JP2005252183A - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 固体撮像素子チップの受光部の周りを囲うように設けた障壁枠が周方向に連続する構成となっていたため、カバーガラスで蓋をするときに、障壁枠の略全周が略一度にカバーガラスに接触することから、余分な空気の逃げ場所が無くなって障壁枠の一部が壊され、或いは逃げ道ができてカバーガラス内の密閉性が損なわれるという問題があった。
【解決手段】 受光部１２の周囲に一定のスペースが設けられた固体撮像素子チップ１１と、受光部１２の光が入射する側を覆う透明カバー１３と、受光部１２の周囲を囲うように配置されると共に固体撮像素子チップ１１と透明カバー１３とを接合する接着剤からなる接着剤部と、を備え、接着剤部で受光部１２と透明カバー１３との間に所定の隙間を保持して受光部１２を密閉した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固体撮像素子チップの受光部上に所定の隙間をあけて透明カバーを配置した固体撮像素子及びその製造方法に関し、特に、透明カバーで蓋をするときに、中の余分な空気をスムースに逃して透明カバーを所定の高さ位置に設定することが容易な固体撮像素子及びその製造方法に関するものである。

従来の、この種の固体撮像素子としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１には、医療用の電子内視鏡装置における受光感度低下を防止したＣＣＤ（電荷結合素子）モジュールに関するものが記載されている。この特許文献１に記載されたＣＣＤモジュールは、受光面にマイクロレンズを形成したＣＣＤチップと、このＣＣＤチップの上記受光面に光学接着剤で接着するカバーガラスとを備えたＣＣＤモジュールにおいて、上記カバーガラスの接着面に、その接着面上の外周側に糊代を残した状態で一定高さの障壁枠を接着面外周に沿って形成した、ことを特徴としている。

このような構成を有するＣＣＤモジュールによれば、受光面にマイクロレンズを形成したＣＣＤチップと、このＣＣＤチップの上記受光面に光学接着剤で接着するカバーガラスとを備えたＣＣＤモジュールにおいて、上記カバーガラスの接着面に、その接着面上の外周側に糊代を残した状態で一定高さの障壁枠を接着面外周に沿って形成したため、カバーガラスを接着させる際、その接着は糊代部分でなされ、光学接着剤は障壁枠に阻まれ、受光面側へ流れ込むことはなく、これにより、受光面のマイクロレンズは本来のレンズ機能をいかんなく発揮でき、小形ながら、従来見受けられた感度低下を確実に排除したＣＣＤモジュールを提供できる、という効果が期待される。

また、この種の固体撮像素子の従来の他の例としては、例えば、特許文献２に記載されているようなものもある。特許文献２には、オンチップマイクロレンズを備えた固体撮像装置に関するものが記載されている。この特許文献２に記載された固体撮像装置は、固体撮像素子チップの受光エリアにオンチップマイクロレンズを備え、該マイクロレンズを備えた受光エリアのみに透明部材からなる封止部を設けた固体撮像装置において、前記固体撮像素子チップと封止部との間に分散球状の微粒子を介在させて、前記固体撮像素子チップの受光エリアに設けたオンチップマイクロレンズと前記封止部の裏面との間に空間部を形成するように構成した、ことを特徴としている。

このような構成を有する固体撮像装置によれば、マイクロレンズの集光能力を低下させずに、安価に実装サイズの小型化を図った固体撮像装置を提供することができる。また、本発明に係る製造方法によれば、容易に封止部を分散球状微粒子を介して接合することが可能となり、上記構成の固体撮像装置を容易に製造することができる、という効果が期待される。
特開平５−７５９３５号公報 特開平８−１１６０４２号公報

図９は、従来の固体撮像素子の一例を示すものである。この固体撮像素子１は、固体撮像素子チップ２と、この固体撮像素子チップ２が収納されるセラミックパッケージ３と、固体撮像素子チップ２の受光部２ａ側を覆う透明カバー４等を備えて構成されている。セラミックパッケージ３は、固体撮像素子チップ２よりも適宜に大きく形成された凹部からなるチップ収納部５を有しており、その所定位置に導電性の接着剤６を介して固体撮像素子チップ２が固定されている。固体撮像素子チップ２の電極パッドとセラミックパッケージ３の電極パッドとはボンディングワイヤ７によって接続されている。固体撮像素子チップ２の受光部２ａと透明カバー４との間には適当な大きさの隙間が設定されており、そのような隙間を保持した状態で透明カバー４が、セラミックパッケージ３のチップ収納部５に接着剤８で接合されて固定されている。

