JP2011192669A - 裏面照射型固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】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。
【解決手段】裏面照射型固体撮像装置は、支持基板72上に光電変換部51及び信号走査回路部52を含む複数の画素1が配置される画素領域12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52は、前記支持基板上の層間絶縁膜60中に配置され、前記光電変換部51は、前記層間絶縁膜上の半導体層55に配置され、ダイシング溝78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63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77とを具備する。
【選択図】図3
【解決手段】裏面照射型固体撮像装置は、支持基板72上に光電変換部51及び信号走査回路部52を含む複数の画素1が配置される画素領域12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52は、前記支持基板上の層間絶縁膜60中に配置され、前記光電変換部51は、前記層間絶縁膜上の半導体層55に配置され、ダイシング溝78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63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77とを具備する。
【選択図】図3
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
2−1.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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
(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。
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。
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。
(2)製造コストの低減に対して有利である。
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。
(3)制御性を向上できる点で有利である。
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。
[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。
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。
<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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
[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。
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。
<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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (7)
- 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こと
を特徴とする裏面照射型固体撮像装置。 - 前記溶融溝は、少なくとも前記支持基板と前記層間絶縁膜との間の界面が溶融されて溶接されることにより、前記支持基板と前記層間絶縁膜との間の界面強度が高い周辺領域を有すること
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。 - 前記溶融溝の底部は、少なくとも前記支持基板に達し、
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。 - 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、を具備すること
を特徴とする裏面照射型固体撮像装置の製造方法。 - 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、を具備すること
を特徴とする裏面照射型固体撮像装置の製造方法。 - 前記光照射面側における前記半導体層上に保護レジストを塗布する工程と、
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。 - 前記溶融溝の底部が少なくとも前記第2支持基板に達するように、前記第1レーザー照射工程の際のレーザー光を照射すること
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。
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