(57)【要約】【課題】電磁ノイズを低減するための磁性層を備えた光電変換装置であって、電磁ノイズ及び赤外線ノイズを共に低減可能な光電変換装置を提供する。【解決手段】本発明の光電変換装置は、入射した光を光電変換する光電変換部を有する半導体基板と、半導体基板の受光面と反対の側に配された電磁ノイズを低減するための磁性層と、半導体基板と磁性層との間に配された赤外線ノイズを低減するための赤外線吸収層と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部を有する半導体基板と、
前記半導体基板の受光面と反対の側に配された磁性層と、
前記半導体基板と前記磁性層との間に配された赤外線吸収層と、
を備えることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記磁性層は、フェライト又はニッケルの少なくとも１つを主成分とする材料を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記赤外線吸収層は、六ホウ化ランタン、セシウム酸化タングステン、スズ酸化インジウム、又はアンチモン酸化スズの少なくとも１つを主成分とする赤外線吸収物質を含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記赤外線吸収層は、前記赤外線吸収物質を含有する樹脂である
ことを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記半導体基板の前記受光面の側に貼り合わされた支持基板を更に備える
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記赤外線吸収層がシリコン基板である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記赤外線吸収層と前記半導体基板との間に回路配線が配され、平面視において前記光電変換部と重なる領域の前記回路配線の開口率が６５％以上である
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記赤外線吸収層と前記半導体基板との間に絶縁層が配され、前記赤外線吸収層の屈折率と前記絶縁層の屈折率との差が、前記半導体基板の屈折率と前記絶縁層の屈折率との差よりも小さい
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記赤外線吸収層は、平面視において前記光電変換部と重なる領域に、ホウ素の濃度が、４×１０１３ａｔｏｍ／ｃｍ３以上である部分を有する
ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記赤外線吸収層の厚さが、０．０５ｍｍ以上かつ０．５ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記半導体基板は貫通電極を有する
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記磁性層の前記半導体基板と反対の側に絶縁層及び金属配線が順に配され、前記金属配線が前記貫通電極と接続されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記半導体基板の厚さが、０．０５ｍｍ以上かつ０．５ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記半導体基板の厚さが、１μｍ以上かつ１０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁ノイズを低減するための磁性層を備えた光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化及び低コスト化に伴い、半導体装置の実装パッケージについても小型化及び低コスト化が求められている。実装パッケージを小型化及び低コスト化し得る技術の一つとして、ウェハレベルチップサイズパッケージ（ＷＬＣＳＰ）が挙げられる。ＷＬＣＳＰとは、ウェハ状態のままパッケージングまで行った後に、半導体チップ毎に個片化する技術である。一般的なＷＬＣＳＰでは、表面に半導体素子が形成された半導体基板を支持基板と貼り合わせて薄化した後に、半導体基板の裏面側から貫通電極を形成する。これにより半導体チップの小型化及び低コスト化を実現している。
【０００３】
しかし、半導体チップの小型化や配線の高密度化により、半導体装置の電磁ノイズが顕在化している。電磁ノイズが生じる原因の１つは、半導体素子の能動回路が発する電磁放射である。例えば能動回路が流す電流が半導体基板の面内でループを形成すると、半導体基板面に垂直な磁場が発生する。このような半導体基板の表面、側面、裏面から放射される電磁放射が、電波干渉や異常共振などの電波障害を引き起こす。
【０００４】
例えば特許文献１に記載の半導体装置では、半導体ウェハを個片化した半導体基板の表面又は裏面に、フェライト等からなる磁性層を配線面と平行に設けている。これにより、半導体基板面と垂直に発生する磁場を遮蔽して電磁ノイズを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５９８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では光電変換装置へ磁性層の適用が検討されていない。光電変換装置への適用を考えると、光電変換部を有する半導体基板の受光面と反対の側に磁性層を設ける必要がある。しかしながら、光電変換部で吸収されずに半導体基板を透過した赤外線が、電磁ノイズを低減するための磁性層で反射され、再び光電変換部に吸収されて画像ノイズが発生する懸念がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光電変換装置は、光電変換部を有する半導体基板と、半導体基板の受光面と反対の側に配された磁性層と、半導体基板と磁性層との間に配された赤外線吸収層と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電磁ノイズ及び赤外線ノイズを共に低減可能な光電変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】光電変換装置における電磁ノイズの発生原理の一例を説明するための図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の構造を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の製造方法を概略的に示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光電変換装置の構造を模式的に示す図である。
