裏面照射型撮像素子の製造方法、その製造方法により製造された裏面照射型撮像素子及びそれを備えた撮像装置
【課題】切断面に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができるという効果を有する裏面照射型撮像素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】チップ１０１の裏面１０１ａ側にｐ−型の光電変換層１０２が設けられ、光電変換層１０２上にｎ−型の電荷収集層１０３が設けられ、チップ１０１の表面１０１ｂ側の外周縁付近にｐ型の周辺領域１０７が設けられ、チップ１０１の外周面には、ｐ−型の光電変換層１０２にｎ−型の電荷収集層１０３が積層された界面と、ｎ−型の電荷収集層１０３にｐ型の周辺領域１０７が積層された界面とが存在し、これらの界面はステルスダイシングによって破砕層が生じない切断面として形成されたものであって、これらの界面上にｐ＋型の被覆層１１０が設けられている。
【解決手段】チップ１０１の裏面１０１ａ側にｐ−型の光電変換層１０２が設けられ、光電変換層１０２上にｎ−型の電荷収集層１０３が設けられ、チップ１０１の表面１０１ｂ側の外周縁付近にｐ型の周辺領域１０７が設けられ、チップ１０１の外周面には、ｐ−型の光電変換層１０２にｎ−型の電荷収集層１０３が積層された界面と、ｎ−型の電荷収集層１０３にｐ型の周辺領域１０７が積層された界面とが存在し、これらの界面はステルスダイシングによって破砕層が生じない切断面として形成されたものであって、これらの界面上にｐ＋型の被覆層１１０が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏面照射型撮像素子の製造方法、その製造方法により製造された裏面照射型撮像素子及びそれを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
チップの電極等が配置された面（表面）とは反対側の面（裏面）から可視光等の入射線を入射させる裏面照射型撮像素子が知られている（特許文献１参照）。この裏面照射型撮像素子では、各画素の変換部（例えば入射線が可視光線である場合には光電変換部）がチップの裏面側に設けられ、Ａ／Ｄ変換器や信号蓄積部のような信号電荷に何らかの処理を行う部分（電荷処理部）がチップの表面側に設けられる。１００％近い開口率が得られる裏面照射型撮像素子は高感度化や撮影速度の高速化を図る上で有利であるため、裏面照射型撮像素子に関する種々の試みがなされている。例えば、本発明者らは、画素内又はその近傍に直線状の信号蓄積部を備える画素周辺記録型撮像素子（In-situ Storage Image Sensor：ＩＳＩＳ）の原理を適用した裏面照射型撮像素子を開発している（特許文献２、３参照）。
【０００３】
この裏面照射型撮像素子では導電型がｐ型の層とｎ型の層とが積層された構造が必ず存在する。特に、前述の画素周辺記録型撮像素子のように電荷処理部を高機能化させる場合にはｐ型層、ｎ型層及びｐ型層を順次積層した構造が不可欠である。しかしながら、素子の切断面に互いに異なる導電型の層が積層された界面、すなわちｎ−ｐ界面やｐ−ｎ−ｐ界面による空乏層領域が存在すると、この空乏層領域が電気的なノイズの発生源になることが知られている。
【０００４】
これは切断面では結晶構造の崩れのためにｐ−ｎ接合によるダイオードが形成されず、逆方向電圧が印加されると比較的大きなリーク電流が流れることに起因する。一般的なブレードダイシングにおいては、切断面において破砕層と呼ばれる結晶構造の崩れた部位が生じてしまうため、ここに比較的大きなリーク電流が生じることがわかっている。
【０００５】
このリーク電流のため、ｐ−ｎ接合が切断面に露出するような構造を持つ裏面照射型撮像素子は実用に供することが難しい。この構造を採らざるを得ない場合は、バイアス電圧を印加するために、十分にリーク電流分を流しうる電圧源が必要となる。また、リーク電流によるノイズが画素部に影響しないよう、画素部と切断面との距離を十分に確保しなければならず、裏面照射型撮像素子が大型化してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開９−３３１０５２号公報
【特許文献２】特開２００１−３４５４４１号公報
【特許文献３】特開２００６−１２１０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述のような事情に鑑みてなされたもので、切断面に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができる裏面照射型撮像素子の製造方法、その製造方法により製造された裏面照射型撮像素子及びそれを備えた撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、基板の一方の面上に第１及び第２の導電型の層を含む複数の半導体層を形成したウエハを製作するウエハ製作工程と、前記第１及び前記第２の導電型の半導体に印加するバイアス電位により前記第１の導電型の半導体と前記第２の導電型の半導体との境界から予め定めた距離広がる空乏層領域をへき開する切断手法によって前記ウエハから裏面照射型撮像素子となるチップを切り取る切断工程とを含む構成を有している。
【０００９】
この構成により、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、切断工程において、第１の導電型の半導体と第２の導電型の半導体との境界付近に広がる空乏層領域をへき開する切断手法によってウエハから裏面照射型撮像素子となるチップを切り取ることにより、破砕層と呼ばれる結晶構造の崩れた部位が切断面に発生しにくくなるので、切断面に生じるリーク電流を抑制することができる。したがって、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、切断面に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができる裏面照射型撮像素子を提供することができる。
【００１０】
また、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、前記切断工程において前記切断手法によって形成される切断面に前記第１及び前記第２の導電型のいずれか一方の不純物イオンを注入し、前記不純物イオンに応じた単一の導電型を有する被覆層を形成するイオン注入工程と、前記被覆層にアニールを施すアニール工程とを含む構成を有している。
【００１１】
この構成により、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、切断面に注入された不純物イオンに応じた単一の導電型を有する被覆層を形成することにより、空乏層領域を端面に露出させない構造となるので、切断面に生じるリーク電流をさらに抑制することができる。したがって、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、切断面に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができる裏面照射型撮像素子を提供することができる。
【００１２】
さらに、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、前記切断工程において前記切断手法によって形成される切断面を酸化する切断面酸化工程を含む構成を有している。
【００１３】
