JPH0799346A - 半導体赤外線センサ及びその製造方法 - Google Patents
半導体赤外線センサ及びその製造方法Info
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- JPH0799346A JPH0799346A JP5241651A JP24165193A JPH0799346A JP H0799346 A JPH0799346 A JP H0799346A JP 5241651 A JP5241651 A JP 5241651A JP 24165193 A JP24165193 A JP 24165193A JP H0799346 A JPH0799346 A JP H0799346A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体赤外線センサの高感度化を図る。
【構成】窪み部を設けた半導体基板１１に窪み部１２を
設け、この窪み部１２上方に赤外線吸収部１４を配置す
る。この赤外線吸収部１４の周縁と半導体基板１１の窪
み部１２周縁との間にビーム状の複数本の多結晶シリコ
ン抵抗部１５，１６を架設する。多結晶シリコン抵抗部
１５，１６は、ｐ型多結晶シリコン抵抗部１５とｎ型多
結晶シリコン抵抗部１６とが交互に直列接続されてサー
モパイルを構成している。このようにして、サーモパイ
ルのみで赤外線吸収部１４を窪み部１２上方に空中支持
する構造とし、熱検出部の熱抵抗を大きくして感度を高
めるようにする。
設け、この窪み部１２上方に赤外線吸収部１４を配置す
る。この赤外線吸収部１４の周縁と半導体基板１１の窪
み部１２周縁との間にビーム状の複数本の多結晶シリコ
ン抵抗部１５，１６を架設する。多結晶シリコン抵抗部
１５，１６は、ｐ型多結晶シリコン抵抗部１５とｎ型多
結晶シリコン抵抗部１６とが交互に直列接続されてサー
モパイルを構成している。このようにして、サーモパイ
ルのみで赤外線吸収部１４を窪み部１２上方に空中支持
する構造とし、熱検出部の熱抵抗を大きくして感度を高
めるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サーモパイルを用いた
高検出感度の半導体赤外線センサ及びその製造方法に関
する。
高検出感度の半導体赤外線センサ及びその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来のサーモパイルを用いた半導体赤外
線センサとしては、例えば特開平３−３４４７８号公報
等で開示されたものがあり、図６及び図７にその構成を
示し説明する。尚、図６は平面図であり、図７は図６の
Ｃ−Ｃ′矢視断面図である。図において、１はシリコン
基板、２はシリコン基板１の略中央部に形成された空洞
６上に張られたシリコン窒化膜からなるダイヤフラム、
３，７はそれぞれｐ型とｎ型の多結晶シリコン膜で、シ
リコン基板１の空洞部６周縁部からダイヤフラム２上に
沿って空洞部６中央部に向かって延び交互に配置されて
いる。４は絶縁膜、８はダイヤフラム２上に形成された
赤外線吸収膜、９は互いに隣接するｐ型多結晶シリコン
膜３とｎ型多結晶シリコン膜７を電気結線する金属配
線、５は長方形のダイヤフラム２の一方の対角線上に設
けられたスリットで、製造工程においてシリコン基板１
上に多結晶シリコン膜３，７と赤外線吸収膜８を形成
後、この部分の酸化膜をエッチングし、ここからシリコ
ン基板１を異方性エッチングすることで前記空洞６を形
成し、ダイヤフラム構造を完成している。シリコン基板
１として（１００）面のものを用いると、異方性エッチ
ングにより４つの側面が（１１１）面であり、底面が
（１００）面であるような空洞６が形成され、ダイヤフ
ラムの辺は〈１１０〉方向となる。
線センサとしては、例えば特開平３−３４４７８号公報
等で開示されたものがあり、図６及び図７にその構成を
示し説明する。尚、図６は平面図であり、図７は図６の
Ｃ−Ｃ′矢視断面図である。図において、１はシリコン
基板、２はシリコン基板１の略中央部に形成された空洞
６上に張られたシリコン窒化膜からなるダイヤフラム、
３，７はそれぞれｐ型とｎ型の多結晶シリコン膜で、シ
リコン基板１の空洞部６周縁部からダイヤフラム２上に
