JPH10223873A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な特性を有する半導体装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 本発明は、半導体基板２の一面に光検出
部８を有し、その光検出部８と反対側で半導体基板２の
一部が削られることにより、薄型化された薄型化部分６
が半導体基板２に設けられた半導体装置１において、半
導体基板２の一面側に対向配置され、光検出部８に対向
する位置に貫通孔１９を有し、導電性バンプ１１を介し
て光検出部８に電気的に接続された電極を有する支持基
板１２と、支持基板１２と半導体基板２との間の空隙に
充填される絶縁性の第１の樹脂２０とを備えることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に係
り、特に裏面照射型の半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からある半導体装置として、いわゆ
る裏面照射型の半導体装置が知られている。この種の半
導体装置は半導体基板を有し、その半導体基板の一面に
光検出部を有している。そして、半導体基板には、光検
出部と反対側で半導体基板の一部が削られて凹部が形成
されている。このため、半導体基板には、光検出部をも
った薄型化部分が設けられている。この薄型化部分は、
厚くなった半導体基板では吸収されて高感度に検出する
ことができない紫外線、軟Ｘ線、電子線等のエネルギー
線に対応して設けられるものであり、この薄型化部分で
は、半導体基板の凹部側の面に照射される光が光検出部
で検出される。

【０００３】このような裏面照射型半導体装置にあって
は、光検出部に電気的に接続される信号読出し電極が半
導体基板の裏面に配置されるため、通常のボンディング
ワイヤ等による信号の読出しができない。そのために半
導体基板においては、信号読出し電極が、支持基板上に
形成された電極、又は配線に導電性バンプにより電気的
に接続され、支持基板上の電極又は配線を介してボンデ
ィングワイヤ等により信号が読み出される。このような
半導体装置における半導体基板は、その薄型化部分がそ
の薄さに起因して機械的強度が弱くなっており、全体と
して機械的強度が弱くなっている。また、半導体基板と
支持基板とを電気的に接続する導電性バンプの接続強度
も弱くなっている。そこで、導電性バンプの接続強度を
確保すべく、導電性バンプによる接続によって半導体基
板と支持基板との間に形成された空隙に絶縁性樹脂が充
填され、絶縁性樹脂が薄型化部分に接合されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の半導体装置においては、半導体基板の薄型化部
分を除いた部分については、支持基板及び絶縁性樹脂に
より機械的強度が確保されている一方、半導体基板の薄
型化部分については、その機械的強度の弱さに起因して
以下に示す問題点を有している。

【０００５】すなわち、第一に、従来の半導体装置は、
半導体基板および支持基板の間隔が導電性バンプにより
一定に保持されると共に絶縁性樹脂が薄型化部分と接合
されているため、加熱等により絶縁性樹脂が硬化して収
縮すると、薄型化部分が絶縁性樹脂の収縮に伴って引っ
張られ、たわんでしまう場合がある。この場合、半導体
装置の使用時において光検出部に対するフォーカシング
や光検出部における特性ユニフォミティに悪影響が出る
場合がある。

【０００６】第二に、半導体基板および支持基板間で薄
型化部分の対向位置に気泡が存在する場合があり、この
気泡が薄型化部分より小さい時には、絶縁性樹脂の収縮
により薄型化部分においてそのたわみの程度が場所によ
って異なることとなり、前述と同じ問題が生じる。

【０００７】第三に、半導体装置として、光検出部を冷
却するため支持基板にペルチェ素子などの冷却装置が接
合されたものがあり、その冷却装置によって光検出部を
冷却する場合には、薄型化部分がたわんでいることによ
り光検出部において温度ユニフォミティが低下する場合
がある。また、前記気泡の存在により絶縁性樹脂の存在
するところと存在しないところができ、温度差が生じる
ことにより温度ユニフォミティが低下する場合がある。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、良好な特性を有する半導体装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、半導体基板の一面に光検出部を有し、そ
の光検出部と反対側で半導体基板の一部が削られること
により、薄型化された薄型化部分が半導体基板に設けら
れた半導体装置において、半導体基板の一面側に対向配
置され、光検出部に対向する位置に貫通孔を有し、導電
性バンプを介して光検出部に電気的に接続された電極を
有する支持基板と、支持基板と半導体基板との間の空隙
に充填される絶縁性の第１の樹脂とを備えることを特徴
とする。

