JP4977183B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4977183B2 JP4977183B2 JP2009227207A JP2009227207A JP4977183B2 JP 4977183 B2 JP4977183 B2 JP 4977183B2 JP 2009227207 A JP2009227207 A JP 2009227207A JP 2009227207 A JP2009227207 A JP 2009227207A JP 4977183 B2 JP4977183 B2 JP 4977183B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- layer
- substrate
- semiconductor
- light receiving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 181
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 199
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 113
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 16
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 5
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 4
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910018182 Al—Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018594 Si-Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910020177 SiOF Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910008465 Si—Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004166 TaN Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910008599 TiW Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- WNCHKNNQBGSZCF-UHFFFAOYSA-N cesium lithium boric acid hydrogen borate Chemical compound B([O-])([O-])O.B(O)(O)O.B(O)(O)O.[Li+].[Cs+] WNCHKNNQBGSZCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- VCZFPTGOQQOZGI-UHFFFAOYSA-N lithium bis(oxoboranyloxy)borinate Chemical compound [Li+].[O-]B(OB=O)OB=O VCZFPTGOQQOZGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- IDEDFOKHQXDWGJ-UHFFFAOYSA-N nonacesium triborate Chemical compound [Cs+].[Cs+].[Cs+].[Cs+].[Cs+].[Cs+].[Cs+].[Cs+].[Cs+].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] IDEDFOKHQXDWGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 or the like Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1464—Back illuminated imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1463—Pixel isolation structures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
本発明は半導体装置に関する。
半導体集積回路技術を用いたＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等の半導体装置は、デジタルカメラやカメラ機能付き携帯電話等に広く利用されている。このような半導体装置においては、半導体基板の表面側にフォトダイオード等の受光素子を有する受光部を設けると共に、受光部に対する受光面（光照射面）を半導体基板の裏面側に設けた裏面照射型のイメージセンサが提案されている（特許文献１参照）。裏面照射型イメージセンサでは、受光面（半導体基板の裏面）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高感度化が可能であるというような利点を有している。
