JPH0277157A - 固体撮像装置及びその製造方法 - 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】 （産業上の利用分野〕 この発明は、ＣＯＤなどの固体撮像装置及びその製造方
法に関するｂのである。

〔従来の技術〕

ＣＯＤなどの固体撮像装置においては、近年多画素化の
要求が強まってきている。固体撮像装置の多画素化をは
かるには、定められたデツプサイズのｂとで素子を微細
化したり、或いは逆にチップｔナイズを拡大して行なう
方法しあるが、これとは別に固体Ｎ像装置のチップの複
数個数をつなぎ合ぜることによって、多画素な固体撮像
装置を（募る方法も試みられている。

第８図は、複数個の固体撮像素子チップ１を１つのパッ
ケージ２の中に配置して、固体撮像素子デツプ１の相互
間を電気的に接続して構成した１次元固体躍像装置の従
来例を示す平面図であり、第９図はその１つの固体撮像
素子チップ１の構成を示す平面図である。第９図におい
て、３は半導体基板であり、その半導体基板３−トには
光電変換部を構成する複数のフォトダイオード４が１列
に配列して形成されでＪ３す、このフォトダイオード４
の配列と平行に電荷転送部５が形成されでいる。

また、それぞれのフォトダイオード４と電荷転送部５と
の間には個別に１−ランスファゲート（５が形成され、
フォトダイオード４に蓄積された信号電荷をトランスフ
ァゲート６のオン動作で？ｔＪｉ転送部５に移すように
しである。゛市６ｈ転送部５のＦ′４端には出力増幅器
７が形成され、電荷転送部５によって転送されてきた信
号Ｓｆｉ荷を出ツノ増幅ｉｆ！７７で増幅して固体Ｒ機
素子チップ１の外部に出力するようにしである。

第８図では、上記した固体撮像素子チップ１の２つがパ
ツウ′−ジ２の中に、直線状に並べて１ｉＱｉＪられて
いる。

第１０図は第８図の符号Ａで示す部分を拡大して示した
平面図であり、第１１図は第１０図の８−Ｂ矢視断面図
を示している１、第１０図および第１１図において、フ
ォトダイオード４はｐ型の半導体基板３上にｎ型半導体
領域８を形成することによって構成されている。各ｎ型
半導体領域８の間は素子分離用絶縁層９が形成され、そ
の上面には居間絶縁膜１０が形成されている。さらに、
その１−而は、フォ１−ダイオード４の領域だけを残し
て遮光層１１で被覆されている。

次に、Ｌ記した固体Ｎ像装置の概略の動作について説明
する。各フォトダイオード４に光が入射光に応じた信号
電荷が蓄積される。その充電変換部の現象は、フォトダ
イオード４のｐ−「）接合面にＪ３けるエネルギ・バン
ドの模式図を示す第１２図のようにして行われる。すな
わち、第１２図においてＥＣは導電帯、ＥＶは価電子帯
であって、ｐ−ｎ接合面付近に入射した光は電子を導電
帯１三。まで励起し、その電子はその後、電界の力でｎ
型半導体領域８の側に移動する。このようにして、光が
フォトダイオード４に入射すると、それに応じた信号電
荷が蓄積されるのである。

フオトダイオード４に蓄積された信号電荷は、トランス
ファゲート６がオン動作することによって電荷転送部５
に転送される。このあと、トランスファゲート６はオフ
してフォトダイオード４は電荷蓄積状態に戻る。電荷転
送部５に転送された信号電荷はシリアルに転送され、出
力増幅器７で増幅されて固体Ｎ像装置チップ１の外部に
出力される。ここでは２つの固体ｉ［Ｑ素子チップ１が
縦続接続されているので、１段目の固体躍８Ｉ素子チッ
プ１に続いて２段目の固体撮像素子デツプ１の信号電荷
が読出される。すなわち、この場合は１つの固体撮像素
子デツプ１に含まれる画素の２倍の画素数を持つ１次元
固体撮像装置が構成されたことになる。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記した従来の固体ｌ１ｉｔ＆装置では
、第１１図に示すように相ｎにつなぎ合される各固体撮
像素子チップ１の切断面つまりダイシング面１２が露出
したまま未処理の状態とされているため、このダイシン
グ面１２から入射した光によっ１発生した電荷がダイシ
ング面に近いフォトダイオード４に蓄積されることとな
って、このノオドダイオード４とダイシング面１２から
遠く離れたフォトダイオード４との間で、光感度の差が
生じてしまうという問題点があった。

