JP2011192669A - Back-illuminated solid-state imaging device, and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、裏面照射型固体撮像装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a back-illuminated solid-state imaging device and a method for manufacturing the same.
裏面照射型固体撮像装置の製造方法については、例えば、下記非特許文献１等に、その一例が開示されている。上記非特許文献１のPage 129の上側の資料に示されているように、裏面照射型固体撮像装置の製造方法は、イメージセンサを形成したWaferの表面を平坦化して支持基板と合わせ、直接接合し、センサー基板の裏面を研削・研磨・Wet Etching などを組み合わせて薄膜化した上で、裏面の暗電流抑制層を形成し、反射防止膜を積み、PAD部を形成し、カラーフィルタとマイクロレンズを形成し、パッケージ組立をするというフローが一般的である。上記製造フローにおいて、支持基板を接合後に、１０００℃を超える温度でアニールすれば、接合界面において十分強い接合強度を得ることが可能である。
An example of the manufacturing method of the backside illumination type solid-state imaging device is disclosed in the following Non-Patent
しかしながら、配線層を形成した後では、配線層の特性を考慮する必要があるため、せいぜい４００℃程度までの熱処理に制限するしかない。 However, after the formation of the wiring layer, it is necessary to consider the characteristics of the wiring layer, so that the heat treatment up to about 400 ° C. must be limited.
その為、接合面の接合強度は十分では無く、組立工程でダイシングを実施した場合に、薄くなったセンサー層が、支持基板から剥れる現象が発生する。ダイシング条件を最適化していくと見かけ上は改善するが、端部界面が離れていて時間の経過と共にハガレが進行していく。 For this reason, the bonding strength of the bonding surface is not sufficient, and when dicing is performed in the assembly process, a phenomenon that the thinned sensor layer is peeled off from the support substrate occurs. When the dicing conditions are optimized, the appearance is improved. However, the end interface is separated and the peeling progresses with time.
特に、温度サイクルを掛けた場合にはこのハガレに起因した不良が発生しやすく、例えば、ボンディングワイヤを軽く引っ張るとＰＡＤ部が容易に界面から剥離するほどである。 In particular, when a temperature cycle is applied, defects due to this peeling easily occur. For example, when the bonding wire is pulled lightly, the PAD part is easily peeled off from the interface.
上記のように、従来の裏面照射型固体撮像装置およびその製造方法は、強度が不十分であるため、不良率が増大するという傾向がある。 As described above, the conventional back-illuminated solid-state imaging device and the manufacturing method thereof have insufficient strength, and thus the defect rate tends to increase.
この発明は、強度を向上でき、不良率の低減に有利な裏面照射型固体撮像装置およびその製造方法を提供する。 The present invention provides a back-illuminated solid-state imaging device that can improve the strength and is advantageous in reducing the defect rate, and a method for manufacturing the same.
この発明の一態様に係る裏面照射型固体撮像装置は、支持基板上に光電変換部及び信号走査回路部を含む複数の画素が配置される画素領域を備え、前記信号走査回路部が形成される前記支持基板の表面とは反対側の基板表面上に光照射面が形成され、前記信号走査回路部は、前記支持基板上の層間絶縁膜中に配置され、前記光電変換部は、前記層間絶縁膜上の半導体層に配置され、ダイシング溝と、前記光照射面側の前記半導体層上に設けられるパッドと、前記ダイシング溝と前記パッドとの間であって、前記ダイシング溝に沿って形成される溶融溝とを具備する。 A backside illumination type solid-state imaging device according to an aspect of the present invention includes a pixel region in which a plurality of pixels including a photoelectric conversion unit and a signal scanning circuit unit are arranged on a support substrate, and the signal scanning circuit unit is formed. A light irradiation surface is formed on the surface of the substrate opposite to the surface of the support substrate, the signal scanning circuit unit is disposed in an interlayer insulating film on the support substrate, and the photoelectric conversion unit is formed of the interlayer insulation. A dicing groove disposed on the semiconductor layer on the film, a pad provided on the semiconductor layer on the light irradiation surface side, and between the dicing groove and the pad and formed along the dicing groove. And a melting groove.
この発明の一態様に係る裏面照射型固体撮像装置の製造方法は、第１支持基板，埋込み酸化膜，および半導体層が順次形成された半導体基板を用い、前記半導体層上に層間絶縁膜を形成し、前記層間絶縁膜中に信号走査線回路部を形成する工程と、前記信号走査線回路部上に第２支持基板を接合する工程と、前記埋込み酸化膜をストッパ層として用い、前記第１支持基板を薄膜化して除去する工程と、前記信号走査線回路部と反対側である光照射面側の前記半導体層に光電変換部を形成する工程と、光照射面側の前記半導体層上にパッドを形成する工程と、ダイシングラインと前記パッドとの間であって前記ダイシングラインに沿ってレーザー光を照射し、少なくとも前記層間絶縁膜と前記第２支持基板との界面を溶融させて溶接した、溶融溝を形成する第１レーザー照射工程と、前記ダイシング溝に沿ってダイシングを行い、装置ごとに分離する工程とを具備する。 According to an embodiment of the present invention, there is provided a backside illumination type solid-state imaging device using a first support substrate, a buried oxide film, and a semiconductor substrate on which a semiconductor layer is sequentially formed, and forming an interlayer insulating film on the semiconductor layer Forming a signal scanning line circuit portion in the interlayer insulating film; bonding a second support substrate on the signal scanning line circuit portion; and using the buried oxide film as a stopper layer. Removing the support substrate by thinning, forming a photoelectric conversion portion on the semiconductor layer on the light irradiation surface side opposite to the signal scanning line circuit portion, and on the semiconductor layer on the light irradiation surface side A step of forming a pad, and a laser beam is irradiated between the dicing line and the pad along the dicing line to melt and weld at least an interface between the interlayer insulating film and the second support substrate. Melting A first laser irradiation step of forming a diced along the dicing grooves, and a step of separating each device.