この構成により、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、切断工程において切断手法によって形成される切断面を酸化することにより、切断面に生じるリーク電流をさらに抑制することができる。したがって、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、切断面に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができる裏面照射型撮像素子を提供することができる。
【００１４】
さらに、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、前記切断工程が、前記空乏層領域とは異なる前記ウエハの内部領域にレーザを集束させて前記内部領域に改質層を形成し、形成した前記改質層に沿って前記ウエハをへき開する工程を含む構成を有している。
【００１５】
この構成により、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、ウエハの内部にレーザを集束させてウエハの内部に切断の起点となる改質層を形成する技術であるいわゆるステルスダイシング（Stealth Dicing）を利用することによって、破砕層と呼ばれる結晶構造の崩れた部位が切断面に発生しにくくなるので、切断面に生じるリーク電流を抑制することができる。
【００１６】
なお、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、前記アニール工程において、局所的なアニール法によって前記被覆層にアニールを施すのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、前記切断面酸化工程において、前記切断面を４００℃以下の温度で酸化するのが好ましい。
【００１８】
本発明の裏面照射型撮像素子は、裏面照射型撮像素子の製造方法で製造される裏面照射型撮像素子であって、前記切断手法によって形成される切断面を有する構成を有している。
【００１９】
この構成により、本発明の裏面照射型撮像素子は、破砕層と呼ばれる結晶構造の崩れた部位が切断面に発生しにくくなる製造方法で製造されるので、切断面に生じるリーク電流を抑制することができる。したがって、本発明の裏面照射型撮像素子は、切断面に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができるので、従来のものよりも撮影画像の品質を向上させることができる。
【００２０】
本発明の撮像装置は、裏面照射型撮像素子を備えた構成を有している。
【００２１】
この構成により、本発明の撮像装置は、切断面に生じるリーク電流を抑制することができる裏面照射型撮像素子を備えることとなる。したがって、本発明の撮像装置は、従来のものよりも撮影画像の品質を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、切断面に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができるという効果を有する裏面照射型撮像素子の製造方法、その製造方法により製造された裏面照射型撮像素子及びそれを備えた撮像装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子の外周縁の部分断面図
【図２】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子のウエハ製作工程の説明図
【図３】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子のステルスダイシング工程の説明図
【図４】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子のステルスダイシング工程においてへき開後の断面を示す説明図
【図５】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子のイオン注入工程の説明図
【図６】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子の具体的なイオン注入工程の説明図
【図７】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子のアニール工程の説明図
【図８】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子の具体的なアニール工程の説明図
【図９】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子の薄片化工程の説明図
【図１０】本発明の第２実施形態における裏面照射型撮像素子のへき開切断工程の説明図
【図１１】本発明の第２実施形態における裏面照射型撮像素子のへき開切断工程後の切断面を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
まず、本実施形態における裏面照射型撮像素子（以下「チップ１０１」という。）の構成を図１に基づき説明する。図１は、本実施形態におけるチップ１０１の外周縁の部分断面を示すものである。
【００２６】
図１に示すように、チップ１０１の裏面（入射面）１０１ａ側には、ｐ−型の光電変換層１０２が設けられている。また、光電変換層１０２上には、ｎ−型の電荷収集層１０３が設けられている。この電荷収集層１０３から表面１０１ｂに向けて電荷集積部１０４が延びている。
【００２７】
チップ１０１の表面１０１ｂ側では、電荷収集層１０３に隣接してｐ型の電荷阻止層１０５が設けられている。この電荷阻止層１０５に電荷集積部１０４から電荷の蓄積等の処理を行う電荷処理部１０６が設けられている。また、チップ１０１の表面１０１ｂ側の外周縁付近にもｐ型の周辺領域１０７が設けられている。また、チップ１０１の表面１０１ｂ側には、電荷処理部１０６の駆動等のための電極１０８と、ｐ型オーミック電極１０９と、この図には図示しないｎ−層につながるｎ型オーミック電極とが設けられている。後に詳述するように、チップ１０１の外周縁にはｐ＋型の被覆層１１０が設けられている。図１では、チップ１０１の外周縁の一部のみが図示されているが、この被覆層１１０はチップ１０１の外周縁の全体に設けられている。
【００２８】
図１において、本実施形態における裏面照射型撮像素子は、図中の矢印Ａで模式的に示すようにチップ１０１の裏面１０１ａに光が照射されると、光電変換層１０２で電荷信号（本実施形態では電子）が発生し、発生した電荷信号は電荷収集層１０３及び電荷集積部１０４を介して電荷処理部１０６に送られる。
【００２９】
チップ１０１の外周面には、ｐ−型の光電変換層１０２にｎ−型の電荷収集層１０３が積層された界面と、ｎ−型の電荷収集層１０３にｐ型の周辺領域１０７が積層された界面とが存在する。換言すれば、チップ１０１の外周面にはｐ−ｎ−ｐ界面が存在する。
【００３０】
この構成において、ｐ型オーミック電極１０９とこの図には図示しないｎ−層につながるｎ型オーミック電極とにバイアス電位を印加すると、ｐ−ｎ界面付近に生起する空乏層が端面まで露出してしまい、その結果、通常はリーク電流が発生し、このリーク電流により電気的なノイズが発生する。しかしながら、後述するように、本実施形態では、端面をブレードダイシングではなくへき開によって得られる破砕層のない切断手法で得る構成としているので、リーク電流を抑えることができる。さらに、ｐ＋型の被覆層１１０をチップ１０１の外周面に設ける構成としているので、空乏層を端面に露出させることなく、リーク電流をさらに抑止して電気的なノイズの発生を確実に防止する構造となっている。
【００３１】