裏面照射型イメージセンサにおいては、半導体基板の裏面側に入射した光を表面側に設けられた受光部で効率よく収集するために、半導体基板を薄厚化する必要がある。半導体基板の厚さは、受光面（裏面）で発生した電荷が受光部に収集されるまでに拡散して解像度が損なわれないように、例えば可視光を入射する場合には２０μｍ以下、さらには１０μｍ以下というように薄くする必要がある。このような裏面照射型イメージセンサに適用される半導体装置は、例えば以下のようにして作製される。
まず、半導体基板（半導体ウェハ）の表面にフォトダイオード等の受光素子や集積回路を有する受光部を形成する。次に、半導体基板の表面側にほぼ同径の支持基板（支持ウェハ）を接合する。支持基板は半導体基板をその裏面側から受光部近傍まで薄厚化して受光面を形成する際に補強体として機能する。次いで、受光面上に反射防止膜、カラーフィルタ、集光用マイクロレンズ等を形成する。さらに、半導体基板の裏面に表面側の集積回路と接続された外部電極を形成した後、半導体基板と支持基板との接合体をダイシングブレードで切断することによって、各半導体装置（半導体チップ）に個片化する。
このような半導体装置の製造工程では、半導体基板の裏面から表面側の受光部が設けられた層に向けて、機械研削や化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により加工する。裏面照射型イメージセンサにおいては、上述したように半導体基板をできるだけ薄くすることが望ましい。しかし、半導体基板を薄く加工することによって、半導体基板の表面に金属配線や絶縁膜で構成される集積回路を形成した際の残留応力が半導体基板と支持基板との接合面に集中しやすくなる。
半導体基板と支持基板との接合方法としては、有機系接着剤を用いた接着方式や、半導体基板の表面部と支持基板の表面部とを無機接合する直接接合方式等が知られている。いずれの接合方式を適用した場合においても、ダイシングブレードで接合体を個片化する際に、接合面に集中した応力に基づいてチップ端面の接合界面から剥離が生じやすいという問題がある。接合界面からの剥離は半導体基板と支持基板との分離や半導体基板の破断の発生原因となり、これらにより半導体装置の製造歩留りが低下してしまう。半導体基板と支持基板とが完全に分離しなくても、剥離が接合体の内部まで進展すると薄い半導体基板が大きく反り、受光面が歪んで撮像特性を劣化させる原因となる。
本発明の目的は、受光部が設けられた半導体基板の表面側に支持基板を接合した半導体装置において、半導体基板と支持基板との接合界面からの剥離の進展を抑制することによって、製造歩留り、動作特性、信頼性等を向上させることを可能にした半導体装置を提供することにある。
本発明の態様に係る半導体装置は、受光部を有する活性層が設けられた第１の面と、前記受光部への受光面となる第２の面とを有する半導体基板と、前記活性層上に設けられた配線層と、前記配線層を覆うように設けられた絶縁層と、前記半導体基板の前記第１の面と対向するように、前記絶縁層を介して前記半導体基板と接合された支持基板と、前記半導体基板と前記支持基板との接合体の外周面と前記活性層との間に、前記半導体基板の前記第２の面から前記半導体基板および前記絶縁層を貫通し、前記支持基板内に達するように設けられた介在部とを具備し、前記介在部は、前記半導体基板の前記第２の面から前記半導体基板および前記絶縁層を貫通し、前記支持基板内に達するように形成された溝と、少なくとも前記溝の内壁面を覆うように設けられた被覆層とを有することを特徴としている。
本発明の態様に係る半導体装置によれば、半導体基板の活性層が設けられた第１の面側に支持基板を接合した半導体装置において、半導体基板と支持基板との接合界面からの剥離の進展を抑制することができる。従って、製造歩留り、動作特性、信頼性等を向上させた半導体装置を提供することが可能となる。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態による半導体装置を示している。図１に示す半導体装置１は半導体基板２を具備している。半導体基板２にはシリコン（Ｓｉ）基板等が用いられる。半導体基板２は第１の面２ａとそれとは反対側の第２の面２ｂとを有している。第１の面（表面）２ａは受光部を有する活性層３の形成面となり、第２の面（裏面）２ｂは受光部への受光面となる。半導体装置１は裏面照射型イメージセンサ等を構成するものである。
半導体基板２の第１の面２ａには活性層３が設けられている。活性層３は受光素子として機能するフォトダイオードやトランジスタ等を有し、これらが受光部を構成している。半導体基板２の第２の面２ｂは受光部に対する受光面とされている。すなわち、半導体基板２の第１の面２ａに設けられた受光部は、半導体基板２の第２の面（受光面）２ｂに照射される光や電子等のエネルギー線を、半導体基板２を介して受光してフォトダイオード等に収集するものである。受光面となる第２の面２ｂには、必要に応じて反射防止膜やカラーフィルタ（図示せず）、またマイクロレンズ４等が形成される。
半導体基板２は第２の面２ｂに照射される光や電子等のエネルギー線を第１の面２ａに設けられた活性層３の受光部で受光することが可能なように薄厚化されている。半導体基板２の厚さは、可視光が入射する場合には２０μｍ以下とすることが好ましく、さらには１０μｍ以下とすることがより好ましい。半導体基板２の厚さが２０μｍを超えると、可視光が第２の面（受光面）２ｂに照射されることで発生した電荷が受光部に収集されるまでに拡散しやすくなり、裏面照射型イメージセンサの解像度が低下しやすくなる。
