(57)【要約】【課題】少なくとも、半導体基板の主表面側に熱型赤外線検出部を形成したセンサ基板と、当該センサ基板の主表面側に配置されるパッケージ用基板とを用いて製造するセンサ装置の製造歩留まりの向上を図れるセンサ装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】センサ基板１は、第１の半導体基板１０の主表面側に形成された絶縁膜１１と断熱部１４の基礎となる絶縁膜（ポーラスシリカからなる多孔質膜）とで構成される多層絶縁膜のうち接合用領域部Ｅ３に形成されている部位をエッチバックしてから、絶縁膜１１上に第１の封止用金属層１８および第２の電気接続用金属層１９を形成してある。センサ基板１とパッケージ用基板２とは、封止用金属層１８，２８同士および電気接続用金属層１９，２９同士を常温接合してある。【選択図】図１
2008292310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、半導体基板の主表面側に熱型赤外線検出部が形成されたセンサ基板と、当該センサ基板の主表面側に封着されたパッケージ用基板とを備え、センサ基板とパッケージ用基板との活性化された封止用金属層同士が常温接合されたセンサ装置であって、センサ基板は、半導体基板の主表面側に形成された複数の絶縁膜の積層膜からなる多層絶縁膜において熱型赤外線検出部が形成された領域と封止用金属層が形成された接合用領域部との間に段差が形成されてなり、多層絶縁膜の一部をエッチバックすることにより平坦化された接合用領域部の表面上に、封止用金属層が形成されてなることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記センサ基板は、前記接合用領域部の前記表面上に前記熱型赤外線検出部に電気的に接続された第１の電気接続用金属層が形成され、前記パッケージ用基板は、第１の電気接続用金属層に接合される第２の電気接続用金属層が形成されるとともに当該第２の電気接続用金属層に電気的に接続された貫通孔配線が形成されてなり、前記センサ基板と前記パッケージ用基板とは、活性化された電気接続用金属層同士が常温接合されてなることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記センサ基板は、前記半導体基板の前記主表面側に、前記熱型赤外線検出部と協働するＩＣ部が形成されてなり、前記熱型赤外線検出部は、当該ＩＣ部を介して前記第１の電気接続用金属層と電気的に接続されてなることを特徴とする請求項２記載のセンサ装置。
【請求項４】
少なくとも、半導体基板の主表面側に熱型赤外線検出部を形成したセンサ基板と、当該センサ基板の主表面側に封着されるパッケージ用基板とを用いたセンサ装置の製造方法であって、センサ基板において半導体基板の主表面側に形成された複数の絶縁膜の積層膜からなる多層絶縁膜のうちパッケージ用基板との接合用領域部に形成されている部位をエッチバックすることにより接合用領域部の表面を平坦化する平坦化工程と、平坦化工程の後で接合用領域部の表面上に封止用金属層を形成する金属層形成工程と、センサ基板とパッケージ用基板との活性化された封止用金属層同士を常温接合する接合工程とを備えることを特徴とするセンサ装置の製造方法。
【請求項５】
前記接合工程が終了するまでの全工程を前記センサ基板および前記パッケージ用基板それぞれについてウェハレベルで行うことで前記センサ装置を複数備えたウェハレベルパッケージ構造体を形成するようにし、当該ウェハレベルパッケージ構造体から前記センサ装置に分割する分割工程を備えることを特徴とする請求項４記載のセンサ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線センサからなるセンサ装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図１４に示すように、シリコン基板などの半導体基板１０’の主表面側に熱型赤外線検出部１３’およびスイッチングトランジスタからなる回路素子１３０’が形成されたセンサ基板１’と、当該センサ基板１’の主表面側に封着されるパッケージ用基板２’とを備え、センサ基板１’とパッケージ用基板２’とを常温接合法を利用して接合してなるセンサ装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ここにおいて、図１４に示した構成のセンサ装置は、センサ基板１’において半導体基板１０’の主表面側に形成されたシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜（第１の絶縁膜）１１６’と当該層間絶縁膜１１６’上に形成されたパッシベーション膜（第２の絶縁膜）１１７’との積層膜からなる多層絶縁膜上に封止用金属層１１８’を設けるとともに、パッケージ用基板２’の一表面側に封止用金属層１２８’を設けて、センサ基板１’とパッケージ用基板２’との封止用金属層１１８’，１２８’同士を常温接合法により直接接合している。
【特許文献１】特許第３５１９７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図１４に示した構成のセンサ装置のように、センサ基板１’における半導体基板１０’の主表面側に形成されている複数の絶縁膜（図１４の例では、層間絶縁膜１１６’およびパッシベーション膜１１７’）の積層膜からなる多層絶縁膜上に設けた封止用金属層１１８’とパッケージ用基板２’に設けた封止用金属層１２８’とを常温接合法により直接接合する接合工程を利用して製造されるセンサ装置では、製造時に接合工程の歩留まりが低いという問題があった。なお、この種のセンサ装置としては、パッケージ用基板に貫通孔配線を形成するとともに電気接続用金属層を設ける一方で、センサ基板の多層絶縁膜上に電気接続用金属層を設け、封止用金属層同士および電気接続用金属層同士を常温接合法により直接接合してなるセンサ装置も考えられるが、このようなセンサ装置においても、接合工程の歩留まりが低いという問題があった。
【０００５】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、少なくとも、半導体基板の主表面側に熱型赤外線検出部を形成したセンサ基板と、当該センサ基板の主表面側に配置されるパッケージ用基板とを用いて製造するセンサ装置の製造歩留まりの向上を図れるセンサ装置およびそ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】
【０００６】
