(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスの一部が設けられた基板を用意し、前記電子デバイスの一部を覆う犠牲層を前記基板の選択された領域上に形成する工程（ａ）と、
前記犠牲層を覆う空洞壁用膜を前記基板上に形成する工程（ｂ）と、
前記空洞壁用膜を貫通して前記犠牲層に達する少なくとも１つの開口を前記空洞壁用膜に形成する工程（ｃ）と、
前記開口を介して前記犠牲層の少なくとも１部を選択的にエッチングすることにより、前記電子デバイスの一部を囲む空洞を形成する工程（ｄ）と、
前記開口を塞ぐシール部材をスパッタ法によって形成する工程（ｅ）と、
を含む電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記工程（ｅ）では、金属をスパッタすることにより、前記シール部材を形成する請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｅ）では、シリコンをスパッタすることにより、前記シール部材を形成する請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記工程（ｅ）では、シール部材用膜を前記開口及び前記空洞壁用膜の上に堆積した後、前記シール部材用膜のうち前記空洞壁用膜の上面上に位置する部分を除去することにより、前記開口内に前記シール部材を残す請求項１から３のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記工程（ｅ）では、前記基板の主面に垂直な方向に対して傾いた方向からスパッタを行なう請求項１から４のいずれかに記載する電子デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記工程（ｃ）では、上方で広く下方で狭い形状を有する開口を形成する請求項１から５のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記工程（ｂ）では、前記犠牲層の側面に到達する側方開口をさらに形成する請求項１から６のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｂ）では、前記工程（ｅ）におけるスパッタの方向からみて、前記開口が前記電子デバイスの一部とオーバーラップしないように前記開口を形成する請求項１から７のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記工程（ｅ）では、１０Ｐａ以下の圧力下でスパッタを行なう請求項１から８のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記工程（ｅ）では、５Ｐａ以下の圧力下でスパッタを行なう請求項９に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記工程（ａ）では、前記犠牲層をポリシリコン膜から形成し、
前記工程（ｂ）では、前記空洞壁用膜としてシリコン酸化膜を形成する請求項１から１０のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記電子デバイスの一部は、赤外線センサの検出部であり、
前記工程（ａ）では、前記犠牲層をポリシリコン膜から形成し、
前記工程（ｂ）では、前記空洞壁用膜として、ポリシリコン膜及び該ポリシリコン膜を包むシリコン酸化膜を形成する請求項１から１０のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ａ）では、前記犠牲層をシリコン酸化膜から形成し、
前記工程（ｂ）では、前記空洞壁用膜としてポリシリコン膜を形成する請求項１から１０のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記工程（ｄ）の後で前記工程（ｅ）の前に、ＣＶＤによって、基板の露出している表面上に膜を堆積して前記開口を小さくする工程をさらに含む請求項１から１３のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記工程（ａ）の前に、前記電子デバイスの一部として、赤外線センサの検出部と、前記検出部の側方及び下方を埋める下部空洞用犠牲層とを形成する工程をさらに含み、
前記工程（ｄ）では、前記犠牲層及び前記下部空洞用犠牲層を除去する請求項１から１４のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１６】
基板と、
前記基板上に設けられた電子デバイスの一部と、
空洞を挟んで前記電子デバイスの一部を囲む空洞壁部材と、
前記空洞壁部材のうち天井部に設けられた開口を塞ぐシール部材とを含み、
前記シール部材は、スパッタにより形成されている電子デバイス。
【請求項１７】
前記シール部材は、シリコンによって構成されている請求項１６に記載の電子デバイス。
【請求項１８】
前記シール部材は、金属によって構成されている請求項１６に記載の電子デバイス。
【請求項１９】
前記空洞内の圧力は、１０Ｐａ以下である請求項１６から１８のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項２０】
前記空洞内の圧力は、５Ｐａ以下である請求項１６から１９のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項２１】
前記シール部材は、金属によって構成されている請求項１６から２０のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項２２】
前記シール部材は、酸化膜によって構成されている請求項１６から２１のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項２３】
前記電子デバイスの一部は、赤外線センサの検出部であり、
前記空洞壁部材は、ポリシリコンと該ポリシリコンを包むシリコン酸化膜によって構成されている請求項１６から２２のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項２４】
前記電子デバイスの一部は、赤外線センサの検出部であり、
前記検出部の側方及び下方は、下部空洞によって囲まれている請求項１６から２３のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項２５】
前記スパッタの方向からみて、前記開口が前記電子デバイスの一部とオーバーラップしていない請求項１６から２４のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項２６】
基板と、
前記基板上に設けられた電子デバイスの一部と、
空洞を挟んで前記電子デバイスの一部を囲む空洞壁部材と、
前記空洞壁部材のうち天井部に設けられた開口を塞ぐシール部材とを含み、
前記シール部材は、薄膜から形成されており、
前記空洞の内部の圧力が１０Ｐａ以下である、電子デバイス。
【請求項２７】
前記空洞の内部には、ゲッタリング薄膜が設けられている、請求項２６に記載の電子デバイス。
【請求項２８】
前記空洞の少なくとも一部は、前記ゲッタリング薄膜の下方にも存在している、請求項２７に記載の電子デバイス。
【請求項２９】
前記ゲッタリング薄膜を加熱するマイクロヒータ部を備えている、請求項２７または２８に記載の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部圧力を低いレベルに保持した空洞を備えた電子デバイスおよびその製造方法に関する。特に、赤外線センサなどの検知部が減圧された雰囲気内に密閉される電子デバイスおよびその製造方法に関する。また、本発明は、このような空洞内の雰囲気の圧力を測定し、必要に応じて圧力を更に低下させることが可能な電子デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤外線センサなどの電子デバイスは、その検出感度を高めるために、少なくとも検知部が基板上に形成した空洞内に配置され、キャップ部によって真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気中に密封されている。
【０００３】
このような電子デバイスには、赤外線センサの他、圧力センサ、加速度センサ、流速センサ、真空トランジスタなどが含まれる。
【０００４】
これらのセンサのうち、赤外線センサは、ボロメータ型センサ、焦電型センサ、サーモパイル型センサまたは熱電対型センサなどの熱型センサと、ＰｂＳ、ＩｎＳｂ、ＨｇＣｄＴｅなどを用いた量子型センサとに大別される。ボロメータ型センサの多くは、ポリシリコン、Ｔｉ、ＴｉＯＮ、ＶＯxなどの抵抗変化材料から形成した検出部を備えるが、ＰＮダイオードなどの順方向電流の過渡特性を利用するものもある。サーモパイル型センサは、例えばＰＮ接合部に生じるゼーペック効果を利用し、焦電型赤外線センサは、ＰＺＴ、ＢＳＴ、ＺｎＯ、ＰｂＴｉＯ3などの材料の焦電効果を利用する。また、量子型センサは、電子励起によって流れる電流を検出する。また、ゼーベック効果によって赤外線を検出するクロメル・アルメル熱電対（Ｃｈｒｏｍｅｌ−Ａｌｕｍｅｌ Ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）を有する赤外センサ等がある。
【０００５】
赤外線の検出感度および精度を高く維持するためには、赤外線検出部からの熱放散を小さくすることが好ましく、マイクロ真空パッケージなどによって密閉された真空雰囲気又は減圧された不活性ガス雰囲気中に検出部を封入すると、検出特性が向上することが知られている。
【０００６】
圧力センサや加速度センサの感度も、検出部の周りに存在する空気の粘性抵抗が低下すると向上するため、キャップ体などによって密閉された真空雰囲気又は減圧された不活性ガス雰囲気中に検出部を封入することが好ましい。また、キャップ体の内部を真空状態に封止した場合、電子デバイスの製造時または使用時にキャップ体内の真空度が保持できていることを確認できることが好ましい。
【０００７】
以下、図１Ａから図１Ｆを参照しながら、従来の電子デバイスの製造方法を説明する。
【０００８】
まず、図１Ａに示す工程で、赤外線センサなどの検出部１０２が形成されたシリコン基板１０１上を用意する。そして、例えばＣＶＤ法により、シリコン酸化膜１０３を基板上に堆積した後、検出部１０２およびその周辺部を覆うようにシリコン酸化膜１０３をパターニングする。このシリコン酸化膜１０３は、犠牲層として機能し、後の工程においてエッチングによって除去され、空洞部の形状を規定する。
【０００９】
図１Ｂに示す工程で、ＣＶＤ法により、シリコン酸化膜１０３を覆うようにポリシリコン膜１０４を形成する。このポリシリコン膜１０４は、電子デバイスのキャップ部の側壁および天井壁となる。
【００１０】
図１Ｃに示す工程で、ポリシリコン膜１０４を貫通してシリコン酸化膜１０３に到達する多数のエッチング用ホール１１１を形成する。
【００１１】
図１Ｄに示す工程で、エッチング用ホール１１１からフッ酸を注入し、シリコン酸化膜１０３を溶解し、エッチング用ホール１１１を介して溶液を除去する。これにより、シリコン酸化膜１０３によって囲まれる空洞１１２が形成され、空洞１１２内でセンサの検出部１０２が露出された状態になる。
【００１２】
次に、図１Ｅに示す工程で、ＣＶＤ法により、ポリシリコン膜１０４を覆うポリシリコン膜１０６を堆積する。このとき、エッチング用ホール１１１の内壁部分にもポリシリコン膜１０６が堆積されるので、エッチング用ホール１１１は塞がれる。ＣＶＤ法の開始後、エッチング用ホールが完全に塞がれるまでの間に、空洞１１２の内壁にもポリシリコン膜１０６が堆積される。
【００１３】
上記のＣＶＤ工程は、通常、５００ｍＴｏｒｒ（約６７Ｐａ）程度の圧力下でＳｉＨ4などの反応ガスを用いて行なわれる。したがって、空洞１１２は、その内部圧力がＣＶＤ工程時における圧力５００ｍＴｏｒｒ（約６７Ｐａ）程度の状態で密閉される。また、このＣＶＤ工程では、空洞１１２の内部に未反応のＳｉＨ4や、反応によって生じるＨ2ガスが残留している。更に、空洞１１２の壁面上に堆積したポリシリコン膜１０６には、未反応のＳｉＨ4や反応によって生じるＨ2ガスが吸着している。
【００１４】
次に、図１Ｆに示す工程で、高真空下、５００℃以上の高温で基板１０１の全体を加熱する。このとき、空洞１１２の内部のＳｉＨ4ガスがある程度分解し、Ｈ2ガスがポリシリコン膜１０４、１０６を通過して外部に放出される。このため、空洞１１２内の圧力は、ＣＶＤ工程時における空洞１１２の内部圧力よりも少し低下し、空洞１１２の真空度が幾分向上する。
【００１５】
上記の製造方法は、例えば特許文献１に記載されている。
【００１６】
次に、真空パッケージ（キャップ体）の内部における真空度を向上させる従来技術および真空度（圧力）を測定する従来技術を説明する。
【００１７】
図４２は、従来の真空パッケージを有する電子デバイスの断面構成を模式的に示している（特許文献２参照）。図４２の電子デバイスは、シリコン基板９１と、ハンダ９９によってシリコン基板９１上に固定された透過窓９４とを備えている。透過窓９４とシリコン基板９１との間には、高さが１〜１０ｍｍ程度の空隙９３が設けられており、この空隙９３に大きさが数ｍｍ程度のゲッタ９５が配置されている。
【００１８】
透過窓９４には貫通穴９７が形成されており、ゲッタ９５は貫通穴９７を通して空隙９３に配置されている。シリコン基板９１を真空中に配置すると、貫通穴９７を通して空隙９３は排気され、減圧される。真空封止用ハンダ９９を溶融することによって貫通穴９７を封止し、空隙９３を真空状態に保持する。その後、ゲッタ９５を活性化すると、空隙９３の圧力を更に低くし、高真空状態を得ることができる。
【００１９】
キャップ体内の真空度は、例えばピラニゲージを用いて測定することができる。ピラニゲージは、真空中に配置された抵抗体の電気抵抗値に基づいて真空度を求める装置である。気体の熱伝導率は気体の圧力つまり真空度に依存するため、加熱した抵抗体から気体への熱伝導率を求めれば、適切な校正をすることによって気体の真空度を決定することができる。
【００２０】
近年、電子デバイスの小型化が進み、上記の真空パッケージ（キャップ体）を超小型に形成する要望が強まっている。例えば、マトリクス状に配列された多数の赤外線検出部および可視光検出部を同一基板上に備えたイメージセンサが提案されている。このようなイメージセンサでは、例えば５０μｍ×５０μｍ程度の大きさを有する個々の赤外線検出部を１００μｍ×１００μｍ程度の大きさを有するマイクロ真空パッケージで封止される（特許文献３）。
【００２１】
また、真空中で高速スイッチ動作を行うＦＥＡ素子とトランジスタを混載した電子デバイスを超小型に製造するために、基板上のＦＥＡ素子の部分だけに超小型の真空パッケージを形成することが例えば、非特許文献1に記載されている。
【００２２】
上述した電子デバイスの製造方法によれば、図１Ｆに示す熱処理工程において空洞１１２内でＳｉＨ4ガスが分解し、Ｈ2ガスが空洞１１２の外部に放出される。このため、空洞内の真空度は、ＣＶＤ工程時における圧力５００ｍＴｏｒｒ（約６７Ｐａ）よりも幾分は高まるものの、センサの感度向上のためには、それ以上の真空度の向上が見込めないという問題がある。
【００２３】
上記の製造方法では、検出部１０２と基板１０１との間には空洞を形成していないが、検出部１０２の上層および下層の各々に犠牲層を設けることにより、検出部１０２の上方だけではなく下方も空洞内の雰囲気ガスを接触する構造を作製することが可能である。
【００２４】
図２は、このような構造を有するボロメータ型赤外線センサの検出部付近を示す斜視図である。図２では、赤外線検出部として機能する「ボロメータ」と呼ばれる抵抗体１５１と、抵抗体１５１を支持する支持部材１５２とが基板１０１上に形成されている。抵抗体１５１は、例えばパターニングされたポリシリコン膜から形成され、支持部材１５２はポリシリコン膜、窒化膜、酸化膜などを積層して設けられることが多い。支持部材１５２は、上面に抵抗体１５１が形成されている支持本体部分から延びたアーム部分を有しており、このアーム部分を介して基板１０１に固定された状態にある。
【００２５】
図２では、空洞壁用部材は示されてないが、現実の赤外線センサでは、図１Ｆに示す空洞１１２と同様の空洞の内部に支持部材１５０が配置されている。
【００２６】
以下、エッチング用ホールをＣＶＤ法によって塞いだ場合に生じる問題を詳細に説明する。
【００２７】
図２に示していないが、空洞を囲むように存在するポリシリコン膜（図１Ｆの参照符号「１０４」、「１０６」で示す膜）を通過して赤外線が抵抗体１５１に入射すると、抵抗体１５１の温度が上昇するため、この温度上昇に伴って抵抗値が変化する。図２の構造を有する赤外線センサでは、この抵抗値の変化を測定することにより、抵抗体１５１に入射した赤外線の量を検出することができる。
【００２８】
赤外線センサの検出感度を向上させるためには、赤外線が抵抗体１５１に入射したときの抵抗体１５１の温度上昇を大きくする必要がある。このため、赤外線検出部として機能する抵抗体１５１とその外部との間をできるだけ断熱することが好ましい。
【００２９】
抵抗体１５１とその外部との間の熱伝導は、抵抗体１５１と基板１０１とを接続している支持部材１５２を介した熱伝導、および、抵抗体１５１の周囲の気体を介した熱伝導に分けられる。
【００３０】
支持部材１５２を介した熱伝導は、支持部材１５２の最も細い部分の断面積が小さく、かつ、基板１０１との距離が大きいほど小さい。例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の技術を用いれば、図２に示すように、支持部材１５２のうち基板１０１につながる部分（接続部）を断面積３μｍ2、長さ５０μｍのＳｉ3Ｎ4の２本の柱によって構成することが可能である。この場合には、熱コンダクタンス（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）は３×１０-7（Ｗ／Ｋ）となる。
【００３１】
これに対して、抵抗体１５１の周囲の気体を介した熱コンダクタンスは、気体の圧力が小さいほど小さい。このことから、赤外線センサの感度を向上するためには検出部の周囲の気体圧力を小さくする必要がある。
【特許文献１】
特開２０００−１２４４６９号公報
【特許文献２】
特開平１１−３２６０３７号公報
【特許文献３】
特開２００３−１７６７２号公報
【非特許文献１】
Silicon metal-oxide-semiconductor field effect transistor/field emission array fabricated using chemical mechanical polishing, C. Y. Hong and A. I. Akinwande, J. Vac. Sci. Technol. B Vol. 21, No. 1, p500-505, Jan/Feb 2003.
