JP2017168491A - Infrared image sensor, and method of manufacturing infrared image sensor - Google Patents
Infrared image sensor, and method of manufacturing infrared image sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017168491A JP2017168491A JP2016049485A JP2016049485A JP2017168491A JP 2017168491 A JP2017168491 A JP 2017168491A JP 2016049485 A JP2016049485 A JP 2016049485A JP 2016049485 A JP2016049485 A JP 2016049485A JP 2017168491 A JP2017168491 A JP 2017168491A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image sensor
- infrared image
- semiconductor substrate
- compound semiconductor
- pixel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
Description
本発明は、赤外線イメージセンサ、及び赤外線イメージセンサの製造方法に関する。 The present invention relates to an infrared image sensor and a method for manufacturing an infrared image sensor.
人間の目に見えない赤外像を得ることができる赤外線イメージセンサは、サーモグラフィや暗視カメラ等において応用されている。 An infrared image sensor that can obtain an infrared image that is invisible to human eyes is applied to thermography, night vision cameras, and the like.
赤外線イメージセンサの構造には様々なタイプがある。なかでも、化合物半導体基板の上に複数の画素をアレイ状に並べたFPA(Focal Plane Array)と呼ばれる撮像チップは、各画素がバンプを介して回路チップに接合しており、各画素で発生したキャリアをその回路チップで読み出すことで赤外像を得ることができる。 There are various types of infrared image sensor structures. In particular, an imaging chip called FPA (Focal Plane Array), in which a plurality of pixels are arranged in an array on a compound semiconductor substrate, is connected to a circuit chip via bumps and is generated at each pixel. An infrared image can be obtained by reading the carrier with the circuit chip.
但し、FPA等の撮像チップを備えた赤外線イメージセンサにはその感度を向上させるという点で改善の余地がある。 However, an infrared image sensor equipped with an imaging chip such as FPA has room for improvement in terms of improving its sensitivity.
一側面によれば、赤外線イメージセンサの感度を向上させることを目的とする。 According to one aspect, it is an object to improve the sensitivity of an infrared image sensor.
一側面によれば、一方の主面の上に赤外線を検出する複数の画素が形成された、赤外線を透過する化合物半導体基板をダイシングして個片化する工程と、前記ダイシングの後、前記化合物半導体基板の他方の主面の上に、赤外線を透過する樹脂の塗膜を、複数の前記画素の各々と相対する複数の島状に形成する工程と、加熱により前記塗膜を溶融させて半球状にすることにより、複数の前記塗膜の各々を凸レンズにする工程とを有する赤外線イメージセンサの製造方法が提供される。 According to one aspect, a step of dicing and compounding a compound semiconductor substrate that transmits infrared light, wherein a plurality of pixels that detect infrared light are formed on one main surface, and after the dicing, the compound A step of forming a resin coating film that transmits infrared rays into a plurality of islands facing each of the plurality of pixels on the other main surface of the semiconductor substrate, and melting the coating film by heating to form a hemisphere By making it into a shape, there is provided a method of manufacturing an infrared image sensor having a step of forming each of the plurality of coating films into a convex lens.
以下の開示によれば、凸レンズによって画素に赤外線が集光されるので、イメージセンサの感度が向上する。更に、樹脂の塗膜を加熱して溶融することで、樹脂の表面張力によって塗膜の表面が自然に半球状となるため、レンズを半球状にするための特別な工程を行わなくても複数の凸レンズを一括して形成することができる。 According to the following disclosure, infrared rays are condensed on the pixels by the convex lens, so that the sensitivity of the image sensor is improved. Furthermore, by heating and melting the resin coating film, the surface of the coating film naturally becomes hemispherical due to the surface tension of the resin, so there is no need to perform a special process for making the lens hemispherical. The convex lenses can be formed collectively.
しかも、化合物半導体基板をダイシングした後に凸レンズを形成するので、ダイシングに起因して凸レンズが汚れることもない。 In addition, since the convex lens is formed after the compound semiconductor substrate is diced, the convex lens is not contaminated due to dicing.
本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が検討した事項について説明する。 Prior to the description of the present embodiment, items studied by the inventor will be described.
図１は、その検討に使用した赤外線イメージセンサの断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of an infrared image sensor used for the examination.
この赤外線イメージセンサ１は、撮像チップ２とこれに接合した回路チップ３とを有する。
This
このうち、撮像チップ２は、赤外線を透過するInP基板等の化合物半導体基板４を備えており、その化合物半導体基板４の一方の主面４ａに複数の画素５が設けられる。
Among these, the
各々の画素５は、化合物半導体基板４を介して赤外線IRを受光し、その赤外線IRの強度に応じたキャリアを生成する。このような画素５としては、例えばInGaAs層とGaAsSb層とを交互に複数積層したType II型の半導体超格子層がある。
Each
また、各々の画素５は、素子分離溝５ｘにより互いに分離されており、インジウム等を材料とする端子６を介して回路チップ３と接合される。
Each
その回路チップ３は、シリコン基板に形成された不図示の読み出し回路を備えており、撮像チップ２で生成されたキャリアを画素５ごとに読み出す。
The
図２は、赤外線イメージセンサ１の平面図である。
FIG. 2 is a plan view of the
なお、前述の図１は、図２のI−I線に沿う断面図に相当する。 1 described above corresponds to a cross-sectional view taken along the line II in FIG.
図２に示すように、前述の画素５は平面視で正方形であって、化合物半導体基板４上に行列状に複数配される。
As shown in FIG. 2, the
このような赤外線イメージセンサ１によれば、前述のように各画素５で生成されたキャリアを回路チップ３で読み出すことにより赤外像を得ることができる。
According to such an
但し、この赤外線イメージセンサ１には以下のような問題がある。
However, this
赤外線イメージセンサ１の開口率は、化合物半導体基板４において画素５が占める割合の百分率として定義される。
The aperture ratio of the
例えば、図２のように素子分離溝５ｘの中心線を一辺とする仮想正方形Rを想定し、その仮想正方形Rの面積をSR、一つの画素５の面積をSPとすると、開口率は１００×（SP／SR）と定義される。素子分離溝５ｘの幅をW、画素５のピッチをPとすると、この値は１００×(P−W)2／P2に等しい。
For example, assuming a virtual square R to one side of the center line of the
その開口率が大きいほど赤外線イメージセンサ１が多くの赤外線を捉えることができ、鮮明な赤外像を得ることができる。
As the aperture ratio increases, the
特に、この赤外線イメージセンサ１においては、回路チップ３に読み出し回路を形成するため、化合物半導体基板４には画素５のみを形成すればよく、化合物半導体基板４において画素５が占める割合を高くすることができる。
In particular, in the
例えば、素子分離溝５ｘの幅Wが２μmで画素５のピッチPが１５μmの場合には、仮想正方形Rの面積SRは１５μm×１５μmとなり、画素５の面積SPは１３μm×１３μmとなるので、約７５％程度と高い開口率を得ることができる。
For example, when the pitch P of the
このように高い開口率は、画素数を増やすために画素５のピッチPを狭くしても維持されるのが好ましい。
Such a high aperture ratio is preferably maintained even if the pitch P of the
図３は、図２の場合よりも画素５のピッチPを狭くした場合における赤外線イメージセンサ１の平面図である。
FIG. 3 is a plan view of the
このようにピッチPを狭くしても、素子分離溝５ｘはドライエッチングで形成されるため、そのエッチングの加工限界を超えて素子分離溝５ｘの幅Wを狭くすることはできない。
Even if the pitch P is reduced in this way, the
そのため、図２の例において既に幅Wがエッチングで得ることができる最小値となっている場合には、図３の例における幅Wは図２におけるのと同じ値となる。 Therefore, when the width W is already the minimum value that can be obtained by etching in the example of FIG. 2, the width W in the example of FIG. 3 is the same value as in FIG.
