多層構造体、電子機器および多層構造体の製造方法
【課題】 多層構造体に生じる応力による基板の反りを低減すること。
【解決手段】 多層構造体は、基板２０と、基板の第１主面上に形成された多層配線構造（３０，４０，５０）と、多層配線構造における、少なくとも最上層の一部に設けられた空洞部１０２と、空洞部を含む多層配線構造上に形成される素子構造体（２１０，２００）と、基板の、第１主面とは反対側の第２主面上に形成された、基板の第１主面側に生じる応力を緩和するための、少なくとも一層の応力緩和層１０と、を含む。
【解決手段】 多層構造体は、基板２０と、基板の第１主面上に形成された多層配線構造（３０，４０，５０）と、多層配線構造における、少なくとも最上層の一部に設けられた空洞部１０２と、空洞部を含む多層配線構造上に形成される素子構造体（２１０，２００）と、基板の、第１主面とは反対側の第２主面上に形成された、基板の第１主面側に生じる応力を緩和するための、少なくとも一層の応力緩和層１０と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層構造体、電子機器および多層構造体の製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱型検出器の一例である赤外線検出器では、物体から放射された赤外線を、例えば赤外線吸収層によって吸収し、これによって光を熱に変換する。その熱を例えば、ボロメータ薄膜や焦電体に与えることによって、抵抗や電位や電流の変化が生じる。その変化量に基づいて、対象物の温度を測定する。そのため、赤外線検出器では、赤外線吸収層からの熱をボロメータや焦電体に損失なく伝える機構、さらには、熱をボロメータや焦電体から逃がさない機構が必要となる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、熱分離のための空洞を有する赤外線検出器が開示されている。赤外線を吸収することによって生じる電気信号は微弱であり、その電気信号の変化は極めて微量である。特許文献１に記載される赤外線検出器では、信号読み出しのための回路が、検出部の下に設けられている。例えば、読み出し用のＭＯＳ回路と検出部を同一基板上に形成することは、配線における信号損失を低減させる上で有効である。また、例えば、赤外線撮像素子のように、多数の検出セルをマトリクス状に配置する場合には、配線を外部に引き回すことは困難であり、よって、読み出し回路を同一基板上に形成する必要がある。
【０００４】
また、特許文献２には、ウエハーレベルＣＳＰとよばれるパッケージ構造を採用する場合に、基板の反りを緩和するために、ダミー層を、基板の裏面に設ける技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９２３５０号公報
【特許文献２】特開２００５−１６７１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した赤外線検出器では、一般的に赤外線吸収層の厚膜化が必要である。また、上述のように、例えばＭＯＳ回路等を具備する構造を採用する場合には、多層配線構造が必要とされ、したがって、素子全体として厚膜化はさらに促進される。多層配線構造を含む熱型検出器の厚膜化に伴って、多層配線構造に大きな応力が生じる。この結果、基板に大きな反りが生じ易くなる。
【０００７】
基板の大きな反りは、例えば、各製造装置での搬送トラブル等の原因となる。フォトリソグラフィ工程において、加工対象の基板に反りが生じている場合には、露光時に基板内で焦点ずれ（デフォーカス）となる領域が発生する可能性があり、この場合には、素子の形状バラツキやそれに伴う特性バラツキが生じる。
【０００８】
また、上述の特許文献２に記載される技術は、ウエハーレベルＣＳＰを採用する場合の基板の反り対策に限定されており、上述のような多層構造体に関しては、何ら言及されていない。
【０００９】
本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、多層構造体に生じる応力による基板の反りを、低減することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明の多層構造体の一態様は、基板と、前記基板の第１主面上に形成された多層配線構造と、前記多層配線構造における、少なくとも最上層の一部に設けられた空洞部と、前記空洞部を含む前記多層配線構造上に形成された素子構造体と、前記基板の、前記第１主面とは反対側の第２主面上に形成された、前記基板の前記第１主面側に生じる応力を緩和するための、少なくとも一層の応力緩和層と、を含む。
【００１１】
本態様の多層構造体は、基板上に設けられた多層配線構造を有しているため、多層構造体の全体としての厚みが厚くなる傾向にある。さらに、多層配線構造の主面の一部には空洞（中空の凹部）が設けられる。この空洞の存在によって多層配線構造の機械的な強度が弱まるのは否めず、よって、多層配線構造に変形や歪みが生じ易くなるのは否めない。また、空洞を含む多層配線構造上には、素子構造体（例えばＭＥＭＳ技術を用いて形成される、積層構造をもつＭＥＭＳ素子構造体）が形成されることから、多層構造体全体としての厚みはさらに厚くなる。したがって、多層配線構造には大きな応力が生じる可能性があり、この大きな応力は、基板全体に大きな反りを生じさせる原因となる。
【００１２】
本態様では、基板の第１主面（例えば表面）側に生じる応力を緩和するための、少なくとも一層の応力緩和層が、基板の、第１主面とは反対側の第２主面（例えば裏面）上に設けられる。これによって、基板の反りを効果的に抑制することができる。したがって、多層構造体のハンドリングやフォトリソグラフィ工程において、支障が生じることがない。
【００１３】
（２）本発明の多層構造体の他の態様では、前記応力緩和層の応力方向は、前記基板の前記第１主面側に生じる応力方向と同じである。
【００１４】
例えば、基板の第１主面上に形成される多層配線構造ならびに素子構造体の全体として、引っ張り応力が生じるのならば、基板の第２主面上に形成される応力緩和層の応力方向も、引っ張り方向になるようにし、多層配線構造ならびに素子構造体の全体として、圧縮応力が生じるのならば、基板の第２主面上に形成される応力緩和層の応力方向も、圧縮方向になるようにする。例えば、基板の第１主面側に生じる応力と、基板の第２主面側に生じる応力とが略均衡すれば、基板の反りは十分に低減される。
【００１５】
応力緩和層の応力方向の調整は、例えば、熱膨張係数を考慮した材料の選択、膜構造（単層膜／多層膜等）の選択、層の厚み（膜厚）の調整、製造条件等の調整等によって可能である。
【００１６】
（３）本発明の多層構造体の他の態様では、前記空洞部は、前記多層配線構造における、少なくとも最上層の一部がエッチングによって除去された中空の凹部によって構成され、前記凹部の底面上および側面上には、前記凹部を前記エッチングによって形成する際の保護膜として機能するエッチングストッパー膜が形成されており、かつ、前記応力緩和層を構成する少なくとも一層は、前記エッチングストッパー膜の材料と同じ材料の膜である。
【００１７】
本態様では、エッチングストッパー膜と同種の材料の層（広義には、エッチングストッパーと同種の材料の層を少なくとも含む層）を、応力緩和層とする。エッチングストッパー膜としては、一般に緻密な構造の膜が選択される。よって、エッチングストッパー膜は、大きな応力を生じさせる。また、多層配線構造の少なくとも最上層の一部が除去されて、中空の凹部が形成される。その凹部の形状を決めるのは、底面と斜面（側壁）である。この斜面（側壁）にもエッチングストッパーが形成されるため、平面視（具体的には、多層構造体の厚み方向から基板の第１主面を見た場合の平面視）における表面積が大きくなる。また、比較的大きな空洞部が存在することによって、上述したとおり、多層配線構造の変形（反りやねじれ等を含む）が生じ易くなる。
【００１８】
そこで、本態様では、応力に関して最も影響力のあるエッチングストッパー膜に着目し、エッチングストッパー膜と同種の材料を、応力緩和層の材料とする。これによって、例えば、エッチングストッパー膜と同じ方向の、大きな応力を発生させることができる。また、例えば、エッチングストッパー膜と略同程度の力（引っ張り力あるいは圧縮力）の応力を発生させることもできる。よって、基板の反りを効果的に抑制することができる。
【００１９】
また、応力緩和層が、エッチングストッパー膜と同種の成分の層であれば、当然、応力緩和層も、空洞部形成のための犠牲層除去の工程におけるエッチャント（エッチング材）に対して耐性が有る。つまり、応力緩和層は、犠牲層エッチングによって目減りしないことから、応力緩和層自体には、犠牲層エッチングの影響が及ばない。したがって、熱型検出器等の完成後においても、応力緩和層による、基板の反りの防止効果が継続的に得られる。
【００２０】
（４）本発明の多層配線構造体の他の態様では、前記応力緩和層における、前記エッチングストッパー膜の材料と同じ材料の膜の膜厚をｗ１とし、前記エッチングストッパー膜の最も厚い部分の膜厚をｗ２としたとき、ｗ１≧ｗ２が成立する。
【００２１】
エッチングストッパー膜は、上述のとおり、凹部の底面ならびに側面に形成されるが、さらに、他の箇所にも形成される場合があり得る。例えば、犠牲層をエッチングにより除去して凹部を形成する際、熱型検出素子等を支持している支持部材（メンブレン）の一部が除去されるのを防止するために、支持部材（メンブレン）の少なくとも一方の主面にもエッチングストッパー膜（エッチングストッパー膜と同種の成分の膜）が存在する場合があり得る。また、支持部材（メンブレン）自体が、エッチングストッパー膜と同種の成分の単層の膜で構成される場合も有り得る。このような場合には、基板のエッチングを防止する第１エッチングストッパー膜と、支持部材（メンブレン）のエッチングを防止する機能をもつ第２エッチングストッパー膜とが併存する場合があり得る。例えば、各々のエッチングストッパー膜が積層されている場合があり得る。このような場合、各エッチングストッパー膜のトータルの膜厚をｗ２とし、応力緩和層の膜厚をｗ１とするとき、ｗ１≧ｗ２に設定するのが好ましい。
【００２２】
つまり、エッチングストッパー膜の膜厚が厚くなれば、発生する応力も増大することから、これに対応するべく、応力緩和層の厚みも増大させるのが好ましい。また、基板の第１主面側には、上述のとおり、多層配線構造（多層膜構造）が存在し、エッチングストッパー膜による応力に加えて、その他の多層の膜の応力も加重されると予測される。よって、応力緩和層の厚みｗ１は、最低でも、エッチングストッパー膜のトータルの膜厚ｗ２以上とし、応力のアンバランスができるだけ生じないようにするのが好ましい。
【００２３】
（５）本発明の多層配線構造体の他の態様では、前記空洞部は、前記多層配線構造における、少なくとも最上層の一部が除去された中空の凹部によって構成され、前記空洞部は、前記凹部に埋め込まれていた犠牲層をエッチングによって除去して中空状態とすることによって形成され、前記応力緩和層を構成する少なくとも一層は、前記犠牲層の材料と同じ材料の膜である。
【００２４】
応力緩和層に関しては、種々のバリエーションが考えられる。本態様は、そのバリエーションの一つを示す。つまり、本態様では、応力緩和層を構成する少なくとも一層は、犠牲層と同種の成分の層である。本態様では、例えば、犠牲層の除去による基板の第１主面側の応力の変化に対応させて、応力緩和層による応力も変化させることができる（この効果は一例である）。
【００２５】
ここで、応力緩和層を構成する層が単層である場合を想定する。この場合、応力緩和層（単層）の厚みは、犠牲層の厚みよりも厚くするのが好ましい。犠牲層がエッチングされるとき、応力緩和層もエッチングされて膜厚が薄くなるが、応力緩和層の厚みの方が厚い場合には、犠牲層のエッチング後も、応力緩和層が残存する。つまり、応力緩和層は、製品の完成後も残存することから、製品の完成後における基板の反りの抑制が実現される。また、犠牲層が除去されて空洞部が形成されると、そのことによって基板の第１主面側の応力が低減される場合もあり得る。このような場合には、基板の第１主面側の応力の低減に対応して、応力緩和層の応力も低減される（応力緩和層の膜厚も薄くなるため）ことから、応力の均衡が維持される。よって、犠牲層のエッチング後においても、基板の反りが生じにくい。
【００２６】
また、応力緩和層を、第１材料膜と、第１材料とは異なる第２材料で構成される第２材料膜とが積層されてなる積層膜とすることもできる。ここで、例えば、第１材料膜を犠牲層と同じ材料の膜とし、第２材料膜を、犠牲層のエッチング工程において、第１材料膜のエッチングによる目減りを抑制するためのエッチングストッパー膜として使用することもできる。この例では、犠牲層のエッチング後も、応力緩和層のトータルの厚みには変化がなく、応力緩和層によって生じる応力に変化はない。この例は、犠牲層が除去されて空洞部が形成された場合でも、そのことによって基板の第１主面側の応力に特に変化がみられない場合に有効である。つまり、本例では、犠牲層のエッチング除去後においても、基板の第１主面側の応力と第２主面側の応力との均衡を保つがことができる。
【００２７】
（６）本発明の多層配線構造体の他の態様では、前記応力緩和層を構成する少なくとも一層は、ポリシリコン層あるいはアモルファスシリコン層である。
【００２８】
ポリシリコン層やアモルファスシリコン層は、電子デバイスで一般的に使用されるＳｉＯ２膜よりも大きな応力を生じるため、応力緩和層として利用可能である。但し、基板の第１主面側の応力の方向と、ポリシリコン層やアモルファスシリコン層の応力方向が同じとなるように、製造プロセスや製造条件を設定する必要がある。また、空洞部形成のための犠牲層として、ポリシリコン層やアモルファスシリコン層以外の材料（例えば、ＳｉＯ２膜）を使用したとき、応力緩和層を構成するポリシリコン層やアモルファスシリコン層は、犠牲層（例えば、ＳｉＯ２膜）のエッチング用のエッチャントに対して耐性がある。よって、犠牲層をエッチングした後も目減り（膜厚の減少）が生じず、したがって、応力緩和効果（熱サイクル等に起因する基板の反りや変形の防止等）が、製品（熱型検出器等）の完成後も継続する。
