CN101569012B - 制造固态成像装置的方法 - Google Patents
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Abstract
在根据本发明第一方面的制造固态成像装置的方法中，其中将固态成像元件晶片粘合到光透射性基板上以产生粘合的基板，所述光透射性基板的一个表面上形成了隔体，以包围形成于所述固态成像元件晶片上的固态成像元件，并且在所述隔体之间形成了沟道；然后将所述粘合的基板与各个固态成像元件对应地分割，所述制造固态成像装置的方法的特征在于将载体粘合到所述光透射性基板的与其上形成所述沟道的表面相反的表面上。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造固态成像装置的方法，具体地，涉及一种通过将固态成像元件晶片粘合到光透射性基板上制造固态成像装置的制造方法。
背景技术
近年来，在数字照相机或蜂窝式电话中使用的电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)所形成的固态成像装置被要求进一步小型化和大规模制造。
为了小型化和大规模制造基于这些要求的固态成像装置，提出了一种固态成像装置以及制造该固态成像装置的方法，所述固态成像装置被制造成使得在其上形成多个固态成像装置的光接收单元的固态成像元件晶片经由隔体被粘合到光透射性基板上，所述隔体是与包围每一个光接收单元或密封材料的位置对应形成的，之后将该粘合到光透射性基板上的固态成像元件晶片进行处理，比如槽布线(through wiring)的形成、切割等(参考例如，专利文件1和2)。
在这样一种制造固态成像装置的方法中，特别是在切割处理中，存在的问题在于固态成像元件晶片受到切割时产生的光透射性基板的碎片的损伤，因为在光透射性基板和固态成像元件晶片之间所形成的间隙之间的距离狭窄。为了解决该问题，提出了一种制造固态成像装置的方法，其中在形成于被粘合到固态成像元件晶片上的光透射性基板上的隔体之间形成沟道，将其上形成沟道的光透射性基板粘合至固态成像元件晶片，然后进行切割(参考例如，专利文件3)。
形成沟道加宽了光透射性基板和固态成像元件晶片之间的间隙，并且在切割时容易逐出光透射性基板的碎片，这样减少了对固态成像元件晶片的损伤。
专利文件1：日本专利申请公开2001-351997
专利文件2：日本专利申请公开2004-88082
专利文件3：日本专利申请公开2006-100587
另一方面，在近年来需要大规模制造的情形下，固态成像元件晶片的尺寸逐年增加，同时粘合到其上的光透射性基板的直径也在增加。由于这种原因，其中在隔体之间安置沟道的光透射性基板保证不了足够的硬挺度，这样导致的问题在于光透射性基板在粘合时弯曲而使平坦度变差，在转移时弯曲，由此光透射性基板不能被处理或受到损伤。
本发明是考虑到上述问题而完成的，并且其目的是提供一种制造固态成像装置的方法，所述方法提高光透射性基板的硬挺度，防止光透射性基板弯曲，从而改善了转移性并且保持光透射性基板的表面清洁。
发明内容
为了实现所述目的，在根据本发明第一方面的制造固态成像装置的方法中，其中将固态成像元件晶片粘合到光透射性基板上以产生粘合的基板，所述光透射性基板的一个表面上形成了隔体，以包围形成于所述固态成像元件晶片上的固态成像元件，并且在所述隔体之间形成了沟道；然后将所述粘合的基板与各个固态成像元件对应地分割，所述制造固态成像装置的方法的特征在于将载体粘合到所述光透射性基板的与其上形成所述沟道的表面相反的表面上。
根据第一方面，通过使用切割装置在所述隔体之间进行半切式切割(half-cut dicing)以形成沟道，切割光透射性基板，在所述光透射性基板的一个表面上与形成在固态成像元件晶片上的固态成像元件的位置对应地形成了隔体以包围固态成像元件。
