WO2004061983A1

WO2004061983A1 - 電子デバイスおよびその製造方法

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Publication number: WO2004061983A1
Application number: PCT/JP2003/016837
Authority: WO
Inventors: Kimiya Ikushima; Hiroyoshi Komobuchi; Asako Baba; Mikiya Uchida
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2005-06-27
Also published as: US20070298534A1; AU2003292630A1; JP3703480B2; US7364932B2; US20050176179A1; US7563635B2; JPWO2004061983A1

Abstract

　本発明では、空洞壁部材であるポリシリコン膜１４にエッチング用ホール２１を形成する。エッチング用ホール２１からフッ酸を注入し、シリコン酸化膜１３を溶解し、空洞２２を形成する。空洞２２内でセンサの検出部１２が露出された状態になる。次に、スパッタにより、エッチング用ホール２１内及び基板の上面上にＡｌ膜１６を堆積した後、エッチバックにより、Ａｌ膜１６のうちポリシリコン膜１４上に位置する部分を除去して、エッチング用ホールを封鎖しているＡｌからなる金属栓１６ａのみを残す。スパッタ工程は、５Ｐａ以下の圧力下で行なわれるので空洞２２内の圧力を低圧に保持することができる。

Description

明細書

電子デバイスおよびその製造方法

技術分野

本発明は、内部圧力を低いレベルに保持した空洞を備え電子デバイスおよびその製造方法に関する。特に、赤外線センサなどの検知部が減圧され雰囲気内に密閉される電子デバイスおよびその製造方法に関する。ま、本発明は、このような空洞内の雰囲気の圧力を測定し、必要にじて圧力を更に低下させることが可能な電子デバイスおよびその製造方法に関する。 m景技術

従来、赤外線センサなどの電子デバイスは、その検出感度を高めるために、少なくとも検知部が基板上に形成した空洞内に配置され、キャップ部によって真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気中に密封されている。

このような電子デバイスには、赤外線センサの他、圧力センサ、加速度センサ、流速センサ、真空卜ランジスタなどが含まれる。

これらのセンサのうち、赤外線センサは、ボロメータ型センサ、焦電型センサ、サ一モパイル型センサまたは熱電対型センサなどの熱型センサと、 P b S、 l n S b、 H g C d T eなどを用いた量子型センサとに大別される。ポロメータ型センサの多くは、ポリシリコン、 T i、 T i 〇N、 V〇_xなどの抵抗変化材料から形成しだ検出部を備えるが、 P Nダイォードなどの順方向電流の過渡特性を利用するちのもある。サーモパイル型センサは、例えば PN接合部に生じるゼ一ペック効果を利用し、焦電型赤外線センサは、 PZT、 BS丁、 Zn〇、 P b T i〇₃などの材料の焦電効果を利用する。ま、量子型センサは、電子励起によって流れる電流を検出する。ま、ゼ一ベック効果によって赤外線を検出するクロメル ·アルメル熱電対 Ch r ome 1— A ] ume 1 Th e rmoco u p 1 e) を有する赤外センサ等がある。

赤外線の検出感度および精度を高く維持するめには、赤外線検出部からの熱放散を小さくすることが好まレく、マイクロ真空パッケージなどによって密閉された真空雰囲気又は減圧され不活性ガス雰囲気中に検出部を封入すると、検出特性が向上することが知られてし、る。

圧力センサゆ加速度センサの感度ち、検出部の周りに存在する空気の粘性抵抗が低下すると向上するため、キャップ体などによって密閉され真空雰囲気又は減圧された不活性ガス雰囲気中に検出部を封入することが好ましい。また、キャップ体の内部を真空状態に封止し場合、電子デバイスの製造時または使用時にキャップ体内の真空度が保持できていることを確認できることが好ましい。以下、図 1 Αから図 1 Fを参照しながら、従来の電子デバイスの製造方法を説明する。

まず、図 1 Aに示す工程で、赤外線センサなどの検出部 1〇2が形成されシリコン基板 101上を用意する。そして、例えば CV D法により、シリコン酸化膜 103を基板上に堆積した後、検出部 102およびその周辺部を覆うようにシリコン酸化膜 103をバタ —ニングする。このシリコン酸化膜 103は、犠牲層として機能し、後の工程においてエッチングによって除去され、空洞部の形状を規定する。

図 1 Βに示す工程で、 CVD法により、シリコン酸化膜 103を覆うようにポリシリコン膜 104を形成する。このポリシリコン膜 104は、電子デバイスのキャップ部の側壁および天井壁となる。図 1 Cに示す工程で、ポリシリコン膜 1〇4を貫通してシリコン酸化膜 103に到達する多数のエッチング用ホール 1 1 1を形成する。

図 1 Dに示す工程で、エッチング用ホール 1 1 1からフッ酸を注入し、シリコン酸化膜 103を溶解し、エッチング用ホール 1 1 1 を介して溶液を除去する。これにより、シリコン酸化膜 103によつて囲まれる空洞 1 12が形成され、空洞 1 12内でセンサの検出部 102が露出され伏態になる。

次に、図 1 Εに示す工程で、 CVD法により、ポリシリコン膜 1 〇4を覆うポリシリコン膜 106を堆積する。このとき、エツチング用ホール 1 1 1の内壁部分にちポリシリコン膜 106が堆積されるので、エッチング用ホール 1 1 1は塞がれる。 CVD法の開始後, エッチング用ホールが完全に塞がれるまでの間に、空洞 1 1 2の内壁にもポリシリコン膜 106が堆積される。

上記の CVD工程は、通常、 5〇0mTo r r (約 67Pa) 程度の圧力下で S i H₄などの反^ガスを用いて行なわれる。しがつて、空洞 1 1 2は、その内部圧力が CVD工程時における圧力 5 OOmT o r r (約 6了 P a) 程度の状態で密閉される。また、この CVD工程では、空洞 1 12の内部に未反の S i H₄ゆ、反 ¾ によって生じる H₂ガスが残留している。更に、空洞 1 12の壁面上に堆積したポリシリコン膜 1〇6には、未反の S i H₄ゆ反 ¾ によって生じる H₂ガスが吸着している。

次に、図 1 Fに示す工程で、高真空下、 500°C以上の高温で基板 101の全体を加熱する。このとき、空洞 1 1 2の内部の S i H ₄ガスがある程度分解し、 H₂ガスがポリシリコン膜 104、 10 6を通過して外部に放出される。このため、空洞 1 1 2内の圧力は、 CVD工程時における空洞 1 1 2の内部圧力よりも少し低下し、空洞 1 1 2の真空度が幾分向上する。

上記の製造方法は、例えば特閧 2000—1 24469号公報に記載されている。

次に、真空パッケージ（キャップ体）の内部における真空度を向上させる従来技術および真空度（圧力）を測定する従来技術を説明する。

図 42は、従来の真空パッケージを有する電子デバイスの断面構成を模式的に示している（特開平 1 1一 32603了号公報

2参照）。図 42の電子デバイスは、シリコン基板 91と、ハンダ

99によってシリコン基板 91上に固定された透過窓 94とを備えている。透過窓 94とシリコン基板 91との間には、高さが 1〜1

Omm程度の空隙 93が設けられており、この空隙 93に大きさが数 mm程度のゲッタ 95が配置されている。

透過窓 94には貫通穴 97が形成されており、ゲッタ 95は貫通六 97を通して空隙 93に配置されている。シリコン基板 91を真空中に配置すると、貫通穴 9了を通して空隙 93は排気され、減圧される。真空封止用八ンダ 99を溶融することによって貫通穴 9了を封止し、空隙 93を真空状態に保持する。その後、ゲッタ 95を活性化すると、空隙 93の圧力を更に低くし、高真空状態を得ることができる。

キャップ体内の真空度は、例えばビラ二ゲージを用いて測定することができる。ビラ二ゲージは、真空中に配置された抵抗体の電気抵抗値に基づいて真空度を求める装置である。気体の熱伝導率は気体の圧力つまり真空度に依存するめ、加熱した抵抗体から気体への熱伝導率を求めれば、適切な校正をすることによって気体の真空度を決定することができる。

近年、電子デバイスの小型化が進み、上記の真空パッケージ（キヤップ体）を超小型に形成する要望が強まっている。例えば、マ卜リクス状に配列され多数の赤外線検出部および可視光検出部を同一基板上に備えたイメージセンサが提案されている。このようなィメージセンサでは、例えば 50 mX50 m程度の大きさを有する個々の赤外線検出部を 100 um 1 〇0 im程度の大きさを有するマイクロ真空パッケージで封止される（特開 2003—1 7 6了 2号公報）。

ま、真空中で高速スィッチ動作を行う F EA素子とトランジスタを混載しだ電子デバイスを超小型に製造するために、基板上の F E A素子の部分だけに超小型の真空パッケージを形成することが例えは、 Silicon metal—oxide— semiconductor field effect

transistor/field emission array fabricated using chemical mechanical polishing, C. Y. Hong and A. I. Akinwande, J.

Vac. Sci. Technol. B Vol. 21 , No. 1 , p5〇〇— 505， Jan/Feb 2003.に記載されている。

上述した電子デバイスの製造方法によれば、図 1 Fに示す熱処理工程において空洞 1 1 2内で S i H ₄ガスが分解し、 H ₂ガスが空洞 1 1 2の外部に放出される。このめ、空洞内の真空度は、 C V D工程時における圧力 5〇0 m T o 「 r (約 6了 P a ) よりも幾分は高まるものの、センサの感度向上のためには、それ以上の真空度の向上が見込めないという問題がある。

上記の製造方法では、検出部 1 〇2と基板 1 0 1 との間には空洞を形成していないが、検出部 1 0 2の上層および下層の各に犠牲層を設けることにより、検出部 1 〇2の上方だけではなく下方も空洞内の雰囲気ガスを接触する構造を作製することが可能である。

図 2は、このよろな構造を有するボ口メータ型赤外線センサの検出部付近を示す斜視図である。図 2では、赤外線検出部として機能する「ポロメータ」と呼ばれる抵抗体 1 5 1 と、抵抗体 1 5 1 を支持する支持部材 1 5 2とが基板 1 0 "1上に形成されてぃる。抵抗体 1 5 1 は、例えばパターニングされポリシリコン膜から形成され, 支持部材 1 5 2はポリシリコン膜、窒化膜、酸化膜などを積層して設けられることが多い。支持部材 1 52は、上面に抵抗体 1 51が形成されている支持本体部分から延びたアーム部分を有しており、このアーム部分を介して基板 1 〇1に固定された状態にある。

図 2では、空洞壁用部材は示されてないが、現実の赤外線センサでは、図 1 Fに示す空洞 1 1 2と同様の空洞の内部に支持部材 1 5 0が配置されている。

以下、エッチング用ホールを CVD法によって塞いだ場合に生じる問題を詳細に説明する。

図 2に示していないが、空洞を囲¾ょラに存在するポリシリコン膜（図 1 Fの参照符号「1 04」、「1 06」で示す膜）を通過して赤外線が抵抗体 1 51に入射すると、抵抗体 1 51の温度が上昇するだめ、この温度上昇に伴って抵抗値が変化する。図 2の構造を有する赤外線センサでは、この抵抗値の変化を測定することにより抵抗体 1 51に入射し赤外線の量を検出することができる。

赤外線センサの検出感度を向上させるめには、赤外線が抵抗体

1 51に入射しときの抵抗体 1 51の温度上昇を大きくする必要がある。このため、赤外線検出部として機能する抵抗体 1 51とその外部との間をできるだけ断熱することが好ましい。

抵抗体 1 51とその外部との間の熱伝導は、抵抗体 1 51と基板 1 01とを接続している支持部材 1 52を介し熱伝導、および、抵抗体 1 51の周囲の気体を介し熱伝導に分けられる。

支持部材 1 52を介し熱伝導は、支持部材 1 52の最も細い部分の断面積が小さく、かつ、基板 1 01 との距離が大きいほど小さし、。例えば、 MEMS (M i c r o - E 1 Θ c t r o - e c h a n i c a 1 S y s t ems) の技術を用いれば、図 2に示すように、支持部材 1 52のうち基板 1 01につながる部分（接続部）を断面積 3jum²、長さ 50jumの S i ₃ N ₄の 2本の柱によって構成することが可能である。この場合には、熱コンダクタンス（Th e r m a I Co n d u c t a n c e) は 3X1 0— ⁷ (W/K) となる。

これに対して、抵抗体 1 51の周囲の気体を介した熱コンダクタンスは、気体の圧力が小さいほど小さい。このことから、赤外線センサの感度を向上するためには検出部の周囲の気体圧力を小さくする必要がある。

しかしながら、図 1 Aから図 1 Fを参照しながら説明した従来の製造方法では、図 1 Eに示す工程の後、残留ガスによって空洞 1 1 2の内部の圧力は 5〇Om To r r (約 6了 P a) 程度に保たれている。空洞 1 1 2の形成後、真空高温処理を行なろことにより、内部の水素が外部に拡散するめ、空洞 1 1 2の内部圧力を幾分低下させることができるが、高温加熱によっても空洞 1 1 2の外部に追い出すことができない S i H₄ガスが残留する。

ポロメータ型などの赤外線イメージセンサでは、検出部を覆う空気の圧力と感度との間に図 3のグラフに示す関係がある。このような関係は、例えば、 Ac ad em i c Pr e s s社の「U n c o o l e d I n f r a r e d I ma i n A r r a y s an d S y s t ems」の 1 1 5ぺ一ジに説明されている。図 3のグラフは、縦軸が感度を示し、横軸が検出部 1 2の雰囲気圧力を示している。このグラフからわかるように、圧力が低いほど感度が高くなる。圧力が 5〇mTo r 「の場合の感度は、圧力が 5 OOmT o r rの場合の感度の感度に比べて約 3倍になる。このめ、空洞内部の圧力は 50mT o r r以下にすることが望ましい。ま、赤外線センサの検出部 1 51の支持部材 1 52は図 2に示すような微細な構造をもつので、図 1 Fに示す工程で、あまりに高温の加熱を行なうと、支持部材 1 52に熱廂力が発生して支持部材 1 52が破損するおそれがある。

さらに、 660°C以上の高温加熱を行なつだ場合、センサの配線に用いられている A 1が融解するとし、問題が生じるため、この温度以下で加熱する必要があるが、この温度においては H₂の外部への拡散速度が非常に小さいので、真空度向上のための加熱としての機能をそれほど期待することができない。

このように、 CVDを用いてエッチング用ホールを塞ぐ従来の製造方法では、空洞 1 1 2の真空度を更に向上させ、それによつて検出感度を高めることが困難である。

この真空度を向上させるめ、図 1 2を参照しながら説明した方法を採用すると、微細な空洞内に図 1 2に示すゲッタを歩留まりよく配置することは極めて困難である。

ま、前述の真空パッケージ（キャップ体）を 1 mm以下のサイズに小型化すると、各真空パッケージの内部に従来の方法でゲッタ剤を配置することが更に困難になる。例えば、個の赤外線検出部を 1 O O ju m X I O O ju m程度の大きさを有するマイクロ真空パッケージで封止する場合、多数の真空パッケージの個の内部にゲッタ剤を配置してゆくことは非常に難しく、手間ちかかる。

更に、従来のビラ二ゲージなどによる真空度検出技術の多くは、大型装置の真空チャンバ一内における真空度を計測することを目的として作製されものであるため、小さなものでも検出素子の長さが 0. 2インチ程度ちある。このため、従来のビラ二ゲージは、上述した超小型真空パッケージの内部圧力を測定することにば適していなし、。

本発明の目的は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、少なくとも一部が空洞内に保持される電子デバイスであって、前記空洞の内部圧力を従来よりも低減することができる電子デバイスと、その製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、超小型真空パッケージの内部圧力を測定できる電子デバイスおよびその製造方法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、超小型真空パッケージ内の真空度を維持ま 7£は向上することが容易な電子デバイスおよびその製造方法を提供することにある。発明の開示

本発明の電子デバイスを製造する方法は、電子デバイスの一部が設けられた基板を用意し、前記電子デバイスの一部を覆う犠牲層を前記基板の選択され領域上に形成する工程（a ) と、前記犠牲層を覆う空洞壁用膜を前記基板上に形成する工程（b ) と、前記空洞壁用膜を貫通して前記犠牲層に達する少なくとも 1 つの開口を前記空洞壁用膜に形成する工程（c ) と、前記開口を介して前記犠牲層の少なくとち 1部を選択的にエッチングすることにより、前記電子デバイスの一部を囲空洞を形成する工程（d ) と、前記開口を塞ぐシール部材をスパッタ法によって形成する工程（e ) とを含む。好ましい実施形態において、前記工程（e ) では、金属をスパッタすることにより、前記シール部材を形成する。

好ましい実施形態において、前記工程（e ) では、シリコンをスパッタすることにより、前記シール部材を形成する。

好ましい実施形態において、前記工程（e ) では、シール部材用膜を前記開口及び前記空洞壁用膜の上に堆積した後、前記シール部材用膜のち前記空洞壁用膜の上面上に位置する部分を除去することにより、前記開口内に前記シール部材を残す。

