JP2008010535A - 固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】カバーガラスと基板との間の空間をなくすことで耐湿性を向上させる。
【解決手段】シリコンウエハ30の素子形成領域32の上面にフォトダイオード13を形成した後、フォトダイオード13の上面に平坦化層14、カラーフイルタ15を積層する。シリコンウエハ30の上面に、スクライブライン31と、素子形成領域32に跨る溝34をスクライブライン31に沿って形成した後、SiO2をシリコンウエハ30の上面に堆積させることでガラス層40を形成する。ガラス層40を形成した後、入出力パッド16を露呈させる開口をエッチングにて形成し、開口内にバンプ21を形成する。その後、ガラス層40の上面で、フォトダイオード13に対応する箇所にマイクロレンズ20を形成した後、スクライブライン31に沿って、シリコンウエハ30を切断する。
【選択図】図5
【解決手段】シリコンウエハ30の素子形成領域32の上面にフォトダイオード13を形成した後、フォトダイオード13の上面に平坦化層14、カラーフイルタ15を積層する。シリコンウエハ30の上面に、スクライブライン31と、素子形成領域32に跨る溝34をスクライブライン31に沿って形成した後、SiO2をシリコンウエハ30の上面に堆積させることでガラス層40を形成する。ガラス層40を形成した後、入出力パッド16を露呈させる開口をエッチングにて形成し、開口内にバンプ21を形成する。その後、ガラス層40の上面で、フォトダイオード13に対応する箇所にマイクロレンズ20を形成した後、スクライブライン31に沿って、シリコンウエハ30を切断する。
【選択図】図5
Description
本発明は、複数の光電変換素子が配設されたウエハ基板の上面が透明なカバープレートで被覆された固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法に関するものである。
近年、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどに用いられる固体撮像装置は、これらカメラの小型化及び高性能化に伴って、小型化及び高性能化が要求されている。また、最近では、携帯電話機や携帯型情報端末機などにも固体撮像装置が組み込まれており、小型化及び高性能化された固体撮像装置の需要が高まっている。このような固体撮像装置は、例えばセラミック製のパッケージ本体と、このパッケージ本体に設けられた開口部を覆うカバーガラス(カバープレート)とから構成されたパッケージの内部に、イメージセンサチップが収納されるパッケージタイプのものや、外部接続端子が設けられたイメージセンサチップ自体にカバーガラスを取り付けることで、イメージセンサチップの受光部を被覆(封止)するタイプなどが挙げられる(例えば特許文献1等)。
特開2005−136143号公報
このようなカバーガラスは、パッケージ本体やイメージセンサチップに接着剤等によって固着されることで、イメージセンサチップ自体、或いはイメージセンサチップの受光部を気密保持することが一般的である。しかしながら、このように接着剤を用いてカバーガラスを固着する場合には、カバーガラスとパッケージ本体との接合面や、カバーガラスとイメージセンサチップとの接合面に生じる隙間や、カバーガラスを固着するために使用された接着剤からパッケージの内部やイメージセンサチップの受光面が配置される空間に水分が流入してしまうことがある。このように水分が流入すると、受光部の表面、或いはカバーガラスの下面に結露が発生することから、固体撮像装置の長期的な信頼性を確保することができないという問題がある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、カバーガラスと基板との間の空間をなくすことで耐湿性を向上させることができるようにした固体撮像装置を提供する。
上記課題を解決するために、本発明の固体撮像装置は、複数の光電変換素子と該光電変換素子のそれぞれに接続される電極とが配設されたウエハ基板の上面を透明なカバープレートによって被覆し、前記カバープレートの上面で、前記複数の光電変換素子のそれぞれに対応する位置に凸状のマイクロレンズが形成された固体撮像装置であって、前記カバープレートは、前記ウエハ基板の側面の少なくとも一部を被覆するように形成されるとともに、前記カバープレートの上面であって、前記マイクロレンズの外周部に前記電極を露呈する開口が形成されることを特徴とする。
また、前記カバープレートと前記光電変換素子との間であって、前記光電変換素子に対応する位置に、単色、或いは多色のカラーフイルタが配設されていることを特徴とする。