防止光透射性基板由于其硬挺度不够而弯曲或受损的载体被粘合到与其上形成沟道的光透射性基板的表面相反的表面上，并且安置隔体。
这样提高了光透射性基板的硬挺度，从而防止光透射性基板弯曲，提高了光透射性基板被粘合到固态成像元件晶片上时的平坦度，并且有利于于转移，从而降低损伤的风险。
本发明的第二方面的特征在于，在第一方面中，通过自剥离双面胶带将所述载体粘合到光透射性基板上，该自剥离双面胶带的至少一个面通过加热或被紫外线辐照而自剥离。
根据第二方面，通过自剥离双面胶带将载体粘合到光透射性基板上，所述自剥离双面胶带的至少一个面具有自剥离性质。自剥离双面胶带具有这样的性质：其至少一个面由于外部能量比如加热或紫外线而失去粘合力，从而产生自剥离力。
这样完成转移和与固态成像元件晶片的粘合，从而能够使不需要的载体容易被剥离，而不损伤光透射性基板。
本发明的第三方面的特征在于，在第一或第二方面中，将保护光透射性基板表面的保护胶带粘附在光透射性基板的与其上形成沟道的表面相反的表面上，并且将自剥离双面胶带粘附在保护胶带上。
根据第三方面，保护胶带被粘附在光透射性基板的与其上粘合载体并且形成沟道的表面相反的表面上，所述保护胶带保护光透射性基板表面并且其粘合剂部分被设计使得粘合剂残留物可以非常少，并且自剥离双面胶带被粘附在保护胶带上以接合光透射性基板。
这样保持了光透射性基板表面的清洁，因为即使在将自剥离胶带和保护胶带在光透射性基板已经被剥离之后剥离，污染物质比如粘合剂残留物也很少留在光透射性基板上。
本发明的第四方面的特征在于，在第一至第三方面的任一方面中，载体是由玻璃、树脂或金属形成的片材。
根据第四方面，采用由透明或绝热性低的玻璃、树脂或金属形成的片材作为载体。这样能够有利于处理并且容易提高光透射性基板的硬挺度，防止光透射性基板弯曲并且改善可转移性。
本发明的第五方面的特征在于，在第一至第四方面的任一方面中，在自剥离双面胶带利用紫外线自剥离的情况下，载体由具有光透射性的片材形成。
根据第五方面，载体由透射紫外线的玻璃或透明树脂形成。由此，在自剥离双面胶带利用紫外线自剥离的情况下，用紫外线辐照载体使得自剥离双面胶带经受紫外线，从而开始自剥离。
本发明的第六方面的特征在于，在第一至第五方面的任一方面中，在自剥离双面胶带被加热而自剥离的情况下，在比隔体从固态成像元件晶片或光透射性基板上剥离、或隔体由于固态成像元件晶片和光透射性基板之间的热膨胀系数差引起的翘曲而断裂的温度更低的温度下，加热自剥离双面胶带。
根据第六方面，在自剥离双面胶带被加热而自剥离的情况下，采用具有在约90℃的低温剥离的性质的自剥离双面胶带。这样防止了粘合的基板由于光透射性基板和固态成像元件晶片之间的热膨胀系数差而翘曲所引起的剥离和断裂。
本发明的第七方面的特征在于，在第一至第六方面的任一方面中，在自剥离双面胶带和保护胶带中安置开口，通过所述开口，可以将固态成像元件晶片成像。
根据第七方面，在自剥离双面胶带和保护胶带中预先安置开口，所述开口用于将为了在载体粘合至光透射性基板上时在固态成像元件晶片上进行定位而形成的标记进行成像。
这样使得当在载体已经被粘合至光透射性基板上之后将光透射性基板粘合至固态成像元件晶片时，容易定位。
如上所述，根据本发明的制造固态成像装置的方法，载体提高了光透射性基板的硬挺度，从而防止光透射性基板弯曲，改善了可转移性并防止损伤。此外，保护胶带保持光透射性基板的表面清洁。
附图简述
图1是根据本发明的实施方案的固态成像装置的透视图；
图2是根据本发明的实施方案的固态成像装置的横截面图；
图3是显示制造固态成像装置的方法的步骤的流程图；
图4A至4H是描述制造固态成像装置的方法的步骤的侧视图；
图5是根据本发明另一个实施方案的制造固态成像装置的方法的步骤的流程图；
