JPH08186283A - 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

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JPH08186283A
JPH08186283A JP6327240A JP32724094A JPH08186283A JP H08186283 A JPH08186283 A JP H08186283A JP 6327240 A JP6327240 A JP 6327240A JP 32724094 A JP32724094 A JP 32724094A JP H08186283 A JPH08186283 A JP H08186283A
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JP
Japan
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silicon
infrared sensor
schottky barrier
diode
barrier diode
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Application number
JP6327240A
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English (en)
Inventor
Hirokazu Hashimoto
廣和 橋本
Takanao Suzuki
孝直 鈴木
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリコン酸化膜からなるブリッジ上にショッ
トキーバリアダイオードが形成できるようにして、赤外
線の検出感度を高くし得る赤外線センサおよびその製造
方法を提供する。 【構成】 シリコン基板10上および単結晶シリコン1
4上にそれぞれSiO2膜を生成し、前記シリコン基板
10および単結晶シリコン14をそれぞれのSiO2
を対向させて直接接合し、単結晶シリコン14にクロム
Cr等の金属シリサイド領域24を形成して、前記シリ
コン基板10にショットキーバリアダイオード16を形
成し、前記ダイオード16を受光部(検出部)18とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非接触での温度測定等
に使用される赤外線センサおよびその製造方法に関する
もので、赤外線センサの感度を向上させるものである。
【0002】
【従来の技術】シリコンなどの半導体基板(シリコンウ
ェハ)上に化学的、機械的、または真空蒸着などにより
薄膜処理する技術(マイクロマシニング等)が種々に用
いられており、その技術で赤外線センサも製造されてい
る。そのような従来の赤外線センサは、図10(a)、
(b)に示す構成例を有する。図10の赤外線センサ
は、シリコン基板a上の凹部bにより空間が形成され、
かつ、この凹部b空間上に4方から対角線状にシリコン
酸化物(SiO2)のブリッジcが延びる。このブリッ
ジc中央部で空中に薄膜サーミスタdが保持されてお
り、当該薄膜サーミスタdにより赤外線を受ける(受光
する)。前記薄膜サーミスタdは、赤外線を受けること
による温度上昇し、その温度上昇により、前記薄膜サー
ミスタbの抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を配線
層eを介して検出して赤外線の強さ等を検出する。ここ
で、前記SiO2ブリッジc上に薄膜サーミスタdを形
成するのは、サーミスタの熱容量を小さくし、感度を上
げるためである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の赤外線センサでは、赤外線を検出する薄膜サーミス
タd自体の感度が低く、感度の低い赤外線センサしか得
られなかった。これに対して、赤外線センサの検出部を
感度の高いショットキーバリアダイオード(ショットキ
ーバリア型ダイオード)を用いることが考えられるが、
従来のダイオードはSiO2膜の下部にしか形成でき
ず、したがって、前記のサーミスタに代えてSiO2
リッジ上にシリコン単結晶からなるショットキーバリア
ダイオードを形成することができないという問題点があ
る。
【0004】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたものであって、シリコン酸化膜からなるブリ
ッジ上にショットキーバリアダイオードが形成できるよ
うにして、赤外線の検出感度を高くし得る赤外線センサ
およびその製造方法を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、次の構成を有する。請求項1の発明は、検
出部で赤外線を受光して当該赤外線による検出部の温度
上昇から当該赤外線を検出する赤外線センサにおいて、
第1のシリコン上にシリコン酸化膜を介して直接接合さ
れた第2のシリコンにショットキーバリアダイオードが
形成されていて、当該ダイオードを検出部とすることを
特徴とする赤外線センサである。
【0006】また、請求項2の発明は、検出部で赤外線
を受光して当該赤外線による検出部の温度上昇から当該
赤外線を検出する赤外線センサの製造方法において、第
1のシリコン上および第2のシリコン上にそれぞれシリ
コン酸化膜を生成する酸化膜生成工程と、前記第1のシ
リコンおよび第2のシリコンをそれぞれのシリコン酸化
膜を対向させて直接接合する接合工程と、第2のシリコ
ンに金属シリサイドを形成して、前記第2のシリコンに
ショットキーバリアダイオードを形成するダイオード形
成工程とを含んで、前記ダイオードを検出部とすること
