JPH10281862A - Vibration type infrared sensor and its manufacture - Google Patents

Vibration type infrared sensor and its manufacture

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JPH10281862A
JPH10281862A JP9089359A JP8935997A JPH10281862A JP H10281862 A JPH10281862 A JP H10281862A JP 9089359 A JP9089359 A JP 9089359A JP 8935997 A JP8935997 A JP 8935997A JP H10281862 A JPH10281862 A JP H10281862A
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JP
Japan
Prior art keywords
gate
forming
film
oxide film
vibration
Prior art date
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Pending
Application number
JP9089359A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunichi Miyazaki
俊一 宮崎
Takashi Yoshida
隆司 吉田
Kyoichi Ikeda
恭一 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP9089359A priority Critical patent/JPH10281862A/en
Publication of JPH10281862A publication Critical patent/JPH10281862A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/84Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an infrared sensor having high sensitivity, high accuracy and low cost by providing a plate-like conductive vibration gate, a shell covering the gate and held in vacuum therein, and infrared condenser lens of infrared ray provided on an outer surface of the shell. SOLUTION: A first vibration gate 66 is thermally expanded by absorbing infrared ray to the gate 66, and a resonance frequency of a beam is changed by generating a strain between the plate 66 and a base plate 11. This change of the natural frequency is taken out, and hence a value of the ray M can be sensed. An accurate infrared ray incident amount can be measured without influence of temperature fluctuation of a measuring environment by a differential calculation of resonance frequency of the gate 66 and a vibration gate 76. And, the gates 66 and 76 are held in vacuum. Then, the ray passed through a first shell 67 is passed through a space held in high vacuum and efficiently absorbed to the gate 66.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高感度、高精度
で、安価な振動式赤外線センサとその製造方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-sensitivity, high-precision, inexpensive vibration-type infrared sensor and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の赤外線の熱型センサは、ボロメー
タタイプと、焦電タイプの2種に分類される。焦電タイ
プは,信号が熱の微分で利いてくるため、連続信号を得
るためには,チョッパが必要であり、システムとして複
雑になる。
2. Description of the Related Art Conventional infrared thermal sensors are classified into two types: a bolometer type and a pyroelectric type. The pyroelectric type requires a chopper in order to obtain a continuous signal because the signal is obtained by differentiation of heat, and the system becomes complicated.

【0003】また、ボロメータでは,感度をあげるため
には冷却が必要となり,やはりシステムとして複雑にな
る。また、両センサともセンサチップ作製後,アセンブ
リ工程で熱絶縁をするためにsealcapなどの技術
が必要である。
[0003] Further, in the bolometer, cooling is required in order to increase the sensitivity, which also complicates the system. In addition, both sensors require a technology such as sealcap to perform thermal insulation in an assembly process after the production of a sensor chip.

【0004】図7は従来より一般に使用されている振動
式トランスデューサの従来例の原理的構成説明図で、振
動式トランスデューサを圧力センサとして用いた例で、
例えば、特開平7−30128号公報に示されている。
FIG. 7 is an explanatory view showing the basic structure of a conventional example of a vibrating transducer generally used in the prior art, in which the vibrating transducer is used as a pressure sensor.
For example, it is disclosed in JP-A-7-30128.

【0005】シリコン基板1は、例えば、伝導形式がn
形に形成され、ここには電極2が固定され、電極2は共
通電位点COMに接続されている。このシリコン基板1
の上面には、p形の不純物が拡散されてソースSが形成
され、ここにソースSの電位を取り出すための電極3が
形成されている。また、このシリコン基板1の下面に
は、測定すべき圧力PMが印加される。
The silicon substrate 1 has, for example, a conduction type of n
The electrode 2 is fixed here, and the electrode 2 is connected to the common potential point COM. This silicon substrate 1
A source S is formed by diffusing a p-type impurity on the upper surface of the substrate, and an electrode 3 for extracting the potential of the source S is formed here. A pressure P M to be measured is applied to the lower surface of the silicon substrate 1.

【0006】また、このソースSに対して所定間隔Wだ
け離れて、同じくシリコン基板1の上面にp形の不純物
が拡散されてドレインDが形成され、ここにドレインD
の電位を取り出すための電極4が形成されている。
Also, at a predetermined distance W from the source S, a p-type impurity is similarly diffused into the upper surface of the silicon substrate 1 to form a drain D, where the drain D is formed.
The electrode 4 for extracting the potential of the electrode 4 is formed.

【0007】シリコン基板1の所定間隔Wの部分の上方
には、x1だけ離れて凸部5、6が形成され、不純物が
拡散されて導電性が付与された板状の振動子として機能
する振動ゲート7(便宜的にGなる符号を用いることも
ある)の両端が、これ等の凸部5、6に固定されてい
る。
[0007] Above the portion of the predetermined distance W of the silicon substrate 1, the convex portions 5 and 6 are formed apart x 1, impurity functions as has been plate-shaped vibrator conductivity is imparted conductive diffusion Both ends of the vibration gate 7 (for the sake of convenience, a symbol G is sometimes used) are fixed to these convex portions 5 and 6.

【0008】つまり、振動ゲート7とシリコン基板1と
は両端を除いてx1だけ離れて配置され、この振動ゲー
ト7に対応するシリコン基板1には図示されていないが
ドレインDとソースSとの間にチャネルCNN1が形成
される。
That is, the vibration gate 7 and the silicon substrate 1 are arranged apart from each other by x 1 except for both ends, and the silicon substrate 1 corresponding to the vibration gate 7 has a drain D and a source S (not shown). A channel CNN1 is formed therebetween.

【0009】電極4と共通電位点COMとの間には、抵
抗R1と直流電源E1とが直列に接続され、共通電位点
COMに対して、ドレインDの電位は負電位に保持され
ている。また、振動ゲート7には直流電源E2が共通電
位点COMに対して負電位になるように接続されてい
る。
A resistor R1 and a DC power supply E1 are connected in series between the electrode 4 and the common potential point COM, and the potential of the drain D is maintained at a negative potential with respect to the common potential point COM. In addition, a DC power supply E2 is connected to the oscillation gate 7 so as to have a negative potential with respect to the common potential point COM.

【0010】図8は図7の動作を説明する説明図であ
る。振動ゲート7の長手方向から見たシリコン基板1の
断面を含む構成となっている。ゲートとして機能する振
動ゲート7には、直流電源E2から負の電位が印加され
ているので、図8に示すように電子は振動子7の下の表
面からシリコン基板1の内部(図8では下の方)へ押し
やられ、逆に正孔は表面に引き寄せられるようになる。
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the operation of FIG. The configuration includes a cross section of the silicon substrate 1 viewed from the longitudinal direction of the vibration gate 7. Since a negative potential is applied from the DC power supply E2 to the vibrating gate 7 functioning as a gate, electrons are transferred from the lower surface of the vibrator 7 to the inside of the silicon substrate 1 (in FIG. ), And conversely, the holes become attracted to the surface.

【0011】引き寄せられた正孔(P形)によって表面
に細いP形の伝導層であるチャネルCNN1が形成され
ソースS(P形)とドレインD(P形)との間をP形で
結ぶことになり、このためソースSとドレインDとの間
に電流id1が流れる。
The channel CNN1 which is a thin P-type conductive layer is formed on the surface by the attracted holes (P-type) and connects the source S (P-type) and the drain D (P-type) with the P-type. Therefore, a current id1 flows between the source S and the drain D.

【0012】この電流id1によって発生するドレインD
の電圧は、ドレイン抵抗RDと、ドレインとシリコン基
板1との間に形成される静電容量CDにより、位相シフ
トを受け、この位相シフトを受けた電位変化により振動
ゲート7とドレインDとの間の静電吸引力を変化させ間
隔x1を変化させる。
The drain D generated by the current id1
Is subjected to a phase shift by the drain resistance R D and the capacitance C D formed between the drain and the silicon substrate 1, and the potential change resulting from the phase shift causes the oscillation gate 7 and the drain D to pass through. changing the electrostatic attraction between changing the distance x 1.

【0013】この間隔x1の変化によりチャネルCNN
1の厚さを変化させ、これにより電流id1を変化させ、
これがドレインの電位変化を引き起こす。これを繰り返
して発振するが、この発振はドレイン抵抗RDとドレイ
ンDとシリコン基板1の間の静電容量CDと発振の発振
角速度ωとの積(ωRDD)が1に比べて極めて大きく
なる様に選定することにより継続される。
The change in the interval x 1 causes the channel CNN to change.
1, thereby changing the current id1 ;
This causes a change in the potential of the drain. Although oscillates by repeating this, the oscillation drain resistance R D and the drain D and the capacitance C D and the product of the oscillation angular velocity ω of the oscillation between the silicon substrate 1 (.omega.R D C D) is compared to the 1 Continue by choosing to be extremely large.

【0014】以上のように自励発振が維持されている状
態で、図示のようにシリコン基板1に圧力PMが印加さ
れると、振動ゲート7を固定する凸部5、6を介してこ
の圧力PMによる歪が振動ゲート7に加わり、これに対
応して固有振動数が変化する。したがって、この固有振
動数の変化を取り出すことにより、圧力PMの値を検知
することができる。
[0014] In a state where the self oscillation as described above is maintained, the pressure P M in the silicon substrate 1 is applied as shown, the through projections 5 and 6 for fixing the vibrating gate 7 joined the distortion vibrating gate 7 by the pressure P M, this corresponds natural frequency changes. Therefore, by taking out a change in the natural frequency, it is possible to detect the value of pressure P M.

【0015】図9は、図7の具体的実施例の構成を示す
斜視図、図10はその中央部近傍の断面図である。ただ
し、振動ゲートを覆うシエル部分とダイアフラム部分に
ついては省略してある。図11は振動ゲートの中央部分
における全体側断面図である。
FIG. 9 is a perspective view showing the structure of the specific embodiment of FIG. 7, and FIG. 10 is a sectional view of the vicinity of the center. However, a shell portion and a diaphragm portion covering the vibration gate are omitted. FIG. 11 is an overall side sectional view of a central portion of the vibration gate.

【0016】図9、図10、図11において、シリコン
基板11は、例えば伝導形式がn形に形成され、このシ
リコン基板11の上面には、p形の不純物が拡散されて
ソースSが形成され、ここにソースSの電位を取り出す
ためのアルミニウム製の電極12が、点線で示す配線部
Sを介して形成されている。また、このシリコン基板
11の下面には図示していないがダイアフラムが凹部状
に形成されここに測定すべき圧力PMが印加される。
9, FIG. 10, and FIG. 11, a silicon substrate 11 is formed, for example, with an n-type conduction type, and a p-type impurity is diffused on the upper surface of the silicon substrate 11 to form a source S. , wherein an aluminum electrode 12 for taking out the potential of the source S is formed through the wiring portion W S shown by a dotted line. Further, the pressure P M is not shown on the lower surface is to be measured here is formed on the diaphragm recessed a silicon substrate 11 is applied.

【0017】また、このソースSに対して所定間隔だけ
離れて、同じくシリコン基板11の上面にp形の不純物
が拡散されてドレインDが形成され、ここにドレインD
の電位を取り出すためのアルミニウム製の電極13が点
線で示す配線部WDを介して形成されている。
Also, at a predetermined distance from the source S, a p-type impurity is diffused into the upper surface of the silicon substrate 11 to form a drain D, where the drain D is formed.
Aluminum electrodes 13 for taking out the potential of the are formed through the wiring portion W D shown by a dotted line.

【0018】シリコン基板11の上方には、間隙x2
け離れて固定端14、15が形成され、不純物が拡散さ
れて導電性が付与されたポリシリコンの板状の振動ゲー
ト16の両端が、これ等の固定端14、15に一体に固
定されている。振動ゲート16の梁の長さはLである。
そして、この振動ゲート16はアルミニウム製の電極1
7と点線で示す配線部分WGを介して接続されている。
[0018] Above the silicon substrate 11, the fixed end 14, 15 are spaced apart by a gap x 2, both ends of the polysilicon plate-shaped vibrating gate 16 which impurities are diffused conductivity is imparted, These fixed ends 14 and 15 are integrally fixed. The beam length of the vibration gate 16 is L.
The vibrating gate 16 is connected to the aluminum electrode 1.
Are connected via a wiring portion W G indicated by 7 and dotted.

【0019】つまり、振動ゲート16とシリコン基板1
1とは両端を除いて間隙x2だけ離れて配置され、この
振動ゲート16に対応するシリコン基板11のドレイン
DとソースSとの間にチャネルCNN2が形成される。
That is, the vibration gate 16 and the silicon substrate 1
1 is spaced apart by a gap x 2 except across the channel CNN2 is formed between the drain D and the source S of the silicon substrate 11 corresponding to the vibration gate 16.

【0020】シリコン基板11の上面に形成されたこれ
らのドレインD、チャネルCNN2およびソースSの上
には弗化水素酸(HF)に対する耐食性の高い保護膜1
8、例えばSi34、Sixy、SiC、AL23など
と、酸化膜19とからなる2層構造膜21が形成されて
いる。保護膜18は酸化膜19と同様な絶縁体である。
On the drain D, the channel CNN2 and the source S formed on the upper surface of the silicon substrate 11, a protective film 1 having high corrosion resistance to hydrofluoric acid (HF) is formed.
8, for example, S i3 N 4, S i C x N y, S i C, and the like AL 2 O 3, 2-layer structure film 21 made of an oxide film 19. is formed. The protection film 18 is an insulator similar to the oxide film 19.

