JP2014153096A - Infrared imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、赤外線撮像装置に関し、特にｐｎ接合ダイオードを感温素子として備えた赤外線撮像装置に関する。 The present invention relates to an infrared imaging device, and more particularly to an infrared imaging device including a pn junction diode as a temperature sensitive element.
冷却装置が不要な非冷却赤外線撮像装置は、小型化、低消費電力化が可能であり、様々な手法で高感度化され、民生用途としても普及しつつある。このような赤外線撮像装置では、温度センサのｐｎ接合ダイオードはシリコン基板またはＳＯＩ基板上に形成されて、縦方向にｐ型不純物領域とｎ型不純物領域がそれぞれ１層以上形成された構造となっている。複数のダイオードを直列に接続することにより感度が高められる。
また、低雑音化のためには、個々のダイオードが逆バイアスとなる箇所を電気的に接続するために形成されるコンタクトホールの底部に金属シリサイド膜を設ける構造（例えば、特許文献１参照）や、ｐｎ接合ダイオードを構成する半導体層の不純物に分布を持たせ、半導体層を流れる電気伝導キャリアを半導体層の中央部に多く偏在させる構造（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
An uncooled infrared imaging device that does not require a cooling device can be reduced in size and power consumption, has been improved in sensitivity by various methods, and is becoming popular for consumer use. In such an infrared imaging device, the pn junction diode of the temperature sensor is formed on a silicon substrate or an SOI substrate, and has a structure in which one or more p-type impurity regions and n-type impurity regions are formed in the vertical direction. Yes. Sensitivity is enhanced by connecting a plurality of diodes in series.
Further, in order to reduce noise, a structure in which a metal silicide film is provided at the bottom of a contact hole formed to electrically connect a portion where each diode is reverse-biased (for example, see Patent Document 1) A structure has been proposed in which impurities in a semiconductor layer constituting a pn junction diode are distributed and a large number of electrically conductive carriers flowing in the semiconductor layer are unevenly distributed in the central portion of the semiconductor layer (see, for example, Patent Document 2).
赤外線撮像装置のｐｎ接合ダイオードは、隣接するｐｎ接合ダイオードとの分離や電気的絶縁のために、分離絶縁膜や保護膜により周囲が囲まれているが、これら分離絶縁膜とｐｎ接合ダイオードを構成する半導体層との界面には、結晶欠陥が存在する。このため、結晶欠陥に起因する界面トラップで電気伝導キャリアが生成および再結合することにより雑音が発生し、しかも、このような界面で発生する雑音は、上述のような半導体層の不純物分布の制御等で低減できない。このため、ｐｎ接合ダイオードの出力のＳ／Ｎ（信号／雑音）比、最終的な赤外線撮像装置の出力のＳ／Ｎ比が低下するという問題があった。 A pn junction diode of an infrared imaging device is surrounded by an isolation insulating film and a protective film for isolation and electrical insulation from adjacent pn junction diodes. Crystal defects exist at the interface with the semiconductor layer. For this reason, noise is generated due to the generation and recombination of electrically conductive carriers at the interface trap caused by crystal defects, and the noise generated at such an interface is responsible for controlling the impurity distribution of the semiconductor layer as described above. Etc. cannot be reduced. For this reason, there is a problem that the S / N (signal / noise) ratio of the output of the pn junction diode and the S / N ratio of the output of the final infrared imaging device are lowered.
そこで、本発明は、半導体層と絶縁膜との界面で発生する雑音を低減し、良好なＳ／Ｎ比の出力が可能な赤外線撮像装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an infrared imaging device capable of reducing noise generated at the interface between a semiconductor layer and an insulating film and capable of outputting an excellent S / N ratio.
