JPH08285680A - 赤外線検出装置とその製造方法、および赤外線検出装置製造のためのエッチングモニタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 赤外線撮像装置の赤外線検知部の支持体の支
持強度をあげる。更に微細赤外線検知部の検知感度をあ
げる。更に赤外線検知部アレーの各素子間の分離を強化
し微細化を可能とする。 【構成】 シリコン基板またはその主表面上に形成され
た空洞上にある絶縁部材に搭載された赤外線検知部と、
この絶縁部材を空洞上に保持する橋部とを備え、この橋
部および絶縁部材の少なくとも一方の断面形状が段差を
有するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、赤外線検出装置及び
その製造方法に関するものである。さらにまた赤外線検
出装置の製造に用いるエッチングモニタに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図３０は特開平３−９４１２７号公報に
示された従来の赤外線センサである。図３０ａはその要
部の平面図、図３０ｂは図３０ａのＡＡ断面図である。
図において、１は半導体基板で、（１００）面を主平面
とするシリコン基板である。２は半導体基板１の主表面
全域に形成されたメンブレン（膜）で、窒化シリコン膜
は減圧ＣＶＤ法で膜厚２００ｎｍに形成されたものであ
る。３はメンブレン２の表面に形成されたダイオードで
温度検出用センサとして用いられる。ダイオード３は膜
厚２００ｎｍの多結晶シリコンにボロンと砒素をドープ
されたＰ，Ｎ半導体層４、５のＰＮ接合部により形成さ
れている。

【０００３】６はこのダイオード３を覆って全表面上に
形成された保護膜で、減圧ＣＶＤ法等による膜厚２００
ｎｍの窒化シリコン膜である。７は開口部で、後述の熱
絶縁室８を形成するためにエッチング液を注入するため
の開口で、保護膜６及びメンブレン２を貫通してシリコ
ン基板１に到達するよう形成されている。開口部７は少
なくとも２つ、ダイオード３を挟んでほぼ対称に設けら
れている。このとき開口部７によって残されたメンブレ
ン２の形状は線対称もしくは点対称な平面対称形状に形
成されている。ダイオード３はこのような対称形に形成
されたメンブレン２の対称軸上もしくは対称点上に設け
られている。８は熱絶縁室で、後述の赤外線吸収膜９と
シリコン基板との熱絶縁を行うための空洞である。９は
赤外線吸収膜で、ダイオード３を含む受光領域上に金黒
等が蒸着されて形成されている。

【０００４】熱絶縁室８は開口部７からアルカリ性溶
液、例えば水酸化カリウム水溶液からなるエッチング溶
液を注入し異方性エッチングにより形成される。シリコ
ン基板１がエッチングされる領域は、予めシリコン基板
１とメンブレン２との間に膜厚７０ｎｍの多結晶シリコ
ンからなる犠牲層領域を形成することにより限定され
る。

【０００５】このような構成とすることにより、シリコ
ン基板１上の主表面を片面処理することにより赤外線セ
ンサを製作できるため、赤外線センサのサイズを微細化
した場合でも、温度センサとして機能するダイオード３
とメンブレン２との位置合わせを簡単に正確におこなう
ことができるので、安定した検出精度の赤外線センサが
実現できる。

【０００６】次にこの赤外線センサの動作について説明
する。赤外線がセンサに照射されると、赤外線は赤外線
吸収膜９に吸収され、メンブレン２の温度上昇を生じ、
ダイオード３によってこれが電気信号に変換される。こ
の時メンブレン２の裏側にシリコン基板１への熱伝達を
防止する熱絶縁室８を設けたので、受光部の温度検出を
効率よく行うことができる。

【０００７】図３１は赤外線センサの他の従来例で、Ｐ
Ｎ接合ダイオード３の両側にＰ型及びＮ型の半導体リー
ド４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂが分岐するように形成されて
いる。これによりＰ型、Ｎ型のリードの温度に関係なく
ダイオードの温度特性が検出される。この装置はエッチ
ングホール７からエッチングにより中空構造をつくり、
形成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように検知部分
（ＰＮ接合部分）と基板とは熱絶縁をよくするために中
空構造を採用している。また検知部分と基板とを結ぶ橋
はできるだけ細く熱絶縁を大きく形成されている。この
様に橋部を細く薄くするとセンサの保持強度が極端に低
下するという問題点を生ずる。またこの様な構造では振
動に弱く、監視用等の可搬型に向かない等の問題点があ
る。

【０００９】また高密度の検出装置を形成使用しようと
すると、赤外線検知部が微小化され、光感度が低下する
という問題がある。

【００１０】またマトリクス状に微細な赤外線検知部を
配置して撮像装置を形成するとき、素子分離のため分離
酸化膜を形成して、分離酸化膜で囲まれた内側に空洞等
を形成するが、分離酸化膜の下側部分はストレスが溜り
易く、この部分から横方向のエッチングされ、分離酸化
膜の下側にもエッチングが進み、隣接検知部とつながる
という問題がある。

【００１１】また空洞のエッチング深さが正確に測れな
いという問題がある。

【００１２】さらにシリコン基板上に形成する赤外線検
出装置のパターンの向きを適当に設定すると、エッチン
グパターンが広がって微細な素子構成ができないという
問題がある。

【００１３】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、赤外線検知部を支持する支持強
度の強い構造を提供することを第１の目標とする。また
その構造を形成するための製造方法を提供することを第
２の目的とする。また第１の目的を達成するとともに、
微細化された赤外線検知部の感度をあげること付加的な
目標とし、これを第３の目的とする、また第１の目的を
達成するとともに、微細化した素子間の分離を確実にす
る方法を提供することを付加的な目標とし、これを第４
の目的とする。また第１の目的を達成するとともに更に
微細化した高密度パターンを精度よく形成することを付
加的な目標とし、これを第５の目的とする。また第３の
目的を達成するため、製造段階でエッチング深さを確認
できる装置を提供することを第６の目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる発明
は、シリコン基板と、このシリコン基板に形成された空
洞と、この空洞上部のシリコン基板表面の高さの空間に
ある絶縁部材上に設けられた赤外線検知部と、この絶縁
部材を空洞上にこの空洞の外側のシリコン基板上の部材
とこの絶縁部材を結んで保持する橋部とを備え、この橋
部および絶縁部材の少なくとも一方の断面形状が段差を
有するようにしたものである。

【００１５】請求項２は、シリコン基板と、このシリコ
ン基板の主面に空洞を隔てて対向して設けられた絶縁部
材と、この絶縁部材上に設けられた赤外線検知部と、上
記シリコン基板上に立設された脚部と、この脚部に上記
絶縁部材を接続し且つ支持する橋部とを備え、上記橋
部、脚部または上記絶縁部材の少なくとも一方の断面形
状が段差を有するようにしたもので、空洞がシリコン基
板内ではなく基板より上部に設けられるものである。

【００１６】請求項３に係わる発明は、請求項１または
請求項２の発明において、橋部および絶縁部材の少なく
とも一方の段差の断面形状が逆Ｕ字型となるようにした
ものである。

【００１７】請求項４に係わる発明は、請求項１または
請求項２の発明において、橋部および絶縁部材の少なく
とも一方の段差の断面形状がＬ字型となるようにしたも
のである。

【００１８】請求項５に係わる発明は、請求項１または
請求項２の発明において、赤外線検知部と空洞との光学
距離が測光波長の１／４となるようにしたものである。

【００１９】請求項６に係わる発明は、請求項１または
請求項２の発明において、赤外線検知部の下部のシリコ
ン基板に形成された空洞の底に反射コートを設けるよう
にしたものである。

【００２０】請求項７に係わる発明は、請求項１の発明
において、シリコン基板上に形成された分離酸化膜及び
上記分離酸化膜の下側に形成されたエッチングストッパ
とで区分されたシリコン基板領域の内側に赤外線検知部
が形成されるようにしたものである。

