JP2008311280A - カメラモジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で薄型のカメラモジュールおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】固体撮像素子が形成される半導体チップの側面に受動部品を実装したカメラモジュールの構造およびその製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は固体撮像素子に光学レンズが付属したカメラモジュールおよびその製造方法に関するものである。

カメラモジュールは、CCDイメージセンサまたはCMOSイメージセンサ等の固体撮像素子、受動部品および光学レンズが一体となった構造である。例えば従来のカメラモジュールは、固体撮像素子と受動部品が同一のプリント基板上に実装されている。このプリント基板上にはレンズホルダが設けられ、プリント基板との間に形成される空間内に固体撮像素子と受動部品が収納されている。レンズホルダには、固体撮像素子の上方の位置にレンズバレル支持筒が形成されており、この内部にレンズを保持する筒状のレンズバレルが上下方向に移動可能に支持されている。このレンズバレルの上下移動は図示しないが、レンズバレル支持筒の内周面とレンズバレルの外周面に互いに螺合するように形成されたネジ溝により行われる。レンズホルダのレンズバレルの下部には紫外線カットフィルタが設けられている。

レンズホルダ内部に収納されたプリント基板上に配置された固体撮像素子は、図示しないが、そのボンディングパッドとプリント基板上に印刷形成された回路パターンとがボンディングワイヤループにより電気的に接続されている。また、受動部品はプリント基板上に印刷形成された回路パターンに半田等により直接固定接続されている。

このような従来のカメラモジュールにおいては、固体撮像素子および受動部品をプリント基板上に設置するため、平面的に広いスペースを必要とする。また、固体撮像素子とプリント基板上に印刷形成された回路パターンとを電気的に接続するためにボンディングワイヤループを用いるため、立体的にも大きなスペースを必要とする。このためカメラモジュール全体の小型化、薄型化が困難であった。

近年カメラモジュールの更なる小型化が要求されている。このため、固体撮像素子が形成された半導体基板の表面から裏面へ貫通する貫通電極を形成し、半導体基板の裏面に再配線及び実装用端子を形成することにより、ボンディングワイヤループを不要としたカメラモジュールが知られている（特許文献１参照）。

しかしながらこのカメラモジュールにおいては、コンデンサー等の受動部品は固体撮像素子が形成された半導体基板上に設置することはできないため、固体撮像素子が設置されたプリント基板上に受動部品を実装せざるを得ず、カメラモジュールの更なる小型化は困難であった。
特開2001-351997号公報

本発明は固体撮像素子とこれに付属する受動部品からなるカメラモジュールの更なる小型化が可能な構造およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る、カメラモジュールは、固体撮像素子が形成された半導体基板と、この半導体基板の表面内側に形成された第１のボンディングパッドと、前記半導体基板の表面周縁部に形成される第２のボンディングパッドと、前記第１のボンディングパッドの下の半導体基板内に形成された複数の貫通電極と、前記第２のボンディングパッドの下の半導体基板側面に形成された複数の側面電極と、これらの側面電極間に電気的に接続され、かつ、前記半導体基板側面に配置された受動部品と、前記半導体基板表面に形成された固体撮像素子上に設けられたマイクロレンズと、このマイクロレンズの周囲に設けられたスペーサー樹脂と、このスペーサー樹脂の上に配置された光学フィルターと、この光学フィルター上に配置され、内部に光学レンズを支持するレンズホルダと、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の一実施形態に係る、カメラモジュールの製造方法は、半導体基板上の複数のチップ領域内にそれぞれ固体撮像素子を形成する工程と、前記固体撮像素子表面にマイクロレンズを形成する工程と、前記複数のチップ領域内にそれぞれ複数の第１のボンディングパッドを形成する工程と、前記複数のチップ領域の境界上に隣接チップ領域にまたがるように、複数の第２のボンディングパッドを形成する工程と、前記第１および第２のボンディングパッド下部の半導体部分をレーザーで除去し、貫通孔を形成する工程と、これらの貫通孔に、電極材料を充填することにより、前記半導体基板を貫通する貫通電極を形成する工程と、前記マイクロレンズの周囲にスペーサーを含有するスペーサー樹脂を配置する工程と、前記スペーサー樹脂表面に光学フィルターを配置する工程と、前記半導体基板を前記複数のチップ領域の境界線に沿ってダイシングして複数の半導体チップに分割するとともに、分割された半導体チップの側面に前記第２のボンディングパッド下の貫通電極の一部を露出させて側面電極を形成する工程と、この側面電極間に受動部品を固定配置するとともに電気的に接続する工程と、を備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、固体撮像素子が形成された半導体基板に貫通電極、側面電極を設け、半導体基板の側面に受動部品を固定接続することにより、カメラモジュールの小型化が可能になる。

以下本発明の最良の実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態のカメラモジュールの構成を示す断面図である。

