專利名稱：固體攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成于半導(dǎo)體基板的具有貫通電極的固體攝像裝置，例如涉及攝像機 模塊。
背景技術(shù)：
近年來，各種電子設(shè)備的小型化不斷發(fā)展，對于具有半導(dǎo)體圖像傳感器的固體攝 像裝置也要求小型化。作為用于實現(xiàn)小型化的技術(shù)之一，有如下的貫通電極從形成有半導(dǎo) 體圖像傳感器的半導(dǎo)體芯片的背面?zhèn)鹊奖砻鎮(zhèn)鹊膬?nèi)部電極形成貫通孔，通過埋入到貫通孔 內(nèi)的導(dǎo)電體層將背面?zhèn)鹊碾姌O和表面?zhèn)鹊膬?nèi)部電極電連接。以往，貫通電極的形成方法例如如下所述。從硅基板的背面?zhèn)鹊奖砻鎮(zhèn)刃纬韶炌?孔，然后，在貫通孔內(nèi)形成絕緣膜。接著，將貫通孔延伸到存在于貫通孔的底面和內(nèi)部電極 之間的上述絕緣膜和層間絕緣膜，然后在貫通孔內(nèi)埋入導(dǎo)電體層(貫通電極)(例如參照日 本特開2007-53149號公報)。但是，在層間絕緣膜上形成貫通孔時，要在厚度大約50 μ m 100 μ m的硅基板下 形成直徑大約20 μ m 30 μ m的小尺寸的貫通孔，因而必須增厚抗蝕劑膜厚，存在由于對抗 蝕劑進行圖案化時的顯影時間較長而導(dǎo)致制造成本上升的問題。此外，由于在去除抗蝕劑 時使用的等離子去膠(Plasma asher)，貫通孔中形成在硅基板上的絕緣膜受到損傷，存在 在硅基板和導(dǎo)電體層之間產(chǎn)生短路的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種方式的固體攝像裝置具有攝像元件，形成在半導(dǎo)體基板的第一 主面上；外部端子，形成在上述半導(dǎo)體基板的與上述第一主面相對置的第二主面上；絕緣 膜，形成在上述半導(dǎo)體基板上開設(shè)的貫通孔內(nèi)；貫通電極，形成在上述貫通孔內(nèi)的上述絕 緣膜上，與上述外部端子電連接；第一層間絕緣膜，形成在上述半導(dǎo)體基板的上述第一主 面上和上述貫通電極上；第一電極，形成在上述第一層間絕緣膜上；以及第一接觸插塞 (contactplug)，形成在上述貫通電極和上述第一電極之間的上述第一層間絕緣膜內(nèi)，將上 述貫通電極和上述第一電極電連接。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式的攝像機模塊的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖2是放大上述實施方式的攝像機模塊中的硅半導(dǎo)體基板和玻璃基板部分后的 剖視圖。圖3是放大上述實施方式的攝像機模塊中的貫通電極和電極極板部分后的剖視圖。圖4是上述實施方式的攝像機模塊中的從極板開口部側(cè)觀察到的貫通電極和電 極極板部分的俯視圖。圖5是表示上述實施方式的攝像機模塊中的貫通電極的制造方法的第一工序的 剖視圖。圖6是表示上述實施方式的攝像機模塊中的貫通電極的制造方法的第二工序的 剖視圖。圖7是表示上述實施方式的攝像機模塊中的貫通電極的制造方法的第三工序的 剖視圖。圖8是表示上述實施方式的攝像機模塊中的貫通電極的制造方法的第四工序的 剖視圖。圖9是表示上述實施方式的攝像機模塊中的貫通電極的制造方法的第五工序的 剖視圖。圖10是表示上述實施方式的攝像機模塊中的貫通電極的制造方法的第六工序的 剖視圖。
具體實施例方式以下，參照

本發(fā)明的實施方式。在此，作為固體攝像裝置，選取攝像機模 塊作為例子。在說明時，在全部附圖中對共同的部分標(biāo)注共同的標(biāo)號。圖1是表示本發(fā)明的實施方式的攝像機模塊的結(jié)構(gòu)的剖視圖。在形成有攝像元件 (未圖示)的硅半導(dǎo)體基板(攝像元件芯片)10的第一主面上，通過粘接劑11形成有透光 性支撐基板、例如玻璃基板12。在玻璃基板12上通過粘接劑13配置有IR(紅外線)截止 濾波器14，在IR截止濾波器14上通過粘接劑15配置有包括攝像透鏡16的透鏡座17。此 夕卜，在硅基板10的與第一主面相對置的第二主面上形成有外部端子(電極)、例如焊錫球 18。在硅基板10和玻璃基板12的周圍配置有遮光兼電磁遮蔽罩(shield) 19，該遮光兼電 磁遮蔽罩19用粘接劑20與透鏡座17粘接。