JP2016014627A - Semiconductor device, semiconductor device manufacturing method, and infrared sensor - Google Patents

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武 長久
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武 長久
安藤 友一
Yuichi Ando
友一 安藤
英記 加藤
Hideki Kato
英記 加藤
英剛 野口
Eigo Noguchi
英剛 野口
英和 増尾
Hidekazu Masuo
英和 増尾
祐太朗 星野
Yutaro Hoshino
祐太朗 星野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device that suppresses the deterioration of an S/N ratio.SOLUTION: The present invention provides a semiconductor device having a multilayer substrate in which a support substrate and an insulating film are layered, wherein the semiconductor device has: an integrated circuit formed on the multilayer substrate; a wiring layer formed in the insulating film; an electrode opening, formed on the wiring layer, for supplying ground potential to the support substrate; a connection hole formed near the electrode opening and extending from the face of the wiring layer where the electrode opening is formed to the support substrate; and a conductive material formed in shape of a film in an area that includes the surfaces of the electrode opening and connection hole, the conductive material electrically connecting the support substrate and the electrode opening.

Description

本発明は、半導体装置、半導体装置の製造方法及び赤外線センサに関する。   The present invention relates to a semiconductor device, a semiconductor device manufacturing method, and an infrared sensor.

従来、支持基板と絶縁膜とシリコン膜とが積層されたSOI(Silicon On Insulator)基板構造を有する半導体装置が知られている。   Conventionally, a semiconductor device having an SOI (Silicon On Insulator) substrate structure in which a support substrate, an insulating film, and a silicon film are stacked is known.

SOI基板構造を有する半導体装置としては、電極を備えたインターポーザ及び赤外線を集光する光学レンズが、赤外センサ及び信号増幅回路が形成された支持基板を挟み込む構造を有する赤外線センサモジュールが知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a semiconductor device having an SOI substrate structure, an infrared sensor module having a structure in which an interposer having electrodes and an optical lens for collecting infrared rays sandwich a support substrate on which an infrared sensor and a signal amplification circuit are formed is known. (For example, refer to Patent Document 1).

しかしながら、上述した従来の技術では、支持基板が電気的にフローティング(浮遊)状態になっているため、例えば外部から突発的に混入する電磁ノイズの影響を受けた場合、赤外線センサモジュールとしてのS/N比の悪化を招いてしまうことがある。   However, in the above-described conventional technology, since the support substrate is in an electrically floating state, for example, when it is affected by electromagnetic noise suddenly mixed from the outside, an S / S as an infrared sensor module is used. The N ratio may be deteriorated.

そこで、本発明の一つの案では、S/N比の悪化を抑制する半導体装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device that suppresses the deterioration of the S / N ratio.

一つの案では、支持基板と絶縁膜とが積層された積層基板を有する半導体装置であって、前記積層基板上に形成された集積回路と、前記絶縁膜上に形成された配線層と、前記配線層に形成され、前記支持基板に接地電位を供給する電極開口部と、前記電極開口部の近傍に形成され、前記配線層における前記電極開口部が形成された面から前記支持基板まで延在する接続孔と、前記電極開口部と前記接続孔の表面とを含む領域に製膜された導電性材料とを有し、前記導電性材料は、前記支持基板と前記電極開口部とを電気的に接続する、半導体装置が提供される。   In one proposal, a semiconductor device having a laminated substrate in which a support substrate and an insulating film are laminated, an integrated circuit formed on the laminated substrate, a wiring layer formed on the insulating film, An electrode opening formed in the wiring layer for supplying a ground potential to the support substrate, and formed in the vicinity of the electrode opening, extending from the surface of the wiring layer on which the electrode opening is formed to the support substrate And a conductive material formed in a region including the electrode opening and the surface of the connection hole. The conductive material electrically connects the support substrate and the electrode opening. A semiconductor device is provided which connects to the device.

一態様によれば、S/N比の悪化を抑制する半導体装置を提供することができる。   According to one embodiment, a semiconductor device that suppresses deterioration of the S / N ratio can be provided.

第1実施形態に係る半導体装置の概略構成を例示する図。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a semiconductor device according to a first embodiment. 図1のX−X線における断面を説明するための図。The figure for demonstrating the cross section in the XX line of FIG. 図2における電極形成領域の拡大図。The enlarged view of the electrode formation area in FIG. 第1実施形態に係る半導体装置の他の概略構成を例示する図。FIG. 6 is a diagram illustrating another schematic configuration of the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図。FIG. 6 is a view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図。FIG. 6 is a view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図。FIG. 6 is a view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図。FIG. 6 is a view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図。FIG. 6 is a view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置の接続孔の形状を例示する図。The figure which illustrates the shape of the connection hole of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置の接続孔の形状を例示する図。The figure which illustrates the shape of the connection hole of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置の接続孔の形状を例示する図。The figure which illustrates the shape of the connection hole of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る半導体装置の概略構成を例示する図。The figure which illustrates schematic structure of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment. 図13におけるZ軸に平行な方向からセンサ素子を見た図。The figure which looked at the sensor element from the direction parallel to the Z-axis in FIG. サーモパイル対数と赤外線センサ出力のS/N比との関係を説明するための図。The figure for demonstrating the relationship between a thermopile logarithm and the S / N ratio of an infrared sensor output.

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, the duplicate description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の概略構成の一例について、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る半導体装置の概略構成を例示する平面図である。図2は、図1のX−X線における断面を説明するための図である。
[First Embodiment]
First, an example of a schematic configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a plan view illustrating a schematic configuration of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 2 is a view for explaining a cross section taken along line XX of FIG.

第1実施形態に係る半導体装置は、支持基板と絶縁膜とシリコン膜とが積層された積層基板(SOI基板)構造を有する半導体装置である。また、第1実施形態に係る半導体装置は、図1及び図2に示すように、センサ形成領域A1と、集積回路形成領域A2と、電極形成領域A3とを有する。   The semiconductor device according to the first embodiment is a semiconductor device having a stacked substrate (SOI substrate) structure in which a support substrate, an insulating film, and a silicon film are stacked. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device according to the first embodiment includes a sensor formation region A1, an integrated circuit formation region A2, and an electrode formation region A3.

センサ形成領域A1は、後述するセンサ素子110が形成される領域である。   The sensor formation region A1 is a region where a sensor element 110 described later is formed.

センサ形成領域A1には、一又は複数の梁部によって支持基板101に対して中空状態に支持された絶縁膜102が形成されている。すなわち、センサ形成領域A1の絶縁膜102の下部及び梁部の下部には、支持基板101が除去されて空洞部が形成されている。絶縁膜102としては、例えば支持基板101上に形成された埋め込み酸化膜(BOX:Buried Oxide)である酸化シリコン層が挙げられる。   In the sensor formation region A1, an insulating film 102 supported in a hollow state with respect to the support substrate 101 by one or a plurality of beam portions is formed. That is, the support substrate 101 is removed to form a hollow portion below the insulating film 102 and the beam portion in the sensor formation region A1. Examples of the insulating film 102 include a silicon oxide layer that is a buried oxide (BOX) formed on the support substrate 101.

