JP6302470B2 - Cmosボロメータ - Google Patents
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Description
関連出願の相互参照
本出願は、参照によりここにその開示がその全体において本明細書に組み込まれる、Yama et al.により2012年8月22日出願の「CMOS BOLOMETER(CMOSボロメータ)」という名称の米国仮出願第61/691,837号の優先権を主張する。
Claims (12)
- 半導体デバイスを製造する方法であって、
相補型金属酸化膜半導体(CMOS)プロセス中に、複数の反射体メタライゼーション層と複数の酸化物層を交互に基板上に堆積するステップであって、それぞれの反射体メタライゼーション層は前記基板の上面に異なるレベルで堆積され、接点構造体を形成するために前記反射体メタライゼーション層はパターン形成され、異なるレベルの前記接点構造体が互いに対して垂直方向に位置合わせされるステップと、
前記複数の酸化物層を貫通し前記接点構造体を互いに電気的に接続して支柱構造体を形成する第1のバイアを形成するステップと、
吸収体層が前記支柱構造体に電気的に接続されるように、前記複数の反射体メタライゼーション層、前記複数の酸化物層及び前記支柱構造体の上面に前記吸収体層を堆積するステップと、
前記吸収体層を堆積した後に、前記吸収体層の下および前記支柱構造体の周りの前記複数の酸化物層の一部分を、前記複数の反射体メタライゼーション層の内の一番上の反射体メタライゼーション層まで除去して、前記吸収体層の一部分が前記支柱構造体によって懸架され、前記一番上の反射体メタライゼーション層が露出されるギャップを形成するステップとを含む方法であって、
前記複数の反射体メタライゼーション層と複数の酸化物層を交互に基板上に堆積するステップは、
前記複数の酸化物層の内の第1の酸化物層を前記基板の上面に堆積するステップと、
前記複数の反射体メタライゼーション層の内の第1の反射体メタライゼーション層を前記第1の酸化物層の上面に堆積するステップと、
前記複数の酸化物層の内の第2の酸化物層を前記第1の反射体メタライゼーション層の上面に形成するステップと、
前記第1の反射体メタライゼーション層まで貫通する第2のバイアを前記第2の酸化物層内に形成するステップと、
前記複数の反射体メタライゼーション層の内の第2の反射体メタライゼーション層を前記第2の酸化物層と前記第2のバイアの上面に堆積するステップと、
前記第2のバイアの周辺の前記第2の反射体メタライゼーション層を除去することにより、前記第2の反射体メタライゼーション層にパターン形成するステップと、
前記複数の酸化物層の内の第3の酸化物層を前記第2の反射体メタライゼーション層の上面に形成するステップとを含み、
前記吸収体層が前記支柱構造体に電気的に接続されるように、前記複数の反射体メタライゼーション層、前記複数の酸化物層及び前記支柱構造体の上面に前記吸収体層を堆積するステップは、前記第3の酸化物層の上面に前記吸収体層を堆積するステップを含み、
前記吸収体層を堆積した後に、前記吸収体層の下および前記支柱構造体の周りの前記複数の酸化物層の一部分を、前記複数の反射体メタライゼーション層の内の一番上の反射体メタライゼーション層まで除去して、前記吸収体層の一部分が前記支柱構造体によって懸架され、前記一番上の反射体メタライゼーション層が露出されるギャップを形成するステップは、前記吸収体の下の前記第3の酸化物層の一部分を前記第2の反射体メタライゼーション層まで除去し、前記第2のバイア間の前記第2の酸化物層の一部分を前記第1の反射体メタライゼーション層まで除去して、前記吸収体層の一部分が懸架されるギャップを形成し、前記吸収体層の下で、前記第1の反射体メタライゼーション層と前記第2の反射体メタライゼーション層が露出されることにより、前記ギャップを形成するステップであって、前記吸収体層の前記一部分が前記ギャップ上に懸架され、前記第1および第2の反射体メタライゼーション層が前記吸収体より下で露出され、それによりパターン形成された反射体構造を形成するステップを含み、
前記支柱構造体は前記第1のバイアと前記第2のバイアを含み、
前記第3の酸化物層の一部分の前記第2の反射体メタライゼーション層までの除去と、前記第2のバイア間の前記第2の酸化物層の一部分の前記第1の反射体メタライゼーション層までの除去は、前記支柱構造体の間で前記第1の酸化物層がギャップに露出しないように行われる、
方法。 - 前記吸収体層の反射体として働くように前記一番上の反射体メタライゼーション層をパターン形成するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第3の酸化物層の上面に第3の反射体メタライゼーション層を堆積させるステップと、
前記第2の反射体メタライゼーション層まで延び、前記第2の酸化物層中の前記第2のバイアと位置合わせされる第3のバイアを前記第3の酸化物層中に形成するステップと、
