JP3476443B2 - 熱型センサの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば２次元
固体撮像素子などに適用するために赤外線を高精度に検
知する熱型センサの製造方法に関し、特に熱コンダクタ
ンスおよび熱容量を効果的に低減させて性能を向上させ
た熱型センサの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、赤外線の照射吸収による上昇温
度を検知する熱型センサは、２次元固体撮像素子などに
用いられており、たとえば特開平１０−２０９４１８号
公報や「ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．３２２４」（１９９７年）
の第４０頁〜第５０頁などに参照することができる。

【０００３】この種の熱型センサは、平面的大きさが５
０μｍ程度、厚さが１μｍ程度であり、その熱検知部に
はボロメータ薄膜などが用いられており、信頼性の高い
熱絶縁構造が要求されている。

【０００４】図５はたとえば「ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．３２
２４」（１９９７年）の第４５頁に記載された従来の熱
型センサおよびその製造方法を示す側断面図である。図
５において、１００は主回路が形成されたシリコン基板
である。

【０００５】１０１はシリコン基板１００上に形成され
たスペーサ層であり、ポリシリコンからなり、熱型セン
サの完成時の最終工程（ｃ）において除去される。１０
２はボロメータ（酸化バナジウムＶＯｘなど）の薄膜か
らなるセンサ層であり、赤外線照射による上昇温度を検
知するための熱検知回路を構成する。

【０００６】１０３はセンサ層１０２を被覆して熱的且
つ電気的に絶縁保護するための積層部であり、ＳｉＮｘ
−３およびＴｉＮの薄膜により形成されている。ここで
は、簡略的に図示されているが、絶縁保護用の積層部１
０３は、さらなる多層構造により形成され得る。

【０００７】図５（ｂ）において、１０４は熱絶縁構造
２００と支持脚３００とを分離するために形成されるエ
ッチングスリットである。

【０００８】図５（ｃ）において、最終的に完成された
熱型センサが示されており、シリコン基板１００の上部
には、空隙を介して配設された熱絶縁構造２００と、シ
リコン基板１００の上部に熱絶縁構造２００を支持する
ための支持脚３００とが構成される。

【０００９】１０３ａはセンサ層１０２（熱絶縁構造２
００）上に位置する積層部、１０３ｂは支持脚３００上
に位置する積層部である。支持脚３００は、図示されな
い一端で熱絶縁構造２００を支持するとともに、図示さ
れない他端においてシリコン基板１００に固定されてい
る。

【００１０】熱絶縁構造２００内のセンサ層１０２（熱
検知回路）は、シリコン基板１００上の空隙部と、絶縁
保護膜からなる積層部１０３とにより熱絶縁構造を有し
ている。支持脚３００は、熱絶縁構造２００内の熱検知
回路からの検出信号をシリコン基板１００上の主回路に
伝えるための配線を含む。

【００１１】次に、従来の熱型センサの製造工程につい
て、概略的に説明する。図５（ａ）において、まず、主
回路が形成されたシリコン基板１００上にスペーサ層１
０１を成膜し、さらにスペーサ層１０１の上に、熱絶縁
構造部および支持脚部（センサ層１０２および積層部１
０３）を同時に形成する。

【００１２】続いて、図５（ｂ）において、エッチング
によりエッチングスリット１０４を形成して、熱絶縁構
造部と支持脚部とを同時に加工する。次に、図５（ｃ）
の最終工程において、スペーサ層１０１を除去して熱絶
縁構造２００を得る。

【００１３】このとき、熱絶縁構造２００および支持脚
３００上に積層部１０３が残されるが、センサ層１０２
上の積層部１０３ａは、熱絶縁構造２００の本来の目的
達成用に必要なものである。

【００１４】しかしながら、支持脚３００上に残された
積層部１０３ｂは、不要なものであり、熱型センサの絶
縁層容積を増大させて熱絶縁機能に支障を与えるもので
ある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の熱型センサの製
造方法は以上のように、熱絶縁構造２００を構成するた
めの絶縁保護膜などの積層部１０３が支持脚３００上に
も積層されるので、支持脚３００の厚みが増加して、熱
絶縁機能を損ない、熱コンダクタンスが上昇するという
問題点があった。

【００１６】また、本来絶縁保護すべきセンサ層１０２
以外の熱絶縁構造２００上にも不要な積層部１０３ａが
残存するので、やはり熱容量が増加するという問題点が
あった。

