JP2002299596A - 半導体装置の製造方法および赤外線イメージセンサの製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法および赤外線イメージセンサの製造方法Info
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- JP2002299596A JP2002299596A JP2001125827A JP2001125827A JP2002299596A JP 2002299596 A JP2002299596 A JP 2002299596A JP 2001125827 A JP2001125827 A JP 2001125827A JP 2001125827 A JP2001125827 A JP 2001125827A JP 2002299596 A JP2002299596 A JP 2002299596A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数箇所のエッチングホールから半導体基板
内にエッチングガスを導入することにより中空部分を形
成する従来の赤外線イメージセンサの製造方法では、そ
れぞれのエッチングホール下で最もエッチングが進行す
るため、端部でのエッチングを防止するエッチングスト
ッパの深さが増大するが、かかる深いトレンチ状の溝形
成は非常に困難であった。 【解決手段】 エッチング開始時に接合柱内のエッチン
グホールのみからエッチングガスを導入することによ
り、半導体基板中の中空部分のエッチング形状は接合柱
直下で最も深く、端部になるにしたがい浅くなるため、
従来のような深いエッチングストッパを形成する必要が
無くなる。
内にエッチングガスを導入することにより中空部分を形
成する従来の赤外線イメージセンサの製造方法では、そ
れぞれのエッチングホール下で最もエッチングが進行す
るため、端部でのエッチングを防止するエッチングスト
ッパの深さが増大するが、かかる深いトレンチ状の溝形
成は非常に困難であった。 【解決手段】 エッチング開始時に接合柱内のエッチン
グホールのみからエッチングガスを導入することによ
り、半導体基板中の中空部分のエッチング形状は接合柱
直下で最も深く、端部になるにしたがい浅くなるため、
従来のような深いエッチングストッパを形成する必要が
無くなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は空間部分を具備した
立体構造の形成を目的とした半導体装置の製造方法に関
し、特に赤外線イメージセンサの製造方法に関するもの
である。
立体構造の形成を目的とした半導体装置の製造方法に関
し、特に赤外線イメージセンサの製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】この発明に係わる従来の半導体装置の製
造方法について、非冷却赤外線イメージセンサの画素構
造を例として説明する。図１５（ａ）は非冷却赤外線イ
メージセンサの単位素子、すなわち画素の構造を示す断
面図で、特開平１０−２０９４１８号公報またはＰｒｏ
ｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ、３６９８巻、５５
６〜５６４ページに記載されている赤外線を吸収して光
検出器部を温度上昇させる赤外線吸収部分と温度センサ
を形成して温度上昇を検出する温度検出部を別構造とし
て形成する方式のものである。図１５（ｂ）は図１５
（ａ）の赤外線吸収部分１３０を除去した状態の平面図
である。なお、図１５（ａ）は赤外線吸収部分を除去し
ない場合の図１５（ｂ）中のＡ−Ａ’線断面図である。
造方法について、非冷却赤外線イメージセンサの画素構
造を例として説明する。図１５（ａ）は非冷却赤外線イ
メージセンサの単位素子、すなわち画素の構造を示す断
面図で、特開平１０−２０９４１８号公報またはＰｒｏ
ｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ、３６９８巻、５５
６〜５６４ページに記載されている赤外線を吸収して光
検出器部を温度上昇させる赤外線吸収部分と温度センサ
を形成して温度上昇を検出する温度検出部を別構造とし
て形成する方式のものである。図１５（ｂ）は図１５
（ａ）の赤外線吸収部分１３０を除去した状態の平面図
である。なお、図１５（ａ）は赤外線吸収部分を除去し
ない場合の図１５（ｂ）中のＡ−Ａ’線断面図である。
【０００３】図１５（ａ）、（ｂ）では本発明と直接関
係のないシリコン基板１上に設けられている信号読み出
し回路は省略している。図中、１はシリコン基板、１０
はシリコン基板１中に設けられた中空部２００の上に２
本の支持脚２１、２２により支持された温度検出部で、
１１は温度変化を検出するボロメータ等からなる温度セ
ンサ、１２は温度センサ１１を覆うシリコン酸化膜等か
らなる絶縁膜、１３、１４は温度センサ１１からの信号
を取り出すための金属配線である。
係のないシリコン基板１上に設けられている信号読み出
し回路は省略している。図中、１はシリコン基板、１０
はシリコン基板１中に設けられた中空部２００の上に２
本の支持脚２１、２２により支持された温度検出部で、
１１は温度変化を検出するボロメータ等からなる温度セ
ンサ、１２は温度センサ１１を覆うシリコン酸化膜等か
らなる絶縁膜、１３、１４は温度センサ１１からの信号
を取り出すための金属配線である。
【０００４】支持脚２１、２２を構成するのは温度検出
部と同様にシリコン酸化膜２３、２４等からなる絶縁膜
で、絶縁膜中には金属配線２５、２６が設けられてい
る。１３０は赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収
部、１４０は赤外線吸収部を温度検出部１０から離して
保持するとともに赤外線吸収部１３０と温度検出部１０
を熱的に一体化させる接合柱である。３１、３２は基板
１上に形成されたシリコン酸化膜等からなる絶縁膜、３
３、３４は絶縁膜３１、３２中に形成された金属配線で
ある。
部と同様にシリコン酸化膜２３、２４等からなる絶縁膜
で、絶縁膜中には金属配線２５、２６が設けられてい
る。１３０は赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収
部、１４０は赤外線吸収部を温度検出部１０から離して
保持するとともに赤外線吸収部１３０と温度検出部１０
を熱的に一体化させる接合柱である。３１、３２は基板
１上に形成されたシリコン酸化膜等からなる絶縁膜、３
３、３４は絶縁膜３１、３２中に形成された金属配線で
ある。
【０００５】次に、非冷却赤外線イメージセンサの画素
の動作について説明する。赤外線は赤外線吸収部１３０
側に入射する。入射した赤外線は赤外線吸収部１３０で
吸収され赤外線吸収部１３０の温度を上昇させる。赤外
線吸収部１３０の温度変化は接合柱１４０を通して温度
検出部１０に伝達され、温度検出部１０の温度を上昇さ
せる。接合柱１４０の熱抵抗は支持脚２１、２２の熱抵
抗に比べ小さく設計されており、温度検出部１０、接合
柱１４０、赤外線吸収部１３０の３つの構造体を合計し
た熱容量と支持脚２１、２２の熱抵抗で決定される時定
数は非冷却赤外線イメージセンサが動作するフレーム時
間より短い。
の動作について説明する。赤外線は赤外線吸収部１３０
側に入射する。入射した赤外線は赤外線吸収部１３０で
吸収され赤外線吸収部１３０の温度を上昇させる。赤外
線吸収部１３０の温度変化は接合柱１４０を通して温度
検出部１０に伝達され、温度検出部１０の温度を上昇さ
せる。接合柱１４０の熱抵抗は支持脚２１、２２の熱抵
抗に比べ小さく設計されており、温度検出部１０、接合
柱１４０、赤外線吸収部１３０の３つの構造体を合計し
た熱容量と支持脚２１、２２の熱抵抗で決定される時定
数は非冷却赤外線イメージセンサが動作するフレーム時
間より短い。
【０００６】また、支持脚２１、２２の熱コンダクタン
スは接合柱１４０の熱コンダクタンスに比べ十分小さく
設計されているので、温度検出部１０の温度上昇は赤外
線吸収部１３０の温度上昇とほぼ一致する。よって、温
度センサ１１によって温度上昇を測定すれば赤外線を検
出することができる。
スは接合柱１４０の熱コンダクタンスに比べ十分小さく
設計されているので、温度検出部１０の温度上昇は赤外
線吸収部１３０の温度上昇とほぼ一致する。よって、温
度センサ１１によって温度上昇を測定すれば赤外線を検
出することができる。
【０００７】次に、図１５（ａ）、（ｂ）に示した画素
構造の製造方法について図１６〜２０に基づき説明す
る。まず、（１００）の面方位のシリコン基板１上に信
号読み出し回路（図示していない）を形成した後、絶縁
膜２（次工程で１２、２３、２４、３１、３２とな
る）、金属配線１３、１４、２５、２６、３３、３４、
温度センサ１１を形成する（図１６）。
構造の製造方法について図１６〜２０に基づき説明す
る。まず、（１００）の面方位のシリコン基板１上に信
号読み出し回路（図示していない）を形成した後、絶縁
膜２（次工程で１２、２３、２４、３１、３２とな
る）、金属配線１３、１４、２５、２６、３３、３４、
温度センサ１１を形成する（図１６）。
【０００８】続いて、シリコン基板１中に中空部分２０
０を形成するためのエッチングホール４１、４２、４
３、４４を、シリコン酸化膜からなる絶縁膜２中にエッ
チングにより形成した後、ウエハ上に後工程で除去され
るアモルファスシリコン等からなる犠牲層１１０を形成
し、犠牲層１１０のうち接合柱を形成する部分に写真製
版技術およびエッチング技術を用いて犠牲層１１０を貫
通するスルーホールを形成し、さらにスルーホール内を
接合柱１４０となる材料で埋め込む（図１７）。
０を形成するためのエッチングホール４１、４２、４
３、４４を、シリコン酸化膜からなる絶縁膜２中にエッ
チングにより形成した後、ウエハ上に後工程で除去され
るアモルファスシリコン等からなる犠牲層１１０を形成
し、犠牲層１１０のうち接合柱を形成する部分に写真製
版技術およびエッチング技術を用いて犠牲層１１０を貫
通するスルーホールを形成し、さらにスルーホール内を
接合柱１４０となる材料で埋め込む（図１７）。
【０００９】上述の工程によって絶縁膜２は１２、２
３、２４、３１、３２の各部分に分離される。この工程
ではエッチバック技術、ＣＭＰ(Chemical Mechanical P
olishing)法等で最表面を平坦化することが好ましい。
特開平１０−２０９４１８号公報に開示されているよう
に接合柱１４０を赤外線吸収部１３０の構成部材と同一
の部材で構成することもでき、この場合は接合柱１４０
と同時に赤外線吸収部１３０も形成される。
３、２４、３１、３２の各部分に分離される。この工程
ではエッチバック技術、ＣＭＰ(Chemical Mechanical P
