赤外線センサおよびその製造方法
【課題】高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部３がベース基板１の一表面側において断熱部２を介してベース基板１に支持された赤外線センサであって、断熱部２は、温度検知部３を保持した保持部２ａと、保持部２ａとベース基板１とを連結した２つ脚部２ｂとを有し、脚部２ｂは、電気絶縁性を有する多孔質材料（多孔質シリカ）からなる第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の多孔質材料層２１ｂ上に形成され温度検知部３に電気的に接続された配線層４と、第２の多孔質材料層２１ｂ下に形成され第２の多孔質材料層２１ｂの下面を保護する絶縁材料（ＳｉＯ２）からなる第２の保護層２２ｂとで構成されている。
【解決手段】赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部３がベース基板１の一表面側において断熱部２を介してベース基板１に支持された赤外線センサであって、断熱部２は、温度検知部３を保持した保持部２ａと、保持部２ａとベース基板１とを連結した２つ脚部２ｂとを有し、脚部２ｂは、電気絶縁性を有する多孔質材料（多孔質シリカ）からなる第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の多孔質材料層２１ｂ上に形成され温度検知部３に電気的に接続された配線層４と、第２の多孔質材料層２１ｂ下に形成され第２の多孔質材料層２１ｂの下面を保護する絶縁材料（ＳｉＯ２）からなる第２の保護層２２ｂとで構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロマシニング技術などを利用して形成される熱型の赤外線センサおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱型の赤外線センサとして、温度検知部がベース基板の一表面から離間して配置され、温度検知部が当該温度検知部とベース基板とを熱絶縁する断熱部を介してベース基板に支持された赤外線センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に開示された赤外線センサでは、断熱部が、ベース基板の上記一表面から離間して配置されベース基板側とは反対側に温度検知部が積層される保持部と、保持部の側縁から延長された２つの脚部とで構成されており、保持部とベース基板の上記一表面との間に間隙が形成され、各脚部に、温度検知部に電気的に接続された配線層が形成されている。ここにおいて、上記特許文献１に開示された赤外線センサでは、断熱部が、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜をパターニングすることにより形成されている。また、上記特許文献１に開示された赤外線センサでは、赤外線を吸収する赤外線吸収層が温度検知部に積層されている。
【０００４】
なお、上記特許文献１には、赤外線吸収層と温度検知部とを備えたセンサ部を２次元アレイ状（マトリクス状）に配列し各センサ部が画素を構成するようにした赤外線センサ（赤外線画像センサ）も開示されている。
【０００５】
また、従来から、マイクロマシニング技術を利用して形成されシリコン基板からなるベース基板から分離された断熱部を有するセンサとして、断熱部の脚部を、多孔質シリコンからなる多孔質材料層と、多孔質材料層上のシリコン酸化膜からなる第１の絶縁層と、第１の絶縁層上の配線層と、配線層を覆うシリコン酸化膜からなる第２の絶縁層とで構成してなるセンサが提案されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−９７７６５号公報
【特許文献２】特表２００５−５０２４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１に開示された赤外線センサでは、赤外線吸収による温度検知部の温度変化を大きくすることで高感度化を図るために、断熱部における各脚部の全長を長くして各脚部の熱抵抗を大きくすることや、赤外線吸収層の厚さ寸法を大きくすることで赤外線の吸収効率を高めることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示された赤外線センサでは、温度検知部のサイズを変更することなしに各脚部の全長を長くするように設計すると、センサ全体のサイズが大きくなってしまうとともに脚部の熱容量が大きくなって応答速度が低下してしまい、一方、赤外線吸収層の厚さ寸法を大きくすると赤外線吸収層の熱容量が大きくなって応答速度が低下してしまう。
【０００８】
これに対して、上記特許文献２に開示されたセンサのように、脚部の一部を多孔質シリコンからなる多孔質材料層により構成する技術を適用することで脚部の熱抵抗を高めることが考えられる。しかしながら、上記特許文献２に記載の技術では、多孔質シリコンからなる多孔質材料層と配線層との間にシリコン酸化膜からなる第１の絶縁層を介在させる必要があり、当該第１の絶縁層に起因して脚部の熱抵抗が小さくなるとともに熱容量が大きくなってしまう。
【０００９】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部がベース基板の一表面側において断熱部を介してベース基板に支持された赤外線センサであって、断熱部は、温度検知部を保持した保持部と、保持部とベース基板とを連結した脚部とを有し、脚部は、電気絶縁性を有する多孔質材料からなる多孔質材料層と、多孔質材料層上に形成され温度検知部に電気的に接続された配線層と、多孔質材料層と配線層との少なくとも一方を保護する保護層とからなることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、脚部が、電気絶縁性を有する多孔質材料からなる多孔質材料層と、多孔質材料層上に形成され温度検知部に電気的に接続された配線層と、多孔質材料層と配線層との少なくとも一方を保護する保護層とからなるので、配線層と多孔質材料層との間に絶縁層を介在させる必要がなく、脚部の熱抵抗を大きくできるとともに熱容量を小さくすることができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる。また、多孔質材料層と配線層との少なくとも一方を保護する保護層が設けられていることにより、多孔質材料と配線層との少なくとも一方に水分などの異物が吸着するのを抑制でき、特性変化を抑制することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記多孔質材料が、多孔質シリカからなり、前記配線層の材料が、Ａｌ、Ｗ、ＷＮ、ＷＳｉ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉの群から選択される１種類あるいは複数種類からなり、前記保護層が、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜からなることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、前記多孔質材料層や前記配線層との前記保護層の密着性が高く、高品質化を図れる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記保護層は、多層膜により構成され、最下層膜がＣＶＤ法もしくはスパッタ法により形成されたシリコン酸化膜からなり、最上層膜がシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜からなることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、最下層膜のシリコン酸化膜によって下地に対する被覆性を向上でき、また、最上層膜のシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜により水分の透過をより確実に阻止することができる。ここで、最下層膜のシリコン酸化膜がＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成されるようにすれば、下地表面に段差がある場合の被覆性を向上できる。また、最上層膜をシリコン窒化膜により構成すれば、水分の透過をより確実に阻止することができ、最上層膜をシリコン酸化膜により構成すれば、シリコン窒化膜により構成する場合に比べて、脚部の熱抵抗をより大きくできる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記保護層は、少なくとも、前記多孔質材料層の側面と前記配線層の側面との一方を覆う形で形成されてなることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、前記多孔質材料層の側面や前記配線層の側面への水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、保護絶縁膜形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜を断熱部の所定の平面形状にパターニングする多孔質膜パターニング工程と、多孔質膜パターニング工程の後で保護絶縁膜を断熱部の所定の平面形状にパターニングする保護絶縁膜パターニング工程と、保護絶縁膜パターニング工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くすることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、ベース基板の一表面側に保護絶縁膜を介して多孔質膜を形成しているので、多孔質膜がベース基板の上記一表面側から剥がれるのを防止することができ、また、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くするので、断熱部の応力を制御でき断熱部に反りが発生するのを防止することが可能となり、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、絶縁膜形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で多孔質膜および保護絶縁膜それぞれを断熱部の所定の平面形状にパターニングするパターニング工程と、パターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くすることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、ベース基板の一表面側に保護絶縁膜を介して多孔質膜を形成しているので、多孔質膜がベース基板の上記一表面側から剥がれるのを防止することができ、また、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くするので、断熱部の応力を制御でき断熱部に反りが発生するのを防止することが可能となり、また、多孔質膜および保護絶縁膜それぞれを断熱部の所定の平面形状にパターニングするパターニング工程の前に多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うので、所定の平面形状の配線層および温度検知部を平坦な表面上に精度良く形成することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、保護絶縁膜形成工程の後で保護絶縁膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜および保護絶縁膜それぞれを断熱部の所定の平面形状にパターニングするパターニング工程と、パターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くすることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、ベース基板の一表面側に保護絶縁膜を介して多孔質膜を形成しているので、多孔質膜がベース基板の上記一表面側から剥がれるのを防止することができ、また、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くするので、断熱部の応力を制御でき断熱部に反りが発生するのを防止することが可能となり、また、保護絶縁膜を所定の平面形状にパターニングする前に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うので、所定の平面形状の配線層および温度検知部を平坦な表面上に精度良く形成することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項４記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で多孔質膜を所定の平面形状にパターニングする多孔質膜パターニング工程と、多孔質膜パターニング工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、保護絶縁膜形成工程の後で保護絶縁膜を所定の平面形状にパターニングする保護絶縁膜パターニング工程と、保護絶縁膜パターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備えることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、多孔質膜パターニング工程の後でベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成した後で、保護絶縁膜を所定の平面形状にパターニングすることにより、保護層が配線層の表面だけでなく多孔質材料層の側面および配線層の側面を覆う形で形成されるので、水分などの異物が多孔質材料層の側面および配線層の側面に吸着して性能が劣化するのを防止することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。また、保護層のうち、保護絶縁膜パターニング工程において多孔質材料層の側面および配線層の側面に形成される側壁保護膜の膜厚を調整することにより、脚部の側面に交差する方向の応力を制御することができる。
【００２６】
請求項９の発明は、請求項４記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる第１の保護絶縁膜を形成する第１の保護絶縁膜形成工程と、第１の保護絶縁膜形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で多孔質膜および第１の保護絶縁膜それぞれを所定の平面形状にパターニングする第１のパターニング工程と、第１のパターニング工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に第１の保護絶縁膜とともに保護層の基礎となる第２の保護絶縁膜を形成する第２の保護絶縁膜形成工程と、第２の保護絶縁膜形成工程の後で第２の保護絶縁膜を所定の平面形状にパターニングする第２のパターニング工程と、第２のパターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、第２のパターニング工程において第２の保護絶縁膜の一部からなり多孔質材料層の側面および配線層の側面を覆う側壁保護膜を形成することを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、保護層が多孔質材料層の下面および配線層の表面だけでなく多孔質材料層の側面および配線層の側面を覆う形で形成されるので、水分などの異物が多孔質材料層および配線層に吸着して性能が劣化するのを防止することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。また、保護層のうち、第２のパターニング工程において多孔質材料層の側面および配線層の側面に形成される側壁保護膜の膜厚を調整することにより、脚部の側面に交差する方向の応力を制御することができる。また、保護層が多孔質材料層の下面を保護しているので、分離工程において多孔質材料層がエッチングダメージを受けるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１の発明は、脚部の熱抵抗を大きくできるとともに熱容量を小さくすることができ、高感度化および応答速度の高速化を図れるという効果がある。
【００２９】
請求項５〜９の発明は、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（実施形態１）
本実施形態の赤外線センサは、図１（ａ），（ｂ）に示すように、赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部３がベース基板１の一表面側において断熱部２を介してベース基板１に支持されている。ここにおいて、ベース基板１には、断熱部２を分離して熱絶縁する開孔部１１が厚み方向に貫設されている。なお、ベース基板１としては、単結晶のシリコン基板を用いている。
【００３１】
断熱部２は、温度検知部３を保持した保持部２ａと、保持部２ａとベース基板１とを連結した２つの脚部２ｂ，２ｂとを有している。なお、断熱部２については、後述する。
【００３２】
温度検知部３は、温度に応じて電気抵抗値が変化するボロメータ形のセンシングエレメントであり、保持部２ａ側のＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上のＴｉＮ膜とからなるセンサ層で構成されている。ここで、ＴｉＮ膜は、Ｔｉ膜の酸化防止膜として設けてある。なお、センサ層の材料としては、Ｔｉに限らず、例えば、アモルファスＳｉ、ＶＯｘなどを採用してもよい。また、温度検知部３は、温度に応じて電気抵抗値が変化するセンシングエレメントに限らず、温度に応じて誘電率が変化するセンシングエレメント、サーモパイル型のセンシングエレメント、焦電型のセンシングエレメントなどを採用してもよく、いずれのセンシングエレメントを採用した場合でも、材料を適宜選択することで一般的な薄膜形成技術を利用して形成することができる。ここにおいて、温度に応じて誘電率の変化するセンシングエレメントの材料としては、例えば、ＰＺＴ、ＢＳＴなどを採用すればよい。
【００３３】
温度検知部３は、平面形状が蛇行した形状（ここでは、つづら折れ状の形状）に形成されており、両端部が断熱部２の脚部２ｂ，２ｂの全長に亘って形成された配線層４，４を介してベース基板１の上記一表面側の互いに異なる導体パターン（図示せず）と電気的に接続されている。ここにおいて、本実施形態では、配線層４，４の材料として、温度検知部３を構成するセンサ層と同じ材料を採用しており（ここでは、Ｔｉ膜とＴｉＮ膜との積層膜）、配線層４，４と温度検知部３とを同時に形成している。また、本実施形態では、上述の各導体パターンそれぞれの一部がパッドを構成しており、一対のパッドを通して温度検知部３の出力を外部へ取り出すことができる。なお、配線層４の材料は、Ｔｉに限らず、Ａｌ、Ｗ、ＷＮ、ＷＳｉ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉの群から選択される１種類でもよく、配線層４を複数層により構成する場合には、これらの群から選択される複数種類の材料を適宜採用すればよい。
【００３４】
断熱部２は、保持部２ａの平面形状が矩形状であって、各脚部２ｂ，ｂが、全ての脚部２ｂ，２ｂで保持部２ａの外周縁の略全周を囲むような形状に形成されている。具体的には、各脚部２ｂ，２ｂは、平面形状が保持部２ａの外周縁の隣り合う２辺に沿ったＬ字状に形成されており、保持部２ａの厚み方向に沿った中心軸に対して回転対称性を有するように配置されている。
【００３５】
ここで、本実施形態における断熱部２は、保持部２ａが、電気絶縁性を有する多孔質材料（例えば、多孔質シリカなど）からなる第１の多孔質材料層２１ａと、第１の多孔質材料層２１ａ下に形成され第１の多孔質材料層２１ａを保護する絶縁材料（例えば、ＳｉＯ２など）からなる第１の保護層２２ａとで構成され、各脚部２ｂが、電気絶縁性を有する多孔質材料（例えば、多孔質シリカなど）からなる第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の多孔質材料層２１ｂ上に形成され温度検知部３に電気的に接続された配線層４と、第２の多孔質材料層２１ｂ下に形成され第２の多孔質材料層２１ｂを保護する絶縁材料（例えば、ＳｉＯ２など）からなる第２の保護層２２ｂとで構成されている。ここにおいて、第２の多孔質材料層２１ｂの幅寸法と第２の保護層２２ｂの幅寸法とは同じ寸法に設定してあり、配線層４の線幅は、当該配線層４を通した熱伝達を抑制するために第２の多孔質材料層２１ｂおよび第２の保護層２２ｂの幅寸法よりも小さく設定してある。なお、第１の多孔質材料層２１ａと第２の多孔質材料層２１ｂとは同一の多孔質材料により連続一体に形成されており、第１の保護層２２ａと第２の保護層２２ｂとは同一の絶縁材料により連続一体に形成されている。
