JPH06326293A - Photodetector - Google Patents

Photodetector

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Publication number
JPH06326293A
JPH06326293A JP5110503A JP11050393A JPH06326293A JP H06326293 A JPH06326293 A JP H06326293A JP 5110503 A JP5110503 A JP 5110503A JP 11050393 A JP11050393 A JP 11050393A JP H06326293 A JPH06326293 A JP H06326293A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
ccd
back surface
semiconductor substrate
wafer
Prior art date
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Pending
Application number
JP5110503A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhisa Miyaguchi
和久 宮口
Tetsuhiko Muraki
哲彦 村木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP5110503A priority Critical patent/JPH06326293A/en
Publication of JPH06326293A publication Critical patent/JPH06326293A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a rear irradiation type photodetector wherein uniformity of photosensitivity is excellent and fixed noise is little. CONSTITUTION:An insulating film 39 is deposited on the surface of a CCD sensor, and thinly coated with polyimide resin 40. A substitute substrate 41 is stacked on the polyimide resin 40 and heated. Thereby the substitution substrate 41 is fixed to the CCD water. The whole part or the rear or the CCD wafer is mechanically grinded, and set to have a desired substrate thickness. The rear of the substrate is polished to be in a mirror state, and a modified layer generated by mechanical grinding is eliminated by subsequent chemical etching. An electrode leading-out terminal 38 is exposed on the rear of the substrate, by selectively etching the end portion of the rear of the substrate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は基板の裏面側から入射さ
れる光を検出する裏面照射型の光検出装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a backside illuminated photodetector for detecting light incident from the backside of a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の光検出装置にはCCD(電荷結
合素子)イメージセンサが用いられる。図5は、nチャ
ネル・フルフレームトランスファ(FFT)型CCDイ
メージセンサの構成を示している。CCDチップ1には
フレーム部2、水平転送部3および出力部4が形成され
ている。フレーム部2はCCDからなる画素5で形成さ
れており、入射光を光電変換する。光電変換された信号
電荷は水平転送部3へ出力され、水平転送部3はこの信
号電荷を出力部4へ順次転送する。出力部4はフローテ
ィング・ディフュージョン・アンプ(FDA)等で構成
されており、信号電荷を電圧に変換して出力する。
2. Description of the Related Art A CCD (charge coupled device) image sensor is used in this type of photodetector. FIG. 5 shows the configuration of an n-channel full frame transfer (FFT) type CCD image sensor. A frame section 2, a horizontal transfer section 3 and an output section 4 are formed on the CCD chip 1. The frame portion 2 is formed of pixels 5 composed of CCD, and photoelectrically converts incident light. The photoelectrically converted signal charges are output to the horizontal transfer unit 3, and the horizontal transfer unit 3 sequentially transfers the signal charges to the output unit 4. The output unit 4 is composed of a floating diffusion amplifier (FDA) or the like, and converts the signal charge into a voltage and outputs the voltage.

【0003】図6はこのCCDチップ1のVI−VI線断面
図を示している。CCDは、p+ 型のSi半導体基板1
1にエピタキシャル成長したp型のエピタキシャル層1
2に形成されている。このエピタキシャル層12にはL
OCOS技術を用いてフィールド酸化膜13が形成され
ており、素子間が絶縁分離されている。なお、フィール
ド酸化膜13の下部にはp+ 型のチャネルストップ層1
4が形成されている。基板表面のエピタキシャル層12
にはn型の埋込チャネル15が形成されており、埋込チ
ャネル15上にはゲート酸化膜16を介してポリシリコ
ン電極17および絶縁膜18が形成されている。この絶
縁膜18には電極取出し用のコンタクトホールが開口さ
れ、ポリシリコン電極17が配線用アルミ金属膜19に
接続されている。
FIG. 6 shows a sectional view of the CCD chip 1 taken along the line VI-VI. CCD is a p + type Si semiconductor substrate 1
P-type epitaxial layer 1 epitaxially grown on 1
2 is formed. This epitaxial layer 12 has L
The field oxide film 13 is formed by using the OCOS technique, and the elements are isolated from each other. The p + type channel stop layer 1 is formed below the field oxide film 13.
4 are formed. Epitaxial layer 12 on substrate surface
An n-type buried channel 15 is formed in the gate electrode, and a polysilicon electrode 17 and an insulating film 18 are formed on the buried channel 15 via a gate oxide film 16. A contact hole for taking out an electrode is opened in the insulating film 18, and the polysilicon electrode 17 is connected to the wiring aluminum metal film 19.