【００２９】
また、ポリシリコン層やアモルファスシリコン層は、不純物ドープによって応力緩和層を導電層（電極、配線、抵抗体等）として使用することが可能である。よって、応力緩和層としてのポリシリコン層やアモルファスシリコン層を、電極等としても兼用することができる。例えば、シリコン基板の裏面（第２主面）に形成された応力緩和層を、接地電極（ボディコンタクト電極等）としても利用することができる。これによって、基板上に回路を形成することが容易化される。
【００３０】
（７）本発明の多層構造体の他の態様では、前記素子構造体は、前記多層配線構造体上に形成される支持部材と、前記支持部材上に形成される熱型検出素子と、を含む。
【００３１】
支持部材（メンブレン）は、空洞部上で、熱型検出素子等を安定的に支持する必要があるため、機械的な強度が求められる。このため、支持部材（メンブレン）の膜厚はある程度、厚くする必要がある。また、支持部材（メンブレン）は、複数の厚膜を積層して形成される場合もあり得る。この厚膜の支持部材（メンブレン）上に、さらに、例えば、熱型検出素子としての焦電型赤外線センサーを、ＭＥＭＳ技術を用いて形成する場合には、圧電材料を上部電極と下部電極で挟み込んだ構成をもつ焦電キャパシターを形成し、さらに、例えば焦電キャパシターを覆うように、厚い赤外線吸収膜（光吸収膜）を形成する必要がある。よって、多層構造体全体としての厚みは、従来に例をみないほど厚くなる。また、空洞部（熱分離空洞）が形成されており、また、凹部の底面や側面等にはエッチングストッパー膜が形成されることから、大きな応力が生じやすい。したがって、基板の第２主面上に、第１主面側の大きな応力を緩和するための応力緩和層を設けることは、極めて有効である。応力緩和層は、ある程度の厚みをもち、第１主面側の応力に匹敵する大きさで、かつ方向が同である応力を生じさせ得る層であるのが好ましい。
【００３２】
（８）本発明の電子機器の一態様は、上記いずれかの多層構造体を含む。
【００３３】
本発明にかかる多層構造体（多層構造の熱型検出器等）は、上述のとおり、基板に生じる反りが抑制されていることから、製造上のバラツキが低減されて、信頼性が高い。よって、その多層構造体を搭載した電子機器も、同様の効果を享受する。
【００３４】
（９）本発明の多層構造体の製造方法の一態様は、基板の第１主面上に、多層配線構造の構成要素である層間絶縁膜を形成した後、前記基板の、前記第１主面とは反対側の第２主面上に、前記基板の第１主面側に生じる応力を緩和するための応力緩和層を形成する工程と、前記層間絶縁膜を、平坦化処理によって平坦化した後、前記層間絶縁膜上に、少なくとも一層の導体層を含む層を形成して多層配線構造を形成する工程と、前記多層配線構造の少なくとも最上層の一部を除去して凹部を形成する工程と、前記凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成した後、前記凹部内に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層を含む前記多層配線構造上に素子構造体を形成する工程と、前記犠牲層を除去して空洞部を形成する工程と、を含む。
【００３５】
本態様では、基板の第１主面（例えば表面）上に、多層配線構造の構成要素である層間絶縁膜を形成し、基板の、第１主面とは逆側の第２主面（例えば裏面）上に応力緩和層を形成する。応力緩和層の形成時においては、基板は、例えば、載置台上に載置されるが、この状態では、基板の第１主面（例えば表面）側に設けられている層間絶縁膜の表面は、載置台等の表面に接触する。よって、層間絶縁膜の表面が汚れたり、異物が付着したり、あるいは傷がついたりする場合がある。
【００３６】
そこで、本態様では、応力緩和層の形成後に、基板の第１主面側の層間絶縁膜を、例えばＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）等による平坦化処理によって平坦化し、このとき、応力緩和層の形成時に付着した異物や汚れの除去も併せて行う。これによって、応力緩和層の形成に伴う異物の付着等の問題が解消される。この後、必要に応じて多層配線構造を完成させ、続いて凹部を形成し、凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成し、凹部を犠牲層によって埋め込む。さらに、犠牲層上に素子構造体を形成し、その後、犠牲層を除去して空洞部（熱分離空洞等）を形成する。
【００３７】
（１０）本発明の多層構造体の製造方法の他の態様は、基板の第１主面上に、多層配線構造を形成する工程と、前記多層配線構造の少なくとも最上層の一部を除去して凹部を形成する工程と、前記凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成した後、前記凹部内および前記多層配線構造の表面を覆う犠牲層を形成する工程と、前記基板の、前記第１主面とは反対側の第２主面上に、前記基板の第１主面側に生じる応力を緩和するための応力緩和層を形成する工程と、前記犠牲層を平坦化処理によって平坦化することによって、前記犠牲層を前記凹部に埋め込む工程と、前記犠牲層を含む前記多層配線構造上に素子構造体を形成する工程と、前記犠牲層を除去して空洞部を形成する工程と、を含む。
【００３８】
本態様では、まず、基板の第１主面上において多層配線構造を完成させ、その後、多層配線構造の一部を選択的に除去して凹部を形成する。凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成し、そして、凹部内および多層配線構造の表面を覆うように犠牲層を形成する。この状態で、基板の、第１主面とは反対側の第２主面上に、応力を緩和するための応力緩和層を形成する。応力緩和層の形成時においては、基板は、例えば、載置台上に載置されるが、このとき、基板の第１主面（例えば表面）側に設けられている犠牲層の表面は、載置台等の表面に接触する。よって、犠牲層の表面が汚れたり、異物が付着したり、あるいは傷がついたりする場合がある。
【００３９】
そこで、本態様では、応力緩和層の形成後に、基板の第１主面側の犠牲層を、例えばＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）等による平坦化処理によって平坦化し、犠牲層を凹部に埋め込む。このとき、応力緩和層の形成時に付着した異物や汚れの除去も併せて行う。これによって、応力緩和層の形成に伴う異物の付着等の問題が解消される。この後、犠牲層を含む多層配線構造体上に素子構造体を形成し、その後、犠牲層を除去して空洞部（熱分離空洞等）を形成する。
【００４０】
このように、本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、多層構造体に生じる応力による基板の反りを、低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】熱型検出素子を含む多層構造体の構造の一例を示す断面図
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｇ）は、応力緩和層の材料ならびに構造の一例を示す図
【図３】応力緩和層を構成する少なくとも一層の材料を、エッチングストッパー膜の材料と同じとした例における、応力緩和層の膜厚の好ましい設定例について説明するための図
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、多層構造体の製造方法の一例を示すデバイスの断面図
【図５】図５（Ａ），図５（Ｂ）は、多層構造体の製造方法の一例を示すデバイスの断面図
【図６】図６（Ａ），図６（Ｂ）は、多層構造体の製造方法の他の例を示すデバイスの断面図
【図７】図７（Ａ），図７（Ｂ）は、多層構造体の製造方法の他の例を示すデバイスの断面図
【図８】図８（Ａ），図８（Ｂ）は、多層構造体の製造方法の他の例を示すデバイスの断面図
【図９】電子機器の構成の一例を示す図
【図１０】電子機器の構成の他の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００４３】
（第１の実施形態）
図１は、熱型検出素子を含む多層構造体の構造の一例を示す断面図である。図１に示される多層構造体５００は、全体として、熱型検出器（ここでは、熱型光検出器としての赤外線検出器とする）２００を構成する。
【００４４】
この多層構造体５００は、基板（ここではシリコン基板とする）２０と、基板２０の第１主面（ここでは表面とする）上に形成された多層配線構造１５０と、多層配線構造１５０における、最上層５０の一部に設けられた空洞部１０２（熱分離空洞）と、空洞部１０２を含む多層配線構造１５０上に形成された支持部材（メンブレン）２１０と、支持部材（メンブレン）２１０上に形成された焦電型赤外線検出素子２２０と、基板２０の、第１主面（表面）とは反対側の第２主面（裏面）上に形成された、基板２０の第１主面（表面）側に生じる応力を緩和するための、少なくとも一層の応力緩和層１０と、を含む。なお、基板２０および多層配線構造１５０によって、素子構造体１６０を支持する基部（ベース）が構成される。
【００４５】
支持部材（メンブレン）２１０および焦電型赤外線検出素子２２０によって、素子構造体１６０が構成される。なお、図１の例では、空洞部１０２は、多層構造体１５０の最上層５０を選択的に除去して形成されているが、これに限定されるものではない。空洞部１０２は、最上層５０の下に位置する層４０に達するように形成してもよい。つまり、空洞部１０２は、多層構造体１５０の、少なくとも最上層５０の一部に設けられる。
【００４６】
空洞部１０２の内表面（底面および側面）は、エッチングストッパー膜（例えばＳｉ３Ｎ４膜）１３０ａ，１３０ｂが設けられている。このエッチングストッパー膜１３０ａ，１３０ｂは、空洞部１０２を形成するために犠牲層（図１では不図示，図５の参照符号１３５）を除去する工程において、エッチングの対象外の層が除去されるのを防止する役割を果たす。また、多層配線構造１５０の表面（メンブレン２１０の裏面）にも、エッチングストッパー膜１３０ｃを設けることができる。このエッチングストッパー膜１３０ｃは、例えば、犠牲層除去工程における、支持部材（メンブレン）２１０のエッチングを防止する機能をもつ（但し、メンブレンの材料によっては不要の場合がある）。
【００４７】
また、素子構造体１６０の構成要素である焦電型赤外線検出素子（焦電型光検出素子）２２０は、同じく素子構造体１６０の構成要素である支持部材（メンブレン）２１０によって、空洞部１０２上において支持されている。支持部材（メンブレン）２１０は、例えば、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）／酸化シリコン膜（ＳｉＯ）／窒化シリコン膜（ＳｉＮ）の３層の積層膜で構成することができる。支持部材（メンブレン）２１０は、焦電型赤外線検出素子２２０を安定的に支持する必要があり、よって、支持部材（メンブレン）２１０のトータルの厚みは、必要な機械強度を満足する厚みを有する。
【００４８】
また、焦電型赤外線検出素子２２０は、焦電キャパシター２３０を有する。支持部材（メンブレン）２１０上には、配向膜２３８が形成されており、この配向膜２３８上に、焦電キャパシター２３０が形成されている。焦電キャパシター２３０は、下部電極（第１電極）２３４と、下部電極上に形成される焦電材料層（例えば焦電体としてのＰＺＴ層：チタン酸ジルコン酸鉛層）２３２と、焦電材料層２３２上に形成される上部電極（第２電極）２３６と、を含む。
【００４９】
下部電極（第１電極）２３４ならびに上部電極（第２電極）２３６は共に、例えば、３層の金属膜を積層することによって形成することができる。例えば、焦電材料層（ＰＺＴ層）２３２から遠い位置から順に、例えばスパッタリングにて形成されるイリジウム（Ｉｒ）、イリジウム酸化物（ＩｒＯｘ）及びプラチナ（Ｐｔ）の三層構造とすることができる。また、焦電材料層２３２としては、上述のとおり、例えばＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｉ，Ｔｉ）Ｏ３：チタン酸ジルコン酸鉛）を用いることができる。この焦電材料層２３２は、例えば、スパッタリング法やＭＯＣＶＤ法等で成膜することができる。下部電極（第１電極）２３４および上部電極（第２電極）２３６の膜厚は、例えば０．４μｍ程度であり、焦電材料層２３２の膜厚は、例えば０．１μｍ程度である。
【００５０】
焦電キャパシター２３０は、層間絶縁膜２５０によって覆われている。この層間絶縁膜２５０には、第１コンタクトホール２５２および第２コンタクトホール２５４が設けられている。第１コンタクトホール２５２には、第１コンタクトプラグ２２６が埋め込まれており、この第１コンタクトプラグ２２６には、第１電極（兼第１配線）２２２が接続されている。また、第２コンタクトホール２５４には、第２コンタクトプラグ２２８が埋め込まれており、この第２コンタクトプラグ２２８には、第２電極（兼第２配線）２２４が接続されている。また、第１電極（兼第１配線）２２２および第２電極（兼第２配線）２２４は、保護膜２６０によって覆われている。また、焦電キャパシター２３０の上部には、赤外線吸収膜（光吸収膜）としてのＳｉＯ２層２７０が設けられている。また、赤外線検出素子２２０の表面には、犠牲層１３５を除去し空洞部１０２を形成する際に焦電キャパシターや赤外線吸収膜２７０を保護するためのエッチング保護層２８０が形成されている。
【００５１】
焦電キャパシター２３０の上方から入射する光は、赤外線吸収膜（光吸収膜）２７０によって吸収され、熱に変換される。この熱は、焦電材料層（焦電体）２３２に伝達され、その結果、焦電効果（パイロ電子効果）によって、焦電材料層（焦電体）２３２に電気分極量の変化が生じる。この電気分極量の変化に伴う電流を検出することによって、入射した光の強度を検出することができる。
【００５２】