olishing)法等で最表面を平坦化することが好ましい。
特開平１０−２０９４１８号公報に開示されているよう
に接合柱１４０を赤外線吸収部１３０の構成部材と同一
の部材で構成することもでき、この場合は接合柱１４０
と同時に赤外線吸収部１３０も形成される。
【００１０】赤外線吸収部１３０となる薄膜を犠牲層１
１０上に形成し、各画素毎の赤外線吸収部をパターニン
グにより分離する（図１８）。
１０上に形成し、各画素毎の赤外線吸収部をパターニン
グにより分離する（図１８）。
【００１１】赤外線吸収部１３０の周辺の開口部分から
犠牲層１１０をエッチングすることにより、接合柱１４
０を残して赤外線吸収部１３０を基板１から浮かす（図
１９）。
犠牲層１１０をエッチングすることにより、接合柱１４
０を残して赤外線吸収部１３０を基板１から浮かす（図
１９）。
【００１２】シリコン基板１のエッチングホール４１，
４２，４３，４４底部のシリコン基板１の露出部分から
シリコン基板１をエッチングする。この結果、シリコン
基板１中に中空部分２００が形成される（図２０）。
４２，４３，４４底部のシリコン基板１の露出部分から
シリコン基板１をエッチングする。この結果、シリコン
基板１中に中空部分２００が形成される（図２０）。
【００１３】犠牲層１１０をアモルファスシリコンで形
成した場合は、犠牲層１１０とシリコン基板１を同時に
エッチングできる。シリコンのエッチングでは水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）や水酸化テトラメチルアンモニウム
（Tetramethyl ammonium hydroxide,ＴＭＡＨ）等のエ
ッチング液を用いれば、（１１１）結晶面がエッチング
面に露出するにつれてエッチング速度は低下し、いわゆ
る異方性エッチングが生じるので、ＭＯＳ(Metal Oxide
Semiconductor)やＣＭＯＳ(Compliementary Metal Oxi
de Semiconductor)半導体装置に一般的に使われている
表面が（１００）面のシリコン基板を用いることで、中
空部分２００の表面形状を一定の大きさから大きく拡げ
ることなしに、図２０のような形状を呈したエッチング
断面を形成できる。
成した場合は、犠牲層１１０とシリコン基板１を同時に
エッチングできる。シリコンのエッチングでは水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）や水酸化テトラメチルアンモニウム
（Tetramethyl ammonium hydroxide,ＴＭＡＨ）等のエ
ッチング液を用いれば、（１１１）結晶面がエッチング
面に露出するにつれてエッチング速度は低下し、いわゆ
る異方性エッチングが生じるので、ＭＯＳ(Metal Oxide
Semiconductor)やＣＭＯＳ(Compliementary Metal Oxi
de Semiconductor)半導体装置に一般的に使われている
表面が（１００）面のシリコン基板を用いることで、中
空部分２００の表面形状を一定の大きさから大きく拡げ
ることなしに、図２０のような形状を呈したエッチング
断面を形成できる。
【００１４】上記の従来例では犠牲層１１０除去とシリ
コン基板１内の中空部分２００の形成を液体のエッチャ
ントを用いて、すなわちウエットプロセスで行っている
が、かかるウエットプロセスでは最終の乾燥工程で最後
に画素構造の表面上に残留する液体の表面張力により画
素の構成部分が変形するおそれがあった。例えば、赤外
線吸収層１３０と絶縁膜２で覆われたシリコン基板１が
接触したまま離れなくなるスティッキングと呼ばれる不
具合が生じる可能性が高く、この不具合が発生すると歩
留りが著しく低下した。
コン基板１内の中空部分２００の形成を液体のエッチャ
ントを用いて、すなわちウエットプロセスで行っている
が、かかるウエットプロセスでは最終の乾燥工程で最後
に画素構造の表面上に残留する液体の表面張力により画
素の構成部分が変形するおそれがあった。例えば、赤外
線吸収層１３０と絶縁膜２で覆われたシリコン基板１が
接触したまま離れなくなるスティッキングと呼ばれる不
具合が生じる可能性が高く、この不具合が発生すると歩
留りが著しく低下した。
【００１５】この対策として、ＸｅＦ2等のガスを用い
エッチングするドライプロセスの適用が好適である。こ
の種のエッチングガスによるドライエッチングは等方的
であり、エッチングホール４１〜４４からシリコン基板
１内に導入されたエッチングガスはシリコン基板１を図
２１のような形状にドライエッチングした。
エッチングするドライプロセスの適用が好適である。こ
の種のエッチングガスによるドライエッチングは等方的
であり、エッチングホール４１〜４４からシリコン基板
１内に導入されたエッチングガスはシリコン基板１を図
２１のような形状にドライエッチングした。
【００１６】図２２は図２１に示した画素が２次元的に
配置された構造において等方的なドライプロセスを行っ
た場合の断面形状を示す。図中の矢印はエッチングガス
の導入経路を示している。かかる等方的なエッチングに
より各画素のシリコン基板１内の中空部分２００は横方
向に拡大し、最悪の場合、隣接画素の中空部分と繋がっ
てしまい、各画素を形成できなかった。
配置された構造において等方的なドライプロセスを行っ
た場合の断面形状を示す。図中の矢印はエッチングガス
の導入経路を示している。かかる等方的なエッチングに
より各画素のシリコン基板１内の中空部分２００は横方
向に拡大し、最悪の場合、隣接画素の中空部分と繋がっ
てしまい、各画素を形成できなかった。
【００１７】かかる不具合を解決するため、特開平１０
−２０９４１８号公報ではシリコン基板中にトレンチ構
造のエッチングストッパを形成しているが、この場合で
も温度検出部の下面が完全に中空になるまでエッチング
すると、各エッチングホールのそれぞれの直下のエッチ
ングが最も進行しやすいため、中空部分の周辺になるに
したがい深くエッチングされる結果、深いエッチングス
トッパが必要であった。
−２０９４１８号公報ではシリコン基板中にトレンチ構
造のエッチングストッパを形成しているが、この場合で
も温度検出部の下面が完全に中空になるまでエッチング
すると、各エッチングホールのそれぞれの直下のエッチ
ングが最も進行しやすいため、中空部分の周辺になるに
したがい深くエッチングされる結果、深いエッチングス
トッパが必要であった。
【００１８】さらに、特開平１０−２０９４１８号公報
では図２３に示すように赤外線吸収部１３０、温度検出
部１１の中心付近にもエッチングホール４０１を設ける
方法が開示されているが、この方法でも周辺部分はエッ
チングホール４１〜４４を通してエッチングガスが導入
されるため、当該部分でエッチングがそれぞれ進行し、
結果的にエッチングストッパ３０１，３０２近傍でエッ
チングが深くなってしまう不具合が生じた。
では図２３に示すように赤外線吸収部１３０、温度検出
部１１の中心付近にもエッチングホール４０１を設ける
方法が開示されているが、この方法でも周辺部分はエッ
チングホール４１〜４４を通してエッチングガスが導入
されるため、当該部分でエッチングがそれぞれ進行し、
結果的にエッチングストッパ３０１，３０２近傍でエッ
チングが深くなってしまう不具合が生じた。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来技術
によれば、ウエットエッチングを適用して犠牲層１１０
の除去とシリコン基板１内の中空部分２００の形成を行
うと、最終の素子の乾燥工程で最後に画素構造の表面上
に残留する液体の表面張力によりスティッキングが生じ
るおそれがあった。
によれば、ウエットエッチングを適用して犠牲層１１０
の除去とシリコン基板１内の中空部分２００の形成を行
うと、最終の素子の乾燥工程で最後に画素構造の表面上
に残留する液体の表面張力によりスティッキングが生じ
るおそれがあった。
【００２０】一方、ＸｅＦ2等のエッチングガスを用い
てドライエッチングを行っても、従来の製造方法ではエ
ッチングされる領域がエッチングホールの位置に対応し
て複数箇所あり、各エッチングホールの直下で最もエッ
チングが進行するので、それらのエッチングの横方向へ
の広がりを制限する必要があった。
てドライエッチングを行っても、従来の製造方法ではエ
ッチングされる領域がエッチングホールの位置に対応し
て複数箇所あり、各エッチングホールの直下で最もエッ
チングが進行するので、それらのエッチングの横方向へ
の広がりを制限する必要があった。
【００２１】また、表面から赤外線吸収部１３０、接合
柱１４０内部、絶縁膜１２を貫通するエッチングホール
４０１を設けて接合柱直下からドライエッチングを行っ
ても、周辺部分のエッチングホール４１〜４４からも同
時にドライエッチングが進行し、各エッチングホールの
直下が最もエッチングされてしまうので、それらのエッ
チングの横方向への広がりを制限する必要があった。
柱１４０内部、絶縁膜１２を貫通するエッチングホール
４０１を設けて接合柱直下からドライエッチングを行っ
ても、周辺部分のエッチングホール４１〜４４からも同
時にドライエッチングが進行し、各エッチングホールの
直下が最もエッチングされてしまうので、それらのエッ
チングの横方向への広がりを制限する必要があった。
【００２２】さらに、ドライエッチングの進行はウエハ
内やウエハ間でばらつくため、歩留良く製造するために
は製造マージンを十分考慮した深いエッチングストッパ
が必要であるが、かかる深いエッチングストッパの形成
は、トレンチ形成に要するエッチング時間の増大、高ア
スペクト比のエッチングの困難さ、トレンチの埋め込み
形成の難しさで再現性よく作製することが難しく、歩留
り低下をもたらした。
内やウエハ間でばらつくため、歩留良く製造するために
は製造マージンを十分考慮した深いエッチングストッパ
が必要であるが、かかる深いエッチングストッパの形成
は、トレンチ形成に要するエッチング時間の増大、高ア
スペクト比のエッチングの困難さ、トレンチの埋め込み
形成の難しさで再現性よく作製することが難しく、歩留
り低下をもたらした。
【００２３】また、エッチング速度がウエハ内やウエハ
間で大きくばらつく場合は、必要となるエッチングスト
ッパの深さが非常に深くなり、生産が極めて困難であっ
た。
間で大きくばらつく場合は、必要となるエッチングスト
ッパの深さが非常に深くなり、生産が極めて困難であっ
た。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、半導体基板表面上の単位素子領域毎に第
１の構造体を形成する工程と、第１の構造体の所定の箇
所に第１の構造体を貫通し底部が半導体基板に達する少
なくとも１以上の第１のエッチングホールを形成する工
