JP4800883B2 - Infrared sensor manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、焦電効果を利用して赤外線を検出するタイプの赤外線センサを製造する製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing the type of infrared sensor for detecting infrared rays by using a pyroelectric effect.
この種の赤外線センサとして、複数の画素セルを有する赤外線2次元イメージセンサ(以下、「イメージセンサ」ともいう)が特開平11−271141号公報に開示されている。このイメージセンサでは、下部電極、強誘電体膜および上部電極の積層体で構成された赤外線検出容量(センサ部)と、MOSトランジスタとで1つの画素セルが構成され、この画素セルがSi基板上にマトリクス状に配設されてセンサアレイが構成されている。この場合、このイメージセンサでは、センサ部およびMOSトランジスタがSi基板の同一平面上に並んで配設されると共に、抵抗体などの各種素子がセンサ部およびMOSトランジスタと共にSi基板の同一平面上に配設されている。 As this type of infrared sensor, an infrared two-dimensional image sensor (hereinafter also referred to as “image sensor”) having a plurality of pixel cells is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-271141. In this image sensor, one pixel cell is composed of an infrared detection capacitor (sensor unit) composed of a laminate of a lower electrode, a ferroelectric film and an upper electrode, and a MOS transistor, and this pixel cell is formed on a Si substrate. Are arranged in a matrix to form a sensor array. In this case, in this image sensor, the sensor unit and the MOS transistor are arranged side by side on the same plane of the Si substrate, and various elements such as resistors are arranged on the same plane of the Si substrate together with the sensor unit and the MOS transistor. It is installed.
一方、特開平8−247843号公報には、支持基体の一面に形成された共通電極の表面に複数の焦電薄膜が形成された焦電型赤外線固体撮像装置(以下、「撮像装置」ともいう)が開示されている。この撮像装置では、上記の各焦電薄膜の一方の面(共通電極に接している面とは反対側の面)に電極パッドが形成されると共に、各電極パッドには、バンプ電極(金属製柱状電極)が設けられている。また、各電極パッドおよび各バンプ電極は、各焦電薄膜の形成位置に応じて読み出し回路の一面に設けられた複数の電極パッドに対して樹脂製バンプ電極(導電性樹脂)によって電気的に接続されている。これにより、この撮像装置では、焦電薄膜側の各電極パッドおよび各バンプ電極と、読み出し回路側の各電極パッドとが各樹脂製バンプ電極によって電気的に接続され、これにより、各焦電薄膜と読み出し回路とが電気的に接続されると共に支持基体と読み出し回路とが一体化されている。
ところが、従来のイメージセンサおよび撮像装置には、以下の問題点が存在する。すなわち、従来のイメージセンサでは、1つの画素セルを構成するセンサ部およびMOSトランジスタと、この画素セルの駆動に必要な抵抗体等の各種素子とがSi基板の同一平面上に並んで配設されている。このため、この従来のイメージセンサでは、MOSトランジスタや抵抗体等の配設に要する面積の分だけ、センサアレイの受光部の面積に占めるセンサ部の面積の割合が小さくなっている。したがって、この従来のイメージセンサには、赤外線の検出効率(感度)が低いという問題点がある。 However, the conventional image sensor and imaging apparatus have the following problems. That is, in a conventional image sensor, a sensor unit and a MOS transistor constituting one pixel cell and various elements such as a resistor necessary for driving the pixel cell are arranged side by side on the same plane of the Si substrate. ing. For this reason, in this conventional image sensor, the ratio of the area of the sensor portion to the area of the light receiving portion of the sensor array is reduced by the area required for disposing the MOS transistor, the resistor, and the like. Therefore, this conventional image sensor has a problem that the infrared detection efficiency (sensitivity) is low.
また、この従来のイメージセンサでは、上記のようにセンサ部およびMOSトランジスタ等がSi基板の同一平面上に並べて配設されている。この場合、センサ部の形成に好適なSiウエハ径と、MOSトランジスタ等の形成に好適なSiウエハ径とが相違するため、センサ部の形成に好適な直径のSiウエハを用いてイメージセンサを製造した場合には、MOSトランジスタ等の形成処理時に不良が生じ易くなり、MOSトランジスタ等の形成に好適な直径のSiウエハを用いてイメージセンサを製造した場合には、センサ部の形成処理時に不良が生じ易くなる。したがって、従来のイメージセンサには、その歩留まりが悪化していることに起因して、製造コストが高騰しているという問題点がある。 In this conventional image sensor, as described above, the sensor portion, the MOS transistor, and the like are arranged side by side on the same plane of the Si substrate. In this case, since the Si wafer diameter suitable for the formation of the sensor portion and the Si wafer diameter suitable for the formation of the MOS transistor or the like are different, an image sensor is manufactured using a Si wafer having a diameter suitable for the formation of the sensor portion. In such a case, a defect is likely to occur during the formation process of the MOS transistor or the like. When an image sensor is manufactured using a Si wafer having a diameter suitable for the formation of the MOS transistor or the like, the defect is generated during the formation process of the sensor portion. It tends to occur. Therefore, the conventional image sensor has a problem that the manufacturing cost is increased due to the deterioration of the yield.
