JP2002231919A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
固体撮像装置及びその製造方法Info
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Abstract
しを最低限に押さえ、且つ接合時に発生するガスや気泡
などの逃げ道を確保することが可能な信頼性のある気密
封止部を備えた固体撮像装置及び製造方法を提供する。 【解決手段】 固体撮像素子チップ1上に透明部材から
なる平板部7と該平板部7の下面縁部に配置された枠部
5とで構成される気密封止部3が設けられた固体撮像装
置において、前記枠部5は、一部に間隙部を形成するよ
うに構成された枠基体部8と、該間隙部に充填された接
着剤層6とで構成する。
Description
ップをCSP(チップサイズパッケージ)実装してなる
固体撮像装置及びその製造方法に関し、特にその気密封
止部の構成及びその製造方法に関する。
化が進み、それに伴ってその筐体及び内部回路基板にお
いても更なる小型化が求められている。この機器の小型
化への要求により、回路基板への実装部品の一つである
半導体素子も例外ではなく、小型化が要求されており、
半導体素子の一つである固体撮像素子についても同様で
ある。
実装方式が一般的である。すなわち、固体撮像素子チッ
プ101 をセラミックなどからなるパッケージ102 にダイ
ボンドし、ボンディングワイヤ103 を用いて固体撮像素
子チップ101 とパッケージ102 との所定の電気的接続を
行った後、パッケージ102 の縁部に設けた段部104 を用
いて、素子チップ101 の表面との間に空間を設けてガラ
スリッド105 を接着して気密封止し、固体撮像装置を構
成している。なお図12において、106 は外部リードを示
している。
ラスリッド105 を用いて固体撮像素子チップ全体の気密
封止を行うと、実装形状が大きくなってしまい、小型実
装を必要とする分野への適用が困難であった。
て、特開平7−202152号公報に示すような構成の
固体撮像装置が提案されている。この固体撮像装置の断
面図を図13及び図14に示す。図13は、固体撮像素子チッ
プ101 上の受光エリアのみに、透明部材からなる平板部
107 とその下面縁部に一体的に形成された枠部108 とで
構成された封止部材により、気密封止を行ったものであ
り、透明部材としてはガラス,石英,サファイヤ又は透
明樹脂などが用いられている。一方、図14に示す固体撮
像装置は、気密封止部を一体形成するのではなく、平板
部109 と枠部110 を接着して気密封止部を構成するよう
にしたものである。ここで、枠部110 はセラミック,ガ
ラス,シリコン等の無機物又はコバール,42アロイ等の
金属を用いて構成してもよい。更に、固体撮像素子チッ
プ101 表面に、エポキシ,フェノール,シリコン等の樹
脂を印刷又はフォトリソ技術でパターン形成して、枠部
を形成することも可能である。
より、小型化実装が可能になると共に、特にマイクロレ
ンズ付固体撮像装置においては、気密封止部の表面にフ
ィルタ,レンズ,プリズム等の光学部品を接着しても、
マイクロレンズの集光能力の低下を伴わない固体撮像装
置を実現することが可能になった。更に、気密封止部は
ウエーハ状態の固体撮像素子チップの全チップに対して
一括して形成可能となり、製造方法においても簡単にな
った。
来提案された固体撮像素子においても、次のような課題
がある。まず、図13に示した一体構成の気密封止部の構
造では、ガラスなどの透明部材で平板部と枠部とを備え
た気密封止部を一体形成する必要があるが、加工面で精
度が要求されると共に、製造においても工数がかかるな
どの困難が予想される。更に、前記一体構成の気密封止
部で固体撮像素子チップを気密封止するためには、気密
封止部を接着剤により前記固体撮像素子チップに貼り付
ける必要があるが、接着面全体への接着剤の塗布は、受
光部など撮像特性に影響を与える部位へのはみ出しにつ
ながるおそれがある。
て気密封止部を構成する方式においては、気密封止部を
構成するため、枠部110 と平板部109 との間、及び枠部
110と固体撮像素子チップ101 との間には、接着のため
に接着剤が塗布されるが、この部位でも先に述べたよう
に、接着剤のはみ出しに伴う、撮像特性への影響が懸念
される。また、硬化時にガスを発生する接着剤類もある
が、このような接着剤を用いる場合には、貼り合わせ時
