半導體器件的制造方法、半導體器件及相機組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供半導體器件的制造方法、半導體器件及相機組件。根據(jù)實施方式，在第1基板的表面、背面及側面上，形成絕緣膜。接著，除去第1基板的表面?zhèn)鹊慕^緣膜，在除去了絕緣膜的第1基板的表面上形成粘接層。然后，經(jīng)由粘接層，將第1基板和第2基板貼合。
【專利說明】半導體器件的制造方法、半導體器件及相機組件
[0001]本申請是申請日為2011年8月29日，申請?zhí)枮?01110251738.1，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“半導體器件的制造方法、半導體器件及相機組件”的申請的分案申請。
[0002]相關申請的參考
[0003]本申請享受在2010年9月16日申請的日本專利申請?zhí)?010-208067的優(yōu)先權的利益，該日本專利申請的全部內(nèi)容被本專利所援弓I。

【技術領域】
[0004]本申請涉及半導體器件的制造方法、半導體器件及相機組件。

【背景技術】
[0005]雖然現(xiàn)有的CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)圖象傳感器是在硅基板上形成光電二級管并在其上形成布線，但是，從提高光效率和設計的自由度的出發(fā)點看，使光從形成了光電二級管的一側的相反面(背面)入射的背面照射型CMOS圖象傳感器已經(jīng)引起注目。
[0006]背面照射型CMOS圖象傳感器，為了縮短到達光電二級管的距離，有必要通過機械化學研磨來薄膜化形成了光電二級管等的硅基板(以下，被稱作器件基板)。在薄膜化器件基板時，器件基板單體不能耐受研磨壓力。因此，將支持基板與器件基板貼合之后，薄膜化器件基板。
[0007]然而，現(xiàn)有的背面照射型CMOS圖象傳感器，在將支持基板貼合后，估計將進行現(xiàn)有的晶片加工處理。因此，可以容易地想到若支持基板上使用一般的硅基板，則引起基于金屬污染的器件特性劣化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是在第I基板的表面、背面及側面上形成絕緣膜。接著，除去第I基板的表面?zhèn)鹊慕^緣膜，在除去了絕緣膜的第I基板的表面上形成粘接層。然后，間隔著粘接層，將第I基板和第2基板貼合。由此，在工藝處理中，能預防對器件的金屬污染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1A?圖1D是示出了與第I實施方式相關的半導體器件的制造方法的一個例子的圖。
[0010]圖2是示出了第I實施方式的與支持基板貼合的器件基板的構成例的圖。
[0011]圖3是示出了第I實施方式的半導體基板的構成例的圖。
[0012]圖4A?圖4C是示出了與第2實施方式相關的半導體器件的制造方法的一個例子的圖。
[0013]圖5是示出了第2實施方式的支持基板和器件基板的貼合的圖。
[0014]圖6是示出了第2實施方式的半導體基板的構成例的圖。
[0015]圖7是示出了與第3實施方式相關的相機組件的構成例的示意圖。

【具體實施方式】
[0016]參照下面的附圖，詳細地說明與實施方式相關的半導體器件的制造方法、半導體器件及相機組件。而且，本發(fā)明并不限定于這些實施方式。
[0017](第一實施方式)
[0018]圖1A?圖1D是示出了與第I實施方式相關的半導體器件的制造方法的一個例子的圖。本實施方式的半導體器件，例如是作為背面照射型CMOS圖像傳感器所使用的半導體器件。在這里，雖然舉例說明作為背面照射型CMOS圖像傳感器所使用的半導體器件，但是只要是由包含將基板和支持基板貼合的工序的制造方法所形成的半導體器件，也可以是背面照射型CMOS圖象傳感器以外的半導體器件。
