JPH09318436A - Thermal-type infrared sensor and its manufacture as well as image sensor using the same - Google Patents

Thermal-type infrared sensor and its manufacture as well as image sensor using the same

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JPH09318436A
JPH09318436A JP8133292A JP13329296A JPH09318436A JP H09318436 A JPH09318436 A JP H09318436A JP 8133292 A JP8133292 A JP 8133292A JP 13329296 A JP13329296 A JP 13329296A JP H09318436 A JPH09318436 A JP H09318436A
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JP
Japan
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layer
infrared sensor
thermal infrared
film
polycrystalline silicon
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Application number
JP8133292A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Tomofuji
哲也 友藤
Kenji Udagawa
賢司 宇田川
Tei Narui
禎 成井
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high-sensitivity temperature sensor by a method wherein a polycrystal silicon layer is formed on a semiconductor substrate and a Schottky barrier diode(SBD) in which a metal film or a metal silicide film is formed on its surface is used as a temperature sensor. SOLUTION: A W reflection layer 11 is formed on the surface of an n-type silicon substrate 1, a silicon nitride film 12 is formed on its whole face, and a base body 10B is formed. A silicon nitride film 13 is formed on it so as to be a bridge shape, and a polycrystal silicon layer 14 is formed on it. A platinum silicide layer 15 is formed in the center on the surface, and an SBD is formed. A guard ring 14G which is formed of an n-type diffusion layer is formed on the layer 14 in the circumference of a bonding face to the layer 15, and a p<+> type diffusion layer 14B is formed in its outside region. A silicon oxide film 18 is formed on the surface of the layer 14, and it is connected electrically to the ring 14G and the layer 14B by Ti interconnection layers 16A, 16B via contact holes 18A, 18B. A silicon nitride film 19 for protection is formed on their whole face, and a temperature sensor which uses the SBD of high sensitivity can be formed in an arbitrary place.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱型赤外線センサ
に関し、特に、赤外線受光部に温度センサ部としてショ
ットキーバリアダイオードが形成された熱型赤外線セン
サに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal infrared sensor, and more particularly to a thermal infrared sensor having a Schottky barrier diode as a temperature sensor in an infrared light receiving section.

【0002】[0002]

【従来の技術】観測対象物から放射される赤外線を、赤
外線受光部にて受光し、斯く受光した赤外線の強さに応
じて変化する当該赤外線受光部の物性値を検知して、赤
外線の強さを検出する熱型赤外線センサが公知である。
このような熱型赤外線センサにおいて、その赤外線受光
部にショットキーバリアダイオードを形成しておき、当
該赤外線受光部の温度変化に応じて変化する抵抗値の変
化を電気的に検出する熱型赤外線センサが、例えば、特
開平5−40064号公報にて公知である。
2. Description of the Related Art Infrared rays emitted from an object to be observed are received by an infrared ray receiving section, and a physical property value of the infrared ray receiving section which changes according to the intensity of the received infrared ray is detected to detect the infrared ray intensity. Thermal infrared sensors for detecting the temperature are known.
In such a thermal infrared sensor, a thermal infrared sensor has a Schottky barrier diode formed in its infrared light receiving portion and electrically detects a change in resistance value that changes according to a temperature change in the infrared light receiving portion. However, it is known, for example, from Japanese Patent Laid-Open No. 5-40064.

【0003】このショットキーバリアダイオードを温度
センサ部として用いた熱型赤外線センサは、ショットキ
ーバリアダイオードに逆方向バイアスを加えたときに流
れる逆方向電流が温度に依存して変化することを利用し
たものである。特に、ショットキーバリアダイオードで
は、逆方向にバイアスを加えたときに、当該バイアス電
圧に対する逆方向電流の依存性が弱いため、仮に、測定
時にバイアス電圧がふらついても逆方向電流のふらつき
が小さく、温度に応じて変化する電流値を安定して測定
することが可能である。
The thermal infrared sensor using this Schottky barrier diode as a temperature sensor portion utilizes that the reverse current flowing when a reverse bias is applied to the Schottky barrier diode changes depending on the temperature. It is a thing. In particular, in a Schottky barrier diode, when a bias is applied in the reverse direction, the dependence of the reverse current on the bias voltage is weak, so even if the bias voltage fluctuates during measurement, the fluctuation of the reverse current is small, It is possible to stably measure a current value that changes according to temperature.

【0004】又、ショットキーバリアダイオードは、温
度変化に対して高い抵抗変化率(電流の変化に対する電
圧の変化の比率)が実現できるため、高感度の熱型赤外
線センサが達成できることも、上記した特開平5−40
064号公報等によって知られている。
Further, since the Schottky barrier diode can realize a high resistance change rate (ratio of voltage change to current change) with respect to temperature change, a high-sensitivity thermal infrared sensor can be achieved. JP-A-5-40
It is known from Japanese Patent Publication No. 064 and the like.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、熱型赤外線
センサにおいては、赤外線が入射したときに赤外線受光
部の温度を大きく変化させるために、赤外線受光部と基
板(半導体基板)との間を断熱構造として、当該赤外線
受光部の熱容量を小さくする必要がある。然るに、図1
9,図20に示すように、従来のショットキーバリアダ
イオード(SBD)を用いた熱型赤外線センサ100で
は、ショットキーバリアダイオードを構成する金属膜若
しくは金属シリサイド膜(例えば、白金シリサイド)1
05をシリコン基板(単結晶シリコン)101上に直接
形成していたため、赤外線受光部100Aがシリコン基
板101と一体となってその熱容量が大きくなり、当該
熱型赤外線センサ100のセンサ感度の向上が図れなか
った。尚、図19,図20中、106A,106Bはア
ルミ配線、104Gはガードリング、104Bはp+
拡散層、102,103は窒化シリコン膜である。
By the way, in the thermal type infrared sensor, in order to largely change the temperature of the infrared light receiving portion when infrared light is incident, the infrared light receiving portion and the substrate (semiconductor substrate) are insulated from each other. As a structure, it is necessary to reduce the heat capacity of the infrared receiving section. However, Figure 1
As shown in FIG. 9 and FIG. 20, in a conventional thermal infrared sensor 100 using a Schottky barrier diode (SBD), a metal film or a metal silicide film (for example, platinum silicide) 1 that constitutes the Schottky barrier diode 1
Since 05 was directly formed on the silicon substrate (single crystal silicon) 101, the infrared light receiving portion 100A is integrated with the silicon substrate 101 to increase its heat capacity, and the sensor sensitivity of the thermal infrared sensor 100 can be improved. There wasn't. In FIGS. 19 and 20, 106A and 106B are aluminum wirings, 104G is a guard ring, 104B is a p + type diffusion layer, and 102 and 103 are silicon nitride films.

【0006】因みに、シリコン基板101上に直接形成
された赤外線受光部100Aを、当該シリコン基板10
1に対して断熱構造とする手法として、上記赤外線受光
部100Aを形成した後、当該赤外線受光部100Aを
保護膜で覆い、この状態で、異方性エッチングにより赤
外線受光部100Aの下側のシリコン基板101に孔を
設ける手法等も考えられている。しかし、この方法によ
ると、エッチングにより形成される孔が、当該赤外線受
光部100Aの周りを囲むように外側に広がってしま
い、特に、赤外線受光部100Aを高密度に集積させる
必要のある赤外線イメージセンサへの適用には不向きで
あった。
By the way, the infrared receiving portion 100A directly formed on the silicon substrate 101 is replaced with the silicon substrate 10 concerned.
As a method for providing a heat insulating structure to the first example, after the infrared light receiving portion 100A is formed, the infrared light receiving portion 100A is covered with a protective film, and in this state, silicon under the infrared light receiving portion 100A is anisotropically etched. A method of providing a hole in the substrate 101 is also considered. However, according to this method, the hole formed by etching spreads outward so as to surround the infrared light receiving portion 100A, and in particular, the infrared image sensor in which the infrared light receiving portion 100A needs to be integrated at a high density. It was not suitable for application to.

【0007】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、温度センサ部の感度を高めると共に、当該赤外線
受光部の物性値の温度依存性を高めてセンサ感度を向上
させた熱型赤外線センサ及びこれを高集積に配したイメ
ージセンサを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a thermal infrared sensor in which the sensitivity of the temperature sensor portion is increased and the temperature dependency of the physical property value of the infrared light receiving portion is increased to improve the sensor sensitivity. It is also an object of the present invention to provide an image sensor in which the image sensor is highly integrated.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明に係る熱型赤外線センサは、半導体
基板の上方に多結晶シリコン層が形成され、該多結晶シ
リコン層の表面に金属膜又は金属シリサイド膜が形成さ
れてショットキーバリアダイオードが構成され、該ショ
ットキーバリアダイオードを温度センサ部として用いた
ものである。
In order to achieve the above object, in the thermal infrared sensor according to the invention of claim 1, a polycrystalline silicon layer is formed above a semiconductor substrate and the surface of the polycrystalline silicon layer is formed. A Schottky barrier diode is formed by forming a metal film or a metal silicide film, and the Schottky barrier diode is used as a temperature sensor unit.

【0009】又、請求項2の発明は、上記半導体基板と
上記多結晶シリコン層との間に所定幅の空隙を設け、上
記空隙の上方に上記ショットキーバリアダイオードを形
成したものである。又、請求項3の発明は、上記多結晶
シリコン層を、赤外線受光部を構成する1又は2以上の
膜によって当該空隙上で支持して、ブリッジ構造をなし
たものである。
According to a second aspect of the present invention, a void having a predetermined width is provided between the semiconductor substrate and the polycrystalline silicon layer, and the Schottky barrier diode is formed above the void. The invention according to claim 3 provides a bridge structure in which the polycrystalline silicon layer is supported on the void by one or more films forming an infrared ray receiving portion.

【0010】又、請求項4の発明は、上記1又は2以上
の膜の少なくとも1つを絶縁膜としたものである。又、
請求項5の発明は、上記1又は2以上の膜の少なくとも
1つを配線層としたものである。又、請求項6の発明
は、上記赤外線受光部の下方の半導体基板に所定深度の
凹部を形成したものである。
Further, the invention of claim 4 is such that at least one of the one or more films is an insulating film. or,
According to a fifth aspect of the invention, at least one of the one or more films is a wiring layer. According to the invention of claim 6, a concave portion having a predetermined depth is formed on the semiconductor substrate below the infrared ray receiving portion.

【0011】又、請求項7の発明は、上記半導体基板と
上記多結晶シリコン層との間に、上記半導体基板に比べ
て熱伝導度の低い所定幅の層間膜を設け、該層間膜の上
方に上記ショットキーバリアダイオードを形成したもの
である。又、請求項8の発明は、上記ショットキーバリ
アダイオードの下方に位置する半導体基板の所定領域
に、赤外線を反射する反射層を形成したものである。
According to a seventh aspect of the present invention, an interlayer film having a predetermined width lower in thermal conductivity than the semiconductor substrate is provided between the semiconductor substrate and the polycrystalline silicon layer, and the interlayer film is provided above the interlayer film. The Schottky barrier diode described above is formed on. According to the invention of claim 8, a reflection layer for reflecting infrared rays is formed in a predetermined region of the semiconductor substrate located below the Schottky barrier diode.

【0012】又、請求項9の発明は、上記反射層を、上
記多結晶シリコン層の形成工程で必要な温度より高い融
点を有する金属にて形成したものである。又、請求項1
0の発明は、上記反射層を、チタン、タングステン、又
は、チタン及びタングステンを含有する合金の何れかの
金属で構成したものである。又、請求項11の発明は、
上記ショットキーバリアダイオードの直下の赤外線受光
部の下面から上記反射層の表面までの高さを、当該赤外
線の波長の4分のn倍(但しnは奇数)としたものであ
る。
According to a ninth aspect of the present invention, the reflecting layer is formed of a metal having a melting point higher than a temperature required in the step of forming the polycrystalline silicon layer. Claim 1
In the invention No. 0, the reflective layer is made of any metal of titanium, tungsten, or an alloy containing titanium and tungsten. The invention of claim 11 is
The height from the lower surface of the infrared ray receiving portion directly below the Schottky barrier diode to the surface of the reflective layer is set to n times the wavelength of the infrared ray (where n is an odd number).

【0013】又、請求項12の発明は、熱型赤外線セン
サを製造するに当たり、半導体基板上に犠牲層を形成
し、その上方に直接、若しくは1又は2以上の膜を介し
て多結晶シリコン層を形成し、該多結晶シリコン層上に
金属膜を成膜してショットキーダイオードを形成し、そ
の後、上記犠牲層を除去して、上記ブリッジ構造を形成
するようにしたものである。
According to the twelfth aspect of the present invention, in manufacturing a thermal infrared sensor, a sacrificial layer is formed on a semiconductor substrate, and a polycrystalline silicon layer is formed directly above the sacrificial layer or via one or more films. Is formed, a metal film is formed on the polycrystalline silicon layer to form a Schottky diode, and then the sacrificial layer is removed to form the bridge structure.

【0014】又、請求項13の発明は、熱型赤外線セン
サを製造するに当たり、半導体基板上に所定深度の凹部
を形成し、該凹部に犠牲層を充填し、その上方に直接、
若しくは1又は2以上の膜を介して多結晶シリコン層を
形成し、該多結晶シリコン層上に金属膜を成膜してショ
ットキーダイオードを形成し、その後、上記犠牲層を除
去して、上記ブリッジ構造を形成するようにしたもので
ある。
According to the thirteenth aspect of the present invention, in manufacturing the thermal infrared sensor, a concave portion having a predetermined depth is formed on the semiconductor substrate, the concave portion is filled with the sacrificial layer, and directly above the concave portion.
Alternatively, a polycrystalline silicon layer is formed via one or more films, a metal film is formed on the polycrystalline silicon layer to form a Schottky diode, and then the sacrificial layer is removed to A bridge structure is formed.

【0015】又、請求項14の発明は、上記犠牲層の除
去を、ウェットエッチングによって行なうものである。
又、請求項15の発明は、上記赤外線受光部を構成する
上記1又は2以上の膜の1つを、赤外線吸収膜としたも
のである。又、請求項16の発明は、上記熱型赤外線セ
ンサを複数個、線状若しくは面状に整列させて、イメー
ジセンサを構成したものである。
According to a fourteenth aspect of the present invention, the sacrifice layer is removed by wet etching.
According to the invention of claim 15, one of the one or more films constituting the infrared ray receiving portion is an infrared ray absorbing film. According to a sixteenth aspect of the invention, an image sensor is constructed by arranging a plurality of the thermal infrared sensors in a linear or planar shape.

【0016】(作用)上記請求項1の発明によれば、多
結晶シリコン層と当該多結晶シリコン層上の金属膜若し
くは金属シリサイド膜とによって構成されたショットキ
ーバリアダイオードが、温度センサ部として用いられる
ため、多結晶シリコン膜を成膜することが可能な部位
に、適宜、高感度の熱型赤外線センサを形成することが
でき、熱型赤外線センサの設計の自由度が高くなる。
(Operation) According to the first aspect of the present invention, the Schottky barrier diode composed of the polycrystalline silicon layer and the metal film or the metal silicide film on the polycrystalline silicon layer is used as the temperature sensor section. Therefore, a high-sensitivity thermal infrared sensor can be appropriately formed at a site where the polycrystalline silicon film can be formed, and the degree of freedom in designing the thermal infrared sensor is increased.

