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JP4661207B2 - Infrared sensor manufacturing method - Google Patents

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JP4661207B2 JP2004367469A JP2004367469A JP4661207B2 JP 4661207 B2 JP4661207 B2 JP 4661207B2 JP 2004367469 A JP2004367469 A JP 2004367469A JP 2004367469 A JP2004367469 A JP 2004367469A JP 4661207 B2 JP4661207 B2 JP 4661207B2
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Description

本発明は、赤外線センサの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an infrared sensor.

下記特許文献1に記載された従来の赤外線センサでは、支持梁の熱抵抗を上げるため、支持梁を構成するシリコン酸化膜を薄く形成することで、赤外線センサの感度を上げていた。その製造方法は、支持梁の部分のみエッチング犠牲層を高く積むことで支持梁を薄くする方法であった。
また、熱分離用のスリットの形成時のパターニングの際には、センサ領域と配線領域とを平坦に形成し、両者の高さを同じにすることで、赤外線吸収膜とその支持梁との熱分離用のスリットの加工精度を上げて、スリットをなるべく狭く形成する。これにより、赤外線吸収膜の面積を広くし、赤外線センサの感度を上げていた。
なお、サーモパイル型赤外線センサの構造、検出の原理については、下記特許文献2、下記非特許文献1に記載されている。
In the conventional infrared sensor described in the following Patent Document 1, in order to increase the thermal resistance of the support beam, the sensitivity of the infrared sensor is increased by forming a thin silicon oxide film constituting the support beam. The manufacturing method is a method of thinning the support beam by stacking a high etching sacrificial layer only on the support beam portion.
When patterning when forming the slit for heat separation, the sensor region and the wiring region are formed flat, and the height of both is the same, so that the heat of the infrared absorbing film and its supporting beam Increase the processing accuracy of the slit for separation, and make the slit as narrow as possible. As a result, the area of the infrared absorption film is increased, and the sensitivity of the infrared sensor is increased.
The structure of the thermopile infrared sensor and the detection principle are described in the following Patent Document 2 and Non-Patent Document 1.

特開2001−281065号公報JP 2001-281655 A 特開平11−258039号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-258039 “48×32 element thermoelectric infrared focal plane array with precisely patternedAu Black absorber” M. Hirota et al. Sensors and Materials,vol. 12, No.5 (2000) 289-300“48 × 32 element thermoelectric infrared focal plane array with precisely patterned Au Black absorber” M. Hirota et al. Sensors and Materials, vol. 12, No. 5 (2000) 289-300

通常、配線層が2層、3層と増えていくにしたがって、MOSFETやキャパシタが形成されている配線領域の高さが高くなる。上記従来例では、赤外線吸収膜の厚さを配線領域の厚さと同等に厚くする必要があるので、赤外線吸収膜の熱容量が増加し、結果として熱時定数が大きくなり、応答速度が遅くなってしまうという問題があった。熱時定数を小さくし、応答速度を速くするためには、赤外線吸収膜の厚さも薄くする必要がある。
本発明が解決すべき課題は、(1)熱分離用のスリットを狭く開口することにより、赤外線吸収膜の面積を広くし、赤外線センサの感度を上げ、かつ、(2)熱時定数を小さくし、応答速度を速くすることができる赤外線センサの製造方法を提供することにある。
Usually, as the number of wiring layers increases from two to three, the height of the wiring region in which the MOSFET and the capacitor are formed increases. In the above conventional example, it is necessary to make the thickness of the infrared absorption film equal to the thickness of the wiring region, so that the heat capacity of the infrared absorption film increases, resulting in a large thermal time constant and a slow response speed. There was a problem that. In order to reduce the thermal time constant and increase the response speed, it is necessary to reduce the thickness of the infrared absorption film.
The problems to be solved by the present invention are: (1) widening the area of the infrared absorbing film by narrowing the slit for heat separation, increasing the sensitivity of the infrared sensor, and (2) reducing the thermal time constant. It is another object of the present invention to provide an infrared sensor manufacturing method that can increase the response speed.

上記課題を解決するために、本発明は、シリコン基板上に直接形成された素子分離用シリコン酸化膜により素子分離された、赤外線吸収膜と支持梁とを有するセンサ領域、および、配線を有する配線領域を含んでなる赤外線センサの製造方法であり、前記配線領域における基板の表面を熱酸化して酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜を除去する工程とを少なくとも1回行うことによって、前記赤外線吸収膜の底面のすべて、および、前記支持梁の底面の少なくとも一部を、前記配線領域における前記シリコン基板上に形成される少なくとも一層のシリコン酸化膜のうち、最下位に位置するシリコン酸化膜の底面よりも高い位置に形成し、かつ、少なくとも、前記赤外線吸収膜と前記支持梁との熱分離用のスリットの形成時には、前記センサ領域の最上面の高さと前記配線領域の最上面の高さとを同じになるようにする、という構成になっている。 In order to solve the above problems, the present invention provides a sensor region having an infrared absorption film and a support beam, and a wiring having a wiring, which are isolated by a silicon oxide film for device isolation formed directly on a silicon substrate. A method of manufacturing an infrared sensor comprising a region , wherein the step of thermally oxidizing the surface of the substrate in the wiring region to form an oxide film and the step of removing the oxide film are performed at least once, A silicon oxide film located at the lowest position among at least one silicon oxide film formed on the silicon substrate in the wiring region, all of the bottom surface of the infrared absorption film and at least a part of the bottom surface of the support beam The sensor is formed at a position higher than the bottom surface of the sensor, and at least when the slit for heat separation between the infrared absorption film and the support beam is formed. A height of the top surface height and the wiring area of the top surface of the band to be the same, it has a configuration that.

