CN113474899A - 光检测装置的制造方法、及光检测装置 - Google Patents

光检测装置的制造方法、及光检测装置 Download PDF

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CN113474899A CN202080016667.4A CN202080016667A CN113474899A CN 113474899 A CN113474899 A CN 113474899A CN 202080016667 A CN202080016667 A CN 202080016667A CN 113474899 A CN113474899 A CN 113474899A
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Abstract

光检测装置的制造方法具备：第一工序，准备具有第一主面及第二主面的半导体晶圆；第二工序，在第一主面设置第一支撑基板；第三工序，在第一主面设置有第一支撑基板的状态下，切断半导体晶圆及第一支撑基板，在第一表面设置有支撑构件的状态下，得到受光元件；第四工序，使用配置于第二表面和电路结构体的安装面之间的多个连接构件，在第一表面设置有支撑构件的状态下，将受光元件和电路结构体电连接且物理连接；以及第五工序，从第一表面除去支撑构件。

Description

光检测装置的制造方法、及光检测装置
技术领域
本公开涉及光检测装置的制造方法、及光检测装置。
背景技术
非专利文献1中记载有一种CMOS图像传感器的制造方法，其具备：在光电二极管阵列晶圆上贴附支撑带的工序；将光电二极管阵列晶圆与支撑带一起切割，从光电二极管阵列芯片剥离支撑带的工序；以及将剥离了支撑带的状态的光电二极管阵列芯片安装于CMOS读出电路芯片的工序。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1:Naoya Watanabe、其他4名，“Fabrication of Back-SideIlluminated Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor UsingCompliant Bump(使用柔顺凸点制作背照式互补金属氧化物半导体图像传感器)”，Japanese Journal of Applied Physics 49(2010)，The Japan Society of AppliedPhysics，April 20，2010
发明内容
发明所要解决的问题
在非专利文献1中记载的CMOS图像传感器的制造方法中，光电二极管阵列芯片等受光元件越薄化，受光元件的处理越困难，其结果，在受光元件和作为CMOS读出电路芯片等的电路结构体的连接中有可能产生不良情况。另外，光电二极管阵列芯片等受光元件越薄化，在制造的CMOS图像传感器等的光检测装置中，受光元件越容易因应力、静电等影响而变形，其结果，受光元件与电路结构体接触而受光元件有可能损伤。
本公开的目的在于，提供一种即使受光元件被薄化，也能够可靠地实施受光元件和电路结构体的连接的光检测装置的制造方法、及即使受光元件被薄化也能够防止受光元件因变形而损伤的光检测装置。
用于解决问题的技术方案
本公开的一个方面的光检测装置的制造方法具备：第一工序，准备半导体晶圆，该半导体晶圆具有第一主面及与第一主面为相反侧的第二主面，且形成有二维地配置的多个受光区域；第二工序，在第一工序之后，在第一主面设置第一支撑基板；第三工序，在第二工序之后，在第一主面设置有第一支撑基板的状态下，对多个受光区域的每一个切断半导体晶圆及第一支撑基板，在与切断的第一主面的一部分对应的第一表面设置有与切断的第一支撑基板的一部分对应的支撑构件的状态下，得到与切断的半导体晶圆的一部分对应的受光元件；第四工序，在第三工序之后，使用配置在与切断的第二主面的一部分对应的第二表面和电路结构体的安装面之间的多个连接构件，在第一表面设置有支撑构件的状态下，将受光元件和电路结构体电连接且物理连接；以及第五工序，在第四工序之后，从第一表面除去支撑构件。
在该光检测装置的制造方法中，在半导体晶圆的第一主面设置有第一支撑基板的状态下，对多个受光区域的每一个切断半导体晶圆及第一支撑基板，在受光元件的第一表面设置有支撑构件的状态下，将受光元件和电路结构体电连接且物理连接，然后，从受光元件的第一表面除去支撑构件。这样，在受光元件和电路结构体的连接时，在受光元件的第一表面设置有支撑构件。因此，即使受光元件被薄化，也能够防止受光元件的处理变得困难。因此，根据该光检测装置的制造方法，即使受光元件被薄化，也能够可靠地实施受光元件和电路结构体的连接。
