特開 2024-21173 赤外線センサの製造方法および赤外線センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024021173

(43)【公開日】2024-02-16

(54)【発明の名称】赤外線センサの製造方法および赤外線センサ

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/02 20060101AFI20240208BHJP

【ＦＩ】

G01J1/02 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022123826

(22)【出願日】2022-08-03

(71)【出願人】

【識別番号】390009667

【氏名又は名称】セイコーＮＰＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】菱沼 邦之

【テーマコード（参考）】

2G065

【Ｆターム（参考）】

2G065AA04

2G065AB02

2G065BA11

2G065BB24

2G065BE08

(57)【要約】

【課題】製造工程を簡略化できる赤外線センサの製造方法を提供する。
【解決手段】傘状の赤外線吸収部と、基板上に形成され、赤外線吸収部に接続された温度検出部と、基板上に形成され、温度検出部の温度に関する信号を処理する制御部と、を備える赤外線センサの製造方法であって、温度検出部を形成する検出部形成工程Ｓ１０と、犠牲層を金属材料により成膜する犠牲層成膜工程Ｓ２０と、犠牲層を成形して制御部の配線層を形成する配線形成工程Ｓ３０と、犠牲層上に赤外線吸収部を形成する赤外線吸収部形成工程Ｓ４０と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

傘状の赤外線吸収部と、
基板上に形成され、前記赤外線吸収部に接続された温度検出部と、
前記基板上に形成され、前記温度検出部の温度に関する信号を処理する制御部と、
を備える赤外線センサの製造方法であって、
前記温度検出部を形成する検出部形成工程と、
犠牲層を金属材料により成膜する犠牲層成膜工程と、
前記犠牲層を成形して前記制御部の配線を形成する配線形成工程と、
前記犠牲層上に前記赤外線吸収部を形成する赤外線吸収部形成工程と、
を備える赤外線センサの製造方法。

【請求項2】

前記赤外線センサは、前記赤外線吸収部と前記温度検出部とを接続する支柱を備え、
前記配線形成工程で、前記犠牲層に前記支柱が形成されるスルーホールを形成する、
請求項１に記載の赤外線センサの製造方法。

【請求項3】

前記基板には、平面視で前記温度検出部と重なるキャビティが形成され、
前記赤外線吸収部形成工程は、
膜を成膜する成膜工程と、
前記膜を成形して前記赤外線吸収部を形成するパターニング工程と、
を有し、
前記パターニング工程で、前記キャビティと外部とを連通させる貫通孔を形成する、
請求項１または請求項２に記載の赤外線センサの製造方法。

【請求項4】

前記赤外線センサは、前記赤外線吸収部と前記温度検出部とを接続する支柱を備え、
前記パターニング工程で、前記支柱および前記温度検出部に前記貫通孔を形成する、
請求項３に記載の赤外線センサの製造方法。

【請求項5】

前記赤外線センサは、前記赤外線吸収部と前記温度検出部とを接続する支柱を備え、
前記パターニング工程で、前記支柱の周囲に複数の前記貫通孔を形成する、
請求項３に記載の赤外線センサの製造方法。

【請求項6】

基板と、
前記基板上に形成された温度検出部と、
前記温度検出部に接続された支柱と、
前記支柱を介して前記温度検出部に接続された傘状の赤外線吸収部と、
前記基板上に形成され、前記温度検出部の温度に関する信号の処理する制御部と、
を備え、
前記支柱の高さは、前記制御部に含まれる配線の膜厚に対応している、
赤外線センサ。

【請求項7】

前記支柱および前記赤外線吸収部は、一体に形成されており、前記配線よりも上層に設けられた絶縁膜と同一膜である、
請求項６に記載の赤外線センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、赤外線センサの製造方法および赤外線センサに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、熱型赤外線センサとして、温度検出部に傘状の赤外線吸収部が接続されたものがある（例えば、特許文献１参照）。この種の赤外線センサの製造方法では、温度検出部が形成された基板上に犠牲層を形成し、犠牲層上に赤外線吸収部を形成した後、犠牲層を除去することで赤外線吸収部を傘状に形成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－２９９５９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の赤外線センサの製造方法では、赤外線吸収部を傘状に形成するために専用の犠牲層を設ける必要がある。専用の犠牲層を設けると、工程が複雑化して製造コストが増加する可能性がある。