【図５Ａ】本発明の第２実施形態に係る光電変換装置の製造方法を概略的に示す第１の図である。
【図５Ｂ】本発明の第２実施形態に係る光電変換装置の製造方法を概略的に示す第２の図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る光電変換装置の構造を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る光電変換装置の製造方法を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
まず、光電変換装置における電磁放射の発生原理の例を、図１を用いて説明する。図１（ａ）は、光電変換装置の平面を模式的に示しており、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した光電変換装置のＸ−Ｘ’線に沿った断面を模式的に示している。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す光電変換装置は、光電変換部が配された撮像領域ＰＤと、光電変換部を制御するための周辺回路が配された周辺回路領域ＴＲとを有している。
【００１１】
光電変換装置を駆動すると、周辺回路領域ＴＲには、図１（ａ）に示すように、撮像領域ＰＤを一周するループ電流Ｉが流れる。この結果、撮像領域ＰＤにはその面に垂直な磁場Ｂが発生する。このような磁場Ｂが、電波干渉や異常共振等の電波障害を引き起こす懸念がある。
【００１２】
図１では説明を分かりやすくするために、半導体チップ全体を取り囲むように周辺回路領域ＴＲが設けられている例を示したが、図１と異なるレイアウトであっても、回路が集中している部分では、ループ電流Ｉによる磁場Ｂが発生する。特に、駆動電流が高周期で変化する場合には、ループ電流Ｉによる電磁放射が顕著となる。そこで、本発明では、このような電磁放射を磁性層で低減しつつ、磁性層で反射された赤外線についても低減が可能な光電変換装置を提供することを目的とする。
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。各図において、同一の部材または同一の構成要素には同一の参照番号を付しており、以下の各実施形態において、重複する説明を省略する。
【００１４】
（第１実施形態）
図２は、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の構造を模式的に示す図である。図２（ａ）は、本実施形態の光電変換装置の平面を模式的に示し、図２（ｂ）は、本実施形態の光電変換装置の断面を模式的に示している。本実施形態の光電変換装置は、不図示の光電変換部が配された撮像領域ＰＤと、光電変換部を制御するための不図示の周辺回路が配された周辺回路領域ＴＲを有している。
【００１５】
光電変換部が配された半導体基板ＳＵＢの第１面には、複数の層間絶縁膜からなる絶縁層２０が全面に形成されている。なお各層間絶縁膜は、図２（ｂ）では不図示としている。絶縁層２０の複数の層間絶縁膜間には配線層２３が配され、多層配線構造を形成している。撮像領域ＰＤにおける半導体基板ＳＵＢの第１面には、絶縁層２０を介して光電変換部の受光面が形成されている。受光面には、光を分光するためのカラーフィルタや、集光するためのマイクロレンズが配される。また、周辺回路領域ＴＲにおける絶縁層２０には電極パッド２１が配され、電極パッド２１の第１面の側の絶縁層２０は開口されている。
【００１６】
半導体基板ＳＵＢの第２面には、半導体基板ＳＵＢの絶縁性を保持するための、複数の絶縁層５０が形成されている。複数の絶縁層５０の間には、赤外線吸収層６０及び磁性層７０が配されている。本実施形態は、赤外線吸収層６０が半導体基板ＳＵＢと磁性層７０との間に配されていることを特徴としている。赤外線吸収層６０は、半導体基板ＳＵＢの第２面の側の全面を覆うように配されることが望ましいが、これに限定されない。赤外線吸収層６０は、撮像領域ＰＤにおいて少なくとも光電変換部を覆うように配されていればよい。
【００１７】
赤外線吸収層６０と磁性層７０の間の絶縁層５０は必ずしも設けなくてもよいが、本実施形態では、絶縁層５０を設けることで、赤外線吸収層６０と磁性層７０の界面で赤外線が反射されることを抑制している。また、絶縁層５０を設けることで、磁性層７０で赤外線が反射された場合でも、絶縁層５０の上面と下面との間で赤外線を繰り返し反射させて減衰させることができる。
【００１８】
絶縁層２０は、典型的には酸化シリコンを主成分とする材料が用いられ、付随的には炭化シリコン、窒化シリコン等が用いられ得る。磁性層７０は、例えば、センダスト、パーマロイ、フェライト又はニッケル等の少なくとも１つを主成分とする磁性物質を含んで構成される。また、赤外線吸収層６０は、ＬａＢ６（六ホウ化ランタン）、ＣＷＯ（セシウム酸化タングステン）、ＩＴＯ（スズ酸化インジウム）、又はＡＴＯ（アンチモン酸化スズ）等の少なくとも１つを主成分とする赤外線吸収物質を含んで構成される。赤外線吸収層６０は、これらの赤外線吸収物質を含有した樹脂でもよく、例えばＩＴＯを混練したポリイミドなどの樹脂材料であってもよい。
【００１９】
このように、本実施形態では、半導体基板ＳＵＢの受光面と反対の第２面の側に磁性層７０を配することで、周辺回路領域ＴＲに流れる電流により生じる電磁放射を低減している。更に本実施形態では、光電変換部が配された半導体基板ＳＵＢと磁性層７０との間に赤外線吸収層６０を配することで、磁性層７０で反射される赤外線についても低減可能としている。特に図２（ｂ）に示す本実施形態の構成においては、磁性層７０で反射される赤外線は、磁性層７０による反射の前後で赤外線吸収層６０を往復することになるため、磁性層７０により反射される赤外線を効果的に吸収することができる。
【００２０】
以下、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の製造方法について、図３を参照しながら説明する。図３（ａ）〜図３（ｇ）は、図２に示した本実施形態の光電変換装置の製造方法の各工程を概略的に示している。各工程では必要に応じて公知の半導体製造プロセスが用いられ、各工程間では必要に応じて熱処理や洗浄処理等が為され得る。
【００２１】
