JPH08241977A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH08241977A
JPH08241977A JP7044175A JP4417595A JPH08241977A JP H08241977 A JPH08241977 A JP H08241977A JP 7044175 A JP7044175 A JP 7044175A JP 4417595 A JP4417595 A JP 4417595A JP H08241977 A JPH08241977 A JP H08241977A
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JP
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type silicon
layer
silicon layer
etching
concentration impurity
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JP7044175A
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English (en)
Inventor
Masaharu Muramatsu
雅治 村松
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 裏面照射型CCDのエピタキシャルウエハ裏
面の薄形化を行う際に、ケミカルエッチングによるエッ
チング斑の発生を防止すると共に、効果的で安定した裏
面アキュームレーションを行い、品質及び歩留まりの向
上を実現できる半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。 【構成】 P+ 型シリコン基板10上にP+ 型シリコン
層12、P型シリコン層14を連続的にエピタキシャル
成長させてPP+ /P+ ダブル・エピタキシャルウエハ
16を形成し、P型シリコン層14表面に電荷転送素子
22を形成した後、メカニカルエッチングによりP+
シリコン基板10及びP+ 型シリコン層12の一部を除
去し、更に弗酸−硝酸−酢酸系のケミカルエッチングに
より、P+型シリコン層12の一部を除去し、所定の厚
さに残存させたP+ 型シリコン層12をP+ 型アキュー
ムレーション層12aとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係り、特に紫外線、電子線、放射線、又は荷電粒子線な
どの吸収係数が極めて大きいエネルギー線の照射やゲー
ト酸化膜に悪影響を及ぼすエネルギー線の照射に対して
有効な、裏面照射型の電荷転送型半導体装置の製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電荷転送型半導体装置(CCD)を用い
た実用的なCCD撮像デバイスでは、フレーム転送(F
T)、フル・フレーム転送(FFT)、インターライン
転送(IT)構成の三つの方式が代表的である。このう
ち計測用としては主にフル・フレーム転送方式が用いら
れる。
【0003】このフルフレーム転送方式は、蓄積部がな
く受光部の面積が大きくとれるという特長があるため、
光の利用率が高く、従って計測用など微弱光の用途に広
く用いられている。その反面、入射光が転送電極で吸収
されるため、吸収係数が大きい入力、例えば波長が短い
青色の光に対する感度低下が著しいという欠点がある。
そしてその受光部は、通常、ポリシリコン電極が隙間な
く表面を覆い、それぞれの電極の分離のために厚さ数ミ
クロンにも及ぶPSG(リンガラス)膜が重ねられた構
造となっており、特にポリシリコン電極は400nm以
下の波長の光や低エネルギーの電子線などを吸収してし
まうため、光電変換に寄与することができないという問
題があった。
【0004】この問題を解決するものとして、基板裏面
を薄形化して、光を裏面から照射する構造にした裏面照
射型CCDがある。この裏面入射型CCDについて、図
3を用いて説明する。図3は、裏面入射型CCDの要部
の断面図である。
【0005】図3に示すように、P型シリコンウエハ4
0表面に電荷転送領域42が形成され、この電荷転送領
域42上にはゲート酸化膜44を介して複数のポリシリ
コン転送電極46が配置され、これらポリシリコン転送
電極46は、クロックパルスφ1 〜φ3 を供給するクロ
ックパルス電極群48に接続している。こうしてP型シ
リコンウエハ40表面に電荷転送素子50が形成されて
いる。また、P型シリコンウエハ40裏面上にはシリコ
ン酸化膜52が形成されているが、電荷転送領域42に
対応する部分、即ち図中に矢印で示すエネルギー線(h
