JP2004063786A - Solid-state image sensing device and its manufacturing method - Google Patents

Solid-state image sensing device and its manufacturing method Download PDF

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JP2004063786A
JP2004063786A JP2002220082A JP2002220082A JP2004063786A JP 2004063786 A JP2004063786 A JP 2004063786A JP 2002220082 A JP2002220082 A JP 2002220082A JP 2002220082 A JP2002220082 A JP 2002220082A JP 2004063786 A JP2004063786 A JP 2004063786A
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Hiroshi Maeda
前田 弘
Kazuhiro Nishida
西田 和弘
Yoshihisa Negishi
根岸 能久
Shunichi Hosaka
保坂 俊一
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state image sensing device which is improved in drive speed by stacking up a peripheral circuit on the rear surface of a semiconductor substrate and reducing interconnect lines in resistance. <P>SOLUTION: The solid-state image sensing device is equipped with a first semiconductor substrate 101 where a solid state image sensing element is formed, and a transparent member 201 which is connected to the first semiconductor substrate 101 as confronting the light receiving region of the solid-state image sensing element through a gap. A second semiconductor substrate 701 containing the peripheral circuit is stacked up on the rear surface of the semiconductor substrate 101. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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にかかり、特にチップ上にマイクロレンズを一体化したチップサイズパッケージ(CSP)タイプの固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
CCD(Charge Coupled  Device)を含む固体撮像素子は、携帯電話やデジタルカメラなどへの適用の必要性から小型化への要求が高まっている。
そのひとつとして、半導体チップの受光エリアにマイクロレンズを設けた固体撮像装置が提案されている。このような中で、例えば、受光エリアにマイクロレンズを設けた固体撮像装置を、固体撮像装置の受光エリアとマイクロレンズとの間に気密封止部をもつように一体的に実装することにより、小型化をはかるようにした固体撮像装置が提案されている(特開平7−202152号公報)。
【0003】
かかる構成によれば、実装面積の低減をはかることができ、また、気密封止部の表面に、フィルタ、レンズ、プリズムなどの光学部品を接着することが可能となり、マイクロレンズの集光能力の低下を招くことなく、実装サイズの小型化を図ることが可能となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような固体撮像装置の実装に際しては、信号の外部への取り出しに際して、固体撮像装置を実装する支持基板上に搭載し、ボンディングなどの方法により電気的接続を図るとともに封止を行う必要があり、しかもフィルタ、レンズ、プリズムなどの光学部品および、信号処理回路などを搭載する必要がある。このように、部品点数が多いことから、実装に多大な時間を要するという問題があった。また、解像度の向上への要求に伴い、種々の周辺回路が必要となり、装置全体が大型化してしまうと言う問題が深刻化している。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、製造が容易でかつ信頼性の高い固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
また小型で駆動速度の高い固体撮像装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子を形成してなる第1の半導体基板と、前記固体撮像素子の受光領域に対向して空隙をもつように前記第1の半導体基板に接続された透光性部材とを具備し、前記半導体基板の裏面側に周辺回路を含む第2の半導体基板を積層してなることを特徴とする。
【0006】
かかる構成によれば、周辺回路が積層されているため、装置全体としての小型化をはかることができるとともに、第1の半導体基板と第2の半導体基板との距離を短くすることが出来る。従って配線抵抗が低減され、駆動速度の増大を図ることが可能となる。
【0007】
また、前記第1および第2の半導体基板が直接接合面をもつように、常温直接接合などの方法により接合することにより、より強固な接合を得ることが可能となる。また、電気的接続についても良好に達成可能である。
【0008】
また、前記第1および第2の半導体基板を接着剤層を介して接合することにより、容易に所望の接合が可能となる。ここで接着剤層としては、第1および第2の半導体基板にできるだけ近い熱膨張率を持つものを用いるのが望ましい。
【0009】
さらにまた、記第1および第2の半導体基板の接合を断熱材を介して接合するようにしてもよく、これにより周辺回路を構成する第2の半導体基板の熱が固体撮像素子基板に伝わり、固体撮像素子の特性に悪影響を及ぼすのを防止することが可能となる。
さらにまた、第1および第2の半導体基板は磁気シールド材料を介して接合することにより、不要輻射による相互のノイズを遮断することが可能となる。
【0010】
また本発明の方法は、第1の半導体基板表面に複数の固体撮像素子を形成する工程と、前記第2の半導体基板表面に周辺回路を形成する工程と、前記固体撮像素子の各受光領域に対向して空隙をもつように、前記第1の半導体基板表面に前記透光性部材を接合する工程と、前記第1の半導体基板の裏面側に前記第2の半導体基板を接合する半導体基板接合工程と、前記接合工程で得られた接合体を、固体撮像素子ごとに分離する工程とを含むことを特徴とする。
【0011】
かかる構成によれば、固体撮像素子を搭載する第1の半導体基板と、周辺回路を搭載する第2の半導体基板とを透光性部材に対して、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、固体撮像素子ごとに分離するようにしているため、製造が容易でかつ信頼性の高い固体撮像装置を形成することが可能となる。
【0012】
望ましくは、半導体基板接合工程を、直接接合により前記第1および第2の半導体基板を接合する工程とすることにより、接着剤のはみ出しによる基板の汚れなどを生じることなく容易に形成可能である。
【0013】
また、半導体基板接合工程を、接着剤層を介して第1および第2の半導体基板を接合するようにしてもよく、光硬化性の接着剤層、熱硬化性の接着剤層あるいはこれらの組み合わせにより、容易に位置ずれなく接合することが可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつ説明する。
【0015】
(第1の実施の形態)
この固体撮像装置は、図1(a)に断面図、図1(b)に要部拡大断面図を示すように、固体撮像素子102の形成された半導体基板としてのシリコン基板101からなる固体撮像素子基板100表面に、このシリコン基板101の受光領域に相当して空隙Cをもつようにスペーサ203Sを介して透光性部材としてのガラス基板201が接合されるとともに、裏面側に周辺回路基板901が接続されてなるものである。
ここでは、このシリコン基板101に形成されたスルーホールHによって固体撮像素子基板100の裏面側に取り出し、固体撮像素子基板100裏面に形成された外部取り出し端子としての、パッド113およびバンプ114を形成している。そして、異方性導電膜115を介して周辺回路基板901に接続され、周縁がダイシングによって個別に分離され、ボンディングパッド118を介して、外部接続がなされるようになっている。ここでスペーサ203Sは、10〜500μm、好ましくは80〜120μmの高さとする。701は補強板である。
【0016】
ここでこの固体撮像素子基板100は、図1(b)に要部拡大断面図を示すように、表面に、固体撮像素子が配列されるとともに、RGBカラーフィルタ46およびマイクロレンズ50が形成されたシリコン基板101で構成されている。なおここでは、スルーホールはこの断面には現れていないが、電荷転送電極32に接続されるように形成されている。
【0017】
この固体撮像素子100は、n型のシリコン基板101a表面に形成されたpウェル101b内に、チャンネルストッパ28を形成し、このチャネルストッパを挟んでフォトダイオード14と電荷転送素子33とを形成してなるものである。ここでは、p+チャンネル領域14a内にn型不純物領域14bを形成し、フォトダイオード14を形成している。また、p+チャンネル領域14a内に、深さ0.3μm程度のn型不純物領域からなる垂直電荷転送チャネル20を形成するとともに、この上層に酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜30を介して形成された多結晶シリコン層からなる垂直電荷転送電極32を形成し、電荷転送素子33を構成している。またこの垂直電荷転送チャネル20に信号電荷を読み出す側のフォトダイオード14との間には、p型不純物領域で形成された読み出しゲート用チャネル26が形成されている。この垂直電荷転送電極32に接続するようにスルーホール(図1(b)では図示せず)が形成されている。
【0018】