【００３６】
以上説明した本実施形態の赤外線センサでは、断熱部２の脚部２ｂが、電気絶縁性を有する多孔質材料からなる第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の多孔質材料層２１ｂ上に形成され温度検知部３に電気的に接続された配線層４と、第２の多孔質材料層２１ｂ下に形成され第２の多孔質材料層２１ｂを保護する第２の保護層２２ｂとからなるので、配線層４と第２の多孔質材料層２１ｂとの間に絶縁層を介在させる必要がなく、脚部２ｂの熱抵抗を大きくできるとともに熱容量を小さくすることができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる。また、本実施形態の赤外線センサでは、第２の多孔質材料層２１ｂの多孔質材料が多孔質シリカからなり、第２の多孔質材料層２１ｂ直下の第２の保護層２２ｂがシリコン酸化膜からなるので、第２の保護層２２ｂと第２の多孔質材料層２１ｂとの密着性が高く、高品質化を図れる。なお、第２の保護層２２ｂは、シリコン酸化膜に限らず、例えば、シリコン窒化膜により構成してもよい。
【００３７】
ところで、上述の第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂは、多孔度が６０％の多孔質シリカにより構成してあるが、多孔度が小さ過ぎると十分な断熱効果が得られず多孔度が大き過ぎると機械的強度が弱くなって構造形成が困難となるので、多孔質シリカの多孔度は例えば１０％〜８０％程度の範囲内で適宜設定すればよい。ここにおいて、熱伝導率が１４８〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕の単結晶のシリコン基板の一部を陽極酸化して形成される多孔度が６０％の多孔度が６０％の多孔質シリコンの熱伝導率は１〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕程度であるのに対して、多孔度が６０％の多孔質シリカの熱伝導率は０．０５〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕程度であり、第２の多孔質材料層２１ｂの多孔質材料として、多孔質シリカを採用することにより、多孔質シリコンを採用する場合に比べて熱抵抗を大きくすることができる。なお、本実施形態の赤外線センサでは、各多孔質材料層２１ａ，２１ｂの多孔質材料として、多孔質の酸化シリコンの一種である多孔質シリカ（ポーラスシリカ）を採用しているが、多孔質の酸化シリコン系有機ポリマーの一種であるメチル含有ポリシロキサン、多孔質の酸化シリコン系無機ポリマーの一種であるＳｉ−Ｈ含有ポリシロキサン、シリカエアロゲルなどを採用してもよい。
【００３８】
以下、本実施形態の赤外線センサの製造方法について図２を参照しながら説明する。
【００３９】
まず、単結晶のシリコン基板（後述のダイシングを行うまではウェハ）からなるベース基板１の一表面側の全面に第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となるシリコン酸化膜からなる保護絶縁膜２２を例えば熱酸化法やＣＶＤ法などにより形成する保護絶縁膜形成工程を行うことによって、図２（ａ）に示す構造を得る。
【００４０】
その後、ベース基板１の上記一表面側の全面に第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂの基礎となる多孔質膜（例えば、多孔質シリカ膜など）２１を形成する多孔質膜形成工程を行うことによって、図２（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、多孔質膜２１の形成にあたっては、多孔質材料が多孔質シリカの場合には、ゾルゲル溶液をベース基板１の上記一表面側に回転塗布してから、熱処理で乾燥させるプロセスを採用することで容易に形成することができ、多孔質材料がシリカエアロゲルの場合には、ゾルゲル溶液をベース基板１の上記一表面側に回転塗布してから、超臨界乾燥処理で乾燥させるプロセスを採用することで容易に形成することができる。
【００４１】
上述の多孔質膜形成工程の後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、多孔質膜２１を断熱部２の所定の平面形状にパターニングする多孔質膜パターニング工程、保護絶縁膜２２を断熱部の所定の平面形状にパターニングする保護絶縁膜パターニング工程を順次行うことによって、図２（ｃ）に示す構造を得る。
【００４２】
その後、パターニングされた多孔質膜２１上に配線層４，４および温度検知部３を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うことによって、図２（ｄ）に示す構造を得る。ここにおいて、本実施形態における配線層・温度検知部形成工程では、配線層４，４および温度検知部３の基礎となる導電性層をベース基板１の上記一表面側の全面に例えばスパッタ法などにより成膜した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記導電性層をパターニングすることでそれぞれ上記導電性層の一部からなる配線層４，４および温度検知部３を形成するようにしているが、配線層４，４と温度検知部３との材料が異なる場合には、配線層４，４を形成する工程と温度検知部３を形成する工程とを別々に設ければよい。
【００４３】
上述の配線層・温度検知部形成工程の後、ベース基板１に開孔部１１を形成することで断熱部２をベース基板１から分離させる分離工程を行うことによって、図２（ｅ）に示す構造の赤外線センサを得てから、ダイシングを行うことで個々の赤外線センサに分割すればよい。ここにおいて、分離工程では、ベース基板１の他表面側に開孔部１１形成用のマスク層を形成してから、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のドライエッチング装置を用いたドライエッチングや、エッチング液（例えば、ＴＭＡＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液、ＥＤＰ、フッ硝酸など）を用いたウェットエッチングなどによってベース基板１に開孔部１１を形成し、その後、マスク層を除去すればよい。また、本実施形態では、分離工程において、開孔部１１に臨む保護絶縁膜２２の厚みを第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの所望の厚みまで薄くするようにしている。なお、開孔部１１をドライエッチングにより形成する場合のエッチングガスとしては、例えば、ＣＦ４ガス、ＳＦ６ガスとＣ４Ｆ８ガスとの混合ガス、ＣＣｌ２Ｆ２ガスなどを採用すればよい。
【００４４】
以上説明した本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部２ｂ，２ｂを形成することが可能となり、しかも、ベース基板１の上記一表面側に保護絶縁膜２２を介して多孔質膜２１を形成しているので、多孔質膜２１がベース基板１の上記一表面側から剥がれるのを防止することができ、また、分離工程において保護絶縁膜２２の厚みを第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの所望の厚みまで薄くするので、断熱部２の応力を制御でき断熱部２に反りが発生するのを防止することが可能となり、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。
【００４５】
（実施形態２）
本実施形態の赤外線センサの構成は実施形態１と同じであり、製造方法が相違するだけなので、製造方法についてのみ図３を参照しながら説明する。なお、実施形態１と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００４６】
まず、単結晶のシリコン基板（後述のダイシングを行うまではウェハ）からなるベース基板１の一表面側の全面に第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となるシリコン酸化膜からなる保護絶縁膜２２を例えば熱酸化法やＣＶＤ法などにより形成する保護絶縁膜形成工程を行うことによって、図３（ａ）に示す構造を得る。
【００４７】
その後、ベース基板１の上記一表面側の全面に第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂの基礎となる多孔質膜（例えば、多孔質シリカ膜など）２１を形成する多孔質膜形成工程を行うことによって、図３（ｂ）に示す構造を得る。
【００４８】
上述の多孔質膜形成工程の後、多孔質膜２１上に配線層４，４および温度検知部３を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うことによって、図３（ｃ）に示す構造を得る。
【００４９】
その後、多孔質膜２１および保護絶縁膜２２それぞれを断熱部２の所定の平面形状にパターニングするパターニング工程を行うことによって、図３（ｄ）に示す構造を得る。
【００５０】
次に、ベース基板１に開孔部１１を形成することで断熱部２をベース基板１から分離させる分離工程を行うことによって、図３（ｅ）に示す構造の赤外線センサを得てから、ダイシングを行うことで個々の赤外線センサに分割すればよい。ここにおいて、分離工程では、ベース基板１の他表面側に開孔部１１形成用のマスク層を形成してから、ドライエッチングやウェットエッチングなどによってベース基板１に開孔部１１を形成し、その後、マスク層を除去すればよい。また、本実施形態では、実施形態１と同様、分離工程において、開孔部１１に臨む保護絶縁膜２２の厚みを第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの所望の厚みまで薄くするようにしている。
【００５１】
以上説明した本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部２ｂ，２ｂを形成することが可能となり、しかも、ベース基板１の上記一表面側に保護絶縁膜２２を介して多孔質膜２１を形成しているので、多孔質膜２１がベース基板１の上記一表面側から剥がれるのを防止することができ、また、分離工程において保護絶縁膜２２の厚みを第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの所望の厚みまで薄くするので、断熱部２の応力を制御でき断熱部２に反りが発生するのを防止することが可能となり、また、多孔質膜２１および保護絶縁膜２２それぞれを所定の断熱部２の平面形状にパターニングするパターニング工程の前に多孔質膜２１上に配線層４，４および温度検知部３を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うので、所定の平面形状の配線層４，４および温度検知部３を平坦な表面上に精度良く形成することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。
【００５２】
ところで、実施形態１，２の赤外線センサでは、各保護層２２ａ，２２ｂが多孔質材料層２１ａ，２１ｂ下のみに形成されているが、図４に示すように、温度検知部３上および配線層４上にも保護層２２ａ’，２２ｂ’を形成するようにしてもよい。
【００５３】
（実施形態３）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図５に示すように、保持部２ａでは、第１の保護層２２ａ上に温度検知部３が形成されて温度検知部３を覆うように第１の多孔質材料層２１ａが形成され、脚部２ｂでは、第２の保護層２２ｂ上に配線層４が形成されて配線層４を覆うように第２の多孔質材料層２１ｂが形成されている点が相違する。要するに、本実施形態の赤外線センサでは、温度検知部３が第１の保護層２２ａにより保護され、配線層４が第２の保護層２２ｂにより保護されている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付してある。
【００５４】
以下、本実施形態の赤外線センサの製造方法について図６を参照しながら説明するが、実施形態１と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００５５】
まず、単結晶のシリコン基板（後述のダイシングを行うまではウェハ）からなるベース基板１の一表面側の全面に第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となるシリコン酸化膜からなる保護絶縁膜２２を例えば熱酸化法やＣＶＤ法などにより形成する保護絶縁膜形成工程を行うことによって、図６（ａ）に示す構造を得る。
【００５６】
その後、保護絶縁膜２２上に配線層４，４および温度検知部３を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うことによって、図６（ｂ）に示す構造を得る。
【００５７】
その後、ベース基板１の上記一表面側の全面に第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂの基礎となる多孔質膜（例えば、多孔質シリカ膜など）２１を形成する多孔質膜形成工程を行い、その後、多孔質膜２１および保護絶縁膜２２それぞれを断熱部２の所定の平面形状にパターニングするパターニング工程を行うことによって、図６（ｃ）に示す構造を得る。
【００５８】
次に、ベース基板１に開孔部１１を形成することで断熱部２をベース基板１から分離させる分離工程を行うことによって、図６（ｄ）に示す構造の赤外線センサを得てから、ダイシングを行うことで個々の赤外線センサに分割すればよい。ここにおいて、分離工程では、ベース基板１の他表面側に開孔部１１形成用のマスク層を形成してから、ドライエッチングやウェットエッチングなどによってベース基板１に開孔部１１を形成し、その後、マスク層を除去すればよい。また、本実施形態では、実施形態１と同様、分離工程において、開孔部１１に臨む保護絶縁膜２２の厚みを第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの所望の厚みまで薄くするようにしている。
【００５９】
以上説明した本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、ベース基板１の上記一表面側に保護絶縁膜２２を介して多孔質膜２１を形成しているので、多孔質膜２１がベース基板１の上記一表面側から剥がれるのを防止することができ、また、分離工程において保護絶縁膜２２の厚みを第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの所望の厚みまで薄くするので、断熱部２の応力を制御でき断熱部２に反りが発生するのを防止することが可能となり、また、保護絶縁膜２２を所定の平面形状にパターニングする前に配線層４，４および温度検知部３を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うので、所定の平面形状の配線層４，４および温度検知部３を平坦な表面上に精度良く形成することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。
【００６０】
ところで、上述の赤外線センサでは、各保護層２２ａ，２２ｂが多孔質材料層２１ａ，２１ｂ下のみに形成されているが、図７に示すように、温度検知部３上および配線層４上にも保護層２２ａ’，２２ｂ’を形成し、保護層２２ａ’，２２ｂ’により多孔質材料層２１ｂ，２２ｂを保護するようにしてもよい。
【００６１】
（実施形態４）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図８に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００６２】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａが、第１の多孔質材料層２１ａにより構成され、温度検知部３上に第１の保護層２２ａが形成されており、脚部２ｂが、第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の多孔質材料層２１ｂ上の配線層４と、配線層４上の第２の保護層２２ｂとで構成されており、配線層４が第２の保護層２２ｂにより保護されている。なお、第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となる保護絶縁膜は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜に限らず、例えば、多層膜により構成するようにし、下層（最下層膜）がＣＶＤ法やスパッタ法などにより形成されたシリコン酸化膜からなり、上層（最上層膜）がシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜からなる構成でもよく、下層のシリコン酸化膜によって下地に対する被覆性を向上でき、上層のシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜により水分の透過を阻止することができる。ここで、下層のシリコン酸化膜をＴＥＯＳ（tetraethylorthosilicate）を原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成すれば、下地表面に段差がある場合の被覆性を向上できる。また、上層をシリコン窒化膜により構成すれば、水分の透過をより確実に阻止することができ、上層をシリコン酸化膜により構成すれば、シリコン窒化膜により構成する場合に比べて、脚部２の熱抵抗をより大きくできる。
【００６３】
（実施形態５）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図９に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００６４】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａが、温度検知部３の上面および側面を覆う第１の多孔質材料層２１ａと、第１の多孔質材料層２１ａ上の第１の保護層２２ａとで構成され、脚部２ｂが、配線層４の上面および側面を覆う第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の多孔質材料層２１ｂ上の第２の保護層２２ｂとで構成されており、第２の多孔質材料層２１ｂの上面が第２の保護層２２ｂにより保護されている。なお、第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となる保護絶縁膜は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜に限らず、例えば、多層膜により構成するようにし、例えば、下層（最下層膜）がＣＶＤ法やスパッタ法などにより形成されたシリコン酸化膜からなり、上層（最上層膜）がシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜からなる構成でもよく、下層のシリコン酸化膜によって下地に対する被覆性を向上でき、上層のシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜により水分の透過を阻止することができる。ここで、下層のシリコン酸化膜をＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成すれば、下地表面に段差がある場合の被覆性を向上できる。また、上層をシリコン窒化膜により構成すれば、水分の透過をより確実に阻止することができ、上層をシリコン酸化膜により構成すれば、シリコン窒化膜により構成する場合に比べて、脚部２の熱抵抗をより大きくできる。
【００６５】
（実施形態６）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図１０に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００６６】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａの最表面側に温度検知部３の上面および側面を覆う多孔質材料層２１ａ’が形成され、脚部２ｂの最表面側に配線層４の上面および側面を覆う多孔質材料層２１ｂ’が形成されている。ここにおいて、多孔質材料層２１ａ’，２１ｂ’は、多孔質材料層２１ａ，２１ｂと同一の材料により形成されている。
【００６７】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、配線層４を多孔質材料層２１ｂ，２１ｂ’により覆っているので、配線層４を保護することができ、しかも、配線層４の上面および側面がシリコン酸化膜やシリコン窒化膜のような非多孔性材料層により覆われている場合に比べて、脚部２の熱抵抗を大きくすることができる。