しかしながら、上述したような従来のＣＣＤモジュール（固体撮像装置）においては、一定高さの障壁枠（特許文献１の場合には印刷バリヤ、特許文献２の場合には分散球状微粒子）を接着面の外周に沿うよう連続させて形成する構成となっていた。そのため、カバーガラス（封止部材）で蓋をするときに、障壁枠の略全周が一度に接触することになる。その結果、障壁枠の中にある余分な空気の逃げ場所がなくなるために、カバーガラスを押圧して確実に接着させようとすると、逃げ場所を探す余分な空気によって障壁枠等の一部が壊され、或いは空気の逃げ道ができて、カバーガラスの内部の密閉性が損なわれるという課題があった。

解決しようとする問題点は、固体撮像素子チップの受光部の周りを囲うように設けた障壁枠が、印刷バリヤ又は分散球状微粒子によって周方向に連続するように形成されていたため、カバーガラスで蓋をするときに、障壁枠の略全周が略一度にカバーガラスに接触することから、カバーガラスを押圧して確実に接着させようとすると、余分な空気の逃げ場所が無くなって障壁枠の一部が壊され、或いは空気の逃げ道ができて、カバーガラス内の密閉性が損なわれることにある。

本出願の請求項１記載の発明は、受光部の周囲に一定のスペースが設けられた固体撮像素子チップと、受光部の光が入射する側を覆う透明カバーと、受光部の周囲を囲うように配置されると共に固体撮像素子チップと透明カバーとを接合する接着剤からなる接着剤部と、を備え、接着剤部で受光部と透明カバーとの間に所定の隙間を保持して受光部を密閉したことを最も主要な特徴とする。

本出願の請求項２記載の発明は、接着剤部には、固体撮像素子チップと透明カバーとの接合により消滅される空気抜き用の切欠き部を１箇所以上に設けたことを特徴とする。

本出願の請求項３乃至５記載の発明は、接着剤部は、Ｌ字状又はコ字状をなす２つ又は４つの枠片の組み合わせからなり、２つ若しくは４つのＬ字状枠片又は２つのコ字状枠片を対向することにより形成される四角形の対角線方向の２箇所又は対向する２辺若しくは４辺に空気抜き用の切欠き部を設けたことを特徴とする。

本出願の請求項６記載の発明は、固体撮像素子チップの受光部の周りを囲うと共に外縁の１箇所以上に空気抜き用の切欠き部を設けた接着剤からなる接着剤部を、固体撮像素子チップ又は受光部の光が入射する側を覆う透明カバーの一方に設け、透明カバー又は固体撮像素子チップの他方を接着剤部に載置して受光部を覆った後、受光部と透明カバーとの間に所定の隙間を保持した状態で接着剤部を硬化させることを主要な特徴とする。

本出願の請求項７記載の発明は、接着剤は、紫外線の照射によって硬化される紫外線硬化性樹脂接着剤又は加熱によって硬化される熱硬化性接着剤であることを特徴とする。

本出願の請求項１記載の発明によれば、固体撮像素子チップ又は透明カバーの一方に設けた接着剤からなる接着剤部に透明カバー又は固体撮像素子チップの他方を載置し、透明カバーで固体撮像素子チップの受光部に蓋をするようにして一体化したため、受光部と透明カバーとの間に所定の隙間を確保して受光部を極めて容易に密閉することができ、受光部が透明カバーによって保護された固体撮像素子を提供することができる。

本出願の請求項２記載の発明によれば、接着剤部の外縁の１箇所以上に、固体撮像素子チップと透明カバーとの接合により消滅される空気抜き用の切欠き部を設けたことにより、透明カバー又は固体撮像素子チップの一方で他方に蓋をするように重ね合わせるときに、接着剤部の中にある余分な空気の逃げ場所を確保し、余分な空気を外部に容易に逃がすことができて、受光部と透明カバーとの間に所定の隙間を確保して確実に密閉することができる。

本出願の請求項３乃至５記載の発明によれば、接着剤部を、２つ若しくは４つのＬ字状枠片又は２つのコ字状枠片を対向することにより形成される四角形の対角線方向の２つの角部又は、対向する２辺若しくは４辺に空気抜き用の切欠き部を設けたことにより、固体撮像素子チップ又は透明カバー上に接着剤による接着剤部を容易に形成することができると共に、その形成作業の自動化を容易に実現することができる。

本出願の請求項６記載の発明によれば、接着剤部に空気抜き用の切欠き部が形成されているため、固体撮像素子チップの受光部を透明カバーで蓋をするように重ね合わせた後、透明カバーを押圧して所定の高さに保持する際にも、接着剤部内の余分な空気が切欠き部を介して外部にスムースに排出されることから、受光部と透明カバーとの間に所定の隙間を確保しつつ受光部を極めて容易に密閉することができる。しかも、切欠き部は、接着剤部を形成する接着剤の表面張力によって自動的に塞がれるため、その後の接着剤の硬化により受光部の密閉性を十分に高いものとすることができる。