好ましい実施形態において、前記工程（e ) では、前記基板の主面に垂直な方向に対して傾いた方向からスパッタを行なう。

好ましい実施形態において、前記工程（c ) では、上方で広く下方で狭い形状を有する開口を形成する。

好ましい実施形態において、前記工程（b ) では、前記犠牲層の側面に到達する側方開口をさらに形成する。

好ましい実施形態において、前記工程（b ) では、前記工程

( Θ ) におけるスパッタの方向からみて、前記開口が前記電子デバイスの一部とオーバ一ラップしないように前記開口を形成する。好ましし、実施形態において、前記工程（e ) では、 1 O P a以下の圧力下でスパッタを行なう。好ましい実施形態におし、て、前記工程（e) では、 5 P a以下の圧力下でスパッタを行なう。

好ましい実施形態において、前記工程（a) では、前記犠牲層をポリシリコン膜から形成し、前記工程（b) では、前記空洞壁用膜としてシリコン酸化膜を形成する。

好ましい実施形態において、前記電子デバイスの一部は、赤外線センサの検出部であり、前記工程（a) では、前記犠牲層をポリシリコン膜から形成し、前記工程（b) では、前記空洞壁用膜として、ポリシリコン膜及び該ポリシリコン膜を包シリコン酸化膜を形成する。

好ましい実施形態において、前記工程（a) では、前記犠牲層をシリコン酸化膜から形成し、前記工程（b) では、前記空洞壁用膜としてポリシリコン膜を形成する。

好ましい実施形態において、前記工程（d) の後で前記工程 (e) の前に、 CVDによって、基板の露出している表面上に膜を堆積して前記開口を小さくする工程をさらに含 ¾。

好ましい実施形態において、前記工程（a) の前に、前記電子デバイスの一部として、赤外線センサの検出部と、前記検出部の側方及び下方を埋める下部空洞用犠牲層とを形成する工程をさらに含み，前記工程（d) では、前記犠牲層及び前記下部空洞用犠牲層を除去する。

本発明の電子デバイスは、基板と、前記基板上に設けられ電子デバイスの一部と、空洞を挟んで前記電子デバイスの一部を囲 ¾空洞壁部材と、前記空洞壁部材のろち天井部に設けられた開口を塞ぐシール部材とを含み、前記シール部材は、スパッタにより形成されてし、る。

好ましい実施形態において、前記シール部材は、シリコンによつて構成されている。

好ましい実施形態において、前記シール部材は、金属によって構成されている。

好ましい実施形態において、前記空洞内の圧力は、 1 〇 P a以下である。

好ましい実施形態において、前記空洞内の圧力は、 5 P a以下である。

' 好ましい実施形態において、前記シール部材は、金属によって構成されている。

好ましい実施形態において、前記シール部材は、酸化膜によって構成されている。

好ましい実施形態において、前記電子デバイスの一部は、赤外線センサの検出部であり、前記空洞壁部材は、ポリシリコンと該ポリシリコンを包シリコン酸化膜によって構成されている。

好ましい実施形態において、前記電子デバイスの一部は、赤外線センサの検出部であり、前記検出部の側方及び下方は、下部空洞によって囲まれている。

好ましい実施形態において、前記スパッタの方^からみて、前記開口が前記電子デバイスの一部と才一バ一ラップしていない。本発明による他の電子デバイスの製造方法は、減圧された空洞と、少なくとち一部が前記空洞内に配置され圧力測定素子とを備えた電子デバイスの製造方法であって、前記圧力測定素子を基板に設ける工程（a ) と、前記圧力測定素子の少なくとも一部を内部に含 ¾ ように前記空洞を形成する工程（b ) とを含み、前記空洞を形成する工程（b ) は、被エッチング領域にエッチヤン卜を供給するための開口を形成する工程（b 1 ) と、前記開口を通じて前記被エッチング領域にエッチヤン卜を供給し、前記被エッチング領域を除去する工程（b 2 ) と、前記開口を塞ぐシール部材をスパッタ法によつて形成する工程（b 3 ) とを含む。

好ましい実施形態において、前記工程（a ) は、発熱および Zまは吸熱を行機能を有する熱吸放出部、および温度を検出する機能を有する温度検出部を、薄膜堆積技術によって前記基板上に形成し、それによつて前記圧力検出素子を形成する工程（a 1 ) を含 ¾。好ましい実施形態において、前記熱吸放出部は、ジュール熱によつて発熱する。

好ましい実施形態におし、て、前記温度検出部は、電気抵抗の温度に対する抵抗変化によって温度を検出する。

好ましい実施形態において、前記熱吸放出部は、電気抵抗によるジュール熱によって発熱する機能と、前記電気抵抗の電気抵抗の温度に対する抵抗変化によって温度を検出する機能とを有しており、前記熱吸放出部と前記温度検出部が同一の電気抵抗体薄膜によって構成されている。

好ましい実施形態において、前記熱吸放出部は、ペルチェ素子である。

好ましい実施形態において、前記工程（b ) は、前記被エツチング領域として機能する犠牲層を前記圧力測定素子上に形成する工程と、前記犠牲層を覆う空洞壁用膜を前記基板上に形成する工程と、好ましい実施形態において、前記開口を前記空洞壁用膜に形成し、前記開口を介して前記犠牲層の少なくとも一部を露出させる工程とを含む。好ましい実施形態において、前記工程（a 1 ) を行なう前に、前記基板の一部を覆ラ熱吸放出部断熱用犠牲層を前記基板の選択された領域上に形成する工程と、前記工程（a 1 ) を行なった後に、前記熱吸放出部断熱用犠牲層の少なくとも一部を除去する工程とを更に含 ¾。

好ましい実施形態において、前記工程（a 1 ) を行な前に、前記被エッチング領域の一部として機能する熱吸放出部断熱用犠牲層を前記基板の選択されだ領域上に形成する工程と、前記熱吸放出部断熱用犠牲層の上に前記圧力測定素子を形成し後、前記被エッチング領域の他の一部として機能する空洞壁用犠牲層を前記圧力測定素子上に形成する工程と、. 前記熱吸放出部断熱用犠牲層と前記空洞壁用犠牲層を覆空洞壁用膜を形成する工程と、前記開口を前記空洞壁用膜に形成し、前記熱吸放出部断熱用犠牲層および前記空洞壁用犠牲層の少なくとも一方の一部の表面を露出させる工程と、前記開口を介して前記熱吸放出部断熱用犠牲層および前記空洞壁用犠牲層の少なくとち一部を除去する工程とを含^。

好ましい実施形態におし、て、前記基板の上にエッチス卜ップ層を形成する工程と、前記開口を前記エッチス卜ップ層に形成する工程と、前記熱吸放出部および温度検出部のうち、少なくとも一方を前記エッチス卜ップ層上に形成する工程と、前記開口を通じて前記ェツチヤン卜を供給し、前記基板のラち前記被エッチング領域として機能する領域を除去することによって前記空洞の少なくとも 1部を形成する工程とをさらに含 ¾。

好ましい実施形態において、前記基板として、表面まだは内部にエッチストップ層として機能する領域と、前記エッチストップ層して機能する領域の下方において前記被エッチング領域として機能する領域とを備えた基板を用意する工程と、前記開口を前記エッチス卜ップ層に形成する工程と、

好ましい実施形態において、前記熱吸放出部および温度挨出部のうち、少なくとも一方を前記エッチス卜ップ層上に形成する工程と、前記開口を介して前記エッチヤン卜を供給し、前記基板の前記被ェツチング領域の少なくとち一部を除去する工程とをさらに含。

好ましい実施形態において、前記熱吸放出部は、 1 m m以下の大きさを有している。

好ましい実施形態において、前記工程（b 3 ) は、 1 O T o r r 以下の圧力で行う。

好ましい実施形態において、前記工程（b 3 ) では、シリコンをスパッタする。

好ましい実施形態において、前記薄膜堆積技術は真空蒸着法である。

好ましい実施形態において、前記薄膜堆積技術は、 C V Dまたは P V Dによって行なう。

本発明による更に他の電子デバイスの製造方法は、減圧された空洞と、前記空洞内に配置され、周囲の物質を吸着する機能を有するゲッタリング薄膜と、前記ゲッタリング薄膜を発熱によって活性化する機能を有する活性化部とを備えた電子デバイスの製造方法であつて、薄膜堆積技術により、前記活性化部およびゲッタリング薄膜を基板に設ける工程（a ) と、前記空洞を形成する工程（b ) とを含み、前記空洞を形成する工程（b ) は、被エッチング領域にエツチャン卜を供給するための開口を形成する工程（b 1 ) と、前記開口を通じて前記被エッチング領域にエッチヤン卜を供給し、前記被エッチング領域を除去する工程（b 2 ) と、前記開口を塞ぐシール部材をスパッタ法によって形成する工程（b 3 ) とを含む。

好ましい実施形態において、前記工程（a ) は、薄膜堆積技術によって前記活性化部を形成する工程（a 1 ) と、薄膜堆積技術によつて前記ゲッタリング薄膜を前記活性化部に接する位置に形成する工程（a 2 ) と、を含。

好ましし、実施形態において、前記工程（ a ) は、前記工程（ a 1 ) および前記工程（a 2 ) を行なろ前に、前記基板の一部を覆う活性化部用犠牲層を前記活性化部が形成される領域上に形成するェ程を含み、前記工程（b ) は、前記活性化部用犠牲層の少なくとち一部を除去する工程をを含む。

好ましい実施形態において、前記基板の上にエッチス卜ップ層を形成する工程と、前記開口を前記エッチス卜ップ層に形成する工程と、前記活性化部および前記ゲッタリング薄膜のち、少なくとも一方を前記エッチス卜ップ層上に形成する工程と、前記開口を通じて前記エッチヤン卜を供給し、前記基板のうち前記被エッチング領域として機能する領域を除去することによって前記空洞の少なくとち 1部を形成する工程とをさらに含む。

好ましい実施形態において、前記基板として、表面または内部にエッチス卜ップ層として機能する領域と、前記エッチス卜ップ層して機能する領域の下方において前記被エッチング領域として機能する領域とを備えた基板を用意する工程と、前記開口を前記エッチス卜ップ層に形成する工程と、前記活性化部およびゲッタリング薄膜のうち、少なくとも一方を前記エッチス卜ップ層の上方に形成する工程と、前記開口を介して前記エッチヤン卜を供給し、前記基板の前記被エッチング領域の少なくとも一部を除去する工程とをさらに含む。

好ましい実施形態において、前記工程（b ) は、前記被エツチング領域として機能する空洞壁用犠牲層を前記活性化部上に形成する工程と、前記空洞壁用犠牲層を覆う空洞壁用膜を前記基板上に形成する工程と、前記開口を前記空洞壁用膜に形成し、前記開口を介して前記空洞壁用犠牲層の少なくとも一部を露出させる工程とを含。好ましい実施形態において、前記活性化部は、 1 m m以下の大きさを有している。

好ましい実施形態において、前記工程（b 3 ) は、 1 O T o r r 以下の圧力で行ろ。

好ましい実施形態において、前記活性化部が電気抵抗によるジュール熱によって発熱する。 .

好ましい実施形態において、前記活性化部がペルチェ素子である _c 好ましい実施形態において、前記電子デバイスは、前記基板上に形成された少なくとち 1 つの赤外線検出部および少なくとち 1つの可視光検出部を有しており、前記空洞は、前記赤外線検出部の少なくとち一部を取り囲み、かつ、前記可視光検出部の一部を囲まない形状を有している。

好ましい実施形態において、前記基板上に形成され前記可視光線検出部の数は複数であり、前記基板上に配列されている。

好ましい実施形態において、前記基板上に形成された前記赤外線検出部および可視光線検出部の数は、それぞれ、複数であり、前記基板上に配列されている。

赤外線および可視光線を反射するミラ一を形成する工程を更に含も、。

本発明による他の電子デバイスは、基板と、前記基板上に設けられた電子デバイスの一部と、空洞を挟んで前記電子デバイスの一部を囲空洞壁部材と、前記空洞壁部材のち天井部に設けられた開口を塞ぐシール部材とを含み、前記シール部材は、薄膜から形成されており、前記空洞の内部の圧力が 1 〇 P a以下である。

好ましい実施形態において、前記空洞の内部には、ゲッタリング薄膜が設けられている。

好ましい実施形態において、前記空洞の少なくと一部は、前記ゲッタリング薄膜の下方にも存在している。

好ましい実施形態において、前記電子デバイスは、前記ゲッタリング薄膜を加熱するマイクロヒータ部を備えている。図面の簡単な説明

図 1 Aは、従来の電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。

図 1 Bは、従来の電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。

図 1 Cは、は、従来の電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。

図 1 Dは、は、従来の電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。

図 1 Eは、従来の電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。

図 1 Fは、従来の電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。

図 2は、ボロメータ型赤外センサの検出部付近の構造を示す斜視図である。

図 3は、赤外線イメージセンサの検出部における雰囲気圧力と感度との関係を示す図である。

図 4 Aは、本発明の第 1の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のちエッチング用開口部を形成するまでの工程を示す断面図である。

図 4 Bは、本発明の第 1 の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のうちエッチング用開口部を形成するまでの工程を示す断面図である。

図 4 Cは、本発明の第 1 の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のうちエッチング用開口部を形成するまでの工程を示す断面図である。

図 4 Dは、本発明の第 1 の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のうちエッチング用開口部を形成した後の工程を示す断面図である。

図 4 Eは、本発明の第 1の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のうちエッチング用開口部を形成した後の工程を示す断面図である。

図 4 Fは、本発明の第 1の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のうちエッチング用開口部を形成した後の工程を示す断面図である。

図 5 ( a ) 、図 5 ( b ) は、それぞれ第 2の実施形態に係る電子デバイスの製造工程の一部を示す部分断面図である。

図 6は、第 2の実施形態において、赤外線センサの感度の低下防止のための第 1の手段を講じた場合の電子デバイスの空洞内部の搆造を示す部分横断面図である。図了 Aは、本発明の第 3の実施形態における電子デバイスの製造工程の 5ち、犠牲層を形成するまでの工程を示す断面図である。図 7 Bは、本発明の第 3の実施形態における電子デバイスの製造工程のうち、犠牲層を形成するまでの工程を示す断面図である。図 7 Cは、本発明の第 3の実施形態における電子デバイスの製造工程のうち、犠牲層を形成するまでの工程を示す断面図である。図了 Dは、本発明の 3の実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、犠牲層を形成してから B P S G膜の平坦化を行なろまでの工程を示す断面図である。

図了 Eは、本発明の第 3の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のろち、犠牲層を形成してから B P S G膜の平坦化を行なうまでの工程を示す断面図である。

図 7 Fは、本発明の第 3の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のうち、犠牲層を形成してから B P S G膜の平坦化を行なラまでの工程を示す断面図である。

図 7 Gは、本発明の第 3の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程の θち、 B P S G膜の平坦化を行なってから保護膜等のパター二ングを行なうまでの工程を示す断面図である。

図了 Hは、本発明の第 3の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のち、 B P S G膜の平坦化を行なってから保護膜等のパター二ングを行なラまでの工程を示す断面図である。

図了 I は、本発明の第 3の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のち、 B P S G膜の平坦化を行なってから保護膜等のパター二ングを行なまでの工程を示す断面図である。

図 7 Jは、本発明の第 3の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のうち、保護膜等のパターニングを行なってからエッチング用ホールを形成するまでの工程を示す断面 1である。

図了 Kは、本発明の第 3の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のち、保護膜等のパターニングを行なってからエッチング用ホールを形成するまでの工程を示す断面図である。

図了 Lは、本発明の第 3の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のうち、保護膜等のパターニングを行なってからエッチング用ホールを形成するまでの工程を示す断面図である。図 7 Mは、本発明の第 3の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のち、エッチング用ホールを形成してからエッチング用ホールを塞ぐシール部材を形成するまでの工程を示す断面図である。

図了 Nは、本発明の第 3の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のうち、エッチング用ホールを形成してからエッチング用ホールを塞ぐシール部材を形成するまでの工程を示す断面図である。

図 7〇は、本発明の第 3の実施形態に係る電子デバイスの製造ェ程のち、エッチング用ホールを形成してからエッチング用ホールを塞ぐシール部材を形成するまでの工程を示す断面図である。図 8は、図 1 2 I における溝 6 3を示す平面レイァゥ卜図である c 図 9は、本発明の第 4の実施形態に係る赤外線センサを示す断面図である。図 1 O Aは、本発明の第 5の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。

図 1 O Bは、本発明の第 5の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。

図 1 O Cは、本発明の第 5の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を示す工程断面図である。

図 1 1 は、本発明の第 6の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を示す断面図である。

図 1 2 ( a ) は、本発明の第 7の実施形態を示す斜視図であり、図 1 2 ( b ) は、その等価回路図である。

図 1 3は、本発明の第了の実施形態における赤外線検出部の構成を模式的に示す斜視図である。図 14は、マイクロヒータ部 167のレイァゥ卜の一例を示す^ 面図である。

図 15は、マイクロヒータ支持部 168の構成例を示す斜視図でる。

図 16は、テス卜用の赤外線検出部を示す斜視図である。

図 1了 Aは、マイクロヒータ部の構成を示す斜視図である。図 17Bは、マイクロヒータ部の構成を示す断面図（ブリッジを横切る断面図）である。

図 17Cは、マイクロヒータ部の構成を示す断面図（ブリッジが延びる方向に平行な断面図）である。

HM 7Dは、マイクロヒータ部の構成を示す平面図である。図 18は、マイクロヒータ部における電気抵抗と真空度（圧力）との関係の一例を示すグラフである。

図 19は、本発明の第了の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（a) は A— A' 線断面図、（b) は B— B' 線断面図、（c) は平面図である。

図 20は、本発明の第 7の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（a) は A— A' 線断面図、（b) は B— B' 線断面図、（c) は平面図である。