次に、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法を説明する。
【００３２】
［ウエハ製作工程］
図２に示すように、まず、例えばＳｉからなる、厚みが一定の基板２０１の一方の面２０１ｂ上に複数の半導体層を形成したウエハ２０５を製作する。具体的には、基板２０１の一方の面２０１ｂ上に光電変換層１０２に対応するｐ−型のエピタキシャル層２０２を形成し、その上に電荷収集層１０３及び電荷集積部１０４に対応するｎ−型のエピタキシャル層２０３を形成する。さらに、イオンドーピングによって電荷阻止層１０５及び周辺領域１０７に対応するｐ型のドープ層２０４を形成する。また、図示を省略したが、電極１０８、ｐ型オーミック電極１０９、ｎ型オーミック電極をウエハ２０５のドープ層２０４側の表面に設ける。
【００３３】
［ステルスダイシング工程］
ウエハ製作工程においてウエハ２０５上に形成した、裏面照射型撮像素子となるチップをステルスダイシングを利用して切断する。このステルスダイシングは、図３に示すように、ウエハ２０５の内部にレーザ３０１を集束させ、ウエハ２０５の内部に切断の起点となる改質層３０２を作り出す。この改質層３０２に沿ってへき開することにより、所望の領域に破砕層が生じない切断面３０３を得ることができる。ここで、改質層とは、レーザを局所的に集光・加熱し、結晶Ｓｉを非晶質化することによって得られる層である。
【００３４】
ここで、図４に示すように、改質層３０２はｐ−型のエピタキシャル層２０２とｎ−型のエピタキシャル層２０３との境界付近に形成される空乏層領域４０１以外の位置に形成させる必要がある。空乏層領域４０１の広がりは、ｐ−型のエピタキシャル層２０２及びｎ−型のエピタキシャル層２０３のイオン不純物濃度と、それぞれに印加されるバイアス電位とにより決定される。したがって、ｐ−型のエピタキシャル層２０２とｎ−型のエピタキシャル層２０３との境界を基準として空乏層領域４０１の広がる距離を前もって計算により導出しておく必要がある。
【００３５】
なお、チップを切断する際には、まず一般的なブレードダイシングを使用してチップを切断し、続いてチップの４辺をステルスダイシングを利用して再度切断する方法をとってもよい。その場合、ステルスダイシングを利用して再度切断するためのエリアを数百μｍ程度確保しておく必要がある。
【００３６】
［イオン注入工程］
次に、図５に示すよう、ステルスダイシングを利用して４辺を切断されたチップ１０１の切断面３０３に不純物イオン、例えばｐ＋型のボロンイオンを注入することにより、被覆層１１０を形成する。この際、イオン注入装置５０１を使用するが、通常、イオン注入装置５０１は水平方向にイオンを加速するため、図６に示すように、チップ１０１の切断面３０３にイオン注入するには棚状のホルダ６０１を用意し、チップ１０１は、その表面１０１ｂを上にした状態で棚状のホルダ６０１上に水平方向に配置すればよい。
【００３７】
また、このとき、被覆膜１１０としてｎ＋型のリンイオンを注入してもよい。この場合、被覆層１１０はｎ＋型となる。この構成により、前述と同様に、ｐ−ｎ界面付近に形成される空乏層が端面に露出することを防ぐことができる。
【００３８】
［アニール工程］
切断面３０３にボロンイオンを注入した後、図７及び図８に示すよう、レーザアニール装置７０１を使用して局所的なアニールを行う。具体的には、レーザアニール装置７０１は通常、鉛直方向上方からレーザを照射する構成となっているので、図８に示すようにチップ１０１を設置して、レーザ８０１をチップ１０１に照射するのが好ましい。すなわち、ダイシングテープ８０２を用いて、チップ１０１の裏面と、金属ブロックなどの支持体８０３の側面とを接着し、チップ１０１を鉛直方向に配置して固定するのが好適である。
【００３９】
レーザ８０１を照射するエリアは、チップ１０１の切断面３０３の全領域となるよう設定する。また、ボロンイオンの注入深さに応じてアニール処理の深さを調整する必要があるので、それに応じて使用するレーザの波長も選択する必要がある。ボロンイオン注入が比較的浅い場合、波長が比較的短いレーザ、例えば５３２ｎｍのグリーンレーザなどが好適である。また、レーザエネルギー密度は、２Ｊ／ｃｍ２付近に設定することにより、より好適なアニール効果が得られる。
【００４０】
アニール工程では、前述のレーザアニール装置７０１によるものに替えて、他の局所的なアニール法を用いることができる。例えば、レーザの照射強度を適切値に調整したレーザマーカーでも代用することができる。レーザマーカーは通常、ガルバノミラーでスキャンする機能が付与されており、レーザ照射エリアをチップ切断面に限定して照射することができるため、チップ１０１の切断面３０３の局所的なアニールに好適である。また、例えば、高温、短時間でのアニール処理が行えるＲＴＡ(Rapid Thermal Annealing)装置を用いてチップ１０１の切断面３０３を局所的にアニールする手法を用いることもできる。
【００４１】
［薄片化工程］
次に、図９において矢印Ｂで示すように、チップ裏面側をグラインディング、ポリッシングなどで薄片化する。グラインディング、ポリッシングなどの手法はブレードダイシングと同じく破砕層を発生させるので、最終的には化学的エッチングで破砕層を取り除く必要がある。その際、エピタキシャル層構造の不純物濃度の差を利用して電気化学エッチング手法を使用して薄片化するのが好適である。
【００４２】
以上のように、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法によれば、ウエハ２０５の内部にレーザ３０１を集束させ、ウエハ２０５の内部に切断の起点となる改質層３０２を作り、その改質層３０２に沿ってへき開する工程を含むので、空乏層領域４０１において破砕層を生じさせないで裏面照射型撮像素子となるチップ１０１を切断することにより、裏面照射型撮像素子として動作させる際に切断面３０３からのリーク電流を抑制することができる。
【００４３】
また、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法によれば、切断面３０３にＰ＋型の不純物イオンを注入し、さらに切断面３０３にレーザアニールを施し、切断面３０３の表面に注入された不純物イオンに応じた単一の導電型を有する被覆層１１０を形成することにより、裏面照射型撮像素子として動作させる際に切断面３０３からのリーク電流をさらに抑制することができる。
【００４４】
したがって、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法によれば、切断面３０３に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができる裏面照射型撮像素子を提供することができる。
【００４５】
また、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法で製造された裏面照射型撮像素子は、従来のものとは異なり、電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができるので、従来のものよりも撮影画像の品質を向上させることができる。
【００４６】
したがって、本実施形態における裏面照射型撮像素子を備えた撮像装置は、従来のものよりも撮影画像の品質を向上させることができる。特に、本実施形態における裏面照射型撮像素子は、被覆層１１０を有し、小型化が図れるので、複数の素子同士を隣接させて受光面を大面積化する用途に好適であり、例えば、隣接する素子同士がなるべく近接して配置されるように工夫された、バッタブル(buttable)型と呼ばれる撮像装置に、好適に適用することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法を説明する。