そしてシリコン基板101表面にはこの読み出しゲート用チャネル26に沿ってn型不純物領域14bが露出しており、フォトダイオード14で発生した信号電荷は、n型不純物領域14bに一時的に蓄積された後、読み出しゲート用チャネル26を介して読み出されるようになっている。
【0019】
一方、垂直電荷転送チャネル20と他のフォトダイオード14との間には、p+型不純物領域からなるチャンネルストッパ28が存在し、これによりフォトダイオード14と垂直電荷転送チャネル20とが電気的に分離されると共に、垂直電荷転送チャネル20同士も相互に接触しないように分離される。
【0020】
そしてさらに、垂直電荷転送電極32は読み出しゲート用チャネル26を覆うとともに、n型不純物領域14bが露出し、チャンネルストッパ28の一部が露出するように形成されている。なお、垂直電荷転送電極32のうち、読み出し信号が印加される電極の下方にある読み出しゲート用チャネル26から信号電荷が転送される。
【0021】
そして垂直電荷転送電極32は垂直電荷転送チャネル20とともに、フォトダイオード14のpn接合で発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送装置(VCCD)33を構成している。垂直電荷転送電極32の形成された基板表面は表面保護膜36で被覆されこの上層にタングステンからなる遮光膜38が形成されており、フォトダイオードの受光領域40のみを開口し、他の領域は遮光するように構成されている。
【0022】
そして更にこの垂直電荷転送電極32の上層は表面平坦化のための平坦化絶縁膜43およびこの上層に形成される透光性樹脂膜44で被覆され、更にこの上層にフィルタ層46が形成されている。フィルタ層46は各フォトダイオード14に対応して、所定のパターンをなすように赤色フィルタ層46R、緑色フィルタ層46G,青色フィルタ層46Bが順次配列されている。
【0023】
さらにこの上層は、平坦化絶縁膜48を介して屈折率1.3〜2.0の感光性樹脂を含む透光性樹脂をフォトリソグラフィによってパターニングした後に溶融させ、表面張力によって丸めた後冷却することによって形成されたマイクロレンズ50からなるマイクロレンズアレイで被覆されている。
【0024】
次に、この固体撮像装置の製造工程について説明する。この方法は、図2(a)乃至(d)および図3(a)乃至(c)にその製造工程図を示すように、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、固体撮像素子ごとに分離する、いわゆるウェハレベルCSP法に基づくものである。(以下図面では2単位しか表示されていないが、ウェハ上に連続して多数個の固体撮像素子が形成されている。)この方法では、固体撮像素子基板もガラス基板もエッジが等しく構成され、固体撮像素子基板100およびこの裏面に貼着された補強板701を貫通するスルーホールを介して裏面側の取り出しを行うようにしたことを特徴とする。またここでは、あらかじめスペーサ203Sを形成したスペーサ付き封止用カバーガラス200を用いている。
【0025】
まず、スペーサ付きガラス基板の形成について説明する。
図2(a)に示すように、ガラス基板201表面に、紫外線硬化型接着剤(カチオン重合性エネルギー線硬化接着剤)からなる接着剤層202を介してスペーサとなるシリコン基板203を貼着し、フォトリソグラフィを用いたエッチング法により、スペーサとなる部分にレジストパターンR1を残すようにする。
【0026】
そして、図2(b)に示すように、このレジストパターンR1をマスクとしてシリコン基板203をエッチングし、スペーサ203Sを形成する。
【0027】
この後、図2(c)に示すように、スペーサ203S形成のためのレジストパターンR1を残したまま、さらに素子間領域を除く、スペーサ間領域に、レジストを充填し、ガラス基板を所定の深さまでエッチングすることにより、図2(d)に示すように、素子間溝部204を形成する。そしてさらにこのスペーサの表面に接着剤層207を形成する。ここではスペーサをシリコン基板で形成しているため、ガラス基板の主成分である酸化シリコンのエッチング速度が、シリコンのエッチング速度に比べて十分に大きくなるようなエッチング条件でエッチングするようにすれば、素子間領域にスペーサの側壁が露呈したままの状態でエッチングしてもよい。素子間溝部204の形成に際しては、ダイシングブレード(砥石)を用いてもよい。
【0028】
また、再度フォトリソグラフィを行い、スペーサの側壁全体を含むようなレジストパターンRを形成し、このレジストパターンを介してエッチングを行うことにより溝部204を形成するようにしてもよい。このようにして溝部204およびスペーサ203Sを形成した封止用カバーガラス200を得る。
【0029】
次に、固体撮像素子基板を形成する。素子基板の形成に際しては、図3(a)に示すように、あらかじめ、シリコン基板101(ここでは4〜8インチウェハを用いる)を用意する。(以下図面では1単位しか表示されていないが、ウェハ上に連続して多数個の固体撮像素子が形成されている。)そして、通常のシリコンプロセスを用いて、チャンネルストッパ層を形成、チャネル領域を形成し、電荷転送電極・・などの素子領域を形成する。そして、この固体撮像素子基板100の裏面に、酸化シリコン膜を形成したシリコン基板からなる補強板701を表面活性常温接合により接合する。(図3(a))
【0030】
この後、図3(b)に示すように、各基板の周縁部に形成したアライメントマークによって位置合わせを行い、前述のようにして形成した固体撮像素子基板100上に、平板状のガラス基板201にスペーサ203Sが接着されたカバーガラス200を載置し、加熱することにより接着剤層207によって両者を一体化させる。この工程は真空中または窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中で実行するのが望ましい。
【0031】
そして、図3(c)に示すように、補強板701の裏面側からフォトリソグラフィによりスルーホールHを形成する。そしてCVD法によりスルーホールH内に酸化シリコン膜109を形成し、この後異方性エッチングを行い、スルーホール側壁にのみ酸化シリコン膜109を残留させる。
【0032】
そして図4(a)に示すように、WFを用いたCVD法によりこのスルーホールH内にボンディングパッドとコンタクトする導体層108としてタングステン膜を形成する。
【0033】
そして図4(b)に示すように、前記補強板701表面にボンディングパッド113を形成すると共に、バンプ114を形成する。
このようにして補強板701側に信号取り出し電極端子および通電用電極端子を形成することが可能となる。
【0034】
そして図4(c)に示すように、この補強板701の表面に異方性導電膜115(ACP)を塗布する。
最後に図4(d)に示すように、この異方性導電膜115を介して駆動回路を形成した回路基板901を接続する。なおこの回路基板901には基板を貫通するように形成されたスルーホールHに充填された導体層からなるコンタクト層117とボンディングパッド118とが形成されている。回路基板901との接続は超音波による接合、半田接合、共晶接合なども可能である。
従ってこのボンディングパッド118を介して、プリント基板などの回路基板との接続が容易に達成可能である。
【0035】
この後、このコンタクト層117および導体層108を内方に含むダイシングラインDCに沿って、装置全体をダイシングし、個々の固体撮像装置に分割する。(図面では、一単位しか示していないが、1枚のウェハ上に複数の固体撮像素子が連続形成されている。)
このようにして極めて容易に作業性よく固体撮像装置が形成される。
なお、この補強板701は酸化シリコン膜を形成したシリコン基板で構成されているため、固体撮像素子基板100との断熱あるいは電気的絶縁が可能である。
また、前記実施の形態では、CVD法によりスルーホールH内に導体層を形成したが、めっき法、真空スクリーン印刷法あるいは真空吸引法などを用いても容易に作業性よくアスペクト比の高いコンタクトホールへの導体層の充填が可能となる。
更にまた、前記実施の形態では、スルーホールを用いて固体撮像素子基板および周辺回路を搭載した回路基板の表裏の電気的接続をおこなったが、これに限定されることなく、表面および裏面からの不純物拡散により表裏が電気的に接続されるようにコンタクトを形成するなどの方法も可能である。
このようにして補強板701側に信号取り出し電極端子および通電用電極端子を形成することが可能となる。
【0036】
さらにまた、個々に位置合わせを行ったり、ワイヤボンディングなどの電気的接続を行ったりすることなく、一括実装した後個々に分断しているため、製造が容易でかつ取り扱いも簡単である。
【0037】
また、ガラス基板201にあらかじめ溝部204を形成しておくようにし、実装後、表面からCMPなどの方法により、溝部204に到達する深さまで除去するようにしているため、きわめて容易に分断が可能である。
【0038】
また接合により素子形成面を間隙C内に封止した状態で、切断あるいは研磨するのみで個々の固体撮像素子を形成することができるため、素子へのダメージも少なく、塵埃の混入もなく、信頼性の高い固体撮像素子を提供することが可能となる。
【0039】
さらにまた、CMPによってシリコン基板を約2分の1の深さまで薄くするようにしているため、小型化かつ薄型化をはかることができる。さらにまた、ガラス基板との接合後に薄型化されるため、機械的強度の低下を防ぐことが可能となる。
【0040】
このように、本発明の構成によれば、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、固体撮像素子ごとに分離するようにしているため、製造が容易でかつ信頼性の高い固体撮像装置を形成することが可能となる。
【0041】
なお、前記実施の形態では、ウェハレベルCSPにより一括接続して、ダイシングするという方法で形成したが、スルーホールHを形成し、バンプ114を形成した固体撮像素子基板100をダイシングし、1個づつに対し封止用カバーガラス200を固着するようにしてもよい。
また、マイクロレンズアレイについは、基板表面に透明樹脂膜を形成しておき、この表面からイオン移入によって所定の深さに屈折率勾配を有するレンズ層を形成することによって形成することもできる。
【0042】
また、スペーサとしては、シリコン基板のほか、ガラス、ポリカーボネートなど適宜選択可能である。
【0043】
(第2実施の形態)
次に本発明の第2実施の形態について説明する。
前記第1の実施の形態では、補強板701を貫通するようにスルーホールHを形成し導体層111を形成したが、本実施の形態では、あらかじめホール(垂直孔)を形成したシリコン基板を用いて固体撮像素子基板を形成する。これにより、垂直孔の形成深さが浅くてすむため生産性が向上するとともに、製造歩留まりの向上をはかることが可能となる。
【0044】
すなわち図5(a)に示すように、固体撮像素子を形成するに先立ち、まずシリコン基板の裏面に、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、RIE(反応性イオンエッチング)により、垂直孔118を形成する。なお、この工程では表面にアルミニウムなどからなるパッド110を形成しておきこのパッドに到達するように垂直孔118を形成する。
