(57)【要約】【課題】Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制する半導体装置を提供すること。【解決手段】支持基板と絶縁膜とが積層された積層基板を有する半導体装置であって、積層基板上に形成された集積回路と、絶縁膜上に形成された配線層と、配線層に形成され、支持基板に接地電位を供給する電極開口部と、電極開口部の近傍に形成され、配線層における電極開口部が形成された面から支持基板まで延在する接続孔と、電極開口部と接続孔の表面とを含む領域に製膜された導電性材料とを有し、導電性材料は、支持基板と電極開口部とを電気的に接続する、半導体装置が提供される。【選択図】図３
2016014627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と絶縁膜とが積層された積層基板を有する半導体装置であって、
前記積層基板上に形成された集積回路と、
前記絶縁膜上に形成された配線層と、
前記配線層に形成され、前記支持基板に接地電位を供給する電極開口部と、
前記電極開口部の近傍に形成され、前記配線層における前記電極開口部が形成された面から前記支持基板まで延在する接続孔と、
前記電極開口部と前記接続孔の表面とを含む領域に製膜された導電性材料と
を有し、
前記導電性材料は、前記支持基板と前記電極開口部とを電気的に接続する、
半導体装置。
【請求項２】
支持基板と絶縁膜とが積層された積層基板と、センサ素子と、を有する半導体装置であって、
前記積層基板上に形成された前記センサ素子から出力される信号の処理を行う集積回路と、
配線層を介して前記支持基板に接地電位を供給する電極開口部と、
前記電極開口部の近傍に形成され、前記配線層における前記電極開口部が形成された面から前記支持基板まで延在する接続孔と、
前記電極開口部と前記接続孔の表面とを含む領域に形成された導電性材料と
を有し、
前記導電性材料は、前記支持基板と前記電極開口部とを電気的に接続する、
半導体装置。
【請求項３】
電極が形成されたインターポーザを更に有し、
前記電極は、前記導電性材料を介して前記電極開口部と電気的に接続される、
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記センサ素子は、光センサであり、
前記支持基板と接合され、前記光センサに入射する光を集光する集光装置を有する、
請求項２又は３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記電極開口部が形成された面における前記接続孔の開口径が、前記支持基板における前記接続孔の開口径よりも大きい、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
請求項２に係る半導体装置の製造方法であって、
前記絶縁膜が前記１又は複数の梁部によって中空状態に支持されるように前記絶縁膜に溝部を形成する工程と、前記接続孔を形成する工程とを同時に行う、
半導体装置の製造方法。
【請求項７】
光学部を有する光学基板と、
赤外線吸収部と、前記赤外線吸収部の温度変化を検出する温度センサ部とを備えるセンサ基板と、
前記センサ基板に対し前記光学基板とは反対側に位置し、電極が形成された電極基板と
を有し、
前記センサ基板上に、第１の半導体材料と第２の半導体材料からなる熱電対を多数直列接続したサーモパイルが形成され、
前記サーモパイルを構成する前記熱電対の直列接続数をＮとし、前記赤外線吸収部と前記電極基板との距離をＤｍｇ（μｍ）とした場合、以下の条件（１）を満たすことを特徴とする赤外線センサ。
０．００１４６７Ｄｍｇ４−０．１１０６６７Ｄｍｇ３＋３．１４３３３３Ｄｍｇ２−４１．５３３３３３Ｄｍｇ＋２５５．００００００≦Ｎ≦０．０２３２００Ｄｍｇ４−１．７４１３３３Ｄｍｇ３＋４９．４０００００Ｄｍｇ２−６５４．９６６６６７Ｄｍｇ＋４０３９．００００００・・・条件（１）
【請求項８】
以下の条件（２）を更に満たすことを特徴とする、
請求項７に記載の赤外線センサ。
