(57)【要約】【課題】本発明は、バイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサ及びその製造方法に関する。【解決手段】基板と、上記基板から浮遊されるように形成された少なくとも一つのバイポーラトランジスタと、上記少なくとも一つのバイポーラトランジスタの上側面に形成された熱吸収層とを含み、上記少なくとも一つのバイポーラトランジスタの夫々は、上記熱吸収層を通じて吸収された熱に従い、出力値を変化させることを特徴とし、これにより、ＣＭＯＳ工程と両立しながらも、より優れた温度変化感知の特性を提供することができる。【選択図】図２
2009109473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板から浮遊されるように形成された少なくとも一つのバイポーラトランジスタと、
前記少なくとも一つのバイポーラトランジスタの上側面に形成された熱吸収層とを含み、
前記少なくとも一つのバイポーラトランジスタの夫々は、
前記熱吸収層を通じて吸収された熱により、出力値を変化させることを特徴とするバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサ。
【請求項２】
前記少なくとも一つのバイポーラトランジスタの夫々は、
ベースに定電圧の印加を受け、コレクタに定電圧の印加を受けて、前記熱吸収層を通じて吸収された熱に従い、前記コレクタに流れる電流値を変化させることを特徴とする請求項１に記載のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサ。
【請求項３】
前記少なくとも一つのバイポーラトランジスタの夫々は、
ベースに定電圧の印加を受け、コレクタに定電流の印加を受けて、前記熱吸収層を通じて吸収された熱に従い、前記コレクタに印加される電圧値を変化させることを特徴とする請求項１に記載のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサ。
【請求項４】
前記少なくとも一つのバイポーラトランジスタの夫々は、
ベースに定電流の印加を受け、コレクタに定電圧の印加を受けて、前記熱吸収層を通じて吸収された熱に従い、前記コレクタに流れる電流値を変化させることを特徴とする請求項１に記載のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサ。
【請求項５】
前記少なくとも一つのバイポーラトランジスタの夫々は、
ベースに定電流の印加を受け、コレクタに定電流の印加を受けて、前記熱吸収層を通じて吸収された熱に従い、前記コレクタに印加される電圧値を変化させることを特徴とする請求項１に記載のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサ。
【請求項６】
基板内にバイポーラトランジスタを形成する段階と、
前記バイポーラトランジスタの上側面に熱吸収層を形成する段階と、
前記バイポーラトランジスタの下側面と接触する前記基板の上側面を蝕刻し、前記バイポーラトランジスタを浮遊させる段階とを含むバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法。
【請求項７】
前記バイポーラトランジスタを形成する段階は、
前記基板内にウェルを形成する段階と、
前記ウェル内にベース領域を形成する段階と、
前記ベース領域内にベースとエミッタを離隔されるように形成する段階と、
前記ベース領域が形成されていない前記ウェル内に、コレクタを形成する段階とを含むことを特徴とする請求項６に記載のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法。
【請求項８】
前記熱吸収層を形成する段階は、
前記ベース、前記エミッタ、及び前記コレクタの夫々と連結されるメタル配線を形成する段階と、
前記メタル配線を包むように前記基板の上側面に絶縁膜を蒸着する段階と、
前記絶縁膜を蝕刻し、前記メタル配線及び前記絶縁膜により構成される前記熱吸収層を具現化する段階とを含むことを特徴とする請求項７に記載のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法。
【請求項９】
前記赤外線センサを支えるための支持台を、前記基板の上側面に形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法。
