JP2556122B2 - 光学開口の製造方法 - Google Patents

光学開口の製造方法

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JP2556122B2 JP63309078A JP30907888A JP2556122B2 JP 2556122 B2 JP2556122 B2 JP 2556122B2 JP 63309078 A JP63309078 A JP 63309078A JP 30907888 A JP30907888 A JP 30907888A JP 2556122 B2 JP2556122 B2 JP 2556122B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 固体撮像素子等の入射光を規制する光学開口の製造方
法に関し、 高精度で微細なパターンの光学開口の製造方法の提供
を目的とし、 撮像素子に入射される光を規制する光学開口の製造方
法であって、 シリコンウェハの表面に、シリコン酸化膜を形成後、
上記ウェハのオリエンテーションフラットが互いに直角
になるように二枚のウェハを貼り合わせる工程、 前記貼り合わせた片方のウェハを研磨して薄層化した
後、該研磨面にシリコン酸化膜を形成する工程、 前記研磨して酸化膜を形成したシリコンウェハの表面
に、該ウェハのオリエンテーションフラットに対して、
平行方向に前記撮像素子に対応した複数の開口部が形成
されるようなレジスト膜を形成すると共に、貼り合わせ
た他方のシリコンウェハの表面に前記開口部と交差し、
該シリコンウェハのオリエンテーションフラットに平行
方向に所定パターンのスリットが形成されるようなレジ
スト膜を形成する工程、 該レジスト膜をマスクとして前記二枚のウェハの表面
に形成されているシリコン酸化膜を所定パターンにエッ
チングする工程、 該パターン形成した少なくともシリコン酸化膜をマス
クとして異方性エッチング液により貼り合わせたシリコ
ンウェハを所定のパターンにエッチングする工程、 前記貼り合わせた両方の面に形成されたシリコン酸化
膜を除去する工程を含み、一方のウェハの前記開口部
と、他方のウェハのスリットで光学開口を形成すること
で構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は固体撮像素子の入射光の入射角度を規定する
光学開口の製造方法に関する。
固体撮像素子には、該素子に入射される光の入射角度
を規制する光学開口を該撮像素子の受光面上に設置し、
入射光の入射角度を規制することで、視野外の光や迷光
の素子への導入を抑え、該撮像素子の高感度化を図る方
法が採られている。
〔従来の技術〕
このような光学開口の製造方法としては、従来、黒化
処理を施したコバール板等の金属板に単一のスリットを
開口し、該単一のスリットがアレイ状に配列された固体
撮像素子の受光面に対応するように受光面を形成した固
体撮像素子上に接着剤等を用いて固着されて形成されて
いる。(このような光学開口の例としては実開昭58−18
9936号公報参照) 〔発明が解決しようとする課題〕 然し、上記した従来の光学開口の製造方法では、この
単一のスリットが機械加工によって行われているため、
高精度なスリットの寸法を得るのは困難である。
また上記した光学開口は、アレイ状に配設されて各々
の固体撮像素子の受光面の1対1に対応するように個別
の光学開口が本来は必要であるが、この固体撮像素子の
受光面は微細な寸法で加工されており、かつその受光面
は微細なピッチで配列されているため、このような受光
面に個別に対応するような光学開口を機械的に高精度に
形成するのは困難である。
本発明は上記した問題点を解決し、アレイ状に配設さ
れた固体撮像素子の各受光面に対応するような個別の光
学開口が容易に得られるようにした光学開口の製造方法
の提供を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成する本発明の光学スリットの製造方法
は、シリコンウェハの表面に、シリコン酸化膜を形成
後、上記ウェハのオリエンテーションフラットが互いに
直角になるように二枚のウェハを貼り合わせる工程、 前記貼り合わせた片方のウェハを研磨して薄膜化した
後、該研磨面にシリコン酸化膜を形成する工程、 前記研磨して酸化膜を形成したシリコンウェハの表面
に、該ウェハのオリエンテーションフラットに対して、
平行方向に前記撮像素子に対応した複数の開口部が形成
されるようなレジスト膜を形成すると共に、貼り合わせ
た他方のシリコンウェハの表面に前記開口部と交差し、
該シリコンウェハのオリエンテーションフラットに平行
方向に所定パターンのスリットが形成されるようなレジ
スト膜を形成する工程、 該レジスト膜をマスクとして前記二枚のウェハの表面
に形成されているシリコン酸化膜を所定パターンにエッ
チングする工程、 該パターン形成した少なくともシリコン酸化膜をマス
クとして異方性エッチング液により貼り合わせたシリコ