半導体基板２の第１の面２ａ上には、活性層３と電気的に接続された配線層５が設けられており、さらに配線層５は絶縁層６で覆われている。また、半導体基板２の第２の面２ｂには外部電極７が設けられている。外部電極７は図示を省略して貫通電極等を介して活性層３や配線層５と電気的に接続されている。外部電極７は活性層３の受光部に対する光照射を妨げないように、半導体基板２の第２の面（受光面）２ｂにおける受光領域（マイクロレンズ４等が形成された領域）の外側に配置されている。
半導体基板２は絶縁層６を介して支持基板８と接合されている。支持基板８にはＳｉ基板等の半導体基板、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス等からなるガラス基板、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等からなる樹脂基板が適用される。支持基板８は半導体基板２を第２の面２ｂ側から薄厚化する際に補強体として機能するものであり、その厚さは７０〜８００μｍの範囲であることが好ましい。支持基板８は半導体基板２の第１の面２ａと対向するように絶縁層６と接合されている。半導体基板２と支持基板８との接合体９は、半導体基板２の第２の面２ｂが露出して受光面となるように、半導体基板２の第１の面２ａと支持基板８の一方の面とを絶縁層６を介して接合したものである。
半導体基板２の第２の面２ｂに設けられた外部電極７を有する半導体装置１は、例えばセラミックス基板や樹脂基板等からなるパッケージ基体に支持基板８を接合して搭載される。外部電極７とパッケージ基体の電極とをワイヤボンディングすると共に、半導体装置１をキャップや樹脂等でパッケージングすることによって、半導体装置１を具備するカメラモジュール等が構成される。半導体装置１の外部との接続構造はこれに限られるものではない。例えば、支持基板８に配線層５と電気的に接続された貫通電極や側面電極を設けると共に、支持基板８の裏面（接合面とは反対側の面）に外部電極を設けるようにしてもよい。このような構造によれば、チップサイズパッケージを構成することができる。なお、外部電極は半導体基板２と支持基板８の両方に設けてもよい。
半導体基板２と支持基板８との接合体９の外周面Ｓと活性層３との間には、介在部１０が設けられている。介在部１０は半導体基板２の第２の面２ｂから半導体基板２および絶縁層６を貫通し、支持基板８内に達するように設けられている。介在部１０は接合体９の外周面Ｓから離間した位置に形成されているため、接合体９の外周面Ｓには半導体基板２、絶縁層６および支持基板８の端面が露出している。介在部１０は活性層３と半導体基板２、絶縁層６および支持基板８の端面が露出した外周面Ｓとの間に設けられている。活性層３は介在部１０を介して接合体９の外周面Ｓから離間している。
介在部１０はウェハ状の半導体基板２と支持基板８との接合体９を切断して半導体装置１を作製する際に、半導体基板２の支持基板８との接合面Ｂからの剥離の進展を抑制するものである。すなわち、半導体基板２の第２の面２ｂから支持基板８内に達する介在部１０が切断面（半導体基板２、絶縁層６および支持基板８の端面が露出する面）より内側に設けられているため、接合体９の切断面で接合面Ｂに沿って剥離が生じたとしても、介在部１０で剥離の進展が阻止される。介在部１０は切断面から離れた位置に設けられているため、介在部１０の支持基板８内における深さと幅とが剥離の進展抑制に寄与する。従って、切断面で生じた剥離の進展をより効果的に阻止することが可能となる。
接合体９の切断面から接合面Ｂに沿って生じた剥離が接合体９の内部まで進展すると、半導体基板２と支持基板８との分離、半導体基板２の破断等が発生しやすくなり、半導体装置１の製造歩留りを低下させる要因となる。さらに、剥離の進展は半導体装置１の機械的な信頼性を低下させたり、また半導体基板２の受光面２ｂに反りや歪みを発生させる原因となる。受光面２ｂに反りや歪みが生じると、半導体装置１の撮像特性等の動作特性が低下する。このような点に対して、切断面で生じた剥離の進展を介在部１０で阻止することによって、半導体装置１の製造歩留りを高めることができると共に、半導体装置１の信頼性や撮像特性等の動作特性を向上させることが可能となる。
半導体装置１を平面視したとき、介在部１０は図２や図３に示すように、マイクロレンズ（集光部）４を含む活性層３や外部電極７を囲むように設けることが好ましい。図２は井形状の介在部１０を示しており、図３は矩形状の介在部１０を示している。このような介在部１０を適用することによって、接合体９の切断面で生じた剥離が活性層３や外部電極７（外部電極７と活性層３や配線層５とを接続する配線を含む）に到達することを効果的に抑制することができる。ただし、介在部１０は接合体９の外周面Ｓと活性層３との間に部分的（断続的）に設け、活性層３を取り囲まない形状であってもよい。また、介在部１０の平面形状は井形や矩形に限らず、多角形や曲線状であってもよい。
次に、介在部１０の具体的な構成について、図４、図５および図６を参照して述べる。介在部１０は半導体基板２の第２の面２ｂから半導体基板２および絶縁層６を貫通し、支持基板８内に達する溝１１（１１Ａ、１１Ｂ）を有している。溝１１はエッチングやレーザグルービング等により形成される。溝１１は接合体９の外周面Ｓから離れた位置に、幅ｗと支持基板８内における深さｄとを有するように形成することが好ましい。このような溝を介在部１０として適用することで、剥離の進展抑制効果を得ることができる。
溝１１の外周面Ｓからの距離ｍは５〜３００μｍの範囲とすることが好ましい。溝１１の幅ｗは５〜１００μｍの範囲、深さｄは１〜２０μｍの範囲とすることが好ましい。溝１１の外周面Ｓからの距離ｍや幅ｗが５μｍ未満の場合、介在部１０による剥離の進展抑制効果を十分に得ることができないおそれがある。溝１１の外周面Ｓからの距離ｍが３００μｍを超えたり、また幅ｗが１００μｍを超えると、半導体基板２における活性層３の形成領域が相対的に減少し、半導体装置１の大型化や受光部の形成密度の低下等を招く。