０．００２１３３Ｄｍｇ４−０．１６２６６７Ｄｍｇ３＋４．６８６６６７Ｄｍｇ２−６３．０３３３３３Ｄｍｇ＋３９４．００００００≦Ｎ≦０．０１４８６７Ｄｍｇ４−１．１１５３３３Ｄｍｇ３＋３１．６０８３３３Ｄｍｇ２−４１８．４１６６６７Ｄｍｇ＋２５７５．００００００・・・条件（２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、半導体装置の製造方法及び赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、支持基板と絶縁膜とシリコン膜とが積層されたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板構造を有する半導体装置が知られている。
【０００３】
ＳＯＩ基板構造を有する半導体装置としては、電極を備えたインターポーザ及び赤外線を集光する光学レンズが、赤外センサ及び信号増幅回路が形成された支持基板を挟み込む構造を有する赤外線センサモジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術では、支持基板が電気的にフローティング（浮遊）状態になっているため、例えば外部から突発的に混入する電磁ノイズの影響を受けた場合、赤外線センサモジュールとしてのＳ／Ｎ比の悪化を招いてしまうことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の一つの案では、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制する半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの案では、支持基板と絶縁膜とが積層された積層基板を有する半導体装置であって、前記積層基板上に形成された集積回路と、前記絶縁膜上に形成された配線層と、前記配線層に形成され、前記支持基板に接地電位を供給する電極開口部と、前記電極開口部の近傍に形成され、前記配線層における前記電極開口部が形成された面から前記支持基板まで延在する接続孔と、前記電極開口部と前記接続孔の表面とを含む領域に製膜された導電性材料とを有し、前記導電性材料は、前記支持基板と前記電極開口部とを電気的に接続する、半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
一態様によれば、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制する半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を例示する図。
【図２】図１のＸ−Ｘ線における断面を説明するための図。
【図３】図２における電極形成領域の拡大図。
【図４】第１実施形態に係る半導体装置の他の概略構成を例示する図。
【図５】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図。
【図６】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図。
【図７】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図。
【図８】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図。
【図９】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図。
【図１０】第２実施形態に係る半導体装置の接続孔の形状を例示する図。
【図１１】第２実施形態に係る半導体装置の接続孔の形状を例示する図。
【図１２】第２実施形態に係る半導体装置の接続孔の形状を例示する図。
【図１３】第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を例示する図。
【図１４】図１３におけるＺ軸に平行な方向からセンサ素子を見た図。
【図１５】サーモパイル対数と赤外線センサ出力のＳ／Ｎ比との関係を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１０】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略構成の一例について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を例示する平面図である。図２は、図１のＸ−Ｘ線における断面を説明するための図である。
【００１１】
第１実施形態に係る半導体装置は、支持基板と絶縁膜とシリコン膜とが積層された積層基板（ＳＯＩ基板）構造を有する半導体装置である。また、第１実施形態に係る半導体装置は、図１及び図２に示すように、センサ形成領域Ａ１と、集積回路形成領域Ａ２と、電極形成領域Ａ３とを有する。