に発生するガスや気泡の逃げ場所を確保することも必要
になる。これは、発生したガスが気密封止部内に侵入
し、撮像素子チップに直接作用することで撮像特性の劣
化を引き起こす、あるいは気泡の混入により接着時の枠
部の信頼性が損なわれる等の不具合があり、これら不具
合は気密封止部自体の信頼性を低下させる懸念があるか
らである。
ーン形成する場合、樹脂のウエーハ上への塗布、印刷又
はフォトリソ技術、現像及びエッチングという工程が必
要になる。これらの工程を固体撮像素子チップ側で行う
と、特にマイクロレンズ付固体撮像素子チップにおいて
は、マイクロレンズ自体が樹脂で成形されているため、
気密封止部の枠部を形成するためのエッチング工程で、
一緒にマイクロレンズもエッチングされてしまう可能性
がある。
が可能で、且つウエーハ状態での全チップに気密封止部
の一括形成が可能であっても、気密封止部の構成及びそ
の製造方法には難点があった。
れたもので、小型化実装が可能であると共に、ウエーハ
レベルで製造可能な精度のよい、信頼性のある気密封止
部を備えた固体撮像装置及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。請求項毎の目的を述べると、次の通り
である。請求項1〜3に係る発明は、小型化が可能であ
り接着剤のはみ出しを最低限に押さえ、且つ接合時に発
生するガスや気泡などの逃げ道を確保することが可能な
信頼性のある気密封止部を備えた固体撮像装置を提供す
ることを目的とする。請求項4に係る発明は、枠基体部
の強度を増すことによって信頼性の高い気密封止部を形
成することが可能な固体撮像装置を提供することを目的
とする。請求項5に係る発明は、固体撮像素子における
不要光の遮蔽効果を気密封止部の枠部に持たせることが
可能な固体撮像装置を提供することを目的とする。請求
項6に係る発明は、固体撮像素子チップと外部端子との
最適な電気的接続が可能な固体撮像装置を提供すること
を目的とする。請求項7に係る発明は、簡単で合わせ精
度のよい気密封止部を備えた固体撮像装置の製造方法を
提供することを目的とする。
め、請求項1に係る発明は、固体撮像素子チップ上に透
明部材からなる平板部と該平板部の下面縁部に配設され
た枠部とで構成された気密封止部を設けた固体撮像装置
において、前記枠部は、一部に間隙部を形成するように
構成された枠基体部と該間隙部に充填された接着剤層と
で構成されていることを特徴とするものである。また請
求項2に係る発明は、請求項1に係る固体撮像装置にお
いて、前記間隙部は、前記枠基体部の一部に上下方向に
貫通して形成されていることを特徴とするものである。
また請求項3に係る発明は、請求項1に係る固体撮像装
置において、前記間隙部は、前記枠基体部の一部に上下
方向に分離された形態で形成されていることを特徴とす
るものである。
可能であり接着剤のはみ出しを最低限に押さえ、且つ接
合時に発生するガスや気泡などの逃げ道を確保すること
が可能であると共に、撮像特性に悪影響を与えない信頼
性のある気密封止部を備えた固体撮像装置を実現するこ
とが可能となる。
ずれか1項に係る固体撮像装置において、前記枠基体部
は前記固体撮像素子チップ及び平板部と別体に形成さ
れ、該枠基体部の上下両面に前記固体撮像素子チップと
前記平板部とが接着されていることを特徴とするもので
ある。このように構成することにより、枠基体部の強度
を増すことによって信頼性の高い気密封止部を形成する
ことが可能になる。
ずれか1項に係る固体撮像装置において、前記気密封止
部を構成する枠部は、着色などによる遮光機能を備えて
いることを特徴とするものである。このように構成する
ことにより、枠部が不要な光を遮り、迷光や固体撮像素
子チップ上での反射などによる悪影響を防ぐことができ
る。
ずれか1項に係る固体撮像装置において、前記固体撮像
素子チップ上に設けた電極パッドから該固体撮像素子チ
ップ側面あるいは側面から裏面に亘って配線領域もしく
は電極パッド領域を形成し、該配線領域もしくは電極パ
ッド領域にて外部端子を電気的に接続できるように構成
したことを特徴とするものである。このように構造する
ことにより、外部端子との最適な電気的接続構造を備
え、種々の実装形態への応用も可能な固体撮像装置を実
現することができる。
プ上に、透明部材からなる平板部と該平板部の下面縁部
に配設された枠部とで構成された気密封止部を設けた固
体撮像装置の製造方法において、透明部材からなる平板
部と、一部に間隙部を形成するように構成された枠基体
