JPH10111178A - Thermal infrared ray sensor and image sensor using it - Google Patents

Thermal infrared ray sensor and image sensor using it

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JPH10111178A
JPH10111178A JP8267321A JP26732196A JPH10111178A JP H10111178 A JPH10111178 A JP H10111178A JP 8267321 A JP8267321 A JP 8267321A JP 26732196 A JP26732196 A JP 26732196A JP H10111178 A JPH10111178 A JP H10111178A
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JP
Japan
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film
infrared
thermal infrared
infrared sensor
sensor
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Application number
JP8267321A
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Japanese (ja)
Inventor
Tei Narui
禎 成井
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH10111178A publication Critical patent/JPH10111178A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To raise sensitivity of a sensor and flatten its structure, relating to a thermal infrared ray sensor of micro-bridge structure. SOLUTION: Relating to a thermal infrared ray sensor 10 of a bridge structure where an infrared ray detecting part 10A is supported on a semiconductor substrate 1, an aluminum film (reflection film) is formed below a platinum silicide film 16 (infrared ray absorbing film) through a polycrystal silicon film 14 of a specified film thickness, with the infrared ray absorbing film separated from the reflection film with a specified interval (d). The specified interval (d) is decided according to the following equation: d=(2N-1)×λ/(4n) (n is refraction factor of film formed between infrared ray absorbing film and reflection film, λ is infrared ray wavelength to be detected, N is positive integer).

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、特にマイクロブリッジ構造の熱型赤外線センサ
に関する。
The present invention relates to a thermal infrared sensor, and more particularly to a thermal infrared sensor having a microbridge structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】観測対象物から放射された赤外線を、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赤外線センサが公知である。この
ような赤外線センサは、赤外線のエネルギーを受けたと
きに励起された電子が所定のエネルギーバンドを超える
という特性を利用した量子型赤外線センサと、赤外線の
照射により生じる素子の温度変化を利用した熱型赤外線
センサの2つに分類される。
2. Description of the Related Art An infrared ray radiated from an object to be observed is 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. An infrared sensor for detecting the height is known. Such an infrared sensor has a quantum infrared sensor that utilizes the characteristic that electrons excited when receiving infrared energy exceed a predetermined energy band, and a thermal infrared sensor that utilizes a temperature change of an element caused by infrared irradiation. Type infrared sensors.

【0003】このうち量子型赤外線センサは、熱による
電子の励起が無視できる程度までセンサ部を構成する素
子を冷却するために冷却手段を具えなければならず、特
に多数の量子型赤外線センサを用いたイメージセンサ等
は装置全体が大きくなり、且つ高価になる。これに対し
て、熱型赤外線センサは、上記のような冷却手段が不要
で小型化に適し廉価にできるという利点がある。しか
し、この熱型赤外線センサには、一方で、赤外線を検知
する感度が量子型赤外線センサに比べて低いという欠点
もある。
[0003] Of these, the quantum infrared sensor must be provided with cooling means for cooling the elements constituting the sensor section to such a degree that the excitation of electrons by heat can be neglected. In particular, many quantum infrared sensors are used. Such an image sensor or the like requires a large apparatus as a whole and is expensive. On the other hand, the thermal infrared sensor has an advantage that it does not require the above-described cooling means, is suitable for miniaturization, and can be inexpensive. However, on the other hand, this thermal infrared sensor has a disadvantage that the sensitivity of detecting infrared rays is lower than that of the quantum infrared sensor.

【0004】このような熱型赤外線センサの欠点を補う
べく、従来より、図10に示すようなマイクロブリッジ
構造の熱型赤外線センサ100が提案されている。マイ
クロブリッジ構造の熱型赤外線センサ100は、入射赤
外線の強さに応じて赤外線受光部100Aの物性値(例
えば、抵抗値)が応答よく変化する程センサ感度が高く
なることに鑑み、赤外線受光部100Aと基体100B
(酸化シリコン膜101Aで覆われた半導体基板10
1)との間の熱コンダクタンスを小さくするために、脚
部100Cによって空洞Sを設けるようにしたものであ
る。
In order to compensate for such a disadvantage of the thermal infrared sensor, a thermal infrared sensor 100 having a microbridge structure as shown in FIG. 10 has been conventionally proposed. In view of the fact that the sensor sensitivity increases as the physical property value (for example, the resistance value) of the infrared light receiving unit 100A changes responsively according to the intensity of the incident infrared light, the thermal infrared sensor 100 having the microbridge structure takes the infrared light receiving unit 100A and base 100B
(Semiconductor substrate 10 covered with silicon oxide film 101A)
In order to reduce the thermal conductance between (1) and (1), the cavity S is provided by the leg 100C.

【0005】又、マイクロブリッジ構造の熱型赤外線セ
ンサ100において、センサ感度を更に向上させるべ
く、赤外線受光部100Aの直下の基体100B上に反
射膜100Dを設け、赤外線受光部100Aを透過した
赤外線を再び該赤外線受光部100Aにて効率よく吸収
させてセンサ感度を高めるようにしたものが、例えば、
特表平7−509057号公報等によって公知となって
いる。
In the thermal infrared sensor 100 having a microbridge structure, a reflection film 100D is provided on a base 100B immediately below the infrared light receiving portion 100A so as to further improve the sensor sensitivity. Again, the infrared light receiving unit 100A efficiently absorbs the light to increase the sensor sensitivity.
It is publicly known from Japanese Patent Publication No. 7-509057.

【0006】このようなマイクロブリッジ構造の熱型赤
外線センサ100にあっては、赤外線受光部100A内
の赤外線吸収膜106(図10)と反射膜100Dの間
隔dが、以下に示す関係式(1)に示す条件を満たすよ
うに空洞Sの高さが決定されていた。 d=(2N−1)×λ/4 …(1) (ここで、λは検知される赤外線の中心波長、Nは正の
整数) この関係式(1)を満たすことによって、赤外線受光部
100Aを透過して反射膜100Dまで至った赤外線が
該反射膜100Dで反射した後、当該赤外線吸収膜10
6に効率良く吸収されるので、センサ感度が向上する
(オプティカル・キャビティによる効果)。
In the thermal infrared sensor 100 having such a microbridge structure, the distance d between the infrared absorbing film 106 (FIG. 10) and the reflecting film 100D in the infrared light receiving portion 100A is determined by the following relational expression (1). ), The height of the cavity S is determined so as to satisfy the condition shown in FIG. d = (2N−1) × λ / 4 (1) (where, λ is the center wavelength of the infrared ray to be detected, and N is a positive integer) By satisfying the relational expression (1), the infrared ray receiving unit 100A After the infrared rays that have passed through and reached the reflection film 100D are reflected by the reflection film 100D, the infrared absorption film 10D
6, the sensor sensitivity is improved (the effect of the optical cavity).

【0007】尚、図中、107A,107Bはボロメー
タの抵抗体としての多結晶シリコン膜104の温度変化
を電気的に検知するための配線である。又、図中、10
2、108は、熱型赤外線センサ100の保護膜として
機能する窒化シリコン膜である。
In FIG. 1, reference numerals 107A and 107B denote wirings for electrically detecting a temperature change of the polycrystalline silicon film 104 as a resistor of the bolometer. In the figure, 10
Reference numerals 2 and 108 are silicon nitride films functioning as protective films of the thermal infrared sensor 100.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記反
射膜100Dが設けられた熱型赤外線センサ100に
は、依然、以下のような不具合があった。
However, the thermal infrared sensor 100 provided with the reflection film 100D still has the following disadvantages.

【0009】即ち、反射膜100Dが設けられた熱型赤
外線センサ100においては、上記のように赤外線受光
部100Aの下面と、反射膜100Dの上面との間を、
所定間隔dだけ離さなければならないが、仮に、熱型赤
外線センサ100が検知する赤外線の波長λが、8μm
〜13μmとすると、上記所定間隔dは、その中心波長
λ1が10μmであるから、約2.5μmとなる。
That is, in the thermal infrared sensor 100 provided with the reflection film 100D, the space between the lower surface of the infrared light receiving portion 100A and the upper surface of the reflection film 100D is set as described above.
Although it must be separated by a predetermined distance d, if the infrared wavelength λ detected by the thermal infrared sensor 100 is 8 μm
Assuming that the center wavelength λ 1 is 10 μm, the predetermined interval d is about 2.5 μm.

【0010】このように赤外線受光部100Aを、反射
膜100Dの上面から2.5μm程度隔てて形成する場
合には、脚部100Cを強固にしなければならない。け
だし、近年の微細化が進んだ半導体製造技術分野におい
て、2.5μmの高さは、他の素子の高さと比較して非
常に高いからである。しかし、脚部100Cが太いと、
赤外線受光部100Aと基体100Bとの間の熱コンダ
クタンスが大きくなって、熱型赤外線センサ100のセ
ンサ感度が低下する。
When the infrared light receiving portion 100A is formed at a distance of about 2.5 μm from the upper surface of the reflection film 100D, the leg portion 100C must be strengthened. However, in the field of semiconductor manufacturing technology in which miniaturization has advanced in recent years, the height of 2.5 μm is much higher than the height of other elements. However, if the leg 100C is thick,
The thermal conductance between the infrared receiving section 100A and the base 100B increases, and the sensor sensitivity of the thermal infrared sensor 100 decreases.

【0011】センサ感度を高めるために、脚部100C
を細く形成すると、上記した所定間隔dを常に正確に保
持することができなくなって、オプティカル・キャビテ
ィによる効果が得られなくなる。特に、この熱型赤外線
センサ100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する場合には、個々の熱型赤外
線センサ100,100…間で上記所定間隔dにバラツ
キが生じて、個々のセンサ感度にバラツキが生じ、精細
に画像を認識することができなくなる。
To increase the sensitivity of the sensor, the leg 100C
Is smaller, the above-mentioned predetermined distance d cannot always be maintained accurately, and the effect of the optical cavity cannot be obtained. In particular, when an image sensor is configured by arranging a plurality of thermal infrared sensors 100 in a linear or planar manner, the predetermined interval d varies among the individual thermal infrared sensors 100. As a result, the sensitivities of the individual sensors fluctuate, and it becomes impossible to accurately recognize an image.

