(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線を吸収して熱電変換する熱電変換部を含む検知部と、前記検知部で得られた電気信号を処理するための半導体素子を含む処理回路部と、を有し、前記検知部は、前記検知部の側面まで延伸する少なくとも一つ以上の支持脚によって半導体基板から離間して支持されてなる熱型赤外線センサの製造方法であって、
半導体基板の表面に複数のトレンチを配列形成する工程と、
前記半導体基板に熱処理を施すことにより、前記複数のトレンチのそれぞれの開口を塞ぎ平板状空洞に変えて、該平板状空洞の上部に前記半導体基板を構成する原子のマイグレーションにより単結晶半導体層を形成する工程と、
前記平板状空洞の上方に位置する前記単結晶半導体層に、前記検知部および酸化膜層を形成する工程と、
前記半導体基板上に前記処理回路部を形成するとともに、前記酸化膜層上に前記支持脚の一部を構成する配線層を形成する工程と、
前記配線層に沿って前記酸化膜層の一部をエッチング除去して、前記平板状空洞まで貫通する支持脚形成溝を開口して、前記支持脚を形成する工程と、
を備えることを特徴とする、熱型赤外線センサの製造方法。
【請求項２】
前記酸化膜層の一部は、前記検知部および前記処理回路部の素子分離層として利用されることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記支持脚を形成した後に前記平板状空洞の内壁に酸化膜を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱型赤外線センサ及びその製造方法に関し、より詳細には、外部からの赤外線信号を検知する熱型赤外線センサであって、ＳＯＩ基板を必要とせずに高性能で容易に製造することができる熱型赤外線センサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
赤外線センサは、昼夜にかかわらず検出可能であるとともに、可視光よりも煙や霧などに対する透過性が高いという特長があり、さらに被写体の温度情報をも得ることができることから、防衛分野をはじめ監視カメラや火災検知カメラとして広い応用範囲を有する。
【０００３】
入射した赤外線を感知する熱型赤外線センサの一例として、ｐｎ接合を検知部に含む熱型赤外線センサ構造を用いて説明する。
【０００４】
ｐｎ接合型赤外線センサは、物体から放射される赤外線を、ｐｎ接合部の温度変化に応じて拡散電位障壁の高さやキャリア数が変化することを利用したものである。具体的にはセンサ表面に赤外線の照射により温度が変化する「赤外線吸収体」が設けられており、その温度変化を例えばｐｎ接合を利用したトランジスタ部に導くことにより、ｐｎ接合部のバンド構造が変化させる。この変化を例えば低電流動作による電圧変化を読み取ることにより、照射された赤外線強度を観測し、測定物体の形状および表面温度を検知することができる。
【０００５】
次に、従来のｐｎ接合型赤外線センサの一例について図を用いて説明する。
【０００６】
図９及び図１０は、従来のｐｎ接合型赤外線センサの一例を示す構成図であり、図９はその平面図、図１０はそのＡ−Ａ’線断面図である。
【０００７】
これらの図面において、１は基板、２は検知部、４は支持脚、７は処理回路部をそれぞれ表す。検知部２と支持脚４の下の基板１は、マイクロマシーニングおよびエッチング技術により除去されて空洞６が形成され、検知部２は基板１から延伸した支持脚４によって中空に支えられいる。
【０００８】
検知部２は、検知層２１を絶縁性基板１２および絶縁膜２３、３２が覆うように形成されており、絶縁膜３２の上部に赤外吸収層２２を有する。検知部２に照射した赤外線を、赤外吸収層２２により吸収することにより検知部２の温度が上昇する。この温度変化を検知層２１により電気信号に変換することによって赤外線検知を行なう。検知部２により変換された電気信号は、支持脚４の内部にある配線４１により処理回路部７に導かれ信号処理を経て出力信号に変換される。
【０００９】