【0045】
そしてこの垂直孔の内壁に、図5(b)に示すように、CVD法により酸化シリコン膜119を形成する。
そして、図5(c)に示すように、前記各実施の形態と同様に通常のシリコンプロセスを用いて、固体撮像素子形成のための素子領域を形成した。
そして、図5(d)に示すように、各基板の周縁部に形成したアライメントマークによって位置合わせを行い、前述のようにして形成した固体撮像素子基板100上に、平板状のガラス基板201にスペーサ203Sが接着されたカバーガラス200を載置し、加熱することにより接着剤層207によって両者を一体化させる。ここでも接合工程は表面活性化常温接合を用いても良い。
【0046】
そして図5(e)に示すように、この固体撮像素子基板100の裏面側に補強板701を表面活性化常温接合で接合し、裏面側からフォトリソグラフィを用いたエッチング法により前記垂直孔118に到達するようにスルーホール108を形成する。ここでもスルーホール内壁は絶縁化しておくのが望ましい。また、あらかじめスルーホールを形成した補強板を用いるようにしてもよい。
【0047】
このあとは前記第1の実施の形態で説明した図4(a)乃至(d)に示す工程を実行することにより、周辺回路を形成した回路基板まで積層した構造の固体撮像装置が容易に形成される。
前述したように本実施形態では、垂直孔の形成深さが浅くてすむため生産性が向上するとともに、製造歩留まりの向上をはかることが可能となる。
【0048】
(第3の実施の形態)
次に本発明の第3の実施の形態について説明する。
前記第2の実施の形態では、補強板701、固体撮像素子基板および回路基板を貫通するようにコンタクトを形成し、回路基板側に電極取り出しを行なうようにしたが、本実施の形態では図6(a)および(b)に示すように、側壁に配線層としての導体層120を形成し固体撮像装置の側壁から電極取り出しを行なうようにしたことを特徴とするものである。
製造工程についても、前記第2の実施の形態とほぼ同様に形成されるが、スルーホールの位置をそれぞれの固体撮像装置の端部に相当するように形成し、このスルーホールを含む切断線DCでダイシングすることにより、容易に側壁に配線層の形成された固体撮像装置を形成することができる。
また、このスルーホールに充填する導体層120をタングステンなどの遮光性材料で構成することにより、固体撮像装置への遮光がなされるため誤動作の低減を図ることが可能となる。
またこの補強板は、ポリイミド樹脂、セラミック、結晶化ガラス、表面および裏面を酸化されたシリコン基板などで構成すれば、断熱基板の役割を持たせることができる。また遮光材料で形成するようにしてもよい。
【0049】
(第4の実施の形態)
次に本発明の第4の実施の形態について説明する。
前記第2および3の実施の形態では、固体撮像素子基板100の裏面側は補強板を介して周辺回路基板に積層されているが、本実施の形態では図7(a)および(b)に示すように、固体撮像素子基板100は周辺回路基板901上に積層され、周辺回路基板の裏面側上に、補強板701が順次積層されている。
【0050】
この補強板は放熱板を兼ねる。
製造工程についても、前記第2および3の実施の形態とほぼ同様に形成されるが、固体撮像素子基板100と周辺回路基板901とが近い位置に配置される分、接続抵抗が低減され、高速駆動が可能となる。
【0051】
(第5の実施の形態)
次に本発明の第5の実施の形態について説明する。
この例は前記第5の実施の形態において、スルーホールは基板内部に形成され、周辺回路基板の裏面側で電極取り出しを行なうようにしているが、この例では、図8に示すように、側壁に配線層としての導体層121を形成したことを特徴とするものである。
【0052】
製造に際しては、前記第3の実施の形態と同様に、ダイシングラインがスルーホールなどに形成されたコンタクトを含む位置になるようにするのみで容易に側壁配線のなされた固体撮像装置を形成することが可能となる。
この固体撮像装置では、配線が側壁に形成されているため、信号取り出し端子や電流供給端子なども側壁に形成可能である。ただ、周辺回路基板901の裏面側パッドおよびバンプを形成して接続を行うようにしても良いことはいうまでもない。701は補強板である。
【0053】
(第6の実施の形態)
この固体撮像装置は、図98に断面図を示すように、固体撮像素子102の形成された半導体基板としてのシリコン基板101からなる固体撮像素子基板100表面に、このシリコン基板101の受光領域に相当して空隙Cをもつようにスペーサ203Sを介して透光性部材としてのガラス基板201が接合されるとともに、このシリコン基板101のボンディングパッドBPに接続するように、ガラス基板201およびスペーサ203Sに形成されたスルーホール208に導体層209を形成するとともにガラス基板の上面にパッド210を形成して、上方に、信号取り出し端子および電流供給端子を形成したことを特徴とするものである。ここでスペーサ203Sは、10〜500μm、好ましくは80〜120μmの高さとする。
【0054】
ここでこの固体撮像素子基板は、図1(b)に要部拡大断面図を示下前記第1の実施の形態の固体撮像素子基板と同様に、表面に、固体撮像素子が配列されるとともに、RGBカラーフィルタ46およびマイクロレンズ50が形成されたシリコン基板101で構成されている。
【0055】
次に、この固体撮像装置の製造工程について説明する。この方法は、図10(a1)乃至(f)および図11(a)乃至(e)にその製造工程図を示すように、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、固体撮像素子ごとに分離する、いわゆるウェハレベルCSP法に基づくものである。(図面では、一単位しか示していないが、1枚のウェハ上に複数の固体撮像素子が連続形成されている。)この方法ではあらかじめスペーサ203Sを形成するとともにガラス基板とスペーサとを貫通するスルーホールを形成したスペーサ付き封止用カバーガラス200を用いたことを特徴とする。
【0056】
すなわち、この方法では、封止用カバーガラス200を構成するガラス基板201にスペーサ203Sを貼着し、その状態で、スペーサおよびガラス基板を貫通するようにスルーホール208を形成し、これに導体層を形成し、封止用カバーガラス表面側に、信号取り出し端子および電流供給端子を形成するようにしたことを特徴とする。
【0057】
まず、図10(a1)に示すように、スペーサを形成するための板厚10から500μmのシリコン基板203を用意する。
ついで、図10(a2)に示すように、封止用カバーガラス200を構成するためのガラス基板201を用意する。
そして、図10(b)に示すように、この基板203の表面に接着剤層202を塗布する。
【0058】
この後、図10(c)に示すように、このガラス基板201の表面に、接着剤層202の塗布されたシリコン基板203を貼着する。
【0059】
続いて、図10(d)に示すように、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成しこのレジストパターンをマスクとしてRIE(反応性イオンエッチング)を行い、フォトダイオードに対応する領域すなわち受光領域(図1(b)における40)に対応する領域を含む凹部205を除くようにあらかじめ接着剤を塗布しておくか、またはRIE後、酸素プラズマなどで除去処理を行う。
【0060】
続いて、図10(e)に示すように、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成しこのレジストパターンをマスクとしてRIE(反応性イオンエッチング)を行い、スペーサ203Sおよびガラス基板201を貫通するようにスルーホール208を形成する。
【0061】
そして、必要に応じてCVDにより少なくとも、シリコンからなるスペーサの内壁に酸化シリコン膜(図示せず)を形成する。
なお、スペーサがガラスあるいは樹脂などの絶縁体で形成されている場合には、この工程は不要である。またスペーサの内壁または外壁に遮光膜を形成してもよい。
【0062】
この後、図11(a)に示すように、内壁を絶縁化されたスルーホール内壁に銀ペーストまたは銅ペーストなどの導電性ペーストを用いた真空スクリーン印刷あるいは金属めっきなどにより導体層209を形成し、スペーサ203Sおよびガラス基板201を貫通する貫通コンタクト領域を形成する。
【0063】
そして、図11(b)に示すように、このスペーサ付きガラス基板の表面および裏面に貫通コンタクト領域に接続するように金のボンディングパッド210、211またはバンプ212を形成する。ここで成膜に際しては、表面および裏面に金薄膜を形成し、フォトリソグラフィを用いたエッチング法によりパターニングする、あるいはスクリーン印刷、選択めっきなどが適用可能である。
【0064】
さらに、図11(c)に示すように、異方性導電樹脂膜213を塗布する。
【0065】
一方、図11(d)に示すように、補強板701を形成してなる固体撮像素子基板100を用意する。
【0066】
そして、図11(e)に示すように各基板の周縁部に形成したアライメントマークによって位置合わせを行い、前述のようにして形成した固体撮像素子基板100上に、平板状のガラス基板201にスペーサ203Sが接着されたカバーガラス200を載置し、加熱することにより異方性導電膜213によって両者を一体化させる。この一体化に際しては超音波による拡散接合、半田接合、共晶接合等も適用可能である。
【0067】
この後、ダイシングラインDCに沿って、装置全体をダイシングし、個々の固体撮像装置に分割する。
このようにして極めて容易に作業性よく、封止用カバーガラス上にボンディングパッドなどのコンタクト領域を形成した固体撮像装置が形成される。
【0068】
このようにして、個々に位置合わせを行ったり、ワイヤボンディングなどの電気的接続を行ったりすることなく、一括実装した後個々に分断しているため、製造が容易でかつ取り扱いも簡単である。
【0069】
(第7の実施の形態)
次に本発明の第7の実施の形態について説明する。
前記第6の実施の形態では、ガラス基板およびスペーサを貫通するスルーホールを形成し、封止用カバーガラス上にボンディングパッドなどのコンタクト領域を形成した固体撮像装置について説明したが、以下の実施の形態では、この変形例について説明する。
【0070】
まず本実施の形態では、スペーサへのスルーホールの形成に特徴を有するもので、図12(a)に示すように、ガラス基板201を用意する。
そして、図12(b)に示すように、このガラス基板201の表面に、光造形法により光硬化性樹脂を形成し、スペーサ213を形成する。
【0071】
この後、図12(c)に示すように、フォトリソグラフィを用いたエッチング法により、スルーホール208を形成する。
このようにして容易に、スペーサを有するとともにスルーホールを形成した封止用カバーガラスを得ることができる。
【0072】
