JP3360504B2 - 固体撮像装置の後処理方法及び製造方法 - Google Patents

固体撮像装置の後処理方法及び製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、組立完了後に発生
する固体撮像装置の画像欠陥を低減させるための後処理
方法及び製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、固体撮像装置を製造するにあた
っては、ウエハ製造工程やウエハ処理工程、さらにはパ
ッケージングのための組立工程を経ることになる。組立
が完了した固体撮像装置は検査工程へと送られ、そこで
良品と判定されたものだけが出荷される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが固体撮像装置
の場合は、組立完了後の検査工程で良品と判定されたも
のでも、製品出荷後に静電気,電気的ノイズ等により画
像欠陥(点欠陥)が発生することがある。従来では、こ
うした組立完了後に発生する画像欠陥品に対して有効な
救済措置が考えられていたなかったため、廃棄せざるを
得ない状況であった。
【0004】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、その主たる目的は、組立完了後の後発的な
画像欠陥を低減させることができる固体撮像装置の後処
理方法及び製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、組立が完了し
た固体撮像装置に所定の温度でアニール処理を行う固体
撮像装置の後処理方法であって、アニール処理は、固体
撮像装置に含浸した水分を取り除くために、固体撮像装
置を乾燥気体中又は減圧下で加熱する第1の加熱工程
と、この第1の加熱工程よりも高い温度で固体撮像装置
を加熱する第2の加熱工程とから成るものである。
【0006】この固体撮像装置の後処理方法において
は、組立完了後の固体撮像装置に所定の温度でアニール
処理を行うことにより、固体撮像素子(シリコンチップ
等)の格子欠陥(点欠陥)が低減し、それとともに画像
欠陥のレベルも低減する。また、長期保存によって固体
撮像装置に含浸した水分が第1の加熱工程で除去され、
さらに第2の加熱工程では第1の加熱工程よりも高い温
度で固体撮像装置を加熱することにより、熱と水分の相
乗作用を引き起こすことなく、画像欠陥のみが有効に低
減される。
【0007】また本発明は、組立が完了した固体撮像装
置に所定の温度でアニール処理を行う固体撮像装置の製
造方法であって、アニール処理は、固体撮像装置に含浸
した水分を取り除くために、固体撮像装置を乾燥気体中
又は減圧下で加熱する第1の加熱工程と、この第1の加
熱工程よりも高い温度で固体撮像装置を加熱する第2の
加熱工程とから成るものである。
【0008】この固体撮像装置の製造方法においては、
組立完了後の固体撮像装置に所定の温度でアニール処理
を行うことにより、固体撮像素子(シリコンチップ等)
の格子欠陥(点欠陥)が低減し、それとともに画像欠陥
のレベルも低減する。また、長期保存によって固体撮像
装置に含浸した水分が第1の加熱工程で除去され、さら
に第2の加熱工程では第1の加熱工程よりも高い温度で
固体撮像装置を加熱することにより、熱と水分の相乗作
用を引き起こすことなく、画像欠陥のみが有効に低減さ
れる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は本発明の一
実施形態を示す工程フロー図である。図1に示す工程フ
ロー図においては、ウエハ製造後のウエハ処理工程S1
で種々の薄膜形成等を行い、ウエハ上に多数の固体撮像
素子を構築する。次に、組立工程S2では、ダイシング
やボンディング、さらには封止といったパッケージング
のための処理が行われる。
【0010】図2は組立が完了した固体撮像装置の構成
例を示す側断面図である。図2に示す固体撮像装置10
においては、セラミックをベースとしたパッケージ本体
11の凹部底面に固体撮像素子(チップ)12がダイボ
ンド剤によって接合固定されている。パッケージ本体1
1の両側面には外部リード13が延出しており、この外
部リード13と一体の内部リード14に金線等のワイヤ
15を介して固体撮像素子12が電気的に接続されてい
る。また、パッケージ本体11の上端部にはシール樹脂
を接着剤としてシールガラス16が固定され、この状態
で固体撮像素子12が気密封止されている。
【0011】こうして製品化された固体撮像装置は検査
工程S3に送られ、そこで専用のテスティング装置によ
って特性チェックが行われる。ここで従来においては、
