JPH1078351A - Thermal infrared sensor and image sensor - Google Patents

Thermal infrared sensor and image sensor

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Publication number
JPH1078351A
JPH1078351A JP8234174A JP23417496A JPH1078351A JP H1078351 A JPH1078351 A JP H1078351A JP 8234174 A JP8234174 A JP 8234174A JP 23417496 A JP23417496 A JP 23417496A JP H1078351 A JPH1078351 A JP H1078351A
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JP
Japan
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thermal infrared
thin
infrared sensor
thin film
film
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Application number
JP8234174A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Tomofuji
哲也 友藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH1078351A publication Critical patent/JPH1078351A/en
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受光部をシリコン基板より浮かすことができ
ると共に、この受光部の薄くして熱容量を小さくでき、
且つ、高感度の熱型赤外線センサ及びイメージセンサを
提供する。 【解決手段】 ショットキーバリアダイオード3を有す
る受光部4が、シリコン基板1上に一定の間隙を持って
架橋構造に形成され、前記ショットキーバリアダイオー
ド3は、薄膜半導体10と、該薄膜半導体10上に形成
された金属もしくは金属シリサイド薄膜11とを有し、
前記薄膜半導体10の下側に薄膜導電体9が形成され
た。
(57) [Summary] [PROBLEMS] A light receiving portion can be floated from a silicon substrate, and the light receiving portion can be thinned to reduce a heat capacity.
In addition, a thermal infrared sensor and an image sensor with high sensitivity are provided. SOLUTION: A light receiving portion 4 having a Schottky barrier diode 3 is formed in a cross-linked structure on a silicon substrate 1 with a certain gap, and the Schottky barrier diode 3 is composed of a thin film semiconductor 10 and the thin film semiconductor 10 Having a metal or metal silicide thin film 11 formed thereon,
A thin-film conductor 9 was formed below the thin-film semiconductor 10.

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】この発明は、高感度の赤外線
検出を行うことができる熱型赤外線センサ及びイメージ
センサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal infrared sensor and an image sensor capable of detecting infrared light with high sensitivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、熱型赤外線センサは、次のよ
うな原理で赤外線を検出している。すなわち、観測対象
物質から放射される赤外線を熱型赤外線センサの受光部
に入射させ、この入射させた赤外線により受光部の温度
を変化させる。この受光部の温度変化は、センサの型に
より異なるが電気抵抗、発電量等の変化により電気的に
読み出される。このため、赤外線の入射強度は、電気信
号として検出することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a thermal infrared sensor detects infrared rays based on the following principle. That is, infrared rays emitted from the observation target substance are made incident on the light receiving section of the thermal infrared sensor, and the temperature of the light receiving section is changed by the incident infrared rays. The temperature change of the light receiving portion differs depending on the type of the sensor, but is electrically read out by a change in electric resistance, power generation amount, and the like. For this reason, the incident intensity of infrared rays can be detected as an electric signal.

【0003】かかる熱型赤外線センサとしては、シリコ
ン基板に不純物を拡散して形成したPN接合を利用した
PN接合型や、シリコン基板と金属膜のショットキー接
合を利用するショットキー接合型(特開平5ー4006
4号公報参照)がある。
As such a thermal infrared sensor, a PN junction type using a PN junction formed by diffusing an impurity into a silicon substrate or a Schottky junction type using a Schottky junction between a silicon substrate and a metal film (Japanese Patent Laid-Open No. 5-4006
No. 4).

【0004】このような熱型赤外線センサは、微弱な赤
外線入射に対しても受光部の温度変化が大きくなるよう
にして感度を向上させるため、基板に対して受光部を断
熱構造とするのが望ましい。
In such a thermal infrared sensor, the light receiving portion is provided with a heat insulating structure with respect to the substrate in order to improve the sensitivity by increasing the temperature change of the light receiving portion even when the infrared light is weakly incident. desirable.

【0005】かかる断熱構造としては、受光部の真下の
基板をエッチング除去し、基板と受光部を分離する第1
の構造や、受光部を基板に対して架橋構造により支持し
て基板から浮かした状態とする第2の構造が考えられる
(公知ではない)。
As such a heat insulating structure, a substrate immediately below a light receiving portion is removed by etching to separate the substrate from the light receiving portion.
And a second structure in which the light receiving section is supported by the substrate with a bridge structure and floated from the substrate (not known).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ショットキーバリアダイオードを用いた熱型赤外線セン
サにあっては、通常は、単結晶のシリコン基板上に金属
膜が形成されているため、上記第1の構造案のように、
受光部の真下の基板をエッチング除去するのが極めて難
しい。
However, in a thermal infrared sensor using a conventional Schottky barrier diode, a metal film is usually formed on a single-crystal silicon substrate. Like the structure plan 1,
It is extremely difficult to etch away the substrate directly below the light receiving section.