【非特許文献２】
Ａｃａｄｅｍｉｃ Pｒｅｓｓ社の「Ｕｎｃｏｏｌｅｄ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｒｒａｙｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ」、１１５ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
しかしながら、図１Ａから図１Ｆを参照しながら説明した従来の製造方法では、図１Ｅに示す工程の後、残留ガスによって空洞１１２の内部の圧力は５００ｍＴｏｒｒ（約６７Ｐａ）程度に保たれている。空洞１１２の形成後、真空高温処理を行なうことにより、内部の水素が外部に拡散するため、空洞１１２の内部圧力を幾分低下させることができるが、高温加熱によっても空洞１１２の外部に追い出すことができないＳｉＨ4ガスが残留する。
【００３３】
ボロメータ型などの赤外線イメージセンサでは、検出部を覆う空気の圧力と感度との間に図３のグラフに示す関係がある。このような関係は、例えば、非特許文献２に説明されている。
【００３４】
図３のグラフは、縦軸が感度を示し、横軸が検出部１２の雰囲気圧力を示している。このグラフからわかるように、圧力が低いほど感度が高くなる。圧力が５０ｍＴｏｒｒの場合の感度は、圧力が５００ｍＴｏｒｒの場合の感度の感度に比べて約３倍になる。このため、空洞内部の圧力は５０ｍＴｏｒｒ以下にすることが望ましい。
【００３５】
また、赤外線センサの検出部１５１の支持部材１５２は図２に示すような微細な構造をもつので、図１Ｆに示す工程で、あまりに高温の加熱を行なうと、支持部材１５２に熱応力が発生して支持部材１５２が破損するおそれがある。
【００３６】
さらに、６６０℃以上の高温加熱を行なった場合、センサの配線に用いられているＡｌが融解するという問題が生じるため、この温度以下で加熱する必要があるが、この温度においてはＨ2の外部への拡散速度が非常に小さいので、真空度向上のための加熱としての機能をそれほど期待することができない。
【００３７】
このように、ＣＶＤを用いてエッチング用ホールを塞ぐ従来の製造方法では、空洞１１２の真空度を更に向上させ、それによって検出感度を高めることが困難である。
【００３８】
この真空度を向上させるため、図１２を参照しながら説明した方法を採用すると、微細な空洞内に図１２に示すゲッタを歩留まりよく配置することは極めて困難である。
【００３９】
また、前述の真空パッケージ（キャップ体）を１ｍｍ以下のサイズに小型化すると、各真空パッケージの内部に従来の方法でゲッタ剤を配置することが更に困難になる。例えば、個々の赤外線検出部を１００μｍ×１００μｍ程度の大きさを有するマイクロ真空パッケージで封止する場合、多数の真空パッケージの個々の内部にゲッタ剤を配置してゆくことは非常に難しく、手間もかかる。
【００４０】
更に、従来のピラニゲージなどによる真空度検出技術の多くは、大型装置の真空チャンバー内における真空度を計測することを目的として作製されたものであるため、小さなものでも検出素子の長さが０．２インチ程度もある。このため、従来のピラニゲージは、上述した超小型真空パッケージの内部圧力を測定することには適していない。
【００４１】
本発明の目的は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、少なくとも一部が空洞内に保持される電子デバイスであって、前記空洞の内部圧力を従来よりも低減することができる電子デバイスと、その製造方法を提供することにある。
【００４２】
本発明の他の目的は、超小型真空パッケージの内部圧力を測定できる電子デバイスおよびその製造方法を提供することにある。
【００４３】
本発明の更に他の目的は、超小型真空パッケージ内の真空度を維持または向上することが容易な電子デバイスおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４４】
本発明の電子デバイスを製造する方法は、電子デバイスの一部が設けられた基板を用意し、前記電子デバイスの一部を覆う犠牲層を前記基板の選択された領域上に形成する工程（ａ）と、前記犠牲層を覆う空洞壁用膜を前記基板上に形成する工程（ｂ）と、前記空洞壁用膜を貫通して前記犠牲層に達する少なくとも１つの開口を前記空洞壁用膜に形成する工程（ｃ）と、前記開口を介して前記犠牲層の少なくとも１部を選択的にエッチングすることにより、前記電子デバイスの一部を囲む空洞を形成する工程（ｄ）と、前記開口を塞ぐシール部材をスパッタ法によって形成する工程（ｅ）とを含む。
【００４５】
好ましい実施形態において、前記工程（ｅ）では、金属をスパッタすることにより、前記シール部材を形成する。
【００４６】
好ましい実施形態において、前記工程（ｅ）では、シリコンをスパッタすることにより、前記シール部材を形成する。
【００４７】
好ましい実施形態において、前記工程（ｅ）では、シール部材用膜を前記開口及び前記空洞壁用膜の上に堆積した後、前記シール部材用膜のうち前記空洞壁用膜の上面上に位置する部分を除去することにより、前記開口内に前記シール部材を残す。
【００４８】
好ましい実施形態において、前記工程（ｅ）では、前記基板の主面に垂直な方向に対して傾いた方向からスパッタを行なう。
【００４９】
好ましい実施形態において、前記工程（ｃ）では、上方で広く下方で狭い形状を有する開口を形成する。
【００５０】
好ましい実施形態において、前記工程（ｂ）では、前記犠牲層の側面に到達する側方開口をさらに形成する。
【００５１】
好ましい実施形態において、前記工程（ｂ）では、前記工程（ｅ）におけるスパッタの方向からみて、前記開口が前記電子デバイスの一部とオーバーラップしないように前記開口を形成する。
【００５２】
好ましい実施形態において、前記工程（ｅ）では、１０Ｐａ以下の圧力下でスパッタを行なう。
【００５３】
好ましい実施形態において、前記工程（ｅ）では、５Ｐａ以下の圧力下でスパッタを行なう。
【００５４】
好ましい実施形態において、前記工程（ａ）では、前記犠牲層をポリシリコン膜から形成し、前記工程（ｂ）では、前記空洞壁用膜としてシリコン酸化膜を形成する。
【００５５】
好ましい実施形態において、前記電子デバイスの一部は、赤外線センサの検出部であり、前記工程（ａ）では、前記犠牲層をポリシリコン膜から形成し、前記工程（ｂ）では、前記空洞壁用膜として、ポリシリコン膜及び該ポリシリコン膜を包むシリコン酸化膜を形成する。
【００５６】
好ましい実施形態において、前記工程（ａ）では、前記犠牲層をシリコン酸化膜から形成し、前記工程（ｂ）では、前記空洞壁用膜としてポリシリコン膜を形成する。
【００５７】
好ましい実施形態において、前記工程（ｄ）の後で前記工程（ｅ）の前に、ＣＶＤによって、基板の露出している表面上に膜を堆積して前記開口を小さくする工程をさらに含む。
【００５８】
好ましい実施形態において、前記工程（ａ）の前に、前記電子デバイスの一部として、赤外線センサの検出部と、前記検出部の側方及び下方を埋める下部空洞用犠牲層とを形成する工程をさらに含み、前記工程（ｄ）では、前記犠牲層及び前記下部空洞用犠牲層を除去する。
【００５９】
本発明の電子デバイスは、基板と、前記基板上に設けられた電子デバイスの一部と、空洞を挟んで前記電子デバイスの一部を囲む空洞壁部材と、前記空洞壁部材のうち天井部に設けられた開口を塞ぐシール部材とを含み、前記シール部材は、スパッタにより形成されている。
【００６０】
好ましい実施形態において、前記シール部材は、シリコンによって構成されている。
【００６１】
好ましい実施形態において、前記シール部材は、金属によって構成されている。
【００６２】
好ましい実施形態において、前記空洞内の圧力は、１０Ｐａ以下である。
【００６３】
好ましい実施形態において、前記空洞内の圧力は、５Ｐａ以下である。
【００６４】
好ましい実施形態において、前記シール部材は、金属によって構成されている。
【００６５】
好ましい実施形態において、前記シール部材は、酸化膜によって構成されている。
【００６６】
好ましい実施形態において、前記電子デバイスの一部は、赤外線センサの検出部であり、前記空洞壁部材は、ポリシリコンと該ポリシリコンを包むシリコン酸化膜によって構成されている。
【００６７】
好ましい実施形態において、前記電子デバイスの一部は、赤外線センサの検出部であり、前記検出部の側方及び下方は、下部空洞によって囲まれている。
【００６８】
好ましい実施形態において、前記スパッタの方向からみて、前記開口が前記電子デバイスの一部とオーバーラップしていない。
【００６９】
本発明による他の電子デバイスの製造方法は、減圧された空洞と、少なくとも一部が前記空洞内に配置された圧力測定素子とを備えた電子デバイスの製造方法であって、前記圧力測定素子を基板に設ける工程（ａ）と、前記圧力測定素子の少なくとも一部を内部に含むように前記空洞を形成する工程（ｂ）とを含み、前記空洞を形成する工程（ｂ）は、被エッチング領域にエッチャントを供給するための開口を形成する工程（ｂ１）と、前記開口を通じて前記被エッチング領域にエッチャントを供給し、前記被エッチング領域を除去する工程（ｂ２）と、前記開口を塞ぐシール部材をスパッタ法によって形成する工程（ｂ３）とを含む。
【００７０】
好ましい実施形態において、前記工程（ａ）は、発熱および／または吸熱を行う機能を有する熱吸放出部、および温度を検出する機能を有する温度検出部を、薄膜堆積技術によって前記基板上に形成し、それによって前記圧力検出素子を形成する工程（ａ１）を含む。
【００７１】
好ましい実施形態において、前記熱吸放出部は、ジュール熱によって発熱する。
【００７２】
好ましい実施形態において、前記温度検出部は、電気抵抗の温度に対する抵抗変化によって温度を検出する。
【００７３】
好ましい実施形態において、前記熱吸放出部は、電気抵抗によるジュール熱によって発熱する機能と、前記電気抵抗の電気抵抗の温度に対する抵抗変化によって温度を検出する機能とを有しており、前記熱吸放出部と前記温度検出部が同一の電気抵抗体薄膜によって構成されている。
【００７４】
好ましい実施形態において、前記熱吸放出部は、ペルチェ素子である。
【００７５】
好ましい実施形態において、前記工程（ｂ）は、前記被エッチング領域として機能する犠牲層を前記圧力測定素子上に形成する工程と、前記犠牲層を覆う空洞壁用膜を前記基板上に形成する工程と、
好ましい実施形態において、前記開口を前記空洞壁用膜に形成し、前記開口を介して前記犠牲層の少なくとも一部を露出させる工程とを含む。
【００７６】
好ましい実施形態において、前記工程（ａ１）を行なう前に、前記基板の一部を覆う熱吸放出部断熱用犠牲層を前記基板の選択された領域上に形成する工程と、前記工程（ａ１）を行なった後に、前記熱吸放出部断熱用犠牲層の少なくとも一部を除去する工程とを更に含む。
【００７７】
好ましい実施形態において、前記工程（ａ１）を行なう前に、前記被エッチング領域の一部として機能する熱吸放出部断熱用犠牲層を前記基板の選択された領域上に形成する工程と、前記熱吸放出部断熱用犠牲層の上に前記圧力測定素子を形成した後、前記被エッチング領域の他の一部として機能する空洞壁用犠牲層を前記圧力測定素子上に形成する工程と、前記熱吸放出部断熱用犠牲層と前記空洞壁用犠牲層を覆う空洞壁用膜を形成する工程と、前記開口を前記空洞壁用膜に形成し、前記熱吸放出部断熱用犠牲層および前記空洞壁用犠牲層の少なくとも一方の一部の表面を露出させる工程と、前記開口を介して前記熱吸放出部断熱用犠牲層および前記空洞壁用犠牲層の少なくとも一部を除去する工程とを含む。
【００７８】
好ましい実施形態において、前記基板の上にエッチストップ層を形成する工程と、前記開口を前記エッチストップ層に形成する工程と、前記熱吸放出部および温度検出部のうち、少なくとも一方を前記エッチストップ層上に形成する工程と、前記開口を通じて前記エッチャントを供給し、前記基板のうち前記被エッチング領域として機能する領域を除去することによって前記空洞の少なくとも１部を形成する工程とをさらに含む。
【００７９】
好ましい実施形態において、前記基板として、表面または内部にエッチストップ層として機能する領域と、前記エッチストップ層として機能する領域の下方において前記被エッチング領域として機能する領域とを備えた基板を用意する工程と、前記開口を前記エッチストップ層に形成する工程と、前記熱吸放出部および温度検出部のうち、少なくとも一方を前記エッチストップ層上に形成する工程と、前記開口を介して前記エッチャントを供給し、前記基板の前記被エッチング領域の少なくとも一部を除去する工程とをさらに含む。
【００８０】
好ましい実施形態において、前記熱吸放出部は、１ｍｍ以下の大きさを有している。
【００８１】
好ましい実施形態において、前記工程（ｂ３）は、１０Ｔｏｒｒ以下の圧力で行う。
【００８２】
好ましい実施形態において、前記工程（ｂ３）では、シリコンをスパッタする。
【００８３】
好ましい実施形態において、前記薄膜堆積技術は真空蒸着法である。
【００８４】
好ましい実施形態において、前記薄膜堆積技術は、ＣＶＤまたはＰＶＤによって行なう。
【００８５】
本発明による更に他の電子デバイスの製造方法は、減圧された空洞と、前記空洞内に配置され、周囲の物質を吸着する機能を有するゲッタリング薄膜と、前記ゲッタリング薄膜を発熱によって活性化する機能を有する活性化部とを備えた電子デバイスの製造方法であって、薄膜堆積技術により、前記活性化部およびゲッタリング薄膜を基板に設ける工程（ａ）と、前記空洞を形成する工程（ｂ）とを含み、前記空洞を形成する工程（ｂ）は、被エッチング領域にエッチャントを供給するための開口を形成する工程（ｂ１）と、前記開口を通じて前記被エッチング領域にエッチャントを供給し、前記被エッチング領域を除去する工程（ｂ２）と、前記開口を塞ぐシール部材をスパッタ法によって形成する工程（ｂ３）とを含む。
【００８６】
好ましい実施形態において、前記工程（ａ）は、薄膜堆積技術によって前記活性化部を形成する工程（ａ１）と、薄膜堆積技術によって前記ゲッタリング薄膜を前記活性化部に接する位置に形成する工程（ａ２）と、を含む。
【００８７】
好ましい実施形態において、前記工程（ａ）は、前記工程（ａ１）および前記工程（ａ２）を行なう前に、前記基板の一部を覆う活性化部用犠牲層を前記活性化部が形成される領域上に形成する工程を含み、前記工程（ｂ）は、前記活性化部用犠牲層の少なくとも一部を除去する工程を含む。
【００８８】
好ましい実施形態において、前記基板の上にエッチストップ層を形成する工程と、前記開口を前記エッチストップ層に形成する工程と、前記活性化部および前記ゲッタリング薄膜のうち、少なくとも一方を前記エッチストップ層上に形成する工程と、前記開口を通じて前記エッチャントを供給し、前記基板のうち前記被エッチング領域として機能する領域を除去することによって前記空洞の少なくとも１部を形成する工程とをさらに含む。
【００８９】
好ましい実施形態において、前記基板として、表面または内部にエッチストップ層として機能する領域と、前記エッチストップ層として機能する領域の下方において前記被エッチング領域として機能する領域とを備えた基板を用意する工程と、前記開口を前記エッチストップ層に形成する工程と、前記活性化部およびゲッタリング薄膜のうち、少なくとも一方を前記エッチストップ層の上方に形成する工程と、前記開口を介して前記エッチャントを供給し、前記基板の前記被エッチング領域の少なくとも一部を除去する工程とをさらに含む。
【００９０】
好ましい実施形態において、前記工程（ｂ）は、前記被エッチング領域として機能する空洞壁用犠牲層を前記活性化部上に形成する工程と、前記空洞壁用犠牲層を覆う空洞壁用膜を前記基板上に形成する工程と、前記開口を前記空洞壁用膜に形成し、前記開口を介して前記空洞壁用犠牲層の少なくとも一部を露出させる工程とを含む。
【００９１】
好ましい実施形態において、前記活性化部は、１ｍｍ以下の大きさを有している。
【００９２】
好ましい実施形態において、前記工程（ｂ３）は、１０Ｔｏｒｒ以下の圧力で行う。
【００９３】
好ましい実施形態において、前記工程（ｂ３）では、シリコンをスパッタする。
【００９４】
好ましい実施形態において、前記薄膜堆積技術は真空蒸着法である。
【００９５】
好ましい実施形態において、前記活性化部が電気抵抗によるジュール熱によって発熱する。
【００９６】
好ましい実施形態において、前記活性化部がペルチェ素子である。
【００９７】
好ましい実施形態において、前記電子デバイスは、前記基板上に形成された少なくとも１つの赤外線検出部および少なくとも１つの可視光検出部を有しており、前記空洞は、前記赤外線検出部の少なくとも一部を取り囲み、かつ、前記可視光検出部の一部を囲まない形状を有している。
【００９８】
好ましい実施形態において、前記基板上に形成された前記可視光線検出部の数は複数であり、前記基板上に配列されている。
【００９９】
好ましい実施形態において、前記基板上に形成された前記赤外線検出部および可視光線検出部の数は、それぞれ、複数であり、前記基板上に配列されている。
【０１００】
赤外線および可視光線を反射するミラーを形成する工程を更に含む。
【０１０１】
本発明による他の電子デバイスは、基板と、前記基板上に設けられた電子デバイスの一部と、空洞を挟んで前記電子デバイスの一部を囲む空洞壁部材と、前記空洞壁部材のうち天井部に設けられた開口を塞ぐシール部材とを含み、前記シール部材は、薄膜から形成されており、前記空洞の内部の圧力が１０Ｐａ以下である。
【０１０２】
好ましい実施形態において、前記空洞の内部には、ゲッタリング薄膜が設けられている。
【０１０３】
