(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（１０）の一面（１１）側に、エッチングにより空洞部（１３）を形成するとともに前記空洞部を覆うようにメンブレン（２０）を形成してなる半導体装置の製造方法において、
Ｎ型の前記半導体基板の一面に、所定の厚さのＰ型層（１２）を形成する工程と、
前記Ｐ型層の上に少なくとも窒化シリコン膜（２１）／酸化シリコン膜（２２）／層間絶縁膜（２４）／保護膜（２６）が順次積層されてなる前記メンブレンを形成する工程と、
前記メンブレンのうち前記空洞部に対応する部位に、前記メンブレンを貫通するエッチングホール（２７）を形成する工程と、
前記Ｎ型の前記半導体基板と前記Ｐ型層との間のＰＮ接合に対して逆電圧を印加した状態で、前記エッチングホールを介して前記Ｐ型層にエッチング液を注入し前記Ｐ型層をエッチングして除去することにより、前記空洞部を形成する工程とを備えることを特徴とするメンブレンを有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体基板（１０）の一面（１１）側に、エッチングにより空洞部（１３）を形成するとともに前記空洞部を覆うようにメンブレン（２０）を形成してなる半導体装置の製造方法において、
Ｎ型の前記半導体基板の一面に、所定の厚さのＰ型層（１２）を形成する工程と、
前記Ｐ型層のうち前記空洞部となるべき領域を除く領域の上にエッチングストッパ用の膜（１４）を形成する工程と、
前記Ｐ型層における前記空洞部となるべき領域上に、犠牲層（３０）を形成する工程と、
前記Ｐ型層の上に前記犠牲層および前記エッチングストッパ用の膜を介して少なくとも窒化シリコン膜（２１）／酸化シリコン膜（２２）／層間絶縁膜（２４）／保護膜（２６）が順次積層されてなる前記メンブレンを形成する工程と、
前記メンブレンのうち前記空洞部に対応する部位に、前記メンブレンを貫通し、前記メンブレンの表面から前記犠牲層に到達するエッチングホール（２７）を形成する工程と、
前記エッチングストッパ用の膜をエッチングストッパとして前記犠牲層および前記Ｐ型層をエッチングして除去することにより前記空洞部を形成する工程であって、前記エッチングホールを介してエッチング液を注入し前記犠牲層を等方性エッチングして除去し、この後、前記Ｎ型の前記半導体基板と前記Ｐ型層との間のＰＮ接合に対して逆電圧を印加した状態で、前記Ｐ型層をエッチングして除去することにより、前記空洞部を形成する工程とを備えることを特徴とするメンブレンを有する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記Ｐ型層（１２）を形成した後、前記Ｐ型層における前記空洞部（１３）となるべき領域を取り囲むように、前記Ｐ型層の内部にＮ型の囲み層（１５）を形成する工程を行い、続いて、前記メンブレン（２０）を形成し、
前記空洞部（１３）を形成する工程では、前記囲み層と前記Ｐ型層との間のＰＮ接合に対しても逆電圧を印加した状態で前記Ｐ型層のエッチングを行うことを特徴とする請求項１に記載のメンブレンを有する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記Ｐ型層（１２）を前記空洞部（１３）に対応した形状にパターニング形成した後、前記メンブレン（２０）を形成する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５】
半導体基板（４０）の一面（４１）側に、エッチングにより空洞部（１３）を形成するとともに前記空洞部を覆うようにメンブレン（２０）を形成してなる半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板の一面上に第１のＰ型拡散層（４２）を形成する工程と、
前記第１のＰ型拡散層の上に、前記第１のＰ型拡散層よりも低濃度の第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層（４３）を所定の厚さ形成する工程と、
前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層の上に前記メンブレンを形成する工程と、
前記メンブレンのうち前記空洞部に対応する部位に、前記メンブレンを貫通するエッチングホール（２７）を形成する工程と、
前記エッチングホールを介してエッチング液を注入して前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層をエッチングして除去することにより、前記空洞部を形成する工程とを備えることを特徴とするメンブレンを有する半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層（４３）を形成した後、前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層における前記空洞部（１３）となるべき領域上に、前記エッチング液によりエッチングされる犠牲層（３０）を形成する工程を行い、続いて、前記メンブレン（２０）を形成することを特徴とする請求項５に記載のメンブレンを有する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層（４３）を形成した後、前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層における前記空洞部（１３）となるべき領域を取り囲むように、前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層の内部に前記第１のＰ型拡散層（４２）と同じ濃度のＰ型の囲み層（４５）を形成する工程を行い、続いて、前記メンブレン（２０）を形成することを特徴とする請求項５に記載のメンブレンを有する半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層（４３）を前記空洞部（１３）に対応した形状にパターニング形成した後、前記メンブレン（２０）を形成することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
Ｎ型の半導体基板（１０）と、
前記半導体基板の一面（１１）上に形成されたＰ型層（１２）と、
前記Ｐ型層の上に少なくとも窒化シリコン膜（２１）／酸化シリコン膜（２２）／層間絶縁膜（２４）／保護膜（２６）が順次積層されてなるメンブレン（２０）とを備え、
前記メンブレンの下において前記Ｐ型層の一部が除去されることにより空洞部（１３）が形成されており、
前記空洞部に対応する前記メンブレンには、厚さ方向に貫通する貫通孔（２７）が形成されていることを特徴とするメンブレンを有する半導体装置。
【請求項１０】
前記空洞部（１３）を区画する前記Ｐ型層（１２）の側面には、前記空洞部を取り囲むようにＮ型の囲み層（１５）が形成されていることを特徴とする請求項９に記載のメンブレンを有する半導体装置。
【請求項１１】
半導体基板（４０）と、
前記半導体基板の一面（４１）上に形成された第１のＰ型拡散層（４２）と、
前記第１のＰ型拡散層の上に形成され前記第１のＰ型拡散層よりも低濃度の第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層（４３）と、
前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層の上に形成されたメンブレン（２０）とを備え、
前記メンブレンの下において前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層の一部が除去されることにより空洞部（１３）が形成されており、