【0012】又、上記所定間隔dを大きくすると、熱型
赤外線センサ100の基体100Bと赤外線受光部10
0Aとの段差も大きくなり、熱型赤外線センサ100の
製造工程の露光処理時にフォーカスずれが生じて、微細
なホトリソグラフィが行えないという不具合もあった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、反射膜
が形成されたマイクロブリッジ構造の熱型赤外線センサ
において、センサ感度を高めつつ、構造の平坦化を図
り、個々の熱型赤外線センサの感度にバラツキが生じな
いようにし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。
When the predetermined distance d is increased, the base 100B of the thermal infrared sensor 100 and the infrared light receiving portion 10
There is also a problem that a step difference from 0A becomes large, a focus shift occurs during an exposure process in a manufacturing process of the thermal infrared sensor 100, and fine photolithography cannot be performed.
The present invention has been made in view of such circumstances, and in a thermal infrared sensor having a microbridge structure in which a reflective film is formed, while increasing the sensor sensitivity, the structure is flattened, and the thermal infrared sensor of each thermal infrared sensor is formed. An object of the present invention is to provide a thermal infrared sensor in which sensitivity does not vary and an image sensor in which the thermal infrared sensor is highly integrated.

【0013】[0013]

【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に記載の発明は、半導体基体上に、少なく
とも赤外線吸収膜を有する赤外線受光部が脚部によって
支持されたブリッジ構造の熱型赤外線センサにおいて、
前記赤外線吸収膜の下方に、所定膜厚の1又は2以上の
膜を介して反射膜を形成して、前記赤外線吸収膜と該反
射膜とを所定間隔隔てたものである。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a heat sink having a bridge structure in which at least an infrared ray receiving section having an infrared ray absorbing film is supported by legs on a semiconductor substrate. Type infrared sensor,
A reflection film is formed below the infrared absorption film via one or more films having a predetermined thickness, and the infrared absorption film and the reflection film are separated by a predetermined distance.

【0014】又、請求項2に記載の発明は、前記所定間
隔を、 d=(2N−1)×λ/(4n) (dは所定間隔、nは赤外線吸収膜と反射膜との間に形
成された膜の屈折率、λは検知される赤外線の波長、N
は正の整数)なる条件を満たすように決定したものであ
る。
Further, in the invention according to claim 2, the predetermined interval is defined as: d = (2N-1) × λ / (4n) (d is a predetermined interval, and n is a distance between the infrared absorbing film and the reflecting film. The refractive index of the formed film, λ is the wavelength of the infrared light to be detected, N
Is a positive integer).

【0015】又、請求項3に記載の発明は、前記赤外線
受光部に、ダイオードを形成したものである。又、請求
項4に記載の発明は、前記赤外線吸収膜を金属膜にて形
成し、該金属膜と前記反射膜との間に、多結晶シリコン
膜又はアモルファスシリコン膜を形成して、前記金属膜
と前記多結晶シリコン膜又はアモルファスシリコン膜と
の接合面にショットキーバリアダイオードを構成したも
のである。
Further, in the invention according to a third aspect, a diode is formed in the infrared receiving section. Further, the invention according to claim 4 is characterized in that the infrared absorbing film is formed of a metal film, and a polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film is formed between the metal film and the reflection film, thereby forming the metal film. A Schottky barrier diode is formed on a bonding surface between a film and the polycrystalline silicon film or the amorphous silicon film.

【0016】又、請求項5に記載の発明は、前記金属膜
をシリサイド膜としたものである。又、請求項6に記載
の発明は、前記反射膜を、赤外線受光部の温度変化に応
じた物性の変化を電気的に読み出すための電極として用
いたものである。又、請求項7に記載の発明は、前記赤
外線吸収膜と前記反射膜との間に、ボロメータの抵抗体
となる多結晶シリコン膜又はアモルファスシリコン膜を
形成したものである。
In the invention according to claim 5, the metal film is a silicide film. According to a sixth aspect of the present invention, the reflective film is used as an electrode for electrically reading out a change in physical properties according to a change in temperature of the infrared light receiving section. According to a seventh aspect of the present invention, a polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film serving as a resistor of a bolometer is formed between the infrared absorption film and the reflection film.

【0017】又、請求項8に記載の発明は、前記赤外線
吸収膜及び前記反射膜を、前記赤外線受光部の温度変化
に応じた物性の変化を電気的に読み出すための電極とし
て用いたものである。又、請求項9に記載の発明は、前
記赤外線受光部を、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、
酸化窒化シリコン膜の少なくとも1つで覆うようにした
ものである。
The invention according to claim 8 uses the infrared absorption film and the reflection film as electrodes for electrically reading out a change in physical properties according to a temperature change of the infrared light receiving section. is there. Further, the invention according to claim 9 is characterized in that the infrared light receiving section is formed of a silicon oxide film, a silicon nitride film,
This is covered with at least one of the silicon oxynitride films.

【0018】又、請求項10に記載の発明は、請求項1
から請求項9の何れかに記載の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。
The invention according to claim 10 is the first invention.
An image sensor is constituted by arranging a plurality of thermal infrared sensors according to any one of claims to 9 in a linear or planar manner.

【0019】(作用)上記請求項1の発明によれば、反
射膜と赤外線吸収膜との間に1又は2以上の膜が設けら
れているので、該反射膜が、赤外線受光部に一体的に形
成され、反射膜と赤外線吸収膜との間を一定に保つこと
が容易になり、オプティカル・キャビティを達成し易く
なる。このときマイクロブリッジ構造の空洞は、熱コン
ダクタンスを小さくするための必要最小の大きさにすれ
ばよい。
(Function) According to the first aspect of the present invention, since one or more films are provided between the reflection film and the infrared absorption film, the reflection film is integrated with the infrared light receiving portion. It is easy to keep the distance between the reflection film and the infrared absorption film constant, and it is easy to achieve an optical cavity. At this time, the cavity of the microbridge structure may have a minimum size necessary for reducing the thermal conductance.

【0020】又、請求項2の発明によれば、赤外線吸収
膜と反射膜との間に形成される膜の屈折率を大きくする
ことで、上記所定間隔を小さくできるので、オプティカ
ル・キャビティを達成する際に、赤外線受光部の膜厚を
小さくすることができる。このように赤外線受光部が薄
くなって小さくなれば、脚部を細くして、当該赤外線受
光部の熱コンダクタンスを小さくし、もって、センサ感
度を向上できる。
According to the second aspect of the present invention, the predetermined distance can be reduced by increasing the refractive index of the film formed between the infrared absorbing film and the reflecting film, thereby achieving an optical cavity. In doing so, it is possible to reduce the thickness of the infrared light receiving section. As described above, when the infrared light receiving portion is thin and small, the legs can be made thinner, the thermal conductance of the infrared light receiving portion can be reduced, and the sensor sensitivity can be improved.

【0021】又、請求項3の発明によれば、赤外線受光
部にダイオードが形成された熱型赤外線センサにおい
て、オプティカル・キャビティによりセンサ感度を容易
に向上できる。又、請求項4の発明によれば、ショット
キーバリアダイオードを構成する多結晶シリコン膜又は
アモルファスシリコン膜の膜厚を調整して、上記所定間
隔を所望の値に自在に設定できる。
According to the third aspect of the present invention, in a thermal infrared sensor in which a diode is formed in an infrared light receiving section, sensor sensitivity can be easily improved by an optical cavity. According to the invention of claim 4, the predetermined interval can be freely set to a desired value by adjusting the thickness of the polycrystalline silicon film or the amorphous silicon film constituting the Schottky barrier diode.

【0022】又、請求項5の発明によれば、赤外線受光
部の温度変化に応じた物性の変化を、当該シリサイド膜
を用いたショットキーバリアダイオードにて精度よく検
知できる。又、請求項6の発明によれば、当該赤外線受
光部の温度変化に応じた物性の変化を表す電気信号を精
度よく出力できる。
According to the fifth aspect of the present invention, a change in physical properties according to a temperature change of the infrared light receiving section can be detected with high accuracy by the Schottky barrier diode using the silicide film. Also, according to the invention of claim 6, it is possible to output an electric signal representing a change in physical properties according to a temperature change of the infrared light receiving section with high accuracy.

【0023】又、請求項7の発明によれば、当該赤外線
受光部の温度変化に応じて抵抗値が変化する多結晶シリ
コン膜を、オプティカル・キャビティを達成するための
膜厚を決定する膜としても用いることができ、簡易に、
精度の高い熱型赤外線センサを提供できる。又、請求項
8の発明によれば、当該赤外線受光部の温度変化に応じ
た物性の変化を表す電気信号を精度よく出力することが
できる。
According to the seventh aspect of the present invention, the polycrystalline silicon film whose resistance value changes according to the temperature change of the infrared light receiving portion is used as a film for determining a film thickness for achieving an optical cavity. Can also be used,
A highly accurate thermal infrared sensor can be provided. Further, according to the invention of claim 8, it is possible to output an electric signal representing a change in physical properties according to a temperature change of the infrared light receiving section with high accuracy.

【0024】又、請求項9の発明によれば、赤外線受光
部の強度を向上させてその耐久性を向上できる。又、マ
イクロブリッジ構造の空洞を形成するときのエッチング
の選択比を適宜決定できる。又、請求項10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 ninth aspect of the present invention, the strength of the infrared ray receiving section can be improved, and the durability thereof can be improved. In addition, the etching selectivity when forming the cavity of the microbridge structure can be appropriately determined. Further, according to the tenth aspect of the present invention, an image sensor having a large number of highly sensitive thermal infrared sensors is achieved.

【0025】[0025]

【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6及び請求項9及び請求項
10に対応する。
(First Embodiment) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The first embodiment corresponds to claims 1 to 6, claim 9, and claim 10.

【0026】先ず、熱型赤外線センサ10の構造につい
て図1を参照して説明する。尚、図1は、マイクロブリ
ッジ構造の熱型赤外線センサ10の構造を模式的に示し
た断面図である。熱型赤外線センサ10は、図1に示す
ように、赤外線受光部10Aが、基体10B上で脚部1
0Cによって支持されたブリッジ構造となっている。
First, the structure of the thermal infrared sensor 10 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a thermal infrared sensor 10 having a microbridge structure. As shown in FIG. 1, the thermal infrared sensor 10 includes an infrared receiver 10 </ b> A on a base 10 </ b> B and a leg 1.
It has a bridge structure supported by OC.

【0027】そして、赤外線受光部10Aには、赤外線
受光部10Aの物性の変化を検知するためのショットキ
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SBDは、赤外線受光部10Aに
入射した赤外線の強さに応じて該赤外線受光部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ものである。而して、このS
BDの逆方向飽和電流の値を検出することにより入射し
た赤外線の強さを求めることができる。
Further, a Schottky barrier diode (hereinafter abbreviated as "SBD") for detecting a change in physical properties of the infrared light receiving portion 10A is formed in the infrared light receiving portion 10A. The SBD changes the value of the reverse saturation current according to the temperature change 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. . Thus, this S
The intensity of the incident infrared ray can be obtained by detecting the value of the reverse saturation current of the BD.