在本公开的一个方面的光检测装置的制造方法中，也可以是，多个受光区域相对于半导体晶圆包含的半导体基板在第二主面侧二维地配置。由此，在受光元件中，受光区域相对于半导体基板配置于电路结构体侧，因此，能够得到具备背面入射型的受光元件的光检测装置。
本公开的一个方面的光检测装置的制造方法中，也可以是，还具备：第六工序，在第一工序之后且第二工序之前，在第二主面设置第二支撑基板；以及第七工序，在第六工序之后且第二工序之前，在第二主面设置有第二支撑基板的状态下，将半导体晶圆薄化，在第二工序中，在第二主面设置有第二支撑基板的状态下，在第一主面设置第一支撑基板，在第一主面设置有第一支撑基板的状态下，从第二主面除去第二支撑基板。由此，能够在稳定的状态下将半导体晶圆薄化。
本公开的一个方面的光检测装置的制造方法中，也可以是，还具备第八工序，在第二工序之后且第三工序之前，在第二主面设置多个凸块电极作为多个连接构件。由此，能够对多个受光区域的每一个有效地设置多个凸块电极。
在本公开的一个方面的光检测装置的制造方法中，也可以是，多个受光区域相对于半导体晶圆包含的半导体基板在第一主面侧二维地配置。由此，在受光元件中，受光区域相对于半导体基板配置在与电路结构体为相反侧，因此，能够得到具备表面入射型的受光元件的光检测装置。
本公开的一个方面的光检测装置的制造方法中，也可以是，还具备第六工序，在第二工序之后且第三工序之前，在第一主面设置有第一支撑基板的状态下，将半导体晶圆薄化。由此，能够在稳定的状态下将半导体晶圆薄化。
本公开的一个方面的光检测装置的制造方法中，也可以是，还具备第七工序，在第六工序之后且第三工序之前，在第二主面设置多个凸块电极作为多个连接构件。由此，能够对多个受光区域的每一个有效地设置多个凸块电极。
本公开的一个方面的光检测装置具备：受光元件，其具有第一表面及与第一表面为相反侧的第二表面，且设置有受光区域；电路结构体，其具有安装面；以及多个连接构件，配置于第二表面和安装面之间，并将受光元件和电路结构体电连接且物理连接，多个连接构件各自的高度比与第一表面垂直的方向上的受光元件的宽度大。
在该光检测装置中，将受光元件和电路结构体电连接且物理连接的多个连接构件各自的高度比与第一表面垂直的方向上的受光元件的宽度大。由此，即使受光元件被薄化，且受光元件因应力、静电等影响而容易变形，也能够防止受光元件与电路结构体接触。因此，根据该光检测装置，即使受光元件被薄化，也能够防止受光元件因变形而损伤。
在本公开的一个方面的光检测装置中，也可以是，多个连接构件各自的高度为与第一表面垂直的方向上的受光元件的宽度的2倍以上。由此，即使受光元件被薄化，也能够更可靠地防止受光元件与电路结构体接触。
在本公开的一个方面的光检测装置中，也可以是，多个连接构件各自的高度为与第一表面垂直的方向上的受光元件的宽度的5倍以上。由此，即使受光元件被薄化，也能够更可靠地防止受光元件与电路结构体接触。
在本公开的一个方面的光检测装置中，也可以是，多个连接构件为多个凸块电极。由此，能够防止受光元件与电路结构体接触，并且可靠地实施受光元件和电路结构体的连接。
本公开的一个方面的光检测装置中，也可以是，还具备配置于第二表面和安装面之间的底部填充物(Underfill)。由此，能够保护多个凸块电极且加强受光元件和电路结构体的连接。
在本公开的一个方面的光检测装置中，也可以是，与第一表面平行的方向上的受光元件的宽度为与第一表面垂直的方向上的受光元件的宽度的10倍以上。这样，即使在受光元件被薄化且大面积化的情况下，也能够防止受光元件因变形而损伤。
发明效果
根据本公开，能够提供一种即使受光元件被薄化，也能够可靠地实施受光元件和电路结构体的连接的光检测装置的制造方法、及即使受光元件被薄化也能够防止受光元件因变形而损伤的光检测装置。
附图说明
图1是第一实施方式的光检测装置的俯视图。
图2是图1所示的光检测装置的一部分的截面图。
图3是图1所示的光检测装置的一部分的放大截面图。
图4是表示图1所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图5是表示图1所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图6是表示图1所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图7是表示图1所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图8是表示图1所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图9是表示图1所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图10是表示图1所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图11是表示图1所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图12是表示图1所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图13是表示图1所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图14是第二实施方式的光检测装置的俯视图。
