JP4637139B2 - 撮像素子及び撮像素子の製造方法 - Google Patents
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半導体基板を構成するシリコン結晶は、可視光を吸収するため、裏面側から入射した光が表面側に到達するように、製造時にはエッチングなどによって半導体基板の厚さを数μmから数十μm程度に薄くする処理が行われている。
しかし、パッドを形成する開口部の深さは、半導体基板と同じ厚さとなるため、数μmから数十μmになる。一般的な半導体の加工技術ではこのような深い開口部を形成することが困難であり、また、このようなサイズの深い開口部を形成したとしても、その後のカラーフィルタやマイクロレンズの形成する際に、これらを形成するための塗布液が開口部に入ってしまい、除去が困難で導通不良の原因となったり、カラーフィルタやマイクロレンズを均一の厚さ及び形状に形成できなくなるという点で改善の余地があった。
(1)半導体基板の裏面側から入射した光に応じて信号電荷を生成し、表面側から前記信号電荷を読み出す撮像素子であって、
前記半導体基板に形成されたセンサ領域と、
前記センサ領域の周辺領域において前記半導体基板の表面に形成した酸化シリコン層に設けた開口部から表面側に露出し、外部と電気的に接続可能な導電性の端子とを備え、
前記半導体基板の前記酸化シリコン層には、前記開口部に連通する支持基板側開口部が形成された支持基板が貼り合わされていることを特徴とする撮像素子。
(2)前記端子に、前記開口部及び前記支持基板側開口部を通してボンディングワイヤが接続されていることを特徴とする上記(1)に記載の撮像素子。
(3)前記開口部及び前記支持基板側開口部の内側に充填された導電性材料からなる接続端子が形成されていることを特徴とする上記(1)に記載の撮像素子。
(4)配線用基板を備え、前記配線用基板に形成された配線部と、前記接続端子とが、該配線部に設けられたマイクロバンプによって電気的に接続されていることを特徴とする上記(3)に記載の撮像素子。
(5)前記半導体基板が、シリコン基板と、前記シリコン基板に形成された酸化シリコン膜と、前記酸化シリコン膜の表面側に形成され、前記センサ領域が形成されたシリコン層とを備えていることを特徴とする上記(1)から(4)のいずれか1つに記載の撮像素子。
(6)前記支持基板の厚さが、400μmから500μmの範囲であることを特徴とする上記(1)から(5)のいずれか1つに記載の撮像素子。
(7)半導体基板の裏面側から入射した光に応じて信号電荷を生成し、表面側から前記信号電荷を読み出す撮像素子の製造方法であって、
前記半導体基板に形成されたセンサ領域の周辺領域において前記半導体基板の表面に形成した酸化シリコン層に開口部を設け、前記開口部から表面側に、外部と電気的に接続可能な導電性の端子を露出させる工程と、
前記半導体基板の前記酸化シリコン層に、前記開口部に連通する支持基板側開口部が形成された支持基板を貼り合わせる工程と、
前記半導体基板にダイシングを行い、所定のチップサイズに切り出す工程と、
前記端子に接続部材を電気的に接続する工程とを有することを特徴とする撮像素子の製造方法。
(8)前記支持基板を貼り合わせた後、前記支持基板の表面に保護テープを貼り合わせる工程を有することを特徴とする上記(7)に記載の撮像素子の製造方法。
(9)前記支持基板を貼り合せる前に、前記半導体基板の表面の前記酸化シリコン層に化学機械研磨を行うことを特徴とする上記(7)又は(8)に記載の撮像素子の製造方法。
(10)前記半導体基板の表面側から前記開口部及び前記支持基板側開口部を通して前記端子にボンディングワイヤを接続することを特徴とする上記(7)から(9)のいずれか1つに記載の撮像素子の製造方法。
(11)前記開口部及び前記支持基板側開口部の内側に導電性材料を充填することで接続端子を形成することを特徴とする上記(7)から(9)のいずれか1つに記載の撮像素子の製造方法。
(12)前記半導体基板に配線部が形成された配線用基板を接続する工程を有し、前記配線部に形成されたマイクロバンプを前記接続端子に接触させて、前記配線部と前記接続端子との電気的に接続することを特徴とする上記(11)に記載の撮像素子の製造方法。
(13)半導体基板の裏面側から入射した光に応じて信号電荷を生成し、表面側から前記信号電荷を読み出す撮像素子の製造方法であって、
