JPH03211427A - Infrared sensor and production thereof - Google Patents

Infrared sensor and production thereof

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JPH03211427A
JPH03211427A JP2007897A JP789790A JPH03211427A JP H03211427 A JPH03211427 A JP H03211427A JP 2007897 A JP2007897 A JP 2007897A JP 789790 A JP789790 A JP 789790A JP H03211427 A JPH03211427 A JP H03211427A
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JP
Japan
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forming
sacrificial layer
film
infrared sensor
bridge
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Application number
JP2007897A
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Japanese (ja)
Inventor
Akinobu Satou
佐藤 倬暢
Taketoshi Mori
武寿 森
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Terumo Corp
Original Assignee
Terumo Corp
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Publication date
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the mechanical strength of a bridge girder part and to provide the above sensor which is smaller in size and higher in accuracy by providing a reinforcing part formed to have the thickness increasing gradually toward the bridge girder part near the end of a bridging part having the bridge girder part. CONSTITUTION:Curved surface parts 9a, 9b having a prescribed curvature is provided in the angle part of the ceiling surface of a cavity part 8 formed between the silicon oxide film 2 and silicon substrate 2 of the bridging part consisting of the silicon oxide film 2, phosphorus silicate glass 3 and silicon oxide film 4 of the bridging structure on the silicon substrate 1. The mechanical strength of the bridging part is improved in this way and, therefore, the IR sensor of the small size and high accuracy for which fine working technology for semiconductor is realized. The reinforcing part 8 may be the reinforcing part of the structure having the slope inclining at a specified angle from the base part of the bridging part consisting of the silicon oxide film 2 to the side face part.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、赤外線センサ及びその製造方法に関し、特に
非接触で体温等の温度を測定する温度計に用いて好適な
赤外線センサ及びその製造方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an infrared sensor and a method for manufacturing the same, and particularly an infrared sensor suitable for use in a thermometer that measures temperature such as body temperature without contact, and a method for manufacturing the same. Regarding.

[従来の技術] 従来、非接触型体温計は、背景温度(周囲環境温度)と
体温との温度に差がないため、いかに真温だけを取り出
すかが困難でありほとんど造られていなかった。
[Prior Art] Conventionally, non-contact thermometers have rarely been manufactured because there is no difference between the background temperature (ambient environment temperature) and body temperature, so it is difficult to extract only the true temperature.

しかし、最近になって測温時間の短い、安価な高精度の
体温計の要望が、乳幼児や高齢者をかかえる病院の看護
婦を主体に、日増しに多くなってきた。体温測定に必要
な時間を短縮するためには、実測温と経過時間から熱平
衡状態における温度を推定する予測式体温計が実用化さ
れているが、なお1分程度の測定時間を必要としている
Recently, however, the demand for inexpensive, highly accurate thermometers that take temperature in a short time has been increasing day by day, mainly among nurses at hospitals caring for infants and the elderly. In order to shorten the time required to measure body temperature, predictive thermometers have been put into practical use that estimate the temperature in a thermal equilibrium state from the actual temperature and elapsed time, but they still require a measurement time of about 1 minute.

測温時間が数秒の体温計を実現するには赤外線放射体温
計が望ましく、特にボロメータ型の赤外線センサは、感
温部を高抵抗にして素子に流れる電流を抑えているので
自己発熱量を制御できる利点がある。
Infrared radiation thermometers are desirable for realizing thermometers that take temperature in a few seconds.In particular, bolometer-type infrared sensors have the advantage of controlling the amount of self-heating because the temperature-sensing part has a high resistance and the current flowing through the element is suppressed. There is.

従来、このようなボロメータ型の赤外線センサは、感温
部がマンガン(M n )やニッケル(N i )など
の金属の酸化物で形成されており、この素子を細い金属
ワイヤで吊した構造であった。
Conventionally, such bolometer-type infrared sensors have a structure in which the temperature-sensing part is made of a metal oxide such as manganese (Mn) or nickel (Ni), and this element is suspended by a thin metal wire. there were.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来のボロメータ型の赤外線センサば、
小型化に限界があり、また抵抗の温度係数としてのB定
数(サーミスタ定数)が小さ(、前述の高精度が要求さ
れる体温計に用いて十分とは言えなかった。
[Problem to be solved by the invention] However, the conventional bolometer type infrared sensor
There is a limit to miniaturization, and the B constant (thermistor constant), which is the temperature coefficient of resistance, is small (as described above, it cannot be said to be sufficient for use in thermometers that require high accuracy).

そこで、最近冨に進歩した半導体微細加工技術を用いて
橋架構造を有する、小型かつ高精度の赤外線センサを製
造しようとする試みがなされている。
Therefore, attempts have been made to manufacture a compact and highly accurate infrared sensor having a bridge structure using semiconductor microfabrication technology that has recently advanced greatly.