検査工程S3を経た時点で、一連の固体撮像装置の製造
過程を終了していたが、本実施形態においては、検査工
程S3で特定の画像欠陥と判定された固体撮像装置を、
新規に開設したアニール処理工程S4に送り、そこで画
像欠陥低減のためのアニール処理を行うことが可能であ
る。
【0012】このアニール処理工程S4では、固体撮像
装置に印加する温度(アニール温度)が高ければ高いほ
ど固体撮像素子12の格子欠陥(点欠陥)が低減し、こ
れに依存した画像欠陥の低減効果も大きくなるが、極端
に温度設定を高くすると、固体撮像装置の構成部に熱的
ダメージを与えることになる。特に、固体撮像素子12
上に形成されるオンチップレンズ等は耐熱性が低いた
め、これを勘案すると、アニール処理の上限温度として
は処理時間が比較的長時間でも150℃程度、短時間で
は180℃程度が限界であると考えられる。そこで具体
的な実施にあたっては、125℃の乾燥気体中又は減圧
下に画像欠陥の出ている固体撮像装置を24時間投入
し、処理前後での画像欠陥のレベルを比較してみた。
【0013】そうしたところ、処理前に確認した画像欠
陥レベルに対し、処理後の欠陥修復率は約半分程度とな
り、組立完了後のアニール処理によって画像欠陥に対す
る顕著な低減効果が確認できた。
【0014】なお、アニール処理工程S4で採用される
加熱方式としては、実際のアニール処理が乾燥気体中
(又は減圧下)で行われるものであれば、オーブンキュ
アやコラムキュアなどいずれの方式を採用してもかまわ
ない。また、組立完了後の固体撮像装置については、画
像欠陥レベルに関係なくその全てにアニール処理を施す
ようにしてもよいが、これ以外にも、例えば出荷前に画
像欠陥のレベルをチェックし、これによって検出された
画像欠陥品に対してのみアニール処理を施すようにして
もよい。
【0015】ところで近年においては、固体撮像装置の
パッケージ形態として、セラミックパッケージからモー
ルドパッケージへの移行が提唱されている。その主な理
由としては、第1にモールドパッケージの方が組立上の
精度(平面度等)が出しやすいこと、第2にセラミック
パッケージで使用される低融点ガラスに鉛等の有害物質
が含まれていること、そして第3にモールドパッケージ
の方がコスト的に有利であることが挙げられる。
【0016】図3はモールドパッケージタイプの固体撮
像装置の構成例を示す側断面図である。図3に示す固体
撮像装置20では、ベースとなるパッケージ本体21に
モールド樹脂が採用されており、その凹部底面に固体撮
像素子22がダイボンド剤によって接合固定されてい
る。それ以外の構成部分(外部リード23、内部リード
24、ワイヤ25、シールガラス26等)についてはセ
ラミックパッケージタイプと同様であるため、説明を省
略する。
【0017】現在、パッケージとして実用化に達してい
るモールド樹脂は熱硬化性のエポシキ樹脂(変成を含
む)が唯一である。エポキシ樹脂の場合は、熱可塑性の
樹脂やセラミック、或いはアルミナなどに比較して飽和
吸水量が大きいうえ、水分透過性も高いため、必然的に
保存状態でのパッケージの吸水量は高くなる。特に水分
透過性に関して言えば、モールド樹脂とリードの界面、
シールガラスを封止する樹脂とガラスの界面、シール樹
脂とモールド樹脂の界面などからの水分透過に比べ、モ
ールド樹脂のバルクからの水分透過が顕著であることは
周知の事実となっている。そのため従来では、リードフ
レームのメタルアイランドを大きくして水分遮蔽板とし
ての機能を持たせるパッケージング技術も提案されてい
る。しかし、こうした対策を講じたとしても、もともと
樹脂自体の飽和吸水量が大きいために、湿気のある環境
(ごく普通の環境)に長期間放置しておけば、結果的に
パッケージは吸水した状態となる。
【0018】そこで、長期保存によって吸水した固体撮
像装置に、例えば上述のごとく125℃の温度設定でア
ニール処理を行うと、パッケージに吸水された水分が一
気に気化し、水蒸気となる。そうした場合、固体撮像素
子上にカラーフィルタが形成されていると、アニール処
理によって加えられた熱とこれにより気化した水分との
相乗作用によりカラーフィルタ中の染料が褪色し、カラ
ーフィルタそのものが劣化してしまう。
【0019】この対策として本実施形態においては、画
像欠陥低減のためのアニール処理を第1の加熱工程と第
2の加熱工程とに分けて行うようにした。先ず、第1の
加熱工程では、長期保存によって固体撮像装置に含浸し
た水分を取り除くために、乾燥気体中又は減圧下で、固
体撮像装置に含浸した水分の急激な気化蒸発を抑制しつ
つ固体撮像装置を加熱するようにした。具体的な加熱条
件としては、固体撮像装置に含浸した水分量にも依る