溝１１の支持基板８内における深さｄが１μｍ未満であると、介在部１０を支持基板８内に達するように形成した効果が弱まり、剥離の進展を十分に抑制することができないおそれがある。深さｄが２０μｍを超えるような溝１１を形成しても、それ以上の効果が得られないと共に、支持基板８の強度低下等を招くおそれがある。溝１１の外周面Ｓからの距離ｍおよび幅ｗは５〜６０μｍの範囲とすることがより好ましい。
エッチング法で溝１１Ａを形成する場合には、図４に示すように溝１１Ａ内に金属材料や絶縁材料等を埋め込んで充填層１２を形成することが好ましい。これによって、介在部１０による剥離の進展抑制効果をさらに高めることができる。溝１１Ａ内は金属材料や絶縁材料等で埋め込まれた状態に限らず、図５に示すように溝１１Ａの内壁面を被覆層１３で覆った状態であってもよい。介在部１０は少なくとも溝１１Ａの内壁面を覆う被覆層１３（充填層１２を含む）を有することが好ましい。
介在部１０の充填層１２や被覆層１３を形成する金属材料や絶縁材料は、特に限定されるものではない。金属材料としては、高抵抗金属材料（Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＴａＮ、ＣｏＷＰ等）や低抵抗金属材料（Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ等）の単層体や積層体が用いられる。絶縁材料としては、シリコン酸化物（ＳｉＯx）、シリコン窒化物（ＳｉＮx）、フッ素ドープシリコン酸化物（ＳｉＯＦ）、カーボンドープシリコン酸化物（ＳｉＯＣ）等の無機絶縁物や、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂、エポキシ樹脂等の有機絶縁物が用いられる。
レーザグルービング法で溝１１Ｂを形成する場合には、図６に示すように、溝１１Ｂの内壁面がレーザグルービング時に生じる変質層１４で覆われる。変質層１４はレーザ光で半導体基板２や支持基板８を加工した際に生じる溶融物等からなり、半導体基板２や支持基板８の構成材料（例えばＳｉ）やその酸化物を主成分とし、絶縁層６の形成材料や配線層５の形成材料が混入したものである。このような変質層１４を被覆層として適用することも可能であり、これによっても同様な効果を得ることができる。レーザグルービング法を適用した場合、マスクを用いる必要がないと共に、溝１１Ｂと変質層（被覆層）１４とが同時に得られるため、半導体装置１の製造コストを削減することが可能となる。
この実施形態の半導体装置１は、例えば以下のようにして作製される。まず、図７に示すように、半導体基板２の第１の面２ａにフォトダイオード、トランジスタ、それらを接続する回路等を有する活性層３を形成する。半導体基板２はウェハ状態で供給される。活性層３は半導体基板（半導体ウェハ）２の第１の面２ａにおける複数の装置領域にそれぞれ形成される。次いで、図８に示すように、複数の装置領域内の活性層３上に配線層５をそれぞれ形成する。さらに、図９に示すように、半導体基板２の第１の面２ａ上に各装置領域内の配線層５を覆うように絶縁層６を形成する。
配線層５は、例えば所定パターンのマスク（図示せず）を用いて、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法、めっき法等を適用して形成される。配線層５には、例えば高抵抗金属材料（Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＴａＮ、ＣｏＷＰ等）や低抵抗金属材料（Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、半田材等）が適用される。これらは単層膜や複数の材料層を積層した積層膜として配線層５を構成するものである。また、層間絶縁膜を介して導電層を積層した多層積層構造の配線層５に適用してもよい。
絶縁層６はＣＶＤ法、スプレーコート法、スピンコート法、スプレーコート法等を適用して形成される。絶縁層６には、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯx）、シリコン窒化物（ＳｉＮx）、フッ素ドープシリコン酸化物（ＳｉＯＦ）、カーボンドープシリコン酸化物（ＳｉＯＣ）およびその多孔質体等の無機絶縁物や、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂、エポキシ樹脂等の有機絶縁物が用いられる。絶縁層６は単層構造に限らず、複数の材料層を積層した多層構造を有していてもよい。絶縁層６の表面は、必要に応じて化学機械研磨（ＣＭＰ）等で平坦化される。
次に、図１０に示すように、半導体基板２の第１の面２ａ上に絶縁層６を介して支持基板８を貼り合わせる。支持基板８は半導体基板２とほぼ同じ大きさを有し、具体的には絶縁層６と接合される。半導体基板２と支持基板８との接合方式は、特に限定されるものではなく、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ＢＣＢ樹脂等からなる有機系接着剤を用いた接着方式、陽極酸化や自発接合による直接接合方式（例えばＳｉ同士やＳｉＯx同士による直接接合）また金、銅、錫やその合金等の金属膜同士による接合方式等を適用することができる。支持基板８の接合面は、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物等の単層膜や多層膜で構成されていてもよい。
