(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出素子を有する第１の基板と、
前記検出素子を囲う凹部が形成され、前記第１の基板に接合された第２の基板と、を備えた検出装置であって、
前記第１の基板は、
前記検出素子と電気的に接続された第１の電極と、
前記第１の基板において、前記第２の基板に対向する面に積層された第１のメタル層と、をさらに有し、
前記第２の基板は、
前記第１の電極と接合された第２の電極と、
前記第１のメタル層と対向し、前記第１のメタル層と接合された第２のメタル層と、を有し、
前記第１の電極の表面と前記第１のメタル層の表面は、実質的に同一の平面上に位置すると共に、
前記第２の電極の表面と前記第２のメタル層の表面も、実質的に同一の平面上に位置し、
前記第２の基板は、前記第２の電極と前記第２のメタル層の間に位置し、前記第２の電極と前記第２のメタル層を電気的に絶縁した環状突起をさらに有し、
前記環状突起は、前記第２の電極を囲繞して、前記第２の電極の全周と接するように形成されていることを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の検出装置であって、
前記環状突起の幅は、前記環状突起の先端面に向かうに従って連続的又は段階的に狭くなることを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の検出装置であって、
前記環状突起の内周面又は外周面の少なくとも一方は、テーパー状の斜面であることを特徴とする検出装置。
【請求項４】
請求項１記載の検出装置であって、
前記第２の基板は、補助突起をさらに有し、
前記補助突起の先端面は、前記環状突起の先端面よりも低い部分を含んでいることを特徴とする検出装置。
【請求項５】
検出素子と、前記検出素子と電気的に接続された第１の電極と、前記第１の電極の表面と実質的に同一平面上に位置する表面を有する第１のメタル層と、を有する第１の基板を準備する第１の工程と、
第２の電極と、前記第２の電極の表面と実質的に同一平面上に位置する表面を有する第２のメタル層と、前記第２の電極と前記第２のメタル層の間に位置する環状突起と、レンズ部を底面に有する凹部と、を有する第２の基板を準備する第２の工程と、
前記第２の電極の表面、前記第２のメタル層の表面及び前記環状突起の先端面から前記レンズ部までの高さが所定の範囲内となるように、前記第２の電極、前記第２のメタル層及び前記環状突起を一括して削る第３の工程と、
前記検出素子と前記レンズ部を対向させた状態で、前記第１及び第２のメタル層を接合すると共に、前記第１及び第２の電極を接合する第４の工程と、を備え、
前記環状突起の幅は、前記環状突起の先端面に向かうに従って連続的又は段階的に狭くなっており、
前記第３の工程は、前記第２のメタル層から露出した前記環状突起の先端面の幅に基づいて、前記第２の電極、前記第２のメタル層及び前記環状突起の削り量を決定することを含むことを特徴とする検出装置の製造方法。
【請求項６】
検出素子と、前記検出素子と電気的に接続された第１の電極と、前記第１の電極の表面と実質的に同一平面上に位置する表面を有する第１のメタル層と、を有する第１の基板を準備する第１の工程と、
第２の電極と、前記第２の電極の表面と実質的に同一平面上に位置する表面を有する第２のメタル層と、前記第２の電極と前記第２のメタル層の間に位置する環状突起と、レンズ部を底面に有する凹部と、を有する第２の基板を準備する第２の工程と、
前記第２の電極の表面、前記第２のメタル層の表面及び前記環状突起の先端面から前記レンズ部までの高さが所定の範囲内となるように、前記第２の電極、前記第２のメタル層及び前記環状突起を一括して削る第３の工程と、
前記検出素子と前記レンズ部を対向させた状態で、前記第１及び第２のメタル層を接合すると共に、前記第１及び第２の電極を接合する第４の工程と、を備え、
前記第２の基板は、補助突起をさらに有し、
前記補助突起の先端面は、前記環状突起の先端よりも低い部分を含んでおり、
前記第３の工程は、前記第２のメタル層から露出した前記補助突起の先端面の面積に基づいて、前記第２の電極、前記第２のメタル層及び前記環状突起の削り量を決定することを含むことを特徴とする検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出素子をパッケージングした検出装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
センシング部を有するセンサウェハの接続用接合金属層と、パッケージウェハの接続用接合金属層とを常温接合すると共に、センサウェハの封止用接合金属層と、パッケージウェハの封止用接合金属層とを常温接合したセンサエレメントが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７１１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のセンサエレメントでは、パッケージウェハにおいて接続用接合金属層と封止用接合金属層の間に空間を形成することで、両者を絶縁している。
【０００５】
しかしながら、この空間の部分では、パッケージウェハとセンサウェハとを接合し得ないため、パッケージウェハとセンサウェハとの接合面積が狭くなり、センサエレメント内の気密性を十分に向上させることができないという問題があった。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、気密性の向上を図ることができる検出装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第２の電極と第２のメタル層の間に位置し、第２の電極と第２のメタル層を電気的に絶縁した環状突起が第２の電極を囲繞して、第２の電極の全周と接するように形成されており、当該環状突起を第２の基板が有していることによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第２の電極を囲繞して、第２の電極の全周と接するように形成された環状突起を、第２の電極と第２のメタル層の間に設けることで、第２の電極及び第２のメタル層に加えて、環状突起でも第１の基板と接合できるので、第１及び第２の基板の接合面積が広くなり、検出装置内の気密性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における検出装置の平面図である。
