JPH10173160A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基体部の下方に空洞が設けられた半導体素子
を多数、高密度で当該半導体基板上に配設できる半導体
装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコン基板１２の上面に熱酸化膜２３
をＬＯＣＯＳ法によって形成し、これを所望の形状にエ
ッチングして、ブリッジ構造の半導体素子の製造時に犠
牲層として用いられる熱酸化膜２３Ａを形成する。該熱
酸化膜２３Ａの上面に、基体部１０を構成する窒化シリ
コン膜１３を形成し、この窒化シリコン膜１３をパター
ニングし、その後、前記熱酸化膜２３Ａをウェットエッ
チングによって除去して、基体部１０Ａの下方に空洞Ｓ
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に熱型赤外線センサや圧力センサ等が形
成された半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、シリコン基板等の半導体基板
上に、空洞を介した機械的構造（例えば、ブリッジ構
造、メンブレーン構造、ダイヤフラム構造）の基体部を
ミクロンオーダで精緻に形成して、該基体部に半導体素
子を形成する技術が公知である（例えば、特開平４−１
９２５６６号公報）。

【０００３】このような空洞を設けた機械的構造では、
その基体部に、熱型赤外線センサの赤外線受光部や、圧
力センサの拡散抵抗等が設けられる。図８に、ｎ形のシ
リコン基板１形成されたメンブレーン構造の製造方法の
一例を示す。先ず、ｎ形のシリコン基板１の所望の領域
に、例えばボロン（Ｂｒ）を高濃度で導入し、その後、
熱拡散を行って、高濃度ｐ形拡散層３，３を形成する
（図８（ａ））。

【０００４】この高濃度ｐ形拡散層３，３は、シリコン
基板１をエッチングして空洞Ｓを形成する際の、エッチ
ングストッパとして機能するものである。即ち、ｎ形の
シリコン基板１に形成された高濃度ｐ形拡散層３，３
は、ｐｎ接合面を用いたエッチングストップ技術（高濃
度不純物拡散層を用いたエッチングストップ技術）にお
いて、当該シリコン基板１をエッチングする際に、図８
（ａ）中、横方向のエッチングを止めるためのエッチン
グストッパとなる。

【０００５】斯かる高濃度ｐ形拡散層３，３が形成され
ると、次に、シリコン基板１の上面に窒化シリコン膜４
が減圧ＣＶＤ法等によって形成される（図８（ｂ））。
この窒化シリコン膜４は、基体部２を構成するもので、
この窒化シリコン膜４に半導体素子（熱型赤外線センサ
であれば赤外線受光部、圧力センサであれば拡散抵抗）
が形成される（図示省略）。

【０００６】そして、半導体素子が形成された窒化シリ
コン膜４を、ホトリソグラフィ技術を用いて所望の形状
にエッチングする（図８（ｃ））。最後に、窒化シリコ
ン膜４をマスクとしたウェットエッチングを行って、基
体部２の下方に空洞Ｓが形成されて、図８（ａ）に示す
メンブレーン構造が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なメンブレーン構造を適用して熱型赤外線センサ等の半
導体素子を、当該シリコン基板１上に多数形成するに当
っては、その高集積化が要求される。例えば、熱型赤外
線センサであるなら、これをシリコン基板１上に多数配
置してイメージセンサを構成する場合、一定の面積であ
るなら、熱型赤外線センサをより多く、即ち高い集積率
で配置してイメージセンサの画素数を高めることが要求
される。

【０００８】しかしながら、上記の手順によって、メン
ブレーン構造の熱型赤外線センサを多数形成する場合に
は、その高集積化を図ることが困難であった。即ち、上
記したように、例えばｎ形のシリコン基板１に、エッチ
ングストッパとして高濃度ｐ形拡散層３，３を形成する
技術をもちいる場合、シリコン基板１のエッチング自体
が困難であり、更に、このエッチングは一般にウェット
エッチングで行われるため、そのエッチングの停止のタ
イミングを制御することも困難であった。

【０００９】又、シリコン基板１をエッチングして、空
洞Ｓを形成するに当っては、ウェットエッチングが効率
よく行えるように、特定の面方位のシリコン基板１を用
意しなければならない。しかして、シリコン基板１の面
方位を、これに形成される半導体素子に合わせて選ぶこ
とができなくなる。仮に、高精度でシリコン基板１のエ
ッチングを行うのであれば、その表面にエピタキシャル
層が形成されたシリコン基板１を用いることも考えられ
るが、エピタキシャル層が形成されたシリコン基板１は
高価であるため、製造コストが高くなるという不具合も
ある。

