JP2009076811A - 半導体装置とその製造方法、およびそれを用いたカメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】半導体基板の表裏両面間を貫通配線層で接続した半導体装置において、半導体基板の裏面に設ける絶縁層と半導体基板との界面における剥離を抑制する。
【解決手段】半導体装置１は貫通孔３を有する半導体基板２を備える。半導体基板２の第１の主面２ａには、貫通孔３に対応する第１の開口部４ａを有する第１の絶縁層４が設けられており、その上に第１の配線層５が設けられている。貫通孔３の内壁面、第１の配線層５で塞がれた貫通孔３の底面、および半導体基板２の第２の主面２ｂの配線形成領域は、第２の絶縁層６で覆われている。第２の絶縁層６は第１の開口部４ａに対応する第２の開口部６ａを有する。第２の配線層７は貫通孔３内から半導体基板２の第２の主面２ｂに亘って設けられている。第２の配線層７は第２の主面２ｂの配線形成領域に設けられた第２の絶縁層６上に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置とその製造方法、およびそれを用いたカメラモジュールに関する。

半導体集積回路技術を用いたＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等の半導体装置は、デジタルカメラやカメラ機能付き携帯電話に広く利用されている。このような半導体装置においては搭載部品の小型・軽量に対応するために、センサチップ（半導体素子）をウェハレベルチップサイズパッケージ（ＷＬ−ＣＳＰ）にすることが提案されている。

センサチップ（半導体素子）をＷＬ−ＣＳＰ化するにあたって、半導体素子（半導体基板）には表裏両面間を繋ぐ貫通孔が設けられ、この貫通孔内に形成された導電層（貫通配線層）によって、半導体基板の表面に設けられた受光素子を含む集積回路と裏面に設けられた外部接続端子とが電気的に接続される（特許文献１参照）。個片化された半導体装置は、半導体基板上に受光素子を覆うように光透過性保護部材を配置した後、光学レンズ付きケースを装着することでカメラモジュールとして使用される。

このような半導体装置は例えば以下のようにして作製される。まず、表面側絶縁膜と表面側配線層とが順に形成された半導体基板を、その裏面側から表面側絶縁膜が露出するまでエッチングして貫通孔を形成する。次いで、貫通孔の内壁面および半導体基板の裏面に裏面側絶縁膜を形成する。貫通孔の底部に存在する裏面側絶縁膜および表面側絶縁膜を、異方性エッチングを適用してエッチングすることによって、貫通孔内に表面側配線層を露出させる。このようにして、半導体基板の表裏両面間を繋ぐ貫通孔を形成する。

次に、貫通孔を介して表面側配線層と内接するように、貫通孔の内部から半導体基板の裏面に亘る貫通配線層を形成する。貫通配線層は貫通孔内を充填しつつ、半導体基板の裏面に形成される。さらに、半導体基板の裏面を裏面側保護膜で覆った後、裏面側保護膜に貫通配線層を露出させる開口を形成し、この開口に外部接続端子を形成する。半導体装置は半導体ウェハに複数個形成され、最後に切断されて個片化される。

貫通配線層を有する半導体装置（ＷＬ−ＣＳＰ）は直接環境下に配置されるため、例えば高温・高湿下に配置された際に裏面側保護膜を介して裏面側絶縁膜が吸湿・膨潤するおそれがある。裏面側絶縁膜の半導体基板に対する密着力が低いと、吸湿・膨潤した裏面側絶縁膜と半導体基板との界面から剥離が発生し、半導体装置の機械的信頼性が低下する。さらに、半導体ウェハを切断して半導体装置を個片化する際に、裏面側絶縁膜が剥離するおそれがある。これも半導体装置の機械的信頼性を低下させる要因となる。
国際公開第２００５／０２２６３１号パンフレット

本発明の目的は、半導体基板の表裏両面間を貫通配線層で接続するにあたって、半導体基板の裏面に設ける絶縁膜と半導体基板との界面における剥離を抑制することによって、機械的信頼性を向上させた半導体装置とその製造方法、およびそのような半導体装置を適用したカメラモジュールを提供することにある。

