(57)【要約】【課題】生産工程を増やすことなく、且つ半導体基板等に不良等を発生させることなく、外部電極部を形成することができる赤外線検出素子の製造方法、赤外線検出素子及び赤外線検出素子を有する耳式体温形を提供すること。【解決手段】半導体基板２上に温接点１７と冷接点１８を有する複数の熱電対１４を形成し、直列に接続してサーモパイル１２を形成するサーモパイル形成工程と、前記半導体基板を薄くする薄膜部形成工程と、前記サーモパイルと外部とを接続する外部電極部４１を形成する外部電極部形成工程と、を備える赤外線検出素子の製造方法であって、前記外部電極形成工程で前記外部電極部を形成した後、エッチングにより前記薄膜部４を形成し、このエッチングはエッチング液としてテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液にシリコンを溶解した液にペルオキソ二硫酸アンモニウムを加えた液を使用する赤外線検出素子の製造方法。【選択図面】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に温接点と冷接点を有する複数の熱電対を形成し、前記複数の熱電対を直列に接続してサーモパイルを形成するサーモパイル形成工程と、
前記温接点に対応する前記半導体基板を薄くする薄膜部形成工程と、
前記サーモパイルと外部とを接続する金属製の外部電極部を前記半導体基板に対して形成する外部電極部形成工程と、を備える赤外線検出素子の製造方法であって、
前記外部電極形成工程で前記外部電極部を形成した後、エッチングにより前記薄膜部を形成し、このエッチングはエッチング液としてテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液にシリコンを溶解した液に、ペルオキソ二硫酸アンモニウムを加えた液を使用することを特徴とする赤外線検出素子の製造方法。
【請求項２】
前記外部電極部形成工程が、前記サーモパイル及びダイオードをそれぞれ外部と接続するサーモパイル外部電極部及びダイオード外部電極を前記半導体基板に対して形成する工程であることを特徴とする請求項１に記載の赤外線検出素子の製造方法。
【請求項３】
前記外部電極がアルミニウム又はアルミニウム合金で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の赤外線検出素子の製造方法。
【請求項４】
半導体基板上に温接点と冷接点を有する複数の熱電対を形成し、前記複数の熱電対を直列に接続してサーモパイルを形成するサーモパイル形成工程と、
前記温接点に対応する前記半導体基板を薄くする薄膜部形成工程と、
前記サーモパイルと外部とを接続する金属製の外部電極部を前記半導体基板に対して形成する外部電極部形成工程と、により製造される赤外線検出素子であって、
前記外部電極形成工程で前記外部電極部を形成した後、エッチングにより前記薄膜部を形成し、このエッチングはエッチング液としてテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液にシリコンを溶解した液に、ペルオキソ二硫酸アンモニウムを加えた液を使用することを特徴とする赤外線検出素子。
【請求項５】
赤外線検出素子を備える耳式体温計であって、
前記赤外線検出素子が半導体基板上に温接点と冷接点を有する複数の熱電対を形成し、前記複数の熱電対を直列に接続してサーモパイルを形成するサーモパイル形成工程と、
前記温接点に対応する前記半導体基板を薄くする薄膜部形成工程と、
前記サーモパイルと外部とを接続する金属製の外部電極部を前記半導体基板に対して形成する外部電極部形成工程と、により製造され、
前記外部電極形成工程で前記外部電極部を形成した後、エッチングにより前記薄膜部を形成し、このエッチングはエッチング液としてテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液にシリコンを溶解した液に、ペルオキソ二硫酸アンモニウムを加えた液を使用することを特徴とする耳式体温計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーモパイル型の赤外線検出素子の製造方法、赤外線検出素子及び耳式体温計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
赤外線検出素子は種々の測定器に使用されている。一般に、赤外線検出素子としては焦電型やサーモパイル型などの種々のタイプの素子が知られているが、半導体の製造プロセスを利用して大量生産でき、更に小型化できるサーモパイル型の赤外線検出素子が、例えば体温計の感温素子として使用されている。
【０００３】