【0028】具体的には、熱型赤外線センサ10は、以
下のように構成されている。シリコン基板1には、当該
熱型赤外線センサ10の出力信号を外部に伝達するため
の読出回路(図示省略)が形成され、この読出回路の表
面を覆うように酸化シリコン膜2が形成されている。こ
の酸化シリコン膜2が形成されたシリコン基板1の上面
には、酸化シリコン膜12がブリッジ状に形成され、そ
の中央部の上面に、反射膜として機能するアルミ膜13
が形成されている。
Specifically, the thermal infrared sensor 10 is configured as follows. A read circuit (not shown) for transmitting an output signal of the thermal infrared sensor 10 to the outside is formed on the silicon substrate 1, and a silicon oxide film 2 is formed so as to cover the surface of the read circuit. . A silicon oxide film 12 is formed in a bridge shape on the upper surface of the silicon substrate 1 on which the silicon oxide film 2 is formed, and an aluminum film 13 functioning as a reflection film is formed on the upper surface of the central portion.
Are formed.

【0029】アルミ膜13の上面には、該アルミ膜13
と略同一の平面形状の多結晶シリコン膜14が、所定の
膜厚dで形成されている。この多結晶シリコン膜14の
上面の略中央には、プラチナシリサイド膜16が形成さ
れている。このプラチナシリサイド膜16は、その膜厚
が1nm〜10nm程度に形成されている。
On the upper surface of the aluminum film 13, the aluminum film 13
A polycrystalline silicon film 14 having substantially the same planar shape as that described above is formed with a predetermined thickness d. Platinum silicide film 16 is formed substantially at the center of the upper surface of polycrystalline silicon film 14. The platinum silicide film 16 has a thickness of about 1 nm to 10 nm.

【0030】又、多結晶シリコン膜14には、プラチナ
シリサイド膜16との接合面を囲むように、p形の不純
物が導入されたガードリング14G及びこれと一体的に
形成されたp形拡散層14Aが設けられている。又、上
記ガードリング14Gの外側の領域にはn形拡散層14
Bが設けられている。このn形拡散層14Bは、多結晶
シリコン膜14の下側に形成されたアルミ膜13に接す
る深さに形成されている。
In the polycrystalline silicon film 14, a guard ring 14G into which a p-type impurity is introduced and a p-type diffusion layer formed integrally therewith so as to surround a junction surface with the platinum silicide film 16. 14A is provided. Further, an n-type diffusion layer 14 is formed in a region outside the guard ring 14G.
B is provided. The n-type diffusion layer 14B is formed at a depth in contact with the aluminum film 13 formed below the polycrystalline silicon film 14.

【0031】上記多結晶シリコン膜14の表面には酸化
シリコン膜15が形成され、該酸化シリコン膜15に設
けられたコンタクトホールを介して、チタン膜17A,
17Bが上記p形拡散層14A、n形拡散層14Bに電
気的に接続されている。このときチタン膜17Bは、該
n形拡散層14Bを介して更にアルミ膜13にも電気的
に接続される。
A silicon oxide film 15 is formed on the surface of the polycrystalline silicon film 14, and the titanium films 17A and 17A are formed through contact holes formed in the silicon oxide film 15.
17B is electrically connected to the p-type diffusion layer 14A and the n-type diffusion layer 14B. At this time, the titanium film 17B is further electrically connected to the aluminum film 13 via the n-type diffusion layer 14B.

【0032】他方で、チタン膜17A,17Bは、シリ
コン基板1側に形成された読出回路(図示省略)に、各
々電気的に接続されて、赤外線受光部10Aの温度変化
に応じて変化するSBDの逆方向飽和電流を、シリコン
基板1上の読出回路(図示省略)に送るようになってい
る。上記したアルミ膜13は、n形拡散層14Bを介し
てチタン膜17Aに電気的に接続されて、SBDの逆方
向飽和電流を出力するための電極としても使用されてい
る。このようにアルミ膜13を当該電極として用いた場
合、SBDの逆方向飽和電流の変化を精度よく検知でき
る。
On the other hand, the titanium films 17A and 17B are electrically connected to a readout circuit (not shown) formed on the silicon substrate 1 side, and the SBD changes according to a temperature change of the infrared light receiving portion 10A. Is sent to a readout circuit (not shown) on the silicon substrate 1. The above-described aluminum film 13 is electrically connected to the titanium film 17A via the n-type diffusion layer 14B, and is also used as an electrode for outputting a reverse saturation current of the SBD. As described above, when the aluminum film 13 is used as the electrode, a change in the reverse saturation current of the SBD can be accurately detected.

【0033】又、多結晶シリコン膜14、プラチナシリ
サイド膜16、アルミ膜13は、保護膜としての酸化シ
リコン膜12,18によって覆われている。このように
構成された熱型赤外線センサ10では、多結晶シリコン
膜14とプラチナシリサイド膜16との間で構成される
SBDが、上記のように赤外線受光部10Aの温度変化
に伴ってその逆方向飽和電流が変化するようになってお
り、この逆方向飽和電流を検知して、赤外線の強さが検
知される。
The polycrystalline silicon film 14, platinum silicide film 16, and aluminum film 13 are covered with silicon oxide films 12, 18 as protective films. In the thermal infrared sensor 10 configured as described above, the SBD formed between the polycrystalline silicon film 14 and the platinum silicide film 16 moves in the opposite direction with the temperature change of the infrared light receiving unit 10A as described above. The saturation current changes, and the intensity of the infrared ray is detected by detecting the reverse saturation current.

【0034】ところで、SBDを構成するプラチナシリ
サイド膜16は、他方で赤外線受光部10Aにおける赤
外線吸収膜としても用いられている。このプラチナシリ
サイド膜16は、上記したように、その膜厚が1nm〜
10nm(10Å〜100Å)程度に形成されるが、こ
のような膜厚にするのは、これ以上の膜厚になると、赤
外線受光部10Aに入射した赤外線が反射してしまうか
らである。尚、プラチナシリサイド膜16を上記のよう
に薄くした場合、反対に、赤外線が当該プラチナシリサ
イド膜16を透過することがあるが、アルミ膜13が赤
外線を反射させて再びプラチナシリサイド膜16に至ら
せるため、赤外線の吸収率が低下することがない。
On the other hand, the platinum silicide film 16 constituting the SBD is also used as an infrared absorbing film in the infrared receiving section 10A. As described above, the platinum silicide film 16 has a thickness of 1 nm to
The film is formed to have a thickness of about 10 nm (10 ° to 100 °). The reason why the film thickness is set to such a value is that if the film thickness is more than that, the infrared light incident on the infrared light receiving unit 10A is reflected. In contrast, when the platinum silicide film 16 is thinned as described above, on the contrary, infrared rays may be transmitted through the platinum silicide film 16. However, the aluminum film 13 reflects the infrared rays to reach the platinum silicide film 16 again. Therefore, the absorptivity of infrared rays does not decrease.

【0035】ところで、本実施形態の熱型赤外線センサ
10では、上記アルミ膜13と上記プラチナシリサイド
膜16との間隔dは、これらの間に形成された多結晶シ
リコン膜14の膜厚となる。而して、この多結晶シリコ
ン膜14の膜厚dは、赤外線吸収膜として設けられたプ
ラチナシリサイド膜16を透過した赤外線が、アルミ膜
13にて反射したときに、この反射した赤外線と、プラ
チナシリサイド膜16に入射してきた赤外線との間で、
オプティカル・キャビティによる効果が得られるよう
に、以下の関係式(2)に基づいて決定されている。
In the thermal infrared sensor 10 of the present embodiment, the distance d between the aluminum film 13 and the platinum silicide film 16 is the thickness of the polycrystalline silicon film 14 formed between them. The thickness d of the polycrystalline silicon film 14 is such that when the infrared light transmitted through the platinum silicide film 16 provided as the infrared absorbing film is reflected by the aluminum film 13, the reflected infrared light and the platinum Between the infrared light incident on the silicide film 16,
In order to obtain the effect of the optical cavity, it is determined based on the following relational expression (2).

【0036】 d=(2N−1)×λ/(4n) …(2) ここで、nは赤外線吸収膜(主にプラチナシリサイド膜
16)と反射膜(アルミ膜13)との間に形成された膜
(この場合は多結晶シリコン膜14)の屈折率、Nは正
の整数、λは検知する赤外線の波長域の中心波長であ
る。因みに、熱型赤外線センサ10が検知する赤外線の
波長域が8μm〜13μmのとき中心波長λは10μm
であるから、上記のようにプラチナシリサイド膜16と
アルミ膜13との間に多結晶シリコン膜14のみを形成
した場合(多結晶シリコンの屈折率nは、略“3.
4”)、“N”を“1”とすると“d1(=d)”の値
は、約0.7μmとなる。
D = (2N−1) × λ / (4n) (2) where n is formed between the infrared absorbing film (mainly the platinum silicide film 16) and the reflecting film (aluminum film 13). The refractive index of the film (in this case, the polycrystalline silicon film 14), N is a positive integer, and λ is the center wavelength of the wavelength range of the infrared light to be detected. By the way, when the wavelength range of infrared rays detected by the thermal infrared sensor 10 is 8 μm to 13 μm, the center wavelength λ is 10 μm.
Therefore, when only the polycrystalline silicon film 14 is formed between the platinum silicide film 16 and the aluminum film 13 as described above (the refractive index n of the polycrystalline silicon is substantially “3.
4 ”) and“ N ”are“ 1 ”, the value of“ d 1 (= d) ”is about 0.7 μm.

【0037】図2は、上記した条件での多結晶シリコン
膜14の厚さと、赤外線吸収率の関係を示すグラフであ
る。このグラフに示すように、検知する赤外線の波長域
が8μm〜13μmのときに、多結晶シリコン膜14の
膜厚dを0.7μmにしたときに、赤外線吸収率が約
0.63となって、最も効率よく赤外線が吸収されるこ
とが実験によって確認された。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the thickness of the polycrystalline silicon film 14 and the infrared absorption under the above conditions. As shown in this graph, when the wavelength range of the infrared light to be detected is 8 μm to 13 μm, and when the thickness d of the polycrystalline silicon film 14 is 0.7 μm, the infrared absorption becomes about 0.63. It was confirmed by experiments that infrared rays were most efficiently absorbed.

