JP4032521B2

JP4032521B2 - センサの製造方法

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Publication number: JP4032521B2
Application number: JP24227398A
Authority: JP
Inventors: 文紀佐藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2018-08-27
Also published as: JP2000077729A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、センサの製造方法に関し、特に半導体マイクロマシーニング技術を用いた半導体センサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体マイクロマシーンニング技術を用いた半導体センサとして、赤外線センサや力学量センサ等が知られている。これらの半導体センサの例として赤外線センサについて説明する。従来の典型的な赤外線センサは、図２２（ａ）の平面構成図に示すように、赤外線を熱に変換する受光部２９、３１と、受光部２９、３１を支持する接続部３５、３７と、接続部３５、３７を支持する基板１３０と、受光部２９、３１と基板１３０との温度差を検出する熱電対１３１とから構成されている。受光部２９、３１はそれぞれ接続部３５、３７を介して基板１３０と接触し、その他の熱的な接触はない。熱電対１３１はｐ型ポリシリコン抵抗配線１３２とｎ型ポリシリコン抵抗配線１３３とアルミ配線１３４とから構成されている。
【０００３】
図２２（ｂ）は図２２（ａ）のＦ−Ｆ方向での断面構成図である。単結晶シリコン基板１３０の上には、支持絶縁膜１４３が形成され、支持絶縁膜１４３の下には結晶面１５０が表出した空洞領域２６が形成されている。支持絶縁膜１４３の上にはｐ型ポリシリコン抵抗配線１３２が配置され、ｐ型ポリシリコン抵抗配線１３２の上には層間絶縁膜１４４が形成されている。層間絶縁膜１４４の上にはアルミ配線１３４が配置され、アルミ配線１３４の上には保護膜１４５が形成されている。さらにその上には、赤外線を熱に変換する赤外線吸収膜１４６、１４７がそれぞれ形成されている。空洞領域２６の上に形成された各層（１４３〜１４５）には異方性エッチング孔１４１、１４２が選択的に形成されている。この異方性エッチング孔１４１、１４２と空洞領域２６により、接続部３５および受光部２９、３１は基板１３０から分離形成されている。
【０００４】
赤外線吸収膜１４６、１４７に入射した赤外線は熱に変換され、この熱は赤外線吸収膜１４６、１４７の下に配置されている温接点１４８に伝わり、温接点１４８の温度が上昇する。したがって、温接点１４８と冷接点１４９の間に温度差が生じ、ゼーベック効果により熱起電力が生じる。
【０００５】
この赤外線センサの製造方法について図２３乃至図２４を参照して説明する。各図において（ｂ）図は（ａ）図のＦ−Ｆ方向に沿った断面構成図である。
【０００６】
（イ）まず、図２３に示すように基板１３０の上に支持絶縁膜１４３を全面に形成する。支持絶縁膜１４３の上に不純物を添加していないポリシリコン膜（ノンドープポリシリコン膜）を形成する。そしてｐ型不純物およびｎ型不純物を選択的にイオン注入し、これらの不純物が添加されたポリシリコン膜（ドープドポリシリコン膜）をパターンニングして、ポリシリコン抵抗配線１３２、１３３を形成する。ポリシリコン抵抗配線１３２、１３３の上に、層間絶縁膜１４４を全面に形成する。温接点１４８および冷接点１４９が形成される部分の層間絶縁膜１４４にコンタクトホールを形成し、層間絶縁膜１４４の上にアルミ配線１３４を形成する。アルミ配線１３４の上に保護膜１４５を全面に形成する。さらにその上に赤外線吸収膜１４６、１４７をそれぞれ選択的に形成する。
【０００７】
（ロ）次に、図２４に示すように基板１３０上に形成された各層（１４３〜１４５）について、異方性エッチング孔１４１、１４２を選択的に形成し、シリコン基板１３０を露出させる。
【０００８】
（ハ）次に、図２４に示した異方性エッチング孔１４１、１４２を介して、シリコンエッチング液を導入し、基板１３０の異方性エッチングを行う。その結果、図２２に示すような空洞領域２６が形成され、赤外線センサが完成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
センサの感度を向上させるためには、受光部２９、３１と基板１３０の間の熱抵抗を高くする必要がある。熱抵抗を高くするには、接続部３５、３７を細くまたは薄くする必要がある。しかし、接続部３５、３７を細くまたは薄くすることにより接続部３５、３７の機械的な強度が低下し、基板１３０の異方性エッチングをはじめとする薬液によるエッチング処理、その後の水洗処理、またチップ分割等の時に加わる水圧や振動により、デバイスが破損し製造歩留まりの低下を引き起こす。一方、デバイスが破損しない程度に接続部３５、３７を太くまたは厚くした場合、センサの感度が低下する。
【００１０】
これらの問題は同様な構造を有する力学量センサ等においても同様である。
【００１１】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、製造工程中のデバイスの機械的強度が高く、製造工程中での破壊が防止できるセンサの製造方法を提供することである。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、接続部の寸法（幅）を細く、接続部を構成している薄膜の厚さを薄くすることが可能となり、高感度センサを高い製造歩留まりで実現できるセンサの製造方法を提供することである。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、製造歩留まりが高く、検出感度の高い赤外線センサの製造方法を提供することである。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、製造歩留まりが高く、検出感度の高い力学量センサの製造方法を提供することである。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、加工精度が高く、かつ製造工程数の少ないセンサの製造方法を提供することである。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、センサに必要なメンブレン構造を簡単に実現でき、かつメンブレン構造が製造工程中に破損しない製造方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、本発明の第１の特徴は、（イ）半導体基板の上に支持絶縁膜を形成する工程と、（ロ）支持絶縁膜の上に、保護膜を形成する工程と、（ハ）保護膜の一部を除去して支持絶縁膜の一部を露出し薄膜支持部を形成する工程と、（ニ）支持絶縁膜の下部の半導体基板の一部を除去し、支持絶縁膜の下部の一部を露出する工程と、（ホ）薄膜支持部をドライエッチングで除去して、分離溝を形成する工程とから少なくともなるセンサの製造方法であることである。ここで、（ロ）乃至（ニ）の工程は必ずしもこの順序になされる必要はない。例えば、（ニ）の工程は基板の裏面からのエッチングによっても可能であるため、（イ）の工程と（ロ）の工程の間、（ロ）の工程と（ハ）の工程の間に行ってもよい。
【００１８】
薄膜支持部は最終的には（ホ）の工程で除去され、分離溝となる、いわば「ダミー」の部分である。上記（ニ）の工程により、支持絶縁膜の下部には空洞部が形成され、支持絶縁膜およびその上の積層構造はいわゆる「メンブレン」の状態となるが、このメンブレンは薄膜支持部で支持されている。薄膜支持部はセンサの最終構造とは無関係にその支持面積を選択できる自由度を有している。したがって、本発明の第１の特徴によれば、メンブレンを支持する機械的強度を大きくするのが容易であるので、センサは製造工程中の機械的衝撃に対して強くなる。「機械的衝撃」とは、ウェットエッチングまたはウェットエッチング後の水洗時にメンブレンに与えられる機械的な力をいう。そして最後に（ホ）の工程で薄膜支持部を除去して分離溝を形成するようにすれば、最終的に細い支持部でメンブレンを支持するような構造が実現できる。（ホ）の工程におけるドライエッチングにおいては水洗等が不要であり、この工程においては機械的衝撃が加わることはない。したがって、製造工程の途中でセンサが破損することが防止できる。
