JP2003229608A - メンブレンを有する半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メンブレンを有する半導体装置において、所
望のエッチングホールを形成できない場合でも、空洞部
をエッチング形成する際のエッチングレートを落とすこ
となく歩留まり良くメンブレンを形成できるようにす
る。 【解決手段】 Ｎ型シリコン基板１０の一面１１に、所
定の厚さのＰ型層１２を形成する工程と、Ｐ型層１２の
上にメンブレン２０を形成する工程と、メンブレン２０
のうち空洞部１３に対応する部位にエッチングホール２
７を形成する工程と、Ｎ型シリコン基板１０とＰ型層１
２との間のＰＮ接合に対して逆電圧を印加した状態で、
エッチングホール２７を介してエッチング液３１を注入
しＰ型層１２をエッチングして除去することにより空洞
部１３を形成する工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の一面
側にエッチングにより空洞部を形成するとともに該空洞
部を覆うようにメンブレンを形成してなるメンブレンを
有する半導体装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の半導体装置の製造方法を
図１、図１０を参照して説明する。図１、図１０に示す
半導体装置は、例えば複数の熱電対の起電力を利用した
サーモパイル型の赤外線センサに適用されるものであ
り、図１は概略平面図、図１０は概略断面図である。

【０００３】半導体基板としてのシリコン基板１０の一
面１１側には、空洞部１３が形成されており、空洞部１
３の周囲において当該一面１１の上にはエッチングスト
ッパとなる酸化シリコン１４が形成されている。

【０００４】この酸化シリコン１４の上には、各種配線
や膜等を積層してなるセンシング部としてのメンブレン
２０が形成されている。つまり、メンブレン２０は空洞
部１３を覆うようにシリコン基板１０の一面１１上に設
けられている。

【０００５】メンブレン２０は、図１０に示すように、
シリコン基板１０の一面１１側から、窒化シリコン膜
（ＳｉＮ膜）２１、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）２
２、機能膜として働く多結晶シリコン配線２３、層間絶
縁膜２４、配線として働くアルミ配線２５、保護膜２６
が順次積層されてなるものである。

【０００６】なお、図１においては、メンブレン２０の
うち、膜２１、２２、２４、２６は省略し、多結晶シリ
コン配線（斜線ハッチングにて図示）２３、およびアル
ミ配線２５のみ示してある。

【０００７】複数本の多結晶シリコン配線２３およびア
ルミ配線２５が直列に接続されることによって、複数回
折り返された折り返し形状を有する赤外線センサの熱電
対２３、２５が構成されている。そして、複数個の折り
返し部つまりコンタクトホール２５ａの各々が、両配線
２３、２５の接合部となっており、この接合部２５ａに
てゼーベック効果によって起電力が発生するようになっ
ている。

【０００８】また、空洞部１３の内周に位置するメンブ
レン２０には、厚さ方向に貫通するエッチングホール２
７が設けられている。

【０００９】このような半導体装置は、一般に、次のよ
うにして製造される。シリコン基板１０の一面１１上に
おいて空洞部１３となるべき領域に対応する領域に、多
結晶シリコン等からなる犠牲層（図示せず）を形成し、
その後、メンブレン２０を構成する各層を積層、パター
ニングしてメンブレン２０を形成し、続いて、エッチン
グホール２７を形成する。

【００１０】そして、エッチングホール２７を通じて、
ＫＯＨやＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドラ
イド）等のシリコンウェットエッチング液を供給し、上
記犠牲層およびシリコン基板１０をエッチングすること
で、空洞部１３を形成する。こうして、図１、図１０に
示す半導体装置が製造される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記シリコ
ンのエッチングは、以下の化学式１に示す化学反応で行
われるため、水素が発生する。

【００１２】

【化１】Ｓｉ＋４ＯＨ^-→Ｓｉ（ＯＨ）₄＋４ｅ^- ４Ｈ₂Ｏ＋４ｅ^-→２Ｈ₂↑＋４ＯＨ^- エッチングにおいて、エッチングホール２７からの水素
排出速度が水素生成速度よりも遅い条件となる場合、空
洞部１３内に水素気泡が溜まり、メンブレン２０の破壊
を引き起こし、歩留まりが低下するという不具合があ
る。

【００１３】これは、図１０中の破線Ａ１、Ａ２に示す
ように、エッチングがＡ１、Ａ２と進行するにつれて深
さ方向だけでなく横方向へのエッチング量も増大してい
くため、エッチングの進行とともに、単位時間あたりに
発生する水素発生量も増大することによる。

【００１４】この不具合を防止するためには、水素排
出速度を大きくする、水素生成速度を抑制する、とい
う方法が考えられる。

【００１５】しかしながら、はエッチングホール２７
を大きくすることが効果的であるが、メンブレン２０に
おける機能膜や配線等の制約によりエッチングホール２
７のレイアウトが制約を受け、所望の形状や大きさのエ
ッチングホール２７を形成できない場合が多い。また、
は、シリコンのエッチングレートを下げることが効果
的だが、エッチング時間が長くなるという問題がある。

【００１６】これを解決する方法として、特開平６−２
０２５８０号公報に記載されているように、シリコンの
エッチング液に界面活性剤を添加する方法が提案されて
いる。

【００１７】それによれば、メンブレンの破壊防止を実
現できるとされているものの、本発明者等の検討によれ
ば、エッチングレートが極めて遅くなったり、異方性が
損なわれ、図１０のＢ部に示すように平坦なシリコンエ
ッチング面を得ることができないという不具合が確認さ
れた。

【００１８】本発明は上記問題に鑑み、メンブレンを有
する半導体装置において、所望のエッチングホールを形
成できない場合でも、空洞部をエッチング形成する際の
エッチングレートを落とすことなく歩留まり良くメンブ
レンを形成できるようにすることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、半導体基板（１０）の
一面（１１）側に、エッチングにより空洞部（１３）を
形成するとともに空洞部を覆うようにメンブレン（２
０）を形成してなる半導体装置の製造方法において、Ｎ
型の半導体基板の一面に、所定の厚さのＰ型層（１２）
を形成する工程と、Ｐ型層の上にメンブレンを形成する
工程と、メンブレンのうち空洞部に対応する部位に、メ
ンブレンを貫通するエッチングホール（２７）を形成す
る工程と、Ｎ型の半導体基板とＰ型層との間のＰＮ接合
に対して逆電圧を印加した状態で、エッチングホールを
介してＰ型層にエッチング液を注入しＰ型層をエッチン
グして除去することにより、空洞部を形成する工程とを
備えることを特徴とする。

【００２０】それによれば、Ｎ型の半導体基板とＰ型層
との間のＰＮ接合に対して逆電圧を印加した状態とする
ことで、当該ＰＮ界面からＰ型層側へ空乏層が形成され
る。そして、半導体基板側が高い電圧側となり、ＰＮ接
合近傍で電圧低下が大きいため、Ｐ型層のエッチングは
進行する。

【００２１】しかし、ＰＮ接合近傍までＰ型層のエッチ
ングが進行すると、電位の高い被エッチング表面すなわ
ち空乏層が露出し、露出面に陽極酸化膜が生成されるた
め、エッチングレートが大幅に低下する。つまり、深さ
方向のエッチングが実質的に停止する。その後は、横方
向へエッチングが進行し、所望の大きさの空洞部が形成
される。