前記空洞部に対応する前記メンブレンには、厚さ方向に貫通する貫通孔（２７）が形成されていることを特徴とするメンブレンを有する半導体装置。
【請求項１２】
前記空洞部（１３）を区画する前記第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層（４３）の側面には、前記空洞部を取り囲むように、前記第１のＰ型拡散層（４２）と同じ濃度のＰ型の囲み層（４５）が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載のメンブレンを有する半導体装置。
【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エッチングにより空洞部を形成するとともに該空洞部を覆うようにメンブレンを形成してなるメンブレンを有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の半導体装置の製造方法を図１、図１０を参照して説明する。図１、図１０に示す半導体装置は、例えば複数の熱電対の起電力を利用したサーモパイル型の赤外線センサに適用されるものであり、図１は概略平面図、図１０は概略断面図である。
【０００３】
半導体基板としてのシリコン基板１０の一面１１側には、空洞部１３が形成されており、空洞部１３の周囲において当該一面１１の上にはエッチングストッパとなる酸化シリコン１４が形成されている。
【０００４】
この酸化シリコン１４の上には、各種配線や膜等を積層してなるセンシング部としてのメンブレン２０が形成されている。つまり、メンブレン２０は空洞部１３を覆うようにシリコン基板１０の一面１１上に設けられている。
【０００５】
メンブレン２０は、図１０に示すように、シリコン基板１０の一面１１側から、窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）２１、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）２２、機能膜として働く多結晶シリコン配線２３、層間絶縁膜２４、配線として働くアルミ配線２５、保護膜２６が順次積層されてなるものである。
【０００６】
なお、図１においては、メンブレン２０のうち、膜２１、２２、２４、２６は省略し、多結晶シリコン配線（斜線ハッチングにて図示）２３、およびアルミ配線２５のみ示してある。
【０００７】
複数本の多結晶シリコン配線２３およびアルミ配線２５が直列に接続されることによって、複数回折り返された折り返し形状を有する赤外線センサの熱電対２３、２５が構成されている。そして、複数個の折り返し部つまりコンタクトホール２５ａの各々が、両配線２３、２５の接合部となっており、この接合部２５ａにてゼーベック効果によって起電力が発生するようになっている。
【０００８】
また、空洞部１３の内周に位置するメンブレン２０には、厚さ方向に貫通するエッチングホール２７が設けられている。
【０００９】
このような半導体装置は、一般に、次のようにして製造される。シリコン基板１０の一面１１上において空洞部１３となるべき領域に対応する領域に、多結晶シリコン等からなる犠牲層（図示せず）を形成し、その後、メンブレン２０を構成する各層を積層、パターニングしてメンブレン２０を形成し、続いて、エッチングホール２７を形成する。
【００１０】
そして、エッチングホール２７を通じて、ＫＯＨやＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドライド）等のシリコンウェットエッチング液を供給し、上記犠牲層およびシリコン基板１０をエッチングすることで、空洞部１３を形成する。こうして、図１、図１０に示す半導体装置が製造される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記シリコンのエッチングは、以下の化学式１に示す化学反応で行われるため、水素が発生する。
【００１２】
【化１】
Ｓｉ＋４ＯＨ-→Ｓｉ（ＯＨ）4＋４ｅ-
４Ｈ2Ｏ＋４ｅ-→２Ｈ2↑＋４ＯＨ-
エッチングにおいて、エッチングホール２７からの水素排出速度が水素生成速度よりも遅い条件となる場合、空洞部１３内に水素気泡が溜まり、メンブレン２０の破壊を引き起こし、歩留まりが低下するという不具合がある。
【００１３】
これは、図１０中の破線Ａ１、Ａ２に示すように、エッチングがＡ１、Ａ２と進行するにつれて深さ方向だけでなく横方向へのエッチング量も増大していくため、エッチングの進行とともに、単位時間あたりに発生する水素発生量も増大することによる。
【００１４】
この不具合を防止するためには、▲１▼水素排出速度を大きくする、▲２▼水素生成速度を抑制する、という方法が考えられる。
【００１５】
しかしながら、▲１▼はエッチングホール２７を大きくすることが効果的であるが、メンブレン２０における機能膜や配線等の制約によりエッチングホール２７のレイアウトが制約を受け、所望の形状や大きさのエッチングホール２７を形成できない場合が多い。また、▲２▼は、シリコンのエッチングレートを下げることが効果的だが、エッチング時間が長くなるという問題がある。
【００１６】
これを解決する方法として、特開平６−２０２５８０号公報に記載されているように、シリコンのエッチング液に界面活性剤を添加する方法が提案されている。
【００１７】
それによれば、メンブレンの破壊防止を実現できるとされているものの、本発明者等の検討によれば、エッチングレートが極めて遅くなったり、異方性が損なわれ、図１０のＢ部に示すように平坦なシリコンエッチング面を得ることができないという不具合が確認された。
【００１８】
本発明は上記問題に鑑み、メンブレンを有する半導体装置において、所望のエッチングホールを形成できない場合でも、空洞部をエッチング形成する際のエッチングレートを落とすことなく歩留まり良くメンブレンを形成できるようにすることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体基板（１０）の一面（１１）側に、エッチングにより空洞部（１３）を形成するとともに空洞部を覆うようにメンブレン（２０）を形成してなる半導体装置の製造方法において、Ｎ型の半導体基板の一面に、所定の厚さのＰ型層（１２）を形成する工程と、Ｐ型層の上に少なくとも窒化シリコン膜（２１）／酸化シリコン膜（２２）／層間絶縁膜（２４）／保護膜（２６）が順次積層されてなるメンブレンを形成する工程と、メンブレンのうち空洞部に対応する部位に、メンブレンを貫通するエッチングホール（２７）を形成する工程と、Ｎ型の半導体基板とＰ型層との間のＰＮ接合に対して逆電圧を印加した状態で、エッチングホールを介してＰ型層にエッチング液を注入しＰ型層をエッチングして除去することにより、空洞部を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００２０】
それによれば、Ｎ型の半導体基板とＰ型層との間のＰＮ接合に対して逆電圧を印加した状態とすることで、当該ＰＮ界面からＰ型層側へ空乏層が形成される。そして、半導体基板側が高い電圧側となり、ＰＮ接合近傍で電圧低下が大きいため、Ｐ型層のエッチングは進行する。
【００２１】
しかし、ＰＮ接合近傍までＰ型層のエッチングが進行すると、電位の高い被エッチング表面すなわち空乏層が露出し、露出面に陽極酸化膜が生成されるため、エッチングレートが大幅に低下する。つまり、深さ方向のエッチングが実質的に停止する。その後は、横方向へエッチングが進行し、所望の大きさの空洞部が形成される。
【００２２】
このように、本発明では、空洞部をエッチング形成する際に、深さ方向のエッチングはある時点で停止し、その後は実質的に横方向のエッチングのみになる。そのため、エッチングの進行とともに水素発生量が増大するのを極力抑制することができ、メンブレンの破壊を抑制できる。
