JP2021082766A - 半導体装置、および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
そのための一手段として、受光面における信号光の反射の抑制が挙げられる。また、空乏層を用いて信号光に対応する電荷を生成するタイプの受光部では、空乏層の広がりを適切に制御することが、信号電荷の効率的な生成において重要である。
<第1工程:支持基板貼り>
対象ウェハの主面20側を貼り付け面として、対象ウェハとシリコンの支持基板とを貼り合わせる。本貼り合わせは、例えば、熱発泡剥離型の両面テープで行う。
<第2工程:薄化>
バックグラインド処理により対象ウェハの裏面21を研削し、対象ウェハの厚さを、一例として350μm〜550μmとする。
<第3工程:鏡面処理>
支持基板の裏面21をウェットエッチングし、第2工程におけるバックグラインド処理によるダメージ層を除去するとともに、裏面側表面を鏡面状態にする。
<第4工程:裏面インプラ>
鏡面状態の裏面21側に高濃度不純物層を形成するための不純物注入を行う。本不純物注入の際、対象ウェハのステージへの固定は静電チャックで行うが、支持基板に導電性のシリコンを用いているため、静電チャックでも問題はない。
<第5工程:裏面レーザアニール>
第4工程で注入した不純物を活性化するために、レーザアニール処理を行う。
<第6工程:支持基板剥離>
ホットプレートを用いて、対象基板から支持基板を剥離する。
<第7工程:裏面アルミ蒸着>
対象ウェハの裏面に、反射防止膜13としてのアルミニウムを蒸着する。該アルミニウム膜の厚さは、一例として、200nm程度とする。本実施の形態では、このアルミニウム膜の形成を、支持基板を剥離し、対象ウェハのみの状態で行う。これは、支持基板を貼り合わせたままでは、第1工程で用いた両面テープからの脱ガスが、処理中の真空度を低下させ、処理ができなくなるためである。この際、対象ウェハの厚さtは300μm〜500μmであるため、取り扱い上問題となることはない。
このような裏面照射型SOI−赤外線センサは、例えばTOF(Time Of Flight)型の測距装置等に用いられる。上述したように、裏面照射型SOI−X線センサの場合は、対象ウェハの厚さが300μm以上あるため、裏面処理工程において反り等の問題が発生することは極めて少ない。これに対し、信号光Lとして赤外線を用いる場合、裏面照射型SOI−X線センサと同様の裏面処理を適用することができない。これは、赤外線のシリコンへの侵入長を考慮すると、半導体基板11(受光部)の厚さを100μm〜200μm程度にする必要があるからである。また、信号光Lの波長を勘案すると、反射防止膜13の材料としてアルミニウム膜を用いることができず、一例としてシリコン窒化膜(SiN膜)に変更する必要があるという点も、製造方法において検討を要する内容である。
本実施の形態では、支持基板30に石英ガラスを用い、支持基板30と対象ウェハ34との貼り合わせにはレーザ光剥離タイプの接着剤31を用いる。接着剤31は、SiN形成装置による成膜温度に耐えることができる。つまり、本工程では、石英ガラスの支持基板30に、シリコンの対象ウェハ34を、レーザ光剥離タイプの接着剤31によって貼り合わせる。なお、対象ウェハ34は、半導体基板11および半導体層12を備えている。(図2(a))。
<第2工程:薄化>
バックグラインド処理により半導体基板11の裏面21を研削する。(図2(a))。
<第3工程:鏡面処理>
CMP(Chemical Mechanical Polishing)により、第2工程における研削によるダメージ層を除去するとともに、裏面21側の表面を鏡面状態にする。(図2(a))。
<第4工程:裏面インプラ>
鏡面状態の裏面21側に、高濃度不純物層14を形成するための不純物注入Iを行い、インプラ層32を形成する。(図2(b))。この際、石英ガラスの支持基板では、静電チャックを使用することができない。そこで、本実施の形態では、対象ウェハ34の外周を導電性の材料を用いて固定し本処理を行う。その結果、本実施の形態では、導電性の材料でチャージを逃がし、静電破壊を防止することができる。
<第5工程:裏面レーザアニール>
第4工程で注入した不純物を活性化するために、レーザアニール処理を行う。(図2(b))。
<第6工程:SiN CVD>
CVD装置を用いて、裏面21に反射防止膜13用のSiN膜33を成膜する。SiN膜33の膜厚は、使用する信号光Lの波長における反射率等を考慮して決める。例えば、SiN膜33の膜厚は約100nm〜150nm程度とする。(図2(c))。
<第7工程:支持基板剥離>
レーザ光を照射して、対象ウェハ34から支持基板30を剥離する。(図2(d))。
11 半導体基板
12 半導体層
13 反射防止膜
14 高濃度不純物層
15 信号処理回路
16 信号電荷収集層
17 ウェル
18 ビア
19 配線層
20 主面
21 裏面
30 支持基板
31 接着剤
32 インプラ層
33 SiN膜
34 対象ウェハ
DL 空乏層
d 厚さ
I 不純物注入
L 信号光
t 厚さ
Claims (7)
- 信号光を受光して電荷を生成するとともに生成された電荷を収集する信号電荷収集層を備えた半導体基板と、
前記半導体基板の第1の主面に設けられるとともに前記信号電荷収集層で収集された電荷に対応する信号を処理する回路が形成された半導体層と、
前記半導体基板の第2の主面に形成された不純物層と、
前記不純物層上に形成された反射防止膜と、
を含む半導体装置。 - 前記信号光が赤外光であり、
前記半導体基板の厚さが100μmから200μmの範囲の厚さであり、
前記反射防止膜がシリコン窒化膜で形成されている
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記半導体基板および前記半導体層がSOIウェハによって形成されている
請求項1または請求項2に記載の半導体装置。 - SOIウェハを用いた第1の口径の製造の対象となる対象ウェハであって、前記SOIウェハの半導体層に所定の回路が形成されており、かつ前記回路が形成された側の面に支持基板が貼り付けられている対象ウェハを準備する工程と、
前記対象ウェハの裏面に不純物を注入して前記対象ウェハの裏面に高濃度の不純物層を形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。 - 前記不純物層の上部に反射防止膜としてのシリコン窒化膜を成膜する工程をさらに含む
請求項4に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記支持基板に固定された前記対象ウェハの裏面にバックグラインド処理を施し、前記対象ウェハの厚さを100μmから200μmの厚さとする工程をさらに含む
請求項4または請求項5に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記対象ウェハの前記支持基板への貼り付けは、レーザ光剥離型の接着剤で前記対象ウェハの前記回路が形成された側の面を前記支持基板へ固定する工程であり、
前記支持基板側からレーザ光を照射して前記支持基板から前記対象ウェハを剥離する工程をさらに含む
請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
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