【0007】そこで、第2の構造案を採用しようとする
と、架橋構造を形成するのは、単結晶では難しく、多結
晶シリコンで架橋構造を形成し、この多結晶シリコン上
に金属膜を形成してショットキーバリアダイオードを形
成するようにしているため、以下のような問題がある。
Therefore, in order to adopt the second structure proposal, it is difficult to form a crosslinked structure with a single crystal, and a crosslinked structure is formed with polycrystalline silicon, and a metal film is formed on the polycrystalline silicon. In this case, a Schottky barrier diode is formed, which causes the following problems.

【0008】すなわち、ショットキーバリアダイオード
を形成する多結晶シリコンの抵抗が低い場合、すなわ
ち、結晶中の不純物が高濃度に添加されている場合(不
純物濃度が1019cmー3以上の時)には、多結晶シリコ
ンは縮退状態となり金属或いは金属シリサイド膜との界
面にショットキーバリアを形成することができず、熱型
赤外線センサは温度に対する感度を失ってしまう。
That is, when the resistance of the polycrystalline silicon forming the Schottky barrier diode is low, that is, when the impurity in the crystal is added at a high concentration (when the impurity concentration is 10 19 cm −3 or more). In other words, polycrystalline silicon is in a degenerate state, and a Schottky barrier cannot be formed at the interface with the metal or metal silicide film, and the thermal infrared sensor loses sensitivity to temperature.

【0009】この多結晶シリコンの不純物濃度に対する
熱型赤外線センサの温度抵抗変化率βの変化は、図10
に示すように、不純物濃度が低下するに従い上昇する傾
向にある。この温度抵抗変化率βは、式1により求めら
れる。
FIG. 10 shows the change in the rate of change in temperature resistance β of the thermal infrared sensor with respect to the impurity concentration of polycrystalline silicon.
As shown in (1), the impurity concentration tends to increase as the impurity concentration decreases. The rate of change in temperature resistance β is obtained by Expression 1.

【0010】[0010]

【数1】 熱型赤外線センサに定電圧を印加しているとき、I1
素子温度T1の時にショットキーバリアダイオードを流
れる電流、I2は素子温度T2の時にショットキーバリア
ダイオードを流れる電流である。
(Equation 1) When a constant voltage is applied to the thermal infrared sensor, I 1 is a current flowing through the Schottky barrier diode at the element temperature T 1 , and I 2 is a current flowing through the Schottky barrier diode at the element temperature T 2 .

【0011】してみれば、高感度の熱型赤外線センサを
実現させるためには、低不純物濃度すなわち高抵抗の多
結晶シリコンを用いる必要がある。
In order to realize a highly sensitive thermal infrared sensor, it is necessary to use polycrystalline silicon having a low impurity concentration, that is, a high resistance.

【0012】しかし、多結晶シリコンが高抵抗の場合、
熱型赤外線センサに高抵抗が直列に入るため、温度変化
による熱型赤外線センサの出力がぼけてしまう、という
問題がある。
However, when the polycrystalline silicon has a high resistance,
There is a problem that the output of the thermal infrared sensor is blurred due to a temperature change because the high resistance enters the thermal infrared sensor in series.

【0013】このように多結晶シリコン上に熱型赤外線
センサを形成する場合、多結晶シリコンの不純物濃度に
より特性が大きく左右され、高感度の熱型赤外線センサ
を実現することが困難である。
When a thermal infrared sensor is formed on polycrystalline silicon as described above, the characteristics are greatly affected by the impurity concentration of the polycrystalline silicon, and it is difficult to realize a highly sensitive thermal infrared sensor.