本発明の態様に係る半導体装置は、第１の主面と、前記第１の主面とは反対側の第２の主面とを有する半導体基板と、前記第１の主面と第２の主面とを繋ぐように、前記半導体基板に設けられた貫通孔と、前記半導体基板の前記第１の主面に設けられ、前記貫通孔の開口に対応させて形成された第１の開口部を有する第１の絶縁層と、前記貫通孔の開口および前記第１の開口部を塞ぐように、前記半導体基板の前記第１の主面に設けられた第１の配線層と、前記貫通孔の内壁面、前記第１の配線層で塞がれた前記貫通孔の底面、および前記半導体基板の前記第２の主面の配線形成領域のみを覆うように設けられ、前記貫通孔の底面に前記第１の開口部に対応させて形成された第２の開口部を有する第２の絶縁層と、前記第１および第２の開口部を介して前記第１の配線層と接続するように、前記貫通孔内から前記半導体基板の前記第２の主面の前記配線形成領域に亘って、前記第２の絶縁層を介して設けられた第２の配線層とを具備することを特徴としている。

本発明の態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の第１の主面に第１の絶縁層を形成する工程と、前記第１の絶縁層上に第１の配線層を形成する工程と、前記第１の絶縁層を露出させるように、前記半導体基板の前記第１の主面とは反対側の第２の主面から前記第１の主面に向けて、前記半導体基板に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔の内壁面、前記第１の絶縁層で塞がれた前記貫通孔の底面、および前記半導体基板の前記第２の主面を覆うように第２の絶縁層を形成する工程と、前記貫通孔の底面に存在する前記第１の絶縁層および前記第２の絶縁層に開口部を形成し、前記貫通孔内に前記第１の配線層を露出させる工程と、前記半導体基板の前記第２の主面に存在する前記第２の絶縁層を、前記第２の主面の配線形成領域を除いて除去し、前記第２の主面を露出させる工程と、前記貫通孔内から前記半導体基板の前記第２の主面の前記配線形成領域に亘って、前記開口部を介して前記第１の配線層と接続する第２の配線層を、前記第２の絶縁層を介して形成する工程とを具備することを特徴としている。

本発明の態様に係るカメラモジュールは、本発明の態様に係る半導体装置と、前記半導体装置を構成する前記半導体基板の前記第１の主面に設けられ、前記第１の配線層と電気的に接続された受光部と、前記半導体基板の前記第１の主面を覆うように、前記受光部上に所定の間隙を介して配置された光透過性保護部材と、前記光透過性保護部材上に設けられたレンズモジュールとを具備することを特徴としている。

本発明の態様に係る半導体装置とその製造方法では、半導体基板の第２の主面を覆う第２の絶縁層を第２の主面の配線形成領域のみに設けているため、第２の主面上の第２の絶縁層はおおよそ第２の配線層で覆われることになる。これによって、第２の絶縁層の吸湿する領域が減少するため、第２の絶縁層と半導体基板との界面における剥離を抑制することができる。従って、機械的信頼性に優れる半導体装置を提供することが可能となる。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態による半導体装置を示している。図１に示す半導体装置１は半導体基板２を具備している。半導体基板２にはシリコン（Ｓｉ）基板等が用いられる。半導体基板２は第１の主面２ａとそれとは反対側の第２の主面２ｂとを有している。第１の主面（表面）２ａはトランジスタ、抵抗、コンデンサ等の半導体素子やそれらに電気的に接続された導電層の形成面となり、第２の主面（裏面）２ｂは外部接続端子の形成面となる。

半導体基板２は第１の主面２ａと第２の主面２ｂとを繋ぐ貫通孔３を有している。半導体基板２の第１の主面２ａには第１の絶縁層４が形成されており、その上には第１の配線層５が形成されている。第１の配線層５は半導体基板２の第１の主面２ａ側の能動素子領域に設けられた半導体回路の導電層であり、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の半導体素子（図示せず）と電気的に接続されている。