【００１０】又、ウェットエッチングの際にはシリコン
基板１を電解液に浸漬する必要があるが、その場合、一
般に、シリコン基板１のｐ形拡散層（又はｎ形拡散層）
を外部電極に電気的に接続する必要がある。しかし、一
方で当該ｐ形拡散層（又はｎ形拡散層）を電解液から絶
縁する必要もあり、これら２つの要件を同時に満たしつ
つウェットエッチングを行うことも困難であった。

【００１１】又、上記のように、エッチングストッパと
してシリコン基板１に高濃度ｐ形拡散層３，３を設けて
おくと、当該ｎ形シリコン基板１に半導体素子等を形成
する際の熱処理で、この高濃度ｐ形拡散層３，３が広が
ることになる。従って、高濃度ｐ形拡散層３，３をエッ
チングストッパとして用いるのであれば、該高濃度ｐ形
拡散層３，３を形成する際に、その近傍に予め所定のマ
ージンを設けて半導体素子を形成する必要があり、該シ
リコン基板１上に半導体素子を形成する際の高集積化の
妨げとなっていた。

【００１２】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、その第１の目的は、下方に空洞が設けられた基体
部を、半導体基板上に、高い集積率で、且つ簡易に配設
することができる半導体装置の製造方法を提供すること
である。又、第２の目的は、基体部の下方に空洞が設け
られた熱型赤外線センサを多数、高い集積率で、且つ簡
易に当該半導体基板上に配設することができる半導体装
置の製造方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の半導体装置の製造方法は、半導体
基板の上面に熱酸化膜を所望の形状に形成する工程と、
該熱酸化膜の上面に基体部を構成する膜を形成する工程
と、該基体部を構成する膜を所望の形状にパターニング
する工程と、前記熱酸化膜を除去して前記基体部を構成
する膜の下方に空洞を形成する工程とからなるものであ
る。

【００１４】又、請求項２に記載の半導体装置の製造方
法は、前記熱酸化膜をＬＯＣＯＳ法にて形成するもので
ある。又、請求項３に記載の半導体装置の製造方法は、
前記基体部を構成する膜を、窒化シリコン膜としたもの
である。又、請求項４に記載の半導体装置の製造方法
は、前記熱酸化膜の除去を、前記窒化シリコン膜を耐エ
ッチングマスクとしたエッチングにより行うようにした
ものである。

【００１５】又、請求項５に記載の半導体装置の製造方
法は、半導体基板の上面に酸化シリコン膜をＬＯＣＯＳ
法によって形成する工程と、該酸化シリコン膜を除去す
る工程と、該酸化シリコン膜の除去によってその表面に
凹部が形成された半導体基板の上面に少なくとも半導体
基板と選択比の異なる膜を形成すると共に該選択比の異
なる膜を所望の形状にパターニングする工程と、該選択
比の異なる膜が形成された半導体基板の上面に基体部を
構成する膜を形成する工程と、該基体部を構成する膜を
所望の形状にパターニングする工程と、前記選択比の異
なる膜を除去することによって前記基体部を構成する膜
の下方に空洞を形成する工程とからなるものである。

【００１６】又、請求項６に記載の半導体装置の製造方
法は、前記基体部を構成する膜を、窒化シリコン膜とし
たものである。又、請求項７に記載の半導体装置の製造
方法は、前記選択比の異なる膜を、ＳＯＧ膜としたもの
である。又、請求項８に記載の半導体装置の製造方法
は、半導体基板の上面に酸化シリコン膜をＬＯＣＯＳ法
にて形成する工程と、該酸化シリコン膜の上面に窒化シ
リコン膜を形成する工程と、該窒化シリコン膜に熱型赤
外線センサの赤外線受光部を形成すると共に少なくとも
該窒化シリコン膜を所望の形状にパターニングする工程
と、前記酸化シリコン膜を除去することによって前記熱
型赤外線センサの受光部の下方に空洞を形成する工程と
からなるものである。

