(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（１０）の一面側に凹部（１２）を形成し、前記半導体基板の他面側のうち前記凹部の底部に位置する薄膜部（１４）に複数個のセンシング部（２０）を形成してなる半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板として面方位が（１００）であるものを用い、
前記半導体基板の一面のうち前記凹部を形成する部位以外の部位をマスクする工程と、
しかる後、前記半導体基板の一面側から異方性エッチングを行い、前記凹部を形成すると共に、マスクされた各センシング部間に対応する部位にて前記半導体基板の他面側を一部残す工程と、を備え、
前記残す工程では、前記各センシング部間に対応する部位にて残された残し部（３０）を、（１１１）面で囲まれた断面三角形のリムとして形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体基板（１０）の一面のうち前記各センシング部（２０）間に対応する部位をマスクするマスク部材（４０）の幅は、前記各センシング部間に対応する部位にて残された残し部（３０）の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記センシング部（２０）は、赤外線吸収膜（１６）を備え赤外線を検出するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記センシング部（２０）は、赤外線を受光したときに発生する熱を電気信号に変換する変換手段（１５）を有し、
この変換手段は、サーモパイル、ボロメータ、または焦電素子からなるものであることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板の一面側に凹部を形成し、半導体基板の他面側のうち凹部の底部に位置する薄膜部に複数個のセンシング部を形成してなる半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体装置は、半導体基板の一面側からエッチングにより凹部を形成し、この凹部の形成に伴い形成された半導体基板の他面側の薄膜部に、センシング部を形成してなるものである。
【０００３】
このような薄膜センシング部を有する半導体装置としては、例えば、「ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＥＬＥＣＴＲＯＮ  ＤＥＶＩＣＥ，ＶＯＬ．ＥＤ−２９，ＮＯ．１，ＪＡＮＵＡＲＹ  １９８２，Ｐ．１４〜２２」に記載されているような赤外線センサがある。このものは、シリコン基板の裏面をエッチングにより除去し、薄膜メンブレンを形成したサーモパイル式の赤外線センサであり、非接触で短時間に測定対象物の温度検出が可能である。
【０００４】
このような赤外線センサにおいては、異なる位置を測定可能とするためにセンシング部を複数個（複数エレメント）形成する場合がある。その場合、薄膜部の面積が大きいものとなるため、薄膜部が強度的に弱くなり、製造中や使用中における薄膜部の損傷が懸念される。薄膜部を厚くして強度を向上させることも考えられるが、薄膜部はセンシング部の熱伝導を抑える等の理由から、薄膜部を厚くすることは好ましいとはいえず、薄膜部は薄い状態を維持する必要がある。
【０００５】
このような広い面積を持つ薄膜部の強度を確保するために、「ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＥＬＥＣＴＲＯＮ  ＤＥＶＩＣＥ，ＶＯＬ．ＥＤ−３３，ＮＯ．１，ＪＡＮＵＡＲＹ  １９８６，Ｐ．７２〜７９」には、複数個のセンシング部間の部位において薄膜部の裏側にボロンエッチストップ層よりなるリムを設け、このリムによって薄膜部を支持するようにした赤外線センサが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したボロンエッチストップ層よりなるリムは、ボロン層を１０19ｃｍ-3〜１０20ｃｍ-3以上の高濃度に形成する必要がある。