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JP3252626B2 - Forming method of infrared absorption layer - Google Patents

Forming method of infrared absorption layer

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Publication number
JP3252626B2
JP3252626B2 JP28490594A JP28490594A JP3252626B2 JP 3252626 B2 JP3252626 B2 JP 3252626B2 JP 28490594 A JP28490594 A JP 28490594A JP 28490594 A JP28490594 A JP 28490594A JP 3252626 B2 JP3252626 B2 JP 3252626B2
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JP
Japan
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film
layer
infrared absorbing
absorbing layer
sacrificial layer
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JP28490594A
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Japanese (ja)
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信一 森田
正樹 廣田
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、フォトリソグラフィに
よる微細加工技術が確立されている半導体を基体とし
て、赤外線吸収効率の良い赤外線吸収層を、半導体基体
から熱的に良好に分離されたダイアフラム構造に形成さ
せる赤外線吸収層の形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diaphragm structure in which a semiconductor having a fine processing technology established by photolithography is used as a base and an infrared absorption layer having good infrared absorption efficiency is thermally separated from the semiconductor base. And a method for forming an infrared absorbing layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】赤外線検知素子には、冷却を必要とする
量子形と、冷却を必要としない熱形の2種類がある。入
射した赤外線を検出する熱形赤外線検知素子には、焦電
形やサーモパイル形、ボロメータ形がある。また、入射
赤外線を有効利用するために、熱分離構造、すなわち、
半導体基板から熱的に分離されたダイアフラム構造を用
いている。赤外線吸収効率の非常に優れた材料として、
金属黒膜とくに金黒膜がある。高い赤外線吸収効率を有
する金属黒膜は、低い真空度のもとで薄膜形成技術によ
り形成されるが、その特徴は下記の如くである。 (A)状態が微視的に樹枝状である。 (B)赤外線吸収が非常に良い。 (C)段差被覆性が良い。 (D)下地との密着性が悪い。 (E)膜強度が弱い。 (F)膜密度が低い。 これらの特徴を有する金属黒膜の赤外線吸収機能を確保
するには、ある程度の厚さが必要である。例えば金黒膜
の場合、90%以上の赤外線吸収効率を得るためには約
3μm以上の厚さが必要である。
2. Description of the Related Art There are two types of infrared detectors, a quantum type that requires cooling and a thermal type that does not require cooling. There are a pyroelectric type, a thermopile type, and a bolometer type as a thermal infrared detecting element for detecting incident infrared light. In addition, in order to make effective use of incident infrared rays, a heat separation structure, that is,
A diaphragm structure thermally separated from the semiconductor substrate is used. As a material with excellent infrared absorption efficiency,
There is a metal black film, particularly a gold black film. A metal black film having a high infrared absorption efficiency is formed by a thin film forming technique under a low degree of vacuum, and the features are as follows. (A) The state is microscopically dendritic. (B) Very good infrared absorption. (C) Good step coverage. (D) Poor adhesion to the substrate. (E) The film strength is weak. (F) The film density is low. To ensure the infrared absorption function of the metal black film having these features, a certain thickness is required. For example, in the case of a gold black film, a thickness of about 3 μm or more is necessary to obtain an infrared absorption efficiency of 90% or more.

【0003】従来からの赤外線吸収層の形成方法として
は、前記金属黒膜の場合、金属マスクを用いてパターン
化する方法が、また、赤外線吸収性の比較的良いNiC
r膜(通常の特性を有する金属膜)などの場合、公知の
感光性樹脂膜(以下、フォトレジストとよぶ)を用いる
フォトリソグラフィ技術によりパターン化する技術が利
用されている。後者の場合のフォトリソグラフィ技術の
一例として、リフトオフ法の従来の工程を、図8に示し
てある。図(a)に示すように酸化膜(例えばSiO2
膜)またはシリコン窒化膜80が形成された半導体基板
1の上に、図(b)に示すようにフォトレジスト81を
塗布し、フォトリソグラフィ技術により図(c)に示す
ようにフォトレジストパターン(又はフォトレジスト開
口部)82を形成する。次に、図(d)に示すようにN
iCr膜83を真空蒸着法などの薄膜形成技術で全面に
形成させ、図(e)に示すようにフォトレジスト剥離液
でフォトレジストパターンを除去し、NiCr膜のパタ
ーンを形成させる。
As a conventional method of forming an infrared absorbing layer, in the case of the metal black film, a patterning method using a metal mask is used.
In the case of an r film (a metal film having ordinary characteristics) and the like, a technique of patterning by a photolithography technique using a known photosensitive resin film (hereinafter, referred to as a photoresist) is used. FIG. 8 shows a conventional process of the lift-off method as an example of the photolithography technique in the latter case. As shown in FIG. 1A, an oxide film (for example, SiO 2
A film 81 or a photoresist 81 is applied on the semiconductor substrate 1 on which the silicon nitride film 80 is formed, as shown in FIG. A photoresist opening 82 is formed. Next, as shown in FIG.
An iCr film 83 is formed on the entire surface by a thin film forming technique such as a vacuum evaporation method, and the photoresist pattern is removed with a photoresist stripper as shown in FIG.

【0004】しかし、上記のようなリフトオフ法による
赤外線吸収層のパターン形成法は、図(d)に示すよう
に、NiCr膜83の厚さがフォトレジスト膜81の厚
さより薄く、段差部においてフォトレジスト膜へレジス
ト剥離液(エッチング液)が浸透できる開口部84が存
在することが必要である。例えばNiCr膜の場合、そ
の赤外線吸収率は、60nm以下の厚さで約70%で、
60nm以上では反射が多くなり約50%と低くなるた
め、薄い膜で赤外線吸収が可能であり、赤外線吸収層厚
とフォトレジスト膜厚の差が著しく異なり、リフトオフ
法による赤外線吸収層のパターン化を可能にする。なお
上記以外に、フォトレジストパターンを利用して金属膜
をエッチングして除去する赤外線吸収層のパターン化法
もある。
However, in the method of forming the pattern of the infrared absorbing layer by the lift-off method as described above, as shown in FIG. 1D, the thickness of the NiCr film 83 is smaller than the thickness of the photoresist film 81, and the photo-resist at the step portion. It is necessary that there be an opening 84 through which a resist stripping solution (etching solution) can penetrate into the resist film. For example, in the case of a NiCr film, its infrared absorptance is about 70% at a thickness of 60 nm or less,
Above 60 nm, the reflection increases and becomes as low as about 50%, so that infrared absorption is possible with a thin film, and the difference between the thickness of the infrared absorption layer and the thickness of the photoresist is remarkably different. enable. In addition to the above, there is a method of patterning an infrared absorbing layer in which a metal film is etched and removed using a photoresist pattern.