【0014】また、熱型赤外線センサの受光部は熱容量
が小さいほど赤外線検出感度が高くなるため、多結晶シ
リコン層を薄くするのが望ましい。しかし、多結晶シリ
コンの不純物濃度が低いとショットキーバリアダイオー
ド周囲に形成されているガードリングの不純物拡散が深
く拡散されてしまう。このとき、多結晶シリコン層が薄
いとガードリング拡散層が多結晶シリコン層の底まで達
してしまい、熱型赤外線センサの電気的特性を読み出せ
なくなる。従って、多結晶シリコン層を薄くできず、受
光部の熱容量を小さくすることができない、という問題
がある。
In addition, since the infrared detection sensitivity of the light receiving portion of the thermal infrared sensor becomes higher as the heat capacity becomes smaller, it is desirable to make the polycrystalline silicon layer thinner. However, if the impurity concentration of the polycrystalline silicon is low, the impurity diffusion of the guard ring formed around the Schottky barrier diode is deeply diffused. At this time, if the polycrystalline silicon layer is thin, the guard ring diffusion layer reaches the bottom of the polycrystalline silicon layer, and the electrical characteristics of the thermal infrared sensor cannot be read. Therefore, there is a problem that the polycrystalline silicon layer cannot be made thin, and the heat capacity of the light receiving section cannot be reduced.

【0015】そこで、この発明は、受光部をシリコン基
板より浮かすことができると共に、この受光部の薄くし
て熱容量を小さくでき、且つ、高感度の熱型赤外線セン
サ及びイメージセンサを提供することを課題としてい
る。
Accordingly, the present invention is to provide a thermal infrared sensor and an image sensor which can float a light receiving portion above a silicon substrate, and can reduce the heat capacity by thinning the light receiving portion, and have high sensitivity. It is an issue.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】かかる課題を達成するた
めに、請求項1に記載の発明は、ショットキーバリアダ
イオードを有する受光部が、シリコン基板上に一定の間
隙を持って架橋構造に形成され、前記ショットキーバリ
アダイオードは、薄膜半導体と、該薄膜半導体上に形成
された金属もしくは金属シリサイド薄膜とを有し、前記
薄膜半導体の下側に薄膜導電体が形成された熱型赤外線
センサとしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a light receiving section having a Schottky barrier diode is formed in a cross-linked structure with a certain gap on a silicon substrate. Wherein the Schottky barrier diode has a thin film semiconductor, a metal or metal silicide thin film formed on the thin film semiconductor, and a thermal infrared sensor in which a thin film conductor is formed below the thin film semiconductor. It is characterized by having done.

【0017】請求項2に記載の発明は、請求項1の構成
に加え、前記薄膜導電体は、高不純物濃度薄膜シリコン
半導体からなっていることを特徴とすることを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the thin film conductor is made of a high impurity concentration thin film silicon semiconductor.

【0018】請求項3に記載の発明は、請求項2の構成
に加え、前記薄膜半導体の不純物濃度が1016〜1018
cmー3で、前記薄膜導電体の不純物濃度が1019〜1
22cmー3であることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, the thin film semiconductor has an impurity concentration of 10 16 to 10 18.
cm -3 , the impurity concentration of the thin film conductor is 10 19 -1
0 22 cm -3 .

【0019】請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3
の何れか一つに記載の構成に加え、前記薄膜半導体の厚
さが、0.1μm〜0.5μmであることを特徴とす
る。
The invention described in claim 4 is the first to third aspects of the present invention.
In addition to the configuration of any one of the above, the thickness of the thin film semiconductor is 0.1 μm to 0.5 μm.

【0020】請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4
の何れか一つに記載の構成に加え、前記薄膜導電体と電
気的接続を取るためのコンタクト部が、前記薄膜半導体
に不純物を拡散することにより形成されて前記薄膜導電
体に接続されていることを特徴とする。
The invention described in claim 5 is the invention according to claims 1 to 4
In addition to the configuration described in any one of the above, a contact portion for establishing electrical connection with the thin-film conductor is formed by diffusing an impurity into the thin-film semiconductor and connected to the thin-film conductor. It is characterized by the following.

【0021】請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5
の何れか一つに記載の構成に加え、前記薄膜半導体が多
結晶シリコンであることを特徴とする。
[0021] The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1 to 5.
In addition to the configuration described in any one of the above, the thin film semiconductor is polycrystalline silicon.

【0022】請求項7に記載の発明は、請求項1乃至5
の何れか一つに記載の構成に加え、前記薄膜半導体がア
モルファスシリコンであることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the invention according to claims 1 to 5
In addition to the configuration described in any one of the above, the thin film semiconductor is amorphous silicon.

【0023】請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7
の何れか一つに記載の構成に加え、前記薄膜導電体が多
結晶シリコンであることを特徴とする。
[0023] The invention described in claim 8 is the invention according to claims 1 to 7.
In addition to the constitution described in any one of the above, the thin film conductor is made of polycrystalline silicon.

【0024】請求項9に記載の発明は、請求項1乃至7
の何れか一つに記載の構成に加え、前記薄膜導電体がア
モルファスシリコンであることを特徴とする。
According to the ninth aspect of the present invention, there are provided the first to seventh aspects.
In addition to the configuration of any one of the above, the thin film conductor is amorphous silicon.

