JP2014017334A

JP2014017334A - 半導体装置およびその製造方法、ならびにカメラ

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Publication number: JP2014017334A
Application number: JP2012153020A
Authority: JP
Inventors: Koji Tsuzuki; 幸司都築; Yasushi Kurihara; 康栗原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2032-07-06
Also published as: US20140008753A1; CN103531488A; CN103531488B; JP6067262B2; US9209330B2

Abstract

【課題】半導体チップが配置された内側空間と外側空間との通気を可能にしつつ内側の空間へのパーティクルの侵入を低減するために有利な技術を提供する。
【解決手段】半導体装置は、チップ搭載領域とそれを取り囲む周辺領域とを有する第１部材と、前記チップ搭載領域に搭載された半導体チップと、前記半導体チップを覆うように前記第１部材に固定された第２部材とを有する。半導体装置の製造方法は、前記チップ搭載領域に前記半導体チップが搭載された前記第１部材の前記周辺領域と前記第２部材とを接着剤で接着する接着工程と、前記接着工程において前記接着剤が硬化を開始した後に前記第１部材と前記第２部材との間に応力を発生させることにより、前記第１部材と前記接着剤との間および前記第２部材と前記接着剤との間の少なくとも一方の一部に、前記周辺領域の内側の空間と前記周辺領域の外側の空間とを連通させる隙間を形成する応力印加工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法、ならびにカメラに関する。

デジタルカメラや携帯電話に用いられるＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像装置として、中空形状のパッケージに固体撮像チップを搭載し、ワイヤーボンディング等の配線接続をした後に、透明な蓋部材を接着剤で固定して気密封止した構造が用いられている。

固体撮像装置では、使用環境や経時時間に応じて、接着剤の部分を通して徐々に水分が中空内部に侵入し、これによって中空内部の水蒸気量が高まってしまうという現象が起こりうる。そのため、固体撮像装置が温度差の大きい環境間を往来すると、透明な蓋部材の内側や固体撮像チップの上に結露が生じてしまい、所望の画像を得られないという問題があった。

特許文献１には、パッケージ本体とガラス板との接着部の一部に接着剤を塗布しない部分を設け、この部分を通気部分として、パッケージの内部と外部との空気流通を可能にすることが開示されている。

特開２００２−１２４５８９号公報

パッケージ本体とガラス板とを接着するために使用される接着剤の厚さが薄すぎると応力耐性が低下して環境温度の変化で剥離やすくなり、厚すぎると耐湿性が低下する。そこで、通常は、接着剤の厚さは、５〜３０ミクロン程度に調整される。したがって、特許文献１のようにパッケージ本体とガラス板との接着部の一部に接着剤を塗布しない部分を設けると、パッケージ本体とガラス板との隙間が５〜３０ミクロンとなり、これと同サイズ以下のパーティクルがパッケージの内側空間に侵入しうる。近年の固体撮像装置における画素サイズは１〜５ミクロン程度であるので、画素サイズよりも大きいパーティクルが画素上に付着しうる。

パッケージの内側空間へのパーティクルの侵入は、例えば、ＬＥＤなどのような半導体装置においても問題になりうる。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、半導体チップが配置された内側空間と外側空間との通気を可能にしつつ内側の空間へのパーティクルの侵入を低減するために有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、チップ搭載領域とそれを取り囲む周辺領域とを有する第１部材と、前記チップ搭載領域に搭載された半導体チップと、前記半導体チップを覆うように前記第１部材に固定された第２部材とを有する半導体装置の製造方法に係り、該製造方法は、前記チップ搭載領域に前記半導体チップが搭載された前記第１部材の前記周辺領域と前記第２部材とを接着剤で接着する接着工程と、前記接着工程において前記接着剤が硬化を開始した後に前記第１部材と前記第２部材との間に応力を発生させることにより、前記第１部材と前記接着剤との間および前記第２部材と前記接着剤との間の少なくとも一方の一部に、前記周辺領域の内側の空間と前記周辺領域の外側の空間とを連通させる隙間を形成する応力印加工程と、を含む。

本発明によれば、半導体チップが配置された内側空間と外側空間との通気を可能にしつつ内側の空間へのパーティクルの侵入を低減するために有利な技術が提供される。

第１実施形態の半導体装置およびその製造方法を示す図。第１実施形態の半導体装置およびその製造方法を示す図。第１実施形態の半導体装置およびその製造方法を示す図。第２実施形態の半導体装置およびその製造方法を示す図。第３実施形態の半導体装置およびその製造方法を示す図。第４実施形態の半導体装置およびその製造方法を示す図。第５実施形態の半導体装置およびその製造方法を示す図。第６実施形態の半導体装置およびその製造方法を示す図。第７実施形態の半導体装置およびその製造方法を示す図。第７実施形態の半導体装置およびその製造方法を示す図。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