【0021】そして、この2層構造膜21と振動ゲート
16との間は、振動ゲート16が固定端14、15を節
として上下に振動できるように間隙が設けられている。
このようにして振動ゲージ22が構成されている。23
はシエル、24はダイアフラムである。
A gap is provided between the two-layer structure film 21 and the vibration gate 16 so that the vibration gate 16 can vibrate up and down with the fixed ends 14 and 15 as nodes.
The vibration gauge 22 is configured as described above. 23
Is a shell, and 24 is a diaphragm.

【0022】今までの説明では、図9に示すような振動
ゲージと電子回路とを結合して振動式赤外線センサを構
成する点について説明した。次に、このような振動式ト
ランスデューサの構成要素としての振動ゲージ22を製
造する製造方法について、図12と図13に示す製造工
程図を用いて説明する。
In the description so far, the point that the vibration type infrared sensor is constructed by combining the vibration gauge and the electronic circuit as shown in FIG. 9 has been described. Next, a method of manufacturing the vibration gauge 22 as a component of such a vibration transducer will be described with reference to manufacturing process diagrams shown in FIGS.

【0023】なお、図13に示す製造工程は、図12に
示す製造工程に連続して続くものであるが、説明の便宜
上2つに分割してある。図9に示す構成では、振動ゲー
ト16の部分とこれを両端で固定する固定端14、15
の部分とでは製造工程の過程で生じる断面構造が異なる
ので、同一工程ではあるが左右に分離してこれらを各別
に図示する。
Although the manufacturing process shown in FIG. 13 is continuous with the manufacturing process shown in FIG. 12, it is divided into two for convenience of explanation. In the configuration shown in FIG. 9, a portion of the vibration gate 16 and fixed ends 14, 15 for fixing the same at both ends are provided.
Since the cross-sectional structure produced in the course of the manufacturing process is different from the above-mentioned portion, these are separately illustrated in the same process but separated into right and left.

【0024】左側の図は振動ゲート16の中央部の断面
構造で、右側の図が固定端14の部分の断面構造であ
る。なお、固定端15の部分は固定端14の部分と同一
の構造であるので省略する。
The figure on the left shows the sectional structure of the central part of the vibration gate 16 and the figure on the right shows the sectional structure of the fixed end 14. The fixed end 15 has the same structure as the fixed end 14 and will not be described.

【0025】ステップ1は、ゲート酸化膜形成工程を示
す。n形のシリコン単結晶の基板30の上にゲート酸化
膜31を、例えば500オングストローム程度の厚さに
形成する。この工程では、振動ゲートの中央部と固定端
部での断面構造は同一に形成される。この後、ステップ
2に移行する。以後、各ステップをステップ番号に従っ
て進行する。
Step 1 shows a gate oxide film forming step. A gate oxide film 31 is formed on an n-type silicon single crystal substrate 30 to a thickness of, for example, about 500 angstroms. In this step, the cross-sectional structures at the center and the fixed end of the vibration gate are formed to be the same. Thereafter, the process proceeds to step 2. Thereafter, each step proceeds according to the step number.

【0026】ステップ2は、イオン注入工程を示す。こ
こでは、p形不純物としてボロンを所定領域にイオン注
入する。これにより、振動ゲートの中央部ではチャネル
CCNを形成する予定の所定間隔WNをおいてp形のソ
ース部32(図9のWSに対応)とドレイン部33(図
9のWDに対応)とを形成し、固定端部ではp形のゲー
トリード部34(図9のWGに対応)を形成する。
Step 2 shows an ion implantation step. Here, boron is ion-implanted into a predetermined region as a p-type impurity. Thus, corresponding to W D of (W corresponds to S in FIG. 9) and the drain part 33 (FIG. 9 source unit 32 of p-type at a predetermined interval W N plan to form a channel CCN in the central portion of the vibrating gate ), And a p-type gate lead portion 34 (corresponding to WG in FIG. 9) is formed at the fixed end.

【0027】ステップ3は、チャネル形成工程を示す。
ここでは、振動ゲートの中央部においてチャネルCCN
を形成する予定の所定間隔WNのチャネル部34(CC
N2)にボロンを浅い深さでイオン注入する。これによ
って、ソース・ドレイン間の抵抗を所定値に制御するこ
とができる。この場合、固定端部では変化がない。
Step 3 shows a channel forming step.
Here, the channel CCN is located at the center of the oscillation gate.
Are formed at predetermined intervals W N of the channel portions 34 (CC
N2) is ion-implanted with boron at a shallow depth. Thereby, the resistance between the source and the drain can be controlled to a predetermined value. In this case, there is no change at the fixed end.

【0028】ステップ4は、窒化膜形成工程を示す。こ
の工程では、後工程で使用する弗化水素酸(HF)に対
する、ゲート酸化膜31の保護のために、弗化水素酸に
対して耐性が強い絶縁膜35として、例えばSixy
膜を、ほぼ1000オングストローム程度の厚さで、ゲ
ート酸化膜31の上に成膜する。
Step 4 shows a nitride film forming step. In this step, for hydrofluoric acid used in the subsequent step (HF), in order to protect the gate oxide film 31, as a strong resistance insulating film 35 against the hydrofluoric acid, for example S i C x N y
A film is formed on the gate oxide film 31 to a thickness of about 1000 angstroms.

【0029】ステップ5は、第1犠牲層酸化膜形成工程
を示す。この工程は、先ず、最終的に振動ゲート16の
周囲に空隙を形成するための下側の犠牲層としてCVD
(Chemical Vapour Deposition)法により5000オン
グストローム程度の厚さに絶縁膜35の上に酸化膜36
を形成する。
Step 5 shows a first sacrificial layer oxide film forming step. In this step, first, CVD is performed as a lower sacrificial layer for finally forming a void around the oscillation gate 16.
An oxide film 36 is formed on the insulating film 35 to a thickness of about 5000 angstroms by a (Chemical Vapor Deposition) method.
To form

【0030】次に、固定端部に対しては、フオトリソグ
ラフイ技術により固定端14が形成される予定の部分の
ゲート酸化膜31、絶縁膜35、及び酸化膜36の部分
を開口部37として開口する。
Next, for the fixed end portion, a portion of the gate oxide film 31, the insulating film 35, and the oxide film 36 where the fixed end 14 is to be formed by photolithography is used as an opening 37. Open.

【0031】ステップ6は、ポリシリコン成膜工程を示
す。この工程は最終的に振動ゲート16と固定端14と
を形成するための前工程である。先ず、酸化膜36と開
口部37の上にポリシリコン38を例えば1μm程度の
厚さで成膜する。この後、導電性を付与するためにボロ
ンをドープする。
Step 6 shows a polysilicon film forming step. This step is a pre-step for finally forming the vibration gate 16 and the fixed end 14. First, a polysilicon 38 is formed on the oxide film 36 and the opening 37 with a thickness of, for example, about 1 μm. Thereafter, boron is doped to impart conductivity.

【0032】次に、フオトリソグラフイ技術により振動
ゲート16に対応する部分と開口部37に対応する部分
にマスクをしてから、RIE(Reactive Ion Etching)
によりポリシリコン38を所定の形状にエッチングして
最終的に振動ゲートとなる板状の梁39と、開口部37
にY形の支柱40を形成する。
Next, a portion corresponding to the vibrating gate 16 and a portion corresponding to the opening 37 are masked by photolithography, and then RIE (Reactive Ion Etching).
A plate-shaped beam 39 which finally becomes a vibration gate by etching the polysilicon 38 into a predetermined shape, and an opening 37
, A Y-shaped support 40 is formed.

【0033】ステップ7は、第2犠牲層酸化膜形成工程
を示す。この工程は、最終的に振動ゲート16の周囲に
空隙を形成するための、下側を除く部分の犠牲層として
CVD法により5000オングストローム程度の厚さに
酸化膜36、梁39、及び支柱40の上に酸化膜41を
形成する。
Step 7 shows a second sacrificial layer oxide film forming step. In this step, the oxide film 36, the beam 39, and the support post 40 are finally formed to have a thickness of about 5000 angstroms by a CVD method as a sacrificial layer except for the lower side for forming a gap around the vibration gate 16 finally. An oxide film 41 is formed thereon.

【0034】ステップ8は、酸化膜エッチング工程を示
す。まず、フオトリソグラフイ技術により振動ゲートの
中央部では梁39の近傍を、固定端部では支柱40の近
傍と支柱40のY字中央部42を除く部分をマスクして
から、これらの周囲の酸化膜36と41を弗化水素酸で
エッチングして間隙対応部43、44を形成する。
Step 8 shows an oxide film etching step. First, the vicinity of the beam 39 is masked at the center of the vibrating gate by photolithography, and the vicinity of the column 40 and the portion of the column 40 except for the Y-shaped central portion 42 are masked at the fixed end. The films 36 and 41 are etched with hydrofluoric acid to form gap corresponding portions 43 and 44.

【0035】ステップ9は、ギャップ対応成膜工程を示
す。この工程は、後工程で用いられるエッチング液を導
入するための犠牲層としての酸化膜45を、ほぼ500
オングストローム程度の厚さで絶縁膜35と間隙対応部
43、44の上を含んで全面にCVD法により形成す
る。この後、フオトリソグラフイ技術を用いてY字中央
部42の上の酸化膜45をエッチングして除去する。
Step 9 shows a film forming process corresponding to the gap. In this step, an oxide film 45 as a sacrificial layer for introducing an etchant used in a later step is formed by almost 500 times.
The insulating film 35 and the gap corresponding portions 43 and 44 are formed on the entire surface by a CVD method to a thickness of about Å. Thereafter, the oxide film 45 on the Y-shaped central portion 42 is removed by etching using photolithography.

【0036】ステップ10は、シエル対応部形成工程を
示す。ステップ9で形成された酸化膜45などの上に1
μm程度の厚さになるようにポリシリコン46を成膜す
る。この後、RTA(Rapid Thermal Aneal)によりシ
エル及び振動ゲートのポリシリコンに残存するストレス
を短時間熱処理して除去し、これらが変形するのを防止
する。
Step 10 shows a shell corresponding portion forming step. 1 is formed on the oxide film 45 formed in Step 9 and the like.
The polysilicon 46 is formed to a thickness of about μm. Thereafter, the stress remaining in the polysilicon of the shell and the vibration gate is removed by heat treatment for a short time by RTA (Rapid Thermal Aneal) to prevent them from being deformed.

【0037】この後、フオトリソグラフイ技術を用いて
マスクし、RIEによりポリシリコン46をエッチング
して振動ゲートを覆う大きさの範囲にシエル対応部47
を形成する。
Thereafter, masking is performed using photolithography, the polysilicon 46 is etched by RIE, and a shell corresponding portion 47 is formed in a range of a size covering the vibration gate.
To form

【0038】ステップ11は、エッチングギャップ形成
工程を示す。この工程は、振動ゲートとシエルとを形成
するために、弗化水素酸を用いて酸化膜45をエッチン
グしながらこれを除去して導入孔48を形成し、ついで
この導入孔48を介して間隙対応部43、44をも除去
する。このようにして、振動ゲート16、固定端14、
及びシエル49を形成する。
Step 11 shows an etching gap forming step. In this step, in order to form a vibration gate and a shell, the oxide film 45 is etched using hydrofluoric acid and removed to form an introduction hole 48, and then a gap is formed through the introduction hole 48. The corresponding parts 43 and 44 are also removed. In this way, the vibration gate 16, the fixed end 14,
And a shell 49 is formed.

【0039】ステップ12は、真空封止工程を示す。こ
の工程は、真空中でシエル49、導入孔48、絶縁膜3
5の上をポリシリコン50でほぼ5000オングストロ
ーム程度の厚さで成膜して、シエル49の内部を真空に
保持する。
Step 12 shows a vacuum sealing step. In this step, the shell 49, the introduction hole 48, the insulating film 3
5 is formed of polysilicon 50 to a thickness of about 5000 angstroms, and the inside of the shell 49 is kept in a vacuum.

【0040】ステップ13は、コンタクトホール形成工
程を示す。ソース部32とドレイン部33の上部にある
ゲート酸化膜31、絶縁膜35、及びポリシリコン50
の一部をフオトリソグラフイ技術とRIEとを用いて開
口してコンタクトホール51、52を形成する。同様に
して、ゲート部にもコンタクトホール54を形成するこ
とができる。
Step 13 shows a contact hole forming step. The gate oxide film 31, the insulating film 35, and the polysilicon 50 over the source portion 32 and the drain portion 33.
Are opened using photolithography and RIE to form contact holes 51 and 52. Similarly, a contact hole 54 can be formed in the gate portion.

【0041】ステップ14は、ダイアフラム形成工程を
示す。水酸化カリウム(KOH)液を用いて、中央部が
薄肉で周囲が厚肉となる薄肉部になるようにシリコン単
結晶の基板30の底部をエッチングしてダイアフラム5
3を形成する。
Step 14 shows a diaphragm forming step. Using a potassium hydroxide (KOH) solution, the bottom of the silicon single crystal substrate 30 is etched so that the central portion is thin and the peripheral portion is thick, so that the diaphragm 5
Form 3

【0042】ステップ15は、ボンデング工程を示す。
コンタクトホール51、52にアルミニウム製の電極1
3、12を形成する。以上が、振動式トランスデューサ
の振動ゲージをシェルで覆いダイアフラムを形成する製
造方法である。
Step 15 shows a bonding process.
Electrode 1 made of aluminum in contact holes 51 and 52
3 and 12 are formed. The above is the manufacturing method of forming the diaphragm by covering the vibration gauge of the vibration type transducer with the shell.

【0043】[0043]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な、微細加工技術(マイクロマシーニング)を用いて、
半導体基板上に形成された構造型トランスデューサにお
いては、以下のような問題がある。
However, using such a fine processing technique (micromachining),
The structural type transducer formed on the semiconductor substrate has the following problems.