本出願の請求項７記載の発明によれば、接着剤として紫外線硬化性樹脂接着剤又は熱硬化性樹脂接着剤を用いることができ、これにより紫外線の照射時期又は加熱時期を調節して接着剤が硬化するタイミングを自由に設定することができると共に、接着剤部を介して透明カバーを固体撮像素子チップにしっかりと確実に固定することができる。

受光部と透明カバーとの間に所定の隙間を確保して受光部の密閉を極めて容易に行うことができると共に、受光部が透明カバーによって保護された固体撮像素子を比較的簡単に製造できるようにするという目的を、接着剤部の形状を工夫することによって実現した。

図１〜図８は、本発明の実施の形態を示すものである。即ち、図１は本発明の固体撮像素子の一実施例を示す説明図、図２は図１に示す固体撮像素子を用いた固体撮像装置の第１の実施例の説明図、図３は図１に示す固体撮像素子を用いた固体撮像装置の第２の実施例の説明図、図４Ａ〜Ｃは接着剤部の実施例を示すそれぞれ説明図、図５は固体撮像素子の製造装置を示す説明図である。また、図６Ａ〜Ｋは固体撮像素子の製造工程を示す説明図、図７及び図８は固体撮像素子とフレアとの関係を示す説明図である。

まず、本発明の固体撮像素子について説明する。本発明の固体撮像素子としては、ＭＯＳ形（Ｘ−Ｙアドレス方式）固体撮像素子、ＣＣＤ形（電荷転送方式）固体撮像素子、ハイブリッド式固体撮像素子その他の固体撮像デバイスを適用できるものである。本実施例に係る固体撮像素子１０は、図１に示すように、固体撮像素子チップ１１と、この固体撮像素子チップ１１の受光部１２を覆う透明カバー１３と、この透明カバー１３を固体撮像素子チップ１１に接合させる接着剤からなる接着剤部１４と、から構成されている。

固体撮像素子チップ１１は平面形状が四角形をなす板体からなり、その上面の略中央部に受光部１２が設けられている。受光部１２も平面形状が四角形をなしており、その表面には各画素に対応してマイクロレンズが設けられている。図示しないが、固体撮像素子チップ１１の受光部１２の周囲には、所定形状に形成された配線パターンが設けられており、その配線パターンは保護膜によって表面保護されている。この配線パターンの外側の所定位置に、必要な数の電極パッド１５が配設されている。この電極パッド１５と受光部１２との間において保護膜で表面保護された配線パターンの回路エリアを利用して、透明カバー１３を支持して固定する接着剤からなる接着剤部１４が設けられている。

接着剤部１４は、接着剤を連続的に塗布することによって形成されている。この接着剤としては、例えば、紫外線の照射によって硬化される紫外線硬化性樹脂接着剤や、過熱によって硬化される熱硬化性樹脂接着剤等が好適である。紫外線硬化性樹脂接着剤の具体例としては、例えば、商品名「ワールドロック」（協立化学産業株式会社製）を挙げることができる。これは紫外線硬化型エポキシ系接着剤（化学名）であり、主な成分としては、エポキシオリゴマーとＵＶ反応性モノマーと添加剤と光重合開始剤等が用いられている。また、熱硬化性樹脂接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤、シリコン系接着剤、フェノール系接着剤等を挙げることができる。更に、接着剤部１４に適用される接着剤は、上述した接着剤に限定されるものではなく、その他の接着剤を用いることができることは勿論である。

この接着剤部１４は、固体撮像素子チップ１１に塗布して設けてもよく、また、透明カバー１３に塗布して設けるようにしてもよい。すなわち、固体撮像素子チップ１１の受光部１２の周囲に設けた一定領域の四角形の枠状をなす一定のスペースを利用して、固体撮像素子チップ１１又は透明カバー１３に接着剤を塗布して接着剤部１４を形成する。そして、固体撮像素子チップ１１上の回路エリア部分に接着剤が配置されるように固体撮像素子チップ１１又は透明カバー１３に接着剤部１４を形成し、その接着剤部１４に透明カバー１３又は固体撮像素子チップ１１を搭載して両者を接合する。

図４Ａ〜Ｃは、接着剤部１４の形状の３つの実施例を示すものである。これら接着剤部１４Ａ〜Ｃは、全体として口の字状に形成されていて、図示しない受光部１２との間に適当な大きさの隙間からなる空間部１９ができるように少々大きく設定されている。この接着剤部１４Ａ〜Ｃの外縁の１箇所以上には、空気抜き用の切欠き部１６が設けられている。