ν)が入射する部分のP型シリコンウエハ40裏面は薄
形化されている。
【0006】ここで、裏面入射型CCDにおける裏面薄
形化の必要性について説明する。
【0007】前述のように、裏面照射型CCDは、電荷
転送素子50が形成されているP型シリコンウエハ40
の裏面が光の入射面となる。通常の表面照射型のCCD
の場合、シリコンウエハの厚さは400〜600μmで
ある。例えば吸収係数が大きいエネルギー線の代表例と
して、例えば波長200〜300nmの光(紫外線)を
照射した場合、このような短波長光は、その殆どが表面
から僅かに入ったところ、具体的には表面から0.01
μmの深さのところで吸収されてしまう。
【0008】このため、数百μmの厚さがある通常の表
面照射型のCCDをそのまま裏面照射型として使用して
も、裏面からの光照射によって裏面近傍に発生した光電
子は、シリコンウエハ表面にある電荷転送素子のポテン
シャル井戸にまで効率よく拡散していくことができず、
殆ど途中で再結合して消失してしまう。また、そのうち
のいくらかは運良くポテンシャル井戸まで到達できたと
しても、長い道程を拡散している間に信号同士が混じり
合い、いわゆる解像度を著しく低下させることになる。
【0009】従って、裏面照射型CCDでは、受光面で
ある裏面を研磨やエッチングによって薄くし、裏面近傍
に発生した電子が最短距離でシリコンウエハ表面のポテ
ンシャル井戸に到達できるようにしなくてはいけない。
上記図3に示す代表的な裏面入射型CCDの受光部分に
おけるP型シリコンウエハ40の厚さは、15〜20μ
mである。
【0010】このように、裏面照射型CCDは、表面を
ポリシリコン電極やPSG膜等によって隙間無く覆われ
ているため、表面へ照射する短波長光は、ポリシリコン
電極やPSG膜等の障害物に吸収されてしまい、検出が
難しいが、裏面にはこの様な障害物はないため、裏面へ
の照射に対しては、短波長光等の吸収係数が大きいエネ
ルギー線であっても、高感度な検出を期待することがで
きる。一般に、裏面入射型CCDは200nm程度の短
波長光まで感度があり、軟X線ダイレクト検出装置や電
子衝撃型CCD撮像デバイスにも応用されている。この
電子衝撃型CCD撮像デバイスは、電子衝撃により生じ
る信号電荷の増倍作用を利用できるため、高感度撮像デ
バイスとして期待される。
【0011】次に、裏面入射型CCDの製造プロセスの
代表例を、図4及び図5を用いて説明する。ここで、図
1及び図2は従来の裏面入射型CCDの製造方法を示す
工程図である。なお、このプロセスは、R.Winzenread,e
tc., Improved Uniformity in Thinned Scientific CCD
s"Proc. of SPIE,Vol.1161(1989)、及びR.Winzenread,e
tc., Flat, Thinned Scientific CCDs"Proc. of SPIE,V
ol.2198(1994) を参照したものであり、上記図3に示す
裏面入射型CCDとは裏面の構造が少し異なっている。
【0012】先ず、サブストレイトとして、CZ(チョ
クラルスキー)法によって結晶成長した比抵抗0.01
Ω−cm、厚さ500μmのP+ 型シリコン基板60を
用意する。そしてこのP+ 型シリコン基板60上に、比
抵抗30Ω−cm、厚さ20μmのP型シリコン層62
をエピタキシャル成長させる。こうして、P+ 型シリコ
ン基板60上にP型シリコン層62を積層したP/P+
エピタキシャルウエハ64を形成する。
【0013】次いで、P/P+ エピタキシャルウエハ6
4のP型シリコン層62表面に電荷転送領域66を形成
し、この電荷転送領域66上にゲート酸化膜(図示せ
ず)を介してポリシリコン転送電極(図示せず)を形成
し、これらのポリシリコン転送電極を接続するアルミニ
ウム配線層68を形成する。こうして、P型シリコン層
62表面に電荷転送素子70を形成し、いわゆる表面プ
ロセスを終了する(図4(a)参照)。
【0014】次いで、電荷転送素子70を形成したP型
シリコン層62上面を、接着剤72を用いてホルダ74
に張り付ける(図4(b)参照)。
【0015】次いで、電荷転送素子70を形成したP/
+ エピタキシャルウエハ64の裏面を薄形化する。先
ず、P+ 型シリコン基板60裏面に対してグラインダを
用いた研磨などのメカニカルエッチングを行い、P+
シリコン基板60を残り厚が10μm程度になるまで除
去する。このとき、ケミカルエッチングを用いることも
考えられるが、ケミカルエッチングではどうしても欠陥
部分におけるエッチング速度が速くなり、エッチング面
に斑や曇りを生じ易い。このため、バルク中に多くの結
晶欠陥が誘起されているP+ 型シリコン基板60のエッ
チングには、メカニカルエッチングを採用することが好
ましい(図4(c)参照)。
【0016】続いて、残り厚10μm程度のP+ 型シリ