【００２２】このように、本発明では、空洞部をエッチ
ング形成する際に、深さ方向のエッチングはある時点で
停止し、その後は実質的に横方向のエッチングのみにな
る。そのため、エッチングの進行とともに水素発生量が
増大するのを極力抑制することができ、メンブレンの破
壊を抑制できる。

【００２３】また、特に、エッチングレートを落とす必
要もなくなる。さらに、ＰＮ接合近傍で、Ｐ型層のエッ
チングを効果的に停止できるため、エッチング面は平坦
なものにできる。

【００２４】よって、本発明によれば、所望のエッチン
グホールを形成できない場合でも、空洞部をエッチング
形成する際のエッチングレートを落とすことなく歩留ま
り良くメンブレンを形成することができる。

【００２５】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の製造方法において、Ｐ型層（１２）を形成し
た後、Ｐ型層における空洞部（１３）となるべき領域上
に、エッチング液によりエッチングされる犠牲層（３
０）を形成する工程を行い、続いて、メンブレン（２
０）を形成することを特徴とする。このように、犠牲層
を用いた製造方法としても良い。

【００２６】また、請求項３に記載の発明では、請求項
１に記載の製造方法において、Ｐ型層（１２）を形成し
た後、Ｐ型層における空洞部（１３）となるべき領域を
取り囲むように、Ｐ型層の内部にＮ型の囲み層（１５）
を形成する工程を行い、続いて、メンブレン（２０）を
形成し、空洞部（１３）を形成する工程では、囲み層と
Ｐ型層との間のＰＮ接合に対しても逆電圧を印加した状
態でＰ型層のエッチングを行うことを特徴とする。

【００２７】また、請求項４に記載の発明では、請求項
１に記載の製造方法において、Ｐ型層（１２）を空洞部
（１３）に対応した形状にパターニング形成した後、メ
ンブレン（２０）を形成することを特徴とする。

【００２８】これら請求項３や請求項４の製造方法によ
れば、犠牲層を用いないで、Ｐ型層のエッチング領域つ
まり空洞部のサイズを規定することができる。

【００２９】また、請求項５に記載の発明では、半導体
基板（４０）の一面（４１）側に、エッチングにより空
洞部（１３）を形成するとともに空洞部を覆うようにメ
ンブレン（２０）を形成してなる半導体装置の製造方法
において、半導体基板の一面上に第１のＰ型拡散層（４
２）を形成する工程と、第１のＰ型拡散層の上に、第１
のＰ型拡散層よりも低濃度の第２のＰ型拡散層またはＮ
型拡散層（４３）を所定の厚さ形成する工程と、第２の
Ｐ型拡散層またはＮ型拡散層の上にメンブレンを形成す
る工程と、メンブレンのうち空洞部に対応する部位に、
メンブレンを貫通するエッチングホール（２７）を形成
する工程と、エッチングホールを介してエッチング液を
注入して第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層をエッチン
グして除去することにより、空洞部を形成する工程とを
備えることを特徴とする。

【００３０】本発明は、高濃度（高不純物濃度）のＰ型
拡散層では、エッチングレートが大幅に低下することを
利用したものである。

【００３１】それによれば、高濃度な第１のＰ型拡散層
まで、第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層のエッチング
が進行すると、高濃度な第１のＰ型拡散層が露出し、エ
ッチングレートが大幅に低下する。つまり、深さ方向の
エッチングが実質的に停止する。その後は、横方向へエ
ッチングが進行し、所望の大きさの空洞部が形成され
る。

【００３２】このように、本発明によっても、上記請求
項１に記載の発明と同様、空洞部をエッチング形成する
際に、深さ方向のエッチングはある時点で停止し、その
後は実質的に横方向のエッチングのみになるため、エッ
チングの進行とともに水素発生量が増大するのを極力抑
制することができる。

【００３３】そのため、請求項１と同様、特に、エッチ
ングレートを落とす必要もなくなる。さらに、高濃度な
第１のＰ型拡散層で、第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散
層のエッチングを効果的に停止できるため、エッチング
面は平坦なものにすることができる。

【００３４】よって、本発明によれば、所望のエッチン
グホールを形成できない場合でも、空洞部をエッチング
形成する際のエッチングレートを落とすことなく歩留ま
り良くメンブレンを形成することができる。

【００３５】また、請求項６に記載の発明では、請求項
５に記載の製造方法において、第２のＰ型拡散層または
Ｎ型拡散層（４３）を形成した後、第２のＰ型拡散層ま
たはＮ型拡散層における空洞部（１３）となるべき領域
上に、エッチング液によりエッチングされる犠牲層（３
０）を形成する工程を行い、続いて、メンブレン（２
０）を形成することを特徴とする。

【００３６】請求項５の製造方法においても、請求項６
の製造方法のように、犠牲層を用いた製造方法としても
良い。

【００３７】また、請求項７に記載の発明では、請求項
５に記載の製造方法において、第２のＰ型拡散層または
Ｎ型拡散層（４３）を形成した後、第２のＰ型拡散層ま
たはＮ型拡散層における空洞部（１３）となるべき領域
を取り囲むように、第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層
の内部に第１のＰ型拡散層（４２）と同じ濃度のＰ型の
囲み層（４５）を形成する工程を行い、続いて、メンブ
レン（２０）を形成することを特徴とする。

【００３８】また、請求項８に記載の発明では、請求項
５に記載の製造方法において、第２のＰ型拡散層または
Ｎ型拡散層（４３）を空洞部（１３）に対応した形状に
パターニング形成した後、メンブレン（２０）を形成す
ることを特徴とする。

【００３９】請求項５の製造方法においても、請求項７
や請求項８の製造方法のようにすれば、犠牲層を用いな
いで、Ｐ型層のエッチング領域つまり空洞部のサイズを
規定することができる。

【００４０】また、請求項９に記載の発明では、Ｎ型の
半導体基板（１０）と、半導体基板の一面（１１）上に
形成されたＰ型層（１２）と、Ｐ型層の上に形成された
メンブレン（２０）とを備え、メンブレンの下において
Ｐ型層の一部が除去されることにより空洞部（１３）が
形成されており、空洞部に対応するメンブレンには、厚
さ方向に貫通する貫通孔（２７）が形成されていること
を特徴とする。

【００４１】本発明の半導体装置は、請求項１または請
求項２に記載の製造方法により適切に製造されるもの
で、その効果は、請求項１または請求項２の発明と同様
である。

【００４２】また、請求項１０に記載の発明では、請求
項９に記載の半導体装置において、空洞部（１３）を区
画するＰ型層（１２）の側面には、空洞部を取り囲むよ
うにＮ型の囲み層（１５）が形成されていることを特徴
とする。

【００４３】本発明の半導体装置は、請求項３に記載の
製造方法により適切に製造されるもので、その効果は請
求項３の発明と同様である。

【００４４】また、請求項１１に記載の発明では、半導
体基板（４０）と、半導体基板の一面（４１）上に形成
された第１のＰ型拡散層（４２）と、第１のＰ型拡散層
の上に形成され第１のＰ型拡散層よりも低濃度の第２の
Ｐ型拡散層またはＮ型拡散層（４３）と、第２のＰ型拡
散層またはＮ型拡散層の上に形成されたメンブレン（２
０）とを備え、メンブレンの下において第２のＰ型拡散
層またはＮ型拡散層の一部が除去されることにより空洞
部（１３）が形成されており、空洞部に対応するメンブ
レンには、厚さ方向に貫通する貫通孔（２７）が形成さ
れていることを特徴とする。