この発明の一態様に係る裏面照射型固体撮像装置の製造方法は、第１支持基板，埋込み酸化膜，および半導体層が順次形成された半導体基板を用い、前記半導体層上に層間絶縁膜を形成し、前記層間絶縁膜中に信号走査線回路部を形成する工程と、前記信号走査線回路部上に第２支持基板を接合する工程と、前記埋込み酸化膜をストッパ層として用い、前記第１支持基板を薄膜化して除去する工程と、前記信号走査線回路部と反対側である光照射面側の前記半導体層に光電変換部を形成する工程と、光照射面側の前記半導体層上にパッドを形成する工程と、ダイシング溝と前記パッドとの間であって前記ダイシング溝に沿ってレーザー光を照射し、少なくとも前記層間絶縁膜と前記第２支持基板との間の界面強度が高い領域を形成する第１レーザー照射工程と、前記ダイシング溝に沿ってダイシングを行い、装置ごとに分離する工程とを具備する。 According to an embodiment of the present invention, there is provided a backside illumination type solid-state imaging device using a first support substrate, a buried oxide film, and a semiconductor substrate on which a semiconductor layer is sequentially formed, and forming an interlayer insulating film on the semiconductor layer Forming a signal scanning line circuit portion in the interlayer insulating film; bonding a second support substrate on the signal scanning line circuit portion; and using the buried oxide film as a stopper layer. Removing the support substrate by thinning, forming a photoelectric conversion portion on the semiconductor layer on the light irradiation surface side opposite to the signal scanning line circuit portion, and on the semiconductor layer on the light irradiation surface side A step of forming a pad, and a region between the dicing groove and the pad that is irradiated with laser light along the dicing groove and at least an interface strength between the interlayer insulating film and the second support substrate is high. The first And Heather irradiation step, diced along the dicing grooves, and a step of separating each device.
この発明によれば、強度を向上でき、不良率の低減に有利な裏面照射型固体撮像装置およびその製造方法が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a back-illuminated solid-state imaging device that can improve the strength and is advantageous in reducing the defect rate, and a method for manufacturing the same.
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、光照射面（受光面）が、信号走査回路部が形成される半導体基板表面上と反対側の半導体基板上の裏面側に設けられる裏面照射型（ＢＳＩ：Back side illumination）の固体撮像装置を一例に挙げる。尚、この説明においては、全図にわたり共通の部分には共通の参照符号を付す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, a light irradiation surface (light receiving surface) is provided on the back side of the semiconductor substrate opposite to the surface of the semiconductor substrate on which the signal scanning circuit unit is formed (BSI: Back side illumination). An example is a solid-state imaging device. In this description, common parts are denoted by common reference symbols throughout the drawings.
［第１の実施形態］
まず、図１乃至図１３を用いて、この発明の第１の実施形態に係る裏面照射型固体撮像装置およびその製造方法を説明する。
＜１．構成例＞
図１乃至図３を用いて、この発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成例について説明する。
１−１．全体構成例
まず、図１を用いて、本例に係る固体撮像装置の全体構成例について説明する。図１は、本例に係る固体撮像装置の全体構成例を示すシステムブロック図である。図１では、画素領域のカラム位置にＡＤ変換回路が配置された場合の一構成について示した。
[First Embodiment]
First, a backside illumination solid-state imaging device and a method for manufacturing the same according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
<1. Configuration example>
A configuration example of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
1-1. Overall configuration example
First, an example of the entire configuration of the solid-state imaging device according to this example will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a system block diagram illustrating an example of the overall configuration of a solid-state imaging device according to this example. FIG. 1 shows one configuration in the case where an AD conversion circuit is arranged at a column position in the pixel region.
図示するように、本例に係る固体撮像装置１０は、画素領域１２と周辺領域１４とを備える。
画素領域１２は、半導体基板に、光電変換部及び信号走査回路部を含んだ単位画素（Pixel）１の行列が配置される。
光電変換部は、光電変換し蓄積するフォトダイオードを備え、撮像部として機能する。信号走査回路部は、後述する増幅トランジスタ等を備え、光電変換部からの信号を読み出し増幅しＡＤ変換回路１５に送信する。本例の場合、光照射面（光電変換部）は、信号走査回路部が形成される半導体基板表面上と反対側の半導体基板上の裏面側に設けられる。
As illustrated, the solid-
In the
The photoelectric conversion unit includes a photodiode that performs photoelectric conversion and accumulation, and functions as an imaging unit. The signal scanning circuit unit includes an amplification transistor, which will be described later, reads and amplifies a signal from the photoelectric conversion unit, and transmits the amplified signal to the
周辺領域１４には、例えば、上記信号走査回路部を駆動するための垂直シフトレジスタ１３およびＡＤ変換回路１５等の駆動回路を配置される。
In the
垂直シフトレジスタ（Vertical Shift register）１３は、信号ＬＳ１〜ＳＬｋを画素領域１２に出力し、単位画素１を行毎に選択する選択部として機能する。選択された行の単位画素１からはそれぞれ、入射された光の量に応じたアナログ信号Ｖsigが垂直信号線ＶＳＬを介して出力される。
The vertical shift register 13 (Vertical Shift register) 13 outputs signals LS1 to SLk to the
ＡＤ変換回路（ＡＤＣ）１５は、垂直信号線ＶＳＬを介して入力されたアナログ信号Ｖsigを、デジタル信号に変換する。 The AD conversion circuit (ADC) 15 converts the analog signal Vsig input via the vertical signal line VSL into a digital signal.