好ましい実施形態において、前記空洞の少なくと一部は、前記ゲッタリング薄膜の下方にも存在している。
【０１０４】
好ましい実施形態において、前記電子デバイスは、前記ゲッタリング薄膜を加熱するマイクロヒータ部を備えている。
【発明の効果】
【０１０５】
本発明によれば、空洞内に電子デバイスの一部を配置する場合に、空洞壁部材に設けられるエッチング用の開口を金属などのスパッタリングで塞ぐため、空洞の圧力を低圧（高真空）に保持することができ、感度の高い赤外線センサなど、高性能の電子デバイスの提供を図ることができる。
【０１０６】
また、本発明によれば、小型真空パッケージなどの空洞内部に圧力測定素子やゲッタリング薄膜を配置するため、個々のマイクロ真空パッケージの内部における真空度の計測が可能となる。更に、空洞の内部のゲッタリング薄膜を適宜活性化することにより、空洞内の真空度を高く維持することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１０７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【０１０８】
（実施形態１）
以下、図面を参照しながら、本発明による第１の実施形態を説明する。
【０１０９】
まず、図４Ａに示す工程で、シリコン基板１１の主面上に赤外線センサのボロメータなどの検出部１２を形成する。具体的には、センサ機能を有する材料の薄膜をシリコン基板１１上に堆積した後、フォトリソグラフィおよびエッチング技術などの微細加工を施すことにより、上記薄膜をパターニングする。この検出部１２の平面形状は、例えば、図２の抵抗体１５１と同様の平面形状を有するように設計される。
【０１１０】
次に、ＣＶＤ法などの薄膜堆積技術により、検出部１２を覆うシリコン酸化膜１３をシリコン基板１１上に堆積した後、検出部１２およびその周辺部を覆うようにシリコン酸化膜１３をパターニングする。このパターニングも、フォトリソグラフィおよびエッチング技術によって実行され得る。パターニンされたシリコン酸化膜１３は、犠牲層として機能し、後にエッチングで除去され、空洞部の形状を規定することになる。シリコン酸化膜１３の厚さは、空洞の高さを規定する。本実施形態では、シリコン酸化膜１３の厚さ、例えば０．５μｍ以上２μｍ以下の範囲に設定する。
【０１１１】
次に、図４Ｂに示す工程で、ＣＶＤ法などの薄膜堆積技術により、シリコン酸化膜１３を覆うポリシリコン膜１４をシリコン基板１１上に堆積する。このポリシリコン膜１４は、空洞部を形成した後、電子デバイスのキャップ部の側壁および天井壁として機能する空洞壁部材である。ポリシリコン膜１４の厚さは、例えば０．５μｍ以上２μｍ以下の範囲に設定される。本実施形態では、エッチングによって除去される犠牲層をシリコン酸化膜から形成しているため、シリコン酸化膜をエッチングするエッチャントに対してエッチングされにくい材料から空洞壁部材を形成する必要がある。ポリシリコンは、シリコン酸化物のエッチングに利用される種々のエッチャントに対して優れた耐エッチング性を示す材料の一つである。
【０１１２】
図４Ｃに示す工程で、ポリシリコン膜１４を貫通してシリコン酸化膜１３に到達する多数のエッチング用ホール２１を形成する。エッチング用ホール２１は、フォトリソグラフィおよびエッチング技術により、任の位置に任意の個数および配列で形成される。本実施形態では、エッチング用ホール２１の直径を０．１μｍ以上６μｍ以下の範囲に設定する。
【０１１３】
次に、図４Ｄに示す工程で、エッチング用ホール２１にフッ酸を注入し、シリコン酸化膜１３をエッチングする。フッ酸と反応して溶解したシリコン酸化膜１３は、エッチング用ホール２１を介して除去され、ポリシリコン膜１４によって囲まれる空洞２２が形成される。空洞２２の内部は、センサの検出部１２が露出した状態になる。
【０１１４】
図４Ｅに示す工程で、ポリシリコン膜１４の上面を覆うＡｌ膜１６をシリコン基板１１上に形成する。本実施形態では、このＡｌ膜１６を斜め方向からのスパッタによって形成する。Ａｌ膜１６の厚さは、エッチング用ホール２１の直径に応じて異なるが、本実施形態では、２．０μｍに設定している。このスパッタ工程は、５Ｐａ以下の圧力下で行なう。エッチング用ホール２１は、Ａｌ膜１６によって塞がれ、空洞の内部は５Ｐａ以下の圧力になる。
【０１１５】
次に、図４Ｆに示すように、エッチバックにより、Ａｌ膜１６のうちポリシリコン膜１４の上面よりも上に位置する部分を除去し、エッチング用ホール２１を塞いでいるＡｌからなる金属シール部材１６ａのみを残す。ここで、空洞２２の内部に比較的大きな検出部が配置されている場合は、図４Ａに示す工程の前に、以下の工程Ａ、Ｂを行なって、図ＡＡに示す工程においてセンサの検出部を覆うように、犠牲層（シリコン酸化膜１３）を堆積することが好ましい。
【０１１６】
工程Ａ：センサの検出部及び周辺回路部の形成
工程Ｂ：センサの検出部および周辺回路部を覆うポリシリコン膜の形成
【０１１７】
赤外線は、ポリシリコン膜１４を透過するが、金属シール部材１６ａを透過しない。しかし、金属シール部材１６ａは、全体としては極めて小面積しか占めていないので、現実にはほとんど不具合はない。また、後述するように、図４Ｅに示す工程におけるエッチング用ホール２１の形成位置を、赤外線センサの検出部（図２に示す抵抗体１５１）とできるだけオーバーラップしないようにすることで、赤外線の検出感度の低下を抑制することができる。
【０１１８】
本実施形態によると、図４Ｅに示す工程で、スパッタ法により、エッチング用ホール２１を塞ぐためのＡｌ膜（金属膜）を堆積するので、ＣＶＤ法を用いる場合に比べると低い圧力（つまり高い真空度）下でエッチング用ホール２１を塞ぐことができる。したがって、空洞２２の真空度を高く、例えば５Ｐａ以下の圧力に保持することができる。よって、空洞２２内に配置されるセンサの検出部からその周囲の空間を介しての熱伝導を低減することができ、センサの検出感度の向上を図ることができる。
【０１１９】
また、本実施形態によれば、エッチング用ホール２１を塞いだ後に熱処理を行なう必要がないので、アルミニウム配線等に悪影響を及ぼすことなく、センサの感度を向上することができる。更に、本実施形態では、エッチング用ホール２１を塞ぐために金属を用いているために、ＣＶＤ法を用いた場合のような、空洞２２にガス等を吸着したポリシリコン膜などがほとんど存在しない。したがって、電子デバイスを使用しているうちに残留ガス等が空洞２２に放出されて真空度が悪化するような不具合もない。
【０１２０】
図４Ｆに示す工程では、チャンバー内にＡｒガスを流量１０〜３０（ｍｌ／ｍｉｎ）で流しながら、チャンバー内の温度を４００℃〜５００℃に保持してスパッタを行なうことが望ましい。スパッタ時におけるチャンバー内の温度が４００℃未満である場合、スパッタされたＡｌ粒子のリフローの速度が小さくなり、Ａｌ膜の成長速度が小さい部分が生じるため、エッチング用ホールを塞ぐのに過大な時間がかかる一方、スパッタ時の温度が５００℃を越えると、Ａｌ配線等に悪影響を及ぼすからである。
【０１２１】
また、斜め方向スパッタリングを行なわない場合には、スパッタ用ターゲットと基板との間の距離が１０ｃｍ以下であることが望ましい。スパッタ用ターゲットと基板との間の距離が１０ｃｍ以上であるロングスロースパッタでは、基板の上面に垂直に入射する金属粒子の割合が増加するので、エッチング用ホールの側壁面に金属膜が堆積される速度が小さくなり、エッチング用ホールの封止にはより大きな時間がかかり、空洞内に侵入する金属粒子の数が増えるからである。
【０１２２】
例えば、チャンバー内にＡｒガスを流量１０〜３０（ｍｌ／ｍｉｎ）で流しながら、チャンバー内の温度を４００℃〜５００℃に保持し、かつ、スパッタ用ターゲットと基板との間の距離が１０ｃｍ以下である場合には、斜め方向スパッタでなくても、約４０秒間で基板の上面上に約６００ｎｍの金属膜が堆積され、同時に径が０．３μｍのエッチング用ホールが封鎖される。
【０１２３】
スパッタされる金属は、アルミニウム（Ａｌ）以外に、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、白金（Ｐｔ）、ルビジウム（Ｒｂ）などの他の金属やそれらの化合物があり、いずれの金属を使用することもできる。
【０１２４】
現在の０．１３μｍルールの半導体プロセスにおいては、Ｃｕ、Ｔａのスパッタの際には、一般的に数Ｐａの圧力でプラズマを発生してスパッタリングされる金属をイオン化することによって指向性を高めている。これに対してＡｌ、Ｔｉ、Ｗは、約１００ｍＰａという低圧でスパッタリングされる。このため、空洞内の圧力を１００ｍＰａという低圧に保ちたい場合には、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗのスパッタを行なうことが好ましい。赤外線センサなどのそれほど高真空を要しないセンサの場合には、５Ｐａ以下の圧力でのスパッタリングを行なうことが好ましいが、１０Ｐａ以下の圧力でのスパッタであれば、従来の製造方法に比べて十分センサの検出感度の向上を図ることができる。
【０１２５】
（実施形態２）
以下、本発明による第２の実施形態を説明する。
【０１２６】
前述した第１の実施形態では、ポリシリコン膜１４の上方斜めから金属をスパッタリングすることにより、エッチング用ホール２１を金属シール部材１６ａで封鎖したが、斜め方向からのスパッタリングではなく、垂直方向からのスパッタリングによってもホールの形状を工夫することにより、スパッタリングを利用してエッチング用ホール２１を塞ぐことができる。
【０１２７】
図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本実施形態に係る電子デバイスの製造工程の一部を示す部分断面図である。図５（ａ）、（ｂ）は、いずれも図４Ｅに示す工程において形成されるポリシリコン膜等の構成を示している。
【０１２８】
図５（ａ）に示す変形例に係る電子デバイスのポリシリコン膜１４には、テーパ状のエッチング用ホール２１ａが設けられている。この変形例では、スパッタリングされた金属がエッチング用ホール２１ａのテーパ状の壁面に堆積することで、エッチング用ホール２１ａが封鎖される。図３（ｂ）に示す変形例に係る電子デバイスのポリシリコン膜１４には、段付き形状のエッチング用ホール２１ｂが設けられている。この変形例では、スパッタリングされた金属がエッチング用ホール２１ｂの段付き部の主面に平行な壁面に堆積することで、エッチング用ホールが封鎖される。
【０１２９】
図５（ａ）、（ｂ）に示すいずれの変形例においても、スパッタリングされた金属が、スパッタリングの初期過程で空洞２２内に侵入して、センサの検出部１２や基板１１の上に金属の堆積部１６ｂが形成されることになる。その場合、検出部１２が例えば赤外線センサの抵抗体（ボロメータ）である場合には、金属は一般に赤外線を透過させないので、検出感度に影響を与える可能性はある。そこで、かかる不具合を回避する手段として、以下のような構成を採ることが好ましい。
【０１３０】
第１の手段は、図２に示すような抵抗体１５１の場合、エッチング用ホールを抵抗体１５１と赤外線の通過経路上でできるだけオーバーラップしないように設けておくことである。赤外線センサにおいては、レンズ等によって集光された赤外線が検出部に入射されるので、金属が赤外線の通過を塞ぐ位置に存在しなければよいことになる。特に、基板の主面に対して垂直な方向から赤外線の平行光線がセンサの検出部に入射される場合には、平面的にみて抵抗体とエッチング用ホールとがオーバーラップしていなければよいことになる。
【０１３１】
図６は、かかる第１の手段を講じた場合の電子デバイスの空洞内部の構造を示す部分横断面図である。図６においては、空洞２２の内壁面のみを示し、空洞２２を囲むポリシリコン膜の外形の図示は省略されている。また、同図の破線の丸は、エッチング用ホールを塞ぐ金属シール部材１６ａを示している。同図に示すように、赤外線センサのボロメータである抵抗体３１及び支持部材３２が空洞２２内に配置されている場合、抵抗体３１とエッチング用ホールを塞ぐ金属シール部材１６ａとが赤外線の入射方向からみて互いにオーバーラップしないように構成することにより、赤外線が透過しない金属シール部材１６ａが設けられていることによる検出感度の悪化を防止することができる。
【０１３２】
第２の手段は、赤外線センサの検出部である抵抗体を、赤外線が通過しうる程度に薄い酸化膜等の絶縁膜によって覆っておくことである。その場合には、金属がその上に堆積しても、金属が赤外線を吸収して温度上昇することにより、抵抗体の温度も上昇するので、検出感度に大きな影響を与えることはない。したがって、この場合には、抵抗体がエッチング用ホールを塞ぐ金属膜とオーバーラップしていたとしても、赤外線の検出はその分を差し引いて計算されるので、金属膜が抵抗体と導通していない限り、検出精度にはほとんど影響を与えることはないと考えられる。また、検出感度についても、赤外線の入射方向からみて、エッチング用ホールを塞ぐ金属膜が抵抗体の平面積の５０％程度まで覆う状態にならなければ、それほど影響はないと考えられる。
【０１３３】
第２の手段を講ずる場合においても、赤外線センサの検出部の面積を小さく保持しつつ検出感度を高く維持するためには、赤外線の入射方向からみてエッチング用ホールを塞ぐ金属膜が抵抗体の平面積の１０％以上を覆わないように設けられていることが好ましい。
【０１３４】
（実施形態３）
図７Ａ〜図７Ｎを参照しながら、本発明による第３の実施形態を説明する。図７Ａ〜図７Ｃは、本実施形態における電子デバイスの製造工程のうち、犠牲層を形成するまでの工程を示す断面図である。図７Ｄ〜図７Ｆは、本実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、犠牲層を形成してからＢＰＳＧ膜の平坦化を行なうまでの工程を示す断面図である。図７Ｇ〜図７Ｉは、本実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、ＢＰＳＧ膜の平坦化を行なってから保護膜等のパターニングを行なうまでの工程を示す断面図である。図７Ｊ〜図７Ｌは、本実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、保護膜等のパターニングを行なってからエッチング用ホールを形成するまでの工程を示す断面図である。図７Ｍ〜図７Ｎは、本実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、エッチング用ホールを形成してからエッチング用ホールを塞ぐシール部材を形成するまでの工程を示す断面図である。
【０１３５】
ここでは、ボロメータ型赤外線センサの製造方法を説明するが、本実施形態は、他のセンサの製造方法に適用することができる。
【０１３６】
まず、図７Ａに示す工程で、シリコン基板５１の上に周辺回路部５２を形成する。この周辺回路部５２には、ＭＯＳトランジスタやダイオードなどの公知の素子が形成される。
【０１３７】
次に、図７Ｂに示す工程で、ＣＶＤ法によってシリコン基板５１および周辺回路部５２を覆うシリコン酸化膜５３を形成する。
【０１３８】
図７Ｃに示す工程で、シリコン酸化膜５３上にポリシリコン膜を堆積した後、これをパターニングして第１犠牲ポリシリコン層５５を形成する。この第１犠牲ポリシリコン層５５は、後の工程で除去されて下部空洞の形状を規定するものである。
【０１３９】
図７Ｄに示す工程で、ＣＶＤ法により、基板５１の全体を覆うシリコン酸化膜５６を形成した後、シリコン酸化膜５６の上面を平坦化する。この平坦化は、ＣＭＰまたはエッチバックなどの方法を用いる。
【０１４０】
図７Ｅに示す工程で、シリコン酸化膜５６上にポリシリコン膜を堆積した後、これをパターニングすることによりボロメータとして機能する抵抗体５７を形成する。この抵抗体５７は、図１１に示すような抵抗体３１の平面形状と同様の平面形状を有している。なお、抵抗体５７としては、ポリシリコンの他にチタン（Ｔｉ）などの金属を用いることができる。
【０１４１】
図７Ｆに示す工程で、シリコン酸化膜５６および抵抗体５７を覆うＢＰＳＧ（ボロフォスフォ・シリケートガラス）膜５９を堆積した後、リフローによる平坦化を行なう。ＢＰＳＧ膜５９はＡｌ配線と周辺回路部５２や抵抗体５７との間を電気的に絶縁するために設けられるので、ＢＰＳＧ膜５９に代えて、他の絶縁膜を用いることもできる。
【０１４２】
次に、図７Ｇに示す工程で、周辺回路部５２の素子および抵抗体５７にそれぞれ到達するコンタクトホールをＢＰＳＧ膜５９に形成した後、各コンタクトホールの内部およびＢＰＳＧ膜５９上にＡｌ合金膜を堆積する。この後、Ａｌ合金膜をパターニングして、抵抗体５７と周辺回路部５２の素子とを接続するＡｌ配線６０を形成する。
【０１４３】
図７Ｈに示す工程で、Ａｌ配線６０およびＢＰＳＧ膜５９を覆う窒化シリコンからなる保護膜６２を形成する。
【０１４４】
図７Ｉに示す工程で、保護膜６２、ＢＰＳＧ膜５９およびシリコン酸化膜５６を貫通して、第１犠牲ポリシリコン層５５に到達する溝６３を形成する。このときの溝６３の平面レイアウトを図８に示す。溝６３は、Ａｌ配線６０を横切らないように形成される。
【０１４５】
図７Ｊに示す工程で、ホール６３内および保護膜６２上にポリシリコン膜を堆積した後、ポリシリコン膜をパターニングすることにより、厚さが約１μｍの第２犠牲ポリシリコン層６５を形成する。この第２犠牲ポリシリコン層６５は、後に第１犠牲ポリシリコン層５５とともに除去され、上部空洞の形状を規定する。
【０１４６】
図７Ｋに示す工程で、ＣＶＤ法によって第２犠牲ポリシリコン層６５および保護膜６２を覆う厚さ約２μｍのシリコン酸化膜６４を堆積した後、ＣＭＰ等により、シリコン酸化膜６４の上面を平坦化する。