【００２３】
また、特に、エッチングレートを落とす必要もなくなる。さらに、ＰＮ接合近傍で、Ｐ型層のエッチングを効果的に停止できるため、エッチング面は平坦なものにできる。
【００２４】
よって、本発明によれば、所望のエッチングホールを形成できない場合でも、空洞部をエッチング形成する際のエッチングレートを落とすことなく歩留まり良くメンブレンを形成することができる。
【００２５】
また、請求項２に記載の発明では、半導体基板（１０）の一面（１１）側に、エッチングにより空洞部（１３）を形成するとともに空洞部を覆うようにメンブレン（２０）を形成してなる半導体装置の製造方法において、Ｎ型の半導体基板の一面に、所定の厚さのＰ型層（１２）を形成する工程と、Ｐ型層のうち空洞部となるべき領域を除く領域の上にエッチングストッパ用の膜（１４）を形成する工程と、Ｐ型層における空洞部となるべき領域上に、犠牲層（３０）を形成する工程と、Ｐ型層の上に犠牲層およびエッチングストッパ用の膜を介して少なくとも窒化シリコン膜（２１）／酸化シリコン膜（２２）／層間絶縁膜（２４）／保護膜（２６）が順次積層されてなるメンブレンを形成する工程と、メンブレンのうち空洞部に対応する部位に、メンブレンを貫通し、メンブレンの表面から犠牲層に到達するエッチングホール（２７）を形成する工程と、エッチングストッパ用の膜をエッチングストッパとして犠牲層およびＰ型層をエッチングして除去することにより空洞部を形成する工程であって、エッチングホールを介してエッチング液を注入し犠牲層を等方性エッチングして除去し、この後、Ｎ型の半導体基板とＰ型層との間のＰＮ接合に対して逆電圧を印加した状態で、Ｐ型層をエッチングして除去することにより、空洞部を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の製造方法において、Ｐ型層（１２）を形成した後、Ｐ型層における空洞部（１３）となるべき領域を取り囲むように、Ｐ型層の内部にＮ型の囲み層（１５）を形成する工程を行い、続いて、メンブレン（２０）を形成し、空洞部（１３）を形成する工程では、囲み層とＰ型層との間のＰＮ接合に対しても逆電圧を印加した状態でＰ型層のエッチングを行うことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の製造方法において、Ｐ型層（１２）を空洞部（１３）に対応した形状にパターニング形成した後、メンブレン（２０）を形成することを特徴とする。
【００２８】
これら請求項３や請求項４の製造方法によれば、犠牲層を用いないで、Ｐ型層のエッチング領域つまり空洞部のサイズを規定することができる。
【００２９】
また、請求項５に記載の発明では、半導体基板（４０）の一面（４１）側に、エッチングにより空洞部（１３）を形成するとともに空洞部を覆うようにメンブレン（２０）を形成してなる半導体装置の製造方法において、半導体基板の一面上に第１のＰ型拡散層（４２）を形成する工程と、第１のＰ型拡散層の上に、第１のＰ型拡散層よりも低濃度の第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層（４３）を所定の厚さ形成する工程と、第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層の上にメンブレンを形成する工程と、メンブレンのうち空洞部に対応する部位に、メンブレンを貫通するエッチングホール（２７）を形成する工程と、エッチングホールを介してエッチング液を注入して第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層をエッチングして除去することにより、空洞部を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００３０】
本発明は、高濃度（高不純物濃度）のＰ型拡散層では、エッチングレートが大幅に低下することを利用したものである。
【００３１】
それによれば、高濃度な第１のＰ型拡散層まで、第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層のエッチングが進行すると、高濃度な第１のＰ型拡散層が露出し、エッチングレートが大幅に低下する。つまり、深さ方向のエッチングが実質的に停止する。その後は、横方向へエッチングが進行し、所望の大きさの空洞部が形成される。
【００３２】
このように、本発明によっても、上記請求項１に記載の発明と同様、空洞部をエッチング形成する際に、深さ方向のエッチングはある時点で停止し、その後は実質的に横方向のエッチングのみになるため、エッチングの進行とともに水素発生量が増大するのを極力抑制することができる。
【００３３】
そのため、請求項１と同様、特に、エッチングレートを落とす必要もなくなる。さらに、高濃度な第１のＰ型拡散層で、第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層のエッチングを効果的に停止できるため、エッチング面は平坦なものにすることができる。
【００３４】
よって、本発明によれば、所望のエッチングホールを形成できない場合でも、空洞部をエッチング形成する際のエッチングレートを落とすことなく歩留まり良くメンブレンを形成することができる。
【００３５】
また、請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の製造方法において、第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層（４３）を形成した後、第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層における空洞部（１３）となるべき領域上に、エッチング液によりエッチングされる犠牲層（３０）を形成する工程を行い、続いて、メンブレン（２０）を形成することを特徴とする。
【００３６】
請求項５の製造方法においても、請求項６の製造方法のように、犠牲層を用いた製造方法としても良い。
【００３７】
また、請求項７に記載の発明では、請求項５に記載の製造方法において、第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層（４３）を形成した後、第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層における空洞部（１３）となるべき領域を取り囲むように、第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層の内部に第１のＰ型拡散層（４２）と同じ濃度のＰ型の囲み層（４５）を形成する工程を行い、続いて、メンブレン（２０）を形成することを特徴とする。
【００３８】
また、請求項８に記載の発明では、請求項５に記載の製造方法において、第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層（４３）を空洞部（１３）に対応した形状にパターニング形成した後、メンブレン（２０）を形成することを特徴とする。
【００３９】
請求項５の製造方法においても、請求項７や請求項８の製造方法のようにすれば、犠牲層を用いないで、Ｐ型層のエッチング領域つまり空洞部のサイズを規定することができる。
【００４０】
また、請求項９に記載の発明では、Ｎ型の半導体基板（１０）と、半導体基板の一面（１１）上に形成されたＰ型層（１２）と、Ｐ型層の上に少なくとも窒化シリコン膜（２１）／酸化シリコン膜（２２）／層間絶縁膜（２４）／保護膜（２６）が順次積層されてなるメンブレン（２０）とを備え、メンブレンの下においてＰ型層の一部が除去されることにより空洞部（１３）が形成されており、空洞部に対応するメンブレンには、厚さ方向に貫通する貫通孔（２７）が形成されていることを特徴とする。
