JP2006295481A - Semiconductor imaging apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体撮像素子の撮像領域に透明部材を直接貼り付けた薄型小型の半導体撮像装置とそれを実現する製造方法に関するものである。 The present invention relates to a thin and small semiconductor imaging device in which a transparent member is directly attached to an imaging region of a semiconductor imaging device, and a manufacturing method for realizing the same.
近年、電子器機の小型化薄型化且つ軽量化とともに半導体部品の高密度実装化の要求が高まっている。そのなかで、微細加工技術の進歩による半導体撮像装置の高集積化とあいまって、従来型の大型で厚いパッケージに半導体素子を搭載する技術から、半導体素子の状態で電子器機に直接実装する技術、即ちチップ実装技術が提案されている。この傾向は半導体撮像装置においても例外ではない。 In recent years, there has been a growing demand for high-density mounting of semiconductor components as electronic devices become smaller, thinner and lighter. Among them, coupled with the high integration of semiconductor imaging devices due to advances in microfabrication technology, from the technology to mount semiconductor elements in conventional large and thick packages, the technology to mount directly on electronic devices in the state of semiconductor elements, That is, a chip mounting technique has been proposed. This tendency is no exception in semiconductor imaging devices.
従来から、軽量の半導体撮像装置を安価に製造する方法が提案されている。この構造としては、例えば、半導体撮像素子の上面の受光部に形成されたマイクロレンズの上方をマイクロレンズの材料よりも屈折率が低い低屈折率透明材で覆い、その低屈折率透明材の上面と側面を前記低屈折率透明材よりも硬い高硬度透明材で覆い、この高硬度透明材を介して半導体撮像素子を透明樹脂によってパッケージングしたものがある。このような半導体撮像素子では、マイクロレンズの周囲が、全般にわたってムラなく均一に形成された低屈折率透明材によって覆われているため、両者の屈折率の差によりマイクロレンズはレンズ機能を損なわずに入射光を有効に集光して半導体撮像素子の受光面に導くことができる。 Conventionally, a method for manufacturing a lightweight semiconductor imaging device at low cost has been proposed. As this structure, for example, the upper surface of the low refractive index transparent material is covered with a low refractive index transparent material whose refractive index is lower than that of the microlens material above the microlens formed on the light receiving portion on the upper surface of the semiconductor imaging device. And the side surface is covered with a high-hardness transparent material harder than the low-refractive-index transparent material, and the semiconductor image pickup device is packaged with a transparent resin through the high-hardness transparent material. In such a semiconductor imaging element, the microlens is covered with a low refractive index transparent material that is uniformly formed over the entire surface, so the microlens does not impair the lens function due to the difference in refractive index between the two. The incident light can be effectively condensed and guided to the light receiving surface of the semiconductor imaging device.
また、その製造方法では、はじめに半導体撮像素子のマイクロレンズの周囲にフォトエッチング技術等を用いてフッ素樹脂等の低屈折率透明材の層を形成し、つぎに低屈折率透明材層の上からアクリル等の高硬度透明材を塗布して低屈折率透明材の上面と全周側面を覆った状態で高硬度透明材を硬化したあと不要部分をフォトエッチングし、つぎにエポキシ樹脂等の透明樹脂で樹脂成形金型によりパッケージングして半導体撮像装置を得る。このような方法では、透明樹脂パッケージング工程において、透明樹脂が百数十℃、1.5〜2気圧の条件で注入される。このとき、アクリル等から高硬度透明材が設けられていることにより、フッ素樹脂等からなる低屈折率透明材は、熱的および機械的な影響を受けず、低屈折率透明材の変形等が起こるのを防止することができる(例えば、特許文献1参照)。 In the manufacturing method, first, a layer of a low refractive index transparent material such as a fluororesin is formed around the microlens of the semiconductor imaging element by using a photoetching technique or the like, and then from above the low refractive index transparent material layer. After applying a high-hardness transparent material such as acrylic and curing the high-hardness transparent material while covering the upper surface and all sides of the low-refractive-index transparent material, unnecessary parts are photoetched, and then a transparent resin such as an epoxy resin Then, a semiconductor imaging device is obtained by packaging with a resin mold. In such a method, in the transparent resin packaging step, the transparent resin is injected under the condition of hundreds of degrees Celsius and 1.5 to 2 atmospheres. At this time, by providing a transparent material with high hardness from acrylic or the like, the transparent material having a low refractive index made of fluororesin or the like is not affected by thermal and mechanical effects, and deformation of the transparent material with a low refractive index is not caused. This can be prevented (see, for example, Patent Document 1).
さらに、製造が容易で高歩留りが実現できる半導体撮像装置と製造方法が提案されている。その構造では、半導体撮像装置の撮像領域にはマイクロレンズが設けられ、かつ撮像面側に複数のバンプが設けられている。バンプはそれぞれリードと接続されており、カバーガラスが撮像面側に接着剤で接着され、撮像領域周囲には前記接着剤の撮像領域内流入防止用の壁部が形成されている。このような構造を採用することにより、小型薄型の半導体撮像装置を実現することができる。 Furthermore, a semiconductor imaging device and a manufacturing method that can be easily manufactured and realize a high yield have been proposed. In this structure, a microlens is provided in the imaging region of the semiconductor imaging device, and a plurality of bumps are provided on the imaging surface side. Each bump is connected to a lead, a cover glass is bonded to the imaging surface side with an adhesive, and a wall portion for preventing the adhesive from flowing into the imaging area is formed around the imaging area. By adopting such a structure, a small and thin semiconductor imaging device can be realized.
一方、その製造方法では、はじめに四角形の撮像領域を有する半導体撮像素子を用意し、つぎに半導体撮像素子の撮像領域に未硬化の紫外線硬化型樹脂を塗布した後、透明型に押し当てて紫外線照射により硬化する。この硬化によって、撮像領域におけるマイクロレンズアレーと、撮像領域の周囲におけるマイクロレンズより高さの高い壁部とが同時に形成される。つぎに、半導体撮像素子の電極端子にバンプを形成してバンプにアウターリードを接続した後、壁部外周に接着剤を塗布するとともに壁部をスペーサーとして壁部上面にカバーガラスを配置して前記接着剤で接着する。つぎに、リード埋設部と半導体撮像素子の側面及び底面とを樹脂成形からなる被膜層によって覆うことにより、半導体撮像装置を得る。このような半導体撮像装置の製造方法では、カバーガラスを半導体撮像素子に接着する際、壁部により前記接着剤が撮像領域内に流入するのを防止できる。その結果歩留りを向上させることができる(例えば、特許文献2参照)。
特許文献1に開示された構造では、撮像領域に形成されたアクリル樹脂製のマイクロレンズアレー上部を含む半導体撮像素子全体をアクリル樹脂からなる高硬度透明材で覆う。この高硬度透明材の内部では、マイクロレンズ表面が、マイクロレンズを構成するアクリル樹脂より低屈折率のフッ素樹脂によって覆われている。このような半導体撮像素子はリードフレームに組み立てられ、透明エポキシ樹脂で一体成形してパッケージングされている。このように、リードフレームと透明エポキシ樹脂を有する構造をチップ実装するのは困難であるため、小型化薄型化できないという不具合がある。
In the structure disclosed in
さらに、マイクロレンズ上層では、フッ素樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂の順番に樹脂が積層されている。フッ素樹脂は、官能基が極めて少なく他の樹脂と接着されにくい。他の樹脂と接着したとしても、外力により容易に剥離を生じてしまう。そればかりでなく、フッ素樹脂の線膨張係数はアクリル樹脂やエポキシ樹脂に比べて大きい。そのため、半導体撮像装置が低温の環境下に置かれた場合には、マイクロレンズ表面や高硬度透明材を構成するアクリル樹脂と、低屈折率透明材を構成するフッ素樹脂との界面に隙間が生じて結露が発生してしまう。一方、高温の環境下に置かれた場合には、低屈折率透明材を構成するフッ素樹脂の体積膨張は、その周囲を覆う高硬度透明材のアクリル樹脂よりも大きい。そのため、フッ素樹脂の体積膨張により、高硬度透明材を構成するアクリル樹脂の表面が変形する結果、撮像に歪みが生じてしまう。さらに著しく体積膨張が起こると、成形体のエポキシ樹脂に内部クラックが誘発され品質が低下してしまう。 Furthermore, in the microlens upper layer, the resins are laminated in the order of fluororesin, acrylic resin, and epoxy resin. The fluororesin has very few functional groups and is difficult to adhere to other resins. Even if it is bonded to another resin, it is easily peeled off by an external force. Moreover, the linear expansion coefficient of fluororesin is larger than that of acrylic resin and epoxy resin. Therefore, when the semiconductor imaging device is placed in a low-temperature environment, a gap is generated at the interface between the acrylic resin constituting the microlens surface and the high-hardness transparent material and the fluororesin constituting the low-refractive-index transparent material. Condensation will occur. On the other hand, when placed in a high temperature environment, the volume expansion of the fluororesin constituting the low refractive index transparent material is larger than that of the acrylic resin of the high hardness transparent material covering the periphery thereof. Therefore, as a result of the volume expansion of the fluororesin, the surface of the acrylic resin constituting the high-hardness transparent material is deformed, resulting in distortion in imaging. Furthermore, when volume expansion occurs remarkably, an internal crack is induced in the epoxy resin of the molded body, and the quality deteriorates.
一方、特許文献2に開示された構造では、撮像領域にアクリル樹脂製のマイクロレンズアレーを形成する際に、未硬化の紫外線硬化型樹脂を塗布し、その上から透明な型を押し当てて紫外線を照射することでマイクロレンズアレーと壁部とを同時に得る。この構造ではアウターリードが形成されるため、チップ実装型の半導体撮像装置と比較して小型薄型化を実現することが困難である。また、硬化の紫外線硬化型樹脂の上から透明の型を押し当てて紫外線を照射する方法では、撮像領域内の微細な画素と透明な型との正確な位置合わせが困難である。さらに、未硬化の紫外線硬化型樹脂と透明の型との界面に気泡が取り込まれ、撮像領域の画素に気泡を有するマイクロレンズが生じる結果、結果画質が低下するという課題があった。
On the other hand, in the structure disclosed in
本発明は、半導体撮像素子における撮像領域の上方だけに取り付けられる透明部材を一括して製造および接着する手段を講ずることにより、小型かつ薄型の半導体撮像装置を、画質を低下させることなく低コストで実現することを目的とする。 The present invention provides a small and thin semiconductor imaging device at a low cost without degrading image quality by providing means for collectively manufacturing and bonding transparent members attached only above an imaging region in a semiconductor imaging device. It aims to be realized.
上記課題を解決するために、本発明の一形態の半導体撮像装置は、撮像領域と周辺回路領域と電極領域とを有し、かつ前記撮像領域に複数のマイクロレンズを備える半導体撮像素子と、前記半導体撮像素子における前記撮像領域の上を覆う透明部材とを有し、前記透明部材は、前記半導体撮像素子と対向する面側に、前記撮像領域より大きな平面形状で、かつ前記マイクロレンズに接触しない高さの中空部を有するとともに、前記周辺回路領域より小さい外形を有し、前記半導体撮像素子における前記撮像領域の上に前記中空部が配置するように前記半導体撮像素子と前記透明部材とが接着されている。 In order to solve the above problems, a semiconductor imaging device according to an aspect of the present invention includes an imaging region, a peripheral circuit region, and an electrode region, and a semiconductor imaging device including a plurality of microlenses in the imaging region, A transparent member that covers the imaging region of the semiconductor imaging device, and the transparent member has a planar shape larger than the imaging region on the surface facing the semiconductor imaging device and does not contact the microlens. The semiconductor imaging device and the transparent member are bonded so that the hollow imaging portion has an outer shape smaller than the peripheral circuit region, and the hollow portion is disposed on the imaging region of the semiconductor imaging device. Has been.