【００１０】この半導体装置によれば、半導体装置の製
造時において、絶縁性の第１の樹脂は、半導体基板と支
持基板との間の空隙に充填され、貫通孔と薄型化部分と
の間には充填されることがない。このため、導電性バン
プにより半導体基板および支持基板の間隔が一定に保持
された状態において、加熱等により第１の樹脂が硬化さ
れて収縮しても、その薄型化部分が第１の樹脂により引
っ張られることがなく、従って、薄型化部分がたわむこ
とがない。

【００１１】また、貫通孔は、半導体基板に面する側の
開口が薄型化部分と同じ大きさ若しくは薄型化部分より
大きく形成されていることが好ましい。この半導体装置
によれば、半導体装置の製造時において、半導体基板と
支持基板との間の空隙には、毛細管現象により絶縁性の
第１の樹脂が注入される一方、薄型化部分と貫通孔との
間では、毛細管現象が起こらず、第１の樹脂が充填され
ることがない。

【００１２】また、貫通孔内壁と絶縁性の第１の樹脂の
内周面と薄型化部分とで囲まれる領域内に、第１の樹脂
の熱膨張係数以下の熱膨張係数を有する第２の樹脂が更
に充填されていることが好ましい。この場合、絶縁性の
第１の樹脂が硬化されて収縮する場合でも、第２の樹脂
が収縮し難いため、薄型化部分が引っ張られ難くなると
共に第２の樹脂によって薄型化部分が補強される。ま
た、光検出部を第２の樹脂を介して冷却する場合に、第
２の樹脂がない場合に比べて冷却効率が向上する。

【００１３】また、支持基板に冷却装置が取り付けら
れ、その冷却装置により第２の樹脂が冷却されてもよ
い。この場合、冷却装置により第２の樹脂が冷却される
と、その冷却された第２の樹脂を介して光検出部が冷却
され、光検出部でのノイズが低減される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面と共に本発明によ
る半導体装置の第１から第４までの実施形態について詳
細に説明する。なお、全図中、同一又は同等の構成要素
については、同一の符号を付することとする。

【００１５】図１は、本発明の半導体装置の第１実施形
態を示す縦断面端面図であり、図２は図１の半導体装置
を示す平面図である。図１に示すように、半導体装置１
は、平板状の半導体基板２を有し、この半導体基板２
は、例えばシリコンのＰ⁺層３とその上に形成されたＰ
エピ層４とで構成されている。この半導体基板２のＰエ
ピ層４の表面には光検出部としてのＣＣＤ８が形成さ
れ、そのＰエピ層４と反対側のＣＣＤ８に対応する部分
では、Ｐ⁺層３の一部が除去されることでＰエピ層４が
露出されて光ガイド凹部５が形成され、アキュームレー
ション層２３が形成されている。このため、半導体基板
２には、ＣＣＤ８を含む薄型化された薄型化部分６が設
けられている。なお、Ｐ⁺層３及びＰエピ層４からなる
半導体基板２は、例えば約３００〜６００μｍの厚さと
なっており、薄型化部分６は約１５〜４０μｍの厚さと
なっている。

【００１６】この薄型化部分６は、その光ガイド凹部５
側の面が矩形状の平坦な光被照射面７となっており（図
２参照）、その光被照射面７はＣＣＤ８とほぼ同じ大き
さに形成されている。この薄型化部分６は、光ガイド凹
部５を通って光被照射面７に照射される光をＣＣＤ８で
検出するものである。また、半導体基板２は、ＣＣＤ８
の周辺領域に配線（図示せず）を介してＣＣＤ８に電気
的に接続されたＡｌ等から形成された電極パッド１０を
有し、その電極パッド１０上には導電性バンプ１１（例
えば金製のボールバンプ）が取り付けられている。この
とき、導電性バンプ１１の接続強度を上げるために複数
個の導電性バンプ１１を取り付けてもよい。そして、Ｃ
ＣＤ８、電極パッド１０及び導電性バンプ１１は相互に
電気的に接続されている。