【００１２】
センサ形成領域Ａ１は、後述するセンサ素子１１０が形成される領域である。
【００１３】
センサ形成領域Ａ１には、一又は複数の梁部によって支持基板１０１に対して中空状態に支持された絶縁膜１０２が形成されている。すなわち、センサ形成領域Ａ１の絶縁膜１０２の下部及び梁部の下部には、支持基板１０１が除去されて空洞部が形成されている。絶縁膜１０２としては、例えば支持基板１０１上に形成された埋め込み酸化膜（ＢＯＸ：Buried Oxide）である酸化シリコン層が挙げられる。
【００１４】
また、センサ形成領域Ａ１の絶縁膜１０２上には、センサ素子１１０が形成されている。センサ素子１１０としては、特に限定されないが、例えば赤外線センサ等の光センサを用いることが好ましい。
【００１５】
なお、梁部の形状や配置、中空状態に支持された絶縁膜１０２の形状、面積等はセンサ用途や使用によって異なるため、特に限定されるものではない。
【００１６】
集積回路形成領域Ａ２は、センサ素子１１０から出力される信号の処理を行うトランジスタ等の集積回路が形成される領域である。
【００１７】
集積回路形成領域Ａ２には、支持基板１０１上に形成された絶縁膜１０２を介して集積回路が作製された（作りこまれた）シリコン膜１２０が形成されている。集積回路は、センサ素子１１０と電気的に接続されており、センサ素子１１０から出力される信号の処理を行う。集積回路としては、特に限定されるものではなく、例えばセンサ素子１１０から出力される信号を増幅する信号増幅回路が挙げられる。
【００１８】
電極形成領域Ａ３は、センサ素子１１０及びシリコン膜１２０に作製された集積回路に対して、電源電圧、接地電圧等を供給するための配線及び電極、信号電圧等を取り出すための配線及び電極等を含む配線層１３１が形成される領域である。
【００１９】
以下、電極形成領域Ａ３に形成される配線層１３１の一例として、集積回路に接地電圧を供給するための領域について、図３を参照しながら説明する。図３は、図２における電極形成領域Ａ３の拡大図である。
【００２０】
電極形成領域Ａ３には、図３に示すように、支持基板１０１に形成された絶縁膜１０２上に、酸化シリコン層１３０と、配線層１３１とが形成されている。
【００２１】
酸化シリコン層１３０は、電極パッドを形成するための土台として用いられる。
【００２２】
配線層１３１は、多層に形成された配線ＭＥ１、ＭＥ２、ＭＥ３と、配線間を電気的に接続するホールＴＨ１、ＴＨ２と、配線間に設けられ各々の配線を絶縁する層間絶縁膜１３１０とを有する。具体的には、配線ＭＥ１と配線ＭＥ２とがホールＴＨ１を介して電気的に接続されており、配線ＭＥ２と配線ＭＥ３とがホールＴＨ２を介して電気的に接続されている。また、各々の配線及びホールは、層間絶縁膜１３１０によって絶縁されている。
【００２３】
さらに、配線ＭＥ１は、前述のシリコン膜１２０に作製された集積回路と電気的に接続されている。また、配線ＭＥ３の＋Ｚ方向の面には電極開口部１３１Ａが形成されている。
【００２４】
電極開口部１３１Ａは、配線層１３１における＋Ｚ方向の面（以下「配線層の表面１３１Ｂ」という。）に形成された凹部であり、凹部の底部分には、配線ＭＥ３が露出している。そして、電極開口部１３１Ａに接地電位が供給されると、配線ＭＥ３、ホールＴＨ２、配線ＭＥ２、ホールＴＨ１及び配線ＭＥ１を介して、集積回路に接地電位が供給される。
【００２５】
また、電極形成領域Ａ３には、接続孔Ｈ１が形成されている。
【００２６】
接続孔Ｈ１は、電極開口部１３１Ａの近傍に形成され、配線層１３１における電極開口部１３１Ａが形成された面、すなわち、配線層の表面１３１Ｂから支持基板１０１まで延在する。
【００２７】
電極開口部１３１Ａと配線層の表面１３１Ｂと接続孔Ｈ１の表面とを含む領域には、導電性材料１３２が製膜されている。そして、導電性材料１３２は、支持基板１０１と電極開口部１３１Ａとを電気的に接続する。導電性材料１３２としては、特に限定されないが、例えばメタルが挙げられる。
【００２８】
そして、電極開口部１３１Ａに接地電位が供給されると、電極開口部１３１Ａと配線層の表面１３１Ｂと接続孔Ｈ１の表面に形成された導電性材料１３２を介して、支持基板１０１に接地電位が供給される。
【００２９】
また、第１実施形態に係る半導体装置は、例えば図４に示すように、配線層１３１に形成された電極開口部１３１Ａが導電性接合部材１３３を介してインターポーザ１０５と接合され、支持基板１０１が接合部材を介して光学基板１０６と接合されていてもよい。