前記半導体基板に形成されたセンサ領域の周辺領域において前記半導体基板の表面に形成した酸化シリコン層に開口部を設け、前記開口部から表面側に、外部と電気的に接続可能な導電性の端子を露出させる工程と、
前記半導体基板の前記酸化シリコン層に、貼り合わせた状態で前記開口部に対向する位置に開口する溝部が形成された支持基板を貼り合わせる工程と、
前記支持基板を表面から研削し、前記溝部を表面側に開口させることで、前記開口部に連通する支持基板側開口部を形成する工程と、
前記半導体基板にダイシングを行い、所定のチップサイズに切り出す工程と、
前記端子に接続部材を電気的に接続する工程とを有することを特徴とする撮像素子の製造方法。
(14)前記支持基板を貼り合わせた後、前記支持基板の表面に保護テープを貼り合わせる工程を有することを特徴とする上記(13)に記載の撮像素子の製造方法。
(15)前記支持基板を貼り合せる前に、前記半導体基板の表面の前記酸化シリコン層に化学機械研磨を行うことを特徴とする上記(13)又は(14)に記載の撮像素子の製造方法。
(16)前記端子にワイヤーボンディングを行うことを特徴とする上記(13)から(15)のいずれか1つに記載の撮像素子の製造方法。
(17)前記開口部及び前記支持基板側開口部の内側に導電性材料を充填することで接続端子を形成することを特徴とする上記(13)から(15)のいずれか1つに記載の撮像素子の製造方法。
(18)前記半導体基板に配線部が形成された配線用基板を接続する工程を有し、前記配線部に形成されたマイクロバンプを前記接続端子に接触させて、前記配線部と前記接続端子との電気的に接続することを特徴とする上記(17)に記載の撮像素子の製造方法。
本発明にかかる撮像素子は、半導体基板の裏面から入射した光を光電変換して信号電荷を発生させ、信号電荷を表面側から読み出す、所謂、裏面照射型構造を有するものである。以下、本発明にかかる実施形態の説明において、光が入射する側の面を「裏面」とし、裏面とは反対側、つまり、信号電荷を読み出す側の面を「表面」とする。図では、下側の面が裏面に相当し、上側の面が表面に相当する。
図3(a)に示すように、上記手順の半導体基板と同様に、シリコン基板11と、シリコン基板11の表面に積層された酸化シリコン膜12と、酸化シリコン膜12の表面側に形成されたシリコン層13とが形成され、また、シリコン層13の表面側に、絶縁膜14と、パッシベーション膜15と、酸化シリコン層16とが積層された半導体基板を用意する。また、絶縁膜14とパッシベーション膜15との界面にパッド電極21が形成され、該パッド電極21の少なくとも一部が酸化シリコン層16に設けられた開口部18によって半導体基板の表面側に露呈している。
例えば、上記実施形態では、開口部18及び支持基板側開口部32,42にボンディングワイヤを通して、パッド電極21に接合することで電気的な接続を行う構成としたが、電気的に接続する手段はこれに限定されない。
12 酸化シリコン層
13 シリコン層
18 開口部
21 パッド電極(端子)
31,41 支持基板
32 支持基板側開口
34 ボンディングワイヤ
42 溝部(支持基板側開口)
44 接続端子
Claims (18)
- 半導体基板の裏面側から入射した光に応じて信号電荷を生成し、表面側から前記信号電荷を読み出す撮像素子であって、
前記半導体基板に形成されたセンサ領域と、
前記センサ領域の周辺領域において前記半導体基板の表面に形成した酸化シリコン層に設けた開口部から表面側に露出し、外部と電気的に接続可能な導電性の端子とを備え、
前記半導体基板の前記酸化シリコン層には、前記開口部に連通する支持基板側開口部が形成された支持基板が貼り合わされていることを特徴とする撮像素子。 - 前記端子に、前記開口部及び前記支持基板側開口部を通してボンディングワイヤが接続されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。
- 前記開口部及び前記支持基板側開口部の内側に充填された導電性材料からなる接続端子が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。