图6A至6I是描述根据本发明另一个实施方案的制造固态成像装置的方法的步骤的侧视图；
图7A至7G是描述使用另一种保护胶带的制造固态成像装置的方法的步骤的侧视图；以及
图8是说明开口的侧视图。
符号说明
1...固态成像装置
2...固态成像元件芯片
3...固态成像元件
4...遮盖玻璃
5...隔体
6...垫片(pad)
10...光透射性基板
11...沟道
12...载体
13...自剥离双面胶带
14和18...保护胶带
15...多孔卡盘台
16...开口
20...固态成像元件晶片
实施本发明的最佳方式
下面参考附图，描述根据本发明的制造固态成像装置的方法的优选实施方案。图1和2是说明根据本发明的固态成像装置的外观的透视图和横截面图。
固态成像装置1包括其上安置固态成像元件3的固态成像元件芯片2、固定至固态成像元件芯片2并且包围固态成像元件3的隔体5，以及固定在隔体5的上方并且密封固态成像元件3的遮盖玻璃4。
固态成像元件芯片2通过分割后述的固态成像元件晶片的方法制造。类似地，遮盖玻璃4通过分割后述的光透射性基板的方法制造。
如图2所示，固态成像元件芯片2包括矩形芯片基板2A、形成在芯片基板2A上的固态成像元件3以及安置在固态成像元件3的外面并且用于外部布线的多个垫片(电极)6。芯片基板2A由例如硅单晶制成，并且厚度为约300μm。
固态成像元件3是在普通的半导体器件制造工艺中制造的。固态成像元件3包括：光电二极管，其是形成在晶片(固态成像元件芯片2)上的光接收单元；转换外部的激发电压的转换电极；带有开口的遮光膜；以及夹层绝缘膜。固态成像元件3被构造使得内部透镜形成在夹层绝缘膜上，滤色器经由中间层被安置在内部透镜上方，并且微透镜经由中间层被安置在滤色器上方。
固态成像元件3的上述构造使得微透镜和内部透镜将从外部入射的光聚焦到光电二极管上，以增加有效孔径比。
遮盖玻璃4使用热膨胀系数与硅相当的透明玻璃，例如Pyrex(注册商标)玻璃，并且其厚度为例如约500μm。
隔体5使用无机材料，例如多晶硅，因为适宜的是隔体5在比如热膨胀吸收等的性质上类似于芯片基板2A和遮盖玻璃4。当观察框架形状的隔体5的一部分的横截面时，例如，横截面约为200μm宽和100μm厚。隔体5的一个端面利用粘合剂7被粘合到芯片基板2A上，其另一个端面利用粘合剂8被粘合到遮盖玻璃4上。
下面描述根据本发明的制造固态成像装置的方法。图3是显示根据本发明的制造固态成像装置的方法的步骤的流程图。图4A至4H是描述制造该固态成像装置的方法的步骤的侧视图。
如图4A所示，在根据本发明的制造固态成像装置的方法中，隔体5形成在光透射性基板10上，使得隔体5对应于形成在下面描述的固态成像元件晶片上的固态成像元件的位置(步骤S1)。
光透射性基板10使用玻璃晶片，所述玻璃晶片是透明和半透明的，不阻挡光比如在后续步骤使用的紫外线，并且在线性膨胀系数上与固态成像元件晶片几乎相当。例如，可以优选使用线性热膨胀系数为3ppm/℃以上至4ppm/℃以下的Pyrex(注册商标)玻璃作为光透射性基板10。
隔体5以这样的方式形成：通过使用光刻的蚀刻法，对粘合在光透射性基板上的硅基板进行蚀刻，或者将预先形成为隔体5的形状的硅基板粘附到光透射性基板10上。
如图4B所示，在其上形成隔体5的光透射性基板10的表面上，通过使用切割装置的半切式切割在隔体5之间切割光透射性基板10，由此形成沟道11(步骤S2)。
在半切式切割中，例如当使用500μm厚的光透射性基板10时，形成约900μm宽和约300μm深的沟道11。当使用300μm厚的光透射性基板10时，形成约150μm深的沟道11。
如图4C所示，其上形成隔体5的光透射性基板10被吸在和固定在位于隔体5侧的多孔卡盘台15上。保护胶带14、自剥离双面胶带13和载体12以这种顺序被粘合到吸在并固定在台上的光透射性基板10上(步骤S3)。