图15是图14所示的光检测装置的一部分的截面图。
图16是图14所示的光检测装置的一部分的放大截面图。
图17是表示图14所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图18是表示图14所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图19是表示图14所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图20是表示图14所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图21是表示图14所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图22是表示图14所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图23是表示图14所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
图24是表示图14所示的光检测装置的制造方法的一个工序的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细的说明。此外，在各图中对相同或相当部分标注相同符号，并省略重复的说明。
[第一实施方式]
[光检测装置的结构]
如图1及图2所示，光检测装置10具备受光元件11和电路基板(电路结构体)12。受光元件11安装于电路基板12上。受光元件11为背面入射型的半导体受光元件。光检测装置10例如构成CCD(Charge-Coupled Device)面传感器。在以下的说明中，将光相对于受光元件11的入射方向称为Z轴方向，将与Z轴方向垂直的一个方向称为X轴方向，将与Z轴方向及X轴方向垂直的方向称为Y轴方向。
受光元件11具有背面(第一表面)11a及表面(第二表面)11b。表面11b为与背面11a为相反侧的表面。受光元件11是将背面11a设为光入射面的背面入射型的半导体受光元件。在背面11a设置有划定光入射区域的遮光构件117。遮光构件117例如由金属形成为矩形框状，并沿着背面11a的外缘部延伸。
受光元件11例如形成为矩形板状。与背面11a平行的方向上的受光元件11的宽度为与背面11a垂直的Z轴方向上的受光元件11的宽度(即，受光元件11的厚度)的10倍以上。此外，与背面11a平行的方向上的受光元件11的宽度是指与背面11a平行的所有方向上的受光元件11的宽度中的最小的宽度。作为一例，X轴方向上的受光元件11的宽度为50mm左右，Y轴方向上的受光元件11的宽度为20mm左右，受光元件11的厚度为15μm左右。在该情况下，与背面11a平行的方向上的受光元件11的宽度成为20mm左右(Y轴方向上的受光元件11的宽度)。
电路基板12具有与受光元件11的表面11b相对的安装面12a。电路基板12例如形成为矩形板状。作为一例，X轴方向上的电路基板12的宽度为80mm左右，Y轴方向上的电路基板12的宽度为100mm左右，Z轴方向上的电路基板12的宽度(即，电路基板12的厚度)为3mm左右。
在受光元件11的表面11b和电路基板12的安装面12a之间配置有多个凸块电极(多个连接构件)13。多个凸块电极13将受光元件11和电路基板12电连接且物理连接。各凸块电极13的高度(即，受光元件11的表面11b和电路基板12的安装面12a的距离)比受光元件11的厚度大。作为一例，各凸块电极13的高度为40μm左右。在受光元件11的表面11b和电路基板12的安装面12a之间配置有底部填充物14。底部填充物14在受光元件11的表面11b和电路基板12的安装面12a之间包围各凸块电极13。
如图3所示，受光元件11具有：n+型的半导体基板111、n－型的半导体层112、p－型的半导体层113以及多个p+型的半导体区域114。半导体层112例如通过外延生长形成于半导体基板111上。半导体层113例如通过外延生长形成于半导体层112上。多个半导体区域114例如通过杂质扩散形成于半导体层113内。从Z轴方向观察时，多个半导体区域114二维地(例如，将X轴方向设为行方向且将Y轴方向设为列方向的矩阵状)排列。在受光元件11中，半导体基板111位于背面11a侧，半导体层113及多个半导体区域114位于表面11b侧。在半导体基板111的背面11a侧的表面形成有AR(Anti Reflection)膜118。