コン基板60を、弗酸(HF)−硝酸(HNO3 )−酢
酸(CH3 COOH)系のエッチャントを使用してケミ
カルエッチングする。所定の混合比の弗酸−硝酸−酢酸
系のエッチャントを使用すると、P+ 型シリコン基板6
0のエッチングは数μm/分の速度で進行するが、不純
物濃度の低いP型シリコン層62はエッチングされない
ため、このエッチングはP+ 型シリコン基板60とP型
シリコン層62との境界面で自動的にストップする。即
ち、P/P+ エピタキシャルウエハ64のエピタキシャ
ル層/バルク界面がケミカルエッチングのエッチングス
トッパとして働く。従って、P/P+ エピタキシャルウ
エハ64裏面のP+ 型シリコン基板60は除去され、残
存するP型シリコン層62の厚さはエピタキシャル成長
させた際の20μmの厚さにコントロールされることに
なる。こうして、電荷転送素子70を形成したP/P+
エピタキシャルウエハ64の薄形化を行うことができる
(図4(d)参照)。
【0017】次いで、水蒸気中において、温度120
℃、48時間の条件で酸化を行い、露出したP型シリコ
ン層62裏面にシリコン酸化膜76を成長させる。この
シリコン酸化膜76は、エネルギー線がUV光である場
合に反射防止膜として機能するものである(図4(e)
参照)。
【0018】次いで、P型シリコン層62裏面のシリコ
ン酸化膜76に、図中に矢印で示すようなUV照射を行
い、シリコン酸化膜76中に負電荷e- を引き起こし、
シリコン酸化膜76を負に帯電する。これはUVフラッ
ドによる裏面アキュームレーションと呼ばれるものであ
る(図4(f)参照)。
【0019】次いで、シリコン酸化膜76及びP型シリ
コン層62を選択的にエッチングして、アルミニウム配
線層68の一部を露出させ、ボンディングパッド68a
とする(図5(a)参照) 次いで、ダイシングを行い、個々のチップ78に分割す
る(図5(b)参照)。続いて、このチップ78をセラ
ミックパッケージ80内に実装した後、ワイヤ・ボンデ
ィングを行い、チップ78のボンディングパッド68a
とセラミックパッケージ80のボンディングパッド82
とをワイヤ84で接続する。こうして、裏面入射型CC
Dの組み立てを完了する(図5(c)参照)。
【0020】ここで、裏面アキュームレーションの必要
性について、図6を用いて説明する。図6は、裏面入射
型CCDのP型シリコン層62の裏面からその表面に至
るまでの断面のポテンシャルプロファイルを示す図であ
る。なお、図中の●は信号電荷である電子を示し、縦軸
の下向きに電子のポテンシャルをとっている。
【0021】図6に示すように、P型シリコン層62表
面の電荷転送領域66上に、ゲート酸化膜86を介して
ポリシリコン転送電極88が配置され、このポリシリコ
ン転送電極88直下の電荷転送領域66には、ポリシリ
コン転送電極88に印加される電圧に応じてポテンシャ
ル井戸90が形成されている。また、P型シリコン層6
2裏面上には、入射光に対する反射防止膜としてのシリ
コン酸化膜76が形成されている。
【0022】上記図4(f)に示したように、シリコン
酸化膜76にUV光を照射して負電荷を引き起こし、シ
リコン酸化膜76を負に帯電するという、UVフラッド
による裏面アキュームレーションを行った。しかし、こ
うした裏面アキュームレーションがなされていない場
合、シリコン酸化膜76には酸化膜電荷や界面準位が必
ず存在し、これらはいずれもP型シリコン層62の界面
近傍を空乏化させるように働くため、P型シリコン層6
2中のポテンシャルプロファイルでみれば、図6中の一
点鎖線で示すように、裏面のシリコン酸化膜76に近付
くにつれて電子に対するポテンシャルが下向きに曲が
る。このため、裏面入射によってP型シリコン層62裏
面から浅いところに生じた光電子はP型シリコン層62
表面のポテンシャル井戸90に向かうことができず、却
ってP型シリコン層62とシリコン酸化膜76との界面
に押しやられ、再結合により消滅することになる。
【0023】従って、前述のUVフラッドによる裏面ア
キュームレーションを行い、シリコン酸化膜76を負に
帯電させることにより、P型シリコン層62のシリコン
酸化膜76との界面に近付くにつれて上向きに曲がるポ
テンシャルのスロープを設け、図6中の実線で示すよう
なポテンシャルプロファイルにする。これにより、P型
シリコン層62裏面から浅いところに生じた光電子もP
型シリコン層62表面のポテンシャル井戸90に効率よ
く到達することができる。
【0024】なお、UVフラッドによる裏面アキューム
レーションの他、P型シリコン層62裏面にイオン注入
法を用いて例えばボロン原子を打ち込み、P+ 型高濃度
不純物領域を形成することによっても、裏面アキューム
レーションを達成することができる。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の裏面照射型