[第１実施形態]
図１を参照しながら本発明の第１実施形態の半導体装置およびその製造方法を説明する。ここでは、一例として、固体撮像装置ＩＳおよびその製造方法を説明する。まず、固体撮像装置ＩＳの構成を説明する。固体撮像装置ＩＳは、チップ搭載領域１０１とそれを取り囲む周辺領域１０２とを有する第１部材１と、チップ搭載領域１０１に搭載された固体撮像チップ（半導体チップ）２と、固体撮像チップ２を覆うように第１部材１に固定された第２部材５とを有する。第１部材１の周辺領域１０２と第２部材５とは、接着剤４によって接着されている。第１部材１と接着剤４との間および第２部材５と接着剤４との間の少なくとも一方の一部に、周辺領域１０２の内側の空間（以下、内側空間）６と周辺領域１０２の外側の空間（以下、外部空間）とを連通させる隙間７が形成されている。固体撮像チップ２は、内側空間６に配置されている。内側空間６は、例えば、第１部材１のチップ搭載領域１０１の表面を含む平面への周辺領域１０２の正射影の内側に対応する空間である。

以下、固体撮像装置ＩＳの製造方法を説明する。まず、図１（ａ）に示す工程では、第１部材（基体）１を準備する。第１部材１は、固体撮像チップ２を搭載するためのチップ搭載領域１０１と、チップ搭載領域１０１を取り囲む周辺領域１０２とを含む。第１部材１は、固体撮像チップ２を収容するための凹部１０３を有し、チップ搭載領域１０１は、凹部１０３の底面に配置されうる。第１部材１は、例えば、セラミック、ガラスエポキシ、又は、プラスチック樹脂等の樹脂材料で構成されうる。図１に示す例では、第１部材１が凹部１０３を有するが、第１部材１は凹部１０３を有していなくてもよい。その場合には、第２部材５が凹部を有する形状を有しうる。

次いで、図１（ｂ）に示す工程では、第１部材１のチップ搭載領域１０１上に固体撮像チップ２を搭載する。固体撮像チップ２は、複数の受光素子（光電変換素子）を有する画素領域３を含む。画素領域３には、例えば、カラーフィルタ、平坦化膜およびマイクロレンズを更に含みうる。固体撮像チップ２は、例えば、ＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサでありうる。固体撮像チップ２のボンディングパッド（不図示）と、第１部材１に設けられたリード（不図示）とは、金属ワイヤ等の導電体（不図示）で接続されうる。この接続は、貫通電極等で行われてもよく、金属ワイヤに限定されない。

次いで、図１（ｃ）および図１（ｄ）に例示される接着工程が実施される。まず、図１（ｃ）に示す工程において、チップ搭載領域１０１を全周にわたって取り囲むように第１部材１の周辺領域１０２に接着剤４を塗布する。即ち、接着剤４は、それが配置された領域が枠状領域を形成するように配置される。接着剤４は枠形状を有する。枠形状は、閉ループ形状であればよく、例えば、矩形形状であってもよいし、矩形形状以外の形状であってもよい。接着剤４は、例えば、紫外線を受けることによって硬化する紫外線硬化樹脂、又は、加熱されることによって硬化する熱硬化樹脂でありうるが、他の種類の接着剤であってもよい。接着剤４の塗布は、例えば、印刷法、又は、ディスペンサー法によって塗布されうる。接着剤４は、第１部材１の代わりに第２部材５に塗布されてもよいし、第１部材１および第２部材５の双方に塗布されてもよい。

図１（ｄ）に示す工程では、第１部材１の上に第２部材５を配置する（この工程を配置工程と呼ぶことができる。）。これにより、第１部材１の周辺領域１０２と第２部材５との間にチップ搭載領域１０１を全周にわたって取り囲むように接着剤４が配置された構造が得られる。図１（ｄ）に示す工程ではまた、接着剤４を硬化させることによって、第１部材１と第２部材５とを接着する（この工程を硬化工程と呼ぶことができる）。ここで、接着剤４が紫外線硬化樹脂である場合には、接着剤４に紫外線を照射することによって接着剤４を硬化させることができる。接着剤４が熱硬化樹脂である場合には、接着剤４を加熱することによって接着剤４を硬化させることができる。第２部材５は、透明部材であり、例えば、ガラス又は水晶で構成されうる。第１部材１と第２部材５とを接着することにより、内側空間６と外部空間とが分離される。

図１（ｅ）に示す工程では、第１部材１と第２部材５との間に応力を発生させる（この工程を応力印加工程と呼ぶことができる。）。これにより、第１部材１と接着剤４との間および第２部材５と接着剤４との間の少なくとも一方の一部に、周辺領域１０２の内側空間６と周辺領域１０２の外側空間とを連通させる隙間７が形成される。第１部材１と第２部材５との間の応力は、第１部材１および第２部材５の少なくとも一方を加熱することによって発生させることができる。例えば、固体撮像チップ２を収容した第１部材１および第２部材５を含むパッケージを加熱炉３１の中で加熱することによって応力を発生させることができる。

固体撮像チップ２を収容した第１部材１および第２部材５を含むパッケージを加熱することにより、第１部材１と第２部材５との線膨張係数の違いによって第１部材１と第２部材５との間に応力が発生する。この応力は、第１部材１と接着剤４との間および第２部材５と接着剤４との間にも作用する。これにより、第１部材１と接着剤４との間および第２部材５と接着剤４との間にせん断応力が印加される。このせん断応力により、第１部材１と接着剤４との間および第２部材５と接着剤４との間の少なくとも一方の一部で剥離（接着界面の破壊）が生じ、隙間７が形成される。