図 21は、本発明の第了の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（a) は A— A' 線断面図、（b) は B— B' 線断面図、（c) は平面図である。図 22は、本発明の第 7の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（a) は A— A' 線断面図、（b) は B— B' 線断面図、（c) は平面図である。

図 23は、本発明の第了の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（a) は A— A' 線断面図、（b) は B— B' 線断面図、（c) は平面図である。

図 24は、本発明の第 7の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（a) は A— A' 線断面図、（b) は B— B' 線断面図、（c) は平面図である。

図 25は、本発明の第了の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（a) は Α_Α' 線断面図、（b) は B— B' 線断面図、（c) は平面図である。

図 26は、本発明の第了の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（a) は A— A' 線断面図、（b) は B— B' 線断面図、（c) は平面図である。

図 27は、本発明の第了の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（a) は Α_Α' 線断面図、（b) は B— B' 線断面図、（c) は平面図である。

図 28は、本発明の第 7の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（a) は A— A線断面図、（b) は B— B' 線断面図、（c) は平面図である。図 29は、本発明の第 7の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（a) は A— A' 線断面図、（b) は B— B' 線断面図、（c) は平面図である。

図 30は、本発明の第 7の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（a) は A— A' 線断面図、（b) は B— B' 線断面図、（c) は平面図である。

図 31は、本発明の第了の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、 (a) は A— A' 線断面図、（b) は B— B' 線断面図、（c) は平面図である。

図 32は、本発明の第 8の実施形態における電子デバイスを示す断面図であり、（a) は A— A' 線断面囡、（b) は B— B' 線断面図である。

図 33は、本発明の第 8の実施形態における電子デバイスの製造工程を示す図であり、（a) は Α_Α' 線断面図、（b) は B— B' 線断面図、（c) は平面図である。

図 34は、本発明の第 9の実施形態を示す図である。

図 35は、本発明の第 9の実施形態の等価回路囱である。

図 36は、赤外線検出部の感度と雰囲気の真空度との関係を示したグラフ図である。

図 37は、抵抗体における熱の出入りを説明するための斜視図であ。

図 38は、抵抗体を自己発熱させ、一定期間放置した後の抵抗体の温度変化を示すグラフである。 P r o 1 ~3は、それぞれ、異なる真空度のマイクロパッケージ内に置かれ素子 1〜 3の温度プロファイルを示している。

図 3 9は、実施形態における抵抗体の温度測定のタイミングチヤ —卜である。横軸は時間を示し、縦軸は駆動電圧を示している。図 4 0は、真空度判定のための温度測定時において、赤外線検出部の出力信号を処理し、欠陥を補完する回路を示す図である。

図 4 1 は、図 3 5に示すセルアレイにおけるマイクロ真空パッケ —ジの配置を模式的に示す図である。

図 4 2は、従来の真空パッケージを有する電子デバイスの断面構成を模式的に記す図である。

発明を実施するための最良の形態以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。 (実施形態 1 )

以下、図面を参照しながら、本発明による第 1の実施形態を説明する。

まず、図 4 Aに示す工程で、シリコン基板 1 1の主面上に赤外線センサのポロメータなどの検出部 1 2を形成する。具体的には、センサ機能を有する材料の薄膜をシリコン基板 1 1上に堆積した後、フォ卜リソグラフィおよびエッチング技術などの微細加工を施すことにより、上記薄膜をパターニングする。この検出部 1 2の平面形伏は、例えば、図 2の抵抗体 1 5 1 と同様の平面形状を有するよに設計される。次に、 C V D法などの薄膜堆積技術により、検出部 1 2を覆うシリコン酸化膜 1 3をシリコン基板 1 1上に堆積した後、検出部 1 2 およびその周辺部を覆うようにシリコン酸化膜 1 3をパターニングする。このパターニングも、フォ卜リソグラフィおよびエッチング技術によって実行され得る。パターニンされたシリコン酸化膜 1 3 は、犠牲層として機能し、後にエッチングで除去され、空洞部の形状を規定することになる。シリコン酸化膜 1 3の厚さは、空洞の高さを規定する。本実施形態では、シリコン酸化膜 1 3の厚さ、例えば 0. 5 i m以上 2 m以下の範囲に設定する。

次に、図 4 Bに示す工程で、 C V D法などの薄膜堆積技術によりシリコン酸化膜 1 3を覆うポリシリコン膜 1 4をシリコン基板 1 1 上に堆積する。このポリシリコン膜 1 4は、空洞部を形成した後、電子デバイスのキャップ部の側壁および天井壁として機能す空洞壁部材である。ポリシリコン膜 1 4の厚さは、例えば 0. 5 m以上 2 m以下の範囲に設定される。本実施形態では、エッチングによつて除去される犠牲層をシリコン酸化膜から形成しているため、シリコン酸化膜をエッチングするエッチヤン卜に対してエッチングされにくい材料から空洞壁部材を形成する必要がある。ポリシリコンは、シリコン酸化物のエッチングに利用される種々のエッチヤン卜に対して優れ耐エッチング性を示す材料の一つである。

図 4 Cに示す工程で、ポリシリコン膜 1 4を貫通してシリコン酸化膜 1 3に到達する多数のエッチング用ホール 2 1 を形成する。ェツチング用ホール 2 1 は、フォ卜リソグラフィおよびエッチング技術により、任の位置に任意の個数および配列で形成される。本実施形態では、エッチング用ホール 21の直径を 0. 1 ； um以上 6 im 以下の範囲に設定する。

次に、図 4Dに示す工程で、エッチング用ホール 21 にフッ酸を注入し、シリコン酸化膜 1 3をエッチングする。フッ酸と反麻して溶解したシリコン酸化膜 1 3は、エッチング用ホール 21 を介して除去され、ポリシリコン膜 1 4によって囲まれる空洞 22が形成される。空洞 22の内部は、センサの検出部 1 2が露出し状態になる。

図 4 Eに示す工程で、ポリシリコン膜 1 4の上面を覆う A〗膜 1

6をシリコン基板 1 1上に形成する。本実施形態では、この A l 膜 1 6を斜め方向からのスパッタによって形成する。 A〗膜 1 6の厚さは、エッチング用ホール 21の直径に]^じて異なるが、本実施形態では、 2. 〇 imに設定している。このスパッタエ程は、 5 P a 以下の圧力下で行なう。エッチング用ホール 21 は、 A I 膜 1 6によって塞がれ、空洞の内部は 5 P a以下の圧力になる。

次に、図 4Fに示すように、エッチバックにより、 A〗膜 1 6のちポリシリコン膜 1 4の上面よりち上に位置する部分を除去し、エッチング用ホール 21 を塞いでいる A 1 からなる金属シール部材 1 6 aのみを残す。ここで、空洞 22の内部に比較的大きな検出部が配置されている場合は、図 4Aに示す工程の前に、以下の工程 A, Bを行なって、図 A Aに示す工程においてセンサの検出部を覆うように、犠牲層（シリコン酸化膜 1 3) を堆積することが好ましい。工程 A ：センサの検出部及び周辺回路部の形成

工程 B ：センサの検出部および周辺回路部を覆ポリシリコン膜の形成

赤外線は、ポリシリコン膜 1 4を透過するが、金属シール部材 1 6 aを透過しない。しかし、金属シール部材 1 6 aは、全体としては極めて小面積しか占めていなし、ので、現実にはほとんど不具合はない。また、後述するように、図 4 Eに示す工程におけるエツチング用ホール 2 1 の形成位置を、赤外線センサの検出部（図 2に示す抵抗体 1 5 1 ) とできるだけオーバーラップしないようにすることで、赤外線の検出感度の低下を抑制することができる。

本実施形態によると、図 4 Eに示す工程で、スパッタ法により、エッチング用ホール 2 1 を塞ぐめの A〗膜（金属膜）を堆積するので、 C V D法を用いる場合に比べると低い圧力（つまり高い真空度）下でエッチング用ホール 2 1 を塞ぐことができる。したがって，空洞 2 2の真空度を高く、例えば 5 P a以下の圧力に保持することができる。よって、空洞 2 2内に配置されるセンサの検出部からその周囲の空間を介しての熱伝導を低減することができ、センサの検出感度の向上を図ることができる。

ま、本実施形態によれば、エッチング用ホール 2 1 を塞いだ後に熱処理を行なう必要がないので、アルミニウム配線等に悪影響を及ぼすことなく、センサの感度を向上することができる。更に、本実施形態では、エッチング用ホール 2 1 を塞ぐめに金属を用いているめに、 C V D法を用い場合のような、空洞 2 2にガス等を吸着しポリシリコン膜などがほとんど存在しない。したがって、電子デバイスを使用しているうちに残留ガス等が空洞 22に放出されて真空度が悪化するような不具合ちない。

図 4 Fに示す工程では、チャンバ一内に A rガスを流量 1〇〜3 〇（m I /m i n) で流しながら、チャンバ一内の温度を 400°C 〜500°Cに保持してスパッタを行なうことが望ましい。スパッタ時におけるチャンパ一内の温度が 40〇°C未満である場合、スパッタされ ΤάΑ I粒子のリフローの速度が小さくなり、 A〗膜の成長速度が小さい部分が生じるため、エッチング用ホールを塞ぐのに過大な時間がかかる一方、スパッタ時の温度が 500°Cを越えると、 A 1配線等に悪影響を及ぼすからである。

ま、斜め方向スパッタリングを行なわない場合には、スパッタ用タ一ゲッ卜と基板との間の距離が; I 0 cm以下であることが望ましい。スパッタ用ターゲッ卜と基板との間の距離が 1 Ocm以上であるロングスロースパッタでは、基板の上面に垂直に入射する金属粒子の割合が増加するので、エッチング用ホールの側壁面に金属膜が堆積される速度が小さくなり、エッチング用ホールの封止にはより大きな時間がかかり、空洞内に侵入する金属粒子の数が増えるからである。

例えば、チャンバ一内に A rガスを流量 10〜30 (m I /m i n) で流しながら、チャンバ一内の温度を 400°C〜500°Cに保持し、かつ、スパッタ用ターゲッ卜と基板との間の距離が 10 cm 以下である場合には、斜め方向スパッ夕でなくても、約 4〇秒間で基板の上面上に約 600 nmの金属膜が堆積され、同時に径が 0. 3 mのエッチング用ホールが封鎖される。

スパッタされる金属は、アルミニウム（A 1 ) 以外に、タングステン（W) 、チタン（T i ) 、モリブデン（Mo) 、銅（Cu) 、タンタル（T a) 、ノ \、リウム（B a) 、ス卜ロンチウム（S r) 、白金（P t ) 、ルビジウム（R b) などの他の金属やそれらの化合物があり、いずれの金属を使用することもできる。

現在の〇. 1 3 mルールの半導体プロセスにおいては、 Cu、 T aのスパッタの際には、一般的に数 P aの圧力でプラズマを発生してスパッタリングされる金属をイオン化することによって指向性を高めている。これに対して Aし T i、 Wは、約 1 OOmP aという低圧でスパッタリングされる。このため、空洞内の圧力を 10 OmP aという低圧に保ちたい揚合には、 Aし T i、 Wのスパッタを行なうことが好ましい。赤外線センサなどのそれほど高真空を要しないセンサの場合には、 5 P a以下の圧力でのスパッタリングを行なうことが好ましいが、 10 P a以下の圧力でのスパッタであれば、従来の製造方法に比べて十分センサの検出感度の向上を図ることができる。

(実施形態 2)

以下、本発明による第 2の実施形態を説明する。

前述し第 1の実施形態では、ポリシリコン膜 14の上方斜めから金属をスパッタリングすることにより、エッチング用ホール 21 を金属シール部材 1 6 aで封鎖したが、斜め方向からのスパッタリングではなく、垂直方向からのスパッタリングによってちホールの形状を工夫することにより、スパッタリングを利用してエッチング用ホール 2 1 を塞ぐことができる。

図 5 ( a ) 、（b ) は、それぞれ、本実施形態に係る電子デバィスの製造工程の一部を示す部分断面図である。図 5 ( a ) 、（b ) は、いずれち図 4 Eに示す工程において形成されるポリシリコン膜等の構成を示している。

図 5 ( a ) に示す変形例に係る電子デバイスのポリシリコン膜 1 4には、テ一パ状のエッチング甩ホール 2 1 aが設けられている。この変形例では、スパッタリングされた金属がエッチング用ホール 2 1 aのテーパ状の壁面に堆積することで、エッチング用ホール 2 1 aが封鎖される。図 3 ( b ) に示す変形例に係る電子デバイスのポリシリコン膜 1 4には、段付き形状のエッチング用ホール 2 1 b が設けられている。この変形例では、スパッタリングされた金属がエッチング用ホール 2 1 bの段付き部の主面に平行な壁面に堆積することで、エッチング用ホールが封鎖される。

図 5 ( a ) 、（b ) に示すいずれの変形例においてち、スパッタリングされ金属が、スパッタリングの初期過程で空洞 2 2内に侵入して、センサの検出部 1 2ゆ基板 1 1の上に金属の堆積部 1 6 b が形成されることになる。その場合、検出部 1 2が例えば赤外線センサの抵抗体（ボ口メータ）である場合には、金属は一般に赤外線を透過させないので、検出感度に影響を与える可能性はある。そこで、かかる不具合を回避する手段として、以下のような構成を採ることが好ましい。

第 1 の手段は、図 2に示すよな抵抗体 1 5 1の場合、エツチング用ホールを抵抗体 1 5 1 と赤外線の通過経路上でできるだけォ一バーラップしないように設けておくことである。赤外線センサにおいては、レンズ等によって集光された赤外線が検出部に入射されるので、金属が赤外線の通過を塞ぐ位置に存在しなければよいことになる。特に、基板の主面に対して垂直な方向から赤外線の平行光線がセンサの検出部に入射される場合には、平面的にみて抵抗体とェツチング用ホールとがオーバーラップしていなければよいことになる。

図 6は、かかる第 1 の手段を講じだ場合の電子デバイスの空洞内部の構造を示す部分横断面図である。図 6においては、空洞 2 2の内壁面のみを示し、空洞 2 2を囲ポリシリコン膜の外形の図示は省略されている。また、同図の破線の丸は、エッチング用ホールを塞ぐ金属シール部材 1 6 aを示している。同図に示すように、赤外線センサのポロメータである抵抗体 3 1及び支持部材 3 2が空洞 2 2内に配置されている場合、抵抗体 3 1 とエッチング用ホールを塞ぐ金属シール部材 1 6 aとが赤外線の入射方向からみて互いにォーバーラップしないよラに構成することにより、赤外線が透過しなしヽ金属シール部材 1 6 aが設けられていることによる検出感度の悪化を防止することができる。第 2の手段は、赤外線センサの検出部である抵抗体を、赤外線が通過しうる程度に薄い酸化膜等の絶縁膜によって覆っておくことである。その場合には、金属がその上に堆積しても、金属が赤外線を吸収して温度上昇することにより、抵抗体の温度も上昇するので、検出感度に大きな影響を与えることはなし、。しがって、この場合には、抵抗体がエッチング用ホールを塞ぐ金属膜と才一バーラップしていたとしても、赤外線の検出はその分を差し引いて計算されるので、金属膜が抵抗体と導通していない限り、検出精度にはほとんど影響を与えることはないと考えられる。また、検出感度についてち、赤外線の入射方向からみて、エッチング用ホールを塞ぐ金属膜が抵抗体の平面積の 5 0 %程度まで覆う状態にならなければ、それほど影響はないと考えられる。

第 2の手段を講ずる場合においてち、赤外線センサの検出部の面積を小さく保持しつつ検出感度を高く維持するめには、赤外線の入射方向からみてエッチング用ホールを塞ぐ金属膜が抵抗体の平面積の 1 0 %以上を覆わな ( ように設けられていることが好ましい。

(実施形態 3 )

図了 A〜図了 Nを参照しながら、本発明による第 3の実施形態を説明する。図了 A〜図 7 Cは、本実施形態における電子デバイスの製造工程のち、犠牲層を形成するまでの工程を示す断面図である < 図 7 D〜図了 Fは、本実施形態に係る電子デバイスの製造工程のラち、犠牲層を形成してから B P S G膜の平坦化を行なろまでの工程を示す断面図である。図 7 G〜図 7 I は、本実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、 B P S G膜の平坦化を行なってから保護膜等のパターニングを行なラまでの工程を示す断面図である。図了 J〜図了 Lは、本実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、保護膜等のパターニングを行なってからエッチング用ホールを形成するまでの工程を示す断面図である。図了 M〜図了 Nは、本実施形態に係る電子デバイスの製造工程のうち、エッチング用ホールを形成してからエッチング用ホールを塞ぐシール部材を形成するまでの工程を示す断面図である。

ここでは、ポロメータ型赤外線センサの製造方法を説明するが、本実施形態は、他のセンサの製造方法に適用することができる。まず、図了 Aに示す工程で、シリコン基板 5 1の上に周辺回路部 5 2を形成する。この周辺回路部 5 2には、 M O S卜ランジスタゃダイ才ードなどの公知の素子が形成される。

次に、図了 Bに示す工程で、 C V D法によってシリコン基板 5 1 および周辺回路部 5 2を覆うシリコン酸化膜 5 3を形成する。

図了 Cに示す工程で、シリコン酸化膜 5 3上にポリシリコン膜を堆積しだ後、これをバタ一ニングして第 1犠牲ポリシリコン層 5 5 を形成する。この第 1犠牲ポリシリコン層 5 5は、後の工程で除去されて下部空洞の形状を規定するちのである。

