JP3940804B2 - ハイブリッド型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの半導体基板を複数の接続部を介して電気的及び機械的に接続した構造を有するハイブリッド型半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、所定の素子が形成された第１の半導体基板と、所定の素子が形成された第２の半導体基板とを、複数の接続部を介して互いに電気的及び機械的に接続した種々のハイブリッド型半導体装置が提供されているが、いずれの従来のハイブリッド型半導体装置においても、前記接続部として、金属柱が用いられていた。
【０００３】
ここで、このような従来のハイブリッド型半導体装置の一例として、赤外線撮像装置として構成されたハイブリッド型半導体装置について、図１０を参照して説明する。図１０は、この従来の装置を示す概略断面図である。
【０００４】
この従来の装置は、Ｓｉ（シリコン）基板（ｐ型半導体基板）１と、ＩｎＳｂ（インジウムアンチモン）基板（ｐ型半導体基板）２とを備えている。
【０００５】
ＩｎＳｂ基板２には、複数のｎ型拡散層３が２次元状に配置するように形成されている。この各ｎ型拡散層３と当該基板２のｐ型領域とのＰＮ接合がそれぞれホトダイオードを構成しており、赤外線を検出する光電変換素子を構成している。すなわち、ＩｎＳｂ基板２には、光電変換素子が２次元状に配置された光電変換部が形成されている。なお、１画素当たり１個のホトダイオードが形成されている。ＩｎＳｂ基板２の表面には、絶縁膜としてＩｎＳｂ酸化膜４が形成されている。該ＩｎＳｂ酸化膜４には、ｎ型拡散層３を露出させる開口が形成され、当該開口を介してｎ型拡散層３上に金属柱としてのＩｎ柱（インジウム柱）５がメッキ法又は蒸着により形成されている。また、ＩｎＳｂ酸化膜４には、画素領域（イメージエリア）外の領域の所定箇所においてＩｎＳｂ基板２のｐ型領域の表面を露出させる開口も形成され、当該開口を介してＩｎＳｂ基板２のｐ型領域の表面上にもＩｎ柱５が形成されている。
【０００６】
一方、Ｓｉ基板１上には絶縁膜としてＳｉＯ2膜６が形成され、その上に図示しない所定パターンの転送電極が形成され、更にＳｉ基板１には前記ｎ型拡散層３と対応する位置に、入力ダイオードの一部を構成するｎ型拡散層７が形成されている。これにより、Ｓｉ基板１には、前記ホトダイオードにより得られた電荷を読み出す電荷読み出し部としてのＳｉ−ＣＣＤが形成されている。そして、ＳｉＯ2膜６には、前記ＩｎＳｂ酸化膜４の開口と対応する位置に開口が形成され、ｎ型拡散層７上、及び、画素領域（イメージエリア）外の領域の所定箇所のＳｉ基板１のｐ型領域上に、Ｉｎ柱８が形成されている。
【０００７】
そして、Ｉｎ柱５とＩｎ柱８とを圧着して接合することにより、Ｓｉ基板１とＩｎＳｂ基板２とが結合されている。すなわち、Ｓｉ基板１とＩｎＳｂ基板２とは、接続部としての金属柱５，８を介して電気的及び機械的に接続されている。
【０００８】
なお、Ｉｎ柱５，８の対は、柱状をなして圧着により接合されることから、比較的断面積の大きなものとならざるを得ず、１画素当たり１個しか設けられていない。このため、Ｉｎ柱５，８の対は、前述したように画素領域外の領域にも設けられている。画素領域外に設けられたＩｎ柱５，８は、ＩｎＳｂ基板２のｐ型領域を共通電極として用い、各画素のホトダイオードのｐ側を共通にして電荷読み出し部に電気的に接続するためのものである。
【０００９】
また、各基板１，２はそれぞれ一体に構成されており、基板１，２のいずれも複数のブロックには分割されていない。
【００１０】
この装置によれば、図１０中の上方から赤外線が入射すると、当該赤外線がＩｎＳｂ基板２に形成された前記ホトダイオードにより光電変換され、この光電変換された電荷が金属柱５，８を介してＳｉ基板１に形成された前記電荷読み出し部により読み出される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述した図１０に示すようなハイブリッド型半導体装置の使用温度は７７゜Ｋであるとともに、不使用時に当該装置が設置される環境温度は室温であることから、このハイブリッド型半導体装置は、室温と７７゜Ｋとの間を反復する温度サイクルにさらされることになる。
【００１２】
したがって、Ｓｉ基板１とＩｎＳｂ基板２とを接続している金属柱５，８は、基板１と基板２との間に熱膨張係数の差があるために、この温度サイクルによってストレスを受ける。
【００１３】
しかしながら、前記図１０に示す従来のハイブリッド型半導体装置では、基板１と基板２とを接続する接続部がＩｎ柱５，８、すなわち、金属柱で構成されており、当該金属柱は実質的に剛体であることから、前記ストレスによって、当該金属柱が破損したりｎ型拡散層３，７から剥がれたりし易い。したがって、図１０に示す従来のハイブリッド型半導体装置では、基板１と基板２との間の所望の電気的な接続が失われ易く、画素欠陥などの不良を招き易かった。
【００１４】
このような状況は、赤外線撮像装置として構成されたハイブリッド型半導体装置のみならず、他の種々のハイブリッド型半導体装置においても同様であった。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、２つの半導体基板の熱膨張係数の差に起因して生ずるストレスによる接続不良を防止することができるハイブリッド型半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決のため、本発明の第１の態様によるハイブリッド型半導体装置は、所定の素子が形成された第１の半導体基板と、所定の素子が形成された第２の半導体基板とを、複数の接続部を介して互いに電気的及び機械的に接続したハイブリッド型半導体装置において、前記複数の接続部がバネ性を有するように構成されたものである。
【００１７】
この第１の態様によれば、接続部がバネ性を有するように構成されているので、第１及び第２の半導体基板の熱膨張係数の差に起因してストレスが生じても、当該接続部のバネ性により吸収されることとなる。したがって、接続部が破損したり接続部が第１及び第２の半導体基板の所定箇所から剥がれたりし難くなり、接続不良が発生し難くなる。
【００１８】
本発明の第２の態様によるハイブリッド型半導体装置は、前記第１の態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記各接続部が１層又は複数層の薄膜で形成された板バネを有するものである。
【００１９】
この第２の態様は接続部の具体例を挙げたものであるが、接続部が薄膜で形成された板バネを有していれば、接続部にバネ性を付与することができるとともに、接続部を微細加工が可能な周知の半導体プロセス技術を用いて形成することができ、微細に作製可能となる。
【００２０】
なお、前記薄膜は、導電膜単層でもよいし、必要に応じて接続部の機械的強度を増すために、複数の導電層（例えば、ＡｌとＴｉなど）、あるいは絶縁膜と導電体層との複合層（例えば、ＳｉＮ−Ａｌ−ＳｉＮなど）としてもよい。
【００２１】
本発明の第３の態様によるハイブリッド型半導体装置は、前記第２の態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記板バネが前記第１の半導体基板側から前記第２の半導体基板側にかけて斜めに立ち上がっているものである。
【００２２】
本発明の第４の態様によるハイブリッド型半導体装置は、前記第３の態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記板バネが、平板状あるいは湾曲板状あるいは波板状に、斜めに立ち上がっているものである。
【００２３】
本発明の第５の態様によるハイブリッド型半導体装置は、前記第２の態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記板バネが、前記第１の半導体基板側から前記第２の半導体基板側にかけて、ジグザグ状に立ち上がっているものである。
【００２４】
本発明の第６の態様によるハイブリッド型半導体装置は、前記第２の態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記板バネが、波板状に、前記第１及び第２の半導体基板の面と略々平行な方向に延びているものである。
【００２５】
前記第３乃至第６の態様は、前記板バネの具体例を挙げたものであるが、板バネをジグザグ状や波板状に形成しておけば、板バネを平板状や湾曲板状に形成する場合に比べて、板バネの変形の自由度が増すため、一層、接続部が破損したり接続部が第１及び第２の半導体基板の所定箇所から剥がれたりし難くなり、接続不良が一層発生し難くなる。
【００２６】
本発明の第７の態様によるハイブリッド型半導体装置は、前記第１乃至第６のいずれかの態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板とを機械的に接続するが電気的には接続しない複数のダミー接続部であって、バネ性を有するように構成された複数のダミー接続部を備えたものである。前記ダミー接続部は、前記接続部と同様に構成することができる。ただし、前記ダミー接続部は、前記接続部と異なり電気的な接続を行うものではないので、導電膜を用いて構成する必要はない。
【００２７】
この第７の態様のように、接続部のみならずダミー接続部を設けると、第１及び第２の半導体基板間の機械的な接続の強度を高めることができる。
【００２８】
本発明の第８の態様によるハイブリッド型半導体装置は、前記第１乃至第７のいずれかの態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記第２の半導体基板が複数のブロックに分割され、当該各ブロックが、前記複数の接続部のうちの少なくとも２つの接続部を介して前記第１の半導体基板に電気的及び機械的に接続されたものである。
【００２９】
この第８の態様によれば、第２の半導体基板が複数のブロックに分割されているので、２つの半導体基板の熱膨張係数の差に起因して接続部が受けるストレスの大きさが、複数のブロックに分割されていない場合に比べて低減されることとなる。したがって、前記第８の態様によれば、一層、接続部が破損したり接続部が第１及び第２の半導体基板の所定箇所から剥がれたりし難くなり、接続不良が一層発生し難くなる。
【００３０】
なお、前述した図１０に示す従来の装置では、接続部としての金属柱５，８は、比較的大きなものとならざるを得ないことから、１画素当たり１個しか設けられておらず、ＩｎＳｂ基板２のｐ型領域が共通電極として用いられている。このため、ＩｎＳｂ基板２を複数のブロックに分割しようとしても、その分割を行えばＩｎＳｂ基板２に形成された各画素のホトダイオードのｐ側をＳｉ基板１に形成された読み出し部に接続できなくなってしまうので、その分割は不可能である。これに対し、前記第８の態様では、接続部を微細に形成することができることから、各ブロックに少なくとも２つの接続部を設けている。そのため、第２の基板全体を共通電極として用いる必要がなくなり、例えば、第２の基板を画素毎のブロックに分割したような場合であっても、当該画素のホトダイオード等の素子の両側を第１の基板にそれぞれ接続することができ、第２の半導体基板の分割が可能となっているのである。
【００３１】
本発明の第９の態様によるハイブリッド型半導体装置の製造方法は、前記第１乃至第８のいずれかの態様によるハイブリッド型半導体装置を製造する方法であって、前記第１の半導体基板上に、斜面を有する犠牲層を形成する段階と、前記板バネを形成する前記薄膜を、前記犠牲層の前記斜面の少なくとも一部に沿うように、かつ、前記第１の半導体基板の所定箇所に電気的に接続されるように、形成する段階と、前記第２の半導体基板の所定箇所が前記薄膜と電気的に接続されるように、前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板とを結合する段階と、前記結合する段階の後に前記犠牲層を除去する段階と、を備えたものである。
【００３２】
この第９の態様によれば、犠牲層の斜面を巧みに利用することによって接続部を形成することができ、しかも、各段階はいずれも半導体微細加工技術そのものを応用したものとすることができるため、容易に製造することができるとともに、微細な接続部を形成することができる。また、製造途中においては、接続部は犠牲層を除去するまで当該犠牲層に支持され固定されているため、接続部が変形したり破損したりしてしまう不良は全く生じない。
【００３３】
なお、前記犠牲層に斜面を形成する際には、例えば、テーパーエッチ又はリフロー法により犠牲層に当該斜面を形成することができる。このように、周知のウエットエッチ法、ドライエッチ法を用いたテーパー形成技術、あるいは、レジスト、ＳｉＯ2などのリフロー技術を用いることにより、前記斜面は容易に形成することができる。