あとは前記第6の実施の形態で説明したのと同様に図9(a)乃至図9(e)に示した実装工程を実行し、固体撮像素子基板と貼り合わせを行い、ダイシングを行うことにより、図9(e)に示した固体撮像装置を得ることが可能となる。
【0073】
かかる方法によれば、スペーサが容易に形成される。なお本実施の形態では光硬化性樹脂を用いたが接着剤自身を用いても良い。ガラス基板とスペーサが一体形成されており、反りや歪を低減することが可能となり、また製造も容易である。
【0074】
(第8の実施の形態)
次に、本発明の第8の実施の形態について説明する。
前記第6の実施の形態では、ガラス基板にスペーサ形成用のシリコン基板を貼着し、これをパターニングするようにしたが、本実施の形態では、1回のエッチング工程でガラス基板をエッチング加工して、凹部およびスルーホールを同時形成するようにしてもよい。他部については前記第6の実施の形態と同様に形成されている。
【0075】
まず本実施の形態では、図13(a)に示すように、ガラス基板201を用意する。
そして、図13(b)に示すように、このガラス基板201の表面および裏面にレジストパターンRを形成し、スルーホールを形成すべき領域には表裏両面に開口を有し、凹部205と、(必要に応じて切断溝204)を形成すべき領域には裏面側のみに開口を有するようにする。
【0076】
この後、図13(c)に示すように、この表裏のレジストパターンをマスクとして両面からガラス基板をエッチングして、凹部205と切断溝(図示せず)とスルーホール208とを同時に形成する。
【0077】
このようにして容易に、スペーサを一体的に形成するとともにスルーホールを形成した封止用カバーガラスを得ることができる。
あとは前記第6の実施の形態で説明したのと同様に図11(a)乃至図11(e)に示した実装工程を実行し、固体撮像素子基板と貼り合わせを行い、ダイシングを行うことにより、図11(e)に示した固体撮像装置を得ることが可能となる。
ガラス基板とスペーサが一体形成されており、反りや歪を低減することが可能となり、また製造も容易である。
【0078】
(第9の実施の形態)
次に、本発明の第9の実施の形態について説明する。
前記第6の実施の形態では、ガラス基板にスペーサ形成用のシリコン基板を貼着し、これをパターニングするようにしたが、本実施の形態では、ガラス基板201に、すでにパターン形成のなされたスペーサ203Sを貼着し、最後にエッチング工程でスルーホールを形成するものである。他部については前記第6の実施の形態と同様に形成されている。
【0079】
まず本実施の形態では、図14(a1)に示すように、ガラス基板201を用意する。
一方、図14(a2)に示すように、スペーサ形成用のシリコン基板203を用意する。
そして、図14(b)に示すように、このシリコン基板203をフォトリソグラフィを用いたエッチング法により加工し、スペーサ203Sを得る。
【0080】
この後、図14(c)に示すように、このパターニングのなされたスペーサ表面に接着剤202を塗布する。
そして、図14(d)に示すように、ガラス基板201に位置合わせをしながらスペーサ203Sを貼着する。
この後、図14(e)に示すように、フォトリソグラフィを用いたエッチング法によりスルーホール208を形成する。
【0081】
このようにして容易に、スペーサを貼着するとともにスルーホールを形成した封止用カバーガラスを得ることができる。
【0082】
そして、必要に応じてCVDにより少なくとも、シリコンからなるスペーサの内壁に酸化シリコン膜(図示せず)を形成する。
なお、スペーサがガラスあるいは樹脂などの絶縁体で形成されている場合には、この工程は不要である。またスペーサの内壁または外壁に遮光膜を形成してもよい。
【0083】
(第10の実施の形態)
次に、本発明の第10の実施の形態について説明する。
前記第6の実施の形態では、ガラス基板にスペーサ形成用のシリコン基板を貼着し、これをパターニングし、最後にエッチングによってガラス基板とスペーサとを貫通するスルーホールを形成する例について説明したが、本実施の形態では、図7(a1)〜(f)に示すように、シリコン基板をエッチングすることにより形状加工し、図7(e1)に示すスルーホール208aまで形成したスペーサ203Sと図7(b2)に示すスルーホール208bを形成したガラス基板201とをウェハレベルでアライメントマークを用いて位置合わせし、接着剤層202を用いて貼り合わせを行ったものである。他部については前記第28の実施の形態と同様に形成されている。
【0084】
この場合もスペーサの凹部を望む内側壁に遮光膜(215)を形成することも可能である。
かかる方法によれば、個別にスルーホールを形成して貼り合わせているため、位置合わせは必要であるが、アスペクト比が約半分でよいためスルーホールの形成は容易となる。
【0085】
あとは前記第1の実施の形態で説明したのと同様に図3(a)乃至図3(e)に示した実装工程を実行し、固体撮像素子基板と貼り合わせを行い、ダイシングを行うことにより、図11(e)に示した固体撮像装置を得ることが可能となる。
【0086】
(第11の実施の形態)
次に、本発明の第11の実施の形態について説明する。
前記第6の実施の形態では、ガラス基板にスペーサ形成用のシリコン基板を貼着し、エッチング工程ガラス基板とスペーサとを貫通するスルーホールに導体層209を形成した後、固体撮像素子基板100を貼着したが、本実施の形態では、図16(a)〜(d)に示すように、裏面に補強板701を貼着してなる固体撮像素子基板100に、前記第6乃至9の実施の形態で形成したスルーホール208の形成されたスペーサ付きガラス基板200を、ウェハレベルで位置あわせして貼り合わせを行い、この後スルーホール208内に導体層209を形成するようにしたことを特徴とするものである。またこの導体層209に接続するようにボンディングパッド210が形成されている。他部については前記第の実施の形態と同様に形成されている。
ここでも導体層209の埋め込みに際しては、銅ペーストなどの導電性ペーストを用いた真空スクリーン印刷、あるいは金属めっきなどによって容易に形成可能である。
【0087】
なお、前記実施の形態では、封止用カバーグラスを構成するガラス基板とスペーサとの接合および固体撮像素子基板と封止用カバーガラスとの接合を、接着剤層を用いて行う方法について説明したが、全ての実施の形態において、スペーサと、固体撮像素子基板表面がSiや金属あるいは無機化合物の場合、接着剤を用いることなく、適宜、表面活性化常温接合で接合することもできる。カバーガラスがパイレックスであれば,スペーサがSiの場合陽極接合も使用可能である。接着剤層を用いる場合、接着剤層としても、UV接着剤のみならず熱硬化性接着剤、半硬化型接着剤、熱硬化併用UV硬化性接着剤を用いても良い。
【0088】
また、前記第1の実施形態でも述べたが、全実施の形態においてスペーサとしては、シリコン基板のほか、42アロイ、金属、ガラス、感光性ポリイミド、ポリカーボネート樹脂など適宜選択可能である。
【0089】
また、固体撮像素子基板と封止用カバーガラスとの接合を、接着剤層を用いて行うに際し、液溜めを形成しておくなどにより、溶融した接着剤層が流出しないようにするとよい。また、スペーサと固体撮像素子基板あるいは封止用カバーガラスとの接合部についても同様で、接合部に凹部または凸部を形成し液溜めを形成しておくなどにより、溶融した接着剤層が流出しないようにするとよい。
【0090】
なお、前記実施の形態では、切断溝を形成したものに対する個々の素子へ分離は、切断溝の位置までCMPを行うようにしたが、研削、ポリッシングあるいは全面エッチングなどを用いることも可能である。
【0091】
また前記実施の形態において、補強板(701)を用いる場合、材料としては、必要に応じて、ポリイミド樹脂、セラミック、結晶化ガラス、表面および裏面を酸化されたシリコン基板などで構成すれば、断熱基板の役割を持たせることができる。また防湿性の封止材料、遮光材料で形成するようにしてもよい。
【0092】
またこの接着剤層の形成に際してはディスペンサでの供給、スクリーン印刷、スタンプ転写など適宜選択可能である。
【0093】
加えて、各実施の形態で述べた例については、全形態にわたって適用可能である。
【0094】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、小型で駆動速度の高い固体撮像装置を形成することが可能となる。
また本発明の方法によれば、ウェハレベルで位置決めし、固体撮像素子基板、周辺回路基板および透光性部材を、一括して実装することにより一体化してから、固体撮像素子ごとに分離するようにしているため、製造が容易でかつ高精度の位置決めが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)および(b)は本発明の第1の実施の形態の固体撮像装置を示す断面図および要部拡大断面図である。
【図2】図2(a)乃至(d)は本発明の第1の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図6】本発明の第3の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図7】本発明の第4の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図8】本発明の第5の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図9】図9は本発明の第6の実施の形態の固体撮像装置を示す断面図である。
【図10】本発明の第6の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図11】本発明の第6の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図12】本発明の第7の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図13】本発明の第8の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図14】本発明の第9の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図15】本発明の第10の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図16】本発明の第11の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
100 固体撮像素子基板
101 シリコン基板
102 固体撮像素子
200 封止用カバーガラス
201 ガラス基板
203S スペーサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a chip size package (CSP) type solid-state imaging device in which a microlens is integrated on a chip.