【００１９】
本発明の第２の特徴は、保護膜を形成する工程の前に、支持絶縁膜の上に温度検出素子を形成する工程と、層間絶縁膜を形成する工程とをさらに有し、保護膜形成後に保護膜の上に赤外線吸収膜を形成する工程とをさらに有するセンサの製造方法であることである。
【００２０】
本発明の第２の特徴によれば、支持絶縁膜の上に温度検出素子、層間絶縁膜、保護膜および赤外線吸収膜を形成し、支持絶縁膜の下部の半導体基板の一部を除去し、支持絶縁膜の下部に空洞部を有した状態であっても、これら積層構造からなるメンブレンを支持絶縁膜で強固に支持することができる。したがって、赤外線センサが製造工程中に破損することが防止でき、また、最終的に必要なメンブレンの支持部を細くできるので、赤外線センサの感度が向上する。
【００２１】
本発明の第３の特徴は、保護膜を形成する工程の前に力学量測定センサ部を支持絶縁膜上に形成する工程をさらに有するセンサの製造方法であることである。
【００２２】
本発明の第３の特徴によれば、支持絶縁膜の下部の半導体基板の一部を除去し、支持絶縁膜の下部に空洞部を有した状態であっても、この支持絶縁膜の上に力学量測定部および保護膜を形成し、これらの積層構造からなるメンブレンを支持絶縁膜で強固に支持することができる。したがって、力学量センサが製造工程中に破損することが防止でき、また、最終的な構造は細い構造部を有するようにしてもよいので、力学量センサの感度が向上する。
【００２３】
本発明の第４の特徴は、支持絶縁膜は窒化珪素膜であり、保護膜は酸化珪素膜であるセンサの製造方法であることである。
【００２４】
本発明の第４の特徴によれば、窒化珪素膜と酸化珪素膜のエッチング選択比が大きくなるようなエッチングのガスやエッチング液を選択することが容易である。したがって、第１の特徴における（ハ）の工程において、酸化珪素膜のエッチング速度が窒化珪素膜のエッチング速度よりも大きいようなエッチングガスやエッチング液を選べば、薄膜支持部を構成する窒化珪素膜をエッチングストッパー層として機能させることができる。すなわち、（ハ）の工程におけるエッチングのエンドポイントが自動的に決定できるので、高精度なエッチングができる。逆に、第１の特徴における（ホ）の工程におけるドライエッチングガスとして窒化珪素膜のエッチング速度が大きいエッチングガスを選択すれば、何らマスクを用いなくても自己整合的に窒化珪素膜のみを選択的にエッチングして、簡単に分離溝を開孔できる。したがって、本発明の第４の特徴によれば、第１の特徴で述べた点に加えて高精度かつ簡単な工程でのセンサの製造が可能となる。
【００２５】
本発明の第５の特徴は、支持絶縁膜の一部に半導体基板をエッチングするための異方性エッチング孔を開孔後、保護膜を形成するセンサの製造方法であることである。
【００２６】
本発明の第５の特徴によれば、異方性エッチング孔を介して支持絶縁膜の下部の半導体基板の一部を除去し、支持絶縁膜の下部の一部を露出するすることができる。また、異方性エッチングに必要な最小面積の異方性エッチング孔を開孔し、残余の部分を薄膜支持部とすることができる。そして、保護膜と支持絶縁膜とのエッチングの選択性を利用して支持絶縁膜を除去すればよいので、製造工程中での機械的衝撃に強い構造が簡単に実現できる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、製造工程中のデバイスの機械的強度が高く、製造工程中での破壊が防止できるセンサの製造方法を提供できる。
【００２８】
また本発明によれば、接続部の寸法（幅）を細く、接続部を構成している薄膜の厚さを薄くすることが可能となり、高感度センサを高い製造歩留まりで実現できるセンサの製造方法を提供できる。
【００２９】
さらに本発明によれば、製造歩留まりが高く、検出感度の高い赤外線センサの製造方法が提供できる。
【００３０】
さらに本発明によれば、製造歩留まりが高く、選出感度の高い力学量センサの製造方法が提供できる。
【００３１】
さらに本発明によれば、加工精度が高く、かつ製造工程数の少ないセンサの製造方法が提供できる。
【００３２】
さらに本発明によれば、センサに必要なメンブレン構造を簡単に実現でき、かつメンブレン構造が製造工程中に破損しない製造方法が簡単に実現できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下に本発明の実施の形態について説明する。図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係わる赤外線センサの平面構成図である。図１（ａ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係わる赤外線センサは、赤外線を熱に変換する受光部２８、３０と、受光部２８、３０を支持する接続部１３と、接続部１３を支持する基板７と、受光部２８、３０と基板７との温度差を検出する温度検出素子４７〜４９とから構成されている。受光部２８、３０は基板７に対して接続部１３を介して接触し、その他の熱的な接触はない。温度検出素子４７〜４９は例えば熱電対、ボロメータ、焦電素子等が使用される。ここではゼーベック効果を用いた熱電対を使用した場合について説明する。なお、ボロメータを使用した場合については第２の実施の形態において説明する。熱電対は例えばｐ型ポリシリコン抵抗配線４７とｎ型ポリシリコン抵抗配線４８とアルミ配線４９とから構成されている。ゼーベック効果が顕著であればポリシリコン抵抗配線４７、４８の代わりに他の金属を用いてもよいことはもちろんである。ｐ型ポリシリコン抵抗配線４７とｎ型ポリシリコン抵抗配線４８はそれぞれ一端を受光部２８、３０内に配置し、接続部１３を介して他端を基板７上に配置している。アルミ配線４９はｐ型ポリシリコン抵抗配線４７の端とｎ型ポリシリコン抵抗配線４８の端を接続している。このポリシリコン抵抗配線４７、４８とアルミ配線４９との接続点は受光部２８、３０内では温接点５１、基板７上では冷接点５２を形成している。
【００３４】
図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ方向に沿った断面構成図である。図１（ｂ）に示すように、（１００）面の単結晶シリコン基板７上にシリコンのエッチング液に対して耐腐食性を有する支持絶縁膜５３が形成されている。支持絶縁膜５３は例えば窒化珪素膜（Ｓｉ₃Ｎ₄膜）が使用される。支持絶縁膜５３の下には（１１０）面の結晶面６５が表出した空洞領域２２が形成されている。支持絶縁膜５３の上には熱電対を形成するｐ型ポリシリコン抵抗配線４７が配置されている。図１（ｂ）には示さないが、ｎ型ポリシリコン抵抗配線４８についても同様に支持絶縁膜５３の上に配置されている。ポリシリコン抵抗配線４７、４８の厚さは例えば３５０ｎｍであり、支持絶縁膜５３により電気的に基板７から絶縁されている。ポリシリコン抵抗配線４７、４８の上には厚さ３００乃至６００ｎｍの層間絶縁膜５４が形成されている。層間絶縁膜５４は例えば酸化珪素膜（ＳｉＯ₂膜）が使用される。層間絶縁膜５４の上には熱電対を形成するアルミ配線４９が配置されている。アルミ配線４９は層間絶縁膜５４によりポリシリコン抵抗配線４７、４８から電気的に絶縁されている。また、層間絶縁膜５４にはｐ型ポリシリコン抵抗配線４７とアルミ配線４９を電気的に接続し、温接点５１および冷接点５２を形成するためのコンタクトホールが形成されている。なお、図１（ｂ）には示さないが、ｎ型ポリシリコン抵抗配線４８についても同様なコンタクトホールが形成されている。アルミ配線４９の上には例えば厚さ５００ｎｍ程度の保護膜５５が形成されている。保護膜５５は例えば酸化珪素膜が使用される。保護膜５５の上には選択的に赤外線を熱に変換する金黒（Ａｕ−Ｂｌａｃｋ）、Ｎｉ−Ｃｒ（ニッケルとクロムの合金）あるいはアモルファスシリコン等等の赤外線吸収膜６１、６２が形成され、それぞれ受光部２８、３０を形成している。そして、これら基板７上に形成された各層（５３〜５５）を貫通する異方性エッチング孔４０および分離溝４５が空洞領域２２の上に選択的に形成されている。分離溝４５の幅は例えば５〜１０μｍ程度である。異方性エッチング孔４０、分離溝４５および空洞領域２２により、第１および第２の受光部２８、３０と接続部１３が基板１３に対して分離形成されている。