このような構成とすることにより、小型かつ薄型の半導体撮像装置を実現できる。さらに、撮像領域のマイクロレンズと透明部材の中空部で形成される空間には空気層があるため、マイクロレンズの集光効率が妨げられない。 With such a configuration, a small and thin semiconductor imaging device can be realized. Furthermore, since there is an air layer in the space formed by the microlens in the imaging region and the hollow portion of the transparent member, the light collection efficiency of the microlens is not hindered.
なお、上記構成において、前記透明部材は、前記中空部の外周領域に配置する外枠部をさらに有し、前記外枠部と前記半導体撮像素子における前記周辺回路領域とが接着されていてもよい。 In the above configuration, the transparent member may further include an outer frame portion disposed in an outer peripheral region of the hollow portion, and the outer frame portion and the peripheral circuit region in the semiconductor imaging element may be bonded. .
なお、上記構成において、透明部材と半導体撮像素子とは低融点ハンダによって接着されていてもよい。さらに、透明部材の材質がガラス、非晶質石英、水晶および透明樹脂のうちの少なくともいずれか1つであってもよい。また、透明部材は、透明樹脂と透明樹脂の中空部の内面に、光学平坦面(平坦面)を有するガラス、非晶質石英および水晶のうちのいずれかからなる平板が透明接着剤により接着された構成であってもよい。なお、「光学平坦面」とは、就航率や屈折率が一様になるように平坦加工された面のことをいう。 In the above configuration, the transparent member and the semiconductor imaging element may be bonded by low melting point solder. Furthermore, the material of the transparent member may be at least one of glass, amorphous quartz, crystal, and transparent resin. Further, the transparent member has a flat plate made of any one of glass, amorphous quartz, and quartz having an optical flat surface (flat surface) adhered to the inner surface of the hollow portion of the transparent resin and the transparent resin with a transparent adhesive. It may be a configuration. The “optical flat surface” refers to a surface that has been flattened so that the service rate and refractive index are uniform.
本発明の一形態の半導体撮像装置の製造方法は、複数のマイクロレンズが形成された撮像領域と、前記撮像領域の外周に配置する周辺回路領域と、前記周辺回路領域の外周に配置する電極領域とを有する半導体撮像素子が、ダイシングレーンを挟んで半導体基板上に複数個配置された半導体撮像素子アレーを作製する工程(a)と、中空部と、前記中空部の外周領域に配置する外枠部とを有する透明部材が、前記中空部と同じ面に設けられた分離用溝によって区切られて、複数個配置する透明部材アレーを作製する工程(b)と、前記工程(a)および(b)の後に、前記半導体撮像素子アレーにおける前記周辺回路領域と、前記透明部材アレーにおける前記外枠部とを接着固定する工程(c)と、前記工程(c)の後に、前記透明部材アレーを、前記中空部および前記分離溝が設けられた面とは反対側から、前記分離用溝が露出する厚さまで除去することにより、前記透明部材を個々に分離する工程(d)と、前記工程(d)の後に、前記透明部材の加工面を鏡面化する工程(e)と、前記工程(d)の後に、前記半導体撮像素子アレーの前記ダイシングレーンをダイシングして、前記透明部材が接着固定された前記半導体撮像素子をそれぞれ個片に分割する工程(f)とを備える。 According to one embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor imaging device, an imaging region in which a plurality of microlenses are formed, a peripheral circuit region disposed on an outer periphery of the imaging region, and an electrode region disposed on an outer periphery of the peripheral circuit region. A semiconductor image pickup device having a plurality of semiconductor image pickup devices arranged on a semiconductor substrate across a dicing lane, a hollow portion, and an outer frame arranged in an outer peripheral region of the hollow portion A step (b) of producing a transparent member array in which a transparent member having a portion is divided by a separation groove provided on the same surface as the hollow portion, and a plurality of transparent member arrays are disposed; and steps (a) and (b) ), The step (c) of bonding and fixing the peripheral circuit region in the semiconductor imaging device array and the outer frame portion in the transparent member array, and the transparent member array after the step (c). (D) separating the transparent members individually from the opposite side of the surface on which the hollow portion and the separation groove are provided to a thickness at which the separation groove is exposed, After (d), the process surface of the transparent member is mirror-finished (e), and after the step (d), the dicing lane of the semiconductor image pickup device array is diced so that the transparent member is bonded and fixed. And (f) dividing the semiconductor image pickup device thus obtained into individual pieces.
この方法により、半導体撮像素子アレーに透明部材アレーを接着固定した状態で、透明部材アレーを分離用溝が露出するまで研磨等で薄く加工すれば、一括して半導体撮像素子の撮像領域を保護する透明部材を確実に形成することができる。その後、通常のダイシングを行うことで半導体撮像装置を容易に形成することができる。これにより、半導体撮像素子の画質を低下させることなく製造方法の簡略化および低コスト化を実現することができると共に、従来よりも装置の小型化が可能となる。 By this method, if the transparent member array is thinly processed by polishing or the like until the separation groove is exposed in a state where the transparent member array is bonded and fixed to the semiconductor image pickup device array, the image pickup area of the semiconductor image pickup device is collectively protected. A transparent member can be formed reliably. Thereafter, the semiconductor imaging device can be easily formed by performing normal dicing. As a result, the manufacturing method can be simplified and the cost can be reduced without degrading the image quality of the semiconductor imaging device, and the apparatus can be made smaller than before.
上記方法において、前記工程(a)の後であって前記工程(c)の前に、前記半導体撮像素子アレーにおける前記周辺回路領域の上に接着層を形成する工程をさらに備え、前記工程(c)では、前記接着層により前記接着固定を行ってもよい。 The method further includes the step of forming an adhesive layer on the peripheral circuit region in the semiconductor imaging device array after the step (a) and before the step (c). ), The adhesive fixing may be performed by the adhesive layer.
さらに、上記方法において、前記工程(b)は、前記透明基材において前記ダイシングレーンに対応する位置に、前記中空部より深く、前記ダイシングレーンよりも幅の広い前記分離溝を形成する工程(g)を有していてもよい。このとき、前記工程(b)は、上記透明基材のうち前記中空部の縁部に位置する部分の上に第1金属層を形成する工程をさらに備えていてもよい。また、このとき、前記工程(a)の後であって前記工程(c)の前に、前記半導体撮像素子アレーにおける前記周辺回路領域の上に、第2金属層を形成し、前記工程(c)では、前記第1金属層と前記第2金属層との間をハンダにより接合することにより、前記接着固定を行ってもよい。 Further, in the above method, the step (b) includes a step (g) of forming the separation groove deeper than the hollow portion and wider than the dicing lane at a position corresponding to the dicing lane in the transparent substrate. ). At this time, the step (b) may further include a step of forming a first metal layer on a portion of the transparent base material located at an edge of the hollow portion. At this time, after the step (a) and before the step (c), a second metal layer is formed on the peripheral circuit region in the semiconductor image sensor array, and the step (c) ), The adhesive fixing may be performed by joining the first metal layer and the second metal layer with solder.
また、上記方法において、前記工程(b)では、前記分離用溝をエッチングにより形成してもよい。 In the above method, in the step (b), the separation groove may be formed by etching.
また、上記方法において、前記工程(b)では、前記分離用溝をダイシングにより形成してもよい。 In the above method, in the step (b), the separation groove may be formed by dicing.
また、上記方法において、前記工程(b)では、樹脂成形金型を用いて透明樹脂を成型加工することにより、前記撮像領域より大きな平面形状で、かつ前記マイクロレンズに接触しない高さを有する前記中空部と、前記中空部より深く、前記ダイシングレーンよりも幅の広い前記分離溝とを有する前記透明部材アレーを形成してもよい。 Further, in the above method, in the step (b), the transparent resin is molded using a resin molding die, thereby having a planar shape larger than the imaging region and having a height that does not contact the microlens. The transparent member array having a hollow portion and the separation groove deeper than the hollow portion and wider than the dicing lane may be formed.
また、上記方法において、前記工程(b)の後で前記工程(c)の前に、前記透明部材アレーにおける前記中空部の内面上に、平板透明部材を接着する工程をさらに備えていてもよい。 The method may further include a step of bonding a flat plate transparent member on the inner surface of the hollow portion in the transparent member array after the step (b) and before the step (c). .
本発明の半導体撮像素子の製造方法は、半導体撮像素子アレーの状態で透明部材アレーを接着固定してから、個々に分離し、ダイシングする工法であり、透明部材の形成および半導体撮像素子アレーへの接着を一括して行えることから、大幅に製造工程を簡略化できる。また、このようにして作製された半導体撮像装置では、小型および薄型化が可能で、さらにマイクロレンズによる集光効率を妨げることがない。したがって、高品質な半導体撮像装置を安価に実現することができる。 The method for manufacturing a semiconductor image pickup device according to the present invention is a method of bonding and fixing a transparent member array in the state of the semiconductor image pickup device array, and then separating and dicing the transparent member array, and forming the transparent member and applying it to the semiconductor image pickup device array. Since the bonding can be performed collectively, the manufacturing process can be greatly simplified. In addition, the semiconductor imaging device manufactured in this way can be reduced in size and thickness, and does not hinder the light collection efficiency by the microlens. Therefore, a high-quality semiconductor imaging device can be realized at low cost.
以下では、本発明を具体化した各実施形態について、図1〜図23を参照しながら詳細に説明する。 Below, each embodiment which actualized this invention is described in detail, referring FIGS.
なお、これらの図に示すそれぞれの部材の厚みや長さ等は一例であって、実際の部材の形状とは異なる場合もある。また、半導体撮像素子上の電極の個数も図示しやすい数量としているため、実際の個数とは異なる場合もある。 In addition, the thickness, length, etc. of each member shown to these figures are examples, Comprising: It may differ from the shape of an actual member. In addition, the number of electrodes on the semiconductor image sensor is also a quantity that can be easily illustrated, and may be different from the actual number.
(第1の実施形態)
以下では、本発明の第1の実施形態にかかる半導体撮像装置について、図1および図2を参照しながら説明する。図1は、第1の実施形態における半導体撮像装置の全体構成を示す概略斜視図である。図2(a)は第1の実施形態における半導体撮像装置の形状を説明するための概略平面図であり、図2(b)は、図2(a)のA−A線に沿った断面を示す図である。
(First embodiment)
Hereinafter, a semiconductor imaging device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic perspective view showing the overall configuration of the semiconductor imaging device according to the first embodiment. FIG. 2A is a schematic plan view for explaining the shape of the semiconductor imaging device in the first embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG.
図1および図2(a)、(b)に示すように、本実施形態の半導体撮像装置1において、半導体撮像素子10は、撮像領域30と、周辺回路領域35と、外部回路と電気信号の授受を行うための入出力部及び電源部の電極50とを備えている。
As shown in FIG. 1 and FIGS. 2A and 2B, in the
また、第1透明部材20は、両面が光学的平面を有するガラス等からなり、その一方の面(半導体撮像素子10と接触する側の面)に中空部60を有している。中空部60の平面寸法は少なくとも半導体撮像素子10の撮像領域30より大きく、かつ高さは撮像領域30の各画素に形成されたマイクロレンズ(図示せず)より高く、そして中空部60の周囲の外枠65(図2(a)、(b)に示す)の外形寸法は半導体撮像素子10の電極50の配置領域より小さい形状を有している。
Further, the first
第1透明部材20における外枠65は、周辺回路領域35面の上に、例えば樹脂からなる紫外線硬化型接着剤40によって接着固定される。その結果、第1透明部材20の中空部60内に撮像領域30を配置させることができ、撮像領域30を第1透明部材20によって覆うことができる。
The
次に、各部材の構造について詳細に説明していく。 Next, the structure of each member will be described in detail.
