JPH05152551A - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents
固体撮像素子の製造方法Info
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- JPH05152551A JPH05152551A JP3312581A JP31258191A JPH05152551A JP H05152551 A JPH05152551 A JP H05152551A JP 3312581 A JP3312581 A JP 3312581A JP 31258191 A JP31258191 A JP 31258191A JP H05152551 A JPH05152551 A JP H05152551A
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 裏面照射型のＣＣＤ固体撮像素子のチップの
機械的強度を高くする。 【構成】 ガラス基板１０とシリコン基板１１とを貼り
合わせ、シリコン基板１１を研磨及びエッチングにより
１０μｍ程度まで薄くする。そして、シリコン基板１１
の表面にシリコン基板１１と逆導電型の拡散領域１２を
形成する。そして、シリコン基板１１上に酸化膜１３を
介して１層目の転送電極１４を形成し、さらに酸化膜１
５を介して２層目の転送電極１６を形成する。ガラス基
板１０側から照射された光は、ガラス基板１０を透過し
てシリコン基板１１に吸収される。
機械的強度を高くする。 【構成】 ガラス基板１０とシリコン基板１１とを貼り
合わせ、シリコン基板１１を研磨及びエッチングにより
１０μｍ程度まで薄くする。そして、シリコン基板１１
の表面にシリコン基板１１と逆導電型の拡散領域１２を
形成する。そして、シリコン基板１１上に酸化膜１３を
介して１層目の転送電極１４を形成し、さらに酸化膜１
５を介して２層目の転送電極１６を形成する。ガラス基
板１０側から照射された光は、ガラス基板１０を透過し
てシリコン基板１１に吸収される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、素子形成面と対向する
裏面側に光を受ける裏面照射型の固体撮像素子の製造方
法に関する。
裏面側に光を受ける裏面照射型の固体撮像素子の製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】テレビカメラ等の撮像装置に広く用いら
れているＣＣＤ固体撮像素子は、半導体基板上に複数の
転送電極を並列に形成し、光電変換作用により固体撮像
素子内に発生する情報電荷を転送電極が形成するチャネ
ル領域に蓄積して転送するように構成される。このよう
な固体撮像素子においては、被写体からの光を半導体基
板内に取り込むようにするため、光の入射経路の確保が
ひとつの課題となる。一般に、フレーム転送方式やイン
ターライン転送方式のＣＣＤ固体撮像素子においては、
転送電極の間隙に設けられた開口部を通して、あるいは
転送電極自体を透過して半導体基板内に光が取り込まれ
る。このような場合、光が入射される側に転送電極があ
るため、入射経路を広く確保するのに制限を受けること
になる。
れているＣＣＤ固体撮像素子は、半導体基板上に複数の
転送電極を並列に形成し、光電変換作用により固体撮像
素子内に発生する情報電荷を転送電極が形成するチャネ
ル領域に蓄積して転送するように構成される。このよう
な固体撮像素子においては、被写体からの光を半導体基
板内に取り込むようにするため、光の入射経路の確保が
ひとつの課題となる。一般に、フレーム転送方式やイン
ターライン転送方式のＣＣＤ固体撮像素子においては、
転送電極の間隙に設けられた開口部を通して、あるいは
転送電極自体を透過して半導体基板内に光が取り込まれ
る。このような場合、光が入射される側に転送電極があ
るため、入射経路を広く確保するのに制限を受けること
になる。
【０００３】そこで、被写体からの光を半導体基板の裏
面側に受けるようにすることで、光を効率よく半導体基
板に取り込むようにすることが考えられている。図６に
そのような裏面照射型のＣＣＤ固体撮像素子を示す。Ｐ
型の導電型を示すシリコン基板１の表面には、情報電荷
の転送経路を成すチャネル領域が形成されるＮ型の拡散
領域２が形成され、この拡散領域２上に酸化膜（絶縁
膜）３を介して多結晶シリコンからなる複数の転送電極
４が並列に配置される。この１層目の転送電極４上に
は、さらに酸化膜（絶縁膜）５を介して２層目の転送電
極６が転送電極４の間隙を被うように配置される。これ
らの転送電極４、６には、例えば４相の転送クロックが
印加され、チャネル領域内のポテンシャル状態が転送ク
ロックに応答して変動させられることにより、チャネル
領域に発生する情報電荷が蓄積転送される。
