(57)【要約】【課題】受光素子（受光部）を有する半導体装置における半導体基板の撓みやクラックを無くすとともに、前記受光素子（受光部）の撓みを抑制して、歩留まりや撮像特性を改善する。【解決方法】相対向する第１の面及び第２の面を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記第１の面に設けられた受光部と、前記半導体基板の前記第１の面を覆うとともに密接するように配置された光透過性保護部材とを具え、前記光透過性保護部材には、前記受光部と対向するようにして複数の凹部が形成されるようにして、半導体装置を構成する。【選択図】図１
2010245121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向する第１の面及び第２の面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記第１の面に設けられた受光部と、
前記半導体基板の前記第１の面を覆うとともに密接するように配置された光透過性保護部材とを具え、
前記光透過性保護部材には、前記受光部と対向するようにして複数の凹部が形成されてなることを特徴とする、半導体装置。
【請求項２】
相対向する第１の面及び第２の面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記第１の面に設けられた受光部と、
前記半導体基板の前記第１の面を覆う配置された光透過性保護部材と、
前記半導体基板の前記第１の面と前記光透過性保護部材との間において、前記第１の面及び前記光透過性保護部材と密接するようにして配置された膜体とを具え、
前記膜体には、前記受光部と対向するようにして複数の凹部が形成されてなることを特徴とする、半導体装置。
【請求項３】
前記膜体の屈折率が、前記光透過性保護部材の屈折率よりも高いことを特徴とする、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体基板の前記第１の面に設けられ、前記受光部と電気的に接続された電極と、
前記半導体基板を厚さ方向に貫通して前記第１の面と前記第２の面とを連通させるとともに、前記電極と電気的に接続された貫通配線層と、
を具えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記受光部が裏面照射型撮像素子であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子（受光部）を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路技術を用いたＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサなどの半導体装置は、デジタルカメラやカメラ機能付き携帯電話に広く適用されているが、搭載部品の小型・軽量に対応するため、センサチップ（半導体チップ）をＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）にすることが提案されている。ＣＳＰにおいて、センサチップを構成する半導体チップには表裏面を貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔内に導電体層が形成されて貫通配線層を構成するとともに、この貫通配線層と導通する外部端子がチップ裏面に設けられている。
【０００３】
一方、半導体チップの表面には、前記貫通配線層と電気的に接続されてなる受光部を含む集積回路が設けられ、さらに受光部上にはカラーフィルタや集光用のマイクロレンズアレイが形成されている。このようにして作製されたチップ状に個片化された半導体装置は、モジュール基板に搭載されるとともに、電気的に接続され、さらに光学レンズ付きプラスチックケースが搭載されることによって、カメラモジュールとなる。その際、半導体基板上に形成された受光部を埃やゴミから保護するため、受光部を含む領域を覆うように光透過性保護部材が形成されている。
【０００４】
このような半導体装置において、貫通配線層は、従来、半導体基板の裏面からエッチングにより貫通孔を形成した後、この貫通孔内に導電体層を形成することによって形成する。一方、貫通配線層を形成するに際しては、半導体基板を予め薄化しておき、貫通孔のアスペクト比を低減させて貫通配線層の形成を容易にするとともに、ＣＳＰに適した大きさとなるようにする（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／０２２６３１号パンフレット
【０００６】
