特許ウォッチ

公開番号2025108770
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-23
出願番号2025075223,2023173747
出願日2025-04-30,2023-10-05
発明の名称光検出装置、及び光検出装置の製造方法
出願人浜松ホトニクス株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H10F 30/221 20250101AFI20250715BHJP()
要約【課題】受光素子と回路構造体との接続を確実に実施し得る光検出装置、及び光検出装置の製造方法を提供する。
【解決手段】光検出装置は、第1表面及び第1表面とは反対側の第2表面を有し、それぞれが光電変換領域として機能する複数の半導体領域が設けられた表面入射型の受光素子と、第2表面側に配置された複数の接続部材と、を備える。受光素子においては、第2表面側に設けられた複数の電極パッドのそれぞれが、貫通孔内に配置された配線を介して、第1表面側に設けられた複数の半導体領域のうち対応する半導体領域と電気的に接続されている。複数の接続部材のそれぞれは、複数の電極パッドのうち対応する電極パッドと電気的に接続されている。複数の接続部材のそれぞれの高さは、第1表面に垂直な方向における受光素子の幅よりも大きい。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
第１表面及び前記第１表面とは反対側の第２表面を有し、それぞれが光電変換領域として機能する複数の半導体領域が設けられた表面入射型の受光素子と、
前記第２表面側に配置された複数の接続部材と、を備え、
前記受光素子においては、前記第２表面側に設けられた複数の電極パッドのそれぞれが、貫通孔内に配置された配線を介して、前記第１表面側に設けられた前記複数の半導体領域のうち対応する半導体領域と電気的に接続されており、
前記複数の接続部材のそれぞれは、前記複数の電極パッドのうち対応する電極パッドと電気的に接続されており、
前記複数の接続部材のそれぞれの高さは、前記第１表面に垂直な方向における前記受光素子の幅よりも大きい、光検出装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
第１表面及び前記第１表面とは反対側の第２表面を有し、それぞれが光電変換領域として機能する複数の半導体領域が設けられた裏面入射型の受光素子と、
前記第２表面側に配置された複数の接続部材と、を備え、
前記受光素子においては、前記第２表面側に設けられた複数の電極パッドのそれぞれが、前記第２表面側に設けられた前記複数の半導体領域のうち対応する半導体領域と電気的に接続されており、
前記複数の接続部材のそれぞれは、前記複数の電極パッドのうち対応する電極パッドと電気的に接続されており、
前記複数の接続部材のそれぞれの高さは、前記第１表面に垂直な方向における前記受光素子の幅よりも大きい、光検出装置。
【請求項３】
実装面を有する回路構造体を更に備え、
前記複数の接続部材は、前記第２表面と前記実装面との間に配置されており、前記受光素子と前記回路構造体とを電気的且つ物理的に接続している、請求項１又は２に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記第２表面と前記実装面との間に配置され、前記複数の接続部材のそれぞれを包囲するアンダーフィルを更に備える、請求項３に記載の光検出装置。
【請求項５】
前記第１表面側に配置された支持部材を更に備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項６】
前記第１表面に平行な方向における前記受光素子の幅は、前記第１表面に垂直な前記方向における前記受光素子の幅の１０倍以上である、請求項１～５のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項７】
前記受光素子においては、前記貫通孔内に配置された前記配線が絶縁膜によって覆われている、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項８】
前記複数の半導体領域は、前記第１表面に垂直な前記方向から見た場合に２次元に配列されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項９】
第１主面及び前記第１主面とは反対側の第２主面を有し、複数の受光領域が形成された半導体ウェハを用意する工程と、
前記半導体ウェハを用意する工程の後に、前記第１主面に第１支持基板を設ける工程と、
前記第１支持基板を設ける工程の後に、前記第１主面に前記第１支持基板が設けられた状態で、前記複数の受光領域のそれぞれごとに前記半導体ウェハ及び前記第１支持基板を切断し、切断された前記第１主面の一部に対応する第１表面に、切断された前記第１支持基板の一部に対応する支持部材が設けられた状態で、切断された半導体ウェハの一部に対応する受光素子を得る工程と、
前記第１支持基板を設ける工程の後且つ前記受光素子を得る工程の前に、前記第２主面に、複数の接続部材として複数のバンプ電極を設ける工程と、を備え、
前記複数のバンプ電極を設ける工程においては、前記複数のバンプ電極のそれぞれの高さが前記第１表面に垂直な方向における前記受光素子の幅よりも大きくなるように、前記第２主面に前記複数のバンプ電極を設ける、光検出装置の製造方法。
【請求項１０】
