JPH09280957A - Thermal type temperature sensor - Google Patents
Thermal type temperature sensorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板に対して浮い
たフローティング部に温度検出用のショットキー接合
（ショットキーバリアダイオード）を有する、熱型赤外
線検出器や温度検出器などの熱型温度センサに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal type temperature detector such as a thermal type infrared detector or a temperature detector having a Schottky junction (Schottky barrier diode) for temperature detection in a floating portion floating with respect to a substrate. It relates to a sensor.
【０００２】[0002]
【従来技術】この種の熱型温度センサの従来例として、
熱型赤外線検出器について説明する。As a conventional example of this type of thermal temperature sensor,
The thermal infrared detector will be described.
【０００３】赤外線検出器は、検出原理によって、量子
型、熱型の２つに分類される。Infrared detectors are classified into two types, a quantum type and a thermal type, depending on the detection principle.
【０００４】量子型は水銀カドミウムテルライドに代表
される狭バンドギャップを用いたもの、ＰｔＳｉ、Ｉｒ
Ｓｉに代表されるショットキーバリアダイオードを用い
たもの等があり、近年、開発が進んでいる。これら量子
型は、熱による電子の励起が無視できる程度まで素子を
冷却しなければならない。したがって、冷却手段を伴う
ため、装置は大きく高価になる。The quantum type uses a narrow bandgap represented by mercury cadmium telluride, PtSi, Ir.
There are devices using a Schottky barrier diode typified by Si, and the development thereof has been advanced in recent years. These quantum types must cool the device to such an extent that the excitation of electrons by heat is negligible. Therefore, the device is large and expensive due to the cooling means involved.
【０００５】一方、熱型赤外線検出器は、赤外線照射に
よって変化した素子の温度を検出するもので、冷却の必
要性がない。冷却が必要ないため装置は安価で小さくで
きる。しかし、一般に、熱型赤外線検出器は量子型と比
べ感度が低いという欠点を持っている。On the other hand, the thermal infrared detector detects the temperature of the element changed by the irradiation of infrared rays and does not require cooling. Since no cooling is required, the device is cheap and small. However, in general, thermal infrared detectors have the drawback of being less sensitive than quantum infrared detectors.
【０００６】熱型赤外線検出器は赤外線による素子の温
度変化を検出するものであるので、赤外線照射による感
熱部の熱的構造に起因する温度変化△Ｔと、その温度変
化ΔＴを検出する感熱部の感度とが、熱型赤外線検出器
全体の感度となる。また、検出の応答性は、感熱部の熱
的構造に起因する温度変化の応答性に依存する。Since the thermal infrared detector detects the temperature change of the element due to infrared rays, the temperature change ΔT due to the thermal structure of the heat sensitive part due to infrared irradiation and the heat sensitive part for detecting the temperature change ΔT. Is the sensitivity of the entire thermal infrared detector. Further, the responsivity of detection depends on the responsivity of temperature change due to the thermal structure of the heat-sensitive part.
【０００７】そこで、熱型赤外線検出器では、感度及び
応答性を上げるために感熱部の下に空間を作り（すなわ
ち、感熱部をフローティング部とし）、感熱部の熱容量
を小さくし、感熱部の温度が赤外線照射によって大きく
かつ高速に変化する素子構造とることが好ましい。近年
マイクロマシーニング技術の発展により、感熱部の下に
空間を作る技術が開発され、熱型赤外線検出器の高感度
化及び高速応答性化の可能性がでてきた。Therefore, in the thermal infrared detector, a space is formed under the heat sensitive portion (that is, the heat sensitive portion is used as a floating portion) in order to improve sensitivity and responsiveness, and the heat capacity of the heat sensitive portion is reduced to reduce the heat sensitive portion. It is preferable to adopt an element structure in which the temperature largely changes at high speed by infrared irradiation. With the development of micromachining technology in recent years, a technology for creating a space under a heat-sensitive part has been developed, and it has been possible to increase the sensitivity and the response speed of a thermal infrared detector.
【０００８】また、熱型赤外線検出器は、温度変化を検
出する方式によって、幾つかに分類される。温度による
自発分極の変化、すなわち焦電効果の温度依存性を利用
した焦電型、電気抵抗の温度依存性を利用したサーミス
タボロメータ、異種物質の熱起電力を利用したサーモパ
イル等がある。Thermal infrared detectors are classified into several types according to the method of detecting a temperature change. There are a pyroelectric type that utilizes the temperature dependence of the pyroelectric effect, that is, a pyroelectric type that utilizes the temperature dependence of the pyroelectric effect, a thermistor bolometer that utilizes the temperature dependence of electrical resistance, and a thermopile that utilizes the thermoelectromotive force of different substances.
【０００９】また、熱型赤外線検出器ではないとともに
感熱部をフローティング部としたものではないが、熱型
温度センサの１つとして、ショットキーバリアダイオー
ド（ショットキー接合）を温度検出部とした温度検出器
が提供されている（特開平５−４００６４号公報）。こ
の温度検出器は、ショットキーバリアダイオードに逆方
向バイアス電圧を加えた時に流れる逆方向電流が素子の
温度で大きく変化することを利用したものであり、他の
熱型温度センサと比べて温度検出部の感度が高いという
利点を持っている。Further, although it is not a thermal infrared detector and the heat sensitive part is not a floating part, as one of the thermal type temperature sensors, a temperature using a Schottky barrier diode (Schottky junction) as a temperature detecting part is used. A detector is provided (Japanese Patent Laid-Open No. 5-40064). This temperature detector utilizes the fact that the reverse current that flows when a reverse bias voltage is applied to the Schottky barrier diode changes greatly depending on the temperature of the element. It has the advantage of high sensitivity.
【００１０】例えば、ショットキーバリアダイオードを
温度検出部とした温度検出器には、ｎ型シリコンとＭｏ
Ｓｉ2とのショットキー接合の逆方向電流の温度依存性
を用いたものがある。この場合の温度検出部の感度を表
す性能指数であるＢ定数は７６５４Ｋである。また、ｎ
型シリコンとプラチナシリサイドとのショットキー接合
の場合のＢ定数は約１００００Ｋである。これらの値は
他のボロメーターと比べて高い感度を有しているが、そ
れでも量子型と比べると十分な感度とは言えない。For example, a temperature detector having a Schottky barrier diode as a temperature detecting section includes n-type silicon and Mo.
Some use the temperature dependence of the reverse current of a Schottky junction with Si 2 . In this case, the B constant, which is a figure of merit indicating the sensitivity of the temperature detector, is 7654K. Also, n
The B constant in the case of a Schottky junction between type silicon and platinum silicide is about 10000K. Although these values have higher sensitivity than other bolometers, they are still not sufficient sensitivity compared to the quantum type.
【００１１】ここで、ショットキーバリアダイオードを
温度検出部とした熱型赤外線検出器の従来例について、
図１３を参照して説明する。図１３は、ショットキーバ
リアダイオードを温度検出部とした従来の熱型赤外線検
出器を示す概略断面図である。Here, regarding a conventional example of a thermal infrared detector using a Schottky barrier diode as a temperature detecting section,
This will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a conventional thermal infrared detector using a Schottky barrier diode as a temperature detecting section.
【００１２】図１３において、１はｎ型シリコン単結晶
基板、２は基板１により支持部（橋脚）を介して支持さ
れて浮いたフローティング部（センサー部）である。フ
ローティング部２は、基板１の一部から形成されたシリ
コン単結晶層（薄膜）３と、シリコン単結晶層３上に形
成されシリコン単結晶層３との間に温度検出用のショッ
トキー接合を形成する金属膜としてのプラチナシリサイ
ド膜４と、プラチナシリサイド膜４の周囲を囲むように
シリコン単結晶層３上に形成された電気絶縁膜としての
シリコン酸化膜５と、シリコン酸化膜６を介してプラチ
ナシリサイド膜４上に形成された赤外線吸収膜７と、電
界集中を防ぎ信頼性を向上させるためのｐ-拡散領域か
らなるガードリング８と、プラチナシリサイド膜４とオ
ーミックコンタクトをとるためのｐ+拡散領域９と、シ
リコン単結晶層３とオーミックコンタクトをとるための
ｎ+拡散領域１０と、を有している。ｐ+拡散領域９には
Ａｌ配線１１がコンタクトホールを介して接続され、ｎ
+拡散領域１０にはＡｌ配線１２がコンタクトホールを
介して接続されている。また、基板１を異方性エッチン
グすることによりシリコン単結晶層３下に空隙１５が形
成され、これによりシリコン単結晶層３が基板１から、
支持部を除き分離されて浮いた状態となっている。図１
３において、１３，１４はこの異方性エッチングに対す
るエッチストッパーとなるボロン等による不純物拡散領
域である。In FIG. 13, reference numeral 1 is an n-type silicon single crystal substrate, and 2 is a floating portion (sensor portion) which is supported by the substrate 1 via a support portion (bridge pier) and floats. The floating portion 2 forms a Schottky junction for temperature detection between the silicon single crystal layer (thin film) 3 formed from a part of the substrate 1 and the silicon single crystal layer 3 formed on the silicon single crystal layer 3. Via a platinum silicide film 4 as a metal film to be formed, a silicon oxide film 5 as an electrically insulating film formed on the silicon single crystal layer 3 so as to surround the periphery of the platinum silicide film 4, and a silicon oxide film 6 An infrared absorption film 7 formed on the platinum silicide film 4, a guard ring 8 made of a p − diffusion region for preventing electric field concentration and improving reliability, and a p + for making ohmic contact with the platinum silicide film 4. It has a diffusion region 9 and an n + diffusion region 10 for making ohmic contact with the silicon single crystal layer 3. An Al wiring 11 is connected to the p + diffusion region 9 through a contact hole, and n
The Al wiring 12 is connected to the + diffusion region 10 through a contact hole. In addition, by anisotropically etching the substrate 1, voids 15 are formed under the silicon single crystal layer 3, so that the silicon single crystal layer 3 is removed from the substrate 1.
Except for the supporting part, it is separated and in a floating state. FIG.
In FIG. 3, 13 and 14 are impurity diffusion regions such as boron that serve as an etch stopper against this anisotropic etching.
【００１３】この従来の熱型赤外線検出器によれば、Ａ
ｌ配線１１及びｐ+拡散領域９を介してプラチナシリサ
イド膜４に与えられた所定電位とＡｌ配線１２及びｎ+
拡散領域１０を介してシリコン単結晶層３に与えられた
所定電位との差により、プラチナシリサイド膜４とシリ
コン単結晶層３との間のショットキー接合により形成さ
れたショットキーバリアダイオードが逆バイアスされ、
該ショットキーバリアダイオードに逆方向電流が流れ
る。そして、表面から入射した赤外線は、赤外線吸収膜
７により吸収され、入射赤外線の量に応じた量の熱に変
換される。この熱の量に応じて前記逆方向電流の大きさ
が変化するので、前記逆方向電流の大きさとして入射赤
外線の量が検出される。According to this conventional thermal infrared detector, A
The predetermined potential applied to the platinum silicide film 4 through the l wiring 11 and the p + diffusion region 9 and the Al wiring 12 and the n +
The Schottky barrier diode formed by the Schottky junction between the platinum silicide film 4 and the silicon single crystal layer 3 is reverse-biased due to the difference from the predetermined potential given to the silicon single crystal layer 3 via the diffusion region 10. Is
A reverse current flows through the Schottky barrier diode. Then, the infrared rays incident from the surface are absorbed by the infrared absorption film 7 and converted into heat in an amount according to the amount of incident infrared rays. Since the magnitude of the reverse current changes according to the amount of heat, the amount of incident infrared rays is detected as the magnitude of the reverse current.
【００１４】そして、図１３に示す従来の熱型赤外線検
出器では、センサー部であるフローティング部２が基板
１から浮いているので、フローティング部２が基板１か
ら熱的に分離され、フローティング部２の熱容量及びフ
ローティング部２から基板１への熱伝導が共に小さくな
り、感度及び応答性が上がっている。In the conventional thermal infrared detector shown in FIG. 13, the floating portion 2 which is the sensor portion floats from the substrate 1, so that the floating portion 2 is thermally separated from the substrate 1 and the floating portion 2 is separated. Both the heat capacity and the heat conduction from the floating portion 2 to the substrate 1 are reduced, and the sensitivity and responsiveness are improved.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】ショットキーバリアダ
イオードを温度検出部とした図１３に示す前記従来の熱
型赤外線検出器では、温度検出部として他のボロメータ
を用いたものに比べて感度が高いものの、量子型の熱型
赤外線検出器と比べて感度が低いという欠点を持ってお
り、また、応答性も必ずしも十分に高くないという欠点
を持っている。The conventional thermal infrared detector shown in FIG. 13 which uses a Schottky barrier diode as a temperature detector has a higher sensitivity than that using another bolometer as a temperature detector. However, it has a drawback that the sensitivity is lower than that of the quantum thermal infrared detector, and that the response is not necessarily sufficiently high.
【００１６】また、このように十分に高い感度及び応答
性を得ることができないという事情は、熱型赤外線検出
器に限らず、ショットキーバリアダイオードを温度検出
部とした他の種々の熱型温度センサにおいても同様であ
る。The reason why it is not possible to obtain sufficiently high sensitivity and responsiveness is not limited to the thermal infrared detector, and various other thermal temperature sensors using a Schottky barrier diode as the temperature detecting section. The same applies to the sensor.
【００１７】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、信頼性を損なうことなく、一層感度及び応答性の向
上を図ることができる熱型温度センサを提供することを
目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a thermal type temperature sensor capable of further improving sensitivity and responsiveness without impairing reliability.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】本件発明者が前述した図
１３に示す熱型赤外線検出器では感度及び応答性を十分
に高くすることができない原因について究明した結果、
その原因が以下の通りであることが判明した。As a result of investigation by the inventor of the present invention that the thermal infrared detector shown in FIG. 13 cannot sufficiently enhance the sensitivity and response,
The cause was found to be as follows.
