JP2010256184A - 赤外線センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで小型化を図れる赤外線センサの製造方法を提供する。
【解決手段】主表面が｛１００｝面のシリコン基板１の主表面上に薄膜構造部６を形成し（図１（ｄ））、シリコン基板１の主表面に凹所１１を形成する（図１（ｈ））。凹所１１の形成にあたっては、薄膜構造部６のうちシリコン基板１の凹所形成予定矩形領域に対応する仮想の矩形状規定領域の中央部に第１のエッチングホール７を形成し、第１のエッチングホール７を通してシリコン基板１を等方性エッチングすることで凹所形成予定矩形領域の内側に凹所１１よりも小さな小凹所１０を形成する等方性エッチングを行い、薄膜構造部６のうち矩形状規定領域の２つの対角線それぞれの両端部に対応する各部位に第２のエッチングホール８を形成し、各エッチングホール７，８を通してアルカリ系溶液を導入してシリコン基板１を異方性エッチングすることで凹所１１を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線センサの製造方法に関するものである。

従来から、マイクロマシニング技術などを利用して形成され、赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収膜と、赤外線吸収膜の温度変化を検出する感温素子とを備えた赤外線センサが各所で研究開発されている（例えば、特許文献１参照）。なお、上記特許文献１には、この種の赤外線センサとして、赤外線吸収膜と感温素子とを備えた熱型赤外線検出部をシリコン基板の主表面側において２次元アレイ状（マトリクス状）に配列し各熱型赤外線検出部が画素を構成するようにした赤外線イメージセンサが記載されている。

ここで、上記特許文献１には、図１２に示すように、主表面が（１００）面のシリコン基板１’と、抵抗ボロメータからなる感温素子３’を有しシリコン基板１’の主表面側に形成されてシリコン基板１’に支持された薄膜構造部６’と、薄膜構造部６’におけるシリコン基板１’側とは反対側で薄膜構造部６’から離間して配置され赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収膜６１’とを備え、赤外線吸収膜６１’が当該赤外線吸収膜６１’と薄膜構造部６’の感温素子３’とを熱的に結合する柱状の接合柱６２’を介して薄膜構造部６’に支持された赤外線センサが記載されている。

また、図１２に示した構成の赤外線センサは、シリコン基板１’の主表面に薄膜構造部６’におけるシリコン基板１’側の表面を露出させるように矩形状に開口され内側面が｛１１１｝面により構成された凹所１１’がエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成され、薄膜構造部６’には、凹所１１’に連通する複数のスリット状のエッチングホール１７’が形成されている。要するに、シリコン基板１’の凹所１１は、薄膜構造部６’のエッチングホール１７’を通してアルカリ系溶液（例えば、ＫＯＨ溶液、ＴＭＡＨ溶液など）からなるエッチャントを導入してシリコン基板１’を異方性エッチングすることにより形成されている。

また、薄膜構造部６’は、少なくとも、シリコン基板１’の主表面上に形成したシリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜と、当該第１の絶縁膜上に形成された感温素子３’および当該感温素子３’に電気的に接続された金属配線１６４’，１６５’と、感温素子３’および金属配線１６４’，１６５’を覆うように第１の絶縁膜におけるシリコン基板１’側とは反対側に形成されたシリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜とを有する積層構造体に上述の複数のエッチングホール１７’を形成することによりパターニングされている。しかして、シリコン基板１’の主表面側で平面視における凹所１１’の内側に上記積層構造体の一部からなる感温部１６１’が配置されており、当該感温部１６１’が２つの支持脚部１６２’，１６３’を介して凹所１１’の周部の支持部１６６’に支持されており、感温部１６１’の感温素子３’の一端が一方の支持脚部１６２’に沿って形成された金属配線１６４’を介して信号読み出し回路に接続され、他端が他方の支持脚部１６３’に沿って形成された金属配線１６５’を介して信号読み出し回路に接続されている。

また、上記特許文献１には、図１２と略同じ構成の赤外線センサであって、図１３に示すように、シリコン基板１’を主表面側からエッチングガスにより等方性エッチングすることにより凹所１１’を形成してなる赤外線センサが記載されている。

図１３に示した構成の赤外線センサは、シリコン基板１’に、凹所１１’の形成領域を規定するエッチングストッパ１４’を埋設してあるので、等方性エッチングにより凹所１１’を形成する際の凹所１１’の開口面積のばらつきを小さくすることができる。ここで、図１３に示した構成の赤外線センサを製造する際に、シリコン基板１’にエッチングストッパ１４’を形成するにあたっては、シリコン基板１’の主表面におけるエッチングストッパ１４’の形成予定領域にドライエッチングによりトレンチを形成し、その後、シリコン基板１’の主表面を覆うとともにトレンチに埋め込まれるシリコン酸化膜をＣＶＤ法により形成、続いて、シリコン基板１’の主表面上のシリコン酸化膜をＣＭＰ法により除去することによってトレンチ内のシリコン酸化膜からなるエッチングストッパ１４’を形成する。

また、凹所１１’の形成にあたっては、薄膜構造体６’にエッチングホール（以下、第１のエッチングホールと称する）１７’を形成する過程とは別に、赤外線吸収膜６１’と接合柱６２’と薄膜構造部６’とを貫通する第２のエッチングホール１８’を形成する過程を設け、当該第２のエッチングホール１８’を通してエッチングガスを導入しシリコン基板１’を等方性エッチングすることで凹所１１’を形成するとともに、第２のエッチングホール１８’−凹所１１’の内部空間−第１のエッチングホール１７’を通して薄膜構造部６’と赤外線吸収膜６１’との間の犠牲層をエッチングする過程を行うようにしている。

なお、赤外線センサとしては、感温素子３’と感温素子３’の出力を読み出すためのＭＯＳトランジスタとを有する画素が２次元アレイ状に配列された赤外線イメージセンサや、シリコン基板１’の主表面側に感温素子３’が１つだけ設けられた赤外線センサも考えられる。また、赤外線センサの感温素子３’としては、抵抗ボロメータに限らず、サーモパイル、サーミスタ、ダイオード、焦電素子なども考えられる。

