(57)【要約】【課題】赤外線検知素子チップに形成されたバンプと、信号処理回路チップに形成されたバンプとにおいて、対応するバンプ同士を接合することができ、高い歩留まりで製造することのできる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】第１の方向と直交する第２の方向において前記第１の方向の長さより短い長さを有する金属膜と前記金属膜上に設けられた第１バンプとが設けられた第１の電子部品と、第３の方向と直交する第４の方向において前記第３の方向の長さより短い長さを有する金属膜と前記金属膜上に設けられた第２バンプとが設けられた第２の電子部品とを、前記第１バンプと前記第２バンプとで接触させ、前記第１バンプと前記第２バンプとを接触させた状態で加熱し、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを接合することを特徴とする半導体装置の製造方法により上記課題を解決する。【選択図】  図１１
2016213326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向と直交する第２の方向において前記第１の方向の長さより短い長さを有する金属膜と前記金属膜上に設けられた第１バンプとが設けられた第１の電子部品と、第３の方向と直交する第４の方向において前記第３の方向の長さより短い長さを有する金属膜と前記金属膜上に設けられた第２バンプとが設けられた第２の電子部品とを、前記第１バンプと前記第２バンプとで接触させ、
前記第１バンプと前記第２バンプとを接触させた状態で加熱し、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを接合することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の電子部品は、前記第１の電子部品上に設けられた前記金属膜上に前記第１バンプを形成することにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１バンプを形成する前に、
前記第１の電子部品上に前記金属膜を形成することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記金属膜の形状は楕円であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記金属膜の形状は長方形であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記金属膜の形状は、短手方向に対する長手方向の比が、２以上、１０以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１の電子部品と前記第２の電子部品との接合は、前記第１の方向と前記第３の方向とが略直交した状態で行われることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１バンプは、第１の方向と直交する第２の方向において前記第１の方向の長さより短い長さを有する形状であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
第１の方向と直交する第２の方向において前記第１の方向の長さより短い長さを有する金属膜を有する第１の電子部品と、
第３の方向と直交する第４の方向において前記第３の方向の長さより短い長さを有する金属膜を有する第２の電子部品と、
前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを接続し、前記第１の電子部品の金属膜と前記第２の電子部品の金属膜との間に設けられたバンプ接合部と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
前記金属膜の形状は、楕円であることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記金属膜の形状は、長方形であることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第１の方向と前記第３の方向とは略直交していることを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置として、複数の画素が一次元または二次元に配列された赤外線検出装置であって、赤外線検知素子チップと信号処理回路チップとが張り合わされた構造のものがある。このような赤外線検知素子チップには、例えば、量子井戸型赤外線検知素子（ＱＷＩＰ： Quantum Well Infrared Photo-detector）や量子ドット型赤外線検知素子（ＱＤＩＰ： Quantum Doｔ Infrared Photo-detector）等が形成されている。
【０００３】
