JP2003243637A - 固体撮像装置、その製造方法およびその製造方法において使用するマスク - Google Patents

固体撮像装置、その製造方法およびその製造方法において使用するマスク

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 周辺集積回路を固体雑像素子上に載置するた
めに追加される工程を最小限に抑えた固体撮像装置、そ
の製造方法およびその製造方法において使用するマスク
を提供する。 【解決手段】 固体撮像装置は、光を透過する透明基板
と、受光部を有する固体撮像素子を少なくとも有し、該
受光部が透明基板に対向するように該透明基板に実装さ
れた第１チップと、前記第１チップと前記透明基板との
間を気密状態で封止するように設けられた第１樹脂と、
該第１チップに対して該透明基板の反対側に設けられた
第２チップと、該第２チップを該第１チップにダイボン
ドするために設けられた第２樹脂とを具備しており、該
第１樹脂および該第２樹脂は、同一の材料によって形成
されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、受光部が透明基板
と向き合うように実装された固定撮像素子と透明基板と
の間を気密状態で封止する構造を備えた固体撮像装置、
その製造方法およびその製造方法に使用されるマスクに
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体撮像装置は、携帯情報機器に
搭載されるケースが増えてきている。携帯情報機器に搭
載される固体撮像装置は、被写体からの光信号を画像信
号に変換して出力する固体撮像素子の上に、固体撮像素
子から出力された画像信号を処理する周辺集積回路を載
置した構成を有している。このような構成を有する固体
撮像素子は、携帯情報機器に搭載されるために、軽量で
あり、薄く、また小型であることが強く望まれている。
【０００３】特開平６−２０４４４２号公報には、受光
部が透明基板と向き合うように実装された固定撮像素子
と透明基板との間を気密状態で封止する構造を備えた固
体撮像装置が開示されている。図１６は、従来の固体撮
像装置９０の断面図である。固体撮像装置９０は、光を
透過する透明基板９２を備えている。透明基板９２に
は、略長方体形状をした固体撮像素子９３が実装されて
いる。固体撮像素子９３の透明基板９２側の面には、複
数のフォトダイオードによって構成される受光部９４
と、透明基板９２に形成された配線と固体撮像素子９３
とを電気的に接続するための突起電極９５とが設けられ
ている。このように、固体撮像素子９３の受光部９４
は、透明基板９２と対向するように設けられており、従
って、固体撮像素子９３は透明基板９２にフェイスダウ
ン実装されている。固体撮像素子９３の周縁には、固体
撮像素子９３と透明基板９２との間を気密状態で封止す
るための封止樹脂９６が形成されている。
【０００４】このような構成を有する固体撮像装置９０
は、以下のようにして製造される。まず、受光部９４が
透明基板９２と向き合うように固体撮像素子９３に設け
られた突起電極９５を透明基板９２に形成された配線に
接続し、固体撮像素子９３を透明基板９２にフェイスダ
ウンボンディングする。そして、固体撮像素子９３と透
明基板９２との間を気密状態で封止するための封止樹脂
９６を固体撮像素子９３の周縁に沿ってディスペンス方
式によって塗布する。次に、固体撮像素子９３の周縁に
塗布された封止樹脂９６を硬化させ、固体撮像素子９３
と透明基板９２との間を気密状態で封止する。なお、封
止樹脂９６は、透明基板９２上にフェイスダウン実装さ
れた固体撮像素子９３にマスクを被せ、固体撮像素子９
３の周縁に封止樹脂９６を印刷する印刷方式によって塗
布してもよい。
【０００５】このような構成を有する固体撮像装置９０
においては、透明基板９２に対して固体撮像素子９３の
反対側から透明基板９２へ入射した入射光は、透明基板
９２を透過して、固体撮像素子９３に設けられた受光部
９４へ入射する。固体撮像素子９３は、受光部９４に入
射した入射光を画像信号に変換して、図示しない出力端
子から出力する。
【０００６】Ｗ０９７／０２５９６号公報には、受光部
が透明基板と向き合うように実装された固定撮像素子と
