JP2007147573A - Manufacturing method of thermal infrared detecting element, and manufacturing method of array elements - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱型赤外線検出素子の製造方法および、この熱型赤外線検出素子をアレイ状に複数備えるアレイ素子の製造方法に関する。特に、本発明は画素を簡便に、かつ安定的に作製することが可能な熱型赤外線検出素子の製造方法およびアレイ素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a thermal infrared detection element and a method for manufacturing an array element including a plurality of thermal infrared detection elements in an array. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a thermal infrared detection element and a method for manufacturing an array element, in which pixels can be easily and stably manufactured.
熱型赤外線検出素子とは、赤外線が照射されるとその赤外線を吸収して温度が上昇し、かつその温度変化を検出する素子である。熱型赤外線検出素子において、温度検知部は、たとえば半導体基板に形成された凹部の上方に設けられる。これにより温度検知部は周囲の熱の影響を受けにくくなり、良好に温度変化を検知できる。 A thermal infrared detection element is an element that absorbs infrared rays to increase the temperature when the infrared rays are irradiated, and detects the temperature change. In the thermal infrared detection element, the temperature detection unit is provided above a recess formed in, for example, a semiconductor substrate. As a result, the temperature detection unit is less susceptible to the influence of ambient heat and can detect temperature changes satisfactorily.
たとえば特開2002−299596号公報(特許文献1)には、このような構成を有する熱型赤外線検出素子の製造方法が開示される。この製造方法では、1箇所のエッチングホールのみからエッチングガスを半導体基板内に導入することにより中空部分を形成する。エッチング形状はエッチングホールが形成される接合柱の直下で最も深く、端部になるに従って浅くなるので深いエッチングストッパを形成する必要がなくなる。 For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2002-299596 (Patent Document 1) discloses a method for manufacturing a thermal infrared detection element having such a configuration. In this manufacturing method, a hollow portion is formed by introducing an etching gas into the semiconductor substrate from only one etching hole. The etching shape is deepest immediately below the joining column where the etching hole is formed and becomes shallower toward the end portion, so that it is not necessary to form a deep etching stopper.
また、特開2003−139791号公報(特許文献2)では、基板に固定電極と可動電極とが形成されたマイクロ構造体(容量式センサ)の製造方法が開示される。この製造方法では、基板の一面上に形成したレジスト部材のうち、可動電極を固定する支持部のみ残して除去する。これにより可動電極が周囲部にスティッキング(付着)することを防ぐことができる。
特開2002−299596号公報(特許文献1)に開示された熱型赤外線検出素子の製造方法において、主要な工程は現在汎用される半導体製造技術を用いて実現可能である。また、この製造方法によれば、温度検出素子を最終的に基板からリリースする段階においてもスティッキングが生じないので、熱型赤外線検出素子を安定して製造することができる。 In the method for manufacturing a thermal infrared detection element disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-299596 (Patent Document 1), the main steps can be realized by using a semiconductor manufacturing technique that is currently widely used. Further, according to this manufacturing method, sticking does not occur even when the temperature detecting element is finally released from the substrate, so that the thermal infrared detecting element can be manufactured stably.
スティッキングは湿式加工法(ウェットエッチングを用いた加工法)に起因して生じる。湿式加工法を用いた場合には、最終の乾燥工程において、残存する液体の表面張力によって画素と基板とが機械的に接触しやすい。これにより構造欠陥等の不良が生じやすくなる。特開2002−299596号公報(特許文献1)に開示された製造方法においてはこのような問題を防ぐことが可能であるものの半導体内にエッチングストッパを形成する工程が必要となる。 Sticking is caused by a wet processing method (a processing method using wet etching). When the wet processing method is used, in the final drying step, the pixel and the substrate are easily mechanically contacted by the surface tension of the remaining liquid. This tends to cause defects such as structural defects. Although the manufacturing method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-299596 (Patent Document 1) can prevent such a problem, a step of forming an etching stopper in the semiconductor is required.
一方、湿式加工法により半導体内に凹部を形成する場合にはスティッキングの発生を抑えながら乾燥を行なうための有効な方法を確立する必要がある。有用な技術としては、たとえば超臨界乾燥法がある。 On the other hand, when a recess is formed in a semiconductor by a wet processing method, it is necessary to establish an effective method for performing drying while suppressing the occurrence of sticking. A useful technique is, for example, a supercritical drying method.