【0044】(1)振動式赤外線センサとしてそのまま
使用すると感度が十分でない。 (2)振動ゲート16などの構造物を作製する工程で、
犠牲層にシリコン酸化膜36,41を用いるため、これ
を除去する工程で、弗化水素酸で長時間エッチングする
必要がある。このとき、シリコン基板11側に設けら
れ、絶縁膜として必要なゲート酸化膜19など、エッチ
ングされて欲しくない膜は、ゲート酸化膜19と同様な
絶縁物であるシリコン窒化膜18等の、耐弗化水素酸性
の高い保護膜18で保護しておく必要があるが、十分な
耐蝕性は得られていなかった。
(1) If the vibration type infrared sensor is used as it is, the sensitivity is not sufficient. (2) In the step of manufacturing a structure such as the vibration gate 16,
Since the silicon oxide films 36 and 41 are used for the sacrificial layer, it is necessary to perform etching with hydrofluoric acid for a long time in the step of removing the silicon oxide films 36 and 41. At this time, a film which is provided on the silicon substrate 11 side and which is not desired to be etched, such as a gate oxide film 19 necessary as an insulating film, is a fluorine-resistant film such as a silicon nitride film 18 which is an insulator similar to the gate oxide film 19. Although it is necessary to protect the protective film 18 having a high acidity of hydrogen hydride, sufficient corrosion resistance has not been obtained.

【0045】本発明は、この問題点を、解決するもので
ある。本発明の目的は、高感度、高精度で、安価な振動
式赤外線センサとその製造方法を提供するにある。
The present invention solves this problem. An object of the present invention is to provide an inexpensive vibration-type infrared sensor with high sensitivity, high accuracy, and a method of manufacturing the same.

【0046】[0046]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 (1)両端が基板に固定された振動ゲートの共振周波数
を測定する事により該振動ゲートに加えられた赤外線に
基づく歪を測定する振動式赤外線センサにおいて、第1
の伝導形式を有する半導体の基板と該基板の表面に形成
され前記伝導形式とは逆の第2の伝導形式を有するドレ
インとソースにより挟まれたチャネルと前記基板の表面
上に形成されたゲート酸化膜と該ゲート酸化膜の上を覆
い弗化水素酸に対して耐性の強い絶縁膜とポリシリコン
よりなり変位可能なように該絶縁膜の表面から間隙を保
持して両端が前記基板に固定され前記ドレインとソース
とチャネルとを覆って配置され自励発振により該ドレイ
ンとの間に生じる静電力により変位する板状の導電性の
振動ゲートと該振動ゲートを覆い内部が真空に保持され
たシエルと該シエルの外表面に設けられた赤外線の集光
レンズとを具備する検出ユニットを具備したことを特徴
とする振動式赤外線センサ。 (2)両端が基板に固定された振動ゲートの共振周波数
を測定する事により該振動ゲートに加えられた赤外線に
基づく歪を測定する振動式赤外線センサにおいて、第1
の伝導形式を有する半導体の第1の基板と該第1の基板
の表面に形成され前記伝導形式とは逆の第2の伝導形式
を有するドレインとソースにより挟まれたチャネルと前
記第1の基板の表面上に形成されたゲート酸化膜と該ゲ
ート酸化膜の上を覆い弗化水素酸に対して耐性の強い絶
縁膜とポリシリコンよりなり変位可能なように該絶縁膜
の表面から間隙を保持して両端が前記基板に固定され前
記ドレインとソースとチャネルとを覆って配置され自励
発振により該ドレインとの間に生じる静電力により変位
する板状の導電性の振動ゲートと該振動ゲートを覆い内
部が真空に保持されたシエルと該シエルの外表面に設け
られた赤外線の集光レンズとを具備する検出ユニット
と、第1の伝導形式を有する半導体の第2の基板と該第
2の基板の表面に形成され前記伝導形式とは逆の第2の
伝導形式を有するドレインとソースにより挟まれたチャ
ネルと前記第2の基板の表面上に形成されたゲート酸化
膜と該ゲート酸化膜の上を覆い弗化水素酸に対して耐性
の強い絶縁膜とポリシリコンよりなり変位可能なように
該絶縁膜の表面から間隙を保持して両端が前記基板に固
定され前記ドレインとソースとチャネルとを覆って配置
され自励発振により該ドレインとの間に生じる静電力に
より変位する板状の導電性の振動ゲートと該振動ゲート
を覆い内部が真空に保持されたシエルと該シエルの外表
面に設けられた赤外線反射膜とを具備するリファレンス
ユニットとを具備したことを特徴とする振動式赤外線セ
ンサ。 (3)両端が基板に固定された振動ゲートの共振周波数
を測定する事により該振動ゲートに加えられた赤外線に
基づく歪を測定する振動式赤外線センサにおいて、第1
の伝導形式を有する半導体の基板と該基板の表面に形成
され前記伝導形式とは逆の第2の伝導形式を有する第1
のドレインと第1のソースにより挟まれた第1のチャネ
ルと前記基板の表面上に形成されたゲート酸化膜と該ゲ
ート酸化膜の上を覆い弗化水素酸に対して耐性の強い絶
縁膜とポリシリコンよりなり変位可能なように該絶縁膜
の表面から間隙を保持して両端が前記基板に固定され前
記第1のドレインと第1のソースと第1のチャネルとを
覆って配置され自励発振により該第1のドレインとの間
に生じる静電力により変位する板状の導電性の第1の振
動ゲートと該第1の振動ゲートを覆い内部が真空に保持
された第1のシエルと該第1のシエルの外表面に設けら
れた赤外線の集光レンズとを具備する検出ユニットと、
前記第1の伝導形式を有する半導体の基板の表面に形成
され前記伝導形式とは逆の第2の伝導形式を有する第2
のドレインと第2のソースにより挟まれた第2のチャネ
ルと前記基板の表面上に形成されたゲート酸化膜と該ゲ
ート酸化膜の上を覆い弗化水素酸に対して耐性の強い絶
縁膜とポリシリコンよりなり変位可能なように該絶縁膜
の表面から間隙を保持して両端が前記基板に固定され前
記第2のドレインと第2のソースと第2のチャネルとを
覆って配置され自励発振により該第2のドレインとの間
に生じる静電力により変位する板状の導電性の第2の振
動ゲートと該第2の振動ゲートを覆い内部が真空に保持
された第2のシエルと該第2のシエルの外表面に設けら
れた赤外線反射膜とを具備するリファレンスユニット
と、を具備したことを特徴とする振動式赤外線センサ。 (4)両端が基板に固定された振動ゲートの共振周波数
を測定する事により該振動ゲートの両端に加えられた歪
を測定する振動式赤外線センサの製造方法において、以
下の工程を有することを特徴とする振動式赤外線センサ
の製造方法。 (a)第1の伝導形式を有する半導体の基板上に、ゲー
ト酸化膜を形成するゲート酸化膜形成工程。 (b)第2の伝導形式となる不純物をソース、ドレイン
やゲートのリード部分に対応する所定領域にイオン注入
するイオン注入工程。 (c)前記ゲート酸化膜上にポリシリコン保護膜を成膜
するポリシリコン保護膜形成工程。 (d)該ポリシリコン保護膜上に第1犠牲層酸化膜を形
成する第1犠牲層酸化膜形成工程。 (e)該第1犠牲層酸化膜上にポリシリコン膜を成膜す
る。この後、導電性付与のため第2の伝導形式となる不
純物をドープする。該ポリシリコン膜をエッチングして
振動ゲートに対応する梁を形成する梁形成工程。 (f)前記第1犠牲層酸化膜と前記梁の上に第2犠牲層
酸化膜を形成する第2犠牲層酸化膜形成工程。 (g)前記第1,第2犠牲層酸化膜をエッチングして間
隙対応部を形成する間隙対応部形成工程。 (h)犠牲層としてのギャップ対応酸化膜を前記ポリシ
リコン保護膜と間隙対応部の上を含んで全面に形成する
ギャップ対応膜形成工程。 (i)該ギャップ対応酸化膜上にポリシリコン膜を成膜
する。該ポリシリコン膜をエッチングしてシェル対応部
を形成するシェル対応部形成工程。 (j)前記ギャップ対応酸化膜をエッチングして導入孔
を形成し、この導入孔を介して前記間隙対応部をも除去
するエッチングギャップ形成工程。 (k)真空中で前記シェル対応部、前記導入孔、前記ポ
リシリコン保護膜上を、ポリシリコン膜で成膜して、シ
ェルの内部を真空に保持する真空封止工程。 (l)前記第1の伝導形式を有する半導体の基板の底部
をエッチングして熱伝達防止部を形成する熱伝達防止部
形成工程。 (m)前記シェル対応部の外表面に赤外線の集光レンズ
を形成する赤外線集光レンズ形成工程。 (5)両端が基板に固定された振動ゲートの共振周波数
を測定する事により該振動ゲートの両端に加えられた歪
を測定する振動式赤外線センサの製造方法において、以
下の工程を有することを特徴とする振動式赤外線センサ
の製造方法。 (a)第1の伝導形式を有する半導体の基板上に、ゲー
ト酸化膜を形成するゲート酸化膜形成工程。 (b)第2の伝導形式となる不純物を第1,第2のソー
ス、第1,第2のドレインやゲートのリード部分に対応
する所定領域にイオン注入するイオン注入工程。 (c)前記ゲート酸化膜上にポリシリコン保護膜を成膜
するポリシリコン保護膜形成工程。 (d)該ポリシリコン保護膜上に第1犠牲層酸化膜を形
成する第1犠牲層酸化膜形成工程。 (e)該第1犠牲層酸化膜上にポリシリコン膜を成膜す
る。この後、導電性付与のため第2の伝導形式となる不
純物をドープする。該ポリシリコン膜をエッチングして
第1,第2の振動ゲートに対応する2個の梁を形成する
梁形成工程。 (f)前記第1犠牲層酸化膜と前記梁の上に第2犠牲層
酸化膜を形成する第2犠牲層酸化膜形成工程。 (g)前記第1,第2犠牲層酸化膜をエッチングして2
個の間隙対応部を形成する間隙対応部形成工程。 (h)犠牲層としてのギャップ対応酸化膜を前記ポリシ
リコン保護膜と間隙対応部の上を含んで全面に形成する
ギャップ対応膜形成工程。 (i)該ギャップ対応酸化膜上にポリシリコン膜を成膜
する。該ポリシリコン膜をエッチングして2個のシェル
対応部を形成するシェル対応部形成工程。 (j)前記ギャップ対応酸化膜をエッチングして導入孔
を形成し、この導入孔を介して前記間隙対応部をも除去
するエッチングギャップ形成工程。 (k)真空中で前記シェル対応部、前記導入孔、前記ポ
リシリコン保護膜上を、ポリシリコン膜で成膜して、シ
ェルの内部を真空に保持する真空封止工程。 (l)前記第1の伝導形式を有する半導体の基板の底部
をエッチングして熱伝達防止部を形成する熱伝達防止部
形成工程。 (m)前記2個のシェル対応部の外表面にそれぞれ赤外
線の反射膜を形成する赤外線反射膜形成工程。 (n)該反射膜の一方をエッチング除去して赤外線の集
光レンズを形成する赤外線集光レンズ形成工程。 を構成したものである。
In order to achieve this object, the present invention provides: (1) measuring the resonance frequency of a vibrating gate having both ends fixed to a substrate to reduce the infrared radiation applied to the vibrating gate; Vibration type infrared sensor for measuring strain based on
A semiconductor substrate having a conduction type of the above, a channel formed on a surface of the substrate and having a second conduction type opposite to the conduction type and sandwiched by a drain and a source, and a gate oxide formed on the surface of the substrate An insulating film which covers the film and the gate oxide film and has a high resistance to hydrofluoric acid; and polysilicon, both ends of which are fixed to the substrate while maintaining a gap from the surface of the insulating film so as to be displaceable. A plate-shaped conductive vibrating gate which is disposed over the drain, source and channel and is displaced by electrostatic force generated between the drain by self-excited oscillation; and A vibrating infrared sensor comprising a detection unit including a shell and an infrared condenser lens provided on an outer surface of the shell. (2) A vibration-type infrared sensor for measuring distortion based on infrared rays applied to the vibration gate by measuring the resonance frequency of the vibration gate having both ends fixed to the substrate.
A first substrate made of a semiconductor having a first conduction type and a channel formed on a surface of the first substrate and sandwiched between a drain and a source having a second conduction type opposite to the first conduction type, and the first substrate A gate oxide film formed on the surface of the gate oxide film and an insulating film covering the gate oxide film and having high resistance to hydrofluoric acid and a polysilicon, and holding a gap from the surface of the insulating film so as to be displaceable. A plate-shaped conductive vibrating gate and a vibrating gate, both ends of which are fixed to the substrate and are disposed so as to cover the drain, the source, and the channel and are displaced by electrostatic force generated between the drain and the self-oscillation, A detection unit including a shell whose inside is held in a vacuum and an infrared condensing lens provided on an outer surface of the shell; a second semiconductor substrate having a first conductivity type; Form on the surface of the board A channel sandwiched between a drain and a source having a second conductivity type opposite to the conductivity type, a gate oxide film formed on a surface of the second substrate, and a fluoride covering the gate oxide film. Both ends are fixed to the substrate while maintaining a gap from the surface of the insulating film so as to be displaceable, and are disposed so as to cover the drain, the source, and the channel. A plate-shaped conductive vibrating gate displaced by electrostatic force generated between the drain by self-excited oscillation, a shell covering the vibrating gate, and having a vacuum inside, and an infrared reflection provided on the outer surface of the shell And a reference unit having a film. (3) A vibration-type infrared sensor for measuring distortion based on infrared rays applied to the vibration gate by measuring the resonance frequency of the vibration gate having both ends fixed to the substrate.
A semiconductor substrate having a second conduction type formed on a surface of the substrate and having a second conduction type opposite to the conduction type.
A first channel sandwiched between the drain and the first source, a gate oxide film formed on the surface of the substrate, an insulating film covering the gate oxide film and having a high resistance to hydrofluoric acid; Both ends are fixed to the substrate while holding a gap from the surface of the insulating film so as to be displaceable so as to be displaceable, and are disposed to cover the first drain, the first source, and the first channel, and are self-excited. A plate-shaped conductive first vibrating gate displaced by electrostatic force generated between the first drain due to oscillation, a first shell covering the first vibrating gate, and having a vacuum maintained inside; A detection unit comprising: an infrared condenser lens provided on an outer surface of the first shell;
A second conductive type formed on the surface of the semiconductor substrate having the first conductive type and having a second conductive type opposite to the conductive type;
A second channel sandwiched between the drain and the second source, a gate oxide film formed on the surface of the substrate, and an insulating film covering the gate oxide film and having high resistance to hydrofluoric acid. Both ends are fixed to the substrate while maintaining a gap from the surface of the insulating film so as to be displaceable and made of polysilicon, and are disposed over the second drain, the second source, and the second channel, and are self-excited. A plate-shaped conductive second vibrating gate displaced by an electrostatic force generated between the second drain due to the oscillation, a second shell covering the second vibrating gate and holding the inside thereof in a vacuum; A reference unit having an infrared reflective film provided on an outer surface of the second shell. (4) A method for manufacturing a vibration type infrared sensor for measuring the strain applied to both ends of the vibration gate by measuring the resonance frequency of the vibration gate having both ends fixed to the substrate, comprising the following steps. A method for manufacturing a vibration type infrared sensor. (A) A gate oxide film forming step of forming a gate oxide film on a semiconductor substrate having a first conductivity type. (B) an ion implantation step of ion-implanting impurities of the second conductivity type into predetermined regions corresponding to the source, drain and gate leads. (C) forming a polysilicon protective film on the gate oxide film; (D) forming a first sacrificial layer oxide film on the polysilicon protective film. (E) forming a polysilicon film on the first sacrificial layer oxide film; Thereafter, an impurity that becomes the second conductivity type is doped to impart conductivity. A beam forming step of etching the polysilicon film to form a beam corresponding to the vibration gate. (F) forming a second sacrificial layer oxide film on the first sacrificial layer oxide film and the beam; (G) a gap corresponding portion forming step of forming the gap corresponding portion by etching the first and second sacrificial layer oxide films. (H) A gap-forming film forming step of forming a gap-forming oxide film as a sacrificial layer on the entire surface including the polysilicon protective film and the gap-forming portion. (I) forming a polysilicon film on the oxide film corresponding to the gap; Forming a shell corresponding portion by etching the polysilicon film. (J) An etching gap forming step of etching the gap-corresponding oxide film to form an introduction hole, and removing the gap corresponding portion through the introduction hole. (K) A vacuum sealing step of forming a film of a polysilicon film on the shell corresponding portion, the introduction hole, and the polysilicon protective film in a vacuum, and keeping the inside of the shell at a vacuum. (L) forming a heat transfer preventing portion by etching a bottom of the semiconductor substrate having the first conduction type to form a heat transfer preventing portion; (M) forming an infrared condenser lens on the outer surface of the shell corresponding portion; (5) A method for manufacturing a vibration type infrared sensor for measuring the strain applied to both ends of the vibration gate by measuring the resonance frequency of the vibration gate having both ends fixed to the substrate, comprising the following steps. A method for manufacturing a vibration type infrared sensor. (A) A gate oxide film forming step of forming a gate oxide film on a semiconductor substrate having a first conductivity type. (B) an ion implantation step of ion-implanting impurities having the second conductivity type into predetermined regions corresponding to the first and second sources, the first and second drains, and the lead portions of the gate. (C) forming a polysilicon protective film on the gate oxide film; (D) forming a first sacrificial layer oxide film on the polysilicon protective film. (E) forming a polysilicon film on the first sacrificial layer oxide film; Thereafter, an impurity that becomes the second conductivity type is doped to impart conductivity. A beam forming step of etching the polysilicon film to form two beams corresponding to the first and second vibration gates. (F) forming a second sacrificial layer oxide film on the first sacrificial layer oxide film and the beam; (G) etching the first and second sacrificial layer oxide films to obtain 2
A gap corresponding portion forming step of forming a plurality of gap corresponding portions. (H) A gap-forming film forming step of forming a gap-forming oxide film as a sacrificial layer on the entire surface including the polysilicon protective film and the gap-forming portion. (I) forming a polysilicon film on the oxide film corresponding to the gap; Forming a shell corresponding portion by etching the polysilicon film to form two shell corresponding portions. (J) An etching gap forming step of etching the gap-corresponding oxide film to form an introduction hole, and removing the gap corresponding portion through the introduction hole. (K) A vacuum sealing step of forming a film of a polysilicon film on the shell corresponding portion, the introduction hole, and the polysilicon protective film in a vacuum, and keeping the inside of the shell at a vacuum. (L) forming a heat transfer preventing portion by etching a bottom of the semiconductor substrate having the first conduction type to form a heat transfer preventing portion; (M) an infrared reflecting film forming step of forming an infrared reflecting film on the outer surfaces of the two shell corresponding portions, respectively; (N) an infrared light condensing lens forming step of forming an infrared light condensing lens by etching away one of the reflection films. It is what constituted.

