JPH08247844A - 焦電型赤外線固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
焦電型赤外線固体撮像装置およびその製造方法Info
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- JPH08247844A JPH08247844A JP7049407A JP4940795A JPH08247844A JP H08247844 A JPH08247844 A JP H08247844A JP 7049407 A JP7049407 A JP 7049407A JP 4940795 A JP4940795 A JP 4940795A JP H08247844 A JPH08247844 A JP H08247844A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 焦電型赤外線固体撮像装置の感度を向上させ
る。 【構成】 白金でなる電極パッド4および6が、導電性
の樹脂製バンプ電極5によって接合されており、電極パ
ッド4の上部に形成された焦電薄膜3は、画素サイズに
分離されている。そして、焦電薄膜3は、(100)M
gO単結晶基板である支持基体(図示せず)上で成長さ
れたものであり、支持基体はエッチングにより除去され
ている。
る。 【構成】 白金でなる電極パッド4および6が、導電性
の樹脂製バンプ電極5によって接合されており、電極パ
ッド4の上部に形成された焦電薄膜3は、画素サイズに
分離されている。そして、焦電薄膜3は、(100)M
gO単結晶基板である支持基体(図示せず)上で成長さ
れたものであり、支持基体はエッチングにより除去され
ている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば非接触で測温、
熱画像を得る、いわゆる赤外線センサなどの焦電型赤外
線固体撮像装置に関する。
熱画像を得る、いわゆる赤外線センサなどの焦電型赤外
線固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、非接触で測温、熱画像を得るため
の素子としては、大きく分けて量子型と熱型とがある。
量子型の素子によれば、赤外線を光子としてとらえ、そ
の光子量を測定することによって熱画像を得るようにな
されている。また、熱型の素子によれば、赤外線を熱と
して吸収して、素子温度の変化を電気信号に変換するこ
とによって熱画像を得るようになされている。
の素子としては、大きく分けて量子型と熱型とがある。
量子型の素子によれば、赤外線を光子としてとらえ、そ
の光子量を測定することによって熱画像を得るようにな
されている。また、熱型の素子によれば、赤外線を熱と
して吸収して、素子温度の変化を電気信号に変換するこ
とによって熱画像を得るようになされている。
【0003】ところで、量子型の素子は、反応速度が速
く固体撮像装置に適しているが、その多くのものは、動
作温度が低いため、例えば液体窒素温度以下などに冷却
する必要があった。一方、熱型の素子については、その
多くのものは常温付近で動作させることができ、冷却の
必要はないが、反応速度が遅く固体撮像装置としては問
題があるとされていた。
く固体撮像装置に適しているが、その多くのものは、動
作温度が低いため、例えば液体窒素温度以下などに冷却
する必要があった。一方、熱型の素子については、その
多くのものは常温付近で動作させることができ、冷却の
必要はないが、反応速度が遅く固体撮像装置としては問
題があるとされていた。
【0004】しかしながら、最近の技術革新により、素
子構造を工夫することにより、熱型の素子であっても、
固体撮像装置として充分用いることができるようになっ
てきており、その素子構造としては、赤外線による素子
温度の変化を電気信号に変換する、例えば焦電体を有す
るセンシング部と、そのセンシング部で生じた信号を読
み出す読み出す回路を構成した所定の基板(以下、適
宜、単に読み出し回路という)とを張り合わせた、いわ
ゆるハイブリッド構造が多く採用されている。
子構造を工夫することにより、熱型の素子であっても、
固体撮像装置として充分用いることができるようになっ
てきており、その素子構造としては、赤外線による素子
温度の変化を電気信号に変換する、例えば焦電体を有す
るセンシング部と、そのセンシング部で生じた信号を読
み出す読み出す回路を構成した所定の基板(以下、適
宜、単に読み出し回路という)とを張り合わせた、いわ
ゆるハイブリッド構造が多く採用されている。
【0005】さらに、センシング部の熱容量および熱伝
導度が大きくなると、入射赤外線に対する感度が低くな
るため、センシング部と読み出し回路とを、バンプ電極
(柱状電極)によって電気的、物理的に接合し、両者が
直接接触しない構造とされる。
導度が大きくなると、入射赤外線に対する感度が低くな
るため、センシング部と読み出し回路とを、バンプ電極
(柱状電極)によって電気的、物理的に接合し、両者が
直接接触しない構造とされる。
【0006】ここで、センシング部の入射赤外線に対す
る感度(電圧感度)Rvは、次式で表される。 Rv=ωAγη/((H2ω2+G2)1/2(R2C2ω2+1)1/2) ・・・(1) 但し、ωは入射赤外線変化の角周波数、Aは焦電体1画
素あたりの面積、γは焦電体の焦電定数、ηは放射率、
Hは熱容量、Gは熱伝導度、Rは1画素の抵抗分と周辺
回路の抵抗分との合成抵抗、Cは1画素分の静電容量と
周辺回路の静電容量との合成容量である。
る感度(電圧感度)Rvは、次式で表される。 Rv=ωAγη/((H2ω2+G2)1/2(R2C2ω2+1)1/2) ・・・(1) 但し、ωは入射赤外線変化の角周波数、Aは焦電体1画
素あたりの面積、γは焦電体の焦電定数、ηは放射率、
Hは熱容量、Gは熱伝導度、Rは1画素の抵抗分と周辺
回路の抵抗分との合成抵抗、Cは1画素分の静電容量と
周辺回路の静電容量との合成容量である。
【0007】式(1)からわかるように、センシング部
の熱容量Hおよび熱伝導度Gを小さくすることで、セン
シング部の感度Rvを高くすることができる。
の熱容量Hおよび熱伝導度Gを小さくすることで、セン
シング部の感度Rvを高くすることができる。
【0008】焦電体を用いた焦電型赤外線固体撮像装置
をハイブリッド構造とする場合において、センシング部