【0005】しかし、通常の金属膜は、前述のように表
面での赤外線反射が多く、赤外線吸収率が高い金属黒膜
(例えば金黒膜の場合90%以上である)と比較すると
赤外線吸収効率が低い。このため、赤外線吸収層として
赤外線吸収性に優れた金属黒膜(例えば金黒膜)のパタ
ーン形成が重要であるが、従来は金属マスクを利用する
パターン形成法が用いられているだけであった。しか
し、この方法では、精度確保が難しく、赤外線吸収層の
微細パターン形成は困難であった。
However, the ordinary metal film has a large infrared reflection on the surface as described above and has a high infrared absorption efficiency as compared with a metal black film having a high infrared absorptivity (for example, 90% or more in the case of a gold black film). Is low. For this reason, it is important to form a pattern of a metal black film (for example, a gold black film) excellent in infrared absorption as an infrared absorption layer, but conventionally, only a pattern formation method using a metal mask has been used. . However, in this method, it is difficult to secure accuracy, and it is difficult to form a fine pattern of the infrared absorbing layer.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の赤外線吸収層を
形成する方法には、下記の問題があった。 (A)NiCr膜などのような黒色をした通常の強度と
密度を有する金属膜の場合、表面状態が滑らかで、表面
での赤外線反射が大きく、赤外線吸収効率を約70%以
上にすることができない。 (B)赤外線吸収効率の最も優れた金属黒膜たとえば金
黒膜のような特性の膜を赤外線吸収層として用いる場
合、必要な膜厚を確保することは、露光条件等の制約か
ら困難であり、赤外線吸収層のパターン形成が難しい。 (C)金属マスクを用いて金属黒膜をパターン化する従
来の方法では精度の確保や微細化が困難である。 これらのことから、従来技術による赤外線吸収効率の優
れた金属黒膜たとえば金黒膜のパターン形成は技術的に
困難であった。
The conventional method for forming an infrared absorbing layer has the following problems. (A) In the case of a black metal film having normal strength and density, such as a NiCr film, the surface condition is smooth, the infrared reflection on the surface is large, and the infrared absorption efficiency can be about 70% or more. Can not. (B) When a metal black film having the highest infrared absorption efficiency, such as a gold black film, is used as the infrared absorption layer, it is difficult to secure a required film thickness due to restrictions on exposure conditions and the like. It is difficult to form a pattern of the infrared absorbing layer. (C) The conventional method of patterning a metal black film using a metal mask makes it difficult to secure accuracy and miniaturize. From these facts, it has been technically difficult to form a pattern of a metal black film having excellent infrared absorption efficiency, for example, a gold black film according to the prior art.

【0007】本発明は上記のような従来の問題を解消
し、赤外線吸収効率が良好な赤外線吸収層たとえば金属
黒膜を、所望パターン形状に高精度で形成させることが
できる赤外線吸収層の形成方法を提供することを課題と
する。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems and provides a method for forming an infrared absorbing layer having a good infrared absorbing efficiency, such as a metal black film, in a desired pattern shape with high accuracy. The task is to provide

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、半導体基板の一主面の全面に直接
または下地膜を介して犠牲層を形成させ、次に犠牲層が
部分的に除去された開口部を所望パターン形状に形成さ
せた後、微視的に樹枝状多孔質でエッチング液を下方へ
浸透させ易い赤外線吸収層により犠牲層の開口部に面す
る側面も含めて全面を被覆させ、その後さらに、ウェッ
トエッチングにより下の犠牲層ごと赤外線吸収層をリフ
トオフ除去することにより赤外線吸収層が上記所望パタ
ーン形状に上記半導体基板の一主面に直接または下地膜
を介して残留して被覆するようにした。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a sacrificial layer is formed on the entire main surface of a semiconductor substrate directly or through an underlayer, and then the sacrificial layer is partially formed. After forming the removed portion into a desired pattern shape, the opening portion of the sacrificial layer faces the opening portion of the sacrificial layer with an infrared absorbing layer that is microscopically dendritic and easily penetrates the etching solution downward.
That side also is coated on the entire surface, including, then further directly or down on one major surface an infrared absorption layer of the semiconductor substrate in the desired pattern by lift-off removal of the sacrificial layer by the infrared-absorbing layer of the bottom by a wet etching The coating was left over through the ground film.

【0009】[0009]

【作用】上記のような手段を採れば、たとえ赤外線吸収
層の厚さが犠牲層のパターン形成段差部よりも大きく、
もし赤外線吸収層が通常の金属膜たとえばNiCr膜で
あったならばエッチング液が開口部周縁の段差部から赤
外線吸収層の所望パターン外の部分の赤外線吸収層の下
の犠牲層まで浸透するのが困難な場合であっても、本発
明に係る赤外線吸収層は微視的に樹枝状多孔質であるか
ら、本発明によれば赤外線吸収層自体をエッチング液が
下方の犠牲層まで浸透してエッチングを行ない、犠牲層
を下方の半導体基板またはその上に形成させた下地膜か
ら剥離させ、犠牲層はその上に形成された赤外線吸収層
もろともリフトオフされ除去される。このように本発明
に係る赤外線吸収層は微視的に樹枝状多孔質で赤外線を
殆ど反射しないから赤外線吸収効率は極めて良好であ
り、しかも上記のように赤外線吸収膜自体がエッチング
液を下方へ浸透させ易いという性質を利用してリフトオ
フ法により所望パターン部以外の個所の赤外線吸収層を
除去するのであるから、赤外線吸収層を赤外線吸収効率
が高くなるように十分厚くしたために、赤外線吸収層の
厚さが、たとえ犠牲層の膜厚より厚くなったとしても、
ウェットエッチングにより正確なパターン形状を有する
赤外線吸収層を形成させることができる。以上のように
本発明によれば、極めて良好な赤外線吸収効率を有する
赤外線吸収層を、高精度で所望パターン形状に形成させ
ることが可能になるので、赤外線検知素子の感度向上に
寄与することができる。
According to the above means, even if the thickness of the infrared absorbing layer is larger than the pattern forming step of the sacrificial layer,
If the infrared absorbing layer is a normal metal film, for example, a NiCr film, the etchant penetrates from the step around the opening to the sacrificial layer under the infrared absorbing layer in a portion outside the desired pattern of the infrared absorbing layer. Even in difficult cases, since the infrared absorbing layer according to the present invention is microscopically dendritic porous, according to the present invention, the infrared absorbing layer itself is etched by penetrating the etching solution to the lower sacrificial layer. Is performed to peel off the sacrificial layer from the lower semiconductor substrate or the underlying film formed thereon, and the sacrificial layer together with the infrared absorption layer formed thereon is lifted off and removed. As described above, the infrared absorbing layer according to the present invention is microscopically dendritic porous and hardly reflects infrared light, so that infrared absorbing efficiency is extremely good, and as described above, the infrared absorbing film itself moves the etching solution downward. Since the infrared absorption layer other than the desired pattern portion is removed by the lift-off method utilizing the property of being easily penetrated, the infrared absorption layer is made sufficiently thick so that the infrared absorption efficiency is increased. Even if the thickness is greater than the thickness of the sacrificial layer,
An infrared absorbing layer having an accurate pattern shape can be formed by wet etching. As described above, according to the present invention, an infrared absorption layer having extremely good infrared absorption efficiency can be formed in a desired pattern shape with high accuracy, which contributes to improvement in sensitivity of an infrared detection element. it can.

