(57)【要約】【課題】製造工程及び工期を増加させること無く、赤外線受光部（ダイアフラム）上に堆積される庇形成用部材を確実に除去し、熱応答特性低下を抑えることができる熱型赤外線固体撮像素子及びその製造方法の提供。【解決手段】支持部６によってダイアフラム５が中空に保持され、ダイアフラム５外周部に一端が接続され支持部６を覆う庇部１０を備えた熱型赤外線固体撮像素子において、庇部１０の形成に際して、支持部６と庇部１０との間の空間を形成するため第２犠牲層７を、支持部６のみならずダイアフラム５中央部にも島状に形成する。この島状の第２犠牲層７がダイアフラム５と庇形成用絶縁膜８とを分離するため、ダイアフラム５に損傷を与えることなくダイアフラム５中央部の庇形成用絶縁膜８を確実に除去することができ、不要な庇形成用絶縁膜８の残留による熱容量の増加を抑え、熱応答特性低下を抑える。【選択図】図１（ｃ）
2005116856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号読出のための集積回路が形成され、該集積回路との接続電極を備えた基板と、
赤外線を吸収することにより加熱される赤外線吸収部、該赤外線吸収部からの熱によって温度が変化して前記赤外線吸収部の温度変化を検出する温度検出部、及び、該温度検出部と電気的に接続された電極部を備え、前記基板の一側の面上に間隔を空けて配置されるダイアフラムと、
前記ダイアフラムを前記基板の前記一側の面から浮かせて支持し、前記基板の前記接続電極に前記ダイアフラムの前記電極部を電気的に接続する配線を構成するように少なくとも一部が導電性材料により形成された支持部と、を少なくとも有する赤外線検出素子が複数配置された熱型赤外線固体撮像素子において、
前記ダイアフラムの外周近傍に設けられる接続領域に接続され、前記支持部に入射する赤外線を遮断し、かつ、該赤外線を吸収して発生する熱を前記ダイアフラムに伝達する庇部を備え、
前記庇部は、前記基板の面方向から見て、前記接続領域から該接続領域外側上方に向かって立ち上がり、前記支持部を間隔を空けて覆う領域と、前記接続領域から該接続領域内側上方に向かって立ち上がる領域とを含むことを特徴とする熱型赤外線固体撮像素子。
【請求項２】
前記基板の面方向から見て、前記庇部は、前記接続領域近傍においてＶ字型の構造体を含むことを特徴とする請求項１記載の熱型赤外線固体撮像素子。
【請求項３】
信号読出のための集積回路が形成され、該集積回路との接続電極を備えた基板上に、前記接続電極上を除いて第１の犠牲層を配設する工程と、
前記第１の犠牲層上に、赤外線を吸収することにより加熱される赤外線吸収部、該赤外線吸収部からの熱によって温度が変化して前記赤外線吸収部の温度変化を検出する温度検出部、及び、該温度検出部と電気的に接続される電極部を備えるダイアフラムを形成すると共に、前記ダイアフラムの外側の前記接続電極上及び前記第１の犠牲層上に、該ダイアフラムを前記基板の一側の面から浮かせて支持し、前記基板の前記接続電極に前記ダイアフラムの前記電極部を電気的に接続する配線を構成するように少なくとも一部が導電性材料により形成される支持部を形成する工程と、
前記ダイアフラムの外周近傍に設けられる接続領域の外側の領域に第２の犠牲層を配設すると共に、前記接続領域の内側の領域上に島状に第２の犠牲層を配設する工程と、
前記接続領域上及び前記第２の犠牲層上に、庇形成用部材を配設する工程と、
前記庇形成用部材上に形成したレジストパターンをマスクとして、前記接続領域外側の一部、及び、前記島状の前記第２の犠牲層上の開口部となる領域の前記庇形成用部材を除去して、庇部を形成する工程と、