【００１７】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、シリコン基板上に形成される熱
絶縁構造の不要な積層部を除去するとともに、熱絶縁構
造を基板上に支持するための支持脚における不要な積層
部の残存を回避することにより、熱絶縁構造の熱コンダ
クタンスおよび熱容量を低減させた熱型センサの製造方
法を得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る熱型センサの製造方法は、主回路が形成されたシリコ
ン基板と、シリコン基板の上部に空隙を介して配設され
た熱絶縁構造と、シリコン基板の上部に熱絶縁構造を支
持するための支持脚とを備え、熱絶縁構造は、熱絶縁構
造に照射された赤外線による上昇温度を検知するための
熱検知回路を含み、支持脚は、熱検知回路からの検出信
号を主回路に伝えるための配線を含み、支持脚の配線の
上には、１層のみの絶縁膜が形成されている熱型センサ
の製造方法であって、支持脚を作製する第１の工程と、
支持脚および熱絶縁構造の全面にエッチングストップ層
を形成する第２の工程と、エッチングストップ層のう
ち、熱絶縁構造の上部に位置して熱検知回路の形成に必
要な部分のみを除去し、エッチングストップ層が除去さ
れた部分に熱検知回路を形成する第３の工程と、第３の
工程で形成されたエッチングストップ層の上の不要な積
層部を除去する第４の工程と、エッチングストップ層の
一部または全てを除去する第５の工程とを備えたもので
ある。

【００１９】

【００２０】

【００２１】また、この発明の請求項２に係る熱型セン
サの製造方法は、請求項１において、エッチングストッ
プ層は、金属を含む材料またはシリコンを含む材料によ
り形成され、支持脚および熱絶縁構造は、酸化シリコン
または窒化シリコンを含む材料により形成されたもので
ある。

【００２２】また、この発明の請求項３に係る熱型セン
サの製造方法は、請求項２において、エッチングストッ
プ層は、窒化チタン、アルミニウム、白金、金、また
は、タングステンにより形成されたものである。

【００２３】また、この発明の請求項４に係る熱型セン
サの製造方法は、シリコン基板上に熱絶縁構造および支
持脚を形成して熱型センサを製造する方法であって、支
持脚を作製する第１の工程と、支持脚を覆うようにスペ
ーサ層を形成する第２の工程と、スペーサ層のうち、熱
絶縁構造の上部に位置して熱検知回路の形成に必要な部
分のみを除去し、熱検知回路を形成する第３の工程と、
熱絶縁構造にエッチングストップ層を形成する第４の工
程と、第４の工程で形成されたエッチングストップ層お
よびスペーサ層の上の不要な積層部を除去する第５の工
程と、エッチングストップ層およびスペーサ層の一部ま
たは全てを除去する第６の工程とを備えたものである。

【００２４】また、この発明の請求項５に係る熱型セン
サの製造方法は、請求項４において、エッチングストッ
プ層は、金属を含む材料またはシリコンを含む材料によ
り形成され、スペーサ層は、シリコンまたはポリイミド
を含む材料により形成され、支持脚および熱絶縁構造
は、酸化シリコンまたは窒化シリコンを含む材料により
形成されたものである。

【００２５】また、この発明の請求項６に係る熱型セン
サの製造方法は、請求項５において、エッチングストッ
プ層は、窒化チタン、アルミニウム、白金、金、また
は、タングステンにより形成されたものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、図面を参照
しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明
する。

【００２７】図１はこの発明の実施の形態１により製造
される熱型センサを示す側断面図であり、図２は図１の
熱型センサを上面から見た状態を示す平面図である。ま
た、図３はこの発明の実施の形態１による熱型センサの
製造方法を示す側断面図である。

【００２８】図１において、１は主回路が形成されたシ
リコン基板、２はシリコン基板１の上方に形成配置され
た熱絶縁構造、３は熱絶縁構造２を位置決め支持する支
持脚である。

【００２９】４は熱絶縁構造２のベースとなる第１の酸
化シリコン膜、５は第１の酸化シリコン膜４上に形成さ
れた配線、６は配線５上に形成された第１の窒化シリコ
ン膜である。

【００３０】７はシリコン基板１の主回路を保護する保
護膜であり、シリコン基板１の最上面に形成されてい
る。

【００３１】８は第１の窒化シリコン膜６上に形成され
た電極、９は電極８上のセンサ層を構成するボロメータ
膜、１０はボロメータ膜９上に形成された第２の酸化シ
リコン膜、１１は第２の酸化シリコン膜１０上に形成さ
れた赤外線吸収膜、１２は赤外線吸収膜１１の上に形成
された第２の窒化シリコン膜である。

