JPH09280957A

JPH09280957A - 熱型温度センサ

Info

Publication number: JPH09280957A
Application number: JP8117051A
Authority: JP
Inventors: Mitsuteru Kimura; 光照木村; Tei Narui; 禎成井; Keiichi Akagawa; 圭一赤川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-04-15
Filing date: 1996-04-15
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】信頼性を損なうことなく、高感度化及び高速
応答性化を図る。【解決手段】フローティング部２４は、基板２１によ
り支持部を介して支持されて浮いている。フローティン
グ部２４は、シリコン単結晶層２１と、シリコン単結晶
層２１上に形成されシリコン単結晶層２１との間に温度
検出用のショットキー接合を形成するプラチナシリサイ
ド膜２６と、プラチナシリサイド膜２６を囲むようにシ
リコン単結晶層２１上に形成されたシリコン酸化膜２７
とを有する。プラチナシリサイド膜２６と電気的に接触
するプラチナ膜２８の一部が、プラチナシリサイド膜２
６の全周に渡りシリコン酸化膜２７とオーバーラップし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に対して浮い
たフローティング部に温度検出用のショットキー接合
（ショットキーバリアダイオード）を有する、熱型赤外
線検出器や温度検出器などの熱型温度センサに関するも
のである。

【０００２】

【従来技術】この種の熱型温度センサの従来例として、
熱型赤外線検出器について説明する。

【０００３】赤外線検出器は、検出原理によって、量子
型、熱型の２つに分類される。

【０００４】量子型は水銀カドミウムテルライドに代表
される狭バンドギャップを用いたもの、ＰｔＳｉ、Ｉｒ
Ｓｉに代表されるショットキーバリアダイオードを用い
たもの等があり、近年、開発が進んでいる。これら量子
型は、熱による電子の励起が無視できる程度まで素子を
冷却しなければならない。したがって、冷却手段を伴う
ため、装置は大きく高価になる。

【０００５】一方、熱型赤外線検出器は、赤外線照射に
よって変化した素子の温度を検出するもので、冷却の必
要性がない。冷却が必要ないため装置は安価で小さくで
きる。しかし、一般に、熱型赤外線検出器は量子型と比
べ感度が低いという欠点を持っている。

【０００６】熱型赤外線検出器は赤外線による素子の温
度変化を検出するものであるので、赤外線照射による感
熱部の熱的構造に起因する温度変化△Ｔと、その温度変
化ΔＴを検出する感熱部の感度とが、熱型赤外線検出器
全体の感度となる。また、検出の応答性は、感熱部の熱
的構造に起因する温度変化の応答性に依存する。

【０００７】そこで、熱型赤外線検出器では、感度及び
応答性を上げるために感熱部の下に空間を作り（すなわ
ち、感熱部をフローティング部とし）、感熱部の熱容量
を小さくし、感熱部の温度が赤外線照射によって大きく
かつ高速に変化する素子構造とることが好ましい。近年
マイクロマシーニング技術の発展により、感熱部の下に
空間を作る技術が開発され、熱型赤外線検出器の高感度
化及び高速応答性化の可能性がでてきた。

【０００８】また、熱型赤外線検出器は、温度変化を検
出する方式によって、幾つかに分類される。温度による
自発分極の変化、すなわち焦電効果の温度依存性を利用
した焦電型、電気抵抗の温度依存性を利用したサーミス
タボロメータ、異種物質の熱起電力を利用したサーモパ
イル等がある。

【０００９】また、熱型赤外線検出器ではないとともに
感熱部をフローティング部としたものではないが、熱型
温度センサの１つとして、ショットキーバリアダイオー
ド（ショットキー接合）を温度検出部とした温度検出器
が提供されている（特開平５−４００６４号公報）。こ
の温度検出器は、ショットキーバリアダイオードに逆方
向バイアス電圧を加えた時に流れる逆方向電流が素子の
温度で大きく変化することを利用したものであり、他の
熱型温度センサと比べて温度検出部の感度が高いという
利点を持っている。

【００１０】例えば、ショットキーバリアダイオードを
温度検出部とした温度検出器には、ｎ型シリコンとＭｏ
Ｓｉ₂とのショットキー接合の逆方向電流の温度依存性
を用いたものがある。この場合の温度検出部の感度を表
す性能指数であるＢ定数は７６５４Ｋである。また、ｎ
型シリコンとプラチナシリサイドとのショットキー接合
の場合のＢ定数は約１００００Ｋである。これらの値は
他のボロメーターと比べて高い感度を有しているが、そ
れでも量子型と比べると十分な感度とは言えない。

【００１１】ここで、ショットキーバリアダイオードを
温度検出部とした熱型赤外線検出器の従来例について、
図１３を参照して説明する。図１３は、ショットキーバ
リアダイオードを温度検出部とした従来の熱型赤外線検
出器を示す概略断面図である。

【００１２】図１３において、１はｎ型シリコン単結晶
基板、２は基板１により支持部（橋脚）を介して支持さ
れて浮いたフローティング部（センサー部）である。フ
ローティング部２は、基板１の一部から形成されたシリ
コン単結晶層（薄膜）３と、シリコン単結晶層３上に形
成されシリコン単結晶層３との間に温度検出用のショッ
トキー接合を形成する金属膜としてのプラチナシリサイ
ド膜４と、プラチナシリサイド膜４の周囲を囲むように
シリコン単結晶層３上に形成された電気絶縁膜としての
シリコン酸化膜５と、シリコン酸化膜６を介してプラチ
ナシリサイド膜４上に形成された赤外線吸収膜７と、電
界集中を防ぎ信頼性を向上させるためのｐ^-拡散領域か
らなるガードリング８と、プラチナシリサイド膜４とオ
ーミックコンタクトをとるためのｐ⁺拡散領域９と、シ
リコン単結晶層３とオーミックコンタクトをとるための
ｎ⁺拡散領域１０と、を有している。ｐ⁺拡散領域９には
Ａｌ配線１１がコンタクトホールを介して接続され、ｎ
⁺拡散領域１０にはＡｌ配線１２がコンタクトホールを
介して接続されている。また、基板１を異方性エッチン
グすることによりシリコン単結晶層３下に空隙１５が形
成され、これによりシリコン単結晶層３が基板１から、
支持部を除き分離されて浮いた状態となっている。図１
３において、１３，１４はこの異方性エッチングに対す
るエッチストッパーとなるボロン等による不純物拡散領
域である。

【００１３】この従来の熱型赤外線検出器によれば、Ａ
ｌ配線１１及びｐ⁺拡散領域９を介してプラチナシリサ
イド膜４に与えられた所定電位とＡｌ配線１２及びｎ⁺
拡散領域１０を介してシリコン単結晶層３に与えられた
所定電位との差により、プラチナシリサイド膜４とシリ
コン単結晶層３との間のショットキー接合により形成さ
れたショットキーバリアダイオードが逆バイアスされ、
該ショットキーバリアダイオードに逆方向電流が流れ
る。そして、表面から入射した赤外線は、赤外線吸収膜
７により吸収され、入射赤外線の量に応じた量の熱に変
換される。この熱の量に応じて前記逆方向電流の大きさ
が変化するので、前記逆方向電流の大きさとして入射赤
外線の量が検出される。

【００１４】そして、図１３に示す従来の熱型赤外線検
出器では、センサー部であるフローティング部２が基板
１から浮いているので、フローティング部２が基板１か
ら熱的に分離され、フローティング部２の熱容量及びフ
ローティング部２から基板１への熱伝導が共に小さくな
り、感度及び応答性が上がっている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ショットキーバリアダ
イオードを温度検出部とした図１３に示す前記従来の熱
型赤外線検出器では、温度検出部として他のボロメータ
を用いたものに比べて感度が高いものの、量子型の熱型
赤外線検出器と比べて感度が低いという欠点を持ってお
り、また、応答性も必ずしも十分に高くないという欠点
を持っている。