【0038】尚、上記関係式(2)に示すように、オプ
ティカル・キャビティを達成するための所望の膜厚d
は、赤外線吸収膜(プラチナシリサイド膜16)と反射
膜(アルミ膜13)との間に形成された膜の屈折率
“n”が大きければ大きいほど、その値を小さくするこ
とができる。尚、赤外線吸収膜(ここではプラチナシリ
サイド膜16)と反射膜(アルミ膜13)との間に複数
の膜が形成されている場合には、各々の膜厚を加算した
値が、上記関係式(2)を満足していればよい。
As shown in the above relational expression (2), a desired film thickness d for achieving an optical cavity is obtained.
Can be made smaller as the refractive index "n" of the film formed between the infrared absorbing film (platinum silicide film 16) and the reflecting film (aluminum film 13) becomes larger. When a plurality of films are formed between the infrared absorbing film (here, the platinum silicide film 16) and the reflecting film (the aluminum film 13), the value obtained by adding the respective film thicknesses is expressed by the above relational expression. It is only necessary to satisfy (2).

【0039】このように赤外線受光部10Aを透過した
赤外線を、アルミ膜(反射膜)13が反射させて、赤外
線受光部10Aのプラチナシリサイド膜16(赤外線吸
収膜)に吸収させるようにしたので、赤外線受光部10
Aの下面とシリコン基板1(基体)との間に設けられる
空洞Sの高さh1は、赤外線受光部10Aとシリコン基
板1との間の熱コンダクタンスを小さくする必要最小限
の高さで十分となるため、従来のブリッジ構造の熱型赤
外線センサ(例えば、図10の熱型赤外線センサ10
0)の空洞Sの高さより低くできる。
The aluminum film (reflection film) 13 reflects the infrared light transmitted through the infrared light receiving portion 10A as described above and absorbs the infrared light into the platinum silicide film 16 (infrared absorption film) of the infrared light receiving portion 10A. Infrared receiver 10
The height h1 of the cavity S provided between the lower surface of A and the silicon substrate 1 (substrate) is sufficient if the minimum necessary height for reducing the thermal conductance between the infrared receiving unit 10A and the silicon substrate 1 is sufficient. Therefore, a conventional thermal infrared sensor having a bridge structure (for example, the thermal infrared sensor 10 shown in FIG. 10).
0) can be lower than the height of the cavity S.

【0040】又、熱型赤外線センサ10を形成する際
に、空洞Sを低くできる分、シリコン基板1と赤外線受
光部10Aとの間の段差を小さくすることができるの
で、製造工程の露光処理時に、フォーカスのずれがなく
なり、精細なホトリソグラフィ等が可能になる。
When the thermal infrared sensor 10 is formed, the level difference between the silicon substrate 1 and the infrared light receiving portion 10A can be reduced by the amount of the cavity S that can be reduced. In addition, there is no shift in focus, and fine photolithography and the like can be performed.

【0041】又、反射膜を構成するアルミ膜13と赤外
線吸収膜を構成するプラチナシリサイド膜16との間隔
を、精度よく一定値に維持できるため、イメージセンサ
等、多数の熱型赤外線センサが用いられる装置におい
て、熱型赤外線センサ間のセンサ感度のバラツキを防ぐ
ことができる。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3,図4を用いて説明する。
Further, since the interval between the aluminum film 13 forming the reflection film and the platinum silicide film 16 forming the infrared absorption film can be accurately maintained at a constant value, many thermal infrared sensors such as image sensors are used. In such a device, it is possible to prevent variations in sensor sensitivity between thermal infrared sensors. Next, the thermal infrared sensor 10 having the above structure
3 will be described with reference to FIGS.

【0042】(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の読出
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の表面に例えばパイロ酸化法によって、膜厚が
0.1μmの酸化シリコン膜2を形成する。更に、その
上面に、多結晶シリコン膜11をCVD法によって1.
0μm形成し、これを所望の形状にパターニングして犠
牲層11Aを形成する。(ここまでの工程で得られた構
造を図3(a)に示す。) (2)上記犠牲層11Aが形成されたシリコン基板1の
上面に、酸化シリコン膜12を、例えば、CVD法によ
って、0.2μmの膜厚に形成し、これをパターニング
して、当該犠牲層11Aの全面を覆う酸化シリコン膜1
2を形成する。次いで、上記酸化シリコン膜12の上面
を覆うように、スパッタ法又は蒸着法によって、30n
mのアルミ膜13を形成し、これをパターニングして、
熱型赤外線センサ10の赤外線受光部10A(図1)の
形状に合わせる。(ここまでの工程で得られた構造を図
3(b)に示す。) (3)上面にアルミ膜13が形成された犠牲層11Aを
覆うように、例えばCVD法で、多結晶シリコン膜14
を0.5μmの膜厚に形成し、これをパターニングし
て、上記犠牲層11Aの上面の形状に合わせる。
(1) A readout circuit (not shown) of the thermal infrared sensor 10 is previously formed on the n-type silicon substrate 1 by a well-known semiconductor manufacturing technique. A silicon oxide film 2 having a thickness of 0.1 μm is formed by a pyro oxidation method. Further, a polycrystalline silicon film 11 is formed on the upper surface by CVD method.
The sacrifice layer 11A is formed by patterning it into a desired shape. (The structure obtained in the steps so far is shown in FIG. 3A.) (2) A silicon oxide film 12 is formed on the upper surface of the silicon substrate 1 on which the sacrificial layer 11A is formed, for example, by a CVD method. The silicon oxide film 1 is formed to a thickness of 0.2 μm and is patterned to cover the entire surface of the sacrificial layer 11A.
Form 2 Next, 30 n is formed by sputtering or vapor deposition so as to cover the upper surface of the silicon oxide film 12.
m aluminum film 13 is formed and patterned.
Match the shape of the infrared light receiving section 10A (FIG. 1) of the thermal infrared sensor 10. (The structure obtained in the steps so far is shown in FIG. 3B.) (3) The polycrystalline silicon film 14 is formed by, for example, a CVD method so as to cover the sacrifice layer 11A having the aluminum film 13 formed on the upper surface.
Is formed to a thickness of 0.5 μm, and is patterned to conform to the shape of the upper surface of the sacrifice layer 11A.

【0043】次いで、この多結晶シリコン膜14を高温
で酸化させて、50nmの膜厚の酸化シリコン膜を形成
し、この状態で多結晶シリコン膜14に対してn形不純
物のイオンインプランテーションと、p形不純物のイオ
ンインプランテーションを選択的に順次行って、多結晶
シリコン膜14にp形のガードリング14G、p形拡散
層14A、n形拡散層14Bを形成する。次いで、ガー
ドリング14G、p形拡散層14A、n形拡散層14B
が形成された多結晶シリコン膜14を再び酸化させてそ
の表面に更に酸化シリコン膜を50nmの膜厚形成し
て、全体として膜厚が0.1μmの酸化シリコン膜15
を形成する。(ここまでの工程で得られた構造を図3
(c)に示す。) (4)上記多結晶シリコン膜14の上面に形成された酸
化シリコン膜15をパターニングして開口15Aを設け
て多結晶シリコン膜14を露出させる。
Next, the polycrystalline silicon film 14 is oxidized at a high temperature to form a silicon oxide film having a thickness of 50 nm. In this state, ion implantation of an n-type impurity into the polycrystalline silicon film 14 is performed. A p-type guard ring 14G, a p-type diffusion layer 14A, and an n-type diffusion layer 14B are formed in the polycrystalline silicon film 14 by selectively and sequentially performing ion implantation of p-type impurities. Next, a guard ring 14G, a p-type diffusion layer 14A, and an n-type diffusion layer 14B
Is again oxidized to form a 50-nm-thick silicon oxide film on the surface thereof, and a 0.1-μm-thick silicon oxide film 15 as a whole is formed.
To form (The structure obtained in the steps up to this point is shown in FIG.
It is shown in (c). (4) The silicon oxide film 15 formed on the upper surface of the polycrystalline silicon film 14 is patterned to provide an opening 15A to expose the polycrystalline silicon film 14.

【0044】次いで、シリコン基板1の全面にモレキュ
ラー・ビーム・エピタキシー(MBE)法で、プラチナ
(Pt)膜をデポジションする。このとき、上記開口1
5Aより露出している多結晶シリコン膜14の界面にの
みプラチナシリサイド膜16が形成される。このように
全面にプラチナ膜がデポジションされた状態で、王水を
用いたプラチナのエッチングを行うと、上記開口15A
より露出した多結晶シリコン膜14の界面に形成された
プラチナシリサイド膜16が残って他のプラチナ膜は除
去される。この場合に形成されるプラチナシリサイド膜
16の膜厚は、凡そ1nm〜10nmである。(ここま
での工程で得られた構造を図4(d)に示す。) (5)上記プラチナシリサイド膜16が形成されたシリ
コン基板1の全面に、CVD法によって酸化シリコン膜
12を0.1μmの膜厚形成し、この酸化シリコン膜1
2を所望の形状にパターニングし、その上面にチタン膜
をCVD法により0.2μmの膜厚にデポジションし、
これをパターニングして、チタン配線17A、17Bを
形成する。(ここまでの工程で得られた構造を図4
(e)に示す。) (6)その後、再びCVD法によって、酸化シリコン膜
18を0.2μmの膜厚デポジションし(保護膜として
の機能)、その後、少なくとも多結晶シリコン11(犠
牲層11A)が露出するように上記酸化シリコン膜18
を所望の形状にパターニングする。(ここまでの工程で
得られた構造を図4(f)に示す。) (7)上記のように赤外線受光部10A、脚部10Cが
酸化シリコン膜18で覆われ、且つ、犠牲層11Aが露
出した状態で、ドライエッチングを行って、多結晶シリ
コン膜11(犠牲層)を除去し、図1に示す構造を得
る。尚、多結晶シリコン膜11の除去は、フロン系ガス
(例えば、F224)と六フッ化イオウ(SF6)の混
合気を用いたプラズマエッチングにて行われる。
Next, a platinum (Pt) film is deposited on the entire surface of the silicon substrate 1 by a molecular beam epitaxy (MBE) method. At this time, the opening 1
Platinum silicide film 16 is formed only at the interface of polycrystalline silicon film 14 exposed from 5A. When platinum is etched using aqua regia with the platinum film deposited on the entire surface, the opening 15A
The platinum silicide film 16 formed at the more exposed interface of the polycrystalline silicon film 14 remains, and other platinum films are removed. The thickness of the platinum silicide film 16 formed in this case is approximately 1 nm to 10 nm. (The structure obtained in the steps so far is shown in FIG. 4D.) (5) A silicon oxide film 12 is formed to a thickness of 0.1 μm on the entire surface of the silicon substrate 1 on which the platinum silicide film 16 is formed by the CVD method. The silicon oxide film 1
2 is patterned into a desired shape, and a titanium film is deposited on the upper surface thereof to a thickness of 0.2 μm by a CVD method.
This is patterned to form titanium wirings 17A and 17B. (The structure obtained in the steps so far is shown in FIG.
(E). (6) After that, the silicon oxide film 18 is again deposited by the CVD method to a thickness of 0.2 μm (function as a protective film), and then at least the polycrystalline silicon 11 (sacrifice layer 11A) is exposed. The silicon oxide film 18
Is patterned into a desired shape. (The structure obtained in the steps so far is shown in FIG. 4 (f).) (7) As described above, the infrared receiving portion 10A and the leg 10C are covered with the silicon oxide film 18, and the sacrifice layer 11A is formed. In the exposed state, dry etching is performed to remove the polycrystalline silicon film 11 (sacrifice layer) to obtain the structure shown in FIG. The removal of the polycrystalline silicon film 11 is performed by plasma etching using a mixture of a chlorofluorocarbon-based gas (for example, F224) and sulfur hexafluoride (SF 6 ).