また、センサ形成領域A1の絶縁膜102上には、センサ素子110が形成されている。センサ素子110としては、特に限定されないが、例えば赤外線センサ等の光センサを用いることが好ましい。   A sensor element 110 is formed on the insulating film 102 in the sensor formation region A1. Although it does not specifically limit as the sensor element 110, For example, it is preferable to use optical sensors, such as an infrared sensor.

なお、梁部の形状や配置、中空状態に支持された絶縁膜102の形状、面積等はセンサ用途や使用によって異なるため、特に限定されるものではない。   The shape and arrangement of the beam portion and the shape and area of the insulating film 102 supported in a hollow state are not particularly limited because they vary depending on the sensor application and use.

集積回路形成領域A2は、センサ素子110から出力される信号の処理を行うトランジスタ等の集積回路が形成される領域である。   The integrated circuit formation region A2 is a region where an integrated circuit such as a transistor for processing a signal output from the sensor element 110 is formed.

集積回路形成領域A2には、支持基板101上に形成された絶縁膜102を介して集積回路が作製された(作りこまれた)シリコン膜120が形成されている。集積回路は、センサ素子110と電気的に接続されており、センサ素子110から出力される信号の処理を行う。集積回路としては、特に限定されるものではなく、例えばセンサ素子110から出力される信号を増幅する信号増幅回路が挙げられる。   In the integrated circuit formation region A2, a silicon film 120 in which an integrated circuit is manufactured (built) through an insulating film 102 formed on the support substrate 101 is formed. The integrated circuit is electrically connected to the sensor element 110 and processes a signal output from the sensor element 110. The integrated circuit is not particularly limited, and examples thereof include a signal amplification circuit that amplifies a signal output from the sensor element 110.

電極形成領域A3は、センサ素子110及びシリコン膜120に作製された集積回路に対して、電源電圧、接地電圧等を供給するための配線及び電極、信号電圧等を取り出すための配線及び電極等を含む配線層131が形成される領域である。   The electrode formation region A3 includes wiring and electrodes for supplying a power supply voltage, a ground voltage, and the like, and wiring and electrodes for taking out a signal voltage and the like for the integrated circuit fabricated in the sensor element 110 and the silicon film 120. This is a region where the wiring layer 131 is formed.

以下、電極形成領域A3に形成される配線層131の一例として、集積回路に接地電圧を供給するための領域について、図3を参照しながら説明する。図3は、図2における電極形成領域A3の拡大図である。   Hereinafter, as an example of the wiring layer 131 formed in the electrode formation region A3, a region for supplying a ground voltage to the integrated circuit will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged view of the electrode formation region A3 in FIG.

電極形成領域A3には、図3に示すように、支持基板101に形成された絶縁膜102上に、酸化シリコン層130と、配線層131とが形成されている。   As shown in FIG. 3, a silicon oxide layer 130 and a wiring layer 131 are formed on the insulating film 102 formed on the support substrate 101 in the electrode formation region A3.

酸化シリコン層130は、電極パッドを形成するための土台として用いられる。   The silicon oxide layer 130 is used as a base for forming an electrode pad.

配線層131は、多層に形成された配線ME1、ME2、ME3と、配線間を電気的に接続するホールTH1、TH2と、配線間に設けられ各々の配線を絶縁する層間絶縁膜1310とを有する。具体的には、配線ME1と配線ME2とがホールTH1を介して電気的に接続されており、配線ME2と配線ME3とがホールTH2を介して電気的に接続されている。また、各々の配線及びホールは、層間絶縁膜1310によって絶縁されている。   The wiring layer 131 includes wirings ME1, ME2, and ME3 formed in multiple layers, holes TH1 and TH2 that electrically connect the wirings, and an interlayer insulating film 1310 that is provided between the wirings and insulates the wirings. . Specifically, the wiring ME1 and the wiring ME2 are electrically connected through the hole TH1, and the wiring ME2 and the wiring ME3 are electrically connected through the hole TH2. Each wiring and hole is insulated by an interlayer insulating film 1310.

さらに、配線ME1は、前述のシリコン膜120に作製された集積回路と電気的に接続されている。また、配線ME3の+Z方向の面には電極開口部131Aが形成されている。   Further, the wiring ME1 is electrically connected to the integrated circuit formed in the silicon film 120 described above. An electrode opening 131A is formed on the surface in the + Z direction of the wiring ME3.

電極開口部131Aは、配線層131における+Z方向の面(以下「配線層の表面131B」という。)に形成された凹部であり、凹部の底部分には、配線ME3が露出している。そして、電極開口部131Aに接地電位が供給されると、配線ME3、ホールTH2、配線ME2、ホールTH1及び配線ME1を介して、集積回路に接地電位が供給される。   The electrode opening 131A is a recess formed on the surface in the + Z direction of the wiring layer 131 (hereinafter referred to as “surface 131B of the wiring layer”), and the wiring ME3 is exposed at the bottom of the recess. When the ground potential is supplied to the electrode opening 131A, the ground potential is supplied to the integrated circuit through the wiring ME3, the hole TH2, the wiring ME2, the hole TH1, and the wiring ME1.

また、電極形成領域A3には、接続孔H1が形成されている。   In addition, a connection hole H1 is formed in the electrode formation region A3.

接続孔H1は、電極開口部131Aの近傍に形成され、配線層131における電極開口部131Aが形成された面、すなわち、配線層の表面131Bから支持基板101まで延在する。   The connection hole H1 is formed in the vicinity of the electrode opening 131A, and extends from the surface of the wiring layer 131 where the electrode opening 131A is formed, that is, the surface 131B of the wiring layer to the support substrate 101.

電極開口部131Aと配線層の表面131Bと接続孔H1の表面とを含む領域には、導電性材料132が製膜されている。そして、導電性材料132は、支持基板101と電極開口部131Aとを電気的に接続する。導電性材料132としては、特に限定されないが、例えばメタルが挙げられる。   A conductive material 132 is formed in a region including the electrode opening 131A, the surface 131B of the wiring layer, and the surface of the connection hole H1. The conductive material 132 electrically connects the support substrate 101 and the electrode opening 131A. Although it does not specifically limit as the electroconductive material 132, For example, a metal is mentioned.

そして、電極開口部131Aに接地電位が供給されると、電極開口部131Aと配線層の表面131Bと接続孔H1の表面に形成された導電性材料132を介して、支持基板101に接地電位が供給される。   When the ground potential is supplied to the electrode opening 131A, the ground potential is applied to the support substrate 101 via the electrode opening 131A, the surface 131B of the wiring layer, and the conductive material 132 formed on the surface of the connection hole H1. Supplied.

また、第1実施形態に係る半導体装置は、例えば図4に示すように、配線層131に形成された電極開口部131Aが導電性接合部材133を介してインターポーザ105と接合され、支持基板101が接合部材を介して光学基板106と接合されていてもよい。   In the semiconductor device according to the first embodiment, for example, as shown in FIG. 4, the electrode opening 131 </ b> A formed in the wiring layer 131 is bonded to the interposer 105 via the conductive bonding member 133, and the support substrate 101 is The optical substrate 106 may be bonded via a bonding member.