【００１６】また、このように十分に高い感度及び応答
性を得ることができないという事情は、熱型赤外線検出
器に限らず、ショットキーバリアダイオードを温度検出
部とした他の種々の熱型温度センサにおいても同様であ
る。

【００１７】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、信頼性を損なうことなく、一層感度及び応答性の向
上を図ることができる熱型温度センサを提供することを
目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本件発明者が前述した図
１３に示す熱型赤外線検出器では感度及び応答性を十分
に高くすることができない原因について究明した結果、
その原因が以下の通りであることが判明した。

【００１９】すなわち、前記図１３に示す従来の熱型赤
外線検出器では、電界集中を防ぐためのガードリング
８、ショットキーバリアダイオードの両側であるプラチ
ナシリサイド膜４及びシリコン単結晶層３に対してそれ
ぞれ電気的接続を行うための拡散領域９，１０及びコン
タクトホールが必要であるため、フローティング部２の
面積を小さくすることが不可能であった。したがって、
フローティング部２の熱容量を小さくし、受光部の温度
変化△Ｔを大きくすることができないとともにその温度
変化の応答性を高くすることができず、感度及び応答性
を高くすることができなかった。一方、フローティング
部２の熱容量を小さくするために、ショットキーバリア
ダイオードの面積を小さくすると、逆方向電流が小さく
なり過ぎ、温度検出（ひいては、赤外線検出）ができな
かった。

【００２０】また、図１３に示す従来の熱型赤外線検出
器では、拡散領域からなるガードリング８を有している
ため、ガードリング８の拡散領域の深さと空乏層の延び
との和よりも、シリコン単結晶層３の厚みを厚く必要で
あった。したがって、フローティング部２のシリコン単
結晶層３を薄くすることができないため、フローティン
グ部２の熱容量を小さくすることができず、フローティ
ング部２の温度変化△Ｔを大きくすることができないと
ともにその温度変化の応答性を高くすることができず、
感度及び応答性を高くすることができなかった。

【００２１】また、図１３に示す従来の熱型赤外線検出
器では、ショットキーバリアダイオードの一方側のプラ
チナシリサイド膜４に対する電気的な接続を行うために
熱伝導率の大きいＡｌ配線１１が用いられ、該Ａｌ配線
１１がフローティング部２の側から支持部を介して基板
１側に延びていたため、フローティング部２から基板１
への熱コンダクタンスが大きくなってしまい、Ａｌ配線
１１を介して基板１側に逃げる熱の量が多く、温度変化
△Ｔを大きくすることができないとともにその温度変化
の応答性を高くすることができず、感度及び応答性を高
くすることができなかった。

【００２２】本発明は、このような原因究明に基づいて
なされたものである。

【００２３】本発明の第１の態様による熱型温度センサ
は、基板により支持部を介して支持されて浮いた１個も
しくは複数個のフローティング部を備え、該フローティ
ング部が、半導体層と、該半導体層上に形成され前記半
導体層との間に温度検出用のショットキー接合を形成す
る第１の金属膜と、該第１の金属膜を囲むように前記半
導体層上に形成された電気絶縁膜と、を有する熱型温度
センサにおいて、前記第１の金属膜と電気的に接触する
第２の金属膜であって、該第２の金属膜の少なくとも一
部が前記第１の金属膜の全周に渡り前記電気絶縁膜とオ
ーバーラップするように形成された第２の金属膜を備え
たものである。

【００２４】この第１の態様によれば、ショットキー接
合を形成する第１の金属膜と電気的に接触する第２の金
属膜の少なくとも一部が、第１の金属膜の全周に渡り第
１の金属膜を囲む電気絶縁膜とオーバーラップしている
ので、ショットキー接合の周縁の空乏層が延び、ショッ
トキー接合の周縁の電界集中が緩和されるようになり、
信頼性を損なうことがない。したがって、電界集中を防
ぐための拡散領域によるガードリングを設けなくてす
む。第１の金属膜に対する電気的な接続は、第２の金属
膜を介して行うことができるので、ショットキー接合を
形成する第１の金属膜に対して電気的な接続を行うため
の拡散領域を半導体層に形成する必要がなくなり、第１
の金属膜に対する電気的な接続のためのコンタクトホー
ルも必要がなくなる。このように、拡散領域によるガー
ドリングや第１の金属膜に対する電気的な接続を行うた
めの拡散領域及びコンタクトホールが必要なくなるの
で、フローティング部の面積を小さくすることができ
る。このため、フローティング部の熱容量を小さくし、
フローティング部の温度変化△Ｔを大きくすることがで
きるとともに受光部の温度変化の応答性を高くすること
ができ、ひいては感度及び応答性の向上を図ることがで
きる。

【００２５】また、前記第１の態様によれば、前述した
ように拡散領域によるガードリングを有していないた
め、ガードリングの拡散領域の深さと空乏層の延びとを
考慮に入れてフローティング部の半導体層の厚みを厚く
する必要がなく、フローティング部の半導体層の厚みを
薄くすることができる。したがって、フローティング部
の熱容量を小さくし、フローティング部の温度変化△Ｔ
を大きくすることができフローティング部の温度変化の
応答性を高くすることができ、ひいては感度及び応答性
の向上を図ることができる。

【００２６】さらに、前記第１の態様によれば、前述し
たように拡散領域によるガードリングを有していないた
め、ガードリングを形成するためにのフォトリソ工程、
不純物拡散工程が不要となって製造工程が短縮され、そ
れによりコストが低減される。

【００２７】ところで、ショットキーバリアサーミスタ
の感度はバリア高に依存し、バリア高の高いショットキ
ーバリアダイオードは高い検出感度を持っている。しか
し、バリア高に起因する逆方向電流を検出する場合、従
来はバリア高の高いショットキーバリアダイオードの逆
方向電流は小さすぎ検出ができなかった。この点、第１
の態様によれば、拡散によるガードリングがないので、
フローティング部の面積を増加させずに、つまり、フロ
ーティング部の熱容量を増加させずに、ショットキー接
合の面積を大きくし、逆方向電流を大きくすることがで
きる。このため、バリア高が高く感度の高いショットキ
ー接合を形成しても、検出に十分な電流を得ることがで
きる。

【００２８】また、フローティング部全体の面積及び厚
さを小さくできるので、フローティング部を支える支持
部の幅や厚さを小さくすることができ、支持部の熱コン
ダクタンスを下げることができる。したがって、フロー
ティング部から基板への熱の逃げが少なくなり、高感度
化が可能となる。

【００２９】本発明の第２の態様による熱型温度センサ
は、前記第１の態様による熱型温度センサにおいて、前
記第１の金属膜の周囲における前記電気絶縁膜の断面形
状が、前記第１の金属膜から離れるに従って厚くなるテ
ーパ形状であるものである。

【００３０】前記第１の態様において電気絶縁膜の厚み
が厚い場合には、第２の金属膜を電気絶縁膜とオーバー
ラップさせても、電界集中を緩和させる効果はさほど大
きくない。この点、前記第２の態様のように、第１の金
属膜の周囲における電気絶縁膜の断面形状をテーパ形状
とすれば、電界集中を緩和させる効果は十分に確保する
ことができ、電気絶縁膜の厚みが厚くても、信頼性を損
なうことがない。

【００３１】本発明の第３の態様による熱型温度センサ
は、前記第２の態様による熱型温度センサにおいて、前
記第１の金属膜の周囲における電気絶縁膜が選択酸化膜
のバーズビークの少なくとも一部からなるものである。
この第３の態様によれば、バーズビークを利用してテー
パ形状を得ることができるので、テーパ形状を容易に得
ることができる。

【００３２】本発明の第４の態様による熱型温度センサ
は、前記第１乃至第３のいずれかの態様による熱型温度
センサにおいて、前記第２の金属膜が、前記支持部を経
て前記基板まで延在するものである。この第４の態様に
よれば、第２の金属膜が配線パターンを兼用することに
なるので、製造が容易となる。