本発明によれば、(1)センサ領域の最上面の高さと配線領域の最上面の高さとを同じにして、熱分離用のスリットを狭く開口することにより、赤外線吸収膜の面積を広くし、赤外線センサの感度を上げ、かつ、(2)赤外線吸収膜の底面のすべてを、配線領域におけるシリコン基板上に形成される少なくとも一層のシリコン酸化膜のうち、最下位に位置するシリコン酸化膜の底面よりも高い位置に形成することにより、熱時定数を小さくし、応答速度を速くすることができる赤外線センサの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, (1) the height of the uppermost surface of the sensor region and the height of the uppermost surface of the wiring region are made the same, and the area for the infrared absorption film is increased by opening the slit for heat separation narrowly. The sensitivity of the infrared sensor is increased, and (2) all of the bottom surface of the infrared absorption film is formed of the silicon oxide film positioned at the lowest position of at least one silicon oxide film formed on the silicon substrate in the wiring region. By forming it at a position higher than the bottom surface, it is possible to provide a method for manufacturing an infrared sensor that can reduce the thermal time constant and increase the response speed.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
《実施の形態1》
〈構成〉
図1(a)は本実施の形態の赤外線センサの平面図、(b)は(a)のM1−M2切断線における断面図、図2(a)は赤外線センサアレイにおける電気信号の出力の検出ブロック図、(b)は赤外線センサアレイの回路図である。
図2(a)、(b)において、200は赤外線センサアレイ、201はカウンタ、202はX−デコーダ、203はY−デコーダ、204はMOSFET、Vrefはバイアス電圧、GNDはグラウンド、Y*は*行目の画素選択信号、X*は*列目の画素選択信号、CLKはサンプリング用クロック、Voutは赤外線センサ出力である。
図2(a)、(b)に示すように、赤外線センサアレイ200は赤外線センサとそのサンプリングを行うカウンタ201やX−デコーダ202、Y−デコーダ203などのデジタル回路からなる。複数の赤外線センサがアレイ状に並んでいるため、図2(b)に示すように、画素の選択スイッチ素子であるMOSFET204が赤外線センサアレイ200の内部に内臓されている。
このため、赤外線センサアレイ200内部の一画素あたりの平面図、断面図はそれぞれ図1(a)、(b)に示すようになる。図1(a)、(b)において、1はシリコン基板、301はセンサが形成される領域(以下、センサ領域と称す)、302は配線が形成される領域(以下、配線領域と称す)、100は赤外線吸収膜、101は支持梁、19は赤外線吸収膜100とその支持梁101との熱分離を行うためのスリット、12、16はアルミ配線、2、7、10、13はシリコン酸化膜、500はシリコン基板1に形成した空洞である。図1(a)において、赤外線センサが形成される太黒枠内がセンサ領域301、それ以外が配線領域302である。すなわち、赤外線センサと選択スイッチ素子であるMOSFET204とが近接して配置され、配線層が複数配置されたような構成となっている。本実施の形態では、2層のアルミ配線12、16が形成された例を示すが、3層、4層の場合もあり得る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings described below, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.
Embodiment 1
<Constitution>
1A is a plan view of the infrared sensor of the present embodiment, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line M1-M2 in FIG. 2A, and FIG. 2A is a detection of an output of an electrical signal in the infrared sensor array. A block diagram and (b) are circuit diagrams of an infrared sensor array.
2A and 2B, 200 is an infrared sensor array, 201 is a counter, 202 is an X-decoder, 203 is a Y-decoder, 204 is a MOSFET, Vref is a bias voltage, GND is ground, Y * is * The pixel selection signal in the row, X * is the pixel selection signal in the * column, CLK is the sampling clock, and Vout is the infrared sensor output.
As shown in FIGS. 2A and 2B, the infrared sensor array 200 includes an infrared sensor and digital circuits such as a counter 201, an X-decoder 202, and a Y-decoder 203 that perform sampling. Since a plurality of infrared sensors are arranged in an array, a MOSFET 204 which is a pixel selection switch element is built in the infrared sensor array 200 as shown in FIG.
Therefore, a plan view and a sectional view of each pixel inside the infrared sensor array 200 are as shown in FIGS. 1A and 1B, respectively. 1A and 1B, 1 is a silicon substrate, 301 is a region where a sensor is formed (hereinafter referred to as a sensor region), 302 is a region where wiring is formed (hereinafter referred to as a wiring region), 100 is an infrared absorption film, 101 is a support beam, 19 is a slit for performing thermal separation between the infrared absorption film 100 and the support beam 101, 12, 16 are aluminum wirings, 2, 7, 10, and 13 are silicon oxide films , 500 are cavities formed in the silicon substrate 1. In FIG. 1A, the inside of a thick black frame where the infrared sensor is formed is a sensor region 301, and the other region is a wiring region 302. That is, the infrared sensor and the MOSFET 204 that is the selection switch element are arranged close to each other, and a plurality of wiring layers are arranged. In the present embodiment, an example in which two layers of aluminum wirings 12 and 16 are formed is shown, but there may be three layers and four layers.

赤外線センサの上面と、該赤外線センサの配線が通っている配線領域302の上面とがずれている場合、赤外線吸収膜100とその支持梁101との熱分離を行うためのスリット19を、RIE(Reactive Ion Etching)などの異方性エッチングで形成した場合、スリット19の断面形状は、テーパー形状に形成されるため、センサ領域301におけるスリット19と、配線領域302に隣接するスリット19とで幅が異なってしまう。さらに、センサ領域301内の配線領域302に近い外側寄りにあるスリット19と、内側寄りにあるスリット19とでも幅が異なってしまう。そのため、製造プロセスにおいてスリット19の幅の最小寸法からずれ、大きくなってしまう。スリット19の形成時におけるセンサ領域301の上面と、配線領域302の上面とが平坦で同じ高さの位置にあれば、スリット19の幅を均一に形成することができる。
また、支持梁101の熱抵抗を高くするため、支持梁101は薄く、熱時定数が大きくなり、応答速度が遅くならないように赤外線吸収膜100も薄くする必要がある。
本発明では、これらを同時に実現させるため、配線領域302における配線の層数が多くなって配線領域302の厚さが厚くなっても、センサ領域301と配線領域302の高さが同じになるようにし、スリット19の加工精度を向上させ、赤外線吸収膜100の面積(開口率)を最大に、赤外線吸収膜100と支持梁101の厚さを最小に保つことができる赤外線センサの製造方法および赤外線センサを提供するものである。
When the upper surface of the infrared sensor is displaced from the upper surface of the wiring region 302 through which the wiring of the infrared sensor passes, the slit 19 for performing thermal separation between the infrared absorbing film 100 and the support beam 101 is provided with RIE ( When formed by anisotropic etching such as Reactive Ion Etching, the slit 19 has a tapered cross-sectional shape. Therefore, the slit 19 in the sensor region 301 and the slit 19 adjacent to the wiring region 302 have a width. It will be different. Further, the width of the slit 19 closer to the outer side near the wiring region 302 in the sensor region 301 is different from that of the slit 19 closer to the inner side. Therefore, in the manufacturing process, the width of the slit 19 deviates from the minimum dimension and becomes large. If the upper surface of the sensor region 301 and the upper surface of the wiring region 302 when the slit 19 is formed are flat and at the same height, the width of the slit 19 can be formed uniformly.
Further, in order to increase the thermal resistance of the support beam 101, the support beam 101 is thin, the thermal time constant is increased, and the infrared absorption film 100 is also required to be thin so that the response speed is not slowed down.
In the present invention, in order to realize these simultaneously, even if the number of wiring layers in the wiring region 302 increases and the wiring region 302 becomes thicker, the sensor region 301 and the wiring region 302 have the same height. In addition, the manufacturing method of the infrared sensor and the infrared ray capable of improving the processing accuracy of the slit 19, maximizing the area (aperture ratio) of the infrared absorption film 100, and keeping the thickness of the infrared absorption film 100 and the support beam 101 to a minimum. A sensor is provided.

