KR101640261B1 - 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 고체 촬상 장치는 입사광을 광전 변환하는 수광부가 형성되고, 광 입사측에 배선부가 형성된 제 1 기판과, 상기 배선부가 형성된 측의 상기 제 1 기판에 소정 간격을 두고 마련된 광투과성을 갖는 제 2 기판과, 상기 제 1 기판에 형성된 관통구멍과, 상기 관통구멍 내에 형성된 관통 전극과, 상기 관통 전극에 접속되어서 상기 제 1 기판 표면에 형성된 표면측 전극과, 상기 관통 전극에 접속되어서 상기 제 1 기판 이면에 형성된 이면측 전극과, 상기 표면측 전극상에 형성되어서 상기 표면측 전극과 상기 제 2 기판의 사이를 매입하는 스토퍼 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
Description
본 발명은, 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
도 22에 도시하는 바와 같이, 종래가 일반적인 고체 촬상 장치(110)는, 소자 칩(101)상에, 접합층(103)에 의해 광학 유리(102)가 접착되어 있다. 이 소자 칩(101)의 외주부에는, 전극 패드(105)와 이면 전극 패드(108)와, 그들을 접속하는 관통 전극(107)이 마련되어 있다. 이와 같이, 소자 칩(101)을 관통하는 관통 전극(107)을 형성함으로써, 소자 칩(101)의 표면측과 이면측을 전기적으로 접속함에 의해 소형화를 도모하고 있다(예를 들면, 일본국 특개2004-207461호 공보 참조).
상기 고체 촬상 장치(110)에서는, 소자 칩(101)의 반도체 기판 이면측에 리소그래피 공정에 의해 레지스트로 에칭 마스크를 형성하고, RIE(Reactive Ion Etching) 등에 의한 드라이 에칭에 의해 반도체 기판에 관통구멍(106)을 형성한다. 그리고, 관통구멍(106)을 매입하도록 하여 관통 전극(107)이 형성되어 있다. 상기 관통구멍(106)을 형성하기 위한 에칭 마스크의 형성에 있어서는, 소자 칩(101)의 수광부(104), 전극 패드(105) 등의 표면 패턴을 기준으로 하여, 소자 칩(101)의 이면에 마스크 패턴을 형성하는 양면 얼라인먼트법을 이용한다.
그러나, 종래 제안되어 있는 고체 촬상 장치에도 다음과 같은 문제점이 있다. RIE 등에 의한 드라이 에칭에 의해 관통구멍을 형성하는데는, 수백미크론의 두께의 반도체 기판을 관통할 필요가 있기 때문에, 에칭 시간이 걸리고, 단위 시간당 처리량이 떨어지기 때문에 비용이 높아진다. 게다가, 에칭의 제어성과 재현성이 매우 곤란하고, 양호한 관통구멍을 얻기 위한 소망하는 수율을 얻을 수가 없다는 문제가 있다.
또한, 이면 조사형의 이미지 센서에서는, 지지 기판과 접착층을 연속하고 개구할 필요가 있고, 종래의 RIE 등의 드라이 에칭으로는, 접착층의 재료의 제약이 생긴다. 또한, 에칭 프로세스 자체가 매우 복잡하게 된다.
그래서, 고체 촬상 소자 이외의 LSI 칩에서는, 이와 같은 관통구멍을 형성하기 위해 레이저광과 같은 에너지선을 조사하는 기술이 실용화되어 있다.
그러나, 이미지 센서에의 실용화에는, 스토퍼 전극을 두껍게 할 필요가 있고, 스토퍼 전극으로서, 10㎛ 이상의 두께의 니켈(Ni) 전극이 필요해진다. 이 때문에, 스토퍼 전극을 형성한 후의 컬러 필터층의 형성, 마이크로 렌즈의 형성이 도포 얼룩에 의해 곤란해진다. 한편, 도 23(A)에 도시하는 바와 같이, 마이크로 렌즈(73)를 형성한 후에 스토퍼 전극(33)을 형성하려고 하면, 니켈 도금 공정의 약액(환원제)에 의해 마이크로 렌즈가 변질된다. 또한, 도 23(B)에 도시하는 바와 같이, 도포 얼룩을 회피하기 위해 스토퍼 전극(33)을 얇게 하면, 레이저 드릴 가공이 스토퍼 전극(33)에서 정지할 수가 없게 되어, 스토퍼 전극(33)을 관통하여 버린다. 이 결과, 스토퍼 전극(33)의 비산에 의해, 표면측 전극(21) 사이의 쇼트나 유리 기판인 제 2 기판(31)이나 마이크로 렌즈(73)에의 부착에 의한 차광이라는 문제가 발생한다.
본 발명이 해결하고자 하는 문제점은, 고체 촬상 장치의 기판을 관통하는 관통구멍의 형성에 레이저 드릴 가공과 같은 에너지 빔 가공을 이용하면, 에너지 빔 가공의 스토퍼가 되는 스토퍼 전극을 관통하여, 전극 재료의 비산, 부착이라는 문제가 발생하는, 또한, 에너지 빔 가공에 의한 관통을 방지하기 위해 스토퍼 전극을 두텁게 형성하면, 그 단차의 영향에 의해 그 후에 형성되는 컬러 필터층이나 마이크로 렌즈의 형성이 곤란해지는 점이다.
본 발명은, 컬러 필터층이나 마이크로 렌즈의 형성을 용이하게 하여, 고체 촬상 장치의 기판에 에너지 빔 가공에 의해 관통 전극이 형성되는 관통구멍을 형성하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 고체 촬상 장치는, 입사광을 광전 변환하는 수광부가 형성되고, 광 입사측에 배선부가 형성된 제 1 기판과, 상기 배선부가 형성된 측의 상기 제 1 기판에 소정 간격을 두고 마련된 광투과성을 갖는 제 2 기판과, 상기 제 1 기판에 형성된 관통구멍과, 상기 관통구멍 내에 형성된 관통 전극과, 상기 관통 전극에 접속되어서 상기 제 1 기판 표면에 형성된 표면측 전극과, 상기 관통 전극에 접속되어서 상기 제 1 기판 이면에 형성된 이면측 전극과, 상기 표면측 전극상에 형성되어서 상기 표면측 전극과 상기 제 2 기판의 사이를 매입하는 스토퍼 전극을 갖는다.
이 고체 촬상 장치에서는, 표면측 전극과 제 2 기판의 사이를 매입하는 스토퍼 전극을 갖기 때문에, 관통구멍을 에너지 빔 가공으로 형성한 경우, 스토퍼 전극을 관통하여도, 제 2 기판에 의해, 스토퍼 전극 재료의 비산이 방지된다.
본 발명의 고체 촬상 장치는, 입사광을 광전 변환하는 수광부가 형성되고, 광 입사측과는 반대측에 배선부가 형성된 제 1 기판과, 상기 수광부가 형성된 측의 상기 제 1 기판에 소정 간격을 두고 마련된 광투과성을 갖는 제 2 기판과, 상기 배선부가 형성된 측의 상기 제 1 기판에 접속층을 통하여 마련된 제 3 기판과, 상기 제 3 기판에 형성된 관통구멍과, 상기 관통구멍 내에 형성된 관통 전극과, 상기 관통 전극에 접속되어서 상기 접속층 내에 형성된 스토퍼 전극과, 상기 스토퍼 전극상에 형성되어 있는 표면측 전극과, 상기 표면측 전극상의 상기 제 1 기판에 마련된 개구부와, 상기 관통 전극에 접속되어서 상기 제 3 기판 이면에 형성된 이면측 전극을 갖는다.
이 고체 촬상 장치에서는, 스토퍼 전극을 갖기 때문에, 관통구멍을 에너지 빔 가공으로 형성한 경우, 스토퍼 전극에 의해 에너지 빔 가공이 정지된다.
본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법(제 1 제조 방법)은, 입사광을 광전 변환하는 수광부가 형성되고, 광 입사측에 배선부가 형성된 제 1 기판을 준비하는 공정과, 상기 제 1 기판상에 표면측 전극을 형성하는 공정과, 상기 배선부가 형성된 측의 상기 제 1 기판에 소정 간격을 두고 마련되는 광투과성을 갖는 제 2 기판을 준비하는 공정과, 상기 제 2 기판의 상기 제 1 기판과 대향시키는 면에, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 간격을 규정하고, 에너지 빔 가공에 의해 상기 제 1 기판에 관통구멍을 형성할 때의 스토퍼가 되는 스토퍼 전극을 형성하는 공정과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 상기 스토퍼 전극으로 규정된 간격으로 접합하는 공정과, 상기 제 1 기판에 상기 표면측 전극에 통하는 관통구멍을 형성하는 공정과, 상기 관통구멍 내에 상기 표면측 전극에 접속하는 관통 전극을 형성하는 공정과, 상기 제 1 기판 이면에 상기 관통 전극에 접속된 이면측 전극을 형성하는 공정을 갖는다.
본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법(제 1 제조 방법)에서는, 표면측 전극과 제 2 기판의 사이를 매입하는 스토퍼 전극을 갖기 때문에, 관통구멍을 에너지 빔 가공으로 형성한 경우, 스토퍼 전극에 의해, 가공이 정지된다.