請求項１の発明は、少なくとも、半導体基板の主表面側に熱型赤外線検出部が形成されたセンサ基板と、当該センサ基板の主表面側に封着されたパッケージ用基板とを備え、センサ基板とパッケージ用基板との活性化された封止用金属層同士が常温接合されたセンサ装置であって、センサ基板は、半導体基板の主表面側に形成された複数の絶縁膜の積層膜からなる多層絶縁膜において熱型赤外線検出部が形成された領域と封止用金属層が形成された接合用領域部との間に段差が形成されてなり、多層絶縁膜の一部をエッチバックすることにより平坦化された接合用領域部の表面上に、封止用金属層が形成されてなることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、センサ基板は、半導体基板の主表面側の複数の絶縁膜の積層膜からなる多層絶縁膜の一部をエッチバックすることにより平坦化された接合用領域部の表面上に封止用金属層が形成されているので、封止用金属層の表面の平坦性を高めることが可能となり、センサ基板とパッケージ基板との封止用金属層同士を常温接合する接合工程の歩留まりを高めて製造歩留まりの向上を図ることが可能となる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記センサ基板は、前記接合用領域部の前記表面上に前記熱型赤外線検出部に電気的に接続された第１の電気接続用金属層が形成され、前記パッケージ用基板は、第１の電気接続用金属層に接合される第２の電気接続用金属層が形成されるとともに当該第２の電気接続用金属層に電気的に接続された貫通孔配線が形成されてなり、前記センサ基板と前記パッケージ用基板とは、活性化された電気接続用金属層同士が常温接合されてなることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、前記センサ基板は、前記多層絶縁膜の一部をエッチバックすることにより平坦化された前記接合用領域部の前記表面上に前記封止用金属層および第１の電気接続用金属層が形成されているので、前記封止用金属層と第１の電気接続用金属層とを同一レベル面上に同一厚さで形成することが可能であり、前記封止用金属層の表面および第１の電気接続用金属層の表面の平坦性を高めることが可能となり、前記センサ基板と前記パッケージ基板との前記封止用金属層同士および電気接続用金属層同士を常温接合する接合工程の歩留まりを高めて製造歩留まりの向上を図ることが可能となる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記センサ基板は、前記半導体基板の前記主表面側に、前記熱型赤外線検出部と協働するＩＣ部が形成されてなり、前記熱型赤外線検出部は、当該ＩＣ部を介して前記第１の電気接続用金属層と電気的に接続されてなることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、前記熱型赤外線検出部とＩＣ部との間の配線長を短くすることができる。
【００１２】
請求項４の発明は、少なくとも、半導体基板の主表面側に熱型赤外線検出部を形成したセンサ基板と、当該センサ基板の主表面側に封着されるパッケージ用基板とを用いたセンサ装置の製造方法であって、センサ基板において半導体基板の主表面側に形成された複数の絶縁膜の積層膜からなる多層絶縁膜のうちパッケージ用基板との接合用領域部に形成されている部位をエッチバックすることにより接合用領域部の表面を平坦化する平坦化工程と、平坦化工程の後で接合用領域部の表面上に封止用金属層を形成する金属層形成工程と、センサ基板とパッケージ用基板との活性化された封止用金属層同士を常温接合する接合工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、半導体基板の主表面側の複数の絶縁膜の積層膜からなる多層絶縁膜のうちパッケージ用基板との接合用領域部に形成されている部位をエッチバックすることにより接合用領域部の表面を平坦化した後で、接合用領域部の表面上に封止用金属層を形成しているので、封止用金属層の表面の平坦性を高めることができ、センサ基板とパッケージ基板との封止用金属層同士を常温接合する接合工程の歩留まりを高めることができるから、製造歩留まりの向上を図れる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記接合工程が終了するまでの全工程を前記センサ基板および前記パッケージ用基板それぞれについてウェハレベルで行うことで前記センサ装置を複数備えたウェハレベルパッケージ構造体を形成するようにし、当該ウェハレベルパッケージ構造体から前記センサ装置に分割する分割工程を備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、量産性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明では、センサ基板とパッケージ基板との封止用金属層同士を常温接合する接合工程の歩留まりを高めて製造歩留まりの向上を図ることが可能となるという効果がある。
【００１７】
請求項４の発明では、半導体基板の主表面側に熱型赤外線検出部を形成したセンサ基板と、当該センサ基板の主表面側に配置されるパッケージ用基板とを用いて製造するセンサ装置の製造歩留まりの向上を図れるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施形態１）
以下、本実施形態のセンサ装置について図１および図２を参照しながら説明した後、特徴となる製造方法について図３および図４を参照しながら説明する。なお、図１は、図２をＡ−Ａ’で階段状に切断し矢印の方向から見た場合の概略の断面図に対応するものである。
【００１９】
本実施形態のセンサ装置は、赤外線センサであり、第１の半導体基板１０の主表面側に周囲と熱絶縁された熱型赤外線検出部１３を形成したセンサ基板１と、第２の半導体基板２０を用いて形成されセンサ基板１の主表面側において熱型赤外線検出部１３を囲みセンサ基板１との間にキャビティ３０が形成される形でセンサ基板１の主表面側に封着されたパッケージ用基板２とを備えている。ここにおいて、センサ基板１およびパッケージ用基板２の外周形状は矩形状であり、パッケージ用基板２はセンサ基板１と同じ外形寸法に形成されている。なお、本実施形態では、各半導体基板１０，２０それぞれに、シリコン基板を採用している。
【００２０】
センサ基板１は、第１の半導体基板１０と当該第１の半導体基板１０の主表面上に形成されたシリコン窒化膜からなる絶縁膜１１とで構成されるベース基板部１２と、上述の熱型赤外線検出部１３と、熱型赤外線検出部１３とベース基板部１２とを熱絶縁する断熱部１４とを備えている。なお、本実施形態における断熱部１４は、ベース基板部１２の一表面から熱型赤外線検出部１３が離間して配置されるように熱型赤外線検出部１３を支持している。
【００２１】
断熱部１４は、熱型赤外線検出部１３を保持した保持部１４ａと、保持部１４ａとベース基板部１２とを連結した２つの脚部１４ｂ，１４ｂとを有している。なお、断熱部１４については、後述する。
【００２２】
熱型赤外線検出部１３は、温度に応じて電気抵抗値が変化するボロメータ形のセンシングエレメントであり、保持部１４ａ側のＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上のＴｉＮ膜とからなるセンサ層で構成されている。ここで、ＴｉＮ膜は、Ｔｉ膜の酸化防止膜として設けてある。なお、センサ層の材料としては、Ｔｉに限らず、例えば、アモルファスＳｉ、ＶＯｘなどを採用してもよい。また、熱型赤外線検出部１３は、温度に応じて電気抵抗値が変化するセンシングエレメントに限らず、温度に応じて誘電率が変化するセンシングエレメント、サーモパイル型のセンシングエレメント、焦電型のセンシングエレメントなどを採用してもよく、いずれのセンシングエレメントを採用した場合でも、材料を適宜選択することで一般的な薄膜形成技術を利用して形成することができる。ここにおいて、温度に応じて誘電率の変化するセンシングエレメントの材料としては、例えば、ＰＺＴ、ＢＳＴなどを採用すればよい。
【００２３】