図３（ａ）に示す工程では、半導体基板ＳＵＢを準備し、その撮像領域ＰＤの上（第１面の側、以下同じ）に光電変換部１１を形成し、周辺回路領域ＴＲの上には不図示の周辺回路を形成する。なお、半導体基板ＳＵＢには、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）等の素子分離部１０が形成されていてもよい。素子分離部１０により、ＭＯＳトランジスタ等を含む撮像領域ＰＤ及び周辺回路領域ＴＲの各素子は、他の素子から互いに電気的に分離され得る。
【００２２】
図３（ｂ）に示す工程では、光電変換部１１及び周辺回路が形成された半導体基板ＳＵＢの上に、複数の層間絶縁膜からなる絶縁層２０を形成する。この際、絶縁層２０の層間絶縁膜間には、配線層２３、電極パッド２１、及びコンタクトプラグＣＮＴ等の各導電部材を形成する。コンタクトプラグＣＮＴは、光電変換部１１及び周辺回路と配線層２３とを電気的に接続する。絶縁層２０としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン等が用いられる。
【００２３】
本実施形態では、まず、絶縁層２０の１つの層間絶縁膜として、準常圧ＣＶＤ法によりＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）膜を形成した。次に、層間絶縁膜の上に、タングステン等の導電材料が埋め込まれた配線層２３、電極パッド２１、及びコンタクトプラグＣＮＴ等の各導電部材を形成した。次に、配線層２３の上に、絶縁層２０の別の層間絶縁膜として、プラズマＣＶＤ法で不図示の酸化シリコン膜を形成した後、光電変換部１１の上方に、分光するためのカラーフィルタＣＦと、集光するためのマイクロレンズＭＬを形成した。最後に、電極パッド２１の上部の層間絶縁膜を、フォトリソグラフィー、エッチングなどの工程により開口した。
【００２４】
図３（ｃ）に示す工程では、絶縁層２０の上に接着層３０を形成し、その上に透光板等の支持基板４０を貼り合わせる。その後、必要に応じてバックグラインド処理等により半導体基板ＳＵＢを薄化してもよい。本実施形態では、ＵＶ照射によって取り外すことが可能な接着層３０により、支持基板４０としての０．５ｍｍ厚の石英ガラスを半導体基板ＳＵＢに貼り合せた。その後、バックグラインド処理により０．５ｍｍ以下の厚さにまで半導体基板ＳＵＢを薄化した。例えば、０．３ｍｍの厚さにまで半導体基板ＳＵＢを薄化しても、支持基板４０を取り外した後でも自己保持が可能である。
【００２５】
図３（ｄ）に示す工程では、半導体基板ＳＵＢの下（第２面の側、以下同じ）の全面に、複数の絶縁層５０のうちの１つを形成する。絶縁層５０としては、酸化シリコンや窒化シリコン等の絶縁性材料を用いることができる。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法により、半導体基板ＳＵＢの第２面に１．５μｍの膜厚で酸化シリコンを成膜して絶縁層５０を形成した。
【００２６】
図３（ｅ）に示す工程では、絶縁層５０の下の全面に、赤外線吸収物質を含む部材を塗布して赤外線吸収層６０を形成する。その後、赤外線吸収層６０の下の全面に、別の絶縁層５０を形成する。
【００２７】
赤外線吸収層６０は、ＬａＢ６（六ホウ化ランタン）、ＣＷＯ（セシウム酸化タングステン）、ＩＴＯ（スズ酸化インジウム）、ＡＴＯ（アンチモン酸化スズ）等の赤外線吸収物質の他に、これらの赤外線吸収物質を含有した樹脂を用いてもよい。このような樹脂材料は、赤外線吸収物質を含有させるだけでなく、その屈折率を制御することも可能である。例えば、赤外線吸収層６０の屈折率と絶縁層５０の屈折率との差が、半導体基板ＳＵＢの屈折率と絶縁層５０の屈折率との差よりも小さい構成とすることもできる。これにより、絶縁層５０と赤外線吸収層６０の界面における赤外線の反射を抑制して、赤外線反射による画像ノイズへの影響をより低減することができる。この場合、赤外線吸収層６０の屈折率は、絶縁層５０の屈折率と概ね等しくすることがより好ましい。また、赤外線吸収層６０の樹脂材料を、感光性とすることで、フォトレジストのようにリソグラフィー技術でパターン形成が可能となる。
【００２８】
本実施形態では、成膜のハンドリング性及び屈折率の観点から、赤外線吸収物質にＩＴＯを混練したポリイミド樹脂を使用し、塗布露光現像処理等のリソグラフィー技術で赤外線吸収層６０を形成したが、これに限定されない。例えば、ＩＴＯなどの赤外線吸収物質を用いて赤外線吸収層６０を形成し、レジストワーク、エッチングによってパターニングを行ってもよい。
【００２９】
図３（ｆ）に示す工程では、絶縁層５０の下の全面に、スパッタリング法等により磁性層７０を形成する。なお、磁性層７０の膜厚をより大きくしたい場合は、予め不図示の磁性材シード層をスパッタリング法等により形成しておき、メッキ工程により磁性層７０を形成してもよい。その後、半導体基板ＳＵＢの保護膜として、磁性層７０の下に、更に別の絶縁層５０を形成する。なお、磁性材シード層をスパッタリングする際は、磁性材料が半導体基板ＳＵＢ中へ拡散することを防止するために、予めスパッタリング法等により、絶縁層５０にＴｉＮ等の拡散防止膜を形成しておいてもよい。
【００３０】
本実施形態では、ハンドリング性及び高温における金属材料の低拡散性の観点から、磁性材としてニッケルを使用し、スパッタリング法及びメッキ法により成膜したが、これに限定されない。磁性材としては、センダスト、パーマロイ、フェライト等を使用してもよい。
【００３１】
図３（ｇ）に示す工程では、図３（ｃ）に示す工程で貼り合せた支持基板４０を、ＵＶ照射によって接着層３０を反応させることで取り外し、ダイシング等の工程を経て光電変換装置の製造が完了する。
【００３２】
以上のように、本実施形態の光電変換装置は、第１面に光電変換部の受光面を有する半導体基板と、半導体基板の第１面と反対の側に配された磁性層と、半導体基板と磁性層との間に配された赤外線吸収層と、を備えている。このような構成によれば、磁性層で反射される前後の赤外線が赤外線吸収層で吸収されるので、電磁放射を磁性層で吸収しつつ、磁性層により反射された赤外線についても赤外線吸収層で吸収して、画像ノイズを低減することができる。
【００３３】
また、本実施形態の構成によれば、ＩＲフィルタを設けた場合でも遮断しきれないような斜め方向から入射した赤外線であっても、赤外線吸収層で吸収することができる。このため、電磁ノイズ及び赤外線ノイズを共に低減可能な光電変換装置を提供することができる。
【００３４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態では、ＷＬＣＳＰ構造を採用した光電変換装置について説明する。第１実施形態と同じ構成については説明を省略することもある。
【００３５】
