赤外線センサの製造方法
【課題】赤外線センサのチップの収量を増やすことが可能で、且つ、多数の赤外線センサを形成したシリコンウェハから個々の赤外線センサに分離する際のパーティクルの発生を抑制できる赤外線センサの製造方法を提供する。
【解決手段】保護膜６０を形成する前に積層構造部の一部を構成する複数の絶縁膜（第１のシリコン酸化膜３１とシリコン窒化膜３２とで構成される第１の絶縁膜、第２の絶縁膜５１、第３の絶縁膜５２、第４の絶縁膜５３、第５の絶縁膜５０）それぞれをパターニングする複数の絶縁膜パターニング工程では、シリコンウェハ１０においてダイシングレーンＤＬ内で当該ダイシングレーンＤＬに対応する格子状部に沿った所定の格子状領域を含む部位に対応する部分が開口されたマスク層を形成し、マスク層をマスクとして絶縁膜をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハ１０の格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点検出を行う。
【解決手段】保護膜６０を形成する前に積層構造部の一部を構成する複数の絶縁膜（第１のシリコン酸化膜３１とシリコン窒化膜３２とで構成される第１の絶縁膜、第２の絶縁膜５１、第３の絶縁膜５２、第４の絶縁膜５３、第５の絶縁膜５０）それぞれをパターニングする複数の絶縁膜パターニング工程では、シリコンウェハ１０においてダイシングレーンＤＬ内で当該ダイシングレーンＤＬに対応する格子状部に沿った所定の格子状領域を含む部位に対応する部分が開口されたマスク層を形成し、マスク層をマスクとして絶縁膜をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハ１０の格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点検出を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線センサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコン基板と、赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収部および当該赤外線吸収部の温度変化を検出する熱電変換部を有しシリコン基板の一表面側に形成されてシリコン基板に支持された多層構造の積層構造部とを備え、シリコン基板において積層構造部の一部の直下に空洞部が形成された赤外線センサの製造方法であって、シリコン基板の基礎となるシリコンウェハに多数の赤外線センサを形成する前工程を行った後でダイシングレーンに沿って個々の赤外線センサに分割するダイシング工程を行うようにした赤外線センサの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来から、半導体装置の製造方法において、半導体ウェハに多数の半導体装置を形成する前工程（いわゆるウェハ工程）で、ドライエッチングによるエッチングの終点検出を行うために、半導体ウェハ面内に半導体装置の形成領域である素子形成領域とは別途に専用のモニター領域を設けることが知られている（例えば、特許文献２参照）。なお、上記特許文献２には、モニター領域を設けることなくエッチングの終点検出を行う発明が記載されているが、絶縁膜下に高融点金属膜もしくは高融点金属珪化物膜が形成された特別な構造の場合にしか、採用できない。
【０００４】
一方、シリコン酸化膜などの絶縁膜をウェットエッチングによりパターニングする際に目視で終点検出を行う技術に関しては、シリコン酸化膜の下地の多結晶シリコン膜やシリコン基板の表面の一部（モニター領域）が露出したときの撥水にてエッチングの終点を確認する方法が知られている（例えば、特許文献３，４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２４１７８号公報（段落〔００２６〕−〔００７８〕、および図１−７）
【特許文献２】特許第２７３４９５１号公報
【特許文献３】特開平９−２６６２４４号公報（段落〔００１７〕）
【特許文献４】特開２００５−２８３１５９号公報（段落〔００３０〕，〔００３１〕）
【発明の概要】
【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に記載の赤外線センサの製造方法においても、エッチングの終点検出のための専用のモニター領域を赤外線センサの形成領域（センサ形成領域）とは別に設けた場合、モニター領域には赤外線センサを形成することができないので、１枚のシリコンウェハ当たりの収量がモニター領域に起因して制限されてしまう。
【０００７】
また、上記特許文献１に記載された赤外線センサの製造方法では、ダイシングブレードによりシリコンウェハをダイシングレーンに沿ってダイシングするが、ダイシングレーンの全域にわたって積層構造部の一部が形成されているので、ダイシング工程においてダイシングレーンに対応する部位の積層構造部に起因してパーティクルが発生してしまい、収率の低下によるコスト増加だけでなく、使用時においてパーティクルにより赤外線が遮断されて感度が低下してしまうことが考えられる。
【０００８】
なお、ダイシング工程において、シリコンウェハのダイシングレーンに沿ってレーザ光を照射して切断するレーザダイシングを行うことが考えられるが、この場合にも、ダイシング工程においてダイシングレーンに対応する部位の積層構造部に起因してパーティクルが発生してしまい、収率や感度が低下することが考えられる。
【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、赤外線センサのチップの収量を増やすことが可能で、且つ、多数の赤外線センサを形成したシリコンウェハから個々の赤外線センサに分離する際のパーティクルの発生を抑制できる赤外線センサ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、シリコン基板と、赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収部および当該赤外線吸収部の温度変化を検出する熱電変換部を有しシリコン基板の一表面側に形成されてシリコン基板に支持された多層構造の積層構造部とを備え、シリコン基板において積層構造部の一部の直下に空洞部が形成された赤外線センサの製造方法であって、シリコン基板の基礎となるシリコンウェハに多数の赤外線センサを形成する前工程を行った後でダイシングレーンに沿って個々の赤外線センサに分割するダイシング工程を行うようにし、前工程のうち、積層構造部の最表層の保護膜を形成する保護膜形成工程よりも前に積層構造部の一部を構成する複数の絶縁膜それぞれをウェットエッチングによりパターニングする複数の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハにおいてダイシングレーン内で当該ダイシングレーンに対応する格子状部に沿った所定の格子状領域を含む部位に対応する部分が開口されたマスク層を形成し、当該マスク層をマスクとして絶縁膜をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハの前記格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点検出を行うことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、前工程のうち、積層構造部の最表層の保護膜を形成する保護膜形成工程よりも前に積層構造部の一部を構成する複数の絶縁膜それぞれをウェットエッチングによりパターニングする複数の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハにおいてダイシングレーン内で当該ダイシングレーンに対応する格子状部に沿った所定の格子状領域を含む部位に対応する部分が開口されたマスク層を形成し、当該マスク層をマスクとして絶縁膜をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハの前記格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点検出を行うので、エッチングの終点検出のための専用のモニター領域を別途に設ける必要がなく、赤外線センサのチップの収量を増やすことが可能となり、しかも、工程数を増やさずとも、前工程の終了時に前記格子状領域に複数の絶縁膜が残存していることがないから、前工程の製造コストを増加することがなく、多数の赤外線センサを形成したシリコンウェハから個々の赤外線センサに分離する際のダイシング工程でのパーティクルの発生を抑制できる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記保護膜形成工程では、前記保護膜のパターニング時に前記シリコンウェハの前記格子状領域上に形成された部分を残すようにし、前記前工程では、前記保護膜形成工程よりも後で、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより前記空洞部を形成する空洞部形成工程を行うことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、前記空洞部形成工程において前記シリコンウェハの前記ダイシングレーンに対応する部位が異方性エッチングされないので、前記ダイシングレーンに対応する部位付近で前記積層構造部の直下にアンダーカットが生じるのを防止でき、前記保護膜のパターニング時に前記シリコンウェハの前記格子状領域上に形成された部分をエッチングする場合に比べて、前記ダイシング工程でのパーティクルの発生を抑制できる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記保護膜形成工程では、前記保護膜のパターニング時のウェットエッチングに際して、前記シリコンウェハの前記格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点を確認するようにし、前記前工程において前記保護膜形成工程よりも後でアルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより前記空洞部を形成する空洞部形成工程では、前記シリコンウェハの前記格子状領域および前記格子状領域の周辺部を保護用マスクで保護した状態で前記異方性エッチングを行うことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、保護膜のパターニング時に前記シリコンウェハの前記格子状領域上に形成された部分をエッチングするようにしながらも、前記空洞部形成工程において前記シリコンウェハの前記ダイシングレーンに対応する部位が異方性エッチングされず、前記ダイシングレーンに対応する部位付近で前記積層構造部の直下にアンダーカットが生じるのを防止できるから、保護用マスクを除去してから前記ダイシング工程を行うことによって、請求項２の発明のように前記格子状領域上に保護膜が残存した状態で前記ダイシング工程を行う場合に比べて、前記ダイシング工程でのパーティクルの発生をより抑制できる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記保護膜のパターニング時のウェットエッチングに際して、前記シリコンウェハの前記格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点を確認するようにし、前記前工程では、前記保護膜形成工程よりも後で、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより前記空洞部を形成する空洞部形成工程を行うようにし、前記空洞部形成工程よりも前にｐ形不純物のイオン注入を行うイオン注入工程において、前記格子状領域から前記シリコンウェハにｐ形不純物をイオン注入することにより、前記空洞部形成工程でエッチングストッパ層として機能させるｐ形不純物層を形成することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、前記シリコンウェハの前記格子状領域上に形成された部分をエッチングするようにしながらも、前記空洞部形成工程において前記シリコンウェハの前記ダイシングレーンに対応する部位が異方性エッチングされるのを、新たな工程を追加することなく形成したｐ形不純物層により抑制でき、前記ダイシングレーンに対応する部位付近で前記積層構造部の直下にアンダーカットが生じるのを防止できるから、請求項２の発明のように前記格子状領域上に保護膜が残存した状態で前記ダイシング工程を行う場合に比べて、前記ダイシング工程でのパーティクルの発生をより抑制できる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記複数の絶縁膜パターニング工程のうち、前記熱電変換部を覆った絶縁膜をパターニングして前記格子状領域に比べて微細なコンタクトホールを形成する絶縁膜パターニング工程では、予め測定した前記格子状領域に対応する部位のエッチングレートとコンタクトホールに対応する部位のエッチングレートとの差に応じて前記終点検出からのオーバーエッチング時間を設定することを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、前記コンタクトホールの抜け不良を防止することができ、製造歩留まりの向上を図れる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明は、赤外線センサのチップの収量を増やすことが可能で、且つ、多数の赤外線センサを形成したシリコンウェハから個々の赤外線センサに分離する際のパーティクルの発生を抑制できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態の赤外線センサの製造方法の説明図であり、（ａ）は前工程が終了した状態でのウェハの概略平面図、（ｂ）は（ａ）の要部Ｂの拡大図、（ｃ）は（ｂ）のＤ−Ｄ’概略断面図である。
【図２】同上の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】同上の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】同上の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５】同上の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６】同上の赤外線センサにおける画素部の平面レイアウト図である。
【図７】同上の赤外線センサにおける画素部の要部の平面レイアウト図である。
【図８】同上の赤外線センサにおける画素部の要部の平面レイアウト図である。
【図９】同上の赤外線センサにおける画素部の平面レイアウト図である。
【図１０】同上の赤外線センサの平面レイアウト図である。
【図１１】同上の赤外線センサにおける画素部の要部を示し、（ａ）は平面レイアウト図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’断面に対応する概略断面図である。
【図１２】同上の赤外線センサにおける画素部の要部を示し、（ａ）は平面レイアウト図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’断面に対応する概略断面図である。
【図１３】同上の赤外線センサにおける冷接点を含む要部を示し、（ａ）は平面レイアウト図、（ｂ）は概略断面図である。
【図１４】同上の赤外線センサにおける温接点を含む要部を示し、（ａ）は平面レイアウト図、（ｂ）は概略断面図である。
【図１５】同上の赤外線センサにおける画素部の要部の概略断面図である。
【図１６】同上の赤外線センサにおける画素部の要部の概略断面図である。
【図１７】同上の赤外線センサの要部説明図である。
【図１８】同上の赤外線センサの等価回路図である。
【図１９】同上の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２０】同上の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２１】同上の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２２】同上の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。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本実施形態の赤外線センサについて図６〜図１８に基づいて説明してから、その基本的な製造方法について図１９〜図２２に基づいて説明し、その後、製造方法についての特徴点を図１〜５を参照しながら説明する。
【００２３】
本実施形態の赤外線センサＡは、赤外線アレイセンサであって、熱型赤外線検出部３と画素選択用スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタ４とを有する複数の画素部２（図１０参照）がベース基板１の一表面側においてアレイ状（ここでは、２次元アレイ状）に配列されている。ここで、ベース基板１は、シリコン基板１ａを用いて形成されている。本実施形態では、１つのベース基板１の上記一表面側にｍ×ｎ個（図１０および図１８に示した例では、８×８個）の画素部２が形成されているが、画素部２の数や配列は特に限定するものではない。また、本実施形態では、熱型赤外線検出部３の感温部３０が、複数個（ここでは、６個）のサーモパイル３０ａ（図６参照）を直列接続することにより構成されており、図１８では、熱型赤外線検出部３における感温部３０の等価回路を、当該感温部３０の熱起電力に対応する電圧源Ｖｓで表してある。なお、本実施形態では、感温部３０が、熱電変換部を構成している。
【００２４】
また、本実施形態の赤外線センサＡは、図６、図１１および図１８に示すように、各列の複数の熱型赤外線検出部３の感温部３０の一端が上述のＭＯＳトランジスタ４を介して各列ごとに共通接続された複数の垂直読み出し線７と、各行の熱型赤外線検出部３の感温部３０に対応するＭＯＳトランジスタ４のゲート電極４６が各行ごとに共通接続された複数の水平信号線６と、各列のＭＯＳトランジスタ４のｐ＋形ウェル領域４１が各列ごとに共通接続された複数のグラウンド線８と、各グラウンド線８が共通接続された共通グラウンド線９と、各列の複数個の熱型赤外線検出部３の感温部３０の他端が各列ごとに共通接続された複数の基準バイアス線５とを備えており、全ての熱型赤外線検出部３の感温部３０の出力を時系列的に読み出すことができるようになっている。要するに、本実施形態の赤外線センサＡは、ベース基板１の上記一表面側に熱型赤外線検出部３と当該熱型赤外線検出部３に並設され当該熱型赤外線検出部３の出力を読み出すためのＭＯＳトランジスタ４とを有する複数の画素部２が形成されている。
【００２５】
ここで、ＭＯＳトランジスタ４は、ゲート電極４６が水平信号線６に接続され、ソース電極４８が感温部３０を介して基準バイアス線５に接続され、各基準バイアス線５が共通基準バイアス線５ａに共通接続され、ドレイン電極４７が垂直読み出し線７に接続されており、各水平信号線６それぞれが各別の画素選択用パッドＶselに電気的に接続され、各垂直読み出し線７それぞれが各別の出力用パッドＶoutに電気的に接続され、共通グラウンド線９がグラウンド用パッドＧndに電気的に接続され、共通基準バイアス線５ａが基準バイアス用パッドＶrefと電気的に接続され、シリコン基板１ａが基板用パッドＶddに電気的に接続されている。
【００２６】
しかして、ＭＯＳトランジスタ４が順次オン状態になるように各画素選択用パッドＶselの電位を制御することで各画素部２の出力電圧を順次読み出すことができる。例えば、基準バイアス用パッドＶrefの電位を１．６５、グラウンド用パッドＧndの電位を０Ｖ、基板用パッドＶddの電位を５Ｖとしておき、画素選択用パッドＶselの電位を５Ｖとすれば、ＭＯＳトランジスタ４がオンとなり、出力用パッドＶoutから画素部２の出力電圧（１．６５Ｖ＋感温部３０の出力電圧）が読み出され、画素選択用パッドＶselの電位を０Ｖとすれば、ＭＯＳトランジスタ４がオフとなり、出力用パッドＶoutから画素部２の出力電圧は読み出されない。なお、図１０では、画素選択用パッドＶsel、基準バイアス用パッドＶref、グラウンド用パッドＧnd、出力用パッドＶoutなどを区別せずに全てパッド８０として図示してある。