本発明は、基板上に支持脚により保持された赤外線検知部を有する赤外線撮像装置であって、赤外線検知部は、ｎ型不純物領域と、ｎ型不純物領域中に形成され、ｎ型不純物領域よりも不純物濃度が高いｐ型不純物領域とを含むｐｎ接合ダイオードと、ｐｎ接合ダイオードを覆うように設けられた絶縁膜と、絶縁膜に設けられた開口部中に露出したｐ型不純物領域に接続し、ｐｎ接合ダイオードに順方向のバイアスを印加する配線層と、を含み、配線層は、絶縁膜の上まで延在し、絶縁膜を挟んでｎ型不純物領域と対向することを特徴とする赤外線撮像装置である。 The present invention is an infrared imaging device having an infrared detection unit held by a support leg on a substrate, and the infrared detection unit is formed in an n-type impurity region and an n-type impurity region. A pn junction diode including a p-type impurity region having a high impurity concentration, an insulating film provided so as to cover the pn junction diode, and a p-type impurity region exposed in an opening provided in the insulating film. And a wiring layer for applying a forward bias to the pn junction diode, the wiring layer extending over the insulating film and facing the n-type impurity region with the insulating film interposed therebetween An imaging device.
また、本発明は、基板上に支持脚により保持された赤外線検知部を有する赤外線撮像装置であって、赤外線検知部は、ｎ型不純物領域と、ｎ型不純物領域中に形成され、ｎ型不純物領域よりも不純物濃度が高いｐ型不純物領域とを含むｐｎ接合ダイオードと、ｐｎ接合ダイオードを覆うように設けられた絶縁膜と、絶縁膜に設けられた開口部中に露出したｐ型不純物領域に接続し、ｐｎ接合ダイオードに順方向のバイアスを印加する配線層と、絶縁膜の上に形成され、配線層と電気的に接続されたバイアス用配線層と、を含み、バイアス用配線層は、絶縁膜を挟んでｎ型不純物領域と対向することを特徴とする赤外線撮像装置でもある。 In addition, the present invention is an infrared imaging device having an infrared detector held by a support leg on a substrate, the infrared detector being formed in an n-type impurity region and an n-type impurity region, and an n-type impurity A pn junction diode including a p-type impurity region having an impurity concentration higher than that of the region, an insulating film provided so as to cover the pn junction diode, and a p-type impurity region exposed in an opening provided in the insulating film. A bias wiring layer formed on the insulating film and electrically connected to the wiring layer, wherein the bias wiring layer includes: a wiring layer that connects and applies a forward bias to the pn junction diode; It is also an infrared imaging device characterized by facing an n-type impurity region with an insulating film interposed therebetween.
本発明の赤外線撮像装置では、ｐｎダイオードを設けた半導体層と、半導体層を囲む絶縁膜との界面を流れるダイオード電流を抑制することにより、界面領域における電気伝導キャリアの生成および再結合による雑音を低減することができ、良好なＳ／Ｎ比を有する赤外線撮像装置を提供できる。 In the infrared imaging device of the present invention, by suppressing the diode current flowing through the interface between the semiconductor layer provided with the pn diode and the insulating film surrounding the semiconductor layer, noise due to generation and recombination of electrically conductive carriers in the interface region is reduced. An infrared imaging device that can be reduced and has a good S / N ratio can be provided.
実施の形態１．
図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態１にかかる赤外線撮像装置の概略を示す斜視図である。赤外線撮像装置１００は、アレイ状に設けられた赤外線検出器１を含む。赤外線検出器１の周囲には、駆動走査回路４と信号走査回路５とが設けられている。また、赤外線検出器１の間には、駆動走査回路４に接続された選択線２と、信号走査回路５に接続された信号線３が設けられ、それぞれの赤外線検出器１に接続されている。信号走査回路５には出力アンプ６が接続されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the infrared imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention, the whole being represented by 100. FIG. The
赤外線検出器１は、マイクロマシニング技術を用いて作製された断熱構造体と、断熱構造体の上に設けられ、光電変換を行う、例えばｐｎ接続ダイオードのような熱電気変換素子とを有する。赤外線検出器１に赤外光が入射すると断熱構造体上の検知部の温度が上昇し、その温度上昇を熱電気変換素子が検出して電気信号として出力する。出力された電気信号は、駆動走査回路４と信号走査回路５とのスキャン動作によりそれぞれの赤外線検出器１から時系列で読み出され、赤外画像信号が得られる。