본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법(제 2 제조 방법)은, 입사광을 광전 변환하는 수광부가 형성되고, 광 입사측에 배선부가 형성된 제 1 기판을 준비하는 공정과, 상기 제 1 기판상에 표면측 전극을 형성하는 공정과, 상기 제 1 기판의 상기 배선부상의 광 입사측에 컬러 필터층, 마이크로 렌즈를 형성한 후, 상기 마이크로 렌즈를 피복하는 광투과성을 갖는 보호막을 형성하는 공정과, 상기 표면측 전극상에 개구부를 형성하는 공정과, 상기 표면측 전극상의 상기 개구부에, 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 간격을 규정하고, 에너지 빔 가공에 의해 상기 제 1 기판에 관통구멍을 형성할 때의 스토퍼가 되는 스토퍼 전극을 형성하는 공정과, 상기 제 1 기판에 상기 스토퍼 전극으로 규정되는 간격을 두고 광투과성을 갖는 제 2 기판을 접합하는 공정과, 상기 제 1 기판에 상기 표면측 전극에 통하는 관통구멍을 형성하는 공정과, 상기 관통구멍 내에 상기 표면측 전극에 접속하는 관통 전극을 형성하는 공정과, 상기 제 1 기판 이면에 상기 관통 전극에 접속된 이면측 전극을 형성하는 공정을 갖는다.
본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법(제 2 제조 방법)에서는, 표면측 전극과 제 2 기판의 사이를 매입하는 스토퍼 전극을 갖기 때문에, 관통구멍을 에너지 빔 가공으로 형성한 경우, 스토퍼 전극을 관통하여도, 제 2 기판에 의해, 스토퍼 전극 재료의 비산이 방지된다.
본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법(제 3 제조 방법)은, 지지 기판에 지지된 제 1 기판에, 입사광을 광전 변환하는 수광부를 형성하고, 또한 배선부를 형성하는 공정과, 상기 배선부상에 표면측 전극을 형성하는 공정과, 상기 표면측 전극상에, 에너지 빔 가공에 의해 상기 제 1 기판에 관통구멍을 형성할 때의 스토퍼가 되는 스토퍼 전극을 형성하는 공정과, 상기 제 1 기판의 상기 스토퍼 전극측에 접속층을 통하여 제 3 기판을 접합하는 공정과, 상기 지지 기판을 제거하여 상기 제 1 기판을 노출시키는 공정과, 상기 제 1 기판에 상기 표면측 전극에 통하는 개구부를 형성하는 공정과, 상기 제 1 기판에 소정의 간격을 두고 광투과성을 갖는 제 2 기판을 접합하는 공정과, 상기 제 3 기판에 상기 스토퍼 전극에 통하는 관통구멍을 형성하는 공정과, 상기 관통구멍 내에 상기 스토퍼 전극에 접속하는 관통 전극을 형성하는 공정과, 상기 제 3 기판 이면에 상기 관통 전극에 접속된 이면측 전극을 형성하는 공정을 갖는다.
본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법(제 3 제조 방법)에서는, 스토퍼 전극을 갖기 때문에, 관통구멍을 에너지 빔 가공으로 형성한 경우, 스토퍼 전극에 의해 에너지 빔 가공이 정지된다.
본 발명의 고체 촬상 장치는, 컬러 필터층이나 마이크로 렌즈의 형성을 용이하게 하여, 고체 촬상 장치의 기판에 에너지 빔 가공에 의해 관통 전극이 형성되는 관통구멍을 형성하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 저비용으로 소형이며, 또한, 고 수율로 양산이 가능한 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 컬러 필터층이나 마이크로 렌즈의 형성을 용이하게 하여, 고체 촬상 장치의 기판에 에너지 빔 가공에 의해 관통 전극이 형성되는 관통구멍을 형성하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 저비용으로 소형이며, 또한, 고 수율로 양산이 가능한 고체 촬상 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 구성의 제 1 예를 도시한 개략 구성 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 구성의 제 2 예를 도시한 개략 구성 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 구성의 제 3 예를 도시한 개략 구성 단면도.
도 4의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 5의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 6의 A 및 B은 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 7의 A 내지 C는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 9의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 10의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 11의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 12의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 13의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 14의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 15의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 16의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 17의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 18의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 19의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 20의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 21은 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 22는 종래 기술의 한 예를 도시한 개략 구성 단면도.
도 23의 A 및 B는 종래 기술의 문제점을 도시한 개략 구성 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 구성의 제 2 예를 도시한 개략 구성 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 구성의 제 3 예를 도시한 개략 구성 단면도.
도 4의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 5의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 6의 A 및 B은 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 7의 A 내지 C는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 9의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 10의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 11의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 12의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 13의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 14의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 15의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 16의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 17의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 18의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 19의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 20의 A 및 B는 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 21은 본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예를 도시한 제조 공정 단면도.
도 22는 종래 기술의 한 예를 도시한 개략 구성 단면도.
도 23의 A 및 B는 종래 기술의 문제점을 도시한 개략 구성 단면도.
이하, 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 실시의 형태라고 한다)에 관해 설명한다.
<1. 제 1의 실시의 형태>
[고체 촬상 장치의 구성의 제 1 예]
본 발명의 제 1 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 구성의 제 1 예를, 도 1의 개략 구성 단면도에 의해 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 반도체 기판으로 이루어지는 제 1 기판(11)에는, 수광부(61)가 형성되어 있다. 이 제 1 기판(11)은, 예를 들면, 두께 500㎛ 내지 1000㎛, 예를 들면 775㎛의 N형 실리콘 기판이 사용되고 있다. 또한, 제 1 기판(11)에는, 수광부(61)에서 광전 변환된 전하를 증폭하여 출력하는 화소 내 트랜지스터군(도시 생략), 화소 내 트랜지스터군으로부터 출력된 신호 전극을 화상으로 처리하는 주변 회로부(도시 생략) 등이 형성되어 있다.
상기 제 1 기판(11)상에 층간 절연막(42), 배선(43)을 복수층으로 형성한 배선부(41)가 형성되어 있다. 층간 절연막(42)은, 예를 들면 산화 실리콘(SiO2)막으로 형성되고, 배선(43)은, 구리배선으로 형성되어 있다. 그리고 배선부(41) 표면은 평탄화되어 있다. 이하, 배선부(41)를 포함하여 제 1 기판(11)이라고 한다.
상기 제 1 기판(11)상에는 표면측 전극(21)이 형성되어 있다. 이 표면측 전극(21)은, 예를 들면 알루미늄으로 형성된다. 도시는 하고 있지 않지만, 표면측 전극(21)에 접속되는 알루미늄 배선도 형성되어도 좋다.
또한, 표면측 전극(21)을 피복하는 오버코트막(45), 평탄화막(46)이 형성되어 있다. 오버코트막(45)은, 예를 들면 P-SiN막으로 형성되어 있다. 평탄화막(46)은, 예를 들면 유기막으로 형성되어 있다.
또한 평탄화막(46)상에 컬러 필터층(71)이 형성되어 있다. 이 컬러 필터층(71)은, 두께가 300㎚ 내지 1000㎚로 형성되어 있다. 상기 컬러 필터층(71)상에는 마이크로 렌즈(73)가 형성되어 있다. 이 마이크로 렌즈(73)는, 예를 들면 감광성 유기막으로 형성되어 있다.
또한, 표면측 전극(21)상에는 개구부(47)가 형성되어 있다.
상기 배선부(41)가 형성된 측의 제 1 기판(11)에는, 표면측 전극(21)상에 접합되어 있는 스토퍼 전극(33)에 의해 소정 간격을 두고, 접착층(35)에 의해 접착된 광투과성을 갖는 제 2 기판(31)이 마련되어 있다. 이 제 2 기판(31)은, 예를 들면 유리 기판으로 이루어진다. 스토퍼 전극(33)은, 예를 들면, 니켈-인(Ni-P), 니켈 붕소(Ni-B) 등의 니켈 도금에 의해 형성되어 있는 것이고, 그 두께는, 예를 들면 10㎛로 되어 있다. 이 스토퍼 전극(33)은, 제 1 기판(11)을 에너지 빔 가공, 예를 들면 레이저 드릴 가공시에 관통구멍(13)을 형성한 때에, 스토퍼로서 기능하는 두께로 형성되어 있으면 된다. 따라서 10㎛의 두께로 한정되지 않고, 에너지 빔 가공의 강도에 따라서는, 예를 들면 5㎛이라도 좋다.
상기 제 1 기판(11)에는, 표면측 전극(21)에 통하는 관통구멍(13)이 형성되어 있다. 관통구멍(13) 내에는, 표면측 전극(21)에 접속하는 관통 전극(15)이 형성되어 있다. 또한 제 1 기판(11) 이면에 관통 전극(15)에 접속된 이면측 전극(17)이 형성되어 있다. 또한, 관통구멍(13) 내에 형성되는 관통 전극(15)은, 통상, 배리어 메탈(16)로서 Ti/TiN의 적층막을 통하여 형성되어 있다. 상기 배리어 메탈(16)은, 구리의 배리어 메탈이면 좋고, 탄탈계 재료, 예를 들면, Ta/TaN의 적층막이라도 좋다. 또한, 관통 전극(15)은, 구리 도금에 의해 매입되어 있지만, 구리 도금에 의해 관통구멍(13) 내를 충전하지 않고, 내벽만에 구리 도금이 형성되어 있어도 좋다.
상기한 바와 같이 고체 촬상 장치(1)가 구성되어 있다.