沿って空洞部６中央部に向かって延び交互に配置されて
いる。４は絶縁膜、８はダイヤフラム２上に形成された
赤外線吸収膜、９は互いに隣接するｐ型多結晶シリコン
膜３とｎ型多結晶シリコン膜７を電気結線する金属配
線、５は長方形のダイヤフラム２の一方の対角線上に設
けられたスリットで、製造工程においてシリコン基板１
上に多結晶シリコン膜３，７と赤外線吸収膜８を形成
後、この部分の酸化膜をエッチングし、ここからシリコ
ン基板１を異方性エッチングすることで前記空洞６を形
成し、ダイヤフラム構造を完成している。シリコン基板
１として（１００）面のものを用いると、異方性エッチ
ングにより４つの側面が（１１１）面であり、底面が
（１００）面であるような空洞６が形成され、ダイヤフ
ラムの辺は〈１１０〉方向となる。
【０００３】このような構造の半導体赤外線センサで
は、赤外線吸収膜８に赤外線が照射されると、ここの部
分の温度が上昇し、シリコン基板１との間に温度差が生
じる。この温度差をｐ型多結晶シリコン膜３とｎ型多結
晶シリコン膜７で構成したサーモパイルで電圧に変換す
ることにより、赤外線の入射量を検出することができ
る。ここで、かかる赤外線センサの感度は、赤外線吸収
膜８とシリコン基板１との間の熱抵抗値に比例して高感
度となる。
は、赤外線吸収膜８に赤外線が照射されると、ここの部
分の温度が上昇し、シリコン基板１との間に温度差が生
じる。この温度差をｐ型多結晶シリコン膜３とｎ型多結
晶シリコン膜７で構成したサーモパイルで電圧に変換す
ることにより、赤外線の入射量を検出することができ
る。ここで、かかる赤外線センサの感度は、赤外線吸収
膜８とシリコン基板１との間の熱抵抗値に比例して高感
度となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体赤外線センサにあっては、赤外線吸収膜８及びこ
こから周囲に延びるサーモパイルを構成する多数のビー
ム状の多結晶シリコン膜３，７を、シリコン窒化膜のダ
イヤフラム２で機械的にシリコン基板１に保持するよう
な構造となっている。即ち、従来構造では、赤外線吸収
膜８は、サーモパイルを構成するｐ型及びｎ型の多結晶
シリコン膜３，７の他にシリコン窒化膜のダイヤフラム
２によってもシリコン基板１と接続するようになってお
り、赤外線吸収膜８の熱は、前記ダイヤフラム２からも
シリコン基板１側に伝達される。
半導体赤外線センサにあっては、赤外線吸収膜８及びこ
こから周囲に延びるサーモパイルを構成する多数のビー
ム状の多結晶シリコン膜３，７を、シリコン窒化膜のダ
イヤフラム２で機械的にシリコン基板１に保持するよう
な構造となっている。即ち、従来構造では、赤外線吸収
膜８は、サーモパイルを構成するｐ型及びｎ型の多結晶
シリコン膜３，７の他にシリコン窒化膜のダイヤフラム
２によってもシリコン基板１と接続するようになってお
り、赤外線吸収膜８の熱は、前記ダイヤフラム２からも
シリコン基板１側に伝達される。
【０００５】このため、センサの構造を微細化しようと
する時、赤外線吸収膜８とシリコン基板１との間のダイ
ヤフラム２の熱伝導分が無視できなくなり、十分な高感
度化ができないという問題点があった。本発明は上記の
事情に鑑みなされたもので、センサ構造を微細化した場
合でも十分な高感度化が可能な半導体赤外線センサ及び
その製造方法を提供することを目的とする。
する時、赤外線吸収膜８とシリコン基板１との間のダイ
ヤフラム２の熱伝導分が無視できなくなり、十分な高感
度化ができないという問題点があった。本発明は上記の
事情に鑑みなされたもので、センサ構造を微細化した場
合でも十分な高感度化が可能な半導体赤外線センサ及び
その製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、本発明に係る
半導体赤外線センサでは、窪み部を設けた半導体基板
と、前記窪み部上方に配置された赤外線吸収部と、該赤
外線吸収部の周縁と前記半導体基板の窪み部周縁との間
に架設され、前記赤外線吸収部を窪み上方に支持するビ
ーム状に形成された複数本の多結晶シリコン抵抗部とを
備え、前記多結晶シリコン抵抗部が、ｐ型多結晶シリコ
ン抵抗部とｎ型多結晶シリコン抵抗部とが交互に直列接
続されてサーモパイルを構成するようにした。
