JP2006216935A - ウェーハレベルのイメージセンサーモジュール及びその製造方法 - Google Patents

ウェーハレベルのイメージセンサーモジュール及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】デジタル器機等に用いられるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール及びその製造方法が提供される。
【解決手段】本発明は、上記イメージセンサーに流入される光から特定波長を除去させる光学フィルター、上記光学フィルターに付着されてフィルターコーティング層を保護し、その後面にはパッド電極らが形成されるガラス層、上記ガラス層のパッド電極に付着され、上記パッド電極からその後面に再分配パッドが形成されるイメージセンサー、及び上記イメージセンサーの後面側に配置され、上記パッド電極に電気的に連結されるソルダボール、とを含むウェーハレベルのイメージセンサーモジュールとその製造方法を提供する。
本発明によれば、大きさを最小限に減らし、良好な品質のイメージセンサーモジュールのみを選別して使用可能にすることにより、製作原価の節減を達することができ、大量生産に有利な効果が得られる。
【選択図】図７

Description

本発明はデジタル光学器機に用いられるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール及びその製造方法に関するもので、より詳しくはＣＭＯＳあるいはＣＣＤと呼ばれるイメージセンサーを具備したモジュールの大きさを小型化するためにその大きさを最小化し、良好な品質のイメージセンサーのみを選別して使用可能にすることにより、良好な品質のパッケージを生産して製作原価の節減を達することができ、大量生産に有利なウェーハレベルのイメージセンサーモジュール及びその製造方法に関するものである。
近年、ポータブルまたは家庭用ビデオカメラとデジタルカメラのみならず、携帯電話のカメラ機能の採用によって超小型、高画質のイメージセンサーモジュールに対する要求が増えている。このようなイメージセンサーモジュールは優れた色再現性と微細な表現等の消費者要求による画素数増大のみならず、携帯電話の適用による軽薄短小の小型化及び高密度パッケージのイメージセンサーモジュールの必要性が高まっている状況である。
図１には、従来の技術によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール３００の前面を表す。このような従来のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール３００は基本型構造として、携帯電話用カメラモジュールに適用される方式は大きく次の三種類の形態で、金ワイヤボンディング技術を利用したＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）、またはＡＣＦ(Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ)あるいは、ＮＣＰ（Ｎｏｎ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）を利用したＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ ＦＰＣ）方式、そしてＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）方式に分類することができる。この中で最も注目を浴びているものは現在サイズが小さく、大量生産に適したＣＳＰパッケージング方式である。
このような従来のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール及びその製造方法は様々な方式がある。その中でウェーハレベルのイメージセンサーモジュールで製造する方式はシェルケース社(ＳＨＥＬＬＣＡＳＥ Ｌｔｄ。)のＳＨＥＬＬ-ＯＰＣ方式が最も多く使用されている。
図１には、このような従来のＳＨＥＬＬ−ＯＰＣ方式のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール３００を示している。このような従来のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール３００は、ＷＯ９９/４０６２４号に記載されたもので、外部環境から保護され機械的な強度が補強された比較的薄く且つ稠密な構造を有するものであり、そのエッジ表面３１４に沿って多数の電気的接点３１２がメッキされている。
上記接点３１２は、エッジ表面全体にイメージセンサーモジュール３００の平坦面３１６上に延長される。このような接点の配列を通してイメージセンサーモジュール３００の平坦面と、エッジを回路基板に付着させることが可能となる。上記のような従来のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール３００は、融着性バンプ電極ら３１７が各接点３１２の端部に形成されているものを表す。上記融着性バンプ電極ら３１７は所定の隊形で配列される構造である。
図２には、上記と類似な従来のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール３５０を示している。これはＷＯ９９/４０６２４号に記載された内容として、上記ウェーハレベルのイメージセンサーモジュール３５０は、光放出機と光受信機中で少なくとも一つを具備し、上面と下面が電気的絶縁及び機械的保護物質から形成されており、その上面と下面中で少なくとも一つには保護膜３５７が光を透過し、電気的絶縁性であるエッジ表面３６４らがパッドを具備する集積回路ダイ３７２を含んでいる。