【0010】[0010]

【実施例】図1は本発明の第1実施例の工程手順を説明
するための図である。図(a)に示すように半導体基板
1の一主面上全面に、アモルファスシリコン膜またはポ
リシリコン膜またはシリコン酸化膜またはシリコン窒化
膜または金属膜を下地膜2として薄膜形成技術により形
成させる。下地膜2の不必要な領域はフォトリソグラフ
ィ技術によりエッチングして除去しても良い。次に図
(b)に示すように厚さ2μm程度の犠牲層3を形成さ
せる。犠牲層としては、例えばフォトレジスト膜または
ポリシリコン膜または高濃度のP23を含有するフォス
フォラスシリケートグラス(PSG)膜などを用いる。
適切な犠牲層の厚さは、犠牲層エッチング液が犠牲層と
赤外線吸収層の下地をエッチングする速度の選択比に関
係し、犠牲層エッチング除去時間から考慮する。たとえ
ば、7.6モル%の高濃度のP23を含むPSG膜とプ
ラズマCVD法で成膜されたシリコン窒化膜の組合せの
場合、NH4F:CH3COOH:H2O=1:1:1の
容積比で混合したエッチング液を用いると、PSG膜と
シリコン窒化膜とのエッチング速度の選択比は約80で
ある。PSG膜の厚さを厚くするとエッチングで除去す
る時間が長くなり、赤外線吸収層のパターン形成に支障
を来す。この組合せの場合、PSG膜の厚さとして2μ
m程度を用いている。
FIG. 1 is a view for explaining the procedure of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, an amorphous silicon film, a polysilicon film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal film is formed as a base film 2 on the entire main surface of the semiconductor substrate 1 by a thin film forming technique. Unnecessary regions of the base film 2 may be removed by etching using a photolithography technique. Next, a sacrificial layer 3 having a thickness of about 2 μm is formed as shown in FIG. As the sacrificial layer, for example, a photoresist film, a polysilicon film, or a phosphor silicate glass (PSG) film containing high concentration of P 2 O 3 is used.
The appropriate thickness of the sacrificial layer is related to the selectivity of the rate at which the sacrificial layer etchant etches the underlayer of the sacrificial layer and the infrared absorbing layer, and is taken into account from the sacrificial layer etching removal time. For example, in the case of a combination of a PSG film containing a high concentration of P 2 O 3 of 7.6 mol% and a silicon nitride film formed by a plasma CVD method, NH 4 F: CH 3 COOH: H 2 O = 1: When an etching solution mixed at a volume ratio of 1: 1 is used, the selectivity of the etching rate between the PSG film and the silicon nitride film is about 80. If the thickness of the PSG film is increased, the time required for removal by etching becomes longer, which hinders the pattern formation of the infrared absorbing layer. In the case of this combination, the thickness of the PSG film is 2 μm.
m is used.

【0011】次に、犠牲層に、フォトリソグラフィ技術
およびエッチングにより、図(c)に示すように開口部
4を設ける。半導体基板1の全面に図2に示すような、
犠牲層エッチング液が浸透し易い赤外線吸収層5例えば
金黒膜を、図(d)に示すように真空蒸着法により形成
する。金黒膜を形成する際には、真空度1.2〜3.0T
orr程度の低い真空度の不活性ガス例えば窒素雰囲気
中で成膜すると赤外線吸収率の良い膜が得られる。真空
度2Torr前後で重量が1平方センチメートル当り2
00μg以上である赤外線吸収層たとえば金黒膜である
ことが好ましい。次に犠牲層エッチング液に浸漬して、
エッチング液が赤外線吸収層の下部まで浸透し、犠牲層
の上面から均一にエッチングされ、不要領域の赤外線吸
収層をエッチング除去し、図(e)に示すように赤外線
吸収層のパターン形成を行う。
Next, an opening 4 is provided in the sacrificial layer by photolithography and etching, as shown in FIG. On the entire surface of the semiconductor substrate 1, as shown in FIG.
An infrared absorbing layer 5, for example, a gold black film, into which the sacrificial layer etching solution easily penetrates, is formed by a vacuum evaporation method as shown in FIG. When forming a gold black film, the degree of vacuum is 1.2 to 3.0 T
When a film is formed in an inert gas having a low vacuum of about orr, for example, in a nitrogen atmosphere, a film having a good infrared absorptance can be obtained. At a degree of vacuum of about 2 Torr, the weight is 2 per square centimeter.
It is preferable to use an infrared absorbing layer having a thickness of at least 00 μg, for example, a gold black film. Next, immerse in the sacrificial layer etching solution,
The etchant penetrates to the lower portion of the infrared absorbing layer, is uniformly etched from the upper surface of the sacrificial layer, etches away the infrared absorbing layer in unnecessary regions, and forms a pattern of the infrared absorbing layer as shown in FIG.