このような高濃度ドープ層は大きな応力を持つため、薄膜部が歪みやすくなったり、ボロン層（リム）自身に結晶欠陥が発生し強度が低下する等の問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑み、半導体基板の一部に薄膜部を形成し、この薄膜部に複数個のセンシング部が形成された半導体装置において、薄膜部を支持するためのリムを設けるにあたって、該リムの応力による薄膜部の歪みを低減するとともに該リムの強度を確保することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１〜請求項４に記載の発明は、半導体基板（１０）の一面側に凹部（１２）を形成し、該半導体基板の他面側のうち該凹部の底部に位置する薄膜部（１４）に複数個のセンシング部（２０）を形成してなる半導体装置の製造方法に係るものである。
【０００９】
まず、請求項１に記載の発明では、半導体基板（１０）として面方位が（１００）であるものを用い、半導体基板の一面のうち凹部（１２）を形成する部位以外の部位をマスクする工程と、しかる後、半導体基板の一面側から異方性エッチングを行い、凹部を形成すると共に、マスクされた各センシング部間に対応する部位にて半導体基板の他面側を一部残す工程とを備え、この残す工程では、各センシング部間に対応する部位にて残された残し部（３０）を、（１１１）面で囲まれた断面三角形のリムとして形成することを特徴としている。
【００１０】
なお、以下、本欄では簡単のために、半導体基板の一面のうち凹部を形成する部位以外の部位を「凹部非形成部」といい、半導体基板の一面のうち各センシング部間に対応する部位をセンシング部間対応部ということとする。
【００１１】
本発明によれば、面方位が（１００）面である半導体基板の一面側から異方性エッチングを行うが、このとき、（１００）面に比べてエッチングレートの遅い（１１１）面が現れる。そのため、センシング部間対応部をマスクした状態で前記エッチングレートの差を利用してエッチングを行えば、凹部を形成すると共に、マスクされたセンシング部間対応部にて（１１１）面で囲まれた部分を残すことができ、この残し部をリムとすることができる。
【００１２】
このように、本発明の製造方法によれば、従来のような高濃度ドープ層を用いることなく、適切にリムを形成することができる。よって、薄膜部を支持するためのリムを設けるにあたって、該リムの応力による薄膜部の歪みを低減するとともに該リムの強度を確保することができる。
【００１３】
ここで、請求項２に記載の発明のように、半導体基板（１０）の一面のうちセンシング部間対応部をマスクするマスク部材（４０）の幅は、センシング部間対応部にて残された残し部（３０）の幅よりも大きいことが好ましく、それにより、好適にリムとしての残し部を形成することができる。
【００３４】
ここで、上記各請求項に記載の発明において、センシング部（２０）は、赤外線吸収膜（１６）を備え赤外線を検出するものにできる。また、センシング部（２０）が、赤外線を受光したときに発生する熱を電気信号に変換する変換手段（１５）を有する場合、この変換手段としては、サーモパイル方式、ボロメータ方式、または焦電素子を用いた焦電方式のものを採用することができる。
【００３５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。以下の各実施形態では、本発明の半導体装置を、薄膜部（メンブレン）上に複数のセンシング部が形成された赤外線センサに具体化したものとして説明する。この赤外線センサは、例えば空調装置において周囲温度を非接触で計測するための温度計測手段等に適用される。なお、各実施形態において、互いに同一の部分には、図中、同一符号を付して説明を簡略化することとする。
【００３７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る薄膜センシング部を備えた半導体装置としての赤外線センサＳ１の概略断面構成を示す図である。図１において、１０は、面方位が（１００）であるシリコン基板（本発明でいう半導体基板）である。
ここで、シリコン基板１０における図中の下側の面を一面、上側の面を他面とする。また、図２はシリコン基板１０の一面側を視たときの概略平面図であり、図１は、図２中のＡ−Ａ断面に相当する。
【００３８】