【0004】このCCDチップにおいては基板の素子形
成領域側から光が入射され、各画素で光電変換されて信
号電荷が生じる。しかし、このような光検出装置にあっ
ては、光入射面にあるポリシリコン電極17によって入
射光の短波長成分が吸収されてしまう。このため、紫外
領域における入射光や、電子線入射によって生じるシン
チレーション光に対する検出感度は著しく低下した。こ
の問題を解決するため、図7に示される構造の光検出装
置が考案されている。なお、同図において、図6と同一
または相当する部分については同符号を用いてその説明
は省略する。
In this CCD chip, light is incident from the element formation region side of the substrate and photoelectrically converted in each pixel to generate signal charges. However, in such a photodetector, the short wavelength component of the incident light is absorbed by the polysilicon electrode 17 on the light incident surface. For this reason, the detection sensitivity to incident light in the ultraviolet region and scintillation light generated by electron beam incidence was significantly reduced. In order to solve this problem, a photodetector having the structure shown in FIG. 7 has been devised. In the figure, parts that are the same as or correspond to those in FIG. 6 are assigned the same reference numerals and explanations thereof are omitted.

【0005】このCCDイメージセンサ20において
は、素子形成領域の裏面側にある半導体基板11および
エピタキシャル層12が化学エッチングによって除去さ
れ、フレーム部2の裏面側が10〜30μm程度に薄く
形成されている。この場合、ウエハの厚さは、CCDチ
ップ周辺領域を支持体として厚く残す必要があるため、
4インチウエハで最低でも300μm程度は必要とされ
る。このようなCCDイメージセンサにおいては、信号
光はポリシリコン電極17に遮られることなく基板裏面
側から入射され、裏面近傍で発生した信号電荷がスムー
ズに埋込チャネル15に蓄積される。なお、基板裏面の
エッチング工程は、CCD形成プロセスの終了後に行わ
れるのが一般的である。
In this CCD image sensor 20, the semiconductor substrate 11 and the epitaxial layer 12 on the back surface side of the element formation region are removed by chemical etching, and the back surface side of the frame portion 2 is thinly formed to about 10 to 30 μm. In this case, the thickness of the wafer needs to be left thick as a support in the peripheral area of the CCD chip.
For a 4-inch wafer, at least about 300 μm is required. In such a CCD image sensor, the signal light is incident from the back surface side of the substrate without being blocked by the polysilicon electrode 17, and the signal charges generated near the back surface are smoothly accumulated in the buried channel 15. The etching process of the back surface of the substrate is generally performed after the CCD forming process is completed.

【0006】また、この裏面照射型CCDセンサ20は
図8に示すごとくアセンブリされる。つまり、CCDセ
ンサ20は、エッチングされた基板裏面を上に向けてセ
ラミックベース21の下方側からセットされ、セラミッ
ク製の蓋22がされる。n埋込チャネル層15の下方に
形成されたポリシリコン電極17は、光入射側と反対側
に設けられた電極取り出し端子23およびワイヤ24を
介し、リードフレーム25に電気的に接続されている。
このようなアセンブリにおいて、セラミックベース21
に設けられた入射窓26を介して信号光が入射され、C
CDセンサ20の裏面側に入射光が照射される。
The backside illuminated CCD sensor 20 is assembled as shown in FIG. That is, the CCD sensor 20 is set from the lower side of the ceramic base 21 with the back surface of the etched substrate facing upward, and the lid 22 made of ceramic is covered. The polysilicon electrode 17 formed below the n-buried channel layer 15 is electrically connected to the lead frame 25 via the electrode lead-out terminal 23 and the wire 24 provided on the side opposite to the light incident side.
In such an assembly, the ceramic base 21
Signal light enters through an entrance window 26 provided in
Incident light is applied to the back surface side of the CD sensor 20.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の裏面照射型CCDセンサにおいては、受光部部分の
基板裏面を10〜30μm程度の厚さに削るのに化学エ
ッチングを用いている。このため、被エッチング部分へ
のエッチング液の廻り具合が不均一になったりすること
が原因し、フレーム部分に必要とされる10〜30μm
程度の基板厚に、3μm程度の厚さのバラツキが生じ
た。この結果、この基板厚のバラツキにより、CCDセ
ンサの受光感度が不均一になったり、暗電流による固定
パターン雑音が増加するといった不具合が生じた。
However, in the above-mentioned conventional backside illuminated CCD sensor, chemical etching is used to grind the backside of the substrate in the light receiving portion to a thickness of about 10 to 30 μm. For this reason, the etching liquid is not evenly distributed around the portion to be etched, which is 10 to 30 μm required for the frame portion.
The thickness of the substrate was varied by about 3 μm. As a result, due to the variation in the substrate thickness, the light receiving sensitivity of the CCD sensor becomes non-uniform and fixed pattern noise due to dark current increases.