〈製造方法〉
図3〜図11は本実施の形態の赤外線センサの製造方法を示す工程図であり、それぞれの図において、(a)は赤外線センサの平面図、(b)は(a)のM1−M2切断線における断面図である。
なお、配線領域302におけるMOSFETの製造方法については説明を省略し、ゲート配線およびアルミ配線の製造工程のみ説明する。
まず、図3に示すように、シリコン基板1において、公知のLOCOS(Local Oxidation
of Silicon)法によりシリコン酸化膜(SiO)2を形成し(酸化時のシリコン窒化膜からなるマスク層は図示省略)、センサ領域301と配線領域302とを素子分離する。なお、図3(a)において、303はMOSFETが形成される領域(以下、MOSFET領域と称す)である。
次に、センサ領域301の全面に、ポリシリコンからなるエッチング犠牲層3を形成する。
次に、シリコン基板1に空洞を形成する際のエッチング領域を決定するために、ボロン(B)イオンをイオン注入してエッチングストッパ4を形成する。
<Production method>
3 to 11 are process diagrams showing a method of manufacturing the infrared sensor according to the present embodiment. In each figure, (a) is a plan view of the infrared sensor, and (b) is a cut along M1-M2 of (a). It is sectional drawing in a line.
The description of the method for manufacturing the MOSFET in the wiring region 302 is omitted, and only the manufacturing process of the gate wiring and the aluminum wiring will be described.
First, as shown in FIG. 3, in the silicon substrate 1, a known LOCOS (Local Oxidation)
of silicon) is used to form a silicon oxide film (SiO 2 ) 2 (the mask layer made of a silicon nitride film during oxidation is not shown), and the sensor region 301 and the wiring region 302 are separated from each other. In FIG. 3A, reference numeral 303 denotes a region where a MOSFET is formed (hereinafter referred to as a MOSFET region).
Next, an etching sacrificial layer 3 made of polysilicon is formed on the entire surface of the sensor region 301.
Next, in order to determine an etching region for forming a cavity in the silicon substrate 1, boron (B) ions are ion-implanted to form an etching stopper 4.

次に、図4に示すように、配線領域302において、Y列のMOSFETのポリシリコンからなるゲート配線5を形成する。
次に、ポリシリコンからなるエッチング犠牲層3の上に、さらにポリシリコンからなるエッチング犠牲層6を積層し、センサ領域301の高さを底上げする。なお、エッチング犠牲層6の厚さは、センサ領域301の一番高い位置にある配線と、配線領域302の一番高い位置にある配線とが同じ位置になる程度の厚さである。また、(a)の平面図において、6a、6bはエッチング犠牲層6の一部の領域である。図4(c)は(a)のN1−N2切断線における断面図である。エッチング犠牲層6とエッチングストッパ4との間の段差が大きくなるので、この両者をまたいで配線されるサーモパイルがこの段差により断線しないように一定の高さを保つために、(a)に示すように、エッチング犠牲層6を領域6a、6bにも形成している。その断面が(c)に示される。
Next, as shown in FIG. 4, in the wiring region 302, the gate wiring 5 made of the polysilicon of the MOSFET in the Y column is formed.
Next, an etching sacrificial layer 6 made of polysilicon is further laminated on the etching sacrificial layer 3 made of polysilicon, and the height of the sensor region 301 is raised. The thickness of the etching sacrificial layer 6 is such that the wiring at the highest position in the sensor region 301 and the wiring at the highest position in the wiring region 302 are at the same position. In the plan view of (a), reference numerals 6 a and 6 b denote partial regions of the etching sacrificial layer 6. FIG. 4C is a cross-sectional view taken along the line N1-N2 in FIG. Since the step between the etching sacrificial layer 6 and the etching stopper 4 becomes large, as shown in (a), in order to maintain a constant height so that the thermopile wired over both of the steps does not break by this step. In addition, the etching sacrificial layer 6 is also formed in the regions 6a and 6b. The cross section is shown in (c).

次に、図5に示すように、シリコン酸化膜(SiO)7を公知の方法によりシリコン基板1の全面に堆積する。なお、(a)の平面図においてはシリコン酸化膜7は図示省略してある(以下、(a)の平面図においては理解しやすくするために、層等の部材を適宜図示省略する)。
次に、図6に示すように、センサ領域301にP型ポリシリコン層8、N型ポリシリコン層9を所定の形状に形成してサーモパイル400を形成する。
次に、ゲート配線5およびサーモパイル400を絶縁するために、シリコン基板1の全面にシリコン酸化膜(SiO)10を形成する。
次に、図7に示すように、シリコン酸化膜7と10を選択的にエッチングし、コンタクトホール11を形成する。
Next, as shown in FIG. 5, a silicon oxide film (SiO 2 ) 7 is deposited on the entire surface of the silicon substrate 1 by a known method. Note that the silicon oxide film 7 is not shown in the plan view of (a) (hereinafter, for the sake of easy understanding, members such as layers are not shown in the plan view of (a)).
Next, as shown in FIG. 6, a thermopile 400 is formed by forming a P-type polysilicon layer 8 and an N-type polysilicon layer 9 in a predetermined shape in the sensor region 301.
Next, a silicon oxide film (SiO 2 ) 10 is formed on the entire surface of the silicon substrate 1 in order to insulate the gate wiring 5 and the thermopile 400.
Next, as shown in FIG. 7, the silicon oxide films 7 and 10 are selectively etched to form contact holes 11.

次に、図8に示すように、アルミ配線12を形成する。
次に、アルミ配線12を絶縁するために、シリコン基板1の全面にシリコン酸化膜(SiO)13を形成する。
次に、シリコン酸化膜13を選択的にエッチングし、第二のコンタクトホール14を形成する。
Next, as shown in FIG. 8, aluminum wiring 12 is formed.
Next, a silicon oxide film (SiO 2 ) 13 is formed on the entire surface of the silicon substrate 1 in order to insulate the aluminum wiring 12.
Next, the silicon oxide film 13 is selectively etched to form a second contact hole 14.