【００１９】すなわち、前記図１３に示す従来の熱型赤
外線検出器では、電界集中を防ぐためのガードリング
８、ショットキーバリアダイオードの両側であるプラチ
ナシリサイド膜４及びシリコン単結晶層３に対してそれ
ぞれ電気的接続を行うための拡散領域９，１０及びコン
タクトホールが必要であるため、フローティング部２の
面積を小さくすることが不可能であった。したがって、
フローティング部２の熱容量を小さくし、受光部の温度
変化△Ｔを大きくすることができないとともにその温度
変化の応答性を高くすることができず、感度及び応答性
を高くすることができなかった。一方、フローティング
部２の熱容量を小さくするために、ショットキーバリア
ダイオードの面積を小さくすると、逆方向電流が小さく
なり過ぎ、温度検出（ひいては、赤外線検出）ができな
かった。That is, in the conventional thermal infrared detector shown in FIG. 13, the guard ring 8 for preventing electric field concentration, the platinum silicide film 4 and the silicon single crystal layer 3 on both sides of the Schottky barrier diode are provided. It is impossible to reduce the area of the floating portion 2 because the diffusion regions 9 and 10 and the contact holes for making electrical connection are required. Therefore,
It was not possible to reduce the heat capacity of the floating portion 2 and increase the temperature change ΔT of the light receiving portion, and it was not possible to increase the responsiveness to the temperature change, so that the sensitivity and responsiveness could not be increased. On the other hand, if the area of the Schottky barrier diode is reduced in order to reduce the heat capacity of the floating portion 2, the reverse current becomes too small, and temperature detection (and infrared detection) cannot be performed.
【００２０】また、図１３に示す従来の熱型赤外線検出
器では、拡散領域からなるガードリング８を有している
ため、ガードリング８の拡散領域の深さと空乏層の延び
との和よりも、シリコン単結晶層３の厚みを厚く必要で
あった。したがって、フローティング部２のシリコン単
結晶層３を薄くすることができないため、フローティン
グ部２の熱容量を小さくすることができず、フローティ
ング部２の温度変化△Ｔを大きくすることができないと
ともにその温度変化の応答性を高くすることができず、
感度及び応答性を高くすることができなかった。Further, since the conventional thermal infrared detector shown in FIG. 13 has the guard ring 8 composed of the diffusion region, it is more than the sum of the depth of the diffusion region of the guard ring 8 and the extension of the depletion layer. It was necessary to increase the thickness of the silicon single crystal layer 3. Therefore, since the silicon single crystal layer 3 of the floating portion 2 cannot be thinned, the heat capacity of the floating portion 2 cannot be reduced, the temperature change ΔT of the floating portion 2 cannot be increased, and the temperature change thereof cannot be increased. The responsiveness of
It was not possible to increase the sensitivity and responsiveness.
【００２１】また、図１３に示す従来の熱型赤外線検出
器では、ショットキーバリアダイオードの一方側のプラ
チナシリサイド膜４に対する電気的な接続を行うために
熱伝導率の大きいＡｌ配線１１が用いられ、該Ａｌ配線
１１がフローティング部２の側から支持部を介して基板
１側に延びていたため、フローティング部２から基板１
への熱コンダクタンスが大きくなってしまい、Ａｌ配線
１１を介して基板１側に逃げる熱の量が多く、温度変化
△Ｔを大きくすることができないとともにその温度変化
の応答性を高くすることができず、感度及び応答性を高
くすることができなかった。Further, in the conventional thermal infrared detector shown in FIG. 13, the Al wiring 11 having a large thermal conductivity is used for electrically connecting to the platinum silicide film 4 on one side of the Schottky barrier diode. Since the Al wiring 11 extends from the floating portion 2 side to the substrate 1 side through the support portion, the floating portion 2 extends from the substrate 1 side.
Since the heat conductance to the substrate becomes large, the amount of heat escaping to the substrate 1 side through the Al wiring 11 is large, so that the temperature change ΔT cannot be increased and the responsiveness of the temperature change can be increased. Therefore, the sensitivity and responsiveness could not be increased.
【００２２】本発明は、このような原因究明に基づいて
なされたものである。The present invention has been made based on the investigation of such causes.
【００２３】本発明の第１の態様による熱型温度センサ
は、基板により支持部を介して支持されて浮いた１個も
しくは複数個のフローティング部を備え、該フローティ
ング部が、半導体層と、該半導体層上に形成され前記半
導体層との間に温度検出用のショットキー接合を形成す
る第１の金属膜と、該第１の金属膜を囲むように前記半
導体層上に形成された電気絶縁膜と、を有する熱型温度
センサにおいて、前記第１の金属膜と電気的に接触する
第２の金属膜であって、該第２の金属膜の少なくとも一
部が前記第１の金属膜の全周に渡り前記電気絶縁膜とオ
ーバーラップするように形成された第２の金属膜を備え
たものである。The thermal-type temperature sensor according to the first aspect of the present invention comprises one or a plurality of floating portions which are supported by a substrate via a supporting portion and which float, the floating portion including a semiconductor layer and the floating portion. A first metal film formed on the semiconductor layer and forming a Schottky junction for temperature detection with the semiconductor layer, and an electrical insulation formed on the semiconductor layer so as to surround the first metal film. A second metal film that is in electrical contact with the first metal film, wherein at least a part of the second metal film is the first metal film. The second metal film is formed so as to overlap the electric insulating film over the entire circumference.
【００２４】この第１の態様によれば、ショットキー接
合を形成する第１の金属膜と電気的に接触する第２の金
属膜の少なくとも一部が、第１の金属膜の全周に渡り第
１の金属膜を囲む電気絶縁膜とオーバーラップしている
ので、ショットキー接合の周縁の空乏層が延び、ショッ
トキー接合の周縁の電界集中が緩和されるようになり、
信頼性を損なうことがない。したがって、電界集中を防
ぐための拡散領域によるガードリングを設けなくてす
む。第１の金属膜に対する電気的な接続は、第２の金属
膜を介して行うことができるので、ショットキー接合を
形成する第１の金属膜に対して電気的な接続を行うため
の拡散領域を半導体層に形成する必要がなくなり、第１
の金属膜に対する電気的な接続のためのコンタクトホー
ルも必要がなくなる。このように、拡散領域によるガー
ドリングや第１の金属膜に対する電気的な接続を行うた
めの拡散領域及びコンタクトホールが必要なくなるの
で、フローティング部の面積を小さくすることができ
る。このため、フローティング部の熱容量を小さくし、
フローティング部の温度変化△Ｔを大きくすることがで
きるとともに受光部の温度変化の応答性を高くすること
ができ、ひいては感度及び応答性の向上を図ることがで
きる。According to the first aspect, at least a part of the second metal film that makes electrical contact with the first metal film forming the Schottky junction extends over the entire circumference of the first metal film. Since it overlaps with the electrical insulating film surrounding the first metal film, the depletion layer at the peripheral edge of the Schottky junction extends, and the electric field concentration at the peripheral edge of the Schottky junction is relaxed.
There is no loss of reliability. Therefore, it is not necessary to provide a guard ring with a diffusion region for preventing electric field concentration. Since the electrical connection to the first metal film can be made via the second metal film, the diffusion region for making the electrical connection to the first metal film forming the Schottky junction is formed. Need not be formed in the semiconductor layer.
The contact hole for electrical connection to the metal film is also unnecessary. As described above, since the guard ring by the diffusion region and the diffusion region and the contact hole for electrically connecting to the first metal film are not necessary, the area of the floating portion can be reduced. Therefore, the heat capacity of the floating part is reduced,
It is possible to increase the temperature change ΔT of the floating portion, increase the responsiveness of the light receiving portion to the temperature change, and improve the sensitivity and the responsiveness.
【００２５】また、前記第１の態様によれば、前述した
ように拡散領域によるガードリングを有していないた
め、ガードリングの拡散領域の深さと空乏層の延びとを
考慮に入れてフローティング部の半導体層の厚みを厚く
する必要がなく、フローティング部の半導体層の厚みを
薄くすることができる。したがって、フローティング部
の熱容量を小さくし、フローティング部の温度変化△Ｔ
を大きくすることができフローティング部の温度変化の
応答性を高くすることができ、ひいては感度及び応答性
の向上を図ることができる。Further, according to the first aspect, since the guard ring by the diffusion region is not provided as described above, the floating portion is taken into consideration in consideration of the depth of the diffusion region of the guard ring and the extension of the depletion layer. It is not necessary to increase the thickness of the semiconductor layer, and the thickness of the semiconductor layer in the floating portion can be decreased. Therefore, the heat capacity of the floating part is reduced, and the temperature change ΔT of the floating part is reduced.
Can be increased, the responsiveness of the temperature change of the floating portion can be enhanced, and the sensitivity and responsiveness can be improved.
【００２６】さらに、前記第１の態様によれば、前述し
たように拡散領域によるガードリングを有していないた
め、ガードリングを形成するためにのフォトリソ工程、
不純物拡散工程が不要となって製造工程が短縮され、そ
れによりコストが低減される。Further, according to the first aspect, since the guard ring formed of the diffusion region is not provided as described above, a photolithography process for forming the guard ring,
The impurity diffusion process is not required, and the manufacturing process is shortened, thereby reducing the cost.
【００２７】ところで、ショットキーバリアサーミスタ
の感度はバリア高に依存し、バリア高の高いショットキ
ーバリアダイオードは高い検出感度を持っている。しか
し、バリア高に起因する逆方向電流を検出する場合、従
来はバリア高の高いショットキーバリアダイオードの逆
方向電流は小さすぎ検出ができなかった。この点、第１
の態様によれば、拡散によるガードリングがないので、
フローティング部の面積を増加させずに、つまり、フロ
ーティング部の熱容量を増加させずに、ショットキー接
合の面積を大きくし、逆方向電流を大きくすることがで
きる。このため、バリア高が高く感度の高いショットキ
ー接合を形成しても、検出に十分な電流を得ることがで
きる。By the way, the sensitivity of the Schottky barrier thermistor depends on the barrier height, and the Schottky barrier diode having a high barrier height has a high detection sensitivity. However, when the reverse current due to the barrier height is detected, conventionally, the reverse current of the Schottky barrier diode having a high barrier height is too small to be detected. This point, the first
According to the aspect, since there is no guard ring due to diffusion,
The area of the Schottky junction can be increased and the reverse current can be increased without increasing the area of the floating portion, that is, without increasing the heat capacity of the floating portion. Therefore, even if a Schottky junction having a high barrier height and high sensitivity is formed, a sufficient current for detection can be obtained.
【００２８】また、フローティング部全体の面積及び厚
さを小さくできるので、フローティング部を支える支持
部の幅や厚さを小さくすることができ、支持部の熱コン
ダクタンスを下げることができる。したがって、フロー
ティング部から基板への熱の逃げが少なくなり、高感度
化が可能となる。Further, since the area and thickness of the entire floating portion can be reduced, the width and thickness of the supporting portion supporting the floating portion can be reduced, and the thermal conductance of the supporting portion can be reduced. Therefore, heat escape from the floating portion to the substrate is reduced, and high sensitivity can be achieved.
【００２９】本発明の第２の態様による熱型温度センサ
は、前記第１の態様による熱型温度センサにおいて、前
記第１の金属膜の周囲における前記電気絶縁膜の断面形
状が、前記第１の金属膜から離れるに従って厚くなるテ
ーパ形状であるものである。A thermal type temperature sensor according to a second aspect of the present invention is the thermal type temperature sensor according to the first aspect, wherein a cross-sectional shape of the electric insulating film around the first metal film is the first type. The taper shape becomes thicker as it goes away from the metal film.
【００３０】前記第１の態様において電気絶縁膜の厚み
が厚い場合には、第２の金属膜を電気絶縁膜とオーバー
ラップさせても、電界集中を緩和させる効果はさほど大
きくない。この点、前記第２の態様のように、第１の金
属膜の周囲における電気絶縁膜の断面形状をテーパ形状
とすれば、電界集中を緩和させる効果は十分に確保する
ことができ、電気絶縁膜の厚みが厚くても、信頼性を損
なうことがない。In the first aspect, when the thickness of the electric insulating film is large, the effect of alleviating the electric field concentration is not so large even if the second metal film overlaps the electric insulating film. In this respect, if the cross-sectional shape of the electrical insulating film around the first metal film is tapered as in the second aspect, the effect of alleviating the electric field concentration can be sufficiently ensured, and the electrical insulation Even if the film is thick, the reliability is not impaired.
【００３１】本発明の第３の態様による熱型温度センサ
は、前記第２の態様による熱型温度センサにおいて、前
記第１の金属膜の周囲における電気絶縁膜が選択酸化膜
のバーズビークの少なくとも一部からなるものである。
この第３の態様によれば、バーズビークを利用してテー
パ形状を得ることができるので、テーパ形状を容易に得
ることができる。A thermal type temperature sensor according to a third aspect of the present invention is the thermal type temperature sensor according to the second aspect, wherein at least one of bird's beaks in which an electrically insulating film around the first metal film is a selective oxide film. It consists of parts.
According to the third aspect, since the tapered shape can be obtained by utilizing the bird's beak, the tapered shape can be easily obtained.
【００３２】本発明の第４の態様による熱型温度センサ
は、前記第１乃至第３のいずれかの態様による熱型温度
センサにおいて、前記第２の金属膜が、前記支持部を経
て前記基板まで延在するものである。この第４の態様に
よれば、第２の金属膜が配線パターンを兼用することに
なるので、製造が容易となる。The thermal-type temperature sensor according to a fourth aspect of the present invention is the thermal-type temperature sensor according to any one of the first to third aspects, wherein the second metal film passes through the supporting portion and the substrate. It extends to. According to the fourth aspect, the second metal film also serves as the wiring pattern, which facilitates manufacturing.
【００３３】本発明の第５の態様による熱型温度センサ
は、前記第１乃至第３のいずれかの態様による熱型温度
センサにおいて、前記第２の金属膜に比べて熱伝導率の
低い第３の金属膜が、前記支持部に少なくとも形成さ
れ、前記第２の金属膜が前記第３の金属膜を経由して前
記基板上の所定箇所に電気的な接続がなされたものであ
る。この第５の態様によれば、前記第４の態様に比べ
て、フローティング部から基板への熱コンダクタンスが
小さくなる。したがって、フローティング部から基板へ
の配線を介した熱の逃げが小さくなり、フローティング
部の温度変化ΔＴが大きくなるとともにフローティング
部の温度変化の応答性が高くなり、ひいては感度及び応
答性の向上を図ることができる。The thermal-type temperature sensor according to the fifth aspect of the present invention is the thermal-type temperature sensor according to any one of the first to third aspects, wherein the thermal conductivity is lower than that of the second metal film. At least the third metal film is formed on the supporting portion, and the second metal film is electrically connected to a predetermined position on the substrate via the third metal film. According to the fifth aspect, the thermal conductance from the floating portion to the substrate is smaller than that in the fourth aspect. Therefore, the escape of heat from the floating part to the substrate via the wiring is reduced, the temperature change ΔT of the floating part is increased, and the responsiveness of the temperature change of the floating part is increased, and the sensitivity and the responsiveness are improved. be able to.
