(57)【要約】【課題】  裏面照射型の固体撮像素子の半導体基板の表面側と支持基板との貼り合わせを確実にする。【解決手段】  半導体基板１０内に裏面側から入射する光を受光して電気信号に変換する光電変換部１１が設けられ、基板１０の表面部に光電変換部１１で得られた信号電荷を外部に取り出すための信号走査回路部１２が設けられ、且つ基板１０の表面上に信号走査回路部１２に接続された配線層１３が設けられた裏面照射型の固体撮像装置であって、半導体基板１０の表面側に、多孔質構造を有する支持基板２０が接着剤３０で貼り合わされている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板内に裏面側から入射する光を受光して電気信号に変換する光電変換部が設けられ、該基板の表面部に光電変換部で得られた信号電荷を外部に取り出すための信号走査回路部が設けられ、且つ該基板の表面上に信号走査回路部に接続される配線を有する配線層が設けられた裏面照射型の固体撮像素子と、
前記半導体基板の表面側に接着剤で貼り合わされた、多孔質構造を有する支持基板と、
を具備したことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記支持基板は、多孔質シリコン又は多孔質セラミックであることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記支持基板は、５０ｎｍ以上のマクロ孔を有する多孔質材からなることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記接着剤は、前記支持基板の孔内に含浸されていることを特徴とする１〜３の何れかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記接着剤は、５０〜１５０ Pa・ｓの粘度を持った接着剤であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項６】
半導体基板内に裏面側から入射する光を受光して電気信号に変換する光電変換部を設けると共に、該基板の表面部に光電変換部で得られた信号電荷を外部に取り出すための信号走査回路部を設け、且つ該基板の表面上に信号走査回路部に接続される配線層を設ける工程と、
前記半導体基板の表面側に、多孔質シリコン又は多孔質セラミックスからなる支持基板を、接着剤を介して接着する工程と、
前記接着剤を介して接着された前記半導体基板及び前記支持基板を真空中で処理することにより、前記接着剤を前記支持基板の孔内に含浸させる工程と、
前記接着剤の含浸後に、前記半導体基板の裏面側を研磨して該基板の厚みを薄くする工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光電変換部や信号走査回路部等を形成した半導体基板を支持基板に接着した裏面照射型の固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
裏面照射型ＣＭＯＳセンサーにおいては、入射光側（裏面側）を薄く研磨する必要があるが、研磨の前に配線層側（表面側）に支持基板を貼り合わせる必要がある。この貼り合わせにはシリコン基板が使われるのが一般的で、その方法としては、フュージョン接合、金属拡散接合、金属共晶接合、接着剤接合、陽極接合など挙げられる。このとき、配線層側の平坦性の確保や面内温度の均一性などが必要となる。これらが不十分だと、貼り合わせ時に気泡が発生し、未接着部が生じ、研磨時の基板の割れや剥がれの原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３４６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光電変換部及び信号走査回路部を形成した半導体基板の表面側と支持基板との貼り合わせを確実にする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、半導体基板内に裏面側から入射する光を受光して電気信号に変換する光電変換部が設けられ、該基板の表面部に光電変換部で得られた信号電荷を外部に取り出すための信号走査回路部が設けられ、且つ該基板の表面上に信号走査回路部に接続される配線を有する配線層が設けられた裏面照射型の固体撮像装置であって、前記半導体基板の表面側に、多孔質構造を有する支持基板が接着剤で貼り合わされている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係わる固体撮像装置の概略構造を示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係わる固体撮像装置の製造工程を示す断面図。
【図３】第１の実施形態に係わる固体撮像装置の製造工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係わる固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【０００９】
図中の１０はシリコン基板（半導体基板）であり、この基板１０内には裏面側（上面側）から入射される光を電気信号に変換する光電変換部１１が設けられ、基板１０の表面部（下面部）に各種ＭＯＳトランジスタからなる信号走査回路部１２が設けられている。さらに、基板１０の表面上には、信号走査回路部１２に接続される配線を有する配線層１３が設けられている。また、基板１０の裏面上には、入射光を集光するためのマイクロレンズ１５が設けられている。
【００１０】
光電変換部１１は、例えばｎ型領域であり、ｐ型素子分離領域１６により各画素に分離されている。そして、マイクロレンズ１５は、各画素毎に設けられている。
【００１１】
信号走査回路部１２は、光電変換部１１で得られた信号電荷を読み出す読み出しトランジスタ、読み出した信号電荷を増幅する増幅トランジスタ、読み出すラインを選択するアドレストランジスタ、及び信号電荷をリセットするリセットトランジスタ等で構成されている。図では省略しているが、例えば読み出しトランジスタは、光電変換部１１の表面部分にフォトダイオードを成す拡散層と浮遊拡散層を成す拡散層を離間して設け、これらの間にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成することにより構成されている。
【００１２】