一方、従来の撮像装置では、支持基体の一面に形成された共通電極の表面に複数の焦電薄膜が形成されると共に、支持基体とは別体に構成された読み出し回路を各樹脂製バンプ電極によって各焦電薄膜に対して電気的に接続する構成が採用されている。このため、従来の撮像装置では、共通電極、焦電薄膜および電極パッドからなる複数のセンサ部を支持基体の一面上において十分に接近させて配置することが可能となっている。また、各焦電薄膜等(センサ部)が配設された支持基体と読み出し回路とを各樹脂製バンプ電極によって接続する構成を採用したことにより、支持基体に対するセンサ部の形成処理と、読み出し回路の形成処理とを別個独立して実行することが可能となっている。このため、この従来の撮像装置では、センサ部の形成処理時には、センサ部の形成に好適な条件で処理を実行し、読み出し回路の形成処理時には、読み出し回路の形成に好適な条件で処理を実行することが可能となっている。 On the other hand, in a conventional imaging apparatus, a plurality of pyroelectric thin films are formed on the surface of a common electrode formed on one surface of a support base, and a readout circuit configured separately from the support base is provided for each resin bump electrode. Therefore, a configuration of electrically connecting to each pyroelectric thin film is adopted. For this reason, in the conventional imaging device, it is possible to arrange a plurality of sensor portions including a common electrode, a pyroelectric thin film, and an electrode pad sufficiently close to each other on one surface of the support base. In addition, by adopting a configuration in which the support base on which each pyroelectric thin film or the like (sensor part) is disposed and the readout circuit are connected by each resin bump electrode, the formation process of the sensor part on the support base and the readout circuit It is possible to execute the forming process separately. For this reason, in this conventional imaging apparatus, processing is performed under conditions suitable for the formation of the sensor portion during the formation processing of the sensor portion, and processing is performed under conditions suitable for formation of the readout circuit during the formation processing of the readout circuit. It is possible to do.
しかしながら、この従来の撮像装置では、支持基体に形成された各焦電薄膜(電極パッド)と、読み出し回路(各焦電薄膜に対応して形成された電極パッド)とを正確に位置合わせして各樹脂製バンプ電極によって接続する作業が非常に困難なため、支持基体(各焦電薄膜)に対して読み出し回路が位置ずれした状態で接続されることがある。このため、この従来の撮像装置には、その歩留まりが悪化することに起因して、製造コストが高騰しているという問題点がある。また、この従来の撮像装置では、各焦電薄膜(焦電薄膜側の電極パッドおよびバンプ電極)と読み出し回路側の電極パッドとを樹脂製バンプ電極によって電気的に接続する構成が採用されている。この場合、樹脂製バンプ電極(導電性樹脂)の導電率が低いため、電気的信号を確実に検出するためには、両電極パッドおよびバンプ電極に対して樹脂製バンプ電極を十分に広い面積で接触させる必要がある。このため、赤外線の検出時において各焦電薄膜の熱が両電極パッド、バンプ電極および樹脂製バンプ電極を介して読み出し回路側に伝わり易くなっている結果、この従来の撮像装置には、赤外線の検出効率(感度)を向上させるのが困難であるという問題点が存在する。 However, in this conventional imaging apparatus, each pyroelectric thin film (electrode pad) formed on the support base and the readout circuit (electrode pad formed corresponding to each pyroelectric thin film) are accurately aligned. Since it is very difficult to connect with each resin bump electrode, the readout circuit may be connected in a state of being displaced with respect to the support base (each pyroelectric thin film). For this reason, this conventional imaging apparatus has a problem that the manufacturing cost is increased due to the deterioration of the yield. In addition, this conventional imaging apparatus employs a configuration in which each pyroelectric thin film (electrode pad and bump electrode on the pyroelectric thin film side) and an electrode pad on the readout circuit side are electrically connected by a resin bump electrode. . In this case, since the conductivity of the resin bump electrode (conductive resin) is low, the resin bump electrode has a sufficiently large area with respect to both the electrode pad and the bump electrode in order to reliably detect the electrical signal. Need to contact. For this reason, at the time of detecting infrared rays, the heat of each pyroelectric thin film is easily transmitted to the readout circuit side through both electrode pads, bump electrodes, and resin bump electrodes. There is a problem that it is difficult to improve detection efficiency (sensitivity).
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、低コストでしかも高感度な赤外線センサの製造方法を提供することを主目的とする。 The present invention, such a problem has been made in view of, a main object to provide a method of manufacturing yet low cost sensitive infrared sensor.