【００６８】
（実施形態７）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態６と略同じであり、図１１に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態６と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
本実施形態における断熱部２では、保護層２２ａ，２２ｂが、下側の多孔質材料層２１ａ，２１ｂ下ではなく、上側の多孔質材料層２１ａ’，２１ｂ’上に形成さている。
【００７０】
（実施形態８）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態６と略同じであり、図１２に示すように、多孔質材料層２１ａ’，２１ｂ’上に保護層２２ａ’，２２ｂ’が形成されている点が相違する。なお、実施形態６と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００７１】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、多孔質材料層２１ａ’，２１ｂ’が保護層２２ａ’，２２ｂ’により保護されているので、多孔質材料層２１ａ’，２１ｂ’に水分などの異物が吸着するのを抑制でき、特性変化を抑制することができる。なお、保護層２２ａ’，２２ｂ’の基礎となる保護絶縁膜は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜に限らず、例えば、多層膜により構成するようにし、例えば、下層（最下層膜）がＣＶＤ法やスパッタ法などにより形成されたシリコン酸化膜からなり、上層（最上層膜）がシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜からなる構成でもよく、下層のシリコン酸化膜によって下地に対する被覆性を向上でき、上層のシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜により水分の透過を阻止することができる。ここで、下層のシリコン酸化膜をＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成すれば、下地表面に段差がある場合の被覆性を向上できる。また、上層をシリコン窒化膜により構成すれば、水分の透過をより確実に阻止することができ、上層をシリコン酸化膜により構成すれば、シリコン窒化膜により構成する場合に比べて、脚部２の熱抵抗をより大きくできる。また、保護層２２ａ’，２２ｂ’と保護層２２ａ，２２ｂとの材料および厚さを同じとし、多孔質材料層２１ａ’，２１ｂ’と多孔質材料層２１ａ，２１ｂとの材料および厚さを同じとすれば、断熱部２の応力を低減することができ、断熱部２の反りをより確実に防止することが可能となる。
【００７２】
（実施形態９）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図１３に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７３】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａが、第１の多孔質材料層２１ａと、第１の多孔質材料層２１ａ上の温度検知部３および第１の多孔質材料層２１ａの上面において温度検知部３が形成されていない部位および第１の多孔質材料層２１ａの側面を覆う第１の保護層２２ａとで構成され、脚部２ｂが、第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の多孔質材料層２１ｂ上の配線層４と、配線層４および第２の多孔質材料層２１ｂの上面において配線層４が形成されていない部位および第２の多孔質材料層２１ｂの側面を覆う第２の保護層２２ｂとで構成されている。
【００７４】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、第２の保護層２２ｂが、第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面を覆う形で形成されているので、第２の多孔質材料層２１ｂの側面や配線層４の側面への水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができる。また、第１の保護層２２ａが、第１の多孔質材料層２１ａの側面および温度検知部３の側面を覆う形で形成されているので、第１の多孔質材料層２１ａの側面や温度検知部３の側面への水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができる。
【００７５】
以下、本実施形態の赤外線センサの製造方法について図１４〜１６を参照しながら説明するが、実施形態１と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００７６】
まず、単結晶のシリコン基板（後述のダイシングを行うまではウェハ）からなるベース基板１の一表面側の全面に第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂの基礎となる多孔質膜（例えば、多孔質シリカ膜など）２１を形成する多孔質膜形成工程を行うことによって、図１４（ａ）に示す構造を得る。
【００７７】
その後、多孔質膜２１上に配線層４，４および温度検知部３を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うことによって、図１４（ｂ）に示す構造を得る。
【００７８】
次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して多孔質膜２１を所定の平面形状にパターニングする多孔質膜パターニング工程を行うことによって、図１４（ｃ）に示す構造を得る。
【００７９】
その後、ベース基板１の上記一表面側の全面に第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となる保護絶縁膜２２を例えばＣＶＤ法やスパッタ法などにより形成する保護絶縁膜形成工程を行うことによって、図１４（ｄ）に示す構造を得る。なお、保護絶縁膜２２としてシリコン酸化膜を採用する場合には、原料ガスとしてＴＥＯＳを用いたＣＶＤ法を採用することにより、段差形状を有する下地に対する保護絶縁膜２２の被覆性を向上できる。また、保護絶縁膜２２は、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成したシリコン酸化膜上に、ＣＶＤ法などによりシリコン窒化膜を形成してもよい。
【００８０】
上述の保護絶縁膜形成工程の後、保護絶縁膜２２を所定の平面形状にパターニングする保護絶縁膜パターニング工程を行うことによって、図１４（ｅ）に示す構造を得る。
【００８１】
次に、ベース基板１に開孔部１１を形成することで断熱部２をベース基板１から分離させる分離工程を行うことによって、図１４（ｆ）に示す構造の赤外線センサを得てから、ダイシングを行うことで個々の赤外線センサに分割すればよい。ここにおいて、分離工程では、ベース基板１の他表面側に開孔部１１形成用のマスク層を形成してから、ドライエッチングやウェットエッチングなどによってベース基板１に開孔部１１を形成し、その後、マスク層を除去すればよい。
【００８２】
ところで、上述の製造方法では、配線層・温度検知部形成工程において、配線層４，４および温度検知部３の基礎となる導電性層３０（図１５（ａ）参照）をベース基板１の上記一表面側の全面に例えばスパッタ法などにより成膜した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して導電性層３０をパターニングすることでそれぞれ導電性層３０の一部からなる配線層４，４および温度検知部３を形成するようにしており、図１５（ａ）の導電性層３０を同図中の矢印の位置を図示しないレジスト層により覆われている部位と覆われていない部位との境界としてエッチングすることでパターニングされた導電性層３０（つまり、配線層４，４や温度検知部３）の側面が図１５（ｂ）に示すように面粗度の高い状態となり、水分などの異物が吸着しやすい状態となる。しかしながら、保護絶縁膜形成工程および保護絶縁膜パターニング工程を行うことにより、パターニングされた導電性層３０の側面に保護絶縁膜２２の一部からなる側壁保護膜２２ｓ（つまり、第２の保護層２２ｂのうち配線層４の側面に形成された部分、第１の保護層２２ａのうち温度検知部３の側面に形成された部分）が形成されるので、水分などの異物が配線層４の側面および温度検知部３の側面に吸着して性能が劣化するのを防止することができる。
【００８３】
また、上述の製造方法では、多孔質膜パターニング工程において、第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂの基礎となる多孔質膜２１（図１６（ａ）参照）をパターニングすることでそれぞれ多孔質膜２１の一部からなる第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂを形成しているが、図１６（ａ）の多孔質膜２１を同図中の矢印の位置を図示しないレジスト層により覆われている部位と覆われていない部位との境界としてエッチングすることでパターニングされた多孔質膜２１（つまり、第２の多孔質材料層２１ｂや第１の多孔質材料層２１ａ）の側面が図１６（ｂ）に示すように面粗度の高い状態となり（特に、図１６（ａ）のように多数の微細な空孔２１ｐを有する多孔質膜２１をパターニングした場合には、側面の面粗度が大きくなるとともに露出表面積が大きくなり）、水分などの異物が吸着しやすい状態となる。しかしながら、保護絶縁膜形成工程および保護絶縁膜パターニング工程を行うことにより、パターニングされた多孔質膜２１の側面に保護絶縁膜２２の一部からなる側壁保護膜２２ｓ（つまり、第２の保護層２２ｂのうち第２の多孔質材料層２１ｂの側面に形成された部分、第１の保護層２２ａのうち第１の多孔質材料層２１ａの側面に形成された部分）が形成されるので、水分などの異物が各多孔質材料層２１ａ，２１ｂの側面に吸着して性能が劣化するのを防止することができる。
【００８４】
以上説明した本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、多孔質膜パターニング工程の後でベース基板１の上記一表面側の全面に第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となる保護絶縁膜２２を形成した後で、保護絶縁膜２２を所定の平面形状にパターニングすることにより、第２の保護層２２ｂが配線層４の表面だけでなく第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面を覆う形で形成されるので、水分などの異物が第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面に吸着して性能が劣化するのを防止することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。また、第２の保護層２２ｂのうち、保護絶縁膜パターニング工程において第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面に形成される側壁保護膜の膜厚を調整することにより、脚部２ｂの側面に交差する方向（図１３の左右方向）の応力を制御することができる。
【００８５】
（実施形態１０）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図１７に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８６】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａが、第１の保護層２２ａと、第１の保護層２２ａ上の第１の多孔質材料層２１ａと、第１の多孔質材料層２１ａ上の温度検知部３および第１の多孔質材料層２１ａの上面において温度検知部３が形成されていない部位および第１の多孔質材料層２１ａの側面および第１の保護層２２ａの側面を覆う第３の保護層２２ａ’とで構成され、脚部２ｂが、第２の保護層２２ｂと、第２の保護層２２ｂ上の第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の多孔質材料層２１ｂ上の配線層４と、配線層４および第２の多孔質材料層２１ｂの上面において配線層４が形成されていない部位および第２の多孔質材料層２１ｂの側面および第２の保護層２２ｂの側面を覆う第４の保護層２２ｂ’とで構成されている。なお、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’は、例えば、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法やスパッタ法を利用して形成したシリコン酸化膜（後述の第２の保護絶縁膜に対応する）をパターニングすることにより形成してもよいし、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法やスパッタ法を利用して形成したシリコン酸化膜と当該シリコン酸化膜に積層したシリコン窒化膜との積層膜（後述の第２の保護絶縁膜に対応する）をパターニングすることにより形成してもよい。
【００８７】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、第４の保護層２２ｂ’が、第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面を覆う形で形成されているので、第２の多孔質材料層２１ｂの側面や配線層４の側面への水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができ、しかも、第２の多孔質材料層２１ｂと配線層４との積層膜が第２の保護層２２ｂと第４の保護層２２ｂ’とで囲まれているので、水分などの異物が吸着して性能が劣化するのをより確実に防止することができる。また、第３の保護層２２ａ’が、第１の多孔質材料層２１ａの側面および温度検知部３の側面を覆う形で形成されているので、第１の多孔質材料層２１ａの側面や温度検知部３の側面への水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができ、しかも、第１の多孔質材料層２１ａと温度検知部３との積層膜が第１の保護層２２ａと第３の保護層２２ａ’とで囲まれているので、水分などの異物が吸着して性能が劣化するのをより確実に防止することができる。
【００８８】
以下、本実施形態の赤外線センサの製造方法について図１８を参照しながら説明するが、実施形態１と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００８９】
まず、単結晶のシリコン基板（後述のダイシングを行うまではウェハ）からなるベース基板１の一表面側の全面に第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となるシリコン酸化膜からなる保護絶縁膜（以下、第１の保護絶縁膜と称す）２２を例えば熱酸化法やＣＶＤ法などにより形成する第１の保護絶縁膜形成工程を行うことによって、図１８（ａ）に示す構造を得る。
【００９０】
次に、ベース基板１の上記一表面側の全面に第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂの基礎となる多孔質膜（例えば、多孔質シリカ膜など）２１を形成する多孔質膜形成工程を行うことによって、図１８（ｂ）に示す構造を得る。
【００９１】
その後、多孔質膜２１上に配線層４，４および温度検知部３を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うことによって、図１８（ｃ）に示す構造を得る。
【００９２】
上述の配線層・温度検知部形成工程の後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、多孔質膜２１および第１の保護絶縁膜２２それぞれを所定の平面形状にパターニングする第１のパターニング工程を行うことによって、図１８（ｄ）に示す構造を得る。
【００９３】
その後、ベース基板１の上記一表面側の全面に第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’の基礎となる第２の保護絶縁膜２２’を例えばＣＶＤ法などにより形成する第２の保護絶縁膜形成工程を行うことによって、図１８（ｅ）に示す構造を得る。なお、第２の保護絶縁膜２２’としてシリコン酸化膜を採用する場合には、原料ガスとしてＴＥＯＳを用いることにより、段差形状を有する下地に対する第２の保護絶縁膜２２’の被覆性を向上できる。また、第２の保護絶縁膜２２’は、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成したシリコン酸化膜上に、ＣＶＤ法などによりシリコン窒化膜を形成してもよい。
【００９４】
上述の第２の保護絶縁膜形成工程の後、第２の保護絶縁膜２２を所定の平面形状にパターニングする第２のパターニング工程を行うことによって、図１８（ｆ）に示す構造を得る。ここで、第２のパターニング工程においては、第２の保護絶縁膜２２’の一部からなり第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面を覆う側壁保護膜、第２の保護絶縁膜２２’の一部からなり第１の多孔質材料層２１ａの側面を覆う側壁保護膜を形成する。
【００９５】
上述の第２のパターニング工程の後、ベース基板１に開孔部１１を形成することで断熱部２をベース基板１から分離させる分離工程を行うことによって、図１８（ｇ）に示す構造の赤外線センサを得てから、ダイシングを行うことで個々の赤外線センサに分割すればよい。ここにおいて、分離工程では、ベース基板１の他表面側に開孔部１１形成用のマスク層を形成してから、ドライエッチングやウェットエッチングなどによってベース基板１に開孔部１１を形成し、その後、マスク層を除去すればよい。
【００９６】
以上説明した本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、第２の保護層２２ｂと第４の保護層２２ｂ’とで構成される保護層が第２の多孔質材料層２１ｂの下面および配線層４の表面だけでなく第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面を覆う形で形成されるので、水分などの異物が第２の多孔質材料層２１ｂおよび配線層４に吸着して性能が劣化するのを防止することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。また、上記保護層のうち、第２のパターニング工程において第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面に形成される側壁保護膜の膜厚を調整することにより、脚部２ｂの側面に交差する方向の応力を制御することができる。また、上記保護層が第２の多孔質材料層２１ｂの下面を保護しているので、分離工程において第２の多孔質材料層２１ｂがエッチングダメージを受けるのを防止することができる。
【００９７】
（実施形態１１）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図１９に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９８】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａが、第１の保護層２２ａと、第１の保護層２２ａ上の温度検知部３および第１の保護層２２ａの上面において温度検知部３が形成されていない部位を覆う第１の多孔質材料層２１ａと、第１の保護層２２ａの側面および第１の多孔質材料層２１ａの側面を覆う第３の保護層２２ａ’とで構成され、脚部２ｂが、第２の保護層２２ｂと、第２の保護層２２ｂ上の配線層４と、配線層４および第２の保護層２２ｂの上面において配線層４が形成されていない部位を覆う第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の保護層２２ｂの側面および第２の多孔質材料層２１ｂの側面を覆う第４の保護層２２ｂ’とで構成されている。要するに、本実施形態では、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’それぞれが側壁保護膜として形成されている。なお、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’は、例えば、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法やスパッタ法を利用して形成したシリコン酸化膜をパターニングすることにより形成してもよいし、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法やスパッタ法を利用して形成したシリコン酸化膜と当該シリコン酸化膜に積層したシリコン窒化膜との積層膜をパターニングすることにより形成してもよい。