熱型赤外線検出部１３は、平面形状が蛇行した形状（ここでは、つづら折れ状の形状）に形成されており、両端部が断熱部１４の脚部１４ｂ，１４ｂに沿って延長された配線層１５，１５および当該配線層１５，１５に電気的に接続された引出し配線１６，１６を介してベース基板部１２の周部の接合用領域部Ｅ３における絶縁膜１１上の第１の電気接続用金属層１９，１９と電気的に接続されている。ここにおいて、本実施形態におけるセンサ基板１では、引き出し配線１６の一端部が配線層１５上に形成されるとともに、他端部が絶縁膜１１上に形成された第１の電気接続用金属層１９上に形成されている。要するに、本実施形態におけるセンサ基板１では、熱型赤外線検出部１３および配線層１５，１５が形成された断熱部１４の表面と接合用領域部Ｅ３との間に段差が形成され、引き出し配線１６が断熱部１４の表面に沿って形成されている。本実施形態では、配線層１５，１５の材料として、熱型赤外線検出部１３を構成するセンサ層と同じ材料を採用しており（ここでは、Ｔｉ膜とＴｉＮ膜との積層膜）、配線層１５，１５と熱型赤外線検出部１３とを同時に形成している。また、本実施形態では、第１の電気接続用金属層１９，１９それぞれの一部がセンサ基板１におけるパッドを構成しており、一対の第１の電気接続用金属層１９，１９を通して熱型赤外線検出部１３の出力を外部へ取り出すことができる。また、本実施形態では、引き出し配線１６，１６の膜厚が第１の電気接続用金属層１９の膜厚よりも厚く設定してあるので、引き出し配線１６，１６の断線を防止することができる。
【００２４】
上述の断熱部１４における脚部１４ｂ，１４ｂは、ベース基板部１２の上記一表面側において立設された支持ポスト部１４ｂ２，１４ｂ２と、支持ポスト部１４ｂ２，１４ｂ２の上端部と保持部１４ａとを連結した梁部１４ｂ１，１４ｂ１とで構成されており、保持部１４ａとベース基板部１２との間に間隙１７が形成されている。ここで、保持部１４ａの外周形状が矩形状であって、各梁部１４ｂ１，１４ｂ１は、保持部１４ａの一側縁の長手方向の一端部から当該一側縁に直交する方向に延長され更に当該一側縁の上記一端部から他端部に向う方向に沿って延長された平面形状に形成されており、保持部１４ａの厚み方向に沿った中心軸に対して回転対称性を有するように配置されている。なお、上述の配線層１５，１５の線幅は、当該配線層１５，１５を通した熱伝達を抑制するために梁部１４ｂ１，１４ｂ１の幅寸法よりも十分に小さく設定してある。また、支持ポスト部１４ｂ２，１４ｂ２は、引き出し配線１６，１６により補強されている。
【００２５】
また、上述の断熱部１４の脚部１４ｂ，１４ｂおよび保持部１４ａは、電気絶縁性を有する多孔質材料により形成されている。ここで、断熱部１４の脚部１４ｂ，１４ｂおよび保持部１４ａの多孔質材料として、多孔質の酸化シリコンの一種であるポーラスシリカを採用しているが、多孔質の酸化シリコン系有機ポリマーの一種であるメチル含有ポリシロキサン、多孔質の酸化シリコン系無機ポリマーの一種であるＳｉ−Ｈ含有ポリシロキサン、シリカエアロゲルなどを採用してもよく、多孔質材料として、多孔質の酸化シリコン、多孔質の酸化シリコン系有機ポリマー、多孔質の酸化シリコン系無機ポリマーの群から選択される材料を採用すれば、断熱部１４の形成にあたっては、ゾルゲル溶液をベース基板部１２の上記一表面側に回転塗布してから、乾燥させるプロセスを採用することができ、断熱部１４を容易に形成することが可能となる。
【００２６】
ここにおいて、本実施形態における断熱部１４は、多孔度が６０％のポーラスシリカ膜（多孔質シリコン酸化膜）により構成してあるが、多孔度が小さ過ぎると十分な断熱効果が得られず多孔度が大き過ぎると機械的強度が弱くなって構造形成が困難となるので、ポーラスシリカ膜の多孔度は例えば１０％〜８０％程度の範囲内で適宜設定すればよい。
【００２７】
上述のセンサ基板１では、断熱部１４における保持部１４ａが多孔質材料により形成されているので、保持部１４ａがＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４などの非多孔質材料により形成されている場合に比べて、保持部１４ａの低熱容量化を図れ、応答速度のより一層の高速化を図れる。さらに、本実施形態におけるセンサ基板１では、断熱部１４における脚部１４ｂも多孔質材料により形成されているので、脚部１４ｂがＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４などの非多孔質材料により形成されている場合に比べて、脚部１４ｂの熱コンダクタンスを小さくできて高感度化を図れるとともに脚部１４ｂの熱容量を小さくできて応答速度の高速化を図れるから、高性能化を図れる。
【００２８】
ところで、センサ基板１の接合用領域部Ｅ３では、上述の絶縁膜１１上に、枠状（矩形枠状）の第１の封止用金属層１８が形成されており、上述の複数の第１の電気接続用金属層１９が第１の封止用金属層１８よりも内側で絶縁膜１１上に形成されている。要するに、センサ基板１は、第１の封止用金属層１８と各電気接続用金属層１９とが、絶縁膜１１を下地層として同一レベル面上に同一厚さで形成されている。
【００２９】
第１の封止用金属層１８および第１の電気接続用金属層１９は、接合用のＡｕ膜と絶縁膜１１との間に密着性改善用のＴｉ膜を介在させてある。言い換えれば、第１の封止用金属層１８および第１の電気接続用金属層１９は、絶縁膜１１上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されている。要するに、第１の電気接続用金属層１９と第１の封止用金属層１８とは同一の金属材料により形成されているので、第１の電気接続用金属層１９と第１の封止用金属層１８とを同時に形成することができるとともに、第１の電気接続用金属層１９と第１の封止用金属層１８とを略同じ厚さに形成することができる。なお、第１の封止用金属層１８および第１の電気接続用金属層１９は、Ｔｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ａｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、本実施形態では、各Ａｕ膜と絶縁膜１１との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。
【００３０】
一方、パッケージ用基板２は、センサ基板１側の表面である一表面に、熱型赤外線検出部１３を熱絶縁する熱絶縁用凹部２１が形成されている。また、パッケージ用基板２は、熱絶縁用凹部２１の周部に、厚み方向に貫通する複数（本実施形態では、２個）の貫通孔２２が形成されており、上記一表面および他表面と各貫通孔２２の内面とに跨って熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜２３が形成され、貫通孔２２の内側に形成された貫通孔配線２４と貫通孔２２の内面との間に絶縁膜２３の一部が介在している。ここにおいて、パッケージ用基板２は、熱絶縁用凹部２１の開口面の投影領域内にセンサ基板１の熱型赤外線検出部１３および断熱部１４が収まるように熱絶縁用凹部２１の開口面積を大きくしてある。なお、貫通孔配線２４の材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ｎｉなどを採用してもよい。また、パッケージ用基板２における絶縁膜２３は、熱絶縁用凹部２１の開口面の投影領域内には形成されていない。
