JP2008117918A

JP2008117918A - 固体撮像装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2008117918A
Application number: JP2006299333A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Yamamoto; 克己山本
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-05-22
Anticipated expiration: 2026-11-02
Also published as: CN101366118B; CN101366118A; JP5061579B2

Abstract

【課題】製造工程において大きな圧力が加わった際にも、充分な強度を有し、固体撮像素子ウエハーとガラス基板との間の距離を均一に維持することの可能な構造を有する固体撮像装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】固体撮像素子チップと、この固体撮像素子チップの受光面に対向して配置された透明板と、前記固体撮像素子チップ及び透明板の間の間隔を一定に保持するために、前記固体撮像素子チップの受光面の周辺部に枠状に配置されたスペーサと、前記固体撮像素子チップ及び透明板の間の空隙の周縁を封止する接着層とを具備する固体撮像装置において、前記スペーサは、複数個の隔壁からなることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に係り、特に、製造時におけるウエハとガラス基板の距離を一定に保持することの可能な固体撮像装置及びその製造方法に関する。

近年、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いたデジタルカメラやビデオカメラが普及しているが、この固体撮像素子をＣＳＰ（チップサイズパッケージ）方式を用いて更に小型化する技術が開発されている。このような小型固体撮像素子は、携帯電話等の小型・軽量・薄型化が望まれる電子機器に内蔵するのに好適である。

小型固体撮像素子は、受光面に多数のマイクロレンズを設けた固体撮像素子チップと赤外カット透明ガラス板とが、間に一定の距離を維持するためのスペーサを介在させて、対向して配置され、間隙部周縁が接着剤で封止された構造を有する（例えば、特許文献１参照）。

このように構成される小型固体撮像素子は、固体撮像素子チップが多面付けされている固体撮像素子ウエハと赤外カット透明ガラス基板を、間にスペーサを介在させて貼り合せた後、固体撮像素子ウエハの裏面を研磨して、その厚さを３０〜１００μｍ程度にし、次いで固体撮像素子チップごとに切断することにより製造される。

この場合、固体撮像素子ウエハと赤外カット透明ガラス基板との間の距離は、スペーサの高さにより規定され、これを２０〜３０ｃｍの径のウエハ全面で均一にする必要がある。しかし、従来のスペーサでは、貼り合せの際に赤外カット透明ガラス基板の上から圧力を加えると、容易に圧縮されて、その距離をウエハ全面において均一に維持することができないという問題がある。
特開２００２−３２９８５２号公報

本発明は、以上のような事情の下になされ、製造工程において大きな圧力が加わった際にも、充分な強度を有し、固体撮像素子ウエハとガラス基板との間の距離を均一に維持することの可能な構造を有する固体撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、固体撮像素子チップと、この固体撮像素子チップの受光面に対向して配置された透明板と、前記固体撮像素子チップ及び透明板の間の間隔を一定に保持するために、前記固体撮像素子チップの受光面の周辺部に枠状に配置されたスペーサと、前記固体撮像素子チップ及び透明板の間の空隙の周縁を封止する接着層とを具備する固体撮像装置において、前記スペーサは、複数個の隔壁からなることを特徴とする固体撮像装置を提供する。

このような固体撮像装置において、スペーサは、３つの隔壁からなるものとすることができる。

本発明の第２の態様は、上述した固体撮像装置の製造方法であって、複数の固体撮像素子チップが設けられた固体撮像素子ウエハと透明基板の少なくともいずれか一方の、個々の固体撮像素子チップの周辺部又はそれに対応する位置に、スペーサを構成する高さの異なる複数個の枠状の隔壁を形成する工程、前記固体撮像素子ウエハと透明基板を、前記複数個の隔壁を間に介在させた状態で、前記ウエハ上の個々の固体撮像素子チップの周縁部に設けられた接着剤層を介して貼り合せる工程、及び前記貼り合された構造を固体撮像素子チップごとに切断する工程を具備することを特徴とする固体撮像装置の製造方法を提供する。

このような固体撮像装置の製造方法の製造方法において、スペーサを構成する複数の隔壁は、高さの高い１つの隔壁と、その両側に設けられた高さの低い２つの隔壁とで構成をすることができる。