尚、ここでは、固体撮像装置の全体構成の一部として、図示およびその説明を省略したが、これに限られるものではない。即ち、例えば、画素領域１２等の動作を制御する制御回路等を更に備えていても良い。カラム並列にＡＤＣ回路が配置されずチップレベルにＡＤＣ回路が配置される構成、或いはセンサーチップ上にＡＤＣが配置されない構成等であっても良い。
Here, illustration and description thereof are omitted as part of the overall configuration of the solid-state imaging device, but the present invention is not limited to this. That is, for example, a control circuit that controls the operation of the
１−２．画素領域の回路構成例
次に、図２を用いて、図１中の画素領域１２の回路構成例について説明する。本例では、単一の画素領域１２で複数の色情報を取得する単版式撮像素子を一例に挙げて説明する。
1-2. Circuit configuration example of pixel area
Next, a circuit configuration example of the
図示するように、画素領域１２は、垂直シフトレジスタ１３からの読み出し信号線と垂直信号線ＶＳＬとの交差位置にマトリクス状に配置された複数の単位画素１を備えるものである。
As shown in the figure, the
単位画素（PIXEL）１は、フォトダイオードＰＤ、増幅トランジスタＴｂ、読み出しトランジスタＴｄ、リセットトランジスタＴｃ、アドレストランジスタＴａを備えている。 The unit pixel (PIXEL) 1 includes a photodiode PD, an amplification transistor Tb, a readout transistor Td, a reset transistor Tc, and an address transistor Ta.
上記画素１の構成において、フォトダイオードＰＤは光電変換部を構成する。増幅トランジスタＴｂ、読み出しトランジスタＴｄ、リセットトランジスタＴｃ、およびアドレストランジスタＴａは、信号走査回路部を構成する。
In the configuration of the
フォトダイオードＰＤのカソードには、基準電位Ｖssが与えられる。
増幅トランジスタＴｂは、浮遊拡散層（フローティングディフュージョン：検出部）ＦＤからの信号を増幅して出力するように構成されている。増幅トランジスタＴｂのゲートは浮遊拡散層ＦＤに接続され、ソースは垂直信号線ＶＳＬに接続され、ドレインはアドレストランジスタＴａのソースに接続されている。垂直信号線ＶＳＬにより送信される単位画素１の出力信号は、ＣＤＳ雑音除去回路２８により雑音が除去された後、出力端子２９から出力される。
A reference potential Vss is applied to the cathode of the photodiode PD.
The amplification transistor Tb is configured to amplify and output a signal from the floating diffusion layer (floating diffusion: detection unit) FD. The gate of the amplification transistor Tb is connected to the floating diffusion layer FD, the source is connected to the vertical signal line VSL, and the drain is connected to the source of the address transistor Ta. The output signal of the
読み出しトランジスタＴｄは、フォトダイオードＰＤでの信号電荷の蓄積を制御するように構成されている。読み出しトランジスタＴｄのゲートは読み出し信号線ＴＲＦに接続され、ソースはフォトダイオードＰＤのアノードに接続され、ドレインは浮遊拡散層ＦＤに接続されている。 The read transistor Td is configured to control the accumulation of signal charges in the photodiode PD. The gate of the read transistor Td is connected to the read signal line TRF, the source is connected to the anode of the photodiode PD, and the drain is connected to the floating diffusion layer FD.
リセットトランジスタＴｃは、増幅トランジスタＴｂのゲート電位をリセットするように構成されている。リセットトランジスタＴｃのゲートはリセット信号線ＲＳＴに接続され、ソースは浮遊拡散層ＦＤに接続され、ドレインはドレイン電源に接続される電源端子２５に接続されている。
The reset transistor Tc is configured to reset the gate potential of the amplification transistor Tb. The gate of the reset transistor Tc is connected to the reset signal line RST, the source is connected to the floating diffusion layer FD, and the drain is connected to the
アドレストランジスタＴａのゲートは、アドレス信号線ＡＤＲに接続されている。 The gate of the address transistor Ta is connected to the address signal line ADR.
負荷トランジスタＴＬのゲートは選択信号線ＳＦに接続され、ドレインは増幅トランジスタＴｂのソースに接続され、ソースは制御信号線ＤＣに接続されている。 The gate of the load transistor TL is connected to the selection signal line SF, the drain is connected to the source of the amplification transistor Tb, and the source is connected to the control signal line DC.
読み出し駆動動作
この画素領域１２の構造による読み出し駆動動作は、次のようである。まず、読み出し行のアドレストランジスタＴａが、垂直シフトレジスタ１３から送られる行選択パルスによりオン（ＯＮ）状態になる。
Read drive operation
The read driving operation by the structure of the
続いて、同様に垂直シフトレジスタ１３から送られたリセットパルスによりリセットトランジスタＴｃが、オン（ＯＮ）状態になり、浮遊拡散層ＦＤの電位に近い電圧にリセットされる。その後、リセットトランジスタＴｃは、オフ（ＯＦＦ）状態になる。
Subsequently, the reset transistor Tc is similarly turned on by the reset pulse sent from the
続いて、トランスファゲート４が、オン（ＯＮ）状態になり、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷が浮遊拡散層ＦＤに読み出され、浮遊拡散層ＦＤの電位が読み出された信号電荷数に応じて変調される。
Subsequently, the
続いて、変調された信号が、ソースフォロワを構成するＭＯＳトランジスタにより垂直信号線ＶＳＬに読み出され、読み出し動作を完了する。 Subsequently, the modulated signal is read to the vertical signal line VSL by the MOS transistor constituting the source follower, and the read operation is completed.
１−３．断面構成例
次に、図３を用いて、本例に係る固体撮像装置の断面構成例について説明する。
1-3. Cross-sectional configuration example
Next, a cross-sectional configuration example of the solid-state imaging device according to this example will be described with reference to FIG.