このような従来の構造において検出感度向上のためには、検知部２と基板１との断熱性が重要である。つまり、検知部２から基板１への熱の「逃げ」を極力抑える必要がある。そのため、検知部２を基板１から空洞６により分離し、基板との接点は支持脚４のみとしている。支持脚４は熱伝導の低い材料により形成し、マイクロマシーニングにより細く長く加工することにより、基板への熱伝導を抑える必要がある。
【００１０】
検知部２と基板１との熱的な分離のために必要な空洞６の作製方法としては、異方性エッチングが用いられる。エッチング溶液の例としては水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）溶液である。作製方法はマイクロマシーニングにより作製したエッチング孔５１に、前記のエッチング溶液を注入することにより行なう。この空洞６を作製する際には、検知層２１が絶縁性基板１２および絶縁膜２３，３２で完全に覆われていることが必要である。仮に、検知層２１がエッチング孔５１およびシリコン基板１１に接していると、異方性エッチングの際にシリコン基板１１のみならず、検知層２１までエッチングされてしまう。
【００１１】
前記の検知部２１を絶縁膜で完全に覆う構造を容易に実現するためには、シリコン基板上に絶縁膜および単結晶シリコン膜が順次形成されたＳＯＩ（Silicon-on-insulator）基板を用いる方法がある。前記の構造において絶縁膜が絶縁性基板１２の役割を果たし、ＳＯＩ部分に検知層２１を形成する。検知層２１を作製後に、絶縁膜２３および３２を検知部側面および上部に形成することにより行なう。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＳＯＩ基板を用いる場合、単結晶シリコン層はおよび絶縁膜の厚さは、検知部での赤外線感度や異方性エッチング工程などを考慮し決定する必要がある。例えば、報告例にある（Part of SPIE Conference on Infrared Technology and Applications XXV, vol3698, pp556-564, 1999）構造のように横方向のｐｎ接合を利用した場合、接合面積を大きくするためには単結晶シリコン層を厚くする必要がある。また絶縁膜は、その膜厚を厚くすると検知部の熱容量の増大につながり高速性を損なうが、一方でその膜厚を薄くすると異方性エッチングの際に検知層に対するエッチングブロックとして効果をもたない。
【００１３】
ところが、検知部と処理回路部とは同一のＳＯＩ基板上に形成するために、処理回路部において単結晶シリコン膜および絶縁膜の厚さは検知部のものと同じしなければならない。このため、処理回路部に含まれる半導体素子の構造に制約を受けてしまう。たとえば処理回路部にＭＯＳＦＥＴを用いる場合、基板浮遊効果や短チャネル効果などの影響を取り除くのが困難になってしまう。
【００１４】
さらにＳＯＩ基板は通常のシリコン基板に比べ価格が高く、トータルコストの面でもデメリットがある。
【００１５】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、赤外線センサの熱分離構造を作製する際に、ＳＯＩ基板などの高価な基板を使用せず、エッチング工程を行なうことなく検知部が基板との熱分離構造を形成し、且つ検知部と処理回路部の単結晶シリコン膜および絶縁膜の厚さを基板構造に制限されることなく自由に設計しうる構造を有する赤外線センサ及びその製造方法を提供することにある。これにより、例えばｐｎ接合型の熱型赤外線センサの作製コストを低減することができ、また検知部と処理回路部の特性向上が可能となる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、赤外線を吸収して熱電変換する熱電変換部を含む検知部と、前記検知部で得られた電気信号を処理するための半導体素子を含む処理回路部と、を有し、前記検知部は、前記検知部の側面まで延伸する少なくとも一つ以上の支持脚によって半導体基板から離間して支持されてなる熱型赤外線センサの製造方法であって、半導体基板の表面に複数のトレンチを配列形成する工程と、前記半導体基板に熱処理を施すことにより、前記複数のトレンチのそれぞれの開口を塞ぎ平板状空洞に変えて、該平板状空洞の上部に前記半導体基板を構成する原子のマイグレーションにより単結晶半導体層を形成する工程と、前記平板状空洞の上方に位置する前記単結晶半導体層に、前記検知部および酸化膜層を形成する工程と、前記半導体基板上に前記処理回路部を形成するとともに、前記酸化膜層上に前記支持脚の一部を構成する配線層を形成する工程と、前記配線層に沿って前記酸化膜層の一部をエッチング除去して、前記平板状空洞まで貫通する支持脚形成溝を開口して、前記支持脚を形成する工程と、を備えることを特徴とする、熱型赤外線センサの製造方法が提供される。