【請求項１０】
前記支持台は、
前記絶縁膜、またはポリシリコンと前記絶縁膜により構成されることを特徴とする請求項６に記載のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法。
【請求項１１】
基板とエピタキシャル層により構成されたウェーハの下側面をメンブレーン構造に蝕刻する段階と、
前記エピタキシャル層にバイポーラトランジスタを形成する段階と、
前記バイポーラトランジスタの上側面にメタル配線を形成した後、前記メタル配線を包むように絶縁膜を蒸着し、前記メタル配線と前記絶縁膜により構成される熱吸収層を形成する段階と、
前記バイポーラトランジスタ及び前記熱吸収層が形成されていない前記絶縁膜と前記エピタキシャル層を、カンチレバー構造に蝕刻する段階とを含むバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法。
【請求項１２】
前記バイポーラトランジスタを形成する段階は、
前記エピタキシャル層内にベース領域を形成する段階と、
前記ベース領域内に一定の間隔で離隔されるように第１エミッタ、ベース、及び第２エミッタを夫々形成する段階と、
前記ベース領域が形成されない前記エピタキシャル層内にコレクタを形成する段階とを含むことを特徴とする請求項１１に記載のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法。
【請求項１３】
前記熱吸収層を形成する段階は、
前記ベース、前記第１及び第２エミッタ、及び前記コレクタの夫々と連結するように前記メタル配線を形成する段階と、
前記メタル配線を包むように前記ウェーハの上側面に絶縁膜を蒸着する段階とを含むことを特徴とする請求項１２に記載のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法。
【請求項１４】
前記カンチレバー構造に蝕刻する段階は、
前記バイポーラトランジスタと前記熱吸収層が形成されていない領域を、前記カンチレバーの開口部と定める段階と、
前記カンチレバーの開口部を通じて前記絶縁膜を蝕刻した後、前記カンチレバーの厚さだけ前記エピタキシャル層を蝕刻する段階と、
前記ウェーハの下側面を通じて前記エピタキシャル層を蝕刻し、前記絶縁膜、前記エピタキシャル層、及び前記基板が貫通するようにする段階とを含むことを特徴とする請求項１２に記載のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法。
【請求項１５】
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ―Ｏｎ―Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハ内にバイポーラトランジスタを形成する段階と、
前記バイポーラトランジスタの上側面に熱吸収層を形成する段階と、
前記バイポーラトランジスタの下側面と接触する前記ＳＯＩウェーハの上側面を蝕刻し、前記バイポーラトランジスタを浮遊させる段階とを含むバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法。
【請求項１６】
前記バイポーラトランジスタを形成する段階は、
前記ＳＯＩウェーハ内にウェルを形成する段階と、
前記ウェル内にベース領域を形成する段階と、
前記ベース領域内に離隔されるようにベースとエミッタを形成する段階と、
前記ベース領域が形成されていないウェルに、コレクタを形成する段階とを含むことを特徴とする請求項１５に記載のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法。
【請求項１７】
前記熱吸収層を形成する段階は、
前記ベース、前記エミッタ、及び前記コレクタの夫々と連結するメタル配線を形成する段階と、
前記メタル配線を包むように前記ＳＯＩウェーハの上側面に絶縁膜を蒸着する段階と、
前記熱吸収層の領域を定め、前記熱吸収層の領域に形成された前記絶縁膜を蝕刻し、前記メタル配線及び前記絶縁膜により構成される前記熱吸収層を具現化する段階を含むことを特徴とする請求項１６に記載のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法。
【請求項１８】
前記赤外線センサを支えるための支持台を、前記基板の上側面に形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法。