【0017】又、請求項2の発明によれば、半導体基板
と多結晶シリコン層との間の空隙によって、ショットキ
ーバリアダイオードが形成された多結晶シリコン膜を、
半導体基板に対して高い断熱構造とすることができる。
又、請求項3の発明によれば、赤外線受光部と半導体基
板との高い断熱構造が得られるブリッジ構造の熱型赤外
線センサの温度センサ部として当該ショットキーバリア
ダイオードを利用できる。
According to the second aspect of the present invention, the polycrystalline silicon film in which the Schottky barrier diode is formed is formed by the gap between the semiconductor substrate and the polycrystalline silicon layer.
A high heat insulation structure can be provided for the semiconductor substrate.
Further, according to the invention of claim 3, the Schottky barrier diode can be used as a temperature sensor part of a thermal infrared sensor having a bridge structure, which can obtain a high heat insulation structure between the infrared light receiving part and the semiconductor substrate.

【0018】又、請求項4の発明によれば、比較的熱伝
導度が低い絶縁膜で、ショットキーバリアダイオードを
構成する部位が、半導体基板上で支持されるので、当該
赤外線受光部の熱コンダクタンスが小さくなる。又、こ
の絶縁膜を、同時に赤外線受光部の保護膜としても機能
させることができる。又、請求項5の発明によれば、シ
ョットキーバリアダイオードと半導体基板とを電気的に
接続する配線層を、当該ショットキーバリアダイオード
を支持する膜として利用できる。
Further, according to the invention of claim 4, since the portion constituting the Schottky barrier diode is supported on the semiconductor substrate by the insulating film having a relatively low thermal conductivity, the heat of the infrared light receiving portion is concerned. Conductance becomes small. Further, this insulating film can simultaneously function as a protective film for the infrared ray receiving portion. Further, according to the invention of claim 5, the wiring layer for electrically connecting the Schottky barrier diode and the semiconductor substrate can be used as a film for supporting the Schottky barrier diode.

【0019】又、請求項6の発明によれば、半導体基板
に設けられた凹部によって、当該半導体基板と赤外線受
光部との高い断熱構造が得られる。又、請求項7の発明
によれば、熱型赤外線センサの赤外線受光部と半導体基
板との断熱構造を容易に達成できる。又、請求項8の発
明によれば、赤外線受光部を透過した赤外線を、反射層
で反射させて再び当該赤外線受光部に入射させることが
できる。
Further, according to the invention of claim 6, a high heat insulating structure between the semiconductor substrate and the infrared ray receiving portion can be obtained by the concave portion provided in the semiconductor substrate. Further, according to the invention of claim 7, it is possible to easily achieve the heat insulating structure between the infrared receiving portion of the thermal infrared sensor and the semiconductor substrate. Further, according to the invention of claim 8, the infrared light transmitted through the infrared light receiving portion can be reflected by the reflecting layer and made incident on the infrared light receiving portion again.

【0020】又、請求項9の発明によれば、半導体基板
上に予め形成される反射層が、その後行なわれる多結晶
シリコン層の製造工程で、溶融することがなくなる。
又、請求項10の発明によれば、高融点のチタンを含有
する金属膜を用いることによって、当該反射層が多結晶
シリコン層の製造工程で溶融することがなくなる。
Further, according to the invention of claim 9, the reflecting layer formed in advance on the semiconductor substrate is prevented from being melted in the subsequent manufacturing step of the polycrystalline silicon layer.
Further, according to the invention of claim 10, by using the metal film containing titanium having a high melting point, the reflection layer is prevented from being melted in the manufacturing process of the polycrystalline silicon layer.

【0021】又、請求項11の発明によれば、赤外線受
光部を透過した赤外線と、その後、反射層表面で反射し
た赤外線とが互いに打ち消し合うことがなくなるため、
当該反射した赤外線を効率よく、赤外線受光部に再び入
射させることができる。又、請求項12の発明によれ
ば、当該熱型赤外線センサの赤外線受光部を形成した
後、半導体基板上に予め形成された犠牲層を除去するだ
けで、ショットキーバリアダイオードを温度センサ部と
して用いたブリッジ構造の熱型赤外線センサが形成がで
きる。
Further, according to the invention of claim 11, the infrared rays transmitted through the infrared light receiving portion and the infrared rays reflected on the surface of the reflecting layer thereafter do not cancel each other.
The reflected infrared rays can be efficiently incident on the infrared light receiving section again. According to the twelfth aspect of the present invention, the Schottky barrier diode can be used as the temperature sensor unit only by removing the sacrificial layer formed in advance on the semiconductor substrate after forming the infrared light receiving unit of the thermal infrared sensor. The thermal infrared sensor having the bridge structure used can be formed.

【0022】又、請求項13の発明によれば、半導体基
板上に凹部を設け、この凹部を埋めるように形成された
犠牲層を、当該熱型赤外線センサの赤外線受光部を形成
した後に除去するだけで、ショットキーバリアダイオー
ドを温度センサ部として用いたブリッジ構造の熱型赤外
線センサが形成できる。又、請求項14の発明によれ
ば、等方性の高いエッチングで赤外線受光部の下方にあ
る上記犠牲層を容易に除去することができる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, a concave portion is provided on the semiconductor substrate, and the sacrificial layer formed so as to fill the concave portion is removed after the infrared light receiving portion of the thermal infrared sensor is formed. A thermal infrared sensor having a bridge structure using a Schottky barrier diode as a temperature sensor unit can be formed only by doing so. According to the invention of claim 14, the sacrificial layer below the infrared ray receiving portion can be easily removed by highly isotropic etching.

【0023】又、請求項15の発明によれば、入射赤外
線に対する赤外線受光部の温度変化が大きくなる。又、
請求項16の発明によれば、感度の高い熱型赤外線セン
サを多数備えたイメージセンサが達成される。
According to the fifteenth aspect of the invention, the temperature change of the infrared ray receiving portion with respect to the incident infrared ray becomes large. or,
According to the invention of claim 16, an image sensor provided with a large number of highly sensitive thermal infrared sensors is achieved.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施形態)以下、本発明の第1の実施形態につ
いて添付図面を参照して説明する。尚、この第1の実施
形態は、請求項1から請求項5、請求項8から請求項1
2、請求項14から請求項16に対応する。
(First Embodiment) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the first embodiment includes claims 1 to 5, and claims 8 to 1.
2. It corresponds to claims 14 to 16.

【0025】先ず、熱型赤外線センサ10の概略につい
て、図1から図3を用いて説明する。尚、図2は熱型赤
外線センサ10の表面に形成された窒化シリコン膜19
及び多結晶シリコン層14表面に形成された酸化シリコ
ン膜18を除去した状態での平面図である。この第1の
実施形態の熱型赤外線センサ10は、図1から図3に示
すように、赤外線受光部10Aが、基体10B(シリコ
ン基板1,窒化シリコン膜12)上で架橋部10Cで支
持されたブリッジ構造となっている。
First, an outline of the thermal infrared sensor 10 will be described with reference to FIGS. 1 to 3. Incidentally, FIG. 2 shows the silicon nitride film 19 formed on the surface of the thermal infrared sensor 10.
FIG. 3 is a plan view showing a state in which the silicon oxide film 18 formed on the surface of the polycrystalline silicon layer 14 is removed. In the thermal infrared sensor 10 of the first embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, an infrared light receiving portion 10A is supported on a base body 10B (silicon substrate 1, silicon nitride film 12) by a bridge portion 10C. It has a bridge structure.

【0026】又、基体10Bの赤外線受光部10Aの直
下位置には、該赤外線受光部10Aを透過した赤外線を
反射させて再び当該赤外線受光部10Aに吸収させるた
めの反射部10D(反射層11)が形成されている。斯
かるブリッジ構造の熱型赤外線センサ10は、赤外線受
光部10Aと基体10Bの間に設けられた空隙Sによ
り、赤外線受光部10Aと基体10B間が断熱構造とな
るため、一定の強さの赤外線が入射した際の赤外線受光
部10Aの温度変化が大きくなる。更に、上記反射部1
0Dの働きによって一旦赤外線受光部10Aを透過した
赤外線が当該反射部10Dで反射された後、当該赤外線
受光部10Aに吸収されるため赤外線を効率よく吸収で
きるようになっている。
Further, at a position directly below the infrared light receiving portion 10A of the substrate 10B, a reflecting portion 10D (reflection layer 11) for reflecting the infrared light transmitted through the infrared light receiving portion 10A and absorbing it again by the infrared light receiving portion 10A. Are formed. In the thermal infrared sensor 10 having such a bridge structure, since the space S provided between the infrared light receiving portion 10A and the base body 10B provides a heat insulating structure between the infrared light receiving portion 10A and the base body 10B, an infrared ray having a certain strength is obtained. The temperature change of the infrared light receiving portion 10A when the incident light becomes large. Further, the reflecting portion 1
Due to the action of 0D, the infrared light that has once passed through the infrared light receiving portion 10A is reflected by the reflecting portion 10D and then absorbed by the infrared light receiving portion 10A, so that the infrared light can be efficiently absorbed.

【0027】又、赤外線受光部10Aには、温度センサ
部として用いられるショットキーバリアダイオード(以
下「SBD」と略記する。)が形成されている。このS
BDは、赤外線受光部10Aに入射した赤外線の強さに
応じて当該赤外線受光部10Aの温度が変化したとき
に、この温度変化に応じてその逆方向飽和電流の値が変
化する。而して、この逆方向飽和電流の値を検出するこ
とにより入射赤外線の強さを求めることができる。
A Schottky barrier diode (hereinafter abbreviated as "SBD") used as a temperature sensor portion is formed in the infrared light receiving portion 10A. This S
In the BD, when the temperature of the infrared light receiving unit 10A changes according to the intensity of the infrared light incident on the infrared light receiving unit 10A, the value of the reverse saturation current thereof changes according to the temperature change. Then, the intensity of the incident infrared ray can be obtained by detecting the value of the reverse saturation current.

【0028】上記した特開平5−40064号公報に記
載のように、熱型赤外線センサ10にSBDを用いる場
合には、当該SBDに所定の逆バイアスが掛けられて逆
方向飽和電流以外の電流を無視できるようにしておき、
逆方向飽和電流の温度に対する指数関数的な関係式か
ら、サーミスタの場合と同様に温度変化が測定できるよ
うにする。
As described in JP-A-5-40064, when an SBD is used in the thermal infrared sensor 10, a predetermined reverse bias is applied to the SBD so that a current other than the reverse saturation current is applied. So that it can be ignored,
From the exponential relational expression of the reverse saturation current to the temperature, the temperature change can be measured as in the thermistor.

【0029】次に、熱型赤外線センサ10の詳細な構造
について、図1,図2を参照して説明する。n形のシリ
コン基板1の上面には、タングステンからなる反射層1
1が形成されており、該反射層11を覆うように、その
全面に窒化シリコン膜12が形成されている。而して、
シリコン基板1及び窒化シリコン膜12によって熱型赤
外線センサ10の基体10Bが構成され、更に上記反射
層11によって上記反射部10Dが構成されている。
Next, the detailed structure of the thermal infrared sensor 10 will be described with reference to FIGS. A reflection layer 1 made of tungsten is formed on the upper surface of the n-type silicon substrate 1.
1 is formed, and a silicon nitride film 12 is formed on the entire surface so as to cover the reflective layer 11. Thus,
The silicon substrate 1 and the silicon nitride film 12 form a base body 10B of the thermal infrared sensor 10, and the reflection layer 11 forms the reflection portion 10D.

【0030】尚、ここでは反射層11を構成する金属と
して、タングステンを使用する例について説明するが、
これに限らず他の金属、例えば、チタン、チタンとタン
グステンの合金等の高融点を有する金属を用いてもよ
い。一方、上記基体10Bの上方には、窒化シリコン膜
13が橋状に形成され、その上面に多結晶シリコン層1
4が形成されている。
An example in which tungsten is used as the metal forming the reflective layer 11 will be described below.
Not limited to this, other metals, for example, metals having a high melting point such as titanium or an alloy of titanium and tungsten may be used. On the other hand, a silicon nitride film 13 is formed in a bridge shape above the base body 10B, and the polycrystalline silicon layer 1 is formed on the upper surface thereof.
4 are formed.

【0031】多結晶シリコン層14の上面の略中央に
は、白金シリサイド層15が形成され、多結晶シリコン
層14との間で、SBDを構成する。又、多結晶シリコ
ン層14には、白金シリサイド層15との接合面を囲む
ように、n形の拡散層からなるガードリング14Gが形
成され、ガードリング14Gの外側の領域に、p+形拡
散層14Bが形成されている。
A platinum silicide layer 15 is formed substantially in the center of the upper surface of the polycrystalline silicon layer 14 and forms an SBD with the polycrystalline silicon layer 14. In addition, a guard ring 14G made of an n-type diffusion layer is formed in the polycrystalline silicon layer 14 so as to surround the bonding surface with the platinum silicide layer 15, and a p + -type diffusion layer is formed outside the guard ring 14G. The layer 14B is formed.

【0032】又、多結晶シリコン層14の表面には、酸
化シリコン膜18が形成され、この酸化シリコン膜18
に設けられたコンタクトホール18A,18Bを介し
て、チタンからなる配線層16A,16Bが、各々、上
記ガードリング14G、上記p +形拡散層14Bに電気
的に接続されている。そして、これらの全面を覆うよう
に保護膜及び赤外線吸収層としての窒化シリコン膜19
が形成されている。
On the surface of the polycrystalline silicon layer 14, acid
The silicon oxide film 18 is formed, and the silicon oxide film 18 is formed.
Through the contact holes 18A and 18B provided in
And the wiring layers 16A and 16B made of titanium are respectively
Guard ring 14G, p above +Electricity to the diffusion layer 14B
Connected. And cover all of these
A silicon nitride film 19 as a protective film and an infrared absorption layer
Are formed.

【0033】尚、上記窒化シリコン膜13は、その下面
13Aの、反射層11の上面11Aからの高さh1が、
当該赤外線の波長λの4分のn倍(但しnは奇数)とな
るように形成されている。これによって、赤外線受光部
10Aを透過した赤外線が、反射層11で反射された
後、再び当該赤外線受光部10Aに効率よく吸収され
る。又、図中1A,1Bは、シリコン基板1に予め形成
されたp+形拡散層であり、該p+形拡散層1A,1B
は、窒化シリコン膜12に設けられたコンタクトホール
12A,12Bを介して、各々、上記配線層16A,1
6Bに電気的に接続され、他方で、シリコン基板1に形
成された読み出し回路の配線等(図示省略)に電気的に
接続されている。
The height h1 of the lower surface 13A of the silicon nitride film 13 from the upper surface 11A of the reflecting layer 11 is
It is formed to be n times the wavelength λ of the infrared ray (where n is an odd number). As a result, the infrared light transmitted through the infrared light receiving portion 10A is reflected by the reflective layer 11 and then efficiently absorbed again by the infrared light receiving portion 10A. Further, in the figure, 1A and 1B are p + type diffusion layers formed in advance on the silicon substrate 1, and the p + type diffusion layers 1A and 1B are formed.
Through the contact holes 12A and 12B provided in the silicon nitride film 12, respectively.
6B, and on the other hand, it is electrically connected to the wiring (not shown) of the readout circuit formed on the silicon substrate 1.