【００４８】
本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法は、第１実施形態におけるステルスダイシング工程の手法に替えて、へき開切断工程を含むものである。したがって、本実施形態におけるへき開切断工程を説明し、その他の工程の説明は省略する。
【００４９】
［へき開切断工程］
本実施形態におけるへき開切断工程は、ウエハ製作工程の後、図１０に示すように、チップをへき開して切断面３０３を得る手法である。具体的には、チップ外周に沿って直線状にへき開するために、基板２０１の他方の面（以下「ウエハ２０５の裏面」という。）２０１ａ側からブレードダイシングにてＶ字溝１００１を形成する。その後、ウエハ２０５の裏面２０１ａにダイシングテープ（図示省略）を貼り付け、ダイシングテープを伸張させることにより、Ｖ字溝１００１の頂点を起点としてウエハ２０５を分割し、切断面３０３を得る。
【００５０】
ここで、ブレードダイシングにてＶ字溝１００１を形成する際、破砕層１００２がＶ字溝１００１の深さ方向に生じるが、この破砕層１００２がｐ−型のエピタキシャル層２０２とｎ−型のエピタキシャル層２０３の境界付近に形成される空乏層領域４０１（図４参照）に及ばないようにＶ字溝１００１の深さを設定する必要がある。
【００５１】
前述のへき開切断工程後に得られる切断面３０３は、図１１に示す形状となる。このとき切断面３０３は完全にフラットな面である必要はない。
【００５２】
以上のように、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法によれば、形成したＶ字溝１００１を基準にチップをへき開して切断面３０３を得るへき開切断工程を含むので、空乏層領域４０１において破砕層を生じさせないで裏面照射型撮像素子となるチップ１０１を切断することにより、裏面照射型撮像素子として動作させる際に切断面３０３からのリーク電流を抑制することができる。
【００５３】
したがって、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法によれば、切断面３０３に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができる裏面照射型撮像素子を提供することができる。
【００５４】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法を説明する。
【００５５】
本実施形態における製造方法は、第１実施形態におけるステルスダイシング工程と、イオン注入工程との間に、切断面を酸化するための切断面酸化工程を含むものである。したがって、本実施形態における切断面酸化工程を説明し、その他の工程の説明は省略する。
【００５６】
［切断面酸化工程］
本実施形態における切断面酸化工程は、ステルスダイシング工程において形成された切断面３０３（図４参照）を酸化する工程である。この切断面酸化工程においては、４００℃以下の酸化法が望ましく、例えば自然酸化による酸化が好適である。自然酸化以外の手法としては、オゾンを導入して行うオゾン酸化、プラズマにてラジカルな酸素を発生させて酸化を行うプラズマ酸化などがさらに好適である。
【００５７】
なお、本実施形態における切断面酸化工程を、第２実施形態におけるへき開切断工程の後において実施してもよい。
【００５８】
以上のように、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法によれば、ステルスダイシング工程において形成された切断面３０３を酸化する切断面酸化工程を含むので、空乏層領域４０１において破砕層を生じさせないで裏面照射型撮像素子となるチップ１０１を切断することにより、裏面照射型撮像素子として動作させる際に切断面３０３からのリーク電流をさらに抑制することができる。
【００５９】
したがって、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法によれば、切断面３０３に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができる裏面照射型撮像素子を提供することができる。
【００６０】
なお、本発明は、前述の実施形態１〜３に限定されず種々の変形が可能である。例えば、裏面照射型撮像素子は光線以外の電磁波、電子線以外のイオン正孔のような荷電粒子の流れ、並びにＸ線に加えα線、γ線、β線、中性子線を含む放射線等が入射線として入射するものであってもよい。また、信号電荷は正孔であってもよく、この場合半導体層の導電型は前述の実施形態１〜３の場合とは逆になる。
【符号の説明】
【００６１】
１０１ チップ
１０１ａ チップの裏面
１０１ｂ チップの表面
１０２ 光電変換層
１０３ 電荷収集層
１０４ 電荷集積部
１０５ 電荷阻止層
１０６ 電荷処理部
１０７ 周辺領域
１０８ 電極
１０９ ｐ型オーミック電極
１１０ 被覆層
２０１ 基板
２０１ａ 基板の他方の面
２０１ｂ 基板の一方の面
２０２ ｐ−型のエピタキシャル層
２０３ ｎ−型のエピタキシャル層
２０４ ドープ層
２０５ ウエハ
３０１、８０１ レーザ
３０２ 改質層
３０３ 切断面
４０１ 空乏層領域
５０１ イオン注入装置
６０１ ホルダ
７０１ レーザアニール装置
８０２ ダイシングテープ
８０３ 支持体
１００１ Ｖ字溝
１００２ 破砕層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏面照射型撮像素子の製造方法、その製造方法により製造された裏面照射型撮像素子及びそれを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
チップの電極等が配置された面（表面）とは反対側の面（裏面）から可視光等の入射線を入射させる裏面照射型撮像素子が知られている（特許文献１参照）。この裏面照射型撮像素子では、各画素の変換部（例えば入射線が可視光線である場合には光電変換部）がチップの裏面側に設けられ、Ａ／Ｄ変換器や信号蓄積部のような信号電荷に何らかの処理を行う部分（電荷処理部）がチップの表面側に設けられる。１００％近い開口率が得られる裏面照射型撮像素子は高感度化や撮影速度の高速化を図る上で有利であるため、裏面照射型撮像素子に関する種々の試みがなされている。例えば、本発明者らは、画素内又はその近傍に直線状の信号蓄積部を備える画素周辺記録型撮像素子（In-situ Storage Image Sensor：ＩＳＩＳ）の原理を適用した裏面照射型撮像素子を開発している（特許文献２、３参照）。
【０００３】
この裏面照射型撮像素子では導電型がｐ型の層とｎ型の層とが積層された構造が必ず存在する。特に、前述の画素周辺記録型撮像素子のように電荷処理部を高機能化させる場合にはｐ型層、ｎ型層及びｐ型層を順次積層した構造が不可欠である。しかしながら、素子の切断面に互いに異なる導電型の層が積層された界面、すなわちｎ−ｐ界面やｐ−ｎ−ｐ界面による空乏層領域が存在すると、この空乏層領域が電気的なノイズの発生源になることが知られている。
【０００４】
これは切断面では結晶構造の崩れのためにｐ−ｎ接合によるダイオードが形成されず、逆方向電圧が印加されると比較的大きなリーク電流が流れることに起因する。一般的なブレードダイシングにおいては、切断面において破砕層と呼ばれる結晶構造の崩れた部位が生じてしまうため、ここに比較的大きなリーク電流が生じることがわかっている。
【０００５】
