CN101989609B - 固体摄像器件及固体摄像器件制造方法 - Google Patents

固体摄像器件及固体摄像器件制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了固体摄像器件及固体摄像器件制造方法。该固体摄像器件包括：第一基板，它包括用于对入射光进行光电转换的感光部和设置在光入射侧上的布线部；透光性第二基板，它以指定间隔设置在所述第一基板的布线部侧上；贯通孔，它设置在所述第一基板中；贯通连接部，它设置在所述贯通孔中；正面侧电极，它与所述贯通连接部连接并设置在所述第一基板的正面上；背面侧电极，它与所述贯通连接部连接并设置在所述第一基板的背面上；以及停止电极，它设置在所述正面侧电极上，并填充所述正面侧电极与所述第二基板之间的空间。本发明能够容易地形成滤色器层和微透镜，且能够通过能量束加工工艺在固体摄像器件的基板中形成将要设有贯通连接部的贯通孔。

Description

固体摄像器件及固体摄像器件制造方法
相关申请的交叉参考
本申请包含与2009年7月30日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-177562所公开的内容相关的主题，在此将该日本优先权专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及固体摄像器件及固体摄像器件制造方法。
背景技术
如图22所示，相关技术中典型的固体摄像器件110包括器件芯片101以及隔着接合层103接合在器件芯片101上的光学玻璃102。在器件芯片101的周边设置有电极焊盘105、背面电极焊盘108、以及将电极焊盘105与背面电极焊盘108连接起来的贯通连接部107。因此，通过形成穿透器件芯片101的贯通连接部107使器件芯片101的前面侧与其背面侧电连接，从而减小了固体摄像器件110的尺寸(参照，例如日本专利公开公报特开No.2004-207461)。
在上述固体摄像器件110中，通过光刻工艺在器件芯片101的半导体基板背面侧上形成由抗蚀剂构成的蚀刻掩模，然后通过诸如反应离子蚀刻(reactive ion etching，RIE)法等干式蚀刻法在半导体基板中形成贯通孔106。形成贯通连接部107来填充贯通孔106。在形成用于形成贯通孔106的蚀刻掩模的过程中，使用了两面对准(double-sided alignment)方法：该方法中，以器件芯片101的感光部104、电极焊盘105等的表面图形作为基准，在器件芯片101的背面上形成掩模图形。
然而，相关技术中的这种固体摄像器件还存在以下问题：为了通过诸如RIE法等干式蚀刻法来形成贯通孔，需要穿透厚度为几百微米的半导体基板。因此，所用的蚀刻时间很长并且产量下降，从而导致成本增加。此外，难以保证蚀刻的可控性和再现性，并且难以实现用于得到良好贯通孔的所需产量。
此外，在背面照射型图像传感器中，需要形成连续穿透支撑基板和粘接层的开口。因而，在执行诸如RIE法等现有的干式蚀刻法时，粘接层的材料受到限制。另外，蚀刻处理本身也非常复杂。
因此，对于除了固体摄像器件之外的LSI(大规模集成电路)芯片来说，在形成该贯通孔时实际上使用了应用诸如激光束等能量射线的技术。
然而，在将该技术实际应用到图像传感器中时，需要增大停止电极的厚度，并且需要形成厚度为10μm以上的镍(Ni)电极作为停止电极。因此，在形成这样大厚度的停止电极之后，由于水平差异会导致涂敷不均匀，因而很难形成滤色器层和微透镜。另一方面，如图23A所示，当在形成微透镜73之后形成停止电极33时，在用于形成停止电极33的镍电镀工艺中所使用的化学制品(还原剂)会使微透镜73变劣。此外，如图23B所示，当减小停止电极33的厚度以便防止不均匀涂敷时，难以停止激光在停止电极33中间部中的钻孔操作，因而激光钻孔往往会穿透该停止电极33。结果，停止电极33的材料飞散，从而导致了诸如下列等问题：正面侧电极21中发生短路的问题，由于停止电极33的飞散材料粘附到微透镜73和由玻璃基板制成的第二基板31上因而遮光的问题。
在利用诸如激光钻孔等能量束加工工艺来形成穿透固体摄像器件基板的贯通孔时，该激光钻孔会穿透作为能量束加工工艺停止层的停止电极，这样会导致停止电极的材料的飞散及粘附问题。另一方面，当形成大厚度的停止电极以便防止能量束加工工艺的这种穿透时，由于该停止电极的形成过程会导致水平差，因而很难在随后的工序中形成滤色器层和微透镜。
发明内容
本发明的目的是能够容易地形成滤色器层和微透镜，且能够通过能量束加工工艺在固体摄像器件的基板中形成将要设有贯通连接部的贯通孔。
本发明的一个实施方式提供了一种固体摄像器件，其包括：第一基板，它包括用于对入射光进行光电转换的感光部和设置在光入射侧上的布线部；透光性第二基板，它以指定间隔设置在所述第一基板的布线部侧上；贯通孔，它设置在所述第一基板中；贯通连接部，它设置在所述贯通孔中；正面侧电极，它与所述贯通连接部连接并设置在所述第一基板的正面上；背面侧电极，它与所述贯通连接部连接并设置在所述第一基板的背面上；以及停止电极，它设置在所述正面侧电极上，并填充所述正面侧电极与所述第二基板之间的空间。
由于上述固体摄像器件包括填充正面侧电极与第二基板之间的空间的停止电极，因此，在通过能量束加工工艺形成贯通孔时，即使贯通孔穿透了停止电极，也能够由第二基板来预防该停止电极材料的飞散。
本发明的另一实施方式提供了一种固体摄像器件，其包括：第一基板，它包括用于对入射光进行光电转换的感光部和设置在光入射侧的相反侧上的布线部；透光性第二基板，它以指定间隔设置在所述第一基板的感光部侧上；第三基板，它隔着连接层设置在所述第一基板的布线部侧上；贯通孔，它设置在所述第三基板中；贯通连接部，它设置在所述贯通孔中；停止电极，它与所述贯通连接部连接并设置在所述连接层中；正面侧电极，它设置在所述停止电极上；开口，它位于所述第一基板中并且延伸至所述正面侧电极；以及背面侧电极，它与所述贯通连接部连接并设置在所述第三基板的背面上。
由于上述固体摄像器件包括停止电极，因此，在通过能量束加工工艺来形成贯通孔时，所述停止电极能够停止该能量束加工工艺。
本发明的又一实施方式提供了一种固体摄像器件制造方法(第一制造方法)，其包括如下步骤：准备第一基板，所述第一基板包括用于对入射光进行光电转换的感光部和设置在光入射侧上的布线部；在所述第一基板上形成正面侧电极；准备透光性第二基板，使所述第二基板以指定间隔设置在所述第一基板的布线部侧上；在所述第二基板的与所述第一基板相面对的表面上形成停止电极，所述停止电极用于规定所述第一基板与所述第二基板之间的间隔，并且当通过能量束加工工艺在所述第一基板中形成贯通孔时所述停止电极能起到停止层的作用；以由所述停止电极规定的所述间隔将所述第一基板与所述第二基板接合；在所述第一基板中形成延伸至所述正面侧电极的贯通孔；在所述贯通孔中形成与所述正面侧电极连接的贯通连接部；以及在所述第一基板的背面上形成与所述贯通连接部连接的背面侧电极。
在上述本发明实施方式的固体摄像器件制造方法(第一制造方法)中，由于形成了填充正面侧电极与第二基板之间的空间的停止电极，因此，在通过能量束加工工艺来形成贯通孔时，所述停止电极能够停止这种加工工艺。
本发明的再一实施方式提供了一种固体摄像器件制造方法(第二制造方法)，其包括如下步骤：准备第一基板，所述第一基板包括用于对入射光进行光电转换的感光部和设置在光入射侧上的布线部；在所述第一基板上形成正面侧电极；在所述第一基板布线部的光入射侧上形成滤色器层和微透镜，然后形成覆盖所述微透镜的透光性保护层；在所述正面侧电极上形成开口；在所述正面侧电极上的所述开口中形成停止电极，所述停止电极用于规定所述第一基板与所述第二基板之间的间隔，并且当通过能量束加工工艺在所述第一基板中形成贯通孔时所述停止电极能起到停止层的作用；以由所述停止电极规定的所述间隔将具有透光性的所述第二基板与所述第一基板接合；在所述第一基板中形成延伸至所述正面侧电极的贯通孔；在所述贯通孔中形成与所述正面侧电极连接的贯通连接部；以及在所述第一基板的背面上形成与所述贯通连接部连接的背面侧电极。