従来のサーモパイル型の赤外線検出素子は半導体基板の上面中央部に薄膜部
を形成し、その周辺を肉厚部とし、この薄膜部の中央上面に赤外線吸収体を形状している。
そして、半導体基板の薄膜部に対応する部分に温接点が配置され、肉厚部に対応する部分に冷接点が配置される熱電対が複数形成されている。
そして、これらの熱電対を直列に接続させたサーモパイルが構成されている。
【０００４】
このようなサーモパイル型赤外線検出素子の製造方法は、シリコン基板上面に熱電対の一方の導電体のポリシリコン製の導電層を形成し、その上面に酸化シリコン製の絶縁層を形成する。
そして、これをエッチングして中央部に温接点、その周辺部に冷接点が位置するように熱電対部位を複数形成し、ポリシリコン製導電体に達するまで熱電対部位をエッチングする。
このエッチングした部分に、アルミニウム等の導電体をスパッタにより蒸着し、この導電体により複数の熱電対を直列に接続したサーモパイルを形成する。
このサーモパイルが形成された基板の表面に表面保護膜を成膜する。かくして得られた半導体基板の中央下部から水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等を用いたエッチング液で、エッチングしてシリコン製基板の中央下部を中空化してサーモパイルの温接点が中央薄膜部に、冷接点が周辺肉厚部に位置するように成形する。
その後、サーモパイルのメタル配線と外部との導通を取るための外部電極を形成するため前記表面保護膜を除去して外部電極であるパッドを形成し、サーモパイル型赤外線検出素子を製造していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体基板上にサーモパイルを形成した後、エッチング液として水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の強アルカリ性水溶液を用いて、この基板の下方からエッチングを行っている。
そして、半導体基板の中央に薄膜部、周辺に肉厚部を形成している。
このようにエッチング液として強アルカリ性水溶液を使用しているため、前記パッドを形成し、外部に露出させた状態でエッチングを行うと、パッドが金属、例えばアルミニウム等で形成されているため、強アルカリのエッチング液により、エッチングされ不良となってしまうという問題があった。
【０００６】
このため、従来はこれらのパッドを強アルカリのエッチング液から保護するため、パッドの上に表面保護膜を形成した状態で、基板の下部をエッチングし、薄肉部である中空部を形成していた。
そして、その後、パッドを露出するため、すなわち、パッドの上の表面保護膜を除去し開口を作るために、表面保護膜のエッチング工程を行っていた。
しかし、この工程はフォトレジストの塗布、露光等の工程であるフォトリソグラフィーで行われる。
また、成形された赤外線検出素子の基板の下部が中空状でその周辺が突出している形状をなし、平坦ではないため、上記フォトリソグラフィーの工程の際、基板を保持するのが困難で、保持しても不安定な形状となっている。
そのため、一般に、保持し易い真空チャックでこの基板の下部を保持して、前記フォトリソグラフィーを行っていた。
【０００７】
この真空チャックは、安定的に保持し易いのであるが、基板の中央部に薄膜部である中央薄膜部が形成されているため、この薄い中央薄膜部が破損したり、破損による真空度の低下により真空チャックが基板を保持できず、赤外線検出素子全体が破損等するという問題があった。
【０００８】
また、このような事故を除くため、基板一枚毎に粘着シートをその下部、すなわち前記中央薄膜部が形成されている部分に貼付けて、その後、真空チャックで保持し、フォトリソグラフィーの工程が行われていた。
しかし、この粘着シートはフォトリソグラフィーに際し、貼り付け、その後剥離させる必要があるため、生産工程が増えるという問題があった。
また、粘着シートの剥離等に際し、基板の前記中央薄膜部に圧力が加わるため、中央薄膜部等の破損等といった不良が発生し、問題となっていた。
【０００９】
本発明者は上記の課題を解決するため、生産工程を増やすことなく、且つ半導体基板等に不良等を発生させることなく、外部電極部を形成することができる赤外線検出素子の製造方法、赤外線検出素子及び赤外線検出素子を有する耳式体温計を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決する手段】