このように素子分離溝５ｘの幅Wを狭くすることができない状態でピッチPのみを狭くすると、化合物半導体基板４において画素５が占める割合が減ってしまい、赤外線イメージセンサ１の開口率が低下してしまう。
Thus, if only the pitch P is narrowed in a state where the width W of the
例えば、図３の例において、素子分離溝５ｘの幅Wを図２と同じ２μmにしつつ、画素５のピッチPを５μmに狭めた場合を想定する。この場合、仮想正方形Rの面積SRは５μm×５μmとなり、画素５の面積SPは３μm×３μmとなるので、開口率は３６％となってしまい、図２の例よりも大幅に低下してしまう。
For example, in the example of FIG. 3, it is assumed that the width W of the
これでは、化合物半導体基板４に読み出し回路を形成せずに画素５のみを形成することで開口率を高めやすいという赤外線イメージセンサ１の長所を活かすことができない。
In this case, the advantage of the
このような開口率の低下を補うために、化合物半導体基板４の表面に複数の微細な凸レンズを並べたマイクロレンズアレイを形成し、その凸レンズで画素５に赤外線を集光することも考えられる。
In order to compensate for such a decrease in the aperture ratio, a microlens array in which a plurality of fine convex lenses are arranged on the surface of the
しかし、赤外線イメージセンサ１の製造工程において凸レンズを形成する時点を全くの任意としたのでは、赤外線イメージセンサの製造途中に凸レンズがダメージを受ける可能性がある。例えば、化合物半導体基板４のダイシング前に凸レンズを形成すると、ダイシング時に凸レンズが汚れるおそれがある。
However, if the time when the convex lens is formed in the manufacturing process of the
以下、凸レンズが受けるダメージを低減し得る各実施形態について説明する。 Hereinafter, each embodiment which can reduce the damage which a convex lens receives is demonstrated.
（第１実施形態）
第１実施形態に係る赤外線イメージセンサについて、その製造工程を追いながら説明する。
(First embodiment)
The infrared image sensor according to the first embodiment will be described following the manufacturing process.
図４〜図１６は、本実施形態に係る赤外線イメージセンサの製造途中の断面図である。 4-16 is sectional drawing in the middle of manufacture of the infrared image sensor which concerns on this embodiment.
まず、図４（ａ）に示すように、相対する主面２０ａ、２０ｂを備えた化合物半導体基板２０として厚さが５８５μm〜６１５μm程度のInP基板を用意する。なお、InP基板に代えてGaSb基板を化合物半導体基板２０として用いてもよい。
First, as shown in FIG. 4A, an InP substrate having a thickness of about 585 μm to 615 μm is prepared as the
そして、化合物半導体基板２０の一方の主面２０ａの上にMOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)法によりInGaAs層を０．５μm〜１．５μm程度の厚さに形成し、そのInGaAs層をバッファ層２１とする。
Then, an InGaAs layer having a thickness of about 0.5 μm to 1.5 μm is formed on one
次いで、図４（ｂ）に示すように、種類が異なる第１の半導体層２２ａと第２の半導体層２２ｂをMOVPE法により交互に複数積層することにより、Type II型の半導体超格子層２２を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, a Type II
第１の半導体層２２ａと第２の半導体層２２ｂの材料や膜厚は特に限定されない。この例では、第１の半導体層２２ａとしてInGaAs層を５nm程度の厚さに形成し、第２の半導体層２２ｂとしてGaAsSb層を５nm程度の厚さに形成する。また、第１の半導体層２２ａと第２の半導体層２２ｂの積層数は２５０層程度とする。
The material and film thickness of the
この半導体超格子層２２は、波長が１．０μm〜２．３５μm程度の赤外線を検出し、その赤外線の強度に応じた量のキャリアを生成する。
The
なお、化合物半導体基板２０と半導体超格子層２２の各々の格子定数の相違はバッファ層２１によって吸収されるため、格子不整合に起因して半導体超格子層２２に格子欠陥が生じるのを防止できる。
Since the difference in lattice constant between the
次いで、図５（ａ）に示すように、半導体超格子層２２の上にMOVPE法でInGaAs層を０．８μm〜１．２μm程度の厚さに形成し、そのInGaAs層を第１のコンタクト層２３とする。
Next, as shown in FIG. 5A, an InGaAs layer is formed on the
更に、第１のコンタクト層２３の上に第２のコンタクト層２４としてMOVPE法によりInP層を０．８μm〜１．２μm程度の厚さに形成する。
Further, an InP layer is formed as a
次に、図５（ｂ）に示すように、第２のコンタクト層２４の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第１のレジスト膜２５とする。
Next, as shown in FIG. 5B, a photoresist is applied on the
そして、その第１のレジスト膜２５をマスクにしながら、塩素をエッチングガスとして使用するドライエッチングにより、半導体超格子層２２、第１のコンタクト層２３、及び第２のコンタクト層２４をエッチングする。これにより、半導体超格子層２２に複数の素子分離溝２２ｘが間隔をおいて複数形成され、これらの素子分離溝２２ｘによって半導体超格子層２２が複数の画素２２ｇに分離される。
Then, the
なお、隣接する画素２２ｇのピッチPは特に限定されないが、この例ではピッチPを４．８μm〜５．２μm程度とする。
Although the pitch P of the
また、素子分離溝２２ｘの幅Wは１．８μm〜２．２μm程度であり、素子分離溝２２ｘの深さDは４．６μm〜６．４μm程度である。
The
このエッチングを終了後、第１のレジスト膜２５は除去される。
After this etching is finished, the first resist
図１７は、本工程を終了した後の平面図である。 FIG. 17 is a plan view after this process is completed.