この発明は、このような問題点を解消するためになされ
たもので、光感度の均一性の高い固体撮像装置を得るこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明に係る固体撮像装置は、複数の光電変換部と、
この光電変換部で得られた信＠電荷を転送して外部に出
力する電荷転送部とを半導体基板上に形成した固体ＩＩ
像素子チップのダイシング面を遮光部材で被覆したしの
である。

この発明に係る第１の固体４１１像装置の製造方法は、
複数の光電変換部と、この光電変換部で得られた信号電
荷を転送して外部に出力する電荷転送部とを有する固体
ｌｌｌ＠素子が複数形成された半導体ウェハを準備する
工程と、前記半導体ウェハの少なくとし表面に被覆層を
形成する工程と、第１のスクライブ・ラインに沿って前
記半導体ウェハを切断することによりダイシング面を露
出させる工程と、前記ダイシング面に電界メツキ法を用
い遮光部材を付着させる工程と、前記被覆膜を除去する
工程と、前記半導体ウェハを第２のスクライブ・ライン
に沿って切断することにより前記半導体ウェハを分断し
、複数の固体１１１ｍ　ＩＩＩ　＃　Ｔ−チップを形成
する工程とを備えている。

この発明に係る第２の固体撮像装置の製造方法は、複数
の光電変換部と、この光電変換部で（！１られた信号電
荷を転送して外部に出力する電荷転送部とを有する固体
撮８１素子が複数形成された半導体ウェハをｌｌｌ！備
する工程と、前記半導体ウェハの少なくとも表面に被覆
層を形成する工程と、第１のスクライブ・ラインに沿っ
て前記半導体つＴハを切断することによりダイシング面
を露出させる工程と、前記ダイシング面に選択ＣＶ　Ｄ
法により遮光部材を形成する工程と、前記被覆膜を除去
する工程と、前記半導体ウェハを第２のスクライブ・ラ
インに沿って切断することにより前記半導体ウェハを分
断し、複数の固体撮像素子チップを形成する工程とを備
えている。

（作用〕 この発明においては、固体Ｉｉ像素子チップのダイシン
グ面が遮光部材で被覆されるため、そのダイシング面か
らの光入射がなく、したがってダイシング面に近い光電
変換部とダイシング面から遠く離れた光電変換部との間
で光感度の差が生じることがなくなるととらに、前記ダ
イシング面を容易にかつ正確に遮光部材で被覆すること
ができる。

〔実ｍ例〕

第１図は、この発明による固体撮像装置の一実流例を示
す要部縦断面図であり、図において１〜４．８〜１１は
第１１図の従来装置と同一または相当部分を示す。すな
わち、１次元の固体ａｍ素子チップ１は、ｐ型半導体基
板３上に複数の光電変換部としてフォトダイオード４を
形成するとともに、このフォトダイオード４の配列と平
行に図丞しない電荷転送部およびトランスファゲートを
形成し、さらに電荷転送部の終端に出力増幅各を接続し
て構成されており、これらの複数個（図では２つ）がパ
ッケージ２の中に直線状に並べて設けられている。フォ
トダイオード４がρ型半導体基板３上にｎ型半導体領域
８を形成Ｊることによって構成されていること、各日型
半導体領１ｉ１Ｅ　８の間に素子分離用絶縁層９が形成
されていること、その上に層間絶縁膜１０が形成され、
さらにその土面がフォトダイオード４の領域だけを残し
て遮光層１１で被覆されていることは従来装置の場合と
同様である。各固体撮像素子チップ１の始端。