図示するように、本例に係る固体撮像装置は、画素領域１２，周辺領域１４，およびダイシング領域１６により区画される。
As shown in the figure, the solid-state imaging device according to this example is partitioned by a
画素領域１２には、支持基板（Si Support sub）７２上に、マトリクス状に配置される単位画素（Pixel）１が配置される。単位画素１は、光電変換部５１と信号走査回路部５２とにより構成される。
In the
光電変換部５１は、半導体層（n-epi）５５、各単位画素１の境界部分を囲むように設けられ素子分離領域を区画するｐ型不純物層５６、半導体層５５上に順次設けられる反射防止膜（ｐ型不純物層）５７、色フィルタ５８、およびマイクロレンズ５９を備える。
The
信号走査回路部５２は、信号走査回路面側の支持基板７２の表面上に設けられる層間絶縁膜６０中に形成される上記増幅トランジスタ２３等および、多層配線層６１を備える。
The signal
周辺領域１４には、本例では、Ｍ１Ｐａｄ、Ｍ３Ｐａｄ、素子分離絶縁膜ＳＴＩが配置される。周辺領域１４は、図１において、例えば、カラム方向に沿った垂直シフトレジスタ１３等が配置される。
In this example, M1Pad, M3Pad, and element isolation insulating film STI are disposed in the
Ｍ１Ｐａｄ、Ｍ３Ｐａｄは、層間絶縁膜６０中に設けられる。素子分離絶縁膜ＳＴＩは、半導体層５５中に埋め込み形成され、図示せぬ構成回路と画素領域１２とを区画する。
M1Pad and M3Pad are provided in the
ダイシング領域１６には、パッド６３，ボンディングワイヤ６５，レーザー溶融溝７７，ダイシング溝７８が配置される。
In the
パッド６３は反射防止膜５７上に設けられ、層間絶縁膜６０中に設けられる配線層６６に電気的に接続される。ボンディングワイヤ６５は、パッド６３上にボンディングされ、外部から電源電圧（例えば、ＶＣＣ、ＶＳＳ等）が与えられる。この電源電圧は、配線層６６を介して、例えば、Ｍ１Ｐａｄ、Ｍ３Ｐａｄと電気的に接続される。
The
ダイシング溝７８は、ダイシングーマークＤＭを目印として、ダイシングレーンに沿って形成される。尚、ここでは図示を省略するが、ダイシング溝７８の底部は、例えば、支持基板７２を貫通し、支持基板７２下のダイシングテーパまで達する深さとなるように形成しても良い。
The dicing
レーザー溶融溝７７は、ダイシング溝７８とパッド６３との間に、ダイシング溝７８に沿って形成される。レーザー溶融溝７７は、後述するように、ダイシング工程前に、レーザー光を照射して、その照射熱により照射位置の構成膜（反射防止膜５７，半導体層５５，層間絶縁膜６０，支持基板７２）を溶融させ、冷却後に構成膜の接合界面（７７−２Ａ，７７−２Ｂ，７７−２Ｃ）が溶接された状態となって形成される。
そのため、レーザー溶融溝７７は、支持基板７２と層間絶縁膜６０との界面７７−２Ａ，層間絶縁膜６０と半導体層５５との界面７７−２Ｂ，および半導体層５５と反射防止膜５７との界面７７−２Ｃの界面強度が、他の領域よりも高い周辺領域７７−１を有する。
The
Therefore, the
レーザー溶融溝７７の深さＨ７７は、本例の場合、支持基板７２にまで達している。
レーザー溶融溝７７の底部上には、本例の場合、溶融された構成膜（反射防止膜５７，半導体層５５，層間絶縁膜６０，支持基板７２）のデブリＤｅｂが堆積される。
The depth H77 of the
In the case of this example, a debris Deb of a melted constituent film (
上記のように、本例に係る固体撮像装置は、ダイシング溝７８とパッド６３との間に、ダイシング溝７８に沿って形成されるレーザー融解溝７７を具備する。そのため、後述するダイシング工程時に、構成膜の接合界面（７７−２Ａ，７７−２Ｂ，７７−２Ｃ）のハガレを防止できるため、強度を向上でき、不良率を低減できる点で有利である。加えて、製造後の時間経過と共に進行するハガレも防止できる点で有利である。
As described above, the solid-state imaging device according to this example includes the
＜２．製造方法＞
２−１．裏面照射型固体撮像装置について
次に、図４乃至図６を用い、本例に係る裏面照射型固体撮像装置の製造方法について説明する。
まず、図４に示すように、ＳＯＩ（Silicon On Insulater）基板を用いる。図示するように、本例のＳＯＩ基板は、第１支持基板（Si Sensor sub）７１上に、埋込み酸化膜（Insulater：ＢＯＸ層）７５、および半導体層（エピタキシャル層：n-epi）５５が順次積層された基板である。
<2. Manufacturing method>
2-1. Back-illuminated solid-state imaging device Next, a manufacturing method of the back-illuminated solid-state imaging device according to this example will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 4, an SOI (Silicon On Insulater) substrate is used. As shown in the figure, in the SOI substrate of this example, a buried oxide film (Insulater: BOX layer) 75 and a semiconductor layer (epitaxial layer: n-epi) 55 are sequentially formed on a first support substrate (Si Sensor sub) 71. It is a laminated substrate.
