JP3810293B2 - Thermal infrared solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents

Thermal infrared solid-state imaging device and manufacturing method thereof Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱型赤外線固体撮像装置及びその製造方法に関し、特に、高感度で熱時定数の短い赤外線検出器を搭載した熱型赤外線固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２３は、Wada等による“Fabrication Process for 256×256 Bolometer-Type Uncooled Infrared Detector” SPIE Vol. 3224, p.40-p.51, 1997に記載された、全体が５００で表される従来の熱型赤外線固体撮像装置の概略図である。
図２３に示すように、従来の熱型赤外線固体撮像装置５００は、シリコン基板１を含む。シリコン基板１上には、熱型赤外線検出器６００を３行×３列に配列した検出器アレイ部５１０と、熱型赤外線検出器６００から送られた電気信号を処理して外部に出力する信号処理回路部５２０が設けられている。熱型赤外線固体撮像装置５００の表面は、酸化シリコンまたは窒化シリコン等からなる保護膜（図示せず）により覆われている。
【０００３】
図２４は、図２３に示す熱型赤外線検出器６００の、Ｂ−Ｂ方向の断面図である。赤外線検出器６００は、シリコン基板１を含む。シリコン基板１には空洞部２０が設けられ、空洞部２０上には、２方向から支持脚５３０で支えられた赤外線検知部５４０が設けられている。
支持脚５３０は、酸化シリコンからなる下部絶縁膜２上に設けられたチタンの配線層３を含む。配線層３上には、酸化シリコンからなる層間絶縁膜４、同じく酸化シリコンからなる保護膜６が積層されている。
一方、赤外線検知部５４０は、下部絶縁膜２と、下部絶縁膜２上に支持脚５３０から延在する配線層３を有する。配線層３の上には層間絶縁膜４が設けられ、層間絶縁膜４の所定の領域に開口部が設けられている。開口部を介して配線層３に接するようにＶＯＸからなる赤外線検知膜５が層間絶縁膜４上に設けられている。赤外線検知膜５上には保護膜６が形成され、赤外線検知膜５を保護する。
【０００４】
図２５は、熱型赤外線検出器６００の製造工程であり、図２４と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
かかる製造工程では、まず、図２５（ａ）に示すように、シリコン基板１上に、アモルファスシリコンからなる犠牲層７と、酸化シリコンからなる下部絶縁膜２を堆積させる。次に、チタン層を堆積した後に、塩素系ガスを用いたプラズマエッチングによりチタン層をパターニングし、配線層３を形成する。このとき、下部絶縁膜２はチタン層のエッチングストッパ層となるため、下部絶縁膜２の膜厚は１０００Å以上必要となる。
【０００５】
次に、図２５（ｂ）に示すように、配線層３を覆うように、酸化シリコンからなる層間絶縁膜４を形成した後に、配線層３上に開口部を形成する。続いて、ＶＯＸ層を堆積した後にパターニングを行い、赤外線検知膜５を所定の領域に形成する。更に、酸化シリコンからなる保護膜６を堆積した後、リソグラフィ技術、エッチング技術を用いてエッチング孔８を形成する。
【０００６】
次に、図２５（ｃ）に示すように、エッチング孔８からＸｅＦ２ガスを導入して犠牲層７を除去し、空洞部２０を形成する。これにより、２つの支持脚５３０により支持された赤外線検知部５４０を有する熱型赤外線検出器６００が完成する。
【０００７】
かかる熱型赤外線検出器６００では、赤外線検知部５４０に赤外線が入射することにより赤外線検知膜５の温度が上昇し、これにより赤外線検知膜５の電気的特性も変化する。これを、支持脚５３０に設けた配線層３を介して電気信号として読み出すことにより、赤外線検知部５４０に入射した赤外線の量を検出する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の熱型赤外線固体撮像装置５００を構成する赤外線検出器６００では、支持脚５３０が、下部絶縁膜２、配線層３、層間絶縁膜４、保護膜６からなるため熱コンダクタンスが大きく、赤外線検知部５４０からシリコン基板１に流出する熱量が大きい。このため、赤外線検知部５４０に入射する赤外線量が多くても、赤外線検知部５４０の温度が充分に上昇せず、赤外線の検出感度が低かった。
また、赤外線検知部５４０の熱容量が大きいため、赤外線検出器６００の熱時定数が長く、素早い被写体の動きを追跡することができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、高感度で熱時定数の短い熱型赤外線検出器を有する熱型赤外線固体撮像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の赤外線検出器からなる検出器アレイ部と、該検出器アレイ部から送られた信号を処理する信号処理部とがシリコン基板上に設けられた熱型赤外線固体撮像装置であって、該赤外線検出器が、シリコン基板と、該シリコン基板上に設けられた中空部と、該中空部上に支持脚で支えられた赤外線検知部とを含み、該支持脚が配線層からなり、該赤外線検知部が、該配線層と、該配線層に接続された赤外線検知膜と、該配線層上に設けられた層間絶縁膜であって、該配線層の上面に開口部を備え、該開口部を介して該配線層と該赤外線検知膜とが接続された層間絶縁膜と、該赤外線検知膜上に設けられた保護膜とを含むことを特徴とする熱型赤外線固体撮像装置である。
かかる熱型赤外線固体撮像装置では、支持脚の熱コンダクタンスが小さくなり、赤外線検知部からシリコン基板に流出する熱量を低減できる。この結果、赤外線検知部の赤外線検出感度が向上する。
また、赤外線検知部の熱容量が小さくなり、赤外線検知部を含む熱型赤外線検出器の熱時定数が短くなり、素早い動きを示す被写体の追跡が可能となる。
【００１１】
上記支持脚は、更に、上記配線層上に積層された上記層間絶縁膜と上記保護膜とを有するものであって良い。
【００１２】
上記支持脚と上記赤外線検知部とは、更に、上記配線層の下部に該配線層に沿って延在する該配線層と略同一の幅の下部絶縁膜を有するものであっても良い。
このように、下部絶縁層の幅を、配線層と略同一とすることにより、支持脚の熱コンダクタンスが、従来より小さくなる。また、赤外線検知部の熱容量も小さくなる。
【００１３】
また、本発明は、上記支持脚と上記赤外線検知部とが、更に、上記配線層の下部に該配線層に沿って延在する該配線層と略同一の幅の下部絶縁膜を有し、上記層間絶縁膜と上記保護膜が、上記配線層の上面から該配線層の側面を通って該下部絶縁膜の底面より下方まで延在したことを特徴とする熱型赤外線固体撮像装置でもある。
層間絶縁膜と保護膜をかかる構造とすることにより、これらの膜の鉛直方向の高さを調整して、支持脚の反りを防止できる。この結果、下部絶縁膜、層間絶縁膜、保護膜の膜厚を従来より薄くできるため、支持脚の熱コンダクタンスが小さくなり、赤外線検知部の熱容量が小さくなる。
【００１４】
また、本発明は、複数の赤外線検出器からなる検出器アレイ部と、該検出器アレイ部から送られた信号を処理する信号処理部とがシリコン基板上に設けられた熱型赤外線固体撮像装置であって、該赤外線検出器が、シリコン基板と、該シリコン基板上に設けられた中空部と、少なくとも配線層を含む支持脚と、該中空部上に該支持脚で支えられた赤外線検知部であって、該配線層と該配線層に接続された赤外線検知膜とを含む赤外線検知部とを含み、該支持脚と該赤外線検知部が、該支持脚と該赤外線検知部の底面から突出し、該配線層に沿って設けられた凸部を有することを特徴とする熱型赤外線固体撮像装置でもある。
かかる凸部を有する構造とすることにより、凸部の高さを調整して支持脚の反りを防止できる。この結果、下部絶縁膜、層間絶縁膜、保護膜の膜厚を従来より薄くできるため、支持脚の熱コンダクタンスが小さくなり、赤外線検知部の熱容量が小さくなる。
【００１５】
上記凸部は、上記支持脚と上記赤外線検知部に含まれる上記配線層の一部からなるものであっても良い。
【００１６】
上記支持脚と上記赤外線検知部とが、上記配線層の下部に下部絶縁膜を含み、上記凸部が、該下部絶縁膜の一部からなるものであっても良い。
【００１７】
上記配線層と上記下部絶縁膜との幅は、略同一であることが好ましい。支持脚の熱コンダクタンスを小さくし、赤外線検知部の熱容量を小さくするためである。
【００１８】
上記支持脚は、上記配線層と上記下部絶縁膜とからなるものであっても良い。支持脚を、配線層と下部絶縁膜のみから形成することにより、支持脚の熱コンダクタンスを小さくできるからである。
【００１９】
上記中空部は、上記シリコン基板の一部を除去して形成した凹部からなるものであっても良い。
【００２０】
上記赤外線検知部は、更に、赤外線吸収膜からなる傘部を含むものであっても良い。赤外線の吸収効率をより高くするためである。
【００２１】
また、本発明は、赤外線検知部が支持脚で支えられた赤外線検出器を、アレイ状に形成する熱型赤外線固体撮像装置の製造方法であって、シリコン基板を準備する工程と、該シリコン基板上に犠牲層を形成する工程と、該犠牲層上に、配線材料層を形成する配線材料層形成工程と、該配線材料層を所定の形状にエッチングして配線層とするエッチング工程と、該配線層を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、該配線層に電気的に接続された赤外線検知膜を形成する検知膜形成工程と、該赤外線検知膜を覆う保護膜を形成する工程と、該犠牲層を除去して、該配線層を含む支持脚と、該支持脚に支えられ、該配線層と該赤外線検知膜とを含む赤外線検知部とを形成する工程とを含むことを特徴とする熱型赤外線固体撮像装置の製造方法でもある。
【００２２】
上記検知膜形成工程が、該配線層上に層間絶縁膜を形成し、該配線層上の該層間絶縁膜に開口部を形成した後に、該赤外線検知膜を形成する工程からなるものであっても良い。
【００２３】
更に、上記エッチング工程の後に、上記支持脚となる領域の上記配線層を覆う上部犠牲層を形成する工程を含み、該上部犠牲層上に形成された上記層間絶縁膜と上記保護膜とを除去する工程を含むものであっても良い。
【００２４】
上記配線材料層形成工程が、上記犠牲層上に下部絶縁層を形成した後に、上記配線材料層を形成する工程からなり、上記エッチング工程が、該配線材料層とともに該下部絶縁層をエッチングする工程であっても良い。
【００２５】
上記配線材料層形成工程が、上記犠牲層上に、上記配線材料層を直接形成する工程であっても良い。
【００２６】
また、本発明は、赤外線検知部が支持脚で支えられた赤外線検出器を、アレイ状に形成する熱型赤外線固体撮像装置の製造方法であって、シリコン基板を準備する工程と、該シリコン基板上に犠牲層を形成する工程と、該犠牲層上に、下部絶縁膜と配線材料層とを順次形成する工程と、該配線材料層と、該下部絶縁層と、該犠牲層の一部を略同一形状のパターンにエッチングして配線層を形成する工程と、該犠牲層上に、該配線層を覆う層間絶縁膜と保護膜とを順次形成する工程と、該犠牲層を除去して、該層間絶縁膜と該保護膜とを、該配線層の上面から該配線層の側面を通って該下部絶縁膜の底面より下方まで延在させる工程とを含むことを特徴とする熱型赤外線固体撮像装置の製造方法でもある。
【００２７】
上記赤外線検知部に、赤外線検知膜を形成する工程を含むものであっても良い。
【００２８】
また、本発明は、赤外線検知部が支持脚で支えられた赤外線検出器を、アレイ状に形成する熱型赤外線固体撮像装置の製造方法であって、シリコン基板を準備する工程と、該シリコン基板上に犠牲層を形成する工程と、該犠牲層の配線層形成領域に溝部を形成する工程と、該犠牲層上に、該溝部を埋める下部絶縁膜を形成する工程と、該下部絶縁膜上に、配線材料層を形成する工程と、該配線材料層を所定の形状にエッチングして配線層とするエッチング工程と、該配線層に電気的に接続された赤外線検知膜を形成する工程と、該犠牲層を除去して、該配線層を含む支持脚と、該支持脚に支えられ、該配線層と該赤外線検知膜とを含む赤外線検知部と、該配線層の下方に該配線層に沿って設けられた該下部絶縁膜からなる凸部を形成する工程とを含むことを特徴とする熱型赤外線固体撮像装置の製造方法でもある。
【００２９】
上記エッチング工程は、該配線材料層とともに該下部絶縁層をエッチングする工程であっても良い。
【００３０】
また、本発明は、赤外線検知部が支持脚で支えられた赤外線検出器を、アレイ状に形成する熱型赤外線固体撮像装置の製造方法であって、シリコン基板を準備する工程と、該シリコン基板上に犠牲層を形成する工程と、該犠牲層の配線層形成領域に溝部を形成する工程と、該犠牲層上に、該溝部を埋める配線材料層を形成する工程と、該配線材料層を所定の形状にエッチングして配線層とする工程と、該配線層に電気的に接続された赤外線検知膜を形成する工程と、該犠牲層を除去して、該配線層を含む支持脚と、該支持脚に支えられ、該配線層と該赤外線検知膜とを含む赤外線検知部と、該配線層の下部に該配線層からなる凸部を形成する工程とを含むことを特徴とする熱型赤外線固体撮像装置の製造方法でもある。
【００３１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、全体が２００で表される、本実施の形態にかかる熱型赤外線固体撮像装置の概略図である。図１に示すように、熱型赤外線固体撮像装置２００は、シリコン基板１を含む。シリコン基板１上には、熱型赤外線検出器１００を３行×３列に配列した検出器アレイ部２１０と、熱型赤外線検出器１００から送られた電気信号を処理して外部に出力する信号処理回路部２２０が設けられている。熱型赤外線固体撮像装置２００の表面は、酸化シリコンまたは窒化シリコン等からなる保護膜（図示せず）により覆われている。
なお、以下の実施の形態２〜８にかかる熱型赤外線検出器を用いた場合も、熱型赤外線固体撮像装置の外観は、図１に示す熱型赤外線固体撮像装置２００とほぼ同じである。
【００３２】
図２は、図１に示す熱型赤外線検出器１００の、Ａ−Ａ方向の断面図である。図中、図１００と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
赤外線検出器１００は、シリコン基板１を含む。シリコン基板１には空洞部２０が設けられ、空洞部２０上には、２方向から支持脚３０で支えられた赤外線検知部４０が設けられている。
支持脚３０は、酸化シリコンからなる下部絶縁膜２上に設けられた窒化チタンの配線層３を含む。下部絶縁膜２は、配線層３の下方にのみ形成され、下部絶縁膜２の幅は、配線層３の幅と略等しい。配線層３上には、酸化シリコンからなる層間絶縁膜４、同じく酸化シリコンからなる保護膜６が積層されている。
【００３３】
次に、図３を用いて、赤外線検出器１００の製造方法を説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、シリコン基板１上に、アモルファスシリコンからなる犠牲層７を堆積する。続いて、酸化シリコンからなる下部絶縁膜２を堆積させる。下部絶縁膜２の膜厚は、５００〜２０００Å程度である。特に、本実施の形態では、下部絶縁膜２が、配線層３のエッチングストッパの役割を果たす必要がないため、５００Å以下に薄くすることもできる。
続いて、窒化チタンからなる配線層３を堆積した後に、一般的なマスクを用いて、配線層３と下部絶縁膜２を同時にエッチングする。エッチングには、フロロカーボン系ガスによるプラズマを用いる。かかるプラズマでは、配線層３と下部絶縁膜２のみがエッチングされ、犠牲層７はエッチングされないため、犠牲層７の表面が露出した時点でエッチングは停止する。