【0034】次に、上記構造の熱型赤外線センサ10の
製造方法について、図4,図5を用いて説明する。 (1)n形のシリコン基板1上に、周知の半導体製造技
術によって、熱型赤外線センサ10の読み出し回路(図
示省略)を予め形成しておき、その後、シリコン基板1
の表面にタングステンを例えば、スパッタ法により0.
5μm形成し、これを周知のホトリソグラフィ技術を用
いたエッチングにて所望の形状にパターニングして、タ
ングステンからなる反射層11を形成する。次いで、そ
の上面に、例えばプラズマCVD法によって、膜厚が
0.1μmの窒化シリコン膜12を形成する。更に、そ
の上面に液状のシリカ系化合物を回転塗布し、その後こ
れを焼成して(スピン・オン・グラス法)SOG膜2を
形成する(図4(a))。
Next, a method of manufacturing the thermal infrared sensor 10 having the above structure will be described with reference to FIGS. (1) A readout circuit (not shown) of the thermal infrared sensor 10 is formed in advance on the n-type silicon substrate 1 by a well-known semiconductor manufacturing technique, and then the silicon substrate 1 is used.
Of tungsten on the surface of, for example, by sputtering.
5 μm in thickness is formed, and this is patterned into a desired shape by etching using a well-known photolithography technique to form a reflection layer 11 made of tungsten. Next, a silicon nitride film 12 having a film thickness of 0.1 μm is formed on the upper surface by, for example, the plasma CVD method. Further, a liquid silica-based compound is spin-coated on the upper surface thereof, and then is baked (spin-on-glass method) to form the SOG film 2 (FIG. 4A).

【0035】(2)上記形成したSOG膜2の上面にレ
ジストを塗布し、これを所望の形状に露光/現像してマ
スク3を作製し、これを用いて、上記SOG膜2をドラ
イエッチングし、所望形状のSOG膜2Aを形成する。
(図4(b)) (3)上記マスク3を除去し、上記形成されたSOG膜
2Aの上面に、上記と同じスピン・オン・グラス法でS
OG膜を形成し、続いてエッチングバックを行って上記
SOG膜2Aと窒化シリコン膜12との間の段差をなく
すための傾斜部4A,4Aを形成する。而して、当該傾
斜部4A,4Aは、上記SOG膜2Aと協働して犠牲層
5を構成する。この場合、当該犠牲層5は、上記反射層
11の上面から当該SOG膜5の上面までの高さh1
が、前述した高さ(=n×λ/4:但し、nは奇数、λ
は入射赤外線の波長)となるように、その厚さが決定さ
れる(図4(c))。
(2) A resist is applied to the upper surface of the SOG film 2 formed as described above, and this is exposed / developed into a desired shape to form a mask 3, and the SOG film 2 is dry-etched using the mask 3. Then, the SOG film 2A having a desired shape is formed.
(FIG. 4B) (3) The mask 3 is removed, and S is formed on the upper surface of the formed SOG film 2A by the same spin-on-glass method as described above.
An OG film is formed, and then etching back is performed to form inclined portions 4A and 4A for eliminating the step between the SOG film 2A and the silicon nitride film 12. Thus, the inclined portions 4A and 4A cooperate with the SOG film 2A to form the sacrificial layer 5. In this case, the sacrifice layer 5 has a height h1 from the upper surface of the reflective layer 11 to the upper surface of the SOG film 5.
However, the height (= n × λ / 4: where n is an odd number, λ
Is the wavelength of the incident infrared ray), and its thickness is determined (FIG. 4C).

【0036】(4)上記犠牲層5を覆うように、例えば
CVD法で窒化シリコンを0.3μm形成し、これをパ
ターニングして所望形状の窒化シリコン膜13(図1,
図2参照)を形成する。このときのパターニングによ
り、上記窒化シリコンで一旦覆われた上記犠牲層5が再
び露出する(図2の一点鎖線で示す)。そして、その上
面に、抵抗率が1×1016Ωcmとなるようにn形の不純
物が導入された多結晶シリコン膜を、例えば、CVD法
で1.0μm形成し、これをレジストで覆ったのち当該
レジストを所望の形状(赤外線受光部10Aの形状)に
露光/現像してマスクを形成し、これを用いたドライエ
ッチングで、所望の形状の多結晶シリコン層14を形成
する。上記レジストを除去した後、熱酸化により、多結
晶シリコン層14の表面に、0.1μmの膜厚の酸化シ
リコン膜18を形成する(図4(d))。
(4) A silicon nitride film of 0.3 μm is formed by, for example, a CVD method so as to cover the sacrifice layer 5, and is patterned to form a silicon nitride film 13 (FIG. 1, FIG.
(See FIG. 2). By the patterning at this time, the sacrificial layer 5 once covered with the silicon nitride is exposed again (shown by the one-dot chain line in FIG. 2). Then, on the upper surface thereof, a polycrystalline silicon film having an n-type impurity introduced so as to have a resistivity of 1 × 10 16 Ωcm is formed, for example, by the CVD method to have a thickness of 1.0 μm, and this is covered with a resist. The resist is exposed / developed into a desired shape (the shape of the infrared light receiving portion 10A) to form a mask, and the polycrystalline silicon layer 14 having the desired shape is formed by dry etching using the mask. After removing the resist, a silicon oxide film 18 having a thickness of 0.1 μm is formed on the surface of the polycrystalline silicon layer 14 by thermal oxidation (FIG. 4D).

【0037】(5)酸化膜18が形成された多結晶シリ
コン層14の上面に所望のマスクを作製し、これを用い
たイオンインプランテーションによりボロンを注入(5
×10 15cm-2)する。上記マスクを除去した後、再び周
知のホトリソグラフィ技術によってマスクを形成し、こ
れを用いたイオンインプランテーションによりヒ素を注
入して(3×1015cm-2)、当該マスクを除去した後、
アニール(900℃,1時間)を施して、ガードリング
14G及びp+形拡散層14Bを形成する(図5
(e))。
(5) Polycrystalline silicon with oxide film 18 formed
A desired mask is formed on the upper surface of the con layer 14 and is used.
Boron implantation by ion implantation (5
× 10 Fifteencm-2). After removing the mask,
A mask is formed by the known photolithography technique, and
Inject arsenic by ion implantation using this
Enter (3 x 10Fifteencm-2), After removing the mask,
Annealed (900 ℃, 1 hour), guard ring
14G and p+Forming a diffusion layer 14B (FIG. 5)
(E)).

【0038】(6)次いで、レジストを全面に塗布し、
これを所望の形状に露光/現像して酸化シリコン膜18
の所望の領域(多結晶シリコン層14のSBDが形成さ
れる領域に対応)のみを露出させ、この状態でウェット
エッチングを行って、露出している酸化シリコン膜18
を除去する。更に、その上面に白金シリサイドを例え
ば、スパック法によって0.01μm形成し、その後、
上記レジストを除去して(リフトオフ)、上記所望の領
域にのみ白金シリサイド膜15を形成する(図5
(f))。
(6) Next, a resist is applied on the entire surface,
This is exposed / developed into a desired shape to form a silicon oxide film 18
Of a desired region (corresponding to the region of the polycrystalline silicon layer 14 where the SBD is formed) is exposed, and wet etching is performed in this state to expose the exposed silicon oxide film 18
Is removed. Further, platinum silicide is formed on the upper surface by 0.01 μm by, for example, a spatter method, and then,
The resist is removed (lift-off), and the platinum silicide film 15 is formed only in the desired region (FIG. 5).
(F)).

【0039】(7)次いで、シリコン基板1上面に形成
されている窒化シリコン膜12上にレジストを塗布し、
これを所望の形状に露光/現像してマスクを形成し、こ
れを用いたエッチングにより、窒化シリコン膜12に、
シリコン基板1のp+形拡散層1A,1Bに連通するコ
ンタクトホール12A,12Bを設ける。次いで、少な
くとも酸化シリコン膜18を覆うようにレジストを塗布
し、これを露光/現像してマスクを作製し、これを用い
た酸化シリコン膜18のエッチングによって上記ガイド
リング14G,p+形拡散層14Bに連通するコンタク
トホール18A,18Bを形成する。上記レジストを除
去した後、その上面にチタンを、例えばスパッタ法によ
って0.5μm形成し、これを公知のホトリソグラフィ
技術によって所望の形状にパターニングして、配線層1
6A,16Bを形成する(図5(g))。
(7) Next, a resist is applied on the silicon nitride film 12 formed on the upper surface of the silicon substrate 1,
This is exposed / developed into a desired shape to form a mask, and the silicon nitride film 12 is formed by etching using the mask.
Contact holes 12A and 12B communicating with the p + type diffusion layers 1A and 1B of the silicon substrate 1 are provided. Next, a resist is applied so as to cover at least the silicon oxide film 18, and this is exposed / developed to form a mask, and the guide ring 14G and the p + -type diffusion layer 14B are formed by etching the silicon oxide film 18 using the resist. Contact holes 18A, 18B communicating with the. After removing the resist, titanium is formed to a thickness of 0.5 μm on the upper surface by, for example, a sputtering method, and the titanium is patterned into a desired shape by a known photolithography technique.
6A and 16B are formed (FIG. 5 (g)).

【0040】(8)次いで、保護膜及び赤外線吸収膜と
して、窒化シリコン膜を、例えば、CVD法によって
0.3μm形成し、これを公知のホトリソグラフィ技術
によってパターニングして、赤外線受光部10Aに対応
する領域に所望形状の窒化シリコン膜19を形成する
(図5(h))。この場合にも、犠牲層5は、一旦、当
該窒化シリコン膜によって全面が覆われるが、その後の
パターニングによって、図2の一点鎖線で示すように、
その一部が再び露出する。
(8) Next, a silicon nitride film is formed to a thickness of 0.3 μm as a protective film and an infrared absorbing film by, for example, a CVD method, and this is patterned by a known photolithography technique to correspond to the infrared receiving portion 10A. A silicon nitride film 19 having a desired shape is formed in the desired region (FIG. 5 (h)). In this case as well, the entire surface of the sacrificial layer 5 is once covered with the silicon nitride film, but by the subsequent patterning, as shown by the chain line in FIG.
Part of it is exposed again.

【0041】(9)この状態でウェットエッチングを行
って上記犠牲層5を除去し、窒化シリコン膜12と反射
層11との間に空隙Sを形成して、図1から図3に示す
ブリッジ構造を得る。図6は、第1の実施形態の変形例
に係る熱型赤外線センサ10’を示す。この熱型赤外線
センサ10’は、反射層11に代えて、シリコン基板1
に予め形成されている金属配線11A,11Bを用いて
いて、入射赤外線を反射させるようにした点が異なるも
のである。このようにシリコン基板1に形成されている
金属配線を反射層の代わりに用いることによって、製造
工程が簡略化され、しかも、熱型赤外線センサ10’の
下方のスペースを有効に利用できるため、当該熱型赤外
線センサ10’を用いてイメージセンサを構成する際の
高集積化も図れる。
(9) In this state, wet etching is performed to remove the sacrificial layer 5 to form a space S between the silicon nitride film 12 and the reflective layer 11 to form the bridge structure shown in FIGS. To get FIG. 6 shows a thermal infrared sensor 10 ′ according to a modified example of the first embodiment. This thermal infrared sensor 10 ′ has a silicon substrate 1 instead of the reflective layer 11.
The difference is that the metal wirings 11A and 11B formed in advance are used to reflect incident infrared rays. By using the metal wiring formed on the silicon substrate 1 instead of the reflective layer in this manner, the manufacturing process is simplified and the space below the thermal infrared sensor 10 ′ can be effectively used. High integration can be achieved when an image sensor is constructed using the thermal infrared sensor 10 '.

【0042】尚、金属配線としては、イメージセンサの
読み出し回路に設けられる金属配線が考えられる。この
場合、金属配線は、その後の半導体製造工程における加
熱処理に充分に耐えられる高融点の金属、例えば、タン
グステンによって形成される。次に、上記熱型赤外線セ
ンサ10を用いたイメージセンサ20について、図7,
図8を参照して説明する。
As the metal wiring, metal wiring provided in the read circuit of the image sensor can be considered. In this case, the metal wiring is formed of a metal having a high melting point, such as tungsten, which can sufficiently withstand the heat treatment in the subsequent semiconductor manufacturing process. Next, an image sensor 20 using the thermal infrared sensor 10 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0043】上記構成の熱型赤外線センサ10は、図に
は示していないが、当該基体10B上に2次元の格子状
に整列されて、イメージセンサ20を構成する。即ち、
イメージセンサ20は、図7に示すように、MOS型イ
メージセンサであり、実際には、1つのイメージセンサ
20には、多数の熱型赤外線センサ10,10,10…
が、水平及び垂直方向に各々数百個配置され、これら配
置された熱型赤外線センサ10がイメージセンサ20の
各画素を構成している。尚、図7では、説明を簡単にす
るために、水平及び垂直方向に各々2画素宛、計4個熱
型赤外線センサ10a〜10dを配置した例を示してい
る。
Although not shown in the figure, the thermal infrared sensor 10 having the above-described structure is arranged in a two-dimensional lattice on the base 10B to form the image sensor 20. That is,
As shown in FIG. 7, the image sensor 20 is a MOS type image sensor, and in reality, one image sensor 20 has a large number of thermal infrared sensors 10, 10, 10.
Are arranged in the horizontal and vertical directions, and the thermal infrared sensor 10 arranged in each of the above constitutes each pixel of the image sensor 20. Note that FIG. 7 shows an example in which a total of four thermal infrared sensors 10a to 10d are arranged in two pixels in the horizontal and vertical directions for the sake of simplicity.