【0025】請求項10に記載の発明は、請求項1乃至
9の何れか一つに記載された熱型赤外線センサが多数配
列され、各熱型赤外線センサからの信号により、観測対
象物の各位置からの赤外線の光強度を測定するイメージ
センサとしたことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, a large number of thermal infrared sensors according to any one of the first to ninth aspects are arranged, and a signal from each thermal infrared sensor is used to control each of the objects to be observed. An image sensor for measuring the intensity of infrared light from a position is provided.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0027】図1乃至図8には、この発明の実施の形態
を示す。
1 to 8 show an embodiment of the present invention.

【0028】まず構成について説明すると、図1中符号
1はシリコン基板で、このシリコン基板1上には、赤外
線反射膜としてのTi反射膜2が、ショットキーバリア
ダイオード3を有する受光部4の下方位置に配設されて
いる。そして、このシリコン基板1及びTi反射膜2上
には、シリコン窒化膜6が形成され、更に、この窒化膜
6上には、その受光部4をシリコン基板1から浮き上が
らせるように、シリコン窒化膜7が架橋構造に形成さ
れ、シリコン窒化膜6との間には、間隙Cが形成されて
いる。
First, the structure will be described. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a silicon substrate, on which a Ti reflection film 2 as an infrared reflection film is provided below a light receiving section 4 having a Schottky barrier diode 3. It is located at the location. Then, a silicon nitride film 6 is formed on the silicon substrate 1 and the Ti reflection film 2, and a silicon nitride film is formed on the nitride film 6 so that the light receiving portion 4 is lifted off the silicon substrate 1. 7 are formed in a crosslinked structure, and a gap C is formed between the silicon nitride film 6 and the silicon nitride film 6.

【0029】この架橋構造上に形成された受光部4は、
このシリコン窒化膜7上に、多結晶シリコンからなる薄
膜導電体9が、この上側に同じく多結晶シリコンからな
る薄膜半導体10が形成されている。この薄膜半導体1
0は、低不純物濃度で高抵抗に形成される一方、薄膜導
電体9は、高不純物濃度で低抵抗に形成されている。そ
して、この薄膜半導体10の上側に、この半導体10と
でショットキーバリアダイオード3を構成する金属シリ
サイド膜11が形成されている。また、この金属シリサ
イド膜11以外の薄膜半導体10を覆うように、シリコ
ン酸化膜12が形成されている。
The light receiving portion 4 formed on this cross-linked structure
On the silicon nitride film 7, a thin film conductor 9 made of polycrystalline silicon is formed, and on the upper side thereof, a thin film semiconductor 10 also made of polycrystalline silicon is formed. This thin film semiconductor 1
0 is formed with a low impurity concentration and high resistance, while the thin film conductor 9 is formed with a high impurity concentration and low resistance. Then, a metal silicide film 11 constituting the Schottky barrier diode 3 with the semiconductor 10 is formed on the thin film semiconductor 10. Further, a silicon oxide film 12 is formed so as to cover the thin film semiconductor 10 other than the metal silicide film 11.

【0030】そして、シリコン酸化膜12の下側の前記
薄膜半導体10には、金属シリサイド膜11の周縁部と
対応してガードリング13が形成されると共に、このガ
ードリング13の外側にコンタクト部15がAs+の熱
拡散により形成されている。
A guard ring 13 is formed on the thin film semiconductor 10 below the silicon oxide film 12 so as to correspond to a peripheral portion of the metal silicide film 11, and a contact portion 15 is formed outside the guard ring 13. Are formed by thermal diffusion of As + .

【0031】このコンタクト部15及び前記ガードリン
グ13が、シリコン酸化膜12に形成されたコンタクト
ホール12aを介してそれぞれ、Ti配線層16に接続
されている。また、このTi配線層16とシリコン基板
1とは、シリコン窒化膜6に形成されたコンタクトホー
ル6aを介して接続されている。
The contact portion 15 and the guard ring 13 are connected to a Ti wiring layer 16 via a contact hole 12a formed in the silicon oxide film 12, respectively. The Ti wiring layer 16 and the silicon substrate 1 are connected via a contact hole 6a formed in the silicon nitride film 6.

【0032】さらに、これらが架橋構造全体が、表面保
護膜兼赤外線吸収膜としてのシリコン窒化膜17で覆わ
れている。
Further, the entire crosslinked structure of these is covered with a silicon nitride film 17 as a surface protective film and an infrared absorbing film.