半導体基板２をＣＭＯＳイメージセンサ等のセンサチップとして使用する場合、半導体基板２の第１の主面２ａ側の能動素子領域にはフォトダイオード等の受光素子を有する受光部が設けられる。受光部は第１の主面２ａに照射される光や電子等のエネルギー線を受光してフォトダイオード等に収集するものである。このような受光部はセンサチップの撮像部を構成するものであり、電気信号のインプット・アウトプットや電力の供給等を行う第１の配線層５と電気的に接続される。

半導体基板２の第１の主面２ａに設けられた第１の絶縁層４には、貫通孔３の開口より小径の第１の開口部４ａが貫通孔３の開口に対応させてほぼ同軸的に形成されており、第１の開口部４ａおよび貫通孔３の開口を塞ぐように第１の配線層５が配置されている。すなわち、第１の配線層５は貫通孔３内に露出しており、このような第１の配線層５で貫通孔３の底面が構成されている。さらに、貫通孔３の内壁面（側面）と第１の配線層５で塞がれた貫通孔３の底面は第２の絶縁層６で覆われている。

第２の絶縁層６は貫通孔３内から連続して、半導体基板２の第２の主面２ｂの一部を覆うように設けられている。すなわち、第２の絶縁層６は貫通孔３の内壁面と第１の配線層５で塞がれた貫通孔３の底面と半導体基板２の第２の主面２ｂの一部を覆うように設けられている。貫通孔３の底面に存在する第２の絶縁層６には、第１の配線層５を露出させるように、第１の絶縁層４の第１の開口部４ａに対応させてほぼ同径の第２の開口部６ａが設けられている。これによって、第１の配線層５は第１の絶縁層４の第１の開口部４ａおよび第２の絶縁層６の第２の開口部６ａを介して貫通孔３内に露出している。

半導体基板２の第２の主面２ｂにおいて、第２の絶縁層６は図２に示すように、第２の主面２ｂの配線形成領域のみを覆うように設けられている。すなわち、半導体基板２の第２の主面２ｂは配線形成領域のみが第２の絶縁層６で覆われており、配線形成領域を除く領域は第２の主面２ｂが露出している。第２の主面２ｂの配線形成領域は、貫通孔３による第１の主面２ａと第２の主面２ｂとの接続部から端子形成部までの配線の引き回しに必要な領域のみに設定され、それ以外の領域は第２の主面２ｂの露出領域となる。

貫通孔３内には第２の配線層７となる導電材料が第２の絶縁層６を介して充填されている。貫通孔３の底面に存在する第２の絶縁層６には第２の開口部６ａが設けられており、それと対応して第１の絶縁層４には第１の開口部４ａが設けられているため、第２の配線層７は第１および第２の開口部４ａ、６ａを介して第１の配線層５と電気的に接続している。第２の配線層７は貫通孔３内から半導体基板２の第２の主面２ｂの配線形成領域に亘って設けられている。第２の配線層７は半導体基板２の第１の主面２ａと第２の主面２ｂとを接続する貫通配線層である。

半導体基板２の第２の主面２ｂにおいて、第２の配線層７は図２に示したように第２の主面２ｂの配線形成領域に設けられた第２の絶縁層６上に形成されている。第２の配線層７は第２の絶縁層６と同一形状に形成してもよいが、第２の主面２ｂとの接触によるショートの防止や第２の配線層７の形成精度等を考慮して、第２の配線層７の外周が第２の絶縁層６の外周から若干内側に後退するように形成することが好ましい。第２の配線層７は、後述するように第２の絶縁層６の被覆材として機能させるものであるため、第２の配線層７による被覆面積を増大させるように、第２の配線層７の外周の第２の絶縁層６の外周からの後退距離は１〜５μｍの範囲に設定することが好ましい。

