JP2003152171A - 半導体装置の製造方法、半導体装置、及び、赤外線検知装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法、半導体装置、及び、赤外線検知装置Info
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- JP2003152171A JP2003152171A JP2001344264A JP2001344264A JP2003152171A JP 2003152171 A JP2003152171 A JP 2003152171A JP 2001344264 A JP2001344264 A JP 2001344264A JP 2001344264 A JP2001344264 A JP 2001344264A JP 2003152171 A JP2003152171 A JP 2003152171A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体装置の製造方法、半導体装置、及び、
赤外線検知装置に関し、熱サイクルによる熱膨張係数の
差による劣化を防止するとともに、冷却効率を高める。 【解決手段】 Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ（０≦ｘ＜０．０
５）基板２上に素子形成用のＨｇ1-y Ｃｄy Ｔｅ（０＜
ｙ＜１）層３を形成した第１の半導体基体１と第２の半
導体基体４とを対向させ結合電極５を用いて結合してハ
イブリッド半導体装置としたのち、前記Ｃｄ1-x Ｚｎx
Ｔｅ基板２の裏面側から該Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２の
少なくとも一部を選択エッチング液を用いて除去する。
赤外線検知装置に関し、熱サイクルによる熱膨張係数の
差による劣化を防止するとともに、冷却効率を高める。 【解決手段】 Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ（０≦ｘ＜０．０
５）基板２上に素子形成用のＨｇ1-y Ｃｄy Ｔｅ（０＜
ｙ＜１）層３を形成した第１の半導体基体１と第２の半
導体基体４とを対向させ結合電極５を用いて結合してハ
イブリッド半導体装置としたのち、前記Ｃｄ1-x Ｚｎx
Ｔｅ基板２の裏面側から該Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２の
少なくとも一部を選択エッチング液を用いて除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法、半導体装置、及び、赤外線検知装置に関するもので
あり、特に、赤外線検知装置等の液体窒素温度で動作さ
せるハイブリッド型半導体装置における熱サイクルに起
因する熱疲労による断線を防止したり冷却効率を高める
ための構成に特徴のある半導体装置の製造方法、半導体
装置、及び、赤外線検知装置に関するものである。
法、半導体装置、及び、赤外線検知装置に関するもので
あり、特に、赤外線検知装置等の液体窒素温度で動作さ
せるハイブリッド型半導体装置における熱サイクルに起
因する熱疲労による断線を防止したり冷却効率を高める
ための構成に特徴のある半導体装置の製造方法、半導体
装置、及び、赤外線検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、赤外線検知用の半導体デバイスの
一種として、エネルギーギャップの狭いＨｇ1-x Ｃｄx
ＴｅからなるＨｇ系ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体に形成さ
れたｐｎ接合部分に入射した光により起電力が発生する
光起電力特性を利用して、赤外線を検出する光起電力型
赤外線検知装置が知られている。
一種として、エネルギーギャップの狭いＨｇ1-x Ｃｄx
ＴｅからなるＨｇ系ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体に形成さ
れたｐｎ接合部分に入射した光により起電力が発生する
光起電力特性を利用して、赤外線を検出する光起電力型
赤外線検知装置が知られている。
【０００３】このような赤外線検知装置の製造には、例
えば、ＣｄＴｅ基板上にＣｄ組成比が０．２近傍のＨｇ
ＣｄＴｅ層に形成したｐｎ接合ダイオードをフォトダイ
オードとしたものを用い、このフォトダイオードを一次
元アレイ状或いは二次元アレイ状に配置すると共に、読
出回路との電気的なコンタクトをとるために、赤外線フ
ォトダイオードアレイ基板及びＳｉ信号処理回路基板を
Ｉｎ等の金属のバンプを用いてＦＣＢ（フリップチップ
ボンディング）法によって貼り合わせるハイブリッド構
造が採用されている。
えば、ＣｄＴｅ基板上にＣｄ組成比が０．２近傍のＨｇ
ＣｄＴｅ層に形成したｐｎ接合ダイオードをフォトダイ
オードとしたものを用い、このフォトダイオードを一次
元アレイ状或いは二次元アレイ状に配置すると共に、読
出回路との電気的なコンタクトをとるために、赤外線フ
ォトダイオードアレイ基板及びＳｉ信号処理回路基板を
Ｉｎ等の金属のバンプを用いてＦＣＢ（フリップチップ
ボンディング）法によって貼り合わせるハイブリッド構
造が採用されている。
【０００４】ここで、図４を参照して従来の赤外線検知
装置を説明するが、図４（ａ）は赤外線フォトダイオー
ドアレイとＳｉ信号処理回路基板とを貼り合わせた赤外
線検知装置の要部断面図であり、また、図４（ｂ）は赤
外線検知装置の要部切断斜視図である。
装置を説明するが、図４（ａ）は赤外線フォトダイオー
ドアレイとＳｉ信号処理回路基板とを貼り合わせた赤外
線検知装置の要部断面図であり、また、図４（ｂ）は赤
外線検知装置の要部切断斜視図である。
【０００５】図４（ａ）及び（ｂ）参照
この従来の赤外線フォトダイオードアレイ３１は、ま
ず、閉管チッピング法を用いて、Ｔｅリッチの融液中で