【００３４】本発明の第６の態様による熱型温度センサ
は、前記第１乃至第５のいずれかの態様による熱型温度
センサにおいて、前記フローティング部が、赤外線を受
光して該赤外線の受光量に応じて温度が変化するもので
ある。この第６の態様による熱型温度センサは、熱型赤
外線検出器を構成することになる。もっとも、本発明の
熱型温度センサは、熱型赤外線検出器に限定されるもの
ではない。A thermal type temperature sensor according to a sixth aspect of the present invention is the thermal type temperature sensor according to any one of the first to fifth aspects, wherein the floating section receives infrared rays and receives the infrared rays. The temperature changes depending on. The thermal type temperature sensor according to the sixth aspect constitutes a thermal type infrared detector. However, the thermal temperature sensor of the present invention is not limited to the thermal infrared detector.
【００３５】本発明の第７の態様による熱型温度センサ
は、前記第１乃至第６のいずれかの態様による熱型温度
センサにおいて、前記フローティング部が複数個１次元
又は２次元に配列され、それぞれのフローティング部の
前記ショットキー接合からの信号を順次読み出す読み出
し手段を更に備えたものである。この場合の熱型温度セ
ンサは、例えば、１次元又は２次元の熱型赤外線撮像装
置等となる。A thermal type temperature sensor according to a seventh aspect of the present invention is the thermal type temperature sensor according to any one of the first to sixth aspects, wherein a plurality of the floating portions are arranged one-dimensionally or two-dimensionally. It further comprises read-out means for sequentially reading out signals from the Schottky junction of each floating portion. The thermal temperature sensor in this case is, for example, a one-dimensional or two-dimensional thermal infrared image pickup device.
【００３６】本発明の第８の態様による熱型温度センサ
は、前記第１乃至第５のいずれかの態様による熱型温度
センサにおいて、前記フローティング部に電熱ヒータ部
を具備したものである。A thermal type temperature sensor according to an eighth aspect of the present invention is the thermal type temperature sensor according to any one of the first to fifth aspects, wherein the floating section is provided with an electrothermal heater section.
【００３７】この第８の態様によれば、フローティング
部に熱型温度センサを具備しているので、気体のフロー
センサやピラニー真空型のような低真空圧計を構成する
ことができる。According to the eighth aspect, since the thermal type temperature sensor is provided in the floating part, a low vacuum pressure gauge such as a gas flow sensor or a Pirani vacuum type can be constructed.
【００３８】本発明の第９の態様による熱型温度センサ
は、前記第８の態様による熱型温度センサにおいて、前
記電熱ヒータ部が半導体層のエッチングストッパーとし
て使用される高濃度ホウ素添加層からなるものである。A thermal type temperature sensor according to a ninth aspect of the present invention is the thermal type temperature sensor according to the eighth aspect, wherein the electrothermal heater portion comprises a high-concentration boron-added layer used as an etching stopper for a semiconductor layer. It is a thing.
【００３９】この第９の態様によれば、電熱ヒータ部と
して、エッチングストッパー用の高濃度ホウ素添加層が
兼用されているので、特別な電熱ヒータ部を形成する必
要がなくなる。もっとも、前記第８の態様では、例え
ば、電熱部としてニクロム薄膜を形成してもよい。According to the ninth aspect, since the high-concentration boron-added layer for the etching stopper is also used as the electric heater portion, it is not necessary to form a special electric heater portion. However, in the eighth aspect, for example, a nichrome thin film may be formed as the electric heating portion.
【００４０】[0040]
【発明の実施の形態】以下、本発明による熱型温度セン
サについて、図面を参照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A thermal type temperature sensor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００４１】まず、本発明の第１の実施の形態による熱
型温度センサとしての熱型赤外線検出器について、図１
乃至図３を参照して説明する。First, a thermal infrared detector as a thermal temperature sensor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS.
【００４２】図１は、本発明の第１の実施の形態による
熱型赤外線検出器の単位画素を示す概略平面図である。
図２は、本実施の形態による熱型赤外線検出器の製造方
法の工程を示す概略断面図である。図３は、本実施の形
態による熱型赤外線検出器の製造方法の、図２に引き続
く工程を示す概略断面図である。図２（ａ）〜（ｄ）及
び図３（ａ）（ｄ）は図１中のＡ−Ａ’線断面に相当
し、図３（ｂ）（ｃ）は図１中のＢ−Ｂ’線断面に相当
している。なお、図３（ｃ）（ｄ）は完成状態を示して
おり、図３（ｃ）は図１中のＢ−Ｂ’線断面図、図３
（ｄ）は図１中のＡ−Ａ’線断面図となっている。FIG. 1 is a schematic plan view showing a unit pixel of a thermal infrared detector according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the steps of the method for manufacturing the thermal infrared detector according to the present embodiment. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 2 of the method for manufacturing the thermal infrared detector according to the present embodiment. 2A to 2D and FIGS. 3A and 3D correspond to the cross section taken along the line AA ′ in FIG. 1, and FIGS. 3B and 3C are BB ′ in FIG. 1. It corresponds to the line cross section. 3 (c) and 3 (d) show a completed state, and FIG. 3 (c) is a sectional view taken along the line BB ′ in FIG.
(D) is a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1.
【００４３】本実施の形態による熱型赤外線検出器は、
図１及び図３（ｃ）（ｄ）に示すように、（１１１）面
方位のｎ型シリコン単結晶基板２１と、該基板２１によ
り支持部（橋脚）２２，２３を介して支持されて浮いた
フローティング部（センサー部）２４と、を備えてい
る。フローティング部２４は、基板２１の一部から形成
されたシリコン単結晶層（薄膜）２５と、シリコン単結
晶層２５上に形成されシリコン単結晶層２５との間に温
度検出用のショットキー接合を形成する第１の金属膜と
してのプラチナシリサイド膜２６と、プラチナシリサイ
ド膜２６の周囲を囲むようにシリコン単結晶層２５上に
形成された電気絶縁膜としてのシリコン酸化膜２７と、
を有している。また、フローティング部２４は、プラチ
ナシリサイド膜２６と電気的に接触する第２の金属膜と
してのプラチナ膜２８であって、その一部がプラチナシ
リサイド膜２６の全周に渡りシリコン酸化膜２７とオー
バーラップするように形成されたプラチナ膜２８と、プ
ラチナ膜２８及びシリコン酸化膜２９を介してプラチナ
シリサイド膜２６上に形成された赤外線吸収膜３０と、
を備えている。プラチナ膜２８は、プラチナシリサイド
膜２６上及びプラチナシリサイド膜２６の周囲における
シリコン酸化膜２７上のみならず、その一部は、図１に
示すように、配線として、支持部２２を経て基板２１ま
で延在し、基板２１の所定箇所に電気的な接続がなされ
ている。シリコン酸化膜２７の一部は、選択酸化膜２７
ａとなっている。さらに、フローティング部２４は、シ
リコン単結晶層２５とオーミックコンタクトをとるため
のｎ+拡散領域３１を有している。ｎ+拡散領域３１には
プラチナ膜３２がコンタクトホールを介して接続され、
該プラチナ膜３２は、図１に示すように、配線として、
支持部２３を経て基板２１まで延在し、基板２１の所定
箇所に電気的な接続がなされている。また、基板２１を
異方性エッチングすることによりシリコン単結晶層２５
下に空隙３３が形成され、これによりシリコン単結晶層
２５が基板１から、支持部２２，２３を除き分離されて
浮いた状態となっている。図１３において、３４，３５
はこの異方性エッチングに対するエッチストッパーとな
るボロン等による不純物拡散領域である。The thermal infrared detector according to this embodiment is
As shown in FIGS. 1 and 3C and 3D, an n-type silicon single crystal substrate 21 having a (111) plane orientation and a substrate 21 are supported by supporting portions (piers) 22 and 23 to float. And a floating portion (sensor portion) 24. The floating portion 24 forms a Schottky junction for temperature detection between the silicon single crystal layer (thin film) 25 formed from a part of the substrate 21 and the silicon single crystal layer 25 formed on the silicon single crystal layer 25. A platinum silicide film 26 as a first metal film to be formed, a silicon oxide film 27 as an electrical insulating film formed on the silicon single crystal layer 25 so as to surround the platinum silicide film 26,
have. The floating portion 24 is a platinum film 28 as a second metal film that is in electrical contact with the platinum silicide film 26, and a part of the platinum film 28 overlaps the silicon oxide film 27 over the entire circumference of the platinum silicide film 26. A platinum film 28 formed so as to wrap, an infrared absorption film 30 formed on the platinum silicide film 26 via the platinum film 28 and the silicon oxide film 29,
It has. The platinum film 28 is not only on the platinum silicide film 26 and on the silicon oxide film 27 around the platinum silicide film 26, but a part of the platinum film 28 is, as a wiring, through the supporting portion 22 to the substrate 21 as shown in FIG. It extends and is electrically connected to a predetermined portion of the substrate 21. Part of the silicon oxide film 27 is the selective oxide film 27.
It is a. Further, the floating portion 24 has an n + diffusion region 31 for making ohmic contact with the silicon single crystal layer 25. A platinum film 32 is connected to the n + diffusion region 31 through a contact hole,
The platinum film 32, as shown in FIG.
It extends to the substrate 21 via the supporting portion 23, and is electrically connected to a predetermined portion of the substrate 21. Further, the silicon single crystal layer 25 is formed by anisotropically etching the substrate 21.
A void 33 is formed below, so that the silicon single crystal layer 25 is separated from the substrate 1 except the supporting portions 22 and 23 and floats. In FIG. 13, 34, 35
Is an impurity diffusion region of boron or the like which serves as an etch stopper for this anisotropic etching.
【００４４】なお、本実施の形態では、図面には示して
いないが、１つの基板２１に対してフローティング部２
４が複数配置され、１次元又は２次元の熱型赤外線撮像
装置として構成されている。また、図面には示していな
いが、ショットキーバリアダイオードの逆方向電流によ
る信号電荷を読み出す読み出し部を含むいわゆる読み出
し回路が、基板２１上に形成されている。なお、ショッ
トキーバリアダイオードの逆方向のインピーダンスは高
いので、前記読み出し部はフローティング部２４に近接
して設けることが好ましい。なお、本発明では、必ずし
も、フローティング部２４を基板２１に対して複数配置
する必要はなく、単一のフローティング部２４のみを形
成しておいてもよい。In this embodiment, although not shown in the drawing, the floating portion 2 is provided for one substrate 21.
A plurality of 4 are arranged and configured as a one-dimensional or two-dimensional thermal infrared imaging device. Although not shown in the drawing, a so-called readout circuit including a readout unit for reading out signal charges by the reverse current of the Schottky barrier diode is formed on the substrate 21. Since the impedance of the Schottky barrier diode in the opposite direction is high, it is preferable that the reading section is provided close to the floating section 24. In the present invention, it is not always necessary to arrange a plurality of floating portions 24 on the substrate 21, and only a single floating portion 24 may be formed.
【００４５】次に、本実施の形態による熱型赤外線検出
器の製造方法の一例について、図２及び図３を用いて説
明する。Next, an example of a method of manufacturing the thermal infrared detector according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
【００４６】まず、（１１１）面方位のｎ型シリコン単
結晶基板２１上に薄いシリコン酸化膜２７を形成し、従
来から良く知られている選択酸化法により、素子分離領
域において選択酸化膜２７ａを形成する（図２
（ａ））。First, a thin silicon oxide film 27 is formed on an n-type silicon single crystal substrate 21 having a (111) plane orientation, and a selective oxide film 27a is formed in an element isolation region by a well-known selective oxidation method. Form (Fig. 2
(A)).
【００４７】次に、図２（ｂ）に示すように、基板２１
に前記ｎ+拡散領域３１を形成する。さらに、異方性エ
ッチングのためのｐ+拡散領域からなるエッチングスト
ッパー３４，３５を基板２１に形成する。また、図面に
は示されていないが、前述した読み出し回路等を基板２
１に形成する。Next, as shown in FIG. 2B, the substrate 21
Then, the n + diffusion region 31 is formed. Further, etching stoppers 34 and 35 formed of p + diffusion regions for anisotropic etching are formed on the substrate 21. Further, although not shown in the drawing, the above-mentioned readout circuit and the like are provided on the substrate 2.
1 is formed.
【００４８】その後、図２（ｃ）に示すように、ショッ
トキーバリアダイオードを形成する領域及びｎ+拡散領
域３１上の一部の領域におけるシリコン酸化膜２７をエ
ッチング除去する。After that, as shown in FIG. 2C, the silicon oxide film 27 in the region where the Schottky barrier diode is formed and in a partial region on the n + diffusion region 31 is removed by etching.
【００４９】次いで、蒸着、スパッタ、ＭＢＥ法等によ
り、プラチナをデポし熱処理を行い、シリコン表面との
間にプラチナシリサイド膜２６を形成する。その後、フ
ォトリソグラフィ法、イオンミリング等によりプラチナ
を除去してパターニングすることにより、前述したプラ
チナ膜２８，３２を形成する（図２（ｄ））。なお、本
実施の形態では、シリコン表面へのプラチナのデポ及び
その熱処理並びにプラチナのパターニングによりプラチ
ナシリサイド膜２６及びプラチナ膜２８が形成されてい
るので、プラチナシリサイド膜２６とプラチナ膜２８と
の境界は必ずしも明確ではない。もっとも、プラチナシ
リサイド膜２６を形成した後に王水にてプラチナ膜を除
去した後に、再度プラチナ膜又は他の金属膜を形成する
ことにより、金属膜２８，３２を形成してもよい。Next, platinum is deposited and heat-treated by vapor deposition, sputtering, MBE or the like to form a platinum silicide film 26 between the platinum surface and the silicon surface. After that, platinum is removed by photolithography, ion milling, or the like and patterned to form the platinum films 28 and 32 described above (FIG. 2D). In this embodiment, since the platinum silicide film 26 and the platinum film 28 are formed by depositing platinum on the silicon surface, heat treating the same, and patterning platinum, the boundary between the platinum silicide film 26 and the platinum film 28 is Not always clear. However, the metal films 28 and 32 may be formed by forming the platinum silicide film 26, removing the platinum film with aqua regia, and then forming the platinum film or another metal film again.