面側に受けるようにすることで、光を効率よく半導体基
板に取り込むようにすることが考えられている。図６に
そのような裏面照射型のＣＣＤ固体撮像素子を示す。Ｐ
型の導電型を示すシリコン基板１の表面には、情報電荷
の転送経路を成すチャネル領域が形成されるＮ型の拡散
領域２が形成され、この拡散領域２上に酸化膜（絶縁
膜）３を介して多結晶シリコンからなる複数の転送電極
４が並列に配置される。この１層目の転送電極４上に
は、さらに酸化膜（絶縁膜）５を介して２層目の転送電
極６が転送電極４の間隙を被うように配置される。これ
らの転送電極４、６には、例えば４相の転送クロックが
印加され、チャネル領域内のポテンシャル状態が転送ク
ロックに応答して変動させられることにより、チャネル
領域に発生する情報電荷が蓄積転送される。
【０００４】ここでシリコン基板１は、裏面側に大きな
凹みを設けることにより、素子領域での厚みが１０μｍ
程度まで薄く形成されており、これにより、シリコン基
板１の裏面側で光電変換によって発生した情報電荷（通
常はキャリア）が、再結合する前にチャネル領域に取り
込まれる。即ち、シリコン基板１内に入射する光の作用
で分離されるキャリア及びホールは、時間経過と共に再
結合するため、キャリアを蓄積するためのチャネル領域
を光の入射領域と近づけるように、キャリアを再結合の
前に情報電荷として蓄積できるようにシリコン基板１が
薄く形成される。従って、図中矢印で示すように、シリ
コン基板１の裏面側に被写体からの光が照射されて情報
電荷が発生すると、シリコン基板１の表面側の拡散領域
２に形成されるチャネル領域に情報電荷が取り込まれて
蓄積される。
凹みを設けることにより、素子領域での厚みが１０μｍ
程度まで薄く形成されており、これにより、シリコン基
板１の裏面側で光電変換によって発生した情報電荷（通
常はキャリア）が、再結合する前にチャネル領域に取り
込まれる。即ち、シリコン基板１内に入射する光の作用
で分離されるキャリア及びホールは、時間経過と共に再
結合するため、キャリアを蓄積するためのチャネル領域
を光の入射領域と近づけるように、キャリアを再結合の
前に情報電荷として蓄積できるようにシリコン基板１が
薄く形成される。従って、図中矢印で示すように、シリ
コン基板１の裏面側に被写体からの光が照射されて情報
電荷が発生すると、シリコン基板１の表面側の拡散領域
２に形成されるチャネル領域に情報電荷が取り込まれて
蓄積される。
【０００５】このような裏面照射型の固体撮像素子は、
例えば、ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ Ｅ
ＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ、Ｖｏｌ ＥＤ−２
３、Ｎｏ．１１、Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９７６、「Ａ
Ｂａｃｋｓｉｄｅ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ ４００×
４００ Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ
Ｉｍａｇｅｒ」に詳しい。
例えば、ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ Ｅ
ＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ、Ｖｏｌ ＥＤ−２
３、Ｎｏ．１１、Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９７６、「Ａ
Ｂａｃｋｓｉｄｅ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ ４００×
４００ Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ
Ｉｍａｇｅｒ」に詳しい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ン基板１が薄く形成されるためにチップの機械的強度が
不足し、素子形成後の組立て工程での取扱いが極めて難
しくなる。従って、組立て工程における製造歩留まりが
大幅に低下するおそれがあり、コストアップの原因とな
る。
ン基板１が薄く形成されるためにチップの機械的強度が
不足し、素子形成後の組立て工程での取扱いが極めて難
しくなる。従って、組立て工程における製造歩留まりが
大幅に低下するおそれがあり、コストアップの原因とな
る。
【０００７】さらに、シリコン基板１の裏面側の凹みを
形成する際には、エッチング除去されるシリコン内に存
在する結晶欠陥や酸素析出等がシリコン基板１の活性領
域に転写される場合があり、これによりビットの欠陥や