【０１４７】
図７Ｌに示す工程で、シリコン酸化膜６４を貫通して第２犠牲ポリシリコン層６５に到達する多数のエッチング用ホール６６を形成する。エッチング用ホール６６の直径は例えば０．３μｍ以上である。
【０１４８】
図７Ｍに示す工程で、エッチング用ホール６６からＣＦ4ガスを第２犠牲ポリシリコン層６５および第１犠牲ポリシリコン層５５に導入し、第１、第２犠牲ポリシリコン層５５、６５を除去する。この処理により、赤外線センサの赤外線検出部である抵抗体５７およびこれを支持する支持部材６７の上方には上部空洞６８が形成され、それらの下方には下部空洞６９が形成される。すなわち、抵抗体５７および基板５１が支持部材６７の支柱６７ａのみでつながった状態となり、抵抗体５７がシリコン基板５１とほぼ断熱された状態となる。
【０１４９】
図７Ｎに示す工程で、基板５１に対して斜めの方向からのスパッタにより、エッチング用ホール６６の内部およびシリコン酸化膜２４の上面にＡｌ膜７０を堆積する。このとき、スパッタは１０Ｐａ以下の圧力で行なわれる。１０Ｐａを超えると、空洞内の断熱性が不充分になる。エッチング用ホール６６の大きさが例えば０．３μｍの場合、ＡＬ膜７０の厚さは、例えば２．０μｍに設定できる。直径が０．３μｍの大きさのエッチング用ホール６６を塞ぐためには、Ａｌ膜７０の厚さは１．７μｍ以上である必要がある。また、エッチング用ホール６６が大きくなれば、それに応じてスパッタ法で堆積するＡｌ膜７０を厚くする必要がある。
【０１５０】
本実施形態によると、図７Ｎに示す工程において、エッチング用ホール６６を塞ぐためのＡｌ膜（金属シール部材）をスパッタ法によって堆積するため、ＣＶＤ法を用いる場合に比べると、より低い圧力（高い真空度）下でエッチング用ホール６６を塞ぐことができる。したがって、上部空洞６８および下部空洞６９の真空度を高く保持することができる。とくに、５Ｐａ以下の圧力のスパッタによってエッチング用ホールを封鎖した場合には、上部空洞６８および下部空洞６９の圧力を５Ｐａ以下の圧力に保持することができる。その結果、上部空洞６８および下部空洞６９の間に配置されるセンサの検出部からその周囲の空間を介しての熱伝導を低減することができ、センサの検出感度を従来例に比べて約３倍以上に向上することができる。しかも、従来の製造工程のごとく、エッチング用ホールを塞ぐポリシリコン膜を堆積した後の熱処理を行なう必要がないので、アルミニウム配線等に悪影響を及ぼすことなく、センサの感度を向上することができる。
【０１５１】
図７Ｏに示すように、エッチバックし、金属シール部材７０ａでエッチング用ホール６６を塞ぐ。
【０１５２】
本実施形態では、エッチング用ホール６６を塞ぐために金属を用いているために、ＣＶＤ法を用いた場合のような、上部空洞６８及び下部空洞６９にガス等を吸着したポリシリコン膜などがほとんど存在しない。したがって、電子デバイスを使用しているうちに残留ガス等が各空洞６８、６９に放出されて真空度が悪化するような不具合もない。
【０１５３】
本実施形態の赤外線センサの製造工程において、赤外線センサのボロメータ（抵抗体５７）及び支持部材６７を封入する壁部が酸化シリコンや窒化シリコンによって構成され、犠牲層がポリシリコンによって構成されているので、以下のような利点もある。犠牲ポリシリコン層５５、６５をエッチングするためには、ＣＦ4 ガスを用いるが、酸化膜や窒化膜はポリシリコン層に比べてＣＦ4 ガスによるエッチングレートが小さい。このため、赤外線センサの検出部である抵抗体５７を支持している酸化膜や窒化膜（支持部材６７の構成材料）がＣＦ4 ガスによって除去されないので、酸化膜や窒化膜の周囲にエッチストップ層を設ける必要がない。このため、赤外線センサの検出部を空洞内に設ける場合のプロセスフローが簡単になる。
【０１５４】
なお、本実施形態においては、犠牲ポリシリコン層５５、５６をエッチングする際にＣＦ4 ガスを用いる例を示したが、ＣＦ4 ガスの代わりにＫＯＨやＴＭＡＨなどのエッチング液や、ＸｅＦなどのエッチングガスを用いてもよい。特に、エッチング液を用いる場合には、犠牲ポリシリコン層５５、５６とシリコン酸化膜との高いエッチング選択比を保持することができる。
【０１５５】
図７Ｎに示す工程では、チャンバー内にＡｒガスを流量１０〜３０（ｍｌ／ｍｉｎ）で流しながら、チャンバー内の温度を４００℃〜５００℃に保持してスパッタを行なうことが望ましい。また、スパッタ時におけるチャンバー内の温度が４００℃未満である場合、スパッタされたＡｌ粒子のリフローの速度が小さくなり、Ａｌ膜の成長速度が小さい部分が生じるため、エッチング用ホールを塞ぐのに過大な時間がかかる一方、スパッタ時の温度が５００℃を越えると、Ａｌ配線６０等に悪影響を及ぼすからである。
【０１５６】
また、斜め方向スパッタリングを行なわない場合には、スパッタ用ターゲットと基板との間の距離が１０ｃｍ以下であることが望ましい。スパッタ用ターゲットと基板との間の距離が１０ｃｍ以上であるロングスロースパッタでは、基板の上面に垂直に入射する金属粒子の割合が増加するので、エッチング用ホールの側壁面に金属膜が堆積される速度が小さくなり、エッチング用ホールの封止にはより大きな時間がかかり、空洞内に侵入する金属粒子の数が増えるからである。
【０１５７】
例えば、チャンバー内にＡｒガスを流量１０〜３０（ｍｌ／ｍｉｎ）で流しながら、チャンバー内の温度を４００℃〜５００℃に保持し、かつ、スパッタ用ターゲットと基板との間の距離が１０ｃｍ以下である場合には、斜め方向スパッタでなくても、約４０秒間で基板の上面上に約６００ｎｍの金属膜が堆積され、同時に径が０．３μｍのエッチング用ホールが封鎖される。
【０１５８】
図７Ｎに示す工程において、スパッタリングされる金属は、アルミニウム（Ａｌ）以外に、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、白金（Ｐｔ）、ルビジウム（Ｒｂ）などの他の金属やそれらの化合物があり、いずれの金属を使用することもできる。
【０１５９】
現在の０．１３μｍルールの半導体プロセスにおいては、Ｃｕ、Ｔａのスパッタの際には、一般的に数Ｐａの圧力でプラズマを発生してスパッタリングされる金属をイオン化することによって指向性を高めている。これに対してＡｌ、Ｔｉ、Ｗは、約１００ｍＰａという低圧でスパッタリングされる。このため、空洞内の圧力を１００ｍＰａ程度の低圧に保ちたい場合には、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗのスパッタを行なうことが好ましい。赤外線センサなどのそれほど高真空を要しないセンサの場合には、５Ｐａ以下の圧力でのスパッタリングを行なってもよい。また、１０Ｐａ以下の圧力でのスパッタであれば、従来の製造方法に比べて十分センサの検出感度の向上を図ることができる。
【０１６０】
本実施形態においても、斜め方向スパッタの際の傾き角の適正範囲については第１の実施形態と同様に規定することができ、エッチング用ホールの形状については、第１の実施形態及びその変形例と同様にエッチング用ホールの形状については考えることができる。
【０１６１】
（実施形態４）
以下、本発明による第４の実施形態を説明する。
【０１６２】
一般に、スパッタによって堆積される薄膜のステップカバレッジはあまり高くないので、斜め方向スパッタでない場合には、エッチング用ホールの側壁上への金属膜の堆積レートは、基板の上面上への堆積レートより小さい。すなわち、エッチング用ホールを金属シール部材によって塞ぐためには、アスペクト比が１よりも大きいことが好ましい。しかし、シリコン酸化膜６４が厚いほどシリコン酸化膜６４による赤外線の吸収量が大きくなるので、赤外線センサの感度が低下することになる。
【０１６３】
したがって、赤外線センサの感度を高く維持し、かつ、エッチング用ホールを金属シール部材で塞ぎやすくするために、エッチング用ホールを小さくすることも考えられる。しかしながら、エッチング用ホールを小さくすると、犠牲ポリシリコン層をエッチングする際の効率が悪化するおそれがある。そこで、本変形例においては、犠牲ポリシリコン層のエッチングを行なう際の効率を向上するための方法について説明する。
【０１６４】
図９は、本実施形態に係る赤外線センサの図７Ｌに示す工程に相当する工程における構造を示す図である。本実施形態における赤外線センサの最終的な構造は、図７Ｏに示す第３の実施形態の赤外線センサとほとんど同じであるが、以下の点において異なる。
【０１６５】
本実施形態においては、第３の実施形態における図７Ｌに示す工程において、シリコン酸化膜６４にエッチング用ホール６６を形成する際に、第２犠牲ポリシリコン層６５の側部に接触する側部エッチング用ホール６６ａを形成する。この側部エッチング用ホール６６ａを形成することにより、第２犠牲ポリシリコン層６５にその側面からもエッチャントが導入されるので、第２犠牲ポリシリコン層６５のエッチング効率が高くなる。したがって、他のエッチング用ホール６６の径を小さくしても、第２犠牲ポリシリコン層６５及び第１犠牲ポリシリコン層５５のエッチング効率の低下を招くことはない。したがって、シリコン酸化膜６４の厚みはそのままにした場合には、エッチング用ホール６６をより速やかに金属シール部材で塞ぐことができる。あるいは、シリコン酸化膜６４のうち第２犠牲ポリシリコン層６５の上方に位置する部分の膜厚を薄くして、赤外線センサの感度を高くすることもできる。
【０１６６】
一方、側部エッチング用ホール６６ａは、シリコン酸化膜６４を貫通して保護膜６２の表面部に達している。したがって、側部エッチング用ホール６６ａは貫通孔ではないので、後に金属のスパッタによってエッチング用ホール６６を塞ぐ工程（図７Ｎに示す工程）では、側部エッチング用ホール６６ａの底面と側面との双方に堆積する金属によって、比較的容易に側部エッチング用ホール６６ａを塞ぐことが可能である。また、上部空洞６５の側面に金属膜が堆積しても、赤外線センサ等のセンサの感度や性能に悪影響をほとんど及ぼすことはないので、側部エッチング用ホール６６ａの径を他のエッチング用ホール６６よりも大きくしてもよい。さらに、側部エッチング用ホール６６ａに代えて、エッチング用溝を、第２犠牲ポリシリコン層６５の側面に沿って形成してもよい。また、側部エッチング用ホール６６ａ（またはそれに代わるエッチング用溝）は、保護膜６２に達している必要はなく、シリコン酸化膜６４の上部だけを掘り込んでいてもよい。
【０１６７】
（実施形態５）
以下、本発明による第５の実施形態を説明する。
【０１６８】
本実施形態においては、犠牲ポリシリコン層のエッチングを行なった後のエッチング用ホールを塞ぐ工程を、ＣＶＤ法とスパッタ法とを併用して行なう方法について説明する。
【０１６９】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、本実施形態に係る赤外線センサの図７Ｍ〜図７Ｎに相当する製造工程を示す断面図である。
【０１７０】
本実施形態では、図１０Ａに示す工程において、エッチング用ホール６６からＣＦ4 ガスを第２犠牲ポリシリコン層６５及び第１犠牲ポリシリコン層５５に導入し、第１、第２犠牲ポリシリコン層５５、６５を除去する。この処理により、赤外線センサの赤外線検出部である抵抗体５７及びこれを支持する支持部材６７の上方には上部空洞６８が形成され、それらの下方には下部空洞６９が形成される。つまり、抵抗体５７及び支持部材６７が、支持部材６７の支柱６７ａのみでつながった状態となり、抵抗体５７がシリコン基板５１とほぼ断熱された状態となる。
【０１７１】
次に、図１０Ｂに示す工程で、ＣＶＤにより、例えば厚み５０ｎｍ程度のポリシリコン膜７１を露出している表面上に堆積する。この処理によって、エッチング用ホール６６の開口面積が狭くなる。
【０１７２】
次に、図１０Ｃに示す工程で、スパッタにより、エッチング用ホール６６内及び基板の上面上にＡｌ膜７０を堆積する。このとき、スパッタは１０Ｐａ以下の範囲の低圧下で行なわれる。これにより、エッチング用ホール６６はＡｌ膜７０によって封鎖される。
【０１７３】
その後の工程の図示は省略するが、図７Ｏに示す工程と同様に、Ａｌ膜７０のエッチバックを行なうことにより、Ａｌ膜７０のうち基板の上面上の部分を除去し、エッチング用ホール６６内のみに金属シール部材を残す。
【０１７４】
本実施形態によると、図１０Ａに示す工程では、比較的大きいエッチング用ホール６６（例えば０．３５μｍ径）を用いて、第１、第２犠牲ポリシリコン層５５、６５の除去を迅速かつ確実に行なうことができるとともに、図１０Ｃに示す工程では、小さくなったエッチング用ホール６６（例えば０．３μｍ径）をＡｌによって短時間で塞ぐことができる。また、図１０Ｃに示す工程の後においても、Ａｌ膜７０エッチバックの時間が短くなる効果がある。
【０１７５】
なお、各空洞６８、６９内の壁面や支持部材６７の表面上にポリシリコン膜７１が堆積しても、このポリシリコン膜７１は赤外線を通過させるので、赤外線センサの感度には影響がない。また、ポリシリコン膜７１に代えてシリコン酸化膜を堆積した場合でも、厚みが十分薄い（例えば５０ｎｍ程度）場合には、赤外線センサの感度にほとんど影響を与えることはない。
【０１７６】
（実施形態６）
以下、本発明による第６の実施形態を説明する。
【０１７７】
図１１は、本実施形態に係る赤外線センサの図７Ｌに示す工程に相当する工程における構造を示す図である。本実施形態における赤外線センサの最終的な構造は、図７Ｏに示す赤外線センサとほとんど同じであるが、以下の点において異なる。
【０１７８】
本実施形態においては、図７Ｌに示す工程において、シリコン酸化膜６４を堆積した後、ＣＭＰ等により、シリコン酸化膜６４の上面が第２犠牲ポリシリコン層６５の上面と同じ高さ位置になるまで、シリコン酸化膜６４を平坦化する。その後、ＣＶＤにより、基板の全面上に厚みが５０ｎｍ程度のシリコン酸化膜７３と厚みが５００ｎｍ程度のポリシリコン膜７４とを順次堆積した後、ポリシリコン膜７４に径が０．４μｍ程度の比較的大きい開口を形成する。さらに、ＣＶＤにより、基板の全面上に、厚み５０ｎｍ程度のシリコン酸化膜７５を堆積した後、シリコン酸化膜７５、７３のうちポリシリコン膜７４の開口に位置する部分を除去することにより、第２犠牲ポリシリコン層６５に達するエッチング用ホール６６を形成する。例えば以上のプロセスにより、図１１に示す構造が形成される。ただし、以上の説明とは異なるプロセスによっても、図１１に示す構造を得ることはできる。
【０１７９】
本実施形態によると、第１、第２犠牲膜５５、６５のエッチングを行なう際のエッチング用ホール６６を囲む輪郭部全体をシリコン酸化膜で構成するのではなく、ポリシリコン膜７４をシリコン酸化膜７３、７５によって覆う構造とする。この場合、第２の実施形態に比べると、赤外線を吸収するシリコン酸化膜の厚みが大幅に薄くなる（この例では、合計１００ｎｍ）ので、赤外線センサの感度の低下を抑制することができる。一方、ポリシリコン膜７４の周囲はシリコン酸化膜７３、７５によって覆われているので、第１、第２犠牲ポリシリコン層５５、６５のエッチングには、何ら支障をきたさない。
【０１８０】
第１、第２の実施形態及びその各変形例においては、本発明を赤外線センサに適用した例について説明したが、本発明が適用される電子デバイスには、赤外線センサの他、圧力センサ、加速度センサ、流速センサ、真空トランジスタなどがある。赤外線センサは、ボロメータ、焦電型センサ、サーモパイルなどの熱形と、ＰｂＳ、ＩｎＳｂ、ＨｇＣｄＴｅなどを用いた量子形とに大別される。ボロメータには、ポリシリコン、Ｔｉ、ＴｉＯＮ、ＶＯx などの抵抗変化を利用したものがある。さらにはＰＮダイオードなどの順方向電流の過渡特性を利用したものがある。サーモパイルには、ＰＮ接合部に生じるゼーペック効果を利用したものがある。焦電型赤外線センサには、ＰＺＴ、ＢＳＴ、ＺｎＯ、ＰｂＴｉＯ3 などの材料の焦電効果を利用したものがある。また、これらの材料の誘電率変化を利用したものがある。量子型赤外線センサは、電子励起によって流れる電流を検出するものである。たとえば、ゼーベック効果によって赤外線を検出するクロメル・アルメル熱電対（Ｃｈｒｏｍｅｌ−Ａｌｕｍｅｌ Ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）を有する赤外センサ等がある。
【０１８１】
これらの赤外線センサは、赤外線検出感度ひいては赤外線検出精度を高く維持するためには、赤外線検出部からの熱放散が小さいことが好ましいものである。そして、キャップ体中で真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気中に封入すると特性が向上する特性を有している。
【０１８２】
また、圧力センサ、加速度センサには、空気の粘性抵抗を減少させると感度が向上するので、キャップ体中で真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気に封入すると特性が向上することが知られている。
【０１８３】
上記の各実施形態においては、本発明のシール部材としてＡｌからなる金属シール部材を用いているが、本発明のシール部材としてはＡｌ以外の金属や、ポリシリコンなどのスパッタリングが可能な導体材料を用いることができる。
【０１８４】
（実施形態７）
以下、図面を参照しながら、本発明による第７の実施形態を説明する。
【０１８５】
本実施形態の電子デバイスは、赤外線検出部および可視光検出部の両方が同一基板上に集積されたイメージセンサである。赤外線検出部および可視光検出部を備えたイメージセンサの構成例は、例えば特許文献３に開示されている。