以下、インターポーザ105と光学基板106とを含む半導体装置について、図4を参照しながら説明する。図4は、第1実施形態に係る半導体装置の他の概略構成を例示する図である。   Hereinafter, a semiconductor device including the interposer 105 and the optical substrate 106 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating another schematic configuration of the semiconductor device according to the first embodiment.

インターポーザ105は、例えば電極1050が形成されたTGV基板等のガラス基板とすることができる。インターポーザ105は、ガラスフリット等の接合部材107を介して配線層131と接合されている。そして、インターポーザ105の電極1050は、導電性材料132及び導電性接合部材133を介して配線層131に形成された電極開口部131Aと電気的に接続されている。導電性接合部材133としては、特に限定されないが、例えば銀(Ag)が挙げられる。   The interposer 105 can be a glass substrate such as a TGV substrate on which the electrode 1050 is formed. The interposer 105 is bonded to the wiring layer 131 via a bonding member 107 such as a glass frit. The electrode 1050 of the interposer 105 is electrically connected to an electrode opening 131 </ b> A formed in the wiring layer 131 through the conductive material 132 and the conductive bonding member 133. Although it does not specifically limit as the electroconductive joining member 133, For example, silver (Ag) is mentioned.

光学基板106は、光学部を備える基板であれば特に限定されるものではなく、例えば光学窓でもよく、また例えばセンサ素子110に入射する光を集光するシリコンレンズ等の集光装置を好適に用いることができる。光学基板106は、ガラスフリット等の接合部材108を介して支持基板101と接合されている。光学基板106としてシリコンレンズを用いる場合、例えばSi基板を異方性ドライエッチング、エッチバックによって直接加工することによって形成される。   The optical substrate 106 is not particularly limited as long as it is a substrate having an optical part, and may be, for example, an optical window. For example, a condensing device such as a silicon lens that condenses light incident on the sensor element 110 is preferably used. Can be used. The optical substrate 106 is bonded to the support substrate 101 via a bonding member 108 such as a glass frit. When a silicon lens is used as the optical substrate 106, it is formed by, for example, directly processing a Si substrate by anisotropic dry etching or etch back.

次に、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図5から図9を参照しながら説明する。図5から図9は、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。なお、図5から図7において、右側に示す図は、左側に示す図における電極形成領域A3の拡大図である。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 9 are views for explaining the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. In FIGS. 5 to 7, the diagrams on the right side are enlarged views of the electrode formation region A3 in the diagrams on the left side.

まず、支持基板101に形成された絶縁膜102上に、センサ素子110、シリコン膜120、配線層131等を形成する。なお、センサ素子110が形成された領域はセンサ形成領域A1であり、集積回路が作製されたシリコン膜120が形成された領域は集積回路形成領域A2であり、配線層131が形成された領域は電極形成領域A3である。   First, the sensor element 110, the silicon film 120, the wiring layer 131, and the like are formed on the insulating film 102 formed on the support substrate 101. The region where the sensor element 110 is formed is the sensor formation region A1, the region where the silicon film 120 where the integrated circuit is formed is formed is the integrated circuit formation region A2, and the region where the wiring layer 131 is formed is This is an electrode formation region A3.

続いて、接続孔H1及び溝部H2を形成する(図5)。具体的には、電極形成領域A3の電極開口部131Aの近傍に、配線層の表面131Bから支持基板101まで延在する接続孔H1を形成する。また、集積回路形成領域A2のシリコン膜120の+Z方向の面から支持基板101に延在する溝部H2を形成する。このとき、溝部H2を形成する工程と接続孔H1を形成する工程とを同時に行うことが好ましい。これにより、接続孔H1を形成する工程と溝部H2を形成する工程とを兼用にすることができるため、工程数を削減することができる。   Subsequently, the connection hole H1 and the groove H2 are formed (FIG. 5). Specifically, a connection hole H1 extending from the surface 131B of the wiring layer to the support substrate 101 is formed in the vicinity of the electrode opening 131A in the electrode formation region A3. Further, a groove H2 extending from the surface in the + Z direction of the silicon film 120 in the integrated circuit formation region A2 to the support substrate 101 is formed. At this time, it is preferable to perform simultaneously the process of forming the groove part H2, and the process of forming the connection hole H1. Thereby, since the process of forming the connection hole H1 and the process of forming the groove part H2 can be combined, the number of processes can be reduced.

続いて、センサ形成領域A1が中空状態となるように支持基板101のエッチングを行う(図6)。具体的には、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、水酸化カリウム(KOH)等のエッチング液を用いて支持基板101を−Z方向の面から異方性エッチングする。これにより、支持基板101上に1又は複数の梁部によって中空状態に支持された領域が形成される。   Subsequently, the support substrate 101 is etched so that the sensor formation region A1 is in a hollow state (FIG. 6). Specifically, the support substrate 101 is anisotropically etched from the surface in the −Z direction using an etchant such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH) or potassium hydroxide (KOH). Thereby, the area | region supported in the hollow state by the 1 or several beam part on the support substrate 101 is formed.

続いて、導電性材料132を製膜する(図7)。具体的には、電極開口部131Aと配線層の表面131Bと接続孔H1の表面とを含む領域に導電性材料132を製膜することにより、支持基板101と電極開口部131Aとを電気的に接続する。これにより、支持基板101が電極開口部131Aと同電位となることから、電極開口部131Aに接地電位が供給されると支持基板101に接地電位が供給される。また、電極開口部131Aを含む領域に導電性接合部材133を形成する。   Subsequently, a conductive material 132 is formed (FIG. 7). Specifically, by forming a conductive material 132 in a region including the electrode opening 131A, the surface 131B of the wiring layer, and the surface of the connection hole H1, the support substrate 101 and the electrode opening 131A are electrically connected. Connecting. Thus, since the support substrate 101 has the same potential as the electrode opening 131A, when the ground potential is supplied to the electrode opening 131A, the ground potential is supplied to the support substrate 101. In addition, a conductive bonding member 133 is formed in a region including the electrode opening 131A.

続いて、支持基板101(配線層131)とインターポーザ105とを接合する(図8)。具体的には、ガラスフリット等の接合部材107を介して支持基板101(配線層131)とインターポーザ105とを接合する。これにより、配線層131の電極開口部131Aを含む領域に形成された導電性接合部材133とインターポーザ105の電極1050とが電気的に接続される。すなわち、電極開口部131Aとインターポーザ105の電極1050とが電気的に接続される。   Subsequently, the support substrate 101 (wiring layer 131) and the interposer 105 are bonded (FIG. 8). Specifically, the support substrate 101 (wiring layer 131) and the interposer 105 are bonded via a bonding member 107 such as glass frit. As a result, the conductive bonding member 133 formed in the region including the electrode opening 131A of the wiring layer 131 and the electrode 1050 of the interposer 105 are electrically connected. That is, the electrode opening 131A and the electrode 1050 of the interposer 105 are electrically connected.

続いて、支持基板101と光学基板106とを接合する(図9)。具体的には、ガラスフリット等の接合部材108を介して支持基板101と光学基板106とを接合する。   Subsequently, the support substrate 101 and the optical substrate 106 are bonded (FIG. 9). Specifically, the support substrate 101 and the optical substrate 106 are bonded via a bonding member 108 such as a glass frit.