と読み出し回路との接合には、金属製のバンプ電極や導
電性の樹脂製バンプ電極が、一般に用いられる。
をハイブリッド構造とする場合において、センシング部
と読み出し回路との接合には、金属製のバンプ電極や導
電性の樹脂製バンプ電極が、一般に用いられる。
【0009】図5は、導電性の樹脂性バンプ電極(柱状
電極)5を用いて構成された、従来の焦電型赤外線固体
撮像装置の一例の構成を示す断面図である。例えば(1
00)MgO(酸化マグネシウム)単結晶基板などでな
る支持基体11の下面には、共通電極2としての白金層
が形成されている。そして、共通電極2の下部には、赤
外線感応部としての焦電薄膜103が形成されており、
さらに焦電薄膜103の下部(支持基体11側とは反対
側)には、複数の電極パッド(パッド)4が、画素に対
応して2次元に配列されている。
電極)5を用いて構成された、従来の焦電型赤外線固体
撮像装置の一例の構成を示す断面図である。例えば(1
00)MgO(酸化マグネシウム)単結晶基板などでな
る支持基体11の下面には、共通電極2としての白金層
が形成されている。そして、共通電極2の下部には、赤
外線感応部としての焦電薄膜103が形成されており、
さらに焦電薄膜103の下部(支持基体11側とは反対
側)には、複数の電極パッド(パッド)4が、画素に対
応して2次元に配列されている。
【0010】以上が、上述したセンシング部を構成して
いる。
いる。
【0011】一方、例えばSi(シリコン)基板上など
に形成された読み出し回路7の上面には、電極パッド4
と対応するように、電極パッド(パッド)6が形成され
ている。そして、対応する電極パッド4および6が、導
電性の樹脂製のバンプ電極5を介して電気的物理的に接
合されている。
に形成された読み出し回路7の上面には、電極パッド4
と対応するように、電極パッド(パッド)6が形成され
ている。そして、対応する電極パッド4および6が、導
電性の樹脂製のバンプ電極5を介して電気的物理的に接
合されている。
【0012】以上のように構成される焦電型赤外線固体
撮像装置では、赤外線が入射することにより焦電薄膜1
03に温度変化が生ずると、焦電薄膜103において、
その温度変化に対応して分極率が変化し、これにより電
気信号が発生される(温度変化が電気信号に変換され
る)。そして、この電気信号は、電極パッド4、バンプ
電極5、および電極パッド6を介して、読み出し回路7
によって読み出され、図示せぬ処理回路に供給される。
撮像装置では、赤外線が入射することにより焦電薄膜1
03に温度変化が生ずると、焦電薄膜103において、
その温度変化に対応して分極率が変化し、これにより電
気信号が発生される(温度変化が電気信号に変換され
る)。そして、この電気信号は、電極パッド4、バンプ
電極5、および電極パッド6を介して、読み出し回路7
によって読み出され、図示せぬ処理回路に供給される。
【0013】なお、導電性の樹脂性バンプ電極5に代え
て、金属製のバンプ電極を設けるようにすることも可能
である。
て、金属製のバンプ電極を設けるようにすることも可能
である。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した焦
電型赤外線固体撮像装置においては、支持基体11があ
ることで、式(1)に示した熱容量Hが大きくなり、従
って感度Rvが低下する課題があった。さらに、焦電薄
膜103が、いわば1枚の薄膜として形成されていたた
め、隣接する画素間でクロストークが生じ、やはり感度
が低下する課題があった。
電型赤外線固体撮像装置においては、支持基体11があ
ることで、式(1)に示した熱容量Hが大きくなり、従
って感度Rvが低下する課題があった。さらに、焦電薄
膜103が、いわば1枚の薄膜として形成されていたた
め、隣接する画素間でクロストークが生じ、やはり感度
が低下する課題があった。
【0015】そこで、焦電型赤外線固体撮像装置を、例
えば図6に示すように構成する方法がある。即ち、この
焦電型赤外線固体撮像装置においては、読み出し回路7
上に、例えばSiNなどの支持薄膜211が形成されて
いる。支持薄膜211上には、画素サイズの下部電極2
04、焦電薄膜203、上部電極202が、例えばパタ
ーニングなどされることによって形成されており、さら
に式(1)における熱伝導度Gを小さくするために、焦
電薄膜203の直下の読み出し回路7の部分は、エッチ
ングすることなどにより中空領域(中空構造)212と
されている。
えば図6に示すように構成する方法がある。即ち、この
焦電型赤外線固体撮像装置においては、読み出し回路7
上に、例えばSiNなどの支持薄膜211が形成されて
いる。支持薄膜211上には、画素サイズの下部電極2
04、焦電薄膜203、上部電極202が、例えばパタ
ーニングなどされることによって形成されており、さら
に式(1)における熱伝導度Gを小さくするために、焦
電薄膜203の直下の読み出し回路7の部分は、エッチ
ングすることなどにより中空領域(中空構造)212と
されている。
【0016】しかしながら、上述のように、読み出し回
路7に中空領域212を設けても、画素の周辺部が読み
出し回路7と接しているため、熱伝導度Gが高くなり、
式(1)から、感度が低下する課題があった。さらに、
読み出し回路7に中空領域212を設けることで、読み
出し回路7の設計が大きく制限される課題があった。
路7に中空領域212を設けても、画素の周辺部が読み
出し回路7と接しているため、熱伝導度Gが高くなり、
式(1)から、感度が低下する課題があった。さらに、
読み出し回路7に中空領域212を設けることで、読み
出し回路7の設計が大きく制限される課題があった。
【0017】また、分極率の高い焦電薄膜203を形成
するためには、通常、その成長時の温度を約600度以
上とする必要があるが、そのような高温で焦電薄膜20
3を成長させた場合には、読み出し回路7上の半導体素
子が破壊されるおそれがあるため、焦電薄膜203を成
長させる温度が制限される課題があった。その結果、分
極率の高い焦電薄膜203を形成するのが困難で、感度
が低下する課題があった。
するためには、通常、その成長時の温度を約600度以
上とする必要があるが、そのような高温で焦電薄膜20
3を成長させた場合には、読み出し回路7上の半導体素
子が破壊されるおそれがあるため、焦電薄膜203を成
長させる温度が制限される課題があった。その結果、分