次いで、図１１に示すように、支持基板８に接合された半導体基板２を第２の面２ｂ側から加工して薄厚化し、半導体基板２の第２の面２ｂに受光部の受光面を形成する。半導体基板２の薄厚加工には、例えば機械研削、化学機械研磨（ＣＭＰ）、ウェットエッチング、ドライエッチング等が適用される。これらは組合せて適用してもよい。半導体基板２は第２の面（受光面）２ｂに照射される光や電子等のエネルギー線を第１の面２ａ側の活性層３中に形成されたフォトダイオードで収集できる厚さまで薄厚化され、例えば可視光の場合には２０μｍ以下、さらには１０μｍ以下とすることが好ましい。続いて、半導体基板２の第２の面２ｂ上に外部電極やマイクロレンズ（図示せず）等を形成する。
次に、図１２に示すように、半導体基板２と支持基板８との接合体９に介在部１０を形成する。介在部１０は半導体基板２の各装置領域の外周部と活性層３との間に、半導体基板２の第２の面２ｂ側から形成される。介在部１０の形成工程は、外部電極やマイクロレンズ等を形成する前に実施してもよい。介在層１０は図２や図３に示したように、半導体装置２に相当する各装置領域の外周部に沿って、活性層３や外部電極７を囲むように形成することが好ましいが、前述したように部分的に形成してもよい。
介在層１０を形成するにあたって、まず支持基板８に接合された半導体基板２の第２の面２ｂから半導体基板２および絶縁層６を貫通し、支持基板８内に達する溝１１を形成する（図４、図５および図６参照）。溝１１の形状（装置領域の外周部からの距離ｍ、幅ｗ、支持基板８内における深さｄ）は前述した通りである。エッチング法を適用する場合には、所定パターンのマスク（図示せず）を用いて、例えば半導体基板２、絶縁層６および支持基板８をプラズマエッチングして溝１１Ａ（図４および図５参照）を形成する。
エッチング用のガスとしては、例えば半導体基板２や支持基板８がＳｉ基板からなる場合にはＳＦ6、Ｏ2、Ａｒの混合ガスが使用される。絶縁層６がＳｉＯx膜やＳｉＮｘ膜からなる場合には、Ｃ5Ｆ8、Ｏ2、Ａｒの混合ガスが使用される。続いて、図４に示したように溝１１Ａ内に金属材料や絶縁材料を埋め込んで充填層１２を形成したり、あるいは図５に示したように溝１１Ａの内壁面を金属材料や絶縁材料で覆って被覆層１３を形成する。充填層１２や被覆層１３の形成には、スパッタ法、蒸着法、メッキ法、ＣＶＤ法、スピンコート法、スプレーコート法等を適用することができる。
レーザグルービング法を適用する場合には、マスクを用いることなく、半導体基板２の第２の面２ｂからレーザ光を照射し、半導体基板２および絶縁層６を貫通すると共に、支持基板８内に達する溝１１Ｂ（図６参照）を形成する。レーザ光源としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザ、ＵＶ（固体紫外線）レーザ、エキシマレーザ、炭酸ガス（ＣＯ2）レーザ等を使用することができる。
ＹＡＧレーザの波長域は３５５ｎｍ、ＵＶレーザの波長域は２１３ｎｍおよび２６６ｎｍ（ＣＬＢＯ：セシウムリチウムトリボレート結晶）、３５５ｎｍ（ＣＢＯ：セシウムトリボレート結晶、ＬＢＯ：リチウムトリボレート結晶）、エキシマレーザの波長域は１９３ｎｍ（ＡｒＦ）、２４８ｎｍ（ＫｒＦ）、３０８ｎｍ（ＸｅＣｌ）、３５１ｎｍ（ＸｅＦ）等である。半導体基板２や支持基板８にＳｉ基板を適用すると共に、絶縁層６がＳｉＯx膜やＳｉＮx膜等からなる場合には、レーザ光源として波長が３５５ｎｍのＹＡＧレーザを使用することが好ましい。
溝１１Ｂの形成にレーザグルービング法を適用すると、図６に示したように内壁面が変質層１４で覆われた溝１１Ｂが得られる。レーザグルービング法で形成した溝１１Ｂとその内壁面を覆う変質層１４とで構成された介在部１０によっても、プラズマエッチング法で形成した溝１１Ａと充填層１２や被覆層１３とで構成された介在部１０と同様な効果を得ることができる上に、マスクを用いる必要がないと共に、溝１１Ｂと変質層１４とが同時に得られるため、半導体装置１の製造コストを削減することが可能となる。
この後、図１３に示すように、半導体基板２と支持基板８との接合体９をダイシングブレード１５で切断して個片化し、図１に示した半導体装置（半導体チップ）１を作製する。ダイシングブレード１５による切断は、半導体基板２の各装置領域に沿って行われる。すなわち、半導体基板２と支持基板８との接合体９の切断は、各装置領域に設けられた介在部１０より外側で実施され、切断面には半導体基板２、絶縁層６および支持基板８の端面が露出した状態となる。このため、切断面（半導体装置１の外周面）で接合面Ｂに沿った剥離が生じたとしても、介在部１０で剥離の進展を阻止することができる。
従って、剥離の進展に起因する半導体基板２と支持基板８との分離や半導体基板２の破断等による半導体装置１の製造歩留りの低下を抑制することができる。さらに、剥離の進展による半導体装置１の信頼性の低下、また半導体基板２の受光面２ｂの反りや歪みによる半導体装置１の撮像特性等の動作特性の低下を抑制することができる。このように、信頼性や動作特性等を向上させた半導体装置１の高歩留りで提供することが可能となる。
