(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板の表面、裏面および側面上に絶縁膜を形成する第１の工程と、
前記第１の基板の表面側の前記絶縁膜をＷＥＴエッチングにより除去する第２の工程と、
前記絶縁膜が除去された前記第１の基板の表面上に接着層を形成する第３の工程と、
前記接着層を介して前記第１の基板を第２の基板と貼り合わせる第４の工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁膜を、第１の基板の表面、裏面および側面上に形成される薄膜と、前記第１の基板の表面、裏面および側面の前記薄膜上に形成される保護膜と、により形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記薄膜をシリコン酸化膜とし、前記保護膜をシリコン窒化膜または炭化珪素膜とする、
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサはシリコン基板上にフォトダイオードを形成し、その上に配線を形成するが、光効率の向上と設計の自由度の点から、フォトダイオードが形成された側の反対面（裏面）から光を入射させる裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサが注目されている。
【０００３】
裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサはフォトダイオードまでの距離を短くするため、フォトダイオード等が形成されたシリコン基板（以下デバイス基板という）を機械的・化学的研磨により薄膜化する必要がある。デバイス基板を薄膜化する際、デバイス基板単体では研磨圧に耐えることができない。このため、支持基板をデバイス基板に貼り合わせた後に、デバイス基板を薄膜化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９９８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサでは、支持基板貼り合せ後にも、従来のウェハプロセス処理を行うことが想定される。このため、支持基板に一般的なシリコン基板を用いると、メタル汚染によるデバイス特性劣化を引き起こすことが容易に想像できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明の一態様によれば、第１の基板の表面、裏面および側面上に絶縁膜を形成する。つぎに、前記第１の基板の表面側の前記絶縁膜を除去し、前記絶縁膜が除去された前記第１の基板の表面上に接着層を形成する。そして、前記接着層を介して前記第１の基板を、第２の基板と貼り合わせる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
【図２】図２は、支持基板と貼り合わせるデバイス基板の構成例を示す図である。
【図３】図３は、第２の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
【図４】図４は、支持基板とデバイス基板との貼り合わせを示す図である。
【図５】図５は、第３の実施の形態にかかるカメラモジュールの構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる半導体装置の製造方法および半導体装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の一例を示す図である。本実施の形態の半導体装置は、例えば裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサとして用いられる半導体装置である。ここでは、裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサとして用いられる半導体装置を例に説明するが、基板と支持基板とを貼り合わせる工程を含む製造方法により形成される半導体装置であれば、裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサ以外の半導体装置であってもよい。
【００１０】
まず、図１の（ａ）に示すように、基板１の全表面（表面、裏面および側面）を覆うようにＣＶＤ法または塗布法等により絶縁膜である薄膜２を形成し、さらに薄膜２全体を覆うように、保護膜３を形成する。基板１としては、どのような材質の基板を用いても良いが、例えばシリコン基板を用いることができる。薄膜２としては、例えばＳｉＯ２膜を用いることができる。保護膜３は、絶縁膜であり、メタル汚染を防ぐ材質で形成されることとし、例えばシランとアンモニアを材料としたＳｉ３Ｎ４膜や、Ｃ２Ｈ４やＣ３Ｈ８等の炭化水素を材料としたＳｉＣ膜、等で形成することができる。また、薄膜２、保護膜３のぞれぞれの膜厚は、どのような値でも良いが、例えば１ｎｍ〜１００ｎｍ程度とすることができる。
【００１１】
その後、図１の（ｂ）に示すように、ＤＲＹエッチングにより保護膜３の表面側または裏面側（図１では上側のとなる面側）を除去する。なお、保護膜３の除去は、ＤＲＹエッチングに限らずＷＥＴエッチングにより実施してもよいし、またＤＲＹエッチングとＷＥＴエッチングの両方を用いて実施してもよい。
【００１２】