CCDの製造方法において、サブストレイトとしてCZ
法によって結晶成長したP+ 型シリコン基板60を用
い、このP+ 型シリコン基板60上にP型シリコン層6
2をエピタキシャル成長させた後、このP/P+ エピタ
キシャルウエハ64のP型シリコン層62表面に電荷転
送素子70を形成しているが、その理由について述べ
る。
【0026】CZ法による結晶成長は、石英(Si
2 )のルツボ内に溶融させたシリコンからの引き上げ
によって行われるため、成長した単結晶シリコン中に
は、ルツボから溶け出した酸素が高濃度(〜1×1018
cm-3)に含有されている。そして結晶中に酸素が高濃
度に含有されていることにより、FZ法に比較して堅い
結晶ができ、熱処理にも強いという特長を有する。更
に、裏面照射型CCDの製造方法において重要なこと
は、CZ法によって結晶成長したP+ 型シリコン基板6
0をサブストレイトとして用いることにより、いわゆる
インターナルゲッタ作用が期待できることである。
【0027】即ち、裏面照射型CCDの製造プロセスに
おける熱処理により、CZ法によって結晶成長したP+
型シリコン基板60に多数含有される酸素を核として、
積層欠陥、転位、ピットなどの結晶欠陥が形成される。
他方、このP+ 型シリコン基板60上にエピタキシャル
成長させたP型シリコン層62は酸素を高濃度には含有
しないため、このような結晶欠陥は生じない。
【0028】この様子を、模式的に図7に示す。この図
7において、P+ 型シリコン基板60のバルク中に析出
した酸素が核になった結晶欠陥92を×印で表す。ま
た、こうした結晶欠陥の1つであるスワール94を、模
式的に図8に示す。このスワール94は渦巻き状に現れ
る微小欠陥であり、例えば弗酸:硝酸:酢酸=1:3:
12のエッチャントを用いてP+ 型シリコン基板60を
DASHエッチングすると、その表面に目視観察され、
酸素濃度が異なった領域が同心円状の輪になって肉眼で
観察される。
【0029】こうして、P+ 型シリコン基板60のバル
クは結晶欠陥のシンクとして作用し、P型シリコン層6
2はデニューデッドゾーンとして作用する。従って、P
+ 型シリコン基板60上にP型シリコン層62が積層さ
れたP/P+ エピタキシャルウエハ64のP型シリコン
層62表面に電荷転送素子70を形成することにより、
裏面照射型CCDを高歩留まりで製造することができ
る。
【0030】しかしながら、P+ 型シリコン基板60上
にP型シリコン層62をエピタキシャル成長させる際、
そのエピタキシャル成長の特に初期段階においては、P
+ 型シリコン基板60表面に前述した積層欠陥や転位が
あると、それら結晶欠陥もエピタキシャル成長と共にP
型シリコン層62内に成長していく。更に、P+ 型シリ
コン基板60表面の、除去しきれなかった自然酸化膜や
その他の汚染物質等の影響により、P/P+ エピタキシ
ャルウエハ64のエピタキシャル層/バルク界面には、
他よりも高密度な結晶欠陥層が発生すると考えられる。
こうした界面欠陥96を、図7中に○印で表す。
【0031】従って、上記従来の裏面照射型CCDの製
造方法の上記図4(d)に示す工程においては、弗酸−
硝酸−酢酸系のエッチャントによりP+ 型シリコン基板
60をエッチングする際、P/P+ エピタキシャルウエ
ハ64のエピタキシャル層/バルク界面をケミカルエッ
チングのエッチングストッパとして働かせているが、前
述のように、このP/P+ エピタキシャルウエハ64の
エピタキシャル層/バルク界面は界面欠陥96が高密度
に存在する高密度欠陥層となっているため、ケミカルエ
ッチングのエッチングストッパとして働かないばかり
か、欠陥部分のエッチング速度が通常のシリコンのエッ
チング速度と異なるため、エッチングむらを生じ、エッ
チング面が荒れたり、曇ったりすることになった。
【0032】また、上記従来の裏面照射型CCDの製造
方法においては、UVフラッドによる裏面アキュームレ
ーションを行っているが、この方法による裏面アキュー
ムレーションは効果の持続性に問題がある。更に、イオ
ン注入法を用いたP+ 型高濃度不純物領域の形成による
裏面アキュームレーションの場合、アモルファス状とな
ったイオン注入層の再結晶化とイオン注入したボロン原
子の活性化を行うために、通常、600℃付近と100
0℃付近のいわゆる2ステップアニールを行う必要があ
るが、既にアルミニウム配線層68を形成しているた
め、このような高温のアニールを行うことができず、ア
ニール不足によるリーク電流の発生を招くという問題が
ある。
【0033】このように、上記従来の裏面照射型CCD
の製造方法においては、P/P+ エピタキシャルウエハ
64のエピタキシャル層/バルク界面の高密度欠陥層を
エッチングストップ面としたため、P+ 型シリコン基板