このリーク電流のため、ｐ−ｎ接合が切断面に露出するような構造を持つ裏面照射型撮像素子は実用に供することが難しい。この構造を採らざるを得ない場合は、バイアス電圧を印加するために、十分にリーク電流分を流しうる電圧源が必要となる。また、リーク電流によるノイズが画素部に影響しないよう、画素部と切断面との距離を十分に確保しなければならず、裏面照射型撮像素子が大型化してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開９−３３１０５２号公報
【特許文献２】特開２００１−３４５４４１号公報
【特許文献３】特開２００６−１２１０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述のような事情に鑑みてなされたもので、切断面に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができる裏面照射型撮像素子の製造方法、その製造方法により製造された裏面照射型撮像素子及びそれを備えた撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、基板の一方の面上に第１及び第２の導電型の層を含む複数の半導体層を形成したウエハを製作するウエハ製作工程と、前記第１及び前記第２の導電型の半導体に印加するバイアス電位により前記第１の導電型の半導体と前記第２の導電型の半導体との境界から予め定めた距離広がる空乏層領域をへき開する切断手法によって前記ウエハから裏面照射型撮像素子となるチップを切り取る切断工程とを含む構成を有している。
【０００９】
この構成により、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、切断工程において、第１の導電型の半導体と第２の導電型の半導体との境界付近に広がる空乏層領域をへき開する切断手法によってウエハから裏面照射型撮像素子となるチップを切り取ることにより、破砕層と呼ばれる結晶構造の崩れた部位が切断面に発生しにくくなるので、切断面に生じるリーク電流を抑制することができる。したがって、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、切断面に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができる裏面照射型撮像素子を提供することができる。
【００１０】
また、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、前記切断工程において前記切断手法によって形成される切断面に前記第１及び前記第２の導電型のいずれか一方の不純物イオンを注入し、前記不純物イオンに応じた単一の導電型を有する被覆層を形成するイオン注入工程と、前記被覆層にアニールを施すアニール工程とを含む構成を有している。
【００１１】
この構成により、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、切断面に注入された不純物イオンに応じた単一の導電型を有する被覆層を形成することにより、空乏層領域を端面に露出させない構造となるので、切断面に生じるリーク電流をさらに抑制することができる。したがって、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、切断面に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができる裏面照射型撮像素子を提供することができる。
【００１２】
さらに、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、前記切断工程において前記切断手法によって形成される切断面を酸化する切断面酸化工程を含む構成を有している。
【００１３】
この構成により、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、切断工程において切断手法によって形成される切断面を酸化することにより、切断面に生じるリーク電流をさらに抑制することができる。したがって、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、切断面に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができる裏面照射型撮像素子を提供することができる。
【００１４】
さらに、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、前記切断工程が、前記空乏層領域とは異なる前記ウエハの内部領域にレーザを集束させて前記内部領域に改質層を形成し、形成した前記改質層に沿って前記ウエハをへき開する工程を含む構成を有している。
【００１５】
この構成により、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、ウエハの内部にレーザを集束させてウエハの内部に切断の起点となる改質層を形成する技術であるいわゆるステルスダイシング（Stealth Dicing）を利用することによって、破砕層と呼ばれる結晶構造の崩れた部位が切断面に発生しにくくなるので、切断面に生じるリーク電流を抑制することができる。
【００１６】
なお、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、前記アニール工程において、局所的なアニール法によって前記被覆層にアニールを施すのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の裏面照射型撮像素子の製造方法は、前記切断面酸化工程において、前記切断面を４００℃以下の温度で酸化するのが好ましい。
【００１８】
本発明の裏面照射型撮像素子は、裏面照射型撮像素子の製造方法で製造される裏面照射型撮像素子であって、前記切断手法によって形成される切断面を有する構成を有している。
【００１９】
この構成により、本発明の裏面照射型撮像素子は、破砕層と呼ばれる結晶構造の崩れた部位が切断面に発生しにくくなる製造方法で製造されるので、切断面に生じるリーク電流を抑制することができる。したがって、本発明の裏面照射型撮像素子は、切断面に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができるので、従来のものよりも撮影画像の品質を向上させることができる。
【００２０】
本発明の撮像装置は、裏面照射型撮像素子を備えた構成を有している。
【００２１】
この構成により、本発明の撮像装置は、切断面に生じるリーク電流を抑制することができる裏面照射型撮像素子を備えることとなる。したがって、本発明の撮像装置は、従来のものよりも撮影画像の品質を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、切断面に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができるという効果を有する裏面照射型撮像素子の製造方法、その製造方法により製造された裏面照射型撮像素子及びそれを備えた撮像装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子の外周縁の部分断面図
【図２】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子のウエハ製作工程の説明図
【図３】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子のステルスダイシング工程の説明図
【図４】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子のステルスダイシング工程においてへき開後の断面を示す説明図