在保护胶带14的一个面上形成粘合剂部分。粘合剂部分被粘附在光透射性基板10的与其上形成沟道的表面相反的表面上。采用低污染胶带作为保护胶带14，其粘合剂部分被设计使得在保护胶带14被剥离之后，在保护胶带14粘附的部件上的粘合剂残留物可以非常少。例如，可以优选使用由Nitto Denko公司生产的背面研磨(back grinding)保护胶带“ELEPHOLDER”(注册商标)。
自剥离双面胶带13具有这样的性质：在其两个面上形成的粘合剂面中的至少一个面由于外部能量比如加热或紫外线而失去粘合力，并且产生自剥离力。例如，可以优选使用由Sekisui Chemical股份有限公司生产的“SELFA”以及由Nitto Denko公司生产的“RIBA-ALPHA”。具有自剥离性质的自剥离双面胶带13的一个面被粘附在保护胶带14的基板表面上，而另一个正常的粘合剂表面被粘附在载体12上。
载体12是由线性膨胀系数优选与光透射性基板10相当并且具有优良的平坦度的玻璃、树脂或金属形成的片材。当紫外线被用于使自剥离双面胶带13自剥离时，载体12是透射紫外线的透明或半透明的光透射性材料。当载体12被加热以使胶带13自剥离时，选自绝热性低的材料。
优选在平坦度优异并且在整个表面上产生吸力以避免光透射性基板10的损伤的多孔卡盘台15上，使用橡皮辊将保护胶带14、自剥离双面胶带13和载体12接合到光透射性基板10上，使得在真空环境下粘合时气泡不进入。
以这样的方式，保护胶带14、自剥离双面胶带13和载体12被粘合到光透射性基板10上，从而提高了光透射性基板10的硬挺度，防止了弯曲，改善了可转移性并且避免了损伤。保护胶带14保持了光透射性基板10的表面清洁。
在固态成像装置1中，如果光透射性基板10的表面有点被污染也没关系，即使保护胶带14没有被粘附，也可以优选将固态成像装置1具体化(embody)。
如图4D所示，其上粘合了载体12的光透射性基板10被粘合到固态成像元件晶片20上(步骤S4)。
当光透射性基板10被粘合到固态成像元件晶片20上时，如图8所示，使用成像装置17，经由预先形成在保护胶带14和自剥离双面胶带13中的开口部分16，将对固态成像元件晶片20上的位置形成的定位标记进行成像。这样确保了通过粘合将光透射性基板10接合至固态成像元件晶片20的精确位置，由此产生粘合的基板。
如图4E所示，粘合至光透射性基板10的载体12被加热或被紫外线辐照，以使自剥离双面胶带13自剥离，从而导致载体12从光透射性基板10上剥离(步骤S5)。
当采用由于紫外线而自剥离的自剥离双面胶带13剥离载体12时，用紫外线从载体12侧辐照载体12导致自剥离双面胶带13的表面粘附在保护胶带14上，从而产生自剥离性质，由此导致载体12和自剥离双面胶带13从光透射性基板10上的剥离。在这点上，载体12是透明或半透明的，因而透射紫外线。
当采用由于加热而自剥离的自剥离双面胶带13时，自剥离双面胶带13产生自剥离性质的温度被设定为低于隔体5破裂的温度。进行这种设置，以防止隔体5由于加热时粘合的固态成像元件晶片20和光透射性基板10之间的热膨胀系数的差别而引起的翘曲而剥离或断裂。具体地，设定温度优选约为80℃至100℃。
如图4F所示，将保护胶带14从光透射性基板10上剥离(步骤S6)。
将保护胶带14直接或在被紫外线辐照之后剥离。
如图4G所示，将粘合的基板中的光透射性基板10切割成各个遮盖玻璃4(步骤S7)。
在粘合的光透射性基板10被切割之后，固态成像元件晶片20被切割成各个固态成像元件芯片2，从而制造出固态成像装置1(步骤S8)。