次に、図9に示すように、第二のアルミ配線16を形成する。
次に、アルミ配線16を絶縁するために、シリコン基板1の全面にシリコン酸化膜(SiO)17を形成する。なお、図9(b)において、xは配線領域302の最上面の高さ(赤外線センサ完成後の高さ。図11(b)参照)、yはセンサ領域301における一番高い位置にあるアルミ配線16の上面の高さ、zは配線領域302における一番高い位置にあるアルミ配線16の上面の高さである。このときの位置関係がエッチング犠牲層6を形成する際の該エッチング犠牲層6の厚さを決定する。x≧y≧zを満たす位置関係となるようにする。
Next, as shown in FIG. 9, the second aluminum wiring 16 is formed.
Next, a silicon oxide film (SiO 2 ) 17 is formed on the entire surface of the silicon substrate 1 in order to insulate the aluminum wiring 16. In FIG. 9B, x is the height of the uppermost surface of the wiring region 302 (height after completion of the infrared sensor; see FIG. 11B), and y is the aluminum at the highest position in the sensor region 301. The height of the upper surface of the wiring 16, z is the height of the upper surface of the aluminum wiring 16 at the highest position in the wiring region 302. The positional relationship at this time determines the thickness of the etching sacrificial layer 6 when the etching sacrificial layer 6 is formed. The positional relationship satisfies x ≧ y ≧ z.

次に、図10に示すように、シリコン酸化膜17、13をCMP(Chemical Mechanical
Polishing)あるいはエッチバックにより除去して、センサ領域301のアルミ配線16の上面が露出しない程度に薄くして、センサ領域301と配線領域302との間の段差を少なくし平坦化する。この工程により赤外線吸収膜と支持梁の両方の厚さを薄くすることができる。すなわち、センサ領域301の支持梁を構成するシリコン酸化膜を薄くできるので、感度が上がる。また、赤外線吸収膜を薄くできるので、熱容量が低減でき、熱時定数が小さくなり、応答速度が速くなる。
次に、センサ領域301において、シリコン酸化膜13、10、7を選択的にエッチングして、スリット19を形成する。なお、上記のシリコン酸化膜17、13をCMPあるいはエッチバックにより除去する工程により、センサ領域301と配線領域302とは平坦化されており、また、センサ領域301のシリコン酸化膜13、10、7が薄くなっているので、スリット19の加工精度が良い。つまり、スリット19を幅を狭く形成することができる。
Next, as shown in FIG. 10, the silicon oxide films 17 and 13 are formed by CMP (Chemical Mechanical
Polishing) or removal by etch-back to make the upper surface of the aluminum wiring 16 in the sensor region 301 thin enough to reduce the level difference between the sensor region 301 and the wiring region 302. By this step, the thickness of both the infrared absorption film and the support beam can be reduced. That is, since the silicon oxide film constituting the support beam in the sensor region 301 can be thinned, sensitivity is increased. Further, since the infrared absorbing film can be made thin, the heat capacity can be reduced, the thermal time constant is reduced, and the response speed is increased.
Next, in the sensor region 301, the silicon oxide films 13, 10, and 7 are selectively etched to form the slits 19. The sensor region 301 and the wiring region 302 are planarized by the process of removing the silicon oxide films 17 and 13 by CMP or etchback, and the silicon oxide films 13, 10 and 7 in the sensor region 301 are flattened. Since the thickness of the slit 19 is reduced, the processing accuracy of the slit 19 is good. That is, the slit 19 can be formed with a narrow width.

次に、図11に示すように、スリット19からヒドラジンなどの強アルカリ溶液を用いて、ポリシリコンからなるエッチング犠牲層6、3と、シリコン基板1とを、該シリコン基板1の(111)面を露出させる異方性エッチングを行い、シリコン基板1の上面からピラミッド型に空洞を形成し、赤外線吸収膜100と、支持梁101とを分離する。これにより最終的に、赤外線吸収膜100と、支持梁101とを共に薄く形成することができる。その結果、赤外線吸収膜100の熱容量が下がり、熱時定数が小さくなり、応答速度が速くなる。また、支持梁101を共に薄く形成できるので、熱抵抗が下がり、感度を上げることができる。   Next, as shown in FIG. 11, using a strong alkaline solution such as hydrazine from the slit 19, the sacrificial etching layers 6 and 3 made of polysilicon and the silicon substrate 1 are connected to the (111) plane of the silicon substrate 1. Is etched to form a cavity in a pyramidal shape from the upper surface of the silicon substrate 1, and the infrared absorption film 100 and the support beam 101 are separated. Thereby, finally, both the infrared absorption film 100 and the support beam 101 can be formed thin. As a result, the heat capacity of the infrared absorption film 100 decreases, the thermal time constant decreases, and the response speed increases. In addition, since both the support beams 101 can be formed thin, the thermal resistance can be lowered and the sensitivity can be increased.

上記のように本実施の形態の赤外線センサの製造方法は、図1、図11に示すように、センサ領域301における赤外線吸収膜100および支持梁101をエッチング犠牲層3、6の上に形成することによって、赤外線吸収膜100の底面Aおよび支持梁101の底面Bを、配線領域302の底面Cよりも高い位置に形成する。
また、図9に示すように、センサ領域301における一番高い位置にあるアルミ配線16の最上面の高さyを、配線領域302における一番高い位置にあるアルミ配線16の最上面の高さzと同じか、またはそれ以上の位置に、かつ、配線領域302の最上面の高さxよりも低い位置に形成する。
さらに、本実施の形態の赤外線センサは、赤外線吸収膜100および支持梁101の底面が、配線領域302の底面よりも高い位置に形成され、センサ領域301における一番高い位置にあるアルミ配線16の上面の高さyは、配線領域302における一番高い位置にあるアルミ配線16の上面の高さzと同じか、またはそれ以上の位置にあり、かつ、配線領域302の最上面の高さxよりも低い位置にある。
As described above, in the method of manufacturing the infrared sensor according to the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 11, the infrared absorption film 100 and the support beam 101 in the sensor region 301 are formed on the etching sacrificial layers 3 and 6. As a result, the bottom surface A of the infrared absorption film 100 and the bottom surface B of the support beam 101 are formed at a position higher than the bottom surface C of the wiring region 302.
Further, as shown in FIG. 9, the height y of the uppermost surface of the aluminum wiring 16 at the highest position in the sensor region 301 is set to the height of the uppermost surface of the aluminum wiring 16 at the highest position in the wiring region 302. It is formed at a position equal to or higher than z and lower than the height x of the uppermost surface of the wiring region 302.
Furthermore, in the infrared sensor of the present embodiment, the bottom surfaces of the infrared absorption film 100 and the support beam 101 are formed at a position higher than the bottom surface of the wiring region 302, and the aluminum wiring 16 at the highest position in the sensor region 301 is formed. The height y of the upper surface is equal to or higher than the height z of the upper surface of the aluminum wiring 16 at the highest position in the wiring region 302, and the height x of the uppermost surface of the wiring region 302. Is in a lower position.