しかしながら、このような方法で製造される従来の半導体装置においては、半導体基板と光透過性保護部材との間において、マイクロレンズアレイを収納すべく、少なくとも受光部の領域以上の面積を持つ空隙が存在する。このため、半導体基板を薄化した際に、この半導体基板が光透過性保護部材側に撓むため、半導体基板にクラックが生じて、歩留まりが低下するという問題があった。また、クラックが生じない場合においても、受光部が撓むことで、光の入射角が受光部の中央から周辺に向かって変化するため、撮像特性が劣化するという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、受光素子（受光部）を有する半導体装置における半導体基板の撓みやクラックを無くすとともに、前記受光素子（受光部）の撓みを抑制して、歩留まりや撮像特性を改善した半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、相対向する第１の面及び第２の面を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記第１の面に設けられた受光部と、前記半導体基板の前記第１の面を覆うとともに密接するように配置された光透過性保護部材とを具え、前記光透過性保護部材には、前記受光部と対向するようにして複数の凹部が形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様は、相対向する第１の面及び第２の面を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記第１の面に設けられた受光部と、前記半導体基板の前記第１の面を覆う配置された光透過性保護部材と、
前記半導体基板の前記第１の面と前記光透過性保護部材との間において、前記第１の面及び前記光透過性保護部材と密接するようにして配置された膜体とを具え、前記膜体には、前記受光部と対向するようにして複数の凹部が形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、受光素子（受光部）を有する半導体装置における半導体基板の撓みやクラックを無くすとともに、前記受光素子（受光部）の撓みを抑制して、歩留まりや撮像特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態における半導体装置を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態における半導体装置の集光作用の説明図である。
【図３】第１の実施形態における半導体装置の製造方法を説明する工程図である。
【図４】第１の実施形態における半導体装置の製造方法を説明する工程図である。
【図５】第２の実施形態における半導体装置を示す断面図である。
【図６】第３の実施形態における半導体装置を示す断面図である。
【図７】第３の実施形態における半導体装置の製造方法を説明する工程図である。
【図８】第３の実施形態における半導体装置の製造方法を説明する工程図である。
【図９】第３の実施形態における半導体装置の製造方法を説明する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における半導体装置を示す断面図であり、図２は、図１に示す半導体装置における集光作用の説明図である。また、図３及び図４は、前記半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態における半導体装置１は半導体基板２を有し、その第一の面２Ａには受光部３が形成されている。この受光部３は、例えば図示しないフォトダイオード等の受光素子を含み、第一の面２Ａに照射される光や電子等のエネルギー線を受光するように構成されている。また、第一の面２Ａ上には、前記受光素子に加えて図示しないトランジスタ及び配線回路が形成されており、これらによって前記受光素子に対する能動素子領域を構成している。
【００１５】
また、第一の面２Ａ上には、受光部３及び前記能動素子領域に電気的に接続され、電気信号のインプット・アウトプットや電源の供給などを行う複数の電極（図示省略）が形成されており、これによって、本実施形態における半導体装置１はいわゆるイメージセンサを構成している。
【００１６】
第一の面２Ａ、すなわち受光部３上には、光透過性を有する光透過性保護部材４が第一の面２Ａ、すなわち受光部３を覆うようにして設けられている。また、光透過性保護部材４は、接着剤（図示を省略）によって第一の面２Ａに対して密着（密接）するようにして設けられている。なお、半導体基板２の表面、すなわち第一の面２Ａ上には、必要に応じてカラーフィルタ層やオーバーコート層を形成することができるので、かかる場合、光透過性保護部材４は、前記カラーフィルタ層等に接着されることになり、第一の面２Ａには前記カラーフィルタを介して密接することになる。
【００１７】