まず、本実施形態の半導体基板110の主面上に縦横に形成された半導体撮像素子群のうちの1つの半導体撮像素子10は、カラーフィルターやマイクロレンズを備える画素が2次元に配列された画素領域中の有効画素群からなる、CCD型あるいはCMOS型の撮像領域30と、撮像領域30の外周に配置され、画素群からの電気信号を処理してデジタル信号処理回路に転送する周辺回路領域35と、周辺回路領域35の外周、つまり半導体撮像素子10の最外周に配置され、周辺回路領域35と外部機器(図示せず)との間で電気信号の授受を行なうための接続部となる電極50とを有する。
First, one of the semiconductor
このとき、周辺回路領域35では、予め第1透明部材20の外枠65の底面を接着するに足りる面積が確保されている。ここでは、半導体基板110としてシリコン基板を用いたが、本発明ではその他の単原子や化合物からなる半導体基板を用いてもよい。
At this time, in the
また、半導体撮像素子10の撮像領域30の上に空気の層(中空部60)を介して配置される第1透明部材20では、両面(上面および下面)が光学平面を有している。第1透明部材20の外形寸法は半導体撮像素子10において、電極50の配置領域より中央側に収まる大きさとする。また、第1透明部材20の下面には、外枠65で囲まれた中空部60が設けられている。中空部60では、底面が光学平面に仕上げられており、その寸法は縦横が半導体撮像素子10の撮像領域30より外周に位置する大きさで、高さは撮像領域30内の画素群に形成されたマイクロレンズの高さより高い寸法に形成されている。このとき、第1透明部材20のうち中空部60の外側に位置する面と中空部60の底面を構成する面とは、高精度に平行となるように形成されている。なお、第1透明部材20の材質としては、ウラニウムやトリウム等の放射性元素を含まない高純度ガラスが挙げられるが、本発明では、非晶質の石英やフィルターとしての機能も付加するために特定の結晶面を有する水晶であってもよい。
Moreover, in the 1st
さらに、半導体撮像素子10の周辺回路領域35面上に、第1透明部材20を接着するために塗布された紫外線硬化型接着剤40は、光反応開始剤を含むアクリル樹脂やエポキシ樹脂からなる。この紫外線硬化型接着剤40により、半導体撮像素子10と第1透明部材20との間を接着固定する。ここでは紫外線硬化型接着剤40としては光硬化型を用いたが、マイクロレンズ等周囲の構成物を劣化させない温度範囲で硬化する熱硬化型であってもよい。
Further, the ultraviolet
以上のような構成を有する半導体撮像素子10は、電極50の上にバンプ(図示せず)を形成して、半導体撮像素子接続端子(図示せず)の形成された基板(図示せず)の上に搭載される。このとき、半導体撮像素子接続端子と半導体撮像素子10との間は、例えばSBB(スタッドバンプボンディング)法やTCB(加熱圧着ボンディング)法で接合される。あるいは、半導体撮像素子10を基板上に接着剤等で接着後、半導体撮像素子10面上の電極50と基板の半導体撮像素子接続端子との間をワイヤーボンドにより接続して取り付けてもよい。これにより、本実施形態の半導体撮像装置1が得られる。
The semiconductor
上述した半導体撮像装置1では、半導体撮像素子10をパッケージに収納した半導体撮像装置に比べて小型化が図れるとともに、第1透明部材20を直接半導体撮像素子10に取り付けるために薄型化が実現できる。
The
つぎに、本実施形態の半導体撮像装置のうち第1透明部材20を製造する方法について、図3(a)〜(d)および図4(a)、(b)を参照しながら説明する。ここでは、図1および図2(a)、(b)に示す第1透明部材20が複数配置する第1透明部材アレー100を製造する方法について説明する。なお、第1透明部材アレー100は、後に、第1透明部材20ごとに切り出されて個片化される。図3(a)〜(d)は、第1の実施形態において第1透明部材アレーを作製する工程を示す断面図である。
Next, a method for manufacturing the first
本実施形態の製造方法では、まず、図3(a)に示す工程で、厚さ400μmで両面の平坦度が5μm以内、可視光透過率90%以上、ウラニウムやトリウムを含まない高純度のガラス等からなる第1透明基材70を準備する。なお、説明の都合上、第1透明基材70の厚さは400μmとしたが、他の厚みを有していてもよい。この場合、100μm〜500μmの厚さであることが好ましい。
In the manufacturing method of this embodiment, first, in the process shown in FIG. 3A, high-purity glass having a thickness of 400 μm, flatness of both surfaces within 5 μm, visible light transmittance of 90% or more, and containing no uranium or thorium. The 1st
つぎに、図3(b)に示す工程では、中空部60を形成した後、第1透明基材70における中空部60内とその周辺をフォトレジスト80aで覆い、第1透明基材70における反対側の面を非感光性レジスト膜80bで覆う。その後、感光性フォトレジスト80aのうち、中空部60同士の間に位置する部分を除去する。本工程では、第1透明基材70の上に表面保護シート(図示せず)を形成し、その上に感光性フォトレジスト80aを形成してもよい。その場合には、中空部60同士の間に位置する部分における感光性フォトレジスト80aを除去した後に、露出する表面保護シートを除去すればよい。また、非感光性フォトレジスト80bとしては、遮光顔料が配合されている材料を使用してもよいし、低反射金属薄膜を使用してもよい。
Next, in the step shown in FIG. 3B, after the
つぎに、図3(c)に示す工程で、フォトレジスト80aをマスクとして、第1透明基材70に対してフッ素化合物のガスを用いたドライエッチングを行う。これにより、250μm〜300μmの深さの第1透明部材周辺溝90を形成する。この溝は、第1透明部材アレー100を切り出して個片化するときの切断線となる。なお、第1透明部材周辺溝90を形成するためのエッチングとは、途中までウエットエッチングで行ない仕上げをドライエッチングで行なってもよい。
Next, in the step shown in FIG. 3C, dry etching using a fluorine compound gas is performed on the first
最後に、図3(d)に示す工程で、第1透明基材70の両面のフォトレジスト80a、80bを除去液やアッシングにより除去する。以上のような工程を経ることで、第1透明基材70面上に縦横に第1透明部材20が形成された第1透明部材アレー100が得られる。
Finally, in the step shown in FIG. 3D, the
図4(a)は、第1の実施形態における第1透明部材アレーの形状を示す概略平面図であって、図4(b)は、図4(a)に示す構造のうちB−B線に沿った断面を示す図である。 Fig.4 (a) is a schematic plan view which shows the shape of the 1st transparent member array in 1st Embodiment, Comprising: FIG.4 (b) is a BB line | wire among the structures shown to Fig.4 (a). It is a figure which shows the cross section along line.
つぎに、本実施形態の半導体撮像装置のうち半導体撮像素子10の製造方法について説明する。ここでは、図1および図2(a)、(b)に示す半導体撮像素子10が複数配置する半導体撮像素子アレー240(図5(a)、(b)に示す)を形成する方法について説明する。
Next, a manufacturing method of the
図5(a)は、第1の実施形態における半導体撮像素子アレーの形状を示す概略平面図であって、図5(b)は、図5(a)に示す構造のうちC−C線に沿った断面を示す図である。なお、半導体撮像素子アレー240は、後に、半導体撮像素子10ごとに切り出されて個片化される。図5(a)に示すように、半導体撮像素子アレー240では、半導体基板110の上に、ダイシングレーン230で囲まれた半導体撮像素子10が縦横に配置している。
FIG. 5A is a schematic plan view showing the shape of the semiconductor image sensor array in the first embodiment, and FIG. 5B shows a CC line in the structure shown in FIG. It is a figure which shows the cross section along. The semiconductor
半導体撮像素子アレー240は、ウェハに対して、金属や誘電体の成膜、フォトリソグラフィー、イオン注入、エッチングおよび拡散等の各微細加工技術を組み合わせて行うことにより製造する。これにより、CCD型やCMOS型の撮像領域30を有する半導体撮像素子10が縦横に形成された半導体撮像素子アレー240の形状が得られる。なお、この製造方法自体は周知の方法で行うことが可能であるため、製造工程の図示は省略する。本実施形態の半導体撮像素子10のレイアウトでは、撮像領域30と電極50が形成される領域との間に配置される周辺回路領域35が、第1透明部材20を接着できるだけのサイズを有する。
The semiconductor
つぎに、第1透明部材アレー100と半導体撮像素子アレー240とを接着し、個片化する方法について図6(a)〜(g)を参照しながら説明する。図6(a)〜(g)は、第1の実施形態において、第1透明部材アレーと半導体撮像素子アレーとを接着する方法を示す断面図である。
Next, a method of bonding the first
この方法では、まず図6(a)に示す工程で、半導体撮像素子アレー240を準備する。
In this method, first, the semiconductor
つぎに、図6(b)に示す工程で、周辺回路領域35の上に、微細径ノズル(図示せず)で描画方式により適量の紫外線硬化型樹脂接着剤40を塗布する。このとき、紫外線硬化型樹脂接着剤40は、第1透明部材アレー100の外枠65(図6(c)等に示す)の底面の形状に対応するレイアウトで塗布する。また、紫外線硬化型樹脂接着剤40の塗布方法は描画方式に限定するものではなく、スクリーン印刷方式やスタンピング方式であってもよい。
Next, in the step shown in FIG. 6B, an appropriate amount of the ultraviolet curable resin adhesive 40 is applied on the
つぎに、図6(c)に示す工程で、第1透明部材アレー100を構成する第1透明部材20の外枠65の底面が、半導体撮像素子アレー240における周辺回路領域35に一致するように位置合わせを行なう。
Next, in the step shown in FIG. 6C, the bottom surface of the
つぎに、図6(d)に示す工程で、第1透明部材アレー100の外枠65を紫外線硬化型樹脂接着剤40に接触させた後、第1透明部材アレー100の上方から、描画方式で紫外線硬化型樹脂接着剤40が硬化する波長の紫外線を所定時間だけ照射する。なお、紫外線照射は描画方式に限定するものではなく全面照射であってもよい。
Next, in the step shown in FIG. 6D, after the
なお、この接着は、紫外線照射で仮接着を行なった後、加熱で接着剤を最終硬化することによって行ってもよい。 This bonding may be performed by final curing of the adhesive by heating after performing temporary bonding by ultraviolet irradiation.