これにより、図３（ａ）に示すような、配線層３と、配線層３と略同じ幅を有する下部絶縁膜２が形成される。
【００３４】
次に、図３（ｂ）に示すように、配線層３を覆うように、酸化シリコンからなる層間絶縁膜４を形成した後に、配線層３上に開口部を形成する。層間絶縁膜４の膜厚は、１０００〜２０００Å程度である。
続いて、ＶＯＸ層を堆積させた後にパターニングを行い、赤外線検知膜５を所定の領域に形成する。
更に、酸化シリコンからなる保護膜６を、１０００〜４０００Å程度堆積させた後、リソグラフィ技術、エッチング技術を用いてエッチング孔８を形成する。
【００３５】
次に、図３（ｃ）に示すように、エッチング孔８からＸｅＦ２ガスを導入して犠牲層７を除去し、空洞部２０を形成する。これにより、２つの支持脚３０により支持された赤外線検知部４０を有する熱型赤外線検出器１００が完成する。
【００３６】
本実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１００では、支持脚３０において、下部絶縁層２の幅が、配線層３と同程度まで狭くなる。また、下部絶縁層２の膜厚も５００Å以下にまで薄くできる。この結果、支持脚３０の熱コンダクタンスが小さくなり、赤外線検知部４０からシリコン基板１に流出する熱量を低減することができる。従って、赤外線検知部４０の赤外線検出感度を向上させることができる。
【００３７】
また、赤外線検知部４０において、下部絶縁膜２は配線層３の下方のみに設けられ、その膜厚は５００Å以下にできるため、赤外線検知部４０の熱容量が小さくなる。従って、赤外線検知部４０を含む熱型赤外線検出器１００の熱時定数が短くなり、素早い動きを示す被写体の追跡が可能となる。
【００３８】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１１０の断面図であり、図１のＡ−Ａ方向の断面図に相当する。図中、図２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
熱型赤外線検出器１１０は、図２４に示す従来構造の熱型赤外線検出器６００に比較して、下部絶縁膜２を有しない構造となっている。他の構成部分の材料や膜厚は、実施の形態１に示した熱型赤外線検出器１００と同じである。
【００３９】
次に、図５を用いて、熱型赤外線検出器１１０の製造方法について説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、シリコン基板１上に犠牲層７を堆積させ、その上に配線層３を形成する。
【００４０】
続いて、図５（ｂ）に示すように、実施の形態１と同じ工程（図３（ｂ）参照）で、層間絶縁膜４、赤外線検知膜５、保護膜６を堆積させ、更に、エッチング孔８を形成する。
【００４１】
最後に、図５（ｃ）に示すように、ＸｅＦ２ガスプラズマを用いて犠牲層７を除去し、２つの支持脚３１により支持された赤外線検知部４１を有する熱型赤外線検出器１１０が完成する。
【００４２】
本実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１１０では、支持脚３１、赤外線検知部４１が、下部絶縁層２を有しない。このため、支持脚３１の熱コンダクタンスが小さくなり、赤外線検知部４１からシリコン基板１に流出する熱量を低減して、赤外線検知部４１の赤外線検出感度を向上させることができる。
【００４３】
また、赤外線検知部４１の熱容量が小さくなるため、赤外線検知部４１を含む熱型赤外線検出器１１０の熱時定数が短くなり、素早い動きを示す被写体の追跡が可能となる。
【００４４】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１２０の断面図であり、図１のＡ−Ａ方向の断面図に相当する。図中、図２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
熱型赤外線検出器１２０は、従来の熱型赤外線検出器６００に比較して、支持脚が、層間絶縁膜４、保護膜６を有しない構造となっている。支持脚３２、赤外線検知部４２の下部絶縁膜２は、配線層３の下方にのみ形成され、その幅は配線層３の幅と略等しい。また、下部絶縁層２の膜厚は５００Å以下に薄くできる。他の構成部分の材料や膜厚は、実施の形態１に示した熱型赤外線検出器１００と同じである。
【００４５】
次に、図７を用いて、熱型赤外線検出器１２０の製造方法について説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、シリコン基板１上に犠牲層７を堆積させる。続いて、犠牲層７の上に、下部絶縁膜２、配線層３を順次堆積させた後、所定の形状にパターニングする。パターニングは、フロロカーボン系ガスを用いたプラズマエッチングで行う。この結果、下部絶縁膜２は、配線層３の下方にのみ形成され、その幅は、配線層３の幅と略等しくなる。
【００４６】
続いて、図７（ｂ）に示すように、まず、支持脚３２となる下部絶縁膜２、配線層３を覆うように犠牲層９を形成する。犠牲層９は、犠牲層７と同様にアモルファスシリコンからなる。続いて、実施の形態１と同様に、層間絶縁膜４、赤外線検知膜５、保護膜６を堆積させる。
次に、犠牲層９の上の層間絶縁膜４、保護膜６を選択的に除去する。図７（ｂ）では、犠牲層９の上面に、層間絶縁膜４、保護膜６の一部が残っているが、犠牲層９上の層間絶縁膜４、保護膜６を全て除去しても構わない。
【００４７】
最後に、ＸｅＦ２ガスを用いて犠牲層９及び犠牲層７を除去し、２つの支持脚３２により支持された赤外線検知部４２を有する熱型赤外線検出器１２０が完成する。
【００４８】
本実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１２０では、支持脚３２が、層間絶縁膜４、保護膜６を有しない。また、支持脚３２、赤外線検知部４２において、下部絶縁層２の幅が、配線層３と同程度まで狭くなり、膜厚も５００Å以下にまで薄くできる。
このため、支持脚３２の熱コンダクタンスが小さくなり、赤外線検知部４２からシリコン基板１に流出する熱量を低減して、赤外線検知部４２の赤外線検出感度を向上させることができる。
また、赤外線検知部４２の熱容量が小さくなるため、赤外線検知部４２を含む熱型赤外線検出器１２０の熱時定数が短くなり、素早い動きを示す被写体の追跡が可能となる。
【００４９】
実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１３０の断面図であり、図１のＡ−Ａ方向の断面図に相当する。図中、図２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
熱型赤外線検出器１３０は、従来の熱型赤外線検出器６００に比較して、支持脚３３が、下部絶縁膜２、層間絶縁膜４、保護膜６を有さず、配線層３のみからなる構造となっている。また、赤外線検知部４３も下部絶縁膜２を有しない構造となっている。他の構成部分の材料や膜厚は、実施の形態１に示した熱型赤外線検出器１００と同じである。
【００５０】
次に、図９を用いて、熱型赤外線検出器１３０の製造方法について説明する。
まず、図９（ａ）に示すように、シリコン基板１上に犠牲層７を堆積させる。続いて、犠牲層７の上に、配線層３を堆積させた後、所定の形状にパターニングする。パターニングは、フロロカーボン系ガスを用いたプラズマエッチングで行う。
【００５１】
続いて、図９（ｂ）に示すように、まず、支持脚３３となる配線層３を覆うように犠牲層９を形成する。犠牲層９は、犠牲層７と同様にアモルファスシリコンからなる。続いて、実施の形態１と同様に、層間絶縁膜４、赤外線検知膜５、保護膜６を堆積させる。
次に、犠牲層９の上の層間絶縁膜４、保護膜６を選択的に除去する。図７（９）では、犠牲層９の上面に、層間絶縁膜４、保護膜６の一部が残っているが、犠牲層９上の層間絶縁膜４、保護膜６を全て除去しても構わない。
【００５２】
最後に、ＸｅＦ２ガスを用いて犠牲層９及び犠牲層７を除去し、２つの支持脚３３により支持された赤外線検知部４３を有する熱型赤外線検出器１３０が完成する。
【００５３】
本実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１３０では、支持脚３３が、配線層３のみからなる。また、赤外線検知部４２も、下部絶縁層２を含まない。
このため、支持脚３３の熱コンダクタンスが小さくなり、赤外線検知部４３からシリコン基板１に流出する熱量を低減して、赤外線検知部４３の赤外線検出感度を向上させることができる。
また、赤外線検知部４３の熱容量が小さくなるため、赤外線検知部４３を含む熱型赤外線検出器１３０の熱時定数が短くなり、素早い動きを示す被写体の追跡が可能となる。
【００５４】
実施の形態５．
図１０は、本発明の実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１４０の断面図であり、図１のＡ−Ａ方向の断面図に相当する。図中、図２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
熱型赤外線検出器１４０では、下部絶縁膜２は、配線層３の下方にのみ形成され、下部絶縁膜２の幅は、配線層３の幅と略等しい。また、層間絶縁膜４、保護膜６は、配線層３の上面から側面を経て、下部絶縁膜２の下方まで延在している。
【００５５】
次に、図１１を用いて、熱型赤外線検出器１４０の製造方法について説明する。
まず、図１１（ａ）に示すように、シリコン基板１上に犠牲層７を堆積させる。続いて、犠牲層７の上に、下部絶縁膜２、配線層３を順次堆積させた後、所定の形状にパターニングする。パターニングは、フロロカーボン系ガスを用いたプラズマエッチングで行う。
下部絶縁膜２、配線層３を所定の形状にエッチングした後、塩素系ガスプラズマに切り替えて、犠牲層７をエッチングする。犠牲層７のエッチングを所定の深さｘで停止することにより、図１１（ａ）に示すような形状に犠牲層７がエッチングされる。
【００５６】
続いて、実施の形態１と同様に、層間絶縁膜４、赤外線検知膜５、保護膜６を順次堆積させた後に、エッチング孔８を形成する。
【００５７】
最後に、ＸｅＦ２ガスを用いて犠牲層７を除去し、２つの支持脚３４により支持された赤外線検知部４４を有する熱型赤外線検出器１４０が完成する。
【００５８】
本実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１４０では、実施の形態１と同様に、下部絶縁膜２の幅を、配線層３の幅と同程度にできる。また、下部絶縁膜２は、配線層３のエッチングストッパとして機能しないため、５００Å以下に薄くできる。
更に、本実施の形態にかかる赤外線検出器１４０に類似した上述の実施の形態１にかかる赤外線検出器１００では、中空部２０上に配置される支持脚３０が、シリコン基板１に略水平になるように、下部絶縁膜２、配線層３、層間絶縁膜４、保護膜６の膜厚や膜応力を調整する必要があった。即ち、これらの膜厚等を調整して、支持脚３０の反りを防止する必要があった。このため、下部絶縁膜２等の膜厚は、一定以上の膜厚とすることが必要であった。
【００５９】
これに対して、本実施の形態にかかる赤外線検出器１４０では、犠牲層７のエッチング深さを変えて、支持脚３０の側壁に形成される層間絶縁膜４と保護膜６の鉛直方向の長さ（図１０にａで表示）を調整することにより、これらの膜厚を調整することなく支持脚３４の反りを防止できる。
従って、層間絶縁膜４および保護膜６を、それぞれ略５００Å以下と薄くすることができる。
【００６０】
このように、本実施の形態にかかる赤外線検出器１４０では、支持脚３４の反りを防止しつつ、支持脚３４に含まれる層間絶縁膜４、保護膜６の膜厚を薄くできるため、支持脚３４の熱コンダクタンスが小さくなり、赤外線検知部４４の赤外線検出感度を向上させることができる。
また、赤外線検知部４４の層間絶縁膜４、保護膜６が薄くなり、熱容量が小さくなるため、赤外線検知部４４を含む熱型赤外線検出器１４０の熱時定数が短くなり、素早い動きを示す被写体の追跡が可能となる。
【００６１】
なお、赤外線検出器１４０において、実施の形態２にかかる赤外線検出器１１０と同様に、下部絶縁膜２を形成しなくてもよい。これにより、支持脚３４の熱コンダクタンスが更に小さくなり、赤外線検出感度が更に高くなる。また、赤外線検知部４４の熱容量が更に小さくなり、赤外線検出器１４０の熱時定数が更に短くなる。
【００６２】
実施の形態６．
図１２は、本発明の実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１５０の断面図であり、図１のＡ−Ａ方向の断面図に相当する。図中、図２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
熱型赤外線検出器１５０では、支持脚３５、赤外線検知部４５に含まれた配線層３に沿って、配線層３の下部の下部絶縁膜２に凸部１０が設けられている。凸部１０の高さｂは０．２μｍ〜１．０μｍ程度であり、幅は配線層３の幅より狭い。他の構造は、図１００に示す従来の熱型赤外線検出器６００と同じである。
【００６３】
次に、図１３を用いて、熱型赤外線検出器１５０の製造方法について説明する。
まず、図１３（ａ）に示すように、シリコン基板１上に犠牲層７を堆積させる。続いて、犠牲層７をエッチングして溝部１１を形成する。溝部１１は、後の工程で犠牲層２上に形成される配線層３に沿って、配線層３の長さだけ形成される。溝部１１のエッチングには、塩素系ガスのプラズマが用いられ、溝部１１の深さｂが０．２μｍ〜１．０μｍ程度になった時に、エッチングを停止する。
次に、犠牲層７の上に、溝部１１を埋め込むように下部絶縁膜２を堆積させ、その上に、配線層３を堆積させる。続いて、配線層３を所定の形状にパターニングする。パターニングは、塩素系ガスを用いたプラズマエッチングで行う。
次に、配線層３を覆うように層間絶縁膜４を形成した後に、配線層３上に開口部を形成する。続いて、ＶＯＸ層を堆積した後にパターニングを行い、赤外線検知膜５を所定の領域に形成する。更に、保護膜６を堆積した後に、エッチング孔８を形成する。
【００６４】
最後に、ＸｅＦ２ガスを用いて犠牲層７を除去し、２つの支持脚３４により支持された赤外線検知部４４を有する熱型赤外線検出器１５０が完成する。
【００６５】
本実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１５０では、凸部１０の高さｂを調整することにより、支持脚３５の反りを防止することができる。
従来構造の熱型赤外線検出器６００では、主に保護膜６の膜厚を一定以上とすることにより支持脚３５の反りを防止していた。これに対して、本実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１５０では、凸部１０の高さｂを調整して反りを防止しているため、保護膜６の膜厚を５００Å以下にすることができる。
このため、支持脚３５の熱コンダクタンスが小さくなり、赤外線検知部４５からシリコン基板１に流出する熱量を低減して、赤外線検知部４５の赤外線検出感度を向上させることができる。
また、赤外線検知部４５の熱容量も小さくなるため、赤外線検知部４５を含む熱型赤外線検出器１５０の熱時定数が短くなり、素早い動きを示す被写体の追跡が可能となる。
【００６６】
本実施の形態にかかる熱型赤外線検出器の他の変形例を、図１４〜図１６に示す。図中、図１２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
図１４に示す熱型赤外線検出器１５１は、実施の形態１と同様に、下部絶縁膜２の幅を配線層３の幅と略同一としたものである。かかる熱型赤外線検出器１５１では、下部絶縁層２が配線層３のエッチングストッパとなる必要がないため、下部絶縁膜２の膜厚を、５００Å以下にすることができる。他の構成部分は実施の形態１にかかる熱型赤外線検出器１００と同じである。