前記目的は、請求項１の発明によれば、半導体基板上に温接点と冷接点を有する複数の熱電対を形成し、前記複数の熱電対を直列に接続してサーモパイルを形成するサーモパイル形成工程と、前記温接点に対応する前記半導体基板を薄くする薄膜部形成工程と、前記サーモパイルと外部とを接続する金属製の外部電極部を前記半導体基板に対して形成する外部電極部形成工程と、を備える赤外線検出素子の製造方法であって、前記外部電極形成工程で前記外部電極部を形成した後、エッチングにより前記薄膜部を形成し、このエッチングはエッチング液としてテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液にシリコンを溶解した液に、ペルオキソ二硫酸アンモニウムを加えた液を使用することを特徴とする赤外線検出素子の製造方法により達成される。
【００１１】
請求項１の構成によれば、エッチング液としてテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液にシリコンを溶解した液に、ペルオキソ二硫酸アンモニウムを加えた液を使用するので、このペルオキソ二硫酸アンモニウムの強力な酸化作用により生じる副生成物が前記金属製の外部電極部の表面を被覆し、前記外部電極部がエッチングされなくなる。
したがって、前記外部電極形成工程で金属製の前記外部電極部を前記半導体基板に対して形成した後に、前記半導体基板にエッチングによって前記薄膜部を形成することができる。
このため、従来のように薄膜部を有する半導体基板を真空チャック等で保持して、前記外部電極部を形成する工程が不要となるので、基板の破損等による不良品の発生や量産性の悪化を未然に防ぐことができる。
【００１２】
好ましくは、請求項２の発明によれば、請求項１の構成において、前記外部電極部形成工程が、前記サーモパイル及びダイオードをそれぞれ外部と接続するサーモパイル外部電極部及びダイオード外部電極を前記半導体基板に対して形成する工程であることを特徴とする赤外線検出素子の製造方法である。
【００１３】
請求項２の構成によれば、前記外部電極部形成工程が、前記サーモパイル及びダイオードをそれぞれ外部と接続するサーモパイル外部電極部及びダイオード外部電極部を前記半導体基板に対して形成する工程である。
したがって、サーモパイルの温度補正のためにダイオードを使うことができるので、サーモパイルから精度良く温度等を測定することができる。
【００１４】
好ましくは、請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の構成において、前記外部電極がアルミニウム又はアルミニウム合金で形成されていることを特徴とする赤外線検出素子の製造方法である。
【００１５】
請求項３の構成によれば、前記外部電極がアルミニウム又はアルミニウム合金で形成されている。
前記エッチング液は、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液にシリコンを溶解した液にアンモニウム化合物を加えてｐＨ１２以下とした液を使用しているので、前記外部電極がアルミニウム又はアルミニウム合金で形成されている場合は、特に、前記エッチング液でエッチングされない外部電極となる。
【００１６】
前記目的は、請求項４の発明によれば、半導体基板上に温接点と冷接点を有する複数の熱電対を形成し、前記複数の熱電対を直列に接続してサーモパイルを形成するサーモパイル形成工程と、前記温接点に対応する前記半導体基板を薄くする薄膜部形成工程と、前記サーモパイルと外部とを接続する金属製の外部電極部を前記半導体基板に対して形成する外部電極部形成工程と、により製造される赤外線検出素子であって、前記外部電極形成工程で前記外部電極部を形成した後、エッチングにより前記薄膜部を形成し、このエッチングはエッチング液としてテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液にシリコンを溶解した液に、ペルオキソ二硫酸アンモニウムを加えた液を使用することを特徴とする赤外線検出素子により達成される。
【００１７】
請求項４の構成によれば、エッチング液としてテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液にシリコンを溶解した液に、ペルオキソ二硫酸アンモニウムを加えた液を使用するので、このペルオキソ二硫酸アンモニウムの強力な酸化作用により生じる副生成物が前記金属製の外部電極部の表面を被覆し、前記外部電極部がエッチングされなくなる。
したがって、前記外部電極形成工程で前記外部電極部を形成した後に、前記半導体基板にエッチングによって前記薄膜部を形成することができる。
このため、従来のように薄膜部を有する半導体基板を真空チャック等で保持して、前記外部電極部を形成する工程が不要となるので、基板の破損等による不良品の発生や量産性の悪化を未然に防ぐことができる赤外線検出素子となる。
【００１８】