【請求項１９】
前記支持台は、
前記絶縁膜、またはポリシリコンと前記絶縁膜により構成されることを特徴とする請求項１８に記載のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非冷却型赤外線映像装置に関するもので、特に、ＣＭＯＳ工程と両立できるようにすると共に、温度変化感知特性を増大できるようにするバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非冷却型赤外線センサは、製作費用の低さ、その軽さ、低い動作電圧、及び広い赤外線波長帯域等の長所により、研究及び開発が活発に進められており、自動車の夜間映像装置、ゲーム用照準鏡、保安カメラ、熱分析、及び火災感知等の分野にその応用が拡大されている。
【０００３】
特に、ＣＭＯＳ工程と両立できる赤外線センサは、ＲＯＩＣ（ｒｅａｄ―ｏｕｔ  ＩＣ）等の周辺回路部を赤外線センサと同じ基板上に形成できるため、単一型赤外線映像装置（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  ＩＲ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）の具現化を可能にする。
【０００４】
それにより、製作単価を大きく減らすことができ、雑音の減少や信号処理動作の速度の増大のような、向上された動作特性を提供できるようになる。
【０００５】
一方、非冷却型赤外線センサを具現化するために、ＣＭＯＳ  ＩＣが形成された基板上に、表面微細加工（ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅ）工程を用いて微細ボロメータ（ｂｏｌｏｍｅｔｅｒ）を製作する技術が、様々な形で報告されている。
【０００６】
このような微細ボロメータは、基板の熱によって生じる熱雑音を無くすために、主に基板から空中浮遊した構造を有し、熱を吸収する熱吸収層と、熱の変化を感知し自身の抵抗値を変化させる、即ち、抵抗の温度係数（ＴＣＲ、ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の大きい、熱感知素子により構成される。
【０００７】
大きなＴＣＲを有する熱感知素子としては、ＶＯｘ、多結晶質のＳｉＧｅ、非晶質シリコン、ＹＢａＣｕＯ、及び各種のメタル抵抗体等がある。しかし、ＶＯｘは、ＣＭＯＳ工程と両立することができず、ＣＭＯＳ工程以外にも多くの追加工程が必要で、これにより、ＶＯｘ蒸着のための装備及びＶＯｘ蒸着後の工程のための装備がさらに必要となり、製作単価が高くなる。また、非結晶上のＶＯｘの特性のために低周波雑音が大きいという短所もある。
【０００８】
反面、多結晶質のＳｉＧｅや非晶質シリコンの場合、ＣＭＯＳ工程と両立することはできるが、抵抗体の安定性のために高温熱処理工程がさらに必要となるため、単一型でＣＭＯＳ  ＩＣと集積することができず、これも、非晶質の特性により低周波の雑音が大きく、多数の薄膜蒸着、フォトリソグラフィー（ｐｈｏｔｏ―ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、及び蝕刻等のさらなる工程を必要とする。
【０００９】
よって、上記の問題点を解決するために、微細ボロメータの熱感知素子を、図１のようにＰＮダイオードにより具現化する技術が提案された。
【００１０】
このようなＰＮダイオードを熱感知素子として用いる非冷却型赤外線センサの温度変化感知の特性は、１-３ｍＶ／Ｋの値を表すと報告されており、この値は、シリコンサーモカップル（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）の０．５-１ｍＶ／Ｋより遥かに優れた値である。また、ＰＮダイオードセンサはシリコンＣＭＯＳ工程と両立することができ、ＣＭＯＳ工程後に最小限の追加工程で済むという長所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、ＶＯｘまたは多結晶ＳｉＧｅのような抵抗体基盤の非冷却型赤外線センサは、２０〜３０ｍＶ／Ｋ（＝１Ｖ動作電圧時、２〜３%／Ｋ）の温度変化感知の特性を有する反面、上記のようにＰＮダイオード基盤の非冷却型赤外線センサは、１-３ｍＶ／Ｋ（＝１Ｖ動作時、０．１〜０．３%／Ｋ）の温度変化感知の特性を有するという短所がある。
【００１２】
