JP3290703B2 - Manufacturing method of semiconductor energy detector - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor energy detectorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、紫外線や放射線、粒子
線などの吸収係数が極めて大きいエネルギー線の照射に
対して有効な、裏面照射型の電荷転送型半導体エネルギ
ー検出器の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a back-illuminated charge-transfer type semiconductor energy detector which is effective for irradiating an energy ray having a very large absorption coefficient, such as ultraviolet rays, radiation, and particle beams. It is.
【0002】[0002]
【従来の技術】電荷転送素子(CCD)は、アナログ電
荷群を外部からクロックパルスに同期した速度で一方向
に順繰りに送るものであり、一端に出力部を設けておけ
ば、空間情報を時系列信号に変換できる極めて巧妙な機
能デバイスである。しかし、2次元の画像情報を時系列
信号として取り出すには、デバイスの構成上、工夫が必
要である。上述のデバイスに光を照射したままで電荷を
転送したのでは、それぞれの場所で、光励起された電荷
と転送されてきた電荷が混じり合って映像信号が劣化す
る。これをさけるためには、光を照射している期間(電
荷蓄積期間)と電荷を転送する時間(電荷転送期間)と
を時間的に分けるいわゆる時分割動作が考えられる。し
たがって、映像信号が出力される時間は転送時間内に限
られ、間欠的な信号となる。2. Description of the Related Art A charge transfer device (CCD) sequentially transmits an analog charge group in one direction at a speed synchronized with a clock pulse from the outside. It is a very clever functional device that can be converted to a series signal. However, in order to extract two-dimensional image information as a time-series signal, a device needs to be devised due to the configuration of the device. If the charge is transferred while the above-described device is irradiated with light, the photo-excited charge and the transferred charge are mixed at each location, and the video signal is degraded. In order to avoid this, a so-called time-sharing operation that temporally divides a light irradiation period (charge accumulation period) and a charge transfer time (charge transfer period) can be considered. Therefore, the time during which the video signal is output is limited to the transfer time, and is an intermittent signal.
【0003】一般に実用的な撮像デバイスとして、フレ
ーム転送(FT)、フル・フレーム転送(FFT)、イ
ンターライン転送(IT)構成の三つの方式が代表的で
ある。このうち計測用としては、主にフル・フレーム転
送方式が用いられる。[0005] Generally, three methods of a frame transfer (FT), a full frame transfer (FFT), and an interline transfer (IT) configuration are typical as practical imaging devices. Of these, the full frame transfer method is mainly used for measurement.
【0004】以下、フル・フレーム転送方式について説
明する。図8及び図9は、フル・フレーム転送方式によ
る撮像デバイスの構成を示すものであり、図8はその上
面図、図9はその要部の断面図である。図8に示すよう
にこの方式では、基板に形成されたチャンネルストップ
拡散層1によって電荷転送のチャンネルが垂直方向に分
割され、水平画素数に対応する画素列を形成する。一
方、このチャンネルストップ拡散層1に直交して転送電
極群2が配置されている。前述のフレーム転送方式にお
いては、この電極群2は上下2つにグルーピングされ、
上半分を受光用のCCD、下半分を信号電荷を一時蓄積
するためのCCDとして使うが、図8に示すフル・フレ
ーム転送方式CCDでは蓄積部はない。したがって、電
荷を転送する時間中、即ち読み出し時間中は、シャッタ
を閉じるなどしてCCDに光が入射しないようにしなけ
ればいけない。なお、垂直方向の4列の画素列の間には
3本のオーバーフロードレイン5が形成されている。Hereinafter, a full frame transfer system will be described. 8 and 9 show the configuration of an imaging device using the full frame transfer method. FIG. 8 is a top view of the imaging device, and FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part thereof. In this method, as shown in FIG. 8, the channel for charge transfer is divided in the vertical direction by the channel stop diffusion layer 1 formed on the substrate to form a pixel column corresponding to the number of horizontal pixels. On the other hand, a transfer electrode group 2 is arranged orthogonal to the channel stop diffusion layer 1. In the above-described frame transfer method, the electrode group 2 is grouped into two upper and lower parts,
The upper half is used as a CCD for receiving light and the lower half is used as a CCD for temporarily storing signal charges. However, the full frame transfer type CCD shown in FIG. 8 has no storage unit. Therefore, during the charge transfer time, that is, during the read time, the shutter must be closed to prevent light from entering the CCD. Note that three overflow drains 5 are formed between the four pixel columns in the vertical direction.
【0005】受光領域に光が入射すると、図9に示すよ
うに励起された信号電荷が一つの転送電極(蓄積電
極)、即ち立ち上がったクロックパルスφ1 の加えられ
たポリシリコン電極20下に在るポテンシャル井戸3に
集められる。一画素はこのようにCCDの一段分を構成
するクロックパルス(φ1 〜φ4 )の相数(4)に対応
する数の電極20とチャンネルストップ拡散層1で囲ま
れた面積となる。垂直転送クロックパルス電極群2はク
ロックパルスφ1 〜φ4 をシリコン電極20に供給す
る。なお、図9のように、PSG(リンガラス)による
層間絶縁膜19はポリシリコン電極20の上面に堆積さ
れ、この電極20とシリコン基板22の間にはゲート酸
化膜21が介在されている。When light enters the light receiving region, as shown in FIG. 9, the excited signal charges exist under one transfer electrode (storage electrode), that is, under the polysilicon electrode 20 to which the rising clock pulse φ 1 is applied. Collected in the potential well 3. One pixel has an area surrounded by the number of electrodes 20 and the channel stop diffusion layer 1 corresponding to the number of phases (4) of the clock pulses (φ 1 to φ 4 ) constituting one stage of the CCD. The vertical transfer clock pulse electrode group 2 supplies clock pulses φ 1 to φ 4 to the silicon electrode 20. As shown in FIG. 9, an interlayer insulating film 19 made of PSG (phosphorus glass) is deposited on the upper surface of the polysilicon electrode 20, and a gate oxide film 21 is interposed between the electrode 20 and the silicon substrate 22.
【0006】光信号を信号電荷に変換する電荷蓄積時間
が終わると、受光領域上にある垂直転送電極群2に与え
られたクロック電圧φ1 〜φ4 が順次立ち上がり信号電
荷の読み出しが開始される。しかし、フル・フレーム転
送CCDにおいては、前述したようにフレーム転送CC
Dのような受光部とは別の、いわゆる蓄積部というもの
が無い。このため、信号読み出しを開始する前にシャッ
タを閉じるなどして光信号の入力を遮断しなければ、転
送している途中の信号に新たに光信号が混入してくるこ
とになり、信号純度が低下する。但し、単発現象を捕ら
える場合には、信号電荷の転送中に新たな光入力は無い
と考えられるから、シャッタ等は必要ない。When the charge storage time for converting the optical signal into signal charge ends, the clock voltages φ 1 to φ 4 applied to the vertical transfer electrode group 2 on the light receiving region sequentially rise to start reading the signal charge. . However, in the full frame transfer CCD, as described above, the frame transfer CC is used.
There is no so-called storage section different from the light receiving section such as D. Therefore, if the input of the optical signal is not interrupted by closing the shutter or the like before starting the signal reading, the optical signal is newly mixed into the signal being transferred, and the signal purity is reduced. descend. However, when capturing a one-shot phenomenon, it is considered that there is no new light input during the transfer of the signal charge, so that a shutter or the like is not required.
【0007】ここで、図8を用いて信号読み出し動作に
ついて説明する。信号電荷は垂直転送用クロックパルス
電極群2に与えられるパルスφ1 〜φ4 によって1行ず
つ下方に送られ、水平読み出しレジスタ6を通して出力
端に転送される。すなわち図8において、まず一番下の
行にある信号電荷が同時に水平読み出しレジスタ6に送
り込まれ、水平方向に高い周波数のクロックφ5 、φ6
で転送され、時系列信号として出力端から読み出され
る。なお、水平転送クロックφ5 、φ6 は水平転送用ク
ロックパルス電極群7から加えられる。このときすでに
次の信号電荷が一段下方に移動しているので、次の垂直
転送クロックパルスで水平読み出しレジスタ6に入り、
出力端に読み出される。このようにして一画面分の信号
電荷がすべて水平読み出しレジスタ6を通して読み出さ
れると、シャッタを開き新たな信号蓄積動作を開始す
る。以上のように、水平読み出しレジスタ6は垂直レジ
スタに比べて高速で動作するので、2相クロックパルス
φ5 、φ6 として高速転送を可能にしている。Here, a signal reading operation will be described with reference to FIG. The signal charges are sent downward one row at a time by the pulses φ 1 to φ 4 applied to the clock pulse electrode group 2 for vertical transfer, and are transferred to the output terminal through the horizontal read register 6. That is, in FIG. 8, first, the signal charges in the lowermost row are simultaneously sent to the horizontal readout register 6, and the clocks φ 5 , φ 6
And read from the output terminal as a time series signal. The horizontal transfer clocks φ 5 and φ 6 are applied from the horizontal transfer clock pulse electrode group 7. At this time, since the next signal charge has already moved down by one stage, it enters the horizontal read register 6 at the next vertical transfer clock pulse,
Read to the output end. When all the signal charges for one screen are read out through the horizontal readout register 6, the shutter is opened and a new signal accumulation operation is started. As described above, since the horizontal read register 6 operates at a higher speed than the vertical register, high-speed transfer is enabled by using two-phase clock pulses φ 5 and φ 6 .