以上の工程により、第1実施形態に係る半導体装置が製造される。   Through the above steps, the semiconductor device according to the first embodiment is manufactured.

次に、第1実施形態に係る半導体装置及び半導体装置の製造方法の作用・効果について説明する。   Next, operations and effects of the semiconductor device and the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described.

ところで、センサ素子110及び集積回路が形成された支持基板101が、インターポーザ105と光学基板106とによって挟まれるように形成されている構造の場合、支持基板101の一方(図4の+Z方向)にはインターポーザ105が接合されている。また、支持基板101の他方(図4の−Z方向)には光学基板106が接合されている。このため、支持基板101に電位を直接与えることができない。結果として、支持基板101が電気的にフローティング(浮遊)状態になるため、例えば外部から突発的に混入する電磁ノイズの影響を受けた場合、センサ素子110から出力される信号のS/N比の悪化を招いてしまうことがある。   By the way, in the case where the support substrate 101 on which the sensor element 110 and the integrated circuit are formed is formed so as to be sandwiched between the interposer 105 and the optical substrate 106, the support substrate 101 is positioned on one side of the support substrate 101 (+ Z direction in FIG. 4). The interposer 105 is joined. The optical substrate 106 is bonded to the other side of the support substrate 101 (the −Z direction in FIG. 4). For this reason, a potential cannot be directly applied to the support substrate 101. As a result, since the support substrate 101 is in an electrically floating state, the S / N ratio of the signal output from the sensor element 110 is affected, for example, by the influence of electromagnetic noise suddenly mixed from the outside. It may cause deterioration.

しかしながら、第1実施形態に係る半導体装置によれば、電極開口部131Aの近傍に形成され、配線層の表面131Bから支持基板101まで延在する接続孔H1と、電極開口部131Aと接続孔H1の表面とを含む領域に製膜された導電性材料132とを有する。また、導電性材料132は、支持基板101と電極開口部131Aとを電気的に接続する。このため、支持基板101の電位を電極開口部131Aの電位と同電位に固定することができ、例えば電極開口部131Aに接地電位が供給されると、導電性材料132を介して支持基板101にも接地電位が供給される。結果として、支持基板101の電位の安定化を図ることができる。   However, according to the semiconductor device of the first embodiment, the connection hole H1 formed in the vicinity of the electrode opening 131A and extending from the surface 131B of the wiring layer to the support substrate 101, and the electrode opening 131A and the connection hole H1. And a conductive material 132 formed in a region including the surface of the substrate. In addition, the conductive material 132 electrically connects the support substrate 101 and the electrode opening 131A. For this reason, the potential of the support substrate 101 can be fixed to the same potential as that of the electrode opening 131A. For example, when a ground potential is supplied to the electrode opening 131A, the potential is applied to the support substrate 101 via the conductive material 132. Is also supplied with ground potential. As a result, the potential of the support substrate 101 can be stabilized.

また、支持基板101の電位が安定化するため、支持基板101上に絶縁膜102を介して形成されたセンサ素子110及び集積回路に入りこむ不要電磁波ノイズ又は貫通電流により支持基板101の電位がバウンドすることを防ぐことができる。結果として、S/N比の悪化を抑制することができ、安定した半導体装置の動作を実現することができる。   Further, since the potential of the support substrate 101 is stabilized, the potential of the support substrate 101 bounces due to unnecessary electromagnetic noise or through current that enters the sensor element 110 and the integrated circuit formed on the support substrate 101 via the insulating film 102. Can be prevented. As a result, the deterioration of the S / N ratio can be suppressed, and a stable operation of the semiconductor device can be realized.

さらに、第1実施形態に係る半導体装置は、光学基板106を有することから、センサ素子110に入射する光量を増大させることができる。結果として、センサ素子110の感度の向上を図ることができる。   Furthermore, since the semiconductor device according to the first embodiment includes the optical substrate 106, the amount of light incident on the sensor element 110 can be increased. As a result, the sensitivity of the sensor element 110 can be improved.

以上に説明したように、第1実施形態に係る半導体装置によれば、S/N比の悪化を抑制する半導体装置を提供することができる。   As described above, according to the semiconductor device of the first embodiment, it is possible to provide a semiconductor device that suppresses the deterioration of the S / N ratio.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る半導体装置及び半導体装置の製造方法について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described.

第2実施形態に係る半導体装置は、配線層の表面131Bにおける接続孔H1の開口径が、支持基板101における接続孔H1の開口径よりも大きいことを特徴とする。   The semiconductor device according to the second embodiment is characterized in that the opening diameter of the connection hole H1 in the surface 131B of the wiring layer is larger than the opening diameter of the connection hole H1 in the support substrate 101.

なお、第2実施形態に係る半導体装置においては、上記以外は第1実施形態に係る半導体装置と同様の構成を有する。このため、以下の説明では、第1実施形態と相違する点を中心に説明する。   The semiconductor device according to the second embodiment has the same configuration as that of the semiconductor device according to the first embodiment except for the above. For this reason, in the following description, it demonstrates focusing on the point which is different from 1st Embodiment.

第2実施形態に係る半導体装置は、配線層の表面131Bにおける接続孔H1の開口径が、支持基板101における接続孔H1の開口径よりも大きい接続孔H1を有する。このため、接続孔H1の表面に導電性材料132をより安定して製膜することができる。   The semiconductor device according to the second embodiment has a connection hole H1 in which the opening diameter of the connection hole H1 in the surface 131B of the wiring layer is larger than the opening diameter of the connection hole H1 in the support substrate 101. For this reason, the conductive material 132 can be more stably formed on the surface of the connection hole H1.

接続孔H1の形状は、配線層の表面131Bにおける接続孔H1の開口径が、支持基板101における接続孔H1の開口径よりも大きければ特に限定されず、例えば図10、図11、図12等が挙げられる。   The shape of the connection hole H1 is not particularly limited as long as the opening diameter of the connection hole H1 in the surface 131B of the wiring layer is larger than the opening diameter of the connection hole H1 in the support substrate 101. For example, FIG. 10, FIG. Is mentioned.

図10、図11及び図12は、第2実施形態に係る半導体装置の接続孔H1の形状を例示する図である。   10, FIG. 11 and FIG. 12 are diagrams illustrating the shape of the connection hole H1 of the semiconductor device according to the second embodiment.

接続孔H1の形状は、図10に示すように、支持基板101、絶縁膜102及び酸化シリコン層130において開口径d1を有し、配線層131において開口径d1よりも大きい開口径d2を有する階段状であることが好ましい。図10に示す形状を有する接続孔H1は、例えば公知の半導体製造プロセスである、写真製版工程によるレジストパターン形成とドライエッチ工程(垂直エッチ2回)による酸化膜エッチ処理とを用いて形成することができる。   As shown in FIG. 10, the shape of the connection hole H1 is a staircase having an opening diameter d1 in the support substrate 101, the insulating film 102, and the silicon oxide layer 130, and having an opening diameter d2 larger than the opening diameter d1 in the wiring layer 131. It is preferable that it is a shape. The connection hole H1 having the shape shown in FIG. 10 is formed by using, for example, a known semiconductor manufacturing process, a resist pattern formation by a photolithography process and an oxide film etching process by a dry etching process (vertical etching twice). Can do.