在上述本发明实施方式的固体摄像器件制造方法(第二制造方法)中，由于形成了填充正面侧电极与第二基板之间的空间的停止电极，因此，在通过能量束加工工艺来形成贯通孔时，即使贯通孔穿透了停止电极，也能够由第二基板来预防该停止电极材料的飞散。
本发明的另外一个实施方式提供了固体摄像器件制造方法(第三制造方法)，其包括如下步骤：在被支撑基板支撑着的第一基板中形成用于对入射光进行光电转换的感光部，并在所述第一基板上还形成布线部；在所述布线部上形成正面侧电极；在所述正面侧电极上形成停止电极，当通过能量束加工工艺在第三基板中形成贯通孔时所述停止电极能起到停止层的作用；隔着连接层将所述第三基板接合到所述第一基板的停止电极侧上；除去所述支撑基板，使所述第一基板露出；在所述第一基板中形成延伸至所述正面侧电极的开口；以指定间隔将透光性第二基板与所述第一基板接合；在所述第三基板中形成延伸至所述停止电极的贯通孔；在所述贯通孔中形成与所述停止电极连接的贯通连接部；以及在所述第三基板的背面上形成与所述贯通连接部连接的背面侧电极。
在上述本发明实施方式的固体摄像器件制造方法(第三制造方法)中，由于形成了停止电极，因此，当通过能量束加工工艺来形成贯通孔时，所述停止电极能够停止该能量束加工工艺。
根据本发明实施方式的固体摄像器件，能够容易地形成滤色器层和微透镜，并且能够通过能量束加工工艺在固体摄像器件的基板中形成将要设有贯通连接部的贯通孔。因此，可以提供能够以低成本、高产量来大量生产的紧凑型固体摄像器件。
根据本发明实施方式的固体摄像器件制造方法，能够容易地形成滤色器层和微透镜，并且能够通过能量束加工工艺在固体摄像器件的基板中形成要设成有贯通连接部的贯通孔。因此，可以提供能够以低成本、高产量来进行大量生产的紧凑型固体摄像器件制造方法。
附图说明
图1是示出了本发明第一实施方式的固体摄像器件结构的第一实施例的示意性截面图。
图2是示出了本发明第一实施方式的固体摄像器件结构的第二实施例的示意性截面图。
图3是示出了本发明第一实施方式的固体摄像器件结构的第三实施例的示意性截面图。
图4A和图4B是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第一实施例的制造工序的截面图。
图5A和图5B是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第一实施例的制造工序的截面图。
图6A和图6B是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第一实施例的制造工序的截面图。
图7A～图7C是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第一实施例的制造工序的截面图。
图8是示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第一实施例的制造工序的截面图。
图9A和图9B是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第二实施例的制造工序的截面图。
图10A和图10B是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第二实施例的制造工序的截面图。
图11A和图11B是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第二实施例的制造工序的截面图。
图12A和图12B是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第二实施例的制造工序的截面图。
图13A和图13B是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第二实施例的制造工序的截面图。
图14A和图14B是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第二实施例的制造工序的截面图。
图15A和图15B是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第三实施例的制造工序的截面图。
图16A和图16B是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第三实施例的制造工序的截面图。
图17A和图17B是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第三实施例的制造工序的截面图。
图18A和图18B是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第三实施例的制造工序的截面图。
图19A和图19B是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第三实施例的制造工序的截面图。
图20A和图20B是分别示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第三实施例的制造工序的截面图。
图21是示出了本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第三实施例的制造工序的截面图。
图22是示出了相关技术的固体摄像器件的结构示例的示意性截面图。
图23A和图23B是分别图示了相关技术中的问题的示意性截面图。
具体实施方式
下面说明用于实现本发明的具体实施方式(以下称作“实施方式”)。
第一实施方式
固体摄像器件结构的第一实施例
下面参照图1的示意性截面图来说明本发明第一实施方式的固体摄像器件结构的第一实施例。
如图1所示，在由半导体基板制成的第一基板11中设置有感光部61。第一基板11例如是厚度在500μm～1000μm范围内(例如，厚度为775μm)的N型硅基板。在第一基板11中设置有一组用于放大并输出在感光部61中经过光电转换后的电荷的像素内晶体管(未图示)，还设置有用于把从这组像素内晶体管输出的电信号处理成图像的周边电路部(未图示)等。
在第一基板11上设置有包括多层层间绝缘膜42和布线图形43的布线部41。各层层间绝缘膜42均由例如氧化硅(SiO2)膜构成，并且各层布线图形43均由铜布线构成。布线部41的表面被平坦化。在下文中，把包含第一基板11和布线部41的部分称作“第一基板11”。
在第一基板11上设置有正面侧电极21。该正面侧电极21例如由铝制成。尽管未在附图中示出，但也可以设置有与正面侧电极21连接的铝布线。
设置有覆盖着正面侧电极21的保护膜45及平坦化膜46。保护膜45例如由P-SiN膜形成。平坦化膜46例如由有机膜形成。
此外，在平坦化膜46上设置有滤色器层71。该滤色器层71形成得具有300nm～1000nm范围内的厚度。在滤色器层71上形成有微透镜73。这些微透镜73例如由感光性有机膜形成。
此外，在正面侧电极21上设置有开口47。
按照由接合到正面侧电极21上的停止电极33所规定的指定间隔，在第一基板11的布线部41侧上设置有通过粘接层35进行接合的透光性第二基板31。该第二基板31例如是玻璃基板。停止电极33是通过诸如镍磷(Ni-P)电镀或镍硼(Ni-B)电镀等镍电镀工艺来形成的，并且具有例如10μm的厚度。该停止电极33的厚度不限于10μm，只要当通过能量束加工工艺(例如，激光钻孔)在第一基板11中形成贯通孔13时停止电极33能够用作停止层即可。在一定强度的能量束加工工艺下，停止电极33的厚度可以是例如5μm。
在第一基板11中设置有延伸至正面侧电极21的贯通孔13。在贯通孔13中设置有与正面侧电极21连接的贯通连接部15。此外，在第一基板11的背面上设置有与贯通连接部15连接的背面侧电极17。贯通连接部15通常以如下方式设在贯通孔13中：贯通连接部15与贯通孔13这二者之间隔着用作阻挡金属16的Ti/TiN堆叠膜。阻挡金属16为由铜制成的阻挡金属就足够了，但阻挡金属16也可以由例如Ta/TaN堆叠膜等钽基材料构成。贯通孔13中填充有通过铜电镀工艺形成的贯通连接部15。或者，可以代替利用铜电镀工艺来填充贯通孔13的是，仅在贯通孔13的内壁上形成镀铜膜。