【0047】[0047]

【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施例の要部構
成説明図、図2は図1のA−A断面図である。図におい
て、図11と同一記号の構成は同一機能を表わす。以
下、図11と相違部分のみ説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory view of a main part of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. In the figure, the configuration of the same symbol as FIG. 11 represents the same function. Hereinafter, only differences from FIG. 11 will be described.

【0048】11は、第1の伝導形式を有する半導体の
基板である。この場合は、n型の半導体の基板が使用さ
れている。61は、基板11の表面に形成され、基板1
1の伝導形式とは逆の伝導形式を有する第1のドレイン
62と第1のソース63により挟まれた第1のチャネル
である。この場合は、p型の半導体が使用されている。
Reference numeral 11 denotes a semiconductor substrate having the first conduction type. In this case, an n-type semiconductor substrate is used. 61 is formed on the surface of the substrate 11 and
A first channel sandwiched between a first drain 62 and a first source 63 having a conduction type opposite to that of the first conduction type. In this case, a p-type semiconductor is used.

【0049】64は基板11の表面上に形成されたゲー
ト酸化膜である。65は、ゲート酸化膜64の上を覆
い、弗化水素酸に対して耐性の強い絶縁膜である。この
場合は、ポリシリコンが使用されている。
Reference numeral 64 denotes a gate oxide film formed on the surface of the substrate 11. An insulating film 65 covers the gate oxide film 64 and has high resistance to hydrofluoric acid. In this case, polysilicon is used.

【0050】66は、ポリシリコンよりなり、変位可能
なように、絶縁膜65の表面から間隙を保持して両端が
基板11に固定され、第1のドレイン62と第1のソー
ス63と第1のチャネル61とを覆って配置され、自励
発振により、第1のドレイン62との間に生じる静電力
により変位する板状の導電性の第1の振動ゲートであ
る。
Reference numeral 66 denotes polysilicon, and both ends are fixed to the substrate 11 while maintaining a gap from the surface of the insulating film 65 so as to be displaceable, and the first drain 62, the first source 63, and the first And a first conductive gate in the form of a plate which is displaced by electrostatic force generated between itself and the first drain 62 by self-excited oscillation.

【0051】67は、第1の振動ゲート66を覆い、内
部が真空に保持された第1のシエルである。68は、第
1のシエル67の外表面に設けられた赤外線の集光レン
ズである。以上の構成により、検出ユニット60が構成
される。
Reference numeral 67 denotes a first shell which covers the first vibration gate 66 and has an inside kept at a vacuum. Reference numeral 68 denotes an infrared condenser lens provided on the outer surface of the first shell 67. With the above configuration, the detection unit 60 is configured.

【0052】71は、半導体の基板11の表面に形成さ
れ、基板11の伝導形式とは逆の伝導形式を有する第2
のドレイン72と第2のソース73により挟まれた第2
のチャネルである。74は、基板11の表面上に形成さ
れたゲート酸化膜である。
Reference numeral 71 denotes a second substrate formed on the surface of the semiconductor substrate 11 and having a conduction type opposite to the conduction type of the substrate 11.
Between the drain 72 and the second source 73
Channel. 74 is a gate oxide film formed on the surface of the substrate 11.

【0053】75は、ゲート酸化膜74の上を覆い、弗
化水素酸に対して耐性の強い絶縁膜である。この場合
は、ポリシリコンが使用されている。76は、ポリシリ
コンよりなり、変位可能なように、絶縁膜75の表面か
ら間隙を保持して両端が基板11に固定され、第2のド
レイン72と第2のソース73と第2のチャネル71と
を覆って配置され、自励発振により、第2のドレイン7
2との間に生じる静電力により変位する板状の導電性の
第2の振動ゲートである。
An insulating film 75 covers the gate oxide film 74 and has high resistance to hydrofluoric acid. In this case, polysilicon is used. Numeral 76 is made of polysilicon, and both ends are fixed to the substrate 11 while maintaining a gap from the surface of the insulating film 75 so as to be displaceable, and the second drain 72, the second source 73, and the second channel 71 are formed. And the second drain 7 by self-oscillation.
2 is a plate-shaped conductive second vibration gate which is displaced by an electrostatic force generated between the second vibration gate and the second vibration gate.

【0054】77は、第2の振動ゲート76を覆い、内
部が真空に保持された第2のシエルである。78は、第
2のシエル77の外表面に設けられた赤外線の反射膜で
ある。以上の構成により、リファレンスユニット70が
構成される。
Reference numeral 77 denotes a second shell that covers the second vibration gate 76 and has the inside kept at a vacuum. Reference numeral 78 denotes an infrared reflection film provided on the outer surface of the second shell 77. With the above configuration, the reference unit 70 is configured.

【0055】すなわち、センサ全体の構成としては、シ
ェル67,77付きの全く同形状の振動子66,76が
2つ存在し、一つの振動子76には、赤外線の入射に対
し赤外線反射膜78が付加され、もう一つの振動子66
には赤外線の入射に対し、赤外線の集光レンズ68が付
加されている。
In other words, as a configuration of the entire sensor, there are two vibrators 66 and 76 of exactly the same shape with shells 67 and 77, and one vibrator 76 has an infrared reflecting film 78 for the incidence of infrared light. Is added, and another vibrator 66
Is provided with an infrared condenser lens 68 for incident infrared light.

【0056】以上の構成において、ゲートとして機能す
る振動ゲート66.76には、直流電源E2から負の電
位が印加されているので、電子は振動ゲート66.76
の下の表面からシリコン基板11の内部へ押しやられ、
逆に正孔は表面に引き寄せられるようになる。
In the above configuration, since a negative potential is applied from the DC power supply E2 to the oscillation gate 66.76 functioning as a gate, electrons are emitted from the oscillation gate 66.76.
From the lower surface to the inside of the silicon substrate 11,
Conversely, holes become attracted to the surface.

【0057】引き寄せられた正孔(P形)によって表面
に細いP形の伝導層であるチャネル61,71が形成さ
れソース63,73(P形)とドレイン62,72(P
形)との間をP形で結ぶことになり、このためソース6
3,73とドレイン62,72との間に電流id2が流れ
る。
Channels 61 and 71, which are thin P-type conductive layers, are formed on the surface by the attracted holes (P-type), and sources 63 and 73 (P-type) and drains 62 and 72 (P-type).
Form) is connected with a P-type.
Current i d2 flows between the 3,73 and the drain 62 and 72.

【0058】この電流id2によって発生するドレイン6
2,72の電圧は、ドレイン抵抗R Dと、ドレインとシ
リコン基板11との間に形成される静電容量CDによ
り、位相シフトを受け、この位相シフトを受けた電位変
化により振動ゲート66.76とドレイン62,72と
の間の静電吸引力を変化させ間隔x2を変化させる。
This current id2Drain 6 caused by
The voltage of 2,72 is the drain resistance R DAnd the drain and
Capacitance C formed between recon substrate 11DBy
Phase shift, and the potential change
Oscillating gate 66.76 and drains 62 and 72
Change the electrostatic attraction force during the interval xTwoTo change.

【0059】この間隔x2の変化によりチャネル61,
71の厚さを変化させ、これにより電流id2を変化さ
せ、これがドレインの電位変化を引き起こす。これを繰
り返して発振するが、この発振はドレイン抵抗RDとド
レイン62,72とシリコン基板11の間の静電容量C
Dと発振の発振角速度ωとの積(ωRDD)が、1に比
べて極めて大きくなる様に選定することにより継続され
る。
The change in the interval x 2 causes the channels 61,
The thickness of 71 is changed, thereby changing the current id2 , which causes a change in drain potential. This oscillation is repeated, and this oscillation is caused by the capacitance C between the drain resistance R D and the drains 62 and 72 and the silicon substrate 11.
The selection is continued so that the product (ωR D C D ) of D and the oscillation angular velocity ω of oscillation becomes extremely large as compared with 1.

【0060】以上のように自励発振が維持されている状
態で、赤外線の集光レンズ68を通して入ってきた赤外
線は、第1のシェル67を通過し、自励振しているB
(ボロン)ドープされた第1の振動ゲート66に吸収さ
れる。
In the state where the self-sustained pulsation is maintained as described above, the infrared light that has entered through the infrared condenser lens 68 passes through the first shell 67 and is self-excited.
The (boron) -doped first oscillation gate 66 absorbs it.