さらに、図１の（ｃ）に示すように、ＷＥＴエッチングにより保護膜３が除去された面側の薄膜２を除去し、基板１の表面を露出させる。なお、薄膜２の除去は、ＷＥＴエッチングに限らず、ＤＲＹエッチングまたはＤＲＹエッチングとＷＥＴエッチングの両方により実施してもよいが、薄膜２の除去後の基板１の表面を平坦化するためにＷＥＴエッチングにより実施することが望ましい。
【００１３】
そして、図１の（ｄ）に示すように、ＷＥＴ処理により、露出した基板１の表面に接着層４を形成する。接着層４としては、例えば、シランまたはＴＥＯＳ（TetraEthOxySilane）を材料としたＳｉＯ２膜、有機系シランを材料としたＳｉＯＣ膜、シランとアンモニアを材料としたＳｉ３Ｎ４膜、ホスフィンを材料としたＰＳＧ（Phosphorus  Silicon  Glass）膜などを使用することができる。ＷＥＴ処理の処理薬液には、例えばオゾン水やコリン過水を用いることができる。
【００１４】
本実施の形態では、接着層４を形成する際に、ＷＥＴ処理を用いている。これは、接着層４の表面を平坦化できること、薄膜２または薄膜２の除去にＤＲＹエッチングを行なった場合に生じるゴミを除去できること、による。ＷＥＴ処理以外のＣＶＤ法等により接着層４を形成してもよいが、ＷＥＴ処理以外で形成する場合には、接着層４が平坦にならないため、形成後に研磨等により接着層４の表面を平坦化する。
【００１５】
以上の手順により、接着層４が表面に形成され、裏面および側面が薄膜２および保護膜３に覆われた支持基板５が形成される。その後、支持基板５と、貼り合わせ対象の基板（デバイス基板）と、を、接着層４を介して貼り合わせる。
【００１６】
図２は、支持基板５と貼り合わせるデバイス基板６の構成例を示す図である。このデバイス基板６は、活性層や配線層等を含む半導体基板であり例えば、次のような手順で形成される。まず、シリコン基板１０上に、レジスト露光およびエッチングを用いて開口部を形成し、ＣＶＤ法または塗布法でシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁材料を埋め込んで、ＳＴＩ法により活性層として半導体領域１１を形成する。その後、シリコン基板１０上に、活性層として受光素子１２、ゲート１３、ソース・ドレイン１４を形成し、その上に層間絶縁膜１５の堆積と銅またはアルミで形成される配線１６の形成とを繰り返して多層配線層を形成する。そして、最上層（多層配線層の上）に接着層１７を形成する。
【００１７】
接着層１７としては、シランまたはＴＥＯＳを材料としたＳｉＯ２膜、有機系シランを材料としたＳｉＯＣ膜、シランとアンモニアを材料としたＳｉ３Ｎ４膜、ホスフィンを材料としたＰＳＧ膜などを使用することができる。また、スピン塗布法を用いる場合には、接着層１７としては、シラノールを材料としたＳＯＧ（Spin  On  Glass）膜、有機系材料であるＭＳＱ（Methyl  Silses  Quioxane）、ポリイミド膜などを使用することができる。また、２つ以上の材質の膜を積層して接着層１７を形成してもよい。
【００１８】
なお、支持基板５と貼り合わせるデバイス基板６は、図２で例示した構成に限定されない。支持基板５と接着する面が、接着に適するよう加工されていれば（例えば、接着層１７を形成している）、どのような構成の基板であってもよい。
【００１９】
接着層１７と支持基板５の表面（接着層４）を貼り合せる場合、接着層１７の表面や支持基板５の表面の洗浄工程により、表面の有機物やＣｕ、Ａｌなどの金属汚染物を除去する。この洗浄工程は、例えば、アセトンやアルコール、オゾン水などの有機洗浄や、フッ酸（ＨＦ）、希フッ酸（ＤＦＨ）、硫酸過酸化水素水、アンモニア過酸化水素水、塩酸化酸化水素水などの酸アルカリ洗浄などのウェットプロセスでも良い。または、水素、窒素、酸素、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）、アルゴン、ヘリウムなどの単一ガスもしくは複数ガスで励起されるプラズマ処理などのドライプロセスでも良い。
【００２０】
この際、プラズマ処理に使用するガスに窒素を用いると、酸化膜表面の一部が窒素化され、Ｏ−Ｈだけであった水素結合に加えてＮ−Ｈの水素結合も形成することができ、ウェハの接合力を向上できるために好ましい。また、洗浄工程はウェットプロセスとドライプロセスの組合せでも良い。洗浄工程は、接着層１７と支持基板５の表面の両面が処理されることが好適であるが、いずれか片方のみ処理されても良い。
【００２１】
なお、本実施の形態では、支持基板５に薄膜２を形成した後に、保護膜３を形成しているが、薄膜２を形成せずに、支持基板５に直接保護膜３を形成してもよい。一般には、メタル汚染を防ぐ材質で形成される保護膜３を支持基板５に直接形成するよりは、酸化膜等である薄膜２を形成した後に保護膜３を形成する方が望ましい。これは、薄膜２を形成した後に保護膜３を形成する方が保護膜３を均一に形成でき、また、保護膜３をＤＲＹエッチングにより除去する場合には支持基板５の表面が荒れる可能性があるが薄膜２を形成しておくことによりこれを防ぐことができるためである。なお、この場合、薄膜２はＷＥＴエッチングにより除去する。
【００２２】
裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサを形成する場合は、支持基板５とデバイス基板６との貼り合わせが行なわれた後、デバイス基板６が薄化され、さらにデバイス基板６にカラーフィルターの貼付などの加工を行ない、個片化することにより、裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサである半導体装置を形成する。