[0019]首先，如圖1A所示，通過CVD法或涂敷法等形成絕緣膜即薄膜2以便覆蓋基板I的全表面(表面、背面及側面)，進一步形成保護膜3以便覆蓋整個薄膜2。作為基板I使用什么樣的材質(zhì)的基板都是可以的，例如可以使用硅基板。作為薄膜2，例如可以使用S12膜。保護膜3是絕緣膜，可以用預防金屬污染的材質(zhì)形成，例如可以通過將硅烷和氨作為材料的Si3N4膜、將C2H4和C3H8等碳化氫作為材料的SiC膜等來形成。而且，薄膜2、保護膜3各自的膜厚可以是任何值，例如可以是Inm?10nm的程度。
[0020]然后，如圖1B所示，通過干法蝕刻除去保護膜3的表面?zhèn)然虮趁鎮(zhèn)?在圖1中，成為上側的面?zhèn)?。而且，保護膜3的除去不僅限于干法蝕刻，也可以通過濕法蝕刻實施，或者也可以使用干法蝕刻和濕法蝕刻兩種方法實施。
[0021]進一步，如圖1C所示，通過濕法蝕刻除去已除去保護膜3的面?zhèn)鹊谋∧?，使基板I的表面露出來。而且，薄膜2的除去不僅限于濕法蝕刻，也可以實施干法蝕刻或通過濕法蝕刻和干法蝕刻兩種方法實施。但是為了平坦化薄膜2被除去后的基板I的表面，最好通過濕法蝕刻來實施。
[0022]然后，如圖1D所示，通過濕法處理，在露出的基板I的表面上形成自然氧化膜即粘接層4。此時濕法處理的處理藥液，例如可以使用臭氧水，或膽堿、過氧化氫和水的混合溶液。
[0023]在本實施方式中，在形成粘接層4之時使用濕法處理。這是因為可以平坦化粘接層4的表面，可以除去薄膜2或在薄膜2的除去中進行干法蝕刻時產(chǎn)生的塵屑。雖然通過濕法處理以外的CVD法等也可以形成粘接層4，但是，通過濕法處理以外的方法來形成時，由于粘接層4不能變得平坦，所以形成后通過研磨等來平坦化粘接層4的表面。
[0024]通過上述過程，形成了支持基板5，在其表面上形成了粘接層4，其背面及側面被薄膜2及保護膜3覆蓋。然后，間隔著粘接層4，將支持基板5和貼合對象的基板(器件基板)貼合。
[0025]圖2是示出了與支持基板5貼合的器件基板6的構成例的圖。該器件基板6是包含有源層、布線層等的半導體基板。例如，按下面的次序形成。首先，在硅基板10上，使用抗蝕劑曝光及蝕刻形成開口部，并通過CVD法或涂敷法埋入氧化硅膜、氮化硅膜等絕緣材料，而通過STI法形成半導體領域11作為有源層。然后，在硅基板10上作為有源層形成受光元件12、柵極13、源.漏極14，在其上反復進行層間絕緣膜15的沉積和由銅或鋁形成的布線層16的形成來形成多層布線。而且，在最上層(多層布線層之上)形成粘接層17。
[0026]作為粘接層17，可以使用將硅烷或TEOS作為材料的S12膜、將有機系硅烷作為材料的S1C膜、將硅烷和氨作為材料的Si3N4膜、將膦作為材料的PSG膜等。而且，在使用自旋涂敷法的場合，作為粘接層17可以使用硅醇基作為材料的S0G(Spin On Glass)膜、有機系材料MSQ(Methyl Silses Qu1xane)、聚酰亞胺膜等。而且,也可以層疊2種以上的材質(zhì)的膜形成粘接層17。
[0027]圖3是示出了在圖2所示的貼合工序之后，形成的半導體基板(將器件基板6與支持基板5貼合而形成的半導體基板)的構成例。
[0028]而且，與支持基板5貼合的器件基板6不僅限于在圖2中所例示的構成。若對與支持基板5粘接的面進行加工以便適于粘接(例如形成粘接層17)，則無論什么樣的構成的基板都是可以的。
[0029]將粘接層17和支持基板5的表面(粘接層4)貼合的場合，通過粘接層17的表面及支持基板5的表面的清洗工序去除表面的有機物和Cu、Al等金屬污染物。該清洗工序，例如，可以是丙酮、酒精、臭氧水等的有機清洗等濕法工藝，可以是氫氟酸(HF)、稀氫氟酸(DHF)、硫酸雙氧水、氨雙氧水、鹽酸化氧化氫水等的酸堿清洗等濕法工藝?；蛘咭部梢允峭ㄟ^氫、氮、氧、笑氣(N2O)、氬、氦等單一氣體或多種氣體來激勵的等離子處理等干法工藝。
[0030]這時，若在等離子處理中使用的氣體是氮氣，則氧化膜表面的一部分被氮化，不僅形成O — H的氫鍵而且也可以形成N-H的氫鍵，能夠提高晶片的接合力，所以優(yōu)選。而且，清洗工序也可以是濕法工藝和干法工藝的組合。雖然清洗工序最好對粘接層17和支持基板5的表面的兩面進行處理，但是也可以只處理任一面。