ＣｄＺｎＴｅ基板３２上にノン・ドープのｐ型ＨｇＣｄ
Ｔｅ層３３を液相エピタキシャル成長させたのち、Ｈｇ
蒸気中における２００〜４００℃の温度での熱処理によ
り、Ｈｇ空孔をＨｇ原子で埋めることによって、ｐ型Ｈ
ｇＣｄＴｅ層３３の正孔濃度を０．５〜５×１０16ｃｍ
-3に制御する。
ず、閉管チッピング法を用いて、Ｔｅリッチの融液中で
ＣｄＺｎＴｅ基板３２上にノン・ドープのｐ型ＨｇＣｄ
Ｔｅ層３３を液相エピタキシャル成長させたのち、Ｈｇ
蒸気中における２００〜４００℃の温度での熱処理によ
り、Ｈｇ空孔をＨｇ原子で埋めることによって、ｐ型Ｈ
ｇＣｄＴｅ層３３の正孔濃度を０．５〜５×１０16ｃｍ
-3に制御する。
【０００６】次いで、表面平坦化、及び、厚みの均一化
のために、アルミナ研磨を行なって、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ
層３３の厚さを１５〜２５μｍに制御したのち、Ｂイオ
ンを選択的にイオン注入してｎ+ 型領域３４を形成して
フォトダイオードとする。
のために、アルミナ研磨を行なって、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ
層３３の厚さを１５〜２５μｍに制御したのち、Ｂイオ
ンを選択的にイオン注入してｎ+ 型領域３４を形成して
フォトダイオードとする。
【０００７】次いで、全面にＺｎＳ表面保護膜３５を設
けたのち、Ｎ2 雰囲気中で１００〜２００℃の温度で１
時間程度のアニール処理を行い、イオン注入によって格
子位置から遊離したＨｇ、即ち、Ｈｇ格子間原子をｐ型
ＨｇＣｄＴｅ層３３中に拡散させる。
けたのち、Ｎ2 雰囲気中で１００〜２００℃の温度で１
時間程度のアニール処理を行い、イオン注入によって格
子位置から遊離したＨｇ、即ち、Ｈｇ格子間原子をｐ型
ＨｇＣｄＴｅ層３３中に拡散させる。
【０００８】次いで、ＺｎＳ表面保護膜３５にコンタク
トホールを設けたのち、ｎ+ 型領域３４に対してはＩｎ
コンタクト電極３６を設け、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ層３３の
サブコンタクト領域に対してはＡｕコンタクト電極３７
を設ける。
トホールを設けたのち、ｎ+ 型領域３４に対してはＩｎ
コンタクト電極３６を設け、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ層３３の
サブコンタクト領域に対してはＡｕコンタクト電極３７
を設ける。
【０００９】次いで、水平シフトレジスタ４２及び垂直
シフトレジスタ４３等を設けたＳｉ信号処理回路基板４
１の所定位置に設けたＩｎバンプ３８を利用して、赤外
線フォトダイオードアレイ３１と室温において圧力によ
って冷間接続（コールドウエルド）させたのち、Ｉｎの
融点以上に加熱し溶融することによって両者を貼り合わ
せることによって赤外線検知装置が完成する。
シフトレジスタ４３等を設けたＳｉ信号処理回路基板４
１の所定位置に設けたＩｎバンプ３８を利用して、赤外
線フォトダイオードアレイ３１と室温において圧力によ
って冷間接続（コールドウエルド）させたのち、Ｉｎの
融点以上に加熱し溶融することによって両者を貼り合わ
せることによって赤外線検知装置が完成する。
【００１０】そして、この赤外線検知装置を通常の液体
窒素温度（７７Ｋ）レベルに冷却した状態で、赤外線フ
ォトダイオードアレイ３１のＣｄＺｎＴｅ基板３２の裏
面側から１０μｍ帯近傍の赤外線４４を照射することに
よって、赤外線像を検知している。
窒素温度（７７Ｋ）レベルに冷却した状態で、赤外線フ
ォトダイオードアレイ３１のＣｄＺｎＴｅ基板３２の裏
面側から１０μｍ帯近傍の赤外線４４を照射することに
よって、赤外線像を検知している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この様なハイ
ブリッド型の赤外線検知装置においては、保管温度が室
温であり、一方、使用期間中温度が７７Ｋ（液体窒素温
度）近傍であるので、室温と冷却温度との熱サイクルに
よりＣｄＺｎＴｅ或いはＣｄＴｅとＳｉの熱膨張係数の
差に起因する応力がバンプやチップに働き、バンプの外
れや赤外線検知素子の特性劣化が発生するという問題が
ある。なお、ＩｎバンプとＣｄＺｎＴｅ或いはＣｄＴｅ
との熱膨張係数の差も赤外線検知素子の特性劣化の原因
となる可能性がある。
ブリッド型の赤外線検知装置においては、保管温度が室
温であり、一方、使用期間中温度が７７Ｋ（液体窒素温
度）近傍であるので、室温と冷却温度との熱サイクルに
よりＣｄＺｎＴｅ或いはＣｄＴｅとＳｉの熱膨張係数の
差に起因する応力がバンプやチップに働き、バンプの外
れや赤外線検知素子の特性劣化が発生するという問題が
ある。なお、ＩｎバンプとＣｄＺｎＴｅ或いはＣｄＴｅ
との熱膨張係数の差も赤外線検知素子の特性劣化の原因
となる可能性がある。
【００１２】また、Ｉｎバンプでのみ結合されたＨｇＣ
ｄＴｅ／ＣｄＴｅ構造半導体基体は冷却効率が悪く、特
に、ＣｄＴｅ基板が厚い場合には熱容量が大きくなり、
所定の冷却温度まで冷却されなかったり、冷却時間が極
端に長くなってしまうという問題がある。
ｄＴｅ／ＣｄＴｅ構造半導体基体は冷却効率が悪く、特
に、ＣｄＴｅ基板が厚い場合には熱容量が大きくなり、
所定の冷却温度まで冷却されなかったり、冷却時間が極
端に長くなってしまうという問題がある。
【００１３】また、この問題を解決するため、ＣｄＴｅ
基板を研磨により除去して薄層化することも試みられて
いるが、研磨時にｐｎ接合を形成したＨｇＣｄＴｅ層が
物理的ダメージを受ける可能性があり、さらに、研磨に
はＨｇＣｄＴｅとＣｄＴｅの選択性が無いため、ＣｄＴ
ｅ基板のみを選択的に除去することは非常に困難であ
る。
基板を研磨により除去して薄層化することも試みられて
いるが、研磨時にｐｎ接合を形成したＨｇＣｄＴｅ層が
物理的ダメージを受ける可能性があり、さらに、研磨に
はＨｇＣｄＴｅとＣｄＴｅの選択性が無いため、ＣｄＴ