図４は、本発明の第２実施形態に係る光電変換装置の構造を模式的に示す図である。図４（ａ）は、本実施形態の光電変換装置の平面を模式的に示し、図４（ｂ）は、本実施形態の光電変換装置の断面を模式的に示している。本実施形態の光電変換装置は、不図示の光電変換部が配された撮像領域ＰＤと、光電変換部を制御するための不図示の周辺回路が配された周辺回路領域ＴＲを有している。
【００３６】
光電変換部が配された半導体基板ＳＵＢの第１面には、複数の層間絶縁膜からなる絶縁層２０が全面に形成されている。なお各層間絶縁膜は、図４（ｂ）では不図示としている。絶縁層２０の複数の層間絶縁膜間には配線層２３が配され、多層配線構造を形成している。撮像領域ＰＤにおける半導体基板ＳＵＢの第１面には、絶縁層２０を介して光電変換部の受光面が形成されている。受光面には、光を分光するためのカラーフィルタや、集光するためのマイクロレンズが配される。また、周辺回路領域ＴＲにおける絶縁層２０には電極パッド２１が配されている。
【００３７】
絶縁層２０の上（第１面の側、以下同じ）には、透光板等の支持基板４０が、接着層３０を介して貼り合わされている。
【００３８】
半導体基板ＳＵＢの第２面には、半導体基板ＳＵＢの絶縁性を保持するための、複数の絶縁層５０が形成されている。複数の絶縁層５０の間には、赤外線吸収層６０及び磁性層７０が配されている。本実施形態は、赤外線吸収層６０が半導体基板ＳＵＢと磁性層７０との間に配されていることを特徴としている。赤外線吸収層６０は、半導体基板ＳＵＢの第２面の側の全面を覆うように配されることが望ましいが、これに限定されない。赤外線吸収層６０は、撮像領域ＰＤにおいて少なくとも光電変換部を覆うように配されていればよい。
【００３９】
赤外線吸収層６０と磁性層７０の間の絶縁層５０は必ずしも設けなくてもよいが、本実施形態では、絶縁層５０を設けることで、赤外線吸収層６０と磁性層７０の界面で赤外線が反射されることを抑制している。また、絶縁層５０を設けることで、磁性層７０で赤外線が反射された場合でも、絶縁層５０の上面と下面との間で赤外線を繰り返し反射させて減衰させることができる。
【００４０】
複数の絶縁層５０の下（第２面の側、以下同じ）には、絶縁保護膜８０が設けられている。周辺回路領域ＴＲにおける絶縁層５０と絶縁保護膜８０の間には金属配線５２が配され、金属配線５２の下には、外部と電気的に接続するためのはんだボール８１が形成されている。また、金属配線５２と電極パッド２１の間には、半導体基板ＳＵＢを貫通する貫通電極５１が設けられている。周辺回路領域ＴＲにおける貫通電極５１の周辺には、赤外線吸収層６０及び磁性層７０は存在せず、赤外線吸収層６０及び磁性層７０と貫通電極５１との間は、絶縁層５０によって絶縁性が確保されている。
【００４１】
絶縁層２０は、典型的には酸化シリコンを主成分とする材料が用いられ、付随的には炭化シリコン、窒化シリコン等が用いられ得る。磁性層７０は、例えば、センダスト、パーマロイ、フェライト又はニッケル等の少なくとも１つを主成分とする磁性物質を含んで構成される。また、赤外線吸収層６０は、ＬａＢ６（六ホウ化ランタン）、ＣＷＯ（セシウム酸化タングステン）、ＩＴＯ（スズ酸化インジウム）、又はＡＴＯ（アンチモン酸化スズ）等の少なくとも１つを主成分とする赤外線吸収物質を含んで構成される。赤外線吸収層６０は、これらの赤外線吸収物質を含有した樹脂でもよく、例えばＩＴＯを混練したポリイミドなどの樹脂材料であってもよい。
【００４２】
このように、本実施形態では、半導体基板ＳＵＢの受光面と反対の第２面の側に磁性層７０を配することで、周辺回路領域ＴＲに流れる電流により生じる電磁放射を低減している。更に本実施形態では、光電変換部が配された半導体基板ＳＵＢと磁性層７０との間に赤外線吸収層６０を配することで、磁性層７０で反射される赤外線についても低減可能としている。特に図４（ｂ）に示す本実施形態の構成においては、磁性層７０で反射される赤外線は、磁性層７０による反射の前後で赤外線吸収層６０を往復することになるため、磁性層７０により反射される赤外線を効果的に吸収することができる。
【００４３】
また、半導体基板ＳＵＢの光電変換部と金属配線５２との間に赤外線吸収層６０が配されることで、金属配線５２により反射された赤外線についても同様に吸収することができる。
【００４４】
以下、本発明の第２実施形態に係る光電変換装置の製造方法について、図５Ａ及び図５Ｂを参照しながら説明する。図５Ａ（ａ）〜図５Ａ（ｈ）、及び図５Ｂ（ｉ）〜図５Ｂ（ｍ）は、図４に示した本実施形態の光電変換装置の製造方法の各工程を概略的に示している。各工程では必要に応じて公知の半導体製造プロセスが用いられ、各工程間では必要に応じて熱処理や洗浄処理等が為され得る。
【００４５】
図５Ａ（ａ）に示す工程では、半導体基板ＳＵＢを準備し、その撮像領域ＰＤの上（第１面の側、以下同じ）に光電変換部１１を形成し、周辺回路領域ＴＲの上には不図示の周辺回路を形成する。なお、半導体基板ＳＵＢには、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）等の素子分離部１０が形成されていてもよい。素子分離部１０により、ＭＯＳトランジスタ等を含む撮像領域ＰＤ及び周辺回路領域ＴＲの各素子は、他の素子から互いに電気的に分離され得る。
【００４６】
図５Ａ（ｂ）に示す工程では、光電変換部１１及び周辺回路が形成された半導体基板ＳＵＢの上に、複数の層間絶縁膜からなる絶縁層２０を形成する。この際、絶縁層２０の層間絶縁膜間には、配線層２３、電極パッド２１、及びコンタクトプラグＣＮＴ等の各導電部材を形成する。コンタクトプラグＣＮＴは、光電変換部１１及び周辺回路と配線層２３とを電気的に接続する。絶縁層２０としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン等が用いられる。
【００４７】
本実施形態では、まず、絶縁層２０の１つの層間絶縁膜として、準常圧ＣＶＤ法によりＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）膜を形成した。次に、層間絶縁膜の上に、タングステン等の導電材料が埋め込まれた配線層２３、電極パッド２１、及びコンタクトプラグＣＮＴ等の各導電部材を形成した。次に、配線層２３の上に、絶縁層２０の別の層間絶縁膜として、プラズマＣＶＤ法で不図示の酸化シリコン膜を形成した後、光電変換部１１の上方に、分光するためのカラーフィルタＣＦと、集光するためのマイクロレンズＭＬを形成した。
【００４８】
本実施形態では、ＷＬＣＳＰ構造を採用しているため、電極パッド２１は、半導体基板ＳＵＢを貫通する貫通電極５１を介して外部と電気的に接続される。このため、第１実施形態とは異なり、電極パッド２１の上の絶縁層２０を開口していないが、事前に特性を確認する等の目的のために、第１実施形態と同様にして電極パッド２１の上の絶縁層２０を開口してもよい。