【0005】

そこで本発明は、製造工程を簡略化できる赤外線センサの製造方法および赤外線センサを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様に係る赤外線センサの製造方法は、傘状の赤外線吸収部と、基板上に形成され、前記赤外線吸収部に接続された温度検出部と、前記基板上に形成され、前記温度検出部の温度に関する信号を処理する制御部と、を備える赤外線センサの製造方法であって、前記温度検出部を形成する検出部形成工程と、犠牲層を金属材料により成膜する犠牲層成膜工程と、前記犠牲層を成形して前記制御部の配線を形成する配線形成工程と、前記犠牲層上に前記赤外線吸収部を形成する赤外線吸収部形成工程と、を備える。

【0007】

第１の態様によれば、制御部の配線を形成する膜を用いて、傘状の赤外線吸収部を形成するための犠牲層を形成できる。したがって、傘状の赤外線吸収部を形成するための犠牲層を専用に設ける場合と比較して、製造工程を簡略化できる。

【0008】

本発明の第２の態様に係る赤外線センサの製造方法は、上記第１の態様に係る赤外線センサの製造方法において、前記赤外線センサは、前記赤外線吸収部と前記温度検出部とを接続する支柱を備え、前記配線形成工程で、前記犠牲層に前記支柱が形成されるスルーホールを形成してもよい。

【0009】

第２の態様によれば、制御部の配線を形成するのと同時に支柱用のスルーホールを形成できるので、支柱用のスルーホールを形成する専用の工程を省略できる。したがって、製造工程が増えることを抑制できる。

【0010】

本発明の第３の態様に係る赤外線センサの製造方法は、上記第１の態様または第２の態様に係る赤外線センサの製造方法において、前記基板には、平面視で前記温度検出部と重なるキャビティが形成され、前記赤外線吸収部形成工程は、膜を成膜する成膜工程と、前記膜を成形して前記赤外線吸収部を形成するパターニング工程と、を有し、前記パターニング工程で、前記キャビティと外部とを連通させる貫通孔を形成してもよい。

【0011】

第３の態様によれば、赤外線吸収部を形成するのと同時に貫通孔を形成できるので、貫通孔を形成する専用の工程を省略できる。したがって、製造工程が増加することを抑制できる。

【0012】

本発明の第４の態様に係る赤外線センサの製造方法は、上記第３の態様に係る赤外線センサの製造方法において、前記赤外線センサは、前記赤外線吸収部と前記温度検出部とを接続する支柱を備え、前記パターニング工程で、前記支柱および前記温度検出部に前記貫通孔を形成してもよい。

【0013】

第４の態様によれば、エッチング液またはエッチングガスを貫通孔に進入させて基板にキャビティを形成する場合に、平面視で支柱を中心に広がるようにキャビティが形成される。このため、支柱に接続した温度検出部の全体をカバーする比較的小さなキャビティを形成するのに好適である。

【0014】

本発明の第５の態様に係る赤外線センサの製造方法は、上記第３の態様または第４の態様に係る赤外線センサの製造方法において、前記赤外線センサは、前記赤外線吸収部と前記温度検出部とを接続する支柱を備え、前記パターニング工程で、前記支柱の周囲に複数の前記貫通孔を形成してもよい。

【0015】

第５の態様によれば、エッチング液またはエッチングガスを貫通孔に進入させて基板にキャビティを形成する場合に、キャビティが平面視で貫通孔から支柱側に広がるとともに、支柱とは反対側にも広がるように形成される。このため、平面視で温度検出部の外側に広がる比較的大きなキャビティを形成するのに好適である。

【0016】

本発明の第６の態様に係る赤外線センサは、基板と、前記基板上に形成された温度検出部と、前記温度検出部に接続された支柱と、前記支柱を介して前記温度検出部に接続された傘状の赤外線吸収部と、前記基板上に形成され、前記温度検出部の温度に関する信号の処理する制御部と、を備え、前記支柱の高さは、前記制御部に含まれる配線の膜厚に対応している。

【0017】

第６の態様によれば、温度検出部と傘状の赤外線吸収部との間隔が制御部の配線の膜厚と一致するので、赤外線吸収部を傘状に形成するための犠牲層を制御部の配線と同一膜にすることができる。これにより、専用の犠牲層を設けることなく傘状の赤外線吸収部を形成できるので、製造工程の簡略化により赤外線センサを低コストで製造できる。

