(57)【要約】【課題】受光箇所によって撮像感度が異なるといった不具合を解消して安定した撮像を得ることができる赤外線撮像素子の製造方法を提供する。【解決手段】基板３０上に光吸収層１０およびシリコン層２０を積層して得た撮像デバイスチップ４０の厚さ分布を測定し、所望の厚さを超えている箇所が認められたら、その箇所のシリコン層２０の表面を研磨して厚さを減じる。この後、シリコン層２０の表面に多数のレンズ５０を有するレンズユニット５１を積層して撮像素子１を得る。レンズ５０の表面から光吸収層１０までの距離が一定となり、安定した撮像が得られる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を集光するレンズと、該レンズで集光された光のうち少なくとも赤外線を透過させるシリコン層と、該シリコン層を透過した赤外線を吸収する光吸収層とを含む撮像素子の製造方法であって、
前記シリコン層に前記光吸収層が積層された撮像デバイスを得る撮像デバイス製造工程と、
該撮像デバイスの厚さ分布を測定する厚さ分布測定工程と、
該厚さ分布の測定結果に基づいて前記撮像デバイスにおける厚さが所望の厚さを超えている箇所を、前記シリコン層側から選択的に研磨するシリコン層研磨工程と、
前記レンズと前記光吸収層との間に前記シリコン層が挟まれる状態に、該レンズを前記撮像デバイスに積層させるレンズ積層工程と、
を含むことを特徴とする赤外線撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のシリコンＬＳＩ技術の進歩に伴い、半導体基板上に多数の赤外線検出器を１次元または２次元アレイ状に配置した光電変換回路と信号電荷読み出し用の電荷転送回路とを組み合わせた赤外線固体撮像素子が開発されている。中でも赤外線検出器としてＰｔＳｉ／ｐ−Ｓｉショットキーバリアダイオードを用い、電荷転送回路としてＣＣＤ(Charge Coupled Device：電荷結合素子)などを用いた３〜５μｍ帯用赤外線固体撮像素子は、赤外レンズ、駆動回路、クーラーなどと組み合わせて赤外線カメラとして既に実用化されている（特許文献１等参照）。
【０００３】
一般に赤外線撮像素子は、図１および図２に示すように、赤外線を吸収する光吸収層１０と、赤外線を含む光を透過させるシリコン層２０とが、電気信号を出力する基板３０の表面側にこの順で積層されて撮像デバイスチップ４０が構成され、この撮像デバイスチップ４０のシリコン層２０に、多数のレンズ５０がマトリクス状に配列されたレンズユニット５１が貼り合わされた構成である。
【０００４】
この撮像素子１では、レンズユニット５１側から撮像対象物の光が入射し、その光は各レンズ５０で集光されて赤外線を含む光がシリコン層２０を透過し、光吸収層１０では赤外線が吸収され、各レンズ５０ごとに結像した像の光による明暗を電荷の量に光電変換し、それを順次読み出して画像情報としての電気信号に変換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２０６４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図１および図２に示した従来の撮像素子にあっては、シリコン層２０の表面（レンズ５０側の面）に微細な凹凸が存在することにより、撮像感度が受光箇所すなわちレンズ５０によって異なってしまい、感度が変化して撮像が不安定になる場合があった。
【０００７】
よって本発明は、受光箇所によって撮像感度が異なるといった不具合が解消され、安定した撮像を得ることができる赤外線撮像素子の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、光を集光するレンズと、該レンズで集光された光のうち少なくとも赤外線を透過させるシリコン層と、該シリコン層を透過した赤外線を吸収する光吸収層とを含む撮像素子の製造方法であって、シリコン層に光吸収層が積層された撮像デバイスを得る撮像デバイス製造工程と、該撮像デバイスの厚さ分布を測定する厚さ分布測定工程と、該厚さ分布の測定結果に基づいて撮像デバイスにおける厚さが所望の厚さを超えている箇所を、シリコン層側から選択的に研磨するシリコン層研磨工程と、レンズと光吸収層との間にシリコン層が挟まれる状態に、該レンズを撮像デバイスに積層させるレンズ積層工程とを含むことを特徴としている。
【０００９】