在受光元件11中，半导体层112及半导体层113形成pn结，构成作为光电转换区域起作用的受光区域11R。受光区域11R相对于半导体基板111位于表面11b侧。受光区域11R中与各半导体区域114对应的部分构成像素。在表面11b对每个半导体区域114设置有电极焊盘116。各电极焊盘116与对应的半导体区域114电连接。凸块电极13将在Z轴方向上相对的受光元件11的电极焊盘116和电路基板12的电极焊盘(省略图示)电连接且物理连接。此外，受光元件11中的p型及n型的各导电型也可以与上述相反。
[光检测装置的制造方法]
首先，如图4所示，准备半导体晶圆110(第一工序)。半导体晶圆110具有第一主面110a及第二主面110b。第二主面110b为与第一主面110a为相反侧的表面。在半导体晶圆110形成有多个受光区域11R。多个受光区域11R相对于半导体晶圆110包含的半导体基板110s在第二主面110b侧二维地配置。即，半导体晶圆110包含与多个受光区域11R分别对应的多个受光元件11。此外，图4表示与半导体晶圆110中的一个受光区域11R对应的部分。
接着，如图5所示，在半导体晶圆110的第二主面110b设置支撑基板(第二支撑基板)300(第六工序)。支撑基板300例如为玻璃基板。支撑基板300例如通过粘接剂固定于半导体晶圆110的第二主面110b。
接着，如图6所示，在第二主面110b设置有支撑基板300的状态下，将半导体晶圆110薄化(第七工序)。例如通过研磨第一主面110a，半导体晶圆110被薄化。接着，将成为AR膜118的膜形成于第一主面110a，将成为遮光构件117的构件形成于该膜上(省略图示)。
接着，如图7及图8所示，在第二主面110b设置有支撑基板300的状态下，在第一主面110a设置支撑基板(第一支撑基板)400，在第一主面110a设置有支撑基板400的状态下，从第二主面110b除去支撑基板300。这样，在半导体晶圆110的第一主面110a设置支撑基板400(第二工序)。支撑基板400例如为玻璃基板。支撑基板400例如通过粘接剂固定于半导体晶圆110的第一主面110a。配置于半导体晶圆110和支撑基板300之间的粘接剂的粘接强度例如因光照射、加热、利用药剂的溶解、利用干法工艺(气体)的分解等而降低，由此，支撑基板300从第二主面110b剥离。此外，残留于半导体晶圆110的第二主面110b的粘接剂例如通过利用药剂的溶解、利用干法工艺的分解、利用胶带的粘贴等从第二主面110b除去。
接着，如图9所示，在半导体晶圆110的第二主面110b设置多个凸块电极13(第八工序)。在各受光区域11R，各凸块电极13形成于各电极焊盘116上(参照图3)。
接着，如图10所示，在第二主面110b配置底部填充物14，以覆盖多个凸块电极13。底部填充物14例如为薄膜状的树脂膜。
接着，如图11所示，在第一主面110a设置有支撑基板400的状态下，对每个受光区域11R切断半导体晶圆110及支撑基板400，在与切断的第一主面110a的一部分对应的背面11a设置有与切断的支撑基板400的一部分对应的支撑构件400a的状态下，得到与切断的半导体晶圆110的一部分对应的受光元件11(第三工序)。由此，从半导体晶圆110得到多个受光元件11。
接着，如图12所示，使用配置在与切断的第二主面110b的一部分对应的表面11b和电路基板12的安装面12a之间的多个凸块电极13、15在背面11a设置有支撑构件400a的状态下，将受光元件11和电路基板12电连接且物理连接(第四工序)。此外，多个凸块电极15设置于电路基板12的安装面12a。Z轴方向上相对的一对凸块电极13、15通过加压及加热被接合，由此，受光元件11和电路基板12被电连接且物理连接。
接着，如图13所示，从背面11a除去支撑构件400a(第五工序)。配置于受光元件11和支撑构件400a之间的粘接剂的粘接强度例如因光照射、加热、利用药剂的溶解等而降低，由此，支撑构件400a从背面11a被剥离。此外，残留于受光元件11的背面11a的粘接剂例如通过利用药剂的溶解、利用干法工艺的分解、利用胶带的粘贴等从背面11a除去。如上，得到光检测装置10。
[作用及效果]
在光检测装置10的制造方法中，在半导体晶圆110的第一主面110a设置有支撑基板400的状态下，对多个受光区域11R的每一个切断半导体晶圆110及支撑基板400，并在受光元件11的背面11a设置有支撑构件400a的状态下，将受光元件11和电路基板12电连接且物理连接，然后，从受光元件11的背面11a除去支撑构件400a。这样，在进行受光元件11和电路基板12的连接时，在受光元件11的背面11a设置有支撑构件400a。因此，即使受光元件11被薄化，也能够防止受光元件11的处理变得困难。因此，根据光检测装置10的制造方法，即使受光元件11被薄化，也能够可靠地实施受光元件11和电路基板12的连接。