【００１７】
ここで、処理回路部が「半導体基板上に直接形成され」とは、例えば、埋め込み絶縁膜などを介さずに半導体基板の表面の半導体層に形成されていることをいう。
【００１８】
ここで、前記処理回路部において前記半導体素子の直下に空洞が設けられたものとしても良い。
【００１９】
また、前記検知部は、複数のｐｎ接合半導体素子を含み、前記複数のｐｎ接合半導体素子のそれぞれは絶縁層により素子分離されているものとしても良い。
【００２０】
また、前記平板状空洞の内壁に酸化膜を形成しても良い。
【００２１】
また、前記平板状空洞の深さの光学距離が検知する赤外線の波長の略１／４であるものとしても良い。
【００２３】
ここで、平板状空洞を形成する方法としては、本願出願人が既に出願した例えば特願平１１−２４６５８２号明細書に記載された方法がある（以下、「ＥＳＳ法」と称する）。この方法はシリコン基板表面に、一定間隔で同じ深さの溝（トレンチ）を２次元に作製し、減圧下の水素雰囲気中で高温アニールを行うことにより溝の上部のみを塞ぎ、溝の下部では近傍の溝との結合を生じる。結果としてシリコン基板内部に平板状の空洞を形成し、その空洞上部には平板状の単結晶シリコン膜が形成される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる熱型赤外線センサの断面構造を表す概念図である。すなわち、同図の赤外線センサは、半導体素子、具体的にはｐｎ接合を用いたものであり、図中１１はシリコン基板、１３は平板空洞、２は検知部、４は支持脚、７は処理回路部をそれぞれ表す。
【００２６】
検知部２は支持脚４により支えられており、シリコン基板１１に接続されている。すなわち、検知部２は、シリコン基板１１に形成された中空部において、この中空部の側壁から検知部２の側面まで延伸する支持脚４によってシリコン基板１１から離間した状態で支持されている。
【００２７】
検知部２は、ｐｎ接合を含むトランジスタにより構成される検知層２１、検知層中のｐｎ接合を含むトランジスタの素子分離に用いられる絶縁膜２３、検知層上の絶縁膜３２、赤外吸収層２２によって構成される。
【００２８】
図２（ａ）は、検知層２１の平面構成の一例を表す概念図であり、図２（ｂ）はそのＡ−Ａ’線断面図である。ここに表した例では、第１導電型の半導体２５と第２導電型の半導体２６とからなる「横型」のｐｎ接合素子が４個形成され、これらのｐｎ接合素子は絶縁膜２３により素子分離されている。素子分離用の絶縁膜２３は、例えばシリコンの熱酸化により形成することができる。これらのｐｎ接合素子は、内部配線２７によって直列に接続されている。このように複数のｐｎ接合素子を直列に接続することにより、赤外線入射による温度変化に対する感度を向上することができる。
【００２９】
図３（ａ）は、検知層２１の平面構成の他の例を表す概念図であり、図３（ｂ）はそのＡ−Ａ’線断面図である。ここに表した例では、第１導電型の半導体２５と第２導電型の半導体２６とからなる「縦型」のｐｎ接合素子が４個形成され、これらのｐｎ接合素子は絶縁膜２３により素子分離されている。本具体例の場合も、複数のｐｎ接合素子を直列に接続することにより、温度変化に対する感度を向上することができる。さらに、本具体例においては、「縦型」のｐｎ接合素子を形成することにより、図２に表した「横型」のものよりもｐｎ接合面積を大きくとることができる。その結果として、温度変化に対する検出感度をさらに高くすることができる。
【００３０】