【図２】図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】図３は、図２のIII部の拡大断面図である。
【図４】図４は、図３のIV部の拡大断面図である。
【図５】図５は、図４のV−V線に沿った断面図である。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態における環状突起の第１変形例を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態における環状突起の第２変形例を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の第１実施形態における環状突起の第３変形例を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の第１実施形態における検出装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、図９の第２の工程における第２の基板を示す断面斜視図である（その１）。
【図１１】図１１は、図１０のXI−XI線に沿った断面図である。
【図１２】図１２は、図９の第２の工程における第２の基板を示す断面斜視図である（その２）。
【図１３】図１３は、図１２のXIII−XIII線に沿った断面図である。
【図１４】図１４は、図９の第３の工程における第２の基板を示す断面斜視図である。
【図１５】図１５は、図１４のXV−XV線に沿った断面図である。
【図１６】図１６は、図９の第３の工程を示す断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の第２実施形態における検出装置の環状突起を示す断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の第２実施形態における第３の工程の環状突起を示す断面図である。
【図１９】図１９は、図１８の環状突起を下面側から見た平面図である。
【図２０】図２０は、本発明の第３実施形態における検出装置の環状突起及び補助突起を示す断面図である。
【図２１】図２１は、図２０のXXI−XXI線に沿った断面図である。
【図２２】図２２は、本発明の第３実施形態における第３の工程の環状突起及び補助突起を示す断面図である。
【図２３】図２３は、本発明の第４実施形態における検出装置の環状突起及び補助突起を示す断面図である。
【図２４】図２４は、図２３のXXIV−XXIV線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
<<第１実施形態>>
図１は本実施形態における検出装置の平面図、図２は図１のII−II線に沿った断面図、図３は図２のIII部の拡大断面図、図４は図３のIV部の拡大断面図、図５は図４のV−V線に沿った断面図、図６〜図８は本実施形態における環状突起の変形例を示す断面図である。
【００１２】
本実施形態における検出装置１は、例えば、ナイトビジョン（Night vision）や、人間の体温を検知するために用いられる装置であり、図１及び図２に示すように、複数の赤外線センサ２２を有する第１の基板２と、第２の基板３と、を接合して、両者の間に赤外線センサ２２をパッケージングしたものである。なお、赤外線センサに代えて、画像センサ等をパッケージングしてもよい。
【００１３】
第１の基板２は、図３及び図４に示すように、第１の基板本体２０と、上述した赤外線センサ２２と、第１の電極２３と、配線メタル２４と、絶縁層２５と、第１のメタル層２６と、を有している。
【００１４】
第１の基板本体２０は、例えばシリコン（Si）で構成された基板であり、第２の基板３と対向する第１の対向面２０１を有している。この第１の対向面２０１には、第１の凹部２１が形成されている。
【００１５】
第１の凹部２１は、図２及び図３に示すように、第１の対向面２０１において、赤外線センサ２２の下方に位置し、赤外線センサ２２と第１の基板本体２０とを熱的に絶縁している。
【００１６】
赤外線センサ２２は、赤外線を受光して温度が上昇すると、その温度上昇を電気信号に変換する。この赤外線センサ２２としては、例えばボロメータやサーミスタを挙げることができる。
【００１７】
赤外線センサ２２は、図３に示すように、第１の対向面２０１の中央部分において、第１の凹部２１の開口部分に配置されている。赤外線センサ２２は、第１の対向面２０１、第１の凹部２１の底面及び壁面に対して非接触となるように、特に図示しない支持梁によって支持されている。なお、赤外線センサ２２の数は特に限定されない。
【００１８】
第１の電極２３は、赤外線センサ２２から出力された電気信号を、配線メタル２４を介して第２の基板３の第２の電極３３（後述）に出力する電極であり、例えば、銅（Cu）、アルミニウム（Al）、金（Au）等の金属で構成されている。この第１の電極２３は、図４に示すように、絶縁層２５内で配線メタル２４と接続されている。
【００１９】
この第１の電極２３の表面２３１は、絶縁層２５から露出しており、原子レベルで平坦化されて、第２の基板３の第２の電極３３と常温接合（表面活性化接合）されている。
【００２０】
図４に示す配線メタル２４は、赤外線センサ２２と第１の電極２３を導通させる部材であり、特に図示しないが、赤外線センサ２２と電気的に接続されている。この配線メタル２４は、例えば銅やアルミニウムで構成されている。
【００２１】
絶縁層２５は、図４に示すように、第１の対向面２０１に積層されており、絶縁層２５の表面２５１が、後述する環状突起３２の先端面３２１と対応するように形成されている。この絶縁層２５は、例えば二酸化珪素（SiO2）で構成されており、第１の電極２３と第１のメタル層２６とを電気的に絶縁させている。
