(57)【要約】【課題】熱型赤外線検出部の薄膜化を図りながらも熱型赤外線検出部の反りを防止することが可能な赤外線センサの製造方法、赤外線センサを提供する。【解決手段】シリコン基板１の一表面側における熱型赤外線検出部３の形成予定領域Ａ１に熱絶縁用シリコン酸化膜３１と熱絶縁用シリコン窒化膜３２とからなる熱絶縁層３３を形成した後で、シリコン基板１の上記一表面側におけるＭＯＳトランジスタ４の形成予定領域Ａ２にｐ＋形ウェル領域４１を形成してから、シリコン基板１の上記一表面側に熱酸化によりゲート絶縁膜４５を形成し、その後、熱絶縁層３３上に温度検知部たる熱電対型の感温部３６を形成し、その後、ｎ＋形ドレイン領域４３およびｎ＋形ソース領域４４を形成し、その後、シリコン基板１の上記一表面側に層間絶縁膜４９を形成し、層間絶縁膜４９の表面側にパッシベーション膜６０を形成し、その後、シリコン基板１に空洞１１を形成する。【選択図】      図１
2010048803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板の一表面側に熱型赤外線検出部と当該熱型赤外線検出部に並設され当該熱型赤外線検出部の出力を読み出すためのＭＯＳトランジスタとを有する複数の画素が形成され、シリコン基板における各熱型赤外線検出部それぞれに対応する部位ごとに熱絶縁用の空洞が形成された赤外線センサの製造方法であって、シリコン基板の前記一表面側における熱型赤外線検出部の形成予定領域に圧縮応力を有する熱絶縁用シリコン酸化膜と当該熱絶縁用シリコン酸化膜上の引張応力を有する熱絶縁用シリコン窒化膜との積層膜からなる熱絶縁層を形成する熱絶縁層形成工程と、熱絶縁層形成工程の後でシリコン基板の前記一表面側におけるＭＯＳトランジスタの形成予定領域に第１導電形のウェル領域を形成するウェル領域形成工程と、ウェル領域形成工程の後でシリコン基板の前記一表面側を熱酸化することによりゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、ゲート絶縁膜形成工程の後で熱絶縁層上に赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部を形成する温度検知部形成工程と、温度検知部形成工程の後でウェル領域内に第２導電形のドレイン領域およびソース領域を形成するドレイン領域・ソース領域形成工程と、ドレイン領域・ソース領域形成工程の後でシリコン基板の前記一表面側に層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、層間絶縁膜形成工程の後で層間絶縁膜の表面側にパッシベーション膜を形成するパッシベーション膜形成工程と、パッシベーション膜形成工程の後でシリコン基板に空洞を形成する空洞形成工程とを備えることを特徴とする赤外線センサの製造方法。
【請求項２】
前記熱絶縁層形成工程、前記温度検知部形成工程、前記層間絶縁膜形成工程、および前記パッシベーション膜形成工程では、前記熱型赤外線検出部の厚み方向に沿った方向における前記熱型赤外線検出部の中心からの距離をy、前記熱型赤外線検出部を構成する各膜の応力をσｍ(y)、当該各膜の合計厚さをtとするとき、
【数１】
2010048803.tif 000009
【数２】
2010048803.tif 000010
の２つの式を満たすように各膜の成膜条件を設定することを特徴とする請求項１記載の赤外線センサの製造方法。
【請求項３】
前記熱絶縁層形成工程における前記熱絶縁用シリコン酸化膜の形成温度および前記熱絶縁用シリコン窒化膜の形成温度を、前記熱絶縁層形成工程以降の前記各工程を含む全ての工程それぞれのプロセス温度よりも高く設定してあることを特徴とする請求項１または請求項２記載の赤外線センサの製造方法。
【請求項４】
前記層間絶縁膜形成工程では、前記シリコン基板の前記一表面側にＢＰＳＧ膜を堆積させてからリフローすることにより層間絶縁膜を形成するようにし、前記層間絶縁膜形成工程と前記パッシベーション膜形成工程との間に、前記温度検知部と前記ＭＯＳトランジスタとを電気的に接続する金属配線を形成する金属配線形成工程を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサの製造方法。
【請求項５】
前記熱型赤外線検出部の前記形成予定領域における前記熱絶縁層と前記ＭＯＳトランジスタの前記形成予定領域に選択的に形成され前記熱絶縁層に隣り合う熱酸化膜との段差部分に深さ寸法が前記段差部分の段差よりも小さな段差緩和用凹部を形成する凹部形成工程を備えることを特徴とする請求項４記載の赤外線センサの製造方法。
【請求項６】
シリコン基板の一表面側に熱型赤外線検出部と当該熱型赤外線検出部に並設され当該熱型赤外線検出部の出力を読み出すためのＭＯＳトランジスタとを有する複数の画素が形成され、シリコン基板における各熱型赤外線検出部それぞれに対応する部位ごとに熱絶縁用の空洞が形成された赤外線センサであって、熱型赤外線検出部は、シリコン基板の前記一表面側に形成され圧縮応力を有する熱絶縁用シリコン酸化膜と当該熱絶縁用シリコン酸化膜上に形成され引張応力を有する熱絶縁用シリコン窒化膜との積層膜からなる熱絶縁層と、当該熱絶縁層上に形成され赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部とを備え、ＭＯＳトランジスタは、シリコン基板の前記一表面側に形成されたウェル領域と、ウェル領域内に形成されたドレイン領域と、ウェル領域内でドレイン領域から離間して形成されたソース領域と、ウェル領域においてドレイン領域とソース領域との間に位置する部位の上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを備え、前記熱絶縁用シリコン窒化膜は、少なくともＭＯＳトランジスタのウェル領域の厚み方向への投影領域を除いて形成されてなることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項７】
前記熱絶縁層と前記ＭＯＳトランジスタの前記形成予定領域に選択的に形成され前記熱絶縁層に隣り合う熱酸化膜との段差部分を覆うように前記シリコン基板の前記一表面側に形成された層間絶縁膜と、層間絶縁膜上に形成され前記温度検知部と前記ＭＯＳトランジスタとを電気的に接続する金属配線とを備え、層間絶縁膜は、前記シリコン基板の前記一表面側に堆積させたＢＰＳＧ膜をリフローすることにより形成されてなることを特徴とする請求項６記載の赤外線センサ。
【請求項８】