そこで、このような従来のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール３５０は、そのエッジ表面３６４に沿って多数の電気的接点３８２がメッキされており、選別フィルター及び/又は反射防止コーティング膜３９５が透明保護膜３５７の外部接合面３５６に形成されている構造である。
図３には、さらに他の構造の従来ウェーハレベルのイメージセンサーモジュール４００を示している。これはＷＯ０１/４３１８１号に記載された内容として、結晶質のシリコン基材に形成されたマイクロレンズアレイ４１０を具備する。上記シリコン基材４１２の下には通常ガラスから形成されたパッケージ層４１６がエポキシ４１４によって密封されているが、該パッケージ層４１６のエッジに沿って電気コンタクト４２８が形成され、該電気コンタクト４２８は通常バンプ電極４３０を形成する。そして、導電性パッド４３２は上記シリコン基材４１２を電気コンタクト４２８に連結させる。
このような従来のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール４００は、通常ガラス層４４４とこれに係わるスペーサ要素４３６らがシリコン基材４１２の上部にエポキシ４３８などの接着剤で密封されてマイクロレンズアレイ４１０とガラス層４４４の間に空間４４６が形成できるようになる。上記パッケージ層４４４は好ましくは透明なものである。
一方、図４には上記とは異なる方式のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール４５０を示している。これは日本国特許出願第２００２-２７４８０７号に記載された内容として、複数のイメージセンサーモジュールに対応するサイズのガラス基板４５９上に透明接着層４５８が付着され、その上には下面に光電変換デバイス領域４５２を有するシリコン基板４５１が互いに間隙を形成しながら接着されている。このような従来の構造は、シリコン基板４５１の下面周辺部及びその周りに接続用配線４５７がシリコン基板４５１の接続パッド４５３に接続されている。
そして、絶縁膜４５６、再配線４６１、柱状電極４６２、封止膜４６３及び溶接ボール４６４を形成した後に、シリコン基板４５１の間を切断し、光電変換デバイス領域４５２を具備したウェーハレベルのイメージセンサーモジュール４５０を複数個得る。しかしながら、このようなウェーハレベルのイメージセンサーモジュール４５０はその構造が複雑なため製作しにくい問題点がある。
一方、図５には上記とはさらに異なる従来のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール５００が示している。これは日本国特許公開第２００４-１５３２６０号に記載された内容として、半導体チップ５１０上に形成されるパッド電極５１１と、上記半導体チップ５１０の表面に接着される支持基板５１３を具備し、上記半導体チップ５１０の裏面から上記パッド電極５１１の表面に到達するようビアホール５１７が形成され、上記ビアホール５１７内に上記パッド電極５１１と接続される柱状端子５２０が形成される。
さらに、上記柱状端子５２０には再配線層５２１が形成され、その再配線層５２１上にはソルダマスク５２２が被覆され、バンプ電極５２３が上記再配線層５２１に電気的に連結される構造である。
このような従来の技術は、その独特な構造によって断線やステップカバレージの劣化を防止し、信頼性の高いＢＧＡを有するウェーハレベルのイメージセンサーモジュール５００を提供しようとしたのである。
しかし、上記のような従来のイメージセンサーモジュールらは装着されるイメージセンサーの収率が著しく低い時に問題点を有するもので、このような方式はウェーハレベルのイメージセンサーモジュールを生産する過程において不良品であるアウトダイ(Ｏｕｔ Ｄｉｅ)のイメージセンサーまでパッケージングをするようになるので、アウトダイのイメージセンサーらをパッケージングする費用も良品のグットダイ(Ｇｏｏｄ Ｄｉｅ)のイメージセンサーらをパッケージングする費用に含まれ生産原価が高くなる問題点を有する。
さらに、図６のａ、ｂにはさらに他の従来のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール６００が図示している。これはガラス層(Ｇｌａｓｓ)を使用してガラス基板６０５にして、その上に金属配線６１０とこれを保護するための絶縁膜６１２を形成し、イメージセンサーチップ(Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ｃｈｉｐ)６２０とガラス基板６０５をソルダボールジョイント(Ｓｏｌｄｅｒ ｂａｌｌ Ｊｏｉｎｔ)６３０を利用して電気的に連結したものである。
また、上記金属配線６１０には外側ソルダボール(Ｏｕｔｅｒ Ｓｏｌｄｅｒ Ｂａｌｌ)６４０らが形成されて外部のＰＣＢ基板(図示せず)に電気的に連結可能になるよう構成される。
従って、イメージセンサーチップ(Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ｃｈｉｐ)６２０からの電気的信号がガラス基板６０５上の金属配線６１０と外側ソルダボール(Ｏｕｔｅｒ Ｓｏｌｄｅｒ Ｂａｌｌ)を通して外部ＰＣＢ基板に伝達される方式である。
しかし、上記のような従来のイメージセンサーモジュールはその構造が複雑で、製作しにくい問題点を有するのである。