【０１８６】
半導体プロセスを用いて赤外線検出部および可視光検出部の両方を同一基板上に配列することにより、製造コストの低減と装置の小型化が可能になる。赤外線のイメージセンサと可視光のイメージセンサとを別々の基板上に作成した場合は、その後に光学アライメントを正確に行うことや、赤外線イメージと可視光イメージとの間のズレを補正することが必要であるが、両者を同一基板（１チップ）上に集積する本実施形態によれば、そのような問題を解決することができる。
【０１８７】
本実施形態の電子デバイスは、図１２（ａ）および（ｂ）に示すように、シリコン基板１６０と、シリコン基板１６０上において行および列からなるマトリクス状（アレイ状）に配置された複数の赤外線検出部１６１および可視光検出部１６２と、読み出し回路部とを備えている。読み出し回路は、垂直走査レジスタ１６４および水平走査レジスタ１６５から構成されている。
【０１８８】
シリコン基板１６０上に配列された複数の赤外線検出部１６１は、それぞれ、個別のマイクロ真空パッケージ部１６３で覆われている。なお、図１２（ａ）では、わかりやすさのため、マイクロ真空パッケージ１６３を、薄膜堆積、フォトリソグラフィ、およびパターニング技術などの半導体プロセスを用いて形成した前述の空洞部とは異なるパッケージ型部材として記載しているが、本実施形態でも、前述の各実施形態のように半導体プロセスを用いて空洞部を形成している。
【０１８９】
図１２（ａ）および（ｂ）は、各部の配置関係を模式的に示したものであり、現実の電子デバイスの構成の具体的な形状やスケールを正確には表現していない。実際の赤外線検出部１６１は、所定の感度を発揮するように可視光検出部１６２よりも大きく（例えば５０μｍ程度のサイズに）設計されることが好ましい。赤外線検出部１６１のサイズが可視光検出部１６２のサイズよりも格段に大きくなる場合、赤外線検出部１６１および可視光検出部１６２の好ましい配置レイアウトは、図１に示すレイアウトに一致しない。
【０１９０】
図１３は、図１２（ａ）および（ｂ）に示される赤外線検出部１６１の代表例について、その構成を模式的に示す斜視図である。この赤外線検出部１６１は、赤外線吸収部１６６と、マイクロヒータ部１６７と、マイクロヒータ支持部１６８とを備えており、これらは空洞１６３’の内部に形成されている。
【０１９１】
マイクロヒータ部１６８は、抵抗変化材料から形成された抵抗体であり、本実施形態では２つの機能を併せ持つ。第１の機能は、抵抗変化によつて温度を検出する機能であり、第２の機能は、ジュール熱によって発熱する機能である。後述するように、マイクロヒータ部１６７の温度検出機能によって赤外線の入射量を検出し、マイクロヒータ部１６７の発熱機能および温度検出機能の組み合わせによって空洞内の真空度（圧力）を検出することができる。
【０１９２】
マイクロヒータ部１６７は、例えば、シリコンなどの半導体、ＴｉＯ（チタニア）やＶＯX（酸化バナジウム）などの金属酸化物、または、Ｔｉ（チタン）やＰＴ（白金）などの金属またはそれらの金属珪化物から形成され得る。これらの材料には、抵抗変化係数が大きい材料として知られており、優れた温度検出機能を発揮し得る。また、これらの材料にＢ、Ａｓ、Ｓｒ、Ｃｕなどの不純物を混入してもよい。例えばＢをドープしたポリシリコンや、ＳｒをドープしたＴｉＯは、これらの不純物ドーピングレベルを調節することにより、電気抵抗値を適当な値に制御することが可能である。
【０１９３】
好ましい実施形態におけるマイクロヒータ部１６７の平面サイズは、１ｍｍ×１ｍｍの矩形領域内に収まる大きさである。マイクロヒータ部１６７の平面レイアウトの好ましい一例は、図１４に示すように、５０μｍ×５０μｍの矩形領域内に含まれる蛇行パターンを有している。これは、比較的狭い占有面積で相対的に長い抵抗体パターンを形成するためである。
【０１９４】
本実施形態のマイクロヒータ部１６２は、図１３に示すように、マイクロヒータ支持部１６８により、シリコン基板１６０（図１２（ａ））の表面から離れた位置（たとえば１μｍだけ高い位置）に保持されている。
【０１９５】
マイクロヒータ部１６７の平面サイズを規定する矩形領域の一が１ｍｍを超えて大きくなると、マイクロヒータ部１６７に生じる歪みも大きくなるため、マイクロヒータ部１６７と基板１６０との距離を更に大きくすることが必要になる。したがって、マイクロヒータ部１６７を大きく設計することは、電子デバイスの小型化に反することになるため、好ましくない。マイクロヒータ部１６７は１ｍｍ×１ｍｍの矩形領域の収まる大きさに設計することが好ましい。このように小さなマイクロヒータ部１６７は、薄膜堆積技術によって上記機能を発揮しえる材料の薄膜を堆積した後、この薄膜をフォトリソグラフィおよびエッチング技術のよって所望の形状にパターニングすることによって得られる。薄膜の厚さは、例えば５０ｎｍ〜１μｍの範囲に設定される。
【０１９６】
赤外線吸収部１６６は、赤外線を吸収し得る材料、例えばＳｉＯ2から形成される。このような材料から形成された赤外線検出部１６６は、赤外線の照射を受けると、赤外線を吸収して発熱する。その結果、赤外線吸収部１６６の温度は上昇し、それに伴ってマイクロヒータ部１６７の温度も上昇する。マイクロヒータ部１６７は、抵抗変化材料によって形成されているため、温度上昇に従って電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化を図１２（ａ）および（ｂ）に示す読み出し回路（垂直走査レジスタ１６４、水平走査レジスタ１６５）によって読み出し、検知することによって赤外線の照射量を知ることができる。
【０１９７】
マイクロヒータ支持部１６８は、図１３に示すように、長さに比べて断面積が相対的に小さい柱状にパターニングされた絶縁物によってマイクロヒータ部１６７を基板表面から離間している。マイクロヒータ支持部１６８の熱伝導性は低く、マイクロヒータ部１６７と基板１６０との間の熱コンダクタンスは小さい。これにより、赤外線入射時におけるマイクロヒータ部１６７の温度上昇を大きくすることができ、赤外線の検出感度が向上する。
【０１９８】
マイクロヒータ支持部１６８と基板１６０との間の熱コンダクタンスは、マイクロヒータ支持部１６８の形状および材料が決まると、あらかじめ計算によって求めることが可能である。マイクロヒータ支持部１６８が、例えば図１５に示すように、断面積３×３μｍ2、長さ約５０μｍの２本の柱によって支えられた一辺約５０μｍの正方形のプレート形状を有し、Ｓｉ3Ｎ4から形成されている場合、熱コンダクタンスは３×１０-7Ｗ／Ｋと計算される。図１５に示すような小型のマイクロヒータ支持部は、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の技術を用いて製造できる。
【０１９９】
図１２（ａ）および（ｂ）に示す可視光検出部１６２は、例えばフォトダイオードから構成され、可視光の入射量に応じて生じる電流または電圧を測定することによって可視光の入射量を検出することができる。本実施形態の可視光検出部１６２は、シリコン基板１６０の表面の選択された領域に不純物をドープすることによって好適に形成される。可視光検出部１６２は、読み出し回路をシリコン基板上に形成する工程、あるいは読み出し回路を形成する工程の前または後に行なう工程によって形成され得る。可視光検出部１６２は、ある好ましい実施形態では、赤外線検出部１６１の作製工程の前に形成される。
【０２００】
本実施形態では、半導体プロセスによって赤外線検出部１６１および可視光検出部１６２を同一シリコン基板上に形成するため、赤外線および可視光に対する１チップ化されたイメージセンサを低コストで提供することが可能である。
【０２０１】
赤外線検出部１６１および可視光検出部１６２にそれぞれ入射した赤外線および可視光の強さは、各検出部で電気信号に変換され、読み出し回路（１６４、１６５）によって順次読み出される。赤外線検出部１６１および可視光検出部１６２は、同一基板上にマトリクス状に配列されているため、赤外線イメージおよび可視光イメージに対応した電気信号を得ることができる。マトリクス状に配列された光検出部による撮像方法は、例えば特開平１１−３２６０３７号公報に詳しく開示されている。
【０２０２】
本実施形態のマイクロ真空パッケージ部は個々の赤外線検出部１６１を覆い、その内部は減圧された状態（例えば５０ｍＴｏｒｒ程度）に保たれている。赤外線検出部１６１の雰囲気ガスの圧力を低くすることにより、マイクロヒータ部１６７と基板１６０との間の熱コンダクタンス、およびマイクロヒータ部１６７と外部雰囲気との間の熱コンダクタンスを低減し、赤外線検出感度を向上することができる。
【０２０３】
各真空パッケージは、種々の形態をとり得るが、例えば、図１５に示すようマイクロヒータ支持部１６８を含みえる大きさの内部空間を有しており、内部空間の高さは、例えば３〜１０００μｍ程度に設定されえる。
【０２０４】
マイクロ真空パッケージ部は、一般には特開平１１−３２６０３７に開示されている方法で作製され得る。すなわち、あらかじめ用意したキャップ体と基板の両方の対向面に例えば金属からなる環状の接合面を形成した後、それらを高真空中で圧着して作製することが可能である。しかし、本発明のように半導体プロセス（薄膜堆積、フォトリソグラフィ、およびエッチングなど）によって空洞を作製すれば、製造コストを低くし、かつ、装置の小型化が可能になる。
【０２０５】
（真空度の検出方法）
次に、本実施形態におけるマイクロ真空パッケージの内部圧力（真空度）検出方法の一例を説明する。
【０２０６】
本実施形態のマイクロヒータ部１６７は前述のように抵抗変化材料から形成されているので、マイクロヒータ部１６７の電気抵抗は、その温度に応じて変化する。このため、外部からマイクロヒータ部１６７に電流を流すことによってマイクロヒータ部１６７の電気抵抗を測定すれば、マイクロヒータ部１６７の温度を求めることができる。
【０２０７】
一方、赤外線が照射されていない状態でマイクロヒータ部１６７の電気抵抗（所定温度での値）および電流を測定する。この電気抵抗およぴ電流の測定値を用いると、ジュールの法則からマイクロヒータ部からの単位時間あたりの発熱量Ｑを計算できる。すなわち、マイクロヒータ部１６７の測定された電気抵抗をＲ（オーム）、マイクロヒータ部１６７を流れる電流をＩ（アンペア）とすると、下記の式から、Ｑを算出することができる。
【０２０８】
Ｑ＝Ｉ2Ｒ（ワット）
【０２０９】
このため、マイクロヒータ部１６７を流れる電流Ｉおよび電気抵抗Ｒを測定すれば、マイクロヒータ部１６７からの発熱量Ｑを知ることができる。ここで、マイクロヒータ部１６７に電流を流しているときのマイクロヒータ部１６７の温度をＴ、基板１６０の温度をＴ０、マイクロヒータ部１６７と外部との間の熱コンダクタンスをｇとする。このとき、以下の関係式が成立する。
【０２１０】
（Ｔ−Ｔ０）×ｇ＝Ｑ
【０２１１】
マイクロヒータ部１６７と外部との間の熱コンダクタンスをｇは、以下に示すように、マイクロヒータ支持部１６８を通して流れる熱に関する熱コンダクタンスｇSと、真空パッケージ内部の雰囲気ガスを通して流れる熱に関する熱コンダクタンスｇAとの和である。
【０２１２】
ｇ＝ｇS＋ｇA
【０２１３】
上記２つの式から、次の関係式が得られる。
【０２１４】
（Ｔ−Ｔ０）×（ｇS＋ｇA）＝Ｑ
【０２１５】
この式を変形すると、下記の式が得られる。
【０２１６】
ｇA＝Ｑ／（Ｔ−Ｔ０）−ｇS
【０２１７】
この式の右辺のパラメータのうち、Ｑはマイクロヒータ部１６７を流れる電流Ｉおよび電気抵抗Ｒから算出される。また、ｇSはあらかじめ測定された定数であり、基板温度Ｔ０は室温程度の定数として扱える。このため、温度Ｔを測定することにより、計算によってｇAを求めることができる。
【０２１８】
一方、雰囲気ガスを介した熱コンダクタンスｇAと雰囲気ガスの圧力との関係はシミュレーションまたは実験によって求めることが可能である。このため、雰囲気ガスを介した熱コンダクタンスｇAが求まれば、マイクロ真空パッケージの内部の力を知ることができる。
【０２１９】
なお、雰囲気ガスを介した熱コンダクタンスｇAと雰囲気ガスの圧力との関係を実験によって求めるには、例えば図１６に示すようにマイクロ真空パッケージに小さな開口を設けた試験用デバイスを用意し、この試験用デバイスを真空チャンバー内に配置すればよい。マイクロ真空パッケージに設けた開口を介して、マイクロ真空パッケージの内外における圧力差がなくなる。このため、真空チャンバーの内部圧力を変化させつつ、上記の式からｇAを求め、ｇAの圧力依存性を決定すればよい。
【０２２０】
次に、図１７Ａから図１７Ｄを参照しながら、本実施形態で好適に用いられるマイクロヒータ部１６７の具体的構成の一例を説明する。
【０２２１】
図１７Ａは、矩形の空洞（マイクロ真空パッケージ）内に形成されたマイクロヒータ部１６７を示す斜視図である。図１７Ｂは、ＸＺ面に平行な面で切り取った断面図であり、図１７ＣはＹＺ平面に平行な面で切り取った断面図である。図１７Ｄは、ＸＹ平面に平行な面におけるレイアウトを示す図である。
【０２２２】
図１７Ｂから図１７Ｄに示されるように、幅２０μｍ程度、高さ３μｍ程度、長辺長さ１００μｍ程度の直方体状の空洞内に形成されたブリッジ（マイクロヒータ部とマイクロヒータ支持部を兼ねる部材）を備えている。ブリッジの厚さは１μｍ程度、幅は８μｍ程度であり、空洞１６３’の略中央部を長辺方向に沿って伸びている（長さ：１００μｍ程度）。
【０２２３】
本実施形態におけるブリッジは不純物（ボロンなどのドーパント）がドープされたシリコンから形成されており、ブリッジの選択された領域（２本の平行な直線領域）には不純物が他の領域よりも高い濃度にドープされ、低抵抗化されている。線状に延びる低抵抗の高濃度不純物領域の一端は、一対のアルミニウムの電極パッドの一方と電気的に接続され、導体配線と同様の機能を発揮する。一対のアルミニウム電極パッド間に所定の電圧を与えると、ブリッジにおいて相対的に不純物濃度の低い部分をブリッジの短辺方向に沿って電流が流れる。
【０２２４】
図１８は、図１７Ａから図１７Ｄに示すマイクロヒータ部における電気抵抗と真空度（圧力）との関係の一例を示すグラフである。このグラフからわかるように、圧力の増加に応じてマイクロヒータ部を流れる電流が減少している。このことは、圧力の増加に応じてマイクロヒータ部の温度上昇が少なくなり、その結果、マイクロヒータ部の電気抵抗の減少が少なくなることを意味している。
【０２２５】
なお、図１７Ａから図１７Ｄは、マイクロヒータ部１６７における抵抗体の長さおよび幅の一例を示しており、現実のマイクロヒータ部の構成は、この図に示すものに限定されない。
【０２２６】
本実施形態のマイクロヒータ部１６７は、真空度の測定に用いられるだけではなく、赤外線照射量の測定にも用いられる。このようにマイクロヒータ部で赤外線を検出する場合には、受光面積を大きくする目的でマイクロヒータ部につづら状のパターンを付与することが望ましい。
【０２２７】
図１８に示すような電流（電気抵抗）と真空度との関係を用いると、マイクロヒータ部の電流（電気抵抗）を測定することにより、マイクロ真空パッケージ内部（空洞内部）の真空度（圧力）をリアルタイムで求めることができる。
【０２２８】
次に、図１９から図３３を参照しながら、マイクロヒータ部およびマイクロ真空パッケージの製造方法を説明する。図１９から図３３における（ｃ）は、基板の主要部を示す平面図であり、（ａ）は、そのＡ−Ａ’線断面図であり、（ｂ）は、そのＢ−Ｂ’線断面図である。
【０２２９】
まず、図１９に示すように、シリコン基板１６０上に読み出し回路部（トランジスタなど）を形成する。読み出し回路部は、好ましくは、シリコン基板上に集積されたＣＭＯＳ回路から構成され、公知の半導体集積回路製造技術によって作製される。このあと、図示していないが、可視光検出部をシリコン基板１６０上に形成する。
【０２３０】
次に、図２０に示すように、ＣVＤ法などの薄膜堆積技術により、シリコン基板１６０の上面全体を覆うようにシリコン酸化膜（厚さ：例えば１００ｎｍ）１７０を堆積する。
【０２３１】
この後、図２１に示すように、赤外線検出部が形成される領域に厚さ１μｍ程度のポリシリコン層１７１を形成する。このポリシリコン層１７１は、例えばＣVＤ法によってシリコン酸化膜１７０上にポリシリコン膜を堆積した後、フォトリソグラフィおよびエッチング技術により、このポリシりコン膜をパターニングして作製することができる。このポリシリコン層１７１は、最終的にはエッチングによって除去される「第１の犠牲層」として機能する。図２１に示す例では、ポリシリコン層１７１は、矩形の平面形状を有しており、このポリシリコン層１７１の上方にマイクロヒータ部が形成されることになる。
【０２３２】
次に、図２２に示すように、ポリシリコン層１７１を覆うように第２のシリコン酸化膜１７２を堆積した後、第２のシリコン酸化膜１７２の上面を平坦化する。この平坦化は、ポリシリコン層（第１の犠牲層）１７１の上部に厚さ２５０ｎｍ程度のシリコン酸化膜１７１が残るように行う。ポリシリコン層（第１の犠牲層）１７１の上部に位置するシリコン酸化膜１７２は、ポリシリコン層（第１の犠牲層）をエッチングする工程でマイクロヒータ下部のエッチストップ層として機能する。
【０２３３】
次に、図２３に示すように、赤外線検出部の形成領域にＢ（ポロン）がドープされたポリシリコンからなるマイクロヒータ部１７３を形成する。このマイクロヒータ部１７３は、例えば第２のシリコン酸化膜１７２上に第２のポリシリコン膜を堆積し、この第２のポリシリコン膜にＢイオンを注入した後、フォトリソグラフィおよびエッチング技術によって第２のポリシリコン膜をパターニングすることによって作製される。第２のポリシリコン膜の堆積とＢイオンの注入を別々に行う代わりに、第２のポリシリコン膜の堆積中にポリシリコンの原料となるシランガスなどにドーパントガスを添加してもよい。また、第２のポリシリコン膜にドープする不純物はＢに限定されない。