【0008】ここで、図10(a)にCCDにオンチッ
プされた読み出し回路の例を、同図(b)に印加クロッ
クパルスと出力波形の関係を表す例をそれぞれ示す。パ
ルスの基準点は0Vで、+12Vの振幅である。クロッ
クφ5 、φ6 が与えられた電極下の領域17、18は水
平レジスタ6の最終部を表している。なお、基板22に
は+12VDC、アウトプットゲート(OG)13には+
7VDC、リセットドレイン(RD)16には+12VDC
が加えられている。また増幅用のMOSFETのドレイ
ン8には15VDC、ソース9は負荷抵抗を介して接地さ
れている。したがって、このMOSFETはソースフォ
ロワ回路として動作している。以下、同図(b)を用い
て動作を説明する。FIG. 10A shows an example of a readout circuit on-chip in a CCD, and FIG. 10B shows an example showing a relationship between an applied clock pulse and an output waveform. The reference point of the pulse is 0V with an amplitude of + 12V. Areas 17 and 18 below the electrodes to which the clocks φ 5 and φ 6 are applied represent the final part of the horizontal register 6. The substrate 22 has + 12V DC , and the output gate (OG) 13 has + 12V DC .
7V DC , + 12V DC for reset drain (RD) 16
Has been added. The drain 8 of the amplifying MOSFET has a voltage of 15 V DC , and the source 9 is grounded via a load resistor. Therefore, this MOSFET operates as a source follower circuit. Hereinafter, the operation will be described with reference to FIG.
【0009】水平レジスタ6によって信号電荷が次々と
読み出し回路に転送されてくると仮定する。今、時刻t
1 において、クロックパルスφ5 はハイレベルになって
いるので、クロックφ5 が加えられた電極7の下の領域
17にポテンシャル井戸が形成されていて、信号電荷は
領域17に転送されている。次に時刻t2 でクロックφ
5 がローレベル、φ6 がハイレベルになるので、クロッ
クφ5 が加えられた電極7下の領域17におけるポテン
シャル井戸は消え、クロックφ6 が加えられた電極7下
の領域18にポテンシャル井戸が形成される。したがっ
て、前述の信号電荷は領域18に転送される。時刻t3
においてはリセットゲート(RG)15にパルスが加え
られるので、フローティングディフュージョン(FD)
14の電位はRD16の電位である12Vにリセットさ
れる。時刻t4 では、FD14にまだ信号電荷は転送さ
れてきていないので、電位はリセット値を維持してい
る。時刻t5 においてはクロックφ6 がローレベルにな
るので、水平レジスタ6の最終部の領域18に存在した
信号電荷はOG13に加えられた低いDCバイアスによ
って形成されている低いポテンシャル障壁を乗り越え、
FD14に至り、その電位を変化させる。図10(b)
の出力電圧の例でもわかるように、電子が流れ込んでく
るので、クロックφ6 がローレベルになると出力は下に
向かって伸びる。FD14は、配線によってソースフォ
ロワ回路(MOSFET)のゲートに繋がれており、そ
のソースからはゲートに入力されたのと同じ大きさの出
力を低インピーダンスで得ることができる。It is assumed that signal charges are successively transferred to the readout circuit by the horizontal register 6. At time t
In 1 , the clock pulse φ 5 is at the high level, so that a potential well is formed in the region 17 below the electrode 7 to which the clock φ 5 has been applied, and the signal charge has been transferred to the region 17. Next, at time t 2 clock φ
Since 5 is at a low level and φ 6 is at a high level, the potential well in the region 17 under the electrode 7 to which the clock φ 5 is applied disappears, and the potential well in the region 18 under the electrode 7 to which the clock φ 6 is applied. It is formed. Therefore, the aforementioned signal charges are transferred to the region 18. Time t 3
In the above, since a pulse is applied to the reset gate (RG) 15, the floating diffusion (FD)
The potential of 14 is reset to 12 V which is the potential of RD16. At time t 4 , since the signal charge has not been transferred to the FD 14 yet, the potential maintains the reset value. At the time t 5 , the clock φ 6 becomes low level, so that the signal charge existing in the region 18 at the last part of the horizontal register 6 gets over the low potential barrier formed by the low DC bias applied to the OG 13,
FD14 is reached, and its potential is changed. FIG. 10 (b)
As can be seen in the example of the output voltage of the electron come flows, the output clock phi 6 is at a low level extends downward. The FD 14 is connected to the gate of a source follower circuit (MOSFET) by wiring, and an output of the same magnitude as that input to the gate can be obtained from the source with low impedance.
【0010】このようにフル・フレーム転送方式の特徴
は、蓄積部がなく受光部の面積が大きくとれるので、光
の利用率が高く、したがって計測用など微弱光の用途に
広く用いられる。反面、入射光が転送電極で吸収される
ので、吸収係数が大きい入力、例えば波長が短い青色の
光に対する感度低下が著しい。先に述べたように、図9
は典型的な受光部を示すものであるが、ポリシリコン電
極20が隙間なく表面を覆い、またそれぞれの電極の分
離のため、厚さ数ミクロンにも及ぶPSG膜19がさら
に積層されている。特に、ポリシリコンは、400nm
以下の波長の光や低エネルギーの電子線などを吸収して
しまうので、光電変換に寄与することができない。As described above, the feature of the full frame transfer system is that the light receiving portion has a large area without the accumulation portion, so that the light utilization rate is high, and therefore, the full frame transfer method is widely used for faint light use such as measurement. On the other hand, since incident light is absorbed by the transfer electrode, the sensitivity to input having a large absorption coefficient, for example, blue light having a short wavelength is significantly reduced. As mentioned earlier, FIG.
Shows a typical light receiving portion, but a polysilicon electrode 20 covers the surface without any gap, and a PSG film 19 having a thickness of several microns is further laminated to separate the electrodes. In particular, the polysilicon is 400 nm
Since it absorbs light of the following wavelengths and low energy electron beams, it cannot contribute to photoelectric conversion.
【0011】このような光検出器に関しては、基板22
を15μmから20μm程度に薄くして、図11に示す
ように光を裏面から照射するようにしたものがある。基
板22の表面はゲート酸化膜21を挟んでポリシリコン
電極20により隙間無く覆われ、短波長光を吸収してし
まうが、基板22の裏面には薄い酸化膜23の他に障害
物はなく、短波長光に対して高感度が期待できる。この
裏面照射型CCDは200nm程度の短波長光まで感度
があり、さらに電子衝撃型CCD撮像デバイスにも応用
される。このデバイスは電子衝撃により生じる信号電荷
の増倍作用を利用できるので、高感度撮像デバイスとし
て期待される。With respect to such a photodetector, the substrate 22
Is thinned from about 15 μm to about 20 μm, and light is emitted from the back as shown in FIG. The surface of the substrate 22 is covered without gaps by the polysilicon electrode 20 with the gate oxide film 21 interposed therebetween, and absorbs short-wavelength light. However, on the back surface of the substrate 22, there is no obstacle other than the thin oxide film 23. High sensitivity can be expected for short wavelength light. This back-illuminated CCD has sensitivity to light having a short wavelength of about 200 nm, and is further applied to an electron impact CCD imaging device. This device can be used as a high-sensitivity imaging device because it can use the multiplication effect of signal charges generated by electron impact.
【0012】ここで、上述の裏面照射型CCDの製造プ
ロセスの代表例を説明する。まず、ウエファとして、P
型の不純物がドープされたP層及びP+ 層が積層された
P/P+ 型エピウエファを用いる。このエピ層の比抵抗
及び厚さは、それぞれ30Ω−cm、30μmであり、
サブのエピ層の比抵抗及び厚さは、それぞれ0.01Ω
−cm、500μmである。このエピウエファに対し、
予めアルミニウム(Al)配線工程まで含めたすべての
CCD製造プロセスを終了させる。後の工程で、受光部
シリコンの薄形化後にAl配線を施すことも当然考えら
れるが、薄形化した膜の部分に写真食刻法を用いるのは
困難であり、また、Al配線プロセス中に薄形化した部
分が割れるなどのおそれがある。このため、歩留まりを
低くしないように、薄形化する前にできる限り多くのプ
ロセスを終了しておく必要があるからである。Here, a typical example of a manufacturing process of the above-mentioned back-illuminated CCD will be described. First, as a wafer, P
A P / P + -type epitaxial wafer in which a P layer and a P + layer doped with a type impurity are stacked is used. The specific resistance and thickness of this epi layer are 30Ω-cm and 30 μm, respectively.
The specific resistance and thickness of the sub-epi layer are 0.01Ω respectively.
−cm, 500 μm. For this epi wafer,
All the CCD manufacturing processes including the aluminum (Al) wiring process are completed in advance. Although it is naturally conceivable to apply Al wiring after thinning the light-receiving portion silicon in a later step, it is difficult to use a photo-etching method for the thinned film portion. The thinned part may be broken. For this reason, it is necessary to complete as many processes as possible before thinning so as not to lower the yield.
【0013】次に、ウエファ裏面についているシリコン
窒化膜及びシリコン酸化膜を除去する。Next, the silicon nitride film and the silicon oxide film on the back surface of the wafer are removed.
【0014】その後、裏面全面に、クロームと金が積層
されてなるクローム/金層を堆積する。これは、後の工
程でエッチングマスクとして機能する。そして、受光面
に相当する部分、即ち裏面入射面に相当する領域のみ、
このクローム/金層を除去する。Thereafter, a chrome / gold layer formed by laminating chrome and gold is deposited on the entire back surface. This functions as an etching mask in a later step. Then, only the portion corresponding to the light receiving surface, that is, only the region corresponding to the rear incident surface
The chrome / gold layer is removed.