半導体赤外線センサでは、窪み部を設けた半導体基板
と、前記窪み部上方に配置された赤外線吸収部と、該赤
外線吸収部の周縁と前記半導体基板の窪み部周縁との間
に架設され、前記赤外線吸収部を窪み上方に支持するビ
ーム状に形成された複数本の多結晶シリコン抵抗部とを
備え、前記多結晶シリコン抵抗部が、ｐ型多結晶シリコ
ン抵抗部とｎ型多結晶シリコン抵抗部とが交互に直列接
続されてサーモパイルを構成するようにした。
【０００７】また、かかる半導体赤外線センサの製造方
法は、半導体基板の表面に酸化膜を形成する工程と、形
成された酸化膜上に多結晶シリコン膜を形成し、該多結
晶シリコン膜の所定の領域をそれぞれｎ型とｐ型にドー
プした後、所定の赤外線吸収部形成領域の周囲から外側
へ延びる複数のビーム形状にパターンニングしてビーム
状のｐ型多結晶シリコン抵抗部とｎ型多結晶シリコン抵
抗部を交互に形成する工程と、該ビーム状に形成された
各多結晶シリコン抵抗部の両端にコンタクト・ホールを
形成してｐ型多結晶シリコン抵抗部とｎ型多結晶シリコ
ン抵抗部を交互に直列に金属配線で結線する工程と、前
記赤外線吸収部形成領域に赤外線吸収膜を形成する工程
と、互いに隣接するビーム状のｐ型とｎ型の多結晶シリ
コン抵抗部の間の領域における半導体基板表面の酸化膜
をエッチング除去し、この酸化膜除去領域から半導体基
板を異方性エッチングして前記赤外線吸収部とビーム状
の多結晶シリコン抵抗部の下側の半導体基板部分を除去
して窪み部を形成する工程とを有することを特徴とす
る。
法は、半導体基板の表面に酸化膜を形成する工程と、形
成された酸化膜上に多結晶シリコン膜を形成し、該多結
晶シリコン膜の所定の領域をそれぞれｎ型とｐ型にドー
プした後、所定の赤外線吸収部形成領域の周囲から外側
へ延びる複数のビーム形状にパターンニングしてビーム
状のｐ型多結晶シリコン抵抗部とｎ型多結晶シリコン抵
抗部を交互に形成する工程と、該ビーム状に形成された
各多結晶シリコン抵抗部の両端にコンタクト・ホールを
形成してｐ型多結晶シリコン抵抗部とｎ型多結晶シリコ
ン抵抗部を交互に直列に金属配線で結線する工程と、前
記赤外線吸収部形成領域に赤外線吸収膜を形成する工程
と、互いに隣接するビーム状のｐ型とｎ型の多結晶シリ
コン抵抗部の間の領域における半導体基板表面の酸化膜
をエッチング除去し、この酸化膜除去領域から半導体基
板を異方性エッチングして前記赤外線吸収部とビーム状
の多結晶シリコン抵抗部の下側の半導体基板部分を除去
して窪み部を形成する工程とを有することを特徴とす
る。
【０００８】
【作用】かかる構成によれば、赤外線吸収部から半導体
基板側に流れる熱のほとんどが多結晶シリコン抵抗部を
介して流れるので、微細化した場合も多結晶シリコン抵
抗部の熱抵抗を上げることができ高感度化が可能とな
る。また、サーモパイルを多結晶シリコンで形成してい
るので、単結晶シリコンで形成した場合に比べて熱伝導
率が小さくより検出感度を高めることができる共に、多
結晶シリコン膜を形成した後にパターニングするだけで
素子分離が可能であり、素子分離にｐｎ接合分離が必要
な単結晶シリコンに比べてセンサの小型化が容易とな
る。
基板側に流れる熱のほとんどが多結晶シリコン抵抗部を
介して流れるので、微細化した場合も多結晶シリコン抵
抗部の熱抵抗を上げることができ高感度化が可能とな
る。また、サーモパイルを多結晶シリコンで形成してい
るので、単結晶シリコンで形成した場合に比べて熱伝導
率が小さくより検出感度を高めることができる共に、多
結晶シリコン膜を形成した後にパターニングするだけで
素子分離が可能であり、素子分離にｐｎ接合分離が必要
な単結晶シリコンに比べてセンサの小型化が容易とな
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図３に本発明に係る半導体赤外線センサの
第１実施例を示す。図において、半導体基板としてのシ
リコン基板１１の略中央部には、逆四角錐台状の窪み部
１２が設けられている。この窪み部１２の上方には、複
数のスリット１３が形成され略正方形状をなす赤外線吸
収部である金黒（ゴールドブラック）等の赤外線吸収膜
１４が配置されている。この赤外線吸収膜１４の一組の
対辺部とこの対辺に対応する窪み部１２周縁部のシリコ