【００４５】本発明の半導体装置は、請求項５または請
求項６に記載の製造方法により適切に製造されるもの
で、その効果は、請求項５または請求項６の発明と同様
である。

【００４６】また、請求項１２に記載の発明では、請求
項１１に記載の製造方法において、空洞部（１３）を区
画する第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層（４３）の側
面には、空洞部を取り囲むように、第１のＰ型拡散層
（４２）と同じ濃度のＰ型の囲み層（４５）が形成され
ていることを特徴とする。

【００４７】本発明の半導体装置は、請求項７に記載の
製造方法により適切に製造されるもので、その効果は請
求項７の発明と同様である。

【００４８】また、請求項１３に記載の発明では、半導
体基板（４０）と、半導体基板の一面（４１）上に形成
され濃度が１０²⁰個・ｃｍ^-3以上であるＰ型拡散層（４
２）と、Ｐ型拡散層の上に形成されたメンブレン（２
０）とを備え、メンブレンとＰ型拡散層との間には空洞
部（１３）が形成されており、空洞部に対応するメンブ
レンには、厚さ方向に貫通する貫通孔（２７）が形成さ
れていることを特徴とする。

【００４９】本発明の半導体装置は、請求項８に記載の
製造方法により適切に製造されるもので、その効果は請
求項８の発明と同様である。

【００５０】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。本実施形態は、本発明のメンブレン
を有する半導体装置を、複数の熱電対の起電力を利用し
たサーモパイル型の赤外線センサに適用したものとして
説明する。なお、以下の各実施形態相互において同一部
分には図中、同一符号を付してある。

【００５２】（第１実施形態）本発明の第１実施形態に
係る赤外線センサＳ１の概略平面構成は、上記図１に示
され、その概略断面構成は図２に示される。なお、図１
中のハッチングは、各部の識別を容易にするために施し
たもので断面を示すものではない。

【００５３】赤外線センサＳ１は、Ｎ型シリコン基板
（本発明でいう半導体基板）１０を備え、このＮ型シリ
コン基板１０は、図１に示すように、平面矩形状をなし
ている。図１、図２に示すように、Ｎ型シリコン基板１
０の一面１１の上には、平面形状が矩形枠状をなすＰ型
層１２が形成されている。このＰ型層１２は、図１では
点々ハッチングにて示してある。

【００５４】この矩形枠状のＰ型層１２の中空部は、Ｐ
型層１２の中央部をエッチング除去することにより形成
された矩形状の空洞部１３として構成されている。つま
り、シリコン基板１０の一面１１側には、エッチングに
より形成された空洞部１３が備えられている。

【００５５】ここで、限定するものではないが、Ｎ型シ
リコン基板１０の厚さは例えば数百μｍであり、Ｐ型層
１２の厚さは例えば十数μｍである。また、空洞部１３
の平面サイズは例えば１ｍｍ□のものにすることができ
る。

【００５６】そして、図２に示すように（図１では省
略）、Ｐ型層１２の上には、Ｐ型層１２と略同一の平面
矩形状をなす酸化シリコン膜１４が形成されている。こ
の酸化シリコン膜１４は、後述する空洞部１３をエッチ
ング形成する際のエッチングストッパとなるものであ
り、以下、エッチングストッパ用酸化シリコン膜１４と
いうこととする。

【００５７】また、図２に示すように、エッチングスト
ッパ用酸化シリコン膜１４の上には、各種配線や膜等を
積層してなるセンシング部としてのメンブレン２０が、
空洞部１３を覆うように形成されている。つまり、メン
ブレン２０は空洞部１３を覆うようにＮ型シリコン基板
１０の一面１１上に設けられている。

【００５８】このメンブレン２０は、図２に示すよう
に、Ｎ型シリコン基板１０の一面１１側から、窒化シリ
コン膜（ＳｉＮ膜）２１、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２
膜）２２、機能膜として働く多結晶シリコン配線２３、
配線として働く層間絶縁膜２４、アルミ配線２５、およ
び保護膜２６が順次積層されてなるものである。

【００５９】なお、上述したが、図１においては、メン
ブレン２０のうち、膜２１、２２、２４、２６は省略
し、多結晶シリコン配線（斜線ハッチングにて図示）２
３およびアルミ配線２５のみ示してある。

【００６０】図２に示すように、窒化シリコン膜２１お
よび酸化シリコン膜２２は、シリコン基板１０の一面１
１上のほぼ全域に形成されている。これら窒化シリコン
膜２１および酸化シリコン膜２２はＣＶＤ法等により成
膜され、下部絶縁膜２１、２２として構成されるもので
ある。

【００６１】多結晶シリコン配線２３は、酸化シリコン
膜２２の上に形成されており、図１に示すように、空洞
部１３の中央部から空洞部１３の外側のＮ型シリコン基
板１０の部分に渡って、複数本放射状に形成されてい
る。この多結晶シリコン配線２３は、ＣＶＤ法等により
成膜されたもので配線抵抗を下げるために不純物を導入
してある。

【００６２】層間絶縁膜２４は、図２に示すように、多
結晶シリコン配線２３の上および多結晶シリコン配線２
３が形成されていない酸化シリコン膜２２の上に、形成
されている。この層間絶縁膜２４は、メンブレン２０内
の各種配線の電気的絶縁を行うものであり、本例では、
ＣＶＤ法等により成膜された酸化シリコン膜よりなる。

【００６３】アルミ配線２５は、層間絶縁膜２４の上に
形成されており、図１に示すように、隣接する各多結晶
シリコン配線２３の間を接続するように、複数本放射状
に形成されている。このアルミ配線２５は、スパッタ法
や蒸着法等により形成されたアルミニウムよりなり、各
アルミ配線２５は、層間絶縁膜２４に形成された開口部
（コンタクトホール）２５ａを介して多結晶シリコン配
線２３と電気的に接続されている。なお、層間絶縁膜２
４は、アルミ配線２５と多結晶シリコン配線２３とが電
気的接続部以外で重ならない場合は、省略が可能であ
る。

【００６４】このようにして、複数本の多結晶シリコン
配線２３およびアルミ配線２５が直列に接続されること
によって、赤外線センサＳ１の熱電対が構成されてお
り、この熱電対２３、２５は、図１に示す様に、複数回
折り返された折り返し形状を有している。複数個の折り
返し部つまりコンタクトホール２５ａの各々が、両配線
２３、２５の接合部となっており、この接合部２５ａに
てゼーベック効果によって起電力が発生するようになっ
ている。

【００６５】そして、熱電対２３、２５の両端部のアル
ミ配線２５にはそれぞれ、図１、図２に示す様に、外部
と電気的に接続するためのアルミパッド２５ｂが形成さ
れている。そして、空洞部１３上に位置する接合部２５
ａが温接点、空洞部１３の外側のシリコン基板１０の部
分に位置する接合部２５ａが冷接点となり、両接点の温
度差に基づく熱電対２３、２５の電圧が、上記両アルミ
パッド２５ｂの間に出力されるようになっている。

【００６６】また、保護膜２６は、アルミ配線２５の上
およびアルミ配線２５が形成されていない層間絶縁膜２
４の上に、形成されている。この保護膜２６はＣＶＤ法
等にて成膜された酸化シリコン膜や窒化シリコン膜等よ
りなる。本例では酸化シリコン膜としている。また、こ
の保護膜２６には、上記アルミパッド２５ｂを露出させ
るための開口部が形成されている。

