JPH11148868A - 熱検知素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無駄なスペースが少なく、小型で高集積化が
可能な熱検知素子および熱検知素子の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 Ｓｉ（１１０）面ウエハの基板１１の裏
面から異方性ウエットエッチングにより垂直にエッチン
グすることによって空隙１８が形成されている。基板１
１の表面にはＳｉ酸化膜１７が形成されており、このＳ
ｉ酸化膜１７が空隙１８を覆っている部分がメンブレン
１９を構成している。このメンブレン１９上に熱検知部
１３が形成されている。基板１１の表面の空隙１８が形
成されていない部分（メンブレン１９でない部分）に
は、信号処理回路１５、シフトレジスタ等が形成されて
いる。また、基板１１の裏面の空隙１８が形成されてい
ない部分には、空隙１８を形成するために異方性エッチ
ングのマスクとして用いた酸化膜２０が形成されてい
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、熱検知素子、特に
赤外線イメージセンサにおいて、熱絶縁性の高い熱検知
素子およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】赤外線センサとしては、赤外線を光子と
してとらえる量子型センサと、赤外光の吸収によって素
子の温度が上昇した結果生じる素子の物性変化を利用す
る熱型センサの２種類が知られているが、前者について
は通常液体窒素等による冷却が必要なため、一般的には
熱型センサが用いられている。熱型センサの中でも、焦
電型赤外線センサは他に比べて感度が高いため、赤外線
発生源検知には適しているが、焦電型赤外線センサは基
本的には赤外線の変化を検出するものであるため、静止
した赤外線発生源を検知しようとした場合、何等かの方
法で赤外線が断続的にセンサ受光部に入射するように工
夫する必要があり、通常はスリット付き円板や平板等の
チョッパーを回転あるいは振動させることにより赤外線
の断続入射（チョッピング）を実現している。

【０００３】また、他の熱型赤外線センサとして金属の
熱起電力を検知するサーモパイル型がある。このサーモ
パイル型は温接点と冷接点との温度差から生じる熱起電
力を利用するため、素子構造としては大きなものとな
る。また、金属の抵抗変化を検知するボロメータ型があ
る。さらに、他の熱型赤外線センサとして誘電ボロメー
タ型がある。これは誘電率の温度変化を検知するもので
あるが、まだ実用化には至っていない。これらはチョッ
パーが必要ない反面、電圧印可を必要としている。

【０００４】以上述べた従来の赤外線センサとして用い
られている熱検知素子においては、受光部の熱容量を小
さくし、受光部の温度変化を大きくすることが重要であ
り、さらに、個々の検知素子複数個を２次元的に配列し
て２次元の温度変化分布を検知するために用いられる場
合が多く、その場合は、近接する検知素子間でのいわゆ
る熱クロストークを抑制するために、さまざまの形で熱
分離構造が提案されている。

【０００５】以下に、赤外線センサとして用いられてい
る熱検知素子の従来例について、その熱分離構造を中心
に説明する。

【０００６】従来の熱検知素子に用いられている基板
は、Ｓｉ（１００）面ウエハの基板である場合が一般的
である。この熱分離構造としては、図１７に示すよう
に、Ｓｉ（１００）面ウエハ２０１を裏面から異方性エ
ッチングして形成された空隙２０２上に配置されたメン
ブレン２０３上に熱検知部を形成するものがある。

【０００７】上記の熱検知素子の熱分離性能をさらに向
上さす目的で、図２０に示すように、メンブレン２０３
は熱検知部が形成されるダイアフラム２０４と支持部２
０５を有しており、メンブレン２０３とＳｉ（１００）
面ウエハ２０１との接続部である支持部２０５をできる
だけ細くすることによって、メンブレン２０３とＳｉ
（１００）ウエハ２０１との熱伝導を極力小さくしてい
る。

【０００８】また、Ｓｉ（１００）面ウエハ以外の基板
としては、ＭｇＯ単結晶基板を異方性エッチングして得
られたメンブレン上に熱検知部が形成されているものも
ある。この場合、熱検知部を形成した基板とは別に信号
処理用の基板などを形成し、信号読み出しやアレイ素子
のスイッチングを行っており、この熱検知部を回路が形
成されたＳｉ基板上に接合している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ＭｇＯ基板を用いた場
合は、検知素子より得られる信号を処理したり、スイッ
チングを行う際に回路部分は別のＳｉ基板に形成する必
要がある。この時、熱検知部が形成された基板と信号処
理回路が形成された基板との電気的結合には、長い配線
が必要となるためノイズを拾いやすくなり、Ｓ／Ｎ比が
悪化するという課題がある。さらに、熱検知部が形成さ
れた基板と信号処理回路が形成された基板の２つの基板
が必要となるため、小型化、低コスト化の点で大きな問
題が発生する。したがって、これらを解決するために
は、Ｓｉ基板を用いて、１枚の基板上に熱検知部と信号
処理回路を形成することが必要となってくる。

【００１０】Ｓｉ（１００）面ウエハの基板を用いる場
合、裏面から異方性エッチングを行うと、図１７に示す
ように、表面に形成されるメンブレン部の一辺の長さｄ
₁ に対して、裏面の開口部の一辺の長さｄ₂ は非常に長
くなってしまう。この長さｄ ₂ はウエハの厚さをｔとす
ると、数１で表される。

【００１１】

【数１】

【００１２】すなわち、図１８に示すように厚さ３００
μｍのウエハに１００μｍ×１００μｍの熱検知部を形
成しようとすると、開口部一辺の長さは数１に各数値を
代入した数２により、５２４．２μｍとなり、１素子当
たりの熱検知部が形成される面積に対して約２７．５倍
の面積が必要となる。これによって、熱検知部を多数配
置する場合には、集積密度の低下を招くという大きな課
題がある。

【００１３】

【数２】

【００１４】また、図２０のような構成のダイアフラム
と支持部を有するメンブレンにおいては、熱応答性およ
び感度の向上とクロストークの抑制という観点からは、
支持部の形状をできるだけ細長くする必要があるが、こ
うすると強度、歪み、形成プロセスの困難さ等の問題が
生じてしまうという課題がある。さらに、ダイアフラム
２０４の実質的に対角線上に支持部２０５が配置されて
いるため、ダイアフラム２０３の四角形の支持部２０５
から遠い隅部においては、隅部がまくれ上がって歪みが
発生するという問題もある。

【００１５】本発明は、従来の熱検知素子のこの様な課
題を考慮し、無駄なスペースが少なく、小型で高集積化
が可能な熱検知素子および熱検知素子の製造方法を提供
することを目的とするものである。さらに、熱絶縁性が
高く、しかも強度が高く、歪みを抑制できるメンブレン
を備える熱検知素子を提供することを目的とするもので
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１の本発明は、Ｓｉ（１１０）面ウエハの
基板と、前記基板に形成された空隙上に配置されたメン
ブレンと、前記メンブレン上に形成された熱検知部とを
備え、前記空隙は、前記基板を異方性エッチングするこ
とにより形成されていることを特徴とする熱検知素子で
ある。

【００１７】すなわち、請求項１の本発明は、Ｓｉ基板
が無い位置、もしくはＳｉが薄い位置に配置されたメン
ブレン上に熱検知部を形成することで、Ｓｉ基板のエッ
チングされていない部分がヒートシンクとなり、隣り合
う熱検知部間のクロストークを低減することができる。
また、図１９に示すように、Ｓｉ（１１０）面ウエハ２
１１の異方性エッチングでは面と垂直にエッチングが行
われることにより、熱検知部形成領域であるメンブレン
２１３の幅と同じ幅の空隙２１２が形成されるため、素
子の集積効率が向上する。さらに、Ｓｉ基板を用いるこ
とで、Ｓｉプロセスにより同一基板内に信号処理回路や
信号増幅回路の形成が容易にできる。また、空隙が形成
されていない基板上、すなわち熱検知部のごく近傍に回
路を形成することができるため、微小信号の検出が容易
に行える。