【００５０】次に、図３（ａ）に示すように、ＣＶＤ法
等によりシリコン酸化膜２９を形成した後、ＣＶＤ法等
によりシリコン窒化膜等からなる赤外線吸収膜３０を受
光部上に形成する。Next, as shown in FIG. 3A, after the silicon oxide film 29 is formed by the CVD method or the like, the infrared absorption film 30 made of the silicon nitride film or the like is formed on the light receiving portion by the CVD method or the like. .
【００５１】その後、フローティング部２４下に異方性
エッチングにより空隙３３を形成する際に当該異方性エ
ッチングの開始用となる溝３６を、ドライエッチング法
によりシリコン酸化膜２７，２９及び基板２１に形成す
る（図３（ｂ））。Thereafter, a groove 36 for starting the anisotropic etching when the void 33 is formed under the floating portion 24 by the anisotropic etching is formed in the silicon oxide films 27, 29 and the substrate 21 by the dry etching method. Formed (FIG. 3B).
【００５２】最後に、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、
ＴＭＡＨ等のシリコン異方性エッチング液を用いて溝３
６から異方性エッチングを行うことにより、空隙３３を
形成する。基板２１の一部からなるシリコン単結晶層２
５が基板２１から分離され、これにより、フローティン
グ部２４が基板２１から浮き、本実施の形態による熱型
赤外線検出器が完成する。Finally, as shown in FIGS. 3 (c) and 3 (d),
Groove 3 using a silicon anisotropic etching solution such as TMAH
The void 33 is formed by performing anisotropic etching from 6. Silicon single crystal layer 2 made of a part of substrate 21
5 is separated from the substrate 21, whereby the floating portion 24 floats from the substrate 21, and the thermal infrared detector according to this embodiment is completed.
【００５３】本実施の形態による熱型赤外線検出器によ
れば、プラチナ膜２８を介してプラチナシリサイド膜２
６に与えられた所定電位とプラチナ膜３２及びｎ+拡散
領域３１を介してシリコン単結晶層２５に与えられた所
定電位との差により、プラチナシリサイド膜２６とシリ
コン単結晶層２５との間のショットキー接合により形成
されたショットキーバリアダイオードが逆バイアスさ
れ、該ショットキーバリアダイオードに逆方向電流が流
れる。そして、表面から入射した赤外線は、赤外線吸収
膜３０により吸収され、入射赤外線の量に応じた量の熱
に変換される。この熱の量に応じて前記逆方向電流の大
きさが変化するので、前記逆方向電流の大きさとして入
射赤外線の量が検出される。According to the thermal infrared detector according to this embodiment, the platinum silicide film 2 is formed through the platinum film 28.
6 between the platinum silicide film 26 and the silicon single crystal layer 25 due to the difference between the predetermined potential applied to the silicon single crystal layer 25 and the predetermined potential applied to the silicon single crystal layer 25 through the platinum film 32 and the n + diffusion region 31. The Schottky barrier diode formed by the Schottky junction is reverse biased, and a reverse current flows through the Schottky barrier diode. Then, the infrared rays incident from the surface are absorbed by the infrared absorption film 30 and converted into heat in an amount according to the amount of incident infrared rays. Since the magnitude of the reverse current changes according to the amount of heat, the amount of incident infrared rays is detected as the magnitude of the reverse current.
【００５４】そして、本実施の形態では、センサー部で
あるフローティング部２４が基板２１から浮いているの
で、フローティング部２４が基板２１から熱的に分離さ
れ、フローティング部２４の熱容量及びフローティング
部２４から基板２１への熱伝導が共に小さくなり、感度
及び応答性が上がっている。In the present embodiment, since the floating portion 24, which is the sensor portion, floats from the substrate 21, the floating portion 24 is thermally separated from the substrate 21, and the heat capacity of the floating portion 24 and the floating portion 24 Both heat conduction to the substrate 21 is reduced, and sensitivity and responsiveness are improved.
【００５５】また、本実施の形態では、拡散領域による
ガードリング（図１３中のガードリング８に相当するも
の）は形成されていない。しかし、本実施の形態では、
プラチナシリサイド膜２６と電気的に接触するプラチナ
膜２８の一部が、プラチナシリサイド膜２６の全周に渡
りプラチナシリサイド膜２６を囲むシリコン酸化膜２７
とオーバーラップしているので、ショットキー接合近傍
のシリコン酸化膜２７上のプラチナ膜２８に電位がかか
り、ショットキー接合の周縁の空乏層が延び、ショット
キー接合の周縁の電界集中が緩和されるようになり、信
頼性を損なうことがない。例えば、プラチナ膜２８の下
にある酸化膜２７を簡単のため１０００オングストロー
ムとし、逆方向バイアスを５Ｖとした場合、空乏層の延
びは約１μｍであり電界集中を緩和させるのに十分な値
である。また、本実施の形態では、プラチナシリサイド
膜２６に対する電気的な接続は、プラチナ膜２８を介し
て行われており、ショットキー接合を形成するプラチナ
シリサイド膜２６に対して電気的な接続を行うための拡
散領域（図１３中の拡散領域１０に相当するもの）はシ
リコン単結晶層２５に形成されておらず、プラチナシリ
サイド膜２６に対する電気的な接続のためのコンタクト
ホールも形成されていない。このように、拡散領域によ
るガードリングやプラチナシリサイド膜２６に対する電
気的な接続を行うための拡散領域及びコンタクトホール
がないので、フローティング部２４の面積を小さくする
ことができる。このため、前述した図１３に示すような
従来の熱型赤外線検出器に比べて、フローティング部２
４の熱容量を小さくし、フローティング部２４の温度変
化△Ｔを大きくすることができるとともにフローティン
グ部２４の温度変化の応答性を高くすることができ、ひ
いては感度及び応答性の向上を図ることができる。Further, in the present embodiment, the guard ring (corresponding to the guard ring 8 in FIG. 13) by the diffusion region is not formed. However, in the present embodiment,
A part of the platinum film 28 that is in electrical contact with the platinum silicide film 26 is a silicon oxide film 27 that surrounds the platinum silicide film 26 over the entire circumference of the platinum silicide film 26.
Since the electric field is applied to the platinum film 28 on the silicon oxide film 27 in the vicinity of the Schottky junction, the depletion layer on the peripheral edge of the Schottky junction is extended and the electric field concentration on the peripheral edge of the Schottky junction is relaxed. As a result, reliability is not impaired. For example, when the oxide film 27 under the platinum film 28 is set to 1000 angstroms for simplicity and the reverse bias is set to 5 V, the extension of the depletion layer is about 1 μm, which is a sufficient value for alleviating the electric field concentration. . Further, in the present embodiment, the electrical connection to the platinum silicide film 26 is made through the platinum film 28, and the electrical connection is made to the platinum silicide film 26 forming the Schottky junction. Diffusion region (corresponding to diffusion region 10 in FIG. 13) is not formed in the silicon single crystal layer 25, and a contact hole for electrical connection to the platinum silicide film 26 is not formed. As described above, since the diffusion region and the contact hole for electrically connecting the guard ring and the platinum silicide film 26 by the diffusion region are not provided, the area of the floating portion 24 can be reduced. Therefore, as compared with the conventional thermal infrared detector as shown in FIG.
4 can be reduced, the temperature change ΔT of the floating part 24 can be increased, the responsiveness of the temperature change of the floating part 24 can be increased, and the sensitivity and the responsiveness can be improved. .
【００５６】また、本実施の形態によれば、前述したよ
うに拡散領域によるガードリングを有していないため、
ガードリングの拡散領域の深さと空乏層の延びとを考慮
に入れてフローティング部２４のシリコン単結晶層２５
の厚みを厚くする必要がなく、フローティング部２４の
シリコン単結晶層２５の厚みを薄くすることができる。
したがって、前述した図１３に示すような従来の熱型赤
外線検出器に比べて、フローティング部２４の熱容量を
小さくし、フローティング部２４の温度変化△Ｔを大き
くすることができるとともにフローティング部２４の温
度変化の応答性を高くすることができ、ひいては感度及
び応答性の向上を図ることができる。Further, according to the present embodiment, since the guard ring by the diffusion region is not provided as described above,
Taking into consideration the depth of the diffusion region of the guard ring and the extension of the depletion layer, the silicon single crystal layer 25 of the floating portion 24 is taken into consideration.
It is not necessary to increase the thickness of the silicon single crystal layer 25 of the floating portion 24, and the thickness of the silicon single crystal layer 25 of the floating portion 24 can be decreased.
Therefore, as compared with the conventional thermal infrared detector as shown in FIG. 13 described above, the heat capacity of the floating portion 24 can be reduced, the temperature change ΔT of the floating portion 24 can be increased, and the temperature of the floating portion 24 can be increased. The responsiveness of the change can be enhanced, and the sensitivity and the responsiveness can be improved.
【００５７】なお、前述した図１３に示すような従来の
熱型赤外線検出器では、拡散によってガードリング８を
形成するため、ガードリング８の拡散領域の接合深さＸ
ｊを１．０μｍ、空乏層の延びを１．０μｍとすれば、
必要なシリコン単結晶層３の膜厚は２．０μｍであり、
これに対して本実施の形態では、空乏層の延びは上述し
たように１．０μｍなので、フローティング部のシリコ
ンの膜厚を半分にでき、熱容量が下がり、感度及び応答
性が高くなるのである。In the conventional thermal infrared detector as shown in FIG. 13 described above, since the guard ring 8 is formed by diffusion, the junction depth X of the diffusion region of the guard ring 8 is formed.
If j is 1.0 μm and the extension of the depletion layer is 1.0 μm,
The required thickness of the silicon single crystal layer 3 is 2.0 μm,
On the other hand, in the present embodiment, since the extension of the depletion layer is 1.0 μm as described above, the film thickness of silicon in the floating portion can be halved, the heat capacity is lowered, and the sensitivity and responsiveness are improved.
【００５８】さらに、本実施の形態では、プラチナ膜２
８が配線パターンを兼用することになるので、製造が容
易となる。Furthermore, in this embodiment, the platinum film 2 is used.
Since 8 also serves as a wiring pattern, manufacturing becomes easy.
【００５９】さらにまた、本実施の形態では、プラチナ
シリサイド膜２６に電気的な配線を行う金属及びシリコ
ン単結晶層２５に電気的な配線を行う金属がシリサイド
形成のための金属と同一であり、この金属膜（本実施の
形態では、具体的にはプラチナ膜２８）の熱伝導率は、
Ａｌ合金等の金属膜の熱伝導率と比べ小さく、熱コンダ
クタンスが低くなる。したがって、前述した図１３に示
すようなＡｌ配線１１，１２を用いていた従来の熱型赤
外線検出器と比べて、フローティング部２４から基板２
１への熱コンダクタンスが小さくなる。したがって、フ
ローティング部２４から基板２１への配線を介した熱の
逃げが小さくなり、フローティング部２４の温度変化Δ
Ｔが大きくなるとともにフローティング部２４の温度変
化の応答性が高くなり、ひいては感度及び応答性の向上
を図ることができる。Furthermore, in the present embodiment, the metal for electrically wiring the platinum silicide film 26 and the metal for electrically wiring the silicon single crystal layer 25 are the same as the metal for forming the silicide, The thermal conductivity of this metal film (specifically, the platinum film 28 in this embodiment) is
It is smaller than the thermal conductivity of a metal film such as an Al alloy, and the thermal conductance is low. Therefore, as compared with the conventional thermal infrared detector that uses the Al wirings 11 and 12 as shown in FIG.
The thermal conductance to 1 becomes small. Therefore, heat escape from the floating portion 24 to the substrate 21 via the wiring is reduced, and the temperature change Δ of the floating portion 24 is decreased.
As T becomes larger, the responsiveness of the temperature change of the floating portion 24 becomes higher, and thus the sensitivity and the responsiveness can be improved.
【００６０】次に、本発明の第２の実施の形態による熱
型赤外線検出器について、図１、図４及び図５を参照し
て説明する。Next, a thermal infrared detector according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 4 and 5.
【００６１】図１は、本発明の第１の実施の形態による
熱型赤外線検出器の単位画素を示す概略平面図でもあ
る。図４は、本実施の形態による熱型赤外線検出器の製
造方法の工程を示す概略断面図である。図５は、本実施
の形態による熱型赤外線検出器の製造方法の、図４に引
き続く工程を示す概略断面図である。図４（ａ）〜
（ｄ）及び図５（ａ）（ｄ）は図１中のＡ−Ａ’線断面
に相当し、図５（ｂ）（ｃ）は図１中のＢ−Ｂ’線断面
に相当している。なお、図５（ｃ）（ｄ）は完成状態を
示しており、図５（ｃ）は図１中のＢ−Ｂ’線断面図、
図５（ｄ）は図１中のＡ−Ａ’線断面図となっている。
これらの図面において、前記図３及び図４と同一又は対
応する要素には同一符号を付している。FIG. 1 is also a schematic plan view showing a unit pixel of the thermal infrared detector according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the steps of the method for manufacturing the thermal infrared detector according to the present embodiment. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 4 of the method for manufacturing the thermal infrared detector according to the present embodiment. 4 (a)-
5D and FIG. 5A and FIG. 5D correspond to the cross section taken along the line AA ′ in FIG. 1, and FIGS. 5B and 5C correspond to the cross section taken along the line BB ′ in FIG. There is. 5C and 5D show a completed state, and FIG. 5C is a sectional view taken along the line BB ′ in FIG.
FIG. 5D is a sectional view taken along the line AA 'in FIG.
In these drawings, the same or corresponding elements as those in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals.
【００６２】本実施の形態による熱型赤外線検出器が前
述した第１の実施の形態による熱型赤外線検出器と異な
る所は、図１及び図５（ｃ）（ｄ）からわかるように、
選択酸化法により形成された選択酸化膜２７ａのバーズ
ビークを利用してこれをプラチナシリサイド膜２６の周
囲に配置し、プラチナシリサイド膜２６の周囲の電気絶
縁膜である酸化膜を、プラチナシリサイド膜２６から離
れるに従って厚くなるテーパ形状とした点のみである。
よって、ここでは、前記第１の実施の形態の説明と重複
する説明は省略する。The difference between the thermal infrared detector according to the present embodiment and the thermal infrared detector according to the first embodiment described above is that, as can be seen from FIGS. 1 and 5C and 5D,
By utilizing the bird's beak of the selective oxide film 27a formed by the selective oxidation method, this is arranged around the platinum silicide film 26, and the oxide film which is an electric insulating film around the platinum silicide film 26 is removed from the platinum silicide film 26. The only point is that the taper shape becomes thicker as the distance increases.
Therefore, the description overlapping with the description of the first embodiment will be omitted here.