【００９９】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、第２の多孔質材料層２１ｂが配線層４の側面を覆う形で形成され、第４の保護層２２ｂ’が、第２の多孔質材料層２１ｂの側面および第２の保護層２２ｂの側面を覆う形で形成されているので、第２の多孔質材料層２１ｂの側面や配線層４の側面への水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができ、しかも、配線層４が第２の保護層２２ｂと第２の多孔質材料層２１ｂとで囲まれているので、配線層４に水分などの異物が吸着して性能が劣化するのをより確実に防止することができる。同様に、温度検知部３が第１の保護層２２ａと第１の多孔質材料層２１ａとで囲まれているので、水分などの異物が温度検知部３に吸着して性能が劣化するのをより確実に防止することができる。
【０１００】
（実施形態１２）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１１と略同じであり、図２０に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１０１】
ここにおいて、本実施形態の赤外線センサの断熱部２は、保持部２ａにおける第３の保護層２２ａ’が、第１の保護層２２ａの側面および第１の多孔質材料層２１ａの側面だけでなく第１の多孔質材料層２１ａの上面を覆うように形成され、脚部２ｂにおける第４の保護層２２ｂ’が、第２の保護層２２ｂの側面および第２の多孔質材料層２１ｂの側面だけでなく第２の多孔質材料層２１ｂの上面を覆うように形成されている点が実施形態１１と相違する。
【０１０２】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、実施形態１１に比べて、第２の多孔質材料層２１ｂおよび配線層４へ水分などの異物が吸着して性能が劣化するのをより確実に防止することができる。同様に、本実施形態の赤外線センサでは、実施形態１１に比べて、第１の多孔質材料層２１ａおよび温度検知部３へ水分などの異物が吸着して性能が劣化するのをより確実に防止することができる。
【０１０３】
（実施形態１３）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は図１７に示した実施形態１０と略同じであり、図２１に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１０と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１０４】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａが、第１の多孔質材料層２１ａ上の温度検知部３および第１の多孔質材料層２１ａの上面において温度検知部３が形成されていない部位を覆う第３の多孔質材料層２１ａ’を有し、第３の保護層２２ａ’が、第１の保護層２２ａの側面および第１の多孔質材料層２１ａの側面だけでなく第３の多孔質材料層２１ａ’の側面も覆うように形成されている点が実施形態１０と相違する。また、本実施形態における断熱部２では、脚部２ｂが、第２の多孔質材料層２１ｂ上の配線層４および第２の多孔質材料層２１ｂの上面において配線層４が形成されていない部位を覆う第４の多孔質材料層２１ｂ’を有し、第４の保護層２２ｂ’が、第２の保護層２２ｂの側面および第２の多孔質材料層２１ｂの側面だけでなく第４の多孔質材料層２１ｂ’の側面も覆うように形成されている点が実施形態１０と相違する。なお、第３の多孔質材料層２１ａ’および第４の多孔質材料層２１ｂ’は、第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂと同様に電気絶縁性を有する多孔質材料（例えば、多孔質シリカなど）により形成されている。
【０１０５】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、第２の多孔質材料層２１ｂ上の配線層４および第２の多孔質材料層２１ｂの上面において配線層４が形成されていない部位が第４の多孔質材料層２１ｂ’により覆われているので、実施形態１０のように第４の保護層２２ｂ’により覆われている場合に比べて、脚部２ｂの熱抵抗を大きくすることが可能になるとともに熱容量を小さくすることが可能になる。
【０１０６】
（実施形態１４）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１３と略同じであり、図２２に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１３と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１０７】
ここで、本実施形態における断熱部２は、第３の保護層２２ａ’が第３の多孔質材料層２１ａ’の上面も覆うように形成され、第４の保護層２２ｂ’が第４の多孔質材料層２１ｂ’の上面も覆うように形成されている点が実施形態１３と相違する。
【０１０８】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、第３の多孔質材料層２１ａ’の上面が第３の保護層２２ａ’の一部により保護され、第４の多孔質材料層２１ｂ’の上面が第４の保護層２２ｂ’の一部により保護されているので、第３の多孔質材料層２１ａ’、第４の多孔質材料層２１ｂ’に水分などの異物が吸着するのを抑制でき、特性変化を抑制することができる。なお、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’の基礎となる保護絶縁膜は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜に限らず、例えば、多層膜により構成するようにし、例えば、下層（最下層膜）がＣＶＤ法やスパッタ法などにより形成されたシリコン酸化膜からなり、上層（最上層膜）がシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜からなる構成でもよく、下層のシリコン酸化膜によって下地に対する被覆性を向上でき、上層のシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜により水分の透過を阻止することができる。また、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’と、第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂとの材料、厚さを同じとし、第３の多孔質材料層２１ａ’および第４の多孔質材料層２１ｂ’と、第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂとの材料、厚さを同じとすれば、断熱部２の応力を低減することができ、断熱部２の反りをより確実に防止することが可能となる。
【０１０９】
（実施形態１５）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は図８に示した実施形態４と略同じであり、図２３に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態４と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１１０】
ここで、本実施形態における断熱部２は、第１の保護層２２ａが温度検知部３の上面だけでなく側面も覆うように第１の多孔質材料層２１ａの上面側に形成され、第２の保護層２２ｂが配線層４の上面だけでなく側面も覆うように第２の多孔質材料層２１ｂの上面側に形成されている点が実施形態４と相違する。
【０１１１】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、第１の多孔質材料層２１ａの上面や温度検知部３、第２の多孔質材料層２１ｂの上面や配線層４に水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができる。また、製造時において、第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂを形成するにあたって、第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となる保護絶縁膜をベース基板の上記一表面側の全面に形成した後、当該保護絶縁膜をパターニングすることで第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂを形成する前に、ベース基板１の厚み方向における保護絶縁膜の厚みを適宜薄くするようにエッチングすることにより、断熱部２の応力を制御することができ、断熱部２に反りが発生するのを抑制することができる。
【０１１２】
（実施形態１６）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図２４に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１１３】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａが、第１の多孔質材料層２１ａ上の温度検知部３および第１の多孔質材料層２１ａの上面において温度検知部３が形成されていない部位を覆う第３の保護層２２ａ’を有し、脚部２ｂが、第２の多孔質材料層２１ｂ上の配線層４および第２の多孔質材料層２１ｂの上面において配線層４が形成されていない部位を覆う第４の保護層２２ｂ’を有している点が相違する。なお、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’は、例えば、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法やスパ法を利用して形成したシリコン酸化膜をパターニングすることにより形成してもよいし、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法やスパ法を利用して形成したシリコン酸化膜と当該シリコン酸化膜に積層したシリコン窒化膜との積層膜をパターニングすることにより形成してもよい。
【０１１４】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、第１の多孔質材料層２１ａの上面や温度検知部３、第２の多孔質材料層２１ｂの上面や配線層４に水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができる。
【０１１５】
（実施形態１７）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図２５に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１１６】
ここで、本実施形態における断熱部２は、保持部２ａが、第１の保護層２２ａの側面および第１の多孔質材料層２１ａの側面を覆う側壁保護膜として第３の保護層２２ａ’を有し、脚部２ｂが、第２の保護層２２ｂの側面および第２の多孔質材料層２１ｂの側面を覆う側壁保護膜として第４の保護層２２ｂ’を有している点が実施形態１と相違する。なお、製造時において、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’を形成するにあたっては、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’の基礎となる保護絶縁膜をベース基板１の上記一表面側の全面に形成した後、当該保護絶縁膜のうち第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’に対応する部分のみが残るようにエッチバックを行えばよい。
【０１１７】
本実施形態の赤外線センサでは、第１の多孔質材料層２１ａの側面や第２の多孔質材料層２１ｂの側面に水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができる。
【０１１８】
なお、上記各実施形態１〜１７にて説明した赤外線センサは、製造時に断熱部２をベース基板１から分離させる分離工程において、ベース基板１の他表面側（裏面側）からベース基板１をエッチングして開孔部１１を形成しているが、ベース基板１の上記一表面側に断熱部２の形成前に犠牲層を形成しておき、断熱部２の形成後にベース基板１の上記一表面側から犠牲層をエッチング除去する犠牲層エッチングを行うことで断熱部２をベース基板１から分離させる分離工程を採用してもよい。また、上記各実施形態１〜１７にて説明した赤外線センサは、温度検知部３を１つだけ設けた赤外線検出素子であるが、温度検知部３を２次元アレイ状（マトリクス状）に配列し各温度検知部が画素を構成するようにした赤外線画像センサでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】実施形態１における赤外線センサを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。
【図２】同上における赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図３】実施形態２における赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図４】実施形態１，２における赤外線センサの他の構成例を示す概略断面図である。
【図５】実施形態３における赤外線センサの概略断面図である。
【図６】同上における赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図７】同上における赤外線センサの他の構成例を示す概略断面図である。
【図８】実施形態４における赤外線センサの概略断面図である。
【図９】実施形態５における赤外線センサの概略断面図である。
【図１０】実施形態６における赤外線センサの概略断面図である。
【図１１】実施形態７における赤外線センサの概略断面図である。
【図１２】実施形態８における赤外線センサの概略断面図である。
【図１３】実施形態９における赤外線センサの概略断面図である。
【図１４】同上における赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１５】同上における赤外線センサの製造方法の説明図である。
【図１６】同上における赤外線センサの製造方法の説明図である。
【図１７】実施形態１０における赤外線センサの概略断面図である。
【図１８】同上における赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１９】実施形態１１における赤外線センサの概略断面図である。
【図２０】実施形態１２における赤外線センサの概略断面図である。
【図２１】実施形態１３における赤外線センサの概略断面図である。
【図２２】実施形態１４における赤外線センサの概略断面図である。
【図２３】実施形態１５における赤外線センサの概略断面図である。
【図２４】実施形態１６における赤外線センサの概略断面図である。
【図２５】実施形態１７における赤外線センサの概略断面図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１ ベース基板
２ 断熱部
２ａ 保持部
２ｂ 脚部
３ 温度検知部
４ 配線層
１１ 開孔部
２１ａ 第１の多孔質材料層
２１ｂ 第２の多孔質材料層
２２ａ 第１の保護層
２２ｂ 第２の保護層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロマシニング技術などを利用して形成される熱型の赤外線センサおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱型の赤外線センサとして、温度検知部がベース基板の一表面から離間して配置され、温度検知部が当該温度検知部とベース基板とを熱絶縁する断熱部を介してベース基板に支持された赤外線センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に開示された赤外線センサでは、断熱部が、ベース基板の上記一表面から離間して配置されベース基板側とは反対側に温度検知部が積層される保持部と、保持部の側縁から延長された２つの脚部とで構成されており、保持部とベース基板の上記一表面との間に間隙が形成され、各脚部に、温度検知部に電気的に接続された配線層が形成されている。ここにおいて、上記特許文献１に開示された赤外線センサでは、断熱部が、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜をパターニングすることにより形成されている。また、上記特許文献１に開示された赤外線センサでは、赤外線を吸収する赤外線吸収層が温度検知部に積層されている。
【０００４】
なお、上記特許文献１には、赤外線吸収層と温度検知部とを備えたセンサ部を２次元アレイ状（マトリクス状）に配列し各センサ部が画素を構成するようにした赤外線センサ（赤外線画像センサ）も開示されている。
【０００５】
また、従来から、マイクロマシニング技術を利用して形成されシリコン基板からなるベース基板から分離された断熱部を有するセンサとして、断熱部の脚部を、多孔質シリコンからなる多孔質材料層と、多孔質材料層上のシリコン酸化膜からなる第１の絶縁層と、第１の絶縁層上の配線層と、配線層を覆うシリコン酸化膜からなる第２の絶縁層とで構成してなるセンサが提案されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−９７７６５号公報
【特許文献２】特表２００５−５０２４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１に開示された赤外線センサでは、赤外線吸収による温度検知部の温度変化を大きくすることで高感度化を図るために、断熱部における各脚部の全長を長くして各脚部の熱抵抗を大きくすることや、赤外線吸収層の厚さ寸法を大きくすることで赤外線の吸収効率を高めることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示された赤外線センサでは、温度検知部のサイズを変更することなしに各脚部の全長を長くするように設計すると、センサ全体のサイズが大きくなってしまうとともに脚部の熱容量が大きくなって応答速度が低下してしまい、一方、赤外線吸収層の厚さ寸法を大きくすると赤外線吸収層の熱容量が大きくなって応答速度が低下してしまう。
【０００８】
これに対して、上記特許文献２に開示されたセンサのように、脚部の一部を多孔質シリコンからなる多孔質材料層により構成する技術を適用することで脚部の熱抵抗を高めることが考えられる。しかしながら、上記特許文献２に記載の技術では、多孔質シリコンからなる多孔質材料層と配線層との間にシリコン酸化膜からなる第１の絶縁層を介在させる必要があり、当該第１の絶縁層に起因して脚部の熱抵抗が小さくなるとともに熱容量が大きくなってしまう。