しかしながら、この半導体微細加工技術を用いて赤外線
センサを製造した場合、次のような問題があった。すな
わち、たとえば第4図に示すように、シリコン基板30
の上にモリブデン等で形成される横架構造形成用の犠牲
層31を設け、この犠牲層31上に橋架部となるシリコ
ン酸化膜32をCVD法(化学的気相成長法)により形
成する場合、犠牲層31側の端部に陰ができ、その結果
、図中にAで示すようにシリコン酸化膜32の段差部、
すなわち橋桁部の所の膜厚が薄くなって段切れを生じ、
その部分の機械的強度が極端に弱くなったりする。
However, when an infrared sensor was manufactured using this semiconductor microfabrication technology, the following problems occurred. That is, for example, as shown in FIG.
In the case where a sacrificial layer 31 for forming a horizontal structure made of molybdenum or the like is provided on top of the sacrificial layer 31, and a silicon oxide film 32 which becomes a bridge portion is formed on this sacrificial layer 31 by a CVD method (chemical vapor deposition method). , a shadow is formed at the end on the sacrificial layer 31 side, and as a result, the stepped portion of the silicon oxide film 32, as shown by A in the figure,
In other words, the film thickness at the bridge girder becomes thinner, causing breakage,
The mechanical strength of that part may become extremely weak.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、横架構
造の橋桁部における機械的強度が向上し、したがって半
導体微細加工技術を用いて小型かつ高精度の温度計等を
実現しつる赤外線センサ及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and is an infrared sensor that improves the mechanical strength of the bridge girder part of a horizontal structure, and thus realizes a small and highly accurate thermometer etc. using semiconductor microfabrication technology. The purpose is to provide a method for producing the same.

[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するために、本発明の赤外線センサにお
いては、端部に橋桁部を有する橋架部を備えた赤外線セ
ンサであって、前記橋架部の端部近傍に橋桁部に向って
徐々に厚みが増加するように形成された補強部を設けた
ことを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, in the infrared sensor of the present invention, the infrared sensor includes a bridge part having a bridge girder part at the end, and the infrared sensor has The present invention is characterized in that a reinforcing portion is provided whose thickness gradually increases toward the bridge girder.

前記補強部は、具体的には、前記橋架部の底面部から橋
桁部橋にかけて一定の曲率で変化する曲面部、または前
記橋架部の底面部から橋桁部にかけて一定の角度で傾斜
する傾斜部を有するものである。
Specifically, the reinforcing portion includes a curved surface portion that changes at a constant curvature from the bottom surface of the bridge section to the bridge girder section, or an inclined section that slopes at a constant angle from the bottom surface section of the bridge section to the bridge girder section. It is something that you have.

求季シご   言n言2淘器シ台暮バノ+   太酪左
巨蔗 し −He L=  :i  I+  −+  
・ノ酸化膜により形成してなることが好ましい。
Kiki Shigo Word n Word 2 Extermination Shidaigure Bano + Taigyo Sao Gyoshi -He L= :i I+ -+
- It is preferable to form it with an oxidized film.

また、本発明の赤外線センサの製造方法は、支持基板上
に前記橋架部形成用の金属膜を形成する工程と、前記金
属膜上に犠牲層用パターンを有する耐エツチング膜を形
成する工程と、前記耐エツチング膜をマスクとしてエツ
チングを行い金属膜を選択的に除去して犠牲層を形成す
るとともに、前記犠牲層の上面角部にそれぞれ補強部形
成用の曲面部を形成する工程と、前記犠牲層を含む支持
基板上に橋架部形成用の絶縁膜を形成する工程と、前記
絶縁膜に犠牲層に達する開口を設け、この開口を介して
エツチングを行い前記犠牲層を除去する工程とを含むこ
とを特徴とするもので、特に前記犠牲層に曲面部を形成
する際に、耐エツチング膜に超音波を加え、この耐エツ
チング膜の端部を一部剥離させることが好ましい。
Further, the method for manufacturing an infrared sensor of the present invention includes a step of forming a metal film for forming the bridge portion on a support substrate, a step of forming an etching-resistant film having a sacrificial layer pattern on the metal film, etching is performed using the etching-resistant film as a mask to selectively remove the metal film to form a sacrificial layer, and forming curved portions for forming reinforcing portions at the corners of the upper surface of the sacrificial layer, respectively; a step of forming an insulating film for forming a bridge portion on a support substrate including the layer; and a step of providing an opening in the insulating film that reaches the sacrificial layer, and performing etching through the opening to remove the sacrificial layer. Particularly when forming the curved surface portion on the sacrificial layer, it is preferable to apply ultrasonic waves to the etching-resistant film to partially peel off the end portions of the etching-resistant film.

さらに本発明の赤外線センサの製造方法は、支持基板上
に前記橋架部形成用の金属膜を形成する工程と、前記金
属膜上に犠牲層用パターンを有する耐エツチング膜を形
成する工程と、前記耐エツチング膜をマスクとしてエツ
チングを行い金属膜を選択的に除去して犠牲層を形成す
るとともに、前記犠牲層の上面角部にそれぞれ補強部形
成用の傾斜部を形成する工程と、前記犠牲層を含む支持
基板上に橋架部形成用の絶縁膜を形成する工程と、前記
絶縁膜に犠牲層に達する開口を設け、この開口を介して
エツチングを行い前記犠牲層を除去する工程とを含むこ
とを特徴とするもので、特にプラズマエツチングにより
前記犠牲層に傾斜部を形成することが好ましい。
Furthermore, the method for manufacturing an infrared sensor of the present invention includes a step of forming the metal film for forming the bridge portion on the support substrate, a step of forming an etching-resistant film having a sacrificial layer pattern on the metal film, etching is performed using the etching-resistant film as a mask to selectively remove the metal film to form a sacrificial layer, and forming sloped portions for forming reinforcing portions at the corners of the upper surface of the sacrificial layer, respectively; forming an insulating film for forming a bridge portion on a support substrate including the insulating film; and providing an opening in the insulating film that reaches the sacrificial layer, and removing the sacrificial layer by etching through the opening. In particular, it is preferable to form a sloped portion in the sacrificial layer by plasma etching.