前記受光素子を得る工程において、切断された前記第２主面の一部に対応する第２表面側に設けられた複数の電極パッドのそれぞれが、貫通孔内に配置された配線を介して、前記第１表面側に設けられた複数の半導体領域のうち対応する半導体領域と電気的に接続された表面入射型の前記受光素子を得る場合に、
前記第１支持基板を設ける工程の後且つ前記複数のバンプ電極を設ける工程の前に、前記貫通孔、前記配線、及び前記複数の電極パッドを形成する工程を更に備える、請求項９に記載の光検出装置の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出装置、及び光検出装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、フォトダイオードアレイウェハにサポートテープを貼り付ける工程と、フォトダイオードアレイウェハをサポートテープと共にダイシングし、フォトダイオードアレイチップからサポートテープを剥離する工程と、サポートテープが剥離された状態のフォトダイオードアレイチップをＣＭＯＳ読出回路チップに実装する工程と、を備える、ＣＭＯＳイメージセンサの製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Naoya Watanabe、他４名、“Fabrication ofBack-SideIlluminated Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor UsingCompliantBump”、Japanese Journal of Applied Physics 49(2010)、The Japan Society of Applied Physics、April 20，2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に記載されたＣＭＯＳイメージセンサの製造方法では、フォトダイオードアレイチップ等の受光素子が薄化されるほど、受光素子のハンドリングが困難となり、その結果、受光素子と、ＣＭＯＳ読出回路チップ等である回路構造体との接続に不具合が生じるおそれがある。また、フォトダイオードアレイチップ等の受光素子が薄化されるほど、製造されたＣＭＯＳイメージセンサ等の光検出装置において、応力、静電気等の影響によって受光素子が変形し易くなり、その結果、受光素子が回路構造体に接触して受光素子が損傷するおそれがある。
【０００５】
本発明は、受光素子が薄化されたとしても、受光素子と回路構造体との接続を確実に実施することができる光検出装置、及び光検出装置の製造方法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】
【０００６】
本発明の光検出装置の製造方法は、第１主面及び第１主面とは反対側の第２主面を有し、２次元に配置された複数の受光領域が形成された半導体ウェハを用意する第１工程と、第１工程の後に、第１主面に第１支持基板を設ける第２工程と、第２工程の後に、第１主面に第１支持基板が設けられた状態で、複数の受光領域のそれぞれごとに半導体ウェハ及び第１支持基板を切断し、切断された第１主面の一部に対応する第１表面に、切断された第１支持基板の一部に対応する支持部材が設けられた状態で、切断された半導体ウェハの一部に対応する受光素子を得る第３工程と、第３工程の後に、切断された第２主面の一部に対応する第２表面と回路構造体の実装面との間に配置された複数の接続部材を用いて、第１表面に支持部材が設けられた状態で、受光素子と回路構造体とを電気的且つ物理的に接続する第４工程と、第４工程の後に、第１表面から支持部材を除去する第５工程と、を備える。
【０００７】
この光検出装置の製造方法では、半導体ウェハの第１主面に第１支持基板が設けられた状態で、複数の受光領域のそれぞれごとに半導体ウェハ及び第１支持基板を切断し、受光素子の第１表面に支持部材が設けられた状態で、受光素子と回路構造体とを電気的且つ物理的に接続し、その後に、受光素子の第１表面から支持部材を除去する。このように、受光素子と回路構造体との接続の際には、受光素子の第１表面に支持部材が設けられている。そのため、受光素子が薄化されたとしても、受光素子のハンドリングが困難となることが防止される。よって、この光検出装置の製造方法によれば、受光素子が薄化されたとしても、受光素子と回路構造体との接続を確実に実施することができる。
【０００８】
本発明の光検出装置の製造方法では、複数の受光領域は、半導体ウェハが含む半導体基板に対して第２主面側において２次元に配置されていてもよい。これにより、受光素子においては、半導体基板に対して回路構造体側に受光領域が配置されることになるため、裏面入射型の受光素子を備える光検出装置を得ることができる。
【０００９】
本発明の光検出装置の製造方法は、第１工程の後且つ第２工程の前に、第２主面に第２支持基板を設ける第６工程と、第６工程の後且つ第２工程の前に、第２主面に第２支持基板が設けられた状態で、半導体ウェハを薄化する第７工程と、を更に備え、第２工程においては、第２主面に第２支持基板が設けられた状態で、第１主面に第１支持基板を設け、第１主面に第１支持基板が設けられた状態で、第２主面から第２支持基板を除去してもよい。これにより、安定した状態で半導体ウェハを薄化することができる。
【００１０】
本発明の光検出装置の製造方法は、第２工程の後且つ第３工程の前に、第２主面に、複数の接続部材として複数のバンプ電極を設ける第８工程を更に備えてもよい。これにより、複数の受光領域のそれぞれごとに複数のバンプ電極を効率良く設けることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許