上記目的を達成すべく、請求項1記載の赤外線センサの製造方法は、支持体の一方の面に第1の絶縁性支持層が形成されると共に当該支持体の他方の面に第2の絶縁性支持層が形成され、かつ、第1の電極、誘電体、および第2の電極をこの順で積層した焦電型のセンサ部が当該第2の絶縁性支持層の上に形成された中間体を加工して赤外線センサを製造する際に、第1の電極層、誘電体層および第2の電極層が前記第2の絶縁性支持層の上にこの順で形成された積層体に対するパターニング処理を実行して、当該第1の電極層で構成された前記第1の電極、当該誘電体層で構成された前記誘電体、および当該第2の電極層で構成された前記第2の電極を有する前記センサ部を前記第2の絶縁性支持層の上に形成して前記中間体を製造すると共に、前記両絶縁性支持層および前記支持体を貫通する少なくとも一対の貫通孔を前記センサ部の近傍に形成する貫通孔形成処理と、前記各貫通孔に導電性材料を充填して少なくとも一対の導電性柱状部を形成する柱状部形成処理と、前記少なくとも一対の導電性柱状部のうちの1つにおける前記第2の絶縁性支持層側の端部および前記第1の電極を電気的に相互に接続する第1の接続用導体を形成すると共に当該少なくとも一対の導電性柱状部のうち他の1つにおける当該第2の絶縁性支持層側の端部および前記第2の電極を電気的に相互に接続する第2の接続用導体を形成する接続用導体形成処理と、前記支持体を選択的にエッチング処理して当該支持体における少なくとも前記第2の絶縁性支持層側の一部を除去する支持体除去処理とをこの順で実行して前記赤外線センサを製造する。
In order to achieve the above object, a method for manufacturing an infrared sensor according to
さらに、請求項2記載の赤外線センサの製造方法は、請求項1記載の赤外線センサの製造方法において、前記支持体除去処理時に前記第1の絶縁性支持層および前記第2の絶縁性支持層の間から前記支持体を完全またはほぼ完全に除去する。
Furthermore, the infrared sensor manufacturing method according to
また、請求項3記載の赤外線センサの製造方法は、請求項1または2記載の赤外線センサの製造方法において、前記各導電性柱状部における前記第1の絶縁性支持層側の端部にバンプを形成するバンプ形成処理を実行すると共に、前記各バンプに対して接触可能に配置された複数のパッドを有する基材と前記第1の絶縁性支持層とを当該各バンプおよび当該各パッドを互いに接触させた状態において相互に接着する接着処理を前記支持体除去処理に先立って実行する。
In the method of manufacturing the infrared sensor according to
請求項1記載の赤外線センサの製造方法によれば、支持体の一方の面に第1の絶縁性支持層が形成されると共に他方の面に第2の絶縁性支持層が形成され、かつ、第2の絶縁性支持層の上に焦電型のセンサ部が形成された中間体を加工して赤外線センサを製造する際に、第1の電極層、誘電体層および第2の電極層が第2の絶縁性支持層の上にこの順で形成された積層体に対するパターニング処理を実行して第2の絶縁性支持層の上にセンサ部を形成して中間体を製造すると共に、少なくとも一対の貫通孔をセンサ部の近傍に形成する貫通孔形成処理と、各貫通孔に導電性材料を充填して少なくとも一対の導電性柱状部を形成する柱状部形成処理と、各導電性柱状部のうちの1つにおける第2の絶縁性支持層側の端部および第1の電極を電気的に相互に接続する第1の接続用導体を形成すると共に各導電性柱状部のうち他の1つにおける第2の絶縁性支持層側の端部および第2の電極を電気的に相互に接続する第2の接続用導体を形成する接続用導体形成処理と、支持体における少なくとも第2の絶縁性支持層側の一部を除去する支持体除去処理とをこの順で実行することにより、例えば別個に形成したセンサ部を第2の絶縁性支持層上に取り付けて中間体を形成する製造方法と比較して、第2の絶縁性支持層とセンサ部(第1の電極)との密着力を十分に強くすることができる。また、別体に構成したセンサ部を第2の絶縁性支持層上に取り付けて中間体を製造する製造方法と比較して、中間体を容易に製造することができる。さらに、第2の絶縁性支持層を十分に薄厚にすることができると共に第1の絶縁性支持層および第2の絶縁性支持層を十分に離間させることができるため、赤外線の照射時におけるセンサ部からの急速な熱の逃げを回避することができる結果、高感度な赤外線センサを製造することができる。また、センサ部以外の各素子(抵抗体やトランジスタ等)を各導電性柱状部における第1の絶縁性支持層側に配置することができるため、各センサ部を十分に接近させて配置することができる結果、赤外線センサの受光部の面積に占める各センサ部の面積の割合を十分に大きくすることができる。したがって、従来のイメージセンサと比較して、赤外線の検出効率(感度)を十分に向上させることができる。また、例えば、別体に構成された基材(各種素子等が実装された基板)を各導電性柱状部における第1の絶縁性支持層側の端部に電気的に接続して赤外線センサを製造することができるため、センサ部および各種素子をそれぞれ好適な条件下で製造することができる。したがって、赤外線センサの製造に関する歩留まりを十分に向上させて製造コストを低減することができる。また、従来の撮像装置と比較して、十分に細径の各導電性柱状部によって支持してセンサ部および第1の絶縁性支持層を十分に離間させることができるため、赤外線の照射時におけるセンサ部から急速な熱の逃げを回避することができる。したがって、赤外線の検出効率(感度)を十分に向上させることができる。
According to the infrared sensor manufacturing method of
請求項2記載の赤外線センサの製造方法によれば、支持体除去処理時において、両絶縁性支持層の間から支持体を完全またはほぼ完全に除去することにより、赤外線の照射時におけるセンサ部から急速な熱の逃げを効果的に回避することができるため、一層高感度な赤外線センサを製造することができる。
According to the method for manufacturing an infrared sensor according to