また、上記のような従来のウェーハモジュールのイメージセンサーモジュールらが受光する光はその波長が赤外線領域、可視光線領域、紫外線領域などその以外の領域らもあるが、人が物を見て認識する波長領域の可視光線領域を含む。
従って、上記のような従来のイメージセンサーモジュールを装着するカメラモジュールは光学フィルターを内蔵しているが、このような光学フィルターがＩＲフィルターの場合は赤外線透過率を下げる。上記赤外線領域の光は熱を含んでいるので上記光学フィルターを通してその透過率を下げ、反射率を上げて上記光を受光するイメージセンサーを保護し、人が認識する可視光線領域の透過率を上げる役割をするようになる。
従来には光学フィルターを四角のガラスにコーティングしてこれをばらにカッティングし、これをそれぞれのイメージセンサーモジュールに付着する方式である。
従って、従来にはカメラモジュールに上記のようなイメージセンサーモジュールを装着することとは別に光学フィルターを装着するものであるので、その作業工程は多段階に行なわれるものであり、それによって工程改善が必要な問題点を有したのである。
上記のような従来の問題点を解消するために、本発明はガラスウェーハに良品のイメージセンサーのみ実装してパッケージングするようになることによりイメージセンサーモジュールの収率を画期的に上げることができ、それによる生産原価の節減は勿論、大量生産に有利なウェーハレベルのイメージセンサーモジュール及びその製造方法を提供することに目的がある。
本発明の他の目的は、その製造工程において光学フィルターを一体で形成することができるのでカメラモジュールに別途の光学フィルターを付着しなくても良いことから、作業工程の改善による作業生産性の向上を達することができるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール及びその製造方法を提供することに目的がある。
また、本発明のさらに他の目的はＰＣＢに装着する工程において、従来の実装方式であるリフローを通じても簡単に実装することができるので、カメラモジュールの組み立て作業の生産性を著しく向上させることが可能であるイメージセンサーモジュール及びその製造方法を提供することに目的がある。
上記のような目的を成し遂げるために本発明は、デジタル器機等に用いられるウェーハレベルのイメージセンサーモジュールにおいて、上記イメージセンサーに流入される光から特定波長を除去させる光学フィルター、上記光学フィルターに付着されてフィルターコーティング層を保護し、その後面にはパッド電極らが形成されるガラス層、及び上記ガラス層のパッド電極に付着され、上記パッド電極からその後面に再分配パッドが形成されるイメージセンサー、及び上記イメージセンサーの後面側に配置され、上記パッド電極に電気的に連結されるソルダボール、らを含むことを特徴とするウェーハレベルのイメージセンサーモジュールを提供する。
さらに、本発明はデジタル器機等に用いられるウェーハレベルのイメージセンサーモジュールの製造方法において、上記イメージセンサーに流入される光から特定波長を除去させるウェーハ状光学フィルターとウェーハ状ガラス層を互いに接着してガラスウェーハを形成する段階、上記ガラスウェーハのガラス層にパッド電極を形成する段階、上記パッド電極にバンプ電極を接合させ多数のイメージセンサーをガラスウェーハに付着する段階、上記ガラスウェーハのパッド電極を各々のイメージセンサーの後面に形成して再分配パッドを形成する段階、上記イメージセンサーの再分配パッドの上に各々ソルダボールを形成する段階、及び上記ガラスウェーハを多数のイメージセンサーモジュールらで切断する段階、を含むことを特徴とするウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法を提供する。
本発明によれば、ＣＯＢのワイヤボンディングやＣＯＦのＡＣＦ(Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ)あるいは、ＮＣＰ（Ｎｏｎ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）を利用したフリップチップバンプ電極連結を代替する方式であり、従来とは違ってイメージセンサー４０のパッド電極３０を再分配(Ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ)してソルダボール７０を付着することができるバンプ電極を形成するウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１が提供される。
そして、本発明はガラスウェーハ１００を使用したイメージセンサーモジュール方式として、グットダイのみのイメージセンサー４０らを選択し、これらをガラスウェーハ１００にフリップチップボンディングして製作する方式である。従って、本発明ではグットダイのイメージセンサー４０らのみを実装するので、イメージセンサー４０らの不良によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１の不良が生じられる問題点を解決することができる。
また、ウェーハ状のガラス層２０と光学フィルター１０を付着したガラス１００を使用して製作され、ガラスウェーハ１００にイメージセンサー４０をボンディングした後、樹脂で埋め込んで完全に密封をした後、ビアホール５２らを樹脂に形成してソルダバンプ電極を形成して製作されるので、本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１をカメラモジュールに組み立てる場合、別途の光学フィルター１０を付着する必要がない。従って、カメラモジュールの組み立て段階を画期的に単純化させることができ、大量生産が有利であり、生産原価の節減を達することができる效果が得られる。