【0008】また、基板裏面のシリコンをエッチングし
た後にはフレーム部分が薄くなっているため、CCDチ
ップは機械的衝撃や温度変化に対して非常に弱い。特
に、受光領域の他に信号電荷蓄積領域を別に備えたフレ
ームトランスファ(FT)型のCCDイメージセンサを
裏面照射型にすると、信号電荷蓄積領域をアルミ金属膜
で遮光する工程において基板に高熱が印加されるため、
基板には大きな温度変化が加わる。このため、基板が薄
化した部分にこの大きな温度変化によって機械的歪みが
生じ、裏面照射用FT型CCDの製造には非常に大きな
困難が伴った。
Further, since the frame portion is thinned after etching the silicon on the back surface of the substrate, the CCD chip is very vulnerable to mechanical shock and temperature change. In particular, when a frame transfer (FT) type CCD image sensor having a signal charge storage area in addition to the light receiving area is a backside illumination type, high heat is applied to the substrate in the process of shielding the signal charge storage area with an aluminum metal film. Because
A large temperature change is applied to the substrate. For this reason, mechanical distortion occurs in the thinned portion of the substrate due to this large temperature change, and it is extremely difficult to manufacture the FT-type CCD for backside irradiation.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、半導体基板の表面側
に複数の電荷転送領域が形成され、半導体基板の裏面側
からの入射光によって生じた信号電荷を転送電極への電
圧印加によって転送させる裏面照射型の光検出装置にお
いて、半導体基板の裏面全面が薄化され、この薄化され
た半導体基板裏面の一部が除去されて転送電極に電気的
に接続した電極取り出し端子が基板裏面に露出され、半
導体基板の表面全面に所定厚の支持体が設けられている
ことを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and a plurality of charge transfer regions are formed on the front surface side of a semiconductor substrate to allow incident light from the back surface side of the semiconductor substrate. In a backside illumination type photodetector that transfers the signal charge generated by the voltage application to a transfer electrode, the entire back surface of the semiconductor substrate is thinned, and a part of the thinned back surface of the semiconductor substrate is removed and transferred. The electrode lead-out terminal electrically connected to the electrode is exposed on the back surface of the substrate, and a support having a predetermined thickness is provided on the entire surface of the semiconductor substrate.

【0010】[0010]

【作用】光入射側の基板裏面に露出して電極取り出し端
子が形成され、基板表面に所定厚の支持体が設けられて
いるため、電荷転送領域および転送電極が形成された半
導体基板の裏面全面が薄化される。従って、基板裏面を
薄化する手段は化学的エッチングに限定されない。ま
た、薄化した半導体基板は基板表面に設けられた支持体
によって補強される。
Since the electrode lead-out terminal is formed exposed on the back surface of the substrate on the light incident side and the support having a predetermined thickness is provided on the front surface of the substrate, the entire back surface of the semiconductor substrate on which the charge transfer region and the transfer electrode are formed. Is thinned. Therefore, the means for thinning the back surface of the substrate is not limited to chemical etching. Further, the thinned semiconductor substrate is reinforced by the support provided on the substrate surface.

【0011】[0011]

【実施例】図1および図2は本発明の一実施例による光
検出装置の製造方法を示す工程断面図である。
1 and 2 are process sectional views showing a method of manufacturing a photodetector according to an embodiment of the present invention.

【0012】p+ 型のSi半導体基板31上にp型の半
導体層がエピタキシャル成長され、エピタキシャル層3
2が形成される。このエピタキシャル層32はフィール
ド酸化膜33によって各素子形成領域が絶縁分離され、
絶縁分離された各領域にn型の埋込チャネル領域34が
形成される。次に、この埋込チャネル領域34上にゲー
ト酸化膜35およびポリシリコン電極36が形成され、
ポリシリコン電極36上にSiO2 からなる絶縁膜37
が形成される。その後、この絶縁膜37の一部にコンタ
クトホールが開口され、ポリシリコン電極36に電気的
に接触したアルミ金属からなる電極取り出し端子38が
形成され、CCDイメージセンサの形成プロセスが終了
する(図1(a)参照)。
A p-type semiconductor layer is epitaxially grown on the p + -type Si semiconductor substrate 31 to form an epitaxial layer 3
2 is formed. In this epitaxial layer 32, each element formation region is insulated and separated by a field oxide film 33,
An n-type buried channel region 34 is formed in each insulatingly isolated region. Next, a gate oxide film 35 and a polysilicon electrode 36 are formed on the buried channel region 34,
An insulating film 37 made of SiO 2 is formed on the polysilicon electrode 36.
Is formed. After that, a contact hole is opened in a part of the insulating film 37, an electrode lead-out terminal 38 made of aluminum metal which is in electrical contact with the polysilicon electrode 36 is formed, and the formation process of the CCD image sensor is completed (FIG. 1). (See (a)).