【００１７】また、半導体装置１は、半導体基板２のＣ
ＣＤ８側に、導電性バンプ１１を介して対向配置された
支持基板１２を有している。この支持基板１２は、例え
ばベース基板であるシリコン基板１３を有し、このシリ
コン基板１３と半導体基板２の導電性バンプ１１との間
は、シリコン基板１３側から順次積層される酸化シリコ
ン膜１４、電極パッド１５及びコンタクトパッド１６で
構成されている。また、酸化シリコン膜１４、電極パッ
ド１５及びコンタクトパッド１６は窒化シリコン膜１７
ａで覆われ、この窒化シリコン膜１７ａにおいて、電極
パッド１５上に形成されたワイヤボンディング用開口部
１８を通ってボンディングワイヤ（図示せず）の一端が
電極パッド１５に接続されている。このため、ＣＣＤ８
で得られた信号電荷が半導体基板２の電極パッド１０、
導電性バンプ１１、コンタクトパッド１６、電極パッド
１５及びボンディングワイヤを通って外部に取り出され
るようになっている。

【００１８】なお、支持基板１２のベース基板としてシ
リコン基板１３としたが、ベース基板としては、比較的
硬質のものであれば如何なるものでもよい。例えば、セ
ラミックス、ガラス又はプラスチック類等であってもよ
い。この場合、電極パッド１５は、蒸着や導電性樹脂の
スクリーン印刷法により形成される（図５参照）。ま
た、コンタクトパッド１６は、導電性バンプ１１との電
気的コンタクトを向上させる観点から、導電性バンプ１
１側からＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉの順に構成されている。更
に、シリコン基板１３の半導体基板２と反対側の面に
は、ウェットエッチングによりシリコン基板１３に開口
部を設けるためのマスク用の窒化シリコン膜１７ｂが形
成されている。

【００１９】また、支持基板１２には、半導体基板２の
薄型化部分６に対向する位置に貫通孔１９が形成され、
窒化シリコン膜１７ａの表面と半導体基板２とで形成さ
れる空隙３５（図１３（ａ）参照）には、絶縁性の第１
の樹脂２０が充填され、この第１の樹脂２０により絶縁
層が構成されている。この第１の樹脂２０は、例えばエ
ポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂若し
くはアクリル系樹脂又はこれらを複合させたものを含む
接着性樹脂で構成されている。

【００２０】ここで、貫通孔１９は、その一端にあるＣ
ＣＤ８側の開口１９ａおよび他端にある開口１９ｂが薄
型化部分６の光被照射面７と同じ大きさ、若しくは薄型
化部分６の光被照射面７より大きくなっていることが好
ましい。このようにするのは、半導体基板２と支持基板
１２との間に毛細管現象により絶縁性の第１の樹脂２０
が充填される際に、その絶縁性の第１の樹脂２０が薄型
化部分６に接触しないようにするためである。このよう
な貫通孔１９の一例として図２に示すものがある。図２
には、貫通孔１９の一端の開口１９ａが薄型化部分６の
光被照射面７より大きくなっており、且つ、貫通孔１９
の他端の開口１９ｂが開口１９ａより大きくなっている
例が示されている。なお、この図２において貫通孔１９
のＣＣＤ８側の開口１９ａが薄型化部分６の光被照射面
７より大きくなっている例が示されているが、開口１９
ａは光被照射面７と同じ大きさで形成されていてもよ
い。また、開口１９ａと開口１９ｂとが同じ大きさであ
ってもよい。

【００２１】また、このような貫通孔１９により、その
貫通孔１９と薄型化部分６との間に絶縁性の第１の樹脂
２０が充填されないため、絶縁層には薄型化部分６に対
向する位置に開口部２１が形成されている。この開口部
２１はそのＣＣＤ８側の開口が薄型化部分６の光被照射
面７より大きくなっている。すなわち、薄型化部分６に
は、絶縁性の第１の樹脂２０が接着されていない。この
ような構成をもった半導体装置１によれば、半導体装置
１の製造時に、薄型化部分６の対向位置に開口部２１が
形成されて絶縁性の第１の樹脂２０が薄型化部分６に接
着されなくなるため、導電性バンプ１１により半導体基
板２および支持基板１２の間隔が一定に保持された状態
において、絶縁性の第１の樹脂２０が加熱等により硬化
されて収縮しても、薄型化部分６が第１の樹脂脂２０に
より引っ張られることがほとんどなく、従って、薄型化
部分６がたわむことがほとんどない。この結果、半導体
装置１の使用時において、ＣＣＤ８に対するフォーカシ
ングが正確に行われ、また、ＣＣＤ８における特性ユニ
フォミティが向上するようになる。

【００２２】次に、本発明の半導体装置の第２実施形態
について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同様
の構成部分については、その説明を省略する。