[0002]
[Prior art]
A solid-state imaging device including a CCD (Charge Coupled Device) is required to be downsized due to the necessity of application to a mobile phone, a digital camera, and the like.
As one of them, a solid-state imaging device in which a microlens is provided in a light receiving area of a semiconductor chip has been proposed. In such a case, for example, by integrally mounting a solid-state imaging device having a microlens in the light-receiving area so as to have an airtight sealing portion between the light-receiving area of the solid-state imaging device and the microlens, There has been proposed a solid-state imaging device that is miniaturized (Japanese Patent Laid-Open No. 7-202152).
[0003]
According to such a configuration, the mounting area can be reduced, and optical components such as a filter, a lens, and a prism can be bonded to the surface of the hermetic sealing portion, and the light collecting ability of the microlens can be improved. It is possible to reduce the mounting size without causing a decrease.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when mounting such a solid-state imaging device, it is necessary to mount the signal on the support substrate on which the solid-state imaging device is mounted, to make electrical connection and to perform sealing by a method such as bonding, when taking out the signal to the outside. In addition, it is necessary to mount optical components such as a filter, a lens, and a prism, and a signal processing circuit. As described above, since the number of components is large, there is a problem that a lot of time is required for mounting. In addition, with the demand for improvement in resolution, various peripheral circuits are required, and the problem that the entire apparatus becomes large is becoming serious.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a solid-state imaging device manufacturing method that is easy to manufacture and highly reliable.
It is another object of the present invention to provide a solid-state imaging device that is small and has a high driving speed.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the solid-state imaging device of the present invention is connected to the first semiconductor substrate formed with a solid-state imaging element and the first semiconductor substrate so as to have a gap facing the light receiving region of the solid-state imaging element. And a second semiconductor substrate including a peripheral circuit on the back side of the semiconductor substrate.
[0006]
According to such a configuration, since the peripheral circuits are stacked, the entire device can be reduced in size, and the distance between the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate can be shortened. Accordingly, the wiring resistance is reduced and the driving speed can be increased.
[0007]
Further, it is possible to obtain a stronger bond by bonding by a method such as room temperature direct bonding so that the first and second semiconductor substrates have a direct bonding surface. Also, electrical connection can be satisfactorily achieved.
[0008]
Moreover, desired joining can be easily performed by joining the first and second semiconductor substrates via an adhesive layer. Here, it is desirable to use an adhesive layer having a coefficient of thermal expansion that is as close as possible to the first and second semiconductor substrates.
[0009]
Furthermore, the first and second semiconductor substrates may be joined via a heat insulating material, whereby the heat of the second semiconductor substrate constituting the peripheral circuit is transferred to the solid-state imaging device substrate, It is possible to prevent adverse effects on the characteristics of the solid-state imaging device.
Furthermore, the first and second semiconductor substrates can be bonded together via a magnetic shield material, so that mutual noise due to unnecessary radiation can be blocked.
[0010]
The method of the present invention also includes a step of forming a plurality of solid-state imaging elements on the surface of the first semiconductor substrate, a step of forming a peripheral circuit on the surface of the second semiconductor substrate, A step of bonding the translucent member to the surface of the first semiconductor substrate so as to have a gap opposite to each other; and a semiconductor substrate bonding for bonding the second semiconductor substrate to the back side of the first semiconductor substrate. And a step of separating the joined body obtained in the joining step for each solid-state imaging device.
[0011]
According to such a configuration, the first semiconductor substrate on which the solid-state imaging device is mounted and the second semiconductor substrate on which the peripheral circuit is mounted are positioned at the wafer level with respect to the translucent member and are collectively mounted. In this way, since the solid-state imaging elements are separated after being integrated, it is possible to form a solid-state imaging apparatus that is easy to manufacture and highly reliable.
[0012]
Desirably, the semiconductor substrate bonding step is a step of bonding the first and second semiconductor substrates by direct bonding so that the substrate can be easily formed without causing contamination of the substrate due to the protruding adhesive.
[0013]
The semiconductor substrate bonding step may be such that the first and second semiconductor substrates are bonded via an adhesive layer, a photocurable adhesive layer, a thermosetting adhesive layer, or a combination thereof. Therefore, it becomes possible to easily join without misalignment.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
(First embodiment)
This solid-state imaging device has a solid-state imaging comprising a silicon substrate 101 as a semiconductor substrate on which a solid-state imaging device 102 is formed, as shown in a sectional view in FIG. A glass substrate 201 as a translucent member is bonded to the surface of the element substrate 100 via a spacer 203S so as to have a gap C corresponding to the light receiving region of the silicon substrate 101, and a peripheral circuit substrate 901 is provided on the back side. Are connected.
Here, the through holes H formed in the silicon substrate 101 are taken out to the back side of the solid-state image sensor substrate 100, and pads 113 and bumps 114 are formed as external take-out terminals formed on the back surface of the solid-state image sensor substrate 100. ing. Then, it is connected to the peripheral circuit substrate 901 through the anisotropic conductive film 115, the periphery is individually separated by dicing, and external connection is made through the bonding pad 118. Here, the spacer 203S has a height of 10 to 500 μm, preferably 80 to 120 μm. Reference numeral 701 denotes a reinforcing plate.
[0016]
Here, as shown in the enlarged cross-sectional view of the main part of the solid-state image pickup device substrate 100, the solid-state image pickup devices are arranged on the surface, and the RGB color filter 46 and the micro lens 50 are formed. A silicon substrate 101 is used. Here, although the through hole does not appear in this cross section, it is formed so as to be connected to the charge transfer electrode 32.
[0017]
In this solid-state imaging device 100, a channel stopper 28 is formed in a p-well 101b formed on the surface of an n-type silicon substrate 101a, and a photodiode 14 and a charge transfer device 33 are formed with the channel stopper interposed therebetween. It will be. Here, the n-type impurity region 14b is formed in the p + channel region 14a, and the photodiode 14 is formed. In addition, a vertical charge transfer channel 20 made of an n-type impurity region having a depth of about 0.3 μm is formed in the p + channel region 14a, and the gate insulating film 30 made of a silicon oxide film is formed thereon. A vertical charge transfer electrode 32 made of a polycrystalline silicon layer is formed to constitute a charge transfer element 33. A read gate channel 26 formed of a p-type impurity region is formed between the vertical charge transfer channel 20 and the photodiode 14 on the side from which signal charges are read out. A through hole (not shown in FIG. 1B) is formed so as to connect to the vertical charge transfer electrode 32.
[0018]
The n-type impurity region 14b is exposed along the readout gate channel 26 on the surface of the silicon substrate 101, and the signal charge generated in the photodiode 14 is temporarily accumulated in the n-type impurity region 14b. The data is read out through the read gate channel 26.
[0019]
On the other hand, a channel stopper 28 made of a p + -type impurity region exists between the vertical charge transfer channel 20 and the other photodiodes 14, whereby the photodiodes 14 and the vertical charge transfer channels 20 are electrically separated. In addition, the vertical charge transfer channels 20 are separated from each other so as not to contact each other.
[0020]
Further, the vertical charge transfer electrode 32 is formed so as to cover the readout gate channel 26, expose the n-type impurity region 14b, and expose a part of the channel stopper 28. Signal charges are transferred from the readout gate channel 26 below the electrode to which the readout signal is applied among the vertical charge transfer electrodes 32.
[0021]
The vertical charge transfer electrode 32 and the vertical charge transfer channel 20 constitute a vertical charge transfer device (VCCD) 33 that transfers the signal charge generated at the pn junction of the photodiode 14 in the vertical direction. The surface of the substrate on which the vertical charge transfer electrode 32 is formed is covered with a surface protective film 36, and a light shielding film 38 made of tungsten is formed thereon, and only the light receiving area 40 of the photodiode is opened, and the other areas are shielded from light. Is configured to do.
[0022]
Further, the upper layer of the vertical charge transfer electrode 32 is covered with a planarizing insulating film 43 for planarizing the surface and a translucent resin film 44 formed on the upper layer, and a filter layer 46 is further formed on the upper layer. Yes. In the filter layer 46, a red filter layer 46R, a green filter layer 46G, and a blue filter layer 46B are sequentially arranged so as to form a predetermined pattern corresponding to each photodiode 14.
[0023]
Further, this upper layer is melted after patterning a transmissive resin containing a photosensitive resin having a refractive index of 1.3 to 2.0 through the planarization insulating film 48 by photolithography, and after being rounded by the surface tension, is cooled. This is covered with a microlens array formed by the microlenses 50.
[0024]
Next, the manufacturing process of this solid-state imaging device will be described. As shown in FIGS. 2A to 2D and FIGS. 3A to 3C, the manufacturing method is positioned at the wafer level and integrated by mounting in a lump. This is based on the so-called wafer level CSP method in which each solid-state imaging device is separated. (Hereinafter, only 2 units are shown in the drawing, but a large number of solid-state image pickup devices are continuously formed on the wafer.) In this method, the solid-state image pickup device substrate and the glass substrate have the same edge, The back surface side is taken out through a through hole penetrating the solid-state imaging device substrate 100 and the reinforcing plate 701 attached to the back surface. Further, here, a sealing cover glass 200 with a spacer in which a spacer 203S is formed in advance is used.