[作 用] 一般に、熱型赤外線センサに関する熱平衡式はW=C−
d(δT)/dt +G・δT で与えられ、熱時定数
はで=C/Gとなる(ここでW=入射エネルギ、δT=
受光部の温度変化、C=熱容量、G=熱コンダクタンス
)。
[Function] Generally, the thermal balance equation for a thermal infrared sensor is W=C-
It is given by d(δT)/dt +G・δT, and the thermal time constant is = C/G (where W = incident energy, δT =
Temperature change of the light receiving part, C = heat capacity, G = thermal conductance).

結局、熱型赤外線センサで感度や応答性を高めるために
は熱コンダクタンスを小さくし、更に熱容量を小さ(す
る工夫が必要である。熱容量を小さくするためには、熱
伝導率の小さいシリコン酸化膜(シリコンの熱伝導率二
〇、3〜1.4J/cm−8−kに対してS i O−
の熱伝導率は0.012J 7cm−s−にと約2桁小
さい)で橋架構造とし、橋の厚みも薄くするようにする
と、橋梁構造の機械的強度は逆に弱くなる。また、熱コ
ンダクタンスを小さくする方法としては、受熱部(感温
部)と熱が流れ出す橋桁部分までの距離を長くすること
である。この橋桁と橋桁の間を長(すればやはり橋架構
造の機械的強度が減衰するので、補強が必要となってく
る。
Ultimately, in order to improve the sensitivity and responsiveness of a thermal infrared sensor, it is necessary to reduce the thermal conductance and further reduce the heat capacity. (SiO-
The thermal conductivity of the bridge is 0.012J7cm-s, which is about two orders of magnitude smaller), and if the thickness of the bridge is made thinner, the mechanical strength of the bridge structure will become weaker. Another way to reduce thermal conductance is to increase the distance between the heat receiving section (temperature sensing section) and the bridge girder section from which heat flows. If the length between the bridge girders is increased, the mechanical strength of the bridge structure will be reduced, so reinforcement will be required.

L記のように構成された本発明による赤外線センサにお
いては、橋梁部の橋桁部に曲面または傾斜面を有する補
強部が形成されているため、橋桁部の機械的強度が向上
し、したがって半導体微細加工技術を用いた小型かつ高
精度の赤外線センサを実現できる。
In the infrared sensor according to the present invention configured as shown in L, the reinforcing portion having a curved surface or an inclined surface is formed in the bridge girder portion of the bridge portion, so that the mechanical strength of the bridge girder portion is improved, and therefore the semiconductor microstructure is improved. A small and highly accurate infrared sensor can be realized using processing technology.

また、本発明による赤外線センサの製造方法においては
、犠牲層の上面角部に予め補強部形成用の曲面部または
傾斜部を形成するようにしているので、補強部の形成が
容易であるとともに、橋架部の橋桁部が薄くなったり、
段切れが生じたりすることはなく、このため上記赤外線
センサを容易に製作することができる。
Further, in the method for manufacturing an infrared sensor according to the present invention, since the curved surface portion or the inclined portion for forming the reinforcing portion is formed in advance at the upper corner portion of the sacrificial layer, it is easy to form the reinforcing portion, and The bridge girder section of the bridge becomes thinner,
There is no step breakage, and therefore the above-mentioned infrared sensor can be manufactured easily.

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して具体的に説明す
る。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例に係る赤外線センサの断面構
造を示すものである。
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of an infrared sensor according to an embodiment of the present invention.

図中、1は支持基板としての半導体基板たとえばシリコ
ン基板である。このシリコン基板1上に橋架構造のシリ
コン酸化膜(S i O□)2が形成され、さらにこの
シリコン酸化膜2上にリン・シフケートガラス膜3、シ
リコン酸化膜4が順次形成されており、これにより三層
構造の橋架部が形成されている。なお、リン・シリケー
トガラス膜3の替りにシリコン窒化膜でもよい。また、
シリコン酸化膜4上には導電体層としての金属層、たと
えばチタン膜5が形成され、このチタン膜5上の橋架部
中央部に、感温部としてのシリコン膜6が形成されると
ともに、チタン膜5上には橋桁部に外部取出電極として
のアルミニウム膜7が形成されている。
In the figure, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate, such as a silicon substrate, as a supporting substrate. A silicon oxide film (S i O □) 2 having a bridge structure is formed on this silicon substrate 1, and furthermore, a phosphorus-sifcate glass film 3 and a silicon oxide film 4 are sequentially formed on this silicon oxide film 2. As a result, a three-layer bridge structure is formed. Note that a silicon nitride film may be used instead of the phosphorus silicate glass film 3. Also,
A metal layer such as a titanium film 5 is formed as a conductive layer on the silicon oxide film 4, and a silicon film 6 as a temperature sensing part is formed in the center of the bridge on the titanium film 5. An aluminum film 7 is formed on the film 5 at the bridge girder portion as an external lead electrode.