【００６３】本実施の形態では、前記第１の実施の形態
と同様の利点が得られる。さらに、本実施の形態では、
プラチナシリサイド膜２６の周囲の酸化膜が厚くても、
信頼性を損なうことがない。すなわち、前記第１の実施
の形態のようにプラチナシリサイド膜２６の周囲の酸化
膜が断面矩形形状である場合には、当該酸化膜が厚けれ
ば、プラチナ膜２６を当該酸化膜とオーバーラップさせ
ても、電界集中を緩和させる効果はさほど大きくない。
この点、本実施の形態では、プラチナシリサイド膜２６
の周囲の酸化膜の断面形状がテーパ形状であるので、電
界集中を緩和させる効果は十分に確保することができ、
電気絶縁膜の厚みが厚くても、信頼性を損なうことがな
い。そして、本実施の形態では、選択酸化膜２７ａのバ
ーズビークを利用して前記テーパ形状を得ているので、
テーパ形状を容易に得ることができる。In this embodiment, the same advantages as the first embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment,
Even if the oxide film around the platinum silicide film 26 is thick,
There is no loss of reliability. That is, when the oxide film around the platinum silicide film 26 has a rectangular cross section as in the first embodiment, the platinum film 26 is overlapped with the oxide film if the oxide film is thick. However, the effect of alleviating the electric field concentration is not so great.
In this regard, in the present embodiment, the platinum silicide film 26
Since the cross-sectional shape of the oxide film around the is tapered, it is possible to sufficiently secure the effect of relaxing the electric field concentration,
Even if the thickness of the electric insulating film is large, the reliability is not impaired. In this embodiment, since the tapered shape is obtained by utilizing the bird's beak of the selective oxide film 27a,
A tapered shape can be easily obtained.
【００６４】次に、本実施の形態による熱型赤外線検出
器の製造方法の一例について、図４及び図５を用いて説
明する。Next, an example of a method of manufacturing the thermal infrared detector according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
【００６５】まず、（１１１）面方位のｎ型シリコン単
結晶基板２１上に薄いシリコン酸化膜２７を形成し、選
択酸化法により、素子分離領域において選択酸化膜２７
ａを形成する（図４（ａ））。First, a thin silicon oxide film 27 is formed on the n-type silicon single crystal substrate 21 having the (111) plane orientation, and the selective oxide film 27 is formed in the element isolation region by the selective oxidation method.
a is formed (FIG. 4A).
【００６６】次に、図４（ｂ）に示すように、基板２１
に前記ｎ+拡散領域３１を形成する。さらに、異方性エ
ッチングのためのｐ+拡散領域からなるエッチングスト
ッパー３４，３５を基板２１に形成する。また、図面に
は示されていないが、読み出し回路等を基板２１に形成
する。Next, as shown in FIG. 4B, the substrate 21
Then, the n + diffusion region 31 is formed. Further, etching stoppers 34 and 35 formed of p + diffusion regions for anisotropic etching are formed on the substrate 21. Although not shown in the drawing, a read circuit and the like are formed on the substrate 21.
【００６７】その後、図４（ｃ）に示すように、ショッ
トキーバリアダイオードを形成する領域及びｎ+拡散領
域３１上の一部の領域におけるシリコン酸化膜２７をエ
ッチング除去する。この際、バーズビーク２７ａの一部
もエッチング除去する。これにより、図４（ｃ）に示す
ように、バーズビーク２７ａがプラチナシリサイド膜２
６の側においてほぼシリコンの面から斜めに立ち上がる
ように斜面が形成され、プラチナシリサイド膜の周囲に
おいてテーパ形状の酸化膜が得られることになる。Thereafter, as shown in FIG. 4C, the silicon oxide film 27 in the region where the Schottky barrier diode is formed and a part of the region on the n + diffusion region 31 is removed by etching. At this time, part of the bird's beak 27a is also removed by etching. As a result, as shown in FIG. 4C, the bird's beak 27a becomes the platinum silicide film 2
A slope is formed on the side of 6 so as to rise obliquely from the surface of silicon, and a tapered oxide film is obtained around the platinum silicide film.
【００６８】次いで、蒸着、スパッタ、ＭＢＥ法等によ
り、プラチナをデポし熱処理を行い、シリコン表面との
間にプラチナシリサイド膜２６を形成する。その後、フ
ォトリソグラフィ法、イオンミリング等によりプラチナ
を除去してパターニングすることにより、プラチナ膜２
８，２９を形成する（図４（ｄ））。プラチナ膜２８の
一部は、選択酸化膜２７ａのバーズビークによるテーパ
面上にオーバーラップしている。Next, platinum is deposited and heat-treated by vapor deposition, sputtering, MBE or the like to form a platinum silicide film 26 between the platinum surface and the silicon surface. After that, the platinum film 2 is formed by removing platinum by photolithography, ion milling, etc. and patterning.
8 and 29 are formed (FIG. 4D). Part of the platinum film 28 overlaps the tapered surface of the selective oxide film 27a formed by the bird's beak.
【００６９】次に、図５（ａ）に示すように、ＣＶＤ法
等によりシリコン酸化膜２９を形成した後、ＣＶＤ法等
によりシリコン窒化膜等からなる赤外線吸収膜３０を受
光部上に形成する。Next, as shown in FIG. 5A, after the silicon oxide film 29 is formed by the CVD method or the like, the infrared absorption film 30 made of the silicon nitride film or the like is formed on the light receiving portion by the CVD method or the like. .
【００７０】その後、フローティング部２４下に異方性
エッチングにより空隙３３を形成する際に当該異方性エ
ッチングの開始用となる溝３６を、ドライエッチング法
によりシリコン酸化膜２７，２９及び基板２１に形成す
る（図５（ｂ））。Thereafter, a groove 36 for starting the anisotropic etching when the void 33 is formed under the floating portion 24 by the anisotropic etching is formed in the silicon oxide films 27 and 29 and the substrate 21 by the dry etching method. Formed (FIG. 5B).
【００７１】最後に、図５（ｃ）（ｄ）に示すように、
ＴＭＡＨ等のシリコン異方性エッチング液を用いて溝３
６から異方性エッチングを行うことにより、空隙３３を
形成する。基板２１の一部からなるシリコン単結晶層２
５が基板２１から分離され、これにより、フローティン
グ部２４が基板２１から浮き、本実施の形態による熱型
赤外線検出器が完成する。Finally, as shown in FIGS. 5 (c) and 5 (d),
Groove 3 using a silicon anisotropic etching solution such as TMAH
The void 33 is formed by performing anisotropic etching from 6. Silicon single crystal layer 2 made of a part of substrate 21
5 is separated from the substrate 21, whereby the floating portion 24 floats from the substrate 21, and the thermal infrared detector according to this embodiment is completed.
【００７２】次に本発明の第３の実施の形態による熱型
赤外線検出器について、図６乃至図９を参照して説明す
る。Next, a thermal infrared detector according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 9.
【００７３】図６は、本発明の第３の実施の形態による
熱型赤外線検出器の単位画素を示す概略平面図である。
図７は、本実施の形態による熱型赤外線検出器の製造方
法の工程を示す概略断面図である。図８は、本実施の形
態による熱型赤外線検出器の製造方法の、図７に引き続
く工程を示す概略断面図である。図９は、本実施の形態
による熱型赤外線検出器の製造方法の、図８に引き続く
工程を示す概略断面図である。図７（ａ）〜（ｄ）、図
８（ａ）〜（ｃ）及び図９（ｃ）は図６中のＣ−Ｃ’線
断面に相当し、図９（ａ）（ｂ）は図１中のＤ−Ｄ’線
断面に相当している。なお、図９（ｂ）（ｃ）は完成状
態を示しており、図９（ｂ）は図６中のＤ−Ｄ’線断面
図、図９（ｃ）は図６中のＣ−Ｃ’線断面図となってい
る。これらの図面において、図１乃至図３と同一又は対
応する要素には同一符号を付している。FIG. 6 is a schematic plan view showing a unit pixel of a thermal infrared detector according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the steps of the method for manufacturing the thermal infrared detector according to the present embodiment. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a step that follows FIG. 7 in the method of manufacturing the thermal infrared detector according to the present embodiment. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a step that follows FIG. 8 in the method of manufacturing the thermal infrared detector according to the present embodiment. 7A to 7D, 8A to 8C, and 9C correspond to the cross section taken along the line CC 'in FIG. 6, and FIGS. 9A and 9B are diagrams. This corresponds to a cross section taken along line DD 'in FIG. 9 (b) and 9 (c) show a completed state, FIG. 9 (b) is a sectional view taken along the line DD 'in FIG. 6, and FIG. 9 (c) is CC' in FIG. It is a line sectional view. In these drawings, the same or corresponding elements as those in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals.
【００７４】本実施の形態による熱型赤外線検出器が前
述した第１の実施の形態による熱型赤外線検出器と異な
る所は、主として、前記第１の実施の形態では図１及び
図３（ｄ）に示すようにプラチナ膜２８が支持部２２を
経て基板２１まで延在しているのに対し、本実施の形態
では図６及び図９（ｃ）に示すように、プラチナ膜２８
より熱伝導率の低い第３の金属膜としてのチタン膜４０
が支持部２２付近のフローティング部２４側位置から支
持部２２を経て基板２１まで延在しており、プラチナシ
リサイド膜２６と電気的に接触するプラチナ膜２８がチ
タン膜４０を経由して基板２１上の所定箇所に電気的な
接続がなされている点のみである。よって、ここでは、
前記第１の実施の形態の説明と重複する説明は省略す
る。The thermal infrared detector according to the present embodiment differs from the thermal infrared detector according to the first embodiment described above mainly in the first embodiment shown in FIGS. ), The platinum film 28 extends to the substrate 21 via the support portion 22, while in the present embodiment, as shown in FIGS. 6 and 9C, the platinum film 28
Titanium film 40 as third metal film having lower thermal conductivity
Extends from the position near the floating portion 24 near the supporting portion 22 to the substrate 21 via the supporting portion 22, and the platinum film 28 electrically contacting the platinum silicide film 26 is formed on the substrate 21 via the titanium film 40. It is the only point where electrical connection is made at a predetermined location of. So here,
The description overlapping with the description of the first embodiment will be omitted.
【００７５】本実施の形態では、前記第１の実施の形態
と同様の利点が得られる。さらに、本実施の形態では、
プラチナ膜２８より熱伝導率の低いチタン膜４０が支持
部２２上に形成され、プラチナ膜２８がチタン膜４０を
経由して基板２１上の所定箇所に電気的な接続がなされ
ているので、フローティング部２４から基板２１への熱
コンダクタンスが小さくなる。したがって、フローティ
ング部２４から基板２１への配線を介した熱の逃げが小
さくなり、フローティング部２４の温度変化ΔＴが大き
くなるとともにフローティング部２４の温度変化の応答
性が高くなり、ひいては感度及び応答性の向上を図るこ
とができる。なお、本実施の形態では、前記実施の形態
におけるプラチナ膜３２の代わりにチタン膜４１が形成
されているので、シリコン単結晶層２５に対する電気的
な接続を行う配線を介したフローティング部２４から基
板２１への配線を介した熱の逃げも小さくなり、フロー
ティング部２４の温度変化ΔＴが一層大きくなるととも
にフローティング部２４の温度変化の応答性が一層高く
なり、ひいては感度及び応答性の更なる向上を図ること
ができる。In this embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment,
A titanium film 40 having a lower thermal conductivity than that of the platinum film 28 is formed on the support portion 22, and the platinum film 28 is electrically connected to a predetermined position on the substrate 21 via the titanium film 40. The thermal conductance from the portion 24 to the substrate 21 becomes small. Therefore, the escape of heat from the floating portion 24 to the substrate 21 via the wiring becomes small, the temperature change ΔT of the floating portion 24 becomes large, and the responsiveness of the temperature change of the floating portion 24 becomes high, which in turn results in sensitivity and responsiveness. Can be improved. In this embodiment, since the titanium film 41 is formed in place of the platinum film 32 in the above-mentioned embodiment, the floating portion 24 to the substrate is electrically connected to the silicon single crystal layer 25 via the wiring. The heat escape through the wiring to the wiring 21 is also reduced, the temperature change ΔT of the floating portion 24 is further increased, and the responsiveness of the temperature change of the floating portion 24 is further enhanced, which further improves the sensitivity and the responsiveness. Can be planned.
【００７６】次に、本実施の形態による熱型赤外線検出
器の製造方法の一例について、図７乃至図９を用いて説
明する。Next, an example of a method of manufacturing the thermal infrared detector according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
【００７７】まず、（１１１）面方位のｎ型シリコン単
結晶基板２１上に薄いシリコン酸化膜２７を形成し、選
択酸化法により、素子分離領域において選択酸化膜２７
ａを形成する（図７（ａ））。First, a thin silicon oxide film 27 is formed on the n-type silicon single crystal substrate 21 having the (111) plane orientation, and the selective oxide film 27 is formed in the element isolation region by the selective oxidation method.
a is formed (FIG. 7A).
【００７８】次に、図７（ｂ）に示すように、基板２１
に前記ｎ+拡散領域３１を形成する。さらに、異方性エ
ッチングのためのｐ+拡散領域からなるエッチングスト
ッパー３４，３５を基板２１に形成する。また、図面に
は示されていないが、読み出し回路等を基板２１に形成
する。Next, as shown in FIG. 7B, the substrate 21
Then, the n + diffusion region 31 is formed. Further, etching stoppers 34 and 35 formed of p + diffusion regions for anisotropic etching are formed on the substrate 21. Although not shown in the drawing, a read circuit and the like are formed on the substrate 21.
【００７９】その後、図７（ｃ）に示すように、ショッ
トキーバリアダイオードを形成する領域におけるシリコ
ン酸化膜２７をエッチング除去する。After that, as shown in FIG. 7C, the silicon oxide film 27 in the region where the Schottky barrier diode is formed is removed by etching.
【００８０】次いで、蒸着、スパッタ、ＭＢＥ法等によ
り、プラチナをデポし熱処理を行い、シリコン表面との
間にプラチナシリサイド膜２６を形成する。その後、フ
ォトリソグラフィ法、イオンミリング等によりプラチナ
を除去してパターニングすることにより、プラチナ膜２
８を形成する（図７（ｄ））。このとき、プラチナ膜２
８は支持部２２の予定領域までは達していない。Next, platinum is deposited and heat-treated by vapor deposition, sputtering, MBE or the like to form a platinum silicide film 26 between the platinum surface and the silicon surface. After that, the platinum film 2 is formed by removing platinum by photolithography, ion milling, etc. and patterning.
