JP2005030871A

JP2005030871A - 赤外線センサの製造方法

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Publication number: JP2005030871A
Application number: JP2003195304A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Iida; 義典飯田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】低コストで歩留まりの高い赤外線センサの製造方法を提供すること。
【解決手段】複数の赤外線センサについて、これらの赤外線検出画素等の素子領域２をそれぞれ半導体基板１上に形成する工程と、素子領域２が形成された半導体基板１上に素子領域２の各々を互いに分離する枠体材３を形成する工程と、枠体材３が形成された半導体基板１に窓材基板４を真空中において接着して、前記赤外線センサ毎にそれぞれ独立してその素子領域２を枠体材３及び窓材基板４により真空封止する工程と、隣り合う前記赤外線センサ同士の間の窓材基板４の部分であって素子領域２の真空封止に寄与しない不要部分を除去する工程と、半導体基板１を切断して前記赤外線センサ毎にチップ化する工程と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は赤外線センサの製造方法に係わるものであり、特に非冷却型の赤外線センサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
赤外線撮像は、昼夜にかかわらず撮像可能であるとともに、可視光よりも煙、霧に対して透過性が高いという特長があり、さらに被写体の温度情報をも得ることができることから、防衛分野をはじめ監視カメラや火災検知カメラとして広い応用範囲を有する。
【０００３】
近年、従来の主流素子である量子型赤外線固体撮像装置の最大の欠点である、低温動作のための冷却機構を必要としない「非冷却型赤外線固体撮像素子」の開発が盛んになってきている。非冷却型すなわち熱型の赤外線固体撮像装置においては、波長１０μ程度の入射赤外線を吸収構造により熱に変換した上で、この微弱な熱により生じる感熱部の温度変化をなんらかの熱電変換手段により電気的信号に変換し、この電気的信号を読み出すことで赤外線画像情報を得ており、これまでに、いろいろな熱電変換の手段が検討されてきている。
【０００４】
たとえば、ゼーベック効果により温度差を電位差に変換するサーモパイル、抵抗体の温度変化を抵抗変化に変換するボロメータ、焦電効果により温度変化を電荷に変換する焦電素子、そして、一定の順方向電流により温度変化を電圧変化に変換するシリコンｐｎ接合（例えば、非特許文献１参照。）等が報告されている。
【０００５】
このような非冷却型赤外線センサにおいては、入射した赤外線を吸収することで発生した熱による感熱部の温度変化を大きくするため、センサ基板に対して熱的に分離された熱電変換構造を形成することが重要であり、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）構造を作製する工程により画素ごとのＭＥＭＳ構造を採用することで、実用的な熱分離構造を実現している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、赤外線センサでは、良好な熱分離を行うために、真空パッケージに実装することで、雰囲気による伝導・対流に起因する熱抵抗の低下を防止している。例えば、非冷却型赤外線センサチップの受光部を赤外線透過窓により真空封止した構造が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【非特許文献１】
ＴｏｍｏｈｉｒｏＩｓｈｉｋａｗａ，ｅｔａｌ．，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥＶｏｌ．３６９８，ｐ．５５６，１９９９
【特許文献１】
特開２００２−１０７２２４公報
【特許文献２】
特開平１０−１１５５５６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、非冷却型赤外線センサにおいては、熱分離の要請により、感熱部はＭＥＭＳ構造であり、このＭＥＭＳ構造からなる感熱部を真空封止することが必要である。したがって、非冷却型赤外線センサは、ウエハープロセス、ダイシング等によるチップ化の他、真空排気が可能なパッケージに実装する工程が必要とされる。
