JP2002164395A - 固体撮像素子の製造方法、固体撮像素子の測定方法及び測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 検査工程における測定を正しくかつ測定にか
かる時間を短縮することができる固体撮像素子の製造方
法、並びに固体撮像素子の測定方法及び測定装置を提供
する。 【解決手段】 半導体ウエハ１に固体撮像素子の各層を
形成し、測定の種類が相異なる測定部が一体化して設け
られた測定装置１０を使用して、各測定部により半導体
ウエハ１のそれぞれ１つの半導体チップとなる領域３に
対して測定を行う過程を繰り返し、半導体ウエハ１の半
導体チップとなる領域３の全てに対して順次測定を行う
固体撮像素子の検査工程と、その後半導体ウエハ１を各
半導体チップに分割する工程とを有して固体撮像素子の
製造を行う。また、固体撮像素子の測定に当たり、上記
測定装置１０を使用して、各測定部により固体撮像素子
が形成された半導体ウエハ１の１つの半導体チップとな
る領域３に対して測定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子の製
造方法に係わる。また、本発明は固体撮像素子に対して
各種の測定を行う固体撮像素子の測定方法及び測定装置
に係わる。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子を製造する際には、オンチ
ップレンズ等固体撮像素子の最上層までの各層が形成さ
れた状態で、半導体ウエハを各チップに分割する前に検
査工程を行っている。検査工程では、正しく動作するか
どうか検査する目的で、測定装置を用いて固体撮像素子
の測定を行っている。

【０００３】測定内容としては、例えば各端子間の導通
・非導通を調べるためのＤＣ（直流）測定や、センサ部
に光を照射すると共に駆動クロックを供給して固体撮像
素子から正しく信号出力の動作がなされるかどうか調べ
る撮像測定等がある。

【０００４】このような測定に用いられる固体撮像素子
用の測定装置の概略構成図（断面図）を図４に示す。こ
の測定装置５０は、回路基板５１上に測定を行うための
回路が配置されて構成される。回路基板５１には、中央
部に光を通すための開口５２が形成され、この開口５２
の周囲に基板５１の表面から裏面に貫通するスルーホー
ル内に埋められた導電層５４が形成されている。導電層
５４には、裏面側に各種測定を行うための針状の測定プ
ローブ５３が接続され、表面側には配線５５が接続され
ている。配線５５の他端はリレー５８に接続されてい
る。リレー５８にはさらに２つの配線５６，５７が接続
され、配線５６はＤＣ（直流）測定回路（図５参照）に
接続され、配線５７は撮像測定回路及び駆動回路（図５
参照）に接続される。

【０００５】そして、測定プローブ５３を固体撮像素子
のボンディングパッドに当てることにより真空チャック
２等により固定された半導体ウエハ１の１つの半導体チ
ップ３となる領域に対して測定を行うように構成されて
いる。

【０００６】この測定装置５０の回路ブロック図を図５
に示す。リレー５８とＤＣ測定回路６１が配線５６によ
り接続され、リレー５８と撮像測定回路６２及び駆動回
路（ドライバ）６３が配線５７により接続されている。
リレー５８は、２つの配線５６及び５７を切り換えて、
ＤＣ測定回路６１或いは撮像測定回路６２及び駆動回路
６３のいずれか一方を測定プローブ５３に接続するよう
にしている。

【０００７】このような構成により、１つの半導体チッ
プ３に対して、先にＤＣ測定回路６１による導通等のＤ
Ｃ測定を行い、その後撮像測定回路６２及び駆動回路６
３による撮像測定を行うようにしている。即ち１組の測
定プローブ５３により１つの半導体チップ３に対して検
査を行っており、ＤＣ測定回路６１と撮像測定回路６２
及び駆動回路６３とを切り換えるためのリレー５８を必
要としていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の測定装置５０では、次のような問題がある。
測定プローブ５３が針状であるため測定プローブ５３の
先端からリレー５８までが長くなっており、またリレー
５８を介在させていることにより測定プローブ５３から
測定回路６１，６２や駆動回路６３までの配線５５，５
６，５７が長くなる。

【０００９】このように配線５５，５６，５７が長くな
ると、リアクタンスが大きくなる。特に固体撮像素子が
多画素化されて駆動周波数が高くなると、リアクタンス
が大きいことにより、伝搬遅延による駆動波形の劣化を
生じることになる。従って、撮像測定を行う際に駆動回
路６３から高い周波数の駆動波形を供給して高速駆動及
び高速測定を行う上で妨げになる。