超臨界乾燥法においては凹部部分に残存する液体を超臨界状態(高温高圧で生じる状態であり、液相でも気相でもない状態)の二酸化炭素(CO2)に置換する。超臨界状態の二酸化炭素は表面張力が小さいため温度検知部が基板に接触するのを防ぐことができる。よってスティッキングを回避することができる。しかしながら超臨界乾燥法を用いるには特殊、かつ大型の設備が必要となる。 In the supercritical drying method, the liquid remaining in the concave portion is replaced with carbon dioxide (CO 2 ) in a supercritical state (a state generated at a high temperature and a high pressure, neither a liquid phase nor a gas phase). Since carbon dioxide in a supercritical state has a small surface tension, the temperature detection unit can be prevented from contacting the substrate. Therefore, sticking can be avoided. However, special and large equipment is required to use the supercritical drying method.
また、別の有用な技術として、乾燥を行なう前に、空隙部に何らかの材料を埋込んで昇華乾燥や乾式プラズマエッチングなどを行なう方法が提案されている。昇華乾燥を用いる場合には、まず有機材料が昇華材料として空隙部に埋込まれる。その材料が昇華することにより、温度検出素子が基板に貼り付く力が生じないためスティッキングが防止される。また、乾式プラズマエッチングの場合には、溶液状の有機材料を埋込んで固化させた後、プラズマ加工により有機材料が除去される。この場合にも、昇華乾燥法と同様の効果が得られる。しかしながらこれらの技術はスティッキングを防ぐのに有効な技術ではあるが汎用的な半導体製造技術と比較するとかなり特殊な技術である。 As another useful technique, there has been proposed a method of embedding some material in the gap before performing drying and performing sublimation drying or dry plasma etching. When sublimation drying is used, first, an organic material is embedded in the gap as a sublimation material. By the sublimation of the material, sticking is prevented because the force for sticking the temperature detecting element to the substrate does not occur. In the case of dry plasma etching, after a solution-like organic material is embedded and solidified, the organic material is removed by plasma processing. Also in this case, the same effect as the sublimation drying method can be obtained. However, although these techniques are effective techniques for preventing sticking, they are quite special techniques compared to general-purpose semiconductor manufacturing techniques.
また、所定の大きさの凹部を湿式加工により形成する場合には、結晶異方性加工の原理に基づき、基板表面の決められた箇所がエッチング液に浸されるように素子の構造や製造プロセスの設計を行なうことが必要である。半導体基板(特にシリコン基板)に形成される凹部は、たとえば水酸化カリウム溶液などのアルカリ溶液による結晶異方性加工により実施される。特開2002−299596号公報(特許文献1)に示される素子構造では所望の湿式加工ができない。 In addition, when forming recesses of a predetermined size by wet processing, based on the principle of crystal anisotropic processing, the structure of the element and the manufacturing process so that a predetermined portion of the substrate surface is immersed in the etching solution. It is necessary to design. The recess formed in the semiconductor substrate (particularly a silicon substrate) is performed by crystal anisotropic processing with an alkaline solution such as a potassium hydroxide solution. The element structure disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-299596 (Patent Document 1) cannot perform desired wet processing.
本発明は、上述の課題を解決するものであって、その目的は、従来よりも簡素な構造においても安定して熱型赤外線検出素子およびアレイ素子を作製可能とする製造方法を提供することである。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a manufacturing method that can stably produce a thermal infrared detection element and an array element even with a simpler structure than the conventional one. is there.