另外，在光检测装置10的制造方法中，多个受光区域11R相对于包含半导体晶圆110的半导体基板110s在第二主面110b侧二维地配置。由此，在受光元件11中，相对于半导体基板110s在电路基板12侧配置受光区域11R，因此，能够得到具备背面入射型的受光元件11的光检测装置10。
另外，在光检测装置10的制造方法中，在半导体晶圆110的第一主面110a设置支撑基板400前，在半导体晶圆110的第二主面110b设置支撑基板300，在第二主面110b设置有支撑基板300的状态下，将半导体晶圆110薄化。而且，在半导体晶圆110的第一主面110a设置支撑基板400时，在第二主面110b设置有支撑基板300的状态下，在半导体晶圆110的第一主面110a设置支撑基板400，在第一主面110a设置有支撑基板400的状态下，从半导体晶圆110的第二主面110b除去支撑基板300。由此，能够在稳定的状态下使半导体晶圆110薄化。
另外，在光检测装置10的制造方法中，在第一主面110a设置有支撑基板400的状态下，在半导体晶圆110的第二主面110b设置多个凸块电极13。由此，能够对多个受光区域11R的每一个有效地设置多个凸块电极13。
另外，在光检测装置10中，将受光元件11和电路基板12电连接且物理连接的多个凸块电极13各自的高度比与背面11a垂直的方向上的受光元件11的宽度大。由此，即使受光元件11被薄化，且受光元件11因应力、静电等影响而容易变形，也能够防止受光元件11与电路基板12接触。因此，根据光检测装置10，即使受光元件11被薄化，也能否防止受光元件11因变形而损伤。
另外，在光检测装置10中，受光元件11和电路基板12通过多个凸块电极13电连接且物理连接。由此，能够防止受光元件11与电路基板12接触，且可靠地实施受光元件11和电路基板12的连接。
另外，在光检测装置10中，在受光元件11的表面11b和电路基板12的安装面12a之间配置有底部填充物14。由此，能够保护多个凸块电极13，且加强受光元件11和电路基板12的连接。
另外，在光检测装置10中，与背面11a平行的方向上的受光元件11的宽度为与背面11a垂直的方向上的受光元件11的宽度的10倍以上。这样，即使在受光元件11被薄化且大面积化的情况下，也能够防止受光元件11因变形而损伤。
[第二实施方式]
[光检测装置的构成]
如图14及图15所示，光检测装置20具备受光元件21和电路元件(电路结构体)22。受光元件21安装于电路元件22上。受光元件21为表面入射型的半导体受光元件。电路元件22例如为ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等集成电路元件。光检测装置20例如构成硅光电二极管阵列。在以下的说明中，将光相对于受光元件21的入射方向称为Z轴方向，将与Z轴方向垂直的一个方向称为X轴方向，将与Z轴方向及X轴方向垂直的方向称为Y轴方向。
受光元件21具有表面(第一表面)21a及背面(第二表面)21b。背面21b为与表面21a为相反侧的表面。受光元件21为将表面21a设为光入射面的表面入射型的半导体受光元件。
受光元件21例如形成为矩形板状。与表面21a平行的方向上的受光元件21的宽度为与表面21a垂直的Z轴方向上的受光元件21的宽度(即，受光元件21的厚度)的10倍以上。此外，与表面21a平行的方向上的受光元件21的宽度是指与表面21a平行的所有方向上的受光元件21的宽度中的最小的宽度。作为一例，X轴方向上的受光元件21的宽度及Y轴方向上的受光元件21的宽度分别为5mm左右，受光元件21的厚度为15μm左右。在该情况下，与表面21a平行的方向上的受光元件21的宽度为5mm左右(X轴方向上的受光元件21的宽度及Y轴方向上的受光元件21的宽度中的每一个宽度)。
电路元件22具有与受光元件21的背面21b相对的安装面22a。电路元件22例如形成为矩形板状。作为一例，X轴方向上的电路元件22的宽度及Y轴方向上的电路元件22的宽度分别为6mm左右，Z轴方向上的电路元件22的宽度(即，电路元件22的厚度)为0.7mm左右。
在受光元件21的背面21b和电路元件22的安装面22a之间配置有多个凸块电极13。多个凸块电极13将受光元件21和电路元件22电连接且物理连接。各凸块电极13的高度(即，受光元件21的背面21b和电路元件22的安装面22a的距离)比受光元件21的厚度大。作为一例，各凸块电极13的高度为40μm左右。在受光元件21的背面21b和电路元件22的安装面22a之间配置有底部填充物14。底部填充物14在受光元件21的背面21b和电路元件22的安装面22a之间包围各凸块电极13。