なお、前述の図５（ｂ）は、図１７のII−II線に沿う断面図に相当する。 Note that FIG. 5B described above corresponds to a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
図１７に示すように、複数の画素２２ｇの各々は平面視で正方形であり、化合物半導体基板２０の上において状列状に配される。
As shown in FIG. 17, each of the plurality of
次いで、図６（ａ）に示すように、化合物半導体基板２０の上側全面にCVD(Chemical Vapor Deposition)法で保護層２８として窒化シリコン膜を形成する。
Next, as shown in FIG. 6A, a silicon nitride film is formed as a
その後、フォトリソグラフィによりその保護膜２８をパターニングして、各画素２２ｇの上の保護膜２８に開口２８ａを形成する。
Thereafter, the
続いて、図６（ｂ）に示すように、複数の孔３０ａを備えたメタルマスク３０を各画素２２ｇの上に配し、孔３０ａを開口２８ａに揃える。
Subsequently, as shown in FIG. 6B, a
そして、メタルマスク３０によって保護膜２８を覆いながら、開口２８ａから露出している部分の第２のコンタクト層２４に蒸着法で亜鉛を蒸着する。更に、基板温度を４５０℃程度とする条件で亜鉛を熱拡散させることにより、第１のコンタクト層２３と第２のコンタクト層２４の各々に亜鉛の拡散領域３１を形成する。
And while covering the
次いで、図７（ａ）に示すように、拡散領域３１の上に第１の電極３２を蒸着法で形成する。第１の電極３２は、例えば、化合物半導体基板２０の上側全面に蒸着法で金と亜鉛の合金層を形成した後、リフトオフ法によりその合金層をパターニングすることで形成し得る。
Next, as shown in FIG. 7A, a
このとき、前述のように画素２２ｇの上に第１のコンタクト層２３としてInGaAs層を形成したため、画素２２ｇと第１のコンタクト層２３の各々のエネルギバンドが連続して繋がるようになり、画素２２ｇで発生したキャリアが第１の電極３２に移動し易くなる。
At this time, since the InGaAs layer is formed as the
また、第２のコンタクト層２４に亜鉛の拡散領域３１を形成したことで、第２のコンタクト層２４と第１の電極３２との間の抵抗を低減でき、より一層キャリアが第１の電極３２に移動し易くなる。
In addition, since the
そして、図７（ｂ）に示すように、第１の電極３２の上に端子４５として蒸着法でインジウム層を形成する。
Then, as shown in FIG. 7B, an indium layer is formed on the
その後に、化合物半導体基板２０をダイシングして個片化することにより、複数の撮像チップ３８を得る。
Thereafter, the
図２０は、ダイシングにより得られた複数の撮像チップ３８の平面図である。
FIG. 20 is a plan view of a plurality of
撮像チップ３８は複数の画素２２ｇを備えたFPAチップであって、ダイシングによって一枚の円形の化合物半導体基板２０から複数個の正方形状の撮像チップ３８が切り出される。
The
次に、図８に示すように、前述の撮像チップ３８とは別に、回路チップ４０を用意する。
Next, as shown in FIG. 8, a
回路チップ４０には後述の読み出し回路が予め形成されており、その読み出し回路によって各画素２２ｇの出力が読み出される。このように読み出し回路を備えた半導体チップはROIC(Read-Out Integrated Circuit)チップとも呼ばれる。
The
その回路チップ４０は、シリコン基板４１とその表面に形成された第２の電極４２とを有する。
The
このうち、第２の電極４２は、例えば銅めっき膜をパターニングすることにより形成され、その上には端子４５としてインジウム層が蒸着法により形成される。
Among these, the
そして、その回路チップ４０の上に撮像チップ３８を配し、これらのチップの端子４５同士を対向させる。
Then, the
次いで、図９に示すように、上下の端子４５同士を当接させた後にこれらの端子４５をリフローしてバンプ状にし、その端子４５で回路チップ４０に撮像チップ３８を接合する。
Next, as shown in FIG. 9, after the upper and
リフロー時の温度は特に限定されないが、この例では端子４５の材料であるインジウムの融点（１５６．４℃）よりも高い１６０℃程度の温度に端子４５を加熱する。 The temperature during reflow is not particularly limited, but in this example, the terminal 45 is heated to a temperature of about 160 ° C., which is higher than the melting point (156.4 ° C.) of indium, which is the material of the terminal 45.
ここまでの工程により、回路チップ４０に撮像チップ３８が接合した構造が得られる。
Through the steps so far, a structure in which the
この後は、各画素２２ｇに赤外線を集光するためのマイクロレンズアレイを形成する工程に移る。
Thereafter, the process proceeds to a step of forming a microlens array for condensing infrared rays on each
まず、図１０に示すように、化合物半導体基板２０の他方の主面２０ｂの上にスピンコート法でシリコーン樹脂を塗布することにより、シリコーン樹脂の塗膜４８を４．８μm〜５．２μm程度の厚さに形成する。
First, as shown in FIG. 10, a
図２１は、そのスピンコートで使用されるスピンコータの構成図である。 FIG. 21 is a configuration diagram of a spin coater used in the spin coating.
このスピンコータ１００は、治具１０１と、その治具１０１の中心に固定されたスピンドル１０２と、シリコーン樹脂４８ｚを吐出するノズル１０３とを備える。
The
このうち、治具１０１には、撮像チップ３８と回路チップ４０とを収容するための複数の凹部１０１ａが設けられる。撮像チップ３８と回路チップ４０は、例えば真空吸着や静電吸着によりその凹部１０１ａに保持される。
Among these, the
そして、撮像チップ３８が備える化合物半導体基板２０の主面２０ｂと治具１０１の表面１０１ｂとが平坦面Fをなす。
The
この状態でスピンドル１０２を回転させ、ノズル１０３から治具１０１にシリコーン樹脂４８ｚを供給することにより、複数の撮像チップ３８の各々に同時にシリコーン樹脂４８ｚの塗膜４８を形成することができる。
In this state, the
特に、この例では主面２０ｂと表面１０１ｂとが平坦面Fをなしており、その平坦面Fに段差がないため、平坦面Fにシリコーン樹脂４８ｚの液溜まりが生じ難くなり、塗膜４８の厚さを均一にすることができる。
In particular, in this example, the
次に、図１１に示すように、基板温度が２００℃で加熱時間が３０分程度の条件で真空中において塗膜４８を加熱してキュアすることにより、塗膜４８に含まれるシリコーン樹脂を架橋させる。
Next, as shown in FIG. 11, the silicone resin contained in the
続いて、図１２に示すように、塗膜４８の上にフォトレジストを塗布することにより第２のレジスト膜５０を形成した後、不図示のステッパで第２のレジスト膜５０を露光する。
Subsequently, as shown in FIG. 12, after a second resist
そして、図１３に示すように、第２のレジスト膜５０を現像することにより、各画素２２ｇの上方のみに第２のレジスト膜５０を残す。
Then, as shown in FIG. 13, by developing the second resist
次いで、図１４に示すように、第２のレジスト膜５０をマスクにしながら塗膜４８をドライエッチングすることにより、塗膜４８を複数の画素２２ｇの各々と相対する複数の島状にパターニングする。
Next, as shown in FIG. 14, the
なお、このドライエッチングで使用するエッチングガスとしては、例えばCl2ガスがある。 An etching gas used in this dry etching is, for example, Cl 2 gas.
次に、図１５に示すように、硫酸と過酸化水素水との混合溶液（SPM: Sulfuric acid hydrogen Peroxide Mixture）で第２のレジスト膜５０を除去する。
Next, as shown in FIG. 15, the second resist
図１８は、本工程を終了した後の平面図である。 FIG. 18 is a plan view after this process is completed.