【００２７】
以下、熱型赤外線検出部３およびＭＯＳトランジスタ４それぞれの構造について説明する。なお、本実施形態では、上述のシリコン基板１ａとして、導電形がｎ形で上記一表面が（１００）面の単結晶シリコン基板を用いている。
【００２８】
熱型赤外線検出部３は、シリコン基板１ａの上記一表面側の各画素部２それぞれにおける熱型赤外線検出部３の形成用領域Ａ１（図１１参照）に形成されており、ＭＯＳトランジスタ４は、シリコン基板１ａの上記一表面側の各画素部２それぞれにおけるＭＯＳトランジスタ４の形成用領域Ａ２（図１１参照）に形成されている。
【００２９】
ところで、各画素部２は、赤外線を吸収する赤外線吸収部３３（図６および図１１（ｂ）参照）を備えており、各画素部２では、シリコン基板１ａに赤外線吸収部３３を当該ベース基板１から熱絶縁するための空洞部（掘込部）１１が形成され、シリコン基板１ａの上記一表面側で平面視において空洞部１１の内周線の内側に赤外線吸収部３３を有し空洞部１１を覆う薄膜構造部３ａが形成されている。また、各画素部２では、薄膜構造部３ａが複数の線状のスリット１３により空洞部１１の内周方向に沿って並設されそれぞれ熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位（平面視で空洞部１１を囲む部位）から内方へ延長された複数（図６に示した例では、６つ）の小薄膜構造部３ａａに分離され、各小薄膜構造部３ａａごとにサーモパイル３０ａが設けられるとともに、各サーモパイル３０ａごとに出力を取り出す場合に比べて温度変化に対する出力変化が大きくなるように全てのサーモパイル３０ａが直列接続されており、隣接する小薄膜構造部３ａａ，３ａａ同士を連結する連結片３ｃが形成されている。以下では、赤外線吸収部３３のうち各小薄膜構造部３ａａそれぞれに対応して分割された各部位を分割赤外線吸収部３３ａと称する。
【００３０】
本実施形態では、薄膜構造部３ａに形成された複数のサーモパイル３０ａの全て、上述の例では、６つ全てのサーモパイル３０ａを直列接続した接続関係としてあるが、これに限らず、例えば、それぞれ３個のサーモパイル３０ａの直列回路を並列接続するようにしてもよく、この場合には、６つ全てのサーモパイル３０ａが並列接続されている場合や各サーモパイル３０ａごとに出力を取り出す場合に比べて感度を高めることができ、また、６つ全てのサーモパイル３０ａが直列接続されている場合に比べて、感温部３０の電気抵抗を低くできて熱雑音が低減されるから、Ｓ／Ｎ比が向上する。ここにおいて、薄膜構造部３ａにおける小薄膜構造部３ａａの数に等しいサーモパイル３０ａの数は４以上の偶数であればよく、半数のサーモパイル３０ａを直列接続し、その直列回路を並列接続した接続関係とすれば、同様に感度を高めることができるとともにＳ／Ｎ比を向上できる。
【００３１】
ここで、画素部２では、小薄膜構造部３ａａごとに、熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位と分割赤外線吸収部３３ａとを連結する２つの平面視短冊状のブリッジ部３ｂｂ，３ｂｂが空洞部１１の内周方向に離間して形成されており、当該２つのブリッジ部３ｂｂ，３ｂｂと分割赤外線吸収部３３ａとを空間的に分離し空洞部１１に連通する平面視コ字状のスリット１４が形成されている。ここにおいて、熱型赤外線検出部３のうち平面視において薄膜構造部３ａを囲む部位は矩形枠状の形状となっている。なお、ブリッジ部３ｂｂは、赤外線吸収部３３および熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位それぞれとの連結部位以外の部分が上述の各スリット１３，１４により分割赤外線吸収部３３ａおよび熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位と空間的に分離されている。
【００３２】
本実施形態では、小薄膜構造部３ａａの熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位からの延長方向の寸法を９３μｍ、小薄膜構造部３ａａの延長方向に直交する幅方向の寸法を７５μｍ、各ブリッジ部３ｂｂの幅寸法を２３μｍ、各スリット１３，１４の幅を５μｍに設定してあるが、これらの値は一例であって特に限定するものではない。
【００３３】
上述の薄膜構造部３ａは、シリコン基板１ａの上記一表面側に形成されたシリコン酸化膜１ｂと、当該シリコン酸化膜１ｂ上に形成されたシリコン窒化膜３２と、当該シリコン窒化膜３２上に形成された感温部３０と、シリコン窒化膜３２の表面側で感温部３０を覆うように形成されたＢＰＳＧ膜からなる層間絶縁膜５０と、層間絶縁膜５０上に形成されたＰＳＧ膜と当該ＰＳＧ膜上に形成されたＮＳＧ膜との積層膜からなるパッシベーション膜６０との積層構造部をパターニングすることにより形成されている。
【００３４】
本実施形態では、シリコン窒化膜３２のうち薄膜構造部３ａのブリッジ部３ｂｂ，３ｂｂ以外の部位が上述の赤外線吸収部３３を構成し、シリコン基板１ａとシリコン酸化膜１ｂとシリコン窒化膜３２と層間絶縁膜５０とパッシベーション膜６０とでベース基板１を構成している。また、本実施形態では、層間絶縁膜５０とパッシベーション膜６０との積層膜が、熱型赤外線検出部３の形成用領域Ａ１とＭＯＳトランジスタ４の形成用領域Ａ２とに跨って形成されているが、熱型赤外線検出部３の形成用領域Ａ１に形成された部分が赤外線吸収膜７０（図１１（ｂ）参照）を兼ねている。ここで、赤外線吸収膜７０の屈折率をｎ２、検出対象の赤外線の中心波長をλとするとき、赤外線吸収膜７０の厚さｔ２をλ／４ｎ２に設定するようにしているので、検出対象の波長（例えば、８〜１２μｍ）の赤外線の吸収効率を高めることができ、高感度化を図れる。例えば、ｎ２＝１．４、λ＝１０μｍの場合には、ｔ２≒１．８μｍとすればよい。なお、本実施形態では、層間絶縁膜５０の膜厚を０．８μｍ、パッシベーション膜６０の膜厚を１μｍ（ＰＳＧ膜の膜厚を０．５μｍ、ＮＳＧ膜の膜厚を０．５μｍ）としてある。また、赤外線吸収膜７０は、上述の構成に限らず、例えば、シリコン窒化膜により構成してもよい。
【００３５】
また、各画素部２では、空洞部１１の内周形状が矩形状であり、連結片３ｃは、平面視十字状に形成されており、小薄膜構造部３ａａの延長方向に交差する斜め方向において隣接する小薄膜構造部３ａａ，３ａａ同士、小薄膜構造部３ａａの延長方向において隣接する小薄膜構造部３ａａ，３ａａ同士、小薄膜構造部３ａａの延長方向に直交する方向において隣接する小薄膜構造部３ａａ，３ａａ同士を連結している。
【００３６】
サーモパイル３０ａは、シリコン窒化膜３２上に形成され小薄膜構造部３ａａとベース基板１とに跨って形成された細長のｎ形ポリシリコン層（第１の熱電要素）３４と細長のｐ形ポリシリコン層（第２の熱電要素）３５との一端部同士を分割赤外線吸収部３３ａの赤外線入射面側で金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなる第１の接続金属部３６により電気的に接続した複数個（図６に示した例では、９個）の熱電対を有しており、ベース基板１の上記一表面側で互いに隣り合う熱電対のｎ形ポリシリコン層３４の他端部とｐ形ポリシリコン層３５の他端部とが金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなる第２の接続金属部３７により接合され電気的に接続されている。ここで、サーモパイル３０ａは、ｎ形ポリシリコン層３４の上記一端部とｐ形ポリシリコン層３５の上記一端部と第１の接続金属部３６とで分割赤外線吸収部３３ａ側の温接点Ｔ１を構成し、ｎ形ポリシリコン層３４の上記他端部とｐ形ポリシリコン層３５の上記他端部と第２の接続金属部３７とでベース基板１側の冷接点Ｔ２を構成している。要するに、サーモパイル３０ａの各温接点Ｔ１は、熱型赤外線検出部３において空洞部１１に重なる領域に形成され、各冷接点Ｔ２は、熱型赤外線検出部３において空洞部１１に重ならない領域に形成されている。なお、本実施形態の赤外線センサＡでは、サーモパイル３０ａの各ｎ形ポリシリコン層３４および各ｐ形ポリシリコン層３５それぞれにおいて上述のブリッジ部３ｂｂ，３ｂｂに形成されている部位およびベース基板１のシリコン窒化膜３２上に形成されている部位でも赤外線を吸収することができる。
【００３７】
また、本実施形態の赤外線センサＡでは、上述の空洞部１１の形状が四角錘状であり、平面視における中央部の方が周部に比べて深さ寸法が大きくなっているので、薄膜構造部３ａの中央部に温接点Ｔ１が集まるように各画素部２におけるサーモパイル３０ａの平面レイアウトを設計してある。すなわち、図６の上下方向における真ん中の２つの小薄膜構造部３ａａでは、図６および図７に示すように、３つの小薄膜構造部３ａａの並設方向に沿って温接点Ｔ１を並べて配置してあるのに対し、当該上下方向における上側の２つの小薄膜構造部３ａａでは、図６および図８に示すように、３つの小薄膜構造部３ａａの並設方向において真ん中の小薄膜構造部３ａａに近い側に温接点Ｔ１を集中して配置してあり、当該上下方向における下側の２つの小薄膜構造部３ａａでは、図６に示すように、３つの小薄膜構造部３ａａの並設方向において真ん中の小薄膜構造部３ａａに近い側に温接点Ｔ１を集中して配置してある。しかして、本実施形態の赤外線センサＡでは、図６の上下方向における上側、下側の小薄膜構造部３ａａの複数の温接点Ｔ１の配置が、真ん中の小薄膜構造部３ａａの複数の温接点Ｔ１の配置と同じである場合に比べて、温接点Ｔ１の温度変化を大きくできるので、感度を向上できる。
【００３８】
また、小薄膜構造部３ａａは、シリコン窒化膜３２の赤外線入射面側においてサーモパイル３０ａを形成していない領域に、小薄膜構造部３ａａの反りを抑制するとともに赤外線を吸収するｎ形ポリシリコン層からなる赤外線吸収層３９（図６、図１１および図１５参照）が形成されている。また、隣接する小薄膜構造部３ａａ，３ａａ同士を連結する連結片３ｃには、当該連結片３ｃを補強するｎ形ポリシリコン層からなる補強層３９ｂ（図７参照）が設けられている。ここで、補強層３９ｂは、赤外線吸収層３９と連続一体に形成されている。しかして、本実施形態の赤外線センサＡでは、連結片３ｃが補強層３９ｂにより補強されているので、使用中の外部の温度変化や衝撃に起因して発生する応力による破損を防止でき、また、製造時の破損を低減でき、製造歩留まりの向上を図れる。なお、本実施形態では、図１２に示す連結片３ｃの長さ寸法Ｌ１を２４μｍ、幅寸法Ｌ２を５μｍ、補強層３９ｂの幅寸法Ｌ３を１μｍに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。ただし、本実施形態のようにベース基板１がシリコン基板１ａを用いて形成され、補強層３９ｂがｎ形ポリシリコン層により形成される場合には、空洞部１１の形成時に補強層３９ｂがエッチングされるのを防止するために、補強層３９ｂの幅寸法は、連結片３ｃの幅寸法よりも小さく設定し、平面視において補強層３９ｂの両側縁が連結片３ｃの両側縁よりも内側に位置する必要がある。
【００３９】
また、本実施形態の赤外線センサＡは、図１２および図１７（ｂ）に示すように、連結片３ｃの両側縁と小薄膜構造部３ａａの側縁との間にそれぞれ面取り部３ｄ，３ｄが形成され、十字状の連結片３ｃの略直交する側縁間にも面取り部３ｅが形成されている。しかして、本実施形態の赤外線センサＡでは、図１７（ａ）に示すように面取り部が形成されていない場合に比べて連結片３ｃと小薄膜構造部３ａａとの連結部位での応力集中を緩和でき、製造時に発生する残留応力を低減できるとともに製造時の破損を低減でき、製造歩留まりの向上を図れる。また、使用中の外部の温度変化や衝撃に起因して発生する応力による破損を防止できる。なお、図１２に示した例では、各面取り部３ｄ，３ｅをＲが３μｍのＲ面取り部としてあるが、Ｒ面取り部に限らず、例えば、Ｃ面取り部としてもよい。
【００４０】
ところで、本実施形態の赤外線センサＡは、通電されることにより発生するジュール熱により温接点Ｔ１を温める自己診断用ヒータ部（故障診断用配線）１３９を備えている。ここにおいて、自己診断用ヒータ部１３９は、熱型赤外線検出部３においてシリコン基板１ａの空洞部１１に重なる領域でサーモパイル３０ａと重ならないように配置されている。ここで、熱型赤外線検出部３は、全ての小薄膜構造部３ａａに跨って自己診断用ヒータ部１３９が形成されている。
【００４１】
具体的には、本実施形態の赤外線センサＡは、各画素部２に、熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位と一方のブリッジ部３ｂｂと分割赤外線吸収部３３ａと他方のブリッジ部３ｂｂと熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位とに跨るように引き回された自己診断用ヒータ部１３９を設けて、全ての自己診断用ヒータ部１３９を直列接続してある。しかして、本実施形態の赤外線センサＡでは、製造途中での検査時や使用時において、ｍ×ｎ個の自己診断用ヒータ部１３９の直列回路への通電の有無によって、ブリッジ部３ｂｂの折れや自己診断用ヒータ部１３９の断線などを検出することができる。また、本実施形態の赤外線センサでは、上述の検査時や使用時において、ｍ×ｎ個の自己診断用ヒータ部１３９の直列回路へ通電して各感温部３０の出力を検出することにより、感温部３０の断線の有無や感度のばらつき（感温部３０の出力のばらつき）などを検知することが可能となる。ここにおいて、感度のばらつきに関しては、画素部２ごとの感度のばらつきを検知することが可能であり、例えば、薄膜構造部３ａの反りや薄膜構造部３ａのシリコン基板１ａへのスティッキングなどに起因した感度のばらつきを検知することが可能となる。ここで、本実施形態の赤外線センサＡでは、平面視において、自己診断用ヒータ部１３９を複数の温接点Ｔ１の群の付近において折り返され蛇行した形状としてあるので、自己診断用ヒータ部１３９へ通電することにより発生するジュール熱によって、各温接点Ｔ１を効率良く温めることができる。ここにおいて、自己診断用ヒータ部１３９は、ｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５と同一平面上に同一厚さで形成されている。
【００４２】
上述の赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９は、第１の熱電要素であるｎ形ポリシリコン層３４と同じｎ形不純物（例えば、リンなど）を同じ不純物濃度（例えば、１０１８〜１０２０ｃｍ−３）で含んでおり、ｎ形ポリシリコン層３４に同時に形成されている。また、ｐ形ポリシリコン層３５のｐ形不純物として例えばボロンを採用すればよく、不純物濃度を例えば１０１８〜１０２０ｃｍ−３程度の範囲で適宜設定すればよい。本実施形態では、ｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５それぞれの不純物濃度が１０１８〜１０２０ｃｍ−３であり、熱電対の抵抗値を低減でき、Ｓ／Ｎ比の向上を図れる。なお、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９は、ｎ形ポリシリコン層３４と同じｎ形不純物を同じ不純物濃度でドーピングしてあるが、これに限らず、例えば、第２の熱電要素であるｐ形ポリシリコン層３５と同じ不純物を同じ不純物濃度でドーピングするようにしてもよい。
【００４３】
ところで、本実施形態では、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９の屈折率をｎ１、検出対象の赤外線の中心波長をλとするとき、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９それぞれの厚さｔ１をλ／４ｎ１に設定するようにしているので、検出対象の波長（例えば、８〜１２μｍ）の赤外線の吸収効率を高めることができ、高感度化を図れる。例えば、ｎ１＝３．６、λ＝１０μｍの場合には、ｔ１≒０．６９μｍとすればよい。
【００４４】
また、本実施形態では、ｎ形ポリシリコン層２４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９それぞれの不純物濃度が１０１８〜１０２０ｃｍ−３であるので、赤外線の吸収率を高くしつつ赤外線の反射を抑制することができて、感温部３０の出力のＳ／Ｎ比を高めることができ、また、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９をｎ形ポリシリコン層３４と同一工程で形成できるから、低コスト化を図れる。
【００４５】
ここで、感温部３０の第１の接続金属部３６と第２の接続金属部３７とは、シリコン基板１ａの上記一表面側において上述の層間絶縁膜５０により絶縁分離されている（図１３および図１４参照）。すなわち、温接点Ｔ１側の第１の接続金属部３６は、層間絶縁膜５０に形成したコンタクトホール５０ａ１，５０ａ２を通して両ポリシリコン層３４，３５の上記各一端部と電気的に接続され、冷接点Ｔ２側の第２の接続金属部３７は、層間絶縁膜５０に形成されたコンタクトホール５０ａ３，５０ａ４を通して両ポリシリコン層３４，３５の上記各他端部と電気的に接続されている。
【００４６】
また、ＭＯＳトランジスタ４は、上述のように、シリコン基板１ａの上記一表面側における各画素部２それぞれにおけるＭＯＳトランジスタ４の形成用領域Ａ２に形成されている。ここで、ＭＯＳトランジスタ４は、図１１および図１６に示すように、シリコン基板１ａの上記一表面側にｐ＋形ウェル領域４１が形成され、ｐ＋形ウェル領域４１内に、ｎ＋形ドレイン領域４３とｎ＋形ソース領域４４とが離間して形成されている。また、ｐ＋形ウェル領域４１内には、ｎ＋形ドレイン領域４３とｎ＋形ソース領域４４とを囲むｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２が形成されている。また、ｐ＋形ウェル領域４１においてｎ＋形ドレイン領域４３とｎ＋形ソース領域４４との間に位置する部位の上には、シリコン酸化膜（熱酸化膜）からなるゲート絶縁膜４５を介してｎ形ポリシリコン層からなるゲート電極４６が形成されている。また、ｎ＋形ドレイン領域４３上には金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなるドレイン電極４７が形成され、ｎ＋形ソース領域４４上には金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなるソース電極４８が形成されている。ここで、ゲート電極４６、ドレイン電極４７およびソース電極４８は、上述の層間絶縁膜５０により絶縁分離されている。すなわち、ドレイン電極４７は、層間絶縁膜５０に形成したコンタクトホール５０ｄを通してｎ＋形ドレイン領域４３と電気的に接続され、ソース電極４８は、層間絶縁膜５０に形成したコンタクトホール５０ｅを通してｎ＋形ソース領域４４と電気的に接続されている。
【００４７】
ところで、本実施形態の赤外線センサＡの各画素部２では、ＭＯＳトランジスタ４のソース電極４８と感温部３０の一端とが電気的に接続され、感温部３０の他端が基準バイアス線５に電気的に接続されている。また、本実施形態の赤外線センサＡの各画素部２では、ＭＯＳトランジスタ４のドレイン電極４７が垂直読み出し線７と電気的に接続され、ゲート電極４６が当該ゲート電極４６と連続一体に形成されたｎ形ポリシリコン配線からなる水平信号線６と電気的に接続されている。また、各画素部２では、ＭＯＳトランジスタ４のｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２上に金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなるグラウンド用電極４９が形成されており、当該グラウンド用電極４９が、当該ｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２をｎ＋形ドレイン領域４３およびｎ＋形ソース領域４４よりも低電位にバイアスして素子分離するための共通グラウンド線８と電気的に接続されている。なお、グラウンド用電極４９は、層間絶縁膜５０に形成したコンタクトホール５０ｆを通してｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２と電気的に接続されている。