を特徴とする赤外線センサの製造方法である。
【0007】
【作用】本発明者は、赤外線センサの感度を向上させる
べく、種々の検討をおこなった。そこで、赤外線センサ
の感度を上げるために、赤外線検出部を単結晶のシリコ
ンで構成し、そこにショットキーバリアーダイオードを
形成する構造を案出した。ショットキーバリアーダイオ
ードの逆方向のリーク電流は、温度に依存する。赤外線
によりダイオードが加熱されると、温度上昇を生じてそ
れによって、リーク電流が増大し赤外線を検出できる。
【0008】発明者は、薄膜サーミスタによる赤外線セ
ンサとクロムシリサイドを用いたショットキーバリアー
ダイオードによる赤外線センサを作成して、これらを比
較した。これらの赤外線センサを同条件で評価した所、
赤外線の検知能力を示す指標であるB定数(サーミスタ
定数)がつぎのようになった。すなわち、サーミスタの
B定数が約4000Kであり、ショットキーバリアダイ
オードのB定数が約8000Kである。したがって、赤
外線センサとしての感度はショットキーバリアーダイオ
ードが薄膜サーミスタの約2倍あることが分かった。
【0009】なお、B定数は、サーミスタの温度Tと抵
抗Rとの関係を示す次式(1)で示される。 R=R0・expB(1/T−1/T0) …(1) ただし、R0は温度T0におけるサーミスタの抵抗であ
る。
【0010】しかしながら、ショットキーバリアーダイ
オードは単結晶に作り込む必要があり、従来の薄膜サー
ミスタのように、SiO2上に成膜することはできな
い。そこで、発明者はSiO2を中間に入れた直接接合
ウェハ(シリコンオンインシュレーター:SOI)を使
用した赤外線センサおよびその製造方法を発明したもの
である。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1〜図9は本発明の実施例に係る赤外線
センサの説明図である。図1は前記赤外線センサの全体
断面図、図2は前記赤外線センサの要部断面図、図3〜
図9は前記赤外線センサの製造工程説明図である。
【0012】実施例の赤外線センサは、単結晶のシリコ
ン基板(例えばシリコンウェハ)10上にSiO2膜1
2を介して直接接合された単結晶シリコン(例えばシリ
コンウェハ)14にショットキーバリアダイオード16
が形成されていて、当該ダイオード16を受光部(検出
部)18とするものである。
【0013】実施例では、前記SiO2膜12を挟んで
前記ダイオードの下部に位置するシリコン基板10に空
洞20がエッチングされて、前記SiO2膜12の薄膜
からなるブリッジ22が形成されており、前記ダイオー
ド16の他は前記図10の赤外線センサとほぼ同様であ
るのでその詳細な説明は略する。なお、前記ブリッジ2
2は微細で中に浮く薄膜形状であってその中央部に受光
部18が形成される。また、前記受光部18の薄膜によ
る支持は前記ブリッジ22のようなエアーブリッジに限
定されず、カンチレバー型、両端支持型、ダイアフラム
型等の種々の構成を取り得る。
【0014】前記ショットキバリアダイオード16は単
結晶シリコン14にクロムCrのシリサイド領域24が
生成されていてそれに接する形でガードリング用のp+
領域26a、カソードコンタクト用のn+領域26bが
ドーピングで形成されている。また、前記シリサイド領
域24からはアルミニウムからなる配線層28が前記シ
ョットキバリアダイオード16上面を這う形で形成され
る。また、当該配線層28と前記ショットキバリアダイ
オード16との間にはSiO2膜の絶縁層30が形成さ
れている。なお、シリコン基板10の下面にSiO2
29が成膜される。
【0015】次に、前記赤外線センサの製造方法を図3
〜図9にしたがって、製造工程順に説明する。まず、図
3のように、シリコン基板10上および単結晶シリコン
14上にウェハの状態のまま熱酸化等して、それぞれS
iO2膜12aおよび12bを生成する(生成工程)。
次いで、前記シリコン基板10および単結晶シリコン1
4上をそれぞれのSiO2膜12aおよび12b同士を
対向させて直接接合により貼り合わせる(接合工程)。
【0016】次いで、図4のように、貼り合わせ後に前
記単結晶シリコン14の貼り合わせ側の反対側を前記シ
ョットキバリアダイオード16の形成に都合の良い厚さ
まで研磨する。次いで、図5のように、ショットキバリ
アダイオード16形成のための拡散工程を行う。すなわ
ち、単結晶シリコン14の上面にSiO2からなる酸化
膜32を形成する。フォトリソ(レジストのフォトマス
クを露光作成)によるマスキング後に必要な部分にドー
ピングにより前記p+領域26aを生成する。さらにフ
ォトリソによるマスキング後に、必要な部分にドーピン
グにより前記n+領域26bを生成する。なお、シリコ
ン基板10の下面を酸化してSiO2膜29を成膜す
る。
【0017】次いで図6のように、前記フォトリソによ
りマスキングして、前記ショットキバリアダイオード1
6の形成箇所以外の上側の前記シリコン14をエッチン
グして、山形にアイランド34を残す。この場合のエッ
チング液はKOH、EPW、TMAH、ヒドラジン等を
用いることができる。そして、エッチング後に前記アイ
ランド34の側壁にSiO2を形成するため酸化を行
う。
【0018】次いで、図7のように、ショットキバリア
ダイオード16用のシリサイド24を形成する。すなわ
ち、フォトリソによりフォトマスクを形成して前記アイ
ランド34の所定部分の前記酸化膜36を除去してそこ
にシリサイド用金属膜(クロムCr膜)をパターニング
する。さらに、フォトリソによりフォトマスクを形成し
て熱処理(例えば450〜550°C)して、前記金属
膜をシリサイド(CrSi2)化してシリサイド領域2
4を形成する。これにより、ショットキーバリアダイオ