ところで、赤外線検知素子チップと信号処理回路チップとの張り合わせは、赤外線検知素子チップと信号処理回路チップとの位置合わせを行い、赤外線検知素子チップに形成されたバンプと、信号処理回路チップに形成されたバンプとを接合することにより行われる。赤外線検知素子チップに形成されたバンプ及び信号処理回路チップに形成されたバンプは、赤外線検知素子チップの各々の画素に対応して形成されており、赤外線検知素子チップのバンプと、信号処理回路チップのバンプとは、対応するバンプ同士が接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０３７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、赤外線検知素子チップと信号処理回路チップとの位置合わせの精度にも限界があり、赤外線検知素子チップと信号処理回路チップとの位置が所望の位置から僅かにずれた状態で、接合される場合がある。このように、赤外線検知素子チップと信号処理回路チップとの位置が所望の位置から僅かにずれた状態で接合されると、赤外線検知素子チップに形成された１つのバンプが、信号処理回路チップに形成された複数のバンプと接続されてしまう場合がある。このように、赤外線検知素子チップに形成された１つのバンプが、信号処理回路チップに形成された複数のバンプと接続されると、作製された赤外線検出装置は所望の特性を得ることができず、不良品となってしまう。
【０００６】
このため、赤外線検知素子チップに形成されたバンプと、信号処理回路チップに形成されたバンプとを接合する際に、対応していないバンプと接続されることなく、対応するバンプ同士を接合することができ、高い歩留まりで半導体装置を製造することのできる製造方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施の形態の一観点によれば、第１の方向と直交する第２の方向において前記第１の方向の長さより短い長さを有する金属膜と前記金属膜上に設けられた第１バンプとが設けられた第１の電子部品と、第３の方向と直交する第４の方向において前記第３の方向の長さより短い長さを有する金属膜と前記金属膜上に設けられた第２バンプとが設けられた第２の電子部品とを、前記第１バンプと前記第２バンプとで接触させ、前記第１バンプと前記第２バンプとを接触させた状態で加熱し、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
開示の半導体装置の製造方法によれば、一方のチップに形成されたバンプと、他方のチップに形成されたバンプとを接合する際に、対応していないバンプと接続されることなく、対応するバンプ同士を接合することができ、高い歩留まりで半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】赤外線検出装置の構造図
【図２】赤外線検出装置の製造方法の説明図（１）
【図３】赤外線検出装置の製造方法の説明図（２）
【図４】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図（１）
【図５】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の説明図（１）
【図６】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図（２）
【図７】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図（３）
【図８】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図（４）
【図９】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図（５）
【図１０】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図（６）
【図１１】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の説明図（２）
【図１２】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図（７）
【図１３】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の説明図（３）
【図１４】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図（８）
【図１５】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の説明図（４）
【図１６】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の説明図（５）
【図１７】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図（９）
【図１８】第２の実施の形態における半導体装置の製造方法の説明図（１）