透明基板との間を気密状態で封止する構造を備えた他の
固体撮像装置が開示されている。図１７は、従来の他の
固体撮像装置８０の断面図である。図１６を参照して前
述した固体撮像装置８０の構成要素と同一の構成要素に
は同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳
細な説明は省略する。図１６に示す固体撮像装置９０と
異なる点は、固体撮像素子９３と透明基板９２との間を
気密状態で封止するための封止樹脂８６が固体撮像素子
９３の周縁および透明基板９２と反対側の面の双方を覆
うように形成されている点である。
【０００７】このような構成を有する固体撮像装置８０
は、以下のようにして製造される。まず、図１６に示す
固体撮像装置９０と同様に、受光部９４が透明基板９２
と向き合うように固体撮像素子９３に設けられた突起電
極９５を透明基板９２に形成された配線に接続し、固体
撮像素子９３を透明基板９２にフェイスダウンボンディ
ングする。そして、固体撮像素子９３と透明基板９２と
の間を気密状態で封止するための封止樹脂９６を固体撮
像素子９３の全体を覆うようにディスペンス方式によっ
て塗布する。次に、固体撮像素子９３の周縁および透明
基板９２と反対側の面に塗布された封止樹脂９６を硬化
させ、固体撮像素子９３と透明基板９２との間を気密状
態で封止する。
【０００８】特開平１０−２５６４７０号公報には、ア
イランド上に固着された第１半導体チップの上に第２半
導体チップを固着する構成が開示されている。図１８
は、上記公報に開示された固体撮像装置７０の断面図で
ある。固体撮像装置７０は、アイランド７１を備えてい
る。アイランド７１上には、第１接着剤７４を介して第
１半導体チップ７２が固着されている。第１半導体チッ
プ７２上には、第２接着剤７５を介して第２半導体チッ
プ７３が固着されている。第２接着剤７５には、粒径が
２０ミクロンないし４０ミクロンの球状のシリコン粒
（フィラー）９９が混入されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１６
および図１７にそれぞれ示す固体撮像装置８０および９
０の構成では、前述したように固体撮像素子から出力さ
れた画像信号を処理する周辺集積回路を固体撮像素子上
に載置しようとすると、固体撮像素子９３と透明基板９
２との間を気密状態で封止するための封止樹脂９６を硬
化させた後に、周辺集積回路を固体撮像素子上にダイボ
ンドするためのダイボンドペーストを塗布する工程と、
周辺集積回路を固体撮像素子上にダイボンドした後にダ
イボンドペーストを硬化させる工程とを別途追加しなけ
ればならないという問題がある。
【００１０】また、周辺集積回路の表面へダイボンドペ
ーストが這い上がることを防止し、ダイボンドペースト
がダイボンドツールへ付着することを防止するために、
ダイボンドしようとする周辺集積回路の外形に応じてダ
イボンドペーストの量を制御しなければならないという
問題がある。
【００１１】図１８に示す固体撮像装置７０の構成で
は、第１接着剤７４をアイランド７１上に塗布する工程
に加えて、粘度が比較的低いフィラー９９が混入された
第２接着剤７５を第１半導体チップ７２上に塗布する工
程が必要であるという問題がある。
【００１２】本発明は係る問題を解決するためのもので
あり、その目的は、周辺集積回路を固体撮像素子上に載
置するために追加される工程を最小限に抑えた固体撮像
装置、その製造方法およびその製造方法において使用す
るマスクを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る固体撮像装
置は、光を透過する透明基板と、受光部を有する固体撮
像素子を少なくとも有し、該受光部が透明基板に対向す
るように該透明基板に実装された第１チップと、前記第
１チップと前記透明基板との間を気密状態で封止するよ
うに設けられた第１樹脂と、該第１チップに対して該透
明基板の反対側に設けられた第２チップと、該第２チッ
プを該第１チップにダイボンドするために設けられた第
２樹脂とを具備しており、該第１樹脂および該第２樹脂
は、同一の材料によって形成されていることを特徴と
し、そのことにより上記目的が達成される。