【００２３】図３は、第２実施形態に係る半導体装置を
示す縦断面端面図である。図３に示すように、この半導
体装置３０は、第２の樹脂２７が、支持基板１３の貫通
孔内壁と絶縁性の第１の樹脂２０の内周面２０ａと薄型
化部分６との間の領域内に更に充填されている点で第１
実施形態に係る半導体装置１と異なっている。すなわ
ち、半導体装置３０は、絶縁層に形成された開口部２１
内、および貫通孔１９内に第２の樹脂２７が充填されて
いる点で半導体装置１と異なっている。

【００２４】ここで、第２の樹脂２７としては、絶縁性
の第１の樹脂２０の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を
もった樹脂が用いられ、特に、薄型化部分６の熱膨張係
数と同一又はそれに近い熱膨張係数の樹脂が好ましい。
例えば、半導体基板２がシリコンからなる場合はシリコ
ーン系樹脂が用いられる。また、第２の樹脂２７として
は、室温硬化型樹脂を含むものであってもよい。なお、
第２の樹脂２７は、貫通孔１９を通して注ぎ込むことで
貫通孔１９および開口部２１内に充填されている。

【００２５】このような構成の半導体装置３０によれ
ば、絶縁性の第１の樹脂２０が加熱等により硬化されて
収縮する場合であっても、第２の樹脂２７が絶縁性の第
１の樹脂２０より収縮し難いため、薄型化部分６がたわ
み難くなると共に、第２の樹脂２７が硬化することで薄
型化部分６が補強されることとなる。また、薄型化部分
６のＣＣＤ８を冷却する必要がある場合、この第２の樹
脂２７を介してＣＣＤ８が冷却されるため、第２の樹脂
２７がない場合に比べて、冷却効率が向上することとな
る。更に、第２の樹脂２７の充填に当たって、毛細管現
象を利用せず貫通孔１９および開口部２１内に注ぎ込む
ようにしているため、薄型化部分６の対向位置に気泡が
生じることもない。

【００２６】なお、図３においては、第２の樹脂２７と
絶縁性の第１の樹脂２０とが互いに異なった樹脂で構成
されているが、図４に示すように、絶縁性の第１の樹脂
２０が第２の樹脂２７と同じ樹脂で形成されてもよい。
また、支持基板１２のベース基板としてシリコン基板１
３としたが、ベース基板としては、比較的硬質のもので
あれば如何なるものでもよい。例えば、図５に示すよう
に、セラミックス、ガラス又はプラスチック類等であっ
てもよい。この場合、電極パッド１５は、蒸着や導電性
樹脂のスクリーン印刷法により形成される。

【００２７】次に、本発明の半導体装置に係る第３実施
形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は
同様の構成部分については、その説明を省略する。

【００２８】図６は、第３実施形態に係る半導体装置の
縦断面端面図である。図６に示すように、この半導体装
置４０は、支持基板１２に冷却装置２８が取り付けられ
ている点で第２実施形態の半導体装置３０と異なってい
る。冷却装置２８は、例えば適当な接着樹脂３１を介し
て支持基板１２の窒化シリコン膜１７ｂに接合され、第
２の樹脂２７と冷却装置２８との間には空隙２９が形成
されている。なお、冷却装置２８としては、例えばペル
チェ素子が用いられる。

【００２９】このような構成の半導体装置４０によれ
ば、冷却装置２８により接着樹脂３１を介した支持基板
１２と空隙２９を介して第２の樹脂２７が冷却される
と、その冷却された第２の樹脂２７を介してＣＣＤ８が
冷却され、ＣＣＤ８でのノイズが低減されることとな
る。

【００３０】なお、図６においては、第２の樹脂２７と
冷却装置２８との間に空隙２９が形成されているが、図
７に示すように、冷却装置２８と、窒化シリコン膜１７
ｂ及び第２の樹脂２７との間において空隙２９をなく
し、その空隙２９にも接着樹脂３１が完全に充填される
ようにすることが好ましい。このようにすることで、冷
却装置２８による冷却効率が更に向上することとなる。
なお、この場合、接着樹脂３１としては熱伝導率の高い
樹脂を用いることが好ましい。この接着樹脂３１は、絶
縁性の樹脂でも導電性の樹脂であってもよいが、例えば
第２の樹脂２７と同一のシリコーン系樹脂であることが
好ましい。これは、シリコーン系樹脂が比較的熱伝導率
が高く且つ熱膨張係数が比較的小さいためである。