【図５】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子のイオン注入工程の説明図
【図６】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子の具体的なイオン注入工程の説明図
【図７】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子のアニール工程の説明図
【図８】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子の具体的なアニール工程の説明図
【図９】本発明の第１実施形態における裏面照射型撮像素子の薄片化工程の説明図
【図１０】本発明の第２実施形態における裏面照射型撮像素子のへき開切断工程の説明図
【図１１】本発明の第２実施形態における裏面照射型撮像素子のへき開切断工程後の切断面を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
まず、本実施形態における裏面照射型撮像素子（以下「チップ１０１」という。）の構成を図１に基づき説明する。図１は、本実施形態におけるチップ１０１の外周縁の部分断面を示すものである。
【００２６】
図１に示すように、チップ１０１の裏面（入射面）１０１ａ側には、ｐ−型の光電変換層１０２が設けられている。また、光電変換層１０２上には、ｎ−型の電荷収集層１０３が設けられている。この電荷収集層１０３から表面１０１ｂに向けて電荷集積部１０４が延びている。
【００２７】
チップ１０１の表面１０１ｂ側では、電荷収集層１０３に隣接してｐ型の電荷阻止層１０５が設けられている。この電荷阻止層１０５に電荷集積部１０４から電荷の蓄積等の処理を行う電荷処理部１０６が設けられている。また、チップ１０１の表面１０１ｂ側の外周縁付近にもｐ型の周辺領域１０７が設けられている。また、チップ１０１の表面１０１ｂ側には、電荷処理部１０６の駆動等のための電極１０８と、ｐ型オーミック電極１０９と、この図には図示しないｎ−層につながるｎ型オーミック電極とが設けられている。後に詳述するように、チップ１０１の外周縁にはｐ＋型の被覆層１１０が設けられている。図１では、チップ１０１の外周縁の一部のみが図示されているが、この被覆層１１０はチップ１０１の外周縁の全体に設けられている。
【００２８】
図１において、本実施形態における裏面照射型撮像素子は、図中の矢印Ａで模式的に示すようにチップ１０１の裏面１０１ａに光が照射されると、光電変換層１０２で電荷信号（本実施形態では電子）が発生し、発生した電荷信号は電荷収集層１０３及び電荷集積部１０４を介して電荷処理部１０６に送られる。
【００２９】
チップ１０１の外周面には、ｐ−型の光電変換層１０２にｎ−型の電荷収集層１０３が積層された界面と、ｎ−型の電荷収集層１０３にｐ型の周辺領域１０７が積層された界面とが存在する。換言すれば、チップ１０１の外周面にはｐ−ｎ−ｐ界面が存在する。
【００３０】
この構成において、ｐ型オーミック電極１０９とこの図には図示しないｎ−層につながるｎ型オーミック電極とにバイアス電位を印加すると、ｐ−ｎ界面付近に生起する空乏層が端面まで露出してしまい、その結果、通常はリーク電流が発生し、このリーク電流により電気的なノイズが発生する。しかしながら、後述するように、本実施形態では、端面をブレードダイシングではなくへき開によって得られる破砕層のない切断手法で得る構成としているので、リーク電流を抑えることができる。さらに、ｐ＋型の被覆層１１０をチップ１０１の外周面に設ける構成としているので、空乏層を端面に露出させることなく、リーク電流をさらに抑止して電気的なノイズの発生を確実に防止する構造となっている。
【００３１】
次に、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法を説明する。
【００３２】
［ウエハ製作工程］
図２に示すように、まず、例えばＳｉからなる、厚みが一定の基板２０１の一方の面２０１ｂ上に複数の半導体層を形成したウエハ２０５を製作する。具体的には、基板２０１の一方の面２０１ｂ上に光電変換層１０２に対応するｐ−型のエピタキシャル層２０２を形成し、その上に電荷収集層１０３及び電荷集積部１０４に対応するｎ−型のエピタキシャル層２０３を形成する。さらに、イオンドーピングによって電荷阻止層１０５及び周辺領域１０７に対応するｐ型のドープ層２０４を形成する。また、図示を省略したが、電極１０８、ｐ型オーミック電極１０９、ｎ型オーミック電極をウエハ２０５のドープ層２０４側の表面に設ける。
【００３３】
［ステルスダイシング工程］
ウエハ製作工程においてウエハ２０５上に形成した、裏面照射型撮像素子となるチップをステルスダイシングを利用して切断する。このステルスダイシングは、図３に示すように、ウエハ２０５の内部にレーザ３０１を集束させ、ウエハ２０５の内部に切断の起点となる改質層３０２を作り出す。この改質層３０２に沿ってへき開することにより、所望の領域に破砕層が生じない切断面３０３を得ることができる。ここで、改質層とは、レーザを局所的に集光・加熱し、結晶Ｓｉを非晶質化することによって得られる層である。
【００３４】
ここで、図４に示すように、改質層３０２はｐ−型のエピタキシャル層２０２とｎ−型のエピタキシャル層２０３との境界付近に形成される空乏層領域４０１以外の位置に形成させる必要がある。空乏層領域４０１の広がりは、ｐ−型のエピタキシャル層２０２及びｎ−型のエピタキシャル層２０３のイオン不純物濃度と、それぞれに印加されるバイアス電位とにより決定される。したがって、ｐ−型のエピタキシャル層２０２とｎ−型のエピタキシャル層２０３との境界を基準として空乏層領域４０１の広がる距離を前もって計算により導出しておく必要がある。
【００３５】
なお、チップを切断する際には、まず一般的なブレードダイシングを使用してチップを切断し、続いてチップの４辺をステルスダイシングを利用して再度切断する方法をとってもよい。その場合、ステルスダイシングを利用して再度切断するためのエリアを数百μｍ程度確保しておく必要がある。
【００３６】
［イオン注入工程］
次に、図５に示すよう、ステルスダイシングを利用して４辺を切断されたチップ１０１の切断面３０３に不純物イオン、例えばｐ＋型のボロンイオンを注入することにより、被覆層１１０を形成する。この際、イオン注入装置５０１を使用するが、通常、イオン注入装置５０１は水平方向にイオンを加速するため、図６に示すように、チップ１０１の切断面３０３にイオン注入するには棚状のホルダ６０１を用意し、チップ１０１は、その表面１０１ｂを上にした状態で棚状のホルダ６０１上に水平方向に配置すればよい。
【００３７】
また、このとき、被覆膜１１０としてｎ＋型のリンイオンを注入してもよい。この場合、被覆層１１０はｎ＋型となる。この構成により、前述と同様に、ｐ−ｎ界面付近に形成される空乏層が端面に露出することを防ぐことができる。
【００３８】
［アニール工程］
切断面３０３にボロンイオンを注入した後、図７及び図８に示すよう、レーザアニール装置７０１を使用して局所的なアニールを行う。具体的には、レーザアニール装置７０１は通常、鉛直方向上方からレーザを照射する構成となっているので、図８に示すようにチップ１０１を設置して、レーザ８０１をチップ１０１に照射するのが好ましい。すなわち、ダイシングテープ８０２を用いて、チップ１０１の裏面と、金属ブロックなどの支持体８０３の側面とを接着し、チップ１０１を鉛直方向に配置して固定するのが好適である。
【００３９】