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子に接続される電極とが形成される素子形成領域を複数備えたウエハの上面で、前記素子形成領域の境界線となる位置に溝を形成する工程と、前記ウエハの上面で、前記複数の光電変換素子、電極及び溝を被覆するようにガラス層を形成する工程と、前記ガラス層の上面で、前記電極に対応する位置に開口を形成する工程と、前記ガラス層の上面にマイクロレンズを形成する工程と、前記ウエハを前記境界線に沿って切断することで前記素子形成領域毎に切り分ける工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、複数の光電変換素子と該光電変換素子のそれぞれに接続される電極とが配設されたウエハ基板の上面を透明なカバープレートによって被覆し、前記カバープレートの上面で、前記複数の光電変換素子のそれぞれに対応する位置に凸状のマイクロレンズが形成された固体撮像装置であって、前記カバープレートは、前記ウエハ基板の側面の少なくとも一部を被覆するように形成されるとともに、前記カバープレートの上面であって、前記マイクロレンズの外周部に前記電極を露呈する開口が形成されるから、光電変換素子の上面をカバープレートで覆うことで、ウエハ基板上に配設される光電変換素子の耐湿性を向上させることができる。また、電極のみを露呈することになるから、ボンディング作業を容易にすることが可能となる。
また、前記カバープレートと前記光電変換素子との間であって、前記光電変換素子に対応する位置に、単色、或いは多色のカラーフイルタが配設されているから、装置自体の小型化に寄与することができる。
図1は、本発明を実施した固体撮像装置10の外観の構成を示す斜視図、図2は、固体撮像装置の断面図である。固体撮像装置10は略矩形状から構成されている。この固体撮像装置10は、ウエハ基板12の上面に、複数のフォトダイオード(光電変換素子)13が例えばm(m=2,3,・・・)×n(n=2,3,・・・)のマトリクス状に形成され、これらフォトダイオード13の上面に、遮光膜や、配線などが封止された透明な平坦化層14が設けられている。この平坦化層14の上部には、カラーフイルタ15が配置されている。このカラーフイルタ15は、R色、G色、B色のフイルタが、各フォトダイオード13の上面に位置するようにマトリクス状に配置されている。この平坦化層14の上面で、その端部には、平坦化層14によって封止された配線と接続される入出力パッド16が設けられている。
このウエハ基板12の上面は、カバーガラス17で被覆される。カバーガラス17は、ウエハ基板12の上面及び側面の一部を被覆し、ウエハ基板12の上面に設けられるフォトダイオード13の耐湿性を向上させるために設けられている。このカバーガラス17は、ウエハ基板12の上面に配設されている。このカバーガラス17の側縁部は、下方に延出されており、その延出された箇所が、ウエハ基板12の外周縁部を被覆する。これにより、カバーガラス17によって、ウエハ基板12の上面、及び側面の一部が被覆される。このカバーガラス17の上面には、複数のマイクロレンズ20がマトリクス状に配設されており、そのそれぞれのマイクロレンズ20の光軸上にウエハ基板12に形成されたフォトダイオード13が位置する。また、カバーガラス17の上面には、開口50(図4参照)が設けられている。この開口50は、マイクロレンズ20の外周であって、カバーガラス17の短手方向に沿って形成されている。この開口50は、ウエハ基板12の上面に固着される入出力パッド16に対応する位置に設けられ、入出力パッド16の上面に形成されたバンプ21の上端部が露呈される。
このような固体撮像装置10は、以下のようにして製造される。図3(a)に示すように、シリコンウエハ30は平板状に形成され、また、例えば格子状に設定されるスクライブライン31によって、複数の素子形成領域32に区画されている。この複数の素子形成領域32のそれぞれに、フォトダイオード13を形成する。そして、シリコンウエハ30の上面に、各フォトダイオードと接続される配線や遮蔽膜を形成し、それら上部を平坦化層14によって封止する。この平坦化層14の上面であって、その両端部に、平坦化層14に封止された配線と接続される入出力パッド16を形成した後、平坦化層14の上面中央に、カラーフイルタ15を固着する。これにより、フォトダイオード13、平坦化層14、カラーフイルタ15が積層された状態となる。
図3(b)に示すように、カラーフイルタ15が固着されたシリコンウエハ30の上面にレジストを塗布してレジストマスク33を形成する。この際、スクライブライン31及び素子形成領域32の周縁部に跨る箇所に対してはレジストマスク33を形成しない。その後、エッチング処理を行うことでシリコンウエハ30の上面に、スクライブライン31と素子形成領域32の周縁部とに跨る溝34が、スクライブライン31に沿って格子状に形成される。