【００４９】
図５Ａ（ｃ）に示す工程では、絶縁層２０の上に接着層３０を形成し、その上に透光板等の支持基板４０を貼り合わせる。その後、必要に応じてバックグラインド処理等により半導体基板ＳＵＢを薄化してもよい。本実施形態では、ＵＶ照射によって取り外すことが可能な接着層３０により、支持基板４０としての０．５ｍｍ厚の石英ガラスを半導体基板ＳＵＢに貼り合せた。その後、後の工程で貫通電極５１を形成しやすくするために、バックグラインド処理により、半導体基板ＳＵＢを０．１５ｍｍの厚さにまで薄化した。
【００５０】
なお、図５Ａ（ｃ）では、半導体基板ＳＵＢの撮像領域ＰＤを除く周辺回路領域ＴＲの上のみに接着層３０を形成したが、接着層３０が透明性を有しているならば、半導体基板ＳＵＢの撮像領域ＰＤを含む全面に接着層３０を形成してもよい。その場合、半導体基板ＳＵＢと支持基板４０とが接着層３０により全面で接着及び固定されるため、バックグラインド処理等により、半導体基板ＳＵＢの厚みを更に薄くすることができる。この場合、本実施形態では、半導体基板ＳＵＢの厚みを０．０５ｍｍ程度まで薄化しても問題ないことを確認した。
【００５１】
図５Ａ（ｄ）に示す工程では、半導体基板ＳＵＢの下（第２面の側、以下同じ）に第１のマスク４１をパターン形成した後、第２面の側からエッチングを行い、電極パッド２１まで貫通ビア２２を形成する。その後、第１のマスク４１は除去する。本実施形態では、貫通ビア２２を形成する際に、まず、いわゆるボッシュプロセスを用いて半導体基板ＳＵＢをエッチングした。続いて、ドライエッチング（ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、Ｏ２、Ａｒ混合ガス系による容量結合型ＲＩＥ等）を用いて、絶縁層２０を電極パッド２１まで異方性エッチングした。
【００５２】
図５Ａ（ｅ）に示す工程では、貫通ビア２２の側面を含む半導体基板ＳＵＢの下の全面に、絶縁層５０を形成する。絶縁層５０としては、酸化シリコンや窒化シリコン等の絶縁性材料を用いることができる。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法により、半導体基板ＳＵＢの第２面に１．５μｍの膜厚で酸化シリコンを成膜して絶縁層５０を形成した。その後、貫通ビア２２の底部の絶縁層５０を、ドライエッチング（ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、Ｏ２、Ａｒ混合ガス系による容量結合型ＲＩＥ等）により除去した。
【００５３】
図５Ａ（ｆ）に示す工程では、絶縁層５０及び電極パッド２１の下に、バリアメタルやシードメタルとして利用するメタル層５３をスパッタリング法等により形成する。その後、貫通ビア２２の開口部を除く領域に第２のマスク４２を形成する。本実施形態では、バリアメタルとしてＴｉを用い、シードメタルとしてＣｕを用いて、スパッタリング法によりメタル層５３を形成した。第２のマスク４２としては、レジスト材料を用いることで、その後のマスク除去工程を簡便化できる。
【００５４】
図５Ａ（ｇ）に示す工程では、パターニングされたメタル層５３のメッキを行い、貫通ビア２２に貫通電極５１を形成する。その後、パターン形成した第２のマスク４２を除去すると共に、第２のマスク４２で覆われていたメッキされていないメタル層５３を、ウェットエッチング法等で除去する。
【００５５】
続いて、貫通電極５１の周辺を除く絶縁層５０の下に、赤外線吸収物質を含む部材を塗布し、少なくとも撮像領域ＰＤに赤外線吸収層６０を形成する。その後、絶縁層５０を延伸させて、赤外線吸収層６０を上下から挟み込むように絶縁層５０を形成する。
【００５６】
赤外線吸収層６０は、ＬａＢ６（六ホウ化ランタン）、ＣＷＯ（セシウム酸化タングステン）、ＩＴＯ（スズ酸化インジウム）、ＡＴＯ（アンチモン酸化スズ）等の赤外線吸収物質の他に、これらの赤外線吸収物質を含有した樹脂を用いてもよい。このような樹脂材料は、赤外線吸収物質を含有させるだけでなく、その屈折率を制御することも可能である。例えば、赤外線吸収層６０の屈折率と絶縁層５０の屈折率との差が、半導体基板ＳＵＢの屈折率と絶縁層５０の屈折率との差よりも小さい構成とすることもできる。これにより、絶縁層５０と赤外線吸収層６０の界面における赤外線の反射を抑制して、赤外線反射による画像ノイズへの影響をより低減することができる。この場合、赤外線吸収層６０の屈折率は、絶縁層５０の屈折率と概ね等しくすることがより好ましい。また、赤外線吸収層６０の樹脂材料を、感光性とすることで、フォトレジストのようにリソグラフィー技術でパターン形成が可能となる。
【００５７】
本実施形態では、成膜のハンドリング性及び屈折率の観点から、赤外線吸収物質にＩＴＯを混練したポリイミド樹脂を使用し、塗布露光現像処理等のリソグラフィー技術で赤外線吸収層６０を形成したが、これに限定されない。例えば、ＩＴＯなどの赤外線吸収物質を用いて赤外線吸収層６０を形成し、レジストワーク、エッチングによってパターニングを行ってもよい。
【００５８】
図５Ａ（ｈ）に示す工程では、絶縁層５０の下の全面に、スパッタリング法等により磁性材シード層７１を形成する。その後、貫通電極５１の下の磁性材シード層７１の領域に、第３のマスク４３を形成する。これにより、その後のメッキ工程において、必要な領域には磁性層７０が形成される一方で、第３のマスク４３が形成された貫通電極５１の下の領域にはメッキが形成されないようにできる。なお、磁性材シード層７１をスパッタリングする際は、磁性材料が半導体基板ＳＵＢ中へ拡散することを防止するために、予めスパッタリング法等により、絶縁層５０にＴｉＮ等の拡散防止膜を形成しておいてもよい。
【００５９】
本実施形態では、ハンドリング性及び高温における金属材料の低拡散性の観点から、磁性材としてニッケルを使用し、スパッタリング法及びメッキ法により成膜したが、これに限定されない。磁性材としては、センダスト、パーマロイ、フェライト等を使用してもよい。また、本実施形態では、第３のマスク４３としてレジストを用いることで、その後の工程において第３のマスク４３を除去しやすくしたが、第３のマスク４３として酸化シリコン等の絶縁材料を用いてもよい。
【００６０】
図５Ｂ（ｉ）に示す工程では、メッキ工程により、パターニングされた磁性材シード層７１に磁性層７０を形成する。その後、第３のマスク４３を除去し、第３のマスク４３で覆われていた磁性材シード層７１をエッチングして、貫通電極５１の下の領域に開口部を設ける。
【００６１】