【０００９】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部がベース基板の一表面側において断熱部を介してベース基板に支持された赤外線センサであって、断熱部は、温度検知部を保持した保持部と、保持部とベース基板とを連結した脚部とを有し、脚部は、電気絶縁性を有する多孔質材料からなる多孔質材料層と、多孔質材料層上に形成され温度検知部に電気的に接続された配線層と、多孔質材料層と配線層との少なくとも一方を保護する保護層とからなることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、脚部が、電気絶縁性を有する多孔質材料からなる多孔質材料層と、多孔質材料層上に形成され温度検知部に電気的に接続された配線層と、多孔質材料層と配線層との少なくとも一方を保護する保護層とからなるので、配線層と多孔質材料層との間に絶縁層を介在させる必要がなく、脚部の熱抵抗を大きくできるとともに熱容量を小さくすることができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる。また、多孔質材料層と配線層との少なくとも一方を保護する保護層が設けられていることにより、多孔質材料と配線層との少なくとも一方に水分などの異物が吸着するのを抑制でき、特性変化を抑制することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記多孔質材料が、多孔質シリカからなり、前記配線層の材料が、Ａｌ、Ｗ、ＷＮ、ＷＳｉ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉの群から選択される１種類あるいは複数種類からなり、前記保護層が、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜からなることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、前記多孔質材料層や前記配線層との前記保護層の密着性が高く、高品質化を図れる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記保護層は、多層膜により構成され、最下層膜がＣＶＤ法もしくはスパッタ法により形成されたシリコン酸化膜からなり、最上層膜がシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜からなることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、最下層膜のシリコン酸化膜によって下地に対する被覆性を向上でき、また、最上層膜のシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜により水分の透過をより確実に阻止することができる。ここで、最下層膜のシリコン酸化膜がＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成されるようにすれば、下地表面に段差がある場合の被覆性を向上できる。また、最上層膜をシリコン窒化膜により構成すれば、水分の透過をより確実に阻止することができ、最上層膜をシリコン酸化膜により構成すれば、シリコン窒化膜により構成する場合に比べて、脚部の熱抵抗をより大きくできる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記保護層は、少なくとも、前記多孔質材料層の側面と前記配線層の側面との一方を覆う形で形成されてなることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、前記多孔質材料層の側面や前記配線層の側面への水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、保護絶縁膜形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜を断熱部の所定の平面形状にパターニングする多孔質膜パターニング工程と、多孔質膜パターニング工程の後で保護絶縁膜を断熱部の所定の平面形状にパターニングする保護絶縁膜パターニング工程と、保護絶縁膜パターニング工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くすることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、ベース基板の一表面側に保護絶縁膜を介して多孔質膜を形成しているので、多孔質膜がベース基板の上記一表面側から剥がれるのを防止することができ、また、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くするので、断熱部の応力を制御でき断熱部に反りが発生するのを防止することが可能となり、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、絶縁膜形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で多孔質膜および保護絶縁膜それぞれを断熱部の所定の平面形状にパターニングするパターニング工程と、パターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くすることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、ベース基板の一表面側に保護絶縁膜を介して多孔質膜を形成しているので、多孔質膜がベース基板の上記一表面側から剥がれるのを防止することができ、また、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くするので、断熱部の応力を制御でき断熱部に反りが発生するのを防止することが可能となり、また、多孔質膜および保護絶縁膜それぞれを断熱部の所定の平面形状にパターニングするパターニング工程の前に多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うので、所定の平面形状の配線層および温度検知部を平坦な表面上に精度良く形成することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、保護絶縁膜形成工程の後で保護絶縁膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜および保護絶縁膜それぞれを断熱部の所定の平面形状にパターニングするパターニング工程と、パターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くすることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、ベース基板の一表面側に保護絶縁膜を介して多孔質膜を形成しているので、多孔質膜がベース基板の上記一表面側から剥がれるのを防止することができ、また、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くするので、断熱部の応力を制御でき断熱部に反りが発生するのを防止することが可能となり、また、保護絶縁膜を所定の平面形状にパターニングする前に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うので、所定の平面形状の配線層および温度検知部を平坦な表面上に精度良く形成することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項４記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で多孔質膜を所定の平面形状にパターニングする多孔質膜パターニング工程と、多孔質膜パターニング工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、保護絶縁膜形成工程の後で保護絶縁膜を所定の平面形状にパターニングする保護絶縁膜パターニング工程と、保護絶縁膜パターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備えることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、多孔質膜パターニング工程の後でベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成した後で、保護絶縁膜を所定の平面形状にパターニングすることにより、保護層が配線層の表面だけでなく多孔質材料層の側面および配線層の側面を覆う形で形成されるので、水分などの異物が多孔質材料層の側面および配線層の側面に吸着して性能が劣化するのを防止することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。また、保護層のうち、保護絶縁膜パターニング工程において多孔質材料層の側面および配線層の側面に形成される側壁保護膜の膜厚を調整することにより、脚部の側面に交差する方向の応力を制御することができる。
【００２６】
請求項９の発明は、請求項４記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる第１の保護絶縁膜を形成する第１の保護絶縁膜形成工程と、第１の保護絶縁膜形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で多孔質膜および第１の保護絶縁膜それぞれを所定の平面形状にパターニングする第１のパターニング工程と、第１のパターニング工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に第１の保護絶縁膜とともに保護層の基礎となる第２の保護絶縁膜を形成する第２の保護絶縁膜形成工程と、第２の保護絶縁膜形成工程の後で第２の保護絶縁膜を所定の平面形状にパターニングする第２のパターニング工程と、第２のパターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、第２のパターニング工程において第２の保護絶縁膜の一部からなり多孔質材料層の側面および配線層の側面を覆う側壁保護膜を形成することを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、保護層が多孔質材料層の下面および配線層の表面だけでなく多孔質材料層の側面および配線層の側面を覆う形で形成されるので、水分などの異物が多孔質材料層および配線層に吸着して性能が劣化するのを防止することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。また、保護層のうち、第２のパターニング工程において多孔質材料層の側面および配線層の側面に形成される側壁保護膜の膜厚を調整することにより、脚部の側面に交差する方向の応力を制御することができる。また、保護層が多孔質材料層の下面を保護しているので、分離工程において多孔質材料層がエッチングダメージを受けるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１の発明は、脚部の熱抵抗を大きくできるとともに熱容量を小さくすることができ、高感度化および応答速度の高速化を図れるという効果がある。
【００２９】
請求項５〜９の発明は、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（実施形態１）
本実施形態の赤外線センサは、図１（ａ），（ｂ）に示すように、赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部３がベース基板１の一表面側において断熱部２を介してベース基板１に支持されている。ここにおいて、ベース基板１には、断熱部２を分離して熱絶縁する開孔部１１が厚み方向に貫設されている。なお、ベース基板１としては、単結晶のシリコン基板を用いている。
【００３１】
断熱部２は、温度検知部３を保持した保持部２ａと、保持部２ａとベース基板１とを連結した２つの脚部２ｂ，２ｂとを有している。なお、断熱部２については、後述する。
【００３２】
温度検知部３は、温度に応じて電気抵抗値が変化するボロメータ形のセンシングエレメントであり、保持部２ａ側のＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上のＴｉＮ膜とからなるセンサ層で構成されている。ここで、ＴｉＮ膜は、Ｔｉ膜の酸化防止膜として設けてある。なお、センサ層の材料としては、Ｔｉに限らず、例えば、アモルファスＳｉ、ＶＯｘなどを採用してもよい。また、温度検知部３は、温度に応じて電気抵抗値が変化するセンシングエレメントに限らず、温度に応じて誘電率が変化するセンシングエレメント、サーモパイル型のセンシングエレメント、焦電型のセンシングエレメントなどを採用してもよく、いずれのセンシングエレメントを採用した場合でも、材料を適宜選択することで一般的な薄膜形成技術を利用して形成することができる。ここにおいて、温度に応じて誘電率の変化するセンシングエレメントの材料としては、例えば、ＰＺＴ、ＢＳＴなどを採用すればよい。
【００３３】
温度検知部３は、平面形状が蛇行した形状（ここでは、つづら折れ状の形状）に形成されており、両端部が断熱部２の脚部２ｂ，２ｂの全長に亘って形成された配線層４，４を介してベース基板１の上記一表面側の互いに異なる導体パターン（図示せず）と電気的に接続されている。ここにおいて、本実施形態では、配線層４，４の材料として、温度検知部３を構成するセンサ層と同じ材料を採用しており（ここでは、Ｔｉ膜とＴｉＮ膜との積層膜）、配線層４，４と温度検知部３とを同時に形成している。また、本実施形態では、上述の各導体パターンそれぞれの一部がパッドを構成しており、一対のパッドを通して温度検知部３の出力を外部へ取り出すことができる。なお、配線層４の材料は、Ｔｉに限らず、Ａｌ、Ｗ、ＷＮ、ＷＳｉ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉの群から選択される１種類でもよく、配線層４を複数層により構成する場合には、これらの群から選択される複数種類の材料を適宜採用すればよい。
【００３４】
断熱部２は、保持部２ａの平面形状が矩形状であって、各脚部２ｂ，ｂが、全ての脚部２ｂ，２ｂで保持部２ａの外周縁の略全周を囲むような形状に形成されている。具体的には、各脚部２ｂ，２ｂは、平面形状が保持部２ａの外周縁の隣り合う２辺に沿ったＬ字状に形成されており、保持部２ａの厚み方向に沿った中心軸に対して回転対称性を有するように配置されている。
【００３５】
ここで、本実施形態における断熱部２は、保持部２ａが、電気絶縁性を有する多孔質材料（例えば、多孔質シリカなど）からなる第１の多孔質材料層２１ａと、第１の多孔質材料層２１ａ下に形成され第１の多孔質材料層２１ａを保護する絶縁材料（例えば、ＳｉＯ２など）からなる第１の保護層２２ａとで構成され、各脚部２ｂが、電気絶縁性を有する多孔質材料（例えば、多孔質シリカなど）からなる第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の多孔質材料層２１ｂ上に形成され温度検知部３に電気的に接続された配線層４と、第２の多孔質材料層２１ｂ下に形成され第２の多孔質材料層２１ｂを保護する絶縁材料（例えば、ＳｉＯ２など）からなる第２の保護層２２ｂとで構成されている。ここにおいて、第２の多孔質材料層２１ｂの幅寸法と第２の保護層２２ｂの幅寸法とは同じ寸法に設定してあり、配線層４の線幅は、当該配線層４を通した熱伝達を抑制するために第２の多孔質材料層２１ｂおよび第２の保護層２２ｂの幅寸法よりも小さく設定してある。なお、第１の多孔質材料層２１ａと第２の多孔質材料層２１ｂとは同一の多孔質材料により連続一体に形成されており、第１の保護層２２ａと第２の保護層２２ｂとは同一の絶縁材料により連続一体に形成されている。
【００３６】
以上説明した本実施形態の赤外線センサでは、断熱部２の脚部２ｂが、電気絶縁性を有する多孔質材料からなる第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の多孔質材料層２１ｂ上に形成され温度検知部３に電気的に接続された配線層４と、第２の多孔質材料層２１ｂ下に形成され第２の多孔質材料層２１ｂを保護する第２の保護層２２ｂとからなるので、配線層４と第２の多孔質材料層２１ｂとの間に絶縁層を介在させる必要がなく、脚部２ｂの熱抵抗を大きくできるとともに熱容量を小さくすることができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる。また、本実施形態の赤外線センサでは、第２の多孔質材料層２１ｂの多孔質材料が多孔質シリカからなり、第２の多孔質材料層２１ｂ直下の第２の保護層２２ｂがシリコン酸化膜からなるので、第２の保護層２２ｂと第２の多孔質材料層２１ｂとの密着性が高く、高品質化を図れる。なお、第２の保護層２２ｂは、シリコン酸化膜に限らず、例えば、シリコン窒化膜により構成してもよい。
【００３７】
ところで、上述の第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂは、多孔度が６０％の多孔質シリカにより構成してあるが、多孔度が小さ過ぎると十分な断熱効果が得られず多孔度が大き過ぎると機械的強度が弱くなって構造形成が困難となるので、多孔質シリカの多孔度は例えば１０％〜８０％程度の範囲内で適宜設定すればよい。ここにおいて、熱伝導率が１４８〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕の単結晶のシリコン基板の一部を陽極酸化して形成される多孔度が６０％の多孔度が６０％の多孔質シリコンの熱伝導率は１〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕程度であるのに対して、多孔度が６０％の多孔質シリカの熱伝導率は０．０５〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕程度であり、第２の多孔質材料層２１ｂの多孔質材料として、多孔質シリカを採用することにより、多孔質シリコンを採用する場合に比べて熱抵抗を大きくすることができる。なお、本実施形態の赤外線センサでは、各多孔質材料層２１ａ，２１ｂの多孔質材料として、多孔質の酸化シリコンの一種である多孔質シリカ（ポーラスシリカ）を採用しているが、多孔質の酸化シリコン系有機ポリマーの一種であるメチル含有ポリシロキサン、多孔質の酸化シリコン系無機ポリマーの一種であるＳｉ−Ｈ含有ポリシロキサン、シリカエアロゲルなどを採用してもよい。
【００３８】
以下、本実施形態の赤外線センサの製造方法について図２を参照しながら説明する。
【００３９】
まず、単結晶のシリコン基板（後述のダイシングを行うまではウェハ）からなるベース基板１の一表面側の全面に第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となるシリコン酸化膜からなる保護絶縁膜２２を例えば熱酸化法やＣＶＤ法などにより形成する保護絶縁膜形成工程を行うことによって、図２（ａ）に示す構造を得る。
【００４０】
その後、ベース基板１の上記一表面側の全面に第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂの基礎となる多孔質膜（例えば、多孔質シリカ膜など）２１を形成する多孔質膜形成工程を行うことによって、図２（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、多孔質膜２１の形成にあたっては、多孔質材料が多孔質シリカの場合には、ゾルゲル溶液をベース基板１の上記一表面側に回転塗布してから、熱処理で乾燥させるプロセスを採用することで容易に形成することができ、多孔質材料がシリカエアロゲルの場合には、ゾルゲル溶液をベース基板１の上記一表面側に回転塗布してから、超臨界乾燥処理で乾燥させるプロセスを採用することで容易に形成することができる。
【００４１】
上述の多孔質膜形成工程の後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、多孔質膜２１を断熱部２の所定の平面形状にパターニングする多孔質膜パターニング工程、保護絶縁膜２２を断熱部の所定の平面形状にパターニングする保護絶縁膜パターニング工程を順次行うことによって、図２（ｃ）に示す構造を得る。
【００４２】
その後、パターニングされた多孔質膜２１上に配線層４，４および温度検知部３を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うことによって、図２（ｄ）に示す構造を得る。ここにおいて、本実施形態における配線層・温度検知部形成工程では、配線層４，４および温度検知部３の基礎となる導電性層をベース基板１の上記一表面側の全面に例えばスパッタ法などにより成膜した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記導電性層をパターニングすることでそれぞれ上記導電性層の一部からなる配線層４，４および温度検知部３を形成するようにしているが、配線層４，４と温度検知部３との材料が異なる場合には、配線層４，４を形成する工程と温度検知部３を形成する工程とを別々に設ければよい。
【００４３】
上述の配線層・温度検知部形成工程の後、ベース基板１に開孔部１１を形成することで断熱部２をベース基板１から分離させる分離工程を行うことによって、図２（ｅ）に示す構造の赤外線センサを得てから、ダイシングを行うことで個々の赤外線センサに分割すればよい。ここにおいて、分離工程では、ベース基板１の他表面側に開孔部１１形成用のマスク層を形成してから、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のドライエッチング装置を用いたドライエッチングや、エッチング液（例えば、ＴＭＡＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液、ＥＤＰ、フッ硝酸など）を用いたウェットエッチングなどによってベース基板１に開孔部１１を形成し、その後、マスク層を除去すればよい。また、本実施形態では、分離工程において、開孔部１１に臨む保護絶縁膜２２の厚みを第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの所望の厚みまで薄くするようにしている。なお、開孔部１１をドライエッチングにより形成する場合のエッチングガスとしては、例えば、ＣＦ４ガス、ＳＦ６ガスとＣ４Ｆ８ガスとの混合ガス、ＣＣｌ２Ｆ２ガスなどを採用すればよい。