続いて、図５に示すように、画素領域１２および周辺領域１４に、信号走査線回路５２を形成する。即ち、周辺領域１４における半導体層５５中の素子分離領域に、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）等を埋め込み、素子分離絶縁膜ＳＴＩを形成する。続いて、半導体層５１中にトレンチマーク６４を形成する。
続いて、半導体層５５上に、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）等を堆積させ、層間絶縁膜６０を形成する。続いて、通常のＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）製造工程を用いて、画素領域１２に多層配線層を形成し、周辺領域１４にＭ１Ｐａｄ，Ｍ３Ｐａｄ等を形成して、信号走査回路部５２を形成する。
続いて、形成した信号走査回路部５２上に、第２支持基板（Si Support sub）７２を接合させる。
Subsequently, as shown in FIG. 5, a signal
Subsequently, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ) or the like is deposited on the
Subsequently, a second support substrate (Si Support sub) 72 is bonded onto the formed signal
続いて、図６に示すように、埋込酸化膜（ＢＯＸ層）７５をストッパ層として用い、第１支持基板７１をエッチングし、第１支持基板７１を薄膜化し、これを除去する。より具体的には、例えば、エッチャントとしてＫＯＨ等のアルカリエッチング材を用い、埋込酸化膜（ＢＯＸ層）７５の表面上で高密度にエッチングをストップさせる。
Subsequently, as shown in FIG. 6, using the buried oxide film (BOX layer) 75 as a stopper layer, the
続いて、画素領域１２における半導体層５５中に、ｐ型不純物を導入し、画素間を分離する画素分離層５６を形成する。続いて、画素領域１２における半導体層５５上に、反射防止膜５７，色フィルタ５８，およびマイクロレンズ５９を順位形成する。続いて、ダイング領域１６に、パッド６３およびダイシングマークＤＭを形成する。
Subsequently, a p-type impurity is introduced into the
２−２．ダイシング工程について
次に、図７乃至図１２を用い、本例に係る裏面照射型固体撮像装置のダイシング工程について説明する。
2-2. Dicing Step Next, the dicing step of the backside illumination type solid-state imaging device according to this example will be described with reference to FIGS.
まず、図７に示すように、シリコンウェハ８０上には、上記製造工程により形成された多数の裏面照射型固体撮像装置が配置されている。図中で拡大して示す部分には、固体撮像装置１０−１〜１０−４が配置され、これらの固体撮像装置１０−１〜１０−４は、ダイシングラインＤＬに沿って、以下に示すダイシング工程により、別々に分離される。 First, as shown in FIG. 7, a large number of back-illuminated solid-state imaging devices formed by the above manufacturing process are arranged on a silicon wafer 80. Solid-state imaging devices 10-1 to 10-4 are arranged in the enlarged portion in the drawing, and these solid-state imaging devices 10-1 to 10-4 are dicing shown below along the dicing line DL. Separated by the process.
図８に示すように、この説明では、図７中のＡ−Ａ線に沿った断面（裏面照射型固体撮像装置１０−１，１０−２）を一例に挙げて説明する。 As shown in FIG. 8, in this description, a cross section taken along line AA in FIG. 7 (backside illumination type solid-state imaging devices 10-1 and 10-2) will be described as an example.
続いて、図９および図１０に示すように、ダイシング工程前に、ダイシングラインＤＬとパッド６３との間であってダイシングラインＤＬの平行の左右に沿ってレーザー光７９を照射し、照射位置の構成膜（反射防止膜５７，半導体層５５，層間絶縁膜６０，支持基板７２）を融解することにより、構成膜の接合界面（７７−２Ａ，７７−２Ｂ，７７−２Ｃ）を溶融させる。レーザー照射工程の際、例えば、本例では、深さＨ７７が少なくとも支持基板７２にまで達するように強度等の照射条件を制御する。このように深さＨ７７が支持基板７２にまで達するように制御することで、支持基板７２のデブリ（シリコン等）を確認することができ、溶融溝７７の制御性を向上することができる。尚、このレーザー照射工程の際、レーザー溶融溝７７の周囲に溶融物が飛び散る現象が起こり得るが、レーザー溶融溝７７が形成される裏面側には読み出しトランジスタ等のデバイスが存在せず、さらに、画素領域１２から十分離れているため、画像欠陥になるリスクを回避することができる。
Subsequently, as shown in FIGS. 9 and 10, before the dicing step,
より具体的に、このレーザー照射工程の際の加工条件は、例えば、本例の場合、レーザー光として２００［ＫＨｚ］程度の長パルスレーザーを用い、５［μＪ／Ｐ（パルス）］以上７．５［μＪ／Ｐ（パルス）］以下の間であることが望ましい。これ以上の強度、例えば、１０［μＪ／Ｐ］以上である場合は、支持基板７２のより深い部分や、ダイシングラインＤＬを超えて溝が形成されるため、望ましくない。
More specifically, the processing conditions in this laser irradiation step are, for example, in the case of this example, a long pulse laser of about 200 [KHz] is used as the laser beam, and is 5 [μJ / P (pulse)] or more. It is desirable to be between 5 [μJ / P (pulse)] or less. A strength higher than this, for example, 10 [μJ / P] or more is not desirable because a groove is formed deeper than the
続いて、その後、所定の時間経過させて固体撮像装置１０−１、１０−２を室温（２０℃）程度まで冷却し、構成膜の接合界面（７７−２Ａ，７７−２Ｂ，７７−２Ｃ）を溶接させ、レーザー溶融溝７７を形成する。そのため、レーザー溶融溝７７には、支持基板７２と層間絶縁膜６０との界面７７−２Ａ，層間絶縁膜６０と半導体層５５との界面７７−２Ｂ，および半導体層５５と反射防止膜５７との界面７７−２Ｃの界面強度が、他の領域よりも高い周辺領域７７−１が形成される。
Subsequently, after a predetermined time has elapsed, the solid-state imaging devices 10-1 and 10-2 are cooled to about room temperature (20 ° C.), and the bonding interfaces (77-2A, 77-2B, 77-2C) of the constituent films are performed. Are welded to form a
レーザー溶融溝７７の底部上には、本例の場合、溶融された構成膜（反射防止膜５７，半導体層５５，層間絶縁膜６０，支持基板７２）のデブリＤｅｂが堆積される。
In the case of this example, a debris Deb of a melted constituent film (
続いて、図１１および図１２に示すように、ダイシング溝ＤＬに沿って、ダイシングマークＤＭを目印として、例えば、ダイシングカッターＤＣを用い、構成膜（反射防止膜５７，半導体層５５，層間絶縁膜６０，支持基板７２）を順次除去し、ダイシング溝７８を形成し、裏面照射型固体撮像装置１０−１，１０−２をそれぞれ分離させる。尚、ここでは図示を省略するが、ダイシング溝７８の底部は、例えば、支持基板７２を貫通した、ダイシングテーパまで達する深さとなるように形成しても良い。
Subsequently, as shown in FIGS. 11 and 12, along the dicing groove DL, for example, using a dicing cutter DC with the dicing mark DM as a mark, the constituent films (
このダイシング工程の際の前には、構成膜の接合界面（７７−２Ａ，７７−２Ｂ，７７−２Ｃ）の界面強度が向上された上記ダイシング溝７７が形成されている。
そのため、ダイシング加工時において、構成膜がダイシング溝７８の端面から素子領域１２へはがれるが広がる現象を抑止することができる。また、加工後において時間経過と共に進行するハガレ現象も抑制できる点で有利である。
Prior to the dicing step, the dicing
Therefore, it is possible to suppress a phenomenon in which the constituent film peels off from the end face of the dicing
尚、上記に限らず、必要に応じて、有機材料などの保護膜を塗布してからレーザー照射を実施し、後で保護膜を除去する方法も採用することも可能である。 Note that the present invention is not limited to the above, and it is also possible to employ a method in which a protective film such as an organic material is applied and then laser irradiation is performed, and the protective film is removed later.
