JP2008064516A - 赤外線センサおよび赤外線センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストでしかも高感度な赤外線センサを提供する。
【解決手段】絶縁性支持層１２ａおよび絶縁性支持層１２ｂが両絶縁性支持層１２ａ，１２ｂの厚み方向において相互に離間させられた状態において両絶縁性支持層１２ａ，１２ｂを貫通する少なくとも一対の導電性柱状部２６によって支持されると共に、下部電極２３ａ、強誘電体２４および下部電極２３ｂをこの順で積層したセンサ部２２が絶縁性支持層１２ｂの上に形成され、かつ、少なくとも一対の導電性柱状部２６のうちの１つにおける絶縁性支持層１２ｂ側の端部と下部電極２３ａとが接続用導体２７ａによって電気的に相互に接続されると共に少なくとも一対の導電性柱状部２６のうちの他の１つにおける絶縁性支持層１２ｂ側の端部と下部電極２３ｂとが接続用導体２７ｂによって電気的に相互に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、焦電効果を利用して赤外線を検出するタイプの赤外線センサ、およびその赤外線センサを製造する製造方法に関するものである。

この種の赤外線センサとして、複数の画素セルを有する赤外線２次元イメージセンサ（以下、「イメージセンサ」ともいう）が特開平１１−２７１１４１号公報に開示されている。このイメージセンサでは、下部電極、強誘電体膜および上部電極の積層体で構成された赤外線検出容量（センサ部）と、ＭＯＳトランジスタとで１つの画素セルが構成され、この画素セルがＳｉ基板上にマトリクス状に配設されてセンサアレイが構成されている。この場合、このイメージセンサでは、センサ部およびＭＯＳトランジスタがＳｉ基板の同一平面上に並んで配設されると共に、抵抗体などの各種素子がセンサ部およびＭＯＳトランジスタと共にＳｉ基板の同一平面上に配設されている。

一方、特開平８−２４７８４３号公報には、支持基体の一面に形成された共通電極の表面に複数の焦電薄膜が形成された焦電型赤外線固体撮像装置（以下、「撮像装置」ともいう）が開示されている。この撮像装置では、上記の各焦電薄膜の一方の面（共通電極に接している面とは反対側の面）に電極パッドが形成されると共に、各電極パッドには、バンプ電極（金属製柱状電極）が設けられている。また、各電極パッドおよび各バンプ電極は、各焦電薄膜の形成位置に応じて読み出し回路の一面に設けられた複数の電極パッドに対して樹脂製バンプ電極（導電性樹脂）によって電気的に接続されている。これにより、この撮像装置では、焦電薄膜側の各電極パッドおよび各バンプ電極と、読み出し回路側の各電極パッドとが各樹脂製バンプ電極によって電気的に接続され、これにより、各焦電薄膜と読み出し回路とが電気的に接続されると共に支持基体と読み出し回路とが一体化されている。
特開平１１−２７１１４１号公報（第３−５頁、第１−１７図） 特開平８−２４７８４３号公報（第４−６頁、第１−５図）

ところが、従来のイメージセンサおよび撮像装置には、以下の問題点が存在する。すなわち、従来のイメージセンサでは、１つの画素セルを構成するセンサ部およびＭＯＳトランジスタと、この画素セルの駆動に必要な抵抗体等の各種素子とがＳｉ基板の同一平面上に並んで配設されている。このため、この従来のイメージセンサでは、ＭＯＳトランジスタや抵抗体等の配設に要する面積の分だけ、センサアレイの受光部の面積に占めるセンサ部の面積の割合が小さくなっている。したがって、この従来のイメージセンサには、赤外線の検出効率（感度）が低いという問題点がある。

また、この従来のイメージセンサでは、上記のようにセンサ部およびＭＯＳトランジスタ等がＳｉ基板の同一平面上に並べて配設されている。この場合、センサ部の形成に好適なＳｉウエハ径と、ＭＯＳトランジスタ等の形成に好適なＳｉウエハ径とが相違するため、センサ部の形成に好適な直径のＳｉウエハを用いてイメージセンサを製造した場合には、ＭＯＳトランジスタ等の形成処理時に不良が生じ易くなり、ＭＯＳトランジスタ等の形成に好適な直径のＳｉウエハを用いてイメージセンサを製造した場合には、センサ部の形成処理時に不良が生じ易くなる。したがって、従来のイメージセンサには、その歩留まりが悪化していることに起因して、製造コストが高騰しているという問題点がある。

一方、従来の撮像装置では、支持基体の一面に形成された共通電極の表面に複数の焦電薄膜が形成されると共に、支持基体とは別体に構成された読み出し回路を各樹脂製バンプ電極によって各焦電薄膜に対して電気的に接続する構成が採用されている。このため、従来の撮像装置では、共通電極、焦電薄膜および電極パッドからなる複数のセンサ部を支持基体の一面上において十分に接近させて配置することが可能となっている。また、各焦電薄膜等（センサ部）が配設された支持基体と読み出し回路とを各樹脂製バンプ電極によって接続する構成を採用したことにより、支持基体に対するセンサ部の形成処理と、読み出し回路の形成処理とを別個独立して実行することが可能となっている。このため、この従来の撮像装置では、センサ部の形成処理時には、センサ部の形成に好適な条件で処理を実行し、読み出し回路の形成処理時には、読み出し回路の形成に好適な条件で処理を実行することが可能となっている。