また、基板２０の、平面視で赤外線検出素子２２０と重なる領域（つまり、基板２０の、赤外線検出素子２２０の下に位置する領域）には、例えば、信号読み出し用の回路を構成する回路要素（トランジスタ等）が形成されている。基板２０には、ＭＯＳトランジスターのソース層２１と、ドレイン層２２が形成されている。基板２０の表面にはゲート絶縁膜２３が形成されている。ゲート電極２４の両サイドには、サイドウオール２５が設けられている。ゲート電極２４には、例えば配線２６が接続される。
【００５３】
また、多層配線構造１５０は、絶縁層３０と、層間絶縁膜４０と、層間絶縁層５０と、金属からなるプラグＭ１と、第２層目配線Ｍ２と、プラグＭ３と、第３層目配線Ｍ４と、プラグＭ５とを含む。支持部材（メンブレン）２１０に設けられたコンタクトホールには、金属からなるプラグＭ６が埋め込まれている。赤外線検出素子２２０の構成要素である第１電極（兼第１配線）２２２は、プラグＭ６およびＭ５を経由して、多層配線構造１５０における第３層目配線Ｍ４に接続されている。
【００５４】
図１に示される多層構造体５００は、基板２０上に設けられた多層配線構造１５０を有しているため、多層構造体５００の全体としての厚みが厚くなる傾向にある。さらに、多層配線構造１５０の主面の一部には空洞部（中空の凹部）１０２が設けられている。この空洞部１０２の存在によって多層配線構造の機械的な強度が弱まるのは否めず、よって、多層配線構造１５０に変形や歪みが生じ易くなるのは否めない。また、空洞部１０２を含む多層配線構造１５０上には、素子構造体（例えばＭＥＭＳ技術を用いて形成される、積層構造をもつＭＥＭＳ素子構造体）１６０が形成されることから、多層構造体５００の全体としての厚みはさらに厚くなる。したがって、多層配線構造１５０には大きな応力が生じる可能性があり、この大きな応力は、基板（シリコン基板）２０の全体に大きな反りを生じさせる原因となる。
【００５５】
これに対して、図１の例では、基板２０の第１主面（例えば表面）側に生じる応力を緩和するための、少なくとも一層の応力緩和層１０が、基板２０の、第１主面とは反対側の第２主面（例えば裏面）上に設けられている。応力緩和層１０の応力方向は、基板２０の第１主面側に生じる応力方向と同じであるのが好ましい。
【００５６】
例えば、基板２０の第１主面上に形成される多層配線構造１５０ならびに素子構造体１６０の全体として、引っ張り応力が生じるのならば、基板２０の第２主面上に形成される応力緩和層１０の応力方向も、引っ張り方向になるようにし、多層配線構造１５０ならびに素子構造体１６０の全体として、圧縮応力が生じるのならば、基板２０の第２主面上に形成される応力緩和層１０の応力方向も、圧縮方向になるようにする。
【００５７】
基板２０の第１主面側に生じる応力と、基板２０の第２主面側に生じる応力とが、例えば略均衡すれば、基板２０の反りは十分に低減される。したがって、基板２０の反りを効果的に抑制することができる。よって、多層構造体５００のハンドリングやフォトリソグラフィ工程において、支障が生じることがない。応力緩和層１０の応力方向の調整は、例えば、熱膨張係数（基板２０の熱膨張係数との差を含む）を考慮した材料の選択、膜構造（単層膜／多層膜等）の選択、層の厚み（膜厚）の調整、製造条件等の調整等によって可能である。
【００５８】
図２（Ａ）〜図２（Ｇ）は、応力緩和層の材料ならびに構造の一例を示す図である。応力緩和層１０に関しては、種々のバリエーションが考えられる。図２（Ａ）〜図２（Ｇ）の各々は、応力緩和層のバリエーションの一例を示している。
【００５９】
図２（Ａ）に示される応力緩和層１０ａは、単層のポリシリコン層で構成される。また、図２（Ｂ）に示される応力緩和層１０ｂは、単層のアモルファスシリコン層で構成される。図２（Ｃ）に示される応力緩和層１０ｃは、単層の窒化シリコン層（ＳｉＮ）で構成される。図２（Ｄ）に示される応力緩和層１０ｄは、ポリシリコン層１０ａ上に、窒化シリコン層（ＳｉＮ）１０ｃを積層してなる積層膜である。図２（Ｅ）に示される応力緩和層１０ｅは、アモルファスシリコン層１０ｂ上に、窒化シリコン層（ＳｉＮ）１０ｃを積層してなる積層膜である。図２（Ｆ）に示される応力緩和層１０ｆは、単層のシリコン酸化層（ＳｉＯ）で構成される。図２（Ｇ）に示される応力緩和層１０gは、酸化シリコン層（ＳｉＯ）１０ｄ上に、窒化シリコン層（ＳｉＮ）１０ｃを積層して構成される積層膜である。
【００６０】
図２（Ａ），図２（Ｂ），図２（Ｄ），図２（Ｅ）に示される例では、応力緩和層１０を構成する少なくとも一層は、ポリシリコン層あるいはアモルファスシリコン層である。ポリシリコン層やアモルファスシリコン層は、例えば、電子デバイスで一般的に使用されるＳｉＯ２膜（絶縁膜３０〜５０の主成分）よりも大きな応力を生じるため、応力緩和層として利用可能である。
【００６１】
但し、基板２０の第１主面側の応力の方向と、応力緩和層１０としてのポリシリコン層やアモルファスシリコン層の応力方向が同じとなるように、製造プロセスや製造条件を設定する必要がある。また、空洞部１０２形成のための犠牲層として、ポリシリコン層やアモルファスシリコン層以外の材料（例えば、ＳｉＯ２膜）を使用したとき、応力緩和層１０を構成するポリシリコン層やアモルファスシリコン層は、犠牲層（例えば、ＳｉＯ２膜）のエッチング用のエッチャントに対して耐性がある。よって、犠牲層をエッチングした後も目減り（膜厚の減少）が生じず、したがって、応力緩和効果（熱サイクル等に起因する基板の反りや変形の防止等）が、製品（熱型赤外線検出器２００）の完成後も継続する。よって、製品の信頼性が維持される。
【００６２】
また、ポリシリコン層やアモルファスシリコン層は、不純物ドープによって応力緩和層を導電層（電極、配線、抵抗体等）として使用することも可能である。よって、応力緩和層１０としてのポリシリコン層やアモルファスシリコン層を、電極等としても兼用することができる。例えば、基板２０の裏面（第２主面）に形成された応力緩和層１０を、接地電極（ボディコンタクト電極等）としても利用することができる。これによって、基板２０上に回路を形成することが容易化される。
【００６３】
また、図２（Ｃ），図２（Ｄ），図２（Ｅ），図２（Ｇ）の各例では、応力緩和層１０を構成する少なくとも一層は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）である。シリコン窒化膜（ＳｉＮ）は緻密な膜であることから、エッチングストッパー膜（図１における参照符号１３０ａ〜１３０ｃ）として用いて好適である。先に説明したように、空洞部１０２は、多層配線構造における、少なくとも最上層の一部が除去された中空の凹部によって構成される。この空洞部１０２は、凹部に埋め込まれていた犠牲層をエッチングによって除去して中空状態とすることによって形成される。例えば、犠牲層としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ）を使用し、エッチングストッパー膜１３０ａ〜１３０ｃとしてシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を使用した場合を想定する。この場合、図２（Ｃ），図２（Ｄ），図２（Ｅ），図２（Ｇ）の各例では、応力緩和層１０を構成する少なくとも一層が、エッチングストッパー膜１３０ａ〜１３０ｃの材料と同じ材料の膜である。
【００６４】
エッチングストッパー膜と同種の材料の層（広義には、エッチングストッパーと同種の材料の層を少なくとも含む層）を、応力緩和層とした場合、以下の利点がある。上述のとおり、エッチングストッパー膜１３０ａ〜１３０ｃとしては、一般に緻密な構造の膜が選択される。よって、エッチングストッパー膜１３０ａ〜１３０ｃは、大きな応力を生じさせる。また、多層配線構造の少なくとも最上層には、上述のとおり、中空の凹部が形成される。その凹部の形状を決めるのは、底面と斜面（側壁）である。この斜面（側壁）にもエッチングストッパーが形成されるため、平面視（具体的には、多層構造体５００の厚み方向から基板２０の第１主面を見た場合の平面視）における表面積が大きくなる。また、比較的大きな空洞部１０２が存在することによって、上述したとおり、多層配線構造５００の変形（反りやねじれ等を含む）が生じ易くなる。
【００６５】
ここで、応力に関して大きな影響力のあるエッチングストッパー膜に着目し、エッチングストッパー膜と同種の材料を、応力緩和層１０の材料とすることによって、例えば、エッチングストッパー膜と同じ方向の、大きな応力を発生させることができる。また、例えば、エッチングストッパー膜と略同程度の力（引っ張り力あるいは圧縮力）の応力を発生させることもできる。この場合には、基板２０の両主面に生じる応力が相殺されて、基板２０の反りが十分に抑制される。
【００６６】
また、応力緩和層１０が、エッチングストッパー膜と同種の成分の層であれば、当然、応力緩和層１０も、空洞部１０２形成のための犠牲層の除去工程におけるエッチャント（エッチング材）に対して耐性が有る。つまり、応力緩和層１０は、犠牲層エッチングによって目減りしないことから、応力緩和層１０自体には、犠牲層エッチングの影響が及ばない。したがって、熱型赤外線検出器２００の完成後においても、応力緩和層１０による基板２０の反りの防止効果が継続的に得られる。
【００６７】
また、図２（Ｆ）の例では、応力緩和層１０ｆは、単層のシリコン酸化膜（ＳｉＯ）で構成される。犠牲層の材料としてもシリコン酸化膜（ＳｉＯ）が使用されるとすると、図２（Ｆ）の例は、応力緩和層１０を構成する少なくとも一層が、犠牲層と同種の成分の層である例に該当する。この場合、犠牲層の除去による基板２０の第１主面側の応力の変化に対応させて、応力緩和層１０による応力も変化させることができる（この効果は一例である）。図２（Ｆ）に示される応力緩和層（単層）１０ｆの厚みは、犠牲層の厚みよりも厚くするのが好ましい。犠牲層がエッチングされるとき、応力緩和層１０ｆもエッチングされて膜厚が薄くなるが、応力緩和層１０ｆの厚みの方が厚い場合には、犠牲層のエッチング後も、応力緩和層１０ｆが残存する。つまり、応力緩和層１０ｆは、製品の完成後も残存することから、製品の完成後における基板の反りの抑制が実現される。また、犠牲層が除去されて空洞部１０２が形成されると、そのことによって基板２０の第１主面側の応力が低減される場合もあり得る。このような場合には、基板２０の第１主面側の応力の低減に対応して、応力緩和層１０ｆの応力も低減される（応力緩和層の膜厚も薄くなるため）ことから、応力の均衡が維持される。よって、犠牲層のエッチング後においても、基板２０の反りが生じにくい。
【００６８】
なお、図２（Ｆ）の例では、単層の応力緩和層１０ｆを使用しているが、積層膜とすることもできる。例えば、第１材料膜と、第１材料とは異なる第２材料で構成される第２材料膜とが積層されてなる積層膜を応力緩和層として使用することもできる。ここで、例えば、第１材料膜を犠牲層と同じ材料の膜とし、第２材料膜を、犠牲層のエッチング工程において、第１材料膜のエッチングによる目減りを抑制するためのエッチングストッパー膜として使用することができる。この例では、犠牲層のエッチング後も、応力緩和層のトータルの厚みには変化がなく、応力緩和層によって生じる応力に変化はない。この例は、犠牲層が除去されて空洞部が形成された場合でも、そのことによって基板２０の第１主面側の応力に特に変化がみられない場合に有効である。つまり、犠牲層のエッチング除去後においても、基板２０の第１主面側の応力と第２主面側の応力との均衡を保つがことができる。
【００６９】
次に、応力緩和層を構成する少なくとも一層の材料を、エッチングストッパー膜の材料と同じとする例に関して、膜厚の観点から検討する。
【００７０】
エッチングストッパー膜は、上述のとおり、凹部の底面ならびに側面に形成されるが、さらに、他の箇所にも形成される場合があり得る。例えば、犠牲層をエッチングにより除去して凹部を形成する際、熱型検出素子等を支持している支持部材（メンブレン）２１０の一部が除去されるのを防止するために、支持部材（メンブレン）２１０の少なくとも一方の主面にもエッチングストッパー膜（エッチングストッパー膜と同種の成分の膜）が存在する場合があり得る。また、支持部材（メンブレン）２１０自体が、エッチングストッパー膜と同種の成分の単層の膜で構成される場合も有り得る。このような場合には、基板２０のエッチングを防止する第１エッチングストッパー膜と、支持部材（メンブレン）２１０のエッチングを防止する機能をもつ第２エッチングストッパー膜とが併存すると見ることができる。例えば、各々のエッチングストッパー膜が積層されている場合があり得る。このような場合、各エッチングストッパー膜のトータルの膜厚をｗ２とし、応力緩和層の膜厚をｗ１とするとき、ｗ１≧ｗ２に設定するのが好ましい。
【００７１】
つまり、エッチングストッパー膜の膜厚が厚くなれば、発生する応力も増大することから、これに対応するべく、応力緩和層１０の厚みも増大させるのが好ましい。また、基板２０の第１主面側には、上述のとおり、多層配線構造（多層膜構造）１５０が存在し、エッチングストッパー膜による応力に加えて、その他の多層の膜の応力も加重されると予測される。よって、応力緩和層１０の厚みは、最低でも、エッチングストッパー膜のトータルの膜厚ｗ２以上とし、基板の表面と裏面における応力のアンバランスが、できるだけ生じないようにするのが好ましい。以下、具体的に説明する。
【００７２】
図３は、応力緩和層を構成する少なくとも一層の材料を、エッチングストッパー膜の材料と同じとした例における、応力緩和層の膜厚の好ましい設定例について説明するための図である。図３に示される例では、エッチングストッパー膜と同種の材料の単層膜である応力緩和層１０の膜厚をｗ１とし、エッチングストッパー膜の最も厚い部分の膜厚をｗ２としたとき、ｗ１≧ｗ２が成立する。図３に示される例では、支持部材（メンブレン）２１０は、３層の膜（ＳｉＮ膜２１１ａ／ＳｉＯ膜２１１ｂ／ＳｉＮ膜２１１ｃ）が積層されてなる積層膜である。
【００７３】