程と、第１の構造体上に犠牲層を設ける工程と、第１の
エッチングホールとは異なる箇所に犠牲層を貫通する孔
を設け、孔を埋め込むことにより底部が第１の構造体に
達する接合柱を設ける工程と、犠牲層上に第２の構造体
を形成する工程と、第２の構造体と接合柱と第１の構造
体とを貫通し、底部が半導体基板に達する第２のエッチ
ングホールを設ける工程と、第２のエッチングホールか
らエッチングガスを導入して半導体基板をエッチングす
ることにより中空部分を形成する工程と、半導体基板の
エッチングが進行するにしたがい第１のエッチングホー
ルを通して供給され中空部分を経て第１のエッチングホ
ールから導入されたエッチングガスにより犠牲層をエッ
チングする工程と、を備えたものである。
の製造方法は、半導体基板表面上の単位素子領域毎に第
１の構造体を形成する工程と、第１の構造体の所定の箇
所に第１の構造体を貫通し底部が半導体基板に達する少
なくとも１以上の第１のエッチングホールを形成する工
程と、第１の構造体上に犠牲層を設ける工程と、第１の
エッチングホールとは異なる箇所に犠牲層を貫通する孔
を設け、孔を埋め込むことにより底部が第１の構造体に
達する接合柱を設ける工程と、犠牲層上に第２の構造体
を形成する工程と、第２の構造体と接合柱と第１の構造
体とを貫通し、底部が半導体基板に達する第２のエッチ
ングホールを設ける工程と、第２のエッチングホールか
らエッチングガスを導入して半導体基板をエッチングす
ることにより中空部分を形成する工程と、半導体基板の
エッチングが進行するにしたがい第１のエッチングホー
ルを通して供給され中空部分を経て第１のエッチングホ
ールから導入されたエッチングガスにより犠牲層をエッ
チングする工程と、を備えたものである。
【００２５】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、半導体基板中に単位素子領域毎に領域の中心から所
定の距離に位置するエッチングストッパを埋設する工程
と、単位素子領域毎の半導体基板表面上に第１の構造体
を形成する工程と、第１の構造体の中心近傍からエッチ
ングストッパまでのいずれかに位置し、第１の構造体を
貫通し底部が半導体基板に達する少なくとも１以上の第
１のエッチングホールを形成する工程と、第１の構造体
上に犠牲層を設ける工程と、犠牲層を貫通して底部が第
１の構造体に達する接合柱を設ける工程と、単位素子領
域毎に犠牲層上に第２の構造体を形成する工程と、第２
の構造体と接合柱の中心軸に沿った一部と第１の構造体
とを貫通し、底部が半導体基板に達する第２のエッチン
グホールを設ける工程と、第２のエッチングホールから
エッチングガスを導入して半導体基板をエッチングする
ことにより、接合柱直下の領域で最も深く、エッチング
ストッパに向かうにしたがい徐々に浅くなり、エッチン
グストッパに接する領域で最も浅くなる形状を呈する中
空部分を形成する工程と、半導体基板のエッチングが進
行するにしたがい中空部分を通じて第１のエッチングホ
ールから導入されたエッチングガスにより犠牲層を順次
エッチングする工程と、を備えたものである。
は、半導体基板中に単位素子領域毎に領域の中心から所
定の距離に位置するエッチングストッパを埋設する工程
と、単位素子領域毎の半導体基板表面上に第１の構造体
を形成する工程と、第１の構造体の中心近傍からエッチ
ングストッパまでのいずれかに位置し、第１の構造体を
貫通し底部が半導体基板に達する少なくとも１以上の第
１のエッチングホールを形成する工程と、第１の構造体
上に犠牲層を設ける工程と、犠牲層を貫通して底部が第
１の構造体に達する接合柱を設ける工程と、単位素子領
域毎に犠牲層上に第２の構造体を形成する工程と、第２
の構造体と接合柱の中心軸に沿った一部と第１の構造体
とを貫通し、底部が半導体基板に達する第２のエッチン
グホールを設ける工程と、第２のエッチングホールから
エッチングガスを導入して半導体基板をエッチングする
ことにより、接合柱直下の領域で最も深く、エッチング
ストッパに向かうにしたがい徐々に浅くなり、エッチン
グストッパに接する領域で最も浅くなる形状を呈する中
空部分を形成する工程と、半導体基板のエッチングが進
行するにしたがい中空部分を通じて第１のエッチングホ
ールから導入されたエッチングガスにより犠牲層を順次
エッチングする工程と、を備えたものである。
【００２６】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、上述の接合柱が少なくとも２以上形成されているこ
ととした。
は、上述の接合柱が少なくとも２以上形成されているこ
ととした。
【００２７】本発明に係る赤外線イメージセンサの製造
方法は、半導体基板中に画素領域毎に画素の中心から所
定の距離に位置するエッチングストッパを埋設する工程
と、画素領域毎の半導体基板の表面に金属配線および温
度センサを埋設した絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜の
中心近傍からエッチングストッパまでのいずれかに位置
し、絶縁膜を貫通し底部が半導体基板に達する少なくと
も１以上の第１のエッチングホールを形成する工程と、
絶縁膜上に犠牲層を設ける工程と、犠牲層を貫通して底
部が絶縁膜に達する接合柱を設ける工程と、画素領域毎
に犠牲層上に赤外線吸収部を形成する工程と、赤外線吸
収部と接合柱の中心軸に沿った一部と絶縁膜とを貫通
し、底部が半導体基板に達する第２のエッチングホール
を設ける工程と、第２のエッチングホールからエッチン
グガスを導入して半導体基板をエッチングすることによ
り、接合柱直下の領域で最も深く、エッチングストッパ
に向かうにしたがい徐々に浅くなり、エッチングストッ
パに接する領域で最も浅くなる形状を呈する中空部分を
形成する工程と、半導体基板のエッチングが進行するに
したがい中空部分を通じて第１のエッチングホールから
導入されたエッチングガスにより犠牲層を順次エッチン
グする工程と、を備えたものである。
方法は、半導体基板中に画素領域毎に画素の中心から所
定の距離に位置するエッチングストッパを埋設する工程
と、画素領域毎の半導体基板の表面に金属配線および温
度センサを埋設した絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜の
中心近傍からエッチングストッパまでのいずれかに位置
し、絶縁膜を貫通し底部が半導体基板に達する少なくと
も１以上の第１のエッチングホールを形成する工程と、
絶縁膜上に犠牲層を設ける工程と、犠牲層を貫通して底
部が絶縁膜に達する接合柱を設ける工程と、画素領域毎
に犠牲層上に赤外線吸収部を形成する工程と、赤外線吸
収部と接合柱の中心軸に沿った一部と絶縁膜とを貫通
し、底部が半導体基板に達する第２のエッチングホール
を設ける工程と、第２のエッチングホールからエッチン
グガスを導入して半導体基板をエッチングすることによ
り、接合柱直下の領域で最も深く、エッチングストッパ
に向かうにしたがい徐々に浅くなり、エッチングストッ
パに接する領域で最も浅くなる形状を呈する中空部分を
形成する工程と、半導体基板のエッチングが進行するに
したがい中空部分を通じて第１のエッチングホールから
導入されたエッチングガスにより犠牲層を順次エッチン
グする工程と、を備えたものである。
【００２８】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
の製造方法は、上述の第２のエッチングホールおよび中
空部分を形成する際に、画素領域間で犠牲層が露出して
いる部分を保護膜で覆うこととした。
の製造方法は、上述の第２のエッチングホールおよび中
空部分を形成する際に、画素領域間で犠牲層が露出して
いる部分を保護膜で覆うこととした。
【００２９】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
の製造方法は、第２のエッチングホールの周辺部に底部
が犠牲層に達する第３のエッチングホールを形成する工
程と、第２のエッチングホールからエッチングガスを導
入することにより半導体基板をエッチングして中空部分
を形成すると同時に、第３のエッチングホールからエッ
チングガスを導入して犠牲層をエッチングする工程と、
を備えたものである。
の製造方法は、第２のエッチングホールの周辺部に底部
が犠牲層に達する第３のエッチングホールを形成する工
程と、第２のエッチングホールからエッチングガスを導
入することにより半導体基板をエッチングして中空部分
を形成すると同時に、第３のエッチングホールからエッ
チングガスを導入して犠牲層をエッチングする工程と、
を備えたものである。
【００３０】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
の製造方法は、半導体基板中に画素領域毎に画素の中心
から所定の距離に位置するエッチングストッパを埋設す
る工程と、画素領域毎の半導体基板の表面に金属配線お
よび温度センサを埋設した絶縁膜を形成する工程と、絶
縁膜の中心近傍からエッチングストッパまでのいずれか
に位置し、絶縁膜を貫通し底部が半導体基板に達する少
なくとも１以上の第１のエッチングホールを形成する工
程と、絶縁膜上に犠牲層を設ける工程と、犠牲層を貫通
して底部が絶縁膜に達する接合柱を設ける工程と、画素
領域毎に犠牲層上に赤外線吸収部を形成する工程と、赤
外線吸収部と接合柱の中心軸に沿った一部と絶縁膜とを
貫通し、底部が半導体基板に達する第２のエッチングホ
ールを設ける工程と、第２のエッチングホールからエッ
チングガスを導入して半導体基板をエッチングすること
により、接合柱直下の領域で最も深く、エッチングスト
ッパに向かうにしたがい徐々に浅くなり、エッチングス
トッパに接する領域で最も浅くなる形状を呈する中空部
分を形成する工程と、中空部分の形成後犠牲層を選択的
にエッチングする工程と、を備えたものである。
の製造方法は、半導体基板中に画素領域毎に画素の中心
から所定の距離に位置するエッチングストッパを埋設す
る工程と、画素領域毎の半導体基板の表面に金属配線お
よび温度センサを埋設した絶縁膜を形成する工程と、絶
縁膜の中心近傍からエッチングストッパまでのいずれか
に位置し、絶縁膜を貫通し底部が半導体基板に達する少
なくとも１以上の第１のエッチングホールを形成する工
程と、絶縁膜上に犠牲層を設ける工程と、犠牲層を貫通
して底部が絶縁膜に達する接合柱を設ける工程と、画素
領域毎に犠牲層上に赤外線吸収部を形成する工程と、赤
外線吸収部と接合柱の中心軸に沿った一部と絶縁膜とを
貫通し、底部が半導体基板に達する第２のエッチングホ
ールを設ける工程と、第２のエッチングホールからエッ
チングガスを導入して半導体基板をエッチングすること
により、接合柱直下の領域で最も深く、エッチングスト
ッパに向かうにしたがい徐々に浅くなり、エッチングス