【００２１】請求項８に係わる発明は、請求項１の発明
において、表面が（１００）面であるシリコン基板上に
形成され、マトリクス状に配列される各赤外線検知部及
び橋部及び電極等の長尺方向がシリコン基板の＜１１０
＞及びそれと等価な方向となるようにしたものである。

【００２２】請求項９に係わる発明は、赤外線検知部を
支持する絶縁部材と、それをシリコン基板の空洞上に、
この空洞の外側のシリコン基板上の部材と絶縁部材を結
んで保持するための橋部との部分のシリコン基板に、犠
牲層による段差パターンを形成する工程と、この段差パ
ターンを覆ってシリコン基板に絶縁層を形成する工程
と、絶縁層上に赤外線検知部を形成する工程と、この絶
縁層の絶縁部材および橋部の部分の外側周囲をエッチン
グしてエッチングホールを形成する工程と、このエッチ
ングホールから犠牲層およびシリコン基板をエッチング
して橋部および絶縁部材の少なくとも一方の断面形状に
段差と、橋部および絶縁部材の下側に空洞を形成する工
程とを備えるようにしたものである。

【００２３】請求項１０に係わる発明は、赤外線検知部
を支持する絶縁部材と、それをシリコン基板の空洞上
に、この空洞の外側のシリコン基板上と絶縁部材を結ん
で保持するための橋部との部分のシリコン基板に、凹部
の段差パターンを形成する工程と、この段差パターンを
覆ってシリコン基板上に犠牲層を形成する工程と、この
犠牲層を覆って絶縁層を形成する工程と、この絶縁層上
に赤外線検知部を形成する工程と、この絶縁層の絶縁部
材および橋部の部分の外側周囲をエッチングしてエッチ
ングホールを形成する工程と、このエッチングホールか
ら犠牲層およびシリコン基板をエッチングして橋部およ
び絶縁部材の少なくとも一方の断面形状に段差と、橋部
および絶縁部材の下側に空洞を形成する工程とを備える
ようにしたものである。

【００２４】請求項１１に係わる発明は、請求項９また
は請求項１０の発明において、犠牲層をポリシリコン層
とするようにしたものである。

【００２５】請求項１２に係わる発明は、請求項９およ
び１０の発明において、シリコン基板の表面が（１０
０）面であり、エッチングホールのシリコン基板面に対
する長尺方向がシリコン基板の＜１１０＞またはそれと
等価な方向に形成されるようにしたものである。

【００２６】請求項１３が係わる発明は、表面が（１０
０）面であるシリコン基板上の絶縁層上に、一辺が＜１
１０＞方向或いはそれと等価な方向で、対角線の長さが
目標とするエッチング深さの２倍、またはその前後の対
角線長の、複数個の正方形のエッチピットを備えるよう
にしたものである。

【００２７】請求項１４に係わる発明は、表面が（１０
０）面であるシリコン基板上の絶縁層上に、一辺が＜１
１０＞方向或いはそれと等価な方向で、対角線の長さが
目標とするエッチング深さの２倍より長い正方形のエッ
チピットと、絶縁層上の正方形の各角から目標とするエ
ッチング深さに相当する間隔を有する２本のスリットマ
ークを備えるようにしたものである。

【００２８】請求項１５は、シリコン基板上に犠牲層を
形成する工程と、この犠牲層に段差パターンを形成する
工程と、上記犠牲層を覆って上記シリコン基板に絶縁部
材を形成する工程と、この絶縁部材上に赤外線検知部を
形成する工程と、上記絶縁部材の所定領域をエッチング
してエッチングホールを形成する工程と、このエッチン
グホールから上記犠牲層をエッチングして上記絶縁部材
の下に空洞を形成する工程により、赤外線撮像装置を製
造する方法である。

【００２９】請求項１６は、犠牲層の段差パターンを台
形、凹状または凸状とするものである。

【００３０】

【作用】請求項１および請求項２の発明は、橋部、また
は橋部と絶縁部材の断面形状に段差をつけるようにした
ので、それらの２次断面モーメントを上げ、支持体とし
ての剛性を上げるように働く。

【００３１】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の発明における橋部、または橋部と絶縁部材段差形状
を逆Ｕ字型としたので、それらの２次モーメントを上
げ、支持体としての剛性を上げるように働く。

【００３２】請求項４の発明は、請求項１または請求項
２の発明における橋部の段差形状をＬ字型としたので、
その２次モーメントを上げ、支持体としての剛性を上げ
るように働く。

【００３３】請求項５の発明は、請求項１または請求項
２の発明において赤外線検知部と空洞との光学距離を測
光波長の１／４としたので、橋部と絶縁部材の２次断面
モーメントを上げ、支持体としての剛性を上げるように
働くとともに、空洞底面からの反射光の強度を光検知部
の位置で最大とするように働く。

【００３４】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て空洞の底部に反射コートを設けたので、橋部と絶縁部
材の２次断面モーメントを上げ、支持体としての剛性を
上げるように働くとともに、空洞底面からの反射の効率
を上げるように働く。

【００３５】請求項７の発明は、請求項１の発明におい
て赤外線検知部の周囲を囲って形成した分離酸化膜の下
側にエッチングストッパを備えるようにしたので、橋
部、または橋部と絶縁部材の２次断面モーメントを上
げ、支持体としての剛性を上げるように働くとともに、
空洞を形成する際に隣接する赤外検出部へのエッチング
による侵食を小さくするように働く。

【００３６】請求項８の発明は、請求項１の発明におい
て赤外線検知部、橋部等の長尺方向をシリコン基板の＜
１１０＞と等価の方向としたので、橋部、または橋部と
絶縁部材の２次断面モーメントを上げ、支持体としての
剛性を上げるように働くとともに、微細パターンのエッ
チングの幅が広がらないように働く。

【００３７】請求項９の発明は、シリコン基板上の犠牲
層により段差パターンを形成するようにしたので、橋部
及び絶縁部材の所定の部分にのみ段差が形成されるよう
に働く。

【００３８】請求項１０の発明は、シリコン基板に凹部
の段差パターンを設け、その上に犠牲層を成膜して段差
を形成するようにしたので、犠牲層をパターン化するこ
となく所定の部分にのみ段差が形成されるように働く。

【００３９】請求項１１の発明は、請求項第９項または
第１０項の発明における犠牲層としてポリシリコン層を
用いたので、橋部及び絶縁層の所定の部分にのみ段差が
形成されるように働く。

【００４０】請求項１２の発明は、請求項第９項または
第１０項の発明において、エッチングホールの長尺方向
をシリコン基板の＜１１０＞と等価の方向としたので、
橋部、または橋部と絶縁部材の２次断面モーメントを上
げ、支持体としての剛性を上げるように働くとともに、
エッチングホールの幅が設定パターン幅より広がらない
ように働く。

【００４１】請求項１３の発明は、シリコン基板の（１
００）面上の絶縁層上に設けたエッチピットをシリコン
基板の＜１１０＞と等価な方向に一辺を持つ所定のエッ
チング深さに対応する対角線長の正方形のエッチピット
としたので、第９または第１０の発明の空洞形成時にお
いて、所定のエッチング深さに到達したら、エッチピッ
トにシリコン基板の（１００）面と（１１１）面との交
線が検知されるように働く。

【００４２】請求項１４に係わる発明は、請求項１３の
エッチピットの正方形の一辺が所定のエッチング深さに
対応するものよりも大きくし、正方形の角から所定のエ
ッチング深さに相当する間隔を有する２本のスリットマ
ークを設けるようにしたので、第９または第１０の発明
の空洞形成時において、エッチングがすすむにつれて正
方形の角から対角線上にシリコン基板の（１１１）面の
交線が伸び、スリットマークに達した時が所定のエッチ
ング深さだと検知できるように働く。