【0033】次に、かかる構造の熱型赤外線センサの製
造工程について説明する。
Next, the manufacturing process of the thermal infrared sensor having such a structure will be described.

【0034】通常の半導体プロセスにより読出し回路を
作成したシリコン基板1上に赤外線反射膜としてTi反
射膜2を0.5μm成長させる。続いて、ドライエッチ
ングにより受光部4以外のTi反射膜2をエッチングす
る。次に、シリコン窒化膜6を0.1μm形成し、その
上に、スピン・オン・ガラス20(以下「SOG膜2
0」という)を塗布して焼成する(図2参照)。
On the silicon substrate 1 on which the read-out circuit has been formed by a normal semiconductor process, a Ti reflection film 2 is grown to 0.5 μm as an infrared reflection film. Subsequently, the Ti reflection film 2 other than the light receiving section 4 is etched by dry etching. Next, a silicon nitride film 6 is formed to a thickness of 0.1 μm, and a spin-on glass 20 (hereinafter referred to as “SOG film 2”) is formed thereon.
0 ") and fired (see FIG. 2).

【0035】次いで、レジスト21をパターニングし、
受光部4領域以外のSOG膜20をドライエッチング法
によりエッチングする(図3参照)。
Next, the resist 21 is patterned.
The SOG film 20 other than the light receiving section 4 is etched by a dry etching method (see FIG. 3).

【0036】そして、図3に示すSOG膜20の周縁部
に、更に、SOG膜20を塗布して焼成し、このセンサ
表面上の段差を小さくするようにし、続いて、ドライエ
ッチング法によりパターニングする(図4参照)。な
お、ここで形成されたSOG膜20が後に除去されるこ
とにより、前述の間隙Cが形成されるようになってい
る。
Then, an SOG film 20 is further applied to the periphery of the SOG film 20 shown in FIG. 3 and baked, so that the step on the sensor surface is reduced, and subsequently, patterning is performed by a dry etching method. (See FIG. 4). Note that the above-described gap C is formed by removing the SOG film 20 formed here later.

【0037】次いで、シリコン窒化膜7を0.3μm形
成してパターニングし、続いて、抵抗率1×10ー3Ωc
m(不純物濃度:1×1020cmー3)のN型多結晶シリ
コンである薄膜導電体9をCVD法により0.5μm形
成し、この上に抵抗率1×104Ωcm(不純物濃度:
1×1018cmー3)のN型多結晶シリコンである薄膜半
導体10をCVD法により0.3μm形成する。更に、
熱酸化により多結晶シリコン1の表面にシリコン酸化膜
12を0.1μm成長させる(図5参照)。
Next, a silicon nitride film 7 is formed to a thickness of 0.3 μm and patterned, and then a resistivity of 1 × 10 −3 Ωc
m (impurity concentration: 1 × 10 20 cm -3) of N-type polycrystalline thin film conductor 9 which is a silicon to 0.5μm formed by a CVD method, resistivity 1 × 10 4 Ωcm (impurity concentration on this:
A thin film semiconductor 10 of 1 × 10 18 cm −3 ), which is N-type polycrystalline silicon, is formed to a thickness of 0.3 μm by a CVD method. Furthermore,
A silicon oxide film 12 is grown by 0.1 μm on the surface of polycrystalline silicon 1 by thermal oxidation (see FIG. 5).

【0038】その後、薄膜半導体10上のショットキー
バリアダイオード3形成領域の周囲にイオン注入法によ
り、B+を5×1015cmー2注入してガードリング13
を形成する。このガードリング13は、ショットキーバ
リアダイオード3とのコンタクトを取る。さらに、同様
にして、薄膜導電体9とコンタクトを取るためにイオン
注入法によりN+領域にAs+を3×1015cmー2注入
し、900℃で1時間の熱拡散を行うことにより、コン
タクト部15を形成する。その後、ショットキーバリア
ダイオード3形成領域以外をレジスト(図示省略)で覆
い、ウエットエッチングにより露出しているシリコン酸
化膜12を除去する。続いて、ショットキーバリアダイ
オード3の金属電極となる白金の金属シリサイド膜11
を0.01μm形成する。この金属シリサイド膜11は
レジスト除去によるリフトオフにより受光部4以外を除
去する(図6参照)。
Thereafter, B.sup. + Is implanted into the guard ring 13 by ion implantation at 5 × 10 15 cm −2 around the region where the Schottky barrier diode 3 is formed on the thin film semiconductor 10.
To form The guard ring 13 makes contact with the Schottky barrier diode 3. Furthermore, Similarly, the As + 3 × 10 15 cm -2 implanted into N + region by ion implantation in order to contact the thin film conductor 9, by thermal diffusion of 1 hour at 900 ° C., The contact part 15 is formed. Thereafter, the area other than the area where the Schottky barrier diode 3 is to be formed is covered with a resist (not shown), and the exposed silicon oxide film 12 is removed by wet etching. Subsequently, a platinum metal silicide film 11 serving as a metal electrode of the Schottky barrier diode 3
Is formed to a thickness of 0.01 μm. The metal silicide film 11 is removed except for the light receiving section 4 by lift-off by removing the resist (see FIG. 6).