しかしながら、この従来の撮像装置では、支持基体に形成された各焦電薄膜（電極パッド）と、読み出し回路（各焦電薄膜に対応して形成された電極パッド）とを正確に位置合わせして各樹脂製バンプ電極によって接続する作業が非常に困難なため、支持基体（各焦電薄膜）に対して読み出し回路が位置ずれした状態で接続されることがある。このため、この従来の撮像装置には、その歩留まりが悪化することに起因して、製造コストが高騰しているという問題点がある。また、この従来の撮像装置では、各焦電薄膜（焦電薄膜側の電極パッドおよびバンプ電極）と読み出し回路側の電極パッドとを樹脂製バンプ電極によって電気的に接続する構成が採用されている。この場合、樹脂製バンプ電極（導電性樹脂）の導電率が低いため、電気的信号を確実に検出するためには、両電極パッドおよびバンプ電極に対して樹脂製バンプ電極を十分に広い面積で接触させる必要がある。このため、赤外線の検出時において各焦電薄膜の熱が両電極パッド、バンプ電極および樹脂製バンプ電極を介して読み出し回路側に伝わり易くなっている結果、この従来の撮像装置には、赤外線の検出効率（感度）を向上させるのが困難であるという問題点が存在する。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、低コストでしかも高感度な赤外線センサ、およびその赤外線センサの製造方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の赤外線センサは、第１の絶縁性支持層および第２の絶縁性支持層が当該両絶縁性支持層の厚み方向において相互に離間させられた状態において当該両絶縁性支持層を貫通する少なくとも一対の導電性柱状部によって支持されると共に、第１の電極、誘電体、および第２の電極をこの順で積層したセンサ部が前記第２の絶縁性支持層の上に形成され、かつ、前記少なくとも一対の導電性柱状部のうちの１つにおける前記第２の絶縁性支持層側の端部と前記第１の電極とが第１の接続用導体によって電気的に相互に接続されると共に当該少なくとも一対の導電性柱状部のうちの他の１つにおける当該第２の絶縁性支持層側の端部と前記第２の電極とが第２の接続用導体によって電気的に相互に接続されている。

また、請求項２記載の赤外線センサは、請求項１記載の赤外線センサにおいて、前記各導電性柱状部における前記第１の絶縁性支持層側の端部にバンプが形成されると共に当該各バンプに対して接触可能に配置された複数のパッドを有する基材と前記第１の絶縁性支持層とが、当該各バンプおよび当該各パッドを互いに接触させた状態において相互に接着されている。

また、請求項３記載の赤外線センサの製造方法は、支持体の一方の面に第１の絶縁性支持層が形成されると共に当該支持体の他方の面に第２の絶縁性支持層が形成され、かつ、第１の電極、誘電体、および第２の電極をこの順で積層したセンサ部が当該第２の絶縁性支持層の上に形成された中間体を加工して赤外線センサを製造する際に、前記両絶縁性支持層および前記支持体を貫通する少なくとも一対の貫通孔を前記センサ部の近傍に形成する貫通孔形成処理と、前記各貫通孔に導電性材料を充填して少なくとも一対の導電性柱状部を形成する柱状部形成処理と、前記少なくとも一対の導電性柱状部のうちの１つにおける前記第２の絶縁性支持層側の端部および前記第１の電極を電気的に相互に接続する第１の接続用導体を形成すると共に当該少なくとも一対の導電性柱状部のうち他の１つにおける当該第２の絶縁性支持層側の端部および前記第２の電極を電気的に相互に接続する第２の接続用導体を形成する接続用導体形成処理と、前記支持体を選択的にエッチング処理して当該支持体における少なくとも前記第２の絶縁性支持層側の一部を除去する支持体除去処理とをこの順で実行して前記赤外線センサを製造する。

さらに、請求項４記載の赤外線センサの製造方法は、請求項３記載の赤外線センサの製造方法において、前記支持体除去処理時に前記第１の絶縁性支持層および前記第２の絶縁性支持層の間から前記支持体を完全またはほぼ完全に除去する。

また、請求項５記載の赤外線センサの製造方法は、請求項３または４記載の赤外線センサの製造方法において、前記各導電性柱状部における前記第１の絶縁性支持層側の端部にバンプを形成するバンプ形成処理を実行すると共に、前記各バンプに対して接触可能に配置された複数のパッドを有する基材と前記第１の絶縁性支持層とを当該各バンプおよび当該各パッドを互いに接触させた状態において相互に接着する接着処理を前記支持体除去処理に先立って実行する。

さらに、請求項６記載の赤外線センサの製造方法は、請求項３から５のいずれかに記載の赤外線センサの製造方法において、第１の電極層、誘電体層および第２の電極層が前記第２の絶縁性支持層の上にこの順で形成された積層体に対するパターニング処理を実行して、当該第１の電極層で構成された前記第１の電極、当該誘電体層で構成された前記誘電体、および当該第２の電極層で構成された前記第２の電極を有する前記センサ部を前記第２の絶縁性支持層の上に形成して前記中間体を製造する。

請求項１記載の赤外線センサによれば、第１の絶縁性支持層および第２の絶縁性支持層をその厚み方向において相互に離間させた状態において両絶縁性支持層を貫通する少なくとも一対の導電性柱状部によって支持すると共に第２の絶縁性支持層の上にセンサ部を形成し、かつ、少なくとも一対の導電性柱状部のうちの１つにおける第２の絶縁性支持層側の端部と第１の電極とを第１の接続用導体によって電気的に相互に接続すると共に少なくとも一対の導電性柱状部のうちの他の１つにおける第２の絶縁性支持層側の端部と第２の電極とを第２の接続用導体によって電気的に相互に接続して構成したことにより、センサ部以外の各素子（抵抗体やトランジスタ等）を各導電性柱状部における第１の絶縁性支持層側に配置することができるため、各センサ部を十分に接近させて配置することができる結果、赤外線センサの受光部の面積に占める各センサ部の面積の割合を十分に大きくすることができる。したがって、従来のイメージセンサと比較して、赤外線の検出効率（感度）を十分に向上させることができる。また、例えば、別体に構成された基材（各種素子等が実装された基板）を各導電性柱状部における第１の絶縁性支持層側の端部に電気的に接続して赤外線センサを製造することができるため、センサ部および各種素子をそれぞれ好適な条件下で製造することができる。したがって、赤外線センサの製造に関する歩留まりを十分に向上させて製造コストを低減することができる。また、従来の撮像装置と比較して、十分に細径の各導電性柱状部によって支持してセンサ部および第１の絶縁性支持層を十分に離間させることができるため、赤外線の照射時におけるセンサ部から急速な熱の逃げを回避することができる。したがって、赤外線の検出効率（感度）を十分に向上させることができる。