【００３２】ボロメータ膜９上に形成された上記各種の
膜は、ボロメータ膜９（熱検知回路）の絶縁保護などの
ための積層部を構成している。１３は第１の窒化シリコ
ン膜６上に残存するエッチングストップ層である。

【００３３】図１に示すように、熱絶縁構造２および支
持脚３においては、最下層を構成する第１の酸化シリコ
ン膜４、配線５および第１の窒化シリコン膜６が、それ
ぞれ同一に形成されている。

【００３４】支持脚３は、熱コンダクタンスの低減を実
現するために、上記３層の膜構成のみにより構成されて
いる。また、シリコン基板１上の主回路を保護する保護
膜７には、酸化シリコンや窒化シリコンなどが用いられ
る。

【００３５】熱絶縁構造２において、酸化バナジウムな
どのボロメータ膜９は、電極８とともに熱検知回路を構
成している。周知のように、ボロメータ膜９は、温度が
変化すると、その抵抗値が変化する特性を有している。

【００３６】したがって、赤外線の照射による熱絶縁構
造２の温度上昇は、ボロメータ膜９の抵抗変化（赤外線
の照射量に対応）として、各配線と電極８を通して主回
路側で読み出すことができる。

【００３７】また、ボロメータ膜９の上部には、ボロメ
ータ膜９の保護膜となる第２の酸化シリコン膜１０と、
赤外線吸収膜１１とが形成され、さらに、赤外線吸収膜
１１の保護膜となる第２の窒化シリコン膜１２が順次積
層されている。

【００３８】図１において、熱絶縁構造２の周囲におい
ては、上記積層膜のうち、第１の窒化シリコン膜６より
も上層の膜は、熱容量を減少させるために除去されてい
る。

【００３９】これらの積層膜の除去は、後述するよう
に、エッチングストップ層１３を用いて行われる。エッ
チングストップ層１３の一部は、図１のように、熱絶縁
構造２に残存している。

【００４０】図２において、支持脚３上の配線の一端
は、電極８に接続されており、電極８を介してボロメー
タ膜９に電気的に接続されている。１４は支持脚３の端
部に設けられたコンタクトであり、支持脚３上の配線
を、シリコン基板１上の主回路に電気的に接続してい
る。

【００４１】上記回路パターン構成により、ボロメータ
膜９は、電極８および支持脚３を介してシリコン基板１
上の主回路に接続されている。なお、図２に示すよう
に、支持脚３は熱コンダクタンスを小さくするために、
細く且つ長く形成されることが好ましい。

【００４２】また、熱絶縁構造２内のエッチングストッ
プ層１３よりも外側の周辺部においては、第１の窒化シ
リコン膜６（図１参照）よりも上層の膜が除去される。
したがって、エッチングストップ層１３の形状を変える
ことにより、除去される積層膜の領域を任意に変えるこ
とができる。

【００４３】図３において、１５はシリコン基板１上に
形成されるスペーサ層である。図３（ｂ）において、エ
ッチングストップ層１３は、熱検知回路以外の部分を覆
うように形成される。また、図３（ｃ）において、１６
は熱絶縁構造部の上に被覆されるフォトレジストであ
る。

【００４４】次に、図３を参照しながら、この発明の実
施の形態１による熱型センサの製造方法について説明す
る。まず、図３（ａ）において、主回路が形成されて保
護膜７が施されたシリコン基板１上に、シリコンにより
スペーサ層１５を形成する。

【００４５】なお、シリコン基板１の端子部（図示せ
ず）においては、熱絶縁構造２上の熱検知回路との間の
電気的結合をとるためのコンタクトが形成されるので、
スペーサ層１５がエッチング工程により除去されてい
る。

【００４６】続いて、スペーサ層１５の上に、支持脚３
および熱絶縁構造２の下部を構成する第１の酸化シリコ
ン膜４を形成した後、窒化チタンを成膜し、フォトレジ
スト工程および塩素ガスプラズマエッチングを施すこと
により、窒化チタンを配線５の形状にパターニングす
る。

【００４７】さらに、配線５の上部に第１の窒化シリコ
ン膜６を形成し、支持脚３および熱絶縁構造２に対応す
る部分を形成するために、フォトレジスト工程および四
フッ化炭素ガスプラズマエッチングを施すことにより、
第１の酸化シリコン膜４および第１の窒化シリコン膜６
を同時にパターニングする。