【００３３】本発明の第５の態様による熱型温度センサ
は、前記第１乃至第３のいずれかの態様による熱型温度
センサにおいて、前記第２の金属膜に比べて熱伝導率の
低い第３の金属膜が、前記支持部に少なくとも形成さ
れ、前記第２の金属膜が前記第３の金属膜を経由して前
記基板上の所定箇所に電気的な接続がなされたものであ
る。この第５の態様によれば、前記第４の態様に比べ
て、フローティング部から基板への熱コンダクタンスが
小さくなる。したがって、フローティング部から基板へ
の配線を介した熱の逃げが小さくなり、フローティング
部の温度変化ΔＴが大きくなるとともにフローティング
部の温度変化の応答性が高くなり、ひいては感度及び応
答性の向上を図ることができる。

【００３４】本発明の第６の態様による熱型温度センサ
は、前記第１乃至第５のいずれかの態様による熱型温度
センサにおいて、前記フローティング部が、赤外線を受
光して該赤外線の受光量に応じて温度が変化するもので
ある。この第６の態様による熱型温度センサは、熱型赤
外線検出器を構成することになる。もっとも、本発明の
熱型温度センサは、熱型赤外線検出器に限定されるもの
ではない。

【００３５】本発明の第７の態様による熱型温度センサ
は、前記第１乃至第６のいずれかの態様による熱型温度
センサにおいて、前記フローティング部が複数個１次元
又は２次元に配列され、それぞれのフローティング部の
前記ショットキー接合からの信号を順次読み出す読み出
し手段を更に備えたものである。この場合の熱型温度セ
ンサは、例えば、１次元又は２次元の熱型赤外線撮像装
置等となる。

【００３６】本発明の第８の態様による熱型温度センサ
は、前記第１乃至第５のいずれかの態様による熱型温度
センサにおいて、前記フローティング部に電熱ヒータ部
を具備したものである。

【００３７】この第８の態様によれば、フローティング
部に熱型温度センサを具備しているので、気体のフロー
センサやピラニー真空型のような低真空圧計を構成する
ことができる。

【００３８】本発明の第９の態様による熱型温度センサ
は、前記第８の態様による熱型温度センサにおいて、前
記電熱ヒータ部が半導体層のエッチングストッパーとし
て使用される高濃度ホウ素添加層からなるものである。

【００３９】この第９の態様によれば、電熱ヒータ部と
して、エッチングストッパー用の高濃度ホウ素添加層が
兼用されているので、特別な電熱ヒータ部を形成する必
要がなくなる。もっとも、前記第８の態様では、例え
ば、電熱部としてニクロム薄膜を形成してもよい。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明による熱型温度セン
サについて、図面を参照して説明する。

【００４１】まず、本発明の第１の実施の形態による熱
型温度センサとしての熱型赤外線検出器について、図１
乃至図３を参照して説明する。

【００４２】図１は、本発明の第１の実施の形態による
熱型赤外線検出器の単位画素を示す概略平面図である。
図２は、本実施の形態による熱型赤外線検出器の製造方
法の工程を示す概略断面図である。図３は、本実施の形
態による熱型赤外線検出器の製造方法の、図２に引き続
く工程を示す概略断面図である。図２（ａ）〜（ｄ）及
び図３（ａ）（ｄ）は図１中のＡ−Ａ’線断面に相当
し、図３（ｂ）（ｃ）は図１中のＢ−Ｂ’線断面に相当
している。なお、図３（ｃ）（ｄ）は完成状態を示して
おり、図３（ｃ）は図１中のＢ−Ｂ’線断面図、図３
（ｄ）は図１中のＡ−Ａ’線断面図となっている。

【００４３】本実施の形態による熱型赤外線検出器は、
図１及び図３（ｃ）（ｄ）に示すように、（１１１）面
方位のｎ型シリコン単結晶基板２１と、該基板２１によ
り支持部（橋脚）２２，２３を介して支持されて浮いた
フローティング部（センサー部）２４と、を備えてい
る。フローティング部２４は、基板２１の一部から形成
されたシリコン単結晶層（薄膜）２５と、シリコン単結
晶層２５上に形成されシリコン単結晶層２５との間に温
度検出用のショットキー接合を形成する第１の金属膜と
してのプラチナシリサイド膜２６と、プラチナシリサイ
ド膜２６の周囲を囲むようにシリコン単結晶層２５上に
形成された電気絶縁膜としてのシリコン酸化膜２７と、
を有している。また、フローティング部２４は、プラチ
ナシリサイド膜２６と電気的に接触する第２の金属膜と
してのプラチナ膜２８であって、その一部がプラチナシ
リサイド膜２６の全周に渡りシリコン酸化膜２７とオー
バーラップするように形成されたプラチナ膜２８と、プ
ラチナ膜２８及びシリコン酸化膜２９を介してプラチナ
シリサイド膜２６上に形成された赤外線吸収膜３０と、
を備えている。プラチナ膜２８は、プラチナシリサイド
膜２６上及びプラチナシリサイド膜２６の周囲における
シリコン酸化膜２７上のみならず、その一部は、図１に
示すように、配線として、支持部２２を経て基板２１ま
で延在し、基板２１の所定箇所に電気的な接続がなされ
ている。シリコン酸化膜２７の一部は、選択酸化膜２７
ａとなっている。さらに、フローティング部２４は、シ
リコン単結晶層２５とオーミックコンタクトをとるため
のｎ⁺拡散領域３１を有している。ｎ⁺拡散領域３１には
プラチナ膜３２がコンタクトホールを介して接続され、
該プラチナ膜３２は、図１に示すように、配線として、
支持部２３を経て基板２１まで延在し、基板２１の所定
箇所に電気的な接続がなされている。また、基板２１を
異方性エッチングすることによりシリコン単結晶層２５
下に空隙３３が形成され、これによりシリコン単結晶層
２５が基板１から、支持部２２，２３を除き分離されて
浮いた状態となっている。図１３において、３４，３５
はこの異方性エッチングに対するエッチストッパーとな
るボロン等による不純物拡散領域である。

【００４４】なお、本実施の形態では、図面には示して
いないが、１つの基板２１に対してフローティング部２
４が複数配置され、１次元又は２次元の熱型赤外線撮像
装置として構成されている。また、図面には示していな
いが、ショットキーバリアダイオードの逆方向電流によ
る信号電荷を読み出す読み出し部を含むいわゆる読み出
し回路が、基板２１上に形成されている。なお、ショッ
トキーバリアダイオードの逆方向のインピーダンスは高
いので、前記読み出し部はフローティング部２４に近接
して設けることが好ましい。なお、本発明では、必ずし
も、フローティング部２４を基板２１に対して複数配置
する必要はなく、単一のフローティング部２４のみを形
成しておいてもよい。

【００４５】次に、本実施の形態による熱型赤外線検出
器の製造方法の一例について、図２及び図３を用いて説
明する。

【００４６】まず、（１１１）面方位のｎ型シリコン単
結晶基板２１上に薄いシリコン酸化膜２７を形成し、従
来から良く知られている選択酸化法により、素子分離領
域において選択酸化膜２７ａを形成する（図２
（ａ））。

【００４７】次に、図２（ｂ）に示すように、基板２１
に前記ｎ⁺拡散領域３１を形成する。さらに、異方性エ
ッチングのためのｐ⁺拡散領域からなるエッチングスト
ッパー３４，３５を基板２１に形成する。また、図面に
は示されていないが、前述した読み出し回路等を基板２
１に形成する。

【００４８】その後、図２（ｃ）に示すように、ショッ
トキーバリアダイオードを形成する領域及びｎ⁺拡散領
域３１上の一部の領域におけるシリコン酸化膜２７をエ
ッチング除去する。