前記熱絶縁層と前記ＭＯＳトランジスタの前記形成予定領域に選択的に形成され前記熱絶縁層に隣り合う熱酸化膜との間に両者の段差緩和用凹部が形成され、当該段差緩和用凹部を覆うように前記シリコンの前記一表面側に形成された層間絶縁膜と、層間絶縁膜上に形成され前記温度検知部と前記ＭＯＳトランジスタとを電気的に接続する金属配線とを備え、層間絶縁膜は、前記シリコン基板の前記一表面側に堆積させたＢＰＳＧ膜をリフローすることにより形成されてなることを特徴とする請求項６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、熱型の赤外線センサの製造方法、赤外線センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の赤外線センサとして、シリコン基板の一表面側に熱型赤外線検出部と当該熱型赤外線検出部に並設され当該熱型赤外線検出部の出力を読み出すためのＭＯＳトランジスタとを有する複数の画素が形成され、シリコン基板における各熱型赤外線検出部それぞれに対応する部位ごとに熱絶縁用の空洞が形成された赤外線センサが提案されている（例えば、特許文献１）。ここにおいて、上記特許文献１に開示された赤外線センサにおける熱型赤外線検出部は、シリコン基板の上記一表面側に形成された矩形枠状の支持部と、当該支持部の内側に配置される矩形状の赤外線吸収部と、支持部と赤外線吸収部とを連結する２つの梁部とを有している。ここにおいて、赤外線吸収部と各梁部と支持部との構造体は、シリコン基板の上記一表面側に形成された第１のシリコン酸化膜と、第１のシリコン酸化膜上に形成された第２のシリコン酸化膜と、第２のシリコン酸化膜上に形成された温度検知部たるサーモパイルと、第２のシリコン酸化膜における第１のシリコン酸化膜側とは反対側でサーモパイルを覆うように形成された第３のシリコン酸化膜との積層構造部をパターニングすることにより形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７０９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１には、ＭＯＳトランジスタの製造方法についての説明が省略されているが、ＭＯＳトランジスタを形成する際に熱型赤外線検出部の残留応力が変化して、反りが発生してしまい、構造安定性が低くなるとともに感度が低下してしまう。また、上記特許文献１に開示された赤外線センサでは、赤外線吸収による温度検知部の温度変化を大きくすることで高感度化を図る目的で、各梁部の熱コンダクタンスを小さくするために梁部の厚みを薄くすることが考えられるが、熱型赤外線検出部の赤外線吸収部および各梁部が第１のシリコン酸化膜と第２のシリコン酸化膜と第３のシリコン酸化膜との積層構造を有し、各シリコン酸化膜が圧縮応力を有しているので、梁部が変形して反ってしまうことが考えられる。
【０００５】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、熱型赤外線検出部の薄膜化を図りながらも熱型赤外線検出部の反りを防止することが可能な赤外線センサの製造方法、赤外線センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、シリコン基板の一表面側に熱型赤外線検出部と当該熱型赤外線検出部に並設され当該熱型赤外線検出部の出力を読み出すためのＭＯＳトランジスタとを有する複数の画素が形成され、シリコン基板における各熱型赤外線検出部それぞれに対応する部位ごとに熱絶縁用の空洞が形成された赤外線センサの製造方法であって、シリコン基板の前記一表面側における熱型赤外線検出部の形成予定領域に圧縮応力を有する熱絶縁用シリコン酸化膜と当該熱絶縁用シリコン酸化膜上の引張応力を有する熱絶縁用シリコン窒化膜との積層膜からなる熱絶縁層を形成する熱絶縁層形成工程と、熱絶縁層形成工程の後でシリコン基板の前記一表面側におけるＭＯＳトランジスタの形成予定領域に第１導電形のウェル領域を形成するウェル領域形成工程と、ウェル領域形成工程の後でシリコン基板の前記一表面側を熱酸化することによりゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、ゲート絶縁膜形成工程の後で熱絶縁層上に赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部を形成する温度検知部形成工程と、温度検知部形成工程の後でウェル領域内に第２導電形のドレイン領域およびソース領域を形成するドレイン領域・ソース領域形成工程と、ドレイン領域・ソース領域形成工程の後でシリコン基板の前記一表面側に層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、層間絶縁膜形成工程の後で層間絶縁膜の表面側にパッシベーション膜を形成するパッシベーション膜形成工程と、パッシベーション膜形成工程の後でシリコン基板に空洞を形成する空洞形成工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、シリコン基板の一表面側における熱型赤外線検出部の形成予定領域に圧縮応力を有する熱絶縁用シリコン酸化膜と当該熱絶縁用シリコン酸化膜上の引張応力を有する熱絶縁用シリコン窒化膜との積層膜からなる熱絶縁層を形成した後で、シリコン基板の前記一表面側におけるＭＯＳトランジスタの形成予定領域にウェル領域を形成し、その後、シリコン基板の前記一表面側を熱酸化することによりゲート絶縁膜を形成し、その後、熱絶縁層上に赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部を形成し、その後、ウェル領域内にドレイン領域およびソース領域を形成し、その後、シリコン基板の前記一表面側に層間絶縁膜を形成し、その後、層間絶縁膜の表面側にパッシベーション膜を形成し、その後、シリコン基板に空洞を形成するので、ＭＯＳトランジスタのウェル領域、ゲート絶縁膜、ドレイン領域およびソース領域の形成時に熱絶縁層の表面が熱酸化されるのを防止できるから、熱絶縁層の膜厚や膜構成が変化するのを防止でき、しかも、熱絶縁層が圧縮応力を有する熱絶縁用シリコン酸化膜と当該熱絶縁用シリコン酸化膜上の引張応力を有する熱絶縁用シリコン窒化膜との積層膜により構成されるから、熱型赤外線検出部の薄膜化を図りながらも熱型赤外線検出部の反りを防止することが可能な赤外線センサを提供することが可能となる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記熱絶縁層形成工程、前記温度検知部形成工程、前記層間絶縁膜形成工程、および前記パッシベーション膜形成工程では、前記熱型赤外線検出部の厚み方向に沿った方向における前記熱型赤外線検出部の中心からの距離をy、前記熱型赤外線検出部を構成する各膜の応力をσｍ(y)、当該各膜の合計厚さをtとするとき、
【０００９】
【数１】
2010048803.tif 000003
【００１０】
【数２】
2010048803.tif 000004
【００１１】