さて、図１に戻って説明を続けると、本発明の赤外線センサにおいては、検知部２に照射した赤外線を、赤外吸収層２２により吸収することにより検知部２の温度が上昇する。この温度変化を検知層２１により電気信号に変換することにより赤外線検知を行う。検知部２により変換された電気信号は、支持脚４の内部にある配線４１により処理回路部７のｐｎ接合を含むトランジスタに導かれ信号処理を経て出力信号に変換される。
【００３１】
吸収された赤外線が熱に変換された後に、検知層２１に含まれるｐｎ接合部を含むトランジスタによって効率よく変換されるためには、検知部２が周辺と熱分離していることが重要となる。そのための構成として、検出部２とシリコン基板１１との間に平板状空洞１３を設け、また検出部２を熱伝導性の低い支持脚４を用いてシリコン基板１１に接続することにより高い熱分離が実現できる。
【００３２】
本発明の赤外線センサを、図９及び図１０に例示した従来の赤外線センサと比較すると、まず、検知部２の下の空洞の形状が異なる。
【００３３】
すなわち、図９及び図１０に表した従来のセンサの場合には、エッチング孔５１から水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液や水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）溶液などのエッチング溶液を注入して異方性エッチングする。その結果として、検知部２の下の空洞６は、シリコン基板の面方位が出現した逆ピラミッド状の空間に形成されている。
【００３４】
これに対して、本発明の赤外線センサの場合には、検知部２の下の空洞１３は平板状であり、シリコンの面方位が顕著に出現することはない。従って、第４実施形態に関して後に詳述するように、平板状空洞１３の下面で赤外線を反射させて感度をさらに向上させることも可能となる。
【００３５】
また、本発明の赤外線センサは、周辺回路部においても従来のものと異なる。つまり、図１０に表したように、従来のセンサは、ＳＯＩ基板に形成されているので、周辺回路部７の下にも、埋め込み酸化膜１２が設けられている。これに対して、本発明の赤外線センサにおいては、周辺回路部７の下に埋め込み酸化膜は存在しない。その結果として、後に詳述するように基板浮遊効果による動作の不安定などの問題が生じない。
【００３６】
次に、本実施形態の赤外線センサの製造方法について説明する。
【００３７】
図４は、本実施形態の赤外線センサの製造工程の要部を表す工程断面図である。
【００３８】
まず、図４（ａ）に表したように、シリコン基板１１の内部に平板状空洞１３を形成する。この際に、本発明においては、異方性エッチング工程なしに単結晶シリコン層の下に空洞１３を形成する。まず、この形成方法（以下、「ＥＳＳ（formation of Empty Space in Silicon）法」と称する）について図５を参照しつつ説明する。
【００３９】
図５は、本発明に係る平板状空洞１３を形成する方法を表す工程断面図である。
【００４０】
まず、図５（ａ）に表したように、シリコン基板１１上にマスク材Ｍを形成し、その上にフォトレジストパターンＲを形成する。マスク材Ｍについては、後に詳述する。
【００４１】
次に、図５（ｂ）に表したように、フォトレジストパターンＲをマスクとして、異方性エッチング例えばＲＩＥ（reactive ion etching）によりマスク材Ｍをパターニングし、マスク材ＭにフォトレジストパターンＲのパターンを転写する。
【００４２】
次に、図５（ｃ）に表したように、フォトレジストパターンＲを酸化性雰囲気に晒して炭化させて除去し、さらに、マスク材Ｍをマスクとして異方性エッチング例えばＲＩＥによりシリコン基板１１をパターニングして、シリコン基板１１の表面に複数のトレンチＴを２次元的に配列形成する。
【００４３】
ここで、トレンチＴは例えば略円形の穴とすることができ、その寸法は、例えば、半径０．２μｍ、深さ２μｍ程度で、トレンチＴ同士の最短の間隔を０．８μｍ程度とすることができる。
【００４４】
また、マスク材Ｍは、異方性エッチングによるシリコン基板１１のパターニングの際にシリコンよりもエッチングレートが十分に遅い材料であることが望ましく、例えば異方性エッチングにＲＩＥを用いた場合には、シリコン酸化膜、またはシリコン窒化膜とシリコン酸化膜との積層膜などが適している。