空洞部１０２の内表面（底面および側面）には、エッチングストッパー膜としてのＳｉＮ膜１３０ａ，１３０ｂが形成されている。また、多層配線構造１５０の表面にも、ＳｉＮ膜１３０ｃが形成されている。また、支持部材（メンブレン）２１０を構成する層のうちの最下層のＳｉＮ膜２１１ａは、ＳｉＯ膜２１１ｂに対するエッチングストッパー膜として機能する。したがって、図３の例では、エッチングストッパー膜としての機能をもつＳｉＮ膜１３０ｃとＳｉＮ膜２１１ａとが積層されており、この積層部分の厚さが最も厚い。この積層部分の膜厚をｗ２とする。一方、エッチングストッパー膜と同種の材料（ＳｉＮ）の単層膜である応力緩和層１０の膜厚はｗ１である。なお、応力緩和層１０が、材料の異なる複数の膜からなり、そのうちの一層がＳｉＮ膜で構成される場合は、そのＳｉＮ膜の膜厚をｗ１（≧ｗ２）とする。これによって、基板２０の表面と裏面における応力のアンバランスが、できるだけ生じないようにすることができる。
【００７４】
（第２実施形態）
本実施形態では、多層構造体の製造方法について説明する。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）ならびに図５（Ａ），図５（Ｂ）は、多層構造体の製造方法の一例を示すデバイスの断面図である。図４および図５では、図１に示される多層構造体における参照符号がそのまま使用されている。
【００７５】
図４（Ａ）の工程では、基板２０の第１主面上に、多層配線構造１５０の構成要素である絶縁層３０ならびに層間絶縁膜４０ａが形成される。図４（Ｂ）の工程では、基板２０の、第１主面とは反対側の第２主面上に、基板２０の第１主面側に生じる応力を緩和するための応力緩和層１０が形成される。応力緩和層１０の形成時においては、基板２０は、例えば、載置台上に載置されるが、この状態では、基板の第１主面（例えば表面）側に設けられている層間絶縁膜４０ａの表面は、載置台等の表面に接触する。よって、層間絶縁膜４０ａの表面が汚れたり、異物が付着したり、あるいは傷がついたりする場合がある。
【００７６】
そこで、図４（Ｃ）の工程では、基板２０の第１主面側の層間絶縁膜４０ａを、例えばＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）による平坦化処理によって平坦化する。このとき、応力緩和層１０の形成時に付着した異物や汚れの除去も併せて行う。これによって、応力緩和層１０の形成に伴う異物の付着等の問題が解消される。
【００７７】
次に、図５（Ａ）の工程では、層間絶縁層４０上に層間絶縁層５０を形成し、層間絶縁層５０の表面の一部に凹部を形成し、凹部の内表面上にエッチングストッパー膜（ＳｉＮ）１３０（１３０ａ〜１３０ｃ）を形成し、凹部に犠牲層（ＳｉＯ）１３５を埋め込む。
【００７８】
次に、図５（Ｂ）に示すように、熱型検出素子（焦電型赤外線検出素子）２２０を形成する。そして、犠牲層１３５を除去して空洞部（熱分離空洞）１０２を形成する。
【００７９】
図６（Ａ），図６（Ｂ）ならびに図７（Ａ），図７（Ｂ），図８（Ａ），図８（Ｂ）は、多層構造体の製造方法の他の例を示すデバイスの断面図である。図６〜図８では、図１に示される多層構造体における参照符号がそのまま使用されている。
【００８０】
まず、図６（Ａ）に示される工程において、基板２０の第１主面上に、絶縁層３０ならびに層間絶縁層４０ａが形成され、図６（Ｂ）の工程では、層間絶縁層４０ａがＣＭＰ等によって平坦化される。なお、多層構造体の平坦度が確保できるのであれば、この平坦化工程は必須ではない。次に、図７（Ａ）に示すように、層間絶縁層４０上に層間絶縁膜５０が形成され、これによって３層構造をもつ多層配線構造が形成される。多層配線構造の少なくとも最上層５０の一部を除去することによって凹部が形成され、凹部の内表面上ならびに多層配線構造の表面にエッチングストッパー膜（例えば、Ｓｉ３Ｎ４膜）１３０ａ〜１３０ｃが形成される。続いて、凹部内および多層配線構造の表面を覆う犠牲層（例えばＳｉＯ２層）１３５ａが形成される。
【００８１】
次に、図７（Ｂ）に示されるように、基板２０の、第１主面とは反対側の第２主面上に、基板２０の第１主面側に生じる応力を緩和するための応力緩和層１０が形成される。応力緩和層１０の形成時においては、基板２０は、例えば、載置台上に載置されるが、このとき、基板２０の第１主面（例えば表面）側に設けられている犠牲層１３５ａの表面は、載置台等の表面に接触する。よって、犠牲層１３５ａの表面が汚れたり、異物が付着したり、あるいは傷がついたりする場合がある。
【００８２】
そこで、図８（Ａ）に示される工程において、犠牲層１３５ａを、ＣＭＰ等の平坦化処理によって平坦化して、犠牲層１３５を凹部に埋め込む。このとき、応力緩和層１０の形成時に付着した異物や汚れの除去も併せて行われる。これによって、応力緩和層１０の形成に伴う異物の付着等の問題が解消される。そして、図８（Ｂ）に示すように、犠牲層１３５を含む多層配線構造体１５０上に、素子構造体１６０としての熱型検出素子（焦電型赤外線検出素子）２２０を形成する。次に、犠牲層１３５を除去して空洞部（熱分離空洞）１０２を形成する。これによって、熱型検出器（センサーデバイス）としての焦電型赤外線検出器２００が完成する。
【００８３】
（第３実施形態）
図９は、電子機器の構成の一例を示す図である。図９の電子機器は、例えば赤外線カメラである。図示されるように、電子機器は、光学系４００と、センサーデバイス（熱型光検出器）４１０（前掲の実施形態では参照符号２２０）と、画像処理部４２０と、処理部４３０と、記憶部４４０と、操作部４５０と、表示部４６０と、を含む。なお本実施形態の電子機器は図９の構成に限定されず、その構成要素の一部（例えば光学系、操作部、表示部等）を省略したり、他の構成要素を追加したりする等の種々の変形実施が可能である。
【００８４】
光学系４００は、例えば１または複数のレンズや、これらのレンズを駆動する駆動部などを含む。そしてセンサーデバイス４１０への物体像の結像などを行う。また必要であればフォーカス調整なども行う。
【００８５】
センサーデバイス４１０は、上述した本実施形態の光検出器を二次元配列させて構成され、複数の行線（走査線（あるいはワード線））と複数の列線（データ線）が設けられる。センサーデバイス４１０は、二次元配列された光検出器に加えて、行選択回路（行ドライバー）と、列線を介して光検出器からのデータを読み出す読み出し回路と、Ａ／Ｄ変換部等を含むことができる。二次元配列された各光検出器からのデータを順次読み出すことで、物体像の撮像処理を行うことができる。
【００８６】
画像処理部４２０は、センサーデバイス４１０からのデジタルの画像データ（画素データ）に基づいて、画像補正処理などの各種の画像処理を行う。処理部４３０は、電子機器の全体の制御や電子機器内の各ブロックの制御を行う。この処理部４３０は、例えばＣＰＵ等により実現される。記憶部４４０は、各種の情報を記憶するものであり、例えば処理部４３０や画像処理部４２０のワーク領域として機能する。操作部４５０は、ユーザが電子機器を操作するためのインターフェースとなるものであり、例えば各種ボタンやＧＵＩ（Graphical User Interface）画面などにより実現される。
【００８７】
表示部４６０は、例えばセンサーデバイス４１０により取得された画像やＧＵＩ画面などを表示するものであり、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの各種のディスプレイにより実現される。
【００８８】
このように、１セル分の熱型光検出器を赤外線センサー等のセンサーとして用いる他、１セル分の熱型光検出器を直交二軸方向に二次元配置することでセンサーデバイス（熱型光検出装置）４１０を構成することができ、こうすると熱（光）分布画像を提供することができる。このセンサーデバイス４１０を用いて、サーモグラフィー、車載用の夜間視認カメラあるいは監視カメラなどの電子機器を構成することができる。
【００８９】
先に説明したように、センサーデバイス４１０（２２０）は、基板に生じる反りが抑制されていることから、製造上のバラツキが低減されて、信頼性が高い。よって、そのセンサーデバイスを搭載した電子機器も、同様の効果を享受する。
【００９０】
図１０は、電子機器の構成の他の例を示す図である。図１０の電子機器８００は、熱型光検出器２２０と、加速度検出素子５０３と、を搭載したセンサーユニット６００を有する。センサーユニット６００には、さらにジャイロセンサー等を搭載することもできる。センサーユニット６００によって、異なる種類の物理量を測定することが可能である。センサーユニット６００から出力される各検出信号は、ＣＰＵ７００によって処理される。
【００９１】
以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、多層構造体に生じる応力による基板の反りを、効果的に低減することができる。
【００９２】
以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。例えば、多層構造体において使用する材料の選択や、多層構造体の形成方法等に関しては種々、変形、応用が可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 応力緩和層、２０ 基板（シリコン基板）、２１ ソース層、２２ ドレイン層、
２３ ゲート絶縁膜、２４ ゲート電極、２５ サイドウオール、２６ 配線、
３０ 絶縁層、４０，５０ 層間絶縁層、１０２ 空洞部、
１３０（１３０ａ〜１３０ｃ） エッチングストッパー膜、
１３５（１３５ａ） 犠牲層、１５０ 多層配線構造（多層配線構造体）、
１６０ 素子構造体、２００ 熱型光（赤外線）検出器、
２１０ 支持部材（メンブレン）、
２２０ 焦電型赤外線検出素子（センサーデバイス，熱型光検出器）、
２２６ 第１コンタクトプラグ、２２８ 第２コンタクトプラグ、
２３０ 焦電キャパシター、２３２ 焦電材料層（焦電体，ＰＺＴ層）、
２５０ 層間絶縁膜、２５２ 第１コンタクトホール、
２５４ 第２コンタクトホール、２６０ 保護膜、２８０ エッチング保護層、
５００ 多層構造体、５０３ 加速度検出素子、
Ｍ１，Ｍ３，Ｍ５，Ｍ６ プラグ、Ｍ２ ２層目配線、Ｍ４ ３層目配線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層構造体、電子機器および多層構造体の製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱型検出器の一例である赤外線検出器では、物体から放射された赤外線を、例えば赤外線吸収層によって吸収し、これによって光を熱に変換する。その熱を例えば、ボロメータ薄膜や焦電体に与えることによって、抵抗や電位や電流の変化が生じる。その変化量に基づいて、対象物の温度を測定する。そのため、赤外線検出器では、赤外線吸収層からの熱をボロメータや焦電体に損失なく伝える機構、さらには、熱をボロメータや焦電体から逃がさない機構が必要となる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、熱分離のための空洞を有する赤外線検出器が開示されている。赤外線を吸収することによって生じる電気信号は微弱であり、その電気信号の変化は極めて微量である。特許文献１に記載される赤外線検出器では、信号読み出しのための回路が、検出部の下に設けられている。例えば、読み出し用のＭＯＳ回路と検出部を同一基板上に形成することは、配線における信号損失を低減させる上で有効である。また、例えば、赤外線撮像素子のように、多数の検出セルをマトリクス状に配置する場合には、配線を外部に引き回すことは困難であり、よって、読み出し回路を同一基板上に形成する必要がある。
【０００４】
また、特許文献２には、ウエハーレベルＣＳＰとよばれるパッケージ構造を採用する場合に、基板の反りを緩和するために、ダミー層を、基板の裏面に設ける技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９２３５０号公報
【特許文献２】特開２００５−１６７１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した赤外線検出器では、一般的に赤外線吸収層の厚膜化が必要である。また、上述のように、例えばＭＯＳ回路等を具備する構造を採用する場合には、多層配線構造が必要とされ、したがって、素子全体として厚膜化はさらに促進される。多層配線構造を含む熱型検出器の厚膜化に伴って、多層配線構造に大きな応力が生じる。この結果、基板に大きな反りが生じ易くなる。
【０００７】
基板の大きな反りは、例えば、各製造装置での搬送トラブル等の原因となる。フォトリソグラフィ工程において、加工対象の基板に反りが生じている場合には、露光時に基板内で焦点ずれ（デフォーカス）となる領域が発生する可能性があり、この場合には、素子の形状バラツキやそれに伴う特性バラツキが生じる。
【０００８】
また、上述の特許文献２に記載される技術は、ウエハーレベルＣＳＰを採用する場合の基板の反り対策に限定されており、上述のような多層構造体に関しては、何ら言及されていない。
【０００９】
本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、多層構造体に生じる応力による基板の反りを、低減することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明の多層構造体の一態様は、基板と、前記基板の第１主面上に形成された多層配線構造と、前記多層配線構造における、少なくとも最上層の一部に設けられた空洞部と、前記空洞部を含む前記多層配線構造上に形成された素子構造体と、前記基板の、前記第１主面とは反対側の第２主面上に形成された、前記基板の前記第１主面側に生じる応力を緩和するための、少なくとも一層の応力緩和層と、を含む。
【００１１】
本態様の多層構造体は、基板上に設けられた多層配線構造を有しているため、多層構造体の全体としての厚みが厚くなる傾向にある。さらに、多層配線構造の主面の一部には空洞（中空の凹部）が設けられる。この空洞の存在によって多層配線構造の機械的な強度が弱まるのは否めず、よって、多層配線構造に変形や歪みが生じ易くなるのは否めない。また、空洞を含む多層配線構造上には、素子構造体（例えばＭＥＭＳ技術を用いて形成される、積層構造をもつＭＥＭＳ素子構造体）が形成されることから、多層構造体全体としての厚みはさらに厚くなる。したがって、多層配線構造には大きな応力が生じる可能性があり、この大きな応力は、基板全体に大きな反りを生じさせる原因となる。