また、接続孔H1の形状は、図11に示すように、支持基板101、絶縁膜102及び酸化シリコン層130において開口径d3を有し、配線層131と酸化シリコン層130との界面から配線層131の表面に向かって、開口径がd3からd4まで拡がるテーパ形状であることが好ましい。図11に示す形状を有する接続孔H1は、例えば写真製版工程によるレジストパターン形成とドライエッチ工程(テーパーエッチ)による酸化膜エッチ処理とを用いて形成することができる。   Further, as shown in FIG. 11, the shape of the connection hole H1 has an opening diameter d3 in the support substrate 101, the insulating film 102, and the silicon oxide layer 130, and the wiring layer extends from the interface between the wiring layer 131 and the silicon oxide layer 130. It is preferable that the opening diameter is a taper shape extending from d3 to d4 toward the surface of 131. The connection hole H1 having the shape shown in FIG. 11 can be formed, for example, by using a resist pattern formation by a photolithography process and an oxide film etching process by a dry etching process (taper etching).

また、接続孔H1は、図12に示すように、例えば支持基板101、絶縁膜102及び酸化シリコン層130において開口径d5を有し、配線層131の表面において開口径d6を有するラウンドエッジ形状であることが好ましい。図12に示す形状を有する接続孔H1は、例えば写真製版工程によるレジストパターン形成とドライエッチ工程(ウエットエッチ+垂直エッチ)による酸化膜エッチ処理とを用いて形成することができる。   Further, as shown in FIG. 12, the connection hole H1 has, for example, a round edge shape having an opening diameter d5 in the support substrate 101, the insulating film 102, and the silicon oxide layer 130, and having an opening diameter d6 on the surface of the wiring layer 131. Preferably there is. The connection hole H1 having the shape shown in FIG. 12 can be formed, for example, by using a resist pattern formation by a photolithography process and an oxide film etching process by a dry etching process (wet etching + vertical etching).

以上に説明したように、第2実施形態に係る半導体装置によれば、S/N比の悪化を抑制する半導体装置を提供することができる。   As described above, according to the semiconductor device of the second embodiment, it is possible to provide a semiconductor device that suppresses the deterioration of the S / N ratio.

特に、第2実施形態では、集積回路の電極開口部が形成された面における接続孔の開口径が、支持基板における接続孔の開口径よりも大きい。このため、接続孔の表面に導電性材料をより安定して形成することができる。   In particular, in the second embodiment, the opening diameter of the connection hole on the surface of the integrated circuit where the electrode opening is formed is larger than the opening diameter of the connection hole in the support substrate. For this reason, a conductive material can be more stably formed on the surface of the connection hole.

[第3実施形態]
第3実施形態では、センサ素子110として赤外線センサを備える半導体装置について説明する。
[Third Embodiment]
In the third embodiment, a semiconductor device including an infrared sensor as the sensor element 110 will be described.

第3実施形態に係る半導体装置は、センサ素子110として赤外線センサを備えることを特徴としている。なお、第3実施形態に係る半導体装置においては、上記以外は第1実施形態に係る半導体装置と同様の構成を有する。このため、以下の説明では、第1実施形態と相違する点を中心に説明する。   The semiconductor device according to the third embodiment is characterized by including an infrared sensor as the sensor element 110. The semiconductor device according to the third embodiment has the same configuration as that of the semiconductor device according to the first embodiment except for the above. For this reason, in the following description, it demonstrates focusing on the point which is different from 1st Embodiment.

図13は、第3実施形態に係る半導体装置の概略構成を例示する図である。図14は、図13のZ軸に平行な方向からセンサ素子を見た図であり、サーモパイルを用いた赤外線センサの平面図である。   FIG. 13 is a diagram illustrating a schematic configuration of the semiconductor device according to the third embodiment. FIG. 14 is a view of the sensor element viewed from a direction parallel to the Z-axis in FIG. 13, and is a plan view of an infrared sensor using a thermopile.

図14に示すように、赤外線センサは、赤外線を吸収する材料からなる薄膜構造の赤外線吸収部203と、赤外線吸収部203で赤外線を吸収したことによる温度変化を検出する温度センサ部204とを備える。   As shown in FIG. 14, the infrared sensor includes an infrared absorption unit 203 having a thin film structure made of a material that absorbs infrared rays, and a temperature sensor unit 204 that detects a temperature change caused by the absorption of infrared rays by the infrared absorption unit 203. .

赤外線吸収部203は、支持基板201に形成された貫通孔(図示せず)により支持基板201と分離されている。すなわち、赤外線吸収部203は、赤外線吸収部203の下部に貫通孔が配置され、支持基板201と接しない構成とすることができる。   The infrared absorbing portion 203 is separated from the support substrate 201 by a through hole (not shown) formed in the support substrate 201. That is, the infrared absorbing unit 203 can be configured such that a through hole is disposed below the infrared absorbing unit 203 and does not contact the support substrate 201.

温度センサ部204としては、サーモパイルを用いることができる。サーモパイルは熱電対を多数直列接続した構成となっており、熱電対は第1の半導体材料208と第2の半導体材料209とが直列接続された構成となっている。第1の半導体材料208としては、例えばN型ポリシリコン等のサーモパイル材料を用いることができる。第2の半導体材料209としては、例えばP型ポリシリコン等のサーモパイル材料を用いることができる。なお、サーモパイルを構成する熱電対の直列接続数がサーモパイル対数Nである。   A thermopile can be used as the temperature sensor unit 204. The thermopile has a configuration in which many thermocouples are connected in series, and the thermocouple has a configuration in which a first semiconductor material 208 and a second semiconductor material 209 are connected in series. As the first semiconductor material 208, a thermopile material such as N-type polysilicon can be used, for example. As the second semiconductor material 209, a thermopile material such as P-type polysilicon can be used. The number of thermocouples connected in series is the number N of thermopile pairs.

赤外線吸収部203及び温度センサ部204は、後述する断熱構造体202上に形成することができる。   The infrared absorption part 203 and the temperature sensor part 204 can be formed on the heat insulation structure 202 mentioned later.

断熱構造体202は、赤外線センサの感度を高める目的で、支持基板201との熱絶縁性を向上するために形成されており、断熱構造体202の下部の支持基板201は、エッチング等の方法を用いて除去されている。断熱構造体202は、赤外線吸収部203と一体となった薄膜部206を中空状態に支持する構成であればよく、その具体的な構成は特に限定されるものではなく、例えば梁部205で薄膜部206を中空状態に支持する構成とすることができる。   The heat insulating structure 202 is formed in order to improve the thermal insulation with the support substrate 201 for the purpose of increasing the sensitivity of the infrared sensor, and the support substrate 201 below the heat insulating structure 202 is formed by a method such as etching. Has been removed using. The heat insulating structure 202 only needs to be configured to support the thin film portion 206 integrated with the infrared absorbing portion 203 in a hollow state, and the specific configuration is not particularly limited. It can be set as the structure which supports the part 206 in a hollow state.

開口部207は、例えば四隅に設けられ、梁部205及び薄膜部206の形状を決めている。   The openings 207 are provided at, for example, four corners, and determine the shapes of the beam portion 205 and the thin film portion 206.