【0061】B(ボロン)ドープされた第1の振動ゲー
ト66の赤外線吸収係数は200〜300と大きく、か
つ、その大きさが1um〜10um帯の赤外領域におい
て波長依存性が見られない。
The infrared absorption coefficient of the first vibrating gate 66 doped with B (boron) is as large as 200 to 300, and there is no wavelength dependence in the infrared region in the 1 μm to 10 μm band.

【0062】第1の振動ゲート66に赤外線が吸収され
たことで、第1の振動ゲート66は熱膨張し、第1の振
動ゲート66と基板11との間で歪みが生じることで、
梁の共振周波数が変化する。したがって、この固有振動
数の変化を取り出すことにより、赤外線Mの値を検知す
ることができる。
When the infrared light is absorbed by the first vibration gate 66, the first vibration gate 66 thermally expands, and distortion occurs between the first vibration gate 66 and the substrate 11.
The resonance frequency of the beam changes. Therefore, the value of the infrared ray M can be detected by extracting the change in the natural frequency.

【0063】しかして、第1の振動ゲート66と第2の
振動ゲート76と共振周波数の差動演算処理を行うこと
により、測定環境の温度揺らぎを受けず,正確な赤外線
入射量を測定することができる。
By performing the differential operation of the resonance frequency with the first vibration gate 66 and the second vibration gate 76, it is possible to accurately measure the amount of incident infrared rays without being affected by the temperature fluctuation of the measurement environment. Can be.

【0064】なお、第1の振動ゲート66と第2の振動
ゲート76とは真空に保持されている。真空度は、共振
周波数の揺動の大きさと,断熱効果に影響し、真空度が
高いほどQが高くなり揺動も減り,断熱効果も高まるの
で,重要なパラメータである。そして、第1のシェル6
7を透過した赤外線は,高真空度に保たれた空間を通過
して効率よく第1の振動ゲート66に吸収される。
The first vibration gate 66 and the second vibration gate 76 are kept in a vacuum. The degree of vacuum is an important parameter because it affects the magnitude of oscillation of the resonance frequency and the adiabatic effect. The higher the degree of vacuum, the higher the Q, the less the oscillation, and the greater the adiabatic effect. And the first shell 6
The infrared light transmitted through 7 passes through a space maintained at a high degree of vacuum and is efficiently absorbed by the first vibration gate 66.

【0065】この結果、 (1)振動子式赤外線センサの感度は、ゲージファクタ
ーに比例するため,振動子の長さ,厚さなどの形状を制
御し、また真空度を上げQを高めることにより周波数揺
動を下げることで、同じ熱型センサに属する市販のボロ
メータを上回る感度を得ることができる高感度、高精度
な振動式赤外線センサが得られる。
As a result, (1) Since the sensitivity of the vibrator type infrared sensor is proportional to the gauge factor, the shape such as the length and thickness of the vibrator is controlled, and the degree of vacuum is increased and Q is increased. By lowering the frequency fluctuation, it is possible to obtain a high-sensitivity, high-precision vibration type infrared sensor capable of obtaining a sensitivity higher than that of a commercially available bolometer belonging to the same thermal sensor.

【0066】(2)半導体プロセスを利用することで,
検出用振動子66と等しい大きさのreference振動子7
6を1チップ内に容易に作り込むことができる。2つの
振動子66、76の共振周波数を差動にとることで,測
定環境の温度揺らぎに影響されない、高精度な赤外線検
出を行うことができる。
(2) By utilizing a semiconductor process,
Reference oscillator 7 having the same size as detection oscillator 66
6 can be easily formed in one chip. By setting the resonance frequencies of the two vibrators 66 and 76 to be differential, highly accurate infrared detection can be performed without being affected by temperature fluctuations in the measurement environment.

【0067】(3)従来例の如く、チョッパがいらない
等,センサとしてのシステムも簡単になる。従って、製
造コストを低減し得る振動式赤外線センサが得られる。
(3) As in the conventional example, the system as a sensor is simplified, for example, a chopper is not required. Therefore, a vibration-type infrared sensor that can reduce the manufacturing cost can be obtained.

【0068】(4)sealcap67,77をもとも
とセンサチップ内に持っているので、従来例の如く、セ
ンサ作製後sealcapする必要がない。従って、ア
センブリングにおける工程が簡略化されコストが下が
る。従って、更に、製造コストを低減し得る振動式赤外
線センサが得られる。
(4) Since the sealcaps 67 and 77 are originally provided in the sensor chip, there is no need to perform a sealcap after the sensor is manufactured as in the conventional example. Therefore, the steps in the assembly are simplified and the cost is reduced. Therefore, a vibration type infrared sensor that can further reduce the manufacturing cost can be obtained.

【0069】(5)加えるに、基板11構造の最表面に
形成された絶縁膜65,75は、弗化水素酸水溶液の耐
蝕性が充分であり、振動ゲート66,76の製造工程中
において、犠牲層エッチング時に、ゲート酸化膜64,
74が弗化水素酸水溶液にさらされて、素子構造が破壊
されることがない。
(5) In addition, the insulating films 65 and 75 formed on the outermost surface of the structure of the substrate 11 have sufficient corrosion resistance to the hydrofluoric acid aqueous solution. When the sacrificial layer is etched, the gate oxide film 64,
74 is not exposed to the hydrofluoric acid aqueous solution, and the element structure is not destroyed.

【0070】なお、前述の実施例においては、基板11
上に検出ユニット60とレファレンスユニツト70を製
作すると説明したが、これに限ることはなく、検出ユニ
ット60とレファレンスユニツト70とを別々に作って
も良く、また、出力特性が落ちる可能性があるが、検出
ユニット60のみ製作しても良いことは勿論である。
In the above-described embodiment, the substrate 11
Although it has been described above that the detection unit 60 and the reference unit 70 are manufactured, the present invention is not limited to this. The detection unit 60 and the reference unit 70 may be separately manufactured, and output characteristics may be reduced. Of course, only the detection unit 60 may be manufactured.

【0071】次に、このような振動式赤外線センサの構
成要素としての検出ユニット60のみを単体として製造
する製造方法について、図3、図4に示す製造工程図を
用いてステップ順に説明する。
Next, a manufacturing method for manufacturing only the detection unit 60 as a component of such a vibration type infrared sensor as a single unit will be described in the order of steps with reference to manufacturing process diagrams shown in FIGS.

【0072】(1)ステップ1は、ゲート酸化膜形成工
程を示す。n形のシリコン単結晶の基板101の上に、
ゲート酸化膜102を、例えば500オングストローム
程度の厚さに形成する。
(1) Step 1 shows a gate oxide film forming step. On an n-type silicon single crystal substrate 101,
The gate oxide film 102 is formed to a thickness of, for example, about 500 angstroms.

【0073】(2)ステップ2は、イオン注入工程を示
す。ここでは、p形不純物としてボロンを、ソース10
3、ドレイン104やゲートのリード部分に対応する所
定領域に、イオン注入しする。
(2) Step 2 shows an ion implantation process. Here, boron is used as a p-type impurity,
3. Ions are implanted into predetermined regions corresponding to the drain 104 and the lead portion of the gate.

【0074】(3)ステップ3は、また、必要に応じ
て、チャネル部105に、ボロンを浅い深さでイオン注
入することで、ソース103−ドレイン104間の抵抗
値を制御することが可能である。
(3) In step 3, if necessary, the resistance between the source 103 and the drain 104 can be controlled by ion-implanting boron into the channel portion 105 at a shallow depth. is there.

【0075】(4)ステップ4は、ポリシリコン保護膜
形成工程を示す。この工程では、後工程で使用する弗化
水素酸(HF)に対して耐性が強く、ゲート酸化膜10
2の保護膜の役目を果たし、かつ安定な膜であるポリシ
リコン保護膜106を、ほぼ5000オングストローム
程度の厚さでゲート酸化膜102の上に成膜する。
(4) Step 4 shows a step of forming a polysilicon protective film. In this step, the gate oxide film 10 has high resistance to hydrofluoric acid (HF) used in a later step.
The polysilicon protective film 106, which serves as a protective film of No. 2 and is a stable film, is formed on the gate oxide film 102 to a thickness of about 5000 angstroms.

【0076】(5)ステップ5は、第1犠牲層酸化膜形
成工程を示す。この工程は、先ず、最終的に、振動ゲー
ト66の周囲に空隙を形成するための下側の犠牲層とし
て、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法に
より5000オングストローム程度の厚さにポリシリコ
ン保護膜106の上に第1犠牲層酸化膜107を形成す
る。
(5) Step 5 shows a first sacrificial layer oxide film forming step. In this step, first, as a lower sacrificial layer for forming a gap around the vibration gate 66, the polysilicon protective film 106 is formed to a thickness of about 5000 angstroms by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. A first sacrificial layer oxide film 107 is formed thereon.

【0077】(6)ステップ6は、振動ゲート形成工程
を示す。この工程は最終的に振動ゲート16を形成する
ための前工程である。先ず、第1犠牲層酸化膜107の
上に、ポリシリコン膜108(図示せず)を、例えば1
μm程度の厚さで成膜する。この後、導電性を付与する
ためにボロンをドープする。
(6) Step 6 shows a vibration gate forming step. This step is a pre-step for finally forming the vibration gate 16. First, a polysilicon film 108 (not shown) is formed on the first sacrificial oxide film 107 by, for example,
The film is formed with a thickness of about μm. Thereafter, boron is doped to impart conductivity.

【0078】次に、フオトリソグラフイ技術により、振
動ゲート16に対応する部分に、マスクをしてから、R
IE(Reactive Ion Etching)により、ポリシリコン1
08(図示せず)を所定の形状にエッチングして、最終
的に振動ゲート16となる板状の振動ゲート109を形
成する。
Next, a portion corresponding to the vibration gate 16 is masked by photolithography,
Polysilicon 1 by IE (Reactive Ion Etching)
08 (not shown) is etched into a predetermined shape to form a plate-shaped vibration gate 109 that will eventually become the vibration gate 16.

【0079】(7)ステップ7は、第2犠牲層酸化膜形
成工程を示す。この工程は、先ず、最終的に振動ゲート
16の周囲に空隙を形成するための、下側を除く部分の
犠牲層として、例えばCVD法により、5000オング
ストローム程度の厚さに、第1犠牲層酸化膜107と梁
109の上に、第2犠牲層酸化膜111を形成する。
(7) Step 7 shows a step of forming a second sacrificial layer oxide film. In this step, first, the first sacrificial layer is oxidized to a thickness of about 5000 angstroms by, for example, a CVD method as a sacrificial layer of a portion excluding the lower side for finally forming a gap around the oscillation gate 16. On the film 107 and the beam 109, a second sacrificial layer oxide film 111 is formed.

【0080】(8)ステップ8は、間隙対応部形成工程
を示す。先ず、フォトリソグラフィ技術により、振動ゲ
ート16の中央部では振動ゲート109の近傍をマスク
してから、これらの周囲の第1犠牲層酸化膜107と第
2犠牲層酸化膜111を、弗化水素酸でエッチングし
て、間隙対応部112を形成する。
(8) Step 8 shows a gap corresponding portion forming step. First, the vicinity of the oscillation gate 109 is masked at the center of the oscillation gate 16 by the photolithography technique, and then the first sacrificial layer oxide film 107 and the second sacrificial layer oxide film 111 around these are removed by hydrofluoric acid. To form a gap corresponding portion 112.

【0081】(9)ステップ9は、ギャップ対応膜形成
工程を示す。この工程は、後工程で用いられる、エッチ
ング液を導入するための犠牲層としてのギャップ対応酸
化膜113を、ほぼ500オングストローム程度の厚さ
で、ポリシリコン保護膜106と間隙対応部112の上
を含んで全面にCVD法により形成する。
(9) Step 9 shows a gap-forming film forming step. In this step, a gap corresponding oxide film 113 serving as a sacrificial layer for introducing an etchant, which is used in a later step, is formed with a thickness of about 500 Å on the polysilicon protective film 106 and the gap corresponding part 112. It is formed on the entire surface by the CVD method.

【0082】(10)ステップ10は、シェル対応部形
成工程を示す。ステップ9で形成されたギャップ対応酸
化膜113上に、1μm程度の厚さになるようにポリシ
リコン膜114(図示せず)を成膜する。
(10) Step 10 shows a shell corresponding portion forming step. A polysilicon film 114 (not shown) is formed on the gap corresponding oxide film 113 formed in Step 9 so as to have a thickness of about 1 μm.

【0083】この後、フォトリソグラフィ技術を用いて
マスクし、RIEによりポリシリコン膜114をエッチ
ングして、振動ゲート16を覆う大きさの範囲に、シェ
ル対応部115を形成する。
Thereafter, masking is performed using a photolithography technique, the polysilicon film 114 is etched by RIE, and a shell corresponding portion 115 is formed in a range of a size covering the vibration gate 16.

【0084】(11)ステップ11は、エッチングギャ
ップ形成工程を示す。この工程は、振動ゲート16とシ
ェル対応部115を形成するために、弗化水素酸を用い
て、ギャップ対応酸化膜113をエッチングしながら、
これを除去して導入孔116を形成し、ついでこの導入
孔116を介して間隙対応部112をも除去する。この
ようにして、振動ゲート16及びシェル対応部115を
形成する。
(11) Step 11 shows an etching gap forming step. In this step, in order to form the vibration gate 16 and the shell corresponding portion 115, while etching the gap corresponding oxide film 113 using hydrofluoric acid,
This is removed to form the introduction hole 116, and then the gap corresponding portion 112 is also removed through the introduction hole 116. Thus, the vibration gate 16 and the shell corresponding portion 115 are formed.