ンウェハを所定のパターンにエッチングする工程、 前記貼り合わせた両方の面に形成されたシリコン酸化
膜を除去する工程を含み、一方のウェハの前記開口部
と、他方のウェハのスリットで光学開口を形成すること
を特徴としている。
〔作用〕
シリコンウェハは、その結晶の面方位によって適当な
エッチング液を選択してエッチングすると、或る結晶面
方位に対してのみ、選択的に異方性エッチングされる。
第3図に示すように、二枚の<110>方向の面方位を
有するシリコンウェハ2,4の側面に、<111>方向に面方
位を有するオリエンテーションフラット1,4を形成し、
両者のオリエンテーションフラット1,4が互いに直角に
成るように二枚のシリコンウェハを上下に張り合わせた
後、上部のウェハ2に固体撮像素子の受光面に対応する
ようにオリエンテーションフラット1に対して平行に複
数の開口部11を形成する。異方性エッチングによりオリ
エンテーションフラット1に平行な方向ではエッチング
は、ウェハ2表面に対して略垂直方向に進行するが、オ
リエンテーションフラット1に対して垂直方向ではテー
パーが形成された開口部11が形成される。
また下部のシリコンウェハ4には、オリエンテーショ
ンフラットに対し平行な方向に沿って該シリコンウェハ
の周辺部上を除いて前記開口部に交差するスリット12を
形成し、上側のウェハの開口部11と下側のウェハのスリ
ット12で撮像素子の受光面の光入射角度を規制する。こ
のスリット12も異方性エッチングによりオリエンテーシ
ョンフラット3に対して平行な方向ではエッチングがウ
ェハ4の表面に対して略垂直方向に進行するが、オリエ
ンテーションフラット3に対して垂直方向ではテーパ状
にエッチングされる。
また下側のウェハ4でスリット12を形成した残りの領
域を撮像素子を形成した基板の周辺部に接着剤、或いは
低融点金属を用いたバンブ接続で接続することでこの光
学開口を支持する支持部13の機能を持たせると、この支
持部13の位置が上部基板の開口部11と下部基板のスリッ
ト12で形成される光学開口の位置より位置ずれせず、従
って撮像素子の受光面に対して精度良い光学開口が得ら
れる。
〔実施例〕
以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説
明する。
第1図(a)および第1図(b)に示すように側面に
<111>の面方位を有するオリエンテーションフラット
1を有し、面方位が<110>の厚さが約500μm程度のシ
リコン(Si)ウェハ2と、側面に<111>の面方位を有
するオリエンテーションフラット3を有し、面方位が<
110>のSiウェハ4の表面に第2図(a)に示すように
厚さが0.5μmのシリコン酸化膜(SiO2)5を形成した
後、第1図(c)および第1図(c)のH−H′線断面
図の第2図(a)に示すように相互のオリエンテーショ
ンフラット1,3が互いに直角になるように貼り合わせ
る。
この貼り合わせ方法は、二枚のSiO2膜を形成したSiウ
ェハ2,4を相互のシリコンウェハ2,4のオリエンテーショ
ンフラット1,3が互いに直交するように積層してカーボ
ン治具上に設置した後、上側のウェハ2にパルス電圧を
印加しながら1100℃の高温に不活性ガス雰囲気内で加熱
する方法や、或いは上記SiO2膜を形成したSiウェハをア
ンモニア水に浸漬した後、相互のシリコンウェハのオリ
エンテーションフラットが互いに直交するように積層し
て900℃の高温で加熱する方法等がある。(日経マイク
ロデバイス1988,3月号,P82〜98) 次いで第2図(b)に示すように、上側のSiウェハ2
の上面のSiO2膜5を除去した後、該Siウェハ2を数10μ
mの厚さに成る迄研磨する。
次いで第2図(c)に示すように研磨したSiウェハ2
の表面に再びSiO25膜を0.5μmの厚さになるまで熱酸
化により形成する。
次いで第2図(d)に示すように、該Siウェハ2の表
面には、該Siウェハ2のオリエンテーションフラット1
に平行方向に、入射光を規制すべく固体撮像素子に対応
して所定の間隔を隔てて開口部6が形成されるようなレ
ジスト膜7を形成すると共に、Siウェハ4の表面にはオ
リエンテーションフラット3に平行方向に前記開口部6
と交差するような所定の寸法のパターンのスリット8を
設けたレジスト膜9を形成する。
上記したSiウェハ2の表面に設けるレジスト膜7のパ
ターンを第2図(h)の平面図に示し、図で6が入射光
を規制すべき撮像素子に対応した個々のパターンに対応
し、上記したSiウェハ4の表面に於けるレジスト膜9の
パターンを第2図(i)の平面図に示す。図で8は前記
開口部6に交差するスリットのパターンを示す。
更に第2図(e)に示すようにレジスト膜7,9をマス
クとして弗化水素酸と弗化アンモニウムの混合液よりな
るSiO2膜エッチング液を用いて、SiO2膜5をエッチング
する。
次いで第2図(f)に示すように上記レジスト膜7,9
をマスクとして苛性カリ(KOH)の水溶液よりなる異方
性エッチング液を用いてSiウェハ2,4をエッチングす
る。
この異方性エッチング液は<110>方向に沿ってエッ
