(57)【要約】【課題】製造時に機能性デバイスの破損などがなく量産性に優れ、性能を向上しえる機能性デバイスの製造方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。【解決手段】シリコン基板（基板）１の一表面側に形成された機能性薄膜２の一部を空間的に分離する空洞５がシリコン基板１に形成された機能性デバイス１０の製造方法であって、基礎となるシリコンウェハ（ウェハ）３の前記一表面側に機能性デバイス１０を形成し分離するにあたり、シリコンウェハ３の前記一表面側に存在する有機物を除去し、前記一表面側に仮固定シート６を貼り付け、他表面側にダイシングシート７が貼り付けられたシリコンウエハ３を仮固定シート６側から仮固定シート６ごと切断した後、仮固定シート６を機能性デバイス１０から剥離し、各機能性デバイス１０の表面に存在する有機物を除去する機能性デバイスの製造方法である。【選択図】図１
2011014652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の一表面側に形成された機能性薄膜とを備え、該機能性薄膜の一部と前記基板とを空間的に分離する空洞が前記基板に形成されてなる機能性デバイスの製造方法であって、前記基板の基礎となるウェハに該ウェハにおける一表面側に前記機能性薄膜を有する複数個の機能性デバイスを形成してから個々の機能性デバイスに分離するにあたって、
前記ウェハの前記一表面側に存在する有機物を除去するウェハ有機物除去工程と、
該ウェハ有機物除去工程後、前記ウェハの前記一表面側に仮固定シートを貼り付ける仮固定シート貼付工程と、
該仮固定シート貼付工程後、他表面側にダイシングシートが貼り付けられた前記ウェハを前記仮固定シート側から該仮固定シートごと切断することにより、前記ダイシングシート上にチップ化された複数個の機能性デバイスを形成するダイシング工程と、
該ダイシング工程により切断された複数個の仮固定シートをそれぞれ前記複数個の機能性デバイスから剥離する仮固定シート剥離工程と、
該仮固定シート剥離工程後、前記複数個の機能性デバイスの表面に存在する有機物を除去する機能性デバイス有機物除去工程と、を有することを特徴とする機能性デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記機能性デバイスが前記機能性薄膜の厚み方向に貫設され前記空洞に連通するスリットを有するものであり、前記ウェハ有機物除去工程および前記機能性デバイス有機物除去工程の少なくとも一方により前記スリットもしくは前記空洞の内側面の少なくとも一方に存在する有機物を除去することを特徴とする請求項１に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記仮固定シート剥離工程では、前記仮固定シートに剥離部材を固定してから、該剥離部材ごと前記機能性デバイスから前記仮固定シートを剥離することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記仮固定シートとして、加熱により接着力が低下する加熱剥離型粘着シートを用いることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記仮固定シート剥離工程では、前記仮固定シートの全面に均一に圧力を加えながら均一に加熱して前記仮固定シートを前記機能性デバイスから剥離することを特徴とする請求項４記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項６】
少なくとも、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載された製造方法によって製造された機能性デバイスと、該機能性デバイスが実装されるパッケージ基体と、該パッケージ基体を封止するキャップとで構成される半導体装置の製造方法であって、前記機能性デバイスを前記パッケージ基体に接着層を介して実装し、その後に前記パッケージ基体に対して前記キャップを封止接着層を介して封止することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記キャップにより前記パッケージ基体を封止する際に、前記パッケージ基体と前記キャップとで構成されるパッケージ内を真空又は揚圧にすることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記接着層と前記封止接着層との少なくとも一方は、無機材料を用いることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記パッケージ基体の封止に先立って、前記パッケージ基体と前記キャップの有機物を予め除去処理することを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
少なくとも前記パッケージ基体は、前記機能性デバイス有機物除去工程によって前記機能性デバイスと同時に有機物を除去されることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性薄膜が形成されたウェハをダイシングブレードで切断して複数個の機能性デバイスを製造するに際し、品質が安定し量産性に優れた機能性デバイスを提供可能な機能性デバイスの製造方法および、それにより製造された機能性デバイスを用いた半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基板の一表面側に形成された機能性薄膜を備え、機能性薄膜の一部と基板とを空間的に分離する空洞が基板に形成されてなる機能性デバイスとして、熱型赤外線センサや各種のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイス（たとえば、加速度センサやジャイロセンサなどの慣性センサ、超音波センサ、マイクロバルブやマイクロミラーなど）などが知られている。この種の機能性デバイスを製造するには、マイクロマシニング技術などを利用し、上述の基板の基礎となるウェハの一表面側に機能性薄膜を有する機能性デバイスの構造物を複数個形成した後、ウェハから複数個の機能性デバイスを分離している。