終端（フォトダイオード４の配列方向の前端と後端）に
相当するダイシング面１２ど裏面は遮光部材１３で被覆
されている。

第２図は、上記した遮光部材１３が被覆される前の固体
撮像装置が複数形成された半導体つ■ハ１４の平面図を
示し、図において１ａは固体撮像素子チップ１の１つ分
の領域を示している。また、１−１−Ｈ，Ｖ−Ｖはそれ
ぞれ、この半導体−クエバ１４を各固体撮像素子チップ
１ａに分断する場合のスクライブ・ラインを示している
。そして、スクライブ・ラインＨ−Ｈの方向は固体撮像
素子チップ１のフォトダイオード４配列方向と一致して
いる。

第３図（ａ）〜（ｅ）は、上記した半導体ウェハ１４か
ら遮光部材１３を被覆した固体撮像素子チップ１を得る
工程を示した説明図である。すなわち、第３図（ａ）は
第２図の半導体ウェハ１４のｘ−ｘ矢視断面図であり、
この半導体ウェハ１４の表面に先ず第３図（ｂ）に示す
ようにレジスト１５が塗布され、ついでスクライブ・ラ
インＶ−■に沿って半導体つ１ハ１４が切断され第３図
（Ｃ）に示すように両端にダイシング面１２を持つ半加
工製品１４ａとされる。さらに、第３図（ｄ）に示すよ
うにこの半加工製品１４ａのダイシング面１２と裏面に
遮光部材１３が被覆される。

この遮光部材１３の被覆処理は、例えば第４図に小ザよ
うに上記半加工製品１４ａを遮光部材１３となる蒸着物
質の飛来方向Ｐに対し斜めに向けて固定し蒸着させるこ
とによって行うことができる１、このようにして被覆処
理した場合、半加工製品１＝１ａの表面には蒸着物質を
付着させることなく、ダイシング面１２と裏面にのみ遮
光部材１３を被ｉすることができる。このあと、第３図
（ｅ）に示すようにレジスト１５が除去され、表面のみ
露出しダイシング面１２および表面に遮光部材１３の被
覆された半加工製品１４ａが得られる。

また、遮光部材１３の被覆処理は、第５図に示すような
装置を用いて電界メツキ法によってｂｔｌうことができ
る。つまり、第３図（Ｃ）に示した状態の半加工製品１
４ａを電解メツキ溶液１６中に浸す。そして、半加工製
品１４ａ上に設【ノられた電極１７を電源１８１Ｃ接続
する。また、電界メツキ溶液１６中に浸された電極１９
も電１１８に接続する。そして、電源１８より所定電圧
を半加工製品１４ａ及び電極１９に印加づる。すると、
電解水溶液１６が電気分解され、半導体基板ご３が露出
している部分、つまりダイシング面１２や裏面には遮光
部材１３たるメツーＶ物質が付着する（第３図（ｄ））
。その侵、レジスト１５を除去すると、第３図（０）に
示すように、表面のみ露出し、ダイシング面１２および
裏面に遮光部材１３たるメツキ物質が付着した半加工製
品１４ａ／１７られる。

なお、メツキ物質は電界メツキ溶液１６の種類により異
なる。例えば、銅を遮光部材１３としたいときは硫酸水
溶液を用いれば良い。この電界メツキ法を用いダイシン
グ面１２に遮光部材１３を付着さＵるようにすると、前
述した半加工製品１４ａを遮光部材１３の飛来方向Ｐに
対し斜めに向けて蒸着さける方法より簡単かつ正確に遮
光部材１３を付着させることができる。