本発明は要約すれば、熱型赤外線検出素子の製造方法である。熱型赤外線検出素子は、凹部を有する半導体基板と、半導体基板に対して支持脚を介して接続されることによって凹部の上部の空中に支持された温度検知部と、温度検知部に接続され、少なくとも温度検知部を覆うように半導体基板の主表面と平行に面状に広がる赤外吸収体とを備える。製造方法は、主表面上に温度検知部および支持脚を形成する工程と、赤外吸収体を形成する工程と、赤外吸収体を一時的に支えるための少なくとも1つの固定部材を形成する工程と、湿式加工を用いて、半導体基板のうち温度検知部の下部および支持脚の下部を除去して、凹部を形成する工程と、固定部材を除去する工程とを備える。 In summary, the present invention is a method for manufacturing a thermal infrared detection element. The thermal infrared detecting element is connected to the semiconductor substrate having a recess, the temperature detection unit supported in the air above the recess by being connected to the semiconductor substrate via the support leg, and the temperature detection unit. An infrared absorber that spreads in a plane parallel to the main surface of the semiconductor substrate is provided so as to cover at least the temperature detection unit. The manufacturing method includes a step of forming a temperature detector and a support leg on the main surface, a step of forming an infrared absorber, and a step of forming at least one fixing member for temporarily supporting the infrared absorber. And removing the lower part of the temperature detecting part and the lower part of the supporting leg of the semiconductor substrate by using wet processing to form a recess, and removing the fixing member.
本発明によれば、湿式加工による結晶異方性加工に先立って、赤外吸収体を固定部材で保持することにより、基板に凹部を形成しても赤外吸収体および温度検知部を安定して基板からリリースすることができる。 According to the present invention, prior to the crystal anisotropic processing by wet processing, by holding the infrared absorber with the fixing member, the infrared absorber and the temperature detection unit can be stabilized even if the concave portion is formed on the substrate. Can be released from the board.
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1の製造方法により作製される熱型赤外線検出素子の平面図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a plan view of a thermal infrared detection element manufactured by the manufacturing method of the first embodiment.
図2は、図1のII−II線での断面図である。
図1および図2を参照して、実施の形態1における熱型赤外線検出素子について説明する。熱型赤外線検出素子1は、基板7を備える。基板7は、具体的にはシリコン基板である。基板7は凹部8を有する。
2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the thermal-type infrared detection element in
熱型赤外線検出素子1は、さらに、赤外吸収体2、支持脚3、温度検知部4、および金属配線6を備える。温度検知部4はその側面が支持脚3に接続される。温度検知部4は基板7に対して支持脚3を介して接続されることによって、凹部8の上部の空中に支持されている。
The thermal
赤外吸収体2は熱型赤外線検出素子1に入射した赤外線を吸収する素子であり、温度検知部4に接続される。また赤外吸収体2は少なくとも温度検知部4を覆うように基板7の主表面と平行に面状に広がる。図2では赤外吸収体2は温度検知部4および支持脚3を覆うように形成されている。赤外吸収体2を設けることにより、熱型赤外線検出素子1は赤外線の吸収効率を高くすることができる。また、赤外吸収体2の面積が広いほど赤外線の吸収効率を高めることができる。
The
赤外吸収体2は赤外線を吸収する機能膜である薄膜金属膜と、これを支える誘電体膜(構造体)とからなる。図中では薄膜金属膜と誘電体膜との区別は詳細には図示していないが、たとえば赤外吸収体2は酸化ケイ素膜/薄膜金属膜/酸化ケイ素膜の3層構造を有する。