ｅ基板のみを選択的に除去することは非常に困難であ
る。
【００１４】したがって、本発明は、熱サイクルによる
熱膨張係数の差による劣化を防止するとともに、冷却効
率を高めることを目的とする。
熱膨張係数の差による劣化を防止するとともに、冷却効
率を高めることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明するが、図における符
号７，８，９，１０は、夫々ＺｎＳ等の表面保護膜、Ｉ
ｎ等のコンタクト電極、Ａｕ等のコンタクト電極、及
び、赤外線である。 図１参照 上記の課題を解決するために、本発明は、半導体装置の
製造方法において、Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ（０≦ｘ＜０．
０５）基板２上に素子形成用のＨｇ1-y ＣｄyＴｅ（０
＜ｙ＜１）層３を形成した第１の半導体基体１と第２の
半導体基体４とを対向させ結合電極５を用いて結合して
ハイブリッド半導体装置としたのち、前記Ｃｄ1-x Ｚｎ
x Ｔｅ基板２の裏面側から該Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２
の少なくとも一部を選択エッチング液を用いて除去する
ことを特徴とする。なお、この場合、Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔ
ｅ基板２は若干残しても良いし或いは完全に除去しても
良い。また、本願特許請求の範囲においては、「半導体
基板」なる用語が成長基板と混同されることを回避する
ため、成長基板上にエピタキシャル層を成長させたもの
及びウェハ自体を「半導体基体」と称する。
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明するが、図における符
号７，８，９，１０は、夫々ＺｎＳ等の表面保護膜、Ｉ
ｎ等のコンタクト電極、Ａｕ等のコンタクト電極、及
び、赤外線である。 図１参照 上記の課題を解決するために、本発明は、半導体装置の
製造方法において、Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ（０≦ｘ＜０．
０５）基板２上に素子形成用のＨｇ1-y ＣｄyＴｅ（０
＜ｙ＜１）層３を形成した第１の半導体基体１と第２の
半導体基体４とを対向させ結合電極５を用いて結合して
ハイブリッド半導体装置としたのち、前記Ｃｄ1-x Ｚｎ
x Ｔｅ基板２の裏面側から該Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２
の少なくとも一部を選択エッチング液を用いて除去する
ことを特徴とする。なお、この場合、Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔ
ｅ基板２は若干残しても良いし或いは完全に除去しても
良い。また、本願特許請求の範囲においては、「半導体
基板」なる用語が成長基板と混同されることを回避する
ため、成長基板上にエピタキシャル層を成長させたもの
及びウェハ自体を「半導体基体」と称する。
【００１６】この様に、Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２の少
なくとも一部を選択エッチング液を用いて除去すること
により、Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２の熱膨張係数や熱容
量の影響をなくすことができ、また、溶液によるウェッ
トエッチングであるため、研磨法に比べてＨｇ1-y Ｃｄ
y Ｔｅ層３にかかる物理的ダメージをなくすことができ
る。
なくとも一部を選択エッチング液を用いて除去すること
により、Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２の熱膨張係数や熱容
量の影響をなくすことができ、また、溶液によるウェッ
トエッチングであるため、研磨法に比べてＨｇ1-y Ｃｄ
y Ｔｅ層３にかかる物理的ダメージをなくすことができ
る。
【００１７】また、選択エッチング液としては、硝酸、
酢酸、過酸化水素、及び、水からなる混合溶液、特に、
硝酸、酢酸、過酸化水素、及び、水の容積比が、１０〜
５０：１０〜５０：０〜１０：３０〜５０の混合溶液を
用いることが望ましく、それによって、ガラス容器等の
使用が可能になる。
酢酸、過酸化水素、及び、水からなる混合溶液、特に、
硝酸、酢酸、過酸化水素、及び、水の容積比が、１０〜
５０：１０〜５０：０〜１０：３０〜５０の混合溶液を
用いることが望ましく、それによって、ガラス容器等の
使用が可能になる。
【００１８】また、選択エッチング工程において、エッ
チング液を撹拌しながらエッチングを行うことが望まし
く、それによって、エッチングされるＣｄ1-x Ｚｎx Ｔ
ｅ基板２表面に付着する反応生成物の堆積を防ぎ、エッ
チング時間の短縮とエッチングの均一性を向上させるこ
とができる。
チング液を撹拌しながらエッチングを行うことが望まし
く、それによって、エッチングされるＣｄ1-x Ｚｎx Ｔ
ｅ基板２表面に付着する反応生成物の堆積を防ぎ、エッ
チング時間の短縮とエッチングの均一性を向上させるこ
とができる。
【００１９】また、第１の半導体基体１のエッチングし
た表面に付着する反応生成物は、臭素とメタノールとの
混合溶液、或いは、臭素とエチレングリコールとの混合
溶液のいずれかを用いてエッチング除去することが望ま
しい。
た表面に付着する反応生成物は、臭素とメタノールとの
混合溶液、或いは、臭素とエチレングリコールとの混合
溶液のいずれかを用いてエッチング除去することが望ま
しい。
【００２０】また、Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２を除去し
た素子形成用のＨｇ1-y Ｃｄy Ｔｅ（０＜ｙ＜１）層３
からなる第１の半導体基体１と第２の半導体基体４とを