前記庇形成用部材を除去した領域から、前記第１の犠牲層及び前記第２の犠牲層を除去する工程と、を少なくとも有することを特徴とする熱型赤外線固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記庇部を、前記基板の面方向から見て、前記接続領域から該接続領域外側上方に向かって立ち上がり、前記支持部を間隔を空けて覆う領域と、前記接続領域から該接続領域内側上方に向かって立ち上がる領域とを含むように形成することを特徴とする請求項３記載の熱型赤外線固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１の犠牲層及び第２の犠牲層の材料としてポリイミドを用いることを特徴とする請求項３又は４に記載の熱型赤外線固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱分離構造を有する熱型赤外線固体撮像素子及びその製造方法に関し、特に画素の開口率を向上させるための庇構造を有する熱型赤外線固体撮像素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱型赤外線固体撮像素子に用いられる熱型赤外線検出器を高感度化するため、小田による特開２００１−２１５１５１号公報に記載された開口率を向上できる構造及び製造方法が提案されている。図３は従来の熱型赤外線固体撮像素子である上記特開２００１−２１５１５１号公報に記載された熱型赤外線固体撮像素子の単位画素を示す電流経路に沿った断面構造図である。
【０００３】
上記公報記載の熱型赤外線固体撮像素子は、信号読出回路２４が形成されたＳｉ集積回路基板１上に金属反射膜２が形成されており、該金属反射膜２を覆って第１絶縁保護膜１８が形成されている。Ｓｉ集積回路基板１の第１絶縁保護膜１８側の面の上方には赤外線受光部１９（ダイアフラム）が複数配列される。各々の赤外線受光部１９（ダイアフラム）は、２つの支持部６によって空洞部２０を隔てて第１絶縁保護膜１８の表面から浮かせられて支持されており、１つの画素に１つの赤外線受光部１９（ダイアフラム）が配置されている。
【０００４】
赤外線受光部１９（ダイアフラム）は、ボロメータ薄膜１１（温度検出部）と、金属配線１３のボロメータ薄膜１１（温度検出部）に接した２つの電極部と、ボロメータ薄膜１１（温度検出部）及び２つの電極部を取り囲む絶縁保護膜２１、２２、２３とから構成されている。支持部６は、Ｓｉ集積回路基板１表面に対して平行な梁６ａと、梁６ａの一端に接続された支持脚６ｂとから成り、金属配線１３を絶縁保護膜２１、２２、２３で取り囲んだ構造になっている。梁６ａは、図３では非常に短いように描かれているが、実際には、熱コンダクタンスを小さくするために、赤外線受光部１９（ダイアフラム）の少なくとも１辺に渡って引き延ばされ、一端が赤外線受光部１９（ダイアフラム）と繋がっている。金属配線１３は、その一端は前述のように電極部としてボロメータ薄膜１１（温度検出部）と電気的に接続されており、他端は信号読出回路２４の接続電極３と電気的に接続されている。
【０００５】
また、赤外線受光部１９（ダイアフラム）の、Ｓｉ集積回路基板１と反対側の面から庇部１０が突出している。庇部１０は、赤外線受光部１９（ダイアフラム）内の電極部との間、支持部６との間、及びＳｉ集積回路基板１の接続電極３との間に空間を隔てて、電極部、支持部６、及び接続電極３を覆うように延びている。
【０００６】