さらに、遮光部材１３の被覆処理は第６図に示すような
装置を用い選択ＣＶＤ法によっても行うことができる。

つまり、第３図（Ｃ）に示した状態の半加工製品１４ａ
を反応室２０内に納めた後、反応室２０内の気圧を０，
１Ｔｏｒｒにする。そして、反応室２０内に六フフ化タ
ングステンＷＦ６及び水素Ｈ２を導入し、反応室２０を
ヒータ２１により加熱し、反応室２０内の温度を４００
’Ｃ〜５００℃に設定する。六フッ化タングステンＷＦ
６がシリコンＳｉ　（半導体基板３の材料）により還元
されるので、半導体基板３が露出している部分、つまり
ダイシング１２や裏面にタングステンが堆積する。そし
て、このタングステンが遮光部材１３となる（第３図（
ｄ））。その後、レジスト１５を除去すると、第３図（
ｅ）に示ずように、表面のみ露出し、ダイシング面１２
及び裏面に遮光部材１３たるタングステンが堆積した半
加工製品１４ａが得られる。

上記方法により得られた半加工製品１４ａを、さらにス
クライブ・ライン１１−Ｈに沿って切断することによっ
て、第１図に示ず固々の固体陽像素子チップ１が得られ
る。

このようにして得られた固体１１１ｆｇｌ素子チップ１
の２つが、第１図に示すようにその一方の固体撮像素子
デツプ１の終端（ダイシング面）と他方の固体撮像素子
チップ１の始端（ダイシング面）とを突き合わせた状態
でパッケージ２の中に１列に並べて配置され、２つの固
体撮像素子に相当する画素数を持つ１次元の固体撮像装
置が構成される。

この固体ＪｌｔＪＩｌ装置では、各固体！ｌｌｌ素像チ
ップ１において、上記したスクライブ・ラインＶ−■に
対応するダイシング面に遮光部材１３が被覆されている
ため、このダイシング面からの光の入射が阻止される。

したがって、ダイシング面に近いフォトダイオード４と
ダイシング面から遠いフォトダイオード４との間で光感
度に差が生じるのを防止できる。

なお、−り記実施例では、１次元の固体銀像素子の場合
について説明したが、２次元の固体ｖｉ像装置の場合に
も同様に適用できる。

また、」二記実施例では、固体ＩＭｆｉ！素子チップ１
の２つのダイシング面１２を遮光部材１３で被覆Ｊる場
合についで説明１ノたが、ずべてのダイシング面を遮光
部材１３で被覆してもよい。

また、十記実適例では固体撮像素子チップ１の鬼面も遮
光部材１３で被覆しているが、裏面には必ずしｂ遮光部
材１３を設けなくてｂよい。この場合の固体撮像素子チ
ップ１の製造工程は、第３（ｂ）の工程で行うレジスト
１５の塗布を半加工製品１４ａの表面だけでなく裏面に
も塗布することにより実現できる。

裏面に遮光部材１３を被覆しない固体撮像素子デツプ１
を得るには以下の方法により行ってもできる。つまり、
半導体ウェハ１４をスクライブ・ラインｖ−■で切断す
る前に、あらかじめスクライブ・ラインｖ−■に沿って
、化学的あるいは機械的にエツチングを／＋１１゜その
後エツチングにより得られた溝中に前述した選択ＣＶＤ
法により遮光部材１３を形成しく第７図）、その後スク
ライブ・ラインｖ−■に沿って切断する。、すると、裏
面には遮光部材１３が被覆されずダイシング面１２にの
み遮光部材１３が被覆された半加工製品１４　ａが得ら
れる。その後、前述したようにスクライプライン１」−
ト１に沿つＣ切断すると固体ｌｌｌｌ素像デツプ１が１
ｑられる。なお、第７図において、半導体基板３の底面
まで完全にエツチングＵず遮光部材１３を形成している
のが、固体撮像装置を形成した場合ダイシング面１２の
下方付近には光が入射しにくく、ダイシング面１２から
遠り離れたフォトダイオード４と近くのフォトダイオー
ド４との光感度差に影響を与えることが少ないので不都
合はない。