通過這樣的結(jié)構(gòu)，形成攝像機模塊100。上述攝像機模塊100例如通過焊錫球18直接安裝(COB =Chip OnBoard)在由樹脂 或者陶瓷構(gòu)成的安裝基板200上。接著，詳細說明圖1中的硅基板10和玻璃基板12的剖面構(gòu)造。圖2是放大實施 方式的攝像機模塊中的硅基板和玻璃基板部分后的剖視圖。攝像機模塊具有形成有攝像元 件21的攝像像素部和對從該攝像像素部輸出的信號進行處理的周邊電路部。攝像機模塊的攝像像素部具有以下的結(jié)構(gòu)。在硅基板10的第一主面上配置有元 件分離絕緣層(例如STI(Shallow Trench Isolation 淺溝槽隔離))22和用元件分離絕 緣層22分離出的元件區(qū)域。在元件區(qū)域上形成有包括光電二極管和晶體管的攝像元件21。 在形成有攝像元件21的第一主面上形成有層間絕緣膜(第一層間絕緣膜)23，在層間絕緣 膜23上形成有層間絕緣膜(第二層間絕緣膜)24。并且，在層間絕緣膜24中形成有布線 25。在層間絕緣膜24上形成有鈍化膜(”,*_ * 3 >膜)26，在鈍化膜26上形成 有基底層27。在基底層27上以與攝像元件21相對應(yīng)的方式分別配置有濾色器28。在濾色器28上形成有外涂層29，在外涂層29上以與攝像元件21 (或者濾色器28)相對應(yīng)的方 式分別形成有微透鏡30。并且，微透鏡30上成為空洞31，在該空洞31上配置有透光性支 撐基板(透明基板)、例如玻璃基板12。在攝像機模塊的周邊電路部上形成有以下的貫通電極和電極極板(electrode pad)。在硅基板10的第一主面上形成有層間絕緣膜23，在層間絕緣膜23上形成有內(nèi)部電 極(第一電極)32。并且，在內(nèi)部電極32上隔著層間絕緣膜24形成有元件面電極(第二電 極)33。在內(nèi)部電極32和元件面電極33之間的層間絕緣膜24內(nèi)形成有電連接這些電極 之間的接觸插塞(第二接觸插塞)34。從與第一主面垂直的方向觀察時，接觸插塞34配置 在不與貫通孔重合的區(qū)域。另外，元件面電極33被用于經(jīng)由例如接觸插塞34、內(nèi)部電極32 進行電壓的施加和信號的讀取等。例如，在芯片分選測試(die sort test)時，測試針抵接 在元件面電極33上。在硅基板10上，從第二主面到第一主面，即從第二主面到層間絕緣膜23開設(shè)有貫 通孔。在貫通孔的側(cè)面上和第二主面上形成有絕緣膜35。并且，在貫通孔的內(nèi)面上即絕緣 膜35上和層間絕緣膜23上形成有導(dǎo)電體層(貫 通電極)36。在此，在導(dǎo)電體層36和內(nèi)部 電極32之間的層間絕緣膜23內(nèi)形成有將導(dǎo)電體層36和內(nèi)部電極32電連接的接觸插塞 (第一接觸插塞)37。從與第一主面垂直的方向觀察時，接觸插塞37配置在貫通電極36和 層間絕緣膜23相接觸的區(qū)域內(nèi)。內(nèi)部電極32與攝像元件21或者形成于周邊電路部的周 邊電路(未圖示)電連接。由此，形成于貫通孔的貫通電極將焊錫球18與攝像元件21或 者周邊電路電連接。此外，在導(dǎo)電體層36上、以及第二主面上的絕緣膜35上形成有保護膜例如焊料抗 蝕劑38。并且，在第二主面上，導(dǎo)電體層36上的焊料抗蝕劑38的一部分開口，在露出的導(dǎo) 電體層36上形成有焊錫球18。此外，在元件面電極33上形成有鈍化膜26。在鈍化膜26上形成有基底層27，在基 底層27上形成有外涂層29。并且，在外涂層29上形成有苯乙烯系樹脂層39。對配置于元 件面電極33上的這些鈍化膜26、基底層27、外涂層29以及苯乙烯系樹脂層39進行開口， 形成極板開口部40。在苯乙烯系樹脂層39上和元件面電極33上通過粘接劑11形成有玻 璃基板12。另外，粘接劑11被圖案化，沒有配置在攝像元件21上(或者微透鏡30上)。另外，焊料抗蝕劑38例如由酚醛系樹脂、或者聚酰亞胺系樹脂、氨基系樹脂等構(gòu) 成。焊錫球18使用例如Sn-Pb (共晶)或者95Pb-Sn (高鉛高熔點焊錫)，作為Pb自由焊 錫，使用 Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu 等。接著，詳細說明實施方式的攝像機模塊中的貫通電極和電極部分。圖3是放大攝 像機模塊中的貫通電極和電極部分后的剖視圖。圖4是從極板開口部側(cè)觀察到的貫通電極 和電極部分的俯視圖。