【００３４】
また、前記結合する段階における結合は、例えば、熱処理による融着、機械的圧力による圧着、及び超音波による接合のうちの、いずれか又はその組合せにより行うことができる。このような方法を採用すれば、容易かつ確実に当該結合を行うことができる。
【００３５】
さらに、前記犠牲層の除去は、例えば、ウエットエッチング法又はアッシング法により行うことができる。これらの方法を採用すれば、容易に犠牲層のみを除去することができる。特に、アッシング法を用いた場合には、その後の乾燥工程は不要である。ウエットエッチング法により犠牲層を除去した場合には、エッチング液をリンスした後、フリーズドライ法などにより乾燥を行えばよい。
【００３６】
本発明の第１０の態様によるハイブリッド型半導体装置の製造方法は、前記第９の態様による製造方法において、前記結合する段階の後であって前記除去する段階の前に、前記第２の半導体基板を複数のブロックに分割する段階を備えたものである。
【００３７】
前記第８の態様のように第２の半導体基板を複数のブロックに分割する場合、この第１０の態様のように当該分割を犠牲層の除去の前に行えば、当該分割の際には接続部が犠牲層に支持され固定されているため、接続部が変形したり破損したりすることがなくなり、歩留りが極めて高くなる。
【００３８】
本発明の第１１の態様によるハイブリッド型半導体装置の製造方法は、前記第９又は第１０の態様による製造方法において、前記結合する段階の後であって前記除去する段階の前に、前記結合された第１及び第２半導体基板を個々のチップに分割する段階を備えたものである。
【００３９】
前記第９及び第１０の態様では、２枚の同じ半導体基板を用いて複数のハイブリッド型半導体装置を同時に製造する場合にはダイシング等により個々のチップに分割することになるが、この場合、前記第１１の態様のように当該分割を犠牲層の除去の前に行えば、当該分割の際には接続部が犠牲層に支持され固定されているため、接続部が変形したり破損したりすることがなくなり、歩留りが極めて高くなる。
【００４０】
なお、本発明のハイブリッド型半導体装置は、例えば、赤外線撮像装置に適用することができる。この場合、例えば、前記第１乃至第７のいずれかの態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記第２の半導体基板には、赤外線を検出する光電変換素子が１次元状又は２次元状に配置された光電変換部を形成しておき、また、前記第１の半導体基板には、前記光電変換部で得られた電荷を読み出す読み出し部を形成しておけばよい。もっとも、本発明のハイブリッド型半導体装置は、赤外線撮像装置以外の他の種々のハイブリッド型半導体装置に適用することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるハイブリッド型半導体装置及びその製造方法について、図面を参照して説明する。
【００４２】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態によるハイブリッド型半導体装置としての赤外線撮像装置について、図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。
【００４３】
本実施の形態による赤外線撮像装置は、第１の半導体基板としてのｐ型のＳｉ基板１１と、第２の半導体基板としてのｐ型のＩｎＳｂ基板１２とを備えている。
【００４４】
ＩｎＳｂ基板１２には、複数のｎ型拡散層１３が２次元状に配置するように形成されている。この各ｎ型拡散層１３と当該基板１２のｐ型領域とのＰＮ接合がそれぞれホトダイオードを構成しており、赤外線を検出する光電変換素子を構成している。すなわち、ＩｎＳｂ基板１２には、光電変換素子が２次元状に配置された光電変換部が形成されている。なお、本実施の形態では、１画素当たり１個のホトダイオードが形成されている。ＩｎＳｂ基板１２の表面には、ＩｎＳｂ酸化膜や陽極酸化膜などの保護膜１４が形成され、更に該保護膜１４上にＳｉＮ膜１５が形成されている。前記膜１４，１５にはｎ型拡散層１３の一部を露出させるようにコンタクトホール１６が形成され、該コンタクトホール１６付近に、Ｔｉからなる接続パッド１７がｎ型拡散層１３とオーミックコンタクトをとるように形成されている。
【００４５】
一方、Ｓｉ基板１１上には図示しないが電荷読み出し部を構成するＳｉ−ＣＣＤ転送電極が所定のパターンで形成され、更にその上にはＳｉＯ2膜１８が形成され、該ＳｉＯ2膜１８上にＳｉＮ膜１９が形成され、また、Ｓｉ基板１１には、前記ｎ型拡散層１３と対応し前記コンタクトホール１６及び電極パッド１７に対して横方向にずれた位置に、入力ダイオードの一部を構成するｎ型拡散層（ｎ+層）２０が形成されている。これにより、Ｓｉ基板１１には、前記ホトダイオードにより得られた電荷を読み出す電荷読み出し部としてのＳｉ−ＣＣＤが形成されている。前記膜１８，１９には、前記ｎ型拡散層２０の一部を露出させるようにコンタクトホール２１が形成され、コンタクトホール２１の部分のｎ型拡散層２０上には、図示しないごく薄いＴｉ膜が被着されている。
【００４６】
そして、以上のように構成されたＳｉ基板１１とＩｎＳｂ基板１２とは、複数の接続部２２を介して互いに電気的及び機械的に接続されている。本実施の形態では、各接続部２２は、Ｃｕ薄膜２３で形成された板バネとして構成されている。すなわち、本実施の形態では、Ｃｕ薄膜２３は、Ｓｉ基板１１側のコンタクトホール２１内におけるｎ型拡散層２０上に形成された前記図示しないＴｉ膜とオーミックコンタクトをとるように、コンタクトホール２１内及び当該コンタクトホール２１周辺のＳｉＮ膜１９上に形成されるとともに、そこから斜めに平板状に立ち上がって更にＩｎＳｂ基板１２側の接続パッド１７の図１中の下面に沿って延びるように、形成されている。このＣｕ薄膜２３における接続パッド１７の下面に沿った部分は、当該接続パッド１７の下面に接合されている。したがって、各基板１１，１２にそれぞれ形成されたｎ型拡散層２０，１３間が、コンタクトホール２１内のｎ型拡散層２０上に形成された図示しないごく薄いＴｉ膜、接続部２２としてのＣｕ薄膜２３及び接続パッド１７を介して、電気的に接続され、これにより、ＩｎＳｂ基板１２に形成された各ホトダイオードで発生した電荷をＳｉ基板１１に形成されたＳｉ−ＣＣＤで読み出すことができるようになっている。また、Ｃｕ薄膜２３が前述したような形状に形成されているので、当該Ｃｕ薄膜２３は、板バネとなり、バネ性を有している。
【００４７】
なお、本実施の形態では、前述した図１０に示す赤外線撮像装置と同様に、接続部２２（すなわち、Ｃｕ薄膜２３）が１画素当たり１個設けられている。そこで、図面には示していないが、ＩｎＳｂ基板１２のｐ型領域を共通電極として用い、各画素のホトダイオードのｐ側を共通にして電荷読み出し部に電気的に接続するために、画素領域（イメージエリア）外の領域において、前記接続部２２（Ｃｕ薄膜２３）を介して、Ｓｉ基板１１のｐ型領域とＩｎＳｂ基板１２のｐ型領域とが電気的に接続されている。この接続構造は、前述したＳｉ基板１１のｎ型拡散層２０とＩｎＳｂ基板１２のｎ型拡散層１３との接続構造と同様である。
【００４８】
本実施の形態による赤外線撮像装置では、図１中の上方から赤外線が入射すると、当該赤外線がＩｎＳｂ基板１２に形成された前記ホトダイオードにより光電変換され、この光電変換された電荷が接続部２２としてのＣｕ薄膜２３を介してＳｉ基板１１に形成された前記電荷読み出し部により読み出される。
【００４９】
本実施の形態による赤外線撮像装置によれば、接続部２２がＣｕ薄膜２３により形成された板バネにより構成されているので、Ｓｉ基板１１及びＩｎＳｂ基板１２の熱膨張係数の差に起因してストレスが生じても、当該接続部２２のバネ性により吸収されることとなる。したがって、接続部２２が破損したり接続部２２がＳｉ基板１１及びＩｎＳｂ基板１２の所定箇所から剥がれたりし難くなり、接続不良が発生し難くなる。
【００５０】
次に、図１に示す赤外線撮像装置の製造方法の一例について、図２及び図３を参照して説明する。
【００５１】
図２は図１に示す赤外線撮像装置の製造工程を示す概略断面図で、図３は図２に示す工程に引き続く工程を示す概略断面図である。なお、図２及び図３において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付している。
【００５２】
図２（ａ）は、ｐ型Ｓｉ基板１１に電荷読み出し回路を作製し、その表面をＳｉＯ2膜１８及びＳｉＮ膜１９で保護した状態を示す。なお、Ｓｉ基板１１には、前記ｎ型拡散層２０が形成されている。
【００５３】
次に、図２（ａ）に示す状態の基板１１上（ＳｉＮ膜１９側）に、厚さ５μｍ程度のＳｉＯ2層３０を犠牲層としてスパッタやＣＶＤ法などで形成する（図２（ｂ））。
【００５４】
その後、ウエットエッチング又はドライエッチングによるテーパーエッチ技術により、ＳｉＯ2層３０をテーパーエッチし、当該ＳｉＯ2層３０に斜面３０ａを形成する（図２（ｃ））。このテーパーエッチにより、ｎ型拡散層２０（ｎ+層）付近のＳｉＮ膜１９は露出する。後述する説明からわかるように、斜面３０ａが前記Ｃｕ薄膜２３の斜めに立ち上がる形状を転写する型となる。
【００５５】
次いで、上方からＳｉＮ膜１９及びＳｉＯ2膜１８の一部をフォトリソエッチング法によりエッチング除去してコンタクトホール２１を開口し、当該コンタクトホール２１からｎ型拡散層２０を露出させる（図２（ｄ））。図面には示していないが、画素領域以外の領域に対応する箇所のコンタクトホール２１からは、Ｓｉ基板１１のｐ型領域の表面を露出させる。
【００５６】
次に、図２（ｄ）に示す状態となった基板１１の上面の全体に、Ｃｕ薄膜２３をスパッタや蒸着などによって形成する（図２（ｅ））。なお、Ｃｕ薄膜２３の形成前に、コンタクトホール２１から露出したｎ型拡散層２０及びＳｉ基板１１のｐ型領域の表面に、図示しないＴｉ膜をごく薄く形成しておく。
【００５７】
その後、Ｃｕ薄膜２３を所定のパターンにパターニングし、前記接続部２２を作製する（図３（ａ））。この状態では、接続部２２としてのＣｕ薄膜２３は、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０により支持され固定されており、バネ性を発揮しない。
【００５８】
一方、図３（ｂ）に示すように、ＩｎＳｂ基板１２に対しては、前記ホトダイオードの一部を構成するｎ型拡散層１３形成のためのプロセスを終了させ、その表面をＩｎＳｂ酸化膜や陽極酸化膜などの保護膜１４、及びＳｉＮ膜１５で保護し、該膜１４，１５にコンタクトホール１６を形成し、Ｔｉからなる接続パッド１７を形成しておく。
【００５９】
以上の工程までで、Ｓｉ基板１１側とＩｎＳｂ基板１２側の個別のプロセスは終了する。
【００６０】
その後、Ｃｕ薄膜２３の上側部分と接続パッド１７とを、熱処理による融着、機械的圧力による圧着、及び超音波による接合のうちの、いずれか又はその組合せにより接合することによって、Ｓｉ基板１１とＩｎＳｂ基板１２とを結合する（図３（ｃ））。この結合の際には、接続部２２としてのＣｕ薄膜２３は、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０により支持され固定されているので、当該Ｃｕ薄膜２３が変形したり破損したりするおそれはない。
【００６１】
次いで、図面には示していないが、このようにして結合されたＳｉ基板１１及びＩｎＳｂ基板１２を、ダイシングなどにより個々のチップ（個々の赤外線撮像装置に相当する部分）に分割する。この分割の際にも、接続部２２としてのＣｕ薄膜２３は、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０により支持され固定されているので、当該Ｃｕ薄膜２３が変形したり破損したりするおそれはない。
【００６２】
最後に、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０をウエットエッチングにより除去する。ここで初めて、接続部２２がバネ性を発揮し、図１に示す赤外線撮像装置が完成する。
【００６３】
以上説明した製造方法の各工程は周知の半導体微細加工技術そのものを応用したものであり、この製造方法によれば、図１に示す赤外線撮像装置を容易に製造することができるとともに、微細な接続部２２を形成することもできる。
【００６４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態によるハイブリッド型半導体装置としての赤外線撮像装置について、図４を参照して説明する。
【００６５】