請求項２記載の赤外線センサによれば、各バンプおよび各パッドを互いに接触させた状態において第１の絶縁性支持層と基材とを相互に接着して構成したことにより、例えば第１の絶縁性支持層の一面（バンプの形成面）に各種素子を直接形成する構成と比較して容易に製造することができるため、その製造コストを十分に低減することができる。

請求項３記載の赤外線センサの製造方法によれば、支持体の一方の面に第１の絶縁性支持層が形成されると共に他方の面に第２の絶縁性支持層が形成され、かつ、第２の絶縁性支持層の上にセンサ部が形成された中間体を加工して赤外線センサを製造する際に、少なくとも一対の貫通孔をセンサ部の近傍に形成する貫通孔形成処理と、各貫通孔に導電性材料を充填して少なくとも一対の導電性柱状部を形成する柱状部形成処理と、各導電性柱状部のうちの１つにおける第２の絶縁性支持層側の端部および第１の電極を電気的に相互に接続する第１の接続用導体を形成すると共に各導電性柱状部のうち他の１つにおける第２の絶縁性支持層側の端部および第２の電極を電気的に相互に接続する第２の接続用導体を形成する接続用導体形成処理と、支持体における少なくとも第２の絶縁性支持層側の一部を除去する支持体除去処理とをこの順で実行することにより、第２の絶縁性支持層を十分に薄厚にすることができると共に第１の絶縁性支持層および第２の絶縁性支持層を十分に離間させることができるため、赤外線の照射時におけるセンサ部からの急速な熱の逃げを回避することができる結果、高感度な赤外線センサを製造することができる。

請求項４記載の赤外線センサの製造方法によれば、支持体除去処理時において、両絶縁性支持層の間から支持体を完全またはほぼ完全に除去することにより、赤外線の照射時におけるセンサ部から急速な熱の逃げを効果的に回避することができるため、一層高感度な赤外線センサを製造することができる。

請求項５記載の赤外線センサの製造方法によれば、各バンプおよび各パッドを互いに接触させた状態において第１の絶縁性支持層と基材とを相互に接着する接着処理を支持体除去処理に先立って実行することにより、基材の接着に先立って支持体除去処理を実行する製造方法とは異なり、基材の接着によって第１の絶縁性支持層の機械的強度が十分に向上した状態において支持体を除去することができる。したがって、赤外線センサの製造工程において第１の絶縁性支持層が破損する事態を回避して、その歩留まりを一層向上させることができる。

請求項６記載の赤外線センサの製造方法によれば、第１の電極層、誘電体層および第２の電極層が第２の絶縁性支持層の上にこの順で形成された積層体に対するパターニング処理を実行して第２の絶縁性支持層の上にセンサ部を形成して中間体を製造することにより、例えば別個に形成したセンサ部を第２の絶縁性支持層上に取り付けて中間体を形成する製造方法と比較して、第２の絶縁性支持層とセンサ部（第１の電極）との密着力を十分に強くすることができる。また、別体に構成したセンサ部を第２の絶縁性支持層上に取り付けて中間体を製造する製造方法と比較して、中間体を容易に製造することができる。

以下、本発明に係る赤外線センサおよび赤外線センサの製造方法の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、熱型赤外線イメージセンサ１の構成について、図面を参照して説明する。

図１，２に示す熱型赤外線イメージセンサ１（以下、「イメージセンサ１」ともいう）は、本発明に係る赤外線センサの一例であって、本体部２および基材３が接着剤４によって接着されて一体化されている。本体部２は、絶縁性支持層１２ａ，１２ｂ、センサ部２２、導電性柱状部２６、接続用導体２７ａ，２７ｂ、絶縁性支持層２８およびバンプ２９を備えている。なお、同図では、本発明についての理解を容易とするために、２つのセンサ部２２を有するイメージセンサ１を図示しているが、実際には、イメージセンサ１の画素数分のセンサ部２２を備えると共に、センサ部２２の数に応じた数の導電性柱状部２６、接続用導体２７ａ，２７ｂ、絶縁性支持層２８およびバンプ２９を備えている。また、図２では、本発明についての理解を容易とするために、絶縁性支持層２８の図示を省略している。

絶縁性支持層１２ａは、本発明における第１の絶縁性支持層に相当し、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＳｉＮなどの絶縁性材料によって厚み１μｍ程度の薄膜状に形成されている。また、絶縁性支持層１２ｂは、本発明における第２の絶縁性支持層に相当し、絶縁性支持層１２ａと同様にして、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＳｉＮなどの絶縁性材料によって厚み１μｍ程度の薄膜状に形成されている。この両絶縁性支持層１２ａ，１２ｂは、図１に示すように、その厚み方向（同図における上下方向）において１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内において相互に離間させられた状態において、両絶縁性支持層１２ａ，１２ｂを貫通する３本の導電性柱状部２６（「少なくとも一対の導電性柱状部」の一例）によって支持されている。