如上所述配置成了固体摄像器件1。
根据第一实施例的固体摄像器件1，能够容易地形成滤色器层71和微透镜73，并且能够通过能量束加工工艺在固体摄像器件1的第一基板11中形成将要设有贯通连接部15的贯通孔13。因此，可提供能够以低成本、高产量来大量生产的紧凑型固体摄像器件1。
固体摄像器件结构的第二实施例
下面参照图2的示意性截面图说明本发明第一实施方式的固体摄像器件结构的第二实施例。
如图2所示，在由半导体基板制成的第一基板11中设置有感光部61。第一基板11例如是厚度在500μm～1000μm范围内(例如，厚度为775μm)的N型硅基板。在第一基板11中设置有一组用于放大并输出在感光部61中经过光电转换后的电荷的像素内晶体管(未图示)，还设置有用于把从这组像素内晶体管输出的电信号处理成图像的周边电路部(未图示)等。
在第一基板11上设置有包括多层层间绝缘膜42和布线图形43的布线部41。各层层间绝缘膜42均由例如氧化硅(SiO2)膜形成，并且各层布线图形43均由铜布线构成。布线部41的表面被平坦化。在下文中，将包含第一基板11和布线部41的部分称作“第一基板11”。
在第一基板11上设置有正面侧电极21。该正面侧电极21例如由铝制成。尽管未在附图中示出，但也可以设置有与正面侧电极21连接的铝布线。
设置有覆盖正面侧电极21的保护膜45和平坦化膜46。保护膜45例如由P-SiN膜形成。平坦化膜46例如由有机膜形成。
此外，在平坦化膜46上设置有滤色器层71。该滤色器层71形成得具有300nm～1000nm范围内的厚度。在滤色器层71上形成有微透镜73。这些微透镜73例如由感光性有机膜形成。
设置有覆盖着微透镜73的透光性保护层75。作为保护层75的材料，选择了在微透镜73的表面上用作低反射膜的材料。例如，可使用通过混合有氟因而降低了折射率的氧化硅(SiO2)膜，该氧化硅膜是通过低温化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)法或溅射法形成的。旋涂式玻璃(spin-on-glass)可以用作该氧化硅膜。
此外，在正面侧电极21上设置有开口47。
按照由接合到正面侧电极21上的停止电极33所规定的指定间隔，在第一基板11的布线部41侧上设置有通过粘接层35进行接合的透光性第二基板31。该第二基板31例如是玻璃基板。停止电极33是通过诸如镍磷(Ni-P)电镀或镍硼(Ni-B)电镀等镍电镀工艺来形成的，并且具有例如10μm的厚度。该停止电极33的厚度不限于10μm，只要当通过能量束加工工艺(例如，激光钻孔)在第一基板11中形成贯通孔13时停止电极33能够用作停止层即可。在一定强度的能量束加工工艺下，停止电极33的厚度可以是例如5μm。
在第一基板11中设置有延伸至正面侧电极21的贯通孔13。在贯通孔13中设置有与正面侧电极21连接的贯通连接部15。此外，在第一基板11的背面上设置有与贯通连接部15连接的背面侧电极17。贯通连接部15通常以如下方式设在贯通孔13中：贯通连接部15与贯通孔13这二者之间隔着用作阻挡金属16的Ti/TiN堆叠膜。阻挡金属16为由铜制成的阻挡金属就足够了，但阻挡金属16也可以由例如Ta/TaN堆叠膜等钽基材料构成。贯通孔13中填充有通过铜电镀工艺形成的贯通连接部15。或者，可以代替利用铜电镀工艺来填充贯通孔13的是，仅在贯通孔13的内壁上形成有镀铜膜。
如上所述配置成了固体摄像器件1。
根据第二实施例的固体摄像器件1，能够容易地形成滤色器层71和微透镜73，并且能够通过能量束加工工艺在固体摄像器件1的第一基板11中形成其中要设有贯通连接部15的贯通孔13。因此，可提供能够以低成本、高产量来大量生产的紧凑型固体摄像器件1。
固体摄像器件结构的第三实施例
下面参照图3的示意性截面图说明本发明第一实施方式的固体摄像器件结构的第三实施例。
如图3所示，在由半导体基板制成的第一基板11中设置有感光部61。第一基板11例如是厚度在500μm～1000μm范围内(例如，厚度为775μm)的N型硅基板。在第一基板11中设置有一组用于放大并输出在感光部61中经过光电转换后的电荷的像素内晶体管(未图示)，还设置有用于把从这组像素内晶体管输出的电信号处理成图像的周边电路部(未图示)等。
在第一基板11的与设置有感光部61的那一侧(背面侧)相反的侧(正面侧)上设置有包括多层层间绝缘膜42和布线图形43的布线部41。各层层间绝缘膜42均由例如氧化硅(SiO2)膜形成，并且各层布线图形43均由铜布线构成。布线部41的表面被平坦化。在下文中，将包含第一基板11和布线部41的部分称作“第一基板11”。
在第一基板11的布线部41(它在第一基板11的正面侧上)中设置有正面侧电极21。该正面侧电极21例如由铝制成。尽管未在附图中示出，但也可以设置有与正面侧电极21连接的铝布线。
此外，在第一基板11上(在第一基板11的背面侧上)隔着平坦化膜46设置有滤色器层71。平坦化膜46例如由有机膜形成。该滤色器层71形成得具有300nm～1000nm范围内的厚度。在滤色器层71上形成有微透镜73。这些微透镜73例如由感光性有机膜形成。
此外，在正面侧电极21上设置有使正面侧电极21露出的开口47。
在第一基板11的背面侧(第一基板11的具有微透镜73的背面)上设置有通过粘接层35进行接合的透光性第二基板31。该第二基板31例如是玻璃基板。
按照由接合到正面侧电极21上的停止电极33所规定的指定间隔，在第一基板11的正面侧(第一基板11的具有布线部41的那个正面)上设置有通过粘接层36进行接合的第三基板37。停止电极33是通过诸如镍磷(Ni-P)电镀或镍硼(Ni-B)电镀等镍电镀工艺来形成的，并且具有例如10μm的厚度。该停止电极33的厚度不限于10μm，只要当通过能量束加工工艺(例如，激光钻孔)在第三基板37中形成贯通孔39时停止电极33能够用作停止层即可。在一定强度的能量束加工工艺下，停止电极33的厚度可以是例如5μm。
在第三基板37中设置有延伸至停止电极33的贯通孔39。在贯通孔39中设置有与停止电极33连接的贯通连接部15。此外，在第三基板37的背面上设置有与贯通连接部15连接的背面侧电极17。贯通连接部15通常以如下方式设在贯通孔39中：贯通连接部15与贯通孔39这二者之间隔着用作阻挡金属16的Ti/TiN堆叠膜。阻挡金属16为由铜制成的阻挡金属就足够了，但阻挡金属16也可以由例如Ta/TaN堆叠膜等钽基材料构成。贯通孔39中填充有通过铜电镀工艺形成的贯通连接部15。或者，可以代替利用铜电镀工艺来填充贯通孔39的是，仅在贯通孔39的内壁上形成有镀铜膜。
如上所述配置成了固体摄像器件1。
根据第三实施例的固体摄像器件1，能够容易地形成滤色器层71和微透镜73，并且能够通过能量束加工工艺在固体摄像器件1的第三基板37中形成将要设有贯通连接部15的贯通孔39。因此，可提供能够以低成本、高产量来大量生产的紧凑型固体摄像器件1。
第二实施方式
固体摄像器件制造方法的第一实施例
下面参照图4A～图8说明本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第一实施例，图4A～图8是示出了制造工序的截面图。
如图4A所示，准备由半导体基板形成的第一基板11。例如，使用厚度在500μm～1000μm范围内(例如，厚度为775μm)的N型硅基板作为第一基板11。将第一基板11的表面氧化从而形成厚度在例如10nm～30nm范围内的氧化硅(SiO2)膜(未图示)。随后，通过减压CVD法形成厚度在例如80nm～150nm范围内的氮化硅(Si3N4)膜(未图示)。接着，在第一基板11的将要设有元件隔离区域的各部分中形成各自具有100nm～400nm范围内的深度的凹槽。通过诸如高密度等离子体CVD法等沉积技术向这些凹槽中填充氧化硅。随后，利用化学机械研磨(chemical mechanicalpolishing，CMP)方法除去多余的氧化硅以使表面平坦化。在该CMP方法中，上述氮化硅膜用作研磨停止层。接着，通过使用热磷酸进行湿式蚀刻来除去该氮化硅膜，从而形成元件隔离区域51。