【００３１】
また、パッケージ用基板２は、センサ基板１側の表面において熱絶縁用凹部２１の周部に、各貫通孔配線２４それぞれと電気的に接続された複数の第２の電気接続用金属層２９が形成されている。また、パッケージ用基板２は、センサ基板１側の表面の周部の全周に亘って枠状（矩形枠状）の第２の封止用金属層２８が形成されており、上述の複数の第２の電気接続用金属層２９が第２の封止用金属層２８よりも内側に配置されている（ここで、第２の封止用金属層２８と各電気接続用金属層２９とは絶縁膜２３の同一レベル面上に同一厚さで形成してある）。ここにおいて、第２の電気接続用金属層２９は、外周形状が長方形状であり、長手方向の一端部が貫通孔配線２４と接合されており、他端側の部位がセンサ基板１の第１の電気接続用金属層１９と接合されて電気的に接続されるように配置してある。要するに、貫通孔配線２４と当該貫通孔配線２４に対応する第１の電気接続用金属層１９との位置をずらしてあり、第２の電気接続用金属層２９を、貫通孔配線２４と第１の電気接続用金属層１９とに跨る形で配置してある。
【００３２】
また、第２の封止用金属層２８および第２の電気接続用金属層２９は、接合用のＡｕ膜と絶縁膜２３との間に密着性改善用のＴｉ膜を介在させてある。言い換えれば、第２の封止用金属層２８および第２の電気接続用金属層２９は、絶縁膜２３上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されている。要するに、第２の電気接続用金属層２９と第２の封止用金属層２８とは同一の金属材料により形成されているので、第２の電気接続用金属層２９と第２の封止用金属層２８とを同時に形成することができるとともに、第２の電気接続用金属層２９と第２の封止用金属層２８とを略同じ厚さに形成することができる。なお、第２の封止用金属層２８および第２の電気接続用金属層２９は、Ｔｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ａｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、本実施形態では、各Ａｕ膜と絶縁膜２３との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。
【００３３】
また、パッケージ用基板２におけるセンサ基板１側とは反対側の表面には、各貫通孔配線２４それぞれと電気的に接続された複数の外部接続用電極２５が形成されている。なお、各外部接続用電極２５の外周形状は矩形状となっている。
【００３４】
ところで、上述のセンサ基板１とパッケージ用基板２とは、第１の封止用金属層１８と第２の封止用金属層２８とが接合されるとともに、第１の電気接続用金属層１９と第２の電気接続用金属層２９とが接合されている。本実施形態の赤外線センサの製造にあたっては、上述の第１の半導体基板１０の基礎となる第１のシリコンウェハにセンサ基板１を複数形成したセンサウェハと、上述の第２の半導体基板２０の基礎となる第２のシリコンウェハにパッケージ用基板２を複数形成したパッケージウェハとをウェハレベルで常温接合することでウェハレベルパッケージ構造体を形成してから、個々の赤外線センサに分割する分割工程（ダイシング工程）により個々の赤外線センサに分割されている。したがって、パッケージ用基板２とセンサ基板１とが同じ外形サイズとなり、小型のチップサイズパッケージを実現できるとともに、製造が容易になる。ここにおいて、本実施形態の赤外線センサでは、センサ基板１とパッケージ用基板２とで囲まれた空間が真空雰囲気となっている。また、本実施形態では、センサ基板１とパッケージ用基板２との接合方法として、センサ基板１の残留応力（熱応力）を少なくするためにより低温での接合が可能な常温接合法を採用している。
【００３５】
以下、センサ基板１の製造方法について図３を参照しながら説明する。なお、図３では、図２をＡ−Ａ’で階段状に切断し矢印の方向から見た場合の断面に対応する部位の断面を示してある。
【００３６】
まず、第１の半導体基板１０の主表面側にシリコン窒化膜からなる絶縁膜１１を例えばＬＰＣＶＤ法により形成する絶縁膜形成工程を行うことによって、図３（ａ）に示す構造を得る。
【００３７】
その後、第１の半導体基板１０と絶縁膜１１とからなるベース基板部１２の一表面側（図３（ａ）における上面側）に断熱部１４を形成するためにポリイミドからなる犠牲層３１を形成する犠牲層形成工程を行うことによって、図３（ｂ）に示す構造を得る。
【００３８】
続いて、ベース基板部１２の上記一表面側の全面に断熱部１４の材料である多孔質材料（例えば、ポーラスシリカ、シリカエアロゲルなど）からなる多孔質膜１４０を成膜する多孔質膜成膜工程を行うことによって、図３（ｃ）に示す構造を得る。ここにおいて、多孔質膜１４０の形成にあたっては、上記多孔質材料がポーラスシリカの場合には、ゾルゲル溶液をベース基板部１２の上記一表面側に回転塗布してから、熱処理で乾燥させるプロセスを採用することで容易に形成することができ、上記多孔質材料がシリカエアロゲルの場合には、ゾルゲル溶液をベース基板部１２の上記一表面側に回転塗布してから、超臨界乾燥処理で乾燥させるプロセスを採用することで容易に形成することができる。なお、本実施形態では、絶縁膜１１と当該絶縁膜１１の表面側の絶縁膜である多孔質膜１４０とで多層絶縁膜を構成している。
【００３９】
上述の多孔質膜成膜工程の後、ベース基板部１２の上記一表面側の全面に熱型赤外線検出部１３および配線層１５，１５の基礎となるＴｉ膜とＴｉＮ膜との積層膜からなるセンサ材料層をスパッタ法などにより成膜するセンサ材料層成膜工程を行い、続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してセンサ材料層をパターニングすることでそれぞれセンサ材料層の一部からなる熱型赤外線検出部１３および配線層１５，１５を形成するパターニング工程を行うことによって、図３（ｄ）に示す構造を得る。
【００４０】
次に、上述の多孔質膜１４０のうち断熱部１４に対応する部位に形成されている部分以外をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してエッチング除去する多孔質膜パターニング工程を行うことによって、図３（ｅ）に示す構造を得る。なお、本実施形態では、多孔質膜パターニング工程が、上記多層絶縁膜のうち接合用領域部Ｅ３に形成されている部位をエッチバックすることにより接合用領域部Ｅ３の表面を平坦化する平坦化工程を兼ねており、当該平坦化工程のエッチバックでは、シリコン窒化膜からなる絶縁膜１１をエッチングストッパ層として利用している。
【００４１】
その後、接合用領域部Ｅ３の絶縁膜１１の表面上に第１の封止用金属層１８および第１の電気接続用金属層１９を形成する第１の金属層形成工程を行うことによって、図３（ｆ）に示す構造を得る。したがって、第１の半導体基板１０の主表面側に形成された多層絶縁膜において熱型赤外線検出部１３が形成された領域と第１の封止用金属層１８および第１の電気接続用金属層１９が形成された接合用領域部Ｅ３との間には段差が形成されている。ここにおいて、第１の金属層形成工程では、第１の半導体基板１０の主表面側に、第１の封止用金属層１８、第１の電気接続用金属層１９をスパッタ法などの薄膜形成技術およびリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して形成している。