このように、熱型赤外線検出器１５１では、支持脚３５の熱コンダクタンスが更に小さくなり、赤外線検出感度が更に高くなる。また、赤外線検知部４５の熱容量も更に小さくなり、熱型赤外線検出器１５１の熱時定数が更に短くなる。
【００６７】
図１５に示す熱型赤外線検出器１５２は、実施の形態２と同様に、下部絶縁膜２を含まない構造である。犠牲層（図示せず）に溝部を形成した後に、溝部を埋め込むように配線層３を形成することにより、図１５に示すような形状の配線層３を得ることができる。他の構成部分は実施の形態２にかかる熱型赤外線検出器１１０と同じである。熱型赤外線検出器１５２では、配線層３が有する凸部の高さを調整して、支持脚３５の反りを防止している。
このように熱型赤外線検出器１５２では、支持脚３５の熱コンダクタンスが更に小さくなり、赤外線検出感度が更に高くなる。また、赤外線検知部４５の熱容量も更に小さくなり、熱型赤外線検出器１５２の熱時定数が更に短くなる。
【００６８】
図１６に示す熱型赤外線検出器１５３は、実施の形態３と同様に、支持脚３５が、下部絶縁膜２と配線層３からなり、下部絶縁膜２が凸部１０を含む構造となっている。他の構成部分は実施の形態３にかかる熱型赤外線検出器１２０と同じである。更に、熱型赤外線検出器１５３では、配線層３が有する凸部の高さを調整して、支持脚３５の反りを防止している。
このように、熱型赤外線検出器１５３では、支持脚３５が、下部絶縁膜２と配線層３とからなるとともに、下部絶縁層２の膜厚を５００Å以下としても、支持脚３５の反りは発生しない。このため、支持脚３５の熱コンダクタンスが更に小さくなり、赤外線検出感度が更に高くなる。また、赤外線検知部４５の熱容量も更に小さくなり、熱型赤外線検出器１５３の熱時定数が更に短くなる。
また、下部絶縁膜２や配線層３の膜厚を調整せずに、凸部の高さを調整して支持脚３５の反りを防止するため、製造工程が簡単になる。
【００６９】
実施の形態７．
図１７は、本発明の実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１６０の断面図であり、図１のＡ−Ａ方向の断面図に相当する。図中、図２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
熱型赤外線検出器１６０は、従来の熱型赤外線検出器６００に比較して、支持脚３６が、配線層３のみからなる構造となっている。更に、赤外線検知部４６のが、配線層３と、その上に設けられた赤外線検知膜５のみからなる。
【００７０】
次に、図１８を用いて、熱型赤外線検出器１６０の製造方法について説明する。
まず、図１８（ａ）に示すように、シリコン基板１上に犠牲層７を堆積させる。続いて、犠牲層７の上に配線層３を堆積させた後、所定の形状にパターニングする。パターニングは、フロロカーボン系ガスを用いたプラズマエッチングで行う。
【００７１】
続いて、図１８（ｂ）に示すように、まず、支持脚３２となる配線層３を覆うように犠牲層９を形成する。犠牲層９は、犠牲層７と同様にアモルファスシリコンからなる。続いて、赤外線検知膜５のみを堆積させる。
次に、犠牲層９の上の赤外線検知膜５を選択的に除去する。図１８（ｂ）では、犠牲層９の上面に、赤外線検知膜５の一部が残っているが、犠牲層９上の赤外線検知膜５を全て除去しても構わない。
【００７２】
最後に、ＸｅＦ２ガスを用いて犠牲層９及び犠牲層７を除去し、２つの支持脚３６により支持された赤外線検知部４６を有する熱型赤外線検出器１６０が完成する。
【００７３】
本実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１６０では、支持脚３６が配線層３のみからなり他の保護膜６等を含まない。また、赤外線検知部４６も、配線層３とその上に設けられた赤外線検知膜６のみからなる。
このため、支持脚３６の熱コンダクタンスが小さくなり、赤外線検知部４６からシリコン基板１に流出する熱量を低減して、赤外線検知部４６の赤外線検出感度を向上させることができる。
また、赤外線検知部４６の熱容量が小さくなるため、赤外線検知部４６を含む熱型赤外線検出器１６０の熱時定数が短くなり、素早い動きを示す被写体の追跡が可能となる。
なお、他の実施の形態においても、赤外線検知膜５の表面を露出した状態でも良い場合には、本実施の形態のように赤外線検知部に保護膜６や層間絶縁膜２を形成しなくても良い。
【００７４】
実施の形態８．
図１９は、本発明の実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１７０の断面図であり、図１のＡ−Ａ方向の断面図に相当する。図中、図２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
熱型赤外線検出器１７０は、実施の形態１と同じ構造の支持脚３７、赤外線検知部４７を有する。支持脚３７と赤外線検知部４７は、シリコン基板１の一部をエッチングして設けられた空洞部２１の上に設けられている。
【００７５】
次に、図２０を用いて、熱型赤外線検出器１７０の製造方法について説明する。
まず、図２０（ａ）に示すように、シリコン基板１上に、犠牲層を形成することなく、直接、下部絶縁膜２と配線層３とを堆積させ、所定の形状にパターニングする。パターニングには、フロロカーボン系ガスを用いたプラズマエッチングを使用する。
【００７６】
次に、図２０（ｂ）に示すように、配線層３を覆うように層間絶縁膜４を形成した後に、配線層３上に開口部を形成する。続いて、ＶＯＸ層を堆積させた後にパターニングを行い、赤外線検知膜５を所定の領域に形成する。更に、保護膜６を堆積させた後、エッチング孔８を形成する。
【００７７】
次に、図２０（ｃ）に示すように、エッチング孔８からＸｅＦ２ガスを導入してシリコン基板１をエッチングし、空洞部２１を形成する。これにより、２つの支持脚３７により支持された赤外線検知部４７を有する熱型赤外線検出器１７０が完成する。
【００７８】
かかる構造を用いることによっても、支持脚３７の熱コンダクタンスが小さくなり、赤外線検知部４７からシリコン基板１に流出する熱量を低減して、赤外線検知部４７の赤外線検出感度を向上させることができる。
また、赤外線検知部４７の熱容量が小さくなるため、赤外線検知部４７を含む熱型赤外線検出器１７０の熱時定数が短くなり、素早い動きを示す被写体の追跡が可能となる。
【００７９】
なお、他の実施の形態にかかる熱型赤外線検出器に対して、かかる中空部２１を有する構造を適用することも可能である。
【００８０】
実施の形態９．
図２１は、本発明の実施の形態にかかる熱型赤外線検出器１８０の断面図であり、図１のＡ−Ａ方向の断面図に相当する。図中、図２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
熱型赤外線検出器１８０は、実施の形態１と同じ構造の支持脚３８、赤外線検知部４８を有し、更に、赤外線検知部４８の上に傘部１３が設けられている。傘部１３は、例えば、VOX等の赤外線検知膜からなる。
【００８１】
次に、図２２を用いて、熱型赤外線検出器１８０の製造方法について説明する。
まず、図２２（ａ）に示すように、シリコン基板１上に犠牲層７を形成する。続いて、犠牲層７上に下部絶縁膜２と配線層３とを堆積させ、所定の形状にパターニングする。
【００８２】
次に、図２２（ｂ）に示すように、実施の形態１と同様の工程を用いて、層間絶縁膜４、赤外線検知膜５、保護膜６を順次堆積させ、更に、エッチング孔８を形成する。
【００８３】
次に、図２２（ｃ）に示すように、アモルファスシリコンからなる犠牲層１３を堆積させた後に、犠牲層１３をパターニングして赤外線検知部４８の保護膜６を露出させる。
続いて、例えば窒化チタン層を堆積させた後に、所定の形状になるようにエッチングする。
最後に、ＸｅＦ２ガスを導入して、犠牲層１３及び犠牲層７を除去して、図２１に示す赤外線検出器１８０が完成する。赤外線検知部４８の保護膜６上に形成された窒化チタン層は、赤外線検出感度を向上させる傘部１３となる。
【００８４】
かかる構造を用いることによっても、支持脚３８の熱コンダクタンスが小さくなり、赤外線検知部４８からシリコン基板１に流出する熱量を低減して、赤外線検知部４８の赤外線検出感度を向上させることができる。
また、赤外線検知部４８の熱容量が小さくなるため、赤外線検知部４８を含む熱型赤外線検出器１８０の熱時定数が短くなり、素早い動きを示す被写体の追跡が可能となる。
更には、赤外線検知部４８が傘部１３を含むことにより、赤外線を吸収する面積が大ききなり、赤外線検出感度が向上する。
【００８５】
なお、他の実施の形態にかかる熱型赤外線検出器に対しても、傘部を形成することにより、赤外線検出感度を向上させることができる。
【００８６】
以上の実施の形態１〜９において、下部絶縁膜２、層間絶縁膜４、保護膜６として酸化シリコンを用いる場合について説明したが、代わりに窒化シリコン等の材料を用いてもかまわない。
また、犠牲層７等にアモルファスシリコンを用いる場合について説明したが、ポリイミドを用いても構わない。
更に、赤外線吸収膜５には、ＶＯＸ、ＹＢＣＯ（ＹＢａＣｕＯ）等のボロメータ材料の他に、ＢＳＴ（ＢａＳｒＴｉＯ３）等の焦電体やＰＮ接合材料のような温度変化により電気的特性の変化する他の材料を使用しても構わない。
【００８７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にかかる熱型赤外線固体撮像装置では、支持脚の熱コンダクタンスが小さくなり、赤外線検知部からシリコン基板に流出する熱量を低減し、赤外線検知部の赤外線検出感度を向上させることができる。
【００８８】
また、赤外線検知部の熱容量が小さくなり、赤外線検知部を含む熱型赤外線検出器の熱時定数が短くなり、素早い動きを示す被写体の追跡が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１にかかる熱型赤外線固体撮像装置の概略図である。
【図２】 本発明の実施の形態１にかかる熱型赤外線検出器の断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態１にかかる熱型赤外線検出器の製造工程図である。
【図４】 本発明の実施の形態２にかかる熱型赤外線検出器の断面図である。
【図５】 本発明の実施の形態２にかかる熱型赤外線検出器の製造工程図である。
【図６】 本発明の実施の形態３にかかる熱型赤外線検出器の断面図である。
【図７】 本発明の実施の形態３にかかる熱型赤外線検出器の製造工程図である。
【図８】 本発明の実施の形態４にかかる熱型赤外線検出器の断面図である。
【図９】 本発明の実施の形態４にかかる熱型赤外線検出器の製造工程図である。
【図１０】 本発明の実施の形態５にかかる熱型赤外線検出器の断面図である。
【図１１】 本発明の実施の形態５にかかる熱型赤外線検出器の製造工程図である。
【図１２】 本発明の実施の形態６にかかる熱型赤外線検出器の断面図である。
【図１３】 本発明の実施の形態６にかかる熱型赤外線検出器の製造工程図である。
【図１４】 本発明の実施の形態６にかかる他の熱型赤外線検出器の断面図である。
【図１５】 本発明の実施の形態６にかかる他の熱型赤外線検出器の断面図である。
【図１６】 本発明の実施の形態６にかかる他の熱型赤外線検出器の断面図である。
【図１７】 本発明の実施の形態７にかかる熱型赤外線検出器の断面図である。
【図１８】 本発明の実施の形態７にかかる熱型赤外線検出器の製造工程図である。
【図１９】 本発明の実施の形態８にかかる熱型赤外線検出器の断面図である。
【図２０】 本発明の実施の形態８にかかる熱型赤外線検出器の製造工程図である。
【図２１】 本発明の実施の形態９にかかる熱型赤外線検出器の断面図である。
【図２２】 本発明の実施の形態９にかかる熱型赤外線検出器の製造工程図である。
【図２３】 従来の熱型赤外線固体撮像装置の概略図である。
【図２４】 従来の熱型赤外線検出器の断面図である。
【図２５】 従来の熱型赤外線検出器の製造工程図である。
【符号の説明】
１ シリコン基板、２ 下部絶縁膜、３ 配線層、４ 層間絶縁膜、５ 赤外線検知膜、６ 保護膜、７ 犠牲層、８ エッチング孔、２０ 空洞部、３０ 支持脚、４０ 赤外線検知部、１００ 熱型赤外線検出器、２００ 熱型赤外線固体撮像装置、２１０ 検出器アレイ、２２０ 信号処理回路部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermal infrared solid-state imaging device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a thermal infrared solid-state imaging device equipped with an infrared detector having a high sensitivity and a short thermal time constant and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
FIG. 23 shows the conventional heat described by Wada et al. In “Fabrication Process for 256 × 256 Bolometer-Type Uncooled Infrared Detector” SPIE Vol. 3224, p.40-p.51, 1997. It is the schematic of a type | mold infrared solid-state imaging device.
As shown in FIG. 23, a conventional thermal infrared solid-state imaging device 500 includes a silicon substrate 1. On the silicon substrate 1, a detector array unit 510 in which thermal infrared detectors 600 are arranged in 3 rows × 3 columns, and an electrical signal sent from the thermal infrared detector 600 and output to the outside A processing circuit unit 520 is provided. The surface of the thermal infrared solid-state imaging device 500 is covered with a protective film (not shown) made of silicon oxide or silicon nitride.
[0003]
24 is a cross-sectional view of the thermal infrared detector 600 shown in FIG. 23 in the BB direction. The infrared detector 600 includes a silicon substrate 1. A cavity 20 is provided in the silicon substrate 1, and an infrared detection unit 540 supported by support legs 530 from two directions is provided on the cavity 20.