【０００９】
ＭＥＭＳ構造を作製する工程の後に、センサ基板をダイシングし、チップ化する製造方法が考えられるが、通常のチップ化工程であるダイシング工程において、上記ＭＥＭＳ構造が破損する可能性が高い。
【００１０】
一方、センサ基板をダイシングし、チップ化する工程の後に、各チップにＭＥＭＳ構造を作製する製造方法が考えられる。しかしながら、このチップ化する工程の後にＭＥＭＳ構造を作製する工程においては、破損しやすいＭＥＭＳ構造を露出した状態で、個々のセンサチップをハンドリングすることが必要となり、非常にデリケートな工程が要求される。したがって、ＭＥＭＳ構造作製工程における不良チップの発生により製造歩留まりを低下させることが多い。
【００１１】
さらに、センサ特性の評価についても、真空パッケージに実装した状態で特性評価を行う必要があり、通常のＬＳＩ基板のようにウエハーレベルでプローブを用いた評価は行うことができなかった。
【００１２】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、低コストで歩留まりの高い赤外線センサの製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（構成）
上述した課題を解決するために、本発明の第１の赤外線センサの製造方法は、半導体チップ上に赤外線検出画素を配列してなり、前記赤外線検出画素の各々は、入射赤外線光を吸収し熱に変換するための赤外線吸収構造と、該赤外線吸収構造で発生した熱による温度変化を電気信号に変換するための熱電変換構造と、少なくとも前記赤外線吸収構造と前記熱電変換構造とを前記半導体チップ上に該半導体チップと離間して支持する支持構造とを備えた赤外線センサの製造方法であって、複数の前記赤外線センサについてこれらの前記赤外線検出画素をそれぞれ半導体基板上に形成する工程と、前記赤外線検出画素が形成された前記半導体基板に封止基板を真空中において接着して、前記赤外線センサ毎にそれぞれ独立してその前記赤外線検出画素を該封止基板により真空封止する工程と、隣り合う前記赤外線センサ同士の間の前記封止基板の部分であって前記赤外線検出画素の真空封止に寄与しない不要部分を除去する工程と、前記半導体基板を切断して前記赤外線センサ毎にチップ化する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第１の赤外線センサの製造方法において、以下の構成要件を備えることが望ましい。
【００１５】
（１）前記封止基板が、両面がミラー研磨されたシリコン基板であること。
【００１６】
（２）前記封止基板の不要部分を除去する工程は、前記封止基板の不要部分の一部を不完全に切断する第１の切断工程と、該不要部分の他部を完全に切断する第２の切断工程とを備えたこと。
【００１７】
（３）前記第１及び第２の切断工程の後に、前記封止基板の不要部分を含む前記封止基板の表面に粘着シートを貼り付ける工程と、該粘着シートとともに前記不要部分を除去する工程とを備えたこと。
【００１８】
（４）前記半導体チップ上に前記赤外線検出画素を二次元的に配列すること。
【００１９】
また、本発明の第２の赤外線センサの製造方法は、半導体チップ上に赤外線検出画素を配列してなり、前記赤外線検出画素の各々は、入射赤外線光を吸収し熱に変換するための赤外線吸収構造と、該赤外線吸収構造で発生した熱による温度変化を電気信号に変換するための熱電変換構造と、少なくとも前記赤外線吸収構造と前記熱電変換構造とを前記半導体チップ上に該半導体チップと離間して支持する支持構造とを備えた赤外線センサの製造方法であって、複数の前記赤外線センサについてこれらの前記赤外線検出画素をそれぞれ半導体基板上に形成する工程と、前記赤外線検出画素が形成された前記半導体基板上に前記赤外線センサの各々を互いに分離する枠体材を形成する工程と、該枠体材が形成された前記半導体基板に窓材基板を真空中において接着して、前記赤外線センサ毎にそれぞれ独立してその前記赤外線検出画素を前記枠体材及び前記窓材基板により真空封止する工程と、隣り合う前記赤外線センサ同士の間の前記窓材基板の部分であって前記赤外線検出画素の真空封止に寄与しない不要部分を除去する工程と、前記半導体基板を切断して前記赤外線センサ毎にチップ化する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の第２の赤外線センサの製造方法において、以下の構成要件を備えることが望ましい。
【００２１】
（１）前記窓材基板が、両面がミラー研磨されたシリコン基板であること。
【００２２】