接着剤４が熱硬化樹脂である場合においては、接着剤４の熱硬化温度よりも高い温度を接着剤４に印加することで隙間７を形成することができる。一方、カラーフィルタやマイクロレンズ等が変形や変色等を起こさない温度であることが必要である。そこで、隙間７を形成するための応力を発生させるための温度は、１００〜３００℃の範囲内であることが好ましい。また、接着剤４が紫外線硬化樹脂である場合も、同様の温度範囲内の温度を採用することができる。

応力印加工程は、接着工程の終了後に開始されてもよいが、接着工程の終了前に開始されてもよい。ただし、応力印加工程を接着工程の終了前に開始する場合は、第１部材１と接着剤４との間および第２部材５と接着剤４との間の少なくとも一方の一部で剥離を引き起こすために、応力印加工程は、接着剤４が硬化を開始した後に開始される必要がある。

応力印加工程は、例えば、第１部材１に対して第２部材５を相対的に移動させるように第１部材１および第２部材５に力を印加することによって第１部材１と第２部材５との間に応力を発生させる工程であってもよい。

以下、応力の印加による隙間の形成方法を更に具体的に説明する。図２（ａ）は、応力印加工程前の固体撮像装置ＩＳの平面図、図２（ｂ）は、応力印加工程前の固体撮像装置ＩＳの断面図（図２（ａ）のＸＸ’断面図）である。図２（ｃ）は、応力印加工程後の固体撮像装置ＩＳの平面図、図２（ｄ）は、応力印加工程後の固体撮像装置ＩＳの断面図（図２（ｃ）のＸＸ’断面図）である。

図２（ａ）、（ｂ）に示されているように、応力印加工程の前では、接着剤４が配置された領域では、第１部材１と第２部材５とが接着剤４によって接着（結合）されている。接着剤４は、第１部材１の周辺領域１０２と第２部材５との間にチップ搭載領域１０１を全周にわたって取り囲むように配置されている。領域Ａは、応力の印加（例えば、加熱による応力の印加）によって剥離を引き起こさせることが予定されている領域である。界面Ａ１は、第２部材５と接着剤４との界面、界面Ａ２は、第１部材１と接着剤４との界面である。

図２（ｃ）、（ｄ）に示されているように、応力印加工程の後では、第１部材１と接着剤４との間および第２部材５と接着剤４との間の少なくとも一方の一部に隙間７が形成されている。この隙間７を通して内側空間６と外側空間とが連通する。領域Ｂは、領域Ａにおける接着剤４が第１部材１および／または第２部材５から剥離した領域、即ち隙間７が形成された領域である。図２（ａ）〜（ｄ）に示す例では、隙間７が形成された領域Ｂは、接着剤４が第１部材１および／または第２部材５から剥離しているものの、接着剤４が部分的に第１部材１および／または第２部材５に接触している領域である。

接着剤４が配置された領域のうち領域Ｂ以外の領域では、第１部材１と第２部材５とが接着剤４によって接着されている。接着剤４は、応力印加工程の後においても、第１部材１の周辺領域１０２と第２部材５との間にチップ搭載領域１０１を全周にわたって取り囲むように（即ち、枠状領域が維持されるように）配置されている。なお、図２（ｄ）では、界面Ｂ１およびＢ２のうち界面Ｂ２の一部（点線の部分）において接着剤４が剥離することにより隙間７が形成されていることが模式的に示されている。領域Ｂの数は、少なくとも１つであればよい。領域Ｂは、例えば、角部に形成されやすい。

領域Ｂに形成された隙間７により、内側空間６に水分が侵入したとしても、該隙間を通して水分が外側の空間に排出されうる。第１実施形態では、隙間７は、第１部材１および／または第２部材５からの接着剤４の剥離によって形成されているが、接着剤４は固体撮像チップ２を取り囲むように（即ち、枠状領域を形成するように）配置されている。よって、接着剤を部分的に取り除いた場合や接着剤を塗布しない部分を形成した場合に比べて、隙間の寸法は極めて小さい。したがって、外側空間から内側空間６へのパーティクルの侵入は低減される。

以下、図３を参照しながら応力印加工程によって形成される隙間の他の例を説明する。図３（ａ）は、応力印加工程前の固体撮像装置ＩＳの平面図、図３（ｂ）は、応力印加工程前の固体撮像装置ＩＳの断面図（図３（ａ）のＸＸ’断面図）である。図３（ｃ）は、応力印加工程後の固体撮像装置ＩＳの平面図、図３（ｄ）は、応力印加工程後の固体撮像装置ＩＳの断面図（図３（ｃ）のＸＸ’断面図）である。