The infrared detector 1 includes a heat insulating structure manufactured using a micromachining technique, and a thermoelectric conversion element such as a pn-connected diode that is provided on the heat insulating structure and performs photoelectric conversion. When infrared light is incident on the infrared detector 1, the temperature of the detection unit on the heat insulating structure rises, and the thermoelectric conversion element detects the temperature rise and outputs it as an electrical signal. The output electrical signals are read out in time series from the respective infrared detectors 1 by the scanning operation of the
図２Ａは、図１に示した赤外線撮像装置１００に含まれる赤外線検出器１の断面Ａにおける断面図であり、図２Ｂは、赤外線検出器１の上面図である。
2A is a cross-sectional view of the infrared detector 1 included in the
図２Ａ、図２Ｂに示すように、赤外線検出器１は、例えばシリコンからなる基板１２と、その上に設けられた例えば酸化シリコンからなる絶縁膜１０を有し（例えばＳＯＩ基板）、基板１２は回路部と画素部とに分けられる。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the infrared detector 1 has a
回路部には、ＭＯＳ型の半導体素子を含む回路部１５や、回路部１５に接続された回路部配線１６が設けられている。一方、画素部には空洞部１３が設けられ、その上に赤外線検知部８が支持脚１４で支持されている。赤外線検知部８には、温度によって電気特性が変化する感温素子として、ｐｎ接合ダイオード２３が設けられている。図２Ｂに示すように、複数のｐｎダイオード２３を直列に接続することにより、検出感度を向上させることができる。赤外線検知部８の上には傘構造をした赤外線吸収部９が設けられている。赤外線検知部８と隣接する赤外線検知部（図示せず）との間には配線（縦方向が信号線、横方向が選択線）１１が設けられている。配線１１とｐｎ接合ダイオード２３とは、支持脚１４に設けられた薄膜配線２２により電気的に接続されている。薄膜配線２２は、例えば窒化シリコンからなる保護膜１９で覆われている。
In the circuit portion, a
図３Ａは、図２Ｂに示す赤外線検出器１の断面Ｂにおける断面図であり、ダイオード電流が流れる方向の断面を示す。また、図３Ｂは、図２Ｂに示す赤外線検出器１の断面Ｃにおける断面図であり、ｐｎ接合ダイオード２３の高濃度ｐ型不純物領域２５が形成された領域の断面を示す。
FIG. 3A is a cross-sectional view of the infrared detector 1 shown in FIG. FIG. 3B is a cross-sectional view of the infrared detector 1 shown in FIG. 2B, showing a cross section of the region where the high-concentration p-
図３Ａ、図３Ｂに示すように、ｐｎ接合ダイオード２３は、シリコン等の半導体からなり、低濃度ｎ型不純物領域２４と、その中に形成された高濃度ｐ型不純物領域２５とを有する。低濃度ｎ型不純物領域２４と高濃度ｐ型不純物領域２５との接合部がｐｎ接合となる。図３Ａ、図３Ｂに示すように、高濃度ｐ型不純物領域２５と低濃度ｎ型不純物領域２４との接合面積が大きくなるように、深さ方向にもｐｎ接合面が形成されている。即ち、ｐｎ接合ダイオード２３を構成する低濃度ｎ型不純物領域２４が、高濃度ｐ型不純物領域２５を、上面を除いて３次元的に内包するように形成されている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
低濃度ｎ型不純物領域２４の不純物濃度のピーク値は、１×１０１８／ｃｍ３以下で、高濃度ｐ型不純物領域２５の不純物濃度に比べて２桁以上低くなっている。このため、電気伝導は正孔電流が支配的となる。また、ｐｎ接合ダイオード２３の下層は、基板（図示せず）の上に設けられた酸化シリコンからなる絶縁膜１０であり、上部も酸化シリコンからなる層間膜１７で覆われている。このように、ｐｎ接合ダイオード２３は、その周囲が絶縁膜１０、層間膜１７に接している。ｐｎ接合ダイオード２３を形成する半導体層と絶縁膜１０、層間膜１７との界面には、通常、結晶欠陥が多く存在し、界面トラップで電気伝導キャリアが生成、再結合し、雑音発生の原因となる。
The peak value of the impurity concentration in the low-concentration n-
低濃度ｎ型不純物領域２４、高濃度ｐ型不純物領域２５には、例えばＴｉ、ＴｉＮ等からなる薄膜配線２２が、層間膜１７、１８に設けられた開口部を通って接続され、その上には、例えば窒化シリコンからなる保護膜１９が形成されている。図３Ａ、図３Ｂの構造では、高濃度ｐ型不純物領域２５にバイアスを印加する薄膜配線２２は、高濃度ｐ型不純物領域２５よりも大きく、低濃度ｎ型不純物領域２４の上部の層間膜１７、１８の上まで延在している。赤外線撮像装置の動作時には、高濃度ｐ型不純物領域２５には正のバイアスが印加され、高濃度ｐ型不純物領域２５から低濃度ｎ型不純物領域２４に向かって正孔が移動する。
A
正孔電流が流れ込む低濃度ｎ型不純物領域２４は、層間膜１７、１８を挟んで薄膜配線２２と対向配置されているため、高濃度ｐ型不純物領域２５に接続された薄膜配線２２に正のバイアスが印加された場合、層間膜１７、１８を介して低濃度ｎ型不純物領域２４の表面にも正のバイアスが印加される。これにより、正孔電流は、ｐｎ接合ダイオード２３と層間膜１７との界面近傍を正孔電流が流れるのを抑制でき、雑音を低減できる。
Since the low-concentration n-
次に、図３Ａおよび図３Ｂに示す赤外線検出器の作製方法について、図４を参照しながら説明する。図４は、図３Ｂと同等の断面Ｃにおける、赤外線検出器１の断面図を示す。 Next, a method for manufacturing the infrared detector shown in FIGS. 3A and 3B will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the infrared detector 1 in a cross-section C equivalent to FIG. 3B.