【００４５】
次に、マスク材Ｍを除去した後、減圧下での非酸化性雰囲気、好ましくはＳｉＯ２を還元する雰囲気、例えば１１００℃、１０Ｔｏｒｒの１００％水素雰囲気中にて高温アニールを行うことにより、図５（ｄ）の状態を経て図５（ｅ）に表すように各トレンチＴの開口が閉ざされて空洞Ｖが形成され、さらに各トレンチＴにて形成された空洞Ｖが一体化することによって、シリコン基板１１の内部に単一の平板状の空洞１３が出現する。
【００４６】
図５（ｄ）から（ｅ）に至るシリコン基板１１表面の形態の変化は、シリコン基板１１の表面のシリコン酸化膜が除去された後に、表面エネルギを最小にするように生ずるシリコン原子の表面マイグレーションによるものである。
【００４７】
再び図４に戻って、説明を続ける。
【００４８】
以上説明したＥＳＳ法により平板状空洞１３を形成したら、次に、図４（ｂ）に表したように、平板状の平板状空洞１３上に存在する平板状の単結晶シリコン層に、ｐｎ接合トランジスタを形成することにより熱型赤外線センサの熱感知部である検知層２１を構成する。また、処理回路部７には電気信号の読み出し回路となるｐｎ接合トランジスタを形成する。検知層２１および処理回路部７のトランジスタの素子分離には例えばＬＯＣＯＳを用いて絶縁膜３１を作製することが可能である。
【００４９】
次に、図４（ｃ）に表したように、検知部２からの信号を処理回路部７に伝達する経路として配線４１を形成し、絶縁膜３２をウェハ全面に積層後、検知部２の上部のみに赤外吸収層２２を形成する。
【００５０】
次に、図４（ｄ）に表したように、支持脚４をパターニングする。具体的には、例えばマイクロマシーニング技術などを用いて絶縁膜３２と３１をパターニングすることにより支持脚形成溝５２を作製する。この結果、検知部２が側面から支持脚４によりシリコン基板１１に支えられる形状が完成する。
【００５１】
以上説明したように、本発明によれば、支持脚形成溝５２を作製した状態ですでに基板との熱分離が完了しているので、その後にエッチングを行なう必要がない。また基板は、単結晶シリコン基板にＥＳＳ法を用いて平板上空洞１３を作製したものを用いているので、素子作製工程でのトータルコストはＳＯＩ基板を使用する場合と比較して低減することが可能となる。
【００５２】
さらに、ＳＯＩ基板を用いる場合には、処理回路部７において、ｐｎ接合トランジスタを有する単結晶シリコン層および絶縁膜の厚さが検知部２のものと同一にならざるを得なかったが、本発明の構造および製造方法を用いることにより周辺回路部の素子設計を、検知部の構造に制約されることなく行なえる。
【００５３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５４】
図６（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係わる熱型赤外線センサの要部断面図であり、同図（ｂ）はその処理回路部７の拡大断面図である。
【００５５】
本実施形態の赤外線センサは、第１実施形態のセンサにおける処理回路部７の一部に部分空洞１４を設けたものである。すなわち、同図において、１１はシリコン基板、３１はＳＴＩを用いて素子分離するために埋め込まれた絶縁膜、７２、７３はそれぞれソース拡散層、ドレイン拡散層、７４はゲート酸化膜、７５はゲート電極をそれぞれ表す。すなわち、処理回路部７の素子の一つが、ＭＯＳトランジスタ７１により構成されている。また、部分空洞１４は、第１実施形態に関して前述したＥＳＳ法を用いることによりシリコン基板１１内の、とくにゲート電極７５の下方に形成することができる。
【００５６】
本実施形態の構造によれば、ＭＯＳトランジスタ７１のチャネル領域における空乏層の広がりを部分空洞１４により抑えられるために、「短チャネル効果」を低減することが可能となる。また、部分空洞１４がソース拡散層７２およびドレイン拡散層７３の下に形成されているために、素子容量の低減も図れる。
【００５７】