【００４８】この段階で、支持脚３の形成は完了する。
図３（ａ）は、上記工程の終了状態を示している。

【００４９】次に、図３（ｂ）において、支持脚３およ
び熱絶縁構造３の下部形成が終了した基板に、アルミニ
ウムからなるエッチングストップ層１３を形成し、フォ
トレジスト工程および塩素ガスプラズマエッチングを施
すことにより、熱絶縁構造２上のセンサ回路（熱検知回
路）に相当する部分のエッチングストップ層１３（アル
ミニウム層）を除去する。

【００５０】続いて、熱絶縁構造２においては、フォト
レジスト工程およびエッチング工程を施すことにより、
電極８と、酸化バナジウムによるボロメータ膜９とが形
成され、熱検知回路が完成する。

【００５１】また、熱検知回路の形成終了後の基板に
は、ボロメータ膜９を保護するため、第２の酸化シリコ
ン膜１０が形成される。さらに、第２の酸化シリコン膜
１０の上部には、赤外線の吸収率を上げるために、ニク
ロムにより赤外線吸収膜１１が成膜され、赤外線吸収膜
１１の上には、第２の窒化シリコン膜１２が形成され
る。

【００５２】図３（ｂ）は上記工程の終了状態を示して
いる。次に、図３（ｃ）において、熱絶縁構造２の形成
時に積層された上記第２の酸化シリコン膜１０の保護膜
や赤外線吸収膜１１のうち、不要な積層部を除去する。

【００５３】すなわち、上記積層部は、支持脚３上やス
ペーサ層１５上においては不要なので、熱絶縁構造２上
の必要部分のみにフォトレジスト１６でマスクし、四フ
ッ化炭素プラズマエッチングを施すことにより、図３
（ｃ）のように、不要な積層膜を除去する。

【００５４】なお、四フッ化炭素プラズマエッチングに
おいては、酸化シリコンとエッチングストップ層１３
（アルミニウム）とのエッチング比が高いので、不要な
積層膜のエッチングをエッチングストップ層１３で止め
ることができる。

【００５５】図３（ｃ）の段階で、エッチングストップ
層１３の役割は終了し、フォトレジスト１６は不要とな
る。

【００５６】したがって、図３（ｄ）において、塩素ガ
スプラズマエッチングを施すことにより、支持脚３上と
スペーサ層１５上のエッチングストップ層１３を除去す
るとともに、酸素プラズマアッシングを施すことによ
り、フォトレジスト１６は除去される。

【００５７】最後に、スペーサ層１５のシリコンを二フ
ッ化キセノンで溶解して除去することにより、図３
（ｄ）のように、シリコン基板１から中空に浮いた状態
の熱絶縁構造２が完成する。

【００５８】このように、不要な積層部を除去すること
により、支持脚３に不要な積層部の残存を回避すること
ができ、支持脚３の配線上に１層のみの絶縁膜が形成さ
れて支持脚３を薄くすることができるので、熱絶縁構造
２での熱コンダクタンスの小さい熱型センサを実現する
ことができる。

【００５９】すなわち、支持脚３の作製工程後にエッチ
ングストップ層１３を形成し、熱絶縁構造２の上部のエ
ッチングストップ層１３のうち熱検知回路形成用の必要
部分のみを除去して熱検知回路を形成し、エッチングス
トップ層１３を用いて熱絶縁構造２の不要な積層部を除
去し、エッチングストップ層１３の上の積層膜が除去
し、支持脚３を薄く構成したので、熱コンダクタンスを
低減して熱容量が低減することができる。

【００６０】また、熱絶縁構造２にあらかじめ形成され
ていたエッチングストップ層１３の上部の膜は、全て
（少なくとも一部）が除去されるので、熱容量の小さい
熱型センサを実現することができる。

【００６１】また、熱絶縁構造２上のエッチングストッ
プ層１３の領域を大きくすれば、除去する積層膜の領域
を大きく設定することができるので、熱絶縁構造２の熱
容量をさらに小さくすることができる。

【００６２】また、ここでは、エッチングストップ層１
３としてアルミニウムを用いたが、窒化チタン、タング
ステン、白金、または、金を用いても同様の効果が期待
される。

【００６３】また、ボロメータ膜９として酸化バナジウ
ムを用いたが、アモルファスシリコン、または、アモル
ファス状のイットリウムバリウム銅酸化物を用いても、
同様の効果が期待される。