図４（ａ）に示すように、赤外線検知部８の絶縁膜１０の上に、シリコン等の半導体層を形成し、その上に窒化膜２７を形成して熱酸化を行い、ＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）分離を行う。
As shown in FIG. 4A, a semiconductor layer such as silicon is formed on the insulating
次に、図４（ｂ）に示すように、ＬＯＣＯＳ分離膜１０と窒化膜２７を選択的に除去した後に、半導体層（活性領域）にｎ型不純物を注入して低濃度ｎ型不純物領域２４を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, after the
次に、図４（ｃ）に示すように、低濃度ｎ型不純物領域２４中にｐ型不純物を注入し、低濃度ｎ型不純物領域２４の一部に高濃度ｐ型不純物領域２５を形成する。続いて、酸化シリコンからなる層間膜１７、１８を形成する。
Next, as shown in FIG. 4C, p-type impurities are implanted into the low-concentration n-
次に、図４（ｄ）に示すように、スパッタおよびパターニングを用いて、Ｔｉ、ＴｉＮ等からなる薄膜配線２２を形成し、最後に保護膜１９を形成する。薄膜配線２２は、高濃度ｐ型不純物領域２５の上面よりも大きく、ダイオード電流が流れる低濃度ｎ型不純物領域２４の上方まで広がるように形成される。
Next, as shown in FIG. 4D, a
次に、図５を参照しながら、図２Ａに示す赤外線検出器１の製造方法について説明する。図５は、図２Ａと同じく、図１の断面Ａにおける断面図であり、図５中、図２Ａ、図２Ｂと同一符号は、同一または相当箇所を示す。 Next, a manufacturing method of the infrared detector 1 shown in FIG. 2A will be described with reference to FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the cross-section A of FIG. 1 as in FIG. 2A. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIGS. 2A and 2B indicate the same or corresponding portions.