【0044】以下、この図7を用いて説明する。熱型赤
外線センサ10aのSBD21には読み出し用p形MO
Sトランジスタ(垂直スイッチ)25のドレインが接続
され、垂直スイッチ25のゲートは垂直走査回路31に
接続され、垂直スイッチ25のソースは垂直読み出しラ
イン37に接続されている。又、熱型赤外線センサ10
bのSBD22には垂直スイッチ26のドレインが接続
され、垂直スイッチ26のゲートは垂直走査回路31に
接続され、垂直スイッチ26のソースは垂直読み出しラ
イン38に接続されている。又、熱型赤外線センサ10
cのSBD23には垂直スイッチ27のドレインが接続
され、垂直スイッチ27のゲートは垂直走査回路31に
接続され、垂直スイッチ27のソースは垂直読み出しラ
イン37に接続されている。又、熱型赤外線センサ10
dのSBD24には垂直スイッチ28のドレインが接続
され、垂直スイッチ28のゲートは垂直走査回路31に
接続され、垂直スイッチ28のソースは垂直読み出しラ
イン38に接続されている。
Hereinafter, description will be made with reference to FIG. The SBD 21 of the thermal infrared sensor 10a has a p-type MO for reading.
The drain of the S transistor (vertical switch) 25 is connected, the gate of the vertical switch 25 is connected to the vertical scanning circuit 31, and the source of the vertical switch 25 is connected to the vertical read line 37. In addition, the thermal infrared sensor 10
The drain of the vertical switch 26 is connected to the SBD 22 of b, the gate of the vertical switch 26 is connected to the vertical scanning circuit 31, and the source of the vertical switch 26 is connected to the vertical read line 38. In addition, the thermal infrared sensor 10
The drain of the vertical switch 27 is connected to the SBD 23 of c, the gate of the vertical switch 27 is connected to the vertical scanning circuit 31, and the source of the vertical switch 27 is connected to the vertical read line 37. In addition, the thermal infrared sensor 10
The drain of the vertical switch 28 is connected to the SBD 24 of d, the gate of the vertical switch 28 is connected to the vertical scanning circuit 31, and the source of the vertical switch 28 is connected to the vertical read line 38.

【0045】垂直読み出しライン37の一端には、水平
出力p形MOSトランジスタ(水平スイッチ)35のド
レインが接続され、水平スイッチ35のゲートは水平走
査回路32に接続され、水平スイッチ35のソースは出
力端子39に接続されている。一方、垂直読み出しライ
ン38の一端には、水平出力p形MOSトランジスタ
(水平スイッチ)36のドレインが接続され、水平スイ
ッチ36のゲートは水平走査回路32に接続され、水平
スイッチ36のソースは出力端子39に接続されてい
る。尚、出力端子39と水平スイッチ35,36との間
には、抵抗33,電源34が接続されている。
The drain of a horizontal output p-type MOS transistor (horizontal switch) 35 is connected to one end of the vertical read line 37, the gate of the horizontal switch 35 is connected to the horizontal scanning circuit 32, and the source of the horizontal switch 35 is an output. It is connected to the terminal 39. On the other hand, the drain of a horizontal output p-type MOS transistor (horizontal switch) 36 is connected to one end of the vertical read line 38, the gate of the horizontal switch 36 is connected to the horizontal scanning circuit 32, and the source of the horizontal switch 36 is an output terminal. It is connected to 39. A resistor 33 and a power supply 34 are connected between the output terminal 39 and the horizontal switches 35 and 36.

【0046】水平走査回路32及び垂直走査回路31
は、各々シフトレジスタ等で構成され、クロックパルス
とスタートパルスにより各々駆動される。このうち水平
走査回路32は、駆動パルスΦ1,Φ2を発生させ、こ
れを各々水平スイッチ35,36に出力する。一方、垂
直走査回路31は駆動パルスΦ11,Φ12を発生さ
せ、これを垂直スイッチ25,26、垂直スイッチ2
7,28に、各々出力する。
The horizontal scanning circuit 32 and the vertical scanning circuit 31
Are each constituted by a shift register or the like, and are each driven by a clock pulse and a start pulse. The horizontal scanning circuit 32 generates drive pulses Φ1 and Φ2, and outputs these to the horizontal switches 35 and 36, respectively. On the other hand, the vertical scanning circuit 31 generates drive pulses Φ11 and Φ12, which are
7 and 28, respectively.

【0047】水平走査回路32より出力された駆動パル
スΦ1,Φ2は、水平スイッチ35及び36のゲートに
各々供給され、水平スイッチ35,36のオン/オフタ
イミングが制御される。一方、垂直走査回路31より出
力された駆動パルスΦ11,Φ12は、垂直スイッチ2
5,26、垂直スイッチ27,28のゲートに各々供給
され、垂直スイッチ25,26、垂直スイッチ27,2
8のオン/オフタイミングが制御される。
The drive pulses Φ1 and Φ2 output from the horizontal scanning circuit 32 are supplied to the gates of the horizontal switches 35 and 36, respectively, and the on / off timings of the horizontal switches 35 and 36 are controlled. On the other hand, the driving pulses Φ11 and Φ12 output from the vertical scanning circuit 31
5 and 26, respectively, are supplied to the gates of the vertical switches 27 and 28, respectively.
8 is controlled.

【0048】このように水平スイッチ35,36、垂直
スイッチ25,26,27,28のオン/オフタイミン
グを制御することにより、各熱型赤外線センサ10a〜
10dと、出力端子39とが所定のタイミングで導通す
る。
By controlling the on / off timings of the horizontal switches 35, 36 and the vertical switches 25, 26, 27, 28 in this manner, the thermal infrared sensors 10a ...
10d and the output terminal 39 conduct at a predetermined timing.

【0049】次に、上記構成のイメージセンサ20の動
作について、図8を参照して説明する。図8は、垂直走
査回路31および水平走査回路32より出力される駆動
パルスΦ11、Φ12,Φ1,Φ2の波形と、出力端子
39の出力電圧Voutの波形の時間的な変化を示すタイ
ミングチャートである。
Next, the operation of the image sensor 20 having the above structure will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a timing chart showing temporal changes in the waveforms of the drive pulses Φ11, Φ12, Φ1, and Φ2 output from the vertical scanning circuit 31 and the horizontal scanning circuit 32 and the waveform of the output voltage Vout of the output terminal 39. .

【0050】先ず、時刻t0において、垂直走査回路3
1からの駆動パルスΦ11をローレベルに変化させる
と、垂直スイッチ25,26がオンする。次に、時刻t
1において、水平走査回路32からの駆動パルスΦ1を
ローレベルに変化させると、水平スイッチ35がオンす
る。これにより、SBD21と出力端子39とが導通す
るのに同期して、先ず、SBD21の容量が電源34の
電圧V0によってプリチャージ(充電)される。このた
め、出力端子39の出力電圧VoutはV1に立ち上がり、
プリチャージが終了すると下降しはじめる。但し、SB
D21の逆方向電流IRが大きいときには、水平スイッ
チ35がオンしている間(Φ1がローレベルになってい
る間)は、V2=IR×Rのレベルまでしか下がらない。
その後、時刻t2において、水平走査回路32からの駆
動パルスΦ1を元のハイレベルに戻すと、水平スイッチ
35がオフし、出力端子39の出力電圧Voutは、水平
スイッチ35がオンする前のレベルに戻る。このとき、
SBD21の寄生容量に蓄積された電荷の逆方向電流I
Rによる放電が開始される。
First, at time t0, the vertical scanning circuit 3
When the drive pulse Φ11 from 1 is changed to the low level, the vertical switches 25 and 26 are turned on. Next, at time t
In 1, when the drive pulse Φ1 from the horizontal scanning circuit 32 is changed to the low level, the horizontal switch 35 is turned on. As a result, in synchronization with the conduction between the SBD 21 and the output terminal 39, the capacity of the SBD 21 is first precharged (charged) by the voltage V0 of the power supply 34. Therefore, the output voltage Vout of the output terminal 39 rises to V1,
When precharging is completed, it begins to fall. However, SB
When the reverse current IR of D21 is large, while the horizontal switch 35 is on (while Φ1 is at the low level), it drops only to the level of V2 = IR × R.
After that, at time t2, when the drive pulse Φ1 from the horizontal scanning circuit 32 is returned to the original high level, the horizontal switch 35 is turned off, and the output voltage Vout of the output terminal 39 becomes the level before the horizontal switch 35 was turned on. Return. At this time,
Reverse current I of the charge accumulated in the parasitic capacitance of the SBD 21
The discharge by R is started.

【0051】次に、時刻t3において、水平走査回路3
2の駆動パルスΦ2をローレベルに変化させると、上述
した場合と同様に、水平スイッチ36がオンするのに同
期して、SBD22が電源34の電圧V0によってプリ
チャージされる。このため、出力端子39の出力電圧V
outはV1に立ち上がり、プリチャージが終了すると下降
しはじめる。但し、SBD22の逆方向電流IRが大き
いときには、水平スイッチ36がオンしている間は、V
2=IR×Rのレベルまでしか下がらない。その後、時刻
t4において、水平走査回路32からの駆動パルスΦ2
を元のハイレベルに戻すと、水平スイッチ36がオフ
し、出力端子39の出力電圧Voutは、水平スイッチ3
6がオンする前のレベルに戻る。このときSBD22の
寄生容量に蓄積された電荷の逆方向電流IRによる放電
が開始される。その後、垂直走査回路31からの駆動パ
ルスΦ11は元のハイレベルに戻される(時刻t5)。
Next, at time t3, the horizontal scanning circuit 3
When the second drive pulse Φ2 is changed to the low level, the SBD 22 is precharged by the voltage V0 of the power supply 34 in synchronization with the turning on of the horizontal switch 36, as in the case described above. Therefore, the output voltage V of the output terminal 39
out rises to V1 and begins to fall when precharge ends. However, when the reverse current IR of the SBD 22 is large, V is maintained while the horizontal switch 36 is on.
2 = Only falls to the level of IR × R. After that, at time t4, the drive pulse Φ2 from the horizontal scanning circuit 32.
Is returned to the original high level, the horizontal switch 36 is turned off, and the output voltage Vout of the output terminal 39 changes to the horizontal switch 3
Return to the level before 6 was turned on. At this time, discharge of the electric charge accumulated in the parasitic capacitance of the SBD 22 by the reverse current IR is started. After that, the drive pulse Φ11 from the vertical scanning circuit 31 is returned to the original high level (time t5).

【0052】次に、時刻t10において、垂直走査回路3
1からの駆動パルスΦ12をローレベルに変化させる
と、垂直スイッチ27,28がオンする。次に、時刻t
11において、水平走査回路32からの駆区動パルスΦ1
をローレベルに変化させると、水平スイッチ35がオン
する。これにより、SBD23と、出力端子39とが導
通するのに同期して、先ず、SBD23の容量が電源3
4の電圧V0によってプリチャージされる。このため、
出力端子39の出力電圧VoutはV1に立ち上がり、プリ
チャージが終了すると下降しはじめる。但し、SBD2
3の逆方向電流IRが大きいときには、水平スイッチ3
5がオンしている間は、V2=IR×Rのレベルまでしか
下がらない。その後、時刻t12において、水平走査回路
32からの駆動パルスΦ1を元のレベルに戻すと、水平
スイッチ35がオフし、出力端子39の出力電圧Vout
は、水平スイッチ35がオンする前のレベルに戻る。こ
のときSBD23の寄生容量に蓄積された電荷の逆方向
電流IRによる放電が開始される。
Next, at time t10, the vertical scanning circuit 3
When the drive pulse Φ12 from 1 is changed to the low level, the vertical switches 27 and 28 are turned on. Next, at time t
11, the driving pulse Φ1 from the horizontal scanning circuit 32
When is changed to a low level, the horizontal switch 35 is turned on. As a result, in synchronization with the conduction of the SBD 23 and the output terminal 39, first, the capacity of the SBD 23 is changed to the power source 3
It is precharged by the voltage V0 of 4. For this reason,
The output voltage Vout of the output terminal 39 rises to V1 and begins to drop when precharge is completed. However, SBD2
When the reverse current IR of 3 is large, the horizontal switch 3
While 5 is on, it only drops to the level of V2 = IR × R. After that, at time t12, when the drive pulse Φ1 from the horizontal scanning circuit 32 is returned to the original level, the horizontal switch 35 is turned off, and the output voltage Vout of the output terminal 39 is output.
Returns to the level before the horizontal switch 35 was turned on. At this time, discharge of the charges accumulated in the parasitic capacitance of the SBD 23 by the reverse current IR is started.

【0053】次に、時刻t13において、水平走査回路3
2の駆動パルスΦ2をローレベルに変化させると、上述
した場合と同様に、水平スイッチ36がオンするのに同
期して、SBD24が電源34の電圧V0によってプリ
チャージされる。このため、出力端子39の出力電圧Vo
utはV1に立ち上がり、プリチャージが終了すると下降
しはじめる。但し、SBD24の逆方向電流IRが大き
いときには、水平スイッチ36がオンしている間は、V
2=IR×Rのレベルまでしか下がらない。その後、時
刻t14において、水平走査回路32からの駆動パルスΦ
2を元のハイレベルに戻すと、水平スイッチ36がオフ
し、出力端子39の出力電圧Voutは、水平スイッチ3
6がオンする前のレベルに戻る。このときSBD24の
寄生容量に蓄積された電荷の逆方向電流IRによる放電
が開始される。その後、垂直走査回路31からの駆動パ
ルスΦ12は元のハイレベルに戻される(時刻t15)。
Next, at time t13, the horizontal scanning circuit 3
When the second drive pulse Φ2 is changed to the low level, the SBD 24 is precharged by the voltage V0 of the power supply 34 in synchronization with the turning on of the horizontal switch 36, as in the case described above. Therefore, the output voltage Vo of the output terminal 39
ut rises to V1 and begins to fall when precharge ends. However, when the reverse current IR of the SBD 24 is large, V is maintained while the horizontal switch 36 is on.
2 = Only falls to the level of IR × R. After that, at time t14, the drive pulse Φ from the horizontal scanning circuit 32.
When 2 is returned to the original high level, the horizontal switch 36 is turned off, and the output voltage Vout of the output terminal 39 changes to the horizontal switch 3
Return to the level before 6 was turned on. At this time, discharge of the electric charge accumulated in the parasitic capacitance of the SBD 24 by the reverse current IR starts. After that, the drive pulse Φ12 from the vertical scanning circuit 31 is returned to the original high level (time t15).

【0054】時刻t20以降も、上述した動作が繰り返さ
れる。すなわち、時刻t20において、垂直走査回路31
からの駆動パルスΦ11をローレベルに変化させて、垂
直スイッチ25,26をオンする。次に、時刻t21にお
いて、水平走査回路32からの駆区動パルスΦ1をロー
レベルに変化させ、水平スイッチ35をオンする。これ
により、SBD21と出力端子39とが導通するのに同
期して、先ず、SBD21の容量が電源34の電圧V0
によってプリチャージされる。
The operation described above is repeated after time t20. That is, at time t20, the vertical scanning circuit 31
The drive pulse Φ11 from is changed to the low level, and the vertical switches 25 and 26 are turned on. Next, at time t21, the drive pulse .PHI.1 from the horizontal scanning circuit 32 is changed to the low level, and the horizontal switch 35 is turned on. As a result, in synchronization with the conduction between the SBD 21 and the output terminal 39, first, the capacity of the SBD 21 changes to the voltage V0 of the power source 34.
Precharged by.