なお、前述の図１５は、図１８のIII−III線に沿う断面図に相当する。 Note that FIG. 15 described above corresponds to a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
図１８に示すように、複数の塗膜４８の各々は平面視で正方形の島状である。
As shown in FIG. 18, each of the plurality of
次いで、図１６に示すように、大気中で各塗膜４８をその融点よりも高い２００℃に加熱して液状にすることにより、表面張力によって表面が半球状となった複数の凸レンズ４８ａを各画素２２ａの上方に形成する。
Next, as shown in FIG. 16, each
このように樹脂の表面張力を利用することで、レンズを半球状にするための特別な加工工程を行わなくても、複数の微細な凸レンズ４８ａを一括して形成することが可能となる。
By utilizing the surface tension of the resin in this way, a plurality of fine
なお、隣接する凸レンズ４８ａ同士が多少接触しても、液状の塗膜４８ａに作用する凝集力によって凸レンズ４８ａの形状は保持される。
Even if the adjacent
図１９は、本工程を終了した後の平面図である。なお、前述の図１６は図１９のIV−IV線に沿う断面図に相当する。 FIG. 19 is a plan view after this process is completed. Note that FIG. 16 described above corresponds to a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
図１９に示すように、複数の凸レンズ４８ａは平面視で行列状に配されており、その各々は角が丸まった概略正方形となる。このように行列状に配された複数の凸レンズ４８ａはマイクロアレイレンズとも呼ばれる。
As shown in FIG. 19, the plurality of
以上により、本実施形態に係る赤外線イメージセンサの基本構造が完成する。 As described above, the basic structure of the infrared image sensor according to the present embodiment is completed.
図２２は、この赤外線イメージセンサの等価回路図である。 FIG. 22 is an equivalent circuit diagram of the infrared image sensor.
図２２に示すように、撮像チップ３８の一つの画素２２ｇには、端子４５を介して読み出し回路が接続される。
As shown in FIG. 22, a readout circuit is connected to one
読み出し回路は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)プロセスによって回路チップ４０に予め形成されており、リセットトランジスタRT、増幅トランジスタSF、及び選択トランジスタSLを有する。
The readout circuit is formed in advance on the
このうち、リセットトランジスタRTは、オフ状態にすることにより画素２２ｇにキャリアを蓄積したり、オン状態にすることにより画素２２ｇの電位をリセットしたりする。
Among these, the reset transistor RT accumulates carriers in the
そして、選択トランジスタSLをオン状態にすることにより、画素２２ｇに蓄積されたキャリアの量の応じた読み出し電流Iが、電源電位Vddに維持された電源線５１から信号線５２に流れるようになる。
Then, by turning on the selection transistor SL, a read current I corresponding to the amount of carriers accumulated in the
このように読み出し回路を回路チップ４０に設け、撮像チップ３８には画素２２ｇのみを設けることで、撮像チップ３８において画素２２ｇが占める割合を増やすことができる。
Thus, by providing the readout circuit in the
図２３は、この赤外線イメージセンサが赤外線を受光する様子を模式的に示す断面図である。 FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing how the infrared image sensor receives infrared rays.
図２３に示すように、赤外線IRは、凸レンズ４８ａにおいて集光された後、化合物半導体基板２０を通って画素２２ｇに入射する。
As shown in FIG. 23, the infrared IR is collected by the
このように凸レンズ４８ａで赤外線IRを集光することで、凸レンズ４８ａがない場合よりも各画素２２ｇに入射する赤外線IRが増え、赤外線イメージセンサの感度を高めることができる。
By condensing the infrared IR with the
特に、エッチングの加工限界により素子分離溝２２ｘの幅Wを狭くするのが困難であり、化合物半導体基板２０において画素２２ｇが占める割合が小さくなる場合に、このように凸レンズ４８ａによる集光作用を利用するのが有効である。
In particular, when it is difficult to reduce the width W of the
しかも、本実施形態では、凸レンズ４８ａを形成する図１６の工程の前に、図２０の工程で既に化合物半導体基板２０のダイシングを終了している。そのため、ダイシングの際に発生する切り屑や、ダイシングの際に化合物半導体基板２０の表面に貼付する保護テープによって凸レンズ４８ａが汚れることがない。
In addition, in this embodiment, dicing of the
更に、図１６の工程で凸レンズ４８ａを形成する時点では、撮像チップ３８に回路チップ４０が接合されており、この状態では化合物半導体基板２０が回路チップ４０で補強される。そのため、図１６の工程で凸レンズ４８ａを形成する際に化合物半導体基板２０が撓み難くなり、化合物半導体基板２０の取り扱いが容易になる。
Further, when the
本願発明者は、凸レンズ４８ａによってどの程度効率的に画素２２ｇに赤外線IRを集光できるのかについて以下のように試算した。
The inventor of the present application made a trial calculation as follows to determine how efficiently the infrared ray IR can be condensed on the
図１９に示したように、各々の凸レンズ４８ａの間には隙間が殆どない。よって、イメージセンサに入射する赤外線IRの略全てが凸レンズ４８ａに入射するため、このイメージセンサの実質的な開口率は１００％となる。
As shown in FIG. 19, there is almost no gap between the
一方、凸レンズ４８ａがない場合の開口率は、図２を参照して説明したように１００×(P−W)2／P2となる。よって、幅Wが２μmでピッチPが１５μmのときには開口率は約７５％となる。この値を基準とすると、本実施形態では開口率が約１．３倍に大きくなる。
On the other hand, the aperture ratio without the
また、凸レンズ４８ａがない場合において、幅Wが２μmでピッチPが５μmの場合には、開口率は約３６％となる。この値を基準とすると、本実施形態では開口率が約２．８倍に大きくなる。
In the case where there is no
次に、凸レンズ４８ａの材料であるシリコーン樹脂の赤外線透過特性について説明する。
Next, the infrared transmission characteristics of the silicone resin that is the material of the
図２４は、シリコーン樹脂の構造を示す化学式である。 FIG. 24 is a chemical formula showing the structure of a silicone resin.
図２４に示すように、シリコーン樹脂は、シロキサン結合（Si−O−Si）の主骨格を有するシリコン含有の高分子材料である。 As shown in FIG. 24, the silicone resin is a silicon-containing polymer material having a main skeleton of a siloxane bond (Si—O—Si).
図２５（ａ）は、シリコーン樹脂に含まれるシリコンの赤外線透過特性を示すグラフである。 FIG. 25A is a graph showing the infrared transmission characteristics of silicon contained in a silicone resin.
このグラフの横軸は赤外線の波長を示し、縦軸はシリコンの透過率を示す。 The horizontal axis of this graph indicates the wavelength of infrared rays, and the vertical axis indicates the transmittance of silicon.
波長λの光のエネルギEはE[eV] = 1.24／λで表され、この値がシリコンのバンドギャップEgよりも小さいと、その光はシリコンを透過する。シリコンのバンドギャップは１．１eVであるから、波長が１．１３μmよりも長い光はシリコンを透過することになる。図２５（ａ）のグラフの立ち上がりにおける波長は、このようなシリコンのバンドギャップに相当する波長である。 The energy E of light of wavelength λ is expressed by E [eV] = 1.24 / λ, and when this value is smaller than the band gap Eg of silicon, the light passes through silicon. Since the band gap of silicon is 1.1 eV, light having a wavelength longer than 1.13 μm transmits through silicon. The wavelength at the rise of the graph of FIG. 25A is a wavelength corresponding to such a band gap of silicon.