The
支持脚3は配線である金属膜3Aとこれを支える誘電体膜3B(構造体)とからなる。たとえば支持脚3は酸化ケイ素膜/金属膜/酸化ケイ素膜の3層構造を有する。
The
熱型赤外線検出素子1に入射した赤外光は赤外吸収体2により吸収される。これにより赤外吸収体2および温度検知部4の温度が上昇する。温度検知部4にはたとえばダイオード型温度センサが内蔵される。よって熱型赤外線検出素子1に入射した赤外線は、温度センサにより電気信号に変換される。なお、素子の温度特性を利用することにより、ダイオード以外に半導体素子や金属膜素子などが温度センサとしては適用可能であることは自明である。
Infrared light incident on the thermal
温度検知部4内の温度センサは、支持脚3の内部の金属膜3Aにより金属配線6に接続される。金属配線6は温度センサの信号を周辺回路(図示せず)に伝達する。金属配線6はたとえばアルミにより構成される。また金属配線6の周囲には絶縁膜が設けられる。
The temperature sensor in the
凹部8はアルカリ溶液を用いた結晶異方性加工により形成される。凹部8を設けることによって入射した赤外光が効率よく温度に変換される。凹部8は、ウェットエッチングを用いた湿式加工により形成される。
The
なお、オリフラ面方位が<110>のシリコン基板を用いることで、<111>結晶面がエッチング面に露出するに従ってエッチング速度が低下し、いわゆる異方性エッチングが生ずる。これにより隣接する素子同士で凹部8がつながることを防止できる。よって図2に示す形状を有するエッチング断面を形成することができる。
By using a silicon substrate having an orientation flat surface orientation of <110>, the etching rate decreases as the <111> crystal plane is exposed to the etching surface, and so-called anisotropic etching occurs. Thereby, it can prevent that the recessed
次に、実施の形態1の熱型赤外線検出素子の製造工程について説明する。まず、基板7の主表面上には温度検知部4および支持脚3が形成される。
Next, the manufacturing process of the thermal infrared detection element of
図3は、熱型赤外線検出素子1の製造工程において、温度検知部4および支持脚3が作製された段階での平面図である。
FIG. 3 is a plan view at a stage where the
図4は、図3のIV−IV線での断面図である。
図3および図4を参照して、金属配線6は格子状に形成され、それらの交差部分は図示されない電気伝導層を介して接続される。なお、この電気伝導層は図3および図4で示す金属配線6とは別の金属配線層に設けられる。これら格子状に設けられた金属配線6に支持脚3の金属膜3Aが接続される。
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
Referring to FIGS. 3 and 4,
次に、温度検知部4の上方に赤外吸収体2を形成する。以下、図5〜図7を参照しながら赤外吸収体2の製造工程を順に説明する。
Next, the
図5は、赤外吸収体2の製造工程のうちの第1の段階での断面図である。
図5を参照して、支持脚3、温度検知部4、および金属配線6上に犠牲層20が形成される。犠牲層20は後続の製造工程に耐え得る性能(たとえばエッチング耐性や温度耐性など)を有するものであり、たとえば耐熱性の高いフォトレジストが適用可能である。より具体的に説明すると、犠牲層20にはたとえばポリイミド樹脂等が適用可能である。
FIG. 5 is a cross-sectional view at a first stage in the manufacturing process of the
Referring to FIG. 5,
図5に示すように、犠牲層20には温度検知部4の表面まで達する開口部20Aが形成される。犠牲層20がフォトレジストである場合、この開口部20Aはリソグラフィ工程により形成される。
As shown in FIG. 5, an
図6は、赤外吸収体2の製造工程のうちの第2の段階での断面図である。
図6を参照して、開口部20Aを塞ぎ、かつ、少なくとも温度検知部を覆うようにして犠牲層20の上に赤外吸収体2が形成される。これにより赤外吸収体2は温度検知部4に接続される。
FIG. 6 is a cross-sectional view at a second stage in the manufacturing process of the
Referring to FIG. 6,
図7は、赤外吸収体2の製造工程のうちの第3の段階での断面図である。
図7を参照して、乾式加工法(ドライエッチング)により犠牲層20が除去されて赤外吸収体2がリリースされる。
FIG. 7 is a cross-sectional view at a third stage in the manufacturing process of the
Referring to FIG. 7,
次に、結晶異方性加工技術を用いて温度検知部4の下部の基板7に凹部8を形成する。 図8は、凹部8の形成工程のうちの第1の段階での平面図である。
Next, the
図9は、図8のIX−IX線での断面図である。
図8および図9を参照して、赤外吸収体2を基板7に固定するための固定部材22が形成される。固定部材22により湿式加工処理の際に赤外吸収体2が基板7や支持脚3などに接触する(スティッキングが生じる)のを防ぐことができる。
9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG.