【0012】ここで、赤外線吸収層のパターン形成の機
構について説明する。図2(a)は赤外線吸収層の一例
として用いる金黒膜表面のSEM(走査電子顕微鏡)写
真を、図2(b)は金黒膜断面のSEM写真を、それぞ
れ2値画像として示す図である。この場合の金黒膜は真
空度2Torrの窒素雰囲気中で真空蒸着法により形成
されたもので、両写真とも倍率10,000倍で撮影さ
れている。表面写真を見ると、ミクロ的な金黒樹枝が1
μm前後の間隔で形成され、金黒樹枝の隙間から犠牲層
エッチング液が浸透できる構造となっている。また、断
面写真から、金黒樹枝は半導体基板の上方に成長してお
り、立体的にも隙間の多い構造になっていることが判
る。このように、金黒膜は到る所で犠牲層エッチング液
が下部まで浸透できる形状になっている。このため、犠
牲層エッチングは其の開口部側から開始されるよりは、
犠牲層全体の上面から均一に開始され、金黒膜のような
構造の赤外線吸収層のパターン形成を可能にしている。
赤外線吸収層の厚さが犠牲層より厚い場合でも犠牲層の
エッチング除去が可能である。赤外線吸収層の材料の一
例として金黒について述べたが、Bi黒またはNi黒ま
たはNiP黒またはPt黒などの、赤外線吸収効率が良
く、ミクロ的に樹枝状の形状の膜で、犠牲層のエッチン
グ液に耐性のある材料であれば、との材料でも差支えな
い。
Here, the mechanism of pattern formation of the infrared absorbing layer will be described. FIG. 2A is a diagram showing an SEM (scanning electron microscope) photograph of the surface of the gold black film used as an example of the infrared absorbing layer, and FIG. 2B is a diagram showing a SEM photograph of the cross section of the gold black film as a binary image. is there. The gold black film in this case was formed by a vacuum evaporation method in a nitrogen atmosphere at a degree of vacuum of 2 Torr, and both photographs were taken at a magnification of 10,000 times. Looking at the surface photo, you can see that there are 1
It is formed at intervals of about μm, and has a structure in which the sacrificial layer etching solution can penetrate through the gaps between the gold tree branches. In addition, it can be seen from the cross-sectional photograph that the gold-black tree branches have grown above the semiconductor substrate, and have a three-dimensional structure with many gaps. As described above, the gold black film is shaped so that the sacrificial layer etchant can penetrate to the lower part everywhere. For this reason, the sacrificial layer etching is better than starting from the opening side.
The process is started uniformly from the upper surface of the entire sacrificial layer, and enables the pattern formation of the infrared absorbing layer having a structure like a gold black film.
Even when the thickness of the infrared absorption layer is larger than the thickness of the sacrificial layer, the sacrificial layer can be removed by etching. Although gold black has been described as an example of the material of the infrared absorbing layer, the sacrificial layer is etched by a film having a good infrared absorbing efficiency, such as Bi black, Ni black, NiP black, or Pt black, having a microscopic dendritic shape. Any material that is resistant to the liquid may be used.

【0013】図3は本発明の第2実施例の工程手順を示
す図である。図3(a)に示すように、半導体基板1の
一主面上全面にアモルファスシリコン膜またはポリシリ
コン膜またはシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜また
は金属膜を下地膜2として薄膜形成技術により形成させ
る。下地膜2の不必要な領域はフォトリソグラフィ技術
によりエッチングにより除去してもよい。次に、全面に
厚さ1μm以下の犠牲層を薄膜形成技術により形成させ
る。次に赤外線吸収層を所望のパターンに形成する周辺
端部近辺以外の犠牲層をフォトリソグラフィ技術により
エッチングして除去し、図3(b)に示すように、犠牲
層30を形成する。犠牲層30としては、例えば下地膜
2がシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜または金属膜
のときはアモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜
または金属膜(例えばアルミニウム膜)を用い、下地膜
2がアモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜のと
きは金属膜、例えばアルミニウム膜を用いる。
FIG. 3 is a view showing a procedure of a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3A, an amorphous silicon film, a polysilicon film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal film is formed on the entire main surface of the semiconductor substrate 1 by a thin film forming technique. Unnecessary regions of the base film 2 may be removed by etching using a photolithography technique. Next, a sacrificial layer having a thickness of 1 μm or less is formed on the entire surface by a thin film forming technique. Next, the sacrifice layer other than the vicinity of the peripheral edge where the infrared absorption layer is formed in a desired pattern is removed by etching using photolithography technology, and a sacrifice layer 30 is formed as shown in FIG. As the sacrifice layer 30, for example, when the base film 2 is a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal film, an amorphous silicon film, a polysilicon film, or a metal film (for example, an aluminum film) is used. In the case of a polysilicon film, a metal film, for example, an aluminum film is used.

【0014】次に、第1実施例の厚さ2μm程度の犠牲
層3を形成させ、フォトリソグラフィ技術およびエッチ
ングにより、図3(c)に示すように、開口部を設け
る。次に犠牲層30をウエットエッチング除去し、犠牲
層30の開口部近辺をオーバハングの形状31にする。
次に図3(d)に示すように、オーバハングの形状31
の犠牲層3が形成されている半導体基板全面に赤外線吸
収層5を薄膜形成技術により形成する。最後に犠牲層エ
ッチング液に浸漬して、図3(e)に示すように、犠牲
層3の上面から均一にエッチングすることにより、赤外
線吸収層のパターン形成が行なわれる。
Next, the sacrificial layer 3 having a thickness of about 2 μm of the first embodiment is formed, and an opening is formed by photolithography and etching as shown in FIG. 3C. Next, the sacrificial layer 30 is removed by wet etching, and the vicinity of the opening of the sacrificial layer 30 is formed into an overhang shape 31.
Next, as shown in FIG.
An infrared absorbing layer 5 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate on which the sacrificial layer 3 is formed by a thin film forming technique. Finally, the substrate is immersed in a sacrificial layer etching solution, and as shown in FIG. 3E, the upper surface of the sacrificial layer 3 is uniformly etched to form a pattern of the infrared absorbing layer.

