JPH0743216A - 赤外線センサおよびその製造方法 - Google Patents
赤外線センサおよびその製造方法Info
- Publication number
- JPH0743216A JPH0743216A JP5183116A JP18311693A JPH0743216A JP H0743216 A JPH0743216 A JP H0743216A JP 5183116 A JP5183116 A JP 5183116A JP 18311693 A JP18311693 A JP 18311693A JP H0743216 A JPH0743216 A JP H0743216A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- forming
- film
- diaphragm
- insulating film
- sacrificial layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims 2
- 238000007665 sagging Methods 0.000 abstract 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 20
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】赤外線センサのダイアフラムの温接点温度を高
める。 【構成】窒化シリコン膜よりも熱伝導度の低い第１およ
び第２の酸化シリコン膜８，１０により上下から挟まれ
たサーモパイル９と酸化シリコン膜の下面に設けたＸ字
型の梁とを含むダイアフラムを形成することにより、酸
化シリコン膜の垂れ下りを防止し、且つダイアフラム中
央部の温接点温度を高めることができる。
める。 【構成】窒化シリコン膜よりも熱伝導度の低い第１およ
び第２の酸化シリコン膜８，１０により上下から挟まれ
たサーモパイル９と酸化シリコン膜の下面に設けたＸ字
型の梁とを含むダイアフラムを形成することにより、酸
化シリコン膜の垂れ下りを防止し、且つダイアフラム中
央部の温接点温度を高めることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外線センサおよびそ
の製造方法に関し、特に熱型センサおよびその製造方法
に関する。
の製造方法に関し、特に熱型センサおよびその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】赤外線センサの種類には、ダイアフラム
の温度上昇を電気信号として取り出す熱型センサがいく
つかあり、これらは常温に感度を有するため非冷却セン
サとして注目されている。これらの赤外線センサのう
ち、熱電変換方式の違いによって複数個の熱電対を直列
接続して配列したサーモパイルの熱起電力を取り出すサ
ーモパイル型センサとか抵抗の温度依存性を利用したボ
ロメータ型センサ等が知られている。中でもサーモパイ
ル型センサは温接点、冷接点間の温度差が、入射光のエ
ネルギーに比例し基板温度には依存しないため、基板温
度の変化を信号量にフィードバックする必要がなく、そ
の分制御回路構成が単純になるという利点がある。
の温度上昇を電気信号として取り出す熱型センサがいく
つかあり、これらは常温に感度を有するため非冷却セン
サとして注目されている。これらの赤外線センサのう
ち、熱電変換方式の違いによって複数個の熱電対を直列
接続して配列したサーモパイルの熱起電力を取り出すサ
ーモパイル型センサとか抵抗の温度依存性を利用したボ
ロメータ型センサ等が知られている。中でもサーモパイ
ル型センサは温接点、冷接点間の温度差が、入射光のエ
ネルギーに比例し基板温度には依存しないため、基板温
度の変化を信号量にフィードバックする必要がなく、そ
の分制御回路構成が単純になるという利点がある。
【０００３】これらのセンサは２次元情報として利用す
るために、２次元ＣＣＤあるいは２次元ＭＯＳスキャナ
等と組み合わされた２次元イメージセンサとしての開発
が進んでいる。
るために、２次元ＣＣＤあるいは２次元ＭＯＳスキャナ
等と組み合わされた２次元イメージセンサとしての開発
が進んでいる。
【０００４】集積度を高め、均一性を高め、製造歩留ま
りを上げるためには、シリコンＶＬＳＩ技術を活用して
センサ部と信号処理回路をモノリシックに製作できるタ
イプのものが有利である。そのなかには、ダイアフラム
からなるセンサ部と、このセンサを駆動するためのＣＭ
ＯＳ−ＩＣ技術を用いた回路および信号処理回路とがシ
リコン基板表面に並列にモノリシック形成された例もあ
る。しかしながら、集積度を高めかつ受光面積を可能な
限り大きく取るためには、ＣＣＤゲートもしくはＭＯＳ