【００４９】次いで、蒸着、スパッタ、ＭＢＥ法等によ
り、プラチナをデポし熱処理を行い、シリコン表面との
間にプラチナシリサイド膜２６を形成する。その後、フ
ォトリソグラフィ法、イオンミリング等によりプラチナ
を除去してパターニングすることにより、前述したプラ
チナ膜２８，３２を形成する（図２（ｄ））。なお、本
実施の形態では、シリコン表面へのプラチナのデポ及び
その熱処理並びにプラチナのパターニングによりプラチ
ナシリサイド膜２６及びプラチナ膜２８が形成されてい
るので、プラチナシリサイド膜２６とプラチナ膜２８と
の境界は必ずしも明確ではない。もっとも、プラチナシ
リサイド膜２６を形成した後に王水にてプラチナ膜を除
去した後に、再度プラチナ膜又は他の金属膜を形成する
ことにより、金属膜２８，３２を形成してもよい。

【００５０】次に、図３（ａ）に示すように、ＣＶＤ法
等によりシリコン酸化膜２９を形成した後、ＣＶＤ法等
によりシリコン窒化膜等からなる赤外線吸収膜３０を受
光部上に形成する。

【００５１】その後、フローティング部２４下に異方性
エッチングにより空隙３３を形成する際に当該異方性エ
ッチングの開始用となる溝３６を、ドライエッチング法
によりシリコン酸化膜２７，２９及び基板２１に形成す
る（図３（ｂ））。

【００５２】最後に、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、
ＴＭＡＨ等のシリコン異方性エッチング液を用いて溝３
６から異方性エッチングを行うことにより、空隙３３を
形成する。基板２１の一部からなるシリコン単結晶層２
５が基板２１から分離され、これにより、フローティン
グ部２４が基板２１から浮き、本実施の形態による熱型
赤外線検出器が完成する。

【００５３】本実施の形態による熱型赤外線検出器によ
れば、プラチナ膜２８を介してプラチナシリサイド膜２
６に与えられた所定電位とプラチナ膜３２及びｎ⁺拡散
領域３１を介してシリコン単結晶層２５に与えられた所
定電位との差により、プラチナシリサイド膜２６とシリ
コン単結晶層２５との間のショットキー接合により形成
されたショットキーバリアダイオードが逆バイアスさ
れ、該ショットキーバリアダイオードに逆方向電流が流
れる。そして、表面から入射した赤外線は、赤外線吸収
膜３０により吸収され、入射赤外線の量に応じた量の熱
に変換される。この熱の量に応じて前記逆方向電流の大
きさが変化するので、前記逆方向電流の大きさとして入
射赤外線の量が検出される。

【００５４】そして、本実施の形態では、センサー部で
あるフローティング部２４が基板２１から浮いているの
で、フローティング部２４が基板２１から熱的に分離さ
れ、フローティング部２４の熱容量及びフローティング
部２４から基板２１への熱伝導が共に小さくなり、感度
及び応答性が上がっている。

【００５５】また、本実施の形態では、拡散領域による
ガードリング（図１３中のガードリング８に相当するも
の）は形成されていない。しかし、本実施の形態では、
プラチナシリサイド膜２６と電気的に接触するプラチナ
膜２８の一部が、プラチナシリサイド膜２６の全周に渡
りプラチナシリサイド膜２６を囲むシリコン酸化膜２７
とオーバーラップしているので、ショットキー接合近傍
のシリコン酸化膜２７上のプラチナ膜２８に電位がかか
り、ショットキー接合の周縁の空乏層が延び、ショット
キー接合の周縁の電界集中が緩和されるようになり、信
頼性を損なうことがない。例えば、プラチナ膜２８の下
にある酸化膜２７を簡単のため１０００オングストロー
ムとし、逆方向バイアスを５Ｖとした場合、空乏層の延
びは約１μｍであり電界集中を緩和させるのに十分な値
である。また、本実施の形態では、プラチナシリサイド
膜２６に対する電気的な接続は、プラチナ膜２８を介し
て行われており、ショットキー接合を形成するプラチナ
シリサイド膜２６に対して電気的な接続を行うための拡
散領域（図１３中の拡散領域１０に相当するもの）はシ
リコン単結晶層２５に形成されておらず、プラチナシリ
サイド膜２６に対する電気的な接続のためのコンタクト
ホールも形成されていない。このように、拡散領域によ
るガードリングやプラチナシリサイド膜２６に対する電
気的な接続を行うための拡散領域及びコンタクトホール
がないので、フローティング部２４の面積を小さくする
ことができる。このため、前述した図１３に示すような
従来の熱型赤外線検出器に比べて、フローティング部２
４の熱容量を小さくし、フローティング部２４の温度変
化△Ｔを大きくすることができるとともにフローティン
グ部２４の温度変化の応答性を高くすることができ、ひ
いては感度及び応答性の向上を図ることができる。

【００５６】また、本実施の形態によれば、前述したよ
うに拡散領域によるガードリングを有していないため、
ガードリングの拡散領域の深さと空乏層の延びとを考慮
に入れてフローティング部２４のシリコン単結晶層２５
の厚みを厚くする必要がなく、フローティング部２４の
シリコン単結晶層２５の厚みを薄くすることができる。
したがって、前述した図１３に示すような従来の熱型赤
外線検出器に比べて、フローティング部２４の熱容量を
小さくし、フローティング部２４の温度変化△Ｔを大き
くすることができるとともにフローティング部２４の温
度変化の応答性を高くすることができ、ひいては感度及
び応答性の向上を図ることができる。

【００５７】なお、前述した図１３に示すような従来の
熱型赤外線検出器では、拡散によってガードリング８を
形成するため、ガードリング８の拡散領域の接合深さＸ
ｊを１．０μｍ、空乏層の延びを１．０μｍとすれば、
必要なシリコン単結晶層３の膜厚は２．０μｍであり、
これに対して本実施の形態では、空乏層の延びは上述し
たように１．０μｍなので、フローティング部のシリコ
ンの膜厚を半分にでき、熱容量が下がり、感度及び応答
性が高くなるのである。

【００５８】さらに、本実施の形態では、プラチナ膜２
８が配線パターンを兼用することになるので、製造が容
易となる。

【００５９】さらにまた、本実施の形態では、プラチナ
シリサイド膜２６に電気的な配線を行う金属及びシリコ
ン単結晶層２５に電気的な配線を行う金属がシリサイド
形成のための金属と同一であり、この金属膜（本実施の
形態では、具体的にはプラチナ膜２８）の熱伝導率は、
Ａｌ合金等の金属膜の熱伝導率と比べ小さく、熱コンダ
クタンスが低くなる。したがって、前述した図１３に示
すようなＡｌ配線１１，１２を用いていた従来の熱型赤
外線検出器と比べて、フローティング部２４から基板２
１への熱コンダクタンスが小さくなる。したがって、フ
ローティング部２４から基板２１への配線を介した熱の
逃げが小さくなり、フローティング部２４の温度変化Δ
Ｔが大きくなるとともにフローティング部２４の温度変
化の応答性が高くなり、ひいては感度及び応答性の向上
を図ることができる。

【００６０】次に、本発明の第２の実施の形態による熱
型赤外線検出器について、図１、図４及び図５を参照し
て説明する。

【００６１】図１は、本発明の第１の実施の形態による
熱型赤外線検出器の単位画素を示す概略平面図でもあ
る。図４は、本実施の形態による熱型赤外線検出器の製
造方法の工程を示す概略断面図である。図５は、本実施
の形態による熱型赤外線検出器の製造方法の、図４に引
き続く工程を示す概略断面図である。図４（ａ）〜
（ｄ）及び図５（ａ）（ｄ）は図１中のＡ−Ａ’線断面
に相当し、図５（ｂ）（ｃ）は図１中のＢ−Ｂ’線断面
に相当している。なお、図５（ｃ）（ｄ）は完成状態を
示しており、図５（ｃ）は図１中のＢ−Ｂ’線断面図、
図５（ｄ）は図１中のＡ−Ａ’線断面図となっている。
これらの図面において、前記図３及び図４と同一又は対
応する要素には同一符号を付している。