【０２３４】
この後、第２のポリシリコン膜の選択された領域にＢＦ2などのイオンを注入することによって、この注入領域のドーピングレベルを相対的に高め、電気抵抗率（比抵抗）を減少させる。こうして、図１７Ｄなどに示すような抵抗体として機能する領域および配線部分として機能する領域をポリシリコン中に形成できる。
【０２３５】
次に、図２４に示すように、１μｍを超える厚さを有する第３のシリコン酸化膜１７４を堆積した後、平坦化を行う。平坦化はマイクロヒータ部１７３の上に約１μｍ程度の第３のシリコン酸化膜１７４が残るように行う。この第３のシリコン酸化膜１７４は、上下配線の間に位置する層間絶縁膜としての機能、犠牲層エッチングの工程におけるマイクロヒータ上部のエッチストップ層としての機能、および、赤外線吸収部としての機能を有している。
【０２３６】
次に、図２５に示すように、マイクロヒータ部１７３と読み出し回路部とを電気的に接続するため、シリコン酸化膜にコンタクトホール１７５を形成した後、配線部１７６を形成する。コンタクトホール１７５は、フォトリソグラフィおよびエッチング技術によってシリコン酸化膜の所定部分を除去することによって形成される。配線部１７６は、アルミニウムなどの配線材料からなる膜を第３のシリコン酸化膜１７４上に堆積した後、フォトリソグラフィおよびエッチング技術によってパターニングして形成される。配線部１７６は、コンタクトホール１７５を介してマイクロヒータ部１７３と読み出し回路部とを接続するようにパターニングされる。
【０２３７】
次に、図２６に示すように、第３のシリコン酸化膜（マイクロヒータ上部のエッチストップ層）１７４、および第２のシリコン酸化膜（マイクロヒータ下部のエッチストップ層）１７２に開口（エッチング用ホール）１７７を形成して、ポリシリコン層（第１の犠牲層）１７１の一部を露出させる。この開口は、赤外線検出部と真空パッケージの側面との間を断熱するための空間として機能する。
【０２３８】
次に、図２７に示すように、所定の厚さの第４のシリコン酸化膜を堆積した後、その上に第２の犠牲層として機能するポリシリコン層（厚さ：約１μｍ）１７８を形成する。このポリシリコン層も、堆積したポリシリコン膜をフォトリソグラフィおよびエッチング技術によってパターニングすることで形成される。
【０２３９】
次に、図２８に示すように、第５のシリコン酸化膜１７９を堆積した後、平坦化を行う。この平坦化は、第２の犠牲層として機能するポリシリコン膜の上部に位置する第５のシリコン酸化膜１７９の厚さが約５００ｎｍになるように行う。この第５のシリコン酸化膜１７９は、最終的には真空パッケージの壁面として機能することになる。
【０２４０】
次に、図２９に示すように、第５のシリコン酸化膜１７９に直径が約０．３μｍのエッチング用ホール１８０を形成する。この後、図３０に示すように、エッチング用ホール１８０を介してＸｅＦ2ガスを導入することにより、犠牲層として機能するポリシリコン層をエッチングする。このエッチングにより、マイクロヒータ部を取り囲む領域に空洞１６３’が形成される。
【０２４１】
次に、図３１に示すように、第５のシリコン酸化膜上に厚さ２μｍ程度のシリコン膜１８１をスパッタ法によって堆積する。このシリコン膜１８１の堆積によってエッチング用ホール１８０を塞ぎ、空洞１６３’を封止する。この封止により、空洞１６３’の内部圧力は、スパッタ工程時の雰囲気ガス圧力（スパッタチャンバの内部圧力）に保持されることになる。次に、シリコン膜（スパッタ封止膜）１８１の一部を除去した後、不図示の電極パッド部を形成する。
【０２４２】
上記一連の工程を行うことにより、小型真空パッケージの内部（減圧された空洞の内部）にマイクロヒータ部を配置することができる。参照した図面では、簡単化のために単一のマイクロメータしか記載していないが、好ましい実施形態では、上記のＭＥＭＳ技術を用いることにより、多数のマイクロヒータ部を同一基板上に同時に形成する。個々のマイクロヒータ部は、パターニングされた薄膜から形成されているため、ＭＥＭＳ技術によって低コストで作製され得る。
【０２４３】
本実施形態によれば、マイクロヒータ部１７３を用いて赤外線照射量を測定するだけではなく、空洞１６３’の内部圧力を検出することもできる。このため、製造工程の不良によって空洞１６３’の内部圧力に異常が発生した場合でも、製品の出荷前にその圧力異常を検知することができる。また、製造直後は空洞１６３’の内部圧力が適正なレベルにあった場合でも、使用時に経時的に圧力が増大することがありえるが、本実施形態によれば、随時または定期的に空洞１６３’の内部圧力を測定することができるため、圧力異常を検知することが可能になる。
【０２４４】
本実施形態におけるマイクロヒータ部１７３の比抵抗は、１×１０-1Ωｃｍ以上１×１０5Ωｃｍ以下の範囲に設計されることが好ましい。マイクロヒータ部１７３の比抵抗が、この範囲の上限値よりも大きい場合は、マイクロヒータ部１７３の電気抵抗は例えば１００ｋΩ以上の非常に大きな値となるため、温度検出が困難になる。また、比抵抗が上記範囲の下限値より小さい場合は、マイクロヒータ部１７３に生じる抵抗変化率が１×１０-3以下の非常に小さな値となるため、温度検出が困難になる。
【０２４５】
比抵抗が５×１０2Ωｃｍ以上５Ωｃｍ以下の範囲にある材料の薄膜からマイクロヒータ部１７３を形成する場合は、その薄膜の厚さを５００ｎｍ以下に設定し、かつ、マイクロヒータ部１７３における抵抗体部分の抵抗を１００ｋΩ以下、抵抗変化率を０．０１以上の値に設計することが好ましい。
【０２４６】
なお、マイクロヒータ部１７３の下部に位置する第１の犠牲層をエッチングするとき、マイクロヒータ部１７３が上方向または下方向に反ることを防止する目的で、マイクロヒータ部１７３の上部および／または下部に、引っ張り応力の大きい材料からなる膜を配置することが好ましい。このように引っ張り応力の大きい材料からなる膜は、例えばＳｉＮから形成することができる。
【０２４７】
犠牲層をエッチングするとき、ＸｅＦ2を用いる代わりに、ＳＦ6やＣＦ4などのエッチングガスを用いても良いし、ＴＭＡＨやヒドラジンなどの薬液を用いてもよい。また、エッチング用ホールを塞ぐために堆積する膜の材料は、シリコンに限定されず、他の材料（Ａｌなどの金属）を用いても良い。このような膜の堆積によってエッチング用ホールを塞ぎ、空洞を封止する場合、空洞内の真空度を向上させるため、１０Ｐａ以下の圧力で成膜することが好ましい。特に、本実施形態のようにマイクロヒータ部１７３が赤外線検出部としても機能する場合には、赤外線の入射量を多くするために、空洞の天井として機能する部材（空洞用壁部）を赤外線の吸収が少ない材料から形成することが好ましい。例えば、表面を薄いシリコン酸化膜で覆ったシリコンから空洞用壁部を形成すると、赤外線吸収量が小さく、シリコン酸化膜がエッチストッパとして機能するので好適である。
【０２４８】
（実施形態８）
以下、本発明による第８の実施形態を説明する。
【０２４９】
図３２は、マイクロ真空パッケージの内部（空洞１６３’の内部）にゲッタリング薄膜を設けた実施形態を示している。ゲッタリング薄膜は、マイクロヒータ部１７３の発熱によって活性化され、マイクロ真空パッケージの内部（空洞１６３’の内部）に存在するガスを吸着し、その圧力を低下させることができる。
【０２５０】
前述の実施形態７では、シール部材として機能するシリコン膜１８１をスパッタ法によって形成し、それによって空洞１６３’の内部圧力を低くしている。スパッタ法でシール部材を形成することにより、空洞１６３’の内部圧力を低くできる理由は、前述したように、スパッタチャンバの内部圧力（空洞１６３’の内部圧力を規定する）がＣＶＤ装置のチャンバー内圧力よりも低いためである。本実施形態では、空洞１６３’の内部にゲッタリング薄膜を設け、ゲッタリング薄膜による圧力低減効果を利用するため、シール部材の形成方法は、スパッタ法に限定されず、ＣＶＤ法を含む種々の薄膜堆積法を用いることができる。すなわち、公知の薄膜堆積法によってシール部材を形成した後、ゲッタリング薄膜によるゲッタリングを行なうことにより、空洞１６３’の内部圧力を充分に低い値（好ましくは１０Ｐａ以下、より好ましくは５Ｐａ以下）に低下させることが可能である。なお、ＣＶＤ法によるシール部材の堆積は、例えば約６７Ｐａ程度の圧力で行われるため、ＣＶＤ法でシール部材を堆積した直後における空洞１６３’の内部圧力は、約６７Ｐａ程度になる。
【０２５１】
本実施形態では、マイクロヒータ部１７３の下方でエッチストップ層として機能するシリコン酸化膜の下にゲッタリング薄膜１８５を設けている。このゲッタリング薄膜１８５の厚さは、例えば５００ｎｍに設定される。ゲッタリング薄膜１８５の働きによってマイクロ真空パッケージ内部の真空度を高く維持するには、ゲッタリング薄膜１８５の厚さを十分なレベルに設定する必要があり、その好ましい厚さは、マイクロ真空パッケージの内容積に依存する。
【０２５２】
マイクロヒータ部１７３の電気抵抗は、例えば１ＭΩ以下で設定される。好ましい例では、１０Vの電圧をマイクロヒータ部に印加したとき、１０-4W以上の発熱が生じる。マイクロヒータ部１７３と外部との間の熱コンダクタンスを１×１０-7Ｗ／Ｋに設定すると、マイクロヒータ部１７３の温度は１０００Ｋ以上となり、ゲッタリング薄膜の活性化を十分に行うことができる。
【０２５３】
ゲッタリング薄膜１８５の材料は、例えば、Ｚｒ、Ｔｉ、ＺｒとＡｌとの合金、またはＶ（バナジウム）などの非蒸発型ゲッタ材料から好適に選択される。ゲッタリング薄膜がマイクロ真空パッケージ内のガスを付着し、やがてゲッタリング作用が低下してきたときは、マイクロヒータ部１７３を加熱して、ゲッタリング薄膜１８５の再活性化が可能な温度（例えば９００度）に上昇させればよい。このような加熱を行うことにより、表面に付着したガスの分子をゲッタリング薄膜１８５の内部に拡散させ、再び、ゲッタリング薄膜１８５の表面にゲッタ材料を露出させることができる（活性化）。
【０２５４】
このようにしてゲッタリング薄膜１８５を活性化するためには、マイクロヒータ部１７３の温度を電子デバイスの動作時にくらべて格段に高いレベルに上昇させる必要がある。このような加熱が、同一基板１６０上に集積した電子回路に悪影響を与えないようにするためには、マイクロヒータ部１７３と基板１６０との間は断熱されていることが望ましい。本実施形態では、基板とマイクロヒータ部との間の熱コンダクタンスを１０-7Ｗ／Ｋ程度の小さい値に設定しているため、電子回路への悪影響はほとんどない。この熱コンダクタンスの値が大きな場合、すなわち断熱が不十分な場合には、マイクロヒータ部１７３が形成される領域から離れた位置に電子回路を配置する必要が生じ、電子デバイスの小型化に支障をきたす可能性がある。
【０２５５】
ゲッタリング薄膜１８５は、図３３に示すように、ポリシリコン層（第１の犠牲層）１７１を形成した後、このポリシリコン層１７１の上に例えばスパッタによってゲッタ材料からなる薄膜を堆積し、次に、この薄膜をフォトリソグラフィおよびエッチング技術により所望の形状にパターニングすることよって作製される。
【０２５６】
図３３に示す工程は、図２１の工程と図２２の工程との間に行うことになる。この工程以降の工程は、図２２から図３１に示す工程と同様である。
【０２５７】
本実施形態の電子デバイスによれば、ゲッタリング薄膜１８５がマイクロヒータ部１７３の下方に設けられているため、赤外線のマイクロヒータ部１７３への入射を妨げることがない。
【０２５８】
また、本実施形態では、ゲッタリング薄膜１８５の下方にも空洞が存在するため、ゲッタリング薄膜１８５を基板から熱的に分離しやすい。
【０２５９】
以上、説明してきたように、本実施形態では、空洞１６３’内の真空度を検出するためにマイクロ真空パッケージの内部を加熱する熱吸放出部と、温度検出を行う温度検出部と、真空度を向上させるためにゲッタリング薄膜を加熱する活性化部とを、１つのマイクロヒータによって実現している。このため、製造コストを低減するともに、素子の集積度向上を達成することができる。
【０２６０】
上記の熱吸放出部、温度検出部、および活性化部は、それぞれ、別々の要素から形成しても良い。特に、熱を吸収する素子を用いても圧力測定は可能であるので、熱吸放出部の代わりに、熱吸放出部を設けてもよい。熱吸放出部は、例えばペルチェ素子から形成され得る。ペルチェ素子の発熱または吸熱に伴って変化するマイクロ真空パッケージ内部の温度を検出することにより、熱コンダクタンスｇAが求められ、このｇAから真空度を求めることができる。
【０２６１】
本実施形態では、熱吸放出部、温度検出部、および／または活性化部が、それぞれ、各真空パッケージ内にひとつずつ設けられているが、ひとつの真空パッケージ内に複数個ずつ設けられていてもよい。
【０２６２】
空洞は、基板の内部に形成されてもよい。基板の一部をエッチングすることにより、空洞部を形成し、熱吸放出部、温度検出部、および／または活性化部と基板との間の断熱を行ってもよい。このよう構成は、例えば次のようにして作製され得る。すなわち、まず、基板の表面にエッチストップ層を形成した後、エッチストップ層にエッチホールを形成する。次に、このエッチホールを介して基板の一部をエッチングし、基板の内部に空洞を形成する。
【０２６３】
基板としては、シリコン基板の代わりに、ＳＯＩ基板を用いても良い。ＳＯＩ基板を用いるとき、基板の内部に存在する酸化物層にエッチホールを形成した後、このエッチホールを介して酸化物層の下方に位置する基板の一部を除去して空洞を形成すればよい。
【０２６４】
なお、空洞を形成する代わりに、ポーラスシリコンなどの多孔質材料を配置することによって断熱を行ってもよい。
【０２６５】
熱吸放出部、温度検出部、および／または活性化部を基板の表面に形成することも可能である。この場合、上記のように基板上の電子回路に悪影響を与えないような温度範囲やレイアウトを採用する必要がある。熱吸放出部、温度検出部、および／または活性化部は、マイクロ真空パッケージの内側であれば、任意の面に形成してもよい。
【０２６６】
熱吸放出部、温度検出部、および／または活性化部をシリコン以外の材料から形成してもよい。例えば、ＴｉやＰｔなどの金属、ＴｉＯやＶＯｘなどの金属酸化物、ＳｉＧｅなどの半導体から形成することができる。半導体を用いる場合は、半導体内にＰＮ接合を形成し、順方向の電流または電圧の変化に基づいて温度を検出することができる。
【０２６７】
温度検出部による温度の検出は、抵抗変化に基づく方法以外に、焦電効果を利用する方法、温度変化に応じて生じる誘電率の変化を利用する方法（誘電ボロメータ）、熱電対もしく複数の熱電対を直列に接続したサーモパイルにおいて温接点と冷接点との間の温度差に応じて熱起電力が発生する現象（ゼーベック効果）を利用する方法などを用いて行っても良い。
【０２６８】
上記の各実施形態では、マイクロヒータ部の定常状態での温度によって真空度を検出しているが、マイクロヒータ部の熱コンダクタンスが大きいために定常状態に変化するために必要な時間が長くなりすぎる場合は、過渡状態での温度によって真空度を検出することも可能である。
【０２６９】
（実施形態９）
図３４を参照しながら、本発明による第９の実施形態を説明する。本実施形態の電子デバイスは、赤外線エリアセンサを備えたカメラ（撮像装置）である。
【０２７０】
図３４に示すように、本実施形態のカメラは、被写体から発せられる赤外線を赤外線検出部に導入するための光学系２１０（図３４には反射光学系を用いた例を示すが、屈折系でも良い）と、１つまたは複数の素子ごとにマイクロ真空パッケージ内に封入された複数の赤外線センサ素子２２０を有する基板２３０と、基板２３０のうち、赤外線センサ素子が形成されている面の裏面上に形成されたペルチェ素子２５０と、赤外線センサ素子の出力信号を処理するための信号処理回路６０と、赤外線センサ素子をパルス駆動するための素子駆動回路２７０と、基板２３０の表面温度を検出し，ペルチェ素子２５０を駆動させることにより基板温度を制御する温度検出＆ペルチェ素子駆動回路２８０と、温度測定時に光学系へ入射する赤外線を遮光するための検査用遮光板２９０とを供えている。なお、光学系２１０を反射光学系ではなく、屈折系で実験する場合、赤外を透過するシリコンやゲルマニウムでレンズを形成することになるが、これらの材料は可視光を透過しにくいため、反射光学系を用いることが好ましい。
【０２７１】
次に、図３５を参照しながら、赤外線検出部の構成を説明する。
【０２７２】
本実施形態では、図３５に示すように、基板２３０上に配列された赤外線検出部の各々がキャップ体に封止されている。基板２３０上には、抵抗体（ボロメータ）２０１とスイッチングトランジスタ２０２とを有する多数のセルＡ１〜Ｅ５が行列状に配置されたセルアレイが設けられている。１つのセルの大きさは、例えば４０μｍ〜５０μｍ程度であるが、検知する赤外線のほぼ波長の２倍に当たる２０μｍ以上であればよい。
【０２７３】
図３５には、赤外線検出部の出力信号を処理するための信号処理回路２６０、赤外線検出部をパルス駆動するための素子駆動回路２７０、および温度検出＆ペルチェ素子駆動回路８０も示されている。ペルチェ素子は、ショットキー接触部を通過するキャリアの移動に伴う熱の吸収作用を利用した素子である。温度測定時に、図３４に示す検査用遮光板２９０によって光学系へ入射する赤外線が遮断される。
【０２７４】