図４Ａに示す第１の接着剤部１４Ａは、四角形の枠体を対角線方向に分割することによって形成されるＬ字状をなす２つのＬ字状枠片１７ａ，１７ａの組み合わせによって構成したものである。この場合、空気抜き用の切欠き部１６は、対角線方向の２箇所に設定される。図４Ｂに示す第２の接着剤部１４Ｂは、四角形の枠体の１箇所のみに切欠き部１６を設けたものである。これにより、第２の接着剤部１４Ｂは、角部が角張った略Ｃ字状をなす１つのコ字状枠片１８によって構成されている。なお、１箇所のみの切欠き部１６は、図示する実施例のように、４辺を有する枠体の任意の一辺の中途部に設けてもよく、また、２辺が交差する角部に設けるようにしてもよい。

図４Ｃに示す第３の接着剤部１４Ｃは、四角形をなす枠体の対向する２辺の略中央部で２つに分割することによって形成されるコ字状をなす２つのコ字状枠片１７ｂ，１７ｂの組み合わせによって構成したものである。この場合、空気抜き用の一対の切欠き部１６，１６は、図示実施例とは異にして、互いに対向しないように適宜量だけ偏倚させて設けるようにしてもよい。また、図示しないが、四角形の枠体を４辺において互いに直交する２方向に分割することによって形成されるＬ字状をなす４つのＬ字状枠片の組み合わせによって構成することもできる。このように、切欠き部１６は、必要に応じて任意の場所に任意の数だけ設定できるものである。

透明カバー１３は、受光部１２の形状に対応して四角形とされている。この透明カバー１３は、受光部１２よりも大きくなければならないが、固体撮像素子チップ１１上に配置された電極パッド１５には重ならない（被らない）大きさに形成する。この透明カバー１３の材質としては、例えば、石英ガラス、ソーダガラス、サファイア等は勿論のこと、透明な合成樹脂（例えば、紫外線透過性フッ素樹脂等）を用いることができる。

この実施例によれば、受光部１２のみが空間部１９内に収納されて透明カバー１３で保護されていて、電極パッド１５の部分が露出した固体撮像素子１０が得られる。この固体撮像素子１０によれば、受光部１２が透明カバー１３で保護されているため、図９で示した従来の固体撮像素子パッケージを作成するときに必要となる厳しく管理されたクリーンブース等の中で取り扱う必要がなくなる。また、電極パッド１５が露出しているため、例えば、図３に示すように、プリント基板３１上に半導体チップ（ベアチップ）３５と同時にダイボンディングを行い、その後にワイヤボンディングを行うことができる。

図２は、上記構成を有する固体撮像素子１０を備えた固体撮像装置の第１の実施例を示すものである。この固体撮像装置２０は、固体撮像素子１０とセラミックパッケージ２１とボンディングワイヤ２２と封止樹脂２３等によって構成されている。セラミックパッケージ２１は、固体撮像素子１０よりも適宜に大きな四角形のブロック状の部材からなり、セラミックによって形成されている。セラミックパッケージ２１の上面には、固体撮像素子１０の全体を収納することができる凹部からなる素子収納部２４が設けられている。

セラミックパッケージ２１の素子収納部２４は、固体撮像素子チップ１１よりも大きく形成された底面部２４ａと、底面部２４ａの外側に１段高く形成された２段部２４ｂと、２段部２４ｂの外側に１段高く形成された３段部２４ｃとを有している。底面部２４ａには所定形状の配線パターンが形成されていて、その配線パターンの所定位置には導電性接着剤（Ａｇペースト等）２５が塗布されている。この導電性接着剤２５の上に固体撮像素子１０が載置され、その固体撮像素子チップ１１の下面に形成された配線パターンが導電性接着剤２５を介して底面部２４ａの配線パターンと電気的に接続されている。

素子収納部２４の２段部２４ｂには、複数の電極パッド２６が設けられている。各電極パッド２６は、固体撮像素子１０の対応する電極パッド１５と、ボンディングワイヤ２２によって電気的に接続されている。そして、素子収納部２４には封止樹脂２３が充填されている。封止樹脂２３は、素子収納部２４の３段部２４ｃより上になるまで満遍なく充填されていて、固体撮像素子１０の透明カバー１３の上部のみが露出されている。

図３は、固体撮像素子１０を備えた固体撮像装置の第２の実施例を示すものである。この固体撮像装置３０は、固体撮像素子１０とプリント基板３１とボンディングワイヤ３２と封止樹脂３３とダム部材３４と半導体チップ（ベアチップ）３５等によって構成されている。プリント基板３１は、固体撮像素子１０よりも適宜に大きな四角形の板状の部材からなり、上面には所定の形状に形成された配線パターンが設けられている。この配線パターンの所定位置には、所定数の電極パッド２６が設けられている。更に、配線パターン上の所定位置に導電性接着剤２５が塗布されており、それらの上に固体撮像素子１０と半導体チップ３５が横並びに配置されている。