スキャナ等の信号処理回路上にセンサ部を重ねた形のも
のが望ましい。
りを上げるためには、シリコンＶＬＳＩ技術を活用して
センサ部と信号処理回路をモノリシックに製作できるタ
イプのものが有利である。そのなかには、ダイアフラム
からなるセンサ部と、このセンサを駆動するためのＣＭ
ＯＳ−ＩＣ技術を用いた回路および信号処理回路とがシ
リコン基板表面に並列にモノリシック形成された例もあ
る。しかしながら、集積度を高めかつ受光面積を可能な
限り大きく取るためには、ＣＣＤゲートもしくはＭＯＳ
スキャナ等の信号処理回路上にセンサ部を重ねた形のも
のが望ましい。
【０００５】このような赤外線センサの一例が、ザ・ソ
サイァティ・オブ・フォトオプティカル・インストルメ
ンテーション・エンジニアズ（Ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ
ｏｆ Ｐｈｏｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍ
ｅｎｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）第１６８９
巻、インフラレッド・イメージング・システムズ（Ｉｎ
ｆｒａｒｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ）１９
９２年、第３７９頁に記載されている。
サイァティ・オブ・フォトオプティカル・インストルメ
ンテーション・エンジニアズ（Ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ
ｏｆ Ｐｈｏｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍ
ｅｎｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）第１６８９
巻、インフラレッド・イメージング・システムズ（Ｉｎ
ｆｒａｒｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ）１９
９２年、第３７９頁に記載されている。
【０００６】図３はこの従来の赤外線センサの一例を示
す模式的斜視図である。
す模式的斜視図である。
【０００７】図３に示すように、半導体基板上に形成し
たバイポーラトランジスタ２１からなる信号処理用回路
の上に窒化シリコン膜からなる２本の梁２２によって支
えられたダイアフラム２３が形成されている。このダイ
アフラム２３は、ボロメータ型センサのように熱電材料
のダイアフラムへの入口と出口が一つづつあれば良いも
のに適しているが、サーモパイル型センサのように熱電
材料が温接点と冷接点間を多数回往復する構造には適し
ていない。
たバイポーラトランジスタ２１からなる信号処理用回路
の上に窒化シリコン膜からなる２本の梁２２によって支
えられたダイアフラム２３が形成されている。このダイ
アフラム２３は、ボロメータ型センサのように熱電材料
のダイアフラムへの入口と出口が一つづつあれば良いも
のに適しているが、サーモパイル型センサのように熱電
材料が温接点と冷接点間を多数回往復する構造には適し
ていない。
【０００８】サーモパイル型センサの場合には、信号処
理回路上に形成したポリシリコン膜からなる犠牲層の上
にダイアフラムを形成し、後にこの犠牲層を選択エッチ
ングして除去し空洞を形成することにより、ダイアフラ
ムを空洞上に浮かした構造が望ましい。
理回路上に形成したポリシリコン膜からなる犠牲層の上
にダイアフラムを形成し、後にこの犠牲層を選択エッチ
ングして除去し空洞を形成することにより、ダイアフラ
ムを空洞上に浮かした構造が望ましい。
【０００９】このように、犠牲層を用いてダイアフラム
を形成する方法としてはテクニカル・ダイジェスト・オ
ブ・ザ・ナインス・センサ・シンポジウム（ＴＥＣＨＮ
ＩＣＡＬ ＤＩＧＥＳＴ ＯＦ ＴＨＥ ９ｔｈ ＳＥ
ＮＳＯＲ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ）１９９０年、４７〜５
０頁に記載されている。
を形成する方法としてはテクニカル・ダイジェスト・オ
ブ・ザ・ナインス・センサ・シンポジウム（ＴＥＣＨＮ
ＩＣＡＬ ＤＩＧＥＳＴ ＯＦ ＴＨＥ ９ｔｈ ＳＥ
ＮＳＯＲ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ）１９９０年、４７〜５
０頁に記載されている。
【００１０】図４（ａ）〜（ｃ）は従来の赤外線センサ
のダイアフラムの形成方法を説明するための工程順に示
した模式的断面図である。
のダイアフラムの形成方法を説明するための工程順に示
した模式的断面図である。
【００１１】まず、図４（ａ）に示すように、シリコン