センサ部２２は、絶縁性支持層１２ｂの側から順に、下部電極２３ａ、強誘電体２４および上部電極２３ｂが積層されて、赤外線の照射に伴って強誘電体２４に生じる焦電気（ピロ電気）を出力可能に構成されている。この場合、下部電極２３ａは、本発明における第１の電極に相当し、Ｐｔ、Ｔｉ、ＳｒＲｕＯ_３などの導電性材料によって厚み０．１μｍ程度の薄膜状に形成されている。また、上部電極２３ｂは、本発明における第２の電極に相当し、下部電極２３ａと同様にして、一例として、Ｐｔ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ａｕなどの導電性材料によって厚み０．１μｍ程度の薄膜状に形成されている。さらに、強誘電体２４は、ＰＺＴ、ＰＴ、ＰＬＴなどの強誘電体によって厚み０．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内の薄膜状に形成されている。

導電性柱状部２６は、前述したように絶縁性支持層１２ａ，１２ｂを相互に離間させた状態において支持する柱状部としての機能を有すると共に、後述するように、センサ部２２の下部電極２３ａと基材３の所定部位とを電気的に接続すると共に上部電極２３ｂと基材３の所定部位とを電気的に接続するための導線としての機能を有している。この導電性柱状部２６は、ＣｕやＷなどの導電性材料によって直径１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内で長さ１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内の円柱状に形成されている。また、導電性柱状部２６の周面は、ＳｉＯ_２やＳｉＮなどの絶縁性材料によって厚み０．１μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内の薄膜状に形成された絶縁膜２５ａで覆われている。

接続用導体２７ａは、本発明における第１の接続用導体に相当し、図１における中央部の導電性柱状部２６（本発明における「少なくとも一対の導電性柱状部のうちの１つ」）における絶縁性支持層１２ｂ側の端部と、上記のセンサ部２２における下部電極２３ａとを電気的に相互に接続する。また、接続用導体２７ｂは、本発明における第２の接続用導体に相当し、同図における左右両端部の導電性柱状部２６（本発明における「少なくとも一対の導電性柱状部のうちの他の１つ」）における絶縁性支持層１２ｂ側の端部と、上記のセンサ部２２における上部電極２３ｂとを電気的に相互に接続する。この場合、接続用導体２７ａ，２７ｂは、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒなどの導電性材料で厚み０．１μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内の薄膜状に形成されている。

絶縁性支持層２８は、絶縁性支持層１２ｂと相俟って両センサ部２２を所定位置に支持する機能を備えると共に、上記の接続用導体２７ｂと、下部電極２３ａおよび強誘電体２４とを電気的に絶縁する絶縁体としての機能を有している。この絶縁性支持層２８は、ポリイミド樹脂等の絶縁性材料で厚み０．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内の薄膜状に形成されている。バンプ２９は、各導電性柱状部２６および接続用導体２７ａ，２７ｂを介して下部電極２３ａおよび上部電極２３ｂを基材３に接続するためのものであって、各導電性柱状部２６における絶縁性支持層１２ａ側の端部に配設されてＡｕや半田等で半球状に形成されている。

基材３は、赤外線の照射時において本体部２の各センサ部２２によって出力される電気的信号を取得するための各種素子（図示せず）が配設された回路基板であって、支持体３１の一面（図１における上面）に本体部２の各バンプ２９に対して接触可能に複数のパッド３２が配設されて構成されている。また、このイメージセンサ１では、本体部２の各バンプ２９と基材３の各パッド３２とを接触させた状態において基材３と絶縁性支持層１２ａ（本体部２）とが接着剤４によって相互に接着されて一体化されている。

次に、イメージセンサ１の製造方法について、図面を参照して説明する。なお、基材３における各パッド３２の形成処理については既に完了しているものとし、主として本体部２の製造工程について以下に説明する。

上記のイメージセンサ１の製造に際しては、まず、図３に示す積層体１０を製造する。この積層体１０は、支持体１１の一方の面（同図における下面）に絶縁性支持層１２ａが形成されると共に、支持体１１の他方の面（同図における上面）に絶縁性支持層１２ｂが形成され、かつ、下部電極層１３ａ、強誘電体層１４および上部電極層１３ｂが絶縁性支持層１２ｂの上にこの順で積層されて構成されている。この場合、支持体１１は、厚み１０μｍ以上５００μｍ以下の範囲内のＳｉ基板で構成されている。また、この積層体１０では、下部電極層１３ａが本発明における第１の電極層に相当し、強誘電体層１４が本発明における誘電体層に相当し、上部電極層１３ｂが第２の電極層に相当する。

次いで、積層体１０に対するパターニング処理を実行して前述したセンサ部２２を絶縁性支持層１２ｂの上に形成する。具体的には、まず、積層体１０における上部電極層１３ｂの上にフォトレジスト１５ａを塗布した後に、フォトレジスト１５ａの層に対する露光処理および現像処理を実行することにより、図４に示すように、前述した上部電極２３ｂの形成領域にフォトレジスト１５ａを残留させたレジストパターン１５を形成する。次いで、レジストパターン１５をマスクとして用いて上部電極層１３ｂをエッチング処理することにより、図５に示すように、強誘電体層１４の上に上部電極２３ｂを形成する。

続いて、積層体１０上に残留しているフォトレジスト１５ａを除去すると共に、強誘電体層１４および上部電極２３ｂの上にフォトレジスト１６ａを塗布した後に、フォトレジスト１６ａの層に対する露光処理および現像処理を実行することにより、図６に示すように、前述した強誘電体２４の形成領域にフォトレジスト１６ａを残留させたレジストパターン１６を形成する。次いで、レジストパターン１６をマスクとして用いて強誘電体層１４をエッチング処理することにより、図７に示すように、下部電極層１３ａの上に強誘電体２４を形成する。