さらに、活性層３や外部電極７を介在部１０で囲むことによって、切断面（半導体装置１の外周面）の接合面Ｂから生じた剥離が活性層３や外部電極１２の形成領域まで進展することを再現性よく阻止することができる。活性層３の形成領域の剥離からの保護は、機械的な信頼性や撮像特性等の動作特性の向上に寄与する。また、外部電極１２の形成領域まで剥離が進展しないようにすることで、電気的な接続の切断を防止することができる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、半導体基板の第１の面（表面）に受光部を有する活性層を設けると共に、半導体基板の第２の面（裏面）に受光部への受光面を設け、さらに半導体基板の第１の面上に支持基板を接合した各種の半導体装置に適用することができる。また、支持基板自体が活性層を有する半導体基板から半導体装置、受光面を有しない半導体基板を支持基板上に単一または複数個積層した半導体装置等に適用可能である。そのような半導体装置も本発明に含まれるものである。また、本発明の実施形態は本発明の技術的思想の範囲内で拡張もしくは変更することができ、この拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
１…半導体装置、２…半導体基板、２ａ…第１の面、２ｂ…第２の面、３…活性層、５…配線層、６…絶縁層、７…外部電極、８…支持基板、９…接合体、１０…介在部、１１Ａ…エッチングによる溝、１１Ｂ…レーザグルービングによる溝、１２…充填層、１３…被覆層、１４…変質層、１５…ダイシングブレード。
Claims (3)
- 受光部を有する活性層が設けられた第１の面と、前記受光部への受光面となる第２の面とを有する半導体基板と、
前記活性層上に設けられた配線層と、
前記配線層を覆うように設けられた絶縁層と、
前記半導体基板の前記第１の面と対向するように、前記絶縁層を介して前記半導体基板と接合された支持基板と、
前記半導体基板と前記支持基板との接合体の外周面と前記活性層との間に、前記半導体基板の前記第２の面から前記半導体基板および前記絶縁層を貫通し、前記支持基板内に達するように設けられた介在部とを具備し、
前記介在部は、前記半導体基板の前記第２の面から前記半導体基板および前記絶縁層を貫通し、前記支持基板内に達するように形成された溝と、少なくとも前記溝の内壁面を覆うように設けられた被覆層とを有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項１記載の半導体装置において、
前記介在部は、レーザグルービングにより形成された前記溝と、前記被覆層として前記溝の内壁面に形成された変質層とを有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項１記載の半導体装置において、
前記介在部は前記被覆層として前記溝内に埋め込まれた充填層を有することを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009227207A JP4977183B2 (ja) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | 半導体装置 |
| US12/883,674 US8338904B2 (en) | 2009-09-30 | 2010-09-16 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009227207A JP4977183B2 (ja) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011077296A JP2011077296A (ja) | 2011-04-14 |
| JP4977183B2 true JP4977183B2 (ja) | 2012-07-18 |
Family
ID=43779357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009227207A Expired - Fee Related JP4977183B2 (ja) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | 半導体装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8338904B2 (ja) |
| JP (1) | JP4977183B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5324890B2 (ja) * | 2008-11-11 | 2013-10-23 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | カメラモジュールおよびその製造方法 |
| JP5542543B2 (ja) | 2010-06-28 | 2014-07-09 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| JP5279775B2 (ja) | 2010-08-25 | 2013-09-04 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| JP5279782B2 (ja) | 2010-09-16 | 2013-09-04 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| US20130154049A1 (en) * | 2011-06-22 | 2013-06-20 | George IMTHURN | Integrated Circuits on Ceramic Wafers Using Layer Transfer Technology |