【００４３】請求項１５は、シリコン基板上の犠牲層に
段差パターンを設け、その上に絶縁部材を設けるので、
段差パターンが絶縁部材に転写され、赤外線検知部を支
える絶縁部材の剛性が高められる。

【００４４】請求項１６は、犠牲層の段差パターンを台
形、凹状または凸状としたので、赤外線検知部を支える
絶縁部材の断面形状が変型Ｌ字型、Ｔ字型または逆Ｕ字
型となり剛性が高められる。

【００４５】

【実施例】

実施例１．この発明の装置は、熱型センサによる赤外線
検出装置をマトリクス状に配列して、これにより被写体
からの赤外線像を感じて撮像する装置に関するものであ
る。図１にこの発明の赤外線検出装置の検出部の第１の
実施例の平面図を、また図２に図１のＡＡ断面図を示
す。１１はシリコン基板で、基板表面が（１００）面で
ある。１２はシリコン基板１１上に形成された第１の絶
縁層で、膜厚０．５μｍの酸化シリコン層である。１３
は周辺と分離されたシート状の後述する絶縁部材４２上
に形成された赤外線検知部で、その絶縁部材４２の一部
である第１の絶縁層１２上に形成された約５０μｍ角の
アモルファスシリコン層等で形成されている。２３は空
洞で、絶縁部材４２と後述する橋部２１の下のシリコン
基板に設けられ、赤外線検知部１３をシリコン基板１１
と熱分離するためのものである。

【００４６】１４は空洞２３の外側のシリコン基板上の
部材の一つである水平信号線で、Ａ１等による配線パタ
ーンが第１の絶縁層１２上に１００μｍピッチ程度で形
成されている。１５は第１の電極で、第１の絶縁層１２
上に形成され赤外線検知部１３の一端と水平信号線１４
とを接続している。１６も空洞２３の外側のシリコン基
板上の部材の一つの垂直信号線で、水平信号線１４と図
示していない第２の絶縁層を介して水平信号線１４と交
差してやはり１００μｍ程度のピッチで形成されてい
る。１７は第２の電極で、赤外線検知部１３の他の端と
垂直信号線１６とを接続している。１８は第３の絶縁層
で、赤外線検知部１３及び水平、垂直信号線１４、１６
および第１、第２の電極１５、１７を覆って形成されて
いる。

【００４７】１９、２０は第１及び第２のエッチングホ
ールで、水平信号線１４及び垂直信号線１６で取り囲ま
れた領域内で赤外線検知部１３を平面形状Ｕ字形に囲
み、あるいは逆Ｕ字型に囲み、第３の絶縁層１８の表面
から第１の絶縁層１２を貫通してシリコン基板１１表面
まで形成されている。２１は絶縁部材４２を空洞２１上
に絶縁部材４２とこの空洞２１の外側のシリコン基板上
の部材である水平信号線１４と、あるいは絶縁部材４２
と垂直信号線１６とを結んで保持するための橋部であ
る。橋部２１および絶縁部材４２の少なくとも一方の断
面形状は段差を有している。ここで段差とは、その断面
が逆Ｕ字型、Ｌ字型、Ｈ字型等の形状を有するもので、
平面でないことをいう。橋部２１は第１及び第２のエッ
チングホール１９、２０の間にあり上記第１及び第３の
絶縁層１２、１８で第１及び第２の電極１５、１７が挟
持されて形成されている。このように、絶縁部材４２に
搭載された赤外線検知部１３は一対の橋部２１により水
平信号線１４と垂直信号線１６との間に保持されてい
る。

【００４８】次にこの赤外線検出装置の動作について説
明する。図３に赤外線撮像装置の結線図を示す。赤外線
検知部１３に赤外線が照射されると、赤外線検知部１３
両端の抵抗変化が生じる。これをＨ（水平）スキャナ４
０及びＶ（垂直）スキャナ４１によるスイッチＨｎ、Ｖ
ｎで一つの赤外線検知部１３を選択し、その温度上昇に
よる抵抗変化を電圧変化としてアンプ４４で増幅して端
子５２で読みとることにより赤外線強度の測定が可能と
なる。図１及び図２で示すように、この装置では、赤外
線検知部１３及び赤外検知部１３からの取り出し電極１
５、１７の下側に空洞２３を設け中空構造で支持して熱
抵抗を上げ、赤外線検知部１３で吸収した熱がシリコン
基板１１や、外部の水平、垂直信号線１４、１６に急速
に逃げるのを防止して、受光部の検出感度をあげるよう
にしている。

【００４９】また赤外線検知部１３を支持する絶縁部材
及びそれを支持する橋部２１の断面形状を段差のある形
とし、同一断面積での強度を大きくした。図４は質量が
均一な板による両端自由支持梁の撓み量を示したもので
ある。撓み量δｍａｘは、ヤング率をＥ、断面２次モー
メントをＩ、梁の中心に掛けられる荷重をＰ，梁の長さ
を１とすると、δｍａｘ＝Ｐ１³ ／４８ＥＩで表され
る。ここで断面２次モーメントは梁の形状により異な
る。図４ａに示すように、段差が断面形状平板３１の場
合、断面２次モーメントＩは

【００５０】

【数１】

【００５１】で与えられる。ここで幅Ｗ，即ち梁の長さ
１を１２μｍ，厚みｄ1 ＝１μｍとすると、Ｉ＝１とな
る。図４ｂに示すように、段差が断面形状逆Ｕ字型３２
の場合、断面２次モーメントＩは

【００５２】

【数２】

【００５３】で与えられる。ここで上記の平板３１の場
合と比較するため段差形状の断面積を同一とし、Ｗ₂ ＝
４μｍ，ｄ₂ ＝１μｍ，Ｗ₃ ＝１μｍ，ｄ₃ ＝４μｍと
するとＩ＝１７となる。図４ｃに示すように、段差が断
面形状Ｌ字型３３の場合、断面２次モーメントは

【００５４】

【数３】

【００５５】で与えられる。上記の場合と同様にして、
Ｗ＝９μｍ，ｄ＝１μｍ，ｍ＝１μｍ，ｓ＝３μｍとす
るとＩ＝４となる。以上のことから、梁の段差が逆Ｕ字
型３２、Ｌ字型３３の場合は平板型３１より変形に強い
ことがわかる。

【００５６】以上のように橋部２１および絶縁部材４２
の少なくとも一方の断面形状に段差を有する赤外線検知
部１３の支持部材を採用することにより、振動による変
形等にも強い赤外線検出装置を形成することができる。

【００５７】なおこの実施例では光検知部を赤外線検知
部１３についてのみ説明したが、これが可視領域の光を
検知する検知部であっても同様な作用効果があることは
言うまでもない。

【００５８】またこの実施例１では、赤外線検知部１３
をアモルファスシリコン層で形成したが他のボロメータ
型のセンサを用いても良い。また図５に示すように熱電
対型としてもよい。熱電対型センサの材料としては、ア
ルメルークロメル、銅−コンスタンタン、シリコン半導
体のＰＮ接合等である。

【００５９】またこの実施例１では、赤外線検知部１３
をアモルファスシリコン層で形成したが、検知部を焦電
型としてもよい。焦電型検知部の材料としては、チタン
酸鉛、硫酸グリシン、タンタル酸リチウム、ポリ弗化ビ
ニデン等である。

【００６０】実施例２．図６、図７、図８、図１及び図
２により、実施例１で示した赤外線検知部１３及び橋部
２１の下側が逆Ｕ字型梁で形成される赤外線検出装置の
製造方法を示す。図６において、（１００）面を表面と
するシリコン基板１１上に、約１００μピッチのマトリ
クス状に、通常の方法により膜厚約０．５μｍの分離酸
化層２６を形成する。次に分離酸化層２６に囲まれた領
域内に膜厚約１μｍのポリシリコン層等の犠牲層による
段差パターン２２を形成する。次に段差パターン２２を
覆ってＣＶＤ法により酸化シリコン層等の膜厚０．５μ
ｍの第１の絶縁層１２を形成する。次に分離酸化層上の
第１の絶縁層１２上にＡ１層を成膜しパターニングして
図１に示す水平信号線１４を形成する。次に水平信号線
１４上に膜厚０．５μｍの第２の絶縁層パターン１５
（図示せず）を形成する。この上に水平信号線１４と交
差して垂直信号線１６を形成する。