【0055】このとき、時刻t2においてSBD21に
蓄積されていた電荷が、時刻t2から時刻t21までの間
に放電され、その後残った電荷量に対応する電荷のみが
プリチャージされたままとなる。ところで、SBD21
の逆方向電流IRは、SBD21の温度が高い程大き
く、その温度が低い程小さくなる。従って、上記蓄積さ
れた電荷が上記所定の時間内に放電される電荷量も、そ
の温度が高い程多くなり、その温度が低い程少なくな
る。よって、SBD21にプリチャージされるときの出
力端子39の出力電圧Voutの上記値V1は、SBD21
の温度に応じて変化することになる。
At this time, the electric charge accumulated in the SBD 21 at the time t2 is discharged from the time t2 to the time t21, and only the electric charge corresponding to the remaining electric charge remains precharged. By the way, SBD21
The reverse current IR of is larger as the temperature of the SBD 21 is higher, and is smaller as the temperature is lower. Therefore, the amount of the accumulated charges discharged within the predetermined time also increases as the temperature increases, and decreases as the temperature decreases. Therefore, the above value V1 of the output voltage Vout of the output terminal 39 when precharged to the SBD 21 is
It will change according to the temperature.

【0056】ここでは説明は省略するが、SBD22〜
24の場合についても、上述した場合と同様にして、そ
れらの温度に対応する出力電圧V1をそれぞれ得ること
ができる。従って、出力端子39の出力電圧Voutの上
記値V1をサンプルホールドすることにより、熱型赤外
線センサ10a〜10dの各赤外線受光部10A,10
A,…の温度を検出することにより赤外線イメージを得
ることができる。この場合、時刻t1から時刻t21の間
が、蓄積時間(放電時間)であり、1/60秒程度とさ
れる。
Although not described here, the SBD 22-
Also in the case of 24, the output voltage V1 corresponding to those temperatures can be obtained respectively in the same manner as the above case. Therefore, by sampling and holding the value V1 of the output voltage Vout of the output terminal 39, the infrared light receiving portions 10A and 10A of the thermal infrared sensors 10a to 10d are sampled and held.
An infrared image can be obtained by detecting the temperatures of A, ... In this case, the period from time t1 to time t21 is the accumulation time (discharge time), which is about 1/60 second.

【0057】(第2の実施形態)次に、第2の実施形態
について、図9から図13を参照して説明する。この第
2の実施形態は、請求項1から請求項6、請求項8から
請求項11及び請求項13から請求項15に対応する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 13. This second embodiment corresponds to claims 1 to 6, claims 8 to 11 and claims 13 to 15.

【0058】先ず、熱型赤外線センサ40の概略につい
て、図9から図11を用いて説明する。尚、図10は熱
型赤外線センサ40の表面に形成された窒化シリコン膜
49及び多結晶シリコン層44表面に形成された酸化シ
リコン膜48を除去した状態での平面図である。熱型赤
外線センサ40は、図9から図11に示すように、赤外
線受光部40Aが、基体40B上で架橋部40Cで支持
されたブリッジ構造となっている。更に、赤外線受光部
40Aの直下の基体40Bには、所定深度dの凹部40
Eが形成されている。尚、図10では、赤外線受光部4
0Aと架橋部40Cを太線で示す。
First, an outline of the thermal infrared sensor 40 will be described with reference to FIGS. 9 to 11. 10 is a plan view showing a state in which the silicon nitride film 49 formed on the surface of the thermal infrared sensor 40 and the silicon oxide film 48 formed on the surface of the polycrystalline silicon layer 44 are removed. As shown in FIGS. 9 to 11, the thermal infrared sensor 40 has a bridge structure in which the infrared light receiving portion 40A is supported by the bridge portion 40C on the base body 40B. Further, in the base body 40B immediately below the infrared light receiving section 40A, the recess 40 having a predetermined depth d is formed.
E is formed. In addition, in FIG.
0A and the bridge portion 40C are indicated by thick lines.

【0059】更に、上記凹部40Eの底部には、上記赤
外線受光部40Aを透過した赤外線を反射させて再び当
該赤外線受光部40Aに吸収させるための反射層(反射
部)41が形成されている。斯かるブリッジ構造の熱型
赤外線センサ40は、赤外線受光部40Aと基体40B
の凹部40Eとの間に設けられた空隙Sにより、赤外線
受光部40Aと基体40B間が断熱構造となり、一定の
強さの入射赤外線に対する赤外線受光部40Aの温度変
化が大きくなる。特に、基体40Bに凹部40Eを設け
ることによって、空隙Sを大きく設けることができるの
で、その断熱効果を高めることができる。
Further, at the bottom of the recess 40E, there is formed a reflection layer (reflecting portion) 41 for reflecting the infrared light transmitted through the infrared light receiving portion 40A and absorbing it again by the infrared light receiving portion 40A. The thermal infrared sensor 40 having such a bridge structure includes an infrared light receiving portion 40A and a base body 40B.
The space S provided between the infrared receiver 40A and the base 40B provides a heat insulating structure between the infrared receiver 40A and the base 40B, so that the temperature change of the infrared receiver 40A with respect to the incident infrared light having a certain strength increases. In particular, by providing the concave portion 40E in the base body 40B, the void S can be made large, so that the heat insulating effect can be enhanced.

【0060】又、上記反射層41の働きによって一旦赤
外線受光部40Aを透過した赤外線が当該反射層41で
反射された後、当該赤外線受光部40Aに吸収されるよ
うになっている。この場合にも、上記凹部40Eの反射
層41の上面41Aまでの深度dを適宜設定できるの
で、後述するように、赤外線を効率よく再び当該赤外線
受光部40Aに吸収させることができる。
Further, due to the function of the reflecting layer 41, the infrared rays that have once passed through the infrared receiving section 40A are reflected by the reflecting layer 41 and then absorbed by the infrared receiving section 40A. Also in this case, since the depth d of the recess 40E to the upper surface 41A of the reflective layer 41 can be appropriately set, infrared rays can be efficiently absorbed by the infrared light receiving section 40A again, as described later.

【0061】又、この熱型赤外線センサ40において
も、上記熱型赤外線センサ10と同様に、温度センサ部
として、ショットキーバリアダイオード(SBD)が用
いられて、当該SBDの逆方向飽和電流IRの温度に対
する指数関数的な関係式を用いて、サーミスタの場合と
同様に温度変化、即ち赤外線の強度が測定できるように
なっている。
Also in the thermal infrared sensor 40, as in the thermal infrared sensor 10, a Schottky barrier diode (SBD) is used as the temperature sensor unit to reduce the reverse saturation current IR of the SBD. By using an exponential relational expression with respect to temperature, the temperature change, that is, the intensity of infrared rays can be measured as in the case of the thermistor.

【0062】次に、熱型赤外線センサ40の具体的な構
造について、図9,図10を参照して説明する。熱型赤
外線センサ40の基体40Bを構成するn形のシリコン
基板51には、溝51Dが形成されている。そして、こ
の溝51Dの表面には、タングステンからなる反射層4
1が形成され、更にこの反射層41を覆うように窒化シ
リコン膜42が形成されて凹部40Eを構成する。
Next, a specific structure of the thermal infrared sensor 40 will be described with reference to FIGS. 9 and 10. A groove 51D is formed in an n-type silicon substrate 51 that forms a base 40B of the thermal infrared sensor 40. The reflective layer 4 made of tungsten is formed on the surface of the groove 51D.
1 is formed, and a silicon nitride film 42 is further formed so as to cover the reflective layer 41 to form the recess 40E.

【0063】上記基体40Aの上方には、上記凹部40
Eを跨ぐように窒化シリコン膜43が橋状に形成され、
該窒化シリコン膜43の上面に多結晶シリコン層44が
形成されている。この多結晶シリコン層44の上面に
は、該多結晶シリコン層44と協働してSBDを構成す
る白金シリサイド層45が形成されている。又、多結晶
シリコン層44には、上記白金シリサイド層45との接
合面を囲むように、n形の拡散層からなるガードリング
44Gが形成され、このガードリング44Gの外側の領
域に、p+形拡散層44Bが形成されている。
Above the base 40A, the recess 40 is formed.
A silicon nitride film 43 is formed in a bridge shape so as to straddle E,
A polycrystalline silicon layer 44 is formed on the upper surface of the silicon nitride film 43. On the upper surface of the polycrystalline silicon layer 44, a platinum silicide layer 45 that cooperates with the polycrystalline silicon layer 44 to form an SBD is formed. Further, a guard ring 44G made of an n-type diffusion layer is formed in the polycrystalline silicon layer 44 so as to surround the bonding surface with the platinum silicide layer 45, and p + is formed in a region outside the guard ring 44G. The shape diffusion layer 44B is formed.

【0064】上記多結晶シリコン層44の表面には、酸
化シリコン膜48が形成され、この酸化シリコン膜48
に設けられたコンタクトホール48A,48Bを介し
て、チタンからなる配線層46A,46Bが、各々、上
記ガードリング44G、上記p +形拡散層44Bに電気
的に接続されている。そして、これらの全面を覆うよう
に窒化シリコン膜49が形成されている。
On the surface of the polycrystalline silicon layer 44, acid
The silicon oxide film 48 is formed, and the silicon oxide film 48 is formed.
Through the contact holes 48A and 48B provided in
And the wiring layers 46A and 46B made of titanium are respectively
Guard ring 44G, p above +Electricity to the diffusion layer 44B
Connected. And cover all of these
A silicon nitride film 49 is formed on.

【0065】尚、上記窒化シリコン膜43は、その下面
43Kの、反射層41の上面41Aからの高さh2が、
当該赤外線の波長λの4分のn倍(但しnは奇数)とな
るように形成されている。これによって、赤外線受光部
40Aを透過した赤外線が、反射層41で反射された
後、再び当該赤外線受光部40Aに吸収されるようにな
る。又、図中51A,51Bは、シリコン基板1に予め
形成されたp+形拡散層であり、該p+形拡散層51A,
51Bは、窒化シリコン膜43に形成されたコンタクト
ホール43A,43Bを介して各々上記配線層46A,
46Bに電気的に接続されると共に、他方で、シリコン
基板51に形成された読み出し回路の配線等(図示省
略)に電気的にも接続されている。
The height h2 of the lower surface 43K of the silicon nitride film 43 from the upper surface 41A of the reflection layer 41 is
It is formed to be n times the wavelength λ of the infrared ray (where n is an odd number). As a result, the infrared light transmitted through the infrared light receiving portion 40A is reflected by the reflective layer 41 and then again absorbed by the infrared light receiving portion 40A. Further, in the figure 51A, 51B is a p + -type diffusion layer which is previously formed on the silicon substrate 1, the p + -type diffusion layer 51A,
51B is the wiring layer 46A, via the contact holes 43A and 43B formed in the silicon nitride film 43, respectively.
46B, and on the other hand, it is also electrically connected to the wiring of the readout circuit formed on the silicon substrate 51 (not shown).

【0066】次に、上記構造の熱型赤外線センサ40の
製造方法について、図12,図13を用いて説明する。 (1)先ず、周知の半導体製造技術によって当該熱型赤
外線センサ40の読み出し回路(図示省略)が形成され
たn形のシリコン基板51上に、レジストを塗布し、赤
外線受光部40Aに対応する領域のみ露出するように、
これを露光/現像し、斯く作製したレジストを用いたド
ライエッチングにて、シリコン基板51に所定深度d1
の溝51Dを形成する。その後、レジストを除去し、当
該シリコン基板51の表面にタングステン膜52を例え
ば、スパッタ法によって0.5μm形成し、次いで、窒
化シリコン膜53を0.3μm形成する。このとき上記
所定深度d1から上記タングステン膜52の厚さ(0.
5μm)を減算した値が、上記した深度dとなる(図1
2(a))。
Next, a method of manufacturing the thermal infrared sensor 40 having the above structure will be described with reference to FIGS. (1) First, a resist is applied on an n-type silicon substrate 51 on which a read-out circuit (not shown) of the thermal infrared sensor 40 is formed by a well-known semiconductor manufacturing technique, and a region corresponding to the infrared light receiving portion 40A is formed. Only exposed
This is exposed / developed, and the silicon substrate 51 is dry-etched using the resist thus produced to a predetermined depth d1.
Forming a groove 51D. After that, the resist is removed, and a tungsten film 52 is formed on the surface of the silicon substrate 51 by 0.5 μm, for example, by a sputtering method, and then a silicon nitride film 53 is formed by 0.3 μm. At this time, from the predetermined depth d1 to the thickness of the tungsten film 52 (0.
The value obtained by subtracting 5 μm) is the depth d described above (see FIG. 1).
2 (a)).

【0067】(2)次いで、液状のシリカ系化合物を回
転塗布し、これを焼成する処理(スピン・オン・グラス
法)を2度繰り返して厚膜のSOG膜を形成し、この上
にレジストを塗布し、これを所望の形状に露光/現像し
て所望のマスクを作製し、これを用いたドライエッチン
グで、上記溝51Dを充填するSOG膜55を形成す
る。次いで、再びレジストを塗布し、赤外線受光部40
Aに対応する領域のみが覆われるようにこれを露光/現
像して所望のマスク54を形成し、これを用いたドライ
エッチングによって、シリコン基板51上にて露出して
いるタングステン膜52及び窒化シリコン膜53を除去
する(図12(b))。
(2) Then, a process of spin-coating a liquid silica-based compound and baking this is repeated twice (spin-on-glass method) to form a thick SOG film, and a resist is formed thereon. A desired mask is formed by applying and exposing / developing this into a desired shape, and the SOG film 55 filling the groove 51D is formed by dry etching using this. Next, the resist is applied again, and the infrared ray receiving section 40
A desired mask 54 is formed by exposing / developing it so that only the region corresponding to A is covered, and the tungsten film 52 and the silicon nitride exposed on the silicon substrate 51 are formed by dry etching using this. The film 53 is removed (FIG. 12B).

【0068】(3)上記マスク54を除去し、その後、
再びスピン・オン・グラス法によってSOG膜を成膜
し、これをパターニングして、上記SOG膜55とシリ
コン基板51との間の段差にSOG膜からなる傾斜部5
6A,56Aを形成する。このとき形成された傾斜部5
6A,56Aと上記SOG膜55によって、犠牲層57
が構成される。この場合、犠牲層57は、上記反射層4
1の上面から当該SOG膜55の上面までの高さh2
が、所望の高さ(=n×λ/4:但し、nは奇数、λは
入射赤外線の波長)となるように、その厚さが決定され
る(図12(c))。
(3) The mask 54 is removed, and thereafter,
The SOG film is formed again by the spin-on-glass method, and the SOG film is patterned to form the sloped portion 5 made of the SOG film at the step between the SOG film 55 and the silicon substrate 51.
6A and 56A are formed. The inclined portion 5 formed at this time
The sacrificial layer 57 is formed by the 6A and 56A and the SOG film 55.
Is configured. In this case, the sacrificial layer 57 is the reflective layer 4 described above.
Height h2 from the upper surface of 1 to the upper surface of the SOG film 55
However, its thickness is determined so as to have a desired height (= n × λ / 4: where n is an odd number and λ is the wavelength of the incident infrared ray) (FIG. 12C).