各セルのスイッチングトランジスタ２０２のゲート電極は、縦方向走査回路２０９（Ｖ−ＳＣＡＮ）から延びる選択線ＳＥＬ−１〜ＳＥＬ−５に接続されている。各セルの抵抗体２０１の一端は電源供給ライン２０５に接続され、スイッチングトランジスタ２０２のソースは、その一端から接地された基準抵抗Ｒを介して延びるデータライン２０４ａ〜２０４ｅに接続されている。また、データライン２０４ａ〜２０４ｅは、それぞれスイッチングトランジスタＳＷａ〜ＳＷｅを経て出力アンプ２０６に接続されている。各スイッチングトランジスタＳＷａ〜ＳＷｅのゲート電極には、横方向走査回路２０８（Ｈ−ＳＣＡＮ）から延びる信号線２０７ａ〜２０７ｅが接続されている。
【０２７５】
図３５には図示されていないが、基板の裏面には、温度検出＆ペルチェ素子駆動回路８０が接続されたペルチェ素子２５０が備えられており、これによって基板２３０の温度が制御される。
【０２７６】
外部縦方向走査回路２０９（Ｖ−ＳＣＡＮ）および横方向走査回路２０８（Ｈ−ＳＣＡＮ）は、外部の素子駆動回路２７０に接続され、赤外線検出部を駆動する。赤外線検出部からの信号は、出力アンプ２０６を介して信号処理回路２６０に出力される。
【０２７７】
赤外線検出部は、基板２３０の上に設けられたつづら折り状の抵抗体（ボロメータ）２０１と、抵抗体２０１への電流をオン・オフするためのスイッチングトランジスタ２０２と備えている。抵抗体２０１の材質は、Ｔｉ，ＴｉＯ，ポリシリコンなどがあり、いずれを用いても構わない。スイッチングトランジスタ２０２は、ソース領域、ドレイン領域及びゲート電極を備えており、真空状態に封止された抵抗体２０１と外部の回路とを電気的に接続する。
【０２７８】
（赤外線検出部のマイクロ真空パッケージ内の真空度）
各赤外線検出部が精度よく動作するためには、その赤外線検出部が封入されている空間の真空度が重要である。図３６は、赤外線検出部の感度と雰囲気の真空度との関係を示したグラフ図である。
【０２７９】
図３６に示すように、真空度１．０×１０-2Ｔｏｒｒ（１．３Ｐａ）程度よりさらに減圧された真空度を有する雰囲気中の赤外線検出部の感度は、大気圧中の赤外線センサの感度と比較して１０倍程度向上している。つまり、赤外線センサの形成される領域の雰囲気を１０-2Ｔｏｒｒ（１．３Ｐａ）程度より減圧する場合には、大気圧中において駆動する赤外線センサの感度よりも１０倍高い感度を有する赤外線センサを実現できるのである。このことから、赤外線検出部を、真空度１０-2Ｔｏｒｒ（１．３Ｐａ）より高い真空度で封止して、封止後もこの真空度を維持することが可能な場合には、高感度なデバイスの実現が可能となる。
【０２８０】
（真空度判定の方法）
抵抗体を発熱させることによって昇温させた後、所定の時間だけ放置すると、抵抗体の温度は再び低下し、もとの温度に近づいてゆく。この温度の変化を検知することにより、圧力を測定することができる。
【０２８１】
図３７は、抵抗体における熱の出入りを説明するための図面である。
【０２８２】
マイクロヒータの発熱量をＰ0、抵抗体の熱容量をＣ、温度変化をΔＴ、マイクロヒータ支持部の熱コンダクタンスをＧ1、抵抗体の雰囲気ガスの熱コンダクタンスをＧ2、周波数をωとする。このとき、以下の関係式が成立する。
【０２８３】
Ｃｄ（ΔＴ）／ｄｔ＋（Ｇ1（ΔＴ）＋Ｇ2（ΔＴ））＝Ｐ0ｅｘｐ（ｊωｔ）
【０２８４】
上記の式から温度変化ΔＴを求めると、以下の式が得られる。
【０２８５】
ΔＴ＝Ｐ0ｅｘｐ（ｊωｔ）／（（Ｇ1 ＋Ｇ2 ）＋ｊωＣ）
【０２８６】
抵抗体を自己発熱させると、発生した熱量Ｐ0 に比例して赤外線検出部の温度Ｔは上昇する。この温度Ｔの上昇に伴って、抵抗体の電気抵抗Ｒが変化する。
【０２８７】
図３８は、抵抗体のを自己発熱させ、一定期間放置した後の抵抗体の温度変化を示している。Ｐｒｏ１〜３は、それぞれ、異なる真空度のマイクロパッケージ内に置かれた素子１〜３の温度プロファイルを示している。
【０２８８】
定温期間（Ｉ）はマイクロヒータを加熱する前の期間であり、加熱期間（ＩＩ）は抵抗体に電流を流し、加熱している期間である。この加熱期間（ＩＩ）に抵抗体の温度Ｔは、例えば１００〜０１℃程度上昇する。加熱期間（ＩＩ）の経過後、抵抗体に流す電流を停止すると、抵抗体の自己発熱が止まるため、抵抗体の温度が低下する。この温度低下の速度は、抵抗体の熱容量Ｃと、熱コンダクタンス（Ｇ1 ＋Ｇ2 ）によって異なる。予め設定された所定の保温期間（ＩＩＩ）の間に抵抗体の温度Ｔは、真空度に応じた温度に低下する。
【０２８９】
図３８の例では、保温期間（ＩＩＩ）経過時における素子３の温度は、しきい値（設定温度）より高いが、他の素子１および２の温度は、しきい値よりも低い。保温期間開始時の温度と、保温期間経過時の温度との差異がΔＴである。
【０２９０】
上記の抵抗体の温度変化ΔＴに基づいて、真空度を評価することができる。具体的には、各抵抗体におけるΔＴを測定し、測定したΔＴの中から最大値と最小値を除いた値の平均をとる。そして、その平均値をしきい値（設定温度）として用いるメディアンフィルター法により、真空度を判定することができる。この方法によると、経時的に多数の真空パッケージで真空度の低下が進行している電子デバイスにおいて、個々の真空パッケージ内の真空度の相対的な評価を適切に実行することが可能になる。この方法を採用する代わりに、問題となる真空度に対応する温度をしきい値（設定温度）として定めておいてもよい。
【０２９１】
以下に、図３５および図３９を参照しながら、抵抗体の温度Ｔを測定する方法をより具体的に説明する。
【０２９２】
図３９は、本実施形態における抵抗体の温度測定のタイミングチャートである。図３９において、横軸は時間を示し、縦軸は駆動電圧を示している。以下、簡単化のため、図３５における赤外線検出部Ａ１，Ｂ１，Ｃ１における抵抗体の温度を検出する場合を説明する。なお、水平期間とは、図３９におけるＨＤのクロック間の期間であり、フレームとは、ＶＤのクロック間の期間をいう。
【０２９３】
本実施形態の電子デバイスにおいて、真空度の測定を行なうときは、赤外線検出部への赤外線の入射を遮断する。より好ましくは、図３９に示す定温状態（Ｉ）の前に数フレームから数十フレームの間、ライン選択を行わない状態を維持し、各赤外線検出部Ａ１，Ｂ１・・の温度を一定レベルに安定化する。
【０２９４】
次に、定温期間（Ｉ）において、各赤外線検出部の温度を一定に保ちつつ、Ｖｄｄに５Ｖの電圧を印加した状態で縦方向走査回路２０９（Ｖ−ＳＣＡＮ）を駆動する。ＳＥＬ♯１，ＳＥＬ♯２・・の順に電圧が印加され、ＳＥＬ♯１に電圧が印加された時、各赤外線検出部Ａ１，Ｂ１，Ｃ１・・の出力信号Ｓｃｏ（第１の信号出力）が順次読み出されていく。出力信号Ｓｃｏの値を、横方向走査回路２０８（Ｈ−ＳＣＡＮ）によって選択された順に信号処理回路６０内の前フレームメモリに書き込んでいく。
【０２９５】
加熱期間（ＩＩ）は、Ｖｄｄに２５Ｖの電圧を印加した状態で縦方向走査回路２０９（Ｖ−ＳＣＡＮ）を駆動する。このとき、Ｖｄｄに印加する電圧の値は、定常状態（Ｉ）において印加した電圧の値よりも２０Ｖ以上大きな値であることが好ましい。縦方向走査回路２０９（Ｖ−ＳＣＡＮ）を駆動すると、ＳＥＬ♯１，ＳＥＬ♯２・・の順に選択されて、ＳＥＬ♯１ が選択された時には、各赤外線検出部Ａ１，Ｂ１，Ｃ１・・に電圧が印加される。このとき、赤外線検出部Ａ１，Ｂ１，Ｃ１・・の抵抗値はほぼ同じであることから、各赤外線検出部Ａ１，Ｂ１，Ｃ１・・内の抵抗体は、自己発熱により、ほぼ同じ温度に達する。図３９では、加熱期間は３水平期間を示しているが、さらに加熱を数十フレーム延長してもよい。
【０２９６】
保温期間（ＩＩＩ）は、Ｖｄｄに再び５Ｖの電圧を印加した状態で、縦方向走査回路２０９（Ｖ−ＳＣＡＮ）を駆動する。ＳＥＬ♯１，ＳＥＬ♯２・・の順に電圧が印加され、ＳＥＬ♯１が選択された時には、各赤外線検出部Ａ１，Ｂ１，Ｃ１・・の出力信号Ｓｒｅが順次読み出されていく。出力信号Ｓｒｅ（第２の信号出力）の値を、横方向走査回路２０８（Ｈ−ＳＣＡＮ）によって選択された順に読み出していく。信号処理回路６０において、加熱期間後の出力信号Ｓｒｅの値を、前フレームメモリに保存されている加熱期間前の出力信号Ｓｃｏの値と比較することにより、各赤外線検出部の温度変化を検出することができる。
【０２９７】
このように、抵抗体の加熱後、一定時間経過後の出力信号を読み出していくと、上述したように、真空度の劣化している赤外線検出部の温度は、真空度の高い赤外線検出部における温度よりも低くなる。このことから、加熱前後の温度変化値を測定することにより、各赤外線検出部を封止するキャップ体の真空度を評価することができる。
【０２９８】
以下に、加熱前後の温度変化値と、実際に出力される電圧信号である出力信号との関係を、赤外線検出部Ａ１を例にして述べる。
【０２９９】
赤外線検出部Ａ１の出力電圧Ｖ（Ａ１）は、図３５からわかるように、赤外線検出部Ａ１の抵抗値Ｒ（Ａ１）と、図３５に示す基準抵抗Ｒの抵抗値Ｒ（ｒｅｆ） との分割抵抗値と、電源供給ライン２０５に印加される電圧Ｖｄｄとの積である。このため、赤外線検出部Ａ１の出力電圧Ｖ（Ａ１）は、下式によって表される。
【０３００】
Ｖ（Ａ１）＝｛Ｒ（ｒｅｆ）／（Ｒ（Ａ１）＋Ｒ（ｒｅｆ））｝・Ｖｄｄによって表される。
【０３０１】
一方、赤外線検出部Ａ１の温度Ｔ（ｔ）は、下式によって表される。
【０３０２】
Ｔ（ｔ）∝｛Ｒ（Ａ１）／（Ｒ（Ａ１）＋Ｒ（ｒｅｆ））｝・Ｖｄｄ  ∝  Ｖｄｄ−Ｖ（Ａ１）によって表される。
【０３０３】
このとき、赤外線検出部Ａ１において、定温期間（Ｉ）における温度Ｔ（ｔ０）と、保温時間（ＩＩＩ）における温度Ｔ（ｔ１）との温度変化値ΔＴは、下式で表される。
【０３０４】
ΔＴ＝Ｔ（ｔ１）−Ｔ（ｔ０）によって表される。
【０３０５】
出力電圧Ｖ（Ａ１）がわかれば、抵抗値Ｒ（Ａ１）、印加電圧Ｖｄｄの値は既知なので、温度変化値ΔＴは、赤外線検出部Ａ１の出力電圧Ｖ（Ａ１）に依存して一意的に決定される。
【０３０６】
なお、ペルチェ素子の温度を、図３５に示す温度検出＆ペルチェ素子駆動回路８０を用いて常温より低く（例えば１０℃以下）設定すると、キャップ体であるキャップ体の管壁からボロメータへの放射熱が低減するので、ボロメータは冷却されることとなる。
【０３０７】
また、図３９において、加熱期間（ＩＩ）では、ラインごとにそれぞれのスタートから読み出しまでのタイミングを合わせるために、ＳＥＬ♯１，ＳＥＬ♯２およびＳＥＬ♯３ ごとにスタートのタイミングをずらしているが、同時にスタートしてもよい。
【０３０８】
図３９に示す加熱期間（ＩＩ）において、ボロメータを自己発熱させる方法として、ボロメータに電圧を印加したが、他の方法として、加熱期間（ＩＩ）において、ボロメータに電圧を印加することなくペルチェ素子の温度のみを上昇させて基板を加熱し、基板あるいはキャップ体の管壁からの熱放射でボロメータの温度を上昇させて、その後の読み出し期間において、ペルチェ素子の温度をもとの状態（例えば１０℃）に戻し、ラインごとに読み出しを行なう方法がある。この方法においては、ペルチェ素子による加熱の前後における、ボロメータの変化温度が大きいものほど真空度は悪く、検出温度差が小さなものほど真空度は良いと判断できる。
【０３０９】
図３９に示す加熱期間（ＩＩ）において、ボロメータとペルチェ素子とを併用することにより加熱を行なってもよい。
【０３１０】
（信号の処理方法）
次に、図３９に示す測定方法によって得られる出力信号ＳｃｏおよびＳｒｅを、信号処理回路６０において処理する方法について、図４０を参照しながら述べる。図４０は、真空度判定のための温度測定時において、赤外線検出部の出力信号を処理し、欠陥を補完する回路を示す図である。
【０３１１】
図４０に示すように、温度測定時においては、図３９に示すような定温期間（Ｉ）における赤外線検出部から出力された出力信号Ｓｃｏを、信号処理回路６０のうちのＡＤＣ６６においてＡＤ変換してデジタル信号Ｄｃｏとした後、前フレームメモリ６４に記録しておく。
【０３１２】
次に、加熱期間（ＩＩ）を経て、一定期間放置された後に赤外線検出部２０から出力された出力信号Ｓｒｅも、信号処理回路６０のうちのＡＤＣ６６においてＡＤ変換してデジタル信号Ｄｒｅとする。その後、出力信号差分検出部６５ａにおいて、前フレームメモリ６４に記録されている加熱期間前のデジタル信号Ｄｃｏと、加熱後のデジタル信号Ｄｒｅとの値の変化値を示す信号が生成される。
【０３１３】
さらに、欠陥検出部６５ｂにおいて、上述の変化値を示す出力信号を、図３８に示すしきい値（設定温度）を元に設定されたしきい値（設定電圧値）と比較することにより、赤外線検出部の真空度を判定する。
【０３１４】
上述のように真空度を判定された結果、真空度が劣化しているとされた赤外線検出部の位置は、欠陥位置メモリ６３に記憶される。
【０３１５】
（欠陥画素の補完方法）
次に、本実施形態の電子デバイスをカメラに使用する場合に、欠陥を有する赤外線検出部の補完を行なう方法について、図４０を参照しながら説明する。
【０３１６】
赤外線検出部を用いたカメラを実際に使用するときには、検査用遮光板を外した状態で、被写体から発せられる赤外線を赤外線検出部２０に入射させて、赤外線検出部２０の出力信号を映像化する。この工程を繰り返すと、各赤外線検出部２０の封入されている領域では、真空度が徐々に劣化し、その劣化の進行度合いは、各赤外線検出部２０を封入するキャップ体ごとに異なるようになる。そのため、赤外線検出部２０のうちのいくつかでは、真空度の大きな劣化に起因して感度が低下しており、その赤外線検出部の位置は、上述の温度測定方法により知ることができる。
【０３１７】
カメラが実際に使用されるとき、光学系１０に入射した赤外線は、赤外線検出部内を経て、出力信号Ｓとなる。そして、出力信号Ｓは、信号処理回路６０内の映像処理部６１に入力され、ＡＤＣ６６によって８ｂｉｔ以上のデジタル信号に変換される。その後、デジタル信号は、マルチプレクサＭｕｘ６７によって３ライン以上のラインメモリＬｉｎｅ  Ｍｅｍｏｒｙ１〜３に入力されて、各ライン（図３５におけるＳＥＬ♯１，ＳＥＬ♯２・・）の画素に対応した信号として一次的に記憶される。そして、各ラインの画素の信号は補完処理６８に入力され、欠陥位置メモリ６３において記憶されている欠陥を有する画素の信号に、その欠陥画素の信号を囲む周辺の８画素の信号を利用して内挿補完処理を施す。具体的には、欠陥位置メモリ６３からの情報により欠陥画素（図４０に示すＢ２）であると判定された画素の信号を、その周辺画素（図４０に示すＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｃ２、Ａ３、Ｂ３、Ｃ３）である８画素の信号を加算して１／８倍した値の画素の信号に置き換えることで補完処理を行なう。補完処理を行った後のデータをデマルチプレクサＤｅ♯ Ｍｕｘ６９に入力して、読み出しに必要なラインを選択し、そのラインを出力信号として外部に出力する。
【０３１８】
（マイクロ真空パッケージの配置）
以下に、本実施形態のマイクロ真空パッケージの配置について、図４１を参照しながら説明する。図４１は、図３５に示すセルアレイにおけるマイクロ真空パッケージの配置を模式的に示す図である。
【０３１９】
図４１に示すように、本実施形態のセルアレイには、マイクロ真空パッケージＡと、マイクロ真空パッケージＢと、マイクロ真空パッケージＣとが配置されている。マイクロ真空パッケージＡは、赤外線を透過するＳｉからなり、マイクロ真空パッケージ内は、赤外線が遮光されることなく、減圧雰囲気になっている。マイクロ真空パッケージＢは、その表面に赤外線を遮断するＡｌなどがスパッタ形成されており、マイクロ真空パッケージ内は、赤外線が遮光され、減圧雰囲気になっている。マイクロ真空パッケージＣは、赤外線を透過するＳｉからなり、一部に開口部が形成されていることにより、マイクロ真空パッケージ内は、赤外線が遮光されることなく、大気圧雰囲気になっている。
【０３２０】
以下に、それぞれのマイクロ真空パッケージと、そのマイクロ真空パッケージに封入されている赤外線検出部との機能について述べる。
【０３２１】
マイクロ真空パッケージＡにより封止されている赤外線検出部（以下では、赤外線検出部Ａと記す。）は減圧雰囲気下にあり、赤外線が入射する状態にある。赤外線検出部Ａは、被写体から発せられる赤外線を検知することにより、被写体からの赤外線強度に応じた出力信号を出力する。ここで、その出力信号には、赤外線が入射しない状況においても生じるオフセット値が含まれる。また、マイクロ真空パッケージＡ内の真空度は、封止時点では基準値以上に保たれているが、その後の経年やデバイスの使用に伴って徐々に悪化すると考えられる。
【０３２２】
マイクロ真空パッケージＢにより封止されている赤外線検出部（以下では、赤外線検出部Ｂと記す。）は、赤外線検出部Ａと同程度の減圧雰囲気下にあり、赤外線が入射しない状態にある。これにより、実際にカメラを使用する際に赤外線検出部Ｂが形成されている領域では、赤外線が入射しない暗時の出力を得ることができ、この測定値を用いることにより、上述の赤外線センサＡの出力信号におけるオフセット値を取り除くことができる。
【０３２３】
マイクロ真空パッケージＣにより封止されている赤外線検出部（以下では、赤外線検出部Ｃと記す。）は、大気圧下にある。これにより、真空度判定のための検査を行なう際には、真空度が最も劣化した場合である大気圧下にある赤外線検出部Ｃの温度を知ることができる。この赤外線検出部Ｃの温度と、赤外線検出部Ａにおける温度の平均値とを比較することにより、セルアレイ全体として、どの程度劣化が進行しているかを判断することができる。
【０３２４】
なお、本実施形態においては、マイクロ真空パッケージＢとマイクロ真空パッケージＣとが、セルアレイを構成する赤外線検出部のうち周囲部に位置する赤外線検出部の上に配置されているが、本発明においては、マイクロ真空パッケージＢとマイクロ真空パッケージＣとの配置は、これに限られるものではない。