の２つの式を満たすように各膜の成膜条件を設定することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、前記熱型赤外線検出部の残留応力を零にするとともに、応力曲げモーメントを零にすることができ、前記熱型赤外線検出部の反りをなくすことが可能となる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記熱絶縁層形成工程における前記熱絶縁用シリコン酸化膜の形成温度および前記熱絶縁用シリコン窒化膜の形成温度を、前記熱絶縁層形成工程以降の前記各工程を含む全ての工程それぞれのプロセス温度よりも高く設定してあることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、前記熱絶縁用シリコン酸化膜、前記熱絶縁用シリコン窒化膜それぞれの膜厚および応力が前記熱絶縁層形成工程以降の工程のプロセス温度の影響を受けるのを防止でき、前記熱型赤外線検出部の反りの発生をより確実に防止することが可能となる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記層間絶縁膜形成工程では、前記シリコン基板の前記一表面側にＢＰＳＧ膜を堆積させてからリフローすることにより層間絶縁膜を形成するようにし、前記層間絶縁膜形成工程と前記パッシベーション膜形成工程との間に、前記温度検知部と前記ＭＯＳトランジスタとを電気的に接続する金属配線を形成する金属配線形成工程を備えることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、層間絶縁膜の平坦性を向上できるので、前記温度検知部と前記ＭＯＳトランジスタとを電気的に接続する金属配線が熱ストレスなどにより断線するのを防止することができる。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記熱型赤外線検出部の前記形成予定領域における前記熱絶縁層と前記ＭＯＳトランジスタの前記形成予定領域に選択的に形成され前記熱絶縁層に隣り合う熱酸化膜との段差部分に深さ寸法が前記段差部分の段差よりも小さな段差緩和用凹部を形成する凹部形成工程を備えることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、層間絶縁膜の平坦性をより向上できるので、前記温度検知部と前記ＭＯＳトランジスタとを電気的に接続する金属配線が熱ストレスなどにより断線するのをより確実に防止することができる。
【００１９】
請求項６の発明は、シリコン基板の一表面側に熱型赤外線検出部と当該熱型赤外線検出部に並設され当該熱型赤外線検出部の出力を読み出すためのＭＯＳトランジスタとを有する複数の画素が形成され、シリコン基板における各熱型赤外線検出部それぞれに対応する部位ごとに熱絶縁用の空洞が形成された赤外線センサであって、熱型赤外線検出部は、シリコン基板の前記一表面側に形成され圧縮応力を有する熱絶縁用シリコン酸化膜と当該熱絶縁用シリコン酸化膜上に形成され引張応力を有する熱絶縁用シリコン窒化膜との積層膜からなる熱絶縁層と、当該熱絶縁層上に形成され赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部とを備え、ＭＯＳトランジスタは、シリコン基板の前記一表面側に形成されたウェル領域と、ウェル領域内に形成されたドレイン領域と、ウェル領域内でドレイン領域から離間して形成されたソース領域と、ウェル領域においてドレイン領域とソース領域との間に位置する部位の上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを備え、前記熱絶縁用シリコン窒化膜は、少なくともＭＯＳトランジスタのウェル領域の厚み方向への投影領域を除いて形成されてなることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、熱絶縁層の形成後にＭＯＳトランジスタのウェル領域、ゲート絶縁膜、ドレイン領域およびソース領域を形成するような製造プロセスを採用すれば、熱絶縁層の表面がＭＯＳトランジスタの製造プロセスに起因して熱酸化されるのを防止できるから、熱絶縁層の膜厚や膜構成が変化するのを防止でき、しかも、熱絶縁層が圧縮応力を有する熱絶縁用シリコン酸化膜と当該熱絶縁用シリコン酸化膜上の引張応力を有する熱絶縁用シリコン窒化膜との積層膜により構成されているから、ＭＯＳトランジスタの製造プロセスを一般的なＭＯＳトランジスタの製造方法から変更することなく、熱型赤外線検出部の薄膜化を図りながらも熱型赤外線検出部の反りを防止することが可能となる。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記熱絶縁層と前記ＭＯＳトランジスタの前記形成予定領域に選択的に形成され前記熱絶縁層に隣り合う熱酸化膜との段差部分を覆うように前記シリコン基板の前記一表面側に形成された層間絶縁膜と、層間絶縁膜上に形成され前記温度検知部と前記ＭＯＳトランジスタとを電気的に接続する金属配線とを備え、層間絶縁膜は、前記シリコン基板の前記一表面側に堆積させたＢＰＳＧ膜をリフローすることにより形成されてなることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、層間絶縁膜の平坦性を向上でき、前記温度検知部と前記ＭＯＳトランジスタとを電気的に接続する金属配線が熱ストレスなどにより断線するのを防止することができる。
【００２３】
請求項８の発明は、請求項６の発明において、前記熱絶縁層と前記ＭＯＳトランジスタの前記形成予定領域に選択的に形成され前記熱絶縁層に隣り合う熱酸化膜との間に両者の段差緩和用凹部が形成され、当該段差緩和用凹部を覆うように前記シリコンの前記一表面側に形成された層間絶縁膜と、層間絶縁膜上に形成され前記温度検知部と前記ＭＯＳトランジスタとを電気的に接続する金属配線とを備え、層間絶縁膜は、前記シリコン基板の前記一表面側に堆積させたＢＰＳＧ膜をリフローすることにより形成されてなることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、層間絶縁膜の平坦性をより向上でき、前記温度検知部と前記ＭＯＳトランジスタとを電気的に接続する金属配線が熱ストレスなどにより断線するのをより確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１の発明は、熱型赤外線検出部の薄膜化を図りながらも熱型赤外線検出部の反りを防止することが可能な赤外線センサを提供することが可能となるという効果がある。
【００２６】
請求項６の発明は、ＭＯＳトランジスタの製造プロセスを変更することなく、熱型赤外線検出部の薄膜化を図りながらも熱型赤外線検出部の反りを防止することが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態１の赤外線センサを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は画素の概略平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ’概略断面図である。