つぎに、図6(e)に示す工程で、第1透明部材アレー100の上方から、アルミナ粉末による研磨やダイヤモンド砥石による研削を行うことにより、第1透明部材アレー100を約150μmの深さ分だけ除去する。これにより、第1透明部材アレー100を個々の第1透明部材20に分離する。このとき、個々の第1透明部材20の上の加工面120は無数のキズで失透している。
Next, in the step shown in FIG. 6 (e), by polishing with alumina powder or grinding with a diamond grindstone from above the first
つぎに、図6(f)に示す工程で、メカニカルもしくはケミカルメカニカルの方法で失透している加工面120を琢磨して鏡面130に仕上げる。このとき、第1透明部材20のうち中空部60の上に位置する部分にディッシング(窪み)が生じるのを回避するために、琢磨荷重として適正負荷を選択する。なお、切断の方法としてレーザ光線を用いる方法を使用してもよく、エネルギーの適正化を行って下層の半導体撮像素子10表面にダメージを与えないようにしてもよい。
Next, in the step shown in FIG. 6 (f), the
つぎに、図6(g)に示す工程で、半導体撮像素子アレー240をダイシングレーン230に沿ってダイシングブレード(図示せず)で切断する。これにより、個片化された本実施形態の半導体撮像装置1に仕上げる。
Next, in the step shown in FIG. 6G, the semiconductor
その後、図示は省略するが、この半導体撮像装置1の電極50の上にバンプを形成する。そして、半導体撮像装置1を、基板(図示せず)の半導体接続端子(図示せず)にSBB(スタッドバンプボンディング)法やTCB(加熱圧着ボンディング)法で取り付けるか、または半導体撮像装置1を基板上に導電性接着剤等で接着した後、電極50と基板の半導体撮像素子接続端子との間をワイヤーボンドにより金属細線で接続して取り付ける。
Thereafter, although not shown, bumps are formed on the
上述した本実施の形態の半導体撮像装置1の作製方法によれば、半導体撮像素子をパッケージに収納した半導体撮像装置に比べて小型化が図れるとともに、第1透明部材20を直接半導体撮像素子10に取り付けるため、薄型化が実現でき、さらに安価でバラツキの小さい半導体撮像装置1が得られる。
According to the manufacturing method of the
次に、本実施形態における半導体撮像装置1の作成方法の変形例について図7(a)〜(g)を参照しながら説明する。図7(a)〜(g)は、第1の実施形態において、第1透明部材アレーと半導体撮像素子アレーとを接着する方法の変形例を示す断面図である。
Next, a modification of the method for producing the
まず、図7(a)〜(d)までに示す工程は図6(a)〜(d)に示す工程と同様であるので、ここでは説明を省略する。 First, the steps shown in FIGS. 7A to 7D are the same as the steps shown in FIGS. 6A to 6D, and the description thereof is omitted here.
変形例の製造方法では、図7(d)に示す工程を終えた後に図7(e)に示す工程で、高速回転ダイシングブレード250を用いて、第1透明部材アレー100のうち第1透明部材周辺溝90の両側に位置する外枠65に沿って切断を行う。このとき、高速回転ダイシングブレード250の刃先を半導体撮像素子10表面に接触させることなく切断を行うことが好ましい。また、切断の前に、第1透明部材アレー100の表面に、切断予定ラインを付した後、切断予定ラインに沿ってベベルカッティングを行なうことにより、予めV溝(図示せず)を形成しておいてもよい。この場合には、V字溝に沿ってフルカットダイシングを行なえば、より正確な位置で切断することができる。この切断が終了すると、図7(f)に示すように、半導体撮像素子アレー240の上に個片化された第1透明部材20が接着された形状となる。
In the manufacturing method of the modified example, the first transparent member of the first
その後、図7(g)に示す工程では、図6(g)に示す工程と同様の方法により、半導体撮像素子アレー240の切断を行う。また、半導体撮像装置2の光学系構造体または基板への実装法も上述した方法と同様であるのでその説明を省略する。
Thereafter, in the step shown in FIG. 7G, the semiconductor
上述した変形例の作製方法によれば、半導体撮像素子をパッケージに収納した半導体撮像装置に比べて小型化が図れるとともに、第1透明部材20を直接半導体撮像素子10に取り付けるために薄型化が実現でき、さらに工程の簡略化により一層安価でバラツキの小さい半導体撮像装置2が得られる。
According to the manufacturing method of the modified example described above, the semiconductor imaging device can be reduced in size as compared with the semiconductor imaging device in which the semiconductor imaging device is housed in a package, and the first
(第2の実施形態)
以下では、本発明の第2の実施形態にかかる半導体撮像装置について、図8および図9(a)、(b)を参照しながら説明する。図8は、第2の実施形態における半導体撮像装置の全体構成を示す概略斜視図である。図9(a)は第2の実施形態における半導体撮像装置の形状を説明するための概略平面図であり、図9(b)は、図9(a)のD−D線に沿った断面を示す図である。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a semiconductor imaging device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9A and 9B. FIG. 8 is a schematic perspective view showing the overall configuration of the semiconductor imaging device according to the second embodiment. FIG. 9A is a schematic plan view for explaining the shape of the semiconductor imaging device in the second embodiment, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line D-D in FIG. FIG.
図8および図9(a)、(b)に示すように、本実施形態の半導体撮像装置3において、半導体撮像素子11は、撮像領域30と、周辺回路領域35と、外部回路と電気信号の授受を行なうための入出力部及び電源部の電極50とを備えている。周辺回路領域35の表面上には絶縁性表面保護膜(図示せず)が設けられ、絶縁性表面保護膜の上には撮像領域30を囲むように第2金属層170(図9(b)に示す)が設けられている。
As shown in FIGS. 8 and 9A and 9B, in the
また、第1透明部材21は、両面が光学的平面を有するガラス等からなり、その一方の面(半導体撮像素子11と接触する側の面)に中空部60を有している。中空部60の平面寸法は少なくとも半導体撮像素子11の撮像領域30より大きく、かつ高さは撮像領域30の各画素に形成されたマイクロレンズ(図示せず)より高く、そして中空部60の周囲の外枠65(図9(a)、(b)に示す)の外形寸法は半導体撮像素子11の電極50の配置領域より小さい形状を有している。そして、第1透明部材21の中央部には中空部60が設けられ、中空部60の四方を囲む領域に外枠65が設けられている。外枠65の表面上には第1金属層160(図9(b)に示す)が形成されている。
The first
外枠65における第1金属層160と、周辺回路領域35における第2金属層170との接着には、ソルダーペースト150が用いられている。
A
つぎに、各部材の構造について詳細に説明していく。 Next, the structure of each member will be described in detail.
まず、本実施形態の半導体基板111の主面上に縦横に形成された半導体撮像素子群のうちの1つの半導体撮像素子11は、カラーフィルターやマイクロレンズを備える画素が2次元に配列された画素領域中の有効画素群からなる、CCD型あるいはCMOS型の撮像領域30と、撮像領域30の外周に配置され、画素群からの電気信号を処理してデジタル信号処理回路に転送する周辺回路領域35と、周辺回路領域35の外周、つまり半導体撮像素子10の最外周に配置され、周辺回路領域35と外部機器(図示せず)との間で電気信号の授受を行なうための接続部となる電極50とを有する。 そして、半導体基板111における周辺回路領域35の上には、銅とニッケルの薄膜積層配線からなる閉環状の第2金属層170(図9(b)に示す)が形成されている。なお、第2金属層170の厚みの合計は1μm〜5μmの範囲であることが望ましい。
First, one of the
このとき、周辺回路領域35では、予め第1透明部材21の外枠65の底面を接着するに足りる面積が確保されている。ここでは、半導体基板111としてシリコン基板を用いたが、本発明ではその他の単原子や化合物からなる半導体基板を用いてもよい。
At this time, in the
また、半導体撮像素子11の撮像領域30の上に空気の層(中空部60)を介して配置される第1透明部材21では、両面が光学平面を有している。第1透明部材21の外形寸法は、電極50の配置領域より半導体撮像素子11の中央側に収まる大きさとする。また、第1透明部材21の下面には、外枠65で囲まれた中空部60が設けられている。中空部60では、底面が光学平面に仕上げられており、その寸法は縦横が半導体撮像素子11の撮像領域30より外周に位置する大きさで、高さは撮像領域30内の画素群に形成されたマイクロレンズの高さより高い寸法に形成されている。このとき、第1透明部材21のうち中空部60の外側に位置する面と中空部60の底面を構成する面とは、高精度に平行となるように形成されている。なお、第1透明部材21の材質としては、ウラニウムやトリウム等の放射性元素を含まない高純度ガラスが挙げられるが、本発明では、非晶質の石英やフィルターとしての機能も付加するために特定の結晶面を有する水晶であってもよい。外枠65の底面上には、銅とニッケルとの積層薄膜からなる第1金属層160が形成されている。第1金属層160は、第2金属層170と同様の構成からなる。
Moreover, in the 1st
ソルダーペースト150はフラックスレス低融点錫系合金からなり、ソルダーペースト150は、第1金属層160と第2金属層170との間に塗布された後、描画方式や遮光マスク方式でレーザー光線を照射することにより溶融接合されている。なお、ここではレーザー光線を照射することにより第1金属層160と第2金属層170とを接合したが、マイクロレンズ等の周囲の部材を劣化させない温度範囲で溶融させる加熱方式を用いて接合を行ってもよい。ソルダーペースト150は、半導体撮像素子アレー241上の所定の位置にスクリーン印刷法やジェット噴射方式で塗布するか、または、第1透明部材アレー101の外枠65の底面にソルダーペースト溜りから転写することにより供給してもよい。
The
以上のような構成を有する半導体撮像素子11は、電極50の上にバンプ(図示せず)を形成して、半導体撮像素子接続端子(図示せず)の形成された基板(図示せず)の上に搭載される。このとき、半導体撮像素子接続端子と半導体撮像素子11との間は、例えばSBB(スタッドバンプボンディング)法やTCB(加熱圧着ボンディング)法で接合される。あるいは、半導体撮像素子11を基板上に接着剤等で接着後、半導体撮像素子11面上の電極50と基板の半導体撮像素子接続端子との間をワイヤーボンドにより接続して取り付けてもよい。これにより、本発明の半導体撮像装置3が得られる。
The
上述した構成部材の構造によれば、半導体撮像素子をパッケージに収納した半導体撮像装置に比べて小型化が図れるとともに、第1透明部材21を直接半導体撮像素子11に取り付けるために薄型化が実現できる。
According to the structure of the constituent member described above, the semiconductor imaging device can be reduced in size as compared with the semiconductor imaging device in which the semiconductor imaging device is housed in the package, and the first
つぎに、本実施形態の半導体撮像装置のうち第1透明部材21を製造する方法について、図10(a)〜(g)および図11(a)、(b)を参照しながら説明する。ここでは、図8および図9(a)、(b)に示す第1透明部材21が複数配置する第1透明部材アレー101を製造する方法について説明する。なお、第1透明部材アレー101は、後に、第1透明部材21ごとに切り出されて個片化される。
Next, a method of manufacturing the first