図４は本実施の形態による赤外線撮像装置を示す図であり、図４（ａ）はその概略断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＢ−Ｂ’矢視図、図４（ｃ）は図４（ａ）中のＣ−Ｃ’矢視図である。理解を容易にするため、図４（ｂ）には、実際には既に除去されて存在しない後述する犠牲層としてのＳｉＯ2層３０も、併せて示している。したがって、正確に言えば、図４（ｂ）は、後述する犠牲層としてのＳｉＯ2層３０を除去する前の状態である図６（ｂ）に示す状態の基板１１の平面図を示すことになる。なお、図４（ｂ）中の▲１▼〜▲４▼は、図６（ｂ）中の▲１▼〜▲４▼にそれぞれ対応している。また、理解を容易にするため、図４（ｃ）では、破線で表されるべき要素は接続パッド１７及びダミーパッド４５のみとし、他の要素は省略している。なお、図４（ｂ）（ｃ）中のＡ−Ａ’線に沿った断面が図４（ａ）に対応している。
【００６６】
なお、図４において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複した説明は省略する。
【００６７】
本実施の形態による赤外線撮像装置が前記第１の実施の形態による図１に示す赤外線撮像装置と異なる所は、以下の点のみである。
【００６８】
すなわち、前記第１の実施の形態では、接続部２２がＣｕ薄膜２３の単層構造となっていたのに対し、本実施の形態では、接続部２２の強度を向上させるため、図４（ａ）に示すように、接続部２２がＴｉ膜４１及びＡｌ膜４２の２層からなる薄膜として構成されている。なお、本実施の形態では、接続部２２は、このように複数の導電膜４１，４２の複合層による薄膜により構成されているが、例えば、ＳｉＮ層などの絶縁膜と導電層との複合層からなる薄膜により構成してもよい。
【００６９】
また、前記第１の実施の形態では、接続部２２のみでＳｉ基板１１とＩｎＳｂ基板１２とが機械的に接続されていたのに対し、本実施の形態では、両基板１１，１２間の機械的な接続の強度を上げるため、Ｓｉ基板１１とＩｎＳｂ基板１２とを機械的に接続するが電気的には接続しないダミー接続部４３が、各画素について２個ずつ追加されている。さらに、本実施の形態では、ダミー接続部４３の追加に伴い、ＩｎＳｂ１２上の所定箇所には、Ｔｉからなるダミーパッド４５が形成されている。ダミー接続部４３はＳｉＮ膜（導電膜でもよい）４４で構成されており、ダミー接続部４３も、接続部２２と同様にバネ性を有するように構成されている。すなわち、本実施の形態では、ＳｉＮ膜４４は、Ｓｉ基板１１上のＳｉＮ膜１９上に部分的に形成されるとともに、そこから斜めに平板状に立ち上がって更にＩｎＳｂ基板１２側のダミーパッド４５の図４中の下面に沿って延びるように、形成されている。このＳｉＮ膜４４におけるダミーパッド４５の下面に沿った部分は、当該ダミーパッド４５の下面に接合されている。
【００７０】
また、前記第１の実施の形態では、前述したように、接続部２２が１画素当たり１個設けられ、当該接続部２２及びこれに接合された接続パッド１７を介して各基板１１，１２に形成されたｎ型拡散層２０，１３間が電気的に接続され、画素領域外の領域において設けられた接続部２２及びこれに接合された接続パッド１７を介して各基板１１，１２のｐ型領域間が電気的に接続されていた。すなわち、各画素のホトダイオードのｎ側はＳｉ基板１１に形成された電荷読み出し部にそれぞれ独立して電気的に接続されているが、各画素のホトダイオードのｐ側はＩｎＳｂ基板１２のｐ型領域を共通電極として前記電荷読み出し部に共通して電気的に接続されていた。
【００７１】
これに対し、本実施の形態では、図４（ｂ）に示すように、接続部２２が１画素当たり２個設けられている。そして、各画素に設けられた２つの接続部２２のうちの一方（図４（ｂ）中の上側の接続部２２であり、Ｓｉ基板１１のｎ型拡散層２０とオーミックコンタクトがとられている。）及びこれに接合された接続パッド１７（図４（ｃ）中の上側の接続パッド１７であり、ＩｎＳｂ基板１２のｎ型拡散層１３とオーミックコンタクトがとられている。）を介して、各基板１１，１２に形成されたｎ型拡散層２０，１３間がそれぞれ独立して電気的に接続されている。各画素に設けられた２つの接続部２２のうちの他方（図４（ｂ）中の下側の接続部２２であり、Ｓｉ基板１１のｐ型領域とオーミックコンタクトがとられている。）及びこれに接合された接続パッド１７（図４（ｃ）中の下側の接続パッド１７であり、ＩｎＳｂ基板１２のｐ型領域とオーミックコンタクトがとられている。）を介して、各基板１１，１２のｐ型領域間がそれぞれ独立して電気的に接続されている。すなわち、各画素のホトダイオードのｎ側がＳｉ基板１１に形成された電荷読み出し部にそれぞれ独立して電気的に接続されているのみならず、各画素のホトダイオードのｐ側もＳｉ基板１１に形成された電荷読み出し部にそれぞれ独立して電気的に接続されている。このため、本実施の形態では、画素領域外の領域においては各基板１１，１２のｐ型領域間は電気的に接続されておらず、ＩｎＳｂ基板１２のｐ型領域は共通電極として用いられていない。
【００７２】
なお、図４（ｂ）において、２２ａは接続部２２におけるＳｉ基板１１のｎ型拡散層２０とのコンタクト部分、２２ｂは接続部２２におけるＳｉ基板１１のｐ型領域とのコンタクト部分を示す。また、図４（ｂ）において、Ｘ，Ｚはそれぞれ各接続部２２の一部分を示し、Ｙ，Ｗはそれぞれ各ダミー接続部４３の接合部分を示し、図４（ｃ）において、α，γはそれぞれ各接続部１７の接合部分を示し、Ｘとα、Ｙとβ、Ｚとγ、Ｗとδが、それぞれ互いに接合されている。
【００７３】
また、前記第１の実施の形態ではＩｎＳｂ基板１２が複数のブロックに分割されていなかったのに対し、本実施の形態では、図４（ａ）（ｃ）に示すように、ＩｎＳｂ基板１２が各画素毎のブロックに分割されている。図４（ａ）（ｃ）において、５０は各ブロック間の隙間を示す。前記第１の実施の形態では、ＩｎＳｂ基板１２を複数のブロックに分割しようとしても、その分割を行えばＩｎＳｂ基板１２に形成された各画素のホトダイオードのｐ側をＳｉ基板１１に形成された読み出し部に接続できなくなってしまうので、その分割は不可能である。これに対し、本実施の形態では、前述したように、１画素当たり２個の接続部２２が設けられ、各画素のホトダイオードの両側がＳｉ基板１１に形成された電荷読み出し部にそれぞれ独立して電気的に接続されているので、ＩｎＳｂ基板１２の分割が可能になっているのである。もっとも、本実施の形態において、ＩｎＳｂ基板１２を複数のブロックに分割しないようにしてもよいし、ＩｎＳｂ基板１２を各画素毎のブロックに分割するのではなく複数画素毎のブロックに分割するようにしてもよい。
【００７４】
なお、図４（ｂ）において、破線間の領域Ｈは、電荷読み出し回路を形成する領域を示す。
【００７５】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様に、薄膜４１，４２により形成された接続部２２及び薄膜４４により形成されたダミー接続部４３が共に板バネにより構成されているので、Ｓｉ基板１１及びＩｎＳｂ基板１２の熱膨張係数の差に起因してストレスが生じても、当該接続部２２及びダミー接続部４３のバネ性により吸収されることとなる。のみならず、本実施の形態によれば、ＩｎＳｂ基板１２が複数のブロックに分割されているので、Ｓｉ基板１１及びＩｎＳｂ基板１２の熱膨張係数の差に起因して接続部２２が受けるストレスの大きさ自体が、複数のブロックに分割されていない場合に比べて低減されることとなる。したがって、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と比べて、一層、接続部２２が破損したり接続部が第１及び第２の半導体基板の所定箇所から剥がれたりし難くなり、接続不良が一層発生し難くなる。
【００７６】
また、本実施の形態によれば、ダミー接続部４３が追加されているので、Ｓｉ基板１１とＩｎＳｂ基板１２との間の機械的な接続の強度を高めることができる。
【００７７】
次に、図４に示す赤外線撮像装置の製造方法の一例について、図５及び図６を参照して説明する。
【００７８】
図５は図４に示す赤外線撮像装置の製造工程を示す概略断面図で、図６は図５に示す工程に引き続く工程を示す概略断面図である。図５及び図６に示す断面は、図４（ａ）に示す断面に相当している。なお、図５及び図６において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付している。
【００７９】
図５（ａ）は、ｐ型Ｓｉ基板１１にＭＯＳ型電荷読み出し回路を作製し、その表面をＳｉＯ2膜１８及びＳｉＮ膜１９で保護した状態を示す。なお、Ｓｉ基板１１には、前記ｎ型拡散層（ｎ+層）２０が形成されている。
【００８０】
次に、図５（ａ）に示す状態の基板１１上（ＳｉＮ膜１９側）に、厚さ５μｍ程度のＳｉＯ2層３０を犠牲層としてスパッタやＣＶＤ法などで形成する（図５（ｂ））。
【００８１】
その後、ウエットエッチング又はドライエッチングによるテーパーエッチ技術により、ＳｉＯ2層３０をテーパーエッチし、当該ＳｉＯ2層３０に斜面３０ａを形成する（図５（ｃ））。このテーパーエッチにより、ｎ型拡散層２０付近のＳｉＮ膜１９は露出する。後述する説明からわかるように、斜面３０ａが前記薄膜４１，４２の斜めに立ち上がる形状及び前記ＳｉＮ膜４４の斜めに立ち上がる形状を転写する型となる。
【００８２】
次いで、図５（ｃ）に示す状態となった基板１１の上面の全体に、Ｔｉ膜４１を被着させる（図５（ｄ））。
【００８３】
次いで、上方からＴｉ膜４１、ＳｉＮ膜１９及びＳｉＯ2膜１８の一部を順次フォトリソエッチング法によりエッチング除去してコンタクトホール２１を開口し、当該各コンタクトホール２１のうちの一部のコンタクトホール２１からｎ型拡散層２０を露出させる（図５（ｅ））とともに、残りのコンタクトホール２１から基板１１のｐ型領域の表面を露出させる（図示せず）。
【００８４】
次に、この状態となった基板１１の上面の全体に、Ａｌ膜４２をスパッタや蒸着などによって形成する（図５（ｆ））。
【００８５】
その後、Ａｌ膜４２及びＴｉ膜４１を所定のパターンにパターニングし、前記接続部２２を作製する（図６（ａ））。この状態では、接続部２２としてのＡｌ膜４２及びＴｉ膜４１は、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０により支持され固定されており、バネ性を発揮しない。
【００８６】
次に、同様に、図６（ａ）に示す状態の基板１１の上面の全体にＳｉＮ膜４４を形成し、当該ＳｉＮ膜４４を所定のパターンにパターニングし、ダミー接続部４３を作製する（図６（ｂ））。なお、既に述べたように、図６（ｂ）に示す状態の基板１１の平面図は、図４（ｂ）に示すようになる。
【００８７】
一方、図６（ｃ）に示すように、ＩｎＳｂ基板１２に対しては、前記ホトダイオードの一部を構成するｎ型拡散層１３形成のためのプロセスを終了させ、その表面をＩｎＳｂ酸化膜や陽極酸化膜などの保護膜１４、及びＳｉＮ膜１５で保護し、該膜１４，１５にコンタクトホール１６を形成し、Ｔｉからなる接続パッド１７を形成しておく。また、接続パッド１７の形成と同時に、ＳｉＮ膜１５上に同じＴｉからなるダミーパッド４５を形成しておく。
【００８８】
以上の工程までで、Ｓｉ基板１１側とＩｎＳｂ基板１２側の個別のプロセスは終了する。
【００８９】
その後、Ａｌ膜４２の上側部分と接続パッド１７とを、またＳｉＮ膜４４の上側部分とダミーパッド４５とを、熱処理による融着、機械的圧力による圧着、及び超音波による接合のうちの、いずれか又はその組合せにより接合することによって、Ｓｉ基板１１とＩｎＳｂ基板１２とを結合する（図６（ｄ））。この結合の際には、接続部２２としてのＴｉ膜４１及びＡｌ膜４２、及び、ダミー接続部４３としてのＳｉＮ膜４４は、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０により支持され固定されているので、当該各膜４１，４２，４４が変形したり破損したりするおそれはない。
【００９０】
次に、図６（ｄ）中の点線Ｋ（前記各ブロックの隙間５０に対応）に沿って、イオンミリング法やレーザーミリング法などによりＩｎＳｂ基板１２を切断し、ＩｎＳｂ基板１２を各画素毎のブロックに分割する。この分割の際にも、接続部２２としてのＴｉ膜４１及びＡｌ膜４２並びにダミー接続部４３としてのＳｉＮ膜４４は、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０により支持され固定されているので、当該各膜４１，４２，４４が変形したり破損したりするおそれはない。
【００９１】
その後、図面には示していないが、Ｓｉ基板１１をダイシング等することにより、個々のチップ（個々の赤外線撮像装置に相当する部分）に分割する。この分割の際にも、接続部２２としてのＴｉ膜４１及びＡｌ膜４２並びにダミー接続部４３としてのＳｉＮ膜４４は、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０により支持され固定されているので、当該各膜４１，４２，４４が変形したり破損したりするおそれはない。