ここで、図13に示すように、光学部を備える光学基板106と、センサ素子110を備えるセンサ基板(支持基板101)と、電極1050を備える電極基板(インターポーザ105)とを接合することにより形成される赤外線センサについて検討する。なお、電極基板は、センサ基板に対し光学基板とは反対側に位置している。係る赤外線センサにおいては、センサ素子110の赤外線吸収部203とインターポーザ105との距離(以下「第1の距離Dmg」という。)が狭くなり、第1の距離Dmgとして十分な距離(例えば150μm)を確保できず、赤外線センサ出力のS/N比が小さくなるという課題がある。   Here, as shown in FIG. 13, it is formed by bonding an optical substrate 106 having an optical part, a sensor substrate (support substrate 101) having a sensor element 110, and an electrode substrate (interposer 105) having an electrode 1050. Consider the infrared sensor to be used. The electrode substrate is located on the opposite side of the optical substrate from the sensor substrate. In such an infrared sensor, the distance between the infrared absorbing portion 203 of the sensor element 110 and the interposer 105 (hereinafter referred to as “first distance Dmg”) becomes narrow, and a sufficient distance (for example, 150 μm) is set as the first distance Dmg. There is a problem that the S / N ratio of the infrared sensor output becomes small.

そこで、本発明者らはサーモパイル対数Nと赤外線センサ出力のS/N比との関係について検討した結果、サーモパイル対数Nと赤外線センサ出力のS/N比との間に所定の関係があることが好ましいことを見出した。具体的には、本発明者らはサーモパイル対数Nと第1の距離Dmgとが、以下の条件(1)を満たすことが好ましく、以下の条件(2)を満たすことがより好ましいことを見出した。Dmgの単位はμmであり、例えばDmgが20μmの場合は、以下の式にてDmg=20を代入する。
0.001467Dmg−0.110667Dmg+3.143333Dmg−41.533333Dmg+255.000000≦N≦0.023200Dmg−1.741333Dmg+49.400000Dmg−654.966667Dmg+4039.000000・・・条件(1)
0.002133Dmg−0.162667Dmg+4.686667Dmg−63.033333Dmg+394.000000≦N≦0.014867Dmg−1.115333Dmg+31.608333Dmg−418.416667Dmg+2575.000000・・・条件(2)
以下、図15を参照しながら詳細に説明する。
Therefore, as a result of examining the relationship between the thermopile logarithm N and the S / N ratio of the infrared sensor output, the present inventors have found that there is a predetermined relationship between the thermopile logarithm N and the S / N ratio of the infrared sensor output. I found it preferable. Specifically, the present inventors have found that the thermopile logarithm N and the first distance Dmg preferably satisfy the following condition (1), and more preferably satisfy the following condition (2). . The unit of Dmg is μm. For example, when Dmg is 20 μm, Dmg = 20 is substituted in the following formula.
0.001467Dmg 4 -0.110667Dmg 3 + 3.143333Dmg 2 -41.533333Dmg + 255.000000 ≦ N ≦ 0.023200Dmg 4 -1.741333Dmg 3 + 49.400000Dmg 2 -654.966667Dmg + 4039.000000 ··· conditions (1)
0.002133Dmg 4 -0.162667Dmg 3 + 4.686667Dmg 2 -63.033333Dmg + 394.000000 ≦ N ≦ 0.014867Dmg 4 -1.115333Dmg 3 + 31.608333Dmg 2 -418.416667Dmg + 2575.000000 ··· condition (2)
Hereinafter, a detailed description will be given with reference to FIG.

図15は、サーモパイル対数Nと赤外線センサ出力のS/N比との関係を説明するための図である。図15における横軸はサーモパイル対数Nを表し、縦軸は赤外線センサ出力のS/N比が最大となる値を1とする規格化を行ったときのS/N比であるS/N相対値を表す。   FIG. 15 is a diagram for explaining the relationship between the thermopile logarithm N and the S / N ratio of the infrared sensor output. The horizontal axis in FIG. 15 represents the thermopile logarithm N, and the vertical axis represents the S / N relative value that is the S / N ratio when normalization is performed with the value at which the S / N ratio of the infrared sensor output is maximized being 1. Represents.

また、図15における実線、点線、一点鎖線、二点鎖線及び破線は、第1の距離Dmgが各々、5μm、10μm、15μm、20μm及び25μmにおけるサーモパイル対数NとS/N相対値との関係を表す曲線である。   Further, the solid line, the dotted line, the alternate long and short dash line, and the broken line in FIG. 15 indicate the relationship between the thermopile logarithm N and the S / N relative value when the first distance Dmg is 5 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, and 25 μm, respectively. It is a curve to represent.

S/N相対値が0.8を上回るサーモパイル対数Nと第1の距離Dmgとの相関を検討した。その結果、5μm≦Dmg≦25μmにおいて、条件(1)を満たせば、S/N相対値が0.8を上回ることが明らかとなった。一方、上限値を上回った場合又は下限値を下回った場合には、S/N相対値が0.8を下回り、S/N比が悪くなってしまうことが明らかになった。   The correlation between the thermopile logarithm N whose S / N relative value exceeds 0.8 and the first distance Dmg was examined. As a result, it was revealed that the S / N relative value exceeds 0.8 when the condition (1) is satisfied in 5 μm ≦ Dmg ≦ 25 μm. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value or falls below the lower limit value, it has become clear that the S / N relative value is less than 0.8 and the S / N ratio becomes worse.

なお、条件(1)の左辺は、第1の距離Dmgが5μm、10μm、15μm、20μm及び25μmにおけるS/N相対値が0.8となるサーモパイル対数Nの値のうち小さい方の値と、第1の距離Dmgとの間の関係式である。ここで、第1の距離Dmgが5μm、10μm、15μm、20μm及び25μmにおけるS/N相対値が0.8となるときのサーモパイル対数Nの値のうち小さい方の値は、各々、113、58、40、31及び25であった。   Note that the left side of the condition (1) is the smaller value of the thermopile logarithm N values where the S / N relative value is 0.8 when the first distance Dmg is 5 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, and 25 μm, It is a relational expression between 1st distance Dmg. Here, the smaller value of the thermopile logarithm N when the S / N relative value is 0.8 when the first distance Dmg is 5 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm and 25 μm is 113, 58, respectively. , 40, 31 and 25.

また、条件(1)の右辺は、第1の距離Dmgが5μm、10μm、15μm、20μm及び25μmにおけるS/N相対値が0.8となるときのサーモパイル対数Nの値のうち大きい方の値と、第1の距離Dmgとの関係式である。ここで、第1の距離Dmgが5μm、10μm、15μm、20μm及び25μmにおけるS/N相対値が0.8となるときのサーモパイル対数Nの値のうち大きい方の値は、各々、1796、920、627、481及び394であった。   The right side of the condition (1) indicates the larger value of the thermopile logarithm N values when the S / N relative value is 0.8 when the first distance Dmg is 5 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, and 25 μm. And the first distance Dmg. Here, the larger one of the values of the thermopile logarithm N when the S / N relative value is 0.8 when the first distance Dmg is 5 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, and 25 μm is 1796, 920, respectively. 627, 481 and 394.