第２の配線層７には外部接続端子８が設けられている。半導体基板２の第２の主面２ｂは外部接続端子８を除いて保護層９で覆われている。第２の主面２ｂ上に存在する第２の絶縁層６および第２の配線層７は保護層９で覆われている。保護層９は少なくとも第２の配線層７を覆うように設ければよい。第１の実施形態の半導体装置１においては、外部接続端子８を除いて、半導体基板２の第２の主面２ｂ全体を保護層９で覆っている。なお、図２では保護層９の図示を省略している。半導体装置１をセンサパッケージ等に適用する場合、半導体基板２上にはガラス基板等からなる光透過性保護部材が接着層を介して配置されるが、図１では説明の簡略化のために図示を省略している。

第１の実施形態の半導体装置１は、例えば以下のようにして作製される。まず、図３に示すように、半導体基板２の第１の主面（表面）２ａにＣＶＤ法、スプレーコート法、スピンコート法、フィルムラミネート法等を適用して第１の絶縁層４を形成する。第１の絶縁層４は、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯ_x）、シリコン窒化物（ＳｉＮ_ｘ）、ＳｉＯＦ（フッ素ドープＳｉＯ_x）、ポーラスなＳｉＯＣ（カーボンドープＳｉＯ_x）等により構成される。半導体基板２は半導体ウェハとして供給される。

次いで、図４に示すように、第１の絶縁層４上にスパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法、めっき法等を適用して第１の配線層５を形成する。第１の配線層５には、例えば高抵抗金属材料（Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＴａＮ、ＣｏＷＰ等）や低抵抗金属材料（Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、半田材等）が用いられる。これらは単層構造もしくは複数の材料層を積層した多層構造で導電層を構成する。また、絶縁層を介して導電層を積層した多層構造膜等を配線層５に適用してもよい。

次に、図５に示すように、半導体基板２の第２の主面２ｂ側から第１の主面２ａに向けて貫通孔３を形成して第１の絶縁層４を露出させる。貫通孔３は半導体基板２の第２の主面２ｂ側に配置された所定パターンのマスク（図示せず）を用いて、半導体基板２をプラズマエッチング法等でエッチングして形成する。貫通孔３は第１の絶縁層４に向けて断面形状がテーパー状とされていることが好ましい。貫通孔３の形成にあたって、第１の絶縁層４に比べて半導体基板２が相対的に大きくエッチングされるように、プラズマ中にエッチング用のガスを導入してプラズマエッチングを行う。エッチング用のガスとしては、例えば半導体基板２がＳｉ基板である場合にはＳＦ₆とＯ₂とＡｒの混合ガスを使用する。

次いで、図６に示すように、貫通孔３の内壁面、第１の絶縁層４で塞がれた貫通孔３の底面、および半導体基板２の第２の主面２ｂを覆うように、ＣＶＤ法、スプレーコート法、スピンコート法、フィルムラミネート法等を適用して第２の絶縁層６を形成する。第２の絶縁層６には、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯ_x）やシリコン窒化物（ＳｉＮ_ｘ）等の無機絶縁物、あるいはポリイミド樹脂、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂、エポキシ樹脂等の有機絶縁物で構成される。

次に、図７に示すように、貫通孔３の底部に相当する第１および第２の絶縁層４、６を、所定パターンのマスク（図示せず）を用いてプラズマエッチングし、第１の開口部４ａと第２の開口部６ａを同軸的に形成する。これら開口部４ａ、６ａを形成することによって、貫通孔３内に第１の配線層５を露出させる。第１および第２の開口部４ａ、６ａの形成と同時に、同じマスクを利用して半導体基板２の第２の主面２ｂに存在する第２の絶縁層６を配線形成領域を除いてエッチングし、第２の主面２ｂを露出させる。半導体基板２の第２の主面２ｂにおいて、第２の絶縁層６は配線形成領域のみに配置される。