部と該間隔部に充填された接着剤層とからなる枠部とで
構成された気密封止部を、多数の固体撮像素子チップが
形成されているウエーハ全体に亘って、個々の固体撮像
素子チップに対応させて且つ一体的に形成する工程と、
一体的に気密封止部が形成されたウエーハを個別の気密
封止部をもった固体撮像素子チップに分割する工程とを
備えていることを特徴とするものである。
での気密封止部が一括して形成可能となり、固体撮像素
子チップ上に合わせ精度のよい気密封止部を備えた固体
撮像装置を容易に製造することができる。
ついて説明する。まず、本発明の第1の実施の形態につ
いて説明する。図1及び図2は、第1の実施の形態に係
る固体撮像装置の平面図及び断面図を示している。両図
において、1は固体撮像素子チップで、受光部2を除く
封止領域4に気密封止部3の枠部5が配置形成されてい
る。7は透明部材からなる平板部で、該平板部7の下面
縁部に枠部5が配設されるようになっており、該枠部5
は、固体撮像素子チップ1と平板部7との間の一部に間
隙部が形成されるように構成した枠基体部8と、前記間
隙部に充填された接着剤で形成される接着剤層6とによ
り構成される。この実施の形態では、前記間隙部は枠基
体部8の外側領域に形成されており、枠基体部8及び該
枠基体部8の外側領域に形成された間隙部の大きさには
特に限定はなく、枠基体部8に関しては気密封止部3の
枠部5としての強度があり、且つ固体撮像素子チップ1
の特性に影響を与えない限りにおいては、大きさは問わ
ない。一方、間隙部に関しては、間隙部に充填された接
着剤層6のみで透明部材からなる平板部7と固体撮像素
子チップ1との接着を行うことを考慮すれば、接着能力
が十分あれば大きさは問わない。なお、図1において、
9は走査回路等の受光部2の周辺回路である。
1及び平板部7との接合は、間隙部に充填された接着剤
層6により行われるが、間隙部に充填された接着剤層6
のみではなく、枠基体部8の端面に薄く接着剤を塗布す
るなどして、間隙部に充填された接着剤層6と共に接着
を行えば、より強度な接着が可能となる。
やテフロン(登録商標)等を用いることができるが、こ
れに限定されるものではなく、絶縁性があり、且つ所望
の形状に加工できて十分な強度を持つものであれば何で
も用いることができる。接着剤としては、エポキシ系あ
るいはシリコン系の樹脂などが適しているが、これに限
定されるものではなく、枠基体部8に対して十分な接着
力が得られて且つ接着面に薄く塗布又は印刷することが
可能であり、接着時に受光部等の被気密封止領域3aへ
の侵入が極力避けられる材料ならなんでもよい。平板部
7としての透明部材には、ガラス,石英,サファイヤな
どが望ましい。
形態に係る固体撮像装置の製造方法を簡単に説明する。
まず図3及び図4に示すように、多数の固体撮像素子チ
ップ1からなるウエーハ10と、該ウエーハ10に対応する
ガラスなどからなる個々の平板部7を形成する透明部材
11との間に、ウエーハ10上の個々の固体撮像素子チップ
1にそれぞれ対応するように配列された多数の枠基体部
8からなる枠基体部集合体12を挟み込むように配置す
る。ここで、図3は各部材が分離している状態を示す斜
視図で、図4はウエーハ10と透明部材11とが枠基体部集
合体12を挟み込むように配置した状態における断面図を
示している。
12の形成にあたっては、図3及び図4に示すように、透
明部材11とは別個の枠基体部ベース材13上に多数の枠基
体部8を印刷などによって形成し構成してもよいし、型
枠などを用いたモールドにより一体的に形成してもよい
が、任意の形状に枠基体部8が形成できるのであれば、
どのような手法を用いて構成しても構わない。ここで、
枠基体部ベース材13としては、プラスチックやテフロン
などを用いることができるが、枠基体部の加工形成のた
めの耐薬品性や耐熱性があり、更には十分な強度があれ
ば、硬さ及び材質は問わない。枠基体部8の大きさは問
わないが、固体撮像素子チップ1の能動領域を囲むよう
に形成されていれば、固体撮像素子チップ1のエッジあ
るいはスクライブ領域を除くように形成されていても十
分である。
体部8を枠基体部ベース材13上に形成して構成した枠基
体部集合体12を示したが、多数の枠基体部からなる枠基
体部集合体は、図5に示すように、枠基体部ベース材13
を使用せず、ウエーハ上の各固体撮像素子チップ1に対
応するように配列される多数の枠基体部8を一体的に形
成した構成のものを用い、透明部材11とウエーハ10で挟