図10(a)〜(g)は、第2の実施形態において、第1透明部材アレー101を作製する工程を示す断面図である。
FIGS. 10A to 10G are cross-sectional views showing a process of manufacturing the first
本実施形態の製造方法では、まず、図10(a)に示す工程で、厚さ400μmで両面の平坦度が5μm以内、可視光透過率90%以上、ウラニウムやトリウムを含まない高純度のガラス等からなる第1透明基材71を準備する。第1透明基材71の一方の面には、銅とニッケルの積層からなる全厚み1μm〜5μmの第1金属層160が形成されている。なお、説明の都合上、第1透明基材71の厚さは400μmとしたが、他の厚みを有していてもよい。この場合、100μm〜500μmの厚さであることが好ましい。また、第1金属層160として、金およびニッケルの積層膜、金、銅およびニッケルの3層の膜を用いてもよい。また、第1金属層160のニッケルに代わりに、タングステン、モリブデンまたはチタニウム等の高融点金属を用いてもよい。
In the manufacturing method of this embodiment, first, in the step shown in FIG. 10A, high-purity glass having a thickness of 400 μm, flatness of both surfaces within 5 μm, visible light transmittance of 90% or more, and containing no uranium or thorium. The 1st
つぎに、図10(b)に示す工程で、第1金属層160の上にフォトレジスト80aを、第1透明基材71のうち第1金属層160が形成されていない側の面の上にフォトレジスト80bを形成する。その後、フォトレジスト80aに開口を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 10B, the
つぎに、図10(c)に示す工程で、フォトレジスト80aをマスクとして、第1金属層160に対してドライエッチングを行う。このときのドライエッチングは、第1金属層160と反応するガスを用いて行う。これにより、フォトレジスト80aの開口部に露出する第1金属層160を除去する。その後、中空部60を形成する。なお、中空部60をこの深さに形成するときには、マイクロレンズとしてたとえば高さ2μmのものを用いる。
Next, in the step shown in FIG. 10C, dry etching is performed on the
つぎに、図10(d)に示す工程で、第1透明基材71の両面のフォトレジスト80a、80bを除去液やアッシングにより除去する。
Next, in the step shown in FIG. 10D, the
つぎに、図10(e)に示す工程で、第1透明基材71における中空部60内とその周辺をフォトレジスト80aで覆い、第1透明基材71における反対側の面をフォトレジスト80bで覆う。
Next, in the step shown in FIG. 10E, the inside and the periphery of the
つぎに、図10(f)に示す工程で、フォトレジスト80aをマスクとして、第1金属層160に対してドライエッチングを行う。このドライエッチングは、第1金属層160の金属と反応するガスを用いて行う。続いて、フッ素化合物ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、250μm〜300μmの深さの第1透明部材周辺溝90を形成する。なお、第1透明部材周辺溝90を形成するためのエッチングとは、途中までウエットエッチングで行ない仕上げをドライエッチングで行なってもよい。
Next, in the step shown in FIG. 10F, dry etching is performed on the
最後に、図10(g)に示す工程で、第1透明基材71の両面のフォトレジスト80a、80bを除去液やアッシングにより除去する。以上のような工程を経ることで、第1透明基材71面上に縦横に第1透明部材21が形成された第1透明部材アレー101が得られる。
Finally, in the step shown in FIG. 10G, the
図11(a)は、第2の実施形態における第1透明部材アレーの形状を示す概略平面図であって、図11(b)は、図11(a)に示す構造のうちE−E線に沿った断面を示す図である。図11(a)、(b)に示すように、本実施形態の第1透明部材アレー101では、それぞれの第1透明部材21が第1透明部材周辺溝90で囲まれており、第1透明部材21の中央部には中空部60が形成されている。また、中空部60を囲む外枠65の上には、第1金属層160が形成されている。
Fig.11 (a) is a schematic plan view which shows the shape of the 1st transparent member array in 2nd Embodiment, Comprising: FIG.11 (b) is an EE line | wire among the structures shown to Fig.11 (a). It is a figure which shows the cross section along line. As shown in FIGS. 11A and 11B, in the first
つぎに、本実施形態の半導体撮像装置のうち半導体撮像素子11の製造方法について説明する。ここでは、図8および図9(a)、(b)に示す半導体撮像素子11が複数配置する半導体撮像素子アレー241(図12(a)、(b)に示す)を形成する方法について説明する。図12(a)は、第2の実施形態における半導体撮像素子アレーの形状を示す概略平面図であって、図12(b)は、図12(a)に示す構造のうちF−F線に沿った断面を示す図である。なお、半導体撮像素子アレー241は、後に、半導体撮像素子10ごとに切り出されて個片化される。図12(a)に示すように、半導体撮像素子アレー241では、半導体基板111の上に、ダイシングレーン230で囲まれた半導体撮像素子11が縦横に配置している。
Next, a method for manufacturing the
半導体撮像素子アレー241は、ウェハに対して、金属や誘電体の成膜、フォトリソグラフィー、イオン注入、エッチングおよび拡散等の各微細加工技術を組み合わせて行うことにより製造する。さらに、半導体撮像素子アレー241の各周辺回路領域35の表面保護膜(図示せず)上に、撮像領域30を囲む環状の第2金属層170を形成する。第2金属層170は、銅とニッケルとが積層された厚さ1μm〜5μmの膜からなる。これにより、CCD型やCMOS型の撮像領域30を有する半導体撮像素子11が縦横に形成された半導体撮像素子アレー241の形状が得られる。なお、この製造方法自体は周知の方法で行うことが可能であるため、製造工程の図示は省略する。本実施形態の半導体撮像素子11のレイアウトでは、撮像領域30と電極50とが形成される領域との間に配置される周辺回路領域35が、第1透明部材21を接着できるだけのサイズを有する。
The semiconductor
つぎに、第1透明部材アレー101と半導体撮像素子アレー241とを接着し、個片化する方法について図13(a)〜(g)を参照しながら説明する。図13(a)〜(g)は、第2の実施形態において、第1透明部材アレーと半導体撮像素子アレーとを接着する方法を示す断面図である。
Next, a method for bonding the first
この方法では、まず図13(a)に示す工程で、半導体撮像素子アレー241を準備する。
In this method, first, the semiconductor
つぎに、図13(b)に示す工程で、周辺回路領域35の上に、撮像領域30の四方を囲む環状の第2金属層170を形成する。第2金属層170は、金属の成膜、フォトリソグラフィー、エッチング等の各微細加工技術を組み合わせて、銅とニッケルとを積層して1μm〜5μmの厚さに形成する。このとき、第2金属層170は、金とニッケルとの積層膜としてもよいし、金と銅とニッケルとの3層の膜としてもよい。また、第2金属層170のニッケルに代わりに、タングステン、モリブデン、チタニウム等の高融点金属を用いてもよい。
Next, in the step shown in FIG. 13B, an annular
つぎに、図13(c)に示す工程で、スクリーン印刷により、第2金属層170の上に錫系合金からなるフラックスレスソルダーペースト150の厚膜をパターニングする。なお、ソルダーペースト150の形成方法はスクリーン印刷に限定するものではなく、ジェット噴射方式によって形成してもよい。また、第1透明部材21の外枠65の底面のスタンピング方式によって形成してもよい。
Next, in the step shown in FIG. 13C, a thick film of the
その後、第1透明部材アレー101における外枠65の底面が、半導体撮像素子アレー241の周辺回路領域35に一致するように位置合わせを行なう。
Thereafter, alignment is performed so that the bottom surface of the
つぎに、図13(d)に示す工程で、第1透明部材アレー101における外枠65の底面を半導体撮像素子アレー241の周辺回路領域35に接触させた後、不活性ガス雰囲気中で、第1透明部材アレー101の上方から、描画方式でソルダーペースト150が溶融する波長のレーザー光線を所定時間だけ照射する。このとき、低温溶融型ソルダーペーストを使用して加熱溶融で接合してもよい。
Next, in the step shown in FIG. 13D, after the bottom surface of the
つぎに、図13(e)〜(g)に示す工程を行うが、それらは図6(e)〜(g)に示す工程と同様であるので、説明を省略する。これにより、個片化された本実施形態の半導体撮像装置3に仕上げる。
Next, the steps shown in FIGS. 13E to 13G are performed. Since these are the same as the steps shown in FIGS. 6E to 6G, the description thereof is omitted. As a result, the
その後、図示は省略するが、この半導体撮像装置3の電極50上にバンプを形成する。そして、半導体撮像装置3を、基板(図示せず)の半導体接続端子(図示せず)にSBB(スタッドバンプボンディング)法やTCB(加熱圧着ボンディング)法で取り付けるか、または半導体撮像素子11を基板上に接着剤等で接した後、電極50と基板の半導体撮像素子接続端子との間をワイヤーボンドにより金属細線で接続して取り付ける。
なお、第1透明部材アレー101の個片化に、エネルギーの適正化を行って下層の半導体撮像素子11表面にダメージを与えないレーザー光線を使用してもよい。
Thereafter, although not shown, bumps are formed on the
In addition, in order to separate the first
上述した本実施形態の半導体撮像装置3の作製方法によれば、半導体撮像素子をパッケージに収納した半導体撮像装置に比べて小型化が図れるとともに、第1透明部材21を直接半導体撮像素子11に取り付けるために薄型化が実現でき、さらに安価でバラツキの小さい半導体撮像装置3が得られる。
According to the manufacturing method of the
(第3の実施形態)
以下では、本発明の第3の実施形態にかかる半導体撮像装置について、図14(a)、(b)を参照しながら説明する。図14(a)は、第3の実施形態における半導体撮像装置の全体構成を示す概略斜視図であり、図14(b)は、図14(a)のG−G線に沿った断面を示す図である。
(Third embodiment)
A semiconductor imaging device according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 14 (a) and 14 (b). FIG. 14A is a schematic perspective view showing the overall configuration of the semiconductor imaging device according to the third embodiment, and FIG. 14B shows a cross section taken along the line GG in FIG. FIG.
図14(a)、(b)に示すように、本実施形態の半導体撮像装置4において、半導体撮像素子12は、撮像領域30と、周辺回路領域35と、外部回路と電気信号の授受を行なうための入出力部及び電源部の電極50とを備えている。
As shown in FIGS. 14A and 14B, in the
第1透明部材22は、樹脂成形金型180で成形された透明樹脂からなり、その一方の面(半導体撮像素子12と接触する側の面)に中空部60を有している。中空部60の平面寸法は少なくとも半導体撮像素子12の撮像領域30より大きく、かつ高さは撮像領域30の各画素に形成されたマイクロレンズ(図示せず)より高く、そして中空部60周囲の外枠65の外形寸法は半導体撮像素子12の電極50の配置領域より小さい形状を有している。
The first
そして、第1透明部材22と半導体撮像素子12における周辺回路領域35とは、例えば樹脂からなる紫外線硬化型接着剤41で接着固定されている。
The first
つぎに、各部材の構造について詳細に説明していく。 Next, the structure of each member will be described in detail.
