JPS5935546B2 - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電荷転送素子を用いた固体撮像装置の製造方
法に関する。

最近、固体撮像デバイスを用いたカラーテレビジョンカ
メラの研究開発が盛んに行われている。

固体撮像デバイスにはＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌ
ｅｄＤｅｖｉｃｅ）やＢＢＤ（ＢｕｃｋｅｔＢｒｉｇａ
ｄｅＤｅｖｉｃｅ）などの電荷転送素子を用いたものが
ある。これらは半導体基板に絶縁層を介して電極を多数
配列した構造を有し、前記電極に電圧を印加することに
より半導体基板の内部にポテンシャル井戸を作り、この
ポテンシャル井戸に光電効果によつて発生させたキャリ
ア（通常は電荷）を蓄積し、前記ポテンシャル井戸を所
定の規則にしたがつて移動させることによつて、前記著
積したキャリアを半導体基板表面に沿つて一方向に転送
して出力端子から信号として読み出すものである。とこ
ろが、通常この種の固体撮像装置では、被写体光が半導
体基板の電極が配列されている側の面から入射されるよ
う構成されている。

このため上記電極は被写体光が有効に半導体基板に導か
れるよう光を充分透過するもの、すなわち透明電極で形
成する必要があつた。一般に透明電極としてはポリシリ
コン、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化インジウム（Ｉｎ０
２）などがあるが、ポリシリコン電極は青色光のような
短波長の光を吸収するため、カラーテレビジョンカメラ
として必要な青感度が低下してしまうので実用に供さな
い。そこで従来は酸化スズや酸化インジウムが用いられ
ているが、これらは加工性が悪く、半導体基板表面に微
細加工形成することは非常に困難であり、更に光電効果
で発生した電荷を損失なく転送する。いわゆる転送損失
が少なくなるように形成することは難しいという欠点が
あつた。このため新たに、半導体基板の電極が配設され
た面とは反対の面（裏面）から被写体光を入射させるよ
うにした撮像装置が考えられている。

しかしこのような撮像装置においては半導体基板が厚い
と、短波長光が半導体基板に吸収されてしまい電極下ま
で到達し得なくなり、光電変換に寄与しないという問題
がある。つまり短波長感度が十分にとれないという問題
がある。そこで従来は、半導体基板の裏面を周辺を残し
て感光部だけをエッチングにより１０μｍ程度まで薄く
することが行われたが、このように半導体基板の感光部
だけを１０μｍ程度まで薄くなるようエツチングするこ
とは難しく、量産効果が上がらないという大きな欠点が
あつた。

また、厚さ１０μｍの半導体基板を安定に保持する点で
も問題があり、破損しやすく信頼性が悪いという欠点が
あつた。この発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、
ＣＣＤのような電荷転送素子の半導体基板を安定に薄く
形成することができ、もつて短波長感度を向上させ得る
固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とするも
のである。

すなわちこの発明は半導体基板に補助基板を接着してお
いてから半導体基板を薄く研磨し、研磨後、研磨面上に
透明又は選択的に所定の光を透過するような基板を接着
し、そして前記補助基板を除去するようにしたもので、
この方法によると半導体基板を安定に薄くすることがで
きる。

以下この発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図はこの発明の固体撮像装置の製造方法の−実施例
を説明するためのものである。先ず第１図ａに示すよう
に、Ｐ型半導体１１の上に絶縁層１２を形成し、その上
に２μｍ間隔で８μｍ幅のストライプ状電極１３−１，
１３−２，１３−３，・・・を配列形成する。

これらの電極は、図示しないが例えば３本目ごとに共通
接続され、それぞれ電圧印加端子に接続される。また出
力回路部は別に設けられるがここでは省略する。次に第
１図ｂに示すように上記絶縁層１２を介して電極１３が
形成された半導体基板１１にガラス等の補助基板１４を
低温度ワツクス等の接着剤を用いて接着する。その後半
導体基板１１を所定の厚さ、例えば１０μｍ程度にＸ，
Ｘ′線まで研磨する。この場合半導体基板１１は前述の
ように補助基板１４が設けられているので、安定に薄く
研磨できる。次に第１図Ｃに示すように研磨された半導
体基板１１上にガラス等の透明基板１６を例えば光学用
の接着剤１７を用いて接着する。

その後第１図ｄに示すように、接着剤１５を加熱し融か
すことにより補助基板１４を除去する。

また接着剤１５も充分洗浄することにより除去する。こ
の後は通常の工程と同様に電極端子、出力端子等をポン
デイングすることにより固体撮像装置が完成する。

なお、半導体基板１１をＸ−Ｘ２の線まで研磨した時点
でその半導体基板１１の表面を化学的あるいは物理的に
処理して光電特性を調整すると良い。このようなこの発
明の製造方法によると、半導体基板１１を補助基板１４
を用いて安定に薄く研磨できるので、透明基板１６側か
ら被写体光を入射させることにより短波長感度が著しく
向上する固体撮像装置を得ることができる。

また半導体基板１１は補助基板１４又は透明基板１６と
密着され、これら基板と常に一体的に取り扱われるため
、半導体基板１１自体は薄くても破損の恐れがなく製造
工程上、またテレビジヨンカメラとして実用していく上
で機械的シヨツクにも強く信頼性が向上する。更に半導
体基板を従来のようにエツチングによらないで研磨で薄
くすることができるため、量産に適し、価格の低廉化を
実現できるという利点もある。また電荷転送素子として
は電極に特別に透明電極を明いる必要がなく、また波長
特性も全く考慮する必要がないので、ポリシリコンなど
微細加工技術に適した材料を用いることができ、転送損
失が少なく、高性能な固体撮像装置を提供することがで
きる。上記の説明では半導体基板１１に透明基板１６を
接着するようにしたが、透明基板１６の代わりに特定の
波長光線だけを透過するような色フイルタを用いること
もできる。

色フイルタとしてはガラスフイルタ、透明なガラスの上
に多層干渉膜を形成したもの、染色を施したものなどを
必要に応じて用いることができる。通常ＣＣＤは赤外に
も感度があるから赤外カツトの補正フイルタを用いれば
、視感度に適した固体撮像装置とすることができる。一
方、固体撮像デバイスを３個用いてカラーテレビジヨン
カメラをつくるときに、赤用ＣＣＤには赤透適用フイル
タを、緑用ＣＣＤにい緑透過のフイルタを、そして青用
ＣＣＤには青透過のフイルタを用いるようにすると、別
に補正フイルタを用いる必要がなく、光の損失が少なく
なるという利点がある。

なお色フイルタは透明基板１６上に接着しても良いこと
は勿論である。また固体撮像デバイスを１個用いてカラ
ーテレビジヨンカメラをつくるときには透明基板上に色
フイルタを縞状に配列した色ストライプフイルタを用い
ることもできる。また透明基板１６の代わりに水晶、位
相格子などの光学的ＬＰＦ（低域通過フイルタ）を用い
ることもできる。

すなわちＣＣＤでは画素がデイスクリートに独立してい
るから画素以上に細かい光学像が人射するとビード妨害
が発生する。したがつてＣＣＤに光学像が入射する前に
光学的に高域成分を除去しておく必要がある。光学的Ｌ
ＰＦを透明基板の代わりに用いることにより、このよう
な妨害を軽減できる効果がある。このような透明基板１
６は一般的に光の全部又は一部を選択的に透過する基板
で置き換えることができる。

また上記説明では半導体基板１１を所定の厚さ例えば１
０μｍに研磨するように説明してきたが、この厚さを制
御することにより、所望の分光感度特性をもつ固体撮像
装置を得ることができる。

第２図Ａ，ｂ，ｃはそれぞれ半導体基板１１の厚さを変
化させたときの状態第１図と同じ部分に同一番号を付し
て示すものである。まず第２図ａは半導体基板１１−Ｂ
を５μｍ以下に研磨した場合を示すもので、この場合透
明基板１６側から光を入射させると、短波長成分（青色
成分）は半導体基板１１−Ｂに吸収されることは殆んど
なく、ほぼ全部光電変換に寄与する。

これに対し長波長成分（赤色成分）は半導体基板１１−
Ｇを透過してしまい、大部分は光電変換に寄与しなくな
る。このため第３図にその分光感度特性を示すと、曲線
３１に示すように短波長成分に対しての感度が大きい。
また第２図ｂは半導体基板１１−Ｇを７μｍ程度に研磨
した場合で、この場合は短波長成分の−部が半導体基板
１１−Ｇに吸収され、また長波長成分の一部が半導体基
板１１−Ｇが透過するようになる。

つまり短波長成分および長波長成分のそれぞれ残りの一
部が光電変換に寄与し、その分光感度特性は第３図の曲
線３２に示すように短波長および長波長成分の両方に対
して所定の感度を有する。また第２図ｃは半導体基板１
１−Ｒを１０Ｐｍ以上に研磨した場合で、この場合は短
波長成分の吸収が多くなるのに対し、長波長成分は殆ん
ど透過がなくなり、光電変換に寄与するため、その分光
感度特性は第３図の曲線３３に示すように長波長の感度
が大きくなる。

このように半導体基板１１の厚さを制御することにより
、分光感度特性を変えることができるから、特別な色補
正フイルタが不要になる利点がある。

また赤、緑、青の３色光線用に各々ＣＣＤを１個ずつ設
けたような、いわゆる３板式カラーテレビジヨンカメラ
の場合には、各波長付近に高い感度を有するように厚さ
を制御することにより、光の利用率が向上し、感度の優
れたカラーテレビジヨンカメラが実現できるという大き
な利点がある。また不要光線に対しては感度が低下して
いるから、色分離が良くなり、鮮から色調のカラーテレ
ビジヨンカメラを実現することができる。なお、前記説
明ではＣＣＤは半導体基板上に絶縁層を介して電極が配
列されている場合について説明してきたが、２層構造の
ＣＣＤ，３層構造のＣＣＤなどの構造であつても本発明
が適用可能なことはいうまでもない。またＣＣＤは２次
元に画素が配列されているものでも同様に本発明は適用
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ−ｄはこの発明の固体撮像装置の製造方法の一
実施例を説明するための図、第２図ａ〜ｃは半導体基板
の厚さを変化させた状態を示す断面図、第３図は第２図
ａ−ｃに対応する固体撮像装置の分光感度特性を示す図
である。 １１・・・・・・半導体基板、１３・・・・・・電極、
１４・・・・・・補助基板、１６・・・・・・透明基板
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板面上に絶縁層を介して複数の電極を形成
   する工程と、この工程により形成された電極および前記
   半導体基板上に第１の基板を接着する工程と、この工程
   の後前記半導体基板を所定の厚さに薄くする工程と、こ
   の工程により薄くされた前記半導体基板面上に透明又は
   選択的に所定の光を透過する第２の基板を接着する工程
   と、この工程の後前記第１の基板を除去する工程とを備
   えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 ２ 第２の基板は光学的フィルムであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の固体撮像装置の製造方法
   。