図５Ｂ（ｊ）に示す工程では、貫通電極５１の下の開口部を含む磁性層７０の下の全面に別の絶縁層５０を形成する。これにより、後の工程で絶縁層５０の下に形成される金属配線５２及び貫通電極５１と磁性層７０との間の絶縁が確保されるようにする。
【００６２】
図５Ｂ（ｋ）に示す工程では、貫通電極５１の下方を除く絶縁層５０の下に第４のマスク４４をパターン形成し、貫通電極５１の下の領域に貫通ビア５４を形成する。
【００６３】
図５Ｂ（ｌ）に示す工程では、図５Ａ（ｆ）及び図５Ａ（ｇ）に示した工程と同様にして、メタル層の成膜、パターニング、メッキ、及びウェットエッチングを行うことで、貫通電極５１を延伸させる。その後、貫通電極５１と接続された金属配線５２を、絶縁層５０の下に形成する。このように、磁性層７０の下に絶縁層５０及び金属配線５２を形成することで、金属配線５２により反射された赤外線を赤外線吸収層６０で吸収して、画像ノイズを低減することができる。
【００６４】
本実施形態では、貫通電極５１の孔内のメタルシード層の埋め込み性や、ハンドリング及び工程の安定性を考慮して、上記のように２段階で貫通電極５１を形成した。この際、図５Ａ（ｇ）の工程では、貫通電極５１の繋ぎ目のパッドを貫通電極５１よりも大きい直径で形成したが、繋ぎ目のパッドはなくてもよい。また、図５Ａ（ｄ）の工程のように貫通ビア２２を形成しないで、複数の絶縁層５０、赤外線吸収層６０、及び磁性層７０を積層し、その後、電極パッド２１まで一気に貫通ビア２２（及び貫通ビア５４）を貫通させてもよい。その場合、メタルシード層をスパッタリング法で形成した後に、メッキ工程で貫通電極５１及び金属配線５２を形成する。
【００６５】
図５Ｂ（ｍ）に示す工程では、公知の半導体製造プロセスにより、感光性樹脂材料を使用して絶縁保護膜８０を形成した後、はんだボール８１を設置する。そして、スクライブラインに沿ってダイシング等の工程が為され、光電変換装置の製造が完了する。
【００６６】
以上のように、本実施形態の光電変換装置では、磁性層の半導体基板と反対の側に絶縁層及び金属配線が順に配され、金属配線が貫通電極と接続されている。そして、赤外線吸収層が、半導体基板と金属配線との間に配されている。このような構成により、第１実施形態と同様の効果を得ると共に、金属配線により反射された赤外線についても、赤外線吸収層で吸収することができる。また、本実施形態では、ＷＬＣＳＰ構造を採用しているため、ダイシング後の実装工程を省くことができ、光電変換装置のコストを低減することができる。
【００６７】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態では、裏面照射型構造を採用した光電変換装置について説明する。第１実施形態と同じ構成については説明を省略することもある。
【００６８】
図６は、本発明の第３実施形態に係る光電変換装置の構造を模式的に示す図である。図６（ａ）は、本実施形態の光電変換装置の平面を模式的に示し、図６（ｂ）は、本実施形態の光電変換装置の断面を模式的に示している。本実施形態の光電変換装置は、不図示の光電変換部が配された撮像領域ＰＤと、光電変換部を制御するための不図示の周辺回路が配された周辺回路領域ＴＲを有している。
【００６９】
図６に示す本実施形態の光電変換装置は、裏面照射型構造を採用している点が、先の第１実施形態及び第２実施形態と主に異なっている。図６では、光電変換部の配された第２面の側が半導体基板ＳＵＢの表面であり、受光面を有する半導体基板ＳＵＢの第１面の側が裏面となっている。裏面照射型構造にける半導体基板ＳＵＢの厚みは、例えば１μｍ以上かつ１０μｍ以下であり、非常に薄くなっている。そのため、半導体基板ＳＵＢの第１面の側及び／又は第２面の側には支持基板が設けられる。
【００７０】
半導体基板ＳＵＢの下（第２面の側、以下同じ）には、不図示の光電変換部が配されている。また、光電変換部が配された半導体基板ＳＵＢの下には、複数の層間絶縁膜からなる絶縁層２０が全面に形成されている。なお各層間絶縁膜は、図６（ｂ）では不図示としている。絶縁層２０の複数の層間絶縁膜間には不図示の配線層が配され、多層配線構造を形成している。
【００７１】
撮像領域ＰＤにおける半導体基板ＳＵＢの上（第１面の側、以下同じ）には、フォトダイオード表面の保護のため絶縁膜５５が形成されており、更に、絶縁膜５５を介して、画素単位毎にカラーフィルタＣＦ及びマイクロレンズＭＬが配されている。また、周辺回路領域ＴＲにおける絶縁層２０には電極パッド２１が配されている。
【００７２】
このような裏面照射型構造を採用した光電変換装置においても、能動回路が発する電磁放射の影響を低減するためには、半導体基板ＳＵＢの受光面と反対の第２面の側に磁性層７０を設ける必要がある。また、裏面照射型構造では、半導体基板ＳＵＢを通過する光が減衰しないように、半導体基板ＳＵＢのシリコンの膜厚を薄くする必要がある。しかし、半導体基板ＳＵＢを透過した赤外線が、電磁ノイズを低減するための磁性層７０で反射され、再びフォトダイオードに吸収されることにより画像ノイズが発生する懸念がある。
【００７３】
そこで、本実施形態では、光電変換部が配された半導体基板ＳＵＢの下に、支持基板を兼ねる赤外線吸収層６１が、絶縁層２０を介して貼り合わされている。支持基板を兼ねる赤外線吸収層６１は例えばシリコン基板である。
【００７４】
すなわち、本実施形態でも、先の第１実施形態及び第２実施形態と同様に、赤外線吸収層６１は、半導体基板ＳＵＢと磁性層７０との間に配されている。赤外線吸収層６１は、半導体基板ＳＵＢの第２面の側の全面を覆うように配されることが望ましいが、これに限定されない。赤外線吸収層６１は、撮像領域ＰＤにおいて少なくとも光電変換部を覆うように配されていればよい。赤外線吸収層６１と磁性層７０の間の絶縁層５０は必ずしも設けなくてもよいが、本実施形態では、支持基板を兼ねる赤外線吸収層６１へ金属が拡散するのを防ぐために絶縁層５０を設けている。
【００７５】
周辺回路領域ＴＲにおける半導体基板ＳＵＢの上には、絶縁膜５５を介して金属配線５２が配されている。金属配線５２は、外部と電気的に接続するための電極を兼ねている。金属配線５２と電極パッド２１の間には、半導体基板ＳＵＢを貫通する貫通電極５１が設けられている。半導体基板ＳＵＢと貫通電極５１との間は、絶縁膜５５によって絶縁性が確保されている。
【００７６】
絶縁層２０は、典型的には酸化シリコンを主成分とする材料が用いられ、付随的には炭化シリコン、窒化シリコン等が用いられ得る。磁性層７０は、例えば、センダスト、パーマロイ、フェライト又はニッケル等の少なくとも１つを主成分とする磁性物質を含んで構成される。
【００７７】