半導体チップ３５は、上面の所定位置に所定数の電極パッド３６が設けられた四角形をなすブロック状の部材からなる。この半導体チップ３５の下面には、所定形状の配線パターンが設けられている。半導体チップ３５は、固体撮像素子１０と同様に、導電性接着剤２５の上に載置されていて、この導電性接着剤２５を介してプリント基板３１上の配線パターンと電気的に接続されている。このプリント基板３１上の電極パッド２６と固体撮像素子１０の電極パッド１５とがボンディングワイヤ２２によって電気的に接続されていると共に、半導体チップ３５の電極パッド３６と電極パッド２６とがボンディングワイヤ３７によって電気的に接続されている。

また、プリント基板３１の上面の外縁には、固体撮像素子１０と半導体チップ３５の周囲をぐるりと囲うようにダム部材３４が設けられている。ダム部材３４は、プリント基板３１の上面に接着剤等の固着手段によって一体的に固定されている。このダム部材３４の内側に、封止樹脂３３が満遍なく充填されている。この封止樹脂２３はダム部材３４の上部近傍まで達しており、透明カバー１３の上部のみが露出されている。

図３に示す実施例の固体撮像装置３０では、固体撮像素子の部分のみを特別に作成するのではなく、固体撮像素子も他のベアチップ工程と同時に作成することが可能である。ところが、図９に示す従来の固体撮像装置では、固体撮像素子パッケージを作成する工程と、作成した固体撮像素子パッケージを他の基板上に実装する工程とが必要となるため、多くの工程が必要とされていた。これに対して、本実施例によれば、固体撮像素子１０を収納するためのパッケージを作成する必要がなく、構造を簡単なものにできると共に、直接マザー基板に固体撮像素子１０を実装することが可能であるため、生産性の向上を図ることができる。

図５は、図１に示す固体撮像素子１０を製造するための製造装置の概略構成を示す説明図である。図５に製造装置４０は、位置調整テーブル４１と、部品搬送装置４２と、接着剤塗布装置４３と、紫外線照射装置４４と、レーザ放射器４５と、ビデオカメラ４６と、ビデオモニタ４７と、これら装置や機器の動作を制御する制御装置４８等を備えて構成されている。

位置調整テーブル４１は、固体撮像素子チップ１１を保持して所定位置に位置決めするものである。この位置調整テーブル４１は、部品載置テーブル５１と、回動調整テーブル５２と、Ｙ軸移動テーブル５３と、Ｘ軸移動テーブル５４と、これらを支持する支持ベッド５５とを備えて構成されている。部品載置テーブル５１は、固体撮像素子チップ１１をチャッキングして保持すると共に、水平方向の一の基準軸となるＸ軸方向の傾斜角度を調整するテーブルである。この部品載置テーブル５１の上面は平面とされていて、その略中央部には、固体撮像素子チップ１１を着脱自在に保持するためのチャック治具５６が設けられている。

回動調整テーブル５２は、水平方向の他の基準軸となるＸ軸方向と直交するＹ軸方向の傾斜角度を調整するテーブルである。この回動調整テーブル５２の上面に部品載置テーブル５１が、Ｘ軸方向へ回動可能な状態で支持されている。この回動調整テーブル５２は、Ｙ軸テーブル５３の上面にＹ軸方向へ回動可能な状態で支持されている。Ｙ軸テーブル５３は、Ｙ軸方向の位置を調整するものであり、Ｘ軸テーブル５４の上面にＹ軸方向へスライド移動可能な状態で支持されている。また、Ｘ軸テーブル５４は、Ｘ軸方向の位置を調整するものであり、支持ベッド５５の上面にＸ軸方向へスライド移動可能な状態で支持されている。

この位置調整テーブル４１の上方に、部品搬送装置（例えば、フリップチップボンダ）４２と接着剤塗布装置４３と紫外線照射装置４４とレーザ放射装置４５とビデオカメラ４６とが、それぞれの機能を発揮し得る状態で配置されている。

部品搬送装置４２は、固体撮像素子チップ１１や透明カバー１３等の加工対象となる部品を掴んで搬送するものである。この部品搬送装置４２は、固体撮像素子チップ１１等の部品を着脱自在に掴むことができる一対の把持爪５７，５７と、一対の把持爪５７，５７を開閉動作させる装置本体部５８と、この装置本体部５８を部品の供給部と加工部との間に搬送するアーム部５９等から構成されている。この部品搬送装置４２によれば、例えば、固体撮像素子チップ１１を供給部で掴んでチャック治具５６まで搬送したり、チャック治具５６から離れた固体撮像素子チップ１１を掴んで排出部まで搬送することができる。また、供給部で透明カバー１３を掴んでチャック治具５６まで搬送し、固体撮像素子チップ１１上の接着剤部１４に透明カバー１３を載置し、必要により適度な力で押圧する等の作業を行うことができる。