極率の高い焦電薄膜203を形成するのが困難で、感度
が低下する課題があった。
【0018】さらに、図5に示したように、MgO単結
晶基板である支持基体11上に、焦電薄膜103を成長
させた場合には、その特性が向上することが知られてい
るが、図6に示した場合には、MgO単結晶基板上に焦
電薄膜203を成長させていないため、その特性が、図
5における場合に比較して低下する課題があった。従っ
て、感度も低下する課題があった。
晶基板である支持基体11上に、焦電薄膜103を成長
させた場合には、その特性が向上することが知られてい
るが、図6に示した場合には、MgO単結晶基板上に焦
電薄膜203を成長させていないため、その特性が、図
5における場合に比較して低下する課題があった。従っ
て、感度も低下する課題があった。
【0019】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、装置の感度を向上させることができるよ
うにするものである。
たものであり、装置の感度を向上させることができるよ
うにするものである。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明の焦電型赤外線固
体撮像装置は、支持基体上に焦電薄膜を形成し、その
後、支持基体を除去して構成される焦電型赤外線固体撮
像装置であって、焦電薄膜の、支持基体側とは反対側の
面に、2次元に配列された第1の電極(例えば、図1や
図3に示す電極パッド4など)と、焦電薄膜により発生
された信号を読み出す読み出し回路を含む半導体基板
(例えば、図1や図3に示す読み出し回路7など)と、
半導体基板上に、第1の電極と対応するように設けられ
た第2の電極(例えば、図1や図3に示す電極パッド6
など)と、第1の電極の、焦電薄膜側とは反対側の面
と、第2の電極の、半導体基板側とは反対側の面とを接
合するように配置された柱状電極(例えば、図1に示す
導電性の樹脂製バンプ電極5や、図3に示す金属性のバ
ンプ電極25など)とを備え、焦電薄膜が、画素サイズ
に分離されていることを特徴とする。
体撮像装置は、支持基体上に焦電薄膜を形成し、その
後、支持基体を除去して構成される焦電型赤外線固体撮
像装置であって、焦電薄膜の、支持基体側とは反対側の
面に、2次元に配列された第1の電極(例えば、図1や
図3に示す電極パッド4など)と、焦電薄膜により発生
された信号を読み出す読み出し回路を含む半導体基板
(例えば、図1や図3に示す読み出し回路7など)と、
半導体基板上に、第1の電極と対応するように設けられ
た第2の電極(例えば、図1や図3に示す電極パッド6
など)と、第1の電極の、焦電薄膜側とは反対側の面
と、第2の電極の、半導体基板側とは反対側の面とを接
合するように配置された柱状電極(例えば、図1に示す
導電性の樹脂製バンプ電極5や、図3に示す金属性のバ
ンプ電極25など)とを備え、焦電薄膜が、画素サイズ
に分離されていることを特徴とする。
【0021】この焦電型赤外線固体撮像装置において
は、柱状電極を、導電性樹脂とすることができる。ま
た、柱状電極は、硝酸により腐食されない金属とするこ
とができる。焦電薄膜の、第1の電極が配列された面と
は反対側の面には、赤外線吸収層を形成することができ
る。支持基体は、酸化マグネシウムとすることができ
る。
は、柱状電極を、導電性樹脂とすることができる。ま
た、柱状電極は、硝酸により腐食されない金属とするこ
とができる。焦電薄膜の、第1の電極が配列された面と
は反対側の面には、赤外線吸収層を形成することができ
る。支持基体は、酸化マグネシウムとすることができ
る。
【0022】本発明の第1の焦電型赤外線固体撮像装置
の製造方法は、支持基体の一面に、焦電薄膜および第1
の電極を形成し、焦電薄膜および第1の電極を、画素サ
イズに分離する一方、半導体基板上に、分離された第1
の電極と対応するように、第2の電極を設け、第1の電
極の、焦電薄膜側とは反対側の面と、第2の電極の、半
導体基板側とは反対側の面とを、導電性樹脂によって接
合し、支持基体を、エッチングにより除去することを特
徴とする。
の製造方法は、支持基体の一面に、焦電薄膜および第1
の電極を形成し、焦電薄膜および第1の電極を、画素サ
イズに分離する一方、半導体基板上に、分離された第1
の電極と対応するように、第2の電極を設け、第1の電
極の、焦電薄膜側とは反対側の面と、第2の電極の、半
導体基板側とは反対側の面とを、導電性樹脂によって接
合し、支持基体を、エッチングにより除去することを特
徴とする。
【0023】本発明の第2の焦電型赤外線固体撮像装置
の製造方法は、支持基体の一面に、焦電薄膜および第1
の電極を形成し、焦電薄膜および第1の電極を、画素サ
イズに分離する一方、半導体基板上に、分離された第1
の電極と対応するように、第2の電極を設け、第1の電
極の、焦電薄膜側とは反対側の面と、第2の電極の、半
導体基板側とは反対側の面とを、硝酸により腐食されな
い金属でなる柱状電極によって接合し、支持基体を、硝
酸によりエッチングして除去することを特徴とする。
の製造方法は、支持基体の一面に、焦電薄膜および第1
の電極を形成し、焦電薄膜および第1の電極を、画素サ
イズに分離する一方、半導体基板上に、分離された第1
の電極と対応するように、第2の電極を設け、第1の電
極の、焦電薄膜側とは反対側の面と、第2の電極の、半
導体基板側とは反対側の面とを、硝酸により腐食されな
い金属でなる柱状電極によって接合し、支持基体を、硝
酸によりエッチングして除去することを特徴とする。
【0024】この焦電型赤外線固体撮像装置において
は、支持基体を、濃硝酸によりエッチングして除去する
ことができる。また、支持基体の一面には、焦電薄膜お
よび第1の電極を形成する前に、赤外線吸収層を形成す
ることができる。さらに、支持基体は、酸化マグネシウ
ムとすることができる。また、焦電薄膜は、スパッタ法
により形成することができる。
は、支持基体を、濃硝酸によりエッチングして除去する
ことができる。また、支持基体の一面には、焦電薄膜お
よび第1の電極を形成する前に、赤外線吸収層を形成す
ることができる。さらに、支持基体は、酸化マグネシウ
ムとすることができる。また、焦電薄膜は、スパッタ法
により形成することができる。
【0025】
【作用】本発明の焦電型赤外線固体撮像装置において
は、電極パッド4と、電極パッド6とが、導電性の樹脂
製バンプ電極5または金属性のバンプ電極25によって