これらの効果はＳＯＩ基板を用いても得られる。しかし、本実施形態の構造においては、ＭＯＳトランジスタ７１はシリコン基板１１と部分的に絶縁されているだけであるので、基板浮遊効果が起こらずに動作の安定な素子を提供することが可能である点で、ＳＯＩ基板を用いた場合よりも有利である。また、部分空洞１４上のＭＯＳトランジスタ７１部分における半導体層の厚さは、ＥＳＳ法を用いれば自由に決めることができ、検知部２での検知層２１の厚さによる構造的な制約を受けることがない。
【００５８】
なお、図６においては、部分空洞１４が平板状空洞１３とは独立して形成された構成例を表したが、これ以外にも、部分空洞１４と平板状空洞１３とが一体となっていても良い。つまり、図４（ａ）に表したように平板状空洞を形成した後に、その中央部に検知部２を形成し、平板状空洞の隅部において空洞の上に処理回路部７を形成しても良い。
【００５９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００６０】
図７は、本発明の第３の実施の形態に係わる熱型赤外線センサの要部断面図である。同図については、図１乃至図６に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６１】
本実施形態においては、平板空洞１３の内部に空洞内酸化膜１５を設ける。すなわち、ＥＳＳ法により作製した平板空洞１３内を熱酸化することにより、空洞内酸化膜１５を形成する。
【００６２】
本実施形態の構造においては、は検知層２１の素子分離が容易であるという利点がある。すなわち、図２あるいは図３に例示したように、検知層２１に複数のｐｎ接合素子を形成するための素子分離を行なう場合、素子分離溝をＲＩＥで形成する際に空洞内酸化膜１５がエッチングストップ層として機能する。その結果として、検知層２１が非常に薄い平板状半導体膜（たとえば２００ｎｍ）の場合にも、ＳＴＩ（shallow trench isolation）技術により素子分離を容易且つ確実に形成することができる。
【００６３】
また検知層２１の下面に空洞内酸化膜１５が存在するので、検知層２１の保護酸化膜としての効果も得られる。
【００６４】
酸化膜１５の形成は、例えば、図４（ｄ）に表した工程により支持脚４を形成した後に、支持脚形成溝５２を介して空洞１３の内壁を酸化性雰囲気に晒しつつ熱酸化させて形成することができる。
【００６５】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００６６】
図８は、本発明の第４の実施の形態に係わる熱型赤外線センサの要部断面図である。図８についても、図１乃至図７に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６７】
本実施形態においては、平板空洞１３の深さ方向における光学距離Ｄが、入射する赤外線の波長の１／４とされている。例えば、赤外線の波長を１０μｍとすると、平板空洞１３の深さＤを約２．５μｍとする。
【００６８】
この構造はたとえばＥＳＳ法を用いて作製するが、ＥＳＳ法によると、基板中に形状及び深さ寸法の制御性のよい平板空洞を形成することが容易である。本実施形態の構造によれば、上方から入射した後に検知部２を通過した赤外線は、平板空洞１３の底面で反射され、検知層２１の位置で強度が最大になり、出力信号強度を向上することが可能となる。つまり、赤外線に対する感度をさらに向上させることができる。
【００６９】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
【００７０】
例えば、前述した具体例においては、検知層および処理回路部の半導体素子をｐｎ接合を含む構成としたが、その他の構成の半導体素子を用いても本発明は同様に適用でき同様の効果が得られる。
【００７１】
また、平板空洞作製技術はＥＳＳ法に限るものではなく、基板内に空洞を形成し、空洞の上の結晶が単結晶であるならば本発明を同様に適用である。
【００７２】
また、基板もシリコン基板に限らず、その他の半導体材料あるいは誘電体や絶縁体材料からなる基板を用いることもできる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【００７３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明した形態で実施され以下に説明する効果を奏する。
