JP2002222935A - 固体撮像装置およびその製造方法、固体撮像システム - Google Patents

固体撮像装置およびその製造方法、固体撮像システム

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JP2002222935A JP2001017136A JP2001017136A JP2002222935A JP 2002222935 A JP2002222935 A JP 2002222935A JP 2001017136 A JP2001017136 A JP 2001017136A JP 2001017136 A JP2001017136 A JP 2001017136A JP 2002222935 A JP2002222935 A JP 2002222935A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 透光性部材と固体撮像素子チップとの位置調
整を簡素化する。 【解決手段】 固体撮像素子チップ100と、固体撮像素
子チップを外部接続する電気的接続手段110と、固体撮
像素子チップ上の有効撮像領域に対向して配置された透
光性部材120と、を有し、固体撮像素子チップの、電気
的接続手段の接続位置と有効撮像領域との間で且つ固体
撮像素子チップと透光性部材との間の空間に接着剤155
を配して、固体撮像素子チップと透光性部材とを接着し
てなり、接着剤が配される空間に対する固体撮像素子チ
ップ面又は／及び透光性部材面が、少なくともその周辺
部の面よりも接着剤のぬれ性がよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像装置および
その製造方法、固体撮像システムに係わり、特にビデオ
カメラ、デジタルスチルカメラなどに用いられる固体撮
像装置およびその製造方法、固体撮像システムに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ビデオカメラ、デジタルスチルカメラな
どの画像入力機器に用いられるCCD,CMOSセンサーなどの
固体撮像素子は、シリコンウェハー等の半導体基板上に
形成される。半導体工程終了後のシリコンウェハーは、
カラーフィルター及びマイクロレンズ形成工程におい
て、アクリル系材料を用いてウェハー上にカラーフィル
ター及びマイクロレンズの順で形成される。そして後工
程で必要な寸法に分割され固体撮像素子チップはパッケ
ージされて、固体撮像装置となる。
【０００３】従来は、セラミックパッケージなどに収納
され、ワイヤーボンディングにより、チップとリード間
の電気的接続をとり、ガラス基板のキャップをパッケー
ジ上に接着した構成になっている。
【０００４】近年、デジタルカメラなどで機器の小型化
のため、上記CCD,CMOSセンサーなどの固体撮像素子の小
型化、薄型、軽量なパッケージ化が望まれている。
【０００５】なかでも、特開平０７-０９９２１４号公
報に開示されているような、TOG（１９９８年１０月
電子画像学会 東芝発表）などが知られている。
【０００６】図５は従来の固体撮像装置200の断面図を
示している。図５に示すように、CCDセンサーやCMOSセ
ンサーなどの固体撮像素子チップ100は、電気的接続手
段であるTABフィルム110とバンプ140を介して、電気的
に接続されている。TABフィルム110は、銅箔160をポリ
イミドフィルム170などの絶縁フィルムで被覆したもの
が、一般的である。固体撮像素子チップ100の、撮像素
子上にはマイクロレンズ130が設けられ有効撮像領域を
なしている。
【０００７】透光性部材であるガラス基板120は、固体
撮像素子チップ100に対向して所望の隙間180を設けて、
固体撮像素子チップ100及びTABフィルム110と、封止接
着剤150にて接着されている。
【０００８】ガラス基板120には、遮光層124が配置され
ている。遮光層124は、TABフィルム110の銅箔160やバン
プ140での、不要光の反射を防止するために設けられて
いる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このような固体撮像装
置では、さらなる小型化、薄型化の要求が高く、固体撮
像素子チップも小型し、有効撮像領域と、電気的接続部
（バンプ140）とが近接するようになってくる。しか
も、小型化・薄型化に伴って、様々な用途に使用される
ようになると、量産性の高く、ローコストな固体撮像装
置が益々必要になってきた。しかしながら、従来の方法
では以下の課題があった。
【００１０】不要光を防止するための遮光層124を配置
する場合に、固体撮像素子チップの有効撮像領域と、接
続手段としてのバンプ140や銅箔160とが接近しているた
め、それぞれパターンを見ながら所望の位置に配置する
ような、位置調整をおこなってきた。そのため組み立て
の工数が多く、自動化が難しいなどの量産性において改
善が求められていた。
【００１１】
【課題を解決する手段および作用】本発明の固体撮像装
置は、固体撮像素子チップと、該固体撮像素子チップを
外部接続するための電気的接続手段と、該固体撮像素子
チップ上の少なくとも有効撮像領域に対向して配置され
た透光性部材と、を有する固体撮像装置において、前記
固体撮像素子チップの、前記電気的接続手段の接続位置
と前記有効撮像領域との間で且つ前記固体撮像素子チッ
プと前記透光性部材との間の空間に接着剤を配して、前
記固体撮像素子チップと前記透光性部材とを接着してな
り、前記接着剤が配される空間に対する固体撮像素子チ