図３（ｃ）、（ｄ）に示されているように、応力印加工程の後では、第１部材１と接着剤４との間および第２部材５と接着剤４との間の少なくとも一方の一部に隙間７が形成されている。領域Ｂは、領域Ａにおける接着剤４が第１部材１および／または第２部材５から剥離した領域、即ち隙間７が形成された領域である。図３（ａ）〜（ｄ）に示す例では、隙間７が形成された領域Ｂは、接着剤４が第１部材１および／または第２部材５から剥離されて、第１部材１および／または第２部材５から完全に離隔した領域である。

図３（ａ）〜（ｄ）に示す例では、図２（ａ）〜（ｄ）に示す例よりも隙間の寸法が大きいが、接着剤を部分的に取り除いた場合や接着剤を塗布しない部分を形成した場合に比べて、隙間の寸法は極めて小さい。したがって、外側空間から内側空間６へのパーティクルの侵入は低減される。

［第２実施形態］
図４を参照しながら本発明の第２実施形態を説明する。なお、第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第２実施形態では、応力印加工程による隙間の形成を容易にするために、接着剤を配置する領域が改良されている。

図４（ａ）は、応力印加工程前の固体撮像装置ＩＳの平面図、図４（ｂ）は、応力印加工程前の固体撮像装置ＩＳの断面図（図４（ａ）のＸＸ’断面図）である。図４（ｃ）は、応力印加工程後の固体撮像装置ＩＳの平面図、図４（ｄ）は、応力印加工程後の固体撮像装置ＩＳの断面図（図４（ｃ）のＸＸ’断面図）である。

領域Ａは、接着剤４を配置する枠状領域のうち隙間７を形成すべき領域である。領域Ｂは、領域Ａにおける接着剤４が第１部材１および／または第２部材５から剥離した領域、即ち隙間７が形成された領域である。第２実施形態では、接着剤４を配置する枠状領域のうち隙間７を形成すべき領域Ａにおける接着剤４の幅が該枠状領域のうち他の領域における接着剤４の幅よりも狭くなるように、接着剤４が配置される。したがって、領域Ｂに容易に隙間を形成することができる。また、隙間が形成される領域を領域Ａ内に制限することが容易になる。なお、領域Ａは角部でなくてもよく、また、少なくとも１つあればよい。

[第３実施形態]
図５を参照しながら本発明の第３実施形態を説明する。なお、第３実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第３実施形態では、応力印加工程による隙間の形成を容易にするために、第１部材１の周辺領域１０２と第２部材２との間隔が決定されている。

図５（ａ）は、応力印加工程前の固体撮像装置ＩＳの平面図、図５（ｂ）は、応力印加工程前の固体撮像装置ＩＳの断面図（図５（ａ）のＸＸ’断面図）である。図５（ｃ）は、応力印加工程後の固体撮像装置ＩＳの平面図、図５（ｄ）は、応力印加工程後の固体撮像装置ＩＳの断面図（図５（ｃ）のＸＸ’断面図）である。

領域Ａは、接着剤４を配置する枠状領域のうち隙間７を形成すべき領域である。領域Ｂは、領域Ａにおける接着剤４が第１部材１および／または第２部材５から剥離した領域、即ち隙間７が形成された領域である。第３実施形態では、接着剤４を配置する枠状領域のうち隙間７を形成すべき領域Ａにおける周辺領域１０２と第２部材５との間隔が該枠状領域のうち他の領域における周辺領域１０２と第２部材５との間隔よりも小さい。これにより、隙間を形成すべき領域Ａにおける接着剤４の変形可能量が他の領域よりも小さくなるので、領域Ｂに容易に隙間を形成することができる。また、隙間７が形成される領域を領域Ａ内に制限することが容易になる。第１部材１の周辺領域１０２と第２部材２との間隔の調整は、周辺領域１０２の表面形状および第２部材２の表面形状の少なくとも一方の調整によって行いうる。例えば、当該間隔の調整は、（ａ）領域Ａにおいて周辺領域１０２を他の領域よりも突出させることにより、又は、（ｂ）領域Ａにおいて第２部材を他の領域分より突出させることにより、又は、（ｃ）その双方により行うことができる。

［第４実施形態］
図６を参照しながら本発明の第４実施形態を説明する。なお、第４実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第４実施形態では、応力印加工程による隙間の形成を容易にするために、第１部材１の周辺領域１０２の表面粗さが改良されている。

図６（ａ）は、応力印加工程前の固体撮像装置ＩＳの平面図、図６（ｂ）は、応力印加工程前の固体撮像装置ＩＳの断面図（図６（ａ）のＸＸ’断面図）である。図６（ｃ）は、応力印加工程後の固体撮像装置ＩＳの平面図、図６（ｄ）は、応力印加工程後の固体撮像装置ＩＳの断面図（図６（ｃ）のＸＸ’断面図）である。

領域Ａは、接着剤４を配置する枠状領域のうち隙間７を形成すべき領域である。領域Ｂは、領域Ａにおける接着剤４が第１部材１から剥離した領域、即ち隙間７が形成された領域である。第４実施形態では、接着剤４を配置する枠状領域のうち隙間７を形成すべき領域Ａにおける周辺領域１０２の表面粗さが該枠状領域のうち他の領域における周辺領域１０２の表面粗さよりも小さい。これにより、領域Ａ内の界面Ａ２における周辺領域１０２と接着剤４との結合強度を他の部分における周辺領域１０２と接着剤４との結合強度よりも小さくすることができる。したがって、応力の印加によって領域Ｂに容易に隙間を形成することができる。