シリコンウエハ30の上面に溝34を形成した後、レジストマスク33をシリコンウエハ30の上面から除去する。レジストマスク33を除去した後、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)装置を用いてシリコンウエハ30の上面にガラス層40を形成させる。なお、このCVD装置については周知であるため、その詳細は記載しないが、例えばSi,O2を含むガスに、熱や光によってエネルギーを与えたり、高周波でプラズマ化したりすることにより、シリコンウエハ30上にSiO2を吸着させ堆積させる装置である。これにより、シリコンウエハ30の上面にガラス層40が形成され、素子形成領域32の上面に形成されたフォトダイオード13、平坦化層14、カラーフイルタ15が積層された状態で封止される(図3(c)参照)。なお、ガラス層40としては、シリコンウエハ30と熱膨張係数が近く、また、低アルカリ溶出、低α線放出であるものが望ましい。
CVD装置によってシリコンウエハ30の上面に形成されるガラス層40の上面には、シリコンウエハ30の上面に設けられた格子状の溝34に沿って、凹み41が形成されている。これにより、ガラス層40の上面をCMP(Chemical Mechanical Polishing)装置を用いて研磨し、平坦化する。なお、CMP装置自体は周知であるため、CMP装置の構成等については、その説明を省略する。このCMP装置を使用することによって、ガラス層40の上面が図3(c)に示す点線42の位置まで研磨され、ガラス層40の上面が平坦化される(図3(d)参照)。なお、このガラス層40は、その厚みが20μm以下となるように、CMP装置によって研磨される。このようにガラス層40の上面を平坦化することで後述するレジストマスク45を塗布しやすくさせるとともに、このガラス層40によって、シリコンウエハ30の素子形成領域32の上面に形成されたフォトダイオード13や、カラーフイルタ15等を保護することができる。
図4(a)に示すように、CMP装置によってガラス層40が研磨された後、ガラス層40の上面にレジストマスク45を形成する。なお、このレジストマスク45は、ガラス層40の上面で、入出力パッド16に対応する箇所を除く部分に形成される。このレジストマスク45の形成後、エッチング処理が行われ、レジストマスク45が形成されていない箇所が除去される。これにより、ガラス層40の上面に、入出力パッド16に対応する箇所に開口50が形成される(図4(b)参照)。ガラス層40の上面に開口50が形成されることで、入出力パッド16が開口50を介して露呈される。このエッチング処理の後、開口50から露呈された入出力パッド16の上面に、例えばAlを用いてバンプ21を形成する(図4(c)参照)。これにより、開口50の内部にバンプ21が形成される。このバンプ21の上面は、開口50から突出する(ガラス層40の上面から突出する)ように形成しても、ガラス層40の上面と同一面となるように形成してもよい。
バンプ21を形成した後、ガラス層40の上面にマイクロレンズ20が形成される。まず、CVD装置を用いて、ガラス層40の上部にSiO2を堆積させることで、ガラス層40の上面にマイクロレンズ作成用のガラス層55を形成させる(図4(d)参照)。その後、CMP装置を用いて、ガラス層55の上面を研磨し、平坦化する。
図5(a)〜(c)に示すように、ガラス層55の上面を平坦化した後、レジスト転写を行ってガラス層55の上面にレジスト膜60を塗布し、レジスト膜60を加熱変形させる。この加熱変形によってレジスト膜60が溶解し、レジスト膜60の形状が、その表面張力によって略球面状となる。その後、レジスト膜60と、ガラス層55のエッチング速度が等しくなる条件下でレジスト膜60と、ガラス層55とを連続ドライエッチングする。そして、レジスト膜60が完全に消失するまでガラス層55をオーバーエッチングすると、略球面状のマイクロレンズ20が形成される。このとき、バンプ21の上面がガラス層40の上面と同一面となるように、或いはバンプ21の上端部がガラス層40の上面から突出するようにエッチング処理される。最後に、シリコンウエハ30の裏面を例えば図5(b)に示す点線65の位置まで削った後、ダイシングブレードを用いてスクライブライン31に沿ってシリコンウエハ30を切断し、素子形成領域32毎に切り分ける。これにより、上面及び側面の一部がカバーガラス17によって被覆された固体撮像装置10が完成する。固体撮像装置10において、ウエハ基板12の上面及び側面の一部がカバーガラス17によって被覆されることで、ウエハ基板12とカバーガラス17との間に中空空間の発生を防止できるので、固体撮像装置の耐湿性を向上させることができる。
本実施形態では、CVD装置を用いてガラス層40を形成しているが、これに限定する必要はなく、例えばシリコンウエハの上面にゲル状ガラス膜を作成した後、ゲル状ガラス膜の上面に熱可塑性有機平坦膜を形成し、熱可塑製遊技平坦膜と、ゲル状ガラス膜とを連続ドライエッチングすることで、ガラス層をシリコンウエハの上面に形成することも可能である。
本実施形態では、スクライブラインに沿った溝をエッチングにより形成したが、これに限定する必要はなく、例えばダイシングブレードやレーザダイジングを用いて溝を形成してもよい。