従って、ＰＮダイオード基盤の非冷却型赤外線センサのように、ＭＯＳ工程と両立することができ、より優れた温度変化感知の特性を提供することができる非冷却型赤外線センサに対する要求が続けられている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一側面によると、上記のような問題点を解決するための手段として、基板と、上記基板から浮遊されるように形成された少なくとも一つのバイポーラトランジスタと、上記少なくとも一つのバイポーラトランジスタの上側面に形成された熱吸収層とを含み、上記少なくとも一つのバイポーラトランジスタの夫々は、上記熱吸収層を通じて吸収された熱に従い、出力値を変化させることを特徴とするバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサを提案する。
【００１４】
そして、上記少なくとも一つのバイポーラトランジスタの夫々は、コレクタに定電圧の印加を受け、ベースに定電圧（定電流）の印加を受けて、上記熱吸収層の温度に従い、コレクタの電流値を変化させるか、コレクタに定電流の印加を受け、ベースに定電圧の印加を受けて、上記熱吸収層の温度に従い、コレクタの電圧値を変化させることを特徴とする。
【００１５】
本発明の一側面によると、上記のような問題点を解決するための手段として、基板内にバイポーラトランジスタを形成する段階と、上記バイポーラトランジスタの上側面に熱吸収層を形成する段階と、上記バイポーラトランジスタの下側面と接触する上記基板の上側面を蝕刻し、上記バイポーラトランジスタを浮遊させる段階とを含むバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法を提案する。
【００１６】
そして、上記バイポーラトランジスタを形成する段階は、上記基板内にウェルを形成する段階と、上記ウェル内にベース領域を形成する段階と、上記ベース領域内にベースとエミッタを離隔されるように形成する段階と、上記ベース領域が形成されていない上記ウェル内に、コレクタを形成する段階とを含むことを特徴とする。
【００１７】
そして、上記熱吸収層を形成する段階は、上記ベース、上記エミッタ、及び上記コレクタの夫々と連結するメタル配線を形成する段階と、上記メタル配線を包むように上記基板の上側面に絶縁膜を蒸着する段階と、上記絶縁膜を蝕刻し、上記メタル配線及び上記絶縁膜により構成される上記熱吸収層を具現化する段階とを含むことを特徴とする。
【００１８】
また、上記赤外線センサを支えるための支持台を、上記基板の上側面に形成する段階をさらに含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明の他の側面によると、上記のような問題点を解決するための手段として、基板とエピタキシャル層により構成されたウェーハの下側面をメンブレーン（ｍｅｍｂｒａｎｅ）構造に蝕刻する段階と、上記エピタキシャル層にバイポーラトランジスタを形成する段階と、上記バイポーラトランジスタの上側面にメタル配線を形成した後、上記メタル配線を包むように絶縁膜を蒸着し、上記メタル配線と上記絶縁膜により構成される熱吸収層を形成する段階と、上記バイポーラトランジスタ及び上記熱吸収層が形成されていない上記絶縁膜と上記エピタキシャル層を、カンチレバー（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）構造に蝕刻する段階とを含むバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法を提案する。
【００２０】
そして、上記バイポーラトランジスタを形成する段階は、上記エピタキシャル層内にベース領域を形成する段階と、上記ベース領域内に一定の間隔が離隔されるように第１エミッタ、ベース、及び第２エミッタを夫々形成する段階と、上記ベース領域が形成されていない上記エピタキシャル層内にコレクタを形成する段階とを含むことを特徴とする。
【００２１】
そして、上記熱吸収層を形成する段階は、上記ベース、上記第１及び第２エミッタ、及び上記コレクタの夫々と連結するように上記メタル配線を形成する段階と、上記メタル配線を包むように上記ウェーハの上側面に絶縁膜を蒸着する段階とを含むことを特徴とする。
【００２２】