【００１４】前記第１樹脂は、前記第１チップの側縁を
覆うように形成されていてもよい。
【００１５】前記第２チップは、前記固体撮像素子から
出力された画像信号を処理する処理回路を有していても
よい。
【００１６】前記第１チップには、該第１チップに設け
られた前記固体撮像素子と前記透明基板とを電気的に接
続するための突起電極が該透明基板に向かって突出する
ように形成されていてもよい。
【００１７】本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、
前記透明基板に前記第１チップを、該固体撮像素子の受
光部が該透明基板と対向するように実装する実装工程
と、前記第１樹脂および前記第２樹脂が設けられる領域
に対応した開口部をそれぞれ有するマスクを、該第１チ
ップを覆うように該透明基板上に配置して、各開口部に
同一の材料を供給することにより該第１樹脂および該第
２樹脂を形成する樹脂形成工程と、該第２樹脂によって
該第２チップを該第１チップにダイボンドするダイボン
ド工程と、該ダイボンド工程の後で該第１樹脂と該第２
樹脂との双方を同時に硬化させる硬化工程とを包含する
ことを特徴とし、そのことにより上記目的が達成され
る。
【００１８】本発明に係るマスクは、本発明に係る製造
方法に使用されるマスクであって、前記透明基板上に配
置された際に、前記第１チップを内部に収容する凹部
と、前記第１樹脂が設けられる部分に対応して該凹部に
連通して設けられた第１開口部と、前記第２樹脂が設け
られる部分に対応して該凹部に連通して設けられた第２
開口部とを有することを特徴とし、そのことにより上記
目的が達成される。
【００１９】
【発明の実施の形態】本実施の形態に係る固体撮像装置
においては、透明基板上にフェイスダウン実装された固
体撮像素子から出力された画像信号を処理する周辺集積
回路が固体撮像素子上に載置される。
【００２０】図１は、本実施の形態に係る固体撮像装置
１の断面図である。図２は、固体撮像装置１において周
辺集積回路を除いた状態の斜視図であり、図３は、図２
に示す線ＡＡを含む垂直面に沿った断面図である。固体
撮像装置１は、光を透過する透明基板２を備えている。
透明基板２は、板厚０．５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であ
り、ガラス等によって構成されている。透明基板２に
は、略正方形の板状をした固体撮像素子３が実装されて
いる。固体撮像素子３の透明基板２側の面には、複数の
フォトダイオードによって構成される受光部４と、透明
基板２に形成された配線と固体撮像素子３とを電気的に
接続するための突起電極５とが設けられている。固体撮
像素子３は、透明基板２を透過して受光部４へ入射した
入射光を画像信号に変換して、図示しない出力端子から
出力する。このように、固体撮像素子３の受光部４は、
透明基板２と向き合うように設けられており、従って、
固体撮像素子３は透明基板２にフェイスダウン実装され
ている。固体撮像素子３の周縁には、固体撮像素子３と
透明基板２との間を気密状態で封止するための封止樹脂
６が、固体撮像素子３の側面と、固体撮像素子３の上面
の周縁部と、透明基板２の表面における固体撮像素子３
の周囲とに形成されている。
【００２１】固体撮像素子３の上面における中央部に
は、対角線方向に沿った略十字形状のダイボンド樹脂８
が形成されている。ダイボンド樹脂８および封止樹脂６
は、同一の材料によって形成されている。ダイボンド樹
脂８の上には、略長方体形状をした周辺集積回路７が設
けられている。周辺集積回路７は、固体撮像素子３に設
けられた図示しない出力端子から出力された画像信号を
処理する。このように、周辺集積回路７はダイボンド樹
脂８によって固体撮像素子３の上面にダイボンドされて
いる。
【００２２】このような構成を有する固体撮像装置１
は、以下のようにして製造される。図４および図５は、
固体撮像装置１の製造方法を説明する断面図である。図
４を参照すると、受光部４が透明基板２と向き合うよう
に固体撮像素子３に設けられた突起電極５を透明基板２
に形成された配線に接続し、固体撮像素子３を透明基板
２にフェイスダウンボンディングする。
【００２３】このような状態で、図５に示すように、封