ップ面又は／及び透光性部材面が、少なくともその周辺
部の面よりも前記接着剤のぬれ性がよいことを特徴とす
る。
【００１２】また本発明の固体撮像装置の製造方法は、
固体撮像素子チップと、該固体撮像素子チップと外部接
続するための電気的接続手段と、該固体撮像素子チップ
上の少なくとも有効撮像領域に対向して配置された透光
性部材と、を有する固体撮像装置の製造方法において、
前記電気的接続手段と前記固体撮像素子チップと電気的
に接続する工程と、前記透光性部材上及び該固体撮像素
子チップ上のうちの一方、又はその両方に接着剤を塗布
する工程と、前記透光性部材を、前記固体撮像素子チッ
プと前記電気的接続手段上に対向するように配置する工
程と、前記接着剤の表面張力の作用により、前記透光性
部材と前記固体撮像素子チップとが、位置合わせされた
後に、該接着剤を硬化させる工程と、を含むことを特徴
とする。
【００１３】本発明によれば、接着剤の表面張力を利用
してセルフアライメントし、その後接着剤を硬化するこ
とにより、位置調整のための工程を簡素化でき、生産性
の高い安価な固体撮像装置を提供することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
【００１５】図１(a)〜(e)は本発明にかかわる製造方法
の一実施例の各工程を示す断面図である。なお、図５に
示した構成部材と同じ構成部材には、同一の番号を付す
る。
【００１６】まず図１(a)に示すように、固体撮像素子
チップ100がバンプ140を介して電気的接続手段であるTA
Bフィルム110と電気的に接続される。固体撮像素子チッ
プ100にはマイクロレンズ130が設けられている。
【００１７】次に図１(b)に示すように、接着剤155を固
体撮像素子チップ100上に、ディスペンサなどにより滴
下する。接着剤155は、TABフィルム110の接続位置と固
体撮像素子チップ100の有効撮像領域との間に配する。
この接着剤155の配置は、複数箇所に分けて配置するの
が望ましく、特に２〜６箇所位に分けるのが望ましい。
接着剤155はガラス基板120側に設けてもよく、また固体
撮像素子チップ100とガラス基板120の両方に設けてもよ
い。
【００１８】この配置は、透光性部材であるガラス基板
120もしくは固体撮像素子チップ100が、接着剤155の表
面張力の作用で相対的に動ける条件で設定される。
【００１９】次に図１(c) に示すように、ガラス基板12
0を、所望位置近傍に置き、接着剤155と接触させる。こ
の時、接着剤155は固体撮像素子チップ100とガラス基板
120との間で表面張力によって、ガラス基板120もしくは
固体撮像素子チップ100を相対的に移動させて、最も安
定な状態を保とうとする。この作用によって、固体撮像
素子チップ100とガラス基板120とが、自動的に所望の位
置に移動する(セルフアライメント)ので、位置合わせが
不要となる。
【００２０】次に図１(d)に示すように、固体撮像素子
チップ100とガラス基板120との、セルフアライメントが
終了した後に、紫外線を照射して、接着剤155を硬化さ
せる。
【００２１】そして図１(e)に示すように、固体撮像素
子チップ100とガラス基板120との全周にわたり、封止接
着剤150を塗布することにより、固体撮像装置は完成す
る。この封止接着剤150と、位置だしのために使われた
接着剤155は、同じ材料のものでも異なる材料のもので
も構わない。
【００２２】図２は、ガラス基板120の斜視図である。
【００２３】図２に示すように、ガラス基板120の面上
に遮光層124が設けられ、固体撮像素子へ光を透過する
ための開口部128と、接着剤155の接触領域である開口部
126とを有する。遮光層124は、黒色樹脂の印刷や、金属
あるいは金属酸化膜などをフォトリソグラフィ工程によ
ってパターニングしてもよい。
【００２４】開口部126は、接着剤155が接触した時に、
その領域内で接着剤の流出を規制することを目的として
設置される。開口部126の周辺と比べて、表面の改質な
どにより、開口部126の領域内のぬれ性をよくしてやる
ことによっても、その目的は達成される。
【００２５】ぬれ性とは、接着剤155とガラス120との表
面張力のバランスによってきまるものである。通常ぬれ
性の評価としては、ガラスなどの表面に、対象物（この
場合接着剤）を滴下し、その側面から見た液滴のシルエ
ットを観察し、その角度で評価する、接触角測定法が知
られている。ここで、ぬれ性がよいとは、開口部126と
その周辺部との差をいうものである。したがって相対的
なものではあるが、例えば開口部126での接着剤155の接
触角が90度以下、接着剤155の配置周辺部の接着剤155の
接触角が90度以上が望ましい。
【００２６】このぬれ性を、表面改質で行う例として
は、シランカップリング剤の塗布、あるいはアルゴン、
酸素、窒素ガスを使用するプラズマ改質、あるいは紫外
線／オゾン処理などによって、ぬれ性をよく（接触角を
小さく）することが可能である。
【００２７】このガラス基板120と対向する固体撮像素
子チップ100上にも、同様な処理を行うことが望まし
い。例えば、マイクロレンズを接着部周囲まで延在させ
て、開口部を設けてやってもよい。またTABフィルムの
インナーリード形状で、接着剤の流れだしを規制しても
同様の効果が期待できる。
【００２８】図３は、上述した製造工程で作製される、
本発明に関わる一実施例の固体撮像装置の完成断面図で
ある。なお、図５に示した構成部材と同じ構成部材に
は、同一の番号を付し、重複説明は省略する。