【図２】同上の赤外線センサの回路図である。
【図３】同上の赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図４】同上の赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図５】同上の赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図６】同上の赤外線センサの製造方法の説明図である。
【図７】同上の赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図８】実施形態２の赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図９】同上の赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（実施形態１）
本実施形態の赤外線センサは、赤外線イメージセンサであり、図１に示すように熱型赤外線検出部３と画素選択用スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタ４とを有する画素２がシリコン基板１の一表面側において２次元アレイ状（マトリクス状）に配列されている。なお、本実施形態では、１枚のシリコン基板１の上記一表面側にｍ×ｎ個（図示例、８×８個）の画素２が形成されているが、画素２の数や配列は特に限定するものではない。
【００２９】
また、本実施形態の赤外線センサは、図２に示すように、各列の複数個の熱型赤外線検出部３の熱電対型の感温部３６の一端が上述のＭＯＳトランジスタ４を介して各列ごとに共通接続された複数の垂直読み出し線７と、各行の赤外線検出部３に対応するＭＯＳトランジスタ４が各行ごとに共通接続された複数の水平信号線６と、各列の複数個の赤外線検出部３の感温部３６の他端が各列ごとに共通接続された複数の基準バイアス線５とを備えており、全ての熱型赤外線検出部３の出力を時系列的に読み出すことができるようになっている。要するに、本実施形態の赤外線センサは、シリコン基板１の上記一表面側に熱型赤外線検出部３と当該熱型赤外線検出部３に並設され当該熱型赤外線検出部３の出力を読み出すためのＭＯＳトランジスタ４とを有する複数の画素２が形成されている。ここで、ＭＯＳトランジスタ４は、ゲート電極４６が水平信号線６に接続され、ドレイン電極４７が感温部３６を介して基準バイアス線５に接続され、ソース電極４８が垂直読み出し線７に接続されており、各基準バイアス線５および各水平信号線６および各垂直読み出し線７および共通グランド線８それぞれが、パッド９と電気的に接続されている。しかして、ＭＯＳトランジスタ４が順次オン状態になるように各パッド９の電位を制御することで各赤外線検出部３の出力を時系列的に読み出すことができる。なお、本実施形態では、感温部３６が、赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部を構成しており、図２では感温部３６の等価回路を、当該感温部３６の熱起電力に対応する電圧源Ｖｓと、当該電圧源Ｖｓに直列接続された抵抗Ｒと、当該抵抗Ｒに並列接続されたコンデンサＣとで表してある。ここにおいて、熱電対型の感温部３６は、複数の熱電対を直列接続したサーモパイルにより構成することが好ましい。
【００３０】
以下、熱型赤外線検出部３およびＭＯＳトランジスタ４それぞれの構造について説明する。なお、本実施形態では、シリコン基板１として、導電形がｎ形で上記一表面が（１００）面のシリコン基板を用いている。
【００３１】
熱型赤外線検出部３は、シリコン基板１の上記一表面側における熱型赤外線検出部３の形成予定領域Ａ１に形成されており、シリコン基板１の上記一表面側に形成された矩形枠状の支持部３３ａと、当該支持部３３ａの内側に配置される矩形状の赤外線吸収部３３ｂと、支持部３３ａと赤外線吸収部３３ｂとを連結する複数（本実施形態では、２つ）の梁部３３ｃとを有している。ここで、各梁部３３ｃは、赤外線吸収部３３ｂの一側縁の長手方向の一端部から当該一側縁に直交する方向に延長され更に当該一側縁の上記一端部から他端部に向う方向に沿って延長された平面形状に形成されており、赤外線吸収部３３ｂの厚み方向に沿った中心軸に対して回転対称性を有するように配置されている。なお、本実施形態の赤外線センサは、シリコン基板１における各熱型赤外線検出部３それぞれに対応する部位ごとに熱絶縁用の空洞１１が形成されている。
【００３２】
上述の赤外線吸収部３３ｂと各梁部３３ｃと支持部３３ａとの構造体は、シリコン基板１の上記一表面側に形成され圧縮応力を有する熱絶縁用シリコン酸化膜３１と当該熱絶縁用シリコン酸化膜３１上に形成され引張応力を有する熱絶縁用シリコン窒化膜３２との積層膜からなる熱絶縁層３３と、当該熱絶縁層３３上に形成された感温部３６と、熱絶縁層３３の表面側で感温部３６を覆うように形成されたＢＰＳＧ膜からなる層間絶縁膜４９と、層間絶縁膜４９上に形成されたＰＳＧ膜と当該ＰＳＧ膜上に形成されたＮＳＧ膜との積層膜からなるパッシベーション膜６０との積層構造部をパターニングすることにより形成されている。なお、パッシベーション膜６０および層間絶縁膜４９は、熱型赤外線検出部３の形成予定領域Ａ１とＭＯＳトランジスタ４の形成予定領域Ａ２とに跨って形成されているが、熱型赤外線検出部３の形成予定領域Ａ１に形成された部分は赤外線吸収膜として機能する。
【００３３】
感温部３６は、熱絶縁層３３上に形成されたｎ形ポリシリコン層３４とｐ形ポリシリコン層３５とを有している。ここで、ｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５は、図１（ｂ）に示すように平面形状が蛇行した形状であり、ｎ形ポリシリコン層３４は、赤外線吸収部３３ａと一方の梁部３３ｃ（図１（ｂ）における右側の梁部３３ｃと支持部３３ａとに跨って形成され、ｐ形ポリシリコン層３５は、赤外線吸収部３３ａと他方の梁部３３ｃ（図１（ｂ）における左側の梁部３３ｃと支持部３３ａとに跨って形成されている。また、感温部３６は、赤外線吸収部３３ａにおける熱絶縁層３３の中央部上にｎ形ポリシリコン層３４の一端部とｐ形ポリシリコン層３５の一端部とが接する形で形成されており、両ポリシリコン層３４，３５の上記各一端部上に跨って形成された金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉ）からなる電極（第１の電極）３７を備えており、両ポリシリコン層３４，３５の上記各一端部と第１の電極３７とで温接点部Ｔ１が構成されている。また、感温部３６は、ｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５それぞれの他端部が支持部３３ａにおける熱絶縁層３３上に形成され、上記各他端部それぞれの上に電極３８，３９が形成されており、ｎ形ポリシリコン層３４の上記他端部と電極（第２の電極）３８とで１つの冷接点部Ｔ２が構成され、ｐ形ポリシリコン層３５の上記他端部と電極（第３の電極）３９とで１つの冷接点部Ｔ３が構成されている。