【００９２】
最後に、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０をウエットエッチングにより除去する。ここで初めて、接続部２２及びダミー接続部４３がバネ性を発揮し、図４に示す赤外線撮像装置が完成する。
【００９３】
以上説明した製造方法の各工程は周知の半導体微細加工技術そのものを応用したものであり、この製造方法によれば、図４に示す赤外線撮像装置を容易に製造することができるとともに、微細な接続部２２及びダミー接続部４３を形成することができる。このように、微細な接続部２２の形成が可能であるので、１画素当たり複数の接続部２２を設けることが可能となっている。
【００９４】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態によるハイブリッド型半導体装置としての赤外線撮像装置について、図７を参照して説明する。
【００９５】
図７は本実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。図７において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複した説明は省略する。
【００９６】
本実施の形態による赤外線撮像装置が前記第２の実施の形態による図４に示す赤外線撮像装置と異なる所は、以下の点のみである。
【００９７】
すなわち、前記第２の実施の形態では、接続部２２がＴｉ膜４１及びＡｌ膜４２の２層からなる薄膜として構成されていたのに対し、本実施の形態では、接続部２２がＳｉＮ膜７１、Ａｌ膜７２及びＳｉＮ膜７３の３層からなる薄膜として構成されている。また、前記第２の実施の形態では、ダミー接続部４３がＳｉＮ膜４４の単層構造となっていたのに対し、本実施の形態では、ダミー接続部４３がＳｉＮ膜７４及びＳｉＮ膜７５の２層からなる薄膜として構成されている。さらに、前記第２の実施の形態では、接続部２２及びダミー接続部４３が平板状に構成されていたのに対し、本実施の形態では、接続部２２及びダミー接続部４３が湾曲板状に構成されている。
【００９８】
また、前記第２の実施の形態においてＩｎＳｂ基板１２上に形成されていたＳｉＮ膜１５及びＳｉ基板１１上に形成されていたＳｉＮ膜１９は、本実施の形態では形成されていない。これは、前記第２の実施の形態では、製造時に犠牲層としてＳｉＯ2層３０を用い、最後にこのＳｉＯ2層３０をウエットエッチングにより除去していたので、当該ウエットエッチングに対するエッチストップとしてＳｉＮ膜１５，１９が必要であったが、本実施の形態では、後述するように、製造時に犠牲層としてＳｉＯ2層３０に代えてレジスト膜を用い、最後にこのレジスト膜をアッシング法により除去することとしたため、ＳｉＮ膜１５，１９が不要となったことによる。
【００９９】
本実施の形態による図７に示す赤外線撮像装置は、例えば、前述した図４に示す赤外線撮像装置の製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。ただし、図７に示す赤外線撮像装置を製造する場合には、犠牲層としてＳｉＯ2層３０に代えてレジスト膜を形成し、当該レジスト膜を所定のパターンにパターニングした後リフロー法により斜面（湾曲した斜面であり、接続部２２及びダミー接続部４３の形状を転写する型となる。）を形成し、最後に当該レジスト膜をアッシング法により除去する。
【０１００】
本実施の形態によっても、前記第２の実施の形態と同様の利点が得られる。
【０１０１】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態によるハイブリッド型半導体装置としての赤外線撮像装置について、図８を参照して説明する。
【０１０２】
図８は本実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。図８において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複した説明は省略する。
【０１０３】
本実施の形態による赤外線撮像装置が前記第２の実施の形態による図４に示す赤外線撮像装置と異なる所は、以下の点のみである。
【０１０４】
すなわち、本実施の形態では、前記第２の実施の形態においてＩｎＳｂ基板１２上に形成されていた保護膜１４に代えてＳｉＮ膜１５が形成され、前記第２の実施の形態においてＳｉ基板１１上に形成されていたＳｉＯ2膜１８に代えてＳｉＮ膜１９が形成されている。もっとも、前記第２の実施の形態と同様に、ＩｎＳｂ基板１２とＳｉＮ膜１５との間に保護膜１４を形成してもよいし、Ｓｉ基板１１上とＳｉＮ膜１９との間にＳｉＯ2膜１８を形成してもよい。
【０１０５】
また、前記第２の実施の形態では、接続部２２がＴｉ層４１及びＡｌ層４２の２層からなる薄膜として構成されていたのに対し、本実施の形態では、接続部２２がＡｌ膜８１，８２の単層（厳密には、折り返しのような部分は当該Ａｌ膜８１，８２の２層）からなる薄膜として構成されている。また、前記第２の実施の形態では、ダミー接続部４３がＳｉＮ膜４４の単層構造となっていたのに対し、本実施の形態では、ＳｉＮ膜８３，８４の単層（厳密には、折り返しのような部分は当該ＳｉＮ膜８３，８４の２層）からなる薄膜として構成されている。さらに、前記第２の実施の形態では、接続部２２及びダミー接続部４３が平板状に構成されていたのに対し、本実施の形態では、接続部２２及びダミー接続部４３が２段のジグザグ状に構成されている。すなわち、接続部２２について説明すると、Ａｌ膜８１は、コンタクトホール２１内及び当該コンタクトホール２１周辺のＳｉＮ膜１９上に形成されるとともに、そこから斜めに立ち上がって更に水平に延び、Ａｌ膜８２は、Ａｌ膜８１の当該水平部分上に形成されるとともに、そこから斜めに逆方向に立ち上がって更に接続パッド１７の下面に沿って延びている。そして、このＡｌ膜８２における接続パッド１７の下面に沿った部分は、当該接続パッド１７に接合されている。ダミー接続部４３についても、接続部２２と同様である。接続部２２及びダミー接続部４３は、本実施の形態ではこのように２段のジグザグ状に（すなわち、「く」の字状に）構成されているが、３段以上のジグザグ状に構成してもよい。
【０１０６】
本実施の形態による図８に示す赤外線撮像装置は、例えば、前述した図４に示す赤外線撮像装置の製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。ただし、図８に示す赤外線撮像装置を製造する場合、図６（ｂ）と同様の状態になった後に、当該状態の基板１１の全面にＳｉＯ2を堆積させてその表面を平坦化することによって、図５（ｂ）と同様の表面状態を再度作製し、再び図５（ｃ）から図６（ｂ）に示すような工程を行う。
【０１０７】
本実施の形態によれば、前記第２の実施の形態と同様の利点が得られる他、接続部２２及びダミー接続部４３がジグザグ状に構成され、パンタグラフのような形状となっているので、その変形の自由度が増し、そのスプリング性能ひいてはストレス吸収性能が大きく向上している。したがって、本実施の形態によれば、一層、接続部２２が破損したり接続部２２がＳｉ基板１１及びＩｎＳｂ基板１２の所定箇所から剥がれたりし難くなり、接続不良が一層発生し難くなる。
【０１０８】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態によるハイブリッド型半導体装置としての赤外線撮像装置について、図９を参照して説明する。
【０１０９】
図９は本実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。図９において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複した説明は省略する。
【０１１０】
本実施の形態による赤外線撮像装置が前記第１の実施の形態による図１に示す赤外線撮像装置と異なる所は、前記第１の実施の形態では、接続部２２は斜めに平板状に立ち上がるＣｕ薄膜２３によって構成されていたのに対し、本実施の形態では、接続部２２は基板１１，１２と略々平行な方向に波板状に延びたＣｕ薄膜２３によって構成されている点のみである。
【０１１１】
本実施の形態による図９に示す赤外線撮像装置は、例えば、前述した図１に示す赤外線撮像装置の製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。ただし、図９に示す赤外線撮像装置を製造する場合には、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０の斜面を単位画素内で数多く形成するように、ＳｉＯ2層３０に対してパターニングを行い、さらにリフロー法を適用する。なお、犠牲層としてレジスト膜を用い、最後に当該レジスト膜をアッシング法により除去してもよいことは、勿論である。この場合には、図９中のＳｉＮ膜１５及びＳｉＮ膜１９は、不要である。
【０１１２】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる他、接続部２２が波板状に構成されているので、その変形の自由度が増し、そのスプリング性能ひいてはストレス吸収性能が大きく向上している。したがって、本実施の形態によれば、一層、接続部２２が破損したり接続部２２がＳｉ基板１１及びＩｎＳｂ基板１２の所定箇所から剥がれたりし難くなり、接続不良が一層発生し難くなる。
【０１１３】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【０１１４】
例えば、前記光電変換部や前記読み出し部の構成は、前述した構成に限定されるものではない。また、基板１１，１２の材質もＳｉやＩｎＳｂに限定されるものではない。
【０１１５】
また、前述した各実施の形態は本発明を赤外線撮像装置に適用した例であったが、本発明は他の種々のハイブリッド型半導体装置に適用することができる。
【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、２つの半導体基板の熱膨張係数の差に起因して生ずるストレスによる接続不良を防止することができるハイブリッド型半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す赤外線撮像装置の製造工程を示す概略断面図である。
【図３】図２に示す工程に引き続く工程を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による赤外線撮像装置を示す図であり、図４（ａ）はその概略断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＢ−Ｂ’矢視図、図４（ｃ）は図４（ａ）中のＣ−Ｃ’矢視図である。
【図５】図４に示す赤外線撮像装置の製造工程を示す概略断面図である。
【図６】図５に示す工程に引き続く工程を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。
【図１０】従来の赤外線撮像装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１１ Ｓｉ基板（第１の半導体基板）
１２ ＩｎＳｂ基板（第２の半導体基板）
１３，２０ ｎ型拡散層
１７ 接続パッド
２２ 接続部
３０ ＳｉＯ2層（犠牲層）
３０ａ 斜面
４３ ダミー接続部
４５ ダミーパッド
５０ 隙間
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの半導体基板を複数の接続部を介して電気的及び機械的に接続した構造を有するハイブリッド型半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、所定の素子が形成された第１の半導体基板と、所定の素子が形成された第２の半導体基板とを、複数の接続部を介して互いに電気的及び機械的に接続した種々のハイブリッド型半導体装置が提供されているが、いずれの従来のハイブリッド型半導体装置においても、前記接続部として、金属柱が用いられていた。
【０００３】
ここで、このような従来のハイブリッド型半導体装置の一例として、赤外線撮像装置として構成されたハイブリッド型半導体装置について、図１０を参照して説明する。図１０は、この従来の装置を示す概略断面図である。
【０００４】
この従来の装置は、Ｓｉ（シリコン）基板（ｐ型半導体基板）１と、ＩｎＳｂ（インジウムアンチモン）基板（ｐ型半導体基板）２とを備えている。
【０００５】