【図１９】第２の実施の形態における半導体装置の製造方法の説明図（２）
【図２０】第３の実施の形態における半導体装置の製造方法の説明図（１）
【図２１】第３の実施の形態における半導体装置の製造方法の説明図（２）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１１】
〔第１の実施の形態〕
最初に、半導体装置の一種である赤外線検知素子チップと信号処理回路チップとを接合して作製される赤外線検出装置について、図１に基づき説明する。図１に示される赤外線検出装置は、赤外線検知素子チップ１０と信号処理回路チップ２０とをＩｎのバンプを用いたＦＣＢ（フリップチップボンディング）により接合することにより形成されている。具体的には、図１に示される赤外線検出装置は、赤外線検知素子チップ１０と信号処理回路チップ２０とが、Ｉｎにより形成されたバンプ接合部３０により、画素ごとに電気的に接合されている。
【００１２】
赤外線検知素子チップ１０は、ＱＷＩＰやＱＤＩＰ等の赤外線検知素子部１１を有しており、赤外線検知素子部１１には、赤外線検知素子チップ１０の一方の面１０ａには、画素１２ごとに分離する分離溝１３が形成されている。また、赤外線検知素子チップ１０の一方の面１０ａの赤外線検知素子部１１の上には、反射金属膜１４が形成されており、反射金属膜１４等の上には、絶縁膜１５または下地金属膜１６が形成されている。
【００１３】
下地金属膜１６は、画素１２の略中央部分のバンプ接合部３０が形成される領域に形成されており、下地金属膜１６が形成されていない領域には絶縁膜１５が形成されている。赤外線検知素子部１１は、活性層１１ａと、活性層１１ａの両面に形成されたコンタクト層１１ｂとにより形成されており、活性層１１ａ及びコンタクト層１１ｂは、ＧａＡｓ等の化合物半導体膜より形成されている。
【００１４】
信号処理回路チップ２０は、Ｓｉ基板等により形成されており、信号処理回路チップ２０に一方の面２０ａには、図１には不図示の半導体回路、配線、下地金属膜等が形成されている。図１に示す赤外線検出装置は、赤外線検知素子チップ１０の一方の面１０ａと信号処理回路チップ２０の一方の面２０ａとを対向させた状態で、Ｉｎ等の接合金属材料により形成されたバンプ接合部３０により接合している。この赤外線検出装置においては、赤外線は赤外線検知素子チップ１０の他方の面１０ｂより入射し、反射金属膜１４において反射された赤外線が、活性層１１ａに入射することにより検出される。検出された赤外線は、電気信号に変換された後、バンプ接合部３０を介し、信号処理回路チップ２０に送られる。
【００１５】
次に、赤外線検知素子チップ１０と信号処理回路チップ２０とをＦＣＢにより接合する工程について説明する。
【００１６】
最初に、図２（ａ）に示すように、赤外線検知素子チップ１０の一方の面１０ａに、下地金属膜１６を形成し、下地金属膜１６の上に、接合金属材料となるＩｎによりバンプ３１を形成する。同様に、信号処理回路チップ２０の一方の面２０ａに、下地金属膜２６を形成し、下地金属膜２６の上に、接合金属材料となるＩｎによりバンプ３２を形成する。尚、赤外線検知素子チップ１０の一方の面１０ａにおいて、下地金属膜１６の周囲の下地金属膜１６が形成されていない領域には、絶縁膜１５が形成されている。また、信号処理回路チップ２０の一方の面２０ａにおいて、下地金属膜２６の周囲の下地金属膜２６が形成されていない領域には、絶縁膜２５が形成されている。
【００１７】
Ｉｎにより形成されたバンプ３１、３２は、表面が短時間で酸化されることから、接続不良を防ぐために、バンプ３１、３２の表面に形成された酸化膜を除去する必要がある。Ｉｎのバンプ３１、３２の表面に形成された酸化膜を除去する方法としては、酸化膜をエッチングすることにより除去する方法があるが、この方法では、バンプ３１、３２自体がエッチングにより消失してしまう危険性がある。このため、一般的には、ウェットバック（ＷＢ）という方法が用いられている。ウェットバックは、バンプ３１が形成されている赤外線検知素子チップ１０の一方の面１０ａに、還元性のフラックスを塗布し、不活性ガス中で加熱し、バンプ３１を形成しているＩｎを溶融させる。これにより、バンプ３１の表面に形成された酸化膜を除去する方法である。このようなウェットバックを行うことにより、バンプ３１の表面に形成されていた酸化膜は完全に除去されるが、バンプ３１を形成しているＩｎが溶けるため、バンプ３１の形状は、丸まった形状となる。尚、ウェットバックは、信号処理回路チップ２０の一方の面２０ａに形成されているバンプ３２についても同様に行う。
【００１８】