| US9947688B2 (en) | 2011-06-22 | 2018-04-17 | Psemi Corporation | Integrated circuits with components on both sides of a selected substrate and methods of fabrication |
| JP2013062382A (ja) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| US8809109B2 (en) * | 2012-05-21 | 2014-08-19 | Stion Corporation | Method and structure for eliminating edge peeling in thin-film photovoltaic absorber materials |
| JP6524003B2 (ja) | 2016-03-17 | 2019-06-05 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体装置 |
| US10867836B2 (en) * | 2016-05-02 | 2020-12-15 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Wafer stack and fabrication method thereof |
| CN111293102B (zh) * | 2020-02-21 | 2022-07-05 | 上海航天电子通讯设备研究所 | 一种基板混合薄膜多层布线制作方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3618105B2 (ja) * | 1991-03-07 | 2005-02-09 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 半導体基板の製造方法 |
| JP3472695B2 (ja) * | 1998-01-26 | 2003-12-02 | シャープ株式会社 | 電子顕微鏡観察用試料の作成方法および電子顕微鏡観察用試料加工装置 |
| US6512809B2 (en) * | 2000-05-02 | 2003-01-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Radiation detector for an X-ray computed tomography apparatus |
| JP4443865B2 (ja) * | 2002-06-24 | 2010-03-31 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| CN100468612C (zh) * | 2004-03-25 | 2009-03-11 | 株式会社东芝 | 半导体器件及其制造方法 |
| JP2006032495A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法、半導体装置の製造方法 |
| JP2006261638A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-09-28 | Sony Corp | 固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法 |
| US8049293B2 (en) * | 2005-03-07 | 2011-11-01 | Sony Corporation | Solid-state image pickup device, electronic apparatus using such solid-state image pickup device and method of manufacturing solid-state image pickup device |
| JP4940667B2 (ja) * | 2005-06-02 | 2012-05-30 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP2008078382A (ja) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Toshiba Corp | 半導体装置とその製造方法 |
| KR20090035262A (ko) * | 2007-10-05 | 2009-04-09 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 그의 제조 방법 |
| SG152086A1 (en) * | 2007-10-23 | 2009-05-29 | Micron Technology Inc | Packaged semiconductor assemblies and associated systems and methods |
| JP5444899B2 (ja) * | 2008-09-10 | 2014-03-19 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置の製造方法、および固体撮像装置の製造基板 |
| KR20100108109A (ko) * | 2009-03-27 | 2010-10-06 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
-
2009