With reference to FIGS. 8 and 9, a fixing
固定部材22は湿式加工を妨げないような位置に形成される。これにより所定の大きさの凹部8を安定して作製することができる。
The fixing
図10は、基板7において結晶異方性加工が円滑に進む部分を示す図である。
図10を参照して、支持脚3および温度検知部4のコーナ部分である領域7Aにおいて結晶異方性加工が円滑に進む。これにより<111>面にほぼ等しい4つの面で囲まれた凹部8が形成されるので所定の大きさの凹部8を安定して作製することができる。また、エッチングストッパを形成しなくても凹部8の大きさを制御することができる。
FIG. 10 is a diagram showing a portion where the crystal anisotropic processing proceeds smoothly in the
Referring to FIG. 10, crystal anisotropy processing proceeds smoothly in
固定部材22としてはたとえばネガ型のフォトレジストを用いることができる。赤外吸収体2はその機能上、半透明な膜であり、通常のリソグラフィ工程に利用される紫外光に対して透過性を有する。よって、たとえば図8に示す固定部材22以外の領域を露光時にマスクすることで、図8および図9に示す固定部材のパターンをレジストに転写することができる。よって、容易に固定部材22を形成することができる。また、ネガ型のフォトレジストであれば容易に入手可能である。
For example, a negative type photoresist can be used as the fixing
図11は、凹部8の形成工程のうちの第2の段階での断面図である。
図11を参照して、赤外吸収体2を固定部材22により支えられた状態で結晶異方性加工が行なわれる。
FIG. 11 is a cross-sectional view at the second stage in the process of forming the
Referring to FIG. 11, crystal anisotropic processing is performed in a state where
なお、固定部材22は結晶異方性加工に用いられる溶液に浸されるので、この溶液に対する耐性を有する必要がある。たとえば基板7の表面上に設けられた酸化ケイ素膜を犠牲層として基板7に凹部を形成する場合、フッ化水素酸を用いて加工が行なわれる。この溶液に対しては通常のフォトレジスト樹脂は耐性を有している。しかしながらアルカリ溶液に耐性を有するフォトレジストは限られている。よって実施の形態1では化学増幅型のネガレジストを固定部材22に用いる。この固定部材22をパターン形成後に熱硬化させることによりアルカリ溶液に対する耐性を確保することができる。
Since the fixing
湿式処理(凹部8の形成および水洗)においては固定部材22により赤外吸収体2がリリースされていないためスティッキングは発生しない。なお結晶異方性加工には水酸化カリウム(KOH)溶液や、シリコン含有の水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)溶液等、従来からよく知られたアルカリ溶液を適用することができる。
In the wet process (formation of the
この後、プラズマを用いた乾式加工(ドライエッチング)によって固定部材22が除去され、図2に示す構造が完成する。なおプラズマ加工に用いられるガスは酸素ガスでもよいし水素ガスでもよい。固定部材22をフォトレジスト、すなわち有機材料で構成することにより、熱型赤外線検出素子の製造において従来のドライエッチング技術を容易に適用することができる。
Thereafter, the fixing
エッチングガスにより基板7に凹部8を形成する場合、等方的にシリコンのエッチングが行なわれるため、エッチングストッパを基板7内に形成する必要がある。一方、本実施の形態では、湿式の結晶異方性加工が行なわれるためエッチングストッパが不要になる。また加工に先だって赤外吸収体2を支持する部材を付加しておくことで、湿式処理後の乾燥時に起こり得るスティッキングを防止できる。付加された固定部材は最終的に乾式加工により除去される。これにより熱型赤外線検出素子1を安定して作製できる。したがって従来よりも簡単であり、かつ、安定して熱型赤外線検出素子およびアレイ素子を作製可能とする製造方法を提供することができる。
When the
なお、図8では2つの固定部材22は赤外吸収体2の板状の部分において対向する2辺のそれぞれに重なるように形成される。ただし赤外吸収体2を基板7に固定し、かつ、基板7の所望の領域に溶液を導入することが可能であれば、固定部材22は図8以外の形状であってもよい。
In FIG. 8, the two fixing
図12は、固定部材22の別の例を示す図である。
図12を参照して、4つの固定部材22は赤外吸収体2の4つの端部2A〜2Dをそれぞれ覆うように形成される。
FIG. 12 is a diagram illustrating another example of the fixing
Referring to FIG. 12, the four fixing
なお、本実施の形態の製造方法により作製された熱型赤外線検出素子は、10MK(メガケルビン)/Wのオーダの断熱特性を有し、従来技術(乾式加工により温度検知部を基板からリリースする)を用いて製造された赤外線検出素子と同様に、入射する赤外光に対して均一なレスポンスを得ることができる。 The thermal infrared detection element manufactured by the manufacturing method of the present embodiment has a heat insulating property on the order of 10 MK (mega Kelvin) / W, and releases the temperature detection unit from the substrate by dry processing. In the same manner as the infrared detection element manufactured using the above, a uniform response to the incident infrared light can be obtained.