前記目的は、請求項５の発明によれば、赤外線検出素子を備える耳式体温計であって、前記赤外線検出素子が半導体基板上に温接点と冷接点を有する複数の熱電対を形成し、前記複数の熱電対を直列に接続してサーモパイルを形成するサーモパイル形成工程と、前記温接点に対応する前記半導体基板を薄くする薄膜部形成工程と、前記サーモパイルと外部とを接続する金属製の外部電極部を前記半導体基板に対して形成する外部電極部形成工程と、により製造され、前記外部電極形成工程で前記外部電極部を形成した後、エッチングにより前記薄膜部を形成し、このエッチングはエッチング液としてテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液にシリコンを溶解した液に、ペルオキソ二硫酸アンモニウムを加えた液を使用することを特徴とする耳式体温計により達成される。
【００１９】
請求項５の構成によれば、エッチング液としてテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液にシリコンを溶解した液にペルオキソ二硫酸アンモニウムを加えた液を使用するので、このペルオキソ二硫酸アンモニウムの強力な酸化作用により生じる副生成物が前記金属製の外部電極部の表面を被覆し、前記外部電極部がエッチングされなくなる。
したがって、前記外部電極形成工程で前記外部電極部を形成した後に、前記半導体基板にエッチングによって前記薄膜部を形成することができる。
このため、従来のように薄膜部を有する半導体基板を真空チャック等で保持して、前記外部電極部を形成する工程が不要となるので、基板の破損等による不良品の発生や量産性の悪化を未然に防ぐことができる赤外線検出素子を備える耳式体温計となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２１】
図１は本実施の形態に係る赤外線検出素子１の内部構造を示す概略断面図であり、図２は赤外線検出素子１を図１における平面側より表した概略平面図である。
図１及び図２に示す赤外線検出素子１は、サーモパイル型の赤外線検出素子である。図１及び図２に示す赤外線検出素子１は、例えば体温計等に用いられる。すなわち、人間の表面からは体温に応じた量の赤外線が放射され、また、耳には腋下と同様に平熱がある。
このため、耳孔内に放射されている赤外線を検出して体温を測定する耳式体温形が知られている。
このような耳式体温計は受光した赤外線を電気信号に変換する赤外線検出素子１からの出力に基づいて体温を求める構成となっている。
【００２２】
（耳式体温計５０等について）
図３は、このような耳式体温計５０の一例を示す概略斜視図である。
図３に示すように、耳式体温計５０は全体が掌で握りやすい細長い形状のハウジング５１を有し、その前面５２に、耳孔に挿入可能な筒状のプローブ５８と、体温計で測定された体温等が表示されるＬＣＤ５５と、電源投入用のスイッチ５６及び及び電池ボックス５７が設けられている。
そして、ハウジング５１の内部には、このプローブ５８の先端５８ａ側に赤外線吸収体１１が向くように図１及び図２に示す赤外線検出素子１が内蔵されている。
そして、プローブ５８を介して耳孔内で放射されている赤外線が後述する赤外線検出素子１の赤外線吸収体１１に受光され、後述するサーモパイル１２により温度を測定することができる。
【００２３】
（赤外線検出素子１の全体構成の概略について）
図１に示すサーモパイル型赤外線検出素子１は、図１に示すように、シリコン製半導体基板２と、その上部に配置される例えばゴールドブラック等からなる赤外線吸収体１１等とを備えている。
【００２４】
（半導体基板２等について）
半導体基板２は、シリコン等により形成されると共に、図１に示すように、その内部に後述する熱電対１４が形成されている。
この熱電対１４の図１の中央側には、温接点１７が配置され、外側には冷接点１８が形成されている。
また、この冷接点１８の近傍には冷接点１８の温度を検出するためのダイオードＤ１、Ｄ２が形成されている。
【００２５】
また、温接点１７に対応する半導体基板２の下部である図１の基板の中央部１０には、図１に示すように、薄肉部４が形成されている。
一方、冷接点１８からダイオードＤ１、Ｄ２にかけて、図１に示すように、肉厚部３が形成されている。そして、このダイオードＤ１，Ｄ２は、この肉厚部３に設けられている。
【００２６】
（赤外線吸収体１１等について）
赤外線吸収体１１は、図１に示すように、その半導体基板２内に配置される熱電対１４の温接点１７がその下方に配置されるように構成されている。
この赤外線吸収体１１は、上述のように、赤外線を吸収することにより温度変化を起こす構成となっており、この温度変化は、具体的には、熱電対１４の温接点１７で検知できるように、温接点１７は、赤外線吸収体１１の下方に配置されている。