このようにセンサ領域301の最上部にあるアルミ配線16の上面の高さyを、配線領域302の最上部にあるアルミ配線16の上面の高さzと同じか、高くすることによって、赤外線吸収膜100、支持梁101の厚さを、センサ領域301のアルミ配線16の上面が露出する限界まで薄くすることができ、支持梁101の熱抵抗の向上、赤外線吸収膜100の熱容量の低減につながり、感度の上昇、熱時定数の低減による応答速度の高速化が実現できる。
また、センサ領域301の最上部にあるアルミ配線16の上面の高さyを、配線領域302の最上面の高さxより低くすることによって、図10における最上面のシリコン酸化膜17、13をエッチングの際、最上面の平坦化が可能である。
さらに、赤外線吸収膜100、支持梁101の両方の下に、厚いポリシリコンエッチング犠牲層6、3を敷き詰めることによって、両者の底面を同一平面上に形成できるので、赤外線吸収膜100、支持梁101の厚さを薄くすることができる。また、赤外線吸収膜100、支持梁101の厚さを薄くでき、両者が同一平面上にあることから、スリット19の幅の寸法を狭くすることができる。したがって、狭くした分、赤外線吸収膜100の領域を多く取ることができ、開口率が向上し、感度を向上することができる。
As described above, the height y of the upper surface of the aluminum wiring 16 at the uppermost portion of the sensor region 301 is equal to or higher than the height z of the upper surface of the aluminum wiring 16 at the uppermost portion of the wiring region 302. The thickness of the film 100 and the support beam 101 can be reduced to the limit at which the upper surface of the aluminum wiring 16 in the sensor region 301 is exposed, leading to an improvement in the thermal resistance of the support beam 101 and a reduction in the heat capacity of the infrared absorption film 100. The response speed can be increased by increasing the sensitivity and reducing the thermal time constant.
Further, by making the height y of the upper surface of the aluminum wiring 16 at the uppermost part of the sensor region 301 lower than the height x of the uppermost surface of the wiring region 302, the uppermost silicon oxide films 17 and 13 in FIG. During etching, the top surface can be planarized.
Further, by laying thick polysilicon etching sacrificial layers 6 and 3 under both the infrared absorption film 100 and the support beam 101, the bottom surfaces of both can be formed on the same plane. Can be made thinner. Moreover, since the thickness of the infrared absorption film 100 and the support beam 101 can be reduced and both are on the same plane, the width of the slit 19 can be reduced. Therefore, the area of the infrared ray absorbing film 100 can be increased by the narrowed portion, the aperture ratio can be improved, and the sensitivity can be improved.

《実施の形態2》
図12〜図17は本実施の形態の赤外線センサの製造方法を示す工程図であり、それぞれの図において、(a)は赤外線センサの平面図、(b)は(a)のM1−M2切断線における断面図である。図12においては(b)〜(d)が断面図。
なお、配線領域302におけるMOSFETの製造方法については説明を省略し、ゲート配線およびアルミ配線の製造工程のみ説明する。
まず、図12(b)に示すように、シリコン基板1において、配線領域302の全面をLOCOS法によって熱酸化を行い、シリコン酸化膜(SiO)21を形成する(酸化時のセンサ領域301上のシリコン窒化膜からなるマスク層は図示省略)。
次に、図12(c)に示すように、LOCOS領域のシリコン酸化膜21をエッチングなどにより除去する。LOCOS法により形成されるシリコン酸化膜21は、シリコン酸化膜21の全体の厚さの55%が、シリコン酸化膜21形成前の元の表面の上に形成され、残りの45%が該表面の下側に形成される。このため、シリコン酸化膜21を除去すると、元の表面よりも下側にシリコン基板1の表面が露出することになる。
図12(b)と(c)の工程を繰り返し、所定の位置まで配線領域302の高さを下げる。所定の位置まで配線領域302の高さを下げることができれば、この2つの工程を1回だけ行うことも可能である。
次に、図12(d)に示すように、LOCOS法によりシリコン酸化膜2を形成し(酸化時のセンサ領域301および配線領域302上のシリコン窒化膜からなるマスク層は図示省略)、センサ領域301と配線領域302とを素子分離する。
<< Embodiment 2 >>
12-17 is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of this Embodiment, In each figure, (a) is a top view of an infrared sensor, (b) is M1-M2 cutting | disconnection of (a). It is sectional drawing in a line. In FIG. 12, (b) to (d) are cross-sectional views.
The description of the method for manufacturing the MOSFET in the wiring region 302 is omitted, and only the manufacturing process of the gate wiring and the aluminum wiring will be described.
First, as shown in FIG. 12B, in the silicon substrate 1, the entire surface of the wiring region 302 is thermally oxidized by the LOCOS method to form a silicon oxide film (SiO 2 ) 21 (on the sensor region 301 during oxidation). The mask layer made of the silicon nitride film is not shown).
Next, as shown in FIG. 12C, the silicon oxide film 21 in the LOCOS region is removed by etching or the like. In the silicon oxide film 21 formed by the LOCOS method, 55% of the total thickness of the silicon oxide film 21 is formed on the original surface before the silicon oxide film 21 is formed, and the remaining 45% is formed on the surface. Formed on the lower side. For this reason, when the silicon oxide film 21 is removed, the surface of the silicon substrate 1 is exposed below the original surface.
12B and 12C are repeated, and the height of the wiring region 302 is lowered to a predetermined position. If the height of the wiring region 302 can be lowered to a predetermined position, these two steps can be performed only once.
Next, as shown in FIG. 12D, the silicon oxide film 2 is formed by the LOCOS method (the mask layer made of the silicon nitride film on the sensor region 301 and the wiring region 302 at the time of oxidation is not shown), and the sensor region The element 301 is separated from the wiring region 302.

次に、図13に示すように、センサ領域301の全面にポリシリコンからなるエッチング犠牲層3を形成する。なお、(a)の平面図においては理解しやすくするために、層等の部材を適宜図示省略する)。
次に、シリコン基板1に空洞を形成する際のエッチング領域を決定するために、ボロン(B)イオンをイオン注入してエッチングストッパ4を形成する。
Next, as shown in FIG. 13, an etching sacrificial layer 3 made of polysilicon is formed on the entire surface of the sensor region 301. Note that in the plan view of (a), members such as layers are appropriately omitted for easy understanding.
Next, in order to determine an etching region for forming a cavity in the silicon substrate 1, boron (B) ions are ion-implanted to form an etching stopper 4.