如图16所示，受光元件21具有n+型的半导体基板211、n－型的半导体层212、p－型的半导体层213以及多个p+型的半导体区域214。半导体层212例如通过外延生长形成于半导体基板211上。半导体层213例如通过外延生长形成于半导体层212上。多个半导体区域214例如通过杂质扩散形成于半导体层213内。从Z轴方向观察时，多个半导体区域214二维地(例如，将X轴方向设为行方向且将Y轴方向设为列方向的矩阵状)排列。在受光元件21中，半导体基板211位于背面21b侧，半导体层213及多个半导体区域214位于表面21a侧。
在受光元件21中，半导体层212及半导体层213形成pn结，构成作为光电转换区域起作用的受光区域21R。受光区域21R相对于半导体基板211位于表面21a侧。受光区域21R中与各半导体区域214对应的部分构成像素。在半导体基板211及半导体层212、213设置有用于电确定该像素的绝缘区域215。在背面21b对每个半导体区域214设置有电极焊盘216。各电极焊盘216经由一部分形成于贯通孔218内的配线219与对应的半导体区域214电连接。配线219除电连接部分外，由绝缘膜217a、217b覆盖。凸块电极13将在Z轴方向上相对的受光元件21的电极焊盘216和电路元件22的电极焊盘(省略图示)电连接且物理连接。此外，受光元件21的p型及n型的各导电型也可以与上述的相反。
[光检测装置的制造方法]
首先，如图17所示，准备半导体晶圆210(第一工序)。半导体晶圆210具有第一主面210a及第二主面210b。第二主面210b是与第一主面210a为相反侧的表面。在半导体晶圆210形成有多个受光区域21R。多个受光区域21R相对于半导体晶圆210包含的半导体基板210s在第一主面210a侧二维地配置。即，半导体晶圆210包含与多个受光区域21R分别对应的多个受光元件21。
接着，如图18所示，在半导体晶圆210的第一主面210a设置支撑基板400(第二工序)。支撑基板400例如为玻璃基板。支撑基板400例如通过粘接剂固定于半导体晶圆210的第一主面210a。
接着，如图19所示，在第一主面210a设置有支撑基板400的状态下，将半导体晶圆210薄化(第六工序)。例如通过研磨第二主面210b，半导体晶圆210被薄化。接着，形成贯通孔218、电极焊盘216、配线219等(省略图示)。
接着，如图20所示，在半导体晶圆210的第二主面210b设置多个凸块电极13(第七工序)。在各受光区域21R，各凸块电极13形成于各电极焊盘216上(参照图3)。
接着，如图21所示，在第一主面210a设置有支撑基板400的状态下，对每个受光区域21R切断半导体晶圆210及支撑基板400，并在与切断的第一主面210a的一部分对应的表面21a设置有与切断的支撑基板400的一部分对应的支撑构件400a的状态下，得到与切断的半导体晶圆210的一部分对应的受光元件21(第三工序)。由此，从半导体晶圆210得到多个受光元件21。
接着，如图22所示，在背面21b配置底部填充物14以覆盖多个凸块电极13。底部填充物14例如为薄膜状的树脂膜。
接着，如图23所示，使用配置在与切断的第二主面210b的一部分对应的背面21b和电路元件22的安装面22a之间的多个凸块电极13、15，在表面21a设置有支撑构件400a的状态下，将受光元件21和电路元件22电连接且物理连接(第四工序)。此外，多个凸块电极15设置于电路元件22的安装面22a。在Z轴方向上相对的一对凸块电极13、15通过加压及加热而接合，由此，受光元件21和电路元件22被电连接且物理连接。
接着，如图24所示，从表面21a除去支撑构件400a(第五工序)。配置于受光元件21和支撑构件400a之间的粘接剂的粘接强度例如因光照射、加热、利用药剂的溶解等而降低，由此，支撑构件400a从表面21a剥离。此外，残留于受光元件21的表面21a的粘接剂例如通过利用药剂的溶解、利用干法工艺的分解、利用胶带的粘贴等从表面21a除去。如上，得到光检测装置20。
[作用及效果]
在光检测装置20的制造方法中，在半导体晶圆210的第一主面210a设置有支撑基板400的状态下，对多个受光区域21R的每一个切断半导体晶圆210及支撑基板400，并在受光元件21的表面21a设置有支撑构件400a的状态下，将受光元件21和电路元件22电连接且物理连接，然后，从受光元件21的表面21a除去支撑构件400a。这样，在受光元件21和电路元件22的连接时，在受光元件21的表面21a设置有支撑构件400a。因此，即使受光元件21被薄化，也能够防止受光元件21的处理变得困难。因此，根据光检测装置20的制造方法，即使受光元件21被薄化，也能够可靠地实施受光元件21和电路元件22的连接。