図了 Dに示す工程で、 C V D法により、基板 5 1の全体を覆うシリコン酸化膜 5 6を形成し後、シリコン酸化膜 5 6の上面を平坦化する。この平坦化は、 C M Pまたはエッチバックなどの方法を用し、る。図了 Eに示す工程で、シリコン酸化膜 56上にポリシリコン膜を堆積した後、これをパターニングすることによりポロメータとして機能する抵抗体 5了を形成する。この抵抗体 57は、図 1 1に示すよな抵抗体 31の平面形状と同様の平面形状を有している。なお. 抵抗体 5了としては、ポリシリコンの他にチタン（T i ) などの金属を用し、ることができる。

図 7 Fに示す工程で、シリコン酸化膜 56および抵抗体 57を覆う BPSG (ポロフォスフォ · シリケ一トガラス）膜 59を堆積し後、リフローによる平坦化を行なう。巳 3〇膜59は八 1配線と周辺回路部 52ゆ抵抗体 5了との間を電気的に絶縁するめに設けられるので、 BPSG膜 59に代えて、他の絶縁膜を用いることもできる。

次に、図了 Gに示す工程で、周辺回路部 52の素子および抵抗体 57にそれぞれ到達するコンタク卜ホールを B P SG膜 59に形成し後、各コンタクトホールの内部および BPSG膜 59上に A 1 合金膜を堆積する。この後、 A〗合金膜をパターニングして、抵抗体 57と周辺回路部 52の素子とを接続する A 1配線 60を形成する。

図 7 Hに示す工程で、 A 1配線 60および BPSG膜 59を覆窒化シリコンからなる保護膜 62を形成する。

図 7 Iに示す工程で、保護膜 62、 BPSG膜 59およびシリコン酸化膜 56を貫通して、第 1犠牲ポリシリコン層 55に到達する溝 63を形成する。このときの溝 63の平面レイァゥ卜を図 8に示す。溝 63は、 A 1配線 60を横切らないように形成される。

図 7 Jに示す工程で、ホール 63内および保護膜 62上にポリシリコン膜を堆積し後、ポリシリコン膜をパターニングすることにより、厚さが約 1 mの第 2犠牲ポリシリコン層 65を形成する。この第 2犠牲ポリシリコン層 65は、後に第 1犠牲ポリシリコン層

55とともに除去され、上部空洞の形状を規定する。

図 7 Kに示す工程で、 CVD法によって第 2犠牲ポリシリコン層

65および保護膜 62を覆厚さ約 2 mのシリコン酸化膜 64を堆積し後、 CMP等により、シリコン酸化膜 64の上面を平坦化する。

図了 Lに示す工程で、シリコン酸化膜 64を貫通して第 2犠牲ポリシリコン層 65に到達する多数のエッチング用ホール 66を形成する。エッチング用ホール 66の直径は例えば〇. 3 m以上である。

図 7Mに示す工程で、エッチング用ホール 66から CF₄ガスを第 2犠牲ポリシリコン層 65および第 1犠牲ポリシリコン層 55に導入し、第"！、第 2犠牲ポリシリコン層 55、 65を除去する。この処理により、赤外線センサの赤外線検出部である抵抗体 57およびこれを支持する支持部材 67の上方には上部空洞 68が形成され，それらの下方には下部空洞 69が形成される。すなわち、抵抗体 5 7および基板 51が支持部材 67の支柱 67 aのみでつながった状態となり、抵抗体 57がシリコン基板 51とほぽ断熱されだ状態となる。図了 Nに示す工程で、基板 5 1 に対して斜めの方向からのスパッタにより、エッチング用ホール 6 6の内部およびシリコン酸化膜 2 4の上面に A I膜了〇を堆積する。このとき、スパッタは 1 0 P a 以下の圧力で行なわれる。 1 〇 P aを超えると、空洞内の断熱性が不充分になる。エッチング用ホール 6 6の大きさが例えば 0. 3 i mの場合、 A L膜了 0の厚さは、例えば 2. 〇 mに設定できる。直径が 0. 3 ju mの大きさのエッチング用ホール 6 6を塞ぐめには、 A I 膜 7 0の厚さは 1 . 7 m以上である必要がある。また、エッチング用ホール 6 6が大きくなれば、それに廂じてスパッタ法で堆積する A 1 膜了〇を厚くする必要がある。

本実施形態によると、図了 Nに示す工程において、エッチング用ホール 6 6を塞ぐめの A 1 膜（金属シール部材）をスパッタ法によって堆積するめ、 C V D法を用いる揚合に比べると、より低い圧力（高い真空度）下でエッチング用ホール 6 6を塞ぐことができる。しがって、上部空洞 6 8および下部空洞 6 9の真空度を高く保持することができる。とくに、 5 P a以下の圧力のスパッタによつてエッチング用ホールを封鎖し場合には、上部空洞 6 8および下部空洞 6 9の圧力を 5 P a以下の圧力に保持することができる。その結果、上部空洞 6 8および下部空洞 6 9の間に配置されるセンサの検出部からその周囲の空間を介しての熱伝導を低減することができ、センサの検出感度を従来例に比べて約 3倍以上に向上することができる。しかも、従来の製造工程のごとく、エッチング用ホールを塞ぐポリシリコン膜を堆積した後の熱処理を行なろ必要がないので、アルミニウム配線等に悪影響を及ぼすことなく、センサの感度を向上することができる。

図了〇に示すよ 5に、エッチバックし、金属シール部材了 0 aでエッチング用ホール 6 6を塞ぐ。

本実施形態では、エッチング用ホール 6 6を塞ぐために金属を用いているだめに、 C V D法を用いた場合のよな、上部空洞 6 8及び下部空洞 6 9にガス等を吸着したポリシリコン膜などがほとんど存在しない。したがって、電子デバイスを使用しているうちに残留ガス等が各空洞 6 8、 6 9に放出されて真空度が悪化するような不具合ちない。

本実施形態の赤外線センサの製造工程において、赤外線センサのポロメータ（抵抗体 5了）及び支持部材 6 7を封入する壁部が酸化シリコンゅ窒化シリコンによって構成され、犠牲層がポリシリコンによって構成されているので、以下のような利点もある。犠牲ポリシリコン層 5 5、 6 5をエッチングするためには、 C F ₄ ガスを用いるが、酸化膜や窒化膜はポリシリコン層に比べて C F ₄ ガスによるエッチングレー卜が小さい。この 7£め、赤外線センサの検出部である抵抗体 5 7を支持している酸化膜ゆ窒化膜（支持部材 6 7 の構成材料）が C F ₄ ガスによって除去されないので、酸化膜や . 窒化膜の周囲にエッチス卜ップ層を設ける必要がない。このめ、赤外線センサの検出部を空洞内に設ける場合のプロセスフローが簡単になる。なお、本実施形態においては、犠牲ポリシリコン層 55、 56をエッチングする際に C F₄ ガスを用いる例を示したが、 C F₄ ガスの代わりに K〇Hや TM A Hなどのエッチング液ゆ、 X e Fなどのエッチングガスを用いてもよい。特に、エッチング液を用いる場合には、犠牲ポリシリコン層 55、 56とシリコン酸化膜との高いエッチング選択比を保持することができる。 '

図了 Nに示す工程では、チャンバ一内に A rガスを流量 1 〇〜3 0 (m】 Zm ί n) で流しながら、チャンバ一内の温度を 4〇 0 °C ~500°Cに保持してスパッタを行なうことが望ましい。ま 1ό、スパッタ時におけるチャンバ一内の温度が 4ひ 0°C未満である場合、スパッタされた A 1 粒子のリフローの速度が小さくなり、 A 1 膜の成長速度が小さい部分が生じるめ、エッチング用ホールを塞ぐのに過大な時間がかかる一方、スパッタ時の温度が 500°Cを越えると、 A 1 配線 60等に悪影響を及ぼすからである。

また、斜め方向スパッタリングを行なわない場合には、スパッタ用ターゲッ卜と基板との間の距離が 1 0 cm以下であることが望ましい。スパッタ用タ一ゲッ卜と基板との間の距離が 1 O cm以上であるロングスロースパッタでは、基板の上面に垂直に入射する金属粒子の割合が増加するので、エッチング用ホールの側壁面に金属膜が堆積される速度が小さくなり、エッチング用ホールの封止にはより大きな時間がかかり、空洞内に侵入する金属粒子の数が増えるからである。例えば、チャンバ一内に A rガスを流量 1〇〜30 (m I /m i n) で流しながら、チャンバ一内の温度を 400°C〜500°Cに保持し、かつ、スパッタ用ターゲッ卜と基板との間の距離が 1 Ocm 以下である場合には、斜め方向スパッタでなくてち、約 4〇秒間で基板の上面上に約 600 nmの金属膜が堆積され、同時に径が 0. 3 mのエッチング用ホールが封鎖される。

図 7 Nに示す工程において、スパッタリングされる金属は、アルミニゥ厶（A 1 ) 以外に、タングステン（W) 、チタン（T i ) 、モリブデン（Mo) 、銅（Cu) 、タンタル（Ta) 、ノリウ厶 (B a) 、ス卜ロンチウ厶（S r ) 、白金（P t ) 、ルビジウム (R b) などの他の金属やそれらの化合物があり、いずれの金属を使用することちでぎる。

現在の〇. 1 3 mルールの半導体プロセスにおいては、 Cu、 T aのスパッタの際には、一般的に数 P aの圧力でプラズマを発生してスパッタリングされる金属をイオン化することによって指向性を高めている。これに対して Aし T i、 Wは、約 1〇OmP aという低圧でスパッタリングされる。このため、空洞内の圧力を 10 OmP a程度の低圧に保ちたい場合には、 A l、 T i、 Wのスパッタを行な θことが好ましい。赤外線センサなどのそれほど高真空を要しないセンサの場合には、 5P a以下の圧力でのスパッタリングを行なってもよい。また、 1 OP a以下の圧力でのスパッタであれば、従来の製造方法に比べて +分センサの検出感度の向上を図ることができる。本実施形態においても、斜め方向スパッタの際の傾き角の適正範囲については第 1の実施形態と同様に規定することができ、エッチング用ホールの形状については、第 1 の実施形態及びその変形例と同様にエッチング用ホールの形状については考えることができる。

(実施形態 4 )

以下、本発明による第 4の実施形態を説明する。

一般に、スパッタによって堆積される薄膜のステップカバレッジはあまり高く ¾ぃので、斜め方向スパッタでない場合には、エッチング用ホールの側壁上への金属膜の堆積レー卜は、基板の上面上への堆積レー卜より小さし、。すなわち、エッチング用ホールを金属シ一ル部材によって塞ぐめには、ァスぺク卜比が 1 よりも大きいことが好ましい。しかし、シリコン酸化膜 6 4が厚いほどシリコン酸化膜 6 4による赤外線の吸収量が大きくなるので、赤外線センサの感度が低下することになる。

し^がって、赤外線センサの感度を高く維持し、かつ、エツチング用ホールを金属シール部材で塞ぎゆすくするだめに、エッチング用ホールを小さくすることも考えられる。しかしながら、エツチング用ホールを小さくすると、犠牲ポリシリコン層をエッチングする際の効率が悪化するおそれがある。そこで、本変形例においては、犠牲ポリシリコン層のエッチングを行な際の効率を向上するだめの方法について説明する。

図 9は、本実施形態に係る赤外線センサの図 7 Lに示す工程に相当する工程における構造を示す図である。本実施形態における赤外線センサの最終的な構造は、図了〇に示す第 3の実施形態の赤外線センサとほとんど同じであるが、以下の点において異なる。

本実施形態においては、第 3の実施形態における図了 Lに示すェ程において、シリコン酸化膜 6 4にエッチング用ホール 6 6を形成する際に、第 2犠牲ポリシリコン層 6 5の側部に接触する側部エツチング用ホール 6 6 aを形成する。この側部エッチング用ホール 6 6 aを形成することにより、第 2犠牲ポリシリコン層 6 5にその側面からちエッチヤン卜が導入されるので、第 2犠牲ポリシリコン層 6 5のエッチング効率が高くなる。したがって、他のエッチング用ホール 6 6の径を小さくしても、第 2犠牲ポリシリコン層 6 5及び第 1犠牲ポリシリコン層 5 5のエツチング効率の低下を招くことはない。しがって、シリコン酸化膜 6 4の厚みはそのままにしだ場合には、エッチング用ホール 6 6をより速やかに金属シール部材で塞ぐことができる。あるいは、シリコン酸化膜 6 4のうち第 2犠牲ポリシリコン層 6 5の上方に位置する部分の膜厚を薄くして、赤外線センサの感度を高くすることちできる。

—方、側部エッチング用ホール 6 6 aは、シリコン酸化膜 6 4を貫通して保護膜 6 2の表面部に達している。しがって、側部エツチング用ホール 6 6 aは貫通孔ではないので、後に金属のスパッタによってエッチング用ホール 6 6を塞ぐ工程（図 7 Nに示す工程）では、側部エッチング用ホール 6 6 aの底面と側面との双方に堆積する金属によって、比較的容易に側部エッチング用ホール 6 6 aを塞ぐことが可能である。また、上部空洞 6 5の側面に金属膜が堆積してち、赤外線センサ等のセンサの感度や性能に悪影響をほとんど及ぼすことはないので、側部エッチング用ホール 6 6 aの径を他のエッチング用ホール 6 6よりち大きくしてもよい。さらに、側部ェツチング用ホール 6 6 aに代えて、エッチング用溝を、第 2犠牲ポリシリコン層 6 5の側面に沿って形成してちょい。また、側部エツチング用ホール 6 6 a (またはそれに代わるエッチング用溝）は、保護膜 6 2に達している必要はなく、シリコン酸化膜 6 4の上部だけを掘り込んでいてちよい。

(実施形態 5 )

以下、本発明による第 5の実施形態を説明する。

本実施形態においては、犠牲ポリシリコン層のエッチングを行なつた後のエッチング用ホールを塞ぐ工程を、 C V D法とスパッタ法とを併用して行な方法について説明する。

図 1 O A〜図 1 〇Cは、本実施形態に係る赤外線センサの図 7 M 〜図 7 Nに相当する製造工程を示す断面図である。

本実施形態では、図 1 〇Aに示す工程において、エッチング用ホール 6 6から C F ₄ ガスを第 2犠牲ポリシリコン層 6 5及び第 1 犠牲ポリシリコン層 5 5に導入し、第 1、第 2犠牲ポリシリコン層 5 5、 6 5を除去する。この処理により、赤外線センサの赤外線検出部である抵抗体 5了及びこれを支持する支持部材 6了の上方には上部空洞 6 8が形成され、それらの下方には下部空洞 6 9が形成される。つまり、抵抗体 5 7及び支持部材 6 7が、支持部材 6了の支柱 67 aのみでつながっ状態となり、抵抗体 5了がシリコン基板 51とほぽ断熱されだ状態となる。

次に、図 10Bに示す工程で、 CVDにより、例えば厚み 50η m程度のポリシリコン膜 71を露出している表面上に堆積する。この処理によって、エッチング用ホール 66の開口面積が狭くなる。次に、図 1〇Cに示す工程で、スパッタにより、エッチング用ホ —ル 66内及び基板の上面上に A I膜了 0を堆積する。このとき、スパッタは 10 P a以下の範囲の低圧下で行なわれる。これにより，エッチング用ホール 66は A I膜了 0によって封鎖される。

その後の工程の図示は省略するが、図了 Oに示す工程と同様に、

A 1膜了 0のエッチバックを行なうことにより、 A 1膜了 0のうち基板の上面上の部分を除去し、エッチング用ホール 66内のみに金属シール部材を残す。

本実施形態によると、図 1 OAに示す工程では、比較的大きいェツチング用ホール 66 (例えぱ 0. 35;u m径）を用いて、第 1、第 2犠牲ポリシリコン層 55、 65の除去を迅速かつ確実に行なうことができるとともに、 I 10Cに示す工程では、小さくなつェツチング用ホール 66 (例えば 0. 3jum径）を A lによって短時間で塞ぐことができる。ま、図 1〇Cに示す工程の後においてち. A I膜了 0エッチバックの時間が短くなる効果がある。

なお、各空洞 68、 69内の壁面ゆ支持部材 6了の表面上にポリシリコン膜 71が堆積しても、このポリシリコン膜了 1は赤外線を通過させるので、赤外線センサの感度には影響がない。また、ポリシリコン膜 71に代えてシリコン酸化膜を堆積した場合でも、厚みが十分薄い（例えば 50n m程度）場合には、赤外線センサの感度にほとんど影響を与えることはない。

(実施形態 6)

以下、本発明による第 6の実施形態を説明する。

図 1 1は、本実施形態に係る赤外線センサの図了 Lに示す工程に相当する工程における構造を示す図である。本実施形態における赤外線センサの最終的な構造は、図 7〇に示す赤外線センサとほとんど同じであるが、以下の点において異なる。