【００４１】
本発明の半導体装置は、請求項１または請求項２に記載の製造方法により適切に製造されるもので、その効果は、請求項１または請求項２の発明と同様である。
【００４２】
また、請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の半導体装置において、空洞部（１３）を区画するＰ型層（１２）の側面には、空洞部を取り囲むようにＮ型の囲み層（１５）が形成されていることを特徴とする。
【００４３】
本発明の半導体装置は、請求項３に記載の製造方法により適切に製造されるもので、その効果は請求項３の発明と同様である。
【００４４】
また、請求項１１に記載の発明では、半導体基板（４０）と、半導体基板の一面（４１）上に形成された第１のＰ型拡散層（４２）と、第１のＰ型拡散層の上に形成され第１のＰ型拡散層よりも低濃度の第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層（４３）と、第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層の上に形成されたメンブレン（２０）とを備え、メンブレンの下において第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層の一部が除去されることにより空洞部（１３）が形成されており、空洞部に対応するメンブレンには、厚さ方向に貫通する貫通孔（２７）が形成されていることを特徴とする。
【００４５】
本発明の半導体装置は、請求項５または請求項６に記載の製造方法により適切に製造されるもので、その効果は、請求項５または請求項６の発明と同様である。
【００４６】
また、請求項１２に記載の発明では、請求項１１に記載の製造方法において、空洞部（１３）を区画する第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層（４３）の側面には、空洞部を取り囲むように、第１のＰ型拡散層（４２）と同じ濃度のＰ型の囲み層（４５）が形成されていることを特徴とする。
【００４７】
本発明の半導体装置は、請求項７に記載の製造方法により適切に製造されるもので、その効果は請求項７の発明と同様である。
【００５０】
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。
【００５１】
【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。本実施形態は、本発明のメンブレンを有する半導体装置を、複数の熱電対の起電力を利用したサーモパイル型の赤外線センサに適用したものとして説明する。なお、以下の各実施形態相互において同一部分には図中、同一符号を付してある。
【００５２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る赤外線センサＳ１の概略平面構成は、上記図１に示され、その概略断面構成は図２に示される。なお、図１中のハッチングは、各部の識別を容易にするために施したもので断面を示すものではない。
【００５３】
赤外線センサＳ１は、Ｎ型シリコン基板（本発明でいう半導体基板）１０を備え、このＮ型シリコン基板１０は、図１に示すように、平面矩形状をなしている。図１、図２に示すように、Ｎ型シリコン基板１０の一面１１の上には、平面形状が矩形枠状をなすＰ型層１２が形成されている。このＰ型層１２は、図１では点々ハッチングにて示してある。
【００５４】
この矩形枠状のＰ型層１２の中空部は、Ｐ型層１２の中央部をエッチング除去することにより形成された矩形状の空洞部１３として構成されている。つまり、シリコン基板１０の一面１１側には、エッチングにより形成された空洞部１３が備えられている。
【００５５】
ここで、限定するものではないが、Ｎ型シリコン基板１０の厚さは例えば数百μｍであり、Ｐ型層１２の厚さは例えば十数μｍである。また、空洞部１３の平面サイズは例えば１ｍｍ□のものにすることができる。
【００５６】
そして、図２に示すように（図１では省略）、Ｐ型層１２の上には、Ｐ型層１２と略同一の平面矩形状をなす酸化シリコン膜１４が形成されている。この酸化シリコン膜１４は、後述する空洞部１３をエッチング形成する際のエッチングストッパとなるものであり、以下、エッチングストッパ用酸化シリコン膜１４ということとする。
【００５７】
また、図２に示すように、エッチングストッパ用酸化シリコン膜１４の上には、各種配線や膜等を積層してなるセンシング部としてのメンブレン２０が、空洞部１３を覆うように形成されている。つまり、メンブレン２０は空洞部１３を覆うようにＮ型シリコン基板１０の一面１１上に設けられている。
【００５８】
このメンブレン２０は、図２に示すように、Ｎ型シリコン基板１０の一面１１側から、窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）２１、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）２２、機能膜として働く多結晶シリコン配線２３、配線として働く層間絶縁膜２４、アルミ配線２５、および保護膜２６が順次積層されてなるものである。
【００５９】
なお、上述したが、図１においては、メンブレン２０のうち、膜２１、２２、２４、２６は省略し、多結晶シリコン配線（斜線ハッチングにて図示）２３およびアルミ配線２５のみ示してある。
【００６０】
図２に示すように、窒化シリコン膜２１および酸化シリコン膜２２は、シリコン基板１０の一面１１上のほぼ全域に形成されている。これら窒化シリコン膜２１および酸化シリコン膜２２はＣＶＤ法等により成膜され、下部絶縁膜２１、２２として構成されるものである。
【００６１】
多結晶シリコン配線２３は、酸化シリコン膜２２の上に形成されており、図１に示すように、空洞部１３の中央部から空洞部１３の外側のＮ型シリコン基板１０の部分に渡って、複数本放射状に形成されている。この多結晶シリコン配線２３は、ＣＶＤ法等により成膜されたもので配線抵抗を下げるために不純物を導入してある。
【００６２】
層間絶縁膜２４は、図２に示すように、多結晶シリコン配線２３の上および多結晶シリコン配線２３が形成されていない酸化シリコン膜２２の上に、形成されている。この層間絶縁膜２４は、メンブレン２０内の各種配線の電気的絶縁を行うものであり、本例では、ＣＶＤ法等により成膜された酸化シリコン膜よりなる。
【００６３】
アルミ配線２５は、層間絶縁膜２４の上に形成されており、図１に示すように、隣接する各多結晶シリコン配線２３の間を接続するように、複数本放射状に形成されている。このアルミ配線２５は、スパッタ法や蒸着法等により形成されたアルミニウムよりなり、各アルミ配線２５は、層間絶縁膜２４に形成された開口部（コンタクトホール）２５ａを介して多結晶シリコン配線２３と電気的に接続されている。なお、層間絶縁膜２４は、アルミ配線２５と多結晶シリコン配線２３とが電気的接続部以外で重ならない場合は、省略が可能である。
【００６４】
このようにして、複数本の多結晶シリコン配線２３およびアルミ配線２５が直列に接続されることによって、赤外線センサＳ１の熱電対が構成されており、この熱電対２３、２５は、図１に示す様に、複数回折り返された折り返し形状を有している。複数個の折り返し部つまりコンタクトホール２５ａの各々が、両配線２３、２５の接合部となっており、この接合部２５ａにてゼーベック効果によって起電力が発生するようになっている。
【００６５】