【００１０】また、１つの半導体チップ３に対してＤＣ
測定を行ってから、その後同じ半導体チップ３に対して
撮像測定を行うようにしており、１つの半導体チップ３
に対してＤＣ測定及び撮像測定を行った後に、次の半導
体チップ３に対する測定を行う。このため、半導体ウエ
ハ１内の全ての半導体チップ３について測定をするため
に必要な時間が長くかかる。

【００１１】上述した問題の解決のために、本発明にお
いては、多画素化され高速駆動がなされる固体撮像素子
に対しても、検査工程における測定を正しくかつ測定に
かかる時間を短縮することができる固体撮像素子の製造
方法、並びに測定を正しくかつより短時間で行うことが
できる固体撮像素子の測定方法及び測定装置を提供する
ものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像素子の
製造方法は、半導体ウエハに固体撮像素子の各層を形成
する工程と、少なくとも測定の種類が相異なる第１の測
定部と第２の測定部とを含む複数の測定部が一体化して
設けられた測定装置を使用して、複数の測定部の各測定
部により半導体ウエハのそれぞれ１つの半導体チップと
なる領域に対して測定を行う過程を繰り返し、半導体ウ
エハの半導体チップとなる領域の全てに対して順次測定
を行う固体撮像素子の検査工程と、その後半導体ウエハ
を各半導体チップに分割する工程とを有するものであ
る。

【００１３】上述の本発明製法によれば、少なくとも測
定の種類が相異なる第１の測定部と第２の測定部とを含
む複数の測定部の各測定部により半導体ウエハのそれぞ
れ１つの半導体チップとなる領域に対して測定を行うこ
とにより、半導体ウエハの多数の半導体チップとなる領
域のうち、複数の領域に対して並行して検査工程の測定
を行うことができ、特に並行して異なる種類の測定を行
うことができる。

【００１４】本発明の固体撮像素子の測定方法は、少な
くとも測定の種類が相異なる第１の測定部と第２の測定
部とを含む複数の測定部が一体化して設けられた測定装
置を使用して、複数の測定部の各測定部により固体撮像
素子が形成された半導体ウエハのそれぞれ１つの半導体
チップとなる領域に対して測定を行うものである。

【００１５】上述の本発明の測定方法によれば、少なく
とも測定の種類が相異なる第１の測定部と第２の測定部
とを含む複数の測定部の各測定部により固体撮像素子が
形成された半導体ウエハのそれぞれ１つの半導体チップ
となる領域に対して測定を行うことにより、固体撮像素
子が形成された半導体ウエハの多数の半導体チップとな
る領域のうち、複数の領域に対して並行して（異種の）
測定を行うことができる。

【００１６】本発明の固体撮像素子の測定装置は、測定
回路と測定プローブとを備え固体撮像素子が形成された
半導体ウエハに対して複数種類の測定を行う装置であっ
て、測定回路及び測定プローブを備えた測定部が、同一
回路基板に複数設けられ、この複数の測定部は、少なく
とも、第１の測定部と、この第１の測定部により行われ
る測定とは異なる種類の測定が行われる第２の測定部と
を有し、かつ各測定部がそれぞれ半導体ウエハにおける
１つの半導体チップとなる領域に対して測定可能に構成
されて成るものである。

【００１７】上述の本発明の固体撮像素子の測定装置の
構成によれば、複数の測定部が少なくとも第１の測定部
と、この第１の測定部により行われる測定とは異なる種
類の測定が行われる第２の測定部とを有し、かつ各測定
部がそれぞれ半導体ウエハにおける１つの半導体チップ
となる領域に対して測定可能に構成されて成ることによ
り、第１の測定部と第２の測定部とによって、半導体ウ
エハの多数の半導体チップとなる領域のうち、２つの領
域のそれぞれに対して並行して異種の測定を行うことが
可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明は、半導体ウエハに固体撮
像素子の各層を形成する工程と、少なくとも測定の種類
が相異なる第１の測定部と第２の測定部とを含む複数の
測定部が一体化して設けられた測定装置を使用して、複
数の測定部の各測定部により半導体ウエハのそれぞれ１
つの半導体チップとなる領域に対して測定を行う過程を
繰り返し、半導体ウエハの半導体チップとなる領域の全
てに対して順次測定を行う固体撮像素子の検査工程と、
その後半導体ウエハを各半導体チップに分割する工程と
を有する固体撮像素子の製造方法である。

