JP2006170937A - Manufacturing method of infrared sensor, and infrared sensor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the manufacturing method of an infrared sensor that makes the thermal time constant smaller and increases the response speed, and to provide the infrared sensor. <P>SOLUTION: By forming an infrared-absorbing film 100 and a support beam 101 in a sensor region 301 on an etching sacrificial layer, the bottom face A of the infrared-absorbing film 100 and the bottom face B of the support beam 101 are formed at a position higher than the bottom face C of a wiring region 302, and also the height of the uppermost surface of aluminum wiring 16, being at the highest position in the sensor region 301, is formed at the same height as the height z of the uppermost surface of aluminum wiring 16, in a wiring region 302 or higher and also at a lower position than the height of the uppermost surface of the wiring region 302. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、赤外線センサの製造方法および赤外線センサに関する。   The present invention relates to an infrared sensor manufacturing method and 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.
Also, 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。
本発明の目的は、熱分離用のスリットを狭く開口し、さらに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および赤外線センサ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.
An object of the present invention is to provide an infrared sensor manufacturing method and an infrared sensor that can open a slit for heat separation narrowly, further reduce the thermal time constant, and increase the response speed.

上記課題を解決するために、本発明は、センサ領域における赤外線吸収膜および支持梁を、エッチング犠牲層の上に形成し、前記赤外線吸収膜および前記支持梁の底面を、配線領域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。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides an infrared absorption film and a support beam in a sensor region formed on an etching sacrificial layer, and the bottom surfaces of the infrared absorption film and the support beam are formed more than the bottom surface of a wiring region. It is configured to be formed at a high position.

本発明によれば、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および赤外線センサを提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide an infrared sensor manufacturing method and 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（ＳｉＯ２）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, in order to maintain a certain height so that the thermopile wired across the two does not break due to this step, as shown in FIG. 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（ＳｉＯ２）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（ＳｉＯ２）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（ＳｉＯ２）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（ＳｉＯ２）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, the etching sacrificial layers 6 and 3 made of polysilicon and the silicon substrate 1 are bonded to the (111) surface of the silicon substrate 1 using a strong alkaline solution such as hydrazine from the slit 19. 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（ＳｉＯ２）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（ＳｉＯ２）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（ＳｉＯ２）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（ＳｉＯ２）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 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, the etching sacrificial layers 6 and 3 made of polysilicon and the silicon substrate 1 are bonded to the (111) surface of the silicon substrate 1 using a strong alkaline solution such as hydrazine from the slit 19. 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.

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（ＳｉＯ２）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 (6)

センサ領域における赤外線吸収膜および支持梁を、エッチング犠牲層の上に形成することによって、
前記赤外線吸収膜および前記支持梁の底面を、配線領域の底面よりも高い位置に形成することを特徴とする赤外線センサの製造方法。 By forming the infrared absorbing film and the support beam in the sensor region on the etching sacrificial layer,
A method of manufacturing an infrared sensor, comprising: forming the bottom surfaces of the infrared absorption film and the support beam at a position higher than the bottom surface of the wiring region. 前記エッチング犠牲層をポリシリコンで形成することを特徴とする請求項１記載の赤外線センサの製造方法。   2. The method for manufacturing an infrared sensor according to claim 1, wherein the etching sacrificial layer is formed of polysilicon. 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、
センサ領域における赤外線吸収膜および支持梁の底面を、前記配線領域の底面よりも高い位置に形成することを特徴とする赤外線センサの製造方法。 A step of 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 method for manufacturing an infrared sensor, comprising: forming an infrared absorption film and a bottom surface of a support beam in a sensor region at a position higher than a bottom surface of the wiring region. センサ領域における基板上にエピタキシャル成長層を少なくとも１回形成することにより、
前記センサ領域における赤外線吸収膜および支持梁の底面を、配線領域の底面よりも高い位置に形成することを特徴とする赤外線センサの製造方法。 By forming an epitaxial growth layer on the substrate in the sensor region at least once,
A method of manufacturing an infrared sensor, comprising: forming the bottom surface of the infrared absorption film and the support beam in the sensor region at a position higher than the bottom surface of the wiring region. 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乃至４のいずれか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 infrared sensor manufacturing method 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. 前記赤外線吸収膜および前記支持梁の底面が、前記配線領域の底面よりも高い位置に形成され、
前記センサ領域における一番高い位置にある配線の上面の高さｙは、前記配線領域における一番高い位置にある配線の上面の高さｚと同じか、またはそれ以上の位置にあり、かつ、前記配線領域の最上面の高さｘよりも低い位置にあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の製造方法により形成された赤外線センサ。 The bottom surface of the infrared absorption film and the support beam is formed at a position higher than the bottom surface of the wiring region,
The height y of the upper surface of the wiring at the highest position in the sensor region is equal to or higher than the height z of the upper surface of the wiring at the highest position in the wiring region, and The infrared sensor formed by the manufacturing method according to claim 1, wherein the infrared sensor is located at a position lower than a height x of the uppermost surface of the wiring region.
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