特開２００２−２９９５９６号公報

ところで、図１２および図１３に示した構成の赤外線センサでは、シリコン基板の主表面上にパターニングされた犠牲層を形成することなく凹所１１’を形成することができるので、薄膜構造部６’における感温素子３’の下地膜（上述の例では、第１の絶縁膜）の表面に段差が形成されるのを防止することができ、感温素子３’や金属配線１６４’，１６５’などの断線を防止することが可能となり、特に、感温素子３’と感温素子３’の出力を読み出すためのＭＯＳトランジスタとを有する画素が２次元アレイ状に配列された赤外線センサを構成する場合の信頼性を向上できる。

しかしながら、図１２および図１３に示した構成の赤外線センサでは、赤外線吸収膜６１’が薄膜構造部６２’に接合柱６２’を介して支持された構造を採用しているので、脆弱であり、しかも、接合柱６２’の熱抵抗などに起因して赤外線吸収膜６１’と感温素子３’との間に温度勾配が生じ、感温素子３’の温度が赤外線吸収膜６１’の温度に比べて低くなるから、感度が低くなってしまう。また、図１２および図１３に示した構成の赤外線センサでは、接合柱６２’の熱容量に起因して時定数が長くなって応答速度が低下してしまい、赤外線イメージセンサとして用いる場合にはフレーム周波数が低くなってしまう。

そこで、図１２や図１３に示した構成の赤外線センサにおいて、接合柱６２’を設けず、赤外線吸収膜６１’を薄膜構造部６’において感温素子３’に接するように薄膜構造部６’に一体化することが考えられる。

ここで、図１２や図１３の構成の赤外線センサにおいて、接合柱６２’を設けずに赤外線吸収膜６１’を薄膜構造部６’に一体化した場合には、赤外線の有効吸収エリアのサイズが感温部１６１’のサイズにほぼ等しくなるが、図１２に示した構成の赤外線センサでは、シリコン基板１’の主表面の凹所１１’を異方性エッチングにより形成しているので、エッチングホール１７’を大きくしなければならず、赤外線吸収膜６１’の面積が小さくなり、感度が低下してしまう。

また、図１２の構成の赤外線センサにおいて、接合柱６２’を設けずに赤外線吸収膜６１’を薄膜構造部６’に一体化するようにし、凹所１１’を等方性エッチングにより形成する場合には、エッチングレートのばらつきにより凹所１１’の開口面積が変わってしまうので、シリコン基板１’の主表面側で凹所１１’の周囲に配置されるパッド、ＭＯＳトランジスタ、信号読み出し回路、隣りの画素の凹所１１’などとの距離を長くする必要があり、赤外線センサの小型化が制限されるとともに、画素サイズに対して赤外線吸収膜６１’の占める面積の割合が小さくなり、感度が低下してしまう。

これに対して、図１３に示した構成の赤外線センサでは、シリコン基板１’にエッチングストッパ１４’が埋設されているので、凹所１１’を形成する際のエッチングレートのばらつきに起因して凹所１１’の開口面積が変化するのを防止することができるが、エッチングストッパ１４’を形成するために、シリコン基板１’にトレンチを形成してから、トレンチを埋め込むシリコン酸化膜を形成し、更にその後で、シリコン酸化膜の不要部分をＣＭＰ（化学的機械的研磨）法により研磨してシリコン基板１の主表面側を平坦化する必要があるので、製造工程が複雑になり、コストが高くなってしまう。また、シリコン基板１とシリコン酸化膜との研磨速度の違いに起因してシリコン基板１の主表面側にリセスやディッシングが生じて歩留まりが低下することによるコストアップが懸念される。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、低コストで小型化を図れる赤外線センサの製造方法を提供することにある。

請求項１の発明は、主表面が｛１００｝面のシリコン基板と、赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収膜および当該赤外線吸収膜の温度変化を検出する感温素子を有しシリコン基板の主表面側に形成されてシリコン基板に支持された薄膜構造部とを備え、シリコン基板の主表面に薄膜構造部におけるシリコン基板側の表面を露出させるように矩形状に開口され内側面が｛１１１｝面により構成された凹所が形成されてなる赤外線センサの製造方法であって、シリコン基板の主表面上に薄膜構造部を形成する薄膜構造部形成工程と、薄膜構造部形成工程の後でシリコン基板の主表面に凹所を形成する凹所形成工程とを備え、凹所形成工程は、薄膜構造部のうちシリコン基板の凹所形成予定矩形領域に対応する仮想の矩形状規定領域の中央部に厚み方向に貫通する第１のエッチングホールを形成する第１のエッチングホール形成過程と、薄膜構造部のうち前記矩形状規定領域の少なくとも１つの対角線の両端部に対応する各部位に当該薄膜構造部の厚み方向に貫通する第２のエッチングホールを形成する第２のエッチングホール形成過程と、第１のエッチングホール、第２のエッチングホールそれぞれを通してアルカリ系溶液を導入してシリコン基板を異方性エッチングすることによりシリコン基板の主表面に凹所を形成する異方性エッチング過程とを備え、第１のエッチングホール形成過程と異方性エッチング過程との間において、第２のエッチングホール形成過程の前後いずれか一方に、第１のエッチングホールのみを通してシリコン基板を等方性エッチングすることによりシリコン基板の主表面における凹所形成予定矩形領域の内側に凹所よりも開口面積が小さな小凹所を形成する等方性エッチング過程を有することを特徴とする。