【００２７】
（サーモパイル１２等について）
図２に示すように、その中央部に赤外線吸収体１１が配置され、この赤外線吸収体１１の四方には、熱電対１４が複数、形成されている。
これら複数の熱電対１４が直列に接続されることにより、サーモパイル１２が構成されている。
図４は、図２の熱電対１４の直列接続の構成を示した拡大概略図である。図４に示すように、熱電対１４は、ポリシリコン製導電体１６により形成されていると共に、アルミニウム、アルミニウム合金製の導電体１５によって直列に接続されている。
【００２８】
すなわち、ポリシリコン製導電体１６は、赤外線吸収体１１に若干、重なった位置から四方に延びるように直線的に形成されている。
また、隣接するポリシリコン製導電体１６相互は、一方のポリシリコン製導電体１６の赤外線吸収体１１側の端部１６ａと、他方のポリシリコン製導電体１６の肉厚部３側の端部１６ｂとがアルミニウム又はアルミニウム合金の導電体１５によって接続されている。
このように、赤外線吸収体１１の側に温接点１７を持ち、ヒートシンクとなる肉厚部３側に冷接点１８を持つ熱電対１４が形成され、これらが直列接続されて、サーモパイル１２が構成されている。
【００２９】
ところで、図２に示すように、赤外線検出素子１は、金属製の外部電極（サーモパイル外部電極）である端子Ｔ１、Ｔ２を備えている。これら端子Ｔ１、Ｔ２は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金、アルミニウム−シリコン合金又はアルミニウム−シリコン−銅合金等からなっているパッド４１を有し、このパッド４１を介してサーモパイル１２の出力電圧を外部に取り出すことができるようになっている。
【００３０】
（ダイオードＤ１，Ｄ２等について）
半導体基板２の周辺部９のサーモパイル１２の外側には、２つのダイオードＤ１、Ｄ２が形成されている。これらのダイオードＤ１、Ｄ２は、図２に示すように各熱電対１４の冷接点１８を取り囲むように配置されている。
ところで、上述の赤外線吸収体１１が赤外線を吸収すると、サーモパイル１２は、熱電対１４の温接点１７と冷接点１８との間に生じる温度変化に応じた起電力が生じ、この起電力は図２の端子Ｔ１，Ｔ２により外部に取り出され、検出される。
この検出された出力電圧に基づいて温接点１７と冷接点１８との間の温度差を算出し、温度を特定する。
このとき、冷接点１８の温度を補正するために、このダイオードＤ１、Ｄ２はが用いられる。すなわち、半導体基板２の肉厚部３の平均的な温度をダイオードＤ１、Ｄ２から出力されるようになっている。
【００３１】
具体的には、図２に示す、ダイオードＤ２は、第１の導電体層ＤＰと、この第１の導電体層ＤＰの外周側で、この領域ＤＰに平行に形成された第２の導電体層ＤＮ１によって構成されている。
一方、ダイオードＤ２は、第１の導電体層ＤＰと、この内周側で領域ＤＰと平行に形成された第２の導電体層ＤＮ２によって構成されている。
【００３２】
第１の導電体層ＤＰは、半導体基板２に対してボロンをイオン注入することによってアクセプタ不純物がドープされたＰ＋の拡散層であり、ダイオードのアノードとして機能する。
一方、第２の導電体層ＤＮ１及びＤＮ２は、半導体基板２に対してリンをイオン注入することによってドナー不純ドープされたＮ＋の拡散層であり、カソードとして機能する。
このアノードを共通とする２つのダイオードＤ１及びＤ２の出力は、肉厚部３に形成されたアノード端子ＤＡ、カソード端子ＤＫ１及びＤＫ２に接続されている。
これらのアノード端子ＤＡ、カソード端子ＤＫ１及びＤＫ２（ダイオード外部電極部）も、上述の端子Ｔ１、Ｔ２と同様に、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金、アルミニウム−シリコン合金又はアルミニウム−シリコン−銅合金等からなっているパッド４１を有し、このパッド４１を介しての外部に接続されるようになっている。
【００３３】
従って、これらのダイオードＤ１及びＤ２に前記端子のパッド４１を介して所定の電流を供給することにより、順方向電圧降下を測定することが可能となり、その差分から精度よく冷接点温度を求めることができる。
【００３４】
（赤外線検出素子１の製造方法等について）
以上のように、本実施の形態に係る赤外線検出素子１は構成されるが、以下その製造方法等について説明する。
【００３５】
（赤外線検出素子１の製造方法等について）
図５は、赤外線検出素子１の製造プロセスを示す概略説明図であり、半導体基板２に窒化シリコン層２２を形成する工程を示す概略説明図である。
【００３６】
（半導体基板２に窒化シリコン層２２を形成する工程等について）