対向させ結合電極５を用いて結合してハイブリッド化半
導体装置、特に、赤外線検知素子６からなる赤外線フォ
トダイオードアレイを構成することによって、熱サイク
ルによる劣化がなく、且つ、冷却効率の高いハイブリッ
ド型半導体装置とすることができる。
た素子形成用のＨｇ1-y Ｃｄy Ｔｅ（０＜ｙ＜１）層３
からなる第１の半導体基体１と第２の半導体基体４とを
対向させ結合電極５を用いて結合してハイブリッド化半
導体装置、特に、赤外線検知素子６からなる赤外線フォ
トダイオードアレイを構成することによって、熱サイク
ルによる劣化がなく、且つ、冷却効率の高いハイブリッ
ド型半導体装置とすることができる。
【００２１】即ち、通常、赤外線検知装置を形成するに
はＨｇＣｄＴｅ層３は１０〜２０μｍμm あれば十分で
あるが、ハンドリングを行うためには、Ｃｄ1-x Ｚｎx
Ｔｅ基板２の厚さとしては６００〜８００μｍ必要とな
り、Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２と第２の半導体基体４、
特に、Ｓｉとの熱膨張係数の差が原因で応力を受けるこ
とになるが、Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２を除去している
ので、この様な熱サイクルによる応力を受けることはな
い。
はＨｇＣｄＴｅ層３は１０〜２０μｍμm あれば十分で
あるが、ハンドリングを行うためには、Ｃｄ1-x Ｚｎx
Ｔｅ基板２の厚さとしては６００〜８００μｍ必要とな
り、Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２と第２の半導体基体４、
特に、Ｓｉとの熱膨張係数の差が原因で応力を受けるこ
とになるが、Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２を除去している
ので、この様な熱サイクルによる応力を受けることはな
い。
【００２２】また、第１の半導体基体１の熱容量はほと
んどがＣｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２のものであるので、Ｃ
ｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２を除去することによって、第１
の半導体基体１の熱容量は大きく減少し、冷却効率が高
まることになる。
んどがＣｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２のものであるので、Ｃ
ｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２を除去することによって、第１
の半導体基体１の熱容量は大きく減少し、冷却効率が高
まることになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】ここで、図２及び図３を参照し
て、本発明の実施の形態の赤外線検知装置の製造工程を
説明する。 図２（ａ）参照 まず、従来と同様に、厚さが、例えば、８００μｍのＣ
ｄＴｅ基板１１上に、厚さが、例えば、３０μｍで、Ｃ
ｄ組成比が０．３のｐ型ＨｇＣｄＴｅ層１２をエピタキ
シャル成長させたのち、Ｂイオンを１５０ｋｅＶの加速
エネルギーで、１×１０13ｃｍ-2のドーズ量で注入して
ｎ型キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3のｎ+ 型領域１３
を形成する。
て、本発明の実施の形態の赤外線検知装置の製造工程を
説明する。 図２（ａ）参照 まず、従来と同様に、厚さが、例えば、８００μｍのＣ
ｄＴｅ基板１１上に、厚さが、例えば、３０μｍで、Ｃ
ｄ組成比が０．３のｐ型ＨｇＣｄＴｅ層１２をエピタキ
シャル成長させたのち、Ｂイオンを１５０ｋｅＶの加速
エネルギーで、１×１０13ｃｍ-2のドーズ量で注入して
ｎ型キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3のｎ+ 型領域１３
を形成する。
【００２４】次いで、全面にＺｎＳ表面保護膜１４を設
けたのち、Ｎ2 雰囲気中で１００〜２００℃の温度で１
時間程度のアニール処理を行い、イオン注入によって格
子位置から遊離したＨｇ、即ち、Ｈｇ格子間原子をｐ型
ＨｇＣｄＴｅ層１２中に拡散させる。
けたのち、Ｎ2 雰囲気中で１００〜２００℃の温度で１
時間程度のアニール処理を行い、イオン注入によって格
子位置から遊離したＨｇ、即ち、Ｈｇ格子間原子をｐ型
ＨｇＣｄＴｅ層１２中に拡散させる。
【００２５】次いで、ＺｎＳ表面保護膜１４にコンタク
トホールを設けたのち、ｎ+ 型領域１３に対してはＩｎ
コンタクト電極１５を設け、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ層１２の
サブコンタクト領域に対してはＡｕコンタクト電極１６
を設ける。
トホールを設けたのち、ｎ+ 型領域１３に対してはＩｎ
コンタクト電極１５を設け、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ層１２の
サブコンタクト領域に対してはＡｕコンタクト電極１６
を設ける。
【００２６】次いで、水平シフトレジスタ及び垂直シフ
トレジスタ等（図示を省略）を設けたＳｉ信号処理回路
基板１８の所定位置に設けたＩｎバンプ１７を利用し
て、室温において圧力によって冷間接続（コールドウエ
ルド）させたのち、Ｉｎの融点以上に加熱し溶融するこ
とによって両者を貼り合わせる。
トレジスタ等（図示を省略）を設けたＳｉ信号処理回路
基板１８の所定位置に設けたＩｎバンプ１７を利用し
て、室温において圧力によって冷間接続（コールドウエ
ルド）させたのち、Ｉｎの融点以上に加熱し溶融するこ
とによって両者を貼り合わせる。
【００２７】図２（ｂ）参照
次いで、ＣｄＴｅ基板１１の裏面以外をワックス１９で
覆い、容量比が硝酸（ＨＮＯ3 ）：酢酸（ＣＨ3 ＣＯＯ