そして、本発明によればイメージセンサー４０の大きさを最小化してカメラモジュールの大きさをより小さくすることができ、ウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１の製作をウェーハレベル段階で行うので大量生産や生産原価の節減を達することができる長所がある。
のみならず、本発明はイメージセンサー４０の後面(Ｂａｃk Ｓｉｄｅ)を利用するので全体的なパッケージサイズを最小限に減らすことができ、連結リード(Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｄ)をソルダボール７０で形成するので異方性伝導性フィルムあるいは接着剤を使用しなくても通常のリフロー実装技術を通じて簡単にＰＣＢに実装して軽薄短小のカメラモジュールを構成することが可能である。
上記においては本発明の好ましき特定実施例に関して詳しく説明されたが、本発明はそれに限定されるわけではない。本明細書または図面の記載内容を通じて当業者らは上記実施例とは異なる本発明の変形構造または均等構造らを多様に構成することができるが、これらは全て本発明の技術思想内に含まれるものである。とりわけ、本発明の構成要素らの材質変更、単純機能の付加、単純形状変更または寸法変更等が様々に提示されることができるが、これらは全て本発明の権利範囲内に含まれるものであることは明らかである。
以下、本発明を図面を参照してより詳しく説明する事にする。
本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１は図７に示すように、イメージセンサーに流入される光から特定波長を除去させる光学フィルター１０を一体で具備する。
上記光学フィルター１０は通常のＩＲフィルターからなることができるが、本発明はそれに限定されるものではない。上記光学フィルター１０はそのコーティング層１０ａが上、下の両面に形成され得るが、好ましくは以後に説明されるガラス層２０に向い合うように形成される。
そして、本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１は上記光学フィルター１０に付着されフィルターコーティング層１０ａを保護し、その後面にはパッド電極３０らが形成されるガラス層２０を具備する。
上記ガラス層２０は光学フィルター１０を透明な接着剤を使用して接着したり、空気中の水分を利用してＨ基とＯＨ基でボンディングするフュージョンボンディング(Ｆｕｓｉｏｎ Ｂｏｎｄｉｎｇ)によって成ることができる。後者のフュージョンボンディングはガラス層２０と光学フィルター１０の間に何にもなしにボンディングが可能であるので、光の透過率が１００％保障される。従って、透明な接着剤を使用する時よりもより良い光の透過特性を得ることができる。ここで、上記光学フィルター１０のコーティング層１０ａは上記ガラス層２０との間に形成されることが好ましい。
そして、上記ガラス層２０はその外面にパッド電極３０が形成されている。上記パッド電極３０はＰＶＤ方式を利用してスパッタリングにＴｉＷ、 Ａｌ、Ｃｕ及びＮｉなどのような金属をシードメタルで使用可能であり、無電解メッキ方式にはＰｄのような金属が使用可能である。そして、シードメタル上の本メタルにはＮｉの上にＡｕが一般的であり、Ｃｕ、Ｓｎ及びＳｎの合金メッキが可能である。
メッキ方式にはシードメタルのようにＰＶＤ方式のスパッタリングが可能であるが、電気メッキを行った方が量産性の側面や大量生産に適する。また、上記パッド電極３０は上記ガラス層２０にコーティングされたメタルをパターニング(Ｐａｔｅｒｎｉｎｇ)して得るようになり、このように得られたパッド電極３０は以後に説明されるイメージセンサー４０とフリップチップ(Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ)をボンディングするための対応フリップチップパッド３２と、再分配のための拡張パッド３４を含む。
また、本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１は上記ガラス層２０のパッド電極３０に付着され、そのパッド電極３０から再分配パッド４２が後面に形成されるイメージセンサー４０を具備する。
上記イメージセンサー４０はグットダイ(Ｇｏｏｄ Ｄｉｅ;良品のイメージセンサー)のみをフリップチップボンディングして結合されたものである。上記フリップチップボンディング方式のイメージセンサー４０にはＡｕバンプ電極４４を適用してＡＣＦ(Ａｎｔｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ)でボンディングするのが一般的である。ここで、ＡＣＦをＡＣP(Ａｎｔｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ)、 ＮＣＰ（Ｎｏｎ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）及びＮＣＦ(Ｎｏｎ-Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ)などでボンディングすることも可能である。また、イメージセンサー４０のバンプ電極４４をＡｕバンプ電極ではないソルダボールバンプ電極を適用することも可能である。
そして、本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１は上記イメージセンサー４０の後面に形成される再分配パッド４２が上記ガラス層２０に形成されたパッド電極３０の拡張パッド３４に電気的に連結されるもので、上記拡張パッド３４と再分配パッド４２との間には絶縁樹脂層５０が形成されて、上記絶縁樹脂層５０を貫通するビアホール５２らが形成され、その内部にメタルをメッキして上記拡張パッド３４と再分配パッド４２らが電気的に連結されるのである。