なお、長波長側での吸収は、シリコン中の不純物に起因した局在振動の吸収である。例えば、格子間酸素によるSi-O結合は、約９μmの波長の光を吸収する。 Note that the absorption on the long wavelength side is absorption of localized vibration caused by impurities in silicon. For example, Si—O bonds due to interstitial oxygen absorb light having a wavelength of about 9 μm.
一方、図２５（ｂ）は、シリコーン樹脂の赤外線透過特性を示すグラフである。 On the other hand, FIG.25 (b) is a graph which shows the infrared transmission characteristic of a silicone resin.
このグラフの横軸は赤外線の波長を示し、縦軸はシリコーン樹脂の透過率を示す。 The horizontal axis of this graph indicates the wavelength of infrared rays, and the vertical axis indicates the transmittance of the silicone resin.
シリコーン樹脂は、シリコンよりもバンドギャップが大きいため、透過する光の波長が短波長側にシフトする。その結果、シリコーン樹脂は、可視光領域から赤外領域にわたる広い波長の光に対して良好な透過率を示すようになり、この波長領域の光を集光する凸レンズ４８ａの材料として好適である。
Since the silicone resin has a larger band gap than silicon, the wavelength of transmitted light is shifted to the short wavelength side. As a result, the silicone resin exhibits good transmittance with respect to light having a wide wavelength ranging from the visible light region to the infrared region, and is suitable as a material for the
（第２実施形態）
第１実施形態では、図１４に示したように、フォトリソグラフィにより塗膜４８をパターニングした。本実施形態では、これとは別の方法で塗膜４８をパターニングする。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, as shown in FIG. 14, the
図２６〜図２９は、本実施形態に係る赤外線イメージセンサの製造途中の断面図である。なお、図２６〜図２９において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。 26 to 29 are cross-sectional views of the infrared image sensor according to the present embodiment during manufacture. 26 to 29, the same elements as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted below.
まず、第１実施形態で説明した図４（ａ）〜図９の工程を行うことにより、図２６に示すように、回路チップ４０に撮像チップ３８が接合した構造を作製する。
First, by performing the steps of FIGS. 4A to 9 described in the first embodiment, a structure in which the
次に、図２７に示すように、化合物半導体基板２０の他方の主面２０ｂの上に感光性シリコーン樹脂を塗布し、第１実施形態と同じ条件でその感光性シリコーン樹脂を加熱してキュアすることにより、４．８μm〜５．２μm程度の厚さの塗膜４８を形成する。
Next, as shown in FIG. 27, a photosensitive silicone resin is applied on the other
本実施形態で使用し得る感光性シリコーン樹脂としては、例えば信越化学工業株式会社製のSINR-3410Aがある。 As a photosensitive silicone resin that can be used in this embodiment, for example, SINR-3410A manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. is available.
そして、不図示のステッパを用いて塗膜４８を露光する。
Then, the
次に、図２８に示すように、塗膜４８を現像してその不要部分を除去することにより塗膜４８をパターニングし、各画素２２ｇの上方のみに塗膜４８を残す。
Next, as shown in FIG. 28, the
その後に、図２９に示すように、第１実施形態と同じ条件で塗膜４８を加熱して溶融させることにより、各々の画素２２ｇの上方に複数の凸レンズ４８ａを形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 29, the
以上により、本実施形態に係る赤外線イメージセンサの基本構造が完成する。 As described above, the basic structure of the infrared image sensor according to the present embodiment is completed.
上記した本実施形態によれば、塗膜４８の材料として感光性シリコーン樹脂を採用し、その感光性シリコーン樹脂を露光、現像することにより塗膜４８をパターニングする。よって、塗膜４８をパターニングする際のマスクとなる第２のレジスト膜５０（図１３参照）が不要となり、第２のレジスト膜５０を形成する工程を省いた分だけ赤外線イメージセンサの製造工程を短縮することができる。
According to this embodiment described above, a photosensitive silicone resin is employed as the material of the
（第３実施形態）
第１実施形態の図２３に示したように、赤外線イメージセンサにおいては、化合物半導体基板２０を透過した赤外線IRが各画素２２ｇに入射する。本実施形態では、以下のようにして赤外線が化合物半導体基板２０を透過し易くする。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 23 of the first embodiment, in the infrared image sensor, infrared IR transmitted through the
図３０〜図３２は、本実施形態に係る赤外線イメージセンサの製造途中の断面図である。なお、図３０〜図３２において、第１実施形態や第２実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。 30 to 32 are cross-sectional views in the middle of manufacturing the infrared image sensor according to the present embodiment. 30 to 32, the same elements as those described in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals as those in these embodiments, and the description thereof is omitted below.
まず、図３０に示すように、第１実施形態の図４（ａ）〜図９の工程を行うことにより、回路チップ４０に撮像チップ３８が接合した構造を作製する。
First, as shown in FIG. 30, a structure in which the
撮像チップ３８の化合物半導体基板２０の材料は、赤外線を透過する材料であれば特に限定されないが、本実施形態ではその化合物半導体基板２０として厚さが４２５μm〜４７５μmのGaAs基板を使用する。
The material of the
次いで、図３１に示すように、化合物半導体基板２０の他方の主面２０ｂをウエットエッチングすることにより、化合物半導体基板２０を６μm〜８μm程度の厚さにまで薄くする。なお、本工程で使用し得るエッチング液としては、例えば、水酸化アンモニウム（NH4OH）と過酸化水素水（H2O2）との混合溶液がある。
Next, as shown in FIG. 31, the other
この後は、第１実施形態で説明した図１０〜図１６の工程を行うことにより、図３２に示すように化合物半導体基板２０の上に複数の凸レンズ４８ａを形成し、本実施形態に係る赤外線イメージセンサの基本構造を完成させる。
Thereafter, by performing the steps of FIGS. 10 to 16 described in the first embodiment, a plurality of
以上説明した本実施形態によれば、化合物半導体基板２０の厚さを薄くしたため、赤外線IRが化合物半導体基板２０を透過し易くなり、赤外線イメージセンサの感度を高めることが可能となる。
According to the present embodiment described above, since the thickness of the
特に、化合物半導体基板２０として使用するGaAs基板は、InP基板と比較して赤外線IRを透過し難いので、本実施形態にように薄くして赤外線IRを透過させ易くするのが好ましい。
In particular, since a GaAs substrate used as the
更に、本実施形態では、図３１に示したように撮像チップ３８と回路チップ４０とが互いに接合した状態で化合物半導体基板２０を薄くする。そのため、薄くしたことで撓み易くなった化合物半導体基板２０を回路チップ４０で支持でき、化合物半導体基板２０を薄くした後でもその取り扱いが容易となる。
Further, in the present embodiment, the
（第４実施形態）
第１〜第３実施形態では、画素２２ｇの上方に凸レンズ４８ａを形成することで、その凸レンズ４８ａで画素２２ｇに赤外線を集光した。
(Fourth embodiment)
In the first to third embodiments, by forming the
本実施形態では、以下のようにしてその凸レンズ４８ａと画素２２ｇとの位置合わせを容易にする。
In the present embodiment, the alignment between the
図３３〜図３６は、本実施形態に係る赤外線イメージセンサの製造途中の断面図である。なお、図３３〜図３６において、第１〜第３実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。 33 to 36 are cross-sectional views in the middle of manufacturing the infrared image sensor according to the present embodiment. 33 to 36, the same elements as those described in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals as those in these embodiments, and the description thereof is omitted below.