[0025]
First, formation of a glass substrate with a spacer will be described.
As shown in FIG. 2A, a silicon substrate 203 serving as a spacer is attached to the surface of a glass substrate 201 via an adhesive layer 202 made of an ultraviolet curable adhesive (cationic polymerizable energy ray curable adhesive). Then, the resist pattern R1 is left in a portion to be a spacer by an etching method using photolithography.
[0026]
Then, as shown in FIG. 2B, the silicon substrate 203 is etched using the resist pattern R1 as a mask to form a spacer 203S.
[0027]
Thereafter, as shown in FIG. 2C, with the resist pattern R1 for forming the spacer 203S remaining, the inter-spacer region except for the inter-element region is filled with resist, and the glass substrate is fixed to a predetermined depth. By etching up to this point, the inter-element groove portion 204 is formed as shown in FIG. Further, an adhesive layer 207 is formed on the surface of the spacer. Here, since the spacer is formed of a silicon substrate, if etching is performed under such etching conditions that the etching rate of silicon oxide, which is the main component of the glass substrate, is sufficiently larger than the etching rate of silicon, Etching may be performed with the side wall of the spacer exposed in the inter-element region. A dicing blade (grinding stone) may be used when forming the inter-element groove portion 204.
[0028]
Alternatively, photolithography may be performed again to form a resist pattern R that includes the entire sidewall of the spacer, and the groove 204 may be formed by etching through the resist pattern. Thus, the sealing cover glass 200 in which the groove portion 204 and the spacer 203S are formed is obtained.
[0029]
Next, a solid-state image sensor substrate is formed. When forming the element substrate, as shown in FIG. 3A, a silicon substrate 101 (here, a 4 to 8 inch wafer is used) is prepared. (Hereinafter, only one unit is shown in the drawing, but a large number of solid-state image pickup devices are continuously formed on the wafer.) Then, a channel stopper layer is formed using a normal silicon process, and a channel region is formed. To form device regions such as charge transfer electrodes. A reinforcing plate 701 made of a silicon substrate on which a silicon oxide film is formed is bonded to the back surface of the solid-state imaging device substrate 100 by surface active room temperature bonding. (Fig. 3 (a))
[0030]
Thereafter, as shown in FIG. 3B, alignment is performed using alignment marks formed on the peripheral edge of each substrate, and a flat glass substrate 201 is formed on the solid-state imaging device substrate 100 formed as described above. The cover glass 200 to which the spacer 203S is bonded is placed on the substrate, and both are integrated by the adhesive layer 207 by heating. This step is preferably performed in a vacuum or in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas.
[0031]
Then, as shown in FIG. 3C, through holes H are formed from the back side of the reinforcing plate 701 by photolithography. Then, a silicon oxide film 109 is formed in the through hole H by CVD, and thereafter anisotropic etching is performed to leave the silicon oxide film 109 only on the side wall of the through hole.
[0032]
Then, as shown in FIG. 4 (a), a tungsten film is formed as a conductor layer 108 for bonding pads and the contact to the through hole H by the CVD method using WF 6.
[0033]
Then, as shown in FIG. 4B, a bonding pad 113 is formed on the surface of the reinforcing plate 701, and a bump 114 is formed.
In this way, the signal extraction electrode terminal and the energization electrode terminal can be formed on the reinforcing plate 701 side.
[0034]
Then, as shown in FIG. 4C, an anisotropic conductive film 115 (ACP) is applied to the surface of the reinforcing plate 701.
Finally, as shown in FIG. 4D, a circuit board 901 on which a drive circuit is formed is connected via this anisotropic conductive film 115. The circuit board 901 is provided with a contact layer 117 made of a conductor layer filled in a through hole H formed so as to penetrate the board and a bonding pad 118. Connection to the circuit board 901 can be performed by ultrasonic bonding, solder bonding, eutectic bonding, or the like.
Therefore, connection with a circuit board such as a printed circuit board can be easily achieved through the bonding pad 118.
[0035]
Thereafter, the entire device is diced along a dicing line DC including the contact layer 117 and the conductor layer 108 inside, and divided into individual solid-state imaging devices. (Although only one unit is shown in the drawing, a plurality of solid-state imaging devices are continuously formed on one wafer.)
In this way, a solid-state imaging device can be formed very easily with good workability.
Since the reinforcing plate 701 is composed of a silicon substrate on which a silicon oxide film is formed, heat insulation or electrical insulation with the solid-state imaging device substrate 100 is possible.
In the above-described embodiment, the conductor layer is formed in the through hole H by the CVD method. However, the contact hole having a high aspect ratio and high workability can be easily obtained by using a plating method, a vacuum screen printing method, or a vacuum suction method. It is possible to fill the conductor layer.
Furthermore, in the above embodiment, the electrical connection between the front and back surfaces of the circuit board on which the solid-state imaging device substrate and the peripheral circuit are mounted using the through holes is not limited to this. It is also possible to form a contact so that the front and back are electrically connected by impurity diffusion.
In this way, the signal extraction electrode terminal and the energization electrode terminal can be formed on the reinforcing plate 701 side.
[0036]
Furthermore, since the individual parts are separated after being mounted together without performing individual positioning or electrical connection such as wire bonding, manufacturing is easy and handling is easy.
[0037]
Further, since the groove portion 204 is formed in the glass substrate 201 in advance and is removed from the surface to the depth reaching the groove portion 204 by a method such as CMP after mounting, it can be divided very easily. is there.
[0038]
In addition, individual solid-state imaging elements can be formed by simply cutting or polishing while the element forming surface is sealed in the gap C by bonding, so there is little damage to the elements, no dust contamination, and reliability. It is possible to provide a solid-state imaging device with high performance.
[0039]
Furthermore, since the silicon substrate is thinned to a depth of about one half by CMP, the size and thickness can be reduced. Furthermore, since the thickness is reduced after bonding with the glass substrate, it is possible to prevent a decrease in mechanical strength.
[0040]
As described above, according to the configuration of the present invention, since positioning is performed at the wafer level and integrated by mounting in a lump, and then separated for each solid-state imaging device, manufacturing is easy and reliable. It is possible to form a solid-state imaging device having a high height.
[0041]
In the embodiment described above, the wafer level CSP is used for batch connection and dicing. However, the solid-state imaging device substrate 100 in which the through holes H are formed and the bumps 114 are formed is diced one by one. Alternatively, the sealing cover glass 200 may be fixed.
The microlens array can also be formed by forming a transparent resin film on the substrate surface and forming a lens layer having a refractive index gradient at a predetermined depth by ion transfer from the surface.
[0042]
In addition to the silicon substrate, glass, polycarbonate or the like can be appropriately selected as the spacer.
[0043]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment, the through hole H is formed so as to penetrate the reinforcing plate 701 and the conductor layer 111 is formed. However, in the present embodiment, a silicon substrate in which holes (vertical holes) are formed in advance is used. To form a solid-state imaging device substrate. Thereby, since the formation depth of the vertical hole can be shallow, productivity can be improved and the manufacturing yield can be improved.
[0044]
That is, as shown in FIG. 5A, prior to forming the solid-state imaging device, first, a resist pattern is formed on the back surface of the silicon substrate by photolithography, and RIE (reactive ion etching) is performed using this resist pattern as a mask. Thus, the vertical hole 118 is formed. In this step, a pad 110 made of aluminum or the like is formed on the surface, and a vertical hole 118 is formed so as to reach this pad.
[0045]
Then, as shown in FIG. 5B, a silicon oxide film 119 is formed on the inner wall of the vertical hole by the CVD method.
And as shown in FIG.5 (c), the element area | region for solid-state image sensor formation was formed using the normal silicon process like the said each embodiment.
And as shown in FIG.5 (d), it aligns with the alignment mark formed in the peripheral part of each board | substrate, on the solid-state image sensor board | substrate 100 formed as mentioned above, on the flat glass substrate 201 The cover glass 200 to which the spacer 203S is bonded is placed and heated, and both are integrated by the adhesive layer 207. Again, the bonding step may use surface activated room temperature bonding.
[0046]
Then, as shown in FIG. 5E, a reinforcing plate 701 is joined to the back surface side of the solid-state image pickup device substrate 100 by surface activation normal temperature joining, and the vertical holes 118 are formed by etching using photolithography from the back surface side. The through hole 108 is formed so as to reach. Again, it is desirable that the inner wall of the through hole be insulated. Moreover, you may make it use the reinforcement board which formed the through hole previously.
[0047]
Thereafter, by performing the steps shown in FIGS. 4A to 4D described in the first embodiment, a solid-state imaging device having a structure in which even a circuit board on which peripheral circuits are formed is easily formed. Is done.
As described above, according to the present embodiment, the vertical hole can be formed with a shallow depth, so that the productivity can be improved and the manufacturing yield can be improved.
[0048]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, the contacts are formed so as to penetrate the reinforcing plate 701, the solid-state imaging device substrate, and the circuit board, and the electrodes are taken out from the circuit board side. In this embodiment, FIG. As shown in (a) and (b), a conductor layer 120 as a wiring layer is formed on the side wall, and electrodes are taken out from the side wall of the solid-state imaging device.