【０００３】
ウェハから複数個の機能性デバイスを分離するには、一般に、ダイヤモンド砥粒を結合剤で保持したブレードを高速回転させながらウェハを格子状に切断するダイサーを用いてダイシングを行っている。ダイシングでは、ウェハの切屑を除去し、ブレードを冷却するために純水を吹き付けることが行われている。
【０００４】
しかしながら、機能性薄膜の一部を基板と空間的に分離する空洞が形成された機能性デバイスは、ＩＣやＬＳＩなど他の電子デバイスと比較して、構造的に脆弱でありダイシング時に用いられる純水の吹き付け圧力などによって破損が生じる場合がある。
【０００５】
そのため、基板の基礎となるウェハの一表面側に機能性薄膜を有する機能性デバイスの構造を複数個形成し、ウェハの強度を高めるためウェハの一表面側に、各機能性薄膜に対して空隙を介して保護キャップの基礎となる別のウェハを気密封止させる。そして、気密封止に用いた保護キャップの基礎となる別のウェハだけを各機能性薄膜ごとにダイシングして各機能性薄膜を囲むように保護する保護キャップを形成する。その後、各機能性デバイスごとに保護キャップが形成された基板の基礎となるウェハをダイシングして機能性デバイスを製造する技術が提案されている（たとえば、特許文献１）。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された機能性デバイスの製造方法では、基板の基礎となるウェハの一表面側にダイシング時において、機能性薄膜を保護する保護キャップの基礎となるウェハを形成する工程が必要で、機能性デバイスの製造コストが高くなるという問題がある。また、形成された機能性デバイスは、機能性薄膜が保護キャップで気密封止されるため、気密封止された機能性デバイスの内部に不要な有機物が残留している場合がある。
【０００７】
この場合、機能性デバイスは、不要な有機物から放出される脱ガスなどにより、機能性デバイスの機能が低下する場合がある。さらに、機能性デバイスとして赤外線センサを形成させた場合には、保護キャップが赤外線を吸収することで赤外線センサのセンサ感度を向上させることが難しい場合もある。
【０００８】
また、一表面側に機能性薄膜を有する機能性デバイスを複数個形成したウェハの他表面側にダイシングシートを貼り付けると共に機能性薄膜が形成されたウェハの一表面側に樹脂層からなる保護層を設けた状態でダイシングし、切断後に保護層を除去する技術も提案されている（たとえば、特許文献２）。
【０００９】
ところで、特許文献２に記載された機能性デバイスの製造方法では、保護層として樹脂層の代わりに粘着性の保護シートをウェハの機能性薄膜が形成された一表面側に設けてもよいことが開示されている。また、保護シートの具体例としては、通常のＬＳＩ製造工程におけるウェハ裏面研削時に回路形成面保護のために貼り付ける表面保護シートや、紫外線照射で接着力が低下して剥離可能となる紫外線剥離型、あるいは加熱により剥離可能となる加熱剥離型、又はその混合型の低汚染型のシートを用いてもよいことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−３１６４９７号公報
【特許文献２】特開２００４−１８６２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２に記載された保護シートを単に利用した機能性デバイスの製造方法では、保護シートと機能性薄膜との接着力が低ければ、ダイシング時に保護シートが機能性薄膜との界面でずれる場合がある。保護シートが機能性薄膜との界面でずれた場合、機能性薄膜を保護できないばかりでなく機能性薄膜に保護シートの接着力で応力がかかり機能性デバイスを損傷する場合がある。また、保護シートと機能性薄膜との接着性を向上させるために、単に保護シートの接着力を上げると保護シートの機能性薄膜からの剥離時に保護シートの残留接着力により機能性薄膜が損傷する場合もある。
【００１２】
今日のデバイス機能向上の進歩は著しく、高性能、より薄型化が求められる機能性デバイスにおいて、特許文献２における機能性デバイスの製造方法によって製造される機能性デバイスでは十分な機能特性を満たすことが難しい場合がある。
【００１３】
本発明は、上述の事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、製造時に機能性デバイスの破損などがなく量産性に優れ、性能が向上された機能性デバイスとすることができる機能性デバイスの製造方法および、その機能性デバイスを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、基板と、該基板の一表面側に形成された機能性薄膜とを備え、該機能性薄膜の一部と前記基板とを空間的に分離する空洞が前記基板に形成されてなる機能性デバイスの製造方法であって、前記基板の基礎となるウェハに該ウェハにおける一表面側に前記機能性薄膜を有する複数個の機能性デバイスを形成してから個々の機能性デバイスに分離するにあたって、前記ウェハの前記一表面側に存在する有機物を除去するウェハ有機物除去工程と、該ウェハ有機物除去工程後、前記ウェハの前記一表面側に仮固定シートを貼り付ける仮固定シート貼付工程と、該仮固定シート貼付工程後、他表面側にダイシングシートが貼り付けられた前記ウェハを前記仮固定シート側から該仮固定シートごと切断することにより、前記ダイシングシート上にチップ化された複数個の機能性デバイスを形成するダイシング工程と、該ダイシング工程により切断された複数個の仮固定シートをそれぞれ前記複数個の機能性デバイスから剥離する仮固定シート剥離工程と、該仮固定シート剥離工程後、前記複数個の機能性デバイスの表面に存在する有機物を除去する機能性デバイス有機物除去工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、ウェハの一表面側に存在する有機物を除去した後に仮固定シートを前記ウェハの前記一表面側に貼り付けるので、前記仮固定シートと前記ウェハの前記一表面側との間に前記有機物に起因する空洞が形成されるのを低減することができる。