【００２２】
第１のメタル層２６は、第２の基板３の第２のメタル層３４（後述）と共に、後述する第２の凹部３１と第１の対向面２０１との間に形成される空間３１１を密封している。第１のメタル層２６の表面２６１は、原子レベルで平坦化されており、第２のメタル層３４の表面３４１と常温接合によって接合されている。
【００２３】
この第１のメタル層２６の表面２６１は、図４に示すように、第１の電極２３の表面２３１及び絶縁層２５の表面２５１と実質的に同一の平面Ｆ１上に位置している。さらに、これらの第１の電極２３、絶縁層２５及び第１のメタル層２６は、当該平面Ｆ１上でそれぞれ密着しているため、この平面Ｆ１は、連続的に平坦となっている。
【００２４】
本実施形態における第１のメタル層２６は、例えば、銅、アルミニウム、金等の第１の電極２３と同一の金属で構成されている。
【００２５】
第２の基板３は、第１の基板２との間に赤外線センサ２２を収納すると共に、赤外線センサ２２へ照射される赤外線を透過させる基板である。この第２の基板３は、図２〜図４に示すように、第２の基板本体３０と、第２の電極３３と、第２のメタル層３４と、を有している。
【００２６】
第２の基板本体３０は、赤外線を透過可能な硫化亜鉛（ZnS）で構成されており、第１の基板２と対向する第２の対向面３０１を有している。この第２の対向面３０１には、第２の凹部３１と、環状突起３２と、が形成されている。
【００２７】
第２の凹部３１は、図２及び図３に示すように、複数の赤外線センサ２２をまとめて取り囲むように第２の対向面３０１に形成されている。この第２の凹部３１は、第１の基板２の第１の対向面２０１と共に、赤外線センサ２２を収容する空間３１１を区画している。なお、この空間３１１は、大気よりも減圧された真空状態となっている。
【００２８】
また、第２の凹部３１の底面には、赤外線センサ２２と対向する部分に、凸レンズ状のマイクロレンズ３１２が形成されている。本実施形態では、このマイクロレンズ３１２により、赤外線センサ２２に赤外線を集光することを可能としている。なお、図３における点線は、第２の基板３を透過して赤外線センサ２２に集光される赤外線の経路を示している。
【００２９】
環状突起３２は、図４及び図５に示すように、第２の電極３３を囲繞するように、第２の対向面３０１上に形成された突起であり、第２の電極３３と第２のメタル層３４の間に位置して、第２の電極３３と第２のメタル層３４を電気的に絶縁している。本実施形態における環状突起３２は、先端面３２１（断面形状）がリング状となっているが、この先端面３２１は、特に限定されず、例えば矩形の枠状となっていてもよい。
【００３０】
また、この環状突起３２の外周面３２２は、図４に示すように、第２の基板３の厚み方向Ａに対して角度θで傾斜したテーパー状の斜面となっており、環状突起３２の幅Ｗが、第２の対向面３０１から環状突起３２の先端面３２１に向かうに従って、連続的に狭くなるようになっている。
【００３１】
なお、本実施形態では、環状突起３２の外周面３２２のみをテーパー状の斜面としたが、図６に示すように、内周面３２３及び外周面３２２の両方をテーパー状の斜面としてもよい。或いは、図７に示すように、外周面３２２を厚み方向Ａに対して傾斜させず、内周面３２３のみをテーパー状の斜面としてもよい。
【００３２】
また、図８に示すように、外周面３２２を、所定の曲率で角度θが変化するように傾斜させてもよい。同様に、特に図示しないが、環状突起の内周面を斜面とした場合には、この内周面を、所定の曲率で角度θが変化するように傾斜させてもよい。
【００３３】
第２の電極３３は、図３に示すように、第２の基板３に形成された貫通孔３５を介して、第１の電極２３から入力された電気信号を、検出装置１の外部に出力する電極である。本実施形態では、図１に示すように、第１の電極２３に対応した数の第２の電極３３が第２の基板３に設けられている。
【００３４】
この第２の電極３３は、図３及び図４に示すように、第１の基板２の第１の電極２３と対向するように配置されており、表面３３１が、原子レベルで平坦化（例えば、算術平均粗さＲａが２ｎｍ程度）され、上述のように第１の電極２３の表面２３１と常温接合されている。第２の電極３３は、例えば銅、アルミニウム又は金等の第１の電極２３と同一の金属で構成されている。
【００３５】
第２のメタル層３４は、第１のメタル層２６と共に、第２の凹部３１と第１の対向面２０１との間に形成される空間３１１を密封している。この第２のメタル層３４の表面３４１は、原子レベルで平坦化されて、第１の基板２の第１のメタル層２６と常温接合されている。
【００３６】
この表面３４１は、図４に示すように、環状突起３２の先端面３２１及び第２の電極３３の表面３３１と実質的に同一の平面Ｆ２上に位置している。さらに、これらの環状突起３２、第２の電極３３及び第２のメタル層３４は、当該平面Ｆ２上でそれぞれ密着しているため、この平面Ｆ２は、連続的に平坦となっている。
【００３７】
本実施形態における第２のメタル層３４は、例えば、銅、アルミニウム、金等の金属で構成されている。本実施形態では、この第２のメタル層３４を構成する金属が、第１の電極２３、第１のメタル層２６及び第２の電極３３と同一の金属となっている。
【００３８】
次に、本実施形態における検出装置１の製造方法について説明する。
【００３９】
図９は本実施形態における検出装置の製造方法を示すフローチャート、図１０は図９の第２の工程における第２の基板を示す断面斜視図、図１１は図１０のXI−XI線に沿った断面図、図１２は図９の第２の工程における第２の基板を示す断面斜視図、図１３は図１２のXIII−XIII線に沿った断面図、図１４は図９の第３の工程における第２の基板を示す断面斜視図、図１５は図１４のXV−XV線に沿った断面図、図１６は図９の第３の工程を示す断面図である。なお、図１０〜図１５においては、第２の対向面３０１を図中上側に向けて図示している。
【００４０】