【0013】次に、このCCDセンサの表面上に、Si
2 またはSi3 4 等からなる絶縁膜39が化学気相
成長(CVD)法によって堆積される(同図(b)参
照)。次に、この絶縁膜39の上部にポリイミド樹脂4
0が薄く塗布され(同図(c)参照)、このポリイミド
樹脂40上に代替Si基板41が重ね合わされる(同図
(d)参照)。この代替基板41は、4インチ径のウエ
ハを用いた場合には、500μm程度の厚さが適当であ
る。ポリイミド樹脂40上に代替基板41が重ね合わさ
れた後、基板温度がポリイミド樹脂40の硬化温度まで
上昇させられ、CCDセンサが形成されたウエハと代替
基板41とが固着させられる。
Next, on the surface of this CCD sensor, Si
An insulating film 39 made of O 2 or Si 3 N 4 or the like is deposited by the chemical vapor deposition (CVD) method (see FIG. 2B). Next, the polyimide resin 4 is formed on the insulating film 39.
0 is thinly applied (see FIG. 2C), and the alternative Si substrate 41 is superposed on this polyimide resin 40 (see FIG. 2D). The thickness of about 500 μm is suitable for the alternative substrate 41 when a wafer having a diameter of 4 inches is used. After the alternative substrate 41 is superposed on the polyimide resin 40, the substrate temperature is raised to the curing temperature of the polyimide resin 40, and the wafer on which the CCD sensor is formed and the alternative substrate 41 are fixed.

【0014】次に、CCDウエハの裏面全面が機械的に
削られ、半導体基板31およびエピタキシャル層32の
一部が面均一に除去されて所望の基板厚さに設定される
(図2(e)参照)。この削り取られた基板面は最終的
にはミラー状態にまで研磨される。その後、研磨された
基板面が化学エッチングされ、機械的に削られて生じた
基板表面付近の変質層が除去される。次に、このように
薄化された基板裏面の端部がマスク42を用いて選択的
にエッチングされ、エピタキシャル層32部のシリコ
ン、フィールド酸化膜33および絶縁膜37が選択除去
される。このエッチングにより、電極取り出し端子38
が基板裏面に露出する(同図(f)参照)。最後に、エ
ッチングに用いられたマスク42が除去され(同図
(g)参照)、CCDチップ43が完成する。
Next, the entire back surface of the CCD wafer is mechanically ground, the semiconductor substrate 31 and a part of the epitaxial layer 32 are uniformly removed, and a desired substrate thickness is set (FIG. 2 (e)). reference). The scraped off substrate surface is finally polished to a mirror state. Then, the polished surface of the substrate is chemically etched to remove the deteriorated layer near the surface of the substrate which is mechanically scraped. Next, the edge of the back surface of the substrate thus thinned is selectively etched using the mask 42, and the silicon, field oxide film 33 and insulating film 37 in the epitaxial layer 32 are selectively removed. By this etching, the electrode lead-out terminal 38
Is exposed on the back surface of the substrate (see (f) in the figure). Finally, the mask 42 used for the etching is removed (see FIG. 7G), and the CCD chip 43 is completed.

【0015】このように製造されたCCDチップ43
は、例えば、図3に示すようにアセンブリされる。な
お、同図において、図1および図2と同一部分には同符
号を用いてその説明は省略する。つまり、CCDチップ
43は、基板裏面を上に向け、代替基板41を下にした
状態で、セラミックベース44の上方からベース内にセ
ットされる。次に、基板裏面に露出した電極取り出し端
子38がワイヤ45を用いてリードフレーム46に電気
的に接続される。そして、セラミックベース44の開口
した上部に入射窓47がセットされ、蓋がされる。
The CCD chip 43 manufactured in this way
Are assembled, for example, as shown in FIG. In the figure, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. That is, the CCD chip 43 is set in the base from above the ceramic base 44 with the back surface of the substrate facing upward and the substitute substrate 41 facing downward. Next, the electrode lead-out terminal 38 exposed on the back surface of the substrate is electrically connected to the lead frame 46 using the wire 45. Then, the entrance window 47 is set on the open upper portion of the ceramic base 44, and the lid is closed.