【００４８】
以上説明した本実施形態の赤外線センサＡによれば、通電されることにより発生するジュール熱により温接点Ｔ１を温める自己診断用ヒータ部１３９を備えているので、自己診断用ヒータ部１３９へ通電してサーモパイル３０ａの出力を測定することにより、サーモパイル３０ａの断線などの故障の有無を判断することが可能となって、信頼性の向上を図れ、しかも、自己診断用ヒータ部１３９は、熱型赤外線検出部３において支持基板であるシリコン基板１ａの空洞部１１に重なる領域でサーモパイル３０ａと重ならないように配置されているので、自己診断用ヒータ部１３９によるサーモパイル３０ａの温接点Ｔ１の熱容量の増大を防止でき、感度および応答速度の向上を図れる。
【００４９】
ここにおいて、本実施形態の赤外線センサＡは、使用時において自己診断を行わない通常時は、自己診断用ヒータ部１３９も外部からの赤外線を吸収するので、複数の温接点Ｔ１の温度の均一化を図れ、感度の向上を図れる。なお、本実施形態の赤外線センサＡでは、赤外線吸収層３９および補強層３９ｂも外部からの赤外線を吸収するので、複数の温接点Ｔ１の温度の均一化を図れ、感度の向上を図れる。
【００５０】
また、本実施形態の赤外線センサＡでは、薄膜構造部３ａが、複数の線状のスリット１３により空洞部１１の内周方向に沿って並設されそれぞれ熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位から内方へ延長された複数の小薄膜構造部３ａａに分離され、各小薄膜構造部３ａａごとにサーモパイル３０ａの温接点Ｔ１が設けられるとともに、各サーモパイル３０ａごとに出力を取り出す場合に比べて温度変化に対する出力変化が大きくなる接続関係で全てのサーモパイル３０ａが電気的に接続されているので、応答速度および感度の向上を図れ、しかも、全ての小薄膜構造部３ａａに跨って自己診断用ヒータ部１３９が形成されているので、熱型赤外線検出部３の全てのサーモパイル３０ａを一括して自己診断することが可能となる。また、本実施形態の赤外線センサＡでは、隣接する小薄膜構造部３ａａ，３ａａ同士を連結する連結片３ｃが形成されていることにより、各小薄膜構造部３ａａの反りを低減でき、構造安定性の向上を図れ、感度が安定する。
【００５１】
また、本実施形態の赤外線センサＡでは、ｎ形ポリシリコン層３４とｐ形ポリシリコン層３５と赤外線吸収層３９と補強層３９ｂと自己診断用ヒータ部１３９とが同一の厚さに設定されているので、小薄膜構造部３ａａの応力バランスの均一性が向上し、小薄膜構造部３ａａの反りを抑制することができ、製品ごとの感度のばらつきや、画素部２ごとの感度のばらつきを低減できる。
【００５２】
また、本実施形態の赤外線センサＡは、赤外線吸収部３３および自己診断用ヒータ部１３９を備えた複数の画素部２が支持基板であるシリコン基板１ａの上記一表面側でアレイ状に設けられているので、製造時や使用時の自己診断に際して各画素部２それぞれの自己診断用ヒータ部１３９に通電することにより各画素部２それぞれの感温部３０の感度のばらつきを把握することが可能となる。
【００５３】
また、本実施形態の赤外線センサＡは、各画素部２ごとに感温部３０の出力を読み出すためのＭＯＳトランジスタ４を有しているので、出力用パッドＶoutの数を少なくでき、小型化および低コスト化を図れる。
【００５４】
以下、本実施形態の赤外線センサＡの製造方法について図１９〜図２２を参照しながら簡説明する。
【００５５】
まず、シリコン基板１ａの上記一表面側に第１の所定膜厚（例えば、０．３μｍ）の第１のシリコン酸化膜（熱酸化膜）３１を形成する第１酸化膜形成工程、第２の所定膜厚（例えば、０．１μｍ）のシリコン窒化膜３２を形成する窒化膜形成工程を順次行うことにより、第１のシリコン酸化膜３１とシリコン窒化膜３２との積層膜からなる絶縁層を形成し（つまり、第１酸化膜形成工程と窒化膜形成工程とからなる絶縁層形成工程で絶縁層を形成し）、その後、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当該絶縁層のうち熱型赤外線検出部３の形成用領域Ａ１に対応する部分の一部を残してＭＯＳトランジスタ４の形成用領域Ａ２に対応する部分をエッチング除去するように絶縁層をパターニングする絶縁層パターニング工程を行うことによって、図１９（ａ）に示す構造を得る。ここにおいて、第１のシリコン酸化膜３１は、シリコン基板１ａを所定温度（例えば、１１００℃）で熱酸化することにより形成し、シリコン窒化膜３２は、ＬＰＣＶＤ法により形成している。
【００５６】
上述の絶縁層パターニング工程の後、シリコン基板１ａの上記一表面側にｐ＋形ウェル領域４１を形成するウェル領域形成工程を行い、続いて、シリコン基板１の上記一表面側におけるｐ＋形ウェル領域４１内にｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２を形成するチャネルストッパ領域形成工程を行うことによって、図１９（ｂ）に示す構造を得る。ここで、ウェル領域形成工程では、シリコン基板１ａの上記一表面側の露出部位を所定温度で熱酸化することにより第２のシリコン酸化膜（熱酸化膜）５１を選択的に形成する第２酸化膜形成工程を行い、その後、ｐ＋形ウェル領域４１を形成するためのマスクを利用した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第２のシリコン酸化膜５１をパターニングする第２酸化膜パターニング工程を行い、続いて、ｐ形不純物（例えば、ボロンなど）のイオン注入を行ってから、ドライブインを行うことにより、ｐ＋形ウェル領域４１を形成する。また、チャネルストッパ領域形成工程では、シリコン基板１ａの上記一表面側を所定温度で熱酸化することにより第３のシリコン酸化膜（熱酸化膜）５２を選択的に形成する第３酸化膜形成工程を行い、その後、ｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２を形成するためのマスクを利用した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第３のシリコン酸化膜５２をパターニングする第３酸化膜パターニング工程を行い、続いて、ｐ形不純物（例えば、ボロンなど）のイオン注入を行ってから、ドライブインを行うことにより、ｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２を形成する。なお、第１のシリコン酸化膜３１が、上述のシリコン基板１ａの上記一表面側のシリコン酸化膜１ｂを構成している。また、上述の説明から分かるように、第２のシリコン酸化膜５２および第３のシリコン酸化膜５３は、ＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）法により形成されている。
【００５７】
上述のチャネルストッパ領域形成工程の後、ｐ＋形ウェル領域４１におけるｎ＋形ドレイン領域４３およびｎ＋形ソース領域４４それぞれの形成予定領域にｎ形不純物（例えば、リンなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことによりｎ＋形ドレイン領域４３およびｎ＋形ソース領域４４を形成するソース・ドレイン形成工程を行い、当該ソース・ドレイン形成工程の後、シリコン基板１ａの上記一表面側に熱酸化により所定膜厚（例えば、６００Å）の第４のシリコン酸化膜（熱酸化膜）を選択的に形成する第４シリコン酸化膜形成工程を行い、その後、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第４のシリコン酸化膜をパターニングすることでパターニングされた第４のシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜４５を形成するゲート絶縁膜形成工程を行う。続いて、シリコン基板１ａの上記一表面側の全面にゲート電極４６、水平信号線６（図１１参照）、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９の基礎となる所定膜厚（例えば、０．６９μｍ）のノンドープポリシリコン層をＬＰＣＶＤ法により形成するポリシリコン層形成工程を行い、その後、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上記ノンドープポリシリコン層のうちゲート電極４６、水平信号線６、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９それぞれに対応する部分が残るようにパターニングするポリシリコン層パターニング工程を行う。続いて、上記ノンドープポリシリコン層のうちｐ形ポリシリコン層３５に対応する部分にｐ形不純物（例えば、ボロンなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことによりｐ形ポリシリコン層３５を形成するｐ形ポリシリコン層形成工程を行い、その後、上記ノンドープポリシリコン層のうちｎ形ポリシリコン層３４、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂ、自己診断用ヒータ部１３９、ゲート電極４６および水平信号線６に対応する部分にｎ形不純物（例えば、リンなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことによりｎ形ポリシリコン層３４、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂ、自己診断用ヒータ部１３９、ゲート電極４６および水平信号線６を形成するｎ形ポリシリコン層形成工程を行うことによって、図２０（ａ）に示す構造を得る。なお、上述の説明から分かるように、第４のシリコン酸化膜は、ＬＯＣＯＳ法により形成されている。また、ｐ形ポリシリコン層形成工程とｎ形ポリシリコン層形成工程との順序は逆でもよい。
【００５８】
上述のｐ形ポリシリコン層形成工程およびｎ形ポリシリコン層形成工程が終了した後、シリコン基板１ａの上記一表面側に層間絶縁膜５０を形成する層間絶縁膜形成工程を行う。続いて、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層間絶縁膜５０に上記各コンタクトホール５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３，５０ａ４，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ（図１３、図１４および図１６参照）を形成するコンタクトホール形成工程を行うことによって、図２０（ｂ）に示す構造を得る。ここで、層間絶縁膜形成工程では、シリコン基板１ａの上記一表面側に所定膜厚（例えば、０．８μｍ）のＢＰＳＧ膜をＣＶＤ法により堆積させてから、所定温度（例えば、８００℃）でリフローすることにより平坦化された層間絶縁膜５０を形成する。
【００５９】
上述のコンタクトホール形成工程の後、シリコン基板１ａの上記一表面側の全面に第１の接続金属部３６、第２の接続金属部３７、ドレイン電極４７、ソース電極４８、基準バイアス線５、垂直読み出し線７、グラウンド線８、共通グラウンド線９および各パッドＶout，Ｖsel，Ｖref，Ｖdd，Ｇndなど（図１８参照）の基礎となる所定膜厚（例えば、２μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法などにより形成する金属膜形成工程を行う。続いて、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金属膜をパターニングすることで第１の接続金属部３６、第２の接続金属部３７、ドレイン電極４７、ソース電極４８、基準バイアス線５、垂直読み出し線７、グラウンド線８、共通グラウンド線９および各パッドＶout，Ｖsel，Ｖref，Ｖdd，Ｇndなどを形成する金属膜パターニング工程を行うことによって、図２１（ａ）に示す構造を得る。なお、金属膜パターニング工程におけるエッチングはＲＩＥにより行っている。また、この金属膜パターニング工程を行うことにより、温接点Ｔ１および冷接点Ｔ２（図１３参照）が形成される。
【００６０】
上述の金属膜パターニング工程の後、シリコン基板１ａの上記一表面側（つまり、層間絶縁膜５０の表面側）に所定膜厚（例えば、０．５μｍ）のＰＳＧ膜と所定膜厚（例えば、０．５μｍ）のＮＳＧ膜との積層膜からなる保護膜（パッシベーション膜）６０をＣＶＤ法により形成する保護膜形成工程を行うことによって、図２１（ｂ）に示す構造を得る。なお、保護膜６０は、ＰＳＧ膜とＮＳＧ膜との積層膜に限らず、例えば、シリコン窒化膜でもよい。
【００６１】
上述の保護膜形成工程の後、シリコン酸化膜３１とシリコン窒化膜３２との積層膜からなる熱絶縁層と、当該熱絶縁層上に形成された感温部３０と、熱絶縁層の表面側で感温部３０を覆うように形成された層間絶縁膜５０と、層間絶縁膜５０上に形成された保護膜６０との積層構造部をパターニングすることにより上述の小薄膜構造部３ａａを形成する積層構造部パターニング工程を行うことによって、図２２（ａ）に示す構造を得る。なお、積層構造部パターニング工程において、上述の各スリット１３，１４を形成している。
【００６２】
上述の積層構造部パターニング工程の後、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各パッドＶout，Ｖsel，Ｖref，Ｖdd，Ｇndを露出させるパッド用開口部（図示せず）を形成するパッド用開口部形成工程を行い、続いて、上述の各スリット１３，１４をエッチャント導入孔として所定のエッチャントを導入してシリコン基板１ａを異方性エッチングすることによりシリコン基板１ａに空洞部１１を形成する空洞部形成工程を行うことによって、図２０（ｂ）に示す構造の画素部２が２次元アレイ状に配列された赤外線センサＡを得る。ここで、パッド用開口部形成工程におけるエッチングはＲＩＥにより行っている。また、空洞部形成工程では、上記所定のエッチャントとして所定温度（例えば、８５℃）に加熱したＴＭＡＨ溶液からなるアルカリ系溶液を用いているが、上記エッチャントはＴＭＡＨ溶液に限らず、他のアルカリ系溶液（例えば、エチレンジアミンピロカテコール：ＥＤＰなど）を用いてもよい。本実施形態の赤外線センサの製造方法では、空洞部形成工程が終了するまでの全工程はウェハレベルで行う（後述するように図１に示すシリコンウェハ１０を用いて行う）ので、空洞部形成工程が終了した後、個々の赤外線センサＡに分離するダイシング工程を行えばよい。要するに、本実施形態の赤外線センサの製造方法では、シリコン基板１ａの基礎となるシリコンウェハ１０に多数の赤外線センサを形成する前工程（上述の例では、第１酸化膜形成工程〜空洞部形成工程までの全工程）を行った後でダイシングレーンＤＬに沿って個々の赤外線センサに分割するダイシング工程を行う。
【００６３】
また、上述の説明から分かるように、ＭＯＳトランジスタ４の製造方法に関してみれば、周知の一般的なＭＯＳトランジスタの製造方法を採用しており、熱酸化による熱酸化膜の形成、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術による熱酸化膜のパターニング、不純物のイオン注入、ドライブイン（不純物の拡散）の基本工程を繰り返すことにより、ｐ＋形ウェル領域４１、ｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２、ｎ＋形ドレイン領域４３とｎ＋形ソース領域４４を形成している。
【００６４】
次に、上述した赤外線センサの製造方法における特徴点について図１および図２を参照しながら説明する。ここにおいて、図１は、（ａ）が、前工程が終了した状態のシリコンウェハ１０の平面図であり、（ｂ）が当該シリコンウェハ１０におけるダイシングレーンＤＬ付近の概略平面図、（ｃ）が当該シリコンウェハ１０におけるダイシングレーンＤＬ付近の概略断面図を示している。
【００６５】
シリコンウェハ１０の一表面側に第１のシリコン酸化膜３１を形成する第１酸化膜形成工程、シリコン窒化膜３２を形成する窒化膜形成工程を順次行い、続いて、第１のシリコン酸化膜３１とシリコン窒化膜３２との積層膜からなる絶縁層（以下、第１の絶縁膜と称する）をパターニングする絶縁層パターニング工程（以下、第１の絶縁膜パターニング工程と称する）を行うことによって、図２（ａ）に示す構造を得る。ここにおいて、第１の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハ１０においてダイシングレーンＤＬ内で当該ダイシングレーンＤＬに対応する格子状部に沿った所定の格子状領域を含む部位（ここでは、第１のモニター兼用領域Ｍ１）に対応する部分が開口されたレジスト層からなるマスク層（以下、第１のマスク層と称する）を形成し、当該第１のマスク層をマスクとして第１の絶縁膜をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハ１０の格子状領域が露出したとき（実際には、格子状領域よりも幅広の第１のモニター兼用領域Ｍ１が露出したとき）の撥水を目視で確認することによりエッチングの終点検出を行う。
【００６６】
上述の絶縁層パターニング工程（第１の絶縁膜パターニング工程）の後、ウェル領域形成工程を行うことによって、図２（ｂ）に示す構造を得る。すなわち、ウェル形成工程において、シリコンウェハ１０の上記一表面側に第２のシリコン酸化膜（以下、第２の絶縁膜と称する）５１を選択的に形成する第２酸化膜形成工程（以下、第２の絶縁膜形成工程と称する）を行い、その後、第２の絶縁膜である第２のシリコン酸化膜５１をパターニングする第２酸化膜パターニング工程（第２の絶縁膜パターニング工程と称する）を行うことによって、図２（ｂ）に示す構造が得られる。ここにおいて、第２の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハ１０において上記格子状部に沿った上記所定の格子状領域を含む部位（ここでは、第２のモニター兼用領域Ｍ２）に対応する部分が開口されたレジスト層からなるマスク層（以下、第２のマスク層と称する）を形成し、当該第２のマスク層をマスクとして第２の絶縁膜５１をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハ１０の格子状領域が露出したとき（実際には、格子状領域よりも幅広の第２のモニター兼用領域Ｍ２が露出したとき）の撥水を目視で確認することによりエッチングの終点検出を行う。
【００６７】
上述のウェル形成工程の後、チャネルストッパ領域形成工程を行うことによって、図２（ｃ）に示す構造を得る。すなわち、チャネルストッパ領域形成工程において、シリコンウェハ１０の上記一表面側に第３のシリコン酸化膜（以下、第３の絶縁膜と称する）５２を選択的に形成する第３酸化膜形成工程（以下、第３の絶縁膜形成工程と称する）を行い、その後、第３の絶縁膜である第３のシリコン酸化膜５２をパターニングする第３酸化膜パターニング工程（以下、第３の絶縁膜パターニング工程と称する）を行うことによって、図２（ｃ）に示す構造が得られる。ここにおいて、第３の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハ１０において上記格子状部に沿った上記所定の格子状領域を含む部位（ここでは、第３のモニター兼用領域Ｍ３）に対応する部分が開口されたレジスト層からなるマスク層（以下、第３のマスク層と称する）を形成し、当該第３のマスク層をマスクとして第３の絶縁膜５２をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハ１０の格子状領域が露出したとき（実際には、格子状領域よりも幅広の第３のモニター兼用領域Ｍ３が露出したとき）の撥水を目視で確認することによりエッチングの終点検出を行う。