【0045】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の構成について、図5を参照して説
明する。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、シリコン基板11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。イメージ
センサ20は、図5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5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。
Next, the configuration of the image sensor 20 using the thermal infrared sensor 10 will be described with reference to FIG. Although not shown in the drawing, the thermal infrared sensor 10 having the above configuration is arranged on the silicon substrate 11 in a two-dimensional lattice to form the image sensor 20. As shown in FIG. 5, the image sensor 20 is a MOS image sensor. In actuality, one image sensor 20 includes a large number of thermal infrared sensors 10, 10, 10,... In the horizontal and vertical directions. Hundreds of each are arranged, and these arranged thermal infrared sensors 10 constitute each pixel of the image sensor 20. Note that FIG. 5 shows an example in which a total of four thermal infrared sensors 10a to 10d are arranged in each of two pixels in the horizontal and vertical directions to simplify the description.

【0046】以下、この図5を用いて説明する。熱型赤
外線センサ10a〜10dのSBD21〜24は、図1
に示したプラチナシリサイド膜16と多結晶シリコン膜
14との接合面に形成されたSBDであり、該SBD2
1〜24は、マイクロブリッジ構造によってシリコン基
板1から熱的に分離されている。
The operation will be described below with reference to FIG. The SBDs 21 to 24 of the thermal infrared sensors 10a to 10d are shown in FIG.
Is formed on the bonding surface between the platinum silicide film 16 and the polycrystalline silicon film 14 shown in FIG.
1 to 24 are thermally separated from the silicon substrate 1 by a microbridge structure.

【0047】このうち熱型赤外線センサ10aのSBD
21には読み出し用p形MOS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2
5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10b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。
The SBD of the thermal infrared sensor 10a
The drain of a p-type MOS transistor (vertical switch) 25 for reading is connected to 21, the gate of the vertical switch 25 is connected to a vertical scanning circuit 31, and the vertical switch 2
The source of No. 5 is connected to the vertical read line 37. The drain of a vertical switch 26 is connected to the SBD 22 of the thermal infrared sensor 10b.
Is connected to the vertical scanning circuit 31, and the source of the vertical switch 26 is connected to the vertical readout line 38.

【0048】又、熱型赤外線センサ10c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10d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。
The SBD 23 of the thermal infrared sensor 10c
Is connected to the drain of the vertical switch 27, 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 readout line 37. Also, the SBD 24 of the thermal infrared sensor 10d
Is connected to the drain of the vertical switch 28, 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 readout line 38.

【0049】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、OPアンプ34、帰還抵抗33,電源Eが接続さ
れている。
One end of the vertical read line 37 is connected to the drain of a horizontal output p-type MOS transistor (horizontal switch) 35, the gate of the horizontal switch 35 is connected to the horizontal scanning circuit 32, and the source of the horizontal switch 35 is output. It is connected to 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. 39 is connected. An OP amplifier 34, a feedback resistor 33, and a power supply E are connected between the output terminal 39 and the horizontal switches 35 and 36.

【0050】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。
Horizontal scanning circuit 32 and 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.

【0051】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 driving 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 timing of the horizontal switches 35 and 36 is 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.

【0052】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。出力端子39での電圧をV0、電源Eの電圧をVpと
すると、SBD21を流れる電流は、OPアンプ34に
並列に接続された帰還抵抗33に流れ込む。この結果、
帰還抵抗33の両端の電圧降下は、V0−Vpに等しくな
るので、この出力電圧V0を測定することによりSBD
を流れる電流IRを測定することができる。
By controlling the on / off timing of the horizontal switches 35, 36 and the vertical switches 25, 26, 27, 28 in this manner, each of the thermal infrared sensors 10a to 10a is controlled.
10d and the output terminal 39 conduct at a predetermined timing. Assuming that the voltage at the output terminal 39 is V0 and the voltage of the power supply E is Vp, the current flowing through the SBD 21 flows into the feedback resistor 33 connected in parallel with the OP amplifier 34. As a result,
Since the voltage drop across the feedback resistor 33 becomes equal to V0-Vp, the SBD is measured by measuring the output voltage V0.
Can be measured.

【0053】而して、この電流IRは、熱型赤外線セン
サ10,…に入射した赤外線の量を表すことになる。こ
のような構成のイメージセンサ20において、垂直走査
回路31、水平走査回路32からのパルス信号Φ11,
Φ12,Φ1,Φ2を用いて垂直スイッチ25,26,2
7,28、水平スイッチ35,36をオン/オフすれ
ば、赤外線イメージセンサとしての機能を達成する。
Thus, the current IR represents the amount of infrared rays incident on the thermal infrared sensors 10,. In the image sensor 20 having such a configuration, the pulse signals Φ11 and Φ11 from the vertical scanning circuit 31 and the horizontal scanning circuit 32 are output.
Vertical switches 25, 26, 2 using Φ12, Φ1, Φ2
By turning on and off the horizontal switches 7 and 28 and the horizontal switches 35 and 36, the function as an infrared image sensor is achieved.

【0054】図6は、第1の実施形態の第1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、赤外線吸収膜として更に窒化シリコン膜
19を、赤外線受光部10A’の表面に形成した点が、
上記した熱型赤外線センサ10と異なる。このように赤
外線吸収膜として、プラチナシリサイド膜16に加え
て、窒化シリコン膜19を形成することによって、当該
熱型赤外線センサ10’のセンサ感度が更に向上する。
FIG. 6 shows a thermal infrared sensor 10 'according to a first modification of the first embodiment. This thermal infrared sensor 10 'is different from the thermal infrared sensor 10 in that a silicon nitride film 19 is further formed on the surface of the infrared light receiving portion 10A' as an infrared absorbing film.
This is different from the thermal infrared sensor 10 described above. As described above, by forming the silicon nitride film 19 in addition to the platinum silicide film 16 as the infrared absorption film, the sensor sensitivity of the thermal infrared sensor 10 'is further improved.

【0055】この場合、窒化シリコン膜19、プラチナ
シリサイド膜16を透過した赤外線は、反射膜(アルミ
膜13)で反射した後、プラチナシリサイド膜16にて
効率よく吸収されるように、多結晶シリコン膜14の膜
厚dが決定されている。尚、この多結晶シリコン膜の膜
厚dは、上記した第1の実施形態の熱型赤外線センサ1
0における膜厚dと同様に上記した関係式(2)に基づ
いて決定される。
In this case, the infrared light transmitted through the silicon nitride film 19 and the platinum silicide film 16 is reflected by the reflection film (aluminum film 13), and is then absorbed by the platinum silicide film 16 so as to be efficiently absorbed by the polycrystalline silicon. The thickness d of the film 14 is determined. The thickness d of the polycrystalline silicon film is the same as that of the thermal infrared sensor 1 of the first embodiment.
Like the film thickness d at 0, it is determined based on the above-mentioned relational expression (2).

【0056】尚、この図6に示す熱型赤外線センサ1
0’のうち、図1に示す熱型赤外線センサ10と同一の
部分には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略す
る。図7は、第1の実施形態の第2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1
0”では、アルミ膜13”が、保護膜(酸化シリコン膜
12)の外側、即ち赤外線受光部10Aの外側(図7中
下方)に形成されている点が、上記した第1の実施形態
と異なる。
The thermal infrared sensor 1 shown in FIG.
Of the parts 0 ', the same parts as those of the thermal infrared sensor 10 shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 7 shows a thermal infrared sensor 10 ″ according to a second modification of the first embodiment.
In the case of 0 ", the point that the aluminum film 13" is formed outside the protective film (silicon oxide film 12), that is, outside the infrared light receiving portion 10A (the lower part in FIG. 7) is different from the first embodiment described above. different.

【0057】このように反射膜(アルミ膜13”)を、
赤外線受光部10Aの外側に設けることによって、多結
晶シリコン膜14の膜厚d14のみならず、酸化シリコン
膜12の膜厚d12も、赤外線吸収膜(この場合、プラチ
ナシリサイド膜16)と反射膜(この場合、アルミ膜1
3)との間隔dを設けるために利用でき、その設計の自
由度が上がる。
As described above, the reflecting film (aluminum film 13 ″) is
By providing the film on the outside of the infrared light receiving portion 10A, not only the film thickness d14 of the polycrystalline silicon film 14 but also the film thickness d12 of the silicon oxide film 12 can be reduced by the infrared absorbing film (in this case, the platinum silicide film 16) and the reflecting film ( In this case, the aluminum film 1
3) can be used to provide an interval d, which increases the degree of freedom in design.

【0058】尚、この図7に示す熱型赤外線センサ1
0”のうち、上記した熱型赤外線センサ10と同一の部
分については、同一の符号を付して、その説明を省略す
る。尚、この第1,第2の変形例に係る熱型赤外線セン
サ10’,10”を図5のように多数配置して、上記イ
メージセンサ20と同一構成のイメージセンサとするこ
とができるのは勿論である。
The thermal infrared sensor 1 shown in FIG.
The same reference numerals as those of the thermal infrared sensor 10 described above denote the same parts of the thermal infrared sensor 10, and a description thereof will be omitted. The thermal infrared sensor according to the first and second modifications is described. Needless to say, an image sensor having the same configuration as the image sensor 20 can be obtained by arranging a large number of 10 'and 10 "as shown in FIG.

【0059】又、この第1の実施形態では、反射膜(ア
ルミ膜13)と赤外線吸収膜(プラチナシリサイド膜1
6)との間に多結晶シリコン膜14を形成した例につい
て説明したが、これに代えて、反射膜と赤外線吸収膜と
の間にアモルファスシリコン膜を形成しても、同様に作
用効果が得られる。又、この第1の実施形態では、犠牲
層11Aを多結晶シリコン膜11で形成する例を示した
が、これに代えて、ポリイミド等で犠牲層を形成しても
よい。
In the first embodiment, the reflection film (aluminum film 13) and the infrared absorption film (platinum silicide film 1) are used.
6), an example in which the polycrystalline silicon film 14 is formed between the reflective film and the infrared absorption film is obtained. Can be Further, in the first embodiment, the example in which the sacrifice layer 11A is formed of the polycrystalline silicon film 11 has been described. Alternatively, the sacrifice layer may be formed of polyimide or the like.