【００１８】請求項２の本発明は、前記メンブレンは、
ダイアフラムと、前記ダイアフラムと前記基板とを接続
する少なくとも１つの支持部とを有し、前記熱検知部
は、前記ダイアフラム上に配置されていることを特徴と
する請求項１に記載の熱検知素子である。

【００１９】請求項３の本発明は、前記支持部は、少な
くとも２本あり、前記メンブレンは、前記空隙を跨ぐよ
うに配置されていることを特徴とする請求項２に記載の
熱検知素子である。

【００２０】請求項４の本発明は、前記支持部のうちの
少なくとも一本は、前記ダイアフラムとの接続部分か
ら、前記基板との接続部分までの間に形成されたスリッ
トを有することを特徴とする請求項２または３に記載の
熱検知素子である。

【００２１】請求項５の本発明は、前記支持部のうちの
少なくとも一本は、前記基板の前記空隙によって形成さ
れた相対する内壁の一方と接続し、前記相対する内壁間
の中心線上もしくは前記相対する内壁のもう一方寄りの
位置で前記ダイアフラムと接続していることを特徴とす
る請求項２〜４のいずれかに記載の熱検知素子である。

【００２２】請求項６の本発明は、前記支持部のうちの
別の少なくとも一本は、前記ダイアフラムと前記基板と
を最短距離で接続し、前記少なくとも一本の支持部より
細いことを特徴とする請求項５に記載の熱検知素子であ
る。

【００２３】請求項７の本発明は、前記ダイアフラム
は、実質的に円または楕円形状であることを特徴とする
請求項２〜６のいずれかに記載の熱検知素子である。

【００２４】請求項８の本発明は、前記ダイアフラム
は、四角形であり、前記支持部は、四本で、それぞれが
前記ダイアフラムの別の角部付近に接続していることを
特徴とする請求項２に記載の熱検知素子である。

【００２５】請求項９の本発明は、前記Ｓｉ（１１０）
面ウエハの基板の替わりに、Ｓｉ（１１０）面以外のＳ
ｉウエハの基板を備えることを特徴とする請求項４〜８
のいずれかに記載の熱検知素子である。

【００２６】すなわち、請求項４〜９の本発明は、従来
のメンブレンの形状を改良するものであって、ダイアフ
ラムの支持部を減らしたり、長くしたり、分割したりす
ることによって、熱検知部の熱の逃げを減らし、熱絶縁
性を向上させることができるため、熱応答性、温度上昇
幅を大きくすることができる。さらに、本来の支持部に
対して、細い支持部を追加することによって、メンブレ
ンの強度を向上させ、歪みを抑制することができ、正確
な熱検知素子を構成することができる。

【００２７】請求項１０の本発明は、前記メンブレン
は、同一の前記基板上に複数個がアレイ状形成されてお
り、前記空隙の全部または一部は、２つ以上の前記メン
ブレン下にわたって形成された溝であることを特徴とす
る請求項２〜９のいずれかに記載の熱検知素子である。

【００２８】請求項１１の本発明は、Ｓｉ（１１０）面
ウエハの裏面にウエットエッチングのマスク用のパター
ンを形成する裏面パターン形成工程と、前記裏面から異
方性ウエットエッチングにより、前記（１１０）面に垂
直な空隙を形成させることによって、前記Ｓｉ（１１
０）面ウエハの表面にメンブレンを形成するメンブレン
形成工程と、前記メンブレン上に熱検知部を形成する熱
検知部形成工程とを含むことを特徴とする熱検知素子の
製造方法である。

【００２９】請求項１２の本発明は、前記裏面パターン
形成工程の前に、前記Ｓｉ（１１０）面ウエハの表面に
メンブレンを形成するためのパターンを形成する表面パ
ターン工程を含み、前記裏面パターン形成工程において
は、前記表面パターン工程で形成された前記パターンと
のアライメントを行って、前記マスク用のパターンの配
置を決定することを特徴とする請求項１１に記載の熱検
知素子の製造方法である。

【００３０】請求項１３の本発明は、Ｓｉウエハの表面
にメンブレンを形成するためのパターンを形成する表面
パターン工程と、前記表面側から前記パターンのみを残
して、少なくとも前記パターンの下方に異方性ウエット
エッチングにより空隙を形成することによって、前記表
面にメンブレンを形成するメンブレン形成工程と、前記
メンブレン上に熱検知部を形成する熱検知部形成工程と
を含むことを特徴とする熱検知素子の製造方法である。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。

【００３２】（第１の実施の形態）まず、本発明の第１
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００３３】図１は本発明の第１の実施の形態における
熱検知素子の斜視図であり、図２は図１の熱検知素子一
単位の平面図、図３はその断面図である。

【００３４】図１〜図３において、Ｓｉ（１１０）面ウ
エハの基板１１の裏面から異方性ウエットエッチングに
より垂直にエッチングすることによって空隙１８が形成
されている。基板１１の表面にはＳｉ酸化膜１７が形成
されており、このＳｉ酸化膜１７が空隙１８を覆ってい
る部分がメンブレン１９を構成している。このメンブレ
ン１９上に熱検知部１３が形成されている。熱検知部１
３は、例えば焦電膜を熱検知材料として構成されたもの
である。基板１１の表面の空隙１８が形成されていない
部分（メンブレン１９でない部分）には、例えばＦＥＴ
であるところの信号処理回路１５、シフトレジスタ１６
等が形成されている。また、基板１１の裏面の空隙１８
が形成されていない部分には、空隙１８を形成するため
に異方性エッチングのマスクとして用いた酸化膜２０が
形成されている。なお、１列に配置された複数の熱検知
素子一単位の各空隙１８が連結して、図１に示す溝１２
を形成している。

【００３５】本実施の形態における熱検知素子を用いる
ことによって、ヒートシンクであるＳｉウエハが無い位
置、すなわち空隙１８の直上に熱検知部１３を形成する
ことで隣り合う検知素子間のクロストークを低減するこ
とができる。また、Ｓｉ（１１０）面ウエハの異方性エ
ッチングにおいては、面と垂直にエッチングが行われる
ことにより、メンブレン１９の幅と同じ幅の空隙１８が
形成されているため、素子の集積効率が良くなる。

【００３６】さらに、Ｓｉウエハの基板を用いること
で、Ｓｉプロセスにより同一基板内に信号処理回路や信
号増幅回路の形成が容易にできる。また、メンブレン１
９に隣接した部分、すなわち熱検知部１３の近傍に回路
を形成することができるため、微小信号の検出が容易に
行うことができ、正確で高解像度の熱検知を行うことが
できる。

【００３７】このように、Ｓｉ（１１０）面ウエハを裏
面から異方性ウエットエッチングすることによって、垂
直に空隙を形成することができ、高集積化が可能であ
り、また、隣り合う検知素子間のクロストークを低減す
ることができ、正確なセンサ測定出力を得ることができ
る。さらに、同一基板内に信号処理回路や信号増幅回路
を形成しているので、微小信号の検出が容易に行うこと
ができ、信頼性も高く、高精度に熱検知を行うことが可
能である。