另外，在圖3和圖4中，圖示到形成于層間絕緣膜24上的鈍化膜26 為止，省略形成于鈍化膜26上的部件。在圖3中，如上所述，在硅基板10的第二主面到第一主面的貫通孔內(nèi)形成有貫通 電極36。在硅基板10的第一主面上隔著層間絕緣膜23形成有內(nèi)部電極32。在貫通電極 36和內(nèi)部電極32之間的層間絕緣膜23內(nèi)形成有接觸插塞37。如圖4所示，從與第一主面 垂直的方向觀察時，即從極板開口部側(cè)觀察時，接觸插塞37配置在貫通電極36和層間絕緣 膜23相接觸的區(qū)域內(nèi)。另外，在圖3和圖4中，41表示貫通電極36和層間絕緣膜23相接觸的區(qū)域內(nèi)，42表示貫通孔在第一主面上的外形。
接著，說明實施方式的攝像機模塊中的貫通電極的制造方法。圖5 圖10是表示 攝像機模塊中的貫通電極的制造方法的各個工序的剖視圖。首先，如圖5所示，在硅基板10的第一主面上形成層間絕緣膜23。接著，在層間絕 緣膜23上形成接觸插塞37，在接觸插塞37上和層間絕緣膜23上形成內(nèi)部電極32。由此， 用接觸插塞37將硅基板10和內(nèi)部電極32連接。按照以下方式形成接觸插塞37。通過光 刻工序在層間絕緣膜23上形成孔之后，在層間絕緣膜23上堆積金屬料例如鎢(W)，在孔內(nèi) 埋入鎢。接著，通過CMP(Chemical Mechanical Polish 化學(xué)機械拋光)工序?qū)娱g絕緣 膜23上的多余的鎢進行研磨。然后，在層間絕緣膜23上形成內(nèi)部電極32例如鋁(Al)膜 或者銅(Cu)膜。接著，如圖6所示，在硅基板10上加工貫通孔43。接著，如圖7所示，在貫通孔43 的內(nèi)面上，即在貫通孔43的側(cè)面上和底面(層間絕緣膜23的面)上形成絕緣膜35。然后， 如圖8所示，在絕緣膜35上涂覆抗蝕劑44，如圖9所示，通過光刻工序?qū)刮g劑44進行圖案化。接著，如圖10所示，去除未被抗蝕劑44保護的絕緣膜35。即，去除形成有接觸插 塞37的層間絕緣膜23上的絕緣膜35。然后，在剝離抗蝕劑44之后，如圖3所示，在絕緣膜 35上、接觸插塞37上以及層間絕緣膜23上形成導(dǎo)電體層36。由此，制造出通過接觸插塞 37與內(nèi)部電極32連接的貫通電極(導(dǎo)電體層)。根據(jù)具有上述構(gòu)造的實施方式，用接觸插塞37連接貫通電極(導(dǎo)電體層)36和內(nèi) 部電極32，由此，能夠省去在第一主面上的層間絕緣膜23上加工貫通孔的工序。由此，能 夠使抗蝕劑44的膜厚變薄，因而能夠縮短抗蝕劑44的圖案化時間，能夠降低制造成本。此 夕卜，由于能夠?qū)⒖刮g劑44的膜厚薄膜化，因此，能夠利用在剝離抗蝕劑44時使用的等離子 去膠來減輕絕緣膜35受到的損傷。由此，能夠降低在貫通電極36和硅基板10之間產(chǎn)生的 短路。另外，在此示出了配置2個電極(內(nèi)部電極32、元件面電極33)的例子，但是只要 配置至少1層以上的電極即可。例如，也可以在內(nèi)部電極32和元件面電極33之間的層間 絕緣膜24內(nèi)配置1個或者多個電極極板。此外，在此示出了在層間絕緣膜24內(nèi)形成3層 布線25的例子。此外，在元件面電極33上的極板開口部40中，鈍化膜26的開口端與基底層27、夕卜 涂層29以及苯乙烯系樹脂層39的開口端之間的位置不同而形成階梯，但是，也可以形成為 這些開口端的位置一致。此外，外涂層29的開口端與苯乙烯系樹脂層39的開口端之間的 位置既可以具有階梯，也可以不具有階梯。并且，示出了元件面電極33上的鈍化膜26、基底 層27、外涂層29以及樹脂層39上進行開口而形成極板開口部40的例子，但是，也可以是不 對這些膜進行開口從而不形成極板開口部的構(gòu)造。本發(fā)明的實施方式提供一種固體攝像裝置，對于在硅基板的貫通孔內(nèi)形成的貫通 電極，能夠降低在硅基板和導(dǎo)電體層之間產(chǎn)生的短路不良。另外，前述的實施方式不是唯一的實施方式，通過變更上述結(jié)構(gòu)或者追加各種結(jié) 構(gòu)，能夠形成各種實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠很容易地發(fā)現(xiàn)其他優(yōu)點和變形。因此，從更寬的方面講本發(fā)明并不限于說明書中描述的特定實施方式。在不脫離權(quán)利要求書或其等價物所定義的發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)能夠?qū)Ρ旧暾堖M行各種變形。