シリコン基板１０は、その他面に形成されたシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜等よりなる薄膜（本例ではシリコン窒化膜）１１を有するものであり、シリコン基板１０の一面には凹部１２が形成されている。
【００３９】
凹部１２の形成に伴い、凹部１２の底部に位置するシリコン基板１０の他面側は、凹部１２の周囲に位置する周囲部１３よりも大幅に薄い薄膜部１４として形成されている。この薄膜部１４の厚さは実質的に上記薄膜１１の厚さであり、周囲部１３の厚さは、実質的にもともとの半導体基板１０の厚さである。
【００４０】
また、薄膜部１４には、赤外線を検出するためのセンシング部２０が複数個形成されている。そして、薄膜部１４におけるシリコン基板１０の一面側の面には、各センシング部２０の間の部位に対応する部位に、薄膜部１４を支持するためのリム３０がシリコン基板１０と同一の材料により形成されている。
【００４１】
本例において、薄膜１１と同一の平面内における複数個のセンシング部２０、リム３０及び周囲部１３の平面的な配置関係は、図２に示す様である。十字の梁形状をなすリム３０及び該リム３０の周囲に位置する矩形枠状の周囲部１３によって、薄膜部１４は４個の領域に区画されている。そして、これら４個の領域の各々が１個のセンシング部２０として形成されている。つまり、本例では薄膜部１４に４個のセンシング部２０が平面的に配置されている。
【００４２】
各センシング部２０は、薄膜部１４と、この薄膜部１４におけるシリコン基板１０の他面側の面に積層された熱電対部（本発明でいう変換手段）１５及び赤外線吸収膜１６等とを有し、赤外線吸収膜１６にて赤外線を受光したときに発生する熱を熱電対部１５によって電気信号に変換する構成となっている。
【００４３】
変換手段としての熱電対部１５は、薄膜部１４上に形成された異なる２種類のゼーベック係数を持つ導体もしくは半導体材料により形成されたものである。本例の熱電対部１５は、Ｎ型ポリシリコン配線１５ａとアルミニウム（Ａｌ）配線１５ｂとを直列に数十回つないだものであり、サーモパイル方式の変換手段を構成している。
【００４４】
また、各センシング部２０においては、熱電対部１５の上に、シリコン窒化膜等よりなる絶縁性の保護膜１７が積層されている。この保護膜１７に、センシング部２０以外の部位にて開口部を形成し熱電対部１５を露出させることにより、ボンディングワイヤを接続するためのワイヤ接続部１７ａが形成されている。
【００４５】
また、各センシング部２０において、赤外線吸収膜１６は、保護膜１７を介して熱電対部１５の上に積層されている。この赤外線吸収膜１６は、赤外線を吸収したときに熱を発生する材料により構成されており、例えば、金の微粒子よりなる金黒（Ａｕ−ブラック）等を用いることができる。
【００４６】
また、リム３０は、後述するように、異方性エッチングすることによりシリコン基板１０の残し部として形成されているため、当然ながらシリコン基板１０と同一材料である。そして、リム３０の形状は、図１に示す様に、シリコン基板１０の厚み方向の断面が三角形状をなし、この厚み方向に沿った側面３０ａの面方位が（１１１）となっている。また、リム３０の不純物濃度は、１×１０19ｃｍ-3以下である。
【００４７】
次に、上記構成を有する赤外線センサＳ１の製造方法について、図３を参照して述べる。図３（ａ）〜（ｃ）は、赤外線センサＳ１の製造方法を示す工程図であり、製造工程における途中の状態を上記図１に対応した断面にて示すものである。
【００４８】
まず、面方位が（１００）であるシリコン基板１０を用意し、このシリコン基板１０の一方の面（上記他面に相当する面）に、周知の半導体製造技術を用いて、シリコン窒化膜等よりなる薄膜１１、Ｎ型ポリシリコン配線１５ａ、Ａｌ配線１５ｂ、シリコン窒化膜よりなる保護膜１７を順次パターニング形成する。
【００４９】
また、シリコン基板１０の上記一面のうち凹部１２を形成する部位以外の部位と各センシング部２０間に対応する部位（つまり、リム３０を形成する部位）とに、シリコン窒化膜等よりなるマスク部材４０を形成し、これらの部位をマスク部材４０によりマスクする。ここまでの状態を図３（ａ）に示す。
【００５０】