本実施形態では、ウエハ基板の上面及び側面の一部がカバーガラスによって被覆された固体撮像装置の例を取り上げたが、これに限定する必要はなく、例えばウエハ基板の上面、及び側面全てがカバーガラスによって被覆されていてもよい。この場合、シリコンウエハの裏面を溝の底面まで削るようにする。また、これに加えて、ウエハ基板の裏面もカバーガラスで覆うことも可能である。この場合、シリコンウエハの上面にガラス層を形成し、シリコンウエハの裏面をシリコンウエハの上面に設けられた溝の底面まで削った後、シリコンウエハの裏面にガラス層を形成する。シリコンウエハの裏面にガラス層を形成した後、スクライブラインに沿ってシリコンウエハを切断し、素子形成領域毎に切り分ける。これにより、固体撮像装置全体がカバーガラスによって被覆される。
本実施形態では、カバーガラスの上面に設けられる開口内にバンプを設けた実施形態としているが、入出力パッドを開口から露呈した、つまり、開口内にバンプを形成しない形態であってもよい。
10 固体撮像装置
12 ウエハ基板
13 フォトダイオード(光電変換素子)
15 カラーフイルタ
16 入出力パッド(電極)
17 カバーガラス(カバープレート)
20 マイクロレンズ
30 シリコンウエハ
31 スクライブライン
32 素子形成領域
34 溝
40 ガラス層
50 開口
12 ウエハ基板
13 フォトダイオード(光電変換素子)
15 カラーフイルタ
16 入出力パッド(電極)
17 カバーガラス(カバープレート)
20 マイクロレンズ
30 シリコンウエハ
31 スクライブライン
32 素子形成領域
34 溝
40 ガラス層
50 開口
Claims (3)
- 複数の光電変換素子と該光電変換素子のそれぞれに接続される電極とが配設されたウエハ基板の上面を透明なカバープレートによって被覆し、前記カバープレートの上面で、前記複数の光電変換素子のそれぞれに対応する位置に凸状のマイクロレンズが形成された固体撮像装置であって、
前記カバープレートは、前記ウエハ基板の側面の少なくとも一部を被覆するように形成されるとともに、前記カバープレートの上面であって、前記マイクロレンズの外周部に前記電極を露呈する開口が形成されることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記カバープレートと前記光電変換素子との間であって、前記光電変換素子に対応する位置に、単色、或いは多色のカラーフイルタが配設されていることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子に接続される電極とが形成される素子形成領域を複数備えたウエハの上面で、前記素子形成領域の境界線となる位置に溝を形成する工程と、前記ウエハの上面で、前記複数の光電変換素子、電極及び溝を被覆するようにガラス層を形成する工程と、前記ガラス層の上面で、前記電極に対応する位置に開口を形成する工程と、前記ガラス層の上面にマイクロレンズを形成する工程と、前記ウエハを前記境界線に沿って切断することで前記素子形成領域毎に切り分ける工程と、を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP2006177703A JP2008010535A (ja) | 2006-06-28 | 2006-06-28 | 固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2010082464A1 (ja) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | パナソニック株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
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2006
- 2006-06-28 JP JP2006177703A patent/JP2008010535A/ja active Pending
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WO2010082464A1 (ja) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | パナソニック株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2010166004A (ja) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Panasonic Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
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