この発明によれば、凹所形成工程が、薄膜構造部のうちシリコン基板の凹所形成予定矩形領域に対応する仮想の矩形状規定領域の中央部に厚み方向に貫通する第１のエッチングホールを形成する第１のエッチングホール形成過程と、薄膜構造部のうち前記矩形状規定領域の少なくとも１つの対角線の両端部に対応する各部位に当該薄膜構造部の厚み方向に貫通する第２のエッチングホールを形成する第２のエッチングホール形成過程と、第１のエッチングホール、第２のエッチングホールそれぞれを通してアルカリ系溶液を導入してシリコン基板を異方性エッチングすることによりシリコン基板の主表面に凹所を形成する異方性エッチング過程とを備え、第１のエッチングホール形成過程と異方性エッチング過程との間において、第２のエッチングホール形成過程の前後いずれか一方に、第１のエッチングホールのみを通してシリコン基板を等方性エッチングすることによりシリコン基板の主表面における凹所形成予定矩形領域の内側に凹所よりも開口面積が小さな小凹所を形成する等方性エッチング過程を有するので、凹所を異方性エッチングのみにより形成する場合に比べて各エッチングホールの開口面積を小さくすることができ、しかも、等方性エッチングと異方性エッチングとの組み合わせで形成される凹所の開口面積は異方性エッチングを行う際の第２のエッチングホールの形成位置により規定されるから、従来のようなトレンチを利用したエッチングストッパを形成することなく凹所の開口面積のばらつきを低減でき、低コストで小型化を図れる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第２のエッチングホール形成過程を前記等方性エッチング過程よりも前に行うようにし、前記第２のエッチングホール形成過程と前記等方性エッチング過程との間に、前記等方性エッチング過程においてエッチング耐性を有する材料からなる保護層により第２のエッチングホールを閉塞するエッチングホール閉塞過程を備えることを特徴とする。

この発明によれば、前記第２のエッチングホール形成過程を前記等方性エッチング過程よりも前に行うので、前記シリコン基板の主表面に前記小凹所が形成された状態で前記第２のエッチングホールを形成する場合に比べて、前記第２のエッチングホールを容易に形成することができ、また、前記第２のエッチングホール形成過程と前記等方性エッチング過程との間に、前記等方性エッチング過程においてエッチング耐性を有する材料からなる保護層により第２のエッチングホールを閉塞するエッチングホール閉塞過程を備えるので、前記第２のエッチングホールを通して前記シリコン基板が等方性エッチングされるのを防止することができる。

請求項１の発明は、低コストで小型化を図れる赤外線センサを提供することができるという効果がある。

実施形態１の赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。 同上の赤外線センサの製造方法の説明図である。 同上の赤外線センサの製造方法の説明図である。 同上の赤外線センサの製造方法の説明図である。 同上の赤外線センサの製造方法の説明図である。 同上の赤外線センサを示し、（ａ）は温接点を含む要部の概略断面図、（ｂ）は冷接点を含む要部の概略断面図である。 実施形態２の赤外線センサの製造方法の説明図である。 同上の赤外線センサの製造方法の説明図である。 同上の赤外線センサの製造方法の説明図である。 実施形態３の赤外線センサを示し、（ａ）は平面レイアウト図、（ｂ）は要部概略断面図である。 同上の赤外線センサの等価回路図である。 従来例の赤外線センサを示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部の平面レイアウト図である。 他の従来例の赤外線センサの概略断面図である。

（実施形態１）
本実施形態の赤外線センサは、図１（ｈ）および図４（ｂ）に示すように、導電形がｎ形で主表面が｛１００｝面の単結晶のシリコン基板１と、赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収膜２および当該赤外線吸収膜２の温度変化を検出する感温素子３を有しシリコン基板１の主表面側に形成されてシリコン基板１に支持された薄膜構造部６とを備え、シリコン基板１の主表面に薄膜構造部６におけるシリコン基板１側の表面を露出させるように矩形状に開口され内側面が｛１１１｝面により構成された四角錘状の凹所１１が形成されている。ここにおいて、図４（ｂ）は、後述の層間絶縁膜４およびパッシベーション膜５の図示を省略してあり、図１（ｈ）は図４（ｂ）のＡ−Ａ’断面に相当する概略断面図である。なお、シリコン基板１の導電形は、ｎ形に限らず、ｐ形でもよい。

ここで、薄膜構造部６は、シリコン基板１の主表面側に形成されシリコン基板１に支持されたシリコン窒化膜からなる上述の赤外線吸収膜２と、赤外線吸収膜２におけるシリコン基板１側とは反対側に形成された上述の感温素子３とを備えている。

感温素子３は、赤外線吸収膜２においてシリコン基板１の凹所１１に重なる領域（凹所１１の投影領域）とシリコン基板１の凹所１１の周部に重なる領域とに跨って形成された細長のｐ形ポリシリコン層（ｐ形ポリシリコンエレメント）３２および細長のｎ形ポリシリコン層（ｎ形ポリシリコンエレメント）３１と、ｐ形ポリシリコン層３２とｎ形ポリシリコン層３１との一端部同士を薄膜構造部６においてシリコン基板１の凹所１１の投影領域で電気的に接合した金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜など）からなる接続金属部３３とで構成される複数の熱電対が直列接続されたサーモパイルにより構成されている。ここで、感温素子３を構成するサーモパイルは、ｐ形ポリシリコン層３２の上記一端部およびｎ形ポリシリコン層３１の上記一端部と、対をなすｐ形ポリシリコン層３２とｎ形ポリシリコン層３１との上記一端部同士を接合した接続金属部３３とで温接点Ｔ１を構成し（図４（ｂ）および図６（ａ）参照）、互いに異なる熱電対のｐ形ポリシリコン層３２の他端部およびｎ形ポリシリコン層３１の他端部と、これら他端部同士を接合した金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜など）からなる接続金属部３４とで冷接点Ｔ２を構成している（図４（ｂ）および図６（ｂ）参照）。

また、薄膜構造部６は、シリコン基板１の主表面側で各ポリシリコン層３１，３２および赤外線吸収膜２において各ポリシリコン層３１，３２が形成されていない部位を覆うＢＰＳＧ膜からなる層間絶縁膜４と、層間絶縁膜４および各接続金属部３３，３４を覆うパッシベーション膜５とを備えている。しかして、上述の各接続金属部３３，３４が層間絶縁膜４により絶縁分離されている。ここで、温接点Ｔ１の接続金属部３３は、層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール４ａ_１，４ａ_２を通して両ポリシリコン層３１，３２と接続され、冷接点Ｔ２の接続金属部３４は、層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール４ａ_３，４ａ_４を通して両ポリシリコン層３１，３２と接続されている。なお、パッシベーション膜５は、ＰＳＧ膜とＮＳＧ膜との積層膜により構成されているが、当該積層膜に限らず、例えば、シリコン窒化膜により構成してもよい。また、本実施形態では、層間絶縁膜４およびパッシベーション膜５も赤外線吸収膜として機能する。