基板２５の上にＬＰＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜２
６を５０ｎｍの厚さに堆積した後、窒化シリコン膜２６
の上にポリシリコン膜を２００ｎｍの厚さに堆積してパ
ターニングしポリシリコン犠牲層２７を形成する。次
に、ポリシリコン犠牲層２７を含む表面に窒化シリコン
膜２８を１００ｎｍの厚さに堆積する。
基板２５の上にＬＰＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜２
６を５０ｎｍの厚さに堆積した後、窒化シリコン膜２６
の上にポリシリコン膜を２００ｎｍの厚さに堆積してパ
ターニングしポリシリコン犠牲層２７を形成する。次
に、ポリシリコン犠牲層２７を含む表面に窒化シリコン
膜２８を１００ｎｍの厚さに堆積する。
【００１２】次に、図４（ｂ）に示すように、窒化シリ
コン膜２８の上にポリシリコン膜を堆積してパターニン
グしサーモパイル２９を形成し、サーモパイル２９を含
む表面に窒化シリコン膜３０を堆積する。
コン膜２８の上にポリシリコン膜を堆積してパターニン
グしサーモパイル２９を形成し、サーモパイル２９を含
む表面に窒化シリコン膜３０を堆積する。
【００１３】次に、図４（ｃ）に示すように、窒化シリ
コン膜３０，２８を選択的に順次エッチングしてスルー
ホール３１を形成した後、ＫＯＨ溶液によりスルーホー
ル３１を通してポリシリコン犠牲層２７をエッチングし
て除去し空洞３２を形成する。
コン膜３０，２８を選択的に順次エッチングしてスルー
ホール３１を形成した後、ＫＯＨ溶液によりスルーホー
ル３１を通してポリシリコン犠牲層２７をエッチングし
て除去し空洞３２を形成する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】この従来の赤外線セン
サ又はダイアフラムは、いずれも窒化シリコン膜をダイ
アフラムとして使用しているが、窒化シリコン膜の熱伝
導度が高いため、ダイアフラムの熱放散が大きく、温接
点温度を高める上で極めて不利である。
サ又はダイアフラムは、いずれも窒化シリコン膜をダイ
アフラムとして使用しているが、窒化シリコン膜の熱伝
導度が高いため、ダイアフラムの熱放散が大きく、温接
点温度を高める上で極めて不利である。
【００１５】そこで、熱伝導度が窒化シリコン膜より一
桁小さい酸化シリコン膜を使用してダイアフラムを形成
した場合には、この欠点は避けられるが、酸化シリコン
膜からなるダイアフラムは、ポリシリコン犠牲層９がエ
ッチングによりなくなることにより、酸化シリコン膜に
残留していた圧縮応力が開放されるために、このダイア
フラムがたわみ、犠牲層の下に位置する下地絶縁膜に接
触する問題がある。下地絶縁膜に接触すると、ダイアフ
ラムに沿って横方向に流れる熱が、接触した下地絶縁膜
に直接逃げるためダイアフラムの温度上昇が妨げられる
という欠点が生じる。
桁小さい酸化シリコン膜を使用してダイアフラムを形成
した場合には、この欠点は避けられるが、酸化シリコン
膜からなるダイアフラムは、ポリシリコン犠牲層９がエ
ッチングによりなくなることにより、酸化シリコン膜に
残留していた圧縮応力が開放されるために、このダイア
フラムがたわみ、犠牲層の下に位置する下地絶縁膜に接
触する問題がある。下地絶縁膜に接触すると、ダイアフ
ラムに沿って横方向に流れる熱が、接触した下地絶縁膜
に直接逃げるためダイアフラムの温度上昇が妨げられる
という欠点が生じる。
【００１６】また、ポリシリコン犠牲層の厚さの適切な
値としては、犠牲層の選択エッチング中にエッチング液
が浸透し易くするために０．５〜１．０μｍが現実的な
値と思われる。ところでサーモパイルとして形成するポ
リシリコン膜は熱伝導度が窒化シリコン膜のそれ以上に
大きいため、できるだけ薄くする必要がある。この場
合、犠牲層端に大きな段差が生じ、この段差部を熱電材
料が横切る部分で、熱電材料の段差部が形成される。こ
の熱電材料の段差部では、熱電対を構成するＰ型ポリシ
リコン膜とＮ型ポリシリコン膜とを作り分ける不純物イ
オン注入が均一になされないという欠点があった。
値としては、犠牲層の選択エッチング中にエッチング液
が浸透し易くするために０．５〜１．０μｍが現実的な
値と思われる。ところでサーモパイルとして形成するポ
リシリコン膜は熱伝導度が窒化シリコン膜のそれ以上に
大きいため、できるだけ薄くする必要がある。この場
合、犠牲層端に大きな段差が生じ、この段差部を熱電材
料が横切る部分で、熱電材料の段差部が形成される。こ
の熱電材料の段差部では、熱電対を構成するＰ型ポリシ
リコン膜とＮ型ポリシリコン膜とを作り分ける不純物イ
オン注入が均一になされないという欠点があった。
【００１７】本発明の目的は、従来の欠点を排除し温接