60のケミカルエッチングのエッチングストップを意図
したように行うことができず、電荷転送素子70を形成
するP型シリコン層62の厚さにばらつきを生じ、歩留
まりの低下を招くという問題が生じた。また、エッチン
グむらによるエッチング面の荒れや曇り等のエッチング
斑を生じ、裏面照射型CCDを用いたCCD撮像デバイ
スにおける画像上の感度むら等の画像欠陥を引き起こす
という問題が生じた。更に、効果的で安定した裏面アキ
ュームレーションが行われず、感度の劣化を招くという
問題が生じた。
【0034】そこで本発明は、上記の事情を鑑みてなさ
れたものであり、裏面照射型CCDの製造に用いるエピ
タキシャルウエハの裏面の薄形化を行う際に、ケミカル
エッチングによるエッチング斑の発生を防止すると共
に、効果的で安定した裏面アキュームレーションを行
い、品質及び歩留まりの向上を実現することができる半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0035】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、(a)半導体基板上に、第1導電型の高濃度
不純物エピタキシャル層を成長させ、続いて、この高濃
度不純物エピタキシャル層上に、第1導電型の低濃度不
純物エピタキシャル層を成長させる第1の工程と、
(b)低濃度不純物エピタキシャル層表面に、電荷転送
素子を形成する第2の工程と、(c)半導体基板及び半
導体基板上の高濃度不純物エピタキシャル層の一部をエ
ッチング除去して、残存する高濃度不純物エピタキシャ
ル層をアキュームレーション層とする第3の工程と、
(d)前記アキュームレーション層の露出面上に、反射
防止膜を形成する第4の工程とを備えることを特徴とす
る。
【0036】また、前記第3の工程は、半導体基板の裏
面から半導体基板及び高濃度不純物エピタキシャル層の
一部をメカニカルエッチングした後、露出した高濃度不
純物エピタキシャル層をケミカルエッチングして、残存
する高濃度不純物エピタキシャル層をアキュームレーシ
ョン層とする工程であることを特徴とする。
【0037】また、前記第3の工程におけるケミカルエ
ッチングは、エッチャントとして酸を用いる酸エッチン
グであることが好ましい。
【0038】
【作用】本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導
体基板上に、第1導電型の高濃度不純物エピタキシャル
層、第1導電型の低濃度不純物エピタキシャル層を順に
成長させ、この低濃度不純物エピタキシャル層表面に電
荷転送素子を形成した後、半導体基板及び高濃度不純物
エピタキシャル層の一部をエッチング除去して、残存す
る高濃度不純物エピタキシャル層をアキュームレーショ
ン層とする。従って、従来のようにUVフラッドによる
裏面アキュームレーションやイオン注入法を用いた高濃
度不純物領域の形成による裏面アキュームレーションを
行う工程を別に設ける必要がなくなると共に、アキュー
ムレーション層として要求される不純物濃度が高精度に
コントロールされる。これにより、工程を省略化し、歩
留まりを向上することができると共に、エネルギー線の
照射に対する感度を効果的かつ安定的に向上することが
できる。
【0039】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、半導体基板及び高濃度不純物エピタキシャル層の
一部のエッチング除去は、半導体基板の裏面から半導体
基板及び高濃度不純物エピタキシャル層の一部をメカニ
カルエッチングした後、露出した高濃度不純物エピタキ
シャル層をケミカルエッチングすることにより行う。従
って、半導体基板と高濃度不純物エピタキシャル層との
エピタキシャル層/バルク界面における高密度欠陥層は
メカニカルエッチングによって除去し、メカニカルエッ
チングによって生じた高濃度不純物エピタキシャル層の
露出面の表面破砕層はケミカルエッチングによって除去
するため、アキュームレーション層となる高濃度不純物
エピタキシャル層の残存する厚さを高精度にコントロー
ルすることができ、しかもエッチング面の荒れや曇り等
が生ずることもなくなる。これにより、エネルギー線の
照射に対する感度を向上し、品質及び歩留まりを向上す
ることができる。
【0040】
【実施例】以下、本発明に係る半導体装置の製造方法の
実施例について図を用いて説明する。
【0041】図1及び図2は、本発明の実施例に係る裏
面入射型CCDの製造方法を示す工程図である。
【0042】先ず、サブストレイトとして、例えば比抵
抗0.01Ω−cm、厚さ500μmのP+ 型シリコン
基板10を用意する。そしてこのP+ 型シリコン基板1
0上に、例えば比抵抗0.01Ω−cm、厚さ20μm
の高不純物濃度のP+ 型シリコン層12をエピタキシャ