- 配線用基板を備え、前記配線用基板に形成された配線部と、前記接続端子とが、該配線部に設けられたマイクロバンプによって電気的に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の撮像素子。
- 前記半導体基板が、シリコン基板と、前記シリコン基板に形成された酸化シリコン膜と、前記酸化シリコン膜の表面側に形成され、前記センサ領域が形成されたシリコン層とを備えていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の撮像素子。
- 前記支持基板の厚さが、400μmから500μmの範囲であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の撮像素子。
- 半導体基板の裏面側から入射した光に応じて信号電荷を生成し、表面側から前記信号電荷を読み出す撮像素子の製造方法であって、
前記半導体基板に形成されたセンサ領域の周辺領域において前記半導体基板の表面に形成した酸化シリコン層に開口部を設け、前記開口部から表面側に、外部と電気的に接続可能な導電性の端子を露出させる工程と、
前記半導体基板の前記酸化シリコン層に、前記開口部に連通する支持基板側開口部が形成された支持基板を貼り合わせる工程と、
前記半導体基板にダイシングを行い、所定のチップサイズに切り出す工程と、
前記端子に接続部材を電気的に接続する工程とを有することを特徴とする撮像素子の製造方法。 - 前記支持基板を貼り合わせた後、前記支持基板の表面に保護テープを貼り合わせる工程を有することを特徴とする請求項7に記載の撮像素子の製造方法。
- 前記支持基板を貼り合せる前に、前記半導体基板の表面の前記酸化シリコン層に化学機械研磨を行うことを特徴とする請求項7又は8に記載の撮像素子の製造方法。
- 前記半導体基板の表面側から前記開口部及び前記支持基板側開口部を通して前記端子にボンディングワイヤを接続することを特徴とする請求項7から9のいずれか1つに記載の撮像素子の製造方法。
- 前記開口部及び前記支持基板側開口部の内側に導電性材料を充填することで接続端子を形成することを特徴とする請求項7から9のいずれか1つに記載の撮像素子の製造方法。
- 前記半導体基板に配線部が形成された配線用基板を接続する工程を有し、前記配線部に形成されたマイクロバンプを前記接続端子に接触させて、前記配線部と前記接続端子との電気的に接続することを特徴とする請求項11に記載の撮像素子の製造方法。
- 半導体基板の裏面側から入射した光に応じて信号電荷を生成し、表面側から前記信号電荷を読み出す撮像素子の製造方法であって、
前記半導体基板に形成されたセンサ領域の周辺領域において前記半導体基板の表面に形成した酸化シリコン層に開口部を設け、前記開口部から表面側に、外部と電気的に接続可能な導電性の端子を露出させる工程と、
前記半導体基板の前記酸化シリコン層に、貼り合わせた状態で前記開口部に対向する位置に開口する溝部が形成された支持基板を貼り合わせる工程と、
前記支持基板を表面から研削し、前記溝部を表面側に開口させることで、前記開口部に連通する支持基板側開口部を形成する工程と、
前記半導体基板にダイシングを行い、所定のチップサイズに切り出す工程と、
前記端子に接続部材を電気的に接続する工程とを有することを特徴とする撮像素子の製造方法。 - 前記支持基板を貼り合わせた後、前記支持基板の表面に保護テープを貼り合わせる工程を有することを特徴とする請求項13に記載の撮像素子の製造方法。
- 前記支持基板を貼り合せる前に、前記半導体基板の表面の前記酸化シリコン層に化学機械研磨を行うことを特徴とする請求項13又は14に記載の撮像素子の製造方法。
- 前記端子にワイヤーボンディングを行うことを特徴とする請求項13から15のいずれか1つに記載の撮像素子の製造方法。
- 前記開口部及び前記支持基板側開口部の内側に導電性材料を充填することで接続端子を形成することを特徴とする請求項13から15のいずれか1つに記載の撮像素子の製造方法。
- 前記半導体基板に配線部が形成された配線用基板を接続する工程を有し、前記配線部に形成されたマイクロバンプを前記接続端子に接触させて、前記配線部と前記接続端子との電気的に接続することを特徴とする請求項17に記載の撮像素子の製造方法。
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