【0069】(4)次いで、窒化シリコン膜43をCV
D法によって0.5μm形成し、これをパターニングす
る。このパターニングにより、当該窒化シリコン膜43
によって一旦覆われた犠牲層57が再び露出する。その
後、抵抗率が1×1016Ωcmとなるようにn形不純物が
混入された多結晶シリコン膜を、例えば、CVD法によ
って1.0μm成長させ、これをレジストで覆い、露光
/現像を施して所望のマスクを作製し、これを用いたド
ライエッチングで当該多結晶シリコン膜を所望の形状
(赤外線受光部40Aの形状)にエッチングして、多結
晶シリコン層44を形成する。上記レジストを除去した
後、熱酸化により、多結晶シリコン層44の表面に、
0.1μmの膜厚の酸化シリコン膜48を形成する(図
12(d))。
(4) Next, the silicon nitride film 43 is subjected to CV.
The D method is used to form 0.5 μm, and this is patterned. By this patterning, the silicon nitride film 43
The sacrificial layer 57 once covered by is again exposed. Thereafter, a polycrystalline silicon film mixed with n-type impurities so that the resistivity becomes 1 × 10 16 Ωcm is grown to 1.0 μm by, for example, the CVD method, covered with a resist, and exposed / developed. A desired mask is formed, and the polycrystalline silicon film is etched into a desired shape (the shape of the infrared light receiving portion 40A) by dry etching using the mask, thereby forming the polycrystalline silicon layer 44. After removing the resist, by thermal oxidation, on the surface of the polycrystalline silicon layer 44,
A silicon oxide film 48 having a film thickness of 0.1 μm is formed (FIG. 12D).

【0070】(5)酸化膜48が形成された多結晶シリ
コン層44の上面に所望のマスクを作製し、このマスク
を用いて所望の領域にボロンをイオンインプランテーシ
ョンにより注入し(5×1015cm-2)、その後、再び周
知のホトリソグラフィ技術によってマスクを形成し、こ
れを用いて所望の領域にヒ素をイオンインプランテーシ
ョンにより注入し(3×1015cm-2)、その後、アニー
ル(900℃,1時間)を施して、n+形拡散層よりな
るガードリング44Gとp+形拡散層44Bとを形成す
る(図13(e))。
(5) A desired mask is formed on the upper surface of the polycrystalline silicon layer 44 on which the oxide film 48 is formed, and boron is implanted into a desired region by ion implantation using this mask (5 × 10 15 cm −2 ), and then a mask is formed again by the well-known photolithography technique, and arsenic is implanted into a desired region by ion implantation (3 × 10 15 cm −2 ), followed by annealing (900 (° C., 1 hour) to form a guard ring 44G and ap + -type diffusion layer 44B made of an n + -type diffusion layer (FIG. 13E).

【0071】(6)次いで、レジストを全面に塗布し、
これを露光/現像して酸化シリコン膜48の所望の領域
(多結晶シリコン層44のSBDが形成される領域に対
応)のみを露出させるマスクを形成し、この状態でウェ
ットエッチングを行って露出している酸化シリコン膜4
8を除去する。更に、その上面に白金シリサイドを例え
ば、スパック法によって0.01μm形成し、その後、
上記レジストを除去して(リフトオフ)、上記所望の領
域にのみ白金シリサイド膜45を形成する(図13
(f))。
(6) Next, a resist is applied on the entire surface,
This is exposed / developed to form a mask that exposes only a desired region of the silicon oxide film 48 (corresponding to the region where the SBD of the polycrystalline silicon layer 44 is formed), and wet etching is performed in this state to expose it. Silicon oxide film 4
8 is removed. Further, platinum silicide is formed on the upper surface by 0.01 μm by, for example, a spatter method, and then,
The resist is removed (lift-off), and the platinum silicide film 45 is formed only on the desired region (FIG. 13).
(F)).

【0072】(7)次いで、シリコン基板51上面に形
成されている窒化シリコン膜43上にレジストを塗布
し、これをパターニングしてマスクを形成し、これを用
いたエッチングにより、当該窒化シリコン膜42に、シ
リコン基板51のp+形拡散層51A,51Bに連通す
るコンタクトホール43A,43Bを設ける。次いで、
少なくとも酸化シリコン膜48を覆うレジストを形成
し、これを露光/現像してマスクを作製し、これを用い
た酸化シリコン膜48のエッチングによって上記ガイド
リング44G,p+形拡散層44Bに連通するコンタク
トホール48A,48Bを形成する。上記マスクとして
用いたレジストを除去した後、その上面にチタンを、例
えばスパッタ法によって0.3μm形成し、これを公知
のホトリソグラフィ技術によって所望の形状にパターニ
ングして、配線層46A,46Bを形成する(図13
(g))。
(7) Next, a resist is applied on the silicon nitride film 43 formed on the upper surface of the silicon substrate 51, and the resist is patterned to form a mask, and the silicon nitride film 42 is etched by using the resist. Then, contact holes 43A and 43B communicating with the p + type diffusion layers 51A and 51B of the silicon substrate 51 are provided. Then
A contact covering at least the silicon oxide film 48 is formed, the mask is prepared by exposing / developing the resist, and the guide ring 44G and the p + -type diffusion layer 44B are connected to each other by etching the silicon oxide film 48 using the resist. The holes 48A and 48B are formed. After removing the resist used as the mask, 0.3 μm of titanium is formed on the upper surface by, for example, a sputtering method and is patterned into a desired shape by a known photolithography technique to form wiring layers 46A and 46B. Yes (Fig. 13
(G)).

【0073】(8)最後に、保護膜及び赤外線吸収膜と
して、窒化シリコン膜を、例えば、CVD法によって
0.5μm形成し、これを公知のホトリソグラフィ技術
によってパターニングして、赤外線受光部40Aに対応
する領域に当該窒化シリコン膜49を形成する。このパ
ターニングによって、上記窒化シリコン膜にて一旦覆わ
れた犠牲層57は、再び露出する。そして、この状態で
ウェットエッチングを行って上記犠牲層57を除去し、
窒化シリコン膜43と反射層41との間に空隙Sを形成
して、図9から図11に示したブリッジ構造を得る。
(8) Finally, as the protective film and the infrared absorbing film, a silicon nitride film is formed to a thickness of 0.5 μm by, for example, the CVD method, and this is patterned by a known photolithography technique to form the infrared light receiving portion 40A. The silicon nitride film 49 is formed in the corresponding region. By this patterning, the sacrificial layer 57 once covered with the silicon nitride film is exposed again. Then, in this state, wet etching is performed to remove the sacrificial layer 57,
An air gap S is formed between the silicon nitride film 43 and the reflective layer 41 to obtain the bridge structure shown in FIGS. 9 to 11.

【0074】図14は、第2の実施形態の変形例に係る
熱型赤外線センサ40’を示す。この変形例に係る熱型
赤外線センサ40’は、上記した熱型赤外線センサ40
の凹部40Eに形成された反射層41に代えて、シリコ
ン基板51に予め形成されている金属配線41A,41
Bを反射層として用いた点が異なるものである。この場
合、凹部40Eの斜面はテーパー状に形成されて、当該
金属配線41A,41Bのステップカバレッジの改善が
施されている。この場合、金属配線は、その後の半導体
製造工程における加熱処理に充分に耐えられる高融点の
金属、例えば、タングステンによって形成される。
FIG. 14 shows a thermal infrared sensor 40 'according to a modification of the second embodiment. The thermal infrared sensor 40 ′ according to this modification is the thermal infrared sensor 40 described above.
Instead of the reflective layer 41 formed in the recess 40E of the metal wirings 41A, 41
The difference is that B is used as a reflective layer. In this case, the slope of the recess 40E is formed in a tapered shape to improve the step coverage of the metal wirings 41A and 41B. In this case, the metal wiring is formed of a metal having a high melting point, such as tungsten, which can sufficiently withstand the heat treatment in the subsequent semiconductor manufacturing process.

【0075】尚、この第2の実施形態に係る熱型赤外線
センサ40及び熱型赤外線センサ40’を用いて、イメ
ージセンサを構成する場合にも、上記した第1の実施形
態と全く同様の回路構成(図7)にて、線状若しくは面
状に、これら熱型赤外線センサ40(又は40’)を配
列させればよい。尚、これら熱型赤外線センサ40(又
は40’)を用いたイメージセンサの回路構成並びにそ
の動作については、その詳細な説明を省略する。
Even when an image sensor is constructed by using the thermal infrared sensor 40 and the thermal infrared sensor 40 'according to the second embodiment, the same circuit as that of the first embodiment is used. In the configuration (FIG. 7), these thermal infrared sensors 40 (or 40 ') may be arranged linearly or in a plane. The detailed description of the circuit configuration and the operation of the image sensor using the thermal infrared sensor 40 (or 40 ') will be omitted.

【0076】尚、この第2の実施形態でも、反射層41
をタングステンで形成した例を示したが、他の高融点の
金属、例えば、チタン、チタンとタングステンの合金等
で、反射層41を形成してもよい。 (第3の実施形態)次に、第3の実施形態について、図
15から図18を参照して説明する。この第3の実施形
態は、請求項1、請求項7から請求項11及び請求項1
5に対応する。
In the second embodiment as well, the reflective layer 41 is used.
Although the example in which tungsten is formed is shown, the reflection layer 41 may be formed of another metal having a high melting point, such as titanium or an alloy of titanium and tungsten. (Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. The third embodiment includes claim 1, claim 7 to claim 11, and claim 1.
Corresponds to 5.

【0077】先ず、熱型赤外線センサ40の概略につい
て、図15,図16を用いて説明する。尚、図16は熱
型赤外線センサ60の表面に形成された窒化シリコン膜
69及び酸化シリコン膜68を除去した状態での平面図
である。この第3の実施形態の熱型赤外線センサ60
は、図15,図16に示すように、赤外線受光部60A
の下に断熱部60Sが形成されており、該断熱部60S
の、シリコン基板(基体)71との接続面には、上記赤
外線受光部60Aを透過した赤外線を反射させて再び当
該赤外線受光部60Aに吸収させるための反射層61が
形成されている。
First, the thermal infrared sensor 40 will be outlined with reference to FIGS. 15 and 16. Note that FIG. 16 is a plan view showing a state in which the silicon nitride film 69 and the silicon oxide film 68 formed on the surface of the thermal infrared sensor 60 are removed. The thermal infrared sensor 60 according to the third embodiment
As shown in FIG. 15 and FIG.
A heat insulating part 60S is formed under the heat insulating part 60S.
On the connection surface with the silicon substrate (base) 71, a reflection layer 61 for reflecting the infrared light transmitted through the infrared light receiving portion 60A and absorbing again by the infrared light receiving portion 60A is formed.

【0078】斯かる構造の熱型赤外線センサ60は、赤
外線受光部60Aとシリコン基板71の間に形成された
断熱部60Sにより、赤外線受光部60Aとシリコン基
板71間が断熱構造となる。
In the thermal infrared sensor 60 having such a structure, the heat insulating portion 60S formed between the infrared light receiving portion 60A and the silicon substrate 71 forms a heat insulating structure between the infrared light receiving portion 60A and the silicon substrate 71.

【0079】この第3の実施形態では、断熱部60Sに
SOG膜62を使用した。ここで、シリコン基板71の
熱伝導度は、140W/(m・K)であるのに対し、S
OG膜62の熱伝導度は、1.4W/(m・K)であ
る。このようにシリコン基板71と断熱部60Sを構成
するSOG膜62との間に大きな熱伝導度の差があるの
で、赤外線受光部60Aとシリコン基板71との間の十
分な断熱が達成される。
In the third embodiment, the SOG film 62 is used for the heat insulating section 60S. Here, while the thermal conductivity of the silicon substrate 71 is 140 W / (m · K), S
The thermal conductivity of the OG film 62 is 1.4 W / (m · K). In this way, since there is a large difference in thermal conductivity between the silicon substrate 71 and the SOG film 62 that constitutes the heat insulating portion 60S, sufficient heat insulation between the infrared light receiving portion 60A and the silicon substrate 71 is achieved.

【0080】而して、一定の強さの入射赤外線に対する
赤外線受光部60Aの温度変化が大きくなる。更に、上
記反射層61の働きによって一旦赤外線受光部60Aを
透過した赤外線が当該反射層61で反射された後、当該
赤外線受光部60Aに吸収されるようになっている。
又、赤外線受光部60Aには、上記第1,第2の実施形
態の熱型赤外線センサ10,40と同様に、ショットキ
ーバリアダイオード(SBD)が形成され、赤外線受光
部60Aの温度変化に応じた、SBDの逆方向飽和電流
値を検出して入射した赤外線の強さを検知するようにな
っている。
Thus, the temperature change of the infrared ray receiving portion 60A with respect to the incident infrared ray having a constant intensity becomes large. Further, due to the function of the reflection layer 61, the infrared rays that have once passed through the infrared light receiving section 60A are reflected by the reflection layer 61 and then absorbed by the infrared light receiving section 60A.
Further, a Schottky barrier diode (SBD) is formed in the infrared light receiving portion 60A, similar to the thermal infrared sensors 10 and 40 of the first and second embodiments, and is adapted to the temperature change of the infrared light receiving portion 60A. Further, the intensity of the incident infrared ray is detected by detecting the reverse saturation current value of the SBD.

【0081】次に、熱型赤外線センサ60の具体的な構
造について、図15,図16を参照して説明する。n形
のシリコン基板71の上面には、タングステンからなる
反射層61が形成されており、該反射層61を覆うよう
に、その全面にSOG膜62が形成されている。而し
て、このSOG膜62が上記のように断熱部60Sとし
て機能している。
Next, the specific structure of the thermal infrared sensor 60 will be described with reference to FIGS. A reflection layer 61 made of tungsten is formed on the upper surface of the n-type silicon substrate 71, and an SOG film 62 is formed on the entire surface so as to cover the reflection layer 61. Thus, the SOG film 62 functions as the heat insulating section 60S as described above.

【0082】上記SOG膜62の上面には多結晶シリコ
ン層64が形成されている。又、上記多結晶シリコン層
64の上面には、白金シリサイド層65が形成され、当
該多結晶シリコン層64との間で、SBDを構成してい
る。又、多結晶シリコン層64には、上記白金シリサイ
ド層65との接合面を囲むように、n形の拡散層からな
るガードリング64Gが形成され、該ガードリング64
Gの外側の領域に、p +形拡散層64Bが形成されてい
る。
A polycrystalline silicon film is formed on the upper surface of the SOG film 62.
An insulating layer 64 is formed. In addition, the polycrystalline silicon layer
A platinum silicide layer 65 is formed on the upper surface of 64.
An SBD is formed with the polycrystalline silicon layer 64.
You. In addition, the polycrystalline silicon layer 64 has the above-mentioned platinum
The n-type diffusion layer so as to surround the junction surface with the conduction layer 65.
A guard ring 64G is formed.
In the area outside G, p +Form diffusion layer 64B is formed
You.