【００３５】
次にこのような構成を有する赤外線センサの動作について説明する。第１および第２の受光部２８、３０に入射した赤外線は赤外線吸収膜６１、６２に吸収されて熱に変換される。この変換された熱は赤外線吸収膜６１、６２の下に配置された温接点５１に伝わり、温接点５１の温度が上昇する。したがって、温接点５１と冷接点５２との間に温度差が生じ、ゼーベック効果により温接点５１と冷接点５２との間に熱起電力が生じる。この熱起電力は端子６３、６４からセンサ外部に取り出すことができる。
【００３６】
次に本発明の第１の実施の形態に係わる赤外線センサの製造方法について図２乃至図４を参照して説明する。各図において（ａ）は平面構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向に沿った断面構成図である。
【００３７】
（イ）まず、図２に示すようにＣＶＤ法により主表面の面方位を（１００）面とする基板７の上に支持絶縁膜５３としての窒化珪素膜を全面に形成する。フォトリソグラフィ法により異方性エッチング孔４０が形成される部分に窓を有するフォトレジスト等のマスクを支持絶縁膜５３上に形成する。このマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングにより支持絶縁膜５３を選択的に除去し、図２に示すように異方性エッチング孔４０を開孔する。
【００３８】
（ロ）次に、ＣＶＤ法により支持絶縁膜５３の上にノンドープポリシリコン膜を全面に形成する。フォトレジスト等イオン注入用のマスクをフォトリソグラフィ法を用いて形成し、このマスクを用いてボロン（¹¹Ｂ⁺）等のｐ型不純物イオンをノンドープポリシリコン膜中に選択的にイオン注入する。なお、図３（ｂ）には示さないがｎ型ポリシリコン抵抗配線４８が形成される領域についても同様にして燐（³¹Ｐ⁺）等のｎ型不純物イオンを選択的にイオン注入する。熱処理により注入された不純物イオンを活性化して不純物添加ポリシリコン膜（ドープドポリシリコン膜）を形成する。フォトリソグラフィ法を用いてエッチング用のマスクを形成する。このエッチング用マスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングによりポリシリコン抵抗配線４７、４８を図３に示すようにパターンニングする。なお、先にパターンニングを行いその後イオン注入してもよい。次にＣＶＤ法によりポリシリコン抵抗配線４７、４８の上に層間絶縁膜５４を全面に形成する。フォトリソグラフィ法により温接点５１および冷接点５２を形成する部分に窓を有するマスクを層間絶縁膜５４の上に形成する。このマスクを用いてＲＩＥ法により選択的に層間絶縁膜５４を選択的に除去してコンタクトホールを開孔し、この部分のポリシリコン抵抗配線４７、４８を露出する。スパッタ法や真空蒸着法等により層間絶縁膜５４の上にアルミニウム膜を全面に形成する。この時、コンタクトホールはアルミニウム膜で満たされる。そして、フォトリソグラフィ法によりエッチングマスクをアルミニウム膜の上に形成し、このエッチングマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングにより図３（ａ）に示すような平面形状にアルミ配線４９をパターンニングする。その後、ＣＶＤ法によりアルミ配線４９の上に保護膜５５としての酸化珪素膜を全面に形成する。さらにその上に、第１および第２の受光部が形成される領域に選択的に赤外線吸収膜６１、６２を形成する。この選択的な形成はリフトオフ法を用いればよい。なお、まず全面に膜を形成してその後パターンニングしてもよいことはもちろんである。
【００３９】
（ハ）次にフォトリソグラフィ法により図３に示した積層構造の上にエッチングマスクを形成する。このエッチングマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングにより層間絶縁膜５４および保護膜５５を選択的に除去する。例えばエッチングガスとしてＣＨＦ₃／ＣＯを用いたＲＩＥ法を行なえば、層間絶縁膜５４および保護膜５５としての酸化珪素膜と、支持絶縁膜５３としての窒化珪素膜との選択比が１５以上取れるので、支持絶縁膜５３はエッチングストッパーとして働く。あるいは、フッ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）とフッ酸（ＨＦ）との混合液等の酸化膜エッチング液を用いて層間絶縁膜５４と保護膜５５をエッチングしてもよい。酸化膜エッチング液はほとんど窒化珪素膜をエッチングしないので、エッチングの選択比をほとんど無限大と見なすことができる。したがって、先に異方性エッチング孔４０を開孔した部分はシリコン基板７が露出するが、その他の部分は窒化珪素膜（支持絶縁膜）５３が露出する。この露出した窒化珪素膜の部分は薄膜支持部４３となる。
【００４０】
（ニ）次に、異方性エッチング孔４０により露出した基板７に対して、ＫＯＨまたはヒドラジン等のエッチング液を導入し、基板７の異方性エッチングを行う。この時、支持絶縁膜５３はエッチング液に対して耐腐食性を有しているので、シリコン基板７のみをエッチングすることができる。この結果、シリコン基板の主表面の面方位（（１００）面）とは異なる結晶面（（１１０）面）６５が表出した空洞領域２２が形成される。空洞領域２２の上部の積層構造がいわゆる「メンブレン」となる。図４に示した状態では、受光部２８、３０は接続部１３と薄膜支持部４３の支持絶縁膜５３により支持されている。異方性エッチングの後は十分に洗浄する。特に空洞部２２内部は小さな異方性エッチング孔４０を開して水が出入りするので、念入りに行う。また、（ロ）の工程で行う赤外線吸収膜６１、６２のリフトオフ法による選択的な形成を、この空洞領域２２の形成を行った後に実施してもよい。
【００４１】
（ホ）次に、ドライエッチングを行い、薄膜支持部４３の支持絶縁膜５３を選択的に除去し、図１に示すような分離溝４５を開孔する。この時、分離溝４５となる支持絶縁膜５３を選択的にエッチングを行うためのマスクを使用しなくてもＣＦ₄等をエッチングガスとしたドライエッチングを行うことにより、デバイスの他の部分に影響を与えず、自己整合的に薄膜支持部４３の窒化珪素膜（支持絶縁膜）５３のみ除去することができる。すなわち、最上層の赤外線吸収膜６１、６２および酸化珪素膜（層間絶縁膜および保護膜）５４、５５に対する窒化珪素膜５３のエッチング選択比が大きいので、マスクを用いなくても窒化珪素膜５３のみを選択的に除去できる。例えば、赤外線吸収膜６１、６２としての金黒と、窒化珪素膜５３のエッチング速度の比（選択比）はほぼ無限大であり、保護膜５５としての酸化珪素膜と窒化珪素膜５３との選択比は５程度である。また、パターンを形成する処理ではなく単純な除去処理であるからエッチング精度も低くてもよい。以上の工程を経て図１に示す赤外線センサが完成する。
【００４２】
上記において、各フォトレジストの除去工程の説明を省略しているが、各フォトレジストは酸素プラズマ処理、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）処理あるいはレジスト剥離液等を用いて除去され、さらにその後水洗される。
【００４３】