同様に、S/N相対値が0.9を上回るサーモパイル対数Nと第1の距離Dmgとの相関を検討した。その結果、5μm≦Dmg≦25μmにおいて、式(2)を満たせば、S/N相対値が0.9を上回ることが明らかとなった。一方、上限値を上回った場合又は下限値を下回った場合にはS/N相対値が0.9を下回り、S/N比が悪くなってしまうことが明らかになった。   Similarly, the correlation between the thermopile logarithm N whose S / N relative value exceeds 0.9 and the first distance Dmg was examined. As a result, it was revealed that the S / N relative value exceeds 0.9 when Expression (2) is satisfied in 5 μm ≦ Dmg ≦ 25 μm. On the other hand, when the upper limit value was exceeded or the lower limit value was fallen, it became clear that the S / N relative value was less than 0.9, and the S / N ratio deteriorated.

なお、条件(2)の左辺及び右辺は、各々、条件(1)の左辺及び右辺と同様の求め方をしたサーモパイル対数Nと第1の距離Dmgとの関係式である。条件(1)と条件(2)とにおける異なる点は、S/N相対値が0.8となる値を用いる代わりにS/N相対値が0.9となる値を用いた点である。ここで、第1の距離Dmgが5μm、10μm、15μm、20μm及び25μmにおけるS/N相対値が0.9となるときのサーモパイル対数Nの値のうち小さい方の値は、各々、177、91、62、48及び39であった。また、第1の距離Dmgが5μm、10μm、15μm、20μm及び25μmにおけるS/N相対値が0.9となるときのサーモパイル対数Nの値のうち大きい方の値は、各々、1143、585、399、306及び250であった。   Note that the left side and the right side of the condition (2) are relational expressions between the thermopile logarithm N and the first distance Dmg obtained in the same manner as the left side and the right side of the condition (1), respectively. The difference between the condition (1) and the condition (2) is that a value at which the S / N relative value is 0.9 is used instead of a value at which the S / N relative value is 0.8. Here, when the first distance Dmg is 5 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm and 25 μm, the smaller value of the thermopile logarithm N when the S / N relative value is 0.9 is 177, 91, respectively. 62, 48 and 39. Further, the larger one of the values of the thermopile logarithm N when the S / N relative value is 0.9 when the first distance Dmg is 5 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm and 25 μm is 1143, 585, 399, 306 and 250.

別の観点から述べると、第1の距離Dmgが15〜25μmの場合、サーモパイル対数Nが、40ペア≦N≦394ペア・・・条件(3)を満たすことが好ましい。これにより、S/N相対値が0.8を上回る。一方、サーモパイル対数Nが条件(3)における上限値を上回った場合又は下限値を下回った場合には、S/N相対値が0.8を下回り、S/N比が悪くなってしまう。なお、条件(3)を満たせば条件(1)も満たす。   From another viewpoint, when the first distance Dmg is 15 to 25 μm, it is preferable that the thermopile logarithm N satisfies the condition (3) of 40 pairs ≦ N ≦ 394 pairs. Thereby, S / N relative value exceeds 0.8. On the other hand, when the thermopile logarithm N is above the upper limit value or below the lower limit value in the condition (3), the S / N relative value is less than 0.8, and the S / N ratio is deteriorated. If the condition (3) is satisfied, the condition (1) is also satisfied.

さらに、第1の距離Dmgが15〜25μmの場合、サーモパイル対数Nが、62ペア≦N≦250ペア・・・条件(4)を満たすことがより好ましい。これにより、S/N相対値が0.9を上回る。一方、サーモパイル対数Nが条件(4)における上限値を上回った場合又は下限値を下回った場合には、S/N相対値が0.9を下回り、S/N比が悪くなってしまう。なお、条件(4)を満たせば条件(2)も満たす。   Furthermore, when the first distance Dmg is 15 to 25 μm, it is more preferable that the thermopile logarithm N satisfies 62 pairs ≦ N ≦ 250 pairs, the condition (4). Thereby, S / N relative value exceeds 0.9. On the other hand, when the thermopile logarithm N exceeds the upper limit value or falls below the lower limit value in the condition (4), the S / N relative value is less than 0.9, and the S / N ratio becomes worse. If condition (4) is satisfied, condition (2) is also satisfied.

また、第1の距離Dmgが5〜15μmの場合、サーモパイル対数Nが、113ペア≦N≦627ペア・・・条件(5)を満たすことが好ましい。これにより、S/N相対値が0.8を上回る。一方、サーモパイル対数Nが条件(5)における上限値を上回った場合又は下限値を下回った場合には、S/N相対値が0.8を下回り、S/N比が悪くなってしまう。なお、条件(5)を満たせば条件(1)も満たす。   In addition, when the first distance Dmg is 5 to 15 μm, it is preferable that the thermopile logarithm N satisfies 113 pairs ≦ N ≦ 627 pairs... Condition (5). Thereby, S / N relative value exceeds 0.8. On the other hand, when the thermopile logarithm N exceeds the upper limit value or falls below the lower limit value in the condition (5), the S / N relative value is less than 0.8, and the S / N ratio becomes worse. If condition (5) is satisfied, condition (1) is also satisfied.

さらに、第1の距離Dmgが5〜15μmの場合、サーモパイル対数Nが、177ペア≦N≦399ペア・・・条件(6)を満たすことがより好ましい。これにより、S/N相対値が0.9を上回る。一方、サーモパイル対数Nが条件(6)における上限値を上回った場合又は下限値を下回った場合には、S/N相対値が0.9を下回り、S/N比が悪くなってしまう。なお、条件(6)を満たせば条件(2)も満たす。   Furthermore, when the first distance Dmg is 5 to 15 μm, it is more preferable that the thermopile logarithm N satisfies 177 pairs ≦ N ≦ 399 pairs (6). Thereby, S / N relative value exceeds 0.9. On the other hand, when the thermopile logarithm N exceeds the upper limit value or falls below the lower limit value in the condition (6), the S / N relative value is less than 0.9, and the S / N ratio becomes worse. If the condition (6) is satisfied, the condition (2) is also satisfied.

以上に説明したように、第3実施形態に係る半導体装置によれば、S/N比の悪化を抑制する半導体装置を提供することができる。
なお、第3実施形態に係る半導体装置においては、前述したように、電極開口部131Aの近傍に形成され、配線層の表面131Bから支持基板101まで延在する接続孔H1と、電極開口部131Aと接続孔H1の表面とを含む領域に製膜された導電性材料132とを有し、導電性材料132が、支持基板101と電極開口部131Aとを電気的に接続する、という構造にしてもよい。
As described above, the semiconductor device according to the third embodiment can provide a semiconductor device that suppresses the deterioration of the S / N ratio.
In the semiconductor device according to the third embodiment, as described above, the connection hole H1 formed in the vicinity of the electrode opening 131A and extending from the surface 131B of the wiring layer to the support substrate 101, and the electrode opening 131A. And a conductive material 132 formed in a region including the surface of the connection hole H1, and the conductive material 132 electrically connects the support substrate 101 and the electrode opening 131A. Also good.