【0085】(12)ステップ12は、真空封止工程を
示す。この工程は、真空中でシェル対応部115、導入
孔116、ポリシリコン保護膜106の上を、ポリシリ
コン膜117でほぼ1μm程度の厚さで成膜して、シェ
ル23の内部を真空に保持する。
(12) Step 12 shows a vacuum sealing step. In this step, the shell corresponding portion 115, the introduction hole 116, and the polysilicon protective film 106 are formed with a polysilicon film 117 to a thickness of about 1 μm in a vacuum, and the inside of the shell 23 is kept in a vacuum. I do.

【0086】(13)ステップ13は、熱伝達防止部形
成工程を示す。水酸化カリウム(KOH)液を用いて、
中央部が薄肉で周囲が厚肉となる薄肉部になるように、
シリコン単結晶の基板101の底部をエッチングして、
熱伝達防止部118を形成する。熱伝達防止部118
は、測定赤外線による熱が、振動子式赤外線センサが取
付られる、例えば、ベースに逃げて仕舞うのを防止する
ためのものである。
(13) Step 13 shows a step of forming a heat transfer preventing section. Using potassium hydroxide (KOH) solution,
So that the center is thin and the periphery is thick
Etching the bottom of the silicon single crystal substrate 101,
The heat transfer preventing portion 118 is formed. Heat transfer prevention part 118
Is to prevent the heat generated by the measured infrared ray from escaping to the base, for example, to which the vibrator-type infrared sensor is mounted, and to end the heat.

【0087】(14)ステップ14は、赤外線集光レン
ズ形成工程を示す。シェル対応部115の外表面に赤外
線の集光レンズ119を形成する。この場合は、有機樹
脂の塗布により形成されている。。
(14) Step 14 shows a step of forming an infrared condenser lens. An infrared condenser lens 119 is formed on the outer surface of the shell corresponding portion 115. In this case, it is formed by applying an organic resin. .

【0088】以上の様な本発明の製造方法によれば、高
感度、高精度で、安価な検出ユニット60のみの振動式
赤外線センサを、従来の半導体プロセスを利用して安価
に且つ確実に製作出来る振動式赤外線センサの製造方法
を得ることができる。
According to the manufacturing method of the present invention as described above, a highly sensitive, highly accurate and inexpensive vibration type infrared sensor having only the detection unit 60 can be manufactured inexpensively and reliably using the conventional semiconductor process. A method of manufacturing a vibrating infrared sensor that can be obtained can be obtained.

【0089】次に、このような振動式赤外線センサの構
成要素としての検出ユニット60とレファレンスユニツ
ト70とを、基板201上に製造する製造方法につい
て、図4に示す製造工程図を用いて説明する。
Next, a method of manufacturing the detection unit 60 and the reference unit 70 as components of such a vibration type infrared sensor on the substrate 201 will be described with reference to a manufacturing process diagram shown in FIG. .

【0090】(1)ステップ1は、ゲート酸化膜形成工
程を示す。n形のシリコン単結晶の基板201の上に、
ゲート酸化膜202を、例えば500オングストローム
程度の厚さに形成する。
(1) Step 1 shows a gate oxide film forming step. On an n-type silicon single crystal substrate 201,
The gate oxide film 202 is formed to a thickness of, for example, about 500 angstroms.

【0091】(2)ステップ2は、イオン注入工程を示
す。ここでは、p形不純物としてボロンを、第1,第2
のソース203,204、第1,第2のドレイン20
5,206やゲートのリード部分に対応する所定領域
に、イオン注入しする。
(2) Step 2 shows an ion implantation step. Here, boron is used as a p-type impurity in the first and second p-type impurities.
Sources 203 and 204, and first and second drains 20
Ions are implanted into predetermined regions corresponding to 5, 206 and the gate lead.

【0092】(3)ステップ3は、また、必要に応じ
て、第1,第2のチャネル部207,208に、ボロン
を浅い深さでイオン注入することで、ソース−ドレイン
間203−205、204−206間の抵抗値を制御す
ることが可能である。
(3) In step 3, if necessary, boron is ion-implanted into the first and second channel portions 207 and 208 at a shallow depth, so that the source-drain region 203-205, It is possible to control the resistance value between 204 and 206.

【0093】(4)ステップ4は、ポリシリコン保護膜
形成工程を示す。この工程では、後工程で使用する弗化
水素酸(HF)に対して耐性が強く、ゲート酸化膜20
2の保護膜の役目を果たし、かつ安定な膜であるポリシ
リコン保護膜209を、ほぼ5000オングストローム
程度の厚さでゲート酸化膜202の上に成膜する。
(4) Step 4 shows a step of forming a polysilicon protective film. In this step, the gate oxide film 20 has high resistance to hydrofluoric acid (HF) used in a later step.
A polysilicon protective film 209 which functions as a protective film of No. 2 and is a stable film is formed on the gate oxide film 202 with a thickness of about 5000 Å.

【0094】(5)ステップ5は、第1犠牲層酸化膜形
成工程を示す。この工程は、先ず、最終的に、振動ゲー
ト66,76の周囲に空隙を形成するための下側の犠牲
層として、例えばCVD(Chemical Vapor Depositio
n)法により5000オングストローム程度の厚さにポ
リシリコン保護膜209の上に第1犠牲層酸化膜211
を形成する。
(5) Step 5 shows a step of forming a first sacrificial layer oxide film. In this step, first, as a lower sacrificial layer for forming a void around the vibrating gates 66 and 76, for example, a CVD (Chemical Vapor Depositio) is used.
The first sacrificial oxide film 211 is formed on the polysilicon protective film 209 to a thickness of about 5000 angstroms by the n) method.
To form

【0095】(6)ステップ6は、振動ゲート形成工程
を示す。この工程は最終的に振動ゲート66,76を形
成するための前工程である。先ず、第1犠牲層酸化膜2
11の上に、ポリシリコン膜210(図示せず)を、例
えば1μm程度の厚さで成膜する。この後、導電性を付
与するためにボロンをドープする。
(6) Step 6 shows a vibration gate forming step. This step is a pre-step for finally forming the vibration gates 66 and 76. First, the first sacrificial layer oxide film 2
11, a polysilicon film 210 (not shown) is formed to a thickness of, for example, about 1 μm. Thereafter, boron is doped to impart conductivity.

【0096】次に、フオトリソグラフイ技術により、振
動ゲート66,76に対応する部分に、マスクをしてか
ら、RIE(Reactive Ion Etching)により、ポリシリ
コン210(図示せず)を所定の形状にエッチングし
て、最終的に振動ゲート66,76となる第1,第2の
板状の振動ゲート212,213を形成する。
Next, after masking the portions corresponding to the vibrating gates 66 and 76 by photolithography, the polysilicon 210 (not shown) is formed into a predetermined shape by RIE (Reactive Ion Etching). Etching is performed to form first and second plate-shaped vibration gates 212 and 213 that will eventually become the vibration gates 66 and 76.

【0097】(7)ステップ7は、第2犠牲層酸化膜形
成工程を示す。この工程は、先ず、最終的に振動ゲート
66,76の周囲に空隙を形成するための、下側を除く
部分の犠牲層として、例えばCVD法により、5000
オングストローム程度の厚さに、第1犠牲層酸化膜21
1と第1,第2の板状の振動ゲート212,213の上
に、第2犠牲層酸化膜214を形成する。
(7) Step 7 shows a second sacrificial layer oxide film forming step. In this step, first, as a sacrifice layer except for the lower side for forming a gap around the vibration gates 66 and 76, 5000 is formed by, for example, the CVD method.
The first sacrificial layer oxide film 21 is formed to a thickness of about angstrom.
A second sacrificial layer oxide film 214 is formed on the first, second and first plate-shaped vibration gates 212 and 213.

【0098】(8)ステップ8は、間隙対応部形成工程
を示す。先ず、フォトリソグラフィ技術により、振動ゲ
ート212,213の中央部では、振動ゲート212,
213の近傍をマスクしてから、これらの周囲の第1犠
牲層酸化膜211と第2犠牲層酸化膜214を、弗化水
素酸でエッチングして、間隙対応部215,216を形
成する。
(8) Step 8 shows a gap corresponding portion forming step. First, by the photolithography technique, the vibration gate 212,
After masking the vicinity of 213, the first sacrifice layer oxide film 211 and the second sacrifice layer oxide film 214 around them are etched with hydrofluoric acid to form gap corresponding portions 215 and 216.

【0099】(9)ステップ9は、ギャップ対応膜形成
工程を示す。この工程は、後工程で用いられる、エッチ
ング液を導入するための犠牲層としてのギャップ対応酸
化膜217を、ほぼ500オングストローム程度の厚さ
で、ポリシリコン保護膜209と間隙対応部215,2
16の上を含んで全面にCVD法により形成する。
(9) Step 9 shows a gap forming film forming step. In this step, the gap corresponding oxide film 217 as a sacrificial layer for introducing an etching solution, which is used in a later step, is formed to a thickness of about 500 Å, and the polysilicon protective film 209 and the gap corresponding parts 215, 2 are formed.
16 is formed on the entire surface including the upper surface by the CVD method.

【0100】(10)ステップ10は、シェル対応部形
成工程を示す。ステップ9で形成されたギャップ対応酸
化膜217上に、1μm程度の厚さになるようにポリシ
リコン膜218(図示せず)を成膜する。
(10) Step 10 shows a shell corresponding portion forming step. A polysilicon film 218 (not shown) is formed on the gap corresponding oxide film 217 formed in Step 9 so as to have a thickness of about 1 μm.

【0101】この後、フォトリソグラフィ技術を用いて
マスクし、RIEによりポリシリコン膜218をエッチ
ングして、振動ゲート66,76を覆う大きさの範囲
に、シェル対応部219、221を形成する。
Thereafter, masking is performed using a photolithography technique, the polysilicon film 218 is etched by RIE, and shell corresponding portions 219 and 221 are formed in a range of a size covering the vibration gates 66 and 76.

【0102】(11)ステップ11は、エッチングギャ
ップ形成工程を示す。この工程は、振動ゲート66,7
6とシェル対応部219、221を形成するために、弗
化水素酸を用いて、ギャップ対応酸化膜217をエッチ
ングしながら、これを除去して導入孔222を形成し、
ついでこの導入孔222を介して間隙対応部215、2
16をも除去する。このようにして、振動ゲート66,
76及びシェル対応部219、221を形成する。
(11) Step 11 shows an etching gap forming step. In this step, the vibration gates 66, 7
6 and the shell corresponding portions 219 and 221 are formed by etching the gap corresponding oxide film 217 using hydrofluoric acid while removing the gap corresponding oxide film 217 to form the introduction hole 222.
Next, the gap corresponding portions 215, 2
16 is also removed. In this way, the vibration gate 66,
76 and shell corresponding parts 219 and 221 are formed.

【0103】(12)ステップ12は、真空封止工程を
示す。この工程は、真空中でシェル対応部219、22
1、導入孔222、ポリシリコン保護膜209の上を、
ポリシリコン膜223でほぼ1μm程度の厚さで成膜し
て、シェル67、77の内部を真空に保持する。
(12) Step 12 shows a vacuum sealing step. In this step, the shell corresponding parts 219, 22
1, the introduction hole 222, the polysilicon protective film 209,
The polysilicon film 223 is formed to a thickness of about 1 μm, and the inside of the shells 67 and 77 is kept at a vacuum.

【0104】(13)ステップ13は、熱伝達防止部形
成工程を示す。水酸化カリウム(KOH)液を用いて、
中央部が薄肉で周囲が厚肉となる薄肉部になるように、
シリコン単結晶の基板201の底部をエッチングして、
熱伝達防止部224を形成する。熱伝達防止部224
は、測定赤外線による熱が、振動子式赤外線センサが取
付られる、例えば、ベースに逃げて仕舞うのを防止する
ためのものである。
(13) Step 13 shows a step of forming a heat transfer preventing portion. Using potassium hydroxide (KOH) solution,
So that the center is thin and the periphery is thick
Etching the bottom of the silicon single crystal substrate 201,
A heat transfer prevention part 224 is formed. Heat transfer prevention part 224
Is to prevent the heat generated by the measured infrared ray from escaping to the base, for example, to which the vibrator-type infrared sensor is mounted, and to end the heat.

【0105】(14)ステップ14は、赤外線反射膜形
成工程を示す。シェル対応部219,221の外表面に
赤外線の反射膜225を形成する。この場合は、蒸着ア
ルミにより形成されている。。
(14) Step 14 shows a step of forming an infrared reflective film. An infrared reflecting film 225 is formed on outer surfaces of the shell corresponding portions 219 and 221. In this case, it is formed of vapor-deposited aluminum. .

【0106】(15)ステップ15は、赤外線集光レン
ズ形成工程を示す。反射膜225の一方をエッチング除
去して赤外線の集光レンズ226を形成する。この場合
は、有機樹脂の塗布により形成されている。。
(15) Step 15 shows a step of forming an infrared condenser lens. One of the reflection films 225 is etched away to form an infrared condenser lens 226. In this case, it is formed by applying an organic resin. .

【0107】以上の様な本発明の製造方法によれば、高
感度、高精度で、安価な検出ユニット60とレファレン
スユニツト70とが、基板201上に製造された振動式
赤外線センサを、従来の半導体プロセスを利用して安価
に且つ確実に製作出来る振動式赤外線センサの製造方法
を得ることができる。
According to the manufacturing method of the present invention as described above, the high-sensitivity, high-accuracy, inexpensive detection unit 60 and the reference unit 70 are combined with the conventional vibration-type infrared sensor manufactured on the substrate 201 by the conventional method. It is possible to obtain a method of manufacturing a vibration type infrared sensor which can be manufactured inexpensively and reliably using a semiconductor process.