【００３０】
以下、インターポーザ１０５と光学基板１０６とを含む半導体装置について、図４を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態に係る半導体装置の他の概略構成を例示する図である。
【００３１】
インターポーザ１０５は、例えば電極１０５０が形成されたＴＧＶ基板等のガラス基板とすることができる。インターポーザ１０５は、ガラスフリット等の接合部材１０７を介して配線層１３１と接合されている。そして、インターポーザ１０５の電極１０５０は、導電性材料１３２及び導電性接合部材１３３を介して配線層１３１に形成された電極開口部１３１Ａと電気的に接続されている。導電性接合部材１３３としては、特に限定されないが、例えば銀（Ａｇ）が挙げられる。
【００３２】
光学基板１０６は、光学部を備える基板であれば特に限定されるものではなく、例えば光学窓でもよく、また例えばセンサ素子１１０に入射する光を集光するシリコンレンズ等の集光装置を好適に用いることができる。光学基板１０６は、ガラスフリット等の接合部材１０８を介して支持基板１０１と接合されている。光学基板１０６としてシリコンレンズを用いる場合、例えばＳｉ基板を異方性ドライエッチング、エッチバックによって直接加工することによって形成される。
【００３３】
次に、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図５から図９を参照しながら説明する。図５から図９は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。なお、図５から図７において、右側に示す図は、左側に示す図における電極形成領域Ａ３の拡大図である。
【００３４】
まず、支持基板１０１に形成された絶縁膜１０２上に、センサ素子１１０、シリコン膜１２０、配線層１３１等を形成する。なお、センサ素子１１０が形成された領域はセンサ形成領域Ａ１であり、集積回路が作製されたシリコン膜１２０が形成された領域は集積回路形成領域Ａ２であり、配線層１３１が形成された領域は電極形成領域Ａ３である。
【００３５】
続いて、接続孔Ｈ１及び溝部Ｈ２を形成する（図５）。具体的には、電極形成領域Ａ３の電極開口部１３１Ａの近傍に、配線層の表面１３１Ｂから支持基板１０１まで延在する接続孔Ｈ１を形成する。また、集積回路形成領域Ａ２のシリコン膜１２０の＋Ｚ方向の面から支持基板１０１に延在する溝部Ｈ２を形成する。このとき、溝部Ｈ２を形成する工程と接続孔Ｈ１を形成する工程とを同時に行うことが好ましい。これにより、接続孔Ｈ１を形成する工程と溝部Ｈ２を形成する工程とを兼用にすることができるため、工程数を削減することができる。
【００３６】
続いて、センサ形成領域Ａ１が中空状態となるように支持基板１０１のエッチングを行う（図６）。具体的には、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等のエッチング液を用いて支持基板１０１を−Ｚ方向の面から異方性エッチングする。これにより、支持基板１０１上に１又は複数の梁部によって中空状態に支持された領域が形成される。
【００３７】
続いて、導電性材料１３２を製膜する（図７）。具体的には、電極開口部１３１Ａと配線層の表面１３１Ｂと接続孔Ｈ１の表面とを含む領域に導電性材料１３２を製膜することにより、支持基板１０１と電極開口部１３１Ａとを電気的に接続する。これにより、支持基板１０１が電極開口部１３１Ａと同電位となることから、電極開口部１３１Ａに接地電位が供給されると支持基板１０１に接地電位が供給される。また、電極開口部１３１Ａを含む領域に導電性接合部材１３３を形成する。
【００３８】
続いて、支持基板１０１（配線層１３１）とインターポーザ１０５とを接合する（図８）。具体的には、ガラスフリット等の接合部材１０７を介して支持基板１０１（配線層１３１）とインターポーザ１０５とを接合する。これにより、配線層１３１の電極開口部１３１Ａを含む領域に形成された導電性接合部材１３３とインターポーザ１０５の電極１０５０とが電気的に接続される。すなわち、電極開口部１３１Ａとインターポーザ１０５の電極１０５０とが電気的に接続される。
【００３９】
続いて、支持基板１０１と光学基板１０６とを接合する（図９）。具体的には、ガラスフリット等の接合部材１０８を介して支持基板１０１と光学基板１０６とを接合する。