接合されており、焦電薄膜としての、例えば焦電薄膜3
が、画素サイズに分離されている。そして、焦電薄膜3
は、支持基体としての、例えば支持基体11上に形成さ
れ、その後、支持基体11は除去されている。従って、
熱容量が小さくなり、またクロストークが防止されるの
で、感度を向上させることができる。
は、電極パッド4と、電極パッド6とが、導電性の樹脂
製バンプ電極5または金属性のバンプ電極25によって
接合されており、焦電薄膜としての、例えば焦電薄膜3
が、画素サイズに分離されている。そして、焦電薄膜3
は、支持基体としての、例えば支持基体11上に形成さ
れ、その後、支持基体11は除去されている。従って、
熱容量が小さくなり、またクロストークが防止されるの
で、感度を向上させることができる。
【0026】本発明の第1の焦電型赤外線固体撮像装置
の製造方法においては、支持基体の一面に、焦電薄膜お
よび第1の電極が形成され、焦電薄膜および第1の電極
が、画素サイズに分離される。一方、半導体基板上に、
分離された第1の電極と対応するように、第2の電極が
設けられる。そして、第1の電極の、焦電薄膜側とは反
対側の面と、第2の電極の、半導体基板側とは反対側の
面とが、導電性樹脂によって接合され、支持基体が、エ
ッチングにより除去される。従って、熱容量が小さくな
り、またクロストークが防止されるので、感度を向上さ
せることができる。
の製造方法においては、支持基体の一面に、焦電薄膜お
よび第1の電極が形成され、焦電薄膜および第1の電極
が、画素サイズに分離される。一方、半導体基板上に、
分離された第1の電極と対応するように、第2の電極が
設けられる。そして、第1の電極の、焦電薄膜側とは反
対側の面と、第2の電極の、半導体基板側とは反対側の
面とが、導電性樹脂によって接合され、支持基体が、エ
ッチングにより除去される。従って、熱容量が小さくな
り、またクロストークが防止されるので、感度を向上さ
せることができる。
【0027】本発明の第2の焦電型赤外線固体撮像装置
の製造方法においては、支持基体の一面に、焦電薄膜お
よび第1の電極が形成され、焦電薄膜および第1の電極
が、画素サイズに分離される。一方、半導体基板上に、
分離された第1の電極と対応するように、第2の電極が
設けられる。そして、第1の電極の、焦電薄膜側とは反
対側の面と、第2の電極の、半導体基板側とは反対側の
面とが、硝酸により腐食されない金属でなる柱状電極に
よって接合され、支持基体が、硝酸によりエッチングさ
れて除去される。従って、やはり熱容量が小さくなり、
またクロストークが防止されるので、感度を向上させる
ことができる。
の製造方法においては、支持基体の一面に、焦電薄膜お
よび第1の電極が形成され、焦電薄膜および第1の電極
が、画素サイズに分離される。一方、半導体基板上に、
分離された第1の電極と対応するように、第2の電極が
設けられる。そして、第1の電極の、焦電薄膜側とは反
対側の面と、第2の電極の、半導体基板側とは反対側の
面とが、硝酸により腐食されない金属でなる柱状電極に
よって接合され、支持基体が、硝酸によりエッチングさ
れて除去される。従って、やはり熱容量が小さくなり、
またクロストークが防止されるので、感度を向上させる
ことができる。
【0028】
【実施例】図1は、本発明の焦電型赤外線固体撮像装置
の第1実施例の構成を示す断面図である。なお、図中、
図5における場合と対応する部分については、同一の符
号を付してあり、その説明は、適宜省略する。
の第1実施例の構成を示す断面図である。なお、図中、
図5における場合と対応する部分については、同一の符
号を付してあり、その説明は、適宜省略する。
【0029】この焦電型赤外線固体撮像装置は、例えば
PbTiO3系焦電体などでなる、画素サイズに分離さ
れた焦電薄膜3の下部に、電極パッド4が2次元に配列
されており(電極パッド4が、画素サイズに分離された
焦電薄膜3それぞれに配列されており)、また焦電薄膜
3の上部には、共通電極2、さらには赤外線吸収層1が
形成されている。
PbTiO3系焦電体などでなる、画素サイズに分離さ
れた焦電薄膜3の下部に、電極パッド4が2次元に配列
されており(電極パッド4が、画素サイズに分離された
焦電薄膜3それぞれに配列されており)、また焦電薄膜
3の上部には、共通電極2、さらには赤外線吸収層1が
形成されている。
【0030】ここで、導電性の樹脂製バンプ電極(柱状
電極)5としては、例えば導電性のエポキシ系の接着剤
(例えば、銀含有のエポキシ系接着剤など)などが用い
られている。
電極)5としては、例えば導電性のエポキシ系の接着剤
(例えば、銀含有のエポキシ系接着剤など)などが用い
られている。
【0031】従って、この場合、図5に示した支持基体
11が設けられていないので、熱容量が小さくすること
ができる。さらに、この場合、焦電薄膜3は、画素サイ
ズに分離されているため、隣接する画素の影響を受ける
こと、即ちクロストークを防止することができる。以上
の結果、装置の感度を向上させることができる。
11が設けられていないので、熱容量が小さくすること
ができる。さらに、この場合、焦電薄膜3は、画素サイ
ズに分離されているため、隣接する画素の影響を受ける
こと、即ちクロストークを防止することができる。以上
の結果、装置の感度を向上させることができる。
【0032】また、以上のように装置の感度を向上させ
ることができ、さらに焦電薄膜3を有するセンシング部
と読み出し回路7とは、バンプ電極5を介して接合され
ているので、熱伝導度を小さくするために、読み出し回
路7に、図6に示した中空領域212を設ける必要がな
く、従って読み出し回路7の設計の自由度を向上させる
ことができる(自由度が制限されることを防止すること
ができる)。
ることができ、さらに焦電薄膜3を有するセンシング部
と読み出し回路7とは、バンプ電極5を介して接合され
ているので、熱伝導度を小さくするために、読み出し回
路7に、図6に示した中空領域212を設ける必要がな
く、従って読み出し回路7の設計の自由度を向上させる
ことができる(自由度が制限されることを防止すること
ができる)。
【0033】次に、図2を参照して、その製造工程につ
いて説明する。まず最初に、図2(a)に示すように、
例えば(100)MgO単結晶基板などでなる支持基体
11の一面に、赤外線吸収層1として、例えばプラチナ
ブラックや金黒などの赤外線を効率良く吸収するものを