上記橋構道のシリコン酸化膜2とシリコン基板lとの間
に形成された空洞部8の天井面の角部、すなわち橋架部
の底面部から橋桁部にかけて所定の曲率Rを有する曲面
部9a、9bが形成されている。
A corner part of the ceiling surface of the cavity 8 formed between the silicon oxide film 2 and the silicon substrate l of the bridge structure, that is, a curved surface part 9a having a predetermined curvature R from the bottom part of the bridge part to the bridge girder part; 9b is formed.

すなわち、本実施例の赤外線センサにおいては、シリコ
ン酸化膜2からなる橋架部の橋桁部に曲面部9a、9b
を有する補強部9を形成したもので、これにより橋架部
の機械的強度が著しく向上する。なお、この補強部9は
第2図に示すようにシリコン基板2からなる橋架部の底
面部から側面部にかけて一定の角度(5°くθ〈90°
)で傾斜する傾斜面25aを有する構造の補強部25と
してもよい。
That is, in the infrared sensor of this embodiment, the curved portions 9a, 9b are provided on the bridge girder portion of the bridge portion made of the silicon oxide film 2.
The reinforcing portion 9 is formed to have a reinforcement portion 9, which significantly improves the mechanical strength of the bridge portion. Note that, as shown in FIG.
) may have a structure in which the reinforcing portion 25 has an inclined surface 25a that is inclined at an angle of .

次に、上記構造の赤外線センサの製造方法について第3
図(a)〜(r)を参照して具体的に説明する。
Next, we will discuss the manufacturing method of the infrared sensor with the above structure in the third section.
This will be explained in detail with reference to FIGS. (a) to (r).

先ず、同図(a)に示すように支持台としてのシリコン
基板10を用意する。そして、このシリコン基板■0上
に同図(b)に示すように、膜厚2.0μmのフォトレ
ジスト膜1)を塗布形成し、露光、現像・定着を行った
後、140±2℃の窒素雰囲気中において90秒間の熱
処理(ハトベーキング)を行い、次工程の金膜リフトオ
フ用のパターンを形成する。
First, as shown in FIG. 3A, a silicon substrate 10 as a support is prepared. Then, as shown in the figure (b), a photoresist film 1) with a thickness of 2.0 μm was coated on this silicon substrate 0, exposed, developed and fixed, and then heated at 140±2°C. A heat treatment (pigeon baking) is performed for 90 seconds in a nitrogen atmosphere to form a pattern for the next step of lift-off of the gold film.

次に、温度1)0℃以下のアルゴンガス雰囲気中におい
て、金(Au)のスパッタリングを45秒間行い、同図
(c)に示すような膜厚0.6±0.1μmの金膜■2
を形成する。続いて、当該ウェハを室温のレジスト剥離
液(アセトン)中に浸し、フォトレジスト膜1)ととも
にその上に形成された金膜12を除去すると、同図(d
)に示すように反射膜としての金膜12aのパターンが
形成される。その後、温度450±5℃の窒素ガス雰囲
気中において熱処理を施す。
Next, sputtering of gold (Au) was performed for 45 seconds in an argon gas atmosphere at a temperature of 1) 0°C or lower to form a gold film 2 with a thickness of 0.6±0.1 μm as shown in Figure (c).
form. Subsequently, the wafer is immersed in a resist stripping solution (acetone) at room temperature to remove the photoresist film 1) and the gold film 12 formed thereon.
), a pattern of a gold film 12a as a reflective film is formed. Thereafter, heat treatment is performed in a nitrogen gas atmosphere at a temperature of 450±5°C.

次に、温度250±30℃のアルゴンガス雰囲気中にお
いて、モリブデン(Mo)のスパッタリングを行い、同
図(e)に示すようにシリコン基板10上に、犠牲層と
しての膜厚1.5〜2.0μmのモリブデン膜13を形
成する。
Next, molybdenum (Mo) is sputtered in an argon gas atmosphere at a temperature of 250±30°C, and as shown in FIG. A molybdenum film 13 with a thickness of .0 μm is formed.

次に、同図(f)に示すようにモリブデン膜13上にフ
ォトレジスト膜14を塗布形成し、露光、現像・定着を
行った後、140±2℃の窒素雰囲気中において90秒
間の熱処理(ハードベーキング)を行い、犠牲層のパタ
ーンを形成する。
Next, as shown in FIG. 2F, a photoresist film 14 is coated on the molybdenum film 13, exposed, developed and fixed, and then heat-treated for 90 seconds in a nitrogen atmosphere at 140±2°C. hard baking) to form a sacrificial layer pattern.