本実施形態においては、図了 Lに示す工程において、シリコン酸化膜 64を堆積し後、 CMP等により、シリコン酸化膜 64の上面が第 2犠牲ポリシリコン層 65の上面と同じ高さ位置になるまで, シリコン酸化膜 64を平坦化する。その後、 CVDにより、基板の全面上に厚みが 50 nm程度のシリコン酸化膜 73と厚みが 50〇 nm程度のポリシリコン膜 74とを順次堆積した後、ポリシリコン膜 74に径が〇. 4 im程度の比較的大きい開口を形成する。さらに、 CVDにより、基板の全面上に、厚み 50nm程度のシリコン酸化膜了 5を堆積した後、シリコン酸化膜 75、了 3のうちポリシリコン膜了 4の開口に位置する部分を除去することにより、第 2犠牲ポリシリコン層 65に達するエッチング用ホール 66を形成する ₍ 例えば以上のプロセスにより、図 1 1に示す構造が形成される。ただし、以上の説明とは異なるプロセスによっても、図 1 1に示す構造を得ることはできる。本実施形態によると、第 1、第 2犠牲膜 55、 65のエッチングを行なう際のエッチング用ホール 66を囲輪郭部全体をシリコン酸化膜で構成するのではなく、ポリシリコン膜 74をシリコン酸化膜了 3、了 5によって覆 5構造とする。この場合、第 2の実施形態に比べると、赤外線を吸収するシリコン酸化膜の厚みが大幅に薄くなる（この例では、合計 10〇nm) ので、赤外線センサの感度の低下を抑制することができる。一方、ポリシリコン膜了 4の周囲はシリコン酸化膜 73、 75によって覆われているので、第 1、第 2 犠牲ポリシリコン層 55、 65のエッチングには、何ら支障をきたさない。

第 1、第 2の実施形態及びその各変形例においては、本発明を赤外線センサに適用し例について説明しが、本発明が適用される電子デバイスには、赤外線センサの他、圧力センサ、加速度センサ、流速センサ、真空卜ランジスタなどがある。赤外線センサは、ポロメータ、焦電型センサ、サ一モパイルなどの熱形と、 PbS、 I n Sb、 HgCdTeなどを用い量子形とに大別される。ボロメ一タには、ポリシリコン、 T i、 T i〇N、 VO_x などの抵抗変化を利用しだものがある。さらには P Nダイ才ードなどの順方向電流の過渡特性を利用したものがある。サ一モパイルには、 PN接合部に生じるゼーペック効果を利用したものがある。焦電型赤外線センサには、 PZ丁、 BST、 Zn〇、 PbT i〇₃ などの材料の焦電効果を利用したものがある。また、これらの材料の誘電率変化を利用したものがある。量子型赤外線センサは、電子励起によって流れる電流を検出するものである。とえぱ、ゼーベック効果によって赤外線を挨出するクロメル ·アルメル熱電対（Ch r ome 1— A l ume l Th e rmo c o u p l e) を有する赤外センサ等かある。

これらの赤外線センサは、赤外線検出感度ひいては赤外線検出精度を高く維持するためには、赤外線検出部からの熱放散が小さいことが好ましいものである。そして、キャップ体中で真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気中に封入すると特性が向上する特性を有しているまた、圧力センサ、加速度センサには、空気の粘性抵抗を減少させると感度が向上するので、キャップ体中で真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気に封入すると特性が向上することが知られている。上記の各実施形態においては、本発明のシール部材として A 1からなる金属シール部材を用いているが、本発明のシール部材としては A 1以外の金属ゆ、ポリシリコンなどのスパッタリングが可能な導体材料を用いることができる。

(実施形態 7)

以下、図面を参照しながら、本発明による第了の実施形態を説明する。

本実施形態の電子デバイスは、赤外線検出部および可視光検出部の両方が同一基板上に集積されイメージセンサである。赤外線検出部および可視光検出部を備えイメージセンサの構成例は、例えば特閧 2003—1了 672号公報に開示されている。半導体プロセスを用いて赤外線検出部および可視光検出部の両方を同一基板上に配列することにより、製造コス卜の低減と装置の小型化が可能になる。赤外線のイメージセンサと可視光のイメージセンサとを別の基板上に作成した場合は、その後に光学ァライメン卜を正確に行うことや、赤外線イメージと可視光イメージとの間のズレを補正することが必要であるが、両者を同一基板（1チップ）上に集積する本実施形態によれば、そのような問題を解決することができる。

本実施形態の電子デバイスは、 UN 2 (a) および（b) に示すように、シリコン基板 1 60と、シリコン基板 1 6〇上において行および列からなるマトリクス状（アレイ状）に配置された複数の赤外線検出部 1 61および可視光検出部 1 62と、読み出し回路部とを備えている。読み出し回路は、垂直走査レジスタ 1 64および水平走査レジスタ 1 65から構成されている。

シリコン基板 1 60上に配列されだ複数の赤外線検出部 1 61は. それぞれ、個別のマイクロ真空パッケージ部 1 63で覆われている, なお、図 1 2 (a) では、わかりやすさのため、マイクロ真空パッケージ 1 63を、薄膜堆積、フォ卜リソグラフィ、およびパター二ング技術などの半導体プロセスを用いて形成した前述の空洞部とは異なるパッケージ型部材として記載しているが、本実施形態でも、前述の各実施形態のように半導体プロセスを用いて空洞部を形成してし、る。

図 1 2 (a) および（b) は、各部の配置関係を模式的に示しものであり、現実の電子デバイスの構成の具体的な形状ゆスケールを正確には表現していない。実際の赤外線検出部 1 61は、所定の感度を発揮するよ οに可視光検出部 162よりも大きく（例えば 5 〇 m程度のサイズに）設計されることが好ましい。赤外線検出部 161のサイズが可視光検出部 1 62のサイズよりも格段に大きくなる場合、赤外線検出部 161および可視光検出部 162の好ましい配置レイァゥ卜は、図 1に示すレイァゥ卜に一致しない。

図 1 3は、図 1 2 (a) および（b) に示される赤外線検出部 1 61の代表例について、その構成を模式的に示す斜視図である。この赤外線検出部 161は、赤外線吸収部 166と、マイクロヒータ部 16了と、マイクロヒータ支持部 168とを備えており、これらは空洞 1 63' の内部に形成されている。

マイクロヒータ部 168は、抵抗変化材料から形成され抵抗体であり、本実施形態では 2つの機能を併せ持つ。第 1の機能は、抵抗変化によって温度を検出する機能であり、第 2の機能は、ジュ一ル熱によって発熱する機能である。後述するように、マイクロヒータ部 167の温度検出機能によって赤外線の入射量を検出し、マイクロヒータ部 167の発熱機能および温度検出機能の組み合わせによって空洞内の真空度（圧力）を検出することができる。

マイクロヒータ部 167は、例えば、シリコンなどの半導体、 T i〇（チタニア）ゆ V〇_x (酸化バナジウム）などの金属酸化物、または、 T i (チタン）や PT (白金）などの金属またはそれらの金属珪化物から形成され得る。これらの材料には、抵抗変化係数が大きい材料として知られており、優れ温度検出機能を発揮し得る ₍ また、これらの材料に B、 A s、 S r、 C uなどの不純物を混入してもよい。例えば Bをド一プしポリシリコンゆ、 S rをドープし 1 J i 〇は、これらの不純物ドーピングレベルを調節することにより、電気抵抗値を適当な値に制御することが可能である。

好ましい実施形態におけるマイクロヒータ部 1 6了の平面サイズは、 1 mmX1 mmの矩形領域内に収まる大きさである。マイクロヒータ部 1 6了の平面レイァゥ卜の好ましい一例は、図 14に示すように、 50 mX5〇 mの矩形領域内に含まれる蛇行パターンを有している。これは、比較的狭い占有面積で相対的に長い抵抗体パターンを形成するめである。

本実施形態のマイクロヒータ部 1 62は、図 1 3に示すように、マイクロヒータ支持部 1 68により、シリコン基板 1 60 (図 1 2 (a) ) の表面から離れた位置（たとえば 1 mだけ高い位置）に保持されている。

マイクロヒータ部 1 6了の平面サイズを規定する矩形領域の一が 1 mmを超えて大きくなると、マイクロヒータ部 1 67に生じる歪みも大きくなるため、マイクロヒータ部 1 67と基板 1 60との距離耷更に大きくすることが必要になる。したがって、マイクロヒータ部 1 67を大きく設計することは、電子デバイスの小型化に反することになるだめ、好ましくない。マイクロヒータ部 1 6了は 1 m mX1 mmの矩形領域の収まる大きさに設計することが好ましい。このよに小さなマイクロヒータ部 1 6了は、薄膜堆積技術によつて上記機能を発揮しえる材料の薄膜を堆積し後、この薄膜をフォ卜リソグラフィおよびエッチング技術のよって所望の形状にパターニングすることによって得られる。薄膜の厚さは、例えば 50nm 〜1 mの範囲に設定される。

赤外線吸収部 1 66は、赤外線を吸収し得る材料、例えば S i O

₂から形成される。このよな材料から形成された赤外線検出部 1 66は、赤外線の照射を受けると、赤外線を吸収して発熱する。その結果、赤外線吸収部 1 66の温度は上昇し、それに伴ってマイク口.ヒータ部 1 6了の温度ち上昇する。マイクロヒータ部 1 6了は、抵抗変化材料によって形成されているため、温度上昇に従って電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化を図 1 2 (a) および（b) に示す読み出し回路（垂直走査レジスタ 1 64、水平走査レジスタ 1 65) によって読み出し、検知することによって赤外線の照射量を知ることができる。

マイクロヒータ支持部 1 68は、図 1 3に示すように、長さに比ベて断面積が相対的に小さい柱状にパターニングされた絶縁物によつてマイクロヒータ部 1 6了を基板表面から離間している。マイク口ヒータ支持部 1 68の熱伝導性は低く、マイクロヒータ部 1 6了と基板 1 60との間の熱コンダクタンスは小さい。これにより、赤外線入射時におけるマイクロヒータ部 1 6了の温度上昇を大きくすることができ、赤外線の検出感度が向上する。

マイクロヒータ支持部 1 68と基板 1 60との間の熱コンダクタンスは、マイクロヒータ支持部 1 68の形状および材料が決まると. あらかじめ計算によって求めることが可能である。マイクロヒータ支持部 1 68が、例えば図 1 5に示すように、断面積 3X3 /im²，長さ約 50 imの 2本の柱によって支えられ一辺約 50 mの正方形のプレート形状を有し、 S i ₃N₄から形成されている場合、熱コンダクタンスは 3X1 0— ⁷W/Kと計算される。図 1 5に示すような小型のマイクロヒータ支持部は、 MEMS (M i c r o E l e c t r oMe c h a n i c a l S y s t em s) の技術用し、て製造できる。

図 1 2 (a) および（b) に示す可視光検出部 1 62は、例えばフォ卜ダイオードから構成され、可視光の入射量に J じて生じる電流または電圧を測定することによって可視光の入射量を検出することができる。本実施形態の可視光検出部 1 62は、シリコン基板 1 60の表面の選択された領域に不純物をドープすることによって好適に形成される。可視光検出部 1 62は、読み出し回路をシリコン基板上に形成する工程、あるいは読み出し回路を形成する工程の前まだは後に行な工程によって形成され得る。可視光検出部 1 62 は、ある好ましい実施形態では、赤外線検出部 1 61の作製工程の前に形成される。

本実施形態では、半導体プロセスによって赤外線検出部 1 61 および可視光検出部 1 62を同一シリコン基板上に形成するため、赤外線および可視光に対する 1チップ化されイメージセンサを低コス卜で提供することが可能である。

赤外線検出部 1 61 および可視光挨出部 1 62にそれぞれ入射した赤外線および可視光の強さは、各検出部で電気信号に変換され、読み出し回路（1 64、 165) によって順次読み出される。赤外線検出部 1 61および可視光検出部 1 62は、同一基板上にマ卜リクス状に配列されているため、赤外線イメージおよび可視光ィメージに対¾した電気信号を得ることができる。マ卜リクス状に配列された光検出部による撮像方法は、例えば特開平 1 1 -326037 号公報に詳しく開示されている。

本実施形態のマイクロ真空パッケージ部は個々の赤外線検出部 1 61を覆い、その内部は減圧された状態（例えば 5〇mTo r r程度）に保れている。赤外線検出部 1 61の雰囲気ガスの圧力を低くすることにより、マイクロヒータ部 1 6了と基板 1 60との間の熱コンダクタンス、およびマイクロヒータ部 1 67と外部雰囲気との間の熱コンダクタンスを低減し、赤外線検出感度を向上することができる。

各真空パッケージは、種々の形態をとり得るが、例えば、図 1 5 に示すようマイクロヒータ支持部 1 68を含みえる大きさの内部空間を有しており、内部空間の高さは、例えば 3~1 000 m程度に設定されえる。

マイクロ真空パッケージ部は、一般には特開平 1 1—32603 了に開示されてし、る方法で作製され得る。すなわち、あらかじめ用意しキャップ体と基板の両方の対向面に例えば金属からなる環状の接合面を形成し後、それらを高真空中で圧着して作製することが可能である。しかし、本発明のように半導体プロセス（薄膜堆積, フォ卜リツグラフィ、およびエッチングなど）によって空洞を作製すれば、製造コス卜を低くし、かつ、装置の小型化が可能になる。

(真空度の検出方法）

次に、本実施形態におけるマイクロ真空パッケージの内部圧力 (真空度）検出方法の一例を説明する。

本実施形態のマイクロヒータ部 1 6 7は前述のょラに抵抗変化材料から形成されているので、マイクロヒータ部 1 6了の電気抵抗は. その温度にじて変化する。このため、外部からマイクロヒータ部 1 6了に電流を流すことによってマイクロヒータ部 1 6了の電気抵抗を測定すれば、マイクロヒータ部 1 6 7の温度を求めることができる。

一方、赤外線が照射されていない状態でマイクロヒータ部 1 6 7 の電気抵抗（所定温度での値）および電流を測定する。この電気抵抗および電流の測定値を用いると、ジュールの法則からマイクロヒータ部からの単位時間あたりの発熱量 Qを計算できる。すなわち、マイクロヒータ部 1 6了の測定されだ電気抵抗を R (オーム）、マイク口ヒータ部 1 6 7を流れる電流を I (アンペア）とすると、下記の式から、 Qを算出することができる。

Q二 I ² R (ヮッ卜）

このだめ、マイクロヒータ部 1 6 7を流れる電流 I および電気抵抗 Rを測定すれば、マイクロヒータ部 1 6 7からの発熱量 Qを知ることができる。ここで、マイクロヒータ部 1 6了に電流を流してしヽるときのマイクロヒータ部 1 6了の温度を丁、基板 1 6 0の温度を TO、マイクロヒータ部 1 67と外部との間の熱コンダクタンスを gとする。このとき、以下の関係式が成立する。

(T-TO) Xg二 Q

マイクロヒータ部 1 6了と外部との間の熱コンダクタンスを gは, 以下に示すように、マイクロヒータ支持部 1 68を通して流れる熱に関する熱コンダクタンス g_sと、真空パッケージ内部の雰囲気ガスを通して流れる熱に関する熱コンダクタンス g _Aとの和である。

g = g s+ S A

上記 2つの式から、次の関係式が得られる。

(T-TO) X (g_s+g_A) 二 Q

この式を変形すると、下記の式が得られる。

g_A二 Q/ (T— TO) -g_s

この式の右辺のパラメータのうち、 Qはマイクロヒータ部 1 67 を流れる電流 Iおよび電気抵抗 Rから算出される。また、 g_sはあらかじめ測定された定数であり、基板温度 TOは室温程度の定数として扱える。このだめ、温度 Tを測定することにより、計算によつて g_Aを求めることができる。

一方、雰囲気ガスを介した熱コンダクタンス g_Aと雰囲気ガスの圧力との関係はシミュレーションまは実験によって求めることが可能である。このため、雰囲気ガスを介した熱コンダクタンス g_A が求まれば、マイクロ真空パッケージの内部の力を知ることができる。

なお、雰囲気ガスを介し熱コンダクタンス g_Aと雰囲気ガスの圧力との関係を実験によって求めるには、例えば図 1 6に示すようにマイクロ真空パッケージに小さな開口を設け試験用デバイスを用意し、この試験用デバイスを真空チャンバ一内に配置すればよい, マイクロ真空パッケージに設け開口を介して、マイクロ真空パッケージの内外における圧力差がなくなる。このめ、真空チャンバ —の内部圧力を変化させつつ、上記の式から g_Aを求め、 g_Aの圧力依存性を決定すればよい。

次に、図 1了 Aから図 1了 Dを参照しながら、本実施形態で好適に用いられるマイクロヒータ部 1 6了の具体的構成の一例を説明する。

図 1了 Aは、矩形の空洞（マイクロ真空パッケージ）内に形成されたマイクロヒータ部 167を示す斜視図である。図 17Bは、 X Z面に平行な面で切り取った断面図であり、図 1了 Cは YZ平面に平行な面で切り取つだ断面図である。図 1了 Dは、 ΧΥΨ面に平行な面におけるレイァゥ卜を示す図である。

図 17Bから図 1了 Dに示されるように、幅 20 m程度、高さ 3jum程度、長辺長さ 100 im程度の直方体状の空洞内に形成されプリッジ（マイクロヒータ部とマイクロヒータ支持部を兼ねる部材）を備えている。ブリッジの厚さは 1 jum程度、幅は 8 程度であり、空洞 163' の略中央部を長辺方向に沿って伸びている (長さ： 100 m程度）。