そして、赤外線受光部１９（ダイアフラム）の絶縁保護膜２１、２２、２３と庇部１０に赤外線が入射すると、赤外線の一部が絶縁保護膜２１、２２、２３と庇部１０のそれぞれで吸収されて、絶縁保護膜２１、２２、２３及び庇部１０が加熱される。絶縁保護膜２１、２２、２３と庇部１０に入射した赤外線の他の部分は、赤外線受光部１９（ダイアフラム）、庇部１０、支持部６をそれぞれ透過してＳｉ集積回路基板１側に向かって進行する。赤外線受光部１９（ダイアフラム）、庇部１０、支持部６をそれぞれ透過した赤外線は、金属反射膜２や金属配線１３及び接続電極３により赤外線受光部１９（ダイアフラム）及び庇部１０に向けて反射されて、再び絶縁保護膜２１、２２、２３と庇部１０に入射する。これにより、金属反射膜２によって反射された赤外線が絶縁保護膜２１、２２、２３と庇部１０に吸収されて、絶縁保護膜２１、２２、２３及び庇部１０がさらに加熱される。庇部１０の熱は、絶縁保護膜２２、２３を通してボロメータ薄膜１１（温度検出部）に伝わる。このように庇部１０及び絶縁保護膜２１、２２、２３からの熱によりボロメータ薄膜１１（温度検出部）の温度が変化して、ボロメータ薄膜１１（温度検出部）の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化は、Ｓｉ集積回路基板１内の信号読出回路２４により電圧変化に変換されて電気信号として読み出され、その電気信号を基に外部回路により赤外画像化される。
【０００７】
上述した従来技術では、赤外線受光部１９（ダイアフラム）から庇部１０が突出し、その庇部１０で、電極部及び支持部６の、Ｓｉ集積回路基板１側と反対側のそれぞれの面や、接続電極３を、空間を隔てて覆っているので、各画素の開口率が増加し、赤外線をより多く吸収でき、高感度にできている。
【特許文献１】特開２００１−２１５１５１号公報（第１３−１９頁、第１３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した熱型赤外線固体撮像素子においては、赤外線受光部（ダイアフラム）の絶縁保護膜、支持部の絶縁保護膜及び庇部は何れもシリコン窒化膜、シリコン酸化膜またはシリコン酸窒化膜より形成される。これらのうち、赤外線受光部（ダイアフラム）を構成する絶縁保護膜と支持部を構成する絶縁保護膜とは同層の前記絶縁膜で形成されるが、庇部は赤外線受光部内の電極部との間、支持部との間、及びＳｉ集積回路基板の接続電極との間に空間を隔てて、電極部、支持部、及び接続電極を覆うように延びている構造を持つため、赤外線受光部（ダイアフラム）や支持部とは別層の前記絶縁膜で形成される。そのため、製造過程において赤外線受光部（ダイアフラム）上に直接堆積され、開口率向上に寄与しない庇形成用絶縁膜不要部分が存在し、これをそのまま残すと赤外線受光部（ダイアフラム）の無意味な熱容量増加があり、熱応答特性が低下するという問題がある。  
【０００９】
この熱応答特性低下を避けるためには、庇とならない赤外線受光部（ダイアフラム）上に堆積された庇形成用絶縁膜不要部分を部分的にエッチング除去すれば良く、図３に示した従来の熱型赤外線固体撮像素子単位画素断面構造図においても、赤外線受光部（ダイアフラム）上に堆積された庇形成用絶縁膜不要部分が除去されている様子が描かれており（例えば、公報の図１１〜図１２）、公報の記述によれば、庇形成用絶縁膜を庇部形状に加工する工程において、同時にこの赤外線受光部（ダイアフラム）上に直接堆積された庇形成用絶縁膜不要部分を部分的にエッチング除去している。
【００１０】
この工程では、庇形成用絶縁膜を各画素毎の庇部に確実に切り分けなければならないため、庇形成用絶縁膜の膜厚以上にエッチングを進めるオーバーエッチングを充分に加える必要がある。そのため、特開２００１−２１５１５１号公報の製造方法では赤外線受光部（ダイアフラム）を構成する絶縁保護膜の削られる量が多く、かつ、その制御が難しいため、画素間、ウエハ間、さらにはロット間での特性バラツキが大きくなるという問題がある。また、オーバーエッチングが多過ぎれば、赤外線受光部（ダイアフラム）の絶縁保護膜を突き破り、ボロメータ薄膜（温度検出部）を傷めてしまう危険性さえある。
【００１１】