図５に示すように、先ず、半導体基板２の上面２ａに４００Å程度の薄い膜厚の酸化シリコン層２１を熱酸化により形成する。
この層は一般的な半導体の製造プロセス素子分離用の膜として成膜されるフィールド酸化膜に比べて非常に薄い膜である。
この層の上面に低圧化学蒸着法で膜厚２５００Å程度の窒化シリコン層２２
を形成する。
この層は引張方向の内部応力を持つため、薄膜化された時に撓むのを防止できる。更に、後工程の基板中央１０下部からのエッチングの際にサーモパイル１２にエッチング液が侵入するのを防ぐ役割も果たす。
【００３７】
（ダイオードＤ１、Ｄ２を作り込む工程等について）
図６は、ダイオードを作り込む工程を示す概略説明図である。
図６に示すように、窒化シリコン層２２の上にフォトレジストを塗布して露光及び現像をした後、窒化シリコン層２２及び酸化シリコン層２１をエッチングする。
そして、窒化シリコン層２２及び酸化シリコン層２１を素子分離帯としてシリコン製の半導体基板２の周辺部９のダイオードＤ１及びＤ２を形成すため、第１の導電体層ＤＰを形成する領域２５にボロンイオンを３５ＫｅＶの高電圧で加速して注入し、４×１０１５イオン／ｃｍ２の不純物濃度のＰ＋拡散層ＤＰを形成する。
また、第２の導電体層ＤＮ１及びＤＮ２を形成する領域２６にリンイオンを８０ＫｅＶの高電圧で加速して注入し、４×１０１５イオン／ｃｍ２の不純物濃度のＮ＋の拡散層ＤＮ１及びＤＮ２を形成する。
【００３８】
このようにして各導電体層を形成した後には、各イオン注入の際に生じた結晶欠陥を回復させると共に各領域に注入した不純物を活性化させるために９００℃で２０分の条件でアニールを行う。これにより窒化シリコン層２２及び酸化シリコン層２１によって素子分離されたダイオードＤ１及びＤ２が形成される。
【００３９】
（窒化シリコン層２２の上に酸化シリコン膜３１及びポリシリコン導電体１６を形成する工程等について）
図７は、窒化シリコン層２２の上に酸化シリコン膜３１及びポリシリコン導電体１６を形成する工程を示す概略説明図である。
図７に示すように、１０００Åの膜厚の酸化シリコン膜３１を高温の化学蒸着法により形成する。
このようにして成膜された酸化シリコン膜３１は硬く、不純物の拡散係数が小さい膜になる。そして、酸化シリコン膜３１を成膜すると、この上に重ねられるサーモパイル１２から不純物がシリコン製半導体基板２に拡散するのを防止できる。
【００４０】
この後、サーモパイル１２の一方の導電体となるポリシリコン導電体１６を形成する。このため、シランガスを用いて化学蒸着法で、４０００Åの膜厚のポリシリコン製の導電体１６を形成する。
そして、このポリシリコン導電体１６に、例えばリンをドナー不純物として熱拡散してドープすることによりシートの抵抗を１５Ω／□にする。
【００４１】
（ポリシリコン製導電体１６をパターニングする工程等について）
図８は、ポリシリコン製導電体１６をパターニングする工程を示す概略説明図である。
次に図８に示すように、フォトレジストを露光及び現像することによりポリシリコン導電体１６をパターニングする。
【００４２】
（ポリシリコン製導電体１６の上に２層の酸化膜３２，３３を形成する工程等について）
図９は、ポリシリコン製導電体１６の上に２層の酸化膜３２，３３を形成する工程を示す概略説明図である。
次に図９に示すように、化学蒸着法により１０００Åの膜厚の酸化シリコン膜３２を成膜し、更に、化学蒸着法により８０００Åの膜厚の酸化シリコン膜３３を成膜する。
この酸化膜３３は酸化膜３２と比較して粘り気があり平坦化しやすい特徴がある。このため、酸化シリコン膜３３を形成した後に、９００℃で２０分の条件でアニールを行うと、酸化シリコン膜３３が平坦化される。
この際、膜内のボロンやリンがシリコン膜３３の表面を平坦化してアルミニウム又はアルミニウム合金等の配線膜が断線せずに形成できる状態にする。
【００４３】
（ポリシリコン製導電体１６の上に形成した２層の酸化膜３２，３３をパターニングする工程等について）
図１０は、ポリシリコン製導電体１６の上に形成した２層の酸化膜３２，３３をパターニングする工程を示す概略説明図である。
次に図１０に示すように、半導体基板２に形成された拡散層ＤＰ、ＤＮ１、ＤＮ２及びポリシリコン導電体層１６の上に形成された温接点１７及び冷接点１８とアルミニウム、アルミニウム合金配線（メタル配線）を取るためにパターニング３５を行う。
【００４４】
（サーモパイル１２を形成する工程等について）
図１１は、サーモパイル１２を形成する工程を示す概略説明図である。
次に図１１に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金をスパッタにより蒸着し、その上にフォトレジストを塗布して露光及び現像をした後にエッチングすることによりメタル配線３６を形成する。