トッパに接する領域で最も浅くなる形状を呈する中空部
分を形成する工程と、中空部分の形成後犠牲層を選択的
にエッチングする工程と、を備えたものである。
【００３１】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
の製造方法は、上述の犠牲層がエッチングガスに対して
耐エッチング性を有するレジストまたはポリイミドのい
ずれかの材料で構成したものである。
の製造方法は、上述の犠牲層がエッチングガスに対して
耐エッチング性を有するレジストまたはポリイミドのい
ずれかの材料で構成したものである。
【００３２】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
の製造方法は、犠牲層がシリコン窒化膜で構成され、犠
牲層のエッチングを弗化水素（ＨＦ）とメタノール（Ｃ
Ｈ３ＯＨ）の混合エッチングガスで行うこととしたもの
である。
の製造方法は、犠牲層がシリコン窒化膜で構成され、犠
牲層のエッチングを弗化水素（ＨＦ）とメタノール（Ｃ
Ｈ３ＯＨ）の混合エッチングガスで行うこととしたもの
である。
【００３３】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
の製造方法は、上述のエッチングガスがＸｅＦ2、XｅＦ
4、XｅＦ6、ＫｒＦ2、ＫｒＦ4、ＫｒＦ6、ＣｌＦ3、Ｂ
ｒＦ3、ＢｒＦ5、ＩＦ5のいずれかであることとしたも
のである。
の製造方法は、上述のエッチングガスがＸｅＦ2、XｅＦ
4、XｅＦ6、ＫｒＦ2、ＫｒＦ4、ＫｒＦ6、ＣｌＦ3、Ｂ
ｒＦ3、ＢｒＦ5、ＩＦ5のいずれかであることとしたも
のである。
【００３４】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
の製造方法は、上述の接合柱が少なくとも２以上形成さ
れていることとした。
の製造方法は、上述の接合柱が少なくとも２以上形成さ
れていることとした。
【００３５】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１〜７に本発明
の実施の形態１を表す半導体装置の製造方法を示す。な
お、実施の形態１で示す半導体装置の具体例として非冷
却赤外線イメージセンサの単位素子、すなわち画素構造
を用いて説明する。図中、１はシリコン基板、２はシリ
コン酸化膜からなる絶縁膜、１１は温度変化を検出する
ボロメータ等からなる温度センサ、１２は温度センサ１
１を覆うシリコン酸化膜等からなる絶縁膜、１３、１４
は温度センサ１１からの信号を取り出すための金属配線
である。２３、２４はシリコン酸化膜等からなる絶縁膜
で、絶縁膜中には金属配線２５、２６が設けられてい
る。３１、３２は基板１上に形成されたシリコン酸化膜
等からなる絶縁膜、３３、３４は絶縁膜３１、３２中に
形成された金属配線である。１１０は犠牲層、１３０は
赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収部、１４０は
赤外線吸収部１３０と温度センサ１１を熱的に結合する
接合柱である。
の実施の形態１を表す半導体装置の製造方法を示す。な
お、実施の形態１で示す半導体装置の具体例として非冷
却赤外線イメージセンサの単位素子、すなわち画素構造
を用いて説明する。図中、１はシリコン基板、２はシリ
コン酸化膜からなる絶縁膜、１１は温度変化を検出する
ボロメータ等からなる温度センサ、１２は温度センサ１
１を覆うシリコン酸化膜等からなる絶縁膜、１３、１４
は温度センサ１１からの信号を取り出すための金属配線
である。２３、２４はシリコン酸化膜等からなる絶縁膜
で、絶縁膜中には金属配線２５、２６が設けられてい
る。３１、３２は基板１上に形成されたシリコン酸化膜
等からなる絶縁膜、３３、３４は絶縁膜３１、３２中に
形成された金属配線である。１１０は犠牲層、１３０は
赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収部、１４０は
赤外線吸収部１３０と温度センサ１１を熱的に結合する
接合柱である。
【００３６】まず、シリコン基板１の単位画素構造毎の
所定の箇所にドライエッチングにより溝、すなわちトレ
ンチを設け、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法
によりシリコン酸化膜を形成した後、ＣＭＰ法等によっ
てシリコン基板１表面のシリコン酸化膜を除去して平坦
化することにより、エッチングストッパ３０１，３０２
が形成される。かかる加工を経たシリコン基板１上に信
号読み出し回路（図示していない）を形成した後、第１
の構造体を構成する絶縁膜２（次工程で１２、２３、２
４、３１、３２となる）、金属配線１３、１４、２５、
２６、３３、３４、温度センサ１１を形成する（図
１）。
所定の箇所にドライエッチングにより溝、すなわちトレ
ンチを設け、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法
によりシリコン酸化膜を形成した後、ＣＭＰ法等によっ
てシリコン基板１表面のシリコン酸化膜を除去して平坦
化することにより、エッチングストッパ３０１，３０２
が形成される。かかる加工を経たシリコン基板１上に信
号読み出し回路（図示していない）を形成した後、第１
の構造体を構成する絶縁膜２（次工程で１２、２３、２
４、３１、３２となる）、金属配線１３、１４、２５、
２６、３３、３４、温度センサ１１を形成する（図
１）。
【００３７】続いて、エッチングによりシリコン基板１
内に中空部分２００を形成するための第１のエッチング
ホール４１、４２、４３、４４をシリコン酸化膜からな
る絶縁膜２中に形成した後、さらにその上にアモルファ
スシリコン等からなる犠牲層１１０を形成する。なお、
犠牲層１１０は後工程で完全に除去される。
内に中空部分２００を形成するための第１のエッチング
ホール４１、４２、４３、４４をシリコン酸化膜からな
る絶縁膜２中に形成した後、さらにその上にアモルファ
スシリコン等からなる犠牲層１１０を形成する。なお、
犠牲層１１０は後工程で完全に除去される。
【００３８】犠牲層１１０中の接合柱を形成する部分を
設けるべく、写真製版技術およびエッチング技術を用い
て犠牲層１１０を貫通するスルーホールを形成し、さら
にスルーホール内を接合柱１４０を構成する材料で埋め
込む（図２）。
設けるべく、写真製版技術およびエッチング技術を用い
て犠牲層１１０を貫通するスルーホールを形成し、さら
にスルーホール内を接合柱１４０を構成する材料で埋め
込む（図２）。
【００３９】上述の工程において、絶縁膜２は１２、２
３、２４、３１、３２の各部分に分離される。この工程
ではエッチバック技術、ＣＭＰ法等で最表面を平坦化す
ることが好ましい。なお、特開平１０−２０９４１８号
公報に開示されているように接合柱１４０を赤外線吸収
部１３０と同一の部材で構成することもでき、この場合
は接合柱１４０と同時に赤外線吸収部１３０も形成され
る。
３、２４、３１、３２の各部分に分離される。この工程
ではエッチバック技術、ＣＭＰ法等で最表面を平坦化す
ることが好ましい。なお、特開平１０−２０９４１８号
公報に開示されているように接合柱１４０を赤外線吸収
部１３０と同一の部材で構成することもでき、この場合
は接合柱１４０と同時に赤外線吸収部１３０も形成され
る。
【００４０】第２の構造体である赤外線吸収部１３０と
なる薄膜を犠牲層１１０上に形成し、各画素毎の赤外線
吸収部１３０をパターニングにより互いに分離する（図
３）。
なる薄膜を犠牲層１１０上に形成し、各画素毎の赤外線
吸収部１３０をパターニングにより互いに分離する（図
３）。
【００４１】次に、後工程でシリコン基板１部分をエッ
チングするため、赤外線吸収部１３０、接合柱１４０、
絶縁膜１２を貫通する第２のエッチングホール４０１を
形成する。この際、赤外線吸収部１３０の周辺部分で犠
牲層１１０が露出している部分を覆うように保護膜５０
１，５０２を形成する（図４）。
チングするため、赤外線吸収部１３０、接合柱１４０、
絶縁膜１２を貫通する第２のエッチングホール４０１を
形成する。この際、赤外線吸収部１３０の周辺部分で犠
牲層１１０が露出している部分を覆うように保護膜５０
１，５０２を形成する（図４）。
【００４２】従来構造では、接合柱１４０のエッチング
と同時に赤外線吸収部１３０の周辺部分に設けられてい
る画素間の分離用のスペースから犠牲層１１０のエッチ
ングも進行してしまうが、実施の形態１では、上述した
ように、この周辺部の露出部分が事前にレジストあるい
はポリイミドからなる保護膜５０１、５０２で覆われて
いるため、本工程では、犠牲層１１０のエッチングは生
じない。
と同時に赤外線吸収部１３０の周辺部分に設けられてい
る画素間の分離用のスペースから犠牲層１１０のエッチ
ングも進行してしまうが、実施の形態１では、上述した
ように、この周辺部の露出部分が事前にレジストあるい
はポリイミドからなる保護膜５０１、５０２で覆われて
いるため、本工程では、犠牲層１１０のエッチングは生
じない。
【００４３】上述の接合柱１４０を貫通する第２のエッ
チングホール４０１からエッチングガスを導入して、シ
リコン基板１をエッチングする。かかるドライエッチン
グでは、エッチングはシリコン基板１に対して等方的に
進む性質を有するので、図５に示すごとく接合柱１４０
直下が最も深くなるようにエッチングが進行する。
チングホール４０１からエッチングガスを導入して、シ
リコン基板１をエッチングする。かかるドライエッチン
グでは、エッチングはシリコン基板１に対して等方的に
進む性質を有するので、図５に示すごとく接合柱１４０
直下が最も深くなるようにエッチングが進行する。
【００４４】上述のドライエッチングにはＸｅＦ2等の
エッチングガスを用いる。かかるエッチングガスではエ
ッチングが等方的に進むからである。
エッチングガスを用いる。かかるエッチングガスではエ
ッチングが等方的に進むからである。
【００４５】ＸｅＦ2以外のエッチングガスとしては、
シリコンに対して等方的なエッチングが実現できる貴ガ
ス弗化物であるＸｅＦ4、ＸｅＦ6、ＫｒＦ2、ＫｒＦ4、
ＫｒＦ6やハロゲン化合物であるＣｌＦ3、ＢｒＦ3、Ｂ
ｒＦ5、ＩＦ5等が挙げられる。
シリコンに対して等方的なエッチングが実現できる貴ガ
ス弗化物であるＸｅＦ4、ＸｅＦ6、ＫｒＦ2、ＫｒＦ4、
ＫｒＦ6やハロゲン化合物であるＣｌＦ3、ＢｒＦ3、Ｂ
ｒＦ5、ＩＦ5等が挙げられる。
【００４６】ドライエッチングがさらに進行すると第１
のエッチングホール４１、４２、４３、４４を通して犠
牲層１１０もエッチングされ始め、図６に示すように絶
縁膜１２に対して上方、下方両方の空洞部分が形成され
る。中空部分２００では中央に位置する接合柱１４０直
下からエッチングが進行し、周囲が最も浅い形状を呈す