本実施形態における検出装置１の製造方法は、図９に示すように、第１の工程Ｓ１０と、第２の工程Ｓ２０と、第３の工程Ｓ３０と、第４の工程Ｓ４０と、を備えている。
【００４１】
第１の工程Ｓ１０は、第１の凹部２１が形成された第１の基板本体２０と、第１の凹部２１の開口部分に配置された赤外線センサ２２と、赤外線センサ２２と電気的に接続された第１の電極２３と、第１のメタル層２６と、を有する第１の基板２を準備する工程である。この第１の工程Ｓ１０で準備される第１の基板２では、第１のメタル層２６の表面２６１と、第１の電極２３の表面２３１とが実質的に同一の平面Ｆ１上に位置している。なお、第１の凹部２１は、例えば第１の基板本体２０をエッチングすることで形成されてる。
【００４２】
第２の工程Ｓ２０は、第２の基板本体３０と、第２の電極３３と、第２のメタル層３４と、を有する第２の基板３を準備する工程である。
【００４３】
この第２の工程Ｓ２０は、基板成形工程と、めっき工程と、を含んでいる。
【００４４】
基板成形工程は、図１０及び図１１に示すように、マイクロレンズ３１２を底面に有する第２の凹部３１と、環状突起３２と、環状突起３２の略中央部分に位置する貫通孔３５と、を有する第２の基板本体３０を成形する工程である。
【００４５】
この基板成形工程では、例えば、成形用の金型に、第２の基板本体３０の材料となる粉状の硫化亜鉛（ZnS）を充填し、数１０ＭＰａで加圧した状態で、約１０００度に５分程度加熱することで、硫化亜鉛を焼結させて第２の基板本体３０を形成する。なお、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって、成形用の金型内に薄膜を蒸着させることで、この第２の基板本体３０を成形してもよい。
【００４６】
このように、焼結法やＣＶＤ法によって成形された状態の第２の基板本体３０は、マイクロレンズ３１２を有する第２の凹部３１と、環状突起３２となる円錐台の突起と、を有している。本実施形態では、この円錐台の突起の中央部分をドリル加工して、第２の基板本体３０に貫通孔３５を形成すると共に、突起を円錐台から環状（環状突起３２）に形成する。
【００４７】
めっき工程では、図１２及び図１３に示すように、マイクロレンズ３１２を保護膜５０で被覆し、第２の基板本体３０全体を無電解めっきする。次いで、第２の基板本体３０を電解めっきする。これにより、第２の基板本体３０の両面にめっき層４１,４２が積層され、第２のメタル層３４が形成されると共に、貫通孔３５内がめっきの材料で充填されて、第２の電極３３が形成される。なお、このめっきの材料としては、例えば、銅、アルミ、金等の金属を挙げることができる。
【００４８】
第３の工程Ｓ３０では、図１４及び図１５に示すように、第２の基板本体３０の主面３０２に積層されためっき層４２をラッピング及び研磨して主面３０２を露出させる。さらに、第２の基板本体３０の第２の対向面３０１に積層されためっき層４１をラッピング及び研磨して、環状突起３２の先端面３２１をめっき層４１から露出させ、第２の電極３３と第２のメタル層３４とを電気的に絶縁させる。
【００４９】
この際に、第２の電極３３の表面３３１及び第２のメタル層３４の表面３４１の算術平均粗さＲａを２ｎｍ程度に仕上げると共に、マイクロレンズ３１２から平面Ｆ２までの距離Ｌ２を、設計値に対して所定の範囲内（例えば±１５μｍ）となるように仕上げる。
【００５０】
本実施形態では、環状突起３２の幅Ｗが、先端面３２１から第２の対向面３０１に向かうに従って連続的に広くなっているので、ラッピング量及び研磨量に比例して、先端面３２１の幅Ｗが広くなる。
【００５１】
このため、本実施形態では、先端面３２１の幅Ｗに基づいて、環状突起３２、第２の電極３３及び第２のメタル層３４をラッピング及び研磨する量を決定することが可能となっている。例えば、環状突起３２の外周面３２２の角度θ（図４参照）が４５度の場合には、ラッピング及び研磨によって、環状突起３２の先端面３２１の幅Ｗが１０μｍ広くなったことで、環状突起３２、第２の電極３３及び第２のメタル層３４を１０μｍ分削ったものと判断できる。
【００５２】
ここで、第３の工程Ｓ３０における研磨工程について説明すると、図１６に示すように、第２の基板３を、ＷＡＸ６２を用いて冶具６３に固定し、回転する研磨パッド６１に、押し付ける。なお、この研磨パッド６１上には、スリラー６０が塗布されている。
【００５３】
この研磨工程において平面Ｆ２を研磨する際には、同図に示すように、治具６３に、環状突起３２に向かって発光する発光デバイス６４を取り付ける。これにより、研磨パッド６１において環状突起３２と対向する部分には、環状突起３２を透過した発光デバイス６４の光が照射される。一方、第２の電極３３及び第２のメタル層３４は、光を透過できないため、研磨パッド６１において第２の電極３３及び第２のメタル層３４と対向する部分には、発光デバイス６４の光が照射されない。
【００５４】
このような状態で研磨を実施すれば、上述したように、研磨量に比例して環状突起３２の先端面３２１の幅Ｗが広くなることに伴って、研磨パッド６１に照射される光の像の面積（環状の線幅）も広くなる。本実施形態では、この光の像の面積（環状の線幅）を、目視による確認やカメラを用いて画像解析することで、所定の研磨量に至ったか否かを判断することができる。
【００５５】
具体的には、研磨の工程中に、一旦、第２の基板３を治具６３と共に研磨パッド６１から離反させ、研磨パッド６１に照射された光の像を、目視やカメラで確認する。光の像の面積（幅）が所定値に達しておらず、研磨量が所定量に至っていない場合には、再度、治具６３を介して第２の基板３を研磨パッド６１に押し付けて研磨を続行する。このように、本実施形態では、研磨の加工状況を確認するために基板を治具から取り外す必要がないので、研磨工程における工数の削減を図ることが可能となっている。
【００５６】
なお、研磨の加工状況の確認方法は、上記の方法に限定されない。例えば、第２のメタル層によって反射した発光デバイスの光をモニタリングしてもよい。
【００５７】