また、ポリシリコン導電体１６にアルミニウム又はアルミニウム合金の導電体１５が接続されるので、温接点１７及び冷接点１８が形成される。
それと共に複数の熱電対１４が直列に接続してサーモパイル１２が形成される（サーモパイル形成工程）。
また、酸化シリコン膜３２の上には酸化シリコン膜３３が成膜され平坦化してあるので、エッチングの際にアルミニウム又はアルミニウム合金製の導電体及びメタル配線の断線を防ぐことができる。
【００４５】
（２層の表面保護膜３８，３９及び赤外線吸収体１１を形成する工程等について）
図１２は、２層の表面保護膜３８，３９及び赤外線吸収体１１を形成する工程を示す概略説明図である。
次に図１２に示すように、オルト珪酸テトラエチルガスを用いたプラズマ化学蒸着法により、６０００Åの膜厚を有する表面保護膜３８を成膜する。
本実施の形態では、１層目の保護膜３８の上に１００００Åの膜厚を有する２層目の表面保護膜となる窒化シリコン膜３９をプラズマエンハンスド化学蒸着法により成膜する。
２つの表面保護膜の膜厚の組合せは上記に限られず、また、表面保護膜３８を厚くし窒化シリコン膜３９を省略してもよい。
【００４６】
（開口部４０とパッド４１を形成するする工程等を示す概略説明図である）
図１３は、開口部４０とパッド４１を形成するする工程を示す概略説明図である。
次に、図１３に示すように、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金、アルミニウム−シリコン合金又はアルミニウム−シリコン−銅合金等からなっているパッド４１を形成し、外部との導通をとるために、パターニングを行い開口部４０を形成する。
このパッド４１が図２の端子Ｔ１，Ｔ２、アノード端子ＤＡ、カソード端子ＤＫ１及びＤＫ２となり（外部電極部形成工程）、このパッド４１を介しての外部に接続されるようになっている。
さらに、表面保護膜３８、３９の上面にゴールドブラック等の赤外線吸収体１１を０．１〜１０μｍ程度に成膜する。
【００４７】
（半導体基板２の基板の中央部１０を形成するためのマスク形成工程等について）
図１４は、図２の半導体基板２の基板の中央部１０を形成するためのマスク形成工程を示す概略説明図である。
すなわち、図１４に示すように、半導体基板２の底部に窒化シリコン層２２及び酸化シリコン層２１を形成し、図１の肉厚部２に相当する部分のみ残し、他はエッチングで除去する。
【００４８】
（半導体基板２の底部に図２の基板の中央部１０を形成する工程等について）
図１５は、半導体基板２の底部に図２の基板の中央部１０を形成する工程を示す概略説明図である。
図１５に示すように、半導体基板２の基板の中央部１０を図１に示すように形成するためのエッチングを行う。
すなわち、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液にシリコンを溶解した液にペルオキソ二硫酸アンモニウムを加えたエッチング液を使用してエッチングを行う。
【００４９】
上記エッチング液において、シリコン等の半導体基板を溶解するテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドに対するシリコン及びペルオキソ二硫酸アンモニウムの添加割合は、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの濃度が５重量％で、シリコンが１．６重量％以上の場合、ペルオキソ二硫酸アンモニウムは０．３重量％以上であり、０．８重量％以上が好ましい。
テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの濃度が１０重量％で、シリコンが３．２重量％以上の場合、ペルオキソ二硫酸アンモニウムは１．２重量％以上であり、１．６重量％以上が好ましい。
【００５０】
本実施の形態では、上述の範囲のうち例えば、エッチング液として、５重量％テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドにシリコン１．６重量％を添加した水溶液にペルオキソ二硫酸アンモニウム０．６重量％を加えた液を使用してエッチングを行った。
すると、図１５に示すように、金属製のパッド４１部分が外部に対して露出しているにも拘わらず、前記エッチング液によりパッド４１部分がエッチングされなかった。
【００５１】
これは、このペルオキソ二硫酸アンモニウムの強力な酸化作用により生じる副生成物によって金属製のパッド４１部分の表面が被覆され、パッド４１部分がエッチングされなくなるからである。