このような問題を回避するためには、庇形成用絶縁膜のエッチング工程における加工精度を高める必要があり、当該技術分野で通常行なわれる手段として、庇形成用絶縁膜堆積前に赤外線受光部（ダイアフラム）上の庇形成用絶縁膜不要部分堆積部にエッチングストップ膜を設けることもできる。しかしながら、この方法ではエッチングストップ膜の形成やそのパターニングなどで製造工程及び工期が増加するという新たな問題が生じる。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、上述のような庇構造を持つ熱型赤外線検出器を単位画素とする熱型赤外線固体撮像素子及びその製造方法に関し、加工精度良く、画素間、ウエハ間、さらにはロット間での特性バラツキを抑え、かつ、製造工程及び工期を増加させること無く、赤外線受光部（ダイアフラム）上に堆積される庇形成用絶縁膜不要部分を部分的に除去し、熱応答特性低下を抑え得る熱型赤外線固体撮像素子及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】
【００１３】
前述の課題を解決するために本発明は、信号読出のための集積回路が形成され、該集積回路との接続電極を備えた基板と、赤外線を吸収することにより加熱される赤外線吸収部、該赤外線吸収部からの熱によって温度が変化して前記赤外線吸収部の温度変化を検出する温度検出部、及び、該温度検出部と電気的に接続された電極部を備え、前記基板の一側の面上に間隔を空けて配置されるダイアフラムと、前記ダイアフラムを前記基板の前記一側の面から浮かせて支持し、前記基板の前記接続電極に前記ダイアフラムの前記電極部を電気的に接続する配線を構成するように少なくとも一部が導電性材料により形成された支持部と、を少なくとも有する赤外線検出素子が複数配置された熱型赤外線固体撮像素子において、前記ダイアフラムの外周近傍に設けられる接続領域に接続され、前記支持部に入射する赤外線を遮断し、かつ、該赤外線を吸収して発生する熱を前記ダイアフラムに伝達する庇部を備え、前記庇部は、前記基板の面方向から見て、前記接続領域から該接続領域外側上方に向かって立ち上がり、前記支持部を間隔を空けて覆う領域と、前記接続領域から該接続領域内側上方に向かって立ち上がる領域とを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、前記基板の面方向から見て、前記庇部は、前記接続領域近傍においてＶ字型の構造体を含むことが好ましい。
【００１５】
また、本発明の熱型赤外線固体撮像素子の製造方法は、信号読出のための集積回路が形成され、該集積回路との接続電極を備えた基板上に、前記接続電極上を除いて第１の犠牲層を配設する工程と、前記第１の犠牲層上に、赤外線を吸収することにより加熱される赤外線吸収部、該赤外線吸収部からの熱によって温度が変化して前記赤外線吸収部の温度変化を検出する温度検出部、及び、該温度検出部と電気的に接続される電極部を備えるダイアフラムを形成すると共に、前記ダイアフラムの外側の前記接続電極上及び前記第１の犠牲層上に、該ダイアフラムを前記基板の一側の面から浮かせて支持し、前記基板の前記接続電極に前記ダイアフラムの前記電極部を電気的に接続する配線を構成するように少なくとも一部が導電性材料により形成される支持部を形成する工程と、前記ダイアフラムの外周近傍に設けられる接続領域の外側の領域に第２の犠牲層を配設すると共に、前記接続領域の内側の領域上に島状に第２の犠牲層を配設する工程と、前記接続領域上及び前記第２の犠牲層上に、庇形成用部材を配設する工程と、前記庇形成用部材上に形成したレジストパターンをマスクとして、前記接続領域外側の一部、及び、前記島状の前記第２の犠牲層上の開口部となる領域の前記庇形成用部材を除去して、庇部を形成する工程と、前記庇形成用部材を除去した領域から、前記第１の犠牲層及び前記第２の犠牲層を除去する工程と、を少なくとも有することを特徴とする。