Ｈ）：過酸化水素（Ｈ2 Ｏ2 ）：水（Ｈ2 Ｏ）＝１０〜
５０：１０〜５０：０〜１０：３０〜５０、例えば、Ｈ
ＮＯ3 ：ＣＨ3ＣＯＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝１００ｃ
ｃ：１００ｃｃ：３０ｃｃ：１５０ｃｃのエッチング液
２０を用いてＣｄＴｅ基板１１を選択的にエッチング除
去する。なお、エッチングに際してエッチング時間の短
縮と均一化のためにスターラー等によりエッチング液を
撹拌する。
覆い、容量比が硝酸（ＨＮＯ3 ）：酢酸（ＣＨ3 ＣＯＯ
Ｈ）：過酸化水素（Ｈ2 Ｏ2 ）：水（Ｈ2 Ｏ）＝１０〜
５０：１０〜５０：０〜１０：３０〜５０、例えば、Ｈ
ＮＯ3 ：ＣＨ3ＣＯＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝１００ｃ
ｃ：１００ｃｃ：３０ｃｃ：１５０ｃｃのエッチング液
２０を用いてＣｄＴｅ基板１１を選択的にエッチング除
去する。なお、エッチングに際してエッチング時間の短
縮と均一化のためにスターラー等によりエッチング液を
撹拌する。
【００２８】この場合のエッチングレートは約３００μ
ｍ／時であるので、予め設定した所定の厚さになるまで
エッチングを行えば良い。なお、ここではＣｄＴｅ基板
１１を完全にエッチングすることとするが、このエッチ
ング液２０には、ＣｄＴｅとＨｇＣｄＴｅに完全選択性
があるので、ＣｄＴｅ基板１１をほぼエッチングできる
時間以上、十分な時間をかけることにより、ＣｄＴｅ基
板１１のみを選択的に精度良くエッチングすることがで
きる。
ｍ／時であるので、予め設定した所定の厚さになるまで
エッチングを行えば良い。なお、ここではＣｄＴｅ基板
１１を完全にエッチングすることとするが、このエッチ
ング液２０には、ＣｄＴｅとＨｇＣｄＴｅに完全選択性
があるので、ＣｄＴｅ基板１１をほぼエッチングできる
時間以上、十分な時間をかけることにより、ＣｄＴｅ基
板１１のみを選択的に精度良くエッチングすることがで
きる。
【００２９】図３（ｃ）参照
次いで、ＣｄＴｅ基板１１を完全に除去したのち、Ｂｒ
とメタノール（ＣＨ3ＯＨ）の混合溶液（Ｂｒ：１．５
重量％）からなるエッチング液２１を用いて３０秒程度
のエッチングを行うことによって、選択エッチング工程
において、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ層１２の露出表面に付着し
たエッチング生成物（図示を省略）を除去する。
とメタノール（ＣＨ3ＯＨ）の混合溶液（Ｂｒ：１．５
重量％）からなるエッチング液２１を用いて３０秒程度
のエッチングを行うことによって、選択エッチング工程
において、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ層１２の露出表面に付着し
たエッチング生成物（図示を省略）を除去する。
【００３０】図３（ｄ）参照
次いで、キシレンからなる有機溶剤を用いてワックス１
９を除去することにより、赤外線検知素子を形成した多
層基板を薄層したハイブリッド型赤外線検知装置の基本
構成が完成する。
９を除去することにより、赤外線検知素子を形成した多
層基板を薄層したハイブリッド型赤外線検知装置の基本
構成が完成する。
【００３１】この様に形成したハイブリッド型赤外線検
知装置のＳｉ信号処理回路基板１８を液体窒素温度（７
７Ｋ）近傍まで冷却したコールドプレートに固着するこ
とによって、赤外線検知素子を形成したｐ型ＨｇＣｄＴ
ｅ層１２を急速に冷却することができ、高感度で赤外線
２２を検知することが可能になる。
知装置のＳｉ信号処理回路基板１８を液体窒素温度（７
７Ｋ）近傍まで冷却したコールドプレートに固着するこ
とによって、赤外線検知素子を形成したｐ型ＨｇＣｄＴ
ｅ層１２を急速に冷却することができ、高感度で赤外線
２２を検知することが可能になる。
【００３２】また、この様な赤外線検知工程を繰り返し
ても、赤外線検知素子を形成した多層基板を薄層化され
ているので、熱サイクルによるＳｉ信号処理回路基板１
８との熱膨張係数の差に起因する応力による影響が低減
し、Ｉｎバンプ１７の剥離や赤外線検知素子の特性劣化
を抑制することができる。
ても、赤外線検知素子を形成した多層基板を薄層化され
ているので、熱サイクルによるＳｉ信号処理回路基板１
８との熱膨張係数の差に起因する応力による影響が低減
し、Ｉｎバンプ１７の剥離や赤外線検知素子の特性劣化
を抑制することができる。
【００３３】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明は実施の形態に記載した構成に限られるもの
ではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記実施
の形態の説明においては、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ層を成長さ
せる成長基板としてＣｄＴｅ基板を用いているが、Ｃｄ
Ｔｅ基板に限られるものではなく、成長させるｐ型Ｈｇ
ＣｄＴｅ層のＣｄ組成比に応じて格子整合するようにＣ
ｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板を用いても良いものである。
が、本発明は実施の形態に記載した構成に限られるもの
ではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記実施
の形態の説明においては、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ層を成長さ
せる成長基板としてＣｄＴｅ基板を用いているが、Ｃｄ
Ｔｅ基板に限られるものではなく、成長させるｐ型Ｈｇ
ＣｄＴｅ層のＣｄ組成比に応じて格子整合するようにＣ
ｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板を用いても良いものである。
