JPS6130740B2

JPS6130740B2 -

Info

Publication number: JPS6130740B2
Application number: JP53110669A
Authority: JP
Inventors: Okio Yoshida; Hiroo Takemura; Nozomi Harada
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-09-11
Filing date: 1978-09-11
Publication date: 1986-07-15
Also published as: JPS5538024A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は半導体装置の製造方法に関する。

最近、固体撮像デバイスを用いたカラーテレビ
ジヨンカメラの研究開発が盛んに行われている。
固体撮像デバイスにはCCD（Charge Coupled
Device）やBBD（Bucket Brigade Device）など
の電荷転送素子を用いたものがある。これらは半
導体基板に絶縁層を介して電極を多数配列した構
造を有し、前記電極に電圧を印加することにより
半導体基板の内部にポテンシヤル井戸を作り、こ
のポテンシヤル井戸に光電効果によつて発生され
たキヤリア（通常は電荷）を蓄積し、前記ポテン
シヤル井戸を所定の規則にしたがつて移動させる
ことによつて、前記蓄積したキヤリアを半導体基
板表面に沿つて一方向に転送して出力端子から信
号として読み出すものである。

ところが、通常この種の固体撮像装置では、被
写体光が半導体基板の電極が配列されている側の
面から入射されるよう構成されているため上記電
極は被写体光が有効に半導体基板に導かれるよう
光を充分透過するもの、すなわち透明電極で形成
する必要があつた。一般に透明電極としてはポリ
シリコン、酸化スズ（SnO₂）、酸化インジウム
（InO₂）などがあるが、ポリシリコン電極は青色
光のような短波長の光を吸収するため、カラーテ
レビジヨンカメラとして必要な青感度が低下して
しまう。また酸化スズや酸化インジウムは加工性
が悪く、半導体基板表面に微細加工形成すること
は非常に困難であり、更に光電効果で発生した電
荷を損失なく転送する、いわゆる転送損失が少な
くなるように形成することは難しいという欠点が
あつた。

このため最近では半導体基板の電極が配設され
た面とは反対の面（裏面）から被写体光を入射さ
せるようにした撮像装置が考えられている。しか
しこのような撮像装置においては半導体基板が厚
いと、短波長光が半導体基板に吸収されてしまい
電極下まで到達し得なくなり、光電変換に寄与し
ないという問題がある。つまり短波長感度が十分
にとれないという問題がある。

そこで半導体基板の裏面をチツプ分割後、基板
保持の必要上周辺部を残して感光部だけをエツチ
ングにより10μｍ程度まで薄くすることが行われ
たが、このように半導体基板の感光部だけを10μ
ｍ程度まで薄くなるようにエツチングすることは
難しく、また１個１個の素子をエツチングしなけ
ればならないため量産効果が上がらないという大
きな欠点があつた。また厚さ10μｍの半導体基板
を安定に保持する点でも問題があり、破損しやす
く信頼性が悪いという欠点があつた。

従つて半導体基板を安定に薄く形成できるとと
もに量産効果の優れた製造方法の開発が望まれて
いた。

この発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、
半導体基板を安定に薄く形成することができると
ともに量産に適した半導体装置の製造方法を提供
することを目的とするものである。

すなわちこの発明は単一半導体基板に複数の半
導体素子を形成したのち、その上に研磨用基板を
接着しておいてから半導体基板全体を薄く研磨
し、研磨後、研磨面上に補助基板を接着し、そし
て前記研磨用基板を除去し、続いて前記複数の半
導体素子を前記補助基板とともに一単位ごとに分
割するようにしたもので、この方法によると薄い
半導体基板を有する半導体装置を効果的に製造す
ることができる。

以下この発明を撮像用CCDの製造に適用した
一実施例を図面を参照して詳細に説明する。

第１図乃至第３図は本発明の一実施例に係る
CCD撮像装置の製造工程を説明する図である。
本発明は先ず単一半導体基板上に複数個のフレー
ム転送方式CCD撮像デバイスを形成する。第１
図はこうして形成されたSiウエハー完成品１を示
す。なお第１図はCCDの転送電極が形成される
面を表面としこの面から見た図である。Siウエハ
ー完成品１上の縦横の線は各々のCCD撮像素子
を分離する線を示す。実際の製造においてはデバ
イスのマスク・パターンとSiウエハーの形状によ
り周辺は一部が欠けており、製品とならず、図中
のイ〜ヘに示すような素子が製品となる。

次に、第２図に示すように、第１図のSiウエハ
ー完成品１を石英ガラス等の研磨用基板２に低温
度ワツクス等の接着剤３を用いて接着する。接着
する面はCCDの転送電極側である。

第３図ａは接着した状態の断面図を示す。Siウ
エハー完成品１は例えばＰ型半導体基板１１の上
に、SiO₂などの絶縁層１２が形成されさらにス
トライプ状の転送電極１３が形成されたものから
成る。転送電極の数は極めて多いが、図では簡単
に各素子について３ケの電極で略示する。また図
では垂直方向の厚みを説明の都合上拡大して示
す。