【００４４】
以上説明した本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部２ｂ，２ｂを形成することが可能となり、しかも、ベース基板１の上記一表面側に保護絶縁膜２２を介して多孔質膜２１を形成しているので、多孔質膜２１がベース基板１の上記一表面側から剥がれるのを防止することができ、また、分離工程において保護絶縁膜２２の厚みを第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの所望の厚みまで薄くするので、断熱部２の応力を制御でき断熱部２に反りが発生するのを防止することが可能となり、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。
【００４５】
（実施形態２）
本実施形態の赤外線センサの構成は実施形態１と同じであり、製造方法が相違するだけなので、製造方法についてのみ図３を参照しながら説明する。なお、実施形態１と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００４６】
まず、単結晶のシリコン基板（後述のダイシングを行うまではウェハ）からなるベース基板１の一表面側の全面に第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となるシリコン酸化膜からなる保護絶縁膜２２を例えば熱酸化法やＣＶＤ法などにより形成する保護絶縁膜形成工程を行うことによって、図３（ａ）に示す構造を得る。
【００４７】
その後、ベース基板１の上記一表面側の全面に第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂの基礎となる多孔質膜（例えば、多孔質シリカ膜など）２１を形成する多孔質膜形成工程を行うことによって、図３（ｂ）に示す構造を得る。
【００４８】
上述の多孔質膜形成工程の後、多孔質膜２１上に配線層４，４および温度検知部３を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うことによって、図３（ｃ）に示す構造を得る。
【００４９】
その後、多孔質膜２１および保護絶縁膜２２それぞれを断熱部２の所定の平面形状にパターニングするパターニング工程を行うことによって、図３（ｄ）に示す構造を得る。
【００５０】
次に、ベース基板１に開孔部１１を形成することで断熱部２をベース基板１から分離させる分離工程を行うことによって、図３（ｅ）に示す構造の赤外線センサを得てから、ダイシングを行うことで個々の赤外線センサに分割すればよい。ここにおいて、分離工程では、ベース基板１の他表面側に開孔部１１形成用のマスク層を形成してから、ドライエッチングやウェットエッチングなどによってベース基板１に開孔部１１を形成し、その後、マスク層を除去すればよい。また、本実施形態では、実施形態１と同様、分離工程において、開孔部１１に臨む保護絶縁膜２２の厚みを第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの所望の厚みまで薄くするようにしている。
【００５１】
以上説明した本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部２ｂ，２ｂを形成することが可能となり、しかも、ベース基板１の上記一表面側に保護絶縁膜２２を介して多孔質膜２１を形成しているので、多孔質膜２１がベース基板１の上記一表面側から剥がれるのを防止することができ、また、分離工程において保護絶縁膜２２の厚みを第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの所望の厚みまで薄くするので、断熱部２の応力を制御でき断熱部２に反りが発生するのを防止することが可能となり、また、多孔質膜２１および保護絶縁膜２２それぞれを所定の断熱部２の平面形状にパターニングするパターニング工程の前に多孔質膜２１上に配線層４，４および温度検知部３を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うので、所定の平面形状の配線層４，４および温度検知部３を平坦な表面上に精度良く形成することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。
【００５２】
ところで、実施形態１，２の赤外線センサでは、各保護層２２ａ，２２ｂが多孔質材料層２１ａ，２１ｂ下のみに形成されているが、図４に示すように、温度検知部３上および配線層４上にも保護層２２ａ’，２２ｂ’を形成するようにしてもよい。
【００５３】
（実施形態３）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図５に示すように、保持部２ａでは、第１の保護層２２ａ上に温度検知部３が形成されて温度検知部３を覆うように第１の多孔質材料層２１ａが形成され、脚部２ｂでは、第２の保護層２２ｂ上に配線層４が形成されて配線層４を覆うように第２の多孔質材料層２１ｂが形成されている点が相違する。要するに、本実施形態の赤外線センサでは、温度検知部３が第１の保護層２２ａにより保護され、配線層４が第２の保護層２２ｂにより保護されている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付してある。
【００５４】
以下、本実施形態の赤外線センサの製造方法について図６を参照しながら説明するが、実施形態１と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００５５】
まず、単結晶のシリコン基板（後述のダイシングを行うまではウェハ）からなるベース基板１の一表面側の全面に第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となるシリコン酸化膜からなる保護絶縁膜２２を例えば熱酸化法やＣＶＤ法などにより形成する保護絶縁膜形成工程を行うことによって、図６（ａ）に示す構造を得る。
【００５６】
その後、保護絶縁膜２２上に配線層４，４および温度検知部３を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うことによって、図６（ｂ）に示す構造を得る。
【００５７】
その後、ベース基板１の上記一表面側の全面に第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂの基礎となる多孔質膜（例えば、多孔質シリカ膜など）２１を形成する多孔質膜形成工程を行い、その後、多孔質膜２１および保護絶縁膜２２それぞれを断熱部２の所定の平面形状にパターニングするパターニング工程を行うことによって、図６（ｃ）に示す構造を得る。
【００５８】
次に、ベース基板１に開孔部１１を形成することで断熱部２をベース基板１から分離させる分離工程を行うことによって、図６（ｄ）に示す構造の赤外線センサを得てから、ダイシングを行うことで個々の赤外線センサに分割すればよい。ここにおいて、分離工程では、ベース基板１の他表面側に開孔部１１形成用のマスク層を形成してから、ドライエッチングやウェットエッチングなどによってベース基板１に開孔部１１を形成し、その後、マスク層を除去すればよい。また、本実施形態では、実施形態１と同様、分離工程において、開孔部１１に臨む保護絶縁膜２２の厚みを第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの所望の厚みまで薄くするようにしている。
【００５９】
以上説明した本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、ベース基板１の上記一表面側に保護絶縁膜２２を介して多孔質膜２１を形成しているので、多孔質膜２１がベース基板１の上記一表面側から剥がれるのを防止することができ、また、分離工程において保護絶縁膜２２の厚みを第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの所望の厚みまで薄くするので、断熱部２の応力を制御でき断熱部２に反りが発生するのを防止することが可能となり、また、保護絶縁膜２２を所定の平面形状にパターニングする前に配線層４，４および温度検知部３を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うので、所定の平面形状の配線層４，４および温度検知部３を平坦な表面上に精度良く形成することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。
【００６０】
ところで、上述の赤外線センサでは、各保護層２２ａ，２２ｂが多孔質材料層２１ａ，２１ｂ下のみに形成されているが、図７に示すように、温度検知部３上および配線層４上にも保護層２２ａ’，２２ｂ’を形成し、保護層２２ａ’，２２ｂ’により多孔質材料層２１ｂ，２２ｂを保護するようにしてもよい。
【００６１】
（実施形態４）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図８に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００６２】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａが、第１の多孔質材料層２１ａにより構成され、温度検知部３上に第１の保護層２２ａが形成されており、脚部２ｂが、第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の多孔質材料層２１ｂ上の配線層４と、配線層４上の第２の保護層２２ｂとで構成されており、配線層４が第２の保護層２２ｂにより保護されている。なお、第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となる保護絶縁膜は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜に限らず、例えば、多層膜により構成するようにし、下層（最下層膜）がＣＶＤ法やスパッタ法などにより形成されたシリコン酸化膜からなり、上層（最上層膜）がシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜からなる構成でもよく、下層のシリコン酸化膜によって下地に対する被覆性を向上でき、上層のシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜により水分の透過を阻止することができる。ここで、下層のシリコン酸化膜をＴＥＯＳ（tetraethylorthosilicate）を原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成すれば、下地表面に段差がある場合の被覆性を向上できる。また、上層をシリコン窒化膜により構成すれば、水分の透過をより確実に阻止することができ、上層をシリコン酸化膜により構成すれば、シリコン窒化膜により構成する場合に比べて、脚部２の熱抵抗をより大きくできる。
【００６３】
（実施形態５）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図９に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００６４】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａが、温度検知部３の上面および側面を覆う第１の多孔質材料層２１ａと、第１の多孔質材料層２１ａ上の第１の保護層２２ａとで構成され、脚部２ｂが、配線層４の上面および側面を覆う第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の多孔質材料層２１ｂ上の第２の保護層２２ｂとで構成されており、第２の多孔質材料層２１ｂの上面が第２の保護層２２ｂにより保護されている。なお、第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となる保護絶縁膜は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜に限らず、例えば、多層膜により構成するようにし、例えば、下層（最下層膜）がＣＶＤ法やスパッタ法などにより形成されたシリコン酸化膜からなり、上層（最上層膜）がシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜からなる構成でもよく、下層のシリコン酸化膜によって下地に対する被覆性を向上でき、上層のシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜により水分の透過を阻止することができる。ここで、下層のシリコン酸化膜をＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成すれば、下地表面に段差がある場合の被覆性を向上できる。また、上層をシリコン窒化膜により構成すれば、水分の透過をより確実に阻止することができ、上層をシリコン酸化膜により構成すれば、シリコン窒化膜により構成する場合に比べて、脚部２の熱抵抗をより大きくできる。
【００６５】
（実施形態６）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図１０に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００６６】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａの最表面側に温度検知部３の上面および側面を覆う多孔質材料層２１ａ’が形成され、脚部２ｂの最表面側に配線層４の上面および側面を覆う多孔質材料層２１ｂ’が形成されている。ここにおいて、多孔質材料層２１ａ’，２１ｂ’は、多孔質材料層２１ａ，２１ｂと同一の材料により形成されている。
【００６７】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、配線層４を多孔質材料層２１ｂ，２１ｂ’により覆っているので、配線層４を保護することができ、しかも、配線層４の上面および側面がシリコン酸化膜やシリコン窒化膜のような非多孔性材料層により覆われている場合に比べて、脚部２の熱抵抗を大きくすることができる。
【００６８】
（実施形態７）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態６と略同じであり、図１１に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態６と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
本実施形態における断熱部２では、保護層２２ａ，２２ｂが、下側の多孔質材料層２１ａ，２１ｂ下ではなく、上側の多孔質材料層２１ａ’，２１ｂ’上に形成さている。
【００７０】
（実施形態８）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態６と略同じであり、図１２に示すように、多孔質材料層２１ａ’，２１ｂ’上に保護層２２ａ’，２２ｂ’が形成されている点が相違する。なお、実施形態６と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００７１】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、多孔質材料層２１ａ’，２１ｂ’が保護層２２ａ’，２２ｂ’により保護されているので、多孔質材料層２１ａ’，２１ｂ’に水分などの異物が吸着するのを抑制でき、特性変化を抑制することができる。なお、保護層２２ａ’，２２ｂ’の基礎となる保護絶縁膜は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜に限らず、例えば、多層膜により構成するようにし、例えば、下層（最下層膜）がＣＶＤ法やスパッタ法などにより形成されたシリコン酸化膜からなり、上層（最上層膜）がシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜からなる構成でもよく、下層のシリコン酸化膜によって下地に対する被覆性を向上でき、上層のシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜により水分の透過を阻止することができる。ここで、下層のシリコン酸化膜をＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成すれば、下地表面に段差がある場合の被覆性を向上できる。また、上層をシリコン窒化膜により構成すれば、水分の透過をより確実に阻止することができ、上層をシリコン酸化膜により構成すれば、シリコン窒化膜により構成する場合に比べて、脚部２の熱抵抗をより大きくできる。また、保護層２２ａ’，２２ｂ’と保護層２２ａ，２２ｂとの材料および厚さを同じとし、多孔質材料層２１ａ’，２１ｂ’と多孔質材料層２１ａ，２１ｂとの材料および厚さを同じとすれば、断熱部２の応力を低減することができ、断熱部２の反りをより確実に防止することが可能となる。
【００７２】
（実施形態９）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図１３に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７３】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａが、第１の多孔質材料層２１ａと、第１の多孔質材料層２１ａ上の温度検知部３および第１の多孔質材料層２１ａの上面において温度検知部３が形成されていない部位および第１の多孔質材料層２１ａの側面を覆う第１の保護層２２ａとで構成され、脚部２ｂが、第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の多孔質材料層２１ｂ上の配線層４と、配線層４および第２の多孔質材料層２１ｂの上面において配線層４が形成されていない部位および第２の多孔質材料層２１ｂの側面を覆う第２の保護層２２ｂとで構成されている。
【００７４】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、第２の保護層２２ｂが、第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面を覆う形で形成されているので、第２の多孔質材料層２１ｂの側面や配線層４の側面への水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができる。また、第１の保護層２２ａが、第１の多孔質材料層２１ａの側面および温度検知部３の側面を覆う形で形成されているので、第１の多孔質材料層２１ａの側面や温度検知部３の側面への水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができる。
【００７５】
以下、本実施形態の赤外線センサの製造方法について図１４〜１６を参照しながら説明するが、実施形態１と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００７６】
まず、単結晶のシリコン基板（後述のダイシングを行うまではウェハ）からなるベース基板１の一表面側の全面に第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂの基礎となる多孔質膜（例えば、多孔質シリカ膜など）２１を形成する多孔質膜形成工程を行うことによって、図１４（ａ）に示す構造を得る。
【００７７】
その後、多孔質膜２１上に配線層４，４および温度検知部３を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うことによって、図１４（ｂ）に示す構造を得る。
【００７８】
次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して多孔質膜２１を所定の平面形状にパターニングする多孔質膜パターニング工程を行うことによって、図１４（ｃ）に示す構造を得る。
【００７９】