【0015】上述のエピウエファをチップに分割後、ホ
ルダにワックスで取り付ける。その後、HF:HN
O3 :CH3 COOH=1:3:8の割合のエッチング
液を用い、チップの周辺部を厚く残したまま裏面からシ
リコン基板をエッチングする。このエッチング液は硝酸
リッチであるため、弗酸による溶解律速でエッチングが
進む。溶解律速のため液の撹拌を十分に行い、常に新し
いエッチャントをエッチング面に当ててやらないと、膜
厚が著しく不均一になる。After dividing the above-mentioned epi wafer into chips, the wafer is attached to a holder with wax. Then, HF: HN
The silicon substrate is etched from the back surface using an etchant having a ratio of O 3 : CH 3 COOH = 1: 3: 8 while leaving the peripheral portion of the chip thick. Since this etching solution is rich in nitric acid, the etching proceeds with the rate of dissolution control by hydrofluoric acid. If the solution is sufficiently agitated to control the dissolution and a new etchant is not always applied to the etched surface, the film thickness becomes extremely uneven.
【0016】ここで、溶解律速のエッチャントが広く使
用されている理由を説明する。もし弗酸リッチならば、
酸化律速でエッチングが進む。ここでは、使用されるウ
エファがP/P+ 型なので、P+ 層のみを選択的にエッ
チングすれば、膜厚の絶対値及び面内の均一性において
優れたものが製作でき、短波長感度の再現性や均一性の
コントロールが非常に行い易い。この点、酸化律速のエ
ッチング液ではP+ 層の酸化速度が速いので、膜厚の均
一性や再現性が優れたものを作り得る可能性がある。Here, the reason why the dissolution-controlled etchant is widely used will be described. If it is rich in hydrofluoric acid,
Etching proceeds at the rate of oxidation control. Here, since the wafer to be used is a P / P + type, if only the P + layer is selectively etched, a wafer excellent in absolute value of film thickness and in-plane uniformity can be manufactured, and short wavelength sensitivity can be improved. It is very easy to control reproducibility and uniformity. In this respect, since the oxidation rate of the P + layer is high in the case of an oxidation-controlled etching solution, there is a possibility that a film having excellent film thickness uniformity and reproducibility can be produced.
【0017】しかし現実には、P+ 層の中には多数の結
晶欠陥があるため、更に酸化速度が速くなり易いのでエ
ッチングも速く行われることになり、結局エッチングの
途中にあった全ての結晶欠陥がエッチング面の膜厚を不
均一にさせ、受光面を曇らせる結果になる。したがっ
て、酸化律速のエッチャントは使用できず、膜厚のコン
トロールは行いにくいが、溶解律速のエッチャントを使
用せざるを得ないことになる。また、エッチャントとし
てアルカリ系のものを使用すれば、膜厚の均一性やコン
トロールのし易さにおいて優れるが、CCDのようなM
OSデバイスはエッチャントに含まれるアルカリ金属で
ゲート酸化膜が汚染され、しきい値電圧などを設計値と
違ったものとし、動作不良を起こす。したがって、従
来、プロセスにおいてはアルカリ系のエッチャントを使
用していなかった。However, in reality, since there are many crystal defects in the P + layer, the oxidation rate is further increased, so that the etching is performed quickly. Defects cause the thickness of the etched surface to be non-uniform, resulting in fogging of the light receiving surface. Therefore, an oxidation-controlled etchant cannot be used, and it is difficult to control the film thickness. However, a solution-controlled etchant must be used. When an alkaline etchant is used, the film thickness is excellent in uniformity and controllability.
In an OS device, a gate oxide film is contaminated with an alkali metal contained in an etchant, and a threshold voltage or the like is different from a design value, thereby causing an operation failure. Therefore, conventionally, an alkaline etchant has not been used in the process.
【0018】上述の方法によりエッチングが終了後、膜
厚の測定を行う。この結果、膜厚が所望の値として不十
分である場合は、再度エッチングを行う。After the etching is completed by the above method, the film thickness is measured. As a result, if the film thickness is insufficient as a desired value, etching is performed again.
【0019】この後、上述のウエファを120℃の蒸気
中で48時間、裏面酸化を行う。この段階では既にAl
配線まで終了しているので、高温を加えて酸化すること
は不可能である。このため、120℃という低温で長時
間酸化を行っている。Thereafter, the above-mentioned wafer is oxidized on the back surface in steam at 120 ° C. for 48 hours. At this stage, Al
Since the wiring is completed, it is impossible to oxidize by applying a high temperature. Therefore, oxidation is performed at a low temperature of 120 ° C. for a long time.
【0020】次に、裏面酸化膜に負イオンを照射する、
いわゆる裏面アキュームレーションを行う。短波長に対
する感度をあげるためには裏面シリコンをアキュームレ
ーション状態にし、効率よく光電子がCCDのポテンシ
ャル井戸に到達できる構造とする必要があるからであ
る。裏面照射型CCDは、CCDの裏面が光の入射面と
なる。通常CCDを形成するシリコンウエファの厚さは
数百ミクロンである。また、200nmから300nm
の光は吸収係数が非常に大きく、そのほとんどが表面か
らわずかに入ったところで吸収されてしまう。したがっ
て、数百ミクロンの厚さがあるCCDをそのまま裏面照
射型として使用しても、裏面で発生した光電子は表面に
あるCCDのポテンシャル井戸に拡散していくことがで
きず、ほとんどは再結合して失われてしまう。また、そ
のうちのいくらかはポテンシャル井戸まで到達できたと
しても、長い道のりを拡散してくる間に信号同士が混じ
り合い、いわゆる解像度を著しく低下させる。したがっ
て、裏面照射型CCDでは、受光面である裏面をエッチ
ング、研磨によって薄くして、発生した電子が最短距離
で表面のポテンシャル井戸に到達できるようにしなくて
はいけない。図11に示すような、シリコンを用いた代
表的な検出素子の厚さは15〜20μmである。ここで
酸化膜23は、厚さ数十オングストロームから数百オン
グストロームである。Next, the back oxide film is irradiated with negative ions.
A so-called backside accumulation is performed. This is because, in order to increase the sensitivity to short wavelengths, it is necessary to make the backside silicon into an accumulation state so that photoelectrons can efficiently reach the potential well of the CCD. In a back-illuminated CCD, the back surface of the CCD is a light incident surface. Usually, the thickness of the silicon wafer forming the CCD is several hundred microns. In addition, from 200 nm to 300 nm
This light has a very large absorption coefficient, and most of it is absorbed when it enters a little from the surface. Therefore, even if a CCD having a thickness of several hundred microns is used as it is as a backside illumination type, photoelectrons generated on the backside cannot diffuse into the potential well of the CCD on the front side, and most of them recombine. Lost. Also, even if some of them can reach the potential well, the signals are mixed while spreading along a long way, so that the so-called resolution is remarkably reduced. Therefore, in the back-illuminated CCD, the back surface, which is the light receiving surface, must be thinned by etching and polishing so that the generated electrons can reach the surface potential well in the shortest distance. As shown in FIG. 11, a typical detection element using silicon has a thickness of 15 to 20 μm. Here, oxide film 23 has a thickness of several tens to several hundreds of angstroms.
【0021】図12は、図11において薄形化したシリ
コン検出素子について、受光面から表面のCCDに至る
までの断面のポテンシャルプロファイルを示したもので
ある。図面に向かって左側が基板の裏面、右側が基板の
表面を表している。なお、基板22はP型である。基板
22の裏面には、保護膜であるシリコン酸化膜23が成
長されている。FIG. 12 shows a potential profile of a cross section from the light receiving surface to the CCD on the surface of the silicon detecting element thinned in FIG. Referring to the drawing, the left side represents the back surface of the substrate, and the right side represents the front surface of the substrate. Note that the substrate 22 is a P-type. On the back surface of the substrate 22, a silicon oxide film 23 as a protective film is grown.
【0022】しかし、シリコン酸化膜23には酸化膜電
荷や界面準位が必ず存在し、これらはいずれもP型シリ
コン基板22の表面を空乏化させるように働く。即ちポ
テンシャルプロファイルでみれば、図12の実線で示し
たように裏面のシリコン酸化膜23に近付くにしたがっ
て電子に対するポテンシャルが低くなり、裏面から浅い
ところで生じた光電子はCCDのポテンシャル井戸には
いくことができず、逆に裏面シリコン酸化膜23とシリ
コン基板22の界面に押しやられ、再結合するのを待つ
運命となる。したがって、受光部を薄形化し裏面を酸化
後、負に帯電したイオンを照射することによりシリコン
酸化膜23をチャージし、それによってシリコン基板2
2の表面をアキュームレーション状態にする。これによ
り、図12の点線に示したようなポテンシャルプロファ
イルを得ることができる。このため裏面に浅いところで
生じた光電子も効率よくCCDのポテンシャル井戸に到
達することができる。However, oxide film charges and interface states always exist in the silicon oxide film 23, and all of them work to deplete the surface of the P-type silicon substrate 22. That is, from the viewpoint of the potential profile, as shown by the solid line in FIG. 12, the potential for electrons decreases as approaching the silicon oxide film 23 on the back surface. On the contrary, it is pushed to the interface between the backside silicon oxide film 23 and the silicon substrate 22 and is destined to wait for reconnection. Therefore, the silicon oxide film 23 is charged by irradiating negatively charged ions after thinning the light receiving portion and oxidizing the back surface, thereby the silicon substrate 2
The surface of No. 2 is in an accumulation state. Thus, a potential profile as shown by a dotted line in FIG. 12 can be obtained. For this reason, photoelectrons generated at a shallow position on the back surface can efficiently reach the potential well of the CCD.