8 is formed (FIG. 7D). At this time, platinum film 2
8 does not reach the planned area of the support portion 22.
【００８１】次に、図８（ａ）に示すように、ＣＶＤ法
等によりシリコン酸化膜２９を形成する。Next, as shown in FIG. 8A, a silicon oxide film 29 is formed by the CVD method or the like.
【００８２】次いで、ｎ+拡散領域３１上のシリコン酸
化膜２９をエッチング除去し、ｎ+拡散領域３１の表面
を露出させる。また、チタン膜４０をプラチナ膜２８に
コンタクトさせるためのコンタクトホールの形成領域の
シリコン酸化膜２９をエッチング除去し、プラチナ膜２
８を露出させる。なお、このコンタクトホール形成領域
は、ｎ+拡散領域３１の上方に配置されている。その
後、チタン（他の熱伝導率の低い物質でもよい。）を被
着させ、図６に示す形状にパターニングする（図８
（ｂ））。Then, the silicon oxide film 29 on the n + diffusion region 31 is removed by etching to expose the surface of the n + diffusion region 31. Further, the silicon oxide film 29 in the formation region of the contact hole for contacting the titanium film 40 with the platinum film 28 is removed by etching to remove the platinum film 2
8 is exposed. The contact hole formation region is arranged above the n + diffusion region 31. After that, titanium (other substance having a low thermal conductivity may be applied) is deposited and patterned into the shape shown in FIG. 6 (FIG. 8).
(B)).
【００８３】次に、図８（ｃ）に示すようにＣＶＤ法等
により再度シリコン酸化膜２９を形成し、さらに、ＣＶ
Ｄ法、ドライエッチ法等によりシリコン窒化膜等からな
る赤外線吸収膜３０を受光部上に形成する。Next, as shown in FIG. 8C, a silicon oxide film 29 is formed again by the CVD method or the like, and CV is further formed.
The infrared absorption film 30 made of a silicon nitride film or the like is formed on the light receiving portion by the D method, the dry etching method, or the like.
【００８４】その後、フローティング部２４下に異方性
エッチングにより空隙３３を形成する際に当該異方性エ
ッチングの開始用となる溝３６を、ドライエッチング法
によりシリコン酸化膜２７，２９及び基板２１に形成す
る（図９（ａ））。After that, a groove 36 for starting the anisotropic etching when the void 33 is formed under the floating portion 24 by the anisotropic etching is formed in the silicon oxide films 27 and 29 and the substrate 21 by the dry etching method. Formed (FIG. 9A).
【００８５】最後に、図９（ｂ）（ｃ）に示すように、
ＴＭＡＨ等のシリコン異方性エッチング液を用いて溝３
６から異方性エッチングを行うことにより、空隙３３を
形成する。基板２１の一部からなるシリコン単結晶層２
５が基板２１から分離され、これにより、フローティン
グ部２４が基板２１から浮き、本実施の形態による熱型
赤外線検出器が完成する。Finally, as shown in FIGS. 9B and 9C,
Groove 3 using a silicon anisotropic etching solution such as TMAH
The void 33 is formed by performing anisotropic etching from 6. Silicon single crystal layer 2 made of a part of substrate 21
5 is separated from the substrate 21, whereby the floating portion 24 floats from the substrate 21, and the thermal infrared detector according to this embodiment is completed.
【００８６】なお、本実施の形態では、チタン膜４０を
プラチナ膜２８とコンタクトさせるためのコンタクトホ
ールがｎ+拡散領域３１の上方に配置されているので、
フローティング部２４の面積を大きくする必要がない。
したがって、フローティング部２４（受光部）の面積の
増加に伴う熱容量の増加が生じず、感度及び応答性の低
下は生じない。In the present embodiment, the contact hole for contacting the titanium film 40 with the platinum film 28 is arranged above the n + diffusion region 31.
It is not necessary to increase the area of the floating portion 24.
Therefore, the heat capacity does not increase as the area of the floating portion 24 (light receiving portion) increases, and the sensitivity and responsiveness do not decrease.
【００８７】ここで、前述した第１乃至第３の実施の形
態による熱型赤外線撮像装置（熱型赤外線イメージセン
サ）の読み出し回路の一例について、図１０を参照して
説明する。図１０は、この読み出し回路を示す回路図で
あり、簡単のため２次元マトリクス状に配置された２×
２画素分のみ示している。Here, an example of the read circuit of the thermal infrared imaging device (thermal infrared image sensor) according to the above-described first to third embodiments will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a circuit diagram showing this readout circuit, and for the sake of simplicity, 2 × arranged in a two-dimensional matrix form.
Only two pixels are shown.
【００８８】図１０において、１００は温度を読み出す
ためのショットキーバリアダイオード（図３（ａ）、図
５（ｄ）又は図９（ｃ）中のプラチナシリサイド膜２６
とシリコン単結晶層２５との間のショットキー接合に相
当）図である。各ショットキーバリアダイオード１００
のカソード（プラチナシリサイド膜２６に相当）は、シ
ョットキーバリアダイオード１００の電極を兼用する配
線１０１（図３（ａ）又は図５（ｄ）中のプラチナ膜２
８を含む。あるいは、図９（ｃ）中のプラチナ膜２８及
びチタン膜４０を含む。）を介して接地されている。ま
た、各ショットキーバリアダイオード１００のアノード
（シリコン単結晶層２５に相当）は、図３（ａ）、図５
（ｄ）又は図９（ｃ）中の拡散層ｎ+拡散領域３１を介
して、ショットキーバリアダイオード１００の電極を兼
用する配線１０２（図３（ａ）、図５（ｄ）又は図９
（ｃ）中のプラチナ膜３２を含む。）により、フローテ
ィング部２４と同一基板上にそれぞれショットキーバリ
アダイオード１００に対応して形成された垂直スイッチ
としてのＭＯＳトランジスタ１０３のソースにそれぞれ
接続されている。In FIG. 10, reference numeral 100 is a Schottky barrier diode (FIG. 3A, FIG. 5D or FIG. 9C) for reading the temperature, which is the platinum silicide film 26.
And a silicon single crystal layer 25 is equivalent to a Schottky junction). Each Schottky barrier diode 100
The cathode (corresponding to the platinum silicide film 26) of the platinum film 2 in the wiring 101 (FIG. 3A or FIG. 5D) also serving as the electrode of the Schottky barrier diode 100.
8 inclusive. Alternatively, the platinum film 28 and the titanium film 40 in FIG. 9C are included. ) Is grounded through. In addition, the anode (corresponding to the silicon single crystal layer 25) of each Schottky barrier diode 100 is shown in FIGS.
Wiring 102 (FIG. 3 (a), FIG. 5 (d) or FIG. 9) also serving as an electrode of the Schottky barrier diode 100 via the diffusion layer n + diffusion region 31 in FIG.
The platinum film 32 in (c) is included. ), They are connected to the source of the MOS transistor 103 as a vertical switch formed corresponding to the Schottky barrier diode 100 on the same substrate as the floating portion 24.
【００８９】ＭＯＳトランジスタ１０３のゲートは、マ
トリクス配置の各行毎に垂直走査回路１０４によって走
査されるクロックライン１０５ａ，１０５ｂに共通接続
されている。なお、例えば、ＭＯＳトランジスタ１０３
のゲートとクロックライン１０５ａ，１０５ｂとは、ポ
リシリコン配線により兼用することができる。また、マ
トリクス配置の各列ごとに水平スイッチとしてのＭＯＳ
トランジスタ１０６が設けられている。ＭＯＳトランジ
スタ１０３のドレインは、マトリクス配置の各列毎にア
ルミニウム配線等により共通接続され、更にＭＯＳトラ
ンジスタ１０６のソースにそれぞれ接続されている。各
ＭＯＳトランジスタ１０６のゲートは、水平走査回路１
０７に接続されている。The gate of the MOS transistor 103 is commonly connected to the clock lines 105a and 105b scanned by the vertical scanning circuit 104 for each row of the matrix arrangement. Note that, for example, the MOS transistor 103
The gate and the clock lines 105a and 105b can be shared by polysilicon wiring. In addition, a MOS as a horizontal switch is provided for each column of the matrix arrangement.
A transistor 106 is provided. The drain of the MOS transistor 103 is commonly connected to each column of the matrix arrangement by aluminum wiring or the like, and further connected to the source of the MOS transistor 106. The gate of each MOS transistor 106 has a horizontal scanning circuit 1
It is connected to 07.
【００９０】各ＭＯＳトランジスタ１０６のドレイン
は、ＯＰアンプ（オペレーショナル・アンプリファイ
ア）１０８の反転入力端子に共通接続されている。ＯＰ
アンプ１０８の出力端子が当該読み出し回路の出力点１
０９に接続されている。ＯＰアンプ１０８の反転入力端
子と出力端子との間には、帰還抵抗１１０が接続されて
いる。ＯＰアンプ１０８の非反転入力端子は、直流電源
１１１の負極に接続されている。直流電源１１１の正極
は、接地されている。The drain of each MOS transistor 106 is commonly connected to the inverting input terminal of an OP amplifier (operational amplifier) 108. OP
The output terminal of the amplifier 108 is the output point 1 of the read circuit.
09. A feedback resistor 110 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the OP amplifier 108. The non-inverting input terminal of the OP amplifier 108 is connected to the negative electrode of the DC power supply 111. The positive electrode of the DC power supply 111 is grounded.
【００９１】次に、図１０に示す回路の動作について説
明する。各走査回路１０４，１０７からパルス電圧を発
生させ、ある期間選択されたＭＯＳトランジスタ１０
３，１０６のゲートに電圧が印加され、当該ＭＯＳトラ
ンジスタ（スイッチ）１０３，１０６のうちの選択され
たものがオンするようになっている。ＭＯＳトランジス
タ１０３，１０６をオンすることによって、所望の選択
された画素のショットキーバリアダイオード１００とＯ
Ｐアンプ１０８の反転入力端子とが電気的につながれ、
ショットキーバリアダイオード１００に流れる電流に相
当する電圧を出力点１０９から読み出すことができる。
今、出力点１０９での電圧をＶｏ、電源１１１の電圧を
Ｖｐ、帰還抵抗１１０の抵抗値をＲとする。ショットキ
ーバリアダイオード１００を流れる電流は、ＯＰアンプ
１０８に取り付けた帰還抵抗１１０に流れ込む。したが
って、帰還抵抗１１０の両端の電圧降下はＶｐ−Ｖｏに
等しいので、この出力電圧Ｖｏを測定することによりシ
ョットキーバリアダイオードＡに流れる電流Ｉｒを測定
することができる（Ｉ・Ｒ＝Ｖｐ−Ｖｏ）。したがっ
て、出力電圧Ｖｏから各ショットキーバリアダイオード
の温度すなわち入射赤外線量が検出される。このように
して、各走査回路１０４，１０７からパルス電圧で各ス
イッチ１０３，１０６を順次オンすれば赤外線イメージ
センサとして機能する。Next, the operation of the circuit shown in FIG. 10 will be described. A MOS transistor 10 selected by generating a pulse voltage from each scanning circuit 104, 107 for a certain period
A voltage is applied to the gates of the transistors 3, 106, and selected ones of the MOS transistors (switches) 103, 106 are turned on. By turning on the MOS transistors 103 and 106, the Schottky barrier diode 100 and the O of the desired selected pixel are turned on.
The inverting input terminal of the P amplifier 108 is electrically connected,
A voltage corresponding to the current flowing through the Schottky barrier diode 100 can be read from the output point 109.
Now, it is assumed that the voltage at the output point 109 is Vo, the voltage of the power supply 111 is Vp, and the resistance value of the feedback resistor 110 is R. The current flowing through the Schottky barrier diode 100 flows into the feedback resistor 110 attached to the OP amplifier 108. Therefore, since the voltage drop across the feedback resistor 110 is equal to Vp-Vo, the current Ir flowing through the Schottky barrier diode A can be measured by measuring the output voltage Vo (IR = Vp-Vo). ). Therefore, the temperature of each Schottky barrier diode, that is, the amount of incident infrared rays is detected from the output voltage Vo. In this way, if the switches 103 and 106 are sequentially turned on by the pulse voltage from the scanning circuits 104 and 107, the infrared image sensor functions.
【００９２】次に、前述した第１乃至第３の実施の形態
による熱型赤外線撮像装置（熱型赤外線イメージセン
サ）の読み出し回路の他の例について、図１１を参照し
て説明する。図１１はこの読み出し回路を示す回路図で
あり、図１１においても簡単のため２×２画素分のみ示
している。図１１において、図１０中の要素と同一又は
対応する要素には同一符号を付し、その説明は省略す
る。Next, another example of the read circuit of the thermal infrared imaging device (thermal infrared image sensor) according to the above-described first to third embodiments will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a circuit diagram showing this readout circuit, and FIG. 11 also shows only 2 × 2 pixels for simplicity. 11, elements that are the same as or correspond to the elements in FIG. 10 are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
【００９３】図１１に示す読み出し回路が図１０に示す
読み出し回路と異なる所は、図１０中のＯＰアンプ１０
８及び帰還抵抗１０９が取り除かれ、水平スイッチとし
てのＭＯＳトランジスタ１０６のドレインが共通接続さ
れて出力点１０９に直接接続され、出力点１０９と直流
電源１１１の負極との間に抵抗１１２が接続されている
点である。The read circuit shown in FIG. 11 differs from the read circuit shown in FIG. 10 in that the OP amplifier 10 shown in FIG.
8 and the feedback resistor 109 are removed, the drain of the MOS transistor 106 as a horizontal switch is commonly connected and directly connected to the output point 109, and the resistor 112 is connected between the output point 109 and the negative electrode of the DC power supply 111. That is the point.