したがって、本発明における“光透過性保護部材が第一の面に密接している”とは、上述のように、光透過性保護部材４が直接的に第一の面２Ａに接着することによって密接している場合の他、上記カラーフィルタ等を介して第一の面２Ａに密接するような場合をも含むものである。
【００１８】
また、光透過性保護部材４には、受光部３と対向するようにして複数の凹部５が抉るようにして形成されている。これら複数の凹部５は、平面視にて受光部３のフォトダイオードなどの各受光素子に対応するように設けられている。上述のように、半導体基板２の第一の面２Ａ、すなわち受光部３と、光透過性保護部材４とは密着しているので、第一の面２Ａと光透過性保護部材４との間には、光透過性保護部材４に形成された凹部５の空間を除き空隙がほとんどない。
【００１９】
さらに、半導体基板２には、その厚さ方向に貫通して、半導体基板２の第一の面２Ａ及び第二の面２Ｂを連通する貫通孔６が形成されている。貫通孔６内には導電層が形成され、これによって第一の面２Ａ上に形成された上記電極に電気的に接続されてなる貫通配線層７が形成されている。なお、本実施形態では、貫通配線層７は、第二の面２Ｂ上にまで延在している。そして、貫通配線層７の、第二の面２Ａ上に延在した部分には外部端子９が設けられ、外部端子９を除くようにして保護層８が半導体基板２の第二の面２Ｂ上に形成されている。
【００２０】
本実施形態によれば、光透過性保護部材４の、半導体基板２の受光部３に対向する側に、予め受光部３（受光素子）に対応する複数の凹部５を形成するとともに、光透過性保護部材４を半導体基板２（の第一の面２Ａ）に凹部５に起因した空間を除き、空隙を隙間なく貼合せるようにしている。この場合、凹部５が集光用マイクロレンズとして機能する。また、貫通配線層７の形成を容易にするため、さらにはＣＳＰに適した大きさとするために半導体基板２を薄化する場合において、光透過性保護部材４と半導体基板２との間には空隙が無いので、上記薄化の際に半導体基板２が撓みクラックが発生することなく、歩留まりが向上する。また、受光部３が撓み、光の入射角が受光部３の中央から周辺に向かって変化して、撮像特性の劣化を生ぜしめることもない。
【００２１】
なお、本実施形態の半導体装置１における集光作用は、例えば、図２に示すように、凹部５に入射した光線が、凹部５と凹部５及び光透過性保護部材４によって形成された空隙との界面で屈折し、凹部５の中心から外方に向けて発散することによって行われる。具体的には、屈折した光線が複数の凹部５の境界付近に集光するようになる。したがって、受光部３に形成された図示しない受光素子と凹部５とのピッチを互いに１／２ずらすことによって、凹部５で集光した光線を受光素子で受光できるようになる。結果として、上述のように、凹部５は集光用マイクロレンズとして機能するようになる。
【００２２】
また、本実施形態では、貫通配線層７を用いて外部端子９、すなわち外部回路と電気的に接続するようにしているが、貫通配線層７を用いる代わりに、ワイヤーボンディングによって外部回路と電気的に接続するようにすることもできる。但し、ＣＳＰの小型化のためには、上述したように貫通配線層７を用いる方が、ワイヤーボンディング用パッド等を設けるための領域を別途形成する必要がないので好ましい。
【００２３】
次に、半導体装置１の製造方法について説明する。最初に、図３（ａ）に示すように、半導体基板２の第一の面２Ａに、図示しないフォトダイオード等の受光素子を含む受光部３、並びに図示しないトランジスタ及び配線回路を含む能動素子領域を形成するとともに、受光部３及び前記能動素子領域に電気的に接続され、電気信号のインプット・アウトプットや電源の供給などを行う複数の電極（図示省略）が形成されたウェハを準備する。なお、必要に応じて、半導体基板２の表面、すなわち第一の面２Ａ上には、カラーフィルタなどの有機材料膜を形成することができる。
【００２４】
次いで、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、半導体基板２の第一の面２Ａ上に半導体基板２とほぼ同じ大きさの透過性を有する光透過性保護部材４を、接着剤（図示を省略）を介して貼り合わせる。光透過性保護部材４の受光部３と対向する面には、複数の凹部５が、平面視にて受光部３の各受光素子（図示を省略）に対応するように予め設けられている。この結果、半導体基板２の表面、すなわち第一の面２Ａと光透過性保護部材４との間には光透過性保護部材４を抉るように形成された凹部の空間を除き空隙がほとんどない。
【００２５】
凹部５は、例えば所定のパターンのマスクを用いて（図示を省略）、ドライエッチング法や、ウェットエッチング法で半球、または台形などの集光に適した凹レンズ形状で形成される。光透過性保護部材４は、例えばホウ珪酸ガラス、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス等で構成される。また、透過させる光が赤外光の場合には、光透過性保護部材４はシリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等で構成されていてもよい。