The support leg 530 includes a titanium wiring layer 3 provided on the lower insulating film 2 made of silicon oxide. On the wiring layer 3, an interlayer insulating film 4 made of silicon oxide and a protective film 6 made of silicon oxide are laminated.
On the other hand, the infrared detector 540 includes the lower insulating film 2 and the wiring layer 3 extending from the support leg 530 on the lower insulating film 2. An interlayer insulating film 4 is provided on the wiring layer 3, and an opening is provided in a predetermined region of the interlayer insulating film 4. VO is in contact with the wiring layer 3 through the opening. X An infrared detecting film 5 made of is provided on the interlayer insulating film 4. A protective film 6 is formed on the infrared detection film 5 to protect the infrared detection film 5.
[0004]
FIG. 25 shows a manufacturing process of the thermal infrared detector 600, and the same reference numerals as those in FIG. 24 indicate the same or corresponding parts.
In this manufacturing process, first, as shown in FIG. 25A, a sacrificial layer 7 made of amorphous silicon and a lower insulating film 2 made of silicon oxide are deposited on a silicon substrate 1. Next, after depositing the titanium layer, the titanium layer is patterned by plasma etching using a chlorine-based gas to form the wiring layer 3. At this time, since the lower insulating film 2 serves as an etching stopper layer for the titanium layer, the thickness of the lower insulating film 2 needs to be 1000 mm or more.
[0005]
Next, as shown in FIG. 25B, an interlayer insulating film 4 made of silicon oxide is formed so as to cover the wiring layer 3, and then an opening is formed on the wiring layer 3. Next, VO X After depositing the layer, patterning is performed to form the infrared detection film 5 in a predetermined region. Further, after depositing a protective film 6 made of silicon oxide, an etching hole 8 is formed using a lithography technique and an etching technique.
[0006]
Next, as shown in FIG. 25C, XeF is removed from the etching hole 8. 2 Gas is introduced to remove the sacrificial layer 7 and form the cavity 20. Thereby, the thermal infrared detector 600 having the infrared detecting unit 540 supported by the two support legs 530 is completed.
[0007]
In such a thermal infrared detector 600, the infrared rays are incident on the infrared detector 540, whereby the temperature of the infrared detector film 5 rises, thereby changing the electrical characteristics of the infrared detector film 5. This is read out as an electrical signal through the wiring layer 3 provided on the support leg 530, thereby detecting the amount of infrared light incident on the infrared detection unit 540.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the infrared detector 600 constituting the conventional thermal infrared solid-state imaging device 500, the support leg 530 is composed of the lower insulating film 2, the wiring layer 3, the interlayer insulating film 4, and the protective film 6, so that the thermal conductance is large. The amount of heat flowing out from the infrared detector 540 to the silicon substrate 1 is large. For this reason, even if the amount of infrared rays incident on the infrared detector 540 is large, the temperature of the infrared detector 540 does not rise sufficiently, and the infrared detection sensitivity is low.
Further, since the thermal capacity of the infrared detector 540 is large, the thermal time constant of the infrared detector 600 is long, and it is impossible to track the movement of the subject quickly.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to provide a thermal infrared solid-state imaging device having a thermal infrared detector with high sensitivity and a short thermal time constant.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a thermal infrared solid-state imaging device in which a detector array unit composed of a plurality of infrared detectors and a signal processing unit for processing signals sent from the detector array unit are provided on a silicon substrate. The infrared detector includes a silicon substrate, a hollow portion provided on the silicon substrate, and an infrared detector supported by a support leg on the hollow portion, and the support leg includes a wiring layer. The infrared detecting portion is the wiring layer, an infrared detecting film connected to the wiring layer, and an interlayer insulating film provided on the wiring layer, and has an opening on the upper surface of the wiring layer; A thermal infrared solid-state imaging device comprising: an interlayer insulating film in which the wiring layer and the infrared detection film are connected via the opening; and a protective film provided on the infrared detection film. is there.
In such a thermal infrared solid-state imaging device, the thermal conductance of the support leg is reduced, and the amount of heat flowing out from the infrared detector to the silicon substrate can be reduced. As a result, the infrared detection sensitivity of the infrared detection unit is improved.
In addition, the thermal capacity of the infrared detection unit is reduced, the thermal time constant of the thermal infrared detector including the infrared detection unit is shortened, and it is possible to track a subject that exhibits quick movement.
[0011]
The support leg may further include the interlayer insulating film and the protective film stacked on the wiring layer.
[0012]
The support leg and the infrared detection unit may further have a lower insulating film having a width substantially the same as the wiring layer extending along the wiring layer below the wiring layer.
As described above, by making the width of the lower insulating layer substantially the same as that of the wiring layer, the thermal conductance of the support leg becomes smaller than the conventional one. In addition, the heat capacity of the infrared detector is reduced.
[0013]
Further, in the present invention, the support leg and the infrared detection unit further include a lower insulating film having a width substantially the same as the wiring layer extending along the wiring layer below the wiring layer, The thermal insulation solid-state imaging device is characterized in that the interlayer insulating film and the protective film extend from the upper surface of the wiring layer through the side surface of the wiring layer to below the bottom surface of the lower insulating film.
By adopting such a structure as the interlayer insulating film and the protective film, the vertical height of these films can be adjusted to prevent the support legs from warping. As a result, since the thickness of the lower insulating film, the interlayer insulating film, and the protective film can be made thinner than before, the thermal conductance of the support legs is reduced, and the heat capacity of the infrared detection unit is reduced.