【００３８】次に、本実施の形態における熱検知素子の
製造方法を図面を参照して説明する。

【００３９】図４および図５は本発明の第１の実施の形
態における熱検知素子のプロセスフローを示す熱検知素
子一単位の断面図である。

【００４０】まず、あらかじめ信号処理回路１５等が備
えられ、それ以外の表面にＳｉ酸化膜１７が形成された
Ｓｉ（１１０）面ウエハの基板１１を用意し、その裏面
に異方性エッチングのマスク用の酸化膜２０をパターン
エッチングする（図４）。

【００４１】次に、Ｓｉに対して異方性のエッチング特
性を持つ強アルカリのエッチング溶液（たとえばＴＭＡ
Ｈ、ＥＤＰ、ＫＯＨ）を用いて裏面から異方性エッチン
グを行う。その際にエッチングは、Ｓｉ酸化膜１７まで
ウエハ表面に垂直に進行する。エッチングが止まること
でエッチングが行われた部分のＳｉ酸化膜１７はメンブ
レン１９となる。垂直にエッチングが進行することによ
り、熱検知部が形成される領域の幅と実質的に同じ幅を
持つメンブレン１９が形成でき、それ以外の領域ではＳ
ｉがそのまま残る（図５）。その残ったＳｉ部分はヒー
トシンクとなり、メンブレン１９は熱的に絶縁された状
態となる。

【００４２】最後に、メンブレン１９上に熱検知部１３
を形成し、熱検知部１３と信号処理回路１５等とを接続
する配線をＳｉ酸化膜１７上に形成することによって、
図３の熱検知素子が得られる。

【００４３】なお、Ｓｉ酸化膜１７は、窒化シリコン膜
もしくはボロン等を高濃度にドープしたシリコン膜等の
エッチング溶液に対して耐性を持つ膜であればよい。

【００４４】また、熱検知部１３の形成は、異方性ウエ
ットエッチングを行う前に行っても良い。

【００４５】以上のように、本実施の形態によれば、Ｓ
ｉ（１１０）面ウエハを裏面から異方性ウエットエッチ
ングすることにより形成された空隙の直上に熱検知部が
形成され、その周辺に信号処理回路が形成されているの
で、容易に、高精度、高信頼性で正確な、熱クロストー
クに依存しない、ばらつきや誤差のないセンサ出力を出
すことができる熱検知素子を得ることができる。

【００４６】なお、本発明の熱検知素子におけるメンブ
レンは、本実施の形態においては、基板の表面に形成さ
れたＳｉ酸化膜が空隙を覆っている部分によって構成さ
れているとして説明したが、これに限らず、例えば、Ｓ
ｉ（１１０）面ウエハが空隙の上方に薄く残るように形
成されたものでもよい。要するに、Ｓｉ（１１０）面ウ
エハの基板に形成された空隙上に配置されたものであり
さえすればよい。

【００４７】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００４８】図６は本発明の第２の実施の形態における
熱検知素子のメンブレンの構成を示す平面模式図であ
る。本実施の形態における熱検知素子は、メンブレンの
構成に関する点以外は、上述した第１の実施の形態にお
ける熱検知素子と同様である。したがって、本実施の形
態において、特に説明のないものについては、第１の実
施の形態と同じとし、第１の実施の形態と同じ呼称の構
成部材については、特に説明のない限り、第１の実施の
形態と同様の機能を持つものとする。

【００４９】Ｓｉウエハ３１を異方性ウエットエッチン
グして形成された空隙３４上に配置されたメンブレン３
５上に熱検知部（図示せず）が形成されている。メンブ
レン３５は熱検知部が形成される円状のダイアフラム３
２と、ダイアフラム３２とＳｉウエハ３１とを接続する
１本の支持部３３を有している。支持部３３は、ダイア
フラム３２を支持できる範囲でできるだけ細くなってお
り、メンブレン３５とＳｉウエハ３１との熱伝導を極力
小さくしている。

【００５０】本実施の形態における熱検知素子を用いる
ことによって、ダイアフラムの支持部が１点のみである
ので、熱検知部のＳｉウエハへの熱の逃げを減らし、熱
絶縁性を向上させることができるため、熱応答性を向上
させることができる。さらに、ダイアフラムの形状を円
形にすることによって、エッチングを容易にし、ダイア
フラムの形成を容易にすることができ、また、異常な応
力集中による変形を発生することがなく、正確なダイア
フラムを形成することができ、信頼性のある熱検知素子
を構成することができる。

【００５１】次に、本実施の形態における熱検知素子の
製造方法を図面を参照して説明する。図１６は、本発明
の第２の実施の形態における熱検知素子の製造方法をプ
ロセスフローにしたがって示す熱検知素子一単位の断面
図である。

【００５２】まず、あらかじめ信号処理回路等（図示せ
ず）が備えられたＳｉ（１１０）面ウエハの基板１３１
を用意し、その表面にＳｉ酸化膜１３２を、 その裏面に
酸化膜１３４をそれぞれ形成し、このＳｉ酸化膜１３２
に対してメンブレンを形成するためのパターニングを行
う。すなわち、空隙３４が形成される位置の上方のＳｉ
酸化膜１３２は、メンブレン３５を構成するダイアフラ
ムとなるパターン１３３および支持部となるパターン
（図示せず）のみを残して除去されて、そこにはＳｉ
（１１０）面ウエハの基板１３１の表面が露出すること
になる（図１６（ａ））。

【００５３】その後、Ｓｉ（１１０）面ウエハの基板１
３１の裏面に、表面のパターンとのアライメントを行っ
て、異方性エッチングのマスク用の酸化膜１３４をパタ
ーンエッチングする（図１６（ｂ））。

【００５４】次に、Ｓｉに対して異方性のエッチング特
性を持つ強アルカリのエッチング溶液（たとえばＴＭＡ
Ｈ、ＥＤＰ、ＫＯＨ）を用いて裏面から異方性エッチン
グを行う。その際にエッチングは、Ｓｉ酸化膜１３２ま
でウエハ表面に垂直に進行する。エッチングが止まるこ
とでエッチングが行われた部分のＳｉ酸化膜１３２のパ
ターン（ダイアフラムとなるパターン１３３および支持
部となるパターン（図示せず））はメンブレン３５（ダ
イアフラム３２および支持部３３）となる。垂直にエッ
チングが進行することにより、熱検知部が形成されるメ
ンブレン３５の幅と実質的に同じ幅を持つ空隙３４が形
成でき、それ以外の領域ではＳｉがそのまま残る（図１
６（ｃ））。その残ったＳｉ部分はヒートシンクとな
り、メンブレン３５は熱的に絶縁された状態となる。

【００５５】最後に、メンブレン３５のダイアフラム３
２上に熱検知部（図示せず）を形成し、熱検知部と信号
処理回路等（図示せず）とを接続する配線（図示せず）
をＳｉ酸化膜１３２上に形成することによって、図６の
熱検知素子が得られる。なお、図６においては、図１６
のＳｉ（１１０）面ウエハの基板１３１とその表面のＳ
ｉ酸化膜１３２をまとめて、Ｓｉウエハ３１として表現
している。

【００５６】なお、第１の実施の形態と同様に、Ｓｉ酸
化膜１３２は、窒化シリコン膜もしくはボロン等を高濃
度にドープしたシリコン膜等のエッチング溶液に対して
耐性を持つ膜であればよい。また、熱検知部の形成は、
異方性ウエットエッチングを行う前に行っても良い。

【００５７】以上のように、本実施の形態によれば、メ
ンブレンが１点支持の円形のダイアフラムと１つの支持
部で構成されているので、第１の実施の形態による効果
に加え、熱絶縁性が高く、しかも強度が高く、歪みを抑
制できるメンブレンを備える熱検知素子を得ることがで
きる。