点温度を高めた赤外線センサおよびその製造方法を提供
することにある。
点温度を高めた赤外線センサおよびその製造方法を提供
することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の赤外線センサ
は、信号処理回路を形成した半導体基板の上に形成した
絶縁膜と、前記絶縁膜内に選択的に形成した空洞と、前
記空洞上に設けたテーパ上の開口部と、前記開口部の四
隅の前記絶縁膜上に端部を設けて前記空洞上に形成した
窒化シリコン膜からなるＸ字型の梁と、前記梁の上に接
して積層した第１および第２の酸化シリコン膜の間に挟
んで前記開口部の中央から周辺に向けて帯状に配置した
サーモパイルを含むダイアフラムとを備えている。
は、信号処理回路を形成した半導体基板の上に形成した
絶縁膜と、前記絶縁膜内に選択的に形成した空洞と、前
記空洞上に設けたテーパ上の開口部と、前記開口部の四
隅の前記絶縁膜上に端部を設けて前記空洞上に形成した
窒化シリコン膜からなるＸ字型の梁と、前記梁の上に接
して積層した第１および第２の酸化シリコン膜の間に挟
んで前記開口部の中央から周辺に向けて帯状に配置した
サーモパイルを含むダイアフラムとを備えている。
【００１９】本発明の赤外センサの製造方法は、信号処
理回路を形成した半導体基板上に第１の絶縁膜を形成し
て上面を平坦化し前記第１の絶縁膜の上に選択的に犠牲
層を形成する工程と、前記犠牲層を含む表面に第２の絶
縁膜を堆積して前記犠牲層を埋込み上面を平坦化する工
程と、前記犠牲層の上の前記第２の絶縁膜を選択的に等
方性エッチングしてテーパー状の開口部を形成する工程
と、前記開口部の犠牲層を含む表面に窒化シリコン膜を
堆積してパターニングし前記開口部の四隅の前記第２の
絶縁膜上に端部を有するＸ字型の梁を形成する工程と、
前記梁を含む表面に第１の酸化シリコン膜を形成し前記
第１の酸化シリコン膜上の前記開口部の中央部から周辺
に向けて帯状に配置したサーモパイルを形成し前記サー
モパイルを含む表面に第２の酸化シリコン膜を形成して
前記梁およびサーモパイルを含むダイアフラムを形成す
る工程と、前記窒化シリコン膜および酸化シリコン膜に
スルーホールを形成し前記スルーホールを通して前記犠
牲層をウェットエッチングして除去し前記ダイアフラム
下に空洞を形成する工程とを含んで構成される。
理回路を形成した半導体基板上に第１の絶縁膜を形成し
て上面を平坦化し前記第１の絶縁膜の上に選択的に犠牲
層を形成する工程と、前記犠牲層を含む表面に第２の絶
縁膜を堆積して前記犠牲層を埋込み上面を平坦化する工
程と、前記犠牲層の上の前記第２の絶縁膜を選択的に等
方性エッチングしてテーパー状の開口部を形成する工程
と、前記開口部の犠牲層を含む表面に窒化シリコン膜を
堆積してパターニングし前記開口部の四隅の前記第２の
絶縁膜上に端部を有するＸ字型の梁を形成する工程と、
前記梁を含む表面に第１の酸化シリコン膜を形成し前記
第１の酸化シリコン膜上の前記開口部の中央部から周辺
に向けて帯状に配置したサーモパイルを形成し前記サー
モパイルを含む表面に第２の酸化シリコン膜を形成して
前記梁およびサーモパイルを含むダイアフラムを形成す
る工程と、前記窒化シリコン膜および酸化シリコン膜に
スルーホールを形成し前記スルーホールを通して前記犠
牲層をウェットエッチングして除去し前記ダイアフラム
下に空洞を形成する工程とを含んで構成される。
【００２０】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００２１】図１（ａ）〜（ｄ）および図２（ａ），
（ｂ）は本発明の一実施例の製造方法を説明するための
工程順に示した模式的断面図および平面図である。
（ｂ）は本発明の一実施例の製造方法を説明するための
工程順に示した模式的断面図および平面図である。
【００２２】まず、図１（ａ）に示すように、ＣＣＤ等
の２次元電荷転送機能を有する信号処理回路を形成した
シリコン基板１の上にＬＰＣＶＤ法によりＢＰＳＧ（Ｂ
ｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓ
ｓ）膜２を堆積して１０００℃で熱処理し、上面を平坦
化する。次に、ＢＰＳＧ膜２の上にポリシリコン膜を
０．５μｍの厚さに堆積して選択的に異方性エッチング
して画素ピッチと同じ１００μｍのピッチで縦横それぞ
れ９０μｍ正方形のポリシリコン犠牲層３を形成する。
次に、このポリシリコン犠牲層３を含むＢＰＳＧ膜２の
上にＬＰＣＶＤ法でＢＰＳＧ膜４を１μｍのＢＰＳＧ膜
４を堆積して被覆し、９５０℃の熱処理で上面を平坦化
する。次に、ＢＰＳＧ膜４の上にフォトレジスト膜５を
塗布してパターニングし、このフォトレジスト膜５をマ
スクとしてＢＰＳＧ膜５をバッファード弗酸でエッチン