【0018】

本発明の第７の態様に係る赤外線センサは、上記第６の態様に係る赤外線センサにおいて、前記支柱および前記赤外線吸収部は、一体に形成されており、前記配線よりも上層に設けられた絶縁膜と同一膜であってもよい。

【0019】

第７の態様によれば、支柱および赤外線吸収部を制御部と同時に形成できるので、支柱または赤外線吸収部が専用の膜により形成される構成と比較して、製造工程を簡略化できる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、赤外線センサの製造工程を簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１実施形態の赤外線センサの平面図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図である。

【図3】第１実施形態の赤外線センサの断面図である。

【図4】第１実施形態の赤外線センサの製造方法を示すフローチャートである。

【図5】第１実施形態の検出部形成工程における赤外線センサの断面図である。

【図6】第１実施形態の犠牲層成膜工程における赤外線センサの断面図である。

【図7】第１実施形態の配線形成工程における赤外線センサの断面図である。

【図8】第１実施形態の赤外線吸収部形成工程における赤外線センサの断面図である。

【図9】第１実施形態の赤外線吸収部形成工程における赤外線センサの断面図である。

【図10】第１実施形態の赤外線吸収部形成工程における赤外線センサの断面図である。

【図11】第１実施形態のキャビティ形成工程における赤外線センサの断面図である。

【図12】第１実施形態の犠牲層除去工程における赤外線センサの断面図である。

【図13】第２実施形態の赤外線センサの平面図である。

【図14】図１３のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線における断面図である。

【図15】第２実施形態の配線形成工程における赤外線センサの断面図である。

【図16】第２実施形態の赤外線吸収部形成工程における赤外線センサの断面図である。

【図17】第２実施形態の赤外線吸収部形成工程における赤外線センサの断面図である。

【図18】第２実施形態の赤外線吸収部形成工程における赤外線センサの断面図である。

【図19】第２実施形態のキャビティ形成工程における赤外線センサの断面図である。

【図20】第２実施形態の犠牲層除去工程における赤外線センサの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

【0023】

［第１実施形態］
（赤外線センサの構成）
図１は、第１実施形態の赤外線センサの平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図である。
図１および図２に示すように、赤外線センサ１は、熱型赤外線センサである。赤外線センサ１は、基板１０を含む。以下では、基板１０の厚さ方向を上下方向という。また、上下方向のうち、基板１０に対して後述するセンサ素子が形成される側を上側と定義し、その反対側を下側と定義する。

【0024】

赤外線センサ１は、基板１０と、基板１０上に形成されたセンサ層２０と、センサ層２０から上方に突出した支柱３０と、支柱３０に支持された傘状の赤外線吸収部４０と、を備える。

【0025】

基板１０は、シリコン等の半導体基板である。基板１０の上面１１には、上方に開放されたキャビティ１２が形成されている。

【0026】

センサ層２０は、基板１０の上面１１を覆っている。センサ層２０は、基板１０に直接積層されている。センサ層２０は、全体として上下方向に直交する方向に延びている。センサ層２０は、上方から見た平面視でキャビティ１２と重なっている。センサ層２０のうち上方から見た平面視でキャビティ１２と重なる箇所は、基板１０の上面１１から浮いたメンブレン２１である。

【0027】

センサ層２０は、サーモパイル型のセンサ素子として、温度検出部２２、周辺部２３、および不図示の熱電対を備える。温度検出部２２は、周辺部２３に対して図中の仮想線で区画された部分である。温度検出部２２は、メンブレン２１に設けられており、平面視でキャビティ１２の中心に重なっている。温度検出部２２の全体は、平面視でキャビティ１２の開口縁よりも内側に配置されている。これにより、温度検出部２２は、基板１０に対して非接触である。周辺部２３は、温度検出部２２を取り囲むように設けられている。周辺部２３は、温度検出部２２を支持している。周辺部２３は、基板１０の上面１１を覆っている。周辺部２３は、平面視でキャビティ１２よりも外側の箇所で基板１０に直接積層されている。