なお、このマスク部材４０の平面形状は、シリコン基板１０の一面（凹部形成側の面）側からみた形状として、図４中の斜線ハッチングに示す様になる。図４には、残し部（リム）３０と凹部１２の外形も破線にて示してある。また、以下、「凹部１２を形成する部位以外の部位」を凹部非形成部といい、「各センシング部２０間に対応する部位」をセンシング部間対応部という。
次に、マスクされたシリコン基板１０の一面側から、ＫＯＨやＴＭＡＨ（テトラメチル−アンモニウム−ヒドロキシド）等を用いて異方性エッチングを行う。
このとき、（１００）面に比べてエッチングレートの遅い（１１１）面が現れ、図３（ｂ）に示す様に、断面Ｖ字状にエッチングが進行していく。
【００５１】
さらに、エッチングを継続していき、図３（ｃ）に示す様に、シリコン窒化膜等よりなる薄膜１１をエッチングストッパとして凹部１２を形成すると共に、センシング部間対応部（リム３０を形成する部位）にて、シリコン基板１０の他面側の一部（残し部）を残すようにする。この残し部は、（１１１）面で囲まれた断面三角形のリム３０として形成される。
【００５２】
ここで、図３（ｃ）及び図４に示す様に、シリコン基板１０の一面のうちセンシング部間対応部をマスクするマスク部材４０の幅は、センシング部間対応部にて残された残し部（リム）３０の幅よりも大きい。
【００５３】
その後、蒸着等により金黒等よりなる赤外線吸収膜１６をパターニング形成することにより、上記図１に示す赤外線センサＳ１が出来上がる。なお、このセンサＳ１は、ウェハとしてのシリコン基板１０にチップ単位に形成した場合には、その後、ダイシングカット等により、個々のチップに分断する。
【００５４】
出来上がった赤外線センサＳ１は、図５に示す様に、ステム５０に実装する。
すなわち、該センサＳ１を銀ペースト等の接着剤により金属製（例えばステンレス等）のステム５０接着し、さらに、ボンディングワイヤ５１により金属製（例えばステンレス等）のピン５２とセンサＳ１とを電気的に接続する。
【００５５】
そして、キャップ５３をシール溶接する。ここで、ピン５２は、ステム５０の貫通部にてハーメチックシール５４にてシール固定されている。また、キャップ５３には赤外線センサＳ１のセンシング部２０へ赤外線を入光させるための光学フィルタ５５が設けられている。
【００５６】
このように実装された赤外線センサＳ１は、例えば、空調装置における適所に設置され、各測定個所から発せられる赤外線を各々のセンシング部２０にて受光する。そして、赤外線を受光したときに赤外線吸収膜１６にて発生する熱により、熱電対部１５によって電気信号に変換する。
【００５７】
本例では、赤外線吸収膜１６にて発生する熱により、直列に接続されたＮ型ポリシリコン配線１５ａとＡｌ配線１５ｂとの接点に起電力が発生する。この熱起電力が電気信号として熱電対部１５からワイヤ５１、ピン５２を介して外部に出力され、例えば空調装置における温度情報として用いられる。本例では、両配線１５ａ、１５ｂを数十回直列接続しているため、熱電対部１５から出力される信号を大きく（例えば数ｍＶ程度）とすることができる。
【００５８】
ところで、本実施形態によれば、薄膜部１４を支持するためのリム３０を、シリコン半導体基板１０と同一の材料であって不純物濃度が１×１０19ｃｍ-3以下となっているものにて構成しているため、従来の高濃度ドープ層よりも不純物濃度が低いリム３０を形成することができる。
【００５９】
ちなみに、上述したように、従来の高濃度ドープ層（ボロンエッチストップ層）よりなるリムは、ボロン層を１０19ｃｍ-3〜１０20ｃｍ-3以上の高濃度に形成する必要があるため、長時間の拡散が必要なほか、このような高濃度ドープ層は大きな応力を持つ（シリコンに多くの不純物を打ち込むから応力が大きくなる）。そのため、薄膜部が歪みやすくなったり、ボロン層（リム）自身に熱処理時に結晶欠陥が発生し強度が低下する等の問題がある。
【００６０】
その点、本実施形態では、従来に比べて、応力が低く結晶欠陥の発生しにくいリム３０とすることができる。よって、本実施形態によれば、リム３０を設けるにあたって、リム３０の応力による薄膜部１４の歪みを低減するとともにリム３０の強度を確保することが可能な赤外線センサ（半導体装置）Ｓ１を提供することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、面方位が（１００）であるシリコン基板１０において、上述したように、リム３０の断面が三角形状をなしているため、従来の断面矩形であるリム（従来技術の欄に記載のボロン層よりなるリム）に比べ、リム３０の強度を維持しつつ、リム３０の軽量化を図ることができ、好ましい。