み込むように配置してもよい。その際、ウエーハ10上に
形成されている各固体撮像素子チップ1に対応するよう
に形成された個々の枠基体部8がばらばらになってしま
わぬよう、図5に示すように隣接する枠基体部同士が繋
がるように一体成形することが肝要である。
体12における個々の枠基体部8を、透明部材11に転写す
る。なお、図6においては、透明部材11側に枠基体部8
を転写した例を示したが、勿論これに限定されるもので
はなく、多数の固体撮像素子チップ1が形成されている
ウエーハ10上に転写してもかまわない。
間の間隙部に接着剤6を充填し、固体撮像素子チップ1
が多数形成されているウエーハ10に接着する。その際、
間隙部が余剰接着剤や気泡、接着剤硬化時に発生するガ
スの逃げ道となる。この際、接着剤は予め枠基体部8間
に充填しておいて接着してもよいし、透明部材11とウエ
ーハ10とを枠基体部8を介して貼り合わせたあと枠基体
部8の間隙部に接着剤を注入して、最終的に透明部材11
とウエーハ10を接着してもよい。次いで、スクライブラ
イン14に沿ってダイシングすることにより、図2に示す
ような気密封止部3を備えた固体撮像装置が得られる。
領域からなる被気密封止部へのガスあるいは気泡の混
入、もしくは接着剤のはみ出しがなくなり、信頼性のあ
る気密封止部が形成できると共に、撮像特性への悪影響
も押さえられる。
明する。図8〜図10に各実施の形態の断面図を示す。こ
れらの実施の形態は、基本的には第1の実施の形態とほ
ぼ同様で、その製造方法もほぼ同様であり、異なる点は
気密封止部の枠部の形状及び構造のみである。したがっ
て、気密封止部の枠部の形状及び構造についてのみ簡単
に説明する。
像装置は、気密封止部3の枠部5の間隙部が枠基体部8
自体の上下方向に貫通して形成されているものである。
すなわち、間隙部に充填形成される接着剤層6が枠基体
部8により周囲を囲まれている状態の構成となってい
る。ここで、間隙部すなわち接着剤層6は、枠部5の四
辺の全てにおいて枠基体部8により囲まれるように構成
してもよいし、枠部5の二辺においてのみ枠基体部8に
より囲まれるように構成してもよい。
像装置は、気密封止部3の枠部5の間隙部が枠基体部8
において上下方向に分離した形態で形成されている構成
のもので、その間隙部には接着剤層6が充填形成されて
いる。また、図10に示す第4の実施の形態に係る固体撮
像装置は、枠部5の間隙部が枠基体部8の平板部7側に
のみ開口部を有するように枠基体部8内に形成され、該
間隙部に接着剤層を充填形成して枠部5を構成するもの
である。ここでは、枠基体部8が平板部7側に間隙部の
開口部を有する構造のものを示したが、これに限定され
ることはなく、枠基体部8の固体撮像素子チップ側に間
隙部の開口部を有する構造としてもよい。
いても、枠基体部及び間隙部すなわち接着剤層の大きさ
には特に限定はなく、枠基体部8に関しては、気密封止
部3の枠部5としての強度があり、且つ固体撮像素子チ
ップ1の特性に影響を与えない限りにおいては大きさは
問わない。一方、間隙部すなわち接着剤層6に関して
は、間隙部に充填された接着剤層6のみで平板部7と固
体撮像素子チップ1との接着を行うことを考慮すれば、
それらの接着における接着能力が十分あれば大きさは問
わない。
とすることにより、第1の実施の形態における効果と同
様な効果を有すると共に、さらに枠部の強度を増すこと
ができる。
ど光を遮蔽するように着色した枠基体部8を使用するこ
とにより、気密封止部3の枠部5が遮光部の役目を果た
すことになり、固体撮像素子チップ1上への不要な光を
遮ることができる。したがって、迷光や固体撮像素子チ
ップ上での反射などによる悪影響を防ぐことができる。
ップ1上のパッド部からチップ側面、もしくはパッド部
からチップ側面を通って裏面に亘って配線領域21を形成
し、この配線領域21に新たな電極パッドを設けてバンプ
等により基板などへ接続してもよい。この場合、気密封
止部3の枠部5はパッド部分を除外して形成する必要は
なく、受光部が気密封止されるように形成すればよい。
又は、チップ側面の配線領域21に外部リードなどを接続
して外部端子との電気的接続を図ってもよい。このよう
な構造により、パッケージが不要となって各種基板、例
えば信号処理回路などが形成された回路基板などへの固
体撮像素子チップの直接の搭載が可能になる。更に、固
体撮像素子チップ裏面に設けた配線領域あるいは電極パ
ッドなどにより、信号発生回路や信号処理回路などが形