次に、図２（ｂ）に示すように、赤外線検知素子チップ１０の一方の面１０ａと信号処理回路チップ２０の一方の面２０ａとを対向させた状態で位置合わせを行い、接続されるバンプ３１とバンプ３２とを接触させる。バンプ３１、３２は高さにバラツキがあることから、接続されるバンプ３１とバンプ３２とを確実に接触させるために、赤外線検知素子チップ１０と信号処理回路チップ２０の間に荷重が加えられる。バンプ３１、３２を形成しているＩｎは、比較的軟らかく力を加えると変形するため、赤外線検知素子チップ１０と信号処理回路チップ２０の間に荷重を加えることにより、図２（ｃ）に示すように、バンプ３１、３２の形状が変形する。この後、加熱することによりＩｎにより形成されているバンプ３１及びバンプ３２を溶かし一体化させることにより、図１等に示されるバンプ接合部３０を形成する。
【００１９】
ところで、フリップチップボンディングを行う際に、赤外線検知素子チップ１０と信号処理回路チップ２０との位置にずれが生じていると、対応するバンプ３１とバンプ３２とを接触させて荷重を加えた際に、隣のバンプと接触してしまう場合がある。図３は、対応する赤外線検知素子チップ１０のバンプ３１ａと信号処理回路チップ２０のバンプ３２ａとがずれた位置で接触し、荷重が加えられている様子を示す。このように、赤外線検知素子チップ１０と信号処理回路チップ２０とが所望の位置よりずれていると、荷重を加えた際に、バンプ３１ａがバンプ３２ａにより押されて、バンプ３１ａがバンプ３２ａの隣のバンプ３２ｂとも接触してしまう場合がある。このように、赤外線検知素子チップ１０のバンプ３１ａと、これに対応するバンプ３２ａとは異なる隣のバンプ３２ｂとも接合されると、この部分が欠陥となり、製造される赤外線検出装置は不良品となる。即ち、隣のバンプ３２ｂはバンプ３１ａと接続されるべきバンプではなく、バンプ３２ｂとバンプ３１ａは、対応するバンプ同士ではないため、この部分が欠陥となり、製造される赤外線検出装置は不良品となる。
【００２０】
尚、近年は、赤外線検出装置においては、画素数が増加する傾向にあり、これに伴い、バンプ３１、３２間のピッチも狭くなる傾向にあるため、上記の欠陥が生じる確率が高くなり、歩留まりの低下を招いている。
【００２１】
（半導体装置の製造方法）
次に、本実施の形態における半導体装置である赤外線検出装置の製造方法について、図４〜図１７に基づき説明する。
【００２２】
最初に、図４に示すように、赤外線検知素子チップ１０の一方の面１０ａに絶縁膜１５を形成し、更に、下地金属膜１６を形成する。同様に、信号処理回路チップ２０の一方の面２０ａに絶縁膜２５を形成し、更に、下地金属膜２６を形成する。尚、赤外線検知素子チップ１０は、ＧａＡｓ基板４０であるＧａＡｓウェハの表面に形成されているため、赤外線検知素子チップ１０の他方の面１０ｂにはＧａＡｓ基板４０が存在している。
【００２３】
具体的には、赤外線検知素子チップ１０の一方の面１０ａに、ＳｉＮやＳｉＯ２等により絶縁膜１５を成膜し、成膜された絶縁膜１５の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、不図示のレジストパターンを形成する。このレジストパターンは、下地金属膜１６が形成される領域に開口部を有している。この後、レジストパターンが形成されていない領域の絶縁膜１５をドライエッチング等により除去することにより、赤外線検知素子チップ１０の一方の面１０ａに形成された反射金属膜または電極層の表面を露出させる。この後、Ｐｔ等の金属膜を成膜し、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターンとともに、レジストパターンの上の金属膜をリフトオフにより除去する。これにより残存する金属膜により、下地金属膜１６が形成され、下地金属膜１６の周囲には、絶縁膜１５が形成される。また、同様の工程を信号処理回路チップ２０についても行うことにより、信号処理回路チップ２０の一方の面２０ａに絶縁膜２５及び下地金属膜２６を形成する。尚、本実施の形態においては、信号処理回路チップ２０はＳｉ基板となるＳｉウェハにより形成されている。
【００２４】
図５（ａ）には、本実施の形態における半導体装置の製造方法において形成される下地金属膜１６の形状を示す。赤外線検知素子チップ１０に形成される画素１２は、画素ピッチが縦２０μｍ、横２０μｍで２次元状に形成されており、下地金属膜１６は、楕円形状で、正方形の画素１２内において対角するように形成されている。本実施の形態においては、下地金属膜１６は、楕円の長径ｒａが１９．５μｍ、短径ｒｂが６．５μｍとなるように形成されており、短径ｒｂに対する長径ｒａの比ｒａ／ｒｂが、３となるように形成されている。本実施の形態においては、短径ｒｂに対する長径ｒａの比ｒａ／ｒｂは、２以上、１０以下であることが好ましく、更には、３以上、１０以下であることが好ましい。本実施の形態においては、長径の方向を長手方向、短径の方向を短手方向と記載する場合がある。また、信号処理回路チップ２０の下地金属膜２６も同様の形状で形成する。尚、図５（ｂ）は、従来形成されていた下地金属膜９１６の形状を示す。従来形成されていた下地金属膜９１６は、略円形で形成されており、例えば、直径８μｍの円形の形状で形成されており、下地金属膜９１６の周囲には絶縁膜９１５が形成されている。
【００２５】