【００１９】本発明は、少なくとも測定の種類が相異な
る第１の測定部と第２の測定部とを含む複数の測定部が
一体化して設けられた測定装置を使用して、複数の測定
部の各測定部により固体撮像素子が形成された半導体ウ
エハのそれぞれ１つの半導体チップとなる領域に対して
測定を行う固体撮像素子の測定方法である。

【００２０】本発明は、測定回路と測定プローブとを備
え、固体撮像素子が形成された半導体ウエハに対して複
数種類の測定を行う測定装置であって、測定回路及び測
定プローブを備えた測定部が、同一回路基板に複数設け
られ、この複数の測定部は、少なくとも、第１の測定部
と、この第１の測定部により行われる測定とは異なる種
類の測定が行われる第２の測定部とを有し、かつ各測定
部がそれぞれ半導体ウエハにおける１つの半導体チップ
となる領域に対して測定可能に構成されて成る固体撮像
素子の測定装置である。

【００２１】また本発明は、上記固体撮像素子の測定装
置において、測定プローブが回路基板の裏面側に形成さ
れたバンプ状測定プローブ又は垂直な針である構成とす
る。

【００２２】また本発明は、上記固体撮像素子の測定装
置において、回路基板に固体撮像素子に光を入射させる
ための開口が形成されている構成とする。

【００２３】図１は、本発明の一実施の形態として、固
体撮像素子用測定装置の概略構成図（断面図）を示す。
この測定装置１０は、回路基板１１上に測定を行うため
の回路１３，１４が配置されて構成される。回路基板１
１には、中央部に光を通すための開口１２が形成され、
この開口１２の周囲に基板１１の表面から裏面に貫通す
るスルーホール内に埋められた導電層１５が形成されて
いる。導電層１５には、裏面側に各種測定を行うための
バンプ状測定プローブ１６が接続され、表面側には配線
１７が接続されている。配線１７の他端は回路１３，１
４に接続されている。

【００２４】そして、バンプ状測定プローブ１６を固体
撮像素子のボンディングパッドに当てることにより真空
チャック２等により固定された半導体ウエハ１の１つの
半導体チップ３（１ｃｈｉｐ）となる領域（以下単に
「１つの半導体チップ３」として説明する）に対して測
定を行うように構成されている。

【００２５】さらに、図１の測定装置１０の平面図を図
２Ａ及び図２Ｂに示す。図２Ａは上から見た平面図を示
し、図２Ｂは下から見た平面図である。本実施の形態で
は、特に図２Ａ及び図２Ｂに示すように、測定装置１０
を第１の測定部２１及び第２の測定部２２の２つの測定
部から成る構成としている。

【００２６】第１の測定部２１は、ＤＣ（直流）測定部
であり、ＤＣ測定回路１３ＡによりＤＣ測定を行うよう
に構成されている。第２の測定部２２は、撮像測定部で
あり、駆動回路（ドライバ）１４により固体撮像素子を
駆動させながら、撮像測定回路１３Ｂにより撮像測定を
行うように構成されている。これら２つの測定部２１及
び２２は、それぞれが１つの半導体チップ３に対する測
定を行うことができるように構成される。

【００２７】そして、各回路１３Ａ，１３Ｂ，１４は、
配線１７により回路基板１１の開口１２の周囲に形成さ
れた導電層１５に接続されている。この導電層１５の裏
側に接続して、図１及び図２Ｂに示すようにバンプ状測
定プローブ１６が形成され、第１の測定部２１と第２の
測定部２２にそれぞれ所定の数のバンプ状測定プローブ
１６が設けられている。

【００２８】このように測定装置１０が構成されている
ことにより、１つの半導体チップ３に対して第１の測定
部（ＤＣ測定部）２１によるＤＣ測定を行いながら、隣
の他の半導体チップ３に対して第２の測定部（撮像測定
部）２２による撮像測定を行うことができる。