以上説明したように第１の実施の形態では、受光部２８、３０は接続部１３と薄膜支持部４３の支持絶縁膜５３で強固に支持された状態でシリコン基板７の異方性エッチングをはじめとする薬液によるエッチング処理や薬液によるフォトレジスト除去処理、およびこれらの処理の後の水洗処理等のデバイスの破損の危険性の高い工程を行っている、そしてほぼ最終工程において、受光部２８、３０を支持していた薄膜支持部４３の支持絶縁膜５３を機械的衝撃の少ないドライエッチングで除去し、分離溝４５を開孔している。また、分離溝を形成するドライエッチングにおいてはフォトレジスト等のマスクが不要である。このためフォトレジスト除去に必要な薬液による処理やその後の水洗工程も不要であり、この分離溝工程には機械的衝撃力は発生しない。このように、空洞領域２２形成後の受光部２８、３０はほぼ最終工程直前まで接続部１３と薄膜支持部４３によって支持されているため、センサを製造する一連の工程中にメンブレン部に加わる水圧、振動等に対して、充分な機械的強度を得ることができる。また、薄膜支持部４３のエッチング除去は精度を要求しないので、チップ切断を実施した後に行っても良い。このようにすれば、チップ切断時の切削水によるデバイスの破損を防止することもできる。さらに、接続部１３の機械的強度は製造工程における破損を考慮する必要がなくなるので、接続部１３の形状や寸法を通常の使用環境において破損しない程度まで、細くまたは薄くすることができる。例えば、層間絶縁膜５４の厚さが３００乃至６００ｎｍと記載したが、この厚さをより薄い厚さに選択することが可能となる。したがって、接続部１３の熱抵抗が高くなり、赤外線の検出感度が向上する。
【００４４】
（第１の変形例）
第１の変形例では、第１の実施の形態に係わる赤外線センサの製造方法において、支持絶縁膜５３と単結晶シリコン基板７との間に多結晶シリコン膜７２を形成する工程を有する場合の赤外線センサの製造方法について説明する。なお、完成した赤外線センサの構造は実質的に図１に示した構造と類似な構造である。また動作も基本的には図１に示した構造のセンサの動作と違いはない。以下、第１の変形例に係わる赤外線センサの製造方法について図５乃至図８を参照して説明する。各図において（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂに沿った断面構成図である。
【００４５】
（イ）図５に示すように単結晶シリコン基板７の上にＣＶＤ法により厚さ１００乃至３５０ｎｍ程度の多結晶シリコン膜７２を全面に形成する。フォトリソグラフィ法によりフォトレジスト等の所定のマスクを形成する。このマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングにより方形状の多結晶シリコン膜７２を形成する。ＣＶＤ法により多結晶シリコン膜７２の上に支持絶縁膜５３としての窒化珪素膜を全面に形成する。フォトリソグラフィ法により所定のマスクを形成し、図５（ａ）に示すようにこのマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングにより方形状の多結晶シリコン膜７２の４つの角の部分の上部の窒化珪素膜５３を選択的に除去し、例えば３０乃至４０μｍ□程度の異方性エッチング孔４０を形成する。異方性エッチング孔４０には多結晶シリコン膜が露出されている。
【００４６】
（ロ）次に、図６に示すように第１の実施の形態と同様にして、支持絶縁膜５３の上にポリシリコン抵抗配線４７、４８、層間絶縁膜５４としての酸化珪素膜、アルミ配線４９、保護膜５５としての酸化珪素膜、そして赤外線吸収膜を順次配置・形成する。図６（ｂ）には赤外線吸収膜、熱電対が有する温接点および冷接点が示されていないが、第１の実施の形態と同様に形成されているのはもちろんである。また、第１の実施の形態では受光部が２つに別れていたがここでは方形状に一体で構成される。したがって赤外線吸収膜も一体で形成する。さらに、受光部９は多結晶シリコン膜７２の内側に形成され、かつ受光部９の外周に異方性エッチング孔４０が配置するように形成されている。以上の工程が終了した状態を図６に示す。
【００４７】
（ハ）次に、フォトリソグラフィ法により図７に示した積層構造の上にエッチングマスクを形成する。このエッチングマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングにより、層間絶縁膜５４および保護膜５５を選択的に除去する。したがって、先に異方性エッチング孔４０を開孔した部分はシリコン基板７が露出するが、その他の部分は窒化珪素膜（支持絶縁膜）５３が露出する。この露出した窒化珪素膜の部分は薄膜支持部４３となる。異方性エッチング孔４０により露出した多結晶シリコン膜７２に対してシリコンエッチング液を導入する。この時、使用するシリコンエッチング液に対するエッチング速度が多結晶シリコンの方が単結晶シリコンよりも速いため、まず多結晶シリコン膜がエッチング除去され、その後単結晶シリコン基板７がエッチングされる。したがって、多結晶シリコン膜７２が形成された領域に平板状の空洞部が形成され、この平板上の空洞部領域の全体から単結晶シリコン基板７の異方性エッチングが開始されることになる。この結果、第１の実施の形態と同様な所定の結晶面６５を表出した空洞領域２２が形成される。また、受光部９は接続部１３と薄膜支持部４３の支持絶縁膜５３により支持されている。
【００４８】
（ニ）次に、ＣＦ₄等のエッチングガスを用いたドライエッチングを行い、薄膜支持部４３の支持絶縁膜５３を選択的に除去し、分離溝４５を形成する。以上の工程が完了して図８に示す赤外線センサが完成する。
【００４９】
第１の変形例に係わる赤外線センサの製造方法において、シリコンエッチング液がまず先に多結晶シリコン膜７２をエッチング除去し薄い平板状の空洞部を形成し、この薄い平板状の空洞部を介して、単結晶シリコン基板７の異方性エッチングを行うことができる。つまり異方性エッチング孔４０は単結晶シリコン７よりもエッチングの容易な多結晶シリコン膜７２をエッチングするために必要な場所、大きさおよび形状にすれば良く、単結晶シリコン基板７をエッチングすることを考慮しなくても良い。すなわち、図４のように、異方性エッチング孔４０から直ちに単結晶シリコン基板７の異方性エッチングを開始する場合には、四角い空洞を形成するためには基板７の面方位を考慮する必要がある。つまり、基板７の異方性エッチング時に結晶面（１１１）面でエッチングをストップさせる必要がある。このため、図１に示すように受光部２８の斜辺と受光部３０の斜辺に挟まれた左上がりの長い帯状の領域に異方性エッチング孔４０が必要であった。しかし、第１の変形例では、多結晶シリコン膜７２をエッチングするのに必要なエッチング孔４０を形成すればよく、図１のような長い帯状の領域は必要ではない。すなわち、第１の変形例では異方性エッチング孔の場所、大きさ、および形状を自由に選ぶことができる。ここでは、空洞領域２２の４つの角の部分に異方性エッチング孔を形成する場合を示した。つまり、図１に示したような広い面積の異方性エッチング孔４０を形成する必要がないので、受光部９の面積を広くとることができる。
【００５０】
（第２の変形例）
第２の変形例では、空洞領域２２を形成するために行う基板７の異方性エッチングを基板７の裏面から行う場合について図９乃至図１１を参照して説明する。図１に示したセンサと同様に、完成した赤外線センサの構造は実質的に類似な構造を有し、動作についても基本的に同じである。各図において、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ方向に沿った階段断面図である。（ａ）の階段部分は（ｂ）のｃ−ｃで示す。
【００５１】
（イ）図９に示すように、基板３の上に支持絶縁膜５３としての窒化珪素膜、ポリシリコン抵抗配線４７、４８、層間絶縁膜５４としての酸化珪素膜、アルミ配線４９、保護膜５５としての酸化珪素膜、そして赤外線吸収膜５６を配置・形成する。ただし、支持絶縁膜５３に異方性エッチング孔は開孔しない。ＣＶＤ法により基板７の裏面に裏面エッチング防止膜７３を全面に形成する。裏面エッチング防止膜７３は例えばシリコンエッチング液に対して耐腐食性を有する酸化珪素膜（ＳｉＯ₂膜）が使用される。フォトリソグラフィ法により所定のマスクを形成し、このマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングにより裏面エッチング防止膜７３に異方性エッチング孔４４を開孔する。
【００５２】
（ロ）図１０に示すようにフォトリソグラフィ法を用いて図９に示した積層構造の上にエッチングマスクを形成する。このエッチングマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングにより層間絶縁膜４５および保護膜５５を選択的に除去する。したがって、窒化珪素膜（支持絶縁膜）５３が表出した薄膜支持部４３を形成することができる。基板７の裏面からエッチング防止膜７３をマスクとして基板７の裏面に対してシリコンエッチング液を導入する。その結果、受光部９および接続部１３の下のシリコン基板７が除去され、空洞領域２３が形成される。この時、受光部９は接続部１３と支持絶縁膜５３によってその全周で支持されている。