【0028】

温度検出部２２および周辺部２３は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜である。温度検出部２２および周辺部２３は、同一材料により形成されていてもよいし、互いに異なる材料により形成されていてもよい。また、温度検出部２２および周辺部２３のうち少なくともいずれか一方は、多層膜により形成されていてもよい。本実施形態では、温度検出部２２および周辺部２３は、一体に成膜された２層膜であって、それぞれ第１絶縁層２４および第２絶縁層２５を有している。熱電対は、温度検出部２２および周辺部２３に埋設されている。熱電対は、温度検出部２２と周辺部２３との境界を跨るように配置されている。熱電対は、温接点および冷接点を有する。温接点は、温度検出部２２に設けられている。冷接点は、周辺部２３に設けられている。

【0029】

支柱３０は、温度検出部２２の上方に配置されている。支柱３０は、上下方向に延びている。支柱３０の下端は、温度検出部２２に直接接続されている。支柱３０は、平面視でキャビティ１２の中心に配置されている。支柱３０は、絶縁材料により形成されている。例えば、支柱３０は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜である。

【0030】

赤外線吸収部４０は、支柱３０の上端に直接接続されている。赤外線吸収部４０は、支柱３０を介して温度検出部２２に接続されている。赤外線吸収部４０は、支柱３０との接続部から上下方向に直交する方向に広がっている。赤外線吸収部４０は、上下方向に厚みを有する板状に形成されている。赤外線吸収部４０は、平面視で矩形状に形成されている。赤外線吸収部４０の中心部は、支柱３０の上端に接続している。赤外線吸収部４０の全体は、センサ層２０の上面に対して略一定の隙間を有している。赤外線吸収部４０とセンサ層２０との間には、支柱３０を除いて他の部材が配置されていない空間が設けられている。赤外線吸収部４０は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜である。本実施形態では、赤外線吸収部４０は、支柱３０と同一材料により一体に形成されている。これにより赤外線吸収部４０および支柱３０は、連続性を有する。

【0031】

赤外線センサ１には、キャビティ１２と赤外線センサ１の外部とを連通させる貫通孔３が形成されている。貫通孔３は、少なくともセンサ層２０を貫通している。本実施形態では、貫通孔３は、赤外線吸収部４０、支柱３０およびセンサ層２０を一括して上下方向に貫通している。この場合、貫通孔３は、センサ層２０の温度検出部２２を貫通している。

【0032】

図３は、第１実施形態の赤外線センサの断面図であって、図２に示す箇所とは異なる箇所を示している。
図３に示すように、赤外線センサ１は、制御部５０を備える。制御部５０は、温度検出部２２の温度に関する信号を処理する。すなわち、制御部５０は、センサ層２０の熱電対の起電力を測定する。制御部５０は、センサ層２０、支柱３０および赤外線吸収部４０を含むセンサ領域に対して平面視でずれた位置に形成されている。

【0033】

制御部５０は、トランジスタ５１と、トランジスタ５１に積層された第１絶縁膜５２と、第１絶縁膜５２に積層された第１配線層５３と、第１配線層５３を被覆する第２絶縁膜５４と、第２絶縁膜５４に積層された第２配線層５５と、第２配線層５５を被覆する第３絶縁膜５６と、を備える。トランジスタ５１は、ＭＯＳＦＥＴである。ただし、トランジスタ５１は、ＭＯＳＦＥＴ以外の構造を有していてもよい。なお図中の符号５７は、トランジスタ５１同士を絶縁させるＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）等の素子分離領域である。

【0034】

第１絶縁膜５２は、トランジスタ５１に直接積層されており、トランジスタ５１のゲート、ソースおよびドレインを被覆している。第１絶縁膜５２は、センサ層２０の第１絶縁層２４と同一膜である。本実施形態において同一膜とは、同一工程において成膜された膜である。

【0035】

第１配線層５３は、第１絶縁膜５２に直接積層されている。第１配線層５３は、第１絶縁膜５２に形成されたコンタクトホール５２ｈ内のコンタクトを通じてトランジスタ５１の電極に電気的に接続されている。

【0036】

第２絶縁膜５４は、第１配線層５３よりも上層に設けられている。本実施形態において上層とは、対象となる構造体よりも後の工程で成膜された層である。第２絶縁膜５４は、第１配線層５３を被覆しているととともに、第１配線層５３の周囲で第１絶縁膜５２に直接積層されている。第２絶縁膜５４は、センサ層２０の第２絶縁層２５と同一膜である。これにより、第１絶縁膜５２および第２絶縁膜５４からなる２層膜は、温度検出部２２および周辺部２３を形成する２層の絶縁膜に対応する膜厚を持つ。なお対応し合う膜厚には、膜厚が互いに等しい場合に加えて、周辺構造の差異によって成膜時の堆積速度に差が生じて膜厚が互いに相違している場合も含む。