ＩｎＳｂ基板２には、複数のｎ型拡散層３が２次元状に配置するように形成されている。この各ｎ型拡散層３と当該基板２のｐ型領域とのＰＮ接合がそれぞれホトダイオードを構成しており、赤外線を検出する光電変換素子を構成している。すなわち、ＩｎＳｂ基板２には、光電変換素子が２次元状に配置された光電変換部が形成されている。なお、１画素当たり１個のホトダイオードが形成されている。ＩｎＳｂ基板２の表面には、絶縁膜としてＩｎＳｂ酸化膜４が形成されている。該ＩｎＳｂ酸化膜４には、ｎ型拡散層３を露出させる開口が形成され、当該開口を介してｎ型拡散層３上に金属柱としてのＩｎ柱（インジウム柱）５がメッキ法又は蒸着により形成されている。また、ＩｎＳｂ酸化膜４には、画素領域（イメージエリア）外の領域の所定箇所においてＩｎＳｂ基板２のｐ型領域の表面を露出させる開口も形成され、当該開口を介してＩｎＳｂ基板２のｐ型領域の表面上にもＩｎ柱５が形成されている。
【０００６】
一方、Ｓｉ基板１上には絶縁膜としてＳｉＯ2膜６が形成され、その上に図示しない所定パターンの転送電極が形成され、更にＳｉ基板１には前記ｎ型拡散層３と対応する位置に、入力ダイオードの一部を構成するｎ型拡散層７が形成されている。これにより、Ｓｉ基板１には、前記ホトダイオードにより得られた電荷を読み出す電荷読み出し部としてのＳｉ−ＣＣＤが形成されている。そして、ＳｉＯ2膜６には、前記ＩｎＳｂ酸化膜４の開口と対応する位置に開口が形成され、ｎ型拡散層７上、及び、画素領域（イメージエリア）外の領域の所定箇所のＳｉ基板１のｐ型領域上に、Ｉｎ柱８が形成されている。
【０００７】
そして、Ｉｎ柱５とＩｎ柱８とを圧着して接合することにより、Ｓｉ基板１とＩｎＳｂ基板２とが結合されている。すなわち、Ｓｉ基板１とＩｎＳｂ基板２とは、接続部としての金属柱５，８を介して電気的及び機械的に接続されている。
【０００８】
なお、Ｉｎ柱５，８の対は、柱状をなして圧着により接合されることから、比較的断面積の大きなものとならざるを得ず、１画素当たり１個しか設けられていない。このため、Ｉｎ柱５，８の対は、前述したように画素領域外の領域にも設けられている。画素領域外に設けられたＩｎ柱５，８は、ＩｎＳｂ基板２のｐ型領域を共通電極として用い、各画素のホトダイオードのｐ側を共通にして電荷読み出し部に電気的に接続するためのものである。
【０００９】
また、各基板１，２はそれぞれ一体に構成されており、基板１，２のいずれも複数のブロックには分割されていない。
【００１０】
この装置によれば、図１０中の上方から赤外線が入射すると、当該赤外線がＩｎＳｂ基板２に形成された前記ホトダイオードにより光電変換され、この光電変換された電荷が金属柱５，８を介してＳｉ基板１に形成された前記電荷読み出し部により読み出される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述した図１０に示すようなハイブリッド型半導体装置の使用温度は７７゜Ｋであるとともに、不使用時に当該装置が設置される環境温度は室温であることから、このハイブリッド型半導体装置は、室温と７７゜Ｋとの間を反復する温度サイクルにさらされることになる。
【００１２】
したがって、Ｓｉ基板１とＩｎＳｂ基板２とを接続している金属柱５，８は、基板１と基板２との間に熱膨張係数の差があるために、この温度サイクルによってストレスを受ける。
【００１３】
しかしながら、前記図１０に示す従来のハイブリッド型半導体装置では、基板１と基板２とを接続する接続部がＩｎ柱５，８、すなわち、金属柱で構成されており、当該金属柱は実質的に剛体であることから、前記ストレスによって、当該金属柱が破損したりｎ型拡散層３，７から剥がれたりし易い。したがって、図１０に示す従来のハイブリッド型半導体装置では、基板１と基板２との間の所望の電気的な接続が失われ易く、画素欠陥などの不良を招き易かった。
【００１４】
このような状況は、赤外線撮像装置として構成されたハイブリッド型半導体装置のみならず、他の種々のハイブリッド型半導体装置においても同様であった。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、２つの半導体基板の熱膨張係数の差に起因して生ずるストレスによる接続不良を防止することができるハイブリッド型半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決のため、本発明の第１の態様によるハイブリッド型半導体装置は、所定の素子が形成された第１の半導体基板と、所定の素子が形成された第２の半導体基板とを、複数の接続部を介して互いに電気的及び機械的に接続したハイブリッド型半導体装置において、前記複数の接続部がバネ性を有するように構成されたものである。
【００１７】
この第１の態様によれば、接続部がバネ性を有するように構成されているので、第１及び第２の半導体基板の熱膨張係数の差に起因してストレスが生じても、当該接続部のバネ性により吸収されることとなる。したがって、接続部が破損したり接続部が第１及び第２の半導体基板の所定箇所から剥がれたりし難くなり、接続不良が発生し難くなる。
【００１８】
本発明の第２の態様によるハイブリッド型半導体装置は、前記第１の態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記各接続部が１層又は複数層の薄膜で形成された板バネを有するものである。
【００１９】
この第２の態様は接続部の具体例を挙げたものであるが、接続部が薄膜で形成された板バネを有していれば、接続部にバネ性を付与することができるとともに、接続部を微細加工が可能な周知の半導体プロセス技術を用いて形成することができ、微細に作製可能となる。
【００２０】
なお、前記薄膜は、導電膜単層でもよいし、必要に応じて接続部の機械的強度を増すために、複数の導電層（例えば、ＡｌとＴｉなど）、あるいは絶縁膜と導電体層との複合層（例えば、ＳｉＮ−Ａｌ−ＳｉＮなど）としてもよい。
【００２１】
本発明の第３の態様によるハイブリッド型半導体装置は、前記第２の態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記板バネが前記第１の半導体基板側から前記第２の半導体基板側にかけて斜めに立ち上がっているものである。
【００２２】
本発明の第４の態様によるハイブリッド型半導体装置は、前記第３の態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記板バネが、平板状あるいは湾曲板状あるいは波板状に、斜めに立ち上がっているものである。
【００２３】
本発明の第５の態様によるハイブリッド型半導体装置は、前記第２の態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記板バネが、前記第１の半導体基板側から前記第２の半導体基板側にかけて、ジグザグ状に立ち上がっているものである。
【００２４】
本発明の第６の態様によるハイブリッド型半導体装置は、前記第２の態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記板バネが、波板状に、前記第１及び第２の半導体基板の面と略々平行な方向に延びているものである。
【００２５】
前記第３乃至第６の態様は、前記板バネの具体例を挙げたものであるが、板バネをジグザグ状や波板状に形成しておけば、板バネを平板状や湾曲板状に形成する場合に比べて、板バネの変形の自由度が増すため、一層、接続部が破損したり接続部が第１及び第２の半導体基板の所定箇所から剥がれたりし難くなり、接続不良が一層発生し難くなる。
【００２６】
本発明の第７の態様によるハイブリッド型半導体装置は、前記第１乃至第６のいずれかの態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板とを機械的に接続するが電気的には接続しない複数のダミー接続部であって、バネ性を有するように構成された複数のダミー接続部を備えたものである。前記ダミー接続部は、前記接続部と同様に構成することができる。ただし、前記ダミー接続部は、前記接続部と異なり電気的な接続を行うものではないので、導電膜を用いて構成する必要はない。
【００２７】
この第７の態様のように、接続部のみならずダミー接続部を設けると、第１及び第２の半導体基板間の機械的な接続の強度を高めることができる。
【００２８】
本発明の第８の態様によるハイブリッド型半導体装置は、前記第１乃至第７のいずれかの態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記第２の半導体基板が複数のブロックに分割され、当該各ブロックが、前記複数の接続部のうちの少なくとも２つの接続部を介して前記第１の半導体基板に電気的及び機械的に接続されたものである。
【００２９】
この第８の態様によれば、第２の半導体基板が複数のブロックに分割されているので、２つの半導体基板の熱膨張係数の差に起因して接続部が受けるストレスの大きさが、複数のブロックに分割されていない場合に比べて低減されることとなる。したがって、前記第８の態様によれば、一層、接続部が破損したり接続部が第１及び第２の半導体基板の所定箇所から剥がれたりし難くなり、接続不良が一層発生し難くなる。
【００３０】
なお、前述した図１０に示す従来の装置では、接続部としての金属柱５，８は、比較的大きなものとならざるを得ないことから、１画素当たり１個しか設けられておらず、ＩｎＳｂ基板２のｐ型領域が共通電極として用いられている。このため、ＩｎＳｂ基板２を複数のブロックに分割しようとしても、その分割を行えばＩｎＳｂ基板２に形成された各画素のホトダイオードのｐ側をＳｉ基板１に形成された読み出し部に接続できなくなってしまうので、その分割は不可能である。これに対し、前記第８の態様では、接続部を微細に形成することができることから、各ブロックに少なくとも２つの接続部を設けている。そのため、第２の基板全体を共通電極として用いる必要がなくなり、例えば、第２の基板を画素毎のブロックに分割したような場合であっても、当該画素のホトダイオード等の素子の両側を第１の基板にそれぞれ接続することができ、第２の半導体基板の分割が可能となっているのである。
【００３１】
本発明の第９の態様によるハイブリッド型半導体装置の製造方法は、前記第１乃至第８のいずれかの態様によるハイブリッド型半導体装置を製造する方法であって、前記第１の半導体基板上に、斜面を有する犠牲層を形成する段階と、前記板バネを形成する前記薄膜を、前記犠牲層の前記斜面の少なくとも一部に沿うように、かつ、前記第１の半導体基板の所定箇所に電気的に接続されるように、形成する段階と、前記第２の半導体基板の所定箇所が前記薄膜と電気的に接続されるように、前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板とを結合する段階と、前記結合する段階の後に前記犠牲層を除去する段階と、を備えたものである。
【００３２】
この第９の態様によれば、犠牲層の斜面を巧みに利用することによって接続部を形成することができ、しかも、各段階はいずれも半導体微細加工技術そのものを応用したものとすることができるため、容易に製造することができるとともに、微細な接続部を形成することができる。また、製造途中においては、接続部は犠牲層を除去するまで当該犠牲層に支持され固定されているため、接続部が変形したり破損したりしてしまう不良は全く生じない。
【００３３】
なお、前記犠牲層に斜面を形成する際には、例えば、テーパーエッチ又はリフロー法により犠牲層に当該斜面を形成することができる。このように、周知のウエットエッチ法、ドライエッチ法を用いたテーパー形成技術、あるいは、レジスト、ＳｉＯ2などのリフロー技術を用いることにより、前記斜面は容易に形成することができる。
【００３４】
また、前記結合する段階における結合は、例えば、熱処理による融着、機械的圧力による圧着、及び超音波による接合のうちの、いずれか又はその組合せにより行うことができる。このような方法を採用すれば、容易かつ確実に当該結合を行うことができる。
【００３５】
さらに、前記犠牲層の除去は、例えば、ウエットエッチング法又はアッシング法により行うことができる。これらの方法を採用すれば、容易に犠牲層のみを除去することができる。特に、アッシング法を用いた場合には、その後の乾燥工程は不要である。ウエットエッチング法により犠牲層を除去した場合には、エッチング液をリンスした後、フリーズドライ法などにより乾燥を行えばよい。
【００３６】
本発明の第１０の態様によるハイブリッド型半導体装置の製造方法は、前記第９の態様による製造方法において、前記結合する段階の後であって前記除去する段階の前に、前記第２の半導体基板を複数のブロックに分割する段階を備えたものである。
【００３７】