次に、配線領域302において、Y列のMOSFETのポリシリコンからなるゲート配線5を形成する。
次に、シリコン窒化膜22をセンサ領域301のエッチング犠牲層3およびエッチングストッパ4上に形成する。
Next, in the wiring region 302, the gate wiring 5 made of polysilicon of the MOSFET in the Y column is formed.
Next, the silicon nitride film 22 is formed on the etching sacrificial layer 3 and the etching stopper 4 in the sensor region 301.

次に、図14に示すように、センサ領域301にP型ポリシリコン層8、N型ポリシリコン層9を所定の形状に形成してサーモパイル400を形成する。
次に、ゲート配線5およびサーモパイル400を絶縁するために、シリコン基板1の全面にシリコン酸化膜(SiO)10を形成する。
次に、シリコン酸化膜10を選択的にエッチングし、コンタクトホール11を形成する。
次に、アルミ配線12を形成する。
次に、アルミ配線12を絶縁するために、シリコン基板1の全面にシリコン酸化膜(SiO)13を形成する。
Next, as shown in FIG. 14, a thermopile 400 is formed by forming a P-type polysilicon layer 8 and an N-type polysilicon layer 9 in a predetermined shape in the sensor region 301.
Next, a silicon oxide film (SiO 2 ) 10 is formed on the entire surface of the silicon substrate 1 in order to insulate the gate wiring 5 and the thermopile 400.
Next, the silicon oxide film 10 is selectively etched to form contact holes 11.
Next, the aluminum wiring 12 is formed.
Next, a silicon oxide film (SiO 2 ) 13 is formed on the entire surface of the silicon substrate 1 in order to insulate the aluminum wiring 12.

次に、図15に示すように、シリコン酸化膜13を選択的にエッチングし、第二のコンタクトホール14を形成する。
次に、第二のアルミ配線16を形成する。
次に、アルミ配線16を絶縁するために、シリコン基板1の全面にシリコン酸化膜(SiO)17を形成する。
Next, as shown in FIG. 15, the silicon oxide film 13 is selectively etched to form a second contact hole 14.
Next, the second aluminum wiring 16 is formed.
Next, a silicon oxide film (SiO 2 ) 17 is formed on the entire surface of the silicon substrate 1 in order to insulate the aluminum wiring 16.

次に、図16に示すように、シリコン酸化膜17、13をCMPあるいはエッチバックにより除去して、センサ領域301のアルミ配線16の上面が露出しない程度に薄くして、センサ領域301と配線領域302との間の段差を少なくし平坦化する。この工程により赤外線吸収膜と支持梁の両方の厚さを薄くすることができる。すなわち、センサ領域301の支持梁を構成するシリコン酸化膜を薄くできるので、感度が上がる。また、赤外線吸収膜を薄くできるので、熱容量が低減でき、熱時定数が小さくなり、応答速度が速くなる。
次に、センサ領域301において、シリコン酸化膜13、10、7を選択的にエッチングして、スリット19を形成する。なお、上記のシリコン酸化膜17、13をCMPあるいはエッチバックにより除去する工程により、センサ領域301と配線領域302とは平坦化されており、また、センサ領域301のシリコン酸化膜13、10、7が薄くなっているので、スリット19の加工精度が良い。つまり、スリット19を幅を狭く形成することができる。
Next, as shown in FIG. 16, the silicon oxide films 17 and 13 are removed by CMP or etch-back so that the upper surface of the aluminum wiring 16 in the sensor region 301 is not exposed, and the sensor region 301 and the wiring region are removed. The level difference with 302 is reduced and flattened. By this step, the thickness of both the infrared absorption film and the support beam can be reduced. That is, since the silicon oxide film constituting the support beam in the sensor region 301 can be thinned, sensitivity is increased. Further, since the infrared absorbing film can be made thin, the heat capacity can be reduced, the thermal time constant is reduced, and the response speed is increased.
Next, in the sensor region 301, the silicon oxide films 13, 10, and 7 are selectively etched to form the slits 19. The sensor region 301 and the wiring region 302 are planarized by the process of removing the silicon oxide films 17 and 13 by CMP or etchback, and the silicon oxide films 13, 10 and 7 in the sensor region 301 are flattened. Since the thickness of the slit 19 is reduced, the processing accuracy of the slit 19 is good. That is, the slit 19 can be formed with a narrow width.

次に、図11に示すように、スリット19からヒドラジンなどの強アルカリ溶液を用いて、ポリシリコンからなるエッチング犠牲層6、3と、シリコン基板1とを、該シリコン基板1の(111)面を露出させる異方性エッチングを行い、シリコン基板1の上面からピラミッド型に空洞を形成し、赤外線吸収膜100と、支持梁101とを分離する。これにより最終的に、赤外線吸収膜100と、支持梁101とを共に薄く形成することができる。その結果、赤外線吸収膜100の熱容量が下がり、熱時定数が小さくなり、応答速度が速くなる。また、支持梁101を共に薄く形成できるので、熱抵抗が下がり、感度を上げることができる。   Next, as shown in FIG. 11, using a strong alkaline solution such as hydrazine from the slit 19, the sacrificial etching layers 6 and 3 made of polysilicon and the silicon substrate 1 are connected to the (111) plane of the silicon substrate 1. Is etched to form a cavity in a pyramidal shape from the upper surface of the silicon substrate 1 to separate the infrared absorbing film 100 and the support beam 101. Thereby, finally, both the infrared absorption film 100 and the support beam 101 can be formed thin. As a result, the heat capacity of the infrared absorption film 100 decreases, the thermal time constant decreases, and the response speed increases. In addition, since both the support beams 101 can be formed thin, the thermal resistance can be lowered and the sensitivity can be increased.