【００６２】
また、本実施形態によれば、面方位が（１００）であるシリコン基板（半導体基板）１０の一面側に凹部１２を形成し、シリコン基板１０の他面側のうち凹部１２の底部に位置する薄膜部１４にセンシング部２０を形成するとともに、凹部１２の底部に、薄膜部１４を支持するためのリム３０を形成してなる半導体装置の製造方法であって、シリコン基板１０の一面のうち凹部非形成部とリム３０を形成する部位（センシング部間対応部）とをマスクする工程と、しかる後、シリコン基板１０の一面側から異方性エッチングを行い、凹部１２を形成すると共に、リム３０を形成する部位にてシリコン基板１０の他面側を一部残す工程と、を備えた半導体装置の製造方法が提供される。
【００６３】
本製造方法によれば、面方位が（１００）面であるシリコン基板１０の一面側から異方性エッチングを行うが、このとき、（１００）面に比べてエッチングレートの遅い（１１１）面が現れる。そのため、センシング部間対応部をマスクした状態で前記エッチングレートの差を利用してエッチングを行えば、凹部１２を形成すると共に、センシング部間対応部にて（１１１）面で囲まれた部分を残すことができ、この残し部をリム３０とすることができる。
【００６４】
このように、本製造方法によれば、従来のような高濃度ドープ層を用いることなく、適切にリム３０を形成することができる。よって、薄膜部１４を支持するためのリム３０を設けるにあたって、リム３０の応力による薄膜部１４の歪みを低減するとともにリム３０の強度を確保することが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００６５】
ここで、本製造方法では、シリコン基板１０の一面のうちセンシング部間対応部をマスクするマスク部材４０の幅は、センシング部間対応部にて残された残し部の幅よりも大きいため、好適にリム３０としての残し部を形成することができる。
【００６６】
（第２実施形態）
図６に、本発明の第２実施形態に係る薄膜センシング部を備えた半導体装置としての赤外線センサＳ２の概略断面構成を示す。本実施形態は、凹部１２及びリム３０を垂直異方性エッチングによって形成した点が、上記第１実施形態と異なるものであり、以下、第１実施形態との相違点を中心に説明していく。
【００６７】
本実施形態の赤外線センサＳ２においても、リム３０をシリコン基板（半導体基板）１０と同一の材料よりなり、リム３０の不純物濃度を１×１０19ｃｍ-3以下としている。なお、本センサＳ２においては、シリコン基板１０の面方位は限定されず、（１００）面以外でも良い。
【００６８】
そして、リム３０は、上記第１実施形態の断面三角形状とは異なり、シリコン基板１０における凹部１２の周囲に位置する周囲部１３の厚さと同じ厚さである略矩形の断面形状となっている。
【００６９】
次に、本実施形態の赤外線センサＳ２の製造方法について述べる。図７は、赤外線センサＳ２の製造方法を示す工程図であり、製造工程における途中の状態を上記図６に対応した断面にて示すものである。まず、シリコン基板１０を用意し、このシリコン基板１０に、周知の半導体製造技術を用いて、各層１１、１５ａ、１５ｂ、１７を順次パターニング形成する。
【００７０】
また、シリコン基板１０の一面のうち凹部非形成部とセンシング部間対応部（リム３０を形成する部位）とに、シリコン酸化膜等よりなるマスク部材４１を形成し、これらの部位をマスク部材４１によりマスクする。ここまでの状態が図７に示される。また、マスク部材４１の平面形状は、シリコン基板１０の一面側からみた形状として、上記図４に示すマスク部材４０と同様になる。
【００７１】
次に、シリコン基板１０の一面側から垂直異方性エッチングを行い、シリコン基板１０のうちマスク部材４１にてマスクされた部位を残す。具体的に、垂直異方性エッチングとしては、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を採用することができる。ＲＩＥは、方向性を有する反応イオン種を用いてエッチングするため、より精度良くエッチングすることができ、好ましい。なお、他の垂直異方性エッチングとしては垂直異方性プラズマエッチング等を用いても良い。