続いて、積層体１０上に残留しているフォトレジスト１６ａを除去すると共に、下部電極層１３ａ、強誘電体２４および上部電極２３ｂの上にフォトレジスト１７ａを塗布した後に、フォトレジスト１７ａの層に対する露光処理および現像処理を実行することにより、図８に示すように、前述した下部電極２３ａの形成領域にフォトレジスト１７ａを残留させたレジストパターン１７を形成する。次いで、レジストパターン１７をマスクとして用いて下部電極層１３ａをエッチング処理することにより、図９に示すように、絶縁性支持層１２ｂの上に下部電極２３ａを形成する。これにより、本発明におけるパターニング処理を完成し、下部電極２３ａ、強誘電体２４および上部電極２３ｂがこの順で積層されたセンサ部２２が絶縁性支持層１２ｂの上に形成される。この後、積層体１０上に残留しているフォトレジスト１７ａを除去することにより、中間体１０ａ（図１０参照）が完成する。

次いで、前述した各導電性柱状部２６を形成するための貫通孔２５（図１１参照）を１０ａに形成する貫通孔形成処理を実行する。具体的には、まず、中間体１０ａにおけるセンサ部２２の形成面側にフォトレジスト１８ａを塗布した後に、フォトレジスト１８ａの層に対する露光処理および現像処理を実行することにより、図１０に示すように、各貫通孔２５の形成領域（センサ部２２の近傍の点的な領域）のフォトレジスト１８ａを中間体１０ａの上から取り除いてレジストパターン１８を形成する。次いで、レジストパターン１８をマスクとして用いて中間体１０ａをエッチング処理することにより、図１１に示すように、絶縁性支持層１２ａ，１２ｂおよび支持体１１を貫通する貫通孔２５を形成する。

続いて、図１２に示すように、例えばＣＶＤ法によって各貫通孔２５の内壁面にＳｉＯ_２等の絶縁性材料を付着することによって絶縁膜２５ａを形成する。次いで、各貫通孔２５にＣｕ等の導電性材料を充填することによって前述した導電性柱状部２６を形成する柱状部形成処理を実行する。具体的には、絶縁膜２５ａの形成を完成した貫通孔２５の内壁面に対して、一例として、ＭＯ−ＣＶＤ法によってＣｕ／ＴｉＮの薄膜を形成した後に（図示せず）、この薄膜を電極として用いてＣｕ等の導電性材料をめっき処理することにより、図１３に示すように、各貫通孔２５内に導電性柱状部２６を形成する。

続いて、センサ部２２の下部電極２３ａおよび上部電極２３ｂと各導電性柱状部２６とを電気的に相互に接続する接続用導体２７ａ，２７ｂを形成する接続用導体形成処理を実行する。具体的には、図１４に示すように、まず、３本の導電性柱状部２６のうちの中央部の１本（本発明における「少なくとも一対の導電性柱状部のうちの１つ」）における絶縁性支持層１２ｂ側の端部（同図における上端部）と下部電極２３ａとを電気的に相互に接続する接続用導体２７ａを例えばスパッタ法によって形成する。

次いで、図１５に示すように、接続用導体２７ａの形成を完成した中間体１０ａの一面（同図における上面：センサ部２２の形成面）にポリイミド樹脂等の絶縁性材料を塗布した後に、例えばエッチング処理によって３本の導電性柱状部２６のうちの左右両端部の導電性柱状部２６の端面と、センサ部２２の上部電極２３ｂとを絶縁性材料の層から露出させることにより、中間体１０ａの上に絶縁性支持層２８を形成する。続いて、図１６に示すように、上記の両端部の導電性柱状部２６（本発明における「少なくとも一対の導電性柱状部のうちの他の１つ」）における絶縁性支持層１２ｂ側の端部（同図における上端部）と上部電極２３ｂとを電気的に相互に接続する接続用導体２７ｂを例えばスパッタ法によって形成する。以上により、本発明における接続用導体形成処理が完了する。

次いで、図１７に示すように、各導電性柱状部２６における絶縁性支持層１２ａ側の端部（同図における下端部）にバンプ２９をそれぞれ形成する。続いて、バンプ２９の形成を完成した中間体１０ａと基材３とを接着剤４で接着して一体化する接着処理を実行する。具体的には、図１８に示すように、中間体１０ａの各バンプ２９と基材３の各パッド３２とを接触させた状態において、エポキシ系等の接着剤４によって基材３の支持体３１と中間体１０ａの絶縁性支持層１２ａとを相互に接着する。

続いて、中間体１０ａにおける支持体１１を除去する支持体除去処理を実行する。具体的には、まず、中間体１０ａにおけるセンサ部２２の形成面側にフォトレジスト１９ａを塗布した後に、フォトレジスト１９ａの層に対する露光処理および現像処理を実行することにより、図１９に示すように、エッチング用ホール４１の形成領域（図２０参照）のフォトレジスト１９ａを中間体１０ａの上から取り除いたレジストパターン１９を形成する。次いで、レジストパターン１９をマスクとして用いて中間体１０ａをエッチング処理することにより、図２０に示すように、センサ部２２および絶縁性支持層１２ｂを貫通するエッチング用ホール４１を形成する。

続いて、中間体１０ａ上に残存するフォトレジスト１９ａを除去した後に、ＸｅＦ_２等のエッチングガスをエッチング用ホール４１から支持体１１側に向けて導入することにより、図２１に示すように、絶縁性支持層１２ａ，１２ｂの間から支持体１１を除去する。この際に、センサ部２２およびその下の絶縁性支持層１２ｂを貫通するようにしてエッチング用ホール４１を形成しているため、このエッチング用ホール４１から導入したエッチングガスによってセンサ部２２の下方の支持体１１が絶縁性支持層１２ｂの側から徐々に除去される。この結果、同図に示すように、絶縁性支持層１２ｂの裏面側におけるセンサ部２２の下方に空間４２が形成される（「支持体における少なくとも第２の絶縁性支持層側の一部」が除去された状態）。