【００２３】
以上のように、本実施の形態では、基板１の表面、裏面および側面に薄膜２を形成し、薄膜２上にさらに保護膜３を形成する。そして、基板１の表面側の保護膜３および薄膜２を除去して支持基板５の表面を露出させ、露出した支持基板５の表面に接着層４を形成する。その後、接着層４を介して支持基板５と貼り合わせ対象の基板との貼り合わせを行うようにした。そのため、貼り合わせ対象の基板と支持基板５とを貼り合わせ後のウェハプロセス処理におけるメタル汚染（金属汚染）を防ぐことができる。
【００２４】
（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の一例を示す図である。本実施の形態の半導体装置は、例えば裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサとして用いられる半導体装置である。第１の実施の形態と同様の機能を有する構成要素は、第１の実施の形態と同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００２５】
まず、図３の（ａ）に示すように、実施の形態の図１の（ａ）と同様に、例えばシリコン等で形成される基板１の全表面（表面、裏面および側面）を覆うようにＣＶＤ法または塗布法等により薄膜２を形成し、さらに薄膜２全体を覆うように、保護膜３を形成する。
【００２６】
つぎに、図３の（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法またはスピン塗布法等により接着層７を形成する。接着層７としては、第１の実施の形態と同様の材質を用いることができる。スピン塗布法を用いる場合には、第１の実施の形態と同様の材質に加え、接着層７としてシラノールを材料としたＳＯＧ（Spin  On  Glass）膜、有機系材料であるＭＳＱ（Methyl  Silses  Quioxane）、ポリイミド膜などを使用することができる。また、２つ以上の材質の膜を積層して接着層７を形成してもよい。
【００２７】
その後、図３の（ｃ）に示すように、化学的研磨、機械的研磨のいずれか一方または両方を用いて接着層７の表面を平坦化し、支持基板８が完成する。
【００２８】
その後、支持基板８とデバイス基板６等との貼り合わせが行われる。図４は、支持基板８とデバイス基板６との貼り合わせを示す図である。デバイス基板６の構成は第１の実施の形態と同様である。支持基板８とデバイス基板６等との貼り合わせ方法は、第１の実施の形態と同様である。
【００２９】
裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサを形成する場合は、支持基板８とデバイス基板６との貼り合わせが行なわれた後、デバイス基板６が薄化され、さらにデバイス基板６にカラーフィルターの貼付などの加工を行ない、個片化することにより、裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサである半導体装置を形成する。
【００３０】
以上のように、本実施の形態では、基板１の表面、裏面および側面に薄膜２を形成し、薄膜２上にさらに保護膜３を形成する。そして、基板１の表面側の保護膜３上に接着層７を形成して、接着層４を平坦化して支持基板８を形成する。その後、接着層７を介して支持基板８と貼り合わせ対象の基板との貼り合わせを行うようにした。そのため、貼り合わせ対象の基板と支持基板８とを貼り合わせ後のウェハプロセス処理におけるメタル汚染を防ぐことができる。
【００３１】
（第３の実施の形態）
図５は、第３の実施の形態にかかるカメラモジュールの構成例を示す模式図である。本実施の形態のカメラモジュールは、第１の実施の形態の支持基板５、または第２の実施の形態の支持基板８を備える半導体装置を用いたカメラモジュールの構成例を示している。
【００３２】
図５に示すように、本実施の形態のカメラモジュールは、半導体装置２０と、スペーサ２１と、レンズモジュール２２と、シールドキャップ２３と、で構成される。半導体装置２０は、第１の実施の形態または第２の実施の形態で述べた製造方法により、支持基板５または支持基板８とデバイス基板６との貼り合わせが行なわれた後、デバイス基板６が薄化され、さらにデバイス基板６にカラーフィルターの貼付などの加工を行ない、個片化された半導体装置である。
【００３３】
なお、図５で示した構成は一例であり、半導体素子２０を用いたカメラモジュールの構成は図５に示した構成に限らずどのような構成としてもよい。
【００３４】
このように、本実施の形態では、支持基板５または支持基板８を備えた半導体装置を用いてカメラモジュールを形成するようにした。このため、メタル汚染を防いでカメラモジュールを製造することができる。
【００３５】
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】
【００３６】
１  基板、２  薄膜、３  保護膜、４，７，１７  接着層、５，８  支持基板、６  デバイス基板、１２  受光素子、１５  層間絶縁膜、１６  配線、２０  半導体装置、２２  レンズモジュール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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