(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のウエハの表面に配線層を形成する工程と、
前記第１のウエハの配線層を形成後の表面に第２のウエハの表面を接合する工程と、
前記第２のウエハとの接合面とは反対側の前記第１のウエハの裏面を研磨して、前記第１のウエハを薄膜化する工程と、
薄膜化した後の前記第１のウエハの裏面の周縁部に沿って、ダイシングブレードにて、所定幅で均一な深さの溝を前記溝よりも径方向外側の前記第１のウエハの高さと前記溝よりも径方向内側の前記第１のウエハの高さとが同じになるように形成する工程と、
前記溝を形成した前記第１のウエハの裏面上に接着層を介して保護層を付着する工程と、
前記保護層を付着した面とは反対側の前記第２のウエハの裏面を研磨する工程と、を備える電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
第１のウエハの表面に配線層を形成する工程と、
前記第１のウエハの配線層を形成後の表面に第２のウエハの表面を接合する工程と、
前記第２のウエハとの接合面とは反対側の前記第１のウエハの裏面を研磨して、前記第１のウエハを薄膜化する工程と、
薄膜化した後の前記第１のウエハの裏面の周縁部に沿って、ダイシングブレードにて、所定幅で均一な深さの溝を前記溝よりも径方向外側の前記第１のウエハの高さが前記溝よりも径方向内側の前記第１のウエハの高さよりも低くなるように形成する工程と、
前記溝を形成した前記第１のウエハの裏面上に接着層を介して保護層を付着する工程と、
前記保護層を付着した面とは反対側の前記第２のウエハの裏面を研磨する工程と、を備える電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記溝は、前記配線層の下面よりも深く形成される請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記溝の深さは、前記第２のウエハの裏面を研磨した後の前記第１のウエハおよび前記第２のウエハを合わせた厚みから２０μｍを引いた厚さ以下である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記溝の幅は、０．１乃至１．０ｍｍである請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
前記溝を形成する工程は、テーパ状の初期溝を形成した後に、前記初期溝の略中央に前記所定幅で均一な深さの溝を形成する請求項１乃至５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
前記第１のウエハの表面に配線層を形成する工程は、光電変換素子と、前記光電変換素子で光電変換して得られた電気信号の読出を制御するトランジスタを含むセンサ部と、を形成する請求項１乃至６のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Silicon）センサやＣＣＤ（Charged Coupled Device）などの固体撮像装置では、フォトダイオードの受光面を半導体基板の裏面側に設けた裏面照射型イメージセンサが注目されている。裏面照射型イメージセンサでは、受光面側に配線や余計な膜を形成する必要がないため、表面照射型イメージセンサよりも高い感度を得ることができる。
【０００３】
裏面照射型イメージセンサを製造する際には、フォトダイオード等が形成された第１のウエハに別個の第２のウエハを貼り合わせた状態で、第１のウエハの裏面側を研磨して薄膜化する。その後、第２のウエハの裏面側も研磨して薄膜化するが、第２のウエハの研磨を開始する時点では、第１のウエハはすでに薄膜化されており、その周縁部側は研磨により表面が荒れている。この表面の荒れは、フォトダイオード等を形成した膜が剥がれる要因となり、また、研磨くずにより膜の品質を低下させる要因にもなる。
【０００４】
このため、第２のウエハの研磨を開始する前に、第１のウエハの周縁部側をなだらかな凹部形状に加工する対策を取ることも検討されている。
【０００５】
第２のウエハの研磨を行う際には、第１のウエハの凹部が形成された面に保護テープを貼り付けた後に、第２のウエハの裏面側の研磨を開始するが、保護テープの接着膜は凹部の表面全体に接触するわけではないため、接着膜と凹部表面との隙間に削りくず等が入り込んで、剥離や膜品質低下等の不良の発生率が増えてしまう。また、凹部の幅が大きくなると、ウエハ上の素子形成面積が狭くなり、生産効率が悪くなる。さらに、凹部の深さが深くなりすぎると、ウエハの周縁側が欠けるおそれもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−４９２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、ウエハ当たりの電子デバイスの作製個数を低下させずに不良の発生率を低減できる電子デバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態によれば、第１のウエハの表面に配線層を形成する工程と、