また、感温素子３は、一端部が金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜など）からなる金属配線３５を介して一方のパッド３７と電気的に接続され、他端部が金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜など）からなる金属配線３６を介して他方のパッド３８と電気的に接続されている。ここで、各金属配線３５，３６および各パッド３７，３８は、各接続金属部３３，３４と同じ材料で、且つ、同時に形成されている。要するに、各金属配線３５，３６および各パッド３７，３８は、層間絶縁膜４上に形成され、各金属配線３５，３６における各パッド３７，３８側とは反対側の各端部それぞれが、感温素子３を構成するサーモパイルの一端側のｐ形ポリシリコン層３２、他端側のｎ形ポリシリコン層３１と層間絶縁膜４のコンタクトホール（図示せず）を通して接続されている。また、パッシベーション膜５には、各パッド３７，３８それぞれを露出させる２つの矩形状のパッド用開口部（図示せず）が形成されている。

ところで、上述の薄膜構造部６のうち凹所１１の矩形状の投影領域の中央部には、当該薄膜構造部６の厚み方向に貫通し凹所１１の内部空間に連通する複数（本実施形態では、４つ）の第１のエッチングホール７が形成され、当該投影領域の２つの対角線それぞれの両端部（当該投影領域の４つの隅部）には、薄膜構造部６の厚み方向に貫通し凹所１１の内部空間に連通する第２のエッチングホール８が形成されている。

ここで、凹所１２の開口形状は矩形状、各エッチングホール７，８の開口形状は円形状としてあるが、各エッチングホール７，８の開口形状は特に円形状に限定するものではなく、例えば、矩形状でもよい。ただし、第１のエッチングホール７の開口面積は第２のエッチングホール８の開口面積よりも小さく設定することが好ましい。

また、感温素子３は、各エッチングホール７，８を避けるように平面レイアウトを設計してある。なお、感温素子３の平面レイアウトは、図４（ｂ）の例に限定するものではない。

本実施形態の赤外線センサでは、赤外線吸収膜２の膜厚を１０００Å、ｎ形ポリシリコン層３１およびｐ形ポリシリコン層３２の膜厚を３０００Å、層間絶縁膜４の膜厚を５０００Å、上記金属膜の膜厚を１μｍ、パッシベーション膜５の膜厚を０．４μｍ（ＰＳＧ膜の膜厚を０．２μｍ、ＮＳＧ膜の膜厚を０．２μｍ）、としてあるが、これらの数値は一例であって、特に限定するものではない。

以下、本実施形態の赤外線センサの製造方法について図１〜図６を参照しながら説明する。

まず、シリコン基板１の主表面上にシリコン窒化膜からなる赤外線吸収膜２を形成する赤外線吸収膜形成工程を行うことによって、図１（ａ）に示す構造を得る。ここで、赤外線吸収膜形成工程では、シリコン基板１の主表面上に第１の所定膜厚（例えば、１０００Å）のシリコン窒化膜からなる赤外線吸収膜２をＬＰＣＶＤ法により形成することで、引張応力を有する赤外線吸収膜２を形成する。なお、赤外線吸収膜２の材料は、シリコン基板１の主表面に凹所１１を形成する際に用いるエッチャントに対して耐性を有する耐エッチング材料であり、且つ、赤外線吸収材料であればよく、ＳｉＮ_ｘに限定するものではなく、例えば、ＳｉＯ_２でもよい。

上述の赤外線吸収膜形成工程の後で、シリコン基板１の主表面側の全面に、各ｎ形ポリシリコン層３１および各ｐ形ポリシリコン層３２の基礎となる第２の所定膜厚（例えば、３０００Å）のノンドープのポリシリコン層をＬＰＣＶＤ法により形成するポリシリコン層形成工程を行い、その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してノンドープのポリシリコン層のうち各ｎ形ポリシリコン層３１および各ｐ形ポリシリコン層３２それぞれに対応する部分が残るようにノンドープのポリシリコン層をパターニングするポリシリコン層パターニング工程を行い、続いて、ノンドープのポリシリコン層のうち各ｐ形ポリシリコン層３２に対応する部分にｐ形不純物（例えば、ボロンなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことにより各ｐ形ポリシリコン層３２を形成するｐ形ポリシリコン層形成工程を行い、その後、ノンドープのポリシリコン層のうち各ｎ形ポリシリコン層３１に対応する部分にｎ形不純物（例えば、リンなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことにより各ｎ形ポリシリコン層３１を形成するｎ形ポリシリコン層形成工程を行うことによって、図１（ｂ）および図２（ａ）に示す構造を得る。ここにおいて、図１（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。なお、ｐ形ポリシリコン層形成工程とｎ形ポリシリコン層形成工程との順序は逆でもよい。

上述のｐ形ポリシリコン層形成工程およびｎ形ポリシリコン層形成工程が終了した後、シリコン基板１の主表面側に層間絶縁膜４を形成する層間絶縁膜形成工程を行ってから、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して層間絶縁膜４に、温接点Ｔ１用のコンタクトホール４ａ_１，４ａ_２、冷接点Ｔ２用のコンタクトホール４ａ_３，４ａ_４、金属配線３５，３６用の上記コンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程を行い、その後、シリコン基板１の主表面側の全面に各接続金属部３３，３４、各金属配線３５，３６および各パッド３７，３８の基礎となる金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）を形成する金属膜形成工程を行い、続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属膜をパターニングすることで各接続金属部３３，３３、各金属配線３５，３６および各パッド３７，３８を形成する金属膜パターニング工程を行うことによって、図１（ｃ）および図２（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、図２（ｂ）は、層間絶縁膜４の図示を省略してあり、図１（ｃ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ’断面に相当する概略断面図である。また、層間絶縁膜形成工程では、シリコン基板１の主表面側に第３の所定膜厚（例えば、５０００Å）のＢＰＳＧ膜をＣＶＤ法により堆積させてから、所定温度（例えば、８００℃）でリフローすることにより表面が平坦化された層間絶縁膜４を形成する。また、コンタクトホール形成工程では、バッファードフッ酸により層間絶縁膜４をエッチングする。また、金属膜形成工程では、シリコン基板１の主表面側に、第４の所定膜厚（例えば、１μｍ）の金属膜をスパッタ法などにより形成する。また、金属膜パターニング工程におけるエッチングはＲＩＥにより行っている。