まず、本実施形態の半導体撮像素子12の構成は第1の実施形態で述べた半導体撮像素子10の構成と同様であるので、ここでは詳細説明を省略する。
First, since the configuration of the
一方、第1透明部材22は、樹脂成形金型180(図15(a)に示す)で成形された透明樹脂190(図15(b)に示す)からなり、両面が光学平面を有している。第1透明部材22の外形寸法は、電極50の配置領域より半導体撮像素子11の中央側に収まる大きさとする。また、第1透明部材22の下面には、外枠65で囲まれた中空部60が設けられている。中空部60では、底面が光学平面に仕上げられており、その寸法は縦横が半導体撮像素子12の撮像領域30より外周に位置する大きさで、高さは撮像領域30内の画素群に形成されたマイクロレンズの高さより高い寸法に形成されている。このとき、第1透明部材22のうち中空部60の外側に位置する面と中空部60の底面を構成する面とは、高精度に平行となるように形成されている。なお、第1透明部材22の材質としては、熱硬化性エポキシ系樹脂が挙げられるが、本発明では、熱可塑性のアクリル系樹脂であってもよい。
On the other hand, the first
さらに、半導体撮像素子12の周辺回路領域35面上に、第1透明部材22を接着するために塗布された紫外線硬化型接着剤41は、光反応開始剤を含むアクリル樹脂やエポキシ樹脂からなる。この紫外線硬化型接着剤41により、半導体撮像素子12と第1透明部材22との間を接着固定する。ここでは紫外線硬化型接着剤41としては光硬化型を用いたが、マイクロレンズ等周囲の構成物を劣化させない温度範囲で硬化する熱硬化型であってもよい。
Furthermore, the ultraviolet
以上のような構成を有する半導体撮像素子12は、電極50の上にバンプ(図示せず)を形成して、半導体撮像素子接続端子(図示せず)の形成された基板(図示せず)の上に搭載される。このとき、半導体撮像素子接続端子と半導体撮像素子12との間は、例えばSBB(スタッドバンプボンディング)法やTCB(加熱圧着ボンディング)法で接合される。あるいは、半導体撮像素子12を基板上に接着剤等で接着後、半導体撮像素子12面上の電極50と基板の半導体撮像素子接続端子との間をワイヤーボンドにより接続して取り付けてもよい。これにより、本実施形態の半導体撮像装置4が得られる。
The semiconductor
上述した構成部材の構造によれば、半導体撮像素子をパッケージに収納した半導体撮像装置に比べて小型化が図れる。さらに、第1透明部材22が樹脂成形により得られ、また直接半導体撮像素子12に取り付けることができるため、作製が容易でしかも薄型化が実現できる。
According to the structure of the constituent member described above, the size can be reduced as compared with the semiconductor imaging device in which the semiconductor imaging element is housed in the package. Furthermore, since the first
つぎに、本実施形態の半導体撮像装置のうち第1透明部材22を製造する方法について、図15(a)〜(c)を参照しながら説明する。ここでは、図14(a)、(b)に示す第1透明部材22が複数配置する第1透明部材アレー102を製造する方法について説明する。なお、第1透明部材アレー102は、後に、第1透明部材22ごとに切り出されて個片化される。図15(a)〜(c)は、第3の実施形態において第1透明部材アレーを作製する工程を示す断面図である。
Next, a method for manufacturing the first
本実施形態の製造方法では、まず、図15(a)に示す工程で、上型と下型からなる樹脂成形金型180を準備する。樹脂成形金型180では、キャビティーの最厚部が400μm、中空部60を形成するための凸部が5μm〜100μm、第1透明部材周辺溝90を形成するための凸部が300μmの厚さをそれぞれ有しており、中空部60の両面の平坦度が5μm以内に仕上げられている。この金型は、予め160℃〜190℃の範囲の透明樹脂190成形に適した温度に設定しておく。なお、説明の都合上、最厚部の厚さを400μmとしたが、他の厚みを有していてもよい。この場合、100μm〜500μmの厚さであることが好ましい。
In the manufacturing method of this embodiment, first, a resin molding die 180 including an upper mold and a lower mold is prepared in the step shown in FIG. In the resin molding die 180, the thickest part of the cavity is 400 μm, the convex part for forming the
つぎに、図15(b)に示す工程で、先の工程で準備された樹脂成形金型180のゲートから、溶融したエポキシ樹脂等の透明樹脂190を、気泡の巻き込みが防止できる注入速度で金型キャビティー内に注入する。その後、加圧の状態で硬化が終了するまで保持しておく。
Next, in the step shown in FIG. 15B, the
最後に、図15(c)に示す工程で、樹脂成形金型180を開放して、第1透明部材アレー102を取り出す。その後、第1透明部材アレー102と一体の不要なゲート部(図示せず)やエヤーベント部(図示せず)を除去するとともに、中空部60の底面および中空部周囲の外枠65の底面のワックス被膜(図示せず)を琢磨、アッシングまたは溶剤等で除去する。以上のような工程を経ることで、第1透明基材72面上に縦横に第1透明部材22が形成された第1透明部材アレー102が得られる。
Finally, in the step shown in FIG. 15C, the resin molding die 180 is opened and the first
なお、半導体撮像素子アレー242(図16等に示す)を形成する方法は第1の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。 Note that the method of forming the semiconductor image sensor array 242 (shown in FIG. 16 and the like) is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
つぎに、第1透明部材アレー102と半導体撮像素子アレー242とを接着し、個片化する方法について図16(a)〜(g)を参照しながら説明する。図16(a)〜(g)は、第3の実施形態において、第1透明部材アレーと半導体撮像素子アレーとを接着する方法を示す断面図である。
Next, a method of bonding the first
まず、図16(a)に示す工程で、第1の実施形態と同様の方法により、半導体撮像素子アレー242を準備する。
First, in the step shown in FIG. 16A, the semiconductor
つぎに、図16(b)に示す工程で、周辺回路領域35の上に、微細径ノズル(図示せず)で描画方式により適量の紫外線硬化型樹脂接着剤40を塗布する。このとき、例えば樹脂からなる紫外線硬化型接着剤41は、第1透明部材アレー102の外枠65(図14(b)等に示す)の底面の形状に対応するレイアウトで塗布する。また、紫外線硬化型接着剤41の塗布方法は描画方式に限定するものではなく、スクリーン印刷方式やスタンピング方式であってもよい。
Next, in the step shown in FIG. 16B, an appropriate amount of the ultraviolet curable resin adhesive 40 is applied on the
つぎに、図16(c)に示す工程で、第1透明部材アレー102を構成する第1透明部材22の外枠65の底面が、半導体撮像素子アレー242における周辺回路領域35に一致するように位置合わせを行なう。
Next, in the step shown in FIG. 16C, the bottom surface of the
つぎに、図16(d)に示す工程で、第1透明部材アレー102の外枠65を紫外線硬化型接着剤41に接触させた後、第1透明部材アレー102の上方から、描画方式で紫外線硬化型接着剤41が硬化する波長の紫外線を所定時間だけ照射する。なお、紫外線照射は描画方式に限定するものではなく全面照射であってもよい。なお、半導体撮像素子アレー242へ第1透明部材アレー102を接着する工程では、紫外線照射で仮接着を行なった後、加熱で接着剤を最終硬化してもよい。
Next, in the step shown in FIG. 16D, after the
つぎに、図16(e)に示す工程で、第1透明部材アレー102の上方から、アルミナ粉末による研磨やダイヤモンド砥石による研削を行うことにより、第1透明部材アレー102を約100μmの深さ分だけ除去する。これにより、第1透明部材アレー102を個々の第1透明部材22に分離する。このとき、個々の第1透明部材22の上の加工面120は無数のキズで失透している。
Next, in the step shown in FIG. 16 (e), by polishing with alumina powder or grinding with a diamond grindstone from above the first
つぎに、図16(f)に示す工程で、メカニカルもしくはケミカルメカニカルの方法で失透している加工面120を琢磨して鏡面130に仕上げる。このとき、第1透明部材20のうち中空部60の上に位置する部分にディッシング(窪み)が生じたり、第1透明部材22の周囲にダレが生じるのを回避するために適正負荷を選択する。
Next, in the step shown in FIG. 16 (f), the processed
最後に、図16(g)に示す工程で、半導体撮像素子アレー242をダイシングレーン230に沿ってダイシングブレード(図示せず)で切断する。これにより、個片化された本実施形態の半導体撮像装置4に仕上げる。
Finally, in the step shown in FIG. 16G, the semiconductor
その後、図示は省略するが、この半導体撮像装置4の電極50の上にバンプを形成する。そして、半導体撮像装置4を、基板(図示せず)の半導体接続端子(図示せず)にSBB(スタッドバンプボンディング)法やTCB(加熱圧着ボンディング)法で取り付けるか、または半導体撮像装置4を基板上に導電性接着剤等で接着した後、電極50と基板の半導体撮像素子接続端子との間をワイヤーボンドにより金属細線で接続して取り付ける。
Thereafter, although not shown, bumps are formed on the
上述した本実施形態の作製方法によれば、半導体撮像素子をパッケージに収納した半導体撮像装置に比べて小型化が図れるとともに、第1透明部材22を直接半導体撮像素子12に取り付けるために薄型化が実現できる。さらに、安価でバラツキの小さい半導体撮像装置4が得られる。
According to the manufacturing method of the present embodiment described above, the size can be reduced as compared with the semiconductor imaging device in which the semiconductor imaging element is housed in the package, and the first
(第4の実施形態)
以下では、本発明の第4の実施形態にかかる半導体撮像装置について、図17(a)、(b)を参照しながら説明する。図17(a)は、第4の実施形態における半導体撮像装置5の全体構成を示す概略斜視図であり、図17(b)は、図17(a)のH−H線に沿った断面を示す図である。
(Fourth embodiment)
A semiconductor imaging device according to the fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 17 (a) and 17 (b). FIG. 17A is a schematic perspective view illustrating the entire configuration of the
図17(a)、(b)に示すように、本実施形態の半導体撮像装置5において、半導体撮像素子13は、撮像領域30と周辺回路領域35と外部回路との電気信号の授受を行なうための入出力部及び電源部の電極50とを備えている。
As shown in FIGS. 17A and 17B, in the
第1透明部材23は、樹脂成形金型180で成形された透明樹脂190からなり、その一方の面(半導体撮像素子13と接触する側の面)に中空部60を有している。中空部60内における第1透明部材23の底面には、透明接着剤200を挟んで第2透明部材210が接着されている。中空部60の平面寸法は少なくとも半導体撮像素子13の撮像領域30より大きく、かつ高さは撮像領域30の各画素に形成されたマイクロレンズより高く、そして中空部60周囲の外枠65の外形寸法は半導体撮像素子13の電極50の配置領域より小さい形状を有している。
The first
そして、第1透明部材23と半導体撮像素子13における周辺回路領域35とは、紫外線硬化型接着剤41で接着固定されている。
The first
つぎに、各部材の構造について詳細に説明していく。 Next, the structure of each member will be described in detail.