【0023】なお、一般的にアキュームレーションを行
う際には、P型シリコン基板に対してボロンをイオン注
入すればよいが、イオン注入層はアモルファス状とな
り、その後の熱処理で再結晶化とイオン注入したボロン
原子の活性化を行わなくてはいけない。通常この熱処理
(アニール)は600℃付近と1000℃付近の熱処理
を連続して行ういわゆる2ステップアニールを行う必要
がある。アニールが不足すれば、少数キャリアの寿命が
短くなり、短波長感度を上げることはできない。そこ
で、イオン注入による裏面シリコンのアキュームレーシ
ョンはできす、負イオンを照射するというような消極的
なアキュームレーションしか採用していないのが現実で
ある。In general, when performing accumulation, boron ions may be implanted into a P-type silicon substrate. However, the ion implanted layer becomes amorphous, and recrystallization and ion implantation are performed by a subsequent heat treatment. The activated boron atoms must be activated. Usually, this heat treatment (annealing) requires so-called two-step annealing in which heat treatments at around 600 ° C. and around 1000 ° C. are continuously performed. If annealing is insufficient, the life of minority carriers is shortened, and short-wavelength sensitivity cannot be increased. Therefore, accumulation of the backside silicon by ion implantation can be achieved, and in reality, only passive accumulation such as irradiation with negative ions is employed.
【0024】最後に、上述の操作を経たウエファを、パ
ッケージ内に実装する。CCDを冷却してリーク電流や
rmsノイズを下げることは微弱光を計測する上で重要
な技術である。したがって、この工程においては、薄形
化したシリコン基板の表面、即ちCCDが形成してある
面を熱抵抗が小さい非導電性の樹脂などを介して、パッ
ケージに接着する。Finally, the wafer having undergone the above operation is mounted in a package. Cooling a CCD to reduce leakage current and rms noise is an important technique for measuring weak light. Therefore, in this step, the surface of the thinned silicon substrate, that is, the surface on which the CCD is formed, is bonded to the package via a non-conductive resin having a low thermal resistance.
【0025】[0025]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の製造方
法は以下の点で問題がある。例えば、基板のエッチング
には溶解律速のエッチャントを用いるため、エッチング
液の撹拌を十分に行い、常に新しいエッチャントをエッ
チング面に供給しないと膜厚が著しく不均一になる。し
かし、どんなに撹拌を行っても、エッチング部分とエッ
チングしない部分の境界部には、エッチャントの回り込
みなどにより段差が生じ、膜厚が不均一になり易い。ま
た、膜厚を測定する際に、ホルダから一度CCDチップ
をはずさなくてはならない。しかし、既にCCDチップ
の受光部に相当する領域は膜厚がかなり薄くなっている
ので、サブストレイトから取ったり貼り付けたりしてい
る最中に薄膜部を破損してしまうというおそれがある。However, the above-mentioned manufacturing method has problems in the following points. For example, since a solution-controlled etchant is used for etching the substrate, the thickness of the film becomes extremely non-uniform unless the etchant is sufficiently stirred and a new etchant is constantly supplied to the etching surface. However, no matter how much agitation is performed, a step is formed at the boundary between the etched portion and the portion not to be etched due to the wraparound of the etchant or the like, and the film thickness tends to be non-uniform. Further, when measuring the film thickness, the CCD chip must be once removed from the holder. However, since the film thickness of the region corresponding to the light receiving portion of the CCD chip has already become considerably thin, there is a possibility that the thin film portion may be damaged while being taken from or attached to the substrate.
【0026】さらに、前述したように、酸化膜に負イオ
ンを照射するという消極的なアキュームレーションで
は、その効果の持続性に問題があり、短波長光の感度を
向上させるためにこのような作業を施したにもかかわら
ず、逆に短波長光の照射で裏面酸化膜に付いた負イオン
が除去され、あるいは中和され易くなる。即ち、アキュ
ームレーションされていた状態が再び空乏状態となり、
短波長光に対する感度が失われる。Further, as described above, in the negative accumulation of irradiating the oxide film with negative ions, there is a problem in the persistence of the effect, and in order to improve the sensitivity to short wavelength light, such an operation is required. Despite this, the negative ions attached to the back surface oxide film are easily removed or easily neutralized by irradiation with short wavelength light. That is, the accumulated state becomes depleted again,
The sensitivity to short wavelength light is lost.
【0027】そこで、歩留まりは無視しイオン注入によ
りアキュームレーションを行う場合について考えてみ
る。理想的なアニールを行うためにはAl配線前に薄形
化し、その受光面にボロン原子をイオン注入し、アニー
ルを行わなければいけない。Therefore, consider a case where accumulation is performed by ion implantation ignoring the yield. In order to perform ideal annealing, it is necessary to reduce the thickness of the Al wiring before Al wiring, implant ions of boron atoms into the light receiving surface, and perform annealing.
【0028】アニールは、前述したように600℃付近
と1000℃付近の熱処理を連続して行う、いわゆる2
ステップアニールが望ましい。しかし熱処理時のできる
だけ速い段階で酸化膜を形成し、イオン注入したボロン
原子のアウトディフュージョンを避けなければ、表面の
ボロン濃度が低くなり、意図したポテンシャルプロファ
イルを形成できない。しかし例え酸化膜を形成したとし
ても、ボロン原子は酸化膜中にたいへん取り込まれやす
く、いわゆる不純物原子の再分布現象が生じ、結局酸化
膜をつけてもつけなくても、表面のボロン濃度は少し深
いところのボロン濃度より低くなり、意図したポテンシ
ャルプロファイルは形成できない。Annealing is performed by continuously performing heat treatment at around 600 ° C. and around 1000 ° C. as described above.
Step annealing is desirable. However, unless an oxide film is formed at the earliest possible stage during the heat treatment and the outdiffusion of ion-implanted boron atoms is avoided, the boron concentration on the surface becomes low and the intended potential profile cannot be formed. However, even if an oxide film is formed, boron atoms are very easily incorporated into the oxide film, and a so-called redistribution phenomenon of impurity atoms occurs. The boron concentration becomes lower than the deep boron concentration, and the intended potential profile cannot be formed.
【0029】以上のように、P型ウエファを用いた場
合、受光面にボロンをイオン注入、アニールしてアキュ
ームレーション状態を作ろうとしても、表面では理想と
は逆のポテンシャルプロファイルとなってしまう。信号
電荷である電子にとっては、内部より表面のほうが安定
であり、浅いところで生じた信号電荷は表面に集めら
れ、シリコンと酸化膜の界面で再結合される。したがっ
て、当然短波長感度の向上は期待されるよりも低い値と
なる。As described above, when a P-type wafer is used, even if boron is ion-implanted and annealed to the light-receiving surface to create an accumulation state, the surface has a potential profile opposite to the ideal. For electrons that are signal charges, the surface is more stable than the inside, and the signal charges generated at a shallow position are collected on the surface and recombined at the interface between the silicon and the oxide film. Therefore, the improvement of the short wavelength sensitivity naturally becomes a lower value than expected.
【0030】以上述べたように、従来の製造方法につい
ての問題点をまとめると、まず、基板を薄形化後にAl
配線を行う場合は、裏面のアキュームレーション用の熱
処理の自由度が大きくなり、ボロン原子のイオン注入
後、2ステップアニールを行うことができる。しかし、
酸化膜なしでアニールした場合はボロン原子のアウトデ
ィフュージョンによって、また酸化膜を付けてアニール
を行った場合はボロン原子が大量に酸化膜中に取り込ま
れることによって、それぞれ表面濃度が下がり、意図し
たアキュームレーション状態とすることができない。さ
らにAl配線時の写真食刻法が困難であり、しかもダイ
ボンドの硬化時に薄膜部が破損するおそれがある。As described above, the problems with the conventional manufacturing method can be summarized as follows.
When wiring is performed, the degree of freedom of the heat treatment for accumulation on the back surface is increased, and two-step annealing can be performed after ion implantation of boron atoms. But,
When annealing is performed without an oxide film, the surface concentration decreases due to boron atom outdiffusion, and when annealing is performed with an oxide film, a large amount of boron atoms are incorporated into the oxide film. Can not be in the state of the operation. Furthermore, it is difficult to perform photolithography at the time of Al wiring, and the thin film may be damaged when the die bond is cured.
【0031】一方、アルミニウム配線後に薄形化を行う
場合は、薄形化後は組み立てを行うのみなので、薄膜部
を破損する確率は小さくなる。しかし、裏面アキューム
レーションが困難であり、しかもダイボンドの硬化時に
薄膜部が破損するおそれがある。On the other hand, when the thinning is performed after the aluminum wiring, only the assembling is performed after the thinning, so that the probability of damaging the thin film portion is reduced. However, backside accumulation is difficult, and the thin film portion may be damaged when the die bond is cured.
【0032】また両者とも、CCD部の保護がなされて
いないため、膜厚の均一性・コントロール性に優れたア
ルカリ系エッチャントを用いることができない。In both cases, since the CCD portion is not protected, it is not possible to use an alkali-based etchant excellent in uniformity and controllability of the film thickness.
【0033】以上示したように、従来の裏面照射型CC
D製造プロセスは問題が多く、商品化することが非常に
困難である。As described above, the conventional backside illumination type CC
The D manufacturing process is problematic and very difficult to commercialize.
【0034】そこで本発明は、上述の問題点を解決した
半導体エネルギー検出器の製造方法を提供することを目
的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor energy detector which has solved the above-mentioned problems.
【0035】[0035]
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体薄板の
裏面からエネルギー線が入射される半導体エネルギー検
出器の製造方法において、低不純物濃度の第1のシリコ
ンウエファと、その第1のシリコンウエファと同じ導電
型で高不純物濃度の第2のシリコンウエファを、シリコ
ン酸化膜を介して熱処理により貼り合わせて一体化する
第1の工程と、第1のシリコンウエファの貼り合わせ面
の反対面に、電荷転送素子を複数配列することによって
電荷読み出し部を形成する第2の工程と、第2のシリコ
ンウエファの貼り合わせ面の反対面からエッチングを開
始して、貼り合わせ面のシリコン酸化膜を露出させるこ
とにより半導体エネルギー検出素子を形成する第3の工
程とを備えることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor energy detector in which an energy ray is incident from the back surface of a semiconductor thin plate, comprising: a first silicon wafer having a low impurity concentration; A first step of bonding and integrating a second silicon wafer having the same conductivity type and a high impurity concentration by heat treatment via a silicon oxide film, and a step opposite to a bonding surface of the first silicon wafer, A second step of forming a charge readout portion by arranging a plurality of charge transfer elements, and starting etching from a surface opposite to a bonding surface of the second silicon wafer to expose a silicon oxide film on the bonding surface. And a third step of forming a semiconductor energy detecting element.