【0108】[0108]

【発明の効果】以上、実施例と共に詳細に説明したよう
に、本発明の第1請求項によれば、 (1)振動子式赤外線センサの感度は、ゲージファクタ
ーに比例するため,振動子の長さ,厚さなどの形状を制
御し、また真空度を上げQを高めることで周波数揺動を
下げることで、同じ熱型センサに属する市販のボロメー
タを上回る感度を得ることができる振動式赤外線センサ
が得られる。
As described above in detail with the embodiments, according to the first aspect of the present invention, (1) the sensitivity of the vibrator type infrared sensor is proportional to the gauge factor, Vibration type infrared that can control the shape of length, thickness, etc., and increase the degree of vacuum and increase Q to reduce frequency fluctuations, thereby obtaining a sensitivity higher than that of a commercially available bolometer belonging to the same thermal sensor. A sensor is obtained.

【0109】(2)半導体プロセスを利用することで,
検出用振動子と等しい大きさのreference振動子を1チ
ップ内に容易に作り込むことができる。 (3)従来例の如く、チョッパがいらない等,センサと
してのシステムも簡単になる。従って、製造コストを低
減し得る振動式赤外線センサが得られる。
(2) By using a semiconductor process,
A reference oscillator having the same size as the detection oscillator can be easily formed in one chip. (3) As in the conventional example, the system as a sensor is simplified, for example, a chopper is not required. Therefore, a vibration-type infrared sensor that can reduce the manufacturing cost can be obtained.

【0110】(4)sealcapをもともとセンサチ
ップ内に持っているので、従来例の如く、センサ作製後
sealcapする必要がない。従って、アセンブリン
グにおける工程が簡略化されコストが下がる。従って、
製造コストを低減し得る振動式赤外線センサが得られ
る。
(4) Since the sealcap is originally included in the sensor chip, there is no need to perform the sealcap after the sensor is manufactured as in the conventional example. Therefore, the steps in the assembly are simplified and the cost is reduced. Therefore,
A vibration type infrared sensor that can reduce the manufacturing cost is obtained.

【0111】(5)加えるに、基板構造の最表面に形成
された絶縁膜は、弗化水素酸水溶液の耐蝕性が充分であ
り、振動ゲートの製造工程中において、犠牲層エッチン
グ時に、ゲート酸化膜が弗化水素酸水溶液にさらされ
て、素子構造が破壊されることがない。
(5) In addition, the insulating film formed on the outermost surface of the substrate structure has sufficient corrosion resistance of the hydrofluoric acid aqueous solution, and during the manufacturing process of the vibration gate, the gate oxide is formed during the etching of the sacrificial layer. The device structure is not destroyed by exposing the film to the hydrofluoric acid aqueous solution.

【0112】本発明の第2請求項によれば、2つの振動
子の共振周波数を差動にとることで,測定環境の温度揺
らぎに影響されない、高精度な赤外線検出を行うことが
できる。
According to the second aspect of the present invention, by setting the resonance frequency of the two vibrators to be differential, it is possible to perform highly accurate infrared detection which is not affected by the temperature fluctuation of the measurement environment.

【0113】本発明の第3請求項によれば、検出ユニッ
トとレファレンスユニットとを、同一基板上に、半導体
プロセスを利用して、同時に形成出来るので、形成条件
を同一に出来、より同一形状の検出ユニットとレファレ
ンスユニットとが形成できるので、測定環境等の外乱を
差動演算により、より正確に打ち消す事が出来、高精度
な振動式赤外線センサが得られる。
According to the third aspect of the present invention, since the detection unit and the reference unit can be formed simultaneously on the same substrate by using a semiconductor process, the formation conditions can be made the same and the same shape can be obtained. Since the detection unit and the reference unit can be formed, disturbances such as a measurement environment can be canceled more accurately by differential calculation, and a highly accurate vibration type infrared sensor can be obtained.

【0114】本発明の第4請求項によれば、高感度、高
精度で、安価な検出ユニットのみの振動式赤外線センサ
を、従来の半導体プロセスを利用して安価に且つ確実に
製作出来る振動式赤外線センサの製造方法を得ることが
できる。
According to the fourth aspect of the present invention, a vibrating infrared sensor having a high sensitivity, high accuracy, and a low-cost detection unit alone can be manufactured at a low cost and reliably using a conventional semiconductor process. A method for manufacturing an infrared sensor can be obtained.

【0115】本発明の第5請求項によれば、高感度、高
精度で、安価な検出ユニットとレファレンスユニツトと
が、同一基板上に製造された振動式赤外線センサを、従
来の半導体プロセスを利用して安価に且つ確実に製作出
来る振動式赤外線センサの製造方法を得ることができ
る。
According to the fifth aspect of the present invention, a high-sensitivity, high-accuracy, inexpensive detection unit and a reference unit are provided by using a vibration type infrared sensor manufactured on the same substrate by using a conventional semiconductor process. Thus, it is possible to obtain a method of manufacturing a vibration type infrared sensor which can be manufactured inexpensively and reliably.

【0116】従って、本発明によれば、高感度、高精度
で、安価な振動式赤外線センサとその製造方法を実現す
ることが出来る。
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize an inexpensive vibration-type infrared sensor with high sensitivity, high precision, and a method of manufacturing the same.

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

【図1】本発明の1実施例の要部構成説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a main part configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】検出ユニットのみの振動式赤外線センサの製造
方法説明図である。
FIG. 3 is an illustration of a method of manufacturing a vibration type infrared sensor having only a detection unit.

【図4】検出ユニットのみの振動式赤外線センサの製造
方法説明図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of manufacturing a vibration type infrared sensor having only a detection unit.

【図5】検出ユニットとレファレンスユニツトとが、同
一の基板上に製造された振動式赤外線センサの製造方法
説明図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of manufacturing a vibration type infrared sensor in which a detection unit and a reference unit are manufactured on the same substrate.

【図6】検出ユニットとレファレンスユニツトとが、同
一の基板上に製造された振動式赤外線センサの製造方法
説明図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a method of manufacturing a vibration type infrared sensor in which a detection unit and a reference unit are manufactured on the same substrate.

【図7】従来より一般に使用されている従来例の原理的
構成説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the basic configuration of a conventional example generally used in the related art.

【図8】図7の動作説明図である。FIG. 8 is an operation explanatory diagram of FIG. 7;

【図9】図7の具体的実施例の構成を示す斜視図であ
る。
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a specific example of FIG. 7;

【図10】図9の中央部近傍の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view near the center of FIG. 9;

【図11】図9の振動ゲート16の中央部分における全
体側断面図である。
11 is an overall side sectional view of a central portion of the vibration gate 16 of FIG.

【図12】図9の製造工程説明図である。FIG. 12 is an explanatory view of the manufacturing process in FIG. 9;

【図13】図9の製造工程説明図である。FIG. 13 is an explanatory view of the manufacturing process in FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 シリコン基板 60 検出ユニット 61 第1のチャネル 62 第1のドレイン62 63 第1のソース 64 ゲート酸化膜 65 絶縁膜 66 第1の振動ゲート 67 第1のシエル 68 赤外線の集光レンズ 70 リファレンスユニット 72 第2のドレイン 73 第2のソース 74 ゲート酸化膜 75 絶縁膜 76 第2の振動ゲート 77 第2のシエル 78 赤外線の反射膜 101 基板 102 ゲート酸化膜 103 ソース 104 ドレイン 105 チャネル部 106 ポリシリコン保護膜 107 第1犠牲層酸化膜 108 ポリシリコン膜 109 振動ゲート 111 第2犠牲層酸化膜 112 間隙対応部 113 ギャップ対応酸化膜 114 ポリシリコン膜 115 シェル対応部 116 導入孔 117 ポリシリコン膜 118 熱伝達防止部 119 赤外線の集光レンズ 201 基板 202 ゲート酸化膜 203 第1のソース 204 第2のソース 205 第1のドレイン 206 第2のドレイン 207 第1のチャネル部 208 第2のチャネル部 210 ポリシリコン膜 209 ポリシリコン保護膜 211 第1犠牲層酸化膜 212 第1の振動ゲート 213 第2の振動ゲート 214 第2犠牲層酸化膜 215 間隙対応部 216 間隙対応部 217 ギャップ対応酸化膜 218 ポリシリコン膜 219 シェル対応部 221 シェル対応部 222 導入孔 223 ポリシリコン膜 224 熱伝達防止部 225 赤外線の反射膜 226 赤外線の集光レンズ Reference Signs List 11 silicon substrate 60 detection unit 61 first channel 62 first drain 62 63 first source 64 gate oxide film 65 insulating film 66 first vibration gate 67 first shell 68 infrared condenser lens 70 reference unit 72 Second drain 73 Second source 74 Gate oxide film 75 Insulating film 76 Second vibrating gate 77 Second shell 78 Infrared reflecting film 101 Substrate 102 Gate oxide film 103 Source 104 Drain 105 Channel section 106 Polysilicon protective film 107 first sacrificial layer oxide film 108 polysilicon film 109 vibration gate 111 second sacrificial layer oxide film 112 gap corresponding portion 113 gap corresponding oxide film 114 polysilicon film 115 shell corresponding portion 116 introduction hole 117 polysilicon film 118 heat transfer preventing portion 119 Condensing lens 201 for external line 201 Substrate 202 Gate oxide film 203 First source 204 Second source 205 First drain 206 Second drain 207 First channel section 208 Second channel section 210 Polysilicon film 209 Polysilicon Protective film 211 First sacrifice layer oxide film 212 First oscillating gate 213 Second oscillating gate 214 Second sacrifice layer oxide film 215 Gap corresponding portion 216 Gap corresponding portion 217 Gap corresponding oxide film 218 Polysilicon film 219 Shell corresponding portion 221 Shell corresponding part 222 Introducing hole 223 Polysilicon film 224 Heat transfer preventing part 225 Infrared reflecting film 226 Infrared condensing lens