半導体チップ１０の表面領域には図示しないが固体撮像素子が形成され、その素子の周囲には複数の第１のボンディングパッド1１aが形成されている。また、半導体チップ１０の周縁部には複数の第２のボンディングパッド１１bが設けられている。第１のボンディングパッド１１aの下部半導体チップ１０には複数の貫通電極１２ａ（図１には示されず）が形成されている。また、第２のボンディングパッド１１bの下部半導体チップ１０にはその周縁部に複数の側面電極１２bが形成されている。

また、この側面電極１２bには受動部品１３が熱硬化型接着剤によって固定され電気的に接続されている。

半導体チップ１０の表面にはマイクロレンズ１４が形成され、この周囲にスペーサーを含む熱硬化型スペーサー樹脂１５が配置されている。そして、この熱硬化型スペーサー樹脂１５上に光学フィルター１６を設けることで、マイクロレンズ１４の形状を保持している。

更に、光学レンズ１７が固定されたレンズバレル１８が、レンズホルダ１９に上下移動可能に支持されている。レンズホルダ１９は、光学フィルター１６上に熱硬化型接着剤２０によって固定されている。

図２乃至図５は、図１に示したカメラモジュールの製造工程を示す図である。図２（a）に示すように、例えば半導体ウェハのような半導体基板３１上の複数のチップ領域３１−１、３１−２の表面領域に、複数の固体撮像素子３２−１、３２−２が形成されている。これらの固体撮像素子３２−１、３２−２の周囲には、複数の第１のボンディングパッド１１ａが形成されている。また、固体撮像素子３２−１、３２−２の上面には複数のマイクロレンズ１４が形成されている。さらに、複数のチップ領域３１−１、３１−２の境界領域には、隣接する２つのチップ領域３１−１、３１−２にまたがって形成される第２のボンディングパッド１１ｂが形成されている。

次に、図２（b）に示すように、これらの第１ボンディングパッド１１ａの下部の半導体基板３１を例えばレーザーで除去し、断面がほぼ円形の貫通孔１２ａ´を形成する。また、第２のボンディングパッド１１ｂの下部の半導体基板３１を例えばレーザーで除去し、断面がほぼ長円形の貫通孔１２ｂ´を形成する。

図２（c）は、上記のような２種類の貫通孔がレーザー加工により形成された半導体基板３１の上面図である。複数のチップ領域は３１−１、３１−２、３１−３、３１−４で示されている。半導体基板３１の各チップ領域３１−１、３１−２、３１−３、３１−４内に形成された貫通孔１２a´は断面形状がほぼ円形に、チップ領域３１−１、３１−２、３１−３、３１−４の境界領域に形成された貫通孔１２ｂ´は断面形状が長円形に加工されている。図中の破線３２は複数のチップ領域３１−１、３１−２、３１−３、３１−４の境界線であり、後述するスクライブラインを示している。

次に、図３（d）に示すように、貫通孔１２a´、１２b´内に電極材料を充填することにより半導体基板３１を貫通する貫通電極３５a、３５bを形成する。これらの貫通電極３５a、３５bはボンディングパッド半導体基板３１に導通する端子を裏側に導出する。

次に、図３（e）に示すように、複数のチップ領域３１−１、３１−２、３１−３、３１−４の境界領域に、スペーサー３６を含有させた熱硬化型スペーサー樹脂１５を配置し熱硬化により固定する。そして、図３（f）で示すように、熱硬化型スペーサー樹脂１５の表面に光学フィルター１６を載置し熱硬化で固定する。これにより半導体基板３１の表面に形成されたマイクロレンズ１４の形状を維持するためのスペースが確保される。

その後、図４（g）で示すように、半導体基板３１を図２（c）に示したダイシングライン３２に沿ってブレードダイシングし、複数のチップ領域３１−１、３１−２、３１−３、３１−４毎に半導体チップ１０個片に分割する。このとき、長円形に形成された貫通電極３５bの中央をダイシングすることで、図４（h）で示すように各半導体チップ１０の側面に貫通電極３５bを側面電極として露出させる。受動部品１３と電気的に接続する側面電極３５bを露出させることができる。

次に、図５（i）に示すように、受動部品１３を半導体チップ１０の側面の側面電極３５b間に半田づけすることにより、電気的に接続するとともに熱硬化型接着剤２０により機械的に固定する。次いで、光学フィルター１６の表面に光学レンズ１７を支持するレンズホルダ１９を熱硬化型接着剤２０により貼着する。これによって、図１に示したカメラモジュールが完成する。

以上説明した本実施形態のカメラモジュールの製造方法によれば、カメラモジュールを半導体ウェハ上の複数のチップ領域に共通の製造工程により製造することにより、複数のカメラモジュールを効率よく製造することが可能になる。特に、各カメラモジュールを構成する半導体チップの側面に露出する側面電極を、隣接するチップ領域にまたがって形成した断面が長円形の貫通電極をスクライビング工程により切断することにより形成できるため、製造工程の効率化を図ることができる。また、かかる側面電極の形成により、受動部品を半導体チップの側面に設けることができるため、カメラモジュールの小型化が図れる。