【００１７】又、請求項９に記載の半導体装置の製造方
法は、半導体基板の上面に酸化シリコン膜をＬＯＣＯＳ
法によって形成する工程と、該酸化シリコン膜を除去す
る工程と、該酸化シリコン膜の除去によってその表面に
凹部が形成された半導体基板の上面にＳＯＧ膜を形成す
ると共に該ＳＯＧ膜を所望の形状にパターニングする工
程と、該ＳＯＧ膜が形成された半導体基板の上面に窒化
シリコン膜を形成する工程と、該窒化シリコン膜に熱型
赤外線センサの赤外線受光部を形成すると共に少なくと
も該窒化シリコン膜を所望の形状にパターニングする工
程と、前記ＳＯＧ膜を除去することによって前記基体部
を構成する膜の下方に空洞を形成する工程とからなるも
のである。

【００１８】（作用）上記請求項１の発明によれば、半
導体基板をエッチングすることなく、当該基体部の下方
に空洞を設けた機械的構造を容易に達成することができ
る。又、請求項２の発明によれば、当該基体部の下方に
空洞を形成する際の製造誤差が小さくなり、空洞が形成
される領域を精度よく決定できるようになる。

【００１９】又、請求項３の発明によれば、構造の安定
した基体部が達成できる。又、請求項４の発明によれ
ば、バッファ・フッ酸等のエッチング液にて、容易に、
基体部の下方に空洞を形成することができる。又、請求
項５の発明によれば、半導体基板をエッチングすること
なく、当該基体部の下方に空洞を設けた機械的構造を容
易に達成することができる。

【００２０】又、請求項６の発明によれば、構造の安定
した基体部が達成できる。又、請求項７の発明によれ
ば、酸化シリコン膜の除去によって形成された凹部に、
一般的な酸化膜のエッチングに用いられるエッチング液
で、容易に空洞を形成することができる。又、請求項８
の発明によれば、赤外線受光部の下方に空洞が形成され
た熱型赤外線センサを、シリコン基板上に高い集積率で
多数配置することができる。

【００２１】又、請求項９の発明によれば、赤外線受光
部の下方に空洞が形成された熱型赤外線センサを、シリ
コン基板上に高い集積率で多数配置することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下、本発明の第１の実施形態につ
いて添付図面を参照して説明する。尚、この第１の実施
形態は、請求項１から請求項４まで及び請求項８に対応
する。

【００２３】先ず、本実施形態の熱型赤外線センサ１０
の概略について、図１及び図２を用いて説明する。尚、
図２は熱型赤外線センサ１０の外形を示すもので、その
基体部１０Ａの下方に形成された空洞Ｓの形状をわかり
やすく示すために、その一部が切り欠かれている。熱型
赤外線センサ１０は、ショットキーバリアダイオードを
温度センサ部として用いたもので、図１，図２に示すよ
うに、基体部１０Ａと架橋部１０Ｂとからなる橋状の窒
化シリコン膜１３（１３Ａ）上に赤外線受光部１１が形
成されている。

【００２４】より具体的には、熱型赤外線センサ１０が
形成されるシリコン基板（例えば、ｎ形シリコン基板）
１２は、その上面に橋状の窒化シリコン膜１３（１３
Ａ）が形成され、該橋状の窒化シリコン膜１３（１３
Ａ）の上面に多結晶シリコン層１４が形成されている。
そして、この多結晶シリコン層１４の上面の略中央に
は、白金シリサイド層１５が形成されて、該白金シリサ
イド層１５と多結晶シリコン層１４との間で、ショット
キーバリアダイオード（ＳＢＤ）が構成されている。

【００２５】又、多結晶シリコン層１４には、白金シリ
サイド層１５との接合面を囲むように、ｐ形の拡散層か
らなるガードリング１４Ｇが形成され、ガードリング１
４Ｇの外側の領域に、ｎ⁺形拡散層１４Ａが形成されて
いる。この多結晶シリコン層１４の表面には、酸化シリ
コン膜１８が形成され、この酸化シリコン膜１８に設け
られたコンタクトホール（図示省略）を介して、チタン
からなる配線層１６Ａ，１６Ｂが、各々、上記ｎ⁺形拡
散層１４Ａ、上記ガードリング１４Ｇに電気的に接続さ
れている。そして、これらの全面を覆うように保護膜及
び赤外線吸収層としての窒化シリコン膜１９が形成され
ている。