【0083】上記多結晶シリコン層64の表面には、酸
化シリコン膜68が形成され、この酸化シリコン膜68
に設けられたコンタクトホール68A,68Bを介し
て、チタンからなる配線層66A,66Bが、各々、上
記ガードリング64G、上記p +形拡散層64Bに電気
的に接続されている。そして、これらの全面を覆うよう
に窒化シリコン膜69が形成されている。
On the surface of the polycrystalline silicon layer 64, acid
A silicon oxide film 68 is formed, and the silicon oxide film 68 is formed.
Through contact holes 68A, 68B provided in
The wiring layers 66A and 66B made of titanium
Guard ring 64G, p above +Electricity to the diffusion layer 64B
Connected. And cover all of these
A silicon nitride film 69 is formed on.

【0084】尚、上記多結晶シリコン層64は、その下
面64Aの、反射層61の上面61Aからの高さh3
が、当該赤外線の波長λの4分のn倍(但しnは奇数)
となるように形成されている。これによって、赤外線受
光部60Aを透過した赤外線が、反射層61で反射され
た後、再び当該赤外線受光部60Aに吸収されるように
なる。
The height h3 of the lower surface 64A of the polycrystalline silicon layer 64 from the upper surface 61A of the reflective layer 61 is set.
However, n times the wavelength λ of the infrared ray (where n is an odd number)
It is formed so that it becomes. As a result, the infrared light transmitted through the infrared light receiving portion 60A is reflected by the reflective layer 61 and then again absorbed by the infrared light receiving portion 60A.

【0085】又、図中71A,71Bは、シリコン基板
71に予め形成されたp+形拡散層であり、該p+形拡散
層71A,71Bは、SOG膜62に形成されたコンタ
クトホール62A,62Bを介して、上記配線層66
A,66Bに電気的に接続されると共に、シリコン基板
71に形成された読み出し回路の配線等(図示省略)に
電気的に接続されている。
Further, in the figure, 71A and 71B are p + -type diffusion layers formed in advance on the silicon substrate 71, and the p + -type diffusion layers 71A and 71B are contact holes 62A and 62A formed in the SOG film 62. 62B through the wiring layer 66
In addition to being electrically connected to A and 66B, they are also electrically connected to the wiring and the like (not shown) of the read circuit formed on the silicon substrate 71.

【0086】次に、上記構造の熱型赤外線センサ60の
製造方法について、図17,図18を用いて説明する。 (1)n形のシリコン基板71上に、周知の半導体製造
技術によって、当該熱型赤外線センサ60の読み出し回
路(図示省略)を予め形成しておき、その後、当該シリ
コン基板71の表面にタングステンをスパッタ法で0.
5μm形成し、これを周知のホトリソグラフィ技術を用
いたエッチングにて所望の形状にパターニングして、タ
ングステンからなる反射層61を形成し、その上面に液
状のシリカ系化合物を回転塗布し、その後これを焼成し
て(スピン・オン・グラス法)、膜厚が2.5μmのS
OG膜62を形成する。この場合のSOG膜62の上記
膜厚(2.5μm)は、反射層61の上面から当該SO
G膜62の上面62Kまでの高さh3が、所望の高さ
(=n×λ/4:但し、nは奇数、λは入射赤外線の波
長)となるように決定される(図17(a))。
Next, a method of manufacturing the thermal infrared sensor 60 having the above structure will be described with reference to FIGS. (1) A read circuit (not shown) of the thermal infrared sensor 60 is formed in advance on the n-type silicon substrate 71 by a well-known semiconductor manufacturing technique, and then tungsten is formed on the surface of the silicon substrate 71. It is 0.
5 μm is formed, this is patterned into a desired shape by etching using a well-known photolithography technique, a reflection layer 61 made of tungsten is formed, and a liquid silica-based compound is spin-coated on the upper surface of the reflection layer 61. Is fired (spin-on-glass method), and the film thickness of S is 2.5 μm.
The OG film 62 is formed. In this case, the thickness (2.5 μm) of the SOG film 62 is the same as that of the SO film from the upper surface of the reflective layer 61.
The height h3 to the upper surface 62K of the G film 62 is determined so as to be a desired height (= n × λ / 4: where n is an odd number and λ is the wavelength of the incident infrared ray) (FIG. 17 (a )).

【0087】(2)上記形成したSOG膜62の上面
に、抵抗率が1×1016Ωcmとなるようにn形の不純物
が導入された多結晶シリコン膜を、例えば、CVD法で
1.0μm形成し、これをレジストで覆ったのち所望の
形状に露光/現像してマスクを形成し、これを用いたド
ライエッチングで、所望の形状(赤外線受光部60Aの
形状)の多結晶シリコン層64を形成する。上記レジス
トを除去した後、熱酸化により、多結晶シリコン層64
の表面に、0.1μmの膜厚の酸化シリコン膜68を形
成する(図17(b))。
(2) On the upper surface of the SOG film 62 formed as described above, a polycrystalline silicon film having an n-type impurity introduced to have a resistivity of 1 × 10 16 Ωcm is formed by, for example, 1.0 μm by the CVD method. After being formed and covered with a resist, exposed / developed to a desired shape to form a mask, and dry etching using the mask forms a polycrystalline silicon layer 64 having a desired shape (the shape of the infrared ray receiving portion 60A). Form. After removing the resist, the polycrystalline silicon layer 64 is formed by thermal oxidation.
A silicon oxide film 68 having a film thickness of 0.1 μm is formed on the surface of (FIG. 17B).

【0088】(3)酸化膜68が形成された多結晶シリ
コン層64の上面に所望のマスクを作製し、これを用い
たイオンインプランテーションによりボロンを注入し
(5×1015cm-2)、その後、再び周知のホトリソグラ
フィ技術によってマスクを形成し、これを用いたイオン
インプランテーションによりヒ素を注入し(3×1015
cm -2)、その後、アニール(900℃,1時間)を施し
て、n形拡散層からなるガードリング64Gとp+形拡
散層64Bとを形成する(図17(c))。
(3) Polycrystalline silicon with oxide film 68 formed
A desired mask is formed on the upper surface of the con layer 64, and this mask is used.
Boron is implanted by ion implantation
(5 × 10Fifteencm-2), And then again the well-known photolithography
Ion using a mask formed by using the
Implant arsenic by implantation (3 x 10Fifteen
cm -2), And then anneal (900 ° C, 1 hour)
And the guard ring 64G and p made of an n-type diffusion layer+Form expansion
The diffused layer 64B is formed (FIG. 17C).

【0089】(4)レジストを全面に塗布し、これを所
望の形状に露光/現像して酸化シリコン膜68の所望の
領域(多結晶シリコン層64のSBDが形成される領域
に対応)のみを露出させ、この状態でウェットエッチン
グを行って露出している酸化シリコン膜68を除去す
る。更に、その上面に白金シリサイドを例えば、スパッ
ク法によって0.01μm形成し、その後、上記レジス
トを除去して(リフトオフ)、上記所望の領域にのみ白
金シリサイド膜65を形成する(図18(d))。
(4) A resist is applied to the entire surface, and this is exposed / developed into a desired shape to expose only a desired region of the silicon oxide film 68 (corresponding to a region where the SBD of the polycrystalline silicon layer 64 is formed). The exposed silicon oxide film 68 is removed by performing wet etching in this state. Further, platinum silicide is formed on the upper surface thereof by 0.01 μm by, for example, a sputter method, and then the resist is removed (lift-off) to form a platinum silicide film 65 only on the desired region (FIG. 18D). ).

【0090】(5)再び、レジストを全面に塗布し、こ
れを所望の形状に露光/現像してマスクを形成し、これ
を用いたエッチングにより、上記SOG膜62に、シリ
コン基板71のp+形拡散層71A,71Bに連通する
コンタクトホール62A,62Bを形成し、当該レジス
トを除去する(図18(e))。
(5) Again, a resist is applied to the entire surface, and this is exposed / developed into a desired shape to form a mask, and etching is performed using the resist, and the SOG film 62 is etched by p + of the silicon substrate 71. Contact holes 62A and 62B communicating with the shape diffusion layers 71A and 71B are formed, and the resist is removed (FIG. 18E).

【0091】(6)次いで、少なくとも酸化シリコン膜
68を覆うようにレジストを塗布し、これを露光/現像
してマスクを作製し、これを用いた酸化シリコン膜68
のエッチングによって上記ガイドリング64G,p+
拡散層64Bに連通するコンタクトホール68A,68
Bを形成する。上記レジストを除去した後、その上面に
チタンを、例えばスパッタ法によって0.3μm形成
し、これを公知のホトリソグラフィ技術によって所望の
形状にパターニングして、配線層66A,66Bを形成
する(図18(f))。
(6) Next, a resist is applied so as to cover at least the silicon oxide film 68, and this is exposed / developed to form a mask, and the silicon oxide film 68 is used.
Of the contact holes 68A, 68 communicating with the guide ring 64G and the p + -type diffusion layer 64B by etching
Form B. After removing the resist, titanium is formed to a thickness of 0.3 μm on the upper surface by, for example, a sputtering method and is patterned into a desired shape by a known photolithography technique to form wiring layers 66A and 66B (FIG. 18). (F)).

【0092】(7)次いで、保護膜及び赤外線吸収膜と
して、窒化シリコン膜を、例えば、CVD法によって
0.3μm形成し、これを公知のホトリソグラフィ技術
によってパターニングして、赤外線受光部60Aに対応
する領域に所望形状の窒化シリコン膜69を形成して、
図15に示す構造の熱型赤外線センサ60を得る。尚、
この第3の実施形態に係る熱型赤外線センサ60を用い
て、イメージセンサを構成する場合にも、上記した第1
の実施形態と全く同様の回路構成(図7)にて、線状若
しくは面状に、これら熱型赤外線センサ60,60…を
配列させればよい。尚、これら熱型赤外線センサ60を
用いたイメージセンサの具体的な説明は省略する。
(7) Next, a silicon nitride film is formed to a thickness of 0.3 μm as a protective film and an infrared absorbing film by, for example, a CVD method, and this is patterned by a known photolithography technique to correspond to the infrared light receiving portion 60A. A silicon nitride film 69 having a desired shape is formed in a region to be formed,
A thermal infrared sensor 60 having the structure shown in FIG. 15 is obtained. still,
Even when an image sensor is configured using the thermal infrared sensor 60 according to the third embodiment, the above-described first
The thermal infrared sensors 60, 60 ... May be arranged linearly or in a plane with the same circuit configuration (FIG. 7) as that of the above embodiment. A specific description of the image sensor using these thermal infrared sensors 60 will be omitted.

【0093】尚、この第3の実施形態でも、反射層61
をタングステンで形成した例を示したが、他の高融点の
金属、例えば、チタン、チタンとタングステンの合金等
で、反射層61を形成してもよい。
In the third embodiment as well, the reflective layer 61 is used.
Although the example in which tungsten is formed is shown, the reflection layer 61 may be formed of another high melting point metal such as titanium or an alloy of titanium and tungsten.

【0094】[0094]

【発明の効果】上記請求項1の発明によれば、多結晶シ
リコン層と当該多結晶シリコン層上の金属膜若しくは金
属シリサイド膜とによって構成されたショットキーバリ
アダイオードが、温度センサ部として用いられるため、
多結晶シリコン膜を成膜することが可能な部位に、適
宜、高感度の熱型赤外線センサを形成することができ、
熱型赤外線センサの設計の自由度が高くなる。
According to the first aspect of the present invention, the Schottky barrier diode composed of the polycrystalline silicon layer and the metal film or the metal silicide film on the polycrystalline silicon layer is used as the temperature sensor section. For,
A high-sensitivity thermal infrared sensor can be appropriately formed at a site where a polycrystalline silicon film can be formed.
The degree of freedom in designing the thermal infrared sensor increases.

【0095】又、請求項2の発明によれば、ショットキ
ーバリアダイオードが形成された多結晶シリコン膜を、
半導体基板に対して断熱構造とすることができるので、
当該熱型赤外線センサの感度を更に高めることができ
る。又、請求項3の発明によれば、熱型赤外線センサの
赤外線受光部と半導体基板との高い断熱構造が得られる
ブリッジ構造に当該ショットキーバリアダイオードが形
成されるので、熱型赤外線センサの感度を更に高めるこ
とができる。
According to the invention of claim 2, the polycrystalline silicon film having the Schottky barrier diode formed thereon is
Since it can be a heat insulating structure for the semiconductor substrate,
The sensitivity of the thermal infrared sensor can be further increased. Further, according to the invention of claim 3, since the Schottky barrier diode is formed in a bridge structure that can obtain a high heat insulation structure between the infrared light receiving portion of the thermal infrared sensor and the semiconductor substrate, the sensitivity of the thermal infrared sensor is high. Can be further increased.

【0096】又、請求項4の発明によれば、比較的熱伝
導度が低い絶縁膜で、ショットキーバリアダイオードを
構成する部位が支持されるので、当該赤外線受光部の熱
コンダクタンスが小さくなって、センサの感度が向上す
る。又、請求項5の発明によれば、ショットキーバリア
ダイオードと半導体基板とを電気的に接続する配線層を
も、当該ショットキーバリアダイオードを構成する部位
を支持する膜として利用でき、センサ感度を向上させた
熱型赤外線センサが容易に達成できる。
Further, according to the invention of claim 4, since the portion constituting the Schottky barrier diode is supported by the insulating film having relatively low thermal conductivity, the thermal conductance of the infrared light receiving portion becomes small. , The sensitivity of the sensor is improved. Further, according to the invention of claim 5, the wiring layer for electrically connecting the Schottky barrier diode and the semiconductor substrate can also be used as a film for supporting the portion constituting the Schottky barrier diode, thereby improving the sensor sensitivity. An improved thermal infrared sensor can be easily achieved.

【0097】又、請求項6の発明によれば、半導体基板
に設けられた溝によって、当該半導体基板と赤外線受光
部との高い断熱構造が得られ、センサ感度を向上させた
熱型赤外線センサが容易に達成できる。又、請求項7の
発明によれば、熱型赤外線センサの赤外線受光部と半導
体基板との断熱構造を容易に達成でき、センサ感度を向
上させた熱型赤外線センサが提供される。
According to the invention of claim 6, a thermal insulation type infrared sensor having a high heat insulation structure between the semiconductor substrate and the infrared ray receiving portion can be obtained by the groove provided in the semiconductor substrate, and the sensor sensitivity is improved. Can be easily achieved. Further, according to the invention of claim 7, a thermal infrared sensor is provided in which a thermal insulation structure between the infrared light receiving portion of the thermal infrared sensor and the semiconductor substrate can be easily achieved, and the sensor sensitivity is improved.