【００４０】
以上の工程により、第１実施形態に係る半導体装置が製造される。
【００４１】
次に、第１実施形態に係る半導体装置及び半導体装置の製造方法の作用・効果について説明する。
【００４２】
ところで、センサ素子１１０及び集積回路が形成された支持基板１０１が、インターポーザ１０５と光学基板１０６とによって挟まれるように形成されている構造の場合、支持基板１０１の一方（図４の＋Ｚ方向）にはインターポーザ１０５が接合されている。また、支持基板１０１の他方（図４の−Ｚ方向）には光学基板１０６が接合されている。このため、支持基板１０１に電位を直接与えることができない。結果として、支持基板１０１が電気的にフローティング（浮遊）状態になるため、例えば外部から突発的に混入する電磁ノイズの影響を受けた場合、センサ素子１１０から出力される信号のＳ／Ｎ比の悪化を招いてしまうことがある。
【００４３】
しかしながら、第１実施形態に係る半導体装置によれば、電極開口部１３１Ａの近傍に形成され、配線層の表面１３１Ｂから支持基板１０１まで延在する接続孔Ｈ１と、電極開口部１３１Ａと接続孔Ｈ１の表面とを含む領域に製膜された導電性材料１３２とを有する。また、導電性材料１３２は、支持基板１０１と電極開口部１３１Ａとを電気的に接続する。このため、支持基板１０１の電位を電極開口部１３１Ａの電位と同電位に固定することができ、例えば電極開口部１３１Ａに接地電位が供給されると、導電性材料１３２を介して支持基板１０１にも接地電位が供給される。結果として、支持基板１０１の電位の安定化を図ることができる。
【００４４】
また、支持基板１０１の電位が安定化するため、支持基板１０１上に絶縁膜１０２を介して形成されたセンサ素子１１０及び集積回路に入りこむ不要電磁波ノイズ又は貫通電流により支持基板１０１の電位がバウンドすることを防ぐことができる。結果として、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制することができ、安定した半導体装置の動作を実現することができる。
【００４５】
さらに、第１実施形態に係る半導体装置は、光学基板１０６を有することから、センサ素子１１０に入射する光量を増大させることができる。結果として、センサ素子１１０の感度の向上を図ることができる。
【００４６】
以上に説明したように、第１実施形態に係る半導体装置によれば、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制する半導体装置を提供することができる。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る半導体装置及び半導体装置の製造方法について説明する。
【００４８】
第２実施形態に係る半導体装置は、配線層の表面１３１Ｂにおける接続孔Ｈ１の開口径が、支持基板１０１における接続孔Ｈ１の開口径よりも大きいことを特徴とする。
【００４９】
なお、第２実施形態に係る半導体装置においては、上記以外は第１実施形態に係る半導体装置と同様の構成を有する。このため、以下の説明では、第１実施形態と相違する点を中心に説明する。
【００５０】
第２実施形態に係る半導体装置は、配線層の表面１３１Ｂにおける接続孔Ｈ１の開口径が、支持基板１０１における接続孔Ｈ１の開口径よりも大きい接続孔Ｈ１を有する。このため、接続孔Ｈ１の表面に導電性材料１３２をより安定して製膜することができる。
【００５１】
接続孔Ｈ１の形状は、配線層の表面１３１Ｂにおける接続孔Ｈ１の開口径が、支持基板１０１における接続孔Ｈ１の開口径よりも大きければ特に限定されず、例えば図１０、図１１、図１２等が挙げられる。
【００５２】
図１０、図１１及び図１２は、第２実施形態に係る半導体装置の接続孔Ｈ１の形状を例示する図である。
【００５３】
接続孔Ｈ１の形状は、図１０に示すように、支持基板１０１、絶縁膜１０２及び酸化シリコン層１３０において開口径ｄ１を有し、配線層１３１において開口径ｄ１よりも大きい開口径ｄ２を有する階段状であることが好ましい。図１０に示す形状を有する接続孔Ｈ１は、例えば公知の半導体製造プロセスである、写真製版工程によるレジストパターン形成とドライエッチ工程（垂直エッチ２回）による酸化膜エッチ処理とを用いて形成することができる。
【００５４】