外周部が研削されていない前記第１のウエハの前記配線層を形成後の表面に第２のウエハの表面を接合する工程と、
前記第２のウエハとの接合面とは反対側の前記第１のウエハの裏面を研磨して、前記第１のウエハを薄膜化する工程と、
薄膜化した後の前記第１のウエハの裏面の周縁部に沿って、ダイシングブレードにて、所定幅で均一な深さの溝を前記溝よりも径方向外側の前記第１のウエハの高さと前記溝よりも径方向内側の前記第１のウエハの高さとが同じになるように形成する工程と、
前記溝を形成した前記前記第１のウエハの裏面上に接着層を介して保護層を付着する工程と、
前記保護層を付着した面とは反対側の前記第２のウエハの裏面を研磨する工程と、を備える電子デバイスの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本実施形態による裏面照射型イメージセンサ１の製造工程図。
【図２】（ａ）と（ｂ）は図１に続く製造工程図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は図２に続く製造工程図。
【図４】１画素分の断面構造を示す断面図。
【図５】ダイシングブレードで形成される溝を示す断面図。
【図６】（ａ）と（ｂ）は一比較例による溝１６の断面形状を示す断面図。
【図７】第２の実施形態における溝１６の形成箇所を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態における上下方向は、電子デバイスが設けられる面を上とした場合の相対方向を示し、重力加速度に応じた上下方向とは異なる場合もありうる。
【００１１】
（第１の実施形態）
本実施形態が対象とする電子デバイスは、半導体装置やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）など、ウエハ上に形成可能で、かつ２枚のウエハを貼り合わせて作製されるものである。この種の電子デバイスの一具体例は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤなどの固体撮像装置である。より具体的には、本実施形態による製法は、例えば裏面照射型イメージセンサの製造方法に適用可能である。
【００１２】
図１〜図３は本実施形態による裏面照射型イメージセンサ１の製造工程図である。図１の製造工程により作製される裏面照射型イメージセンサ１は、例えば図４のような断面構造を有する。図４は１画素分の断面構造を示しており、１画素はＲＧＢの３つのサブ画素で構成される。各サブ画素は、マイクロレンズ２と、カラーフィルタ３と、センサ部４とを有する。マイクロレンズ２は、裏面側に設けられており、表面側には多層配線部６が設けられている。マイクロレンズ２に入射された光は、多層配線部６を通過せずに、センサ部４内のフォトダイオード５に入射されるため、光の利用効率が高く、感度を向上させることができる。
【００１３】
次に、図１〜図３に基づいて、第１の実施形態による裏面照射型イメージセンサ１の製造工程を順に説明する。まず、図１（ａ）に示すように、第１のウエハ１１上に、フォトダイオード５やトランジスタを含むセンサ部４を形成する。このトランジスタは、フォトダイオード５で光電変換した電気信号の読出しを制御するためのものである。
【００１４】
次に、図１（ｂ）に示すように、センサ部４の上に多層配線部６を形成する。多層配線部６は、図４に示すように、積層方向に配置された多層配線層７と、各配線層の間に配置される絶縁層８とを有する。
【００１５】
次に、図１（ｃ）に示すように、多層配線部６の上に、接合層１２を形成する。接合層１２の代わりに、多層配線部６の上に接着材を塗布してもよい。接合層１２は、第１のウエハ１１と後述する第２のウエハ１３とを接合する役割を果たすことから、接合層１２の表面はできるだけ平坦であるのが望ましい。よって、接合層１２を形成した後に、接合層１２を機械研磨や化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing）等により平坦化してもよい。
【００１６】
次に、図１（ｄ）に示すように、第２のウエハ１３を、接合層１２を介して第１のウエハ１１に貼り合わせる。第２のウエハ１３は、第１のウエハ１１を支持する支持基板であり、第１のウエハ１１と同サイズである。第１のウエハ１１上の接合層１２と第２のウエハ１３は、直接接合してもよいし、あるいは、接合層１２の上に金属膜等を形成した上で第２のウエハ１３と貼り合わせてもよい。第１のウエハ１１上の接合層１２と第２のウエハ１３を直接接合する際には、接合層１２の表面や第２のウエハ１３の表面を洗浄して、表面の汚染物を除去した後に貼り合わせるのが望ましい。表面に汚染物が存在する状態で貼り合わせると、接合強度が弱くなり、第２のウエハ１３が剥離しやすくなるためである。第２のウエハ１３を貼り合わせる理由は以下の通りである。第１のウエハ１１上のフォトダイオード５の感度を高めるために、第１のウエハ１１をできるだけ薄膜化する必要があり、薄膜化された第１のウエハ１１単体では強度的に安定しないため、薄膜化される第１のウエハ１１の支持基板として第２のウエハ１３を予め第１のウエハ１１に貼り付けておく。