【００２６】
次いで、図４（ａ）に示すように、半導体基板２を第二の面２Ｂから、機械研削、化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）、ウェットエッチング、ドライエッチング法により薄化する。薄化後の半導体基板２の厚さは、５０〜１５０μｍが望ましい。
【００２７】
次いで、図４（ｂ）に示すように、半導体基板２を厚さ方向に貫通し、第一の面２Ａ及び第二の面２Ｂが連通するようにして貫通孔６を形成する。この際、後に形成する貫通配線層が第一の面２Ａに形成された前記電極と電気的に接続できるように、貫通孔６は、第一の面２Ａ上に形成された前記電極が部分的に露出するようにして形成する。貫通孔６は、例えば、半導体基板２の第二の面２Ｂ側から所定のパターンのマスクを用いて（図示を省略）、プラズマエッチング法により形成することができる。
【００２８】
次いで、図４（ｃ）に示すように、半導体基板２の第二の面２Ｂ側から、貫通孔６を埋設するとともに、前記電極と内接するようにして貫通配線層７を形成する。なお、本実施形態では、貫通配線層７は、第二の面２Ｂ上に延在するようにして形成する。なお、貫通配線層７は、例えば、所定のマスクパターンを用い、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法、めっき法や印刷法により形成することができる。また、貫通配線層７は、例えば高抵抗金属材料（Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｎｉ、ＮｉＶ、ＮｉＦｅ、Ｃｒ、ＴａＮ、ＣｏＷＰ等）や低抵抗金属材料（Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、半田材等）あるいは導電性樹脂から構成することができる。これらの材料は単独で用いることもできるが、複数を用いて層状に形成することもできる。
【００２９】
なお、本実施形態では、貫通配線層７を半導体基板２の第二の面２Ｂ上にまで延在させているので、第二の面２Ｂ上には予め図示しない絶縁層を形成し、貫通配線層７と半導体基板２との電気的絶縁性を担保するようにしている。
【００３０】
次いで、図４（ｄ）に示すように、貫通配線層７の、半導体基板２の第二の面２Ｂ上に延在した部分に外部端子９を形成するとともに、第二の面２Ｂ上に、外部端子９を除くようにして保護層８を形成する。外部端子９は半田材で形成することができ、保護層８は、ポリイミドやエポキシ樹脂やソルダーレジスト材で形成することができる。
【００３１】
その後、半導体基板２を、光透過性保護部材４とともに、ダイサーの切削ブレードにより切断し、図１に示す半導体装置１の個片を得る。
【００３２】
（第２の実施形態）
図５は、本実施形態における半導体装置を示す断面図である。なお、第１の実施形態に係わる図１〜図４示す構成要素と同一又は類似の構成要素に関しては、同一の参照数字を用いている。
【００３３】
本実施形態における半導体装置２１は、半導体基板２の第１の面２Ａと光透過性保護部材４との間において、第１の面２Ａ及び光透過性保護部材４と密接するようにして配置された膜体２２を有する点で相違し、その他の構成要素及び形態については、上記第１の実施形態に示す半導体装置１と同様である。したがって、以下においては、かかる相違点についてのみ説明し、同様の構成要素及び形態については説明を省略する。
【００３４】
膜体２２は、上述したように、半導体基板２の第１の面２Ａと光透過性保護部材４との間において、第１の面２Ａ及び光透過性保護部材４と密接するようにして配置されているが、例えば、半導体基板２の第一の面２Ａ上に接着剤（図示しない）によって接着固定されている。なお、第一の面２Ａ上にカラーフィルタ層やオーバーコート層が設けられている場合は、前記カラーフィルタ層等に接着固定される。
【００３５】
したがって、本発明における“膜体が第一の面に密接している”とは、上述のように、膜体２２が直接的に第一の面２Ａに接着することによって密接している場合の他、上記カラーフィルタ等を介して第一の面２Ａに密接するような場合をも含むものである。
【００３６】
また、膜体２２の、半導体基板２の受光部３と対向する側には複数の凹部５が形成されている。したがって、本実施形態においても、膜体２２の、半導体基板２の受光部３に対向する側に、予め受光部３（受光素子）に対応する複数の凹部５を形成するとともに、凹部５に起因した空間を除き、膜体２２を半導体基板２（の第一の面２Ａ）に隙間なく貼合せるようにしている。この場合、凹部５が集光用マイクロレンズとして機能する。また、貫通配線層７の形成を容易にするため、さらにはＣＳＰに適した大きさとするために半導体基板２を薄化する場合において、膜体２２及び光透過性保護部材４と半導体基板２との間には、凹部５に起因した空間を除き空隙が無いので、上記薄化の際に半導体基板２が撓みクラックが発生することなく、歩留まりが向上する。また、受光部３が撓み、光の入射角が受光部３の中央から周辺に向かって変化して、撮像特性の劣化を生ぜしめることもない。