【００６１】次に図１に示すように、水平信号線１４と
垂直信号線１６に囲まれた領域内で、後から形成される
赤外線検知部１３の一端と水平信号線１４とを接続する
第１の電極１５、及び赤外線検知部１３の他端と垂直信
号線１６とを接続する第２の電極１７をＡ１等を成膜し
パターニングすることにより形成する。次にレジストマ
スクを施し、図１に示す第１の電極１５及び第２の電極
１７の間にアモルファスシリコン層を成膜し、赤外線検
知部１３を形成する。次にＣＶＤ法により酸化シリコン
層等の図６に示す膜厚０．５μｍの第３の絶縁層１８を
形成する。次に図７に示すように、第３の絶縁層１８表
面からシリコン基板１１上まで、図１に示す水平信号線
１４及び垂直信号線１６で囲まれた領域内で、赤外線検
知部１３とこれを水平、垂直信号線１４、１６に接続す
る第１、第２の電極１５、１７を除く部分に反応性イオ
ンエッチング法（ＲＩＥ）等によりエッチングホール１
９、２０を形成する。次に図８に示すように、エッチン
グホール１９、２０からＫＯＨ等のシリコンを異方性エ
ッチングする溶剤を注入し、犠牲層２２及びシリコン基
板１１をエッチングする。これにより、信号線１５、１
７の下側及び赤外線検知部１３の下の絶縁部材の下側に
段差と赤外線検知部１３および第１及び第２の電極の下
側に底面が約５０μｍ，深さ２〜５μｍ程度の空洞２３
を形成する。以上の工程が完了すると、図１、図２に示
すように、絶縁部材４２上に形成された赤外線検知部１
３が、空洞２３上に絶縁部材４２を構成する第１及び第
２の電極１５、１７を絶縁層１２、１８に挟んで形成し
た断面形状に段差がある幅約１２μｍの橋部２１によ
り、水平及び垂直信号線１４、１６間に保持された構造
が形成される。

【００６２】この実施例では、段差パターン２２をポリ
シリコン層で形成したが、これをシリコン異方性エッチ
ング液に溶ける材料、例えば、アルミニウム、銅、クロ
ミウム、鉄、マグネシウム、バナジウム、亜鉛等とする
ことができる。これは後述する実施例でも同様である。
この時用いられる溶剤は、ＫＯＨ等のアルカリ溶液の
他、ヒドラジン、ＴＭＡＨ等が用いられる。

【００６３】次にこの製造方法の動作を説明する。シリ
コン基板表面を（１００）面としたので、この垂直方向
はエッチングされ易く、空洞２３はエッチングされにく
い（１１１）面に沿って形成される。

【００６４】シリコン基板１１表面の赤外線検知部１３
及び電極１５、１７の下側に図６に示す膜厚約１μｍポ
リシリコン層を用いた犠牲層による段差パターン２２を
形成した後、エッチングホール１９、２０から４４重量
％のＫＯＨ溶液でエッチングしたので、犠牲層はシリコ
ン層より約１００倍も容易にエッチングされるので、空
洞２３の形成時に赤外線検知部１３及び電極１５、１７
の下側に凹部を形成することにより、絶縁部材４２およ
び橋部２１の断面形状に段差を容易に形成できる。

【００６５】実施例３．図９に、赤外線検知部１３の下
側は平板の梁とし、橋部２１の下側をＬ字型梁で形成す
る場合の赤外線検出装置の製造工程の一部を示す断面図
を示す。また図１０にその完成断面図を示す。図９に示
すように、表面が（１００）面であるシリコン基板１１
上に、赤外線検知部１３及び第１及び第２の電極１５、
１７が形成される下側部分に、ポリシリコンによる犠牲
層による段差パターン２２を形成するようにしたもので
ある。これを実施例２で示したようにエッチングホール
１９、２０からＫＯＨ等でエッチングすると図１０に示
すように、Ｌ字型の橋部２１が得られる。この方法によ
ると逆Ｕ字型よりは剛性は小さいが、橋部の強度は平板
型より大きく充分な保持力があり、犠牲層のパターンが
簡易であるという利点がある。

【００６６】実施例４．図１１に実施例１で示した赤外
線検知部１３及び橋部２１の下側に段差を設けた赤外線
検出装置の他の製造方法の一実施例を示す。図１１に示
すように、平面が（１００）面であるシリコン基板１１
にフォトマスクを施し、シリコン表面の露出部分をドラ
イエッチ、または異方性エッチングして、赤外線検知部
１３及び第１及び第２の電極１５、１７が形成される下
側部分に凹部の段差パターン４７を形成する。次に、Ｃ
ＶＤ法により酸化シリコン層による第１の絶縁層１２を
形成する。以下の工程は実施例２と同様であるので省略
する。図１２はこのようにして形成した赤外線検出装置
の完成断面図を示す。

【００６７】図１１において、上記のようにシリコン基
板１１上に凹部の段差パターン４７を形成した後、膜厚
約７０ｎｍの更にポリシリコン層４６によるパターンを
形成して橋部２１の下に段差を形成すると共に空洞２３
のエッチングを行う。このポリシリコン層４６はシリコ
ンに比べＫＯＨに対し１００倍程度溶け易いので、ポリ
シリコンのパターンから一斉に下方に空洞２３がエッチ
ングされる効果がある。この方法によれば、犠牲層のパ
ターニングの必要がなく段差の形成が簡易で、工程数を
減らすことができる。

【００６８】実施例５．図１３にこの発明の赤外線検出
装置の第５の実施例の断面図を示す。２８は赤外線であ
る。実施例１の図２に示した断面図において、この発明
では空洞２３の底面と赤外線検知部１３との距離が入射
照射される赤外線２８の波長の１／４としたものであ
る。例えば赤外線の波長を１０μｍとすると、赤外線検
知部１３と空洞２３の底との距離は約２．５μｍであ
る。

【００６９】この製造方法は、予めシリコンのエッチン
グレートを測定しておき、エッチング深さに対応したエ
ッチング時間を設定する。また後述する実施例１２、１
３、１４等の方法によりエッチング深さをモニタしなが
らエッチング深さを赤外線の波長の１／４に形成する。
このような構成をとることにより、上方から照射した赤
外線が赤外線検知部１３を通過し空洞２３の底で反射さ
れた光が赤外線検知部１３の位置で最大の強度となるの
で、検出感度を向上することができる。

【００７０】実施例６．図１４にこの発明の赤外線検出
装置の第６の実施例の断面図を示す。２９は反射膜で、
実施例１の赤外線検出装置において図２の空洞２３の底
面に反射膜コートしたものである。空洞２３の底は（１
００）面の反射率はそれほど高くないので反射膜２９に
より反射率を高めたものである。

【００７１】反射膜２９の製造方法は、選択メタルＣＶ
Ｄ法により行う。例えばＷの選択ＣＶＤは、６弗化タン
グステン、水素、シランガスを用いＣＶＤ法によりタン
グステン膜を空洞２３の底のシリコン面上に選択的に成
長させる。選択メタルＣＶＤ法により形成される他の反
射膜２９材料としては、モリブデン、アルミニウムも可
能である。このような構成とすることにより、微細な赤
外線検知部１３の場合でも効率よく検出が可能となる。