【0060】又、この第1の実施形態では、ショットキ
ーバリアダイオードをプラチナシリサイド膜16と多結
晶シリコン膜14とで構成した例をあげて説明したが、
他のショットキーバリアダイオード、例えば、金とn型
多結晶シリコン膜、タングステンとn型多結晶シリコン
膜、プラチナとn型多結晶シリコン膜等によるショット
キーバリアダイオードを構成しても、同様の作用効果が
得られる。
In the first embodiment, an example in which the Schottky barrier diode is composed of the platinum silicide film 16 and the polycrystalline silicon film 14 has been described.
The same effect can be obtained even if other Schottky barrier diodes such as a gold and n-type polycrystalline silicon film, a tungsten and n-type polycrystalline silicon film, and a platinum and n-type polycrystalline silicon film are formed. The effect is obtained.

【0061】又、上記したn型多結晶シリコン膜に代え
て、p型多結晶シリコン膜を用い、このp型多結晶シリ
コン膜と、プラチナシリサイド若しくは他の金属とで、
ショットキーバリアダイオードを構成してもよい。この
場合、ガードリング、pn接合を構成する各拡散層等
は、上記実施形態とは逆の導電性となるように形成され
る。
Further, a p-type polycrystalline silicon film is used instead of the above-mentioned n-type polycrystalline silicon film, and this p-type polycrystalline silicon film and platinum silicide or another metal are used.
A Schottky barrier diode may be configured. In this case, the guard ring, the respective diffusion layers constituting the pn junction, and the like are formed so as to have conductivity opposite to that of the above embodiment.

【0062】又、この第1の実施形態では、赤外線受光
部10Aにショットキーバリアダイオードが形成された
例をあげて説明したが、これに代えて、多結晶シリコン
膜14にpn接合型のダイオードを赤外線受光部10A
に形成してもよい。この場合、多結晶シリコン膜14の
上方(赤外線が入射してくる側)に、窒化シリコン膜
や、熱を効率よく吸収する金属膜を形成して、これらを
赤外線吸収膜とすればよい。
In the first embodiment, an example in which a Schottky barrier diode is formed in the infrared light receiving portion 10A has been described. Instead, a pn junction type diode is formed in the polycrystalline silicon film 14. To the infrared receiver 10A
May be formed. In this case, a silicon nitride film or a metal film that efficiently absorbs heat may be formed above the polycrystalline silicon film 14 (on the side where infrared rays are incident), and these may be used as infrared absorption films.

【0063】(第2の実施形態)次に、第2の実施形態
について説明する。この第2の実施形態の熱型赤外線セ
ンサ40はボロメータであり、この第2の実施形態は請
求項1、請求項2、請求項7、請求項9及び請求項10
に対応する。この第2の実施形態に係る熱型赤外線セン
サ40の構成について、図8を用いて説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described. The thermal infrared sensor 40 according to the second embodiment is a bolometer, and the second embodiment is a bolometer according to the first, second, seventh, ninth, and tenth aspects.
Corresponding to The configuration of the thermal infrared sensor 40 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

【0064】熱型赤外線センサ40は、図8に示すよう
に、赤外線受光部40Aが、基体40Bの上方にて脚部
40Cで支持されたブリッジ構造となって、その赤外線
受光部40Aには、ボロメータの抵抗体として多結晶シ
リコン膜44が形成されている。この多結晶シリコン膜
44は、赤外線受光部40Aに入射した赤外線の強さに
応じて当該赤外線受光部40Aの温度が変化したとき
に、その温度変化に応じて抵抗値が変化する。而して、
この多結晶シリコン膜44の両端に所定の電圧を印加
し、そのときに流れる電流値を検出することにより入射
した赤外線の強さを求めることができる。
As shown in FIG. 8, the thermal infrared sensor 40 has a bridge structure in which an infrared receiving section 40A is supported by a leg 40C above a base body 40B. A polycrystalline silicon film 44 is formed as a resistor of the bolometer. When the temperature of the infrared light receiving portion 40A changes according to the intensity of the infrared light incident on the infrared light receiving portion 40A, the resistance value of the polycrystalline silicon film 44 changes according to the temperature change. Thus,
By applying a predetermined voltage to both ends of the polycrystalline silicon film 44 and detecting the value of the current flowing at that time, the intensity of the incident infrared light can be obtained.

【0065】次に、熱型赤外線センサ40の構成につい
て、具体的に説明する。シリコン基板1には、熱型赤外
線センサ40により生成された出力信号を外部に伝達す
るための読出回路(図示省略)が形成され、この読出回
路の表面を覆うように酸化シリコン膜2が形成されてい
る。この酸化シリコン膜2が形成されたシリコン基板1
の上面には、酸化シリコン膜42がブリッジ状に形成さ
れ、その中央部の下面にアルミ膜43が形成されてい
る。
Next, the configuration of the thermal infrared sensor 40 will be specifically described. A read circuit (not shown) for transmitting an output signal generated by the thermal infrared sensor 40 to the outside is formed on the silicon substrate 1, and a silicon oxide film 2 is formed so as to cover the surface of the read circuit. ing. Silicon substrate 1 on which silicon oxide film 2 is formed
A silicon oxide film 42 is formed in a bridge shape on the upper surface of the substrate, and an aluminum film 43 is formed on a lower surface of a central portion thereof.

【0066】一方、酸化シリコン膜42の上面には、該
アルミ膜43と略同一の平面形状の多結晶シリコン膜4
4が、所定の膜厚で形成され、該多結晶シリコン膜44
の所定領域には、n形拡散層44A,44Bが形成され
ている。又、多結晶シリコン膜44の上面には、酸化シ
リコン膜45を介してチタン膜47A,47Bが形成さ
れており、このチタン膜47A,47Bは、酸化シリコ
ン膜45に設けられたコンタクトホールを介して上記n
形拡散層44A、44Bに電気的に接続されている。
On the other hand, on the upper surface of the silicon oxide film 42, a polycrystalline silicon film 4 having a substantially same planar shape as the aluminum film 43 is formed.
4 is formed with a predetermined film thickness.
Are formed with n-type diffusion layers 44A and 44B. On the upper surface of the polycrystalline silicon film 44, titanium films 47A and 47B are formed via a silicon oxide film 45, and the titanium films 47A and 47B are formed through contact holes provided in the silicon oxide film 45. Above n
The diffusion layers 44A and 44B are electrically connected.

【0067】上記チタン膜47A,47Bは、他方で、
シリコン基板1側に形成された読出回路(図示省略)
に、各々電気的に接続されて、多結晶シリコン膜44の
抵抗値の変化を表す信号をシリコン基板1上の読出回路
(図示省略)に送るようになっている。又、酸化シリコ
ン膜45の上面には、金を粒子の大きな状態で蒸着させ
た金黒からなる金属膜46が形成されている。この金属
膜46は、赤外線吸収膜として用いられている。
On the other hand, the titanium films 47A and 47B
Readout circuit formed on silicon substrate 1 side (not shown)
Are electrically connected to each other to send a signal indicating a change in the resistance value of the polycrystalline silicon film 44 to a readout circuit (not shown) on the silicon substrate 1. On the upper surface of the silicon oxide film 45, a metal film 46 made of gold black in which gold is deposited in a state of large particles is formed. This metal film 46 is used as an infrared absorbing film.

【0068】上記酸化シリコン膜42、多結晶シリコン
膜44、酸化シリコン膜45、更には、金属膜46を覆
うように、窒化シリコン膜48(保護膜)がその全面に
形成されている。この場合、窒化シリコン膜48も赤外
線吸収膜として用いられる。このように構成された熱型
赤外線センサ40では、主に金属膜46,窒化シリコン
膜48が赤外線を吸収することによって、赤外線受光部
40Aの温度が変化し、この温度変化によって多結晶シ
リコン膜44の抵抗値(物性)が変化する。
A silicon nitride film 48 (protective film) is formed on the entire surface so as to cover the silicon oxide film 42, the polycrystalline silicon film 44, the silicon oxide film 45, and the metal film 46. In this case, the silicon nitride film 48 is also used as an infrared absorbing film. In the thermal infrared sensor 40 configured as described above, the temperature of the infrared light receiving portion 40A changes mainly because the metal film 46 and the silicon nitride film 48 absorb infrared light, and the temperature change causes the polycrystalline silicon film 44 to change. Changes its resistance value (physical properties).

【0069】ところで、本実施形態の熱型赤外線センサ
40では、上記アルミ膜43と上記金属膜46との間隔
d40が、酸化シリコン膜42、多結晶シリコン膜44、
酸化シリコン膜46の膜厚によって決定される。而し
て、この膜厚d40は、金属膜46を透過した赤外線が、
アルミ膜43(反射膜)にて反射したときに、反射した
赤外線と、金属膜46に入射してきた赤外線との間で、
オプティカル・キャビティにいよる効果が得られるよう
に、第1の実施形態と同様に決定される。
By the way, in the thermal infrared sensor 40 of the present embodiment, the distance d40 between the aluminum film 43 and the metal film 46 is determined by the silicon oxide film 42, the polycrystalline silicon film 44,
It is determined by the thickness of the silicon oxide film 46. Thus, the thickness d40 is such that the infrared light transmitted through the metal film 46 is
When the infrared light reflected by the aluminum film 43 (reflection film) is reflected by the infrared light incident on the metal film 46,
The determination is made in the same manner as in the first embodiment so as to obtain the effect of the optical cavity.

【0070】尚、オプティカル・キャビティを達成する
ための所望の膜厚d40は、赤外線吸収膜(金属膜46)
と反射膜(アルミ膜43)との間に形成された膜の屈折
率“n”が大きければ大きいほど、その値を小さくする
ことができる。このように赤外線吸収膜(金属膜46)
を透過した赤外線を、反射膜(アルミ膜43)によって
反射させて、再び赤外線吸収膜(金属膜46)に吸収さ
せることで、空洞Sの高さh40を、赤外線受光部40A
とシリコン基板1との間の熱コンダクタンスを小さくす
る必要最小限の高さで十分となる。
The desired film thickness d40 for achieving the optical cavity is determined by the infrared absorption film (metal film 46).
The larger the refractive index “n” of the film formed between the film and the reflective film (aluminum film 43), the smaller the value can be. Thus, the infrared absorbing film (metal film 46)
Is reflected by the reflection film (aluminum film 43) and is again absorbed by the infrared absorption film (metal film 46), so that the height h40 of the cavity S is reduced by the infrared light receiving portion 40A.
The required minimum height for reducing the thermal conductance between the silicon substrate 1 and the silicon substrate 1 is sufficient.