なお、本発明における赤外線センサの製造方法は、後述するように絶縁性支持層１２ａ，１２ｂの間の支持体１１が完全に除去されるまで支持体除去処理を継続する方法に限定されず、赤外線の照射時にセンサ部２２から急速に熱が逃げる事態（感度が低下する事態）を回避し得る広さの空間４２がセンサ部２２の下方に形成された時点において処理を完了してイメージセンサの製造を完成させることもできる。一方、センサ部２２からの急速な熱の逃げを回避するには、絶縁性支持層１２ａ，１２ｂの間から支持体１１を完全またはほぼ完全に除去するのが好ましい。したがって、支持体１１の除去を完成するまで支持体除去処理（エッチングガスの導入）を継続することで、絶縁性支持層１２ａの表面を露出させる。これにより、図１，２に示すように、イメージセンサ１が完成する。

このように、この熱型赤外線イメージセンサ１によれば、絶縁性支持層１２ａおよび絶縁性支持層１２ｂをその厚み方向において相互に離間させた状態において絶縁性支持層１２ａ，１２ｂを貫通する少なくとも一対（この例では、３本）の導電性柱状部２６によって支持すると共に絶縁性支持層１２ｂの上にセンサ部２２を形成し、かつ、各導電性柱状部２６のうちの１つにおける絶縁性支持層１２ｂ側の端部と下部電極２３ａとを接続用導体２７ａによって電気的に相互に接続すると共に少なくとも一対の導電性柱状部２６のうちの他の１つにおける絶縁性支持層１２ｂ側の端部と上部電極２３ｂとを接続用導体２７ｂによって電気的に相互に接続して構成したことにより、センサ部２２以外の各素子（抵抗体やトランジスタ等）を各導電性柱状部２６における絶縁性支持層１２ａ側（この例では、基材３上）に配置することができるため、各センサ部２２を十分に接近させて配置することができる結果、イメージセンサ１の受光部の面積に占める各センサ部２２の面積の割合を十分に大きくすることができる。したがって、従来のイメージセンサと比較して、赤外線の検出効率（感度）を十分に向上させることができる。また、別体に構成された基材３（各種素子等が実装された基板）を各導電性柱状部２６における絶縁性支持層１２ａ側の端部に電気的に接続してイメージセンサ１を製造することができるため、センサ部２２等（本体部２）および各種素子等（基材３）をそれぞれ好適な条件下で製造することができる。したがって、イメージセンサ１の製造に関する歩留まりを十分に向上させて製造コストを低減することができる。また、従来の撮像装置と比較して、十分に細径の各導電性柱状部２６によって支持してセンサ部２２および絶縁性支持層１２ａを十分に離間させることができるため、赤外線の照射時におけるセンサ部２２から急速な熱の逃げを回避することができる。したがって、赤外線の検出効率（感度）を十分に向上させることができる。

また、この熱型赤外線イメージセンサ１によれば、各バンプ２９および各パッド３２を互いに接触させた状態において絶縁性支持層１２ａ（本体部２）と基材３とを相互に接着して構成したことにより、例えば絶縁性支持層１２ａの一面（バンプ２９の形成面）に各種素子を直接形成する構成と比較して容易に製造することができるため、その製造コストを十分に低減することができる。

また、この熱型赤外線イメージセンサ１の製造方法によれば、支持体１１の一方の面に絶縁性支持層１２ａが形成されると共に他方の面に絶縁性支持層１２ｂが形成され、かつ、絶縁性支持層１２ｂの上にセンサ部２２が形成された中間体を加工して熱型赤外線イメージセンサ１を製造する際に、少なくとも一対（この例では、３つ）の貫通孔２５をセンサ部２２の近傍に形成する貫通孔形成処理と、各貫通孔２５に導電性材料を充填して少なくとも一対（この例では、３本）の導電性柱状部２６を形成する柱状部形成処理と、各導電性柱状部２６のうちの１つにおける絶縁性支持層１２ｂ側の端部および下部電極２３ａを電気的に相互に接続する接続用導体２７ａを形成すると共に各導電性柱状部２６のうち他の１つにおける絶縁性支持層１２ｂ側の端部および上部電極２３ｂを電気的に相互に接続する接続用導体２７ｂを形成する接続用導体形成処理と、支持体１１における少なくとも絶縁性支持層１２ｂ側の一部を除去する支持体除去処理とをこの順で実行することにより、絶縁性支持層１２ｂを十分に薄厚にすることができると共に絶縁性支持層１２ａ，１２ｂを十分に離間させることができるため、赤外線の照射時におけるセンサ部２２からの急速な熱の逃げを回避することができる結果、高感度なイメージセンサ１を製造することができる。

さらに、この熱型赤外線イメージセンサ１の製造方法によれば、支持体除去処理時において、絶縁性支持層１２ａ，１２ｂの間から支持体１１を完全またはほぼ完全に除去することにより、赤外線の照射時におけるセンサ部２２から急速な熱の逃げを効果的に回避することができるため、一層高感度なイメージセンサ１を製造することができる。

また、この熱型赤外線イメージセンサ１の製造方法によれば、各バンプ２９および各パッド３２を互いに接触させた状態において絶縁性支持層１２ａ（本体部２）と基材３とを相互に接着する接着処理を支持体除去処理に先立って実行することにより、基材３の接着に先立って支持体除去処理を実行する製造方法とは異なり、基材３の接着によって絶縁性支持層１２ａの機械的強度が十分に向上した状態において支持体１１を除去することができる。したがって、イメージセンサ１の製造工程において絶縁性支持層１２ａが破損する事態を回避して、その歩留まりを一層向上させることができる。