【００５３】
（ハ）ＣＦ₄等のエッチングガスを用いてドライエッチングを行い、薄膜支持部４３の支持絶縁膜５３を自己整合的に除去する。以上の工程が完了して図１１に示す赤外線センサが完成する。
【００５４】
第２の変形例では、基板７の異方性エッチングを裏面から行うため、異方性エッチング孔を基板の表面に形成する必要がない。したがって、空洞領域２３形成後の受光部９の外周全体を接続部１３および支持絶縁膜５３で支持することができる。受光部９の外周全体を支持することができるので、製造工程中のデバイスの機械的な強度が増す。なお、上記の空洞領域２３を形成する工程は支持絶縁膜５３形成直後や、保護膜５５の形成の前等に行ってもよい。
【００５５】
（第２の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態では赤外線センサを構成する温度検出素子として熱電対を使用したが、その他にもボロメータや焦電素子を使用した赤外線センサにおいても同様に適用できる。本発明の第２の実施の形態では、温度検出素子としてボロメータを使用した場合について説明する。
【００５６】
第２の実施の形態に係わる赤外線センサは、図１２（ａ）に示すように赤外線を熱に変換する受光部１０と受光部１０を支持する接続部３６、３８と接続部３６、３８を支持する基板７と受光部１０の温度変化を電気信号としてセンサ外部に出力するためのチタン配線９１、９２とから構成されている。受光部１０と接続部３６、３８は異方性エッチング孔４１、４２および分離溝９８によって基板７から分離形成されている。また、受光部１０は接続部３６、３８を介してのみ基板７と接触し、他の熱的な接触はない。図１２（ａ）には示さないが、受光部１０は入射した赤外線を熱に変換する赤外線吸収膜とボロメータ材料膜を有する。チタン配線はチタン配線９１、９２で構成され、それぞれ一端をボロメータ材料膜に接続し接続部の上を介してセンサ外部まで延ばされている。
【００５７】
図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＤ−Ｄでの断面構成図である。図１２（ｂ）に示すように単結晶のシリコン基板７の上にはシリコンエッチング液に対して耐腐食性を有する支持絶縁膜５３が形成されている。支持絶縁膜５３には例えば窒化珪素膜（Ｓｉ₃Ｎ₄膜）が使用される。支持絶縁膜５３の下の基板７には基板７表面とは異なる結晶面が表出した空洞領域２４が形成されている。支持絶縁膜５３の上にはチタン配線９１、９２が配置されている。チタン配線９１、９２は支持絶縁膜５３により基板７から電気的に絶縁されている。チタン配線９１、９２の上には層間絶縁膜５４としての酸化珪素膜が形成されている。層間絶縁膜５４の上には受光部１０が形成される領域にボロメータ材料膜６０が形成されている。ボロメータ材料膜６０は層間絶縁膜５４によりチタン配線９１、９２から電気的に絶縁されている。また、層間絶縁膜５４にはボロメータ材料膜６０とチタン配線９１、９２とを電気的に接続するためのコンタクトホールが選択的に形成されている。ボロメータ材料膜６０は例えば酸化バナジウム、多結晶シリコン、白金等が使用される。ボロメータ材料膜６０の上には保護膜５５としての酸化珪素膜が形成されている。保護膜５５の上には受光部１０が形成される領域に赤外線吸収膜５７が形成されている。そして、空洞領域２４上に形成された各層（５３〜５５）を貫通する異方性エッチング孔４１、４２および分離溝９８が選択的に形成されている。異方性エッチング孔４１、４２および分離溝９８および空洞領域２４により受光部１０と接続部３６、３８は基板７に対して分離形成されている。
【００５８】
赤外線吸収膜５７に入射した赤外線はこの膜に吸収され熱に変換される。この変換された熱は赤外線吸収膜５７の下に配置されているボロメータ材料膜６０に伝わり、ボロメータ材料膜６０の温度が上昇する。このボロメータ材料膜６０はこの温度上昇により抵抗値が変化する。この抵抗値の変化をチタン配線９１、９２を用いてボロメータ材料膜６０に電流を流すことで検出する。
【００５９】
次に第２の実施の形態に係わる赤外線センサの製造方法について図１３乃至図１６を参照して説明する。ここで、各図において（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ方向での断面構成図である。
【００６０】
（イ）まず、図１３に示すようにＣＶＤ法により単結晶シリコン基板７の上に多結晶シリコン膜７５を全面に形成する。フォトリソグラフィ法により所定の形状を有するマスクを形成し、このマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングにより方形状の多結晶シリコン膜７５をパターンニングする。ＣＶＤ法により多結晶シリコン膜７５の上に支持絶縁膜５３としての窒化珪素膜を全面に形成する。フォトリソグラフィ法により所定のエッチング用マスクを形成し、このマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングにより窒化珪素膜５３を除去し、異方性エッチング孔４１、４２を選択的に形成する。この結果、異方性エッチング孔４１、４２には多結晶シリコン膜が露出している。
【００６１】
（ロ）支持絶縁膜５３の上にスパッタ法または真空蒸着法等によりチタン（Ｔｉ）膜を全面に形成する。フォトリソグラフィ法により所定のマスクを形成し、このマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングを行い、図１４に示すようにチタン配線９１、９２をパターンニングする。チタン配線９１、９２の上にＣＶＤ法により層間絶縁膜５４としての酸化珪素膜を全面に形成する。フォトリソグラフィ法により所定のマスクを形成し、このマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングを行い、受光部１０を構成する矩型領域の辺８７、８９上に配置されたチタン配線９１、９２上の層間絶縁膜５４を選択的に除去しコンタクトホールを形成する。この結果、コンタクトホール内にチタン配線９１、９２が表出する。層間絶縁膜５４の上にボロメータ材料膜６０を全面に形成する。フォトリソグラフィ法により所定のエッチング用マスクを形成し、このマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングを行い、受光部１０内に配置されるボロメータ材料膜６０をパターンニングする。こうして形成されたボロメータ材料膜６０はコンタクトホールを介してチタン配線９１、９２と電気的に接触している。ＣＶＤ法によりボロメータ材料膜６０の上に保護膜５５としての酸化珪素膜を全面に形成する。さらに保護膜５５の上の受光部１０の領域に赤外線吸収膜５７を選択的に形成する。この選択的な形成はリフトオフ法を用いればよい。また、赤外線吸収膜を全面に形成してからフォトリソグラフィ法およびＲＩＥ法によりパターンニングしてもよい。
【００６２】
（ハ）次に、図１５に示すようにフォトリソグラフィ法により所定のエッチング用マスクを形成し、このマスクを用いて所定の領域の層間絶縁膜５４および保護膜５５としての酸化珪素膜のみを選択的にエッチングし除去する。例えば窒化珪素膜とのエッチング選択比がほぼ無限大となるＮＨ₄Ｆ／ＨＦ混合溶液で酸化珪素膜５４、５５を選択的に除去すればよい。あるいはエッチングガスとしてＣＨＦ₃／ＣＯを用いたＲＩＥ法を行えば、層間絶縁膜５４および保護膜５５としての酸化珪素膜と、支持絶縁膜５３としての窒化珪素膜との選択比が１５以上取れるので、支持絶縁膜５３はエッチングストッパーとして働く。したがって、先に異方性エッチング孔４１、４２を開孔した部分は多結晶シリコン膜７５が露出するが、その他の部分は窒化珪素膜（支持絶縁膜）５３が露出する。この露出した窒化珪素膜の部分が薄膜支持部９３となる。
【００６３】