【００６７】以上のように、メンブレン２０は、各配線
および各膜２１〜２６により構成されている。そして、
空洞部１３の内周に位置するメンブレン２０には、厚さ
方向に貫通する貫通孔２７が設けられている。この貫通
孔２７は、後述する空洞部１３のエッチング形成の際に
エッチングホール２７として機能するものである。

【００６８】また、図示しないが、メンブレン２０の上
には、赤外線吸収膜が形成されていても良い。この赤外
線吸収膜は、例えば空洞部１３上の中央に相当する部位
にて、上記温接点である接合部２５ａを覆うように形成
する。この赤外線吸収膜は、赤外線を吸収して温接点の
温度を効率よく上昇させるためのものであり、例えば、
ポリエステル樹脂にカーボン（Ｃ）を含有させ焼き固め
たものである。

【００６９】このような構成を有する本実施形態の赤外
線センサＳ１は、次のように作動する。空洞部１３上の
メンブレン２０に位置する温接点２５ａは、空洞部１３
の外側のＮ型シリコン基板１０（厚肉部）上に位置する
冷接点２５ａよりも熱引き性が小さい。

【００７０】そのため、メンブレン２０上にて赤外線を
受光すると、温接点の方が冷接点よりも高温となる。そ
して、温接点と冷接点との温度差に応じた熱電対２３、
２５の電圧が、両アルミパッド２５ｂから出力されるこ
とで、赤外線の検出が可能となっている。

【００７１】次に、上記赤外線センサＳ１の製造方法に
ついて説明する。図３および図４は、本製造方法を上記
図２に対応した断面にて示す工程図である。なお、本製
造方法は、通常ウェハ状態にて行われ、該ウェハに上記
赤外線センサＳ１を複数個のチップ単位で製造した後、
ダイシングカットするものである。

【００７２】［図３に示す工程］図３には、次に述べる
Ｐ型層形成工程からエッチングホール形成工程までの工
程を行った状態が示されている。

【００７３】まず、Ｎ型の半導体基板としてのＮ型シリ
コン基板１０の一面１１の略全域に、所定の厚さのＰ型
層１２を形成する（Ｐ型層形成工程）。具体的に、Ｐ型
層１２は、エピタキシャル成長や、不純物（ボロン等）
の拡散等の方法により形成することができる。

【００７４】次に、Ｐ型層１２のうち空洞部１３となる
べき領域（つまり、Ｐ型層１２のうち除去されて中空部
となる領域）を除く領域の上に、ＣＶＤ、スパッタ、熱
酸化等によりエッチングストッパ用酸化シリコン膜１４
を形成する（エッチングストッパ形成工程）。

【００７５】次に、Ｐ型層１２における空洞部１３とな
るべき領域上に、シリコンのエッチング液によりエッチ
ングされる犠牲層３０を形成する（犠牲層形成工程）。
具体的に、犠牲層３０はＣＶＤ等により成膜された多結
晶シリコン等とすることができる。

【００７６】次に、Ｐ型層１２の上に犠牲層３０および
エッチングストッパ用酸化シリコン膜１４を介して、メ
ンブレン２０を形成する（メンブレン形成工程）。本例
では、まず、ＣＶＤ法等により窒化シリコン膜２１およ
び酸化シリコン膜２２を形成し、その上に、多結晶シリ
コンを成膜し、これをフォトリソグラフ法等によりパタ
ーニングして多結晶シリコン配線２３を形成する。

【００７７】次に、ＣＶＤ法等にて層間絶縁膜２４を成
膜し、層間絶縁膜２４における所望の部位に、フォトリ
ソグラフ法等により上記コンタクトホール２５ａを形成
した後、スパッタ法や蒸着法等によりアルミニウムの膜
を成膜し、これをフォトリソグラフ法等によりパターニ
ングしてアルミ配線２５および上記アルミパッド２５ｂ
を形成する。

【００７８】次に、ＣＶＤ法等にて酸化シリコン膜から
なる保護膜２６を成膜し、これをフォトリソグラフ法等
によりパターニングして、上記アルミパッド２５ｂを露
出させるための開口部を形成する。こうして、各配線お
よび各膜２１〜２６によりなるメンブレン２０が形成さ
れる。

【００７９】次に、メンブレン２０のうち空洞部１３に
対応する部位に、メンブレン２０を厚さ方向に貫通し、
メンブレン２０の表面から犠牲層３０に到達する貫通孔
２７すなわちエッチングホール２７を形成する（エッチ
ングホール形成工程）。具体的に、エッチングホール２
７は、ドライまたはウェットエッチング等により形成す
ることができる。ここまでの状態が図３に示されてい
る。

【００８０】［図４に示す工程］次に、図４に示す空洞
部形成工程を行う。メンブレン２０が形成されたＮ型シ
リコン基板１０をＫＯＨやＴＭＡＨ等のシリコンウェッ
トエッチング液３１に浸漬させ、エッチングホール２７
を介して犠牲層３０およびＰ型層１２にエッチング液３
１を注入する。

【００８１】このシリコンウェットエッチングを行うと
き、エッチング液３１中にＰｔ等からなる対向電極３２
を配設し、Ｎ型シリコン基板１０がアノード、エッチン
グ液３１がカソードとなるように、電源３３によって、
Ｎ型シリコン基板１０および対向電極（カソード電極）
３２に所定の電圧（例えば数Ｖ）を印加する。なお、Ｎ
型シリコン基板１０への電気接続は、該基板１０にメタ
ライズ処理を施す等により可能である。

【００８２】このように、Ｎ型シリコン基板１０とＰ型
層１２との間の接合部すなわちＰＮ接合に対して逆電圧
を印加した状態で、エッチングホール２７を介して犠牲
層３０およびＰ型層１２にエッチング液３１を注入し、
エッチングストッパ用酸化シリコン膜１４をエッチング
ストッパとして、これら両層１２、３０をエッチングし
て除去する。

【００８３】それによれば、まず、犠牲層３０が等方性
エッチングされて除去されるため、除去されるべきＰ型
層１２の表面全体に、エッチング液３１が効率よく行き
渡る。このことにより、たとえ、エッチングホール２７
の数を少なくしても、Ｐ型層１２を効率よく所望領域に
てエッチングすることができるとともに、Ｐ型層１２の
エッチング領域つまり空洞部１３のサイズを規定しやす
くできる。

【００８４】そして、犠牲層３０の次にＰ型層１２がエ
ッチングされる。このＰ型層１２のエッチング時には、
上記ＰＮ接合に対して逆電圧を印加した状態とすること
で、当該ＰＮ界面からＰ型層１２側へ空乏層（図示せ
ず）が形成される。そして、Ｎ型シリコン基板１０側が
高電圧側となり、ＰＮ接合近傍で電圧低下が大きいた
め、Ｐ型層１２のエッチングは進行する。

【００８５】しかし、ＰＮ接合近傍までＰ型層１２のエ
ッチングが進行すると、電位の高い被エッチング表面す
なわち上記空乏層が露出し、露出面に陽極酸化膜が生成
されるため、エッチングレートが大幅に低下する。つま
り、深さ方向（基板１０の厚さ方向）のエッチングが実
質的に停止する。

【００８６】その後は、横方向（基板１０の面方向）へ
Ｐ型層１２のエッチングが進行し、エッチングストッパ
用酸化シリコン膜１４により、横方向へのエッチングが
終息し、所望の大きさの空洞部１３が形成される。

【００８７】このようにして、空洞部１３が形成され、
赤外線センサＳ１ができあがる。なお、この後、メンブ
レン２０の上に上記赤外線吸収膜を形成しても良い。こ
の後、ダイシングカットを行い、チップ毎に分断する。