るため、エッチングストッパ３０１、３０２は従来例に
比べて浅くてもエッチングがエッチングストッパを超え
てさらに進行するような不具合は生じない。
のエッチングホール４１、４２、４３、４４を通して犠
牲層１１０もエッチングされ始め、図６に示すように絶
縁膜１２に対して上方、下方両方の空洞部分が形成され
る。中空部分２００では中央に位置する接合柱１４０直
下からエッチングが進行し、周囲が最も浅い形状を呈す
るため、エッチングストッパ３０１、３０２は従来例に
比べて浅くてもエッチングがエッチングストッパを超え
てさらに進行するような不具合は生じない。
【００４７】最後にレジストまたはポリイミドからなる
保護膜５０１、５０２を酸素（Ｏ2）プラズマ処理で除
去して図７に示す画素構造が完成する。
保護膜５０１、５０２を酸素（Ｏ2）プラズマ処理で除
去して図７に示す画素構造が完成する。
【００４８】実施の形態１では保護膜５０１、５０２に
レジストを用いたが、これらの部分にはレジスト以外
に、犠牲層１１０とシリコン基板１をエッチングするガ
スではエッチングされず、逆に当該材料をエッチング時
にシリコン基板１がエッチングされない材料であれば、
同様な効果が得られることは言うまでもない。
レジストを用いたが、これらの部分にはレジスト以外
に、犠牲層１１０とシリコン基板１をエッチングするガ
スではエッチングされず、逆に当該材料をエッチング時
にシリコン基板１がエッチングされない材料であれば、
同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００４９】上述の製造方法によると、シリコン基板１
内でのエッチングは接合柱１４０直下を中心に等方的に
進行するため、中心で最も深く、周辺にいくにしたがい
次第に浅くなり、エッチングストッパ３０１，３０２で
最も浅い形状を呈するので、従来の製造方法と比して相
対的に浅いエッチングストッパを適用できる。よって、
従来の製造方法で問題となった深いエッチングストッパ
形成を実現するために引き起こされる諸問題、すなわ
ち、トレンチ形成に要するエッチング時間の増大、高ア
スペクト比のエッチングの困難さ、トレンチの埋め込み
形成の難しさ、を回避でき、実施の形態１で具体的に示
した非冷却赤外線イメージセンサのような半導体装置を
安定に製造することができる。
内でのエッチングは接合柱１４０直下を中心に等方的に
進行するため、中心で最も深く、周辺にいくにしたがい
次第に浅くなり、エッチングストッパ３０１，３０２で
最も浅い形状を呈するので、従来の製造方法と比して相
対的に浅いエッチングストッパを適用できる。よって、
従来の製造方法で問題となった深いエッチングストッパ
形成を実現するために引き起こされる諸問題、すなわ
ち、トレンチ形成に要するエッチング時間の増大、高ア
スペクト比のエッチングの困難さ、トレンチの埋め込み
形成の難しさ、を回避でき、実施の形態１で具体的に示
した非冷却赤外線イメージセンサのような半導体装置を
安定に製造することができる。
【００５０】実施の形態２．図８は本発明に係わる実施
の形態２を示す非冷却赤外線イメージセンサの画素の断
面図である。この図８はシリコン基板１の中空部分およ
び犠牲層１１０のエッチングを行う直前の断面構造を示
している。
の形態２を示す非冷却赤外線イメージセンサの画素の断
面図である。この図８はシリコン基板１の中空部分およ
び犠牲層１１０のエッチングを行う直前の断面構造を示
している。
【００５１】実施の形態２では実施の形態１の画素構造
に加え、犠牲層１１０をエッチングの初期の段階からエ
ッチングできるよう赤外線吸収部１３０中に第３のエッ
チングホール６０１、６０２を設けた構造になってい
る。かかる構造では、シリコン基板１をＸｅＦ2等のエ
ッチングガスによりエッチングする際に、同時に第３の
エッチングホール６０１、６０２を通して犠牲層１１０
もエッチングされるので、実施の形態１に比べて短いエ
ッチング時間でエッチングが完了するため、より効率的
に非冷却赤外線イメージセンサのような半導体装置を製
造することができる。
に加え、犠牲層１１０をエッチングの初期の段階からエ
ッチングできるよう赤外線吸収部１３０中に第３のエッ
チングホール６０１、６０２を設けた構造になってい
る。かかる構造では、シリコン基板１をＸｅＦ2等のエ
ッチングガスによりエッチングする際に、同時に第３の
エッチングホール６０１、６０２を通して犠牲層１１０
もエッチングされるので、実施の形態１に比べて短いエ
ッチング時間でエッチングが完了するため、より効率的
に非冷却赤外線イメージセンサのような半導体装置を製
造することができる。
【００５２】実施の形態３．図９〜１３は本発明に係る
実施の形態３による非冷却赤外線イメージセンサの製造
方法を示す一連の断面図である。
実施の形態３による非冷却赤外線イメージセンサの製造
方法を示す一連の断面図である。
【００５３】図９は実施の形態１の図１と同一であり、
図１０も図２に相当する図であるが、犠牲層１１１はシ
リコン基板１をエッチングするＸｅＦ2等のエッチング
ガスではエッチングされないポリイミド等からなる点で
実施の形態１と相違する。
図１０も図２に相当する図であるが、犠牲層１１１はシ
リコン基板１をエッチングするＸｅＦ2等のエッチング
ガスではエッチングされないポリイミド等からなる点で
実施の形態１と相違する。
【００５４】なお、実施の形態１では絶縁膜２としてシ
リコン酸化膜を例示していたが、シリコン酸化膜の代り
にシリコン窒化膜を用いると、犠牲層１１１としてシリ
コン酸化膜の適用も可能となる。この場合、犠牲層１１
１のエッチングは弗化水素ガス（ＨＦ）とメタノールガ
ス（ＣＨ3ＯＨ）の混合ガスを用いることができる。
リコン酸化膜を例示していたが、シリコン酸化膜の代り
にシリコン窒化膜を用いると、犠牲層１１１としてシリ
コン酸化膜の適用も可能となる。この場合、犠牲層１１
１のエッチングは弗化水素ガス（ＨＦ）とメタノールガ
ス（ＣＨ3ＯＨ）の混合ガスを用いることができる。
【００５５】図１０に示したウエハ上に赤外線吸収部１
３０を形成した後、エッチングにより赤外線吸収部１３
０と接合柱１４０と絶縁膜１２を貫通して底部がシリコ
ン基板１に達する第２のエッチングホール４０１を形成
する（図１１）。
３０を形成した後、エッチングにより赤外線吸収部１３
０と接合柱１４０と絶縁膜１２を貫通して底部がシリコ
ン基板１に達する第２のエッチングホール４０１を形成
する（図１１）。
【００５６】上述の接合柱１４０中を貫通する第２のエ
ッチングホール４０１からエッチングガスを導入して、
シリコン基板１をエッチングする。このドライエッチン
グには実施の形態１の場合と同様、ＸｅＦ2等のエッチ
ングガスを用いる。かかるエッチングガスではエッチン
グが等方的に進むので、図１２のように接合柱１４０直
下が最も深くなるようエッチングされる。エッチングの
際、赤外線吸収部を分離するためのスペースである赤外
線吸収部１３０の周辺部分で犠牲層１１１がウエハ表面
に露出し、ＸｅＦ2等のエッチングガスに晒される。し
かしながら、犠牲層１１１の構成材料であるポリイミド
等はＸｅＦ2等のエッチングガスに対しては耐エッチン
グ性があるためエッチングされない。
ッチングホール４０１からエッチングガスを導入して、
シリコン基板１をエッチングする。このドライエッチン
グには実施の形態１の場合と同様、ＸｅＦ2等のエッチ
ングガスを用いる。かかるエッチングガスではエッチン
グが等方的に進むので、図１２のように接合柱１４０直
下が最も深くなるようエッチングされる。エッチングの
際、赤外線吸収部を分離するためのスペースである赤外
線吸収部１３０の周辺部分で犠牲層１１１がウエハ表面
に露出し、ＸｅＦ2等のエッチングガスに晒される。し
かしながら、犠牲層１１１の構成材料であるポリイミド
等はＸｅＦ2等のエッチングガスに対しては耐エッチン
グ性があるためエッチングされない。
【００５７】シリコン基板１中の中空部分２００の形成
後、Ｏ2プラズマ処理のような簡易なプロセスを用い
て、ポリイミドからなる犠牲層１１１を除去する。この
際、シリコン基板１はＯ2プラズマに対しては何らエッ
チングされないので、中空部分２００はエッチングガス
によって形成されたエッチング形状を保持する。犠牲層
１１１の除去により、図１３に示す断面構造を呈する非
冷却赤外線イメージセンサが完成する。このような製造
方法を適用すれば、犠牲層のみを別個に簡易なプロセス
で除去することができる。
後、Ｏ2プラズマ処理のような簡易なプロセスを用い
て、ポリイミドからなる犠牲層１１１を除去する。この
際、シリコン基板１はＯ2プラズマに対しては何らエッ
チングされないので、中空部分２００はエッチングガス
によって形成されたエッチング形状を保持する。犠牲層
１１１の除去により、図１３に示す断面構造を呈する非
冷却赤外線イメージセンサが完成する。このような製造
方法を適用すれば、犠牲層のみを別個に簡易なプロセス
で除去することができる。
【００５８】実施の形態４．図１４（ａ）は実施の形態
４による非冷却赤外線イメージセンサの製造方法の一部
を示す図であって、図１４（ｂ）の上面図中のＢ−Ｂ’
線に沿った断面図であり，図１４（ｂ）は実施の形態４
による非冷却赤外線イメージセンサの製造方法の一部を
示す上面図である。
４による非冷却赤外線イメージセンサの製造方法の一部
を示す図であって、図１４（ｂ）の上面図中のＢ−Ｂ’
線に沿った断面図であり，図１４（ｂ）は実施の形態４
による非冷却赤外線イメージセンサの製造方法の一部を
示す上面図である。
【００５９】実施の形態１〜３では接合柱が画素のほぼ
中央に位置した構造を有する非冷却赤外線イメージセン
サの製造方法について説明したが、実施の形態４では、
画素の中央に位置しない複数の接合柱１４０ａ、ｂを有
する非冷却赤外線イメージセンサの製造方法について説
明する。
中央に位置した構造を有する非冷却赤外線イメージセン
サの製造方法について説明したが、実施の形態４では、
画素の中央に位置しない複数の接合柱１４０ａ、ｂを有
する非冷却赤外線イメージセンサの製造方法について説
明する。
【００６０】配置上の理由で画素中央の絶縁膜２内に設
けざる得ない温度センサ１１その他の電子回路等が存す
る場合は、実施の形態１〜３で説明したような画素のほ
ぼ中央に位置した接合柱を形成することはできない。よ
って、実施の形態４ではかかる不都合を回避すべく、図
１４に示すような画素中央部から所定の距離に位置した
複数の接合柱１４０ａ、ｂを設けるようにした。
けざる得ない温度センサ１１その他の電子回路等が存す
る場合は、実施の形態１〜３で説明したような画素のほ
ぼ中央に位置した接合柱を形成することはできない。よ
って、実施の形態４ではかかる不都合を回避すべく、図
１４に示すような画素中央部から所定の距離に位置した
複数の接合柱１４０ａ、ｂを設けるようにした。