感度むら等が発生する可能性がある。そして、シリコン
基板１の裏面側に凹みを形成するためのエッチング処理
についても、極めて長い時間を要することから、コスト
アップを招くことになる。
形成する際には、エッチング除去されるシリコン内に存
在する結晶欠陥や酸素析出等がシリコン基板１の活性領
域に転写される場合があり、これによりビットの欠陥や
感度むら等が発生する可能性がある。そして、シリコン
基板１の裏面側に凹みを形成するためのエッチング処理
についても、極めて長い時間を要することから、コスト
アップを招くことになる。
【０００８】そこで本発明は、裏面照射型のＣＣＤ固体
撮像素子の製造工程を簡略化することを目的とする。
撮像素子の製造工程を簡略化することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするとここ
ろは、半導体基板の一方の面上に薄い絶縁膜を介して複
数のゲート電極が形成され、上記半導体基板の他方の面
側から照射される光により基板内に発生する情報電荷を
上記半導体基板の一方の面側の表面に形成されるチャネ
ル領域に集めて転送出力する固体撮像素子の製造方法に
おいて、入射光を吸収して光電変換作用により情報電荷
を発生する単結晶シリコンからなる第１の基板と上記入
射光に対して透明な酸化シリコンを主成分とする第２の
基板とを貼り合わせる工程、及び、上記第１の基板をこ
の基板の他方の面側に発生する上記情報電荷を再結合前
に上記チャネル領域まで導くことができる厚さまで薄く
する工程、を含むことにある。
解決するために成されたもので、その特徴とするとここ
ろは、半導体基板の一方の面上に薄い絶縁膜を介して複
数のゲート電極が形成され、上記半導体基板の他方の面
側から照射される光により基板内に発生する情報電荷を
上記半導体基板の一方の面側の表面に形成されるチャネ
ル領域に集めて転送出力する固体撮像素子の製造方法に
おいて、入射光を吸収して光電変換作用により情報電荷
を発生する単結晶シリコンからなる第１の基板と上記入
射光に対して透明な酸化シリコンを主成分とする第２の
基板とを貼り合わせる工程、及び、上記第１の基板をこ
の基板の他方の面側に発生する上記情報電荷を再結合前
に上記チャネル領域まで導くことができる厚さまで薄く
する工程、を含むことにある。
【００１０】
【作用】本発明によれば、素子を形成する基板を薄いシ
リコン基板と厚いガラス基板との２相構造とすることに
より、チップの機械的強度を保ったままの状態で、裏面
側から入射される光が吸収される領域と情報電荷が蓄積
領域との距離を小さくすることができる。また、各転送
電極を形成する前の段階でシリコン基板を薄く形成する
ことができるため、製造工程が大幅に簡略化される。
リコン基板と厚いガラス基板との２相構造とすることに
より、チップの機械的強度を保ったままの状態で、裏面
側から入射される光が吸収される領域と情報電荷が蓄積
領域との距離を小さくすることができる。また、各転送
電極を形成する前の段階でシリコン基板を薄く形成する
ことができるため、製造工程が大幅に簡略化される。
【００１１】
【実施例】図１乃至図５は、本発明の固体撮像素子の製
造方法を説明する工程順断面図である。まず、図１の如
く、入射される光に対して透明な石英基板（ガラス基
板）１０と、光を吸収して光電変換するシリコン基板１
１とを貼り合わせて一体化する。この貼り合わせ方法と
しては、各基板１０、１１に親水処理を施した後に密着
させ、さらに７００℃以上の加熱処理を施すことにより
行うことができる。このような親水処理及び加熱処理に
よると、親水処理により基板１０、１１の表面に付され
た水酸基（−ＯＨ）が互いに水素結合し、さらに加熱処
理により水素結合していた水酸基がＨ2Ｏとなって脱水
縮合を引き起こすため、固体撮像素子を形成する基板と
して十分な強度を得ることができる。
造方法を説明する工程順断面図である。まず、図１の如
く、入射される光に対して透明な石英基板（ガラス基
板）１０と、光を吸収して光電変換するシリコン基板１
１とを貼り合わせて一体化する。この貼り合わせ方法と
しては、各基板１０、１１に親水処理を施した後に密着
させ、さらに７００℃以上の加熱処理を施すことにより
行うことができる。このような親水処理及び加熱処理に
よると、親水処理により基板１０、１１の表面に付され
た水酸基（−ＯＨ）が互いに水素結合し、さらに加熱処
理により水素結合していた水酸基がＨ2Ｏとなって脱水
縮合を引き起こすため、固体撮像素子を形成する基板と
して十分な強度を得ることができる。
【００１２】そして、シリコン基板１１側を研磨して最
後にエッチングを施し、図２に示すように、シリコン基
板１１の厚さを最終的に１０μｍ程度とする。このシリ
コン基板１１は、石英基板１０側の表面付近で発生した