前記第８の態様のように第２の半導体基板を複数のブロックに分割する場合、この第１０の態様のように当該分割を犠牲層の除去の前に行えば、当該分割の際には接続部が犠牲層に支持され固定されているため、接続部が変形したり破損したりすることがなくなり、歩留りが極めて高くなる。
【００３８】
本発明の第１１の態様によるハイブリッド型半導体装置の製造方法は、前記第９又は第１０の態様による製造方法において、前記結合する段階の後であって前記除去する段階の前に、前記結合された第１及び第２半導体基板を個々のチップに分割する段階を備えたものである。
【００３９】
前記第９及び第１０の態様では、２枚の同じ半導体基板を用いて複数のハイブリッド型半導体装置を同時に製造する場合にはダイシング等により個々のチップに分割することになるが、この場合、前記第１１の態様のように当該分割を犠牲層の除去の前に行えば、当該分割の際には接続部が犠牲層に支持され固定されているため、接続部が変形したり破損したりすることがなくなり、歩留りが極めて高くなる。
【００４０】
なお、本発明のハイブリッド型半導体装置は、例えば、赤外線撮像装置に適用することができる。この場合、例えば、前記第１乃至第７のいずれかの態様によるハイブリッド型半導体装置において、前記第２の半導体基板には、赤外線を検出する光電変換素子が１次元状又は２次元状に配置された光電変換部を形成しておき、また、前記第１の半導体基板には、前記光電変換部で得られた電荷を読み出す読み出し部を形成しておけばよい。もっとも、本発明のハイブリッド型半導体装置は、赤外線撮像装置以外の他の種々のハイブリッド型半導体装置に適用することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるハイブリッド型半導体装置及びその製造方法について、図面を参照して説明する。
【００４２】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態によるハイブリッド型半導体装置としての赤外線撮像装置について、図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。
【００４３】
本実施の形態による赤外線撮像装置は、第１の半導体基板としてのｐ型のＳｉ基板１１と、第２の半導体基板としてのｐ型のＩｎＳｂ基板１２とを備えている。
【００４４】
ＩｎＳｂ基板１２には、複数のｎ型拡散層１３が２次元状に配置するように形成されている。この各ｎ型拡散層１３と当該基板１２のｐ型領域とのＰＮ接合がそれぞれホトダイオードを構成しており、赤外線を検出する光電変換素子を構成している。すなわち、ＩｎＳｂ基板１２には、光電変換素子が２次元状に配置された光電変換部が形成されている。なお、本実施の形態では、１画素当たり１個のホトダイオードが形成されている。ＩｎＳｂ基板１２の表面には、ＩｎＳｂ酸化膜や陽極酸化膜などの保護膜１４が形成され、更に該保護膜１４上にＳｉＮ膜１５が形成されている。前記膜１４，１５にはｎ型拡散層１３の一部を露出させるようにコンタクトホール１６が形成され、該コンタクトホール１６付近に、Ｔｉからなる接続パッド１７がｎ型拡散層１３とオーミックコンタクトをとるように形成されている。
【００４５】
一方、Ｓｉ基板１１上には図示しないが電荷読み出し部を構成するＳｉ−ＣＣＤ転送電極が所定のパターンで形成され、更にその上にはＳｉＯ2膜１８が形成され、該ＳｉＯ2膜１８上にＳｉＮ膜１９が形成され、また、Ｓｉ基板１１には、前記ｎ型拡散層１３と対応し前記コンタクトホール１６及び電極パッド１７に対して横方向にずれた位置に、入力ダイオードの一部を構成するｎ型拡散層（ｎ+層）２０が形成されている。これにより、Ｓｉ基板１１には、前記ホトダイオードにより得られた電荷を読み出す電荷読み出し部としてのＳｉ−ＣＣＤが形成されている。前記膜１８，１９には、前記ｎ型拡散層２０の一部を露出させるようにコンタクトホール２１が形成され、コンタクトホール２１の部分のｎ型拡散層２０上には、図示しないごく薄いＴｉ膜が被着されている。
【００４６】
そして、以上のように構成されたＳｉ基板１１とＩｎＳｂ基板１２とは、複数の接続部２２を介して互いに電気的及び機械的に接続されている。本実施の形態では、各接続部２２は、Ｃｕ薄膜２３で形成された板バネとして構成されている。すなわち、本実施の形態では、Ｃｕ薄膜２３は、Ｓｉ基板１１側のコンタクトホール２１内におけるｎ型拡散層２０上に形成された前記図示しないＴｉ膜とオーミックコンタクトをとるように、コンタクトホール２１内及び当該コンタクトホール２１周辺のＳｉＮ膜１９上に形成されるとともに、そこから斜めに平板状に立ち上がって更にＩｎＳｂ基板１２側の接続パッド１７の図１中の下面に沿って延びるように、形成されている。このＣｕ薄膜２３における接続パッド１７の下面に沿った部分は、当該接続パッド１７の下面に接合されている。したがって、各基板１１，１２にそれぞれ形成されたｎ型拡散層２０，１３間が、コンタクトホール２１内のｎ型拡散層２０上に形成された図示しないごく薄いＴｉ膜、接続部２２としてのＣｕ薄膜２３及び接続パッド１７を介して、電気的に接続され、これにより、ＩｎＳｂ基板１２に形成された各ホトダイオードで発生した電荷をＳｉ基板１１に形成されたＳｉ−ＣＣＤで読み出すことができるようになっている。また、Ｃｕ薄膜２３が前述したような形状に形成されているので、当該Ｃｕ薄膜２３は、板バネとなり、バネ性を有している。
【００４７】
なお、本実施の形態では、前述した図１０に示す赤外線撮像装置と同様に、接続部２２（すなわち、Ｃｕ薄膜２３）が１画素当たり１個設けられている。そこで、図面には示していないが、ＩｎＳｂ基板１２のｐ型領域を共通電極として用い、各画素のホトダイオードのｐ側を共通にして電荷読み出し部に電気的に接続するために、画素領域（イメージエリア）外の領域において、前記接続部２２（Ｃｕ薄膜２３）を介して、Ｓｉ基板１１のｐ型領域とＩｎＳｂ基板１２のｐ型領域とが電気的に接続されている。この接続構造は、前述したＳｉ基板１１のｎ型拡散層２０とＩｎＳｂ基板１２のｎ型拡散層１３との接続構造と同様である。
【００４８】
本実施の形態による赤外線撮像装置では、図１中の上方から赤外線が入射すると、当該赤外線がＩｎＳｂ基板１２に形成された前記ホトダイオードにより光電変換され、この光電変換された電荷が接続部２２としてのＣｕ薄膜２３を介してＳｉ基板１１に形成された前記電荷読み出し部により読み出される。
【００４９】
本実施の形態による赤外線撮像装置によれば、接続部２２がＣｕ薄膜２３により形成された板バネにより構成されているので、Ｓｉ基板１１及びＩｎＳｂ基板１２の熱膨張係数の差に起因してストレスが生じても、当該接続部２２のバネ性により吸収されることとなる。したがって、接続部２２が破損したり接続部２２がＳｉ基板１１及びＩｎＳｂ基板１２の所定箇所から剥がれたりし難くなり、接続不良が発生し難くなる。
【００５０】
次に、図１に示す赤外線撮像装置の製造方法の一例について、図２及び図３を参照して説明する。
【００５１】
図２は図１に示す赤外線撮像装置の製造工程を示す概略断面図で、図３は図２に示す工程に引き続く工程を示す概略断面図である。なお、図２及び図３において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付している。
【００５２】
図２（ａ）は、ｐ型Ｓｉ基板１１に電荷読み出し回路を作製し、その表面をＳｉＯ2膜１８及びＳｉＮ膜１９で保護した状態を示す。なお、Ｓｉ基板１１には、前記ｎ型拡散層２０が形成されている。
【００５３】
次に、図２（ａ）に示す状態の基板１１上（ＳｉＮ膜１９側）に、厚さ５μｍ程度のＳｉＯ2層３０を犠牲層としてスパッタやＣＶＤ法などで形成する（図２（ｂ））。
【００５４】
その後、ウエットエッチング又はドライエッチングによるテーパーエッチ技術により、ＳｉＯ2層３０をテーパーエッチし、当該ＳｉＯ2層３０に斜面３０ａを形成する（図２（ｃ））。このテーパーエッチにより、ｎ型拡散層２０（ｎ+層）付近のＳｉＮ膜１９は露出する。後述する説明からわかるように、斜面３０ａが前記Ｃｕ薄膜２３の斜めに立ち上がる形状を転写する型となる。
【００５５】
次いで、上方からＳｉＮ膜１９及びＳｉＯ2膜１８の一部をフォトリソエッチング法によりエッチング除去してコンタクトホール２１を開口し、当該コンタクトホール２１からｎ型拡散層２０を露出させる（図２（ｄ））。図面には示していないが、画素領域以外の領域に対応する箇所のコンタクトホール２１からは、Ｓｉ基板１１のｐ型領域の表面を露出させる。
【００５６】
次に、図２（ｄ）に示す状態となった基板１１の上面の全体に、Ｃｕ薄膜２３をスパッタや蒸着などによって形成する（図２（ｅ））。なお、Ｃｕ薄膜２３の形成前に、コンタクトホール２１から露出したｎ型拡散層２０及びＳｉ基板１１のｐ型領域の表面に、図示しないＴｉ膜をごく薄く形成しておく。
【００５７】
その後、Ｃｕ薄膜２３を所定のパターンにパターニングし、前記接続部２２を作製する（図３（ａ））。この状態では、接続部２２としてのＣｕ薄膜２３は、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０により支持され固定されており、バネ性を発揮しない。
【００５８】
一方、図３（ｂ）に示すように、ＩｎＳｂ基板１２に対しては、前記ホトダイオードの一部を構成するｎ型拡散層１３形成のためのプロセスを終了させ、その表面をＩｎＳｂ酸化膜や陽極酸化膜などの保護膜１４、及びＳｉＮ膜１５で保護し、該膜１４，１５にコンタクトホール１６を形成し、Ｔｉからなる接続パッド１７を形成しておく。
【００５９】
以上の工程までで、Ｓｉ基板１１側とＩｎＳｂ基板１２側の個別のプロセスは終了する。
【００６０】
その後、Ｃｕ薄膜２３の上側部分と接続パッド１７とを、熱処理による融着、機械的圧力による圧着、及び超音波による接合のうちの、いずれか又はその組合せにより接合することによって、Ｓｉ基板１１とＩｎＳｂ基板１２とを結合する（図３（ｃ））。この結合の際には、接続部２２としてのＣｕ薄膜２３は、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０により支持され固定されているので、当該Ｃｕ薄膜２３が変形したり破損したりするおそれはない。
【００６１】
次いで、図面には示していないが、このようにして結合されたＳｉ基板１１及びＩｎＳｂ基板１２を、ダイシングなどにより個々のチップ（個々の赤外線撮像装置に相当する部分）に分割する。この分割の際にも、接続部２２としてのＣｕ薄膜２３は、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０により支持され固定されているので、当該Ｃｕ薄膜２３が変形したり破損したりするおそれはない。
【００６２】
最後に、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０をウエットエッチングにより除去する。ここで初めて、接続部２２がバネ性を発揮し、図１に示す赤外線撮像装置が完成する。
【００６３】
以上説明した製造方法の各工程は周知の半導体微細加工技術そのものを応用したものであり、この製造方法によれば、図１に示す赤外線撮像装置を容易に製造することができるとともに、微細な接続部２２を形成することもできる。
【００６４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態によるハイブリッド型半導体装置としての赤外線撮像装置について、図４を参照して説明する。
【００６５】
図４は本実施の形態による赤外線撮像装置を示す図であり、図４（ａ）はその概略断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＢ−Ｂ’矢視図、図４（ｃ）は図４（ａ）中のＣ−Ｃ’矢視図である。理解を容易にするため、図４（ｂ）には、実際には既に除去されて存在しない後述する犠牲層としてのＳｉＯ2層３０も、併せて示している。したがって、正確に言えば、図４（ｂ）は、後述する犠牲層としてのＳｉＯ2層３０を除去する前の状態である図６（ｂ）に示す状態の基板１１の平面図を示すことになる。なお、図４（ｂ）中の▲１▼〜▲４▼は、図６（ｂ）中の▲１▼〜▲４▼にそれぞれ対応している。また、理解を容易にするため、図４（ｃ）では、破線で表されるべき要素は接続パッド１７及びダミーパッド４５のみとし、他の要素は省略している。なお、図４（ｂ）（ｃ）中のＡ−Ａ’線に沿った断面が図４（ａ）に対応している。
【００６６】
なお、図４において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複した説明は省略する。
【００６７】
本実施の形態による赤外線撮像装置が前記第１の実施の形態による図１に示す赤外線撮像装置と異なる所は、以下の点のみである。
【００６８】