また、接続孔Ｈ１の形状は、図１１に示すように、支持基板１０１、絶縁膜１０２及び酸化シリコン層１３０において開口径ｄ３を有し、配線層１３１と酸化シリコン層１３０との界面から配線層１３１の表面に向かって、開口径がｄ３からｄ４まで拡がるテーパ形状であることが好ましい。図１１に示す形状を有する接続孔Ｈ１は、例えば写真製版工程によるレジストパターン形成とドライエッチ工程（テーパーエッチ）による酸化膜エッチ処理とを用いて形成することができる。
【００５５】
また、接続孔Ｈ１は、図１２に示すように、例えば支持基板１０１、絶縁膜１０２及び酸化シリコン層１３０において開口径ｄ５を有し、配線層１３１の表面において開口径ｄ６を有するラウンドエッジ形状であることが好ましい。図１２に示す形状を有する接続孔Ｈ１は、例えば写真製版工程によるレジストパターン形成とドライエッチ工程（ウエットエッチ＋垂直エッチ）による酸化膜エッチ処理とを用いて形成することができる。
【００５６】
以上に説明したように、第２実施形態に係る半導体装置によれば、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制する半導体装置を提供することができる。
【００５７】
特に、第２実施形態では、集積回路の電極開口部が形成された面における接続孔の開口径が、支持基板における接続孔の開口径よりも大きい。このため、接続孔の表面に導電性材料をより安定して形成することができる。
【００５８】
［第３実施形態］
第３実施形態では、センサ素子１１０として赤外線センサを備える半導体装置について説明する。
【００５９】
第３実施形態に係る半導体装置は、センサ素子１１０として赤外線センサを備えることを特徴としている。なお、第３実施形態に係る半導体装置においては、上記以外は第１実施形態に係る半導体装置と同様の構成を有する。このため、以下の説明では、第１実施形態と相違する点を中心に説明する。
【００６０】
図１３は、第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を例示する図である。図１４は、図１３のＺ軸に平行な方向からセンサ素子を見た図であり、サーモパイルを用いた赤外線センサの平面図である。
【００６１】
図１４に示すように、赤外線センサは、赤外線を吸収する材料からなる薄膜構造の赤外線吸収部２０３と、赤外線吸収部２０３で赤外線を吸収したことによる温度変化を検出する温度センサ部２０４とを備える。
【００６２】
赤外線吸収部２０３は、支持基板２０１に形成された貫通孔（図示せず）により支持基板２０１と分離されている。すなわち、赤外線吸収部２０３は、赤外線吸収部２０３の下部に貫通孔が配置され、支持基板２０１と接しない構成とすることができる。
【００６３】
温度センサ部２０４としては、サーモパイルを用いることができる。サーモパイルは熱電対を多数直列接続した構成となっており、熱電対は第１の半導体材料２０８と第２の半導体材料２０９とが直列接続された構成となっている。第１の半導体材料２０８としては、例えばＮ型ポリシリコン等のサーモパイル材料を用いることができる。第２の半導体材料２０９としては、例えばＰ型ポリシリコン等のサーモパイル材料を用いることができる。なお、サーモパイルを構成する熱電対の直列接続数がサーモパイル対数Ｎである。
【００６４】
赤外線吸収部２０３及び温度センサ部２０４は、後述する断熱構造体２０２上に形成することができる。
【００６５】
断熱構造体２０２は、赤外線センサの感度を高める目的で、支持基板２０１との熱絶縁性を向上するために形成されており、断熱構造体２０２の下部の支持基板２０１は、エッチング等の方法を用いて除去されている。断熱構造体２０２は、赤外線吸収部２０３と一体となった薄膜部２０６を中空状態に支持する構成であればよく、その具体的な構成は特に限定されるものではなく、例えば梁部２０５で薄膜部２０６を中空状態に支持する構成とすることができる。
【００６６】
開口部２０７は、例えば四隅に設けられ、梁部２０５及び薄膜部２０６の形状を決めている。
【００６７】
ここで、図１３に示すように、光学部を備える光学基板１０６と、センサ素子１１０を備えるセンサ基板（支持基板１０１）と、電極１０５０を備える電極基板（インターポーザ１０５）とを接合することにより形成される赤外線センサについて検討する。なお、電極基板は、センサ基板に対し光学基板とは反対側に位置している。係る赤外線センサにおいては、センサ素子１１０の赤外線吸収部２０３とインターポーザ１０５との距離（以下「第１の距離Ｄｍｇ」という。）が狭くなり、第１の距離Ｄｍｇとして十分な距離（例えば１５０μｍ）を確保できず、赤外線センサ出力のＳ／Ｎ比が小さくなるという課題がある。