止樹脂６およびダイボンド樹脂８を塗布するためのマス
ク９を、透明基板２にフェイスダウン実装された固体撮
像素子３に被せる。図６は、マスク９を説明するための
平面図であり、図７は、図６におけるＢ−Ｂ’線に沿っ
たマスク９の断面図である。マスク９は、固体撮像素子
３と透明基板２との間を気密状態で封止するように封止
樹脂６を固体撮像素子３の周縁に沿って塗布するために
形成された凹部１０を有している。凹部１０は、マスク
９を固体撮像素子３に被せたときに、固体撮像素子３と
は全周にわたって所定の間隔を空けた状態で固定撮像素
子３を内側に収容するように透明基板２に向かって開口
した凹状に形成されている。凹部１０内に固体撮像素子
１０が収容された状態では、マスク９の透明基板２側の
面と透明基板２の表面とが密着する。
【００２４】マスク９は、上面から凹部１０へ封止樹脂
６を供給するように４つの封止樹脂塗布開口部１１をさ
らに有している。各封止樹脂塗布開口部１１は、凹部１
０とそれぞれ連通しており、凹部１０における４つのコ
ーナーをそれぞれ形成するＬ字状の側縁部に沿ってそれ
ぞれ形成されている。
【００２５】マスク９は、固体撮像素子３の上面におけ
る中央部にダイボンド樹脂８を塗布するために凹部１０
と連通して形成されたダイボンド樹脂塗布開口部１２を
さらに有している。ダイボンド樹脂塗布開口部１２は、
凹部１０の中央部において凹部１０の対角線方向に沿っ
た略十字形状に形成されて、凹部１０と連通している。
【００２６】図８は、マスク９によって覆われた固定撮
像素子３に樹脂を塗布する工程を説明する断面図であ
る。チキソ比を調整した高粘度の樹脂を、封止樹脂塗布
開口部１１を通して凹部１０へスキージ１３によって流
し込むとともに、さらにダイボンド樹脂塗布開口部１２
へ流し込む。凹部１０は、座グリ加工が施されており、
固体撮像素子３が凹部１０の中に収まり、マスク９の透
明基板２側の面と透明基板２の表面とが密着するように
なっているので、凹部１０へ流れ込んだ樹脂は凹部１０
から固体撮像素子３の反対側へ向かって流れ出すことは
ない。固定撮像素子３と透明基板２との間に塗布される
樹脂の量は、スキージ１３の印刷圧力を調整することに
よって制御することができる。
【００２７】図９は、固定撮像素子３に樹脂を塗布した
後、マスク９を取り外した状態を説明する断面図であ
る。マスク９を固体撮像素子３から取り外すと、固体撮
像素子３の側面および上面の周縁部の一部と、固体撮像
素子３における上面の中央とに塗布された樹脂が残る。
固体撮像素子３の側面と上面の周縁部の一部と透明基板
２の表面の一部とに塗布された樹脂が、固体撮像素子３
と透明基板２との間を気密状態で封止する封止樹脂６と
なり、固体撮像素子３における上面の中央に塗布された
樹脂が、周辺集積回路７を固体撮像素子３にダイボンド
するためのダイボンドペーストを構成するダイボンド樹
脂８となる。このように、固体撮像素子３と透明基板２
との間を気密状態で封止する封止樹脂６と周辺集積回路
７を固体撮像素子３にダイボンドするためのダイボンド
樹脂８とは、同時に塗布される。
【００２８】図１０は、周辺集積回路７を固体撮像素子
３にフェイスアップ実装する工程を説明する斜視図であ
る。固体撮像素子３の上面に形成されたダイボンド樹脂
８の上に周辺集積回路７を載せてダイボンドする。そし
て、封止樹脂６およびダイボンド樹脂８を同時に硬化さ
せる。封止樹脂６およびダイボンド樹脂８は、同一の材
料によって形成されているので、硬化させる工程は１回
でよい。このようにして固体撮像装置１が完成する。
【００２９】図１１ないし図１３は、固体撮像装置１を
回路基板に実装する方法を説明する断面図である。図１
１を参照すると、回路基板１４は、セラミックによって
構成されている。回路基板１４の表面には、開口部が形
成されている。回路基板１４の表面に形成された開口部
の中に固体撮像素子３および周辺集積回路７が入るよう
に、透明基板２を回路基板１４の表面に固定することに
よって、固体撮像装置１は回路基板１４に実装される。
【００３０】図１２を参照すると、次に、固体撮像装置
１が実装された回路基板１４を反転させ、固体撮像装置
１に設けられた周辺集積回路７と回路基板１４とをワイ
ヤボンディング１５によって接続する。図１３を参照す