【００３７】
さらに、膜体２２に凹部５を形成しているので、光透過性保護部材４の材質によらず凹部５を形成できる。つまり、膜体２２を凹部５を形成しやすい材料から構成することで、凹部５の形成が容易となり歩留まりがさらに向上することになる。
【００３８】
膜体２２は、光透過性保護部材４よりも屈折率が大きいことが好ましい。前述したように、膜体２２には複数の凹部５が形成されており、これら凹部５は、半導体基板２の表面、すなわち第一の面２Ａとの間に空間を形成しており、この空間を利用することによって凹部５は集光用マイクロレンズとしての機能を奏することになる。前記空間内は大気の状態であって、その屈折率はおよそ１である。したがって、膜体２２の屈折率が大きいほど、前記空間との屈折率差が大きくなり、高い集光作用を奏するようになる。一方、膜体２２の屈折率が光透過性保護部材４の屈折率よりも小さいと、前記集光作用のみを考慮した場合には、凹部５を別途設けた膜体２２に形成するよりも、必須の構成要素である光透過性保護部材４に形成した方が好ましくなる。
【００３９】
以上のような観点から、凹部５による集光作用を向上させるには、本実施形態の場合、膜体２２の屈折率が光透過性保護部材４の屈折率よりも大きいことが好ましい。
【００４０】
光透過性保護部材４を、例えばホウ珪酸ガラス、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス等で構成する場合において、膜体２２の屈折率を光透過性保護部材４の屈折率よりも大きくするには、膜体２２をアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の有機物、又はシリコン窒化膜等の無機物から構成する。有機物の場合は、前記樹脂を含む溶液あるいはスラリーを塗布することによって形成することができる。無機物の場合は、スパッタリングやＣＶＤ法等によって形成することができる。
【００４１】
なお、凹部５は、所定のパターンのマスクを用いて（図示を省略）、ドライエッチング法や、ウェットエッチング法で半球、または台形などの集光に適した凹レンズ形状に形成することができる。また、膜体２２が感光性の有機材料や無機材料、有機・無機ハイブリッド材料などで構成される場合は、リソグラフィーによって形成することができる。さらに、膜体２２が光硬化性や熱硬化性を有する有機材料や有機・無機ハイブリッド材料などで構成される場合は、所定のスタンプマスクを用いて（図示を省略）、ＵＶインプリント法や熱インプリント法によって形成することもできる。
【００４２】
ここで、透過させる光が赤外光の場合には、光透過性保護部材４はシリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等で構成してもよい。
【００４３】
その他の特徴については、上記第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４４】
（第３の実施形態）
図６は、本実施形態における半導体装置を示す断面図であり、図７〜図９は、前記半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【００４５】
図６に示すように、本実施形態における半導体装置３１は半導体基板２を有し、その第一の面２Ａには受光部３が形成されている。この受光部３は、例えば図示しないフォトダイオード等の受光素子を含み、第一の面２Ａに照射される光や電子等のエネルギー線を受光するように構成されている。また、第一の面２Ａ上には、前記受光素子に加えて図示しないトランジスタ及び配線回路が形成されており、これらによって前記受光素子に対する能動素子領域を構成している。
【００４６】
また、第一の面２Ａ上には、受光部３及び前記能動素子領域に電気的に接続され、電気信号のインプット・アウトプットや電源の供給などを行う複数の電極（図示省略）が形成されている。さらに、半導体基板２は薄化され、第一の面２Ａにおいて支持基板３２で支持されるように構成されており、これによって、本実施形態における半導体装置３１はいわゆる裏面照射型イメージセンサを構成している。
【００４７】
したがって、本実施形態では、第二の面２Ｂ上に、光透過性を有する光透過性保護部材４が第二の面２Ｂを覆うようにして設けられている。また、光透過性保護部材４は、接着剤（図示を省略）によって第二の面２Ｂに対して密着（密接）するようにして設けられている。なお、第二の面２Ｂ上には、必要に応じてカラーフィルタ層やオーバーコート層を形成することができるので、かかる場合、光透過性保護部材４は、前記カラーフィルタ層等に接着されることになり、第二の面２Ｂには前記カラーフィルタを介して密接することになる。