続いて、当該ウェハを液温35±5℃のエツチング液(
H,PO,: HNO3: 820=5 + 1 :4
)中に浸し、モリブデン膜13を選択的に除去する。そ
して、このとき、エツチング中にフォトレジスト膜14
に超音波を加λると、フォトレジスト膜14が一部剥離
して、モリブデン膜13の両端部の上部角部に同図(g
)に示すような滑らかな曲面部13aが形成される。
Subsequently, the wafer was immersed in an etching solution (with a liquid temperature of 35±5℃).
H, PO,: HNO3: 820=5 + 1 :4
) to selectively remove the molybdenum film 13. At this time, the photoresist film 14 is etched during etching.
When ultrasonic waves are applied to
) A smooth curved surface portion 13a is formed as shown in FIG.

なお、上記のような超音波を加える代りに、イオンミー
リング装置やプラズマエツチング装置により、モリブデ
ン膜13の角部に傾斜面を形成するようにしてもよい。
Incidentally, instead of applying ultrasonic waves as described above, inclined surfaces may be formed at the corners of the molybdenum film 13 using an ion milling device or a plasma etching device.

次に、ガス(酸素ガス)流量= 50 secm、圧力
5 、 OTorr雰囲気中において、高周波電力50
0Wを加えることによりアッシング(灰化)を行い、同
図(h)に示すように上記フォトレジスト膜14を除去
する。
Next, in an atmosphere of gas (oxygen gas) flow rate = 50 sec, pressure 5, and OTorr, high-frequency power 50
Ashing (ashing) is performed by applying 0 W, and the photoresist film 14 is removed as shown in FIG.

次に、温度300±2℃、圧力0.9Torr、ガス流
量をシラン(S i H4) =200secm、笑気
ガス(N20)=4000secmとしてプラズマCV
D法により同図(i)に示すようにモリブデン膜13を
含むシリコン基板10上に膜厚18000±1500人
のシリコン酸化膜15を形成する。
Next, plasma CV was performed at a temperature of 300±2°C, a pressure of 0.9 Torr, and a gas flow rate of silane (S i H4) = 200 sec and laughing gas (N20) = 4000 sec.
A silicon oxide film 15 having a thickness of 18,000±1,500 wafers is formed on a silicon substrate 10 including a molybdenum film 13 by method D, as shown in FIG. 1(i).

続いて、同図(j)に示すように、温度24゜5±0.
5℃の雰囲気中において、当該ウェハを回転装置により
回転させながら上記シリコン酸化膜15上に膜厚550
0±500へのフォトレジスト膜16を形成するととも
に、140±2℃の温度で熱処理を施す。続いて、圧力
500 mTorr中において、フッ化炭素(cz F
e ) =90secm、酸素(Of ) = 12s
ecm、ヘリウム(He) = 50secm、三フッ
化メタン(CHF3)=20secmによる平坦化エツ
チングを行う。
Subsequently, as shown in Figure (j), the temperature was increased to 24°5±0.
A film with a thickness of 550 mm is formed on the silicon oxide film 15 while rotating the wafer using a rotating device in an atmosphere of 5°C.
A photoresist film 16 having a temperature of 0±500°C is formed, and heat treatment is performed at a temperature of 140±2°C. Subsequently, fluorocarbon (cz F
e) = 90 sec, oxygen (Of) = 12 s
Planarization etching is performed using ECM, helium (He) = 50 sec, and trifluoromethane (CHF3) = 20 sec.

次に、ガス(酸素ガス)流量” 50 secm、圧力
5.0Torr雰囲気中において、高周波電力500W
を加えることにより、アッシング(灰化)を行い、同図
(k)に示すように上記フォトレジスト膜16を除去す
る。これによりシリコン基板10の表面が平坦化される
とともにモリブデン膜13上のシリコン酸化膜15が除
去される。
Next, in an atmosphere with a gas (oxygen gas) flow rate of 50 seconds and a pressure of 5.0 Torr, a high frequency power of 500 W was applied.
By adding , ashing (ashing) is performed, and the photoresist film 16 is removed as shown in FIG. 3(k). As a result, the surface of the silicon substrate 10 is planarized and the silicon oxide film 15 on the molybdenum film 13 is removed.

次に、同図(I2)に示すように、温度300±2°C
1圧力0.9Torr、ガス流量をシラン(S i H
4) =200secm、笑気ガス(N20)= 40
00 secmとしてプラズマCVD法により同図(i
)に示すようにモリブデン膜13を含むシリコン基板I
O上に膜厚9000±1500人のシリコン酸化膜17
を形成する。
Next, as shown in the same figure (I2), the temperature was 300±2°C.
1 Pressure 0.9 Torr, gas flow rate silane (S i H
4) =200sec, laughing gas (N20) = 40
The same figure (i
) As shown in FIG.
Silicon oxide film 17 with a thickness of 9000±1500 on
form.