成長させ、さらに共通電極(上部電極)2として、例え
ば白金層を成長させる。さらに、共通電極2の下面に、
焦電薄膜3として、例えばスパッタ法などにより、Pb
TiO3系焦電体を薄膜成長させる。
いて説明する。まず最初に、図2(a)に示すように、
例えば(100)MgO単結晶基板などでなる支持基体
11の一面に、赤外線吸収層1として、例えばプラチナ
ブラックや金黒などの赤外線を効率良く吸収するものを
成長させ、さらに共通電極(上部電極)2として、例え
ば白金層を成長させる。さらに、共通電極2の下面に、
焦電薄膜3として、例えばスパッタ法などにより、Pb
TiO3系焦電体を薄膜成長させる。
【0034】ここで、焦電薄膜3は、スパッタ法ではな
く、例えば化学気層成長(CVD)法その他によって形
成することが可能である。但し、MgO単結晶基板であ
る支持基体1上にスパッタ法で成長させた焦電薄膜4
は、自然分極により、分極方向が、所定の一定方向に揃
うので、スパッタ法による場合には、分極方向を揃える
分極処理を行わずに済むことになる。なお、CVD法に
よる場合も、自発分極が生じる特定条件下で、焦電薄膜
4を形成するようにすることで、その分極方向が揃うの
で、この場合も、分極処理を行わずに済むようになる。
く、例えば化学気層成長(CVD)法その他によって形
成することが可能である。但し、MgO単結晶基板であ
る支持基体1上にスパッタ法で成長させた焦電薄膜4
は、自然分極により、分極方向が、所定の一定方向に揃
うので、スパッタ法による場合には、分極方向を揃える
分極処理を行わずに済むことになる。なお、CVD法に
よる場合も、自発分極が生じる特定条件下で、焦電薄膜
4を形成するようにすることで、その分極方向が揃うの
で、この場合も、分極処理を行わずに済むようになる。
【0035】焦電薄膜3の形成後、その焦電薄膜3の、
支持基体11側とは反対側の面に、複数の電極パッド
(下部電極)4となる白金層を形成する(図2
(a))。
支持基体11側とは反対側の面に、複数の電極パッド
(下部電極)4となる白金層を形成する(図2
(a))。
【0036】そして、例えばホトリソグラフィ技術によ
りパターニングを行った後、白金層を、画素サイズにエ
ッチングなどして、その一部を除去することにより、電
極パッド4を形成する(図2(b))。さらに、続けて
焦電薄膜3を画素サイズに分離エッチングする(図2
(c))。
りパターニングを行った後、白金層を、画素サイズにエ
ッチングなどして、その一部を除去することにより、電
極パッド4を形成する(図2(b))。さらに、続けて
焦電薄膜3を画素サイズに分離エッチングする(図2
(c))。
【0037】一方、読み出し回路7を、例えばSi基板
上などに、通常の半導体プロセスにより複数形成し、ウ
ェハから、1チップごとに分離する。そして、読み出し
回路7上に、電極パッド4と対応するように、例えば電
極パッド4と同様に白金などでなる電極パッド6を設け
る。その後、電極パッド6上に、導電性の樹脂製バンプ
電極7となる導電性樹脂を、例えばスクリーン印刷法な
どにより塗布し(図2(d))、導電性樹脂が硬化する
前に、電極パッド4と圧着し、例えば100℃以下程度
の温度で、導電性樹脂を硬化させ、これにより導電性の
樹脂製バンプ電極5を形成する(図2(e))。
上などに、通常の半導体プロセスにより複数形成し、ウ
ェハから、1チップごとに分離する。そして、読み出し
回路7上に、電極パッド4と対応するように、例えば電
極パッド4と同様に白金などでなる電極パッド6を設け
る。その後、電極パッド6上に、導電性の樹脂製バンプ
電極7となる導電性樹脂を、例えばスクリーン印刷法な
どにより塗布し(図2(d))、導電性樹脂が硬化する
前に、電極パッド4と圧着し、例えば100℃以下程度
の温度で、導電性樹脂を硬化させ、これにより導電性の
樹脂製バンプ電極5を形成する(図2(e))。
【0038】そして、支持基体11を、例えばリン酸
や、硝酸などで剥離エッチングして除去する(図2
(e))。この場合、電極パッド4および6は白金であ
り、またバンプ電極5は導電性樹脂であるから、いずれ
もエッチングにより除去されず、MgOである支持基体
11のみを除去することができる。
や、硝酸などで剥離エッチングして除去する(図2
(e))。この場合、電極パッド4および6は白金であ
り、またバンプ電極5は導電性樹脂であるから、いずれ
もエッチングにより除去されず、MgOである支持基体
11のみを除去することができる。
【0039】また、焦電薄膜3は、読み出し回路7が接
合される前に、支持基体11(共通電極2)上に形成さ
れるので、その成長時の温度が制限されることを防止す
ることができる。
合される前に、支持基体11(共通電極2)上に形成さ
れるので、その成長時の温度が制限されることを防止す
ることができる。
【0040】なお、バンプ電極5となる導電性樹脂は、
電極パッド6ではなく、電極パッド4に塗布するように
することも可能である。
電極パッド6ではなく、電極パッド4に塗布するように
することも可能である。
【0041】ところで、導電性の樹脂製バンプ電極5の
抵抗率は、一般に10-4Ωcm程度であるのに対し、金
属の抵抗率は、一般に10-6Ωcm程度以下である。従
って、樹脂製バンプ電極5を用いた場合は、金属製のバ
ンプ電極を用いた場合に比較して、式(1)に示した合
成抵抗Rが大きくなり、その分、感度が低下することに
なる。
抵抗率は、一般に10-4Ωcm程度であるのに対し、金
属の抵抗率は、一般に10-6Ωcm程度以下である。従
って、樹脂製バンプ電極5を用いた場合は、金属製のバ
ンプ電極を用いた場合に比較して、式(1)に示した合
成抵抗Rが大きくなり、その分、感度が低下することに
なる。
【0042】そこで、図3に示すように、図1の導電性
の樹脂製バンプ電極5に代えて、金属製のバンプ電極2
5を設けて、焦電型赤外線固体撮像装置を構成すること
ができる。
の樹脂製バンプ電極5に代えて、金属製のバンプ電極2
5を設けて、焦電型赤外線固体撮像装置を構成すること
ができる。
【0043】この場合には、図1における場合と比較し
て、さらに感度を向上させることができる。
て、さらに感度を向上させることができる。
【0044】ここで、支持基体11を、例えば硝酸によ
りエッチングして除去する場合において、金属製のバン
プ電極25を任意の金属としたのでは、金属製のバンプ
電極25が硝酸により腐食されることとなる。そこで、