【００４８】
したがって、本発明における“光透過性保護部材が第二の面に密接している”とは、上述のように、光透過性保護部材４が直接的に第二の面２Ａに接着することによって密接している場合の他、上記カラーフィルタ等を介して第二の面２Ａに密接するような場合をも含むものである。
【００４９】
また、光透過性保護部材４には、受光部３と対向するようにして複数の凹部５が抉るようにして形成されている。これら複数の凹部５は、平面視にて受光部３のフォトダイオードなどの各受光素子に対応するように設けられている。上述のように、半導体基板２の第二の面２Ｂと、光透過性保護部材４とは密着しているので、第二の面２Ｂと光透過性保護部材４との間には、光透過性保護部材４に形成された凹部５の空間を除き空隙がほとんどない。
【００５０】
さらに、本実施形態では、半導体基板２でなく、支持基板３２において、上記第１の実施形態と同様に、その厚さ方向に貫通するようにして貫通孔６が形成され、貫通孔６内には、半導体基板２の第一の面２Ａ上に形成された上記電極と電気的に接続されてなる貫通配線層７が形成されている。また、貫通配線層７は、支持基板３２の裏面上にまで延在し、この延在した部分には外部端子９が設けられるとともに、外部端子９を除くようにして保護層８が前記裏面上に形成されている。
【００５１】
本実施形態によれば、光透過性保護部材４の、半導体基板２の受光部３に対向する側に、予め受光部３（受光素子）に対応する複数の凹部５を形成するとともに、光透過性保護部材４を半導体基板２（の第二の面２Ｂ）に凹部５に起因した空間を除き、隙間なく貼合せるようにしている。この場合、半導体装置３１自体、あるいは以下に示す半導体装置の製造過程における、半導体基板２、光透過性保護部材４及び支持基板３２を含むアセンブリに対して所定の外力が負荷されたような場合においても、半導体基板２及び支持基板３２が撓むようなことがないので、これら基板内にクラックが発生することがなく、歩留まりの低下を抑制することができる。
【００５２】
なお、このような裏面照射型イメージセンサによれば、検出すべき光は、第二の面２Ｂに入射するようになるので、前記光が上記能動素子領域の影響を受けることがない。したがって、上記第１の実施形態及び第２の実施形態の半導体装置１１及び２１に比較して、前記光の検出感度を増大させることができる。また、第一の面２Ａ上には、前記能動素子領域と受光部３とを画定する必要がなく、第一の面２Ａ上には前記能動素子領域のみを形成すれば足りるようになる。したがって、第一の面２Ａ、すなわち半導体基板２を狭小化することができ、結果として、本実施形態における半導体装置３１の小型化を図ることができるようになる。
【００５３】
次に、半導体装置３１の製造方法について説明する。最初に、図７（ａ）に示すように、半導体基板２の第一の面２Ａに、図示しないフォトダイオード等の受光素子を含む受光部３、並びに図示しないトランジスタ及び配線回路を含む能動素子領域を形成するとともに、受光部３及び前記能動素子領域に電気的に接続され、電気信号のインプット・アウトプットや電源の供給などを行う複数の電極（図示省略）が形成されたウェハを準備する。
【００５４】
次いで、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示すように、半導体基板２の第一の面２Ａ上に半導体基板２とほぼ同じ大きさの支持基板３２を貼合せる。この際、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂等からなる接着材（図示は省略されている）を介して貼合わせてもよいし、水素結合や陽極酸化接合等により直接貼合せてもよい。支持基板３２は、例えばシリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等から構成することができる。
【００５５】
次いで、図７（ｄ）に示すように、半導体基板２を第二の面２Ｂから、機械研削、化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）、ウェットエッチング、ドライエッチング法により薄化する。半導体基板２は、第二の面２Ｂに照射される光や電子等のエネルギー線を第一の面２Ａの受光部３中に形成されたフォトダイオードで収集できる厚さまで薄化され、例えば可視光の場合、好ましくは１〜２０μｍまで薄化する。
【００５６】