【００２９】ここで、接着剤155は、ガラス基板120上に
設けられた遮光層124の開口部126と固体撮像素子チップ
100上に設けられた接着領域133との間で、表面張力が最
大に安定するように、ガラス基板120と固体撮像素子チ
ップ100の相対位置を移動させる。つまり、ガラス基板1
20と固体撮像素子チップ100上に接着剤の接触領域を、
設けてやることにより、自動的にかつ精度よくセルフア
ライメントされることになる。
【００３０】なおこれまで説明してきたガラス基板120
上には、遮光層に限定されるものではなく、図４に示し
たようなカラーフィルター182など固体撮像素子チップ1
00と位置合わせが必要な機能が配置されていてもよい。
本実施例では、接着剤155の配置領域は、遮光層を開
口、すなわち凸形状の段差で囲まれた領域としたが、逆
に接着剤155の配置領域を凸状として、凹形状の段差で
囲まれた領域としてもよい。
【００３１】図６は、上述した固体撮像装置を用いた固
体撮像システムの構成図である。図６において、１はレ
ンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア、２
は被写体の光学像を固体撮像素子４に結像させるレン
ズ、３はレンズを通った光量を可変するための絞り、４
はレンズ２で結像された被写体を画像信号として取り込
むための固体撮像素子、５は固体撮像素子４から出力さ
れる画像信号に各種の補正、クランプ等の処理を行う撮
像信号処理回路、６は固体撮像素子４より出力される画
像信号のアナログ−ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換
器、７はＡ／Ｄ変換器６より出力された画像データに各
種の補正を行ったりデータを圧縮する信号処理部、８は
固体撮像素子４，撮像信号処理回路５，Ａ／Ｄ変換器
６，信号処理部７に各種タイミング信号を出力するタイ
ミング発生部、９は各種演算とスチルビデオカメラ全体
を制御する全体制御・演算部、１０は画像データを一時
的に記憶するためのメモリ部、１１は記録媒体に記録又
は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース
部、１２は画像データの記録又は読み出しを行うための
半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、１３は外部コン
ピュータ等と通信するための外部インターフェース（Ｉ
／Ｆ）部である。
【００３２】次に、図６の動作について説明する。バリ
ア１がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコ
ントロール系の電源がオンし、さらに、Ａ／Ｄ変換器６
などの撮像系回路の電源がオンされる。それから、露光
量を制御するために、全体制御・演算部９は絞り３を開
放にし、固体撮像素子４から出力された信号は、撮像信
号処理回路５をスルーしてＡ／Ｄ変換器６へ出力され
る。Ａ／Ｄ変換器６は、その信号をＡ／Ｄ変換して、信
号処理部７に出力する。信号処理部７は、そのデータを
基に露出の演算を全体制御・演算部９で行う。
【００３３】この測光を行った結果により明るさを判断
し、その結果に応じて全体制御・演算部９は絞りを制御
する。次に、固体撮像素子４から出力された信号をもと
に、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全
体制御・演算部９で行う。その後、レンズを駆動して合
焦か否かを判断し、合焦していないと判断したときは、
再びレンズを駆動し測距を行う。
【００３４】そして、合焦が確認された後に本露光が始
まる。露光が終了すると、固体撮像素子４から出力され
た画像信号は、撮像信号処理回路５において補正等がさ
れ、さらにＡ／Ｄ変換器６でＡ／Ｄ変換され、信号処理
部７を通り全体制御・演算９によりメモリ部１０に蓄積
される。その後、メモリ部１０に蓄積されたデータは、
全体制御・演算部９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部
を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体１２に記録
される。また外部Ｉ／Ｆ部１３を通り直接コンピュータ
等に入力して画像の加工を行ってもよい。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
透光性部材と固体撮像素子チップとの、位置調整の工程
を簡素化でき、自動化が容易となり生産性の高い、安価
な固体撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる一実施例の固体撮像装置の製造
方法を説明する断面図である。
【図２】本発明の実施例に用いるガラス基板の斜視図で
ある。
【図３】本発明に係わる一実施例の固体撮像装置の完成
断面図である。
【図４】本発明に係わる他の実施例の固体撮像装置の完
成断面図である。
【図５】従来の固体撮像装置の断面図である。
【図６】本発明による固体撮像装置を用いた固体撮像シ
ステムの構成図である。
【符号の説明】