まず、本実施形態の半導体撮像素子13の構成は第1の実施形態で述べた半導体撮像素子10の構成と同様であるので、ここでは詳細説明を省略する。
First, since the configuration of the
また、第1透明部材23は、樹脂成形金型180(図18(a)に示す)で成形された透明樹脂190(図18(b)に示す)からなり、両面が光学平面を有している。第1透明部材23の外形寸法は、電極50の配置領域より半導体撮像素子11の中央側に収まる大きさとする。また、第1透明部材23の下面には、外枠65で囲まれた中空部60が設けられている。
The first
中空部60の底面は光学平面に仕上げられており、かつ、その底面には、光学平面を有するガラス板からなる厚さが230μmの第2透明部材210が、透明接着剤200で接着されている。その寸法は縦横が半導体撮像素子12の撮像領域30より外周に位置する大きさで、高さは撮像領域30内の画素群に形成されたマイクロレンズの高さより高い寸法に形成されている。このとき、第1透明部材23のうち中空部60の外側に位置する面と第2透明部材210の両面とは、高精度に平行となるように形成されている。なお、第1透明部材23の材質としては、熱硬化性エポキシ系樹脂が挙げられるが、本発明では、熱可塑性のアクリル系樹脂であってもよい。また、第2透明部材210の材質は、ウラニウムやトリウム等の放射性元素を含まない高純度ガラスであってもよいし、非晶質の石英やフィルターとしての機能も付加するために特定の結晶面を有する水晶であってもよい。
The bottom surface of the
さらに、紫外線硬化型接着剤41および透明接着剤200は、光反応開始剤を含むアクリル樹脂やエポキシ樹脂からなる。これらは、塗布された後に紫外線を照射することにより固化されたものである。ここでは光硬化型の接着剤を用いたが、マイクロレンズ等周囲の構成物を劣化させない温度範囲で硬化する熱硬化型であってもよい。
Furthermore, the ultraviolet
以上のような構成の撮像機能を有する半導体撮像素子13は、電極50の上にバンプ(図示せず)を形成して、光学系構造体の接続部にSBB(スタッドバンプボンディング)法やTCB(加熱圧着ボンディング)法で取り付けられる。または、半導体撮像素子13を、基板(図示せず)の上に導電性接着剤等で接着した後、電極50と、基板の半導体撮像素子接続端子との間をワイヤーボンドにより金属細線で接続して取り付けられる。
The semiconductor
上述した構造によれば、半導体撮像素子をパッケージに収納した半導体撮像装置に比べて小型化が図れる。さらに、第1透明部材23を透明樹脂190の成形により得ることができ、かつ中空部60の底面に第2透明部材210を接着した状態で、第1透明部材23を直接半導体撮像素子13に取り付けることができるために半導体撮像装置を容易に製造することができる。これにより、半導体撮像素子13の撮像領域30面上での像の変形を防止することができると共に薄型化も実現することができる。
According to the structure described above, the size can be reduced as compared with the semiconductor imaging device in which the semiconductor imaging element is housed in the package. Further, the first
つぎに、本実施形態の半導体撮像装置のうち第1透明部材23を製造する方法について、図18(a)〜(c)を参照しながら説明する。ここでは、図17(a)、(b)に示す第1透明部材23が複数配置する第1透明部材アレー103を製造する方法について説明する。なお、第1透明部材アレー103は、後に、第1透明部材23ごとに切り出されて個片化される。図18(a)〜(e)は、第4の実施形態において第1透明部材アレーを作製する工程を示す断面図である。
Next, a method for manufacturing the first
本実施形態の製造方法では、まず、図18(a)に示す工程で、上型と下型からなる樹脂成形金型180を準備する。樹脂成形金型180では、キャビティーの最厚部が400μm、中空部60を形成するための凸部が200μm〜300μm、第1透明部材周辺溝90を形成するための凸部が300μmの厚さをそれぞれ有しており、中空部60の両面の平坦度が5μm以内に仕上げられている。この金型は、予め160℃〜190℃の範囲の透明樹脂190成形に適した温度に設定しておく。なお、説明の都合上、最厚部の厚さを400μmとしたが、他の厚みを有していてもよい。この場合、100μm〜500μmの厚さであることが好ましい。
In the manufacturing method of the present embodiment, first, in the step shown in FIG. 18A, a resin molding die 180 composed of an upper die and a lower die is prepared. In the resin molding die 180, the thickness of the thickest part of the cavity is 400 μm, the convex part for forming the
つぎに、図18(b)、(c)に示す工程を行うが、これらの工程は図15(b)、(c)に示す工程と同様であるので、その説明を省略する。 Next, the steps shown in FIGS. 18B and 18C are performed. Since these steps are the same as the steps shown in FIGS. 15B and 15C, description thereof will be omitted.
つぎに、図18(d)に示す工程で、第1透明部材アレー103における各第1透明部材23の中空部60の底面に、予め脱気された液状の透明接着剤200を塗布する。
Next, in the step shown in FIG. 18D, a preliminarily degassed liquid
最後に、図18(e)に示す工程で、透明接着剤200の上から、厚さ230μmの第2透明部材210を配置する。そして、透明接着剤200を硬化する前に、40℃〜80℃で低温加熱しながら減圧することにより、第2透明部材210と透明接着剤200との界面および第1透明部材23中空部60底面と透明接着剤200との界面の気泡を除去する。その後、紫外線照射もしくは加熱により透明接着剤200の最終硬化を行なう。このとき、第2透明部材210の厚みは100μm〜280μmの範囲とすることが好ましい。このようにして本実施形態の第1透明部材アレー103が得られる。
Finally, in the step shown in FIG. 18 (e), the second
一方、本実施形態において、半導体撮像素子13に個片化される前の半導体撮像素子アレー243を作製する方法は、第1の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
On the other hand, in the present embodiment, the method for producing the semiconductor
つぎに、第1透明部材アレー103と半導体撮像素子アレー243とを接着し、個片化する方法について図19(a)〜(g)を参照しながら説明する。図19(a)〜(g)は、第4の実施形態において、第1透明部材アレーと半導体撮像素子アレーとを接着する方法を示す断面図である。
Next, a method for bonding the first
まず、図19(a)、(b)に示す工程は、第3の実施形態の図16(a)、(b)に示す工程と同様のためここでは説明を省略する。 First, since the steps shown in FIGS. 19A and 19B are the same as the steps shown in FIGS. 16A and 16B of the third embodiment, description thereof is omitted here.
つぎに、図19(c)に示す工程で、第1透明部材アレー103を構成する第1透明部材23の外枠65の底面が、半導体撮像素子アレー243における周辺回路領域35に一致するように位置合わせを行なう。このとき、第1透明部材23の中空部60の底面上には、第2透明部材210がすでに接着されている。
Next, in the step shown in FIG. 19C, the bottom surface of the
つぎに、図19(d)に示す工程で、第1透明部材アレー103の外枠65を紫外線硬化型接着剤41に接触させた後、第1透明部材アレー103の上方から、描画方式で紫外線硬化型樹脂接着剤41が硬化する波長の紫外線を所定時間だけ照射する。なお、紫外線照射は描画方式に限定するものではなく全面照射であってもよい。また、加熱により接着を行ってもよい。また、紫外線照射で仮接着を行なった後、加熱で接着剤を最終硬化してもよい。
Next, after the
つぎに、図19(e)に示す工程で、第1透明部材アレー103の上方から、アルミナ粉末による研磨やダイヤモンド砥石による研削を行うことにより、第1透明部材アレー103を約100μmの深さ分だけ除去する。これにより、第1透明部材アレー103を個々の第1透明部材23に分離する。このとき、個々の第1透明部材23の上の加工面120は無数のキズで失透している。
Next, in the step shown in FIG. 19 (e), by polishing with alumina powder or grinding with a diamond grindstone from above the first
つぎに、図19(f)に示す工程で、メカニカルもしくはケミカルメカニカルの方法で失透している加工面120を琢磨して鏡面130に仕上げる。このとき、第1透明部材20のうち中空部60の上に位置する部分にディッシング(窪み)が生じたり、第1透明部材22の周囲にダレが生じるのを回避するために適正負荷を選択する。
Next, in the step shown in FIG. 19 (f), the
最後に、図19(g)に示す工程で、半導体撮像素子アレー243をダイシングレーン230に沿ってダイシングブレード(図示せず)で切断する。これにより、個片化された本実施形態の半導体撮像装置5に仕上げる。
Finally, in the step shown in FIG. 19G, the semiconductor
その後、図示は省略するが、この半導体撮像装置5の電極50の上にバンプを形成する。そして、半導体撮像装置5を、基板(図示せず)の半導体接続端子(図示せず)にSBB(スタッドバンプボンディング)法やTCB(加熱圧着ボンディング)法で取り付けるか、または半導体撮像装置5を基板上に導電性接着剤等で接着した後、電極50と基板の半導体撮像素子接続端子との間をワイヤーボンドにより金属細線で接続して取り付ける。
Thereafter, although not shown, bumps are formed on the
上述した本実施形態の半導体撮像装置5の作製方法によれば、半導体撮像素子をパッケージに収納した半導体撮像装置に比べて小型化を図ることができる。さらに、第1透明部材23を透明樹脂190の成形により得ることができ、かつ中空部60の底面に第2透明部材210を接着した状態で第1透明部材23を直接半導体撮像素子13に取り付けることができるために、半導体撮像装置を容易に製造することができる。これにより、半導体撮像素子13の撮像領域30面上での像の変形を防止することができると共に、薄型化も実現することができる。
According to the manufacturing method of the
(第5の実施形態)
以下では、本発明の第5の実施形態にかかる半導体撮像装置について、図20を参照しながら説明する。図20(a)は、第5の実施形態における半導体撮像装置の形状を説明するための概略平面図であり、図20(b)は、図20(a)のJ−J線に沿った断面を示す図である。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a semiconductor imaging device according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 20A is a schematic plan view for explaining the shape of the semiconductor imaging device according to the fifth embodiment, and FIG. 20B is a cross section taken along the line JJ of FIG. FIG.
図20(a)、(b)に示すように、本実施形態の半導体撮像装置6において、半導体撮像素子14は、撮像領域30と周辺回路領域35と外部回路との電気信号の授受を行なうための入出力部及び電源部の電極50とを備えている。各構成部材の構造および材質は第1の実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。そして、本実施形態では、第1透明部材24の外枠65が、先細りの断面形状を有している。これにより、半導体撮像素子14の狭い領域にも接着できるようになる。第1透明部材24のうちそれ以外の構造および材質は第1の実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。
As shown in FIGS. 20A and 20B, in the
本実施形態の半導体撮像素子アレー244の作製方法も第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。 Since the manufacturing method of the semiconductor image sensor array 244 of this embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
つぎに、本実施形態の半導体撮像装置のうち第1透明部材24を製造する方法について図21(a)、(b)を参照しながら説明する。図21(a)、(b)は、第5の実施形態において第1透明部材アレーを形成する工程を示す断面図である。
Next, a method for manufacturing the first
まず、図21(a)に示す工程で、フッ酸混液のエッチング液を用いてウェットエッチングを行う。これにより、第1透明基材73のうち各中空部60の周囲に位置する部分に、深さ250μm〜300μmの第1透明部材周辺溝90を形成する。なお、本工程は、途中までウエットエッチングで行なった後、仕上げをドライエッチングで行なってもよい。
First, in the step shown in FIG. 21A, wet etching is performed using an etching solution of a hydrofluoric acid mixed solution. Thereby, the 1st transparent member periphery groove |
最後に、図21(b)に示す工程で、第1透明基材73の両面のフォトレジスト80a、80bを除去液やアッシングにより除去する。以上のような工程を経ることで、外枠65底面の幅が狭い第1透明部材24が配置する第1透明部材アレー104が得られる。
Finally, in the step shown in FIG. 21B, the
上述のような半導体撮像素子アレー244と第1透明部材アレー104を接着し、個片化する方法は第1の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。 Since the method for bonding the semiconductor image pickup device array 244 and the first transparent member array 104 as described above into pieces is the same as that in the first embodiment, description thereof is omitted.
個片化された半導体撮像装置6は、電極50の上にバンプを形成して光学系構造体の接続部にSBB(スタッドバンプボンディング)法やTCB(加熱圧着ボンディング)法で取り付けるか、もしくは半導体撮像素子14を基板上に導電性接着剤等で接着した後、電極50と基板の半導体撮像素子接続端子との間をワイヤーボンドにより金属細線で接続して取り付けてもよい。
The separated
なお、ここでは第1透明部材24の周辺に形成される第1透明部材周辺溝90の側壁に傾斜を設ける手段として、第1透明基材73のガラスにウェットエッチング加工を適用した方法を説明した。しかしながら、本発明では、図15(a)等に示す樹脂成形金型180の型に第1透明部材24の傾斜を形成するための傾斜を設け、そのような樹脂成形金型180に透明樹脂を流し込むことにより、第1透明部材24を形成してもよい。
Here, as a means for providing an inclination to the side wall of the first transparent member
また、半導体撮像素子アレー244と第1透明部材アレー104とを接着する際には、紫外線照射で仮接着を行なった後、加熱で接着剤を最終硬化してもよい。さらに、第1透明部材アレー104の個片化の際には、エネルギーの適正化を行って下層の半導体撮像素子14表面にダメージを与えないレーザー光線を使用してもよい。
Further, when the semiconductor imaging element array 244 and the first transparent member array 104 are bonded, the adhesive may be finally cured by heating after temporary bonding with ultraviolet irradiation. Furthermore, when the first transparent member array 104 is singulated, a laser beam that does not damage the surface of the lower
上述した本実施形態の作製方法によれば、半導体撮像素子をパッケージに収納した半導体撮像装置に比べて小型化が図れるとともに第1、透明部材24を直接半導体撮像素子14に取り付けるために薄型化を実現することができる。かつ、第1透明部材24の外枠底面の幅を狭くできるため半導体撮像素子14の面積を一層小さくできる。さらに安価でバラツキの小さい半導体撮像装置6が得られる。
According to the manufacturing method of the present embodiment described above, the size can be reduced as compared with the semiconductor imaging device in which the semiconductor imaging element is housed in the package, and the first and the
(第6の実施形態)
以下では、本発明の第6の実施形態にかかる半導体撮像装置について、図22(a)、(b)を参照しながら説明する。図22(a)は、第6の実施形態における半導体撮像装置の形状を説明するための概略平面図であり、図22(b)は、図22(a)のK−K線に沿った断面を示す図である。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, a semiconductor imaging device according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 22 (a) and 22 (b). FIG. 22A is a schematic plan view for explaining the shape of the semiconductor imaging device according to the sixth embodiment, and FIG. 22B is a cross-sectional view taken along the line KK in FIG. FIG.