Siウエハー完成品１を接着剤３を用いて研磨用
基板２に接着したのち半導体基板１１の転送電極
と反対の面を研磨する。この実施例では一例とし
て化学的エツチングの場合を示す。化学的エツチ
ングの場合、エツチング液によつて、半導体基板
１１の側面が浸されないようにするために接着剤
として耐エツチング液性の材料を使用し、第２図
および第３図ａに示すように、接着剤３をSiウエ
ハー完成品１の側面及び転送電極と反対の面の周
辺部にも盛り上げて塗付するか、あるいは、接着
剤としては通常のものを使用し、第４図に示すよ
うにこの接着剤３をSiウエハー完成品１の側面か
ら裏面の一部に盛上げて塗付しないで、補助基板
２とSiウエハー完成品１の間のみ介在させ、しか
るのちエツチング液に耐性のある材料を保護剤６
としてSiウエハー完成品１の側面と裏面の一部に
塗付するようにすることが有効である。そして接
着剤３が乾燥した後に、沸酸と硝酸との適当な割
合のエツチング液によりＥ−E′の破線で示すよ
うに半導体基板１１をエツチングする。エツチン
グをＥ−E′の所望の位置で止めるには、第３図
あるいは第４図で垂直方向にエツチング部に光を
通して、その透過光の変化により制御する方法が
便利である。

次に第３図ｂに示すようにSiウエーハー完成品
１の化学的にエツチングされた部分に薄いガラス
等の透明な補助基板４を例えば光学用の接着剤５
を用いて接着する。

その後、第３図ｃに示すように、接着剤３を加
熱し融かすことにより研磨用基板２を除去し、Si
ウエーハー上に残つた接着剤３も十分洗浄するこ
とにより除去する。

この後、第１図の線に沿つてスクライブを行な
い、第３図ｄのように各素子に分離する。第１図
のイ〜ヘは第３図ｄのようにガラスの補助基板４
接着剤５、エツチングされた半導体基板１１、絶
縁層１２及び転送電極１３が一体となつたイ〜ヘ
の素子に分離する。

この後は通常の工程と同様に電極端子、出力端
子等をボンデイングすることにより固体撮像装置
が完成する。なお半導体基板１１をＥ−E′の線
まで化学エツチングした時点でその半導体基板１
１の表面を化学的あるいは物理的に処理して光電
特性を調整すると良い。

このような本発明の製造方法によると、まず研
磨用基板２を用いて半導体基板１１を薄く研磨す
るようにしているので、半導体基板１１を安定に
保持することができ研磨作業が容易になる。また
この研磨用基板２は半導体基板１１が薄くなつた
時点で半導体基板を保持し、強度的に保護するの
で、従来のように素子の保持のために素子の周辺
部を研磨しないで残しておく必要がなく、各素子
の半導体基板全面を一様に研磨することができ
る。従つて研磨技術が非常に簡易になるととも
に、複数個の素子を同時に研磨できるので量産効
果の向上が達成できる。又、半導体基板１１を均
一にエツチングし、その裏面全面に補助基板４を
接着する事も考えられるが、半導体基板の周縁部
がエツチングにより薄くなり、研磨用基板２の除
去時に応力変化によつて半導体基板に割れが生じ
易い。この点、本発明では、半導体基板エツチン
グ時に周縁部を保護膜でマスクしているのでこの
様な半導体基板周縁が薄くなる事による問題も解
決できる。

また本発明の製造方法によると、薄板化した半
導体基板１１に補助基板４を取着したのち研磨用
基板２を除去するようにしているので、研磨用基
板２を容易に除去することができるとともに、こ
の補助基板４は研磨用基板２が除去されたのちに
は破損の恐れのある薄くなつた半導体基板１１を
機械的シヨツクに対して強める働きをなすという
効果がある。また単一の半導体基板に形成された
複数個の素子を各単位素子ごとに分割する場合、
薄板化された半導体基板はそのままでは分割が困
難であるが、本発明では補助基板４と一体化され
補助基板４とともに切断されるので容易に分割す
ることができる。このように半導体基板を薄板化
した後であつても各単位素子に分割できるという
ことは、前述のように複数の素子を単位素子ごと
に分割する前に同時に研磨できることを可能にし
たものであり、量産効果の向上の達成に大きく貢
献しているものである。

このように本発明は複数個の素子ないしウエハ
ーによるバツチ処理に適用できる点が特徴であ
り、その結果として量産効果の向上が達成でき
る。

このような本発明の製造方法を上記実施例のよ
うに固体撮像装置に適用すると、半導体基板１１
を補助基板２を用いて安定に薄く化学エツチング
できるので、透明基板４側から被写体光を入射さ
せることにより短波長感度が著るしく向上する固
体撮像装置を得ることができる。また、電荷転送
素子としては電極に特別に透明電極を用いる必要
がなくまた波長特性も全く考慮する必要がないの
で、ポリシリコンなどの微細加工技術に適した材
料を用いることができ、転送損失が少なく高性能
な固体撮像装置を提供することができる。