（２）前記窓材基板の不要部分を除去する工程は、前記窓材基板の不要部分の一部を不完全に切断する第１の切断工程と、該不要部分の他部を完全に切断する第２の切断工程とを備えたこと。
【００２３】
（３）前記第１及び第２の切断工程の後に、前記窓材基板の不要部分を含む前記封止基板の表面に粘着シートを貼り付ける工程と、該粘着シートとともに前記不要部分を除去する工程とを備えたこと。
【００２４】
（４）前記半導体チップ上に前記赤外線検出画素を二次元的に配列すること。
【００２５】
（作用）
本発明においては、赤外線センサの赤外線検出画素をＭＥＭＳ領域として半導体基板に形成し、赤外線検出画素が形成された該半導体基板と、赤外線に対して高い透過率を有する窓材基板（封止基板）とを、真空中で接着することにより、赤外線センサのＭＥＭＳ領域をウエハーレベルで真空封止しており、ウエハー状態で窓材基板（封止基板）の真空封止に寄与しない不要部分を除去している。
【００２６】
本発明によれば、赤外線センサのＭＥＭＳ構造を作製する工程をウエハー状態で行うことが可能となり、チップハンドリングに起因する歩留まり低下を防止することができる。また、ウエハー状態で赤外線センサの真空封止が完了しているので、ＭＥＭＳ領域が露出した状態でのデリケートな真空パッケージ実装工程（チップのハンドリング、チップのマウント、窓材によるチップレベルでの真空封止等。）は不要となり、実装工程における歩留まり低下を防止することができる。さらにまた、チップ実装において真空排気のための構造は必要ないのでパッケージコストを大幅に低減することが可能となる。
【００２７】
また、本発明によれば、ウエハー状態で赤外線センサの真空封止が完了し赤外線センサとしての動作が可能であるので、通常のＬＳＩ基板と同様に、ウエハーレベルでテスターによる評価を行うことが可能となり、デバイス評価時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００２８】
したがって、本発明によれば、製造歩留まりが高く、デバイス評価コストが低い、低コストな赤外線センサの製造方法を提供することが可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３０】
図３は、本発明の赤外線センサの製造方法により製造した赤外線センサチップの完成構造を示す図面であり、図３（ａ）はその平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ´における断面図を示す。図３に示すように、非冷却赤外線センサのチップ基板１０１の表面領域には赤外線検出のための素子領域（ＭＥＭＳ領域）２が設けられている。この素子領域２は、アレイ状に配列された赤外線検出画素と、赤外線検出画素の周辺に設けられ赤外線検出画素からの信号を読み出す信号読み出し手段（図示せず、）とが形成されている。即ち、特開２００２−１０７２２４公報等に示されるように、上記信号読み出し手段として、画素選択のための垂直アドレス回路および水平アドレス回路が、赤外線検出画素アレイに隣接して配置され、選択された画素からの信号を順次出力するための出力部が設けられている。赤外線センサの具体的な構造及び製造方法については後述する。
【００３１】
赤外線検出のための素子領域２の周囲には枠体材３が設けられており、この枠体材３に赤外線透過窓１０４が素子領域２を覆うように接合されている。枠体材３と赤外線透過窓１０４とチップ基板１０１とにより囲まれる空間１００は真空封止されており、その真空度はセンサ特性を低下させない程度の真空度であれば良く、例えば、特開平１０−１１５５５６に示されているように０．０１Ｔｏｒｒ以下であれば良い。
【００３２】
１０は、ボンディングパッドであり、赤外線検出画素から信号読み出し手段により読み出された信号を外部に出力するためのものである。ここでは、チップ基板１０１の互いに対向する１組の辺に沿ってのみボンディングパッド１０が配列形成されているが、４つの辺すべてに沿ってボンディングパッド１０が配列形成されていてもよい。
【００３３】
次に、図３に示した赤外線センサチップを製造する方法について詳細に説明する。図１及び図２は、図３に示した赤外線センサチップの製造方法を説明するための工程図であり、左の図は工程ごとのウエハー平面図、右の図はＡ−Ａ´断面図である。図１及び図２においては、非冷却赤外線センサ基板１から２行２列、計４個のセンサチップを得ることが可能なものとして説明しているが、センサ基板１のサイズとセンサチップのサイズの組み合わせを適当に選ぶことにより、任意の個数のチップを得ることが可能である。
【００３４】