湿式加工の場合、基板に凹部を形成した後は水でのリンスを行なう必要がある。従来技術によれば固定部材22が形成されていない。よって乾燥時にはスティッキングを防止するために特殊設備(たとえば超臨界乾燥を行なうための装置)が必要である。本実施の形態の製造方法によれば、特殊設備を利用することなく、かつ、安定的に赤外線検出素子を作製することができる。すなわち本実施の形態の製造方法によれば産業上の意義が大きくなる。
In the case of wet processing, it is necessary to perform rinsing with water after forming the recesses on the substrate. According to the prior art, the fixing
以上のように実施の形態1によれば、熱赤外線検出素子の製造方法において、画素(温度検知部および赤外吸収体)の下部に凹部を形成する前に、予め赤外吸収体を固定部材により固定する。これにより湿式加工により凹部を形成しても、スティッキングを防ぐことが可能になるので熱赤外線検出素子を安定的に形成することができる。 As described above, according to the first embodiment, in the method for manufacturing a thermal infrared detection element, the infrared absorber is fixed to the fixing member in advance before the concave portion is formed in the lower part of the pixel (temperature detection unit and infrared absorber). To fix. Thereby, even if the concave portion is formed by wet processing, sticking can be prevented, so that the thermal infrared detection element can be stably formed.
[実施の形態2]
実施の形態2は、実施の形態1よりもスティッキングの発生を低減することができる。
[Embodiment 2]
The second embodiment can reduce the occurrence of sticking as compared with the first embodiment.
基板乾燥時におけるスティッキングは素子の構造によってさまざまな箇所で生じる可能性がある。スティッキングは、乾燥時に残存する液体の表面張力により生じる構造体間の吸引力が構造体自身の形状を維持しようとする力よりも強いため発生する。具体的に説明すると、赤外吸収体が倒れることにより赤外吸収体が基板に接触するという問題が発生する。また、性能向上のために支持脚3の断熱性を向上しようとして支持脚の微細化を行なうと支持脚の剛性が低下する。この場合、乾燥時に支持脚と温度検知部とが接触する可能性がある。
Sticking during substrate drying may occur at various locations depending on the structure of the device. Sticking occurs because the suction force between the structures caused by the surface tension of the liquid remaining at the time of drying is stronger than the force for maintaining the shape of the structure itself. If it demonstrates concretely, the problem that an infrared absorber will contact a board | substrate will generate | occur | produce when an infrared absorber falls. Further, if the support leg is miniaturized in order to improve the heat insulation of the
以下、実施の形態2の製造方法について詳細に説明する。ただし温度検知部4および支持脚3を形成する工程は実施の形態1と同様であるので、以後の説明は繰り返さない。
Hereinafter, the manufacturing method of
図13は、赤外吸収体が形成された状態を示す平面図である。
図13を参照して、赤外吸収体2には開口部31,32が設けられる。なお、基板7の主表面に垂直な方向から見て、開口部31,32は支持脚3上に設けられる。
FIG. 13 is a plan view showing a state in which an infrared absorber is formed.
Referring to FIG. 13, the
図14は、固定部材が形成された状態を示す平面図である。
図14を参照して、赤外吸収体2の対向する2辺を覆うように固定部材22が形成されるとともに、開口部31,32を覆うように固定部材22Aが形成される。
FIG. 14 is a plan view showing a state in which the fixing member is formed.
Referring to FIG. 14, fixing
図15は、図14に示す固定部材の形成状態をわかりやすく説明するための平面図である。 FIG. 15 is a plan view for easily explaining the formation state of the fixing member shown in FIG.