その後、ベース基板１の上記一表面側の全面に第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となる保護絶縁膜２２を例えばＣＶＤ法やスパッタ法などにより形成する保護絶縁膜形成工程を行うことによって、図１４（ｄ）に示す構造を得る。なお、保護絶縁膜２２としてシリコン酸化膜を採用する場合には、原料ガスとしてＴＥＯＳを用いたＣＶＤ法を採用することにより、段差形状を有する下地に対する保護絶縁膜２２の被覆性を向上できる。また、保護絶縁膜２２は、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成したシリコン酸化膜上に、ＣＶＤ法などによりシリコン窒化膜を形成してもよい。
【００８０】
上述の保護絶縁膜形成工程の後、保護絶縁膜２２を所定の平面形状にパターニングする保護絶縁膜パターニング工程を行うことによって、図１４（ｅ）に示す構造を得る。
【００８１】
次に、ベース基板１に開孔部１１を形成することで断熱部２をベース基板１から分離させる分離工程を行うことによって、図１４（ｆ）に示す構造の赤外線センサを得てから、ダイシングを行うことで個々の赤外線センサに分割すればよい。ここにおいて、分離工程では、ベース基板１の他表面側に開孔部１１形成用のマスク層を形成してから、ドライエッチングやウェットエッチングなどによってベース基板１に開孔部１１を形成し、その後、マスク層を除去すればよい。
【００８２】
ところで、上述の製造方法では、配線層・温度検知部形成工程において、配線層４，４および温度検知部３の基礎となる導電性層３０（図１５（ａ）参照）をベース基板１の上記一表面側の全面に例えばスパッタ法などにより成膜した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して導電性層３０をパターニングすることでそれぞれ導電性層３０の一部からなる配線層４，４および温度検知部３を形成するようにしており、図１５（ａ）の導電性層３０を同図中の矢印の位置を図示しないレジスト層により覆われている部位と覆われていない部位との境界としてエッチングすることでパターニングされた導電性層３０（つまり、配線層４，４や温度検知部３）の側面が図１５（ｂ）に示すように面粗度の高い状態となり、水分などの異物が吸着しやすい状態となる。しかしながら、保護絶縁膜形成工程および保護絶縁膜パターニング工程を行うことにより、パターニングされた導電性層３０の側面に保護絶縁膜２２の一部からなる側壁保護膜２２ｓ（つまり、第２の保護層２２ｂのうち配線層４の側面に形成された部分、第１の保護層２２ａのうち温度検知部３の側面に形成された部分）が形成されるので、水分などの異物が配線層４の側面および温度検知部３の側面に吸着して性能が劣化するのを防止することができる。
【００８３】
また、上述の製造方法では、多孔質膜パターニング工程において、第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂの基礎となる多孔質膜２１（図１６（ａ）参照）をパターニングすることでそれぞれ多孔質膜２１の一部からなる第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂを形成しているが、図１６（ａ）の多孔質膜２１を同図中の矢印の位置を図示しないレジスト層により覆われている部位と覆われていない部位との境界としてエッチングすることでパターニングされた多孔質膜２１（つまり、第２の多孔質材料層２１ｂや第１の多孔質材料層２１ａ）の側面が図１６（ｂ）に示すように面粗度の高い状態となり（特に、図１６（ａ）のように多数の微細な空孔２１ｐを有する多孔質膜２１をパターニングした場合には、側面の面粗度が大きくなるとともに露出表面積が大きくなり）、水分などの異物が吸着しやすい状態となる。しかしながら、保護絶縁膜形成工程および保護絶縁膜パターニング工程を行うことにより、パターニングされた多孔質膜２１の側面に保護絶縁膜２２の一部からなる側壁保護膜２２ｓ（つまり、第２の保護層２２ｂのうち第２の多孔質材料層２１ｂの側面に形成された部分、第１の保護層２２ａのうち第１の多孔質材料層２１ａの側面に形成された部分）が形成されるので、水分などの異物が各多孔質材料層２１ａ，２１ｂの側面に吸着して性能が劣化するのを防止することができる。
【００８４】
以上説明した本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、多孔質膜パターニング工程の後でベース基板１の上記一表面側の全面に第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となる保護絶縁膜２２を形成した後で、保護絶縁膜２２を所定の平面形状にパターニングすることにより、第２の保護層２２ｂが配線層４の表面だけでなく第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面を覆う形で形成されるので、水分などの異物が第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面に吸着して性能が劣化するのを防止することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。また、第２の保護層２２ｂのうち、保護絶縁膜パターニング工程において第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面に形成される側壁保護膜の膜厚を調整することにより、脚部２ｂの側面に交差する方向（図１３の左右方向）の応力を制御することができる。
【００８５】
（実施形態１０）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図１７に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８６】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａが、第１の保護層２２ａと、第１の保護層２２ａ上の第１の多孔質材料層２１ａと、第１の多孔質材料層２１ａ上の温度検知部３および第１の多孔質材料層２１ａの上面において温度検知部３が形成されていない部位および第１の多孔質材料層２１ａの側面および第１の保護層２２ａの側面を覆う第３の保護層２２ａ’とで構成され、脚部２ｂが、第２の保護層２２ｂと、第２の保護層２２ｂ上の第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の多孔質材料層２１ｂ上の配線層４と、配線層４および第２の多孔質材料層２１ｂの上面において配線層４が形成されていない部位および第２の多孔質材料層２１ｂの側面および第２の保護層２２ｂの側面を覆う第４の保護層２２ｂ’とで構成されている。なお、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’は、例えば、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法やスパッタ法を利用して形成したシリコン酸化膜（後述の第２の保護絶縁膜に対応する）をパターニングすることにより形成してもよいし、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法やスパッタ法を利用して形成したシリコン酸化膜と当該シリコン酸化膜に積層したシリコン窒化膜との積層膜（後述の第２の保護絶縁膜に対応する）をパターニングすることにより形成してもよい。
【００８７】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、第４の保護層２２ｂ’が、第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面を覆う形で形成されているので、第２の多孔質材料層２１ｂの側面や配線層４の側面への水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができ、しかも、第２の多孔質材料層２１ｂと配線層４との積層膜が第２の保護層２２ｂと第４の保護層２２ｂ’とで囲まれているので、水分などの異物が吸着して性能が劣化するのをより確実に防止することができる。また、第３の保護層２２ａ’が、第１の多孔質材料層２１ａの側面および温度検知部３の側面を覆う形で形成されているので、第１の多孔質材料層２１ａの側面や温度検知部３の側面への水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができ、しかも、第１の多孔質材料層２１ａと温度検知部３との積層膜が第１の保護層２２ａと第３の保護層２２ａ’とで囲まれているので、水分などの異物が吸着して性能が劣化するのをより確実に防止することができる。
【００８８】
以下、本実施形態の赤外線センサの製造方法について図１８を参照しながら説明するが、実施形態１と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００８９】
まず、単結晶のシリコン基板（後述のダイシングを行うまではウェハ）からなるベース基板１の一表面側の全面に第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となるシリコン酸化膜からなる保護絶縁膜（以下、第１の保護絶縁膜と称す）２２を例えば熱酸化法やＣＶＤ法などにより形成する第１の保護絶縁膜形成工程を行うことによって、図１８（ａ）に示す構造を得る。
【００９０】
次に、ベース基板１の上記一表面側の全面に第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂの基礎となる多孔質膜（例えば、多孔質シリカ膜など）２１を形成する多孔質膜形成工程を行うことによって、図１８（ｂ）に示す構造を得る。
【００９１】
その後、多孔質膜２１上に配線層４，４および温度検知部３を形成する配線層・温度検知部形成工程を行うことによって、図１８（ｃ）に示す構造を得る。
【００９２】
上述の配線層・温度検知部形成工程の後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、多孔質膜２１および第１の保護絶縁膜２２それぞれを所定の平面形状にパターニングする第１のパターニング工程を行うことによって、図１８（ｄ）に示す構造を得る。
【００９３】
その後、ベース基板１の上記一表面側の全面に第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’の基礎となる第２の保護絶縁膜２２’を例えばＣＶＤ法などにより形成する第２の保護絶縁膜形成工程を行うことによって、図１８（ｅ）に示す構造を得る。なお、第２の保護絶縁膜２２’としてシリコン酸化膜を採用する場合には、原料ガスとしてＴＥＯＳを用いることにより、段差形状を有する下地に対する第２の保護絶縁膜２２’の被覆性を向上できる。また、第２の保護絶縁膜２２’は、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成したシリコン酸化膜上に、ＣＶＤ法などによりシリコン窒化膜を形成してもよい。
【００９４】
上述の第２の保護絶縁膜形成工程の後、第２の保護絶縁膜２２を所定の平面形状にパターニングする第２のパターニング工程を行うことによって、図１８（ｆ）に示す構造を得る。ここで、第２のパターニング工程においては、第２の保護絶縁膜２２’の一部からなり第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面を覆う側壁保護膜、第２の保護絶縁膜２２’の一部からなり第１の多孔質材料層２１ａの側面を覆う側壁保護膜を形成する。
【００９５】
上述の第２のパターニング工程の後、ベース基板１に開孔部１１を形成することで断熱部２をベース基板１から分離させる分離工程を行うことによって、図１８（ｇ）に示す構造の赤外線センサを得てから、ダイシングを行うことで個々の赤外線センサに分割すればよい。ここにおいて、分離工程では、ベース基板１の他表面側に開孔部１１形成用のマスク層を形成してから、ドライエッチングやウェットエッチングなどによってベース基板１に開孔部１１を形成し、その後、マスク層を除去すればよい。
【００９６】
以上説明した本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、従来に比べて熱抵抗が大きく熱容量が小さな脚部を形成することが可能となり、しかも、第２の保護層２２ｂと第４の保護層２２ｂ’とで構成される保護層が第２の多孔質材料層２１ｂの下面および配線層４の表面だけでなく第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面を覆う形で形成されるので、水分などの異物が第２の多孔質材料層２１ｂおよび配線層４に吸着して性能が劣化するのを防止することができ、高感度化および応答速度の高速化を図れる赤外線センサを提供できる。また、上記保護層のうち、第２のパターニング工程において第２の多孔質材料層２１ｂの側面および配線層４の側面に形成される側壁保護膜の膜厚を調整することにより、脚部２ｂの側面に交差する方向の応力を制御することができる。また、上記保護層が第２の多孔質材料層２１ｂの下面を保護しているので、分離工程において第２の多孔質材料層２１ｂがエッチングダメージを受けるのを防止することができる。
【００９７】
（実施形態１１）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図１９に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９８】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａが、第１の保護層２２ａと、第１の保護層２２ａ上の温度検知部３および第１の保護層２２ａの上面において温度検知部３が形成されていない部位を覆う第１の多孔質材料層２１ａと、第１の保護層２２ａの側面および第１の多孔質材料層２１ａの側面を覆う第３の保護層２２ａ’とで構成され、脚部２ｂが、第２の保護層２２ｂと、第２の保護層２２ｂ上の配線層４と、配線層４および第２の保護層２２ｂの上面において配線層４が形成されていない部位を覆う第２の多孔質材料層２１ｂと、第２の保護層２２ｂの側面および第２の多孔質材料層２１ｂの側面を覆う第４の保護層２２ｂ’とで構成されている。要するに、本実施形態では、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’それぞれが側壁保護膜として形成されている。なお、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’は、例えば、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法やスパッタ法を利用して形成したシリコン酸化膜をパターニングすることにより形成してもよいし、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法やスパッタ法を利用して形成したシリコン酸化膜と当該シリコン酸化膜に積層したシリコン窒化膜との積層膜をパターニングすることにより形成してもよい。
【００９９】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、第２の多孔質材料層２１ｂが配線層４の側面を覆う形で形成され、第４の保護層２２ｂ’が、第２の多孔質材料層２１ｂの側面および第２の保護層２２ｂの側面を覆う形で形成されているので、第２の多孔質材料層２１ｂの側面や配線層４の側面への水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができ、しかも、配線層４が第２の保護層２２ｂと第２の多孔質材料層２１ｂとで囲まれているので、配線層４に水分などの異物が吸着して性能が劣化するのをより確実に防止することができる。同様に、温度検知部３が第１の保護層２２ａと第１の多孔質材料層２１ａとで囲まれているので、水分などの異物が温度検知部３に吸着して性能が劣化するのをより確実に防止することができる。
【０１００】
（実施形態１２）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１１と略同じであり、図２０に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１０１】
ここにおいて、本実施形態の赤外線センサの断熱部２は、保持部２ａにおける第３の保護層２２ａ’が、第１の保護層２２ａの側面および第１の多孔質材料層２１ａの側面だけでなく第１の多孔質材料層２１ａの上面を覆うように形成され、脚部２ｂにおける第４の保護層２２ｂ’が、第２の保護層２２ｂの側面および第２の多孔質材料層２１ｂの側面だけでなく第２の多孔質材料層２１ｂの上面を覆うように形成されている点が実施形態１１と相違する。
【０１０２】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、実施形態１１に比べて、第２の多孔質材料層２１ｂおよび配線層４へ水分などの異物が吸着して性能が劣化するのをより確実に防止することができる。同様に、本実施形態の赤外線センサでは、実施形態１１に比べて、第１の多孔質材料層２１ａおよび温度検知部３へ水分などの異物が吸着して性能が劣化するのをより確実に防止することができる。
【０１０３】
（実施形態１３）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は図１７に示した実施形態１０と略同じであり、図２１に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１０と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１０４】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａが、第１の多孔質材料層２１ａ上の温度検知部３および第１の多孔質材料層２１ａの上面において温度検知部３が形成されていない部位を覆う第３の多孔質材料層２１ａ’を有し、第３の保護層２２ａ’が、第１の保護層２２ａの側面および第１の多孔質材料層２１ａの側面だけでなく第３の多孔質材料層２１ａ’の側面も覆うように形成されている点が実施形態１０と相違する。また、本実施形態における断熱部２では、脚部２ｂが、第２の多孔質材料層２１ｂ上の配線層４および第２の多孔質材料層２１ｂの上面において配線層４が形成されていない部位を覆う第４の多孔質材料層２１ｂ’を有し、第４の保護層２２ｂ’が、第２の保護層２２ｂの側面および第２の多孔質材料層２１ｂの側面だけでなく第４の多孔質材料層２１ｂ’の側面も覆うように形成されている点が実施形態１０と相違する。なお、第３の多孔質材料層２１ａ’および第４の多孔質材料層２１ｂ’は、第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂと同様に電気絶縁性を有する多孔質材料（例えば、多孔質シリカなど）により形成されている。
【０１０５】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、第２の多孔質材料層２１ｂ上の配線層４および第２の多孔質材料層２１ｂの上面において配線層４が形成されていない部位が第４の多孔質材料層２１ｂ’により覆われているので、実施形態１０のように第４の保護層２２ｂ’により覆われている場合に比べて、脚部２ｂの熱抵抗を大きくすることが可能になるとともに熱容量を小さくすることが可能になる。
【０１０６】
（実施形態１４）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１３と略同じであり、図２２に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１３と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１０７】
ここで、本実施形態における断熱部２は、第３の保護層２２ａ’が第３の多孔質材料層２１ａ’の上面も覆うように形成され、第４の保護層２２ｂ’が第４の多孔質材料層２１ｂ’の上面も覆うように形成されている点が実施形態１３と相違する。
【０１０８】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、第３の多孔質材料層２１ａ’の上面が第３の保護層２２ａ’の一部により保護され、第４の多孔質材料層２１ｂ’の上面が第４の保護層２２ｂ’の一部により保護されているので、第３の多孔質材料層２１ａ’、第４の多孔質材料層２１ｂ’に水分などの異物が吸着するのを抑制でき、特性変化を抑制することができる。なお、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’の基礎となる保護絶縁膜は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜に限らず、例えば、多層膜により構成するようにし、例えば、下層（最下層膜）がＣＶＤ法やスパッタ法などにより形成されたシリコン酸化膜からなり、上層（最上層膜）がシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜からなる構成でもよく、下層のシリコン酸化膜によって下地に対する被覆性を向上でき、上層のシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜により水分の透過を阻止することができる。また、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’と、第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂとの材料、厚さを同じとし、第３の多孔質材料層２１ａ’および第４の多孔質材料層２１ｂ’と、第１の多孔質材料層２１ａおよび第２の多孔質材料層２１ｂとの材料、厚さを同じとすれば、断熱部２の応力を低減することができ、断熱部２の反りをより確実に防止することが可能となる。