【0037】

第２配線層５５は、第２絶縁膜５４に直接積層されている。第２配線層５５は、第２絶縁膜５４に形成されたコンタクトホール５４ｈ内の貫通電極を通じて第１配線層５３に電気的に接続されている。第２配線層５５の第２絶縁膜５４上の膜厚は、支柱３０の高さに対応している。

【0038】

第３絶縁膜５６は、第２配線層５５よりも上層に設けられている。第３絶縁膜５６は、第２配線層５５を被覆しているとともに、第２配線層５５の周囲で第２絶縁膜５４に直接積層されている。第３絶縁膜５６は、支柱３０および赤外線吸収部４０からなる構造体と同一膜であって、支柱３０および赤外線吸収部４０からなる構造体に対応する膜厚を持つ。

【0039】

（赤外線センサの製造方法）
図４は、第１実施形態の赤外線センサの製造方法を示すフローチャートである。
図４に示すように、本実施形態の赤外線センサ１の製造方法は、検出部形成工程Ｓ１０と、犠牲層成膜工程Ｓ２０と、配線形成工程Ｓ３０と、赤外線吸収部形成工程Ｓ４０と、キャビティ形成工程Ｓ５０と、犠牲層除去工程Ｓ６０と、を備える。

【0040】

図５は、第１実施形態の検出部形成工程における赤外線センサの断面図である。
図５に示すように、検出部形成工程Ｓ１０では、基板１０となる半導体基板７０上にセンサ層２０が形成される。すなわち、半導体基板７０上に温度検出部２２、周辺部２３および熱電対が形成される。さらに検出部形成工程Ｓ１０では、制御部５０の第１絶縁膜５２、第１配線層５３、第２絶縁膜５４および第２配線層５５が形成される。なお制御部５０のトランジスタ５１は、検出部形成工程Ｓ１０よりも前の工程で形成される。

【0041】

具体的に、検出部形成工程Ｓ１０は以下の工程を含む。最初に、センサ層２０の第１絶縁層２４を第１絶縁膜５２と同時に形成する。次いで、熱電対の温接点および冷接点を、第１配線層５３と同時に形成する。このとき、第１絶縁膜５２のコンタクトホール５２ｈ内のコンタクトは、第１配線層５３とともに形成される。なお、熱電対の一部は、第１絶縁層２４の成膜前に形成されてもよい。最後に、センサ層２０の第２絶縁層２５を第２絶縁膜５４と同時に形成する。これにより、第１絶縁膜５２および第２絶縁膜５４からなる２層膜は、温度検出部２２および周辺部２３を形成する２層の絶縁膜と同一膜となるとともに、互いに対応し合う膜厚を持つ。なお、各絶縁膜は、成膜後に平坦化処理を施される。次いで、犠牲層成膜工程Ｓ２０を行う。

【0042】

図６は、第１実施形態の犠牲層成膜工程における赤外線センサの断面図である。
図６に示すように、犠牲層成膜工程Ｓ２０では、犠牲層６０がセンサ層２０上に成膜される。犠牲層６０は、金属材料により形成される。例えば、犠牲層６０を形成する金属材料は、アルミニウムやアルミニウム合金、銅、銅合金等である。犠牲層６０は、制御部５０の形成領域にも成膜される。制御部５０の形成領域で、犠牲層６０は第２絶縁膜５４上に成膜される。なお第２絶縁膜５４のコンタクトホール５４ｈ内の貫通電極は、犠牲層６０とともに形成される。これにより、貫通電極は犠牲層６０と同じ膜種となる。次いで、配線形成工程Ｓ３０を行う。

【0043】

図７は、第１実施形態の配線形成工程における赤外線センサの断面図である。
図７に示すように、配線形成工程Ｓ３０では、犠牲層６０をセンサ領域および制御部５０の形成領域で成形する。これにより、制御部５０の第２配線層５５が形成され、センサ領域における犠牲層６０が第２配線層５５と同一膜になる。さらに配線形成工程Ｓ３０では、犠牲層６０にスルーホール６１が形成される。スルーホール６１は、犠牲層６０を上下方向に貫通している。スルーホール６１は、平面視で温度検出部２２に重なっている。配線形成工程Ｓ３０では、ドライエッチング等により犠牲層６０を成形する。次いで、赤外線吸収部形成工程Ｓ４０を行う。