【００３４】
ここで、熱型赤外線検出部３の３つの電極３７，３８，３９は、シリコン基板１の上記一表面側において上述の層間絶縁膜４９により絶縁分離されている。すなわち、第１の電極３７は、層間絶縁膜４９に形成したコンタクトホール４９ａを通して両ポリシリコン層３４，３５の上記各一端部と電気的に接続され、第２の電極３８は、層間絶縁膜４９に形成されたコンタクトホール４９ｂを通してｎ形ポリシリコン層３４の上記他端部と電気的に接続され、第３の電極３９は、層間絶縁膜４９に形成されたコンタクトホール４９ｃを通してｐ形ポリシリコン層３５の上記他端部と電気的に接続されている。
【００３５】
また、ＭＯＳトランジスタ４は、上述のように、シリコン基板１の上記一表面側における各画素２それぞれにおけるＭＯＳトランジスタ４の形成用領域に形成されている。ここで、ＭＯＳトランジスタ４は、シリコン基板１の上記一表面側にｐ＋形ウェル領域４１が形成され、ｐ＋形ウェル領域４１内に、ｎ＋形ドレイン領域４３とｎ＋形ソース領域４４とが離間して形成されている。また、ｐ＋形ウェル領域４１内には、ｎ＋形ドレイン領域４３とｎ＋形ソース領域４４とを囲むｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２が形成されている。また、ｐ＋形ウェル領域４１においてｎ＋形ドレイン領域４３とｎ＋形ソース領域４４との間に位置する部位の上には、シリコン酸化膜（熱酸化膜）からなるゲート絶縁膜４５を介してポリシリコン層からなるゲート電極４６が形成されている。また、ｎ＋形ドレイン領域４３上にはドレイン電極４７が形成され、ｎ＋形ソース領域４４上にはソース電極４８が形成されている。ここで、ゲート電極４６、ドレイン電極４７およびソース電極４８は、上述の層間絶縁膜４９により絶縁分離されている。すなわち、ドレイン電極４７は、層間絶縁膜４９に形成したコンタクトホール４９ｄを通してｎ＋形ドレイン領域４３と電気的に接続され、ソース電極４８は、層間絶縁膜４９に形成したコンタクトホール４９ｅを通してｎ＋形ソース領域４４と電気的に接続されている。なお、本実施形態では、ｐ形を第１導電形、ｎ形を第２導電形としてあるが、ｐ形を第２導電形、ｎ形を第１導電形としてもよい。
【００３６】
ところで、本実施形態の赤外線センサの各画素２では、ＭＯＳトランジスタ４のドレイン電極４７が当該ドレイン電極４７およびと感温部３６の第２の電極３８と連続一体と形成された金属配線（例えば、Ａｌ−Ｓｉ配線）５７を介して第２の電極３８と電気的に接続され、感温部３６の第３の電極３９が当該第３の電極３９および基準バイアス線５と連続一体に形成された金属配線（例えば、Ａｌ−Ｓｉ配線）５９を介して基準バイアス線５と電気的に接続されている。また、本実施形態の赤外線センサの各画素２では、ＭＯＳトランジスタ４のソース電極４８が当該ソース電極４８および垂直読み出し線７と連続一体に形成された金属配線（例えば、Ａｌ−Ｓｉ配線）５８を介して垂直読み出し線７と電気的に接続され、ゲート電極４６が当該ゲート電極４６と連続一体に形成されたポリシリコン配線からなる水平信号線６と電気的に接続されている。また、各画素２では、ＭＯＳトランジスタ４のｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２が、当該ｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２をｎ＋形ドレイン領域４３およびｎ＋形ソース領域４４よりも低電位にバイアスして素子分離するための共通グランド線８（図１（ｂ），（ｃ）参照）と電気的に接続されている。なお、共通グランド線８は、金属配線８ａとポリシリコン配線８ｂとを組み合わせて構成してある。
【００３７】
以下、本実施形態の赤外線センサの製造方法について図３〜図５を参照しながら簡説明する。
【００３８】
まず、シリコン基板１の上記一表面側に熱絶縁層３３を形成する熱絶縁層形成工程を行うことによって図３（ａ）に示す構造を得る。この熱絶縁層形成工程では、シリコン基板１の上記一表面側の全面に第１の所定膜厚（例えば、５０００Å）の熱絶縁用シリコン酸化膜３１と第２の所定膜厚（例えば、２４５０Å）の熱絶縁用シリコン窒化膜３２とからなる熱絶縁層３３を形成し、その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して当該熱絶縁層３３のうち熱型赤外線検出部３の形成予定領域Ａ１に対応する部分のみを残してＭＯＳトランジスタ４の形成予定領域Ａ２に対応する部分をエッチング除去する。ここにおいて、熱絶縁用シリコン酸化膜３１は、シリコン基板１を所定温度（例えば、１１００℃）で熱酸化することにより形成し、熱絶縁用シリコン窒化膜３２は、ＬＰＣＶＤ法により成膜してからＮ２ガス雰囲気中において所定のアニール温度（例えば、１１００℃）にてアニールすることにより形成しており、熱絶縁用シリコン酸化膜３１の残留応力は−４００ＭＰａ、熱絶縁用シリコン窒化膜３２の残留応力は１．４ＧＰａとなっている。
【００３９】
上述の熱絶縁層形成工程の後、シリコン基板１の上記一表面側にｐ＋形ウェル領域４１を形成するウェル領域形成工程を行い、続いて、シリコン基板１の上記一表面側におけるｐ＋形ウェル領域４１内にｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２を形成するチャネルストッパ領域形成工程を行うことによって、図３（ｂ）に示す構造を得る。ここで、ウェル領域形成工程では、シリコン基板１の上記一表面側の露出部位を所定温度で熱酸化することによりシリコン酸化膜（熱酸化膜）５１を選択的に形成し、その後、ｐ＋形ウェル領域４１を形成するためのマスクを利用したフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してシリコン酸化膜５１をパターニングし、続いて、ｐ形不純物（例えば、ボロンなど）のイオン注入を行ってから、ドライブインを行うことにより、ｐ＋形ウェル領域４１を形成する。ここで、本実施形態では、シリコン酸化膜５１を熱酸化により形成しているので、シリコン基板１の上記一表面側における熱型赤外線検出部３の形成予定領域Ａ１にはシリコン酸化膜５１が形成されない。また、ウェル領域形成工程における熱酸化およびドライブインは、熱絶縁層３３の形成温度（本実施形態では、１１００℃）以下の温度で行うようにしているので、熱絶縁層３３の残留応力の変化はほとんどない。また、チャネルストッパ領域形成工程では、シリコン基板１の上記一表面側を所定温度で熱酸化することによりシリコン酸化膜（熱酸化膜）５２を選択的に形成し、その後、ｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２を形成するためのマスクを利用したフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してシリコン酸化膜５２をパターニングし、続いて、ｐ形不純物（例えば、ボロンなど）のイオン注入を行ってから、ドライブインを行うことにより、ｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２を形成する。ここで、本実施形態では、シリコン酸化膜５２を熱酸化により形成しているので、シリコン基板１の上記一表面側における熱型赤外線検出部３の形成予定領域Ａ１にはシリコン酸化膜５２が形成されない。また、チャネルストッパ領域形成工程における熱酸化およびドライブインは、熱絶縁層３３の形成温度（本実施形態では、１１００℃）以下の温度で行うようにしているので、熱絶縁層３３の残留応力の変化はほとんどない。