【００２６】尚、シリコン基板１２には、上記配線層１
６Ａ，１６Ｂに電気的に接続される図示省略の高濃度不
純物拡散層（例えば、ｐ⁺形拡散層）が形成され、該高
濃度不純物拡散層によって、シリコン基板１２に形成さ
れた読出回路（図示省略）と赤外線受光部１１に形成さ
れた温度センサ部（ＳＢＤ）とが電気的に接続される。
斯かる構造の熱型赤外線センサ１０は、シリコン基板１
２と基体部１０Ａの間に設けられた空洞Ｓにより、赤外
線受光部１１とシリコン基板１２と間が断熱構造となる
ため、一定の強さの赤外線が入射した際の赤外線受光部
１１の温度変化が大きくなる。

【００２７】尚、基体部１０Ａに形成されたＳＢＤは、
赤外線受光部１１に入射した赤外線の強さに応じて当該
赤外線受光部１１の温度が変化したときに、この温度変
化に応じてその逆方向飽和電流の値が変化するものであ
る。而して、この逆方向飽和電流の値を検出することに
より入射した赤外線の強さを求めることができる。次
に、上記構造の熱型赤外線センサ１０の製造方法につい
て、図３，図４を用いて説明する。

【００２８】（１） ｎ形のシリコン基板１２の全面
に、熱酸化によって酸化シリコン膜２１を０．０１μｍ
〜０．０４μｍの膜厚に形成する。この酸化シリコン膜
２１は、後述の酸化シリコン膜２３，ＬＯＣＯＳ膜（図
示省略）の形成時に発生する応力で、シリコン基板１２
に結晶欠陥が生じないようにするためのものである。次
いで、周知の半導体製造技術によってｐ形不純物（例え
ばボロン）を図示省略の素子形成領域に選択的に導入し
てｐ形ウェル（図示省略）等を形成し、次いで、シリコ
ン基板１２の全面に、減圧ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法
によって窒化シリコン膜２２を０．０４μｍ程度の膜厚
に形成する。その後、該窒化シリコン膜２２をレジスト
（図示省略）を用いた周知のホトリソグラフィ法・ドラ
イエッチング法によって所望の形状にパターニングす
る。ここまでの工程で得られた構造を図３（ａ）に示
す。

【００２９】尚、窒化シリコン膜２２のパターニング
は、素子形成領域（図示省略）の読出回路側の素子分離
に用いられる酸化シリコン膜（ＬＯＣＯＳ膜）や、基体
部１０Ａを構成するための熱酸化膜（酸化シリコン膜）
２３が形成される領域が、該窒化シリコン膜２２の開口
２２Ａから露出するように行われる。 （２） 上記パターニングされた窒化シリコン膜２２を
マスクとして、Ｈ₂Ｏ雰囲気中で熱処理（例えば、１０
００℃、１７０分）を行い、酸化シリコン膜（熱酸化
膜）２３を、例えば、０．５μｍ〜０．７μｍ程度の膜
厚に成長させる。ここまでの工程で得られた構造を図３
（ｂ）に示す。

【００３０】この酸化シリコン膜２３の膜厚は、基体部
１０Ａの下方に形成される空洞Ｓの高さに対応する。し
かして、この空洞Ｓは断熱効果が得られる程度確保され
ていればよいので、この膜厚を当該シリコン基板１２に
形成される他のＭＯＳ構造で用いられるＬＯＣＯＳ膜
（図示省略）に合わせて決定してもよい。 （３） 上記窒化シリコン膜２２をウェットエッチング
によってすべて除去した後、シリコン基板１２には所望
の素子を形成する。即ち、周知のホトリソエッチング工
程や不純物拡散工程を繰り返して読出し回路等の素子
（図示省略）を形成する。その後に、前記酸化シリコン
膜２３の上面に、液状のシリカ系化合物を回転塗布しそ
の後これを焼成してＳＯＧ膜２４を形成する（スピン・
オン・グラス法）。

【００３１】次いで、周知のホトリソグラフィ技術によ
って、上記熱酸化膜２３とＳＯＧ膜２４をパターニング
する。このパターニングは、犠牲層となる熱酸化膜２３
Ａだけを残すように行われる。尚、上記ＳＯＧ膜２４
は、詳細は後述するように熱酸化膜（犠牲層）２３Ａの
除去を容易に行うために形成される。ここまでの工程で
得られた構造を図３（ｃ）に示す。