赤外線検出器１の製造方法では、まず、図５（ａ）に示すように、基板１２の回路部にＭＯＳ型半導体素子等の回路部１５を形成する。続いて、基板１２上に、絶縁膜１０の一部を形成し、その上に、回路部１５に接続された回路部配線１６と、複数のｐｎ接合ダイオード（図示せず）を含む赤外線検出部８とを形成する。更に、その上に、絶縁膜１０を形成する。この工程で、図４（ａ）〜（ｃ）の工程が行われる。
In the manufacturing method of the infrared detector 1, first, as shown in FIG. 5A, a
次に、図５（ｂ）に示すように、フォトレジスト２０を全面に形成し、赤外線検知部８の上のみを開口する。
Next, as shown in FIG. 5B, a
次に、図５（ｃ）に示すように、赤外線検出部８上の絶縁膜１０をエッチングする。絶縁膜１０のエッチングは、弗化水素酸溶液を用いたウェットエッチングにより行う。弗化水素酸溶液によりフォトレジスト２０が開口している領域の絶縁膜１０のみがエッチングされ、赤外線検知部８の上の絶縁膜１０も薄膜化される。ドライエッチングにより絶縁膜１０をエッチングしても良い。
Next, as shown in FIG. 5C, the insulating
次に、図５（ｄ）に示すように、フォトレジスト２０を除去後、赤外線検知部８と赤外線検知部８を中空に保持する支持脚部分に薄膜配線２２を形成する。そして、酸化シリコン等からなる層間膜１８を所望の膜厚だけ堆積する。この工程で、図４（ｄ）の工程が行われる。
Next, as shown in FIG. 5D, after the
次に、図５（ｅ）に示すように、Ａｌ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＳｉ等からなる配線１１を形成する。配線１１の形成後、例えば酸化シリコン等からなる保護膜１９を全面に形成する。
Next, as shown in FIG. 5E, a
次に、図５（ｆ）に示すように、ドライエッチングで、絶縁膜１０、層間膜１８にエッチングホール２１を形成した後、赤外線検知部８の上に赤外線吸収部９を形成する。続いて、ＸｅＦ２等を用いたドライエッチングにより、基板１２をエッチングして空洞部１３を形成し、赤外線検知部８を中空構造にする。ここでは、１つの赤外線検出器１を例に説明したが、実際にはアレイ状に形成された複数の赤外線検出器１が同時に形成される。この結果、画素部にアレイ状の赤外線検出器１を有し、回路部に回路部１５や回路部配線１６を有する非冷却の赤外線撮像装置１００が完成する。
Next, as shown in FIG. 5 (f), an
この赤外線撮像装置１００では、入射した赤外線が赤外線吸収部９で吸収されて熱に変換される。この熱は赤外線検知部８に伝わり、これにより赤外線検知部８の温度が上昇し、赤外線検知部８に形成されたｐｎ接合ダイオード２３の電気特性が変化する。この特性の変化は、電気信号として配線１１を介して回路部１５に送られる。回路部１５では、各画素の電気信号の変化から赤外線検知部８に入射した赤外線の量を決定する。
In the
本発明の実施の形態１にかかる赤外線撮像装置１００では、ｐｎ接合ダイオード２３と、それに接する絶縁膜１７との界面領域の界面トラップに、電気伝導キャリア（ここでは正孔）が捕獲されにくくなり、ｐｎ接合ダイオード２３の雑音が低減でき、良好なＳ／Ｎ比を有する赤外線撮像装置１００を得ることができる。
In the
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２にかかる赤外線撮像装置の赤外線検出器（画素部）の上面図であり、図６中、図２Ａ、２Ｂと同一符号は、同一または相当箇所を示す。
FIG. 6 is a top view of the infrared detector (pixel unit) of the infrared imaging device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIGS. 2A and 2B indicate the same or corresponding portions.
図７Ａは、図６の断面Ｄにおける断面図、図７Ｂは、図６の断面Ｅにおける断面図、図７Ｃは、図６の断面Ｆにおける断面図である。実施の形態１にかかる赤外線検出器と異なる点は、ダイオードに順方向バイアスを印加する配線２２とは別に、層間膜１７を介して低濃度ｎ型不純物領域２４にバイアスを印加するバイアス用配線２６が設けられていることである。バイアス用配線２６へのバイアス電圧の供給は、赤外線検出部８に複数個直列接続されているｐｎ接合ダイオード２３の任意の接続点において、薄膜配線２２とバイアス用配線２６とを接続することで行われる。例えば、図７（ｃ）に示すように、薄膜配線２２とバイアス用配線２６とが接続され、バイアス用配線２６にも薄膜配線２２と同様に正のバイアスが印加される。
7A is a cross-sectional view taken along a cross-section D in FIG. 6, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along a cross-section E in FIG. 6, and FIG. 7C is a cross-sectional view taken along a cross-section F in FIG. The difference from the infrared detector according to the first embodiment is that a
図８は、本発明の実施の形態２にかかる赤外線検出器の製造工程の断面図である。図８中、図４と同一符号は、同一または相当箇所を示す。 FIG. 8 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the infrared detector according to the second embodiment of the present invention. 8, the same reference numerals as those in FIG. 4 denote the same or corresponding parts.