次いで、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、半導体基板２の第二の面２Ｂ上に半導体基板２とほぼ同じ大きさの透過性を有する光透過性保護部材４を、接着剤（図示省略）を介して貼り合わせる。光透過性保護部材４の受光部３と対向する面には、複数の凹部５が、平面視にて受光部３の各受光素子（図示を省略）に対応するように予め設けられている。この結果、半導体基板２の表面、すなわち第二の面２Ｂと光透過性保護部材４との間には光透過性保護部材４を抉るように形成された凹部５の空間を除き空隙がほとんどない。
【００５７】
凹部５は、例えば所定のパターンのマスクを用いて（図示を省略）、ドライエッチング法や、ウェットエッチング法で半球、または台形などの集光に適した凹レンズ形状で形成される。光透過性保護部材４は、例えばホウ珪酸ガラス、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス等で構成される。また、透過させる光が赤外光の場合には、光透過性保護部材４はシリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等で構成されていてもよい。
【００５８】
次いで、図８（ｃ）に示すように、支持基板３２を裏面から、機械研削、化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）、ウェットエッチング、ドライエッチング法により薄化する。薄化後の支持基板３２の厚さは、５０〜１５０μｍが望ましい。
【００５９】
次いで、図９（ａ）に示すように、支持基板３２を厚さ方向に貫通するようにして貫通孔６を形成する。この際、後に形成する貫通配線層が、半導体基板２の第一の面２Ａに形成された前記電極と電気的に接続できるように、貫通孔６は、第一の面２Ａ上に形成された前記電極が部分的に露出するようにして形成する。貫通孔６は、例えば、支持基板３２の前記裏面側から所定のパターンのマスクを用いて（図示を省略）、プラズマエッチング法により形成することができる。
【００６０】
次いで、図９（ｂ）に示すように、支持基板３２の前記裏面側から、貫通孔６を埋設するとともに、前記電極と内接するようにして貫通配線層７を形成する。なお、本実施形態では、貫通配線層７は、支持基板３２の前記裏面上に延在するようにして形成する。なお、貫通配線層７は、例えば、所定のマスクパターンを用い、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法、めっき法や印刷法により形成することができる。また、貫通配線層７は、例えば高抵抗金属材料（Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｎｉ、ＮｉＶ、ＮｉＦｅ、Ｃｒ、ＴａＮ、ＣｏＷＰ等）や低抵抗金属材料（Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、半田材等）あるいは導電性樹脂から構成することができる。これらの材料は単独で用いることもできるが、複数を用いて層状に形成することもできる。
【００６１】
なお、本実施形態では、貫通配線層７を支持基板３２の前記裏面上にまで延在させているので、前記裏面上には予め図示しない絶縁層を形成し、貫通配線層７と支持基板３２との電気的絶縁性を担保するようにしている。
【００６２】
次いで、図９（ｃ）に示すように、貫通配線層７の、支持基板３２の前記裏面上に延在した部分に外部端子９を形成するとともに、前記裏面上に、外部端子９を除くようにして保護層８を形成する。外部端子９は半田材で形成することができ、保護層８は、ポリイミドやエポキシ樹脂やソルダーレジスト材で形成することができる。
【００６３】
その後、半導体基板２及び支持基板３２を、光透過性保護部材４とともに、ダイサーの切削ブレードにより切断し、図６に示す半導体装置３１の個片を得る。
【００６４】
なお、本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様に、貫通配線層７を用いる代わりに、ワイヤーボンディングによって外部回路と電気的に接続するようにすることもできる。
【００６５】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１、２１、３１  半導体装置
２  半導体基板
３  受光部
４  光透過性保護部材
５  凹部
６  貫通孔
７  貫通配線層
８  保護層
９  外部端子
２２  膜体
２３  支持基板
【図１】
2010245121.tif 000003
【図２】
2010245121.tif 000004
【図３】
2010245121.tif 000005
【図４】
2010245121.tif 000006
【図５】
2010245121.tif 000007
【図６】
2010245121.tif 000008
【図７】
2010245121.tif 000009
【図８】
2010245121.tif 000010
【図９】
2010245121.tif 000011