ン基板１１表面との間には、ビーム状に形成した複数本
のｐ型及びｎ型多結晶シリコン抵抗部１５，１６が架設
されている。
する。図１〜図３に本発明に係る半導体赤外線センサの
第１実施例を示す。図において、半導体基板としてのシ
リコン基板１１の略中央部には、逆四角錐台状の窪み部
１２が設けられている。この窪み部１２の上方には、複
数のスリット１３が形成され略正方形状をなす赤外線吸
収部である金黒（ゴールドブラック）等の赤外線吸収膜
１４が配置されている。この赤外線吸収膜１４の一組の
対辺部とこの対辺に対応する窪み部１２周縁部のシリコ
ン基板１１表面との間には、ビーム状に形成した複数本
のｐ型及びｎ型多結晶シリコン抵抗部１５，１６が架設
されている。
【００１０】前記ｐ型及びｎ型多結晶シリコン抵抗部１
５，１６は、図３に示すように、それぞれｐ型多結晶シ
リコン膜１７やｎ型多結晶シリコン膜１８をシリコン酸
化膜１９で覆ったものである。そして、ｐ型多結晶シリ
コン抵抗部１５とｎ型多結晶シリコン抵抗部１６は、互
いに交互に配置されて互いに隣接するｐ型多結晶シリコ
ン抵抗部１５とｎ型多結晶シリコン抵抗部１６とを金属
線２０によって直列接続してサーモパイルを構成してい
る。
５，１６は、図３に示すように、それぞれｐ型多結晶シ
リコン膜１７やｎ型多結晶シリコン膜１８をシリコン酸
化膜１９で覆ったものである。そして、ｐ型多結晶シリ
コン抵抗部１５とｎ型多結晶シリコン抵抗部１６は、互
いに交互に配置されて互いに隣接するｐ型多結晶シリコ
ン抵抗部１５とｎ型多結晶シリコン抵抗部１６とを金属
線２０によって直列接続してサーモパイルを構成してい
る。
【００１１】従って、赤外線吸収膜１４は、ビーム状の
複数本のｐ型及びｎ型多結晶シリコン抵抗部１５，１６
だけで、窪み部１２上方に空中支持されている。尚、前
記赤外線吸収膜１４に設けられたスリット１３は、窪み
部１２を異方性エッチングで形成する際のエッチング孔
として用いるものである。次に、図４に基づいて第１実
施例の半導体赤外線センサの製造プロセスを説明する。
複数本のｐ型及びｎ型多結晶シリコン抵抗部１５，１６
だけで、窪み部１２上方に空中支持されている。尚、前
記赤外線吸収膜１４に設けられたスリット１３は、窪み
部１２を異方性エッチングで形成する際のエッチング孔
として用いるものである。次に、図４に基づいて第１実
施例の半導体赤外線センサの製造プロセスを説明する。
【００１２】まず、最初にシリコン基板１１の（１０
０）面の上にシリコン酸化膜１９を形成し、その上にＬ
ＰＣＶＤ法により多結晶シリコン膜を１０００〜５００
０Åの厚さ蒸着する。この後、サーモパイル形成領域に
対応する領域の多結晶シリコン膜にボロン／砒素をイオ
ン注入して、ｐ型／ｎ型とした後、サーモパイル形成の
ためのパターンニングをして、互いに交互に配置された
ビーム状のｐ型多結晶シリコン膜１７とｎ型の多結晶シ
リコン膜１８を形成する（（Ａ）図参照）。
０）面の上にシリコン酸化膜１９を形成し、その上にＬ
ＰＣＶＤ法により多結晶シリコン膜を１０００〜５００
０Åの厚さ蒸着する。この後、サーモパイル形成領域に
対応する領域の多結晶シリコン膜にボロン／砒素をイオ
ン注入して、ｐ型／ｎ型とした後、サーモパイル形成の
ためのパターンニングをして、互いに交互に配置された
ビーム状のｐ型多結晶シリコン膜１７とｎ型の多結晶シ
リコン膜１８を形成する（（Ａ）図参照）。
【００１３】次に、ｐ型多結晶シリコン膜１７とｎ型多
結晶シリコン膜１８の表面を酸化して、シリコン酸化膜
１９を形成した後、各多結晶シリコン膜１７，１８の両
端にコンタクト・ホールをあけて、金属線２０を接続し
て金属配線部分を形成してｐ型多結晶シリコン膜１７と
ｎ型多結晶シリコン膜１８を交互に直列に電気接続する
ことにより、複数本のｐ型多結晶シリコン抵抗部１５と
ｎ型多結晶シリコン抵抗部１６とが交互に直列接続され
たサーモパイルが構成される。この後、スリット１３を
有する金黒（ゴールドブラック）等の赤外線吸収膜１４
を形成する（（Ｂ）図参照）。
結晶シリコン膜１８の表面を酸化して、シリコン酸化膜
１９を形成した後、各多結晶シリコン膜１７，１８の両
端にコンタクト・ホールをあけて、金属線２０を接続し
て金属配線部分を形成してｐ型多結晶シリコン膜１７と