まず、図１（ａ）に示すように、センサ基板（半導体基板）１を準備し、その表面領域に赤外線検出のための複数の素子領域２をアレイ状に配列形成する。一つの素子領域２が一つの赤外線センサチップに対応する。複数の素子領域２の各々には、赤外線検出のための素子が画素に対応してアレイ状に配列され、各素子の周辺に信号読み出し回路が設けられている。この赤外線検出のための素子としては、例えば、一定の順方向電流により温度変化を電圧変化に変換するシリコンｐｎ接合を有するダイオードを一つ又は複数直列に接続して設ける。
【００３５】
図４及び図５は、本実施形態に係わる赤外線センサの各素子領域２において各赤外線検出画素の製造工程（ＭＥＭＳ作製工程）を説明するための工程断面図であり、図６は赤外線センサの各赤外線検出画素の完成した構造を示す図面であり、図６（ａ）はその平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ´における断面図を示す。
【００３６】
まず、図４（ａ）に示すように、単結晶シリコン基板１´を準備し、この単結晶シリコン基板１´上にシリコン酸化膜等の絶縁膜１１１を形成する（図４（ｂ））。次に、絶縁膜１１１上に単結晶又は多結晶のシリコン層を積層する。この積層構造がセンサ基板１に対応する。なお、センサ基板１としては、単結晶シリコン支持基板、埋め込みシリコン酸化膜層、単結晶シリコン層が順次積層された、いわゆるＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いてもよく、その場合は図４（ｃ）と同等の積層構造（シリコン層はパターニングされていない状態。）から製造工程がスタートすることになる。
【００３７】
上記センサ基板１のシリコン層に、赤外線検出のための素子として、例えば、上述した一つ又は複数直列に接続したダイオードを各画素に対応して形成する。また、一般的なＬＳＩ製造工程における素子分離の例としてＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ−Ｔｒｅｎｃｈ−Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）工程を行い、ダイオード間の素子分離を行う。さらに、このシリコン層をエッチングによりパターニングして赤外線検出用素子領域１１２を形成する。パターニングは、各赤外線検出画素ごとにその赤外線検出用素子領域１１２の周囲をエッチング除去して行う。（図４（ｃ））。
【００３８】
次に、図５（ａ）に示すように、各画素の赤外線検出用素子領域１１２から信号読み出し回路に信号を読み出すための配線１１３ａ、１１３ｂを形成する。配線１１３ａ、１１３ｂのいずれか一方は垂直アドレス回路に接続され、他方は水平アドレス回路に接続される。なお、ここでは各画素の赤外線検出用素子領域１１２と配線１１３ａ、１１３ｂとは略同じ高さに形成されているが、隣り合う赤外線検出用素子領域１１２の間を絶縁膜で埋め込み、この絶縁膜上に配線１１３ａ、１１３ｂを形成することにより、赤外線検出用素子領域１１２よりも高い位置に配線１１３ａ、１１３ｂを形成することも可能である。
【００３９】
次に、図５（ｂ）に示すように、赤外線検出用素子領域１１２及び配線１１３ａ、１１３ｂを保護絶縁膜（シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、これらの積層膜等）１１４で覆う。この保護絶縁膜１１４は周辺回路のＭＯＳトランジスタ等のパッシベーション膜と赤外線吸収体膜とを兼ねるものである。さらに、図５（ｃ）に示すように、中空構造形成のためのエッチングホール１１５をＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）により形成し、単結晶シリコン基板１´を露出させる。このとき、エッチングホール１１５以外の領域は、すべて保護絶縁膜１１４により覆われている。
【００４０】
次に、エッチングホール１１５を介して中空構造形成のためのシリコン異方性エッチングを行う。単結晶シリコンの異方性エッチャントとして、たとえばＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａ−Ｍｅｔｈｙｌ−Ａｍｍｏｎｉｕｍ−Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）等の薬液を用いた単結晶シリコンの異方性エッチングを行うことで、単結晶シリコン基板１´内部に中空構造１１６が形成される（図６（ｂ））。また、赤外線検出用素子領域１１２を支持するとともに配線１１３ａ、１１３ｂを内部に含む支持脚構造が形成される。なお、中空構造１１６の形成については、ＴＭＡＨ以外のアルカリエッチャントを用いることもでき、さらにフッ素系ガスによるドライエッチングを用いることもできる。また、いわゆる犠牲層を形成しエッチング除去することで中空構造を形成することも可能である。