【０３２５】
具体的には、マイクロ真空パッケージＣは、１ラインにつき１つ設けられておれば上述の効果を得ることができる。マイクロ真空パッケージＢは、水平方向に５１０画素の信号を有するセルアレイにつき２０〜３０画素程度の割合で設けられていることが好ましい。
【０３２６】
また、本発明のセルアレイにおいては、必ずしもマイクロ真空パッケージＢとマイクロ真空パッケージＣとが形成されている必要はなく、２種のうち一方が形成されていてもよいし、２種のうち両方が形成されていなくてもよい。
【０３２７】
本実施形態では、赤外線検出部Ｃにマイクロ真空パッケージＣを形成せず、検査時には、赤外線検出部Ｃを大気圧下に露出して、ボロメータの自己発熱と放熱の差分を計測することも可能である。なお、本実施形態において、赤外線検出部Ｃに開口部の入ったマイクロ真空パッケージＣを形成したのは、検査時の熱対流などの条件を赤外線検出部Ａ，Ｂの条件に近くして、より正確な測定を行うためである。
【０３２８】
上述の温度変化値測定および真空度の判定は、製造時および出荷時に行われることもあり、出荷後にユーザーによって行われることもある。それらについて以下に述べる。
【０３２９】
まず、製造時では、例えば１．３×１０-3Ｐａの真空度を有するマイクロ真空パッケージＡ〜Ｃを形成する。この形成方法は、他の実施形態において行なう方法と同様にして行なわれる。すなわち、エッチング用ホールの形成→エッチングによる空洞の形成→エッチング用ホールをスパッタで塞ぐ工程を行なえばよい。
【０３３０】
マイクロ真空パッケージＣにはスリット状の開口部が形成されているため、マイクロ真空パッケージＣ内は真空チャンバー内における既知の真空度に保たれている。そのため、この時点において温度変化値測定を行った場合には、マイクロ真空パッケージＣ内の赤外線検出部Ｃの温度変化値を、既知値かつ最良値の真空度に対応する温度変化値として目安にすることができる。この対応関係は、しきい値の設定時などに用いることができる。
【０３３１】
次に、出荷時における真空度の判定として、製造時のキャップの接合不良などにより内部の真空度が劣化したマイクロ真空パッケージを検出するために行なうことができる。そして、デバイスの出荷後の真空度の判定は、時間の経過や、デバイスの使用に伴って内部の真空度が劣化したマイクロ真空パッケージを検出するために行なう。これらの真空度の判定において、上記の製造時における上記の対応関係を用いて算出したしきい値をあらかじめ定めておいてもよいし、真空度の判定を行なう時点において、マイクロ真空パッケージＣの形成された赤外線検出部Ｃの温度変化値の測定結果の平均値を大気圧下における基準としてしきい値を設定してもよい。
【０３３２】
本実施形態においては、１つのマイクロ真空パッケージの中に１つの赤外線検出部を配置しているが、複数の赤外線検出部を１つのマイクロ真空パッケージの中に形成してもよい。
【０３３３】
また、本実施形態では、減圧雰囲気を必要とする素子としてボロメータを用いているが、ボロメータの他にＰＮ接合ダイオードなどの熱電変換素子や，電子放出素子や、波長４０〜５０μｍのテラ波を検出または放出する素子などを用いてもよい。また、本発明の電子デバイスは、カメラの他に各種赤外線センサや他の装置に適応することができる。
【０３３４】
真空度の判定方法としては、加熱期間後に一定期間放置して温度を測定する方法について述べたが、本発明においては、加熱期間後に、一定温度に到達するまでの時間を測定して、その時間をしきい値（設定時間）と比較することにより真空度の判定を行なってもよい。
【０３３５】
なお、本実施形態では、電流変化および温度変化を用いて真空度を検知しているが、前述の実施形態のように、定常状態で真空度を検知することもできる。
【０３３６】
実施形態７および実施形態８では、同一の基板上に複数の赤外線検出部および可視光検出部が規則的に配列されているが、基板上の赤外線検出部の個数は１つでもよい。このような構成を有する電子デバイスは、例えば監視カメラとして好適に用いられる。監視カメラとして使用する、このような電子デバイスによれば、赤外線検出部によって人物の存在を検知したときに、可視光検出部による撮像を行い、それによって得られた映像を監視カメラの管理者が確認することが可能になる。
【０３３７】
同一基板上に赤外線検出部および可視光検出部を備えた電子デバイスの例は、例えば特許文献３に開示されているが、本発明はこの文献に開示されている電子デバイスにも広く適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０３３８】
本発明によれば、空洞内に電子デバイスの一部を配置する場合に、空洞壁部材に設けられるエッチング用の開口を金属などのスパッタリングで塞ぐため、空洞の圧力を低圧（高真空）に保持することができ、感度の高い赤外線センサなど、高性能の電子デバイスの提供を図ることができる。
【０３３９】
また、本発明によれば、小型真空パッケージなどの空洞内部に圧力測定素子やゲッタリング薄膜を配置するため、個々のマイクロ真空パッケージの内部における真空度の計測が可能となる。更に、空洞の内部のゲッタリング薄膜を適宜活性化することにより、空洞内の真空度を高く維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０３４０】
【図１Ａ】従来の電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。
【図１Ｂ】従来の電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。
【図１Ｃ】従来の電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。
【図１Ｄ】従来の電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。
【図１Ｅ】従来の電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。
【図１Ｆ】従来の電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。
【図２】ボロメータ型赤外センサの検出部付近の構造を示す斜視図である。
【図３】赤外線イメージセンサの検出部における雰囲気圧力と感度との関係を示す図である。
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうちエッチング用開口部を形成するまでの工程を示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうちエッチング用開口部を形成するまでの工程を示す断面図である。
【図４Ｃ】本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうちエッチング用開口部を形成するまでの工程を示す断面図である。
【図４Ｄ】本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうちエッチング用開口部を形成した後の工程を示す断面図である。
【図４Ｅ】本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうちエッチング用開口部を形成した後の工程を示す断面図である。
【図４Ｆ】本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうちエッチング用開口部を形成した後の工程を示す断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ第２の実施形態に係る電子デバイスの製造工程の一部を示す部分断面図である。
【図６】第２の実施形態において、赤外線センサの感度の低下防止のための第１の手段を講じた場合の電子デバイスの空洞内部の構造を示す部分横断面図である。
【図７Ａ】本発明の第３の実施形態における電子デバイスの製造工程のうち、犠牲層を形成するまでの工程を示す断面図である。
【図７Ｂ】本発明の第３の実施形態における電子デバイスの製造工程のうち、犠牲層を形成するまでの工程を示す断面図である。
【図７Ｃ】本発明の第３の実施形態における電子デバイスの製造工程のうち、犠牲層を形成するまでの工程を示す断面図である。
【図７Ｄ】本発明の３の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、犠牲層を形成してからＢＰＳＧ膜の平坦化を行なうまでの工程を示す断面図である。
【図７Ｅ】本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、犠牲層を形成してからＢＰＳＧ膜の平坦化を行なうまでの工程を示す断面図である。
【図７Ｆ】本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、犠牲層を形成してからＢＰＳＧ膜の平坦化を行なうまでの工程を示す断面図である。
【図７Ｇ】本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、ＢＰＳＧ膜の平坦化を行なってから保護膜等のパターニングを行なうまでの工程を示す断面図である。
【図７Ｈ】本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、ＢＰＳＧ膜の平坦化を行なってから保護膜等のパターニングを行なうまでの工程を示す断面図である。
【図７Ｉ】本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、ＢＰＳＧ膜の平坦化を行なってから保護膜等のパターニングを行なうまでの工程を示す断面図である。
【図７Ｊ】本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、保護膜等のパターニングを行なってからエッチング用ホールを形成するまでの工程を示す断面図である。
【図７Ｋ】本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、保護膜等のパターニングを行なってからエッチング用ホールを形成するまでの工程を示す断面図である。
【図７Ｌ】本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、保護膜等のパターニングを行なってからエッチング用ホールを形成するまでの工程を示す断面図である。
【図７Ｍ】本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、エッチング用ホールを形成してからエッチング用ホールを塞ぐシール部材を形成するまでの工程を示す断面図である。
【図７Ｎ】本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、エッチング用ホールを形成してからエッチング用ホールを塞ぐシール部材を形成するまでの工程を示す断面図である。
【図７Ｏ】本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、エッチング用ホールを形成してからエッチング用ホールを塞ぐシール部材を形成するまでの工程を示す断面図である。
【図８】図１２Ｉにおける溝６３を示す平面レイアウト図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る赤外線センサを示す断面図である。
【図１０Ａ】本発明の第５の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。
【図１０Ｂ】本発明の第５の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。
【図１０Ｃ】本発明の第５の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を示す断面図である。
【図１２】（ａ）は、本発明の第７の実施形態を示す斜視図であり、図（ｂ）は、その等価回路図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態における赤外線検出部の構成を模式的に示す斜視図である。
【図１４】マイクロヒータ部１６７のレイアウトの一例を示す平面図である。
【図１５】マイクロヒータ支持部１６８の構成例を示す斜視図である。
【図１６】テスト用の赤外線検出部を示す斜視図である。
【図１７Ａ】マイクロヒータ部の構成を示す斜視図である。
【図１７Ｂ】マイクロヒータ部の構成を示す断面図（ブリッジを横切る断面図）である。
【図１７Ｃ】マイクロヒータ部の構成を示す断面図（ブリッジが延びる方向に平行な断面図）である。
【図１７Ｄ】マイクロヒータ部の構成を示す平面図である。
【図１８】マイクロヒータ部における電気抵抗と真空度（圧力）との関係の一例を示すグラフである。
【図１９】本発明の第７の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は平面図である。
【図２０】本発明の第７の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は平面図である。
【図２１】本発明の第７の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は平面図である。
【図２２】本発明の第７の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は平面図である。
【図２３】本発明の第７の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は平面図である。
【図２４】本発明の第７の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は平面図である。
【図２５】本発明の第７の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は平面図である。
【図２６】本発明の第７の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は平面図である。
【図２７】本発明の第７の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は平面図である。
【図２８】本発明の第７の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は平面図である。
【図２９】本発明の第７の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は平面図である。
【図３０】本発明の第７の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は平面図である。
【図３１】本発明の第７の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は平面図である。
【図３２】本発明の第８の実施形態における電子デバイスを示す断面図であり、（ａ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図である。
【図３３】本発明の第８の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は平面図である。
【図３４】本発明の第９の実施形態を示す図である。
【図３５】本発明の第９の実施形態の等価回路図である。
【図３６】赤外線検出部の感度と雰囲気の真空度との関係を示したグラフ図である。
【図３７】抵抗体における熱の出入りを説明するための斜視図である。
【図３８】抵抗体を自己発熱させ、一定期間放置した後の抵抗体の温度変化を示すグラフである。Ｐｒｏ１〜３は、それぞれ、異なる真空度のマイクロパッケージ内に置かれた素子１〜３の温度プロファイルを示している。
【図３９】実施形態における抵抗体の温度測定のタイミングチャートである。横軸は時間を示し、縦軸は駆動電圧を示している。
【図４０】真空度判定のための温度測定時において、赤外線検出部の出力信号を処理し、欠陥を補完する回路を示す図である。
【図４１】図３５に示すセルアレイにおけるマイクロ真空パッケージの配置を模式的に示す図である。
【図４２】従来の真空パッケージを有する電子デバイスの断面構成を模式的に記す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【図７Ｊ】
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【図７Ｋ】
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【図７Ｌ】
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【図７Ｍ】
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【図７Ｎ】
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【図７Ｏ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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