ｎ型多結晶シリコン膜１８を交互に直列に電気接続する
ことにより、複数本のｐ型多結晶シリコン抵抗部１５と
ｎ型多結晶シリコン抵抗部１６とが交互に直列接続され
たサーモパイルが構成される。この後、スリット１３を
有する金黒（ゴールドブラック）等の赤外線吸収膜１４
を形成する（（Ｂ）図参照）。
【００１４】次に、フォトレジストをマスクとしてｐ型
及びｎ型多結晶シリコン膜１７，１８の間の領域及び赤
外線吸収膜１８のスリット１３のシリコン酸化膜１９を
エッチング除去してその領域のシリコン基板１１表面を
露出させる。レジスト除去後、ＫＯＨ、ヒドラジン等の
異方性エッチング液を用いて、ここからシリコン基板１
１をエッチングして窪み部１２を形成し、本実施例のセ
ンサ構造を完成させる。
及びｎ型多結晶シリコン膜１７，１８の間の領域及び赤
外線吸収膜１８のスリット１３のシリコン酸化膜１９を
エッチング除去してその領域のシリコン基板１１表面を
露出させる。レジスト除去後、ＫＯＨ、ヒドラジン等の
異方性エッチング液を用いて、ここからシリコン基板１
１をエッチングして窪み部１２を形成し、本実施例のセ
ンサ構造を完成させる。
【００１５】次に作用を説明する。赤外線センサの赤外
線吸収膜１４に赤外線が照射されると、ここの温度が上
昇し、シリコン基板１１との間に温度差が生じ、サーモ
パイルに出力電圧Ｖ0 が発生する。この出力電圧Ｖ0 を
測定することにより、入力された赤外線のパワーＰ i を
検出することができる。
線吸収膜１４に赤外線が照射されると、ここの温度が上
昇し、シリコン基板１１との間に温度差が生じ、サーモ
パイルに出力電圧Ｖ0 が発生する。この出力電圧Ｖ0 を
測定することにより、入力された赤外線のパワーＰ i を
検出することができる。
【００１６】ここで、温度差ΔＴはサーモパイルの熱抵
抗Ｒthを用いて、 ΔＴ＝Ｒth・Ｐi ・・・（１） で表される。また、前記出力電圧Ｖ0 は温度差ΔＴとｐ
型及びｎ型多結晶シリコン膜１７，１８のゼーベック係
数αp ，αn ，サーモパイルの対数ｎを用いて、 Ｖ0 ＝ｎ（｜αp ｜＋｜αn ｜）ΔＴ ・・・（２） となる。
抗Ｒthを用いて、 ΔＴ＝Ｒth・Ｐi ・・・（１） で表される。また、前記出力電圧Ｖ0 は温度差ΔＴとｐ
型及びｎ型多結晶シリコン膜１７，１８のゼーベック係
数αp ，αn ，サーモパイルの対数ｎを用いて、 Ｖ0 ＝ｎ（｜αp ｜＋｜αn ｜）ΔＴ ・・・（２） となる。
【００１７】従って、出力電圧、言い換えれば、センサ
の感度は熱抵抗Ｒthに比例する。今、正方形の赤外線吸
収膜１４の一辺の長さが１００μｍ，ここからシリコン
基板１１までの距離が５０μｍ，多結晶シリコン膜１
７，１８の幅が５μｍ，間隔が５μｍ，厚さが１０００
Å，ビーム状の多結晶シリコン膜１７，１８表面のシリ
コン酸化膜１９の厚さを５００Åとする。従来例で示し
たようなダイヤフラム構造の赤外線センサでは、ダイヤ
フラムとなるシリコン窒化膜の厚さを２０００Åとする
と、赤外線吸収膜１４の一辺当たりの熱抵抗Ｒthは、
９．３×１０4Ｋ／Ｗとなる。
の感度は熱抵抗Ｒthに比例する。今、正方形の赤外線吸
収膜１４の一辺の長さが１００μｍ，ここからシリコン
基板１１までの距離が５０μｍ，多結晶シリコン膜１
７，１８の幅が５μｍ，間隔が５μｍ，厚さが１０００
Å，ビーム状の多結晶シリコン膜１７，１８表面のシリ
コン酸化膜１９の厚さを５００Åとする。従来例で示し
たようなダイヤフラム構造の赤外線センサでは、ダイヤ
フラムとなるシリコン窒化膜の厚さを２０００Åとする
と、赤外線吸収膜１４の一辺当たりの熱抵抗Ｒthは、
９．３×１０4Ｋ／Ｗとなる。
【００１８】一方、本発明による多結晶シリコン抵抗部
１５，１６のビームだけで赤外線吸収膜１４を支持する
ような熱分離構造においては、同じ寸法で考えて、一辺
当たりの熱抵抗は１．４×１０5 Ｋ／Ｗとなり、５０％
以上の感度の向上が図られる。特に、微細化していく場
合には、多結晶シリコン膜１７，１８を介してシリコン
基板１１側に伝わる熱の割合が大きくなり、本実施例の
ようなサーモパイルのみで赤外線吸収膜１４を支持する
構造による改善幅が更に大きくなる。
１５，１６のビームだけで赤外線吸収膜１４を支持する
ような熱分離構造においては、同じ寸法で考えて、一辺