【００７２】実施例７．実施例６では図１４に示す反射
膜２９としてタングステン、モリブデン、アルミニウム
等と純金属層を用いたが、ＷＳｉ₂ 、ＴａＳｉ₂ 、Ｔｉ
Ｓｉ₂ 等のシリサイドを用いると、耐酸化腐食性に強い
という効果がある。この膜の製造方法も選択メタルＣＶ
Ｄ法を用い、例えばタングステンを空洞２３の底に形成
した後熱処理してシリサイド化する。

【００７３】実施例８．実施例６における反射膜２９を
金等の膜をメッキ法で形成することができる。シリコン
基板１１は導電性があるので、実施例２で空洞２３まで
形成された赤外線検出装置を電解液中に入れ、シリコン
基板を陰極としてメッキすると、シリコンの表面が露出
している空洞２３の底面にのみ金膜を形成することがで
きる。この方法によれば、ＣＶＤ装置等が必要なく、製
造コストをさげることができる。

【００７４】実施例９．図１５および図１６に、実施例
２等における図２の空洞２３のエッチング工程におい
て、エッチングが隣接する他の素子にまで広がらないよ
うにするための構造とする一実施例を示す。図１５にお
いて２７はエッチングストッパで、分離酸化膜２６の下
側に形成されたｐ＋層である。

【００７５】この酸化分離膜２６及びエッチングストッ
パ２７の製造方法は、シリコン基板１１上に酸化シリコ
ンを形成した後窒化シリコン層を形成し、酸化分離膜２
６の部分をパターニング除去し、この上から濃度１０¹⁸
〜１０²⁰／ｃｍ³ のボロンを注入してシリコン基板に厚
み０．３〜０．５μｍのｐ＋層を形成し、エッチングス
トッパ２７を形成する。つぎにこの基板を酸化処理して
エッチングストッパ上に酸化分離膜２６を形成する。

【００７６】エッチングストッパ２７の動作は、酸化分
離膜２６の下側のシリコン基板１１にエッチングが進行
しようとしても、濃度１０²⁰／ｃｍ³ のｐ＋層のエッチ
ングレートはほとんど０であるので、エッチングストッ
パ２７のところでエッチングが停止し、エッチングが横
へ広がらないようにする。この構成をとることにより、
図１６ｂに示すような分離酸化層２６下へのエッチング
の食い込み部分２８を生じないので、微小な素子の場合
でも隣接する素子との連結を防止することができる。

【００７７】実施例１０．この実施例においては、実施
例２に示す図１及び図２の赤外線検出装置の製造方法に
おいて、エッチングホール１９、２０を形成する方向
を、エッチングホール１９、２０の長手方向（図１の上
下方向）が、（１００）面が表面であるシリコン基板上
で＜１１０＞方向となるようにしたものである。このよ
うにするためには、表面が（１００）で、ファセットの
方向が（１１０）面のシリコンウエハを用いてエッチン
グホールの長手方向をファセットに対して平行或いは垂
直方向とする。

【００７８】この実施例の動作は、エッチングホールを
＜１１０＞と平行な直方形とすると、エッチピットはエ
ッチングホールを下底とする逆ピラミット状となるが、
＜１１０＞方向と傾斜してエッチングホールを形成する
と、（１００）面はエッチングされ易く、（１１１）面
はエッチングされにくいので、エッチングホールは傾斜
した長方形の頂点をむすび＜１１０＞に平行な線で結ば
れた大きな長方形の孔となってしまう。このような構成
とすることにより、エッチングホールの広がりを少なく
することができる。

【００７９】実施例１１．この実施例においては、図３
で示すように、シリコン基板１１上に赤外線検知部１３
がマトリクス状に配置されて形成される赤外線検出装置
の製造方法において、（１００）が表面であるシリコン
基板１１上に、赤外線検知部１３の配置方向を＜１１０
＞方向に平行となるようにしたものである。この場合も
実施例１３と同様な理由なので、説明を省略する。

【００８０】実施例１２．図１７はエッチングモニタの
一実施例を示す図で、第２の実施例等の赤外線検知装置
の製造方法における図２の赤外線検知部１３と空洞２３
の空洞の底との距離を調節するためのものである。図１
７において２９は絶縁層で、エッチングされる（１０
０）面を表面とするシリコン基板１１上に形成されてい
る。３４、３５、３６はエッチピットで絶縁層２９に明
けられた〔０１０〕或いは〔００１〕の辺を一辺とする
正方形の穴である。エッチピット３５の対角線の長さが
目標とするエッチング深さの２倍の寸法で、エッチピッ
ト３４及び３６の対角線長は、エッチピット３５のもの
より短く、或いは長く形成されている。エッチピット３
４、３５、３６は図２のエッチングホール１９、２０が
形成される絶縁膜１２、１３上で（これが絶縁層２９に
相当する）エッチングホール１９、２０の近くに形成さ
れる。

【００８１】この様なエッチングモニタを設けることに
より、エッチング深さは次のように検知することができ
る。即ち、エッチングホール１９、２０からエッチング
を開始すると、図１７に示すように、上方から観察する
と、エッチピット３４、３５、３６は、エッチング開始
時の工程１ではエッチピットは正方形パターンを示して
いるが、エッチングが進み目標深さに到達した工程４で
はエッチピット３４、３５に（１１１）面に交線による
対角線が現れる。この時エッチピット３６は各角から正
方形の中心に向かって部分的に（１１１）面の交線が延
びてきて（１００）面に達して止まって台形型パターン
となっている。この時点でエッチングを停止すれば所定
の深さの空洞２３が得られる。このようなモニタを設け
ることにより、目視によりエッチング深さを正確に知る
ことができる。

【００８２】実施例１３．図１８はエッチングモニタの
他の実施例を示す図で、第２の実施例の赤外線検出装置
の製造方法における図２の赤外線検知部１３と空洞２３
の空洞の底との距離を調節するためのものである。この
エッチングモニタの構成も実施例１２のものと同様に、
エッチングされる（１００）面を表面とするシリコン基
板１１上の絶縁層２９上に形成された正方形のエッチピ
ット３７で構成されている。この実施例においては、エ
ッチピット３７の対角線長を目標とするエッチング深さ
の２倍より大きなものとし、更に正方形の各辺の各角か
らエッチング深さの距離の位置にスリットマーク３８を
設けるようにしたものである。

【００８３】このエッチングモニタの動作は、実施例１
２で示したように、エッチングが開始されると、エッチ
ングモニタ３７の各角から正方形の中心に向かって（１
１１）面の交点による筋が現れ、（１００）面のところ
で止まっている。目標の深さにエッチングが到達する
と、正方形の角からの筋はスリットマーク３８まで到達
するので、この時点でエッチングを停止するようにす
る。このような構成をとることにより、目視により容易
にエッチング深さを確認することができる。

【００８４】実施例１４．図１９はエッチングモニタの
更に他の実施例の構成を示す図で、第２の実施例の赤外
線検出装置の製造方法における図２の赤外線検知部１３
と空洞２３の空洞の底との距離を調節するためのもので
ある。このモニタの構成は、図１９に示すように、シリ
コン基板１１の空洞２３上の赤外線検知部１３上に、空
洞２３のエッチング中に赤外線２８を照射するための赤
外線光源３９とから構成される。

【００８５】このモニタの動作は、空洞２３のエッチン
グ中に、赤外線光源３９から赤外線２８を赤外線検知部
１３に照射し、その反射光を検知装置（図示せず）でモ
ニタし、その強度が最小となる時点で空洞２３のエッチ
ングを停止するようにする。この点は赤外線検知部１３
による吸収が最大となる赤外線検知部１３と空洞底との
距離が照射光の波長の１／４である位置だからである。
このような構成をとることによりエッチング中にエッチ
ング深さを確認することができる。

【００８６】実施例１５．以上の実施例における空洞２
３の大部分はシリコン基板１１をエッチングして形成さ
れるものであったが、空洞２３をシリコン基板１１外に
形成することもできる。