図15を参照して、図14から赤外吸収体2を取り除いた状態を示す。2つの固定部材22Aは、支持脚3から温度検知部4に跨るように形成される。これらの固定部材22Aは本来存在する(すなわち図15には示していない)赤外吸収体2にも接続される。これにより支持脚3が赤外吸収体2に接触することを防ぐことが可能になる。
With reference to FIG. 15, the state which removed the
また、図10に示す領域7Aのごく一部の領域にしか固定部材22Aが設けられていないので本実施の形態においても結晶異方性加工により所望の大きさの凹部8を安定して形成することが可能である。
Further, since the fixing
なお、基板に凹部を形成する工程、および固定部材22,22Aを除去する工程は実施の形態1と同様であるので以後の説明は繰り返さない。
Since the step of forming the recess in the substrate and the step of removing fixing
実施の形態2では、結晶異方性加工終了後の乾燥時にスティッキングが生じる可能性のある箇所が固定部材22,22Aにより固定されている。よって実施の形態2は実施の形態1よりもスティッキングの発生を抑制することができる。
In the second embodiment, a portion where sticking may occur at the time of drying after completion of the crystal anisotropic processing is fixed by the fixing
本実施の形態の製造方法により作製された熱型赤外線検出素子は、100MK(メガケルビン)/Wのオーダの断熱特性を有し、従来技術(乾式加工により温度検知部を基板からリリースする)を用いて製造された赤外線検出素子と同様に、入射する赤外光に対して均一なレスポンスを得ることができる。 The thermal infrared detection element manufactured by the manufacturing method of the present embodiment has a heat insulation characteristic on the order of 100 MK (mega Kelvin) / W, and the conventional technology (releasing the temperature detection unit from the substrate by dry processing) is used. A uniform response can be obtained with respect to incident infrared light in the same manner as the infrared detecting element manufactured by using the infrared detecting element.
以上のように、実施の形態2によれば実施の形態1よりもスティッキングが生じる可能性を低くすることができる。 As described above, according to the second embodiment, the possibility of sticking can be reduced as compared with the first embodiment.
[実施の形態3]
実施の形態3の製造方法は、アレイ素子の製造方法である。なお、以下においては本実施の形態の製造方法のうち固定部材を形成する工程について説明する。他の工程は実施の形態1と同様であるので以後の説明は繰り返さない。
[Embodiment 3]
The manufacturing method of the third embodiment is a method of manufacturing an array element. In the following, the step of forming the fixing member in the manufacturing method of the present embodiment will be described. Since other steps are the same as those in the first embodiment, the following description will not be repeated.
図16は、実施の形態3の製造方法により作製されるアレイ素子の平面図である。
図17は、図16のXVII−XVII線での断面図である。
FIG. 16 is a plan view of an array element manufactured by the manufacturing method of the third embodiment.
17 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG.
図16および図17を参照して、アレイ素子1Aは熱型赤外線検出素子1がアレイ状に複数配置された構成を有する。
Referring to FIGS. 16 and 17, array element 1A has a configuration in which a plurality of thermal
本発明の製造方法の効果は、特にこのようなアレイ素子(画像センサ)を製造するときに発揮される。凹部8は基板の物性すなわち結晶性により決定される。上述のようにオリフラ面方位が<110>のシリコン基板に結晶性異方加工により凹部を形成した場合には<111>面で囲まれた凹部が形成されるので、アレイ状の凹部を容易に作製できる。
The effects of the manufacturing method of the present invention are exhibited particularly when manufacturing such an array element (image sensor). The
本発明の製造方法では、このような結晶異方性加工の特徴を利用して、結晶異方性加工が円滑に進む箇所(図10の領域7A)には固定部材22を設けない。これにより隣接する素子間で凹部がつながるのを防ぐことができるので、素子を高集積化できる。なお熱型赤外線検出素子の数が数十あるいは数百となった場合でも、上述の効果が得られることは容易に理解可能である。
In the manufacturing method of the present invention, the fixing
また、図17に示すように熱型赤外線検出素子1は赤外反射体9をさらに備える。赤外反射体9は支持脚3の少なくとも一部の上方を覆い、かつ、赤外吸収体2の下方に配置される。このように赤外反射体9を設けても本発明による効果が得られることは容易に理解できる。
As shown in FIG. 17, the thermal
図17において固定部材22は赤外吸収体2と赤外反射体9との間に設けられる。赤外反射体9は絶縁膜を介して基板7に固定されている。よって、湿式加工後の乾燥時に赤外吸収体2が赤外反射体9に付着するのを防ぐことができる。
In FIG. 17, the fixing
なお、固定部材は赤外吸収体2と基板7との間に設けられてもよい。また、実施の形態2と同様に、固定部材は支持脚3と赤外吸収体2とを接続するように形成されてもよい。
The fixing member may be provided between the
図18は、固定部材の他の配置例を示す断面図である。
図18を参照して、固定部材22Aは赤外反射体9を介して赤外吸収体2と支持脚3とを接続するように形成される。これにより、湿式加工後の乾燥時において、支持脚3が温度検知部4に接触したり空洞に接触したりすることを抑制することができる。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing another arrangement example of the fixing member.