【0036】ここで、第2の工程と第3の工程との間
に、一体化されて電荷読み出し部を形成された第1及び
第2のシリコンウエファを、予め形成した補助基板に金
属バンプを介して接続し、第1及び第2のシリコンウエ
ファと補助基板の間に樹脂を充填して硬化する工程をさ
らに備えることも充分可能である。Here, between the second step and the third step, the first and second silicon wafers on which the charge readout portions are integrally formed are provided with metal bumps on a preformed auxiliary substrate. It is sufficiently possible to further include a step of filling the resin between the first and second silicon wafers and the auxiliary substrate and curing the resin between the first and second silicon wafers and the auxiliary substrate.
【0037】また、第1のシリコンウエファはエピタキ
シャル成長により形成されたものであることが望まし
く、第2のシリコンウエファをエッチングする際にはア
ルカリ系のエッチャントを用いることが望ましい。さら
に、第2のシリコンウエファは、少なくとも貼り合わせ
面側が高不純物濃度であればよい。It is preferable that the first silicon wafer is formed by epitaxial growth, and it is preferable to use an alkaline etchant when etching the second silicon wafer. Furthermore, the second silicon wafer may have a high impurity concentration at least on the bonding surface side.
【0038】[0038]
【作用】本発明によれば、低不純物濃度のシリコンウエ
ファと高不純物濃度のシリコンウエファを熱処理により
貼り合わせて一体化することにより、高不純物濃度のシ
リコンウエファが不純物の拡散源となって低不純物濃度
のシリコンウエファに不純物を拡散し、低不純物濃度の
シリコンウエファに新たに高濃度の不純物領域を形成す
る。これによりアキュームレーション状態を維持し続け
ることができる。According to the present invention, a low-impurity-concentration silicon wafer is bonded to a high-impurity-concentration silicon wafer by heat treatment to be integrated, so that the high-impurity-concentration silicon wafer becomes a diffusion source of the impurity and becomes low-impurity. The impurity is diffused into the silicon wafer having a low concentration, and a high-concentration impurity region is newly formed in the silicon wafer having a low impurity concentration. Thus, the accumulation state can be maintained.
【0039】一方、形成された半導体エネルギー検出素
子と補助基板とを接続し、その間を樹脂で充填してから
エッチングを行うので、この検出素子中の酸化膜がエッ
チングストッパとして機能し、しかもエッチング中にC
CD部がエッチャントに触れることがなく、CCD部の
汚染を防ぐことができる。さらに、半導体エネルギー検
出素子と補助基板とを接続したまま組み立てを行うこと
により、薄形化した検出素子の破損を防ぐことができ
る。On the other hand, the formed semiconductor energy detecting element and the auxiliary substrate are connected, and the space between them is filled with resin before etching is performed. Therefore, the oxide film in the detecting element functions as an etching stopper, and the etching is performed during etching. To C
The CD section does not come into contact with the etchant, so that contamination of the CCD section can be prevented. Furthermore, by assembling the semiconductor energy detecting element and the auxiliary substrate while connected, the thinned detecting element can be prevented from being damaged.
【0040】[0040]
【実施例】以下、本発明に係る半導体エネルギー検出器
の製造方法について図を用いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing a semiconductor energy detector according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0041】図1(a)は、N型あるいはP型のサブス
トレイト25上に、そのサブストレイト25と同じ導電
型のエピタキシャル成長層(以下、エピ層という)24
を成長した状態を示している。ここで、エピ層24は、
例えば比抵抗10Ω−cm、厚さ15μmであり、サブ
ストレイト25は、例えば比抵抗10Ω−cm、厚さ5
00μmである。エピ層24の厚さは薄形化後の受光部
の厚さと同じか、やや厚い15μmから20μm程度を
必要とする。以下、エピ層24を第1のウエファ24と
よぶ。FIG. 1A shows an epitaxial growth layer (hereinafter referred to as an epi layer) 24 of the same conductivity type as the substrate 25 on an N-type or P-type substrate 25.
Shows the state where it has grown. Here, the epi layer 24 is
For example, the specific resistance is 10 Ω-cm and the thickness is 15 μm.
00 μm. The thickness of the epi layer 24 needs to be the same as the thickness of the light-receiving portion after thinning, or about 15 μm to 20 μm, which is slightly thicker. Hereinafter, the epi layer 24 is referred to as a first wafer 24.
【0042】次に、酸化膜の形成を行う。図1(b)
は、同図(a)の第1のウエファ24及びサブストレイ
ト25の表面に各々シリコン酸化膜26を形成した状態
を示したものである。このシリコン酸化膜26は、厚さ
が数100オングストロームである。Next, an oxide film is formed. FIG. 1 (b)
FIG. 3A shows a state in which a silicon oxide film 26 is formed on the surfaces of the first wafer 24 and the substrate 25 in FIG. This silicon oxide film 26 has a thickness of several hundred angstroms.
【0043】同図(c)は、別に用意された高不純物濃
度のバルクウエファ、または表面だけに高濃度不純物層
が形成されているウエファであり、前述の第1のウエフ
ァ24と同じ導電型である。ここで、N型の場合は1×
1019cm-3程度、P型の場合5×1018cm-3程度の
不純物濃度が適当である。以下、このバルクウエファを
第2のウエファ27とよぶ。FIG. 4C shows a separately prepared bulk wafer having a high impurity concentration or a wafer having a high concentration impurity layer formed only on its surface, and has the same conductivity type as the first wafer 24 described above. is there. Here, 1 × for N-type
An impurity concentration of about 10 19 cm −3 or about 5 × 10 18 cm −3 for a P-type is appropriate. Hereinafter, this bulk wafer is referred to as a second wafer 27.
【0044】次に、上述の第1及び第2のウエファの貼
り合わせを行う。同図(d)は、同図(b)で示したシ
リコン酸化膜26が付けられた第1のウエファ24を、
図中で裏返しにし、そのエピ層側と、同図(c)で示し
た高不純物濃度の第2のウエファ27とを貼り合わせた
状態を示す図である。シリコン酸化膜26が貼り合わせ
面である。ここでは貼り合わせ面の片側にシリコン酸化
膜が付いているが、両方に付いていてもよい。これらシ
リコンウエファの直接接着技術は、接着剤を用いずに2
枚のウエファを一体化する技術である。表面に親水性を
持たせたり電圧をかけながら熱処理するだけで非常に堅
固に貼り付く。なお、この技術については、下記の文献
「応用物理 第60巻第8号(1991) Siウエフ
ァの直接接着技術」に詳細に記載されている。Next, the first and second wafers are bonded together. FIG. 4D shows the first wafer 24 provided with the silicon oxide film 26 shown in FIG.
FIG. 11 is a view showing a state where the semiconductor device is turned upside down in the figure and the epi-layer side and the second wafer 27 having a high impurity concentration shown in FIG. The silicon oxide film 26 is a bonding surface. Here, a silicon oxide film is provided on one side of the bonding surface, but may be provided on both sides. These direct bonding techniques for silicon wafers use two methods without using an adhesive.
This is a technology that integrates two wafers. It is very firmly adhered only by heat treatment while applying hydrophilicity or applying voltage to the surface. This technique is described in detail in the following document “Applied Physics Vol. 60, No. 8, (1991) Direct Bonding Technique for Si Wafer”.
【0045】ここで明らかなことは、シリコンウエファ
の貼り合わせ時の熱処理で、高不純物濃度の第2のウエ
ファ27から低不純物濃度の第1のウエファ24に、シ
リコン酸化膜26を介して不純物の拡散が起こることで
ある。What is clear here is that the heat treatment at the time of bonding the silicon wafers causes impurities from the second wafer 27 having a high impurity concentration to the first wafer 24 having a low impurity concentration via the silicon oxide film 26. Diffusion is what happens.
【0046】ここで例として、第1のウエファ24に2
50オングストロームの熱酸化膜を形成し、貼り合わせ
用及びCCD形成用の熱処理の例として1100℃で9
0分間行った場合、どのような不純物プロファイルが第
1のウエファ24に引き起こされるか具体例を示す。Here, as an example, the first wafer 24
A thermal oxide film of 50 angstroms is formed, and as an example of a heat treatment for bonding and forming a CCD, 9 ° C. at 1100 ° C.
A specific example of what impurity profile is caused in the first wafer 24 when performed for 0 minutes will be described.
【0047】図2は、ボロン濃度2×1015cm-3の第
1のシリコンウエファに250オングストロームの熱酸
化膜を成長し、ボロン濃度が5×1017cm-3の第2の
ウエファとシリコン酸化膜を介して貼り合わせ、110
0℃で90分間の熱処理を行った後の不純物プロファイ
ルを示したものである。高不純物濃度の第2のウエファ
から低不純物濃度の第1のウエファにボロン原子の拡散
が起こり、第1のウエファの貼り合わせ面でのボロン濃
度は1.12×1018cm-3、深さは約1μmなったの
が分かる。なお、図中破線で示すように、ボロンをイオ
ン注入した後アニールを行った場合はボロンがシリコン
酸化膜中に吸収され、第1のウエファのシリコン酸化膜
界面付近でのボロン濃度が低下するが、本実施例によれ
ば、そのような心配はない。FIG. 2 shows that a 250 Å thermal oxide film is grown on a first silicon wafer having a boron concentration of 2 × 10 15 cm -3, and a second wafer having a boron concentration of 5 × 10 17 cm -3 and silicon are formed. Bonded through an oxide film, 110
FIG. 9 shows an impurity profile after heat treatment at 0 ° C. for 90 minutes. The diffusion of boron atoms from the second wafer having a high impurity concentration to the first wafer having a low impurity concentration occurs. The boron concentration at the bonding surface of the first wafer is 1.12 × 10 18 cm -3 and the depth is 1. Is about 1 μm. As shown by the broken line in the figure, when annealing is performed after boron ions are implanted, boron is absorbed into the silicon oxide film, and the boron concentration near the silicon oxide film interface of the first wafer decreases. According to the present embodiment, there is no such concern.