本実施形態におけるプリッジは不純物（ポロンなどのドーパン卜）がドープされたシリコンから形成されており、ブリッジの選択された領域（2本の平行な直線領域）には不純物が他の領域よりち高い濃度にドープされ、低抵抗化されている。線状に延びる低抵抗の高濃度不純物領域の一端は、一対のアルミニウムの電極パッドの一方と電気的に接続され、導体配線と同様の機能を発揮する。一対のアルミニウム電極パッド間に所定の電圧を与えると、ブリッジにおいて相対的に不純物濃度の低い部分をプリッジの短辺方向に沿つて電流が流れる。

図 1 8は、図 1 了 Aから図 1 了 Dに示すマイクロヒータ部における電気抵抗と真空度（圧力）との関係の一例を示すグラフである。このグラフからわかるように、圧力の増加に JiSじてマイクロヒータ部を流れる電流が減少している。このことは、圧力の増加に ¾じてマイクロヒータ部の温度上昇が少なくなり、その結果、マイクロヒータ部の電気抵抗の減少が少なくなることを意味している。

なお、図 1 了 Aから図 1 了 Dは、マイクロヒータ部 1 6了における抵抗体の長さおよび幅の一例を示しており、現実のマイクロヒータ部の構成は、この図に示すものに限定されない。

本実施形態のマイクロヒータ部 1 6了は、真空度の測定に用いられるだけてばなく、赤外線照射量の測定にち用いられる。このよにマイクロヒータ部で赤外線を検出する場合には、受光面積を大き <する目的でマイクロヒータ部につづら状のパターンを付与することが望ましい。

図 1 8に示すよな電流（電気抵抗）と真空度との関係を用いると、マイクロヒータ部の電流（電気抵抗）を測定することにより、マイクロ真空パッケージ内部（空洞内部）の真空度（圧力）をリアルタイムで求めることができる。

次に、図 1 9から図 33を参照しながら、マイクロヒータ部およびマイクロ真空パッケージの製造方法を説明する。図 1 9から図 3 3における（c) は、基板の主要部を示す平面図であり、（a) は. その A— A' 線断面図であり、（b) は、その B— B' 線断面図である。

まず、図 1 9に示すよに、シリコン基板 1 6〇上に読み出し回路部（卜ランジスタなど）を形成する。読み出し回路部は、好ましくは、シリコン基板上に集積された CMOS回路から構成され、公知の半導体集積回路製造技術によって作製される。このあと、図示していないが、可視光検出部をシリコン基板 1 6〇上に形成する。次に、図 2〇に示すように、 CVD法などの薄膜堆積技術によりシリコン基板 1 60の上面全体を覆ようにシリコン酸化膜（厚さ：例えば 1 00n m) 170を堆積する。

この後、図 21に示すよラに、赤外線検出部が形成される領域に厚さ 1 m程度のポリシリコン層 1 71を形成する。このポリシリコン層 1了 1は、例えば CVD法によってシリコン酸化膜 1 了〇上にポリシリコン膜を堆積しだ後、フォトリソグラフィぉよびエッチング技術により、このポリシりコン膜をバタ一ニングして作製することができる。このポリシリコン層 1 了 1は、最終的にはエツチングによって除去される「第 1の犠牲層」として機能する。図 21に示す例では、ポリシリコン層 1 71は、矩形の平面形状を有しており、このポリシリコン層 1 7 1の上方にマイクロヒータ部が形成されることになる。

次に、図 2 2に示すように、ポリシリコン層 1 7 1 を覆うように第 2のシリコン酸化膜 1 了 2を堆積した後、第 2のシリコン酸化膜 1 7 2の上面を平坦化する。この平坦化は、ポリシリコン層（第 1 の犠牲層） 1 7 1 の上部に厚さ 2 5 0 n m程度のシリコン酸化膜 1 7 1が残るように行う。ポリシリコン層（第 1の犠牲層） 1 了 1 の上部に位置するシリコン酸化膜 1 7 2は、ポリシリコン層（第 1の犠牲層）をエッチングする工程でマイクロヒータ下部のエッチス卜ップ層として機能する。

次に、図 2 3に示すよろに、赤外線検出部の形成領域に B (ポロン）がドープされたポリシリコンからなるマイクロヒータ部 1 7 3 を形成する。このマイクロヒータ部 1 7 3は、例えば第 2のシリコン酸化膜 1 了 2上に第 2のポリシリコン膜を堆積し、この第 2のポリシリコン膜に Bイオンを注入しだ後、フォ卜リソグラフィおよびエッチング技術によって第 2のポリシリコン膜をパターニングすることによって作製される。第 2のポリシリコン膜の堆積と Bイオンの注入を別に行う代わりに、第 2のポリシリコン膜の堆積中にポリシリコンの原料となるシランガスなどにドーパン卜ガスを添加してちよい。また、第 2のポリシリコン膜にド一プする不純物は日に限定されない。

この後、第 2のポリシリコン膜の選択され領域に B F ₂などのイオンを注入することによって、この注入領域のドーピングレベルを相対的に高め、電気抵抗率（比抵抗）を減少させる。こラして、図 1 了 Dなどに示すような抵抗体として機能する領域および配線部分として機能する領域をポリシリコン中に形成できる。

次に、図 2 4に示すよろに、 1 mを超える厚さを有する第 3のシリコン酸化膜 1 7 4を堆積した後、平坦化を行ラ。平坦化はマイクロヒータ部 1 了 3の上に約 1 m程度の第 3のシリコン酸化膜 1 7 4が残るように行う。この第 3のシリコン酸化膜 1 7 4は、上下配線の間に位置する層間絶縁膜としての機能、犠牲層エッチングの工程におけるマイクロヒータ上部のエッチス卜ップ層としての機能, および、赤外線吸収部としての機能を有している。

次に、図 2 5に示すように、マイクロヒータ部 1 了3と読み出し回路部とを電気的に接続するめ、シリコン酸化膜にコンタクトホ —ル 1 7 5を形成した後、配線部 1 7 6を形成する。コンタク卜ホール 1 了 5は、フォ卜リソグラフィおよびエッチング技術によってシリコン酸化膜の所定部分を除去することによって形成される。配線部 1 了 6は、アルミニウムなどの配線材料からなる膜を第 3のシリコン酸化膜 1 了 4上に堆積した後、フォトリソグラフィおよびェツチング技術によってパターニングして形成される。配線部 1 7 6 は、コンタク卜ホール 1 了 5を介してマイクロヒータ部 1 了 3と読み出し回路部とを接続するようにパターニングされる。

次に、図 2 6に示すように、第 3のシリコン酸化膜（マイクロヒ —タ上部のエッチス卜ップ層） 1 7 4、および第 2のシリコン酸化膜（マイクロヒータ下部のエッチストップ層） 1 7 2に開口（エツチング用ホール） 17了を形成して、ポリシリコン層（第 1の犠牲層） 171の一部を露出させる。この開口は、赤外線検出部と真空パッケージの側面との間を断熱するだめの空間として機能する。次に、図 2了に示すよに、所定の厚さの第 4のシリコン酸化膜を堆積し後、その上に第 2の犠牲層として機能するポリシリコン層（厚さ：約 1 m) 178を形成する。このポリシリコン層も、堆積しポリシリコン膜をフォ卜リソグラフィおよびエッチング技術によってパターニングすることで形成される。

次に、図 28に示すように、第 5のシリコン酸化膜 179を堆積した後、平坦化を.行う。この平坦化は、第 2の犠牲層として機能するポリシリコン膜の上部に位置する第 5のシリコン酸化膜 179の厚さが約 500 n mになるように行う。この第 5のシリコン酸化膜 1了 9は、最終的には真空パッケージの壁面として機能することになる。

次に、図 29に示すように、第 5のシリコン酸化膜 179に直径が約 0. 3j mのエッチング用ホール 18〇を形成する。この後、図 30に示すように、エッチング用ホール 1 80を介して X e F₂ ガスを導入することにより、犠牲層として機能するポリシリコン層をエッチングする。このエッチングにより、マイクロヒータ部を取り囲領域に空洞 163' が形成される。

次に、図 31に示すように、第 5のシリコン酸化膜上に厚さ 2 m程度のシリコン膜 181をスパッタ法によって堆積する。このシリコン膜 181の堆積によってエッチング用ホール 180を塞ぎ、空洞 1 63' を封止する。この封止により、空洞 1 63' の内部圧力は、スパッタエ程時の雰囲気ガス圧力（スパッタチャンバの内部圧力）に保持されることになる。次に、シリコン膜（スパッタ封止膜） 1 81の一部を除去し後、不図示の電極パッド部を形成する < 上記一連の工程を行うことにより、小型真空パッケージの内部

(減圧され空洞の内部）にマイクロヒータ部を配置することができる。参照した図面では、簡単化のために単一のマイクロメータしか記載していないが、好ましい実施形態では、上記の MEMS技術を用いることにより、多数のマイクロヒータ部を同一基板上に同時に形成する。個々のマイクロヒータ部は、パターニングされた薄膜から形成されているめ、 M EMS技術によって低コストで作製され得る。

本実施形態によれば、マイクロヒータ部 1 了 3を用いて赤外線照射量を測定するだけではなく、空洞 1 63' の内部圧力を検出することちできる。このため、製造工程の不良によって空洞 1 63' の内部圧力に異常が発生した場合でち、製品の出荷前にその圧力異常を検知することができる。また、製造直後は空洞 1 63' の内部圧力が適正なレベルにあった場合でち、使用時に経時的に圧力が増大することがありえるが、本実施形態によれば、随時まは定期的に空洞 1 63' の内部圧力を測定することができるめ、圧力異常を検知することが可能になる。

本実施形態におけるマイクロヒータ部 173の比抵抗は、 1 X1 0一¹ Qcm以上 1 X1 0⁵Ω cm以下の範囲に設計されることが好ましい。マイクロヒータ部 1了 3の比抵抗が、この範囲の上限値よりも大きい場合は、マイクロヒータ部 1 了 3の電気抵抗は例えば 1 OO k Ω以上の非常に大きな値となるだめ、温度検出が困難になる ₍ まだ、比抵 ii^: [が上記範囲の下限値より小さい場合は、マイクロヒータ部 173に生じる抵抗変化率が 1 X1 0— ³以下の非常に小さな値となるため、温度検出が困難になる。

比抵抗が 5 X 1 0²Ω c m以上 5 Ω c m以下の範囲にある材料の薄膜からマイクロヒータ部 1了 3を形成する場合は、その薄膜の厚さを 500nm以下に設定し、かつ、マイクロヒータ部 173における抵抗体部分の抵抗を 1 00 Ι Ω以下、抵抗変化率を 0. 01以上の値に設計することが好ましい。

なお、マイクロヒータ部 1 73の下部に位置する第 1の犠牲層をエッチングするとき、マイクロヒータ部 1 了 3が上方向まは下方向に反ることを防止する目的で、マイクロヒータ部 1 73の上部およびまたは下部に、引っ張り ¾力の大きし、材料からなる膜を配置することが好ましい。このように引っ張り麻力の大きい材料からなる膜は、例えば S i Nから形成することができる。

犠牲層をエッチングするとき、 X e F₂を用いる代わりに、 SF ₆や C F₄などのエッチングガスを用いても良いし、 TMAHゅヒドラジンなどの薬液を用いてもよい。また、エッチング用ホールを塞ぐだめに堆積する膜の材料は、シリコンに限定されず、他の材料 (A 1などの金属）を用いても良い。このような膜の堆積によってエッチング用ホールを塞ぎ、空洞を封止する場合、空洞内の真空度を向上させるめ、 10 P a以下の圧力で成膜することが好ましい, 特に、本実施形態のようにマイクロヒータ部 1.了 3が赤外線検出部としてち機能する場合には、赤外線の入射量を多くするめに、空洞の天井として機能する部材（空洞用壁部）を赤外線の吸収が少ない材料から形成することが好ましし、。例えば、表面を薄いシリコン酸化膜で覆っシリコンから空洞用壁部を形成すると、赤外線吸収量が小さく、シリコン酸化膜がエッチス卜ッパとして機能するので好適である。

(実施形態 8) '

以下、本発明による第 8の実施形態を説明する。

図 32は、マイクロ真空パッケージの内部（空洞 163' の内部）にゲッタリング薄膜を設けた実施形態を示している。ゲッタリング薄膜は、マイクロヒータ部 173の発熱によって活性化され、マイクロ真空パッケージの内部（空洞 163' の内部）に存在するガスを吸着し、その圧力を低下させることができる。

前述の実施形態了では、シール部材として機能するシリコン膜 1 81をスパッタ法によって形成し、それによつて空洞 163' の内部圧力を低くしている。スパッタ法でシール部材を形成することにより、空洞 163' の内部圧力を低くできる理由は、前述したように、スパッタチャンバの内部圧力（空洞 163' の内部圧力を規定する）が CVD装置のチャンバ一内圧力よりも低いめである。本実施形態では、空洞 163' の内部にゲッタリング薄膜を設け、ゲッタリング薄膜による圧力低減効果を利用するため、シール部材の形成方法は、スパッタ法に限定されず、 CVD法を含 ¾種々の薄膜堆積法を用いることができる。すなわち、公知の薄膜堆積法によつてシール部材を形成し後、ゲッタリング薄膜によるゲッタリングを行なうことにより、空洞 163' の内部圧力を充分に低し、値（好ましくは 1〇Pa以下、より好ましくは 5P a以下）に低下させることが可能である。なお、 CVD法によるシール部材の堆積は、例えば約 6了 P a程度の圧力で行われるめ、 CVD法でシール部材を堆積した直後における空洞 163' の内部圧力は、約 6了 Pa程度になる。

本実施形態では、マイクロヒータ部 173の下方でエッチストツプ層として機能するシリコン酸化膜の下にゲッタリング薄膜 185 を設けている。このゲッタリング薄膜 185の厚さは、例えば 5〇 Onmに設定される。ゲッタリング薄膜 185の働きによってマイクロ真空パッケージ内部の真空度を高く維持するには、ゲッタリング薄膜 1 85の厚さを十分なレベルに設定する必要があり、その好ましい厚さは、マイクロ真空パッケージの内容積に依存する。

マイクロヒータ部 173の電気抵抗は、例えば 1 ΜΩ以下で設定される。好ましい例では、 1〇Vの電圧をマイクロヒータ部に印加しとき、 10— ⁴W以上の発熱が生じる。マイクロヒータ部 1了3 と外部との間の熱コンダクタンスを 1 X1〇— ⁷WZKに設定すると, マイクロヒータ部 1了 3の温度は 10〇OK以上となり、ゲッタリング薄膜の活性化を十分に行うことができる。

ゲッタリング薄膜 185の材料は、例えば、 Z r、 T i、 Z rと A l との合金、まは V (バナジウム）などの非蒸発型ゲッタ材料から好適に選択される。ゲッタリング薄膜がマイクロ真空パッケ一ジ内のガスを付着し、ゆがてゲッタリング作用が低下してきたときは、マイクロヒータ部 1 了 3を加熱して、ゲッタリング薄膜 1 8 5 の再活性化が可能な温度（例えば 9 0 0度）に上昇させればよい。このよ Οな加熱を行ことにより、表面に付着しガスの分子をゲッタリング薄膜 1 8 5の内部に拡散させ、再び、ゲッタリング薄膜 1 8 5の表面にゲッタ材料を露出させることができる（活性化）。このようにしてゲッタリング薄膜 1 8 5を活性化するめには、マイクロヒータ部 1 7 3の温度を電子デバイスの動作時にくらべて格段に高いレベルに上昇させる必要がある。このよな加熱が、同一基板 1 6 0上に集積した電子回路に悪影響を与えないようにするためには、マイクロヒータ部 1 了 3と基板 1 6 0との間は断熱されてし、ることが望ましい。本実施形態では、基板とマイクロヒータ部との間の熱コンダクタンスを 1 〇_⁷WZ K程度の小さい値に設定してし、るめ、電子回路への悪影響はほとんどない。この熱コンダクタンスの値が大きな場合、すなわち断熱が不十分な場合には、マイク口ヒータ部 1 7 3が形成される領域から離れた位置に電子回路を配置する必要が生じ、電子デバイスの小型化に支障をきす可能性がある。

ゲッタリング薄膜 1 8 5は、図 3 3に示すように、ポリシリコン層（第 1 の犠牲層） 1 7 1を形成した後、このポリシリコン層 1 了 1の上に例えばスパッタによってゲッタ材料からなる薄膜を堆積し, 次に、この薄膜をフォ卜リソグラフィおよびエッチング技術により所望の形状にパターニングすることよづて作製される。

図 3 3に示す工程は、図 2 1の工程と図 2 2の工程との間に行ことになる。この工程以降の工程は、図 2 2から図 3 1 に示す工程と同様である。

本実施形態の電子デバイスによれば、ゲッタリング薄膜 1 8 5がマイクロヒータ部 1 7 3の下方に設けられているめ、赤外線の.マイク口ヒータ部 1 了 3への入射を妨げることがない。

ま、本実施形態では、ゲッタリング薄膜 1 8 5の下方にち空洞が存在するため、ゲッタリング薄膜 1 8 5を基板から熱的に分離しやすし、。

以上、説明してきように、本実施形態では、空洞 1 6 3 ' 内の真空度を検出するめにマイクロ真空パッケージの内部を加熱する熱吸放出部と、温度検出を行温度検出部と、真空度を向上させるためにゲッタリング薄膜を加熱する活性化部とを、 1つのマイクロヒータによって実現している。このため、製造コス卜を低減するとちに、素子の集積度向上を達成することができる。