상기 제 1 예의 고체 촬상 장치(1)는, 컬러 필터층(71)이나 마이크로 렌즈(73)의 형성을 용이하게 하여, 고체 촬상 장치(1)의 제 1 기판(11)에 에너지 빔 가공에 의해 관통 전극(15)이 형성되는 관통구멍(13)을 형성하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 저비용으로 소형이며, 또한, 고 수율로 양산이 가능한 고체 촬상 장치(1)를 제공할 수 있다.
[고체 촬상 장치의 구성의 제 2 예]
본 발명의 제 1 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 구성의 제 2 예를, 도 2의 개략 구성 단면도에 의해 설명한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 반도체 기판으로 이루어지는 제 1 기판(11)에는, 수광부(61)가 형성되어 있다. 이 제 1 기판(11)은, 예를 들면, 두께 500㎛ 내지 1000㎛, 예를 들면 775㎛의 N형 실리콘 기판이 사용되고 있다. 또한, 제 1 기판(11)에는, 수광부(61)에서 광전 변환된 전하를 증폭하여 출력하는 화소 내 트랜지스터군(도시 생략), 화소 내 트랜지스터군으로부터 출력된 신호 전극을 화상으로 처리하는 주변 회로부(도시 생략) 등이 형성되어 있다.
상기 제 1 기판(11)상에 층간 절연막(42), 배선(43)을 복수층으로 형성한 배선부(41)가 형성되어 있다. 층간 절연막(42)은, 예를 들면 산화 실리콘(SiO2)막으로 형성되고, 배선(43)은, 구리배선으로 형성되어 있다. 그리고 배선부(41) 표면은 평탄화되어 있다. 이하, 배선부(41)를 포함하여 제 1 기판(11)이라고 한다.
상기 제 1 기판(11)상에는 표면측 전극(21)이 형성되어 있다. 이 표면측 전극(21)은, 예를 들면 알루미늄으로 형성된다. 도시는 하고 있지 않지만, 표면측 전극(21)에 접속된 알루미늄 배선도 형성되어도 좋다.
또한, 표면측 전극(21)을 피복하는 오버코트막(45), 평탄화막(46)이 형성되어 있다. 오버코트막(45)은, 예를 들면 P-SiN막으로 형성되어 있다. 평탄화막(46)은, 예를 들면 유기막으로 형성되어 있다.
또한 평탄화막(46)상에 컬러 필터층(71)이 형성되어 있다. 이 컬러 필터층(71)은, 두께가 300㎚ 내지 1000㎚로 형성되어 있다. 상기 컬러 필터층(71)상에는 마이크로 렌즈(73)가 형성되어 있다. 이 마이크로 렌즈(73)는, 예를 들면 감광성 유기막으로 형성되어 있다.
상기 마이크로 렌즈(73)를 피복하는 광투과성을 갖는 보호막(75)이 형성되어 있다. 이 보호막(75)에는, 마이크로 렌즈(73) 표면에서 저반사막이 되는 재질이 선택되고, 예를 들면 저온 CVD법이나 스퍼터링법으로 형성한 산화 실리콘(SiO2)막에 불소를 함유시켜서 굴절율을 저하시킨 재료가 사용되고 있다. 상기 산화 실리콘막에는 스핀 온글라스를 사용하여도 좋다.
또한, 표면측 전극(21)상에는 개구부(47)가 형성되어 있다.
상기 배선부(41)가 형성된 측의 제 1 기판(11)에는, 표면측 전극(21)상에 접합되어 있는 스토퍼 전극(33)에 의해 소정 간격을 두고, 접착층(35)에 의해 접착된 광투과성을 갖는 제 2 기판(31)이 마련되어 있다. 이 제 2 기판(31)은, 예를 들면 유리 기판으로 이루어진다. 스토퍼 전극(33)은, 예를 들면, 니켈-인(Ni-P), 니켈 붕소(Ni-B) 등의 니켈 도금에 의해 형성되어 있는 것이고, 그 두께는, 예를 들면 10㎛로 되어 있다. 이 스토퍼 전극(33)은, 제 1 기판(11)을 에너지 빔 가공, 예를 들면 레이저 드릴 가공시에 관통구멍(13)을 형성한 때에, 스토퍼로서 기능하는 두께로 형성되어 있으면 된다. 따라서 10㎛의 두께로 한정되지 않고, 에너지 빔 가공의 강도에 따라서는, 예를 들면 5㎛이라도 좋다.
상기 제 1 기판(11)에는, 표면측 전극(21)에 통하는 관통구멍(13)이 형성되어 있다. 관통구멍(13) 내에는, 표면측 전극(21)에 접속하는 관통 전극(15)이 형성되어 있다. 또한 제 1 기판(11) 이면에 관통 전극(15)에 접속된 이면측 전극(17)이 형성되어 있다. 또한, 관통구멍(13) 내에 형성되는 관통 전극(15)은, 통상, 배리어 메탈(16)로서 Ti/TiN의 적층막을 통하여 형성되어 있다. 상기 배리어 메탈(16)은, 구리의 배리어 메탈이면 좋고, 탄탈계 재료, 예를 들면, Ta/TaN의 적층막이라도 좋다. 또한, 관통 전극(15)은, 구리 도금에 의해 매입되어 있지만, 구리 도금에 의해 관통구멍(13) 내를 충전하지 않고, 내벽만에 구리 도금이 형성되어 있어도 좋다.
상기한 바와 같이 고체 촬상 장치(1)가 구성되어 있다.
상기 제 2 예의 고체 촬상 장치(1)는, 컬러 필터층(71)이나 마이크로 렌즈(73)의 형성을 용이하게 하여, 고체 촬상 장치(1)의 제 1 기판(11)에 에너지 빔 가공에 의해 관통 전극(15)이 형성되는 관통구멍(13)을 형성하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 저비용으로 소형이며, 또한, 고 수율로 양산이 가능한 고체 촬상 장치(1)를 제공할 수 있다.
[고체 촬상 장치의 구성의 제 3 예]
본 발명의 제 1 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 구성의 제 3 예를, 도 3의 개략 구성 단면도에 의해 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 반도체 기판으로 이루어지는 제 1 기판(11)에는, 수광부(61)가 형성되어 있다. 이 제 1 기판(11)은, 예를 들면, 두께 500㎛ 내지 1000㎛, 예를 들면 775㎛의 N형 실리콘 기판이 사용되고 있다. 또한, 제 1 기판(11)에는, 수광부(61)에서 광전 변환된 전하를 증폭하여 출력하는 화소 내 트랜지스터군(도시 생략), 화소 내 트랜지스터군으로부터 출력된 신호 전극을 화상으로 처리하는 주변 회로부(도시 생략) 등이 형성되어 있다.
상기 제 1 기판(11)(이면측)의 상기 수광부(61)가 형성되어 있는 측과는 반대측(표면측)에는, 층간 절연막(42), 배선(43)을 복수층으로 형성한 배선부(41)가 형성되어 있다. 층간 절연막(42)은, 예를 들면 산화 실리콘(SiO2)막으로 형성되고, 배선(43)은, 구리배선으로 형성되어 있다. 그리고 배선부(41) 표면은 평탄화되어 있다. 이하, 배선부(41)를 포함하여 제 1 기판(11)이라고 한다.
상기 제 1 기판(11)(표면측)의 배선부(41)에는 표면측 전극(21)이 형성되어 있다. 이 표면측 전극(21)은, 예를 들면 알루미늄으로 형성된다. 도시는 하고 있지 않지만, 표면측 전극(21)에 접속되는 알루미늄 배선도 형성되어도 좋다.
또한 제 1 기판(11)(이면측)에는 평탄화막(46)을 통하여 컬러 필터층(71)이 형성되어 있다. 평탄화막(46)은, 예를 들면 유기막으로 형성되어 있다. 상기 컬러 필터층(71)은, 두께가 300㎚ 내지 1000㎚로 형성되어 있다. 또한, 상기 컬러 필터층(71)상에는 마이크로 렌즈(73)가 형성되어 있다. 이 마이크로 렌즈(73)는, 예를 들면 감광성 유기막으로 형성되어 있다.
또한, 표면측 전극(21)상에는 개구부(47)가 형성되어 있고, 표면측 전극(21)이 노출되어 있다.
또한, 상기 마이크로 렌즈(73)가 형성된 측의 제 1 기판(11)에는, 접착층(35)에 의해 접착된 광투과성을 갖는 제 2 기판(31)이 마련되어 있다. 제 2 기판(31)은, 예를 들면 유리 기판으로 이루어진다.
한편, 상기 배선부(41)가 형성된 측의 제 1 기판(11)(표면측)에는, 표면측 전극(21)상에 접합되어 있는 스토퍼 전극(33)에 의해 소정 간격을 두고, 접착층(36)에 의해 접착된 제 3 기판(37)이 마련되어 있다. 스토퍼 전극(33)은, 예를 들면, 니켈-인(Ni-P), 니켈 붕소(Ni-B) 등의 니켈 도금에 의해 형성되어 있는 것이고, 그 두께는, 예를 들면 10㎛로 되어 있다. 이 스토퍼 전극(33)은, 제 1 기판(11)을 에너지 빔 가공, 예를 들면 레이저 드릴 가공시에 관통구멍(13)을 형성한 때에, 스토퍼로서 기능하는 두께로 형성되어 있으면 된다. 따라서 10㎛의 두께로 한정되지 않고, 에너지 빔 가공의 강도에 따라서는, 예를 들면 5㎛이라도 좋다.