また、本発明は上記イメージセンサー４０の後面側に配置され、上記パッド電極３０に電気的に連結されるソルダボール７０らを含む。
このような構造を備えることにより、本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１は従来の方式で提起された問題点らを解決する。すなわち、従来方式のイメージセンサーモジュールにおいては、イメージセンサーがウェーハ状で製作完了(FＡＢ ＯＵＴ) されると、不良なイメージセンサーらを多量含んだ収率の低いイメージセンサーウェーハがイメージセンサーモジュールに生産される。このような場合、不良なイメージセンサーらが不良なイメージセンサーモジュールらを発生させ、結果的にこのような不良な多量のイメージセンサーモジュールらが廃棄され、それによってその費用がそっくりそのままイメージセンサーの品質が優れたグットダイの量品イメージセンサーモジュールに転嫁される。
従って、従来には良好な品質のグットダイのイメージセンサーらを有する良好なイメージセンサーモジュールの生産費用が不可避的に上昇されるが、本発明においてはこれとは関係なく品質の優れたイメージセンサーのグットダイのみを選別して使用するので、このような問題点らを完全に解決することができるのである。
そして、本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法は先ず、図８ａ、ｂに示すように、上記イメージセンサー４０に流入される光から特定波長を除去させるウェーハ状光学フィルター１０とウェーハ状ガラス層２０を互いに接着してガラスウェーハ１００を形成する段階が行なわれる。
本発明の一番目の段階はガラスをウェーハ状に加工して一方のガラス層２０を形成し、他方のウェーハ状ガラスには光学フィルター用コーティング層１０ａを形成してウェーハ状の光学フィルター１０を形成した後、これら二つをボンディングしてガラスウェーハ１００を形成する段階である。
従来には四角のガラスにコーティング層を形成して光学フィルターをばらにカッティングし、それをカメラモジュールにそれぞれ付着して使用した。
しかし、本発明においては従来の技術とは違って、光学フィルター１０をウェーハ形態に構成して、ガラスウェーハ１００を製作した後、上記ガラスウェーハ１００をウェーハレベルとして製作段階らを進めパッケージングし、これをイメージセンサー４０別に切断(Ｄｉｃｉｎｇ)してそれぞれの多数個のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１を完成する。
上記ガラスウェーハ１００を形成する段階ではウェーハ形態のガラス層２０とウェーハ型の光学フィルター１０を付着する段階として、これらを図８ｂに示すような透明な接着剤１６を使用して接着する方法があり、空気中の水分を利用してＨ基とＯＨ基でボンディングするフュージョンボンディング(Ｆｕｓｉｏｎ Ｂｏｎｄｉｎｇ)がある。後者のフュージョンボンディングは上記ガラス層２０と光学フィルター１０の間に何もなしにボンディングが可能であるので光の透過率が１００％保障される。従って、透明な接着剤１６を使用する時よりもより良い光の透過特性を得ることができる。このようにガラス層２０とウェーハ状光学フィルター１０を接着してガラスウェーハ１００を形成する。
そして、本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法は上記ガラスウェーハ１００のガラス層２０にパッド電極３０を形成する段階を含む。
この段階は上記一番目の段階で製作されたガラスウェーハ１００にパターニングを形成するためにメタルを被い段階を含む。このようにガラスウェーハ１００のガラス層２０にメタル１０２を形成する段階は図９に示すように、上記ガラス層２０にシードメタルを被い、本メタルを被う。上記シードメタルはＰＶＤ(Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)方式を利用してスパッタリングにＴｉＷ、Ａｌ、Ｃｕ及び Ｎｉなどのようなメタルをシードメタル(Ｓｅｅｄ Ｍｅｔａｌ)で使用可能であり、無電解メッキ方式にはＰｄのようなメタルが使用可能である。上記本メタルにはＮｉの上にＡｕが一般的であり、Ｃｕ、Ｓｎ及びＳｎの合金メッキが可能である。メッキ方式にはシードメタルのようにＰＶＤ方式のスパッタリングが可能であるが、電気メッキを行う方が量産性側面や大量生産に適する。
そして、上記ガラスウェーハ１００のガラス層２０にパッド電極３０を形成する段階はガラスウェーハ１００のガラス層２０にコーティングされたメタル１０２をパターニングする段階である。上記パターニング段階は図１０に示すように、ガラス層２０に形成されたメタル１０２層にパターンを形成してイメージセンサー４０とフリップチップボンディングしてイメージセンサー４０を装着するためのフリップチップパッド３２を形成し、以後に説明される再分配パッド４２を形成するための拡張パッド３４を形成する。
これは図１０に示すように、それぞれガラスウェーハ１００のガラス層２０にはイメージセンサー４０が位置される領域１１０と、各々の上記領域１１０を包囲するようにフリップチップパッド３２と拡張パッド３４らが形成されるのである。
また、本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法は上記パッド電極３０にバンプ電極４４を接合させ多数のイメージセンサー４０らをガラスウェーハ１００に付着する段階を含む。