＜３．作用効果＞
第１の実施形態に係る裏面照射型固体撮像装置およびその製造方法によれば、少なくとも下記（１）乃至（３）の効果が得られる。
<3. Effect>
According to the backside illumination type solid-state imaging device and the manufacturing method thereof according to the first embodiment, at least the following effects (1) to (3) can be obtained.
（１）強度を向上でき、不良率の低減に有利である。
上記のように、本例に係る裏面照射型固体撮像装置は、ダイシング溝７８とパッド６３との間に、ダイシング溝７８に沿って形成されるレーザー溶融溝７７を具備する。レーザー溶融溝７７は、上記のように、ダイシング工程前に、レーザー光を照射して、その照射熱により照射位置の構成膜（反射防止膜５７，半導体層５５，層間絶縁膜６０，支持基板７２）を溶融させ、冷却後に構成膜の接合界面（７７−２Ａ，７７−２Ｂ，７７−２Ｃ）が溶接された状態となって形成される。レーザー溶融溝７７は、支持基板７２と層間絶縁膜６０との界面７７−２Ａ，層間絶縁膜６０と半導体層５５との界面７７−２Ｂ，および半導体層５５と反射防止膜５７との界面７７−２Ｃの界面強度が、他の領域よりも高い周辺領域７７−１を有した状態で形成される。
(1) Strength can be improved, which is advantageous in reducing the defect rate.
As described above, the backside illumination type solid-state imaging device according to this example includes the
そのため、ダイシング工程時において、構成膜がダイシング溝７８の端面から素子領域１２へはがれるが広がる現象を抑止することができる。また、加工後において時間経過と共に進行するハガレ現象も抑制できる点で有利である。このように、本例に係る本例に係る裏面照射型固体撮像装置およびその製造方法によれば、強度を向上でき、不良率の低減に有利である。
Therefore, it is possible to suppress a phenomenon in which the constituent film is peeled off from the end face of the dicing
（２）製造コストの低減に対して有利である。 (2) It is advantageous for reducing the manufacturing cost.
本例に係るレーザー照射工程の際には、例えば、レーザー光として２００［ＫＨｚ］程度の比較的長パルスのレーザーを用いることができる。そのため、フォトリソグラフィーの際に用いられる微細加工に必要な短波長の高価なレーザーおよびフォトマスク等が必要なく、制御も比較的容易である点で、製造コストの低減に対して有利である。 In the laser irradiation process according to this example, for example, a relatively long pulse laser of about 200 [KHz] can be used as the laser light. Therefore, there is no need for an expensive laser having a short wavelength necessary for microfabrication used in photolithography, a photomask, or the like, and control is relatively easy, which is advantageous for reducing the manufacturing cost.
（３）制御性を向上できる点で有利である。 (3) It is advantageous in that controllability can be improved.
レーザー照射工程の際に、深さＨ７７が支持基板７２にまで達するように制御することで、支持基板７２のデブリ（シリコン等）を確認することができる。そのため、レーザー溶融溝７７の形成の制御性を向上することができる点で有利である。
By controlling the depth H77 to reach the
［第２の実施形態（溶融溝を形成しない一例）］
次に、第２の実施形態に係る裏面照射型固体撮像装置およびその製造方法について、図１３乃至図１５を用いて説明する。この実施形態は、上記レーザー溶融溝７７を形成せず、界面強度が向上された周辺領域８７−１のみを形成する一例に関するものである。この説明において、上記第１の実施形態と重複する部分の詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment (an example in which a melt groove is not formed)]
Next, a backside illumination solid-state imaging device and a method for manufacturing the same according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. This embodiment relates to an example in which the
＜構成例＞
図１３に示すように、第２の実施形態に係る裏面照射型固体撮像装置は、上記レーザー溶融溝７７を有しておらず、界面強度が向上された周辺領域８７−１のみを有する点で、上記第１の実施形態と相違する。
<Configuration example>
As shown in FIG. 13, the back-illuminated solid-state imaging device according to the second embodiment does not have the
周辺領域８７−１は、その構成膜（反射防止膜５７，半導体層５５，層間絶縁膜６０，支持基板７２）の接合界面（８７−２Ａ，８７−２Ｂ，８７−２Ｃ）が、高温に熱された後冷却されることにより、接合強度がその他の領域よりも増した状態である。そのため、上記と同様なハガレの進行を防止できる。
In the peripheral region 87-1, the bonding interfaces (87-2A, 87-2B, 87-2C) of the constituent films (
＜製造方法＞
次に、本例に係る製造方法について説明する。
図１４および図１５に示すように、ダイシング工程前に、ダイシングラインＤＬとパッド６３との間であってダイシングラインＤＬの平行の左右にレーザー光８９を照射し、照射位置の構成膜（反射防止膜５７，半導体層５５，層間絶縁膜６０，支持基板７２）の接合界面（８７−２Ａ，８７−２Ｂ，８７−２Ｃ）を高温に熱する。
<Manufacturing method>
Next, the manufacturing method according to this example will be described.