【００４１】
なお、図示しないが、垂直アドレス回路、水平アドレス回路、出力部、定電流源等の周辺回路（ＭＯＳトランジスタ等）も形成する。ここで、周辺回路のＭＯＳトランジスタのゲートと同時に支持脚の配線１１３ａ、１１３ｂを形成することも可能である。すなわち、ゲート絶縁層（シリコン酸化膜等）、ポリシリコン層を形成した後に、フォトリソグラフィーとＲＩＥによってＭＯＳトランジスタのゲート電極を加工し、それと同時に配線１１３ａ、１１３ｂも加工する。ゲート電極及び配線１１３ａ、１１３ｂに対してはサリサイド工程により金属シリサイドを形成してポリサイド構造とすることも可能である。
【００４２】
なお、熱電変換手段としてｐｎ接合を有するダイオードを形成する例を示したが、例えば抵抗値変化を利用するボロメータ等の他の熱電変換素子を形成することも可能である。
【００４３】
次に、素子領域（ＭＥＭＳ領域）２を真空封止する工程を行う。即ち、図１（ｂ）に示すように個々の素子領域２の周囲にそれぞれ枠体材３を形成する。枠体材３は真空封止接着剤等であり、例えば金錫からなる材料を用いることができる。この真空封止接着剤を矩形の枠状に加工して、これを枠体材３としてセンサ基板１上に配置形成する。
【００４４】
次に、素子領域２に窓材基板４を対向配置させた後、加熱処理を行うことにより窓材基板４を枠体材３に接着させる。例えば、２０ｗｔ％の錫を含む金錫合金は２８０℃以上に加熱することにより融解し、９０ｗｔ％の錫を含む金錫合金は２１７℃以上に加熱することにより融解する。窓材基板４としてシリコン基板を用いた場合には、３６３℃以上に加熱することにより金とシリコンの共晶状態が形成され、接着及び真空封止を行うことが可能になる。この結果、窓材基板４は枠体材３を介してセンサ基板１に貼り合わされる（図１（ｂ））。
【００４５】
ここで、素子領域２を封止する空間１００を真空にする必要があるので、上記貼り合わせ工程を真空中で行うことが必要である。真空封止する際の真空度については、上述したようにセンサ特性を低下させない程度の真空度であれば良く、０．０１Ｔｏｒｒ以下であれば良い。このように真空封止工程を行うことにより、ウエハー状態で素子領域（ＭＥＭＳ領域）２を真空空間１００で封止することができ、センサとしての動作が可能となる。
【００４６】
なお、窓材基板４としては、例えば両面ミラー研磨したシリコン基板等を用いることが可能である。また、窓材基板４は、所望の赤外線に対して十分な透過特性を示しかつ真空封止が可能であれば、シリコン基板に限定されることはなく、例えばゲルマニウム基板でもよい。窓材基板４としてゲルマニウム基板を用いた場合には、３５６℃以上に加熱することにより接着及び真空封止を行うことが可能になる。
【００４７】
また、真空封止工程に先立ち、ＭＥＭＳ作製工程までのプロセスを完了したセンサ基板１の動作をテスター等で評価し、良品チップと不良チップとの選別を行うことも可能である。その評価結果に基づいて、良品チップのみに枠体材（真空封止接着剤）３を配置することも可能であり、枠体材（真空封止接着剤）３を節約することが可能である。
【００４８】
また、センサ基板１において真空封止接着剤３を配置する領域には、真空封止接着剤３の濡れ性を良くして十分な封止特性を得るために、素子領域（ＭＥＭＳ領域）２を囲むように金属領域を形成することが好ましい。特に、中空構造形成のためのアルカリエッチャント等によるエッチング工程における耐性が高いＴｉＮ等の材料を用いることが好ましい。
【００４９】
次に、図２（ａ）に示すように窓材基板４を切断して窓材として必要な領域以外の不要な窓材領域を除去する工程を行う。図７及び図８は、本実施形態に係わる赤外線センサの製造方法において、窓材基板（封止基板）を切断する工程（図２（ａ）の工程）を説明するための工程断面図である。
【００５０】
図２（ａ）に示すように、例えば、まず垂直方向の切断として５−１，２，３，４に沿った切断を行い、さらに水平方向の切断として６−１，２，３，４に沿った切断を行う。もちろん、このときにセンサ基板１は切断されないように、切断工程における切断高さを調整することが必要である。
【００５１】