【０１０９】
（実施形態１５）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は図８に示した実施形態４と略同じであり、図２３に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態４と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１１０】
ここで、本実施形態における断熱部２は、第１の保護層２２ａが温度検知部３の上面だけでなく側面も覆うように第１の多孔質材料層２１ａの上面側に形成され、第２の保護層２２ｂが配線層４の上面だけでなく側面も覆うように第２の多孔質材料層２１ｂの上面側に形成されている点が実施形態４と相違する。
【０１１１】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、第１の多孔質材料層２１ａの上面や温度検知部３、第２の多孔質材料層２１ｂの上面や配線層４に水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができる。また、製造時において、第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂを形成するにあたって、第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂの基礎となる保護絶縁膜をベース基板の上記一表面側の全面に形成した後、当該保護絶縁膜をパターニングすることで第１の保護層２２ａおよび第２の保護層２２ｂを形成する前に、ベース基板１の厚み方向における保護絶縁膜の厚みを適宜薄くするようにエッチングすることにより、断熱部２の応力を制御することができ、断熱部２に反りが発生するのを抑制することができる。
【０１１２】
（実施形態１６）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図２４に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１１３】
本実施形態における断熱部２では、保持部２ａが、第１の多孔質材料層２１ａ上の温度検知部３および第１の多孔質材料層２１ａの上面において温度検知部３が形成されていない部位を覆う第３の保護層２２ａ’を有し、脚部２ｂが、第２の多孔質材料層２１ｂ上の配線層４および第２の多孔質材料層２１ｂの上面において配線層４が形成されていない部位を覆う第４の保護層２２ｂ’を有している点が相違する。なお、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’は、例えば、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法やスパ法を利用して形成したシリコン酸化膜をパターニングすることにより形成してもよいし、ＴＥＯＳを原料ガスとして用いたＣＶＤ法やスパ法を利用して形成したシリコン酸化膜と当該シリコン酸化膜に積層したシリコン窒化膜との積層膜をパターニングすることにより形成してもよい。
【０１１４】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、第１の多孔質材料層２１ａの上面や温度検知部３、第２の多孔質材料層２１ｂの上面や配線層４に水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができる。
【０１１５】
（実施形態１７）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図２５に示すように、断熱部２の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１１６】
ここで、本実施形態における断熱部２は、保持部２ａが、第１の保護層２２ａの側面および第１の多孔質材料層２１ａの側面を覆う側壁保護膜として第３の保護層２２ａ’を有し、脚部２ｂが、第２の保護層２２ｂの側面および第２の多孔質材料層２１ｂの側面を覆う側壁保護膜として第４の保護層２２ｂ’を有している点が実施形態１と相違する。なお、製造時において、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’を形成するにあたっては、第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’の基礎となる保護絶縁膜をベース基板１の上記一表面側の全面に形成した後、当該保護絶縁膜のうち第３の保護層２２ａ’および第４の保護層２２ｂ’に対応する部分のみが残るようにエッチバックを行えばよい。
【０１１７】
本実施形態の赤外線センサでは、第１の多孔質材料層２１ａの側面や第２の多孔質材料層２１ｂの側面に水分などの異物が吸着して性能が劣化するのを防止することができる。
【０１１８】
なお、上記各実施形態１〜１７にて説明した赤外線センサは、製造時に断熱部２をベース基板１から分離させる分離工程において、ベース基板１の他表面側（裏面側）からベース基板１をエッチングして開孔部１１を形成しているが、ベース基板１の上記一表面側に断熱部２の形成前に犠牲層を形成しておき、断熱部２の形成後にベース基板１の上記一表面側から犠牲層をエッチング除去する犠牲層エッチングを行うことで断熱部２をベース基板１から分離させる分離工程を採用してもよい。また、上記各実施形態１〜１７にて説明した赤外線センサは、温度検知部３を１つだけ設けた赤外線検出素子であるが、温度検知部３を２次元アレイ状（マトリクス状）に配列し各温度検知部が画素を構成するようにした赤外線画像センサでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】実施形態１における赤外線センサを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。
【図２】同上における赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図３】実施形態２における赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図４】実施形態１，２における赤外線センサの他の構成例を示す概略断面図である。
【図５】実施形態３における赤外線センサの概略断面図である。
【図６】同上における赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図７】同上における赤外線センサの他の構成例を示す概略断面図である。
【図８】実施形態４における赤外線センサの概略断面図である。
【図９】実施形態５における赤外線センサの概略断面図である。
【図１０】実施形態６における赤外線センサの概略断面図である。
【図１１】実施形態７における赤外線センサの概略断面図である。
【図１２】実施形態８における赤外線センサの概略断面図である。
【図１３】実施形態９における赤外線センサの概略断面図である。
【図１４】同上における赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１５】同上における赤外線センサの製造方法の説明図である。
【図１６】同上における赤外線センサの製造方法の説明図である。
【図１７】実施形態１０における赤外線センサの概略断面図である。
【図１８】同上における赤外線センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１９】実施形態１１における赤外線センサの概略断面図である。
【図２０】実施形態１２における赤外線センサの概略断面図である。
【図２１】実施形態１３における赤外線センサの概略断面図である。
【図２２】実施形態１４における赤外線センサの概略断面図である。
【図２３】実施形態１５における赤外線センサの概略断面図である。
【図２４】実施形態１６における赤外線センサの概略断面図である。
【図２５】実施形態１７における赤外線センサの概略断面図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１ ベース基板
２ 断熱部
２ａ 保持部
２ｂ 脚部
３ 温度検知部
４ 配線層
１１ 開孔部
２１ａ 第１の多孔質材料層
２１ｂ 第２の多孔質材料層
２２ａ 第１の保護層
２２ｂ 第２の保護層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部がベース基板の一表面側において断熱部を介してベース基板に支持された赤外線センサであって、断熱部は、温度検知部を保持した保持部と、保持部とベース基板とを連結した脚部とを有し、脚部は、電気絶縁性を有する多孔質材料からなる多孔質材料層と、多孔質材料層上に形成され温度検知部に電気的に接続された配線層と、多孔質材料層と配線層との少なくとも一方を保護する保護層とからなることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】
前記多孔質材料が、多孔質シリカからなり、前記配線層の材料が、Ａｌ、Ｗ、ＷＮ、ＷＳｉ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉの群から選択される１種類あるいは複数種類からなり、前記保護層が、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜からなることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
【請求項３】
前記保護層は、多層膜により構成され、最下層膜がＣＶＤ法もしくはスパッタ法により形成されたシリコン酸化膜からなり、最上層膜がシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜からなることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
【請求項４】
前記保護層は、少なくとも、前記多孔質材料層の側面と前記配線層の側面との一方を覆う形で形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、保護絶縁膜形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜を断熱部の所定の平面形状にパターニングする多孔質膜パターニング工程と、多孔質膜パターニング工程の後で保護絶縁膜を断熱部の所定の平面形状にパターニングする保護絶縁膜パターニング工程と、保護絶縁膜パターニング工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くすることを特徴とする赤外線センサの製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、保護絶縁膜形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で多孔質膜および保護絶縁膜それぞれを断熱部の所定の平面形状にパターニングするパターニング工程と、パターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くすることを特徴とする赤外線センサの製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、保護絶縁膜形成工程の後で保護絶縁膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜および保護絶縁膜それぞれを断熱部の所定の平面形状にパターニングするパターニング工程と、パターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くすることを特徴とする赤外線センサの製造方法。
【請求項８】
請求項４記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で多孔質膜を所定の平面形状にパターニングする多孔質膜パターニング工程と、多孔質膜パターニング工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、保護絶縁膜形成工程の後で保護絶縁膜を所定の平面形状にパターニングする保護絶縁膜パターニング工程と、保護絶縁膜パターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備えることを特徴とする赤外線センサの製造方法。
【請求項９】
請求項４記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる第１の保護絶縁膜を形成する第１の保護絶縁膜形成工程と、第１の保護絶縁膜形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で多孔質膜および第１の保護絶縁膜それぞれを所定の平面形状にパターニングする第１のパターニング工程と、第１のパターニング工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に第１の保護絶縁膜とともに保護層の基礎となる第２の保護絶縁膜を形成する第２の保護絶縁膜形成工程と、第２の保護絶縁膜形成工程の後で第２の保護絶縁膜を所定の平面形状にパターニングする第２のパターニング工程と、第２のパターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、第２のパターニング工程において第２の保護絶縁膜の一部からなり多孔質材料層の側面および配線層の側面を覆う側壁保護膜を形成することを特徴とする赤外線センサの製造方法。
【請求項１】
赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部がベース基板の一表面側において断熱部を介してベース基板に支持された赤外線センサであって、断熱部は、温度検知部を保持した保持部と、保持部とベース基板とを連結した脚部とを有し、脚部は、電気絶縁性を有する多孔質材料からなる多孔質材料層と、多孔質材料層上に形成され温度検知部に電気的に接続された配線層と、多孔質材料層と配線層との少なくとも一方を保護する保護層とからなることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】
前記多孔質材料が、多孔質シリカからなり、前記配線層の材料が、Ａｌ、Ｗ、ＷＮ、ＷＳｉ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉの群から選択される１種類あるいは複数種類からなり、前記保護層が、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜からなることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
【請求項３】
前記保護層は、多層膜により構成され、最下層膜がＣＶＤ法もしくはスパッタ法により形成されたシリコン酸化膜からなり、最上層膜がシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜からなることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
【請求項４】
前記保護層は、少なくとも、前記多孔質材料層の側面と前記配線層の側面との一方を覆う形で形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、保護絶縁膜形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜を断熱部の所定の平面形状にパターニングする多孔質膜パターニング工程と、多孔質膜パターニング工程の後で保護絶縁膜を断熱部の所定の平面形状にパターニングする保護絶縁膜パターニング工程と、保護絶縁膜パターニング工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くすることを特徴とする赤外線センサの製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、保護絶縁膜形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で多孔質膜および保護絶縁膜それぞれを断熱部の所定の平面形状にパターニングするパターニング工程と、パターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くすることを特徴とする赤外線センサの製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、保護絶縁膜形成工程の後で保護絶縁膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜および保護絶縁膜それぞれを断熱部の所定の平面形状にパターニングするパターニング工程と、パターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、分離工程において保護絶縁膜の厚みを所望の保護層の厚みまで薄くすることを特徴とする赤外線センサの製造方法。
【請求項８】
請求項４記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で多孔質膜を所定の平面形状にパターニングする多孔質膜パターニング工程と、多孔質膜パターニング工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に保護層の基礎となる保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、保護絶縁膜形成工程の後で保護絶縁膜を所定の平面形状にパターニングする保護絶縁膜パターニング工程と、保護絶縁膜パターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備えることを特徴とする赤外線センサの製造方法。
【請求項９】
請求項４記載の赤外線センサの製造方法であって、ベース基板の一表面側の全面に保護層の基礎となる第１の保護絶縁膜を形成する第１の保護絶縁膜形成工程と、第１の保護絶縁膜形成工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に多孔質材料層の基礎となる多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、多孔質膜形成工程の後で多孔質膜上に配線層および温度検知部を形成する配線層・温度検知部形成工程と、配線層・温度検知部形成工程の後で多孔質膜および第１の保護絶縁膜それぞれを所定の平面形状にパターニングする第１のパターニング工程と、第１のパターニング工程の後でベース基板の前記一表面側の全面に第１の保護絶縁膜とともに保護層の基礎となる第２の保護絶縁膜を形成する第２の保護絶縁膜形成工程と、第２の保護絶縁膜形成工程の後で第２の保護絶縁膜を所定の平面形状にパターニングする第２のパターニング工程と、第２のパターニング工程の後で断熱部をベース基板から分離させる分離工程とを備え、第２のパターニング工程において第２の保護絶縁膜の一部からなり多孔質材料層の側面および配線層の側面を覆う側壁保護膜を形成することを特徴とする赤外線センサの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００８−２０９１６１（Ｐ２００８−２０９１６１Ａ）
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４４５５５（Ｐ２００７−４４５５５）
【出願日】平成１９年２月２３日（２００７．２．２３）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２３日（２００７．２．２３）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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