【００８８】このように、本実施形態の製造方法によれ
ば、空洞部１３をエッチング形成する際に、深さ方向の
エッチング量を制御することにより水素気泡の生成速度
を落とし、メンブレン２０の破壊を抑制できる。つま
り、深さ方向のエッチングはある時点で停止し、その後
は実質的に横方向のエッチングのみになるため、エッチ
ングの進行とともに水素発生量が増大するのを極力抑制
することができ、メンブレン破壊を抑制できる。

【００８９】また、本製造方法では、通常のシリコンウ
ェットエッチング液３１によりシリコンエッチング（シ
リコンの異方性エッチング）を行うため、特に、エッチ
ングレートが落ちるようなことも無い。さらに、ＰＮ接
合近傍で、Ｐ型層１２のエッチングを効果的に停止でき
るため、エッチング面は平坦なものにできる。

【００９０】また、このような作用効果を奏する本製造
方法は、図１および図２に示す構成を有する半導体装置
としての赤外線センサＳ１に適切に適用できる。

【００９１】よって、本第１実施形態によれば、所望の
エッチングホール２７を形成できない場合でも、空洞部
１３をエッチング形成する際のエッチングレートを落と
すことなく歩留まり良くメンブレン２０を形成すること
のできる半導体装置およびその製造方法を提供すること
ができる。

【００９２】（第２実施形態）図５は、本発明の第２実
施形態に係る半導体装置としての赤外線センサＳ２の製
造方法を示す概略断面図である。図５には、上記第１実
施形態の製造方法におけるエッチングホール形成工程ま
での工程を行った状態が示されている。

【００９３】本実施形態の製造方法は、図５に示すよう
に、Ｐ型層１２を形成した後、Ｐ型層１２における空洞
部１３となるべき領域を取り囲むように、Ｐ型層１２の
内部にＮ型の囲み層１５を形成する工程（囲み層形成工
程）を行い、続いて、メンブレン２０を形成する点が、
上記第１実施形態と主として相違する。この相違点につ
いて主として説明する。

【００９４】この囲み層形成工程では、具体的には、上
記のＰ型層形成工程を行った後、マスクを用いて、Ｐ型
層１２内に選択的に不純物（リン等）の拡散を行う等に
より、Ｎ型拡散層としての囲み層１５を形成することが
できる。

【００９５】その後は、上記のエッチングストッパ形成
工程および犠牲層形成工程を行うことなく、メンブレン
形成工程を行う。そのため、図５に示すセンサＳ２に
は、上記したエッチングストッパ用酸化シリコン膜１４
および犠牲層３０は存在せず、Ｐ型層１２の上に直接メ
ンブレン２０が形成されている。

【００９６】そして、本実施形態においても、エッチン
グホール形成工程を行った後、上記図４に示したのと同
様の空洞部形成工程を行う。このとき、本実施形態で
は、囲み層１５とＰ型層１２との間のＰＮ接合に対して
も逆電圧を印加した状態でＰ型層１２のエッチングを行
う。

【００９７】図５に示すように、囲み層１５がＮ型シリ
コン基板１０に到達していれば、電圧印加時にＮ型シリ
コン基板１０と囲み層１５は同電位となるので、Ｎ型シ
リコン基板１０に設ける電極は一つでよい。また、囲み
層１５がＮ型シリコン基板１０に到達していない場合に
は、Ｎ型シリコン基板１０の一面１１の適所に、囲み層
１５と導通する電極を設け、この電極を通じて囲み層１
５に正電圧を印加すればよい。

【００９８】本実施形態の空洞部形成工程によれば、Ｎ
型シリコン基板１０とＰ型層１２の間のＰＮ接合および
囲み層１５とＰ型層１２との間のＰＮ接合に対して逆電
圧を印加した状態とすることで、両ＰＮ界面からＰ型層
１２側へ空乏層（図示せず）が形成される。そして、Ｎ
型シリコン基板１０側が高電圧側となり、上記２つのＰ
Ｎ接合近傍で電圧低下が大きいため、Ｐ型層１２のエッ
チングは進行する。

【００９９】すると、まず、上記第１実施形態と同様、
Ｐ型層１２の深さ方向（基板１０の厚さ方向）のエッチ
ングが実質的に停止する。その後は、横方向（基板１０
の面方向）へＰ型層１２のエッチングが進行し、Ｐ型層
１２との間のＰＮ接合近傍の空乏層が露出した時点で、
横方向へのエッチングが終息し、所望の大きさの空洞部
１３が形成される。

【０１００】このように、本実施形態の製造方法によっ
ても、上記第１実施形態と同様、空洞部１３をエッチン
グ形成する際に、深さ方向のエッチング量を制御するこ
とにより水素気泡の生成速度を落とし、メンブレン２０
の破壊を抑制できる。また、本製造方法においても、第
１実施形態と同様の理由から、エッチングレートが落ち
るようなことがなく、エッチング面は平坦なものにでき
る。

【０１０１】本実施形態の製造方法により製造された赤
外線センサＳ２は、図５において囲み層１５に囲まれた
部分のＰ型層１２が除去されて、空洞部１３（図５中、
括弧付きの符号１３として示す）が形成されたものであ
る。

【０１０２】つまり、できあがった赤外線センサＳ２に
おいては、空洞部１３の側面となるＰ型層１２の内周端
面、すなわち、空洞部１３を区画するＰ型層１２の側面
に、空洞部１３を取り囲むようにＮ型の囲み層１５が形
成されている。

【０１０３】このように、本第２実施形態によっても、
所望のエッチングホール２７を形成できない場合でも、
空洞部１３をエッチング形成する際のエッチングレート
を落とすことなく歩留まり良くメンブレン２０を形成す
ることのできる半導体装置およびその製造方法を提供す
ることができる。

【０１０４】また、本実施形態においては、囲み層１５
が空洞部１３のエッチング形成におけるエッチングスト
ッパの役割を果たすため、上記第１実施形態に採用した
犠牲層３０を用いることなく、Ｐ型層１２のエッチング
領域つまり空洞部１３のサイズを規定することができ
る。

【０１０５】（第３実施形態）図６は、本発明の第３実
施形態に係る半導体装置としての赤外線センサＳ３の製
造方法を示す概略断面図である。図６には、上記第１実
施形態の製造方法におけるエッチングホール形成工程ま
での工程を行った状態が示されている。

【０１０６】本実施形態の製造方法は、図６に示すよう
に、Ｐ型層形成工程においてＰ型層１２を空洞部１３に
対応した形状にパターニングして形成した後、メンブレ
ン２０を形成する工程を行う点が、上記第１実施形態と
相違する。この相違点について主として説明する。

【０１０７】このＰ型層形成工程では、具体的には、マ
スクを用いて不純物の拡散やイオン注入を行う等によ
り、パターニングされたＰ型層１２を形成することがで
きる。

【０１０８】その後は、上記のエッチングストッパ形成
工程および犠牲層形成工程を行うことなく、メンブレン
形成工程を行う。そのため、図６に示すセンサＳ３に
は、上記したエッチングストッパ用酸化シリコン膜１４
および犠牲層３０は存在せず、パターニングされたＰ型
層１２およびＮ型シリコン基板１０の一面１１の上に直
接メンブレン２０が形成されている。