【００１７】
次に、図２（ａ）に示すように、第１のウエハ１１の裏面、すなわち接合層１２とは反対側の面を機械研磨や化学機械研磨などで研磨して、第１のウエハ１１を薄膜化する。これにより、第１のウエハ１１の裏面側は、センサ部４の上面に薄い残膜１４が付着された状態となる。残膜１４は、第１のウエハ１１がシリコン基板である場合には、０．１μｍ〜０．２μｍ程度の厚さである。また、第１のウエハ１１がＳＯＩ（Silion On Insulator）基板の場合は、残膜１４は埋め込み酸化膜とシリコン膜のいずれでもよい。
【００１８】
この研磨により、第１のウエハ１１の裏面側の周縁部の表面は荒れてしまい、センサ部４や多層配線部６の端面部から研磨くずが発生するとともに、端面部に隙間が生じて剥離しやすくなる。そこで、図２（ｂ）に示すように、通常はウエハのダイシングに用いるダイシングブレード１５にて、第１のウエハ１１の裏面側の周縁部に、所定幅で均一な深さの溝１６を形成する。
【００１９】
溝１６は、多層配線層７の下面よりも深く形成するのが望ましい。この理由は、溝１６の深さが多層配線層７の最下面よりも浅い場合、溝１６よりも下方に多層配線層７が残存することになり、残存した多層配線層７のエッジから金属くずが溝１６内に溜まったり、多層配線層７のエッジに隙間が生じて剥離の要因になるおそれがあるためである。
【００２０】
また、溝１６の深さは、その後の工程で第２のウエハ１３の裏面側を研磨した後の第１のウエハ１１と第２のウエハ１３を合わせた厚みから２０μｍを引いた厚さ以下が望ましい。この厚さよりも溝１６が深いと、溝１６が深すぎて強度的に弱くなり、この溝１６から第１のウエハ１１および第２のウエハ１３が破断するおそれがあるためである。
【００２１】
また、溝１６の幅は、０．１乃至１．０ｍｍ程度が望ましい。この程度の幅であれば、第１のウエハ１１上のチップ形成面積を狭めずに溝１６を形成できる。
【００２２】
その後、図３（ａ）に示すように、センサ部４の表面にカラーフィルタ３を形成し、さらにその上にマイクロレンズ２を形成する。
【００２３】
次に、図３（ｂ）に示すように、溝１６の形成された第１のウエハ１１の表面を保護テープ（保護層）１７で保護する。保護テープ１７は、基材層１７ａの上に接着層１７ｂを付着した層構造を有し、この接着層１７ｂが第１のウエハ１１の表面に接着される。保護テープ１７の接着層１７ｂは、柔軟性がある素材で形成されているため、溝１６の内部にまで入り込む。特に、溝１６の深さと幅が上述した範囲内であれば、溝１６の表面を保護テープ１７で覆ったときに、溝１６の内部にまで保護テープ１７の接着層１７ｂが入り込み、溝１６の内部にほとんど隙間ができなくなる。よって、溝１６内に研磨くずが入り込まなくなり、センサ部４と多層配線部６の端面の汚染を防止できる。
【００２４】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１のウエハ１１の表面を保護テープ１７で保護した状態で、反対側の第２のウエハ１３の裏面を機械研磨や化学機械研磨等で研磨して薄膜化する。これにより、図４のような断面構造を有する裏面照射側イメージセンサ１が完成する。
【００２５】
上述した図２では、均一な深さの溝１６を形成する例を説明したが、図５に示すように、溝１６の入口付近は、溝１６の内部よりも、幅を広くしてもよい。ダイシングブレード１５は、一般に刃先の種類を交換できるため、最初は、Ｖ字型の刃先を利用して、溝１６の入口付近の幅を広げた浅い深さの初期溝１６ａを形成し、その後、幅の狭い刃先に交換して、初期溝１６ａの中央部に均一な深さの溝１６を形成してもよい。ただし、初期溝１６ａの幅を広くしすぎると、第１のウエハ１１上のチップ形成面積が狭くなるため、チップ形成面積に影響が生じない程度の幅に留めるのが望ましい。
【００２６】
図６（ａ）は一比較例による溝１６の断面形状を示す断面図である。図６（ａ）の溝１６は、センサ部４と多層配線部６の端面を斜めに加工して形成されている。図６（ａ）の溝１６の場合、傾斜面を有することから、溝１６の幅が本実施形態よりも大きくなり、第１のウエハ１１上のチップ形成面積が狭くなり、１ウエハ当たりのチップの取り数が少なくなってしまう。また、図６（ａ）の溝１６の場合、溝１６の形成面を保護テープ１７で覆ったときに、溝１６の幅が広くて、溝１６の深さも深いために、図６（ｂ）に示すように、保護テープ１７の接着層１７ｂが溝１６の内部全体を覆わずに、溝１６の一部に隙間１９が生じてしまうおそれがある。よって、後の工程で第２のウエハ１３を研磨したときの研磨くずが溝１６に入り込むおそれがある。
