JP2002107224A

Infrared sensor and its manufacturing method

Abstract

[Task] To provide a low-cost, high-sensitivity uncooled infrared sensor.

Solution.The infrared absorbers 201 and 202 that absorb infrared rays, the thermoelectric converter 9 that converts the temperature change due to infrared rays absorbed by the infrared absorbers 201 and 202 into an electric signal, and the thermoelectric converter 9 are supported on the substrate 6 through voids. A plurality of infrared detection pixels having a support structure having wirings 101 and 103 for outputting the electric signal from the thermoelectric conversion unit 9, respectively, arranged on the substrate 6, and the plurality of infrared detection pixels. A pixel selection means for selecting a pixel to output an electric signal and an output means for outputting the electric signal from the selected infrared detection pixel via wirings 101 and 103 are provided, and at least the pixel selection means and the output means are provided. One is an infrared sensor composed of a circuit having a MOS transistor, and wirings 101 and 103 are formed in the same layer as the gate of the transistor.

JP2002107224A, drawing sheet 1
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15 claims: 6 independent, 9 dependent

  1. 1
    【特許請求の範囲】 【請求項1】 基板上に形成され赤外線を吸収する赤外線吸収部と、前記基板上に形成され前記赤外線吸収部で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部と、この熱電変換部を前記基板上に空隙を介して支持してなり、前記熱電変換部から前記電気信号を出力する配線を有する支持構造とをそれぞれ有し、前記基板上に配列されてなる複数の赤外線検出画素と、前記複数の赤外線検出画素のうち前記電気信号を出力すべき画素を選択する画素選択手段と、選択された前記赤外線検出画素から前記電気信号を前記配線を介して出力する出力手段とを備えた赤外線センサであって、前記画素選択手段と前記出力手段の少なくとも一つはMOS型トランジスタを有する回路から構成され、前記配線は前記MOS型トランジスタのゲートと同層で形成されてなることを特徴とする赤外線センサ。
  2. 2
    【請求項2】 前記配線及び前記ゲートは、それぞれ多結晶シリコン層と金属シリサイド層とを含む積層構造により構成されることを特徴とする請求項1記載の赤外線センサ。
  3. 3
    【請求項3】 前記配線及び前記ゲートは、それぞれ多結晶シリコン層と金属層とを含む積層構造により構成されることを特徴とする請求項1記載の赤外線センサ。
  4. 4
    【請求項4】 前記MOS型トランジスタのゲート層の側壁には側壁絶縁膜が形成され、前記支持構造の前記配線の側面及び上面を覆って第1の絶縁膜が形成され、この第1の絶縁膜は前記MOS型トランジスタの前記側壁絶縁膜と同層で形成されてなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の赤外線センサ。
  5. 5
    【請求項5】 基板上に形成され赤外線を吸収する赤外線吸収部と、前記基板上に形成され前記赤外線吸収部で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部と、この熱電変換部を前記基板上に空隙を介して支持してなり、前記熱電変換部から前記電気信号を出力する配線を有する支持構造とをそれぞれ有し、前記基板上に配列されてなる複数の赤外線検出画素と、前記複数の赤外線検出画素のうち前記電気信号を出力すべき画素を選択する画素選択手段と、選択された前記赤外線検出画素から前記電気信号を前記配線を介して出力する出力手段とを備えた赤外線センサであって、前記画素選択手段と前記出力手段の少なくとも一つはMOS型トランジスタを有する回路から構成され、前記MOS型トランジスタのゲート層の側壁には側壁絶縁膜が形成され、前記支持構造の前記絶縁膜は前記配線の側面及び上面を覆う第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜は前記MOS型トランジスタの前記側壁絶縁膜と同層で形成されてなることを特徴とする赤外線センサ。
  6. 6
    【請求項6】 基板上に形成され赤外線を吸収する赤外線吸収部と、前記基板上に形成され前記赤外線吸収部で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部と、この熱電変換部を前記基板上に空隙を介して支持してなり、前記熱電変換部から前記電気信号を出力する配線を有する支持構造とをそれぞれ有し、前記基板上に配列されてなる複数の赤外線検出画素と、前記複数の赤外線検出画素のうち前記電気信号を出力すべき画素を選択する画素選択手段と、選択された前記赤外線検出画素から前記電気信号を前記配線を介して出力する出力手段とを備えた赤外線センサであって、前記支持構造の前記絶縁膜は前記配線の側面及び上面を覆う第1の絶縁膜を有し、さらにこの第1の絶縁膜上及び前記配線下の少なくとも一方の側には当該第1の絶縁膜よりも幅の狭い第2の絶縁膜を有することを特徴とする赤外線センサ。