【００６８】
そこで、本発明者らはサーモパイル対数Ｎと赤外線センサ出力のＳ／Ｎ比との関係について検討した結果、サーモパイル対数Ｎと赤外線センサ出力のＳ／Ｎ比との間に所定の関係があることが好ましいことを見出した。具体的には、本発明者らはサーモパイル対数Ｎと第１の距離Ｄｍｇとが、以下の条件（１）を満たすことが好ましく、以下の条件（２）を満たすことがより好ましいことを見出した。Ｄｍｇの単位はμｍであり、例えばＤｍｇが２０μｍの場合は、以下の式にてＤｍｇ＝２０を代入する。
０．００１４６７Ｄｍｇ４−０．１１０６６７Ｄｍｇ３＋３．１４３３３３Ｄｍｇ２−４１．５３３３３３Ｄｍｇ＋２５５．００００００≦Ｎ≦０．０２３２００Ｄｍｇ４−１．７４１３３３Ｄｍｇ３＋４９．４０００００Ｄｍｇ２−６５４．９６６６６７Ｄｍｇ＋４０３９．００００００・・・条件（１）
０．００２１３３Ｄｍｇ４−０．１６２６６７Ｄｍｇ３＋４．６８６６６７Ｄｍｇ２−６３．０３３３３３Ｄｍｇ＋３９４．００００００≦Ｎ≦０．０１４８６７Ｄｍｇ４−１．１１５３３３Ｄｍｇ３＋３１．６０８３３３Ｄｍｇ２−４１８．４１６６６７Ｄｍｇ＋２５７５．００００００・・・条件（２）
以下、図１５を参照しながら詳細に説明する。
【００６９】
図１５は、サーモパイル対数Ｎと赤外線センサ出力のＳ／Ｎ比との関係を説明するための図である。図１５における横軸はサーモパイル対数Ｎを表し、縦軸は赤外線センサ出力のＳ／Ｎ比が最大となる値を１とする規格化を行ったときのＳ／Ｎ比であるＳ／Ｎ相対値を表す。
【００７０】
また、図１５における実線、点線、一点鎖線、二点鎖線及び破線は、第１の距離Ｄｍｇが各々、５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ及び２５μｍにおけるサーモパイル対数ＮとＳ／Ｎ相対値との関係を表す曲線である。
【００７１】
Ｓ／Ｎ相対値が０．８を上回るサーモパイル対数Ｎと第１の距離Ｄｍｇとの相関を検討した。その結果、５μｍ≦Ｄｍｇ≦２５μｍにおいて、条件（１）を満たせば、Ｓ／Ｎ相対値が０．８を上回ることが明らかとなった。一方、上限値を上回った場合又は下限値を下回った場合には、Ｓ／Ｎ相対値が０．８を下回り、Ｓ／Ｎ比が悪くなってしまうことが明らかになった。
【００７２】
なお、条件（１）の左辺は、第１の距離Ｄｍｇが５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ及び２５μｍにおけるＳ／Ｎ相対値が０．８となるサーモパイル対数Ｎの値のうち小さい方の値と、第１の距離Ｄｍｇとの間の関係式である。ここで、第１の距離Ｄｍｇが５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ及び２５μｍにおけるＳ／Ｎ相対値が０．８となるときのサーモパイル対数Ｎの値のうち小さい方の値は、各々、１１３、５８、４０、３１及び２５であった。
【００７３】
また、条件（１）の右辺は、第１の距離Ｄｍｇが５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ及び２５μｍにおけるＳ／Ｎ相対値が０．８となるときのサーモパイル対数Ｎの値のうち大きい方の値と、第１の距離Ｄｍｇとの関係式である。ここで、第１の距離Ｄｍｇが５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ及び２５μｍにおけるＳ／Ｎ相対値が０．８となるときのサーモパイル対数Ｎの値のうち大きい方の値は、各々、１７９６、９２０、６２７、４８１及び３９４であった。
【００７４】
同様に、Ｓ／Ｎ相対値が０．９を上回るサーモパイル対数Ｎと第１の距離Ｄｍｇとの相関を検討した。その結果、５μｍ≦Ｄｍｇ≦２５μｍにおいて、式（２）を満たせば、Ｓ／Ｎ相対値が０．９を上回ることが明らかとなった。一方、上限値を上回った場合又は下限値を下回った場合にはＳ／Ｎ相対値が０．９を下回り、Ｓ／Ｎ比が悪くなってしまうことが明らかになった。
【００７５】