この窓材基板４の切断工程は、垂直方向、水平方向の各々について二回ずつ切断を行うことがより好ましい。例えば、図７（ａ）の状態から図７（ｂ）に示すように垂直方向、水平方向の各々について、５−１，３および６−１，３（図２（ａ））に沿って、その奇数番の切断を最初に行う。この奇数番の切断においては、窓材基板４を完全には切断しない。１５ａはこの切断により形成された溝である。次に、図７（ｃ）に示すように垂直方向、水平方向の各々について、５−２，４および６−２，４（図２（ａ））に沿って、その偶数番の切断を続いて行う。この偶数番の切断においては、窓材基板４を完全に切断する。１５ｂはこの切断により形成された溝である。
【００５２】
このような切断方法を行うことにより、窓材基板４を切断する際に、真空封止接着剤３と接していない不要な窓材領域がフリーになり、切断の支障になることなく切断工程を行うことができる。
【００５３】
次に、上記切断工程で不要になった窓材領域を除去する（図８（ａ））。例えば、粘着テープを窓材基板４の表面に接着し、窓材基板４の不要な窓材領域に対して適当な圧力をかけることにより不完全切断面を折り、窓材基板４の切断を完全なものにしたうえで粘着テープを除去すれば、不要な窓材領域を除去することができる。
【００５４】
この結果、赤外線透過窓（窓材）１０４と枠体材（真空封止接着剤）３とによりＭＥＭＳ領域２を真空封止したウエハーが完成する。上述した不要な窓材領域の除去工程により、図３に示すようにボンディングパッド１０がセンサ基板１の表面に現れる。したがって、この状態で通常のＬＳＩと同様にテスターをかけて、センサ動作の評価を行うことができる。
【００５５】
最後に、図２（ｂ）、図８（ｂ）に示すようにセンサ基板１を切断（ダイシング）することにより、赤外線センサをチップ化する。ダイシングは、センサ基板１の裏面側から行ってもよいし表面側から行ってもよい。例えば、垂直方向の切断として７−１，２，３に沿った基板切断を行い、それに続いて水平方向の切断として８−１，２，３に沿った基板切断を行う。これによりチップ化が完了し、図３に示す赤外線センサチップを得ることができる。
【００５６】
本実施形態によれば、赤外線センサのＭＥＭＳ構造を作製する工程をウエハー状態で行うことが可能となり、チップハンドリングに起因する歩留まり低下を防止することができる。また、ウエハー状態で赤外線センサの真空封止が完了しているので、ＭＥＭＳ領域が露出した状態でのデリケートな真空パッケージ実装工程（チップのハンドリング、チップのマウント、窓材によるチップレベルでの真空封止等。）は不要となり、実装工程における歩留まり低下を防止することができる。さらにまた、チップ実装において真空排気のための構造は必要ないのでパッケージコストを大幅に低減することが可能となる。
【００５７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では赤外線検出画素を２次元的にアレイ配置して構成された赤外線センサを挙げたが、もちろん赤外線検出画素を１次元的に配列した１次元センサや、アレイ配置されない単一の赤外線センサに対しても適用可能であり、同様の効果が得られる。
【００５８】
また、窓材基板（封止基板）を切断する方法も、上記実施形態に限られず、様々な態様を採用することができる。例えば、図９に示されるように様々な窓材基板（封止基板）の切断方法を採用することができる。図９（ａ）は上記実施形態に相当する態様であるが、図９（ｂ）に示すようにボンディングパッド１０をチップ基板１０１の２辺に沿って設け、窓材基板（封止基板）４の完全切断とセンサ基板１の切断（ダイシング）とを兼用することもでき、これにより切断回数を少なくしてプロセスの低コスト化をさらに図ることができる。さらに、図９（ｃ）に示すようにボンディングパッド１０をチップ基板１０１の１辺に沿って設け、垂直方向に完全切断と不完全切断を行い、水平方向に完全切断を２回行うとともに、窓材基板（封止基板）４の完全切断とセンサ基板１の切断（ダイシング）とを兼用すると、ダイシング回数を最小にすることが可能である。
【００５９】
さらにまた、赤外線センサの構造および製造方法については、熱電変換手段や読み出し方法の選択により任意の構造および製造方法を選択することが可能である。
【００６０】
その他、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、低コストで歩留まりの高い赤外線センサの製造方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る赤外線センサチップの製造方法を説明するための工程図。
【図２】図１に続く工程図。
【図３】本発明の赤外線センサの製造方法により製造した赤外線センサチップの完成構造を示す図。