【００４２】
上述の第１の金属層形成工程の後、第１の半導体基板１０の主表面側に上述の引き出し配線１６を形成する引き出し配線形成工程を行うことによって、図３（ｇ）に示す構造を得る。ここにおいて、引き出し配線形成工程では、第１の半導体基板１０の主表面側に、引き出し配線１６をスパッタ法などの薄膜形成技術およびリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して形成している。なお、第１の金属層形成工程と引き出し配線形成工程との順序は逆でもよい。
【００４３】
その後、第１の半導体基板１０の主表面側の犠牲層３１を選択的にエッチング除去することで間隙１７を形成することによって、図３（ｈ）に示す構造のセンサ基板１を得る。
【００４４】
以下、パッケージ用基板２の製造方法について図４を参照しながら説明する。なお、図４では、図２のＡ−Ａ’断面に対応する部位の断面を示してある。
【００４５】
まず、第２の半導体基板２０の一表面に熱絶縁用凹部２１をリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して形成する熱絶縁用凹部形成工程を行った後で、第２の半導体基板２０に貫通孔２２をリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して形成する貫通孔形成工程を行い、その後、第２の半導体基板２０の厚み方向の上記一表面側および他表面側および各貫通孔２２の内周面に熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜２３を熱酸化法により形成する熱酸化工程を行い、続いて、電気メッキ技術およびＣＭＰ技術を利用して貫通孔配線２４を形成する貫通孔配線形成工程を行ってから、第２の半導体基板２０の上記他表面側に外部接続用電極２５を形成する外部接続用電極形成工程を行うことによって、図４（ａ）に示す構造を得る。
【００４６】
その後、第２の半導体基板２０の上記一表面側に第２の封止用金属層２８および第２の電気接続用金属層２９を形成する第２の金属層形成工程を行うことによって、図４（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、第２の金属層形成工程では、第２の半導体基板２０の上記一表面側に、第２の封止用金属層２８、第２の電気接続用金属層２９をスパッタ法などの薄膜形成技術およびリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して形成している。
【００４７】
その後、第２の半導体基板２０に形成されている絶縁膜２３のうち上記一表面側および上記他表面側に形成されている部分のうち熱絶縁用凹部２１の開口面の投影領域内に形成されている部位をエッチング除去することによって、図４（ｃ）に示す構造のパッケージ用基板２を得る。
【００４８】
上述のセンサ基板１およびパッケージ用基板２それぞれを形成した後、センサ基板１とパッケージ用基板２との封止用金属層１８，２８同士および電気接続用金属層１９，２９同士を直接接合する接合工程を行うことによって、図１に示す構造の赤外線センサを得る。要するに、接合工程では、センサ基板１とパッケージ用基板２との封止用金属層１８，２８同士および電気接続用金属層１９，２９同士が金属−金属（ここでは、Ａｕ−Ａｕ）の常温接合により接合されている。なお、常温接合法では、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、常温下で直接接合する。ここで、接合工程では、上述の常温接合法により、常温下で適宜の荷重を印加して、第１の封止用金属層１８と第２の封止用金属層２８とを直接接合するのと同時に、第１の電気接続用金属層１９と第２の電気接続用金属層２９とを直接接合している。
【００４９】
ところで、本実施形態の赤外線センサの製造方法では、上述の接合工程が終了するまでの全工程をセンサ基板１およびパッケージ用基板２それぞれについてウェハレベルで行うことで赤外線センサを複数備えたウェハレベルパッケージ構造体を形成するようにし、当該ウェハレベルパッケージ構造体から個々の赤外線センサに分割する分割工程（ダイシング工程）を行うようにしている。したがって、パッケージ用基板２の外形サイズ（平面サイズ）をセンサ基板１の外形サイズ（平面サイズ）に合わせることができるとともに、量産性を高めることができる。
【００５０】
以上説明した本実施形態の赤外線センサの製造方法によれば、第１の半導体基板１０の主表面側に形成された上記多層絶縁膜のうちセンサ基板１におけるパッケージ用基板２との接合用領域部Ｅ３に形成されている部位をエッチバックすることにより接合用領域部Ｅ３の表面を平坦化した後で、接合用領域部Ｅ３の表面上に第１の封止用金属層１８および第１の電気接続用金属層１９を形成しているので、第１の封止用金属層１８および第１の電気接続用金属層１９を同一レベル面上に同一厚さで形成することができるとともに、第１の封止用金属層１８の表面および第１の電気接続用金属層１９の表面の平坦性を高めることができ、センサ基板１とパッケージ用基板２との封止用金属層１８，２８同士および電気接続用金属層１９，２９同士を直接接合する接合工程の歩留まりを高めることができるから、製造歩留まりの向上を図れる。なお、センサ基板１の主表面側に熱型赤外線検出部１３を保護する保護膜として例えばシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成するような場合には、熱型赤外線検出部１３の形成後に第１の半導体基板１０の主表面側に保護膜を形成してから、絶縁膜１１と当該保護膜との積層膜からなる多層絶縁膜のうち接合用領域部Ｅ３に形成されている部分をエッチバックすることにより接合用領域部Ｅ３の表面を平坦化し、その後、接合用領域部Ｅ３の表面上に第１の封止用金属層１８および第１の電気接続用金属層１９を形成するようにしてもよい。
【００５１】
また、本実施形態の赤外線センサの製造方法では、センサ基板１とパッケージ用基板２との封止用金属層１８，２８同士および電気接続用金属層１９，２９同士が金属−金属の常温接合により接合されており、金属−金属の組み合わせが、化学的に安定な材料であるＡｕ−Ａｕの組み合わせなので、製造歩留まりを向上できるとともに接合安定性を向上できる。ここにおいて、金属−金属の組み合せは、Ａｕ−Ａｕに限らず、例えば、Ｃｕ−Ｃｕの組み合わせや、Ａｌ−Ａｌの組み合わせでもよく、Ｃｕ−Ｃｕの組み合わせの場合には、各電気接続用金属層１９，２９の低抵抗化を図れることができ、Ａｌ−Ａｌの組み合わせの場合には、Ａｕ−Ａｕの組み合わせを採用する場合に比べて、材料コストを低減することができる。
【００５２】
また、本実施形態の赤外線センサでは、パッケージ用基板２の第２の電気接続用金属層２９におけるセンサ基板１の第１の電気接続用金属層１９との接合部位を、当該第２の電気接続用金属層２９における貫通孔配線２４との接続部位からずらしてあるので、第２の電気接続用金属層２９において第１の電気接続用金属層１９との接合部位の接合前の表面の平滑性を高めることができ（第２の電気接続用金属層２９の成膜時の表面の平滑性を高めることができ）、第１の電気接続用金属層１９と第２の電気接続用金属層２９とを上述のように常温接合法により直接接合する場合の接合信頼性を高めることが可能となる。