接着剤塗布装置４３は、固体撮像素子チップ１１又は透明カバー１３の所定位置に、接着剤を所定の形状に塗布して接着剤部１４を形成するものである。この接着剤塗布装置４３は、紫外線硬化性樹脂からなる接着剤が充填されるシリンジ６１と、このシリンジ６１の先端に取り付けられた接着剤の注入ノズル６２と、シリンジ６１の基端に接続されたエアー配管６３と、シリンジ６１を保持して接着剤を塗布する作業位置と非作業位置との間に搬送するアーム部６４等から構成されている。

エアー配管６３は、図示しないエアー発生源に接続されており、このエアー配管６３を介してエアー発生源からシリンジ６１内に高圧のエアーが供給され、これにより注入ノズル６２から接着剤が吐出される。このとき、接着剤の塗布作業に同期させて、位置調整テーブル４１の水平位置（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）を制御することにより、固体撮像素子チップ１１（又は透明カバー１３）に形成される接着剤部１４を所望の形状に設定することができる。また、接着剤の粘性によっても異なるが、シリンジ６１内に供給されるエアーの圧力を調整することにより、注入ノズル６２から吐出される接着剤の流出速度を調整することができる。

紫外線照射装置４４は、固体撮像素子チップ１１（又は透明カバー１３）の接着剤部１４に透明カバー１３（又は固体撮像素子チップ１１）を重ね合わせた後、紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂の接着剤を硬化させて、固体撮像素子チップ１１と透明カバー１３を一体的に固定させるものである。この紫外線照射装置４４は、紫外線放射ランプ等の紫外線発生源が内蔵された装置本体６６と、この装置本体６６を紫外線の照射位置と非照射位置との間に搬送するアーム部６７等から構成されている。

レーザ放射器４５は、半導体ウエハ上に形成されたＬＳＩ，ＶＬＳＩ等のダイの不良を救済するため、各ダイの必要な箇所にレーザビームを自動的に照射することで、ダイ内に予め作成されている不良救済用の冗長回路を接続可能とするものである。このレーザ放射器４５のレーザ放射口４５ａの前方には、レーザビームを９０度反射させて固体撮像素子チップ１１の受光部に向かわせる反射ミラー６８が配置されている。また、レーザ放射口４５ａの光軸と直交する方向であって、部品の加工面と対向する方向には、その加工面を撮影するビデオカメラ４６が配置されている。ビデオカメラ４６は、接続コード６９によってビデオモニタ４７と接続されており、ビデオカメラ４６で撮影された映像がビデオモニタ４７の画面に映し出されるようになっている。

また、制御装置４８は、前述した位置制御テーブル４１と部品搬送装置４２と接着剤塗布装置４３と紫外線照射装置４４とレーザ放射器４５とビデオカメラ４６とビデオモニタ４７の各動作を制御するものである。この制御装置４８から出力される制御信号に基づいて各装置及び機器が所定の動作を実行し、その結果、前述した図１に示す固体撮像素子１０を製造することができ、また、図２に示すような固体撮像装置２０の製造に寄与することができる。

次に、図６を参照して、図５に示すような構成を有する製造装置４０を用いて固体撮像素子１０及び固体撮像装置２０を製造する場合の製造工程の一実施例を説明する。まず、図６Ａは、図１に示した固体撮像素子チップ１１の平面図である。平面四角形をなす固体撮像素子チップ１１の略中央部に、同じく平面四角形をなす受光部１２が設けられている。この固体撮像素子チップ１１を部品搬送装置４２で位置調整テーブル４１に搬送し、そのチャック治具５６に保持させる。

次に、図６Ｂは、チャック治具５６に保持された固体撮像素子チップ１１の受光部１２の周囲に、Ｌ字状をなす２つの分割枠片１７，１７を設けて接着剤部１４Ａを形成し、その接着剤部１４Ａで受光部１２の周囲を取り囲むようにしたものである。この接着剤部１４Ａは、接着剤塗布装置４３によって形成される。このとき、接着剤部１４Ａには、その周方向の２箇所の角部に切欠き部１６が形成されている。

次の図６Ｃは、固体撮像素子チップ１１に形成された接着剤部１４Ａに、透明カバー（シールガラス）１３を載置する状態を示すものである。この作業は、透明カバー１３を把持して搬送する部品搬送装置４２によって行われる。このとき、透明カバー１３を接着剤部１４Ａに載置した後、その透明カバー１３を適当な力で接着剤部１４Ａに押圧する。すると、接着剤部１４Ａと透明カバー１３とで形成される空間部の容積が、接着剤部１４Ａが圧縮される分だけ小さくなる。その小さくなった容積分に対応する余分な空気は、内部圧力の上昇によって、接着剤部１４Ａの外縁に形成された２箇所の切欠き部１６から外部に排出される。