そのため、前記仮固定シートと前記ウェハの前記一表面側との密着不良を低減して貼り付けることができる。これにより前記仮固定シートおよび前記ウェハを切断するダイシング工程において、前記仮固定シートが前記ウェハの前記一表面側の界面でずれることに起因する前記機能性薄膜の損傷を防止することが可能となる。また、ダイシング工程において、前記仮固定シートが前記ウェハの前記一表面側の界面でずれることを防止するために、前記仮固定シートの接着力を高める必要もない。そのため、前記仮固定シート剥離工程において、前記仮固定シートの残留接着力に起因して前記機能性薄膜が損傷することもない。
【００１６】
また、仮固定シート剥離工程後に各機能性デバイスの表面に存在する残留有機物を除去するので、機能性薄膜の機能の低下を抑制することができる。
【００１７】
たとえば、機能性デバイスとして、熱型赤外線センサを製造する場合、残留有機物があると熱特性が変化するので、所望のセンサ特性を得ることができない。また、機能性デバイスとして、加速度センサやジャイロセンサなどの慣性センサを製造する場合、残留有機物があると慣性（質量）が変化するので、所望のセンサ特性を得ることができない。また、機能性デバイスとして、共振周波数の駆動信号に共振して振動し微小反射鏡を駆動させる共振構造の光ミラーを製造する場合、残留有機物があると共振周波数が変化するので、所望の光学特性を得ることができない。また、ウェハを貼り付けることがないので低コストで製造することができる。
【００１８】
したがって、この発明により、製造時に前記機能性デバイスの破損などがなく量産性に優れ、性能を向上しえる機能性デバイスの製造方法を提供することができる。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記機能性デバイスが前記機能性薄膜の厚み方向に貫設され前記空洞に連通するスリットを有するものであり、前記ウェハ有機物除去工程および前記機能性デバイス有機物除去工程の少なくとも一方により前記スリットもしくは前記空洞の内側面の少なくとも一方に存在する有機物を除去することを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、前記機能性薄膜の厚み方向に貫設され前記空洞に連通するスリットを有する機能性デバイスであっても、前記ウェハ有機物除去工程や前記機能性デバイス有機物除去工程を有することで、性能を向上させた機能性デバイスを製造することができる。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記仮固定シート剥離工程では、前記仮固定シートに剥離部材を固定してから、該剥離部材ごと前記機能性デバイスから前記仮固定シートを剥離することを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、剥離部材を用いて複数個に切断された前記仮固定シートを一度に前記ウェハから剥離することができ、低コストに量産性よく機能性デバイスを製造することができる。
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記仮固定シートとして、加熱により接着力が低下する加熱剥離型粘着シートを用いることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、前記仮固定シートが加熱により接着力が低下するので前記機能性薄膜を破壊することなく前記機能性デバイスを歩留まりよく製造することができる。特に、加熱剥離型粘着シートは、紫外線剥離型粘着シートと比較して剥離時の残留接着力を小さくすることができるため、前記スリットにより前記空洞と連通した前記機能性薄膜をもった前記機能性デバイスを製造する場合において歩留まりがより向上する。同様に、水溶性剥離型粘着シートと比較した場合、前記加熱剥離型粘着シートは、剥離時に水溶液に曝す必要がないため、前記機能性デバイスによって前記機能性薄膜の特性が劣化する場合を考慮する必要もない。
【００２４】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記仮固定シート剥離工程では、前記仮固定シートの全面に均一に圧力を加えながら均一に加熱して前記仮固定シートを前記機能性デバイスから剥離することを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、均一に圧力と熱を加えるため、複数個に切断された前記仮固定シートであっても、切断された前記仮固定シートが前記機能性デバイス上に部分的に残ることもなく、確実に剥離される。そのため、前記仮固定シート剥離工程において、前記機能性薄膜を破壊することもなく量産性よく前記機能性デバイスを製造することができる。
【００２６】
請求項６の発明は、少なくとも、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載された製造方法によって製造された機能性デバイスと、該機能性デバイスが実装されるパッケージ基体と、該パッケージ基体を封止するキャップとで構成される半導体装置の製造方法であって、前記機能性デバイスを前記パッケージ基体に接着層を介して実装し、その後に前記パッケージ基体に対して前記キャップを封止接着層を介して封止することを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、前記機能性デバイスの製造工程で生じた不要な有機物を低減することができる為、より性能の向上させた前記機能性デバイスを用いた半導体装置を製造することができる。