【００７２】
この垂直異方性エッチングにより、マスクされた部位を残すことで、上記図６に示す様に、凹部１２及びリム３０を形成することができる。このとき、エッチング方向は垂直方向に異方性を有するため、形成されたリム３０はシリコン基板１０の厚み分残るので、強度的に優れたリム３０が形成される。また、凹部１２の側面も垂直面となっている。
【００７３】
その後、上記第１実施形態と同様に、赤外線吸収膜１６をパターニング形成することにより、上記図６に示す赤外線センサＳ２が出来上がる。そして、出来上がった赤外線センサＳ２を、上記図５に示す様に、ステム５０に実装することにより、上記第１実施形態と同様に、温度検出がなされる。
【００７４】
ところで、本実施形態によれば、従来に比べて、応力が低く結晶欠陥の発生しにくいリム３０とすることができるため、上記第１実施形態と同様、リム３０の応力による薄膜部１４の歪みを低減するとともにリム３０の強度を確保することが可能な赤外線センサ（半導体装置）Ｓ２を提供することができる。
【００７５】
また、本実施形態の独自の効果として、リム３０は、シリコン基板（半導体基板）１０における周囲部１３の厚さと同じ厚さであり、リム３０の厚みを十分に確保することができるため、より強度的に優れたリム３０を実現することができる。
【００７６】
また、本実施形態によれば、シリコン基板（半導体基板）１０の一面側に凹部１２を形成し、シリコン基板１０の他面側のうち凹部１２の底部に位置する薄膜部１４にセンシング部２０を形成するとともに、凹部１２の底部に、薄膜部１４を支持するためのリム３０を形成してなる半導体装置の製造方法であって、シリコン基板１０の一面のうち凹部非形成部とリム３０を形成する部位（センシング部間対応部）とをマスクする工程と、しかる後、シリコン基板１０の一面側から垂直異方性エッチングを行い、マスクされた部位を残す工程と、を備えた半導体装置の製造方法が提供される。
【００７７】
本製造方法によれば、従来のような高濃度ドープ層を用いることなく、適切にリム３０を形成することができる。よって、薄膜部１４を支持するためのリム３０を設けるにあたって、リム３０の応力による薄膜部１４の歪みを低減するとともにリム３０の強度を確保することが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００７８】
（第３実施形態）
図８に、本発明の第３実施形態に係る薄膜センシング部を備えた半導体装置としての赤外線センサＳ３の概略断面構成を示す。本実施形態は、凹部１２及びリム３０を電気化学エッチング法によって形成した点が、上記第１実施形態と異なるものであり、以下、第１実施形態との相違点を中心に説明していく。
【００７９】
本実施形態の赤外線センサＳ３においては、リム３０はシリコン基板（半導体基板）１０と同一の材料よりなるが、シリコン基板１０としてボロン等を拡散したＰ型シリコン基板を用い、リム３０は、リン等を不純物濃度１×１０19ｃｍ-3以下にてシリコン基板１０に拡散したＮ型拡散領域として構成している。
【００８０】
それにより、本実施形態では、リム３０はＮ型半導体材料よりなり、シリコン基板１０における凹部１２の周囲に位置する周囲部１３はＰ型半導体材料よりなる。なお、本センサＳ３においては、シリコン基板１０の面方位は限定されず、（１００）面以外でも良い。
【００８１】
次に、本実施形態の赤外線センサＳ３の製造方法について述べる。図９は、赤外線センサＳ３の製造方法を示す工程図であり、製造工程における途中の状態を上記図８に対応した断面にて示すものである。
【００８２】
まず、ボロン等を拡散したＰ型のシリコン基板１０を用意し、このシリコン基板１０の上記他面側から、センシング部間対応部に、リン等をイオン注入法等により不純物濃度１×１０19ｃｍ-3以下（例えば１０15〜１０16ｃｍ-3）にて拡散する。このとき形成されたＮ型拡散領域６０の平面形状を、シリコン基板１０の他面（赤外線吸収膜形成側の面）側からみたものが、図１０であり、Ｎ型拡散領域６０は十字形状に形成されている。
【００８３】
次に、シリコン基板１０の他面側に、周知の半導体製造技術を用いて、各層１１、１５ａ、１５ｂ、１７を順次パターニング形成する。また、シリコン基板１０の一面のうち凹部非形成部に、シリコン窒化膜等よりなるマスク部材４２を形成し、凹部非形成部をマスク部材４２によりマスクする。ここまでの状態が図９に示される。