まず、図３３に示すように、第１実施形態の図４（ａ）〜図９の工程を行うことにより、回路チップ４０に撮像チップ３８が接合した構造を作製する。
First, as shown in FIG. 33, a structure in which the
次に、図３４に示すように、化合物半導体基板２０の他方の主面２０ｂの上にフォトレジストを塗布することにより第３のレジスト膜５３を形成する。更に、この第３のフォトレジスト膜５３を露光、現像することにより、各画素２２ｇの上方の第３のレジスト膜５３に複数の孔５３ａを形成する。
Next, as shown in FIG. 34, a third resist
そして、エッチングガスとしてCl2ガスを使用しながら、孔５３ａを通じて化合物半導体基板２０をドライエッチングすることにより、各画素２２ｇの直上の化合物半導体基板２０に複数の凹部２０ｃを形成する。
Then, by using the Cl 2 gas as an etching gas, the
各凹部２０ｃの大きさは特に限定されない。この例では、凹部２０ｃの深さを０．１μm〜０．３μm程度とし、その幅を０．１μm〜０．３μm程度とする。
The size of each
このドライエッチングを終了後、第３のフォトレジスト膜５３は除去される。
After the dry etching is finished, the
図３７は、本工程を終了後の化合物半導体基板２０の平面図である。なお、前述の図３４は、図３７のV−V線に沿う断面図に相当する。
FIG. 37 is a plan view of the
図３７に示すように、凹部２０ｃは、各々の画素２２ｇの中心に形成される。
As shown in FIG. 37, the
次に、図３５に示すように、化合物半導体基板２０の他方の主面２０ｂの上にシリコーン樹脂の塗膜４８を４．８μm〜５．２μm程度の厚さに形成し、それをパターニングして各画素２２ｇの上方に島状に残す。
Next, as shown in FIG. 35, a
その塗膜４８は、第１実施形態のようにレジスト膜をマスクにするエッチングでパターニングしてもよい。また、第２実施形態のように塗膜４８の材料として感光性シリコーン樹脂を採用し、それを露光、現像することで塗膜４８をパターニングしてもよい。
The
次に、図３６に示すように、大気中において島状の各塗膜４８をその融点よりも高い２００℃に加熱して液状にすることにより、各塗膜４８を凸レンズ４８ａにする。
Next, as shown in FIG. 36, each island-
このように塗膜４８が凝縮して凸レンズ４８ａになる際、凸レンズ４８ａの材料に凝集力が働くのと同時に、凹部２０ｃに凸レンズ４８ａが引っ掛かる。これにより、凸レンズ４８ａが化合物半導体基板２０の上で流動し難くなり、画素２２ｇの直上に凸レンズ４８ａを位置させ易くすることができる。
Thus, when the
以上により、本実施形態に係る赤外線イメージセンサの基本構造が完成する。 As described above, the basic structure of the infrared image sensor according to the present embodiment is completed.
上記した本実施形態によれば、化合物半導体基板２０の凹部２０ｃに液状の塗膜４８を保持させることで、凸レンズ４８ａと画素２２ｇとの位置合わせが容易となる。
According to the present embodiment described above, the
（第５実施形態）
本実施形態では、以下のようにして赤外線イメージセンサの製造工程を削減する。
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, the manufacturing process of the infrared image sensor is reduced as follows.
図３８〜図４１は、本実施形態に係る赤外線イメージセンサの製造途中の断面図である。なお、図３８〜図４１において、第１〜第４実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。 38 to 41 are cross-sectional views in the middle of manufacturing the infrared image sensor according to the present embodiment. 38 to 41, the same elements as those described in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals as those in these embodiments, and the description thereof is omitted below.
まず、図３８に示すように、第１実施形態の図４（ａ）〜図７（ｂ）の工程を行うことにより、複数の画素２２ｇを備えた撮像チップ３８を得る。
First, as shown in FIG. 38, the
次に、図３９に示すように、化合物半導体基板２０の上にシリコーン樹脂を材料とする複数の島状の塗膜４８を形成する。
Next, as shown in FIG. 39, a plurality of island-shaped
その塗膜４８は、第１実施形態のようにエッチングにより島状にパターニングしてもよい。また、第２実施形態のように塗膜４８の材料として感光性シリコーン樹脂を採用し、それを露光、現像することにより塗膜４８を島状にパターニングしてもよい。
The
次いで、図４０に示すように、第１実施形態で説明した回路チップ４０を用意し、その回路チップ４０と撮像チップ３８の各々の端子４５同士を対向させる。第１実施形態で説明したように、端子４５の材料としては例えばインジウムを採用し得る。
Next, as shown in FIG. 40, the
そして、図４１に示すように、大気中において端子４５と塗膜４８の各々をこれらの融点よりも高い２００℃程度の温度に加熱する。これにより、塗膜４８が溶融して半球状の凸レンズ４８ａになるのと同時に、端子４５がリフローされてバンプ状になり、その端子４５を介して回路チップ４０に撮像チップ３８が接合される。
Then, as shown in FIG. 41, each of the terminal 45 and the
以上により、本実施形態に係る赤外線イメージセンサの基本構造が完成する。 As described above, the basic structure of the infrared image sensor according to the present embodiment is completed.
上記した本実施形態によれば、図４１に示したように、端子４５のリフローと塗膜４８の溶融とを同時に行うため、これらを別工程で行う場合と比較して赤外線イメージセンサの製造工程を削減することが可能となる。
According to the above-described embodiment, as shown in FIG. 41, since the reflow of the terminal 45 and the melting of the
（第６実施形態）
第１実施形態では、図９の工程で回路チップ４０に撮像チップ３８を接合した後に、図１６の工程で凸レンズ４８ａを形成した。
(Sixth embodiment)
In the first embodiment, after the
凸レンズ４８ａを形成する時点は、図２０のように化合物半導体基板２０をダイシングした後であればこれに限定されない。
The time when the
本実施形態では、凸レンズ４８ａを形成する時点の別の例について説明する。
In the present embodiment, another example at the time of forming the
図４２〜図４６は、本実施形態に係る赤外線イメージセンサの製造途中の断面図である。なお、図４２〜図４６において、第１〜第５実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。 42 to 46 are cross-sectional views of the infrared image sensor according to the present embodiment during manufacture. 42 to 46, the same elements as those described in the first to fifth embodiments are denoted by the same reference numerals as those in these embodiments, and the description thereof is omitted below.