The manufacturing process is formed in substantially the same manner as in the second embodiment, but the position of the through hole is formed so as to correspond to the end of each solid-state imaging device, and the cutting line DC including the through hole is formed. The solid-state imaging device in which the wiring layer is formed on the side wall can be easily formed by dicing.
In addition, by configuring the conductor layer 120 filling the through hole with a light-shielding material such as tungsten, the solid-state imaging device is shielded from light so that malfunctions can be reduced.
Further, if this reinforcing plate is made of polyimide resin, ceramic, crystallized glass, a silicon substrate whose front and back surfaces are oxidized, etc., it can serve as a heat insulating substrate. Moreover, you may make it form with a light shielding material.
[0049]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In the second and third embodiments, the back surface side of the solid-state image pickup device substrate 100 is laminated on the peripheral circuit board via a reinforcing plate. In this embodiment, FIGS. As shown, the solid-state imaging device substrate 100 is stacked on a peripheral circuit substrate 901, and reinforcing plates 701 are sequentially stacked on the back surface side of the peripheral circuit substrate.
[0050]
This reinforcing plate also serves as a heat sink.
The manufacturing process is formed in substantially the same manner as in the second and third embodiments, but the connection resistance is reduced and the high-speed operation is achieved because the solid-state image pickup device substrate 100 and the peripheral circuit substrate 901 are arranged close to each other. Drive becomes possible.
[0051]
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
In this example, in the fifth embodiment, the through hole is formed inside the substrate, and the electrode is taken out on the back side of the peripheral circuit board. In this example, as shown in FIG. A conductive layer 121 as a wiring layer is formed on the substrate.
[0052]
At the time of manufacture, as in the third embodiment, a solid-state imaging device having a sidewall wiring can be easily formed simply by setting the dicing line to a position including a contact formed in a through hole or the like. Is possible.
In this solid-state imaging device, since the wiring is formed on the side wall, a signal extraction terminal and a current supply terminal can be formed on the side wall. However, it goes without saying that the connection may be made by forming pads and bumps on the back surface of the peripheral circuit board 901. Reference numeral 701 denotes a reinforcing plate.
[0053]
(Sixth embodiment)
As shown in the cross-sectional view of FIG. 98, this solid-state imaging device corresponds to a light-receiving region of the silicon substrate 101 on the surface of the solid-state imaging device substrate 100 including a silicon substrate 101 as a semiconductor substrate on which the solid-state imaging device 102 is formed. Then, the glass substrate 201 as a translucent member is bonded via the spacer 203S so as to have a gap C, and formed on the glass substrate 201 and the spacer 203S so as to be connected to the bonding pad BP of the silicon substrate 101. The conductive layer 209 is formed in the through-hole 208 formed, and the pad 210 is formed on the upper surface of the glass substrate, and the signal extraction terminal and the current supply terminal are formed above. Here, the spacer 203S has a height of 10 to 500 μm, preferably 80 to 120 μm.
[0054]
Here, the solid-state image pickup device substrate is shown in FIG. 1B with an enlarged cross-sectional view of the main part, and like the solid-state image pickup device substrate of the first embodiment, the solid-state image pickup device is arranged on the surface. The silicon substrate 101 on which the RGB color filter 46 and the microlens 50 are formed.
[0055]
Next, the manufacturing process of this solid-state imaging device will be described. This method is integrated after positioning at the wafer level and mounting in a lump as shown in FIGS. 10 (a1) to (f) and FIGS. 11 (a) to (e). This is based on the so-called wafer level CSP method in which each solid-state imaging device is separated. (Although only one unit is shown in the drawing, a plurality of solid-state imaging elements are continuously formed on one wafer.) In this method, a spacer 203S is formed in advance and a through-hole penetrating the glass substrate and the spacer is formed. A sealing cover glass with a spacer 200 in which holes are formed is used.
[0056]
That is, in this method, a spacer 203S is attached to a glass substrate 201 constituting the sealing cover glass 200, and in that state, a through hole 208 is formed so as to penetrate the spacer and the glass substrate, and a conductor layer is formed thereon. And a signal extraction terminal and a current supply terminal are formed on the surface of the sealing cover glass.
[0057]
First, as shown in FIG. 10A1, a silicon substrate 203 having a thickness of 10 to 500 μm for forming a spacer is prepared.
Next, as shown in FIG. 10 (a2), a glass substrate 201 for constituting the sealing cover glass 200 is prepared.
Then, as shown in FIG. 10B, an adhesive layer 202 is applied to the surface of the substrate 203.
[0058]
Thereafter, as shown in FIG. 10C, a silicon substrate 203 coated with an adhesive layer 202 is adhered to the surface of the glass substrate 201.
[0059]
Subsequently, as shown in FIG. 10D, a resist pattern is formed by photolithography, and RIE (reactive ion etching) is performed using the resist pattern as a mask, so that a region corresponding to the photodiode, that is, a light receiving region (FIG. An adhesive is applied in advance so as to remove the recess 205 including the region corresponding to 40) in b), or after RIE, removal treatment is performed with oxygen plasma or the like.
[0060]
Subsequently, as shown in FIG. 10E, a resist pattern is formed by photolithography, RIE (reactive ion etching) is performed using this resist pattern as a mask, and a through hole is formed so as to penetrate the spacer 203S and the glass substrate 201. 208 is formed.
[0061]
Then, if necessary, a silicon oxide film (not shown) is formed at least on the inner wall of the spacer made of silicon by CVD.
Note that this step is not necessary when the spacer is formed of an insulator such as glass or resin. Further, a light shielding film may be formed on the inner wall or the outer wall of the spacer.
[0062]
Thereafter, as shown in FIG. 11 (a), a conductor layer 209 is formed on the inner wall of the through hole whose inner wall is insulated by vacuum screen printing or metal plating using a conductive paste such as silver paste or copper paste. A through contact region that penetrates the spacer 203S and the glass substrate 201 is formed.
[0063]
Then, as shown in FIG. 11B, gold bonding pads 210 and 211 or bumps 212 are formed on the front and back surfaces of the glass substrate with spacers so as to be connected to the through contact region. Here, when forming the film, a gold thin film is formed on the front surface and the back surface and patterned by an etching method using photolithography, or screen printing, selective plating, or the like can be applied.
[0064]
Further, as shown in FIG. 11C, an anisotropic conductive resin film 213 is applied.
[0065]
On the other hand, as shown in FIG. 11D, a solid-state imaging device substrate 100 formed with a reinforcing plate 701 is prepared.
[0066]
Then, as shown in FIG. 11E, alignment is performed using alignment marks formed on the peripheral edge of each substrate, and the flat glass substrate 201 is placed on the solid-state imaging device substrate 100 formed as described above. The cover glass 200 to which 203S is bonded is placed and heated, and both are integrated by the anisotropic conductive film 213. For this integration, ultrasonic diffusion bonding, solder bonding, eutectic bonding, or the like can also be applied.
[0067]
Thereafter, the entire device is diced along the dicing line DC and divided into individual solid-state imaging devices.
In this way, a solid-state imaging device in which a contact region such as a bonding pad is formed on the sealing cover glass is formed extremely easily and with good workability.
[0068]
In this way, since the individual parts are separated after being collectively mounted without performing individual positioning or electrical connection such as wire bonding, manufacturing is easy and handling is easy.
[0069]
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
In the sixth embodiment, the solid-state imaging device has been described in which a through-hole penetrating the glass substrate and the spacer is formed, and a contact region such as a bonding pad is formed on the sealing cover glass. In the form, this modification will be described.
[0070]
First, the present embodiment is characterized by the formation of a through hole in a spacer, and a glass substrate 201 is prepared as shown in FIG.
And as shown in FIG.12 (b), the photocurable resin is formed in the surface of this glass substrate 201 by the optical modeling method, and the spacer 213 is formed.
[0071]
Thereafter, as shown in FIG. 12C, a through hole 208 is formed by an etching method using photolithography.
Thus, it is possible to easily obtain a sealing cover glass having a spacer and a through hole.
[0072]
After that, the mounting process shown in FIGS. 9A to 9E is executed in the same manner as described in the sixth embodiment, and is bonded to the solid-state imaging device substrate, and then dicing is performed. Thus, it is possible to obtain the solid-state imaging device shown in FIG.
[0073]
According to this method, the spacer is easily formed. In this embodiment, a photo-curing resin is used, but the adhesive itself may be used. Since the glass substrate and the spacer are integrally formed, it is possible to reduce warpage and distortion, and manufacture is also easy.
[0074]
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described.
In the sixth embodiment, a silicon substrate for spacer formation is attached to a glass substrate and patterned, but in this embodiment, the glass substrate is etched in one etching process. Thus, the recess and the through hole may be formed simultaneously. Other parts are formed in the same manner as in the sixth embodiment.
[0075]
First, in this embodiment, a glass substrate 201 is prepared as shown in FIG.
And as shown in FIG.13 (b), the resist pattern R is formed in the surface and the back surface of this glass substrate 201, the area | region which should form a through hole has opening in both front and back, and the recessed part 205, If necessary, an area where the cutting groove 204) is to be formed has an opening only on the back surface side.
[0076]
Thereafter, as shown in FIG. 13C, the glass substrate is etched from both sides using the front and back resist patterns as a mask to form a recess 205, a cut groove (not shown), and a through hole 208 at the same time.