これにより、接着剤部１４Ａに上部から透明カバー１３で蓋をするときに、空間部１９内の余分な空気を切欠き部１６によってスムースに外部に逃がすことができる。しかも、余分な空気が逃げた後の切欠き部１６は、接着剤部１４Ａ自体が持つ接着剤の弾性或いは復元力（表面張力のような作用）によって塞がれて消滅する。そのため、接着剤部１４Ａに透明カバー１３を被せるだけで空間部１９内を極めて容易に密閉することができ、受光部１２を透明カバー１３によって確実に保護することができる。

次の図６Ｄは、紫外線照射装置４４によって透明カバー１３の外側から紫外線を照射する状態を示すものである。このとき、接着剤部１４Ａを形成する紫外線硬化性樹脂接着剤に紫外線が照射されると、その接着剤が硬化して、接着剤部１４Ａを介して透明カバー１３が固体撮像素子チップ１１に一体的に接合される。これにより、固体撮像素子の製造工程が完了し、図６Ｅに示すように、図１の構成を有する固体撮像素子１０が製造される。なお、図６Ｂ、Ｃ及びＥにおいて、上段は平面図、下段は断面図である。

続いて、固体撮像装置３０を製造する場合について説明する。図６Ｆは、ダイボンディング工程を示す図である。まず、図６Ｆに示すように、プリント基板３１に設けた配線パターンの所定位置に導電性接着剤２５を塗布する。この接着剤２５の塗布作業は、前記接着剤塗布装置４３と同様の装置を用いることができる。その後、導電性接着剤２５の上に、上述のようにして構成された固体撮像素子１０を載置する。

次の図６Ｇは、ワイヤボンディング工程を示す図である。図６Ｇに示すように、プリント基板３１上の配線パターンの所定位置に設けた電極パッドと固体撮像素子チップ１１上の配線パターンの所定位置に設けた電極パッドとを、ボンディングワイヤ２２によってワイヤボンディングする。

次の図６Ｈは、ダム部材を塗布する工程を示す図である。図６Ｈに示すように、ボンディングワイヤ２２の外縁を囲うように、プリント基板３１上の外縁に沿ってダム部材３４を塗布する。その後、図６Ｉに示すように、ダム部材３４の内側に封止樹脂３３を流し込み、ダム部材３４の上端近傍まで到達するように封止樹脂３３を充填する。

次の図６Ｊは、ダイシング工程を示す図である。図６Ｊに示すように、封止樹脂３３を充填した後、プリント基板３１を、個々の固体撮像装置３０に分割する。これにより、固体撮像装置の製造工程が完了し、図６Ｋに示すように、図３のような構成を有する固体撮像装置３０が製造される。なお、図６Ｆ〜Ｋでは、ベアチップを示していないが、ベアチップの実装は、固体撮像素子１０の場合と同様である。

この実施例によれば、従来のように固体撮像素子パッケージを作成する工程と、作成した固体撮像素子パッケージを他の基板上に実装する必要がなく、直接マザー基板上に固体撮像素子１０を実装することができる。しかも、固体撮像素子１０の部分を他のベアチップ工程と同時に作成することができるため、この種の固体撮像装置における製造方法の簡略化を図ることができる。

図７及び図８は、上述のようにして製造される固体撮像素子１０の光学評価の一要素となるフレアの発生原因を説明する図である。図７における符号１１が固体撮像素子チップ１１の外縁、符号１３が透明カバーの外縁を示し、符号１２が受光部１２の外縁を示している。固体撮像素子チップ１１の受光部１２から上方へ所定距離Ｗだけ離して透明カバー１３が配置されている。そして、透明カバー１３の上方に、光学評価装置のレンズ７０が対向されている。ここで、レンズ７０の射出角をΦとする。

いま、射出角Φによってレンズ７０から固体撮像素子１０に光が入射されるとき、受光部１２の縁から透明カバー１３の縁までの距離Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４（Ｓ１<Ｓ２<Ｓ３=Ｓ４とする。）が短いと、透明カバー１３の厚みＴによって反射光が受光部１２内に入り込む。これにより、反射光の入り込む部分が明るくなり、フレアが発生することになる。そのため、透明カバー１３の厚みＴは薄いほうが良いが、あまりに薄いと強度が著しく低下してしまうという問題が生じる。そのため、フレアが発生しない上記距離Ｓは、透明カバー１３の厚みＴとレンズ７０の射出角Φを考慮して好適な安全距離となるように設定する必要がある。