【００２９】そして、図３Ａ〜図３Ｄに、図１に示す本
実施の形態の測定装置１０により半導体ウエハ１の各半
導体チップ３に対して順次測定を行う工程を示す。図３
Ａに示すように、半導体ウエハ１の横一列に並んだＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの４つの半導体チップ３に対して、図中矢印
に示すようにＡ〜Ｄの順序で測定を行うとする。まず、
図３Ｂに示すように、第１の測定部（ＤＣ測定部）２１
により半導体チップＡに対してＤＣ測定を行う。次に、
半導体ウエハ１に対して回路基板１１を移動させて、図
３Ｃに示すように、開口１２が半導体チップＡ及び半導
体チップＢの上にくるようにする。そして、第２の測定
部（撮像測定部）２２により半導体チップＡに対して撮
像測定を行うと同時に、第１の測定部２１により半導体
チップＢに対してＤＣ測定を行う。続いて、半導体ウエ
ハ１に対して回路基板１１を移動させて、図３Ｄに示す
ように、開口１２が半導体チップＢ及び半導体チップＣ
の上にくるようにする。そして、第２の測定部（撮像測
定部）２２により半導体チップＢに対して撮像測定を行
うと同時に、第１の測定部２１により半導体チップＣに
対してＤＣ測定を行う。以下同様にして、順次各半導体
チップに対してＤＣ測定及び撮像測定が行われる。

【００３０】このように測定を行うことにより、２つの
半導体チップ３で同時に測定が行われるため、半導体ウ
エハ１の全ての半導体チップ３を測定するために必要な
時間を短縮することができる。

【００３１】尚、本実施の形態では、開口１２が第１の
測定部２１と第２の測定部２２に共通に形成されている
が、各測定部にそれぞれ独立して開口を設けるようにし
てもよい。

【００３２】上述の本実施の形態によれば、第１の測定
部２１と第２の測定部２２により２つの半導体チップ３
で並行して測定が行われるため、半導体ウエハ１全体を
測定するのに要する時間を短縮することができる。

【００３３】また、測定に用いる回路１３，１４と測定
プローブ１６との間にリレーを介在させないので、測定
プローブ１６から駆動回路１４までの配線の距離を短く
することができる。これにより、配線のリアクタンスが
小さくなる。従って、高速駆動させても伝搬遅延しない
ため、駆動波形の劣化を生じなくなり、正しい測定を行
うことができると共に、出力等の波形もきれいになる。

【００３４】また、バンプ状測定プローブ１６を用い
て、これを固体撮像素子のボンディングパッドに当接し
て測定を行うため、測定プローブ１６の先端から回路１
３，１４までの距離が短くなる。これによっても配線の
リアクタンスを低減することができる。尚、図４に示し
た針状の測定プローブ５３では、その先端は自由端とな
っているため、先端を固体撮像素子のボンディングパッ
ドに当てる際に滑ってしまうことがある。こうして先端
が滑ったときに、表面の膜を削ってしまい、ゴミを発生
させたり、光が通る部分に傷がついたりすることがあ
る。

【００３５】これに対して、本実施の形態では、回路基
板１１の裏面に形成されたバンプ状測定プローブ１６を
ボンディングパッドに当接して測定を行うので、測定プ
ローブ１６の先端が滑ることがなく、ゴミの発生や傷付
きを防止することができる。従って、ゴミを除去する工
程が不要となり製造工程が簡略化されると共に、ゴミや
傷による不良の発生率を低減して、製造歩留まりを向上
することができる。

【００３６】また、上述の実施の形態の測定装置１０の
構成において、バンプ状測定プローブ１６の代わりに、
例えば回路基板の裏面側に形成された垂直な針を測定プ
ローブとして用いることもできる。この場合も、測定プ
ローブの先端が滑らないので、ゴミの発生や傷付きを防
止することができる。

【００３７】尚、図４に示した従来の測定装置５０で
は、ＤＣ測定で正常が確認された半導体チップ３につい
て撮像測定を行うようにしている。本実施の形態の測定
装置１０でも同様に、第１の測定部（ＤＣ測定部）２１
によるＤＣ測定で正常が確認された半導体チップ３につ
いて、次の第２の測定部（撮像測定部）による撮像測定
を行うようにする。これにより、ＤＣ測定で不良であっ
たチップ３は撮像測定が省略されるので、不要な測定時
間を消費しない。

【００３８】上述の実施の形態では、ＤＣ測定部２１と
撮像測定部２２とが１つずつ設けられていたが、本発明
では各測定部の数は１つに限定されるものではなく、同
種の測定を行う測定部を複数設けてもよい。また、ＤＣ
測定部２１と撮像測定部２２とは必ずしも同数にする必
要はなく、例えばそれぞれの測定に要する時間を考慮し
て測定部の数を設定してもよい。さらに、他の測定を行
う測定部を設けて３種類以上の測定を行うように構成し
てもよい。