【００３１】次に、本発明に係る半導体装置の第４実施
形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は
同様の構成部分については、その説明を省略する。

【００３２】図８は、第４実施形態に係る半導体装置を
示す縦断面端面図である。この半導体装置５０は、貫通
孔１９の開口１９ａと反対側の開口１９ｂが薄型化部分
６の光被照射面７より小さくなっている点で第１実施形
態の半導体装置１と異なっている。このようにすること
で、例えば貫通孔１９の開口１９ｂを含む窒化シリコン
膜１７ｂにダイパッド（図示せず）等が接合される場合
に、ダイボンディングが行い易くなる。

【００３３】なお、本発明は、前述した第１から第４ま
での実施形態に限定されるものではない。例えば、半導
体装置の他の例として、図９及び図１０に示すものがあ
る。図９に示す半導体装置６０は、支持基板１２のベー
ス基板としてシリコン、セラミックス、ガラス又はプラ
スチック類を用いたもので、支持基板１２において、Ｃ
ＣＤ８と反対側に向けて凸状となった貫通孔１９が形成
され、この貫通孔１９の開口１９ｂは薄型化部分６の光
被照射面７より小さくなっている。この半導体装置６０
によれば、第４実施形態の半導体装置５０と同様、開口
１９ｂを含む面にダイパッド（図示せず）等が接合され
る場合にダイボンディングが行い易くなる。

【００３４】また、図１０に示す半導体装置７０は、半
導体基板２において、その薄型化部分６のＣＣＤ８の表
面に撥水処理が施されている点で図９の半導体装置６０
と異なっている。このように薄型化部分６に対して撥水
処理を施すこととしたのは、半導体装置７０の製造時に
おいて絶縁性の第１の樹脂２０が薄型化部分６に接着さ
れるのを防止するためである。ここで、撥水処理は、例
えばＣＣＤ８の表面に、絶縁性の第１の樹脂２０に対し
てぬれ性の悪いコーティング材３３をコーティングする
ことでなされる。従って、半導体装置７０は、第１実施
形態に係る半導体装置１のように貫通孔１９の両端の開
口を１９ａ，１９ｂ以上の大きさとする必要はなく、図
１０に示すように、支持基板１２の貫通孔１９の両端の
開口１９ａ，１９ｂを薄型化部分６の光被照射面７より
小さくすることができる。このため、支持基板１２がダ
イパッド等に接合される場合に、その支持基板１２にお
いて、接合面を広くすることができ、ダイボンディング
を行い易くすることができる。

【００３５】次に、前述した第１の実施形態に係る半導
体装置１の製造方法の一例について説明する。

【００３６】半導体基板２の製造に当たっては、まず、
図１１（ａ）に示すように、厚さ３００〜６００μｍ、
直径４インチの円板状の（１００）面のシリコンウェフ
ァの両面に鏡面処理を施したものを用意する。ここで、
シリコンウェファは、Ｐ⁺層３とその上のＰエピ層４と
で構成されている。次に、図１１（ｂ）に示すように、
このシリコンウェファのＰエピ層４側の表面に光検出部
としてのＣＣＤ８を形成し、このＣＣＤ８と反対側のＰ
⁺層３側の表面上に、厚さ０．８〜１．２μｍのマスク
用の窒化シリコン膜２２を堆積した後、この窒化シリコ
ン膜２２のエッチングすべき領域をドライエッチングに
より除去し、Ｐ⁺層３を露出させておく。

【００３７】そして、図１１（ｃ）及び（ｄ）に示すよ
うに、シリコンウェファのＣＣＤ８側の面にワックス等
で直径１２ｃｍの石英板２４を貼り付け、この石英板２
４を持った状態で、露出したＰ⁺層３を６〜８規定、５
０〜８０℃の水酸化カリウム溶液に浸し、Ｐ⁺層３の異
方性エッチングを行う。この異方性エッチングは、Ｐエ
ピ層４から５〜１５μｍのところまで行う。続いて、フ
ッ酸、硝酸及び酢酸をそれぞれ１対１対８の割合で混合
した溶液により、Ｐエピ層４に達するまで、すなわちＰ
⁺層３とＰエピ層４との境界までエッチングする。この
とき、エッチングは、Ｐエピ層４に達したところで自発
的にストップするようになっている。