グし、側壁がテーパ状になった開口部６を形成してポリ
シリコン犠牲層３の表面を露出させる。
の２次元電荷転送機能を有する信号処理回路を形成した
シリコン基板１の上にＬＰＣＶＤ法によりＢＰＳＧ（Ｂ
ｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓ
ｓ）膜２を堆積して１０００℃で熱処理し、上面を平坦
化する。次に、ＢＰＳＧ膜２の上にポリシリコン膜を
０．５μｍの厚さに堆積して選択的に異方性エッチング
して画素ピッチと同じ１００μｍのピッチで縦横それぞ
れ９０μｍ正方形のポリシリコン犠牲層３を形成する。
次に、このポリシリコン犠牲層３を含むＢＰＳＧ膜２の
上にＬＰＣＶＤ法でＢＰＳＧ膜４を１μｍのＢＰＳＧ膜
４を堆積して被覆し、９５０℃の熱処理で上面を平坦化
する。次に、ＢＰＳＧ膜４の上にフォトレジスト膜５を
塗布してパターニングし、このフォトレジスト膜５をマ
スクとしてＢＰＳＧ膜５をバッファード弗酸でエッチン
グし、側壁がテーパ状になった開口部６を形成してポリ
シリコン犠牲層３の表面を露出させる。
【００２３】次に、図１（ｂ），（ｃ）の平面図および
断面図に示すように、フォトレジスト膜５を除去した
後、ポリシリコン犠牲層３を含む表面にＣＶＤ法により
窒化シリコン膜７を３０ｎｍの厚さに堆積してパターニ
ングし幅１５μｍのＸ字型の梁を形成する。次に、窒化
シリコン膜７を含む表面に酸化シリコン膜８を１５０μ
ｍの厚さに堆積する。
断面図に示すように、フォトレジスト膜５を除去した
後、ポリシリコン犠牲層３を含む表面にＣＶＤ法により
窒化シリコン膜７を３０ｎｍの厚さに堆積してパターニ
ングし幅１５μｍのＸ字型の梁を形成する。次に、窒化
シリコン膜７を含む表面に酸化シリコン膜８を１５０μ
ｍの厚さに堆積する。
【００２４】次に、図１（ｄ）に示すように、酸化シリ
コン膜８の上にポリシリコン犠牲層３上の中央部から周
辺部に向けて放射状に厚さ７０ｎｍ、幅０．５μｍの細
長い帯状を有し不純物のイオン注入によってｐ型とｎ型
の導電型を有するポリシリコン膜を交互に配列したサー
モパイル９を形成する。次に、サーモパイル９を含む表
面に酸化シリコン膜１０を０．１５μｍの厚さに堆積す
る。次に、酸化シリコン膜１０を選択的に開口してサー
モパイル９の両端にそれぞれオーミック接続するアルミ
ニウム電極１１選択的に形成する。
コン膜８の上にポリシリコン犠牲層３上の中央部から周
辺部に向けて放射状に厚さ７０ｎｍ、幅０．５μｍの細
長い帯状を有し不純物のイオン注入によってｐ型とｎ型
の導電型を有するポリシリコン膜を交互に配列したサー
モパイル９を形成する。次に、サーモパイル９を含む表
面に酸化シリコン膜１０を０．１５μｍの厚さに堆積す
る。次に、酸化シリコン膜１０を選択的に開口してサー
モパイル９の両端にそれぞれオーミック接続するアルミ
ニウム電極１１選択的に形成する。
【００２５】次に、図２（ａ），（ｂ）の平面図および
Ａ−Ｏ−Ｂ線断面図に示すように、全面にカバー酸化シ
リコン膜１２を被覆した後犠牲層３の四隅上の酸化シリ
コン膜１２，１０，８および窒化シリコン膜７を選択的
に順次エッチングしてスルーホール１３を形成し、スル
ーホール１３を通してポリシリコン犠牲層３を６５℃の
水酸化テトラメチルアンモニウムのエッチング液中でエ
ッチング除去して空洞１４を形成し、サーモパイル９を
酸化シリコン膜８，１０で挟み、且つ下面に窒化シリコ
ン膜７からなるＸ字型梁を有するダイアフラムを構成す
る。
Ａ−Ｏ−Ｂ線断面図に示すように、全面にカバー酸化シ
リコン膜１２を被覆した後犠牲層３の四隅上の酸化シリ
コン膜１２，１０，８および窒化シリコン膜７を選択的
に順次エッチングしてスルーホール１３を形成し、スル
ーホール１３を通してポリシリコン犠牲層３を６５℃の
水酸化テトラメチルアンモニウムのエッチング液中でエ
ッチング除去して空洞１４を形成し、サーモパイル９を
酸化シリコン膜８，１０で挟み、且つ下面に窒化シリコ
ン膜７からなるＸ字型梁を有するダイアフラムを構成す
る。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、サーモパ
イルを上下から挟む熱伝導度が窒化シリコン膜より低い
酸化シリコン膜とその下面に設けた窒化シリコン膜のＸ
字型梁からなるダイアフラムにより、温度上昇によって
ダイアフラムが垂れ下って下地に接触することを防止
し、且つダイアフラムの放熱量を少なくしてダイアフラ
ム中央部の温接点温度を高くすることができるという効
果を有する。
イルを上下から挟む熱伝導度が窒化シリコン膜より低い
酸化シリコン膜とその下面に設けた窒化シリコン膜のＸ
字型梁からなるダイアフラムにより、温度上昇によって
ダイアフラムが垂れ下って下地に接触することを防止