次に、同図(m)に示すように、温度425±5℃、圧
力=170±5 mTorr、ガス流量をシラン(S 
i H4)=20±1p6i、笑気ガス(N20)=2
0±1psi、フォスフイン(PH,)=22±1ps
iとして、プラズマCVD法により膜厚8000±10
00人のリン・シリケートガラス(PSG)膜18をシ
リコン基板10の表面に形成する。なお、ガス流量をシ
ラン=20±1psi、アンモニアガス(NH。
Next, as shown in FIG.
i H4)=20±1p6i, laughing gas (N20)=2
0±1psi, phosphine (PH,)=22±1ps
i, film thickness 8000±10 by plasma CVD method
A phosphorus silicate glass (PSG) film 18 of 0.00% is formed on the surface of the silicon substrate 10 . Note that the gas flow rate was silane = 20 ± 1 psi, ammonia gas (NH).

)=20ps iとして、温度800℃にてCVD法に
より膜厚1500±500人のシリコン窒化膜をシリコ
ン基板の表面に形成してもよい。
)=20 ps i, a silicon nitride film having a thickness of 1500±500 μm may be formed on the surface of the silicon substrate by CVD at a temperature of 800° C.

次に、温度300±2℃、圧力0.9Torr、ガス流
量をシラン(S i H,) =200secm、笑気
ガス(N 20 ) = 4000 secmとしてプ
ラズマCVD法により、同図(n)に示すようにリン・
シリケートガラス膜18上に膜厚3500±1500人
のシリコン酸化膜19を形成する。
Next, the plasma CVD method was performed using the plasma CVD method at a temperature of 300±2°C, a pressure of 0.9 Torr, and a gas flow rate of silane (S i H,) = 200 sec and laughing gas (N 20 ) = 4000 sec as shown in the same figure (n). Yorin・
A silicon oxide film 19 having a thickness of 3500±1500 wafers is formed on the silicate glass film 18.

次に、温度230±30℃のアルゴンガス雰囲気中にお
いて、チタン(Ti)のスパッタリングを行い、同図(
0)に示すようにシリコン酸化膜19上に膜厚0.l±
0.05μmのチタン膜20を形成した後、通常の電極
フォトリソグラフィーによりチタン電極パターンを形成
する。
Next, titanium (Ti) was sputtered in an argon gas atmosphere at a temperature of 230±30°C.
As shown in FIG. 0), a film thickness of 0.0. l±
After forming the titanium film 20 with a thickness of 0.05 μm, a titanium electrode pattern is formed by ordinary electrode photolithography.

続いて、温度230±30℃のアルゴンガス雰囲気中に
おいて、アルミニウム(Ar1)のスパッタリングを行
い、同図(p)に示すようにチタン膜20上に膜厚1.
0±0.1μmのアルミニウム、膜21を形成した後、
通常のフォトリソグラフィーにより電極パターンを形成
する。
Subsequently, aluminum (Ar1) is sputtered in an argon gas atmosphere at a temperature of 230±30° C. to form a film with a thickness of 1.5 mm on the titanium film 20, as shown in FIG.
After forming the aluminum film 21 of 0±0.1 μm,
An electrode pattern is formed by ordinary photolithography.

次に、同図(q)に示すように、ターゲットとし2てシ
リコン基板(比抵抗3000Ω・cm)を用いてスパッ
タリングを行い、上記チタン膜20上に感温部としての
膜厚1.0〜1.5μmのシリコン膜22を形成し、さ
らに加速電圧120Ke■、ドーズ量I X 10 ”
7cm”の条件でボロンのイオン注入を行いシリコン膜
22を中性半導体に近づける。続いて温度1)00℃の
窒素雰囲気中において、30分間加熱し、シリコン膜2
2の結晶化を行う。これにより感温部としてのシリコン
膜21のB定数(サーミスタ定数)を約500とするこ
とができ、温度変化に対する感度が良好となる。続いて
、反応ガスとして酸素(0□)=45±l secm、
六フッ化イオウ(SF、)=135±2 secmを流
し、圧力400±10mTorr 、高周波電力125
Wの条件で、プラズマエツチングを行うことによりシリ
コン膜22を選択的に除去して感温部のパターンを形成
する。
Next, as shown in FIG. 2(q), sputtering is performed using a silicon substrate (resistance 3000 Ω·cm) as a target 2, and a film thickness of 1.0 to 1.0 to A 1.5 μm silicon film 22 is formed, and an acceleration voltage of 120 Ke and a dose of I x 10 ” are formed.
Boron ions are implanted under the condition of 7cm'' to bring the silicon film 22 close to a neutral semiconductor.Next, the silicon film 22 is heated for 30 minutes in a nitrogen atmosphere at a temperature of 1) 00°C.
2. Perform crystallization. As a result, the B constant (thermistor constant) of the silicon film 21 as a temperature sensing portion can be set to about 500, and the sensitivity to temperature changes can be improved. Subsequently, oxygen (0 □) = 45 ± l sec as a reaction gas,
Sulfur hexafluoride (SF, ) = 135 ± 2 sec was flowed, pressure was 400 ± 10 mTorr, high frequency power was 125
By performing plasma etching under the condition of W, the silicon film 22 is selectively removed to form a pattern of the temperature sensing portion.