金属製のバンプ電極25は、硝酸により腐食されない金
属である、例えばイリジウム(Ir)、白金(Pt)、
金(Au)、モリブデン(Mo)、すず(Sn)などと
する必要がある(特に、Ir,Pt,Auが好まし
い)。
りエッチングして除去する場合において、金属製のバン
プ電極25を任意の金属としたのでは、金属製のバンプ
電極25が硝酸により腐食されることとなる。そこで、
金属製のバンプ電極25は、硝酸により腐食されない金
属である、例えばイリジウム(Ir)、白金(Pt)、
金(Au)、モリブデン(Mo)、すず(Sn)などと
する必要がある(特に、Ir,Pt,Auが好まし
い)。
【0045】さらに、支持基体11を、硝酸のうちの濃
硝酸によりエッチングして除去する場合においては、上
述した金属に加えて、濃硝酸により、その表面に不動態
が形成され、これにより腐食が防止されるAl、クロム
(Cr)、鉄(Fe)などを、金属製のバンプ電極25
として用いることができる。なお、半導体プロセス上
は、不動態が形成される金属の中では、Alが最も好ま
しい。
硝酸によりエッチングして除去する場合においては、上
述した金属に加えて、濃硝酸により、その表面に不動態
が形成され、これにより腐食が防止されるAl、クロム
(Cr)、鉄(Fe)などを、金属製のバンプ電極25
として用いることができる。なお、半導体プロセス上
は、不動態が形成される金属の中では、Alが最も好ま
しい。
【0046】次に、図4を参照して、図3の焦電型赤外
線固体撮像装置の製造工程について説明する。なお、こ
こでは、支持基体11を除去するためのエッチングは、
濃硝酸で行うものとし、金属製のバンプ電極25として
は、濃硝酸により不動態が形成される金属であるAlを
用いるものとする。但し、支持基体11を除去するため
のエッチングは、濃硝酸ではなく希硝酸などで行うこと
もできるし、金属製のバンプ電極25としては、Alの
他、上述したような金属を用いることができる。
線固体撮像装置の製造工程について説明する。なお、こ
こでは、支持基体11を除去するためのエッチングは、
濃硝酸で行うものとし、金属製のバンプ電極25として
は、濃硝酸により不動態が形成される金属であるAlを
用いるものとする。但し、支持基体11を除去するため
のエッチングは、濃硝酸ではなく希硝酸などで行うこと
もできるし、金属製のバンプ電極25としては、Alの
他、上述したような金属を用いることができる。
【0047】まず最初に、図2(a)における場合と同
様に、支持基体11の一面に、赤外線吸収層1、共通電
極2となる白金層、焦電薄膜3となるPbTiO3系焦
電体、電極パッド4となる白金層を順次成長させる(図
4(a))。さらに、電極パッド4となる白金層の下部
に、金属製のバンプ電極25となる、例えばAl層を形
成する(図4(a))。
様に、支持基体11の一面に、赤外線吸収層1、共通電
極2となる白金層、焦電薄膜3となるPbTiO3系焦
電体、電極パッド4となる白金層を順次成長させる(図
4(a))。さらに、電極パッド4となる白金層の下部
に、金属製のバンプ電極25となる、例えばAl層を形
成する(図4(a))。
【0048】そして、Al層を、例えばドライエッチン
グなどして、その一部を除去することにより、金属製
(Al)のバンプ電極25を形成する。なお、バンプ電
極25は、読み出し回路7に設けられる電極パッド6上
に形成するようにすることも可能である。
グなどして、その一部を除去することにより、金属製
(Al)のバンプ電極25を形成する。なお、バンプ電
極25は、読み出し回路7に設けられる電極パッド6上
に形成するようにすることも可能である。
【0049】以下、図2(b)、図2(c)で説明した
ようにして、画素サイズの電極パッド4および焦電薄膜
3を形成する(図4(b)、図4(c))。
ようにして、画素サイズの電極パッド4および焦電薄膜
3を形成する(図4(b)、図4(c))。
【0050】一方、図2で説明した場合と同様に形成し
た読み出し回路7に、電極パッド6を設けたものを作成
し(図4(d))、金属製のバンプ電極25を、対応す
る電極パッド6に接触させ、加熱圧着することにより接
合する(図4(e))。そして、支持基体11を、濃硝
酸などで剥離エッチングして除去する(図4(e))。
上述したように、電極パッド4および6は白金であり、
従って濃硝酸では腐食されず、また金属製のバンプ電極
25はAlであるから、不動態が形成され、従ってやは
り濃硝酸では腐食されないので、MgOである支持基体
11のみを除去することができる。
た読み出し回路7に、電極パッド6を設けたものを作成
し(図4(d))、金属製のバンプ電極25を、対応す
る電極パッド6に接触させ、加熱圧着することにより接
合する(図4(e))。そして、支持基体11を、濃硝
酸などで剥離エッチングして除去する(図4(e))。
上述したように、電極パッド4および6は白金であり、
従って濃硝酸では腐食されず、また金属製のバンプ電極
25はAlであるから、不動態が形成され、従ってやは
り濃硝酸では腐食されないので、MgOである支持基体
11のみを除去することができる。
【0051】なお、本実施例においては、共通電極2の
上部に赤外線吸収層1を形成するようにしたが、赤外線
吸収層1を設けずに、焦電型赤外線固体撮像装置を構成
することも可能である。さらに、赤外線吸収層1は、共
通電極2と兼用とすることもできる。
上部に赤外線吸収層1を形成するようにしたが、赤外線
吸収層1を設けずに、焦電型赤外線固体撮像装置を構成
することも可能である。さらに、赤外線吸収層1は、共
通電極2と兼用とすることもできる。
【0052】また、本実施例では、支持基体11をすべ
て除去するようにしたが、その一部を除去するようにす
ることも可能である。
て除去するようにしたが、その一部を除去するようにす
ることも可能である。
【0053】
【発明の効果】本発明の焦電型赤外線固体撮像装置によ
れば、第1の電極と、第2の電極とが、柱状電極によっ
て接合されており、焦電薄膜が、画素サイズに分離され
ている。そして、焦電薄膜は、支持基体上に形成され、
その後、支持基体は除去されている。従って、熱容量が
小さくなり、またクロストークが防止されるので、感度
を向上させることができる。
れば、第1の電極と、第2の電極とが、柱状電極によっ
て接合されており、焦電薄膜が、画素サイズに分離され
ている。そして、焦電薄膜は、支持基体上に形成され、