上記カンチレバー構造に蝕刻する段階は、上記バイポーラトランジスタと上記熱吸収層が形成されていない領域を上記カンチレバーの開口部と定める段階と、上記カンチレバーの開口部を通じて上記絶縁膜を蝕刻した後、上記カンチレバーの厚さだけ上記エピタキシャル層を蝕刻する段階と、上記ウェーハの下側面を通じて上記エピタキシャル層を蝕刻し、上記絶縁膜、上記エピタキシャル層及び上記基板が貫通するようにする段階とを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明のさらに他の側面によると、上記のような問題点を解決するための手段として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ―Ｏｎ―Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハ内にバイポーラトランジスタを形成する段階と、上記バイポーラトランジスタの上側面に熱吸収層を形成する段階と、上記バイポーラトランジスタの下側面と接触する上記ＳＯＩウェーハの上側面を蝕刻し、上記バイポーラトランジスタを浮遊させる段階とを含むバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの製造方法を提案する。
【００２４】
そして、上記バイポーラトランジスタを形成する段階は、上記ＳＯＩウェーハ内にウェルを形成する段階と、上記ウェル内にベース領域を形成する段階と、上記ベース領域内に離隔されるようにベースとエミッタを形成する段階と、上記ベース領域が形成されていないウェルに、コレクタを形成する段階とを含むことを特徴とする。
【００２５】
そして、上記熱吸収層を形成する段階は、上記ベース、上記エミッタ、及び上記コレクタの夫々と連結するメタル配線を形成する段階と、上記メタル配線を包むように上記ＳＯＩウェーハの上側面に絶縁膜を蒸着する段階と、上記熱吸収層の領域を定め、上記熱吸収層の領域に形成された上記絶縁膜を蝕刻し、上記メタル配線及び上記絶縁膜により構成される上記熱吸収層を具現化する段階とを含むことを特徴とする。
【００２６】
また、上記赤外線センサを支えるための支持台を、上記基板の上側面に形成する段階をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
このように、本発明のバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサ及びその製造方法は、熱感知素子をＰＮダイオードの代わりにバイポーラトランジスタで具現化することにより、より優れた温度変化感知の特性を提供し、広い領域の動作電圧において安定的な出力信号を検出することができる上、シリコンＣＭＯＳ工程とも両立できるようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付の図面を参照して、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるような好ましい実施例を、詳細に説明する。但し、本発明の好ましい実施例に対する動作原理の詳細な説明において、関連する公知の機能または構成に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不必要に不明確にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
また、図面全体のわたって類似な機能及び作用をする部分に対しては、同じ図面符号を用いる。
【００３０】
以上で説明した本発明は、上述した実施例及び添付の図面により限定されるものではなく、本発明の技術的思想から外れない範囲内で種々の置換、変形、及び変更ができるということは、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する当業者には明白である。
【００３１】
図２は、本発明の一実施例によるバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの断面を図示した図面である。
【００３２】
図２を参照するに、非冷却型赤外線センサは大きく、シリコン基板２１０と、シリコン基板２１０から浮遊され、熱吸収層２３０を通じて吸収された熱に従い電圧または電流値を変化させるバイポーラトランジスタ（Ｂｉｐｏｌａｒ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下ＢＪＴとする）２２０と、ＢＪＴ２２０の上側面に形成され、熱を吸収する熱吸収層２３０と、ＢＪＴ２２０の位置を固定させる支持台（ｓｕｐｐｏｒｔ  ａｒｍ）２４０とにより具現化される。
【００３３】
即ち、図２の非冷却型赤外線センサは、熱感知素子を、従来のＰＮダイオードの代わりに、ＢＪＴで具現化するようにする。