まず、図４２に示すように、第１実施形態の図４（ａ）〜図７（ｂ）の工程を行うことにより、複数の画素２２ｇを備えた撮像チップ３８を得る。
First, as shown in FIG. 42, the
なお、この時点では化合物半導体基板２０に対するダイシングは終了しており、化合物半導体基板２０は既に個片化されている。
At this point, dicing for the
次いで、図４３に示すように、化合物半導体基板２０の上にシリコーン樹脂を材料とする複数の島状の塗膜４８を形成する。
Next, as shown in FIG. 43, a plurality of island-shaped
その塗膜４８は、第１実施形態のようにエッチングにより島状にパターニングしてもよい。また、第２実施形態のように塗膜４８の材料として感光性シリコーン樹脂を採用し、それを露光、現像することにより塗膜４８を島状にパターニングしてもよい。
The
次に、図４４に示すように、大気中で各塗膜４８をその融点よりも高い２００℃に加熱して液状にすることにより、半球状の表面を備えた複数の凸レンズ４８ａを形成する。
Next, as shown in FIG. 44, each
続いて、図４５に示すように、第１実施形態で説明した回路チップ４０を用意し、その回路チップ４０と撮像チップ３８の各々の端子４５同士を対向させる。
Subsequently, as shown in FIG. 45, the
そして、図４６に示すように、インジウムを材料とする端子４５を１６０℃程度の温度でリフローしてバンプ状にし、その端子４５で撮像チップ３８と回路チップ４０とを接続する。
Then, as shown in FIG. 46, the terminal 45 made of indium is reflowed at a temperature of about 160 ° C. to form a bump, and the
以上により、本実施形態に係る赤外線イメージセンサの基本構造が完成する。 As described above, the basic structure of the infrared image sensor according to the present embodiment is completed.
上記した本実施形態によれば、図４６の工程で撮像チップ３８と回路チップ４０とを接続する前に、図４４の工程で凸レンズ４８ａを形成する。このようにしても、凸レンズ４８ａを形成する時点では既に化合物半導体基板２０に対するダイシングを終了しているので、そのダイシングによって凸レンズ４８ａが汚れることはない。
According to the present embodiment described above, the
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。 The following additional notes are disclosed for each embodiment described above.
（付記１） 一方の主面の上に赤外線を検出する複数の画素が形成された、赤外線を透過する化合物半導体基板をダイシングして個片化する工程と、
前記ダイシングの後、前記化合物半導体基板の他方の主面の上に、赤外線を透過する樹脂の塗膜を、複数の前記画素の各々と相対する複数の島状に形成する工程と、
加熱により前記塗膜を溶融させて半球状にすることにより、複数の前記塗膜の各々を凸レンズにする工程と、
を有することを特徴とする赤外線イメージセンサの製造方法。
(Additional remark 1) The process of dicing and dividing the compound semiconductor substrate which permeate | transmits infrared rays in which the some pixel which detects infrared rays was formed on one main surface,
After the dicing, on the other main surface of the compound semiconductor substrate, a step of forming a resin film that transmits infrared rays into a plurality of islands facing each of the plurality of pixels;
A step of melting each of the coating films into a convex lens by melting the coating film by heating into a hemisphere; and
A method for manufacturing an infrared image sensor, comprising:
（付記２） 前記凸レンズを形成する前に、前記画素の読み出し回路を備えた回路チップに前記画素を接合する工程を更に有することを特徴とする付記１に記載の赤外線イメージセンサの製造方法。
(Additional remark 2) Before forming the said convex lens, it further has the process of joining the said pixel to the circuit chip provided with the read-out circuit of the said pixel, The manufacturing method of the infrared image sensor of
（付記３） 前記回路チップに前記画素を接合する工程の後に、前記化合物半導体基板を薄くする工程を更に有することを特徴とする付記２に記載の赤外線イメージセンサの製造方法。
(Additional remark 3) The manufacturing method of the infrared image sensor of
（付記４） 前記化合物半導体基板はGaSb基板であることを特徴とする付記３に記載の赤外線イメージセンサの製造方法。
(Additional remark 4) The said compound semiconductor substrate is a GaSb substrate, The manufacturing method of the infrared image sensor of
（付記５） 前記回路チップに前記画素を接合する工程は、
前記回路チップと前記画素との間に端子を配する工程を有し、
加熱により前記塗膜を溶融させる工程において、前記端子も加熱して溶融させることにより、前記端子を介して前記回路チップに前記画素を接合することを特徴とする付記２に記載の赤外線イメージセンサの製造方法。
(Supplementary Note 5) The step of bonding the pixel to the circuit chip includes:
A step of arranging a terminal between the circuit chip and the pixel;
The infrared image sensor according to
（付記６） 前記画素を形成する工程は、
前記化合物半導体基板の前記一方の主面の上に、種類が異なる第１の半導体層と第２の半導体層とが交互に複数積層された半導体超格子層を形成する工程と、
前記半導体超格子層に素子分離溝を間隔をおいて複数形成することにより、前記素子分離溝により前記半導体超格子層を複数の前記画素に分離する工程とを有することを特徴とする付記１乃至付記５に記載の赤外線イメージセンサの製造方法。
(Supplementary Note 6) The step of forming the pixel includes
Forming a semiconductor superlattice layer in which a plurality of first semiconductor layers and second semiconductor layers of different types are alternately stacked on the one main surface of the compound semiconductor substrate;
And a step of separating the semiconductor superlattice layer into the plurality of pixels by the element isolation trench by forming a plurality of element isolation trenches at intervals in the semiconductor superlattice layer. The method for manufacturing an infrared image sensor according to
（付記７） 前記塗膜を形成する前に、前記化合物半導体基板の前記他方の主面において前記凸レンズが形成される部分に凹部を形成する工程を更に有することを特徴とする付記１乃至付記６のいずれかに記載の赤外線イメージセンサの製造方法。
(Additional remark 7) Before forming the said coating film, it further has the process of forming a recessed part in the part in which the said convex lens is formed in the said other main surface of the said compound semiconductor substrate, The
（付記８） 前記塗膜を形成する工程は、
前記ダイシングにより個片化された複数の前記化合物半導体基板を治具で保持する工程と、
前記治具を回転させながら、複数の前記化合物半導体基板の各々に液状の前記樹脂を供給する工程とを有することを特徴とする付記１乃至付記７のいずれかに記載の赤外線イメージセンサの製造方法。
(Appendix 8) The step of forming the coating film includes
A step of holding a plurality of the compound semiconductor substrates separated by the dicing with a jig;
The method for manufacturing an infrared image sensor according to any one of
（付記９） 前記治具の表面に、複数の前記化合物半導体基板の各々を収容する複数の凹部が設けられ、
前記治具の前記表面と、前記化合物半導体基板の前記他方の主面とが平坦面をなすことを特徴とする付記８に記載の赤外線イメージセンサの製造方法。
(Additional remark 9) On the surface of the jig, a plurality of recesses for accommodating each of the plurality of compound semiconductor substrates are provided,
The method of manufacturing an infrared image sensor according to appendix 8, wherein the surface of the jig and the other main surface of the compound semiconductor substrate form a flat surface.