チングされる。
この場合、Siウェハ2の裏面とSiウェハ4の裏面にそ
れぞれ形成されているSiO2膜5がエッチングのストッパ
になる。
次いで第2図(g)に示すように、Siウェハ2,4が積
層した箇所に形成されているSiO2膜5を弗化水素酸と弗
化アンモニウムの混合液よりなるSiO2膜エッチング液を
用いて選択的にエッチング後、更にレジスト膜7,9を除
去する。
このようにして形成したSiウェハ2,4を例えば第2図
(i)の点線16によって切断する。
すると第3図に示すように上部にSiウェハ2のオリエ
ンテーションフラット1に平行方向に所定の間隔を隔て
て開口部11が形成され、また下部のSiウェハ4には上記
開口部11と交差する所定パターンのスリット12が形成さ
れ、このスリット12と開口部11で入射光を規制する光学
開口が容易に得られる。そして下部のSiウェハ4のスリ
ット12の周囲を支持部13として用い、該支持部13の下部
と撮像素子がアレイ状に形成されている半導体基板周辺
部とを、前記開口部11が固体撮像素子の各々に対向する
ようにして低融点金属パイプを用いて固着しても良い
し、接着剤を用いて固着しても良い。
このようにすることでアレイ状に配列された一次元の
固体撮像素子の光学スリットが支持部に対して位置ずれ
せず、従って撮像素子を形成した基板に支持部を金属パ
イプを用いて接着すると、撮像素子の受光面に対して位
置ずれしない高精度の一次元の光学開口が得られる。
また上記した実施例の他に、他の実施例として第4図
に示すように、上部のSiウェハ2にオリエンテーション
フラット1に平行に所定のピッチを隔てて光学スリット
14を形成し、下部のSiウェハ4にはオリエンテーション
フラット3に平行方向に所定のピッチを隔てた光学スリ
ット15を形成し、これらのスリット14と15が交差した領
域を光学開口として用いることで二次元の赤外線検知素
子の光学開口が容易に得られる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように本発明によれば、簡単
な方法で微細な寸法の固体撮像素子用光学開口が得られ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の製造方法の工程を示す平面図、 第2図(a)より第2図(i)までは、本発明の製造方
法の工程を示す図、 第3図は本発明の方法で形成された光学開口の斜視図、 第4図は本発明の方法で形成した他の光学開口の斜視図
である。 図において、 1,3はオリエンテーションフラット、2,4はSiウェハ、5
はSiO2膜、8,12,14,15はスリット、7,9はレジスト膜、
6,11は開口部、13は支持部、16は切断用点線を示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像素子に入射される光を規制する光学開
    口の製造方法であって、 シリコンウェハ(2,4)の表面に、シリコン酸化膜
    (5)を形成後、上記ウェハのオリエンテーションフラ
    ット(1,3)が互いに直角になるように二枚のウェハ
    (2,4)を貼り合わせる工程、 前記貼り合わせた片方のウェハ(2)を研磨して薄層化
    した後、該研磨面にシリコン酸化膜(5)を形成する工
    程、 前記研磨して酸化膜を形成したシリコンウェハ(2)の
    表面に、該ウェハのオリエンテーションフラット(1)
    に対して、平行方向に前記撮像素子に対応した複数の開
    口部(6)が形成されるようなレジスト膜(7)を形成
    すると共に、貼り合わせた他方のシリコンウェハ(4)
    の表面に前記開口部(6)と交差し、該シリコンウェハ
    のオリエンテーションフラット(3)に平行方向に所定
    パターンのスリット(8)が形成されるようなレジスト
    膜(9)を形成する工程、 該レジスト膜(7,9)をマスクとして前記二枚のウェハ
    の表面に形成されているシリコン酸化膜を所定パターン
    にエッチングする工程、 該パターン形成した少なくともシリコン酸化膜をマスク
    として異方性エッチング液により貼り合わせたシリコン
    ウェハ(2,4)を所定のパターンにエッチングする工
    程、 前記貼り合わせた両方の面に形成されたシリコン酸化膜
    (5)を除去する工程を含み、一方のウェハ(2)の前
    記開口部(6)と、他方のウェハ(4)のスリット
    (8)で光学開口を形成することを特徴とする光学開口
    の製造方法。
  2. 【請求項2】前記貼り合わせた二枚のシリコンウェハの
    各々に、各オリエンテーションフラットに対して平行、
    または垂直方向で所定の間隔を隔てて互いに直交するス
    リット(14,15)を形成し、両者のスリットの交差領域
    を光学開口することを特徴とする請求項1記載の光学開
    口の製造方法。
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