請求項3記載の赤外線センサの製造方法によれば、各バンプおよび各パッドを互いに接触させた状態において第1の絶縁性支持層と基材とを相互に接着する接着処理を支持体除去処理に先立って実行することにより、基材の接着に先立って支持体除去処理を実行する製造方法とは異なり、基材の接着によって第1の絶縁性支持層の機械的強度が十分に向上した状態において支持体を除去することができる。したがって、赤外線センサの製造工程において第1の絶縁性支持層が破損する事態を回避して、その歩留まりを一層向上させることができる。また、例えば第1の絶縁性支持層の一面(バンプの形成面)に各種素子を直接形成する構成と比較して容易に製造することができるため、その製造コストを十分に低減することができる。
According to the method for manufacturing an infrared sensor according to
以下、本発明に係る赤外線センサの製造方法の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, the best mode of engagement Ru manufacturing method of infrared sensor of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
最初に、熱型赤外線イメージセンサ1の構成について、図面を参照して説明する。
First, the configuration of the thermal
図1,2に示す熱型赤外線イメージセンサ1(以下、「イメージセンサ1」ともいう)は、本発明に係る赤外線センサの一例であって、本体部2および基材3が接着剤4によって接着されて一体化されている。本体部2は、絶縁性支持層12a,12b、センサ部22、導電性柱状部26、接続用導体27a,27b、絶縁性支持層28およびバンプ29を備えている。なお、同図では、本発明についての理解を容易とするために、2つのセンサ部22を有するイメージセンサ1を図示しているが、実際には、イメージセンサ1の画素数分のセンサ部22を備えると共に、センサ部22の数に応じた数の導電性柱状部26、接続用導体27a,27b、絶縁性支持層28およびバンプ29を備えている。また、図2では、本発明についての理解を容易とするために、絶縁性支持層28の図示を省略している。
A thermal infrared image sensor 1 (hereinafter also referred to as “
絶縁性支持層12aは、本発明における第1の絶縁性支持層に相当し、Al2O3、SiO2、SiNなどの絶縁性材料によって厚み1μm程度の薄膜状に形成されている。また、絶縁性支持層12bは、本発明における第2の絶縁性支持層に相当し、絶縁性支持層12aと同様にして、Al2O3、SiO2、SiNなどの絶縁性材料によって厚み1μm程度の薄膜状に形成されている。この両絶縁性支持層12a,12bは、図1に示すように、その厚み方向(同図における上下方向)において10μm以上100μm以下の範囲内において相互に離間させられた状態において、両絶縁性支持層12a,12bを貫通する3本の導電性柱状部26(「少なくとも一対の導電性柱状部」の一例)によって支持されている。
The insulating
センサ部22は、絶縁性支持層12bの側から順に、下部電極23a、強誘電体24および上部電極23bが積層されて、赤外線の照射に伴って強誘電体24に生じる焦電気(ピロ電気)を出力可能に構成されている。この場合、下部電極23aは、本発明における第1の電極に相当し、Pt、Ti、SrRuO3などの導電性材料によって厚み0.1μm程度の薄膜状に形成されている。また、上部電極23bは、本発明における第2の電極に相当し、下部電極23aと同様にして、一例として、Pt、Ni−Cr、Auなどの導電性材料によって厚み0.1μm程度の薄膜状に形成されている。さらに、強誘電体24は、PZT、PT、PLTなどの強誘電体によって厚み0.5μm以上3.0μm以下の範囲内の薄膜状に形成されている。
In the
導電性柱状部26は、前述したように絶縁性支持層12a,12bを相互に離間させた状態において支持する柱状部としての機能を有すると共に、後述するように、センサ部22の下部電極23aと基材3の所定部位とを電気的に接続すると共に上部電極23bと基材3の所定部位とを電気的に接続するための導線としての機能を有している。この導電性柱状部26は、CuやWなどの導電性材料によって直径1μm以上10μm以下の範囲内で長さ10μm以上100μm以下の範囲内の円柱状に形成されている。また、導電性柱状部26の周面は、SiO2やSiNなどの絶縁性材料によって厚み0.1μm以上1.0μm以下の範囲内の薄膜状に形成された絶縁膜25aで覆われている。
As described above, the conductive
接続用導体27aは、本発明における第1の接続用導体に相当し、図1における中央部の導電性柱状部26(本発明における「少なくとも一対の導電性柱状部のうちの1つ」)における絶縁性支持層12b側の端部と、上記のセンサ部22における下部電極23aとを電気的に相互に接続する。また、接続用導体27bは、本発明における第2の接続用導体に相当し、同図における左右両端部の導電性柱状部26(本発明における「少なくとも一対の導電性柱状部のうちの他の1つ」)における絶縁性支持層12b側の端部と、上記のセンサ部22における上部電極23bとを電気的に相互に接続する。この場合、接続用導体27a,27bは、Au、Pt、Ni、Crなどの導電性材料で厚み0.1μm以上1.0μm以下の範囲内の薄膜状に形成されている。
The
絶縁性支持層28は、絶縁性支持層12bと相俟って両センサ部22を所定位置に支持する機能を備えると共に、上記の接続用導体27bと、下部電極23aおよび強誘電体24とを電気的に絶縁する絶縁体としての機能を有している。この絶縁性支持層28は、ポリイミド樹脂等の絶縁性材料で厚み0.5μm以上3.0μm以下の範囲内の薄膜状に形成されている。バンプ29は、各導電性柱状部26および接続用導体27a,27bを介して下部電極23aおよび上部電極23bを基材3に接続するためのものであって、各導電性柱状部26における絶縁性支持層12a側の端部に配設されてAuや半田等で半球状に形成されている。
The insulating
基材3は、赤外線の照射時において本体部2の各センサ部22によって出力される電気的信号を取得するための各種素子(図示せず)が配設された回路基板であって、支持体31の一面(図1における上面)に本体部2の各バンプ29に対して接触可能に複数のパッド32が配設されて構成されている。また、このイメージセンサ1では、本体部2の各バンプ29と基材3の各パッド32とを接触させた状態において基材3と絶縁性支持層12a(本体部2)とが接着剤4によって相互に接着されて一体化されている。
The