【００６４】また、赤外線吸収膜１１はニクロムの他
に、高抵抗の金属材料であるクロムや窒化チタンを薄く
成膜することによっても得ることができる。

【００６５】また、熱検知回路として抵抗ボロメータ方
式（温度変化により抵抗値が変わる性質）を用いたが、
焦電方式（温度変化により誘電率が変わる性質）を用い
てもよく、さらに、サーモパイル方式（温度変化により
起電力が変わる性質）を用いてもよく、上述と同様の効
果を得ることができる。

【００６６】また、エッチングストップ層１３の金属材
料として、窒化チタン、アルミニウム、白金、金、タン
グステンを用いることにより、熱絶縁構造２および支持
脚３を構成する材料とのエッチングの選択比が大きくと
れるので、エッチングストップ層１３のエッチングを容
易に行うことができる。

【００６７】実施の形態２．なお、上記実施の形態１で
は、エッチングストップ層１３をアルミニウムなどの金
属で構成したが、シリコンで構成してもよい。

【００６８】この場合、エッチングストップ層１３およ
びスペーサ層１５が同じ材料で構成されるので、これら
両方の層を同時に二フッ化キセノンで溶解して除去する
ことができ、除去工程を簡略化することができる。

【００６９】また、エッチングストップ層１３として金
属またはシリコンを用い、支持脚３および熱絶縁構造２
として、酸化シリコン、窒化シリコンまたはこれらの組
合せを用いることにより、エッチングストップ層１３
と、支持脚３および熱絶縁構造２とのエッチングの選択
比を容易に設定して、エッチングストップ層１３のエッ
チングを容易に行うことができ、熱絶縁構造２の不要な
積層部を容易に除去することができる。

【００７０】また、エッチングストップ層１３として金
属またはシリコンを用い、スペーサ層１５としてシリコ
ンまたはポリイミドを用い、支持脚３および熱絶縁構造
２として、酸化シリコン、窒化シリコン、またはこれら
の２つの組合せを用いることにより、エッチングストッ
プ層１３と支持脚３および熱絶縁構造２とのエッチング
の選択比、または、スペーサ層と支持脚および熱絶縁構
造とのエッチングの選択比を容易にとれるので、エッチ
ングストップ層１３およびスペーサ層１５のエッチング
を容易に行うことができ、熱絶縁構造２の不要な積層部
を容易に除去することができる。

【００７１】実施の形態３．なお、上記実施の形態１で
は、支持脚３に対してもエッチングストップ層１３で被
覆したが、熱絶縁構造２の一部のみをエッチングストッ
プ層１３で被覆し、支持脚３は第２のスペーサ層で被覆
してもよい。

【００７２】図４は第２のスペーサ層で支持脚３を被覆
したこの発明の実施の形態３による熱型センサの製造方
法を示す側断面図であり、前述（図３参照）と同様のも
のについては同一符号を付して詳述を省略する。

【００７３】図４において、１７はシリコン基板１上に
形成された第１のスペーサ層、１８は支持脚３上に形成
された第２のスペーサ層である。

【００７４】この場合、前述と同様に、まず、シリコン
基板１上に、シリコンからなる第１のスペーサ層１７を
形成し、第１のスペーサ層１７の上に、第１の酸化シリ
コン層４、配線５および第１の窒化シリコン層６（支持
脚３および熱絶縁構造２の下部）を形成する。

【００７５】図４（ａ）は上記工程の終了状態を示して
いる。次に、図４（ｂ）において、支持脚３および熱絶
縁構造２の下部形成が終了した基板上に、シリコンから
なる第２のスペーサ層１８を形成し、フォトレジスト工
程および臭化水素プラズマエッチングを施し、熱絶縁構
造２の熱検知回路上の第２のスペーサ層１８をエッチン
グにより除去する。

【００７６】なお、図４に示す第２のスペーサ層１８
は、支持脚３上に十分な厚みを持たせてシリコン層が成
膜されているので、エッチングストップ層１３とは異な
り、支持脚３の囲いこみが十分に達成される。

【００７７】したがって、不要の熱絶縁構造２を除去す
る際に、囲いこみの不完全な部分から発生する支持脚３
のエッチング損傷を完全に防止することができる。

【００７８】続いて、前述と同様に、アルミニウムによ
りエッチングストップ層１３を成膜するとともに、塩素
ガスプラズマエッチングを施すことにより、熱絶縁構造
２から第１の窒化シリコン層よりも上層の積層部を除去
する部分のみを残して、エッチングストップ層１３を除
去する。

【００７９】エッチングストップ層１３が形成された熱
絶縁構造２には、前述と同様に、電極８、ボロメータ膜
９、第２の酸化シリコン膜１０、赤外線吸収膜１１、第
２の窒化シリコン膜１２が順次形成される。