このように本実施の形態の赤外線センサの製造方法は、配線領域302におけるシリコン基板1の表面を熱酸化して酸化膜を形成する工程と、酸化膜を除去する工程とを少なくとも1回(つまり、1回もしくは複数回)行うことによって、センサ領域301における赤外線吸収膜100の底面および支持梁101の底面を、配線領域302の底面よりも高い位置に形成するという構成になっている。
本実施の形態では、上記のような工程により配線領域302が形成されるシリコン基板1の表面の高さを、下げることができるので、最終的なセンサ領域301の高さと、配線領域302の高さとの関係を制御することができる。その結果、センサ領域301の最上部にあるアルミ配線16の上面の高さy(図9参照)を、配線領域302の最上部にあるアルミ配線16の上面の高さzと同じか、高くすることによって、赤外線吸収膜100、支持梁101の厚さを、センサ領域301のアルミ配線16の上面が露出する限界まで薄くすることができ、支持梁101の熱抵抗の向上、赤外線吸収膜100の熱容量の低減につながり、感度の上昇、熱時定数の低減による応答速度の高速化が実現できる。
As described above, in the method for manufacturing the infrared sensor according to the present embodiment, the step of forming the oxide film by thermally oxidizing the surface of the silicon substrate 1 in the wiring region 302 and the step of removing the oxide film are performed at least once (that is, By performing this once or a plurality of times, the bottom surface of the infrared absorption film 100 and the bottom surface of the support beam 101 in the sensor region 301 are formed at a position higher than the bottom surface of the wiring region 302.
In the present embodiment, the height of the surface of the silicon substrate 1 on which the wiring region 302 is formed by the process as described above can be lowered, so that the final height of the sensor region 301 and the height of the wiring region 302 can be reduced. Can be controlled. As a result, the height y (see FIG. 9) of the upper surface of the aluminum wiring 16 at the uppermost portion of the sensor region 301 is the same as or higher than the height z of the upper surface of the aluminum wiring 16 at the uppermost portion of the wiring region 302. Thus, the thickness of the infrared absorption film 100 and the support beam 101 can be reduced to the limit where the upper surface of the aluminum wiring 16 in the sensor region 301 is exposed, and the thermal resistance of the support beam 101 is improved. This leads to a reduction in heat capacity, and an increase in sensitivity and an increase in response speed due to a reduction in thermal time constant can be realized.

《実施の形態3》
図18(a)〜(d)は本実施の形態の赤外線センサの製造方法を示す工程図であり、(a)は赤外線センサの平面図、(b)〜(d)は(a)のM1−M2切断線における断面図である。
なお、配線領域302におけるMOSFETの製造方法については説明を省略し、ゲート配線およびアルミ配線の製造工程のみ説明する。
まず、図18(b)に示すように、シリコン基板1において、配線領域302の全面をシリコン酸化膜(SiO)31で覆う。
次に、図18(c)に示すように、センサ領域301の全面に、結晶方位がシリコン基板1と同一である単結晶シリコンからなるエピタキシャル成長層32を所定の高さまでエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長の回数は1回でも複数回行ってもよい。
次に、配線領域302上に堆積したシリコンと、シリコン酸化膜31をエッチングし、取り除く。その後、図18(d)に示すように、LOCOS法によりシリコン酸化膜2を形成し(酸化時のセンサ領域301および配線領域302上のシリコン窒化膜からなるマスク層は図示省略)、センサ領域301と配線領域302とを素子分離する。
これ以降の工程は図13〜図17に示した上記実施の形態2と同様なので、説明を省略する。
<< Embodiment 3 >>
18 (a) to 18 (d) are process diagrams showing a method of manufacturing the infrared sensor of the present embodiment, (a) is a plan view of the infrared sensor, and (b) to (d) are M1 of (a). It is sectional drawing in a -M2 cutting line.
The description of the method for manufacturing the MOSFET in the wiring region 302 is omitted, and only the manufacturing process of the gate wiring and the aluminum wiring will be described.
First, as shown in FIG. 18B, the entire surface of the wiring region 302 is covered with a silicon oxide film (SiO 2 ) 31 in the silicon substrate 1.
Next, as shown in FIG. 18C, an epitaxial growth layer 32 made of single crystal silicon having the same crystal orientation as that of the silicon substrate 1 is epitaxially grown on the entire surface of the sensor region 301 to a predetermined height. The number of times of epitaxial growth may be one or more.
Next, the silicon deposited on the wiring region 302 and the silicon oxide film 31 are etched and removed. Thereafter, as shown in FIG. 18D, the silicon oxide film 2 is formed by the LOCOS method (the mask layer made of the silicon nitride film on the sensor region 301 and the wiring region 302 at the time of oxidation is not shown), and the sensor region 301 is formed. And the wiring region 302 are separated from each other.
The subsequent steps are the same as those in the second embodiment shown in FIGS.

このように本実施の形態の赤外線センサの製造方法は、センサ領域301におけるシリコン基板1上にエピタキシャル成長層32を少なくとも1回形成することにより、センサ領域301における赤外線吸収膜100および支持梁101の底面を、配線領域302の底面よりも高い位置に形成するという構成になっている。
本実施の形態では、上記のような工程によりセンサ領域301が形成されるシリコン基板1の表面の高さを、上げることができるので、最終的なセンサ領域301の高さと、配線領域302の高さとの関係を制御することができる。その結果、センサ領域301の最上部にあるアルミ配線16の上面の高さy(図9参照)を、配線領域302の最上部にあるアルミ配線16の上面の高さzと同じか、高くすることによって、赤外線吸収膜100、支持梁101の厚さを、センサ領域301のアルミ配線16の上面が露出する限界まで薄くすることができ、支持梁101の熱抵抗の向上、赤外線吸収膜100の熱容量の低減につながり、感度の上昇、熱時定数の低減による応答速度の高速化が実現できる。
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば上記実施の形態では、サーモパイル型の赤外線センサについて述べたが、特にサーモパイル型に限定されず、それ以外のダイオード型やボロメータ型の赤外線センサにも適用可能である。
As described above, the infrared sensor manufacturing method according to the present embodiment forms the epitaxial growth layer 32 on the silicon substrate 1 in the sensor region 301 at least once, so that the bottom surfaces of the infrared absorption film 100 and the support beam 101 in the sensor region 301 are formed. Is formed at a position higher than the bottom surface of the wiring region 302.
In the present embodiment, the height of the surface of the silicon substrate 1 on which the sensor region 301 is formed can be increased by the process as described above, so that the final height of the sensor region 301 and the height of the wiring region 302 are increased. Can be controlled. As a result, the height y (see FIG. 9) of the upper surface of the aluminum wiring 16 at the uppermost portion of the sensor region 301 is the same as or higher than the height z of the upper surface of the aluminum wiring 16 at the uppermost portion of the wiring region 302. Thus, the thickness of the infrared absorption film 100 and the support beam 101 can be reduced to the limit where the upper surface of the aluminum wiring 16 in the sensor region 301 is exposed, and the thermal resistance of the support beam 101 is improved. This leads to a reduction in heat capacity, and an increase in sensitivity and an increase in response speed due to a reduction in thermal time constant can be realized.
The embodiment described above is described in order to facilitate understanding of the present invention, and is not described in order to limit the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment includes all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the thermopile type infrared sensor has been described. However, the thermopile type infrared sensor is not limited to the thermopile type, and can be applied to other diode type or bolometer type infrared sensors.