し、且つダイアフラムの放熱量を少なくしてダイアフラ
ム中央部の温接点温度を高くすることができるという効
果を有する。
【００２７】また、犠牲層の開口部を緩やかなテーパ状
にすることによってサーモパイルの段差を防止し、サー
モパイルを構成する半導体膜中に不純物を均一にイオン
注入できるという効果を有する。
にすることによってサーモパイルの段差を防止し、サー
モパイルを構成する半導体膜中に不純物を均一にイオン
注入できるという効果を有する。
【図１】本発明の一実施例の製造方法を説明するための
工程順に示した模式的断面図および平面図。
工程順に示した模式的断面図および平面図。
【図２】本発明の一実施例の製造方法を説明するための
模式的平面図およびＡ−Ｏ−Ｂ線断面図。
模式的平面図およびＡ−Ｏ−Ｂ線断面図。
【図３】従来の赤外線センサの一例を示す模式的斜視
図。
図。
【図４】従来の赤外線センサのダイアフラムの形成方法
を説明するための工程順に示した模式的断面図。
を説明するための工程順に示した模式的断面図。
１，２５ シリコン基板 ２，４ ＢＰＳＧ膜 ３，２７ ポリシリコン犠牲層 ５ フォトレジスト膜 ６ 開口部 ７，２６，２８，３０ 窒化シリコン膜 ８，１０，１２ 酸化シリコン膜 ９，２９ サーモパイル １１ アルミニウム電極 １３，３１ スルーホール １４，３２ 空洞 ２１ バイポーラトランジスタ ２２ ダイアフラム ２３ 梁
Claims (2)
- 【請求項１】 信号処理回路を形成した半導体基板の上
に形成した絶縁膜と、前記絶縁膜内に選択的に形成した
空洞と、前記空洞上に設けたテーパ状の開口部と、前記
開口部の四隅の前記絶縁膜上に端部を設けて前記空洞上
に形成した窒化シリコン膜からなるＸ字型の梁と、前記
梁の上に接して積層した第１および第２の酸化シリコン
膜の間に挟んで前記開口部の中央から周辺に向けて帯状
に配置したサーモパイルを含むダイアフラムとを備えた
ことを特徴とする赤外線センサ。 - 【請求項２】 信号処理回路を形成した半導体基板上に
第１の絶縁膜を形成して上面を平坦化し前記第１の絶縁
膜の上に選択的に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層
を含む表面に第２の絶縁膜を堆積して前記犠牲層を埋込
み上面を平坦化する工程と、前記犠牲層の上の前記第２
の絶縁膜を選択的に等方性エッチングしてテーパー状の
開口部を形成する工程と、前記開口部の犠牲層を含む表
面に窒化シリコン膜を堆積してパターニングし前記開口
部の四隅の前記第２の絶縁膜上に端部を有するＸ字型の
梁を形成する工程と、前記梁を含む表面に第１の酸化シ
リコン膜を形成し前記第１の酸化シリコン膜上の前記開
口部の中央部から周辺に向けて帯状に配置したサーモパ
イルを形成し前記サーモパイルを含む表面に第２の酸化
シリコン膜を形成して前記梁およびサーモパイルを含む
ダイアフラムを形成する工程と、前記窒化シリコン膜お
よび酸化シリコン膜にスルーホールを形成し前記スルー
ホールを通して前記犠牲層をウェットエッチングして除
去し前記ダイアフラム下に空洞を形成する工程とを含む
ことを特徴とする赤外線センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5183116A JP2541458B2 (ja) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 赤外線センサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5183116A JP2541458B2 (ja) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 赤外線センサおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0743216A true JPH0743216A (ja) | 1995-02-14 |
| JP2541458B2 JP2541458B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=16130065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5183116A Expired - Fee Related JP2541458B2 (ja) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 赤外線センサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2541458B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6165587A (en) * | 1997-09-09 | 2000-12-26 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Microbridge structure with reinforcement section |