【００２８】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記キャップにより前記パッケージ基体を封止する際に、前記パッケージ基体と前記キャップとで構成される前記パッケージ内を真空又は揚圧することを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、前記機能性デバイスの不要な有機物が除去されているので、脱ガスによる内部圧力の変化がなく、より性能を向上させた半導体装置を製造することができる。特に、封止された前記パッケージ基体と前記キャップとで構成される前記パッケージ内を真空とした場合、不要な有機物に起因する真空度の変化をなくすことができ信頼性の高い半導体装置を製造することができる。他方、封止された前記パッケージ基体と前記キャップとで構成される前記パッケージ内を揚圧した場合は、前記パッケージの外部からのガス流入がなく、より信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【００３０】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記接着層と前記封止接着層との少なくとも一方は、無機材料を用いることを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば前記接着層と前記封止接着層との少なくとも一方に無機材料を用いており、前記機能性デバイスの製造工程で生じる不要な有機物が事前に除去されていることから、前記半導体装置が気密状態とした場合にも脱ガスによる内部圧力の変化が少ない半導体装置を製造することができる。
【００３２】
請求項９の発明は、請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の発明において、前記パッケージ基体の封止に先立って、該パッケージ基体と前記キャップの有機物を予め除去処理することを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、前記パッケージ基体と前記キャップに存在する有機物を除去して封止されるので、より性能を向上させた半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００３４】
請求項１０の発明は、請求項９の発明において、少なくとも前記パッケージ基体は、前記機能性デバイス有機物除去工程によって前記機能性デバイスと同時に有機物を除去されることを特徴とする。
【００３５】
この発明によれば、前記機能性デバイスを前記パッケージ基体に実装した後で、前記機能性デバイスの不要な有機物と前記パッケージ基体の不要な有機物とを同時に除去することができるため、性能を向上させた半導体装置を量産性よく製造することができる。
【発明の効果】
【００３６】
請求項１の発明では、機能性薄膜の一部が基板から空間的に分離されて形成された機能性デバイスにおいて、製造時に機能性デバイスの破損などがなく量産性に優れ、性能を向上しえる機能性デバイスの製造方法が提供できるという顕著な効果を奏する。
【００３７】
請求項６の発明では、機能性デバイスの製造工程で生じた不要な有機物が低減され、機能性デバイスの性能が向上した半導体装置の製造方法を提供できるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施形態１で示した機能性デバイスの製造方法の概略工程断面図である。
【図２】同上で示した機能性デバイスとしての赤外線アレイセンサであり、図２（ａ）は概略平面図、（ｂ）は等価回路図である。
【図３】同上で示した赤外線アレイセンサの一部を構成する熱型赤外線センサであり、(ａ)は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。
【図４】同上の機能性デバイスの製造方法における説明図である。
【図５】実施形態２の赤外線アレイセンサを搭載した半導体装置の模式的平面図である。
【図６】同上の半導体装置の機能説明図である。
【図７】同上の赤外線アレイセンサを搭載した半導体装置の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
（実施形態１）
本実施形態では機能性デバイスとして赤外線アレイセンサを図２で、その赤外線アレイセンサを構成する熱型赤外線センサを図３で説明し、赤外線アレイセンサの製造方法を図１に基づいて説明する。
【００４０】
図２に示す赤外線アレイセンサ３２は、赤外線イメージセンサなどに用いられるものであり、図２（ａ）には、ｍ×ｎ個（図示例では、２×２個）の熱型赤外線検出部３０が２次元アレイ状に配置されている。なお、赤外線アレイセンサ３２は、熱型赤外線検出部３０における熱電対型のセンシングエレメント（感温部）２０を構成するサーモパイルを当該サーモパイルの熱起電力に対応する電圧源として、図２（ｂ）に等価回路として示してある。
【００４１】
この赤外線アレイセンサ３２を構成する熱型赤外線センサとしての熱型赤外線検出部３０は、図３（ｂ）の断面図に示すように、基板であるシリコン基板１の一表面側に形成されたシリコン酸化膜１１と、このシリコン酸化膜１１上に形成されたシリコン窒化膜１２と、シリコン窒化膜１２上に形成されたセンシングエレメント２０と、シリコン窒化膜１２の表面側でセンシングエレメント２０を覆うように形成された層間絶縁膜１７と、層間絶縁膜１７上に形成されたパッシベーション膜１９との積層構造をパターニングすることで機能性薄膜２を形成してある。ここにおいて、シリコン基板１の前記一表面側には空洞５が設けられており、機能性薄膜２の一部は、シリコン基板１に設けられた空洞５によってシリコン基板１と空間的に分離されており、空洞５と連通するスリット４が機能性薄膜２の厚み方向に貫設されている。機能性薄膜２のうちシリコン基板１から空間的に分離された部分が赤外線を吸収する赤外線吸収部２１を構成している。
【００４２】
熱型赤外線検出部３０は、層間絶縁膜１７をＢＰＳＧ（Boro-PhosphoSilicate Glass）膜により構成するとともに、パッシベーション膜１９をＰＳＧ(Phospho SilicateGlass)膜と当該ＰＳＧ膜上のＮＳＧ(Non-doped Silicate Glass)膜との積層膜により構成してあり、層間絶縁膜１７とパッシベーション膜１９との積層膜が赤外線吸収膜２２を兼ねている。ここで、赤外線吸収膜２２の屈折率をｎ、検出対象の赤外線の中心波長をλとするとき、赤外線吸収膜２２の厚さｔをλ／４ｎに設定すると、検出対象の波長（たとえば、８〜１２μｍ）の赤外線の吸収効率を高めることができ高感度化を図ることができる。たとえば、ｎ＝１．４、λ＝１０μｍである場合にはｔ≒１．８μｍとすればよく、層間絶縁膜１７の膜厚を０．８μｍ、ＰＳＧ膜の膜厚を０．５μｍ、ＮＳＧ膜の膜厚を０．５μｍとしてある。なお、パッシベーション膜１９は、ＰＳＧ膜とＮＳＧ膜の積層膜に限らず、たとえば、シリコン窒化膜で形成することもできる。
【００４３】
シリコン基板１に設けられた空洞５は、機能性薄膜２に熱的分離を生じさせ熱型赤外線センサの感度を向上させるものである。このシリコン基板１の空洞５は、たとえば、赤外線吸収部２１となる矩形領域の四隅に機能性薄膜２の厚み方向に貫通するスリット４を形成し、このスリット４をエッチング液導入孔として利用してエッチング液（たとえば、アルカリ系溶液であるＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液やＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液など）を入れシリコン基板１を異方性エッチングすることにより形成することができる。このようなスリット４は各熱電対を熱的に分離させ熱型赤外線センサの感度を向上させることにも寄与する。なお、スリット４の形状は矩形だけでなく、三角形、楕円形や円形など所望に応じて種々選択することができる。また、シリコン基板１の空洞5はシリコン基板1の前記一表面側に窪みを形成したものに限らず、シリコン基板１の厚み方向に貫通して設けてもよい。
【００４４】
上述のサーモパイルからなるセンシングエレメント２０は、図３（ａ）のように赤外線吸収部２１とシリコン基板１とに跨って形成されたｐ型ポリシリコン層１５、ｎ型ポリシリコン層１３、および赤外線吸収部２１の赤外線入射面側でｐ形ポリシリコン層１５とｎ形ポリシリコン層１３とを電気的に接合した金属材料（たとえば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなる接続部２３で構成される。ここで、センシングエレメント２０は、シリコン基板１の一表面側で互いに隣り合う熱電対のｐ型ポリシリコン層１５の他端部とｎ型ポリシリコン層１３の他端部とが金属材料（たとえば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなる配線１８により接合され４個直列接続されている。センシングエレメント２０を構成するサーモパイルは、ｎ型ポリシリコン層１３の一端部とｐ型ポリシリコン層１５の一端部と接続部２３とで赤外線吸収部２１側の温接点を構成し、ｐ型ポリシリコン層１５の他端部とｎ型ポリシリコン層１３の他端部と配線１８，１８とでシリコン基板１側の冷接点を構成している。なお、金属材料で形成された接続部２３は、ｎ型ポリシリコン層１３およびｐ型ポリシリコン層１５に対して、層間絶縁膜１７に形成したコンタクトホール２５を通してそれぞれ、電気的に接続させてある。
【００４５】
さらに、本実施態様では赤外線吸収部２１の赤外線入射面側に、ｎ型ポリシリコン層１３およびｐ型ポリシリコン層１５のパターニング時に電気的に接続されていないｎ型補償ポリシリコン層１４およびｐ型補償ポリシリコン層１６を残している。このようなｎ型補償ポリシリコン層１４やｐ型補償ポリシリコン層１６は、機能性薄膜２の応力バランスの均一性を高め、機能性薄膜２の薄膜化を図りながらも反りを防止して熱型赤外線センサの感度を向上させることができる。こうして積層された機能性薄膜２の厚みは、シリコン基板１の厚みと比較して十分薄い。
【００４６】
本実施形態の赤外線アレイセンサ３２は、図２（ａ）のように各センシングエレメント２０それぞれの一端が各別に接続された複数個（図示例では、４つ）の出力用パッド２４（Ｖout−１、Ｖout−２、Ｖout−３、Ｖout−４）と、各列の複数個（図示例では、２つ）の熱型赤外線検出部３０のセンシングエレメント２０の他端が共通接続された１個の基準バイアス用パッド２６（Ｖref）と、を備えている。これにより、赤外線アレイセンサ３２は、全ての熱型赤外線検出部３０の出力を時系列的に読み出すことができる。なお、サーモパイルからなるセンシングエレメント２０は、一端が垂直読み出し線２７を介してそれぞれ出力用パッド２４、と電気的に接続され、他端が基準バイアス用パッド２６に接続された共通基準バイアス線２９に基準バイアス線２８を介して電気的と接続されている。ここで、たとえば、基準バイアス用パッド２６（Ｖref）の電位を１．６５Ｖとしておけば、出力用パッド２４（Ｖout−１、Ｖout−２、Ｖout−３、Ｖout−４）からは各熱型赤外線検出部３０を画素Ａの出力電圧（１．６５Ｖ＋センシングエレメント２０の出力電圧）として読み出すことができる。
【００４７】