【００５３】
（実施形態２）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図５および図６に示すように、センサ基板１における第１の電気接続用金属層１９が第１の封止用金属層１８よりも外側に配置され、パッケージ用基板２に、第１の電気接続用金属層１９を露出させる切欠部２６が形成されている点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。また、図５は、図６をＡ−Ａ’で階段状に切断し矢印の方向から見た場合の概略の断面図に対応するものである。
【００５４】
本実施形態におけるセンサ基板１は、第１の半導体基板１０の主表面側の絶縁膜１１が当該第１の半導体基板１０の主表面に形成された熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる第１の絶縁膜１１ａと第１の絶縁膜１１ａ上のシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜１１ｂとで構成されており、当該絶縁膜１１の一部からなる断熱部１４上に熱型赤外線検出部１３および配線層１５，１５が形成されている。ここにおいて、センサ基板１は、断熱部１４および第１の半導体基板１０の主表面に形成された凹所１０ａにより熱型赤外線検出部１３と第１の半導体基板１０とが熱絶縁されている。本実施形態では、第１の半導体基板１０として、導電形がｎ形で、主表面が（１００）面のシリコン基板を用いており、凹所１０ａは、アルカリ系溶液（例えば、ＴＭＡＨ水溶液など）を用いた異方性エッチングにより形成されている。
【００５５】
また、本実施形態では、配線層１５と第１の電気接続用金属層１９とを電気的に接続する引き出し配線１６が、第１の半導体基板１０の主表面側に形成された拡散層配線により構成されており、配線層１５が、絶縁膜１１に開孔された第１のコンタクトホールＣＨ１（図７（ｃ）参照）を通して引き出し配線１６と電気的に接続され、外部接続用のパッドとなる第１の電気接続用金属層１９が、絶縁膜１１と当該絶縁膜１１上のシリコン酸化膜からなる保護膜（第３の絶縁膜）１１ｃとの積層膜に開孔された第２のコンタクトホールＣＨ２（図７（ｆ）参照）を通して引き出し配線１６と電気的に接続されている。なお、本実施形態では、第１の半導体基板１０として、上述のように導電形がｎ形のシリコン基板を用いており、引き出し配線１６を構成する拡散層配線は第１の半導体基板１０の主表面側の適宜部位にボロンなどのｐ形不純物をドーピングすることにより形成されている。また、第１の電気接続用金属層１９は、引き出し配線１６上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上のＡｕ膜との積層膜からなるコンタクト部１９ａと、コンタクト部１９ａ上のＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上のＡｕ膜との積層膜からなるパッド部１９ｂとで構成されている。ここで、パッド部１９ｂは、Ｔｉ膜およびＡｕ膜それぞれの膜厚が第１の封止用金属層１８のＴｉ膜およびＡｕ膜それぞれの膜厚と同じに設定されており、第１の封止用金属層１８と同時に形成されている。
【００５６】
一方、パッケージ用基板２は、第２の半導体基板２０の一表面に設けられた熱絶縁用凹部２１の周部に絶縁膜２３が形成され、絶縁膜２３上に第２の封止用金属層２８が形成されている。
【００５７】
以下、センサ基板１の製造方法について図７および図８を参照しながら説明する。なお、図７および図８では、図６をＡ−Ａ’で階段状に切断し矢印の方向から見た場合の概略の断面に対応する部位の断面を示してある。
【００５８】
まず、第１の半導体基板１０の主表面側に拡散層配線からなる引き出し配線１６をイオン注入法や熱拡散法などにより形成する引き出し配線形成工程を行うことによって、図７（ａ）に示す構造を得る。
【００５９】
続いて、第１の半導体基板１０の主表面側に熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる第１の絶縁膜１１ａを熱酸化法により形成する第１の絶縁膜形成工程を行い、続いて、シリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜１１ｂを例えばＬＰＣＶＤ法により形成する第２の絶縁膜形成工程を行うことによって、図７（ｂ）に示す構造を得る。
【００６０】
その後、第１の半導体基板１０の主表面側の第１の絶縁膜１１ａと第２の絶縁膜１１ｂとからなる絶縁膜１１にリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して第１のコンタクトホールＣＨ１を形成する第１のコンタクトホール形成工程を行うことによって、図７（ｃ）に示す構造を得る。
【００６１】
続いて、第１の半導体基板１０の主表面側の全面に熱型赤外線検出部１３および配線層１５，１５の基礎となるＴｉ膜とＴｉＮ膜との積層膜からなるセンサ材料層をスパッタ法などにより成膜するセンサ材料層成膜工程を行い、続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してセンサ材料層をパターニングすることでそれぞれセンサ材料層の一部からなる熱型赤外線検出部１３および配線１５，１５を形成するパターニング工程を行うことによって、図７（ｄ）に示す構造を得る。
【００６２】
その後、第１の半導体基板１０の主表面側の全面にシリコン酸化膜からなる保護膜１１ｃをプラズマＣＶＤ法などにより形成する保護膜形成工程を行うことによって、図７（ｅ）に示す構造を得る。
【００６３】
続いて、第１の半導体基板１０の主表面側の絶縁膜１１と保護膜１１ｃとからなる多層絶縁膜にリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して第２のコンタクトホールＣＨ２を形成する第２のコンタクトホール形成工程を行うことによって、図７（ｆ）に示す構造を得る。
【００６４】
その後、第１の半導体基板１０の主表面側の全面にコンタクト部１９ａの基礎となるＴｉ膜とＡｕ膜との積層膜を成膜し、続いて、当該積層膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングすることでコンタクト部１９ａを形成するコンタクト部形成工程を行うことによって、図８（ａ）に示す構造を得る。
【００６５】
その後、第１の半導体基板１０の主表面側の絶縁膜１１と当該絶縁膜１１上の保護膜１１ｃとの積層膜からなる多層絶縁膜のうち接合用領域部Ｅ３に形成されている部位をエッチバックすることにより接合用領域部Ｅ３の表面を平坦化する平坦化工程を行うことによって、図８（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、平坦化工程のエッチバックでは、シリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜１１ｂをエッチングストッパ層として利用している。
【００６６】