【0039】その後、図示省略のレジストでパターニン
グ後、ドライエッチング法によりシリコン基板1とショ
ットキーバリアダイオード3とのコンタクトを取るため
のコンタクトホール6aをシリコン窒化膜6に形成する
と共に、このシリコン窒化膜6の、受光部4を支持する
領域以外の受光部4周囲をエッチングする。次に、レジ
スト剥離後、再度レジストをパターニングし、薄膜半導
体10上のシリコン酸化膜12をドライエッチングによ
りパターニングし、コンタクトホール12aを形成す
る。そして、Ti配線層16を0.5μm成長させ、各
コンタクトホール6a,12a間で連続するようにパタ
ーニングする(図7参照)。
Thereafter, after patterning with a resist not shown, a contact hole 6a for making contact between the silicon substrate 1 and the Schottky barrier diode 3 is formed in the silicon nitride film 6 by dry etching, and the silicon nitride film is formed. 6, the periphery of the light receiving unit 4 other than the region supporting the light receiving unit 4 is etched. Next, after removing the resist, the resist is patterned again, and the silicon oxide film 12 on the thin-film semiconductor 10 is patterned by dry etching to form a contact hole 12a. Then, the Ti wiring layer 16 is grown by 0.5 μm and patterned so as to be continuous between the contact holes 6a and 12a (see FIG. 7).

【0040】次に、表面保護膜兼赤外線吸収膜としてシ
リコン窒化膜17を0.3μm形成し、パターニングす
る(図8参照)。
Next, a silicon nitride film 17 is formed to a thickness of 0.3 μm as a surface protective film and an infrared absorbing film, and is patterned (see FIG. 8).

【0041】そして、図示省略のレジストにより受光部
4形成領域以外を覆い、ウエットエッチング法により、
架橋構造の側方に形成された開口を介してシリコン窒化
膜7の下のSOG膜20を除去して、ここに間隙Cを形
成することにより、受光部4を架橋構造により浮き上が
らせて成形を完了する(図1参照)。
Then, the area other than the light receiving section 4 formation area is covered with a resist (not shown), and wet etching is performed.
The SOG film 20 under the silicon nitride film 7 is removed through the opening formed on the side of the bridge structure, and the gap C is formed there. Complete (see FIG. 1).

【0042】このような熱型赤外線センサにあっては、
受光部4の下に間隙Cを設けて架橋構造とすると共に、
この受光部4を薄型化することにより、熱容量を小さく
することができ、高感度化が図られる。
In such a thermal infrared sensor,
A gap C is provided below the light receiving section 4 to form a bridge structure,
By reducing the thickness of the light receiving section 4, the heat capacity can be reduced, and high sensitivity can be achieved.

【0043】すなわち、この発明では、多結晶の低抵抗
の薄膜導電体9と高抵抗の薄膜半導体10とを用いるこ
とにより、簡単に架橋構造を形成できる。しかも、その
ように2重構造とすることにより、高抵抗の薄膜半導体
10と金属シリサイド膜11との間で高感度のショット
キーバリアを形成することができる。また、このように
高抵抗の薄膜半導体10を形成しても、この薄膜半導体
10の下側に低抵抗の薄膜導電体9を設けることによ
り、ショットキーバリアダイオード3と直列に入る抵抗
が小さくなり、高感度の熱型赤外線センサが実現でき
る。
That is, in the present invention, a cross-linked structure can be easily formed by using the polycrystalline low-resistance thin-film conductor 9 and the high-resistance thin-film semiconductor 10. Moreover, with such a double structure, a highly sensitive Schottky barrier can be formed between the high-resistance thin-film semiconductor 10 and the metal silicide film 11. Even if the high-resistance thin-film semiconductor 10 is formed in this manner, the resistance that enters the Schottky barrier diode 3 in series is reduced by providing the low-resistance thin-film conductor 9 below the thin-film semiconductor 10. A high-sensitivity thermal infrared sensor can be realized.