支持基板を兼ねる赤外線吸収層６１としては、典型的には単結晶シリコン基板が用いられるが、単結晶シリコンは１１００ｎｍ未満の波長の赤外線を吸収する一方で、１１００ｎｍ以上の波長の赤外線を吸収する能力が小さい。しかし、光電変換部では不純物のイオン注入と熱処理により１１００ｎｍ以上の赤外線による画像ノイズが発生し得るため、１１００ｎｍ以上の波長の赤外線の吸収能力を高めることが望ましい。
【００７８】
そこで、本実施形態では、赤外線吸収層６１として用いる単結晶シリコン基板にホウ素をイオン注入して熱処理を行い、ホウ素濃度が４×１０１３ａｔｏｍ／ｃｍ３以上の領域を設けている。これにより、赤外線吸収層６１による１１００ｎｍ以上の波長の赤外線を吸収する能力を高めることができる。この他にも、単結晶シリコン基板にカーボン等を注入し、結晶欠陥を形成したり多結晶シリコンを支持基板上に配置することによっても、１１００ｎｍ以上の波長の赤外線を吸収する能力を高めることができる。
【００７９】
支持基板を兼ねる赤外線吸収層６１は、更に回路基板を兼ねることも可能である。この場合、回路配線は絶縁層２０との間に配される。回路配線による赤外線の反射を防ぐために、平面視において光電変換部と重なる領域の回路配線の開口率は６５％以上であることが望ましい。
【００８０】
また、回路基板を兼ねる赤外線吸収層６１は、平面視において光電変換部と重なる少なくとも一部の領域に配されたＭＯＳトランジスタにイオン注入されたホウ素の濃度を４×１０１３ａｔｏｍ／ｃｍ３以上とすることが望ましい。これにより、赤外線吸収層６１による１１００ｎｍ以上の波長の赤外線の吸収能力を高めることができる。その後、ＭＯＳトランジスタ上にシリサイドを形成しても、シリサイドの厚さが５０ｎｍ以下であれば赤外線はシリサイドを透過するため、イオン注入された赤外線吸収層６１上のＭＯＳトランジスタで赤外線が吸収される。
【００８１】
また、赤外線吸収層６１の表面には１１００ｎｍ以上の波長の赤外線も吸収する赤外線吸収層を設けてもよい。その場合、赤外線吸収層６１は、ＬａＢ６（六ホウ化ランタン）、ＣＷＯ（セシウム酸化タングステン）、ＩＴＯ（スズ酸化インジウム）、又はＡＴＯ（アンチモン酸化スズ）等の少なくとも１つを主成分とする赤外線吸収物質を含んで構成される。赤外線吸収層６１は、これらの赤外線吸収物質を含有した樹脂でもよく、例えばＩＴＯを混練したポリイミドなどの樹脂材料であってもよい。
【００８２】
支持基板を兼ねる赤外線吸収層６１の厚さは、磁性層７０と光電変換部との間の距離を少しでも小さくして電磁波ノイズが吸収され易くするために、バックグラインド等を行って０．５ｍｍ以下とすることが望ましく、０．３ｍｍ以下とすることがより望ましい。一方で、支持基板を兼ねる赤外線吸収層６１の厚さは、半導体チップの形状支持性を確保するために、０．０５ｍｍ以上であることが望ましく、０．１ｍｍ以上であることがより望ましい。
【００８３】
図６（ｂ）に示す本実施形態の光電変換装置の構成においては、磁性層７０で反射される赤外線は、磁性層７０による反射の前後で支持基板を兼ねる赤外線吸収層６１を往復することになる。このため、赤外線吸収層６１は、１１００ｎｍ以上の波長の赤外線に対する吸収能力が小さいシリコン層であっても、その厚さが０．０５ｍｍ以上であれば、赤外線が赤外線吸収層６１を往復する間に赤外線吸収層６１の厚さの２倍の経路で十分に吸収され得る。
【００８４】
以下、本発明の第３実施形態に係る光電変換装置の製造方法について、図７を参照しながら説明する。図７（ａ）〜図７（ｈ）は、図６に示した本実施形態の光電変換装置の製造方法の各工程を概略的に示している。各工程では必要に応じて公知の半導体製造プロセスが用いられ、各工程間では必要に応じて熱処理や洗浄処理等が為され得る。
【００８５】
図７（ａ）に示す工程では、半導体基板ＳＵＢを準備し、その撮像領域ＰＤの下（第２面の側、以下同じ）に光電変換部１１を形成し、周辺回路領域ＴＲの下には不図示の周辺回路を形成する。なお、半導体基板ＳＵＢには、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）等の素子分離部１０が形成されていてもよい。素子分離部１０により、ＭＯＳトランジスタ等を含む撮像領域ＰＤ及び周辺回路領域ＴＲの各素子は、他の素子から互いに電気的に分離され得る。
【００８６】
その後、光電変換部１１及び周辺回路が形成された半導体基板ＳＵＢの下に、複数の層間絶縁膜からなる絶縁層２０を形成する。この際、絶縁層２０の層間絶縁膜間には、電極パッド２１、及びコンタクトプラグＣＮＴ等の各導電部材を形成する。絶縁層２０としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン等が用いられる。
【００８７】
本実施形態では、まず、絶縁層２０の１つの層間絶縁膜として、準常圧ＣＶＤ法によりＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）膜を形成した。次に、層間絶縁膜の下に、タングステン等の導電材料が埋め込まれた電極パッド２１、及びコンタクトプラグＣＮＴ等の各導電部材を形成した。次に、電極パッド２１の下に、絶縁層２０の別の層間絶縁膜として、プラズマＣＶＤ法で不図示の酸化シリコン膜を形成した。
【００８８】
半導体基板ＳＵＢは、通常のシリコンウェハでもよいが、本実施形態では、後の工程の加工しやすさの点からＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハを使用した。
【００８９】
図７（ｂ）に示す工程では、支持基板を兼ねる赤外線吸収層６１を、絶縁層２０を介して半導体基板ＳＵＢと貼り合わせる。本実施形態では、赤外線吸収層６１による１１００ｎｍ以上の波長の赤外線の吸収能力を高めるために、シリコンからなる支持基板にボロンを４×１０１３ａｔｏｍ／ｃｍ３以上注入し熱処理を行うことで、不純物層を有する赤外線吸収層６１を形成した。赤外線吸収層６１は更に回路基板を兼ねてもよく、その場合、回路配線は絶縁層２０との間に配される。この場合、回路配線からの赤外線の反射を防ぐため、平面視において光電変換部１１と重なる領域の回路配線の開口率は６５％以上であることが望ましい。
【００９０】
また、回路基板を兼ねる赤外線吸収層６１は、平面視において光電変換部１１と重なる少なくとも一部の領域に配されたＭＯＳトランジスタにイオン注入されたホウ素の濃度が４×１０１３ａｔｏｍ／ｃｍ３以上となるようにする。これにより、赤外線吸収層６１による１１００ｎｍ以上の波長の赤外線の吸収能力を高めることができる。
【００９１】
図７（ｃ）に示す工程では、半導体基板ＳＵＢの第２面の側をバックグラインド処理、及びＣＭＰ(Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｅｒ)処理により半導体基板ＳＵＢを薄化する。本実施形態では、半導体基板ＳＵＢであるＳＯＩ基板の絶縁膜５５の上にシリコンが１０μｍ〜１５μｍ残るように、バックグラインド処理で半導体基板ＳＵＢを薄化した。その後、ＣＭＰ処理でＳＯＩ基板中の絶縁膜５５まで半導体基板ＳＵＢを薄化した。