すなわち、前記第１の実施の形態では、接続部２２がＣｕ薄膜２３の単層構造となっていたのに対し、本実施の形態では、接続部２２の強度を向上させるため、図４（ａ）に示すように、接続部２２がＴｉ膜４１及びＡｌ膜４２の２層からなる薄膜として構成されている。なお、本実施の形態では、接続部２２は、このように複数の導電膜４１，４２の複合層による薄膜により構成されているが、例えば、ＳｉＮ層などの絶縁膜と導電層との複合層からなる薄膜により構成してもよい。
【００６９】
また、前記第１の実施の形態では、接続部２２のみでＳｉ基板１１とＩｎＳｂ基板１２とが機械的に接続されていたのに対し、本実施の形態では、両基板１１，１２間の機械的な接続の強度を上げるため、Ｓｉ基板１１とＩｎＳｂ基板１２とを機械的に接続するが電気的には接続しないダミー接続部４３が、各画素について２個ずつ追加されている。さらに、本実施の形態では、ダミー接続部４３の追加に伴い、ＩｎＳｂ１２上の所定箇所には、Ｔｉからなるダミーパッド４５が形成されている。ダミー接続部４３はＳｉＮ膜（導電膜でもよい）４４で構成されており、ダミー接続部４３も、接続部２２と同様にバネ性を有するように構成されている。すなわち、本実施の形態では、ＳｉＮ膜４４は、Ｓｉ基板１１上のＳｉＮ膜１９上に部分的に形成されるとともに、そこから斜めに平板状に立ち上がって更にＩｎＳｂ基板１２側のダミーパッド４５の図４中の下面に沿って延びるように、形成されている。このＳｉＮ膜４４におけるダミーパッド４５の下面に沿った部分は、当該ダミーパッド４５の下面に接合されている。
【００７０】
また、前記第１の実施の形態では、前述したように、接続部２２が１画素当たり１個設けられ、当該接続部２２及びこれに接合された接続パッド１７を介して各基板１１，１２に形成されたｎ型拡散層２０，１３間が電気的に接続され、画素領域外の領域において設けられた接続部２２及びこれに接合された接続パッド１７を介して各基板１１，１２のｐ型領域間が電気的に接続されていた。すなわち、各画素のホトダイオードのｎ側はＳｉ基板１１に形成された電荷読み出し部にそれぞれ独立して電気的に接続されているが、各画素のホトダイオードのｐ側はＩｎＳｂ基板１２のｐ型領域を共通電極として前記電荷読み出し部に共通して電気的に接続されていた。
【００７１】
これに対し、本実施の形態では、図４（ｂ）に示すように、接続部２２が１画素当たり２個設けられている。そして、各画素に設けられた２つの接続部２２のうちの一方（図４（ｂ）中の上側の接続部２２であり、Ｓｉ基板１１のｎ型拡散層２０とオーミックコンタクトがとられている。）及びこれに接合された接続パッド１７（図４（ｃ）中の上側の接続パッド１７であり、ＩｎＳｂ基板１２のｎ型拡散層１３とオーミックコンタクトがとられている。）を介して、各基板１１，１２に形成されたｎ型拡散層２０，１３間がそれぞれ独立して電気的に接続されている。各画素に設けられた２つの接続部２２のうちの他方（図４（ｂ）中の下側の接続部２２であり、Ｓｉ基板１１のｐ型領域とオーミックコンタクトがとられている。）及びこれに接合された接続パッド１７（図４（ｃ）中の下側の接続パッド１７であり、ＩｎＳｂ基板１２のｐ型領域とオーミックコンタクトがとられている。）を介して、各基板１１，１２のｐ型領域間がそれぞれ独立して電気的に接続されている。すなわち、各画素のホトダイオードのｎ側がＳｉ基板１１に形成された電荷読み出し部にそれぞれ独立して電気的に接続されているのみならず、各画素のホトダイオードのｐ側もＳｉ基板１１に形成された電荷読み出し部にそれぞれ独立して電気的に接続されている。このため、本実施の形態では、画素領域外の領域においては各基板１１，１２のｐ型領域間は電気的に接続されておらず、ＩｎＳｂ基板１２のｐ型領域は共通電極として用いられていない。
【００７２】
なお、図４（ｂ）において、２２ａは接続部２２におけるＳｉ基板１１のｎ型拡散層２０とのコンタクト部分、２２ｂは接続部２２におけるＳｉ基板１１のｐ型領域とのコンタクト部分を示す。また、図４（ｂ）において、Ｘ，Ｚはそれぞれ各接続部２２の一部分を示し、Ｙ，Ｗはそれぞれ各ダミー接続部４３の接合部分を示し、図４（ｃ）において、α，γはそれぞれ各接続部１７の接合部分を示し、Ｘとα、Ｙとβ、Ｚとγ、Ｗとδが、それぞれ互いに接合されている。
【００７３】
また、前記第１の実施の形態ではＩｎＳｂ基板１２が複数のブロックに分割されていなかったのに対し、本実施の形態では、図４（ａ）（ｃ）に示すように、ＩｎＳｂ基板１２が各画素毎のブロックに分割されている。図４（ａ）（ｃ）において、５０は各ブロック間の隙間を示す。前記第１の実施の形態では、ＩｎＳｂ基板１２を複数のブロックに分割しようとしても、その分割を行えばＩｎＳｂ基板１２に形成された各画素のホトダイオードのｐ側をＳｉ基板１１に形成された読み出し部に接続できなくなってしまうので、その分割は不可能である。これに対し、本実施の形態では、前述したように、１画素当たり２個の接続部２２が設けられ、各画素のホトダイオードの両側がＳｉ基板１１に形成された電荷読み出し部にそれぞれ独立して電気的に接続されているので、ＩｎＳｂ基板１２の分割が可能になっているのである。もっとも、本実施の形態において、ＩｎＳｂ基板１２を複数のブロックに分割しないようにしてもよいし、ＩｎＳｂ基板１２を各画素毎のブロックに分割するのではなく複数画素毎のブロックに分割するようにしてもよい。
【００７４】
なお、図４（ｂ）において、破線間の領域Ｈは、電荷読み出し回路を形成する領域を示す。
【００７５】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様に、薄膜４１，４２により形成された接続部２２及び薄膜４４により形成されたダミー接続部４３が共に板バネにより構成されているので、Ｓｉ基板１１及びＩｎＳｂ基板１２の熱膨張係数の差に起因してストレスが生じても、当該接続部２２及びダミー接続部４３のバネ性により吸収されることとなる。のみならず、本実施の形態によれば、ＩｎＳｂ基板１２が複数のブロックに分割されているので、Ｓｉ基板１１及びＩｎＳｂ基板１２の熱膨張係数の差に起因して接続部２２が受けるストレスの大きさ自体が、複数のブロックに分割されていない場合に比べて低減されることとなる。したがって、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と比べて、一層、接続部２２が破損したり接続部が第１及び第２の半導体基板の所定箇所から剥がれたりし難くなり、接続不良が一層発生し難くなる。
【００７６】
また、本実施の形態によれば、ダミー接続部４３が追加されているので、Ｓｉ基板１１とＩｎＳｂ基板１２との間の機械的な接続の強度を高めることができる。
【００７７】
次に、図４に示す赤外線撮像装置の製造方法の一例について、図５及び図６を参照して説明する。
【００７８】
図５は図４に示す赤外線撮像装置の製造工程を示す概略断面図で、図６は図５に示す工程に引き続く工程を示す概略断面図である。図５及び図６に示す断面は、図４（ａ）に示す断面に相当している。なお、図５及び図６において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付している。
【００７９】
図５（ａ）は、ｐ型Ｓｉ基板１１にＭＯＳ型電荷読み出し回路を作製し、その表面をＳｉＯ2膜１８及びＳｉＮ膜１９で保護した状態を示す。なお、Ｓｉ基板１１には、前記ｎ型拡散層（ｎ+層）２０が形成されている。
【００８０】
次に、図５（ａ）に示す状態の基板１１上（ＳｉＮ膜１９側）に、厚さ５μｍ程度のＳｉＯ2層３０を犠牲層としてスパッタやＣＶＤ法などで形成する（図５（ｂ））。
【００８１】
その後、ウエットエッチング又はドライエッチングによるテーパーエッチ技術により、ＳｉＯ2層３０をテーパーエッチし、当該ＳｉＯ2層３０に斜面３０ａを形成する（図５（ｃ））。このテーパーエッチにより、ｎ型拡散層２０付近のＳｉＮ膜１９は露出する。後述する説明からわかるように、斜面３０ａが前記薄膜４１，４２の斜めに立ち上がる形状及び前記ＳｉＮ膜４４の斜めに立ち上がる形状を転写する型となる。
【００８２】
次いで、図５（ｃ）に示す状態となった基板１１の上面の全体に、Ｔｉ膜４１を被着させる（図５（ｄ））。
【００８３】
次いで、上方からＴｉ膜４１、ＳｉＮ膜１９及びＳｉＯ2膜１８の一部を順次フォトリソエッチング法によりエッチング除去してコンタクトホール２１を開口し、当該各コンタクトホール２１のうちの一部のコンタクトホール２１からｎ型拡散層２０を露出させる（図５（ｅ））とともに、残りのコンタクトホール２１から基板１１のｐ型領域の表面を露出させる（図示せず）。
【００８４】
次に、この状態となった基板１１の上面の全体に、Ａｌ膜４２をスパッタや蒸着などによって形成する（図５（ｆ））。
【００８５】
その後、Ａｌ膜４２及びＴｉ膜４１を所定のパターンにパターニングし、前記接続部２２を作製する（図６（ａ））。この状態では、接続部２２としてのＡｌ膜４２及びＴｉ膜４１は、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０により支持され固定されており、バネ性を発揮しない。
【００８６】
次に、同様に、図６（ａ）に示す状態の基板１１の上面の全体にＳｉＮ膜４４を形成し、当該ＳｉＮ膜４４を所定のパターンにパターニングし、ダミー接続部４３を作製する（図６（ｂ））。なお、既に述べたように、図６（ｂ）に示す状態の基板１１の平面図は、図４（ｂ）に示すようになる。
【００８７】
一方、図６（ｃ）に示すように、ＩｎＳｂ基板１２に対しては、前記ホトダイオードの一部を構成するｎ型拡散層１３形成のためのプロセスを終了させ、その表面をＩｎＳｂ酸化膜や陽極酸化膜などの保護膜１４、及びＳｉＮ膜１５で保護し、該膜１４，１５にコンタクトホール１６を形成し、Ｔｉからなる接続パッド１７を形成しておく。また、接続パッド１７の形成と同時に、ＳｉＮ膜１５上に同じＴｉからなるダミーパッド４５を形成しておく。
【００８８】
以上の工程までで、Ｓｉ基板１１側とＩｎＳｂ基板１２側の個別のプロセスは終了する。
【００８９】
その後、Ａｌ膜４２の上側部分と接続パッド１７とを、またＳｉＮ膜４４の上側部分とダミーパッド４５とを、熱処理による融着、機械的圧力による圧着、及び超音波による接合のうちの、いずれか又はその組合せにより接合することによって、Ｓｉ基板１１とＩｎＳｂ基板１２とを結合する（図６（ｄ））。この結合の際には、接続部２２としてのＴｉ膜４１及びＡｌ膜４２、及び、ダミー接続部４３としてのＳｉＮ膜４４は、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０により支持され固定されているので、当該各膜４１，４２，４４が変形したり破損したりするおそれはない。
【００９０】
次に、図６（ｄ）中の点線Ｋ（前記各ブロックの隙間５０に対応）に沿って、イオンミリング法やレーザーミリング法などによりＩｎＳｂ基板１２を切断し、ＩｎＳｂ基板１２を各画素毎のブロックに分割する。この分割の際にも、接続部２２としてのＴｉ膜４１及びＡｌ膜４２並びにダミー接続部４３としてのＳｉＮ膜４４は、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０により支持され固定されているので、当該各膜４１，４２，４４が変形したり破損したりするおそれはない。
【００９１】
その後、図面には示していないが、Ｓｉ基板１１をダイシング等することにより、個々のチップ（個々の赤外線撮像装置に相当する部分）に分割する。この分割の際にも、接続部２２としてのＴｉ膜４１及びＡｌ膜４２並びにダミー接続部４３としてのＳｉＮ膜４４は、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０により支持され固定されているので、当該各膜４１，４２，４４が変形したり破損したりするおそれはない。
【００９２】
最後に、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０をウエットエッチングにより除去する。ここで初めて、接続部２２及びダミー接続部４３がバネ性を発揮し、図４に示す赤外線撮像装置が完成する。
【００９３】
以上説明した製造方法の各工程は周知の半導体微細加工技術そのものを応用したものであり、この製造方法によれば、図４に示す赤外線撮像装置を容易に製造することができるとともに、微細な接続部２２及びダミー接続部４３を形成することができる。このように、微細な接続部２２の形成が可能であるので、１画素当たり複数の接続部２２を設けることが可能となっている。
【００９４】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態によるハイブリッド型半導体装置としての赤外線撮像装置について、図７を参照して説明する。
【００９５】