接着，如图4B所示，在第一基板11上形成氧化硅膜。该氧化硅膜例如由厚度在5nm～15nm范围内的SiO2膜形成，该SiO2膜是通过在1000℃～1100℃范围内的温度下对第一基板11的表面进行热氧化而形成的。接着，在该氧化硅膜上形成光致抗蚀剂图形(未图示)，并且利用该光致抗蚀剂图形作为掩模在第一基板11中形成P型阱区域53。此外，还进行了用于控制金属氧化物半导体(metal-oxide-semiconductor，MOS)晶体管的阈值的离子注入。随后，通过使用氢氟酸等进行湿式蚀刻来除去上述氧化硅膜，然后在第一基板11的表面上形成栅极绝缘膜55。该栅极绝缘膜55由厚度在5nm～15nm范围内的氧化硅膜形成，该氧化硅膜是通过在1000℃～1100℃范围内的温度下对第一基板11的表面进行热氧化而得到的。栅极绝缘膜55可以由用于典型MOS晶体管的栅极绝缘膜材料构成。
接着，形成栅极电极层。该栅极电极层例如由通过CVD法形成的厚度在100nm～200nm范围内的多晶硅层形成。或者，当形成的是金属栅极电极时，可以形成金属层。然后，利用光致抗蚀剂图形作为掩模进行蚀刻处理，从而形成栅极电极57。
此外，通过利用光致抗蚀剂图形作为掩模进行离子注入，在第一基板11中形成感光部61。然后除去该光致抗蚀剂图形。随后，通过利用光致抗蚀剂图形作为掩模进行离子注入，相对于栅极电极57以自对准方式形成包含轻掺杂漏极(lightly doped drain，LDD)区域和高浓度扩散层的源漏区域58和59。视需要可在栅极电极57以及源漏区域58和59上形成金属硅化物(silicide)层(未图示)。在形成该金属硅化物层时，能够采用一种其中以自对准方式形成金属硅化物的所谓自对准式金属硅化物形成工艺(salicide process)。因此，形成了MOS晶体管54。
接着，如图5A所示，在第一基板11上形成布线部41。布线部41包括覆盖着MOS晶体管54的多层层间绝缘膜42，还包括与MOS晶体管54等连接的布线图形43(这些布线图形包括接触电极44)。例如，通过例如CVD法沉积氧化硅(SiO2)膜来形成覆盖着栅极电极57的层间绝缘膜42，并且通过CMP方法使该氧化硅(SiO2)膜的表面平坦化。形成用于源漏区域58和59以及栅极电极57的接触电极44。接触电极44的形成过程如下：在作为电极形成区域的各开口中形成由钛(Ti)层和氮化钛(TiN)层堆叠而成的阻挡金属层，然后向上述各开口中填充钨层。之后通过CMP方法或回蚀(etch-back)方法除去多余部分。结果，以如下方式在上述各开口中形成了由钨层制成的接触电极44：接触电极44与开口这二者之间隔着上述阻挡金属层。此外，在由此得到的结构上堆叠层间绝缘膜42、形成各个开口、然后形成阻挡金属层和镀铜布线层。然后，利用CMP方法进行平坦化工序，从而形成布线图形43。重复上述的层间绝缘膜42的形成工序和布线图形43的形成工序，从而形成包括多层布线图形43的布线部41。
接着，如图5B所示，在第一基板11上形成正面侧电极21。正面侧电极21例如由铝构成。尽管未在附图中示出，但在此工序中还可以形成与正面侧电极21连接的铝布线。随后，通过例如等离子体CVD法形成例如由P-SiN膜形成的保护膜45。在该保护膜45上进一步形成平坦化膜46。平坦化膜46例如由有机膜形成。此后，通过例如涂敷、曝光和显影等工序在平坦化膜46上形成滤色器层71。在滤色器层71的涂敷工序中，由于正面侧电极21具有在300nm～1000nm范围内的较小厚度，因而能够以不会导致不均匀涂敷(这种不均匀涂敷会给固体摄像器件的摄像特性带来不利影响)的方式来形成滤色器层71。
接着，如图6A所示，在滤色器层71上形成微透镜73。该微透镜73是通过形成例如感光性有机膜，然后在正面侧电极21上形成开口来形成的。此外，在上述感光性有机膜上形成用于加工感光透镜的光致抗蚀剂图形。在此工序中，在正面侧电极21上再次形成开口，并通过热处理让该光致抗蚀剂图形流动从而使其具有球形形状。通过整个表面蚀刻将该球形形状转印到要被形成为微透镜的上述感光性有机膜上。于是，形成了微透镜73。在此工序中，开口47形成在正面侧电极21上。
接着，如图6B所示，让探针81与正面侧电极21接触，从而进行用于测定摄像特性等的工序。
接着，如图7A所示，通过进行背面研磨工序来加工第一基板11，使其具有例如在100μm～400μm范围内的厚度。在下文中，将包含第一基板11、布线部41、保护膜45和平坦化膜46的部分称作“第一基板11”。
接着，如图7B所示，准备具有透光性的第二基板31。第二基板31以指定间隔设置在第一基板11的布线部41侧(参照图7A)上。该第二基板31例如是玻璃基板。在第二基板31的与第一基板11(第一基板11的布线部41侧)相面对的表面上形成停止电极33。停止电极33规定第一基板11与第二基板31之间的间隔，并且当通过能量束加工工艺在第一基板11中形成贯通孔时该停止电极33用作停止层。停止电极33是通过诸如镍磷(Ni-P)电镀或镍硼(Ni-B)电镀等镍电镀工艺而被形成的。停止电极33形成在第二基板31的如下位置处：该位置面对着第一基板11的正面侧电极21。停止电极33的厚度例如是10μm。停止电极33的厚度被确定为使得在后续工序的能量束加工工艺(例如，激光钻孔)中该停止电极33能够良好地用作停止层。
如图7C所示，第一基板11以如下方式与第二基板31接合：第一基板11与第二基板31这二者之间隔着粘接层35。此时，形成在第二基板31上的停止电极33位于要被接合到第一基板11的正面侧电极21上的位置处。在这种接合中，第一基板11和第二基板31按照由停止电极33的厚度所规定的间隔彼此接合。
在本实施例中，是在上述背面研磨工序之后进行与第二基板31接合的工序。然而，这两个工序的顺序可以反过来。具体地，可以在与第二基板31接合的工序之后进行上述背面研磨工序。
接着，在第一基板11中形成延伸至正面侧电极21的贯通孔13。在形成该贯通孔13时使用了能量束加工工艺。例如，可使用激光钻孔。例如，可使用二氧化碳气体激光加工机，或者可使用利用了YAG激光的三倍频后的355nm波长的激光加工机。通过利用烧蚀效应(ablation effect)，不必熔化就能够直接使硅蒸发。例如，对于具有100μm深度和30μm直径的贯通孔13，能够以100000个孔/分钟的速度形成该贯通孔13的开口。当假设固体摄像器件的每个芯片的开口数为100、并且从一个直径为300mm的晶片得到的芯片数为2000时，这一个晶片的开口加工过程会在大约两分钟内完成。因此，与利用曝光和蚀刻来形成开口的现有方法相比，能够以较低成本在较短时间内实施作业。
如图8所示，在贯通孔13中形成与正面侧电极21连接的贯通连接部15。此外，在第一基板11的背面上形成与贯通连接部15连接的背面侧电极17。这些工序按照如下方式来进行。例如，在形成贯通孔13之后，在贯通孔13中形成氧化硅(SiO2)膜(未图示)以便与硅基板电绝缘。除去位于贯通孔13底部的该氧化硅膜，然后通过溅射法形成用作阻挡金属16的Ti/TiN堆叠膜。随后，视需要可在阻挡金属16的上层上预先形成电极用晶种层(化学镀铜)。然后，进行铜电镀工艺。值得注意的是，可以代替利用铜电镀工艺来填充贯通孔13的是，仅在贯通孔13的内壁上形成镀铜膜。
如上所述制造出了固体摄像器件。
根据第一实施例的固体摄像器件制造方法，能够容易地形成滤色器层71和微透镜73，并且能够通过能量束加工工艺在固体摄像器件的第一基板11中形成将要设有贯通连接部15的贯通孔13。因此，可提供能够以低成本、高产量来进行大量生产的紧凑型固体摄像器件制造方法。
固体摄像器件制造方法的第二实施例
下面参照图9A～图14B说明本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第二实施例，图9A～图14B是示出了制造工序的截面图。