【００６８】
上述のチャネルストッパ領域形成工程の後、ソース・ドレイン形成工程を行い、当該ソース・ドレイン形成工程の後、シリコンウェハ１０の上記一表面側に第４のシリコン酸化膜（以下、第４の絶縁膜と称する）５３を選択的に形成する第４シリコン酸化膜形成工程（以下、第４の絶縁膜形成工程と称する）を行い、その後、第４の絶縁膜である第４のシリコン酸化膜５３をパターニングするゲート絶縁膜形成工程（以下、第４の絶縁膜パターニング工程）を行うことによって、図２（ｄ）に示す構造が得られる（なお、第４のシリコン酸化膜５３の一部が図１９（ｂ）のゲート絶縁膜４５を構成する）。ここにおいて、第４の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハ１０において上記格子状部に沿った上記所定の格子状領域を含む部位（ここでは、第４のモニター兼用領域Ｍ４）に対応する部分が開口されたレジスト層からなるマスク層（以下、第４のマスク層と称する）を形成し、当該第４のマスク層をマスクとして第４の絶縁膜５３をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハ１０の格子状領域が露出したとき（実際には、格子状領域よりも幅広の第４のモニター兼用領域Ｍ４が露出したとき）の撥水を目視で確認することによりエッチングの終点検出を行う。
【００６９】
上述のゲート絶縁膜形成工程の後、ポリシリコン層形成工程、ポリシリコン層パターニング工程、ｐ形ポリシリコン層形成工程、ｎ形ポリシリコン層形成工程を順次行い、その後、シリコンウェハ１０の上記一表面側に層間絶縁膜（以下、第５の絶縁膜と称する）５０を形成する層間絶縁膜形成工程（以下、第５の絶縁膜形成工程と称する）を行う。続いて、第５の絶縁膜である層間絶縁膜５０に上記各コンタクトホール５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３，５０ａ４，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ（図１３、図１４および図１６参照）を形成するコンタクトホール形成工程（第５の絶縁膜をパターニングする第５の絶縁膜パターニング工程）を行うことによって、図２（ｅ）に示す構造を得る。ここにおいて、第５の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハ１０において上記格子状部に沿った上記所定の格子状領域を含む部位（ここでは、第５のモニター兼用領域Ｍ５）に対応する部分が開口されたレジスト層からなるマスク層（以下、第５のマスク層と称する）を形成し、当該第５のマスク層をマスクとして第５の絶縁膜５０をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハ１０の格子状領域が露出したとき（ここでは、第５のモニター兼用領域Ｍ５が露出したとき）の撥水を目視で確認することによりエッチングの終点検出を行う。ここで、熱電変換部であるサーモパイル３０ａを覆った第５の絶縁膜５０をパターニングして格子状領域に比べて微細なコンタクトホールを形成する第５の絶縁膜パターニング工程では、予め測定した格子状領域に対応する部位のエッチングレートとコンタクトホール５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３，５０ａ４，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆに対応する部位のエッチングレートとの差に応じて終点検出からのオーバーエッチング時間を設定することにより、コンタクトホール５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３，５０ａ４，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆの抜け不良を防止することができ、製造歩留まりの向上を図れる。なお、上述の第１〜第４の絶縁膜パターニング工程においても、ジャストエッチング時間でエッチングを終了するのではなく、適宜のオーバーエッチング時間を設定することは勿論である。また、コンタクトホール５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３，５０ａ４，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆを形成する第５の絶縁膜パターニング工程において高アスペクト比の加工が要求される場合には、金属膜形成工程での金属膜のカバレッジの向上や当該第５の絶縁膜パターニング工程でのエッチングダメージの低減のために、第５の絶縁膜の厚み方向の途中までドライエッチングを行い、その後、ウェットエッチングを行うようにして撥水の目視確認により終点検出を行ってもよい。
【００７０】
上述のコンタクトホール形成工程の後、金属膜形成工程、金属膜パターニング工程を順次行い、その後、シリコンウェハ１０の上記一表面側に保護膜６０を形成する保護膜形成工程を行うことによって、図２（ｆ）に示す構造を得る。
【００７１】
上述の保護膜形成工程の後、積層構造部パターニング工程、パッド用開口部形成工程を順次行い、続いて、シリコンウェハ１０をアルカリ系溶液を用いて異方性エッチングすることによりシリコンウェハ１０に空洞部１１を形成する空洞部形成工程を行うことによって、図２０（ｂ）に示す構造の画素部２が２次元アレイ状に配列された赤外線センサＡを得る。上述のように、第１酸化膜形成工程から空洞部形成工程までの全工程により前工程が構成される。
【００７２】
上述の前工程が終了した後、ダイシングレーンＤＬに沿って個々の赤外線センサＡに分割するダイシング工程を行う。ダイシング工程では、ダイシングブレード（ダイシングソー）によりシリコンウェハ１０をダイシングレーンＤＬに沿ってダイシングするが、ダイシングブレードを用いた方法に限らず、シリコンウェハ１０のダイシングレーンＤＬに沿ってレーザ光を照射してシリコンウェハ１０を分割するための起点となる改質部を形成した後でシリコンウェハ１０に外力を加えて個々の赤外線センサＡに分割するステルスダイシングを行ってもよい。ところで、本実施形態では、各モニター兼用領域Ｍ１〜Ｍ５およびダイシングレーンＤＬの中心線が一致するように上記各マスク層を形成する際に用いるレチクル（フォトマスク）を設計してあり、各モニター兼用領域Ｍ１〜Ｍ５およびダイシングレーンＤＬの幅寸法を、ダイシング工程での切削幅（最大幅）よりも広く設定してある。
【００７３】
ここで、本実施形態では、幅寸法の大小関係に関して、〔ダイシングレーンＤＬ〕≧〔第１のモニター兼用領域〕＞〔第２のモニター兼用領域〕＞〔第３のモニター兼用領域Ｍ３〕＞〔第４のモニター兼用領域Ｍ４〕＞〔第５のモニター兼用領域〕≧〔所定の格子状領域〕＞〔切削幅〕となるように設定しているので、積層構造部のうちダイシング後のシリコン基板１ａの外周縁と面一となる部分の厚み（本実施形態では、保護膜６０の１層のみの厚みとなる）を低減でき、パーティクルの発生をより抑制することができる。また、本実施形態では、第１〜第５のモニター兼用領域Ｍ１〜Ｍ５のうち最も幅寸法の小さな第５のモニター兼用領域Ｍ５が上記所定の格子状領域を構成しているが、所定の格子状領域は撥水の目視確認が可能な幅寸法を有していればよく、第５のモニター兼用領域Ｍ５よりも幅寸法がやや小さな領域を所定の格子状領域としてもよい。なお、撥水の確認は作業者の目視に限らず、カメラなどの撮像装置を用いて自動で行うようにしてもよい。
【００７４】
以上説明した本実施形態の赤外線センサの製造方法では、シリコン基板１ａの基礎となるシリコンウェハ１０に多数の赤外線センサＡを形成する前工程を行った後でダイシングレーンに沿って個々の赤外線センサＡに分割するダイシング工程を行うようにし、前工程のうち、積層構造部の最表層の保護膜６０を形成する保護膜形成工程よりも前に積層構造部の一部を構成する複数の絶縁膜（第１のシリコン酸化膜３１とシリコン窒化膜３２とで構成される第１の絶縁膜、第２の絶縁膜５１、第３の絶縁膜５２、第４の絶縁膜５３、第５の絶縁膜５０）それぞれをウェットエッチングによりパターニングする複数の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハ１０においてダイシングレーンＤＬ内で当該ダイシングレーンＤＬに対応する格子状部に沿った所定の格子状領域を含む部位に対応する部分が開口されたマスク層（第１のマスク層、第２のマスク層、第３のマスク層、第４のマスク層、第５のマスク層）を形成し、当該マスク層をマスクとして絶縁膜（第１のシリコン酸化膜３１とシリコン窒化膜３２とで構成される第１の絶縁膜、第２の絶縁膜５１、第３の絶縁膜５２、第４の絶縁膜５３、第５の絶縁膜５０）をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハ１０の格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点検出を行う。
【００７５】
しかして、本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、エッチングの終点検出のための専用のモニター領域をダイシングレーンＤＬ以外の領域に別途に設ける必要がなく、赤外線センサＡのチップの収量を増やすことが可能となり、しかも、工程数を増やさずとも、前工程の終了時に格子状領域に複数の絶縁膜（第１のシリコン酸化膜３１とシリコン窒化膜３２とで構成される第１の絶縁膜、第２の絶縁膜５１、第３の絶縁膜５２、第４の絶縁膜５３、第５の絶縁膜５０）が残存していることがないから、前工程の製造コストを増加することがなく、多数の赤外線センサＡを形成したシリコンウェハ１０から個々の赤外線センサＡに分離する際のダイシング工程でのパーティクルの発生を抑制できる。
【００７６】
ところで、図３（ａ）に示すように、保護膜形成工程において、保護膜６０のパターニング時に、シリコンウェハ１０の格子状領域上に形成された部分をウェットエッチングするようにして、シリコンウェハ１０の格子状領域が露出したとき（ここでは、実際には、第５のモニター兼用領域Ｍ５よりも幅狭の第６のモニター兼用領域Ｍ６が露出したとき）の撥水を目視で確認することによりエッチングの終点検出を行うことも考えられる。しかしながら、この場合には、第６のモニター兼用領域Ｍ６が露出した状態で空洞部形成工程を行うと、図３（ｂ）に示すように、シリコンウェハ１０のダイシングレーンＤＬに対応する部位が異方性エッチングされて、ダイシングレーンＤＬに対応する部位付近で積層構造部の直下にアンダーカットが生じてしまい、ダイシング工程でパーティクルが発生しやすくなってしまう。
【００７７】
これに対して、上述した本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、保護膜形成工程では、保護膜６０のパターニング時に保護膜６０のうちシリコンウェハ１０の格子状領域上に形成されている部分を残すようにし、保護膜形成工程よりも後で、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより空洞部を形成する空洞部形成工程を行うから、空洞部形成工程においてシリコンウェハ１０のダイシングレーンＤＬに対応する部位が異方性エッチングされないので、ダイシングレーンＤＬに対応する部位付近で積層構造部の直下にアンダーカットが生じるのを防止でき、保護膜６０のパターニング時にシリコンウェハ１０の格子状領域上に形成された部分をエッチングする場合に比べて、ダイシング工程でのパーティクルの発生を抑制できる。
【００７８】
ただし、図４（ａ）に示すように、保護膜形成工程において、保護膜６０のパターニング時に、シリコンウェハ１０の格子状領域上に形成された部分をウェットエッチングするようにして、シリコンウェハ１０の格子状領域が露出したとき（ここでは、実際には、第５のモニター兼用領域Ｍ５よりも幅狭の第６のモニター兼用領域Ｍ６が露出したとき）の撥水を目視で確認するようにした場合でも、空洞部形成工程において、あらかじめ図４（ｂ）に示すように、シリコンウェハ１０の上記一表面側に格子状領域（モニター兼用領域Ｍ６）および積層構造部における格子状領域の周辺部を覆う保護用マスク９０を形成し、その後、異方性エッチングを行い、続いて、保護用マスク９０を除去すれば、図４（ｃ）に示すように、シリコンウェハ１０のダイシングレーンＤＬに対応する部位が異方性エッチングされず、ダイシングレーンＤＬに対応する部位付近で積層構造部の直下にアンダーカットが生じるのを防止できるから、保護用マスク９０を剥離液により除去してからダイシング工程を行うことによって、図１のように格子状領域上に保護膜６０が残存した状態でダイシング工程を行う場合に比べて、ダイシング工程でのパーティクルの発生をより抑制できる。
【００７９】
ここにおいて、保護用マスク９０の材料としては、空洞部形成工程において空洞部１１を形成するために用いるアルカリ系溶液に対するエッチング耐性があり、且つ、シリコンウェハ１０をエッチングしない剥離液で剥離可能な材料を採用すればよく、樹脂材料の場合には、例えば、brewer science社のProTEK（登録商標） PSB coatingなどを用いればよく、金属材料の場合には、ＡｌやＡｕなどを採用すればよい。ここで、樹脂材料および金属材料のいずれの場合も保護用マスク９０のパターニングはフォトリソグラフィ技術などを利用すればよく、保護用マスク９０の剥離は溶剤によるエッチングにより行えばよい。
【００８０】
また、保護用マスク９０を設ける代わりに、空洞部形成工程よりも前にｐ形不純物のイオン注入を行うイオン注入工程において、格子状領域からシリコンウェハ１０にｐ形不純物をイオン注入することにより、空洞部形成工程でエッチングストッパ層として機能させるｐ形不純物層１００（図５参照）を形成するようにしてもよい。なお、図５に示した例では、シリコンウェハ１０の上記一表面側に上述のｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２（図１１参照）を形成するチャネルストッパ領域形成工程においてｐ形不純物層１００を同時に形成するが、これに限らず、シリコンウェハ１０の上記一表面側にｐ＋形ウェル領域４１を形成するウェル領域形成工程においてｐ形不純物層１００を同時に形成するようにしてもよいし、ＭＯＳトランジスタ４の構成要素とは関係なく、ｐ形ポリシリコン層３５を形成するｐ形ポリシリコン層形成工程においてｐ形不純物層１００を同時に形成するようにしてもよい（要するに、ＭＯＳトランジスタ４の有無に関わらず、元々備えている工程においてｐ形不純物層１００を同時に形成すればよい）。
【００８１】
このような製造方法によれば、保護膜パターニング工程において保護膜６０のうちシリコンウェハ１０の格子状領域上に形成された部分をエッチングするようにしながらも、空洞部形成工程においてシリコンウェハ１０のダイシングレーンＤＬに対応する部位が異方性エッチングされるのを、新たな工程を追加することなく形成したｐ形不純物層１００により抑制でき、ダイシングレーンＤＬに対応する部位付近で積層構造部の直下にアンダーカットが生じるのを防止できるから、格子状領域上に保護膜６０が残存した状態でダイシング工程を行う場合に比べて、ダイシング工程でのパーティクルの発生をより抑制できる。
【００８２】
ところで、上述の赤外線センサＡは、各画素部２にＭＯＳトランジスタ４を設けてあるが、ＭＯＳトランジスタ４は必ずしも設ける必要はない。また、赤外線センサＡは、必ずしも画素部２をアレイ状に備えた赤外線アレイセンサである必要はなく、少なくとも１つのサーモパイル３０ａを備えたものであればよい。また、積層構造部の構造も特に限定するものではなく、熱電変換部も、サーモパイル３０ａに限らず、例えば、抵抗ボロメータ、サーミスタなどでもよい。
【符号の説明】
【００８３】
Ａ 赤外線センサ
１ａ シリコン基板
１０ シリコンウェハ
１１ 空洞部
３０ａ サーモパイル（熱電変換部）
３１ 第１のシリコン酸化膜
３２ シリコン窒化膜
３３ 赤外線吸収部
５０ 層間絶縁膜（第５の絶縁膜）
５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３，５０ａ４，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ コンタクトホール
５１ 第２のシリコン酸化膜（第２の絶縁膜）
５２ 第３のシリコン酸化膜（第３の絶縁膜）
５３ 第４のシリコン酸化膜（第４の絶縁膜）
６０ 保護膜
９０ 保護用マスク
１００ エッチングストッパ層
ＤＬ ダイシングレーン
Ｍ１ 第１のモニター兼用領域
Ｍ２ 第２のモニター兼用領域
Ｍ３ 第３のモニター兼用領域
Ｍ４ 第４のモニター兼用領域
Ｍ５ 第５のモニター兼用領域（所定の格子状領域）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線センサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコン基板と、赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収部および当該赤外線吸収部の温度変化を検出する熱電変換部を有しシリコン基板の一表面側に形成されてシリコン基板に支持された多層構造の積層構造部とを備え、シリコン基板において積層構造部の一部の直下に空洞部が形成された赤外線センサの製造方法であって、シリコン基板の基礎となるシリコンウェハに多数の赤外線センサを形成する前工程を行った後でダイシングレーンに沿って個々の赤外線センサに分割するダイシング工程を行うようにした赤外線センサの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来から、半導体装置の製造方法において、半導体ウェハに多数の半導体装置を形成する前工程（いわゆるウェハ工程）で、ドライエッチングによるエッチングの終点検出を行うために、半導体ウェハ面内に半導体装置の形成領域である素子形成領域とは別途に専用のモニター領域を設けることが知られている（例えば、特許文献２参照）。なお、上記特許文献２には、モニター領域を設けることなくエッチングの終点検出を行う発明が記載されているが、絶縁膜下に高融点金属膜もしくは高融点金属珪化物膜が形成された特別な構造の場合にしか、採用できない。
【０００４】
一方、シリコン酸化膜などの絶縁膜をウェットエッチングによりパターニングする際に目視で終点検出を行う技術に関しては、シリコン酸化膜の下地の多結晶シリコン膜やシリコン基板の表面の一部（モニター領域）が露出したときの撥水にてエッチングの終点を確認する方法が知られている（例えば、特許文献３，４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２４１７８号公報（段落〔００２６〕−〔００７８〕、および図１−７）
【特許文献２】特許第２７３４９５１号公報
【特許文献３】特開平９−２６６２４４号公報（段落〔００１７〕）
【特許文献４】特開２００５−２８３１５９号公報（段落〔００３０〕，〔００３１〕）
【発明の概要】
【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に記載の赤外線センサの製造方法においても、エッチングの終点検出のための専用のモニター領域を赤外線センサの形成領域（センサ形成領域）とは別に設けた場合、モニター領域には赤外線センサを形成することができないので、１枚のシリコンウェハ当たりの収量がモニター領域に起因して制限されてしまう。
【０００７】
また、上記特許文献１に記載された赤外線センサの製造方法では、ダイシングブレードによりシリコンウェハをダイシングレーンに沿ってダイシングするが、ダイシングレーンの全域にわたって積層構造部の一部が形成されているので、ダイシング工程においてダイシングレーンに対応する部位の積層構造部に起因してパーティクルが発生してしまい、収率の低下によるコスト増加だけでなく、使用時においてパーティクルにより赤外線が遮断されて感度が低下してしまうことが考えられる。