【００８７】図２０はそのような空洞を形成するプロセ
スの途中を一画素分について示した立体視図であり、１
３は赤外線検知部、４２は赤外線検知部１３をその上に
設けた絶縁部材、２１は絶縁部材４２を脚部５０に接続
し支持する橋部、２２は後にエッチングに除かれて空洞
となる犠牲層、１４は水平信号線、１６は垂直信号線、
１７は赤外線検知部１３の電極であって脚部５０、橋部
２１を通って赤外線検知部１３に接続されている。

【００８８】図２１は図２０のＡＡ線に沿った断面図で
ある。橋部２１を形成する絶縁層４２、２１の断面形状
は、犠牲層２２の段差が転写されることにより、Ｌ字型
の段差のある形状となり、機械的に強化された構造とな
っている。このような段差を絶縁層に作る為に犠牲層２
２も２段形状となっている。１１はシリコン基板、１２
は絶縁層である。赤外線検知部１３と絶縁層１２との距
離は入射する赤外光の波長の１／４に形成されている。
絶縁層１２の表面には反射コートが設けられる。

【００８９】図２２は完成した一画素分の平面図であ
る。図２３は図２０の主要部とその断面図を示すもの
で、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＢＢ線に沿った断面図、
（ｃ）はＡＡ線に沿った断面図、（ｄ）は橋部２１と脚
部５０だけの斜視図である。犠牲層２２が２段形状とな
っており、犠牲層２２の段の部分で橋部２１の断面形状
がＬ字型となり剛性が高められている。脚部５０を犠牲
層２２の角に形成したので機械的に強くなっている。

【００９０】図２４（ａ）〜（ｋ）は、図２０〜２３に
示す素子の製造プロセスの説明図である。（ａ）はシリ
コン基板１１の主表面上の厚さ６０００Åの絶縁膜Ｓｉ
Ｏ₂１２の上に犠牲層２２を形成した状態である。犠牲
層２２はＣＶＤ法により多結晶シリコンを積層して形成
する。

【００９１】次いで、（ｂ）、（ｃ）のようにレジスト
パターン５４を形成して犠牲層２２をドライエッチング
して段差を作る。この実施例では段差は２μｍに形成し
た。更に（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）において、レジストパ
ターンを形成し、犠牲層２２を形成する。犠牲層２２の
厚さは入射赤外光の波長の１／４とする。絶縁膜１２上
に厚さ５０００Åのアルミニウムでスパッタ法により水
平、垂直信号線を形成した後、赤外線検知部を載せる絶
縁部材４２となる絶縁層を犠牲層２２を覆って形成した
状態が（ｇ）である。絶縁部材４２は例えばＣＶＤ法に
よりＳｉＯ₂ で１０００Åの厚さで形成される。

【００９２】次いで、水素を含有したＣＶＤ法による非
晶質シリコンで赤外線検知部１３を、スパッタ法により
５００Åの厚さのタングステンで電極１７を夫々形成す
る。その上のＣＶＤ法により窒化シリコン膜１８を２０
００Åの厚さに形成する。この状態を（ｂ）に示す。次
いで、レジストパターンを形成し（ｉ）、ドライエッチ
ングによりエッチホール１９を形成する（ｊ）。最後に
エッチンホール１９を通して犠牲層２２の多結晶シリコ
ンを溶出させ空洞２３を作る（ｋ）。橋部２１の断面形
状はＬ字型で剛性が高められている。

【００９３】実施例１６．空洞２３をシリコン基板１１
外に形成し、且つ橋部の断面形状をＴ字型として剛性を
高める実施例を図２５、図２６に基いて説明する。

【００９４】図２５は、犠牲層２２上に橋部２１および
絶縁部材４２を形成した状態を示す図で（ａ）は斜視
図、（ｂ）はＡＡ線に沿った断面図、（ｃ）はＣＣ線に
沿った断面図である。橋部２１および絶縁部材４２の断
面形状はＴ字型であり、剛性が高められている。

【００９５】図２６（ａ）〜（ｇ）は、この実施例の製
造過程の説明図である。（ａ）はシリコン基板１１上に
ＣＶＤ法により厚さ６０００Åの酸化シリコン膜を形成
し、更に多結晶シリコンにより犠牲層２２を形成し、犠
牲層２２上にレジストパターン５４を形成した状態を示
す。

【００９６】次に、ドライエッチングにより多結晶シリ
コン層２２に凹型の段差４７を形成する（ｂ）。その上
に更にレジストパターン５４を形成し（ｃ）、ドライエ
ッチングを行い犠牲層２２を形成する（ｄ）。

【００９７】水平信号線１６を例えばＡｌのスパッタに
より厚さ５０００Åに形成した後、犠牲層２２を含め全
面にＣＶＤ法により厚さ１０００Åの酸化シリコン膜を
形成する。その上にＣＶＤ法により水素を含む非晶質シ
リコンで赤外線検知部１３を、スパッタ法によりタング
ステン電極１７を形成する（ｅ）。その上から、ＣＶＤ
法によりＳｉＮ膜１８を形成する（ｅ）。

【００９８】次に、レジストパターン（図示せず）を形
成し、ＳｉＮ膜１８とＳｉＯ₂ 絶縁膜４２を選択的にエ
ッチングしてエッチングホール１９を形成する（ｆ）。
エッチングホール１９を通して犠牲層ポリシリコン２２
をＫＯＨ溶液で溶出させて空洞２３を形成する（ｇ）。
橋部２１および検知部１３を載せる絶縁部材４２は断面
形状がＴ字型に形成され、剛性が高められている。

【００９９】実施例１７．空洞２３をシリコン基板１１
外に形成し、且つ、橋部の断面形状を逆Ｕ字型として剛
性を高めた実施例の製造過程を図２７（ａ）〜（ｆ）に
基いて説明する。

【０１００】シリコン基板１１上にＳｉＯ₂ 絶縁膜１２
とポリシリコンの犠牲層２２を形成し、更に、犠牲層２
２上にレジストパターン５４を形成する（ａ）。犠牲層
２２を選択エッチングして表面に凸形状の段差を形成し
た後、更にレジストパターン５４を形成し（ｂ）、エッ
チングして犠牲層２２を得る（ｃ）。次に、犠牲層２２
を覆ってＳｉＯ₂ 膜を形成し、その上に非晶質シリコン
の赤外線検知部とタングステン電極を形成し、更にＳｉ
Ｎ膜を形成する（ｄ）。レジストパターンを形成し、選
択エッチングによりエッチングホールを形成し（ｅ）、
エッチングホールを通してＫＯＨ溶液により犠牲層２２
を溶かし出して空洞２３を形成する（ｆ）。橋部２１お
よび絶縁部材４２は逆Ｕ字型となっているので剛性が高
められている。

【０１０１】実施例８．空洞２３をシリコン基板１１外
に形成し、且つ橋部の断面形状をＬ字型とする他の実施
例を図２８、図２９について説明する。

【０１０２】図２８（ａ）は一画素分の主要部の犠牲層
エッチング前の斜視図、図２８（ｂ）は図２８（ａ）の
ＢＢ線に沿った断面図、図２８（ｃ）は図２８（ａ）の
ＡＡ線に沿った断面図である。この実施例では犠牲層２
２は台形に形成される。橋部２１は変型したＬ字型に形
成される。

【０１０３】図２９（ａ）〜（ｆ）は、製造過程の説明
図である。シリコン基板１１上にＳｉＯ₂ 膜１２を形成
し、その上にポリシリコンの犠牲層２２を形成しレジス
トパターン５４を形成する（ａ）。ＳＦ₆ ガスにより等
方性のドライエッチングを行い、台形の犠牲層２２を形
成する（ｂ）、（ｃ）。信号線１６を形成した後、全面
にＳｉＯ₂ 絶縁膜４２を形成し、その上に非晶質シリコ
ンの赤外線検知部１３、タングステン電極１７を形成
し、更にＳｉＮ膜１８を形成する。その後レジストパタ
ーンを形成し、エッチングホール１９を形成し（ｄ）、
エッチングホール１９を通してＫＯＨ溶液により犠牲層
２２を溶出させ、空洞２３を形成する。橋部２１は変型
したＬ字型に形成されているので剛性が高められてい
る。