【００８０】これにより、熱絶縁構造２の部分の形成が
完了する。図４（ｂ）は上記工程の終了状態を示してい
る。

【００８１】ここで、前述の通り、熱絶縁構造２を形成
するために積層された第２の酸化シリコン膜１０や赤外
線吸収膜１１は、支持脚３上や第２のスペーサ層１８上
では不要なので、図４（ｃ）のように、必要部分（熱絶
縁構造２上）のみをフォトレジスト１６でマスクし、四
フッ化炭素プラズマエッチングを施すことにより不要な
積層膜を除去する。

【００８２】次に、前述と同様に、塩素ガスプラズマエ
ッチングを施すことにより、エッチングストップ層１３
を除去する。

【００８３】最後に、第１および第２のスペーサ層１
７、１８のシリコンを二フッ化キセノンで溶解すること
により、図４（ｄ）のように、支持脚３で中空に位置す
る熱絶縁構造２が完成する。

【００８４】このように、支持脚３の作製工程後に、支
持脚３を覆うように第２のスペーサ層１８を形成し、熱
絶縁構造２の上部のスペーサ層１８を、熱検知回路の形
成に必要な部分をのみ除去して熱検知回路を形成し、熱
絶縁構造２にエッチングストップ層１３を形成し、エッ
チングストップ層１３および第２のスペーサ層１８を用
いて熱絶縁構造２の不要な積層部を除去する。

【００８５】これにより、スペーサ層１８上の不要な積
層膜を除去することができ、支持脚３を薄くして熱コン
ダクタンスを低減させることができる。また、エッチン
グストップ層１３およびスペーサ層１８により、熱絶縁
構造２の不要な積層部をも除去することができるので、
さらに熱容量を低減することができる。

【００８６】こうして得られた熱型センサの断面構造
は、前述（図１参照）と同一になり、前述と同様に、支
持脚３での不要な積層部の残存を回避して、熱コンダク
タンスの小さい熱型センサを実現することができる。

【００８７】また、前述と同様に、熱絶縁構造２上のエ
ッチングストップ層１３の領域を大きく設定すれば、除
去される積層膜の領域も大きくなるので、熱絶縁構造２
の熱容量をさらに小さくすることができる。

【００８８】なお、ここでは、エッチングストップ層１
３を、第２のスペーサ層１８の後に形成したが、第２の
スペーサ層１８を形成する前にエッチングストップ層１
３を形成しても同じ効果が得られる。また、エッチング
ストップ層１３は、アルミニウムに限らず、窒化チタ
ン、タングステン、白金、金においても同様の効果が期
待される。

【００８９】実施の形態４．なお、上記実施の形態３で
は、第２のスペーサ層１８をシリコンにより構成した
が、ポリイミドにより構成してもよい。この場合、ポリ
イミド層のエッチングには、酸素によるプラズマアッシ
ングを用いればよい。

【００９０】これにより、前述の実施の形態３と同様の
効果を得ることができる。また、第２のスペーサ層１８
による支持脚３のカバレッジをさらに完全に実行するこ
とができる。

【００９１】すなわち、支持脚３の作製工程後に、支持
脚３を覆うようにスペーサ層１８を形成し、熱絶縁構造
２の上部のスペーサ層１８のうち、熱検知回路を形成す
るに必要な部分を除去して熱検知回路を形成する工程
と、熱絶縁構造２にエッチングストップ層１３を形成
し、エッチングストップ層１３およびスペーサ層１８を
用いて熱絶縁構造２の不要な積層部を除去する。

【００９２】これにより、スペーサ層１８の上に積層さ
れた不要膜を除去することができるので、支持脚３が薄
くすることができ、熱コンダクタンスを低下させること
ができる。

【００９３】また、エッチングストップ層１３およびス
ペーサ層１８を用いることにより、熱絶縁構造２の不要
な積層部をも除去することができるので、熱容量を下げ
ることができる。

【００９４】また、エッチングストップ層１３の材料と
して金属またはシリコンを用い、支持脚３および熱絶縁
構造２を構成する材料として、酸化シリコン、窒化シリ
コン、またはその２つの組合せを用いることにより、エ
ッチングストップ層１３と、支持脚３および熱絶縁構造
２とのエッチングの選択比が容易にとれるので、エッチ
ングストップ層１３のエッチングを容易に行うことがで
き、熱絶縁構造２の不要な積層部を容易に除去すること
ができる。