【０１０９】そして、本実施形態においても、上記同様
のエッチングホール形成工程を行った後、上記図４に示
したのと同様の空洞部形成工程を行うことにより、赤外
線センサＳ３ができあがる。本実施形態の製造方法によ
り製造された赤外線センサＳ３は、図６においてパター
ニングされたＰ型層１２が除去されて、空洞部１３が形
成されたものである。

【０１１０】このように、本第３実施形態によっても、
所望のエッチングホール２７を形成できない場合でも、
空洞部１３をエッチング形成する際のエッチングレート
を落とすことなく歩留まり良くメンブレン２０を形成す
ることのできる半導体装置およびその製造方法を提供す
ることができる。

【０１１１】また、本実施形態においては、Ｐ型層１２
が予め空洞部１３の形状にパターニングされているた
め、上記第１実施形態に採用した犠牲層３０を用いるこ
となく、Ｐ型層１２のエッチング領域つまり空洞部１３
のサイズを規定することができる。

【０１１２】（第４実施形態）図７は、本発明の第４実
施形態に係る半導体装置としての赤外線センサＳ４の製
造方法を示す概略断面図である。図７には、上記第１実
施形態の製造方法におけるエッチングホール形成工程ま
での工程を行った状態が示されている。

【０１１３】本実施形態は、高濃度のＰ型拡散層ではシ
リコンエッチングレートが低下するという現象を用い、
エッチング量を制御するものである。そのため、上記第
１実施形態と比べて、シリコン基板４０の一面４１上に
おいて、シリコン基板４０とメンブレン２０との間の層
構成が主として相違する。この相違点について主として
説明する。

【０１１４】まず、図７を参照して、製造方法について
述べる。本実施形態の半導体基板としてのシリコン基板
４０はＮ型でもＰ型でも良い。このシリコン基板４０の
一面４１の略全域に、ボロン等のＰ型不純物による不純
物拡散やイオン注入等を行い、シリコン基板４０の一面
４１上に、第１のＰ型拡散層としてのＰ＋＋型拡散層４
２を形成する（第１のＰ型拡散層形成工程）。

【０１１５】このＰ＋＋型拡散層４２に対して、リン等
のＮ型不純物による不純物拡散やイオン注入等を行い、
Ｐ＋＋型拡散層４２よりも低濃度のＰ＋型拡散層（第２
のＰ型拡散層）４３を形成する。この際、Ｐ＋型拡散層
４３はＰ＋＋型拡散層４２よりも深くしない。こうし
て、Ｐ＋＋型拡散層４２の上に、Ｐ＋型拡散層４３が所
定の厚さ形成された形となる（第２のＰ型拡散層または
Ｎ型拡散層形成工程）。

【０１１６】図７中の破線に示すように、このＰ＋型拡
散層４３の一部および犠牲層３０が除去されて空洞部１
３が形成される。ここで、限定するものではないが、シ
リコン基板４０の厚さは例えば数百μｍであり、Ｐ＋＋
型拡散層４２の厚さは例えば数μｍ、Ｐ＋型拡散層４３
の厚さは例えば十数μｍである。

【０１１７】また、空洞部１３の平面サイズは例えば１
ｍｍ□のものにすることができる。また、Ｐ＋＋型拡散
層４２の濃度は例えばＴＭＡＨにてエッチングする場
合、１０²⁰個・ｃｍ^-3以上であり、Ｐ＋型拡散層４３の
濃度は例えば１０¹⁶個・ｃｍ^-3程度である。

【０１１８】なお、本実施形態では、Ｐ＋型拡散層４３
に代えてＮ−型拡散層４３でも良い。この場合、Ｐ＋型
拡散層４３の場合と同様に、Ｐ＋＋型拡散層４２に対し
て、リン等のＮ型不純物による不純物拡散やイオン注入
等を行い、Ｎ−型拡散層４３を形成することができる。
このＮ−型拡散層４３の濃度は特に限定されない。以
下、Ｐ＋型拡散層４３とした場合について述べるが、Ｎ
−型拡散層４３の場合も同様である。

【０１１９】次に、Ｐ＋型拡散層４３のうち空洞部１３
となるべき領域（つまり、Ｐ＋型拡散層４３のうち除去
されて中空部となる領域）を除く領域の上に、エッチン
グストッパ用酸化シリコン膜１４を形成する（エッチン
グストッパ形成工程）。次に、Ｐ＋型拡散層４３におけ
る空洞部１３となるべき領域上に、犠牲層３０を形成す
る（犠牲層形成工程）。

【０１２０】次に、Ｐ＋型拡散層４３の上に犠牲層３０
およびエッチングストッパ用酸化シリコン膜１４を介し
て、メンブレン２０を形成する（メンブレン形成工
程）。その後、エッチングホール（貫通孔）２７を形成
する（エッチングホール形成工程）。ここまでの状態
が、図７に示されている。

【０１２１】次に、エッチングホール２７を介して上記
シリコンウェットエッチング液３１（上記図４参照）を
注入して、犠牲層３０およびＰ＋型拡散層４３をエッチ
ングして除去することにより、空洞部１３を形成する
（空洞部形成工程）。このとき、上記図４のように電圧
印加は行わない。

【０１２２】この空洞部１３の形成のエッチングにおい
ては、高濃度なＰ＋＋型拡散層４２までＰ＋型拡散層４
３のエッチングが進行すると、Ｐ＋＋型拡散層４２が露
出し、エッチングレートが大幅に低下する。つまり、本
実施形態では、第１実施形態のような電気化学的なエッ
チングストップを行うものではなく、Ｐ＋＋型拡散層４
２自身のエッチング性によって、深さ方向のエッチング
が実質的に停止する。

【０１２３】その後は、横方向へＰ＋型拡散層４３のエ
ッチングが進行し、エッチングストッパ用酸化シリコン
膜１４により、横方向へのエッチングが終息し、所望の
大きさの空洞部１３が形成される。

【０１２４】このように、本第４実施形態によっても、
上記第１実施形態の製造方法と同様、空洞部１３をエッ
チング形成する際に、深さ方向のエッチングはある時点
で停止し、その後は実質的に横方向のエッチングのみに
なるため、エッチングの進行とともに水素発生量が増大
するのを極力抑制することができる。

【０１２５】また、第１実施形態と同様、特に、エッチ
ングレートを落とす必要もなくなり、さらに、Ｐ＋＋型
拡散層４２で、Ｐ＋型拡散層４３のエッチングを効果的
に停止できるため、エッチング面は平坦なものにでき
る。

【０１２６】こうして、本実施形態の製造方法により適
切に製造された赤外線センサＳ４は、図７において犠牲
層３０および破線で示す部分のＰ＋型拡散層４３が除去
されて、空洞部１３が形成されたものである。

【０１２７】つまり、できあがった赤外線センサＳ４
は、シリコン基板１０と、シリコン基板１０の一面１１
上に形成されたＰ＋＋型拡散層４２と、Ｐ＋＋型拡散層
４２の上に形成されＰ＋＋型拡散層４２よりも低濃度の
Ｐ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３と、Ｐ＋型拡
散層４３またはＮ−型拡散層４３の上に形成されたメン
ブレン２０とを備え、メンブレン２０の下においてＰ＋
型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３の一部が除去され
ることにより空洞部１３が形成されており、空洞部１３
に対応するメンブレン２０には、厚さ方向に貫通する貫
通孔２７が形成されたものになる。

【０１２８】以上、本第４実施形態によれば、所望のエ
ッチングホール２７を形成できない場合でも、空洞部１
３をエッチング形成する際のエッチングレートを落とす
ことなく歩留まり良くメンブレン２０を形成することの
できる半導体装置およびその製造方法を提供することが
できる。