（ニ）次に、異方性エッチング孔４１、４２の部分の露出した多結晶シリコン膜７５に対して異方性のシリコンエッチング液を導入する。第１の実施の形態の第１の変形例の場合と同様にシリコンエッチング液はまず多結晶シリコン膜７５をエッチングし、その後単結晶シリコン基板７をエッチングする。したがって、基板７の異方性エッチングは多結晶シリコン膜７５が形成された領域全体から開始される。この結果、基板７表面とは異なる結晶面６５を表出した空洞領域２４が形成される。図１６に示した状態では、接続部３６、３８と薄膜支持部９３の支持絶縁膜５３が受光部１０を支持している。
【００６４】
（ホ）次に、ドライエッチングを行い、薄膜支持部９３の支持絶縁膜５３を選択的に除去し、図１２に示すような分離溝９８を開孔する。この時、ＣＦ₄等をエッチングガスとしたドライエッチングを行うことにより、デバイスの他の部分に影響を与えず、自己整合的に薄膜支持部９８の支持絶縁膜５３のみ除去することができる。すなわち、ＣＦ₄をエッチングガスとして用いれば、最上層の赤外線吸収膜５７および酸化珪素膜（層間絶縁膜および保護膜）５４、５５に対する窒化珪素膜５３のエッチング選択比はそれぞれほぼ無限大および５程度に大きくできるので、マスクを用いなくても窒化珪素膜５３のみを選択的に除去できる。また、パターンを形成する処理ではなく単純な除去処理であるからエッチング精度も低くても良い。以上の工程が完了して図１２に示す赤外線センサが完成する。
【００６５】
以上説明したように、ボロメータ材料を用いた赤外線センサにおいても、受光部１０を接続部３６、３８と薄膜支持部９３で支持した状態で、基板の異方性エッチング、その後の洗浄、チップ分割等のデバイスの破損の危険性のある工程を行い、その後に薄膜支持部９８を除去する工程を行うことで、製造工程中におけるデバイスの機械的な強度を高く保持することができる。また、薄膜支持部９８を除去する工程において、ＣＦ₄等のエッチングガスを用いたドライエッチングを行うことで、機械的な衝撃を与えることなく、薄膜支持部９３を選択的に除去することができる。また、分離溝９８を形成するドライエッチングにおいてはフォトレジスト等のマスクが不要である。このため、フォトレジスト除去に伴う薬液による処理や、その後の水洗工程も不要であり、この分離溝工程には機械的衝撃力は発生しない。従来接続部３６、３８は製造工程における破損を考慮し、この破損に絶えられる程度の機械的強度を持った、つまり太くまたは厚いものにしなければならなかった。本発明の第２の実施の形態によれば、製造工程の途中での破損の心配を考慮する必要がなく、接続部３６、３８は使用環境において破損しない程度の機械的な強度を有していればよい。したがって、接続部３６、３８の形状は従来よりも細く、薄い形状にすることができる。このため、接続部３６、３８の熱抵抗が高くなり、ボロメータ材料を用いた赤外線センサの感度が向上する。
【００６６】
（第３の実施の形態）
第１および第２の実施の形態では、赤外線センサについて述べたが、本発明に係わるセンサの製造方法は赤外線センサ以外にも、流量センサ、加速度センサあるいは角速度センサ等の力学量センサの製造方法においても同様に適用できる。第３の実施の形態では、種々の力学量センサの代表として流量センサの製造方法について説明する。
【００６７】
第３の実施の形態に係わる流量センサは、図１７（ａ）に示すように発熱体部９４、９５と、測温抵抗部９６、９７と発熱体部９４、９５と測温抵抗部９６、９７を支持する基板７と、流体を加熱する発熱体配線１００と、流体の温度を計測する測温抵抗配線９８、９９とから構成されている。発熱体配線１００と測温抵抗配線９８、９９は例えば白金（Ｐｔ）が使用される。
【００６８】
図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＥ−Ｅ方向に沿った断面構成図である。図１７（ｂ）に示すように、単結晶のシリコン基板７の上にはシリコンのエッチング液に対して耐腐食性を有する支持絶縁膜５３が形成されている。支持絶縁膜５３は例えば窒化珪素膜（Ｓｉ₃Ｎ₄膜）が使用される。支持絶縁膜５３の下には基板７表面とは異なる結晶面が表出した空洞領域２５が形成されている。支持絶縁膜５３の上には発熱体配線１００および測温抵抗配線９８、９９が形成されている。さらにその上には保護膜５５が形成されている。保護膜５５は例えば酸化珪素膜（ＳｉＯ₂膜）が使用される。そして、基板７上に形成された支持絶縁膜５３および保護膜５５を貫通する異方性エッチング孔１０１、１０２および分離溝１１１が空洞領域２５の上に選択的に形成されている。空洞領域２５、異方性エッチング孔１０１、１０２、および分離溝１１１により発熱対部９４、９５および測温抵抗部９６、９７はそれぞれ基板７から分離形成されている。
【００６９】
次に、発熱体配線１００に所定の電流を流し、発熱体部９４、９５をある一定の高い温度で制御すると、発熱体部９４、９５の一定の熱が測温抵抗部９４、９５に伝わり、測温抵抗部９６、９７の温度は発熱体部９４、９５よりも低い温度に制御される。この状態で、測温抵抗部９６から測温抵抗部９７に向けて流体が移動すると、上流側の測温抵抗部９６は流体により冷やされ温度が下がる。一方、下流側の測温抵抗部９７は流体の流れを媒体として発熱体部９４、９５からの熱伝導が促進され温度が上昇する。したがって、測温抵抗部９６と測温抵抗部９７との間に温度差が生じる。この温度差を有する測温抵抗部９６、９７をホイーストンブリッジ回路に組み込むことにより、温度差を電圧に変換でき、流体の流量に応じた電圧の出力を得ることができる。
【００７０】
次に、第３の実施の形態に係わる流量センサの製造方法について図１８乃至図２０を参照して説明する。なお、各図において（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ方向に沿った断面構成図である。
【００７１】
（イ）まず、図１８に示すようにＣＶＤ法により単結晶シリコン基板７の上に支持絶縁膜５３としての窒化珪素膜を全面に形成する。フォトリソグラフィ法により所定のエッチング用マスクを形成し、このマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングを行い、異方性エッチング孔１０１、１０２を選択的に形成する。異方性エッチング孔１０１、１０２の部分には基板７が露出されている。スパッタ法や真空蒸着法により支持絶縁膜５３の上に白金の膜を形成する。フォトリソグラフィ法により所定のマスクを形成し、このマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングを行い、発熱体配線１００および測温抵抗配線９８、９９をパターンニングする。
【００７２】
（ロ）次に、図１９に示すようにＣＶＤ法により発熱体配線１００および測温抵抗配線９８、９９の上に保護膜５５としての酸化珪素膜を全面に形成する。フォトリソグラフィ法により所定の領域に窓を有するエッチング用のマスクを作成し、このマスクを用いてＲＩＥ法等のエッチングにより保護膜５５を選択的に除去する。すると、先に異方性エッチング孔１０１、１０２を開孔した部分はシリコン基板７が露出するが、その他の部分は窒化珪素膜（支持絶縁膜）５３が露出する。この露出した窒化珪素膜の部分は薄膜支持部１１０となる。
【００７３】
（ハ）次に、異方性エッチング孔１０１、１０２の露出したシリコン基板７に対して、ＫＯＨまたはヒドラジン等のエッチング液を導入し、シリコン基板７の異方性エッチングを行う。この結果、基板７表面とは異なる結晶面を表出した空洞領域２５が形成される。この時、支持絶縁膜５３はエッチング液に対して耐腐食性を有するのでエッチングされない。したがって発熱対部９４、９５と測温抵抗部９６、９７は互いに薄膜支持部１１０の支持絶縁膜５３により接続されている。
【００７４】
（ニ）次に、ドライエッチングを行い、薄膜支持部１１０の支持絶縁膜５３を選択的に除去し、図１７に示すような分離溝１１１を開孔する。この時、選択的にエッチングを行うためのマスクを使用しなくてもＣＦ₄等をエッチングガスとしたドライエッチングを行うことにより、デバイスの他の部分に影響を与えずに選択的に薄膜支持部１１０の支持絶縁膜５３を除去することができる。すなわち、ＣＦ₄を用いれば保護膜５５としての酸化珪素膜に対する窒化珪素膜５３のエッチング選択比は大きな値を得ることができるので、マスクを用いなくても窒化珪素膜５３のみを選択的に除去できる。また、パターンを形成する処理ではなく、単純な膜の除去処理であるからエッチング精度も低くてもよい。以上の工程を経て図１７に示す流量センサが完成する。