【０００８】
なお、ダイシング工程において、シリコンウェハのダイシングレーンに沿ってレーザ光を照射して切断するレーザダイシングを行うことが考えられるが、この場合にも、ダイシング工程においてダイシングレーンに対応する部位の積層構造部に起因してパーティクルが発生してしまい、収率や感度が低下することが考えられる。
【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、赤外線センサのチップの収量を増やすことが可能で、且つ、多数の赤外線センサを形成したシリコンウェハから個々の赤外線センサに分離する際のパーティクルの発生を抑制できる赤外線センサ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、シリコン基板と、赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収部および当該赤外線吸収部の温度変化を検出する熱電変換部を有しシリコン基板の一表面側に形成されてシリコン基板に支持された多層構造の積層構造部とを備え、シリコン基板において積層構造部の一部の直下に空洞部が形成された赤外線センサの製造方法であって、シリコン基板の基礎となるシリコンウェハに多数の赤外線センサを形成する前工程を行った後でダイシングレーンに沿って個々の赤外線センサに分割するダイシング工程を行うようにし、前工程のうち、積層構造部の最表層の保護膜を形成する保護膜形成工程よりも前に積層構造部の一部を構成する複数の絶縁膜それぞれをウェットエッチングによりパターニングする複数の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハにおいてダイシングレーン内で当該ダイシングレーンに対応する格子状部に沿った所定の格子状領域を含む部位に対応する部分が開口されたマスク層を形成し、当該マスク層をマスクとして絶縁膜をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハの前記格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点検出を行うことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、前工程のうち、積層構造部の最表層の保護膜を形成する保護膜形成工程よりも前に積層構造部の一部を構成する複数の絶縁膜それぞれをウェットエッチングによりパターニングする複数の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハにおいてダイシングレーン内で当該ダイシングレーンに対応する格子状部に沿った所定の格子状領域を含む部位に対応する部分が開口されたマスク層を形成し、当該マスク層をマスクとして絶縁膜をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハの前記格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点検出を行うので、エッチングの終点検出のための専用のモニター領域を別途に設ける必要がなく、赤外線センサのチップの収量を増やすことが可能となり、しかも、工程数を増やさずとも、前工程の終了時に前記格子状領域に複数の絶縁膜が残存していることがないから、前工程の製造コストを増加することがなく、多数の赤外線センサを形成したシリコンウェハから個々の赤外線センサに分離する際のダイシング工程でのパーティクルの発生を抑制できる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記保護膜形成工程では、前記保護膜のパターニング時に前記シリコンウェハの前記格子状領域上に形成された部分を残すようにし、前記前工程では、前記保護膜形成工程よりも後で、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより前記空洞部を形成する空洞部形成工程を行うことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、前記空洞部形成工程において前記シリコンウェハの前記ダイシングレーンに対応する部位が異方性エッチングされないので、前記ダイシングレーンに対応する部位付近で前記積層構造部の直下にアンダーカットが生じるのを防止でき、前記保護膜のパターニング時に前記シリコンウェハの前記格子状領域上に形成された部分をエッチングする場合に比べて、前記ダイシング工程でのパーティクルの発生を抑制できる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記保護膜形成工程では、前記保護膜のパターニング時のウェットエッチングに際して、前記シリコンウェハの前記格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点を確認するようにし、前記前工程において前記保護膜形成工程よりも後でアルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより前記空洞部を形成する空洞部形成工程では、前記シリコンウェハの前記格子状領域および前記格子状領域の周辺部を保護用マスクで保護した状態で前記異方性エッチングを行うことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、保護膜のパターニング時に前記シリコンウェハの前記格子状領域上に形成された部分をエッチングするようにしながらも、前記空洞部形成工程において前記シリコンウェハの前記ダイシングレーンに対応する部位が異方性エッチングされず、前記ダイシングレーンに対応する部位付近で前記積層構造部の直下にアンダーカットが生じるのを防止できるから、保護用マスクを除去してから前記ダイシング工程を行うことによって、請求項２の発明のように前記格子状領域上に保護膜が残存した状態で前記ダイシング工程を行う場合に比べて、前記ダイシング工程でのパーティクルの発生をより抑制できる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記保護膜のパターニング時のウェットエッチングに際して、前記シリコンウェハの前記格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点を確認するようにし、前記前工程では、前記保護膜形成工程よりも後で、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより前記空洞部を形成する空洞部形成工程を行うようにし、前記空洞部形成工程よりも前にｐ形不純物のイオン注入を行うイオン注入工程において、前記格子状領域から前記シリコンウェハにｐ形不純物をイオン注入することにより、前記空洞部形成工程でエッチングストッパ層として機能させるｐ形不純物層を形成することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、前記シリコンウェハの前記格子状領域上に形成された部分をエッチングするようにしながらも、前記空洞部形成工程において前記シリコンウェハの前記ダイシングレーンに対応する部位が異方性エッチングされるのを、新たな工程を追加することなく形成したｐ形不純物層により抑制でき、前記ダイシングレーンに対応する部位付近で前記積層構造部の直下にアンダーカットが生じるのを防止できるから、請求項２の発明のように前記格子状領域上に保護膜が残存した状態で前記ダイシング工程を行う場合に比べて、前記ダイシング工程でのパーティクルの発生をより抑制できる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記複数の絶縁膜パターニング工程のうち、前記熱電変換部を覆った絶縁膜をパターニングして前記格子状領域に比べて微細なコンタクトホールを形成する絶縁膜パターニング工程では、予め測定した前記格子状領域に対応する部位のエッチングレートとコンタクトホールに対応する部位のエッチングレートとの差に応じて前記終点検出からのオーバーエッチング時間を設定することを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、前記コンタクトホールの抜け不良を防止することができ、製造歩留まりの向上を図れる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明は、赤外線センサのチップの収量を増やすことが可能で、且つ、多数の赤外線センサを形成したシリコンウェハから個々の赤外線センサに分離する際のパーティクルの発生を抑制できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態の赤外線センサの製造方法の説明図であり、（ａ）は前工程が終了した状態でのウェハの概略平面図、（ｂ）は（ａ）の要部Ｂの拡大図、（ｃ）は（ｂ）のＤ−Ｄ’概略断面図である。
【図２】同上の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】同上の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】同上の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５】同上の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６】同上の赤外線センサにおける画素部の平面レイアウト図である。
【図７】同上の赤外線センサにおける画素部の要部の平面レイアウト図である。
【図８】同上の赤外線センサにおける画素部の要部の平面レイアウト図である。
【図９】同上の赤外線センサにおける画素部の平面レイアウト図である。
【図１０】同上の赤外線センサの平面レイアウト図である。
【図１１】同上の赤外線センサにおける画素部の要部を示し、（ａ）は平面レイアウト図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’断面に対応する概略断面図である。
【図１２】同上の赤外線センサにおける画素部の要部を示し、（ａ）は平面レイアウト図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’断面に対応する概略断面図である。
【図１３】同上の赤外線センサにおける冷接点を含む要部を示し、（ａ）は平面レイアウト図、（ｂ）は概略断面図である。
【図１４】同上の赤外線センサにおける温接点を含む要部を示し、（ａ）は平面レイアウト図、（ｂ）は概略断面図である。
【図１５】同上の赤外線センサにおける画素部の要部の概略断面図である。
【図１６】同上の赤外線センサにおける画素部の要部の概略断面図である。
【図１７】同上の赤外線センサの要部説明図である。
【図１８】同上の赤外線センサの等価回路図である。
【図１９】同上の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２０】同上の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２１】同上の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２２】同上の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。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本実施形態の赤外線センサについて図６〜図１８に基づいて説明してから、その基本的な製造方法について図１９〜図２２に基づいて説明し、その後、製造方法についての特徴点を図１〜５を参照しながら説明する。
【００２３】
本実施形態の赤外線センサＡは、赤外線アレイセンサであって、熱型赤外線検出部３と画素選択用スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタ４とを有する複数の画素部２（図１０参照）がベース基板１の一表面側においてアレイ状（ここでは、２次元アレイ状）に配列されている。ここで、ベース基板１は、シリコン基板１ａを用いて形成されている。本実施形態では、１つのベース基板１の上記一表面側にｍ×ｎ個（図１０および図１８に示した例では、８×８個）の画素部２が形成されているが、画素部２の数や配列は特に限定するものではない。また、本実施形態では、熱型赤外線検出部３の感温部３０が、複数個（ここでは、６個）のサーモパイル３０ａ（図６参照）を直列接続することにより構成されており、図１８では、熱型赤外線検出部３における感温部３０の等価回路を、当該感温部３０の熱起電力に対応する電圧源Ｖｓで表してある。なお、本実施形態では、感温部３０が、熱電変換部を構成している。
【００２４】
また、本実施形態の赤外線センサＡは、図６、図１１および図１８に示すように、各列の複数の熱型赤外線検出部３の感温部３０の一端が上述のＭＯＳトランジスタ４を介して各列ごとに共通接続された複数の垂直読み出し線７と、各行の熱型赤外線検出部３の感温部３０に対応するＭＯＳトランジスタ４のゲート電極４６が各行ごとに共通接続された複数の水平信号線６と、各列のＭＯＳトランジスタ４のｐ＋形ウェル領域４１が各列ごとに共通接続された複数のグラウンド線８と、各グラウンド線８が共通接続された共通グラウンド線９と、各列の複数個の熱型赤外線検出部３の感温部３０の他端が各列ごとに共通接続された複数の基準バイアス線５とを備えており、全ての熱型赤外線検出部３の感温部３０の出力を時系列的に読み出すことができるようになっている。要するに、本実施形態の赤外線センサＡは、ベース基板１の上記一表面側に熱型赤外線検出部３と当該熱型赤外線検出部３に並設され当該熱型赤外線検出部３の出力を読み出すためのＭＯＳトランジスタ４とを有する複数の画素部２が形成されている。
【００２５】
ここで、ＭＯＳトランジスタ４は、ゲート電極４６が水平信号線６に接続され、ソース電極４８が感温部３０を介して基準バイアス線５に接続され、各基準バイアス線５が共通基準バイアス線５ａに共通接続され、ドレイン電極４７が垂直読み出し線７に接続されており、各水平信号線６それぞれが各別の画素選択用パッドＶselに電気的に接続され、各垂直読み出し線７それぞれが各別の出力用パッドＶoutに電気的に接続され、共通グラウンド線９がグラウンド用パッドＧndに電気的に接続され、共通基準バイアス線５ａが基準バイアス用パッドＶrefと電気的に接続され、シリコン基板１ａが基板用パッドＶddに電気的に接続されている。
【００２６】
しかして、ＭＯＳトランジスタ４が順次オン状態になるように各画素選択用パッドＶselの電位を制御することで各画素部２の出力電圧を順次読み出すことができる。例えば、基準バイアス用パッドＶrefの電位を１．６５、グラウンド用パッドＧndの電位を０Ｖ、基板用パッドＶddの電位を５Ｖとしておき、画素選択用パッドＶselの電位を５Ｖとすれば、ＭＯＳトランジスタ４がオンとなり、出力用パッドＶoutから画素部２の出力電圧（１．６５Ｖ＋感温部３０の出力電圧）が読み出され、画素選択用パッドＶselの電位を０Ｖとすれば、ＭＯＳトランジスタ４がオフとなり、出力用パッドＶoutから画素部２の出力電圧は読み出されない。なお、図１０では、画素選択用パッドＶsel、基準バイアス用パッドＶref、グラウンド用パッドＧnd、出力用パッドＶoutなどを区別せずに全てパッド８０として図示してある。
【００２７】
以下、熱型赤外線検出部３およびＭＯＳトランジスタ４それぞれの構造について説明する。なお、本実施形態では、上述のシリコン基板１ａとして、導電形がｎ形で上記一表面が（１００）面の単結晶シリコン基板を用いている。
【００２８】
熱型赤外線検出部３は、シリコン基板１ａの上記一表面側の各画素部２それぞれにおける熱型赤外線検出部３の形成用領域Ａ１（図１１参照）に形成されており、ＭＯＳトランジスタ４は、シリコン基板１ａの上記一表面側の各画素部２それぞれにおけるＭＯＳトランジスタ４の形成用領域Ａ２（図１１参照）に形成されている。
【００２９】
ところで、各画素部２は、赤外線を吸収する赤外線吸収部３３（図６および図１１（ｂ）参照）を備えており、各画素部２では、シリコン基板１ａに赤外線吸収部３３を当該ベース基板１から熱絶縁するための空洞部（掘込部）１１が形成され、シリコン基板１ａの上記一表面側で平面視において空洞部１１の内周線の内側に赤外線吸収部３３を有し空洞部１１を覆う薄膜構造部３ａが形成されている。また、各画素部２では、薄膜構造部３ａが複数の線状のスリット１３により空洞部１１の内周方向に沿って並設されそれぞれ熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位（平面視で空洞部１１を囲む部位）から内方へ延長された複数（図６に示した例では、６つ）の小薄膜構造部３ａａに分離され、各小薄膜構造部３ａａごとにサーモパイル３０ａが設けられるとともに、各サーモパイル３０ａごとに出力を取り出す場合に比べて温度変化に対する出力変化が大きくなるように全てのサーモパイル３０ａが直列接続されており、隣接する小薄膜構造部３ａａ，３ａａ同士を連結する連結片３ｃが形成されている。以下では、赤外線吸収部３３のうち各小薄膜構造部３ａａそれぞれに対応して分割された各部位を分割赤外線吸収部３３ａと称する。
【００３０】
本実施形態では、薄膜構造部３ａに形成された複数のサーモパイル３０ａの全て、上述の例では、６つ全てのサーモパイル３０ａを直列接続した接続関係としてあるが、これに限らず、例えば、それぞれ３個のサーモパイル３０ａの直列回路を並列接続するようにしてもよく、この場合には、６つ全てのサーモパイル３０ａが並列接続されている場合や各サーモパイル３０ａごとに出力を取り出す場合に比べて感度を高めることができ、また、６つ全てのサーモパイル３０ａが直列接続されている場合に比べて、感温部３０の電気抵抗を低くできて熱雑音が低減されるから、Ｓ／Ｎ比が向上する。ここにおいて、薄膜構造部３ａにおける小薄膜構造部３ａａの数に等しいサーモパイル３０ａの数は４以上の偶数であればよく、半数のサーモパイル３０ａを直列接続し、その直列回路を並列接続した接続関係とすれば、同様に感度を高めることができるとともにＳ／Ｎ比を向上できる。
【００３１】
ここで、画素部２では、小薄膜構造部３ａａごとに、熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位と分割赤外線吸収部３３ａとを連結する２つの平面視短冊状のブリッジ部３ｂｂ，３ｂｂが空洞部１１の内周方向に離間して形成されており、当該２つのブリッジ部３ｂｂ，３ｂｂと分割赤外線吸収部３３ａとを空間的に分離し空洞部１１に連通する平面視コ字状のスリット１４が形成されている。ここにおいて、熱型赤外線検出部３のうち平面視において薄膜構造部３ａを囲む部位は矩形枠状の形状となっている。なお、ブリッジ部３ｂｂは、赤外線吸収部３３および熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位それぞれとの連結部位以外の部分が上述の各スリット１３，１４により分割赤外線吸収部３３ａおよび熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位と空間的に分離されている。
【００３２】
本実施形態では、小薄膜構造部３ａａの熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位からの延長方向の寸法を９３μｍ、小薄膜構造部３ａａの延長方向に直交する幅方向の寸法を７５μｍ、各ブリッジ部３ｂｂの幅寸法を２３μｍ、各スリット１３，１４の幅を５μｍに設定してあるが、これらの値は一例であって特に限定するものではない。
【００３３】
上述の薄膜構造部３ａは、シリコン基板１ａの上記一表面側に形成されたシリコン酸化膜１ｂと、当該シリコン酸化膜１ｂ上に形成されたシリコン窒化膜３２と、当該シリコン窒化膜３２上に形成された感温部３０と、シリコン窒化膜３２の表面側で感温部３０を覆うように形成されたＢＰＳＧ膜からなる層間絶縁膜５０と、層間絶縁膜５０上に形成されたＰＳＧ膜と当該ＰＳＧ膜上に形成されたＮＳＧ膜との積層膜からなるパッシベーション膜６０との積層構造部をパターニングすることにより形成されている。