[0031 ] 而且，在本實施方式中，雖然是在支持基板5上形成薄膜2之后形成保護膜3，但是也可以不形成薄膜2，在支持基板5上直接形成保護膜3。通常，與在支持基板5上直接形成預防金屬污染的材質(zhì)的保護膜3相比較，優(yōu)選在形成氧化膜等薄膜2之后形成保護膜3。這里，在形成薄膜2之后形成保護膜3，能夠均勻地形成保護膜3。而且，這是因為在通過干法蝕刻除去保護膜3的場合，雖然支持基板5的表面有粗糙的可能性，但可以通過事先形成薄膜2來預防。而且，在這種場合，薄膜2是通過濕法蝕刻除去的。
[0032]在形成背面照射型CMOS圖象傳感器的場合，進行支持基板5和器件基板6的貼合形成半導體基板(半導體器件)后，薄化該半導體基板的器件基板6，進一步在器件基板6上進行彩色濾光片的貼付等加工，通過個使半導體基板單片化，而形成作為背面照射型CMOS圖象傳感器的半導體器件。
[0033]如上所述，在本實施方式中，在基板I的表面、背面及側面形成薄膜2，在薄膜2上進一步形成保護膜3。然后，除去基板I的表面?zhèn)鹊谋Ｗo膜3及薄膜2，而使支持基板5的表面露出，在露出的支持基板5的表面形成粘接層4。然后，間隔著粘接層4進行支持基板5和貼合對象的基板的貼合。因此，通過將貼合對象的基板和支持基板5貼合后的晶片工藝處理，能夠預防金屬污染。
[0034](第2實施方式)
[0035]圖4A?圖4C是示出了與第2實施方式相關的半導體器件的制造方法的一個例子的圖。本實施方式的半導體器件例如是作為背面照射型CMOS圖象傳感器使用的半導體器件。具有與第I實施方式相同的功能的構成要素，付加與第I實施方式相同的符號，并省略重復的說明。
[0036]首先，如圖4A所示，和實施方式的圖1A —樣，例如，通過CVD法或涂敷法等形成薄膜2以便覆蓋由硅等形成的基板I的全表面(表面、背面及側面)，進一步形成保護膜3以便覆蓋整個薄膜2。
[0037]接著，如圖4B所示，通過CVD法或自旋涂敷法等形成粘接層7。作為粘接層7，可以使用和第I實施方式同樣的材質(zhì)。在使用自旋涂敷法的場合，可以使用與第I實施方式相同的材質(zhì)，再加上作為粘接層7可以使用娃醇基為材料的S0G(Spin On Glass)膜,有機材料MSQ(Methyl Silses Qu1xane),聚酰亞胺薄膜等。而且,也可以層疊兩種以上的材質(zhì)的膜形成粘接層7。
[0038]然后，如圖4C所示，使用化學研磨、機械研磨中的任一種方法或兩種方法平坦化粘接層7的表面，完成支持基板8。
[0039]然后，進行支持基板8和器件基板6等的貼合。圖5是示出了支持基板8和器件基板6的貼合的圖。器件基板6的構成與第I實施方式一樣。支持基板8和器件基板6等的貼合方法與第I實施方式一樣。
[0040]圖6是示出了在圖5所示的貼合工藝之后，形成的半導體基板(將器件基板6和支持基板8貼合而形成的半導體基板)的構成例的圖。
[0041]在形成背面照射型CMOS圖象傳感器的場合，進行支持基板8和器件基板6的貼合而形成半導體基板(半導體器件)后，薄化該半導體基板的器件基板6。進一步在器件基板6上進行彩色濾光片的貼付等加工。通過是半導體基板單片化，形成了作為背面照射型CMOS圖象傳感器的半導體器件。
[0042]如上所述，在本實施方式中，在基板I的表面、背面及側面形成薄膜2，在薄膜2上進一步形成保護膜3。然后，在基板I的表面?zhèn)鹊谋Ｗo膜3上形成粘接層7，平坦化粘接層4形成支持基板8。然后，間隔著粘接層7,進行支持基板8和貼合對象的基板的貼合。因此，通過將貼合對象的基板和支持基板8貼合之后的晶片工藝處理，可以預防金屬污染。
[0043](第三實施方式)
[0044]圖7是示出了與第3實施方式相關的相機組件的構成例的示意圖。示出了本實施方式的相機組件，是使用具備第I實施方式的支持基板5或者第2實施方式的支持基板8的半導體器件的相機組件的構成例。