【００７５】
以上説明したように、流量センサにおいても、発熱体部９４、９５と測温抵抗部９６、９７を互いに薄膜支持部１１０の支持絶縁膜５３で接続した状態で、基板の異方性エッチング、その後の洗浄、チップ分割等のデバイスの破損の危険性のある工程を行い、その後に薄膜支持部１１０の支持絶縁膜５３をドライエッチングで選択的に除去する製造方法を使用することで、第１および第２の実施の形態と同様な効果が得られる。つまり、製造工程中における発熱体部９４、９５および測温抵抗部９６、９７の機械的な強度を高く保持することができる。また、薄膜支持部１１０の支持絶縁膜５３を選択的に除去する工程において、ＣＦ₄等のエッチングガスを用いたドライエッチングを行うことで、発熱体部９４、９５および測温抵抗部９６、９７は機械的衝撃を受けることなく、薄膜支持部９３の支持絶縁膜５３を選択的に除去することができる。また、分離溝１１１を形成するドライエッチングにおいてはフォトレジスト等のマスクが不要である。このため、フォトレジスト除去に伴う薬液による処理やその後の水洗工程も不要であり、この分離溝工程には機械的衝撃力は発生しない。従来、発熱体部９４、９５および測温抵抗部９６、９７は製造工程における破損を考慮し、この破損に絶えられる程度の機械的強度が必要であり、その寸法は太くまたは厚いものにしなければならなかった。上述した本発明の第３の実施の形態に係わる製造方法を使用することで製造工程での破損を考慮する必要がなくなり、使用環境において破損しない程度の機械的な強度を有していればよいことになる。つまり、従来よりも細く、薄い発熱体部９４、９５および測温抵抗部９６、９７を形成することができる。細く、薄く形成できれば発熱体部９４、９５および測温抵抗部９６、９７の熱抵抗が高くなる。熱抵抗が高くなれば、流量センサの感度が高くなる。
【００７６】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１乃至第３の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００７７】
例えば、以上説明した第１乃至第３の実施の形態において、薄膜支持部として窒化桂素膜を使用し、層間絶縁および膜保護膜として酸化桂素膜を使用したが、窒化桂素膜と酸化桂素膜とを入れ替えて使用しても、さらに、同一材料を使用しても構わない。同一材料を使用した場合、保護膜の膜厚を薄膜支持部の膜厚よりも厚くすれば、ドライエッチングにより保護膜の厚さも減少するが、最終的には薄膜支持部の支持絶縁膜だけを除去することができる。また、支持絶縁膜としては窒化珪素膜（Ｓｉ₃Ｎ₄）以外にもアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の他の絶縁膜を用いてもよい。さらに、保護膜としては、ＢＳＧ膜、ＰＳＧ膜、ＢＰＳＧ膜、ポリイミド膜等の種々の絶縁膜を採用できる。
【００７８】
また、薄膜支持部の除去を、異方性エッチングではなく等方性エッチングで行うことで、接続部の下の窒化桂素膜も除去することが可能となり、接続部をより薄くすることができる。接続部を薄く形成することができれば、接続部の熱抵抗を高くすることができる。
【００７９】
さらに、半導体基板はシリコン基板に限られない。Ｇｅでもよく、またＧａＡｓ等の化合物半導体でも構わない。
【００８０】
さらに、単一のセンサを製造する方法について示したが、同一のシリコン基板内に複数のセンサをマトリックス状に形成することや、センサの出力に対するスイッチ回路及び増幅回路等を同時に形成しても構わない。複数の赤外線センサを形成しこれらの赤外線センサからの出力に対するスイッチ回路を同時に形成する場合について図２１を参照して説明する。
【００８１】
出力の端子６３、６４を有する赤外線センサがマトリックス状に配置されている。すべての赤外線センサの端子６３は第２の出力１２４にそれぞれ接続されている。また、すべての赤外線センサの端子６４はＸゲートトランジスタおよびＹゲートトランジスタを介して第１の出力１２５にそれぞれ接続されている。Ｘ₁列に配置された赤外線センサに接続するＸゲートトランジスタのゲート電極はＸ₁座標入力１２６に接続されている。すなわち、Ｘ_n列に配置された赤外線センサに接続するＸゲートトランジスタのゲート電極はＸ_n座標入力に接続されている。同様にして、Ｙ₁行に配置された赤外線センサに接続するＹゲートトランジスタのゲート電極はＹ₁座標入力１２８に接続されている。すなわち、Ｙ_m行に配置された赤外線センサに接続するＹゲートトランジスタのゲート電極はＹ_m座標入力に接続されている。
【００８２】
座標（ｎ，ｍ）に配置された赤外線センサの信号を出力したい場合、Ｘｎ座標入力をハイレベル（“Ｈ”）にする。次にＹｍ座標入力をハイレベル（“Ｈ”）にする。すると、座標（ｎ，ｍ）に配置された赤外線センサに接続されたＸゲートトランジスタ１１６、１１８、１２０、１２２およびＹゲートトランジスタ１１７、１１９、１２１、１２３がＯＮして、座標（ｎ，ｍ）に配置された赤外線センサの端子６４が第１の出力１２５とつながる。したがって、座標の入力を変えることで、出力したい赤外線センサにランダムアクセスすることができる。
【００８３】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係わる赤外線センサの平面構成図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａに沿った断面図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａに沿った断面構成図である（その１）。
【図３】図３（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａに沿った断面構成図である（その２）。
【図４】図４（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａに沿った断面構成図である（その３）。
【図５】図５（ａ）は本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂに沿った断面構成図である（その１）。
【図６】図６（ａ）は本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂに沿った断面構成図である（その２）。
【図７】図７（ａ）は本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂに沿った断面構成図である（その３）。
【図８】図８（ａ）は本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図８（ｂ）は図８（ａ）のＢ−Ｂに沿った断面構成図である（その４）。
【図９】図９（ａ）は本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図９（ｂ）は図９（ａ）のＣ−Ｃに沿った断面構成図である（その１）。
【図１０】図１０（ａ）は本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＣ−Ｃに沿った断面構成図である（その２）。
【図１１】図１１（ａ）は本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃに沿った断面構成図である（その３）。
【図１２】図１２（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係わる赤外線センサの平面構成図で、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＤ−Ｄに沿った断面構成図である。
【図１３】図１３（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＤ−Ｄに沿った断面構成図である（その１）。
【図１４】図１４（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＤ−Ｄに沿った断面構成図である（その２）。