なお、信号走査回路部の構成は上記に何ら限定されるものではなく、仕様に応じ適宜変更可能である。例えば、上記のような４トラタイプのトランジスタに限らず、アドレストランジスタのない３トラタイプにも適用できる。
【００１３】
配線層１３は、信号走査回路部１２に接続される金属膜等からなる配線１３ａと該配線１３ａを覆う層間絶縁膜１３ｂで形成され、配線層１３の表面は平坦ではなく凹凸を有している。配線層１３の配線１３ａは単層であっても良いし、多層であっても良い。
【００１４】
配線層１３を形成した基板１０の表面側には、多孔質のシリコン基板（支持基板）２０が接着剤３０により張り合わされている。接着剤３０は、基板１０，２０間に隙間なく充填されると共に、支持基板２０の孔内に含浸されている。
【００１５】
ここで、支持基板２０は、多数の細孔を有する多孔質物質であればよい。例えば、多孔質物質は、物質中の細孔の占める割合（多孔度）、細孔の大きさ分布、及び細孔形状により特徴付けられる。細孔は、２ｎｍ以下のものをミクロ孔（micro pore）、２〜５０ｎｍのものをメソ孔（meso pore）、５０ｎｍ以上のものをマクロ孔（macro pore）と分類される。多孔質物質としては、多孔質シリコン、多孔質ガラス、多孔質セラミック(例えばアルミナ、ジルコニアなど)、活性炭等や規則的な細孔構造を有するゼオライトなど挙げられる。本実施形態では十分に接着剤を含浸させることから５０ｎｍ以上のマクロ孔を有する多孔質シリコンが望ましい。
【００１６】
また、接着剤３０としては、例えばアクリル樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系接着剤、ポリイミド系、ポリアミドイミド系接着剤などの合成系接着剤が挙げられる。さらに、接着剤の特性指標は、不揮発分，粘度，熱分解温度，熱膨張係数などにより特徴付けられる。本実施形態では、高耐熱，耐酸化性，高絶縁性を有するポリイミド系接着剤が望ましく、不揮発分は１５〜３５％、粘度は５０〜１５０Pa・s、熱分解温度は３５０〜５００度、熱膨張係数は２０〜１２０ ppm／℃の範囲が望ましい。
【００１７】
次に、本実施形態の固体撮像装置の製造方法を、図２を参照して説明する。
【００１８】
まず、図２（ａ）に示すように、裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサ（固体撮像素子）を用意する。このイメージセンサは、シリコン基板（半導体基板）１０内に、基板１０の裏面側から入射される光を受光して電気信号を生成する光電変換部１１を形成すると共に、光電変換部１１により得られた信号電荷を外部に読み出すための信号走査回路部１２を基板表面部に形成し、更に基板１０の表面上に、配線層１３を形成したものである。
【００１９】
一方、図２（ｂ）に示すように、多孔質構造を持った支持基板２０を用意する。この支持基板２０は、例えば複雑な微細孔と３〜５ｎｍの直径を持つ微細粒子で特徴付けられる多孔質シリコンである。
【００２０】
次いで、図２（ｃ）に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサの表面上（配線層側）に、例えばポリイミド系接着剤からなる接着剤３０を塗布し、多孔質構造を持った支持基板２０を貼り付ける。
【００２１】
次いで、図３（ｄ）に示すように、配線層１３と支持基板２０の間を隙間なく接着剤３０で埋め尽くすため、支持基板２０を接着したＣＭＯＳイメージセンサを真空チャンバ内に収容して真空状態へ晒す。ここで、真空状態とは、例えば１０-3torr程度の圧力である。
【００２２】
支持基板２０を真空状態に晒すことで、接着剤３０が支持基板２０の多孔質構造内に含侵され、必要な箇所に必要な量だけ接着剤３０が残り支持基板２０と配線層側が接着される。これにより、配線層側に凹凸があっても隙間なく接着剤３０で貼り付けが可能となり、入射光側を研磨する際に支持基板２０の剥がれ割れなどを防ぐことができる。特に、裏面照射型固体撮像装置においては、基板の裏面側を研磨により薄くする必要があるため、基板１０の表面側に支持基板２０が強固に接着されることは極めて有効である。
【００２３】
次いで、図３（ｅ）に示すように、シリコン基板１０の裏面側を研磨して薄くする。このとき、基板１０が支持基板２０に強固に接着されているので、研磨時に支持基板２０から基板１０が剥がれる等の不都合を避けることができる。
【００２４】
これ以降は、図３（ｆ）に示すように、研磨して薄くなった基板１０の裏面側に、各画素に対応してマイクロレンズ１５を形成することにより、前記図１に示す構造が完成することになる。
【００２５】
このように本実施形態によれば、支持基板２０に多孔質構造を持ったシリコン基板を用い、基板１０の表面に支持基板２０を接着剤３０を介して接着すると共に、接着剤３０を支持基板２０の多孔質内に含浸させることにより、これらの接着を確実に行うことができる。従って、支持基板２０の剥がれ等を招くことなく、基板１０の入射側を研磨することができる。また、ＳＯＩ基板を使うこともなく、容易に研磨可能になるので製造コストの低い裏面照射型センサーを提供することができる。また、貼り付けられる配線層側に凹凸があっても容易に接着できるので、配線層側の構造の自由度が増す、意図的に平坦にする必要がなく製造工程を減らすことも可能となる。
【００２６】
（変形例）
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００２７】
固体撮像素子の構成は前記図１に何ら限定されるものではなく、半導体基板内に裏面側から入射する光を受光して電気信号に変換する光電変換部が設けられ、該基板の表面部に光電変換部で得られた信号電荷を外部に取り出すための信号走査回路部が設けられ、且つ該基板の表面上に信号走査回路部に接続された配線層が設けられた裏面照射型の固体撮像素子であればよい。
【００２８】
また、支持基板は多孔質シリコンに限るものではなく、多孔質セラミックを用いることも可能である。さらに、接着剤はポリイミド系に限るものではなく、ポリアミドイミド系等を用いることも可能である。
【００２９】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０…シリコン基板（半導体基板）
１１…光電変換部
１２…信号走査回路部
１３…配線層
１３ａ…配線
１３ｂ…層間絶縁膜
１５…マイクロレンズ
１６…素子分離領域
２０…支持基板
３０…接着剤
【図１】
2012023156.tif 000003
【図２】
2012023156.tif 000004
【図３】
2012023156.tif 000005