【０１０４】赤外線検知部１３には各種赤外線センサが
採用可能である。赤外線によって検知膜の抵抗が変化
し、これを電流の変化として検知するボロメータ方式の
熱赤外センサの他に熱電対型の赤外センサや焦電型の赤
外センサも使用できる。

【０１０５】

【発明の効果】第１の発明および第２の発明では、赤外
線検知部を搭載する絶縁部材、脚部およびそれを保持す
る橋部の少なくとも一つの断面形状が段差を有するよう
にしたので、橋部或いは絶縁部材の２次断面モーメント
を大きくでき、赤外線検知部を支持する支持強度の強い
構造を提供することができる。

【０１０６】第３の発明では、絶縁部材および橋部の少
なくとも一方の断面形状を逆Ｕ字型としたので平板型に
比べて強度の大きい支持が可能である。これにより赤外
線検知部を支持する支持強度の強い構造を提供すること
ができる。

【０１０７】第４の発明では、絶縁部材および橋部の少
なくとも一方の断面形状をＬ字型としたので平板型に比
べて強度の大きい支持が可能となった。逆Ｕ字型に比べ
て小さいが成膜パターンが簡易という効果がある。これ
により赤外線検知部を支持する支持強度の強い構造を提
供することができる。

【０１０８】第５の発明では、第１および第２の発明に
おいて赤外線検知部と空洞との光学距離が測光波長の１
／４となるようにしたので、橋部或いは絶縁部材の２次
断面モーメントを大きくでき、赤外線検知部を支持する
支持強度の強い構造を提供することができるとともに、
更に微細化された赤外線検知部の感度をあげることがで
きる。

【０１０９】第６の発明では、第１の発明において赤外
線検知部の下側のシリコン基板に形成された空洞の底
に、反射コートを設けるようにしたので、橋部或いは絶
縁部材の２次断面モーメントを大きくでき、赤外線検知
部を支持する支持強度の強い構造を提供することができ
るとともに、更に微細化された赤外線検知部の感度をあ
げることができる。

【０１１０】第７の発明では、シリコン基板上に形成さ
れた分離酸化膜とその下に形成されたエッチングストッ
パで区分されたシリコン基板領域内に第１の発明の赤外
線検知部を形成するようにしたので、橋部或いは絶縁部
材の２次断面モーメントを大きくでき、赤外線検知部を
支持する支持強度の強い構造を提供することができると
ともに、更に空洞を形成する際に、隣接する赤外線検知
部へのエッチングの侵食を小さくでき、微細な赤外線撮
像装置が形成できる。これにより微細化した素子間の分
離を確実に行うことができる。

【０１１１】第８の発明では、第１の発明において、マ
トリクス状に形成する赤外線検知部アレーの形成方法を
＜１１０＞方向とするようにしたので、橋部或いは絶縁
部材の２次断面モーメントが大きくでき、赤外線検知部
を支持する支持強度の強い構造を提供するとともに、微
細化パターンの広がりのない、高密度な赤外線撮像装置
を精度良く形成することができる。

【０１１２】第９の発明では、犠牲層で段差パターンを
形成したので、段差のある橋部或いは絶縁部材の形状を
形成することができ、これにより赤外線検知部を支持す
る支持強度の強い構造を形成する製造方法を提供するこ
とができる。

【０１１３】第１０の発明では、段差の形成をシリコン
基板に凹部の段差パターンを設けてから犠牲層を形成
し、その上に絶縁層を形成するようにしたので、犠牲層
のパターニングをすることなく所定の段差形成ができる
ので工程を簡易化することができる。これにより赤外線
検知部を支持する支持強度の強い構造を形成する製造方
法を提供することができる。

【０１１４】第１１の発明では、犠牲層をポリシリコン
層としたので、段差を形成することができ、これにより
赤外線検知部を支持する支持強度の強い構造を形成する
製造方法を提供することができる。

【０１１５】第１２の発明では、第９または第１０の発
明において、エッチングホールの長尺方向を＜１１０＞
方向とするようにしたので、段差のある橋部或いは絶縁
部材の形状を形成することができ、これにより赤外線検
知部を支持する支持強度の強い構造を形成する製造方法
を提供するとともに、更に、エッチングホールの余分な
広がりを生じない、微細化した高密度パターンを精度良
く形成する製造方法を提供することができる。

【０１１６】第１３の発明では、シリコン基板上の絶縁
層に形成したエッチピットに目標とするエッチング深さ
で（１１１）の交線が現れるようにしたので、目視で容
易にエッチング深さを知ることができ、異方性エッチの
終点検出ができる。これにより第９または第１０の発明
の空洞の製造段階におけるエッチング深さが確認でき
る。

【０１１７】第１４の発明では、シリコン基板上の絶縁
層に形成したエッチピットの角から目標とするエッチン
グ深さに相当する間隔を有する２本のスリットマークを
設け、目標のエッチング深さで（１１１）の交線がスリ
ットマーク位置に達するようにしたので、目視で容易に
エッチング深さを知ることができ、異方性エッチの終点
検出ができる。これにより第９または第１０の発明の空
洞の製造段階におけるエッチング深さが確認できる。

【０１１８】第１５の発明では、犠牲層に段差パターン
を形成することにより、赤外線検知部を支持する絶縁部
材の断面形状が段差を有するようにしたので、絶縁部材
の２次断面モーメントを大きくでき、赤外線検知部を支
持する強度を高めることができる。

【０１１９】第１６の発明では、犠牲層の段差パターン
を台形、凹状または凸状としたので、絶縁部材の断面形
状を剛性の高い変型Ｌ字型、Ｔ字型または逆Ｕ字型にで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の赤外線検出装置の第１の実施例の
平面図を示す図である。