レーザ８０１を照射するエリアは、チップ１０１の切断面３０３の全領域となるよう設定する。また、ボロンイオンの注入深さに応じてアニール処理の深さを調整する必要があるので、それに応じて使用するレーザの波長も選択する必要がある。ボロンイオン注入が比較的浅い場合、波長が比較的短いレーザ、例えば５３２ｎｍのグリーンレーザなどが好適である。また、レーザエネルギー密度は、２Ｊ／ｃｍ２付近に設定することにより、より好適なアニール効果が得られる。
【００４０】
アニール工程では、前述のレーザアニール装置７０１によるものに替えて、他の局所的なアニール法を用いることができる。例えば、レーザの照射強度を適切値に調整したレーザマーカーでも代用することができる。レーザマーカーは通常、ガルバノミラーでスキャンする機能が付与されており、レーザ照射エリアをチップ切断面に限定して照射することができるため、チップ１０１の切断面３０３の局所的なアニールに好適である。また、例えば、高温、短時間でのアニール処理が行えるＲＴＡ(Rapid Thermal Annealing)装置を用いてチップ１０１の切断面３０３を局所的にアニールする手法を用いることもできる。
【００４１】
［薄片化工程］
次に、図９において矢印Ｂで示すように、チップ裏面側をグラインディング、ポリッシングなどで薄片化する。グラインディング、ポリッシングなどの手法はブレードダイシングと同じく破砕層を発生させるので、最終的には化学的エッチングで破砕層を取り除く必要がある。その際、エピタキシャル層構造の不純物濃度の差を利用して電気化学エッチング手法を使用して薄片化するのが好適である。
【００４２】
以上のように、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法によれば、ウエハ２０５の内部にレーザ３０１を集束させ、ウエハ２０５の内部に切断の起点となる改質層３０２を作り、その改質層３０２に沿ってへき開する工程を含むので、空乏層領域４０１において破砕層を生じさせないで裏面照射型撮像素子となるチップ１０１を切断することにより、裏面照射型撮像素子として動作させる際に切断面３０３からのリーク電流を抑制することができる。
【００４３】
また、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法によれば、切断面３０３にＰ＋型の不純物イオンを注入し、さらに切断面３０３にレーザアニールを施し、切断面３０３の表面に注入された不純物イオンに応じた単一の導電型を有する被覆層１１０を形成することにより、裏面照射型撮像素子として動作させる際に切断面３０３からのリーク電流をさらに抑制することができる。
【００４４】
したがって、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法によれば、切断面３０３に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができる裏面照射型撮像素子を提供することができる。
【００４５】
また、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法で製造された裏面照射型撮像素子は、従来のものとは異なり、電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができるので、従来のものよりも撮影画像の品質を向上させることができる。
【００４６】
したがって、本実施形態における裏面照射型撮像素子を備えた撮像装置は、従来のものよりも撮影画像の品質を向上させることができる。特に、本実施形態における裏面照射型撮像素子は、被覆層１１０を有し、小型化が図れるので、複数の素子同士を隣接させて受光面を大面積化する用途に好適であり、例えば、隣接する素子同士がなるべく近接して配置されるように工夫された、バッタブル(buttable)型と呼ばれる撮像装置に、好適に適用することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法を説明する。
【００４８】
本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法は、第１実施形態におけるステルスダイシング工程の手法に替えて、へき開切断工程を含むものである。したがって、本実施形態におけるへき開切断工程を説明し、その他の工程の説明は省略する。
【００４９】
［へき開切断工程］
本実施形態におけるへき開切断工程は、ウエハ製作工程の後、図１０に示すように、チップをへき開して切断面３０３を得る手法である。具体的には、チップ外周に沿って直線状にへき開するために、基板２０１の他方の面（以下「ウエハ２０５の裏面」という。）２０１ａ側からブレードダイシングにてＶ字溝１００１を形成する。その後、ウエハ２０５の裏面２０１ａにダイシングテープ（図示省略）を貼り付け、ダイシングテープを伸張させることにより、Ｖ字溝１００１の頂点を起点としてウエハ２０５を分割し、切断面３０３を得る。
【００５０】
ここで、ブレードダイシングにてＶ字溝１００１を形成する際、破砕層１００２がＶ字溝１００１の深さ方向に生じるが、この破砕層１００２がｐ−型のエピタキシャル層２０２とｎ−型のエピタキシャル層２０３の境界付近に形成される空乏層領域４０１（図４参照）に及ばないようにＶ字溝１００１の深さを設定する必要がある。
【００５１】
前述のへき開切断工程後に得られる切断面３０３は、図１１に示す形状となる。このとき切断面３０３は完全にフラットな面である必要はない。
【００５２】
以上のように、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法によれば、形成したＶ字溝１００１を基準にチップをへき開して切断面３０３を得るへき開切断工程を含むので、空乏層領域４０１において破砕層を生じさせないで裏面照射型撮像素子となるチップ１０１を切断することにより、裏面照射型撮像素子として動作させる際に切断面３０３からのリーク電流を抑制することができる。
【００５３】
したがって、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法によれば、切断面３０３に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができる裏面照射型撮像素子を提供することができる。
【００５４】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法を説明する。
【００５５】
本実施形態における製造方法は、第１実施形態におけるステルスダイシング工程と、イオン注入工程との間に、切断面を酸化するための切断面酸化工程を含むものである。したがって、本実施形態における切断面酸化工程を説明し、その他の工程の説明は省略する。
【００５６】
［切断面酸化工程］
本実施形態における切断面酸化工程は、ステルスダイシング工程において形成された切断面３０３（図４参照）を酸化する工程である。この切断面酸化工程においては、４００℃以下の酸化法が望ましく、例えば自然酸化による酸化が好適である。自然酸化以外の手法としては、オゾンを導入して行うオゾン酸化、プラズマにてラジカルな酸素を発生させて酸化を行うプラズマ酸化などがさらに好適である。
【００５７】
なお、本実施形態における切断面酸化工程を、第２実施形態におけるへき開切断工程の後において実施してもよい。
【００５８】
以上のように、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法によれば、ステルスダイシング工程において形成された切断面３０３を酸化する切断面酸化工程を含むので、空乏層領域４０１において破砕層を生じさせないで裏面照射型撮像素子となるチップ１０１を切断することにより、裏面照射型撮像素子として動作させる際に切断面３０３からのリーク電流をさらに抑制することができる。