【0015】図4は本発明の第3実施例の工程手順を示
す図である。半導体基板1の一主面上に図(a)に示す
ように下地膜2としてアモルファスシリコン膜またはポ
リシリコン膜またはシリコン酸化膜またはシリコン窒化
膜または金属膜を薄膜形成技術により全面に形成させ
る。アモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜また
はシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜または金属膜な
どの下地膜2の不必要な領域はフォトリソグラフィ技術
およびエッチングで除去しても良い。次に、図(b)に
示すように犠牲層エッチング液で除去される速度の速い
犠牲層40と除去される速度の遅い犠牲層41を形成さ
せて、エッチング速度の異なる複数層の犠牲層とする。
次に、犠牲層をフォトリソグラフィ技術およびエッチン
グにより除去し、開口部を設ける。この犠牲層のエッチ
ング除去時、下部の犠牲層が速く、上部の犠牲層が遅く
エッチングされるため、図(c)に示すように赤外線吸
収層を形成させる領域、すなわち犠牲層の開口部の段差
形状をオーバハング42にすることができる。更に赤外
線吸収層5例えば金黒膜を、真空蒸着法で図(d)に示
すように全面に形成させる。最後に犠牲層エッチング液
に浸漬して、図(e)に示すように犠牲層の上面から均
一にエッチングが開始され、赤外線吸収層のパターン形
成が行なわれる。このように犠牲層を複数層にすること
により、パターン形成のための犠牲層開口部での赤外線
吸収層5の段切れが良くなっている。
FIG. 4 is a view showing a procedure of a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, an amorphous silicon film, a polysilicon film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal film is formed on one main surface of the semiconductor substrate 1 as a base film 2 by a thin film forming technique. Unnecessary regions of the base film 2 such as an amorphous silicon film, a polysilicon film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal film may be removed by photolithography and etching. Next, as shown in FIG. 4B, a sacrifice layer 40 with a high removal rate and a sacrifice layer 41 with a low removal rate are formed with a sacrifice layer etchant to form a plurality of sacrifice layers with different etching rates. I do.
Next, the sacrificial layer is removed by photolithography and etching to provide an opening. When the sacrifice layer is removed by etching, the lower sacrifice layer is etched faster and the upper sacrifice layer is etched slower, so that the region where the infrared absorption layer is formed, that is, the step of the opening of the sacrifice layer as shown in FIG. The shape can be overhang 42. Further, an infrared absorbing layer 5, for example, a gold black film is formed on the entire surface by a vacuum evaporation method as shown in FIG. Finally, the substrate is immersed in a sacrificial layer etching solution to uniformly start etching from the upper surface of the sacrificial layer as shown in FIG. By thus forming the sacrifice layer into a plurality of layers, the disconnection of the infrared absorption layer 5 at the opening of the sacrifice layer for forming a pattern is improved.

【0016】例えば、犠牲層がポリシリコン膜の場合、
下部犠牲層にはノンドープ又はドープしたポリシリコン
膜、上部犠牲層には高濃度のボロンをドープしたポリシ
リコン膜を組合せた犠牲層として、シリコンエッチング
液でエッチング除去し、犠牲層がシリケート膜の場合、
下部犠牲層には高濃度のPを含むPSG膜または
ノンドープシリケートグラス(NSG)膜またはボロン
フォスフォラスシリケートグラス(BPSG)膜などの
薄膜を組合せた犠牲層として、シリケート膜エッチング
液たとえばHF:HNO:HO=3:2:60の容
積比で混合したPエッチ液またはNHF:CHCO
OH:HO=1:1:1の容積比で混合したエッチン
グ液に浸漬してエッチング除去し、犠牲層の開口部の段
差形状をオーバハングにする。
For example, when the sacrificial layer is a polysilicon film,
When the lower sacrifice layer is a non-doped or doped polysilicon film, and the upper sacrifice layer is a sacrifice layer composed of a combination of a polysilicon film doped with high-concentration boron. ,
As a sacrificial layer that combines thin film such as PSG film or non-doped silicate glass (NSG) film or a boron phosphosilicate Las silicate glass (BPSG) film containing P 2 O 3 of high concentration in the lower sacrificial layer, silicate film etchant e.g. P-etch solution or NH 4 F: CH 3 CO mixed at a volume ratio of HF: HNO 3 : H 2 O = 3: 2: 60
It is immersed in an etching solution mixed at a volume ratio of OH: H 2 O = 1: 1: 1 to remove by etching, and the step shape of the opening of the sacrificial layer is overhanged.

【0017】図5は本発明の第4実施例の工程手順を示
す図である。第1〜第3実施例で、アモルファスシリコ
ン膜またはポリシリコン膜またはシリコン酸化膜または
シリコン窒化膜または金属膜よりなる赤外線吸収層下地
膜50を形成させる工程に、下地膜に部分的に穴またな
溝を設ける工程を加える。工程について説明する。ま
ず、半導体基板1の一主面上に形成された下地膜50を
フォトリソグラフィ技術およびエッチングにより部分的
に開口し、図5(a)に示すように穴または溝51を作
る。次に、犠牲層エッチング液で除去される速度の速い
犠牲層40と除去される速度の遅い犠牲層41を形成し
て、図5(b)に示すようにエッチング速度の異なる複
数層よりなる犠牲層とする。次に、犠牲層開口部をフォ
トリソグラフィ技術およびエッチングにより除去し、図
5(c)に示すように開口部の段差形状をオーバハング
42にした犠牲層を設ける。さらに赤外線吸収層5例え
ば金黒膜を図5(d)に示すように真空蒸着法で全面に
形成させる。最後に犠牲層エッチング液に浸漬して、上
面から均一に犠牲層がエッチングされ、図5(e)に示
すように赤外線吸収層のパターン形成を行なう。
FIG. 5 is a view showing a procedure of a fourth embodiment of the present invention. In the first to third embodiments, in the step of forming the infrared absorbing layer base film 50 made of an amorphous silicon film, a polysilicon film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal film, holes or holes are partially formed in the base film. A step of providing a groove is added. The steps will be described. First, a base film 50 formed on one main surface of the semiconductor substrate 1 is partially opened by a photolithography technique and etching to form a hole or a groove 51 as shown in FIG. Next, a sacrifice layer 40 having a high removal rate and a sacrifice layer 41 having a low removal rate are formed by a sacrifice layer etchant, and as shown in FIG. Layers. Next, the opening of the sacrificial layer is removed by photolithography and etching, and a sacrificial layer having a stepped overhang 42 as shown in FIG. 5C is provided. Further, an infrared absorbing layer 5, for example, a gold black film is formed on the entire surface by a vacuum deposition method as shown in FIG. Finally, the substrate is immersed in a sacrificial layer etching solution to uniformly etch the sacrificial layer from the upper surface, and a pattern of an infrared absorbing layer is formed as shown in FIG.

【0018】図6は本発明の第5実施例の工程手順を示
す図である。第1〜第4実施例の赤外線吸収層下地のア
モルファスシリコン膜またはポリシリコン膜またはシリ
コン酸化膜またはシリコン窒化膜または金属膜を形成す
る工程で、第4実施例で用いた犠牲層エッチング液で除
去される速度の速い層60を形成させ、次にその上に、
アモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜またはシ
リコン酸化膜またはシリコン窒化膜または金属膜よりな
る下地膜61を形成させ、この膜をフォトリソグラフィ
技術およびエッチングにより部分的に除去して穴または
溝62を設けている。
FIG. 6 is a view showing a procedure of a fifth embodiment of the present invention. In the step of forming an amorphous silicon film, a polysilicon film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal film under the infrared absorption layer of the first to fourth embodiments, the sacrificial layer etching solution used in the fourth embodiment removes the film. To form a fast layer 60, and then
A base film 61 made of an amorphous silicon film, a polysilicon film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal film is formed, and this film is partially removed by photolithography and etching to form a hole or a groove 62. .