【００６２】本実施の形態による熱型赤外線検出器が前
述した第１の実施の形態による熱型赤外線検出器と異な
る所は、図１及び図５（ｃ）（ｄ）からわかるように、
選択酸化法により形成された選択酸化膜２７ａのバーズ
ビークを利用してこれをプラチナシリサイド膜２６の周
囲に配置し、プラチナシリサイド膜２６の周囲の電気絶
縁膜である酸化膜を、プラチナシリサイド膜２６から離
れるに従って厚くなるテーパ形状とした点のみである。
よって、ここでは、前記第１の実施の形態の説明と重複
する説明は省略する。

【００６３】本実施の形態では、前記第１の実施の形態
と同様の利点が得られる。さらに、本実施の形態では、
プラチナシリサイド膜２６の周囲の酸化膜が厚くても、
信頼性を損なうことがない。すなわち、前記第１の実施
の形態のようにプラチナシリサイド膜２６の周囲の酸化
膜が断面矩形形状である場合には、当該酸化膜が厚けれ
ば、プラチナ膜２６を当該酸化膜とオーバーラップさせ
ても、電界集中を緩和させる効果はさほど大きくない。
この点、本実施の形態では、プラチナシリサイド膜２６
の周囲の酸化膜の断面形状がテーパ形状であるので、電
界集中を緩和させる効果は十分に確保することができ、
電気絶縁膜の厚みが厚くても、信頼性を損なうことがな
い。そして、本実施の形態では、選択酸化膜２７ａのバ
ーズビークを利用して前記テーパ形状を得ているので、
テーパ形状を容易に得ることができる。

【００６４】次に、本実施の形態による熱型赤外線検出
器の製造方法の一例について、図４及び図５を用いて説
明する。

【００６５】まず、（１１１）面方位のｎ型シリコン単
結晶基板２１上に薄いシリコン酸化膜２７を形成し、選
択酸化法により、素子分離領域において選択酸化膜２７
ａを形成する（図４（ａ））。

【００６６】次に、図４（ｂ）に示すように、基板２１
に前記ｎ⁺拡散領域３１を形成する。さらに、異方性エ
ッチングのためのｐ⁺拡散領域からなるエッチングスト
ッパー３４，３５を基板２１に形成する。また、図面に
は示されていないが、読み出し回路等を基板２１に形成
する。

【００６７】その後、図４（ｃ）に示すように、ショッ
トキーバリアダイオードを形成する領域及びｎ⁺拡散領
域３１上の一部の領域におけるシリコン酸化膜２７をエ
ッチング除去する。この際、バーズビーク２７ａの一部
もエッチング除去する。これにより、図４（ｃ）に示す
ように、バーズビーク２７ａがプラチナシリサイド膜２
６の側においてほぼシリコンの面から斜めに立ち上がる
ように斜面が形成され、プラチナシリサイド膜の周囲に
おいてテーパ形状の酸化膜が得られることになる。

【００６８】次いで、蒸着、スパッタ、ＭＢＥ法等によ
り、プラチナをデポし熱処理を行い、シリコン表面との
間にプラチナシリサイド膜２６を形成する。その後、フ
ォトリソグラフィ法、イオンミリング等によりプラチナ
を除去してパターニングすることにより、プラチナ膜２
８，２９を形成する（図４（ｄ））。プラチナ膜２８の
一部は、選択酸化膜２７ａのバーズビークによるテーパ
面上にオーバーラップしている。

【００６９】次に、図５（ａ）に示すように、ＣＶＤ法
等によりシリコン酸化膜２９を形成した後、ＣＶＤ法等
によりシリコン窒化膜等からなる赤外線吸収膜３０を受
光部上に形成する。

【００７０】その後、フローティング部２４下に異方性
エッチングにより空隙３３を形成する際に当該異方性エ
ッチングの開始用となる溝３６を、ドライエッチング法
によりシリコン酸化膜２７，２９及び基板２１に形成す
る（図５（ｂ））。

【００７１】最後に、図５（ｃ）（ｄ）に示すように、
ＴＭＡＨ等のシリコン異方性エッチング液を用いて溝３
６から異方性エッチングを行うことにより、空隙３３を
形成する。基板２１の一部からなるシリコン単結晶層２
５が基板２１から分離され、これにより、フローティン
グ部２４が基板２１から浮き、本実施の形態による熱型
赤外線検出器が完成する。

【００７２】次に本発明の第３の実施の形態による熱型
赤外線検出器について、図６乃至図９を参照して説明す
る。

【００７３】図６は、本発明の第３の実施の形態による
熱型赤外線検出器の単位画素を示す概略平面図である。
図７は、本実施の形態による熱型赤外線検出器の製造方
法の工程を示す概略断面図である。図８は、本実施の形
態による熱型赤外線検出器の製造方法の、図７に引き続
く工程を示す概略断面図である。図９は、本実施の形態
による熱型赤外線検出器の製造方法の、図８に引き続く
工程を示す概略断面図である。図７（ａ）〜（ｄ）、図
８（ａ）〜（ｃ）及び図９（ｃ）は図６中のＣ−Ｃ’線
断面に相当し、図９（ａ）（ｂ）は図１中のＤ−Ｄ’線
断面に相当している。なお、図９（ｂ）（ｃ）は完成状
態を示しており、図９（ｂ）は図６中のＤ−Ｄ’線断面
図、図９（ｃ）は図６中のＣ−Ｃ’線断面図となってい
る。これらの図面において、図１乃至図３と同一又は対
応する要素には同一符号を付している。

【００７４】本実施の形態による熱型赤外線検出器が前
述した第１の実施の形態による熱型赤外線検出器と異な
る所は、主として、前記第１の実施の形態では図１及び
図３（ｄ）に示すようにプラチナ膜２８が支持部２２を
経て基板２１まで延在しているのに対し、本実施の形態
では図６及び図９（ｃ）に示すように、プラチナ膜２８
より熱伝導率の低い第３の金属膜としてのチタン膜４０
が支持部２２付近のフローティング部２４側位置から支
持部２２を経て基板２１まで延在しており、プラチナシ
リサイド膜２６と電気的に接触するプラチナ膜２８がチ
タン膜４０を経由して基板２１上の所定箇所に電気的な
接続がなされている点のみである。よって、ここでは、
前記第１の実施の形態の説明と重複する説明は省略す
る。

【００７５】本実施の形態では、前記第１の実施の形態
と同様の利点が得られる。さらに、本実施の形態では、
プラチナ膜２８より熱伝導率の低いチタン膜４０が支持
部２２上に形成され、プラチナ膜２８がチタン膜４０を
経由して基板２１上の所定箇所に電気的な接続がなされ
ているので、フローティング部２４から基板２１への熱
コンダクタンスが小さくなる。したがって、フローティ
ング部２４から基板２１への配線を介した熱の逃げが小
さくなり、フローティング部２４の温度変化ΔＴが大き
くなるとともにフローティング部２４の温度変化の応答
性が高くなり、ひいては感度及び応答性の向上を図るこ
とができる。なお、本実施の形態では、前記実施の形態
におけるプラチナ膜３２の代わりにチタン膜４１が形成
されているので、シリコン単結晶層２５に対する電気的
な接続を行う配線を介したフローティング部２４から基
板２１への配線を介した熱の逃げも小さくなり、フロー
ティング部２４の温度変化ΔＴが一層大きくなるととも
にフローティング部２４の温度変化の応答性が一層高く
なり、ひいては感度及び応答性の更なる向上を図ること
ができる。

【００７６】次に、本実施の形態による熱型赤外線検出
器の製造方法の一例について、図７乃至図９を用いて説
明する。

【００７７】まず、（１１１）面方位のｎ型シリコン単
結晶基板２１上に薄いシリコン酸化膜２７を形成し、選
択酸化法により、素子分離領域において選択酸化膜２７
ａを形成する（図７（ａ））。

【００７８】次に、図７（ｂ）に示すように、基板２１
に前記ｎ⁺拡散領域３１を形成する。さらに、異方性エ
ッチングのためのｐ⁺拡散領域からなるエッチングスト
ッパー３４，３５を基板２１に形成する。また、図面に
は示されていないが、読み出し回路等を基板２１に形成
する。