本発明の実施の形態２の製造方法では、実施の形態１と同様に図８（ａ）および図８（ｂ）に示す工程を行った後、図８（ｃ）に示すように、低濃度ｎ型不純物領域２４中に高濃度ｐ型不純物領域２５を不純物注入により形成し、その上に、酸化シリコンからなる層間膜１７を形成する。続いて、ＣＶＤおよびパターニングを用いて、例えば多結晶シリコンからなるバイアス用配線２６を形成する。このバイアス用配線２６は、層間膜１７挟んで低濃度ｎ型不純物領域２４と対向するように形成される。
In the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, after the steps shown in FIGS. 8A and 8B are performed as in the first embodiment, a low concentration is obtained as shown in FIG. 8C. A high-concentration p-
続いて、図８（ｄ）に示すように、図４（ｄ）と同様に、層間膜１８を形成した後に、高濃度ｐ型不純物領域２５と接続された薄膜配線２２が形成され、最後に窒化シリコンからなる保護膜１９が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 8D, after forming the
本発明の実施の形態２にかかる赤外線撮像装置では、バイアス用配線２６のバイアス値を、低濃度ｎ型不純物領域２４の不純物濃度や層間膜１８の厚さに応じて、任意に設定することができる。この結果、ダイオードの雑音を効果的に低減でき、良好なＳ／Ｎ比の赤外線撮像装置を得ることができる。
In the infrared imaging device according to the second embodiment of the present invention, the bias value of the
なお、本発明の実施の形態２にかかる赤外線撮像装置では、図７Ａに示すように、薄膜配線２２がバイアス用配線２６より上層に形成されているが、バイアス用配線２６を薄膜配線２２より上層に形成しても良い。これは以下の実施の形態４、５においても同様である。
In the infrared imaging device according to
実施の形態３．
図９Ａ〜図９Ｃは、本発明の実施の形態３にかかる赤外線撮像装置であり、図９Ａは、図２Ｂの断面Ｂと同等の断面における断面図、図９Ｂ、図９Ｃは、図２Ｂの断面Ｃと同等の断面における断面図である。
9A to 9C are infrared imaging devices according to the third exemplary embodiment of the present invention. FIG. 9A is a cross-sectional view equivalent to the cross-section B of FIG. 2B, and FIGS. 9B and 9C are cross-sections of FIG. 2B. FIG.
図９Ａ〜図９Ｃからわかるように、本発明の実施の形態３にかかる赤外線検出器では、低濃度ｎ型不純物領域２４の側面が、基板１０の表面に対して垂直方向に形成されている。この結果、高濃度ｐ型不純物領域２５と低濃度ｎ型不純物領域２４の接合面が深さ方向に広がり、高濃度ｐ型不純物領域２５と低濃度ｎ型不純物領域２４との接合面積が大きくできる。低濃度ｎ型不純物領域２４の垂直な側面は、ドライエッチング等の異方性エッチングで形成する。
As can be seen from FIGS. 9A to 9C, in the infrared detector according to the third embodiment of the present invention, the side surface of the low-concentration n-
低濃度ｎ型不純物領域２４の側面が、基板１０の表面に垂直方向に形成されることに伴って、低濃度ｎ型不純物領域２４の側面上の、層間膜１、薄膜配線２２も基板１０の表面に対して垂直方向に形成される。
As the side surface of the low-concentration n-
本発明の実施の形態３にかかる赤外線検知器でも、低濃度ｎ型不純物領域２４は、層間膜１７を挟んで薄膜配線２２と対向配置されているため、高濃度ｐ型不純物領域２５に接続された薄膜配線２２に正のバイアスが印加された場合、層間膜１７を介して低濃度ｎ型不純物領域２４の表面にも正のバイアスが印加される。これにより、ｐｎ接合ダイオード２３と層間膜１７との界面領域を正孔電流が流れるのを抑制でき、雑音を低減できる。
Also in the infrared detector according to the third exemplary embodiment of the present invention, the low-concentration n-
なお、図９Ｃでは、低濃度ｎ型不純物領域２４の側面に窒化シリコン等からなるサイドウォール２８が形成されている。低濃度ｎ型不純物領域２４には、層間膜１７およびサイドウォール２８を介して、バイアスが印加されるため、サイドウォール２８の厚さを調整することにより、低濃度ｎ型不純物領域２４を走行する電気伝導キャリアへの影響を調整できる。サイドウォール２８の厚さは堆積層の厚さに依存し、ナノオーダーで調整できる。
In FIG. 9C, a
また、本発明の実施の形態３にかかる赤外線検出器では、ｐｎ接合ダイオード２３をより高密度で形成することが可能になり、赤外線検知部８を低熱容量化することができる。この結果、より高速の物体を検知可能な赤外線撮像装置を得ることができる。
Further, in the infrared detector according to the third embodiment of the present invention, the
実施の形態４．
図１０Ａ、図１０Ｂは、本発明の実施の形態４にかかる赤外線撮像装置であり、図１０Ａは、図２Ｂの断面Ｂと同等の断面における断面図、図１０Ｂは、図２Ｂの断面Ｃと同等の断面における断面図である。
10A and 10B are infrared imaging devices according to the fourth exemplary embodiment of the present invention. FIG. 10A is a cross-sectional view equivalent to the cross-section B of FIG. 2B, and FIG. 10B is equivalent to the cross-section C of FIG. FIG.