【００９５】また、エッチングストップ層１３の材料と
して金属またはシリコンを用い、スペーサ層１７、１８
の材料としてシリコンまたはポリイミドを用い、支持脚
３および熱絶縁構造２を構成する材料として、酸化シリ
コン、窒化シリコン、または、その２つの組合せを用い
ることにより、エッチングストップ層１３と支持脚３お
よび熱絶縁構造２とのエッチングの選択比、または、ス
ペーサ層１７、１８と支持脚３および熱絶縁構造２との
エッチングの選択比が容易にとれるので、エッチングス
トップ層１３およびスペーサ層１７、１８のエッチング
を容易に行い、熱絶縁構造２の不要な積層部を容易に除
去することができる。

【００９６】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、主回路が形成されたシリコン基板と、シリコン基
板の上部に空隙を介して配設された熱絶縁構造と、シリ
コン基板の上部に熱絶縁構造を支持するための支持脚と
を備え、熱絶縁構造は、熱絶縁構造に照射された赤外線
による上昇温度を検知するための熱検知回路を含み、支
持脚は、熱検知回路からの検出信号を主回路に伝えるた
めの配線を含み、支持脚の配線の上には、１層のみの絶
縁膜が形成されている熱型センサの製造方法であって、
支持脚を作製する第１の工程と、支持脚および熱絶縁構
造の全面にエッチングストップ層を形成する第２の工程
と、エッチングストップ層のうち、熱絶縁構造の上部に
位置して熱検知回路の形成に必要な部分のみを除去し、
エッチングストップ層が除去された部分に熱検知回路を
形成する第３の工程と、第３の工程で形成されたエッチ
ングストップ層の上の不要な積層部を除去する第４の工
程と、エッチングストップ層の一部または全てを除去す
る第５の工程とを備えたので、熱絶縁構造の熱コンダク
タンスおよび熱容量を低減させた熱型センサの製造方法
が得られる効果がある。

【００９７】

【００９８】

【００９９】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、エッチングストップ層は、金属を含む材
料またはシリコンを含む材料により形成され、支持脚お
よび熱絶縁構造は、酸化シリコンまたは窒化シリコンを
含む材料により形成されたので、熱絶縁構造の熱コンダ
クタンスおよび熱容量を低減させた熱型センサの製造方
法が得られる効果がある。

【０１００】また、この発明の請求項３によれば、請求
項２において、エッチングストップ層は、窒化チタン、
アルミニウム、白金、金、または、タングステンにより
形成されたので、熱絶縁構造の熱コンダクタンスおよび
熱容量を低減させた熱型センサの製造方法が得られる効
果がある。

【０１０１】また、この発明の請求項４によれば、シリ
コン基板上に熱絶縁構造および支持脚を形成して熱型セ
ンサを製造する方法であって、支持脚を作製する第１の
工程と、支持脚を覆うようにスペーサ層を形成する第２
の工程と、スペーサ層のうち、熱絶縁構造の上部に位置
して熱検知回路の形成に必要な部分のみを除去し、熱検
知回路を形成する第３の工程と、熱絶縁構造にエッチン
グストップ層を形成する第４の工程と、第４の工程で形
成されたエッチングストップ層およびスペーサ層の上の
不要な積層部を除去する第５の工程と、エッチングスト
ップ層およびスペーサ層の一部または全てを除去する第
６の工程とを備えたので、熱絶縁構造の熱コンダクタン
スおよび熱容量を低減させた熱型センサが得られる効果
がある。

【０１０２】また、この発明の請求項５によれば、請求
項４において、エッチングストップ層は、金属を含む材
料またはシリコンを含む材料により形成され、スペーサ
層は、シリコンまたはポリイミドを含む材料により形成
され、支持脚および熱絶縁構造は、酸化シリコンまたは
窒化シリコンを含む材料により形成されたので、熱絶縁
構造の熱コンダクタンスおよび熱容量を低減させた熱型
センサが得られる効果がある。

【０１０３】また、この発明の請求項６によれば、請求
項５において、エッチングストップ層は、窒化チタン、
アルミニウム、白金、金、または、タングステンにより
形成されたので、熱絶縁構造の熱コンダクタンスおよび
熱容量を低減させた熱型センサが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１により製造される熱
型センサを示す側断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１により製造される熱
型センサを示す平面図である。