As shown in FIGS. 14 and 15, before the dicing step, the
このレーザー照射工程の際には、本例のレーザー光の強度Ｌ８９が、上記第１の実施形態で使用したレーザー光の強度Ｌ７９よりも低い強度（Ｌ８９＜Ｌ７９）で行う。より具体的に、例えば、接合界面（８７−２Ａ，８７−２Ｂ，８７−２Ｃ）の温度が４００℃以上であって、シリコン（Ｓｉ）の融点以下の条件で行うことが望ましい。 In this laser irradiation step, the laser beam intensity L89 of this example is performed at an intensity lower than the laser beam intensity L79 used in the first embodiment (L89 <L79). More specifically, for example, it is desirable that the temperature of the bonding interface (87-2A, 87-2B, 87-2C) is 400 ° C. or higher and the melting point of silicon (Si) or lower.
続いて、その後、所定の時間経過させて固体撮像装置１０−１、１０−２を室温（２０℃）程度まで冷却し、界面強度が、他の領域よりも高い周辺領域８７−１を形成する。 Subsequently, the solid-state imaging devices 10-1 and 10-2 are cooled to about room temperature (20 ° C.) after a predetermined time, and a peripheral region 87-1 having a higher interface strength than other regions is formed. .
＜作用効果＞
上記第２の実施形態に係る裏面照射型固体撮像装置およびその製造方法によれば、少なくとも上記（１）乃至（３）と同様の効果が得られる。
<Effect>
According to the backside illumination type solid-state imaging device and the manufacturing method thereof according to the second embodiment, at least the same effects as the above (1) to (3) can be obtained.
さらに、本例によれば、照射するレーザー光の強度やレーザーパワーは低くして良い。さらに、上記のような溶融溝７７を形成しないため、溶融物が飛び跳ねて周囲に付着する現象を完全に防止できる点でさらに有利である。
Furthermore, according to this example, the intensity and laser power of the irradiated laser beam may be lowered. Further, since the melting
［第３の実施形態（更にレーザー光を照射する一例）］
次に、第３の実施形態に係る裏面照射型固体撮像装置およびその製造方法について、図１６を用いて説明する。この実施形態は、更にレーザー光を照射する一例に関するものである。この説明において、上記第１の実施形態と重複する部分の詳細な説明を省略する。
[Third embodiment (an example of further laser irradiation)]
Next, a backside illumination solid-state imaging device and a method for manufacturing the same according to the third embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment relates to an example in which laser light is further irradiated. In this description, detailed description of the same parts as those in the first embodiment is omitted.
＜製造方法＞
図１６に示すように、支持基板７１を薄膜化して除去した後の光照射面（裏面）側の半導体層５５上に保護レジスト膜を塗布し、シリコンウェハ８０の最外周やダイシングライン周辺や画素や素子の無い領域に、レーザー光９９を照射する。
<Manufacturing method>
As shown in FIG. 16, a protective resist film is applied on the
このようなレーザー照射工程（第２レーザー照射工程）により、照射位置の構成膜の界面接合力を向上することができる。そのため、その後に行われる、シリコンウェハ８０裏面側における製造プロセスやダイシング工程におけるハガレの進行を更に防止できる点で有利である。 By such a laser irradiation process (second laser irradiation process), the interfacial bonding force of the constituent film at the irradiation position can be improved. Therefore, it is advantageous in that it is possible to further prevent the progress of peeling in the manufacturing process and dicing process on the back side of the silicon wafer 80 that is performed thereafter.
＜作用効果＞
上記のように、この実施形態に係る裏面照射型固体撮像装置およびその製造方法によれば、少なくとも上記（１）乃至（３）と同様の効果が得られる。
<Effect>
As described above, according to the backside illumination type solid-state imaging device and the manufacturing method thereof according to this embodiment, at least the same effects as the above (1) to (3) can be obtained.
さらに、本例によれば、支持基板７１を薄膜化して除去した後の光照射面（裏面）側の半導体層５５上に保護レジスト膜を塗布し、シリコンウェハ８０の最外周やダイシングライン周辺や画素や素子の無い領域に、レーザー光９９を照射する。
Further, according to this example, a protective resist film is applied on the
このようなレーザー照射工程（第２レーザー照射工程）により、照射位置の構成膜の界面接合力を向上することができる。そのため、その後に行われる、シリコンウェハ８０裏面側における製造プロセスやダイシング工程におけるハガレの進行を更に防止できる点で有利である。 By such a laser irradiation process (second laser irradiation process), the interfacial bonding force of the constituent film at the irradiation position can be improved. Therefore, it is advantageous in that it is possible to further prevent the progress of peeling in the manufacturing process and dicing process on the back side of the silicon wafer 80 that is performed thereafter.