【００３４】
これにより、ＢＪＴ２２０は、コレクタに定電圧の印加を受け、ベースに定電圧（定電流）の印加を受けて、熱吸収層２３０の温度に従い、コレクタの電流値を変化させるか、コレクタに定電流の印加を受け、ベースに定電圧（定電流）の印加を受けて、熱吸収層２３０の温度に従い、コレクタの電圧値を変化させる。
【００３５】
このように動作するＢＪＴ２２０は、ｎ―ｐ―ｎまたはｐ―ｎ―ｐ接合の特性を用いて熱吸収層２３０の温度変化を感知し、優れた温度変化感知の特性を提供し、広い領域の動作電圧で安定的な出力信号が検出できる上、シリコンＣＭＯＳ工程と両立する赤外線センサを製作することができるように支援する。
【００３６】
その結果、図２の非冷却型赤外線センサは、ＣＭＯＳ  ＩＣと単一型で集積可能であり、従来の非冷却型赤外線センサより高い温度変化感知の特性を提供することができるようになる。
【００３７】
次いで、図３ａ乃至図３ｄを参照して、図２の構造を有する非冷却型赤外線センサの製造方法を説明する。
【００３８】
先ず、図３ａのように、ｐ型シリコン基板２１０内の所定の領域に、ｎ型ウェル２２１を形成する。
【００３９】
そして、図３ｂのように、ｐ型ベースイオン注入及び拡散工程を通じて、ｎ型ウェル（ｗｅｌｌ）２２１内にｐ型ベース領域２２２を形成した後、ｎ＋アクティブ（ａｃｔｉｖｅ）及びｐ＋アクティブイオン注入工程を通じて、ｐ型ベース領域２２２内に一定の間隔が離隔されるようにｐ型ベース２２３及びｎ型エミッタ２２４を夫々形成し、ｐ型ベース領域２２２が形成されていないｎ型ウェル２２１に、ｎ型コレクタ２２５を形成する。即ち、ｎ＋／ｐ型ベース／ｎ型ウェル構造のＢＪＴ２２０を形成する。
【００４０】
そして、図３ｃのように、メタル配線工程を通じて、ｐ型ベース２２３、ｎ型エミッタ２２４、及びｎ型コレクタ２２５の夫々と連結するメタル配線２３１を形成し、メタル配線２３１の両側に浮遊する赤外線センサを支える支持台２４０を具現化するための、ポリシリコン２４１を形成する。次いで、ポリシリコン２４１とメタル配線２３１を包むように、基板２１０の上側面に保護用（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）絶縁膜２３２を蒸着する。
【００４１】
このとき、絶縁膜２３２としては、シリコン酸化膜、シリコン酸化物、アルミニウム等のメタル、ビスマス（ｂｉｓｍｕｔｈ）等の物質を適用することができる。
【００４２】
そして、図３ｄのように、フォトリソグラフィー工程を通じて、絶縁膜２３２の開口部を定め乾式蝕刻して、メタル配線２３１及び絶縁膜２３２により構成される熱吸収層２３０と、ポリシリコン２４１及び絶縁膜２３２により構成される支持台２４０とを夫々具現化する。
【００４３】
それから、ＢＪＴ２２０及び支持台２４０の下側面に接触される基板２１０の上側面を電気化学的に異方性湿式蝕刻して、ＢＪＴ２２０を基板２１０から浮遊させる。
【００４４】
即ち、ＢＪＴ２２０と熱吸収層２３０を含む赤外線センサ構造体を、基板２１０から浮遊させる。
【００４５】
上記の説明では、支持台２４０が、ポリシリコン２４１及び絶縁膜２３２の組み合わせにより具現化されるようにしたが、場合によっては、絶縁膜２３２のみで、支持台２４０が具現化されるようにすることができる。
【００４６】
図４は、本発明の他の実施例によるバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの断面を図示した図面である。
【００４７】
図４の非冷却型赤外線センサは、図２のように、基板３１１と、エピタキシャル層３１２と、エピタキシャル層３１２内に形成されるＢＪＴ３２０と、ＢＪＴ３２０の上側面に形成される熱吸収層３３０とにより具現化され、特に、ＢＪＴ３２０が、基板３１１から熱的に孤立されたエピタキシャル層３１２のカンチレバー（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）構造上に形成される特徴を有する。
【００４８】
即ち、図４では、ｐ型シリコン基板３１１上にｎ型エピタキシャル層３１２が形成されたウェーハ３１０を用いて、非冷却型赤外線センサを具現化する。
【００４９】
次いで、図５ａ乃至図５ｄを参照して、図４の構造を有する非冷却型赤外線センサの製造方法を説明する。
【００５０】
先ず、図５ａのように、ＫＯＨのような化学薬品を用いてシリコン基板３１１の下側面を異方性蝕刻して、メンブレーン（ｍｅｍｂｒａｎｅ）構造を形成する。