【００５９】
したがって、本実施形態における裏面照射型撮像素子の製造方法によれば、切断面３０３に互いに異なる導電型の層が積層された界面が存在することによって生じる電気的なノイズを確実に除去ないしは低減することができる裏面照射型撮像素子を提供することができる。
【００６０】
なお、本発明は、前述の実施形態１〜３に限定されず種々の変形が可能である。例えば、裏面照射型撮像素子は光線以外の電磁波、電子線以外のイオン正孔のような荷電粒子の流れ、並びにＸ線に加えα線、γ線、β線、中性子線を含む放射線等が入射線として入射するものであってもよい。また、信号電荷は正孔であってもよく、この場合半導体層の導電型は前述の実施形態１〜３の場合とは逆になる。
【符号の説明】
【００６１】
１０１ チップ
１０１ａ チップの裏面
１０１ｂ チップの表面
１０２ 光電変換層
１０３ 電荷収集層
１０４ 電荷集積部
１０５ 電荷阻止層
１０６ 電荷処理部
１０７ 周辺領域
１０８ 電極
１０９ ｐ型オーミック電極
１１０ 被覆層
２０１ 基板
２０１ａ 基板の他方の面
２０１ｂ 基板の一方の面
２０２ ｐ−型のエピタキシャル層
２０３ ｎ−型のエピタキシャル層
２０４ ドープ層
２０５ ウエハ
３０１、８０１ レーザ
３０２ 改質層
３０３ 切断面
４０１ 空乏層領域
５０１ イオン注入装置
６０１ ホルダ
７０１ レーザアニール装置
８０２ ダイシングテープ
８０３ 支持体
１００１ Ｖ字溝
１００２ 破砕層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の面上に第１及び第２の導電型の層を含む複数の半導体層を形成したウエハを製作するウエハ製作工程と、前記第１及び前記第２の導電型の半導体に印加するバイアス電位により前記第１の導電型の半導体と前記第２の導電型の半導体との境界から予め定めた距離広がる空乏層領域をへき開する切断手法によって前記ウエハから裏面照射型撮像素子となるチップを切り取る切断工程とを含むことを特徴とする裏面照射型撮像素子の製造方法。
【請求項２】
前記切断工程において前記切断手法によって形成される切断面に前記第１及び前記第２の導電型のいずれか一方の不純物イオンを注入し、前記不純物イオンに応じた単一の導電型を有する被覆層を形成するイオン注入工程と、前記被覆層にアニールを施すアニール工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の裏面照射型撮像素子の製造方法。
【請求項３】
前記切断工程において前記切断手法によって形成される切断面を酸化する切断面酸化工程を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の裏面照射型撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記切断工程は、前記空乏層領域とは異なる前記ウエハの内部領域にレーザを集束させて前記内部領域に改質層を形成し、形成した前記改質層に沿って前記ウエハをへき開する工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の裏面照射型撮像素子の製造方法。
【請求項５】
前記アニール工程において、局所的なアニール法によって前記被覆層にアニールを施すことを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の裏面照射型撮像素子の製造方法。
【請求項６】
前記切断面酸化工程において、前記切断面を４００℃以下の温度で酸化することを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の裏面照射型撮像素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の裏面照射型撮像素子の製造方法で製造される裏面照射型撮像素子であって、
前記切断手法によって形成される切断面を有することを特徴とする裏面照射型撮像素子。
【請求項８】
請求項７に記載の裏面照射型撮像素子を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
基板の一方の面上に第１及び第２の導電型の層を含む複数の半導体層を形成したウエハを製作するウエハ製作工程と、前記第１及び前記第２の導電型の半導体に印加するバイアス電位により前記第１の導電型の半導体と前記第２の導電型の半導体との境界から予め定めた距離広がる空乏層領域をへき開する切断手法によって前記ウエハから裏面照射型撮像素子となるチップを切り取る切断工程とを含むことを特徴とする裏面照射型撮像素子の製造方法。
【請求項２】
前記切断工程において前記切断手法によって形成される切断面に前記第１及び前記第２の導電型のいずれか一方の不純物イオンを注入し、前記不純物イオンに応じた単一の導電型を有する被覆層を形成するイオン注入工程と、前記被覆層にアニールを施すアニール工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の裏面照射型撮像素子の製造方法。
【請求項３】
前記切断工程において前記切断手法によって形成される切断面を酸化する切断面酸化工程を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の裏面照射型撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記切断工程は、前記空乏層領域とは異なる前記ウエハの内部領域にレーザを集束させて前記内部領域に改質層を形成し、形成した前記改質層に沿って前記ウエハをへき開する工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の裏面照射型撮像素子の製造方法。
【請求項５】
前記アニール工程において、局所的なアニール法によって前記被覆層にアニールを施すことを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の裏面照射型撮像素子の製造方法。
【請求項６】
前記切断面酸化工程において、前記切断面を４００℃以下の温度で酸化することを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の裏面照射型撮像素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の裏面照射型撮像素子の製造方法で製造される裏面照射型撮像素子であって、
前記切断手法によって形成される切断面を有することを特徴とする裏面照射型撮像素子。
【請求項８】
請求項７に記載の裏面照射型撮像素子を備えたことを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２３９００５（Ｐ２０１０−２３９００５Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８６７１６（Ｐ２００９−８６７１６）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００１２５３４７）学校法人近畿大学 (389)
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００１２５３４７）学校法人近畿大学 (389)
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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