【００５８】なお、本発明の熱検知素子における基板
は、本実施の形態においては、Ｓｉ（１１０）面ウエハ
の基板であるとして説明したが、これに限らず、例え
ば、Ｓｉ（１００）面ウエハの基板であっても、熱絶縁
性が高く、しかも強度が高く、歪みを抑制できるメンブ
レンを備える熱検知素子を得られるという効果はある。
ただし、その際の製造方法においては、上記のものによ
らず、後述する第１１の実施の形態の図１５で示す製造
方法のように、Ｓｉ（１００）面ウエハの基板の表面か
らの異方性エッチングを行う必要がある。

【００５９】また、本発明のダイアフラムは、本実施の
形態においては、円形状であるとして説明したが、これ
に限らず、楕円形状であっても、円形状の場合と比較し
て、強度および歪みに若干の差がある他は、同様の効果
が得られる。

【００６０】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００６１】図７は本発明の第３の実施の形態における
熱検知素子のメンブレンの構成を示す平面模式図であ
る。本実施の形態における熱検知素子は、メンブレンの
構成に関する点以外は、上述した第２の実施の形態にお
ける熱検知素子と同様である。したがって、本実施の形
態において、特に説明のないものについては、第２の実
施の形態と同じとし、第２の実施の形態と同じ呼称の構
成部材については、特に説明のない限り、第２の実施の
形態と同様の機能を持つものとする。

【００６２】Ｓｉウエハ４１を異方性ウエットエッチン
グして形成された空隙４４上に配置されたメンブレン４
５上に熱検知部（図示せず）が形成されている。メンブ
レン４５は熱検知部が形成される円状のダイアフラム４
２と、ダイアフラム４２とＳｉウエハ４１とを接続する
２本の支持部４３を有しており、２本の支持部４３はダ
イアフラム４２を挟んで、空隙４４を跨ぐように配置さ
れている。支持部４３は、ダイアフラム４２を支持でき
る範囲でできるだけ細くなっており、メンブレン４５と
Ｓｉウエハ４１との熱伝導を極力小さくしている。すな
わち、支持部４３は、２本でダイアフラム４２を支持し
ているので、第２の実施の形態における熱検知素子の支
持部に比べて、幅を狭くすることができ、熱伝導がより
小さくなっている。

【００６３】このように、本実施の形態では、第２の実
施の形態における熱検知素子と同様に、ダイアフラムを
円形にすることによって、メンブレンの強度を向上さ
せ、歪みを抑制することができ、正確な熱検知素子を構
成することができる。さらに、ダイアフラムの両端を支
持することによって、第２の実施の形態における熱検知
素子に比べ、さらに、熱検知部の熱の逃げを減らし、熱
絶縁性を向上させるとともに、ダイアフラムの形成を容
易にし、メンブレンの強度を向上させ、歪みを抑制する
ことができる。

【００６４】以上のように、本実施の形態によれば、第
２の実施の形態における熱検知素子に比べ、さらに、熱
絶縁性および強度が高く、歪みを抑制できるメンブレン
を備える熱検知素子を得ることができる。

【００６５】（第４の実施の形態）次に、本発明の第４
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００６６】図８は本発明の第４の実施の形態における
熱検知素子のメンブレンの構成を示す平面模式図であ
る。本実施の形態における熱検知素子も、メンブレンの
構成に関する点以外は、上述した第２の実施の形態にお
ける熱検知素子と同様である。したがって、本実施の形
態において、特に説明のないものについては、第２の実
施の形態と同じとし、第２の実施の形態と同じ呼称の構
成部材については、特に説明のない限り、第２の実施の
形態と同様の機能を持つものとする。

【００６７】Ｓｉウエハ５１を異方性ウエットエッチン
グして形成された空隙５４上に配置されたメンブレン５
６上に熱検知部（図示せず）が形成されている。メンブ
レン５６は熱検知部が形成される円状のダイアフラム５
２と、ダイアフラム５２とＳｉウエハ５１とを接続する
支持部５３を有している。支持部５３は、１本の太い支
持部が、支持部に沿って形成されたスリット５５によっ
て、２本の細い支持部に分割されたものであり、それぞ
れの幅は、２本でダイアフラム５２を支持できる範囲で
できるだけ細くなっており、メンブレン５６とＳｉウエ
ハ５１との熱伝導を極力小さくしている。また、支持部
５３は、Ｓｉウエハ５１の相対する内壁間の中心線付近
でダイアフラム５２と接続しているので、第２の実施の
形態における熱検知素子と比べて、長さが長くなってお
り、さらに熱伝導が小さくなっている。

【００６８】このように、本実施の形態では、第２の実
施の形態における熱検知素子と同様に、ダイアフラムを
円形にすることによって、メンブレンの強度を向上さ
せ、歪みを抑制することができ、正確な熱検知素子を構
成することができる。さらに、スリットによって２本の
細い部分に分割され、第２の実施の形態における熱検知
素子と比べて長さが長い支持部でダイアフラムを支持す
ることによって、第２の実施の形態における熱検知素子
に比べ、さらに、熱検知部の熱の逃げを減らし、熱絶縁
性を向上させることができる。

【００６９】以上のように、本実施の形態によれば、第
２の実施の形態における熱検知素子に比べ、さらに、熱
絶縁性および強度が高いメンブレンを備える熱検知素子
を得ることができる。

【００７０】なお、本発明の支持部は、本実施の形態に
おいては、１本の太い支持部が支持部に沿って形成され
たスリットによって２本の細い支持部に分割され、か
つ、Ｓｉウエハの相対する内壁間の中心線付近でダイア
フラムと接続しているとして説明したが、どちらか一方
のみの構成であっても、第２の実施の形態における熱検
知素子に比べ、熱検知部の熱の逃げを減らし、熱絶縁性
を向上させることができる。

【００７１】また、本発明の支持部の構成は、本実施の
形態の構成に限るものではなく、例えば、スリットによ
って３分割されたものであってもよいし、Ｓｉウエハの
相対する内壁間の中心線以外の部分でダイアフラムと接
続していてもよい。

【００７２】さらに、本発明のスリットは、本実施の形
態においては、ダイアフラムとの接続部分から基板との
接続部分までの間に連続して形成されているとして説明
したが、これに限らず、ダイアフラムとの接続部分から
基板との接続部分までの間の一部に形成されてさえおれ
ば、熱絶縁性、歪みの抑制等の効果に差はあるものの、
第２の実施の形態における熱検知素子に比べ、熱絶縁性
が高いメンブレンを備える熱検知素子を得ることができ
る。

【００７３】（第５の実施の形態）次に、本発明の第５
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００７４】図９は本発明の第５の実施の形態における
熱検知素子のメンブレンの構成を示す平面模式図であ
る。本実施の形態における熱検知素子も、メンブレンの
構成に関する点以外は、上述した第２の実施の形態にお
ける熱検知素子と同様である。したがって、本実施の形
態において、特に説明のないものについては、第２の実
施の形態と同じとし、第２の実施の形態と同じ呼称の構
成部材については、特に説明のない限り、第２の実施の
形態と同様の機能を持つものとする。ただし、ダイアフ
ラムそのものの形状に関する説明は、実質的に円または
楕円形状であるとした第２の実施の形態の説明には依ら
ないものとする。