この段階においては、上記ガラスウェーハ１００にグットダイ(Ｇｏｏｄ Ｄｉｅ;良品のイメージセンサー)のみをフリップチップボンディングする段階を含む。この段階は図１１に示すように、予め形成されられたガラスウェーハ１００のフリップチップパッド３２にグットダイのイメージセンサー４０に形成されたバンプ電極(ｂｕｍｐｓ)４４をボンディングする。上記フリップチップボンディング方式のイメージセンサー４０にはＡｕバンプ電極を適用してＡＣＦでボンディングすることが一般的である。
しかし、本発明はそれに限定されず、上記ＡＣＦをＡＣＰ、ＮＣＰ及びＮＣＦなどに代替してボンディングすることができることは勿論である。また、イメージセンサー４０のバンプ電極４４をＡｕバンプ電極ではないソルダボールバンプ電極に代替して適用することも可能である。
上記のように本発明は、このような製造段階を含むことにより、不良なイメージセンサー４０らを除去し、イメージセンサー４０の品質が優れたグットダイ良品のイメージセンサー４０のみを選別して装着することにより結果的にイメージセンサー４０において不良が発生しない良好な品質のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１を得ることができる。
従って、良好な品質のグットダイのイメージセンサー４０らを有する良好なウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１の生産費用が下がる效果を得ることができる。
そして、本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法は上記ガラスウェーハ１００のパッド電極３０を各々のイメージセンサー４０の後面(Ｂａｃｋ Ｓｉｄｅ)に形成して再分配パッド４２を形成する段階を含む。
このように再分配パッド４２を形成する段階は、先ず上記イメージセンサー４０がフリップチップボンディングされたガラスウェーハ１００にイメージセンサー４０とセンサー４０らの間の空間を樹脂層５０で埋め込む段階を含む。上記樹脂層５０を埋め込む段階は図１２ａ、ｂに示すようにイメージセンサー４０とセンサー４０の間の空間を樹脂で均一に埋め込み、ベーキングして硬化させる。上記樹脂はエポキシ、ＢＣＢ(Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ)などがある。
そして、上記段階は図１３に示すように、硬化された樹脂にビアホール５２をエッチングする段階を含む。ここで、ビアホール５２をエッチングする方法には様々な方法があり得る。例えば、フォトリソグラフィ段階としてマスクを利用して露光し、現像する方式でビアホール５２をエッチングすることができ、レーザーやドライエッチング方法でビアホール５２らをエッチングすることができる。
また、上記段階は上記のように硬化された樹脂層５０に形成されたビアホール５２らの内部にメタルをコーティングしたり、埋める方式を適用して拡張パッド３４から電気的に連結されるようにイメージセンサー４０の後面に再分配パッド４２を形成するのである。
この段階は図１４に示すように、拡張パッド３４をイメージセンサー４０の後面に延長させ再分配パッド４２を形成するもので、シードメタル(Ｓｅｅｄ Ｍｅｔａｌ)をＰＶＤ方式やＣＶＤ(Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)方式または無電解方式で形成し、ＰＶＤ方式や電気メッキ、コンダクティング材料等でメタルをビアホール５２の内部に塗たり、埋め込むことができる。このように再分配パッド４２を形成する段階はシリコーンウェーハをエッチングする方式より樹脂層５０をエッチングする方式がはるかに容易であり、良い品質を得ることができる。
また、本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法は上記イメージセンサー４０の再分配パッド４２上に各々ソルダボール７０を形成する段階を含む。
この段階は図１５に示すように、上記イメージセンサー４０の後面に形成された再分配パッド４２上にソルダボール７０を形成する段階である。このような段階は例えば、プリンティング方式でソルダボール７０を上記再分配パッド４２上に作ることができ、ソルダボール７０のピッチの大きい場合はマスクを使用することができ、ピッチの微細な場合は感光性フィルムレジストを使用する方法にすることができる。
本発明では電子機器の軽薄短小化の傾向でソルダボール７０のピッチが継続して小さくなっており感光性フィルムレジストを使用するようになる。
上記のようにソルダボール７０を形成する方法は一般的に広く知られた技術であり、様々な方法があるので、ここではより詳しくは記述しない。
また、本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュールの製造方法は最後に上記のような段階らを経て生産された上記ガラスウェーハ１００を多数のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１らで切断する段階を含む。
この切断段階は図１６に示すように、上記製造方法を通して完成されたガラスウェーハ１００を多数個のばらのウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１らでダイシング(Ｄｉｃｉｎｇ)する段階である。このようなダイシング段階はイメージセンサーら毎に形成された拡張パッドらの間と間を切断し多数個の良好なウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１らを生産するのである。
