JPH02154463A - 光学開口の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ツチ
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
として異方性エツ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ツチングする工程、 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５８−１
８９９３６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た各々の
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６一 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Ｉ・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ツ
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
として異方性上・ンチンダ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ツチングする工程、 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
ツチング液を選択してエツチングすると、成る結晶面方
位に対してのみ、選択的に異方性エツチングされる。

第３図に示すように、二枚の＜Ｉ　Ｉ　Ｏ＞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ＩＩを形成する。異方性エツ
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
向ではエツチングは、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も異方性エン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ツチン
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
ーパ状にエツチングされる。

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プ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く
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、側面にく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（Ｓ
ｉＯ２）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
なるように貼り合ゎせる。

この貼り合わせ方法は、二枚のＳｉＯ□膜を形成したＳ
ｉ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°Ｃ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５ｉｎ２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°Ｃ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〜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Ｓｉｎｇ膜５を除去した後、該
Ｓｉウェハ２を数１０μｍ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５ｉ０２膜５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開口部のパター
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に歩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Ｓｉ０ｇ膜エツチング液を用いて、５ｉＯｚ膜５をエ
ツチングする。

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（ＫＯＩ（）の水溶液よりなる
異方性エツチング液を用いてＳｉウェハ２，４をエツチ
ングする。

この異方性エツチング液は＜１１０＞方向に沿ってエツ
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５ｉＯ７膜５がエツチングのス
トッパになる。

次いで第２図（＋ＩＯ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５ｉＯｚ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ＳｉＯ□膜エ
ツチング液を用いて選択的にエツチング後、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０）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のＳｉつ゛エバ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１
２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Ｓ
ｉ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バンプ
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バン
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。

ウェハ、５は５ｉＯ７膜、８，１２，１４．１５はスリ
ット、７９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。

［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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔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〕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。