【００３２】（４） 次に、上記パターニングされた熱
酸化膜（犠牲層）２３Ａ、ＳＯＧ膜２４の全面を覆うよ
うに、熱酸化膜２３Ａとエッチングの選択比が異なる窒
化シリコン膜１３を、例えば減圧ＣＶＤ法、プラズマＣ
ＶＤ法によって、０．４μｍ程度の膜厚に形成する。
尚、この窒化シリコン膜１３の一部（１３Ａ）が、熱型
赤外線センサ１０の基体部１０Ａを構成する。ここまで
の工程で得られた構造を図３（ｄ）に示す。

【００３３】（５） 上記形成された窒化シリコン膜１
３の上面に、抵抗率が１×１０¹⁶Ωcm程度となるように
ｎ形の不純物が導入された多結晶シリコン膜を、例え
ば、ＣＶＤ法で１．０μｍ形成し、これをレジストで覆
ったのち該レジストを所望の形状（赤外線受光部１１の
形状）に露光／現像してマスクを形成し、これを用いた
ドライエッチングで、所望の形状の多結晶シリコン層１
４を形成する。次いで、上記レジストを除去する。ここ
までの工程で得られた構造を図４（ｅ）に示す。

【００３４】（６） 次いで、熱酸化により、多結晶シ
リコン層１４の表面に、０．１μｍの膜厚の酸化シリコ
ン膜１８を形成し、酸化シリコン膜１８が形成された多
結晶シリコン層１４の上面に周知のホトリソグラフィ技
術で所望のマスクを作製し、これを用いたイオンインプ
ランテーションによりボロンを所定の濃度となるように
注入する（例えば、注入量５×１０¹⁵cm^-2）。

【００３５】上記マスクを除去した後、再び周知のホト
リソグラフィ技術によってマスクを形成し、これを用い
たイオンインプランテーションによりヒ素を所定の濃度
となるように注入し（例えば、注入量３×１０¹⁵c
m^-2）、その後、マスクを除去し、熱処理（９００℃，
１時間）を施して、ガードリング１４Ｇ及びｎ⁺形拡散
層１４Ａを形成する。

【００３６】次いで、レジストを全面に塗布し、これを
所望の形状に露光／現像して酸化シリコン膜１８の所望
の領域（多結晶シリコン層１４のＳＢＤが形成される領
域に対応）のみを露出させ、この状態でウェットエッチ
ングを行って、露出している酸化シリコン膜１８を除去
し、次いで上記レジストを除去する。

【００３７】その後、白金を、例えば、ＭＢＥ（Molecu
lar Beame Epitaxy）法で、０．０１μｍ形成し、これ
に４５０℃で１時間熱処理を施して、上記白金をシリサ
イド化する。更に、未反応の白金を王水（塩酸３：硝酸
１）で除去し、上記所望の領域にのみ白金シリサイド膜
１５を形成する。ここまでの工程で得られた構造を図４
（ｆ）に示す。

【００３８】（７） 次いで、酸化シリコン膜１８を覆
うようにレジストを塗布し、これを露光／現像してマス
クを作製し、これを用いた酸化シリコン膜１８のエッチ
ングによって上記ガイドリング１４Ｇ，ｎ⁺形拡散層１
４Ａに連通するコンタクトホール（図示省略）を形成す
る。上記レジストを除去した後、シリコン基板１２の全
面にチタンを、例えばスパッタ法によって０．５μｍ形
成し、これを公知のホトリソグラフィ技術によって所望
の形状にパターニングして、配線層１６Ａ，１６Ｂ，１
６Ｃ，１６Ｄを形成し、保護膜及び赤外線吸収膜とし
て、窒化シリコン膜１９を、例えば、プラズマＣＶＤ法
によってその全面に０．３μｍ形成する。

【００３９】ここでは、シリコン基板１２に形成した素
子を含めてすべての配線にチタンを使用した。しかし、
必要に応じて、シリコン基板１２に形成した素子にはア
ルミニウムによる配線を形成してもよい。この場合に
は、チタン配線とアルミニウム配線との間には、コンタ
クト領域を除き絶縁膜が配置されるのはいうまでもな
い。ここまでの工程で得られた構造を図４（ｇ）に示
す。