次に、図６に示すように、赤外線検知素子チップ１０の一方の面１０ａに形成された下地金属膜１６の上に、Ｉｎによりバンプ３１を形成する。同様に、信号処理回路チップ２０の一方の面２０ａに形成された下地金属膜２６の上に、Ｉｎによりバンプ３２を形成する。
【００２６】
具体的には、図７に示すように、赤外線検知素子チップ１０の一方の面１０ａに形成された絶縁膜１５及び下地金属膜１６の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を繰り返すことにより、レジストパターン５０を形成する。レジストパターン５０は、絶縁膜１５及び下地金属膜１６の上に形成された第１のレジストパターン５１と、第１のレジストパターン５１の上に形成された第２のレジストパターン５２とにより形成されている。第１のレジストパターン５１は、厚さが９μｍであって、一辺が１３．５μｍの略正方形の開口部５１ａが形成されている。開口部５１ａは下地金属膜１６が形成されている領域の多くが露出する位置に形成されている。第１のレジストパターン５１の上に形成される第２のレジストパターン５２は、厚さが４μｍであって、一辺が９．５μｍの略正方形の開口部５２ａが形成されている。尚、図７（ａ）は、レジストパターン５０が形成されている赤外線検知素子チップ１０の上面図であり、図７（ｂ）は断面の様子を示す模式図である。また、図示はしないが、同様の工程を信号処理回路チップ２０についても行う。
【００２７】
次に、図８に示すように、レジストパターン５０が形成されている面に、膜厚が１０μｍのＩｎ膜３１ｔを真空蒸着により成膜する。これにより、レジストパターン５０の開口部５１ａ及び５２ａ内に成膜されたＩｎ膜３１ｔによりバンプ３１が形成されるとともに、レジストパターン５０の上にもＩｎ膜３１ｔが成膜される。この後、有機溶剤等に浸漬されることにより、レジストパターン５０の上に成膜されたＩｎ膜３１ｔをレジストパターン５０とともに、リフトオフにより除去する。これにより、図９及び図６に示されるようなバンプ３１が形成される。このように形成されるバンプ３１の体積は約６００μｍ３である。また、同様の工程を信号処理回路チップ２０についても行うことにより、信号処理回路チップ２０の一方の面２０ａにもバンプ３２を形成する。この後、ＧａＡｓウェハ、Ｓｉウェハを所望の形状となるようにダイシング等により切断する。
【００２８】
次に、図１０に示すように、赤外線検知素子チップ１０及び信号処理回路チップ２０において、ウェットバックを行うことにより、赤外線検知素子チップ１０のバンプ３１及び信号処理回路チップ２０のバンプ３２は、丸まった形状となる。具体的には、リフトオフにより、赤外線検知素子チップ１０の一方の面１０ａの上にバンプ３１を形成した後、還元性のあるフラックスを塗布して、例えば、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で、２００℃の温度で、１０分間加熱する。これにより、バンプ３１を形成しているＩｎが溶けて、バンプ３１の表面の酸化膜が除去される。
【００２９】
図１１は、本実施の形態において、ウェットバック（溶融成形）を行った後のバンプ３１の形状を示す。バンプ３１を形成しているＩｎは、ウェットバックにより溶融した際に、表面張力により丸まった形状になるとともに、下地金属膜１６の周囲に形成されている絶縁膜１５により弾かれるため、図１１に示される形状となる。尚、図１１（ａ）は、ウェットバックを行った後のバンプ３１の上面図であり、図１１（ｂ）は短径側の側面図、図１１（ｃ）は長径側の側面図である。図１１に示されるように、バンプ３１の上面においては、長径方向に平らな領域が長く、例えば、２〜３μｍ程度形成される。このように形成されるバンプ３１の体積は約６００μｍ３であり、同様の工程を信号処理回路チップ２０についても行うことにより、信号処理回路チップ２０の一方の面２０ａのバンプ３２も図１１と同様の丸まった形状となる。
【００３０】
次に、図１２（ａ）に示されるように、赤外線検知素子チップ１０と信号処理回路チップ２０との位置合わせを行い、対応する赤外線検知素子チップ１０のバンプ３１と信号処理回路チップ２０のバンプ３２とを接触させて荷重を加える。これにより、図１２（ｂ）に示されるように、バンプ３１及びバンプ３２の形状は変形する。
【００３１】
バンプ３１とバンプ３２とを接触させる際には、図１３（ａ）に示されるように、赤外線検知素子チップ１０におけるバンプ３１の長手方向と、信号処理回路チップ２０におけるバンプ３２の長手方向とが直交するようにして接触させる。これにより、赤外線検知素子チップ１０と信号処理回路チップ２０との位置合わせが、例えば、数μｍ程度ずれたとしても、バンプ３１及びバンプ３２は、楕円状に長く形成されているため、バンプ３１、３２における平らな部分同士を接触させることができる。この場合、図１２（ｂ）に示されるように、荷重を加えることにより、バンプ３１及びバンプ３２の形状は変形するが、接触しているバンプに押されて、ずれが大きくなったり、隣のバンプと接触することはない。即ち、多少位置がずれていたとしても、バンプ３１及びバンプ３２の上面の平らな領域同士が接触すれば、接触しているバンプに押されて、ずれが大きくなったり、隣のバンプと接触することはない。また、本実施の形態においては、バンプ３１、３２は短手方向の幅が狭くなっているため、バンプが球状に形成される場合と比べて、隣のバンプとも接触してしまう確率が低くなり、歩留まりを向上させることができる。