如图9A所示，准备由半导体基板形成的第一基板11。例如，使用厚度在500μm～1000μm范围内(例如，厚度为775μm)的N型硅基板作为第一基板11。将第一基板11的表面氧化从而形成厚度在例如10nm～30nm范围内的氧化硅(SiO2)膜(未图示)。随后，通过减压CVD法形成厚度在例如80nm～150nm范围内的氮化硅(Si3N4)膜(未图示)。接着，在第一基板11的将要设有元件隔离区域的各部分中形成各自具有100nm～400nm范围内的深度的凹槽。通过诸如高密度等离子体CVD法等沉积技术向这些凹槽中填充氧化硅。随后，利用CMP方法除去多余的氧化硅以使表面平坦化。在该CMP方法中，上述氮化硅膜用作研磨停止层。接着，通过使用热磷酸进行湿式蚀刻来除去该氮化硅膜，从而形成元件隔离区域51。
如图9B所示，在第一基板11上形成氧化硅膜。该氧化硅膜例如由厚度在5nm～15nm范围内的SiO2膜形成，该SiO2膜是通过在1000℃～1100℃范围内的温度下对第一基板11的表面进行热氧化而形成的。接着，在该氧化硅膜上形成光致抗蚀剂图形(未图示)，并且利用该光致抗蚀剂图形作为掩模在第一基板11中形成P型阱区域53。此外，还进行了用于控制MOS晶体管的阈值的离子注入。随后，通过使用氢氟酸等进行湿式蚀刻来除去上述氧化硅膜，然后在第一基板11的表面上形成栅极绝缘膜55。该栅极绝缘膜55由厚度在5nm～15nm范围内的氧化硅膜形成，该氧化硅膜是通过在1000℃～1100℃范围内的温度下对第一基板11的表面进行热氧化而形成的。栅极绝缘膜55可以由用于典型MOS晶体管的栅极绝缘膜材料构成。
接着，形成栅极电极层。该栅极电极层例如由通过CVD法形成的厚度在100nm～200nm范围内的多晶硅层形成。或者，当形成的是金属栅极电极时，可以形成金属层。然后，利用光致抗蚀剂图形作为掩模进行蚀刻处理，从而形成栅极电极57。
此外，通过利用光致抗蚀剂图形作为掩模通过离子注入，在第一基板11中形成感光部61。然后除去该光致抗蚀剂图形。随后，通过利用光致抗蚀剂图形作为掩模进行离子注入，相对于栅极电极57以自对准方式形成包含LDD区域和高浓度扩散层的源漏区域58和59。视需要可在栅极电极57以及源漏区域58和59上形成金属硅化物层(未图示)。在形成该金属硅化物层时，能够采用一种其中以自对准方式来形成金属硅化物的所谓自对准式金属硅化物形成工艺。因此，形成了MOS晶体管54。
接着，如图10A所示，在第一基板11上形成布线部41。布线部41包括覆盖着MOS晶体管54的多层层间绝缘膜42，还包括与MOS晶体管54等连接的布线图形43(这些布线图形包括接触电极44)。例如，通过例如CVD法沉积氧化硅(SiO2)膜来形成覆盖着栅极电极57的层间绝缘膜42，并且通过CMP方法使该氧化硅(SiO2)膜的表面平坦化。形成用于源漏区域58和59以及栅极电极57的接触电极44。接触电极44的形成过程如下：在作为电极形成区域的各开口中形成由钛(Ti)层和氮化钛(TiN)层堆叠而成的阻挡金属层，然后向上述各开口中填充钨层。之后通过CMP方法或回蚀方法除去多余部分。结果，以如下方式在上述各开口中形成了由钨层制成的接触电极44：接触电极44与开口这二者之间隔着上述阻挡金属层。此外，在由此得到的结构上堆叠层间绝缘膜42、形成各个开口、然后形成阻挡金属层和镀铜布线层。然后，利用CMP方法进行平坦化工序，从而形成布线图形43。重复上述的层间绝缘膜42的形成工序和布线图形43的形成工序，从而形成包括多层布线图形43的布线部41。
接着，如图10B所示，在第一基板11上形成正面侧电极21。正面侧电极21例如由铝构成。尽管未在附图中示出，但在此工序中还可以形成与正面侧电极21连接的铝布线。随后，通过例如等离子体CVD法形成例如由P-SiN膜形成的保护膜45。在该保护膜45上进一步形成平坦化膜46。平坦化膜46例如由有机膜形成。此后，通过例如涂敷、曝光和显影等工序在平坦化膜46上形成滤色器层71。在滤色器层71的涂敷工序中，由于正面侧电极21具有在300nm～1000nm范围内的较小厚度，因而能够以不会导致不均匀涂敷(这种不均匀涂敷会给固体摄像器件的摄像特性带来不利影响)的方式形成滤色器层71。
接着，如图11A所示，在滤色器层71上形成微透镜73。该微透镜73的形成方法与第一实施例中所使用的方法相同。形成覆盖着微透镜73的透光性保护层75。作为保护层75的材料，选择在微透镜73A的表面上用作低反射膜的材料。例如，可使用通过混合有氟因而降低了折射率的氧化硅(SiO2)膜，该氧化硅膜是通过低温CVD法或溅射法形成的。旋涂式玻璃可以用作该氧化硅膜。然后可以通过回蚀方法或CMP方法等使保护层75的表面平坦化。
或者，如图11B所示，也可以形成由低反射膜形成的保护层75但不进行上述平坦化工序。
接着，如图12A所示，在正面侧电极21上形成开口47。该开口47例如通过使用光致抗蚀剂掩模的蚀刻工艺来形成。
随后，如图12B所示，让探针81与正面侧电极21接触，从而进行用于测定摄像特性等的工序。
接着，如图13A所示，在正面侧电极21上的开口47中形成停止电极33。停止电极33规定第一基板11与第二基板31之间的间隔，并且当通过能量束加工工艺在第一基板11中形成贯通孔时该停止电极33用作停止层。停止电极33是通过诸如镍磷(Ni-P)电镀或镍硼(Ni-B)电镀等镍电镀工艺而被形成在设于正面侧电极21上的开口47中的。在进行此电镀工序时，由于由有机膜形成的微透镜73被由无机材料构成的保护层75覆盖着，因而即使在该电镀工序之后微透镜73也不会劣化。停止电极33形成在第二基板31的如下位置处：该位置面对着第一基板11的正面侧电极21。停止电极33的厚度例如是10μm。停止电极33的厚度被确定为使得在后续工序的能量束加工工艺(例如，激光钻孔)中该停止电极33能够良好地用作停止层。另外，由于是在形成滤色器层71和微透镜73之后形成停止电极33，因而当通过旋转涂敷法来涂敷滤色器层71和微透镜73的材料时不会导致不均匀涂敷。
接着，如图13B所示，通过进行背面研磨工序来加工第一基板11，使其具有例如在100μm～400μm范围内的厚度。在下文中，将包含第一基板11、布线部41、保护膜45和平坦化膜46的部分称作“第一基板11”。
如图14A所示，准备具有透光性的第二基板31。第二基板31以指定间隔设置在第一基板11的布线部41侧(参照图13B)上。该第二基板31例如是玻璃基板。第一基板11以如下方式与第二基板31接合：第一基板11与第二基板31这二者之间隔着粘接层35。在这种接合中，第一基板11和第二基板31按照由停止电极33的厚度所规定的间隔彼此接合。
在此实施例中，是在上述背面研磨工序之后进行与第二基板31接合的工序。然而，这两个工序的顺序可以反过来。具体地，可以在与第二基板31接合的工序之后进行上述背面研磨工序。
接着，在第一基板11中形成延伸至正面侧电极21的贯通孔13。在形成该贯通孔13时使用了能量束加工工艺。例如，可使用激光钻孔。例如，可使用二氧化碳气体激光加工机，或者可使用利用了YAG激光的三倍频后的355nm波长的激光加工机。利用烧蚀效应，不必熔化就能够直接使硅蒸发。例如，对于具有100μm深度和30μm直径的贯通孔13，能够以100000个孔/分钟的速度形成该贯通孔13的开口。当假设固体摄像器件的每个芯片的开口数为100、并且从一个直径为300mm的晶片得到的芯片数为2000时，这一个晶片的开口加工过程会在大约两分钟内完成。因此，与利用曝光和蚀刻来形成开口的现有方法相比，能够以较低成本在较短时间内实施作业。
如图14B所示，在贯通孔13中形成与正面侧电极21连接的贯通连接部15。此外，在第一基板11的背面上形成与贯通连接部15连接的背面侧电极17。这些工序按照如下方式来进行。例如，在形成贯通孔13之后，在贯通孔13中形成氧化硅(SiO2)膜(未图示)以便与硅基板电绝缘。除去位于贯通孔13底部的该氧化硅膜，然后通过溅射法形成用作阻挡金属16的Ti/TiN堆叠膜。随后，视需要可在阻挡金属16的上层上预先形成电极用晶种层(化学镀铜)。然后，进行铜电镀工艺。值得注意的是，可以代替利用铜电镀工艺来填充贯通孔13的是，仅在贯通孔13的内壁上形成镀铜膜。