  7. 7
    【請求項7】 前記第1の絶縁膜は窒化シリコンからなり、前記第2の絶縁膜は酸化シリコンからなることを特徴とする請求項6記載の赤外線センサ。
  8. 8
    【請求項8】 赤外線を吸収する赤外線吸収部とこの赤外線吸収部で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部とをそれぞれ有する複数の赤外線検出画素を、基板上に配列して形成する工程と、前記基板上に導電膜を形成する工程と、この導電膜をパターニングし、当該導電膜から第1の導電層パターンを前記赤外線検出画素の形成領域に形成するとともに、当該導電膜から第2の導電層パターンを前記赤外線検出画素の形成領域以外の領域に形成する工程と、前記第1の導電層パターン下の前記基板の部分をエッチングして、前記複数の赤外線検出画素それぞれの前記熱電変換部を前記基板上に空隙を介して支持してなるとともに、前記第1の導電層パターンを前記赤外線検出画素から前記電気信号を出力する配線として有する支持構造を形成する工程と、前記第2の導電層パターンをゲートとしてMOS型トランジスタを形成する工程と、このMOS型トランジスタを用いて、前記複数の赤外線検出画素のうち前記電気信号を出力すべき画素を選択する画素選択手段と、選択された前記赤外線検出画素から前記電気信号を前記配線を介して出力する出力手段とを形成する工程とを具備することを特徴とする赤外線センサの製造方法。
  9. 9
    【請求項9】 前記導電膜を多結晶シリコン層と金属シリサイド層とを含む積層構造により形成し、前記配線及び前記ゲートを、それぞれ当該多結晶シリコン層と金属シリサイド層とを含む積層構造により形成することを特徴とする請求項8記載の赤外線センサの製造方法。
  10. 10
    【請求項10】 前記導電膜を多結晶シリコン層と金属層とを含む積層構造により形成し、前記配線及び前記ゲートを、それぞれ当該多結晶シリコン層と金属層とを含む積層構造により形成することを特徴とする請求項8記載の赤外線センサの製造方法。
  11. 11
    【請求項11】 前記MOS型トランジスタのゲート層の側壁に側壁絶縁膜を形成する工程と、前記支持構造の前記配線の側面及び上面を覆って第1の絶縁膜を形成する工程とを具備し、この第1の絶縁膜を前記MOS型トランジスタの前記側壁絶縁膜と同層で形成することを特徴とする請求項8乃至10のいずれかに記載の赤外線センサの製造方法。
  12. 12
    【請求項12】 赤外線を吸収する赤外線吸収部とこの赤外線吸収部で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部とをそれぞれ有する複数の赤外線検出画素を、基板上に配列して形成する工程と、第1の導電層パターンを前記赤外線検出画素の形成領域に形成するとともに、第2の導電層パターンを前記赤外線検出画素の形成領域以外の領域に形成する工程と、当該第1の導電層パターン及び第2の導電層パターンの側面及び上面を覆って第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の導電層パターン下の前記基板の部分をエッチングして、前記複数の赤外線検出画素それぞれの前記熱電変換部を前記基板上に空隙を介して支持してなるとともに、前記第1の導電層パターンを前記赤外線検出画素から前記電気信号を出力する配線として有する支持構造を形成する工程と、前記第1の絶縁膜をエッチングすることにより前記第2の導電層パターンの側壁に側壁絶縁膜を形成して前記第2の導電層パターンをゲートとするMOS型トランジスタを形成する工程と、このMOS型トランジスタを用いて、前記複数の赤外線検出画素のうち前記電気信号を出力すべき画素を選択する画素選択手段と、選択された前記赤外線検出画素から前記電気信号を前記配線を介して出力する出力手段とを形成する工程とを具備することを特徴とする赤外線センサの製造方法。
  13. 13
    【請求項13】 前記基板の前記赤外線検出画素の形成領域に凹部を形成し、この凹部に素子分離絶縁膜を形成する工程と、この素子分離絶縁膜上に前記第1の導電層パターンを形成する工程と、前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記素子分離絶縁膜及び前記第2の絶縁膜を前記第1の絶縁膜に対して選択的にエッチングして、前記素子分離絶縁膜及び前記第2の絶縁膜の少なくとも一方を除去するか、若しくはこれらの絶縁膜の幅を前記第1の絶縁膜の幅よりも狭くする工程とを具備することを特徴とする請求項12記載の赤外線センサの製造方法。
  14. 14
    【請求項14】 赤外線を吸収する赤外線吸収部とこの赤外線吸収部で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部とをそれぞれ有する複数の赤外線検出画素を、基板上に配列して形成する工程と、前記基板の前記赤外線検出画素の形成領域に凹部を形成し、この凹部に素子分離絶縁膜を形成する工程と、この素子分離絶縁膜上に第1の導電層パターンを形成する工程と、当該第1の導電層パターンの側面及び上面を覆って第1の絶縁膜を形成する工程と、この第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の導電層パターン下の前記基板の部分をエッチングして、前記複数の赤外線検出画素それぞれの前記熱電変換部を前記基板上に空隙を介して支持してなるとともに、前記第1の導電層パターンを前記赤外線検出画素から前記電気信号を出力する配線として有する支持構造を形成する工程と、前記素子分離絶縁膜及び前記第2の絶縁膜を前記第1の絶縁膜に対して選択的にエッチングして、前記素子分離絶縁膜及び前記第2の絶縁膜の少なくとも一方を除去するか、若しくはこれらの絶縁膜の幅を前記第1の絶縁膜の幅よりも狭くする工程と、前記複数の赤外線検出画素のうち前記電気信号を出力すべき画素を選択する画素選択手段と、選択された前記赤外線検出画素から前記電気信号を前記配線を介して出力する出力手段とを形成する工程とを具備することを特徴とする赤外線センサの製造方法。
  15. 15
    【請求項15】 前記第1の絶縁膜として窒化シリコン膜を用い、前記第2の絶縁膜として酸化シリコン膜を用いることを特徴とする請求項14記載の赤外線センサの製造方法。
Independent claims15