【００８４】
ここで、図示しないが、半導体基板の他面側においては、後述する電気化学エッチング用の配線が形成され、Ｎ型拡散領域６０は、薄膜１１に空けられたコンタクトホール部（図示せず）を介して、当該電気化学エッチング用配線と電気的に接続される。
【００８５】
次に、上記電気化学エッチング用配線を利用してＮ型拡散領域６０に電圧を印加した状態で、シリコン基板１０の一面側からＫＯＨ等による異方性エッチングを行う。このとき、マスク部材４２の開口部（凹部１２を形成すべき部位）から、シリコン基板１０のＰ型領域が選択的にエッチングされる。
【００８６】
そして、最終的に凹部１２が形成されると共にセンシング部間対応部にＮ型拡散領域６０が残り、残ったＮ型拡散領域６０はリム３０として形成される。なお、実際は、Ｎ型拡散領域６０の外周に位置するＰ型領域がＮ型拡散領域６０を覆うように一部残る。
【００８７】
その後、上記第１実施形態と同様に、赤外線吸収膜１６をパターニング形成することにより、上記図８に示す赤外線センサＳ３が出来上がる。そして、出来上がった赤外線センサＳ３を、上記図５に示す様に、ステム５０に実装することにより、上記第１実施形態と同様に、温度検出がなされる。
【００８８】
ところで、本実施形態によれば、Ｎ型拡散領域６０は電気化学エッチングストッパとして作用するため、Ｎ型拡散領域６０は、その不純物濃度（Ｎ型不純物濃度）に関係なく低濃度であってもエッチングされず、最終的にセンシング部間対応部に残る。そして、残ったＮ型拡散領域６０がリム３０として構成されるが、このリム３０は低濃度のＮ型拡散領域とすることができるため、リム３０の応力は小さくできる。
【００８９】
このように、本実施形態によれば、従来のような高濃度ドープ層を用いることなく、適切にリム３０を形成することができる。よって、薄膜部１４を支持するためのリム３０を設けるにあたって、リム３０の応力による薄膜部１４の歪みを低減するとともにリム３０の強度を確保することが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００９０】
また、本実施形態によっても、従来に比べて、応力が低く結晶欠陥の発生しにくいリム３０とすることができるため、上記第１実施形態と同様、リム３０の応力による薄膜部１４の歪みを低減するとともにリム３０の強度を確保することが可能な赤外線センサ（半導体装置）Ｓ３を提供することができる。
【００９１】
また、本実施形態の赤外線センサＳ３の独自の効果として、リム３０はＮ型半導体材料よりなり、周囲部１３はＰ型半導体材料よりなるため、上記電気化学エッチングを用いた製造方法により、リム３０と周囲部１３とを選択性良く加工することができる。つまり、加工パターンの制御性を良好な半導体装置を提供することができる。
【００９２】
次に、本実施形態の変形例について述べる。図１１は、この変形例としての赤外線センサＳ４の概略断面構成を示す図である。この赤外線センサＳ４では、シリコン基板１０の他面側のうちセンシング部間対応部に位置するリム３０だけでなく、周囲部１３もＮ型半導体材料よりなるものである。
【００９３】
即ち、図１１に示す様に、周囲部１３におけるシリコン基板１０の他面側の一部及びリム３０が、Ｎ型拡散領域６０として形成されており、周囲部１３とリム３０におけるＮ型拡散領域６０の厚さは略同等である。そして、Ｎ型拡散領域６０の平面形状は、シリコン基板１０の他面（赤外線吸収膜形成側の面）側から視たとき、図１２に示す様になり、Ｎ型拡散領域６０はセンシング部２０以外の部位に形成されている。
【００９４】
次に、この赤外線センサＳ４の製造方法について述べる。まず、ボロン等を拡散したＰ型のシリコン基板１０を用意し、このシリコン基板１０の上記他面側から、センシング部間対応部及び凹部非形成部に、リン等をイオン注入法等により不純物濃度１×１０19ｃｍ-3以下（例えば１０15〜１０16ｃｍ-3）にて拡散し、Ｎ型拡散領域６０を形成する（図１２参照）。
【００９５】