如上所述制造出了固体摄像器件。
根据第二实施例的固体摄像器件制造方法，能够容易地形成滤色器层71和微透镜73，并且能够通过能量束加工工艺在固体摄像器件的第一基板11中形成将要设有贯通连接部15的贯通孔13。因此，可提供能够以低成本、高产量来进行大量生产的紧凑型固体摄像器件制造方法。
固体摄像器件制造方法的第三实施例
下面参照图15A～图21说明本发明第二实施方式的固体摄像器件制造方法的第三实施例，图15A～图21是示出了制造工序的截面图。
如图15A所示，准备好被支撑基板25支撑着且由半导体基板形成的第一基板11。例如，可在第一基板11中形成厚度在20nm～100nm范围内的停止层18，使得该基板的一部分用作支撑基板25，而该基板的另一部分用作第一基板11。例如，使用厚度在500μm～1000μm范围内(例如，厚度为775μm)的N型硅基板作为第一基板11。停止层18由通过把氧或氢进行离子注入而得到的所谓隐埋氧化物(buried oxide，BOX)层形成，或者由通过把诸如硼(B)等杂质以1×1013～1×1016/cm2的浓度进行离子注入而得到的扩散层形成。接着，将第一基板11的表面氧化从而形成厚度在例如10nm～30nm范围内的氧化硅(SiO2)膜(未图示)。随后，通过减压CVD法形成厚度在例如80nm～150nm范围内的氮化硅(Si3N4)膜(未图示)。接着，在第一基板11的将要设有元件隔离区域的各部分中形成各自具有100nm～400nm范围内的深度的凹槽。通过诸如高密度等离子体CVD法等沉积技术向这些凹槽中填充氧化硅。随后，利用CMP方法除去多余的氧化硅以使表面平坦化。在该CMP方法中，上述氮化硅膜用作研磨停止层。接着，通过使用热磷酸进行湿式蚀刻来除去该氮化硅膜，从而形成元件隔离区域51。
如图15B所示，在第一基板11上形成氧化硅膜。该氧化硅膜例如由厚度在5nm～15nm范围内的SiO2膜形成，该SiO2膜是通过在1000℃～1100℃的温度下对第一基板11的表面进行热氧化而形成的。接着，在该氧化硅膜上形成光致抗蚀剂图形(未图示)，并且利用该光致抗蚀剂图形作为掩模在第一基板11中形成P型阱区域53。此外，还进行了用于控制MOS晶体管的阈值的离子注入。随后，通过使用氢氟酸等进行湿式蚀刻来除去上述氧化硅膜，然后在第一基板11的表面上形成栅极绝缘膜55。该栅极绝缘膜55由厚度在5nm～15nm范围内的氧化硅膜形成，该氧化硅膜是通过在1000℃～1100℃范围内的温度下对第一基板11的表面进行热氧化而得到的。栅极绝缘膜55可以由用于典型MOS晶体管的栅极绝缘膜材料构成。
接着，形成栅极电极层。该栅极电极层例如由通过CVD法形成的厚度在100nm～200nm范围内的多晶硅层形成。或者，当形成的是金属栅极电极时，可以形成金属层。然后，利用光致抗蚀剂图形作为掩模进行蚀刻处理，从而形成栅极电极57。
此外，通过利用光致抗蚀剂图形作为掩模进行离子注入，在第一基板11中形成感光部61。然后除去该光致抗蚀剂图形。随后，通过利用光致抗蚀剂图形作为掩模进行离子注入，相对于栅极电极57以自对准方式形成包含LDD区域和高浓度扩散层的源漏区域58和59。视需要可在栅极电极57以及源漏区域58和59上形成金属硅化物层(未图示)。在形成该金属硅化物层时，能够采用一种其中以自对准方式形成金属硅化物的所谓自对准式金属硅化物形成工艺。因此，形成了MOS晶体管54。
接着，如图16A所示，在第一基板11上形成布线部41。布线部41包括覆盖着MOS晶体管54的多层层间绝缘膜42，还包括与MOS晶体管54等连接的布线图形43(这些布线图形包括接触电极44)。例如，通过例如CVD法沉积氧化硅(SiO2)膜来形成覆盖着栅极电极57的层间绝缘膜42，并且通过CMP方法使该氧化硅(SiO2)膜的表面平坦化。形成用于源漏区域58和59以及栅极电极57的接触电极44。接触电极44的形成过程如下：在作为电极形成区域的各开口中形成由钛(Ti)层和氮化钛(TiN)层堆叠而成的阻挡金属层，然后向上述各开口中填充钨层。之后通过CMP方法或回蚀方法除去多余部分。结果，以如下方式在上述各开口中形成了由钨层制成的接触电极44：接触电极44与开口这二者之间隔着上述阻挡金属层。此外，在由此得到的结构上堆叠层间绝缘膜42、形成各个开口、然后形成阻挡金属层和镀铜布线层。然后，利用CMP方法进行平坦化工序，从而形成布线图形43。重复上述的层间绝缘膜42的形成工序和布线图形43的形成工序，从而形成包括多层布线图形43的布线部41。
接着，如图16B所示，在第一基板11上形成正面侧电极21。正面侧电极21例如由铝构成。尽管未在附图中示出，但在此工序中还可以形成与正面侧电极21连接的铝布线。随后，在正面侧电极21上形成停止电极33。当通过能量束加工工艺在第三基板37中形成贯通孔时，该停止电极33用作停止层。诸如通过诸如镍磷(Ni-P)电镀或镍硼(Ni-B)电镀等镍电镀工艺，在正面侧电极21上选择性地形成停止电极33。因为位于正面侧电极21下面的层被由无机材料构成的氧化硅(SiO2)膜覆盖着，所以，即使在进行上述电镀工序之后，该下层也不会劣化。停止电极33的厚度例如是10μm。停止电极33的厚度被确定为使得在后续工序的能量束加工工艺(例如，激光钻孔)中该停止电极33能够良好地用作停止层。
如图17A所示，第三基板37以如下方式接合在第一基板11的停止电极33侧上：第三基板37与第一基板11这二者之间隔着粘接层36。粘接层36例如由苯并环丁烯(BCB)构成，该苯并环丁烯具有能够在150℃～250℃范围内的低温下进行交联反应(硬化)的特性。
或者，如图17B所示，在第一基板11上形成平坦化膜38，并执行平坦化以消除平坦化膜38的表面与停止电极33的表面之间的水平差。平坦化膜38是这样形成的：利用低温CVD法来沉积氧化硅(SiO2)层、然后利用CMP方法或回蚀方法使该氧化硅(SiO2)层平坦化。随后，将位于第一基板11侧上的平坦化膜38接合到第三基板37上，然后在200℃～400℃范围内的温度下进行热处理，从而与第三基板37接合。在此情况下，没有使用粘接层35而是通过利用氢键等的直接结合法来进行上述接合。
如图18A所示，除去支撑基板25(参照图15A)。例如，通过背面研磨及CMP方法或者湿式蚀刻来消减支撑基板25的厚度，从而使支撑基板25变成薄膜。在此工序中，上述蚀刻通过厚度在20nm～100nm范围内的停止层18来选择性地停止。
如图18B所示，通过蚀刻除去停止层18(参照图18A)，从而使第一基板11露出。
如图19A所示，在第一基板11的背面侧上形成平坦化膜48。该平坦化膜48例如由有机膜形成。此后，通过例如涂敷、曝光和显影等工序在平坦化膜48上形成滤色器层71。在滤色器层71的涂敷工序中，由于滤色器层71形成在平坦化膜48上，因而能够以不会导致不均匀涂敷(这种不均匀涂敷会给固体摄像器件的摄像特性带来不利影响)的方式形成滤色器层71。
接着，在滤色器层71上形成微透镜73。微透镜73的形成方法与第一实施例中所使用的方法相同。
接着，通过利用光致抗蚀剂图形作为掩模进行蚀刻，在第一基板11中形成延伸至正面侧电极21的开口47。随后，在开口47的侧壁上形成绝缘膜(未图示)。由于半导体基板在开口47的侧壁处露出，因而需要进行用于形成上述绝缘膜的这一工序。然而，当在形成元件隔离区域的工序中将开口47电隔离时，无需用于形成上述绝缘膜的工序。
接着，如图19B所示，让探针81与正面侧电极21接触，从而进行测定摄像特性等的工序。
必要时，如图20A所示，通过进行背面研磨工序来加工第三基板37，使其具有100nm～400nm范围内的厚度。
如图20B所示，隔着粘接层35以指定间隔将透光性第二基板31接合到第一基板11上。该第二基板31例如是玻璃基板。
在本实施例中，是在上述背面研磨工序之后进行与第二基板31接合的工序。然而，这两个工序的顺序可以反过来。具体地，可以在与第二基板31接合的工序之后进行上述背面研磨工序。