当たりの熱抵抗は１．４×１０5 Ｋ／Ｗとなり、５０％
以上の感度の向上が図られる。特に、微細化していく場
合には、多結晶シリコン膜１７，１８を介してシリコン
基板１１側に伝わる熱の割合が大きくなり、本実施例の
ようなサーモパイルのみで赤外線吸収膜１４を支持する
構造による改善幅が更に大きくなる。
【００１９】また、本実施例のセンサは通常のＩＣプロ
セスとシリコンの異方性エッチングにより実現できるの
で、信号処理回路等周辺回路を容易に同じチップ上に集
積化できるようになる。更に、多結晶シリコンを用いて
サーモパイルを構成することで、単結晶シリコンを用い
てサーモパイルを構成する場合に比べて以下のような利
点が生じる。
セスとシリコンの異方性エッチングにより実現できるの
で、信号処理回路等周辺回路を容易に同じチップ上に集
積化できるようになる。更に、多結晶シリコンを用いて
サーモパイルを構成することで、単結晶シリコンを用い
てサーモパイルを構成する場合に比べて以下のような利
点が生じる。
【００２０】即ち、多結晶シリコンは単結晶シリコンに
比べて熱伝導率を約１／３程度であり、ゼーベック係数
は半分程度となるが全体としてはセンサの検出感度を高
めることができる。また、多結晶シリコンの場合は、シ
リコン膜蒸着後にパターニングすれば素子分離できるた
め、単結晶シリコンのように拡散層を用いてｐｎ接合分
離する必要がなく、センサの小型化が容易にできる。
比べて熱伝導率を約１／３程度であり、ゼーベック係数
は半分程度となるが全体としてはセンサの検出感度を高
めることができる。また、多結晶シリコンの場合は、シ
リコン膜蒸着後にパターニングすれば素子分離できるた
め、単結晶シリコンのように拡散層を用いてｐｎ接合分
離する必要がなく、センサの小型化が容易にできる。
【００２１】次に、図５に本発明に係る半導体赤外線セ
ンサの第２実施例を示す。前記第１実施例では、正方形
の赤外線吸収膜１４の２辺をビーム状の多結晶シリコン
抵抗部１５，１６で支持する構造としたが、本実施例の
ものは、赤外線吸収膜１４の４辺全部をビーム状の多結
晶シリコン抵抗部１５，１６により支持する構造とし
た。
ンサの第２実施例を示す。前記第１実施例では、正方形
の赤外線吸収膜１４の２辺をビーム状の多結晶シリコン
抵抗部１５，１６で支持する構造としたが、本実施例の
ものは、赤外線吸収膜１４の４辺全部をビーム状の多結
晶シリコン抵抗部１５，１６により支持する構造とし
た。
【００２２】かかる第２実施例の場合では、第１実施例
と同様の作用効果に加えて、第１実施例のものに比べて
多少占有面積は増加するが、サーモパイルの対数が２倍
になる分、検出感度も２倍になり、また、赤外線吸収膜
１４を支持するための機械的強度も増すという利点を有
する。
と同様の作用効果に加えて、第１実施例のものに比べて
多少占有面積は増加するが、サーモパイルの対数が２倍
になる分、検出感度も２倍になり、また、赤外線吸収膜
１４を支持するための機械的強度も増すという利点を有
する。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、赤
外線吸収部を、サーモカップルを構成するビーム状の多
結晶シリコン抵抗部だけで半導体基板の窪み部上方に機
械的に支持して半導体基板と熱分離する構造としたの
で、従来のような赤外線吸収部と半導体基板とを結合し
ている誘電体ダイヤフラム部分の熱伝導がない分、熱検
出部の熱抵抗を高くでき、特に微細化していった時にセ
ンサを高感度化できるという効果を有する。
外線吸収部を、サーモカップルを構成するビーム状の多
結晶シリコン抵抗部だけで半導体基板の窪み部上方に機
械的に支持して半導体基板と熱分離する構造としたの
で、従来のような赤外線吸収部と半導体基板とを結合し
ている誘電体ダイヤフラム部分の熱伝導がない分、熱検
出部の熱抵抗を高くでき、特に微細化していった時にセ
ンサを高感度化できるという効果を有する。
【００２４】また、通常のＩＣプロセスとシリコンの異
方性エッチングにより実現できるので、信号処理回路等
周辺回路を容易に同じチップ上に集積化できるようにな
る。更に、サーモパイルを多結晶シリコンで構成したの
で、単結晶シリコンを用いてサーモパイルを構成する場