【0044】また、薄膜半導体10の不純物濃度が低
く、ガードリング13が深く拡散しようとしても、ショ
ットキーバリアダイオード3の出力は低抵抗の薄膜導電
体9を介して流れるため、低濃度不純物領域、つまり薄
膜半導体10を薄くすることができ、上述のように熱容
量を小さくすることができる。
Further, even if the impurity concentration of the thin film semiconductor 10 is low and the guard ring 13 attempts to diffuse deeply, the output of the Schottky barrier diode 3 flows through the low-resistance thin film conductor 9, so that the low concentration impurity region, That is, the thin film semiconductor 10 can be made thin, and the heat capacity can be reduced as described above.

【0045】なお、上記実施の形態では、薄膜半導体層
9及び薄膜導電体10を共に多結晶シリコンで形成して
いるが、多結晶シリコンの代わりにどちらか又は両方と
もアモルファスシリコンを用いることもできる。
In the above embodiment, the thin film semiconductor layer 9 and the thin film conductor 10 are both formed of polycrystalline silicon. However, either or both of them may be formed of amorphous silicon instead of polycrystalline silicon. .

【0046】さらに、図9には、この発明の実施の形態
の他の例を示している。
FIG. 9 shows another example of the embodiment of the present invention.

【0047】すなわち、上記実施の形態の熱型赤外線セ
ンサAが多数縦横に隣接して所定の関係で配列され、こ
れら熱型赤外線センサAがそれぞれ水平シフトレジスタ
23及び垂直シフトレジスタ24に接続されている。
That is, a large number of the thermal infrared sensors A of the above embodiment are arranged in a predetermined relationship adjacent to each other vertically and horizontally, and these thermal infrared sensors A are connected to the horizontal shift register 23 and the vertical shift register 24, respectively. I have.

【0048】そして、これらシフトレジスタ23,24
で走査することにより、各熱型赤外線センサAから順次
信号を読み取ることにより、観測対象物の各位置からの
赤外線の光強度が測定されることとなる。
The shift registers 23, 24
By scanning with, the signals are sequentially read from the thermal infrared sensors A, whereby the light intensity of the infrared light from each position of the observation target is measured.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、受光部の下に間隙を設けて架橋構造とすると共
に、この受光部を薄型化することにより、熱容量を小さ
くすることができ、高感度化を図ることができる。
As described above, according to the present invention, the heat capacity can be reduced by providing a gap below the light receiving portion to form a bridge structure and making the light receiving portion thinner. And high sensitivity can be achieved.

【0050】また、請求項5に記載された発明によれ
ば、上記効果に加え、高抵抗の薄膜半導体にコンタクト
部を形成し、低抵抗の薄膜導電体に接続することによ
り、ショットキーバリアダイオードからの信号をより効
果的に出力することができる、という実用上有益な効果
を発揮する。
According to the fifth aspect of the present invention, in addition to the above-mentioned effects, a contact portion is formed on a high-resistance thin-film semiconductor and connected to a low-resistance thin-film conductor to thereby provide a Schottky barrier diode. From the point of view, which is a practically useful effect.

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

【図1】この発明の実施の形態に係る熱型赤外線センサ
の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a thermal infrared sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施の形態に係る製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing step according to the embodiment.

【図3】同実施の形態に係る製造工程を示す図2の次の
工程の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing step according to the embodiment, which is a step subsequent to FIG. 2;

【図4】同実施の形態に係る製造工程を示す図3の次の
工程の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a step subsequent to FIG. 3 showing a manufacturing step according to the embodiment.

【図5】同実施の形態に係る製造工程を示す図4の次の
工程の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing step according to the embodiment, which is a step subsequent to FIG. 4;

【図6】同実施の形態に係る製造工程を示す図5の次の
工程の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing step according to the embodiment, which is a step subsequent to FIG. 5;

【図7】同実施の形態に係る製造工程を示す図6の次の
工程の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing step according to the embodiment, which is a step subsequent to FIG. 6;

【図8】同実施の形態に係る製造工程を示す図7の次の
工程の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a step subsequent to FIG. 7 showing a manufacturing step according to the embodiment.

【図9】この発明の実施の形態の他の例を示すイメージ
センサの概略図である。
FIG. 9 is a schematic diagram of an image sensor showing another example of the embodiment of the present invention.