なお、条件（２）の左辺及び右辺は、各々、条件（１）の左辺及び右辺と同様の求め方をしたサーモパイル対数Ｎと第１の距離Ｄｍｇとの関係式である。条件（１）と条件（２）とにおける異なる点は、Ｓ／Ｎ相対値が０．８となる値を用いる代わりにＳ／Ｎ相対値が０．９となる値を用いた点である。ここで、第１の距離Ｄｍｇが５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ及び２５μｍにおけるＳ／Ｎ相対値が０．９となるときのサーモパイル対数Ｎの値のうち小さい方の値は、各々、１７７、９１、６２、４８及び３９であった。また、第１の距離Ｄｍｇが５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ及び２５μｍにおけるＳ／Ｎ相対値が０．９となるときのサーモパイル対数Ｎの値のうち大きい方の値は、各々、１１４３、５８５、３９９、３０６及び２５０であった。
【００７６】
別の観点から述べると、第１の距離Ｄｍｇが１５〜２５μｍの場合、サーモパイル対数Ｎが、４０ペア≦Ｎ≦３９４ペア・・・条件（３）を満たすことが好ましい。これにより、Ｓ／Ｎ相対値が０．８を上回る。一方、サーモパイル対数Ｎが条件（３）における上限値を上回った場合又は下限値を下回った場合には、Ｓ／Ｎ相対値が０．８を下回り、Ｓ／Ｎ比が悪くなってしまう。なお、条件（３）を満たせば条件（１）も満たす。
【００７７】
さらに、第１の距離Ｄｍｇが１５〜２５μｍの場合、サーモパイル対数Ｎが、６２ペア≦Ｎ≦２５０ペア・・・条件（４）を満たすことがより好ましい。これにより、Ｓ／Ｎ相対値が０．９を上回る。一方、サーモパイル対数Ｎが条件（４）における上限値を上回った場合又は下限値を下回った場合には、Ｓ／Ｎ相対値が０．９を下回り、Ｓ／Ｎ比が悪くなってしまう。なお、条件（４）を満たせば条件（２）も満たす。
【００７８】
また、第１の距離Ｄｍｇが５〜１５μｍの場合、サーモパイル対数Ｎが、１１３ペア≦Ｎ≦６２７ペア・・・条件（５）を満たすことが好ましい。これにより、Ｓ／Ｎ相対値が０．８を上回る。一方、サーモパイル対数Ｎが条件（５）における上限値を上回った場合又は下限値を下回った場合には、Ｓ／Ｎ相対値が０．８を下回り、Ｓ／Ｎ比が悪くなってしまう。なお、条件（５）を満たせば条件（１）も満たす。
【００７９】
さらに、第１の距離Ｄｍｇが５〜１５μｍの場合、サーモパイル対数Ｎが、１７７ペア≦Ｎ≦３９９ペア・・・条件（６）を満たすことがより好ましい。これにより、Ｓ／Ｎ相対値が０．９を上回る。一方、サーモパイル対数Ｎが条件（６）における上限値を上回った場合又は下限値を下回った場合には、Ｓ／Ｎ相対値が０．９を下回り、Ｓ／Ｎ比が悪くなってしまう。なお、条件（６）を満たせば条件（２）も満たす。
【００８０】
以上に説明したように、第３実施形態に係る半導体装置によれば、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制する半導体装置を提供することができる。
なお、第３実施形態に係る半導体装置においては、前述したように、電極開口部１３１Ａの近傍に形成され、配線層の表面１３１Ｂから支持基板１０１まで延在する接続孔Ｈ１と、電極開口部１３１Ａと接続孔Ｈ１の表面とを含む領域に製膜された導電性材料１３２とを有し、導電性材料１３２が、支持基板１０１と電極開口部１３１Ａとを電気的に接続する、という構造にしてもよい。
【００８１】
以上、半導体装置及び半導体装置の製造方法を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１０１    支持基板
１０２    絶縁膜
１０５    インターポーザ
１０６    光学基板
１１０    センサ素子
１２０    シリコン膜
１３１Ａ  電極開口部
１３２    導電性材料
２０３    赤外線吸収部
２０４    温度センサ部
２０８    第１の半導体材料
２０９    第２の半導体材料
Ｈ１      接続孔
Ａ１      センサ形成領域
Ａ２      集積回路形成領域
Ａ３      電極形成領域
Ｄｍｇ    第１の距離
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８３】
【特許文献１】特開２０１３−２３１７３８号公報
【図１】
2016014627.tif 000003
【図２】
2016014627.tif 000004
【図３】
2016014627.tif 000005
【図４】
2016014627.tif 000006
【図５】
2016014627.tif 000007
【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】
2016014627.tif 000017