【0048】図3は、燐濃度2×1015cm-3の第1の
シリコンウエファに250オングストロームの熱酸化膜
を成長し、燐濃度が1×1019cm-3の第2のウエファ
とシリコン酸化膜を介して貼り合わせ、1100℃で9
0分間の熱処理を行った後の不純物プロファイルを示
す。高不純物濃度の第2のウエファから低不純物濃度の
第1のウエファに燐原子の拡散が起こり、第1のウエフ
ァの貼り合わせ面での燐濃度は3×1016cm-3、深さ
は約1μmとなったのがわかる。なお、第1のウエファ
のシリコン酸化膜界面付近での燐濃度の低下はない。FIG. 3 shows that a 250 Å thermal oxide film is grown on a first silicon wafer having a phosphorus concentration of 2 × 10 15 cm -3, and a second wafer having a phosphorus concentration of 1 × 10 19 cm -3 and silicon are formed. Bonded via oxide film 9 at 1100 ° C
7 shows an impurity profile after heat treatment for 0 minutes. Phosphorus atoms diffuse from the second wafer having a high impurity concentration to the first wafer having a low impurity concentration. The phosphorus concentration at the bonding surface of the first wafer is 3 × 10 16 cm -3 and the depth is about It can be seen that it was 1 μm. Note that there is no decrease in the phosphorus concentration near the interface of the first wafer with the silicon oxide film.
【0049】図4は、アンチモン濃度2×1015cm-3
の第1のシリコンウエファに250オングストロームの
熱酸化膜を成長し、アンチモン濃度が1×1019cm-3
の第2のウエファとシリコン酸化膜を介して貼り合わ
せ、1100℃で90分間の熱処理を行った後の不純物
プロファイルを示す。高不純物濃度の第2のウエファか
ら低不純物濃度の第1のウエファにアンチモン原子の拡
散が起こり、第1のウエファの貼り合わせ面でのアンチ
モン濃度は1.3×1017cm-3、深さは約0.5μm
となったのが分かる。なお、やはり第1のウエファのシ
リコン酸化膜界面付近でのアンチモン濃度の低下はな
い。FIG. 4 shows an antimony concentration of 2 × 10 15 cm -3.
A 250 Å thermal oxide film is grown on the first silicon wafer having an antimony concentration of 1 × 10 19 cm −3.
7 shows an impurity profile after bonding the second wafer through a silicon oxide film through a heat treatment at 1100 ° C. for 90 minutes. Antimony atoms diffuse from the high impurity concentration second wafer to the low impurity concentration first wafer, and the antimony concentration at the bonding surface of the first wafer is 1.3 × 10 17 cm −3 and the depth is Is about 0.5 μm
You can see that it became. It should be noted that there is no decrease in the antimony concentration near the silicon oxide film interface of the first wafer.
【0050】以上説明したように、低不純物濃度の第1
のウエファ24の貼り合わせ面側には、表面に向かって
高濃度となった不純物領域28が形成された。As described above, the low impurity concentration first
On the bonding surface side of the wafer 24, an impurity region 28 having a high concentration toward the surface was formed.
【0051】次に、エッチングを行う。図1(e)は、
サブストレイト25を研磨あるいはエッチングによって
除去した状態を示す。さらに第1のウエファ24の部分
まで少し除去してもよい。但しここで注意を要すること
は、エッチングされないで残した面、即ち第1のウエフ
ァ24の表面から貼り合わせ面にあるシリコン酸化膜2
6までの厚みが最終的に受光面の厚みとなる。したがっ
て、この厚みを15ミクロン等に正確に制御しなければ
いけない。Next, etching is performed. FIG. 1 (e)
This shows a state where the substrate 25 has been removed by polishing or etching. Further, a part of the first wafer 24 may be slightly removed. However, it should be noted here that the silicon oxide film 2 that is left unetched, that is, from the surface of the first wafer 24 to the bonding surface.
The thickness up to 6 finally becomes the thickness of the light receiving surface. Therefore, this thickness must be accurately controlled to 15 microns or the like.
【0052】ここでは、CCDを形成する部分となる第
1のウエファ24としてエピタキシャル成長ウエファを
用いて説明した。エピタキシャル成長ウエファの特徴
は、バルクウエファに見られるようなスワールがなく、
また酸素濃度が低いので結晶性において優れている。し
たがって、もちろんバルクウエファも適用可能である
が、エピタキシャル成長ウエファをもちいた方がより高
歩留まりを期待できる。なお、この段階で研磨やエッチ
ング時に生じた表面ダメージ層は完全に除去されなくて
はいけない。Here, an explanation has been given using an epitaxially grown wafer as the first wafer 24 serving as a portion for forming a CCD. The feature of epitaxial growth wafer is that there is no swirl as seen in bulk wafer,
Further, since the oxygen concentration is low, the crystallinity is excellent. Accordingly, although a bulk wafer can be applied, a higher yield can be expected by using an epitaxial growth wafer. At this stage, the surface damage layer generated at the time of polishing or etching must be completely removed.
【0053】次に、図1(e)の第1のウエファ24の
表面側を加工する。図5(a)は、貼り合わされた第1
のウエファ24の表面にCCD30を形成し、さらに金
属配線29を施した状態を示す。Next, the surface side of the first wafer 24 shown in FIG. FIG. 5 (a) shows the first
2 shows a state in which the CCD 30 is formed on the surface of the wafer 24 and the metal wiring 29 is further provided.
【0054】次に、図5(b)に示すように、同図
(a)までの工程を終了したウエファの上下の全面にシ
リコン窒化膜31を堆積する。その後、CCD30が形
成されている面の、金属バンプ32を成長させたい領域
のシリコン窒化膜31を除去する。また、CCD30が
形成されている面と反対の面は、薄形化したい領域のシ
リコン窒化膜31を除去する。Next, as shown in FIG. 5B, a silicon nitride film 31 is deposited on the entire upper and lower surfaces of the wafer after the steps up to FIG. Thereafter, the silicon nitride film 31 in the area where the metal bumps 32 are to be grown on the surface on which the CCD 30 is formed is removed. On the surface opposite to the surface on which the CCD 30 is formed, the silicon nitride film 31 in the region to be thinned is removed.
【0055】ここでバンプ32の形成方法として、例え
ば半田バンプを超音波法にて形成する例を示す。Here, as an example of a method of forming the bump 32, an example in which a solder bump is formed by an ultrasonic method will be described.
【0056】図6は、超音波半田付け装置の概略図であ
る。半田槽45内を満たす半田43は、半田槽45の内
部に設置されている撹拌子44によって噴流されてい
る。この半田槽45の上部には、噴流している半田43
の中にCCDウエファ41が垂直に配置され、半田槽4
5の外部からそのCCDウエファ41の垂直面に対向す
るように、超音波振動子42が置かれている。この装置
では、超音波振動子42に対向するCCDウエファ41
の面に、常に新鮮な半田が送られており、また、半田槽
45にN2 を流入させることによって半田の酸化を防い
でいる。FIG. 6 is a schematic diagram of an ultrasonic soldering apparatus. The solder 43 filling the solder bath 45 is jetted by a stirrer 44 installed inside the solder bath 45. On the upper part of the solder tank 45,
The CCD wafer 41 is vertically arranged in the
The ultrasonic transducer 42 is placed so as to face the vertical surface of the CCD wafer 41 from the outside of the device 5. In this apparatus, a CCD wafer 41 facing an ultrasonic transducer 42 is used.
, Fresh solder is always sent to the surface, and the oxidation of the solder is prevented by flowing N 2 into the solder bath 45.
【0057】次に、上述の装置を用いた超音波半田付け
のメカニズムを説明する。まず、超音波の作用で半田4
3中にキャビティが生じ、このキャビティがCCDウエ
ファ41の表面で圧損すると、ウエファ41に形成され
たAl電極上の自然酸化膜が破壊される。自然酸化膜が
取り除かれると、形成されているAl電極との間で共晶
反応が起こり、バンプが形成される。パッシベーション
膜など、金属でない部分には共晶反応は起こらないた
め、半田の付着はない。したがってシリコン窒化膜31
が形成されている部分には半田の成長はなく、またCC
D30が形成されている側の反対の面は、一部窒化シリ
コンは無いがそこには薄い自然酸化膜がついたシリコン
が存在するからやはり半田の成長はない。図5(b)の
金属バンプ32は、上述の方法によって形成されたもの
である。超音波法では、100ミクロン平方のAlパタ
ーンに対して数十ミクロンの高さのバンプが形成される
が、下地のAlの膜厚が厚いほど形成されるバンプの高
さも高くできるので、調整が可能である。また、バンプ
の形成法としては他に蒸着法やメッキ法もあり、それに
よっても形成されるバンプの高さを変えることができ
る。Next, the mechanism of ultrasonic soldering using the above-described apparatus will be described. First, the solder 4
When a cavity is formed in the surface of the CCD wafer 41 and a pressure loss occurs on the surface of the CCD wafer 41, a natural oxide film on the Al electrode formed on the wafer 41 is destroyed. When the natural oxide film is removed, a eutectic reaction occurs with the formed Al electrode, and a bump is formed. Since no eutectic reaction occurs in a non-metal portion such as a passivation film, there is no adhesion of solder. Therefore, the silicon nitride film 31
There is no solder growth in the area where
On the surface opposite to the side on which D30 is formed, there is no silicon nitride, but there is also silicon growth with a thin natural oxide film, so that no solder grows. The metal bump 32 of FIG. 5B is formed by the above-described method. In the ultrasonic method, a bump having a height of several tens of microns is formed for an Al pattern having a square of 100 microns. However, as the thickness of the underlying Al increases, the height of the formed bump can be increased. It is possible. In addition, as a method for forming a bump, there are other methods such as a vapor deposition method and a plating method, and the height of the formed bump can be changed accordingly.