キャリアを反対側の表面に形成されるチャネル領域に再
結合前に取り込むことができ、且つ、入射された光を十
分に吸収できるだけの厚さに形成される。なお、石英基
板１０の厚さは、５００μｍ前後に形成される。
後にエッチングを施し、図２に示すように、シリコン基
板１１の厚さを最終的に１０μｍ程度とする。このシリ
コン基板１１は、石英基板１０側の表面付近で発生した
キャリアを反対側の表面に形成されるチャネル領域に再
結合前に取り込むことができ、且つ、入射された光を十
分に吸収できるだけの厚さに形成される。なお、石英基
板１０の厚さは、５００μｍ前後に形成される。
【００１３】続いて、Ｐ型の導電型を成すシリコン基板
１１の表面に、図３に示すように、チャネル領域を形成
するためのＮ型の拡散領域１２を形成する。さらに、図
４に示すように、酸化膜１３を介して多結晶シリコンを
積層し、これに所定のパターンを転写して転送電極１４
を形成する。そして、転送電極１４上に酸化膜１５を介
して再度多結晶シリコンを積層し、図５に示すように、
１層目の転送電極１４の間隙を被う領域に２層目の転送
電極１６を形成する。この転送電極１４、１６の製造工
程については、図６に示す従来の固体撮像素子と同一で
ある。
１１の表面に、図３に示すように、チャネル領域を形成
するためのＮ型の拡散領域１２を形成する。さらに、図
４に示すように、酸化膜１３を介して多結晶シリコンを
積層し、これに所定のパターンを転写して転送電極１４
を形成する。そして、転送電極１４上に酸化膜１５を介
して再度多結晶シリコンを積層し、図５に示すように、
１層目の転送電極１４の間隙を被う領域に２層目の転送
電極１６を形成する。この転送電極１４、１６の製造工
程については、図６に示す従来の固体撮像素子と同一で
ある。
【００１４】このようにして得られる固体撮像素子は、
基板が石英基板１０とシリコン基板１１との２層構造を
成しているため、石英基板１０側から入射される光は、
石英基板１０を透過してシリコン基板１１に達し、シリ
コン基板１１で吸収される。即ち、酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2）を主成分とする石英基板１０は、可視光（赤外光
を含む）に対して光学的に透明であるため、入射した光
を吸収することなく透過してシリコン基板１１に照射す
る。これに対してシリコン基板１１は、照射された光を
吸収して光電変換し、情報電荷となるキャリアを発生す
る。従って、ガラス基板１０により、シリコン基板１１
への光の入射に影響を与えることなくチップに機械的強
度が与えられ、製造工程でのチップの取扱いが簡単とな
る。
基板が石英基板１０とシリコン基板１１との２層構造を
成しているため、石英基板１０側から入射される光は、
石英基板１０を透過してシリコン基板１１に達し、シリ
コン基板１１で吸収される。即ち、酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2）を主成分とする石英基板１０は、可視光（赤外光
を含む）に対して光学的に透明であるため、入射した光
を吸収することなく透過してシリコン基板１１に照射す
る。これに対してシリコン基板１１は、照射された光を
吸収して光電変換し、情報電荷となるキャリアを発生す
る。従って、ガラス基板１０により、シリコン基板１１
への光の入射に影響を与えることなくチップに機械的強
度が与えられ、製造工程でのチップの取扱いが簡単とな
る。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、裏面照射型の固体撮像
素子のチップの機械的強度を高くすることができるた
め、製造工程での取扱いが容易となり、製造歩留まりの
向上が望める。さらに、基板を薄くするための長時間の
エッチング処理が必要なくなるため、製造コストの低減
が図れる。
素子のチップの機械的強度を高くすることができるた
め、製造工程での取扱いが容易となり、製造歩留まりの
向上が望める。さらに、基板を薄くするための長時間の
エッチング処理が必要なくなるため、製造コストの低減
が図れる。
【図１】本発明の固体撮像素子の製造方法の第１工程を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】本発明の固体撮像素子の製造方法の第２工程を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】本発明の固体撮像素子の製造方法の第３工程を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】本発明の固体撮像素子の製造方法の第４工程を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図５】本発明の固体撮像素子の製造方法の第５工程を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図６】従来の裏面照射型の固体撮像素子を示す断面図