【０１２９】（第５実施形態）図８は、本発明の第５実
施形態に係る半導体装置としての赤外線センサＳ５の製
造方法を示す概略断面図である。本実施形態は上記第４
実施形態を変形したものであり、図８には、上記第４実
施形態の製造方法におけるエッチングホール形成工程ま
での工程を行った状態が示されている。

【０１３０】本実施形態の製造方法は、図８に示すよう
に、Ｐ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３を形成し
た後、Ｐ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３におけ
る空洞部１３となるべき領域を取り囲むように、Ｐ＋型
拡散層４３またはＮ−型拡散層４３の内部にＰ＋＋型拡
散層４２と同じ濃度の囲み層４５を形成する工程（囲み
層形成工程）を行い、続いて、メンブレン２０を形成す
る点が、上記第４実施形態と主として相違する。この相
違点について主として説明する。

【０１３１】本実施形態の囲み層形成工程では、Ｐ＋＋
型拡散層４２を形成し、４２Ｐ＋型拡散層４３またはＮ
−型拡散層４３を形成した後、マスクを用いて不純物
（ボロン等）の拡散を行う等により、Ｐ＋＋型拡散層４
２と同じ濃度の囲み層４５を形成することができる。

【０１３２】その後は、上記のエッチングストッパ形成
工程および犠牲層形成工程を行うことなく、メンブレン
形成工程を行う。そのため、図８に示すセンサＳ５に
は、上記したエッチングストッパ用酸化シリコン膜１４
および犠牲層３０は存在せず、Ｐ＋型拡散層４３または
Ｎ−型拡散層４３の上に直接メンブレン２０が形成され
ている。

【０１３３】そして、本実施形態においても、エッチン
グホール形成工程を行った後、上記第４実施形態と同様
の要領で空洞部形成工程を行う。それにより、Ｐ＋型拡
散層４３またはＮ−型拡散層４３のエッチングは、深さ
方向はＰ＋＋型拡散層４２によりストップし、横方向は
囲み層４５によりストップする。こうして、所望の大き
さの空洞部１３が形成される。

【０１３４】このように、本実施形態の製造方法によっ
ても、上記第４実施形態と同様、空洞部１３をエッチン
グ形成する際に、深さ方向のエッチング量を制御するこ
とにより水素気泡の生成速度を落とし、メンブレン２０
の破壊を抑制できる。また、本製造方法においても、エ
ッチングレートが落ちるようなことがなく、エッチング
面は平坦なものにできる。

【０１３５】本実施形態の製造方法により製造された赤
外線センサＳ５は、図８において囲み層４５に囲まれた
部分のＰ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３が除去
されて、空洞部１３（図８中、括弧付きの符号１３とし
て示す）が形成されたものである。

【０１３６】つまり、できあがった赤外線センサＳ５に
おいては、空洞部１３の側面となるＰ＋型拡散層４３ま
たはＮ−型拡散層４３の内周端面、すなわち、空洞部１
３を区画するＰ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３
の側面に、空洞部１３を取り囲むようにＰ＋＋型拡散層
４２と同じ濃度の囲み層４５が形成されている。

【０１３７】このように、本第４実施形態によっても、
所望のエッチングホール２７を形成できない場合でも、
空洞部１３をエッチング形成する際のエッチングレート
を落とすことなく歩留まり良くメンブレン２０を形成す
ることのできる半導体装置およびその製造方法を提供す
ることができる。

【０１３８】また、本実施形態においては、囲み層４５
が空洞部１３のエッチング形成におけるエッチングスト
ッパの役割を果たすため、上記第４実施形態に採用した
犠牲層３０を用いることなく、Ｐ＋型拡散層４３または
Ｎ−型拡散層４３のエッチング領域つまり空洞部１３の
サイズを規定することができる。

【０１３９】（第６実施形態）図９は、本発明の第６実
施形態に係る半導体装置としての赤外線センサＳ６の製
造方法を示す概略断面図である。本実施形態は上記第４
実施形態を変形したものであり、図９には、上記第４実
施形態の製造方法におけるエッチングホール形成工程ま
で行った状態が示されている。

【０１４０】本実施形態の製造方法は、図９に示すよう
に、第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層形成工程におい
てＰ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３を空洞部１
３に対応した形状にパターニングして形成した後、メン
ブレン２０を形成する工程を行う点が、上記第４実施形
態と相違する。この相違点について主として説明する。

【０１４１】この第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層形
成工程では、具体的には、マスクを用いて不純物の拡散
やイオン注入を行う等により、パターニングされたＰ＋
型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３を形成することが
できる。

【０１４２】その後は、上記のエッチングストッパ形成
工程および犠牲層形成工程を行うことなく、メンブレン
形成工程を行う。そのため、図９に示すセンサＳ６に
は、上記したエッチングストッパ用酸化シリコン膜１４
および犠牲層３０は存在せず、Ｐ＋型拡散層４３または
Ｎ−型拡散層４３、およびＰ＋＋型拡散層４２の上に直
接メンブレン２０が形成されている。

【０１４３】そして、本実施形態においても、上記同様
のエッチングホール形成工程を行った後、上記第４実施
形態と同様の要領で空洞部形成工程を行うことにより、
赤外線センサＳ６ができあがる。本実施形態の製造方法
により製造された赤外線センサＳ６は、図９においてパ
ターニングされたＰ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層
４３が除去されて、空洞部１３が形成されたものであ
る。

【０１４４】つまり、ＴＭＡＨ等のエッチング液３１を
用いて製造された赤外線センサＳ６は、シリコン基板４
０と、シリコン基板４０の一面４１上に形成され濃度が
１０ ²⁰個・ｃｍ^-3以上であるＰ＋＋型拡散層４２と、Ｐ
＋＋型拡散層４２の上に形成されたメンブレン２０とを
備え、メンブレン２０とＰ＋＋型拡散層４２との間には
空洞部１３が形成されており、空洞部１３に対応するメ
ンブレン２０には、厚さ方向に貫通する貫通孔２７が形
成されているものである。

【０１４５】このように、本第６実施形態によっても、
所望のエッチングホール２７を形成できない場合でも、
空洞部１３をエッチング形成する際のエッチングレート
を落とすことなく歩留まり良くメンブレン２０を形成す
ることのできる半導体装置およびその製造方法を提供す
ることができる。

【０１４６】また、本実施形態においては、Ｐ＋型拡散
層４３またはＮ−型拡散層４３が予め空洞部１３の形状
にパターニングされているため、上記第４実施形態に採
用した犠牲層３０を用いることなく、Ｐ＋型拡散層４３
またはＮ−型拡散層４３のエッチング領域つまり空洞部
１３のサイズを規定することができる。

【０１４７】（他の実施形態）なお、本発明は上記した
赤外線センサ以外にも、半導体基板の一面側にエッチン
グにより空洞部を形成するとともに該空洞部を覆うよう
にメンブレンを形成してなるメンブレンを有する半導体
装置であれば適用可能であり、例えば、圧力センサ、フ
ローセンサ、ガスセンサ等に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体装置としての赤外線センサの概略平面図
である。

【図２】本発明の第１実施形態に係る赤外線センサの概
略断面図である。

【図３】上記第１実施形態に係る赤外線センサの製造方
法を示す工程図である。

【図４】図３に続く製造方法を示す工程図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係る赤外線センサの製
造途中の状態を示す概略断面図である。