【0016】このような構成において、入射光は、入射
窓47を介してSi半導体基板の裏面側に照射され、基
板表面側に形成されたCCDイメージセンサに検出され
る。この光入射に応じて生じた信号電荷は、ポリシリコ
ン電極36に印加されるパルス信号により、n埋込チャ
ネル34を電荷転送領域として転送され、基板裏面に設
けられた電極取り出し端子38に検出される。
In such a structure, the incident light is applied to the back side of the Si semiconductor substrate through the incident window 47 and detected by the CCD image sensor formed on the front side of the substrate. The signal charge generated in response to the incident light is transferred by the pulse signal applied to the polysilicon electrode 36 through the n-embedded channel 34 as a charge transfer region, and is detected by the electrode lead-out terminal 38 provided on the back surface of the substrate. It

【0017】本実施例においては、光入射側の基板裏面
に露出して電極取り出し端子38が形成され、基板表面
に所定厚の代替基板41が設けられているため、CCD
センサが表面に形成されたSi半導体基板の裏面全面を
薄化することが可能である。このため、基板を薄化する
手段は、基板裏面を局部的に薄くする必要のある従来の
ように、化学的エッチングに限定されない。従って、上
述したように基板裏面を機械的に削ることが可能にな
り、基板厚は均一性よく薄化される。また、基板裏面の
研磨の後に化学エッチングすることによって基板厚が微
調され、基板厚は精度よく設定される。このため、従来
のように、エッチング液の廻り具合の不均一によって基
板厚にバラツキを生じることはなく、エッチング後の基
板厚は各基板ごとにほぼ等しく形成される。よって、受
光感度が不均一になったり、また、暗電流によって固定
パターン雑音が増加するといった従来の問題は生じなく
なり、感度の均一性に優れ、固定雑音の少ない光検出装
置が提供される。
In the present embodiment, the electrode lead-out terminal 38 is formed so as to be exposed on the back surface of the substrate on the light incident side, and the substitute substrate 41 having a predetermined thickness is provided on the substrate surface.
It is possible to thin the entire back surface of the Si semiconductor substrate on which the sensor is formed. Therefore, the means for thinning the substrate is not limited to chemical etching as in the conventional case where the back surface of the substrate needs to be locally thinned. Therefore, as described above, the back surface of the substrate can be mechanically ground, and the substrate thickness can be thinned with good uniformity. Further, the substrate thickness is finely adjusted by chemical etching after polishing the back surface of the substrate, and the substrate thickness is set accurately. Therefore, unlike the conventional case, there is no variation in the substrate thickness due to the non-uniformity of the condition of the etching solution, and the substrate thickness after etching is formed to be almost equal for each substrate. Therefore, the conventional problems that the light receiving sensitivity becomes uneven and the fixed pattern noise increases due to the dark current do not occur, and the photodetector having excellent sensitivity uniformity and less fixed noise is provided.

【0018】また、基板裏面が機械的に削られる速度
は、通常半日以上の作業時間が必要とされる従来の化学
エッチングに比較して速く、作業効率は向上する。
Further, the speed at which the back surface of the substrate is mechanically shaved is higher than that of the conventional chemical etching which normally requires a working time of half a day or more, and the working efficiency is improved.