下面描述根据本发明的制造固态成像装置的另一种方法。图5是显示根据本发明的制造固态成像装置的另一种方法的步骤的流程图。图6A至6I是描述制造固态成像装置的另一种方法的步骤的侧视图。顺便提及，与前述实施方案中的部件相同的那些部件给以相同的附图标记，并且省略类似步骤的描述。
在根据本发明的制造固态成像装置的另一个方法中，如图6A所示，将隔体5形成在光透射性基板10上，使得隔体对应于形成在固态成像元件晶片20上的固态成像元件3的位置(步骤S1A)。
如图6B和6C所示，将保护胶带14、自剥离双面胶带13和载体12以这种顺序粘合到光透射性基板10上(步骤S2A)。
其中还没有形成沟道11的光透射性基板10保持硬挺度，因而它不需要被固定在多孔卡盘台15上。
如图6D所示，在光透射性基板10的其上形成隔体5的表面上，通过使用切割装置的半切式切割，在隔体5之间切割光透射性基板10，由此形成沟道11(步骤S3A)。
光透射性基板10已经粘合到载体12上，因而它即使在形成沟道11之后也不弯曲，并且它可以被有效地转移。此外，保护胶带14保持光透射性基板10的表面清洁。
如图6E所示，将其上粘合了载体12的光透射性基板10粘合至固态成像元件晶片20上(步骤S4A)。
如图6F所示，将粘合至光透射性基板10的载体12加热或用紫外线辐照，以使自剥离双面胶带13自剥离，从而导致载体12从光透射性基板10上剥离(步骤S5A)。
如图6G所示，将保护胶带14从光透射性基板10上剥离(步骤S6A)。
如图6H所示，将光透射性基板10被切割成各个遮盖玻璃4(步骤S7A)。
在光透射性基板10已经被切割之后，将固态成像元件晶片20切割成各个固态成像元件芯片2，从而产生固态成像装置1(步骤S8A)。
[实施例]
下面描述根据本发明的制造固态成像装置的方法的具体实例。下面出现的附图标记使用在图1、2、4和6中所示的那些。
使用8英寸和300μm厚的Pyrex(注册商标)玻璃作为光透射性基板10。在光透射性基板10上形成50μm高的隔体5。
在隔体5之间，在垂直和水平方向上以150μm的深度和80行(line)进行半切式切割。由DISCO公司生产的切割装置被用于切割。由DENKIKAGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA生产的“UHP-1005M3(紫外线剥离型)”被用作切割胶带(dicing tape)。使用外径为55mm、宽度为0.1mm至0.7mm以及粒度为#400的树脂粘合磨石(grinding stone)。磨石的转数为30000rpm并且处理速度为1mm/sec至2mm/sec。
其中在这些条件下形成沟道11的光透射性基板10被平坦度为±5μm以下的多孔卡盘台15吸住，以防止断裂，由此剥离切割胶带。
在切割胶带被剥离之后，将作为载体12的8英寸和500μm厚的Pyrex玻璃粘合至光透射性基板10上。在粘合时，作为紫外线自剥离双面胶带的由Sekisui Chemical股份有限公司生产的“SELFA BG”，或作为热自剥离双面胶带并且在90℃的温度下剥离的由Nitto Denko公司生产的“RIBA-ALPHA 3195”被粘附在载体12上作为自剥离双面胶带13。在粘附时，使用橡胶辊逐出气泡，并且将普通的粘合剂表面粘附在载体12上。
在自剥离双面胶带13被粘附在载体12上之后，保护胶带14的基板表面被粘附在自剥离双面胶带13的剥离表面上。使用由Nitto Denko公司生产的“ELEP HOLDER ELP UB-3083D”作为保护胶带14。在粘附时使用橡胶辊。
将载体12、自剥离双面胶带13和保护胶带14以这样的方式相互层叠，在3托(约400Pa)的真空下粘合以避免截留的气泡。将载体12粘合，然后将光透射性基板10粘合至其上形成大量的固态成像元件3的固态成像元件晶片20上。在自剥离双面胶带和保护胶带14中与对准标记的位置相应地安置10mm直径的开口，因而在固态成像元件晶片20上的对准标记能够被确认。