本発明の実施の形態４の構造は、実施の形態３と同様に、低濃度ｎ型不純物領域２４の側面を基板表面に対して垂直方向に設けて、高濃度ｐ型不純物領域２５と低濃度ｎ型不純物領域２４との接合面積を大きくした構造において、薄膜配線２２とは別にバイアス用配線２６を設けたものである。
As in the third embodiment, the structure of the fourth embodiment of the present invention is such that the side surface of the low-concentration n-
本発明の実施の形態４の構造では、正孔電流が流れ込む低濃度ｎ型不純物領域２４に層間膜１７を介してバイアス用配線２６からバイアスが印加でき、これにより正孔電流がｐｎ接合ダイオード２３周囲の界面領域を流れることが抑制され、雑音を低減できる。
In the structure of the fourth embodiment of the present invention, a bias can be applied from the
実施の形態５．
図１１Ａ、図１１Ｂは、本発明の実施の形態５にかかる赤外線撮像装置であり、図１１Ａは、図２Ｂの断面Ｂと同等の断面における断面図、図１１Ｂは、図２Ｂの断面Ｃと同等の断面における断面図である。
11A and 11B are infrared imaging devices according to the fifth exemplary embodiment of the present invention. FIG. 11A is a cross-sectional view equivalent to the cross-section B of FIG. 2B, and FIG. 11B is equivalent to the cross-section C of FIG. FIG.
本発明の実施の形態５の構造では、基板（図示せず）の上に絶縁膜１０が設けられ、更にその上に例えばシリコンからなる導電層２９が設けられ、その上に絶縁膜１０が設けられている。即ち、下層および上層の２つの埋め込み酸化層を有するＳＯＩ基板が用いられ、上層の酸化層の上にｐｎ接合ダイオード２３が形成された半導体層を有する。低濃度ｎ型不純物領域２４は、上層の絶縁膜１０の上に形成され、バイアス用配線２６は導電層２９に接続されている。他の構造は、実施の形態４の構造と同じである。
In the structure of the fifth embodiment of the present invention, an insulating
本発明の実施の形態５にかかる構造では、ｐｎ接合ダイオードにバイアスを印加する薄膜配線２２と、酸化膜を介して低濃度ｎ型不純物領域２４にバイアスを印加するバイアス用配線２６が異なり、バイアス用配線２６へのバイアスの印加は導電層２９を介して行われる。例えば、薄膜配線２２と導電層２９とを電気的に接続することにより、バイアス用配線２６にバイアスを印加しても良い。
In the structure according to the fifth embodiment of the present invention, the
本発明の実施の形態５の構造では、正孔電流が流れ込む低濃度ｎ型不純物領域２４に層間膜１７を介してバイアス用配線２６からバイアスが印加でき、これにより正孔電流がｐｎ接合ダイオード２３周囲の界面領域を流れることが抑制され、雑音を低減できる。
In the structure of the fifth embodiment of the present invention, a bias can be applied from the
１ 赤外線検出器、２ 選択線、３ 信号線、４ 駆動走査回路、５ 信号走査回路、６ 出力アンプ、８ 赤外線検知部、９ 赤外線吸収部、１０ 絶縁膜、１１ 配線、１２ 基板、１３ 空洞部、１４ 支持脚、１５ 回路部、１６回路部配線、１７、１８ 層間膜、１９ 保護膜、２０ フォトレジスト、２１ エッチングホール、２２ 薄膜配線、２３ ｐｎ接合ダイオード、２４ 低濃度ｎ型不純物領域、２５ 高濃度ｐ型不純物領域、２６ バイアス用配線、２７ 窒化膜、２８ サイドウォール、２９ 導電層、１００ 赤外線撮像装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Infrared detector, 2 selection line, 3 signal line, 4 drive scanning circuit, 5 signal scanning circuit, 6 output amplifier, 8 infrared detection part, 9 infrared absorption part, 10 insulating film, 11 wiring, 12 board | substrate, 13 cavity part , 14 Support legs, 15 circuit part, 16 circuit part wiring, 17, 18 interlayer film, 19 protective film, 20 photoresist, 21 etching hole, 22 thin film wiring, 23 pn junction diode, 24 low-concentration n-type impurity region, 25 High-concentration p-type impurity region, 26 bias wiring, 27 nitride film, 28 sidewall, 29 conductive layer, 100 infrared imaging device.