上述の金属膜パターニング工程の後、シリコン基板１の主表面側（つまり、層間絶縁膜４の表面側）に第５の所定膜厚（例えば、０．２μｍ）のＰＳＧ膜と第６の所定膜厚（例えば、０．２μｍÅ）のＮＳＧ膜との積層膜からなるパッシベーション膜６をＣＶＤ法により形成するパッシベーション膜形成工程を行うことによって、図１（ｄ）に示す構造を得る。なお、パッシベーション膜６は、ＰＳＧ膜とＮＳＧ膜との積層膜に限らず、例えば、シリコン窒化膜でもよい。

なお、本実施形態では、上述の赤外線吸収膜形成工程からパッシベーション膜形成工程までの全工程で、シリコン基板１の主表面上に薄膜構造部６を形成する薄膜構造部形成工程を構成している。

上述の薄膜構造部形成工程の後、シリコン基板１の主表面に凹所１１を形成する凹所形成工程を行うことによって、図１（ｈ）および図４（ｂ）に示す構造の赤外線センサを得る。ここにおいて、図４（ｂ）は、層間絶縁膜４およびパッシベーション膜５の図示を省略してあり、図１（ｈ）は図４（ｂ）のＡ−Ａ’断面に相当する概略断面図である。

ここで、凹所形成工程は、薄膜構造部６のうちシリコン基板１の凹所形成予定矩形領域に対応する仮想の矩形状規定領域ＶＡの中央部に厚み方向に貫通する第１のエッチングホール７を形成する第１のエッチングホール形成過程（第１のエッチングホール形成工程）を行うことによって、図１（ｅ）および図３（ａ）に示す構造を得る。ここにおいて、図３（ａ）は、層間絶縁膜４およびパッシベーション膜５の図示を省略してあり、図１（ｅ）は図３（ａ）のＡ−Ａ’断面に相当する概略断面図である。なお、本実施形態では、凹所形成予定矩形領域が正方形状であり、矩形状規定領域ＶＡも正方形状であるが、これらは必ずしも正方形状である必要はない。

上述の第１のエッチングホール形成過程の後、第１のエッチングホール７を通してシリコン基板１を等方性エッチングすることによりシリコン基板１の主表面における凹所形成予定矩形領域の内側に凹所１１よりも開口面積が小さな小凹所１０を形成する等方性エッチング過程（等方性エッチング工程）を行うことによって、図１（ｆ）および図３（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、図３（ｂ）は、層間絶縁膜４およびパッシベーション膜５の図示を省略してあり、図１（ｆ）は図３（ｂ）のＡ−Ａ’断面に相当する概略断面図である。また、等方性エッチング過程では、エッチングガスとしてＸｅＦ_２ガスを用いてシリコン基板１を等方性エッチングするが、エッチングガスは、ＸｅＦ_２ガスに限らず、例えば、ＸｅＦ_４ガス、ＸｅＦ_６ガス、ＫｒＦ_２ガス、ＫｒＦ_４ガス、ＫｒＦ_６ガス、ＣｌＦ_３ガス、ＢｒＦ_３ガス、ＩＦ_５ガスなどを用いてもよい。等方性エッチング過程は、エッチングガスを用いたドライエッチングに限らず、等方性エッチングが可能で且つ薄膜構造部６に対してシリコン基板１を選択的にエッチング可能なエッチャントを用いたウェットエッチングでもよい。

上述の等方性エッチング過程の後、薄膜構造部６のうち矩形状規定領域ＶＡの２つの対角線の両端部に対応する各部位に当該薄膜構造部６の厚み方向に貫通する第２のエッチングホール８を形成する第２のエッチングホール形成過程（第２のエッチングホール形成工程）を行うことによって、図１（ｇ）および図４（ａ）に示す構造を得る。ここにおいて、図４（ａ）は、層間絶縁膜４およびパッシベーション膜５の図示を省略してあり、図１（ｇ）は図４（ａ）のＡ−Ａ’断面に相当する概略断面図である。なお、第２のエッチングホール形成過程では、矩形状規定領域ＶＡの少なくとも１つの対角線の両端部に対応する各部位それぞれに１つずつ第２のエッチングホール８を形成すればよい。また、第２のエッチングホール形成過程において形成する第２のエッチングホール８の開口形状は、円形状に限らず、例えば、長方形状の形状でもよいし、平行四辺形状の形状でもよい。

上述の第２のエッチングホール形成過程の後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して各パッド３７，３８を露出させる上記パッド用開口部を形成するパッド用開口部形成工程を行ってから、第１のエッチングホール７、第２のエッチングホール８それぞれを通してアルカリ系溶液からなるエッチャントを導入してシリコン基板１を異方性エッチングすることによりシリコン基板１の主表面に凹所１１を形成する異方性エッチング過程（異方性エッチング工程）を行うことによって、図１（ｈ）および図４（ｂ）に示す構造の赤外線センサを得る。ここで、パッド用開口部形成工程におけるエッチングはＲＩＥにより行っている。また、異方性エッチング過程では、アルカリ系溶液として所定温度（例えば、８５℃）に加熱したＴＭＡＨ溶液を用いているが、アルカリ系溶液はＴＭＡＨ溶液に限らず、他のアルカリ系溶液（例えば、ＫＯＨ溶液など）を用いてもよい。いずれにしても、凹所１１の内側面は｛１１１｝面により構成される。すなわち、上述の等方性エッチング過程を終えた段階では図５の１番上のような小凹所１０が形成されているが、異方性エッチング過程では、図５の上から２番目、３番目の図のように小凹所１０が深さ方向および横方向に広がるように異方性エッチングが進行し、最終的には図５の上から４番目のように矩形状に開口された凹所１１が形成される。