その後、接合用領域部Ｅ３の表面上に第１の封止用金属層１８を形成するとともにコンタクト部１９ａ上にパッド部１９ｂを形成する第１の金属層形成工程を行うことによって、図８（ｃ）に示す構造を得る。したがって、第１の半導体基板１０の主表面側に形成された多層絶縁膜において熱型赤外線検出部１３が形成された領域と第１の封止用金属層１８が形成された接合用領域部Ｅ３との間には段差が形成されている。ここにおいて、第１の金属層形成工程では、第１の半導体基板１０の主表面側に、第１の封止用金属層１８、パッド部１９ｂをスパッタ法などの薄膜形成技術およびリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して形成している。
【００６７】
上述の第１の金属層形成工程の後、第１の半導体基板１０の主表面にアルカリ系溶液（例えば、ＴＭＡＨ水溶液など）を用いた異方性エッチング技術を利用して凹所１０ａを形成する凹所形成工程を行うことによって、図８（ｄ）に示す構造のセンサ基板１を得る。
【００６８】
次に、パッケージ用基板２の製造方法について図９を参照しながら説明する。なお、図９では、図６のＡ−Ａ’断面に対応する部位の断面を示してある。
【００６９】
まず、第２の半導体基板２０の一表面側に絶縁膜２３を形成した後、当該絶縁膜２３において熱絶縁用凹部２１の形成予定領域に対応する部分をリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングしてから、当該パターニングされた絶縁膜２３をマスクとして第２の半導体基板２０の一表面に熱絶縁用凹部２１を形成する熱絶縁用凹部形成工程を行うことによって、図９（ａ）に示す構造を得る。
【００７０】
続いて、第２の半導体基板２０に上述の切欠部２６をリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して形成する切欠部形成工程を行うことによって、図９（ｂ）に示す構造を得る。
【００７１】
その後、第２の半導体基板２０の上記一表面側に第２の封止用金属層２８を形成する第２の金属層形成工程を行うことによって、図９（ｃ）に示す構造のパッケージ用基板２を得る。ここにおいて、第２の金属層形成工程では、第２の半導体基板２０の上記一表面側に、第２の封止用金属層２８をスパッタ法などの薄膜形成技術およびリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して形成している。
【００７２】
上述のセンサ基板１およびパッケージ用基板２それぞれを形成した後、センサ基板１とパッケージ用基板２との封止用金属層１８，２８同士を直接接合する接合工程を行うことによって、図５に示す構造の赤外線センサを得る。要するに、接合工程では、センサ基板１とパッケージ用基板２との封止用金属層１８，２８同士が金属−金属（ここでは、Ａｕ−Ａｕ）の常温接合により接合されている。なお、常温接合法では、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、常温下で直接接合する。ここで、接合工程では、上述の常温接合法により、常温下で適宜の荷重を印加して、第１の封止用金属層１８と第２の封止用金属層２８とを直接接合している。
【００７３】
ところで、本実施形態の赤外線センサの製造方法では、上述の接合工程が終了するまでの全工程をセンサ基板１およびパッケージ用基板２それぞれについてウェハレベルで行うことで赤外線センサを複数備えたウェハレベルパッケージ構造体を形成するようにし、当該ウェハレベルパッケージ構造体から個々の赤外線センサに分割する分割工程（ダイシング工程）を行うようにしているので、量産性を高めることができる。
【００７４】
本実施形態の赤外線センサでは、センサ基板１とパッケージ用基板２との接合が封止用金属層１８，２８同士の常温接合のみでよいので、実施形態１のように封止用金属層１８，２８同士および電気接続用金属層１９，２９同士の常温接合も必要な構成に比べて、接合信頼性を高めることができる。
【００７５】
また、本実施形態の赤外線センサでは、第１の電気接続用金属層１９が露出しているので、回路基板などに実装して用いる場合に、センサ基板１の裏面を回路基板側として実装することができ、第１の電気接続用金属層１９と回路基板の導体パターンとをボンディングワイヤを介して電気的に接続することができる。
【００７６】
（実施形態３）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図１０に示すように、センサ基板１において第１の半導体基板１０の主表面側にＩＣ部Ｅ２が形成されており、熱型赤外線検出部１３に電気的に接続された引き出し配線１６がＩＣ部Ｅ２を介して第１の電気接続用金属層１９と電気的に接続されている点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７７】
ＩＣ部Ｅ２は、熱型赤外線検出部１３の出力信号を増幅回路、当該増幅回路の後段のウィンドウコンパレータなどが集積化されている。
【００７８】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、熱型赤外線検出部１３とＩＣ部Ｅ２との間の配線長を短くすることができるとともに、両者を接続する配線から入るノイズを防止でき、高感度化を図れる。
【００７９】
なお、本実施形態の赤外線センサにおいても、実施形態１と同様に、パッケージ用基板２の第２の電気接続用金属層２９におけるセンサ基板１の第１の電気接続用金属層１９との接合部位を、当該第２の電気接続用金属層２９における貫通孔配線２４との接続部位からずらすようにすれば、第２の電気接続用金属層２９において第１の電気接続用金属層１９との接合部位の接合前の表面の平滑性を高めることができ（第２の電気接続用金属層２９の成膜時の表面の平滑性を高めることができ）、第１の電気接続用金属層１９と第２の電気接続用金属層２９とを上述のように常温接合法により直接接合する場合の接合信頼性を高めることが可能となる。
【００８０】
（実施形態４）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図１１に示すように、センサ基板１におけるベース基板部１２が第１の半導体基板１０と第１の半導体基板１０の主表面側に形成されたシリコン窒化膜からなる絶縁膜１１と裏面側に形成されたシリコン窒化膜からなる絶縁膜１０ｄとで構成され、ベース基板部１２に厚み方向に貫通する開孔部１２ａが形成され、第１の半導体基板１０の主表面側において開孔部１２ａが断熱部１４により閉塞されている点が相違する。ここにおいて、センサ基板１は、断熱部１４がダイヤフラム状の形状に形成されている。なお、本実施形態においても、実施形態１と同様、第１の半導体基板１０の主表面側に形成された多層絶縁膜において熱型赤外線検出部１３が形成された領域と第１の封止用金属層１８が形成された接合用領域部Ｅ３との間には段差が形成されている。他の構成は実施形態１と同じなので、説明を省略する。
【００８１】
（実施形態５）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図１２に示すように、センサ基板１に、第１の電気接続用金属層１９に電気的に接続される貫通孔配線１２４が形成され、センサ基板１の裏面に貫通孔配線１２４に電気的に接続された外部接続用電極１２５が形成されている点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