【００６１】実施の形態４に係る非冷却赤外線イメージ
センサの製造方法では、複数の接合柱１４０ａ、ｂを貫
通する複数の第２のエッチングホール４０１ａ、ｂから
それぞれエッチングガスを導入して、シリコン基板１を
エッチングする。かかるドライエッチングでは、エッチ
ングはシリコン基板１に対して等方的に進む性質を有す
るので、接合柱１４０ａ、ｂ直下とその近傍領域で最も
深くなり、端部に設けられたエッチングストッパ３０
１，３０２に接近するにしたがい浅くなる。ドライエッ
チングがさらに進行すると第１のエッチングホール４
５、４６を通して犠牲層（図示せず）もエッチングされ
始め、図１４（ａ）に示すように絶縁膜２に対して上
方、下方両方の空洞部分が形成される。
センサの製造方法では、複数の接合柱１４０ａ、ｂを貫
通する複数の第２のエッチングホール４０１ａ、ｂから
それぞれエッチングガスを導入して、シリコン基板１を
エッチングする。かかるドライエッチングでは、エッチ
ングはシリコン基板１に対して等方的に進む性質を有す
るので、接合柱１４０ａ、ｂ直下とその近傍領域で最も
深くなり、端部に設けられたエッチングストッパ３０
１，３０２に接近するにしたがい浅くなる。ドライエッ
チングがさらに進行すると第１のエッチングホール４
５、４６を通して犠牲層（図示せず）もエッチングされ
始め、図１４（ａ）に示すように絶縁膜２に対して上
方、下方両方の空洞部分が形成される。
【００６２】かかる製造方法によれば、接合柱が１本の
場合と同様、エッチングストッパ３０１，３０２は従来
例に比べて浅くてもエッチングがエッチングストッパを
超えてさらに進行するような不具合は生じない。
場合と同様、エッチングストッパ３０１，３０２は従来
例に比べて浅くてもエッチングがエッチングストッパを
超えてさらに進行するような不具合は生じない。
【００６３】また、第２のエッチングホールが複数個形
成されるので、第２のエッチングホールの断面積が実効
的に増大するため、シリコン基板１のエッチング時に導
入されるエッチングガス量も比例的に増加する結果、よ
り短時間にエッチングが完了する効果も併せて奏する。
成されるので、第２のエッチングホールの断面積が実効
的に増大するため、シリコン基板１のエッチング時に導
入されるエッチングガス量も比例的に増加する結果、よ
り短時間にエッチングが完了する効果も併せて奏する。
【００６４】
【発明の効果】本発明に係る半導体装置の製造方法で
は、半導体基板表面上の単位素子領域毎に第１の構造体
を形成する工程と、第１の構造体の所定の箇所に第１の
構造体を貫通し底部が半導体基板に達する少なくとも１
以上の第１のエッチングホールを形成する工程と、第１
の構造体上に犠牲層を設ける工程と、第１のエッチング
ホールとは異なる箇所に犠牲層を貫通する孔を設け、孔
を埋め込むことにより底部が第１の構造体に達する接合
柱を設ける工程と、犠牲層上に第２の構造体を形成する
工程と、第２の構造体と接合柱と第１の構造体とを貫通
し、底部が半導体基板に達する第２のエッチングホール
を設ける工程と、第２のエッチングホールからエッチン
グガスを導入して半導体基板をエッチングすることによ
り中空部分を形成する工程と、半導体基板のエッチング
が進行するにしたがい第２のエッチングホールを通して
供給され中空部分を経て第１のエッチングホールから導
入されたエッチングガスにより犠牲層をエッチングする
工程と、を備えたので、半導体基板中に、接合柱直下で
最も深く、周囲にいくにしたがい徐々に浅くなる形状を
呈する中空領域を容易に形成することができる。
は、半導体基板表面上の単位素子領域毎に第１の構造体
を形成する工程と、第１の構造体の所定の箇所に第１の
構造体を貫通し底部が半導体基板に達する少なくとも１
以上の第１のエッチングホールを形成する工程と、第１
の構造体上に犠牲層を設ける工程と、第１のエッチング
ホールとは異なる箇所に犠牲層を貫通する孔を設け、孔
を埋め込むことにより底部が第１の構造体に達する接合
柱を設ける工程と、犠牲層上に第２の構造体を形成する
工程と、第２の構造体と接合柱と第１の構造体とを貫通
し、底部が半導体基板に達する第２のエッチングホール
を設ける工程と、第２のエッチングホールからエッチン
グガスを導入して半導体基板をエッチングすることによ
り中空部分を形成する工程と、半導体基板のエッチング
が進行するにしたがい第２のエッチングホールを通して
供給され中空部分を経て第１のエッチングホールから導
入されたエッチングガスにより犠牲層をエッチングする
工程と、を備えたので、半導体基板中に、接合柱直下で
最も深く、周囲にいくにしたがい徐々に浅くなる形状を
呈する中空領域を容易に形成することができる。
【００６５】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
では、半導体基板中に単位素子領域毎に領域の中心から
所定の距離に位置するエッチングストッパを埋設する工
程と、単位素子領域毎の半導体基板表面上に第１の構造
体を形成する工程と、第１の構造体の中心近傍からエッ
チングストッパまでのいずれかに位置し、第１の構造体
を貫通し底部が半導体基板に達する少なくとも１以上の
第１のエッチングホールを形成する工程と、第１の構造
体上に犠牲層を設ける工程と、犠牲層を貫通して底部が
第１の構造体に達する接合柱を設ける工程と、単位素子
領域毎に犠牲層上に第２の構造体を形成する工程と、第
２の構造体と接合柱の中心軸に沿った一部と第１の構造
体とを貫通し、底部が半導体基板に達する第２のエッチ
ングホールを設ける工程と、第２のエッチングホールか
らエッチングガスを導入して半導体基板をエッチングす
ることにより、接合柱直下の領域で最も深く、エッチン
グストッパに向かうにしたがい徐々に浅くなり、エッチ
ングストッパに接する領域で最も浅くなる形状を呈する
中空部分を形成する工程と、半導体基板のエッチングが
進行するにしたがい中空部分を通じて第１のエッチング
ホールから導入されたエッチングガスにより犠牲層を順
次エッチングする工程と、を備えることとしたので、ウ
エットエッチングで中空部分を作製する際に生じるステ
ィキングのような不具合が生じず、また深いエッチング
ストッパを形成する必要がなくなり、トレンチ形成のた
めのエッチング時間の増大、高アスペクト比のエッチン
グの困難さ、トレンチの埋め込み形成の難しさ等の問題
を回避でき、再現性よく半導体装置を作製することがで
きる。
では、半導体基板中に単位素子領域毎に領域の中心から
所定の距離に位置するエッチングストッパを埋設する工
程と、単位素子領域毎の半導体基板表面上に第１の構造
体を形成する工程と、第１の構造体の中心近傍からエッ
チングストッパまでのいずれかに位置し、第１の構造体
を貫通し底部が半導体基板に達する少なくとも１以上の
第１のエッチングホールを形成する工程と、第１の構造
体上に犠牲層を設ける工程と、犠牲層を貫通して底部が
第１の構造体に達する接合柱を設ける工程と、単位素子
領域毎に犠牲層上に第２の構造体を形成する工程と、第
２の構造体と接合柱の中心軸に沿った一部と第１の構造
体とを貫通し、底部が半導体基板に達する第２のエッチ
ングホールを設ける工程と、第２のエッチングホールか
らエッチングガスを導入して半導体基板をエッチングす
ることにより、接合柱直下の領域で最も深く、エッチン
グストッパに向かうにしたがい徐々に浅くなり、エッチ
ングストッパに接する領域で最も浅くなる形状を呈する
中空部分を形成する工程と、半導体基板のエッチングが
進行するにしたがい中空部分を通じて第１のエッチング
ホールから導入されたエッチングガスにより犠牲層を順
次エッチングする工程と、を備えることとしたので、ウ
エットエッチングで中空部分を作製する際に生じるステ
ィキングのような不具合が生じず、また深いエッチング
ストッパを形成する必要がなくなり、トレンチ形成のた
めのエッチング時間の増大、高アスペクト比のエッチン
グの困難さ、トレンチの埋め込み形成の難しさ等の問題
を回避でき、再現性よく半導体装置を作製することがで
きる。
【００６６】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
では、上述の接合柱が少なくとも２以上形成されている
こととしたので、配置上の理由で画素中央の絶縁膜内に
設けざる得ない温度センサその他の電子回路等が存する
場合でも、上述の特徴を備えた製造方法により半導体装
置を形成できる。
では、上述の接合柱が少なくとも２以上形成されている
こととしたので、配置上の理由で画素中央の絶縁膜内に
設けざる得ない温度センサその他の電子回路等が存する
場合でも、上述の特徴を備えた製造方法により半導体装
置を形成できる。
【００６７】本発明に係る赤外線イメージセンサの製造
方法では、半導体基板中に画素領域毎に画素の中心から
所定の距離に位置するエッチングストッパを埋設する工
程と、画素領域毎の半導体基板の表面に金属配線および
温度センサを埋設した絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜
の中心近傍からエッチングストッパまでのいずれかに位
置し、絶縁膜を貫通し底部が半導体基板に達する少なく
とも１以上の第１のエッチングホールを形成する工程
と、絶縁膜上に犠牲層を設ける工程と、犠牲層を貫通し
て底部が絶縁膜に達する接合柱を設ける工程と、画素領
域毎に犠牲層上に赤外線吸収部を形成する工程と、赤外
線吸収部と接合柱の中心軸に沿った一部と絶縁膜とを貫
通し、底部が半導体基板に達する第２のエッチングホー
ルを設ける工程と、第２のエッチングホールからエッチ
ングガスを導入して半導体基板をエッチングすることに
より、接合柱直下の領域で最も深く、エッチングストッ
パに向かうにしたがい徐々に浅くなり、エッチングスト
ッパに接する領域で最も浅くなる形状を呈する中空部分
を形成する工程と、半導体基板のエッチングが進行する
にしたがい中空部分を通じて第１のエッチングホールか
ら導入されたエッチングガスにより犠牲層を順次エッチ
ングする工程と、を備えたこととしたので、作製時に深
いエッチングストッパを必要としないため、高歩留まり
で赤外線イメージセンサを製造することができる。
方法では、半導体基板中に画素領域毎に画素の中心から
所定の距離に位置するエッチングストッパを埋設する工
程と、画素領域毎の半導体基板の表面に金属配線および
温度センサを埋設した絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜
の中心近傍からエッチングストッパまでのいずれかに位
置し、絶縁膜を貫通し底部が半導体基板に達する少なく
とも１以上の第１のエッチングホールを形成する工程
と、絶縁膜上に犠牲層を設ける工程と、犠牲層を貫通し
て底部が絶縁膜に達する接合柱を設ける工程と、画素領
域毎に犠牲層上に赤外線吸収部を形成する工程と、赤外