そして、熱電対２３、２５の両端部のアルミ配線２５にはそれぞれ、図１、図２に示す様に、外部と電気的に接続するためのアルミパッド２５ｂが形成されている。そして、空洞部１３上に位置する接合部２５ａが温接点、空洞部１３の外側のシリコン基板１０の部分に位置する接合部２５ａが冷接点となり、両接点の温度差に基づく熱電対２３、２５の電圧が、上記両アルミパッド２５ｂの間に出力されるようになっている。
【００６６】
また、保護膜２６は、アルミ配線２５の上およびアルミ配線２５が形成されていない層間絶縁膜２４の上に、形成されている。この保護膜２６はＣＶＤ法等にて成膜された酸化シリコン膜や窒化シリコン膜等よりなる。本例では酸化シリコン膜としている。また、この保護膜２６には、上記アルミパッド２５ｂを露出させるための開口部が形成されている。
【００６７】
以上のように、メンブレン２０は、各配線および各膜２１〜２６により構成されている。そして、空洞部１３の内周に位置するメンブレン２０には、厚さ方向に貫通する貫通孔２７が設けられている。この貫通孔２７は、後述する空洞部１３のエッチング形成の際にエッチングホール２７として機能するものである。
【００６８】
また、図示しないが、メンブレン２０の上には、赤外線吸収膜が形成されていても良い。この赤外線吸収膜は、例えば空洞部１３上の中央に相当する部位にて、上記温接点である接合部２５ａを覆うように形成する。この赤外線吸収膜は、赤外線を吸収して温接点の温度を効率よく上昇させるためのものであり、例えば、ポリエステル樹脂にカーボン（Ｃ）を含有させ焼き固めたものである。
【００６９】
このような構成を有する本実施形態の赤外線センサＳ１は、次のように作動する。空洞部１３上のメンブレン２０に位置する温接点２５ａは、空洞部１３の外側のＮ型シリコン基板１０（厚肉部）上に位置する冷接点２５ａよりも熱引き性が小さい。
【００７０】
そのため、メンブレン２０上にて赤外線を受光すると、温接点の方が冷接点よりも高温となる。そして、温接点と冷接点との温度差に応じた熱電対２３、２５の電圧が、両アルミパッド２５ｂから出力されることで、赤外線の検出が可能となっている。
【００７１】
次に、上記赤外線センサＳ１の製造方法について説明する。図３および図４は、本製造方法を上記図２に対応した断面にて示す工程図である。なお、本製造方法は、通常ウェハ状態にて行われ、該ウェハに上記赤外線センサＳ１を複数個のチップ単位で製造した後、ダイシングカットするものである。
【００７２】
［図３に示す工程］
図３には、次に述べるＰ型層形成工程からエッチングホール形成工程までの工程を行った状態が示されている。
【００７３】
まず、Ｎ型の半導体基板としてのＮ型シリコン基板１０の一面１１の略全域に、所定の厚さのＰ型層１２を形成する（Ｐ型層形成工程）。具体的に、Ｐ型層１２は、エピタキシャル成長や、不純物（ボロン等）の拡散等の方法により形成することができる。
【００７４】
次に、Ｐ型層１２のうち空洞部１３となるべき領域（つまり、Ｐ型層１２のうち除去されて中空部となる領域）を除く領域の上に、ＣＶＤ、スパッタ、熱酸化等によりエッチングストッパ用酸化シリコン膜１４を形成する（エッチングストッパ形成工程）。
【００７５】
次に、Ｐ型層１２における空洞部１３となるべき領域上に、シリコンのエッチング液によりエッチングされる犠牲層３０を形成する（犠牲層形成工程）。具体的に、犠牲層３０はＣＶＤ等により成膜された多結晶シリコン等とすることができる。
【００７６】
次に、Ｐ型層１２の上に犠牲層３０およびエッチングストッパ用酸化シリコン膜１４を介して、メンブレン２０を形成する（メンブレン形成工程）。本例では、まず、ＣＶＤ法等により窒化シリコン膜２１および酸化シリコン膜２２を形成し、その上に、多結晶シリコンを成膜し、これをフォトリソグラフ法等によりパターニングして多結晶シリコン配線２３を形成する。
【００７７】
次に、ＣＶＤ法等にて層間絶縁膜２４を成膜し、層間絶縁膜２４における所望の部位に、フォトリソグラフ法等により上記コンタクトホール２５ａを形成した後、スパッタ法や蒸着法等によりアルミニウムの膜を成膜し、これをフォトリソグラフ法等によりパターニングしてアルミ配線２５および上記アルミパッド２５ｂを形成する。
【００７８】
次に、ＣＶＤ法等にて酸化シリコン膜からなる保護膜２６を成膜し、これをフォトリソグラフ法等によりパターニングして、上記アルミパッド２５ｂを露出させるための開口部を形成する。こうして、各配線および各膜２１〜２６によりなるメンブレン２０が形成される。
【００７９】
次に、メンブレン２０のうち空洞部１３に対応する部位に、メンブレン２０を厚さ方向に貫通し、メンブレン２０の表面から犠牲層３０に到達する貫通孔２７すなわちエッチングホール２７を形成する（エッチングホール形成工程）。具体的に、エッチングホール２７は、ドライまたはウェットエッチング等により形成することができる。ここまでの状態が図３に示されている。
【００８０】
［図４に示す工程］
次に、図４に示す空洞部形成工程を行う。メンブレン２０が形成されたＮ型シリコン基板１０をＫＯＨやＴＭＡＨ等のシリコンウェットエッチング液３１に浸漬させ、エッチングホール２７を介して犠牲層３０およびＰ型層１２にエッチング液３１を注入する。
【００８１】
このシリコンウェットエッチングを行うとき、エッチング液３１中にＰｔ等からなる対向電極３２を配設し、Ｎ型シリコン基板１０がアノード、エッチング液３１がカソードとなるように、電源３３によって、Ｎ型シリコン基板１０および対向電極（カソード電極）３２に所定の電圧（例えば数Ｖ）を印加する。なお、Ｎ型シリコン基板１０への電気接続は、該基板１０にメタライズ処理を施す等により可能である。
【００８２】
このように、Ｎ型シリコン基板１０とＰ型層１２との間の接合部すなわちＰＮ接合に対して逆電圧を印加した状態で、エッチングホール２７を介して犠牲層３０およびＰ型層１２にエッチング液３１を注入し、エッチングストッパ用酸化シリコン膜１４をエッチングストッパとして、これら両層１２、３０をエッチングして除去する。
【００８３】
それによれば、まず、犠牲層３０が等方性エッチングされて除去されるため、除去されるべきＰ型層１２の表面全体に、エッチング液３１が効率よく行き渡る。このことにより、たとえ、エッチングホール２７の数を少なくしても、Ｐ型層１２を効率よく所望領域にてエッチングすることができるとともに、Ｐ型層１２のエッチング領域つまり空洞部１３のサイズを規定しやすくできる。
【００８４】
そして、犠牲層３０の次にＰ型層１２がエッチングされる。このＰ型層１２のエッチング時には、上記ＰＮ接合に対して逆電圧を印加した状態とすることで、当該ＰＮ界面からＰ型層１２側へ空乏層（図示せず）が形成される。そして、Ｎ型シリコン基板１０側が高電圧側となり、ＰＮ接合近傍で電圧低下が大きいため、Ｐ型層１２のエッチングは進行する。
【００８５】
しかし、ＰＮ接合近傍までＰ型層１２のエッチングが進行すると、電位の高い被エッチング表面すなわち上記空乏層が露出し、露出面に陽極酸化膜が生成されるため、エッチングレートが大幅に低下する。つまり、深さ方向（基板１０の厚さ方向）のエッチングが実質的に停止する。
【００８６】
その後は、横方向（基板１０の面方向）へＰ型層１２のエッチングが進行し、エッチングストッパ用酸化シリコン膜１４により、横方向へのエッチングが終息し、所望の大きさの空洞部１３が形成される。
【００８７】
このようにして、空洞部１３が形成され、赤外線センサＳ１ができあがる。なお、この後、メンブレン２０の上に上記赤外線吸収膜を形成しても良い。この後、ダイシングカットを行い、チップ毎に分断する。
【００８８】
このように、本実施形態の製造方法によれば、空洞部１３をエッチング形成する際に、深さ方向のエッチング量を制御することにより水素気泡の生成速度を落とし、メンブレン２０の破壊を抑制できる。つまり、深さ方向のエッチングはある時点で停止し、その後は実質的に横方向のエッチングのみになるため、エッチングの進行とともに水素発生量が増大するのを極力抑制することができ、メンブレン破壊を抑制できる。