【００１２】
本態様では、基板の第１主面（例えば表面）側に生じる応力を緩和するための、少なくとも一層の応力緩和層が、基板の、第１主面とは反対側の第２主面（例えば裏面）上に設けられる。これによって、基板の反りを効果的に抑制することができる。したがって、多層構造体のハンドリングやフォトリソグラフィ工程において、支障が生じることがない。
【００１３】
（２）本発明の多層構造体の他の態様では、前記応力緩和層の応力方向は、前記基板の前記第１主面側に生じる応力方向と同じである。
【００１４】
例えば、基板の第１主面上に形成される多層配線構造ならびに素子構造体の全体として、引っ張り応力が生じるのならば、基板の第２主面上に形成される応力緩和層の応力方向も、引っ張り方向になるようにし、多層配線構造ならびに素子構造体の全体として、圧縮応力が生じるのならば、基板の第２主面上に形成される応力緩和層の応力方向も、圧縮方向になるようにする。例えば、基板の第１主面側に生じる応力と、基板の第２主面側に生じる応力とが略均衡すれば、基板の反りは十分に低減される。
【００１５】
応力緩和層の応力方向の調整は、例えば、熱膨張係数を考慮した材料の選択、膜構造（単層膜／多層膜等）の選択、層の厚み（膜厚）の調整、製造条件等の調整等によって可能である。
【００１６】
（３）本発明の多層構造体の他の態様では、前記空洞部は、前記多層配線構造における、少なくとも最上層の一部がエッチングによって除去された中空の凹部によって構成され、前記凹部の底面上および側面上には、前記凹部を前記エッチングによって形成する際の保護膜として機能するエッチングストッパー膜が形成されており、かつ、前記応力緩和層を構成する少なくとも一層は、前記エッチングストッパー膜の材料と同じ材料の膜である。
【００１７】
本態様では、エッチングストッパー膜と同種の材料の層（広義には、エッチングストッパーと同種の材料の層を少なくとも含む層）を、応力緩和層とする。エッチングストッパー膜としては、一般に緻密な構造の膜が選択される。よって、エッチングストッパー膜は、大きな応力を生じさせる。また、多層配線構造の少なくとも最上層の一部が除去されて、中空の凹部が形成される。その凹部の形状を決めるのは、底面と斜面（側壁）である。この斜面（側壁）にもエッチングストッパーが形成されるため、平面視（具体的には、多層構造体の厚み方向から基板の第１主面を見た場合の平面視）における表面積が大きくなる。また、比較的大きな空洞部が存在することによって、上述したとおり、多層配線構造の変形（反りやねじれ等を含む）が生じ易くなる。
【００１８】
そこで、本態様では、応力に関して最も影響力のあるエッチングストッパー膜に着目し、エッチングストッパー膜と同種の材料を、応力緩和層の材料とする。これによって、例えば、エッチングストッパー膜と同じ方向の、大きな応力を発生させることができる。また、例えば、エッチングストッパー膜と略同程度の力（引っ張り力あるいは圧縮力）の応力を発生させることもできる。よって、基板の反りを効果的に抑制することができる。
【００１９】
また、応力緩和層が、エッチングストッパー膜と同種の成分の層であれば、当然、応力緩和層も、空洞部形成のための犠牲層除去の工程におけるエッチャント（エッチング材）に対して耐性が有る。つまり、応力緩和層は、犠牲層エッチングによって目減りしないことから、応力緩和層自体には、犠牲層エッチングの影響が及ばない。したがって、熱型検出器等の完成後においても、応力緩和層による、基板の反りの防止効果が継続的に得られる。
【００２０】
（４）本発明の多層配線構造体の他の態様では、前記応力緩和層における、前記エッチングストッパー膜の材料と同じ材料の膜の膜厚をｗ１とし、前記エッチングストッパー膜の最も厚い部分の膜厚をｗ２としたとき、ｗ１≧ｗ２が成立する。
【００２１】
エッチングストッパー膜は、上述のとおり、凹部の底面ならびに側面に形成されるが、さらに、他の箇所にも形成される場合があり得る。例えば、犠牲層をエッチングにより除去して凹部を形成する際、熱型検出素子等を支持している支持部材（メンブレン）の一部が除去されるのを防止するために、支持部材（メンブレン）の少なくとも一方の主面にもエッチングストッパー膜（エッチングストッパー膜と同種の成分の膜）が存在する場合があり得る。また、支持部材（メンブレン）自体が、エッチングストッパー膜と同種の成分の単層の膜で構成される場合も有り得る。このような場合には、基板のエッチングを防止する第１エッチングストッパー膜と、支持部材（メンブレン）のエッチングを防止する機能をもつ第２エッチングストッパー膜とが併存する場合があり得る。例えば、各々のエッチングストッパー膜が積層されている場合があり得る。このような場合、各エッチングストッパー膜のトータルの膜厚をｗ２とし、応力緩和層の膜厚をｗ１とするとき、ｗ１≧ｗ２に設定するのが好ましい。
【００２２】
つまり、エッチングストッパー膜の膜厚が厚くなれば、発生する応力も増大することから、これに対応するべく、応力緩和層の厚みも増大させるのが好ましい。また、基板の第１主面側には、上述のとおり、多層配線構造（多層膜構造）が存在し、エッチングストッパー膜による応力に加えて、その他の多層の膜の応力も加重されると予測される。よって、応力緩和層の厚みｗ１は、最低でも、エッチングストッパー膜のトータルの膜厚ｗ２以上とし、応力のアンバランスができるだけ生じないようにするのが好ましい。
【００２３】
（５）本発明の多層配線構造体の他の態様では、前記空洞部は、前記多層配線構造における、少なくとも最上層の一部が除去された中空の凹部によって構成され、前記空洞部は、前記凹部に埋め込まれていた犠牲層をエッチングによって除去して中空状態とすることによって形成され、前記応力緩和層を構成する少なくとも一層は、前記犠牲層の材料と同じ材料の膜である。
【００２４】
応力緩和層に関しては、種々のバリエーションが考えられる。本態様は、そのバリエーションの一つを示す。つまり、本態様では、応力緩和層を構成する少なくとも一層は、犠牲層と同種の成分の層である。本態様では、例えば、犠牲層の除去による基板の第１主面側の応力の変化に対応させて、応力緩和層による応力も変化させることができる（この効果は一例である）。
【００２５】
ここで、応力緩和層を構成する層が単層である場合を想定する。この場合、応力緩和層（単層）の厚みは、犠牲層の厚みよりも厚くするのが好ましい。犠牲層がエッチングされるとき、応力緩和層もエッチングされて膜厚が薄くなるが、応力緩和層の厚みの方が厚い場合には、犠牲層のエッチング後も、応力緩和層が残存する。つまり、応力緩和層は、製品の完成後も残存することから、製品の完成後における基板の反りの抑制が実現される。また、犠牲層が除去されて空洞部が形成されると、そのことによって基板の第１主面側の応力が低減される場合もあり得る。このような場合には、基板の第１主面側の応力の低減に対応して、応力緩和層の応力も低減される（応力緩和層の膜厚も薄くなるため）ことから、応力の均衡が維持される。よって、犠牲層のエッチング後においても、基板の反りが生じにくい。
【００２６】
また、応力緩和層を、第１材料膜と、第１材料とは異なる第２材料で構成される第２材料膜とが積層されてなる積層膜とすることもできる。ここで、例えば、第１材料膜を犠牲層と同じ材料の膜とし、第２材料膜を、犠牲層のエッチング工程において、第１材料膜のエッチングによる目減りを抑制するためのエッチングストッパー膜として使用することもできる。この例では、犠牲層のエッチング後も、応力緩和層のトータルの厚みには変化がなく、応力緩和層によって生じる応力に変化はない。この例は、犠牲層が除去されて空洞部が形成された場合でも、そのことによって基板の第１主面側の応力に特に変化がみられない場合に有効である。つまり、本例では、犠牲層のエッチング除去後においても、基板の第１主面側の応力と第２主面側の応力との均衡を保つがことができる。
【００２７】
（６）本発明の多層配線構造体の他の態様では、前記応力緩和層を構成する少なくとも一層は、ポリシリコン層あるいはアモルファスシリコン層である。
【００２８】
ポリシリコン層やアモルファスシリコン層は、電子デバイスで一般的に使用されるＳｉＯ２膜よりも大きな応力を生じるため、応力緩和層として利用可能である。但し、基板の第１主面側の応力の方向と、ポリシリコン層やアモルファスシリコン層の応力方向が同じとなるように、製造プロセスや製造条件を設定する必要がある。また、空洞部形成のための犠牲層として、ポリシリコン層やアモルファスシリコン層以外の材料（例えば、ＳｉＯ２膜）を使用したとき、応力緩和層を構成するポリシリコン層やアモルファスシリコン層は、犠牲層（例えば、ＳｉＯ２膜）のエッチング用のエッチャントに対して耐性がある。よって、犠牲層をエッチングした後も目減り（膜厚の減少）が生じず、したがって、応力緩和効果（熱サイクル等に起因する基板の反りや変形の防止等）が、製品（熱型検出器等）の完成後も継続する。
【００２９】
また、ポリシリコン層やアモルファスシリコン層は、不純物ドープによって応力緩和層を導電層（電極、配線、抵抗体等）として使用することが可能である。よって、応力緩和層としてのポリシリコン層やアモルファスシリコン層を、電極等としても兼用することができる。例えば、シリコン基板の裏面（第２主面）に形成された応力緩和層を、接地電極（ボディコンタクト電極等）としても利用することができる。これによって、基板上に回路を形成することが容易化される。
【００３０】
（７）本発明の多層構造体の他の態様では、前記素子構造体は、前記多層配線構造体上に形成される支持部材と、前記支持部材上に形成される熱型検出素子と、を含む。
【００３１】
支持部材（メンブレン）は、空洞部上で、熱型検出素子等を安定的に支持する必要があるため、機械的な強度が求められる。このため、支持部材（メンブレン）の膜厚はある程度、厚くする必要がある。また、支持部材（メンブレン）は、複数の厚膜を積層して形成される場合もあり得る。この厚膜の支持部材（メンブレン）上に、さらに、例えば、熱型検出素子としての焦電型赤外線センサーを、ＭＥＭＳ技術を用いて形成する場合には、圧電材料を上部電極と下部電極で挟み込んだ構成をもつ焦電キャパシターを形成し、さらに、例えば焦電キャパシターを覆うように、厚い赤外線吸収膜（光吸収膜）を形成する必要がある。よって、多層構造体全体としての厚みは、従来に例をみないほど厚くなる。また、空洞部（熱分離空洞）が形成されており、また、凹部の底面や側面等にはエッチングストッパー膜が形成されることから、大きな応力が生じやすい。したがって、基板の第２主面上に、第１主面側の大きな応力を緩和するための応力緩和層を設けることは、極めて有効である。応力緩和層は、ある程度の厚みをもち、第１主面側の応力に匹敵する大きさで、かつ方向が同である応力を生じさせ得る層であるのが好ましい。
【００３２】
（８）本発明の電子機器の一態様は、上記いずれかの多層構造体を含む。
【００３３】
本発明にかかる多層構造体（多層構造の熱型検出器等）は、上述のとおり、基板に生じる反りが抑制されていることから、製造上のバラツキが低減されて、信頼性が高い。よって、その多層構造体を搭載した電子機器も、同様の効果を享受する。
【００３４】
（９）本発明の多層構造体の製造方法の一態様は、基板の第１主面上に、多層配線構造の構成要素である層間絶縁膜を形成した後、前記基板の、前記第１主面とは反対側の第２主面上に、前記基板の第１主面側に生じる応力を緩和するための応力緩和層を形成する工程と、前記層間絶縁膜を、平坦化処理によって平坦化した後、前記層間絶縁膜上に、少なくとも一層の導体層を含む層を形成して多層配線構造を形成する工程と、前記多層配線構造の少なくとも最上層の一部を除去して凹部を形成する工程と、前記凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成した後、前記凹部内に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層を含む前記多層配線構造上に素子構造体を形成する工程と、前記犠牲層を除去して空洞部を形成する工程と、を含む。
【００３５】
本態様では、基板の第１主面（例えば表面）上に、多層配線構造の構成要素である層間絶縁膜を形成し、基板の、第１主面とは逆側の第２主面（例えば裏面）上に応力緩和層を形成する。応力緩和層の形成時においては、基板は、例えば、載置台上に載置されるが、この状態では、基板の第１主面（例えば表面）側に設けられている層間絶縁膜の表面は、載置台等の表面に接触する。よって、層間絶縁膜の表面が汚れたり、異物が付着したり、あるいは傷がついたりする場合がある。
【００３６】
そこで、本態様では、応力緩和層の形成後に、基板の第１主面側の層間絶縁膜を、例えばＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）等による平坦化処理によって平坦化し、このとき、応力緩和層の形成時に付着した異物や汚れの除去も併せて行う。これによって、応力緩和層の形成に伴う異物の付着等の問題が解消される。この後、必要に応じて多層配線構造を完成させ、続いて凹部を形成し、凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成し、凹部を犠牲層によって埋め込む。さらに、犠牲層上に素子構造体を形成し、その後、犠牲層を除去して空洞部（熱分離空洞等）を形成する。
【００３７】
（１０）本発明の多層構造体の製造方法の他の態様は、基板の第１主面上に、多層配線構造を形成する工程と、前記多層配線構造の少なくとも最上層の一部を除去して凹部を形成する工程と、前記凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成した後、前記凹部内および前記多層配線構造の表面を覆う犠牲層を形成する工程と、前記基板の、前記第１主面とは反対側の第２主面上に、前記基板の第１主面側に生じる応力を緩和するための応力緩和層を形成する工程と、前記犠牲層を平坦化処理によって平坦化することによって、前記犠牲層を前記凹部に埋め込む工程と、前記犠牲層を含む前記多層配線構造上に素子構造体を形成する工程と、前記犠牲層を除去して空洞部を形成する工程と、を含む。
【００３８】
