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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