상기 제 3 기판(37)에는, 스토퍼 전극(33)에 통하는 관통구멍(39)이 형성되어 있다. 관통구멍(39) 내에는, 스토퍼 전극(33)에 접속하는 관통 전극(15)이 형성되어 있다. 또한 제 3 기판(37) 이면에 관통 전극(15)에 접속된 이면측 전극(17)이 형성되어 있다. 또한, 관통구멍(13) 내에 형성되는 관통 전극(15)은, 통상, 배리어 메탈(16)로서 Ti/TiN의 적층막을 통하여 형성되어 있다. 상기 배리어 메탈(16)은, 구리의 배리어 메탈이면 좋고, 탄탈계 재료, 예를 들면, Ta/TaN의 적층막이라도 좋다. 또한, 관통 전극(15)은, 구리 도금에 의해 매입되어 있지만, 구리 도금에 의해 관통구멍(39) 내를 충전하지 않고, 내벽만에 구리 도금이 형성되어 있어도 좋다.
상기한 바와 같이 고체 촬상 장치(1)가 구성되어 있다.
상기 제 3 예의 고체 촬상 장치(1)는, 컬러 필터층(71)이나 마이크로 렌즈(73)의 형성을 용이하게 하여, 고체 촬상 장치(1)의 제 3 기판(37)에 에너지 빔 가공에 의해 관통 전극(15)이 형성되는 관통구멍(39)을 형성하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 저비용으로 소형이며, 또한, 고 수율로 양산이 가능한 고체 촬상 장치(1)를 제공할 수 있다.
<2. 제 2의 실시의 형태>
[고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예]
본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를, 도 4의 A 내지 도 8의 제조 공정 단면도에 의해 설명한다.
도 4의 A에 도시하는 바와 같이, 반도체 기판으로 이루어지는 제 1 기판(11)을 준비한다. 이 제 1 기판(11)은, 예를 들면, 두께 500㎛ 내지 1000㎛, 예를 들면 775㎛의 N형 실리콘 기판을 사용한다. 이 제 1 기판(11)의 표면을 산화하여, 산화 실리콘(SiO2)막(도시 생략)을 예를 들면 10㎛ 내지 30㎚의 두께로 형성한다. 뒤이어, 감압 CVD에 의해, 질화 실리콘(Si3N4)막(도시 생략)을 예를 들면 80㎚ 내지 150㎚의 두께로 형성한다. 다음에, 상기 제 1 기판(11)의 소자 분리 영역의 형성부에 100㎚ 내지 400㎚의 깊이의 홈을 형성하고, 고밀도 플라즈마 CVD법 등의 성막 기술에 의해, 그 홈에 산화 실리콘을 매입한다. 그 후, 잉여의 산화 실리콘을 CMP에 의해 제거하여 표면을 평탄화한다. 이 CMP로는, 상기 질화 실리콘막이 연마 스토퍼가 된다. 뒤이어, 열 인산을 사용한 웨트 에칭을 행하여, 질화 실리콘막을 제거하고, 소자 분리 영역(51)을 형성한다.
다음에, 도 4의 B에 도시하는 바와 같이, 제 1 기판(11)에 산화 실리콘막을 형성한다. 이 산화 실리콘막은, 예를 들면 제 1 기판(11) 표면을 1000℃ 내지 1100℃의 온도로 열산화하여 5㎚ 내지 15㎚의 막두께의 SiO2막을 생성하여 형성된다. 뒤이어, 이 산화 실리콘막상에 포토레지스트 패턴(도시 생략)을 형성하고, 그것을 마스크로 하여, 제 1 기판(11)에 P형의 웰 영역(53)을 형성한다. 또한 MOS형 트랜지스터의 임계치를 제어하는 이온 주입을 행한다. 뒤이어, 산화 실리콘막을 불화수소산 등으로 웨트 에칭으로 제거한 후, 제 1 기판(11)의 표면에 게이트 절연막(55)을 형성한다. 이 게이트 절연막(55)은, 예를 들면, 제 1 기판(11) 표면을 1000℃ 내지 1100℃의 온도로 열산화하여, 5㎚ 내지 15㎚의 두께의 산화 실리콘막으로 형성된다. 물론, 통상의 MOS 트랜지스터에 사용되는 게이트 절연막 재료로 형성할 수 있다.
다음에, 게이트 전극층을 형성한다. 이 게이트 전극층은, 예를 들면 CVD법에 의해, 100㎚ 내지 200㎚의 두께의 폴리실리콘층으로 형성된다. 물론, 금속 게이트 전극으로 하는 경우에는 금속층을 형성하여도 좋다. 그 후, 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용한 에칭 가공을 행하여 게이트 전극(57)을 형성한다.
또한, 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 이온 주입에 의해 제 1 기판(11)에 수광부(61)를 형성한다. 그 후, 이 포토레지스트 패턴을 제거한다. 뒤이어, 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 이온 주입에 의해 형성하여 게이트 전극(57)에 대해 자기(自己)정합적으로 LDD 영역과 고농도 확산층으로 이루어지는 소스/드레인 영역(58, 59)을 형성한다. 또한, 게이트 전극(57)과 소스/드레인 영역(58, 59)상에, 필요에 응하여, 실리사이드층(도시 생략)을 형성하여도 좋다. 이 실리사이드층의 형성은, 자기정합적으로 실리사이드를 형성하는 이른바 살리사이드 프로세스를 이용할 수 있다. 이와 같이 하여, MOS 트랜지스터(54)가 형성된다.
다음에, 도 5의 A에 도시하는 바와 같이, 제 1 기판(11)상에 상기 MOS 트랜지스터(54)를 피복하는 층간 절연막(42), 상기 MOS 트랜지스터(54) 등에 접속되는 배선(43)(콘택트 전극(44)도 포함한다)을 복수층으로 형성한 배선부(41)를 형성한다. 예를 들면, CVD법에 의해, 게이트 전극(57)을 덮는 층간 절연막(42)을, 예를 들면 산화 실리콘(SiO2)막으로 형성하고, CMP에 의해 표면의 평탄화를 행한다. 소스/드레인 영역(58, 59)과 게이트 전극(57)에 대한 콘택트 전극(44)을 형성한다. 콘택트 전극(44)은, 전극 형성 영역이 되는 개구부 내에, 티탄(Ti)과 질화 티탄(TiN)을 적층한 배리어 메탈층을 통하여 텅스텐층을 매입하고, 잉여 부분을 CMP나 에치 백에 의해 제거하여 형성된다. 이 결과, 개구부 내에 배리어 메탈층을 통하여 텅스텐층으로 이루어지는 콘택트 전극(44)이 형성된다. 또한 층간 절연막(42)을 적층하여, 개구부를 형성하여, 배리어 메탈층과 도금에 의한 구리배선층을 형성하고, CMP에 의한 평탄화 공정을 경유하여 배선(43)을 형성한다. 이와 같은 층간 절연막(42)의 형성, 배선(43)의 형성을 반복하여 행함으로써, 복수층의 배선(43)을 갖는 배선부(41)가 형성된다.
다음에, 도 5의 B에 도시하는 바와 같이, 상기 제 1 기판(11)상에 표면측 전극(21)을 형성한다. 상기 표면측 전극(21)은, 예를 들면 알루미늄으로 형성된다. 이 때, 도시는 하고 있지 않지만, 표면측 전극(21)에 접속되는 알루미늄 배선도 형성되어도 좋다.뒤이어, 예를 들면 플라즈마 CVD에 의해, 오버코트막(45)을 예를 들면 P-SiN막으로 형성한다. 또한 평탄화막(46)을 형성한다. 이 평탄화막(46)은, 예를 들면 유기막으로 형성된다. 뒤이어, 평탄화막(46)상에 컬러 필터층(71)을, 예를 들면 도포, 노광, 현상 등의 공정에 의해 형성한다. 이 컬러 필터층(71)의 도포에 즈음하여서는, 표면측 전극(21)의 두께가 300㎚ 내지 1000㎚로 얇기 때문에, 고체 촬상 소자의 촬상 특성에 악영향이 되는 도포 얼룩을 발생시키는 일 없이 도포할 수 있다.
다음에, 도 6의 A에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터층(71)상에 마이크로 렌즈(73)를 형성한다. 이 마이크로 렌즈(73)는, 예를 들면 감광성 유기막을 형성한 후, 표면측 전극(21)상에 개구부를 형성한다. 또한, 감광성의 렌즈 가공용 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이 때 표면측 전극(21)을 재차 개구하고, 열처리에 의해 구면형상으로 플로우시킨다. 그리고 전면 에칭에 의해 구면형상의 형상을 마이크로 렌즈가 되는 감광성 유기막에 전사시킴으로써, 상기 마이크로 렌즈(73)가 형성된다. 이 때 표면측 전극(21)상에는 개구부(47)가 형성된다.
다음에, 도 6의 B에 도시하는 바와 같이, 표면측 전극(21)에, 프로버(81)를 대여서, 촬상 특성 등의 측정 공정을 행한다.
다음에, 도 7의 A에 도시하는 바와 같이, 백 그라인드 공정을 경유하여, 제 1 기판(11)을, 예를 들면 100㎛로부터 400㎛의 두께로 가공한다. 이하, 배선부(41), 오버코트막(45), 평탄화막(46)을 포함하여 제 1 기판(11)이라고 한다.