本発明では、はじめに得た撮像デバイスの厚さ分布を測定し、所望の厚さを超えている箇所が認められたら、その箇所のシリコン層の表面を研磨して厚さを減じる。この後、シリコン層の表面にレンズを積層して撮像素子を得る。シリコン層の表面を研磨して撮像デバイスの厚さを所望の範囲内におさめる処理をすることにより、レンズの表面から光吸収層までの距離を一定に近付けることができ、このため、レンズの光吸収層に対する集光度を一定とすることができる。したがって光に応じて出力される電気信号に基づく撮像感度が安定し、結果として安定した撮像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、レンズの表面から光吸収層までの距離が一定に近付けることができ、これにより、受光箇所によって撮像感度が異なるといった不具合が解消され、安定した撮像が得られる赤外線撮像素子を提供することができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】赤外線撮像素子の構造を模式的に示す斜視図である。
【図２】同断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法の過程を（ａ）〜（ｃ）の順に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図３を参照して本発明の一実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法を説明する。
［１］撮像デバイスチップ製造工程
図３（ａ）に示すように、矩形状の半導体等からなる基板３０の表面側に、該基板３０と同寸・同形状の光吸収層１０およびシリコン層２０をこの順で貼り合わせて積層し、撮像デバイスチップ４０を得る。これら貼り合わせは、所定の接着剤を使用する。光吸収層１０は単結晶シリコン等の赤外線吸収材料からなるもので、シリコン層２０は赤外線を含む光を透過させるシリコン材料からなる。
【００１３】
［２］厚さ分布測定工程
撮像デバイスチップ４０の厚さ分布を所定の厚さ測定装置で測定し、撮像デバイスチップ４０が所望の厚さの範囲内であるか否かを調べる。
【００１４】
［３］シリコン層研磨工程
厚さ分布を測定した結果、所望の厚さを超えている箇所が認められたら、その箇所のシリコン層２０側の表面を研磨して厚さを所望範囲内に減じる。
【００１５】
［４］レンズ積層工程
シリコン層２０の表面に、多数のレンズ５０がマトリクス状に配列されたレンズユニット５１を接着剤を用いて貼り合わせ、レンズユニット５１と光吸収層１０との間にシリコン層２０が挟まれた撮像素子１を得る。
【００１６】
以上が一実施形態の製造方法であり、得られた撮像素子１によれば、レンズユニット５１側から入射した光が各レンズ５０で集光されて赤外線を含む光がシリコン層２０を透過し、光吸収層１０で赤外線が吸収される。そして、各レンズ５０ごとに結像した像の光による明暗を電荷の量に光電変換し、それを順次読み出して画像情報としての電気信号に変換される。
【００１７】
さて、上記製造方法では、レンズユニット５１をシリコン層２０の表面に積層する前に、撮像デバイスチップ４０の厚さ分布を測定して所望厚さを超える箇所のシリコン層２０を研磨して厚さを減じ、撮像デバイスチップの厚さを所望の範囲内におさめる処理を施すことをポイントとしている。
【００１８】
これによりシリコン層２０に積層したレンズ５０の表面から光吸収層１０までの距離を一定に近付けることができ、レンズ５０の光吸収層１０に対する集光度を一定とすることができる。したがって光に応じて出力される電気信号に基づく撮像感度が安定し、結果として安定した撮像を得ることができる。
【００１９】
なお、上記撮像デバイスチップ４０は、多数の該撮像デバイスチップ４０の集合体であるウェーハ状の撮像デバイスを分割して得られるものであり、上記実施形態では、該ウェーハを分割した後の１つの撮像デバイスチップ４０のシリコン層２０に研磨処理を施しているが、分割前のウェーハの段階でシリコン層２０を研磨してもよい。
【符号の説明】
【００２０】
１…赤外線撮像素子
１０…光吸収層
２０…シリコン層
３０…基板
４０…撮像デバイスチップ
５０…レンズ
５１…レンズユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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