上述の凹所形成工程が終了するまでの全工程はウェハレベルで行うので、凹所形成工程が終了した後、個々の赤外線センサに分離する分離工程（ダイシング工程）を行えばよい。

以上説明した本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、凹所形成工程が、薄膜構造部６のうちシリコン基板１の凹所形成予定矩形領域に対応する仮想の矩形状規定領域ＶＡの中央部に厚み方向に貫通する第１のエッチングホール７を形成する第１のエッチングホール形成過程と、薄膜構造部６のうち矩形状規定領域ＶＡの少なくとも１つの対角線の両端部に対応する各部位に当該薄膜構造部６の厚み方向に貫通する第２のエッチングホール８を形成する第２のエッチングホール形成過程と、第１のエッチングホール７、第２のエッチングホール８それぞれを通してアルカリ系溶液を導入してシリコン基板１を異方性エッチングすることによりシリコン基板１の主表面に凹所１１を形成する異方性エッチング過程とを備え、第１のエッチングホール形成過程と異方性エッチング過程との間において、第２のエッチングホール形成過程の前に、第１のエッチングホール７のみを通してシリコン基板１を等方性エッチングすることによりシリコン基板１の主表面における凹所形成予定矩形領域の内側に凹所１１よりも開口面積が小さな小凹所１０を形成する等方性エッチング過程を有するので、凹所１１を異方性エッチングのみにより形成する場合に比べて各エッチングホール７，８の開口面積を小さくすることができ、しかも、等方性エッチングと異方性エッチングとの組み合わせで形成される凹所１１の開口面積は異方性エッチングを行う際の第２のエッチングホール８の形成位置により規定されるから、従来のようなトレンチを利用したエッチングストッパ１４’（図１３参照）を形成することなく凹所１１の開口面積のばらつきを低減でき、低コストで小型化を図れる。ここで、本実施形態の赤外線センサでは、平面視における凹所１１と各パッド３７，３８や冷接点Ｔ２の距離を短くでき、小型化を図れる。

（実施形態２）
図９に示す本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と同じであって、製造方法における凹所形成工程が相違するだけなので、凹所形成工程についてのみ図７〜図９を参照しながら説明する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。また、図７〜図９は、右側の図が層間絶縁膜４およびパッシベーション膜５の図示を省略した平面レイアウト図であり、左側の図が右側の図のＡ−Ａ’断面に対応する概略断面図である。

本実施形態の赤外線センサの製造方法における凹所形成工程では、第１のエッチングホール７を形成する第１のエッチングホール形成過程と第２のエッチングホール８を形成する第２のエッチングホール形成過程とを同時に行うことによって、図７（ａ）に示す構造を得る。

続いて、後の等方性エッチング過程（等方性エッチング工程）においてエッチング耐性を有する材料（例えば、等方性エッチング過程において用いるＸｅＦ_２ガスに対するエッチング耐性を有する材料であるポリイミドなど）からなる保護層９により第２のエッチングホール８を閉塞するエッチングホール閉塞過程（エッチングホール閉塞工程）を行うことによって、図７（ｂ）に示す構造を得る。ここで、エッチングホール閉塞過程では、シリコン基板１の主表面側にポリイミドをスピンコート法により塗布してから、パターニングすることによって保護層９を形成する。

上述のエッチングホール閉塞過程の後、第１のエッチングホール７のみを通してシリコン基板１を等方性エッチングすることによりシリコン基板１の主表面における凹所形成予定矩形領域の内側に凹所１１よりも開口面積が小さな小凹所１０を形成する等方性エッチング過程を行うことによって、図８（ａ）に示す構造を得る。

等方性エッチング過程の後、保護層９を除去する保護層除去過程（保護層除去工程）を行うことによって、図８（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、保護層除去過程では、上述のように保護層９がポリイミドにより形成されている場合には、酸素プラズマ処理により保護層９を除去する。

上述の保護層除去工程の後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して各パッド３７，３８を露出させる上記パッド用開口部を形成するパッド用開口部形成工程を行ってから、第１のエッチングホール７、第２のエッチングホール８それぞれを通してアルカリ系溶液からなるエッチャントを導入してシリコン基板１を異方性エッチングすることによりシリコン基板１の主表面に凹所１１を形成する異方性エッチング過程（異方性エッチング工程）を行うことによって、図９に示す構造の赤外線センサを得る。

しかして、本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、第２のエッチングホール形成過程を等方性エッチング過程よりも前に行うので、実施形態１のようにシリコン基板１の主表面に小凹所１０が形成された状態で第２のエッチングホール８を形成する場合に比べて、第２のエッチングホール８を容易に形成することができ、また、第２のエッチングホール形成過程と等方性エッチング過程との間に、等方性エッチング過程においてエッチング耐性を有する材料からなる保護層９により第２のエッチングホール８を閉塞するエッチングホール閉塞過程を備えるので、第２のエッチングホール８を通してシリコン基板１が等方性エッチングされるのを防止することができる。なお、第１のエッチングホール形成過程と、第２のエッチングホール形成過程とは別々に行ってもよい。

（実施形態３）
本実施形態における赤外線センサは、赤外線イメージセンサであり、図１０および図１１に示すように実施形態１で説明した薄膜構造部６（図１（ｈ）参照）を有する熱型赤外線検出部３０と画素選択用スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタ４０とを有する画素２０がシリコン基板１の主表面側においてアレイ状（ここでは、２次元アレイ状）に配列されている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態における赤外線センサでは、シリコン基板１の主表面側にｍ×ｎ個（図示例では、８×８個）の画素２０が形成されているが、画素２０の数や配列は特に限定するものではない。また、図１１では、熱型赤外線検出部３０における感温素子３の等価回路を、当該感温素子３の熱起電力に対応する電圧源Ｖｓと、当該電圧源Ｖｓに直列接続された抵抗Ｒと、当該抵抗Ｒに並列接続されたコンデンサＣとで表してある。

また、本実施形態における赤外線センサは、各列の複数個の熱型赤外線検出部３０の感温素子３の一端が上述のＭＯＳトランジスタ４０を介して各列ごとに共通接続された複数の垂直読み出し線７０と、各行の熱型赤外線検出部３０に対応するＭＯＳトランジスタ４０が各行ごとに共通接続された複数の水平信号線６０と、各列の複数個の熱型赤外線検出部３０の感温素子３の他端が各列ごとに共通接続された複数の基準バイアス線５０と、各列のＭＯＳトランジスタ４０のｐ^＋形ウェル領域１４１が各列ごとに共通接続された複数のグラウンド線８０とを備えており、全ての熱型赤外線検出部３０の出力を時系列的に読み出すことができるようになっている。ここで、ＭＯＳトランジスタ４０は、ゲート電極１４６が水平信号線６０に接続され、ソース電極１４８が感温素子３を介して基準バイアス線５０に接続され、ドレイン電極１４７が垂直読み出し線７０に接続されており、各基準バイアス線５０および各水平信号線６０および各垂直読み出し線７０および共通グランド線８０それぞれが、パッド（図示せず）と電気的に接続されている。なお、本実施形態における赤外線センサは、各水平信号線６０それぞれが各別の画素選択用パッドに電気的に接続され、各垂直読み出し線７０それぞれが各別の出力用パッドに電気的に接続され、共通グラウンド線８０がグラウンド用パッドに電気的に接続され、基準バイアス線５０が基準バイアス用パッドに電気的に接続され、シリコン基板１が基板用パッドに電気的に接続されている。