【００８９】
また、本製造方法では、通常のシリコンウェットエッチング液３１によりシリコンエッチング（シリコンの異方性エッチング）を行うため、特に、エッチングレートが落ちるようなことも無い。さらに、ＰＮ接合近傍で、Ｐ型層１２のエッチングを効果的に停止できるため、エッチング面は平坦なものにできる。
【００９０】
また、このような作用効果を奏する本製造方法は、図１および図２に示す構成を有する半導体装置としての赤外線センサＳ１に適切に適用できる。
【００９１】
よって、本第１実施形態によれば、所望のエッチングホール２７を形成できない場合でも、空洞部１３をエッチング形成する際のエッチングレートを落とすことなく歩留まり良くメンブレン２０を形成することのできる半導体装置およびその製造方法を提供することができる。
【００９２】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置としての赤外線センサＳ２の製造方法を示す概略断面図である。図５には、上記第１実施形態の製造方法におけるエッチングホール形成工程までの工程を行った状態が示されている。
【００９３】
本実施形態の製造方法は、図５に示すように、Ｐ型層１２を形成した後、Ｐ型層１２における空洞部１３となるべき領域を取り囲むように、Ｐ型層１２の内部にＮ型の囲み層１５を形成する工程（囲み層形成工程）を行い、続いて、メンブレン２０を形成する点が、上記第１実施形態と主として相違する。この相違点について主として説明する。
【００９４】
この囲み層形成工程では、具体的には、上記のＰ型層形成工程を行った後、マスクを用いて、Ｐ型層１２内に選択的に不純物（リン等）の拡散を行う等により、Ｎ型拡散層としての囲み層１５を形成することができる。
【００９５】
その後は、上記のエッチングストッパ形成工程および犠牲層形成工程を行うことなく、メンブレン形成工程を行う。そのため、図５に示すセンサＳ２には、上記したエッチングストッパ用酸化シリコン膜１４および犠牲層３０は存在せず、Ｐ型層１２の上に直接メンブレン２０が形成されている。
【００９６】
そして、本実施形態においても、エッチングホール形成工程を行った後、上記図４に示したのと同様の空洞部形成工程を行う。このとき、本実施形態では、囲み層１５とＰ型層１２との間のＰＮ接合に対しても逆電圧を印加した状態でＰ型層１２のエッチングを行う。
【００９７】
図５に示すように、囲み層１５がＮ型シリコン基板１０に到達していれば、電圧印加時にＮ型シリコン基板１０と囲み層１５は同電位となるので、Ｎ型シリコン基板１０に設ける電極は一つでよい。また、囲み層１５がＮ型シリコン基板１０に到達していない場合には、Ｎ型シリコン基板１０の一面１１の適所に、囲み層１５と導通する電極を設け、この電極を通じて囲み層１５に正電圧を印加すればよい。
【００９８】
本実施形態の空洞部形成工程によれば、Ｎ型シリコン基板１０とＰ型層１２の間のＰＮ接合および囲み層１５とＰ型層１２との間のＰＮ接合に対して逆電圧を印加した状態とすることで、両ＰＮ界面からＰ型層１２側へ空乏層（図示せず）が形成される。そして、Ｎ型シリコン基板１０側が高電圧側となり、上記２つのＰＮ接合近傍で電圧低下が大きいため、Ｐ型層１２のエッチングは進行する。
【００９９】
すると、まず、上記第１実施形態と同様、Ｐ型層１２の深さ方向（基板１０の厚さ方向）のエッチングが実質的に停止する。その後は、横方向（基板１０の面方向）へＰ型層１２のエッチングが進行し、Ｐ型層１２との間のＰＮ接合近傍の空乏層が露出した時点で、横方向へのエッチングが終息し、所望の大きさの空洞部１３が形成される。
【０１００】
このように、本実施形態の製造方法によっても、上記第１実施形態と同様、空洞部１３をエッチング形成する際に、深さ方向のエッチング量を制御することにより水素気泡の生成速度を落とし、メンブレン２０の破壊を抑制できる。また、本製造方法においても、第１実施形態と同様の理由から、エッチングレートが落ちるようなことがなく、エッチング面は平坦なものにできる。
【０１０１】
本実施形態の製造方法により製造された赤外線センサＳ２は、図５において囲み層１５に囲まれた部分のＰ型層１２が除去されて、空洞部１３（図５中、括弧付きの符号１３として示す）が形成されたものである。
【０１０２】
つまり、できあがった赤外線センサＳ２においては、空洞部１３の側面となるＰ型層１２の内周端面、すなわち、空洞部１３を区画するＰ型層１２の側面に、空洞部１３を取り囲むようにＮ型の囲み層１５が形成されている。
【０１０３】
このように、本第２実施形態によっても、所望のエッチングホール２７を形成できない場合でも、空洞部１３をエッチング形成する際のエッチングレートを落とすことなく歩留まり良くメンブレン２０を形成することのできる半導体装置およびその製造方法を提供することができる。
【０１０４】
また、本実施形態においては、囲み層１５が空洞部１３のエッチング形成におけるエッチングストッパの役割を果たすため、上記第１実施形態に採用した犠牲層３０を用いることなく、Ｐ型層１２のエッチング領域つまり空洞部１３のサイズを規定することができる。
【０１０５】
（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置としての赤外線センサＳ３の製造方法を示す概略断面図である。図６には、上記第１実施形態の製造方法におけるエッチングホール形成工程までの工程を行った状態が示されている。
【０１０６】
本実施形態の製造方法は、図６に示すように、Ｐ型層形成工程においてＰ型層１２を空洞部１３に対応した形状にパターニングして形成した後、メンブレン２０を形成する工程を行う点が、上記第１実施形態と相違する。この相違点について主として説明する。
【０１０７】
このＰ型層形成工程では、具体的には、マスクを用いて不純物の拡散やイオン注入を行う等により、パターニングされたＰ型層１２を形成することができる。
【０１０８】
その後は、上記のエッチングストッパ形成工程および犠牲層形成工程を行うことなく、メンブレン形成工程を行う。そのため、図６に示すセンサＳ３には、上記したエッチングストッパ用酸化シリコン膜１４および犠牲層３０は存在せず、パターニングされたＰ型層１２およびＮ型シリコン基板１０の一面１１の上に直接メンブレン２０が形成されている。
【０１０９】
そして、本実施形態においても、上記同様のエッチングホール形成工程を行った後、上記図４に示したのと同様の空洞部形成工程を行うことにより、赤外線センサＳ３ができあがる。本実施形態の製造方法により製造された赤外線センサＳ３は、図６においてパターニングされたＰ型層１２が除去されて、空洞部１３が形成されたものである。
【０１１０】
このように、本第３実施形態によっても、所望のエッチングホール２７を形成できない場合でも、空洞部１３をエッチング形成する際のエッチングレートを落とすことなく歩留まり良くメンブレン２０を形成することのできる半導体装置およびその製造方法を提供することができる。
【０１１１】
また、本実施形態においては、Ｐ型層１２が予め空洞部１３の形状にパターニングされているため、上記第１実施形態に採用した犠牲層３０を用いることなく、Ｐ型層１２のエッチング領域つまり空洞部１３のサイズを規定することができる。
【０１１２】
（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置としての赤外線センサＳ４の製造方法を示す概略断面図である。図７には、上記第１実施形態の製造方法におけるエッチングホール形成工程までの工程を行った状態が示されている。
【０１１３】