【００３４】
本実施形態では、シリコン窒化膜３２のうち薄膜構造部３ａのブリッジ部３ｂｂ，３ｂｂ以外の部位が上述の赤外線吸収部３３を構成し、シリコン基板１ａとシリコン酸化膜１ｂとシリコン窒化膜３２と層間絶縁膜５０とパッシベーション膜６０とでベース基板１を構成している。また、本実施形態では、層間絶縁膜５０とパッシベーション膜６０との積層膜が、熱型赤外線検出部３の形成用領域Ａ１とＭＯＳトランジスタ４の形成用領域Ａ２とに跨って形成されているが、熱型赤外線検出部３の形成用領域Ａ１に形成された部分が赤外線吸収膜７０（図１１（ｂ）参照）を兼ねている。ここで、赤外線吸収膜７０の屈折率をｎ２、検出対象の赤外線の中心波長をλとするとき、赤外線吸収膜７０の厚さｔ２をλ／４ｎ２に設定するようにしているので、検出対象の波長（例えば、８〜１２μｍ）の赤外線の吸収効率を高めることができ、高感度化を図れる。例えば、ｎ２＝１．４、λ＝１０μｍの場合には、ｔ２≒１．８μｍとすればよい。なお、本実施形態では、層間絶縁膜５０の膜厚を０．８μｍ、パッシベーション膜６０の膜厚を１μｍ（ＰＳＧ膜の膜厚を０．５μｍ、ＮＳＧ膜の膜厚を０．５μｍ）としてある。また、赤外線吸収膜７０は、上述の構成に限らず、例えば、シリコン窒化膜により構成してもよい。
【００３５】
また、各画素部２では、空洞部１１の内周形状が矩形状であり、連結片３ｃは、平面視十字状に形成されており、小薄膜構造部３ａａの延長方向に交差する斜め方向において隣接する小薄膜構造部３ａａ，３ａａ同士、小薄膜構造部３ａａの延長方向において隣接する小薄膜構造部３ａａ，３ａａ同士、小薄膜構造部３ａａの延長方向に直交する方向において隣接する小薄膜構造部３ａａ，３ａａ同士を連結している。
【００３６】
サーモパイル３０ａは、シリコン窒化膜３２上に形成され小薄膜構造部３ａａとベース基板１とに跨って形成された細長のｎ形ポリシリコン層（第１の熱電要素）３４と細長のｐ形ポリシリコン層（第２の熱電要素）３５との一端部同士を分割赤外線吸収部３３ａの赤外線入射面側で金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなる第１の接続金属部３６により電気的に接続した複数個（図６に示した例では、９個）の熱電対を有しており、ベース基板１の上記一表面側で互いに隣り合う熱電対のｎ形ポリシリコン層３４の他端部とｐ形ポリシリコン層３５の他端部とが金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなる第２の接続金属部３７により接合され電気的に接続されている。ここで、サーモパイル３０ａは、ｎ形ポリシリコン層３４の上記一端部とｐ形ポリシリコン層３５の上記一端部と第１の接続金属部３６とで分割赤外線吸収部３３ａ側の温接点Ｔ１を構成し、ｎ形ポリシリコン層３４の上記他端部とｐ形ポリシリコン層３５の上記他端部と第２の接続金属部３７とでベース基板１側の冷接点Ｔ２を構成している。要するに、サーモパイル３０ａの各温接点Ｔ１は、熱型赤外線検出部３において空洞部１１に重なる領域に形成され、各冷接点Ｔ２は、熱型赤外線検出部３において空洞部１１に重ならない領域に形成されている。なお、本実施形態の赤外線センサＡでは、サーモパイル３０ａの各ｎ形ポリシリコン層３４および各ｐ形ポリシリコン層３５それぞれにおいて上述のブリッジ部３ｂｂ，３ｂｂに形成されている部位およびベース基板１のシリコン窒化膜３２上に形成されている部位でも赤外線を吸収することができる。
【００３７】
また、本実施形態の赤外線センサＡでは、上述の空洞部１１の形状が四角錘状であり、平面視における中央部の方が周部に比べて深さ寸法が大きくなっているので、薄膜構造部３ａの中央部に温接点Ｔ１が集まるように各画素部２におけるサーモパイル３０ａの平面レイアウトを設計してある。すなわち、図６の上下方向における真ん中の２つの小薄膜構造部３ａａでは、図６および図７に示すように、３つの小薄膜構造部３ａａの並設方向に沿って温接点Ｔ１を並べて配置してあるのに対し、当該上下方向における上側の２つの小薄膜構造部３ａａでは、図６および図８に示すように、３つの小薄膜構造部３ａａの並設方向において真ん中の小薄膜構造部３ａａに近い側に温接点Ｔ１を集中して配置してあり、当該上下方向における下側の２つの小薄膜構造部３ａａでは、図６に示すように、３つの小薄膜構造部３ａａの並設方向において真ん中の小薄膜構造部３ａａに近い側に温接点Ｔ１を集中して配置してある。しかして、本実施形態の赤外線センサＡでは、図６の上下方向における上側、下側の小薄膜構造部３ａａの複数の温接点Ｔ１の配置が、真ん中の小薄膜構造部３ａａの複数の温接点Ｔ１の配置と同じである場合に比べて、温接点Ｔ１の温度変化を大きくできるので、感度を向上できる。
【００３８】
また、小薄膜構造部３ａａは、シリコン窒化膜３２の赤外線入射面側においてサーモパイル３０ａを形成していない領域に、小薄膜構造部３ａａの反りを抑制するとともに赤外線を吸収するｎ形ポリシリコン層からなる赤外線吸収層３９（図６、図１１および図１５参照）が形成されている。また、隣接する小薄膜構造部３ａａ，３ａａ同士を連結する連結片３ｃには、当該連結片３ｃを補強するｎ形ポリシリコン層からなる補強層３９ｂ（図７参照）が設けられている。ここで、補強層３９ｂは、赤外線吸収層３９と連続一体に形成されている。しかして、本実施形態の赤外線センサＡでは、連結片３ｃが補強層３９ｂにより補強されているので、使用中の外部の温度変化や衝撃に起因して発生する応力による破損を防止でき、また、製造時の破損を低減でき、製造歩留まりの向上を図れる。なお、本実施形態では、図１２に示す連結片３ｃの長さ寸法Ｌ１を２４μｍ、幅寸法Ｌ２を５μｍ、補強層３９ｂの幅寸法Ｌ３を１μｍに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。ただし、本実施形態のようにベース基板１がシリコン基板１ａを用いて形成され、補強層３９ｂがｎ形ポリシリコン層により形成される場合には、空洞部１１の形成時に補強層３９ｂがエッチングされるのを防止するために、補強層３９ｂの幅寸法は、連結片３ｃの幅寸法よりも小さく設定し、平面視において補強層３９ｂの両側縁が連結片３ｃの両側縁よりも内側に位置する必要がある。
【００３９】
また、本実施形態の赤外線センサＡは、図１２および図１７（ｂ）に示すように、連結片３ｃの両側縁と小薄膜構造部３ａａの側縁との間にそれぞれ面取り部３ｄ，３ｄが形成され、十字状の連結片３ｃの略直交する側縁間にも面取り部３ｅが形成されている。しかして、本実施形態の赤外線センサＡでは、図１７（ａ）に示すように面取り部が形成されていない場合に比べて連結片３ｃと小薄膜構造部３ａａとの連結部位での応力集中を緩和でき、製造時に発生する残留応力を低減できるとともに製造時の破損を低減でき、製造歩留まりの向上を図れる。また、使用中の外部の温度変化や衝撃に起因して発生する応力による破損を防止できる。なお、図１２に示した例では、各面取り部３ｄ，３ｅをＲが３μｍのＲ面取り部としてあるが、Ｒ面取り部に限らず、例えば、Ｃ面取り部としてもよい。
【００４０】
ところで、本実施形態の赤外線センサＡは、通電されることにより発生するジュール熱により温接点Ｔ１を温める自己診断用ヒータ部（故障診断用配線）１３９を備えている。ここにおいて、自己診断用ヒータ部１３９は、熱型赤外線検出部３においてシリコン基板１ａの空洞部１１に重なる領域でサーモパイル３０ａと重ならないように配置されている。ここで、熱型赤外線検出部３は、全ての小薄膜構造部３ａａに跨って自己診断用ヒータ部１３９が形成されている。
【００４１】
具体的には、本実施形態の赤外線センサＡは、各画素部２に、熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位と一方のブリッジ部３ｂｂと分割赤外線吸収部３３ａと他方のブリッジ部３ｂｂと熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位とに跨るように引き回された自己診断用ヒータ部１３９を設けて、全ての自己診断用ヒータ部１３９を直列接続してある。しかして、本実施形態の赤外線センサＡでは、製造途中での検査時や使用時において、ｍ×ｎ個の自己診断用ヒータ部１３９の直列回路への通電の有無によって、ブリッジ部３ｂｂの折れや自己診断用ヒータ部１３９の断線などを検出することができる。また、本実施形態の赤外線センサでは、上述の検査時や使用時において、ｍ×ｎ個の自己診断用ヒータ部１３９の直列回路へ通電して各感温部３０の出力を検出することにより、感温部３０の断線の有無や感度のばらつき（感温部３０の出力のばらつき）などを検知することが可能となる。ここにおいて、感度のばらつきに関しては、画素部２ごとの感度のばらつきを検知することが可能であり、例えば、薄膜構造部３ａの反りや薄膜構造部３ａのシリコン基板１ａへのスティッキングなどに起因した感度のばらつきを検知することが可能となる。ここで、本実施形態の赤外線センサＡでは、平面視において、自己診断用ヒータ部１３９を複数の温接点Ｔ１の群の付近において折り返され蛇行した形状としてあるので、自己診断用ヒータ部１３９へ通電することにより発生するジュール熱によって、各温接点Ｔ１を効率良く温めることができる。ここにおいて、自己診断用ヒータ部１３９は、ｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５と同一平面上に同一厚さで形成されている。
【００４２】
上述の赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９は、第１の熱電要素であるｎ形ポリシリコン層３４と同じｎ形不純物（例えば、リンなど）を同じ不純物濃度（例えば、１０１８〜１０２０ｃｍ−３）で含んでおり、ｎ形ポリシリコン層３４に同時に形成されている。また、ｐ形ポリシリコン層３５のｐ形不純物として例えばボロンを採用すればよく、不純物濃度を例えば１０１８〜１０２０ｃｍ−３程度の範囲で適宜設定すればよい。本実施形態では、ｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５それぞれの不純物濃度が１０１８〜１０２０ｃｍ−３であり、熱電対の抵抗値を低減でき、Ｓ／Ｎ比の向上を図れる。なお、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９は、ｎ形ポリシリコン層３４と同じｎ形不純物を同じ不純物濃度でドーピングしてあるが、これに限らず、例えば、第２の熱電要素であるｐ形ポリシリコン層３５と同じ不純物を同じ不純物濃度でドーピングするようにしてもよい。
【００４３】
ところで、本実施形態では、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９の屈折率をｎ１、検出対象の赤外線の中心波長をλとするとき、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９それぞれの厚さｔ１をλ／４ｎ１に設定するようにしているので、検出対象の波長（例えば、８〜１２μｍ）の赤外線の吸収効率を高めることができ、高感度化を図れる。例えば、ｎ１＝３．６、λ＝１０μｍの場合には、ｔ１≒０．６９μｍとすればよい。
【００４４】
また、本実施形態では、ｎ形ポリシリコン層２４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９それぞれの不純物濃度が１０１８〜１０２０ｃｍ−３であるので、赤外線の吸収率を高くしつつ赤外線の反射を抑制することができて、感温部３０の出力のＳ／Ｎ比を高めることができ、また、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９をｎ形ポリシリコン層３４と同一工程で形成できるから、低コスト化を図れる。
【００４５】
ここで、感温部３０の第１の接続金属部３６と第２の接続金属部３７とは、シリコン基板１ａの上記一表面側において上述の層間絶縁膜５０により絶縁分離されている（図１３および図１４参照）。すなわち、温接点Ｔ１側の第１の接続金属部３６は、層間絶縁膜５０に形成したコンタクトホール５０ａ１，５０ａ２を通して両ポリシリコン層３４，３５の上記各一端部と電気的に接続され、冷接点Ｔ２側の第２の接続金属部３７は、層間絶縁膜５０に形成されたコンタクトホール５０ａ３，５０ａ４を通して両ポリシリコン層３４，３５の上記各他端部と電気的に接続されている。
【００４６】
また、ＭＯＳトランジスタ４は、上述のように、シリコン基板１ａの上記一表面側における各画素部２それぞれにおけるＭＯＳトランジスタ４の形成用領域Ａ２に形成されている。ここで、ＭＯＳトランジスタ４は、図１１および図１６に示すように、シリコン基板１ａの上記一表面側にｐ＋形ウェル領域４１が形成され、ｐ＋形ウェル領域４１内に、ｎ＋形ドレイン領域４３とｎ＋形ソース領域４４とが離間して形成されている。また、ｐ＋形ウェル領域４１内には、ｎ＋形ドレイン領域４３とｎ＋形ソース領域４４とを囲むｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２が形成されている。また、ｐ＋形ウェル領域４１においてｎ＋形ドレイン領域４３とｎ＋形ソース領域４４との間に位置する部位の上には、シリコン酸化膜（熱酸化膜）からなるゲート絶縁膜４５を介してｎ形ポリシリコン層からなるゲート電極４６が形成されている。また、ｎ＋形ドレイン領域４３上には金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなるドレイン電極４７が形成され、ｎ＋形ソース領域４４上には金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなるソース電極４８が形成されている。ここで、ゲート電極４６、ドレイン電極４７およびソース電極４８は、上述の層間絶縁膜５０により絶縁分離されている。すなわち、ドレイン電極４７は、層間絶縁膜５０に形成したコンタクトホール５０ｄを通してｎ＋形ドレイン領域４３と電気的に接続され、ソース電極４８は、層間絶縁膜５０に形成したコンタクトホール５０ｅを通してｎ＋形ソース領域４４と電気的に接続されている。
【００４７】
ところで、本実施形態の赤外線センサＡの各画素部２では、ＭＯＳトランジスタ４のソース電極４８と感温部３０の一端とが電気的に接続され、感温部３０の他端が基準バイアス線５に電気的に接続されている。また、本実施形態の赤外線センサＡの各画素部２では、ＭＯＳトランジスタ４のドレイン電極４７が垂直読み出し線７と電気的に接続され、ゲート電極４６が当該ゲート電極４６と連続一体に形成されたｎ形ポリシリコン配線からなる水平信号線６と電気的に接続されている。また、各画素部２では、ＭＯＳトランジスタ４のｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２上に金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなるグラウンド用電極４９が形成されており、当該グラウンド用電極４９が、当該ｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２をｎ＋形ドレイン領域４３およびｎ＋形ソース領域４４よりも低電位にバイアスして素子分離するための共通グラウンド線８と電気的に接続されている。なお、グラウンド用電極４９は、層間絶縁膜５０に形成したコンタクトホール５０ｆを通してｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２と電気的に接続されている。
【００４８】
以上説明した本実施形態の赤外線センサＡによれば、通電されることにより発生するジュール熱により温接点Ｔ１を温める自己診断用ヒータ部１３９を備えているので、自己診断用ヒータ部１３９へ通電してサーモパイル３０ａの出力を測定することにより、サーモパイル３０ａの断線などの故障の有無を判断することが可能となって、信頼性の向上を図れ、しかも、自己診断用ヒータ部１３９は、熱型赤外線検出部３において支持基板であるシリコン基板１ａの空洞部１１に重なる領域でサーモパイル３０ａと重ならないように配置されているので、自己診断用ヒータ部１３９によるサーモパイル３０ａの温接点Ｔ１の熱容量の増大を防止でき、感度および応答速度の向上を図れる。
【００４９】
ここにおいて、本実施形態の赤外線センサＡは、使用時において自己診断を行わない通常時は、自己診断用ヒータ部１３９も外部からの赤外線を吸収するので、複数の温接点Ｔ１の温度の均一化を図れ、感度の向上を図れる。なお、本実施形態の赤外線センサＡでは、赤外線吸収層３９および補強層３９ｂも外部からの赤外線を吸収するので、複数の温接点Ｔ１の温度の均一化を図れ、感度の向上を図れる。
【００５０】
また、本実施形態の赤外線センサＡでは、薄膜構造部３ａが、複数の線状のスリット１３により空洞部１１の内周方向に沿って並設されそれぞれ熱型赤外線検出部３において空洞部１１を囲む部位から内方へ延長された複数の小薄膜構造部３ａａに分離され、各小薄膜構造部３ａａごとにサーモパイル３０ａの温接点Ｔ１が設けられるとともに、各サーモパイル３０ａごとに出力を取り出す場合に比べて温度変化に対する出力変化が大きくなる接続関係で全てのサーモパイル３０ａが電気的に接続されているので、応答速度および感度の向上を図れ、しかも、全ての小薄膜構造部３ａａに跨って自己診断用ヒータ部１３９が形成されているので、熱型赤外線検出部３の全てのサーモパイル３０ａを一括して自己診断することが可能となる。また、本実施形態の赤外線センサＡでは、隣接する小薄膜構造部３ａａ，３ａａ同士を連結する連結片３ｃが形成されていることにより、各小薄膜構造部３ａａの反りを低減でき、構造安定性の向上を図れ、感度が安定する。
【００５１】
また、本実施形態の赤外線センサＡでは、ｎ形ポリシリコン層３４とｐ形ポリシリコン層３５と赤外線吸収層３９と補強層３９ｂと自己診断用ヒータ部１３９とが同一の厚さに設定されているので、小薄膜構造部３ａａの応力バランスの均一性が向上し、小薄膜構造部３ａａの反りを抑制することができ、製品ごとの感度のばらつきや、画素部２ごとの感度のばらつきを低減できる。
【００５２】
また、本実施形態の赤外線センサＡは、赤外線吸収部３３および自己診断用ヒータ部１３９を備えた複数の画素部２が支持基板であるシリコン基板１ａの上記一表面側でアレイ状に設けられているので、製造時や使用時の自己診断に際して各画素部２それぞれの自己診断用ヒータ部１３９に通電することにより各画素部２それぞれの感温部３０の感度のばらつきを把握することが可能となる。
【００５３】
また、本実施形態の赤外線センサＡは、各画素部２ごとに感温部３０の出力を読み出すためのＭＯＳトランジスタ４を有しているので、出力用パッドＶoutの数を少なくでき、小型化および低コスト化を図れる。
【００５４】
以下、本実施形態の赤外線センサＡの製造方法について図１９〜図２２を参照しながら簡説明する。
【００５５】
まず、シリコン基板１ａの上記一表面側に第１の所定膜厚（例えば、０．３μｍ）の第１のシリコン酸化膜（熱酸化膜）３１を形成する第１酸化膜形成工程、第２の所定膜厚（例えば、０．１μｍ）のシリコン窒化膜３２を形成する窒化膜形成工程を順次行うことにより、第１のシリコン酸化膜３１とシリコン窒化膜３２との積層膜からなる絶縁層を形成し（つまり、第１酸化膜形成工程と窒化膜形成工程とからなる絶縁層形成工程で絶縁層を形成し）、その後、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当該絶縁層のうち熱型赤外線検出部３の形成用領域Ａ１に対応する部分の一部を残してＭＯＳトランジスタ４の形成用領域Ａ２に対応する部分をエッチング除去するように絶縁層をパターニングする絶縁層パターニング工程を行うことによって、図１９（ａ）に示す構造を得る。ここにおいて、第１のシリコン酸化膜３１は、シリコン基板１ａを所定温度（例えば、１１００℃）で熱酸化することにより形成し、シリコン窒化膜３２は、ＬＰＣＶＤ法により形成している。
【００５６】