【図４】本実施形態に係わる赤外線センサの各素子領域において各赤外線検出画素の製造工程を説明するための工程断面図。
【図５】図４に続く工程断面図。
【図６】図４及び図５に示した工程により作製した赤外線センサの各赤外線検出画素の完成構造を示す図。
【図７】本実施形態に係わる赤外線センサの製造方法において、窓材基板（封止基板）を切断する工程を説明するための工程断面図。
【図８】図７に続く工程断面図。
【図９】窓材基板（封止基板）を切断する方法を説明するための平面図。
【符号の説明】
１センサ基板（半導体基板）
１´ 単結晶シリコン基板
２素子領域（ＭＥＭＳ領域）
３枠体材（真空封止接着剤）
４窓材基板（封止基板）
５窓材の垂直方向切断面
６窓材の水平方向切断面
７センサ基板１の垂直方向切断面
８センサ基板１の水平方向切断面
１０ボンディングパッド
１５ａ１５ｂ溝
１００真空空間
１０１チップ基板
１０４赤外線透過窓
１１１絶縁膜
１１２赤外線検出用素子領域
１１３ａ、１１３ｂ配線
１１４保護絶縁膜
１１５エッチングホール
１１６中空構造

Claims

半導体チップ上に赤外線検出画素を配列してなり、前記赤外線検出画素の各々は、入射赤外線光を吸収し熱に変換するための赤外線吸収構造と、該赤外線吸収構造で発生した熱による温度変化を電気信号に変換するための熱電変換構造と、少なくとも前記赤外線吸収構造と前記熱電変換構造とを前記半導体チップ上に該半導体チップと離間して支持する支持構造とを備えた赤外線センサの製造方法であって、複数の前記赤外線センサについてこれらの前記赤外線検出画素をそれぞれ半導体基板上に形成する工程と、前記赤外線検出画素が形成された前記半導体基板に封止基板を真空中において接着して、前記赤外線センサ毎にそれぞれ独立してその前記赤外線検出画素を該封止基板により真空封止する工程と、隣り合う前記赤外線センサ同士の間の前記封止基板の部分であって前記赤外線検出画素の真空封止に寄与しない不要部分を除去する工程と、前記半導体基板を切断して前記赤外線センサ毎にチップ化する工程と、を備えたことを特徴とする赤外線センサの製造方法。
前記封止基板が、両面がミラー研磨されたシリコン基板であることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサの製造方法。
前記封止基板の不要部分を除去する工程は、前記封止基板の不要部分の一部を不完全に切断する第１の切断工程と、該不要部分の他部を完全に切断する第２の切断工程とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の赤外線センサの製造方法。
前記第１及び第２の切断工程の後に、前記封止基板の不要部分を含む前記封止基板の表面に粘着シートを貼り付ける工程と、該粘着シートとともに前記不要部分を除去する工程とを備えたことを特徴とする請求項３記載の赤外線センサの製造方法。
半導体チップ上に赤外線検出画素を配列してなり、前記赤外線検出画素の各々は、入射赤外線光を吸収し熱に変換するための赤外線吸収構造と、該赤外線吸収構造で発生した熱による温度変化を電気信号に変換するための熱電変換構造と、少なくとも前記赤外線吸収構造と前記熱電変換構造とを前記半導体チップ上に該半導体チップと離間して支持する支持構造とを備えた赤外線センサの製造方法であって、複数の前記赤外線センサについてこれらの前記赤外線検出画素をそれぞれ半導体基板上に形成する工程と、前記赤外線検出画素が形成された前記半導体基板上に前記赤外線センサの各々を互いに分離する枠体材を形成する工程と、該枠体材が形成された前記半導体基板に窓材基板を真空中において接着して、前記赤外線センサ毎にそれぞれ独立してその前記赤外線検出画素を前記枠体材及び前記窓材基板により真空封止する工程と、隣り合う前記赤外線センサ同士の間の前記窓材基板の部分であって前記赤外線検出画素の真空封止に寄与しない不要部分を除去する工程と、前記半導体基板を切断して前記赤外線センサ毎にチップ化する工程と、を備えたことを特徴とする赤外線センサの製造方法。
前記窓材基板が、両面がミラー研磨されたシリコン基板であることを特徴とする請求項５記載の赤外線センサの製造方法。
前記窓材基板の不要部分を除去する工程は、前記窓材基板の不要部分の一部を不完全に切断する第１の切断工程と、該不要部分の他部を完全に切断する第２の切断工程とを備えたことを特徴とする請求項５又は６記載の赤外線センサの製造方法。
前記第１及び第２の切断工程の後に、前記窓材基板の不要部分を含む前記窓材基板の表面に粘着シートを貼り付ける工程と、該粘着シートとともに前記不要部分を除去する工程とを備えたことを特徴とする請求項７記載の赤外線センサの製造方法。