【００３４】また、上記の実施の形態においては、ｐ型
ＨｇＣｄＴｅ層のＣｄ組成比を０．３としているが、
０．３に限られるものではなく、検知対象となる赤外線
の波長に応じてＣｄ組成比を決定すれば良く、それに応
じて、Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板のＺｎ組成比ｘを０〜
０．０５の範囲にすることが望ましい。
ＨｇＣｄＴｅ層のＣｄ組成比を０．３としているが、
０．３に限られるものではなく、検知対象となる赤外線
の波長に応じてＣｄ組成比を決定すれば良く、それに応
じて、Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板のＺｎ組成比ｘを０〜
０．０５の範囲にすることが望ましい。
【００３５】また、上記の実施の形態においては、選択
エッチング工程で発生した反応生成物を、Ｂｒとメタノ
ール（ＣＨ3 ＯＨ）との混合溶液でエッチングしている
が、この様なエッチング液に限られるものではなく、Ｂ
ｒとエチレングリコール（ＨＯＣＨ2 ＣＨ2 ＯＨ）の混
合溶液を用いても良いものである。
エッチング工程で発生した反応生成物を、Ｂｒとメタノ
ール（ＣＨ3 ＯＨ）との混合溶液でエッチングしている
が、この様なエッチング液に限られるものではなく、Ｂ
ｒとエチレングリコール（ＨＯＣＨ2 ＣＨ2 ＯＨ）の混
合溶液を用いても良いものである。
【００３６】また、上記の実施の形態においては、選択
エッチング液として、ＨＮＯ3 ＋ＣＨ3 ＣＯＯＨ＋Ｈ2
Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏからなるエッチング液を用いているが、必
ずしもこの様なエッチング液に限られるものではなく、
場合によっては、ＨｇＣｄＴｅ層上に設けたＣｄＴｅ表
面保護膜に対する選択エッチング液として提案されてい
るＨＦ：ＨＮＯ3 ：ＣＨ3 ＣＯＯＨ：Ｈ2 Ｏ＝２〜５：
３〜５：６：６からなるフッ酸系エッチング液（必要な
らば、特開昭５９−７９５８２号公報参照）を用いても
良いものである。但し、この様なフッ酸系エッチング液
はＳｉＯ2 をエッチングするので、エッチング槽等とし
てガラス容器を用いることができないという制約があ
る。
エッチング液として、ＨＮＯ3 ＋ＣＨ3 ＣＯＯＨ＋Ｈ2
Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏからなるエッチング液を用いているが、必
ずしもこの様なエッチング液に限られるものではなく、
場合によっては、ＨｇＣｄＴｅ層上に設けたＣｄＴｅ表
面保護膜に対する選択エッチング液として提案されてい
るＨＦ：ＨＮＯ3 ：ＣＨ3 ＣＯＯＨ：Ｈ2 Ｏ＝２〜５：
３〜５：６：６からなるフッ酸系エッチング液（必要な
らば、特開昭５９−７９５８２号公報参照）を用いても
良いものである。但し、この様なフッ酸系エッチング液
はＳｉＯ2 をエッチングするので、エッチング槽等とし
てガラス容器を用いることができないという制約があ
る。
【００３７】また、上記の実施の形態においては、Ｃｄ
Ｔｅ基板を完全に除去しているが、必ずしも完全に除去
する必要はなく、１〜４００μｍ程度の厚さのＣｄＴｅ
基板を残存させても良いものである。
Ｔｅ基板を完全に除去しているが、必ずしも完全に除去
する必要はなく、１〜４００μｍ程度の厚さのＣｄＴｅ
基板を残存させても良いものである。
【００３８】また、上記の実施の形態においては、Ｃｄ
Ｔｅ基板をエッチング除去する際に、エッチングマスク
としてワックスを用いているが、ワックスに限られるも
のではなく、フォトレジストを用いても良いものであ
る。
Ｔｅ基板をエッチング除去する際に、エッチングマスク
としてワックスを用いているが、ワックスに限られるも
のではなく、フォトレジストを用いても良いものであ
る。
【００３９】また、上記の実施の形態においては熱サイ
クルによる熱疲労の大きなハイブリッド型の赤外線検知
装置を例に説明しているが、必ずしも、赤外線検知装置
に限られるものではなく、熱サイクルによる熱疲労が問
題となる他のハイブリッド型の半導体装置にも適用され
るものである。
クルによる熱疲労の大きなハイブリッド型の赤外線検知
装置を例に説明しているが、必ずしも、赤外線検知装置
に限られるものではなく、熱サイクルによる熱疲労が問
題となる他のハイブリッド型の半導体装置にも適用され
るものである。
【００４０】また、上記の実施の形態においてはハイブ
リッド型の赤外線検知装置を例に説明しているため、赤
外線検知部を構成する第１の半導体基体と信号処理回路
部を構成する第２の半導体基体は、互いに、熱膨張係数
の異なる半導体で構成されているが、熱膨張係数の差は
Ｉｎバンプとの間でも問題となるので、他のハイブリッ
ド型の半導体装置に適用した場合には、機能素子部を構
成する第１の半導体基体と信号処理回路部を構成する第
２の半導体基体は、同じ熱膨張係数を有していても効果
があるものである。
リッド型の赤外線検知装置を例に説明しているため、赤
外線検知部を構成する第１の半導体基体と信号処理回路
部を構成する第２の半導体基体は、互いに、熱膨張係数
の異なる半導体で構成されているが、熱膨張係数の差は
Ｉｎバンプとの間でも問題となるので、他のハイブリッ
ド型の半導体装置に適用した場合には、機能素子部を構
成する第１の半導体基体と信号処理回路部を構成する第
２の半導体基体は、同じ熱膨張係数を有していても効果
があるものである。
【００４１】ここで、再び、図１を参照して、改めて本
発明の詳細な特徴を説明する。 図１参照 （付記１） Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ（０≦ｘ＜０．０５）
基板２上に素子形成用のＨｇ1-y Ｃｄy Ｔｅ（０＜ｙ＜
１）層３を形成した第１の半導体基体１と第２の半導体
基体４とを対向させ結合電極５を用いて結合してハイブ