【００７５】Ｓｉウエハ６１を異方性ウエットエッチン
グして形成された空隙６４上に配置されたメンブレン６
５上に熱検知部（図示せず）が形成されている。メンブ
レン６５は熱検知部が形成される四角形状のダイアフラ
ム６２と、ダイアフラム６２とＳｉウエハ６１とを接続
する１本の支持部６３を有している。支持部６３は、ダ
イアフラム６２を支持できる範囲でできるだけ細くなっ
ており、メンブレン６５とＳｉウエハ６１との熱伝導を
極力小さくしている。また、支持部６３は、Ｓｉウエハ
６１の相対する内壁の一方と接続し、前記相対する内壁
のもう一方寄りの位置でダイアフラム６２と接続してい
るので、第２の実施の形態における熱検知素子と比べ
て、長さが長くなっており、さらに熱伝導が小さくなっ
ている。

【００７６】このように、本実施の形態では、ダイアフ
ラムの形状を四角形にすることによって、エッチングを
容易にし、ダイアフラムの形成を容易にすることがで
き、正確な熱検知素子を構成することができる。さら
に、第２の実施の形態における熱検知素子と比べて長さ
が長い支持部でダイアフラムを支持することによって、
第２の実施の形態における熱検知素子に比べ、さらに、
熱検知部の熱の逃げを減らし、熱絶縁性を向上させるこ
とができる。

【００７７】以上のように、本実施の形態によれば、第
２の実施の形態における熱検知素子に比べ、さらに、熱
絶縁性が高いメンブレンを備える熱検知素子を得ること
ができる。

【００７８】なお、本発明の支持部の構成は、本実施の
形態の構成に限るものではなく、例えば、Ｓｉウエハの
相対する内壁間の中心線寄りの位置でダイアフラムと接
続していてもよい。

【００７９】（第６の実施の形態）次に、本発明の第６
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００８０】図１０は本発明の第６の実施の形態におけ
る熱検知素子のメンブレンの構成を示す平面模式図であ
る。本実施の形態における熱検知素子は、支持部の構成
に関する点以外は、上述した第５の実施の形態における
熱検知素子と同様である。したがって、本実施の形態に
おいて、特に説明のないものについては、第５の実施の
形態と同じとし、第５の実施の形態と同じ呼称の構成部
材については、特に説明のない限り、第５の実施の形態
と同様の機能を持つものとする。

【００８１】Ｓｉウエハ７１を異方性ウエットエッチン
グして形成された空隙７４上に配置されたメンブレン７
６上に熱検知部（図示せず）が形成されている。メンブ
レン７６は熱検知部が形成される四角形状のダイアフラ
ム７２と、ダイアフラム７２とＳｉウエハ７１とを接続
する支持部７３とを有している。支持部７３は、Ｓｉウ
エハ７１の相対する内壁の一方と接続し、前記相対する
内壁のもう一方寄りの位置でダイアフラム７２と接続し
ているので、メンブレン７６とＳｉウエハ７１との熱伝
導を極力小さくしている。また、支持部７３は、１本の
太い支持部が、支持部に沿って形成されたスリット７５
によって、２本の細い支持部に分割されたものであり、
それぞれの幅は、ダイアフラム７２を支持できる範囲で
できるだけ細くなっているので、第５の実施の形態にお
ける熱検知素子と比べて、さらに熱伝導が小さくなって
いる。

【００８２】このように、本実施の形態では、第５の実
施の形態における熱検知素子と同様に、ダイアフラムの
形状を四角形にすることによって、エッチングを容易に
し、ダイアフラムの形成を容易にすることができ、正確
な熱検知素子を構成することができる。さらに、スリッ
トによって２本の細い部分に分割された支持部でダイア
フラムを支持することによって、第５の実施の形態にお
ける熱検知素子に比べ、さらに、熱検知部の熱の逃げを
減らし、熱絶縁性を向上させることができる。

【００８３】以上のように、本実施の形態によれば、第
５の実施の形態における熱検知素子に比べ、さらに、熱
絶縁性および強度が高いメンブレンを備える熱検知素子
を得ることができる。

【００８４】なお、本発明のスリットは、本実施の形態
においては、ダイアフラムとの接続部分から基板との接
続部分までの間に連続して形成されているとして説明し
たが、これに限らず、ダイアフラムとの接続部分から基
板との接続部分までの間の一部に形成されてさえおれ
ば、熱絶縁性、歪みの抑制等の効果に差はあるものの、
第５の実施の形態における熱検知素子に比べ、熱絶縁性
が高いメンブレンを備える熱検知素子を得ることができ
る。

【００８５】（第７の実施の形態）次に、本発明の第７
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００８６】図１１は本発明の第７の実施の形態におけ
る熱検知素子のメンブレンの構成を示す平面模式図であ
る。本実施の形態における熱検知素子も、支持部の構成
に関する点以外は、上述した第５の実施の形態における
熱検知素子と同様である。したがって、本実施の形態に
おいて、特に説明のないものについては、第５の実施の
形態と同じとし、第５の実施の形態と同じ呼称の構成部
材については、特に説明のない限り、第５の実施の形態
と同様の機能を持つものとする。

【００８７】Ｓｉウエハ８１を異方性ウエットエッチン
グして形成された空隙８４上に配置されたメンブレン８
６上に熱検知部（図示せず）が形成されている。メンブ
レン８６は熱検知部が形成される四角形状のダイアフラ
ム８２と、ダイアフラム８２とＳｉウエハ８１とを接続
する支持部８３および細支持部８５を有している。支持
部８３は、Ｓｉウエハ８１の相対する内壁の一方と接続
し、前記相対する内壁のもう一方寄りの位置でダイアフ
ラム８２と接続している。細支持部８５は、支持部８３
より細く、前記相対する内壁のもう一方とダイアフラム
８２とを最短距離で接続しており、かつ、できるだけ支
持部８３とダイアフラム８２との接続点より遠い位置で
ダイアフラム８２と接続しているので、第５の実施の形
態における熱検知素子の支持部６３と比べて、支持部８
３の強度的な負担が緩和される。したがって、第５の実
施の形態における熱検知素子の支持部６３と比べて、支
持部８３の幅を細くできるため、さらに熱伝導が小さく
なっている。また、支持部８３および細支持部８５の２
点でダイアフラム８２を支持するため、第５の実施の形
態における熱検知素子と比べて、歪みを抑制することが
できる。

【００８８】このように、本実施の形態では、ダイアフ
ラムの形状を四角形にすることによって、エッチングを
容易にし、ダイアフラムの形成を容易にすることがで
き、正確な熱検知素子を構成することができる。さら
に、ダイアフラムと基板とを最短距離で接続し、支持部
より細い別の細支持部を備えることによって、第５の実
施の形態における熱検知素子に比べ、さらに、熱検知部
の熱の逃げを減らし、熱絶縁性を向上させるとともに、
歪みを抑制することができる。

【００８９】以上のように、本実施の形態によれば、第
５の実施の形態における熱検知素子に比べ、さらに、熱
絶縁性が高く、歪みを抑制できるメンブレンを備える熱
検知素子を得ることができる。

【００９０】なお、本実施の形態においては、細支持部
８５を備えることによって、支持部８３の幅を第５の実
施の形態における熱検知素子の支持部６３と比べて細く
できるとして説明したが、支持部８３の幅を支持部６３
の幅と同じとすると、第５の実施の形態における熱検知
素子に比べ、メンブレンの強度を向上させ、歪みを抑制
することができる。

【００９１】また、本実施の形態においては、細支持部
８５は、支持部８３が接続している内壁と相対するもう
一方の内壁側に接続しているとして説明したが、これに
限らず、支持部８３が接続している内壁側に接続してい
るとしても、歪みの抑制の効果に差はあるものの、第５
の実施の形態における熱検知素子に比べ、熱絶縁性が高
く、歪みを抑制できるメンブレンを備える熱検知素子を
得ることができる。 （第８の実施の形態）次に、本発明の第８の実施の形態
を図面を参照して説明する。