上述の絶縁層パターニング工程の後、シリコン基板１ａの上記一表面側にｐ＋形ウェル領域４１を形成するウェル領域形成工程を行い、続いて、シリコン基板１の上記一表面側におけるｐ＋形ウェル領域４１内にｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２を形成するチャネルストッパ領域形成工程を行うことによって、図１９（ｂ）に示す構造を得る。ここで、ウェル領域形成工程では、シリコン基板１ａの上記一表面側の露出部位を所定温度で熱酸化することにより第２のシリコン酸化膜（熱酸化膜）５１を選択的に形成する第２酸化膜形成工程を行い、その後、ｐ＋形ウェル領域４１を形成するためのマスクを利用した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第２のシリコン酸化膜５１をパターニングする第２酸化膜パターニング工程を行い、続いて、ｐ形不純物（例えば、ボロンなど）のイオン注入を行ってから、ドライブインを行うことにより、ｐ＋形ウェル領域４１を形成する。また、チャネルストッパ領域形成工程では、シリコン基板１ａの上記一表面側を所定温度で熱酸化することにより第３のシリコン酸化膜（熱酸化膜）５２を選択的に形成する第３酸化膜形成工程を行い、その後、ｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２を形成するためのマスクを利用した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第３のシリコン酸化膜５２をパターニングする第３酸化膜パターニング工程を行い、続いて、ｐ形不純物（例えば、ボロンなど）のイオン注入を行ってから、ドライブインを行うことにより、ｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２を形成する。なお、第１のシリコン酸化膜３１が、上述のシリコン基板１ａの上記一表面側のシリコン酸化膜１ｂを構成している。また、上述の説明から分かるように、第２のシリコン酸化膜５２および第３のシリコン酸化膜５３は、ＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）法により形成されている。
【００５７】
上述のチャネルストッパ領域形成工程の後、ｐ＋形ウェル領域４１におけるｎ＋形ドレイン領域４３およびｎ＋形ソース領域４４それぞれの形成予定領域にｎ形不純物（例えば、リンなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことによりｎ＋形ドレイン領域４３およびｎ＋形ソース領域４４を形成するソース・ドレイン形成工程を行い、当該ソース・ドレイン形成工程の後、シリコン基板１ａの上記一表面側に熱酸化により所定膜厚（例えば、６００Å）の第４のシリコン酸化膜（熱酸化膜）を選択的に形成する第４シリコン酸化膜形成工程を行い、その後、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第４のシリコン酸化膜をパターニングすることでパターニングされた第４のシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜４５を形成するゲート絶縁膜形成工程を行う。続いて、シリコン基板１ａの上記一表面側の全面にゲート電極４６、水平信号線６（図１１参照）、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９の基礎となる所定膜厚（例えば、０．６９μｍ）のノンドープポリシリコン層をＬＰＣＶＤ法により形成するポリシリコン層形成工程を行い、その後、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上記ノンドープポリシリコン層のうちゲート電極４６、水平信号線６、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび自己診断用ヒータ部１３９それぞれに対応する部分が残るようにパターニングするポリシリコン層パターニング工程を行う。続いて、上記ノンドープポリシリコン層のうちｐ形ポリシリコン層３５に対応する部分にｐ形不純物（例えば、ボロンなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことによりｐ形ポリシリコン層３５を形成するｐ形ポリシリコン層形成工程を行い、その後、上記ノンドープポリシリコン層のうちｎ形ポリシリコン層３４、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂ、自己診断用ヒータ部１３９、ゲート電極４６および水平信号線６に対応する部分にｎ形不純物（例えば、リンなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことによりｎ形ポリシリコン層３４、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂ、自己診断用ヒータ部１３９、ゲート電極４６および水平信号線６を形成するｎ形ポリシリコン層形成工程を行うことによって、図２０（ａ）に示す構造を得る。なお、上述の説明から分かるように、第４のシリコン酸化膜は、ＬＯＣＯＳ法により形成されている。また、ｐ形ポリシリコン層形成工程とｎ形ポリシリコン層形成工程との順序は逆でもよい。
【００５８】
上述のｐ形ポリシリコン層形成工程およびｎ形ポリシリコン層形成工程が終了した後、シリコン基板１ａの上記一表面側に層間絶縁膜５０を形成する層間絶縁膜形成工程を行う。続いて、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層間絶縁膜５０に上記各コンタクトホール５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３，５０ａ４，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ（図１３、図１４および図１６参照）を形成するコンタクトホール形成工程を行うことによって、図２０（ｂ）に示す構造を得る。ここで、層間絶縁膜形成工程では、シリコン基板１ａの上記一表面側に所定膜厚（例えば、０．８μｍ）のＢＰＳＧ膜をＣＶＤ法により堆積させてから、所定温度（例えば、８００℃）でリフローすることにより平坦化された層間絶縁膜５０を形成する。
【００５９】
上述のコンタクトホール形成工程の後、シリコン基板１ａの上記一表面側の全面に第１の接続金属部３６、第２の接続金属部３７、ドレイン電極４７、ソース電極４８、基準バイアス線５、垂直読み出し線７、グラウンド線８、共通グラウンド線９および各パッドＶout，Ｖsel，Ｖref，Ｖdd，Ｇndなど（図１８参照）の基礎となる所定膜厚（例えば、２μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法などにより形成する金属膜形成工程を行う。続いて、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金属膜をパターニングすることで第１の接続金属部３６、第２の接続金属部３７、ドレイン電極４７、ソース電極４８、基準バイアス線５、垂直読み出し線７、グラウンド線８、共通グラウンド線９および各パッドＶout，Ｖsel，Ｖref，Ｖdd，Ｇndなどを形成する金属膜パターニング工程を行うことによって、図２１（ａ）に示す構造を得る。なお、金属膜パターニング工程におけるエッチングはＲＩＥにより行っている。また、この金属膜パターニング工程を行うことにより、温接点Ｔ１および冷接点Ｔ２（図１３参照）が形成される。
【００６０】
上述の金属膜パターニング工程の後、シリコン基板１ａの上記一表面側（つまり、層間絶縁膜５０の表面側）に所定膜厚（例えば、０．５μｍ）のＰＳＧ膜と所定膜厚（例えば、０．５μｍ）のＮＳＧ膜との積層膜からなる保護膜（パッシベーション膜）６０をＣＶＤ法により形成する保護膜形成工程を行うことによって、図２１（ｂ）に示す構造を得る。なお、保護膜６０は、ＰＳＧ膜とＮＳＧ膜との積層膜に限らず、例えば、シリコン窒化膜でもよい。
【００６１】
上述の保護膜形成工程の後、シリコン酸化膜３１とシリコン窒化膜３２との積層膜からなる熱絶縁層と、当該熱絶縁層上に形成された感温部３０と、熱絶縁層の表面側で感温部３０を覆うように形成された層間絶縁膜５０と、層間絶縁膜５０上に形成された保護膜６０との積層構造部をパターニングすることにより上述の小薄膜構造部３ａａを形成する積層構造部パターニング工程を行うことによって、図２２（ａ）に示す構造を得る。なお、積層構造部パターニング工程において、上述の各スリット１３，１４を形成している。
【００６２】
上述の積層構造部パターニング工程の後、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各パッドＶout，Ｖsel，Ｖref，Ｖdd，Ｇndを露出させるパッド用開口部（図示せず）を形成するパッド用開口部形成工程を行い、続いて、上述の各スリット１３，１４をエッチャント導入孔として所定のエッチャントを導入してシリコン基板１ａを異方性エッチングすることによりシリコン基板１ａに空洞部１１を形成する空洞部形成工程を行うことによって、図２０（ｂ）に示す構造の画素部２が２次元アレイ状に配列された赤外線センサＡを得る。ここで、パッド用開口部形成工程におけるエッチングはＲＩＥにより行っている。また、空洞部形成工程では、上記所定のエッチャントとして所定温度（例えば、８５℃）に加熱したＴＭＡＨ溶液からなるアルカリ系溶液を用いているが、上記エッチャントはＴＭＡＨ溶液に限らず、他のアルカリ系溶液（例えば、エチレンジアミンピロカテコール：ＥＤＰなど）を用いてもよい。本実施形態の赤外線センサの製造方法では、空洞部形成工程が終了するまでの全工程はウェハレベルで行う（後述するように図１に示すシリコンウェハ１０を用いて行う）ので、空洞部形成工程が終了した後、個々の赤外線センサＡに分離するダイシング工程を行えばよい。要するに、本実施形態の赤外線センサの製造方法では、シリコン基板１ａの基礎となるシリコンウェハ１０に多数の赤外線センサを形成する前工程（上述の例では、第１酸化膜形成工程〜空洞部形成工程までの全工程）を行った後でダイシングレーンＤＬに沿って個々の赤外線センサに分割するダイシング工程を行う。
【００６３】
また、上述の説明から分かるように、ＭＯＳトランジスタ４の製造方法に関してみれば、周知の一般的なＭＯＳトランジスタの製造方法を採用しており、熱酸化による熱酸化膜の形成、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術による熱酸化膜のパターニング、不純物のイオン注入、ドライブイン（不純物の拡散）の基本工程を繰り返すことにより、ｐ＋形ウェル領域４１、ｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２、ｎ＋形ドレイン領域４３とｎ＋形ソース領域４４を形成している。
【００６４】
次に、上述した赤外線センサの製造方法における特徴点について図１および図２を参照しながら説明する。ここにおいて、図１は、（ａ）が、前工程が終了した状態のシリコンウェハ１０の平面図であり、（ｂ）が当該シリコンウェハ１０におけるダイシングレーンＤＬ付近の概略平面図、（ｃ）が当該シリコンウェハ１０におけるダイシングレーンＤＬ付近の概略断面図を示している。
【００６５】
シリコンウェハ１０の一表面側に第１のシリコン酸化膜３１を形成する第１酸化膜形成工程、シリコン窒化膜３２を形成する窒化膜形成工程を順次行い、続いて、第１のシリコン酸化膜３１とシリコン窒化膜３２との積層膜からなる絶縁層（以下、第１の絶縁膜と称する）をパターニングする絶縁層パターニング工程（以下、第１の絶縁膜パターニング工程と称する）を行うことによって、図２（ａ）に示す構造を得る。ここにおいて、第１の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハ１０においてダイシングレーンＤＬ内で当該ダイシングレーンＤＬに対応する格子状部に沿った所定の格子状領域を含む部位（ここでは、第１のモニター兼用領域Ｍ１）に対応する部分が開口されたレジスト層からなるマスク層（以下、第１のマスク層と称する）を形成し、当該第１のマスク層をマスクとして第１の絶縁膜をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハ１０の格子状領域が露出したとき（実際には、格子状領域よりも幅広の第１のモニター兼用領域Ｍ１が露出したとき）の撥水を目視で確認することによりエッチングの終点検出を行う。
【００６６】
上述の絶縁層パターニング工程（第１の絶縁膜パターニング工程）の後、ウェル領域形成工程を行うことによって、図２（ｂ）に示す構造を得る。すなわち、ウェル形成工程において、シリコンウェハ１０の上記一表面側に第２のシリコン酸化膜（以下、第２の絶縁膜と称する）５１を選択的に形成する第２酸化膜形成工程（以下、第２の絶縁膜形成工程と称する）を行い、その後、第２の絶縁膜である第２のシリコン酸化膜５１をパターニングする第２酸化膜パターニング工程（第２の絶縁膜パターニング工程と称する）を行うことによって、図２（ｂ）に示す構造が得られる。ここにおいて、第２の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハ１０において上記格子状部に沿った上記所定の格子状領域を含む部位（ここでは、第２のモニター兼用領域Ｍ２）に対応する部分が開口されたレジスト層からなるマスク層（以下、第２のマスク層と称する）を形成し、当該第２のマスク層をマスクとして第２の絶縁膜５１をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハ１０の格子状領域が露出したとき（実際には、格子状領域よりも幅広の第２のモニター兼用領域Ｍ２が露出したとき）の撥水を目視で確認することによりエッチングの終点検出を行う。
【００６７】
上述のウェル形成工程の後、チャネルストッパ領域形成工程を行うことによって、図２（ｃ）に示す構造を得る。すなわち、チャネルストッパ領域形成工程において、シリコンウェハ１０の上記一表面側に第３のシリコン酸化膜（以下、第３の絶縁膜と称する）５２を選択的に形成する第３酸化膜形成工程（以下、第３の絶縁膜形成工程と称する）を行い、その後、第３の絶縁膜である第３のシリコン酸化膜５２をパターニングする第３酸化膜パターニング工程（以下、第３の絶縁膜パターニング工程と称する）を行うことによって、図２（ｃ）に示す構造が得られる。ここにおいて、第３の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハ１０において上記格子状部に沿った上記所定の格子状領域を含む部位（ここでは、第３のモニター兼用領域Ｍ３）に対応する部分が開口されたレジスト層からなるマスク層（以下、第３のマスク層と称する）を形成し、当該第３のマスク層をマスクとして第３の絶縁膜５２をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハ１０の格子状領域が露出したとき（実際には、格子状領域よりも幅広の第３のモニター兼用領域Ｍ３が露出したとき）の撥水を目視で確認することによりエッチングの終点検出を行う。
【００６８】
上述のチャネルストッパ領域形成工程の後、ソース・ドレイン形成工程を行い、当該ソース・ドレイン形成工程の後、シリコンウェハ１０の上記一表面側に第４のシリコン酸化膜（以下、第４の絶縁膜と称する）５３を選択的に形成する第４シリコン酸化膜形成工程（以下、第４の絶縁膜形成工程と称する）を行い、その後、第４の絶縁膜である第４のシリコン酸化膜５３をパターニングするゲート絶縁膜形成工程（以下、第４の絶縁膜パターニング工程）を行うことによって、図２（ｄ）に示す構造が得られる（なお、第４のシリコン酸化膜５３の一部が図１９（ｂ）のゲート絶縁膜４５を構成する）。ここにおいて、第４の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハ１０において上記格子状部に沿った上記所定の格子状領域を含む部位（ここでは、第４のモニター兼用領域Ｍ４）に対応する部分が開口されたレジスト層からなるマスク層（以下、第４のマスク層と称する）を形成し、当該第４のマスク層をマスクとして第４の絶縁膜５３をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハ１０の格子状領域が露出したとき（実際には、格子状領域よりも幅広の第４のモニター兼用領域Ｍ４が露出したとき）の撥水を目視で確認することによりエッチングの終点検出を行う。
【００６９】
上述のゲート絶縁膜形成工程の後、ポリシリコン層形成工程、ポリシリコン層パターニング工程、ｐ形ポリシリコン層形成工程、ｎ形ポリシリコン層形成工程を順次行い、その後、シリコンウェハ１０の上記一表面側に層間絶縁膜（以下、第５の絶縁膜と称する）５０を形成する層間絶縁膜形成工程（以下、第５の絶縁膜形成工程と称する）を行う。続いて、第５の絶縁膜である層間絶縁膜５０に上記各コンタクトホール５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３，５０ａ４，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ（図１３、図１４および図１６参照）を形成するコンタクトホール形成工程（第５の絶縁膜をパターニングする第５の絶縁膜パターニング工程）を行うことによって、図２（ｅ）に示す構造を得る。ここにおいて、第５の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハ１０において上記格子状部に沿った上記所定の格子状領域を含む部位（ここでは、第５のモニター兼用領域Ｍ５）に対応する部分が開口されたレジスト層からなるマスク層（以下、第５のマスク層と称する）を形成し、当該第５のマスク層をマスクとして第５の絶縁膜５０をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハ１０の格子状領域が露出したとき（ここでは、第５のモニター兼用領域Ｍ５が露出したとき）の撥水を目視で確認することによりエッチングの終点検出を行う。ここで、熱電変換部であるサーモパイル３０ａを覆った第５の絶縁膜５０をパターニングして格子状領域に比べて微細なコンタクトホールを形成する第５の絶縁膜パターニング工程では、予め測定した格子状領域に対応する部位のエッチングレートとコンタクトホール５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３，５０ａ４，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆに対応する部位のエッチングレートとの差に応じて終点検出からのオーバーエッチング時間を設定することにより、コンタクトホール５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３，５０ａ４，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆの抜け不良を防止することができ、製造歩留まりの向上を図れる。なお、上述の第１〜第４の絶縁膜パターニング工程においても、ジャストエッチング時間でエッチングを終了するのではなく、適宜のオーバーエッチング時間を設定することは勿論である。また、コンタクトホール５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３，５０ａ４，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆを形成する第５の絶縁膜パターニング工程において高アスペクト比の加工が要求される場合には、金属膜形成工程での金属膜のカバレッジの向上や当該第５の絶縁膜パターニング工程でのエッチングダメージの低減のために、第５の絶縁膜の厚み方向の途中までドライエッチングを行い、その後、ウェットエッチングを行うようにして撥水の目視確認により終点検出を行ってもよい。
【００７０】