【００１６】
本発明においては、前記庇部を、前記基板の面方向から見て、前記接続領域から該接続領域外側上方に向かって立ち上がり、前記支持部を間隔を空けて覆う領域と、前記接続領域から該接続領域内側上方に向かって立ち上がる領域とを含むように形成することが好ましい。
【００１７】
また、本発明においては、前記第１の犠牲層及び第２の犠牲層の材料としてポリイミドを用いる構成とすることができる。
【００１８】
このように、本発明の熱型赤外線固体撮像素子及びその製造方法では、ダイアフラム中央部の庇形成用絶縁膜不要部分堆積部に第２犠牲層を島状に形成するので、この島状第２犠牲層がダイアフラムと庇形成用絶縁膜不要部分とを分離する層として働くが、第２犠牲層はダイアフラム以外の構成要素と庇部との間の空間を形成するため元々製造工程上具備しているものであるため、島状第２犠牲層を形成することで新たな製造工程追加となることは無い。また、庇形成用絶縁膜不要部分除去も庇部形状のパターニング時に同時に行うので、ここでも新たな製造工程追加となることは無い。また、ダイアフラムと庇形成用絶縁膜不要部分とを分離していた島状第２犠牲層の除去においても、その他の部分の第２犠牲層や第１犠牲層を除去する犠牲層エッチング工程で同時に除去するので、本発明の熱型赤外線固体撮像素子の製造方法では、製造工程及び工期の増加が全く無い。更に、庇形成用絶縁膜不要部分下と庇部形状パターニング部分下の積層構造が同一になっており、従ってエッチングマージンも同一となるため、庇形成用絶縁膜不要部分のエッチングを島状第２犠牲層内で確実に終了させることができるので、ダイアフラム上に別途エッチングストップ膜を設ける場合と同様の高度な加工精度を得ることができる。そして、庇形成用絶縁膜不要部分が無くなるので、熱応答特性低下を抑えることができる。従って、前述の問題点を解決することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明の熱型赤外線固体撮像素子及びその製造方法によれば、ダイアフラムと庇形成用絶縁膜不要部分とを分離する層として、庇構造形成のため製造工程上有している第２犠牲層を利用し、庇形成用絶縁膜不要部分除去を庇構造のパターニング時に同時に行い、ダイアフラムと庇形成用絶縁膜不要部分とを分離していた島状第２犠牲層を、その他の第２犠牲層や第１犠牲層を除去する犠牲層エッチング工程で同時に除去するので、製造工程及び工期の増加が全く無く庇形成用絶縁膜不要部分を除去できる効果がある。また、庇形成用絶縁膜不要部分のエッチングは、第２犠牲層内で終了するため、ダイアフラム上に別途エッチストップ膜を設ける場合と同様の高度な加工精度を得ることができる効果がある。そして、庇形成用絶縁膜不要部分が無くなるので、熱応答特性低下を抑えることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の熱型赤外線固体撮像素子の製造方法の一実施形態について、図１及び図２を用いて詳細に説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の熱型赤外線固体撮像素子の製造方法における主要工程を示す縦断面構造図であり、図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ庇を取り除いた状態と庇を設けた状態の単位画素平面図である。
【００２１】
まず、通常のＳｉ集積回路製造工程により、信号読出回路（図示せず）、金属反射膜２、及び接続電極３を複数具備したＳｉ集積回路基板１を形成する。なお、図１（ａ）〜（ｃ）には描かれていないが、Ｓｉ集積回路基板１表面や金属反射膜２及び接続電極３を覆うように、全体に絶縁保護膜を形成しておいても良い。
【００２２】