【００４０】
上述のチャネルストッパ領域形成工程の後、シリコン基板１の上記一表面側に熱酸化によりシリコン酸化膜（熱酸化膜）からなるゲート絶縁膜４５を形成するゲート絶縁膜形成工程を行い、続いて、シリコン基板１の上記一表面側の全面にゲート電極４６、ポリシリコン配線８ｂ、水平信号線６、ｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５の基礎となる所定膜厚（例えば、３０００Å）のノンドープポリシリコン層をＬＰＣＶＤ法により形成するポリシリコン層形成工程を行い、その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記ノンドープポリシリコン層のうちゲート電極４６、ポリシリコン配線８ｂ、水平信号線６、ｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５それぞれに対応する部分が残るようにパターニングするポリシリコン層パターニング工程を行い、続いて、上記ノンドープポリシリコン層のうちｐ形ポリシリコン層３５に対応する部分にｐ形不純物（例えば、ＢＦなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことによりｐ形ポリシリコン層３５を形成するｐ形ポリシリコン層形成工程を行い、その後、上記ノンドープポリシリコン層のうちｎ形ポリシリコン層３４に対応する部分にｎ形不純物（例えば、リンなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことによりｎ形ポリシリコン層３４を形成するｎ形ポリシリコン層形成工程を行い、その後、上記ノンドープポリシリコン層のうちゲート電極４６、ポリシリコン配線８ｂ、水平信号線６に対応する部分、ｐ＋形ウェル領域４１におけるｎ＋形ドレイン領域４３およびｎ＋形ソース領域４４それぞれの形成予定領域にｎ形不純物（例えば、リンなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことによりゲート電極４６、ポリシリコン配線８ｂ、水平信号線６、ｎ＋形ドレイン領域４３およびｎ＋形ソース領域４４を形成するゲート・ソース・ドレイン形成工程を行うことによって、図３（ｃ）に示す構造を得る。ここにおいて、ゲート絶縁膜形成工程、ポリシリコン層形成工程、ポリシリコン層パターニング工程、ｐ形ポリシリコン層形成工程、ｎ形ポリシリコン層形成工程、ゲート・ソース・ドレイン形成工程における各プロセス温度は、熱絶縁層３３の形成温度（本実施形態では、１１００℃）以下にしているので、熱絶縁層３３の残留応力の変化はほとんどない。また、感温部３６におけるｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５の残留応力は−３００ＭＰａとなっている。なお、本実施形態では、上述のポリシリコン層形成工程とポリシリコン層パターニング工程とｐ形ポリシリコン層形成工程とｎ形ポリシリコン層形成工程とで温度検知部形成工程を構成し、ゲート・ソース・ドレイン形成工程が、ドレイン領域・ソース領域形成工程を構成している。ここで、ドレイン領域・ソース領域形成工程では、上記ノンドープポリシリコン層のうちゲート電極４９となる部分がｐ＋形ウェル領域４１におけるｎ＋形ドレイン領域４３およびｎ＋形ソース領域４４それぞれの形成予定領域にｎ形不純物をイオン注入する際のｐ＋形ウェル領域４１におけるゲート電極４６直下へのｎ形不純物のイオン注入を阻止するマスクを兼ねている。要するに、ドレイン領域・ソース領域形成工程では、ｎ＋形ドレイン領域４３およびｎ＋形ソース領域４４が周知のセルフアライメント技術を利用して形成されている。
【００４１】
上述のゲート・ソース・ドレイン形成工程の後、シリコン基板１の上記一表面側に層間絶縁膜４９を形成する層間絶縁膜形成工程を行い、続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して層間絶縁膜４９に上記各コンタクトホール４９ａ〜４９ｅを形成するコンタクトホール形成工程を行うことによって、図４（ａ）に示す構造を得る。ここで、層間絶縁膜形成工程では、シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚（例えば、６５００Å）のＢＰＳＧ膜４９’（後述の図７（ｂ）参照）をＣＶＤ法により堆積させてから、所定温度（例えば、８００℃）でリフローすることにより平坦化された層間絶縁膜４９（後述の図７（ｃ）参照）を形成する。
【００４２】
上述のコンタクトホール形成工程の後、シリコン基板１の上記一表面側の全面に第１の電極３７、第２の電極３８、第３の電極３９、ドレイン電極４７、ソース電極４８、各金属配線８ａ，５７，５８，５９、および各パッド９の基礎となる所定膜厚（例えば、１μｍ）の金属膜をスパッタ法などにより形成する金属膜形成工程を行い、続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属膜をパターニングすることで第１の電極３７、第２の電極３８、第３の電極３９、ドレイン電極４７、ソース電極４８、各金属配線８ａ，５７，５８，５９、および各パッド９を形成する金属膜パターニング工程を行うことによって、図４（ｂ）に示す構造を得る。なお、金属膜パターニング工程におけるエッチングはＲＩＥにより行っている。また、本実施形態では、金属膜形成工程と金属膜パターニング工程とで温度検知部たる感温部３６とＭＯＳトランジスタ４とを電気的に接続する金属配線５７を形成する金属配線形成工程を構成している。
【００４３】
上述の金属膜パターニング工程の後、シリコン基板１の上記一表面側（つまり、層間絶縁膜４９の表面側）に所定膜厚（例えば、０．２μｍ）のＰＳＧ膜と所定膜厚（例えば、０．２μｍ）のＮＳＧ膜との積層膜からなるパッシベーション膜６０をＣＶＤ法により形成するパッシベーション膜形成工程を行うことによって、図４（ｃ）に示す構造を得る。
【００４４】