また、以上の固体撮像装置及びその製造方法の製造方法において、スペーサは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、及びエポキシ−アクリレート樹脂からなる群から選ばれた少なくとも１種の樹脂により構成することができる。

本発明によると、スペーサを複数の隔壁、特に高さの異なる複数の隔壁により構成することにより、固体撮像装置の製造工程における固体撮像素子ウエハと透明基板の貼り合せの際の大きい圧力によっても、高さの異なる２種のスペーサが二段階に支えるので、スペーサの固体撮像素子ウエハーと透明基板との間の距離を全面にわたって均一に保持することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置を示す断面図である。図１において、固体撮像素子チップ１の上面（受光面）には、複数のマイクロレンズ２が設けられており、これらマイクロレンズ２に対向して、透明板、即ち赤外カット透明ガラス板３が配置されている。なお、固体撮像素子チップ１としては、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサを用いることができる。

固体撮像素子チップ１と赤外カット透明ガラス板３の間には、枠状の３つの隔壁からなるスペーサ４が介在しており、両者の間隔を一定に保持している。固体撮像素子チップ１と赤外カット透明ガラス板３の間隙の周縁は、紫外線硬化性樹脂を硬化させてなる接着剤層５により封止されている。

固体撮像素子チップ１の上面周辺部には、固体撮像素子の電極パッド（図示せず）が設けられ、また、底面周辺部には裏面電極（図示せず）が設けられており、これら電極パッド及び裏面電極を接続するために、固体撮像素子チップ１の上面周辺部から側面を通って底面周辺部に延びる側壁周り配線層６が形成されている。また、固体撮像素子チップ１の底面周辺部における側壁周り配線層６の部分には、外部接続用バンプ７が形成されている。

このような構造の側部及び底部は、ソルダーレジストからなる絶縁層８により被覆されている。

以上のように構成される固体撮像装置は、次のような製造プロセスにより製造される。

即ち、まず、複数の固体撮像素子チップが設けられ、その上面に複数のマイクロレンズが形成された固体撮像素子ウエハと、このウエハと同程度のサイズの透明ガラス基板を準備する。次いで、これら固体撮像素子ウエハ及び透明ガラス基板のいずれか一方又は双方に、個々の固体撮像素子チップの周辺部又はそれに対応する位置に、高さの異なる複数個の隔壁を形成する。図２にその一例を示す。

即ち、図２は、前記固体撮像素子ウエハ１１と透明基板１２を、張り合せのために対向して配置した状態の、スペーサが形成される部分を拡大して示す。図２において、透明基板１２の下面には高さの高い第１の隔壁１３が形成され、固体撮像素子ウエハ１１の上面には、第１の隔壁１３の両側に位置するように、第１の隔壁１３よりも高さの低い第２及び第３の隔壁１４，１５が設けられている。これら第１〜第３の隔壁により、図１に示すスペーサ４が構成される。

第１の隔壁１３の高さは、例えば５０〜１２０μｍであり、幅は、例えば７０〜１５０μｍである。また、第２及び第３の隔壁１４，１５の高さは、マイクロレンズ２が透明ガラス基板と接触して損傷することがないように、マイクロレンズ２の高さよりも高く、例えば４０〜１００μｍであり、幅は、例えば７０〜１５０μｍである。

隔壁の形成は、感光性樹脂組成物をフォトリソグラフィーによりパターニングすることにより行うことができる。構成樹脂としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、及びエポキシ−アクリレート樹脂等を用いることができる。

次に、固体撮像素子ウエハの、隔壁の外側の位置に、紫外線硬化性樹脂等からなる接着剤層を塗布する。そして、固体撮像素子ウエハと透明ガラス基板とを貼り合せる。

貼り合せの際には、透明ガラス基板に大きな圧力が加えられ、その結果、高さの高い第１の隔壁１３が圧縮され、高さが減少し、固体撮像素子ウエハと透明基板との間の距離は減少する。しかし、その両側の第２及び第３の隔壁１４，１５の存在のため、固体撮像素子ウエハと透明基板との間の距離はそれ以上減少せず、全面にわたって均一に保持される。即ち、圧縮され、所定の反発力を有する第１の隔壁１３と、その両側の高さの低い第２及び第３の隔壁１４，１５とからなるスペーサにより、貼り合せの際の大きい圧力によっても、固体撮像素子ウエハと透明基板との間の距離は全面にわたって均一に保持することができる。