領域Ａにおける周辺領域１０２の表面粗さを他の領域における周辺領域１０２の表面粗さよりも小さくする方法としては、例えば、他の領域を粗面化する方法や、領域Ａを研磨によって平坦化する方法がある。

上記の例では、領域Ａにおける第１部材１（周辺領域１０２）の表面粗さを他の領域おける第１部材１（周辺領域１０２）の表面粗さより小さくしている。これに代えて、領域Ａにおける第２部材５の表面粗さを他の領域における第２部材５の表面粗さより小さくしてもよい。

上記のとおり、領域Ａにおける表面粗さは他の領域の表面粗さよりも小さいことが好ましが、領域Ａにおける表面粗さはパーティクルを捕獲するために十分な程度の表面粗さを有することが好ましい。例えば、領域Ａにおける表面粗さは、Ｒａで数ミクロンレベルの凹凸の表面粗さを有していることが好ましい。第１部材１がセラミックで構成される場合は、一般的には、セラミックは数ミクロンレベルの表面粗さを有しているので、領域Ａとしてそのまま利用することが好ましい。この場合、他の領域を粗面化することになる。

［第５実施形態］
図７を参照しながら本発明の第５実施形態を説明する。なお、第５実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第５実施形態では、接着工程（硬化工程）において、接着剤を配置する枠状領域のうち隙間を形成すべき領域における接着剤の硬化率が該枠状領域のうち他の領域における接着剤の硬化率よりも低くなるように接着剤を硬化させる。これにより、応力印加工程において、隙間を形成すべき領域に容易に隙間を形成することができる。

図７（ａ）は、応力印加工程前の固体撮像装置ＩＳの平面図、図７（ｂ）は、応力印加工程前の固体撮像装置ＩＳの断面図（図７（ａ）のＸＸ’断面図）である。図７（ｃ）は、応力印加工程後の固体撮像装置ＩＳの平面図、図７（ｄ）は、応力印加工程後の固体撮像装置ＩＳの断面図（図７（ｃ）のＸＸ’断面図）である。

領域Ａは、接着剤４を配置する枠状領域のうち隙間７を形成すべき領域である。接着工程（硬化工程）において、接着剤４を配置する枠状領域のうち領域Ａにおける接着剤４の硬化率が該枠状領域のうち他の領域における接着剤４の硬化率よりも低くなるように接着剤４を硬化させる。領域Ｂは、領域Ａにおける接着剤４が第１部材１から剥離した領域、即ち隙間７が形成された領域である。

応力印加工程の開始時点において、領域Ａにおける接着剤４の硬化率が他の領域における接着剤４の硬化率よりも低いので、領域Ａにおける接着剤４と第１部材１および第２部材５との結合強度は、他の領域における結合強度よりも弱い。したがって、応力印加工程では、領域Ａにおいて接着剤４を第１部材１および／または第２部材５から容易に剥離させて隙間７を形成することができる。

ここで、領域Ａにおける接着剤４の硬化率を他の領域における接着剤４の硬化率よりも低くする方法としては、種々の方法を採用することができる。接着剤４が紫外線硬化樹脂である場合は、例えば、領域Ａを半透明膜で覆った状態で接着剤４に紫外線を照射すればよい。接着剤４が熱硬化樹脂である場合には、領域Ａを熱伝導率の低い物質で覆った状態で接着剤４を加熱すればよい。硬化率は、例えば、ＤＳＣ（差走査熱量測定）又はＴＭＡ（熱機械分析）等の熱分析方法によって評価することができる。応力印加工程の開始時における領域Ａにおける接着剤４の硬化率は、例えば８０％以下でありうる。

応力印加工程によって隙間７が形成された後に、未硬化の接着剤４を硬化させてもよい。ここで、接着剤４が熱硬化樹脂であり、応力印加工程が加熱工程を含む場合には、未硬化の接着剤４は応力印加工程において硬化する。

［第６実施形態］
図８を参照しながら本発明の第６実施形態を説明する。なお、第６実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第６実施形態では、接着剤を配置する領域のうち隙間を形成すべき部分における第２部材５に撥液処理をすることにより、該撥液処理された部分と接着剤４との結合強度を弱める。これにより、応力印加工程において、隙間を形成すべき部分に容易に隙間を形成することができる。

図８（ａ）は、応力印加工程前の固体撮像装置ＩＳの平面図、図８（ｂ）は、応力印加工程前の固体撮像装置ＩＳの断面図（図８（ａ）のＸＸ’断面図）である。図８（ｃ）は、応力印加工程後の固体撮像装置ＩＳの平面図、図８（ｄ）は、応力印加工程後の固体撮像装置ＩＳの断面図（図８（ｃ）のＸＸ’断面図）である。