- 2009-09-30 JP JP2009227207A patent/JP4977183B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-09-16 US US12/883,674 patent/US8338904B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20110073983A1 (en) | 2011-03-31 |
| JP2011077296A (ja) | 2011-04-14 |
| US8338904B2 (en) | 2012-12-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4977183B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP4693827B2 (ja) | 半導体装置とその製造方法 | |
| TWI246763B (en) | Method and apparatus for producing ultra-thin semiconductor chip and method and apparatus for producing ultra-thin back-illuminated solid-state image pickup device | |
| JP3917649B2 (ja) | 固体撮像装置パッケージ及びその製造方法 | |
| US7944015B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| EP2802005A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
| US9799588B2 (en) | Chip package and manufacturing method thereof | |
| KR20160059738A (ko) | 프리패키지 및 이를 사용한 반도체 패키지의 제조 방법 | |
| JP2010103300A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP5242282B2 (ja) | 半導体装置とその製造方法 | |
| WO2010086936A1 (ja) | 半導体装置およびそれを用いた電子機器、ならびに半導体装置の製造方法 | |
| TW200950046A (en) | Electronics device package and fabrication method thereof | |
| JP4468427B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2005322745A (ja) | 半導体素子、半導体素子の製造方法、固体撮像素子、並びに固体撮像素子の製造方法 | |
| US8508028B2 (en) | Chip package and method for forming the same | |
| JP2009064914A (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
| EP2899760B1 (en) | Semiconductor device for optical applications and method of producing such a semiconductor device | |
| JP6360299B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP5197436B2 (ja) | センサーチップ及びその製造方法。 | |
| JP4966897B2 (ja) | 半導体パッケージの製造方法 | |
| JP2010040850A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP5181544B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN115527931A (zh) | 半导体设备和制造半导体设备的方法 | |
| JP2010010303A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2009088865A (ja) | 圧電発振器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110819 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120105 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120110 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120229 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20120229 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120321 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120413 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150420 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |