持梁配線は、前記配線領域接続部の前記基板の側の前記端の高さにおいて、前記基板から前記検出部に向かう方向に対して垂直な平面内に延在していることを特徴とする赤外線撮像素子。 - 前記支持梁配線部の前記他端の下面は、前記シリサイド膜の上面の少なくとも一部に直接接することを特徴とする請求項３記載の赤外線撮像素子。
- 前記支持梁は、前記支持梁配線の前記基板とは反対の側において前記支持梁配線に積層され、前記赤外線吸収部となる層をエッチングするエッチャントに対してのエッチング速度が前記支持梁配線よりも低いエッチングストッパ膜をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の赤外線撮像素子。
- 前記検出部は、
前記赤外線吸収部の前記基板とは反対側に設けられた検出領域配線と、
前記検出領域配線に電気的に接続され、前記検出領域配線から前記基板に向かって延在し、前記基板の側の端において前記支持梁配線と接続される検出領域接続部と、
をさらに有し、
前記配線領域接続部の前記基板の側の前記端と、前記基板の主面と、の距離は、前記検出領域接続部の前記基板の側の前記端と、前記主面と、の距離と等しいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の赤外線撮像素子。 - 前記支持梁配線の前記一端と、前記基板と、の間に設けられた配線領域シリサイド膜をさらに備え、
前記配線領域シリサイド膜は、前記支持梁配線の前記一端と、前記配線領域接続部と、に接することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の赤外線撮像素子。 - 前記赤外線吸収部は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との少なくともいずれかを含む赤外線吸収層を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の赤外線撮像素子。
- 前記支持梁配線は、Ｔｉ、Ｃｏ、及びＮｉの少なくともいずれかを含み、
前記配線は、アルミニウム合金を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の赤外線撮像素子。 - 基板と、
前記基板の上に、前記基板と離間して設けられ、赤外線を吸収する赤外線吸収部と、
前記赤外線吸収部と前記基板との間に設けられ、前記基板と離間し、前記赤外線吸収部と熱的に接続され、前記赤外線吸収部で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部と、
を有する検出部と、
前記基板の上に、前記基板と離間して設けられ、前記電気信号を伝達する配線と、
前記配線に電気的に接続され、前記配線から前記基板に向けて延在する配線領域接続部と、
前記電気信号を前記熱電変換部から前記配線領域接続部を介して前記配線に伝達する支持梁配線を有し、前記検出部を前記基板の上方に支持する支持梁と、
を有し、
前記支持梁配線は、前記熱電変換部に直接接して、または、前記熱電変換部の一部の上 に接して設けられたシリサイド膜に直接接して接続され、前記支持梁配線は、前記配線領 域接続部の前記基板の側の前記端の高さにおいて、前記基板から前記検出部に向かう方向 に対して垂直な平面内に延在している赤外線撮像素子の製造方法であって、
前記基板の上に前記熱電変換部となる半導体層を形成する工程と、
前記半導体層の上に前記支持梁配線となる導電膜を形成する工程と、
前記導電膜の上に前記赤外線吸収部となる赤外線吸収層を形成する工程と、
前記半導体層及び前記導電膜を加工する工程と、
前記半導体層及び前記導電膜の加工の後に、前記赤外線吸収層のうちの前記配線が配置される配線領域の部分に、前記導電膜に到達するコンタクトホールを形成した後、前記コンタクトホールに導電材料を埋め込んで前記配線領域接続部を形成する工程と、
前記配線領域接続部の上に前記配線を形成する工程と、
前記赤外線吸収層を加工する工程と、
前記基板のうちの前記熱電変換部及び前記支持梁に対向する部分を除去して、前記熱電変換部及び前記支持梁と、前記基板と、を互いに離間させて、前記検出部及び前記支持梁 を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする赤外線撮像素子の製造方法。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000340848A (ja) * | 1999-03-24 | 2000-12-08 | Ishizuka Electronics Corp | サーモパイル型赤外線センサ及びその製造方法 |
| JP2002181627A (ja) * | 2000-12-14 | 2002-06-26 | Mitsubishi Electric Corp | 熱型赤外線固体撮像装置の製造方法及びその構造 |
| JP2003106894A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Toshiba Corp | 赤外線センサ装置及びその製造方法 |
| JP2005221334A (ja) * | 2004-02-04 | 2005-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP2005303325A (ja) * | 2002-06-24 | 2005-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子デバイス及びその製造方法 |
| JP2009109473A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Korea Electronics Telecommun | バイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサ及びその製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000340848A (ja) * | 1999-03-24 | 2000-12-08 | Ishizuka Electronics Corp | サーモパイル型赤外線センサ及びその製造方法 |
| JP2002181627A (ja) * | 2000-12-14 | 2002-06-26 | Mitsubishi Electric Corp | 熱型赤外線固体撮像装置の製造方法及びその構造 |
| JP2003106894A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Toshiba Corp | 赤外線センサ装置及びその製造方法 |
| JP2005303325A (ja) * | 2002-06-24 | 2005-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子デバイス及びその製造方法 |
| JP2005221334A (ja) * | 2004-02-04 | 2005-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP2009109473A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Korea Electronics Telecommun | バイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサ及びその製造方法 |
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