【００３２】
尚、図１３（ａ）に示されるように、バンプ３１の長手方向と、バンプ３２の長手方向とが直交するように接触させるためには、図１３（ｂ）に示されるように、バンプ３１及びバンプ３２が、各々の一方の面において長手方向が同じ向きとなるように形成する。即ち、２点差線で示されるバンプ３１の長手方向３１ｒａと、バンプ３２の長手方向３２ｒａとが直交するように接触させるためには、バンプ３１及びバンプ３２が、各々の一方の面において画素１２に対角する長手方向が同じ向きとなるように形成する。これにより、赤外線検知素子チップ１０の一方の面１０ａと、信号処理回路チップ２０の一方の面２０ａとを画素に対応した所望の位置で対向させることにより、バンプ３１の長手方向と、バンプ３２の長手方向とを直交させることができる。
【００３３】
次に、図１４に示すように、赤外線検知素子チップ１０のバンプ３１と信号処理回路チップ２０のバンプ３２とを接触させて、Ｉｎにより形成されているバンプ３１、３２を加熱して溶かし、一体化させることによりバンプ接合部３０を形成する。これにより、赤外線検知素子チップ１０と信号処理回路チップ２０とが、各々の画素１２ごとにバンプ接合部３０により接続される。尚、図１４は、この工程における状態を模式的に示したものであり、バンプ接合部３０の具体的な形状は、図１５及び図１６に示される。尚、図１６は、バンプ接合部３０のうち、バンプ３１または３２により形成されていた部分の状態を示すものであり、図１６（ａ）は、この部分の状態の上面図であり、図１６（ｂ）は側面図である。
【００３４】
次に、図１７に示すように、赤外線検知素子チップ１０におけるＧａＡｓ基板４０をエッチングまたは研磨により除去し、赤外線検知素子チップ１０の他方の面１０ｂを露出させる。
【００３５】
以上の工程により、本実施の形態における半導体装置である赤外線検出装置を製造することができる。
【００３６】
本実施の形態は、他のバンプ３１、３２にＩｎを用いた半導体装置の製造に適用することができる。例えば、各々にバンプが形成されている基板同士を接合することにより形成される半導体装置や、半導体基板と配線基板とを接合することにより形成される半導体装置にも適用することができる。また、バンプ３１、３２を形成する材料は、Ｉｎ以外の接合金属材料であってもよく、例えば、ハンダ等であってもよい。
【００３７】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、赤外線検知素子チップ１０及び信号処理回路チップ２０において、下地金属膜の形状が長方形で形成されている構造のものである。
【００３８】
具体的には、図１８に示されるように、赤外線検知素子チップ１０の画素１２に形成される下地金属膜１１６は、長方形の形状で形成されている。下地金属膜１１６は、長手方向が、正方形の画素１２の対角する方向となるように形成されており、下地金属膜１１６の周囲には絶縁膜１１５が形成されている。
【００３９】
本実施の形態においては、下地金属膜１１６は、長方形の長手方向となる長辺Ｌａが１６μｍ、短辺Ｌｂが４μｍとなるように形成されており、短辺Ｌｂに対する長辺Ｌａの比Ｌａ／Ｌｂが、４となるように形成されている。本実施の形態においては、短辺Ｌｂに対する長辺Ｌａの比Ｌａ／Ｌｂは、２以上、１０以下であることが好ましく、更には、３以上、１０以下であることが好ましい。
【００４０】
図１９は、本実施の形態において、ウェットバック（溶融成形）を行った後のバンプ１３１の形状を示す。バンプ１３１を形成しているＩｎは、ウェットバックにより溶融した際に、表面張力により丸まった形状になるとともに、下地金属膜１１６の周囲に形成されている絶縁膜１１５により弾かれるため、図１９に示される形状となる。尚、図１９（ａ）は、ウェットバックを行った後のバンプ１３１の上面図であり、図１９（ｂ）は短辺側の側面図、図１９（ｃ）は長辺側の側面図である。尚、同様の工程を信号処理回路チップ２０についても行い、赤外線検知素子チップ１０と信号処理回路チップ２０とを接合することにより、本実施の形態における半導体装置である赤外線検出装置を作製することができる。
【００４１】
本実施の形態は、下地金属膜１１６等の形状を除き、第１の実施の形態と同様の製造方法により製造することができる。上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００４２】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、赤外線検知素子チップ１０及び信号処理回路チップ２０において、下地金属膜が一方向に沿って複数形成されている構造のものである。
【００４３】