【００７９】その後、図７（ｃ）に示すように、ショッ
トキーバリアダイオードを形成する領域におけるシリコ
ン酸化膜２７をエッチング除去する。

【００８０】次いで、蒸着、スパッタ、ＭＢＥ法等によ
り、プラチナをデポし熱処理を行い、シリコン表面との
間にプラチナシリサイド膜２６を形成する。その後、フ
ォトリソグラフィ法、イオンミリング等によりプラチナ
を除去してパターニングすることにより、プラチナ膜２
８を形成する（図７（ｄ））。このとき、プラチナ膜２
８は支持部２２の予定領域までは達していない。

【００８１】次に、図８（ａ）に示すように、ＣＶＤ法
等によりシリコン酸化膜２９を形成する。

【００８２】次いで、ｎ⁺拡散領域３１上のシリコン酸
化膜２９をエッチング除去し、ｎ⁺拡散領域３１の表面
を露出させる。また、チタン膜４０をプラチナ膜２８に
コンタクトさせるためのコンタクトホールの形成領域の
シリコン酸化膜２９をエッチング除去し、プラチナ膜２
８を露出させる。なお、このコンタクトホール形成領域
は、ｎ⁺拡散領域３１の上方に配置されている。その
後、チタン（他の熱伝導率の低い物質でもよい。）を被
着させ、図６に示す形状にパターニングする（図８
（ｂ））。

【００８３】次に、図８（ｃ）に示すようにＣＶＤ法等
により再度シリコン酸化膜２９を形成し、さらに、ＣＶ
Ｄ法、ドライエッチ法等によりシリコン窒化膜等からな
る赤外線吸収膜３０を受光部上に形成する。

【００８４】その後、フローティング部２４下に異方性
エッチングにより空隙３３を形成する際に当該異方性エ
ッチングの開始用となる溝３６を、ドライエッチング法
によりシリコン酸化膜２７，２９及び基板２１に形成す
る（図９（ａ））。

【００８５】最後に、図９（ｂ）（ｃ）に示すように、
ＴＭＡＨ等のシリコン異方性エッチング液を用いて溝３
６から異方性エッチングを行うことにより、空隙３３を
形成する。基板２１の一部からなるシリコン単結晶層２
５が基板２１から分離され、これにより、フローティン
グ部２４が基板２１から浮き、本実施の形態による熱型
赤外線検出器が完成する。

【００８６】なお、本実施の形態では、チタン膜４０を
プラチナ膜２８とコンタクトさせるためのコンタクトホ
ールがｎ⁺拡散領域３１の上方に配置されているので、
フローティング部２４の面積を大きくする必要がない。
したがって、フローティング部２４（受光部）の面積の
増加に伴う熱容量の増加が生じず、感度及び応答性の低
下は生じない。

【００８７】ここで、前述した第１乃至第３の実施の形
態による熱型赤外線撮像装置（熱型赤外線イメージセン
サ）の読み出し回路の一例について、図１０を参照して
説明する。図１０は、この読み出し回路を示す回路図で
あり、簡単のため２次元マトリクス状に配置された２×
２画素分のみ示している。

【００８８】図１０において、１００は温度を読み出す
ためのショットキーバリアダイオード（図３（ａ）、図
５（ｄ）又は図９（ｃ）中のプラチナシリサイド膜２６
とシリコン単結晶層２５との間のショットキー接合に相
当）図である。各ショットキーバリアダイオード１００
のカソード（プラチナシリサイド膜２６に相当）は、シ
ョットキーバリアダイオード１００の電極を兼用する配
線１０１（図３（ａ）又は図５（ｄ）中のプラチナ膜２
８を含む。あるいは、図９（ｃ）中のプラチナ膜２８及
びチタン膜４０を含む。）を介して接地されている。ま
た、各ショットキーバリアダイオード１００のアノード
（シリコン単結晶層２５に相当）は、図３（ａ）、図５
（ｄ）又は図９（ｃ）中の拡散層ｎ⁺拡散領域３１を介
して、ショットキーバリアダイオード１００の電極を兼
用する配線１０２（図３（ａ）、図５（ｄ）又は図９
（ｃ）中のプラチナ膜３２を含む。）により、フローテ
ィング部２４と同一基板上にそれぞれショットキーバリ
アダイオード１００に対応して形成された垂直スイッチ
としてのＭＯＳトランジスタ１０３のソースにそれぞれ
接続されている。

【００８９】ＭＯＳトランジスタ１０３のゲートは、マ
トリクス配置の各行毎に垂直走査回路１０４によって走
査されるクロックライン１０５ａ，１０５ｂに共通接続
されている。なお、例えば、ＭＯＳトランジスタ１０３
のゲートとクロックライン１０５ａ，１０５ｂとは、ポ
リシリコン配線により兼用することができる。また、マ
トリクス配置の各列ごとに水平スイッチとしてのＭＯＳ
トランジスタ１０６が設けられている。ＭＯＳトランジ
スタ１０３のドレインは、マトリクス配置の各列毎にア
ルミニウム配線等により共通接続され、更にＭＯＳトラ
ンジスタ１０６のソースにそれぞれ接続されている。各
ＭＯＳトランジスタ１０６のゲートは、水平走査回路１
０７に接続されている。

【００９０】各ＭＯＳトランジスタ１０６のドレイン
は、ＯＰアンプ（オペレーショナル・アンプリファイ
ア）１０８の反転入力端子に共通接続されている。ＯＰ
アンプ１０８の出力端子が当該読み出し回路の出力点１
０９に接続されている。ＯＰアンプ１０８の反転入力端
子と出力端子との間には、帰還抵抗１１０が接続されて
いる。ＯＰアンプ１０８の非反転入力端子は、直流電源
１１１の負極に接続されている。直流電源１１１の正極
は、接地されている。

【００９１】次に、図１０に示す回路の動作について説
明する。各走査回路１０４，１０７からパルス電圧を発
生させ、ある期間選択されたＭＯＳトランジスタ１０
３，１０６のゲートに電圧が印加され、当該ＭＯＳトラ
ンジスタ（スイッチ）１０３，１０６のうちの選択され
たものがオンするようになっている。ＭＯＳトランジス
タ１０３，１０６をオンすることによって、所望の選択
された画素のショットキーバリアダイオード１００とＯ
Ｐアンプ１０８の反転入力端子とが電気的につながれ、
ショットキーバリアダイオード１００に流れる電流に相
当する電圧を出力点１０９から読み出すことができる。
今、出力点１０９での電圧をＶｏ、電源１１１の電圧を
Ｖｐ、帰還抵抗１１０の抵抗値をＲとする。ショットキ
ーバリアダイオード１００を流れる電流は、ＯＰアンプ
１０８に取り付けた帰還抵抗１１０に流れ込む。したが
って、帰還抵抗１１０の両端の電圧降下はＶｐ−Ｖｏに
等しいので、この出力電圧Ｖｏを測定することによりシ
ョットキーバリアダイオードＡに流れる電流Ｉｒを測定
することができる（Ｉ・Ｒ＝Ｖｐ−Ｖｏ）。したがっ
て、出力電圧Ｖｏから各ショットキーバリアダイオード
の温度すなわち入射赤外線量が検出される。このように
して、各走査回路１０４，１０７からパルス電圧で各ス
イッチ１０３，１０６を順次オンすれば赤外線イメージ
センサとして機能する。

【００９２】次に、前述した第１乃至第３の実施の形態
による熱型赤外線撮像装置（熱型赤外線イメージセン
サ）の読み出し回路の他の例について、図１１を参照し
て説明する。図１１はこの読み出し回路を示す回路図で
あり、図１１においても簡単のため２×２画素分のみ示
している。図１１において、図１０中の要素と同一又は
対応する要素には同一符号を付し、その説明は省略す
る。