線吸収部と接合柱の中心軸に沿った一部と絶縁膜とを貫
通し、底部が半導体基板に達する第２のエッチングホー
ルを設ける工程と、第２のエッチングホールからエッチ
ングガスを導入して半導体基板をエッチングすることに
より、接合柱直下の領域で最も深く、エッチングストッ
パに向かうにしたがい徐々に浅くなり、エッチングスト
ッパに接する領域で最も浅くなる形状を呈する中空部分
を形成する工程と、半導体基板のエッチングが進行する
にしたがい中空部分を通じて第１のエッチングホールか
ら導入されたエッチングガスにより犠牲層を順次エッチ
ングする工程と、を備えたこととしたので、作製時に深
いエッチングストッパを必要としないため、高歩留まり
で赤外線イメージセンサを製造することができる。
【００６８】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
の製造方法では、上述の第２のエッチングホールおよび
中空部分を形成する際に、画素領域間で犠牲層が露出し
ている部分を保護膜で覆うこととしたので、シリコン基
板のドライエッチングの際、犠牲層も同時にエッチング
されることを防止できる。
の製造方法では、上述の第２のエッチングホールおよび
中空部分を形成する際に、画素領域間で犠牲層が露出し
ている部分を保護膜で覆うこととしたので、シリコン基
板のドライエッチングの際、犠牲層も同時にエッチング
されることを防止できる。
【００６９】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
の製造方法では、第２のエッチングホールの周辺部に底
部が犠牲層に達する第３のエッチングホールを形成する
工程と、第２のエッチングホールからエッチングガスを
導入することにより半導体基板をエッチングして中空部
分を形成すると同時に、第３のエッチングホールからエ
ッチングガスを導入して犠牲層をエッチングする工程
と、を備えたので、シリコン基板のエッチングの進行と
ともに、犠牲層も順次エッチングされるため、短いエッ
チング時間で半導体装置を作製でき、より効率的に非冷
却赤外線イメージセンサのような半導体装置を製造する
ことが可能となる。
の製造方法では、第２のエッチングホールの周辺部に底
部が犠牲層に達する第３のエッチングホールを形成する
工程と、第２のエッチングホールからエッチングガスを
導入することにより半導体基板をエッチングして中空部
分を形成すると同時に、第３のエッチングホールからエ
ッチングガスを導入して犠牲層をエッチングする工程
と、を備えたので、シリコン基板のエッチングの進行と
ともに、犠牲層も順次エッチングされるため、短いエッ
チング時間で半導体装置を作製でき、より効率的に非冷
却赤外線イメージセンサのような半導体装置を製造する
ことが可能となる。
【００７０】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
の製造方法では、半導体基板中に画素領域毎に画素の中
心から所定の距離に位置するエッチングストッパを埋設
する工程と、画素領域毎の半導体基板の表面に金属配線
および温度センサを埋設した絶縁膜を形成する工程と、
絶縁膜の中心近傍からエッチングストッパまでのいずれ
かに位置し、絶縁膜を貫通し底部が半導体基板に達する
少なくとも１以上の第１のエッチングホールを形成する
工程と、絶縁膜上に犠牲層を設ける工程と、犠牲層を貫
通して底部が絶縁膜に達する接合柱を設ける工程と、画
素領域毎に犠牲層上に赤外線吸収部を形成する工程と、
赤外線吸収部と接合柱の中心軸に沿った一部と絶縁膜と
を貫通し、底部が半導体基板に達する第２のエッチング
ホールを設ける工程と、第２のエッチングホールからエ
ッチングガスを導入して半導体基板をエッチングするこ
とにより、接合柱直下の領域で最も深く、エッチングス
トッパに向かうにしたがい徐々に浅くなり、エッチング
ストッパに接する領域で最も浅くなる形状を呈する中空
部分を形成する工程と、中空部分の形成後犠牲層を選択
的にエッチングする工程と、を備えたこととしたので、
作製時に深いエッチングストッパを必要とせず、かつ犠
牲層のみを別個に簡易なプロセスで除去することができ
る。
の製造方法では、半導体基板中に画素領域毎に画素の中
心から所定の距離に位置するエッチングストッパを埋設
する工程と、画素領域毎の半導体基板の表面に金属配線
および温度センサを埋設した絶縁膜を形成する工程と、
絶縁膜の中心近傍からエッチングストッパまでのいずれ
かに位置し、絶縁膜を貫通し底部が半導体基板に達する
少なくとも１以上の第１のエッチングホールを形成する
工程と、絶縁膜上に犠牲層を設ける工程と、犠牲層を貫
通して底部が絶縁膜に達する接合柱を設ける工程と、画
素領域毎に犠牲層上に赤外線吸収部を形成する工程と、
赤外線吸収部と接合柱の中心軸に沿った一部と絶縁膜と
を貫通し、底部が半導体基板に達する第２のエッチング
ホールを設ける工程と、第２のエッチングホールからエ
ッチングガスを導入して半導体基板をエッチングするこ
とにより、接合柱直下の領域で最も深く、エッチングス
トッパに向かうにしたがい徐々に浅くなり、エッチング
ストッパに接する領域で最も浅くなる形状を呈する中空
部分を形成する工程と、中空部分の形成後犠牲層を選択
的にエッチングする工程と、を備えたこととしたので、
作製時に深いエッチングストッパを必要とせず、かつ犠
牲層のみを別個に簡易なプロセスで除去することができ
る。
【００７１】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
の製造方法では、上述の犠牲層がエッチングガスに対し
て耐エッチング性を有するレジストまたはポリイミドの
いずれかの材料で構成されているので、犠牲層のみを別
個に簡易なプロセスで除去することができる。
の製造方法では、上述の犠牲層がエッチングガスに対し
て耐エッチング性を有するレジストまたはポリイミドの
いずれかの材料で構成されているので、犠牲層のみを別
個に簡易なプロセスで除去することができる。
【００７２】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
の製造方法では、犠牲層がシリコン窒化膜で構成され、
犠牲層のエッチングを弗化水素（ＨＦ）とメタノール
（ＣＨ ３ＯＨ）の混合エッチングガスで行うので、半導
体基板中に設けられた中空部分の形状を保持しつつ、犠
牲層のみをエッチングにより除去することができる。
の製造方法では、犠牲層がシリコン窒化膜で構成され、
犠牲層のエッチングを弗化水素（ＨＦ）とメタノール
（ＣＨ ３ＯＨ）の混合エッチングガスで行うので、半導
体基板中に設けられた中空部分の形状を保持しつつ、犠
牲層のみをエッチングにより除去することができる。
【００７３】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
の製造方法では、上述のエッチングガスがＸｅＦ2、Xｅ
Ｆ4、XｅＦ6、ＫｒＦ2、ＫｒＦ4、ＫｒＦ6、ＣｌＦ3、
ＢｒＦ3、ＢｒＦ5、ＩＦ5のいずれかであることとした
ので、シリコン基板を等方的にドライエッチングでき
る。
の製造方法では、上述のエッチングガスがＸｅＦ2、Xｅ
Ｆ4、XｅＦ6、ＫｒＦ2、ＫｒＦ4、ＫｒＦ6、ＣｌＦ3、
ＢｒＦ3、ＢｒＦ5、ＩＦ5のいずれかであることとした
ので、シリコン基板を等方的にドライエッチングでき
る。
【００７４】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
の製造方法では、上述の接合柱が少なくとも２以上形成
されていることとしたので、配置上の理由で画素中央の
絶縁膜内に設けざる得ない温度センサその他の電子回路
等が存する場合でも、上述の特徴を備えた製造方法によ
り赤外線イメージセンサを形成できる。
の製造方法では、上述の接合柱が少なくとも２以上形成
されていることとしたので、配置上の理由で画素中央の
絶縁膜内に設けざる得ない温度センサその他の電子回路
等が存する場合でも、上述の特徴を備えた製造方法によ
り赤外線イメージセンサを形成できる。
【図１】 この発明の実施の形態１による非冷却赤外イ
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による非冷却赤外イ
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による非冷却赤外イ
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態１による非冷却赤外イ
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
【図５】 この発明の実施の形態１による非冷却赤外イ
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
【図６】 この発明の実施の形態１による非冷却赤外イ
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
【図７】 この発明の実施の形態１による非冷却赤外イ
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態２による非冷却赤外イ
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
【図９】 この発明の実施の形態３による非冷却赤外イ
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
メージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
【図１０】 この発明の実施の形態３による非冷却赤外
イメージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
イメージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
【図１１】 この発明の実施の形態３による非冷却赤外
イメージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
イメージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
【図１２】 この発明の実施の形態３による非冷却赤外
イメージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
イメージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
【図１３】 この発明の実施の形態３による非冷却赤外
イメージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