具体的には、図２０に示されるように、赤外線検知素子チップ１０の画素１２には、正方形の画素１２の対角する方向に沿って、２つの下地金属膜２１６ａ、２１６ｂが形成されおり、下地金属膜２１６ａ、２１６ｂの周囲には、絶縁膜２１５が形成されている。
【００４４】
本実施の形態においては、下地金属膜２１６ａ、２１６ｂは、長方形の形状で形成されており、長方形の長手方向となる長辺Ｌｃが７μｍ、短辺Ｌｄが４μｍとなるように形成されている。また、下地金属膜２１６ａと下地金属膜２１６ｂとの間隔Ｌｅが２μｍとなるように形成されている。
【００４５】
本実施の形態においては、下地金属膜２１６ａ、２１６ｂの形状は、長方形以外にも、正方形や円形等であってもよく、複数の下地金属膜が一方向に並ぶように形成されていればよい。
【００４６】
図２１は、本実施の形態において、ウェットバック（溶融成形）を行った後のバンプ２３１の形状を示す。バンプ２３１を形成しているＩｎは、ウェットバックにより溶融した際に、表面張力により丸まった形状になるとともに、下地金属膜２１６ａ、２１６ｂの周囲に形成されている絶縁膜２１５により弾かれるため、図２１に示される形状となる。この際、下地金属膜２１６ａと下地金属膜２１６ｂとの間には、下地金属膜が形成されていない領域が存在しているが、下地金属膜２１６ａと下地金属膜２１６ｂとの間隔Ｌｅは２μｍと狭いため、この領域の上にも溶けて固まったバンプ２３１がのっている。尚、図２１（ａ）は、ウェットバックを行った後のバンプ２３１の上面図であり、図２１（ｂ）は短辺側の側面図、図２１（ｃ）は長辺側の側面図である。同様の工程を信号処理回路チップ２０についても行い、赤外線検知素子チップ１０と信号処理回路チップ２０とを接合することにより、本実施の形態における半導体装置である赤外線検出装置を作製することができる。
【００４７】
本実施の形態は、下地金属膜の形状等を除き、第１の実施の形態と同様の製造方法により製造することができる。上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００４８】
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【００４９】
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
第１の方向と直交する第２の方向において前記第１の方向の長さより短い長さを有する金属膜と前記金属膜上に設けられた第１バンプとが設けられた第１の電子部品と、第３の方向と直交する第４の方向において前記第３の方向の長さより短い長さを有する金属膜と前記金属膜上に設けられた第２バンプとが設けられた第２の電子部品とを、前記第１バンプと前記第２バンプとで接触させ、
前記第１バンプと前記第２バンプとを接触させた状態で加熱し、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを接合することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記２）
前記第１の電子部品は、前記第１の電子部品上に設けられた前記金属膜上に前記第１バンプを形成することにより形成されることを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。
（付記３）
前記第１バンプを形成する前に、
前記第１の電子部品上に前記金属膜を形成することを特徴とする付記２に記載の半導体装置の製造方法。
（付記４）
前記金属膜の形状は楕円であることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記５）
前記金属膜の形状は長方形であることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記６）
前記金属膜の形状は、短手方向に対する長手方向の比が、２以上、１０以下であることを特徴とする付記１から５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記７）
前記第１の電子部品と前記第２の電子部品との接合は、前記第１の方向と前記第３の方向とが略直交した状態で行われることを特徴とする付記１から６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記８）
前記第１バンプは、第１の方向と直交する第２の方向において前記第１の方向の長さより短い長さを有する形状であることを特徴とする付記１から７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記９）
前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを接合する工程は、前記第１の電子部品における前記バンプの長手方向と、前記第２の電子部品における前記バンプの長手方向とが、略直交した状態で行われることを特徴とする付記１から８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記１０）