【0019】また、裏面全面が薄化した半導体基板は、
基板表面に設けられた代替基板41によって補強され
る。従って、CCDウエハは機械的強度が高まり、衝撃
に対して強くなる。また、温度変化に対しても強くな
る。このため、FT型CCDイメージセンサにおいて、
高熱を用いるアルミ蒸着プロセスによって信号電荷蓄積
領域上にアルミ金属膜を形成しても、薄化したCCDウ
エハは代替基板41によって補強されているため、CC
Dウエハにダメージを与えることなく容易に信号電荷蓄
積領域は遮光される。また、FFT型CCDイメージセ
ンサにおいても、CCDウエハの薄化工程の前後にかか
わりなく、必要に応じ、受光部領域以外の信号電荷水平
転送部や信号電荷出力部にアルミ金属膜を覆うことが可
能になる。また、加熱処理が必要となる遮光工程以外の
製造工程であっても、CCDウエハを薄化した後に行う
ことが可能になる。また、CCDセンサは暗電流を低減
させるために冷却して使用することがあるが、このよう
に低温にしてもCCDウエハは代替基板によって補強さ
れているため、温度変化によってウエハに反りが生じる
こともない。
Further, the semiconductor substrate whose entire back surface is thin is
It is reinforced by an alternative substrate 41 provided on the substrate surface. Therefore, the mechanical strength of the CCD wafer is increased, and the CCD wafer is resistant to impact. Also, it becomes stronger against temperature changes. Therefore, in the FT type CCD image sensor,
Even if the aluminum metal film is formed on the signal charge storage region by the aluminum vapor deposition process using high heat, the thinned CCD wafer is reinforced by the alternative substrate 41.
The signal charge storage region is easily shielded from light without damaging the D wafer. Also in the FFT type CCD image sensor, the aluminum metal film can be covered on the signal charge horizontal transfer section and the signal charge output section other than the light receiving area as needed regardless of before and after the thinning process of the CCD wafer. become. Further, even manufacturing processes other than the light-shielding process that requires heat treatment can be performed after thinning the CCD wafer. The CCD sensor may be cooled and used in order to reduce the dark current. However, even at such a low temperature, since the CCD wafer is reinforced by the alternative substrate, the wafer may warp due to the temperature change. Nor.

【0020】また、電極取り出し端子38が光入射側の
基板裏面側に露出しているため、代替基板41をセラミ
ックベース44の底面に当接させてCCDチップをベー
ス内にセットすることが可能になる。このため、この代
替基板41を支持体として通常のアセンブリ工程を行う
ことが可能になる。
Further, since the electrode lead-out terminal 38 is exposed on the back side of the substrate on the light incident side, it is possible to bring the substitute substrate 41 into contact with the bottom surface of the ceramic base 44 to set the CCD chip in the base. Become. Therefore, it becomes possible to perform a normal assembly process using the substitute substrate 41 as a support.

【0021】また、CCDウエハの裏面を局部的に薄く
する従来の光検出装置においては、受光部のみを薄く
し、信号電荷水平転送部や出力部等の領域は基板を厚く
残して基板支持部を形成する必要がある。従って、受光
部と他の機能領域との境界部に余裕が必要になり、この
境界部に受光部として実際に機能しないダミー画素を設
けていた。しかし、基板裏面の全面を薄くでき、受光部
以外をアルミ金属膜等で遮光することのできる本実施例
による光検出装置においては、受光部と他の機能領域と
の間に余裕を設ける必要はなく、ダミー画素は必要とさ
れない。
Further, in the conventional photodetector in which the back surface of the CCD wafer is locally thinned, only the light receiving portion is thinned, and the regions such as the signal charge horizontal transfer portion and the output portion are left thick and the substrate support portion is left. Need to be formed. Therefore, a margin is required at the boundary between the light receiving section and other functional areas, and dummy pixels that do not actually function as the light receiving section are provided at this boundary. However, in the photodetector according to the present embodiment in which the entire back surface of the substrate can be thinned and the portion other than the light receiving portion can be shielded by the aluminum metal film or the like, it is not necessary to provide a margin between the light receiving portion and other functional regions. No dummy pixels are needed.

【0022】また、裏面照射型CCDイメージセンサを
複数個近接して配置し、光受光面積を大面積化して使用
する場合がある。このような用途に従来の裏面照射型C
CDセンサを用いると、受光部周辺領域に支持体として
基板が厚く残される部分がデッドレイヤになってしま
う。しかし、本実施例によるCCDセンサではチップ端
の近傍まで有効に画素を設けることが可能であり、素子
として機能しないデッドレイヤーの発生は極力抑制さ
れ、受光面の大面積化が容易である。
In some cases, a plurality of backside illuminated CCD image sensors are arranged close to each other and the light receiving area is increased to be used. Conventional back-illuminated C for such applications
When the CD sensor is used, a portion where the substrate remains thick as a support in the peripheral region of the light receiving portion becomes a dead layer. However, in the CCD sensor according to the present embodiment, pixels can be effectively provided up to the vicinity of the chip edge, the occurrence of dead layer that does not function as an element is suppressed as much as possible, and the light receiving surface can be easily enlarged.