【図１５】図１５（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＤ−Ｄに沿った断面構成図である（その３）。
【図１６】図１６（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＤ−Ｄに沿った断面構成図である（その４）。
【図１７】図１７（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係わる流量センサの平面構成図で、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＥ−Ｅに沿った断面構成図である。
【図１８】図１８（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係わる流量センサの製造工程を示す平面構成図で、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＥ−Ｅに沿った断面構成図である（その１）。
【図１９】図１９（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係わる流量センサの製造工程を示す平面構成図で、図１９（ｂ）は図１９（ａ）のＥ−Ｅに沿った断面構成図である（その２）。
【図２０】図２０（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係わる流量センサの製造工程を示す平面構成図で、図２０（ｂ）は図２０（ａ）のＥ−Ｅに沿った断面構成図である（その３）。
【図２１】本発明の他の実施の形態に係わるアレイ化された赤外線センサとスイッチ回路を示す回路図である。
【図２２】図２２（ａ）は従来技術に係わる赤外線センサの平面構成図で、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のＦ−Ｆに沿った断面構成図である。
【図２３】図２３（ａ）は従来技術に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図２３（ｂ）は図２３（ａ）のＦ−Ｆに沿った断面構成図である（その１）。
【図２４】図２４（ａ）は従来技術に係わる赤外線センサの製造工程を示す平面構成図で、図２４（ｂ）は図２４（ａ）のＦ−Ｆに沿った断面構成図である（その２）。
【符号の説明】
７、１３０基板
９、１０受光部
１３接続部
２２〜２４空洞領域
２８、３０受光部
３５〜３８接続部
４１、４２、１０１、１０２、１４１、１４２異方性エッチング孔
４３、９３，１１０薄膜支持部
４５、９８、１１１分離溝
４７、１３２ｐ型ポリシリコン抵抗配線
４８、１３３ｎ型ポリシリコン抵抗配線
４９、１３４アルミ配線
５１、１４８温接点
５２、１４９冷接点
５３、１４３支持絶縁膜
５４、１４４層間絶縁膜
５５、１４５保護膜
５６〜５８赤外線吸収膜
６０ボロメータ材料膜
６１、６２、１４６、１４７赤外線吸収膜
６３、６４端子
６５、１５０結晶面
７２、７５多結晶シリコン膜
７３裏面エッチング防止膜
９０異方性エッチング孔
９１、９２チタン配線
９４，９５発熱体部
９６，９７測温抵抗体部
９８，９９測温抵抗配線
１００発熱体配線
１１２第１の赤外線センサ
１１３第２の赤外線センサ
１１４第３の赤外線センサ
１１５第４の赤外線センサ
１１６、１１８、１２０、１２２Ｘゲートトランジスタ
１１７、１１９、１２１、１２３Ｙゲートトランジスタ
１２４第２の出力
１２５第１の出力
１２６Ｘ₁座標入力
１２７Ｘ₂座標入力
１２８Ｙ₁座標入力
１２９Ｙ₂座標入力

Claims

半導体基板の上に支持絶縁膜を形成する工程と、
該支持絶縁膜の上に、第１のエッチングでは該支持絶縁膜よりエッチング速度が速く、第２のエッチングでは該支持絶縁膜よりエッチング速度が遅い保護膜を形成する工程と、
該保護膜と前記支持絶縁膜とのエッチングの選択比を利用して、前記支持絶縁膜をエッチングストッパーとして利用し、前記第１のエッチングで前記保護膜の一部を除去して前記支持絶縁膜の一部を露出し、前記保護膜中に窓部を形成し、該窓部の底部に前記支持絶縁膜からなる薄膜支持部を形成する工程と、
該薄膜支持部を形成後、前記支持絶縁膜の下部の前記半導体基板の一部を第３のエッチングで除去し、前記薄膜支持部の下部を含むように前記支持絶縁膜の下部の一部を露出して空洞領域を形成する工程と、
前記支持絶縁膜の下部の一部を露出後、前記保護膜と前記支持絶縁膜とのエッチングの選択比を利用して、前記窓部の底部に露出した前記薄膜支持部を前記保護膜をマスクとして、前記第２のエッチングとしてのドライエッチングで、フォトレジストを用いずに自己整合的に除去して、前記支持絶縁膜の上面から前記空洞領域に達する分離溝を形成する工程と、
を含むことを特徴とするセンサの製造方法。
半導体基板の上に支持絶縁膜を形成する工程と、
該支持絶縁膜の上に、第１のエッチングでは該支持絶縁膜よりエッチング速度が速く、第２のエッチングでは該支持絶縁膜よりエッチング速度が遅い保護膜を形成する工程と、
該保護膜を形成後、前記支持絶縁膜の下部の前記半導体基板の一部を第３のエッチングで除去し、前記支持絶縁膜の下部の一部を露出して空洞領域を形成する工程と、
前記支持絶縁膜の下部の一部を露出後、前記保護膜と前記支持絶縁膜とのエッチングの選択比を利用して、前記支持絶縁膜をエッチングストッパーとして利用し、前記第１のエッチングで前記空洞領域の上方に位置する前記保護膜の一部を除去して前記支持絶縁膜の一部を露出し、前記保護膜中に窓部を形成し、該窓部の底部に前記支持絶縁膜からなる薄膜支持部を形成する工程と、
前記保護膜と前記支持絶縁膜とのエッチングの選択比を利用して、前記窓部の底部に露出した前記薄膜支持部を前記保護膜をマスクとして、前記第２のエッチングとしてのドライエッチングで自己整合的に除去して、フォトレジストを用いずに前記支持絶縁膜の上面から前記空洞領域に達する分離溝を形成する工程と、
を含むことを特徴とするセンサの製造方法。
前記保護膜を形成する工程の前に、
前記支持絶縁膜の上に温度検出素子を形成する工程と、
該温度検出素子の上を含めて前記支持絶縁膜の上に層間絶縁膜を形成する工程とをさらに有し、
前記保護膜形成後に、前記保護膜の上に赤外線吸収膜を形成する工程と、
をさらに有する請求項１又は２に記載のセンサの製造方法。
前記保護膜を形成する工程の前に、
力学量測定部を前記支持絶縁膜上に形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサの製造方法。
半導体基板の上に支持絶縁膜を形成する工程と、
該支持絶縁膜の下部の前記半導体基板の一部を第３のエッチングで除去し、前記支持絶縁膜の下部の一部を露出して空洞領域を形成する工程と、
前記支持絶縁膜の下部の一部を露出後、前記支持絶縁膜の上に、第１のエッチングでは前記支持絶縁膜よりエッチング速度が速く、第２のエッチングでは前記支持絶縁膜よりエッチング速度が遅い保護膜を形成する工程と、
該保護膜と前記支持絶縁膜とのエッチングの選択比を利用して、前記支持絶縁膜をエッチングストッパーとして利用し、前記第１のエッチングで前記空洞領域の上方に位置する前記保護膜の一部を除去して前記支持絶縁膜の一部を露出し、前記保護膜中に窓部を形成し、該窓部の底部に前記支持絶縁膜からなる薄膜支持部を形成する工程と、
前記保護膜と前記支持絶縁膜とのエッチングの選択比を利用して、前記窓部の底部に露出した前記薄膜支持部を前記保護膜をマスクとして、前記第２のエッチングとしてのドライエッチングでフォトレジストを用いずに自己整合的に除去して、前記支持絶縁膜の上面から前記空洞領域に達する分離溝を形成する工程と、
を含むことを特徴とするセンサの製造方法。
前記支持絶縁膜は窒化珪素膜であり、前記保護膜は酸化珪素膜であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のセンサの製造方法。
前記支持絶縁膜の一部に前記半導体基板をエッチングするための異方性エッチング孔を開孔後、前記保護膜を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセンサの製造方法。