リッド半導体装置としたのち、前記Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ
基板２の裏面側から該Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２の少な
くとも一部を選択エッチング液を用いて除去することを
特徴とする半導体装置の製造方法。 （付記２） 上記第２の半導体基体４が、上記Ｃｄ1-x
Ｚｎx Ｔｅ基板２と異なった熱膨張係数を有する半導体
から構成されることを特徴とする付記１記載の半導体装
置の製造方法。 （付記３） 上記Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２を完全に除
去することを特徴とする付記１または２に記載の半導体
装置の製造方法。 （付記４） 上記選択エッチング液が、硝酸、酢酸、過
酸化水素、及び、水からなる混合溶液であることを特徴
とする付記１乃至３のいずれか１に記載の半導体装置の
製造方法。 （付記５） 上記混合溶液における硝酸、酢酸、過酸化
水素、及び、水の容積比が、１０〜５０：１０〜５０：
０〜１０：３０〜５０であることを特徴とする付記４記
載の半導体装置の製造方法。 （付記６） 上記選択エッチング液を用いたエッチング
工程において、エッチング液を撹拌しながらエッチング
を行うことを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記
載の半導体装置の製造方法。 （付記７） 上記選択エッチング液を用いたエッチング
工程の後に、上記第１の半導体基板２のエッチングした
表面に付着する反応生成物を、臭素とメタノールと混合
溶液、或いは、臭素とエチレングリコールとの混合溶液
のいずれかを用いてエッチング除去することを特徴とす
る付記１乃至６のいずれか１に記載の半導体装置の製造
方法。 （付記８） 素子形成用のＨｇ1-y Ｃｄy Ｔｅ（０＜ｙ
＜１）層３からなる第１の半導体基体１と第２の半導体
基体４とを対向させ結合電極５を用いて結合してハイブ
リッド化したことを特徴とする半導体装置。 （付記９） 一次元アレイ状或いは二次元アレイ状に赤
外線検知素子６が形成されたＨｇ1-y Ｃｄy Ｔｅ層３か
らなる第１の半導体基体１と、信号処理回路が形成され
たＳｉからなる第２の半導体基体４とを対向させ結合電
極５を用いて結合してハイブリッド化したことを特徴と
する赤外線検知装置。 （付記１０） 上記赤外線検知素子６が、光起電力型赤
外線検知素子であることを特徴とする付記９記載の赤外
線検知装置。
発明の詳細な特徴を説明する。 図１参照 （付記１） Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ（０≦ｘ＜０．０５）
基板２上に素子形成用のＨｇ1-y Ｃｄy Ｔｅ（０＜ｙ＜
１）層３を形成した第１の半導体基体１と第２の半導体
基体４とを対向させ結合電極５を用いて結合してハイブ
リッド半導体装置としたのち、前記Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ
基板２の裏面側から該Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２の少な
くとも一部を選択エッチング液を用いて除去することを
特徴とする半導体装置の製造方法。 （付記２） 上記第２の半導体基体４が、上記Ｃｄ1-x
Ｚｎx Ｔｅ基板２と異なった熱膨張係数を有する半導体
から構成されることを特徴とする付記１記載の半導体装
置の製造方法。 （付記３） 上記Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板２を完全に除
去することを特徴とする付記１または２に記載の半導体
装置の製造方法。 （付記４） 上記選択エッチング液が、硝酸、酢酸、過
酸化水素、及び、水からなる混合溶液であることを特徴
とする付記１乃至３のいずれか１に記載の半導体装置の
製造方法。 （付記５） 上記混合溶液における硝酸、酢酸、過酸化
水素、及び、水の容積比が、１０〜５０：１０〜５０：
０〜１０：３０〜５０であることを特徴とする付記４記
載の半導体装置の製造方法。 （付記６） 上記選択エッチング液を用いたエッチング
工程において、エッチング液を撹拌しながらエッチング
を行うことを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記
載の半導体装置の製造方法。 （付記７） 上記選択エッチング液を用いたエッチング
工程の後に、上記第１の半導体基板２のエッチングした
表面に付着する反応生成物を、臭素とメタノールと混合
溶液、或いは、臭素とエチレングリコールとの混合溶液
のいずれかを用いてエッチング除去することを特徴とす
る付記１乃至６のいずれか１に記載の半導体装置の製造
方法。 （付記８） 素子形成用のＨｇ1-y Ｃｄy Ｔｅ（０＜ｙ
＜１）層３からなる第１の半導体基体１と第２の半導体
基体４とを対向させ結合電極５を用いて結合してハイブ
リッド化したことを特徴とする半導体装置。 （付記９） 一次元アレイ状或いは二次元アレイ状に赤
外線検知素子６が形成されたＨｇ1-y Ｃｄy Ｔｅ層３か
らなる第１の半導体基体１と、信号処理回路が形成され
たＳｉからなる第２の半導体基体４とを対向させ結合電
極５を用いて結合してハイブリッド化したことを特徴と
する赤外線検知装置。 （付記１０） 上記赤外線検知素子６が、光起電力型赤
外線検知素子であることを特徴とする付記９記載の赤外
線検知装置。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、赤外線検知装置等のハ
イブリッド型半導体装置の機能素子側の基板であるＣｄ
ＺｎＴｅ基板或いはＣｄＴｅ基板を選択性のあるエッチ
ング液を用いてウェット・エッチングすることにより物
理的ダメージを与えることなく薄層化或いは完全除去し
ているので、冷却サイクル時にバンプやＨｇＣｄＴｅ層
が受ける応力を低減させることができるとともに、機能