ると、樹脂ポッティング１６によって、固体撮像装置１
に設けられた周辺集積回路７と回路基板１４とを接続す
るワイヤボンディング１５が形成された開口部を封止す
る。
【００３１】なお、突起電極５が固体撮像素子３に設け
られている例を説明したが、本発明はこれに限定されな
い。突起電極５は、透明基板２と固体撮像素子３とを電
気的に接続すればよく、突起電極５は透明基板２に設け
られていてもよい。
【００３２】また、透明基板２は、ガラス等の透明板に
よって構成されている例を示したが、光学フィルタによ
って構成されていてもよい。さらに、回路基板１４は、
ＰＷＢまたはＦＰＣによって構成されていてもよい。
【００３３】以上のように本実施の形態によれば、固体
撮像素子３と透明基板２との間を気密状態で封止する封
止樹脂６と、周辺集積回路７を固体撮像素子３にダイボ
ンドするためのダイボンド樹脂８とが同一の材料によっ
て形成されているので、封止樹脂６とダイボンド樹脂８
とを同一の工程によって塗布することができ、同一の工
程によって硬化させることができる。
【００３４】このため、封止樹脂を硬化させた後に、周
辺集積回路を固体撮像素子上にダイボンドするためのダ
イボンドペーストを塗布する工程と、周辺集積回路を固
体撮像素子上にダイボンドした後にダイボンドペースト
を硬化させる工程とを別途追加する必要がない。
【００３５】この結果、周辺集積回路を固体撮像素子上
に載置するために追加される工程を最小限に抑えること
ができ、より簡単な製造プロセスによって、固体撮像素
子上に周辺集積回路を積層した構造を有する固体撮像装
置を製造することができる。従って、今後ますます小型
薄型化する固体撮像装置を低いコストによって提供する
ことができる。
【００３６】樹脂塗布用のマスクに形成するダイボンド
樹脂開口部は、例えば、後述する図１４および図１５に
示すように、固体撮像素子の上面に塗布するダイボンド
樹脂の塗布パターンに応じて任意の形状に形成すればよ
い。図１４は、本実施の形態に係る固体撮像装置１を製
造するための他の樹脂塗布用マスク９Ａの平面図であ
る。図１４に示すように、正方形の形状をしたダイボン
ド樹脂塗布開口部１２Ａを形成してもよい。図１５は、
固体撮像装置１を製造するためのさらに他の樹脂塗布用
マスク９Ｂの平面図である。図１５に示すように、円形
の形状をした複数のダイボンド樹脂塗布開口部１２Ｂを
形成してもよい。
【００３７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、周辺集積
回路を固体撮像素子上に載置するために追加される工程
を最小限に抑えた固体撮像装置、その製造方法およびそ
の製造方法において使用するマスクを提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る固体撮像装置の断面図
【図２】本実施の形態に係る固体撮像装置において周辺
集積回路を除いた状態の斜視図
【図３】本実施の形態に係る固体撮像装置において周辺
集積回路を除いた状態の断面図
【図４】本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を
説明する断面図
【図５】本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を
説明する断面図
【図６】本実施の形態に係る固体撮像装置を製造するた
めの樹脂塗布用マスクの平面図
【図７】図６に示す樹脂塗布用マスクの断面図
【図８】本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を
説明する断面図
【図９】本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を
説明する断面図
【図１０】本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法
を説明する斜視図
【図１１】本実施の形態に係る固体撮像装置を回路基板
に実装する方法を説明する断面図
【図１２】本実施の形態に係る固体撮像装置を回路基板
に実装する方法を説明する断面図
【図１３】本実施の形態に係る固体撮像装置を回路基板
に実装する方法を説明する断面図