[0077]
Thus, it is possible to easily obtain the sealing cover glass in which the spacers are integrally formed and the through holes are formed.
After that, the mounting process shown in FIGS. 11A to 11E is performed in the same manner as described in the sixth embodiment, and is bonded to the solid-state image pickup device substrate, and then dicing is performed. As a result, the solid-state imaging device shown in FIG.
Since the glass substrate and the spacer are integrally formed, it is possible to reduce warpage and distortion, and manufacture is also easy.
[0078]
(Ninth embodiment)
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described.
In the sixth embodiment, a silicon substrate for spacer formation is attached to a glass substrate and patterned, but in this embodiment, a spacer already patterned on the glass substrate 201. 203S is pasted, and finally a through hole is formed by an etching process. Other parts are formed in the same manner as in the sixth embodiment.
[0079]
First, in the present embodiment, a glass substrate 201 is prepared as shown in FIG.
On the other hand, as shown in FIG. 14A2, a silicon substrate 203 for spacer formation is prepared.
Then, as shown in FIG. 14B, the silicon substrate 203 is processed by an etching method using photolithography to obtain a spacer 203S.
[0080]
Thereafter, as shown in FIG. 14C, an adhesive 202 is applied to the surface of the patterned spacer.
And as shown in FIG.14 (d), spacer 203S is stuck, aligning with the glass substrate 201. FIG.
Thereafter, as shown in FIG. 14E, a through hole 208 is formed by an etching method using photolithography.
[0081]
In this way, it is possible to easily obtain a sealing cover glass in which a spacer is attached and a through hole is formed.
[0082]
Then, if necessary, a silicon oxide film (not shown) is formed at least on the inner wall of the spacer made of silicon by CVD.
Note that this step is not necessary when the spacer is formed of an insulator such as glass or resin. Further, a light shielding film may be formed on the inner wall or the outer wall of the spacer.
[0083]
(Tenth embodiment)
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described.
In the sixth embodiment, a silicon substrate for forming a spacer is attached to a glass substrate, this is patterned, and finally, a through hole penetrating the glass substrate and the spacer is formed by etching. In this embodiment, as shown in FIGS. 7A1 to 7F, the spacer 203S formed by etching the silicon substrate to form the through hole 208a shown in FIG. 7E1 and FIG. The glass substrate 201 on which the through-hole 208b shown in (b2) is formed is aligned using an alignment mark at the wafer level and bonded using the adhesive layer 202. Other portions are formed in the same manner as in the twenty-eighth embodiment.
[0084]
In this case, it is also possible to form the light shielding film (215) on the inner wall where the concave portion of the spacer is desired.
According to such a method, since the through holes are individually formed and bonded, alignment is necessary, but since the aspect ratio may be about half, the formation of the through holes becomes easy.
[0085]
After that, the mounting process shown in FIGS. 3A to 3E is executed in the same manner as described in the first embodiment, and is bonded to the solid-state imaging device substrate, and then dicing is performed. As a result, the solid-state imaging device shown in FIG.
[0086]
(Eleventh embodiment)
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described.
In the sixth embodiment, a silicon substrate for spacer formation is attached to a glass substrate, and after forming a conductor layer 209 in a through hole that penetrates the glass substrate and the spacer, the solid-state imaging device substrate 100 is formed. In this embodiment, as shown in FIGS. 16A to 16D, the sixth to ninth implementations are applied to the solid-state imaging device substrate 100 formed by attaching a reinforcing plate 701 to the back surface. The glass substrate 200 with a spacer formed with the through-hole 208 formed in the above form is aligned and bonded at the wafer level, and then the conductor layer 209 is formed in the through-hole 208. It is what. A bonding pad 210 is formed so as to be connected to the conductor layer 209. Other portions are formed in the same manner as in the first embodiment.
Again, when the conductor layer 209 is embedded, it can be easily formed by vacuum screen printing using a conductive paste such as copper paste or metal plating.
[0087]
In the above-described embodiment, the method of bonding the glass substrate constituting the sealing cover glass and the spacer and the bonding of the solid-state imaging device substrate and the sealing cover glass using the adhesive layer has been described. However, in all the embodiments, when the surface of the spacer and the solid-state imaging device substrate is Si, a metal, or an inorganic compound, it can be appropriately bonded by surface activated room temperature bonding without using an adhesive. If the cover glass is Pyrex, anodic bonding can also be used when the spacer is Si. When the adhesive layer is used, not only the UV adhesive but also a thermosetting adhesive, a semi-curable adhesive, and a thermosetting combined UV curable adhesive may be used as the adhesive layer.
[0088]
As described in the first embodiment, in all the embodiments, as a spacer, in addition to a silicon substrate, 42 alloy, metal, glass, photosensitive polyimide, polycarbonate resin, and the like can be appropriately selected.
[0089]
In addition, when the solid-state imaging device substrate and the sealing cover glass are joined using the adhesive layer, it is preferable that the melted adhesive layer does not flow out by forming a liquid reservoir. The same applies to the joint between the spacer and the solid-state imaging device substrate or the sealing cover glass. The melted adhesive layer flows out by forming a concave or convex portion in the joint and forming a liquid reservoir. Do not do it.
[0090]
In the above-described embodiment, the element formed with the cut groove is separated into individual elements by CMP up to the position of the cut groove. However, grinding, polishing, whole surface etching, or the like can also be used.
[0091]
Moreover, in the said embodiment, when using a reinforcement board (701), as a material, if it comprises a polyimide resin, a ceramic, crystallized glass, the silicon substrate etc. which oxidized the surface and the back surface as needed, heat insulation will be carried out. It can have the role of a substrate. Moreover, you may make it form with a moisture-proof sealing material and a light-shielding material.
[0092]
Further, when forming the adhesive layer, it is possible to appropriately select supply with a dispenser, screen printing, stamp transfer, and the like.
[0093]
In addition, the examples described in each embodiment can be applied to all forms.
[0094]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to form a solid-state imaging device that is small and has a high driving speed.
Further, according to the method of the present invention, positioning is performed at the wafer level, and the solid-state image pickup device substrate, the peripheral circuit substrate, and the translucent member are integrated by being mounted together and then separated for each solid-state image pickup device. Therefore, manufacturing is easy and positioning with high accuracy is possible.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are a cross-sectional view and an enlarged cross-sectional view showing a main part of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 2A to 2D are diagrams showing manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a manufacturing process of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view showing a solid-state imaging device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the ninth embodiment of the present invention;
FIG. 15 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the tenth embodiment of the present invention;
FIG. 16 is a diagram showing manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the eleventh embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Solid-state image sensor board | substrate 101 Silicon substrate 102 Solid-state image sensor 200 Sealing cover glass 201 Glass substrate 203S Spacer

Claims (8)

固体撮像素子を形成してなる第1の半導体基板と、
前記固体撮像素子の受光領域に対向して空隙をもつように前記第1の半導体基板に接続された透光性部材とを具備し、
前記半導体基板の裏面側に周辺回路を含む第2の半導体基板を積層してなることを特徴とする固体撮像装置。
A first semiconductor substrate formed with a solid-state imaging device;
A translucent member connected to the first semiconductor substrate so as to have a gap facing the light receiving region of the solid-state imaging device,
2. A solid-state imaging device, wherein a second semiconductor substrate including a peripheral circuit is laminated on the back side of the semiconductor substrate.
前記第1および第2の半導体基板は直接接合面をもつように接合されていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first and second semiconductor substrates are bonded so as to have a direct bonding surface. 前記第1および第2の半導体基板は接着剤層を介して接合されていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first and second semiconductor substrates are bonded via an adhesive layer. 前記第1および第2の半導体基板は断熱材を介して接合されていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first and second semiconductor substrates are bonded via a heat insulating material. 前記第1および第2の半導体基板は磁気シールド材料を介して接合されていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first and second semiconductor substrates are bonded via a magnetic shield material. 第1の半導体基板表面に複数の固体撮像素子を形成する工程と、
前記第2の半導体基板表面に周辺回路を形成する工程と、
前記固体撮像素子の各受光領域に対向して空隙をもつように、前記第1の半導体基板表面に前記透光性部材を接合する工程と、
前記第1の半導体基板の裏面側に前記第2の半導体基板を接合する半導体基板接合工程と、
前記接合工程で得られた接合体を、固体撮像素子ごとに分離す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。
Forming a plurality of solid-state imaging elements on the surface of the first semiconductor substrate;
Forming a peripheral circuit on the surface of the second semiconductor substrate;
Bonding the translucent member to the surface of the first semiconductor substrate so as to have a gap facing each light receiving region of the solid-state imaging device;
A semiconductor substrate bonding step of bonding the second semiconductor substrate to the back side of the first semiconductor substrate;
And a step of separating the joined body obtained in the joining step for each solid-state imaging device.
前記半導体基板接合工程は、直接接合により前記第1および第2の半導体基板を接合する工程であることを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置の製造方法。The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 6, wherein the semiconductor substrate bonding step is a step of bonding the first and second semiconductor substrates by direct bonding. 前記半導体基板接合工程は、接着剤層を介して前記第1および第2の半導体基板を接合する工程であることを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置の製造方法。The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 6, wherein the semiconductor substrate bonding step is a step of bonding the first and second semiconductor substrates through an adhesive layer.
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