【００５１】
そして、図５ｂのように、ｐ型ベースイオン注入及び拡散工程を通じて、ｎ型エピタキシャル層３５０内にｐ型ベース領域３２１を形成した後、ｎ＋アクティブ（ａｃｔｉｖｅ）及びｐ＋アクティブイオン注入工程を通じて、ｐ型ベース領域３２１内にｎ型エミッタ３２２、ｐ型ベース３２３、及びｎ型エミッタ３２４を夫々形成し、ｐ型ベース領域３２１が形成されていないｎ型エピタキシャル層３５０内に、ｎ型エコレクタ３２５を形成する。即ち、ｎ＋／ｐ型ベース／ｎ型エピタキシャル層構造のＢＪＴ３２０を形成する。
【００５２】
そして、図５ｃのように、メタル配線工程を通じて、ｐ型ベース３２３、ｎ型エミッタ３２２、３２４、及びｎ型コレクタ３２５の夫々と連結するメタル配線３３１を形成した後、メタル配線３３１を包むように、ｎ型エピタキシャル層３１２の上側面に保護用絶縁膜３３２を蒸着する。
【００５３】
そして、図５ｄのように、上記のメンブレーン構造をカンチレバー構造に製作するためのカンチレバー開口部３４０を定めた後、該当位置に蒸着された絶縁膜３３２を蝕刻し、次いで、エピタキシャル層３１２をカンチレバーの厚さだけ蝕刻する。
【００５４】
それから、エピタキシャル層３１２の下側面を蝕刻して、カンチレバー開口部３４０を貫通させる。これにより、熱吸収層３３０とＢＪＴ３２０を含む赤外線センサは、カンチレバー構造により基板３１１から熱的に断絶される。
【００５５】
図６は、本発明のさらに他の実施例によるバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの断面を図示した図面である。
【００５６】
図６の非冷却型赤外線センサは、図２のように、基板４１０と、ＢＪＴ４２０と、熱吸収層４３０と、支持台４４０とにより構成されるが、この場合の基板４１０は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ―Ｏｎ―Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハにより具現化されるという特徴を有する。
【００５７】
次いで、図７ａ乃至図７ｄを参照して、図６の構造を有する非冷却型赤外線センサの製造方法を説明する。
【００５８】
図７ａ乃至図７ｄでは、説明の便宜のために、シリコン基板４１１と、酸化膜（ｂｕｒｉｅｄ  ｏｘｉｄｅ、ＢＯＸ）４１２と、ｐ型シリコン４１３とがこの順番で積層されたＳＯＩウェーハ４１０を一例にあげて説明する。
【００５９】
先ず、図７ａのように、通常のＣＭＯＳ工程を通じて、ＳＯＩウェーハ４１０のｐ型シリコン４１３内に、ＢＪＴのコレクタとして用いられるｎ型ウェル４２１を形成する。
【００６０】
そして、図７ｂのように、ｐ型ベースイオン注入及び拡散工程を通じて、ｎ型ウェル４２１内にｐ型ベース領域４２２を形成し、ｎ＋アクティブ及びｐ＋アクティブイオン注入工程を通じて、ｐ型ベース領域４２２内にｐ型ベース４２３及びｎ型エミッタ４２４を夫々形成し、ｐ型ベース領域４２２が形成されていないｎ型ウェル４２１に、ｎ型コレクタ４２５を形成する。即ち、ｎ＋／ｐ型ベース／ｎ型ウェル構造のＢＪＴ４２０を形成する。
【００６１】
そして、図７ｃのように、メタル配線工程を通じて、ｐ型ベース４２３、ｎ型エミッタ４２４、及びｎ型コレクタ４２５の夫々と連結するメタル配線４３１を形成し、メタル配線４３１を包むように、ＳＯＩウェーハ４１０の上側面に保護用絶縁膜４３２を蒸着する。
【００６２】
そして、図７ｄのように、フォトリソグラフィー工程を通じて、絶縁膜の開口部を定めた後、該当位置に蒸着された絶縁膜４３２を乾式蝕刻し、メタル配線４３１及び絶縁膜４３２により構成される熱吸収層４３０と、絶縁膜４３２により構成される支持台４４０とを夫々具現化する。
【００６３】
それから、ＢＪＴ４２０の下部に位置されるシリコン基板４１１を湿式蝕刻し、ＢＪＴ４２０と熱吸収層４３０を含む赤外線センサ構造体を、シリコン基板４１１から浮遊させる。
【００６４】
上記の説明では、支持台４４０が絶縁膜のみで具現化されるようにしたが、場合によっては、図２のように、支持台４４０をポリシリコン及び絶縁膜の組み合わせにより構成することもできる。
【００６５】
図８ａ乃至図８ｃは、本発明の非冷却型赤外線センサの温度変化感知の特性を図示した図面で、図８ａはバイポーラトランジスタのベースに０．６Ｖの定電圧を印加してコレクタ電圧を変化させる場合、図８ｂはバイポーラトランジスタのベースに０．３Ｖの定電圧を印加しコレクタ電圧を変化させる場合、図８ｃはバイポーラトランジスタのベースをフローティングしコレクタ電圧を変化させる場合にそれぞれ関するものである。