上述のパッシベーション膜形成工程の後、熱絶縁用シリコン酸化膜３１と熱絶縁用シリコン窒化膜３２との積層膜からなる熱絶縁層３３と、当該熱絶縁層３３上に形成された感温部３６と、熱絶縁層３３の表面側で感温部３６を覆うように形成された層間絶縁膜４９と、層間絶縁膜４９上に形成されたパッシベーション膜６０との積層構造部をパターニングすることにより上述の赤外線吸収部３３ｂと各梁部３３ｃと支持部３３ａとの構造体を形成する積層構造部パターニング工程を行うことによって、図５（ａ）に示す構造を得る。なお、積層構造部パターニング工程では、積層構造部の厚み方向に貫通し赤外線吸収部３３ｂと支持部３３ａとを離間させる複数（本実施形態では、２つ）のスリット１３（図１（ｂ）参照）を形成することで赤外線吸収部３３ｂと各梁部３３ｃと支持部３３ａとの構造体を形成している。
【００４５】
上述の積層構造部パターニング工程の後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパッド９を露出させる開口部（図示せず）を形成する開口部形成工程を行い、続いて、上述のスリット１３，１３をエッチング液導入孔としてエッチング液を導入してシリコン基板１を異方性エッチングすることによりシリコン基板１に空洞１１を形成する空洞形成工程を行うことによって、図５（ｂ）に示す構造の画素を有する赤外線センサを得る。ここで、開口部形成工程におけるエッチングはＲＩＥにより行っている。また、空洞形成工程では、エッチング液としてアルカリ系溶液（本実施形態では、ＴＭＡＨ溶液）を用いている。なお、空洞形成工程が終了するまでの全工程はウェハレベルで行うので、空洞形成工程が終了した後、個々の赤外線センサに分離する分離工程を行えばよい。また、上述の説明から分かるように、ＭＯＳトランジスタ４の製造方法に関してみれば、周知の一般的なＭＯＳトランジスタの製造方法を採用しており、熱酸化による熱酸化膜の形成、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術による熱酸化膜のパターニング、不純物のイオン注入、ドライブイン（不純物の拡散）の基本工程を繰り返すことにより、ｐ＋形ウェル領域４１、ｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２、ｎ＋形ドレイン領域４３とｎ＋形ソース領域４４を形成している。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態の赤外線センサの製造方法は、シリコン基板１の上記一表面側における熱型赤外線検出部３の形成予定領域Ａ１に圧縮応力を有する熱絶縁用シリコン酸化膜３１と引張応力を有する熱絶縁用シリコン窒化膜３２との積層膜からなる熱絶縁層３３を形成する熱絶縁層形成工程と、熱絶縁層形成工程の後でシリコン基板１の上記一表面側におけるＭＯＳトランジスタ４の形成予定領域Ａ２にｐ＋形ウェル領域４１を形成するウェル領域形成工程と、ウェル領域形成工程の後でシリコン基板１の上記一表面側を熱酸化することによりゲート絶縁膜４５を形成するゲート絶縁膜形成工程と、ゲート絶縁膜形成工程の後で熱絶縁層３３上に赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部たる感温部３６を形成する温度検知部形成工程と、温度検知部形成工程の後でｐ＋形ウェル領域４１内にｎ＋形ドレイン領域４３およびｎ＋形ソース領域４４を形成するドレイン領域・ソース領域形成工程と、ドレイン領域・ソース領域形成工程の後でシリコン基板１の上記一表面側に層間絶縁膜４９を形成する層間絶縁膜形成工程と、層間絶縁膜形成工程の後で層間絶縁膜４９の表面側にパッシベーション膜６０を形成するパッシベーション膜形成工程と、パッシベーション膜形成工程の後でシリコン基板１に空洞１１を形成する空洞形成工程とを備えている。
【００４７】
しかして、本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、シリコン基板１の上記一表面側における熱型赤外線検出部３の形成予定領域Ａ１に圧縮応力を有する熱絶縁用シリコン酸化膜３１と引張応力を有する熱絶縁用シリコン窒化膜３２との積層膜からなる熱絶縁層３３を形成した後で、シリコン基板１の上記一表面側におけるＭＯＳトランジスタ４の形成予定領域Ａ２にｐ＋形ウェル領域４１を形成し、その後、シリコン基板１の上記一表面側を熱酸化することによりゲート絶縁膜４５を形成し、その後、熱絶縁層３３上に温度検知部たる感温部３６を形成し、その後、ｐ＋形ウェル領域４１内にｎ＋形ドレイン領域４３およびｎ＋形ソース領域４４を形成し、その後、シリコン基板１の上記一表面側に層間絶縁膜４９を形成し、その後、層間絶縁膜４９の表面側にパッシベーション膜６０を形成し、その後、シリコン基板１に空洞１１を形成するので、ＭＯＳトランジスタ４の製造プロセスにおいて熱酸化を行っているにもかかわらず、熱絶縁層３３の表面が熱酸化されるのを防止できるから、熱絶縁層３３の膜厚や膜構成が変化するのを防止でき、しかも、熱絶縁層３３が圧縮応力を有する熱絶縁用シリコン酸化膜３１と引張応力を有する熱絶縁用シリコン窒化膜３２との積層膜により構成されるから、熱型赤外線検出部３の薄膜化を図りながらも熱型赤外線検出部３の赤外線吸収部３３ｂおよび各梁部３３ｃの反りを防止することが可能な赤外線センサを提供することが可能となる。また、本実施形態では、感温部３６の熱電材料がポリシリコンなので、ＭＯＳトランジスタ４の製造プロセスへの適合性が良く、工程数の削減が可能となる。
【００４８】
また、本実施形態の赤外線センサでは、熱絶縁用シリコン窒化膜３２が、ＭＯＳトランジスタ４の形成予定領域Ａ２を除いて形成されているので、上述のように熱絶縁層３３の形成後にＭＯＳトランジスタ４のｐ＋形ウェル領域４１、ゲート絶縁膜４５、ｎ＋形ドレイン領域４３およびｎ＋形ソース領域４４を形成するような製造プロセスを採用すれば、熱絶縁層３３の表面がＭＯＳトランジスタ４の製造プロセスに起因して熱酸化されるのを防止できるから、熱絶縁層３３の膜厚や膜構成が変化するのを防止でき、しかも、熱絶縁層３３が圧縮応力を有する熱絶縁用シリコン酸化膜３１と当該熱絶縁用シリコン酸化膜３１上の引張応力を有する熱絶縁用シリコン窒化膜３２との積層膜により構成されているから、ＭＯＳトランジスタ４の製造プロセスを一般的なＭＯＳトランジスタの製造方法から変更することなく、熱型赤外線検出部３の薄膜化を図りながらも熱型赤外線検出部３の反りを防止することが可能となる。なお、本実施形態の赤外線センサでは、熱絶縁用シリコン窒化膜３２が、ＭＯＳトランジスタ４の形成予定領域Ａ２を除いて形成されているが、少なくともＭＯＳトランジスタ４のｐ＋形ウェル領域４１の厚み方向への投影領域を除いて形成されていればよい。
【００４９】