さらに、この熱型赤外線イメージセンサ１の製造方法によれば、下部電極層１３ａ、強誘電体層１４および上部電極層１３ｂが絶縁性支持層１２ｂの上にこの順で形成された積層体１０に対するパターニング処理を実行して絶縁性支持層１２ｂの上にセンサ部２２を形成して本発明における中間体を製造することにより、例えば別個に形成したセンサ部２２を絶縁性支持層１２ｂ上に取り付けて中間体１０ａを形成する製造方法と比較して、絶縁性支持層１２ｂとセンサ部２２（下部電極２３ａ）との密着力を十分に強くすることができる。また、別体に構成したセンサ部２２を絶縁性支持層１２ｂ上に取り付けて中間体１０ａを製造する製造方法と比較して、中間体１０ａを容易に製造することができる。

なお、本発明は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、上記の熱型赤外線イメージセンサ１の製造時において、センサ部２２および絶縁性支持層１２ｂを貫通させるようにして、センサ部２２の平面視中央部（図２参照）にエッチングガスを導入するためのエッチング用ホール４１を形成しているが、エッチング用ホールの形成位置はこれに限定されない。例えば、まず、中間体１０ａにおけるセンサ部２２の形成面側にフォトレジスト２０ａを塗布した後に、フォトレジスト２０ａの層に対する露光処理および現像処理を実行することにより、図２２に示すように、エッチング用ホール４１ａの形成領域（センサ部２２の近傍：図２３参照）のフォトレジスト２０ａを中間体１０ａの上から取り除いたレジストパターン２０を形成する。なお、以下の説明において参照する各図面では、前述したイメージセンサ１の製造時における各構成要素やイメージセンサ１の各構成要素と同一の機能を有するものについて同一の符号を付して重複する説明を省略する。次いで、レジストパターン２０をマスクとして用いて中間体１０ａをエッチング処理することにより、図２３に示すように、接続用導体２７ａ，２７ｂ、絶縁性支持層２８および絶縁性支持層１２ｂを貫通する４つのエッチング用ホール４１ａを形成する。

続いて、中間体１０ａ上に残存するフォトレジスト２０ａを除去した後に、ＸｅＦ_２等のエッチングガスをエッチング用ホール４１ａから支持体１１側に向けて導入することにより、図２４に示すように、絶縁性支持層１２ａ，１２ｂの間から支持体１１を除去する。この際に、エッチング用ホール４１ａから導入したエッチングガスによってセンサ部２２の下方の支持体１１が絶縁性支持層１２ｂの側から徐々に除去される。この結果、同図に示すように、絶縁性支持層１２ｂの裏面側に空間４２ａが形成される（「支持体における少なくとも第２の絶縁性支持層側の一部」が除去された状態）。この場合、本発明における赤外線センサの製造方法では、赤外線の照射時にセンサ部２２から急速に熱が逃げる事態を可否しえる程度の十分な広さの空間４２がセンサ部２２の下方に形成された時点において処理を完了してイメージセンサの製造を完成させることもできる。一方、センサ部２２からの急速な熱の逃げを回避するには、前述したように、絶縁性支持層１２ａ，１２ｂの間から支持体１１を完全またはほぼ完全に除去するのが好ましい。したがって、支持体１１の除去を完成するまで支持体除去処理（エッチングガスの導入）を継続することで、絶縁性支持層１２ａの表面を露出させる。これにより、図２５，２６に示すように、イメージセンサ１Ａが完成する。

また、上記のイメージセンサ１の製造時において、積層体１０に対するパターニング処理によって、上部電極２３ｂ、強誘電体２４および下部電極２３ａの順で形成して絶縁性支持層１２ｂの上にセンサ部２２を形成することで中間体１０ａを製造しているが、本発明に係る赤外線センサの製造方法はこれに限定されない。例えば、支持体１１の一方の面に絶縁性支持層１２ａが形成されると共に支持体１１の他方の面に絶縁性支持層１２ｂが形成された積層対（図示せず）における絶縁性支持層１２ｂの上に、例えばスパッタ法によって下部電極２３ａ、強誘電体２４および上部電極２３ｂをこの順で形成してセンサ部２２を形成することで中間体１０ａを製造する方法を採用することもできる。加えて、複数のセンサ部２２を有するイメージセンサ１，１Ａについて説明したが、単一のセンサ部２２を有する赤外線センサ、およびその製造方法に本発明を適用することもできる。