前記第3の酸化物層中の前記第3のバイアの周りの前記第3の反射体メタライゼーション層の部分を除去することにより前記第3の反射体メタライゼーション層をパターン形成するステップと、
前記第3の反射体メタライゼーション層の上面に第4の酸化物層を形成するステップと、
前記第4の酸化物層の上面に前記吸収体層を堆積させるステップと、
前記吸収体の下の前記第4の酸化物層の一部分を前記第3の反射体構造まで、前記第3のバイア間の前記第3の酸化物層の部分を前記第2の反射体メタライゼーション層まで、および前記第2のバイア間の前記第2の酸化物層の部分を前記第1の反射体メタライゼーション層まで除去して、前記ギャップを形成するステップであって、前記吸収体層の一部分が前記ギャップ上に懸架され、前記第1、第2、および第3の反射体メタライゼーション層が前記吸収体より下に露出され、それにより前記パターン形成された反射体構造を形成する、ステップと、
をさらに含む、請求項1又は2に記載の方法。 - 前記吸収層中にU字形ビームを画定するために前記複数の酸化物層中にU字形トレンチを形成するステップと、
前記複数の酸化物層の上面および前記U字形トレンチ中に前記吸収体層を堆積させるステップと、
前記吸収体層の下の前記U字形トレンチを含む前記複数の酸化物層を除去して、前記ギャップを形成するステップであって、前記U字形トレンチによって画定された前記U字形ビームを含む前記吸収体層の前記一部分が前記ギャップの上に懸架される、ステップと、
をさらに含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記複数の酸化物層が、選択的フッ酸蒸気ドライエッチリリースプロセスを使用して除去されて、前記ギャップを形成する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記吸収体を原子層堆積プロセスを使用して堆積させる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記吸収体層を、およそ50nm以下の厚さで堆積させる、請求項6に記載の方法。
- 前記吸収体層が金属で形成される、請求項7に記載の方法。
- 前記吸収体層が、チタンと白金のうちの少なくとも1つを含む、請求項8に記載の方法。
- CMOS基板と、
CMOSプロセス中に前記基板上に堆積させた複数の酸化物層と、
前記CMOSプロセス中に前記酸化物層の間に異なるレベルで堆積させた複数のメタライゼーション層であって、前記メタライゼーション層がパターン形成されて、異なるレベルで、前記センサを外部回路に電気的に接続するための導体および接点構造体を形成しており、異なるレベルの前記接点構造体が互いに対して垂直方向に位置合わせされ、前記メタライゼーション層の少なくとも1つがパターン形成されて、反射体構造を形成している、複数のメタライゼーション層と、
前記接点構造体と垂直方向に位置合わせされ、前記接点構造体の間に延び、前記接点構造体を電気的に接続する前記酸化物層中に形成されるバイアであって、前記垂直方向に位置合わせされたバイアおよび接点構造体が支柱構造体を形成する、バイアと、
前記支柱構造体によって前記反射体構造の上に懸架される吸収体層であって、前記吸収体層と前記反射体構造との間の前記酸化物層が除去されて、それらの間にギャップを画定している、吸収体層とを備えるボロメータセンサであって、
少なくとも2つのメタライゼーション層が、前記反射体構造を形成するのに使用され、
前記反射体の第1のメタライゼーション層が第1のレベルで堆積されており、
少なくとも第2のメタライゼーション層が前記第1のレベルより上の第2のレベルで堆積され、前記第2のメタライゼーション層が、パターン形成され、支柱により前記第1のレベルより上に支持されており、
前記パターン形成された第2のメタライゼーション層および前記支柱間の前記第1のメタライゼーション層の部分が、前記ギャップ内に露出されて、パターン形成された反射体構造を形成している、
センサ。 - 第3のメタライゼーション層が、前記第2のレベルより上の第3のレベルで堆積され、前記第3のメタライゼーション層が、パターン形成され、前記第2のメタライゼーション層を支持する前記支柱と位置合わせされた支柱によって前記第2のレベルより上に支持されており、
前記パターン形成された第3のメタライゼーション層、前記パターン形成された第2のメタライゼーション層、および前記支柱間の前記第1のメタライゼーション層の前記部分が、前記ギャップ内に露出されて、前記パターン形成された反射体構造を形成している、請求項10に記載のセンサ。 - 前記吸収体層が、前記吸収体の下の犠牲層中のU字形トレンチにより前記吸収体層の堆積中に画定されるU字形ビームを含む、請求項10又は11に記載のセンサ。
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