このようにばらのチップ(Ｃｈｉｐ)に切られたウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１らはカメラモジュールの組み立て段階において、予めイメージセンサー４０の後面にソルダボール７０らが形成されているので、一般的なリフロー段階を経て容易に組み立てが可能であり、それによってカメラモジュールを製作する段階において多数の段階を省くことができる。
また、本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール１はイメージセンサー４０と共に光学フィルター１０を一体で構成しているので、従来のカメラモジュールの製作段階に比して除去され得る段階は、光学フィルター１０の準備段階として、光学フィルター１０のばらカッティング、カッティング後の検査、そしてボンドディスぺンシング、光学フィルター１０付着、及びＵＶ硬化等の段階らを除去または省略することができる。
従来の技術によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュールを示す構成図として、図１ａは正面図、図１ｂは背面図、図１ｃはソルダボールらを具備した斜視図である。 従来の技術によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュールの他の構造を示す縦断面である。 従来の技術によるさらに他のレベルのイメージセンサーモジュール構造を示す縦断面である。 従来の技術によるさらに他のウェーハレベルのイメージセンサーモジュールにおいてソルダボールを具備した構造を示す縦断面である。 従来の技術によるさらに他のウェーハレベルのイメージセンサーモジュールにおいてビアホール(Ｖｉａ Ｈｏｌｅ)を形成した構造を示す縦断面である。 図６ａ、図６ｂは従来の技術によるさらに他のウェーハレベルのイメージセンサーモジュールを示す縦断面である。 本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュールを示す断面図である。 図８ａ、図８ｂは本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法においてガラス層と光学フィルターを結合してガラスウェーハを形成する工程を示す説明図である。 本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法においてガラスウェーハ上にメタル層を形成する工程を示す説明図である。 本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法においてガラスウェーハ上のメタル層にパッド電極を形成する工程を示す説明図である。 本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法においてガラスウェーハ上のパッド電極にイメージセンサーを付着させる工程を示す説明図である。 本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法においてガラスウェーハ上のイメージセンサーの間に樹脂層を形成させる工程を示す説明図である。 本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法においてガラスウェーハ上の樹脂層にビアホールを形成させる工程を示す説明図である。 本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法において樹脂層のビアホールを通して再分配パッドを形成させる工程を示す説明図である。 本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法において再分配パッド上にソルダボールらを形成させる工程を示す説明図である。 本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法において得られたガラスウェーハを切断して多数個のウェーハレベルのイメージセンサーモジュールを形成させる工程を示す説明図である。
符号の説明
１ 本発明によるウェーハレベルのイメージセンサーモジュール
１０ 光学フィルター
１０ａ コーティング層
２０ ガラス層
３０ パッド電極
３２ フリップチップパッド
３４ 拡張パッド
４０ イメージセンサー
４２ 再分配パッド
４４ Ａｕバンプ電極
５０ 絶縁樹脂層
５２ ビアホール
７０ ソルダボール
１００ ガラスウェーハ
１０２ メタル
１１０ イメージセンサー位置領域
３００、３５０、４００、４５０、５００、６００ 従来のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール
３１２ 電気的接点
３１７ 融着性バンプ電極
３５７ 保護膜
３６４ エッジ表面
３７２ 集積回路ダイ
３８２ 電気的接点
３９５ 反射防止コーティング膜
４１０ マイクロレンズアレイ
４１２ シリコン基材
４１６ パッケージ層
４２８ 電気コンタクト
４３０ バンプ電極
４３２ 導電性パッド
４３６ スペーサ要素
４３８ エポキシ
４４４ ガラス層
４４６ 空間
４５１ シリコン基板
４５２ 光電変換デバイス領域
４５３ 接続パッド
４５６ 絶縁膜
４５８ 透明接着層
４５９ ガラス基板
４６１ 再配線
４６２ 柱状電極
４６３ 封止膜
４６４ 溶接ボール
５１０ 半導体チップ
５１１ パッド電極
５１３ 支持基板
５１７ ビアホール
５２０ 柱状端子
５２１ 再配線層