上記実施例では半導体基板１１に補助基板４と
して透明基板を接着するようにしたが、透明基板
の代わりに特定の波長光線だけを透過するような
色フイルタを用いることもできる。色フイルタと
してはガラスフイルタ、透明なガラスの上に多層
干渉膜を形成したもの、染色を施したものなどを
必要に応じて用いることができる。通常CCDは
赤外にも感度があるから赤外カツトの補正フイル
タを用いれば、視感度に適した固体撮像装置とす
ることができる。

一方、固体撮像デバイスを３個用いてカラーテ
レビジヨンカメラをつくるときに、赤用CCDに
は赤透過用フイルタを、緑用CCDには緑透過の
フイルタを、そして青用CCDには青透過のフイ
ルタを用いるようにすると、別に補正フイルタを
用いる必要がなく、光の損失が少なくなるという
利点がある。なお色フイルタは透明基板上に接着
しても良いことは勿論である。また固体撮像デバ
イスを１個用いてカラーテレビジヨンカメラをつ
くるときには透明基板上に色フイルタを縞状に配
列した色ストライブフイルタを用いることもでき
る。

Siウエハーに対するのと同じ方法により、色フ
イルタを透明基板上にあらかじめ多数個形成し
て、補助基板のマーカー、Siウエハー完成品のマ
ーカーと色フイルタつき透明基板のマーカーを一
致させて接着しておけば、分離した時点でそれぞ
れ所定の単板カラー用デバイスとすることができ
る。

また透明基板の代わりに水晶、位相格子などの
光学的LPF（低域通過フイルタ）を用いることも
できる。すなわちCCDでは画素がデイスクリー
トに独立しているから画素以上に細かい光学像が
入射するとビート妨害が発生する。したがつて
CCDに光学像が入射する前に光学的に高域成分
を除去しておく必要がある。光学的LPFを透明基
板の代わりに用いることにより、このような妨害
を軽減できる効果がある。

このように補助基板４は一般的に光の全部又は
一部を選択的に透過する基板で置き換えることが
できる。

また上記説明では半導体基板１１を所定の厚さ
例えば10μｍに研磨するように説明してきたが、
この厚さを制御することにより、所望の分光感度
特性をもつ固体撮像装置を得ることができる。

半導体基板の厚さが薄くなれば、長波長光は通
過する率が多くなり、分光感度は短波長側に感度
が大となるようにでき、厚くすれば、長波長光は
ほとんど感度に寄与する一方で、短波長光は表面
で吸収され、電極側のポテンシヤル井戸に到達す
る以前に再結合する機会が多くなり、感度低下
し、結果的に長波長側に感度が大となるようにで
きる。

このように半導体基板１１の厚さを制御するこ
とにより、分光感度特性を変えることができるか
ら、特別な色補正フイルタが不要になる利点があ
る。また赤、緑、青の３色光線用に各々CCDを
１個ずつ設けたような、いわゆる３板式カラーテ
レビジヨンカメラの場合には、各波長付近に高い
感度を有するように厚さを制御することにより、
光の利用率が向上し、感度の優れたカラーテレビ
ジヨンカメラが実現できるという大きな利点があ
る。また不要光線に対しては感度が低下している
から、色分離が良くなり、鮮かな色調のカラーテ
レビジヨンカメラを実現することができる。

CCD以外の他の撮像装置、即ちCID（電荷注入
型素子）、MOS型撮像装置に対しても薄板化の効
果はCCDと同様であり、本発明がこれら装置の
製造に対しても適用できることは言うまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明を固体撮像装置の製
造に適用した実施例を製造工程順に示すもので、
第１図はCCD撮像素子が形成されたSiウエハー
完成品の正面図、第２図はSiウエハー完成品を研
磨用基板に取着した状態を示す斜視図、第３図は
それ以後の製造工程を示す断面図、第４図はSiウ
エハー完成品を研磨用基板に取着する際の変形例
を示す図である。１……Siウエハー完成品、２……研磨用基板、
３……接着剤、４……補助基板、５……接着剤、
６……保護剤、１１……半導体基板、１２……絶
縁層、１３……電極。

Claims

【特許請求の範囲】

１単一半導体基板の主面に電荷転送素子を用い
た複数の固体撮像デバイスを形成する工程と、こ
の面上に第１の基板を接着すると共に前記半導体
基板の側面及び裏面周縁部を保護膜で覆う工程
と、この保護膜をマスクとして半導体基板裏面を
エツチングし周縁部を除いて薄板化する工程と、
この工程後、固体撮像デバイスの入射面となる前
記半導体基板裏面のエツチング面に第２の光透過
性基板を接着する工程と、この工程後前記第１の
基板を除去する工程と、この工程後前記複数の固
体撮像デバイスを前記第２の基板とともに各チツ
プに分離切断する工程とから成ることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。