図22(a)、(b)に示すように、本実施形態の半導体撮像装置7は、半導体撮像素子15は、第1透明部材25と、紫外線硬化型樹脂接着剤40とを有する。これら各構成部材の構造および材質はともに第1の実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。
As shown in FIGS. 22A and 22B, in the
そして、半導体撮像素子15が複数配置する半導体撮像素子アレー245の作製方法も第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。
A method for manufacturing the semiconductor image sensor array 245 in which a plurality of
本実施形態では、半導体撮像素子アレー245に接着する第1透明部材アレー105を構成する複数の各第1透明部材25の周辺に形成される第1透明部材周辺溝90(図21(f)等に示す)に代わって、第1透明部材周辺溝90の両側の側壁形成ラインに該当するライン上をダイシング法により15μm〜30μmの厚みのダイシングブレード250で深さ250μm〜300μmまで除去することにより、ハーフカット溝を形成する。または、第1透明部材周辺溝90の幅と同様の厚みのダイシングブレード250で深さ250μm〜300μmの深さのハーフカット溝を形成してもよい。以下に、その形成方法について図23(a)〜(g)を参照しながら説明する。
In the present embodiment, the first transparent member
図23(a)〜(g)は、第6の実施形態において、第1透明部材が複数配置する第1透明部材アレー105を作製する工程を示す断面図である。なお、図23(a)〜図23(e)に示す作製工程は第1の実施形態の図3(a)〜(e)に示す工程と同様であるため、その説明を省略する。
FIGS. 23A to 23G are cross-sectional views showing a process of producing a first
本実施形態の製造方法では、図3(a)〜(e)に示す工程を行った後に、図23(f)に示す工程で、フォトレジスト80aの上から、第1透明部材アレー105の側壁形成ラインに該当するライン上を、ダイシング法により深さ250μm〜300μmまで切断し、ハーフカット溝を形成する。このダイシングには、15μm〜30μmの厚みのダイシングブレード250を用いる。このときダイシング中のガラス切削屑を切断部冷却水流で除去できる場合は、切削面側のフォトレジスト80aは塗布してなくてもよい。
In the manufacturing method of the present embodiment, after performing the steps shown in FIGS. 3A to 3E, the side walls of the first
最後に、図23(g)に示す工程で、両面のフォトレジスト80a、80bを除去液もしくはアッシングで除去する。以上のような工程を経ることで第1透明基材74面上に縦横に第1透明部材25が形成された第1透明部材アレー105が得られる。
Finally, in the step shown in FIG. 23G, the
上記のような半導体撮像素子アレー245と第1透明部材アレー105とを接着し、個片化する工程は、第1の実施形態の図6(a)〜(g)に示す工程と同様であるため、その図示および説明を省略する。
The process of bonding the semiconductor imaging element array 245 and the first
個片化された半導体撮像装置7は、電極50の上にバンプを形成して光学系構造体の接続部にSBB(スタッドバンプボンディング)法やTCB(加熱圧着ボンディング)法で取り付けるか、もしくは半導体撮像素子15を基板上に導電性接着剤等で接着した後、電極50と基板の半導体撮像素子接続端子との間をワイヤーボンドにより金属細線で接続して取り付けてもよい。
The separated
また、半導体撮像素子アレー245と第1透明部材アレー105とは、紫外線照射で仮接着を行なった後、加熱で接着剤を最終硬化することにより接着してもよい。さらに、第1透明部材アレー105の個片化に、エネルギーの適正化を行って下層の半導体撮像素子15表面にダメージを与えないレーザー光線を使用してもよい。
Further, the semiconductor imaging element array 245 and the first
上述した本実施形態の作製方法によれば、半導体撮像素子をパッケージに収納した半導体撮像装置に比べて小型化が図れるとともに第1、透明部材25を直接半導体撮像素子15に取り付けるために薄型化が実現できる。かつ第1透明部材25の外枠底面の幅を狭くできるため、半導体撮像素子15の面積を一層小さくできる。さらに安価でバラツキの小さい半導体撮像装置7が得られる。
According to the manufacturing method of the present embodiment described above, the size can be reduced as compared with the semiconductor imaging device in which the semiconductor imaging element is housed in the package, and the first and the
なお、本発明の各構成材料としては、第1の実施形態から第6の実施形態までの説明で述べたものに限定されずに、各構成材料として本発明の目的を実現するために必要とする機能ないしは性質を有するものであれば、公知の材料のなかから任意に適用しうることは勿論である。 The constituent materials of the present invention are not limited to those described in the description from the first embodiment to the sixth embodiment, and are necessary for realizing the object of the present invention as each constituent material. Of course, any known material can be applied as long as it has a function or property.
本発明の半導体撮像装置の製造方法では、防塵用光学部材の作製と半導体撮像素子アレーへの接着とを一括して行うことができる。また、この方法により作製された半導体撮像装置は、小型および薄型化が可能であるだけでなく、製造方法の簡略化による低コスト化を実現することができ、ディジタルカメラや携帯電話等への利用可能性は高い。 In the manufacturing method of the semiconductor imaging device of the present invention, the production of the dust-proof optical member and the adhesion to the semiconductor imaging device array can be performed in a lump. In addition, the semiconductor imaging device manufactured by this method can be reduced in size and thickness, and can be manufactured at a low cost by simplifying the manufacturing method. The possibility is high.
1〜7 半導体撮像装置
10〜15 半導体撮像素子
20〜25 第1透明部材
30 撮像領域
35 周辺回路領域
40、41 紫外線硬化型接着剤
50 電極
60 中空部
65 外枠
70〜74 第1透明基材
80a、80b フォトレジスト
90 第1透明部材周辺溝
100〜105 第1透明部材アレー
110、111 半導体基板
120 加工面
130 鏡面
150 ソルダーペースト
160 第1金属層
170 第2金属層
180 樹脂成形金型
190 透明樹脂
200 透明接着剤
210 第2透明部材
230 ダイシングレーン
240〜245 半導体撮像素子アレー
1-7 Semiconductor imaging device
10-15 Semiconductor image sensor
20-25 First transparent member
30 Imaging area
35 Peripheral circuit area
40, 41 UV curable adhesive
50 electrodes
60 hollow part
65 outer frame
70-74 first transparent substrate
80a, 80b photoresist
90 1st transparent member peripheral groove | channel 100-105 1st
Claims (14)
前記透明部材は、前記半導体撮像素子と対向する面側に、前記撮像領域より大きな平面形状で、かつ前記マイクロレンズに接触しない高さの中空部を有するとともに、前記周辺回路領域より小さい外形を有し、
前記半導体撮像素子における前記撮像領域の上に前記中空部が配置するように前記半導体撮像素子と前記透明部材とが接着されている半導体撮像装置。 A semiconductor imaging device having an imaging region, a peripheral circuit region, and an electrode region, and having a plurality of microlenses in the imaging region; and a transparent member covering the imaging region in the semiconductor imaging device;
The transparent member has a hollow portion having a planar shape larger than the imaging region and a height not contacting the microlens on the surface facing the semiconductor imaging device, and has an outer shape smaller than the peripheral circuit region. And
A semiconductor imaging device in which the semiconductor imaging device and the transparent member are bonded so that the hollow portion is disposed on the imaging region of the semiconductor imaging device.
中空部と、前記中空部の外周領域に配置する外枠部とを有する透明部材が、前記中空部と同じ面に設けられた分離用溝によって区切られて、複数個配置する透明部材アレーを作製する工程(b)と、
前記工程(a)および(b)の後に、前記半導体撮像素子アレーにおける前記周辺回路領域と、前記透明部材アレーにおける前記外枠部とを接着固定する工程(c)と、
前記工程(c)の後に、前記透明部材アレーを、前記中空部および前記分離溝が設けられた面とは反対側から、前記分離用溝が露出する厚さまで除去することにより、前記透明部材を個々に分離する工程(d)と、
前記工程(d)の後に、前記透明部材の加工面を鏡面化する工程(e)と、
前記工程(d)の後に、前記半導体撮像素子アレーの前記ダイシングレーンをダイシングして、前記透明部材が接着固定された前記半導体撮像素子をそれぞれ個片に分割する工程(f)とを備える半導体撮像装置の製造方法。 A semiconductor imaging device having an imaging region in which a plurality of microlenses are formed, a peripheral circuit region disposed on the outer periphery of the imaging region, and an electrode region disposed on the outer periphery of the peripheral circuit region is a semiconductor across a dicing lane. A step (a) of producing a plurality of semiconductor image sensor arrays arranged on a substrate;
A transparent member array in which a transparent member having a hollow portion and an outer frame portion disposed in an outer peripheral region of the hollow portion is separated by a separation groove provided on the same surface as the hollow portion is manufactured. Step (b) to perform,
After the steps (a) and (b), a step (c) of bonding and fixing the peripheral circuit region in the semiconductor image sensor array and the outer frame portion in the transparent member array;
After the step (c), the transparent member array is removed from the side opposite to the surface on which the hollow portion and the separation groove are provided to a thickness at which the separation groove is exposed. A step (d) of individual separation;
After the step (d), a step (e) of mirroring the processed surface of the transparent member;
After the step (d), the semiconductor imaging device includes the step (f) of dicing the dicing lane of the semiconductor imaging device array and dividing the semiconductor imaging device to which the transparent member is bonded and fixed into individual pieces. Device manufacturing method.
前記工程(c)では、前記接着層により前記接着固定を行う請求項6に記載の半導体撮像装置の製造方法。 After the step (a) and before the step (c), further comprising a step of forming an adhesive layer on the peripheral circuit region in the semiconductor imaging device array,
The method of manufacturing a semiconductor imaging device according to claim 6, wherein in the step (c), the adhesive fixing is performed by the adhesive layer.
前記工程(c)では、前記第1金属層と前記第2金属層との間をハンダにより接合することにより、前記接着固定を行う請求項9に記載の半導体撮像装置の製造方法。 After the step (a) and before the step (c), a second metal layer is formed on the peripheral circuit region in the semiconductor image sensor array,
10. The method of manufacturing a semiconductor imaging device according to claim 9, wherein in the step (c), the adhesive fixing is performed by joining the first metal layer and the second metal layer with solder.
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