【0023】上記実施例では配線にアルミ金属を使用し
た場合について説明したが、アルミ金属膜の形成工程後
の各製造工程は、このアルミ金属の融点で熱処理の制限
を受けることになる。しかし、上記実施例ではCCDウ
エハが代替基板41によって補強され、温度変化に対し
て強くなっているため、アルミ金属の代わりにモリブデ
ンやタングステンといった高融点金属を配線金属に使用
することが可能である。図4は、配線金属にこの高融点
金属を用いた場合における、CCDウエハと代替基板4
1との固着構造を示す断面図である。なお、図1および
図2と同一部分については同符号を用いており、その説
明は省略する。
In the above embodiment, the case where aluminum metal is used for the wiring has been described, but in each manufacturing step after the step of forming the aluminum metal film, the heat treatment is limited by the melting point of the aluminum metal. However, in the above-described embodiment, the CCD wafer is reinforced by the alternative substrate 41 and is resistant to temperature changes, so that a refractory metal such as molybdenum or tungsten can be used for the wiring metal instead of aluminum metal. . FIG. 4 shows a CCD wafer and an alternative substrate 4 when this refractory metal is used as the wiring metal.
It is sectional drawing which shows the fixed structure with 1. The same parts as those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0024】このCCDチップの製造プロセスは、CC
Dセンサ部の形成プロセスまでは図1(a)〜(c)に
示されるプロセスと同様であるが、CCDウエハの表面
にはポリイミド樹脂が塗布されるのではなく、アルミ金
属膜51が絶縁膜39上に蒸着される。また、代替基板
41のCCDウエハとの接着面側にもアルミ金属膜52
が蒸着される。これら各アルミ金属膜51、52が重ね
合わされ、その後、アルミ金属の溶融付近まで基板が加
熱されることにより、各アルミ金属膜51、52は融着
し、CCDウエハと代替基板41とが固着される。この
場合、配線金属には高融点金属が用いられているため、
アルミの融点付近の温度にまで加熱されても、配線は影
響を受けない。従って、熱処理の制限を拡散層が影響を
受けない範囲で拡大することが可能になる。
The manufacturing process of this CCD chip is CC
The process up to the formation of the D sensor portion is the same as the process shown in FIGS. 1A to 1C, but the surface of the CCD wafer is not coated with polyimide resin, but the aluminum metal film 51 is an insulating film. It is vapor-deposited on 39. Further, the aluminum metal film 52 is also formed on the surface of the alternative substrate 41 that is bonded to the CCD wafer.
Is deposited. These aluminum metal films 51 and 52 are superposed, and then the substrate is heated to near the melting of the aluminum metal, whereby the aluminum metal films 51 and 52 are fused and the CCD wafer and the alternative substrate 41 are fixed. It In this case, since the refractory metal is used for the wiring metal,
The wiring is not affected even when heated to a temperature near the melting point of aluminum. Therefore, it becomes possible to expand the limitation of the heat treatment within the range where the diffusion layer is not affected.

【0025】また、各アルミ金属膜51、52に代え、
低融点金属からなる金属膜を各基板の接着面に形成し、
加熱・融着させるようにしてもよい。このような低融点
金属としては、例えば、アルミ金属とインジウム金属と
の組み合わせや、インジウム金属どうしの組み合わせが
可能である。
Further, instead of the aluminum metal films 51 and 52,
Form a metal film made of low melting point metal on the bonding surface of each substrate,
You may make it heat and fuse. As such a low melting point metal, for example, a combination of aluminum metal and indium metal or a combination of indium metals can be used.

【0026】なお、上記説明は埋込チャネルがn型のC
CDについて説明したが、p型の埋込チャネルであって
もよく、上記実施例と同様な効果が奏される。また、C
CDウエハはp+ 型基板にp型のエピ層を形成したp/
+ の場合について説明したが、これ以外の導電型のウ
エハを用いてもよい。また、上記説明ではCCDウエハ
の裏面をエピタキシャル層32までエッチング除去して
いるが、p+ 型Si半導体基板31の基板部分を残して
もよい。このような各場合においても、上記実施例と同
様な効果が奏される。また、代替基板41はSi基板と
して説明したが、CCDウエハに用いられる基板材料、
上記説明ではシリコン材料に近い熱膨張率を持つ材料で
あればよく、この場合においても上記実施例と同様な効
果が奏される。
In the above description, the buried channel is n-type C.
Although the CD has been described, a p-type buried channel may be used, and the same effect as that of the above-described embodiment is obtained. Also, C
The CD wafer has ap + type substrate with ap type epi layer
Although the case of p + has been described, a conductive type wafer other than this may be used. Further, in the above description, the back surface of the CCD wafer is removed by etching up to the epitaxial layer 32, but the substrate portion of the p + type Si semiconductor substrate 31 may be left. In each of such cases, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained. Further, although the alternative substrate 41 is described as the Si substrate, the substrate material used for the CCD wafer,
In the above description, any material may be used as long as it has a coefficient of thermal expansion close to that of a silicon material, and in this case, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
入射側の基板裏面に露出して電極取り出し端子が形成さ
れ、基板表面に所定厚の支持体が設けられているため、
電荷転送領域および転送電極が形成された半導体基板の
裏面全面が薄化される。従って、基板裏面を薄化する手
段は化学的エッチングに限定されず、機械的に薄化する
手段を用いることができ、基板の薄化は均一性よく、精
度よく、しかも効率よく行える。このため、受光感度の
均一性がよく、固定雑音の少ない光検出装置が簡易に得
られる。
As described above, according to the present invention, the electrode lead-out terminal is formed so as to be exposed on the back surface of the substrate on the light incident side, and the support having a predetermined thickness is provided on the front surface of the substrate.
The entire back surface of the semiconductor substrate on which the charge transfer region and the transfer electrode are formed is thinned. Therefore, the means for thinning the back surface of the substrate is not limited to chemical etching, and means for mechanically thinning can be used, and the thinning of the substrate can be performed with good uniformity, accuracy, and efficiency. Therefore, it is possible to easily obtain a photodetector with good uniformity of light receiving sensitivity and less fixed noise.