【図３】 この発明の実施の形態１による熱型センサの
製造方法を示す側断面図である。

【図４】 この発明の実施の形態３による熱型センサの
製造方法を示す側断面図である。

【図５】 従来の熱型センサの製造方法を示す側断面図
である。

【符号の説明】

１ シリコン基板、２ 熱絶縁構造、３ 支持脚、４
第１の酸化シリコン膜、５ 配線、６ 第１の窒化シリ
コン膜、７ 保護膜、８ 電極、９ ボロメータ膜、１
０ 第２の酸化シリコン膜、１１ 赤外線吸収膜、１２
第２の窒化シリコン膜、１３ エッチングストップ
層、１４ コンタクト、１６ フォトレジスト、１８
第２のスペーサ層（スペーサ層）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兼田 修 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 木股 雅章 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開2000−304603（ＪＰ，Ａ) 特開2000−77729（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01J 1/00 - 1/60 G01J 5/00 - 5/62

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主回路が形成されたシリコン基板と、前
   記シリコン基板の上部に空隙を介して配設された熱絶縁
   構造と、前記シリコン基板の上部に前記熱絶縁構造を支
   持するための支持脚とを備え、 前記熱絶縁構造は、前記熱絶縁構造に照射された赤外線
   による上昇温度を検知するための熱検知回路を含み、前
   記支持脚は、前記熱検知回路からの検出信号を前記主回
   路に伝えるための配線を含み、前記支持脚の配線の上に
   は、１層のみの絶縁膜が形成されている熱型センサの製
   造方法であって、 前記支持脚を作製する第１の工程と、 前記支持脚および前記熱絶縁構造の全面にエッチングス
   トップ層を形成する第２の工程と、 前記エッチングストップ層のうち、前記熱絶縁構造の上
   部に位置して前記熱検知回路の形成に必要な部分のみを
   除去し、前記エッチングストップ層が除去された部分に
   前記熱検知回路を形成する第３の工程と、 前記第３の工程で形成された前記エッチングストップ層
   の上の不要な積層部を除去する第４の工程と、 前記前記エッチングストップ層の一部または全てを除去
   する第５の工程と を備えたことを特徴とする熱型センサ
   の製造方法。
2. 【請求項２】 前記エッチングストップ層は、金属を含
   む材料またはシリコンを含む材料により形成され、 前記支持脚および前記熱絶縁構造は、酸化シリコンまた
   は窒化シリコンを含む材料により形成されたことを特徴
   とする請求項１に記載の熱型センサの製造方法。
3. 【請求項３】 前記エッチングストップ層は、窒化チタ
   ン、アルミニウム、白金、金、または、タングステンに
   より形成されたことを特徴とする請求項２に記載の熱型
   センサの製造方法。
4. 【請求項４】 主回路が形成されたシリコン基板と、前
   記シリコン基板の上部に空隙を介して配設された熱絶縁
   構造と、前記シリコン基板の上部に前記熱絶縁構造を支
   持するための支持脚とを備え、 前記熱絶縁構造は、前記熱絶縁構造に照射された赤外線
   による上昇温度を検知するための熱検知回路を含み、前
   記支持脚は、前記熱検知回路からの検出信号を前記主回
   路に伝えるための配線を含み、前記支持脚の配線の上に
   は、１層のみの絶縁膜が形成されている熱型センサの製
   造方法であって、 前記支持脚を作製する第１の工程と、 前記支持脚を覆うようにスペーサ層を形成する第２の工
   程と、 前記スペーサ層のうち、前記熱絶縁構造の上部に位置し
   て前記熱検知回路の形成に必要な部分のみを除去し、前
   記熱検知回路を形成する第３の工程と、 前記熱絶縁構造にエッチングストップ層を形成する第４
   の工程と、 前記第４の工程で形成された前記エッチングストップ層
   および前記スペーサ層の上の不要な積層部を除去する第
   ５の工程と、 前記エッチングストップ層および前記スペーサ層の一部
   または全てを除去する第６の工程とを備えたことを特徴
   とする熱型センサの製造方法。
5. 【請求項５】 前記エッチングストップ層は、金属を含
   む材料またはシリコンを含む材料により形成され、 前記スペーサ層は、シリコンまたはポリイミドを含む材
   料により形成され、 前記支持脚および前記熱絶縁構造は、酸化シリコンまた
   は窒化シリコンを含む材料により形成されたことを特徴
   とする請求項４に記載の熱型センサの製造方法。
6. 【請求項６】 前記エッチングストップ層は、窒化チタ
   ン、アルミニウム、白金、金、または、タングステンに
   より形成されたことを特徴とする請求項５に記載の熱型
   センサの製造方法。