(a)は本発明の実施の形態1の赤外線センサの平面図、(b)は(a)のM1−M2切断線における断面図である。(A) is a top view of the infrared sensor of Embodiment 1 of this invention, (b) is sectional drawing in the M1-M2 cutting line of (a). (a)は本発明の実施の形態1の赤外線センサアレイにおける電気信号の出力の検出ブロック図、(b)は赤外線センサアレイの回路図である。(A) is a detection block diagram of the output of the electric signal in the infrared sensor array of Embodiment 1 of this invention, (b) is a circuit diagram of an infrared sensor array. 本発明の実施の形態1の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3の赤外線センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the infrared sensor of Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…シリコン基板
2、7、10、13、17、21、31…シリコン酸化膜
3、6、6a、6b…エッチング犠牲層
4…エッチングストッパ 5…ゲート配線
8…P型ポリシリコン層 9…N型ポリシリコン層
11、14…コンタクトホール 12、16…アルミ配線
19…スリット 22…シリコン窒化膜
31…エピタキシャル成長層
100…赤外線吸収膜 101…支持梁
200…赤外線センサアレイ 201…カウンタ
202…X−デコーダ 203…Y−デコーダ
204…MOSFET
301…センサ領域 302…配線領域
303…MOSFET領域
400…サーモパイル 500…空洞
Vref…バイアス電圧
GND…グラウンド
Y*…*行目の画素選択信号
X*…*列目の画素選択信号
CLK…サンプリング用クロック
Vout…赤外線センサ出力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate 2, 7, 10, 13, 17, 21, 31 ... Silicon oxide film 3, 6, 6a, 6b ... Etching sacrificial layer 4 ... Etching stopper 5 ... Gate wiring 8 ... P-type polysilicon layer 9 ... N Type polysilicon layers 11, 14 ... contact holes 12, 16 ... aluminum wiring 19 ... slit 22 ... silicon nitride film 31 ... epitaxial growth layer 100 ... infrared absorption film 101 ... support beam 200 ... infrared sensor array 201 ... counter 202 ... X-decoder 203 ... Y-decoder 204 ... MOSFET
301 ... Sensor region 302 ... Wiring region 303 ... MOSFET region 400 ... Thermopile 500 ... Cavity Vref ... Bias voltage GND ... Ground Y * ... * Pixel selection signal X * in row * Pixel selection signal CLK in column * Sampling clock Vout ... Infrared sensor output

Claims (3)

シリコン基板上に直接形成された素子分離用シリコン酸化膜により素子分離された、
赤外線吸収膜と支持梁とを有するセンサ領域、および、配線を有する配線領域を含んでなる赤外線センサの製造方法であって、
前記配線領域における基板の表面を熱酸化して酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜を除去する工程と
を少なくとも1回行うことによって、
前記赤外線吸収膜の底面のすべて、および、前記支持梁の底面の少なくとも一部を、前記配線領域における前記シリコン基板上に形成される少なくとも一層のシリコン酸化膜のうち、最下位に位置するシリコン酸化膜の底面よりも高い位置に形成し、
かつ、
少なくとも、前記赤外線吸収膜と前記支持梁との熱分離用のスリットの形成時には、前記センサ領域の最上面の高さと前記配線領域の最上面の高さとを同じになるようにする、ことを特徴とする赤外線センサの製造方法。
The element was isolated by the element isolation silicon oxide film directly formed on the silicon substrate.
A sensor region having an infrared absorption film and a support beam, and a method for manufacturing an infrared sensor comprising a wiring region having wiring,
Thermally oxidizing the surface of the substrate in the wiring region to form an oxide film;
Performing the step of removing the oxide film at least once,
A silicon oxide located at the lowest position of at least one silicon oxide film formed on the silicon substrate in the wiring region, including all of the bottom surface of the infrared absorption film and at least a part of the bottom surface of the support beam. Formed higher than the bottom of the membrane,
And,
At least when the slit for heat separation between the infrared absorption film and the support beam is formed, the height of the uppermost surface of the sensor region is made equal to the height of the uppermost surface of the wiring region. A method for manufacturing an infrared sensor.
シリコン基板上に直接形成された素子分離用シリコン酸化膜により素子分離された、
赤外線吸収膜と支持梁とを有するセンサ領域、および、配線を有する配線領域を含んでなる赤外線センサの製造方法であって、
前記配線領域の全面をシリコン酸化膜で覆い、次に、前記センサ領域の全面に、結晶方位がシリコン基板と同一である単結晶シリコンからなるエピタキシャル成長層を少なくとも1回形成し、次に、前記配線領域上に堆積したシリコンとシリコン酸化膜とをエッチングして取り除くことによって、
前記赤外線吸収膜の底面のすべて、および、前記支持梁の底面の少なくとも一部を、前記配線領域における前記シリコン基板上に形成される少なくとも一層のシリコン酸化膜のうち、最下位に位置するシリコン酸化膜の底面よりも高い位置に形成し、
かつ、
少なくとも、前記赤外線吸収膜と前記支持梁との熱分離用のスリットの形成時には、前記センサ領域の最上面の高さと前記配線領域の最上面の高さとを同じになるようにする、ことを特徴とする赤外線センサの製造方法。
The element was isolated by the element isolation silicon oxide film directly formed on the silicon substrate.
A sensor region having an infrared absorption film and a support beam, and a method for manufacturing an infrared sensor comprising a wiring region having wiring,
The entire surface of the wiring region is covered with a silicon oxide film, and then an epitaxial growth layer made of single crystal silicon having the same crystal orientation as that of the silicon substrate is formed on the entire surface of the sensor region at least once. By etching away the silicon and silicon oxide deposited on the area,
A silicon oxide located at the lowest position of at least one silicon oxide film formed on the silicon substrate in the wiring region, including all of the bottom surface of the infrared absorption film and at least a part of the bottom surface of the support beam. Formed higher than the bottom of the membrane,
And,
At least when the slit for heat separation between the infrared absorption film and the support beam is formed, the height of the uppermost surface of the sensor region is made equal to the height of the uppermost surface of the wiring region. A method for manufacturing an infrared sensor.
前記センサ領域における一番高い位置にある配線の最上面の高さyを、前記配線領域における一番高い位置にある配線の最上面の高さzと同じか、またはそれ以上の位置に、かつ、前記配線領域の最上面の高さxよりも低い位置に形成することを特徴とする請求項1または2に記載の赤外線センサの製造方法。 The height y of the top surface of the wiring at the highest position in the sensor region is equal to or higher than the height z of the top surface of the wiring at the highest position in the wiring region; and The method for manufacturing an infrared sensor according to claim 1, wherein the infrared sensor is formed at a position lower than a height x of the uppermost surface of the wiring region.
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