上記の熱吸放出部、温度検出部、および活性化部は、それぞれ、別の要素から形成しても良い。特に、熱を吸収する素子を用いてち圧力測定は可能であるので、熱吸放出部の代わりに、熱吸放出部を設けてちよい。熱吸放出部は、例えばペルチェ素子から形成され得る。ペルチェ素子の発熱まは吸熱に伴って変化するマイクロ真空パッケージ内部の温度を検出することにより、熱コンダクタンス g _Aが求められ、この g _Aから真空度を求めることができる。

本実施形態では、熱吸放出部、温度検出部、および //または活性化部が、それぞれ、各真空パッケージ内にひとつずつ設けられているが、ひとつの真空パッケージ内に複数個ずつ設けられていてもよし、。

空洞は、基板の内部に形成されてちよい。基板の一部をエツチングすることにより、空洞部を形成し、熱吸放出部、温度検出部、および Zまたは活性化部と基板との間の断熱を行ってちょい。このよ構成は、例えば次のよにして作製され得る。すなわち、まず、基板の表面にエッチストップ層を形成した後、エッチストップ層にエッチホールを形成する。次に、このエッチホールを介して基板の一部をエッチングし、基板の内部に空洞を形成する。

基板としては、シリコン基板の代わりに、 S〇 l基板を用いても良い。 S O I基板を用いるとき、基板の内部に存在する酸化物層にエッチホールを形成した後、このエッチホールを介して酸化物層の下方に位置する基板の一部を除去して空洞を形成すればよい。

なお、空洞を形成する代わりに、ポーラスシリコンなどの多孔質材料を配置することによって断熱を行ってちょい。

熱吸放出部、温度検出部、およびまたは活性化部を基板の表面に形成することち可能である。この場合、上記のよに基板上の電子回路に悪影響を与えないような温度範囲ゆレイァゥ卜を採用する必要がある。熱吸放出部、温度検出部、および/または活性化部は, マイクロ真空パッケージの内側であれば、任意の面に形成してもよい。

熱吸放出部、温度検出部、および/または活性化部をシリコン以外の材料から形成してちょい。例えば、 T iや P tなどの金属、 T i 〇や V〇 Xなどの金属酸化物、 S i G eなどの半導体から形成することができる。半導体を用いる場合は、半導体内に P N接合を形成し、順方向の電流または電圧の変化に基づいて温度を検出することができる。

温度検出部による温度の検出は、抵抗変化に基づく方法以外に、焦電効果を利用する方法、温度変化に麻じて生じる誘電率の変化を利用する方法（誘電ポロメータ）、熱電対ちしく複数の熱電対を直列に接続しサ一モパイルにおいて温接点と)令接点との間の温度差に麻じて熱起電力が発生する現象（ゼーベック効果）を利用する方法などを用いて行っても良い。

上記の各実施形態では、マイクロヒータ部の定常状態での温度によって真空度を検出すしているが、マイクロヒータ部の熱コンダクタンスが大きいために定常状態に変化するめに必要な時間が長くなりすぎる場合は、過渡状態での温度によって真空度を検出することも可能である。

(実施形態 9 )

図 3 4を参照しながら、本発明による第 9の実施形態を説明する _c 本実施形態の電子デバイスは、赤外線エリアセンサを備えたカメラ (撮像装置）である。図 3 4に示すように、本実施形態のカメラは、被写体から発せられる赤外線を赤外線検出部に導入するだめの光学系 2 1 0 (図 3 4 には反射光学系を用いた例を示すが、屈折系でも良い）と、 1つまたは複数の素子ごとにマイクロ真空パッケージ内に封入された複数の赤外線センサ素子 2 2 0を有する基板 2 3〇と、基板 2 3 0のち、赤外線センサ素子が形成されている面の裏面上に形成されたぺルチェ素子 2 5 0と、赤外線センサ素子の出力信号を処理するめの信号処理回路 6 0と、赤外線センサ素子をパルス駆動するめの素子駆動回路 2 7 0と、基板 2 3 0の表面温度を検出し，ペルチェ素子 2 5 0を駆動させることにより基板温度を制御する温度検出 & ペルチェ素子駆動回路 2 8 0と、温度測定時に光学系へ入射する赤外線を遮光するための検査用遮光板 2 9〇とを供えている。なお、光学系 2 1 〇を反射光学系ではなぐ、屈折系で実験する場合、赤外を透過するシリコンやゲルマニウムで'レンズを形成することになるが、これらの材料は可視光を透過しにくいため、反射光学系を用いることが好ましい。

次に、図 3 5を参照しながら、赤外線検出部の構成を説明する。本実施形態では、図 3 5に示すように、基板 2 3 0上に配列された赤外線検出部の各々がキャップ体に封止されている。基板 2 3 0 上には、抵抗体（ポロメータ） 2〇 1 とスイッチング卜ランジスタ 2〇 2とを有する多数のセル A 1 〜E 5が行列状に配置されセルアレイが設けられている。 1 つのセルの大きさは、例えば 4 0〃m 〜50 m程度であるが、検知する赤外線のほぼ波長の 2倍に当たる 20 m以上であればよい。

図 35には、赤外線検出部の出力信号を処理するための信号処理回路 260、赤外線検出部をパルス駆動するめの素子駆動回路 2 70、および温度検出 &ペルチェ素子駆動回路 80も示されている。ペルチェ素子は、ショッ卜キー接触部を通過するキャリアの移動に伴う熱の吸収作用を利用した素子である。温度測定時に、図 34に示す検査用遮光板 290によって光学系へ入射する赤外線が遮断される。

各セルのスイッチング卜ランジスタ 2〇2のゲ一卜電極は、縦方向走査回路 209 (V-SC AN) から延びる選択線 SEL— 1 ~ S E L— 5に接続されている。各セルの抵抗体 201の一端は電源供給ライン 205に接続され、スイッチング卜ランジスタ 202のソースは、その一端から接地された基準抵抗 Rを介して延びるデ一タライン 204a〜204eに接続されている。また、データライン 204 a〜204 eは、それぞれスイッチングトランジスタ SW a〜S Weを経て出力アンプ 206に接続されている。各スィツチングトランジスタ SWa〜SWeのゲ一卜電極には、横方向走査回路 208 (H-SCAN) から延びる信号線 20了 a〜2〇了 eが接続されている。

図 35には図示されていないが、基板の裏面には、温度検出 &ぺルチェ素子駆動回路 80が接続されたペルチェ素子 250が備えられており、これによつて基板 230の温度が制御される。外部縦方向走査回路 209 (V— SCAN) および横方向走査回路 208 (H— SCAN) は、外部の素子駆動回路 270に接続され、赤外線検出部を駆動する。赤外線検出部からの信号は、出力ァンプ 206を介して信号処理回路 260に出力される。

赤外線検出部は、基板 230の上に設けられつづら折り状の抵抗体（ポロメータ） 201と、抵抗体 2〇 1への電流をオン ·オフするためのスィツチング卜ランジスタ 202と備えている。抵抗体 201の材質は、 T i , T i〇，ポリシリコンなどがあり、いずれを用いても構わない。スイッチング卜ランジスタ 202は、ソース領域，ドレイン領域及びゲー卜電極を備えており、真空状態に封止された抵抗体 201と外部の回路とを電気的に接続する。

(赤外線検出部のマイクロ真空パッケージ内の真空度）各赤外線検出部が精度よく動作するためには、その赤外線検出部が封入されている空間の真空度が重要である。図 36は、赤外線検出部の感度と雰囲気の真空度との関係を示したグラフ図である。図 36に示すように、真空度 1. 〇X10一² To r r (1. 3 P a) 程度よりさらに減圧され真空度を有する雰囲気中の赤外線検出部の感度は、大気圧中の赤外線センサの感度と比較して 1〇倍程度向上している。つまり、赤外線センサの形成される領域の雰囲気を 10— ²T o r r (1. 3 P a ) 程度より減圧する場合には、大気圧中において駆動する赤外線センサの感度よりち 10倍高い感度を有する赤外線センサを実現できるのである。このことから、赤外線検出部を、真空度 10— ²To r r (1. 3P a) より高い真空度で封止して、封止後もこの真空度を維持することが可能な場合には、高感度なデバイスの実現が可能となる。

(真空度判定の方法）

抵抗体を発熱させることによって昇温させた後、所定の時間だけ放置すると、抵抗体の温度は再び低下し、ちとの温度に近づいてゆく。この温度の変化を検知することにより、圧力を測定することができる。

図 3了は、抵抗体における熱の出入りを説明するめの図面である。

マイクロヒータの発熱量を P₀、抵抗体の熱容量を C、温度変化を ΔΤ、マイクロヒータ支持部の熱コンダクタンスを抵抗体の雰囲気ガスの熱コンダクタンスを <3₂、周波数を ωとする。このとき、以下の関係式が成立する。

Cd (厶 T) /d ΐ + (G₁ (ΔΤ) +G₂ (ΔΤ) ) 二 P。e x p ( j ω t )

上記の式から温度変化 ΔΤを求めると、以下の式が得られる。 △ T = P。e x p ( j ω t ) / ( (G₁ +G₂ ) + j ω C ) 抵抗体を自己発熱させると、発生した熱量 P。に比例して赤外線検出部の温度 Tは上昇する。この温度 Tの上昇に伴って、抵抗体の電気抵抗 Rが変化する。

図 38は、抵抗体のを自己発熱させ、一定期間放置し 7£後の抵抗体の温度変化を示している。 P r o 1〜3は、それぞれ、異なる真空度のマイクロパッケージ内に置かれた素子 1〜 3の温度プロファィルを示している。

定温期間（ I ) はマイクロヒータを加熱する前の期間であり、加熱期間（ I I ) は抵抗体に電流を流し、加熱している期間である。この加熱期間（ I I ) に抵抗体の温度 Tは、例えば 100〜〇1 °C 程度上昇する。加熱期間（ I I ) の経過後、抵抗体に流す電流を停止すると、抵抗体の自己発熱が止まるため、抵抗体の温度が低下する。この温度低下の速度は、抵抗体の熱容量 Cと、熱コンダクタンス（G +G₂ ) によって異なる。予め設定された所定の保温期間 ( I I I ) の間に抵抗体の温度 Tは、真空度に麻じた温度に低下する。

図 38の例では、保温期間（ I I I ) 経過時における素子 3の温度は、しきい値（設定温度）より高いが、他の素子 1および 2の温度は、しきい値よりも低い。保温期間開始時の温度と、保温期間経過時の温度との差異が ΔΤである。

上記の抵抗体の温度変化 ΔΤに基づいて、真空度を評価することができる。具体的には、各抵抗体における ΔΤを測定し、測定した △ Tの中から最大値と最小値を除いた値の平均をとる。そして、その平均値をしきい値（設定温度）として用いるメディアンフィルタ一法により、真空度を判定することができる。この方法によると、経時的に多数の真空パッケージで真空度の低下が進行している電子デバイスにおいて、個の真空パッケージ内の真空度の相対的な評価を適切に実行することが可能になる。この方法を採用する代わりに、問題となる真空度に対廂する温度をしきい値（設定温度）として定めておいてちよい。

以下に、図 35および図 39を参照しながら、抵抗体の温度 Tを測定する方法をより具体的に説明する。

図 39は、本実施形態における抵抗体の温度測定のタイミングチャ一卜である。図 39におし、て、横軸は時間を示し、縦軸は駆動電圧を示している。以下、簡単化のため、図 35における赤外線検出部 A1， B 1 , C 1における抵抗体の温度を検出する場合を説明する。なお、水平期間とは、図 39における HDのクロック間の期間であり、フレームとは、 VDのクロック間の期間をいう。

本実施形態の電子デバイスにおいて、真空度の測定を行なときは、赤外線検出部への赤外線の入射を遮断する。より好ましくは、図 39に示す定温状態（ I ) の前に数フレームから数+フレームの間、ライン選択を行わない状態を維持し、各赤外線検出部 A 1， B 1 · ·の温度を一定レベルに安定化する。

次に、定温期間（ I ) において、各赤外線検出部の温度を一定に保ちつつ、 Vd dに 5 Vの電圧を印加した伏態で縦方向走査回路 2 09 (V— SCAN) を駆動する。 SEL#1， SE L#2 · 'の順に電圧が印加され、 SEL#1に電圧が印加され時、各赤外線検出部 A1， B 1 , C 1 · 'の出力信号 S c o (第 1の信号出力）が順次読み出されていく。出力信号 S c oの値を、横方向走査回路 208 (H-SCAN) によって選択された順に信号処理回路 60 内の前フレームメモリに書き込んでいく。加熱期間（ I I ) は、 Vd dに 25 Vの電圧を印加し状態で縦方向走査回路 209 (V— SCAN) を駆動する。このとき、 Vd dに印加する電圧の値は、定常状態（ I ) において印加し電圧の値よりも 2〇V以上大きな値であることが好ましい。縦方向走査回路 209 (V— SCAN) を駆動すると、 SEL#1， S E L # 2 - ·の順に選択されて、 SEL#1 が選択された時には、各赤外線検出部 A 1， B 1 , C 1 · .· に電圧が印加される。このとき、赤外線検出部 A 1， B 1 , C 1 · 'の抵抗値はほぽ同じであることから、各赤外線検出部 A 1， B 1 , C 1 · '内の抵抗体は、自己発熱により、ほぼ同じ温度に達する。図 39では、加熱期間は 3水平期間を示しているが、さらに加熱を数十フレーム延長してもよい。保温期間（ I I I ) は、 Vd dに再び 5Vの電圧を印加した状態で、縦方向走査回路 2〇9 (V— SCAN) を駆動する。 SEL# 1 , SE L#2 · ·の順に電圧が印加され、 SEL#1が選択された時には、各赤外線検出部 A 1， B 1 , C 1 · ·の出力信号 S r e が順次読み出されていく。出力信号 S r e (第 2の信号出力）の値を、横方向走査回路 208 (H— SCAN) によって選択されだ順に読み出していく。信号処理回路 60において、加熱期間後の出力信号 S r eの値を、前フレームメモリに保存されている加熱期間前の出力信号 S c oの値と比較することにより、各赤外線検出部の温度変化を検出することができる。

このように、抵抗体の加熱後、一定時間経過後の出力信号を読み出していくと、上述したように、真空度の劣化している赤外線検出部の温度は、真空度の高い赤外線検出部における温度よりち低 <なる。このことから、加熱前後の温度変化値を測定することにより、各赤外線検出部を封止するキャップ体の真空度を評価することがでさる。

以下に、加熱前後の温度変化値と、実際に出力される電圧信号である出力信号との関係を、赤外線検出部 A 1を例にして述べる。赤外線検出部 A 1の出力電圧 V (A 1 ) は、図 35からわかるように、赤外線検出部 A 1の抵抗値 R (A 1 ) と、図 35に示す基準抵抗 Rの抵抗値 R ( r e f ) との分割抵抗値と、電源供給ライン 205に印加される電圧 Vd dとの積である。このめ、赤外線検出部 A1の出力電圧 V (A1 ) は、下式によって表される。

V (A1 ) = {R (r e f ) Z (R (A1 ) +R (r e f ) ) } · Vddによって表される。

一方、赤外線検出部 A 1の温度 T ( t ) は、下式によって表される。

T (t) oc {R (A1 ) / (R (A1 ) +R (r Θ f ) ) } - V dd oc Vd d— V (A 1 ) によって表される。

このとき、赤外線検出部 A 1において、定温期間（ I ) における温度 T (t O) と、保温時間（ I I I ) における温度 T ( t 1 ) との温度変化値 ΔΤは、下式で表される。

△ T二 T ( t 1 ) — T (t〇）によって表される。出力電圧 V (A1 ) がわかれば、抵抗値 R (A1 ) 、印加電圧 V ddの値は既知なので、温度変化値 ΔΤは、赤外線検出部 A 1の出力電圧 V (A1 ) に依存して一意的に決定される。

なお、ペルチェ素子の温度を、図 35に示す温度検出 &ペルチェ素子駆動回路 8〇を用いて常温より低く（例えば 1〇°C以下）設定すると、キャップ体であるキャップ体の管壁からポロメータへの放射熱が低減するので、ポロメータは冷却されることとなる。

ま、図 39において、加熱期間（ I I ) では、ラインごとにそれぞれのスター卜から読み出しまでのタイミングを合わせるために、 S E L # 1 , SEL#2および SEL#3 ごとにスタートのタイミングをずらしているが、同時にスター卜してちょい。

図 39に示す加熱期間（ I I ) において、ポロメータを自己発熱させる方法として、ポロメータに電圧を印加したが、他の方法として、加熱期間（ I I ) において、ポロメータに電圧を印加することなくペルチェ素子の温度のみを上昇させて基板を加熱し、基板あるいはキャップ体の管壁からの熱放射でポロメータの温度を上昇させて、その後の読み出し期間において、ペルチェ素子の温度をもとの状態（例えば 10°C) に戻し、ラインごとに読み出しを行なう方法がある。この方法においては、ペルチェ素子による加熱の前後における、ポロメータの変化温度が大きいちのほど真空度は悪く、検出温度差が小さなちのほど真空度は良いと判断できる。

図 39に示す加熱期間（ I I ) において、ポロメータとペルチェ素子とを併用することにより加熱を行なってもよい。 (信号の処理方法）

次に、図 39に示す測定方法によって得られる出力信号 S c oおよび S r eを、信号処理回路 60において処理する方法について、図 4〇を参照しながら述べる。図 40は、真空度判定のための温度測定時において、赤外線検出部の出力信号を処理し、欠陥を補完する回路を示す図である。