ル成長させる。続いて、このP+ 型シリコン層12上
に、例えば比抵抗30Ω−cm、厚さ20μmの低不純
物濃度のP型シリコン層14を連続的にエピタキシャル
成長させる。こうして、P+ 型シリコン基板10上にP
+ 型シリコン層12及びP型シリコン層14を順に積層
したPP+ /P+ダブル・エピタキシャルウエハ16を
形成する。
【0043】なお、このとき、P+ 型シリコン基板10
は、CZ法によって結晶成長したものを用い、インター
ナル・ゲッタ(IG)作用が期待できるように含有酸素
が高濃度にコントロールされている。従って、プロセス
中の熱処理によって多数の結晶欠陥が誘起されるが、こ
うした結晶欠陥のシンクとなり、後の工程において電荷
転送素子を形成するP型シリコン層14表面付近には結
晶欠陥が生じない。また、P+ 型シリコン基板10とP
+ 型シリコン層12との界面には高密度の界面欠陥が誘
起されるが、P+ 型シリコン層12とP型シリコン層1
4との界面には界面欠陥は殆ど生じない。P+ 型シリコ
ン層12とP型シリコン層14との界面は、連続エピタ
キシャル成長を行ったエピタキシャル成長層内であるた
めである。
【0044】次いで、PP+ /P+ ダブル・エピタキシ
ャルウエハ16のP型シリコン層14表面に電荷転送領
域18を形成し、この電荷転送領域18上にゲート酸化
膜(図示せず)を介してポリシリコン転送電極(図示せ
ず)を形成し、これらのポリシリコン転送電極を接続す
るアルミニウム配線層20を形成する。こうして、P型
シリコン層14表面に電荷転送素子22を形成し、いわ
ゆる表面プロセスを終了する(図1(a)参照)。
【0045】次いで、電荷転送素子22を形成したP型
シリコン層14上面を、接着剤24を用いてホルダ26
に張り付ける(図1(b)参照)。
【0046】次いで、電荷転送素子22を形成したPP
+ /P+ ダブル・エピタキシャルウエハ16の裏面を薄
形化する。先ず、P+ 型シリコン基板10裏面に対して
グラインダを用いた研磨などのメカニカルエッチングを
行い、P+ 型シリコン基板10を除去した後、更にP+
型シリコン層12を残り厚が10μm程度になるまで除
去する。このとき、P+ 型シリコン基板10のバルク内
及びP+ 型シリコン基板10とP+ 型シリコン層12と
の界面には多くの結晶欠陥が誘起されているが、メカニ
カルエッチングによる薄形化であるため、面荒れや曇り
等は生じない(図1(c)参照)。
【0047】続いて、残り厚10μm程度のP+ 型シリ
コン層12を、弗酸−硝酸−酢酸系のエッチャントを使
用してケミカルエッチングする。例えば、弗酸:硝酸:
酢酸=1:3:8のエッチャントを使用すると、P+
シリコン層12のエッチングは1μm/分の速度で進行
するが、0.048Ω−cm以上の抵抗のP+ 層及びP
層14は全くエッチングされない。従って、このケミカ
ルエッチングにより、メカニカルエッチングによって生
じたP+ 型シリコン層12露出面の表面破砕層を取り除
き、所定の不純物濃度のP+ 型シリコン層12が残存す
るようにコントロールすることができる。しかも、この
とき、P+ 型シリコン層12には結晶欠陥がないため、
面荒れや曇り等が生ずることもない。
【0048】こうして、メカニカルエッチングとケミカ
ルエッチングとを組み合わせて、表面に電荷転送素子2
2を形成したPP+ /P+ ダブル・エピタキシャルウエ
ハ16裏面の薄形化を行うと共に、所定の不純物濃度の
+ 型シリコン層12をP+型アキュームレーション層
12aとする(図1(d)参照)。
【0049】次いで、水蒸気中において、温度120
℃、48時間の条件で酸化を行い、P+ 型アキュームレ
ーション層12a裏面にシリコン酸化膜28を成長させ
る。このシリコン酸化膜28は、エネルギー線がUV光
である場合に反射防止膜として機能するものである(図
1(e)参照)。
【0050】次いで、シリコン酸化膜28、P+ 型アキ
ュームレーション層12a、及びP型シリコン層14を
選択的にエッチングして、アルミニウム配線層20の一
部を露出させ、ボンディングパッド20aとする(図2
(a)参照) 次いで、ダイシングを行い、個々のチップ30に分割す
る(図2(b)参照)。続いて、このチップ30をセラ
ミックパッケージ32内に実装した後、ワイヤ・ボンデ
ィングを行い、チップ30のボンディングパッド20a
とセラミックパッケージ32のボンディングパッド34
とをワイヤ36で接続する。こうして、裏面入射型CC
Dの組み立てを完了する(図2(c)参照)。
【0051】このように本実施例に係る裏面入射型CC
Dの製造方法によれば、サブストレイトとしてのP+
シリコン基板10上にP+ 型シリコン層12及びP型シ
リコン層14を順にエピタキシャル成長させてPP+
+ ダブル・エピタキシャルウエハ16を形成し、この
PP+ /P+ ダブル・エピタキシャルウエハ16のP型
シリコン層14表面に電荷転送素子22を形成した後、
PP+ /P+ ダブル・エピタキシャルウエハ16裏面の
+ 型シリコン基板10及びP+ 型シリコン層12の一
部をエッチング除去して、残存するP+ 型シリコン層1
2をアキュームレーション層12aとする。このため、
従来のようにUVフラッドによる裏面アキュームレーシ
ョンやイオン注入法を用いた高濃度不純物領域の形成に
よる裏面アキュームレーションを行う工程を別に設ける
必要がなくなり、工程を省略化することができる。ま
た、エピタキシャル成長させるP+ 型シリコン層12は
所望の不純物濃度にコントロールすることが容易である
ため、アキュームレーション層12aとして要求される
不純物濃度を容易かつ高精度にコントロールすることが
できる。
【0052】また、PP+ /P+ ダブル・エピタキシャ
ルウエハ16裏面の薄形化は、研磨などのメカニカルエ
ッチングによりP+ 型シリコン基板10及びP+ 型シリ
コン層12の一部の除去した後、露出したP+ 型シリコ
ン層12をケミカルエッチングすることにより行う。こ
のため、PP+ /P+ ダブル・エピタキシャルウエハ1
6のP+ 型シリコン層12とP+ 型シリコン基板10と
のエピタキシャル層/バルク界面における高密度欠陥層
はメカニカルエッチングによって除去され、メカニカル
エッチングによって生じたP+ 型シリコン層12露出面
の表面破砕層はケミカルエッチングによって除去され、
また、P+ 型シリコン層12の残存する厚さをケミカル
エッチングによって高精度にコントロールされるため、
アキュームレーション層12aとして要求される厚さを
容易かつ高精度にコントロールすることができる。しか
も、エッチング面の荒れや曇り等のエッチング斑の発生
を防止することができる。
【0053】従って、裏面照射型CCDの製造プロセス
における品質及び歩留まりを向上し、エネルギー線の照
射に対する感度を従来より効果的かつ安定的に向上する
ことができる。これにより、裏面照射型CCDを用いた
CCD撮像デバイスにおける画像上の感度むら等の画像
欠陥の発生を防止することができ、品質及び特性の向上
を実現することができる。
【0054】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、様々の変形が可能である。例えば、上記
実施例においてはP型の導電型半導体を使用したが、こ
の代わりに、N型の導電型半導体を使用してもよい。
【0055】また、上記実施例においては、サブストレ
イトとしてのP+ 型シリコン基板10上にP+ 型シリコ
ン層12及びP型シリコン層14を連続的にエピタキシ
ャル成長させてPP+ /P+ ダブル・エピタキシャルウ
エハ16を形成し、このPP+ /P+ ダブル・エピタキ
シャルウエハ16のP型シリコン層14表面に電荷転送
素子22を形成しているが、この代わりに、サブストレ
イトとしてのP++型シリコン基板上にP++型シリコン
層、P+ 型シリコン層、及びP型シリコン層を連続的に
エピタキシャル成長させたPP+ ++/P++トリプル・
エピタキシャルウエハを形成し、このPP+ ++/P++
トリプル・エピタキシャルウエハのP型シリコン層表面
に電荷転送素子を形成してもよい。
【0056】そしてこのPP+ ++/P++トリプル・エ
ピタキシャルウエハ裏面の薄形化は、P++型シリコン基
板及びP++型シリコン層の一部のメカニカルエッチング
と、残存するP++型シリコン層のケミカルエッチングと
によって行うが、このケミカルエッチングに使用する弗
酸−硝酸−酢酸系のエッチャントの混合比をP++型シリ
コン層及びP+ 型シリコン層の不純物濃度に基づいて調
整し、P++型シリコン層とP+ 型シリコン層との不純物
濃度の差を利用してP++型シリコン層とP+ 型シリコン
層との界面がケミカルエッチングのエッチングストッパ
として働くようにする。こうして、ケミカルエッチング
はP++型シリコン層とP+ 型シリコン層との境界面で自
動的にストップし、P+ 型シリコン層をP+ 型アキュー
ムレーション層とする。
【0057】この場合、P+ 型シリコン層の残存する厚
さ、即ちアキュームレーション層の厚さは、上記実施例
の場合よりもいっそう容易かつ高精度にコントロールす
ることができるため、更なる品質及び歩留まりの向上を
期待することができる。
【0058】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の半
導体装置の製造方法によれば、半導体基板上に、第1導
電型の高濃度不純物エピタキシャル層、第1導電型の低
濃度不純物エピタキシャル層を順に成長させ、この低濃
度不純物エピタキシャル層表面に電荷転送素子を形成し
た後、半導体基板及び高濃度不純物エピタキシャル層の
一部をエッチング除去して、残存する高濃度不純物エピ
タキシャル層をアキュームレーション層とするため、従
来のように裏面アキュームレーションを行う工程を別に
設ける必要がなくなって工程を省略化することができる
と共に、アキュームレーション層として要求される不純
物濃度を高精度にコントロールすることができる。
【0059】また、半導体基板及び高濃度不純物エピタ
キシャル層の一部のエッチング除去を、半導体基板の裏
面から半導体基板及び高濃度不純物エピタキシャル層の
一部をメカニカルエッチングした後、露出した高濃度不
純物エピタキシャル層表面をケミカルエッチングするこ
とにより行うため、アキュームレーション層となる高濃
度不純物エピタキシャル層の残存する厚さを高精度にコ
ントロールすることができ、しかもエッチング面の荒れ
や曇り等が生ずることもなくなる。
【0060】これにより、半導体装置の製造プロセスに
おける品質及び歩留まりの向上を実現し、この半導体装
置を用いた例えば撮像デバイスの品質及び特性の向上を
実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る裏面入射型CCDの製造
方法を示す工程図(その1)である。
【図2】本発明の実施例に係る裏面入射型CCDの製造
方法を示す工程図(その2)である。
【図3】裏面入射型CCDの要部の断面図である。
【図4】従来の裏面入射型CCDの製造方法を示す工程
図(その1)である。
【図5】従来の裏面入射型CCDの製造方法を示す工程
図(その2)である。す図である。
【図6】裏面照射型CCDの断面のポテンシャルプロフ
ァイルを示す図である。
【図7】P/P+ エピタキシャルウエハのバルク中及び
エピタキシャル層/バルク界面における結晶欠陥を表す
模式図である。
【図8】巻き状に現れる微小欠陥であるスワールを表す
模式図である。
【符号の説明】
10…P+ 型シリコン基板、12…P+ 型シリコン層、
12a…P+ 型アキュームレーション層、14…P型シ
リコン層、16…PP+ /P+ ダブル・エピタキシャル
ウエハ、18…電荷転送領域、20…アルミニウム配線
層、22a…ボンディングパッド、22…電荷転送素
子、24…接着剤、26…ホルダ、28…シリコン酸化
膜、30…チップ、32…セラミックパッケージ、34
…ボンディングパッド、36…ワイヤ、40…P型シリ
コンウエハ、42…電荷転送領域、44…ゲート酸化
膜、46…ポリシリコン転送電極、48…クロックパル
ス電極群、50…電荷転送素子、52…シリコン酸化
膜、60…P+ 型シリコン基板、62…P型シリコン
層、64…P/P+ エピタキシャルウエハ、66…電荷
転送領域、68…アルミニウム配線層、68a…ボンデ
ィングパッド、70…電荷転送素子、72…接着剤、7
4…ホルダ、76…シリコン酸化膜、78…チップ、8
0…セラミックパッケージ、82…ボンディングパッ
ド、84…ワイヤ、86…ゲート酸化膜、88…ポリシ
リコン転送電極、90…ポテンシャル井戸、92…結晶
欠陥、94…スワール、96…界面欠陥。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に、第1導電型の高濃度不
    純物エピタキシャル層を成長させ、続いて、前記高濃度
    不純物エピタキシャル層上に、第1導電型の低濃度不純
    物エピタキシャル層を成長させる第1の工程と、 前記低濃度不純物エピタキシャル層表面に、電荷転送素
    子を形成する第2の工程と、 前記半導体基板及び前記高濃度不純物エピタキシャル層
    の一部をエッチング除去して、残存する前記高濃度不純
    物エピタキシャル層をアキュームレーション層とする第
    3の工程と、 前記アキュームレーション層の露出面上に、反射防止膜
    を形成する第4の工程と、 を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第3の工程は、前記半導体基板の裏
    面から前記半導体基板及び前記高濃度不純物エピタキシ
    ャル層の一部をメカニカルエッチングした後、露出した
    前記高濃度不純物エピタキシャル層をケミカルエッチン
    グして、残存する前記高濃度不純物エピタキシャル層を
    アキュームレーション層とする工程である、ことを特徴
    とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第3の工程におけるケミカルエッチ
    ングは、エッチャントとして酸を用いる酸エッチングで
    ある、ことを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製
    造方法。
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