第１および第２の絶縁層４、６をエッチングするにあたって、第１の配線層５に比べて第１および絶縁層４、６が相対的に大きくエッチングされるように、プラズマ中にエッチング用のガスを導入してプラズマエッチングを行う。エッチング用のガスとしては、例えば第１および絶縁層４、６がＳｉＯ₂膜で、第１の配線層５がＴｉＮやＡｌで構成されている場合にはＣ₅Ｆ₈とＯ₂とＡｒの混合ガスを使用する。

なお、半導体基板２の第２の主面２ｂに存在する第２の絶縁層６のエッチング工程は、第１および第２の開口部４ａ、６ａの形成工程の前工程もしくは後工程として、別のマスクを用いて別途実施してもよい。ただし、半導体装置１の製造工数や製造コストの低減を図る上で、第１および第２の開口部４ａ、６ａの形成工程と第２の主面２ｂに存在する第２の絶縁層６のエッチング工程は同一工程で実施することが好ましい。

続いて、図８に示すように、貫通孔３内から半導体基板２の第２の主面２ｂの配線形成領域に亘って第２の配線層７を形成する。第２の配線層７は第２の絶縁層６を介して貫通孔３内および半導体基板２の第２の主面２ｂの配線形成領域に形成される。貫通孔３の底部に存在する第１および第２の絶縁層４、６には、予め第１および第２の開口部４ａ、６ａが設けられているため、第２の配線層７は第１および第２の開口部４ａ、６ａを介して第１の配線層５と電気的に接続される。

第２の配線層７は所定パターンのマスク（図示せず）を用いて、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法、めっき法、印刷法等を適用して形成される。第２の配線層７は半導体基板２の第２の主面２ｂの配線形成領域に設けられた第２の絶縁層６上に形成される。第２の配線層７には、例えば高抵抗金属材料（Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＴａＮ、ＣｏＷＰ等）や低抵抗金属材料（Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、半田材等）が用いられる。これらは単層もしくは多層構造で導電層を構成する。

この後、図９に示すように、半導体基板２の第２の主面２ｂを覆うように保護層９を設け、さらに保護層９に端子形成用の開口を形成した後、この開口に第２の配線層７と接続する外部接続端子８を形成する。外部接続端子８は例えば半田材で形成され、保護層９はポリイミド樹脂やエポキシ樹脂、あるいはソルダーレジスト材等で形成される。これら一連の工程（ウェハ工程）が終了した後、半導体基板２をブレードで切断して個片化することによって、図１に示す半導体装置１が作製される。半導体基板２上に光透過性保護部材を配置する場合には、半導体基板２を光透過性保護部材と共に切断して個片化する。

第１の実施形態の半導体装置１においては、半導体基板２の第２の主面２ｂの配線形成領域を除いて第２の絶縁層６を除去しているため、第２の絶縁層６は第２の主面２ｂ上で第２の配線層７にほぼ覆われた状態となる。このため、第２の絶縁層６の吸湿領域を低減することができ、第２の絶縁層６と半導体基板２との界面における剥離を抑制することが可能となる。従って、半導体装置１の機械的信頼性を向上させることができる。

第２の絶縁層６による吸湿領域の低減のみを考慮した場合、半導体基板２の第２の主面２ｂ上に存在する第２の絶縁層６は第２の配線層７で完全に覆われることが好ましい。ただし、この場合には第２の配線層７が第２の絶縁層６からはみ出して半導体基板２と接触するおそれがある。そこで、第２の配線層７は第２の絶縁層６の被覆面積を保ちつつ、半導体基板２との接触を防止する上で、第２の配線層７の外周が第２の絶縁層６の外周から１〜５μｍの範囲で内側に後退するように形成することが好ましい。第２の配線層７の後退距離が１μｍ未満であると半導体基板２と接触するおそれが高まり、後退距離が５μｍを超えると第２の絶縁層６の被覆面積が減少する。