【００３８】このようにして、光ガイド凹部５が形成さ
れると同時に、厚さ１５〜４０μｍの薄型化部分６が得
られる。続いて、シリコンウェファから石英板２４を取
り外し、ＣＣＤ８を形成した面を有機溶剤で洗浄した
後、裏面のアキュームレーション処理を施す。

【００３９】裏面のアキュームレーション処理として、
５００〜１０００Åの酸化膜を加熱処理により成長さ
せ、裏面側にボロンをイオン注入し、８００〜１０００
℃でアニールを行う。ここで、酸化膜は、表面にも成長
するため、表面の酸化膜はドライエッチングで除去す
る。このようにしてアキュームレーション層２３を形成
する。

【００４０】そして、シリコンウェファのＣＣＤ８側の
面上に、厚さ約１μｍのＡｌを堆積させて厚さ約１μｍ
のＡｌパッド１０をドライエッチングにより形成する。
その後、円板状のシリコンウェファをチップ状にダイシ
ングした後、電極パッド１０上に超音波ボールボンダを
用いて導電性バンプ（金製のボールバンプ）１１を複数
個形成する。このようにして半導体基板２の製造が完了
する（図１１（ｅ）参照）。

【００４１】一方、支持基板１２の製造に当たっては、
まず図１２（ａ）に示すように、厚さ３００〜６００μ
ｍの直径４インチシリコンウェファ１３を用意し、その
シリコンウェファ１３の一面に厚さ２〜３μｍの酸化シ
リコン膜１４を堆積する。そして、図１２（ｂ）に示す
ように、この酸化シリコン膜１４上に厚さ約１μｍの電
極パッド１５を形成し、続いて、シリコンウェファ１３
の両面に厚さ約０．８〜１．２μｍのマスク用の窒化シ
リコン膜１７ａ，１７ｂをプラズマＣＶＤにより堆積
し、図１２（ｃ）に示すように、窒化シリコン膜１７ａ
に、導電性バンプ１１と接触するコンタクトパッド１６
をリフトオフ法により形成すると共に、ドライエッチン
グによりワイヤボンディング用開口部１８を形成して電
極パッド１５を露出させる。ここで、コンタクトパッド
１６は、Ａｕ／Ｐｔ／Ｎｉからなり、Ｎｉが電極パッド
１５に接触するように形成され、Ａｕは窒化シリコン膜
１７ａと同一面内で露出された状態としてある。また、
反対側の窒化シリコン膜１７ｂは、貫通孔１９を形成す
べき部分をエッチングにより除去し、シリコンウェファ
１３を露出させておく。

【００４２】そして、直径１２ｃｍの石英板（図示せ
ず）をシリコンウェファ１３の電極パッド１５側の面に
ワックス等で貼り付け、この石英板を持った状態で、露
出したシリコンウェファ１３を６〜８規定、５０〜８０
℃の水酸化カリウム溶液に浸し、シリコンウェファ１３
を異方性エッチングする。この異方性エッチングは、酸
化シリコン膜１４に達するまで続ける。このとき酸化シ
リコン膜１４及び窒化シリコン膜１７ａは、貫通されて
いない状態にある。

【００４３】そして、石英板をシリコンウェファ１３か
ら取り外し、そのシリコンウェファ１３を有機溶剤で洗
浄する。その後、直径４インチのシリコンウェファ１３
をダイシングによりチップ状にする。このダイシングの
際に、図１２（ｄ）に示すように、前述した未貫通の酸
化シリコン膜１４及び窒化シリコン膜１７ａを水圧によ
り除去し、貫通させる。このようにして、貫通孔１９を
もった支持基板１２の製造が完了する。なお、水圧によ
って酸化シリコン膜１４及び窒化シリコン膜１７ａが完
全に除去できない時は、ピンセット等で容易に除去する
ことができる。

【００４４】そして、この支持基板１２を前述の半導体
基板２と接合させるに当たっては、まず、図１３（ａ）
に示すように、半導体基板２の導電性バンプ１１が支持
基板１２のコンタクトパッド１６に接触するようにアラ
イメントし、加熱加圧によりフェースボンディングを行
う。加熱加圧の条件は、導電性バンプ１１の材質によっ
て異なるが、金のボールバンプの場合、２７０〜４００
℃の温度で加熱し、２０〜４０ｇ／バンプの圧力で加圧
する。