[0045]如圖7所示，本實施方式的相機組件，由半導體器件20、隔板21、鏡頭組件22及防護罩23構成。半導體器件20是通過第I實施方式或第2實施方式中所述的制造方法，在進行支持基板5或支持基板8和器件基板6的貼合后薄化器件基板6，進一步在器件基板6上進行彩色濾光片的貼付等加工，而被單片化的半導體器件。
[0046]而且，在圖7中所示的構成是一個例子，使用半導體元件20的相機組件的構成，不只限于圖7所示的構成，什么樣的構成都可以。
[0047]這樣，在本實施方式中，使用具備支持基板5或支持基板8的半導體器件，形成相機組件。因此，可以制造出預防金屬污染的相機組件。
[0048]雖然說明了本發(fā)明的幾個實施方式，但是這些實施方式是作為例子提示的，沒有限定發(fā)明范圍的意圖。這些新的實施方式，可能是其他的各種實施方式，在不脫離發(fā)明的主要宗旨的范圍內(nèi)，可以進行各種省略、置換、變更。這些實施方式及實施方式的變形包含于發(fā)明的范圍、主要宗旨內(nèi)，而且包含于權利要求書的范圍所記載的發(fā)明極其等同的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種半導體器件的制造方法，其特征在于， 在第I基板的表面、背面及側面上形成作為絕緣膜的薄膜； 在上述薄膜上形成保護膜； 在上述第I基板的表面?zhèn)鹊纳鲜霰Ｗo膜上形成粘接層； 經(jīng)由上述粘接層將上述第I基板和第2基板貼合。
2.如權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于， 使上述薄膜為氧化硅膜，使上述保護膜為氮化硅膜或碳化硅膜。
3.如權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于， 在上述絕緣膜上形成粘接層后，研磨上述粘接層， 在研磨上述粘接層之后，經(jīng)由上述粘接層將上述第I基板和第2基板貼合。
4.一種半導體器件，其特征在于，具備: 第I基板； 作為絕緣膜的薄膜，形成在上述第I基板的背面及側面上； 保護膜，形成在上述薄膜上； 粘接層，形成在上述第一基板的表面上；以及 第2基板，經(jīng)由上述粘接層與上述第I基板粘接。
5.一種半導體器件，其特征在于，具備: 第I基板； 作為絕緣膜的薄膜，形成在上述第I基板的背面、側面及表面上； 保護膜，形成在上述薄膜上； 粘接層，形成在上述第一基板的表面上；以及 第2基板，經(jīng)由上述粘接層與上述第I基板粘接。
6.如權利要求4或5所述的半導體器件，其特征在于， 使上述薄膜為氧化硅膜，使上述保護膜為氮化硅膜或碳化硅膜。
7.一種相機組件，具有具備攝像元件的半導體器件和使來自外部的光入射至上述攝像元件的鏡頭組件，上述相機組件的特征在于， 上述半導體器件具備: 第I基板； 作為絕緣膜的薄膜，形成在上述第I基板的背面、側面及表面上； 保護膜，形成在上述薄膜上； 粘接層，形成在上述第一基板的表面上；以及 第2基板，經(jīng)由上述粘接層與上述第I基板粘接。
8.一種相機組件，具有具備攝像元件的半導體器件和使來自外部的光入射至上述攝像元件的鏡頭組件，上述相機組件的特征在于， 上述半導體器件具備: 第I基板； 作為絕緣膜的薄膜，形成在上述第I基板的背面及側面上； 保護膜，形成在上述薄膜上； 粘接層，形成在上述第一基板的表面上；以及第2基板，經(jīng)由上述粘接層與上述第I基板粘接。
9.如權利要求7或8所述的相機組件，其特征在于，使上述薄膜為氧化硅膜，使上述保護膜為氮化硅膜或碳化硅膜。
【文檔編號】H01L27/146GK104269420SQ201410527757
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2011年8月29日 優(yōu)先權日:2010年9月16日
【發(fā)明者】白野貴士, 谷田一真, 山口直子, 本鄉(xiāng)悟史, 松村剛 申請人:株式會社東芝