以下、上述の赤外線アレイセンサ３２からなる機能性デバイス１０の製造方法について、図１および図４に基づき説明するが、本願発明の作用効果を奏する限り、この実施形態のみに限られないことはいうまでもない。
【００４８】
まず、基板たるシリコン基板１の基礎となるウェハたるシリコウェハ３の一表面側に上述した機能性薄膜２を形成する。引き続きフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により機能性薄膜２に熱型赤外線センサを構成すべくスリット４を形成する。このスリット４からエッチング液を導入することにより、シリコン基板１に異方性エッチングを行い各熱赤外線センサに対応する複数個の空洞５を形成する。こうしてシリコンウェハ３の前記一表面側に複数個の機能性デバイス１０が形成される。続いて、機能性デバイス１０の構造物が複数個形成されたシリコンウェハ３において機能性薄膜２が形成されている前記一表面側とは反対の他表面側にダイシングシート７(図４を参照)を貼り付けるダイシングシート貼付工程を行う。なお、ダイシングシート７は、予めリング形状の冶具たるステンレス製のフラットリング（図示しない）に貼付固定しており、前記フラットリングの内側におけるダイシングシート７上にシリコンウェハ３が貼り付けられることになる。
【００４９】
ダイシングシート貼付工程の後、シリコンウェハ３を前記フラットリングごと回転させながらオゾンガスが純水に溶解したオゾン水をシリコンウェハ３の前記一表面側に噴霧する。引き続き、同様にシリコンウェハ３を前記フラットリングごと回転させながら純水を噴霧することによりリンス処理を行う。その後、シリコンウェハ３を前記フラットリングごと回転させて乾燥を行う遠心乾燥による乾燥装置でシリコンウェハ３を乾燥させてウェハ有機物除去工程を行う。これにより、機能性デバイス１０となるシリコンウェハ３のスリット４もしくは空洞５の内側面の少なくとも一方に存在する有機物を除去することができる。
【００５０】
なお、ダイシングシートの材質によっては、オゾン水の噴霧による上述のウェハ有機物除去工程の代わりに、シリコンウェハ３を前記フラットリングごとアンモニアと過酸化水素水の混合溶液で満たされた処理槽に浸して超音波を付与することにより、シリコンウェハ３の前記一表面側に存在する有機物を除去することもできる。この場合、処理槽内で純水によるリンス処理を行い、その後、シリコンウェハ３を前記フラットリングごと回転させて遠心乾燥を行ってウェハ有機物除去工程を行えばよい。
【００５１】
引き続き、不要な有機物が除去されたシリコンウェハ３の前記一表面側に仮固定シート６（図４を参照）を直接貼り付ける仮固定シート貼付工程を行うことによって、図１（ａ）に示す構造物を得る。
【００５２】
ここにおいて、本実施形態では、仮固定シート６として、厚さが１〜５００μｍ程度のプラスティックやポリエステルなどの基材上に粘着剤が塗布されたシートを好適に用いている。なお、仮固定シート６は、シリコンウェハ３のダイシング時に切断応力や冷却洗浄水の吹き付けによって生じる応力から機能性薄膜２を保護可能なものであり、シリコンウェハ３の切断を邪魔することがないものが好ましい。
【００５３】
そこで、仮固定シート６としては、紫外線を照射することにより接着力が低下する紫外線剥離型粘着シート、水溶液に浸すことで接着力が低下する水溶性剥離型粘着シートあるいは、加熱により接着力が低下する加熱剥離型粘着シートを好適に用いることができる。量産性に鑑み短時間で接着力を低下させることを考慮すると、水溶性剥離型粘着シートよりも加熱剥離型粘着シート又は紫外線剥離型粘着シートの方が好ましい。また、処理後の接着力を考慮すると、紫外線剥離型粘着シートに比べて加熱剥離型粘着シートの方が残留接着力が少なく、機能性薄膜２に損傷を与えることなく剥離しやすい観点でより好ましい。加熱剥離型粘着シートとしては、熱膨張性微粒子が含有された粘着剤（たとえば、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ポリアミド系粘着剤、ウレタン系粘着剤、フッ素系粘着剤など）がポリエステルなどの基材に塗布されたものを用いることができる。熱膨張性微粒子としてはイソブダン、プロパン、ペンタンなどの加熱により容易にガス化して膨張する物質を、弾性を有する殻に内包させたマイクロカプセルなどが挙げられる。
【００５４】
なお、シリコンウェハ３の前記一表面側に仮固定シート６を貼り付けるにあたっては、シリコンウェハ３の前記一表面側に仮固定シート６を配置し、ゴムローラ、ヘラ、プレスやそれらの組合せを利用して適宜貼合わせればよい。また、本実施形態では、仮固定シート６としてシート状のものを用いているが、テープ状のものを用いて、Ｒｏｌｌ to Ｒｏｌｌ方式で複数個のシリコンウェハ３に連続的に貼り付けるようにしてもよい。
【００５５】
上述の仮固定シート貼付工程の後、ダイシングシート７側をフラットリングごとダイシング装置のダイシングステージ上に真空吸引して固定する（図示せず）。
【００５６】
なお、上述のダイシングシート貼付工程は、シリコンウェハ３の前記一表面側に不要な有機物を付着させない限り、上述のウェハ有機物除去工程の前に行ってもよいし、ウェハ有機物除去工程の後に行ってもよい。また、ウェハ有機物除去工程後、仮固定シート貼付工程を行った後に、ダイシングシート貼付工程を行ってもよい。同様に、ウェハ有機物除去工程後、ダイシングシート貼付工程を行った後に、仮固定シート貼付工程を行ってもよい。
【００５７】
次に、ダイシング工程として、シリコンウェハ３における仮固定シート６側から回転させたダイシングブレードを当て、シリコンウェハ３上のストリートに沿って仮固定シート６ごとシリコンウェハ３を切断する（フルカットする）。ダイシングシート７上に切断された各機能性デバイス１０の機能性薄膜２に仮固定シート６が接着した状態で、分離溝８により各機能性デバイス１０が分離されチップ化されている（図１（ｂ））。
【００５８】