本態様では、まず、基板の第１主面上において多層配線構造を完成させ、その後、多層配線構造の一部を選択的に除去して凹部を形成する。凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成し、そして、凹部内および多層配線構造の表面を覆うように犠牲層を形成する。この状態で、基板の、第１主面とは反対側の第２主面上に、応力を緩和するための応力緩和層を形成する。応力緩和層の形成時においては、基板は、例えば、載置台上に載置されるが、このとき、基板の第１主面（例えば表面）側に設けられている犠牲層の表面は、載置台等の表面に接触する。よって、犠牲層の表面が汚れたり、異物が付着したり、あるいは傷がついたりする場合がある。
【００３９】
そこで、本態様では、応力緩和層の形成後に、基板の第１主面側の犠牲層を、例えばＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）等による平坦化処理によって平坦化し、犠牲層を凹部に埋め込む。このとき、応力緩和層の形成時に付着した異物や汚れの除去も併せて行う。これによって、応力緩和層の形成に伴う異物の付着等の問題が解消される。この後、犠牲層を含む多層配線構造体上に素子構造体を形成し、その後、犠牲層を除去して空洞部（熱分離空洞等）を形成する。
【００４０】
このように、本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、多層構造体に生じる応力による基板の反りを、低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】熱型検出素子を含む多層構造体の構造の一例を示す断面図
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｇ）は、応力緩和層の材料ならびに構造の一例を示す図
【図３】応力緩和層を構成する少なくとも一層の材料を、エッチングストッパー膜の材料と同じとした例における、応力緩和層の膜厚の好ましい設定例について説明するための図
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、多層構造体の製造方法の一例を示すデバイスの断面図
【図５】図５（Ａ），図５（Ｂ）は、多層構造体の製造方法の一例を示すデバイスの断面図
【図６】図６（Ａ），図６（Ｂ）は、多層構造体の製造方法の他の例を示すデバイスの断面図
【図７】図７（Ａ），図７（Ｂ）は、多層構造体の製造方法の他の例を示すデバイスの断面図
【図８】図８（Ａ），図８（Ｂ）は、多層構造体の製造方法の他の例を示すデバイスの断面図
【図９】電子機器の構成の一例を示す図
【図１０】電子機器の構成の他の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００４３】
（第１の実施形態）
図１は、熱型検出素子を含む多層構造体の構造の一例を示す断面図である。図１に示される多層構造体５００は、全体として、熱型検出器（ここでは、熱型光検出器としての赤外線検出器とする）２００を構成する。
【００４４】
この多層構造体５００は、基板（ここではシリコン基板とする）２０と、基板２０の第１主面（ここでは表面とする）上に形成された多層配線構造１５０と、多層配線構造１５０における、最上層５０の一部に設けられた空洞部１０２（熱分離空洞）と、空洞部１０２を含む多層配線構造１５０上に形成された支持部材（メンブレン）２１０と、支持部材（メンブレン）２１０上に形成された焦電型赤外線検出素子２２０と、基板２０の、第１主面（表面）とは反対側の第２主面（裏面）上に形成された、基板２０の第１主面（表面）側に生じる応力を緩和するための、少なくとも一層の応力緩和層１０と、を含む。なお、基板２０および多層配線構造１５０によって、素子構造体１６０を支持する基部（ベース）が構成される。
【００４５】
支持部材（メンブレン）２１０および焦電型赤外線検出素子２２０によって、素子構造体１６０が構成される。なお、図１の例では、空洞部１０２は、多層構造体１５０の最上層５０を選択的に除去して形成されているが、これに限定されるものではない。空洞部１０２は、最上層５０の下に位置する層４０に達するように形成してもよい。つまり、空洞部１０２は、多層構造体１５０の、少なくとも最上層５０の一部に設けられる。
【００４６】
空洞部１０２の内表面（底面および側面）は、エッチングストッパー膜（例えばＳｉ３Ｎ４膜）１３０ａ，１３０ｂが設けられている。このエッチングストッパー膜１３０ａ，１３０ｂは、空洞部１０２を形成するために犠牲層（図１では不図示，図５の参照符号１３５）を除去する工程において、エッチングの対象外の層が除去されるのを防止する役割を果たす。また、多層配線構造１５０の表面（メンブレン２１０の裏面）にも、エッチングストッパー膜１３０ｃを設けることができる。このエッチングストッパー膜１３０ｃは、例えば、犠牲層除去工程における、支持部材（メンブレン）２１０のエッチングを防止する機能をもつ（但し、メンブレンの材料によっては不要の場合がある）。
【００４７】
また、素子構造体１６０の構成要素である焦電型赤外線検出素子（焦電型光検出素子）２２０は、同じく素子構造体１６０の構成要素である支持部材（メンブレン）２１０によって、空洞部１０２上において支持されている。支持部材（メンブレン）２１０は、例えば、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）／酸化シリコン膜（ＳｉＯ）／窒化シリコン膜（ＳｉＮ）の３層の積層膜で構成することができる。支持部材（メンブレン）２１０は、焦電型赤外線検出素子２２０を安定的に支持する必要があり、よって、支持部材（メンブレン）２１０のトータルの厚みは、必要な機械強度を満足する厚みを有する。
【００４８】
また、焦電型赤外線検出素子２２０は、焦電キャパシター２３０を有する。支持部材（メンブレン）２１０上には、配向膜２３８が形成されており、この配向膜２３８上に、焦電キャパシター２３０が形成されている。焦電キャパシター２３０は、下部電極（第１電極）２３４と、下部電極上に形成される焦電材料層（例えば焦電体としてのＰＺＴ層：チタン酸ジルコン酸鉛層）２３２と、焦電材料層２３２上に形成される上部電極（第２電極）２３６と、を含む。
【００４９】
下部電極（第１電極）２３４ならびに上部電極（第２電極）２３６は共に、例えば、３層の金属膜を積層することによって形成することができる。例えば、焦電材料層（ＰＺＴ層）２３２から遠い位置から順に、例えばスパッタリングにて形成されるイリジウム（Ｉｒ）、イリジウム酸化物（ＩｒＯｘ）及びプラチナ（Ｐｔ）の三層構造とすることができる。また、焦電材料層２３２としては、上述のとおり、例えばＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｉ，Ｔｉ）Ｏ３：チタン酸ジルコン酸鉛）を用いることができる。この焦電材料層２３２は、例えば、スパッタリング法やＭＯＣＶＤ法等で成膜することができる。下部電極（第１電極）２３４および上部電極（第２電極）２３６の膜厚は、例えば０．４μｍ程度であり、焦電材料層２３２の膜厚は、例えば０．１μｍ程度である。
【００５０】
焦電キャパシター２３０は、層間絶縁膜２５０によって覆われている。この層間絶縁膜２５０には、第１コンタクトホール２５２および第２コンタクトホール２５４が設けられている。第１コンタクトホール２５２には、第１コンタクトプラグ２２６が埋め込まれており、この第１コンタクトプラグ２２６には、第１電極（兼第１配線）２２２が接続されている。また、第２コンタクトホール２５４には、第２コンタクトプラグ２２８が埋め込まれており、この第２コンタクトプラグ２２８には、第２電極（兼第２配線）２２４が接続されている。また、第１電極（兼第１配線）２２２および第２電極（兼第２配線）２２４は、保護膜２６０によって覆われている。また、焦電キャパシター２３０の上部には、赤外線吸収膜（光吸収膜）としてのＳｉＯ２層２７０が設けられている。また、赤外線検出素子２２０の表面には、犠牲層１３５を除去し空洞部１０２を形成する際に焦電キャパシターや赤外線吸収膜２７０を保護するためのエッチング保護層２８０が形成されている。
【００５１】
焦電キャパシター２３０の上方から入射する光は、赤外線吸収膜（光吸収膜）２７０によって吸収され、熱に変換される。この熱は、焦電材料層（焦電体）２３２に伝達され、その結果、焦電効果（パイロ電子効果）によって、焦電材料層（焦電体）２３２に電気分極量の変化が生じる。この電気分極量の変化に伴う電流を検出することによって、入射した光の強度を検出することができる。
【００５２】
また、基板２０の、平面視で赤外線検出素子２２０と重なる領域（つまり、基板２０の、赤外線検出素子２２０の下に位置する領域）には、例えば、信号読み出し用の回路を構成する回路要素（トランジスタ等）が形成されている。基板２０には、ＭＯＳトランジスターのソース層２１と、ドレイン層２２が形成されている。基板２０の表面にはゲート絶縁膜２３が形成されている。ゲート電極２４の両サイドには、サイドウオール２５が設けられている。ゲート電極２４には、例えば配線２６が接続される。
【００５３】
また、多層配線構造１５０は、絶縁層３０と、層間絶縁膜４０と、層間絶縁層５０と、金属からなるプラグＭ１と、第２層目配線Ｍ２と、プラグＭ３と、第３層目配線Ｍ４と、プラグＭ５とを含む。支持部材（メンブレン）２１０に設けられたコンタクトホールには、金属からなるプラグＭ６が埋め込まれている。赤外線検出素子２２０の構成要素である第１電極（兼第１配線）２２２は、プラグＭ６およびＭ５を経由して、多層配線構造１５０における第３層目配線Ｍ４に接続されている。
【００５４】
図１に示される多層構造体５００は、基板２０上に設けられた多層配線構造１５０を有しているため、多層構造体５００の全体としての厚みが厚くなる傾向にある。さらに、多層配線構造１５０の主面の一部には空洞部（中空の凹部）１０２が設けられている。この空洞部１０２の存在によって多層配線構造の機械的な強度が弱まるのは否めず、よって、多層配線構造１５０に変形や歪みが生じ易くなるのは否めない。また、空洞部１０２を含む多層配線構造１５０上には、素子構造体（例えばＭＥＭＳ技術を用いて形成される、積層構造をもつＭＥＭＳ素子構造体）１６０が形成されることから、多層構造体５００の全体としての厚みはさらに厚くなる。したがって、多層配線構造１５０には大きな応力が生じる可能性があり、この大きな応力は、基板（シリコン基板）２０の全体に大きな反りを生じさせる原因となる。
【００５５】
これに対して、図１の例では、基板２０の第１主面（例えば表面）側に生じる応力を緩和するための、少なくとも一層の応力緩和層１０が、基板２０の、第１主面とは反対側の第２主面（例えば裏面）上に設けられている。応力緩和層１０の応力方向は、基板２０の第１主面側に生じる応力方向と同じであるのが好ましい。
【００５６】
例えば、基板２０の第１主面上に形成される多層配線構造１５０ならびに素子構造体１６０の全体として、引っ張り応力が生じるのならば、基板２０の第２主面上に形成される応力緩和層１０の応力方向も、引っ張り方向になるようにし、多層配線構造１５０ならびに素子構造体１６０の全体として、圧縮応力が生じるのならば、基板２０の第２主面上に形成される応力緩和層１０の応力方向も、圧縮方向になるようにする。
【００５７】
基板２０の第１主面側に生じる応力と、基板２０の第２主面側に生じる応力とが、例えば略均衡すれば、基板２０の反りは十分に低減される。したがって、基板２０の反りを効果的に抑制することができる。よって、多層構造体５００のハンドリングやフォトリソグラフィ工程において、支障が生じることがない。応力緩和層１０の応力方向の調整は、例えば、熱膨張係数（基板２０の熱膨張係数との差を含む）を考慮した材料の選択、膜構造（単層膜／多層膜等）の選択、層の厚み（膜厚）の調整、製造条件等の調整等によって可能である。
【００５８】
図２（Ａ）〜図２（Ｇ）は、応力緩和層の材料ならびに構造の一例を示す図である。応力緩和層１０に関しては、種々のバリエーションが考えられる。図２（Ａ）〜図２（Ｇ）の各々は、応力緩和層のバリエーションの一例を示している。
【００５９】
図２（Ａ）に示される応力緩和層１０ａは、単層のポリシリコン層で構成される。また、図２（Ｂ）に示される応力緩和層１０ｂは、単層のアモルファスシリコン層で構成される。図２（Ｃ）に示される応力緩和層１０ｃは、単層の窒化シリコン層（ＳｉＮ）で構成される。図２（Ｄ）に示される応力緩和層１０ｄは、ポリシリコン層１０ａ上に、窒化シリコン層（ＳｉＮ）１０ｃを積層してなる積層膜である。図２（Ｅ）に示される応力緩和層１０ｅは、アモルファスシリコン層１０ｂ上に、窒化シリコン層（ＳｉＮ）１０ｃを積層してなる積層膜である。図２（Ｆ）に示される応力緩和層１０ｆは、単層のシリコン酸化層（ＳｉＯ）で構成される。図２（Ｇ）に示される応力緩和層１０gは、酸化シリコン層（ＳｉＯ）１０ｄ上に、窒化シリコン層（ＳｉＮ）１０ｃを積層して構成される積層膜である。
【００６０】
図２（Ａ），図２（Ｂ），図２（Ｄ），図２（Ｅ）に示される例では、応力緩和層１０を構成する少なくとも一層は、ポリシリコン層あるいはアモルファスシリコン層である。ポリシリコン層やアモルファスシリコン層は、例えば、電子デバイスで一般的に使用されるＳｉＯ２膜（絶縁膜３０〜５０の主成分）よりも大きな応力を生じるため、応力緩和層として利用可能である。
【００６１】
但し、基板２０の第１主面側の応力の方向と、応力緩和層１０としてのポリシリコン層やアモルファスシリコン層の応力方向が同じとなるように、製造プロセスや製造条件を設定する必要がある。また、空洞部１０２形成のための犠牲層として、ポリシリコン層やアモルファスシリコン層以外の材料（例えば、ＳｉＯ２膜）を使用したとき、応力緩和層１０を構成するポリシリコン層やアモルファスシリコン層は、犠牲層（例えば、ＳｉＯ２膜）のエッチング用のエッチャントに対して耐性がある。よって、犠牲層をエッチングした後も目減り（膜厚の減少）が生じず、したがって、応力緩和効果（熱サイクル等に起因する基板の反りや変形の防止等）が、製品（熱型赤外線検出器２００）の完成後も継続する。よって、製品の信頼性が維持される。