本実施形態は、高濃度のＰ型拡散層ではシリコンエッチングレートが低下するという現象を用い、エッチング量を制御するものである。そのため、上記第１実施形態と比べて、シリコン基板４０の一面４１上において、シリコン基板４０とメンブレン２０との間の層構成が主として相違する。この相違点について主として説明する。
【０１１４】
まず、図７を参照して、製造方法について述べる。本実施形態の半導体基板としてのシリコン基板４０はＮ型でもＰ型でも良い。このシリコン基板４０の一面４１の略全域に、ボロン等のＰ型不純物による不純物拡散やイオン注入等を行い、シリコン基板４０の一面４１上に、第１のＰ型拡散層としてのＰ＋＋型拡散層４２を形成する（第１のＰ型拡散層形成工程）。
【０１１５】
このＰ＋＋型拡散層４２に対して、リン等のＮ型不純物による不純物拡散やイオン注入等を行い、Ｐ＋＋型拡散層４２よりも低濃度のＰ＋型拡散層（第２のＰ型拡散層）４３を形成する。この際、Ｐ＋型拡散層４３はＰ＋＋型拡散層４２よりも深くしない。こうして、Ｐ＋＋型拡散層４２の上に、Ｐ＋型拡散層４３が所定の厚さ形成された形となる（第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層形成工程）。
【０１１６】
図７中の破線に示すように、このＰ＋型拡散層４３の一部および犠牲層３０が除去されて空洞部１３が形成される。ここで、限定するものではないが、シリコン基板４０の厚さは例えば数百μｍであり、Ｐ＋＋型拡散層４２の厚さは例えば数μｍ、Ｐ＋型拡散層４３の厚さは例えば十数μｍである。
【０１１７】
また、空洞部１３の平面サイズは例えば１ｍｍ□のものにすることができる。また、Ｐ＋＋型拡散層４２の濃度は例えばＴＭＡＨにてエッチングする場合、１０20個・ｃｍ-3以上であり、Ｐ＋型拡散層４３の濃度は例えば１０16個・ｃｍ-3程度である。
【０１１８】
なお、本実施形態では、Ｐ＋型拡散層４３に代えてＮ−型拡散層４３でも良い。この場合、Ｐ＋型拡散層４３の場合と同様に、Ｐ＋＋型拡散層４２に対して、リン等のＮ型不純物による不純物拡散やイオン注入等を行い、Ｎ−型拡散層４３を形成することができる。このＮ−型拡散層４３の濃度は特に限定されない。以下、Ｐ＋型拡散層４３とした場合について述べるが、Ｎ−型拡散層４３の場合も同様である。
【０１１９】
次に、Ｐ＋型拡散層４３のうち空洞部１３となるべき領域（つまり、Ｐ＋型拡散層４３のうち除去されて中空部となる領域）を除く領域の上に、エッチングストッパ用酸化シリコン膜１４を形成する（エッチングストッパ形成工程）。次に、Ｐ＋型拡散層４３における空洞部１３となるべき領域上に、犠牲層３０を形成する（犠牲層形成工程）。
【０１２０】
次に、Ｐ＋型拡散層４３の上に犠牲層３０およびエッチングストッパ用酸化シリコン膜１４を介して、メンブレン２０を形成する（メンブレン形成工程）。その後、エッチングホール（貫通孔）２７を形成する（エッチングホール形成工程）。ここまでの状態が、図７に示されている。
【０１２１】
次に、エッチングホール２７を介して上記シリコンウェットエッチング液３１（上記図４参照）を注入して、犠牲層３０およびＰ＋型拡散層４３をエッチングして除去することにより、空洞部１３を形成する（空洞部形成工程）。このとき、上記図４のように電圧印加は行わない。
【０１２２】
この空洞部１３の形成のエッチングにおいては、高濃度なＰ＋＋型拡散層４２までＰ＋型拡散層４３のエッチングが進行すると、Ｐ＋＋型拡散層４２が露出し、エッチングレートが大幅に低下する。つまり、本実施形態では、第１実施形態のような電気化学的なエッチングストップを行うものではなく、Ｐ＋＋型拡散層４２自身のエッチング性によって、深さ方向のエッチングが実質的に停止する。
【０１２３】
その後は、横方向へＰ＋型拡散層４３のエッチングが進行し、エッチングストッパ用酸化シリコン膜１４により、横方向へのエッチングが終息し、所望の大きさの空洞部１３が形成される。
【０１２４】
このように、本第４実施形態によっても、上記第１実施形態の製造方法と同様、空洞部１３をエッチング形成する際に、深さ方向のエッチングはある時点で停止し、その後は実質的に横方向のエッチングのみになるため、エッチングの進行とともに水素発生量が増大するのを極力抑制することができる。
【０１２５】
また、第１実施形態と同様、特に、エッチングレートを落とす必要もなくなり、さらに、Ｐ＋＋型拡散層４２で、Ｐ＋型拡散層４３のエッチングを効果的に停止できるため、エッチング面は平坦なものにできる。
【０１２６】
こうして、本実施形態の製造方法により適切に製造された赤外線センサＳ４は、図７において犠牲層３０および破線で示す部分のＰ＋型拡散層４３が除去されて、空洞部１３が形成されたものである。
【０１２７】
つまり、できあがった赤外線センサＳ４は、シリコン基板１０と、シリコン基板１０の一面１１上に形成されたＰ＋＋型拡散層４２と、Ｐ＋＋型拡散層４２の上に形成されＰ＋＋型拡散層４２よりも低濃度のＰ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３と、Ｐ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３の上に形成されたメンブレン２０とを備え、メンブレン２０の下においてＰ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３の一部が除去されることにより空洞部１３が形成されており、空洞部１３に対応するメンブレン２０には、厚さ方向に貫通する貫通孔２７が形成されたものになる。
【０１２８】
以上、本第４実施形態によれば、所望のエッチングホール２７を形成できない場合でも、空洞部１３をエッチング形成する際のエッチングレートを落とすことなく歩留まり良くメンブレン２０を形成することのできる半導体装置およびその製造方法を提供することができる。
【０１２９】
（第５実施形態）
図８は、本発明の第５実施形態に係る半導体装置としての赤外線センサＳ５の製造方法を示す概略断面図である。本実施形態は上記第４実施形態を変形したものであり、図８には、上記第４実施形態の製造方法におけるエッチングホール形成工程までの工程を行った状態が示されている。
【０１３０】
本実施形態の製造方法は、図８に示すように、Ｐ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３を形成した後、Ｐ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３における空洞部１３となるべき領域を取り囲むように、Ｐ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３の内部にＰ＋＋型拡散層４２と同じ濃度の囲み層４５を形成する工程（囲み層形成工程）を行い、続いて、メンブレン２０を形成する点が、上記第４実施形態と主として相違する。この相違点について主として説明する。
【０１３１】
本実施形態の囲み層形成工程では、Ｐ＋＋型拡散層４２を形成し、４２Ｐ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３を形成した後、マスクを用いて不純物（ボロン等）の拡散を行う等により、Ｐ＋＋型拡散層４２と同じ濃度の囲み層４５を形成することができる。
【０１３２】
その後は、上記のエッチングストッパ形成工程および犠牲層形成工程を行うことなく、メンブレン形成工程を行う。そのため、図８に示すセンサＳ５には、上記したエッチングストッパ用酸化シリコン膜１４および犠牲層３０は存在せず、Ｐ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３の上に直接メンブレン２０が形成されている。
【０１３３】