Referring to FIG. 18, fixing
以上のように実施の形態3によれば熱型赤外線検出素子をアレイ化したアレイ素子においてもスティッキングを防止することができので、安定的にアレイ素子を製造することが可能になる。 As described above, according to the third embodiment, sticking can be prevented even in an array element in which thermal infrared detection elements are arrayed, so that the array element can be manufactured stably.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 熱型赤外線検出素子、1A アレイ素子、2 赤外吸収体、2A〜2D 端部、3 支持脚、3A 金属膜、3B 誘電体膜、4 温度検知部、6 金属配線、7 基板、7A 領域、8 凹部、9 赤外反射体、20 犠牲層、20A 開口部、22,22A 固定部材、31,32 開口部。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記熱型赤外線検出素子は、
凹部を有する半導体基板と、
前記半導体基板に対して支持脚を介して接続されることによって前記凹部の上部の空中に支持された温度検知部と、
前記温度検知部に接続され、少なくとも前記温度検知部を覆うように前記半導体基板の主表面と平行に面状に広がる赤外吸収体とを備え、
前記製造方法は、
前記主表面上に前記温度検知部および前記支持脚を形成する工程と、
前記赤外吸収体を形成する工程と、
前記赤外吸収体を一時的に支えるための少なくとも1つの固定部材を形成する工程と、
湿式加工を用いて、前記半導体基板のうち前記温度検知部の下部および前記支持脚の下部を除去して、前記凹部を形成する工程と、
前記固定部材を除去する工程とを備える、熱型赤外線検出素子の製造方法。 A method for manufacturing a thermal infrared detection element,
The thermal infrared detecting element is
A semiconductor substrate having a recess;
A temperature detector supported in the air above the recess by being connected to the semiconductor substrate via a support leg;
An infrared absorber that is connected to the temperature detector and spreads in a plane parallel to the main surface of the semiconductor substrate so as to cover at least the temperature detector;
The manufacturing method includes:
Forming the temperature detector and the support leg on the main surface;
Forming the infrared absorber;
Forming at least one fixing member for temporarily supporting the infrared absorber;
Removing the lower part of the temperature detection part and the lower part of the support leg of the semiconductor substrate using wet processing, and forming the concave part;
And a step of removing the fixing member.
前記支持脚の少なくとも一部の上方を覆い、かつ、前記赤外吸収体の下方に配置された赤外反射体をさらに備え、
前記固定部材を形成する工程では、前記赤外吸収体と前記赤外反射体とを接続するように、前記固定部材をさらに形成する、請求項2に記載の熱型赤外線検出素子の製造方法。 The thermal infrared detecting element is
An infrared reflector that covers at least a portion of the support leg and is disposed below the infrared absorber;
The method of manufacturing a thermal infrared detection element according to claim 2, wherein in the step of forming the fixing member, the fixing member is further formed so as to connect the infrared absorber and the infrared reflector.
前記支持脚の少なくとも一部の上方を覆い、かつ、前記赤外吸収体の下方に配置された赤外反射体をさらに備え、
前記固定部材を形成する工程では、前記赤外反射体を介して前記赤外吸収体と前記支持脚とを接続するように、前記固定部材をさらに形成する、請求項2に記載の熱型赤外線検出素子の製造方法。 The thermal infrared detecting element is
An infrared reflector that covers at least a portion of the support leg and is disposed below the infrared absorber;
The thermal infrared ray according to claim 2, wherein in the step of forming the fixing member, the fixing member is further formed so as to connect the infrared absorber and the support leg through the infrared reflector. A method for manufacturing a detection element.
前記固定部材を除去する工程では、プラズマ乾式加工処理を実行して前記固定部材を除去する、請求項1に記載の熱型赤外線検出素子の製造方法。 The fixing member is formed using an organic material,
The method for manufacturing a thermal infrared detection element according to claim 1, wherein in the step of removing the fixing member, plasma fixing processing is performed to remove the fixing member.
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JP2005346202A JP2007147573A (en) | 2005-11-30 | 2005-11-30 | Manufacturing method of thermal infrared detecting element, and manufacturing method of array elements |
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JP2009133825A (en) * | 2007-11-09 | 2009-06-18 | Mitsubishi Electric Corp | Infrared imaging sensor and method of producing the same |
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