【0019】工程について説明する。まず、半導体基板
1の一主面上に犠牲層エッチング液で除去される速度の
速い層60を、次にこの層の上にアモルファスシリコン
膜またはポリシリコン膜またはシリコン酸化膜またはシ
リコン窒化膜または金属膜よりなる下地膜61を形成さ
せる。この下地膜61をフォトリソグラフィ技術および
エッチングにより部分的に除去して、図6(a)に示す
ように複数個の穴または複数本の溝62を作る。次に、
第4実施例で示したように、犠牲層除去液で除去される
速度の速い犠牲層40と犠牲層除去液で除去される速度
の遅い犠牲層41を形成して、図6(b)に示すよう
に、エッチング速度の異なる複数層よりなる犠牲層を作
る。次に、図6(c)に示すように、犠牲層の開口部を
フォトリソグラフィ技術およびエッチングにより除去
し、犠牲層の段差42と、アモルファスシリコン膜また
はポリシリコン膜またはシリコン酸化膜またはシリコン
窒化膜または金属膜よりなる下地膜61の穴または溝6
2の下部段差をオーバハング62にする。さらに図6
(d)に示すように赤外線吸収層5例えば金黒膜を真空
蒸着法により全面に形成させる。最後に犠牲層エッチン
グ液に浸漬して、図6(e)に示すように、上面から均
一に犠牲層40、41と、アモルファスシリコン膜また
はポリシリコン膜またはシリコン酸化膜またはシリコン
窒化膜または金属膜よりなる下地膜61の下部の層がエ
ッチング除去され、赤外線吸収層5のパターン形成が行
なわれる。
The steps will be described. First, a layer 60 with a high removal rate by a sacrificial layer etchant is formed on one main surface of the semiconductor substrate 1, and then an amorphous silicon film, a polysilicon film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal is formed on this layer. A base film 61 made of a film is formed. The base film 61 is partially removed by photolithography and etching to form a plurality of holes or a plurality of grooves 62 as shown in FIG. next,
As shown in the fourth embodiment, a sacrifice layer 40 having a high removal rate with the sacrifice layer removing liquid and a sacrifice layer 41 having a low removal rate with the sacrifice layer removal liquid are formed. As shown, a sacrificial layer composed of a plurality of layers having different etching rates is formed. Next, as shown in FIG. 6C, the opening of the sacrificial layer is removed by photolithography and etching, and the step 42 of the sacrificial layer and an amorphous silicon film, a polysilicon film, a silicon oxide film, or a silicon nitride film are formed. Alternatively, holes or grooves 6 in a base film 61 made of a metal film
The lower step of No. 2 is overhang 62. Further FIG.
As shown in (d), an infrared absorbing layer 5, for example, a gold black film is formed on the entire surface by a vacuum evaporation method. Finally, the substrate is immersed in a sacrificial layer etching solution, and as shown in FIG. 6E, the sacrificial layers 40 and 41 are uniformly formed from the upper surface, and an amorphous silicon film, a polysilicon film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal film. The layer below the underlying film 61 is etched away, and the pattern of the infrared absorbing layer 5 is formed.

【0020】図7は赤外線吸収層のパターン化のための
犠牲層のエッチング除去の方法を説明する図である。全
面に赤外線吸収層が成膜されている実施例1〜5の構造
の半導体基板71を犠牲層エッチング液のゆっくりした
流れ73の中に浸漬し、赤外線吸収層のパターン形成を
行なっている。なお、図7中、70はエッチング槽、7
2は犠牲層エッチング液である。犠牲層エッチング液の
流れの速度は、例えばスターラを用いる場合には毎分3
00回転程度の流れの速度である。犠牲層エッチング液
が静止していても赤外線吸収層のパターン形成はできる
が、犠牲層エッチング液が流れている方がエッチング除
去が容易になる。しかし、流れが速すぎると残したい領
域の赤外線吸収層も除去されてしまう。
FIG. 7 is a view for explaining a method of etching and removing the sacrificial layer for patterning the infrared absorbing layer. The semiconductor substrate 71 having the structure of Examples 1 to 5 in which an infrared absorbing layer is formed on the entire surface is immersed in a slow flow 73 of a sacrificial layer etching solution to form a pattern of the infrared absorbing layer. In FIG. 7, reference numeral 70 denotes an etching tank;
Reference numeral 2 denotes a sacrificial layer etching solution. The flow rate of the sacrificial layer etchant is, for example, 3 minutes per minute when using a stirrer.
It is a flow speed of about 00 rotations. Even if the sacrificial layer etchant is stationary, the infrared absorbing layer pattern can be formed, but the removal of the sacrificial layer etchant is easier when the sacrificial layer etchant flows. However, if the flow is too fast, the infrared absorption layer in the region to be left is also removed.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、微視的に樹枝状で赤外線吸収が非常に良く、密着性
が悪く密度が低く強度が弱いなどの特性を有する赤外線
吸収層たとえば金黒膜のパターン形成を、その微視的に
樹枝状多孔質な構造を利用して犠牲層エッチング液を赤
外線吸収層から下部まで浸透させ、犠牲層の全面を均一
にエッチング除去することにより行なうので、赤外線吸
収層の厚さを犠牲層の厚さより厚くしても正確なパター
ン形成ができる。赤外線吸収層の下地としてアモルファ
スシリコン膜またはポリシリコン膜またはシリコン窒化
膜または金属膜を用いると犠牲層とのエッチング速度の
選択比を確保できる。さらに、金属膜の場合、赤外線吸
収層との密着性を向上できる。このような赤外線吸収層
を用いると、赤外線検知素子の感度を著しく向上でき
る。
As described above, according to the present invention, an infrared absorbing layer having characteristics such as microscopic dendritic, very good infrared absorption, poor adhesion, low density and low strength. The pattern formation of the gold black film is performed by penetrating the sacrificial layer etchant from the infrared absorbing layer to the lower part using the microscopically dendritic porous structure, and uniformly etching and removing the entire surface of the sacrificial layer. Therefore, an accurate pattern can be formed even if the thickness of the infrared absorbing layer is larger than the thickness of the sacrificial layer. When an amorphous silicon film, a polysilicon film, a silicon nitride film, or a metal film is used as a base of the infrared absorption layer, a selectivity of an etching rate with respect to the sacrificial layer can be secured. Further, in the case of a metal film, the adhesion to the infrared absorbing layer can be improved. When such an infrared absorbing layer is used, the sensitivity of the infrared detecting element can be significantly improved.

