[發明專利]紅外線圖像傳感器的制造方法及紅外線圖像傳感器

無效

• 申請號: 200980129199.5
• 申請日: 2009-07-24
• 公開（公告）號: CN102105768A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發明（設計）人: 牛山直樹;辻幸司
• 申請（專利權）人: 松下電工株式會社
• 主分類號: G01J1/02
• 分類號: G01J1/02;H01L27/14;H01L35/32;H01L35/34
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 姜燕;陳晨

技術領域

本發明涉及一種紅外線圖像傳感器的制造方法及一種紅外線圖像傳感器。

背景技術

日本專利特開第2006-170937號(文件1)公開了一種紅外線傳感器(紅外線圖像傳感器)，其包括硅襯底以及在該硅襯底的表面上形成的多個單元(稱之為像素)。每個像素包括被配置為檢測紅外線的熱型紅外線檢測元件，并包括被配置為讀出該紅外線檢測元件的輸出并被布置為鄰近該紅外線檢測元件的MOS晶體管。在硅襯底的分別與多個像素的紅外線檢測元件相對應的部分中設置有用于熱絕緣的多個腔(cavity)。

而且，前述紅外線檢測元件包括支撐部件、紅外線吸收部件以及兩個梁(beam)部件。支撐部件被制成矩形框形并被形成在硅襯底的表面上。紅外線吸收部件被制成矩形并被布置在支撐部件內。每個梁部件將支撐部件連接到紅外線吸收部件。

為了形成前述紅外線檢測部件，在硅襯底的表面上形成第一二氧化硅膜。然后，在該第一二氧化硅膜上形成第二二氧化硅膜。之后，在該第二二氧化硅膜上形成溫度檢測元件(如熱電堆和熱電偶)。此后，在該第二二氧化硅膜上方形成覆蓋熱電堆的第三二氧化硅膜。

通過圖案化由第一二氧化硅膜、第二二氧化硅膜、溫度檢測元件以及第三二氧化硅膜所組成的疊層，形成紅外線檢測元件。

在上述文件1中，在形成MOS晶體管的工藝中，當紅外線檢測元件的殘留應力改變時，可能產生紅外線檢測元件的扭曲。在此實例中，紅外線檢測元件的配置可能具有較差的穩定性，并具有較差的靈敏度。

此外，為了提高在上述文件1中公開的紅外線圖像傳感器的靈敏度，需要提高因吸收紅外線而導致的溫度變化。例如，提出了使每個梁部件變薄以降低其導熱性的方案。

然而，紅外線檢測元件的紅外線吸收部件和每個梁部件均是由二氧化硅膜(第一到第三二氧化硅膜)制成的。因此，梁部件很有可能會變形，從而被扭曲。

發明內容

鑒于上述缺點，本發明的目的在于提出一種紅外線圖像傳感器的制造方法及一種紅外線圖像傳感器，所述紅外線圖像傳感器能夠使得紅外線檢測元件變薄而不會被扭曲。

一種利用根據本發明的紅外線圖像傳感器的制造方法所制造的紅外線圖像傳感器包括：硅襯底；以及多個單元，被形成在所述硅襯底的表面上方。所述多個單元的每個單元包括：被配置為檢測紅外線的紅外線檢測元件，以及被配置為讀出所述紅外線檢測元件的輸出的MOS晶體管，該MOS晶體管被布置為鄰近所述紅外線檢測元件。在所述硅襯底的分別與所述多個單元的所述紅外線檢測元件相對應的部分中設置有用于熱絕緣的腔。每個所述紅外線檢測元件包括：在所述硅襯底的表面上方形成的熱絕緣層，以及在所述熱絕緣層上形成的溫度檢測元件。所述熱絕緣層包括：在所述硅襯底的表面上形成的用于熱絕緣的二氧化硅膜，以及在所述二氧化硅膜上形成的用于熱絕緣的氮化硅膜，所述二氧化硅膜具有壓應力，所述氮化硅膜具有拉應力。所述溫度檢測元件被配置為吸收紅外線并檢測因吸收紅外線而導致的溫度變化。所述MOS晶體管包括：在所述硅襯底的表面中形成的第一導電類型的阱區，在所述阱區中形成的第二導電類型的漏極區，在所述阱區中形成以遠離所述漏極區的第二導電類型的源極區，以及在形成于所述漏極區與所述源極區之間的所述阱區的一部分上形成的柵極絕緣膜。

該紅外線圖像傳感器的制造方法包括熱絕緣層形成步驟、阱區形成步驟、柵極絕緣膜形成步驟、溫度檢測元件形成步驟、漏極區與源極區形成步驟以及腔形成步驟。將熱絕緣層形成步驟限定為在所述硅襯底的表面的第一區域上方形成所述熱絕緣層的步驟。將阱區形成步驟限定為在所述熱絕緣層形成步驟之后，在所述硅襯底的表面的第二區域中形成所述阱區的步驟。將柵極絕緣膜形成步驟限定為在所述阱區形成步驟之后，通過將所述硅襯底的表面熱氧化而形成所述柵極絕緣膜的步驟。將溫度檢測元件形成步驟限定為在所述柵極絕緣膜形成步驟之后，形成所述溫度檢測元件的步驟。將漏極區與源極區形成步驟限定為在所述溫度檢測元件形成步驟之后，形成所述漏極區和所述源極區的步驟。將腔形成步驟限定為在所述漏極區與源極區形成步驟之后，形成所述腔的步驟。

根據本發明，通過在形成MOS晶體管之前在二氧化硅膜上形成氮化硅膜而完成熱絕緣層。此氮化硅膜難以被氧化。因此，能夠防止在MOS晶體管的形成(阱區、柵極絕緣膜、漏極區以及源極區的形成)期間熱絕緣層的表面被熱氧化。因此，能使熱絕緣層的膜厚度和膜結構的至少之一免于發生變化。此外，通過在具有壓應力的二氧化硅膜上形成具有拉應力的氮化硅膜來完成熱絕緣層。因此，能夠提供能使紅外線檢測元件變薄卻仍能讓它們免于扭曲的紅外線圖像傳感器。