【図10】不純物濃度と抵抗温度変化率との関係を示す
グラフ図である。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between an impurity concentration and a rate of change in resistance temperature.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 3 ショットキーバリアダイオード 4 受光部 9 薄膜導電体 10 薄膜半導体 11 金属シリサイド膜 13 ガードリング 15 コンタクト部 C 間隙 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 3 Schottky barrier diode 4 Light receiving part 9 Thin film conductor 10 Thin film semiconductor 11 Metal silicide film 13 Guard ring 15 Contact part C gap

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ショットキーバリアダイオードを有する
受光部が、シリコン基板上に一定の間隙を持って架橋構
造に形成され、前記ショットキーバリアダイオードは、
薄膜半導体と、該薄膜半導体上に形成された金属もしく
は金属シリサイド薄膜とを有し、前記薄膜半導体の下側
に薄膜導電体が形成されたことを特徴とする熱型赤外線
センサ。
1. A light receiving section having a Schottky barrier diode is formed in a cross-linked structure on a silicon substrate with a certain gap, and the Schottky barrier diode includes:
A thermal infrared sensor comprising a thin film semiconductor and a metal or metal silicide thin film formed on the thin film semiconductor, wherein a thin film conductor is formed below the thin film semiconductor.
【請求項2】 前記薄膜導電体は、高不純物濃度薄膜シ
リコン半導体からなっていることを特徴とする請求項1
記載の熱型赤外線センサ。
2. The thin film conductor according to claim 1, wherein the thin film conductor is made of a high impurity concentration thin film silicon semiconductor.
The thermal infrared sensor as described in the above.
【請求項3】 前記薄膜半導体の不純物濃度が1016
1018 cmー3で、前記薄膜導電体の不純物濃度が10
19〜1022 cmー3であることを特徴とする請求項2記
載の熱型赤外線センサ。
3. The method according to claim 1, wherein the impurity concentration of said thin-film semiconductor is 10 16 or less.
10 18 cm -3 , the impurity concentration of the thin film conductor is 10
Thermal infrared sensor according to claim 2, characterized in that it is a 19 to 10 22 cm-3.
【請求項4】 前記薄膜半導体の厚さが、0.1μm〜
0.5μmであることを特徴とする請求項1乃至3の何
れか一つに記載の熱型赤外線センサ。
4. The thickness of the thin-film semiconductor is 0.1 μm or more.
The thermal infrared sensor according to claim 1, wherein the thickness of the thermal infrared sensor is 0.5 μm.
【請求項5】 前記薄膜導電体と電気的接続を取るため
のコンタクト部が、前記薄膜半導体に不純物を拡散する
ことにより形成されて前記薄膜導電体に接続されている
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一つに記載の
熱型赤外線センサ。
5. The thin-film conductor according to claim 5, wherein a contact portion for making an electrical connection with said thin-film conductor is formed by diffusing impurities into said thin-film semiconductor and connected to said thin-film conductor. The thermal infrared sensor according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 前記薄膜半導体が多結晶シリコンである
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一つに記載の
熱型赤外線センサ。
6. The thermal infrared sensor according to claim 1, wherein the thin film semiconductor is polycrystalline silicon.
【請求項7】 前記薄膜半導体がアモルファスシリコン
であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一つに
記載の熱型赤外線センサ。
7. The thermal infrared sensor according to claim 1, wherein the thin film semiconductor is amorphous silicon.
【請求項8】 前記薄膜導電体が多結晶シリコンである
ことを特徴とする請求項1乃至7の何れか一つに記載の
熱型赤外線センサ。
8. The thermal infrared sensor according to claim 1, wherein said thin-film conductor is polycrystalline silicon.
【請求項9】 前記薄膜導電体がアモルファスシリコン
であることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一つに
記載の熱型赤外線センサ。
9. The thermal infrared sensor according to claim 1, wherein said thin-film conductor is amorphous silicon.
【請求項10】 請求項1乃至9の何れか一つに記載さ
れた熱型赤外線センサが多数配列され、各熱型赤外線セ
ンサからの信号により、観測対象物の各位置からの赤外
線の光強度を測定することを特徴とするイメージセン
サ。
10. A thermal infrared sensor according to claim 1, wherein a large number of thermal infrared sensors are arranged, and a light intensity of infrared light from each position of the observation target is determined by a signal from each thermal infrared sensor. An image sensor characterized by measuring the following.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109911840A (en) * 2019-02-28 2019-06-21 上海集成电路研发中心有限公司 A MEMS infrared detector structure

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CN109911840A (en) * 2019-02-28 2019-06-21 上海集成电路研发中心有限公司 A MEMS infrared detector structure

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