しかして、ＭＯＳトランジスタ４０が順次オン状態になるように各画素選択用パッドの電位を制御することで各画素２０の出力電圧を順次読み出すことができる。例えば、基準バイアス用パッドの電位を１．６５、グラウンド用パッドの電位を０Ｖ、基板用パッドの電位を５Ｖとしておき、画素選択用パッドの電位を５Ｖとすれば、ＭＯＳトランジスタ４０がオンとなり、出力用パッドから画素２０の出力電圧（１．６５Ｖ＋感温素子３の出力電圧）が読み出され、画素選択用パッドの電位を０Ｖとすれば、ＭＯＳトランジスタ４０がオフとなり、出力用パッドから画素２０の出力電圧は読み出されない。

上述の熱型赤外線検出部３０は、シリコン基板１の主表面側の各画素２０それぞれにおける熱型赤外線検出部３０の形成用領域Ａ１に形成されており、ＭＯＳトランジスタ４０は、シリコン基板１の主表面側の各画素２０それぞれにおけるＭＯＳトランジスタ４０の形成用領域Ａ２に形成されている。ここで、本実施形態の赤外線センサは、熱型赤外線検出部３０それぞれに対応する部位ごとに、実施形態１，２にて説明した凹所１１、第１のエッチングホール７および第２のエッチングホール８が形成されている。なお、層間絶縁膜４およびパッシベーション膜５は、両形成用領域Ａ１，Ａ２に跨って形成されている。

また、ＭＯＳトランジスタ４０は、シリコン基板１の主表面側に上述のｐ^＋形ウェル領域１４１が形成され、ｐ^＋形ウェル領域１４１内に、ｎ^＋形ドレイン領域１４３とｎ^＋形ソース領域１４４とが離間して形成されている。また、ｐ^＋形ウェル領域１４１内には、ｎ^＋形ドレイン領域１４３とｎ^＋形ソース領域１４４とを囲むｐ^＋＋形チャネルストッパ領域１４２が形成されている。また、ｐ^＋形ウェル領域１４１においてｎ^＋形ドレイン領域１４３とｎ^＋形ソース領域１４４との間に位置する部位の上には、シリコン酸化膜（熱酸化膜）からなるゲート絶縁膜１４５を介してｎ形ポリシリコン層からなるゲート電極１４６が形成されている。また、ｎ^＋形ドレイン領域１４３上には金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなるドレイン電極１４７が形成され、ｎ^＋形ソース領域１４４上には金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなるソース電極１４８が形成されている。ここで、ゲート電極１４６、ドレイン電極１４７およびソース電極１４８は、上述の層間絶縁膜４により絶縁分離されている。すなわち、ドレイン電極１４７は、層間絶縁膜４に形成したコンタクトホール４ａ_７を通してｎ^＋形ドレイン領域１４３と電気的に接続され、ソース電極１４８は、層間絶縁膜４に形成したコンタクトホール４ａ_８を通してｎ^＋形ソース領域１４４と電気的に接続されている。

ところで、本実施形態の赤外線センサの各画素２０では、ＭＯＳトランジスタ４０のソース電極１４８と感温素子３の上記他端側とが金属配線３６を介して電気的に接続され、感温素子３の上記一端側が金属配線３５を介して基準バイアス線５０と電気的に接続されている。また、本実施形態の赤外線センサの各画素２０では、上述のようにＭＯＳトランジスタ４０のドレイン電極１４７が垂直読み出し線７０と電気的に接続され、ゲート電極１４６が当該ゲート電極１４６と連続一体に形成されたｎ形ポリシリコン配線からなる水平信号線６０と電気的に接続されている。また、各画素２０では、ＭＯＳトランジスタ４０のｐ^＋＋形チャネルストッパ領域１４２上に金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなるグラウンド用電極１４９が形成されており、当該グラウンド用電極１４９が、当該ｐ^＋＋形チャネルストッパ領域１４２をｎ^＋形ドレイン領域１４３およびｎ^＋形ソース領域１４４よりも低電位にバイアスして素子分離するための共通グラウンド線８０と電気的に接続されている。なお、グラウンド用電極１４９は、層間絶縁膜４に形成したコンタクトホール４ａ_９を通してｐ^＋＋形チャネルストッパ領域１４２と電気的に接続されている。

以下、本実施形態の赤外線センサの製造方法について簡単に説明するが、実施形態１，２にて説明した製造方法と同様の工程については説明を適宜省略する。

まず、シリコン基板１の主表面上にシリコン窒化膜からなる赤外線吸収膜２を形成する赤外線吸収膜形成工程を行う。ここにおいて、赤外線吸収膜形成工程では、シリコン基板１の主表面側に赤外線吸収膜２の基礎となるシリコン窒化膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して当該シリコン窒化膜のうち熱型赤外線検出部３０の形成用領域Ａ１に対応する部分を残してＭＯＳトランジスタ４０の形成用領域Ａ２に対応する部分をエッチング除去する。

赤外線吸収膜形成工程の後、シリコン基板１の主表面側にｐ^＋形ウェル領域１４１を形成するウェル領域形成工程を行い、続いて、シリコン基板１の主表面側におけるｐ^＋形ウェル領域１４１内にｐ^＋＋形チャネルストッパ領域１４２を形成するチャネルストッパ領域形成工程を行い、その後、ｐ^＋形ウェル領域１４１におけるｎ^＋形ドレイン領域１４３およびｎ^＋形ソース領域１４４それぞれの形成予定領域にｎ形不純物（例えば、リンなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことによりｎ^＋形ドレイン領域１４３およびｎ^＋形ソース領域１４４を形成するソース・ドレイン形成工程を行う。