第４の工程Ｓ４０では、赤外線センサ２２とマイクロレンズ３１２を対向させた状態で、第１及び第２のメタル層２６,３４を常温接合すると共に、第１及び第２の電極２３,３３を常温接合する。この際に、第１及び第２の基板２,３の間に形成される空間３１１を、大気圧よりも減圧された真空状態に密封する。
【００５８】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００５９】
本実施形態では、第２の電極３３と第２のメタル層３４との間に、環状突起３２を設けている。この環状突起３２は、第２の電極３３と第２のメタル層３４とを絶縁させるという機能を発揮することに加えて、環状突起３２の先端面３２１が第１の基板２との接合面としても機能している。
【００６０】
本実施形態では、この環状突起３２によって、第２の基板３の平面Ｆ２全面を第１の基板２に接合させることができるため、第１及び第２の基板２,３の接合面積を広くすることが可能となる。これにより、空間３１１の気密性を向上させ、検出装置１におけるパッケージとしての信頼性を向上させることが可能となっている。
【００６１】
また、第２の基板３に環状突起３２を設けることで、環状突起３２の先端面３２１、第２の電極３３の表面３３１及び第２のメタル層３４の表面３４１から構成される平面Ｆ２が、連続的に平坦となる。これにより、上述した常温接合のために平面Ｆ２をラッピング及び研磨する際（平坦化する際）に、第２の電極３３や第２のメタル層３４のエッジ部分に面ダレや欠けが発生するのを防止することができ、第１及び第２の基板２,３の接合面の面積が狭くなることを抑制している。
【００６２】
ここで、こういったラッピングや研磨をする際には、マイクロレンズ３１２を保護するために、保護膜５０（図１２〜図１５参照）でマイクロレンズ３１２を覆う必要がある。このため、ラッピングや研磨を実施している間は、マイクロレンズ３１２から平面Ｆ２までの距離Ｌ２（図１５参照）を直接的に測定することが不可能となっている。
【００６３】
これに対し、本実施形態では、環状突起３２の幅Ｗが、先端面３２１から第２の対向３０１に向かうに従って連続的に広くなっている。このため、第２の電極３３、第２のメタル層３４及び環状突起３２をラッピング及び研磨する際には、この環状突起３２の先端面３２１の幅Ｗがラッピング量及び研磨量に比例して広くなる。
【００６４】
これにより、マイクロレンズ３１２から平面Ｆ２までの距離Ｌ２を直接的に測定しなくても、環状突起３２の幅Ｗを測定することで、当該距離Ｌ２を推測することが可能となる。すなわち、本実施形態では、環状突起３２の先端面３２１の幅Ｗに基づいて、第２の電極３３、第２のメタル層３４及び環状突起３２におけるラッピング量及び研磨量を決定することが可能となっている。こういった方法でラッピング量及び研磨量を決定することで、めっき層４１の厚さのバラツキの影響を受けることなく、正確にラッピング及び研磨できる。
【００６５】
このように、環状突起３２、第２の電極３３及び第２のメタル層３４におけるラッピング量及び研磨量を判断できることで、図３に示すように、第１及び第２の基板２,３を接合した状態において、マイクロレンズ３１２から赤外線センサ２２までの距離Ｌ１を、設計値に対して精度よく仕上げることが可能となる。その結果、赤外線を赤外線センサ２２に集中させることができ、赤外線センサ２２の感度を向上させることが可能となる。
【００６６】
なお、本実施形態では、図４に示すように、環状突起３２の外周面３２２をテーパー状の斜面としたが、図８に示すように、環状突起３２の外周面３２２を所定の曲率で傾斜させた場合には、設計値付近の高さにおいて曲率が大きくなるようにしてもよい。これにより、ラッピング又は研磨する際に、設計値付近で先端面３２１の幅Ｗの広がり方が顕著となるので、所定のラッピング量又は研磨量に至ったことが分かりやすくなり、ラッピング又は研磨の精度を向上させることができる。
【００６７】
ここで、本実施形態では、上述のように、常温接合で第１及び第２の電極の接合を行っているが、第１及び第２の電極を半導体装置内部の空間内に露出させて、バンプを介して両者を接合することも可能である。しかしながら、この方法では、バンプの高さのバラツキや、電極の高さのバラツキを修正できず、第１及び第２の基板を接合した際に両者の間に応力が生じ易くなる。
【００６８】
これに対し、本実施形態では、第１の電極２３の表面２３１と第１のメタル層２６の表面２６１を一括してラッピング及び研磨することで、第１の電極２３の表面２３１と第１のメタル層２６の表面２６１を、実質的に同一の平面Ｆ１上に位置させている。さらに、第２の電極３３の表面３３１と第２のメタル層３４の表面３４１を一括してラッピング及び研磨することで、第２の電極３３の表面３３１と第２のメタル層３４の表面３４１を、実質的に同一の平面Ｆ２上に位置させている。これにより、本実施形態では、第１及び第２の電極２３,３３の高さのバラツキや、第１及び第２のメタル層２６,３４の高さのバラツキを低減させて、第１及び第２の基板２,３の間に応力を生じ難くしている。
【００６９】
また、本実施形態では、第１及び第２の基板２,３を常温接合することで、接合時に第１及び第２の基板２,３に生じる残留応力を低減させており、パッケージの信頼性を向上させている。
【００７０】
ここで、常温接合を行うためには、基板同士を原子レベルで平坦化する必要がある。本実施形態では、仮に、第１及び第２の基板２,３自体を原子レベルで平坦化できない場合においても、原子レベルで平坦化可能な第１及び第２のメタル層２６,３４をそれぞれ設けることで、第１及び第２の基板２,３の常温接合を可能としている。
【００７１】
また、本実施形態では、第１及び第２の基板２,３を接合して、空間３１１を真空状態に密封しているので、外部からの衝撃やダストから赤外線センサ２２を保護することができると共に、赤外線センサ２２の吸湿も抑制可能となっている。
【００７２】
また、本実施形態では、ウェハレベルでのパッケージングが可能となっているため、検出装置１の製造コストを低減させることも可能となっている。
【００７３】
<<第２実施形態>>
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００７４】