合に比べて、熱検出部の熱伝導率が約１／３程度とな
り、ゼーベック係数は半分程度となるが全体としてはセ
ンサの検出感度を高めることが可能となる。また、シリ
コン膜蒸着後にパターニングすれば素子分離できるた
め、単結晶シリコンのように拡散層を用いてｐｎ接合分
離する必要がなく、センサの小型化が容易にできる。
方性エッチングにより実現できるので、信号処理回路等
周辺回路を容易に同じチップ上に集積化できるようにな
る。更に、サーモパイルを多結晶シリコンで構成したの
で、単結晶シリコンを用いてサーモパイルを構成する場
合に比べて、熱検出部の熱伝導率が約１／３程度とな
り、ゼーベック係数は半分程度となるが全体としてはセ
ンサの検出感度を高めることが可能となる。また、シリ
コン膜蒸着後にパターニングすれば素子分離できるた
め、単結晶シリコンのように拡散層を用いてｐｎ接合分
離する必要がなく、センサの小型化が容易にできる。
【図１】本発明に係る半導体赤外線センサの第１実施例
を示す平面図
を示す平面図
【図２】図１のＡ−Ａ′矢視断面図
【図３】図１のＢ−Ｂ′矢視断面図
【図４】同上第１実施例の製造プロセスを説明する図
【図５】本発明の第２実施例を示す平面図
【図６】従来の半導体赤外線センサの平面図
【図７】図６のＣ−Ｃ′矢視断面図
１１ シリコン基板 １２ 窪み部 １３ スリット １４ 赤外線吸収膜 １５ ｐ型多結晶シリコン抵抗部 １６ ｎ型多結晶シリコン抵抗部 １７ ｐ型多結晶シリコン膜 １８ ｎ型多結晶シリコン膜 １９ シリコン酸化膜 ２０ 金属線
Claims (2)
- 【請求項１】窪み部を設けた半導体基板と、 前記窪み部上方に配置された赤外線吸収部と、 該赤外線吸収部の周縁と前記半導体基板の窪み部周縁と
の間に架設され、前記赤外線吸収部を窪み上方に支持す
るビーム状に形成された複数本の多結晶シリコン抵抗部
とを備え、 前記多結晶シリコン抵抗部が、ｐ型多結晶シリコン抵抗
部とｎ型多結晶シリコン抵抗部とが交互に直列接続され
てサーモパイルを構成していることを特徴とする半導体
赤外線センサ。 - 【請求項２】半導体基板の表面に酸化膜を形成する工程
と、 形成された酸化膜上に多結晶シリコン膜を形成し、該多
結晶シリコン膜の所定の領域をそれぞれｎ型とｐ型にド
ープした後、所定の赤外線吸収部形成領域の周囲から外
側へ延びる複数のビーム形状にパターンニングしてビー
ム状のｐ型多結晶シリコン抵抗部とｎ型多結晶シリコン
抵抗部を交互に形成する工程と、 該ビーム状に形成された各多結晶シリコン抵抗部の両端
にコンタクト・ホールを形成してｐ型多結晶シリコン抵
抗部とｎ型多結晶シリコン抵抗部を交互に直列に金属配
線で結線する工程と、 前記赤外線吸収部形成領域に赤外線吸収膜を形成する工
程と、 互いに隣接するビーム状のｐ型とｎ型の多結晶シリコン
抵抗部の間の領域における半導体基板表面の酸化膜をエ
ッチング除去し、この酸化膜除去領域から半導体基板を
異方性エッチングして前記赤外線吸収部とビーム状の多
結晶シリコン抵抗部の下側の半導体基板部分を除去して
窪み部を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体赤外線センサの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5241651A JPH0799346A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 半導体赤外線センサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5241651A JPH0799346A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 半導体赤外線センサ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0799346A true JPH0799346A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17077491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5241651A