５２２ ソルダマスク
５２３ バンプ電極
６０５ ガラス基板
６１０ 金属配線
６１２ 絶縁膜
６２０ イメージセンサーチップ(Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ｃｈｉｐ)
６３０ ソルダボールジョイント(Ｓｏｌｄｅｒ ｂａｌｌ Ｊｏｉｎｔ)
６４０ 外側ソルダボール(Ｏｕｔｅｒ Ｓｏｌｄｅｒ Ｂａｌｌ)

Claims (12)

  1. デジタル器機等に用いられるウェーハレベルのイメージセンサーモジュールにおいて、
    上記イメージセンサーに流入される光から特定波長を除去させる光学フィルター、
    上記光学フィルターに付着されてフィルターコーティング層を保護し、その後面にはパッド電極らが形成されるガラス層、及び
    上記ガラス層のパッド電極に付着され、上記パッド電極からその後面に再分配パッドが形成されるイメージセンサー、及び
    上記イメージセンサーの後面側に配置され、上記パッド電極に電気的に連結されるソルダボール、とを含むことを特徴とするウェーハレベルのイメージセンサーモジュール。
  2. 上記光学フィルターのコーティング層はガラス層に向かい合うように形成されることを特徴とする請求項１に記載のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール。
  3. 上記ガラス層のパッド電極はイメージセンサーとフリップチップボンディングしてイメージセンサーを装着するためのフリップチップパッドを形成し、その外側に拡張パッドを形成したことを特徴とする請求項１に記載のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール。
  4. 上記イメージセンサーの外側には樹脂層が形成されることを特徴とする請求項１に記載のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール。
  5. 上記樹脂層にはビアホールらが形成され、上記ビアホールには導電性材料らが充填またはメッキ処理されて上記パッド電極と再分配パッドを電気的に連結することを特徴とする請求項４に記載のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール。
  6. デジタル器機等に用いられるウェーハレベルのイメージセンサーモジュールの製造方法において、
    上記イメージセンサーに流入される光から特定波長を除去させるウェーハ状光学フィルターとウェーハ状ガラス層を互いに接着してガラスウェーハを形成する段階、
    上記ガラスウェーハのガラス層にパッド電極を形成する段階、
    上記パッド電極にバンプ電極を接合させ多数のイメージセンサーをガラスウェーハに付着する段階、
    上記ガラスウェーハのパッド電極を各々のイメージセンサーの後面に形成して再分配パッドを形成する段階、
    上記イメージセンサーの再分配パッドの上に各々ソルダボールを形成する段階、及び
    上記ガラスウェーハを多数のイメージセンサーモジュールらで切断する段階、を含むことを特徴とするウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法。
  7. 上記ガラスウェーハを形成する段階はウェーハ状のガラス層とウェーハ状の光学フィルターを透明な接着剤を用いて接着したり、空気中の水分を利用してＨ基又はＯＨ基でボンディングするフュージョンボンディング(Ｆｕｓｉｏｎ Ｂｏｎｄｉｎｇ)方式より行われることを特徴とする請求項６に記載のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法。
  8. 上記ガラスウェーハのガラス層にパッド電極を形成する段階は上記ガラスウェーハにメタルを被う段階と、上記メタルをパターニングする段階を含み、上記ガラスウェーハにイメージセンサーを装着するためのフリップチップパッドと拡張パッドを形成することを特徴とする請求項６に記載のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法。
  9. 上記イメージセンサーをガラスウェーハに付着する段階はグッドダイ(Ｇｏｏｄ Ｄｉｅ)の良品のイメージセンサーのみをフリップチップボンディングすることを特徴とする請求項６に記載のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法。
  10. 上記再分配パッドを形成する段階は上記イメージセンサーがフリップチップボンンディングされたガラスウェーハにイメージセンサーとセンサーらの間空間を樹脂層で埋める段階、上記樹脂層にビアホールをエッチングする段階及び、ビアホール内部にメタルをコーティングしたり、埋めて拡張パッドから再分配パッドを電気的に連結する段階を含むことを特徴とする請求項６に記載のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法。
  11. 上記ソルダボールを形成する段階は感光性フィルムレジストを用いるプリンティング方式で行われることを特徴とする請求項６に記載のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法。
  12. 上記切断段階はイメージセンサーら毎に形成された拡張パッドらの間と間を切断してイメージセンサーモジュールらを生産することを特徴とする請求項６に記載のウェーハレベルのイメージセンサーモジュール製造方法。
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