領域Ａは、接着剤４を配置する枠状領域のうち隙間７を形成すべき領域である。領域Ａでは、第２部材５が撥液処理されている。例えば、領域Ａでは、第２部分５に撥液性を有する膜８が形成されている。領域Ｂは、領域Ａにおける接着剤４が第２部材５側（膜８）から剥離した領域、即ち隙間７が形成された領域である。

撥液性を有する膜８としては、領域Ａにおける接着剤４の接触角が他の領域における接着剤４の接触角よりも大きくなる膜であればよい。このような膜８としては、例えば、フッ素を最表面に有するＡＲ（反射防止）コーティング膜、又は、シリコーン樹脂コーティング等を挙げることができる。

上記の例では、第２部材５に撥液処理が施されているが、第１部材１に撥液処理を施してもよい。

［第７実施形態］
図９および図１０を参照しながら本発明の第７実施形態を説明する。なお、第７実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第７実施形態では、接着剤を配置する枠状領域のうち隙間を形成すべき領域における周辺領域１０２と第２部材５との間隔が当該枠状領域のうち他の領域における周辺領域１０２と第２部材５との間隔よりも小さくなるように周辺領域１０２の表面が湾曲している。これにより、隙間７を形成すべき領域Ａにおける接着剤４の変形可能量が他の領域よりも小さくなるので、領域Ａに容易に隙間７を形成することができる。また、隙間７が形成される領域を領域Ａ内に制限することが容易になる。

以下、図９を参照しながら周辺領域１０２の表面が湾曲した第１部材１を形成する方法を例示的に説明する。まず、図９（ａ）に示すように、板状部材９および枠状部材１０を準備する。板状部材９および枠状部材１０は、例えば、セラミックや、ガラスエポキシ、プラスチック樹脂等の樹脂、又は、金属で構成されうるが、枠状部材１０の線膨張係数が板状部材９の線膨張係数よりも大きくなるよう材料が選択されうる。例えば、板状部材９は、配線層を有する線膨張係数７ｐｐｍ程度のセラミック基板で構成され、枠状部材１０は、線膨張係数９〜１１ｐｐｍ程度の金属で構成されうる。

図９（ｂ）に示すように、板状部材９と枠状部材１０とで結合されて第１部材１が形成されうる。ここで、板状部材９と枠状部材１０とは、熱硬化樹脂からなる接着剤によって結合されうる。この場合、板状部材９および枠状部材１０が接着のために加熱された後に常温に戻るときに、線膨張係数が大きい枠状部材１０の収縮が板状部材９の収縮よりも大きい。その結果、板状部材９および枠状部材１０とで構成される第１部材１は、枠状部材１０の４つの角部が板状部材９とは反対側に突出するように湾曲しうる。

以下、図１０を参照しながら固体撮像装置ＩＳの製造方法を説明する。図１０（ａ）〜（ｄ）は、図９のＹＹ’断面であり、左側がＹ側、右側がＹ’側である。角部である右側（Ｙ’側）の表面高さが左側（Ｙ側）の表面高さよりも高い。

図１０（ａ）に示す工程では、第１部材１のチップ搭載領域１０１上に固体撮像チップ２を搭載する。固体撮像チップ２は、複数の受光素子（光電変換素子）を有する画素領域３を含む。

次いで、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）に例示される接着工程が実施される。まず、図１０（ｂ）に示す工程において、チップ搭載領域１０１を全周にわたって取り囲むように第１部材１の周辺領域１０２に接着剤４を塗布する。この工程の詳細は、第１実施形態に従いうる。図１０（ｃ）に示す工程では、第１部材１の上に第２部材５を配置する（配置工程）。これにより、第１部材１の周辺領域１０２と第２部材５との間にチップ搭載領域１０１を全周にわたって取り囲むように接着剤４が配置された構造が得られる。図１０（ｃ）に示す工程ではまた、接着剤４を硬化させることによって第１部材１と第２部材５とを接着する（硬化工程）。

前述のように、第１部材１の周辺領域１０２は、角部である右側（Ｙ’側）の表面高さが他の領域における表面高さよりも高い。ここで、角部は、隙間７を形成すべき部分である。第１部材１に第２部材５を重ねた状態において、角部における接着剤４の厚さが他の領域における接着剤４の厚さよりも薄い。つまり、第７実施形態によれば、図９に例示される工程で作製された第１部材１を使用することによって、隙間７を形成すべき領域である角部における接着剤４の厚さが他の領域における接着剤４の厚さよりも薄い構造を得ることができる。第７実施形態では、第３実施形態と同様の原理により、角部に隙間７を形成することができる。

図１０（ｄ）に示す工程では、第１部材１と第２部材５との間に応力を発生させる（応力印加工程）。これにより、第１部材１と接着剤４との間および第２部材５と接着剤４との間の少なくとも一方の一部に、周辺領域１０２の内側の内側空間６と周辺領域１０２の外側の外側空間とを連通させる隙間７が形成される。第１部材１と第２部材５との間の応力は、例えば、第１部材１および第２部材５の少なくとも一方を加熱することによって発生させることができる。例えば、固体撮像チップ２を収容した第１部材１および第２部材５を含むパッケージを加熱炉３１の中で加熱することによって応力を発生させることができる。