さらに、第２の絶縁層６は第２の主面２ｂの配線形成領域のみに配置されているため、第２の主面２ｂの周縁部は第２の絶縁層６が除去されている。第２の主面２ｂの周縁部に存在する第２の絶縁層６は、半導体基板２を切断して個片化する際に剥離して製造歩留りや機械的信頼性を低下させるおそれがある。そのような部分の第２の絶縁層６を除去しておくことによって、半導体基板２の切断時における第２の絶縁層６の剥離、また半導体装置１の使用時における端面からの剥離等を抑制することができる。従って、半導体装置１の機械的信頼性をさらに向上させることが可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態による半導体装置について、図１０を参照して説明する。図１０は第２の実施形態による半導体装置２１の構成を示している。同図に示す半導体装置２１においては、半導体基板２の第２の主面２ｂに第２の絶縁層６と同様なパターンを有する保護層９を形成している。半導体基板２の第２の主面２ｂは保護層９の形成領域を除いて露出している。それ以外の構成については第１の実施形態と同様とされている。図１０において、図１と同一部分には同一符号を付している。

半導体基板２の第２の主面２ｂにおいて、保護層９は外部接続端子８を除いて第２の絶縁層６とその上に形成された第２の配線層７のみを覆うように形成されている。保護層９は少なくとも第２の配線層７を覆うように形成すればよく、第２の絶縁層６の吸湿防止の観点からは第２の配線層７のみを覆うように形成することが好ましい。ただし、この場合には保護層９の形成精度によっては第２の配線層７の被覆性が低下するおそれがあるため、実用的には保護層９を第２の絶縁層６とその上に形成された第２の配線層７を覆うように形成することが好ましい。

第２の実施形態の半導体装置２１は、例えば以下のようにして作製される。まず、第１の実施形態と同様にして、半導体基板２に対して第１の絶縁層４の形成工程、第１の配線層５の形成工程、貫通孔３の形成工程、第２の絶縁層６の形成工程、第１および第２の開口部４ａ、６ａの形成工程、第２の配線層７の形成工程を実施する。この状態は図１１に示した通りである。次いで、図１２に示すように、半導体基板２の第２の主面２ｂに保護層９を設け、さらに保護層９に端子形成用の開口を形成した後、この開口に第２の配線層７と接続する外部接続端子８を形成する。

この際、保護層９は所定パターンのマスクを用いて、リソグラフィーや印刷法で第２の主面２ｂ上の第２の絶縁層６と同様なパターンで形成される。また、保護層９を第２の主面２ｂに一様に形成した後、マスクを用いずにレーザエッチング法で第２の絶縁層６と同様なパターンにエッチングしてもよい。保護層９は半導体基板２の第２の主面２ｂに存在する第２の絶縁層６と第２の配線層７を覆うようなパターンで形成されるため、それ以外の領域は第２の主面２ｂが露出する。これら一連の工程が終了した後、半導体基板２をブレードで切断して個片化することによって、図１０に示す半導体装置２１が作製される。

第２の実施形態の半導体装置２１においては、第１の実施形態と同様な効果（第２の絶縁膜６の吸湿による剥離抑制効果）に加えて、保護層９と半導体基板２の第２の主面２ｂとの界面形成領域が少なくなるため、保護層９と半導体基板２との間の剥離も抑制することができる。従って、半導体装置２１の機械的信頼性をさらに高めることが可能となる。加えて、第２の主面２ｂの周縁部には保護層９が存在していないため、半導体基板２を切断する際の保護層９の剥離による歩留りや機械的信頼性の低下を抑制することができる。

次に、本発明のカメラモジュールの実施形態について、図１３を参照して説明する。図１３は本発明の実施形態によるカメラモジュールの構成を示している。図１３に示すカメラモジュール３１は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）タイプのパッケージ形態を有しており、その主要部として前述した実施形態の半導体装置１（２１）を具備している。半導体装置１を構成する半導体基板２の第１の主面（表面）２ａ側の能動領域には、フォトダイオード等の受光素子を有する受光部（例えばＣＣＤ型撮像素子やＣＭＯＳ型撮像素子等）３２が設けられている。