另外，在光检测装置20的制造方法中，多个受光区域21R相对于半导体晶圆210包含的半导体基板210s在第一主面210a侧二维地配置。由此，在受光元件21中，受光区域21R相对于半导体基板210s配置在与电路元件22为相反侧，因此，能够得到具备表面入射型的受光元件21的光检测装置20。
另外，在光检测装置20的制造方法中，在对多个受光区域21R的每一个切断半导体晶圆210及支撑基板400前，在第一主面210a设置有支撑基板400的状态下，将半导体晶圆210薄化。由此，能够在稳定的状态下将半导体晶圆210薄化。
另外，在光检测装置20的制造方法中，在第一主面210a设置有支撑基板400的状态下，在半导体晶圆210的第二主面210b设置多个凸块电极13。由此，能够对多个受光区域21R的每一个有效地设置多个凸块电极13。
另外，在光检测装置20中，将受光元件21和电路元件22电连接且物理连接的多个凸块电极13各自的高度比与表面21a垂直的方向上的受光元件21的宽度大。由此，即使受光元件21被薄化且受光元件21因应力、静电等影响而容易变形，也能够防止受光元件21与电路元件22接触。因此，根据光检测装置20，即使受光元件21被薄化，也能够防止受光元件21因变形而损伤。
另外，在光检测装置20中，受光元件21和电路元件22通过多个凸块电极13电连接且物理连接。由此，能够防止受光元件21与电路元件22接触，且可靠地实施受光元件21和电路元件22的连接。
另外，在光检测装置20中，在受光元件21的背面21b和电路元件22的安装面22a之间配置有底部填充物14。由此，能够保护多个凸块电极13，并且加强受光元件21和电路元件22的连接。
另外，在光检测装置20中，与表面21a平行的方向上的受光元件21的宽度为与表面21a垂直的方向上的受光元件21的宽度的10倍以上。这样，受光元件21被薄化且大面积化的情况下，也能够防止受光元件21因变形而损伤。
[变形例]
本公开不限定于上述的实施方式。例如，半导体晶圆110和支撑基板300的接合、半导体晶圆110和支撑基板400的接合、及半导体晶圆210和支撑基板400的接合不限定于使用粘接剂的接合，例如，也可以直接接合等。另外，各支撑基板300、400不限定于玻璃基板，例如也可以为硅基板等。作为一例，在作为硅基板的支撑基板300通过直接接合而与半导体晶圆110接合的情况下，通过利用干法工艺(气体)分解支撑基板300本身，由此也可以从半导体晶圆110除去支撑基板300。这对于支撑基板400也同样。
在各光检测装置10、20的制造方法中，配置底部填充物14的时机可适当选择。即，在切断各半导体晶圆110、210前，可以在各半导体晶圆110、210配置薄膜状的底部填充物14，也可以在电路基板12或电路元件22配置薄膜状的底部填充物14。另外，在切断各半导体晶圆110、210前，可以在各受光元件11、21配置薄膜状的底部填充物14，也可以在电路基板12或电路元件22配置薄膜状的底部填充物14。另外，可以在将受光元件11安装到电路基板12上后，在受光元件11和电路基板12之间填充液状的底部填充物14，并使该底部填充物固化，也可以在将受光元件21安装于电路元件22上后，在受光元件21和电路元件22之间填充液状的底部填充物14，并使该底部填充物固化。这些可以是在从各受光元件11、21除去支撑构件400a前，也可以是在除去后。
此外，本公开的光检测装置的制造方法不限定于制造多个凸块电极13各自的高度比与背面11a垂直的方向上的受光元件11的宽度大的光检测装置、及多个凸块电极13各自的高度比与表面21a垂直的方向上的受光元件21的宽度大的光检测装置。
另外，在光检测装置10中，受光区域11R也可以包含单数或多个受光通道，受光元件11例如也可以为将多个雪崩光电二极管并联连接的SiPM(Silicon Photo multiplier)等受光元件。另外，在光检测装置10中，多个凸块电极13各自的高度也可以为与背面11a垂直的方向上的受光元件11的宽度的2倍以上(或2.5倍以上)。由此，即使受光元件11被薄化，也能够更可靠地防止受光元件11与电路基板12接触。同样，在光检测装置20中，多个凸块电极13各自的高度也可以为与表面21a垂直的方向上的受光元件21的宽度的5倍以上。由此，即使受光元件21被薄化，也能够更可靠地防止受光元件21与电路元件22接触。另外，凸块电极13例如也可以为Au凸块、焊料凸块、Cu柱等突起状的电极。另外，作为除凸块电极13以外的连接构件，例如也可以使用各向异性导电膜、各向异性导电性膏体等。进而，也可以通过这些连接构件的组合，实施受光元件11和电路基板12的电连接且物理连接、及受光元件21和电路元件22的电连接且物理连接。另外，本公开的连接构件有时仅由设置于受光元件11或受光元件21侧的凸块电极13构成、仅由设置于电路基板12或电路元件22侧的凸块电极15构成、由相互接合的凸块电极13及凸块电极15构成。