【0071】又、熱型赤外線センサ40を形成する際
に、空洞Sを低くできる分、シリコン基板1と赤外線受
光部40Aとの間の段差を小さくすることができるの
で、製造工程の露光処理時に、フォーカスのずれがなく
なり、精細なホトリソグラフィが可能になる。又、反射
膜を構成するアルミ膜43と赤外線吸収膜(金属膜4
6)との間隔d40を、精度よく一定値に維持できるた
め、イメージセンサ等、多数の熱型赤外線センサが用い
られる装置において、熱型赤外線センサ間のセンサ感度
のバラツキを防ぐことができる。
When the thermal infrared sensor 40 is formed, the step between the silicon substrate 1 and the infrared light receiving portion 40A can be reduced by an amount corresponding to the lower cavity S. In addition, there is no shift in focus, and fine photolithography can be performed. The aluminum film 43 and the infrared absorbing film (metal film 4
Since the interval d40 with 6) can be accurately maintained at a constant value, it is possible to prevent variations in sensor sensitivity among the thermal infrared sensors in an apparatus using a large number of thermal infrared sensors such as an image sensor.

【0072】尚、この第2の実施形態に係る熱型赤外線
センサ40を、図5のようにレイアウトしても、上記イ
メージセンサ20と同一構成のイメージセンサとするこ
とができるのは、勿論である。又、上記した第2の実施
形態の熱型赤外線センサ40では、反射膜(アルミ膜4
3)で反射した赤外線を、金属膜46に効率よく吸収さ
せるようにしたが、金属膜46を設けずに、窒化シリコ
ン膜48のみを赤外線吸収膜として用いる場合には、ア
ルミ膜43(反射膜)の上面と、窒化シリコン膜48の
下面との間隔を、オプティカル・キャビティが得られる
値に決定すればよい。
It is needless to say that the thermal infrared sensor 40 according to the second embodiment can be an image sensor having the same configuration as the image sensor 20 even when laid out as shown in FIG. is there. In the thermal infrared sensor 40 according to the second embodiment, the reflection film (the aluminum film 4) is used.
The infrared light reflected in 3) is efficiently absorbed by the metal film 46. However, when only the silicon nitride film 48 is used as the infrared absorbing film without providing the metal film 46, the aluminum film 43 (reflection film) is used. The distance between the upper surface of ()) and the lower surface of the silicon nitride film 48 may be determined to a value at which an optical cavity can be obtained.

【0073】(第3の実施形態)次に、第3の実施形態
について説明する。この第3の実施形態の熱型赤外線セ
ンサ50もボロメータであり、この第3の実施形態は請
求項1、請求項2、請求項7から請求項10に対応す
る。この第3の実施形態に係る熱型赤外線センサ50の
構成について、図9を用いて説明する。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described. The thermal infrared sensor 50 of the third embodiment is also a bolometer, and the third embodiment corresponds to claims 1, 2, and 7 to 10. The configuration of the thermal infrared sensor 50 according to the third embodiment will be described with reference to FIG.

【0074】熱型赤外線センサ50は、図9に示すよう
に、赤外線受光部50Aが、基体50Bの上方にて脚部
50Cで支持されたブリッジ構造となっている。そし
て、赤外線受光部50Aには、ボロメータの抵抗体とし
て多結晶シリコン膜54が形成されている。この多結晶
シリコン膜54は、赤外線受光部50Aに入射した赤外
線の強さに応じて当該赤外線受光部50Aの温度が変化
したときに、この温度変化に応じてその抵抗値が変化す
るものである。
As shown in FIG. 9, the thermal infrared sensor 50 has a bridge structure in which an infrared receiving section 50A is supported by a leg 50C above a base 50B. Then, a polycrystalline silicon film 54 is formed as a resistor of the bolometer in the infrared receiving section 50A. When the temperature of the infrared light receiving portion 50A changes according to the intensity of the infrared light incident on the infrared light receiving portion 50A, the resistance of the polycrystalline silicon film 54 changes according to the temperature change. .

【0075】この多結晶シリコン膜54の上面には、赤
外線吸収膜として機能するとともにボロメータの電極と
しても機能するチタン薄膜56が、0.01μmの膜厚
にて形成されている。
On the upper surface of the polycrystalline silicon film 54, a titanium thin film 56 which functions as an infrared absorbing film and also functions as a bolometer electrode is formed with a thickness of 0.01 μm.

【0076】一方、多結晶シリコン膜54の下面には、
反射膜として機能するとともにボロメータの電極として
も機能するチタン膜53が、0.1μmの膜厚にて形成
されている。そして、チタン薄膜56はチタン膜57B
に電気的に接続され、チタン膜53はチタン膜57Aに
電気的に接続されている。
On the other hand, on the lower surface of the polycrystalline silicon film 54,
A titanium film 53 that functions as a reflection film and also functions as an electrode of the bolometer is formed with a thickness of 0.1 μm. And the titanium thin film 56 is made of titanium film 57B.
And the titanium film 53 is electrically connected to the titanium film 57A.

【0077】チタン膜57A,57Bは、他方で、シリ
コン基板1側に形成された読出回路(図示省略)に、各
々電気的に接続されて、赤外線受光部50Aの温度変化
に応じて変化する多結晶シリコン膜54の抵抗値を表す
出力信号をシリコン基板1上の読出回路(図示省略)に
送る配線を構成している。尚、この熱型赤外線センサ5
0の他の構成は、上記した第2の実施形態の熱型赤外線
センサ40と略同一であり、対応する部位には、同一の
符号を付してその詳細な説明は、省略する。
On the other hand, the titanium films 57A and 57B, on the other hand, are electrically connected to a readout circuit (not shown) formed on the silicon substrate 1 side, and change in accordance with a temperature change of the infrared light receiving section 50A. A wiring for sending an output signal representing the resistance value of the crystalline silicon film 54 to a readout circuit (not shown) on the silicon substrate 1 is configured. The thermal infrared sensor 5
The other configuration of 0 is substantially the same as that of the thermal infrared sensor 40 of the above-described second embodiment. Corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

【0078】この第3の実施形態の熱型赤外線センサ5
0では、上記チタン薄膜56とチタン膜53との間隔d
50が、これらの間に形成された多結晶シリコン膜54の
膜厚となる。而して、この膜厚d50も、赤外線吸収膜と
して設けられたチタン薄膜56を透過した赤外線が、チ
タン膜53にて反射したときに、この反射した赤外線
と、チタン薄膜56に入射してきた赤外線との間で、オ
プティカル・キャビティにいよる効果が得られるよう
に、第1の実施形態と同様に関係式(2)に基づいて決
定される。
The thermal infrared sensor 5 of the third embodiment
0, the distance d between the titanium thin film 56 and the titanium film 53 is d.
50 is the thickness of the polycrystalline silicon film 54 formed between them. Thus, when the infrared light transmitted through the titanium thin film 56 provided as an infrared absorbing film is reflected by the titanium film 53, the reflected infrared light and the infrared light incident on the titanium thin film 56 also have a thickness d50. Is determined based on the relational expression (2) in the same manner as in the first embodiment so that an effect due to the optical cavity can be obtained.

【0079】この第3の実施形態でも、空洞Sの高さh
50は、赤外線受光部50Aとシリコン基板1との間の熱
コンダクタンスを小さくするための必要最小限の高さで
十分となる。又、熱型赤外線センサ50を形成する際
に、空洞Sを低くできる分、シリコン基板1と赤外線受
光部50Aとの間の段差が小さくなるので、製造工程の
露光処理時に、フォーカスのずれがなくなり、精細なホ
トリソグラフィが可能になる。
Also in the third embodiment, the height h of the cavity S is
The minimum height 50 required for reducing the thermal conductance between the infrared light receiving portion 50A and the silicon substrate 1 is sufficient. Further, when the thermal infrared sensor 50 is formed, the step between the silicon substrate 1 and the infrared light receiving portion 50A is reduced by the amount that the cavity S can be reduced. And fine photolithography.

【0080】又、反射膜を構成するチタン膜53と赤外
線吸収膜(金属膜56)との間隔d50を、精度よく一
定値に維持できるため、イメージセンサ等、多数の熱型
赤外線センサが用いられる装置において、熱型赤外線セ
ンサ間のセンサ感度のバラツキを防ぐことができる。
又、上記のようにチタン薄膜56を赤外線吸収膜及び電
極として用いると共に、チタン膜53を反射膜及び電極
として用いることにより、別途電極を形成する必要がな
くなるので、その分熱容量が低減され、赤外線を受けた
赤外線受光部50Aの温度変化に応じた多結晶シリコン
膜54の抵抗値(物性)の変化を電気的に精度よく検出
できる。
Further, since the interval d50 between the titanium film 53 and the infrared absorbing film (metal film 56) constituting the reflecting film can be accurately maintained at a constant value, a large number of thermal infrared sensors such as image sensors are used. In the device, it is possible to prevent variations in sensor sensitivity between the thermal infrared sensors.
In addition, by using the titanium thin film 56 as an infrared absorbing film and an electrode and using the titanium film 53 as a reflecting film and an electrode as described above, it is not necessary to separately form an electrode. A change in the resistance (physical property) of the polycrystalline silicon film 54 in accordance with the temperature change of the infrared light receiving unit 50A having received the light can be electrically detected with high accuracy.

【0081】又、このようにチタン薄膜56で赤外線吸
収膜と電極とを兼用し、チタン膜53で反射膜と電極と
を兼用することで、別途電極を形成する必要がない分、
その製造工程において、電極形成のための別の工程を必
要とせず、製造コストを低減することができる。更に、
別途電極を形成する必要がない分、赤外線受光部50A
の重量を軽くして衝撃に強いセンサとすることができ
る。又、赤外線受光部50Aが軽い分だけ脚部10Cを
細くして、センサ感度を高めることができる。
Further, since the titanium thin film 56 also serves as an infrared absorbing film and an electrode and the titanium film 53 also serves as a reflecting film and an electrode, there is no need to separately form an electrode.
In the manufacturing process, a separate process for forming an electrode is not required, and the manufacturing cost can be reduced. Furthermore,
Since there is no need to separately form an electrode, the infrared receiving unit 50A
The weight of the sensor can be reduced to provide a sensor that is strong against impact. In addition, the sensitivity of the sensor can be increased by making the leg 10C thinner by the weight of the infrared receiver 50A.