次に、犠牲層の窓開用フォトリソグラフィーとしてフォ
トレジスト膜のパターンを形成し、このフォトレジスト
膜をマスクにして反応ガスとして三フッ化メタン(CH
F3 ) =103secm、酸素(02) : 7s
ecm、高周波電力300W、バイアス電圧500Vの
条件でプラズマエツチングを行うことにより、シリコン
酸化膜17.19およびリン・シリケートガラス膜18
にモリブデン膜13に達する開口を形成する。続いて、
リン酸(H3PO4):硝酸(HNOs):水(H20
)=5:1:4のエツチング液中において上記フォトレ
ジスト膜をマスクにしてエツチングを行うことにより同
図(r)に示すように犠牲層としてのモリブデン膜13
を除去して空洞部23を形成する。なお、このエツチン
グ液としては、硝酸:硫酸工水=l:l:3のエツチン
グ液を用いてもよい。
Next, a photoresist film pattern is formed as photolithography for opening windows in the sacrificial layer, and using this photoresist film as a mask, trifluoromethane (CH) is used as a reactive gas.
F3) = 103sec, oxygen (02): 7s
By performing plasma etching under the conditions of ecm, high frequency power of 300 W, and bias voltage of 500 V, a silicon oxide film 17.19 and a phosphorus silicate glass film 18 are formed.
An opening reaching the molybdenum film 13 is formed. continue,
Phosphoric acid (H3PO4): Nitric acid (HNOs): Water (H20
)=5:1:4 etching solution using the photoresist film as a mask to form a molybdenum film 13 as a sacrificial layer as shown in FIG.
is removed to form the cavity 23. As this etching solution, an etching solution of nitric acid:sulfuric acid water=l:l:3 may be used.

最後に、圧力5 、 OTorr、高周波電力500W
の条件でプラズマアッシングを4.5秒間行い、上記フ
ォトレジスト膜を除去する。
Finally, pressure 5, OTorr, high frequency power 500W
Plasma ashing is performed for 4.5 seconds under the following conditions to remove the photoresist film.

このようにして摘果部の橋桁部に曲面部24aを有する
補強部24を備えた赤外線センサ素子を製作することが
できる。
In this way, it is possible to manufacture an infrared sensor element having a reinforcing section 24 having a curved surface section 24a on the bridge girder section of the fruit picking section.

以上に実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能である。
Although the present invention has been described above with reference to Examples, the present invention is not limited to the above-mentioned Examples, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof.

例えば、上記実施例においては、橋架部をその強度を増
すためにシリコン酸化膜I7、リン・シリケートガラス
膜18およびシリコン酸化膜19の三層構造としたが、
これはシリコン酸化膜17の一層構造としてもよく、ま
た半導体材料はシリコンに限らず、他の材料を用いるよ
うにしてもよい。
For example, in the above embodiment, the bridge part has a three-layer structure of the silicon oxide film I7, the phosphorus silicate glass film 18, and the silicon oxide film 19 to increase its strength.
This may be a single layer structure of the silicon oxide film 17, and the semiconductor material is not limited to silicon, but other materials may also be used.

[発明の効果] 以上説明したように本発明に係る赤外線センサによれば
、橋架部の橋桁部に曲面または傾斜面を有する補強部が
形成されているため、橋桁部の機械的強度が向上し、し
たがって半導体微細加工技術を用いた小型かつ高精度の
赤外線センサを実現できる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the infrared sensor according to the present invention, since the reinforcing portion having a curved surface or an inclined surface is formed in the bridge girder portion of the bridge section, the mechanical strength of the bridge girder portion is improved. Therefore, it is possible to realize a small and highly accurate infrared sensor using semiconductor microfabrication technology.

また、本発明による赤外線センサの製造方法によれば、
犠牲層の上面角部に予め補強部上成用の曲面または傾斜
面を形成するようにしているので、補強部の形成が容易
であるとともに、橋架部の橋桁部が薄くなったり、段切
れが生じたりすることはなく、上記赤外線センサを容易
に製作することができるという効果を奏する。
Further, according to the method for manufacturing an infrared sensor according to the present invention,
Since a curved surface or an inclined surface for forming the reinforcing part is formed in advance on the upper corner of the sacrificial layer, it is easy to form the reinforcing part, and it also prevents the bridge girder part of the bridge part from becoming thin or breaking. This has the effect that the above-mentioned infrared sensor can be manufactured easily.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係る赤外線センサの断面図
、第2図は本発明の他の実施例に係る赤外線センサの要
部断面図、第3図(a)〜(r)は第1図の赤外線セン
サの製造工程・と示す断面図、第4図は従来の赤外線セ
ンサの問題点を説明するための要部断面図である。 1.10・・・シリコン基板 2.4,17.19・・・シリコン酸化膜3.18・・
・リン・シリケートガラス膜5.20・・・チタン膜 6.22・・・シリコン膜(感温部) 13・・・モリブデン膜(犠牲層) 9.24・・・補強部
FIG. 1 is a cross-sectional view of an infrared sensor according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of essential parts of an infrared sensor according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 3(a) to (r) are FIG. 1 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of an infrared sensor, and FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part for explaining the problems of a conventional infrared sensor. 1.10...Silicon substrate 2.4, 17.19...Silicon oxide film 3.18...
・Phosphorus silicate glass film 5.20...Titanium film 6.22...Silicon film (temperature sensing part) 13...Molybdenum film (sacrificial layer) 9.24...Reinforcement part