その後、支持基体は除去されている。従って、熱容量が
小さくなり、またクロストークが防止されるので、感度
を向上させることができる。
【0054】本発明の第1の焦電型赤外線固体撮像装置
の製造方法によれば、支持基体の一面に、焦電薄膜およ
び第1の電極が形成され、焦電薄膜および第1の電極
が、画素サイズに分離される。一方、半導体基板上に、
分離された第1の電極と対応するように、第2の電極が
設けられる。そして、第1の電極の、焦電薄膜側とは反
対側の面と、第2の電極の、半導体基板側とは反対側の
面とが、導電性樹脂によって接合され、その後、支持基
体が、エッチングにより除去される。従って、熱容量が
小さくなり、またクロストークが防止されるので、感度
を向上させることができる。
の製造方法によれば、支持基体の一面に、焦電薄膜およ
び第1の電極が形成され、焦電薄膜および第1の電極
が、画素サイズに分離される。一方、半導体基板上に、
分離された第1の電極と対応するように、第2の電極が
設けられる。そして、第1の電極の、焦電薄膜側とは反
対側の面と、第2の電極の、半導体基板側とは反対側の
面とが、導電性樹脂によって接合され、その後、支持基
体が、エッチングにより除去される。従って、熱容量が
小さくなり、またクロストークが防止されるので、感度
を向上させることができる。
【0055】本発明の第2の焦電型赤外線固体撮像装置
の製造方法によれば、支持基体の一面に、焦電薄膜およ
び第1の電極が形成され、焦電薄膜および第1の電極
が、画素サイズに分離される。一方、半導体基板上に、
分離された第1の電極と対応するように、第2の電極が
設けられる。そして、第1の電極の、焦電薄膜側とは反
対側の面と、第2の電極の、半導体基板側とは反対側の
面とが、硝酸により腐食されない金属でなる柱状電極に
よって接合され、その後、支持基体が、硝酸によりエッ
チングされて除去される。従って、熱容量が小さくな
り、またクロストークが防止され、さらに抵抗率の低い
金属でなる柱状電極が用いられているので、より感度を
向上させることができる。
の製造方法によれば、支持基体の一面に、焦電薄膜およ
び第1の電極が形成され、焦電薄膜および第1の電極
が、画素サイズに分離される。一方、半導体基板上に、
分離された第1の電極と対応するように、第2の電極が
設けられる。そして、第1の電極の、焦電薄膜側とは反
対側の面と、第2の電極の、半導体基板側とは反対側の
面とが、硝酸により腐食されない金属でなる柱状電極に
よって接合され、その後、支持基体が、硝酸によりエッ
チングされて除去される。従って、熱容量が小さくな
り、またクロストークが防止され、さらに抵抗率の低い
金属でなる柱状電極が用いられているので、より感度を
向上させることができる。
【図1】本発明の焦電型赤外線固体撮像装置の第1実施
例の構成を示す断面図である。
例の構成を示す断面図である。
【図2】図1の焦電型赤外線固体撮像装置の製造方法を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図3】本発明の焦電型赤外線固体撮像装置の第2実施
例の構成を示す断面図である。
例の構成を示す断面図である。
【図4】図3の焦電型赤外線固体撮像装置の製造方法を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図5】従来の焦電型赤外線固体撮像装置の一例の構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図6】従来の焦電型赤外線固体撮像装置の他の構成例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
1 赤外線吸収層 2 共通電極 3 焦電薄膜 4 電極パッド(パッド) 5 導電性の樹脂製バンプ電極(柱状電極) 6 電極パッド(パッド) 7 読み出し回路 25 金属製のバンプ電極(柱状電極) 103 焦電薄膜 202 上部電極 203 焦電薄膜 203 下部電極 211 支持薄膜 212 中空領域
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 5/33 H01L 27/14 K
Claims (11)
- 【請求項1】 支持基体上に焦電薄膜を形成し、その
後、前記支持基体を除去して構成される焦電型赤外線固
体撮像装置であって、 前記焦電薄膜の、前記支持基体側とは反対側の面に、2
次元に配列された第1の電極と、 前記焦電薄膜により発生された信号を読み出す読み出し
回路を含む半導体基板と、 前記半導体基板上に、前記第1の電極と対応するように
設けられた第2の電極と、 前記第1の電極の、前記焦電薄膜側とは反対側の面と、
第2の電極の、前記半導体基板側とは反対側の面とを接
合するように配置された柱状電極とを備え、 前記焦電薄膜は、画素サイズに分離されていることを特
徴とする焦電型赤外線固体撮像装置。 - 【請求項2】 前記柱状電極は、導電性樹脂でなること
を特徴とする請求項1に記載の焦電型赤外線固体撮像装
置。 - 【請求項3】 前記柱状電極は、硝酸により腐食されな
い金属でなることを特徴とする請求項1に記載の焦電型
赤外線固体撮像装置。 - 【請求項4】 前記焦電薄膜の、前記第1の電極が配列
された面とは反対側の面には、赤外線吸収層が形成され
ていることを特徴とする請求項1に記載の焦電型赤外線
固体撮像装置。 - 【請求項5】 前記支持基体は、酸化マグネシウムでな
ることを特徴とする請求項1に記載の焦電型赤外線固体
撮像装置。 - 【請求項6】 照射された赤外線に対応して信号を発生
する焦電薄膜と、 前記焦電薄膜により発生された信号を読み出す読み出し
回路を含む半導体基板とを備える焦電型赤外線固体撮像
装置の製造方法であって、 支持基体の一面に、前記焦電薄膜および第1の電極を形
成し、 前記焦電薄膜および第1の電極を、画素サイズに分離す
る一方、 前記半導体基板上に、分離された前記第1の電極と対応
するように、第2の電極を設け、 前記第1の電極の、前記焦電薄膜側とは反対側の面と、
前記第2の電極の、前記半導体基板側とは反対側の面と
を、導電性樹脂によって接合し、 前記支持基体を、エッチングにより除去することを特徴
とする焦電型赤外線固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項7】 照射された赤外線に対応して信号を発生