[0014]
The present invention also relates to a thermal infrared solid-state imaging device in which a detector array unit composed of a plurality of infrared detectors and a signal processing unit for processing signals sent from the detector array unit are provided on a silicon substrate. The infrared detector includes a silicon substrate, a hollow portion provided on the silicon substrate, a support leg including at least a wiring layer, and an infrared detector supported by the support leg on the hollow portion. An infrared detection unit including the wiring layer and an infrared detection film connected to the wiring layer, wherein the support leg and the infrared detection unit protrude from the bottom surface of the support leg and the infrared detection unit. Also, the present invention is a thermal infrared solid-state imaging device having a convex portion provided along the wiring layer.
By setting it as the structure which has this convex part, the curvature of a support leg can be prevented by adjusting the height of a convex part. As a result, since the thickness of the lower insulating film, the interlayer insulating film, and the protective film can be made thinner than before, the thermal conductance of the support legs is reduced, and the heat capacity of the infrared detection unit is reduced.
[0015]
The convex part may consist of a part of the wiring layer included in the support leg and the infrared detection part.
[0016]
The support leg and the infrared detection unit may include a lower insulating film below the wiring layer, and the convex portion may be a part of the lower insulating film.
[0017]
The widths of the wiring layer and the lower insulating film are preferably substantially the same. This is to reduce the thermal conductance of the support leg and to reduce the heat capacity of the infrared detector.
[0018]
The support leg may be composed of the wiring layer and the lower insulating film. This is because the thermal conductance of the support leg can be reduced by forming the support leg only from the wiring layer and the lower insulating film.
[0019]
The hollow portion may be a concave portion formed by removing a part of the silicon substrate.
[0020]
The infrared detection unit may further include an umbrella unit made of an infrared absorption film. This is to increase the infrared absorption efficiency.
[0021]
The present invention also relates to a method of manufacturing a thermal infrared solid-state imaging device in which an infrared detector having an infrared detector supported by a support leg is formed in an array, the step of preparing a silicon substrate, and the silicon substrate A step of forming a sacrificial layer thereon, a wiring material layer forming step of forming a wiring material layer on the sacrificial layer, an etching step of etching the wiring material layer into a predetermined shape to form a wiring layer, A step of forming an interlayer insulating film covering the wiring layer; a detecting film forming step of forming an infrared detecting film electrically connected to the wiring layer; a step of forming a protective film covering the infrared detecting film; Removing the sacrificial layer, and forming a support leg including the wiring layer and an infrared detection unit supported by the support leg and including the wiring layer and the infrared detection film. It is also a method for manufacturing a thermal infrared solid-state imaging device.
[0022]
The detection film forming step includes a step of forming an interlayer insulating film on the wiring layer, forming an opening in the interlayer insulating film on the wiring layer, and then forming the infrared detecting film. Also good.
[0023]
Further, after the etching step, the method includes a step of forming an upper sacrificial layer that covers the wiring layer in the region to be the support leg, and the interlayer insulating film and the protective film formed on the upper sacrificial layer are removed. The process to include may be included.
[0024]
The wiring material layer forming step includes a step of forming the wiring material layer after forming a lower insulating layer on the sacrificial layer, and the etching step is a step of etching the lower insulating layer together with the wiring material layer. It may be.
[0025]
The wiring material layer forming step may be a step of directly forming the wiring material layer on the sacrificial layer.
[0026]
The present invention also relates to a method of manufacturing a thermal infrared solid-state imaging device in which an infrared detector having an infrared detector supported by a support leg is formed in an array, the step of preparing a silicon substrate, and the silicon substrate A step of forming a sacrificial layer thereon, a step of sequentially forming a lower insulating film and a wiring material layer on the sacrificial layer, the wiring material layer, the lower insulating layer, and a part of the sacrificial layer. Etching into a pattern of substantially the same shape to form a wiring layer; forming a interlayer insulating film covering the wiring layer and a protective film on the sacrificial layer sequentially; removing the sacrificial layer; And a step of extending the interlayer insulating film and the protective film from the upper surface of the wiring layer through the side surface of the wiring layer to below the bottom surface of the lower insulating film. It is also a manufacturing method of an imaging device.
[0027]
The infrared detection unit may include a step of forming an infrared detection film.
[0028]
The present invention also relates to a method of manufacturing a thermal infrared solid-state imaging device in which an infrared detector having an infrared detector supported by a support leg is formed in an array, the step of preparing a silicon substrate, and the silicon substrate A step of forming a sacrificial layer thereon, a step of forming a groove in a wiring layer formation region of the sacrificial layer, a step of forming a lower insulating film filling the groove on the sacrificial layer, A step of forming a wiring material layer, an etching step of etching the wiring material layer into a predetermined shape to form a wiring layer, a step of forming an infrared detection film electrically connected to the wiring layer, The sacrificial layer is removed, a support leg including the wiring layer, an infrared detection unit supported by the support leg and including the wiring layer and the infrared detection film, and a wiring layer below the wiring layer. Forming a convex portion made of the lower insulating film provided along It is also a method for producing a thermal-type infrared solid-state imaging device which comprises a.
[0029]
The etching step may be a step of etching the lower insulating layer together with the wiring material layer.
[0030]
The present invention also relates to a method of manufacturing a thermal infrared solid-state imaging device in which an infrared detector having an infrared detector supported by a support leg is formed in an array, the step of preparing a silicon substrate, and the silicon substrate A step of forming a sacrificial layer thereon, a step of forming a groove in a wiring layer formation region of the sacrificial layer, a step of forming a wiring material layer filling the groove on the sacrificial layer, and Etching into a predetermined shape to form a wiring layer; forming an infrared detection film electrically connected to the wiring layer; removing the sacrificial layer; and supporting legs including the wiring layer; An infrared detector supported by the support leg and including an infrared detecting portion including the wiring layer and the infrared detecting film, and a step of forming a convex portion made of the wiring layer below the wiring layer. It is also a method for manufacturing an infrared solid-state imaging device.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram of a thermal infrared solid-state imaging device according to the present embodiment, indicated as a whole by 200. As shown in FIG. 1, the thermal infrared solid-state imaging device 200 includes a silicon substrate 1. On the silicon substrate 1, a detector array unit 210 in which the thermal infrared detectors 100 are arranged in 3 rows × 3 columns, and an electric signal sent from the thermal infrared detector 100 and output to the outside A processing circuit unit 220 is provided. The surface of the thermal infrared solid-state imaging device 200 is covered with a protective film (not shown) made of silicon oxide or silicon nitride.
In addition, also when the thermal infrared detector concerning the following Embodiments 2-8 is used, the external appearance of a thermal infrared solid-state imaging device is substantially the same as the thermal infrared solid-state imaging device 200 shown in FIG.
[0032]
2 is a cross-sectional view of the thermal infrared detector 100 shown in FIG. 1 in the AA direction. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 100 denote the same or corresponding parts.
The infrared detector 100 includes a silicon substrate 1. A cavity 20 is provided in the silicon substrate 1, and an infrared detector 40 supported by support legs 30 from two directions is provided on the cavity 20.
The support leg 30 includes a titanium nitride wiring layer 3 provided on the lower insulating film 2 made of silicon oxide. The lower insulating film 2 is formed only below the wiring layer 3, and the width of the lower insulating film 2 is substantially equal to the width of the wiring layer 3. On the wiring layer 3, an interlayer insulating film 4 made of silicon oxide and a protective film 6 made of silicon oxide are laminated.
[0033]
Next, the manufacturing method of the infrared detector 100 is demonstrated using FIG.
First, as shown in FIG. 3A, a sacrificial layer 7 made of amorphous silicon is deposited on the silicon substrate 1. Subsequently, a lower insulating film 2 made of silicon oxide is deposited. The film thickness of the lower insulating film 2 is about 500 to 2000 mm. In particular, in the present embodiment, since the lower insulating film 2 does not need to serve as an etching stopper for the wiring layer 3, it can be made as thin as 500 mm or less.
Subsequently, after depositing the wiring layer 3 made of titanium nitride, the wiring layer 3 and the lower insulating film 2 are simultaneously etched using a general mask. For the etching, plasma using a fluorocarbon-based gas is used. In such plasma, only the wiring layer 3 and the lower insulating film 2 are etched, and the sacrificial layer 7 is not etched. Therefore, the etching stops when the surface of the sacrificial layer 7 is exposed.
As a result, the wiring layer 3 and the lower insulating film 2 having substantially the same width as the wiring layer 3 are formed as shown in FIG.
[0034]
Next, as shown in FIG. 3B, an interlayer insulating film 4 made of silicon oxide is formed so as to cover the wiring layer 3, and then an opening is formed on the wiring layer 3. The film thickness of the interlayer insulating film 4 is about 1000 to 2000 mm.
Next, VO X After the layers are deposited, patterning is performed to form the infrared detection film 5 in a predetermined region.
Further, after a protective film 6 made of silicon oxide is deposited by about 1000 to 4000 mm, an etching hole 8 is formed by using a lithography technique and an etching technique.
[0035]
Next, as shown in FIG. 3C, XeF is removed from the etching hole 8. 2 Gas is introduced to remove the sacrificial layer 7 and form the cavity 20. Thereby, the thermal infrared detector 100 having the infrared detector 40 supported by the two support legs 30 is completed.
[0036]
In the thermal infrared detector 100 according to the present embodiment, the width of the lower insulating layer 2 is reduced to the same level as that of the wiring layer 3 in the support leg 30. Further, the thickness of the lower insulating layer 2 can be reduced to 500 mm or less. As a result, the thermal conductance of the support leg 30 is reduced, and the amount of heat flowing out from the infrared detector 40 to the silicon substrate 1 can be reduced. Therefore, the infrared detection sensitivity of the infrared detection unit 40 can be improved.
[0037]
Moreover, in the infrared detection part 40, since the lower insulating film 2 is provided only under the wiring layer 3 and the film thickness can be made 500 mm or less, the heat capacity of the infrared detection part 40 becomes small. Therefore, the thermal time constant of the thermal infrared detector 100 including the infrared detector 40 is shortened, and it is possible to track a subject that shows a quick movement.
[0038]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the thermal infrared detector 110 according to the embodiment of the present invention, and corresponds to a cross-sectional view in the AA direction of FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding parts.
The thermal infrared detector 110 has a structure that does not have the lower insulating film 2 as compared with the thermal infrared detector 600 having a conventional structure shown in FIG. The material and film thickness of the other components are the same as those of the thermal infrared detector 100 shown in the first embodiment.
[0039]
Next, a manufacturing method of the thermal infrared detector 110 will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 5A, a sacrificial layer 7 is deposited on the silicon substrate 1, and a wiring layer 3 is formed thereon.
[0040]
Subsequently, as shown in FIG. 5B, the interlayer insulating film 4, the infrared detection film 5, and the protective film 6 are deposited and etched by the same process as that of the first embodiment (see FIG. 3B). Hole 8 is formed.
[0041]
Finally, as shown in FIG. 2 The sacrificial layer 7 is removed using gas plasma, and the thermal infrared detector 110 having the infrared detector 41 supported by the two support legs 31 is completed.
[0042]
In the thermal infrared detector 110 according to the present embodiment, the support leg 31 and the infrared detector 41 do not have the lower insulating layer 2. For this reason, the thermal conductance of the support leg 31 is reduced, the amount of heat flowing out from the infrared detector 41 to the silicon substrate 1 can be reduced, and the infrared detection sensitivity of the infrared detector 41 can be improved.
[0043]
In addition, since the heat capacity of the infrared detection unit 41 is reduced, the thermal time constant of the thermal infrared detector 110 including the infrared detection unit 41 is shortened, and it is possible to track a subject that exhibits quick movement.
[0044]
Embodiment 3 FIG.
6 is a cross-sectional view of the thermal infrared detector 120 according to the embodiment of the present invention, and corresponds to a cross-sectional view in the AA direction of FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding parts.
The thermal infrared detector 120 has a structure in which the support leg does not have the interlayer insulating film 4 and the protective film 6 as compared with the conventional thermal infrared detector 600. The support leg 32 and the lower insulating film 2 of the infrared detector 42 are formed only below the wiring layer 3, and the width thereof is substantially equal to the width of the wiring layer 3. The thickness of the lower insulating layer 2 can be reduced to 500 mm or less. The material and film thickness of the other components are the same as those of the thermal infrared detector 100 shown in the first embodiment.
[0045]
Next, a manufacturing method of the thermal infrared detector 120 will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 7A, a sacrificial layer 7 is deposited on the silicon substrate 1. Subsequently, the lower insulating film 2 and the wiring layer 3 are sequentially deposited on the sacrificial layer 7 and then patterned into a predetermined shape. Patterning is performed by plasma etching using a fluorocarbon-based gas. As a result, the lower insulating film 2 is formed only below the wiring layer 3, and the width thereof is substantially equal to the width of the wiring layer 3.