なお、貼り合せ後、紫外線の照射等により接着剤層を硬化することにより、固体撮像素子ウエハと透明基板との間の距離は固定される。

その後、貼り合された構造を、接着剤層の位置で固体撮像素子チップごとに、ダイシング装置により切断し、側壁周り配線層６及びソルダーレジストからなる絶縁層８を形成し、絶縁層８に形成された孔を通して外部接続用バンプ７を形成することにより、図１に示すような１つの固体撮像素子チップを備える固体撮像素子が製造される。

図２に示す例では、透明基板１２の下面に高さの高い第１の隔壁１３を、固体撮像素子ウエハ１１の上面に第１の隔壁１３よりも高さの低い第２及び第３の隔壁１４，１５を設けたが、本発明はこれに限らず、様々な隔壁の配置の形態とすることができる。

例えば、図３は、高さの高い第１の隔壁１３を固体撮像素子ウエハ１１の上面に、第１の隔壁１３よりも高さの低い第２及び第３の隔壁１４，１５を透明基板１２の下面に設けた例を示す。また、図４は、高さの高い第１の隔壁１３、及び高さの低い第２及び第３の隔壁１４，１５のすべてを固体撮像素子ウエハ１１の上面に設けた例を示す。

また、以上の例では、中央に高さの高い隔壁を、その両側に高さの低い隔壁を設けたが、これに限らず、いずれか一方の側に高さの高い隔壁を、それに隣接して高さの低い隔壁を２つ設けることも可能である。ただし、隔壁が３つの場合には、固体撮像素子ウエハと透明基板との間の距離を確実に一定に保持するため、高さの低い隔壁を２つ設けることが望ましい。

なお、隔壁の個数は、３つに限らず、４つ以上であっても、また場合によっては２つであってもよい。

本発明の一実施形態に係る固体撮像装置を示す断面図である。図１に示す固体撮像装置の製造工程における、スペーサを構成する３つの隔壁の配置を示す図である。スペーサを構成する３つの隔壁の配置の他の例を示す図である。スペーサを構成する３つの隔壁の配置の他の例を示す図である。

符号の説明

１…固体撮像素子チップ、２…マイクロレンズ、３…赤外カット透明ガラス板、４…スペーサ、５…接着剤層、６…側壁周り配線層、７…外部接続用バンプ、８…絶縁層、１１…固体撮像素子ウエハ、１２…透明基板、１３…第１の隔壁、１４…第２の隔壁、１５…第３の隔壁。

Claims

固体撮像素子チップと、この固体撮像素子チップの受光面に対向して配置された透明板と、前記固体撮像素子チップ及び透明板の間の間隔を一定に保持するために、前記固体撮像素子チップの受光面の周辺部に枠状に配置されたスペーサと、前記固体撮像素子チップ及び透明板の間の空隙の周縁を封止する接着層とを具備する固体撮像装置において、前記スペーサは、複数個の隔壁からなることを特徴とする固体撮像装置。
前記スペーサは、３つの隔壁からなることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
前記スペーサは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、及びエポキシ−アクリレート樹脂からなる群から選ばれた少なくとも１種の樹脂からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法であって、複数の固体撮像素子チップが設けられた固体撮像素子ウエハと透明基板の少なくともいずれか一方の、個々の固体撮像素子チップの周辺部又はそれに対応する位置に、スペーサを構成する高さの異なる複数個の枠状の隔壁を形成する工程、
前記固体撮像素子ウエハと透明基板を、前記複数個の隔壁を間に介在させた状態で、前記ウエハ上の個々の固体撮像素子チップの周縁部に設けられた接着剤層を介して貼り合せる工程、及び
前記貼り合された構造を固体撮像素子チップごとに切断する工程
を具備することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
前記スペーサを構成する複数の隔壁は、高さの高い１つの隔壁と、その両側に設けられた高さの低い２つの隔壁とからなることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
前記スペーサは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、及びエポキシ−アクリレート樹脂からなる群から選ばれた少なくとも１種の樹脂からなることを特徴とする請求項４又は５に記載の固体撮像装置。