【0044】

図８から図１０は、第１実施形態の赤外線吸収部形成工程における赤外線センサの断面図である。
図８から図１０に示すように、赤外線吸収部形成工程Ｓ４０では、犠牲層６０上に赤外線吸収部４０が形成される。赤外線吸収部形成工程Ｓ４０は、工程順に、成膜工程Ｓ４１と、パターニング工程Ｓ４２と、を有する。

【0045】

図８に示すように、成膜工程Ｓ４１では、赤外線吸収部４０を形成する材料が犠牲層６０上に成膜される。以下、赤外線吸収部４０を形成する材料を吸収部材料７１と称する。吸収部材料７１は、スルーホール６１に堆積するように犠牲層６０上に成膜される。これにより、スルーホール６１に支柱３０が形成される。支柱３０の高さが犠牲層６０のスルーホール６１の深さに一致するので、支柱３０の高さが犠牲層６０と同一膜である第２配線層５５の膜厚に対応する。

【0046】

吸収部材料７１は、制御部５０の形成領域にも成膜される。吸収部材料７１は、第３絶縁膜５６となる。これにより、支柱３０および赤外線吸収部４０からなる構造体と、第３絶縁膜５６とが同一膜となる。成膜工程Ｓ４１では、ＣＶＤ等によって吸収部材料７１が成膜される。

【0047】

図９および図１０に示すように、パターニング工程Ｓ４２では、成膜された吸収部材料７１を成形することで、赤外線吸収部４０が形成される。具体的に、パターニング工程Ｓ４２は、工程順に、レジストパターン７３を形成する工程と、エッチングによって吸収部材料７１を成形する工程と、レジスト材を除去する工程と、を有する。図９に示すように、レジストパターン７３を形成する工程では、成膜工程Ｓ４１で成膜された吸収部材料７１の膜上にレジスト材をコートし、リソグラフィによってレジストパターン７３を作成する。図１０に示すように、吸収部材料７１を成形する工程では、犠牲層６０をエッチングストッパ層として用いる。吸収部材料７１を成形する工程では、吸収部材料７１の膜および温度検出部２２に貫通孔３が併せて形成される。貫通孔３は、支柱３０を貫通している。その後、レジスト材は剥離除去される。次いで、キャビティ形成工程Ｓ５０を行う。

【0048】

図１１は、第１実施形態のキャビティ形成工程における赤外線センサの断面図である。
図１１に示すように、キャビティ形成工程Ｓ５０では、半導体基板７０にキャビティ１２が形成される。半導体基板７０は、キャビティ１２が形成されることで基板１０となる。キャビティ１２は、エッチングによって形成される。キャビティ１２は、貫通孔３に進入したエッチング液またはエッチングガスが半導体基板７０に接触することで形成される。例えば、キャビティ形成工程Ｓ５０では、ウェットエッチングによってキャビティ１２が形成される。ただし、キャビティ１２をドライエッチングによって形成してもよい。キャビティ１２は、貫通孔３の下端開口を中心にして広がるように形成される。次いで、犠牲層除去工程Ｓ６０を行う。

【0049】

図１２は、第１実施形態の犠牲層除去工程における赤外線センサの断面図である。
図１２に示すように、犠牲層除去工程Ｓ６０では、センサ層２０および赤外線吸収部４０に挟まれた犠牲層６０が選択的に除去される。犠牲層除去工程Ｓ６０では、ウェットエッチング等により犠牲層６０を除去する。犠牲層６０を除去することで、赤外線吸収部４０がセンサ層２０から離間した傘状に形成される。