【0058】ここまでのプロセスは全てウエファの形で
行われるので、これらの操作に要する労力は多くはな
い。最後に、ダイシングなどによってウエファを個々の
チップに分割する。図5(b)はその状態を示したもの
である。Since all the processes up to this point are performed in the form of a wafer, there is not much labor required for these operations. Finally, the wafer is divided into individual chips by dicing or the like. FIG. 5B shows the state.
【0059】図5(c)は,CCDチップをサポートす
るためのサブストレイト(補助基板)を示したものであ
る。サブストレイト35としては、シリコンウエファあ
るいはCCDチップと熱膨脹係数が等しい硝子が好まし
い。本実施例ではシリコンウエファを用いた。まず、シ
リコンウエファ35を酸化して適当な厚さのシリコン酸
化膜33を上下の両面に形成し、上面にAl等の配線3
4を設ける。配線34は、CCDチップに形成した金属
バンプ32と後に実装するパッケージの電極を間接的に
結ぶものである。その後、シリコンのエッチャントに触
れる部分をガードするため、シリコン窒化膜36を上下
の両面に堆積し、上面のシリコン窒化膜36を周辺部を
除いて除去する。しかる後、図5(b)、(c)のもの
を一体にする。図5(d)は、前述の方法により形成し
た金属バンプ32を介して、CCDチップと金属配線3
4を施したシリコンウエファ35をバンプボンディング
した状態を示している。CCD30が形成されている側
が突き合わせ面となっている。FIG. 5C shows a substrate (auxiliary substrate) for supporting the CCD chip. As the substrate 35, a silicon wafer or glass having the same thermal expansion coefficient as that of a CCD chip is preferable. In this embodiment, a silicon wafer is used. First, a silicon wafer 35 is oxidized to form a silicon oxide film 33 of an appropriate thickness on both upper and lower surfaces, and a wiring 3 of Al or the like is formed on the upper surface.
4 is provided. The wiring 34 indirectly connects the metal bump 32 formed on the CCD chip to an electrode of a package to be mounted later. Thereafter, in order to guard a portion that comes into contact with the silicon etchant, a silicon nitride film 36 is deposited on both upper and lower surfaces, and the silicon nitride film 36 on the upper surface is removed except for the peripheral portion. Thereafter, those shown in FIGS. 5B and 5C are integrated. FIG. 5 (d) shows the CCD chip and the metal wiring 3 via the metal bump 32 formed by the above-described method.
4 shows a state where the silicon wafer 35 subjected to No. 4 is bump-bonded. The side on which the CCD 30 is formed is the abutting surface.
【0060】次に、樹脂50の充填をする。図7(a)
は、CCDチップとシリコンウエファ35を突き合わせ
た面に、後に使用されるシリコンのエッチャントが入り
込まないよう、樹脂50を充填した状態を示す。この樹
脂50は、例えば日本化薬株式会社製 カヤトロン M
L−230Pである。樹脂50の硬化は熱処理によって
行う。前述したように、ほとんどの樹脂は硬化時に圧縮
応力を生じるが、本実施例ではCCD受光部はまだ薄形
化する前なので、圧縮応力はCCDチップ全体に分解さ
れ、薄形化後受光面にひびが入ったり割れたりすること
はない。なお、樹脂に必要とされる特徴は、非導電性で
あること、この後のプロセスで使用するエッチャントに
耐えること、アルカリ金属などを含まないこと、硬化時
に適当な収縮応力が働きバンプボンディング部のコンタ
クトを良好に保つこと、ダイボンドやワイヤボンド時の
150℃程度の熱に耐えることである。Next, the resin 50 is filled. FIG. 7 (a)
Shows a state in which the resin 50 is filled so that a silicon etchant to be used later does not enter the surface where the CCD chip and the silicon wafer 35 abut. The resin 50 is, for example, Kayatron M manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
L-230P. The curing of the resin 50 is performed by heat treatment. As described above, most resins generate compressive stress during curing. However, in this embodiment, since the CCD light receiving portion is not yet thinned, the compressive stress is decomposed to the entire CCD chip, and is applied to the light receiving surface after the thinning. It does not crack or crack. The characteristics required of the resin are that it is non-conductive, withstands the etchant used in the subsequent process, does not contain an alkali metal, etc. Maintaining good contact and enduring heat of about 150 ° C. during die bonding and wire bonding.
【0061】次に、第2のウエファ27のエッチングを
行う。図7(b)は、同図(a)で形成したものをエッ
チャントに浸し、受光面に相当する部分のシリコンをエ
ッチングし、薄形化した状態を示している。このとき、
シリコン窒化膜31が形成されている領域はシリコン窒
化膜31がマスクとして機能し、エッチングされない。
ここで用いるエッチャントの組成は、例えばHF:HN
O3 :CH3 COOH=1:3:8などの酸系エッチャ
ント、または8規定KOH:H2 O:イソプロピルアル
コール=950ml:1150ml:700mlのアル
カリ系エッチャントである。本実施例では、アルカリ系
エッチャントを用いた場合について説明する。エッチャ
ントは78℃に加熱し、サブストレイト35にバンプボ
ンディングされたCCD30を自公転するように回転さ
せ、エッチング面に発生する泡を取り除かなければいけ
ない。泡の除去が不十分な場合、エッチング面の荒れや
膜厚の不均一が生じる可能性がある。エッチレートは、
およそ0.6μm/分が得られる。アルカリ系エッチャ
ントでは、異方性エッチングのため膜厚は比較的均一に
なる。しかし、裏面照射型CCDの場合、チップ間のわ
ずかな膜厚の再現性の悪さや、チップ内のばらつきにつ
ながるおそれがある。この問題の解決策をここで示す。Next, the second wafer 27 is etched. FIG. 7B shows a state in which the structure formed in FIG. 7A is immersed in an etchant, and a portion of silicon corresponding to the light receiving surface is etched and thinned. At this time,
The region where the silicon nitride film 31 is formed is not etched because the silicon nitride film 31 functions as a mask.
The composition of the etchant used here is, for example, HF: HN
It is an acid-based etchant such as O 3 : CH 3 COOH = 1: 3: 8 or an alkali-based etchant of 8N KOH: H 2 O: isopropyl alcohol = 950 ml: 1150 ml: 700 ml. In this embodiment, the case where an alkaline etchant is used will be described. The etchant must be heated to 78 ° C., and the CCD 30 bump-bonded to the substrate 35 must be rotated so as to revolve around itself to remove bubbles generated on the etched surface. If the bubbles are not sufficiently removed, there is a possibility that the etched surface becomes rough and the film thickness becomes uneven. The etch rate is
Approximately 0.6 μm / min is obtained. The film thickness of the alkaline etchant is relatively uniform due to anisotropic etching. However, in the case of a back-side illuminated CCD, there is a possibility that the reproducibility of a slight film thickness between chips may be poor, or variation within a chip may occur. Here is a solution to this problem.
【0062】このアルカリ系エッチャントに対するシリ
コン酸化膜とシリコンの選択比は、およそ1/200で
ある。前述したように、酸化膜26が貼り合わせ面とな
っている。したがって、アルカリ系エッチャントでエッ
チングを進め、途中で膜厚が多少不均一になったとして
も、エッチングが酸化膜26に到達したところで自動的
に止まるので、前述した図1(a)の段階において第1
のウエファ24の膜厚さえしっかり制御すれば、エッチ
ング後の受光面の膜厚はチップ間・チップ内とも非常に
均一なものとなる。即ち貼り合わせ面にあるシリコン酸
化膜26をエッチングのストッパに使用することができ
る。The selectivity of the silicon oxide film to silicon with respect to the alkaline etchant is about 1/200. As described above, the oxide film 26 is a bonding surface. Therefore, even if the etching is advanced with an alkaline etchant and the film thickness becomes somewhat non-uniform on the way, the etching automatically stops when the oxide film 26 is reached. 1
If the thickness of the wafer 24 is controlled tightly, the thickness of the light-receiving surface after the etching becomes very uniform between and within the chips. That is, the silicon oxide film 26 on the bonding surface can be used as an etching stopper.
【0063】図7(b)は、エッチングが終了した状態
を示したものである。ここで、シリコン酸化膜26をす
べて除去してしまうことは、特殊な用途を除いて推奨で
きない。FIG. 7B shows a state in which the etching has been completed. Here, it is not recommended to remove the entire silicon oxide film 26 except for special uses.
【0064】エッチングが終了したら、サブストレイト
35の表面に堆積されているシリコン窒化膜36を除去
し、金属配線34を表面に出す。When the etching is completed, the silicon nitride film 36 deposited on the surface of the substrate 35 is removed, and the metal wiring 34 is exposed on the surface.
【0065】先に裏面受光面のアキュームレーションの
重要さについて述べたが、図1(d)の段階において高
不純物濃度の第2のウエファ27からシリコン酸化膜2
6を介して不純物を第1のウエファ24に拡散し、高濃
度の不純物領域28を形成しておいたのが、受光面をア
キュームレーション状態にするのに役立っている。即ち
この構造では新たにアキュームレーション状態を作るプ
ロセスは必要ない。The importance of the accumulation of the light receiving surface on the back surface has been described above. In the stage of FIG.