図１７は本実施形態における検出装置の環状突起を示す断面図、図１８は本実施形態における第３の工程の環状突起を示す断面図、図１９は図１８の環状突起を下面側から見た平面図である。
【００７５】
本実施形態では、環状突起３２ａの形状が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成については、第１実施形態と同様である。以下に、本実施形態における検出装置１ａを、第１実施形態と相違する部分についてのみ説明し、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して、説明を省略する。
【００７６】
本実施形態では、図１７に示すように、環状突起３２ａの幅Ｗが、第２の対向面３０１から先端面３２１ａに向かって段階的に狭くなるようになっている。すなわち、第２の環状突起３２ａの外周面３２２ａは、階段状に形成されている。
【００７７】
本実施形態においても、第２の電極３３と第２のメタル層３４との間に、環状突起３２ａを設けることで、第１及び第２の基板２,３の接合面積を広くしている。これにより、空間３１１の気密性を向上させ、検出装置１ａにおけるパッケージとしての信頼性を向上させることを可能としている。
【００７８】
次に、本実施形態における検出装置１ａの製造方法について説明する。
【００７９】
本実施形態における第３の工程Ｓ３０では、環状突起３２ａをラッピング及び研磨するに従って、図１８に示すように、第２のメタル層３４から露出した環状突起３２ａの幅Ｗが段階的に広くなる。図１８及び図１９では、環状突起３２ａを、表面３２１ａからＨ１の深さまで削ると、幅ＷがＷ０からＷ１となり、さらにＨ２の深さまで削ると、幅ＷがＷ２となる様子が分かる。これにより、例えば、環状突起３２ａの幅ＷがＷ０からＷ１になったことにより、Ｈ１分のラッピング及び研磨を実行したことが分かる。或いは、環状突起３２ａの線端面３２１ａの幅ＷがＷ１となった時点で、所定のラッピング量及び研磨量に至ったことを確認できる。
【００８０】
このように、本実施形態においても、マイクロレンズ３１２から平面Ｆ２までの距離Ｌ２（図１５参照）を直接的に測定しなくとも、環状突起３２ａの先端面３２１ａの幅Ｗに基づいて、ラッピング量及び研磨量を決定することができる。
【００８１】
これにより、当該距離Ｌ２を設計値に対して精度よく実現することが可能となり、第１及び第２の基板２,３を接合した状態において、マイクロレンズ３１２から赤外線センサ２２までの距離Ｌ１（図３参照）を、設計値に対して精度よく仕上げることができる。その結果、赤外線を赤外線センサ２２に集中させることができ、赤外線センサ２２の感度を向上させることが可能となる。
【００８２】
また、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、第２の基板３を治具６３に固定した状態で、研磨の加工状況を確認することが可能となっているため、研磨工程における工数の削減を図ることができる。
【００８３】
また、第１実施形態と同様に、本実施形態においても平面Ｆ２が連続的に平坦となっているため、第３の工程Ｓ３０の際に、第２の電極３３や第２のメタル層３４のエッジ部分に面ダレや欠けが発生するのを防止することができる。これにより、本実施形態においても、第１及び第２の基板２,３における接合面の面積が狭くなることが抑制されている。
【００８４】
また、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、第１の電極２３の表面２３１と第１のメタル層２６の表面２６１を、実質的に同一の平面Ｆ１上に位置させ、第２の電極３３の表面３３１と第２のメタル層３４の表面３４１を、実質的に同一の平面Ｆ２上に位置させて、第１及び第２の基板２,３をバンプレスで接合している。これにより、第１及び第２の電極２３,３３の高さのバラツキや、第１及び第２のメタル層２６,３４の高さのバラツキが低減され、第１及び第２の基板２,３の間に応力が生じ難くなっている。
【００８５】
また、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、第１及び第２の基板２,３を常温接合することで、接合時に第１及び第２の基板２,３に生じる残留応力を低減させており、パッケージの信頼性を向上させている。また、本実施形態においても、原子レベルで平坦化可能な第１及び第２のメタル層２６,３４を設けることで、原子レベルで平坦化できない基板同士の常温接合を可能としている。
【００８６】
また、本実施形態においても、第１及び第２の基板２,３を接合して、空間３１１を真空状態で密封しているので、外部からの衝撃やダストから赤外線センサ２２を保護することができると共に、赤外線センサ２２の吸湿も抑制可能となっている。
【００８７】
また、本実施形態においても、ウェハレベルでのパッケージングが可能となっているため、検出装置１ａの製造コストを低減させることも可能となっている。
【００８８】
<<第３実施形態>>
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
【００８９】
図２０は本実施形態における検出装置の環状突起及び補助突起を示す断面図、図２１は図２０のXXI−XXI線に沿った断面図、図２２は本実施形態における第３の工程の環状突起及び補助突起を示す断面図である。
【００９０】
本実施形態では、環状突起３２ｂが円筒状に形成されている点と、環状突起３２ｂの他に補助突起３６ａ,３６ｂが第２の基板３に設けられている点と、において第１実施形態と相違するが、それ以外の構成については、第１実施形態と同様である。以下に、本実施形態における検出装置１ｂを、第１実施形態と相違する部分についてのみ説明し、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して、説明を省略する。
【００９１】
本実施形態では、図２０に示すように、環状突起３２ｂの他に補助突起３６ａ,３６ｂが第２の基板本体３０の第２の対向面３０１に設けられている。補助突起３６ａ,３６ｂは、いずれも環状突起３２ｂから離れた位置に設けられている。