熱型赤外線イメージセンサ１の断面図である。 熱型赤外線イメージセンサ１の平面図である。 積層体１０の断面図である。 上部電極層１３ｂの上にレジストパターン１５を形成した状態の積層体１０の断面図である。 上部電極層１３ｂをエッチングすることで強誘電体層１４の上に上部電極２３ｂを形成した状態の積層体１０の断面図である。 強誘電体層１４および上部電極２３ｂの上にレジストパターン１６を形成した状態の積層体１０の断面図である。 強誘電体層１４をエッチングすることで下部電極層１３ａの上に強誘電体２４を形成した状態の積層体１０の断面図である。 下部電極層１３ａ、強誘電体２４および上部電極２３ｂの上にレジストパターン１７を形成した状態の積層体１０の断面図である。 下部電極層１３ａをエッチングすることで絶縁性支持層１２ｂの上に下部電極２３ａを形成した状態の積層体１０（中間体１０ａ）の断面図である。 絶縁性支持層１２ｂおよびセンサ部２２の上にレジストパターン１８を形成した状態の中間体１０ａの断面図である。 絶縁性支持層１２ａ，１２ｂおよび支持体１１をエッチングすることで貫通孔２５を形成した状態の中間体１０ａの断面図である。 各貫通孔２５の内壁面に絶縁膜２５ａを形成した状態の中間体１０ａの断面図である。 各貫通孔２５内に導電性材料を充填して導電性柱状部２６を形成した状態の中間体１０ａの断面図である。 接続用導体２７ａの形成を完成した状態の中間体１０ａの断面図である。 絶縁性支持層２８の形成を完成した状態の中間体１０ａの断面図である。 接続用導体２７ｂの形成を完成した状態の中間体１０ａの断面図である。 バンプ２９の形成を完成した状態の中間体１０ａの断面図である。 積層体１０と基材３とを接着剤４によって接着した状態の断面図である。 センサ部２２の形成面側にレジストパターン１９を形成した状態の中間体１０ａの断面図である。 センサ部２２および絶縁性支持層１２ｂをエッチングすることでエッチング用ホール４１を形成した状態の中間体１０ａの断面図である。 エッチング用ホール４１からエッチングガスを導入して支持体１１を除去することで空間４２を形成した状態の中間体１０ａの断面図である。 センサ部２２の形成面側にレジストパターン２０を形成した状態の中間体１０ａの断面図である。 接続用導体２７ｂ、絶縁性支持層２８および絶縁性支持層１２ｂをエッチングすることでエッチング用ホール４１ａを形成した状態の中間体１０ａの断面図である。 エッチング用ホール４１ａからエッチングガスを導入して支持体１１を除去することで空間４２ａを形成した状態の中間体１０ａの断面図である。 熱型赤外線イメージセンサ１Ａの断面図である。 熱型赤外線イメージセンサ１Ａの平面図である。

符号の説明

１，１Ａ 熱型赤外線イメージセンサ
２ 本体部
３ 基材
４ 接着剤
１０ 積層体
１０ａ 中間体
１１ 支持体
１２ａ，１２ｂ 絶縁性支持層
１３ａ 下部電極層
１３ｂ 上部電極層
１４ 強誘電体層
１５，１６，１７，１８，１９，２０ レジストパターン
１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ，２０ａ フォトレジスト
２２ センサ部
２３ａ 下部電極
２３ｂ 上部電極
２４ 強誘電体
２５ 貫通孔
２６ 導電性柱状部
２７ａ，２７ｂ 接続用導体
２８ 絶縁性支持層
２９ バンプ
３１ 支持体
３２ パッド
４１，４１ａ エッチング用ホール
４２，４２ａ，４３ 空間

Claims (6)

1. 第１の絶縁性支持層および第２の絶縁性支持層が当該両絶縁性支持層の厚み方向において相互に離間させられた状態において当該両絶縁性支持層を貫通する少なくとも一対の導電性柱状部によって支持されると共に、第１の電極、誘電体、および第２の電極をこの順で積層したセンサ部が前記第２の絶縁性支持層の上に形成され、かつ、前記少なくとも一対の導電性柱状部のうちの１つにおける前記第２の絶縁性支持層側の端部と前記第１の電極とが第１の接続用導体によって電気的に相互に接続されると共に当該少なくとも一対の導電性柱状部のうちの他の１つにおける当該第２の絶縁性支持層側の端部と前記第２の電極とが第２の接続用導体によって電気的に相互に接続されている赤外線センサ。
2. 前記各導電性柱状部における前記第１の絶縁性支持層側の端部にバンプが形成されると共に当該各バンプに対して接触可能に配置された複数のパッドを有する基材と前記第１の絶縁性支持層とが、当該各バンプおよび当該各パッドを互いに接触させた状態において相互に接着されている請求項１記載の赤外線センサ。
3. 支持体の一方の面に第１の絶縁性支持層が形成されると共に当該支持体の他方の面に第２の絶縁性支持層が形成され、かつ、第１の電極、誘電体、および第２の電極をこの順で積層したセンサ部が当該第２の絶縁性支持層の上に形成された中間体を加工して赤外線センサを製造する際に、
   前記両絶縁性支持層および前記支持体を貫通する少なくとも一対の貫通孔を前記センサ部の近傍に形成する貫通孔形成処理と、
   前記各貫通孔に導電性材料を充填して少なくとも一対の導電性柱状部を形成する柱状部形成処理と、
   前記少なくとも一対の導電性柱状部のうちの１つにおける前記第２の絶縁性支持層側の端部および前記第１の電極を電気的に相互に接続する第１の接続用導体を形成すると共に当該少なくとも一対の導電性柱状部のうち他の１つにおける当該第２の絶縁性支持層側の端部および前記第２の電極を電気的に相互に接続する第２の接続用導体を形成する接続用導体形成処理と、
   前記支持体を選択的にエッチング処理して当該支持体における少なくとも前記第２の絶縁性支持層側の一部を除去する支持体除去処理とをこの順で実行して前記赤外線センサを製造する赤外線センサの製造方法。
4. 前記支持体除去処理時において、前記第１の絶縁性支持層および前記第２の絶縁性支持層の間から前記支持体を完全またはほぼ完全に除去する請求項３記載の赤外線センサの製造方法。
5. 前記各導電性柱状部における前記第１の絶縁性支持層側の端部にバンプを形成するバンプ形成処理を実行すると共に、
   前記各バンプに対して接触可能に配置された複数のパッドを有する基材と前記第１の絶縁性支持層とを当該各バンプおよび当該各パッドを互いに接触させた状態において相互に接着する接着処理を前記支持体除去処理に先立って実行する請求項３または４記載の赤外線センサの製造方法。
6. 第１の電極層、誘電体層および第２の電極層が前記第２の絶縁性支持層の上にこの順で形成された積層体に対するパターニング処理を実行して、当該第１の電極層で構成された前記第１の電極、当該誘電体層で構成された前記誘電体、および当該第２の電極層で構成された前記第２の電極を有する前記センサ部を前記第２の絶縁性支持層の上に形成して前記中間体を製造する請求項３から５のいずれかに記載の赤外線センサの製造方法。

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