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)端部に橋桁部を有する橋架部を備えた赤外線セン
サであって、前記橋架部の端部近傍に、橋桁部に向って
徐々に厚みが増加するように形成された補強部を設けた
ことを特徴とする赤外線センサ。
(1) An infrared sensor including a bridge section having a bridge section at an end, in which a reinforcing section is provided near the end of the bridge section so that the thickness gradually increases toward the bridge section. An infrared sensor characterized by:
(2)前記補強部は、前記橋架部の底面部から橋桁部に
かけて一定の曲率で変化する曲面部を有するものである
請求項1記載の赤外線センサ。
(2) The infrared sensor according to claim 1, wherein the reinforcing part has a curved surface part that changes with a constant curvature from the bottom part of the bridge part to the bridge girder part.
(3)前記補強部は、前記橋架部の底面部から橋桁部に
かけて一定の角度で傾斜する傾斜部を有するものである
請求項1記載の赤外線センサ。
(3) The infrared sensor according to claim 1, wherein the reinforcing section has an inclined section that slopes at a constant angle from the bottom surface of the bridge section to the bridge girder section.
(4)前記補強部を橋架部と一体にシリコン酸化膜によ
り形成してなる請求項2または3に記載の赤外線センサ
(4) The infrared sensor according to claim 2 or 3, wherein the reinforcing portion is formed integrally with the bridge portion using a silicon oxide film.
(5)請求項2記載の赤外線センサの製造方法であって
、支持基板上に前記橋架部形成用の金属膜を形成する工
程と、前記金属膜上に犠牲層用パターンを有する耐エッ
チング膜を形成する工程と、前記耐エッチング膜をマス
クとしてエッチングを行い金属膜を選択的に除去して犠
牲層を形成するとともに、前記犠牲層の上面角部にそれ
ぞれ補強部形成用の曲面部を形成する工程と、前記犠牲
層を含む支持基板上に橋架部形成用の絶縁膜を形成する
工程と、前記絶縁膜に犠牲層に達する開口を設け、この
開口を介してエッチングを行い前記犠牲層を除去する工
程とを含むことを特徴とする赤外線センサの製造方法。
(5) The method for manufacturing an infrared sensor according to claim 2, including the step of forming the metal film for forming the bridge portion on the support substrate, and forming an etching-resistant film having a sacrificial layer pattern on the metal film. forming a sacrificial layer by selectively removing the metal film by etching using the etching-resistant film as a mask, and forming curved parts for forming reinforcing parts at the corners of the upper surface of the sacrificial layer. a step of forming an insulating film for forming a bridge portion on a support substrate including the sacrificial layer; providing an opening reaching the sacrificial layer in the insulating film and removing the sacrificial layer by etching through the opening; A method for manufacturing an infrared sensor, comprising the steps of:
(6)前記犠牲層に曲面部を形成する際に、耐エッチン
グ膜に超音波を加え、この耐エッチング膜の端部を一部
剥離させるようにした請求項5記載の赤外線センサの製
造方法。
(6) The method for manufacturing an infrared sensor according to claim 5, wherein when forming the curved surface portion in the sacrificial layer, ultrasonic waves are applied to the etching-resistant film to partially peel off an end portion of the etching-resistant film.
(7)請求項3記載の赤外線センサの製造方法であって
、支持基板上に前記橋架部形成用の金属膜を形成する工
程と、前記金属膜上に犠牲層用パターンを有する耐エッ
チング膜を形成する工程と、前記耐エッチング膜をマス
クとしてエッチングを行い金属膜を選択的に除去して犠
牲層を形成するとともに、前記犠牲層の上面角部にそれ
ぞれ補強部形成用の傾斜部を形成する工程と、前記犠牲
層を含む支持基板上に橋架部形成用の絶縁膜を形成する
工程と、前記絶縁膜に犠牲層に達する開口を設け、この
開口を介してエッチングを行い前記犠牲層を除去する工
程とを含むことを特徴とする赤外線センサの製造方法。
(7) The method for manufacturing an infrared sensor according to claim 3, including the step of forming the metal film for forming the bridge portion on the support substrate, and forming an etching-resistant film having a sacrificial layer pattern on the metal film. forming a sacrificial layer by selectively removing the metal film by etching using the etching-resistant film as a mask, and forming sloped portions for forming reinforcing portions at the corners of the upper surface of the sacrificial layer. a step of forming an insulating film for forming a bridge portion on a support substrate including the sacrificial layer; providing an opening reaching the sacrificial layer in the insulating film and removing the sacrificial layer by etching through the opening; A method for manufacturing an infrared sensor, comprising the steps of:
(8)プラズマエッチングにより前記犠牲層に傾斜部を
形成してなる請求項7記載の赤外線センサの製造方法。
(8) The method for manufacturing an infrared sensor according to claim 7, wherein a sloped portion is formed in the sacrificial layer by plasma etching.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002365129A (en) * 2001-06-08 2002-12-18 Nec Corp Thermal type infrared detector
JP2011153889A (en) * 2010-01-27 2011-08-11 Seiko Epson Corp Method for manufacturing mems, method for manufacturing thermal type photodetector, the thermal type photodetector, thermal type light detection device, and electronic apparatus

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