【００６６】
そして、このとき適用された非冷却型赤外線センサは、図２の構造を有し、６μｍ２のエミッタ、７μｍ２のベース、そして８μｍ２のコレクタ面積を有する。
【００６７】
先ず、図８ａを参照すると、コレクタに１Ｖの定電圧が印加される場合、温度によるコレクタ電流の変化率は〜８%／Ｋの値を示し、コレクタに６Ｘ１０-７Ａの定電流が印加される場合、温度によるコレクタ電圧の変化は平均１５０ｍＶ／Ｋの非常に高い値を示し、温度が高くなるほど電圧変化の幅が広くなることが分かる。
【００６８】
そして、図８ｂを参照すると、コレクタに０．７５Ｖの定電圧が印加される場合、温度によるコレクタ電流の変化率は〜１２%／Ｋの値を示し、コレクタに４Ｘ１０-１１Ａの定電流が印加される場合、温度によるコレクタ電圧の変化は平均６０ｍＶ／Ｋの非常に高い値を示すことが分かる。
【００６９】
最後に、図８ｃを参照すると、コレクタに０．５Ｖの定電圧が印加される場合、温度によるコレクタ電流の変化率は〜１０%／Ｋの値を示し、コレクタに５Ｘ１０-１１Ａの定電流が印加される場合、温度によるコレクタ電圧の変化は３３ｍＶ／Ｋの高い値を示し、特に温度変化による電圧変化の値が一定の値を示すことが分かる。
【００７０】
このように、本発明によるＢＪＴ基盤の非冷却型赤外線センサは、温度変化による電流変化（８-１２%／Ｋ）または電圧変化（３３-１５０ｍＶ／Ｋ）の値を有するため、従来のＰＮダイオード基盤の非冷却型赤外線センサやＶＯｘ等の抵抗体基盤の非冷却型赤外線センサより優れた温度変化感知の特性を提供することが分かる。
【００７１】
以上で説明した本発明は、上述した実施例及び添付の図面により限定されるものではなく、本発明の技術的思想から外れない範囲内で種々の置換、変形、及び変更ができるということは、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する当業者には明白である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】従来の技術によるＰＮダイオード基盤の非冷却型赤外線センサの断面を図示した図面である。
【図２】本発明の一実施例によるバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの断面を図示した図面である。
【図３ａ】図２の構造を有する非冷却型赤外線センサの製造方法を説明するための図面である。
【図３ｂ】図２の構造を有する非冷却型赤外線センサの製造方法を説明するための図面である。
【図３ｃ】図２の構造を有する非冷却型赤外線センサの製造方法を説明するための図面である。
【図３ｄ】図２の構造を有する非冷却型赤外線センサの製造方法を説明するための図面である。
【図４】本発明の他の実施例によるバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの断面を図示した図面である。
【図５ａ】図４の構造を有する非冷却型赤外線センサの製造方法を説明するための図面である。
【図５ｂ】図４の構造を有する非冷却型赤外線センサの製造方法を説明するための図面である。
【図５ｃ】図４の構造を有する非冷却型赤外線センサの製造方法を説明するための図面である。
【図５ｄ】図４の構造を有する非冷却型赤外線センサの製造方法を説明するための図面である。
【図６】本発明のさらに他の実施例によるバイポーラトランジスタ基盤の非冷却型赤外線センサの断面を図示した図面である。
【図７ａ】図６の構造を有する非冷却型赤外線センサの製造方法を説明するための図面である。
【図７ｂ】図６の構造を有する非冷却型赤外線センサの製造方法を説明するための図面である。
【図７ｃ】図６の構造を有する非冷却型赤外線センサの製造方法を説明するための図面である。
【図７ｄ】図６の構造を有する非冷却型赤外線センサの製造方法を説明するための図面である。
【図８ａ】本発明の非冷却型赤外線センサの温度変化感知の特性を図示した図面である。
【図８ｂ】本発明の非冷却型赤外線センサの温度変化感知の特性を図示した図面である。
【図８ｃ】本発明の非冷却型赤外線センサの温度変化感知の特性を図示した図面である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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