【００９２】図１２は本発明の第８の実施の形態におけ
る熱検知素子のメンブレンの構成を示す平面模式図であ
る。本実施の形態における熱検知素子も、支持部の構成
に関する点以外は、上述した第５の実施の形態における
熱検知素子と同様である。したがって、本実施の形態に
おいて、特に説明のないものについては、第５の実施の
形態と同じとし、第５の実施の形態と同じ呼称の構成部
材については、特に説明のない限り、第５の実施の形態
と同様の機能を持つものとする。

【００９３】Ｓｉウエハ９１を異方性ウエットエッチン
グして形成された空隙９４上に配置されたメンブレン９
７上に熱検知部（図示せず）が形成されている。メンブ
レン９７は熱検知部が形成される四角形状のダイアフラ
ム９２と、ダイアフラム９２とＳｉウエハ９１とを接続
する支持部９３および細支持部９６とを有している。支
持部９３は、Ｓｉウエハ９１の相対する内壁の一方と接
続し、前記相対する内壁のもう一方寄りの位置でダイア
フラム９２と接続する１本の太い支持部が、支持部に沿
って形成されたスリット９５によって、２本の細い支持
部に分割されたものであり、それぞれの幅は、ダイアフ
ラム９２を細支持部９６とともに支持できる範囲ででき
るだけ細くなっている。細支持部９６は、支持部９３の
スリット９５によって形成された２本の細い支持部それ
ぞれより細く、前記相対する内壁の支持部９３が接続し
ている側の内壁とダイアフラム９２とを最短距離で接続
しており、かつ、できるだけ支持部９３とダイアフラム
９２との接続点より遠い位置でダイアフラム９２と接続
しているので、第５の実施の形態における熱検知素子の
支持部６３と比べて、支持部９３の強度的な負担が緩和
される。したがって、第５の実施の形態における熱検知
素子の支持部６３と比べて、支持部９３の幅を細くでき
るため、さらに熱伝導が小さくなっている。また、支持
部９３および細支持部９６の２点でダイアフラム９２を
支持するため、第５の実施の形態における熱検知素子と
比べて、歪みを抑制することができる。

【００９４】このように、本実施の形態では、第５の実
施の形態における熱検知素子と同様に、ダイアフラムの
形状を四角形にすることによって、エッチングを容易に
し、ダイアフラムの形成を容易にすることができ、正確
な熱検知素子を構成することができる。さらに、ダイア
フラムとの接続部分から、基板との接続部分までの間に
形成されたスリットを有する支持部と、ダイアフラムと
基板とを最短距離で接続し、支持部より細い別の細支持
部とを備えることによって、第５の実施の形態における
熱検知素子に比べ、さらに、熱検知部の熱の逃げを減ら
し、熱絶縁性を向上させるとともに、歪みを抑制するこ
とができる。

【００９５】以上のように、本実施の形態によれば、第
５の実施の形態における熱検知素子に比べ、さらに、熱
絶縁性が高く、歪みを抑制できるメンブレンを備える熱
検知素子を得ることができる。

【００９６】なお、本実施の形態においては、細支持部
９６を備えることによって、支持部９３の合計幅を第５
の実施の形態における熱検知素子の支持部６３と比べて
細くできるとして説明したが、支持部９３の合計幅を支
持部６３の幅と同じとすると、第５の実施の形態におけ
る熱検知素子に比べ、メンブレンの強度を向上させ、歪
みを抑制することができる。

【００９７】また、本実施の形態においては、細支持部
９６は、支持部９３が接続している内壁側に接続してい
るとして説明したが、これに限らず、支持部９３が接続
している内壁と相対するもう一方の内壁側に接続してい
るとしても、歪みの抑制の効果に差はあるものの、第５
の実施の形態における熱検知素子に比べ、熱絶縁性が高
く、歪みを抑制できるメンブレンを備える熱検知素子を
得ることができる。

【００９８】さらに、本発明のスリットは、本実施の形
態においては、ダイアフラムとの接続部分から基板との
接続部分までの間に連続して形成されているとして説明
したが、これに限らず、ダイアフラムとの接続部分から
基板との接続部分までの間の一部に形成されてさえおれ
ば、熱絶縁性、歪みの抑制等の効果に差はあるものの、
第５の実施の形態における熱検知素子に比べ、熱絶縁性
が高いメンブレンを備える熱検知素子を得ることができ
る。

【００９９】（第９の実施の形態）次に、本発明の第９
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【０１００】図１３は本発明の第９の実施の形態におけ
る熱検知素子のメンブレンの構成を示す平面模式図であ
る。本実施の形態における熱検知素子は、支持部の構成
に関する点以外は、上述した第７の実施の形態における
熱検知素子と同様である。したがって、本実施の形態に
おいて、特に説明のないものについては、第７の実施の
形態と同じとし、第７の実施の形態と同じ呼称の構成部
材については、特に説明のない限り、第７の実施の形態
と同様の機能を持つものとする。

【０１０１】Ｓｉウエハ１０１を異方性ウエットエッチ
ングして形成された空隙１０４上に配置されたメンブレ
ン１０６上に熱検知部（図示せず）が形成されている。
メンブレン１０６は熱検知部が形成される四角形状のダ
イアフラム１０２と、ダイアフラム１０２とＳｉウエハ
１０１とを接続する２本の支持部１０３および２本の細
支持部１０５とを有している。支持部１０３は、それぞ
れがＳｉウエハ１０１の相対する内壁のどちらか一方と
接続し、前記相対する内壁のもう一方寄りの位置でダイ
アフラム１０２と接続しており、それぞれの幅は、ダイ
アフラム１０２を細支持部１０５とともに支持できる範
囲でできるだけ細くなっている。各細支持部１０５は、
各支持部１０３より細く、どちらか一方の支持部１０３
が前記相対する内壁の一方に接続している位置の近傍
で、同じ側の内壁とダイアフラム１０２とを最短距離で
接続しているので、第７の実施の形態における熱検知素
子の支持部８３と比べて、支持部１０３の強度的な負担
が緩和される。したがって、第７の実施の形態における
熱検知素子の支持部８３と比べて、支持部１０３の幅を
細くできるため、さらに熱伝導が小さくなっている。ま
た、各支持部１０３および各細支持部１０５の４点でダ
イアフラム１０２を支持するため、第７の実施の形態に
おける熱検知素子と比べて、歪みを抑制することができ
る。

【０１０２】このように、本実施の形態では、第７の実
施の形態における熱検知素子と同様に、ダイアフラムの
形状を四角形にすることによって、エッチングを容易に
し、ダイアフラムの形成を容易にすることができ、正確
な熱検知素子を構成することができる。さらに、支持部
と細支持部をそれぞれ２本備え、各支持部および各細支
持部を実質的に対角線上に配置したことによって、第７
の実施の形態における熱検知素子に比べ、さらに、熱検
知部の熱の逃げを減らし、熱絶縁性を向上させるととも
に、歪みを抑制することができる。

【０１０３】以上のように、本実施の形態によれば、第
７の実施の形態における熱検知素子に比べ、さらに、熱
絶縁性が高く、歪みを抑制できるメンブレンを備える熱
検知素子を得ることができる。

【０１０４】なお、本発明の支持部の構成は、本実施の
形態の構成に限るものではなく、例えば、支持部および
／または細支持部の本数が１本または３本以上であって
もよい。