[0046]
Subsequently, as shown in FIG. 7B, first, the sacrificial layer 9 is formed so as to cover the lower insulating film 2 and the wiring layer 3 that become the support legs 32. The sacrificial layer 9 is made of amorphous silicon like the sacrificial layer 7. Subsequently, as in the first embodiment, an interlayer insulating film 4, an infrared detection film 5, and a protective film 6 are deposited.
Next, the interlayer insulating film 4 and the protective film 6 on the sacrificial layer 9 are selectively removed. In FIG. 7B, a part of the interlayer insulating film 4 and the protective film 6 remains on the upper surface of the sacrificial layer 9, but even if the interlayer insulating film 4 and the protective film 6 on the sacrificial layer 9 are all removed. I do not care.
[0047]
Finally, XeF 2 The sacrificial layer 9 and the sacrificial layer 7 are removed using the gas, and the thermal infrared detector 120 having the infrared detecting unit 42 supported by the two support legs 32 is completed.
[0048]
In the thermal infrared detector 120 according to the present embodiment, the support leg 32 does not have the interlayer insulating film 4 and the protective film 6. Moreover, in the support leg 32 and the infrared detection part 42, the width | variety of the lower insulating layer 2 becomes narrow to the same extent as the wiring layer 3, and a film thickness can also be thinned to 500 mm or less.
For this reason, the thermal conductance of the support leg 32 is reduced, the amount of heat flowing out from the infrared detection unit 42 to the silicon substrate 1 can be reduced, and the infrared detection sensitivity of the infrared detection unit 42 can be improved.
In addition, since the heat capacity of the infrared detecting unit 42 is reduced, the thermal time constant of the thermal infrared detector 120 including the infrared detecting unit 42 is shortened, and it is possible to track a subject that shows a quick movement.
[0049]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the thermal infrared detector 130 according to the embodiment of the present invention, and corresponds to a cross-sectional view in the AA direction of FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding parts.
Compared with the conventional thermal infrared detector 600, the thermal infrared detector 130 has a support leg 33 that does not have the lower insulating film 2, the interlayer insulating film 4, and the protective film 6, and consists only of the wiring layer 3. It has a structure. In addition, the infrared detector 43 has a structure that does not have the lower insulating film 2. The material and film thickness of the other components are the same as those of the thermal infrared detector 100 shown in the first embodiment.
[0050]
Next, a manufacturing method of the thermal infrared detector 130 will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 9A, a sacrificial layer 7 is deposited on the silicon substrate 1. Subsequently, the wiring layer 3 is deposited on the sacrificial layer 7 and then patterned into a predetermined shape. Patterning is performed by plasma etching using a fluorocarbon-based gas.
[0051]
Subsequently, as shown in FIG. 9B, first, the sacrificial layer 9 is formed so as to cover the wiring layer 3 to be the support legs 33. The sacrificial layer 9 is made of amorphous silicon like the sacrificial layer 7. Subsequently, as in the first embodiment, an interlayer insulating film 4, an infrared detection film 5, and a protective film 6 are deposited.
Next, the interlayer insulating film 4 and the protective film 6 on the sacrificial layer 9 are selectively removed. In FIG. 7 (9), a part of the interlayer insulating film 4 and the protective film 6 remains on the upper surface of the sacrificial layer 9, but even if the interlayer insulating film 4 and the protective film 6 on the sacrificial layer 9 are all removed. I do not care.
[0052]
Finally, XeF 2 The sacrificial layer 9 and the sacrificial layer 7 are removed using gas, and the thermal infrared detector 130 having the infrared detector 43 supported by the two support legs 33 is completed.
[0053]
In the thermal infrared detector 130 according to the present embodiment, the support leg 33 is composed only of the wiring layer 3. Further, the infrared detector 42 does not include the lower insulating layer 2.
For this reason, the thermal conductance of the support leg 33 is reduced, the amount of heat flowing out from the infrared detection unit 43 to the silicon substrate 1 can be reduced, and the infrared detection sensitivity of the infrared detection unit 43 can be improved.
In addition, since the heat capacity of the infrared detection unit 43 is reduced, the thermal time constant of the thermal infrared detector 130 including the infrared detection unit 43 is shortened, and it is possible to track a subject that exhibits quick movement.
[0054]
Embodiment 5 FIG.
10 is a cross-sectional view of the thermal infrared detector 140 according to the embodiment of the present invention, and corresponds to a cross-sectional view in the AA direction of FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding parts.
In the thermal infrared detector 140, the lower insulating film 2 is formed only below the wiring layer 3, and the width of the lower insulating film 2 is substantially equal to the width of the wiring layer 3. The interlayer insulating film 4 and the protective film 6 extend from the upper surface of the wiring layer 3 to the lower side of the lower insulating film 2 through the side surfaces.
[0055]
Next, a manufacturing method of the thermal infrared detector 140 will be described with reference to FIG.
First, a sacrificial layer 7 is deposited on the silicon substrate 1 as shown in FIG. Subsequently, the lower insulating film 2 and the wiring layer 3 are sequentially deposited on the sacrificial layer 7 and then patterned into a predetermined shape. Patterning is performed by plasma etching using a fluorocarbon-based gas.
After the lower insulating film 2 and the wiring layer 3 are etched into a predetermined shape, the sacrificial layer 7 is etched by switching to chlorine-based gas plasma. By stopping the etching of the sacrificial layer 7 at a predetermined depth x, the sacrificial layer 7 is etched into a shape as shown in FIG.
[0056]
Subsequently, as in the first embodiment, the interlayer insulating film 4, the infrared detecting film 5, and the protective film 6 are sequentially deposited, and then the etching hole 8 is formed.
[0057]
Finally, XeF 2 The sacrificial layer 7 is removed using the gas, and the thermal infrared detector 140 having the infrared detector 44 supported by the two support legs 34 is completed.
[0058]
In the thermal infrared detector 140 according to the present embodiment, the width of the lower insulating film 2 can be made substantially equal to the width of the wiring layer 3 as in the first embodiment. Further, since the lower insulating film 2 does not function as an etching stopper for the wiring layer 3, it can be thinned to 500 mm or less.
Further, in the infrared detector 100 according to the first embodiment similar to the infrared detector 140 according to the present embodiment, the support leg 30 disposed on the hollow portion 20 is substantially horizontal to the silicon substrate 1. Thus, it is necessary to adjust the film thickness and film stress of the lower insulating film 2, the wiring layer 3, the interlayer insulating film 4, and the protective film 6. That is, it is necessary to adjust the film thickness and the like to prevent the support leg 30 from warping. For this reason, the film thickness of the lower insulating film 2 and the like needs to be a certain thickness or more.
[0059]
On the other hand, in the infrared detector 140 according to the present embodiment, the vertical length of the interlayer insulating film 4 and the protective film 6 formed on the side wall of the support leg 30 is changed by changing the etching depth of the sacrificial layer 7. By adjusting the height (indicated by a in FIG. 10), it is possible to prevent the support legs 34 from warping without adjusting the film thickness.
Therefore, each of the interlayer insulating film 4 and the protective film 6 can be thinned to about 500 mm or less.
[0060]
As described above, in the infrared detector 140 according to the present embodiment, the thickness of the interlayer insulating film 4 and the protective film 6 included in the support leg 34 can be reduced while preventing the support leg 34 from warping. The thermal conductance of 34 is reduced, and the infrared detection sensitivity of the infrared detector 44 can be improved.
In addition, since the interlayer insulating film 4 and the protective film 6 of the infrared detecting unit 44 are thinned and the heat capacity is reduced, the thermal time constant of the thermal infrared detector 140 including the infrared detecting unit 44 is shortened, and the subject that moves quickly. Can be tracked.
[0061]
In addition, in the infrared detector 140, the lower insulating film 2 does not need to be formed like the infrared detector 110 according to the second embodiment. Thereby, the thermal conductance of the support leg 34 is further reduced, and the infrared detection sensitivity is further increased. Further, the heat capacity of the infrared detector 44 is further reduced, and the thermal time constant of the infrared detector 140 is further shortened.
[0062]
Embodiment 6 FIG.
12 is a cross-sectional view of the thermal infrared detector 150 according to the embodiment of the present invention, and corresponds to a cross-sectional view in the AA direction of FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding parts.
In the thermal infrared detector 150, the convex portion 10 is provided on the lower insulating film 2 below the wiring layer 3 along the wiring layer 3 included in the support leg 35 and the infrared detecting unit 45. The height b of the protrusion 10 is about 0.2 μm to 1.0 μm, and the width is narrower than the width of the wiring layer 3. The other structure is the same as that of the conventional thermal infrared detector 600 shown in FIG.
[0063]
Next, a method for manufacturing the thermal infrared detector 150 will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 13A, a sacrificial layer 7 is deposited on the silicon substrate 1. Subsequently, the sacrificial layer 7 is etched to form the groove 11. The groove 11 is formed by the length of the wiring layer 3 along the wiring layer 3 formed on the sacrificial layer 2 in a later step. The etching of the groove portion 11 is performed using chlorine-based gas plasma, and the etching is stopped when the depth b of the groove portion 11 becomes about 0.2 μm to 1.0 μm.
Next, the lower insulating film 2 is deposited on the sacrificial layer 7 so as to fill the groove 11, and the wiring layer 3 is deposited thereon. Subsequently, the wiring layer 3 is patterned into a predetermined shape. Patterning is performed by plasma etching using a chlorine-based gas.
Next, after forming the interlayer insulating film 4 so as to cover the wiring layer 3, an opening is formed on the wiring layer 3. Next, VO X After depositing the layer, patterning is performed to form the infrared detection film 5 in a predetermined region. Further, after depositing the protective film 6, an etching hole 8 is formed.
[0064]
Finally, XeF 2 The sacrificial layer 7 is removed using gas, and the thermal infrared detector 150 having the infrared detector 44 supported by the two support legs 34 is completed.
[0065]
In the thermal infrared detector 150 according to the present embodiment, the warp of the support leg 35 can be prevented by adjusting the height b of the convex portion 10.
In the thermal infrared detector 600 having the conventional structure, the warp of the support leg 35 is prevented mainly by setting the thickness of the protective film 6 to a certain value or more. On the other hand, in the thermal infrared detector 150 according to the present embodiment, the height b of the convex portion 10 is adjusted to prevent warping, so the thickness of the protective film 6 is set to 500 mm or less. Can do.
For this reason, the thermal conductance of the support leg 35 is reduced, the amount of heat flowing out from the infrared detector 45 to the silicon substrate 1 can be reduced, and the infrared detection sensitivity of the infrared detector 45 can be improved.
In addition, since the heat capacity of the infrared detecting unit 45 is also reduced, the thermal time constant of the thermal infrared detector 150 including the infrared detecting unit 45 is shortened, and it is possible to track a subject that exhibits quick movement.
[0066]
Other modified examples of the thermal infrared detector according to the present embodiment are shown in FIGS. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 12 denote the same or corresponding parts.
The thermal infrared detector 151 shown in FIG. 14 has the width of the lower insulating film 2 substantially the same as the width of the wiring layer 3 as in the first embodiment. In the thermal infrared detector 151, since the lower insulating layer 2 does not need to be an etching stopper for the wiring layer 3, the thickness of the lower insulating film 2 can be set to 500 mm or less. Other components are the same as those of the thermal infrared detector 100 according to the first embodiment.
As described above, in the thermal infrared detector 151, the thermal conductance of the support leg 35 is further reduced, and the infrared detection sensitivity is further increased. In addition, the heat capacity of the infrared detector 45 is further reduced, and the thermal time constant of the thermal infrared detector 151 is further shortened.
[0067]
The thermal infrared detector 152 shown in FIG. 15 has a structure that does not include the lower insulating film 2, as in the second embodiment. After forming the groove portion in the sacrificial layer (not shown), the wiring layer 3 is formed so as to fill the groove portion, whereby the wiring layer 3 having a shape as shown in FIG. 15 can be obtained. Other components are the same as those of the thermal infrared detector 110 according to the second embodiment. In the thermal infrared detector 152, the height of the convex portion of the wiring layer 3 is adjusted to prevent the support leg 35 from warping.
Thus, in the thermal infrared detector 152, the thermal conductance of the support leg 35 is further reduced, and the infrared detection sensitivity is further increased. In addition, the heat capacity of the infrared detector 45 is further reduced, and the thermal time constant of the thermal infrared detector 152 is further shortened.