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】両端が基板に固定された振動ゲートの共振
周波数を測定する事により該振動ゲートに加えられた赤
外線に基づく歪を測定する振動式赤外線センサにおい
て、 第1の伝導形式を有する半導体の基板と該基板の表面に
形成され前記伝導形式とは逆の第2の伝導形式を有する
ドレインとソースにより挟まれたチャネルと前記基板の
表面上に形成されたゲート酸化膜と該ゲート酸化膜の上
を覆い弗化水素酸に対して耐性の強い絶縁膜とポリシリ
コンよりなり変位可能なように該絶縁膜の表面から間隙
を保持して両端が前記基板に固定され前記ドレインとソ
ースとチャネルとを覆って配置され自励発振により該ド
レインとの間に生じる静電力により変位する板状の導電
性の振動ゲートと該振動ゲートを覆い内部が真空に保持
されたシエルと該シエルの外表面に設けられた赤外線の
集光レンズとを具備する検出ユニットを具備したことを
特徴とする振動式赤外線センサ。
1. A vibration type infrared sensor for measuring a strain based on infrared rays applied to a vibration gate by measuring a resonance frequency of a vibration gate having both ends fixed to a substrate, wherein the semiconductor has a first conduction type. A substrate, a channel formed on the surface of the substrate, sandwiched between a drain and a source having a second conductivity type opposite to the conduction type, a gate oxide film formed on the surface of the substrate, and the gate oxide film An insulating film that covers the surface of the substrate and is made of polysilicon having a high resistance to hydrofluoric acid, and is fixed to both sides of the insulating film so as to be displaceable while maintaining a gap from the surface of the insulating film. And a plate-shaped conductive vibrating gate displaced by electrostatic force generated between the drain by self-excited oscillation and a shell covered with the vibrating gate and kept inside vacuum. A vibration type infrared sensor, comprising: a detection unit including an infrared condenser lens provided on an outer surface of the shell.
【請求項2】両端が基板に固定された振動ゲートの共振
周波数を測定する事により該振動ゲートに加えられた赤
外線に基づく歪を測定する振動式赤外線センサにおい
て、 第1の伝導形式を有する半導体の第1の基板と該第1の
基板の表面に形成され前記伝導形式とは逆の第2の伝導
形式を有するドレインとソースにより挟まれたチャネル
と前記第1の基板の表面上に形成されたゲート酸化膜と
該ゲート酸化膜の上を覆い弗化水素酸に対して耐性の強
い絶縁膜とポリシリコンよりなり変位可能なように該絶
縁膜の表面から間隙を保持して両端が前記基板に固定さ
れ前記ドレインとソースとチャネルとを覆って配置され
自励発振により該ドレインとの間に生じる静電力により
変位する板状の導電性の振動ゲートと該振動ゲートを覆
い内部が真空に保持されたシエルと該シエルの外表面に
設けられた赤外線の集光レンズとを具備する検出ユニッ
トと、 第1の伝導形式を有する半導体の第2の基板と該第2の
基板の表面に形成され前記伝導形式とは逆の第2の伝導
形式を有するドレインとソースにより挟まれたチャネル
と前記第2の基板の表面上に形成されたゲート酸化膜と
該ゲート酸化膜の上を覆い弗化水素酸に対して耐性の強
い絶縁膜とポリシリコンよりなり変位可能なように該絶
縁膜の表面から間隙を保持して両端が前記基板に固定さ
れ前記ドレインとソースとチャネルとを覆って配置され
自励発振により該ドレインとの間に生じる静電力により
変位する板状の導電性の振動ゲートと該振動ゲートを覆
い内部が真空に保持されたシエルと該シエルの外表面に
設けられた赤外線反射膜とを具備するリファレンスユニ
ットとを具備したことを特徴とする振動式赤外線セン
サ。
2. A vibration type infrared sensor for measuring distortion based on infrared rays applied to a vibration gate by measuring a resonance frequency of a vibration gate having both ends fixed to a substrate, wherein the semiconductor has a first conduction type. A first substrate formed on a surface of the first substrate and a channel formed on a surface of the first substrate and having a second conduction type opposite to the conduction type and sandwiched by a drain and a source; A gate oxide film and an insulating film which covers the gate oxide film and has a high resistance to hydrofluoric acid, and a polysilicon, which is displaceable, holds a gap from the surface of the insulating film and has both ends of the substrate. And a plate-shaped conductive vibrating gate displaced by electrostatic force generated between the drain due to self-excited oscillation and disposed over the drain, source and channel, and a vacuum covering the vibrating gate and covering the inside. A detection unit including a held shell and an infrared condensing lens provided on an outer surface of the shell; a second semiconductor substrate having a first conductivity type; and a detection unit formed on a surface of the second substrate. A channel sandwiched between a drain and a source having a second conductivity type opposite to the conductivity type, a gate oxide film formed on a surface of the second substrate, and a fluoride covering the gate oxide film. Both ends are fixed to the substrate while maintaining a gap from the surface of the insulating film so as to be displaceable, and are disposed so as to cover the drain, the source, and the channel. A plate-shaped conductive vibrating gate displaced by electrostatic force generated between the drain by self-excited oscillation, a shell covering the vibrating gate, and having a vacuum inside, and an infrared reflection provided on the outer surface of the shell With membrane And a reference unit comprising: a vibration type infrared sensor.
【請求項3】両端が基板に固定された振動ゲートの共振
周波数を測定する事により該振動ゲートに加えられた赤
外線に基づく歪を測定する振動式赤外線センサにおい
て、 第1の伝導形式を有する半導体の基板と該基板の表面に
形成され前記伝導形式とは逆の第2の伝導形式を有する
第1のドレインと第1のソースにより挟まれた第1のチ
ャネルと前記基板の表面上に形成されたゲート酸化膜と
該ゲート酸化膜の上を覆い弗化水素酸に対して耐性の強
い絶縁膜とポリシリコンよりなり変位可能なように該絶
縁膜の表面から間隙を保持して両端が前記基板に固定さ
れ前記第1のドレインと第1のソースと第1のチャネル
とを覆って配置され自励発振により該第1のドレインと
の間に生じる静電力により変位する板状の導電性の第1
の振動ゲートと該第1の振動ゲートを覆い内部が真空に
保持された第1のシエルと該第1のシエルの外表面に設
けられた赤外線の集光レンズとを具備する検出ユニット
と、 前記第1の伝導形式を有する半導体の基板の表面に形成
され前記伝導形式とは逆の第2の伝導形式を有する第2
のドレインと第2のソースにより挟まれた第2のチャネ
ルと前記基板の表面上に形成されたゲート酸化膜と該ゲ
ート酸化膜の上を覆い弗化水素酸に対して耐性の強い絶
縁膜とポリシリコンよりなり変位可能なように該絶縁膜
の表面から間隙を保持して両端が前記基板に固定され前
記第2のドレインと第2のソースと第2のチャネルとを
覆って配置され自励発振により該第2のドレインとの間
に生じる静電力により変位する板状の導電性の第2の振
動ゲートと該第2の振動ゲートを覆い内部が真空に保持
された第2のシエルと該第2のシエルの外表面に設けら
れた赤外線反射膜とを具備するリファレンスユニット
と、 を具備したことを特徴とする振動式赤外線センサ。
3. A vibrating infrared sensor for measuring a distortion based on an infrared ray applied to a vibrating gate by measuring a resonance frequency of a vibrating gate having both ends fixed to a substrate, wherein the semiconductor has a first conduction type. A first channel formed between a first drain and a first source formed on a surface of the substrate and having a second conduction type opposite to the conduction type formed on the surface of the substrate; and a first channel formed on the surface of the substrate. A gate oxide film and an insulating film which covers the gate oxide film and has a high resistance to hydrofluoric acid, and a polysilicon, which is displaceable, holds a gap from the surface of the insulating film and has both ends of the substrate. And a plate-shaped conductive material which is disposed to cover the first drain, the first source, and the first channel and is displaced by electrostatic force generated between the first drain by self-pulsation. 1
A detection unit comprising: a vibrating gate, a first shell that covers the first vibrating gate, the inside of which is kept in a vacuum, and an infrared condenser lens provided on an outer surface of the first shell. A second conductive type formed on the surface of the semiconductor substrate having the first conductive type and having a second conductive type opposite to the conductive type;
A second channel sandwiched between the drain and the second source, a gate oxide film formed on the surface of the substrate, and an insulating film covering the gate oxide film and having high resistance to hydrofluoric acid. Both ends are fixed to the substrate while maintaining a gap from the surface of the insulating film so as to be displaceable and made of polysilicon, and are disposed over the second drain, the second source, and the second channel, and are self-excited. A plate-shaped conductive second vibrating gate displaced by an electrostatic force generated between the second drain due to the oscillation, a second shell covering the second vibrating gate and holding the inside thereof in a vacuum; A reference unit having an infrared reflecting film provided on an outer surface of the second shell; and a vibration type infrared sensor.
【請求項4】両端が基板に固定された振動ゲートの共振
周波数を測定する事により該振動ゲートの両端に加えら
れた歪を測定する振動式赤外線センサの製造方法におい
て、 以下の工程を有することを特徴とする振動式赤外線セン
サの製造方法。 (a)第1の伝導形式を有する半導体の基板上に、ゲー
ト酸化膜を形成するゲート酸化膜形成工程。 (b)第2の伝導形式となる不純物をソース、ドレイン
やゲートのリード部分に対応する所定領域にイオン注入
するイオン注入工程。 (c)前記ゲート酸化膜上にポリシリコン保護膜を成膜
するポリシリコン保護膜形成工程。 (d)該ポリシリコン保護膜上に第1犠牲層酸化膜を形
成する第1犠牲層酸化膜形成工程。 (e)該第1犠牲層酸化膜上にポリシリコン膜を成膜す
る。この後、導電性付与のため第2の伝導形式となる不
純物をドープする。該ポリシリコン膜をエッチングして
振動ゲートに対応する梁を形成する梁形成工程。 (f)前記第1犠牲層酸化膜と前記梁の上に第2犠牲層
酸化膜を形成する第2犠牲層酸化膜形成工程。 (g)前記第1,第2犠牲層酸化膜をエッチングして間
隙対応部を形成する間隙対応部形成工程。 (h)犠牲層としてのギャップ対応酸化膜を前記ポリシ
リコン保護膜と間隙対応部の上を含んで全面に形成する
ギャップ対応膜形成工程。 (i)該ギャップ対応酸化膜上にポリシリコン膜を成膜
する。該ポリシリコン膜をエッチングしてシェル対応部
を形成するシェル対応部形成工程。 (j)前記ギャップ対応酸化膜をエッチングして導入孔
を形成し、この導入孔を介して前記間隙対応部をも除去
するエッチングギャップ形成工程。 (k)真空中で前記シェル対応部、前記導入孔、前記ポ
リシリコン保護膜上を、ポリシリコン膜で成膜して、シ
ェルの内部を真空に保持する真空封止工程。 (l)前記第1の伝導形式を有する半導体の基板の底部
をエッチングして熱伝達防止部を形成する熱伝達防止部
形成工程。 (m)前記シェル対応部の外表面に赤外線の集光レンズ
を形成する赤外線集光レンズ形成工程。
4. A method of manufacturing a vibration type infrared sensor for measuring a strain applied to both ends of a vibration gate by measuring a resonance frequency of a vibration gate having both ends fixed to a substrate, comprising the following steps: A method for manufacturing a vibration infrared sensor. (A) A gate oxide film forming step of forming a gate oxide film on a semiconductor substrate having a first conductivity type. (B) an ion implantation step of ion-implanting impurities of the second conductivity type into predetermined regions corresponding to the source, drain and gate leads. (C) forming a polysilicon protective film on the gate oxide film; (D) forming a first sacrificial layer oxide film on the polysilicon protective film. (E) forming a polysilicon film on the first sacrificial layer oxide film; Thereafter, an impurity that becomes the second conductivity type is doped to impart conductivity. A beam forming step of etching the polysilicon film to form a beam corresponding to the vibration gate. (F) forming a second sacrificial layer oxide film on the first sacrificial layer oxide film and the beam; (G) a gap corresponding portion forming step of forming the gap corresponding portion by etching the first and second sacrificial layer oxide films. (H) A gap-forming film forming step of forming a gap-forming oxide film as a sacrificial layer on the entire surface including the polysilicon protective film and the gap-forming portion. (I) forming a polysilicon film on the oxide film corresponding to the gap; Forming a shell corresponding portion by etching the polysilicon film. (J) An etching gap forming step of etching the gap-corresponding oxide film to form an introduction hole, and removing the gap corresponding portion through the introduction hole. (K) A vacuum sealing step of forming a film of a polysilicon film on the shell corresponding portion, the introduction hole, and the polysilicon protective film in a vacuum, and keeping the inside of the shell at a vacuum. (L) forming a heat transfer preventing portion by etching a bottom of the semiconductor substrate having the first conduction type to form a heat transfer preventing portion; (M) forming an infrared condenser lens on the outer surface of the shell corresponding portion;
【請求項5】両端が基板に固定された振動ゲートの共振
周波数を測定する事により該振動ゲートの両端に加えら
れた歪を測定する振動式赤外線センサの製造方法におい
て、 以下の工程を有することを特徴とする振動式赤外線セン
サの製造方法。 (a)第1の伝導形式を有する半導体の基板上に、ゲー
ト酸化膜を形成するゲート酸化膜形成工程。 (b)第2の伝導形式となる不純物を第1,第2のソー
ス、第1,第2のドレインやゲートのリード部分に対応
する所定領域にイオン注入するイオン注入工程。 (c)前記ゲート酸化膜上にポリシリコン保護膜を成膜
するポリシリコン保護膜形成工程。 (d)該ポリシリコン保護膜上に第1犠牲層酸化膜を形
成する第1犠牲層酸化膜形成工程。 (e)該第1犠牲層酸化膜上にポリシリコン膜を成膜す
る。この後、導電性付与のため第2の伝導形式となる不
純物をドープする。該ポリシリコン膜をエッチングして
第1,第2の振動ゲートに対応する2個の梁を形成する
梁形成工程。 (f)前記第1犠牲層酸化膜と前記梁の上に第2犠牲層
酸化膜を形成する第2犠牲層酸化膜形成工程。 (g)前記第1,第2犠牲層酸化膜をエッチングして2
個の間隙対応部を形成する間隙対応部形成工程。 (h)犠牲層としてのギャップ対応酸化膜を前記ポリシ
リコン保護膜と間隙対応部の上を含んで全面に形成する
ギャップ対応膜形成工程。 (i)該ギャップ対応酸化膜上にポリシリコン膜を成膜
する。該ポリシリコン膜をエッチングして2個のシェル
対応部を形成するシェル対応部形成工程。 (j)前記ギャップ対応酸化膜をエッチングして導入孔
を形成し、この導入孔を介して前記間隙対応部をも除去
するエッチングギャップ形成工程。 (k)真空中で前記シェル対応部、前記導入孔、前記ポ
リシリコン保護膜上を、ポリシリコン膜で成膜して、シ
ェルの内部を真空に保持する真空封止工程。 (l)前記第1の伝導形式を有する半導体の基板の底部
をエッチングして熱伝達防止部を形成する熱伝達防止部
形成工程。 (m)前記2個のシェル対応部の外表面にそれぞれ赤外
線の反射膜を形成する赤外線反射膜形成工程。 (n)該反射膜の一方をエッチング除去して赤外線の集
光レンズを形成する赤外線集光レンズ形成工程。
5. A method of manufacturing a vibration type infrared sensor for measuring a strain applied to both ends of a vibration gate by measuring a resonance frequency of a vibration gate having both ends fixed to a substrate, comprising the following steps: A method for manufacturing a vibration infrared sensor. (A) A gate oxide film forming step of forming a gate oxide film on a semiconductor substrate having a first conductivity type. (B) an ion implantation step of ion-implanting impurities having the second conductivity type into predetermined regions corresponding to the first and second sources, the first and second drains, and the lead portions of the gate. (C) forming a polysilicon protective film on the gate oxide film; (D) forming a first sacrificial layer oxide film on the polysilicon protective film. (E) forming a polysilicon film on the first sacrificial layer oxide film; Thereafter, an impurity that becomes the second conductivity type is doped to impart conductivity. A beam forming step of etching the polysilicon film to form two beams corresponding to the first and second vibration gates. (F) forming a second sacrificial layer oxide film on the first sacrificial layer oxide film and the beam; (G) etching the first and second sacrificial layer oxide films to obtain 2
A gap corresponding portion forming step of forming a plurality of gap corresponding portions. (H) A gap-forming film forming step of forming a gap-forming oxide film as a sacrificial layer on the entire surface including the polysilicon protective film and the gap-forming portion. (I) forming a polysilicon film on the oxide film corresponding to the gap; Forming a shell corresponding portion by etching the polysilicon film to form two shell corresponding portions. (J) An etching gap forming step of etching the gap-corresponding oxide film to form an introduction hole, and removing the gap corresponding portion through the introduction hole. (K) A vacuum sealing step of forming a film of a polysilicon film on the shell corresponding portion, the introduction hole, and the polysilicon protective film in a vacuum, and keeping the inside of the shell at a vacuum. (L) forming a heat transfer preventing portion by etching a bottom of the semiconductor substrate having the first conduction type to form a heat transfer preventing portion; (M) an infrared reflecting film forming step of forming an infrared reflecting film on the outer surfaces of the two shell corresponding portions, respectively; (N) an infrared light condensing lens forming step of forming an infrared light condensing lens by etching away one of the reflection films.
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