接着，在第三基板37中形成延伸至停止电极33的贯通孔39。在形成该贯通孔39时使用了能量束加工工艺。例如，可使用激光钻孔。例如，可使用二氧化碳气体激光加工机，或者可使用利用了YAG激光的三倍频后的355nm波长的激光加工机。利用烧蚀效应，不必熔化就能够直接使硅蒸发。例如，对于具有100μm深度和30μm直径的贯通孔39，能够以100000个孔/分钟的速度形成贯通孔39的开口。当假设固体摄像器件的每个芯片的开口数为100、并且从一个直径为300mm的晶片得到的芯片数为2000时，这一个晶片的开口加工过程会在大约两分钟内完成。因此，与利用曝光和蚀刻来形成开口的现有方法相比，能够以较低成本在较短时间内实施作业。
如图21所示，在贯通孔39中形成与停止电极33连接的贯通连接部15。此外，在第三基板37的背面上形成与贯通连接部15连接的背面侧电极17。这些工序按照如下方式来进行。例如，在形成贯通孔39之后，在贯通孔39中形成氧化硅(SiO2)膜(未图示)以便与硅基板电绝缘。除去位于贯通孔39底部的该氧化硅膜，然后通过溅射法形成用作阻挡金属16的Ti/TiN堆叠膜。随后，视需要可在阻挡金属16的上层上预先形成电极用晶种层(化学镀铜)。然后进行铜电镀工艺。值得注意的是，可以代替利用铜电镀工艺来填充贯通孔39的是，仅在贯通孔39的内壁上形成镀铜膜。
如上所述制造出了固体摄像器件。
根据第三实施例的固体摄像器件制造方法，能够容易地形成滤色器层71和微透镜73，并且能够通过能量束加工工艺在固体摄像器件的第三基板37中形成将要设有贯通连接部15的贯通孔39。因此，可提供能够以低成本、高产量来进行大量生产的紧凑型固体摄像器件制造方法。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其它因素，可以在本发明所附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。

Claims (6)

1.一种固体摄像器件，其包括：
第一基板，它包括用于对入射光进行光电转换的感光部和设置在光入射侧上的布线部；
透光性第二基板，它以指定间隔设置在所述第一基板的布线部侧上；
贯通孔，它设置在所述第一基板中；
贯通连接部，它设置在所述贯通孔中；
正面侧电极，它与所述贯通连接部连接并设置在所述第一基板的正面上；
背面侧电极，它与所述贯通连接部连接并设置在所述第一基板的背面上；以及
停止电极，它设置在所述正面侧电极上，并填充所述正面侧电极与所述第二基板之间的空间。
2.如权利要求1所述的固体摄像器件，还包括：
滤色器层；
微透镜；以及
覆盖所述微透镜的透光性保护层，
并且所述滤色器层和所述微透镜设置在所述第一基板的布线部的光入射侧上。
3.一种固体摄像器件，其包括：
第一基板，它包括用于对入射光进行光电转换的感光部和设置在光入射侧的相反侧上的布线部；
透光性第二基板，它以指定间隔设置在所述第一基板的感光部侧上；
第三基板，它隔着连接层设置在所述第一基板的布线部侧上；
贯通孔，它设置在所述第三基板中；
贯通连接部，它设置在所述贯通孔中；
停止电极，它与所述贯通连接部连接并设置在所述连接层中；
正面侧电极，它设置在所述停止电极上；
开口，它位于所述第一基板中并且延伸至所述正面侧电极；以及
背面侧电极，它与所述贯通连接部连接并设置在所述第三基板的背面上。
4.一种固体摄像器件制造方法，其包括如下步骤：
准备第一基板，所述第一基板包括用于对入射光进行光电转换的感光部和设置在光入射侧上的布线部；
在所述第一基板上形成正面侧电极；
准备透光性第二基板，使所述第二基板以指定间隔设置在所述第一基板的布线部侧上；
在所述第二基板的与所述第一基板相面对的表面上形成停止电极，所述停止电极用于规定所述第一基板与所述第二基板之间的间隔，并且当通过能量束加工工艺在所述第一基板中形成贯通孔时所述停止电极能起到停止层的作用；
以由所述停止电极规定的所述间隔将所述第一基板与所述第二基板接合；
在所述第一基板中形成延伸至所述正面侧电极的贯通孔；
在所述贯通孔中形成与所述正面侧电极连接的贯通连接部；以及
在所述第一基板的背面上形成与所述贯通连接部连接的背面侧电极。
5.一种固体摄像器件制造方法，其包括如下步骤：
准备第一基板，所述第一基板包括用于对入射光进行光电转换的感光部和设置在光入射侧上的布线部；
在所述第一基板上形成正面侧电极；
在所述第一基板的布线部的光入射侧上形成滤色器层和微透镜，然后形成覆盖所述微透镜的透光性保护层；
在所述正面侧电极上形成开口；
在所述正面侧电极上的所述开口中形成停止电极，所述停止电极用于规定所述第一基板与第二基板之间的间隔，并且当通过能量束加工工艺在所述第一基板中形成贯通孔时所述停止电极能起到停止层的作用；
以由所述停止电极规定的所述间隔将具有透光性的所述第二基板与所述第一基板接合；
在所述第一基板中形成延伸至所述正面侧电极的贯通孔；
在所述贯通孔中形成与所述正面侧电极连接的贯通连接部；以及
在所述第一基板的背面上形成与所述贯通连接部连接的背面侧电极。
6.一种固体摄像器件制造方法，其包括如下步骤：
在被支撑基板支撑着的第一基板中形成用于对入射光进行光电转换的感光部，并且在所述第一基板上还形成布线部；
在所述布线部上形成正面侧电极；
在所述正面侧电极上形成停止电极，当通过能量束加工工艺在第三基板中形成贯通孔时所述停止电极能起到停止层的作用；
隔着连接层将所述第三基板接合到所述第一基板的停止电极侧上；
除去所述支撑基板，使所述第一基板露出；
在所述第一基板中形成延伸至所述正面侧电极的开口；
以指定间隔将透光性第二基板与所述第一基板接合；
在所述第三基板中形成延伸至所述停止电极的贯通孔；
在所述贯通孔中形成与所述停止电极连接的贯通连接部；以及
在所述第三基板的背面上形成与所述贯通连接部连接的背面侧电极。
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4799543B2 (ja) * 2007-12-27 2011-10-26 株式会社東芝 半導体パッケージ及びカメラモジュール
JP5985136B2 (ja) 2009-03-19 2016-09-06 ソニー株式会社 半導体装置とその製造方法、及び電子機器
JP5640630B2 (ja) * 2010-10-12 2014-12-17 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器
US8598672B2 (en) 2011-01-26 2013-12-03 Maxim Integrated Products, Inc Light sensor having IR cut interference filter with color filter integrated on-chip
US8624341B2 (en) 2011-01-26 2014-01-07 Maxim Integrated Products, Inc. Light sensor having IR cut and color pass interference filter integrated on-chip
US8779540B2 (en) 2011-01-26 2014-07-15 Maxim Integrated Products, Inc. Light sensor having transparent substrate with lens formed therein
JP5921129B2 (ja) * 2011-02-09 2016-05-24 キヤノン株式会社 固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法
JP5709564B2 (ja) * 2011-02-09 2015-04-30 キヤノン株式会社 半導体装置の製造方法
JP5241902B2 (ja) * 2011-02-09 2013-07-17 キヤノン株式会社 半導体装置の製造方法
JP5958732B2 (ja) * 2011-03-11 2016-08-02 ソニー株式会社 半導体装置、製造方法、および電子機器