する焦電薄膜と、 前記焦電薄膜により発生された信号を読み出す読み出し
回路を含む半導体基板とを備える焦電型赤外線固体撮像
装置の製造方法であって、 支持基体の一面に、前記焦電薄膜および第1の電極を形
成し、 前記焦電薄膜および第1の電極を、画素サイズに分離す
る一方、 前記半導体基板上に、分離された前記第1の電極と対応
するように、第2の電極を設け、 前記第1の電極の、前記焦電薄膜側とは反対側の面と、
前記第2の電極の、前記半導体基板側とは反対側の面と
を、硝酸により腐食されない金属でなる柱状電極によっ
て接合し、 前記支持基体を、硝酸によりエッチングして除去するこ
とを特徴とする焦電型赤外線固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記支持基体を、濃硝酸によりエッチン
グして除去することを特徴とする請求項7に記載の焦電
型赤外線固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項9】 支持基体の一面に、前記焦電薄膜および
第1の電極を形成する前に、赤外線吸収層を形成するこ
とを特徴とする請求項6または7に記載の焦電型赤外線
固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項10】 前記支持基体は、酸化マグネシウムで
なることを特徴とする請求項6または7に記載の焦電型
赤外線固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項11】 前記焦電薄膜を、スパッタ法により形
成することを特徴とする請求項10に記載の焦電型赤外
線固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7049407A JPH08247844A (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 焦電型赤外線固体撮像装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7049407A JPH08247844A (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 焦電型赤外線固体撮像装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08247844A true JPH08247844A (ja) | 1996-09-27 |
Family
ID=12830204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7049407A Withdrawn JPH08247844A (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 焦電型赤外線固体撮像装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08247844A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100298575B1 (ko) * | 1998-11-27 | 2001-10-29 | 김충환 | 열영상검출용초전소자제조방법 |
KR100298576B1 (ko) * | 1998-11-27 | 2001-10-29 | 김충환 | 열영상검출용초전소자제조방법 |
US6369490B1 (en) * | 1999-04-28 | 2002-04-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd | Surface acoustic wave device having bump electrodes |
JP2009139111A (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Toyota Central R&D Labs Inc | 熱型赤外線センサ、及び熱型赤外線イメージセンサ |
JP2010185839A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Seiko Instruments Inc | 赤外線センサ及び熱画像生成装置 |
KR20190110703A (ko) * | 2018-03-21 | 2019-10-01 | 엘지이노텍 주식회사 | 적외선 감지 센서 및 이 센서를 포함하는 열화상 카메라 모듈 |
-
1995
- 1995-03-09 JP JP7049407A patent/JPH08247844A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100298575B1 (ko) * | 1998-11-27 | 2001-10-29 | 김충환 | 열영상검출용초전소자제조방법 |
KR100298576B1 (ko) * | 1998-11-27 | 2001-10-29 | 김충환 | 열영상검출용초전소자제조방법 |
US6369490B1 (en) * | 1999-04-28 | 2002-04-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd | Surface acoustic wave device having bump electrodes |
JP2009139111A (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Toyota Central R&D Labs Inc | 熱型赤外線センサ、及び熱型赤外線イメージセンサ |
JP2010185839A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Seiko Instruments Inc | 赤外線センサ及び熱画像生成装置 |
KR20190110703A (ko) * | 2018-03-21 | 2019-10-01 | 엘지이노텍 주식회사 | 적외선 감지 센서 및 이 센서를 포함하는 열화상 카메라 모듈 |
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