上述のソース・ドレイン形成工程の後、シリコン基板１の主表面側に熱酸化によりシリコン酸化膜（熱酸化膜）からなるゲート絶縁膜１４５を形成するゲート絶縁膜形成工程を行い、続いて、実施形態１にて説明したポリシリコン層形成工程を行い、その後、ポリシリコン層パターニング工程において、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してノンドープのポリシリコン層のうちｎ形ポリシリコン層３１、ｐ形ポリシリコン層３２、ゲート電極１４６および水平信号線６０それぞれに対応する部分が残るようにパターニングする。続いて、ｐ形ポリシリコン層形成工程を行い、その後、ｎ形ポリシリコン層形成工程において、ノンドープのポリシリコン層のうちｎ形ポリシリコン層３１、ゲート電極１４６および水平信号線６０に対応する部分にｎ形不純物（例えば、リンなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことによりｎ形ポリシリコン層３１、ゲート電極１４６および水平信号線６０を形成する。

上述のｐ形ポリシリコン層形成工程およびｎ形ポリシリコン層形成工程が終了した後、層間絶縁膜形成工程において、シリコン基板１の主表面側の全面に層間絶縁膜４を形成し、続いて、コンタクトホール形成工程において、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して層間絶縁膜４に上記各コンタクトホール４ａ_１〜４ａ_９などを形成する。

上述のコンタクトホール形成工程の後、金属膜形成工程において、シリコン基板１の主表面側の全面に各接続金属部３３，３４、各金属配線３５，３６、ドレイン電極１４７、ソース電極１４８、基準バイアス線５０、垂直読み出し線７０、共通グラウンド線８０、および上記各パッドの基礎となる金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法などにより形成する。この金属膜形成工程の後、金属膜パターニング工程において、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属膜をパターニングすることで各接続金属部３３，３４、各金属配線３５，３６、ドレイン電極１４７、ソース電極１４８、基準バイアス線５０、垂直読み出し線７０、共通グラウンド線８０、および上記各パッドを形成する。

上述の金属膜パターニング工程の後、パッシベーション膜形成工程において、シリコン基板１の主表面側（つまり、層間絶縁膜４の表面側）にパッシベーション膜５をＣＶＤ法により形成する。ここで、赤外線吸収膜形成工程からパッシベーション膜形成工程までの工程のうちソース・ドレイン形成工程を除いた全工程で薄膜構造部形成工程を構成している。

上述の薄膜構造部形成工程の後、パッド用開口部形成工程においてフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記各パッドを露出させ、その後、実施形態１あるいは実施形態２と同様の凹所形成工程を行うことによって、図１０に示す構造の赤外線センサを得る。

以上説明した本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、感温素子３とＭＯＳトランジスタ４０とを有する画素２０が２次元アレイ状に配列された構成を採用しながらも、実施形態１，２と同様、低コストで小型化を図れる赤外線センサを提供することができる。ここで、本実施形態の赤外線センサでは、平面視における凹所１１と冷接点Ｔ２やＭＯＳトランジスタ４０などとの距離を短くでき、小型化を図れる。また、本実施形態の赤外線センサでは、各画素２０ごとにＭＯＳトランジスタ４０を設けてあるので、ＭＯＳトランジスタ４０が順次オン状態になるように各画素選択用パッドの電位を制御することで各画素２０の出力電圧を順次読み出すことができるから、パッドの数を低減でき、小型化を図れる。

なお、上記各実施形態では、感温素子３としてサーモパイルを例示したが、感温素子３は、サーモパイルに限らず、例えば、抵抗ボロメータや、サーミスタ、ダイオード、焦電素子などでもよい。

１ シリコン基板
２ 赤外線吸収膜
３ 感温素子
６ 薄膜構造部
７ 第１のエッチングホール
８ 第２のエッチングホール
９ 保護層
１０ 小凹所
１１ 凹所
ＶＡ 矩形状規定領域

Claims (2)

1. 主表面が｛１００｝面のシリコン基板と、赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収膜および当該赤外線吸収膜の温度変化を検出する感温素子を有しシリコン基板の主表面側に形成されてシリコン基板に支持された薄膜構造部とを備え、シリコン基板の主表面に薄膜構造部におけるシリコン基板側の表面を露出させるように矩形状に開口され内側面が｛１１１｝面により構成された凹所が形成されてなる赤外線センサの製造方法であって、シリコン基板の主表面上に薄膜構造部を形成する薄膜構造部形成工程と、薄膜構造部形成工程の後でシリコン基板の主表面に凹所を形成する凹所形成工程とを備え、凹所形成工程は、薄膜構造部のうちシリコン基板の凹所形成予定矩形領域に対応する仮想の矩形状規定領域の中央部に厚み方向に貫通する第１のエッチングホールを形成する第１のエッチングホール形成過程と、薄膜構造部のうち前記矩形状規定領域の少なくとも１つの対角線の両端部に対応する各部位に当該薄膜構造部の厚み方向に貫通する第２のエッチングホールを形成する第２のエッチングホール形成過程と、第１のエッチングホール、第２のエッチングホールそれぞれを通してアルカリ系溶液を導入してシリコン基板を異方性エッチングすることによりシリコン基板の主表面に凹所を形成する異方性エッチング過程とを備え、第１のエッチングホール形成過程と異方性エッチング過程との間において、第２のエッチングホール形成過程の前後いずれか一方に、第１のエッチングホールのみを通してシリコン基板を等方性エッチングすることによりシリコン基板の主表面における凹所形成予定矩形領域の内側に凹所よりも開口面積が小さな小凹所を形成する等方性エッチング過程を有することを特徴とする赤外線センサの製造方法。
2. 前記第２のエッチングホール形成過程を前記等方性エッチング過程よりも前に行うようにし、前記第２のエッチングホール形成過程と前記等方性エッチング過程との間に、前記等方性エッチング過程においてエッチング耐性を有する材料からなる保護層により第２のエッチングホールを閉塞するエッチングホール閉塞過程を備えることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサの製造方法。

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