ところで、図６（ａ）に示すように熱型赤外線検出部３は熱絶縁用シリコン酸化膜３１と熱絶縁用シリコン窒化膜３２と、ｐ形ポリシリコン層３５（あるいはｎ形ポリシリコン３４）と、ＢＰＳＧ膜からなる層間絶縁膜４９とＮＳＧ膜／ＰＳＧ膜からなるパッシベーション膜６０との積層膜よりなるＳＧ（Silicate  Glass）膜６１との積層構造を有しているので、上述の熱絶縁層形成工程、温度検知部形成工程、層間絶縁膜形成工程、およびパッシベーション膜形成工程では、図６（ａ）に示すように熱型赤外線検出部３の厚み方向に沿った方向における熱型赤外線検出部３の中心からの距離をy、熱型赤外線検出部３を構成する各膜３１，３２，３５，６１の応力をσｍ(y)、当該各膜３１，３２，３５，６１の合計厚さをtとするとき、
【００５０】
【数３】
2010048803.tif 000005
【００５１】
【数４】
2010048803.tif 000006
【００５２】
の２つの式を満たすように各膜の成膜条件を設定してあるので、式（１）を満たすことで熱型赤外線検出部３の残留応力を零にすることができ、式（２）を満たすことで応力曲げモーメントを零にすることができ、熱型赤外線検出部３の反りをなくすことが可能となる。図６（ｂ）に、上述の製造方法で例示した数値例（図６（ａ）参照）に基づいて、熱絶縁用シリコン酸化膜３１の応力をσ1(y)、熱絶縁用シリコン窒化膜３２の応力をσ2(y)、ｐ形ポリシリコン層３５の応力をσ3(y)、ＳＧ膜６１の応力をσ4(y)として、上述の距離yと応力σｍ(y)との関係を示してある。ここにおいて、熱絶縁用シリコン酸化膜３１の膜厚をｔ１、熱絶縁用シリコン窒化膜３２の膜厚をｔ２、ｐ形ポリシリコン層３５の膜厚をｔ３、ＳＧ膜６１の膜厚をｔ４とすると、上述の式（１），（２）は、下記式（３），（４）のように書き直すことができる。
【００５３】
【数５】
2010048803.tif 000007
【００５４】
【数６】
2010048803.tif 000008
【００５５】
また、本実施形態の赤外線センサの製造方法では、熱絶縁層形成工程における熱絶縁用シリコン酸化膜３１の形成温度および熱絶縁用シリコン窒化膜３２の形成温度を、熱絶縁層形成工程以降の全ての工程それぞれのプロセス温度よりも高く設定してある（本実施形態では、１１００℃に設定してある）ので、熱絶縁用シリコン酸化膜３１、熱絶縁用シリコン窒化膜３２それぞれの膜厚および応力が熱絶縁層形成工程以降の工程のプロセス温度の影響を受けるのを防止でき、熱型赤外線検出部３の反りの発生をより確実に防止することが可能となる。
【００５６】
また、上述の赤外線センサの製造方法によれば、層間絶縁膜形成工程を行う前に、図７（ａ）に示すように熱絶縁層３３とＭＯＳトランジスタ４の形成予定領域Ａ２（図１（ｃ）参照）に選択的に形成され熱絶縁層３３に隣り合う熱酸化膜５３（上述のシリコン酸化膜５１とシリコン酸化膜５２とで構成される）との段差部分５５が存在するが、層間絶縁膜形成工程では、図７（ｂ）に示すようにシリコン基板１の上記一表面側にＢＰＳＧ膜４９’を堆積させてからリフローすることにより図７（ｃ）に示すように平坦化された層間絶縁膜４９を形成するようにし、その後、図７（ｄ）に示すように温度検知部たる感温部３６とＭＯＳトランジスタ４とを電気的に接続する金属配線５７を形成する金属配線形成工程を行うようにしている。しかして、上述の赤外線センサの製造方法によれば、層間絶縁膜４９の平坦性を向上できるので、感温部３６とＭＯＳトランジスタ４とを電気的に接続する金属配線５７が部分的に薄くなりすぎて断線したり熱ストレスなどにより断線するのを防止することができる。
【００５７】
（実施形態２）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、製造方法に特徴があるので、特徴となる工程についてのみ説明する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
本実施形態の製造方法では、実施形態１にて説明した層間絶縁膜形成工程を行う前に、熱絶縁層３３とＭＯＳトランジスタ４の形成予定領域Ａ２（図１（ｃ）参照）に選択的に形成され熱絶縁層３３に隣り合う熱酸化膜５３（図９（ａ）参照）との段差部分５５（図９（ａ）参照）に深さ寸法が当該段差部分５５の段差よりも小さな段差緩和用凹部５６を形成する凹部形成工程を行い、その後、層間絶縁膜形成工程を行うことで図８に示す構造を得ている点が相違する。
【００５９】
この点について更に説明すれば、実施形態１で説明した赤外線センサの製造方法と同様、層間絶縁膜形成工程を行う前に、図９（ａ）に示すように熱絶縁層３３とＭＯＳトランジスタ４の形成予定領域Ａ２（図１（ｃ）参照）に選択的に形成され熱絶縁層３３に隣り合う熱酸化膜５３（上述のシリコン酸化膜５１とシリコン酸化膜５２とで構成される）との段差部分５５が存在するが、層間絶縁膜形成工程を行う前に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して図９（ｂ）に示すように段差緩和用凹部５６を形成する凹部形成工程を行い、当該凹部形成工程の後の層間絶縁膜形成工程では、図９（ｃ）に示すようにシリコン基板１の上記一表面側にＢＰＳＧ膜４９’を堆積させてからリフローすることにより図９（ｄ）に示すように平坦化された層間絶縁膜４９を形成するようにし、その後、図９（ｅ）に示すように温度検知部たる感温部３６（図１（ｃ）参照）とＭＯＳトランジスタ４とを電気的に接続する金属配線５７を形成する金属配線形成工程を行うようにしている。しかして、本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、実施形態１に比べて、層間絶縁膜４９の平坦性をより向上できるので、感温部３６とＭＯＳトランジスタ４とを電気的に接続する金属配線５７が部分的に薄くなりすぎて断線したり熱ストレスなどにより断線するのをより確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  シリコン基板
２  画素
３  熱型赤外線検出部
４  ＭＯＳトランジスタ
１１  空洞
３１  熱絶縁用シリコン酸化膜
３２  熱絶縁用シリコン窒化膜
３３  熱絶縁層
３６  感温部（温度検知部）
４１  ｐ＋形ウェル領域
４３  ｎ＋形ドレイン領域
４４  ｎ＋形ソース領域
４５  ゲート絶縁膜
４６  ゲート電極
４９  層間絶縁膜
４９’  ＢＰＳＧ膜
５５  段差部分
５６  段差緩和用凹部
５７  金属配線
６０  パッシベーション膜
Ａ１  熱型赤外線検出部の形成予定領域
Ａ２  ＭＯＳトランジスタの形成予定領域
【図１】
2010048803.tif 000011
【図２】
2010048803.tif 000012
【図３】
2010048803.tif 000013
【図４】
2010048803.tif 000014
【図５】
2010048803.tif 000015
【図６】
2010048803.tif 000016
【図７】
2010048803.tif 000017
【図８】
2010048803.tif 000018
【図９】
2010048803.tif 000019