後は、上記図８に示す赤外線センサＳ３の製造方法と同様に、各層１１、１５ａ、１５ｂ、１７及びマスク部材４２をパターニング形成し、Ｎ型拡散領域６０に電圧を印加した状態で、シリコン基板１０の一面側からＫＯＨ等による異方性エッチングを行う。それにより、図１１に示す赤外線センサＳ４が出来上がる。
【００９６】
このように、本変形例は、Ｎ型拡散領域６０を、シリコン基板１１の他面側のうちセンシング部間対応部以外に、凹部非形成部にも形成するものである。それによれば、電気化学エッチングストッパとなるＮ型拡散領域６０によって、リム３０の形状パターンだけでなく凹部１２の形状パターンまで規定することができるため、エッチングの加工精度を向上させることができ、好ましい。
【００９７】
つまり、本変形例では、シリコン基板１０の一面側に形成されるマスク部材４２のパターンが多少ずれたり、シリコン基板１０の厚さがばらついても、他面側のＮ型拡散領域６０のパターンによって薄膜部１４の形状が規定されるため、より高精度な寸法にて薄膜部１４を形成することができる。そして、本変形例では、加工パターンの制御性をより良好な半導体装置を提供することができる。
【００９８】
（他の実施形態）
なお、上記第２実施形態において、面方位が（１００）であるシリコン基板を用い、垂直異方性エッチングによって、ある程度の深さまでエッチングした後、ＫＯＨ等による異方性エッチングを行うことにより、凹部１２及びリム３０を形成しても良い。この場合のリム３０は、上記第１実施形態とほぼ同様の形状となる。
【００９９】
また、薄膜１１はシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜等よりなり、エッチングにおけるストッパとして機能するが、エッチングレート等の関係から、ＫＯＨの異方性エッチングを行う場合にはシリコン窒化膜、ＲＩＥを行う場合にはシリコン酸化膜とすることが好ましい。
【０１００】
また、上記実施形態においては、熱電対部１５として、Ｎ型ポリシリコン配線１５ａとＡｌ配線１５ｂの例を示したが、熱電対部１５は、異なる２種類のゼーベック係数を持つ導体もしくは半導体材料により形成されていれば、他の材料でも構わない。
【０１０１】
また、センシング部２０における変換手段としては、熱電対が複数回直列につながったサーモパイル方式以外のものであっても良い。例えば、赤外線受光時に発生する熱による配線の抵抗値変化を検出するボロメータ方式、または、当該熱による誘電率変化を検出する焦電素子を利用する焦電方式を採用することができる。
【０１０２】
また、本発明は、赤外線センサ以外にも、流量センサ等の薄膜センシング部を有する半導体装置一般に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る赤外線センサの概略断面構成を示す図である。
【図２】図１に示す赤外線センサにおけるシリコン基板の一面側を視たときの概略平面図である。
【図３】図１に示す赤外線センサの製造方法を示す工程図である。
【図４】図１に示す赤外線センサの製造方法に用いるマスク部材の概略平面図である。
【図５】図１に示す赤外線センサのステムへの実装構造を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る赤外線センサの概略断面構成を示す図である。
【図７】図７に示す赤外線センサの製造方法を示す工程図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る赤外線センサの概略断面構成を示す図である。
【図９】図８に示す赤外線センサの製造方法を示す工程図である。
【図１０】図８に示す赤外線センサにおけるＮ型拡散領域の概略平面形状を示す図である。
【図１１】上記第３実施形態の変形例としての赤外線センサの概略断面構成を示す図である。
【図１２】図１１に示す赤外線センサにおけるＮ型拡散領域の概略平面形状を示す図である。
【符号の説明】
１０…シリコン基板、１２…凹部、１３…周囲部、１４…薄膜部、
１５…熱電対部、１６…赤外線吸収膜、２０…センシング部、３０…リム、
３０ａ…シリコン基板の厚み方向に沿ったリムの側面、４０…マスク部材、
６０…Ｎ型拡散領域。
【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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