【００９３】図１１に示す読み出し回路が図１０に示す
読み出し回路と異なる所は、図１０中のＯＰアンプ１０
８及び帰還抵抗１０９が取り除かれ、水平スイッチとし
てのＭＯＳトランジスタ１０６のドレインが共通接続さ
れて出力点１０９に直接接続され、出力点１０９と直流
電源１１１の負極との間に抵抗１１２が接続されている
点である。

【００９４】次に、図１１に示す回路の動作について説
明する。各走査回路１０４，１０７からのパルス電圧
で、垂直スイッチ（ＭＯＳトランジスタ）１０３，水平
スイッチ（ＭＯＳトランジスタ）１０６のうちの選択さ
れたものがオンする。それによって、走査回路１０４，
１０７によって選択された画素のショットキーバリアダ
イオード１００と出力点１０９とが電気的につながれ
る。電源１１１の電圧Ｖ１によってショットキーバリア
ダイオード１００の容量に電流が充電され、出力点１０
９での出力電圧はＶ１となる。この動作をここでは「プ
リチャージ」と呼ぶことにする。プリチャージされた電
圧は、ショットキーバリアダイオード１００に流れる電
流に対応して徐々に減少する。この電流はショットキー
バリアダイオード１００の温度に依存していることは言
うまでもない。その後、同様にして他の各ショットキー
バリアダイオード１００についてもプリチャージを行
う。その後、再度走査回路１０４，１０７によってスイ
ッチ１０３，１０６がオンした時の出力点１０９の電圧
Ｖ０を測定し、Ｖ１−Ｖ０から入射赤外線量を検出す
る。その後、再度プリチャージを行う。このようにし
て、各走査回路１０４，１０７からのパルス電圧で各ス
イッチ１０３，１０６を順次オンすれば赤外線イメージ
センサとして機能する。

【００９５】なお、本発明では、読み出し回路の構成
は、図１０又は図１１に示す構成に限定されるものでは
ない。

【００９６】次に、本発明の第４の実施の形態による熱
型温度センサとしての、気体のフローセンサ、又はピラ
ニー真空計のような低真空計について、図１２を参照し
て説明する。図１２は本実施の形態によるフローセンサ
又は低真空計を示す図であり、図１２（ａ）はその概略
平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）中のＥ−Ｅ’線に
沿った概略断面図である。図１２において、図１０中の
要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その
説明は省略する。

【００９７】本実施の形態の動作の概略は、次の通りで
ある。フローティング部２４には、温度センシング部と
してのショットキーバリアダイオードが形成されてお
り、そのショットキー接合２００は通常逆方向に、例え
ば、３Ｖバイアスされている。また、フローティング部
２４には、比較的低抵抗（１０Ω程度）の高濃度ホウ素
（約２×１０²⁰ｃｍ^-3）を添加したエッチストッパー３
４を発熱部として使用する電熱ヒータ部６０をも設けて
おり、例えば、気体のフローセンサとして使用する場合
には、気体の流れがないときに、５０゜Ｃ程度の一定温
度になるようにしておく。このときの温度検出はショッ
トキーバリアダイオードで行う。本実施の形態による熱
型温度センサ表面に気体の流れが存在すると、熱容量の
小さいフローティング部２４が特に冷えるので、流れの
速度に応じて温度低下を引き起こす。一般に気体の流れ
の速度ｖと温度低下分ΔＴとの間には、キングの法則が
成り立ち、ΔＴはｖ^1/2に比例することがわかってい
る。温度低下分ΔＴを逆方向にバイアスしたショットキ
ーバリアダイオードで検出して、気体の流れの速度ｖを
算出する。なお、温度変化分を検出して、フローティン
グ部２４を一定温度、例えば５０゜Ｃになるように、電
熱ヒータ部６０への電流を制御するようにしてもよい。
この場合には、電熱ヒータ部６０への電流の変化を検出
して、気体の流れの速度ｖを算出することになる。

【００９８】また、本実施の形態による熱型温度センサ
を真空センサとして使用する場合も、ほぼ同様で、５０
゜Ｃ程度の一定温度にフローティング部２４を電熱ヒー
タ部６０で熱しておくと、高真空度ではフローティング
部２４からの熱放散が少ないので、電熱ヒータ部６０へ
の供給電力が少なくてすむ。逆に低真空度となると、熱
放散が大きくなるので、一定温度に保つには大きな供給
電力を必要とする。このように、一定温度に保つように
するモードの検出方法においては、温度はショットキー
バリアダイオードで高感度に検出し、外部の制御回路を
用いて、電熱ヒータ部６０に電力を供給するようにし、
そのときの供給電力の例えば電流を検出して真空度に換
算するようにすればよい。勿論、一定電流モードで動作
させることもできる。

【００９９】このように、５０゜Ｃ程度の比較的低い温
度においても、本実施の形態による熱型温度センサは、
低い抵抗値を示し、外部周辺回路の設計を容易にし、大
きなＳ／Ｎを得ることができる。

【０１００】このようなフローティング部２４に電熱ヒ
ータ部６０を有する本実施の形態による熱型温度センサ
は、例えば、次のようにして作成することができる。

【０１０１】まず、前述と同様に、ｎ型の（１００）面
方位のＳｉ基板２１の表面及び裏面に熱酸化ＳｉＯ₂膜
５１（表面のＳｉＯ₂膜は図示せず）を０．５μｍ厚に
形成し、その後、表面には基板２１の一部からなる矩形
（１００μｍ×５０μｍ）のフローティング部２４に単
結晶シリコン層２５を残すための高濃度ホウ素（約２×
１０²⁰ｃｍ^-3）を添加したエッチストッパー３４を不純
物熱拡散により２μｍ程度の深さに形成する。この高濃
度ホウ素添加エッチストッパー３４は、後にオーム性コ
ンタクト用窓６１，６２を通した電極６３，６４の形成
により電熱ヒータ部６０として兼用する。その後、裏面
のＳｉＯ₂膜５１はそのまま残し、表面のＳｉＯ₂膜は除
去して、Ｓｉと熱膨張係数を調整し、熱ひずみを少なく
したシリコンオキシナイトライド薄膜５０を１μｍ厚程
度にＣＶＤ形成する。その後、前述と同様に、プラチナ
シリサイド膜２６をショットキー金属としたショットキ
ー接合を２００形成し、フローティング部２４のｎ型の
単結晶シリコン層２５からのオーム性コンタクトのため
のｎ⁺拡散領域３１を形成して、プラチナ電極２８，３
２を形成する。次に、基板２１の表面の窓から前述の異
方性エッチャント又は等方性エッチャントで溝３６を形
成するとともに、裏面からは異方性エッチングにより空
洞部３３を形成する。勿論、表面の保護膜などの形成工
程を途中で追加してもよいし、フローセンサとするとき
には、その後のワイヤボンディングなどは気体の流れを
妨げないように配慮する。

【０１０２】本実施の形態による熱型温度センサも、フ
ローティング部２４は、半導体層としての単結晶シリコ
ン層２５と、単結晶シリコン層２５に形成され単結晶シ
リコン層２５との間に温度検出用のショットキー接合を
形成する第１の金属膜としてのプラチナシリサイド膜２
６と、プラチナシリサイド膜２６を囲むように単結晶シ
リコン層２５上に形成された電気絶縁膜としてのシリコ
ンオキシナイトライド薄膜５０を有している。そして、
第１の金属膜としてのプラチナシリサイド膜２６と電気
的に接触するプラチナ膜２８は、その一部がプラチナシ
リサイド膜２６の全周に渡りシリコンオキシナイトライ
ド薄膜５０とオーバーラップするように形成されてい
る。したがって、本実施の形態によっても、前述した第
１の実施の形態と同様の利点が得られる。

【０１０３】なお、本実施の形態では、電熱ヒータ部６
０として高濃度ホウ素添加エッチストッパー３４のジュ
ール加熱による発熱を利用していたが、例えば、フロー
ティング部２４のｎ型の単結晶シリコン層２５とｐ型で
ある高濃度ホウ素添加エッチストッパー３４との間のｐ
ｎ接合ダイオードを利用し、この順方向バイアスによる
ジュール発熱を利用してもよい。更には、ここでは図示
しないが、この単結晶シリコン層２５内にトランジスタ
やＩＣを形成し、それらのトランジスタのコレクタ損失
による発熱を利用してもよい。