| JP2008134113A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Hioki Ee Corp | 赤外線センサおよび赤外線センサの製造方法 |
| US7495220B2 (en) | 1995-10-24 | 2009-02-24 | Bae Systems Information And Electronics Systems Integration Inc. | Uncooled infrared sensor |
| JP2011145296A (ja) * | 2010-01-18 | 2011-07-28 | Heimann Sensor Gmbh | モノリシックシリコン微細加工式サーモパイル赤外線センサー |
| JP2011192923A (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Fujitsu Ltd | 熱電変換装置及びその製造方法 |
| WO2016095600A1 (zh) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 一种立体式温度探测器及其制造方法 |
| JP2018531399A (ja) * | 2015-10-05 | 2018-10-25 | ハイマン・ゼンゾル・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | モノリシックに集積された信号処理部を有する高解像度のサーモパイル赤外線センサアレイ |
| CN110577188A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-17 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种在衬底上制作悬浮红外热堆的方法 |
-
1993
- 1993-07-26 JP JP5183116A patent/JP2541458B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7495220B2 (en) | 1995-10-24 | 2009-02-24 | Bae Systems Information And Electronics Systems Integration Inc. | Uncooled infrared sensor |
| US6165587A (en) * | 1997-09-09 | 2000-12-26 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Microbridge structure with reinforcement section |
| JP2008134113A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Hioki Ee Corp | 赤外線センサおよび赤外線センサの製造方法 |
| JP2011145296A (ja) * | 2010-01-18 | 2011-07-28 | Heimann Sensor Gmbh | モノリシックシリコン微細加工式サーモパイル赤外線センサー |
| JP2011192923A (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Fujitsu Ltd | 熱電変換装置及びその製造方法 |
| WO2016095600A1 (zh) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 一种立体式温度探测器及其制造方法 |
| JP2018531399A (ja) * | 2015-10-05 | 2018-10-25 | ハイマン・ゼンゾル・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | モノリシックに集積された信号処理部を有する高解像度のサーモパイル赤外線センサアレイ |
| US10578493B2 (en) | 2015-10-05 | 2020-03-03 | Heimann Sensor Gmbh | High resolution thermopile infrared sensor array having monolithically integrated signal processing |