（付記１０） 赤外線を透過する化合物半導体基板と、
前記化合物半導体基板の一方の主面の上に形成され、赤外線を検出する複数の画素と、
前記化合物半導体基板の他方の主面の上において複数の前記画素の各々に相対する位置に形成され、赤外線を透過する樹脂を材料とする複数の凸レンズとを備え、
複数の前記凸レンズの各々の下の前記他方の主面に凹部が形成されたことを特徴とする赤外線イメージセンサ。
(Additional remark 10) The compound semiconductor substrate which permeate | transmits infrared rays,
A plurality of pixels formed on one main surface of the compound semiconductor substrate and detecting infrared rays;
A plurality of convex lenses made of a resin that transmits infrared rays, formed on the other main surface of the compound semiconductor substrate at a position facing each of the plurality of pixels;
An infrared image sensor, wherein a concave portion is formed on the other main surface under each of the plurality of convex lenses.
１…赤外線イメージセンサ、２…撮像チップ、３…回路チップ、４…化合物半導体基板、４ａ…一方の主面、５…画素、５ｘ…素子分離溝、６…端子、２０…化合物半導体基板、２０ａ…一方の主面、２０ｂ…他方の主面、２０ｃ…凹部、２１…バッファ層、２２…半導体超格子層、２２ａ…第１の半導体層、２２ｂ…第２の半導体層、２２ｘ…素子分離溝、２２ｇ…画素、２３…第１のコンタクト層、２４…第２のコンタクト層、２５…第１のレジスト膜、２８…保護膜、２８ａ…開口、３０…メタルマスク、３０ａ…孔、３１…拡散領域、３２…第１の電極、３８…撮像チップ、４０…回路チップ、４１…シリコン基板、４２…第２の電極、４５…端子、４８…塗膜、４８ａ…凸レンズ、４８ｚ…シリコーン樹脂、５０…第２のレジスト膜、５１…電源線、５２…信号線、５３…第３のフォトレジスト膜、５３ａ…孔。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ダイシングの後、前記化合物半導体基板の他方の主面の上に、赤外線を透過する樹脂の塗膜を、複数の前記画素の各々と相対する複数の島状に形成する工程と、
加熱により前記塗膜を溶融させて半球状にすることにより、複数の前記塗膜の各々を凸レンズにする工程と、
を有することを特徴とする赤外線イメージセンサの製造方法。 A step of dicing and compounding a compound semiconductor substrate that transmits infrared light, in which a plurality of pixels that detect infrared light are formed on one main surface;
After the dicing, on the other main surface of the compound semiconductor substrate, a step of forming a resin film that transmits infrared rays into a plurality of islands facing each of the plurality of pixels;
A step of melting each of the coating films into a convex lens by melting the coating film by heating into a hemisphere; and
A method for manufacturing an infrared image sensor, comprising:
前記回路チップと前記画素との間に端子を配する工程を有し、
加熱により前記塗膜を溶融させる工程において、前記端子も加熱して溶融させることにより、前記端子を介して前記回路チップに前記画素を接合することを特徴とする請求項２に記載の赤外線イメージセンサの製造方法。 The step of bonding the pixel to the circuit chip includes:
A step of arranging a terminal between the circuit chip and the pixel;
3. The infrared image sensor according to claim 2, wherein in the step of melting the coating film by heating, the pixel is joined to the circuit chip through the terminal by heating and melting the terminal. Manufacturing method.
前記化合物半導体基板の一方の主面の上に形成され、赤外線を検出する複数の画素と、
前記化合物半導体基板の他方の主面の上において複数の前記画素の各々に相対する位置に形成され、赤外線を透過する樹脂を材料とする複数の凸レンズとを備え、
複数の前記凸レンズの各々の下の前記他方の主面に凹部が形成されたことを特徴とする赤外線イメージセンサ。 A compound semiconductor substrate that transmits infrared rays; and
A plurality of pixels formed on one main surface of the compound semiconductor substrate and detecting infrared rays;
A plurality of convex lenses made of a resin that transmits infrared rays, formed on the other main surface of the compound semiconductor substrate at a position facing each of the plurality of pixels;
An infrared image sensor, wherein a concave portion is formed on the other main surface under each of the plurality of convex lenses.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016049485A JP2017168491A (en) | 2016-03-14 | 2016-03-14 | Infrared image sensor, and method of manufacturing infrared image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016049485A JP2017168491A (en) | 2016-03-14 | 2016-03-14 | Infrared image sensor, and method of manufacturing infrared image sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017168491A true JP2017168491A (en) | 2017-09-21 |
Family
ID=59909164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016049485A Pending JP2017168491A (en) | 2016-03-14 | 2016-03-14 | Infrared image sensor, and method of manufacturing infrared image sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017168491A (en) |
-
2016
- 2016-03-14 JP JP2016049485A patent/JP2017168491A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7883926B2 (en) | Methods for fabricating image sensor devices | |
| USRE46903E1 (en) | Imaging device | |
| US7820525B2 (en) | Method for manufacturing hybrid image sensors | |
| US20100006909A1 (en) | Color filter array alignment mark formation in backside illuminated image sensors | |
| JP6700230B2 (en) | Semiconductor structure and method of manufacturing the same | |
| KR102597436B1 (en) | Backside illuminated image sensor and method of manufacturing the same | |
| CN109037251B (en) | Solid-state imaging device and method for manufacturing the same | |
| WO2012096239A1 (en) | Light receiving device, optical device, and method for manufacturing light receiving device | |
| JP2010278472A (en) | Method of manufacturing solid-state imaging device | |
| JP6551732B2 (en) | Horizontal photodiode, image sensor including the same, and method of manufacturing photodiode and image sensor | |
| US11372119B2 (en) | Rapid prototyping of single-photon-sensitive silicon avalanche photodiodes | |
| JP2012175078A (en) | Solid state image pickup device, manufacturing method of solid state image pickup device, electronic apparatus, and semiconductor device | |
| JP2005259828A (en) | Solid state imaging device and its manufacturing method | |
| US20120126096A1 (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method of solid-state imaging device | |
| JPH05267695A (en) | Infrared image sensing device | |
| JP2006261211A (en) | Micro lens unit, solid-state imaging device, and its manufacturing method | |
| US9312292B2 (en) | Back side illumination image sensor and manufacturing method thereof | |
| JPH0927608A (en) | Solid-state image pick-up device and its manufacture | |
| JP2017168491A (en) | Infrared image sensor, and method of manufacturing infrared image sensor | |
| US5900630A (en) | Radiation detection apparatus | |
| US11581355B2 (en) | Fully reticulated detectors for curved focal plane arrays | |
| JP2010258463A (en) | Method of manufacturing solid-state imaging device | |
| JPH07106538A (en) | Manufacture of solid-state image sensing device | |
| JP2013161873A (en) | Solid-state imaging device and camera module | |
| WO2015125443A1 (en) | Light-receiving device and manufacturing method thereof |