１ バリア ２ レンズ ３ 絞り ４ 固体撮像素子 ５ 撮像信号処理回路 ６ Ａ／Ｄ変換器 ７ 信号処理部 ８ タイミング発生部 ９ 全体制御・演算部 １０ メモリ部 １１ 記録媒体制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）部 １２ 記録媒体 １３ 外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部 100 固体撮像素子チップ 110 TABフィルム 120 ガラス基板 122 ガラス側面 124 遮光層 126 開口部 128 開口部 130 マイクロレンズ 133 接着剤配置領域 140 バンプ 150 封止接着剤 155 接着剤 160 銅箔 170 ポリイミドフィルム 180 空気層 182 カラーフィルター 200 固体撮像装置

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固体撮像素子チップと、該固体撮像素子
    チップを外部接続するための電気的接続手段と、該固体
    撮像素子チップ上の少なくとも有効撮像領域に対向して
    配置された透光性部材と、を有する固体撮像装置におい
    て、 前記固体撮像素子チップの、前記電気的接続手段の接続
    位置と前記有効撮像領域との間で且つ前記固体撮像素子
    チップと前記透光性部材との間の空間に接着剤を配し
    て、前記固体撮像素子チップと前記透光性部材とを接着
    してなり、 前記接着剤が配される空間に対する固体撮像素子チップ
    面又は／及び透光性部材面が、少なくともその周辺部の
    面よりも前記接着剤のぬれ性がよいことを特徴とする固
    体撮像装置。
  2. 【請求項２】 前記透光性部材に、遮光パターンが設け
    られていることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装
    置。
  3. 【請求項３】 前記透光性部材に、カラーフィルターが
    設置されていることを特徴とする請求項１記載の固体撮
    像装置。
  4. 【請求項４】 前記接着剤が、紫外線硬化型樹脂である
    ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
  5. 【請求項５】 前記接着剤は位置固定のための仮接着用
    の接着剤であり、該接着剤により接着されない端部側
    の、前記固体撮像素子チップと前記透光性部材との間を
    該接着剤あるいは別の接着剤によって封止することを特
    徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
  6. 【請求項６】 前記接着剤の配置領域は、凸形状あるい
    は凹形状の段差で囲まれた領域であることを特徴とする
    請求項１記載の固体撮像装置。
  7. 【請求項７】 固体撮像素子チップと、該固体撮像素子
    チップと外部接続するための電気的接続手段と、該固体
    撮像素子チップ上の少なくとも有効撮像領域に対向して
    配置された透光性部材と、を有する固体撮像装置の製造
    方法において、 前記電気的接続手段と前記固体撮像素子チップと電気的
    に接続する工程と、 前記透光性部材上及び該固体撮像素子チップ上のいずれ
    か一方、又はその両方に接着剤を塗布する工程と、 前記透光性部材を、前記固体撮像素子チップと前記電気
    的接続手段上に対向するように配置する工程と、 前記接着剤の表面張力の作用により、前記透光性部材と
    前記固体撮像素子チップとが、位置合わせされた後に、
    該接着剤を硬化させる工程と、を含むことを特徴とする
    固体撮像装置の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記透光性部材に、遮光パターンが設置
    されていることを特徴とする請求項７記載の固体撮像装
    置の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記透光性部材に、カラーフィルターが
    設置されていることを特徴とする請求項７記載の固体撮
    像装置の製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記接着剤が、紫外線硬化型樹脂であ
    ることを特徴とする請求項７記載の固体撮像装置の製造
    方法。
  11. 【請求項１１】 前記接着剤は、位置固定のための仮接
    着用の接着剤であり、該接着剤により仮接着を行った
    後、該接着剤により接着されない端部側の、前記固体撮
    像素子チップと前記透光性部材との間を該接着剤あるい
    は別の接着剤によって封止することを特徴とする請求項
    ７記載の固体撮像装置の製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記接着剤の配置領域は、その周辺領
    域よりも該接着剤のぬれ性がよいことを特徴とする請求
    項７記載の固体撮像装置の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記接着剤の配置領域は、凸形状ある
    いは凹形状の段差で囲まれた領域であることを特徴とす
    る請求項７記載の固体撮像装置の製造方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１から６のいずれか１項に記載
    の固体撮像装置と、 前記撮像装置へ光を結像する光学系と、 前記撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回路と
    を有することを特徴とする固体撮像システム。
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