US9276043B2 (en) * 2012-01-25 2016-03-01 Sony Corporation Photoelectric conversion device, method of manufacturing photoelectric conversion device, solid-state imaging unit, and electronic apparatus
EP2772939B1 (en) 2013-03-01 2016-10-19 Ams Ag Semiconductor device for detection of radiation and method of producing a semiconductor device for detection of radiation
JP6200188B2 (ja) 2013-04-08 2017-09-20 キヤノン株式会社 固体撮像装置、その製造方法及びカメラ
EP2996650A1 (de) * 2013-05-16 2016-03-23 BSN medical GmbH Wundpflegevorrichtung zur behandlung von wunden mittels atmosphärischem unterdruck, aufweisend ein öffenbares fenster
JP6168915B2 (ja) * 2013-08-22 2017-07-26 キヤノン株式会社 半導体装置の製造方法
TWI676279B (zh) 2013-10-04 2019-11-01 新力股份有限公司 半導體裝置及固體攝像元件
KR102029915B1 (ko) * 2015-12-29 2019-10-08 차이나 와퍼 레벨 씨에스피 씨오., 엘티디. 솔더 패드, 솔더 패드를 포함하는 반도체 칩 및 그 형성 방법
WO2018135189A1 (ja) * 2017-01-20 2018-07-26 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 表示装置、電子機器、及び表示装置の製造方法
CN110494962B (zh) * 2017-04-04 2024-01-12 索尼半导体解决方案公司 半导体器件、制造半导体器件的方法和电子设备
CN110098218A (zh) * 2018-01-31 2019-08-06 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
KR20220021238A (ko) * 2020-08-13 2022-02-22 삼성전자주식회사 반도체 패키지 및 그 제조방법
CN113113441B (zh) * 2021-04-13 2023-06-30 中国电子科技集团公司第四十四研究所 一种避免边缘出现杂散信号的背照式ccd结构
US11901230B2 (en) * 2021-08-30 2024-02-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor package and manufacturing method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101101918A (zh) * 2006-07-07 2008-01-09 三洋电机株式会社 半导体装置及其制造方法
CN101355069A (zh) * 2007-05-18 2009-01-28 三星电子株式会社 具有通孔硅的半导体封装及相关的制造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5030360B2 (ja) 2002-12-25 2012-09-19 オリンパス株式会社 固体撮像装置の製造方法
JP3865728B2 (ja) * 2003-12-05 2007-01-10 シャープ株式会社 閾値電圧変調方式のｍｏｓ型固体撮像素子およびその製造方法
JP4525129B2 (ja) * 2004-03-26 2010-08-18 ソニー株式会社 固体撮像素子とその製造方法、及び半導体集積回路装置とその製造方法
US7964926B2 (en) * 2005-02-02 2011-06-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensing devices including image sensor chips, image sensor package modules employing the image sensing devices, electronic products employing the image sensor package modules, and methods of fabricating the same
JP2008130603A (ja) * 2006-11-16 2008-06-05 Toshiba Corp イメージセンサ用ウェハレベルパッケージ及びその製造方法
US7879638B2 (en) * 2007-03-02 2011-02-01 Aptina Imaging Corporation Backside illuminated imager and method of fabricating the same
US7595220B2 (en) * 2007-06-29 2009-09-29 Visera Technologies Company Limited Image sensor package and fabrication method thereof
US9231012B2 (en) * 2007-08-01 2016-01-05 Visera Technologies Company Limited Image sensor package
JP2009043893A (ja) * 2007-08-08 2009-02-26 Fujikura Ltd 半導体パッケージ及びその製造方法
US7598580B1 (en) * 2008-05-15 2009-10-06 Kingpak Technology Inc. Image sensor module package structure with supporting element

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101101918A (zh) * 2006-07-07 2008-01-09 三洋电机株式会社 半导体装置及其制造方法
CN101355069A (zh) * 2007-05-18 2009-01-28 三星电子株式会社 具有通孔硅的半导体封装及相关的制造方法

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Publication number Publication date
US8410569B2 (en) 2013-04-02
JP5418044B2 (ja) 2014-02-19
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TW201115726A (en) 2011-05-01
JP2011035038A (ja) 2011-02-17
US20110024858A1 (en) 2011-02-03
KR101640261B1 (ko) 2016-07-15
TWI472019B (zh) 2015-02-01
KR20110013231A (ko) 2011-02-09

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