次に、図１（ａ）において、支持部６と接続電極３との接触部を除いて、ダイアフラム５や支持部６とＳｉ集積回路基板１との間の空隙を形成するための第１犠牲層４を、Ｓｉ集積回路基板１上に形成する。第１犠牲層４は、例えば、感光性ポリイミドを塗布し、露光・現像によってパターニングした後、熱処理を施して形成する。第１犠牲層４の厚さは０．５〜３μｍ程度である。
【００２３】
次に、第１犠牲層４及び接続電極３上にダイアフラム５や支持部６を形成する。そのために、まず、プラズマＣＶＤ法等で下層絶縁保護膜を形成する。下層絶縁保護膜は、膜厚１００〜５００ｎｍ程度のＳｉ酸化膜（ＳｉＯ、ＳｉＯ２)、Ｓｉ窒化膜(ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４)、あるいはＳｉ酸化窒化膜(ＳｉＯＮ)などから成る。次に、その上にボロメータ薄膜１１を構成する材料膜をスパッタ法等で形成し、図２（ａ）に示す画素のダイアフラム５に対応するようにボロメータ薄膜１１のパターニングを行なう。ボロメータ薄膜１１は、例えば、膜厚が５０〜２００ｎｍ程度の酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ３、ＶＯＸなど）や酸化チタン（ＴｉＯＸ）などから成る。次に、ボロメータ薄膜１１を覆う絶縁保護膜をプラズマＣＶＤ法等で形成し、該絶縁保護膜にボロメータコンタクト１４及び接続電極コンタクト１５を開口する。絶縁保護膜は、膜厚５０〜２００ｎｍ程度のＳｉ酸化膜（ＳｉＯ，ＳｉＯ２)、Ｓｉ窒化膜(ＳｉＮ，Ｓｉ３Ｎ４)、あるいはＳｉ酸化窒化膜(ＳｉＯＮ)などから成る。次に、金属配線１３を構成する金属薄膜をスパッタ法等で形成し、支持部６に対応するように金属配線１３のパターニングを行なう。金属配線１３は、膜厚が５０〜２００ｎｍ程度のアルミ、銅、金、チタン、タングステン、モリブデン、あるいはチタン・アルミ・バナジウムなどから成る。さらにそれらの上を覆うようにプラズマＣＶＤ法等で上層絶縁保護膜を形成する。上層絶縁保護膜は、膜厚１００〜５００ｎｍ程度のＳｉ酸化膜（ＳｉＯ，ＳｉＯ２)、Ｓｉ窒化膜(ＳｉＮ，Ｓｉ３Ｎ４)、あるいはＳｉ酸化窒化膜(ＳｉＯＮ)などから成る。最後に、上層絶縁保護膜から下層絶縁保護膜までをまとめてダイアフラム５及び支持部６の形状になるようにパターニングして出来上がる。なお、ダイアフラム５及び支持部６のパターニングには、同時に第１犠牲層４のポリイミドを部分的に露出させる効果もある。
【００２４】
次に、電極部１２及び支持部６と、庇部１０との間の空隙を形成するための第２犠牲層７を、電極部１２及び支持部６の上に形成すると同時に、本実施形態では、ダイアフラム５中央部の不要な庇形成用絶縁膜８をダイアフラム５に損傷を与えることなく除去できるように、ダイアフラム５中央部にも第２犠牲層７を島状に形成する。第２犠牲層７もまた、感光性ポリイミドを塗布し、露光・現像によってパターニングした後、熱処理を施して形成する。第２犠牲層７の厚さは０．５〜３μｍ程度である。
【００２５】
次に、第２犠牲層７及びダイアフラム５露出部上に庇形成用部材（ここでは、庇形成用絶縁膜８）をプラズマＣＶＤ法等で形成する。庇形成用絶縁膜８は、膜厚３００〜２０００ｎｍ程度のＳｉ酸化膜（ＳｉＯ，ＳｉＯ２)、Ｓｉ窒化膜(ＳｉＮ，Ｓｉ３Ｎ４)、あるいはＳｉ酸化窒化膜(ＳｉＯＮ)などから成る。庇形成用絶縁膜８の膜厚が厚い場合には、第２犠牲層７も厚めの条件にした方が、プロセスマージンを確保し易く好ましい。この庇形成用部材は入射した赤外線を吸収できる部材であればよく、絶縁膜に限られない。
【００２６】