半導体基板２上には受光部３２をキズや埃から保護するための光透過性保護部材３３が配置されている。光透過性保護部材３３は半導体基板２の第１の主面２ａを覆うように配置されている。光透過性保護部材３３は、第１の主面２ａの周縁部に配置された接着層３４を介して、半導体基板２の第１の主面２ａに接着されている。光透過性保護部材３３と半導体基板２の第１の主面２ａとの間には、接着層３４の厚さに基づいて形成された間隙３５が介在されている。すなわち、半導体基板２の第１の主面２ａに設けられた受光部３２上には間隙３５を介して光透過性保護部材３３が配置されている。

光透過性保護部材３３としては、例えば石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、ソーダ石灰ガラス等からなるガラス基板が用いられる。接着層３４には、例えば感光性や非感光性のエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等が適用される。受光部３２上には、一般的に集光用のマイクロレンズ３６が形成されており、マイクロレンズ３６の集光効果を損なわないように、光透過性保護部材３３と受光部３２との間には間隙（キャビティ）３５が設けられている。

光透過性保護部材３３の表面には、受光部３２を覆うように、赤外光を遮断するＩＲ（カット）フィルタ３７が形成されている。さらに、受光部３２を避けた領域には接着層（図示を省略）を介して、レンズホルダ３８に集光用レンズ３９を装着したレンズモジュール４０が取り付けられている。なお、図１３では集光用レンズ３９を１枚しか図示していないが、集光用レンズ３９は必要に応じて複数枚で構成される。

さらに、半導体装置１とレンズモジュール４０とは、電気的なシールドや機械的補強を目的としたシールドキャップ４１で覆われている。シールドキャップ４１は、例えばアルミニウム、ステンレス材、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ等）で構成される。これらによって、カメラモジュール３１が構成されている。半導体装置１は第２の配線層７および外部接続端子８を介して、配線（図示せず）が形成された基板４２上に実装され、さらに基板４２の配線と電気的に接続される。

このようなカメラモジュール３１においては、撮像対象物から到来する光をレンズ３９で集光し、この集光した光を受光部３２で受光する。受光部３２で受光した光を光電変換し、その出力をセンサ信号として能動領域に形成された制御ＩＣ（図示せず）に入力する。制御ＩＣはディジタルシグナルプロセッサを含み、それによってセンサ信号を処理して静止画あるいは動画のデータを作成し、第２の配線層７および外部接続端子８を介して基板４２に出力する。基板４２は図示しない記憶装置や表示装置に接続され、静止画あるいは動画のデータが記憶装置に記憶され、あるいは表示装置に表示される。

この実施形態のカメラモジュール３１では、半導体装置１を構成する半導体基板２の第２の主面２ｂ側の保護層９を介して水分が浸入しても、第２の絶縁層６（図１３では図示を省略している）がほぼ第２の配線層７に覆われているため、第２の絶縁層６の吸湿・膨潤による半導体基板２の第２の主面２ｂからの剥離を抑制することができる。従って、カメラモジュール３１の組立工程での歩留まりを高めることができると共に、機械的信頼性を向上させたカメラモジュール３１を安定して提供することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、半導体基板の表裏両面間を貫通配線層で接続すると共に、半導体基板の第２の主面（裏面）に絶縁層や配線層を形成する各種の半導体装置に適用することができる。そのような半導体装置も本発明に含まれる。また、本発明の実施形態は本発明の技術的思想の範囲内で拡張もしくは変更することができ、この拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の第１の実施形態による半導体装置を示す断面図である。 図１に示す半導体装置の下面図（保護層を除く）である。 図１に示す半導体装置の製造工程における第１の絶縁層の形成段階を示す図である。 図１に示す半導体装置の製造工程における第１の配線層の形成段階を示す図である。 図１に示す半導体装置の製造工程における貫通孔の形成段階を示す図である。 図１に示す半導体装置の製造工程における第２の絶縁層の形成段階を示す図である。 図１に示す半導体装置の製造工程における第１および第２の絶縁層への開口部の形成段階を示す図である。 図１に示す半導体装置の製造工程における第２の配線層の形成段階を示す図である。 図１に示す半導体装置の製造工程における外部接続端子および保護層の形成段階を示す図である。 本発明の第２の実施形態による半導体装置を示す断面図である。 図１０に示す半導体装置の製造工程における第２の配線層の形成段階を示す図である。 図１０に示す半導体装置の製造工程における外部接続端子および保護層の形成段階を示す図である。 本発明の実施形態によるカメラモジュールを示す断面図である。