此时，证实光透射性基板10的硬挺度被载体12保持，并且光透射性基板10能够被转移并且粘合，而毫无任何问题。
在采用“SELFA BG”作为自剥离双面胶带13以剥离载体12的情况下，使用照度为30mW/cm2的紫外线从载体12侧将“SELFA BG”辐照3分钟，以使其产生自剥离性质。由此证实，自剥离双面胶带13的粘合力降低而容易剥离载体12，并且自剥离双面胶带13也随同载体12一起被剥离，原因是普通的粘合剂表面的粘合力并不降低。
在使用“RIBA-ALPHA 3195”作为自剥离双面胶带13的情况下，粘合的固态成像元件晶片20、光透射性基板10和载体12全部都被放入到加热至100℃温度的烘箱中并且加热2分钟。由此证实，自剥离双面胶带13的粘合力降低而容易剥离载体12，并且自剥离双面胶带13也随同载体12一起被剥离，原因是普通的粘合剂表面的粘合力并不降低。
之后，将保护胶带14从光透射性基板10上剥离，并且检查其表面。结果，证实没有尺寸超过1μm的污物和异物粘附在表面上，从而保持良好的清洁。
如上所述，根据本发明的制造固态成像装置的方法，其中通过半切式切割形成沟道的光透射性基板的硬挺度通过载体而增加，从而防止光透射性基板弯曲，改善了可转移性并且避免了损伤。此外，保护胶带保持了光透射性基板的表面清洁。
尽管在本发明的实施方案中采用了片材比如Pyrex玻璃作为载体12，但是本发明并不限于Pyrex玻璃，而可以优选使用几乎不留下粘合剂残留物并且基板部分厚的胶带材料如图7C所示的保护胶带18具体化。
具体地，将由THE FURUKAWA ELECTRIC股份有限公司生产的背面研磨保护胶带“SP5013B-260(紫外线剥离型)”用作保护胶带18，如图7C所示粘在被固定于多孔卡盘台15上的光透射性基板10上，与在前述实施例的情况下一样转移，并且粘合至固态成像元件晶片20，所述背面研磨保护胶带的基板部分厚200μm以上并且适合于薄晶片。
结果，证实光透射性基板的硬挺度被保持，并且光透射性基板能够被转移并粘合，而毫无任何问题。
Claims (4)
1.一种制造固态成像装置的方法，其中将固态成像元件晶片粘合到光透射性基板上以产生粘合的基板，所述光透射性基板的一个表面上形成了隔体，以包围形成于所述固态成像元件晶片上的固态成像元件，并且在所述隔体之间形成了沟道；然后将所述粘合的基板与各个固态成像元件对应地分割，所述制造固态成像装置的方法包括以下步骤：
将载体粘合到所述光透射性基板的与其上形成所述沟道的表面相反的表面上，其中将保护所述光透射性基板的表面的保护胶带粘附在所述光透射性基板的与其上形成所述沟道的表面相反的表面上，将自剥离双面胶带粘附在所述保护胶带上，并且通过所述自剥离双面胶带将所述载体粘合到所述光透射性基板上，所述自剥离双面胶带的至少一个面通过加热或被紫外线辐照而自剥离，
其中在所述自剥离双面胶带和所述保护胶带中安置开口，通过所述开口，可以将所述固态成像元件晶片成像。
2.根据权利要求1所述的制造固态成像装置的方法，其中
所述载体是由玻璃、树脂或金属形成的片材。
3.根据权利要求1所述的制造固态成像装置的方法，其中
在所述自剥离双面胶带利用紫外线自剥离的情况下，所述载体由具有光透射性的片材形成。
4.根据权利要求1所述的制造固态成像装置的方法，其中
在所述自剥离双面胶带被加热而自剥离的情况下，在比所述隔体从所述固态成像元件晶片或所述光透射性基板上剥离、或所述隔体由于所述固态成像元件晶片和所述光透射性基板之间的热膨胀系数差引起的翘曲而断裂的温度更低的温度下，加热所述自剥离双面胶带。
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