Pending JPH0799346A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 半導体赤外線センサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799346A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010035739A1 (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-01 | パナソニック電工株式会社 | 赤外線センサ |
| WO2010035738A1 (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-01 | パナソニック電工株式会社 | 赤外線センサ |
| JP2010078452A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 赤外線センサおよび赤外線センサモジュール |
| JP2010078451A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 赤外線センサおよび赤外線センサモジュール |
| JP2010256370A (ja) * | 2010-08-06 | 2010-11-11 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 赤外線センサ |
| KR20110126604A (ko) | 2009-02-04 | 2011-11-23 | 신에츠 폴리머 가부시키가이샤 | 정전 용량형 입력 스위치 |
| US8445848B2 (en) | 2009-03-31 | 2013-05-21 | Panasonic Corporation | Infrared array sensor |
-
1993
- 1993-09-28 JP JP5241651A patent/JPH0799346A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010035739A1 (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-01 | パナソニック電工株式会社 | 赤外線センサ |
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| JP2010078452A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 赤外線センサおよび赤外線センサモジュール |
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| CN102197290A (zh) * | 2008-09-25 | 2011-09-21 | 松下电工株式会社 | 红外线传感器 |
| US8426864B2 (en) | 2008-09-25 | 2013-04-23 | Panasonic Corporation | Infrared sensor |
| KR20110126604A (ko) | 2009-02-04 | 2011-11-23 | 신에츠 폴리머 가부시키가이샤 | 정전 용량형 입력 스위치 |
| US8610017B2 (en) | 2009-02-04 | 2013-12-17 | Shin-Etsu Polymer Co., Ltd. | Capacitive input switch |
| US8445848B2 (en) | 2009-03-31 | 2013-05-21 | Panasonic Corporation | Infrared array sensor |
| JP2010256370A (ja) * | 2010-08-06 | 2010-11-11 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 赤外線センサ |
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