前記第１の電子部品の一方の面において、前記金属膜の周囲には絶縁膜が形成されており、
前記第２の電子部品の一方の面において、前記金属膜の周囲には絶縁膜が形成されていることを特徴とする付記１から９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記１１）
前記バンプは、Ｉｎを含む材料により形成されていることを特徴とする付記１から１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記１２）
前記バンプを形成した後、前記第１の電子部品のバンプと前記第２の電子部品のバンプとを接触させる工程の前に、
前記バンプを加熱し、溶融させる工程を含むことを特徴とする付記１から１１のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記１３）
前記第１の電子部品は、化合物半導体により形成されており、
前記第２の電子部品は、シリコンにより形成されていることを特徴とする付記１から１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記１４）
前記第１の電子部品は、ＧａＡｓを含む材料により形成されていることを特徴とする付記１３に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１５）
前記第１の電子部品には、赤外線または光を検出する複数の画素が、１次元または２次元に配列されており、
前記バンプは、前記画素に対応して設けられていることを特徴とする付記１から１４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記１６）
前記第１の電子部品に代えて、一方の基板を用い、
前記第２の電子部品に代えて、他方の基板を用いていることを特徴とする付記１から１５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記１７）
前記第１の電子部品と前記第２の電子部品との接合は、前記第１の方向と前記第３の方向とが略直交した状態で行われることを特徴とする付記１から１６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記１８）
前記第１バンプは、第１の方向と直交する第２の方向において前記第１の方向の長さより短い長さを有する形状であることを特徴とする付記１から１７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記１９）
第１の方向と直交する第２の方向において前記第１の方向の長さより短い長さを有する金属膜を有する第１の電子部品と、
第３の方向と直交する第４の方向において前記第３の方向の長さより短い長さを有する金属膜を有する第２の電子部品と、
前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを接続し、前記第１の電子部品の金属膜と前記第２の電子部品の金属膜との間に設けられたバンプ接合部と、
を有することを特徴とする半導体装置。
（付記２０）
前記金属膜の形状は、楕円であることを特徴とする付記１９に記載の半導体装置。
（付記２１）
前記金属膜の形状は、長方形であることを特徴とする付記１９に記載の半導体装置。
（付記２２）
前記金属膜の形状は、短手方向に対する長手方向の比が、２以上、１０以下であることを特徴とする付記１９から２１のいずれかに記載の半導体装置。
（付記２３）
前記第１の電子部品における前記金属膜の長手方向と、前記第２の電子部品における前記金属膜の長手方向とは、略直交していることを特徴とする付記１９から２２のいずれかに記載の半導体装置。
（付記２４）
前記第１の方向と前記第３の方向とは略直交していることを特徴とする付記１９から２３のいずれかに記載の半導体装置。
【符号の説明】
【００５０】
１０        赤外線検知素子チップ
１０ａ      一方の面
１０ｂ      他方の面
１１        赤外線検知素子部
１１ａ      活性層
１１ｂ      コンタクト層
１２        画素
１３        分離溝
１４        反射金属膜
１５        絶縁膜
１６        下地金属膜
２０        信号処理回路チップ
２０ａ      一方の面
２５        絶縁膜
２６        下地金属膜
３０        バンプ接合部
３１        バンプ
３２        バンプ
４０        ＧａＡｓ基板
【図１】
2016213326.tif 000003
【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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