[0068]
As in the third embodiment, the thermal infrared detector 153 shown in FIG. 16 has a structure in which the support leg 35 is composed of the lower insulating film 2 and the wiring layer 3, and the lower insulating film 2 includes the convex portion 10. Yes. Other components are the same as those of the thermal infrared detector 120 according to the third embodiment. Further, in the thermal infrared detector 153, the height of the convex portion of the wiring layer 3 is adjusted to prevent the support leg 35 from warping.
Thus, in the thermal infrared detector 153, the support leg 35 is composed of the lower insulating film 2 and the wiring layer 3, and even if the thickness of the lower insulating layer 2 is 500 mm or less, the support leg 35 is warped. do not do. For this reason, the thermal conductance of the support leg 35 is further reduced, and the infrared detection sensitivity is further increased. In addition, the heat capacity of the infrared detector 45 is further reduced, and the thermal time constant of the thermal infrared detector 153 is further shortened.
Further, since the height of the convex portion is adjusted to prevent the support leg 35 from warping without adjusting the film thickness of the lower insulating film 2 and the wiring layer 3, the manufacturing process is simplified.
[0069]
Embodiment 7 FIG.
17 is a cross-sectional view of the thermal infrared detector 160 according to the embodiment of the present invention, and corresponds to a cross-sectional view in the AA direction of FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding parts.
The thermal infrared detector 160 has a structure in which the support leg 36 is composed only of the wiring layer 3 as compared with the conventional thermal infrared detector 600. Further, the infrared detection unit 46 is composed only of the wiring layer 3 and the infrared detection film 5 provided thereon.
[0070]
Next, a manufacturing method of the thermal infrared detector 160 will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 18A, a sacrificial layer 7 is deposited on the silicon substrate 1. Subsequently, after the wiring layer 3 is deposited on the sacrificial layer 7, it is patterned into a predetermined shape. Patterning is performed by plasma etching using a fluorocarbon-based gas.
[0071]
Subsequently, as shown in FIG. 18B, first, a sacrificial layer 9 is formed so as to cover the wiring layer 3 to be the support legs 32. The sacrificial layer 9 is made of amorphous silicon like the sacrificial layer 7. Subsequently, only the infrared detection film 5 is deposited.
Next, the infrared detection film 5 on the sacrificial layer 9 is selectively removed. In FIG. 18B, a part of the infrared detection film 5 remains on the upper surface of the sacrificial layer 9, but the infrared detection film 5 on the sacrificial layer 9 may be entirely removed.
[0072]
Finally, XeF 2 The sacrificial layer 9 and the sacrificial layer 7 are removed using the gas, and the thermal infrared detector 160 having the infrared detector 46 supported by the two support legs 36 is completed.
[0073]
In the thermal infrared detector 160 according to the present embodiment, the support leg 36 consists only of the wiring layer 3 and does not include other protective films 6 and the like. In addition, the infrared detection unit 46 also includes only the wiring layer 3 and the infrared detection film 6 provided thereon.
For this reason, the thermal conductance of the support leg 36 is reduced, the amount of heat flowing out from the infrared detector 46 to the silicon substrate 1 can be reduced, and the infrared detection sensitivity of the infrared detector 46 can be improved.
In addition, since the heat capacity of the infrared detection unit 46 is reduced, the thermal time constant of the thermal infrared detector 160 including the infrared detection unit 46 is shortened, and it is possible to track a subject that exhibits quick movement.
In other embodiments, when the surface of the infrared detection film 5 may be exposed, the protective film 6 and the interlayer insulating film 2 may not be formed in the infrared detection portion as in the present embodiment. Also good.
[0074]
Embodiment 8 FIG.
19 is a cross-sectional view of the thermal infrared detector 170 according to the embodiment of the present invention, and corresponds to a cross-sectional view in the AA direction of FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding parts.
The thermal infrared detector 170 includes a support leg 37 and an infrared detector 47 having the same structure as that of the first embodiment. The support leg 37 and the infrared detection unit 47 are provided on the cavity 21 provided by etching a part of the silicon substrate 1.
[0075]
Next, a manufacturing method of the thermal infrared detector 170 will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 20A, the lower insulating film 2 and the wiring layer 3 are directly deposited on the silicon substrate 1 without forming a sacrificial layer, and patterned into a predetermined shape. For patterning, plasma etching using a fluorocarbon-based gas is used.
[0076]
Next, as shown in FIG. 20B, after forming the interlayer insulating film 4 so as to cover the wiring layer 3, an opening is formed on the wiring layer 3. Next, VO X After the layers are deposited, patterning is performed to form the infrared detection film 5 in a predetermined region. Further, after depositing the protective film 6, an etching hole 8 is formed.
[0077]
Next, as shown in FIG. 20C, XeF is removed from the etching hole 8. 2 Gas is introduced to etch the silicon substrate 1 to form the cavity 21. As a result, the thermal infrared detector 170 having the infrared detector 47 supported by the two support legs 37 is completed.
[0078]
Also by using such a structure, the thermal conductance of the support leg 37 can be reduced, the amount of heat flowing out from the infrared detector 47 to the silicon substrate 1 can be reduced, and the infrared detection sensitivity of the infrared detector 47 can be improved.
In addition, since the heat capacity of the infrared detecting unit 47 is reduced, the thermal time constant of the thermal infrared detector 170 including the infrared detecting unit 47 is shortened, and it is possible to track a subject exhibiting quick movement.
[0079]
In addition, it is also possible to apply the structure which has this hollow part 21 with respect to the thermal-type infrared detector concerning other embodiment.
[0080]
Embodiment 9 FIG.
FIG. 21 is a cross-sectional view of the thermal infrared detector 180 according to the embodiment of the present invention, and corresponds to a cross-sectional view in the AA direction of FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding parts.
The thermal infrared detector 180 includes a support leg 38 and an infrared detection unit 48 having the same structure as that of the first embodiment, and the umbrella unit 13 is provided on the infrared detection unit 48. For example, the umbrella portion 13 is a VO. X It consists of an infrared detection film.
[0081]
Next, a manufacturing method of the thermal infrared detector 180 will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 22A, the sacrificial layer 7 is formed on the silicon substrate 1. Subsequently, the lower insulating film 2 and the wiring layer 3 are deposited on the sacrificial layer 7 and patterned into a predetermined shape.
[0082]
Next, as shown in FIG. 22B, the interlayer insulating film 4, the infrared detecting film 5, and the protective film 6 are sequentially deposited by using the same process as in the first embodiment, and the etching hole 8 is formed. To do.
[0083]
Next, as shown in FIG. 22C, after the sacrificial layer 13 made of amorphous silicon is deposited, the sacrificial layer 13 is patterned to expose the protective film 6 of the infrared detecting unit 48.
Subsequently, for example, after a titanium nitride layer is deposited, etching is performed so as to have a predetermined shape.
Finally, XeF 2 Gas is introduced to remove the sacrificial layer 13 and the sacrificial layer 7 to complete the infrared detector 180 shown in FIG. The titanium nitride layer formed on the protective film 6 of the infrared detection unit 48 becomes the umbrella unit 13 that improves the infrared detection sensitivity.
[0084]
Also by using such a structure, the thermal conductance of the support leg 38 is reduced, the amount of heat flowing out from the infrared detection unit 48 to the silicon substrate 1 can be reduced, and the infrared detection sensitivity of the infrared detection unit 48 can be improved.
In addition, since the heat capacity of the infrared detector 48 is reduced, the thermal time constant of the thermal infrared detector 180 including the infrared detector 48 is shortened, and it is possible to track a subject that shows a quick movement.
Furthermore, when the infrared detection part 48 includes the umbrella part 13, the area which absorbs infrared rays becomes large and infrared detection sensitivity improves.
[0085]
It should be noted that the infrared detection sensitivity can be improved by forming the umbrella portion also for the thermal infrared detector according to another embodiment.
[0086]
In the above first to ninth embodiments, the case where silicon oxide is used as the lower insulating film 2, the interlayer insulating film 4, and the protective film 6 has been described. However, a material such as silicon nitride may be used instead.
Further, although the case where amorphous silicon is used for the sacrificial layer 7 and the like has been described, polyimide may be used.
Further, the infrared absorbing film 5 has VO. X In addition to bolometer materials such as YBCO (YBaCuO), BST (BaSrTiO) 3 Other materials whose electrical characteristics change due to temperature changes, such as pyroelectric materials and PN junction materials, may be used.
[0087]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, in the thermal infrared solid-state imaging device according to the present invention, the thermal conductance of the support leg is reduced, the amount of heat flowing out from the infrared detector to the silicon substrate is reduced, and infrared detection of the infrared detector is performed. Sensitivity can be improved.
[0088]
In addition, the thermal capacity of the infrared detection unit is reduced, the thermal time constant of the thermal infrared detector including the infrared detection unit is shortened, and it is possible to track a subject that exhibits quick movement.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a thermal infrared solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the thermal infrared detector according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a manufacturing process diagram of the thermal infrared detector according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a sectional view of a thermal infrared detector according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a manufacturing process diagram of a thermal infrared detector according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a thermal infrared detector according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a manufacturing process diagram of a thermal infrared detector according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view of a thermal infrared detector according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a manufacturing process diagram of the thermal infrared detector according to the fourth embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a cross-sectional view of a thermal infrared detector according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a manufacturing process diagram of a thermal infrared detector according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a thermal infrared detector according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a manufacturing process diagram of the thermal infrared detector according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view of another thermal infrared detector according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a cross-sectional view of another thermal infrared detector according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a cross-sectional view of another thermal infrared detector according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a sectional view of a thermal infrared detector according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a manufacturing process diagram of a thermal infrared detector according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a sectional view of a thermal infrared detector according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a manufacturing process diagram of the thermal infrared detector according to the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a sectional view of a thermal infrared detector according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a manufacturing process diagram of the thermal infrared detector according to the ninth embodiment of the present invention;
FIG. 23 is a schematic view of a conventional thermal infrared solid-state imaging device.
FIG. 24 is a cross-sectional view of a conventional thermal infrared detector.
FIG. 25 is a manufacturing process diagram of a conventional thermal infrared detector.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate, 2 Lower insulating film, 3 Wiring layer, 4 Interlayer insulating film, 5 Infrared detection film, 6 Protective film, 7 Sacrificial layer, 8 Etching hole, 20 Hollow part, 30 Support leg, 40 Infrared detection part, 100 Heat Type infrared detector, 200 thermal infrared solid-state imaging device, 210 detector array, 220 signal processing circuit section.