【００７４】
まず、第１の発明によれば、検知部で検知した信号を処理するために半導体基板上に形成された処理回路部が、半導体基板に接するように形成させているので、ＳＯＩ基板を用いた場合に発生するような、基板構造の影響を受けることなく処理回路部を構成できる。これにより処理回路部の特性向上を行なうことが可能となる。
【００７５】
また、第２の発明によれば、処理回路部の半導体素子に部分的な空洞を形成することにより、素子容量を低減するとともに、素子が基板と接しているので基板浮遊効果や短チャネル効果を低減することができる。
【００７６】
また、第３の発明によれば、検知部の半導体素子を絶縁膜により素子分離することにより、素子数を増やすことが可能になり、検出感度向上につながる。
【００７７】
また、第４の発明によれば、平板状空洞の内面に酸化膜を形成することにより、素子分離の分離溝作製の際に酸化膜がエッチングストップ層となり、検知層が非常に薄い構造でも安定して素子分離構造を形成できる。さらには検知層の保護酸化膜の役割を果たす。
【００７８】
また、第５の発明によれば、平板状空洞の深さの光学距離を入射赤外線波長の１／４程度とすることにより、空洞底面で反射した赤外線が検知部の位置で強度が最大となり、検出感度の向上が可能となる。
【００７９】
また、第６の発明によれば、ＥＳＳ法によって基板内に平板状の空洞を作製し、空洞上部の単結晶層には検知部を、基板上には処理回路部を作製し、さらに支持脚形成のための溝を形成する。この工程においては、検知部と基板との熱分離をエッチング工程なしに作製でき、さらにはＳＯＩのような高価な基板を使用する必要がないので、工程の簡略化およびコストの低減が可能となる。
【００８０】
以上説明したように、本発明によれば、高性能の熱型赤外線センサを低価格で提供することが可能となり、産業上のメリットは多大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる熱型赤外線センサ構成の断面図である。
【図２】図２（ａ）は、検知層２１の平面構成の一例を表す概念図であり、図２（ｂ）はそのＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】図３（ａ）は、検知層２１の平面構成の他の一例を表す概念図であり、図３（ｂ）はそのＡ−Ａ’線断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係わる熱型赤外線センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図５】ＥＳＳ法による平板状空洞の形成方法を表す工程断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係わる熱型赤外線センサ構成の断面図および拡大断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係わる熱型赤外線センサ構成の断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係わる熱型赤外線センサ構成の断面図である。
【図９】従来の熱型赤外線センサ構成の上面図である。
【図１０】従来の熱型赤外線センサ構成の断面図である。
【符号の説明】
１  基板
１１  シリコン基板
１２  絶縁体基板
１３  平板状空洞
１４  部分空洞
１５  空洞内酸化膜
２  検知部
２１  検知層
２２  赤外吸収層
２３  絶縁膜
２４  ｐｎ接合素子
２５  第１導電型の半導体
２６  第２導電型の半導体
２７  内部配線
３１  絶縁膜
３２  絶縁膜
４  支持脚
４１  配線
５１  エッチング孔
５２  支持脚形成溝
６  空洞
７  処理回路部
７１  ＭＯＳトランジスタ
７２  ソース拡散層
７３  ドレイン拡散層
７４  ゲート酸化膜
７５  ゲート電極
【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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