以上の第１乃至第７実施形態は、それらの全部又は一部を相互に組み合わせて実施されてもよい。例えば、第２実施形態と第６実施形態との組み合わせ、又は、第２実施形態と第４実施形態との組み合わせが好適である。

第１部材１は、チップ搭載領域１０１を有する板部材と、周辺領域１０２を有する枠状部材と、該板部材と該枠状部材とを結合するために該板部材のチップ搭載領域１０１を全周にわたって取り囲むように枠状に配置された第２接着剤とで構成されてもよい。この場合において、第２部材５は、板形状を有してもよいし、チップ搭載領域１０１に対向する部分に凹部を有してもよい。第２部材５は、半導体チップを覆う板部材と、枠状部材と、外板部材と該枠状部材とを結合するために該板部材に枠状に連続的に配置された第２接着剤とで構成されてよい。この場合において、第１部材１は、板形状を有してよいし、凹部１０３を有してもよい。

上記の板部材と上記の第２接着剤との間、および、上記の枠状部材と上記の第２接着剤との少なくとも一方の一部に、周辺領域１０２の内側の空間と周辺領域１０２の外側の空間とを連通させる隙間が形成されうる。

［第８実施形態］
第１乃至第７実施形態では、本発明の半導体装置およびその製造方法を固体撮像装置およびその製造方法に適用した例であるが、本発明は、他の種類の半導体装置およびその製造方法にも適用可能である。本発明の半導体装置およびその製造方法は、例えば、中空のパッケージの中にＬＥＤチップが配置された半導体装置（発光装置）に適用することができる。

[第９実施形態]
以下、上記の第１乃至第７実施形態に係る固体撮像装置の応用例として、該固体撮像装置が組み込まれたカメラについて例示的に説明する。カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。カメラは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、該固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含む。該処理部は、例えば、Ａ／Ｄ変換器、および、該Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。