【０１０５】（第１０の実施の形態）次に、本発明の第
１０の実施の形態を図面を参照して説明する。

【０１０６】図１４は本発明の第１０の実施の形態にお
ける熱検知素子のメンブレンの構成を示す平面模式図で
ある。本実施の形態における熱検知素子は、支持部の構
成に関する点以外は、上述した第５の実施の形態におけ
る熱検知素子と同様である。したがって、本実施の形態
において、特に説明のないものについては、第５の実施
の形態と同じとし、第５の実施の形態と同じ呼称の構成
部材については、特に説明のない限り、第５の実施の形
態と同様の機能を持つものとする。

【０１０７】Ｓｉウエハ１１１を異方性ウエットエッチ
ングして形成された空隙１１４上に配置されたメンブレ
ン１１５上に熱検知部（図示せず）が形成されている。
メンブレン１１５は熱検知部が形成される四角形状のダ
イアフラム１１２と、ダイアフラム１１２の各隅部とＳ
ｉウエハ１１１とを接続する４本の支持部１１３を有し
ている。各支持部１１３は、ダイアフラム１１２を支持
できる範囲でできるだけ細くなっており、メンブレン１
１５とＳｉウエハ１１１との熱伝導を極力小さくしてい
る。なお、各支持部１１３の幅は、４本の全部または一
部が同じであっても、それぞれが異なっていてもよい。

【０１０８】本実施の形態における熱検知素子を用いる
ことによって、ダイアフラムの支持部が４本で、それぞ
れの幅を１本または２本の場合に比べて細くできるの
で、熱検知部のＳｉウエハへの熱の逃げを減らし、熱絶
縁性を向上させることができるため、熱応答性を向上さ
せることができる。さらに、ダイアフラムの形状を四角
形にすることによって、エッチングを容易にし、ダイア
フラムの形成を容易にすることができ、また、異常な応
力集中による変形を発生することがなく、正確なダイア
フラムを形成することができ、信頼性のある熱検知素子
を構成することができる。

【０１０９】以上のように、本実施の形態によれば、メ
ンブレンが４点支持の四角形のダイアフラムと４本の支
持部で構成されているので、第１の実施の形態による効
果に加え、熱絶縁性が高く、しかも強度が高く、歪みを
抑制できるメンブレンを備える熱検知素子を得ることが
できる。

【０１１０】（第１１の実施の形態）次に、本発明の第
１１の実施の形態を図面を参照して説明する。

【０１１１】図１５は、本発明の第１１の実施の形態に
おける熱検知素子の製造方法をプロセスフローにしたが
って示す熱検知素子一単位の断面図である。本実施の形
態における熱検知素子の製造方法は、ダイアフラムと少
なくとも１つの支持部とから構成されるメンブレンを備
える熱検知素子、例えば、上述した第２〜第１０の実施
の形態における熱検知素子のうちいずれかのメンブレン
の形状と同様の形状のメンブレンを備える熱検知素子、
についての製造方法である。したがって、本実施の形態
において、第２の実施の形態と同じ呼称の構成部材につ
いては、特に説明のない限り、第２の実施の形態と同様
の機能を持つものとする。

【０１１２】まず、あらかじめ信号処理回路等（図示せ
ず）が備えられたＳｉ（１００）面ウエハの基板１２１
を用意し、その表面および裏面にＳｉ酸化膜１２２を形
成し、この表面のＳｉ酸化膜１２２に対してメンブレン
を形成するためのパターニングを行うことによって、メ
ンブレンを構成するダイアフラムとなるパターン１２３
および支持部となるパターン（図示せず）が形成され
る。すなわち、空隙が形成される位置の上方のＳｉ酸化
膜１２２は、メンブレンとなる部分のみを残して除去さ
れて、そこにはＳｉ（１００）面ウエハの基板１２１の
表面が露出することになる（図１５（ａ））。

【０１１３】次に、Ｓｉに対して異方性のエッチング特
性を持つ強アルカリのエッチング溶液（たとえばＴＭＡ
Ｈ、ＥＤＰ、ＫＯＨ）を用いて表面から異方性エッチン
グを行う。これによって、各断面において、基板１２１
の表面が露出している部分を底辺として頂角をθ（＝
３５．２６゜×２）とする三角形の断面を有する一次空
隙１２４が形成される（図１５（ｂ））。

【０１１４】さらに時間をかけて異方性エッチングを継
続すると、ダイアフラムとなるパターン１２３および支
持部となるパターン（図示せず）が、他の表面のＳｉ酸
化膜１２２部分に比べて、幅が著しく狭いために、それ
らの下部にある基板１２１の部分のみが除去されて、二
次空隙１２５（図１５（ｃ）のパターン１２３の下部と
点線および実線で囲まれた五角形）が形成される。一次
空隙１２４と二次空隙１２５が合わさって、各断面にお
いて、ダイアフラムとなるパターン１２３および支持部
となるパターン（図示せず）を挟んだ表面のＳｉ酸化膜
１２２の端部同士を結んだ線分を底辺として頂角をθ
（＝３５．２６゜×２）とする三角形の断面を有する空
隙が形成され、ダイアフラムとなるパターン１２３およ
び支持部となるパターン（図示せず）はメンブレンとな
る（図１５（ｃ））。ここで、残ったＳｉ部分はヒート
シンクとなり、メンブレンは熱的に絶縁された状態とな
る。

【０１１５】最後に、メンブレンのダイアフラム上に熱
検知部を形成し、熱検知部と信号処理回路等とを接続す
る配線をＳｉ酸化膜上に形成することによって、本実施
の形態における熱検知素子の製造方法を用いた熱検知素
子が得られる（図示せず）。

【０１１６】なお、第２の実施の形態と同様に、Ｓｉ酸
化膜は、窒化シリコン膜もしくはボロン等を高濃度にド
ープしたシリコン膜等のエッチング溶液に対して耐性を
持つ膜であればよい。また、熱検知部の形成は、異方性
ウエットエッチングを行う前に行っても良い。

【０１１７】本実施の形態における熱検知素子を用いる
ことによって、ヒートシンクであるＳｉウエハが無い位
置、すなわち空隙の直上に熱検知部を形成することで隣
り合う検知素子間のクロストークを低減することができ
る。また、Ｓｉ（１００）面ウエハの表面から異方性エ
ッチングを行うことによって、メンブレンの幅と同じ幅
の空隙が形成されているため、素子の集積効率が良くな
る。

【０１１８】このように、Ｓｉ（１００）面ウエハを表
面から異方性ウエットエッチングすることによって、高
集積化が可能であり、また、隣り合う検知素子間のクロ
ストークを低減することができ、正確なセンサ測定出力
を得ることができる。さらに、同一基板内に信号処理回
路や信号増幅回路を形成しているので、微小信号の検出
が容易に行うことができ、信頼性も高く、高精度に熱検
知を行うことが可能である。

【０１１９】以上のように、本実施の形態によれば、Ｓ
ｉ（１００）面ウエハを表面から異方性ウエットエッチ
ングすることにより形成された空隙の直上に熱検知部が
形成され、その周辺に信号処理回路が形成されているの
で、容易に、高精度、高信頼性で正確な、熱クロストー
クに依存しない、ばらつきや誤差のないセンサ出力を出
すことができる熱検知素子を得ることができる。

【０１２０】なお、本発明の熱検知部は、上述した第１
〜第１２の実施の形態においては、焦電膜を熱検知材料
として構成されたものであるとして説明したが、これに
限らず、例えば、誘電ボロメータ型の熱検知部であって
もよい、要するに、温度変化を検知する熱検知部であっ
て、熱応答性および感度の向上とクロストークの抑制を
考慮する必要がある熱検知部でありさえすれば、各実施
の形態において説明したのと同様の効果が得られる。。