成された他の半導体チップとの貼り合わせ、接着が容易
に行われる。したがって、固体撮像素子チップ、信号処
理回路などが一体に形成される積層構造の固体撮像装置
も容易に製作可能となり、周辺回路含めた固体撮像装置
のさらなる小型化が実現できる。
封止して実装した固体撮像装置に関するものであるが、
この固体撮像素子チップの気密封止実装手法は、他の半
導体チップの気密封止実装にも十分適用できるものであ
り、同様な効果が基体できる。
に、請求項1〜3に係る発明によれば、小型化が可能で
接着剤のはみ出しを最低限に押さえ、且つ接合時に発生
するガスや気泡などの逃げ道を確保することが可能であ
ると共に、接着剤のはみ出しによる撮像特性に悪影響を
与えない信頼性のある気密封止部を備えた固体撮像装置
が実現可能となる。請求項4に係る発明によれば、枠基
体部の強度を増すことによって信頼性の高い気密封止部
を形成することが可能となる。請求項5に係る発明によ
れば、枠部が不要な光を遮り、迷光や固体撮像素子チッ
プ上での反射などによる悪影響を防止することができ
る。請求項6に係る発明によれば、外部端子との最適な
電気的接続構造を備え、種々の実装形態へ対応可能な固
体撮像装置を実現することができる。請求項7に係る発
明によれば、ウエーハ状態での気密封止部が一括して形
成可能となり、固体撮像素子チップ上に合わせ精度のよ
い気密封止部を備えた固体撮像装置を容易に製造するこ
とができる。
態を示す平面図である。
態を示す断面図である。
固体撮像装置の製造工程を示す斜視図である。
固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。
造工程を示す断面図である。
である。
である。
を示す断面図である。
を示す断面図である。
を示す断面図である。
示す断面図である。
ある。
例を示す断面図である。
構成例を示す断面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 固体撮像素子チップ上に透明部材からな
る平板部と該平板部の下面縁部に配設された枠部とで構
成された気密封止部を設けた固体撮像装置において、前
記枠部は、一部に間隙部を形成するように構成された枠
基体部と該間隙部に充填された接着剤層とで構成されて
いることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項2】 前記間隙部は、前記枠基体部の一部に上
下方向に貫通して形成されていることを特徴とする請求
項1に係る固体撮像装置。 - 【請求項3】 前記間隙部は、前記枠基体部の一部に上
下方向に分離された形態で形成されていることを特徴と
する請求項1に係る固体撮像装置。 - 【請求項4】 前記枠基体部は前記固体撮像素子チップ
及び平板部と別体に形成され、該枠基体部の上下両面に
前記固体撮像素子チップと前記平板部とが接着されてい
ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に係る
固体撮像装置。 - 【請求項5】 前記気密封止部を構成する枠部は、着色
などによる遮光機能を備えていることを特徴とする請求
項1〜4のいずれか1項に係る固体撮像装置。 - 【請求項6】 前記固体撮像素子チップ上に設けた電極
パッドから該固体撮像素子チップ側面あるいは側面から
裏面に亘って配線領域もしくは電極パッド領域を形成
し、該配線領域もしくは電極パッド領域にて外部端子を
電気的に接続できるように構成したことを特徴とする請
求項1〜5のいずれか1項に係る固体撮像装置。 - 【請求項7】 固体撮像素子チップ上に、透明部材から
なる平板部と該平板部の下面縁部に配設された枠部とで
構成された気密封止部を設けた固体撮像装置の製造方法
において、透明部材からなる平板部と、一部に間隙部を
形成するように構成された枠基体部と該間隔部に充填さ
れた接着剤層とからなる枠部とで構成された気密封止部
を、多数の固体撮像素子チップが形成されているウエー
ハ全体に亘って、個々の固体撮像素子チップに対応させ
て且つ一体的に形成する工程と、一体的に気密封止部が
形成されたウエーハを個別の気密封止部をもった固体撮
像素子チップに分割する工程とを備えていることを特徴
とする固体撮像装置の製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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