【００６２】
また、ポリシリコン層やアモルファスシリコン層は、不純物ドープによって応力緩和層を導電層（電極、配線、抵抗体等）として使用することも可能である。よって、応力緩和層１０としてのポリシリコン層やアモルファスシリコン層を、電極等としても兼用することができる。例えば、基板２０の裏面（第２主面）に形成された応力緩和層１０を、接地電極（ボディコンタクト電極等）としても利用することができる。これによって、基板２０上に回路を形成することが容易化される。
【００６３】
また、図２（Ｃ），図２（Ｄ），図２（Ｅ），図２（Ｇ）の各例では、応力緩和層１０を構成する少なくとも一層は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）である。シリコン窒化膜（ＳｉＮ）は緻密な膜であることから、エッチングストッパー膜（図１における参照符号１３０ａ〜１３０ｃ）として用いて好適である。先に説明したように、空洞部１０２は、多層配線構造における、少なくとも最上層の一部が除去された中空の凹部によって構成される。この空洞部１０２は、凹部に埋め込まれていた犠牲層をエッチングによって除去して中空状態とすることによって形成される。例えば、犠牲層としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ）を使用し、エッチングストッパー膜１３０ａ〜１３０ｃとしてシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を使用した場合を想定する。この場合、図２（Ｃ），図２（Ｄ），図２（Ｅ），図２（Ｇ）の各例では、応力緩和層１０を構成する少なくとも一層が、エッチングストッパー膜１３０ａ〜１３０ｃの材料と同じ材料の膜である。
【００６４】
エッチングストッパー膜と同種の材料の層（広義には、エッチングストッパーと同種の材料の層を少なくとも含む層）を、応力緩和層とした場合、以下の利点がある。上述のとおり、エッチングストッパー膜１３０ａ〜１３０ｃとしては、一般に緻密な構造の膜が選択される。よって、エッチングストッパー膜１３０ａ〜１３０ｃは、大きな応力を生じさせる。また、多層配線構造の少なくとも最上層には、上述のとおり、中空の凹部が形成される。その凹部の形状を決めるのは、底面と斜面（側壁）である。この斜面（側壁）にもエッチングストッパーが形成されるため、平面視（具体的には、多層構造体５００の厚み方向から基板２０の第１主面を見た場合の平面視）における表面積が大きくなる。また、比較的大きな空洞部１０２が存在することによって、上述したとおり、多層配線構造５００の変形（反りやねじれ等を含む）が生じ易くなる。
【００６５】
ここで、応力に関して大きな影響力のあるエッチングストッパー膜に着目し、エッチングストッパー膜と同種の材料を、応力緩和層１０の材料とすることによって、例えば、エッチングストッパー膜と同じ方向の、大きな応力を発生させることができる。また、例えば、エッチングストッパー膜と略同程度の力（引っ張り力あるいは圧縮力）の応力を発生させることもできる。この場合には、基板２０の両主面に生じる応力が相殺されて、基板２０の反りが十分に抑制される。
【００６６】
また、応力緩和層１０が、エッチングストッパー膜と同種の成分の層であれば、当然、応力緩和層１０も、空洞部１０２形成のための犠牲層の除去工程におけるエッチャント（エッチング材）に対して耐性が有る。つまり、応力緩和層１０は、犠牲層エッチングによって目減りしないことから、応力緩和層１０自体には、犠牲層エッチングの影響が及ばない。したがって、熱型赤外線検出器２００の完成後においても、応力緩和層１０による基板２０の反りの防止効果が継続的に得られる。
【００６７】
また、図２（Ｆ）の例では、応力緩和層１０ｆは、単層のシリコン酸化膜（ＳｉＯ）で構成される。犠牲層の材料としてもシリコン酸化膜（ＳｉＯ）が使用されるとすると、図２（Ｆ）の例は、応力緩和層１０を構成する少なくとも一層が、犠牲層と同種の成分の層である例に該当する。この場合、犠牲層の除去による基板２０の第１主面側の応力の変化に対応させて、応力緩和層１０による応力も変化させることができる（この効果は一例である）。図２（Ｆ）に示される応力緩和層（単層）１０ｆの厚みは、犠牲層の厚みよりも厚くするのが好ましい。犠牲層がエッチングされるとき、応力緩和層１０ｆもエッチングされて膜厚が薄くなるが、応力緩和層１０ｆの厚みの方が厚い場合には、犠牲層のエッチング後も、応力緩和層１０ｆが残存する。つまり、応力緩和層１０ｆは、製品の完成後も残存することから、製品の完成後における基板の反りの抑制が実現される。また、犠牲層が除去されて空洞部１０２が形成されると、そのことによって基板２０の第１主面側の応力が低減される場合もあり得る。このような場合には、基板２０の第１主面側の応力の低減に対応して、応力緩和層１０ｆの応力も低減される（応力緩和層の膜厚も薄くなるため）ことから、応力の均衡が維持される。よって、犠牲層のエッチング後においても、基板２０の反りが生じにくい。
【００６８】
なお、図２（Ｆ）の例では、単層の応力緩和層１０ｆを使用しているが、積層膜とすることもできる。例えば、第１材料膜と、第１材料とは異なる第２材料で構成される第２材料膜とが積層されてなる積層膜を応力緩和層として使用することもできる。ここで、例えば、第１材料膜を犠牲層と同じ材料の膜とし、第２材料膜を、犠牲層のエッチング工程において、第１材料膜のエッチングによる目減りを抑制するためのエッチングストッパー膜として使用することができる。この例では、犠牲層のエッチング後も、応力緩和層のトータルの厚みには変化がなく、応力緩和層によって生じる応力に変化はない。この例は、犠牲層が除去されて空洞部が形成された場合でも、そのことによって基板２０の第１主面側の応力に特に変化がみられない場合に有効である。つまり、犠牲層のエッチング除去後においても、基板２０の第１主面側の応力と第２主面側の応力との均衡を保つがことができる。
【００６９】
次に、応力緩和層を構成する少なくとも一層の材料を、エッチングストッパー膜の材料と同じとする例に関して、膜厚の観点から検討する。
【００７０】
エッチングストッパー膜は、上述のとおり、凹部の底面ならびに側面に形成されるが、さらに、他の箇所にも形成される場合があり得る。例えば、犠牲層をエッチングにより除去して凹部を形成する際、熱型検出素子等を支持している支持部材（メンブレン）２１０の一部が除去されるのを防止するために、支持部材（メンブレン）２１０の少なくとも一方の主面にもエッチングストッパー膜（エッチングストッパー膜と同種の成分の膜）が存在する場合があり得る。また、支持部材（メンブレン）２１０自体が、エッチングストッパー膜と同種の成分の単層の膜で構成される場合も有り得る。このような場合には、基板２０のエッチングを防止する第１エッチングストッパー膜と、支持部材（メンブレン）２１０のエッチングを防止する機能をもつ第２エッチングストッパー膜とが併存すると見ることができる。例えば、各々のエッチングストッパー膜が積層されている場合があり得る。このような場合、各エッチングストッパー膜のトータルの膜厚をｗ２とし、応力緩和層の膜厚をｗ１とするとき、ｗ１≧ｗ２に設定するのが好ましい。
【００７１】
つまり、エッチングストッパー膜の膜厚が厚くなれば、発生する応力も増大することから、これに対応するべく、応力緩和層１０の厚みも増大させるのが好ましい。また、基板２０の第１主面側には、上述のとおり、多層配線構造（多層膜構造）１５０が存在し、エッチングストッパー膜による応力に加えて、その他の多層の膜の応力も加重されると予測される。よって、応力緩和層１０の厚みは、最低でも、エッチングストッパー膜のトータルの膜厚ｗ２以上とし、基板の表面と裏面における応力のアンバランスが、できるだけ生じないようにするのが好ましい。以下、具体的に説明する。
【００７２】
図３は、応力緩和層を構成する少なくとも一層の材料を、エッチングストッパー膜の材料と同じとした例における、応力緩和層の膜厚の好ましい設定例について説明するための図である。図３に示される例では、エッチングストッパー膜と同種の材料の単層膜である応力緩和層１０の膜厚をｗ１とし、エッチングストッパー膜の最も厚い部分の膜厚をｗ２としたとき、ｗ１≧ｗ２が成立する。図３に示される例では、支持部材（メンブレン）２１０は、３層の膜（ＳｉＮ膜２１１ａ／ＳｉＯ膜２１１ｂ／ＳｉＮ膜２１１ｃ）が積層されてなる積層膜である。
【００７３】
空洞部１０２の内表面（底面および側面）には、エッチングストッパー膜としてのＳｉＮ膜１３０ａ，１３０ｂが形成されている。また、多層配線構造１５０の表面にも、ＳｉＮ膜１３０ｃが形成されている。また、支持部材（メンブレン）２１０を構成する層のうちの最下層のＳｉＮ膜２１１ａは、ＳｉＯ膜２１１ｂに対するエッチングストッパー膜として機能する。したがって、図３の例では、エッチングストッパー膜としての機能をもつＳｉＮ膜１３０ｃとＳｉＮ膜２１１ａとが積層されており、この積層部分の厚さが最も厚い。この積層部分の膜厚をｗ２とする。一方、エッチングストッパー膜と同種の材料（ＳｉＮ）の単層膜である応力緩和層１０の膜厚はｗ１である。なお、応力緩和層１０が、材料の異なる複数の膜からなり、そのうちの一層がＳｉＮ膜で構成される場合は、そのＳｉＮ膜の膜厚をｗ１（≧ｗ２）とする。これによって、基板２０の表面と裏面における応力のアンバランスが、できるだけ生じないようにすることができる。
【００７４】
（第２実施形態）
本実施形態では、多層構造体の製造方法について説明する。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）ならびに図５（Ａ），図５（Ｂ）は、多層構造体の製造方法の一例を示すデバイスの断面図である。図４および図５では、図１に示される多層構造体における参照符号がそのまま使用されている。
【００７５】
図４（Ａ）の工程では、基板２０の第１主面上に、多層配線構造１５０の構成要素である絶縁層３０ならびに層間絶縁膜４０ａが形成される。図４（Ｂ）の工程では、基板２０の、第１主面とは反対側の第２主面上に、基板２０の第１主面側に生じる応力を緩和するための応力緩和層１０が形成される。応力緩和層１０の形成時においては、基板２０は、例えば、載置台上に載置されるが、この状態では、基板の第１主面（例えば表面）側に設けられている層間絶縁膜４０ａの表面は、載置台等の表面に接触する。よって、層間絶縁膜４０ａの表面が汚れたり、異物が付着したり、あるいは傷がついたりする場合がある。
【００７６】
そこで、図４（Ｃ）の工程では、基板２０の第１主面側の層間絶縁膜４０ａを、例えばＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）による平坦化処理によって平坦化する。このとき、応力緩和層１０の形成時に付着した異物や汚れの除去も併せて行う。これによって、応力緩和層１０の形成に伴う異物の付着等の問題が解消される。
【００７７】
次に、図５（Ａ）の工程では、層間絶縁層４０上に層間絶縁層５０を形成し、層間絶縁層５０の表面の一部に凹部を形成し、凹部の内表面上にエッチングストッパー膜（ＳｉＮ）１３０（１３０ａ〜１３０ｃ）を形成し、凹部に犠牲層（ＳｉＯ）１３５を埋め込む。
【００７８】
次に、図５（Ｂ）に示すように、熱型検出素子（焦電型赤外線検出素子）２２０を形成する。そして、犠牲層１３５を除去して空洞部（熱分離空洞）１０２を形成する。
【００７９】
図６（Ａ），図６（Ｂ）ならびに図７（Ａ），図７（Ｂ），図８（Ａ），図８（Ｂ）は、多層構造体の製造方法の他の例を示すデバイスの断面図である。図６〜図８では、図１に示される多層構造体における参照符号がそのまま使用されている。
【００８０】
まず、図６（Ａ）に示される工程において、基板２０の第１主面上に、絶縁層３０ならびに層間絶縁層４０ａが形成され、図６（Ｂ）の工程では、層間絶縁層４０ａがＣＭＰ等によって平坦化される。なお、多層構造体の平坦度が確保できるのであれば、この平坦化工程は必須ではない。次に、図７（Ａ）に示すように、層間絶縁層４０上に層間絶縁膜５０が形成され、これによって３層構造をもつ多層配線構造が形成される。多層配線構造の少なくとも最上層５０の一部を除去することによって凹部が形成され、凹部の内表面上ならびに多層配線構造の表面にエッチングストッパー膜（例えば、Ｓｉ３Ｎ４膜）１３０ａ〜１３０ｃが形成される。続いて、凹部内および多層配線構造の表面を覆う犠牲層（例えばＳｉＯ２層）１３５ａが形成される。
【００８１】
次に、図７（Ｂ）に示されるように、基板２０の、第１主面とは反対側の第２主面上に、基板２０の第１主面側に生じる応力を緩和するための応力緩和層１０が形成される。応力緩和層１０の形成時においては、基板２０は、例えば、載置台上に載置されるが、このとき、基板２０の第１主面（例えば表面）側に設けられている犠牲層１３５ａの表面は、載置台等の表面に接触する。よって、犠牲層１３５ａの表面が汚れたり、異物が付着したり、あるいは傷がついたりする場合がある。
【００８２】
そこで、図８（Ａ）に示される工程において、犠牲層１３５ａを、ＣＭＰ等の平坦化処理によって平坦化して、犠牲層１３５を凹部に埋め込む。このとき、応力緩和層１０の形成時に付着した異物や汚れの除去も併せて行われる。これによって、応力緩和層１０の形成に伴う異物の付着等の問題が解消される。そして、図８（Ｂ）に示すように、犠牲層１３５を含む多層配線構造体１５０上に、素子構造体１６０としての熱型検出素子（焦電型赤外線検出素子）２２０を形成する。次に、犠牲層１３５を除去して空洞部（熱分離空洞）１０２を形成する。これによって、熱型検出器（センサーデバイス）としての焦電型赤外線検出器２００が完成する。
【００８３】
（第３実施形態）
図９は、電子機器の構成の一例を示す図である。図９の電子機器は、例えば赤外線カメラである。図示されるように、電子機器は、光学系４００と、センサーデバイス（熱型光検出器）４１０（前掲の実施形態では参照符号２２０）と、画像処理部４２０と、処理部４３０と、記憶部４４０と、操作部４５０と、表示部４６０と、を含む。なお本実施形態の電子機器は図９の構成に限定されず、その構成要素の一部（例えば光学系、操作部、表示部等）を省略したり、他の構成要素を追加したりする等の種々の変形実施が可能である。