である。
である。
１０ ガラス基板 １、１１ シリコン基板 ２、１２ 拡散領域 ３、５、１３、１５ 酸化膜 ４、６、１４、１６ 転送電極
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板の一方の面上に薄い絶縁膜を
介して複数のゲート電極が形成され、上記半導体基板の
他方の面側から照射される光により基板内に発生する情
報電荷を上記半導体基板の一方の面側の表面付近に形成
されるチャネル領域に集めて転送出力する固体撮像素子
の製造方法において、入射光を吸収して光電変換作用に
より情報電荷を発生する単結晶シリコンからなる第１の
基板と上記入射光に対して透明な酸化シリコンを主成分
とする第２の基板とを貼り合わせる工程、及び、上記第
１の基板をこの基板の他方の面側に発生する上記情報電
荷を再結合前に上記チャネル領域まで導くことができる
厚さまで薄くする工程、を含むことを特徴とする固体撮
像素子の製造方法。 - 【請求項２】 第１の基板と第２の基板とを密着させ、
さらに加熱処理して両基板を貼り合わせる工程を有する
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の製造方
法。 - 【請求項３】 第２の基板と貼り合わされた第１の基板
を表面側から切削した後、エッチングして所定の厚さを
得ることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3312581A JPH05152551A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 固体撮像素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3312581A JPH05152551A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 固体撮像素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152551A true JPH05152551A (ja) | 1993-06-18 |
Family
ID=18030929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3312581A Pending JPH05152551A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 固体撮像素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05152551A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5907767A (en) * | 1996-06-11 | 1999-05-25 | Nec Corporation | Backside-illuminated charge-coupled device imager and method for making the same |
| JP2010118675A (ja) * | 2010-01-12 | 2010-05-27 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP2010258463A (ja) * | 2010-06-18 | 2010-11-11 | Sony Corp | 固体撮像素子の製造方法 |
| US7834413B2 (en) | 2003-12-04 | 2010-11-16 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor photodetector and method of manufacturing the same |
| US7943968B1 (en) | 1996-12-24 | 2011-05-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Charge transfer semiconductor device and manufacturing method thereof |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP3312581A patent/JPH05152551A/ja active Pending
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