다음에, 도 7의 B에 도시하는 바와 같이, 상기 배선부(41)(상기 도 7(7) 참조)가 형성된 측의 제 1 기판(11)에 소정 간격을 두고 마련되는 광투과성을 갖는 제 2 기판(31)을 준비한다. 이 제 2 기판(31)은, 예를 들면 유리 기판으로 이루어진다. 상기 제 2 기판(31)의 상기 제 1 기판(11)(배선부(41)측)과 대향시키는 면에, 제 1 기판(11)과 제 2 기판(31)의 간격을 규정하고, 에너지 빔 가공에 의해 제 1 기판(11)에 관통구멍을 형성할 때의 스토퍼가 되는 스토퍼 전극(33)을 형성한다. 스토퍼 전극(33)은, 예를 들면, 니켈-인(Ni-P), 니켈 붕소(Ni-B) 등의 니켈 도금에 의해 형성된다. 그리고, 스토퍼 전극(33)은, 제 1 기판(11)의 표면측 전극(21)에 대향하는 제 2 기판(31)의 위치에 형성된다. 이 스토퍼 전극(33)의 두께는, 예를 들면 10㎛로 한다. 이 스토퍼 전극(33)은, 후의 공정인 에너지 빔 가공, 예를 들면 레이저 드릴 가공시에, 충분히 스토퍼로서 기능하는 두께로 형성된다.
도 7의 C에 도시하는 바와 같이, 접착층(35)을 통하여 제 1 기판(11)과 제 2 기판(31)을 접합한다. 이 때 제 2 기판(31)측에 형성한 스토퍼 전극(33)은 제 1 기판(11)의 표면측 전극(21)에 접합하는 위치에 형성되어 있다. 이 접합에서, 제 1 기판(11)과 제 2 기판(31)을 스토퍼 전극(33)의 두께로 규정된 간격으로 접합된다.
이 실시예에서, 상기 백 그라인드 공정 후에 제 2 기판(31)을 접합하는 공정을 행하였지만, 순번은 반대라도 좋다. 즉 제 2 기판(31) 접합 후에 백 그라인드 공정을 행하여도 좋다.
다음에, 제 1 기판(11)에 표면측 전극(21)에 통하는 관통구멍(13)을 형성한다. 상기 관통구멍(13)의 형성에는, 에너지 빔 가공을 이용한다. 예를 들면 레이저 드릴 가공을 이용한다. 예를 들면, 탄산가스 레이저 가공기나 YAG 레이저광의 제 3 고조파의 파장 355㎚를 이용한 레이저 가공기를 이용한다. 또한, 어브레이전 효과를 이용함에 의해, 실리콘을 용해시키지 않고서 직접 기화할 수 있다. 예를 들면, 깊이 100㎛, 직경 30㎛ 정도의 관통구멍(13)이라면, 10만개/분의 개구를 형성할 수 있다. 고체 촬상 장치의 1칩당의 개구수를 100개, 300㎜ 웨이퍼 1장에서 취하여지는 칩 수를 2000개로 가정하면, 약 2분에 웨이퍼 1장의 개구 가공이 완료되고, 종래의 노광과 에칭에 의한 개구 형성에 비하여 단시간, 저비용의 작업이 가능해진다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 관통구멍(13) 내에 표면측 전극(21)에 접속하는 관통 전극(15)을 형성한다. 또한 제 1 기판(11) 이면에 관통 전극(15)에 접속된 이면측 전극(17)을 형성한다. 상기 공정은, 예를 들면 관통구멍(13)을 형성한 후, 그 관통구멍(13) 내에 산화 실리콘(SiO2)막(도시 생략)을 형성하여 실리콘 기판과 전기적으로 절연하고, 재차, 관통구멍(13) 저부(底部)의 산화 실리콘막을 제거한 후에, 배리어 메탈(16)로서 Ti/TiN의 적층막을 스퍼터링에 의해 형성한다. 그 후, 필요에 응하여 배리어 메탈 상층에 전극용 시드층(무전계 구리)을 사전에 피복하여 둔다. 그 후 구리 도금을 행한다. 또한, 구리 도금은 관통구멍(13) 내에 충전하지 않고, 내벽만에 하여도 좋다.
상기한 바와 같이 고체 촬상 장치(1)가 형성된다.
상기 제 1 예의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 컬러 필터층(71)이나 마이크로 렌즈(73)의 형성을 용이하게 하여, 고체 촬상 장치(1)의 제 1 기판(11)에 에너지 빔 가공에 의해 관통 전극(15)이 형성되는 관통구멍(13)을 형성하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 저비용으로 소형이며, 또한, 고 수율로 양산이 가능한 고체 촬상 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
[고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예]
본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를, 도 9의 A 내지 도 14의 B의 제조 공정 단면도에 의해 설명한다.
도 9의 A에 도시하는 바와 같이, 반도체 기판으로 이루어지는 제 1 기판(11)을 준비한다. 이 제 1 기판(11)은, 예를 들면, 두께 500㎛ 내지 1000㎛, 예를 들면 775㎛의 N형 실리콘 기판을 사용한다. 이 제 1 기판(11)의 표면을 산화하여, 산화 실리콘(SiO2)막(도시 생략)을 예를 들면 10㎛ 내지 30㎚의 두께로 형성한다. 뒤이어, 감압 CVD에 의해, 질화 실리콘(Si3N4)막(도시 생략)을 예를 들면 80㎚ 내지 150㎚의 두께로 형성한다. 다음에, 상기 제 1 기판(11)의 소자 분리 영역의 형성부에 100㎚ 내지 400㎚의 깊이의 홈을 형성하고, 고밀도 플라즈마 CVD법 등의 성막 기술에 의해, 그 홈에 산화 실리콘을 매입한다. 그 후, 잉여의 산화 실리콘을 CMP에 의해 제거하여 표면을 평탄화한다. 이 CMP에서는, 상기 질화 실리콘막이 연마 스토퍼가 된다. 뒤이어, 열 인산을 사용한 웨트 에칭을 행하여, 질화 실리콘막을 제거하여, 소자 분리 영역(51)을 형성한다.
도 9의 B에 도시하는 바와 같이, 제 1 기판(11)에 산화 실리콘막을 형성한다. 이 산화 실리콘막은, 예를 들면 제 1 기판(11) 표면을 1000℃ 내지 1100℃의 온도로 열산화하여 5㎚ 내지 15㎚의 막두께의 SiO2막을 생성하여 형성된다. 뒤이어, 이 산화 실리콘막상에 포토레지스트 패턴(도시 생략)을 형성하고, 그것을 마스크로 하여, 제 1 기판(11)에 P형의 웰 영역(53)을 형성한다. 또한 MOS형 트랜지스터의 임계치를 제어하는 이온 주입을 행한다. 뒤이어, 산화 실리콘막을 불화수소산 등으로 웨트 에칭으로 제거한 후, 제 1 기판(11)의 표면에 게이트 절연막(55)을 형성한다. 이 게이트 절연막(55)은, 예를 들면, 제 1 기판(11) 표면을 1000℃ 내지 1100℃의 온도로 열산화하여, 5㎚ 내지 15㎚의 두께의 산화 실리콘막으로 형성된다. 물론, 통상의 MOS 트랜지스터에 사용되는 게이트 절연막 재료로 형성할 수 있다.
다음에, 게이트 전극층을 형성한다. 이 게이트 전극층은, 예를 들면 CVD법에 의해, 100㎚ 내지 200㎚의 두께의 폴리실리콘층으로 형성된다. 물론, 금속 게이트 전극으로 하는 경우에는 금속층을 형성하여도 좋다. 그 후, 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용한 에칭 가공을 행하여 게이트 전극(57)을 형성한다.
또한, 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 이온 주입에 의해 제 1 기판(11)에 수광부(61)를 형성한다. 그 후, 이 포토레지스트 패턴을 제거한다. 뒤이어, 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 이온 주입에 의해 형성하여 게이트 전극(57)에 대해 자기정합적으로 LDD 영역과 고농도 확산층으로 이루어지는 소스/드레인 영역(58, 59)을 형성한다. 또한, 게이트 전극(57)과 소스/드레인 영역(58, 59)상에, 필요에 응하여, 실리사이드층(도시 생략)을 형성하여도 좋다. 이 실리사이드층의 형성은, 자기정합적으로 실리사이드를 형성하는 이른바 살리사이드 프로세스를 이용할 수 있다. 이와 같이 하여, MOS 트랜지스터(54)가 형성된다.
도 10의 A에 도시하는 바와 같이, 제 1 기판(11)상에 상기 MOS 트랜지스터(54)를 피복하는 층간 절연막(42), 상기 MOS 트랜지스터(54) 등에 접속되는 배선(43)(콘택트 전극(44)도 포함한다)을 복수층으로 형성하는 배선부(41)를 형성한다. 예를 들면, CVD법에 의해, 게이트 전극(57)을 덮는 층간 절연막(42)을, 예를 들면 산화 실리콘(SiO2)막으로 형성하고, CMP에 의해 표면의 평탄화를 행한다. 소스/드레인 영역(58, 59)과 게이트 전극(57)에 대한 콘택트 전극(44)을 형성한다. 콘택트 전극(44)은, 전극 형성 영역이 되는 개구부 내에, 티탄(Ti)과 질화 티탄(TiN)을 적층한 배리어 메탈층을 통하여 텅스텐층을 매입하고, 잉여 부분을 CMP나 에치 백에 의해 제거하여 형성된다. 이 결과, 개구부 내에 배리어 메탈층을 통하여 텅스텐층으로 이루어지는 콘택트 전극(44)이 형성된다. 또한 층간 절연막(42)을 적층하여, 개구부를 형성하고, 배리어 메탈층과 도금에 의한 구리배선층을 형성하고, CMP에 의한 평탄화 공정을 경유하여 배선(43)을 형성한다. 이와 같은 층간 절연막(42)의 형성, 배선(43)의 형성을 반복하여 행함으로써, 복수층의 배선(43)을 갖는 배선부(41)가 형성된다.
도 10의 B에 도시하는 바와 같이, 상기 제 1 기판(11)상에 표면측 전극(21)을 형성한다. 상기 표면측 전극(21)은, 예를 들면 알루미늄으로 형성되는 이 때, 도시는 하고 있지 않지만, 표면측 전극(21)에 접속되는 알루미늄 배선도 형성되어도 좋다. 뒤이어, 예를 들면 플라즈마 CVD에 의해, 오버코트막(45)을 예를 들면 P-SiN막으로 형성한다. 또한 평탄화막(46)을 형성한다. 이 평탄화막(46)은, 예를 들면 유기막으로 형성된다. 뒤이어, 평탄화막(46)상에 컬러 필터층(71)을, 예를 들면 도포, 노광, 현상 등의 공정에 의해 형성한다. 이 컬러 필터층(71)의 도포에 즈음하여서는, 표면측 전극(21)의 두께가 300㎚ 내지 1000㎚로 얇기 때문에, 고체 촬상 소자의 촬상 특성에 악영향이 되는 도포 얼룩을 발생시키는 일 없이 도포할 수 있다.
다음에, 도 11의 A에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터층(71)상에 마이크로 렌즈(73)를 형성한다. 마이크로 렌즈(73)의 형성방법은, 실시예 1과 마찬가지이다. 상기 마이크로 렌즈(73)를 피복하는 광투과성을 갖는 보호막(75)을 형성한다. 이 보호막(75)에는, 마이크로 렌즈(73) 표면에서 저반사막이 되는 재질이 선택되고, 예를 들면 저온 CVD법이나 스퍼터링법으로 형성한 산화 실리콘(SiO2)막에 불소를 함유시켜서 굴절율을 저하시킨 재료를 사용한다. 상기 산화 실리콘막은 스핀 온 글라스를 사용하여도 좋다. 그 후, 보호막(75) 표면을, 예를 들면 에치 백이나 CMP 등을 행하여, 평탄화하여도 좋다.
또는, 도 11의 B에 도시하는 바와 같이, 상기한 바와 같은 평탄화 공정을 경유하지 않고서 저반사막으로 이루어지는 보호막(75)을 형성하여도 좋다.
다음에, 도 12의 A에 도시하는 바와 같이, 표면측 전극(21)상에 개구부(47)를 형성한다. 이 개구부(47)의 형성에는, 예를 들면 포토 레지스트 마스크를 이용한 에칭 가공에 의한다.
다음에, 도 12의 B에 도시하는 바와 같이, 표면측 전극(21)에, 프로버(81)를 대여서, 촬상 특성 등의 측정 공정을 행한다.
다음에, 도 13의 A에 도시하는 바와 같이, 상기 표면측 전극(21)상의 상기 개구부(47)에, 제 1 기판(11)과 제 2 기판(31)의 간격을 규정하고, 에너지 빔 가공에 의해 제 1 기판(11)에 관통구멍을 형성할 때의 스토퍼가 되는 스토퍼 전극(33)을 형성한다. 스토퍼 전극(33)은, 예를 들면, 니켈-인(Ni-P), 니켈 붕소(Ni-B) 등의 니켈 도금에 의해, 표면측 전극(21)상에 형성된 개구부(47)에 형성된다. 이 도금 공정일 때, 유기막으로 이루어지는 마이크로 렌즈(73)는, 무기 재료인 보호막(75)에 덮히여 있기 때문에, 도금 공정을 경유하여도 마이크로 렌즈(73)가 변질되는 일은 없다. 그리고, 스토퍼 전극(33)은, 제 1 기판(11)의 표면측 전극(21)에 대향하는 제 2 기판(31)의 위치에 형성된다. 이 스토퍼 전극(33)의 두께는, 예를 들면 10㎛로 한다. 이 스토퍼 전극(33)은, 후의 공정인 에너지 빔 가공, 예를 들면 레이저 드릴 가공시에, 충분히 스토퍼로서 기능하는 두께로 형성된다. 또한 스토퍼 전극(33)은, 컬러 필터층(71)이나 마이크로 렌즈(73)를 형성한 후에 형성하고 있기 때문에, 컬러 필터층(71)이나 마이크로 렌즈(73)의 재료를 회전 도포로 도포 형성할 때에, 도포 얼룩을 일으키는 일도 없다.
다음에, 도 13의 B에 도시하는 바와 같이, 백 그라인드 공정을 경유하여, 제 1 기판(11)을, 예를 들면 100㎛로부터 400㎛의 두께로 가공한다. 이하, 배선부(41), 오버코트막(45), 평탄화막(46)을 포함하여 제 1 기판(11)이라고 한다.
도 14의 A에 도시하는 바와 같이, 상기 배선부(41)(상기 도 13(10) 참조)가 형성된 측의 제 1 기판(11)에 소정 간격을 두고 마련된 광투과성을 갖는 제 2 기판(31)을 준비한다. 이 제 2 기판(31)은, 예를 들면 유리 기판으로 이루어진다. 그리고, 접착층(35)을 통하여 제 1 기판(11)과 제 2 기판(31)을 접합한다. 이 접합에서는, 제 1 기판(11)과 제 2 기판(31)을 스토퍼 전극(33)의 두께로 규정된 간격으로 접합된다.
이 실시예에 있어서, 상기 백 그라인드 공정 후에 제 2 기판(31)을 접합하는 공정을 행하였지만, 순번은 반대라도 좋다. 즉 제 2 기판(31) 접합 후에 백 그라인드 공정을 행하여도 좋다.
다음에, 제 1 기판(11)에 표면측 전극(21)에 통하는 관통구멍(13)을 형성한다. 상기 관통구멍(13)의 형성에는, 에너지 빔 가공을 이용한다. 예를 들면 레이저 드릴 가공을 이용한다. 예를 들면, 탄산가스 레이저 가공기나 YAG 레이저광의 제 3 고조파의 파장 355㎚를 이용한 레이저 가공기를 이용한다. 또한, 어브레이전 효과를 이용함에 의해, 실리콘을 용해시키지 않고서 직접 기화할 수 있다. 예를 들면, 깊이 100㎛, 직경 30㎛ 정도의 관통구멍(13)이라면, 10만개/분의 개구를 형성할 수 있다. 고체 촬상 장치의 1칩당의 개구수를 100개, 300㎜ 웨이퍼 1장에서 취하여지는 칩 수를 2000개로 가정하면, 약 2분에 웨이퍼 1장의 개구 가공이 완료되고, 종래의 노광과 에칭에 의한 개구 형성에 비하여 단시간, 저비용의 작업이 가능해진다.
도 14의 B에 도시하는 바와 같이, 관통구멍(13) 내에 표면측 전극(21)에 접속하는 관통 전극(15)을 형성한다. 또한 제 1 기판(11) 이면에 관통 전극(15)에 접속된 이면측 전극(17)을 형성한다. 상기 공정은, 예를 들면 관통구멍(13)을 형성한 후, 그 관통구멍(13) 내에 산화 실리콘(SiO2)막(도시 생략)을 형성하여 실리콘 기판과 전기적으로 절연하고, 재차, 관통구멍(13) 저부의 산화 실리콘막을 제거한 후에, 배리어 메탈(16)로서 Ti/TiN의 적층막을 스퍼터링에 의해 형성한다. 그 후, 필요에 응하여 배리어 메탈 상층에 전극용 시드층(무전계 구리)을 사전에 피복하여 둔다. 그 후 구리 도금을 행한다. 또한, 구리 도금은 관통구멍(13) 내에 충전하지 않고, 내벽만에 하여도 좋다.
상기한 바와 같이 고체 촬상 장치(1)가 형성된다.
상기 제 2 예의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 컬러 필터층(71)이나 마이크로 렌즈(73)의 형성을 용이하게 하여, 고체 촬상 장치(1)의 제 1 기판(11)에 에너지 빔 가공에 의해 관통 전극(15)이 형성되는 관통구멍(13)을 형성하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 저비용으로 소형이며, 또한, 고 수율로 양산이 가능한 고체 촬상 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
[고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예]
본 발명의 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 3 예를, 도 15의 A 내지 도 21의 제조 공정 단면도에 의해 설명한다.
도 15의 A에 도시하는 바와 같이, 지지 기판(15)에 지지된 반도체 기판으로 이루어지는 제 1 기판(11)을 준비한다. 예를 들면, 제 1 기판(11)중에, 20㎚ 내지 100㎚의 두께의 스토퍼층(18)을 형성함으로써, 일방측을 지지 기판(15), 타방측을 제 1 기판(11)으로 하여도 좋다. 이 제 1 기판(11)은, 예를 들면, 두께 500㎛ 내지 1000㎛, 예를 들면 775㎛의 N형 실리콘 기판을 사용한다. 스토퍼층(18)은, 산소나 수소를 이온 주입한 이른바 BOX층이나, 붕소(B) 등의 불순물을 1E13 내지 1E16/㎠ 이온 주입한 확산층에 의해 형성된다. 뒤이어, 제 1 기판(11)의 표면을 산화하여, 산화 실리콘(SiO2)막(도시 생략)을 예를 들면 10㎛ 내지 30㎚의 두께로 형성한다. 뒤이어, 감압 CVD에 의해, 질화 실리콘(Si3N4)막(도시 생략)을 예를 들면 80㎚ 내지 150㎚의 두께로 형성한다. 다음에, 상기 제 1 기판(11)의 소자 분리 영역의 형성부에 100㎚ 내지 400㎚의 깊이의 홈을 형성하고, 고밀도 플라즈마 CVD법 등의 성막 기술에 의해, 그 홈에 산화 실리콘을 매입한다. 그 후, 잉여의 산화 실리콘을 CMP에 의해 제거하여 표면을 평탄화한다. 이 CMP에서는, 상기 질화 실리콘막이 연마 스토퍼가 된다. 뒤이어, 열 인산을 사용한 웨트 에칭을 행하여, 질화 실리콘막을 제거하여, 소자 분리 영역(51)을 형성한다.
도 15의 B에 도시하는 바와 같이, 제 1 기판(11)에 산화 실리콘막을 형성한다. 이 산화 실리콘막은, 예를 들면 제 1 기판(11) 표면을 1000℃ 내지 1100℃의 온도로 열산화하여 5㎚ 내지 15㎚의 막두께의 SiO2막을 생성하여 형성된다. 뒤이어, 이 산화 실리콘막상에 포토레지스트 패턴(도시 생략)을 형성하고, 그것을 마스크로 하여, 제 1 기판(11)에 P형의 웰 영역(53)을 형성한다. 또한 MOS형 트랜지스터의 임계치를 제어하는 이온 주입을 행한다. 뒤이어, 산화 실리콘막을 불화수소산 등으로 웨트 에칭으로 제거한 후, 제 1 기판(11)의 표면에 게이트 절연막(55)을 형성한다. 이 게이트 절연막(55)은, 예를 들면, 제 1 기판(11) 표면을 1000℃ 내지 1100℃의 온도로 열산화하여, 5㎚ 내지 15㎚의 두께의 산화 실리콘막으로 형성된다. 물론, 통상의 MOS 트랜지스터에 사용되는 게이트 절연막 재료로 형성할 수 있다.
다음에, 게이트 전극층을 형성한다. 이 게이트 전극층은, 예를 들면 CVD법에 의해, 100㎚ 내지 200㎚의 두께의 폴리실리콘층으로 형성된다. 물론, 금속 게이트 전극으로 하는 경우에는 금속층을 형성하여도 좋다. 그 후, 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용한 에칭 가공을 행하여 게이트 전극(57)을 형성한다.
또한, 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 이온 주입에 의해 제 1 기판(11)에 수광부(61)를 형성한다. 그 후, 이 포토레지스트 패턴을 제거한다. 뒤이어, 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 이온 주입에 의해 형성하여 게이트 전극(57)에 대해 자기정합적으로 LDD 영역과 고농도 확산층으로 이루어지는 소스/드레인 영역(58, 59)을 형성한다. 또한, 게이트 전극(57)과 소스/드레인 영역(58, 59)상에, 필요에 응하여, 실리사이드층(도시 생략)을 형성하여도 좋다. 이 실리사이드층의 형성은, 자기정합적으로 실리사이드를 형성하는 이른바 살리사이드 프로세스를 이용할 수 있다. 이와 같이 하여, MOS 트랜지스터(54)가 형성된다.
도 16의 A에 도시하는 바와 같이, 제 1 기판(11)상에 상기 MOS 트랜지스터(54)를 피복하는 층간 절연막(42), 상기 MOS 트랜지스터(54) 등에 접속되는 배선(43)(콘택트 전극(44)도 포함한다)을 복수층으로 형성하는 배선부(41)를 형성한다. 예를 들면, CVD법에 의해, 게이트 전극(57)을 덮는 층간 절연막(42)을, 예를 들면 산화 실리콘(SiO2)막으로 형성하고, CMP에 의해 표면의 평탄화를 행한다. 소스/드레인 영역(58, 59)과 게이트 전극(57)에 대한 콘택트 전극(44)을 형성한다. 콘택트 전극(44)은, 전극 형성 영역이 되는 개구부 내에, 티탄(Ti)과 질화 티탄(TiN)을 적층한 배리어 메탈층을 통하여 텅스텐층을 매입하고, 잉여 부분을 CMP나 에치 백에 의해 제거하여 형성된다. 이 결과, 개구부 내에 배리어 메탈층을 통하여 텅스텐층으로 이루어지는 콘택트 전극(44)이 형성된다. 또한 층간 절연막(42)을 적층하여, 개구부를 형성하여, 배리어 메탈층과 도금에 의한 구리배선층을 형성하고, CMP에 의한 평탄화 공정을 경유하여 배선(43)을 형성한다. 이와 같은 층간 절연막(42)의 형성, 배선(43)의 형성을 반복하여 행함으로써, 복수층의 배선(43)을 갖는 배선부(41)가 형성된다.
다음에, 도 16의 B에 도시하는 바와 같이, 상기 제 1 기판(11)상에 표면측 전극(21)을 형성한다. 상기 표면측 전극(21)은, 예를 들면 알루미늄으로 형성되는 이 때, 도시는 하고 있지 않지만, 표면측 전극(21)에 접속된 알루미늄 배선도 형성되어도 좋다. 뒤이어, 표면측 전극(21)상에, 에너지 빔 가공에 의해 제 1 기판(11)에 관통구멍을 형성할 때의 스토퍼가 되는 스토퍼 전극(33)을 형성한다. 스토퍼 전극(33)은, 예를 들면, 니켈-인(Ni-P), 니켈 붕소(Ni-B) 등의 니켈 도금에 의해, 표면측 전극(21)상에 선택적으로 형성된다. 상기 표면측 전극(21)의 하층은 무기 재료인 산화 실리콘(SiO2)막에 의해 덮히고 있기 때문에, 도금 공정을 경유하여도 변질되는 일은 없다. 이 스토퍼 전극(33)의 두께는, 예를 들면 10㎛로 한다. 이 스토퍼 전극(33)은, 후의 공정인 에너지 빔 가공, 예를 들면 레이저 드릴 가공시에, 충분히 스토퍼로서 기능하는 두께로 형성된다.
도 17의 A에 도시하는 바와 같이, 제 1 기판(11)의 스토퍼 전극(33)측에 접착층(36)을 통하여 제 3 기판(37)을 접합한다. 접착층(36)은, 예를 들면 벤조시클로부텐(BCB) 등을 사용한다. 이 벤조시클로부텐은, 150℃ 내지 250℃라는 낮은 온도에서 가교 반응(경화)이 진행하는 특성을 갖고 있다.
또한, 도 17의 B에 도시하는 바와 같이, 제 1 기판(11)상에, 평탄화막(38)을 형성하여, 평탄화막(38) 표면과 스토퍼 전극(33) 표면의 단차(段差)를 없애도록 평탄화한다. 평탄화막(38)은, 산화 실리콘(SiO2)층을 저온 CVD에 의해 형성하여, CMP나 에치 백에 의해 평탄화하여 형성된다. 그 후, 제 1 기판(11)측의 평탄화막(38)과 제 3 기판(37)을 접합하여, 200℃ 내지 400℃의 열처리를 가함에 의해, 제 3 기판(37)을 접합한다. 이 경우, 접착층(35)을 사용하지 않고, 수소 결합 등을 이용한 직접 접합에 의해 접합된다.
도 18의 A에 도시하는 바와 같이, 지지 기판(15)(상기 도 15(1) 참조)을 제거한다. 예를 들면, 지지 기판(15)을 백 그라인드와, CMP 또는 웨트 에칭에 의해 박막화한다. 이 때 20㎚ 내지 100㎚의 스토퍼층(18)에서 선택적으로 에칭을 정지시킨다.
도 18의 B에 도시하는 바와 같이, 에칭에 의해, 스토퍼층(18)(상기 도 18(7) 참조)을 제거하여, 제 1 기판(11)을 노출시킨다.
도 19의 A에 도시하는 바와 같이, 제 1 기판(11)의 이면측에 평탄화막(48)을 형성한다. 이 평탄화막(48)은, 예를 들면 유기막으로 형성된다. 뒤이어, 평탄화막(48)상에 컬러 필터층(71)을, 예를 들면 도포, 노광, 현상 등의 공정에 의해 형성한다. 이 컬러 필터층(71)의 도포에 즈음하여서는, 컬러 필터층(71)이 평탄화막(48)상에 형성되기 때문에, 고체 촬상 소자의 촬상 특성에 악영향이 되는 도포 얼룩을 발생시키는 일 없이 형성할 수 있다.
다음에 컬러 필터층(71)상에 마이크로 렌즈(73)를 형성한다. 마이크로 렌즈(73)의 형성방법은, 실시예 1과 마찬가지이다.
다음에, 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용한 에칭에 의해, 상기 제 1 기판(11)에 표면측 전극(21)에 통하는 개구부(47)를 형성한다. 뒤이어, 개구부(47)의 측벽에 절연막(도시 생략)을 형성한다. 개구부(47)의 측벽은 반도체 기판이 노출하고 있기 때문에. 이 절연막을 형성하는 공정이 필요해진다. 그러나, 개구부(47)를 소자 분리 형성 공정에서 전기적으로 분리한 경우에는 필요 없다.
도 19의 B에 도시하는 바와 같이, 표면측 전극(21)에, 프로버(81)를 대여서, 촬상 특성 등의 측정 공정을 행한다.
필요하면, 도 20의 A에 도시하는 바와 같이, 백 그라인드 공정을 경유하여 제 3 기판(37)을 100㎛로부터 400㎛의 두께로 가공한다.