【００９４】次に、図１１に示す回路の動作について説
明する。各走査回路１０４，１０７からのパルス電圧
で、垂直スイッチ（ＭＯＳトランジスタ）１０３，水平
スイッチ（ＭＯＳトランジスタ）１０６のうちの選択さ
れたものがオンする。それによって、走査回路１０４，
１０７によって選択された画素のショットキーバリアダ
イオード１００と出力点１０９とが電気的につながれ
る。電源１１１の電圧Ｖ１によってショットキーバリア
ダイオード１００の容量に電流が充電され、出力点１０
９での出力電圧はＶ１となる。この動作をここでは「プ
リチャージ」と呼ぶことにする。プリチャージされた電
圧は、ショットキーバリアダイオード１００に流れる電
流に対応して徐々に減少する。この電流はショットキー
バリアダイオード１００の温度に依存していることは言
うまでもない。その後、同様にして他の各ショットキー
バリアダイオード１００についてもプリチャージを行
う。その後、再度走査回路１０４，１０７によってスイ
ッチ１０３，１０６がオンした時の出力点１０９の電圧
Ｖ０を測定し、Ｖ１−Ｖ０から入射赤外線量を検出す
る。その後、再度プリチャージを行う。このようにし
て、各走査回路１０４，１０７からのパルス電圧で各ス
イッチ１０３，１０６を順次オンすれば赤外線イメージ
センサとして機能する。Next, the operation of the circuit shown in FIG. 11 will be described. A pulse voltage from each of the scanning circuits 104 and 107 turns on a selected one of the vertical switch (MOS transistor) 103 and the horizontal switch (MOS transistor) 106. Thereby, the scanning circuit 104,
The Schottky barrier diode 100 of the pixel selected by 107 and the output point 109 are electrically connected. The voltage V1 of the power supply 111 charges the capacity of the Schottky barrier diode 100 with current, and the output point 10
The output voltage at 9 is V1. This operation will be referred to as "precharge" here. The precharged voltage gradually decreases according to the current flowing through the Schottky barrier diode 100. It goes without saying that this current depends on the temperature of the Schottky barrier diode 100. After that, similarly, the other Schottky barrier diodes 100 are also precharged. After that, the voltage V0 at the output point 109 when the switches 103 and 106 are turned on is measured again by the scanning circuits 104 and 107, and the incident infrared ray amount is detected from V1-V0. After that, precharge is performed again. In this way, if the switches 103 and 106 are sequentially turned on by the pulse voltage from the scanning circuits 104 and 107, they function as an infrared image sensor.
【００９５】なお、本発明では、読み出し回路の構成
は、図１０又は図１１に示す構成に限定されるものでは
ない。In the present invention, the configuration of the read circuit is not limited to the configuration shown in FIG. 10 or 11.
【００９６】次に、本発明の第４の実施の形態による熱
型温度センサとしての、気体のフローセンサ、又はピラ
ニー真空計のような低真空計について、図１２を参照し
て説明する。図１２は本実施の形態によるフローセンサ
又は低真空計を示す図であり、図１２（ａ）はその概略
平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）中のＥ−Ｅ’線に
沿った概略断面図である。図１２において、図１０中の
要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その
説明は省略する。Next, a gas flow sensor as a thermal type temperature sensor according to a fourth embodiment of the present invention or a low vacuum gauge such as a Pirani vacuum gauge will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram showing a flow sensor or a low vacuum gauge according to the present embodiment, FIG. 12 (a) is a schematic plan view thereof, and FIG. 12 (b) is taken along line EE ′ in FIG. 12 (a). It is the schematic sectional drawing which followed. 12, elements that are the same as or correspond to the elements in FIG. 10 are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
【００９７】本実施の形態の動作の概略は、次の通りで
ある。フローティング部２４には、温度センシング部と
してのショットキーバリアダイオードが形成されてお
り、そのショットキー接合２００は通常逆方向に、例え
ば、３Ｖバイアスされている。また、フローティング部
２４には、比較的低抵抗（１０Ω程度）の高濃度ホウ素
（約２×１０20ｃｍ-3）を添加したエッチストッパー３
４を発熱部として使用する電熱ヒータ部６０をも設けて
おり、例えば、気体のフローセンサとして使用する場合
には、気体の流れがないときに、５０゜Ｃ程度の一定温
度になるようにしておく。このときの温度検出はショッ
トキーバリアダイオードで行う。本実施の形態による熱
型温度センサ表面に気体の流れが存在すると、熱容量の
小さいフローティング部２４が特に冷えるので、流れの
速度に応じて温度低下を引き起こす。一般に気体の流れ
の速度ｖと温度低下分ΔＴとの間には、キングの法則が
成り立ち、ΔＴはｖ1/2に比例することがわかってい
る。温度低下分ΔＴを逆方向にバイアスしたショットキ
ーバリアダイオードで検出して、気体の流れの速度ｖを
算出する。なお、温度変化分を検出して、フローティン
グ部２４を一定温度、例えば５０゜Ｃになるように、電
熱ヒータ部６０への電流を制御するようにしてもよい。
この場合には、電熱ヒータ部６０への電流の変化を検出
して、気体の流れの速度ｖを算出することになる。The outline of the operation of this embodiment is as follows. A Schottky barrier diode as a temperature sensing unit is formed in the floating portion 24, and the Schottky junction 200 thereof is normally biased in the reverse direction, for example, 3V. Further, the floating portion 24 has an etch stopper 3 to which high concentration boron (about 2 × 10 20 cm −3 ) having a relatively low resistance (about 10 Ω) is added.
4 is also provided with an electrothermal heater unit 60 used as a heat generating unit. For example, when used as a gas flow sensor, a constant temperature of about 50 ° C. is set when there is no gas flow. deep. The temperature detection at this time is performed by a Schottky barrier diode. When a gas flow exists on the surface of the thermal type temperature sensor according to the present embodiment, the floating portion 24 having a small heat capacity is cooled particularly, so that the temperature is lowered according to the flow speed. It is generally known that King's law is established between the velocity v of gas flow and the temperature decrease ΔT, and ΔT is proportional to v 1/2 . The temperature decrease ΔT is detected by the Schottky barrier diode biased in the reverse direction, and the gas flow velocity v is calculated. It should be noted that the temperature change amount may be detected and the electric current to the electric heater part 60 may be controlled so that the floating part 24 has a constant temperature, for example, 50 ° C.
In this case, the change in the current to the electrothermal heater unit 60 is detected and the velocity v of the gas flow is calculated.
【００９８】また、本実施の形態による熱型温度センサ
を真空センサとして使用する場合も、ほぼ同様で、５０
゜Ｃ程度の一定温度にフローティング部２４を電熱ヒー
タ部６０で熱しておくと、高真空度ではフローティング
部２４からの熱放散が少ないので、電熱ヒータ部６０へ
の供給電力が少なくてすむ。逆に低真空度となると、熱
放散が大きくなるので、一定温度に保つには大きな供給
電力を必要とする。このように、一定温度に保つように
するモードの検出方法においては、温度はショットキー
バリアダイオードで高感度に検出し、外部の制御回路を
用いて、電熱ヒータ部６０に電力を供給するようにし、
そのときの供給電力の例えば電流を検出して真空度に換
算するようにすればよい。勿論、一定電流モードで動作
させることもできる。Also, when the thermal type temperature sensor according to the present embodiment is used as a vacuum sensor, it is almost the same.
When the floating portion 24 is heated to a constant temperature of about ° C by the electric heater portion 60, heat is not radiated from the floating portion 24 at a high degree of vacuum, so that the electric power supplied to the electric heater portion 60 can be small. On the other hand, when the degree of vacuum is low, heat dissipation becomes large, and thus a large amount of power supply is required to maintain a constant temperature. As described above, in the method of detecting the mode in which the temperature is kept constant, the temperature is detected with high sensitivity by the Schottky barrier diode, and the electric power is supplied to the electric heater section 60 by using the external control circuit. ,
For example, the current of the supplied power at that time may be detected and converted into the degree of vacuum. Of course, it is also possible to operate in the constant current mode.
【００９９】このように、５０゜Ｃ程度の比較的低い温
度においても、本実施の形態による熱型温度センサは、
低い抵抗値を示し、外部周辺回路の設計を容易にし、大
きなＳ／Ｎを得ることができる。As described above, even at a relatively low temperature of about 50 ° C., the thermal type temperature sensor according to the present embodiment is
It exhibits a low resistance value, facilitates the design of external peripheral circuits, and can obtain a large S / N.
【０１００】このようなフローティング部２４に電熱ヒ
ータ部６０を有する本実施の形態による熱型温度センサ
は、例えば、次のようにして作成することができる。The thermal type temperature sensor according to this embodiment having the electrothermal heater section 60 in the floating section 24 can be manufactured, for example, as follows.
【０１０１】まず、前述と同様に、ｎ型の（１００）面
方位のＳｉ基板２１の表面及び裏面に熱酸化ＳｉＯ2膜
５１（表面のＳｉＯ2膜は図示せず）を０．５μｍ厚に
形成し、その後、表面には基板２１の一部からなる矩形
（１００μｍ×５０μｍ）のフローティング部２４に単
結晶シリコン層２５を残すための高濃度ホウ素（約２×
１０20ｃｍ-3）を添加したエッチストッパー３４を不純
物熱拡散により２μｍ程度の深さに形成する。この高濃
度ホウ素添加エッチストッパー３４は、後にオーム性コ
ンタクト用窓６１，６２を通した電極６３，６４の形成
により電熱ヒータ部６０として兼用する。その後、裏面
のＳｉＯ2膜５１はそのまま残し、表面のＳｉＯ2膜は除
去して、Ｓｉと熱膨張係数を調整し、熱ひずみを少なく
したシリコンオキシナイトライド薄膜５０を１μｍ厚程
度にＣＶＤ形成する。その後、前述と同様に、プラチナ
シリサイド膜２６をショットキー金属としたショットキ
ー接合を２００形成し、フローティング部２４のｎ型の
単結晶シリコン層２５からのオーム性コンタクトのため
のｎ+拡散領域３１を形成して、プラチナ電極２８，３
２を形成する。次に、基板２１の表面の窓から前述の異
方性エッチャント又は等方性エッチャントで溝３６を形
成するとともに、裏面からは異方性エッチングにより空
洞部３３を形成する。勿論、表面の保護膜などの形成工
程を途中で追加してもよいし、フローセンサとするとき
には、その後のワイヤボンディングなどは気体の流れを
妨げないように配慮する。First, similarly to the above, a thermally oxidized SiO 2 film 51 (the surface SiO 2 film is not shown) having a thickness of 0.5 μm is formed on the front and back surfaces of the n-type (100) plane-oriented Si substrate 21. After that, a high concentration boron (about 2 ×) for leaving the single crystal silicon layer 25 in the rectangular (100 μm × 50 μm) floating portion 24 formed on the surface of the substrate 21 is formed.
An etch stopper 34 added with 10 20 cm -3 ) is formed to a depth of about 2 μm by thermal diffusion of impurities. The high-concentration boron-added etch stopper 34 also serves as the electrothermal heater portion 60 by forming electrodes 63 and 64 through the ohmic contact windows 61 and 62 later. After that, the SiO 2 film 51 on the back surface is left as it is, the SiO 2 film on the front surface is removed, and a silicon oxynitride thin film 50 with reduced thermal strain by adjusting the thermal expansion coefficient with Si is formed to a thickness of about 1 μm by CVD. . Thereafter, similarly to the above, a Schottky junction 200 using the platinum silicide film 26 as the Schottky metal is formed, and the n + diffusion region 31 for the ohmic contact from the n-type single crystal silicon layer 25 of the floating portion 24 is formed. To form platinum electrodes 28,3
Form 2 Next, the groove 36 is formed from the window on the front surface of the substrate 21 by the above-mentioned anisotropic etchant or isotropic etchant, and the cavity 33 is formed from the back surface by anisotropic etching. Of course, a step of forming a protective film on the surface may be added in the middle of the process, and when the flow sensor is used, care should be taken so that the subsequent wire bonding does not hinder the gas flow.
【０１０２】本実施の形態による熱型温度センサも、フ
ローティング部２４は、半導体層としての単結晶シリコ
ン層２５と、単結晶シリコン層２５に形成され単結晶シ
リコン層２５との間に温度検出用のショットキー接合を
形成する第１の金属膜としてのプラチナシリサイド膜２
６と、プラチナシリサイド膜２６を囲むように単結晶シ
リコン層２５上に形成された電気絶縁膜としてのシリコ
ンオキシナイトライド薄膜５０を有している。そして、
第１の金属膜としてのプラチナシリサイド膜２６と電気
的に接触するプラチナ膜２８は、その一部がプラチナシ
リサイド膜２６の全周に渡りシリコンオキシナイトライ
ド薄膜５０とオーバーラップするように形成されてい
る。したがって、本実施の形態によっても、前述した第
１の実施の形態と同様の利点が得られる。Also in the thermal type temperature sensor according to the present embodiment, the floating portion 24 is for detecting the temperature between the single crystal silicon layer 25 as the semiconductor layer and the single crystal silicon layer 25 formed in the single crystal silicon layer 25. Platinum silicide film 2 as first metal film forming Schottky junction of
6 and a silicon oxynitride thin film 50 as an electric insulating film formed on the single crystal silicon layer 25 so as to surround the platinum silicide film 26. And
The platinum film 28 that is in electrical contact with the platinum silicide film 26 as the first metal film is formed so that a part thereof overlaps the silicon oxynitride thin film 50 over the entire circumference of the platinum silicide film 26. There is. Therefore, according to this embodiment, the same advantages as those of the above-described first embodiment can be obtained.
【０１０３】なお、本実施の形態では、電熱ヒータ部６
０として高濃度ホウ素添加エッチストッパー３４のジュ
ール加熱による発熱を利用していたが、例えば、フロー
ティング部２４のｎ型の単結晶シリコン層２５とｐ型で
ある高濃度ホウ素添加エッチストッパー３４との間のｐ
ｎ接合ダイオードを利用し、この順方向バイアスによる
ジュール発熱を利用してもよい。更には、ここでは図示
しないが、この単結晶シリコン層２５内にトランジスタ
やＩＣを形成し、それらのトランジスタのコレクタ損失
による発熱を利用してもよい。In this embodiment, the electrothermal heater section 6 is used.
Although the heat generated by the Joule heating of the high-concentration boron-added etch stopper 34 is used as 0, for example, between the n-type single crystal silicon layer 25 of the floating portion 24 and the p-type high-concentration boron-added etch stopper 34. P
An n-junction diode may be used and Joule heat generated by this forward bias may be used. Further, although not shown here, transistors or ICs may be formed in the single crystal silicon layer 25 and heat generated by collector loss of those transistors may be used.
【０１０４】また、電熱ヒータ部６０としてプラチナ膜
などの高融点抵抗体をシリコンオキシナイトライド薄膜
５０上にジグザグパターン状などに形成して、これを用
いてもよい。Further, a high melting point resistor such as a platinum film may be formed as a zigzag pattern on the silicon oxynitride thin film 50 and used as the electric heater portion 60.