符号の説明

１，２１…半導体装置、２…半導体基板、２ａ…第１の主面、２ｂ…第１の主面、３…貫通孔、４…第１の絶縁層、４ａ…第１の開口部、５…第１の配線層、６…第２の絶縁層、６ａ…第２の開口部、７…第２の配線層、８…外部接続端子、９…保護層、３１…カメラモジュール、３２…受光部、３３…光透過性保護部材、３５…間隙、３８…レンズホルダ、３９…集光用レンズ、４０…レンズモジュール。

Claims (5)

1. 第１の主面と、前記第１の主面とは反対側の第２の主面とを有する半導体基板と、
   前記第１の主面と第２の主面とを繋ぐように、前記半導体基板に設けられた貫通孔と、
   前記半導体基板の前記第１の主面に設けられ、前記貫通孔の開口に対応させて形成された第１の開口部を有する第１の絶縁層と、
   前記貫通孔の開口および前記第１の開口部を塞ぐように、前記半導体基板の前記第１の主面に設けられた第１の配線層と、
   前記貫通孔の内壁面、前記第１の配線層で塞がれた前記貫通孔の底面、および前記半導体基板の前記第２の主面の配線形成領域のみを覆うように設けられ、前記貫通孔の底面に前記第１の開口部に対応させて形成された第２の開口部を有する第２の絶縁層と、
   前記第１および第２の開口部を介して前記第１の配線層と接続するように、前記貫通孔内から前記半導体基板の前記第２の主面の前記配線形成領域に亘って、前記第２の絶縁層を介して設けられた第２の配線層と
   を具備することを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１記載の半導体装置において、
   少なくとも前記第２の配線層を覆うように、前記半導体基板の前記第２の主面に設けられた保護層を具備することを特徴とする半導体装置。
3. 半導体基板の第１の主面に第１の絶縁層を形成する工程と、
   前記第１の絶縁層上に第１の配線層を形成する工程と、
   前記第１の絶縁層を露出させるように、前記半導体基板の前記第１の主面とは反対側の第２の主面から前記第１の主面に向けて、前記半導体基板に貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔の内壁面、前記第１の絶縁層で塞がれた前記貫通孔の底面、および前記半導体基板の前記第２の主面を覆うように第２の絶縁層を形成する工程と、
   前記貫通孔の底面に存在する前記第１の絶縁層および前記第２の絶縁層に開口部を形成し、前記貫通孔内に前記第１の配線層を露出させる工程と、
   前記半導体基板の前記第２の主面に存在する前記第２の絶縁層を、前記第２の主面の配線形成領域を除いて除去し、前記第２の主面を露出させる工程と、
   前記貫通孔内から前記半導体基板の前記第２の主面の前記配線形成領域に亘って、前記開口部を介して前記第１の配線層と接続する第２の配線層を、前記第２の絶縁層を介して形成する工程と
   を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 請求項３記載の半導体装置の製造方法において、
   前記半導体基板の前記第２の主面に、少なくとも前記第２の配線層を覆うように保護層を形成する工程を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項１または請求項２記載の半導体装置と、
   前記半導体装置を構成する前記半導体基板の前記第１の主面に設けられ、前記第１の配線層と電気的に接続された受光部と、
   前記半導体基板の前記第１の主面を覆うように、前記受光部上に所定の間隙を介して配置された光透過性保護部材と、
   前記光透過性保護部材上に設けられたレンズモジュールと
   を具備することを特徴とするカメラモジュール。

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