シリコンウェハ３のダイシング時には、厚さ数十μｍのダイシングブレードを３０００〜４０００ｒｐｍ程度に高速回転させると共に、ダイシングブレードの冷却並びに切削屑を除去する目的で洗浄用に純水を吹き付けるようにしている（図示せず）。切断後、ダイシング装置から前記フラットリングに固定されたダイシングシート７ごとフルカットされた機能性デバイス１０を取り出す。なお、機能性デバイス１０の材質や構造によってはハーフカットで十分な場合もある。
【００５９】
次に、仮固定シート剥離工程を行う。この仮固定シート剥離工程では、ダイシングにより複数個に切断された仮固定シート６を各機能性デバイス１０の機能性薄膜２側から取り除くため、ダイシングシート７が貼られた前記フラットリングごと、仮固定シート６の特性に応じて紫外線照射処理、水溶液への投入処理、加熱処理などを行うことで切断された複数個の仮固定シート６を容易に剥離することが可能となる。ここで、加熱剥離型粘着シートの場合は、個々に切断された複数個の仮固定シート６を熱風乾燥器、ホットプレート、近赤外線ランプなどにより加熱して機能性デバイス１０から剥離することができる。本実施形態では、熱伝導性に優れた金属板にヒーターが内蔵されたプレートを剥離部材９として用い、剥離部材９を切断された仮固定シート６に押し付け、均一に圧力を加えながら、均一に加熱（たとえば、１２０℃、１分間）している（図１（ｃ））。
【００６０】
これにより、前記加熱剥離型粘着シートの粘着剤中に含有された熱膨張性微粒子が大きく膨らむことにより粘着剤層表面に微小な凹凸が生じ、仮固定シート６とシリコンウェハ３の機能性薄膜２とが面で接着した比較的強固な接着から点での接着へと変化する。仮固定シート６は、仮固定シート６と機能性薄膜２との接着面積が減少し接着力が大きく低下させることができる。その後、仮固定シート６を剥離部材９に設けられた細孔（図示せず）から吸引固定し、シリコンウェハ３の機能性薄膜２側から剥離部材９ごと持ち上げることで機能性デバイス１０を破壊することなく比較的簡単に仮固定シート６を剥離し仮固定シート剥離工程を行うことができる。
【００６１】
引き続き、切断された複数個の仮固定シート６がそれぞれ剥離されダイシングシート７上で切断固定された複数個の機能性デバイス１０の表面に付着した不要な有機物を除去する機能性デバイス有機物除去工程を行う（図１（ｄ））。
【００６２】
機能性デバイス有機物除去工程は、上述したウェハ有機物除去工程と同様にして複数個の機能性デバイス１０の表面に付着した不要な有機物を除去すればよい。より具体的には、複数個の機能性デバイス１０を前記フラットリングごと回転させながら前記オゾン水を噴霧する。引き続き、同様に複数個の機能性デバイス１０を前記フラットリングごと回転させながら純水を噴霧することによりリンス処理を行う。その後、機能性デバイス１０を前記フラットリングごと回転させて乾燥を行う遠心乾燥による乾燥装置で乾燥させればよい。また、オゾン水の噴霧による上述の機能性デバイス有機物除去工程の代わりに、複数個の機能性デバイス１０を前記フラットリングごとアンモニアと過酸化水素水の混合溶液で満たされた処理槽に浸して超音波を付与することにより、機能性デバイス１０の表面から不要な有機物を除去してもよい。このようなオゾン水やアンモニアと過酸化水素水の混合溶液などに晒して有機物を除去するウエット処理は、噴霧器や処理槽など比較的簡便な装置を用いて分離された複数個の機能性デバイスから不要な有機物を除去し、性能を向上しえる機能性デバイス１０とすることができる。また、機能性デバイス１０が機能性薄膜２の厚み方向に貫設され空洞５に連通するスリット４を有する場合には、各スリット４もしくは空洞５の内側面の少なくとも一方に付着した有機物も好適に除去することができる。なお、このようなウエット処理に加えて、紫外線オゾン（ＵＶオゾン）洗浄法などのドライ処理により機能性デバイス１０の表面における不要な有機物を除去してもよい。また、Ｏ２ガスによって、アッシング（灰化）処理を行ってもよい。
【００６３】
その後、ダイシングシート７上からチップマウンタなどを用いてダイシングされたチップを剥離して個々の機能性デバイス１０として利用することができる（図１（ｅ））。
【００６４】
このような方法により製造された機能性デバイス１０である赤外線アレイセンサ３２は、それぞれ機能性薄膜２の損傷もなく、また機能性デバイス１０の表面に付着した不要な有機物による熱特性の変化がない高感度の赤外線アレイセンサ３２を量産性よく製造することができる。さらに、シリコンウェハ３から取り出された、各赤外線アレイセンサ３２間のセンサ特性が均一な赤外線アレイセンサ３２を製造することができる。
【００６５】
（実施形態２）
本実施形態２は、本願発明の半導体装置の構成例を図５に、その機能説明を図６に示し図７にその製造工程を示してある。実施形態１で説明した熱型赤外線検出部３０を４個持った赤外線アレイセンサ３２と、この赤外線アレイセンサ３２と別途形成され機能性デバイス１０である赤外線アレイセンサ３２と協働する信号処理用ＩＣチップ３３を接着層３７（たとえば、ガラスやＡｕＳｉ、半田など）を用いて、それぞれ図５の平面図のごとくパッケージ基体３６内に接着させ固定配置してある。なお、接着層３７は、有機材料であればエポキシ樹脂を好適に用いることができるが、不要な有機物を抑制する観点から有機材料よりも無機材料を用いることがより好ましい。具体的には金属からなるパッケージ基体３６にそれぞれ無機材料として半田により赤外線アレイセンサ３２の裏面と、信号処理用ＩＣチップ３３の裏面とを接着させる。また、赤外線アレイセンサ３２の、各出力用パッド２４、基準バイアス用パッド２６と、信号処理用ＩＣチップ３３の各入力用パッド３１とをワイヤ３５（たとえば、金線やアルミニウム線）により個別にワイヤボンディングして電気的に接続させる（図７（ａ））。
【００６６】