| US10948355B2 (en) | 2015-10-05 | 2021-03-16 | Heimann Sensor Gmbh | High resolution thermopile infrared sensor array having monolithically integrated signal processing |
| CN110577188A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-17 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种在衬底上制作悬浮红外热堆的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2541458B2 (ja) | 1996-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3386830B2 (ja) | ボロメータ及び半導体基板上にボロメータ・セルを形成する方法並びにボロメータアレイで構成された赤外線検出アレイ | |
| US5100479A (en) | Thermopile infrared detector with semiconductor supporting rim | |
| US5059543A (en) | Method of manufacturing thermopile infrared detector | |
| US6787387B2 (en) | Electronic device and method for fabricating the electronic device | |
| EP0534768B1 (en) | Uncooled infrared detector and method for forming the same | |
| US8758650B2 (en) | Graphene-based thermopile | |
| JP2001343282A (ja) | 赤外線検出素子、赤外線２次元イメージセンサおよびその製造方法 | |
| JP2541458B2 (ja) | 赤外線センサおよびその製造方法 | |
| JP2003166876A (ja) | 熱型赤外線検出素子およびその製造方法ならびに熱型赤外線検出素子アレイ | |
| JP3186415B2 (ja) | 赤外線検知素子の製造方法 | |
| JP3812881B2 (ja) | 赤外線検出素子 | |
| JP3132197B2 (ja) | 熱型赤外線センサ | |
| JP2910448B2 (ja) | 赤外線センサ | |
| JP2568292B2 (ja) | サーモ・パイル形赤外線センサ | |
| CN212539430U (zh) | 异质整合的热红外线感测元件及热红外线感测器 | |
| JP4661207B2 (ja) | 赤外線センサの製造方法 | |
| JPH0799346A (ja) | 半導体赤外線センサ及びその製造方法 | |
| JP2000111396A (ja) | 赤外線検出素子およびその製造方法 | |
| JP3235361B2 (ja) | 赤外線検知素子 | |
| CN219319590U (zh) | 集成热传感器及器件 | |
| JP2013051233A (ja) | 熱電変換デバイス | |
| JPH02219286A (ja) | 赤外線センサの製造方法 | |
| JPH087093B2 (ja) | 熱型赤外線センサ | |
| CN214121427U (zh) | 一种集成cmos电路的热电堆传感器系统 | |
| JP3435997B2 (ja) | 赤外線検知素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960604 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070725 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080725 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090725 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100725 Year of fee payment: 14 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |