JP2010087281A - 機能性デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造時に機能性デバイスの破損等がなく量産性に優れた機能性デバイスの製造方法を提供することにある。
【解決手段】シリコン基板（基板）１の一表面側に形成された機能性薄膜２と、機能性薄膜２の一部とシリコン基板１とを空間的に分離する空洞５とを有する機能性デバイス１０の製造方法であって、シリコン基板１の基礎となるシリコンウエハ（ウエハ）３の一表面側に形成した機能性薄膜２にレジストを塗布硬化することでレジスト膜６を形成し、その後、シリコンウエハ３の一部をエッチングすることより複数の空洞５を形成し、続いてシリコンウエハ３に形成された機能性薄膜２上のレジスト膜６に仮固定シート７を貼り付けてから、仮固定シート側７からシリコンウエハ３をダイシングした後、仮固定シート７の剥離、レジスト膜６の除去を行う機能性デバイスの製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、機能性薄膜が形成されたウエハをダイシングブレードで切断して複数の機能性デバイスを製造するに際し、量産性に優れた機能性デバイスの製造法に関するものである。

従来から、基板の一表面側に形成された機能性薄膜を備え、機能性薄膜の一部と、基板と、を空間的に分離する空洞が基板に形成された機能性デバイスとして、高周波デバイス、熱型赤外線センサや各種ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイス（例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ、超音波センサ、マイクロバルブなど）などが知られている。このような機能性デバイスの製造にあたっては、上述の基板の基礎となるウエハにマイクロマシニング技術などを利用して多数の機能性デバイスの構造を形成してから、その後、ウエハから個々の機能性デバイスに分離している。

ここにおいて、ウエハから個々の機能性デバイスのチップに分離する場合、ダイヤモンド砥粒を結合剤で保持したダイシングブレードを高速回転させながらウエハを格子状に切断するダイシングを行うのが一般的である。機能性デバイスを完全に切断するフルカット時には、切断した後のチップがバラバラにならないように予めウエハにダイシングシートを貼り付け、ダイシングシートを保持したウエハリングをダイシング装置のダイシングステージに真空吸引させてある。また、ダイシング時には、ウエハの切屑を除去するため、また、ダイシングブレードを冷却するために純水を吹き付けることも行われている。しかしながら、ＩＣやＬＳＩなど他の電子デバイスと比較して、機能性薄膜の一部が基板と空間的に分離された機能性デバイスは脆弱であり、ウエハをダイシングする場合、上述のウエハリングをダイシングステージに固定させる真空吸引や、ダイシング時に用いられるダイシングブレード冷却用の純水の圧力等により機能性デバイスに破損が生じる場合もある。そこで、一表面側に機能性薄膜を有する機能性デバイスを多数形成したウエハの他表面側に、ダイシングシートを貼り付けると共に機能性薄膜が形成されたウエハの一表面側にレジストからなる保護層を設けた状態でダイシングし、切断後に上述の保護層を除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、このような保護層だけでは、ダイシング時にウエハを十分に保護できない場合には、複数の機能性デバイスが形成されたウエハ上にレジスト膜を形成した後、このレジスト膜上に保護シートを設け、ウエハ切断後にレジスト膜を溶解することにより保護シートを除去する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−１８６２５５号公報 特開２００５−１９７４３６号公報

ところで、上記特許文献１および特許文献２に開示された機能性デバイスの製造方法では、基板の一表面側に形成された機能性薄膜の一部と基板とを空間的に分離する空洞が形成された機能性デバイス上にレジスト膜を形成する場合、レジストをスピンコート等によりウエハ上に塗布した後、熱硬化させレジスト膜を形成する必要があるが、熱硬化時にはレジスト膜の膨張収縮が生じて機能性薄膜に応力がかかり、機能性薄膜が破壊される恐れがあった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、製造時に機能性デバイスの破損等がなく量産性に優れた機能性デバイスの製造方法を提供することにある。

請求項１の発明は、基板と、該基板の一表面側に形成された機能性薄膜とを備え、該機能性薄膜の一部と前記基板とを空間的に分離する空洞が前記基板に形成されてなる機能性デバイスの製造方法であって、前記基板の基礎となるウエハの一表面側に形成した前記機能性薄膜にレジストを塗布し硬化することでレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記ウエハの一部をエッチングすることにより、該ウエハに複数の前記空洞を形成する空洞形成工程と、前記ウエハに形成された前記機能性薄膜上の前記レジスト膜に仮固定シートを貼り付ける仮固定シート貼付工程と、該仮固定シート貼付工程後、前記仮固定シート側から該仮固定シート、前記レジスト膜および前記ウエハを切断することにより、チップ化された機能性デバイスを形成するダイシング工程と、切断された複数の前記仮固定シートをそれぞれ前記チップ化された機能性デバイスから剥離する仮固定シート剥離工程と、
該仮固定シート剥離工程の後、前記チップ化された機能性デバイスから前記レジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、を有することを特徴とする。

この発明によれば、機能性薄膜が形成されたウエハ上にレジストを塗布し硬化させることでレジスト膜を形成した後で、機能性デバイスの空洞をウエハに形成しているので、レジスト膜形成時に機能性薄膜が破損することを防止でき、また、このレジスト膜が形成されたウエハ上に仮固定シートを設けてから、ダイシング工程を行うので、ダイシング時に機能性デバイスの破損等がない量産性に優れた機能性デバイスの製造方法を提供することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記レジスト膜除去工程の後に、ドライ処理により前記機能性デバイスの表面に存在する有機物を除去する有機物除去工程を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、機能性デバイスに付着した不要な有機物を除去することで性能を向上させた機能性デバイスを製造することができる。

請求項３の発明は、請求項１記載の発明において、前記機能性デバイスが前記機能性薄膜の厚み方向に貫設され前記空洞に連通するスリットを有するものであり、前記レジスト膜除去工程の後に、ドライ処理により前記機能性デバイスのスリットもしくは空洞の内側面の少なくとも一方に存在する有機物を除去する有機物除去工程を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、機能性デバイスのスリットもしくは空洞の内側面の少なくとも一方に付着した不要な有機物を除去することで性能を向上させた機能性デバイスを製造することができる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３記載の発明において、前記仮固定シート剥離工程では、切断された複数の前記仮固定シートに剥離部材を固定し、該剥離部材ごと前記機能性薄膜から前記仮固定シートを剥離することを特徴とする。

この発明によれば、剥離部材を用いて複数に切断された仮固定シートを一度に各機能性デバイスから剥離することができ、低コストに量産性良く機能性デバイスを製造することができる。
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記仮固定シートとして、加熱により接着力が低下する加熱剥離型粘着シートを用いることを特徴とする。

この発明によれば、仮固定シートを加熱することにより接着力が低下するので、機能性薄膜を破壊することなく機能性デバイスを歩留まりよく製造することができる。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、仮固定シート剥離工程では、仮固定シートの全面に均一に圧力を加えながら均一に加熱して仮固定シートを機能性デバイスから剥離する機能性デバイスの製造方法である。

この発明によれば、仮固定シートに均一に圧力と熱を加えるため、複数に切断された全ての仮固定シートを、確実に剥離することができるから、機能性薄膜を破壊することもなく量産性良く機能性デバイスを製造することができる。

請求項１の発明では、機能性薄膜の一部が基板から空間的に分離されて形成された機能性デバイスにおいて、製造時に機能性デバイスが破損されることなく量産性に優れた機能性デバイスの製造方法が提供できるという顕著な効果を奏する。

（実施形態１）
本実施形態では機能性デバイスとして赤外線アレイセンサを図２で、その赤外線アレイセンサを構成する熱型赤外線センサを図３で説明し、赤外線アレイセンサの製造方法を図１に基づいて説明する。

図２の赤外線アレイセンサ３２は、赤外線イメージセンサなどに用いられるものであり、図２（ａ）には、ｍ×ｎ個（図示例では、２×２個）の熱型赤外線センサとしての熱型赤外線検出部３０が２次元アレイ状に配置されている。なお、図２（ｂ）では、熱型赤外線検出部３０における熱電対型のセンシングエレメント（感温部）２０を構成するサーモパイルを当該サーモパイルの熱起電力に対応する電圧源として等価回路を示してある。

この赤外線アレイセンサ３２を構成する熱型赤外線センサとしての熱型赤外線検出部３０は、図３（ｂ）に示すように、基板であるシリコン基板１の一表面側に形成されたシリコン酸化膜１１と、このシリコン酸化膜１１上に形成されたシリコン窒化膜１２と、シリコン窒化膜１２上に形成されたセンシングエレメント２０と、シリコン窒化膜１２の表面側でセンシングエレメント２０を覆うように形成された層間絶縁膜１７と、層間絶縁膜１７上に形成されたパッシベーション膜１９との積層構造をパターニングすることで機能性薄膜２を形成してある。ここにおいて、シリコン基板１には、その厚み方向に貫通する空洞５が設けられており、機能性薄膜２の一部はその空洞５によってシリコン基板１と空間的に分離している。また、スリット４が機能性薄膜２の厚み方向に空洞５と連通するように貫設されている。機能性薄膜２のうちシリコン基板１から空間的に分離された部分が赤外線を吸収する赤外線吸収部２１となる。なお、シリコン基板１に設けられた空洞５は、機能性薄膜２をシリコン基板１から熱的に分離させ熱型赤外線検出部３０の感度を向上させるものであり、シリコン基板1を厚み方向に貫通したものだけに限られず、機能性薄膜２をシリコン基板１と空間的に分離できるものであれば、シリコン基板１の上記一表面側に形成した窪みでもよい。さらに、機能性薄膜２に設けられたスリット４は、各センシングエレメント２０を熱的に分離させセンシングエレメント２０の感度を向上させるために好適に設けられたものである。

熱型赤外線検出部３０は、層間絶縁膜１７をＢＰＳＧ（Boro-PhosphoSilicate Glass）膜により構成するとともに、パッシベーション膜１９をＰＳＧ(Phospho SilicateGlass)膜と当該ＰＳＧ膜上のＮＳＧ(Non-doped Silicate Glass)膜との積層膜により構成してあり、層間絶縁膜１７とパッシベーション膜１９との積層膜が赤外線吸収膜２２を兼ねている。ここで、赤外線吸収膜２２の屈折率をｎ、検出対象の赤外線の中心波長をλとするとき、赤外線吸収膜２２の厚さｔをλ／４ｎに設定すると、検出対象の波長（例えば、８〜１２μｍ）の赤外線の吸収効率を高めることができ高感度化を図ることができる。例えば、ｎ＝１．４、λ＝１０μｍである場合にはｔ≒１．８μｍとすればよく、層間絶縁膜１７の膜厚を０．８μｍ、ＰＳＧ膜の膜厚を０．５μｍ、ＮＳＧ膜の膜厚を０．５μｍとしてある。なお、パッシベーション膜１９は、ＰＳＧ膜とＮＳＧ膜の積層膜に限らず、例えば、シリコン窒化膜で形成することもできる。

上述のサーモパイルからなるセンシングエレメント２０は、図３（ａ）のように赤外線吸収部２１とシリコン基板１とに跨って形成されたｐ型ポリシリコン層１５、ｎ型ポリシリコン層１３、および赤外線吸収部２１の赤外線入射面側でｐ形ポリシリコン層１５とｎ形ポリシリコン層１３とを電気的に接合した金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなる接続部２３で構成される。ここで、センシングエレメント２０は、シリコン基板１の一表面側で互いに隣り合う熱電対のｐ型ポリシリコン層１５の他端部とｎ型ポリシリコン層１３の他端部とが金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなる配線１８により接合され４個直列接続されている。センシングエレメント２０を構成するサーモパイルは、ｎ型ポリシリコン層１３の一端部とｐ型ポリシリコン層１５の一端部と接続部２３とで赤外線吸収部２１側の温接点を構成し、ｐ型ポリシリコン層１５の他端部とｎ型ポリシリコン層１３の他端部と配線１８とでシリコン基板１側の冷接点を構成している。なお、金属材料で形成された接続部２３は、ｎ型ポリシリコン層１３およびｐ型ポリシリコン層１５に対して、層間絶縁膜１７に形成したコンタクトホール２５を通してそれぞれ、電気的に接続させてある。さらに、本実施態様では赤外線吸収部２１の赤外線入射面側に、ｎ型ポリシリコン層１３およびｐ型ポリシリコン層１５のパターニング時に電気的に接続されていないｎ型補償ポリシリコン層１４およびｐ型補償ポリシリコン層１６を残している。このようなｎ型補償ポリシリコン層１４やｐ型補償ポリシリコン層１６は機能性薄膜２の応力バランスの均一性を高め、機能性薄膜２の薄膜化を図りながらも反りを防止し熱型赤外線センサの感度を向上させることができるため好適に設けることもできる。こうして積層された機能性薄膜２の厚みはシリコン基板１の厚みと比較して十分薄い。

本実施形態の赤外線アレイセンサ３２は、図２（ａ）のように各センシングエレメント２０それぞれの一端が各別に接続された複数（図示例では、４つ）の出力用パッド２４（Ｖout−１、Ｖout−２、Ｖout−３、Ｖout−４）と、各列の複数（図示例では、２つ）の熱型赤外線検出部３０のセンシングエレメント２０の他端が共通接続された１個の基準バイアス用パッド２６（Ｖref）とを備えており、全ての熱型赤外線検出部３０の出力を時系列的に読み出すことができるようになっている。なお、サーモパイルからなるセンシングエレメント２０は、一端が垂直読み出し線２７を介してそれぞれ出力用パッド２４、と電気的に接続され、他端が基準バイアス用パッド２６に接続された共通基準バイアス線２９に基準バイアス線２８を介して電気的と接続されている。ここで、例えば、基準バイアス用パッド２６（Ｖref）の電位を１．６５Ｖとしておけば、出力用パッド２４（Ｖout−１、Ｖout−２、Ｖout−３、Ｖout−４）からは各熱型赤外線検出部３０を画素Ａの出力電圧（１．６５Ｖ＋センシングエレメント２０の出力電圧）として読み出すことができる。

以下、上述の赤外線アレイセンサ３２からなる機能性デバイス１０の製造方法について、図１および図４に基づき説明する。

まず、基板たるシリコン基板１の基礎となるウエハたるシリコウエハ３の一表面側に上述の機能性薄膜２を形成する。続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によりシリコンウエハ３に形成された機能性薄膜２の厚み方向に貫通するスリット４を複数形成する。

次に、シリコンウエハ３の一表面上にレジストを塗布し、レジストを熱により硬化させることで、シリコンウエハ３の機能性薄膜２上に均一な膜厚のレジスト膜６を形成するレジスト膜形成工程を行う（図１（ａ））。

続いて、シリコンウエハ３の他表面側から空洞５に対応する部位をエッチングすることでスリット４に連通する空洞５を形成する空洞形成工程を行う（図１（ｂ））。この空洞形成工程では、フォトリソグラフィ技術およびＤＲＩＥ(Deep Reactive Ion Etching)技術を利用して、スリット４と連通するまでシリコンウエハ３において空洞５に対応する部位をエッチングする。なお、シリコンウエハ３の上記一表面側にはレジスト膜６が形成されているだけであるため、エッチング時のシリコンウエハ３の温度上昇等によりシリコンウエハ３が破損したり汚染されることなく空洞５を形成することができる。

続いて、機能性薄膜２が形成されたシリコンウエハ３の上記一表面側にレジスト膜６を介して仮固定シート７（図４参照）を貼り付ける仮固定シート貼付工程を行う（図１（ｃ））。

なお、本実施形態ではレジスト膜形成工程後に、空洞形成工程、仮固定シート貼付工程を順に行っているが、レジストを塗布後、仮固定シート７をレジストの接着力を利用してレジスト上に貼付けレジストを熱硬化することでレジスト膜形成工程と仮固定シート貼付工程とを同時に行い、その後仮固定シートに予め設けた開口部を通してシリコンウエハ３に空洞５を形成する空洞形成工程とすることもできる。

本実施形態では、仮固定シート７として、厚さが１〜５００μｍ程度のプラスティックやポリエステルなどの基材上に粘着剤が塗布されたシートを好適に用いている。なお、仮固定シート７は、シリコンウエハ３のダイシング時に切断応力や冷却洗浄によって生じる応力からレジスト膜６と共に機能性薄膜２等が保護可能なものであり、シリコンウエハ３の切断を邪魔することがないものが好ましい。

そこで、仮固定シート７としては、紫外線を照射することにより接着力が低下する紫外線剥離型粘着シート、水溶液に浸すことで接着力が低下する水溶性剥離型粘着シートあるいは、加熱により接着力が低下する加熱剥離型粘着シートを好適に用いることができる。量産性に鑑み短時間で接着力を低下させることを考慮すると、水溶性剥離型粘着シートよりも加熱剥離型粘着シート又は紫外線剥離型粘着シートの方が好ましい。また、処理後の接着力を考慮すると、紫外線剥離型粘着シートに比べて加熱剥離型粘着シートの方が残留接着力が少なく、弱い力で剥離しやすい観点でより好ましい。加熱剥離型粘着シートとしては、熱膨張性微粒子が含有された粘着剤（例えば、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ポリアミド系粘着剤、ウレタン系粘着剤、フッ素系粘着剤など）がポリエステルなどの基材に塗布されたものを用いることができる。熱膨張性微粒子としてはイソブダン、プロパン、ペンタンなどの加熱により容易にガス化して膨張する物質を、弾性を有する殻に内包させたマイクロカプセルなどが挙げられる。

なお、シリコンウエハ３の上記一表面側に仮固定シート７を貼り付けるにあたっては、シリコンウエハ３の上記一表面側に仮固定シート７を配置し、ゴムローラ、ヘラ、プレスやそれらの組み合わせによって適宜貼合わせればよい。また、本実施形態では、仮固定シート７としてシート状のものを用いているが、テープ状のものを用いて、Ｒｏｌｌ to Ｒｏｌｌ方式で複数のシリコンウエハ３に連続的に貼り付けるようにしてもよい。

上述の仮固定シート貼付工程の後、シリコンウエハ３において機能性薄膜２が形成されている上記一表面側とは反対の他表面側にダイシングシート８(図４参照)を貼り付けるダイシングシート貼付工程を行う。その後、シリコンウエハ３の機能性薄膜２が形成されていないシリコンウエハ３の上記他表面側とフラットリング（図示せず）とをダイシングシート８によって通常の方法で貼り付けウエハマウントを行う。その後、ダイシングシート８側を上記フラットリングごとダイシング装置（図示せず）のダイシングステージ上に真空吸引して固定する。

なお、シリコンウエハ３の機能性薄膜２はレジスト膜６で既に保護されていることから、シリコンウエハ３の上記他表面側にダイシングシート８を先に貼り付けた後、シリコンウエハ３の一表面側であるレジスト膜６上に仮固定シート７を貼り合わせてもよい。

次に、シリコンウエハ３における仮固定シート７側から回転させたダイシングブレードを当て、シリコンウエハ３上のストリート（図示せず）に沿って仮固定シート７およびレジスト膜６ごとシリコンウエハ３を切断するダイシング工程（図１（ｄ））を行う。ダイシングシート８上に切断された各機能性デバイス１０の機能性薄膜２上のレジスト膜６に仮固定シート７が接着した状態で、ダイシング溝９により各機能性デバイス１０が分離されチップ化させる。

シリコンウエハ３のダイシング時には、厚さ数十μｍのダイシングブレードを３０００〜４０００ｒｐｍ程度に高速回転させると共に、ダイシングブレードの冷却並びに切削屑を除去する目的で洗浄用に純水を吹き付けるようにしている。切断後、ダイシング装置からフラットリングに固定されたダイシングシート８ごとフルカットされた機能性デバイス１０を取り出す。なお、上述の例ではダイシング時にシリコンウエハ３をフルカットしているが、機能性デバイス１０の材質や構造によってはハーフカットで十分な場合もある。

次に、仮固定シート７を剥離する仮固定シート剥離工程を行う。この工程では、ダイシングにより複数に切断された仮固定シート７を各機能性デバイス１０の機能性薄膜２側から取り除くため、ダイシングシート８が貼られたフラットリングごと、仮固定シート７の特性に応じて紫外線照射処理、水溶液への投入処理、加熱処理等を行うことで切断された仮固定シート７を剥離することが可能となる。

ここで、仮固定シート７として加熱剥離型粘着シートを用いた場合は、個々に切断された仮固定シート７を熱風乾燥器、ホットプレート、近赤外線ランプなどにより加熱して剥離することができる。好適には、熱伝導性に優れた金属板にヒーターが内蔵されたプレートを剥離部材として用い、切断された仮固定シート７を剥離部材に押し付け均一に圧力を加えながら、所定の加熱温度（例えば、１２０℃）で所定加熱時間（例えば、１分間）均一に加熱を行う。これにより、加熱剥離型粘着シートの粘着剤中に含有された熱膨張性微粒子が大きく膨らむことにより粘着剤層表面に微小な凹凸が生じ、仮固定シート７と接着しているシリコンウエハ３上のレジスト膜６が面で接着した比較的強固な接着から点での接着へと変化する。仮固定シート７の接着面積が減少し粘着力を大きく低下させることができる。その後、仮固定シート７を剥離部材に設けられた細孔から吸引固定し、シリコンウエハ３上のレジスト膜６側から剥離部材ごと持ち上げることで機能性デバイス１０を破壊することなく比較的簡単に仮固定シート７を剥離することができる。

引き続き、仮固定シート７が剥離した機能性デバイス１０からレジスト膜６を除去するレジスト膜除去工程を行う。レジスト膜除去工程では、例えばレジスト膜６にＯ_２プラズマなどによるアッシング処理を行ってから、有機溶剤などにより残りのレジスト膜６を除去すればよい。レジスト６の特性に応じてウエットエッチングやドライエッチングにより機能性デバイス１０からレジスト膜を適宜除去することができる。

上述のレジスト膜除去工程後に、機能性デバイス１０の表面に付着した有機物を除去する有機物除去工程を行う。機能性デバイス１０が機能性薄膜２の厚み方向に貫設され空洞５に連通するスリット４を有するものの場合は、各スリット４もしくは空洞５の内側面の少なくとも一方に付着した有機物を除去する有機物除去工程を好適に行う。これはレジスト膜６を剥離した機能性デバイス１０の表面をさらにドライ処理することで、機能性デバイス１０の性能をさらに向上させるものである。この有機物除去工程としては、紫外線や高周波マイクロ波を酸素ガスに照射させ生成したオゾンを用いること等により不要な有機物を除去することが挙げられる。

このような一例として用いられる紫外線オゾン（ＵＶオゾン）洗浄法は、短波長紫外線を利用した感光プロセスで、不要な有機物は短波長の紫外線を吸収することにより分解される。酸素分子に１８４．９ｎｍの紫外線を照射させるとオゾンとなり、オゾンに２５３．７ｎｍの波長の紫外線を照射させると分解され、同時に活性酸素を生成する。２５３．７ｎｍの紫外線のほとんどがハイドロカーボンとオゾンによって吸収される。この有機物分子の分解による生成物は活性酸素と反応し、揮発性分子となって機能性デバイス１０から脱離することになる。１８４．９ｎｍと２５３．７ｎｍの両波長が存在するときは酸素元素が発生し続けオゾンとなり分解されることになる。

より具体的には、仮固定シート７およびレジスト膜６が除去された機能性デバイス１０に対して上述のドライ処理を行うことで機能性デバイス１０の表面にあるスリット４内やシリコン基板１に設けられた空洞５に付着した不要な有機物を分解表面脱離により除去することが可能となる。このようなＵＶオゾン洗浄法として、ＵＶオゾン洗浄用の密閉処理装置に１８５ｎｍと２５４ｎｍとを発光する低圧水銀ランプを好適に用いることができる。密閉処理装置内には酸素（Ｏ₂ガス）を、１〜２０Ｌ／ｍｉｎ（例えば、５Ｌ／ｍｉｎ）で流しつつ排気し常圧に維持する。また、ＵＶオゾン洗浄用の密閉処理装置内は室温から３５０℃（例えば、１５０℃）に設定することが好ましく、処理時間は１〜１２０ｍｉｎの範囲で適宜設定すればよい。

なお、機能性デバイス１０にさらにアッシング処理を施すこともできる。この場合、アッシング装置（図示せず）のチャンバ内のウエハホルダに機能性デバイス１０を配置した後、アッシングの条件として、チャンバ内に酸素を標準状態で１〜１０００ｃｃ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）（例えば２ｃｃ/ｍｉｎ（ｓｃｃｍ））流しつつ排気し、チャンバ内の圧力を１３〜２６６Ｐａ（例えば、１０４Ｐａ）とする。ウエハホルダの温度を室温〜２５０℃（例えば１８０℃）に安定させた上で、ＲＦパワーを１００〜１ＫＷ（例えば、４５０Ｗ）、１〜１２０分（例えば、６０分）供給することでアッシング処理を行うことができる。

その後、ダイシングシート８上からチップボンダ等を用いてダイシングされたチップを剥離等して個々の機能性デバイス１０として利用することができる（図１（ｅ））。

このような方法により製造された機能性デバイス１０である赤外線アレイセンサ３２は、それぞれ機能性薄膜２の損傷もない高感度の赤外線アレイセンサ３２を量産性よく製造することができる。

なお、上述のレジスト膜形成工程において、機能性薄膜２の厚み方向に貫通するスリット４を形成するために用いるレジストマスクをレジスト膜６と利用してもよいし、上述のレジストマスクの上にさらに、別途レジストを塗布硬化させることでレジスト膜６を形成してもよい。

また、上述の空洞形成工程において、シリコンウエハ３の上記他表面側から機能性薄膜２が露出するまでＤＲＩＥ法でエッチングさせたものばかりでなく、機能性薄膜２を貫通する上述のスリット４をエッチング液導入孔として利用し、シリコンウエハ３の上記一表面側からエッチング液（例えば、アルカリ系溶液であるＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液やＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液など）を入れシリコンウエハ３を異方性エッチングすることによりシリコン基板１表面に設けられた窪みとなる空洞５を形成することもできる。

なお、本実施形態では、機能性デバイス１０として、赤外線アレイセンサ３２を例示したが、この他、１軸加速度センサ、２軸加速度センサ、３軸加速度センサ、ジャイロセンサ、圧力センサ、マイクロアクチュエータ、マイクロホン、超音波センサなどにも利用できる。

以下、上述で製造された赤外線アレイセンサ３２を用いた半導体装置として赤外線センサモジュールについて、図５および図６に基づいて説明し、赤外線センサモジュールの製造方法を図７に基づいて説明する。

赤外線センサモジュールを構成するために図５には、赤外線アレイセンサ３２と、この赤外線アレイセンサ３２と別途形成され協働する信号処理ＩＣチップ３３と、をそれぞれ接着層３７（例えばガラスやＡｕＳｉ、半田が挙げられる。有機物であればエポキシ樹脂を好適に用いることができるが、無機物を用いることがより好ましい。）を介して、一面開口した金属パッケージ基体３６の内底面に固定してある。上述の赤外線アレイセンサ３２は、熱型赤外線検出部３０を４個持っているため、赤外線アレイセンサ３２の一方の辺側にそれぞれの熱型赤外線検出部３０のための各出力用パッド２４と基準バイアス用パッド２６とを設けており、他方、赤外線アレイセンサ３２の各出力用パッド２４と対向するように、信号処理用ＩＣチップ３３に設けた各入力用パッド３１を配置してある。赤外線アレイセンサ３２の各出力バッド２４、基準バイアス用バッド２６と、信号処理用ＩＣチップ３３の各入力用バッド３１はワイヤ３５（例えば、金線やアルミニウム線）により個別にワイヤボンディングを行っている。これにより、ワイヤ３５の配線長を短くすることができ、外来ノイズの影響を受け難く高品質の赤外線センサモジュール４０を構成することができる。

信号処理用ＩＣチップ３３は、図６のごとく赤外線アレイセンサ３２の各出力用パッド２４（Ｖout-1、Ｖout-２、Ｖout-３、Ｖout-４）および基準バイアス用パッド２６（Ｖref）からの出力電力を信号処理用ＩＣチップ３３側の各入力用パッド３１（Ｖin-1、Ｖin-２、Ｖin-３、Ｖin-４）で受けマルチプレクサ（ＭＵＸ）および増幅回路（ＡＭＰ）により選択的に順次信号を抽出し増幅処理できるように構成してある。

以下、本願発明の機能性デバイス１０である赤外線アレイセンサ３２を用いた赤外線センサモジュール４０の製造方法について図７を用いて説明する。

パッケージ基体３６上に赤外線アレイセンサ３２と、信号処理用ＩＣチップ３３とを接着層３７を介して固定させ、赤外線アレイセンサ３２と、信号処理用ＩＣチップ３３とをワイヤ３５によりワイヤボンディングして電気的に接続する（図７（ａ））。

次に、少なくともパッケージ基体３６は、有機物除去工程によって機能デバイスである赤外線アレイセンサ３２と同時に有機物を除去してある（図７（ｂ））。なお、信号処理用ＩＣチップ３３は、赤外線アレイセンサ３２やパッケージ基体３６と同時に有機物除去工程によって不要な有機物を除去してもよいし、別途有機物を除去してもよい。

このような有機物除去工程としてのアッシング処理は、パッケージ基体３６内に配置された赤外線アレイセンサ３２や信号処理用ＩＣチップ３３などの大きさ、数、使用材料によって随時適用することができるが、例えば光励起アッシングとしてオゾンアッシング装置やプラズマアッシング装置を利用することができる。

次に、アッシング処理されたパッケージ基体３６の上面をキャップ３９で封止して赤外線センサモジュール４０を構成するため、パッケージ基体３６の淵に封止接着層３８としてガラスを用いてシリコンからなるキャップ３９と接着硬化してある（図７（ｃ））。

このような、封止に用いられる封止接着層３８はガラスに代え所望に応じてＡｕＳｉ、半田、有機系ならばエポキシ樹脂などを利用することもできる。なお、キャップ３９とパッケージ基体３６とは予め上述の有機物除去工程と同様にして処理しておいてもよい。アッシング処理後に、キャップ３９で封止するに際し、真空処理装置内でアッシング時に流した酸素を止め、パッケージ基体３６の内部が汚染されないように真空密封或いは、アッシング時に流した酸素の代わりに各機能性デバイス１０等に曝しても実質的に影響のないガス（例えば、Ａｒガスなどの不活性ガスや窒素ガス（Ｎ_２））等を加圧状態でパッケージ基体３６とキャップ３９とを封止することにより揚圧（大気圧より高く）封止させることもできる。揚圧することにより気密封止されたパッケージ基体３６は大気からのガス流入がなく高信頼の赤外線センサモジュール４０が実現できる。

ここでは赤外線アレイセンサ３２を用いているため、キャップ３９の材料としては赤外線が透過可能なシリコン材料が好適に用いられる。なお、パッケージ基体３６内に配置される機能性デバイス１０として赤外線アレイセンサ３２の代わりに可視光センサを用いる場合にはキャップ３９としてガラス材料を、他の機能性デバイス１０では金属など機能性デバイス１０の特性を阻害しない材料を種々好適に利用できることはいうまでもない。

こうして形成された赤外線センサモジュール４０を駆動させる場合、例えば、基準電圧として１．６５Ｖを印加させると、赤外線アレイセンサ３２の出力用パッド２４側には個々の熱型赤外線センサに生じた電圧が基準電圧に加えてそれぞれ出力される。出力された信号を信号処理用ＩＣチップ３３にて熱型赤外線センサごとに順次切り替えると共に増幅回路（ＡＭＰ）にて増幅することで、赤外線アレイセンサ３２の出力を得ることができる。こうして量産性良く形成された赤外線アレイセンサ３２を用いて赤外線センサモジュール４０を形成することができる。

実施形態１で示した機能性デバイスの製造方法の概略工程断面図である。 同上で示した機能性デバイスとしての赤外線アレイセンサを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は等価回路図である。 同上で示した赤外線アレイセンサの一部を構成する熱型赤外線センサを示し、(ａ)は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。 同上の製造方法の説明図である。 同上で示した赤外線アレイセンサを搭載した赤外線センサモジュールの概略平面図である。 同上の赤外線センサモジュールの機能説明図である。 同上の赤外線センサモジュールの製造方法を説明するための主要工程断面図である。

符号の説明

１ シリコン基板（基板）
２ 機能性薄膜
３ シリコンウエハ（ウエハ）
４ スリット
５ 空洞
６ レジスト膜
７ 仮固定シート
８ ダイシングシート
１０ 機能性デバイス

Claims (6)

1. 基板と、該基板の一表面側に形成された機能性薄膜とを備え、該機能性薄膜の一部と前記基板とを空間的に分離する空洞が前記基板に形成されてなる機能性デバイスの製造方法であって、
   前記基板の基礎となるウエハの一表面側に形成した前記機能性薄膜にレジストを塗布し硬化することでレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
   前記ウエハの一部をエッチングすることにより、該ウエハに複数の前記空洞を形成する空洞形成工程と、
   前記ウエハに形成された前記機能性薄膜上の前記レジスト膜に仮固定シートを貼り付ける仮固定シート貼付工程と、
   該仮固定シート貼付工程後、前記仮固定シート側から該仮固定シート、前記レジスト膜および前記ウエハを切断することにより、チップ化された機能性デバイスを形成するダイシング工程と、
   切断された複数の前記仮固定シートをそれぞれ前記チップ化された機能性デバイスから剥離する仮固定シート剥離工程と、
   該仮固定シート剥離工程の後、前記チップ化された機能性デバイスから前記レジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、を有することを特徴とする機能性デバイスの製造方法。
2. 前記レジスト膜除去工程の後に、ドライ処理により前記機能性デバイスの表面に存在する有機物を除去する有機物除去工程を設けたことを特徴とする請求項１に記載の機能性デバイスの製造方法。
3. 前記機能性デバイスが前記機能性薄膜の厚み方向に貫設され前記空洞に連通するスリットを有するものであり、ドライ処理により前記機能性デバイスのスリットもしくは空洞の内側面の少なくとも一方に存在する有機物を除去する有機物除去工程を設けたことを特徴とする請求項１に記載の機能性デバイスの製造方法。
4. 前記仮固定シート剥離工程では、切断された複数の前記仮固定シートに剥離部材を固定し、該剥離部材ごと前記機能性薄膜から前記仮固定シートを剥離することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の機能性デバイスの製造方法。
5. 前記仮固定シートとして、加熱により接着力が低下する加熱剥離型粘着シートを用いることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の機能性デバイスの製造方法。
6. 前記仮固定シート剥離工程では、前記仮固定シートの全面に均一に圧力を加えながら均一に加熱して前記仮固定シートを前記機能性デバイスから剥離することを特徴とする請求項５記載の機能性デバイスの製造方法。

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