以上、半導体装置及び半導体装置の製造方法を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。   The semiconductor device and the method for manufacturing the semiconductor device have been described above by way of the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and improvements can be made within the scope of the present invention.

101 支持基板
102 絶縁膜
105 インターポーザ
106 光学基板
110 センサ素子
120 シリコン膜
131A 電極開口部
132 導電性材料
203 赤外線吸収部
204 温度センサ部
208 第1の半導体材料
209 第2の半導体材料
H1 接続孔
A1 センサ形成領域
A2 集積回路形成領域
A3 電極形成領域
Dmg 第1の距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Support substrate 102 Insulating film 105 Interposer 106 Optical substrate 110 Sensor element 120 Silicon film 131A Electrode opening part 132 Conductive material 203 Infrared absorption part 204 Temperature sensor part 208 1st semiconductor material 209 2nd semiconductor material H1 Connection hole A1 Sensor Formation area A2 Integrated circuit formation area A3 Electrode formation area Dmg First distance

特開2013−231738号公報JP 2013-231738 A

Claims (8)

支持基板と絶縁膜とが積層された積層基板を有する半導体装置であって、
前記積層基板上に形成された集積回路と、
前記絶縁膜上に形成された配線層と、
前記配線層に形成され、前記支持基板に接地電位を供給する電極開口部と、
前記電極開口部の近傍に形成され、前記配線層における前記電極開口部が形成された面から前記支持基板まで延在する接続孔と、
前記電極開口部と前記接続孔の表面とを含む領域に製膜された導電性材料と
を有し、
前記導電性材料は、前記支持基板と前記電極開口部とを電気的に接続する、
半導体装置。
A semiconductor device having a laminated substrate in which a support substrate and an insulating film are laminated,
An integrated circuit formed on the laminated substrate;
A wiring layer formed on the insulating film;
An electrode opening formed in the wiring layer and supplying a ground potential to the support substrate;
A connection hole formed in the vicinity of the electrode opening and extending from the surface of the wiring layer on which the electrode opening is formed to the support substrate;
A conductive material formed in a region including the electrode opening and the surface of the connection hole;
The conductive material electrically connects the support substrate and the electrode opening.
Semiconductor device.
支持基板と絶縁膜とが積層された積層基板と、センサ素子と、を有する半導体装置であって、
前記積層基板上に形成された前記センサ素子から出力される信号の処理を行う集積回路と、
配線層を介して前記支持基板に接地電位を供給する電極開口部と、
前記電極開口部の近傍に形成され、前記配線層における前記電極開口部が形成された面から前記支持基板まで延在する接続孔と、
前記電極開口部と前記接続孔の表面とを含む領域に形成された導電性材料と
を有し、
前記導電性材料は、前記支持基板と前記電極開口部とを電気的に接続する、
半導体装置。
A semiconductor device having a laminated substrate in which a support substrate and an insulating film are laminated, and a sensor element,
An integrated circuit for processing a signal output from the sensor element formed on the multilayer substrate;
An electrode opening for supplying a ground potential to the support substrate via a wiring layer;
A connection hole formed in the vicinity of the electrode opening and extending from the surface of the wiring layer on which the electrode opening is formed to the support substrate;
A conductive material formed in a region including the electrode opening and the surface of the connection hole;
The conductive material electrically connects the support substrate and the electrode opening.
Semiconductor device.
電極が形成されたインターポーザを更に有し、
前記電極は、前記導電性材料を介して前記電極開口部と電気的に接続される、
請求項2に記載の半導体装置。
An interposer with electrodes formed thereon;
The electrode is electrically connected to the electrode opening via the conductive material;
The semiconductor device according to claim 2.
前記センサ素子は、光センサであり、
前記支持基板と接合され、前記光センサに入射する光を集光する集光装置を有する、
請求項2又は3に記載の半導体装置。
The sensor element is an optical sensor,
A condensing device that condenses the light incident on the optical sensor, which is bonded to the support substrate;
4. The semiconductor device according to claim 2 or 3.
前記電極開口部が形成された面における前記接続孔の開口径が、前記支持基板における前記接続孔の開口径よりも大きい、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体装置。
The opening diameter of the connection hole in the surface where the electrode opening is formed is larger than the opening diameter of the connection hole in the support substrate;
The semiconductor device according to claim 1.
請求項2に係る半導体装置の製造方法であって、
前記絶縁膜が前記1又は複数の梁部によって中空状態に支持されるように前記絶縁膜に溝部を形成する工程と、前記接続孔を形成する工程とを同時に行う、
半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, comprising:
Simultaneously performing the step of forming a groove in the insulating film and the step of forming the connection hole so that the insulating film is supported in a hollow state by the one or more beam portions.
A method for manufacturing a semiconductor device.
光学部を有する光学基板と、
赤外線吸収部と、前記赤外線吸収部の温度変化を検出する温度センサ部とを備えるセンサ基板と、
前記センサ基板に対し前記光学基板とは反対側に位置し、電極が形成された電極基板と
を有し、
前記センサ基板上に、第1の半導体材料と第2の半導体材料からなる熱電対を多数直列接続したサーモパイルが形成され、
前記サーモパイルを構成する前記熱電対の直列接続数をNとし、前記赤外線吸収部と前記電極基板との距離をDmg(μm)とした場合、以下の条件(1)を満たすことを特徴とする赤外線センサ。
0.001467Dmg−0.110667Dmg+3.143333Dmg−41.533333Dmg+255.000000≦N≦0.023200Dmg−1.741333Dmg+49.400000Dmg−654.966667Dmg+4039.000000・・・条件(1)
An optical substrate having an optical part;
A sensor substrate comprising an infrared absorbing part and a temperature sensor part for detecting a temperature change of the infrared absorbing part;
An electrode substrate on which an electrode is formed, located on the opposite side of the optical substrate with respect to the sensor substrate,
A thermopile in which a number of thermocouples made of a first semiconductor material and a second semiconductor material are connected in series is formed on the sensor substrate,
Infrared rays satisfying the following condition (1), where N is the number of serially connected thermocouples constituting the thermopile and Dmg (μm) is the distance between the infrared absorbing portion and the electrode substrate: Sensor.
0.001467Dmg 4 -0.110667Dmg 3 + 3.143333Dmg 2 -41.533333Dmg + 255.000000 ≦ N ≦ 0.023200Dmg 4 -1.741333Dmg 3 + 49.400000Dmg 2 -654.966667Dmg + 4039.000000 ··· conditions (1)
以下の条件(2)を更に満たすことを特徴とする、
請求項7に記載の赤外線センサ。
0.002133Dmg−0.162667Dmg+4.686667Dmg−63.033333Dmg+394.000000≦N≦0.014867Dmg−1.115333Dmg+31.608333Dmg−418.416667Dmg+2575.000000・・・条件(2)
The following condition (2) is further satisfied,
The infrared sensor according to claim 7.
0.002133Dmg 4 -0.162667Dmg 3 + 4.686667Dmg 2 -63.033333Dmg + 394.000000 ≦ N ≦ 0.014867Dmg 4 -1.115333Dmg 3 + 31.608333Dmg 2 -418.416667Dmg + 2575.000000 ··· condition (2)
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