ード16は前記シリコン基板10上に前記SiO2膜を
介して形成される(ショットキーバリアダイオード作成
工程)。
【0019】次いで、図8のように、表面にアルミニウ
ムからなる金属層を形成し、所要の配線層28を形成す
る。これにより、前記ショットキーバリアダイオード1
6を外部とつなぐ配線層28が形成される。次いで、図
9に示すように、フォトリソ後にヒドラジンエッチング
液などでシリコン基板10をエッチングして空洞20を
形成することにより、ブリッジ22を形成する。これに
より、赤外線センサがシリコン基板10上で完成する。
その後は、この赤外線センサの作られたウェハを各チッ
プにカットする。
【0020】実施例では、前記プロセスにより、薄膜サ
ーミスタよりもB定数の大きい単結晶ショットキーバリ
アダイオードを同じ構造のSiO2ブリッジ22上に形
成でき、感度の高い赤外線センサを得ることができる。
また、前記のようにブリッジ22をエアーブリッジ構造
にしてその上に受光部を設けたので、温度変化に対し
て、敏感なセンサが得られる。
【0021】なお、本発明は、前記実施例に限定され
ず、金属シリサイドはクロムCrによるものに限定され
ず、その他、ニッケルNi、白金Pt、チタンTi等に
よっても、同様のショットキーバリアダイオードを作成
することが可能である。また、前記受光部18の薄膜に
よる支持は前記ブリッジ22のようなエアーブリッジに
限定されず、カンチレバー型、両端支持型、ダイアフラ
ム型等の種々の構成を取り得る。シリコン基板および単
結晶シリコンはいずれも純粋なシリコンSiであること
に限定されないことはもちろんであり、必要な不純物等
を含みあるいは化合物であるシリコンでよいことはもち
ろんである。
【0022】
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、シリ
コン酸化膜からなるブリッジ上に赤外線検出感度の高い
ショットキーバリアダイオードを形成できるようにし、
赤外線の検出感度を高くし得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る赤外線センサの全体断面
図である。
【図2】図1のII部を詳細に示す赤外線センサの要部断
面図である。
【図3】図1の赤外線センサの製造工程説明図である。
【図4】図1の赤外線センサの製造工程説明図である。
【図5】図1の赤外線センサの製造工程説明図である。
【図6】図1の赤外線センサの製造工程説明図である。
【図7】図1の赤外線センサの製造工程説明図である。
【図8】図1の赤外線センサの製造工程説明図である。
【図9】図1の赤外線センサの製造工程説明図である。
【図10】(a)は従来の赤外線センサの構成を説明す
る平面図、(b)は(a)のB−B線に沿う断面図であ
る。
【符号の説明】
10 シリコン基板 12 SiO2膜 12aおよび12b シリコン基板、単結晶に形成され
たSiO2膜 14 単結晶シリコン 16 ショットキーバリアダイオード 18 受光部 20 空洞 22 ブリッジ 24 シリサイド領域 26a ガードリング用p+領域 26b カソードコンタクト用のn+領域 28 配線層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検出部で赤外線を受光して当該赤外線に
    よる検出部の温度上昇から当該赤外線を検出する赤外線
    センサにおいて、 第1のシリコン上にシリコン酸化膜を介して直接接合さ
    れた第2のシリコンにショットキーバリアダイオードが
    形成されていて、当該ダイオードを検出部とすることを
    特徴とする赤外線センサ。
  2. 【請求項2】 検出部で赤外線を受光して当該赤外線に
    よる検出部の温度上昇から当該赤外線を検出する赤外線
    センサの製造方法において、 第1のシリコン上および第2のシリコン上にそれぞれシ
    リコン酸化膜を生成する酸化膜生成工程と、 前記第1のシリコンおよび第2のシリコンをそれぞれの
    シリコン酸化膜を対向させて直接接合する接合工程と、 第2のシリコンに金属シリサイドを形成して、前記第2
    のシリコンにショットキーバリアダイオードを形成する
    ダイオード形成工程と、 を含んで、前記ダイオードを検出部とすることを特徴と
    する赤外線センサの製造方法。
JP6327240A 1994-12-28 1994-12-28 赤外線センサおよびその製造方法 Pending JPH08186283A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6465786B1 (en) * 1999-09-01 2002-10-15 Micron Technology, Inc. Deep infrared photodiode for a CMOS imager
US6483111B1 (en) 1998-09-14 2002-11-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Thermal infrared-detector array and method of fabrication thereof

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US6483111B1 (en) 1998-09-14 2002-11-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Thermal infrared-detector array and method of fabrication thereof
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