【0098】又、請求項8の発明によれば、赤外線受光
部を透過した赤外線を、この反射層で反射させて再び当
該赤外線受光部に入射させることができるので、センサ
感度を向上させた熱型赤外線センサが提供される。又、
請求項9の発明によれば、半導体基板上に予め形成され
る反射層が、その後行なわれる多結晶シリコン層の製造
工程で、溶融することがなく、センサ感度を向上させた
熱型赤外線センサが提供される。
Further, according to the invention of claim 8, since the infrared rays transmitted through the infrared light receiving portion can be reflected by the reflecting layer and made to enter the infrared light receiving portion again, heat with improved sensor sensitivity can be obtained. Type infrared sensor is provided. or,
According to the invention of claim 9, there is provided a thermal infrared sensor in which a reflective layer previously formed on a semiconductor substrate does not melt in a subsequent manufacturing step of a polycrystalline silicon layer and the sensor sensitivity is improved. Provided.

【0099】又、請求項10の発明によれば、高融点の
チタン、タングステン、又は、チタン若しくはタングス
テンを含有する合金の何れかの金属を用いることによっ
て、当該反射層が多結晶シリコン層の製造工程で溶融す
ることがなく、センサ感度を向上させた熱型赤外線セン
サが提供される。又、請求項11の発明によれば、赤外
線受光部を透過した赤外線と、その後、反射層表面で反
射した赤外線とが互いに打ち消し合うことがなくなるた
め、この反射した赤外線を効率よく、赤外線受光部に再
び入射させることができ、センサ感度を向上させた熱型
赤外線センサが提供される。
According to the tenth aspect of the invention, the reflective layer is made of a polycrystalline silicon layer by using any metal of high melting point titanium, tungsten, or an alloy containing titanium or tungsten. A thermal infrared sensor that does not melt during the process and has improved sensor sensitivity is provided. According to the invention of claim 11, the infrared rays transmitted through the infrared receiving section and the infrared rays reflected by the surface of the reflecting layer thereafter do not cancel each other, so that the reflected infrared rays can be efficiently and efficiently received. There is provided a thermal infrared sensor having improved sensor sensitivity.

【0100】又、請求項12の発明によれば、半導体基
板上に予め形成された犠牲層を、当該熱型赤外線センサ
の赤外線受光部を形成後に除去するだけで、ショットキ
ーバリアダイオードを温度センサ部として用いたセンサ
感度の高いブリッジ構造の熱型赤外線センサを形成する
ことができる。又、請求項13の発明によれば、半導体
基板上に溝を設け、この溝を埋めるように形成された犠
牲層を、当該熱型赤外線センサの赤外線受光部を形成後
に除去するだけで、ショットキーバリアダイオードを温
度センサ部として用いたセンサ感度の高いブリッジ構造
の熱型赤外線センサを形成することができる。
According to the twelfth aspect of the invention, the Schottky barrier diode can be used as the temperature sensor by simply removing the sacrificial layer previously formed on the semiconductor substrate after forming the infrared light receiving portion of the thermal infrared sensor. It is possible to form a thermal infrared sensor having a bridge structure with high sensor sensitivity used as the section. Further, according to the invention of claim 13, a shot is formed by forming a groove on the semiconductor substrate and removing the sacrificial layer formed so as to fill the groove after forming the infrared light receiving portion of the thermal infrared sensor. It is possible to form a thermal infrared sensor having a bridge structure with high sensor sensitivity using a key barrier diode as a temperature sensor unit.

【0101】又、請求項14の発明によれば、上記犠牲
層を容易に除去することができ、センサ感度を向上させ
た熱型赤外線センサが容易に製造できる。又、請求項1
5の発明によれば、入射赤外線に対する赤外線受光部の
温度変化が大きくなって、センサの感度が向上する。
又、請求項16の発明によれば、感度の高い熱型赤外線
センサを多数備えたイメージセンサが達成され、且つ、
その高集積化も図れる。
According to the fourteenth aspect of the present invention, the sacrificial layer can be easily removed, and a thermal infrared sensor with improved sensor sensitivity can be easily manufactured. Claim 1
According to the fifth aspect of the invention, the temperature change of the infrared ray receiving portion with respect to the incident infrared ray becomes large, and the sensitivity of the sensor is improved.
According to the invention of claim 16, an image sensor including a large number of highly sensitive thermal infrared sensors is achieved, and
High integration can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施形態の熱型赤外線センサ10を示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a thermal infrared sensor 10 according to a first embodiment.

【図2】熱型赤外線センサ10の平面図である。2 is a plan view of the thermal infrared sensor 10. FIG.

【図3】熱型赤外線センサ10の斜視図である。3 is a perspective view of the thermal infrared sensor 10. FIG.

【図4】熱型赤外線センサ10の製造工程を示す断面図
である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the thermal infrared sensor 10.

【図5】図4に示す製造工程に続いて行われる熱型赤外
線センサ10の製造工程を示す断面図である。
5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the thermal infrared sensor 10 performed after the manufacturing process shown in FIG.

【図6】第1の実施形態の変形例の熱型赤外線センサ1
0’を示す斜視図である。
FIG. 6 is a thermal infrared sensor 1 of a modified example of the first embodiment.
It is a perspective view which shows 0 '.

【図7】赤外線センサ10を用いたイメージセンサ20
のデータ読み出し回路の回路図である。
FIG. 7 is an image sensor 20 using the infrared sensor 10.
3 is a circuit diagram of the data read circuit of FIG.

【図8】イメージセンサ20の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。
FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the image sensor 20.

【図9】第2の実施形態の熱型赤外線センサ40を示す
断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a thermal infrared sensor 40 according to a second embodiment.

【図10】熱型赤外線センサ40の平面図である。10 is a plan view of a thermal infrared sensor 40. FIG.

【図11】熱型赤外線センサ40の斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a thermal infrared sensor 40.

【図12】熱型赤外線センサ40の製造工程を示す断面
図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the thermal infrared sensor 40.

【図13】図12に示す製造工程に続いて行われる熱型
赤外線センサ40の製造工程を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the thermal infrared sensor 40, which is performed subsequent to the manufacturing process shown in FIG.

【図14】第2の実施形態の変形例の熱型赤外線センサ
40’を示す斜視図である。
FIG. 14 is a perspective view showing a thermal infrared sensor 40 ′ of a modified example of the second embodiment.

【図15】第3の実施形態の熱型赤外線センサ60を示
す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a thermal infrared sensor 60 according to a third embodiment.

【図16】熱型赤外線センサ60の平面図である。16 is a plan view of a thermal infrared sensor 60. FIG.

【図17】熱型赤外線センサ60の製造工程を示す断面
図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the thermal infrared sensor 60.

【図18】図16に示す製造工程に続いて行われる熱型
赤外線センサ60の製造工程を示す断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the thermal infrared sensor 60, which is performed following the manufacturing process shown in FIG. 16;

【図19】従来の熱型赤外線センサ100を示す断面図
である。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a conventional thermal infrared sensor 100.

【図20】従来の熱型赤外線センサ100の平面図であ
る。
FIG. 20 is a plan view of a conventional thermal infrared sensor 100.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,51,71 半導体基板(シリコン基板) 5,55 犠牲層 10,40,60 熱型赤外線センサ 10A,40A,60A 赤外線受光部 10B,40B,60B 基体 10C,40C,60C 架橋部 10D 反射部 11,41,61 反射層 14,44,64 多結晶シリコン膜 20 イメージセンサ 40E 凹部 60S 断熱部 S 空隙 1, 51, 71 Semiconductor substrate (silicon substrate) 5, 55 Sacrificial layer 10, 40, 60 Thermal infrared sensor 10A, 40A, 60A Infrared light receiving part 10B, 40B, 60B Substrate 10C, 40C, 60C Crosslinking part 10D Reflecting part 11 , 41, 61 Reflective layer 14, 44, 64 Polycrystalline silicon film 20 Image sensor 40E Recessed portion 60S Thermal insulation portion S Void

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の上方に多結晶シリコン層が
形成され、 該多結晶シリコン層の表面に金属膜又は金属シリサイド
膜が形成されてショットキーバリアダイオードが構成さ
れ、 該ショットキーバリアダイオードが温度センサ部として
用いられていることを特徴とする熱型赤外線センサ。
1. A Schottky barrier diode is formed by forming a polycrystalline silicon layer above a semiconductor substrate, and forming a metal film or a metal silicide film on the surface of the polycrystalline silicon layer to form a Schottky barrier diode. A thermal infrared sensor characterized by being used as a temperature sensor unit.
【請求項2】 上記半導体基板と上記多結晶シリコン層
との間に所定幅の空隙が設けられ、 上記空隙の上方に上記ショットキーバリアダイオードが
形成されていることを特徴とする請求項1に記載の熱型
赤外線センサ。
2. A void having a predetermined width is provided between the semiconductor substrate and the polycrystalline silicon layer, and the Schottky barrier diode is formed above the void. The thermal infrared sensor described.
【請求項3】 上記多結晶シリコン層は、赤外線受光部
を構成する1又は2以上の膜によって当該空隙上で支持
されて、ブリッジ構造をなしていることを特徴とする請
求項2に記載の熱型赤外線センサ。
3. The polycrystalline silicon layer is supported on the voids by one or more films forming an infrared ray receiving portion to form a bridge structure. Thermal infrared sensor.
【請求項4】 上記1又は2以上の膜の少なくとも1つ
は絶縁膜であることを特徴とする請求項3に記載の熱型
赤外線センサ。
4. The thermal infrared sensor according to claim 3, wherein at least one of the one or more films is an insulating film.
【請求項5】 上記1又は2以上の膜の少なくとも1つ
は配線層であることを特徴とする請求項3又は請求項4
に記載の熱型赤外線センサ。
5. The method according to claim 3, wherein at least one of the one or more films is a wiring layer.
The thermal infrared sensor described in.
【請求項6】 上記赤外線受光部の下方の半導体基板に
は所定深度の凹部が形成されていることを特徴とする請
求項2から請求項5の何れかに記載の熱型赤外線セン
サ。
6. The thermal infrared sensor according to claim 2, wherein a concave portion having a predetermined depth is formed on the semiconductor substrate below the infrared light receiving portion.
【請求項7】 上記半導体基板と上記多結晶シリコン層
との間には、上記半導体基板に比べて熱伝導度の低い所
定幅の層間膜が設けられ、 該層間膜の上方に上記ショットキーバリアダイオードが
形成されていることを特徴とする請求項1に記載の熱型
赤外線センサ。
7. An interlayer film having a predetermined width and having a lower thermal conductivity than that of the semiconductor substrate is provided between the semiconductor substrate and the polycrystalline silicon layer, and the Schottky barrier is provided above the interlayer film. The thermal infrared sensor according to claim 1, wherein a diode is formed.
【請求項8】 上記ショットキーバリアダイオードの下
方に位置する半導体基板の所定領域には、赤外線を反射
する反射層が形成されていることを特徴とする請求項1
から請求項7の何れかに記載の熱型赤外線センサ。
8. A reflection layer for reflecting infrared rays is formed in a predetermined region of the semiconductor substrate located below the Schottky barrier diode.
9. The thermal infrared sensor according to claim 7.
【請求項9】 上記反射層は、上記多結晶シリコン層の
形成工程で必要な温度より高い融点を有する金属にて形
成されていることを特徴とする請求項8に記載の熱型赤
外線センサ。
9. The thermal infrared sensor according to claim 8, wherein the reflective layer is formed of a metal having a melting point higher than a temperature required in the step of forming the polycrystalline silicon layer.
【請求項10】 上記反射層は、チタン、タングステ
ン、又は、チタン及びタングステンを含有する合金の何
れかの金属からなることを特徴とする請求項8又は請求
項9に記載の熱型赤外線センサ。
10. The thermal infrared sensor according to claim 8, wherein the reflective layer is made of any one of titanium, tungsten, and an alloy containing titanium and tungsten.
【請求項11】 上記赤外線受光部は、上記ショットキ
ーバリアダイオードの直下の当該赤外線受光部の下面か
ら上記反射層の表面までの高さが、当該赤外線の波長の
4分のn倍(但しnは奇数)となるように形成されてい
ることを特徴とする請求項8から請求項10の何れかに
記載の熱型赤外線センサ。
11. The infrared ray receiving section has a height from a lower surface of the infrared ray receiving section directly below the Schottky barrier diode to a surface of the reflective layer, which is n / 4 times the wavelength of the infrared ray (where n is a wavelength of the infrared ray). Is an odd number), and the thermal infrared sensor according to any one of claims 8 to 10.
【請求項12】 半導体基板上に犠牲層を形成し、 その上方に直接、若しくは1又は2以上の膜を介して、
多結晶シリコン層を形成し、 該多結晶シリコン層上に金属膜を成膜してショットキー
ダイオードを形成し、 その後、上記犠牲層を除去して、上記ブリッジ構造を形
成することを特徴とする請求項3から請求項5又は請求
項8から請求項11の何れかに記載の熱型赤外線センサ
の製造方法。
12. A sacrificial layer is formed on a semiconductor substrate, and a sacrificial layer is formed directly above the sacrificial layer or via one or more films,
A polycrystalline silicon layer is formed, a metal film is formed on the polycrystalline silicon layer to form a Schottky diode, and then the sacrificial layer is removed to form the bridge structure. The method for manufacturing a thermal infrared sensor according to any one of claims 3 to 5 or claim 8 to 11.
【請求項13】 半導体基板上に所定深度の凹部を形成
し、 該凹部に犠牲層を充填し、 その上方に直接、若しくは1又は2以上の膜を介して、
多結晶シリコン層を形成し、 該多結晶シリコン層上に金属膜を成膜してショットキー
ダイオードを形成し、 その後、上記犠牲層を除去して、上記ブリッジ構造を形
成することを特徴とする請求項6又は請求項8から請求
項11の何れかに記載の熱型赤外線センサの製造方法。
13. A concave portion having a predetermined depth is formed on a semiconductor substrate, the concave portion is filled with a sacrifice layer, and the concave portion is directly provided thereabove or through one or more films.
A polycrystalline silicon layer is formed, a metal film is formed on the polycrystalline silicon layer to form a Schottky diode, and then the sacrificial layer is removed to form the bridge structure. The method for manufacturing the thermal infrared sensor according to claim 6, or claim 8.
【請求項14】 上記犠牲層の除去は、ウェットエッチ
ングによって行われることを特徴とする請求項12又は
請求項13に記載の熱型赤外線センサの製造方法。
14. The method for manufacturing a thermal infrared sensor according to claim 12, wherein the sacrifice layer is removed by wet etching.
【請求項15】 上記赤外線受光部を構成する上記1又
は2以上の膜の1つは赤外線吸収膜であることを特徴と
する請求項3から請求項6又は請求項8から請求項14
の何れかに記載の熱型赤外線センサ。
15. The infrared absorbing film as one of the one or more films forming the infrared receiving section, as claimed in any one of claims 3 to 6 or 8 to 14.
The thermal infrared sensor according to any one of the above.
【請求項16】 請求項1から請求項11及び請求項1
5の何れかに記載の熱型赤外線センサが複数個、線状若
しくは面状に整列されていることを特徴とする熱型赤外
線センサを用いたイメージセンサ。
16. Claims 1 to 11 and claim 1.
5. An image sensor using a thermal infrared sensor, characterized in that a plurality of thermal infrared sensors according to any one of 5 are arranged linearly or in a plane.
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