【0050】

以上に説明したように、本実施形態では、支柱３０の高さが制御部５０に含まれる第２配線層５５の膜厚に対応している。この構成によれば、温度検出部２２と傘状の赤外線吸収部４０との間隔が第２配線層５５の膜厚と一致するので、赤外線吸収部４０を傘状に形成するための犠牲層６０を制御部５０の第２配線層５５と同一膜にすることができる。すなわち、犠牲層６０を金属材料により成膜する犠牲層成膜工程Ｓ２０と、犠牲層６０を成形して第２配線層５５を形成する配線形成工程Ｓ３０と、犠牲層６０上に赤外線吸収部４０を形成する赤外線吸収部形成工程Ｓ４０と、を備えた赤外線センサ１の製造方法を採用できる。これにより、第２配線層５５を形成する膜を用いて、傘状の赤外線吸収部４０を形成するための犠牲層６０を形成できる。したがって、傘状の赤外線吸収部を形成するための犠牲層を専用に設ける場合と比較して、製造工程を簡略化できる。また、赤外線センサ１は、専用の犠牲層を設けることなく傘状の赤外線吸収部４０が形成されるので、製造工程の簡略化により低コストで製造される。

【0051】

配線形成工程Ｓ３０で、犠牲層６０に支柱３０が形成されるスルーホール６１を形成する。これにより、第２配線層５５を形成するのと同時に支柱３０用のスルーホール６１を形成できるので、支柱３０用のスルーホール６１を形成する専用の工程を省略できる。したがって、製造工程が増えることを抑制できる。

【0052】

赤外線吸収部形成工程Ｓ４０は、成膜された吸収部材料７１の膜を成形して赤外線吸収部４０を形成するパターニング工程Ｓ４２を有する。パターニング工程Ｓ４２では、キャビティ１２と赤外線センサ１の外部とを連通させる貫通孔３を形成する。これにより、赤外線吸収部４０を形成するのと同時に貫通孔３を形成できるので、貫通孔３を形成する専用の工程を省略できる。したがって、製造工程が増加することを抑制できる。

【0053】

パターニング工程Ｓ４２で、支柱３０および温度検出部２２に貫通孔３を形成する。この方法によれば、エッチング液を貫通孔３に進入させて基板１０にキャビティ１２を形成する場合に、平面視で支柱３０を中心に広がるようにキャビティ１２が形成される。このため、支柱３０に接続した温度検出部２２の全体をカバーする比較的小さなキャビティ１２を形成するのに好適である。

【0054】

支柱３０および赤外線吸収部４０は、第２配線層５５よりも上層に設けられた第３絶縁膜５６と同一膜である。この構成によれば、支柱３０および赤外線吸収部４０を制御部５０と同時に形成できるので、支柱３０または赤外線吸収部４０が専用の膜により形成される構成と比較して、製造工程を簡略化できる。

【0055】

［第２実施形態］
次に、図１３から図２０を参照して、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、キャビティ１２と赤外線センサ１の外部とを連通される貫通孔３が支柱３０に形成されている。これに対して第２実施形態では、貫通孔３Ａが支柱３０を避けて形成されている点で、第１実施形態とは異なる。なお、以下で説明する以外の構成は、第１実施形態と同様である。

【0056】

（赤外線センサ１の構成）
図１３は、第２実施形態の赤外線センサの平面図である。図１４は、図１３のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線における断面図である。
図１３および図１４に示すように、赤外線吸収部４０は、平面視で矩形状に形成されており、４つの角部が切り欠かれた形状を有する。貫通孔３Ａは、平面視で支柱３０の周囲に複数形成されている。貫通孔３Ａは、平面視で赤外線吸収部４０の外側に形成されている。貫通孔３Ａは、平面視で赤外線吸収部４０の４つの角部の切欠に対応する位置に形成されている。貫通孔３Ａは、センサ層２０を上下方向に貫通している。本実施形態では、貫通孔３Ａは、センサ層２０の周辺部２３のみを貫通している。

【0057】

（赤外線センサの製造方法）
本実施形態の赤外線センサ１の製造方法は、検出部形成工程と、犠牲層成膜工程と、配線形成工程と、赤外線吸収部形成工程と、キャビティ形成工程と、犠牲層除去工程と、を備える。なお、検出部形成工程および犠牲層成膜工程は第１実施形態と同様のため説明を省略する。

【0058】

図１５は、第２実施形態の配線形成工程における赤外線センサの断面図である。
図１５に示すように、配線形成工程では、犠牲層６０にスルーホール６１に加えて、他のスルーホール６２が形成される。他のスルーホール６２は、犠牲層６０を上下方向に貫通している。他のスルーホール６２は、平面視でスルーホール６１の周囲に形成されている。他のスルーホール６２は、平面視でセンサ層２０の周辺部２３に重なっている。次いで、赤外線吸収部形成工程を行う。