Claims

チップ搭載領域とそれを取り囲む周辺領域とを有する第１部材と、前記チップ搭載領域に搭載された半導体チップと、前記半導体チップを覆うように前記第１部材に固定された第２部材とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記チップ搭載領域に前記半導体チップが搭載された前記第１部材の前記周辺領域と前記第２部材とを接着剤で接着する接着工程と、
前記接着工程において前記接着剤が硬化を開始した後に前記第１部材と前記第２部材との間に応力を発生させることにより、前記第１部材と前記接着剤との間および前記第２部材と前記接着剤との間の少なくとも一方の一部に、前記周辺領域の内側の空間と前記周辺領域の外側の空間とを連通させる隙間を形成する応力印加工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記接着工程は、前記周辺領域と前記第２部材との間に前記チップ搭載領域を全周にわたって取り囲むように前記接着剤を配置する配置工程を含み、
前記配置工程では、前記接着剤を配置する領域のうち前記隙間を形成すべき領域における前記接着剤の幅が前記接着剤を配置する領域のうち他の領域における前記接着剤の幅よりも狭くなるように前記接着剤を配置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記接着工程は、前記周辺領域と前記第２部材との間に前記チップ搭載領域を全周にわたって取り囲むように前記接着剤を配置する配置工程を含み、
前記配置工程において前記接着剤を配置する領域のうち前記隙間を形成すべき領域における前記周辺領域と前記第２部材との間隔が前記接着剤を配置する領域のうち他の領域における前記周辺領域と前記第２部材との間隔よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記接着工程は、前記周辺領域と前記第２部材との間に前記チップ搭載領域を全周にわたって取り囲むように前記接着剤を配置する配置工程を含み、
（ａ）前記接着剤を配置する領域のうち前記隙間を形成すべき領域における前記第１部材の表面粗さが前記接着剤を配置する領域のうち他の領域における前記第１部材の表面粗さよりも小さい、および、
（ｂ）前記接着剤を配置する領域のうち前記隙間を形成すべき領域における前記第２部材の表面粗さが前記接着剤を配置する領域のうち他の領域における前記第２部材の表面粗さよりも小さい、
の少なくとも一方を満たすことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記接着工程は、前記周辺領域と前記第２部材との間に前記チップ搭載領域を全周にわたって取り囲むように前記接着剤を配置する配置工程と、前記接着剤を硬化させる硬化工程と、を含み、
前記硬化工程では、前記接着剤を配置する領域のうち前記隙間を形成すべき領域における前記接着剤の硬化率が前記接着剤を配置する領域のうち他の領域における前記接着剤の硬化率よりも低くなるように、前記接着剤を硬化させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
（ｃ）前記第１部材は、前記接着剤を配置する領域のうち前記隙間を形成すべき領域に撥液処理が施されている、および、
（ｄ）前記第２部材は、前記接着剤を配置する領域のうち前記隙間を形成すべき領域に撥液処理が施されている、
の少なくとも一方を満たすことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記接着工程は、前記周辺領域と前記第２部材との間に前記チップ搭載領域を全周にわたって取り囲むように前記接着剤を配置する配置工程を含み、
前記配置工程において前記接着剤を配置する領域のうち前記隙間を形成すべき領域における前記周辺領域と前記第２部材との間隔が前記接着剤を配置する領域のうち他の領域における前記周辺領域と前記第２部材との間隔よりも小さくなるように、前記周辺領域の表面が湾曲している、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記接着工程は、前記周辺領域と前記第２部材との間に前記チップ搭載領域を全周にわたって取り囲むように前記接着剤を配置する配置工程を含み、
前記配置工程では、前記接着剤を配置する領域のうち前記隙間を形成すべき領域における前記接着剤の幅が前記接着剤を配置する領域のうち他の領域における前記接着剤の幅よりも狭くなるように前記接着剤を配置し、
前記製造方法は、
（ａ）前記接着剤を配置する領域のうち前記隙間を形成すべき領域における前記第１部材の表面粗さが前記接着剤を配置する領域のうち他の領域における前記第１部材の表面粗さよりも小さい、および、
（ｂ）前記接着剤を配置する領域のうち前記隙間を形成すべき領域における前記第２部材の表面粗さが前記接着剤を配置する領域のうち他の領域における前記第２部材の表面粗さよりも小さい、
の少なくとも一方を満す、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記接着工程は、前記周辺領域と前記第２部材との間に前記チップ搭載領域を全周にわたって取り囲むように前記接着剤を配置する配置工程を含み、前記配置工程では、前記接着剤を配置する領域のうち前記隙間を形成すべき領域における前記接着剤の幅が前記接着剤を配置する領域のうち他の領域における前記接着剤の幅よりも狭くなるように前記接着剤を配置し、
前記製造方法は、
（ｃ）前記第１部材は、前記接着剤を配置する領域のうち前記隙間を形成すべき領域に撥液処理が施されている、および、
（ｄ）前記第２部材は、前記接着剤を配置する領域のうち前記隙間を形成すべき領域に撥液処理が施されている、
の少なくとも一方を満す、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記応力印加工程は、前記接着工程の終了後に実施される、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
前記応力印加工程は、前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方を加熱する工程を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
前記半導体チップは、固体撮像チップである、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
チップ搭載領域とそれを取り囲む周辺領域とを有する第１部材と、前記チップ搭載領域に搭載された半導体チップと、前記半導体チップを覆う第２部材とを有する半導体装置であって、
前記第１部材と前記第２部材とを結合するために前記周辺領域と前記第２部材との間に前記チップ搭載領域を全周にわたって取り囲むように枠状に配置された接着剤を備え、
前記第１部材と前記枠状に配置された前記接着剤との間および前記第２部材と前記枠状に配置された前記接着剤との間の少なくとも一方の一部に、前記周辺領域の内側の空間と前記周辺領域の外側の空間とを連通させる隙間が形成されている、
を含むことを特徴とする半導体装置。
前記接着剤が配置された枠状領域のうち前記隙間が形成された領域における前記接着剤の幅が前記枠状領域のうち他の領域の幅よりも狭い、
ことを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置。
（ｅ）前記接着剤が配置された枠状領域のうち前記隙間が形成された領域における前記第１部材の表面粗さが前記枠状領域のうち他の領域における前記第１部材の表面粗さよりも小さい、および、
（ｆ）前記接着剤が配置された枠状領域のうち前記隙間が形成された領域における前記第２部材の表面粗さが前記枠状領域のうち他の領域における前記第２部材の表面粗さよりも小さい、
の少なくともいずれか一方を満たすことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の半導体装置。
（ｇ）前記第１部材は、前記接着剤が配置された枠状領域のうち前記隙間が形成された領域に撥液処理が施されている、および、
（ｈ）前記第２部材は、前記接着剤が配置された枠状領域のうち前記隙間が形成された領域に撥液処理が施されている、
の少なくともいずれか一方を満たすことを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記接着剤が配置された枠状領域のうち前記隙間が形成された領域における前記周辺領域と前記第２部材との間隔が前記枠状領域のうち他の領域における前記周辺領域と前記第２部材との間隔より小さい、
ことを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記第１部材は、前記チップ搭載領域を有する板部材と、前記周辺領域を有する枠状部材と、前記板部材と前記枠状部材とを結合するために前記板部材の前記チップ搭載領域を全周にわたって取り囲むように枠状に配置された第２接着剤とを含む、
ことを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記第２部材は、前記半導体チップを覆う板部材と、枠状部材と、前記板部材と前記枠状部材とを結合するために前記板部材に枠状に連続的に配置された第２接着剤とを含む、
ことを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記板部材と前記第２接着剤との間および前記枠状部材と前記第２接着剤との少なくとも一方の一部に、前記周辺領域の内側の空間と前記周辺領域の外側の空間とを連通させる隙間が形成されている、
ことを特徴とする請求項１８又は１９に記載の半導体装置。
前記半導体チップは、固体撮像チップである、
ことを特徴とする請求項１３乃至２０のいずれか１項に記載の半導体装置。
請求項２１に記載の半導体装置と、
前記半導体装置から出力される信号を処理する処理部と、
を備えることを特徴とするカメラ。