【０１０４】また、電熱ヒータ部６０としてプラチナ膜
などの高融点抵抗体をシリコンオキシナイトライド薄膜
５０上にジグザグパターン状などに形成して、これを用
いてもよい。

【０１０５】また、本実施の形態では、エッチストッパ
ー３４として高濃度ホウ素添加シリコン領域を用いた
が、基板２１の表面に溝３６を形成した後、熱酸化し
て、そこにできた熱酸化ＳｉＯ₂膜をエッチストッパー
として用いることもできる。

【０１０６】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。

【０１０７】例えば、前記各実施の形態においては基板
として（１１１）面方位のｎ型シリコン単結晶基板２１
が用いられているが、本発明では、フローティング構造
を形成することができるとともにフローティング部にシ
ョットキー接合を形成することができれば、いかなる基
板を用いてもよい。さらに、例えば、ＳＯＩ構造をもつ
シリコン、ポリシリコン上にショットキーバリアダイオ
ードを形成してもよい。

【０１０８】また、前記各実施の形態では、ショットキ
ーバリアダイオードに逆方向バイアスがかけられている
が、本発明では、ショットキーバリアダイオードに順方
向バイアスをかけてもよく、ショットキーバリアダイオ
ードの順方向電流の温度依存性を用いて温度検出を行う
ようにしてもよい。なお、ショットキーバリアダイオー
ドに順方向バイアスをかける場合には、例えば、前記各
実施の形態において、基板２１や拡散領域３１の導電型
を前記導電型と反対にすればよい。

【０１０９】また、前記各実施の形態による熱型赤外線
検出器の製造に際して、前記異方性エッチング液にＴＭ
ＡＨを用いたが、ヒドラジン水溶液等、基板を横方向に
エッチングできればいずれのエッチング液を用いてもよ
い。また、前記各本実施の形態では、フローティング構
造を得るために、表面側からエッチングストッパーを利
用して異方性エッチを用いていたが、犠牲層を用いたフ
ローティング構造（中空構造）を採用してもよい。ま
た、本発明では、基板を裏面側からエッチングすること
によるフローティング構造を採用してもよく、フローテ
ィング構造は限定されるものではない。

【０１１０】また、前記各実施の形態はショットキーバ
リアダイオードを形成するためにプラチナを被着させた
が、モリブデン、タングステン、ニッケル、チタン等、
ショットキーバリアダイオードが形成されるならいずれ
の物質でもよい。

【０１１１】また、前記第２の実施の形態では第２の金
属膜としてチタンを用いたが、本発明では、第２の金属
膜として、Ａｌ合金より熱伝導の低い金属で、電気的に
コンタクトがとれる金属であれば、いずれの金属を用い
てもよい。

【０１１２】また、本発明では、フローティング部を支
持するための支持部の形状はダイヤフラム等いずれでも
よく、任意の構造の支持部を採用することができる。

【０１１３】さらに、前述した各実施の形態は熱型赤外
線検出器に本発明を適用した例であったが、本発明は、
熱型赤外線検出器に限定されず、他の種々の熱型温度セ
ンサに適用することができる。

【０１１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信頼性を損なうことなく、一層高感度化及び高速応答性
化を図ることができ、しかも、製造工程の簡略化を図り
コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１及び第２の実施の形態による熱型
赤外線検出器の単位画素を示す概略平面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態による熱型赤外線検
出器の製造方法の工程を示す概略断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態による熱型赤外線検
出器の製造方法の、図２に引き続く工程を示す概略断面
図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態熱型赤外線検出器の
製造方法の工程を示す概略断面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態熱型赤外線検出器の
製造方法の、図４に引き続く工程を示す概略断面図であ
る。

【図６】本発明の第３の実施の形態による熱型赤外線検
出器の単位画素を示す概略平面図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態による熱型赤外線検
出器の製造方法の工程を示す概略断面図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態熱型赤外線検出器の
製造方法の、図７に引き続く工程を示す概略断面図であ
る。

【図９】本発明の第３の実施の形態による熱型赤外線検
出器の製造方法の、図８に引き続く工程を示す概略断面
図である。

【図１０】本発明の第１乃至第３の実施の形態による熱
型赤外線検出器としての熱型赤外線撮像装置の読み出し
回路の一例を示す回路図である。

【図１１】本発明の第１乃至第３の実施の形態による熱
型赤外線検出器としての熱型赤外線撮像装置の読み出し
回路の他の例を示す回路図である。

【図１２】本発明の第４の実施の形態によるフローセン
サ又は低真空計を示す図であり、図１２（ａ）はその概
略平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）中のＥ−Ｅ’線
に沿った概略断面図である。

【図１３】従来の熱型赤外線検出器を示す概略断面図で
ある。

【符号の説明】

２１シリコン単結晶基板２２，２３支持部２４フローティング部２５シリコン単結晶層２６プラチナシリサイド膜２７，２９シリコン酸化膜２７ａ選択酸化膜２８，３２プラチナ膜３０赤外線吸収膜３１ｎ⁺拡散領域３３空隙３４，３５エッチストッパー（高濃度ホウ素添加層）３６溝４０，４１チタン膜５０シリコンオキシナイトライド薄膜６０電熱ヒータ部１００ショットキーバリアダイオード１０３ＭＯＳトランジスタ（垂直スイッチ）１０４垂直走査回路１０６ＭＯＳトランジスタ（水平スイッチ）１０７水平走査回路２００ショットキー接合

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者成井禎東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン本社内 (72)発明者赤川圭一東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン本社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板により支持部を介して支持されて浮
いた１個もしくは複数個のフローティング部を備え、該
フローティング部が、半導体層と、該半導体層上に形成
され前記半導体層との間に温度検出用のショットキー接
合を形成する第１の金属膜と、該第１の金属膜を囲むよ
うに前記半導体層上に形成された電気絶縁膜と、を有す
る熱型温度センサにおいて、前記第１の金属膜と電気的に接触する第２の金属膜であ
って、該第２の金属膜の少なくとも一部が前記第１の金
属膜の全周に渡り前記電気絶縁膜とオーバーラップする
ように形成された第２の金属膜を備えたことを特徴とす
る熱型温度センサ。
【請求項２】前記第１の金属膜の周囲における前記電
気絶縁膜の断面形状が、前記第１の金属膜から離れるに
従って厚くなるテーパ形状であることを特徴とする請求
項１記載の熱型温度センサ。
【請求項３】前記第１の金属膜の周囲における電気絶
縁膜が選択酸化膜のバーズビークの少なくとも一部から
なることを特徴とする請求項２記載の熱型温度センサ。
【請求項４】前記第２の金属膜が、前記支持部を経て
前記基板まで延在す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熱型温度センサ。
【請求項５】前記第２の金属膜に比べて熱伝導率の低
い第３の金属膜が、前記支持部に少なくとも形成され、
前記第２の金属膜が前記第３の金属膜を経由して前記基
板上の所定箇所に電気的な接続がなされたことを特徴と
する請求項１乃至３のいずれかに記載の熱型温度セン
サ。
【請求項６】前記フローティング部が、赤外線を受光
して該赤外線の受光量に応じて温度が変化することを特
徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の熱型温度セ
ンサ。
【請求項７】前記フローティング部が複数個１次元又
は２次元に配列され、それぞれのフローティング部の前
記ショットキー接合からの信号を順次読み出す読み出し
手段を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至６のい
ずれかに記載の熱型温度センサ。
【請求項８】前記フローティング部に電熱ヒータ部を
具備したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに
記載の熱型温度センサ。
【請求項９】前記電熱ヒータ部が半導体層のエッチン
グストッパーとして使用される高濃度ホウ素添加層から
なることを特徴とする請求項８記載の熱型温度センサ。