【００４５】そして、図１３（ｂ）に示すように、フェ
ースボンディングした半導体基板２と支持基板１２との
間の空隙３５に、絶縁性の第１の樹脂２０を毛細管現象
を利用して注入する。この絶縁性の第１の樹脂２０の注
入においては、絶縁性の第１の樹脂２０は、その粘度が
比較的低い場合には室温で注入し、粘度が比較的高い場
合には４０〜７０℃に加熱しながら注入する。

【００４６】このとき、貫通孔１９は、その両端の開口
１９ａ，１９ｂが薄型化部分６より大きくなっているの
で、絶縁性の第１の樹脂２０は、半導体基板２の薄型化
部分６と支持基板１２の貫通孔１９との間に入り込まな
くなる。このため、薄型化部分６と貫通孔１９との間に
は開口部２１が形成され、絶縁性の第１の樹脂２０は、
この開口部２１を取り囲むようにして半導体基板２と支
持基板１２との空隙３５に充填される。その後、室温、
あるいは適当な温度で全体を加熱して、絶縁性の第１の
樹脂２０を硬化させて半導体装置１の製造が完了する。

【００４７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、支
持基板に貫通孔を形成し、その支持基板と半導体基板と
の間の空隙に絶縁性の第１の樹脂を充填するようにした
ので、半導体装置の使用時において、光検出部に対する
フォーカシングを正確に行うことができ、また、光検出
部における特性ユニフォミティを向上させることができ
る。また、半導体装置が冷却される場合においては、光
検出部で温度ユニフォミティを向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体装置の第１実施形態を示す
縦断面端面図である。

【図２】図１の半導体装置を概略的に示す平面図であ
る。

【図３】本発明に係る半導体装置の第２実施形態を示す
縦断面端面図である。

【図４】図３の絶縁性樹脂の変形例を示す縦断面端面図
である。

【図５】図３の支持基板の変形例を示す縦断面端面図で
ある。

【図６】本発明に係る半導体装置の第３実施形態を示す
縦断面端面図である。

【図７】図６の支持基板と冷却装置の別の接合例を示す
縦断面端面図である。

【図８】本発明に係る半導体装置の第４実施形態を示す
縦断面端面図である。

【図９】本発明に係る半導体装置の第５実施形態を示す
縦断面端面図である。

【図１０】本発明に係る半導体装置の第６実施形態を示
す縦断面端面図である。

【図１１】第１実施形態の半導体装置の半導体基板の製
造工程図である。

【図１２】第１実施形態の半導体装置の支持基板の製造
工程図である。

【図１３】第１実施形態の半導体装置と支持基板とを接
合するときの製造工程図である。

【符号の説明】

１，３０，４０，５０，６０，７０…半導体装置、２…
半導体基板、６…薄型化部分、８…ＣＣＤ（光検出
部）、１１…導電性バンプ、１２…支持基板、１９…貫
通孔、１９ａ…開口、１９ｂ…開口、２０…絶縁性の第
１の樹脂、２３…アキュームレーション層、２７…第２
の樹脂、２８…冷却装置、３５…空隙。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の一面に光検出部を有し、そ
   の光検出部と反対側で前記半導体基板の一部が削られる
   ことにより、薄型化された薄型化部分が前記半導体基板
   に設けられた半導体装置において、 前記半導体基板の前記一面側に対向配置され、前記光検
   出部に対向する位置に貫通孔を有し、導電性バンプを介
   して前記光検出部に電気的に接続された電極を有する支
   持基板と、 前記支持基板と前記半導体基板との間の空隙に充填され
   る絶縁性の第１の樹脂と、を備えることを特徴とする半
   導体装置。
2. 【請求項２】 前記貫通孔は、前記半導体基板に面する
   側の開口が前記薄型化部分と同じ大きさ若しくは前記薄
   型化部分より大きく形成されていることを特徴とする請
   求項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 前記貫通孔内壁と前記絶縁性の第１の樹
   脂の内周面と前記薄型化部分とで囲まれる領域内に、前
   記絶縁性の第１の樹脂の熱膨張係数以下の熱膨張係数を
   有する第２の樹脂が更に充填されていることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の半導体装置。
4. 【請求項４】 前記支持基板に冷却装置が取り付けら
   れ、その冷却装置により前記第２の樹脂が冷却されるこ
   とを特徴とする請求項３記載の半導体装置。