權(quán)利要求
一種固體攝像裝置，具有攝像元件，形成在半導(dǎo)體基板的第一主面上；外部端子，形成在上述半導(dǎo)體基板的與上述第一主面相對置的第二主面上；絕緣膜，形成在上述半導(dǎo)體基板上開設(shè)的貫通孔內(nèi)；貫通電極，形成在上述貫通孔內(nèi)的上述絕緣膜上，與上述外部端子電連接；第一層間絕緣膜，形成在上述半導(dǎo)體基板的上述第一主面上和上述貫通電極上；第一電極，形成在上述第一層間絕緣膜上；以及第一接觸插塞，形成在上述貫通電極和上述第一電極之間的上述第一層間絕緣膜內(nèi)，將上述貫通電極和上述第一電極電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其中，從與上述半導(dǎo)體基板的上述第一主面垂直的方向觀察時，上述第一接觸插塞配置在上 述貫通電極和上述第一層間絕緣膜相接觸的區(qū)域內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其中， 上述固體攝像裝置還具有第二層間絕緣膜，形成在上述第一電極上； 第二電極，形成在上述第二層間絕緣膜上；鈍化膜，形成在上述第二電極上和上述第二層間絕緣膜上，具有開口部，上述開口部露 出上述第二電極的一部分；以及第二接觸插塞，形成在上述第一電極和上述第二電極之間，將上述第一電極和上述第 二電極電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體攝像裝置，其中，從與上述半導(dǎo)體基板的上述第一主面垂直的方向觀察時，上述第二接觸插塞配置在不 與上述貫通孔重合的區(qū)域、或者不與上述鈍化膜所具有的上述開口部重合的區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其中， 上述固體攝像裝置還具有濾色器，與上述攝像元件相對應(yīng)地配置在上述攝像元件上；以及 微透鏡，配置在上述濾色器上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體攝像裝置，其中， 上述固體攝像裝置還具有透光性支撐基板，配置在上述半導(dǎo)體基板的上方；以及 粘接材料，粘接上述半導(dǎo)體基板和上述透光性支撐基板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體攝像裝置，其中， 在上述微透鏡和上述透光性支撐基板之間存在空洞。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體攝像裝置，其中， 上述固體攝像裝置還具有攝像透鏡，配置在上述透光性支撐基板的上方。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固體攝像裝置，其中， 上述固體攝像裝置還具有紅外線截止濾波器，配置在上述透光性支撐基板和上述攝像透鏡之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其中， 上述貫通電極將上述攝像元件和上述外部端子電連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固體攝像裝置，對于在硅基板的貫通孔內(nèi)形成的貫通電極，能夠降低在硅基板和導(dǎo)電體層之間產(chǎn)生的短路不良。在固體攝像裝置中，在半導(dǎo)體基板的第一主面上形成有攝像元件，在上述半導(dǎo)體基板的與上述第一主面相對置的第二主面上形成有外部端子。在開設(shè)于上述半導(dǎo)體基板的貫通孔內(nèi)形成有絕緣膜。在上述貫通孔內(nèi)的上述絕緣膜上形成有貫通電極，與上述外部端子電連接。在上述半導(dǎo)體基板的上述第一主面上和上述貫通電極上形成有第一層間絕緣膜。在上述第一層間絕緣膜上形成有第一電極。在上述貫通電極和上述第一電極之間的上述第一層間絕緣膜內(nèi)形成有第一接觸插塞，將上述貫通電極和上述第一電極電連接。
文檔編號H01L23/485GK101807592SQ20101011604
公開日2010年8月18日 申請日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者井上郁子, 齋藤真梨子 申請人:株式會社東芝