도 20의 B에 도시하는 바와 같이, 상기 제 1 기판(11)에 소정 간격을 두고, 접착층(35)을 통하여 광투과성을 갖는 제 2 기판(31)을 접합한다. 이 제 2 기판(31)은, 예를 들면 유리 기판으로 이루어진다.
이 실시예에 있어서, 상기 백 그라인드 공정 후에 제 2 기판(31)을 접합하는 공정을 행하였지만, 순번은 반대라도 좋다. 즉 제 2 기판(31) 접합 후에 백 그라인드 공정을 행하여도 좋다.
다음에, 제 3 기판(37)에 스토퍼 전극(33)에 통하는 관통구멍(39)을 형성한다. 상기 관통구멍(39)의 형성에는, 에너지 빔 가공을 이용한다. 예를 들면 레이저 드릴 가공을 이용한다. 예를 들면, 탄산가스 레이저 가공기나 YAG 레이저광의 제 3 고조파의 파장 355㎚를 이용한 레이저 가공기를 이용한다. 또한, 어브레이전 효과를 이용함에 의해, 실리콘을 용해시키지 않고서 직접 기화할 수 있다. 예를 들면, 깊이 100㎛, 직경 30㎛ 정도의 관통구멍(39)이라면, 10만개/분의 개구를 형성할 수 있다. 고체 촬상 장치의 1칩당의 개구수를 100개, 300㎜ 웨이퍼 1장에서 취하여지는 칩 수를 2000개로 가정하면, 약 2분에 웨이퍼 1장의 개구 가공이 완료되고, 종래의 노광과 에칭에 의한 개구 형성에 비하여 단시간, 저비용의 작업이 가능해진다.
도 21에 도시하는 바와 같이, 관통구멍(39) 내에 스토퍼 전극(33)에 접속하는 관통 전극(15)을 형성한다. 또한 제 1 기판(11) 이면에 관통 전극(15)에 접속된 이면측 전극(17)을 형성한다. 상기 공정은, 예를 들면 관통구멍(13)을 형성한 후, 그 관통구멍(13) 내에 산화 실리콘(SiO2)막(도시 생략)을 형성하여 실리콘 기판과 전기적으로 절연하고, 재차, 관통구멍(13) 저부의 산화 실리콘막을 제거한 후에, 배리어 메탈(16)로서 Ti/TiN의 적층막을 스퍼터링에 의해 형성한다. 그 후, 필요에 응하여 배리어 메탈 상층에 전극용 시드층(무전계 구리)을 사전에 피복하여 둔다. 그 후 구리 도금을 행한다. 또한, 구리 도금은 관통구멍(39) 내에 충전하지 않고, 내벽만에 하여도 좋다.
상기한 바와 같이 고체 촬상 장치(1)가 형성된다.
상기 제 3 예의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 컬러 필터층(71)이나 마이크로 렌즈(73)의 형성을 용이하게 하여, 고체 촬상 장치(1)의 제 3 기판(37)에 에너지 빔 가공에 의해 관통 전극(15)이 형성된 관통구멍(39)을 형성하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 저비용으로 소형이며, 또한, 고 수율로 양산이 가능한 고체 촬상 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 출원은 JP2009-177562호(2009. 07.30)호에 근거한 우선권주장출원이다.
이상, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상술하여 왔지만, 구체적인 구성은 이 실시예에 한 정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지않는 범위의 설계의 변경등이 있더라도 본 발명에 포함된다.
Claims (6)
- 고체 촬상 장치에 있어서,
입사광을 광전 변환하는 수광부 및 배선부를 포함하고, 반대로 대향하는 표측 및 이측을 갖는 제 1 기판과,
상기 제 1 기판의 상기 표측 위에 소정 공간을 갖고 마련된 광투과성을 갖는 제 2 기판과,
상기 제 1 기판에 형성된 관통구멍과,
상기 관통구멍 내에 형성된 관통 전극과,
상기 제 1 기판의 상기 표측 상에 마련되고, 상기 관통 구멍 내의 상기 관통 전극에 접속되는 표면측 전극과,
상기 관통 전극에 접속되어서 상기 제 1 기판의 상기 이측 상에 형성된 이면측 전극과,
상기 표면측 전극 상에 마련되고, 에너지 빔 가공을 이용하여 상기 제 1 기판에 상기 관통구멍이 형성될 때 스토퍼로써 기능하도록 구성되고, 상기 표면측 전극과 상기 제 2 기판의 사이 및 상기 관통 전극과 상기 제 2 기판 사이의 공간을 매입하는 스토퍼 전극을 구비하고,
상기 표측은 광이 통과하여 상기 제1 기판에 입사하는 광 입사측이며, 상기 배선부는 상기 수광부 및 상기 표측 사이에 형성되고, 상기 관통구멍은 상기 표면측 전극으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 기판의 상기 표측 상에 마이크로 렌즈와 컬러 필터층이 형성되고,
상기 마이크로 렌즈를 피복하는 광투과성을 갖는 보호막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 고체 촬상 장치에 있어서,
입사광을 광전 변환하는 수광부가 형성되고, 광 입사측과는 반대측에 배선부가 형성된 제 1 기판과,
상기 수광부가 형성된 측의 상기 제 1 기판에 소정 간격을 두고 마련된 광투과성을 갖는 제 2 기판과,
상기 배선부가 형성된 측의 상기 제 1 기판에 접속층을 통하여 마련된 제 3 기판과,
상기 제 3 기판에 형성된 관통구멍과,
상기 관통구멍 내에 형성된 관통 전극과,
상기 관통 전극에 접속되어서 상기 접속층 내에 형성된 스토퍼 전극과,
상기 스토퍼 전극상에 형성되어 있는 표면측 전극과,
상기 표면측 전극상의 상기 제 1 기판에 마련된 개구부와,
상기 관통 전극에 접속되어서 상기 제 3 기판 이면에 형성된 이면측 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서,
입사광을 광전 변환하는 수광부가 형성되고, 광 입사측에 배선부가 형성된 제 1 기판을 준비하는 공정과,
상기 제 1 기판상에 표면측 전극을 형성하는 공정과,
상기 배선부가 형성된 측의 상기 제 1 기판에 소정 간격을 두고 마련되는 광투과성을 갖는 제 2 기판을 준비하는 공정과,
상기 제 2 기판의 상기 제 1 기판과 대향시키는 면에, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 간격을 규정하고, 에너지 빔 가공에 의해 상기 제 1 기판에 관통구멍을 형성할 때의 스토퍼가 되는 스토퍼 전극을 형성하는 공정과,
상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 상기 스토퍼 전극으로 규정된 간격으로 접합하는 공정과,
상기 제 1 기판에 상기 표면측 전극에 통하는 관통구멍을 형성하는 공정과,
상기 관통구멍 내에 상기 표면측 전극에 접속하는 관통 전극을 형성하는 공정과,
상기 제 1 기판 이면에 상기 관통 전극에 접속된 이면측 전극을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법. - 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서,
입사광을 광전 변환하는 수광부가 형성되고, 광 입사측에 배선부가 형성된 제 1 기판을 준비하는 공정과,
상기 제 1 기판상에 표면측 전극을 형성하는 공정과,
상기 제 1 기판의 상기 배선부상의 광 입사측에 컬러 필터층, 마이크로 렌즈를 형성한 후, 상기 마이크로 렌즈를 피복하는 광투과성을 갖는 보호막을 형성하는 공정과,
상기 표면측 전극상에 개구부를 형성하는 공정과,
상기 표면측 전극상의 상기 개구부에, 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 간격을 규정하고, 에너지 빔 가공에 의해 상기 제 1 기판에 관통구멍을 형성할 때의 스토퍼가 되는 스토퍼 전극을 형성하는 공정과,
상기 제 1 기판에 상기 스토퍼 전극으로 규정되는 간격을 두고 광투과성을 갖는 제 2 기판을 접합하는 공정과,
상기 제 1 기판에 상기 표면측 전극에 통하는 관통구멍을 형성하는 공정과,
상기 관통구멍 내에 상기 표면측 전극에 접속하는 관통 전극을 형성하는 공정과,
상기 제 1 기판 이면에 상기 관통 전극에 접속된 이면측 전극을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법. - 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서,
지지 기판에 지지된 제 1 기판에, 입사광을 광전 변환하는 수광부를 형성하고, 또한 배선부를 형성하는 공정과,
상기 배선부상에 표면측 전극을 형성하는 공정과,
상기 표면측 전극상에, 에너지 빔 가공에 의해 상기 제 1 기판에 관통구멍을 형성할 때의 스토퍼가 되는 스토퍼 전극을 형성하는 공정과,
상기 제 1 기판의 상기 스토퍼 전극측에 접속층을 통하여 제 3 기판을 접합하는 공정과,
상기 지지 기판을 제거하여 상기 제 1 기판을 노출시키는 공정과,
상기 제 1 기판에 상기 표면측 전극에 통하는 개구부를 형성하는 공정과,
상기 제 1 기판에 소정의 간격을 두고 광투과성을 갖는 제 2 기판을 접합하는 공정과,
상기 제 3 기판에 상기 스토퍼 전극에 통하는 관통구멍을 형성하는 공정과,
상기 관통구멍 내에 상기 스토퍼 전극에 접속하는 관통 전극을 형성하는 공정과,
상기 제 3 기판 이면에 상기 관통 전극에 접속된 이면측 전극을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
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