【0082】尚、この第3の実施形態に係る熱型赤外線
センサ50を、図5のようにレイアウトしても、上記イ
メージセンサ20と同一構成のイメージセンサとするこ
とができるのは、勿論である。又、上記した第3の実施
形態の熱型赤外線センサ50では、チタン薄膜56を赤
外線吸収膜56として用いた例をあげて説明したが、こ
のチタン薄膜56の上方に窒化シリコン膜等の他の赤外
線吸収膜を形成してもよい。
Incidentally, even if the thermal infrared sensor 50 according to the third embodiment is laid out as shown in FIG. 5, it is needless to say that an image sensor having the same configuration as the image sensor 20 can be obtained. is there. Further, in the thermal infrared sensor 50 of the third embodiment described above, an example in which the titanium thin film 56 is used as the infrared absorbing film 56 has been described. An infrared absorbing film may be formed.

【0083】尚、上記した第1〜第3の実施形態におい
ては、赤外線吸収膜と反射膜との間に多結晶シリコン膜
を形成した例をあげて説明したが、赤外線吸収膜と反射
膜との間にアモルファスシリコン膜を形成した熱型赤外
線センサにおいても同様の作用効果が得られる。
In the first to third embodiments, an example in which a polycrystalline silicon film is formed between the infrared absorbing film and the reflecting film has been described. The same function and effect can be obtained in a thermal infrared sensor in which an amorphous silicon film is formed between them.

【0084】又、第1〜第3の実施形態の各熱型赤外線
センサ10,…では、保護膜を酸化シリコン膜や、窒化
シリコン膜で構成する例をあげて説明したが、他に酸化
窒化シリコン膜等を用いてもよい。尚、保護膜の材質
は、空洞Sを形成する際の犠牲層の材質、エッチング液
等に応じて適宜決定できる。
Further, in each of the thermal infrared sensors 10,... Of the first to third embodiments, an example in which the protective film is formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film has been described. A silicon film or the like may be used. Note that the material of the protective film can be appropriately determined according to the material of the sacrificial layer when forming the cavity S, the etchant, and the like.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上説明したように請求項1から請求項
9の発明によれば、反射膜と赤外線吸収膜との間が、1
又は2以上の膜を介して設けられているため、反射膜と
赤外線吸収膜との間を所望の間隔に保つことが容易にな
り、オプティカル・キャビティによる効果が大となって
センサ感度が高められ、又、熱型赤外線センサの構造も
平坦化が図られ、その製造行程においてホトリソグラフ
ィでのフォーカスずれが回避される。又、赤外線吸収膜
と反射膜との間隔を小さくできるので、オプティカル・
キャビティを達成する際に、赤外線受光部の膜厚を小さ
くすることができ、ブリッジ構造の脚部を細くして、当
該赤外線受光部の熱コンダクタンスを大きくして、セン
サ感度を向上することができる。
As described above, according to the first to ninth aspects of the present invention, the distance between the reflecting film and the infrared absorbing film is one.
Or, since it is provided via two or more films, it is easy to maintain a desired distance between the reflection film and the infrared absorption film, and the effect of the optical cavity becomes large, thereby increasing the sensor sensitivity. In addition, the structure of the thermal infrared sensor is also flattened, and a focus shift in photolithography is avoided in the manufacturing process. Also, since the distance between the infrared absorption film and the reflection film can be reduced,
When the cavity is achieved, the film thickness of the infrared light receiving section can be reduced, the legs of the bridge structure can be made thinner, the thermal conductance of the infrared light receiving section can be increased, and the sensor sensitivity can be improved. .

【0086】又、請求項10の発明によれば、センサ感
度を高めつつ、熱型赤外線センサの構造の平坦化が図ら
れ、個々の熱型赤外線センサの感度にバラツキが生じる
ことなく、イメージセンサの性能の向上が図られる。
According to the tenth aspect of the present invention, the structure of the thermal infrared sensor is flattened while increasing the sensitivity of the sensor, and the sensitivity of the thermal infrared sensor does not vary. Performance is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the 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の多結晶シリコン膜14
の厚さと、赤外線吸収率の関係を示すグラフである。
FIG. 2 shows a polycrystalline silicon film 14 of the thermal infrared sensor 10.
3 is a graph showing the relationship between the thickness of the infrared ray and the infrared absorption.

【図3】熱型赤外線センサ10の製造工程を示す断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing process of the thermal infrared sensor 10.

【図4】図3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。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the thermal infrared sensor 10 performed after the manufacturing process shown in FIG.

【図5】赤外線センサ10を用いたイメージセンサ20
のデータ読出回路の回路図である。
FIG. 5 is an image sensor 20 using the infrared sensor 10.
FIG. 3 is a circuit diagram of a data read circuit of FIG.

【図6】第1の実施形態の第1の変形例の熱型赤外線セ
ンサ10’を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a thermal infrared sensor 10 ′ of a first modification of the first embodiment.

【図7】第1の実施形態の第2の変形例の熱型赤外線セ
ンサ10”を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a thermal infrared sensor 10 ″ according to a second modification of the first embodiment.

【図8】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. 8 is a sectional view showing a thermal infrared sensor 40 according to the second embodiment.

【図9】第3の実施形態の熱型赤外線センサ50を示す
断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a thermal infrared sensor 50 according to a third embodiment.

【図10】従来の熱型赤外線センサ100を示す断面図
である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a conventional thermal infrared sensor 100.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板(シリコン基板) 11A 犠牲層 10,40,50 熱型赤外線センサ 10A,40A,50A 赤外線受光部 10C,40C,50C 脚部 10D 反射膜 13,43 アルミ膜(反射膜) 14,44,54 多結晶シリコン膜 16 プラチナシリサイド膜(赤外線吸収膜) 20 イメージセンサ 46 金属膜(赤外線吸収膜) 53 チタン膜(反射膜) 56 チタン薄膜(赤外線吸収膜) S 空洞 Reference Signs List 1 semiconductor substrate (silicon substrate) 11A sacrificial layer 10, 40, 50 thermal infrared sensor 10A, 40A, 50A infrared light receiving unit 10C, 40C, 50C leg 10D reflective film 13, 43 aluminum film (reflective film) 14, 44, 54 polycrystalline silicon film 16 platinum silicide film (infrared absorbing film) 20 image sensor 46 metal film (infrared absorbing film) 53 titanium film (reflecting film) 56 titanium thin film (infrared absorbing film) S cavity

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基体上に、少なくとも赤外線吸収
膜を有する赤外線受光部が脚部によって支持されたブリ
ッジ構造の熱型赤外線センサにおいて、 前記赤外線吸収膜の下方に、所定膜厚の1又は2以上の
膜を介して反射膜が形成されて、前記赤外線吸収膜と該
反射膜とが所定間隔隔てられていることを特徴とする熱
型赤外線センサ。
1. A thermal infrared sensor having a bridge structure in which at least an infrared ray receiving section having an infrared ray absorbing film on a semiconductor substrate is supported by a leg portion, wherein a predetermined film thickness of 1 or 2 is provided below the infrared ray absorbing film. A thermal infrared sensor, wherein a reflective film is formed via the above film, and the infrared absorbing film and the reflective film are separated by a predetermined distance.
【請求項2】 前記所定間隔は、 d=(2N−1)×λ/(4n) (dは所定間隔、nは赤外線吸収膜と反射膜との間に形
成された膜の屈折率、λは検知される赤外線の波長、N
は正の整数)なる条件を満たすように決定されているこ
とを特徴とする請求項1に記載の熱型赤外線センサ。
2. The predetermined interval is: d = (2N−1) × λ / (4n) (d is a predetermined interval, n is a refractive index of a film formed between the infrared absorbing film and the reflecting film, and λ Is the wavelength of the infrared light to be detected, N
2. The thermal infrared sensor according to claim 1, wherein the thermal infrared sensor is determined so as to satisfy the following condition.
【請求項3】 前記赤外線受光部には、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又は請求項2に
記載の熱型赤外線センサ。
3. The thermal infrared sensor according to claim 1, wherein a diode is formed in the infrared light receiving section.
【請求項4】 前記赤外線吸収膜は金属膜にて形成さ
れ、 該金属膜と前記反射膜との間には、多結晶シリコン膜又
はアモルファスシリコン膜が形成されて、 前記金属膜と前記多結晶シリコン膜又はアモルファスシ
リコン膜との接合面にショットキーバリアダイオードが
構成されていることを特徴とする請求項1から請求項3
の何れかに記載の熱型赤外線センサ。
4. The infrared absorption film is formed of a metal film, and a polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film is formed between the metal film and the reflection film. 4. A Schottky barrier diode is formed on a junction surface with a silicon film or an amorphous silicon film.
The thermal infrared sensor according to any one of the above.
【請求項5】 前記金属膜は、シリサイド膜であること
を特徴とする請求項4に記載の熱型赤外線センサ。
5. The thermal infrared sensor according to claim 4, wherein the metal film is a silicide film.
【請求項6】 前記反射膜が、赤外線受光部の温度変化
に応じた物性の変化を電気的に読み出すための電極とし
て用いられていることを特徴とする請求項1から請求項
5の何れかに記載の熱型赤外線センサ。
6. The method according to claim 1, wherein the reflection film is used as an electrode for electrically reading out a change in physical properties according to a change in temperature of the infrared light receiving unit. 2. A thermal infrared sensor according to claim 1.
【請求項7】 前記赤外線吸収膜と前記反射膜との間
に、ボロメータの抵抗体となる多結晶シリコン膜又はア
モルファスシリコン膜が形成されていることを特徴とす
る請求項1又は請求項2に記載の熱型赤外線センサ。
7. The method according to claim 1, wherein a polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film serving as a resistor of the bolometer is formed between the infrared absorption film and the reflection film. The thermal infrared sensor as described in the above.
【請求項8】 前記赤外線吸収膜及び前記反射膜が、前
記赤外線受光部の温度変化に応じた物性の変化を電気的
に読み出すための電極として用いられていることを特徴
とする請求項7に記載の熱型赤外線センサ。
8. The method according to claim 7, wherein the infrared absorption film and the reflection film are used as electrodes for electrically reading out a change in physical properties according to a temperature change of the infrared light receiving unit. The thermal infrared sensor as described in the above.
【請求項9】 前記赤外線受光部は、酸化シリコン膜、
窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜の少なくとも1つ
で覆われていることを特徴とする請求項1から請求項8
の何れかに記載の熱型赤外線センサ。
9. The infrared light receiving section comprises: a silicon oxide film;
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is covered with at least one of a silicon nitride film and a silicon oxynitride film.
The thermal infrared sensor according to any one of the above.
【請求項10】 請求項1から請求項9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。
10. An image sensor using a thermal infrared sensor, wherein a plurality of thermal infrared sensors according to claim 1 are arranged in a line or in a plane. .
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