イメージセンサの製造方法の一部を示す断面図である。
【図１４】 （ａ）この発明の実施の形態４による非冷
却赤外イメージセンサの製造方法の一部を示す断面図，
（ｂ）はその平面図である。
却赤外イメージセンサの製造方法の一部を示す断面図，
（ｂ）はその平面図である。
【図１５】 （ａ）従来技術による非冷却赤外イメージ
センサの画素構造の断面図，（ｂ）はその平面図であ
る。
センサの画素構造の断面図，（ｂ）はその平面図であ
る。
【図１６】 従来技術による非冷却赤外イメージセンサ
の製造方法の一部を示す断面図である。
の製造方法の一部を示す断面図である。
【図１７】 従来技術による非冷却赤外イメージセンサ
の製造方法の一部を示す断面図である。
の製造方法の一部を示す断面図である。
【図１８】 従来技術による非冷却赤外イメージセンサ
の製造方法の一部を示す断面図である。
の製造方法の一部を示す断面図である。
【図１９】 従来技術による非冷却赤外イメージセンサ
の製造方法の一部を示す断面図である。
の製造方法の一部を示す断面図である。
【図２０】 従来技術による非冷却赤外イメージセンサ
の製造方法の一部を示す断面図である。
の製造方法の一部を示す断面図である。
【図２１】 ドライプロセスを用いた従来技術による非
冷却赤外イメージセンサの断面図である。
冷却赤外イメージセンサの断面図である。
【図２２】 図２１に示した従来技術による非冷却赤外
イメージセンサを複数画素配列した断面図である。
イメージセンサを複数画素配列した断面図である。
【図２３】 従来のエッチングホールを具備した非冷却
赤外イメージセンサをドライプロセスで処理した場合の
画素構造の断面図である。
赤外イメージセンサをドライプロセスで処理した場合の
画素構造の断面図である。
１ シリコン基板、 ２、１２、２３、２４、３１、３
２ 絶縁膜、 １０赤外線検出器部、 １１ 温度セン
サ、 ２１、２２ 支持脚、 １３、１４、２５、２
６、３３、３４ 金属配線、 ４１、４２、４３、４
４、４５、４６第１のエッチングホール、 １１０、１
１１ 犠牲層、 １３０ 赤外線吸収部、 １４０、１
４０ａ、１４０ｂ 接合柱、 ３０１、３０２ エッチ
ングストッパ、 ４０１、４０１ａ、４０１ｂ 第２の
エッチングホール、 ６０１、６０２ 第３のエッチン
グホール、 ５０１、５０２ レジスト。
２ 絶縁膜、 １０赤外線検出器部、 １１ 温度セン
サ、 ２１、２２ 支持脚、 １３、１４、２５、２
６、３３、３４ 金属配線、 ４１、４２、４３、４
４、４５、４６第１のエッチングホール、 １１０、１
１１ 犠牲層、 １３０ 赤外線吸収部、 １４０、１
４０ａ、１４０ｂ 接合柱、 ３０１、３０２ エッチ
ングストッパ、 ４０１、４０１ａ、４０１ｂ 第２の
エッチングホール、 ６０１、６０２ 第３のエッチン
グホール、 ５０１、５０２ レジスト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 37/02 Ｈ０１Ｌ 31/02 Ａ Ｆターム(参考） 2G065 AA04 AB02 BA02 BA12 BA34 4M118 AA10 AB01 BA30 CA14 EA01 GA10 5F004 AA01 AA16 DA19 DA26 DB01 DB25 EA23 EB08 5F088 AA01 AB02 BA18 BB03 CB14
Claims (11)
- 【請求項１】 半導体基板表面上の単位素子領域毎に第
１の構造体を形成する工程と、前記第１の構造体の所定
の箇所に前記第１の構造体を貫通し底部が前記半導体基
板に達する少なくとも１以上の第１のエッチングホール
を形成する工程と、前記第１の構造体上に犠牲層を設け
る工程と、前記第１のエッチングホールとは異なる箇所
に前記犠牲層を貫通する孔を設け、前記孔を埋め込むこ
とにより底部が前記第１の構造体に達する接合柱を設け
る工程と、前記犠牲層上に第２の構造体を形成する工程
と、前記第２の構造体と前記接合柱と前記第１の構造体
とを貫通し、底部が前記半導体基板に達する第２のエッ
チングホールを設ける工程と、前記第２のエッチングホ
ールからエッチングガスを導入して前記半導体基板をエ
ッチングすることにより中空部分を形成する工程と、前
記半導体基板のエッチングが進行するにしたがい前記第
２のエッチングホールを通して供給され前記中空部分を
経て前記第１のエッチングホールから導入された前記エ
ッチングガスにより前記犠牲層をエッチングする工程
と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 半導体基板中に単位素子領域毎に前記領
域の中心から所定の距離に位置するエッチングストッパ
を埋設する工程と、前記単位素子領域毎の前記半導体基
板表面上に第１の構造体を形成する工程と、前記第１の
構造体の中心近傍から前記エッチングストッパまでのい
ずれかに位置し、前記第１の構造体を貫通し底部が前記
半導体基板に達する少なくとも１以上の第１のエッチン
グホールを形成する工程と、前記第１の構造体上に犠牲
層を設ける工程と、前記犠牲層を貫通して底部が前記第
１の構造体に達する接合柱を設ける工程と、前記単位素
子領域毎に前記犠牲層上に第２の構造体を形成する工程
と、前記第２の構造体と前記接合柱の中心軸に沿った一
部と前記第１の構造体とを貫通し、底部が前記半導体基
板に達する第２のエッチングホールを設ける工程と、前
記第２のエッチングホールからエッチングガスを導入し
て前記半導体基板をエッチングすることにより、前記接
合柱直下の領域で最も深く、前記エッチングストッパに
向かうにしたがい徐々に浅くなり、前記エッチングスト
ッパに接する領域で最も浅くなる形状を呈する中空部分
を形成する工程と、前記半導体基板のエッチングが進行
するにしたがい前記中空部分を通じて前記第１のエッチ
ングホールから導入された前記エッチングガスにより前
記犠牲層を順次エッチングする工程と、を備えたことを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記接合柱が少なくとも２以上形成され
ていることを特徴とする請求項１または２記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項４】 半導体基板中に画素領域毎に前記画素の
中心から所定の距離に位置するエッチングストッパを埋
設する工程と、前記画素領域毎の前記半導体基板の表面
に金属配線および温度センサを埋設した絶縁膜を形成す
る工程と、前記絶縁膜の中心近傍から前記エッチングス
トッパまでのいずれかに位置し、前記絶縁膜を貫通し底
部が前記半導体基板に達する少なくとも１以上の第１の
エッチングホールを形成する工程と、前記絶縁膜上に犠
牲層を設ける工程と、前記犠牲層を貫通して底部が前記
絶縁膜に達する接合柱を設ける工程と、前記画素領域毎
に前記犠牲層上に赤外線吸収部を形成する工程と、前記
赤外線吸収部と前記接合柱の中心軸に沿った一部と前記
絶縁膜とを貫通し、底部が前記半導体基板に達する第２
のエッチングホールを設ける工程と、前記第２のエッチ
ングホールからエッチングガスを導入して前記半導体基
板をエッチングすることにより、前記接合柱直下の領域
で最も深く、前記エッチングストッパに向かうにしたが
い徐々に浅くなり、前記エッチングストッパに接する領
域で最も浅くなる形状を呈する中空部分を形成する工程
と、前記半導体基板のエッチングが進行するにしたがい
前記中空部分を通じて前記第１のエッチングホールから
導入された前記エッチングガスにより前記犠牲層を順次
エッチングする工程と、を備えたことを特徴とする赤外
線イメージセンサの製造方法。 - 【請求項５】 前記第２のエッチングホールおよび前記
中空部分を形成する際に、前記画素領域間で前記犠牲層
が露出している部分を保護膜で覆うことを特徴とする請
求項４記載の赤外線イメージセンサの製造方法。 - 【請求項６】 前記第２のエッチングホールの周辺部に
底部が前記犠牲層に達する第３のエッチングホールを形
成する工程と、前記第２のエッチングホールからエッチ
ングガスを導入することにより前記半導体基板をエッチ
ングして前記中空部分を形成すると同時に、前記第３の
エッチングホールから前記エッチングガスを導入して前
記犠牲層をエッチングする工程と、を備えたことを特徴
とする請求項４記載の赤外線イメージセンサの製造方
法。 - 【請求項７】 半導体基板中に画素領域毎に前記画素の
中心から所定の距離に位置するエッチングストッパを埋
設する工程と、前記画素領域毎の前記半導体基板の表面
に金属配線および温度センサを埋設した絶縁膜を形成す
る工程と、前記絶縁膜の中心近傍から前記エッチングス
トッパまでのいずれかに位置し、前記絶縁膜を貫通し底
部が前記半導体基板に達する少なくとも１以上の第１の
エッチングホールを形成する工程と、前記絶縁膜上に犠
牲層を設ける工程と、前記犠牲層を貫通して底部が前記
絶縁膜に達する接合柱を設ける工程と、前記画素領域毎
に前記犠牲層上に赤外線吸収部を形成する工程と、前記
赤外線吸収部と前記接合柱の中心軸に沿った一部と前記
絶縁膜とを貫通し、底部が前記半導体基板に達する第２
のエッチングホールを設ける工程と、前記第２のエッチ
ングホールからエッチングガスを導入して前記半導体基
板をエッチングすることにより、前記接合柱直下の領域
で最も深く、前記エッチングストッパに向かうにしたが
い徐々に浅くなり、前記エッチングストッパに接する領
域で最も浅くなる形状を呈する中空部分を形成する工程
と、前記中空部分の形成後、前記犠牲層を選択的にエッ
チングする工程と、を備えたことを特徴とする赤外線イ
メージセンサの製造方法。 - 【請求項８】 前記犠牲層が前記エッチングガスに対し
て耐エッチング性を有するレジストまたはポリイミドの
いずれかの材料で構成されていることを特徴とする請求
項７記載の赤外線イメージセンサの製造方法。 - 【請求項９】 前記犠牲層がシリコン窒化膜で構成さ
れ、前記犠牲層のエッチングを弗化水素（ＨＦ）とメタ
ノール（ＣＨ３ＯＨ）の混合エッチングガスで行うこと
を特徴とする請求項７記載の赤外線イメージセンサの製
造方法。 - 【請求項１０】 前記エッチングガスがＸｅＦ2、XｅＦ
4、XｅＦ6、ＫｒＦ2、ＫｒＦ4、ＫｒＦ6、ＣｌＦ3、Ｂ
ｒＦ3、ＢｒＦ5、ＩＦ5のいずれかであることを特徴と
する請求項４ないし９のいずれか１項記載の赤外線イメ
ージセンサの製造方法。 - 【請求項１１】 前記接合柱が少なくとも２以上形成さ
れていることを特徴とする請求項４ないし１０のいずれ
か１項記載の赤外線イメージセンサの製造方法。
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2001
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