Claims (21)

複数の赤外線検出器からなる検出器アレイ部と、該検出器アレイ部から送られた信号を処理する信号処理部とがシリコン基板上に設けられた熱型赤外線固体撮像装置であって、該赤外線検出器が、
シリコン基板と、
該シリコン基板上に設けられた中空部と、
該中空部上に支持脚で支えられた赤外線検知部とを含み、
該支持脚が配線層からなり、
該赤外線検知部が、該配線層と、該配線層に接続された赤外線検知膜と、該配線層上に設けられた層間絶縁膜であって、該配線層の上面に開口部を備え、該開口部を介して該配線層と該赤外線検知膜とが接続された層間絶縁膜と、該赤外線検知膜上に設けられた保護膜とを含むことを特徴とする熱型赤外線固体撮像装置。A thermal infrared solid-state imaging device in which a detector array unit composed of a plurality of infrared detectors and a signal processing unit for processing signals sent from the detector array unit are provided on a silicon substrate, The detector
A silicon substrate;
A hollow portion provided on the silicon substrate;
Including an infrared detector supported by a support leg on the hollow portion;
The support leg is composed of a wiring layer,
The infrared detection unit is the wiring layer, an infrared detection film connected to the wiring layer, and an interlayer insulating film provided on the wiring layer, and includes an opening on the upper surface of the wiring layer, A thermal infrared solid-state imaging device , comprising: an interlayer insulating film in which the wiring layer and the infrared detection film are connected through an opening; and a protective film provided on the infrared detection film . 上記支持脚が、更に、上記配線層上に積層された上記層間絶縁膜と上記保護膜とを有することを特徴とする請求項１に記載の熱型赤外線固体撮像装置。2. The thermal infrared solid-state imaging device according to claim 1 , wherein the support leg further includes the interlayer insulating film and the protective film laminated on the wiring layer. 上記支持脚と上記赤外線検知部とが、更に、上記配線層の下部に該配線層に沿って延在する該配線層と略同一の幅の下部絶縁膜を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱型赤外線固体撮像装置。And the support legs and the infrared detection unit further claim 1, characterized in that it comprises a lower insulating film of the lower to the wiring layer and substantially the same width extending along the wiring layer of the wiring layer Or a thermal infrared solid-state imaging device according to 2; 上記支持脚と上記赤外線検知部とが、更に、上記配線層の下部に該配線層に沿って延在する該配線層と略同一の幅の下部絶縁膜を有し、上記層間絶縁膜と上記保護膜が、上記配線層の上面から該配線層の側面を通って該下部絶縁膜の底面より下方まで延在したことを特徴とする請求項２に記載の熱型赤外線固体撮像装置。The support leg and the infrared detection unit further have a lower insulating film having a width substantially the same as the wiring layer extending along the wiring layer below the wiring layer, and the interlayer insulating film and the above 3. The thermal infrared solid-state imaging device according to claim 2 , wherein the protective film extends from the upper surface of the wiring layer to the lower side of the bottom surface of the lower insulating film through the side surface of the wiring layer. 複数の赤外線検出器からなる検出器アレイ部と、該検出器アレイ部から送られた信号を処理する信号処理部とがシリコン基板上に設けられた熱型赤外線固体撮像装置であって、該赤外線検出器が、
シリコン基板と、
該シリコン基板上に設けられた中空部と、
少なくとも配線層を含む支持脚と、
該中空部上に該支持脚で支えられた赤外線検知部であって、該配線層と該配線層に接続された赤外線検知膜とを含む赤外線検知部とを含み、
該支持脚と該赤外線検知部が、該支持脚と該赤外線検知部の底面から突出し、該配線層に沿って設けられた凸部を有することを特徴とする熱型赤外線固体撮像装置。A thermal infrared solid-state imaging device in which a detector array unit composed of a plurality of infrared detectors and a signal processing unit for processing signals sent from the detector array unit are provided on a silicon substrate, The detector
A silicon substrate;
A hollow portion provided on the silicon substrate;
A support leg including at least a wiring layer;
An infrared detection unit supported by the support leg on the hollow portion, the infrared detection unit including the wiring layer and an infrared detection film connected to the wiring layer;
The thermal-type infrared solid-state imaging device, wherein the support leg and the infrared detection unit have protrusions protruding from the bottom surfaces of the support leg and the infrared detection unit and provided along the wiring layer. 上記凸部が、上記支持脚と上記赤外線検知部に含まれる上記配線層の一部からなることを特徴とする請求項５に記載の熱型赤外線固体撮像装置。6. The thermal infrared solid-state imaging device according to claim 5 , wherein the convex part is formed of a part of the wiring layer included in the support leg and the infrared detection part. 上記支持脚と上記赤外線検知部とが、上記配線層の下部に下部絶縁膜を含み、上記凸部が、該下部絶縁膜の一部からなることを特徴とする請求項５に記載の熱型赤外線固体撮像装置。6. The thermal mold according to claim 5 , wherein the support leg and the infrared detection unit include a lower insulating film below the wiring layer, and the convex portion is formed of a part of the lower insulating film. Infrared solid-state imaging device. 上記配線層と上記下部絶縁膜との幅が略同一であることを特徴とする請求項７に記載の熱型赤外線固体撮像装置。8. The thermal infrared solid-state imaging device according to claim 7 , wherein the wiring layer and the lower insulating film have substantially the same width. 上記支持脚が、上記配線層と上記下部絶縁膜とからなることを特徴とする請求項７又は８に記載の熱型赤外線固体撮像装置。The thermal infrared solid-state imaging device according to claim 7 or 8 , wherein the support leg includes the wiring layer and the lower insulating film. 上記中空部が、上記シリコン基板の一部を除去して形成した凹部からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の熱型赤外線固体撮像装置。The thermal infrared solid-state imaging device according to claim 1 , wherein the hollow portion is a concave portion formed by removing a part of the silicon substrate. 上記赤外線検知部が、更に、赤外線吸収膜からなる傘部を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の熱型赤外線固体撮像装置。The thermal infrared solid-state imaging device according to claim 1 , wherein the infrared detection unit further includes an umbrella unit made of an infrared absorption film. 赤外線検知部が支持脚で支えられた赤外線検出器を、アレイ状に形成する熱型赤外線固体撮像装置の製造方法であって、
シリコン基板を準備する工程と、
該シリコン基板上に犠牲層を形成する工程と、
該犠牲層上に、配線材料層を形成する配線材料層形成工程と、
該配線材料層を所定の形状にエッチングして配線層とするエッチング工程と、
該配線層を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
該配線層に電気的に接続された赤外線検知膜を形成する検知膜形成工程と、
該赤外線検知膜を覆う保護膜を形成する工程と、
該犠牲層を除去して、該配線層を含む支持脚と、該支持脚に支えられ、該配線層と該赤外線検知膜とを含む赤外線検知部とを形成する工程とを含むことを特徴とする熱型赤外線固体撮像装置の製造方法。A method of manufacturing a thermal infrared solid-state imaging device in which an infrared detector in which an infrared detector is supported by a support leg is formed in an array,
Preparing a silicon substrate;
Forming a sacrificial layer on the silicon substrate;
A wiring material layer forming step of forming a wiring material layer on the sacrificial layer;
An etching step of etching the wiring material layer into a predetermined shape to form a wiring layer;
Forming an interlayer insulating film covering the wiring layer;
A detection film forming step of forming an infrared detection film electrically connected to the wiring layer;
Forming a protective film covering the infrared detection film;
Removing the sacrificial layer, and forming a support leg including the wiring layer and an infrared detection unit supported by the support leg and including the wiring layer and the infrared detection film. A method for manufacturing a thermal infrared solid-state imaging device. 上記検知膜形成工程が、該配線層上に層間絶縁膜を形成し、該配線層上の該層間絶縁膜に開口部を形成した後に、該赤外線検知膜を形成する工程からなることを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。The detecting film forming step includes a step of forming an infrared insulating film after forming an interlayer insulating film on the wiring layer and forming an opening in the interlayer insulating film on the wiring layer. The manufacturing method according to claim 12 . 更に、上記エッチング工程の後に、上記支持脚となる領域の上記配線層を覆う上部犠牲層を形成する工程を含み、
該上部犠牲層上に形成された上記層間絶縁膜と上記保護膜とを除去する工程を含むことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の製造方法。Furthermore, after the etching step, including a step of forming an upper sacrificial layer covering the wiring layer in the region to be the support leg,
14. The manufacturing method according to claim 12 , further comprising a step of removing the interlayer insulating film and the protective film formed on the upper sacrificial layer. 上記配線材料層形成工程が、上記犠牲層上に下部絶縁層を形成した後に、上記配線材料層を形成する工程からなり、
上記エッチング工程が、該配線材料層とともに該下部絶縁層をエッチングする工程であることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載の製造方法。The wiring material layer forming step includes a step of forming the wiring material layer after forming a lower insulating layer on the sacrificial layer,
The manufacturing method according to claim 12 , wherein the etching step is a step of etching the lower insulating layer together with the wiring material layer. 上記配線材料層形成工程が、上記犠牲層上に、上記配線材料層を直接形成する工程であることを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。The manufacturing method according to claim 12 , wherein the wiring material layer forming step is a step of directly forming the wiring material layer on the sacrificial layer. 赤外線検知部が支持脚で支えられた赤外線検出器を、アレイ状に形成する熱型赤外線固体撮像装置の製造方法であって、
シリコン基板を準備する工程と、
該シリコン基板上に犠牲層を形成する工程と、
該犠牲層上に、下部絶縁膜と配線材料層とを順次形成する工程と、
該配線材料層と、該下部絶縁層と、該犠牲層の一部を略同一形状のパターンにエッチングして配線層を形成する工程と、
該犠牲層上に、該配線層を覆う層間絶縁膜と保護膜とを順次形成する工程と、
該犠牲層を除去して、該層間絶縁膜と該保護膜とを、該配線層の上面から該配線層の側面を通って該下部絶縁膜の底面より下方まで延在させる工程とを含むことを特徴とする熱型赤外線固体撮像装置の製造方法。A method of manufacturing a thermal infrared solid-state imaging device in which an infrared detector in which an infrared detector is supported by a support leg is formed in an array,
Preparing a silicon substrate;
Forming a sacrificial layer on the silicon substrate;
A step of sequentially forming a lower insulating film and a wiring material layer on the sacrificial layer;
Etching the part of the wiring material layer, the lower insulating layer, and the sacrificial layer into a pattern having substantially the same shape to form a wiring layer;
A step of sequentially forming an interlayer insulating film and a protective film covering the wiring layer on the sacrificial layer;
Removing the sacrificial layer, and extending the interlayer insulating film and the protective film from the upper surface of the wiring layer through the side surface of the wiring layer to below the bottom surface of the lower insulating film. A method for manufacturing a thermal infrared solid-state imaging device. 上記赤外線検知部に、赤外線検知膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１７にかかる製造方法。The manufacturing method according to claim 17 , further comprising a step of forming an infrared detection film in the infrared detection unit. 赤外線検知部が支持脚で支えられた赤外線検出器を、アレイ状に形成する熱型赤外線固体撮像装置の製造方法であって、
シリコン基板を準備する工程と、
該シリコン基板上に犠牲層を形成する工程と、
該犠牲層の配線層形成領域に溝部を形成する工程と、
該犠牲層上に、該溝部を埋める下部絶縁膜を形成する工程と、
該下部絶縁膜上に、配線材料層を形成する工程と、
該配線材料層を所定の形状にエッチングして配線層とするエッチング工程と、
該配線層に電気的に接続された赤外線検知膜を形成する工程と、
該犠牲層を除去して、該配線層を含む支持脚と、該支持脚に支えられ、該配線層と該赤外線検知膜とを含む赤外線検知部と、該配線層の下方に該配線層に沿って設けられた該下部絶縁膜からなる凸部を形成する工程とを含むことを特徴とする熱型赤外線固体撮像装置の製造方法。A method of manufacturing a thermal infrared solid-state imaging device in which an infrared detector in which an infrared detector is supported by a support leg is formed in an array,
Preparing a silicon substrate;
Forming a sacrificial layer on the silicon substrate;
Forming a groove in the wiring layer forming region of the sacrificial layer;
Forming a lower insulating film filling the trench on the sacrificial layer;
Forming a wiring material layer on the lower insulating film;
An etching step of etching the wiring material layer into a predetermined shape to form a wiring layer;
Forming an infrared detection film electrically connected to the wiring layer;
The sacrificial layer is removed, a support leg including the wiring layer, an infrared detection unit supported by the support leg and including the wiring layer and the infrared detection film, and a wiring layer below the wiring layer. And a step of forming a projecting portion made of the lower insulating film provided along the lower insulating film. 上記エッチング工程が、該配線材料層とともに該下部絶縁層をエッチングする工程であることを特徴とする請求項１９に記載の製造方法。The manufacturing method according to claim 19 , wherein the etching step is a step of etching the lower insulating layer together with the wiring material layer. 赤外線検知部が支持脚で支えられた赤外線検出器を、アレイ状に形成する熱型赤外線固体撮像装置の製造方法であって、
シリコン基板を準備する工程と、
該シリコン基板上に犠牲層を形成する工程と、
該犠牲層の配線層形成領域に溝部を形成する工程と、
該犠牲層上に、該溝部を埋める配線材料層を形成する工程と、
該配線材料層を所定の形状にエッチングして配線層とする工程と、
該配線層に電気的に接続された赤外線検知膜を形成する工程と、
該犠牲層を除去して、該配線層を含む支持脚と、該支持脚に支えられ、該配線層と該赤外線検知膜とを含む赤外線検知部と、該配線層の下部に該配線層からなる凸部を形成する工程とを含むことを特徴とする熱型赤外線固体撮像装置の製造方法。A method of manufacturing a thermal infrared solid-state imaging device in which an infrared detector in which an infrared detector is supported by a support leg is formed in an array,
Preparing a silicon substrate;
Forming a sacrificial layer on the silicon substrate;
Forming a groove in the wiring layer forming region of the sacrificial layer;
Forming a wiring material layer filling the groove on the sacrificial layer;
Etching the wiring material layer into a predetermined shape to form a wiring layer;
Forming an infrared detection film electrically connected to the wiring layer;
The sacrificial layer is removed, a support leg including the wiring layer, an infrared detection unit supported by the support leg and including the wiring layer and the infrared detection film, and a lower part of the wiring layer from the wiring layer Forming a convex portion, and a method for manufacturing a thermal-type infrared solid-state imaging device.
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