【図１４】本実施の形態に係る固体撮像装置を製造する
ための他の樹脂塗布用マスクの平面図
【図１５】本実施の形態に係る固体撮像装置を製造する
ためのさらに他の樹脂塗布用マスクの平面図
【図１６】従来の固体撮像装置の断面図
【図１７】従来の他の固体撮像装置の断面図
【図１８】従来のさらに他の固体撮像装置の断面図
【符号の説明】
１ 固体撮像装置 ２ 透明基板 ３ 固定撮像素子 ４ 受光部 ５ 突起電極 ６ 封止樹脂 ７ 周辺集積回路 ８ ダイボンド樹脂 ９ マスク １０ 凹部 １１ 封止樹脂塗布開口部 １２ ダイボンド樹脂塗布開口部 １３ スキージ １４ 回路基板 １５ ワイヤボンディング １６ 樹脂ポッディング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土居 和正 広島県深安郡神辺町旭丘46−１ (72)発明者 志田原 功二 広島県深安郡神辺町旭丘46−１ Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 CA02 HA12 HA22 HA24 HA26 HA31 HA33 5C024 CY48 EX24 EX25 5F061 AA01 BA03 CA10 5F088 AA01 BA18 BB03 EA06 JA01 JA06 JA09 JA20

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光を透過する透明基板と、 受光部を有する固体撮像素子を少なくとも有し、該受光
    部が透明基板に対向するように該透明基板に実装された
    第１チップと、 前記第１チップと前記透明基板との間を気密状態で封止
    するように設けられた第１樹脂と、 該第１チップに対して該透明基板の反対側に設けられた
    第２チップと、 該第２チップを該第１チップにダイボンドするために設
    けられた第２樹脂とを具備しており、 該第１樹脂および該第２樹脂は、同一の材料によって形
    成されていることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項２】 前記第１樹脂は、前記第１チップの側縁
    を覆うように形成されている、請求項１記載の固体撮像
    装置。
  3. 【請求項３】 前記第２チップは、前記固体撮像素子か
    ら出力された画像信号を処理する処理回路を有してい
    る、請求項１記載の固体撮像装置。
  4. 【請求項４】 前記第１チップには、該第１チップに設
    けられた前記固体撮像素子と前記透明基板とを電気的に
    接続するための突起電極が該透明基板に向かって突出す
    るように形成されている、請求項１記載の固体撮像装
    置。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の固体撮像装置の製造方法
    であって、 前記透明基板に前記第１チップを、該固体撮像素子の受
    光部が該透明基板と対向するように実装する実装工程
    と、 前記第１樹脂および前記第２樹脂が設けられる領域に対
    応した開口部をそれぞれ有するマスクを、該第１チップ
    を覆うように該透明基板上に配置して、各開口部に同一
    の材料を供給することにより該第１樹脂および該第２樹
    脂を形成する樹脂形成工程と、 該第２樹脂によって該第２チップを該第１チップにダイ
    ボンドするダイボンド工程と、 該ダイボンド工程の後で該第１樹脂と該第２樹脂との双
    方を同時に硬化させる硬化工程とを包含することを特徴
    とする固定撮像装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の製造方法に使用されるマ
    スクであって、 前記透明基板上に配置された際に、前記第１チップを内
    部に収容する凹部と、 前記第１樹脂が設けられる部分に対応して該凹部に連通
    して設けられた第１開口部と、 前記第２樹脂が設けられる部分に対応して該凹部に連通
    して設けられた第２開口部とを有することを特徴とする
    マスク。
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