【００９２】
また、この補助突起３６ａの高さは、検出装置１ｂが完成した状態においては、環状突起３２ｂと実質的に同一となっており、補助突起３６ａの先端面３６１ａが第２のメタル層３４から露出している。一方、補助突起３６ａがラッピング及び研磨される前の状態においては、補助突起３６ａの高さは、図２２に示すように、環状突起３２ｂよりも低くなっている。
【００９３】
一方、補助突起３６ｂの高さは、図２１に示すように、環状突起３２ｂ及び補助突起３６ａよりも若干低くなっており、補助突起３６ｂの先端面３６１ｂが第２のメタル層３４から僅かに露出した状態となっている。すなわち、本実施形態における補助突起３６ｂの先端面３６１ｂは、環状突起３２ｂの先端面３２１ｂよりも低い部分を含んでいる。
【００９４】
なお、本実施形態では、上記のように、第２の基板３に２つの補助突起３６ａ,３６ｂが形成されているが、補助突起の数は特に限定されず、例えば３つ以上であってもよい。
【００９５】
本実施形態においても、第２の電極３３と第２のメタル層３４との間に、環状突起３２ｂを設けることで、第１及び第２の基板２,３の接合面の面積を広くしている。これにより、空間３１１の気密性を向上させ、検出装置１ｂにおけるパッケージとしての信頼性を向上させることを可能としている。
【００９６】
次に、本実施形態における検出装置１ｂの製造方法について説明する。
【００９７】
本実施形態における第２の工程Ｓ２０では、補助突起３６ａ,３６ｂに対応する凹部が形成された成形用の金型を用いて、焼結法又はＣＶＤ法によって第２の基板本体３０を形成する。
【００９８】
本実施形態における第３の工程Ｓ３０では、図２２に示すように、Ｈ３までラッピング及び研磨すると、補助突起３６ａの先端面３６１ａが第２のメタル層３４から露出し、さらに、Ｈ４までラッピング及び研磨すると、補助突起３６ｂの先端面３６１ｂが第２のメタル層３４から露出する。
【００９９】
本実施形態では、例えば、補助突起３６ｂが第２のメタル層３４から露出し始めた状態に基づいて、所定のラッピング量又は研磨量に至ったことを確認することができる。また、この場合においては、補助突起３６ａの先端面３６１ａが第２のメタル層３４から露出した段階で、残りＬ３（Ｌ３＝Ｈ４−Ｈ３）分を、ラッピング及び研磨すればよいことが分かる。
【０１００】
すなわち、本実施形態では、マイクロレンズ３１２から平面Ｆ２までの距離Ｌ２（図１５参照）を直接的に測定しなくても、先端面３６１ａ,３６１ｂの露出面積（露出パターン）に基づいて、削るべきラッピング量及び研磨量を判断することが可能となっている。
【０１０１】
これにより、マイクロレンズ３１２から赤外線センサ２２までの距離Ｌ１（図３参照）を、設計値に対して精度よく仕上げることができる。その結果、赤外線を赤外線センサ２２に集中させることができ、赤外線センサ２２の感度を向上させることが可能となっている。
【０１０２】
また、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、第２の基板３を治具６３に固定した状態で、研磨の加工状況を確認することが可能となっているため、研磨工程における工数の削減を図ることができる。
【０１０３】
また、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、平面Ｆ２が連続的に平坦となっているため、第３の工程Ｓ３０の際に、第２の電極３３や第２のメタル層３４のエッジ部分に面ダレや欠けが発生するのを防止することができる。これにより、本実施形態においても、第１及び第２の基板２,３の接合面積が狭くなることが抑制されている。
【０１０４】
また、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、第１の電極２３の表面２３１と第１のメタル層２６の表面２６１を、実質的に同一の平面Ｆ１上に位置させ、第２の電極３３の表面３３１と第２のメタル層３４の表面３４１を、実質的に同一の平面Ｆ２上に位置させて、第１及び第２の基板２,３をバンプレスで接合している。これにより、第１及び第２の電極２３,３３の高さのバラツキや、第１及び第２のメタル層２６,３４の高さのバラツキが低減され、第１及び第２の基板２,３の間に応力が生じ難くなっている。
【０１０５】
また、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、第１及び第２の基板２,３を常温接合することで、接合時に第１及び第２の基板２,３に生じる残留応力を低減させており、パッケージの信頼性を向上させている。また、本実施形態においても、原子レベルで平坦化可能な第１及び第２のメタル層２６,３４を設けることで、原子レベルで平坦化できない基板同士の常温接合を可能としている。
【０１０６】
また、本実施形態においても、第１及び第２の基板２,３を接合して、空間３１１を真空状態に密封しているので、外部からの衝撃やダストから赤外線センサ２２を保護することができると共に、赤外線センサ２２の吸湿も抑制可能となっている。
【０１０７】
また、本実施形態においても、ウェハレベルでのパッケージングが可能となっているため、検出装置１ｂの製造コストを低減させることも可能となっている。
【０１０８】
<<第４実施形態>>
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
【０１０９】
図２３は本実施形態における検出装置の環状突起及び補助突起を示す断面図、図２４は図２３のXXIV−XXIV線に沿った断面図である。
【０１１０】
本実施形態では、環状突起３２ｃが円筒状に形成されている点と、環状突起３２ｃの他に補助突起３６ｃが第２の基板３に設けられている点と、において第１実施形態と相違するが、それ以外の構成については、第１実施形態と同様である。以下に、本実施形態における検出装置１ｃを、第１実施形態と相違する部分についてのみ説明し、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して、説明を省略する。