そして、本実施形態においても、エッチングホール形成工程を行った後、上記第４実施形態と同様の要領で空洞部形成工程を行う。それにより、Ｐ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３のエッチングは、深さ方向はＰ＋＋型拡散層４２によりストップし、横方向は囲み層４５によりストップする。こうして、所望の大きさの空洞部１３が形成される。
【０１３４】
このように、本実施形態の製造方法によっても、上記第４実施形態と同様、空洞部１３をエッチング形成する際に、深さ方向のエッチング量を制御することにより水素気泡の生成速度を落とし、メンブレン２０の破壊を抑制できる。また、本製造方法においても、エッチングレートが落ちるようなことがなく、エッチング面は平坦なものにできる。
【０１３５】
本実施形態の製造方法により製造された赤外線センサＳ５は、図８において囲み層４５に囲まれた部分のＰ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３が除去されて、空洞部１３（図８中、括弧付きの符号１３として示す）が形成されたものである。
【０１３６】
つまり、できあがった赤外線センサＳ５においては、空洞部１３の側面となるＰ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３の内周端面、すなわち、空洞部１３を区画するＰ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３の側面に、空洞部１３を取り囲むようにＰ＋＋型拡散層４２と同じ濃度の囲み層４５が形成されている。
【０１３７】
このように、本第４実施形態によっても、所望のエッチングホール２７を形成できない場合でも、空洞部１３をエッチング形成する際のエッチングレートを落とすことなく歩留まり良くメンブレン２０を形成することのできる半導体装置およびその製造方法を提供することができる。
【０１３８】
また、本実施形態においては、囲み層４５が空洞部１３のエッチング形成におけるエッチングストッパの役割を果たすため、上記第４実施形態に採用した犠牲層３０を用いることなく、Ｐ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３のエッチング領域つまり空洞部１３のサイズを規定することができる。
【０１３９】
（第６実施形態）
図９は、本発明の第６実施形態に係る半導体装置としての赤外線センサＳ６の製造方法を示す概略断面図である。本実施形態は上記第４実施形態を変形したものであり、図９には、上記第４実施形態の製造方法におけるエッチングホール形成工程まで行った状態が示されている。
【０１４０】
本実施形態の製造方法は、図９に示すように、第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層形成工程においてＰ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３を空洞部１３に対応した形状にパターニングして形成した後、メンブレン２０を形成する工程を行う点が、上記第４実施形態と相違する。この相違点について主として説明する。
【０１４１】
この第２のＰ型拡散層またはＮ型拡散層形成工程では、具体的には、マスクを用いて不純物の拡散やイオン注入を行う等により、パターニングされたＰ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３を形成することができる。
【０１４２】
その後は、上記のエッチングストッパ形成工程および犠牲層形成工程を行うことなく、メンブレン形成工程を行う。そのため、図９に示すセンサＳ６には、上記したエッチングストッパ用酸化シリコン膜１４および犠牲層３０は存在せず、Ｐ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３、およびＰ＋＋型拡散層４２の上に直接メンブレン２０が形成されている。
【０１４３】
そして、本実施形態においても、上記同様のエッチングホール形成工程を行った後、上記第４実施形態と同様の要領で空洞部形成工程を行うことにより、赤外線センサＳ６ができあがる。本実施形態の製造方法により製造された赤外線センサＳ６は、図９においてパターニングされたＰ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３が除去されて、空洞部１３が形成されたものである。
【０１４４】
つまり、ＴＭＡＨ等のエッチング液３１を用いて製造された赤外線センサＳ６は、シリコン基板４０と、シリコン基板４０の一面４１上に形成され濃度が１０20個・ｃｍ-3以上であるＰ＋＋型拡散層４２と、Ｐ＋＋型拡散層４２の上に形成されたメンブレン２０とを備え、メンブレン２０とＰ＋＋型拡散層４２との間には空洞部１３が形成されており、空洞部１３に対応するメンブレン２０には、厚さ方向に貫通する貫通孔２７が形成されているものである。
【０１４５】
このように、本第６実施形態によっても、所望のエッチングホール２７を形成できない場合でも、空洞部１３をエッチング形成する際のエッチングレートを落とすことなく歩留まり良くメンブレン２０を形成することのできる半導体装置およびその製造方法を提供することができる。
【０１４６】
また、本実施形態においては、Ｐ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３が予め空洞部１３の形状にパターニングされているため、上記第４実施形態に採用した犠牲層３０を用いることなく、Ｐ＋型拡散層４３またはＮ−型拡散層４３のエッチング領域つまり空洞部１３のサイズを規定することができる。
【０１４７】
（他の実施形態）
なお、本発明は上記した赤外線センサ以外にも、半導体基板の一面側にエッチングにより空洞部を形成するとともに該空洞部を覆うようにメンブレンを形成してなるメンブレンを有する半導体装置であれば適用可能であり、例えば、圧力センサ、フローセンサ、ガスセンサ等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体装置としての赤外線センサの概略平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る赤外線センサの概略断面図である。
【図３】上記第１実施形態に係る赤外線センサの製造方法を示す工程図である。
【図４】図３に続く製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る赤外線センサの製造途中の状態を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る赤外線センサの製造途中の状態を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る赤外線センサの製造途中の状態を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る赤外線センサの製造途中の状態を示す概略断面図である。
【図９】本発明の第６実施形態に係る赤外線センサの製造途中の状態を示す概略断面図である。
【図１０】従来の半導体装置としての赤外線センサの概略断面図である。
【符号の説明】
１０…Ｎ型シリコン基板、１１…Ｎ型シリコン基板の一面、１２…Ｐ型層、
１３…空洞部、１５…Ｎ型の囲み層、２０…メンブレン、
２７…エッチングホール、３０…犠牲層、４０…シリコン基板、
４１…シリコン基板の一面、４２…Ｐ＋＋型拡散層、
４３…Ｐ＋型拡散層またはＮ−型拡散層、
４５…Ｐ＋＋型拡散層と同じ濃度の囲み層。
【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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