【０１２１】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、従来の熱検知素子のこの様な課題を考慮
し、無駄なスペースが少なく、小型で高集積化が可能な
熱検知素子および熱検知素子の製造方法を提供すること
ができる。さらに、熱絶縁性が高く、しかも強度が高
く、歪みを抑制できるメンブレンを備える熱検知素子を
提供することができる。

【０１２２】すなわち、本発明の熱検知素子を用いるこ
とによって、各々の検知素子の熱絶縁性を保持したまま
１次元及び２次元高集積化が行えるだけでなく、微小信
号の検出に適した信号処理回路及び信号増幅回路とのモ
ノリシック化が行えることから、高性能の熱イメージセ
ンサを容易に作製する事ができるという効果を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における熱検知素子
の斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態における熱検知素子
の熱検知素子一単位の平面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態における熱検知素子
の熱検知素子一単位の断面図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態における熱検知素子
のプロセスフローを示す熱検知素子一単位の断面図であ
る。

【図５】本発明の第１の実施の形態における熱検知素子
のプロセスフローを示す熱検知素子一単位の断面図であ
る。

【図６】本発明の第２の実施の形態における熱検知素子
のメンブレンの構成を示す平面模式図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態における熱検知素子
のメンブレンの構成を示す平面模式図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態における熱検知素子
のメンブレンの構成を示す平面模式図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態における熱検知素子
のメンブレンの構成を示す平面模式図である。

【図１０】本発明の第６の実施の形態における熱検知素
子のメンブレンの構成を示す平面模式図である。

【図１１】本発明の第７の実施の形態における熱検知素
子のメンブレンの構成を示す平面模式図である。

【図１２】本発明の第８の実施の形態における熱検知素
子のメンブレンの構成を示す平面模式図である。

【図１３】本発明の第９の実施の形態における熱検知素
子のメンブレンの構成を示す平面模式図である。

【図１４】本発明の第１０の実施の形態における熱検知
素子のメンブレンの構成を示す平面模式図である。

【図１５】本発明の第１１の実施の形態における熱検知
素子の製造方法をプロセスフローにしたがって示す熱検
知素子一単位の断面図である。

【図１６】本発明の第２の実施の形態における熱検知素
子の製造方法をプロセスフローにしたがって示す熱検知
素子一単位の断面図である。

【図１７】Ｓｉ（１００）面ウエハを裏面から異方性エ
ッチングして形成された空隙の形状を示す断面図であ
る。

【図１８】Ｓｉ（１００）面ウエハを裏面から異方性エ
ッチングして形成された空隙の形状を示す平面図であ
る。

【図１９】Ｓｉ（１１０）面ウエハを裏面から異方性エ
ッチングして形成された空隙の形状を示す断面図であ
る。

【図２０】従来の熱検知素子のメンブレンの構成を示す
平面模式図である。

【符号の説明】

１１ Ｓｉ（１１０）面ウエハの基板 １２ 溝 １３ 熱検知部 １４ 配線 １５ 信号処理回路 １６ シフトレジスタ １７ Ｓｉ酸化膜 １８ 空隙 １９ メンブレン ２０ 酸化膜 ３１ Ｓｉウエハ ３２ ダイアフラム ３３ 支持部 ３４ 空隙 ３５ メンブレン １２１ Ｓｉ（１００）面ウエハの基板 １２２ Ｓｉ酸化膜 １２３ パターン １２４ 一次空隙 １２５ 二次空隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥山 雅則 大阪府豊中市上野坂１丁目16番13号 (72)発明者 久保 竜一 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 向川 友徳 東京都品川区上大崎２丁目10番43号 ホー チキ株式会社内 (72)発明者 橋本 和彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｓｉ（１１０）面ウエハの基板と、前記
   基板に形成された空隙上に配置されたメンブレンと、前
   記メンブレン上に形成された熱検知部とを備え、前記空
   隙は、前記基板を異方性エッチングすることにより形成
   されていることを特徴とする熱検知素子。
2. 【請求項２】 前記メンブレンは、ダイアフラムと、前
   記ダイアフラムと前記基板とを接続する少なくとも１つ
   の支持部とを有し、前記熱検知部は、前記ダイアフラム
   上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の
   熱検知素子。
3. 【請求項３】 前記支持部は、少なくとも２本あり、前
   記メンブレンは、前記空隙を跨ぐように配置されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の熱検知素子。
4. 【請求項４】 前記支持部のうちの少なくとも一本は、
   前記ダイアフラムとの接続部分から、前記基板との接続
   部分までの間に形成されたスリットを有することを特徴
   とする請求項２または３に記載の熱検知素子。
5. 【請求項５】 前記支持部のうちの少なくとも一本は、
   前記基板の前記空隙によって形成された相対する内壁の
   一方と接続し、前記相対する内壁間の中心線上もしくは
   前記相対する内壁のもう一方寄りの位置で前記ダイアフ
   ラムと接続していることを特徴とする請求項２〜４のい
   ずれかに記載の熱検知素子。
6. 【請求項６】 前記支持部のうちの別の少なくとも一本
   は、前記ダイアフラムと前記基板とを最短距離で接続
   し、前記少なくとも一本の支持部より細いことを特徴と
   する請求項５に記載の熱検知素子。
7. 【請求項７】 前記ダイアフラムは、実質的に円または
   楕円形状であることを特徴とする請求項２〜６のいずれ
   かに記載の熱検知素子。
8. 【請求項８】 前記ダイアフラムは、四角形であり、前
   記支持部は、四本で、それぞれが前記ダイアフラムの別
   の角部付近に接続していることを特徴とする請求項２に
   記載の熱検知素子。
9. 【請求項９】 前記Ｓｉ（１１０）面ウエハの基板の替
   わりに、Ｓｉ（１１０）面以外のＳｉウエハの基板を備
   えることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の
   熱検知素子。
10. 【請求項１０】 前記メンブレンは、同一の前記基板上
    に複数個がアレイ状形成されており、前記空隙の全部ま
    たは一部は、２つ以上の前記メンブレン下にわたって形
    成された溝であることを特徴とする請求項２〜９のいず
    れかに記載の熱検知素子。
11. 【請求項１１】 Ｓｉ（１１０）面ウエハの裏面にウエ
    ットエッチングのマスク用のパターンを形成する裏面パ
    ターン形成工程と、前記裏面から異方性ウエットエッチ
    ングにより、前記（１１０）面に垂直な空隙を形成させ
    ることによって、前記Ｓｉ（１１０）面ウエハの表面に
    メンブレンを形成するメンブレン形成工程と、前記メン
    ブレン上に熱検知部を形成する熱検知部形成工程とを含
    むことを特徴とする熱検知素子の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記裏面パターン形成工程の前に、前
    記Ｓｉ（１１０）面ウエハの表面にメンブレンを形成す
    るためのパターンを形成する表面パターン工程を含み、
    前記裏面パターン形成工程においては、前記表面パター
    ン工程で形成された前記パターンとのアライメントを行
    って、前記マスク用のパターンの配置を決定することを
    特徴とする請求項１１に記載の熱検知素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 Ｓｉウエハの表面にメンブレンを形成
    するためのパターンを形成する表面パターン工程と、前
    記表面側から前記パターンのみを残して、少なくとも前
    記パターンの下方に異方性ウエットエッチングにより空
    隙を形成することによって、前記表面にメンブレンを形
    成するメンブレン形成工程と、前記メンブレン上に熱検
    知部を形成する熱検知部形成工程とを含むことを特徴と
    する熱検知素子の製造方法。