以上、第１乃至第３の実施形態を用いて本発明の説明を行ったが、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば各実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 The present invention has been described above using the first to third embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Is possible. Each of the above embodiments includes inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in each embodiment, at least one of the problems described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. When at least one of the effects is obtained, a configuration in which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
１…単位画素、１２…画素領域、１４…周辺領域、５１…光電変換部、５２…信号走査回路部、７７…レーザー溶融溝、７７−１…溶融溝の周辺領域、７７−２Ａ，７７−２Ｂ，７７−２Ｃ…構成膜の接合界面、６３…パッド、７８…ダイシング溝。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記信号走査回路部は、前記支持基板上の層間絶縁膜中に配置され、
前記光電変換部は、前記層間絶縁膜上の半導体層に配置され、
ダイシング溝と、
前記光照射面側の前記半導体層上に設けられるパッドと、
前記ダイシング溝と前記パッドとの間であって、前記ダイシング溝に沿って形成される溶融溝とを具備すること
を特徴とする裏面照射型固体撮像装置。 A pixel region on which a plurality of pixels including a photoelectric conversion unit and a signal scanning circuit unit are arranged is provided on a support substrate, and light is emitted on a substrate surface opposite to the surface of the support substrate on which the signal scanning circuit unit is formed. An irradiated surface is formed,
The signal scanning circuit unit is disposed in an interlayer insulating film on the support substrate,
The photoelectric conversion unit is disposed in a semiconductor layer on the interlayer insulating film,
Dicing grooves,
A pad provided on the semiconductor layer on the light irradiation surface side;
A backside illumination type solid-state imaging device comprising: a fusion groove formed between the dicing groove and the pad and along the dicing groove.
を特徴とする請求項１に記載の裏面照射型固体撮像装置。 The melting groove has a peripheral region having a high interface strength between the support substrate and the interlayer insulating film by melting and welding at least an interface between the support substrate and the interlayer insulating film. The back-illuminated solid-state imaging device according to claim 1.
前記底部上には、前記溶融されたデブリを有すること
を特徴とする請求項２に記載の裏面照射型固体撮像装置。 The bottom of the melting groove reaches at least the support substrate;
The back irradiation type solid-state imaging device according to claim 2, wherein the melted debris is provided on the bottom portion.
前記信号走査線回路部上に第２支持基板を接合する工程と、
前記埋込み酸化膜をストッパ層として用い、前記第１支持基板を薄膜化して除去する工程と、
前記信号走査線回路部と反対側である光照射面側の前記半導体層に光電変換部を形成する工程と、
光照射面側の前記半導体層上にパッドを形成する工程と、
ダイシングラインと前記パッドとの間であって前記ダイシングラインに沿ってレーザー光を照射し、少なくとも前記層間絶縁膜と前記第２支持基板との界面を溶融させて溶接した、溶融溝を形成する第１レーザー照射工程と、
前記ダイシング溝に沿ってダイシングを行い、装置ごとに分離する工程と、を具備すること
を特徴とする裏面照射型固体撮像装置の製造方法。 Using a semiconductor substrate on which a first support substrate, a buried oxide film, and a semiconductor layer are sequentially formed, forming an interlayer insulating film on the semiconductor layer, and forming a signal scanning line circuit portion in the interlayer insulating film; ,
Bonding a second support substrate on the signal scanning line circuit unit;
Using the buried oxide film as a stopper layer, thinning and removing the first support substrate;
Forming a photoelectric conversion unit in the semiconductor layer on the light irradiation surface side opposite to the signal scanning line circuit unit;
Forming a pad on the semiconductor layer on the light irradiation surface side;
First, a laser beam is irradiated between the dicing line and the pad along the dicing line, and at least an interface between the interlayer insulating film and the second support substrate is melted and welded to form a melt groove. 1 laser irradiation process,
And a step of performing dicing along the dicing grooves and separating each device, and a method of manufacturing a backside illumination type solid-state imaging device.
前記信号走査線回路部上に第２支持基板を接合する工程と、
前記埋込み酸化膜をストッパ層として用い、前記第１支持基板を薄膜化して除去する工程と、
前記信号走査線回路部と反対側である光照射面側の前記半導体層に光電変換部を形成する工程と、
光照射面側の前記半導体層上にパッドを形成する工程と、
ダイシング溝と前記パッドとの間であって前記ダイシング溝に沿ってレーザー光を照射し、少なくとも前記層間絶縁膜と前記第２支持基板との間の界面強度が高い領域を形成する第１レーザー照射工程と、
前記ダイシング溝に沿ってダイシングを行い、装置ごとに分離する工程と、を具備すること
を特徴とする裏面照射型固体撮像装置の製造方法。 Using a semiconductor substrate on which a first support substrate, a buried oxide film, and a semiconductor layer are sequentially formed, forming an interlayer insulating film on the semiconductor layer, and forming a signal scanning line circuit portion in the interlayer insulating film; ,
Bonding a second support substrate on the signal scanning line circuit unit;
Using the buried oxide film as a stopper layer, thinning and removing the first support substrate;
Forming a photoelectric conversion unit in the semiconductor layer on the light irradiation surface side opposite to the signal scanning line circuit unit;
Forming a pad on the semiconductor layer on the light irradiation surface side;
First laser irradiation that irradiates laser light along the dicing groove between the dicing groove and the pad to form at least a region having a high interface strength between the interlayer insulating film and the second support substrate. Process,
And a step of performing dicing along the dicing grooves and separating each device, and a method of manufacturing a backside illumination type solid-state imaging device.
半導体ウェハの最外周に、レーザー光を照射し、少なくとも前記半導体層と前記層間絶縁膜との界面を溶融させて溶接させる第２レーザー照射工程とを更に具備すること
を特徴とする請求項４または５に記載の裏面照射型固体撮像装置の製造方法。 Applying a protective resist on the semiconductor layer on the light irradiation surface side;
5. The method according to claim 4, further comprising: a second laser irradiation step of irradiating the outermost periphery of the semiconductor wafer with laser light to melt and weld at least an interface between the semiconductor layer and the interlayer insulating film. 5. A method for producing a backside illumination type solid-state imaging device according to 5.
を特徴とする請求項４に記載の裏面照射型固体撮像装置の製造方法。 5. The backside illumination type solid-state imaging device according to claim 4, wherein the laser beam in the first laser irradiation step is irradiated so that a bottom portion of the melting groove reaches at least the second support substrate. Method.
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