【図６】本発明の第３実施形態に係る赤外線センサの製
造途中の状態を示す概略断面図である。

【図７】本発明の第４実施形態に係る赤外線センサの製
造途中の状態を示す概略断面図である。

【図８】本発明の第５実施形態に係る赤外線センサの製
造途中の状態を示す概略断面図である。

【図９】本発明の第６実施形態に係る赤外線センサの製
造途中の状態を示す概略断面図である。

【図１０】従来の半導体装置としての赤外線センサの概
略断面図である。

【符号の説明】

１０…Ｎ型シリコン基板、１１…Ｎ型シリコン基板の一
面、１２…Ｐ型層、１３…空洞部、１５…Ｎ型の囲み
層、２０…メンブレン、２７…エッチングホール、３０
…犠牲層、４０…シリコン基板、４１…シリコン基板の
一面、４２…Ｐ＋＋型拡散層、４３…Ｐ＋型拡散層また
はＮ−型拡散層、４５…Ｐ＋＋型拡散層と同じ濃度の囲
み層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 栄嗣 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板（１０）の一面（１１）側
   に、エッチングにより空洞部（１３）を形成するととも
   に前記空洞部を覆うようにメンブレン（２０）を形成し
   てなる半導体装置の製造方法において、 Ｎ型の前記半導体基板の一面に、所定の厚さのＰ型層
   （１２）を形成する工程と、 前記Ｐ型層の上に前記メンブレンを形成する工程と、 前記メンブレンのうち前記空洞部に対応する部位に、前
   記メンブレンを貫通するエッチングホール（２７）を形
   成する工程と、 前記Ｎ型の前記半導体基板と前記Ｐ型層との間のＰＮ接
   合に対して逆電圧を印加した状態で、前記エッチングホ
   ールを介して前記Ｐ型層にエッチング液を注入し前記Ｐ
   型層をエッチングして除去することにより、前記空洞部
   を形成する工程とを備えることを特徴とするメンブレン
   を有する半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記Ｐ型層（１２）を形成した後、前記
   Ｐ型層における前記空洞部（１３）となるべき領域上
   に、前記エッチング液によりエッチングされる犠牲層
   （３０）を形成する工程を行い、続いて、前記メンブレ
   ン（２０）を形成することを特徴とする請求項１に記載
   のメンブレンを有する半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記Ｐ型層（１２）を形成した後、前記
   Ｐ型層における前記空洞部（１３）となるべき領域を取
   り囲むように、前記Ｐ型層の内部にＮ型の囲み層（１
   ５）を形成する工程を行い、続いて、前記メンブレン
   （２０）を形成し、 前記空洞部（１３）を形成する工程では、前記囲み層と
   前記Ｐ型層との間のＰＮ接合に対しても逆電圧を印加し
   た状態で前記Ｐ型層のエッチングを行うことを特徴とす
   る請求項１に記載のメンブレンを有する半導体装置の製
   造方法。
4. 【請求項４】 前記Ｐ型層（１２）を前記空洞部（１
   ３）に対応した形状にパターニング形成した後、前記メ
   ンブレン（２０）を形成することを特徴とする請求項１
   に記載の半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 半導体基板（４０）の一面（４１）側
   に、エッチングにより空洞部（１３）を形成するととも
   に前記空洞部を覆うようにメンブレン（２０）を形成し
   てなる半導体装置の製造方法において、 前記半導体基板の一面上に第１のＰ型拡散層（４２）を
   形成する工程と、 前記第１のＰ型拡散層の上に、前記第１のＰ型拡散層よ
   りも低濃度の第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層（４
   ３）を所定の厚さ形成する工程と、 前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層の上に前記メン
   ブレンを形成する工程と、 前記メンブレンのうち前記空洞部に対応する部位に、前
   記メンブレンを貫通するエッチングホール（２７）を形
   成する工程と、 前記エッチングホールを介してエッチング液を注入して
   前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層をエッチングし
   て除去することにより、前記空洞部を形成する工程とを
   備えることを特徴とするメンブレンを有する半導体装置
   の製造方法。
6. 【請求項６】 前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層
   （４３）を形成した後、前記第２のＰ型拡散層またはＮ
   型拡散層における前記空洞部（１３）となるべき領域上
   に、前記エッチング液によりエッチングされる犠牲層
   （３０）を形成する工程を行い、続いて、前記メンブレ
   ン（２０）を形成することを特徴とする請求項５に記載
   のメンブレンを有する半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層
   （４３）を形成した後、前記第２のＰ型拡散層またはＮ
   型拡散層における前記空洞部（１３）となるべき領域を
   取り囲むように、前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散
   層の内部に前記第１のＰ型拡散層（４２）と同じ濃度の
   Ｐ型の囲み層（４５）を形成する工程を行い、続いて、
   前記メンブレン（２０）を形成することを特徴とする請
   求項５に記載のメンブレンを有する半導体装置の製造方
   法。
8. 【請求項８】 前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層
   （４３）を前記空洞部（１３）に対応した形状にパター
   ニング形成した後、前記メンブレン（２０）を形成する
   ことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方
   法。
9. 【請求項９】 Ｎ型の半導体基板（１０）と、 前記半導体基板の一面（１１）上に形成されたＰ型層
   （１２）と、 前記Ｐ型層の上に形成されたメンブレン（２０）とを備
   え、 前記メンブレンの下において前記Ｐ型層の一部が除去さ
   れることにより空洞部（１３）が形成されており、 前記空洞部に対応する前記メンブレンには、厚さ方向に
   貫通する貫通孔（２７）が形成されていることを特徴と
   するメンブレンを有する半導体装置。
10. 【請求項１０】 前記空洞部（１３）を区画する前記Ｐ
    型層（１２）の側面には、前記空洞部を取り囲むように
    Ｎ型の囲み層（１５）が形成されていることを特徴とす
    る請求項９に記載のメンブレンを有する半導体装置。
11. 【請求項１１】 半導体基板（４０）と、 前記半導体基板の一面（４１）上に形成された第１のＰ
    型拡散層（４２）と、 前記第１のＰ型拡散層の上に形成され前記第１のＰ型拡
    散層よりも低濃度の第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層
    （４３）と、 前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層の上に形成され
    たメンブレン（２０）とを備え、 前記メンブレンの下において前記第２のＰ型拡散層また
    はＮ型拡散層の一部が除去されることにより空洞部（１
    ３）が形成されており、 前記空洞部に対応する前記メンブレンには、厚さ方向に
    貫通する貫通孔（２７）が形成されていることを特徴と
    するメンブレンを有する半導体装置。
12. 【請求項１２】 前記空洞部（１３）を区画する前記第
    ２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層（４３）の側面には、
    前記空洞部を取り囲むように、前記第１のＰ型拡散層
    （４２）と同じ濃度のＰ型の囲み層（４５）が形成され
    ていることを特徴とする請求項１１に記載のメンブレン
    を有する半導体装置。
13. 【請求項１３】 半導体基板（４０）と、 前記半導体基板の一面（４１）上に形成され濃度が１０
    ²⁰個・ｃｍ^-3以上であるＰ型拡散層（４２）と、 前記Ｐ型拡散層の上に形成されたメンブレン（２０）と
    を備え、 前記メンブレンと前記Ｐ型拡散層との間には空洞部（１
    ３）が形成されており、 前記空洞部に対応する前記メンブレンには、厚さ方向に
    貫通する貫通孔（２７）が形成されていることを特徴と
    するメンブレンを有する半導体装置。