【0028】また、薄化した半導体基板は基板表面に設
けられた支持体によって補強される。このため、光検出
装置の機械的強度は高まり、また、温度変化に対しても
強くなる。
The thinned semiconductor substrate is reinforced by the support provided on the surface of the substrate. For this reason, the mechanical strength of the photodetector is increased, and it is also resistant to temperature changes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による光検出装置の製造方法
の前半を示す工程断面図である。
FIG. 1 is a process sectional view showing a first half of a method for manufacturing a photodetector according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例による光検出装置の製造方法
の後半を示す工程断面図である。
FIG. 2 is a process sectional view showing a latter half of a method for manufacturing a photodetector according to an embodiment of the present invention.

【図3】一実施例による光検出装置のアセンブリ例を示
す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of an assembly of a photo detection device according to an embodiment.

【図4】一実施例の変形例を示す光検出装置の断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a photo-detecting device showing a modified example of the embodiment.

【図5】一般的なFFT型CCDの構成を示す平面図で
ある。
FIG. 5 is a plan view showing a configuration of a general FFT CCD.

【図6】従来の第1の光検出装置を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a first conventional photodetector.

【図7】従来の第2の光検出装置を示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing a second conventional photodetector.

【図8】従来の第2の光検出装置のアセンブリ例を示す
断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of assembly of a second conventional photodetector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31…Si半導体基板、32…エピタキシャル層、33
…フィールド酸化膜、34…n型埋込チャネル領域、3
5…ゲート酸化膜、36…ポリシリコン電極、37、3
9…絶縁膜、38…電極取り出し端子、40…ポリイミ
ド樹脂、41…代替基板、42…マスク、43…CCD
チップ。
31 ... Si semiconductor substrate, 32 ... Epitaxial layer, 33
... field oxide film, 34 ... n-type buried channel region, 3
5 ... Gate oxide film, 36 ... Polysilicon electrode, 37, 3
9 ... Insulating film, 38 ... Electrode extraction terminal, 40 ... Polyimide resin, 41 ... Substitute substrate, 42 ... Mask, 43 ... CCD
Chips.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8422−4M H01L 31/10 A ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location 8422-4M H01L 31/10 A

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の表面側に複数の電荷転送領
域が形成され、前記半導体基板の裏面側からの入射光に
よって生じた信号電荷を転送電極への電圧印加によって
転送させる裏面照射型の光検出装置において、 前記半導体基板の裏面全面が薄化され、 この薄化された半導体基板裏面の一部が除去されて前記
転送電極に電気的に接続した電極取り出し端子が基板裏
面に露出され、 前記半導体基板の表面全面に所定厚の支持体が設けられ
ていることを特徴とする裏面照射型の光検出装置。
1. A backside illumination type light in which a plurality of charge transfer regions are formed on a front surface side of a semiconductor substrate, and a signal charge generated by incident light from the back surface side of the semiconductor substrate is transferred by applying a voltage to a transfer electrode. In the detection device, the entire back surface of the semiconductor substrate is thinned, a part of the thinned back surface of the semiconductor substrate is removed, and electrode lead terminals electrically connected to the transfer electrodes are exposed on the back surface of the substrate. A backside illuminated photodetector, wherein a support having a predetermined thickness is provided on the entire surface of the semiconductor substrate.
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