【００４０】（８） 次に、窒化シリコン膜１９及び窒
化シリコン膜１３を、公知のホトリソグラフィ技術によ
って、所望の形状にパターニングする。このパターニン
グは、少なくとも、熱酸化膜（犠牲層）２３Ａを覆って
いるＳＯＧ膜２４が露出するように行われる。ここまで
の工程で得られた構造を図４（ｈ）に示す。 （９）この状態でウェットエッチングを行って熱酸化膜
（犠牲層）２３Ａを除去し、窒化シリコン膜１３とシリ
コン基板１２との間に空洞Ｓを形成して、図１及び図２
に示す構造を得る。このウェットエッチングは、バッフ
ァ・フッ酸（ＢＨＦ₃）や希フッ酸等のエッチング液が
用いられる。

【００４１】尚、上記したように窒化シリコン膜１３と
熱酸化膜２３Ａとの間には、ＳＯＧ膜２４が形成されて
いるため、当該熱酸化膜２３Ａのエッチングが容易に行
われる。これは、熱酸化膜２３Ａをエッチングする際に
は、当該エッチング液が熱酸化膜（犠牲層）２３Ａにし
み込んでいかなければならないが、実際の構造では、当
該熱酸化膜（犠牲層）２３Ａは、縦（高さ）が１μｍ未
満であり、これに比べて横幅が４０μｍ程度であり、横
方向のエッチングが困難になるからである。しかして、
ＳＯＧ膜２４を、窒化シリコン膜１３と熱酸化膜２３Ａ
との間に形成しておくことによって、エッチング液がＳ
ＯＧ膜２４を介して熱酸化膜２３Ａの横方向にしみ込み
やすくなる。

【００４２】（第２の実施形態）次に、第２の実施形態
について、図５〜図７を参照して説明する。この第２の
実施形態は、請求項５から請求項７まで及び請求項９に
対応する。この第２の実施形態は、熱型赤外線センサ３
０の基体部３０Ａの下方に空洞Ｓを形成するに当たり、
ＬＯＣＯＳ法によって、熱酸化膜４３を形成し、その
後、これを除去することによって、当該シリコン基板３
２に凹部３２Ａを形成し、この凹部３２Ａに、犠牲層と
なるＳＯＧ膜４５を別途充填してから基体部３０Ａを構
成する窒化シリコン膜３３を形成するものである。

【００４３】熱型赤外線センサ３０は、図５に示すよう
に、第１の実施形態の熱型赤外線センサ１０と同様、Ｓ
ＢＤを温度センサ部として用いたもので、基体部３０Ａ
と架橋部３０Ｂとからなる橋状の窒化シリコン膜３３上
に当該赤外線受光部３１が形成されている。より具体的
には、図５に示すように、シリコン基板３２の上面に
は、窒化シリコン膜３３が形成され、該窒化シリコン膜
３３の上面に赤外線受光部３１が形成されている。

【００４４】尚、赤外線受光部３１の構成は、第１の実
施形態の赤外線受光部１１と同一の構成であり、その詳
細な説明は省略する。この構造の熱型赤外線センサ３０
においても、シリコン基板３２と基体部３０Ａの間に設
けられた空洞Ｓにより、赤外線受光部３１とシリコン基
板３２と間が断熱構造となるため、一定の強さの赤外線
が入射した際の赤外線受光部３１の温度変化が大きくな
る。

【００４５】記構造の熱型赤外線センサ３０は、以下の
手順で形成される。 （１） ｎ形のシリコン基板３２の全面に、熱酸化によ
って酸化シリコン膜４１を０．０１μｍ〜０．０４μｍ
の膜厚に形成する。次いで、シリコン基板３２にｐ形不
純物（例えばボロン）を選択的に導入してｐ形ウェル
（図示省略）等を形成する。そして、シリコン基板３２
の全面に減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって窒
化シリコン膜４２を０．０４μｍ程度の膜厚に形成し、
該窒化シリコン膜４２をレジスト膜（図示省略）を用い
た周知のホトリソグラフィ法・ドライエッチング法によ
って所望の形状にパターニングして開口４２Ａを形成す
る。ここまでの工程で得られた構造を図６（ａ）に示
す。