次に、図１（ｂ）において、庇形成用絶縁膜８堆積後、フォトレジストマスク９を用いて庇部１０構造のパターニングを行なうが、このとき同時にダイアフラム５中央部の第２犠牲層７上の庇形成用絶縁膜８不要部分もエッチング除去する。この結果、図２（ｂ）に示すように、庇部１０はリング状の庇接続部１６によってダイアフラム５と接着し、その僅か内側にて庇開口部１７を開けられる。庇形成用絶縁膜８不要部分下と庇部形状パターニング部分下の積層構造が同一であるため、エッチングマージンも同一であり、庇形成用絶縁膜８不要部分のエッチングが島状の第２犠牲層７内で確実に終了するので、庇開口部１７内には第２犠牲層７が残った状態になっている。
【００２７】
次に、図１（ｃ）において、第１犠牲層４及び第２犠牲層７をＯ２ガスプラズマを用いたアッシングにより除去することで、庇部１０のＳｉ集積回路基板１側の空隙と、ダイアフラム５のＳｉ集積回路基板１側の空隙を形成する。また、ここで同時に庇開口部１７内に残っていた第２犠牲層７も除去される。
【００２８】
以上の工程を経て、庇形成用絶縁膜不要部分を取除いた庇部１０を具備したダイアフラム５が、支持部６によってＳｉ集積回路基板１から浮かせられて支持されている熱分離構造を有する熱型赤外線検出器を複数配列した熱型赤外線固体撮像素子が製造され、新たな製造工程の追加無く、かつ、高精度で庇形成用絶縁膜不要部分の除去を達成している。
【００２９】
なお、上述した実施の形態において、第１犠牲層４及び第２犠牲層７をポリシリコンやアルミで構成することができる。ポリシリコンを犠牲層に用いる場合の犠牲層除去は、例えば、ヒドラジンやテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）を用いたウェットエッチング、ＸｅＦ２プラズマを用いたドライエッチング等により行なう。アルミを犠牲層に用いる場合の犠牲層除去は、例えば、塩酸やホットリン酸を用いたウェットエッチングにより行なう。但し、ダイアフラム５や支持部６を構成する絶縁保護膜にＳｉ窒化膜を用いた場合には、ホットリン酸をあまり高温（〜１６０℃）にするとＳｉ窒化膜もエッチングされるので注意が必要である。
【００３０】
また、ダイアフラム５や支持部６を構成する絶縁保護膜にＳｉ酸化膜を用いる場合には、第１犠牲層４及び第２犠牲層７をＳｉ窒化膜で構成することも可能であり、さらに、その逆も可能である。Ｓｉ窒化膜が犠牲層の場合の犠牲層除去は、例えば、ホットリン酸を用いたウェットエッチングで行ない、Ｓｉ酸化膜が犠牲層の場合の犠牲層除去は、例えば、弗酸を用いたウェットエッチングで行なう。
【００３１】
上述した実施の形態では、温度検出部としてボロメータ薄膜を備えたボロメータ型赤外線固体撮像素子について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば温度検出部としてサーモパイルを備えたものなど、庇構造によって高感度化できる熱型赤外線固体撮像素子において全て効果を発揮し得るものである。
【実施例】
【００３２】
本発明の効果を確認するために、実施形態で示した製造方法を用いて、画素数３２０×２４０で画素ピッチ３７μｍのボロメータ型赤外線固体撮像素子を製作した。なお、上記実施形態では、Ｓｉ集積回路基板上に、２本の支持部で支持されたダイアフラムをアレイ状に形成しているが、本実施例では、支持部の梁は、図２のように１辺に渡って延びているのではなく、さらに１辺延ばして２辺に渡るように形成した。その結果、画素全面積に対するダイアフラム面積の割合（庇構造を持たない場合の開口率）は約６５％となった。ダイアフラム及び支持部を構成する下層絶縁保護膜と上層絶縁保護膜とは共に膜厚３００ｎｍのＳｉ窒化膜で形成した。ボロメータ薄膜としては、膜厚１００ｎｍの酸化バナジウムを用いた。ボロメータ薄膜上の絶縁保護膜には膜厚５０ｎｍのＳｉ窒化膜を用いた。配線には赤外線で生じた熱をできるだけ逃がさないようにするため、熱伝導率の低い膜厚１００ｎｍのチタン・アルミ・バナジウムを採用した。庇部は膜厚１μｍのＳｉ窒化膜で形成した。第２犠牲層の厚さを１μｍとして、庇部パターニング時のオーバーエッチングを５０％程度掛けても充分余裕があるようにした。庇部を含めた開口率は約９５％であった。また、画素全面積に対するダイアフラム中央部から取除いた庇形成用絶縁膜不要部分の面積の割合は、約４７％であった。