上述のコンタクトホール形成工程の後、金属膜形成工程、金属膜パターニング工程を順次行い、その後、シリコンウェハ１０の上記一表面側に保護膜６０を形成する保護膜形成工程を行うことによって、図２（ｆ）に示す構造を得る。
【００７１】
上述の保護膜形成工程の後、積層構造部パターニング工程、パッド用開口部形成工程を順次行い、続いて、シリコンウェハ１０をアルカリ系溶液を用いて異方性エッチングすることによりシリコンウェハ１０に空洞部１１を形成する空洞部形成工程を行うことによって、図２０（ｂ）に示す構造の画素部２が２次元アレイ状に配列された赤外線センサＡを得る。上述のように、第１酸化膜形成工程から空洞部形成工程までの全工程により前工程が構成される。
【００７２】
上述の前工程が終了した後、ダイシングレーンＤＬに沿って個々の赤外線センサＡに分割するダイシング工程を行う。ダイシング工程では、ダイシングブレード（ダイシングソー）によりシリコンウェハ１０をダイシングレーンＤＬに沿ってダイシングするが、ダイシングブレードを用いた方法に限らず、シリコンウェハ１０のダイシングレーンＤＬに沿ってレーザ光を照射してシリコンウェハ１０を分割するための起点となる改質部を形成した後でシリコンウェハ１０に外力を加えて個々の赤外線センサＡに分割するステルスダイシングを行ってもよい。ところで、本実施形態では、各モニター兼用領域Ｍ１〜Ｍ５およびダイシングレーンＤＬの中心線が一致するように上記各マスク層を形成する際に用いるレチクル（フォトマスク）を設計してあり、各モニター兼用領域Ｍ１〜Ｍ５およびダイシングレーンＤＬの幅寸法を、ダイシング工程での切削幅（最大幅）よりも広く設定してある。
【００７３】
ここで、本実施形態では、幅寸法の大小関係に関して、〔ダイシングレーンＤＬ〕≧〔第１のモニター兼用領域〕＞〔第２のモニター兼用領域〕＞〔第３のモニター兼用領域Ｍ３〕＞〔第４のモニター兼用領域Ｍ４〕＞〔第５のモニター兼用領域〕≧〔所定の格子状領域〕＞〔切削幅〕となるように設定しているので、積層構造部のうちダイシング後のシリコン基板１ａの外周縁と面一となる部分の厚み（本実施形態では、保護膜６０の１層のみの厚みとなる）を低減でき、パーティクルの発生をより抑制することができる。また、本実施形態では、第１〜第５のモニター兼用領域Ｍ１〜Ｍ５のうち最も幅寸法の小さな第５のモニター兼用領域Ｍ５が上記所定の格子状領域を構成しているが、所定の格子状領域は撥水の目視確認が可能な幅寸法を有していればよく、第５のモニター兼用領域Ｍ５よりも幅寸法がやや小さな領域を所定の格子状領域としてもよい。なお、撥水の確認は作業者の目視に限らず、カメラなどの撮像装置を用いて自動で行うようにしてもよい。
【００７４】
以上説明した本実施形態の赤外線センサの製造方法では、シリコン基板１ａの基礎となるシリコンウェハ１０に多数の赤外線センサＡを形成する前工程を行った後でダイシングレーンに沿って個々の赤外線センサＡに分割するダイシング工程を行うようにし、前工程のうち、積層構造部の最表層の保護膜６０を形成する保護膜形成工程よりも前に積層構造部の一部を構成する複数の絶縁膜（第１のシリコン酸化膜３１とシリコン窒化膜３２とで構成される第１の絶縁膜、第２の絶縁膜５１、第３の絶縁膜５２、第４の絶縁膜５３、第５の絶縁膜５０）それぞれをウェットエッチングによりパターニングする複数の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハ１０においてダイシングレーンＤＬ内で当該ダイシングレーンＤＬに対応する格子状部に沿った所定の格子状領域を含む部位に対応する部分が開口されたマスク層（第１のマスク層、第２のマスク層、第３のマスク層、第４のマスク層、第５のマスク層）を形成し、当該マスク層をマスクとして絶縁膜（第１のシリコン酸化膜３１とシリコン窒化膜３２とで構成される第１の絶縁膜、第２の絶縁膜５１、第３の絶縁膜５２、第４の絶縁膜５３、第５の絶縁膜５０）をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハ１０の格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点検出を行う。
【００７５】
しかして、本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、エッチングの終点検出のための専用のモニター領域をダイシングレーンＤＬ以外の領域に別途に設ける必要がなく、赤外線センサＡのチップの収量を増やすことが可能となり、しかも、工程数を増やさずとも、前工程の終了時に格子状領域に複数の絶縁膜（第１のシリコン酸化膜３１とシリコン窒化膜３２とで構成される第１の絶縁膜、第２の絶縁膜５１、第３の絶縁膜５２、第４の絶縁膜５３、第５の絶縁膜５０）が残存していることがないから、前工程の製造コストを増加することがなく、多数の赤外線センサＡを形成したシリコンウェハ１０から個々の赤外線センサＡに分離する際のダイシング工程でのパーティクルの発生を抑制できる。
【００７６】
ところで、図３（ａ）に示すように、保護膜形成工程において、保護膜６０のパターニング時に、シリコンウェハ１０の格子状領域上に形成された部分をウェットエッチングするようにして、シリコンウェハ１０の格子状領域が露出したとき（ここでは、実際には、第５のモニター兼用領域Ｍ５よりも幅狭の第６のモニター兼用領域Ｍ６が露出したとき）の撥水を目視で確認することによりエッチングの終点検出を行うことも考えられる。しかしながら、この場合には、第６のモニター兼用領域Ｍ６が露出した状態で空洞部形成工程を行うと、図３（ｂ）に示すように、シリコンウェハ１０のダイシングレーンＤＬに対応する部位が異方性エッチングされて、ダイシングレーンＤＬに対応する部位付近で積層構造部の直下にアンダーカットが生じてしまい、ダイシング工程でパーティクルが発生しやすくなってしまう。
【００７７】
これに対して、上述した本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、保護膜形成工程では、保護膜６０のパターニング時に保護膜６０のうちシリコンウェハ１０の格子状領域上に形成されている部分を残すようにし、保護膜形成工程よりも後で、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより空洞部を形成する空洞部形成工程を行うから、空洞部形成工程においてシリコンウェハ１０のダイシングレーンＤＬに対応する部位が異方性エッチングされないので、ダイシングレーンＤＬに対応する部位付近で積層構造部の直下にアンダーカットが生じるのを防止でき、保護膜６０のパターニング時にシリコンウェハ１０の格子状領域上に形成された部分をエッチングする場合に比べて、ダイシング工程でのパーティクルの発生を抑制できる。
【００７８】
ただし、図４（ａ）に示すように、保護膜形成工程において、保護膜６０のパターニング時に、シリコンウェハ１０の格子状領域上に形成された部分をウェットエッチングするようにして、シリコンウェハ１０の格子状領域が露出したとき（ここでは、実際には、第５のモニター兼用領域Ｍ５よりも幅狭の第６のモニター兼用領域Ｍ６が露出したとき）の撥水を目視で確認するようにした場合でも、空洞部形成工程において、あらかじめ図４（ｂ）に示すように、シリコンウェハ１０の上記一表面側に格子状領域（モニター兼用領域Ｍ６）および積層構造部における格子状領域の周辺部を覆う保護用マスク９０を形成し、その後、異方性エッチングを行い、続いて、保護用マスク９０を除去すれば、図４（ｃ）に示すように、シリコンウェハ１０のダイシングレーンＤＬに対応する部位が異方性エッチングされず、ダイシングレーンＤＬに対応する部位付近で積層構造部の直下にアンダーカットが生じるのを防止できるから、保護用マスク９０を剥離液により除去してからダイシング工程を行うことによって、図１のように格子状領域上に保護膜６０が残存した状態でダイシング工程を行う場合に比べて、ダイシング工程でのパーティクルの発生をより抑制できる。
【００７９】
ここにおいて、保護用マスク９０の材料としては、空洞部形成工程において空洞部１１を形成するために用いるアルカリ系溶液に対するエッチング耐性があり、且つ、シリコンウェハ１０をエッチングしない剥離液で剥離可能な材料を採用すればよく、樹脂材料の場合には、例えば、brewer science社のProTEK（登録商標） PSB coatingなどを用いればよく、金属材料の場合には、ＡｌやＡｕなどを採用すればよい。ここで、樹脂材料および金属材料のいずれの場合も保護用マスク９０のパターニングはフォトリソグラフィ技術などを利用すればよく、保護用マスク９０の剥離は溶剤によるエッチングにより行えばよい。
【００８０】
また、保護用マスク９０を設ける代わりに、空洞部形成工程よりも前にｐ形不純物のイオン注入を行うイオン注入工程において、格子状領域からシリコンウェハ１０にｐ形不純物をイオン注入することにより、空洞部形成工程でエッチングストッパ層として機能させるｐ形不純物層１００（図５参照）を形成するようにしてもよい。なお、図５に示した例では、シリコンウェハ１０の上記一表面側に上述のｐ＋＋形チャネルストッパ領域４２（図１１参照）を形成するチャネルストッパ領域形成工程においてｐ形不純物層１００を同時に形成するが、これに限らず、シリコンウェハ１０の上記一表面側にｐ＋形ウェル領域４１を形成するウェル領域形成工程においてｐ形不純物層１００を同時に形成するようにしてもよいし、ＭＯＳトランジスタ４の構成要素とは関係なく、ｐ形ポリシリコン層３５を形成するｐ形ポリシリコン層形成工程においてｐ形不純物層１００を同時に形成するようにしてもよい（要するに、ＭＯＳトランジスタ４の有無に関わらず、元々備えている工程においてｐ形不純物層１００を同時に形成すればよい）。
【００８１】
このような製造方法によれば、保護膜パターニング工程において保護膜６０のうちシリコンウェハ１０の格子状領域上に形成された部分をエッチングするようにしながらも、空洞部形成工程においてシリコンウェハ１０のダイシングレーンＤＬに対応する部位が異方性エッチングされるのを、新たな工程を追加することなく形成したｐ形不純物層１００により抑制でき、ダイシングレーンＤＬに対応する部位付近で積層構造部の直下にアンダーカットが生じるのを防止できるから、格子状領域上に保護膜６０が残存した状態でダイシング工程を行う場合に比べて、ダイシング工程でのパーティクルの発生をより抑制できる。
【００８２】
ところで、上述の赤外線センサＡは、各画素部２にＭＯＳトランジスタ４を設けてあるが、ＭＯＳトランジスタ４は必ずしも設ける必要はない。また、赤外線センサＡは、必ずしも画素部２をアレイ状に備えた赤外線アレイセンサである必要はなく、少なくとも１つのサーモパイル３０ａを備えたものであればよい。また、積層構造部の構造も特に限定するものではなく、熱電変換部も、サーモパイル３０ａに限らず、例えば、抵抗ボロメータ、サーミスタなどでもよい。
【符号の説明】
【００８３】
Ａ 赤外線センサ
１ａ シリコン基板
１０ シリコンウェハ
１１ 空洞部
３０ａ サーモパイル（熱電変換部）
３１ 第１のシリコン酸化膜
３２ シリコン窒化膜
３３ 赤外線吸収部
５０ 層間絶縁膜（第５の絶縁膜）
５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３，５０ａ４，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ コンタクトホール
５１ 第２のシリコン酸化膜（第２の絶縁膜）
５２ 第３のシリコン酸化膜（第３の絶縁膜）
５３ 第４のシリコン酸化膜（第４の絶縁膜）
６０ 保護膜
９０ 保護用マスク
１００ エッチングストッパ層
ＤＬ ダイシングレーン
Ｍ１ 第１のモニター兼用領域
Ｍ２ 第２のモニター兼用領域
Ｍ３ 第３のモニター兼用領域
Ｍ４ 第４のモニター兼用領域
Ｍ５ 第５のモニター兼用領域（所定の格子状領域）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板と、赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収部および当該赤外線吸収部の温度変化を検出する熱電変換部を有しシリコン基板の一表面側に形成されてシリコン基板に支持された多層構造の積層構造部とを備え、シリコン基板において積層構造部の一部の直下に空洞部が形成された赤外線センサの製造方法であって、シリコン基板の基礎となるシリコンウェハに多数の赤外線センサを形成する前工程を行った後でダイシングレーンに沿って個々の赤外線センサに分割するダイシング工程を行うようにし、前工程のうち、積層構造部の最表層の保護膜を形成する保護膜形成工程よりも前に積層構造部の一部を構成する複数の絶縁膜それぞれをウェットエッチングによりパターニングする複数の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハにおいてダイシングレーン内で当該ダイシングレーンに対応する格子状部に沿った所定の格子状領域を含む部位に対応する部分が開口されたマスク層を形成し、当該マスク層をマスクとして絶縁膜をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハの前記格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点検出を行うことを特徴とする赤外線センサの製造方法。
【請求項２】
前記保護膜形成工程では、前記保護膜のパターニング時に前記シリコンウェハの前記格子状領域上に形成された部分を残すようにし、前記前工程では、前記保護膜形成工程よりも後で、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより前記空洞部を形成する空洞部形成工程を行うことを特徴とする請求項１記載の赤外線センサの製造方法。
【請求項３】
前記保護膜形成工程では、前記保護膜のパターニング時のウェットエッチングに際して、前記シリコンウェハの前記格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点を確認するようにし、前記前工程において前記保護膜形成工程よりも後でアルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより前記空洞部を形成する空洞部形成工程では、前記シリコンウェハの前記格子状領域および前記格子状領域の周辺部を保護用マスクで保護した状態で前記異方性エッチングを行うことを特徴とする請求項１記載の赤外線センサの製造方法。
【請求項４】
前記保護膜のパターニング時のウェットエッチングに際して、前記シリコンウェハの前記格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点を確認するようにし、前記前工程では、前記保護膜形成工程よりも後で、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより前記空洞部を形成する空洞部形成工程を行うようにし、前記空洞部形成工程よりも前にｐ形不純物のイオン注入を行うイオン注入工程において、前記格子状領域から前記シリコンウェハにｐ形不純物をイオン注入することにより、前記空洞部形成工程でエッチングストッパ層として機能させるｐ形不純物層を形成することを特徴とする請求項１記載の赤外線センサの製造方法。
【請求項５】
前記複数の絶縁膜パターニング工程のうち、前記熱電変換部を覆った絶縁膜をパターニングして前記格子状領域に比べて微細なコンタクトホールを形成する絶縁膜パターニング工程では、予め測定した前記格子状領域に対応する部位のエッチングレートとコンタクトホールに対応する部位のエッチングレートとの差に応じて前記終点検出からのオーバーエッチング時間を設定することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の赤外線センサの製造方法。
【請求項１】
シリコン基板と、赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収部および当該赤外線吸収部の温度変化を検出する熱電変換部を有しシリコン基板の一表面側に形成されてシリコン基板に支持された多層構造の積層構造部とを備え、シリコン基板において積層構造部の一部の直下に空洞部が形成された赤外線センサの製造方法であって、シリコン基板の基礎となるシリコンウェハに多数の赤外線センサを形成する前工程を行った後でダイシングレーンに沿って個々の赤外線センサに分割するダイシング工程を行うようにし、前工程のうち、積層構造部の最表層の保護膜を形成する保護膜形成工程よりも前に積層構造部の一部を構成する複数の絶縁膜それぞれをウェットエッチングによりパターニングする複数の絶縁膜パターニング工程では、積層構造部を形成する前のシリコンウェハにおいてダイシングレーン内で当該ダイシングレーンに対応する格子状部に沿った所定の格子状領域を含む部位に対応する部分が開口されたマスク層を形成し、当該マスク層をマスクとして絶縁膜をウェットエッチングするようにしてシリコンウェハの前記格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点検出を行うことを特徴とする赤外線センサの製造方法。
【請求項２】
前記保護膜形成工程では、前記保護膜のパターニング時に前記シリコンウェハの前記格子状領域上に形成された部分を残すようにし、前記前工程では、前記保護膜形成工程よりも後で、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより前記空洞部を形成する空洞部形成工程を行うことを特徴とする請求項１記載の赤外線センサの製造方法。
【請求項３】
前記保護膜形成工程では、前記保護膜のパターニング時のウェットエッチングに際して、前記シリコンウェハの前記格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点を確認するようにし、前記前工程において前記保護膜形成工程よりも後でアルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより前記空洞部を形成する空洞部形成工程では、前記シリコンウェハの前記格子状領域および前記格子状領域の周辺部を保護用マスクで保護した状態で前記異方性エッチングを行うことを特徴とする請求項１記載の赤外線センサの製造方法。
【請求項４】
前記保護膜のパターニング時のウェットエッチングに際して、前記シリコンウェハの前記格子状領域が露出したときの撥水にてエッチングの終点を確認するようにし、前記前工程では、前記保護膜形成工程よりも後で、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより前記空洞部を形成する空洞部形成工程を行うようにし、前記空洞部形成工程よりも前にｐ形不純物のイオン注入を行うイオン注入工程において、前記格子状領域から前記シリコンウェハにｐ形不純物をイオン注入することにより、前記空洞部形成工程でエッチングストッパ層として機能させるｐ形不純物層を形成することを特徴とする請求項１記載の赤外線センサの製造方法。
【請求項５】
前記複数の絶縁膜パターニング工程のうち、前記熱電変換部を覆った絶縁膜をパターニングして前記格子状領域に比べて微細なコンタクトホールを形成する絶縁膜パターニング工程では、予め測定した前記格子状領域に対応する部位のエッチングレートとコンタクトホールに対応する部位のエッチングレートとの差に応じて前記終点検出からのオーバーエッチング時間を設定することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の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】
【公開番号】特開２０１１−１４９８２３（Ｐ２０１１−１４９８２３Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１３８７（Ｐ２０１０−１１３８７）
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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