囡40に示すように、温度測定時においては、図 39に示すょラな定温期間（ I ) における赤外線検出部から出力された出力信号 S c oを、信号処理回路 60のうちの ADC 66において AD変換してデジタル信号 D c oとした後、前フレームメモリ 64に記録しておく。

次に、加熱期間（ I I ) を経て、一定期間放置され後に赤外線検出部 20から出力された出力信号 S r eも、信号処理回路 6〇のうちの ADC 66において AD変換してデジタル信号 D r Θとする _c その後、出力信号差分検出部 65 aにおいて、前フレームメモリ 6 4に記録されてし、る加熱期間前のデジタル信号 D c oと、加熱後のデジタル信号 D「 eとの値の変化値を示す信号が生成される。

さらに、欠陥検出部 65 bにおいて、上述の変化値を示す出力信号を、図 38に示すしきい値（設定温度）を元に設定されたしきい値（設定電圧値）と比較することにより、赤外線検出部の真空度を判定する。

上述のよ 5に真空度を判定された結果、真空度が劣化しているとされ赤外線検出部の位置は、欠陥位置メモリ 63に記憶される。 (欠陥画素の補完方法）

次に、本実施形態の電子デバイスをカメラに使用する場合に、欠陥を有する赤外線検出部の補完を行なラ方法について、図 4 0を参照しながら説明する。

赤外線検出部を用いカメラを実際に使用するときには、検査用遮光板を外した状態で、被写体から発せられる赤外線を赤外線検出部 2〇に入射させて、赤外線検出部 2 0の出力信号を映像化する。この工程を繰り返すと、各赤外線検出部 2 0の封入されている領域では、真空度が徐に劣化し、その劣化の進行度合いは、各赤外線検出部 2 0を封入するキャップ体ごとに異なるようになる。そのため、赤外線検出部 2 0のうちのいくつかでは、真空度の大きな劣化に起因して感度が低下しており、その赤外線検出部の位置は、上述の温度測定方法により知ることができる。

カメラが実際に使用されるとき、光学系 1 〇に入射し赤外線は, 赤外線検出部内を経て、出力信号 Sとなる。そして、出力信号 Sは，信号処理回路 6 0内の映像処理部 6 1 に入力され、 A D C 6 6によつて 8 b i t以上のデジタル信号に変換される。その後、デジタル信号は、マルチプレクサ M u X 6了によって 3ライン以上のラインメモリし i n e M e m o r y 1〜3に入力されて、各ライン（図 3 5にぉける3 1_ # 1， S E L # 2 · · ) の画素に対した信号として一次的に記憶される。そして、各ラインの画素の信号は補完処理 6 8に入力され、欠陥位置メモリ 6 3において記憶されている欠陥を有する画素の信号に、その欠陥画素の信号を囲 ¾周辺の 8画素の信号を利用して内挿補完処理を施す。具体的には、欠陥位置メモリ 63からの情報により欠陥画素（図 40に示す B2) であると判定された画素の信号を、その周辺画素（図 40に示す A 1、 B 1 , C1、 A2、 C2、 A3、 B3、 C3) である 8画素の信号を加算して 1 /8倍した値の画素の信号に置き換えることで補完処理を行なう。補完処理を行った後のデータをデマルチプレクサ D.e # M u x 69に入力して、読み出しに必要なラインを選択し、そのラインを出力信号として外部に出力する。

(マイクロ真空パッケージの配置）

以下に、本実施形態のマイクロ真空パッケージの配置について、図 41を参照しながら説明する。図 41は、図 35に示すセルァレィにおけるマイクロ真空パッケージの配置を模式的に示す図である _t 図 41に示すように、本実施形態のセルアレイには、マイクロ真空パッケージ Aと、マイクロ真空パッケージ Bと、マイクロ真空パッケージ Cとが配置されている。マイクロ真空パッケージ Aは、赤外線を透過する S iからなり、マイクロ真空パッケージ内は、赤外線が遮光されることなく、減圧雰囲気になっている。マイクロ真空パッケージ Bは、その表面に赤外線を遮断する A 1などがスパッタ形成されており、マイクロ真空パッケージ内は、赤外線が遮光され, 減圧雰囲気になっている。マイクロ真空パッケージ Cは、赤外線を透過する S ίからなり、一部に開口部が形成されてし、ることにより, マイクロ真空パッケージ内は、赤外線が遮光されることなく、大気圧雰囲気になっている。以下に、それぞれのマイクロ真空パッケージと、そのマイクロ真空パッケージに封入されている赤外線検出部との機能について述べる。

マイクロ真空パッケージ Aにより封止されている赤外線検出部 (以下では、赤外線検出部 Aと記す。）は減圧雰囲気下にあり、赤外線が入射する状態にある。赤外線検出部 Aは、被写体から発せられる赤外線を検知することにより、被写体からの赤外線強度に JiSiじた出力信号を出力する。ここで、その出力信号には、赤外線が入射しない状況においても生じるオフセッ卜値が含まれる。また、マイクロ真空パッケージ A内の真空度は、封止時点では基準値以上に保たれているが、その後の経年ゆデバイスの使用に伴って徐に悪化すると考えられる。

マイクロ真空パッケージ Bにより封止されている赤外線検出部 (以下では、赤外線検出部 Bと記す。）は、赤外線検出部 Aと同程度の減圧雰囲気下にあり、赤外線が入射しない状態にある。これにより、実際にカメラを使用する際に赤外線検出部 Bが形成されている領域では、赤外線が入射しない暗時の出力を得ることができ、この測定値を用いることにより、上述の赤外線センサ Aの出力信号におけるオフセッ卜値を取り除くことができる。

マイクロ真空パッケージ Cにより封止されている赤外線検出部

(以下では、赤外線検出部 Cと記す。）は、大気圧下にある。これにより、真空度判定のための検査を行なう際には、真空度が最も劣化しだ場合である大気圧下にある赤外線検出部 Cの温度を知ることができる。この赤外線検出部 Cの温度と、赤外線検出部 Aにおける温度の平均値とを比較することにより、セルアレイ全体として、どの程度劣化が進行しているかを判断することができる。

なお、本実施形態においては、マイクロ真空パッケージ Bとマイクロ真空パッケージ Cとが、セルアレイを構成する赤外線検出部のラち周囲部に位置する赤外線検出部の上に配置されているが、本発明においては、マイクロ真空パッケージ Bとマイクロ真空パッケ一ジ Cとの配置は、これに限られるものではなしヽ。

具体的には、マイクロ真空パッケージ Cは、 1 ラインにつき 1つ設けられておれば上述の効果を得ることができる。マイクロ真空パッケージ Bは、水平方向に 5 1 〇画素の信号を有するセルアレイにつき 2 0〜 3 0画素程度の割合で設けられていることが好ましい。ま、本発明のセルアレイにおし、ては、必ずしもマイクロ真空パッケージ Bとマイクロ真空パッケージ Cとが形成されている必要はなく、 2種のち一方が形成されていてもよいし、 2種のうち両方が形成されていなくてちょしヽ。

本実施形態では、赤外線検出部 Cにマイクロ真空パッケージ Cを形成せず、検査時には、赤外線検出部 Cを大気圧下に露出して、ポ口メータの自己発熱と放熱の差分を計測することち可能である。なお、本実施形態において、赤外線検出部 Cに開口部の入っマイク口真空パッケージ Cを形成しのは、検査時の熱対流などの条件を赤外線検出部 A， Bの条件に近くして、より正確な測定を行うめである。上述の温度変化値測定および真空度の判定は、製造時および出荷時に行われることもあり、出荷後にユーザーによって行われることもある。それらについて以下に述べる。

まず、製造時では、例えば 1 . 3 X 1 0 _ ³ P aの真空度を有するマイクロ真空パッケージ A〜Cを形成する。この形成方法は、他の実施形態において行なう方法と同様にして行なわれる。すなわち、エッチング用ホールの形成—エッチングによる空洞の形成—エッチング用ホールをスパッタで塞ぐ工程を行なえばよい。

マイクロ真空パッケージ Cにはスリッ卜状の開口部が形成されているめ、マイクロ真空パッケージ C内は真空チャンバ一内における既知の真空度に保たれている。そのため、この時点において温度変化値測定を行った場合には、マイクロ真空パッケージ C内の赤外線検出部 Cの温度変化値を、既知値かつ最良値の真空度に対麻する温度変化値として目安にすることができる。この対関係は、しきい値の設定時などに用いることができる。

次に、出荷時における真空度の判定として、製造時のキャップの接合不良などにより内部の真空度が劣化したマイクロ真空パッケ一ジを検出するために行なうことができる。そして、デバイスの出荷後の真空度の判定は、時間の経過や、デバイスの使用に伴って内部の真空度が劣化したマイクロ真空パッケージを検出するために行なラ。これらの真空度の判定において、上記の製造時における上記の対関係を用いて算出したしきい値をあらかじめ定めておいてちよ '、真空度の判定を行なラ時点において、マイクロ真空パッケ一ジ cの形成された赤外線検出部 cの温度変化値の測定結果の平均値を大気圧下における基準としてしきい値を設定してちょい。

本実施形態においては、 1つのマイクロ真空パッケージの中に 1 つの赤外線検出部を配置しているが、複数の赤外線検出部を 1つのマイクロ真空パッケージの中に形成してもよい。，

ま、本実施形態では、減圧雰囲気を必要とする素子としてポロメータを用いているが、ボロメータの他に P N接合ダイォ一ドなどの熱電変換素子や，電子放出素子や、波長 4 0〜5 0 mのテラ波を検出まは放出する素子などを用いてちょし、。また、本発明の電子デバイスは、カメラの他に各種赤外線センサゆ他の装置に適することができる。

真空度の判定方法としては、加熱期間後に一定期間放置して温度を測定する方法について述べたが、本発明においては、加熱期間後に、一定温度に到達するまでの時間を測定して、その時間をしきい値（設定時間）と比較することにより真空度の判定を行なってちょい。

なお、本実施形態では、電流変化および温度変化を用いて真空度を検知しているが、前述の実施形態のよに、定常状態で真空度を検知することもできる。

実施形態 7および実施形態 8では、同一の基板上に複数の赤外線，検出部および可視光検出部が規則的に配列されているが、基板上の赤外線検出部の個数は 1つでもよい。このような構成を有する電子デバイスは、例えば監視カメラとして好適に用いられる。監視カメラとして使用する、このような電子デバイスによれば、赤外線検出部によって人物の存在を検知したときに、可視光検出部による撮像を行い、それによつて得られた映像を監視カメラの管理者が確認することが可能になる。

同一基板上に赤外線検出部および可視光検出部を備え電子デバイスの例は、例えば特開 2 0〇3 _ 1 7 6了 2号公報に開示されているが、本発明はこの文献に開示されている電子デバイスにも広く適用することが可能である。産業上の利用可能性

本発明によれば、空洞内に電子デバイスの一部を配置する場合に、空洞壁部材に設けられるエッチング用の開口を金属などのスパッタリングで塞ぐため、空洞の圧力を低圧（高真空）に保持することができ、感度の高い赤外線センサなど、高性能の電子デバイスの提供を図ることができる。

ま、本発明によれば、小型真空パッケージなどの空洞内部に圧力測定素子ゃゲッタリング薄膜を配置するめ、個々のマイクロ真空パッケージの内部における真空度の計測が可能となる。更に、空洞の内部のゲッタリング薄膜を適宜活性化することにより、空洞内の真空度を高く維持することが^！能になる。

Claims

請求の範囲

1 . 電子デバイスの一部が設けられた基板を用意し、前記電子デバイスの一部を覆う犠牲層を前記基板の選択され領域上に形成する工程（a ) と、

前記犠牲層を覆う空洞壁用膜を前記基板上に形成する工程（b ) と、

前記空洞壁用膜を貫通して前記犠牲層に達する少なくとも 1つの開口を前記空洞壁用膜に形成する工程（c ) と、

前記開口を介して前記犠牲層の少なくとも 1部を選択的にエッチングすることにより、前記電子デバイスの一部を囲 ¾空洞を形成する工程（d ) と、

前記開口を塞ぐシール部材をスパッタ法によって形成する工程 ( Θ ) と、

を含電子デバイスの製造方法。

2. 前記工程（e ) では、金属をスパッタすることにより、前記シール部材を形成する請求項 1 に記載の電子デバイスの製造方法。

3. 前記工程（e ) では、シリコンをスパッタすることにより、前記シール部材を形成する請求項 1 に記載の電子デバイスの製造方法。

4. 前記工程（e ) では、シール部材用膜を前記関口及び前記空洞壁用膜の上に堆積した後、前記シール部材用膜のラち前記空洞壁用膜の上面上に位置する部分を除去することにより、前記開口内に前記シール部材を残す請求項 1から 3のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。

5. 前記工程（e ) では、前記基板の主面に垂直な方向に対して傾い方向からスパッタを行なラ請求項 1から 4のいずれかに記載する電子デバイスの製造方法。

6. 前記工程（c ) では、上方で広く下方で狭い形状を有する開口を形成する請求項 1から 5のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。

7. 前記工程（b ) では、前記犠牲層の側面に到達する側方閧口をさらに形成する請求項 1から 6のいずれかに記載の電子デバィスの製造方法。

8. 前記工程（b ) では、前記工程（e ) におけるスパッタの方向からみて、前記開口が前記電子デバイスの一部とオーバーラップしないように前記開口を形成する請求項 1から 7のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。

9. 前記工程（e ) では、 1 O P a以下の圧力下でスパッタを行なう請求項 1から 8のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法 _c

1 0. 前記工程（e ) では、 5 P a以下の圧力下でスパッタを行なう請求項 9に記載の電子デバイスの製造方法。

1 1 . 前記工程（a ) では、前記犠牲層をポリシリコン膜から形成し、

前記工程（b ) では、前記空洞壁用膜としてシリコン酸化膜を形成する請求項 1から 1 0のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。

1 2. 前記電子デバイスの一部は、赤外線センサの検出部であ Ό、

前記工程（a ) では、前記犠牲層をポリシリコン膜から形成し、前記工程（b ) では、前記空洞壁用膜として、ポリシリコン膜及び該ポリシリコン膜を包 ¾シリコン酸化膜を形成する請求項 1から 1 〇のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。

1 3. 前記工程（a ) では、前記犠牲層をシリコン酸化膜から形成し、前記工程（b ) では、前記空洞壁用膜としてポリシリコン膜を形成する請求項 1から 1 0のし、ずれかに記載の電子デバイスの製造方法。

1 4. 前記工程（d ) の後で前記工程（e ) の前に、 C V Dによって、基板の露出している表面上に膜を堆積して前記開口を小さくする工程をさらに含請求項 1から 1 3のし、ずれかに記載の電子デバイスの製造方法。

1 5. 前記工程（a ) の前に、前記電子デバイスの一部として，赤外線センサの検出部と、前記検出部の側方及び下方を埋める下部空洞用犠牲層とを形成する工程をさらに含み、

前記工程（d ) では、前記犠牲層及び前記下部空洞用犠牲層を除去する請求項 1から 1 4のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。

1 6. 基板と、

前記基板上に設けられた電子デバイスの一部と、

空洞を挟んで前記電子デバイスの一部を囲む空洞壁部材と、前記空洞壁部材のラち天井部に設けられ開口を塞ぐシール部材とを含み、

前記シール部材は、スパッタにより形成されている電子デバイス ₍

1 7. 前記シール部材は、シリコンによって構成されている請求項 1 6に記載の電子デバイス。

1 8. 前記シール部材は、金属によって構成されている請求項 1 6に記載の電子デバイス。

1 9. 前記空洞内の圧力は、 1 0 P a以下である請求項 1 6から 1 8のいずれかに記載の電子デバイス。

2 0. 前記空洞内の圧力は、 5 P a以下である請求項 1 6から

1 9のいずれかに記載の電子デバイス。

2 1 . 前記シール部材は、金属によって構成されている請求項 .1 6から 2 0のいずれかに記載の電子デバイス。

2 2. 前記シール部材は、酸化膜によって構成されている請求項 1 6から 2 1のいずれかに記載の電子デバイス。

2 3. 前記電子デバイスの一部は、赤外線センサの検出部であり、

前記空洞壁部材は、ポリシリコンと該ポリシリコンを包シリコン酸化膜によって構成されている請求項 1 6から 2 2のいずれかに記載の電子デバイス。

2 4. 前記電子デバイスの一部は、赤外線センサの挨出部であり、

前記検出部の側方及び下方は、下部空洞によって囲まれている請求項 1 6から 2 3のいずれかに記載の電子デバイス。

2 5. 前記スパッタの方向からみて、前記開口が前記電子デバイスの一部とオーバ一ラップしていない請求項 1 6から 2 4のいずれかに記載の電子デバイス。

2 6. 基板と、

前記基板上に設けられた電子デバイスの一部と、

空洞を挟んで前記電子デバイスの一部を囲空洞壁部材と、前記空洞壁部材のうち天井部に設けられ開口を塞ぐシール部材とを含み、

前記シール部材は、薄膜から形成されており、

前記空洞の内部の圧力が 1 0 P a以下である、電子デバイス。

2 7. 前記空洞の内部には、ゲッタリング薄膜が設けられている、請求項 2 6に記載の電子デバイス。

2 8. 前記空洞の少なくと一部は、前記ゲッタリング薄膜の下方にも存在している、請求項 2 7に記載の電子デバイス。

2 9. 前記ゲッタリング薄膜を加熱するマイクロヒータ部を備えている、請求項 2了または 2 8に記載の電子デバイス。