【００４６】（２） 上記窒化シリコン膜４２をマスク
として、Ｈ₂Ｏ雰囲気中で熱処理（例えば、１０００
℃、１７０分）を行い、酸化シリコン膜（熱酸化膜）４
３を、例えば、０．５μｍ〜０．７μｍ程度の膜厚に成
長させる。ここまでの工程で得られた構造を図３（ｂ）
に示す。この膜厚も断熱効果が得られる程度確保されて
いればよく、当該シリコン基板３２に形成される他のＭ
ＯＳ構造で用いられるＬＯＣＯＳ膜（図示省略）に必要
な膜厚としてもよい。

【００４７】（３） 上記窒化シリコン膜４２及び酸化
シリコン膜４３を、フッ酸等のエッチング液を用いたウ
ェットエッチングで全て除去して、シリコン基板３２の
表面に凹部３２Ａを形成する。ここまでの工程で得られ
た構造を図６（ｃ）に示す。

【００４８】（４） 次に、上記凹部３２Ａが形成され
たシリコン基板３２の全面に、スピン・オン・グラス法
によってＳＯＧ膜４４を形成する。斯く形成されたＳＯ
Ｇ膜４４を、周知のホトリソグラフィ技術によってパタ
ーニングして、犠牲層となるＳＯＧ膜４４Ａを残す。次
に、上記パターニングされたＳＯＧ膜４４Ａの全面を覆
うように、該ＳＯＧ膜４４Ａと選択比が異なる窒化シリ
コン膜３３を、例えば減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法
によって、０．４μｍ程度の膜厚に形成する。尚、この
窒化シリコン膜３３の一部３３Ａが、熱型赤外線センサ
３０の基体部３０Ａを構成する。ここまでの工程で得ら
れた構造を図７（ｄ）に示す。

【００４９】（５） 上記形成された窒化シリコン膜３
３の上面に、第１の実施形態と同一の手順で、多結晶シ
リコン層３４、酸化シリコン膜３８、ガードリング３４
Ｇ、ｎ ⁺形拡散層３４Ｂ、白金シリサイド膜３５、配線
層３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｄ等を順次形成し、その上面
を、保護膜及び赤外線吸収膜としての窒化シリコン膜３
９で覆う。この窒化シリコン膜３９は、例えば、プラズ
マＣＶＤ法によって０．３μｍの膜厚に形成される。こ
こまでの工程で得られた構造を図７（ｅ）に示す。

【００５０】（６） 次に、窒化シリコン膜３９及び窒
化シリコン膜３３を、公知のホトリソグラフィ技術によ
って、所望の形状にパターニングする。このパターニン
グは、少なくとも、ＳＯＧ膜４４Ａが露出するように行
われる。ここまでの工程で得られた構造を図７（ｆ）に
示す。 （９）この状態で、バッファ・フッ酸（ＢＨＦ₃）や希
フッ酸等のエッチング液を用いたウェットエッチングを
行って、ＳＯＧ膜（犠牲層）４５Ａを除去し、窒化シリ
コン膜３３とシリコン基板３２との間に空洞Ｓを形成し
て、図５に示す構造の熱型赤外線センサ３０を得る。

【００５１】尚、第１，第２の実施形態では、基体部１
０Ａを窒化シリコン膜１３で構成する例をあげて説明し
たが、酸化シリコン膜とエッチング比の異なる他の膜
（例えば、金属膜）で基体部１０Ａを構成してもよい。

【００５２】又、第１，第２の実施形態で熱酸化膜２
３，４３は、当該シリコン基板１２，３２の図示しない
他の領域に形成されるＭＯＳ構造のＬＯＣＯＳ膜と同一
の製造工程で形成される。

【００５３】

【発明の効果】以上説明した請求項１から請求項７まで
の発明によれば、半導体装置の基体部の下方に空洞が設
けられた半導体素子を多数、高密度で当該半導体基板上
に配設することができるようになる。

【００５４】又、請求項８又は請求項９の発明によれ
ば、熱型赤外線センサの赤外線受光部が形成される基体
部の下方に、空洞を簡易に、しかも精度よく設けること
ができ、当該熱型赤外線センサを多数、高密度で当該半
導体基板上に配設することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の熱型赤外線センサ１０を示す
断面図である。