【００２７】
このように、第１の実施形態では、第１のウエハ１１に第２のウエハ１３を貼り合わせて、第１のウエハ１１の裏面側を研磨して薄膜化した後、研磨した面の周縁部に、ダイシングブレード１５で所定幅で均一な深さの溝１６を形成するため、その後に、この面に保護テープ１７を付着したときに、保護テープ１７の接着層が溝１６の内部に入り込み、溝１６に隙間ができなくなる。よって、その後に、第２のウエハ１３の裏面側を研磨したときに、溝１６の内部に研磨くずが侵入するおそれがなくなる。また、溝１６の幅は０．１乃至１．０ｍｍ程度であるため、溝１６を設けても、第１のウエハ１１上のチップ形成面積にほとんど影響を与えることがなく、１ウエハ当たりのチップの取り数が減るおそれもない。また、溝１６の深さは、第２のウエハ１３の裏面側の研磨した後の第１のウエハ１１と第２のウエハ１３を合わせた厚みから２０μｍを引いた厚さ以下であるため、溝１６を設けても、貼り合わせた２枚のウエハが強度的に弱くなることはなく、溝１６を起点としてこれらウエハが破断するおそれもない。
【００２８】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、ウエハのできるだけ外周側に溝１６を形成していたが、以下に説明する第２の実施形態は、第１の実施形態よりも内側に溝１６を形成するものである。
【００２９】
図７は第２の実施形態における溝１６の形成箇所を示す断面図である。図７に示す溝１６は、第１の実施形態における溝１６よりも、径方向の内側に形成されており、溝１６の径方向外側には、センサ部４および多層配線部６が残存している。すなわち、第１の実施形態では、溝１６よりも径方向外側の第１のウエハ１１の高さが溝１６よりも径方向内側の第１のウエハ１１の高さよりも低くなるように溝１６を形成していたが、第２の実施形態では、溝１６よりも径方向外側の第１のウエハ１１の高さと溝１６よりも径方向内側の第１のウエハ１１の高さとが同じになるように溝１６を形成する。
【００３０】
図７の溝１６は、第１の実施形態と同様に、ダイシングブレード１５を用いて形成される。溝１６の形成箇所が第１の実施形態よりも若干、径方向の内側になるようにダイシングブレード１５を位置決めして溝１６を形成すればよい。溝１６の幅と深さは、第１の実施形態と同様であるが、第１のウエハ１１上のチップ形成面積が狭くならないように、溝１６を径方向内側に形成する分、多少溝１６の幅を狭めてもよい。
【００３１】
本実施形態において、溝１６の径方向外側にセンサ部４と多層配線部６が残存するように溝１６を形成する理由は、以下の通りである。
【００３２】
ウエハの周縁部にはウエハの管理番号が付されていることがあり、周縁部に近接して溝１６を形成してしまうと、管理番号が除去されてしまい、ウエハのロット管理に支障が出るおそれがある。よって、本実施形態では、管理番号よりも溝１６の径方向内側に溝１６を形成して、溝１６の形成後でもウエハのロット管理ができるようにしている。
【００３３】
また、溝１６よりも外周側に配線部等が残存していると、ウエハの周端面側からの研磨くずが溝１６に進入するのを防止できる。
【００３４】
このように、第２の実施形態では、ダイシングブレード１５で溝１６を形成する箇所を、第１の実施形態よりも若干、径方向内側にすることで、溝１６の径方向外側にセンサ部４と多層配線部６を残すことができ、ウエハのロット管理のための管理番号を溝１６で除去してしまうおそれがなくなり、また、ウエハの端面側からの研磨くず等が溝１６に侵入しなくなる。
【００３５】
上述した第１および第２の実施形態では、第１のウエハ１１上に裏面照射型イメージセンサ１を作製する例を説明したが、第１のウエハ１１上に作製されるものは、イメージセンサ１に限定されるものではなく、任意の半導体装置であってもよいし、あるいは、ＭＥＭＳであってもよい。また、複数の半導体装置が混載されていてもよいし、半導体装置とＭＥＭＳが混載されていてもよい。
【００３６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３７】
１  裏面照射型イメージセンサ、２  マイクロレンズ、３  カラーフィルタ、４  センサ部、５  フォトダイオード、６  多層配線部、１１  第１のウエハ、１２  接合層、１３  第２のウエハ、１５  ダイシングブレード、１６  溝、１７  保護テープ
【図１】
0006431457.tif 000002
【図２】
0006431457.tif 000003
【図３】
0006431457.tif 000004
【図４】
0006431457.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0006431457.tif 000008