本実施形態におけるセンサ基板１は、第１の半導体基板１０に、厚み方向に貫通する複数（本実施形態では、２個）の貫通孔１２２が形成されており、第１の半導体基板１０の主表面と裏面と各貫通孔１２２の内面とに跨って熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜１１ａが形成され、貫通孔１２２の内側に形成された貫通孔配線１２４と貫通孔１２２の内面との間に絶縁膜１１ａの一部が介在している。なお、貫通孔配線１２４の材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ｎｉなどを採用してもよい。
【００８３】
本実施形態の赤外線センサでは、センサ基板１とパッケージ用基板２との接合が封止用金属層１８，２８同士の常温接合のみでよいので、実施形態１のように封止用金属層１８，２８同士および電気接続用金属層１９，２９同士の常温接合も必要な構成に比べて、接合信頼性を高めることができる。
【００８４】
また、本実施形態の赤外線センサでは、センサ基板１の裏面側に外部接続用電極１２５が形成されているので、回路基板などに実装して用いる場合に、実装面積を低減することができるという利点がある。
【００８５】
（実施形態６）
本実施形態の赤外線センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図１３に示すように、センサ基板１の構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８６】
本実施形態におけるセンサ基板１は、第１の半導体基板１０の主表面側の絶縁膜１１が当該第１の半導体基板１０の主表面側の熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる第１の絶縁膜１１ａと第１の絶縁膜１１ａ上のシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜１１ｂとで構成されており、当該絶縁膜１１の一部からなる断熱部１４上に熱型赤外線検出部１３および配線層１５，１５が形成されている。ここにおいて、センサ基板１は、断熱部１４および第１の半導体基板１０の主表面に形成された凹所１０ａにより熱型赤外線検出部１３とベース基板部１２とが熱絶縁されている。なお、本実施形態では、第１の半導体基板１０として、導電形がｎ形で、主表面が（１００）面のシリコン基板を用いており、凹所１０ａは、アルカリ系溶液（例えば、ＴＭＡＨ水溶液など）を用いた異方性エッチングにより形成されている。
【００８７】
また、第１の半導体基板１０の主表面側には熱型赤外線検出部１３および配線層１５，１５を保護するシリコン酸化膜からなる保護層（第３の絶縁膜）１１ｃが形成されており、絶縁膜１１と保護層１１ｃとで構成される多層絶縁膜のうち接合用領域部Ｅ３に対応する部分をエッチバックすることにより平坦化された接合用領域部Ｅ３の表面上に、第１の封止用金属層１８および第１の電気接続用金属層１９が形成されている。また、引き出し配線１６は、保護層１１ｃに形成したコンタクトホールを通して配線層１５と電気的に接続されている。
【００８８】
しかして、本実施形態の赤外線センサでは、熱型赤外線検出部１３および配線層１５，１５が保護層１１ｃにより保護されているので、熱型赤外線検出部１３および配線層１５に水分などが吸着するのを抑制できる。
【００８９】
なお、本実施形態の赤外線センサにおいても、実施形態１と同様に、パッケージ用基板２の第２の電気接続用金属層２９におけるセンサ基板１の第１の電気接続用金属層１９との接合部位を、当該第２の電気接続用金属層２９における貫通孔配線２４との接続部位からずらすようにすれば、第２の電気接続用金属層２９において第１の電気接続用金属層１９との接合部位の接合前の表面の平滑性を高めることができ（第２の電気接続用金属層２９の成膜時の表面の平滑性を高めることができ）、第１の電気接続用金属層１９と第２の電気接続用金属層２９とを上述のように常温接合法により直接接合する場合の接合信頼性を高めることが可能となる。
【００９０】
ところで、上述の各実施形態で説明した赤外線センサは、センサ基板１とセンサ基板１の主表面側に封着されたパッケージ用基板２とで構成されているが、センサ基板１の構造によっては、センサ基板１の裏面側にも別途にパッケージ用基板を封着する構造としてもよいことは勿論である。
【００９１】
また、上述の上記各実施形態で説明した赤外線センサは、熱型赤外線検出部１３を１つだけ設けた赤外線センサであるが、熱型赤外線検出部１３をセンサ基板１の主表面側において２次元アレイ状（マトリクス状）に配列し各熱型赤外線検出部１３それぞれが画素を構成するようにした赤外線画像センサでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】実施形態１の赤外線センサの概略断面図である。
【図２】同上におけるセンサ基板の概略斜視図である。
【図３】同上におけるセンサ基板の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図４】同上におけるパッケージ用基板の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図５】実施形態２の赤外線センサの概略断面図である。
【図６】同上におけるセンサ基板の概略斜視図である。
【図７】同上におけるセンサ基板の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図８】同上におけるセンサ基板の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図９】同上におけるパッケージ用基板の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１０】実施形態３の赤外線センサの概略断面図である。
【図１１】実施形態４の赤外線センサの概略断面図である。
【図１２】実施形態５の赤外線センサの概略断面図である。
【図１３】実施形態６の赤外線センサの概略断面図である。
【図１４】従来例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  センサ基板
２  パッケージ用基板
１０  第１の半導体基板
１３  熱型赤外線検出部
１４  断熱部
１５  配線層
１６  引き出し配線
１７  間隙
１８  第１の封止用金属層
１９  第１の電気接続用金属層
２０  第２の半導体基板
２８  第２の封止用金属層
２９  第２の電気接続用金属層
Ｅ３  接合用領域部
【図１】
2008292310.tif 000003
【図２】
2008292310.tif 000004
【図３】
2008292310.tif 000005
【図４】
2008292310.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2008292310.tif 000009
【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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