本実施形態は上記に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、図１のカメラモジュールにおいて、レンズバレル１８はレンズホルダ１９に対して上下方向に移動可能に支持するように構成したが、上下方向に対して固定してもよい。また、図１、図２（ｃ）に示したカメラモジュールにおいて、貫通孔１２a´は断面形状がほぼ円形に、貫通孔１２ｂ´は断面形状が長円形に加工したが、断面形状は必ずしも円形、長円形である必要はなく、矩形、長方形でもよい。また、半導体基板の加工はレーザーで行ったが、RIE等の異方性エッチングで行ってもよい。

本発明の１実施形態に係るカメラモジュールの構成を示す断面図である。 図１に示すカメラモジュールの製造工程を示す図である。 図１に示すカメラモジュールの製造工程を示す図である。 図１に示すカメラモジュールの製造工程を示す図である。 図１に示すカメラモジュールの製造工程を示す図である。

符号の説明

１０ 半導体チップ
１１a 第１のボンディングパッド
１１b 第２のボンディングパッド
１２a 貫通電極
１２b 側面電極
１３ 受動部品
１４ マイクロレンズ
１５ 熱硬化型スペーサー樹脂
１６ 光学フィルター
１７ 光学レンズ
１８ レンズバレル
１９ レンズホルダ
２０ 熱硬化型接着剤
３１ 半導体基板
３１−１、３１−２ チップ領域
３２−１、３２−２ 固体撮像素子
１２a´、１２ｂ´ 貫通孔
３２ スクライブライン

Claims (5)

1. 固体撮像素子が形成された半導体基板と、
   この半導体基板の表面内側に形成された第１のボンディングパッドと、
   前記半導体基板の表面周縁部に形成される第２のボンディングパッドと、
   前記第１のボンディングパッドの下の半導体基板内に形成された複数の貫通電極と、
   前記第２のボンディングパッドの下の半導体基板側面に形成された複数の側面電極と、
   これらの側面電極間に電気的に接続され、かつ、前記半導体基板側面に配置された受動部品と、
   前記半導体基板表面に形成された固体撮像素子上に設けられたマイクロレンズと、
   このマイクロレンズの周囲に設けられたスペーサー樹脂と、
   このスペーサー樹脂の上に配置された光学フィルターと、
   この光学フィルター上に配置され、内部に光学レンズを支持するレンズホルダと、
   を備えたカメラモジュール。
2. 半導体基板上の複数のチップ領域内にそれぞれ固体撮像素子を形成する工程と、
   前記固体撮像素子表面にマイクロレンズを形成する工程と、
   前記複数のチップ領域内にそれぞれ複数の第１のボンディングパッドを形成する工程と、
   前記複数のチップ領域の境界上に隣接チップ領域にまたがるように、複数の第２のボンディングパッドを形成する工程と、
   前記第１および第２のボンディングパッド下部の半導体部分をレーザーで除去し、貫通孔を形成する工程と、
   これらの貫通孔に、電極材料を充填することにより、前記半導体基板を貫通する貫通電極を形成する工程と、
   前記マイクロレンズの周囲にスペーサーを含有するスペーサー樹脂を配置する工程と、
   前記スペーサー樹脂表面に光学フィルターを配置する工程と、
   前記半導体基板を前記複数のチップ領域の境界線に沿ってダイシングして複数の半導体チップに分割するとともに、分割された半導体チップの側面に前記第２のボンディングパッド下の貫通電極の一部を露出させて側面電極を形成する工程と、
   この側面電極間に受動部品を固定配置するとともに電気的に接続する工程と、
   を備えたことを特徴とするカメラモジュールの製造方法。
3. 前記第１のボンディングパッド下部の貫通孔は断面を丸型の貫通孔に形成し、
   前記第２のボンディングパッド下部の貫通孔は断面を長孔型の貫通孔に形成することを特徴とする請求項２記載のカメラモジュールの製造方法。
4. 固体撮像素子が形成された半導体基板と、
   この半導体基板の表面内側に形成された第１のボンディングパッドと、
   前記半導体基板の表面周縁部に形成される第２のボンディングパッドと、
   前記第１のボンディングパッドの下の半導体基板内に形成された複数の貫通電極と、
   前記第２のボンディングパッドの下の半導体基板側面に形成された複数の側面電極と、
   これらの側面電極間に電気的に接続され、かつ、前記半導体基板側面に配置された受動部品と、
   を備えた半導体装置。
5. 固体撮像素子が形成された半導体基板と、
   この半導体基板の表面内側に形成された第１のボンディングパッドと、
   前記半導体基板の表面周縁部に形成される第２のボンディングパッドと、
   前記第１のボンディングパッドの下の半導体基板内に形成された複数の貫通電極と、
   前記第２のボンディングパッドの下の半導体基板側面に形成された複数の側面電極と、
   これらの側面電極間に電気的に接続され、かつ、前記半導体基板側面に配置された受動部品と、
   前記半導体基板表面に形成された固体撮像素子上に設けられたマイクロレンズと、
   を備えた固体撮像装置。

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