【0059】

図１６から図１８は、第２実施形態の赤外線吸収部形成工程における赤外線センサの断面図である。
赤外線吸収部形成工程は、工程順に、成膜工程と、パターニング工程と、を有する。図１６に示すように、成膜工程では、吸収部材料７１が犠牲層６０上に成膜される。吸収部材料７１は、スルーホール６１および他のスルーホール６２に堆積するように犠牲層６０上に成膜される。これにより、スルーホール６１に支柱３０が形成される。

【0060】

図１７および図１８に示すように、パターニング工程では、成膜された吸収部材料７１を成形することで、赤外線吸収部４０が形成される。図１７に示すように、パターニング工程では、吸収部材料７１の膜上にレジストパターン７４を作成する。続いて図１８に示すように、犠牲層６０をエッチングストッパ層として用いて、吸収部材料７１の膜をエッチングする。この際、犠牲層６０の他のスルーホール６２に堆積された吸収部材料７１、およびセンサ層２０の周辺部２３がエッチングされて、周辺部２３に貫通孔３Ａが形成される。その後、レジスト材は剥離除去される。次いで、キャビティ形成工程を行う。

【0061】

図１９は、第２実施形態のキャビティ形成工程における赤外線センサの断面図である。
図１９に示すように、キャビティ形成工程では、半導体基板７０にキャビティ１２が形成される。キャビティ１２は、エッチングによって形成される。キャビティ１２は、貫通孔３Ａに進入したエッチング液が半導体基板７０に接触することで形成される。次いで、犠牲層除去工程を行う。

【0062】

図２０は、第２実施形態の犠牲層除去工程における赤外線センサの断面図である。
図２０に示すように、犠牲層除去工程では、センサ層２０および赤外線吸収部４０に挟まれた犠牲層６０が選択的に除去される。

【0063】

本実施形態では、第１実施形態と同様の効果を奏する。これに加え、本実施形態では、パターニング工程で、支柱３０の周囲に複数の貫通孔３Ａを形成する。この方法によれば、エッチング液を貫通孔３Ａに進入させて基板１０にキャビティ１２を形成する場合に、キャビティ１２が平面視で貫通孔３Ａから支柱３０側に広がるとともに、支柱３０とは反対側にも広がるように形成される。このため、平面視で温度検出部２２の外側に広がる比較的大きなキャビティ１２を形成するのに好適である。

【0064】

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、温度検出部がサーモパイル型のセンサ素子を形成しているが、この構成に限定されない。温度検出部は、焦電型やボロメータ型等のセンサ素子を形成井廷々もよい。

【0065】

また、上記実施形態では、犠牲層６０が制御部５０のトランジスタ５１の電極に電気的に接続された第２配線層５５と同一膜であるが、この構成に限定されない。犠牲層は、制御部が有する複数の金属配線のいずれかと同一膜であればよい。支柱３０および赤外線吸収部４０の膜種についても同様である。すなわち、支柱および赤外線吸収部は、制御部における犠牲層と同一膜の配線よりも上層に設けられた膜と同一膜であればよい。

【0066】

上記実施形態では、支柱３０および赤外線吸収部４０が一体に形成されているが、この構成に限定されない。すなわち、支柱および赤外線吸収部は、互いに異なる工程で成膜されていてもよい。この場合には、支柱および赤外線吸収部のうち少なくともいずれか一方は、第２配線層５５よりも上層に設けられた絶縁膜と同一膜であることが望ましい。これにより、支柱および赤外線吸収部のうち前記一方を制御部と同時に形成できるので、支柱および赤外線吸収部が専用の膜により形成される構成と比較して、製造工程を簡略化できる。

【0067】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。すなわち、赤外線センサに貫通孔３および貫通孔３Ａの両方が形成されていてもよい。

【符号の説明】

【0068】

１…赤外線センサ ３，３Ａ…貫通孔 １０…基板 １２…キャビティ ２２…温度検出部 ３０…支柱 ４０…赤外線吸収部 ５０…制御部 ５５…第２配線層（配線） ６０…犠牲層 ６１…スルーホール Ｓ１０…検出部形成工程 Ｓ２０…犠牲層成膜工程 Ｓ３０…配線形成工程 Ｓ４０…赤外線吸収部形成工程 Ｓ４１…成膜工程 Ｓ４２…パターニング工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】