Claims (7)
ｎ型不純物領域と、該ｎ型不純物領域中に形成され、該ｎ型不純物領域よりも不純物濃度が高いｐ型不純物領域とを含むｐｎ接合ダイオードと、
該ｐｎ接合ダイオードを覆うように設けられた絶縁膜と、
該絶縁膜に設けられた開口部中に露出した該ｐ型不純物領域に接続し、該ｐｎ接合ダイオードに順方向のバイアスを印加する配線層と、を含み、
該配線層は、該絶縁膜の上まで延在し、該絶縁膜を挟んで該ｎ型不純物領域と対向することを特徴とする赤外線撮像装置。 An infrared imaging device having an infrared detection unit held by a support leg on a substrate, the infrared detection unit,
a pn junction diode including an n-type impurity region and a p-type impurity region formed in the n-type impurity region and having an impurity concentration higher than that of the n-type impurity region;
An insulating film provided to cover the pn junction diode;
A wiring layer connected to the p-type impurity region exposed in the opening provided in the insulating film and applying a forward bias to the pn junction diode,
The infrared imaging device, wherein the wiring layer extends over the insulating film and opposes the n-type impurity region with the insulating film interposed therebetween.
ｎ型不純物領域と、該ｎ型不純物領域中に形成され、該ｎ型不純物領域よりも不純物濃度が高いｐ型不純物領域とを含むｐｎ接合ダイオードと、
該ｐｎ接合ダイオードを覆うように設けられた絶縁膜と、
該絶縁膜に設けられた開口部中に露出した該ｐ型不純物領域に接続し、該ｐｎ接合ダイオードに順方向のバイアスを印加する配線層と、
該絶縁膜の上に形成され、該配線層と電気的に接続されたバイアス用配線層と、を含み、
該バイアス用配線層は、該絶縁膜を挟んで該ｎ型不純物領域と対向することを特徴とする赤外線撮像装置。 An infrared imaging device having an infrared detection unit held by a support leg on a substrate, the infrared detection unit,
a pn junction diode including an n-type impurity region and a p-type impurity region formed in the n-type impurity region and having an impurity concentration higher than that of the n-type impurity region;
An insulating film provided to cover the pn junction diode;
A wiring layer connected to the p-type impurity region exposed in the opening provided in the insulating film and applying a forward bias to the pn junction diode;
A bias wiring layer formed on the insulating film and electrically connected to the wiring layer;
The infrared imaging device, wherein the bias wiring layer is opposed to the n-type impurity region with the insulating film interposed therebetween.
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006194784A (en) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Mitsubishi Electric Corp | Infrared solid imaging apparatus and manufacturing method of the same |
| JP2010276516A (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Mitsubishi Electric Corp | Infrared imaging element and manufacturing method thereof |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006194784A (en) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Mitsubishi Electric Corp | Infrared solid imaging apparatus and manufacturing method of the same |
| JP2010276516A (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Mitsubishi Electric Corp | Infrared imaging element and manufacturing method thereof |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018012115A1 (en) * | 2016-07-12 | 2018-01-18 | 三菱電機株式会社 | Infrared ray detection element and method for manufacturing infrared ray detection element |
| JPWO2018012115A1 (en) * | 2016-07-12 | 2018-10-18 | 三菱電機株式会社 | Infrared detector and method for manufacturing infrared detector |
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