上述的实施方式中的各结构不限定于上述的材料及形状，能够应用各种材料及形状。另外，上述一个实施方式或变形例中的各结构能够任意应用于其它实施方式或变形例中的各结构。
符号说明
10……光检测装置、11……受光元件、11a……背面(第一表面)、11b……表面(第二表面)、11R……受光区域、12……电路基板(电路结构体)、12a……安装面、13……凸块电极(连接构件)、14……底部填充物、20……光检测装置、21……受光元件、21a……表面(第一表面)、21b……背面(第二表面)、21R……受光区域、22……电路元件(电路结构体)、22a……安装面、110……半导体晶圆、110a……第一主面、110b……第二主面、110s……半导体基板、210……半导体晶圆、210a……第一主面、210b……第二主面、210s……半导体基板、300……支撑基板(第二支撑基板)、400……支撑基板(第一支撑基板)、400a……支撑构件。

Claims (13)

1.一种光检测装置的制造方法，其中，
具备：
第一工序，准备半导体晶圆，该半导体晶圆具有第一主面及与所述第一主面为相反侧的第二主面，且形成有二维地配置的多个受光区域；
第二工序，在所述第一工序之后，在所述第一主面设置第一支撑基板；
第三工序，在所述第二工序之后，在所述第一主面设置有所述第一支撑基板的状态下，对所述多个受光区域的每一个切断所述半导体晶圆及所述第一支撑基板，在与切断的所述第一主面的一部分对应的第一表面设置有与切断的所述第一支撑基板的一部分对应的支撑构件的状态下，得到与切断的半导体晶圆的一部分对应的受光元件；
第四工序，在所述第三工序之后，使用配置在与切断的所述第二主面的一部分对应的第二表面和电路结构体的安装面之间的多个连接构件，在所述第一表面设置有所述支撑构件的状态下，将所述受光元件和所述电路结构体电连接且物理连接；以及
第五工序，在所述第四工序之后，从所述第一表面除去所述支撑构件。
2.根据权利要求1所述的光检测装置的制造方法，其中，
所述多个受光区域相对于所述半导体晶圆所包含的半导体基板在所述第二主面侧二维地配置。
3.根据权利要求2所述的光检测装置的制造方法，其中，
还具备：
第六工序，在所述第一工序之后且所述第二工序之前，在所述第二主面设置第二支撑基板；以及
第七工序，在所述第六工序之后且所述第二工序之前，在所述第二主面设置有所述第二支撑基板的状态下，将所述半导体晶圆薄化，
在所述第二工序中，在所述第二主面设置有所述第二支撑基板的状态下，在所述第一主面设置所述第一支撑基板，在所述第一主面设置有所述第一支撑基板的状态下，从所述第二主面除去所述第二支撑基板。
4.根据权利要求3所述的光检测装置的制造方法，其中，
还具备第八工序，在所述第二工序之后且所述第三工序之前，在所述第二主面设置多个凸块电极作为所述多个连接构件。
5.根据权利要求1所述的光检测装置的制造方法，其中，
所述多个受光区域相对于所述半导体晶圆所包含的半导体基板在所述第一主面侧二维地配置。
6.根据权利要求5所述的光检测装置的制造方法，其中，
还具备第六工序，在所述第二工序之后且所述第三工序之前，在所述第一主面设置有所述第一支撑基板的状态下，将所述半导体晶圆薄化。
7.根据权利要求6所述的光检测装置的制造方法，其中，
还具备第七工序，在所述第六工序之后且所述第三工序之前，在所述第二主面设置多个凸块电极作为所述多个连接构件。
8.一种光检测装置，其中，
具备：
受光元件，其具有第一表面及与所述第一表面为相反侧的第二表面，且设置有受光区域；
电路结构体，其具有安装面；以及
多个连接构件，配置于所述第二表面和所述安装面之间，并将所述受光元件和所述电路结构体电连接且物理连接，
所述多个连接构件各自的高度比与所述第一表面垂直的方向上的所述受光元件的宽度大。
9.根据权利要求8所述的光检测装置，其中，
所述多个连接构件各自的高度为与所述第一表面垂直的所述方向上的所述受光元件的宽度的2倍以上。
10.根据权利要求8所述的光检测装置，其中，
所述多个连接构件各自的高度为与所述第一表面垂直的所述方向上的所述受光元件的宽度的5倍以上。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的光检测装置，其中，
所述多个连接构件为多个凸块电极。
12.根据权利要求11所述的光检测装置，其中，
还具备配置于所述第二表面和所述安装面之间的底部填充物。
13.根据权利要求8～12中任一项所述的光检测装置，其中，
与所述第一表面平行的方向上的所述受光元件的宽度为与所述第一表面垂直的所述方向上的所述受光元件的宽度的10倍以上。
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