【００８４】
光学系４００は、例えば１または複数のレンズや、これらのレンズを駆動する駆動部などを含む。そしてセンサーデバイス４１０への物体像の結像などを行う。また必要であればフォーカス調整なども行う。
【００８５】
センサーデバイス４１０は、上述した本実施形態の光検出器を二次元配列させて構成され、複数の行線（走査線（あるいはワード線））と複数の列線（データ線）が設けられる。センサーデバイス４１０は、二次元配列された光検出器に加えて、行選択回路（行ドライバー）と、列線を介して光検出器からのデータを読み出す読み出し回路と、Ａ／Ｄ変換部等を含むことができる。二次元配列された各光検出器からのデータを順次読み出すことで、物体像の撮像処理を行うことができる。
【００８６】
画像処理部４２０は、センサーデバイス４１０からのデジタルの画像データ（画素データ）に基づいて、画像補正処理などの各種の画像処理を行う。処理部４３０は、電子機器の全体の制御や電子機器内の各ブロックの制御を行う。この処理部４３０は、例えばＣＰＵ等により実現される。記憶部４４０は、各種の情報を記憶するものであり、例えば処理部４３０や画像処理部４２０のワーク領域として機能する。操作部４５０は、ユーザが電子機器を操作するためのインターフェースとなるものであり、例えば各種ボタンやＧＵＩ（Graphical User Interface）画面などにより実現される。
【００８７】
表示部４６０は、例えばセンサーデバイス４１０により取得された画像やＧＵＩ画面などを表示するものであり、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの各種のディスプレイにより実現される。
【００８８】
このように、１セル分の熱型光検出器を赤外線センサー等のセンサーとして用いる他、１セル分の熱型光検出器を直交二軸方向に二次元配置することでセンサーデバイス（熱型光検出装置）４１０を構成することができ、こうすると熱（光）分布画像を提供することができる。このセンサーデバイス４１０を用いて、サーモグラフィー、車載用の夜間視認カメラあるいは監視カメラなどの電子機器を構成することができる。
【００８９】
先に説明したように、センサーデバイス４１０（２２０）は、基板に生じる反りが抑制されていることから、製造上のバラツキが低減されて、信頼性が高い。よって、そのセンサーデバイスを搭載した電子機器も、同様の効果を享受する。
【００９０】
図１０は、電子機器の構成の他の例を示す図である。図１０の電子機器８００は、熱型光検出器２２０と、加速度検出素子５０３と、を搭載したセンサーユニット６００を有する。センサーユニット６００には、さらにジャイロセンサー等を搭載することもできる。センサーユニット６００によって、異なる種類の物理量を測定することが可能である。センサーユニット６００から出力される各検出信号は、ＣＰＵ７００によって処理される。
【００９１】
以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、多層構造体に生じる応力による基板の反りを、効果的に低減することができる。
【００９２】
以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。例えば、多層構造体において使用する材料の選択や、多層構造体の形成方法等に関しては種々、変形、応用が可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 応力緩和層、２０ 基板（シリコン基板）、２１ ソース層、２２ ドレイン層、
２３ ゲート絶縁膜、２４ ゲート電極、２５ サイドウオール、２６ 配線、
３０ 絶縁層、４０，５０ 層間絶縁層、１０２ 空洞部、
１３０（１３０ａ〜１３０ｃ） エッチングストッパー膜、
１３５（１３５ａ） 犠牲層、１５０ 多層配線構造（多層配線構造体）、
１６０ 素子構造体、２００ 熱型光（赤外線）検出器、
２１０ 支持部材（メンブレン）、
２２０ 焦電型赤外線検出素子（センサーデバイス，熱型光検出器）、
２２６ 第１コンタクトプラグ、２２８ 第２コンタクトプラグ、
２３０ 焦電キャパシター、２３２ 焦電材料層（焦電体，ＰＺＴ層）、
２５０ 層間絶縁膜、２５２ 第１コンタクトホール、
２５４ 第２コンタクトホール、２６０ 保護膜、２８０ エッチング保護層、
５００ 多層構造体、５０３ 加速度検出素子、
Ｍ１，Ｍ３，Ｍ５，Ｍ６ プラグ、Ｍ２ ２層目配線、Ｍ４ ３層目配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の第１主面上に形成された多層配線構造と、
前記多層配線構造における、少なくとも最上層の一部に設けられた空洞部と、
前記空洞部を含む前記多層配線構造上に形成された素子構造体と、
前記基板の、前記第１主面とは反対側の第２主面上に形成された、前記基板の前記第１主面側に生じる応力を緩和するための、少なくとも一層の応力緩和層と、
を含むことを特徴とする多層構造体。
【請求項２】
請求項１記載の多層構造体であって、
前記応力緩和層の応力方向は、前記基板の前記第１主面側に生じる応力方向と同じであることを特徴とする多層構造体。
【請求項３】
請求項１記載の多層構造体であって、
前記空洞部は、前記多層配線構造における、少なくとも最上層の一部がエッチングによって除去された中空の凹部によって構成され、前記凹部の底面上および側面上には、前記凹部を前記エッチングによって形成する際の保護膜として機能するエッチングストッパー膜が形成されており、
かつ、前記応力緩和層を構成する少なくとも一層は、前記エッチングストッパー膜の材料と同じ材料の膜であることを特徴とする多層構造体。
【請求項４】
請求項３記載の多層配線構造体であって、
前記応力緩和層における、前記エッチングストッパー膜の材料と同じ材料の膜の膜厚をｗ１とし、前記エッチングストッパー膜の最も厚い部分の膜厚をｗ２としたとき、ｗ１≧ｗ２が成立することを特徴とする多層構造体。
【請求項５】
請求項１記載の多層配線構造体であって、
前記空洞部は、前記多層配線構造における、少なくとも最上層の一部が除去された中空の凹部によって構成され、前記空洞部は、前記凹部に埋め込まれていた犠牲層をエッチングによって除去して中空状態とすることによって形成され、
前記応力緩和層を構成する少なくとも一層は、前記犠牲層の材料と同じ材料の膜であることを特徴とする多層構造体。
【請求項６】
請求項１記載の多層配線構造体であって、
前記応力緩和層を構成する少なくとも一層は、ポリシリコン層あるいはアモルファスシリコン層であることを特徴とする多層構造体。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の多層構造体であって、
前記素子構造体は、
前記多層配線構造体上に形成される支持部材と、
前記支持部材上に形成される熱型検出素子と、
を含むことを特徴とする多層構造体。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の多層構造体を有することを特徴とする電子機器。
【請求項９】
基板の第１主面上に、多層配線構造の構成要素である層間絶縁膜を形成した後、前記基板の、前記第１主面とは反対側の第２主面上に、前記基板の第１主面側に生じる応力を緩和するための応力緩和層を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を、平坦化処理によって平坦化した後、前記層間絶縁膜上に、少なくとも一層の導体層を含む層を形成して多層配線構造を形成する工程と、
前記多層配線構造の少なくとも最上層の一部を除去して凹部を形成する工程と、
前記凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成した後、前記凹部内に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層を含む前記多層配線構造上に素子構造体を形成する工程と、
前記犠牲層を除去して空洞部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする多層構造体の製造方法。
【請求項１０】
基板の第１主面上に、多層配線構造を形成する工程と、
前記多層配線構造の少なくとも最上層の一部を除去して凹部を形成する工程と、
前記凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成した後、前記凹部内および前記多層配線構造の表面を覆う犠牲層を形成する工程と、
前記基板の、前記第１主面とは反対側の第２主面上に、前記基板の第１主面側に生じる応力を緩和するための応力緩和層を形成する工程と、
前記犠牲層を平坦化処理によって平坦化することによって、前記犠牲層を前記凹部に埋め込む工程と、
前記犠牲層を含む前記多層配線構造上に素子構造体を形成する工程と、
前記犠牲層を除去して空洞部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする多層構造体の製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板の第１主面上に形成された多層配線構造と、
前記多層配線構造における、少なくとも最上層の一部に設けられた空洞部と、
前記空洞部を含む前記多層配線構造上に形成された素子構造体と、
前記基板の、前記第１主面とは反対側の第２主面上に形成された、前記基板の前記第１主面側に生じる応力を緩和するための、少なくとも一層の応力緩和層と、
を含むことを特徴とする多層構造体。
【請求項２】
請求項１記載の多層構造体であって、
前記応力緩和層の応力方向は、前記基板の前記第１主面側に生じる応力方向と同じであることを特徴とする多層構造体。
【請求項３】
請求項１記載の多層構造体であって、
前記空洞部は、前記多層配線構造における、少なくとも最上層の一部がエッチングによって除去された中空の凹部によって構成され、前記凹部の底面上および側面上には、前記凹部を前記エッチングによって形成する際の保護膜として機能するエッチングストッパー膜が形成されており、
かつ、前記応力緩和層を構成する少なくとも一層は、前記エッチングストッパー膜の材料と同じ材料の膜であることを特徴とする多層構造体。
【請求項４】
請求項３記載の多層配線構造体であって、
前記応力緩和層における、前記エッチングストッパー膜の材料と同じ材料の膜の膜厚をｗ１とし、前記エッチングストッパー膜の最も厚い部分の膜厚をｗ２としたとき、ｗ１≧ｗ２が成立することを特徴とする多層構造体。
【請求項５】
請求項１記載の多層配線構造体であって、
前記空洞部は、前記多層配線構造における、少なくとも最上層の一部が除去された中空の凹部によって構成され、前記空洞部は、前記凹部に埋め込まれていた犠牲層をエッチングによって除去して中空状態とすることによって形成され、
前記応力緩和層を構成する少なくとも一層は、前記犠牲層の材料と同じ材料の膜であることを特徴とする多層構造体。
【請求項６】
請求項１記載の多層配線構造体であって、
前記応力緩和層を構成する少なくとも一層は、ポリシリコン層あるいはアモルファスシリコン層であることを特徴とする多層構造体。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の多層構造体であって、
前記素子構造体は、
前記多層配線構造体上に形成される支持部材と、
前記支持部材上に形成される熱型検出素子と、
を含むことを特徴とする多層構造体。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の多層構造体を有することを特徴とする電子機器。
【請求項９】
基板の第１主面上に、多層配線構造の構成要素である層間絶縁膜を形成した後、前記基板の、前記第１主面とは反対側の第２主面上に、前記基板の第１主面側に生じる応力を緩和するための応力緩和層を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を、平坦化処理によって平坦化した後、前記層間絶縁膜上に、少なくとも一層の導体層を含む層を形成して多層配線構造を形成する工程と、
前記多層配線構造の少なくとも最上層の一部を除去して凹部を形成する工程と、
前記凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成した後、前記凹部内に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層を含む前記多層配線構造上に素子構造体を形成する工程と、
前記犠牲層を除去して空洞部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする多層構造体の製造方法。
【請求項１０】
基板の第１主面上に、多層配線構造を形成する工程と、
前記多層配線構造の少なくとも最上層の一部を除去して凹部を形成する工程と、
前記凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成した後、前記凹部内および前記多層配線構造の表面を覆う犠牲層を形成する工程と、
前記基板の、前記第１主面とは反対側の第２主面上に、前記基板の第１主面側に生じる応力を緩和するための応力緩和層を形成する工程と、
前記犠牲層を平坦化処理によって平坦化することによって、前記犠牲層を前記凹部に埋め込む工程と、
前記犠牲層を含む前記多層配線構造上に素子構造体を形成する工程と、
前記犠牲層を除去して空洞部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする多層構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−３７４０６（Ｐ２０１２−３７４０６Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７８３８３（Ｐ２０１０−１７８３８３）
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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