Impurities are diffused into the first wafer 24 via 6 to form the high-concentration impurity regions 28, which helps to bring the light receiving surface into an accumulation state. That is, this structure does not require a process for creating a new accumulation state.
【0066】光電荷に対するポテンシャルプロファイル
は、図12に示した不純物プロファイルにしたがって受
光面からCCDに向かって徐々に低くなるように形成さ
れているから、表面付近で生じた光電荷も効率よくCC
Dのポテンシャル井戸に到達することができる。即ち短
波長光に対する感度を高く、また安定にできる。The potential profile with respect to the photocharge is formed so as to gradually decrease from the light-receiving surface toward the CCD according to the impurity profile shown in FIG.
D potential well can be reached. That is, the sensitivity to short-wavelength light can be increased and stabilized.
【0067】次に、上述の素子を実装する。図7(c)
は、裏面照射型CCDをセラミック等のパッケージ38
に組み込み、サブストレイト35とパッケージ38間を
ボンディング39によって接続した状態を示す。Next, the above elements are mounted. FIG. 7 (c)
A package 38 such as a ceramic
And a state where the substrate 35 and the package 38 are connected by bonding 39.
【0068】先に、CCD裏面シリコンをエッチングす
るのにKOHなどアルカリ金属を含むエッチャントを使
用した例を示した。通常CCDなどのMOS系のデバイ
スは、非常に高い酸化膜の清浄度を必要とするので、N
a+ 、K+ 等のアルカリイオンを極度に嫌う。しかしこ
こに示した例では、エッチングを開始するときにはすで
にCCDは、樹脂50で保護されていてエッチャントに
触れることはない。またその後樹50、サブストレイト
35はCCD30から離されることはなく、結局CCD
30が形成してある面は二度と外部に触れることはな
く、このプロセスにおいてはアルカリ系エッチャントを
使用してもCCD30は清浄さが保たれ、動作を確実な
ものとしている。Previously, an example was shown in which an etchant containing an alkali metal such as KOH was used to etch the silicon on the back surface of the CCD. Normally, MOS devices such as CCDs require very high oxide film cleanliness.
Extremely dislikes alkaline ions such as a + and K + . However, in the example shown here, when starting the etching, the CCD is already protected by the resin 50 and does not touch the etchant. After that, the tree 50 and the substrate 35 are not separated from the CCD 30.
The surface on which 30 is formed never touches the outside again. In this process, even if an alkali-based etchant is used, the CCD 30 is kept clean and operates reliably.
【0069】[0069]
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、エネルギー線が入射する面側に高濃度の不純物領域
が形成されるので、新たな裏面アキュームレーション工
程を行う必要がなく、製造歩留まりを高めることができ
る。しかも、エネルギー線が入射する面上に形成されて
いる酸化膜をエッチングのストッパに用いるので、入射
面の膜厚を均一にすることができる。As described above in detail, according to the present invention, a high concentration impurity region is formed on the surface on which the energy beam is incident, so that it is not necessary to perform a new backside accumulation step, and it is possible to manufacture the device. The yield can be increased. Moreover, since the oxide film formed on the surface on which the energy rays are incident is used as an etching stopper, the thickness of the incident surface can be made uniform.
【0070】したがって、チップ間及びチップ内でのエ
ネルギー線に対する感度のばらつきを小さくすることが
でき、CCD部を汚染することなくエネルギー線入射領
域のウエファの膜厚の絶対値や均一性を容易に制御する
ことができる。Therefore, the variation in sensitivity to energy rays between chips and within a chip can be reduced, and the absolute value and uniformity of the thickness of the wafer in the energy ray incident area can be easily determined without contaminating the CCD section. Can be controlled.
【0071】以上より、信頼性の高い半導体エネルギー
検出器の製造方法を得ることができる。As described above, a highly reliable method of manufacturing a semiconductor energy detector can be obtained.
【図1】本発明に係る半導体エネルギー検出器の製造方
法を示す工程図である。FIG. 1 is a process chart showing a method for manufacturing a semiconductor energy detector according to the present invention.
【図2】ボロンを用いた場合の不純物プロファイルを示
すグラフである。FIG. 2 is a graph showing an impurity profile when boron is used.
【図3】燐を用いた場合の不純物プロファイルを示すグ
ラフである。FIG. 3 is a graph showing an impurity profile when phosphorus is used.
【図4】ヒ素を用いた場合の不純物プロファイルを示す
グラフである。FIG. 4 is a graph showing an impurity profile when arsenic is used.
【図5】本発明に係る半導体エネルギー検出器の製造方
法を示す工程図である。FIG. 5 is a process chart showing a method for manufacturing a semiconductor energy detector according to the present invention.
【図6】超音波半田付け装置の断面概略図である。FIG. 6 is a schematic sectional view of an ultrasonic soldering apparatus.
【図7】本発明に係る半導体エネルギー検出器の製造方
法を示す工程図である。FIG. 7 is a process chart showing a method for manufacturing a semiconductor energy detector according to the present invention.
【図8】フル・フレーム転送方式の構成を示す上面図で
ある。FIG. 8 is a top view showing a configuration of a full frame transfer system.
【図9】フル・フレーム転送方式の要部を示す断面図で
ある。FIG. 9 is a sectional view showing a main part of the full frame transfer method.
【図10】読み出し回路図とクロックパルス出力波形を
示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a readout circuit diagram and a clock pulse output waveform.
【図11】従来の裏面照射型検出器を示す図である。FIG. 11 is a view showing a conventional backside illumination type detector.
【図12】従来の裏面照射型検出器のポテンシャルプロ
ファイルを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a potential profile of a conventional backside illumination type detector.
24…第1のウエファ、25…サブストレイト、26…
シリコン酸化膜、27…第2のウエファ、28…高濃度
不純物領域、29…金属配線、30…CCD、31…シ
リコン窒化膜、32…金属バンプ、33…シリコン酸化
膜、34…金属配線、35…シリコンウエファ、36…
シリコン窒化膜、38…パッケージ、39…ボンディン
グ、41…CCDウエファ、42…超音波振動子、43
…半田、44…撹拌子、45…半田槽、50…樹脂。24 ... first wafer, 25 ... substrate, 26 ...
Silicon oxide film, 27 second wafer, 28 high concentration impurity region, 29 metal wiring, 30 CCD, 31 silicon nitride film, 32 metal bump, 33 silicon oxide film, 34 metal wiring, 35 … Silicon wafer, 36…
Silicon nitride film, 38 package, 39 bonding, 41 CCD wafer, 42 ultrasonic transducer, 43
... solder, 44 stirrer, 45 solder bath, 50 resin.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/14 G01J 1/02 H01L 27/12 H01L 31/09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/14 G01J 1/02 H01L 27/12 H01L 31/09
Claims (5)
射される半導体エネルギー検出器の製造方法において、 低不純物濃度の第1のシリコンウエファと、その第1の
シリコンウエファと同じ導電型で高不純物濃度の第2の
シリコンウエファを、シリコン酸化膜を介して熱処理に
より貼り合わせて一体化する第1の工程と、 前記第1のシリコンウエファの貼り合わせ面の反対面
に、電荷転送素子を複数配列することによって電荷読み
出し部を形成する第2の工程と、 前記第2のシリコンウエファの貼り合わせ面の反対面か
らエッチングを開始して、前記貼り合わせ面のシリコン
酸化膜を露出させることにより半導体エネルギー検出素
子を形成する第3の工程とを備えることを特徴とする半
導体エネルギー検出器の製造方法。1. A method of manufacturing a semiconductor energy detector in which an energy ray is incident from the back surface of a semiconductor thin plate, comprising: a first silicon wafer having a low impurity concentration; and a high impurity concentration having the same conductivity type as the first silicon wafer. A first step of bonding and integrating the second silicon wafer by heat treatment via a silicon oxide film; and arranging a plurality of charge transfer elements on a surface opposite to a bonding surface of the first silicon wafer. A second step of forming a charge readout portion, and etching is started from a surface opposite to the bonding surface of the second silicon wafer to expose a silicon oxide film on the bonding surface, thereby detecting semiconductor energy. And a third step of forming an element.
に、一体化されて前記電荷読み出し部を形成された前記
第1及び第2のシリコンウエファを、予め形成した補助
基板に金属バンプを介して接続し、前記第1及び第2の
シリコンウエファと前記補助基板の間に樹脂を充填して
硬化する工程を備える、請求項1記載の半導体エネルギ
ー検出器の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the first and second silicon wafers, on which the charge readout portions are integrally formed, are provided on an auxiliary substrate formed in advance between the second and third steps. The method for manufacturing a semiconductor energy detector according to claim 1, further comprising a step of connecting via a metal bump, filling a resin between the first and second silicon wafers and the auxiliary substrate and curing the resin.
とも前記貼り合わせ面側を高不純物濃度とする、請求項
1または2記載の半導体エネルギー検出器の製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor energy detector according to claim 1, wherein the second silicon wafer has a high impurity concentration at least on the bonding surface side.
グする際、アルカリ系のエッチャントが用いられる請求
項1または2記載の半導体エネルギー検出器の製造方
法。4. The method according to claim 1, wherein an alkaline etchant is used when etching the second silicon wafer.
シャル成長により形成された請求項1または2記載の半
導体エネルギー検出器の製造方法。5. The method for manufacturing a semiconductor energy detector according to claim 1, wherein said first silicon wafer is formed by epitaxial growth.
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6490494B1 (en) | 2000-02-18 | 2002-12-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for processing order control |
Families Citing this family (3)
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1992
- 1992-07-22 JP JP19559792A patent/JP3290703B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US6490494B1 (en) | 2000-02-18 | 2002-12-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for processing order control |
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| JPH0645575A (en) | 1994-02-18 |
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