なお、赤外線アレイセンサ３２の出力用パッド２４、基準バイアス用パッド２６と信号処理用ＩＣチップ３３の入力用パッド３１をワイヤボンディング装置によりワイヤ３５で効率的に電気的に接続させるために、平面視矩形状である赤外アレイセンサ３２の一方の辺側に各出力用パッド２４と基準バイアス用パッド２６が配置され、同様に赤外線アレイセンサ３２の各出力パッド２４などが配置された辺と対向する信号処理用ＩＣチップ３３の一方の辺側に各入力用パッド３１を配置してある。このように信号処理用ＩＣチップ３３の入力用パッド３１を赤外線アレイセンサ３２の出力用パッド２４などと隣接して実装させた場合、ワイヤ３５の配線長を短くすることができ、外来ノイズの影響を受け難く高品質の半導体装置４０とすることができる。信号処理用ＩＣチップ３３は図６のごとく赤外線アレイセンサ３２の各出力用パッド２４（Ｖout-1、Ｖout-２、Ｖout-３、Ｖout-４）および基準バイアス用パッド２６（Ｖref）からの出力電力を信号処理用ＩＣチップ３３側の各入力用パッド３１（Ｖin-1、Ｖin-２、Ｖin-３、Ｖin-４）で受けマルチプレクサＭＵＸおよび増幅回路ＡＭＰにより選択的に順次信号を抽出し増幅処理できるように構成してある。本実施形態２では、少なくともパッケージ基体３６は、実施形態１の機能性デバイス有機物除去工程におけるアンモニアと過酸化水素水の混合溶液で満たされた処理槽に浸漬して有機物を除去するのと同様にして有機物を除去してある。なお、信号処理用ＩＣチップ３３は、赤外線アレイセンサ３２やパッケージ基体３６と同時に不要な有機物を除去してもよいし、別途有機物を除去してもよい。
【００６７】
次に、有機物の除去処理されたパッケージ基体３６の上面をキャップ３９で封止して半導体装置４０を構成するため、パッケージ基体３６の淵に封止接着層３８として無機材料であるガラスを用いてシリコンからなるキャップ３９と接着固定してある（図７（ｂ））。
【００６８】
なお、キャップ３９とパッケージ基体３６とは予め実施形態１の機能性デバイス有機物除去工程におけるアンモニアと過酸化水素水の混合溶液で満たされた処理槽に浸漬して有機物を除去するのと同様にして有機物を別途除去していてもよい。また、このようなウエット処理に加えて、紫外線オゾン（ＵＶオゾン）洗浄法などのドライ処理により機能性デバイス１０の表面における不要な有機物を除去してもよい。また、Ｏ２ガスによって、アッシング（灰化）処理を行ってもよい。
【００６９】
このような、封止に用いられる封止接着層３８は、ガラスに代え所望に応じて無機材料であるＡｕＳｉや半田を用いることができる。封止接着層３８は、有機材料としてエポキシ樹脂などを利用することもできるが、不要な有機物を生成しにくい観点から有機材料よりも無機材料を用いることが好ましい。キャップ３９で封止するに際し、真空処理装置内でパッケージ基体３６の内部が汚染されないように真空密封あるいは、各機能性デバイス１０などに曝しても実質的に影響のないガス（たとえば、Ａｒガスなどの不活性ガスや窒素ガス（Ｎ２））を加圧状態でパッケージ基体３６とキャップ３９とを封止することによりパッケージ内を揚圧（大気圧より高く）封止させることもできる。パッケージ内を揚圧することにより気密封止されたパッケージは、大気からのガス流入がなく、より信頼性の高い半導体装置４０とすることができる。
【００７０】
本実施形態２では赤外線アレイセンサ３２を用いているため、キャップ３９の材料としては赤外線が透過可能なシリコン材料が好適に用いられる。なお、パッケージ基体３６内に配置される機能性デバイス１０として赤外線アレイセンサ３２の代わりに可視光センサを用いる場合にはキャップ３９としてガラス材料を、他の機能性デバイス１０では金属など機能性デバイス１０の特性を阻害しない材料を種々好適に利用できることはいうまでもない。
【００７１】
こうして形成された半導体装置４０を駆動させる場合、たとえば、基準電圧として１．６５Ｖを印加させると、出力用パッド２４側には個々の熱型赤外線センサに生じた電圧が基準電圧に加えてそれぞれ出力される。出力された信号を信号処理用ＩＣチップ３３にて熱型赤外線センサごとに順次切り替えると共に増幅回路ＡＭＰにて増幅することで、赤外線アレイセンサ３２の出力を得ることができる。なお、本実施形態２では信号処理用ＩＣチップ３３を赤外線アレイセンサ３２と別体に形成させているが、同一シリコン基板１上に赤外線アレイセンサ３２を形成するのと同時に作りこむことで集積化させることもできることはいうまでもない。本実施形態２においては、半導体装置４０内部の不要な有機物が除去されているので有機物からの脱ガスにより赤外線透過特性が変化することもなく、性能を向上しえる半導体装置４０とすることができる。同様に真空密閉した場合においては、脱ガスによる真空度変化がなく性能を向上しえる半導体装置４０とすることができる。
【００７２】
上述の各実施形態では、機能性デバイス１０として、赤外線アレイセンサ３２を例示したが、この他、１軸加速度センサ、２軸加速度センサ、３軸加速度センサやジャイロセンサなどの慣性センサ、圧力センサ、マイクロアクチュエータ、マイクロホン、超音波センサやマイクロミラーなどにも利用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１  シリコン基板（基板）
２  機能性薄膜
３  シリコンウェハ（ウェハ）
４  スリット
５  空洞
６  仮固定シート
７  ダイシングシート
９  剥離部材
１０  機能性デバイス
３６  パッケージ基体
３７  接着層
３８  封止接着層
３９  キャップ
４０  半導体装置
【図１】
2011014652.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2011014652.tif 000006
【図５】
2011014652.tif 000007
【図６】
2011014652.tif 000008
【図７】
2011014652.tif 000009