【０１０５】また、本実施の形態では、エッチストッパ
ー３４として高濃度ホウ素添加シリコン領域を用いた
が、基板２１の表面に溝３６を形成した後、熱酸化し
て、そこにできた熱酸化ＳｉＯ2膜をエッチストッパー
として用いることもできる。Further, in this embodiment, the high-concentration boron-added silicon region is used as the etch stopper 34, but after the groove 36 is formed on the surface of the substrate 21, the groove 36 is thermally oxidized to form the thermally oxidized SiO 2 formed there. The two films can also be used as an etch stopper.
【０１０６】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。Although the respective embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
【０１０７】例えば、前記各実施の形態においては基板
として（１１１）面方位のｎ型シリコン単結晶基板２１
が用いられているが、本発明では、フローティング構造
を形成することができるとともにフローティング部にシ
ョットキー接合を形成することができれば、いかなる基
板を用いてもよい。さらに、例えば、ＳＯＩ構造をもつ
シリコン、ポリシリコン上にショットキーバリアダイオ
ードを形成してもよい。For example, in each of the above embodiments, the n-type silicon single crystal substrate 21 having the (111) plane orientation is used as the substrate.
However, in the present invention, any substrate may be used as long as it can form a floating structure and can form a Schottky junction in the floating portion. Further, for example, the Schottky barrier diode may be formed on silicon or polysilicon having an SOI structure.
【０１０８】また、前記各実施の形態では、ショットキ
ーバリアダイオードに逆方向バイアスがかけられている
が、本発明では、ショットキーバリアダイオードに順方
向バイアスをかけてもよく、ショットキーバリアダイオ
ードの順方向電流の温度依存性を用いて温度検出を行う
ようにしてもよい。なお、ショットキーバリアダイオー
ドに順方向バイアスをかける場合には、例えば、前記各
実施の形態において、基板２１や拡散領域３１の導電型
を前記導電型と反対にすればよい。Although the Schottky barrier diode is reverse-biased in each of the above embodiments, the Schottky barrier diode may be forward-biased in the present invention. The temperature may be detected using the temperature dependence of the forward current. In the case where a forward bias is applied to the Schottky barrier diode, for example, the conductivity type of the substrate 21 and the diffusion region 31 may be opposite to the conductivity type in each of the above embodiments.
【０１０９】また、前記各実施の形態による熱型赤外線
検出器の製造に際して、前記異方性エッチング液にＴＭ
ＡＨを用いたが、ヒドラジン水溶液等、基板を横方向に
エッチングできればいずれのエッチング液を用いてもよ
い。また、前記各本実施の形態では、フローティング構
造を得るために、表面側からエッチングストッパーを利
用して異方性エッチを用いていたが、犠牲層を用いたフ
ローティング構造（中空構造）を採用してもよい。ま
た、本発明では、基板を裏面側からエッチングすること
によるフローティング構造を採用してもよく、フローテ
ィング構造は限定されるものではない。In manufacturing the thermal type infrared detector according to each of the above-mentioned embodiments, the anisotropic etching liquid is used as the TM.
Although AH was used, any etching solution such as a hydrazine aqueous solution may be used as long as it can laterally etch the substrate. Further, in each of the above-described embodiments, in order to obtain the floating structure, the anisotropic etching is used from the surface side by using the etching stopper, but the floating structure (hollow structure) using the sacrificial layer is adopted. May be. Further, in the present invention, a floating structure may be adopted by etching the substrate from the back surface side, and the floating structure is not limited.
【０１１０】また、前記各実施の形態はショットキーバ
リアダイオードを形成するためにプラチナを被着させた
が、モリブデン、タングステン、ニッケル、チタン等、
ショットキーバリアダイオードが形成されるならいずれ
の物質でもよい。In each of the above-mentioned embodiments, platinum is deposited to form a Schottky barrier diode, but molybdenum, tungsten, nickel, titanium, etc. may be used.
Any material may be used as long as the Schottky barrier diode is formed.
【０１１１】また、前記第２の実施の形態では第２の金
属膜としてチタンを用いたが、本発明では、第２の金属
膜として、Ａｌ合金より熱伝導の低い金属で、電気的に
コンタクトがとれる金属であれば、いずれの金属を用い
てもよい。Further, although titanium is used as the second metal film in the second embodiment, in the present invention, the second metal film is made of a metal having a lower thermal conductivity than that of the Al alloy and is electrically contacted. Any metal may be used as long as it can remove.
【０１１２】また、本発明では、フローティング部を支
持するための支持部の形状はダイヤフラム等いずれでも
よく、任意の構造の支持部を採用することができる。Further, in the present invention, the shape of the supporting portion for supporting the floating portion may be any of diaphragms and the like, and a supporting portion having an arbitrary structure can be adopted.
【０１１３】さらに、前述した各実施の形態は熱型赤外
線検出器に本発明を適用した例であったが、本発明は、
熱型赤外線検出器に限定されず、他の種々の熱型温度セ
ンサに適用することができる。Further, although the above-mentioned respective embodiments are examples in which the present invention is applied to the thermal infrared detector, the present invention is
The present invention is not limited to the thermal infrared detector, but can be applied to various other thermal temperature sensors.
【０１１４】[0114]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信頼性を損なうことなく、一層高感度化及び高速応答性
化を図ることができ、しかも、製造工程の簡略化を図り
コストの低減を図ることができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to further improve the sensitivity and the high-speed response without deteriorating the reliability, and further, it is possible to simplify the manufacturing process and reduce the cost.
【図１】本発明の第１及び第２の実施の形態による熱型
赤外線検出器の単位画素を示す概略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing a unit pixel of a thermal infrared detector according to first and second embodiments of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施の形態による熱型赤外線検
出器の製造方法の工程を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing steps of a method for manufacturing a thermal infrared detector according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第１の実施の形態による熱型赤外線検
出器の製造方法の、図２に引き続く工程を示す概略断面
図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a step following the step in FIG. 2 of the method for manufacturing a thermal infrared detector according to the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第２の実施の形態熱型赤外線検出器の
製造方法の工程を示す概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a step in a method for manufacturing a thermal infrared detector according to a second embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第２の実施の形態熱型赤外線検出器の
製造方法の、図４に引き続く工程を示す概略断面図であ
る。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a step following the step in FIG. 4 of the method for manufacturing a thermal infrared detector according to the second embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第３の実施の形態による熱型赤外線検
出器の単位画素を示す概略平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view showing a unit pixel of a thermal infrared detector according to a third embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第３の実施の形態による熱型赤外線検
出器の製造方法の工程を示す概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a step in a method for manufacturing a thermal infrared detector according to the third embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第３の実施の形態熱型赤外線検出器の
製造方法の、図７に引き続く工程を示す概略断面図であ
る。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a step following that of FIG. 7 of the method for manufacturing a thermal-type infrared detector according to the third embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第３の実施の形態による熱型赤外線検
出器の製造方法の、図８に引き続く工程を示す概略断面
図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a step following that of FIG. 8 of the method for manufacturing a thermal infrared detector according to the third embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第１乃至第３の実施の形態による熱
型赤外線検出器としての熱型赤外線撮像装置の読み出し
回路の一例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a read circuit of a thermal infrared imaging device as a thermal infrared detector according to the first to third embodiments of the present invention.
【図１１】本発明の第１乃至第３の実施の形態による熱
型赤外線検出器としての熱型赤外線撮像装置の読み出し
回路の他の例を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing another example of the read circuit of the thermal infrared imaging device as the thermal infrared detector according to the first to third embodiments of the present invention.
【図１２】本発明の第４の実施の形態によるフローセン
サ又は低真空計を示す図であり、図１２（ａ）はその概
略平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）中のＥ−Ｅ’線
に沿った概略断面図である。FIG. 12 is a diagram showing a flow sensor or a low vacuum gauge according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 12 (a) is a schematic plan view thereof, and FIG. 12 (b) is a diagram in FIG. 12 (a). It is a schematic sectional drawing which followed the EE 'line.
【図１３】従来の熱型赤外線検出器を示す概略断面図で
ある。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a conventional thermal infrared detector.
２１ シリコン単結晶基板 ２２，２３ 支持部 ２４ フローティング部 ２５ シリコン単結晶層 ２６ プラチナシリサイド膜 ２７，２９ シリコン酸化膜 ２７ａ 選択酸化膜 ２８，３２ プラチナ膜 ３０ 赤外線吸収膜 ３１ ｎ+拡散領域 ３３ 空隙 ３４，３５ エッチストッパー（高濃度ホウ素添加層） ３６ 溝 ４０，４１ チタン膜 ５０ シリコンオキシナイトライド薄膜 ６０ 電熱ヒータ部 １００ ショットキーバリアダイオード １０３ ＭＯＳトランジスタ（垂直スイッチ） １０４ 垂直走査回路 １０６ ＭＯＳトランジスタ（水平スイッチ） １０７ 水平走査回路 ２００ ショットキー接合21 silicon single crystal substrate 22, 23 support portion 24 floating portion 25 silicon single crystal layer 26 platinum silicide film 27, 29 silicon oxide film 27a selective oxide film 28, 32 platinum film 30 infrared absorption film 31 n + diffusion region 33 void 34, 35 Etch Stopper (High Concentration Boron Addition Layer) 36 Groove 40, 41 Titanium Film 50 Silicon Oxynitride Thin Film 60 Electric Heater Part 100 Schottky Barrier Diode 103 MOS Transistor (Vertical Switch) 104 Vertical Scan Circuit 106 MOS Transistor (Horizontal Switch) 107 horizontal scanning circuit 200 Schottky junction
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成井 禎 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン本社内 (72)発明者 赤川 圭一 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン本社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Sada Narii 3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Stock company Nikon headquarters (72) Inventor Keiichi Akagawa 3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Shares Ceremony company Nikon headquarters
Claims (9)
いた１個もしくは複数個のフローティング部を備え、該
フローティング部が、半導体層と、該半導体層上に形成
され前記半導体層との間に温度検出用のショットキー接
合を形成する第１の金属膜と、該第１の金属膜を囲むよ
うに前記半導体層上に形成された電気絶縁膜と、を有す
る熱型温度センサにおいて、 前記第１の金属膜と電気的に接触する第２の金属膜であ
って、該第２の金属膜の少なくとも一部が前記第１の金
属膜の全周に渡り前記電気絶縁膜とオーバーラップする
ように形成された第２の金属膜を備えたことを特徴とす
る熱型温度センサ。1. A floating part, which is supported by a substrate via a supporting part and is floating, is provided between the semiconductor layer and the semiconductor layer formed on the semiconductor layer. A thermal type temperature sensor having a first metal film forming a Schottky junction for temperature detection, and an electric insulating film formed on the semiconductor layer so as to surround the first metal film, A second metal film in electrical contact with the first metal film, wherein at least a part of the second metal film overlaps with the electrical insulating film over the entire circumference of the first metal film. A thermal type temperature sensor comprising a second metal film formed as described above.
気絶縁膜の断面形状が、前記第１の金属膜から離れるに
従って厚くなるテーパ形状であることを特徴とする請求
項１記載の熱型温度センサ。2. The thermal die according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of the electric insulating film around the first metal film is a taper shape that becomes thicker as the distance from the first metal film increases. Temperature sensor.
縁膜が選択酸化膜のバーズビークの少なくとも一部から
なることを特徴とする請求項２記載の熱型温度センサ。3. The thermal temperature sensor according to claim 2, wherein the electrically insulating film around the first metal film is composed of at least a part of a bird's beak of a selective oxide film.
前記基板まで延在することを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載の熱型温度センサ。4. The second metal film extends to the substrate via the support portion.
The thermal temperature sensor according to any one of 1.
い第３の金属膜が、前記支持部に少なくとも形成され、
前記第２の金属膜が前記第３の金属膜を経由して前記基
板上の所定箇所に電気的な接続がなされたことを特徴と
する請求項１乃至３のいずれかに記載の熱型温度セン
サ。5. A third metal film having a thermal conductivity lower than that of the second metal film is formed on at least the supporting portion,
The thermal type temperature according to any one of claims 1 to 3, wherein the second metal film is electrically connected to a predetermined position on the substrate via the third metal film. Sensor.
して該赤外線の受光量に応じて温度が変化することを特
徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の熱型温度セ
ンサ。6. The thermal type temperature sensor according to claim 1, wherein the floating portion receives infrared rays and the temperature changes according to the amount of received infrared rays.
は２次元に配列され、それぞれのフローティング部の前
記ショットキー接合からの信号を順次読み出す読み出し
手段を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至６のい
ずれかに記載の熱型温度センサ。7. A plurality of the floating parts are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, further comprising a reading means for sequentially reading out signals from the Schottky junction of each floating part. The thermal temperature sensor according to any one of 6 above.
具備したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに
記載の熱型温度センサ。8. The thermal type temperature sensor according to claim 1, wherein the floating portion is provided with an electric heater portion.
グストッパーとして使用される高濃度ホウ素添加層から
なることを特徴とする請求項８記載の熱型温度センサ。9. The thermal temperature sensor according to claim 8, wherein the electrothermal heater portion is composed of a high-concentration boron-added layer used as an etching stopper for the semiconductor layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8117051A JPH09280957A (en) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | Thermal type temperature sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8117051A JPH09280957A (en) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | Thermal type temperature sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09280957A true JPH09280957A (en) | 1997-10-31 |
Family
ID=14702217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8117051A Pending JPH09280957A (en) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | Thermal type temperature sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09280957A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002296121A (en) * | 2001-04-02 | 2002-10-09 | Mitsuteru Kimura | Temperature measuring device |
| JP2010507082A (en) * | 2006-10-20 | 2010-03-04 | アナログ・デバイシズ・インコーポレーテッド | Thermal sensor with thermal insulation layer |
| JP2010507085A (en) * | 2006-10-20 | 2010-03-04 | アナログ・デバイシズ・インコーポレーテッド | Die temperature sensor |
| JP2021032483A (en) * | 2019-08-26 | 2021-03-01 | 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 | Freezing detection device |
-
1996
- 1996-04-15 JP JP8117051A patent/JPH09280957A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002296121A (en) * | 2001-04-02 | 2002-10-09 | Mitsuteru Kimura | Temperature measuring device |
| JP2010507082A (en) * | 2006-10-20 | 2010-03-04 | アナログ・デバイシズ・インコーポレーテッド | Thermal sensor with thermal insulation layer |
| JP2010507085A (en) * | 2006-10-20 | 2010-03-04 | アナログ・デバイシズ・インコーポレーテッド | Die temperature sensor |
| JP2021032483A (en) * | 2019-08-26 | 2021-03-01 | 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 | Freezing detection device |
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