【００９２】
その後、半導体基板ＳＵＢの上に、不図示の第５のマスクをパターン形成した後、半導体基板ＳＵＢの第１面の側からエッチングを行い、電極パッド２１まで貫通ビア２２を形成する。本実施形態では、貫通ビア２２を形成する際に、まず、いわゆるボッシュプロセスを用いて半導体基板ＳＵＢをエッチングした。続いて、ドライエッチング（ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、Ｏ２、Ａｒ混合ガス系による容量結合型ＲＩＥ等）を用いて、絶縁層２０を電極パッド２１まで異方性エッチングした。
【００９３】
図７（ｄ）に示す工程では、貫通ビア２２の側面を含む半導体基板ＳＵＢの上の全面に、絶縁膜５５を重ねて形成する。絶縁膜５５としては、酸化シリコンや窒化シリコン等の絶縁性材料を用いることができる。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法により、半導体基板ＳＵＢの上に１．５μｍの膜厚で酸化シリコンを成膜した。
【００９４】
その後、貫通ビア２２の底部の絶縁膜５５をドライエッチング（ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、Ｏ２、Ａｒ混合ガス系による容量結合型ＲＩＥ等）により除去する。次いで、絶縁膜５５及び電極パッド２１の上に、バリアメタルやシードメタルとしての不図示のメタル層をスパッタリング法等で形成した後、貫通ビア２２とその周辺の領域を開口した不図示の第６のマスクを形成する。本実施形態では、バリアメタルとしてＴｉを用い、シードメタルとしてＣｕを用いた。第６のマスクとしては、レジスト材料を用いることで、メッキ後のマスク除去工程を簡便化することができる。
【００９５】
その後、パターニングされた不図示のメタル層のメッキを行い、貫通ビア２２に貫通電極５１を形成する。その後、パターン形成した第６のマスクを除去すると共に、第６のマスクで覆われていたメッキされていないメタル層５３を、ウェットエッチング法等で除去した。また、半導体基板ＳＵＢの第２面の側に、電極を兼ねる金属配線５２を形成した。
【００９６】
図７（ｅ）に示す工程では、撮像領域ＰＤの光電変換部１１の上方に、分光するためのカラーフィルタＣＦと集光するためのマイクロレンズＭＬを形成した。
【００９７】
図７（ｆ）に示す工程では、第１面の側の保護のために、半導体基板ＳＵＢの上に、接着層３０を介して支持基板４０を貼り合わせる。本実施形態では、接着層３０及び支持基板４０を後で取り外し易くするために、紫外線照射で溶解する樹脂を接着層３０の材料として用いた。
【００９８】
図７（ｇ）に示す工程では、支持基板を兼ねる赤外線吸収層６１の下の全面に絶縁層５０を形成する。絶縁層５０としては、酸化シリコンや窒化シリコン等の絶縁性材料を用いることができる。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法により、酸化シリコンを半導体基板ＳＵＢの上に１．５μｍの膜厚で成膜して絶縁層５０を形成した。
【００９９】
その後、絶縁層５０の下の全面に、スパッタリング法等により磁性層７０を形成する。なお、磁性層７０の膜厚をより大きくしたい場合は、予め不図示の磁性材シード層をスパッタリング法等により形成しておき、メッキ工程により磁性層７０を形成してもよい。本実施形態では、その後、半導体基板ＳＵＢの保護膜として、磁性層７０の下に、更に別の絶縁層５０を形成した。なお、磁性材シード層をスパッタリングする際は、磁性材料が半導体基板ＳＵＢ中へ拡散することを防止するために、予めスパッタリング法等により、絶縁層５０にＴｉＮ等の拡散防止膜を形成しておいてもよい。
【０１００】
本実施形態では、ハンドリング性及び高温における金属材料の低拡散性の観点から、磁性材としてニッケルを使用し、スパッタリング法及びメッキ法により成膜したが、これに限定されない。磁性材としては、センダスト、パーマロイ、フェライト等を使用してもよい。
【０１０１】
図７（ｈ）に示す工程では、図７（ｆ）に示す工程で貼り合せた支持基板４０を、ＵＶ照射によって接着層３０を反応させることで取り外し、ダイシング等の工程を経て光電変換装置の製造が完了する。
【０１０２】
以上のように、本実施形態の光電変換装置では、裏面照射型構造を採用している。そして、赤外線吸収層が支持基板を兼ねている。このような構成においても、先の第１及び第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
また、本実施形態の光電変換装置では、赤外線吸収層が更に回路基板を兼ねることも可能である。この場合、平面視において光電変換部と重なる少なくとも一部の領域に配されたＭＯＳトランジスタにイオン注入されたホウ素の濃度が４×１０１３ａｔｏｍ／ｃｍ３以上となるようにしている。これにより、赤外線吸収層６１による１１００ｎｍ以上の波長の赤外線の吸収能力を高めることができる。
【０１０４】
（その他の実施形態）
なお、上述の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上述の各実施形態は、組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
ＳＵＢ  ：半導体基板
ＰＤ    ：撮像領域
ＴＲ    ：周辺回路領域
１０    ：素子分離部
１１    ：光電変換部
２０    ：絶縁層
２１    ：電極パッド
２３    ：配線層
３０    ：接着層
４０    ：支持基板（透光板）
５０    ：絶縁層
５１    ：貫通電極
５２    ：金属配線（パッケージ用配線）
６０    ：赤外線吸収層
６１    ：支持基板を兼ねる赤外線吸収層
７０    ：磁性層
７１    ：磁性材シード層
８０    ：絶縁保護膜
ＣＦ    ：カラーフィルタ
ＭＬ    ：マイクロレンズ
ＣＮＴ  ：コンタクトプラグ
【図１】
2018133392.tif 000003
【図２】
2018133392.tif 000004
【図３】
2018133392.tif 000005
【図４】
2018133392.tif 000006
【図５Ａ】
2018133392.tif 000007
【図５Ｂ】
2018133392.tif 000008
【図６】
2018133392.tif 000009
【図７】
2018133392.tif 000010