【図２】 図１のＡＡ断面図を示す図である。

【図３】 この発明の赤外線検出装置の結線図を示す図
である。

【図４】 両端自由支持梁の梁の形状と撓みとの関係を
示す図である。

【図５】 この発明の赤外線検出装置の第１の実施例の
他の例を示す平面図である。

【図６】 この発明の第２の実施例の赤外線検出装置の
製造工程を示すための断面図を示す図である。

【図７】 この発明の第２の実施例の赤外線検出装置の
製造工程を示すための断面図を示す図である。

【図８】 この発明の第２の実施例の赤外線検出装置の
製造工程を示すための断面図を示す図である。

【図９】 この発明の第３の実施例の赤外線検出装置の
製造工程を示すための断面図を示す図である。

【図１０】 この発明の第３の実施例の赤外線検出装置
の製造工程を示すための断面図を示す図である。

【図１１】 この発明の第４の実施例の赤外線検出装置
の製造工程を示すための断面図を示す図である。

【図１２】 この発明の第４の実施例の赤外線検出装置
の製造工程を示すための断面図を示す図である。

【図１３】 この発明の第５の実施例の赤外線検出装置
の断面図を示す図である。

【図１４】 この発明の第６の実施例の赤外線検出装置
の断面図を示す図である。

【図１５】 この発明の第９の実施例の赤外線検出装置
の断面図である。

【図１６】 この発明の第９の実施例の赤外線検出装置
の断面図である。

【図１７】 この発明の第１２の実施例のエッチングモ
ニタの構造を示す平面図である。

【図１８】 この発明の第１３の実施例のエッチングモ
ニタの構造を示す平面図である。

【図１９】 この発明の第１４の実施例のエッチングモ
ニタの構造を示す平面図である。

【図２０】 この発明の第１５の実施例の犠牲層および
絶縁部材の構造を示す斜視図である。

【図２１】 図２０の断面図である。

【図２２】 図２０に対応する平面図である。

【図２３】 図２０の主要部の斜視図および断面図であ
る。

【図２４】 第１５の実施例の製造過程を示す図であ
る。

【図２５】 この発明の第１６の実施例の犠牲層および
絶縁部材の構造を示す斜視図および断面図である。

【図２６】 第１６の実施例の製造過程を示す図であ
る。

【図２７】 この発明の第１７の実施例の製造過程を示
す図である。

【図２８】 この発明の第１８の実施例の犠牲層および
絶縁部材の構造を示す斜視図および断面図である。

【図２９】 第１８の実施例の製造過程を示す図であ
る。

【図３０】 従来の赤外線検出装置の構造を示す図であ
る。

【図３１】 従来の赤外線検出装置の他の構造を示す図
である。

【符号の説明】

１１ シリコン基板 １２ 絶縁層 １３ 赤外線検知部 １５ 電極 １７ 電極 １８ 絶縁層 １９ エッチングホール ２０ エッチング
ホール ２１ 橋部 ２２ 犠牲層 ２３ 空洞 ２６ 分離酸化膜 ２７ エッチングストッパ ２８ 反射コート ２９ 絶縁層 ３４ エッチピッ
ト ３５ エッチピット ３６ エッチピッ
ト ３７ エッチピット ３８ スリットマ
ーク ４２ 絶縁部材 ４６ 犠牲層 ４７ 凹部の段差パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/10 Ｈ０１Ｌ 31/10 Ａ

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板と、上記シリコン基板に形
   成された空洞と、上記空洞上部の上記シリコン基板表面
   の高さの空間にある絶縁部材上に設けられた赤外線検知
   部と、上記絶縁部材を上記空洞上に上記空洞の外側の上
   記シリコン基板上の部材と上記絶縁部材を結んで保持す
   る橋部とを備え、上記橋部、及び上記絶縁部材の少なく
   とも一方の断面形状が段差を有することを特徴とする赤
   外線検出装置。
2. 【請求項２】 シリコン基板と、このシリコン基板の主
   面に空洞を隔てて対向して設けられた絶縁部材と、この
   絶縁部材上に設けられた赤外線検知部と、上記シリコン
   基板上に立設された脚部と、この脚部に上記絶縁部材を
   接続し且つ支持する橋部とを備え、上記橋部、脚部また
   は上記絶縁部材の少なくとも一方の断面形状が段差を有
   することを特徴とする赤外線検出装置。
3. 【請求項３】 橋部および絶縁部材の少なくとも一方の
   段差の断面形状が逆Ｕ字型であることを特徴とする請求
   項第１項または第２項に記載の赤外線検出装置。
4. 【請求項４】 橋部および絶縁部材の少なくとも一方の
   段差の断面形状がＬ字型であることを特徴とする請求項
   第１項または第２項に記載の赤外線検出装置。
5. 【請求項５】 赤外線検知部と空洞との光学距離が測光
   波長の１／４であることを特徴とする請求項第１項また
   は第２項に記載の赤外線検出装置。
6. 【請求項６】 空洞の底に反射コートを設けたことを特
   徴とする請求項第１項または第２項に記載の赤外線検出
   装置。
7. 【請求項７】 シリコン基板上に形成された分離酸化膜
   及び上記分離酸化膜の下側に形成されたエッチングスト
   ッパとで区分された上記シリコン基板領域の内側に赤外
   線検知部が形成されていることを特徴とする請求項第１
   項記載の赤外線検出装置。
8. 【請求項８】 表面が（１００）面であるシリコン基板
   上に形成され、マトリクス状に配列された各赤外線検知
   部及び橋部及び電極の長尺方向が上記シリコン基板の＜
   １１０＞及びそれと等価な方向に形成されていることを
   特徴とする請求項第１項記載の赤外線検出装置。
9. 【請求項９】 赤外線検知部を支持する絶縁部材と、上
   記絶縁部材をシリコン基板の空洞上に上記空洞の外側の
   上記シリコン基板上の部材と上記絶縁部材を結んで保持
   するための橋部とが形成される部分の上記シリコン基板
   に、犠牲層による段差パターンを形成する工程と、上記
   段差パターンを覆って上記シリコン基板に絶縁層を形成
   する工程と、上記絶縁層上に上記赤外線検知部を形成す
   る工程と、上記絶縁層の上記絶縁部材および上記橋部の
   領域の外側周囲をエッチングしてエッチングホールを形
   成する工程と、上記エッチングホールから上記犠牲層お
   よび上記シリコン基板をエッチングして上記橋部および
   上記絶縁部材の少なくとも一方の下側に段差と、上記橋
   部および上記絶縁部材の下側に上記空洞を形成する工程
   とを備えた赤外線検出装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 赤外線検知部を支持する絶縁部材と、
    上記絶縁部材をシリコン基板の空洞上に上記空洞の外側
    の上記シリコン基板上の部材と上記絶縁部材を結んで保
    持するための橋部とが形成される部分の上記シリコン基
    板に凹部の段差パターンを形成する工程と、上記凹部の
    段差パターンを覆って上記シリコン基板上に犠牲層を形
    成する工程と、上記犠牲層を覆って絶縁層を形成する工
    程と、上記絶縁層上に赤外線検知部を形成する工程と、
    上記絶縁層の上記絶縁部材および上記橋部の部分の外側
    周囲をエッチングしてエッチングホールを形成する工程
    と、上記エッチングホールから上記犠牲層および上記シ
    リコン基板をエッチングして上記橋部及び上記絶縁部材
    の少なくとも一方の下側に段差と、上記橋部および上記
    絶縁部材の下側に上記空洞を形成する工程とを備えた赤
    外線検出装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 犠牲層をポリシリコン層とすることを
    特徴とする請求項第９項または第１０項記載の赤外線検
    出装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 赤外線検知部が形成されるシリコン基
    板の表面が（１００）面であり、エッチングホールの上
    記シリコン基板表面に対する長尺方向が上記シリコン基
    板の＜１１０＞またはそれと等価な方向に形成されるこ
    とを特徴とする請求項第９項または第１０項記載の赤外
    線検出装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 表面が（１００）面であるシリコン基
    板上に形成された絶縁層と、上記絶縁層上に形成された
    一辺が＜１１０＞方向或いはそれと等価な方向に形成さ
    れ、対角線の長さが目標とするエッチング深さの２倍、
    またはその前後の対角線長の複数個の正方形のエッチピ
    ットを備えた請求項第９項または第１０項記載の製造方
    法に使用するエッチングモニタ。
14. 【請求項１４】 表面が（１００）面であるエッチング
    されるシリコン基板上に形成された絶縁層と、上記絶縁
    層上に形成され一辺が＜１１０＞方向或いはそれと等価
    な方向に形成され、対角線の長さが目標とするエッチン
    グ深さの２倍より長い正方形のエッチピットを有し、上
    記絶縁層上に上記正方形のエッチピットの各角から目標
    とするエッチング深さに相当する間隔を有する２本のス
    リットマークを備えた請求項第９項または第１０項記載
    の製造方法に使用するエッチングモニタ。
15. 【請求項１５】 シリコン基板上に犠牲層を形成する工
    程と、この犠牲層に段差パターンを形成する工程と、上
    記犠牲層を覆って上記シリコン基板上に絶縁部材を形成
    する工程と、この絶縁部材上に赤外線検知部を形成する
    工程と、上記絶縁部材の所定領域をエッチングしてエッ
    チングホールを形成する工程と、このエッチングホール
    から上記犠牲層をエッチングして上記絶縁部材の下に空
    洞を形成する工程とを備えた赤外線検出装置の製造方
    法。
16. 【請求項１６】 段差の断面形状が台形、凹状または凸
    状であることを特徴とする請求項１５に記載の赤外線検
    出装置の製造方法。