【００３９】尚、測定部が多数となった場合には、点光
源１つでは開口の端にある測定部において斜め入射光の
割合が多くなってしまうため、列に並べた光源や帯状の
光源を用いる方がよい。また、開口を遮蔽することがで
きるシャッタ等を各測定部毎に設けて、一部の測定部が
測定している半導体チップのみに光源からの光が入射す
るように装置を構成することも可能である。

【００４０】本発明は、上述の実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他
様々な構成が取り得る。

【００４１】

【発明の効果】上述の本発明によれば、複数の測定部に
より複数の半導体チップにおいて並行して異なる種類の
測定が行われるため、半導体ウエハ全体を測定するのに
要する時間を短縮することができる。

【００４２】また、駆動回路と測定プローブとの間にリ
レーを介在させないで済むため、測定プローブから駆動
回路までの配線の距離を短くして、配線のリアクタンス
を小さくすることができる。これにより、高速駆動させ
たときの駆動波形の劣化を生じなくなり、正しい測定を
行うことができると共に、出力等の波形もきれいにな
る。

【００４３】従って、本発明によれば、多画素化されて
高速駆動がなされる固体撮像素子に対しても、測定を正
しくかつより短時間で行うことができる。

【００４４】また、測定プローブが回路基板の裏面側に
形成されたバンプ状測定プローブ又は垂直な針である構
成の測定装置としたときには、測定プローブの先端が滑
ることがなく、ゴミの発生や傷付きを防止することがで
きる。従って、ゴミを除去する工程が不要となり製造工
程が簡略化されると共に、ゴミや傷による不良の発生率
を低減して製造歩留まりを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の固体撮像素子用測定装
置の概略構成図（断面図）である。

【図２】Ａ 図１の測定装置を上から見た平面図であ
る。 Ｂ 図１の測定装置を下から見た平面図である。

【図３】Ａ〜Ｄ 図１の測定装置により半導体ウエハの
各半導体チップに対して順次測定を行う工程を示す図で
ある。

【図４】従来の固体撮像素子用測定装置の概略構成図
（断面図）である。

【図５】図４の測定装置の回路のブロック図である。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハ、２ 真空チャック、３ 半導体チッ
プ、１０ 測定装置、１１ 回路基板、１２ 開口、１
６ バンプ状測定プローブ、１７ 配線、２１第１の測
定部（ＤＣ測定部）、２２ 第２の測定部（撮像測定
部）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハに固体撮像素子の各層を形
   成する工程と、 少なくとも測定の種類が相異なる第１の測定部と第２の
   測定部とを含む複数の測定部が一体化して設けられた測
   定装置を使用して、上記複数の測定部の各測定部により
   上記半導体ウエハのそれぞれ１つの半導体チップとなる
   領域に対して測定を行う過程を繰り返し、上記半導体ウ
   エハの半導体チップとなる領域の全てに対して順次測定
   を行う固体撮像素子の検査工程と、 その後、上記半導体ウエハを各上記半導体チップに分割
   する工程とを有することを特徴とする固体撮像素子の製
   造方法。
2. 【請求項２】 少なくとも測定の種類が相異なる第１の
   測定部と第２の測定部とを含む複数の測定部が一体化し
   て設けられた測定装置を使用して、 上記複数の測定部の各測定部により、固体撮像素子が形
   成された半導体ウエハのそれぞれ１つの半導体チップと
   なる領域に対して測定を行うことを特徴とする固体撮像
   素子の測定方法。
3. 【請求項３】 測定回路と測定プローブとを備え、固体
   撮像素子が形成された半導体ウエハに対して複数種類の
   測定を行う測定装置であって、 上記測定回路及び上記測定プローブを備えた測定部が、
   同一回路基板に複数設けられ、 上記複数の測定部は、少なくとも、第１の測定部と、該
   第１の測定部により行われる測定とは異なる種類の測定
   が行われる第２の測定部とを有し、かつ各測定部がそれ
   ぞれ上記半導体ウエハにおける１つの半導体チップとな
   る領域に対して測定可能に構成されて成ることを特徴と
   する固体撮像素子の測定装置。
4. 【請求項４】 上記測定プローブは、上記回路基板の裏
   面側に形成されたバンプ状測定プローブ又は垂直な針で
   あることを特徴とする請求項３に記載の固体撮像素子の
   測定装置。
5. 【請求項５】 上記回路基板に、固体撮像素子に光を入
   射させるための開口が形成されていることを特徴とする
   請求項３に記載の固体撮像素子の測定装置。