【0022】第2実施例特有の効果は、犠牲層のオーバ
ハング部を寸法で大きくすることが出来る。このため、
真空蒸着法で金属黒膜を形成するときの蒸気の回り込み
を少なくし、パターン形成のための赤外線吸収層の断切
れを良くすると共に、パターンの精度を高め、パターン
形成を容易にする。
An advantage peculiar to the second embodiment is that the size of the overhang portion of the sacrificial layer can be increased. For this reason,
It is possible to reduce the wraparound of vapor when forming a metal black film by a vacuum deposition method, to improve the cutting of the infrared absorption layer for forming a pattern, to improve the precision of the pattern, and to facilitate the pattern formation.

【0023】第3実施例特有の効果は、犠牲層開口部の
段差形状をオーバハングにすることができ、パターン形
成に際し赤外線吸収層の段切れを良くし、パターンの精
度を高め、その形成を容易にする。また、エッチング除
去される速度の異なる複数層の犠牲層、すなわち下部犠
牲層のエッチング速度が上部犠牲層のエッチング速度よ
りも速い犠牲層を用いると、犠牲層のパターン形成が1
回で済み、しかも犠牲層開口部の段差を逆テーパにする
ことが出来、パターン形成のための赤外線吸収層の断切
れを良くし、パターン形成が容易になる。なお、第2の
実施例と共に用いると、さらに効果が上がる。
The effect peculiar to the third embodiment is that the step shape of the opening of the sacrificial layer can be made overhang, the step of the infrared absorbing layer can be improved in forming the pattern, the precision of the pattern can be improved, and the formation can be facilitated. To When a plurality of sacrificial layers having different etching rates, that is, a sacrificial layer in which the etching rate of the lower sacrificial layer is higher than the etching rate of the upper sacrificial layer is used, the pattern formation of the sacrificial layer becomes one.
In this case, the step of the opening of the sacrificial layer can be made to have a reverse taper, the cutting of the infrared absorbing layer for forming the pattern can be improved, and the pattern can be easily formed. When used together with the second embodiment, the effect is further improved.

【0024】第4実施例特有の効果は、赤外線吸収層の
下地のアモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜ま
たはシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜または金属膜
に複数個の部分的な穴または複数本の溝を形成させたこ
とにより赤外線吸収層の機械的密着性が向上し、赤外線
吸収層のパターン形成工程の歩留まりを高めることがで
きる。
The effect peculiar to the fourth embodiment is that a plurality of partial holes or a plurality of grooves are formed in an amorphous silicon film, a polysilicon film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal film underlying the infrared absorption layer. By forming the infrared absorbing layer, the mechanical adhesion of the infrared absorbing layer is improved, and the yield of the pattern forming step of the infrared absorbing layer can be increased.

【0025】第5実施例特有の効果は、第4実施例特有
の効果に加え、赤外線吸収層の下地のアモルファスシリ
コン膜またはポリシリコン膜またはシリコン酸化膜また
はシリコン窒化膜または金属膜に設けた複数個の部分的
な穴または複数本の溝の下部をエッチング除去し、其処
の段差をオーバハングさせることにより赤外線吸収層の
機械的密着性を更に向上させ、機械的剥がれを防止し、
赤外線吸収層のパターン形成工程の歩留まりを更に高め
ることができる。
The effect peculiar to the fifth embodiment is that, in addition to the effect peculiar to the fourth embodiment, a plurality of layers provided on the amorphous silicon film, the polysilicon film, the silicon oxide film, the silicon nitride film, or the metal film underlying the infrared absorbing layer. By etching and removing the lower part of the partial hole or the plurality of grooves, the mechanical adhesion of the infrared absorbing layer is further improved by overhanging the step there, preventing mechanical peeling,
The yield of the pattern formation step of the infrared absorbing layer can be further increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例の工程手順を説明するため
の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a procedure in a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)は赤外線吸収層として用いる金黒膜の表
面の電子顕微鏡写真を、(b)は金黒膜断面の電子顕微
鏡写真を、それぞれ2値画像にして示す図である。
FIG. 2A is a diagram illustrating an electron micrograph of the surface of a gold black film used as an infrared absorbing layer, and FIG. 2B is a diagram illustrating an electron micrograph of a cross section of the gold black film as a binary image.

【図3】本発明の第2実施例の工程手順を説明するため
の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a procedure in a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施例の工程手順を説明するため
の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a procedure in a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4実施例の工程手順を説明するため
の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a procedure in a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5実施例の工程手順を説明するため
の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a procedure in a fifth embodiment of the present invention.

【図7】赤外線吸収層のパターン化のために、エッチン
グ液の流れの中で、犠牲層をエッチング除去する本発明
に係るエッチング方法を説明する断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an etching method according to the present invention for etching and removing a sacrificial layer in a flow of an etchant for patterning an infrared absorbing layer.

【図8】赤外線吸収性が比較的よくて薄いNiCr膜な
どを、フォトリソグラフィ技術のリフトオフ法によりパ
ターン化する、従来からの工程手順を説明するための断
面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a conventional process procedure for patterning a thin NiCr film or the like having relatively good infrared absorption by a lift-off method of a photolithography technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板 2…アモルファスシリコン膜またはシリコン窒化膜また
はシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜または金属膜よ
りなる下地膜 3…犠牲層 4…犠牲層の開口部 5…微視的に樹枝状多孔質の赤外線吸収層 30…犠牲層 31…犠牲層のオーバハング 40…エッチング除去される速度が速い犠牲層 41…エッチング除去される速度が遅い犠牲層 42…犠牲層開口部の段差形状のオーバハング 50…アモルファスシリコン膜またはシリコン窒化膜ま
たはシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜または金属膜
よりなる下地膜 51…アモルファスシリコン膜またはシリコン窒化膜ま
たはシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜または金属膜
よりなる下地膜に設けられた複数の穴または溝 60…エッチング除去される速度が速い犠牲層 61…アモルファスシリコン膜またはシリコン窒化膜ま
たはシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜または金属膜
よりなる下地膜 62…犠牲層開口部の段差形状のオーバハング 70…エッチング槽 71…半導体基板 72…犠牲層エッチング液 73…犠牲層エッチング液の流れ 80…アモルファスシリコン膜またはシリコン窒化膜ま
たはシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜 81…フォトレジスト 82…フォトレジストパターン又はフォトレジスト開口
部 83…赤外線吸収用NiCr膜 84…フォトレジストとNiCr膜との開口部段差
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate 2 ... Amorphous silicon film, silicon nitride film, silicon oxide film, silicon nitride film, or metal film 3 ... Sacrificial layer 4 ... Sacrifice layer opening 5 ... Microscopically dendritic porous Infrared absorbing layer 30 sacrifice layer 31 sacrifice layer overhang 40 sacrifice layer with high etching removal speed 41 sacrifice layer with low etching removal speed 42 step overhang of sacrifice layer opening 50 amorphous silicon A base film made of a film, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal film 51... A plurality of base films formed on an amorphous silicon film, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal film Hole or groove 60... Sacrificial layer 61 having a high etching removal speed 61 ... A base film made of an amorphous silicon film, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal film 62... A stepped overhang at the opening of the sacrificial layer 70... An etching tank 71. Flow of sacrificial layer etchant 80: amorphous silicon film or silicon nitride film or silicon oxide film or silicon nitride film 81: photoresist 82: photoresist pattern or photoresist opening 83: NiCr film for infrared absorption 84: photoresist and NiCr Opening step with membrane