次に、イメージセンサ1の製造方法について、図面を参照して説明する。なお、基材3における各パッド32の形成処理については既に完了しているものとし、主として本体部2の製造工程について以下に説明する。
Next, a method for manufacturing the
上記のイメージセンサ1の製造に際しては、まず、図3に示す積層体10を製造する。この積層体10は、支持体11の一方の面(同図における下面)に絶縁性支持層12aが形成されると共に、支持体11の他方の面(同図における上面)に絶縁性支持層12bが形成され、かつ、下部電極層13a、強誘電体層14および上部電極層13bが絶縁性支持層12bの上にこの順で積層されて構成されている。この場合、支持体11は、厚み10μm以上500μm以下の範囲内のSi基板で構成されている。また、この積層体10では、下部電極層13aが本発明における第1の電極層に相当し、強誘電体層14が本発明における誘電体層に相当し、上部電極層13bが第2の電極層に相当する。
When the
次いで、積層体10に対するパターニング処理を実行して前述したセンサ部22を絶縁性支持層12bの上に形成する。具体的には、まず、積層体10における上部電極層13bの上にフォトレジスト15aを塗布した後に、フォトレジスト15aの層に対する露光処理および現像処理を実行することにより、図4に示すように、前述した上部電極23bの形成領域にフォトレジスト15aを残留させたレジストパターン15を形成する。次いで、レジストパターン15をマスクとして用いて上部電極層13bをエッチング処理することにより、図5に示すように、強誘電体層14の上に上部電極23bを形成する。
Next, a patterning process is performed on the
続いて、積層体10上に残留しているフォトレジスト15aを除去すると共に、強誘電体層14および上部電極23bの上にフォトレジスト16aを塗布した後に、フォトレジスト16aの層に対する露光処理および現像処理を実行することにより、図6に示すように、前述した強誘電体24の形成領域にフォトレジスト16aを残留させたレジストパターン16を形成する。次いで、レジストパターン16をマスクとして用いて強誘電体層14をエッチング処理することにより、図7に示すように、下部電極層13aの上に強誘電体24を形成する。
Subsequently, the
続いて、積層体10上に残留しているフォトレジスト16aを除去すると共に、下部電極層13a、強誘電体24および上部電極23bの上にフォトレジスト17aを塗布した後に、フォトレジスト17aの層に対する露光処理および現像処理を実行することにより、図8に示すように、前述した下部電極23aの形成領域にフォトレジスト17aを残留させたレジストパターン17を形成する。次いで、レジストパターン17をマスクとして用いて下部電極層13aをエッチング処理することにより、図9に示すように、絶縁性支持層12bの上に下部電極23aを形成する。これにより、本発明におけるパターニング処理を完成し、下部電極23a、強誘電体24および上部電極23bがこの順で積層されたセンサ部22が絶縁性支持層12bの上に形成される。この後、積層体10上に残留しているフォトレジスト17aを除去することにより、中間体10a(図10参照)が完成する。
Subsequently, the
次いで、前述した各導電性柱状部26を形成するための貫通孔25(図11参照)を10aに形成する貫通孔形成処理を実行する。具体的には、まず、中間体10aにおけるセンサ部22の形成面側にフォトレジスト18aを塗布した後に、フォトレジスト18aの層に対する露光処理および現像処理を実行することにより、図10に示すように、各貫通孔25の形成領域(センサ部22の近傍の点的な領域)のフォトレジスト18aを中間体10aの上から取り除いてレジストパターン18を形成する。次いで、レジストパターン18をマスクとして用いて中間体10aをエッチング処理することにより、図11に示すように、絶縁性支持層12a,12bおよび支持体11を貫通する貫通孔25を形成する。
Next, a through hole forming process for forming the through holes 25 (see FIG. 11) for forming the conductive
続いて、図12に示すように、例えばCVD法によって各貫通孔25の内壁面にSiO2等の絶縁性材料を付着することによって絶縁膜25aを形成する。次いで、各貫通孔25にCu等の導電性材料を充填することによって前述した導電性柱状部26を形成する柱状部形成処理を実行する。具体的には、絶縁膜25aの形成を完成した貫通孔25の内壁面に対して、一例として、MO−CVD法によってCu/TiNの薄膜を形成した後に(図示せず)、この薄膜を電極として用いてCu等の導電性材料をめっき処理することにより、図13に示すように、各貫通孔25内に導電性柱状部26を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 12, an insulating
続いて、センサ部22の下部電極23aおよび上部電極23bと各導電性柱状部26とを電気的に相互に接続する接続用導体27a,27bを形成する接続用導体形成処理を実行する。具体的には、図14に示すように、まず、3本の導電性柱状部26のうちの中央部の1本(本発明における「少なくとも一対の導電性柱状部のうちの1つ」)における絶縁性支持層12b側の端部(同図における上端部)と下部電極23aとを電気的に相互に接続する接続用導体27aを例えばスパッタ法によって形成する。
Subsequently, a connecting conductor forming process for forming connecting
次いで、図15に示すように、接続用導体27aの形成を完成した中間体10aの一面(同図における上面:センサ部22の形成面)にポリイミド樹脂等の絶縁性材料を塗布した後に、例えばエッチング処理によって3本の導電性柱状部26のうちの左右両端部の導電性柱状部26の端面と、センサ部22の上部電極23bとを絶縁性材料の層から露出させることにより、中間体10aの上に絶縁性支持層28を形成する。続いて、図16に示すように、上記の両端部の導電性柱状部26(本発明における「少なくとも一対の導電性柱状部のうちの他の1つ」)における絶縁性支持層12b側の端部(同図における上端部)と上部電極23bとを電気的に相互に接続する接続用導体27bを例えばスパッタ法によって形成する。以上により、本発明における接続用導体形成処理が完了する。
Next, as shown in FIG. 15, after an insulating material such as polyimide resin is applied to one surface of the
次いで、図17に示すように、各導電性柱状部26における絶縁性支持層12a側の端部(同図における下端部)にバンプ29をそれぞれ形成する。続いて、バンプ29の形成を完成した中間体10aと基材3とを接着剤4で接着して一体化する接着処理を実行する。具体的には、図18に示すように、中間体10aの各バンプ29と基材3の各パッド32とを接触させた状態において、エポキシ系等の接着剤4によって基材3の支持体31と中間体10aの絶縁性支持層12aとを相互に接着する。
Next, as shown in FIG. 17, bumps 29 are respectively formed on the end portions (lower end portions in the figure) on the insulating
続いて、中間体10aにおける支持体11を除去する支持体除去処理を実行する。具体的には、まず、中間体10aにおけるセンサ部22の形成面側にフォトレジスト19aを塗布した後に、フォトレジスト19aの層に対する露光処理および現像処理を実行することにより、図19に示すように、エッチング用ホール41の形成領域(図20参照)のフォトレジスト19aを中間体10aの上から取り除いたレジストパターン19を形成する。次いで、レジストパターン19をマスクとして用いて中間体10aをエッチング処理することにより、図20に示すように、センサ部22および絶縁性支持層12bを貫通するエッチング用ホール41を形成する。
Then, the support body removal process which removes the
続いて、中間体10a上に残存するフォトレジスト19aを除去した後に、XeF2等のエッチングガスをエッチング用ホール41から支持体11側に向けて導入することにより、図21に示すように、絶縁性支持層12a,12bの間から支持体11を除去する。この際に、センサ部22およびその下の絶縁性支持層12bを貫通するようにしてエッチング用ホール41を形成しているため、このエッチング用ホール41から導入したエッチングガスによってセンサ部22の下方の支持体11が絶縁性支持層12bの側から徐々に除去される。この結果、同図に示すように、絶縁性支持層12bの裏面側におけるセンサ部22の下方に空間42が形成される(「支持体における少なくとも第2の絶縁性支持層側の一部」が除去された状態)。
Subsequently, after removing the
なお、本発明における赤外線センサの製造方法は、後述するように絶縁性支持層12a,12bの間の支持体11が完全に除去されるまで支持体除去処理を継続する方法に限定されず、赤外線の照射時にセンサ部22から急速に熱が逃げる事態(感度が低下する事態)を回避し得る広さの空間42がセンサ部22の下方に形成された時点において処理を完了してイメージセンサの製造を完成させることもできる。一方、センサ部22からの急速な熱の逃げを回避するには、絶縁性支持層12a,12bの間から支持体11を完全またはほぼ完全に除去するのが好ましい。したがって、支持体11の除去を完成するまで支持体除去処理(エッチングガスの導入)を継続することで、絶縁性支持層12aの表面を露出させる。これにより、図1,2に示すように、イメージセンサ1が完成する。
In addition, the manufacturing method of the infrared sensor in this invention is not limited to the method of continuing a support body removal process until the
このように、この熱型赤外線イメージセンサ1の製造方法によれば、支持体11の一方の面に絶縁性支持層12aが形成されると共に他方の面に絶縁性支持層12bが形成され、かつ、絶縁性支持層12bの上に焦電型のセンサ部22が形成された中間体を加工して熱型赤外線イメージセンサ1を製造する際に、少なくとも一対(この例では、3つ)の貫通孔25をセンサ部22の近傍に形成する貫通孔形成処理と、各貫通孔25に導電性材料を充填して少なくとも一対(この例では、3本)の導電性柱状部26を形成する柱状部形成処理と、各導電性柱状部26のうちの1つにおける絶縁性支持層12b側の端部および下部電極23aを電気的に相互に接続する接続用導体27aを形成すると共に各導電性柱状部26のうち他の1つにおける絶縁性支持層12b側の端部および上部電極23bを電気的に相互に接続する接続用導体27bを形成する接続用導体形成処理と、支持体11における少なくとも絶縁性支持層12b側の一部を除去する支持体除去処理とをこの順で実行することにより、絶縁性支持層12bを十分に薄厚にすることができると共に絶縁性支持層12a,12bを十分に離間させることができるため、赤外線の照射時におけるセンサ部22からの急速な熱の逃げを回避することができる結果、高感度なイメージセンサ1を製造することができる。また、センサ部22以外の各素子(抵抗体やトランジスタ等)を各導電性柱状部26における絶縁性支持層12a側(この例では、基材3上)に配置することができるため、各センサ部22を十分に接近させて配置することができる結果、イメージセンサ1の受光部の面積に占める各センサ部22の面積の割合を十分に大きくすることができる。したがって、従来のイメージセンサと比較して、赤外線の検出効率(感度)を十分に向上させることができる。また、別体に構成された基材3(各種素子等が実装された基板)を各導電性柱状部26における絶縁性支持層12a側の端部に電気的に接続してイメージセンサ1を製造することができるため、センサ部22等(本体部2)および各種素子等(基材3)をそれぞれ好適な条件下で製造することができる。したがって、イメージセンサ1の製造に関する歩留まりを十分に向上させて製造コストを低減することができる。また、従来の撮像装置と比較して、十分に細径の各導電性柱状部26によって支持してセンサ部22および絶縁性支持層12aを十分に離間させることができるため、赤外線の照射時におけるセンサ部22から急速な熱の逃げを回避することができる。したがって、赤外線の検出効率(感度)を十分に向上させることができる。
Thus , according to the method for manufacturing the thermal
さらに、この熱型赤外線イメージセンサ1の製造方法によれば、支持体除去処理時において、絶縁性支持層12a,12bの間から支持体11を完全またはほぼ完全に除去することにより、赤外線の照射時におけるセンサ部22から急速な熱の逃げを効果的に回避することができるため、一層高感度なイメージセンサ1を製造することができる。
Further, according to the method for manufacturing the thermal
また、この熱型赤外線イメージセンサ1の製造方法によれば、各バンプ29および各パッド32を互いに接触させた状態において絶縁性支持層12a(本体部2)と基材3とを相互に接着する接着処理を支持体除去処理に先立って実行することにより、基材3の接着に先立って支持体除去処理を実行する製造方法とは異なり、基材3の接着によって絶縁性支持層12aの機械的強度が十分に向上した状態において支持体11を除去することができる。したがって、イメージセンサ1の製造工程において絶縁性支持層12aが破損する事態を回避して、その歩留まりを一層向上させることができる。また、例えば絶縁性支持層12aの一面(バンプ29の形成面)に各種素子を直接形成する構成と比較して容易に製造することができるため、その製造コストを十分に低減することができる。
In addition, according to the method for manufacturing the thermal
さらに、この熱型赤外線イメージセンサ1の製造方法によれば、下部電極層13a、強誘電体層14および上部電極層13bが絶縁性支持層12bの上にこの順で形成された積層体10に対するパターニング処理を実行して絶縁性支持層12bの上にセンサ部22を形成して本発明における中間体を製造することにより、例えば別個に形成したセンサ部22を絶縁性支持層12b上に取り付けて中間体10aを形成する製造方法と比較して、絶縁性支持層12bとセンサ部22(下部電極23a)との密着力を十分に強くすることができる。また、別体に構成したセンサ部22を絶縁性支持層12b上に取り付けて中間体10aを製造する製造方法と比較して、中間体10aを容易に製造することができる。
Furthermore, according to the method for manufacturing the thermal
なお、本発明は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、上記の熱型赤外線イメージセンサ1の製造時において、センサ部22および絶縁性支持層12bを貫通させるようにして、センサ部22の平面視中央部(図2参照)にエッチングガスを導入するためのエッチング用ホール41を形成しているが、エッチング用ホールの形成位置はこれに限定されない。例えば、まず、中間体10aにおけるセンサ部22の形成面側にフォトレジスト20aを塗布した後に、フォトレジスト20aの層に対する露光処理および現像処理を実行することにより、図22に示すように、エッチング用ホール41aの形成領域(センサ部22の近傍:図23参照)のフォトレジスト20aを中間体10aの上から取り除いたレジストパターン20を形成する。なお、以下の説明において参照する各図面では、前述したイメージセンサ1の製造時における各構成要素やイメージセンサ1の各構成要素と同一の機能を有するものについて同一の符号を付して重複する説明を省略する。次いで、レジストパターン20をマスクとして用いて中間体10aをエッチング処理することにより、図23に示すように、接続用導体27a,27b、絶縁性支持層28および絶縁性支持層12bを貫通する4つのエッチング用ホール41aを形成する。
In addition, this invention is not limited to said structure and method. For example, when manufacturing the thermal
続いて、中間体10a上に残存するフォトレジスト20aを除去した後に、XeF2等のエッチングガスをエッチング用ホール41aから支持体11側に向けて導入することにより、図24に示すように、絶縁性支持層12a,12bの間から支持体11を除去する。この際に、エッチング用ホール41aから導入したエッチングガスによってセンサ部22の下方の支持体11が絶縁性支持層12bの側から徐々に除去される。この結果、同図に示すように、絶縁性支持層12bの裏面側に空間42aが形成される(「支持体における少なくとも第2の絶縁性支持層側の一部」が除去された状態)。この場合、本発明における赤外線センサの製造方法では、赤外線の照射時にセンサ部22から急速に熱が逃げる事態を可否しえる程度の十分な広さの空間42がセンサ部22の下方に形成された時点において処理を完了してイメージセンサの製造を完成させることもできる。一方、センサ部22からの急速な熱の逃げを回避するには、前述したように、絶縁性支持層12a,12bの間から支持体11を完全またはほぼ完全に除去するのが好ましい。したがって、支持体11の除去を完成するまで支持体除去処理(エッチングガスの導入)を継続することで、絶縁性支持層12aの表面を露出させる。これにより、図25,26に示すように、イメージセンサ1Aが完成する。
Subsequently, after removing the
加えて、複数のセンサ部22を有するイメージセンサ1,1Aについて説明したが、単一のセンサ部22を有する赤外線センサ、およびその製造方法に本発明を適用することもできる。
Pressurized forte has been described an
1,1A 熱型赤外線イメージセンサ
2 本体部
3 基材
4 接着剤
10 積層体
10a 中間体
11 支持体
12a,12b 絶縁性支持層
13a 下部電極層
13b 上部電極層
14 強誘電体層
15,16,17,18,19,20 レジストパターン
15a,16a,17a,18a,19a,20a フォトレジスト
22 センサ部
23a 下部電極
23b 上部電極
24 強誘電体
25 貫通孔
26 導電性柱状部
27a,27b 接続用導体
28 絶縁性支持層
29 バンプ
31 支持体
32 パッド
41,41a エッチング用ホール
42,42a,43 空間
DESCRIPTION OF
Claims (3)
第1の電極層、誘電体層および第2の電極層が前記第2の絶縁性支持層の上にこの順で形成された積層体に対するパターニング処理を実行して、当該第1の電極層で構成された前記第1の電極、当該誘電体層で構成された前記誘電体、および当該第2の電極層で構成された前記第2の電極を有する前記センサ部を前記第2の絶縁性支持層の上に形成して前記中間体を製造すると共に、
前記両絶縁性支持層および前記支持体を貫通する少なくとも一対の貫通孔を前記センサ部の近傍に形成する貫通孔形成処理と、
前記各貫通孔に導電性材料を充填して少なくとも一対の導電性柱状部を形成する柱状部形成処理と、
前記少なくとも一対の導電性柱状部のうちの1つにおける前記第2の絶縁性支持層側の端部および前記第1の電極を電気的に相互に接続する第1の接続用導体を形成すると共に当該少なくとも一対の導電性柱状部のうち他の1つにおける当該第2の絶縁性支持層側の端部および前記第2の電極を電気的に相互に接続する第2の接続用導体を形成する接続用導体形成処理と、
前記支持体を選択的にエッチング処理して当該支持体における少なくとも前記第2の絶縁性支持層側の一部を除去する支持体除去処理とをこの順で実行して前記赤外線センサを製造する赤外線センサの製造方法。 A first insulating support layer is formed on one side of the support and a second insulating support layer is formed on the other side of the support, and the first electrode, the dielectric, and the first When an infrared sensor is manufactured by processing an intermediate body in which a pyroelectric sensor unit in which two electrodes are laminated in this order is formed on the second insulating support layer,
A patterning process is performed on the stacked body in which the first electrode layer, the dielectric layer, and the second electrode layer are formed in this order on the second insulating support layer, and the first electrode layer The second insulating support for the sensor unit having the first electrode configured, the dielectric configured by the dielectric layer, and the second electrode configured by the second electrode layer Forming the intermediate to form the intermediate,
A through hole forming process for forming at least a pair of through holes penetrating the both insulating support layers and the support body in the vicinity of the sensor unit;
Columnar part forming treatment for filling each through hole with a conductive material to form at least a pair of conductive columnar parts,
Forming a first connecting conductor that electrically connects the end of the second insulating support layer side of one of the at least one pair of conductive columnar portions and the first electrode to each other; A second connection conductor is formed to electrically connect the end of the other one of the at least one pair of conductive columnar portions on the second insulating support layer side and the second electrode. A conductor forming process for connection;
Infrared rays for manufacturing the infrared sensor by performing, in this order, a support removing process for selectively etching the support to remove at least a part of the support on the second insulating support layer side. Sensor manufacturing method.
前記各バンプに対して接触可能に配置された複数のパッドを有する基材と前記第1の絶縁性支持層とを当該各バンプおよび当該各パッドを互いに接触させた状態において相互に接着する接着処理を前記支持体除去処理に先立って実行する請求項1または2記載の赤外線センサの製造方法。 While performing a bump formation process for forming a bump at the end of the conductive columnar portion on the first insulating support layer side,
Bonding process for bonding a base material having a plurality of pads arranged so as to be in contact with each bump and the first insulating support layer to each other in a state where each bump and each pad are in contact with each other The manufacturing method of the infrared sensor of Claim 1 or 2 performed prior to the said support body removal process.
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