本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、前記実施例においては、固体撮像素子チップ１１に接着剤を塗布して接着剤部１４を形成した例について説明したが、これとは逆に、透明カバー１３に接着剤を塗布して接着剤部を形成し、その接着剤部に固体撮像素子チップ１１を載置して貼り合わせる構成としてもよいことは勿論である。更に、透明カバー１３及び固体撮像素子チップ１１の両方に接着剤を塗布して接着剤部を形成し、両方の接着剤を貼り合わせる構成としてもよいことは勿論である。この場合には、接着剤部の高さをより高くすることが可能となるので、透明カバー１３と固体撮像素子チップ１１との間隔を必要に応じて大きくすることが可能となる。

また、以上の説明では、一枚一枚の固体撮像素子チップ１１上にそれぞれ透明カバー１３を貼り合わせるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、固体撮像素子チップ１１として切り離す前の一枚の大きなウエハに多数の透明カバーを貼り合わせた後、固体撮像素子チップを１個１個切り離すようにしてもよいことは勿論である。

本発明の固体撮像素子の一実施例を示す説明図である。 図１の固体撮像素子を用いた固体撮像装置の第１の実施例を示す説明図である。 図１の固体撮像素子を用いた固体撮像装置の第２の実施例を示す説明図である。 本発明の固体撮像素子に係る接着剤部の実施例を示すもので、同図ＡはＬ字状をなす２つの分割枠片の組み合わせからなるもの、同図Ｂは略Ｃ字状をなす１つの枠片からなるもの、同図Ｃはコ字状をなす２つの分割枠片の組み合わせからなるもの、のそれぞれ説明図である。 本発明の固体撮像素子を製造するための製造装置の概略構成を示す説明図である。 本発明の固体撮像素子を製造するための製造工程を示す説明図である。 本発明の固体撮像素子の概略構成を示す説明図である。 図７に示す固体撮像素子とフレアとの関係を示す説明図である。 従来の固体撮像素子を示す説明図である。

符号の説明

１０…固体撮像素子、 １１…固体撮像素子チップ、 １２…受光部、 １３…透明カバー、 １４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ…接着剤部（接着剤）、 １６…切欠き部、 １７ａ，１７ｂ…Ｌ字状枠片、 １８…コ字状枠片、 １９…空間部、 ２０，３０…固体撮像装置、 ２１…セラミックパッケージ、 ２２，３２，３７…ボンディングワイヤ、 ２３，３３…封止樹脂、 ２４…素子収納部、 ２５…導電性接着剤、 ３４…ダム部材、 ４０…製造装置、 ４１…位置調整テーブル、 ４２…部品搬送装置、 ４３…接着剤塗布装置、 ４４…紫外線照射装置、 ４５…レーザ放射器、 ４６…ビデオカメラ、 ４７…ビデオモニタ、 ４８…制御装置

Claims (7)

1. 受光部の周囲に一定のスペースが設けられた固体撮像素子チップと、
   前記受光部の光が入射する側を覆う透明カバーと、
   前記受光部の周囲を囲うように配置されると共に前記固体撮像素子チップと前記透明カバーとを接合する接着剤からなる接着剤部と、を備え、
   前記接着剤部で前記受光部と前記透明カバーとの間に所定の隙間を保持して当該受光部を密閉したことを特徴とする固体撮像素子。
2. 前記接着剤部には、前記固体撮像素子チップと前記透明カバーとの接合により消滅される空気抜き用の切欠き部を１箇所以上に設けたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
3. 前記接着剤部は、Ｌ字状をなす２つの枠片の組み合わせからなり、２つのＬ字状枠片を対向させることにより形成される四角形の対角線方向の２箇所に空気抜き用の切欠き部を設けたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
4. 前記接着剤部は、コ字状をなす２つの枠片の組み合わせからなり、２つのコ字状枠片を対向させることにより形成される四角形の、対向する２辺にそれぞれ空気抜き用の切欠き部を設けたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
5. 前記接着剤部は、Ｌ字状をなす４つの枠片の組み合わせからなり、４つのＬ字状枠片を対向させることにより形成される四角形の、対向する４辺にそれぞれ空気抜き用の切欠き部を設けたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
6. 固体撮像素子チップの受光部の周りを囲うと共に外縁の１箇所以上に空気抜き用の切欠き部を設けた接着剤からなる接着剤部を、前記固体撮像素子チップ又は前記受光部の光が入射する側を覆う透明カバーの一方に設け、前記透明カバー又は前記固体撮像素子チップの他方を前記接着剤部に載置して前記受光部を覆った後、当該受光部と前記透明カバーとの間に所定の隙間を保持した状態で前記接着剤部を硬化させることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
7. 前記接着剤は、紫外線の照射によって硬化される紫外線硬化性樹脂接着剤又は加熱によって硬化される熱硬化性接着剤であることを特徴とする請求項６記載の固体撮像素子の製造方法。

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