【０１１１】
本実施形態では、図２３及び図２４に示すように、環状突起３２ｃの外側に、環状突起３２ｃを囲繞する補助突起３６ｃが設けられている。この補助突起３６ｃの先端面３６１ｃは、先端面３６１ｃ全面の約３分の２の部分が、第２のメタル層３４から露出し、先端面３６１ｃ全面の約３分の１の部分が、第２のメタル層３４に覆われている。すなわち、本実施形態における補助突起３６ｃの先端面３６１ｃは、環状突起３２ｃの先端面３２１ｃよりも低い部分を含んでいる。
【０１１２】
本実施形態における補助突起３６ｃは、ラッピング又は研磨される前の状態においては、先端面３６１ｃが、先端３６１ｄから末端３６１ｅに向かって螺旋状に低くなるように形成されている。
【０１１３】
なお、本実施形態では、補助突起３６ｃを、環状突起３２ｃを囲繞するように形成したが、特に限定されず、例えば、この補助突起を、直線状に形成してもよい。
【０１１４】
本実施形態においても、第２の電極３３と第２のメタル層３４との間に、環状突起３２ｃを設けることで、第１及び第２の基板２,３の接合面積を広くしている。これにより、空間３１１の気密性を向上させ、検出装置１ｃにおけるパッケージとしての信頼性を向上させることを可能としている。
【０１１５】
次に、本実施形態における検出装置１ｃの製造方法について説明する。
【０１１６】
本実施形態における第２の工程Ｓ２０では、補助突起３６ｃに対応する凹部が形成された成形用の金型を用いて、焼結法又はＣＶＤ法によって第２の基板本体３０を形成する。
【０１１７】
本実施形態における第３の工程Ｓ３０では、平面Ｆ２をラッピング及び研磨するに従って、補助突起３６ｃの先端面３６１ｃが、先端３６１ｄから露出し始めて、図２４中の右周りに第２のメタル層３４から徐々に露出する。
【０１１８】
このため、本実施形態では、マイクロレンズ３１２から平面Ｆ２までの距離Ｌ２（図１５参照）を直接的に測定しなくとも、第２のメタル層３４から露出した先端面３６１ｃの面積や形状（パターン）に基づいて、ラッピング量及び研磨量を決定することができる。
【０１１９】
これにより、マイクロレンズ３１２から赤外線センサ２２までの距離Ｌ１（図３参照）を、設計値に対して精度よく仕上げることができる。その結果、赤外線を赤外線センサ２２に集中させることができ、赤外線センサ２２の感度を向上させることが可能となっている。
【０１２０】
なお、ラッピング量及び研磨量の決定方法については、上記の方法に限定されず、例えば、先端３６１ｄと補助突起３６ｃの中心Ｏを結ぶ直線と、先端面３６１ｃにおいて第２のメタル層３４から露出した部分の端３６１ｆと当該中心Ｏを結ぶ直線と、によって形成される角度Ｂに基づいて、ラッピング量及び研磨量を決定してもよい。
【０１２１】
また、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、第２の基板３を治具６３に固定した状態で、研磨の加工状況を確認することが可能となっているため、研磨工程における工数の削減を図ることができる。
【０１２２】
また、第１実施形態と同様に、本実施形態においても平面Ｆ２が連続的に平坦となっているため、第３の工程Ｓ３０の際に、第２の電極３３や第２のメタル層３４のエッジ部分に面ダレや欠けが発生するのを防止することができる。これにより、本実施形態においても、第１及び第２の基板２,３の接合面積が狭くなることが抑制されている。
【０１２３】
また、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、第１の電極２３の表面２３１と第１のメタル層２６の表面２６１を、実質的に同一の平面Ｆ１上に位置させ、第２の電極３３の表面３３１と第２のメタル層３４の表面３４１を、実質的に同一の平面Ｆ２上に位置させて、第１及び第２の基板２,３をバンプレスで接合している。これにより、第１及び第２の電極２３,３３の高さのバラツキや、第１及び第２のメタル層２６,３４の高さのバラツキが低減され、第１及び第２の基板２,３の間に応力が生じ難くなっている。
【０１２４】
また、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、第１及び第２の基板２,３を常温接合することで、接合時に第１及び第２の基板２,３に生じる残留応力を低減させており、パッケージの信頼性を向上させている。また、本実施形態においても、原子レベルで平坦化可能な第１及び第２のメタル層２６,３４を設けることで、原子レベルで平坦化できない基板同士の常温接合を可能としている。
【０１２５】
また、本実施形態においても、第１及び第２の基板２,３を接合して、空間３１１を真空状態に密封しているので、外部からの衝撃やダストから赤外線センサ２２を保護することができると共に、赤外線センサ２２の吸湿も抑制可能となっている。
【０１２６】
また、本実施形態においても、ウェハレベルでのパッケージングが可能となっているため、検出装置１ｃの製造コストを低減させることも可能となっている。
【０１２７】
第１〜第４実施形態における赤外線センサ２２が本発明における検出素子の一例に相当し、第１〜第４実施形態における第２の凹部３１が本発明における凹部の一例に相当する。
【０１２８】
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【０１２９】
１,１ａ,１ｂ,１ｃ…検出装置
２…第１の基板
２０…第１の基板本体
２２…赤外線センサ
２３…第１の電極
２６…第１のメタル層
３…第２の基板
３０…第２の基板本体
３１…第２の凹部
３１１…空間
３１２…マイクロレンズ
３２,３２ａ,３２ｂ,３２ｃ…環状突起
３２１…先端面
３２２…外周面
３２３…内周面
３３…第２の電極
３４…第２のメタル層
３６ａ,３６ｂ,３６ｃ…補助突起
【図１】
0005772078.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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