また、上記実施例で示した選択ＣＶＤ法は、六フッ化タ
ングステンＷＦ　　と水素ト１２を用いた場合について
説明したが、水素１」２の代りにシランＳｉＨ４を用い
ても同様の効果が得られる。この場合、反応室２０内の
温度を３００℃程度に保つ必要がある。

；ｔだ、上記実施例ではメタルの選択ＣＶＤ法を用いた
場合について説明したが、例えばエキシマレーザを利用
したレーザＣｖＤ法によっても−り記実施例と同様の効
果が得られる。

さらに、上記実施例では半導体ウーハ−４の表面をレジ
スト１５により被覆しているが、酸化膜で被覆してもよ
い。

〔発明の効果〕

以上のように、請求項１の固体Ｒ像Ｖ装置によれば、固
体撮像素子チップのダイシング面を遮光部材で被覆する
ように構成しているので、そのダイシング面からの光の
入射がなく、光感度の均一性を向上させることができる
。

請求項２及び３の固体ｍ像装置の製造方法によれば、電
界メツキ法あるいは選択ＣＶＤ法を用いダイシングｍ１
に遮光部材を形成するようにしたので、より簡単かつ正
確に遮光部材を形成することがＣきるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による固体撮像装置の一実施例を示す
縦断面図、第２図はその固体撮像素子が形成されている
半導体ウェハを示す平面図、第３図はその半導体ウェハ
から固体撮像素子チップを得る製造工程を示す説明図、
第４図ない（）第７図は遮光部材の被覆処理を示Ｊ説明
図、第８図は従来の固体撮像装置を示す−ＩＬ面図、第
９図はその固体成像素子チップを示す平面図、第１０図
は第８図のＡ部を拡大して示す平面図、第１１図は第１
０図のＢ−８矢挽断面図、第１２図はフォトダイオード
の光電変換部の現象を示すエネルギ・バンドの模式図で
ある。 図において、１は固体撮像索子チップ、２はパッケージ
、３はｐ型半導体基板、４はフォトダイオード、１２は
ダイシング面、１ご３は遮光部材、１４は半導体・クエ
ハ、１４　ａは半加工製品、１５はレジメ１−５１６は
電界メツキ溶液、１８は電源、１９は電極である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示１Ｊ′
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の光電変換部と、この光電変換部で得られた
   信号電荷を転送して外部に出力する電荷転送部とを半導
   体基板上に形成した固体撮像素子チップのダイシング面
   を遮光部材で被覆したことを特徴とする固体撮像装置。
2. （２）複数の光電変換部と、この光電変換部で得られた
   信号電荷を転送して外部に出力する電荷転送部とを有す
   る固体撮像素子が複数形成された半導体ウェハを準備す
   る工程と、 前記半導体ウェハの少なくとも表面に被覆層を形成する
   工程と、 第１のスクライブ・ラインに沿つて前記半導体ウェハを
   切断することによりダイシング面を露出させる工程と、 前記ダイシング面に電界メッキ法を用い遮光部材を付着
   させる工程と、 前記被覆層を除去する工程と、 前記半導体ウェハを第２のスクライブ・ラインに沿って
   切断することにより前記半導体ウェハを分断し、複数の
   固体撮像素子チップを形成する工程とを備えた固体撮像
   装置の製造方法。
3. （３）複数の光電変換部と、この光電変換部で得られた
   信号電荷を転送して外部に出力する電荷転送部とを有す
   る固体撮像素子が複数形成された半導体ウェハを準備す
   る工程と、 前記半導体ウェハの少なくとも表面に被覆層を形成する
   工程と、 第１のスクライブ・ラインに沿って前記半導体ウェハを
   切断することによりダイシング面を露出させる工程と、 前記ダイシング面に選択ＣＶＤ法により遮光部材を形成
   する工程と、 前記被覆層を除去する工程と、 前記半導体ウェハを第２のスクライブ・ラインに沿って
   切断することにより前記半導体ウェハを分断し、複数の
   固体撮像素子チップを形成する工程とを備えた固体撮像
   装置の製造方法。