したがって、本実施の形態では、パッド４１を形成した後で、半導体基板２の基板の中央部１０の形成（薄膜部４の形成）のためのエッチングをすることができる。
また、エッチング液に使用するペルオキソ二硫酸アンモニウムは強力な酸化作用を有するので、シリコン製の半導体基板２をエッチングする際に生ずるイオンと反応し、反応系によりイオンを可及的に除去する。このため、半導体基板２をエッチングする場合の障害となるヒロック（ｈｉｌｌｏｃｋ）発生の原因である水素の発生を抑えることができるので、エッチングレートを上昇させることができる。
このため、従来のように基板の中央部１０を真空チャック等して、パッド４１を形成するためのリソグラフィー工程を行う必要がないので、半導体基板２の破損等による不良品の発生や、量産性の悪化を未然に防ぐことができる。
【００５２】
また、パッド４１形成後、直ぐに電気特性を調べることが可能となるため、この段階で電気特性が不良の場合は、図１５の基板の中央部１０（薄膜部４）の形成のためのエッチング工程を行うことなく、不良半導体基板を廃棄することができるので、より歩留まり良く安価に赤外線検出素子１を製造することができる。このように製造された赤外線検出素子１を図３の耳式体温計５０に用いることで耳式体温計５０を製造することができる。
【００５３】
本発明の実施の形態は、以上のように構成され、動作等するが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。そして、上記実施の形態の構成は、その一部を省略したり、上述していない他の任意の組み合わせに変更することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、生産工程を増やすことなく、且つ半導体基板等に不良等を発生させることなく、外部電極部を形成することができる赤外線検出素子の製造方法、赤外線検出素子及び赤外線検出素子を有する耳式体温形を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る赤外線検出素子の内部構造を示す概略断面図である。
【図２】赤外線検出素子を図１における平面側より表した概略平面図である。
【図３】耳式体温計の一例を示す概略斜視図である。
【図４】図２の熱電対の直列接続の構成を示した拡大概略図である。
【図５】半導体基板に窒化シリコン層を形成する工程を示す概略説明図である。
【図６】ダイオードを作り込む工程を示す概略説明図である。
【図７】窒化シリコン層の上に酸化シリコン膜及びポリシリコン導電体を形成する工程を示す概略説明図である。
【図８】ポリシリコン製導電体をパターニングする工程を示す概略説明図である。
【図９】ポリシリコン製導電体の上に２層の酸化膜を形成する工程を示す概略説明図である。
【図１０】ポリシリコン製導電体の上に形成した２層の酸化膜をパターニングする工程を示す概略説明図である。
【図１１】サーモパイルを形成する工程を示す概略説明図である。
【図１２】２層の表面保護膜及び赤外線吸収体を形成する工程を示す概略説明図である。
【図１３】開口部とパッドを形成するする工程を示す概略説明図である
【図１４】図２の半導体基板の基板の中央部を形成するためのマスク形成工程を示す概略説明図である。
【図１５】半導体基板の底部に図２の基板の中央部を形成する工程を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１・・・赤外線検出素子、２・・・基板、２ａ・・・上面、３・・・肉厚部、４・・・薄肉部、９・・・基板の周辺部、１０・・・基板の中央部、１１・・・赤外線吸収体、１２・・・サーモパイル、１４・・・熱電対、１５・・・アルミニウム導電体、１６・・・ポリシリコン導電体、１６ａ、１６ｂ・・・端部、１７・・・温接点、１８・・・冷接点、２１・・・酸化シリコン層、２２・・・窒化シリコン層、２５・・・ＤＰ形成領域、２６・・・ＤＮ１、ＤＮ２形成領域、３５・・・パターニング部、３６・・・メタル配線、３８、３９・・・表面保護膜、４０・・・開口部、４１・・・パッド、５０・・・耳式体温計、５１・・・ハウジング、５２・・・前面、５５・・・ＬＣＤ、５６・・・スイッチ、５８・・・プローブ、５８ａ・・・先端、ＤＰ・・・第１の導電体層、ＤＮ１・・・第２の導電体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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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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