【００３３】
また、庇構造を持たない同型のボロメータ型赤外線固体撮像素子（比較例１）及び庇構造は持つが庇形成用絶縁膜不要部分を残した同型のボロメータ型赤外線固体撮像素子（比較例２）も同時に製作して前述した本実施例のボロメータ型赤外線固体撮像素子と性能比較を行なった。
【００３４】
その結果、本実施例のボロメータ型赤外線固体撮像素子は庇構造を持たないもの（比較例１）と比べ、開口率が約１．５倍になっているため、感度も約１．５倍に向上していた。また、熱時定数を比較したところ、庇構造を持たないもの（比較例１）は１４．０ｍｓｅｃであったが、庇構造は持つが庇形成用絶縁膜不要部分を残したもの（比較例２）では熱容量が増加するため、熱時定数はその倍以上の３５．４ｍｓｅｃとなってしまい、テレビジョンのフレームレートに対応する時間３３ｍｓｅｃを超えてしまった。これに対して、本発明の製造方法を用いて庇形成用絶縁膜不要部分を除去したものでは２４．４ｍｓｅｃに留めることができていた。また、本実施例と比較例１の面内均一性を比較したところ、有意差は全く認められず、本発明の熱型赤外線固体撮像素子の製造方法では加工精度を高度に保つことできていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の活用例として、暗視装置（赤外線カメラ）やサーモグラフィに使用される熱型赤外線固体撮像素子の製造が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１（ａ）】本発明の一実施形態に係る熱型赤外線固体撮像素子の製造方法について説明するため模式的縦断面構造図である。
【図１（ｂ）】本発明の一実施形態に係る熱型赤外線固体撮像素子の製造方法について説明するため模式的縦断面構造図である。
【図１（ｃ）】本発明の一実施形態に係る熱型赤外線固体撮像素子の製造方法について説明するため模式的縦断面構造図である。
【図２（ａ）】本発明の一実施形態に係る熱型赤外線固体撮像素子の製造方法によって形成される単位画素平面図である。
【図２（ｂ）】本発明の一実施形態に係る熱型赤外線固体撮像素子の製造方法によって形成される単位画素平面図である。
【図３】従来例（特開２００１−２１５１５１号公報）の熱型赤外線固体撮像素子の単位画素を示す電流経路に沿った断面構造図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  Ｓｉ集積回路基板
２  金属反射膜
３  接続電極
４  第１犠牲層
５  ダイアフラム
６  支持部
６ａ  梁
６ｂ  支持脚
７  第２犠牲層
８  庇形成用絶縁膜
９  フォトレジスト
１０  庇部
１１  ボロメータ薄膜
１２  電極部
１３  金属配線
１４  ボロメータコンタクト
１５  接続電極コンタクト
１６  庇接続部
１７  庇開口部
１８  第１絶縁保護膜
１９  赤外線受光部
２０  空洞部
２１  第２絶縁保護膜
２２  第３絶縁保護膜
２３  第４絶縁保護膜
２４  信号読出回路
【図１（ａ）】
2005116856.tif 000003
【図１（ｂ）】
2005116856.tif 000004
【図１（ｃ）】
2005116856.tif 000005
【図２（ａ）】
2005116856.tif 000006
【図２（ｂ）】
2005116856.tif 000007
【図３】
2005116856.tif 000008