【図２】熱型赤外線センサ１０の斜視図である。

【図３】熱型赤外線センサ１０の製造工程を示す断面図
である。

【図４】図３に示す製造工程に続いて行われる熱型赤外
線センサ１０の製造工程を示す断面図である。

【図５】第２の実施形態の熱型赤外線センサ３０を示す
断面図である。

【図６】第２の実施形態の熱型赤外線センサ３０を示す
断面図及びその製造工程を示す断面図である。

【図７】図６に示す製造工程に続いて行われる熱型赤外
線センサ３０の製造工程を示す断面図である。

【図８】従来のメンブレーン構造の半導体装置の製造工
程を示す断面図である。

【符号の説明】

１０，３０ 熱型赤外線センサ １０Ａ，３０Ａ 基体部 １０Ｂ，３０Ｂ 架橋部 １１，３１ 赤外線受光部 １２，３２ シリコン基板（半導体基板） １３ 窒化シリコン膜 １３Ａ 窒化シリコン膜（基体部） ２３ 酸化シリコン膜（熱酸化膜） ２３Ａ 熱酸化膜（犠牲層） ３２Ａ 凹部 ４４Ａ ＳＯＧ膜（犠牲層） Ｓ 空洞

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の上面に熱酸化膜を所望の形
   状に形成する工程と、 該熱酸化膜の上面に、基体部を構成する膜を形成する工
   程と、 該基体部を構成する膜を所望の形状にパターニングする
   工程と、 前記熱酸化膜を除去して、前記基体部を構成する膜の下
   方に空洞を形成する工程とからなることを特徴とする半
   導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記熱酸化膜はＬＯＣＯＳ法にて形成さ
   れることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記基体部を構成する膜は、窒化シリコ
   ン膜であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記
   載の半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記熱酸化膜の除去は、前記窒化シリコ
   ン膜を耐エッチングマスクとしたエッチングにより行わ
   れることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製
   造方法。
5. 【請求項５】 半導体基板の上面に酸化シリコン膜をＬ
   ＯＣＯＳ法によって形成する工程と、 該酸化シリコン膜を除去する工程と、 該酸化シリコン膜の除去によってその表面に凹部が形成
   された半導体基板の上面に、少なくとも半導体基板と選
   択比の異なる膜を形成すると共に該選択比の異なる膜を
   所望の形状にパターニングする工程と、 該選択比の異なる膜が形成された半導体基板の上面に、
   基体部を構成する膜を形成する工程と、 該基体部を構成する膜を所望の形状にパターニングする
   工程と、 前記選択比の異なる膜を除去することによって前記基体
   部を構成する膜の下方に空洞を形成する工程とからなる
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記基体部を構成する膜は、窒化シリコ
   ン膜であることを特徴とする請求項５に記載の半導体装
   置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記選択比の異なる膜は、ＳＯＧ膜であ
   ることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造
   方法。
8. 【請求項８】 半導体基板の上面に酸化シリコン膜をＬ
   ＯＣＯＳ法にて形成する工程と、 該酸化シリコン膜の上面に窒化シリコン膜を形成する工
   程と、 該窒化シリコン膜に、熱型赤外線センサの赤外線受光部
   を形成すると共に少なくとも該窒化シリコン膜を所望の
   形状にパターニングする工程と、 前記酸化シリコン膜を除去することによって前記熱型赤
   外線センサの受光部の下方に空洞を形成する工程とから
   なることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 【請求項９】 半導体基板の上面に酸化シリコン膜をＬ
   ＯＣＯＳ法によって形成する工程と、 該酸化シリコン膜を除去する工程と、 該酸化シリコン膜の除去によってその表面に凹部が形成
   された半導体基板の上面にＳＯＧ膜を形成すると共に該
   ＳＯＧ膜を所望の形状にパターニングする工程と、 該ＳＯＧ膜が形成された半導体基板の上面に窒化シリコ
   ン膜を形成する工程と、 該窒化シリコン膜に、熱型赤外線センサの赤外線受光部
   を形成すると共に少なくとも該窒化シリコン膜を所望の
   形状にパターニングする工程と、 前記ＳＯＧ膜を除去することによって前記基体部を構成
   する膜の下方に空洞を形成する工程とからなることを特
   徴とする半導体装置の製造方法。