素子部の熱容量を低減させることもできるため、冷却時
間の短縮につながり、ひいては、信頼性の高いハイブリ
ッド型半導体装置の実現に寄与するところが大きい。
イブリッド型半導体装置の機能素子側の基板であるＣｄ
ＺｎＴｅ基板或いはＣｄＴｅ基板を選択性のあるエッチ
ング液を用いてウェット・エッチングすることにより物
理的ダメージを与えることなく薄層化或いは完全除去し
ているので、冷却サイクル時にバンプやＨｇＣｄＴｅ層
が受ける応力を低減させることができるとともに、機能
素子部の熱容量を低減させることもできるため、冷却時
間の短縮につながり、ひいては、信頼性の高いハイブリ
ッド型半導体装置の実現に寄与するところが大きい。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態の途中までの製造工程の説
明図である。
明図である。
【図３】本発明の実施の形態の図２以降の製造工程の説
明図である。
明図である。
【図４】従来の赤外線検知装置の説明図である。
１ 第１の半導体基体
２ Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板
３ Ｈｇ1-y Ｃｄy Ｔｅ層
４ 第２の半導体基体
５ 結合電極
６ 赤外線検知素子
７ 表面保護膜
８ コンタクト電極
９ コンタクト電極
１０ 赤外線
１１ ＣｄＴｅ基板
１２ ｐ型ＨｇＣｄＴｅ層
１３ ｎ+ 型領域
１４ ＺｎＳ表面保護膜
１５ Ｉｎコンタクト電極
１６ Ａｕコンタクト電極
１７ Ｉｎバンプ
１８ Ｓｉ信号処理回路基板
１９ ワックス
２０ エッチング液
２１ エッチング液
２２ 赤外線
３１ 赤外線フォトダイオードアレイ
３２ ＣｄＺｎＴｅ基板
３３ ｐ型ＨｇＣｄＴｅ層
３４ ｎ+ 型領域
３５ ＺｎＳ表面保護膜
３６ Ｉｎコンタクト電極
３７ Ａｕコンタクト電極
３８ Ｉｎバンプ
４１ Ｓｉ信号処理回路基板
４２ 水平シフトレジスタ
４３ 垂直シフトレジスタ
４４ 赤外線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 31/10 Ｈ０１Ｌ 31/10 Ａ
Ｇ
Ｆターム(参考） 4M118 AA08 AA10 AB01 BA05 BA16
CA03 CA32 CB09 EA01 FC18
GA10 HA31
5F043 AA18 BB12 EE15 GG10
5F049 MA02 MB01 PA14 RA02 UA12
UA13 UA14 UA17
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ（０≦ｘ＜０．０
５）基板上に素子形成用のＨｇ1-y Ｃｄy Ｔｅ（０＜ｙ
＜１）層を形成した第１の半導体基体と第２の半導体基
体とを対向させ結合電極を用いて結合してハイブリッド
半導体装置としたのち、前記Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板の
裏面側から該Ｃｄ1-x Ｚｎx Ｔｅ基板の少なくとも一部
を選択エッチング液を用いて除去することを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 上記選択エッチング液が、硝酸、酢酸、
過酸化水素、及び、水からなる混合溶液であることを特
徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 上記選択エッチング液を用いたエッチン
グ工程の後に、上記第１の半導体基板のエッチングした
表面に付着する反応生成物を、臭素とメタノールと混合
溶液、或いは、臭素とエチレングリコールとの混合溶液
のいずれかを用いてエッチング除去することを特徴とす
る請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 素子形成用のＨｇ1-y Ｃｄy Ｔｅ（０＜
ｙ＜１）層からなる第１の半導体基体と第２の半導体基
体とを対向させ結合電極を用いて結合してハイブリッド
化したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 一次元アレイ状或いは二次元アレイ状に
赤外線検知素子が形成されたＨｇ1-y Ｃｄy Ｔｅ層から
なる第１の半導体基体と、信号処理回路が形成されたＳ
ｉからなる第２の半導体基体とを対向させ結合電極を用
いて結合してハイブリッド化したことを特徴とする赤外
線検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344264A JP3757356B2 (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344264A JP3757356B2 (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003152171A true JP2003152171A (ja) | 2003-05-23 |
| JP3757356B2 JP3757356B2 (ja) | 2006-03-22 |
Family
ID=19157814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001344264A Expired - Fee Related JP3757356B2 (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3757356B2 (ja) |
-
2001
- 2001-11-09 JP JP2001344264A patent/JP3757356B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP3757356B2 (ja) | 2006-03-22 |
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