図７は本実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。図７において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複した説明は省略する。
【００９６】
本実施の形態による赤外線撮像装置が前記第２の実施の形態による図４に示す赤外線撮像装置と異なる所は、以下の点のみである。
【００９７】
すなわち、前記第２の実施の形態では、接続部２２がＴｉ膜４１及びＡｌ膜４２の２層からなる薄膜として構成されていたのに対し、本実施の形態では、接続部２２がＳｉＮ膜７１、Ａｌ膜７２及びＳｉＮ膜７３の３層からなる薄膜として構成されている。また、前記第２の実施の形態では、ダミー接続部４３がＳｉＮ膜４４の単層構造となっていたのに対し、本実施の形態では、ダミー接続部４３がＳｉＮ膜７４及びＳｉＮ膜７５の２層からなる薄膜として構成されている。さらに、前記第２の実施の形態では、接続部２２及びダミー接続部４３が平板状に構成されていたのに対し、本実施の形態では、接続部２２及びダミー接続部４３が湾曲板状に構成されている。
【００９８】
また、前記第２の実施の形態においてＩｎＳｂ基板１２上に形成されていたＳｉＮ膜１５及びＳｉ基板１１上に形成されていたＳｉＮ膜１９は、本実施の形態では形成されていない。これは、前記第２の実施の形態では、製造時に犠牲層としてＳｉＯ2層３０を用い、最後にこのＳｉＯ2層３０をウエットエッチングにより除去していたので、当該ウエットエッチングに対するエッチストップとしてＳｉＮ膜１５，１９が必要であったが、本実施の形態では、後述するように、製造時に犠牲層としてＳｉＯ2層３０に代えてレジスト膜を用い、最後にこのレジスト膜をアッシング法により除去することとしたため、ＳｉＮ膜１５，１９が不要となったことによる。
【００９９】
本実施の形態による図７に示す赤外線撮像装置は、例えば、前述した図４に示す赤外線撮像装置の製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。ただし、図７に示す赤外線撮像装置を製造する場合には、犠牲層としてＳｉＯ2層３０に代えてレジスト膜を形成し、当該レジスト膜を所定のパターンにパターニングした後リフロー法により斜面（湾曲した斜面であり、接続部２２及びダミー接続部４３の形状を転写する型となる。）を形成し、最後に当該レジスト膜をアッシング法により除去する。
【０１００】
本実施の形態によっても、前記第２の実施の形態と同様の利点が得られる。
【０１０１】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態によるハイブリッド型半導体装置としての赤外線撮像装置について、図８を参照して説明する。
【０１０２】
図８は本実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。図８において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複した説明は省略する。
【０１０３】
本実施の形態による赤外線撮像装置が前記第２の実施の形態による図４に示す赤外線撮像装置と異なる所は、以下の点のみである。
【０１０４】
すなわち、本実施の形態では、前記第２の実施の形態においてＩｎＳｂ基板１２上に形成されていた保護膜１４に代えてＳｉＮ膜１５が形成され、前記第２の実施の形態においてＳｉ基板１１上に形成されていたＳｉＯ2膜１８に代えてＳｉＮ膜１９が形成されている。もっとも、前記第２の実施の形態と同様に、ＩｎＳｂ基板１２とＳｉＮ膜１５との間に保護膜１４を形成してもよいし、Ｓｉ基板１１上とＳｉＮ膜１９との間にＳｉＯ2膜１８を形成してもよい。
【０１０５】
また、前記第２の実施の形態では、接続部２２がＴｉ層４１及びＡｌ層４２の２層からなる薄膜として構成されていたのに対し、本実施の形態では、接続部２２がＡｌ膜８１，８２の単層（厳密には、折り返しのような部分は当該Ａｌ膜８１，８２の２層）からなる薄膜として構成されている。また、前記第２の実施の形態では、ダミー接続部４３がＳｉＮ膜４４の単層構造となっていたのに対し、本実施の形態では、ＳｉＮ膜８３，８４の単層（厳密には、折り返しのような部分は当該ＳｉＮ膜８３，８４の２層）からなる薄膜として構成されている。さらに、前記第２の実施の形態では、接続部２２及びダミー接続部４３が平板状に構成されていたのに対し、本実施の形態では、接続部２２及びダミー接続部４３が２段のジグザグ状に構成されている。すなわち、接続部２２について説明すると、Ａｌ膜８１は、コンタクトホール２１内及び当該コンタクトホール２１周辺のＳｉＮ膜１９上に形成されるとともに、そこから斜めに立ち上がって更に水平に延び、Ａｌ膜８２は、Ａｌ膜８１の当該水平部分上に形成されるとともに、そこから斜めに逆方向に立ち上がって更に接続パッド１７の下面に沿って延びている。そして、このＡｌ膜８２における接続パッド１７の下面に沿った部分は、当該接続パッド１７に接合されている。ダミー接続部４３についても、接続部２２と同様である。接続部２２及びダミー接続部４３は、本実施の形態ではこのように２段のジグザグ状に（すなわち、「く」の字状に）構成されているが、３段以上のジグザグ状に構成してもよい。
【０１０６】
本実施の形態による図８に示す赤外線撮像装置は、例えば、前述した図４に示す赤外線撮像装置の製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。ただし、図８に示す赤外線撮像装置を製造する場合、図６（ｂ）と同様の状態になった後に、当該状態の基板１１の全面にＳｉＯ2を堆積させてその表面を平坦化することによって、図５（ｂ）と同様の表面状態を再度作製し、再び図５（ｃ）から図６（ｂ）に示すような工程を行う。
【０１０７】
本実施の形態によれば、前記第２の実施の形態と同様の利点が得られる他、接続部２２及びダミー接続部４３がジグザグ状に構成され、パンタグラフのような形状となっているので、その変形の自由度が増し、そのスプリング性能ひいてはストレス吸収性能が大きく向上している。したがって、本実施の形態によれば、一層、接続部２２が破損したり接続部２２がＳｉ基板１１及びＩｎＳｂ基板１２の所定箇所から剥がれたりし難くなり、接続不良が一層発生し難くなる。
【０１０８】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態によるハイブリッド型半導体装置としての赤外線撮像装置について、図９を参照して説明する。
【０１０９】
図９は本実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。図９において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複した説明は省略する。
【０１１０】
本実施の形態による赤外線撮像装置が前記第１の実施の形態による図１に示す赤外線撮像装置と異なる所は、前記第１の実施の形態では、接続部２２は斜めに平板状に立ち上がるＣｕ薄膜２３によって構成されていたのに対し、本実施の形態では、接続部２２は基板１１，１２と略々平行な方向に波板状に延びたＣｕ薄膜２３によって構成されている点のみである。
【０１１１】
本実施の形態による図９に示す赤外線撮像装置は、例えば、前述した図１に示す赤外線撮像装置の製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。ただし、図９に示す赤外線撮像装置を製造する場合には、犠牲層としてのＳｉＯ2層３０の斜面を単位画素内で数多く形成するように、ＳｉＯ2層３０に対してパターニングを行い、さらにリフロー法を適用する。なお、犠牲層としてレジスト膜を用い、最後に当該レジスト膜をアッシング法により除去してもよいことは、勿論である。この場合には、図９中のＳｉＮ膜１５及びＳｉＮ膜１９は、不要である。
【０１１２】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる他、接続部２２が波板状に構成されているので、その変形の自由度が増し、そのスプリング性能ひいてはストレス吸収性能が大きく向上している。したがって、本実施の形態によれば、一層、接続部２２が破損したり接続部２２がＳｉ基板１１及びＩｎＳｂ基板１２の所定箇所から剥がれたりし難くなり、接続不良が一層発生し難くなる。
【０１１３】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【０１１４】
例えば、前記光電変換部や前記読み出し部の構成は、前述した構成に限定されるものではない。また、基板１１，１２の材質もＳｉやＩｎＳｂに限定されるものではない。
【０１１５】
また、前述した各実施の形態は本発明を赤外線撮像装置に適用した例であったが、本発明は他の種々のハイブリッド型半導体装置に適用することができる。
【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、２つの半導体基板の熱膨張係数の差に起因して生ずるストレスによる接続不良を防止することができるハイブリッド型半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す赤外線撮像装置の製造工程を示す概略断面図である。
【図３】図２に示す工程に引き続く工程を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による赤外線撮像装置を示す図であり、図４（ａ）はその概略断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＢ−Ｂ’矢視図、図４（ｃ）は図４（ａ）中のＣ−Ｃ’矢視図である。
【図５】図４に示す赤外線撮像装置の製造工程を示す概略断面図である。
【図６】図５に示す工程に引き続く工程を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態による赤外線撮像装置を示す概略断面図である。
【図１０】従来の赤外線撮像装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１１ Ｓｉ基板（第１の半導体基板）
１２ ＩｎＳｂ基板（第２の半導体基板）
１３，２０ ｎ型拡散層
１７ 接続パッド
２２ 接続部
３０ ＳｉＯ2層（犠牲層）
３０ａ 斜面
４３ ダミー接続部
４５ ダミーパッド
５０ 隙間
Claims (7)
- 所定の素子が形成された第１の半導体基板と、所定の素子が形成された第２の半導体基板とを、複数の接続部を介して互いに電気的及び機械的に接続したハイブリッド型半導体装置において、前記複数の接続部がバネ性を有するように構成され、
前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板とを機械的に接続するが電気的には接続しない複数のダミー接続部であって、バネ性を有するように構成された複数のダミー接続部を備えたことを特徴とするハイブリッド型半導体装置。 - 前記各接続部が１層又は複数層の薄膜で形成された板バネを有することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド型半導体装置。
- 前記板バネが前記第１の半導体基板側から前記第２の半導体基板側にかけて斜めに立ち上がっていることを特徴とする請求項２記載のハイブリッド型半導体装置。
- 前記板バネが、平板状又は湾曲板状に、斜めに立ち上がっていることを特徴とする請求項３記載のハイブリッド型半導体装置。
- 前記板バネが、前記第１の半導体基板側から前記第２の半導体基板側にかけて、ジグザグ状に立ち上がっていることを特徴とする請求項２記載のハイブリッド型半導体装置。
- 前記板バネが、波板状に、前記第１及び第２の半導体基板の面と略々平行な方向に延びていることを特徴とする請求項２記載のハイブリッド型半導体装置。
- 請求項１乃至６のいずれかに記載のハイブリッド型半導体装置を製造する方法であって、
前記第１の半導体基板上に、斜面を有する犠牲層を形成する段階と、
前記板バネを形成する前記薄膜を、前記犠牲層の前記斜面の少なくとも一部に沿うように、かつ、前記第１の半導体基板の所定箇所に電気的に接続されるように、形成する段階と、
前記第２の半導体基板の所定箇所が前記薄膜と電気的に接続されるように、前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板とを結合する段階と、
前記結合する段階の後に、前記犠牲層を除去する段階と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド型半導体装置の製造方法。
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