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−183563(JP,A) 特開 平4−132259(JP,A) 特開 平5−206432(JP,A) 特開 平5−129568(JP,A) 特開 昭63−182820(JP,A) 日本赤外線学会誌,Vol.9,N o.1(1999),pp.28−33 日本赤外線学会研究会資料,No.I R−99−1/6(1999),pp.13−23 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/14 G01J 1/02 G01J 5/02 H01L 37/02 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-183563 (JP, A) JP-A-4-132259 (JP, A) JP-A-5-206432 (JP, A) JP-A-5-206432 129568 (JP, A) JP-A-63-182820 (JP, A) Journal of the Infrared Society of Japan, Vol. 9, No. 1 (1999), p. 28-33 Materials from the Society of Infrared Society of Japan, No. IR-99-1 / 6 (1999), pp. 139-163. 13-23 (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 27/14 G01J 1/02 G01J 5/02 H01L 37/02 JICST file (JOIS)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】導体を基体とする赤外線検知素子を製作
するために、半導体基板の一主面の全面に直接または下
地膜を介して犠牲層を形成させ、次に犠牲層が部分的に
除去された開口部を所望パターン形状に形成させた後、
微視的に樹枝状多孔質でエッチング液を下方へ浸透させ
易い赤外線吸収層により、犠牲層の開口部に面する側面
も含めて全面を被覆させ、その後さらに、ウェットエッ
チングにより下の犠牲層ごと赤外線吸収層をリフトオフ
除去することにより赤外線吸収層が上記所望パターン形
状に上記半導体基板の一主面に直接または下地膜を介し
て残留被覆するようにしたことを特徴とする赤外線吸収
層の形成方法。
The method according to claim 1 semi conductor for fabricating an infrared sensing element according to the substrate to form a sacrificial layer directly or via an underlying film on the entire surface of one main surface of the semiconductor substrate, then the sacrificial layer is partially After forming the removed opening into a desired pattern shape,
Side surface facing the opening of the sacrificial layer with an infrared absorbing layer that is microscopically dendritic and easily penetrates the etching solution downward
Also to coat the entire surface, including, after further an infrared absorbing layer is directly on a principal surface of the semiconductor substrate in the desired pattern shape or the base film by lifting off removing the sacrificial layer by the infrared-absorbing layer of the bottom by a wet etching A method of forming an infrared absorbing layer, wherein the method further comprises:
【請求項2】下地膜の少なくとも上表面部はアモルファ
スシリコン膜またはポリシリコン膜またはシリコン酸化
膜またはシリコン窒化膜または金属膜よりなることを特
徴とする請求項1記載の赤外線吸収層の形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein at least the upper surface of the underlayer is made of an amorphous silicon film, a polysilicon film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a metal film.
【請求項3】犠牲層の開口部周辺がオーバハングである
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の赤外線
吸収層の形成方法。
3. The method for forming an infrared absorbing layer according to claim 1, wherein the periphery of the opening of the sacrificial layer is overhang.
【請求項4】犠牲層に形成された開口部内の下地膜が部
分的に除去されていることを特徴とする請求項2記載の
赤外線吸収層の形成方法。
4. The method for forming an infrared absorbing layer according to claim 2, wherein the base film in the opening formed in the sacrificial layer is partially removed.
【請求項5】犠牲層は、半導体基板側から上方へ順次、
ウェットエッチングにより除去される速度が、速い
と、遅い層の、複数層よりなことを特徴とする請求項
1〜請求項4のいずれか1項に記載の赤外線吸収層の形
成方法。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the sacrifice layer is sequentially arranged upward from the semiconductor substrate side.
Rate is removed by wet etching, and fast layers the slow layer, the method of forming the infrared absorption layer as claimed in any one of claims 1 to 4, wherein the ing a plurality of layers.
【請求項6】犠牲層が、フォスフォラスシリケートグラ
ス膜、ノンドープシリケートグラス膜またはボロンフォ
スフォラスシリケートグラス膜の何れかのシリケート膜
であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか
1項に記載の赤外線吸収層の形成方法。
6. A phosphor silicate glass according to claim 1, wherein
Film, non-doped silicate glass film or boron film
The method for forming an infrared absorbing layer according to any one of claims 1 to 5, wherein the infrared absorbing layer is any one of a silicate glass film and a silicate glass film .
【請求項7】エッチング液を流動させながら犠牲層をウ
ェットエッチングして所望パターン形状の赤外線吸収層
を形成させることを特徴とする請求項1〜請求項6のい
ずれか1項に記載の赤外線吸収層の形成方法。
7. The infrared absorbing device according to claim 1, wherein the sacrificial layer is wet-etched while flowing an etching solution to form an infrared absorbing layer having a desired pattern shape. The method of forming the layer.
【請求項8】赤外線吸収層が金黒膜であることを特徴と
する請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の赤外線
吸収層の形成方法。
8. The method for forming an infrared absorbing layer according to claim 1, wherein the infrared absorbing layer is a gold black film.
【請求項9】赤外線吸収層の金黒膜を真空度1.2〜3.
0Torrの不活性ガス雰囲気中で真空蒸着法により形
成させることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれ
か1項に記載の赤外線吸収層の形成方法。
9. The method of claim 1, wherein the gold black film of the infrared absorbing layer has a degree of vacuum of 1.2 to 3.
The method for forming an infrared absorbing layer according to any one of claims 1 to 8, wherein the infrared absorbing layer is formed by a vacuum evaporation method in an inert gas atmosphere of 0 Torr.
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日本赤外線学会研究会資料,No.IR−99−1/6(1999),pp.13−23
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