が、例えば加熱温度:85℃程度で加熱時間:1〜72
hに設定する。
【0020】この第1の加熱工程において、減圧下で固
体撮像装置を加熱する場合は、極端な高真空でない限
り、パッケージ自体はシールガラスと熱硬化性樹脂によ
って強固にシールされているためパッケージ破壊等の虞
れはない。また、水分の除去効果としても、減圧下で加
熱する方が乾燥気体中に比べて高くなる。
【0021】次に、第2の加熱工程では、実質的な画像
欠陥低減のための処理として、乾燥気体中又は減圧下に
おいて、上記第1の加熱工程よりも高い温度、例えば1
25℃程度で固体撮像装置を加熱するようにした。この
とき、長期保存によって固体撮像装置に含浸した水分は
既に第1の加熱工程で十分に除去されているため、画像
欠陥低減効果が得られる温度レベルで固体撮像装置を加
熱しても、水分の蒸発は殆ど起こらない。これにより、
熱と水分の相乗作用によるカラーフィルタの劣化を招く
ことなく、画像欠陥のみを有効に低減することができ
る。
【0022】ここで実際に、アニール処理の温度プロフ
ァイルとして、図4に示すように、第1の加熱工程で
は、乾燥気体中でT1 =85℃、24hの条件で加熱処
理を行い、その後の第2の加熱工程では、同じく乾燥気
体中でT2 =125℃、24hの条件で加熱処理を行っ
てみたところ、画像欠陥の修復率としては約50%程度
の低減効果が得られ、かつカラーフィルタの劣化レベル
としても1/2程度に抑えることができた。
【0023】なお、上記実施形態においては、組立終了
後における画像欠陥低減のためのアニール処理に際し
て、第1の加熱工程における加熱温度を一定のレベルに
保持するようにしたが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。すなわち、第1の加熱工程においては、例え
ば図5(a)に示すように、固体撮像装置を加熱する温
度を段階的な温度ステップで変化させたり、或いは図5
(b)に示すように、一定の温度勾配で徐々に変化させ
るようにしてもよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置の後処理方法及び製造方法によれば、組立完了後の
固体撮像装置に所定温度でアニール処理を行うことによ
り、組立完了後に発生する画像欠陥のレベルを効果的に
低減することができる。
【0025】また、固体撮像装置に含浸した水分を取り
除くために、固体撮像装置を乾燥気体中又は減圧下で加
熱する第1の加熱工程と、この第1の加熱工程よりも高
い温度で固体撮像装置を加熱する第2の加熱工程とをも
ってアニール処理を行うことにより、吸湿性の高い固体
撮像装置であっても、熱と水分の相乗作用によるカラー
フィルタの劣化を招くことなく、画像欠陥のみを有効に
低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す工程フロー図であ
る。
【図2】セラミックパッケージタイプの固体撮像装置を
示す側断面図である。
【図3】モールドパッケージタイプの固体撮像装置を示
す側断面図である。
【図4】アニール処理の温度プロファイルの一例を示す
図である。
【図5】アニール処理の温度プロファイルの他の例を示
す図である。
【符号の説明】
10,20 固体撮像装置 11,21 パッケージ本体 12,22 固体撮像素子
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−206423(JP,A) 特開 昭61−13652(JP,A) 特開 平7−58230(JP,A) 特開 平5−326904(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/14 H01L 23/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 組立が完了した固体撮像装置に所定の温
    度でアニール処理を行う固体撮像装置の後処理方法であ
    って、 前記アニール処理は、前記固体撮像装置に含浸した水分
    を取り除くために、前記固体撮像装置を乾燥気体中又は
    減圧下で加熱する第1の加熱工程と、この第1の加熱工
    程よりも高い温度で前記固体撮像装置を加熱する第2の
    加熱工程とから成る ことを特徴とする固体撮像装置の後
    処理方法。
  2. 【請求項2】 組立が完了した固体撮像装置に所定の温
    度でアニール処理を行う固体撮像装置の製造方法であっ
    て、 前記アニール処理は、前記固体撮像装置に含浸した水分
    を取り除くために、前記固体撮像装置を乾燥気体中又は
    減圧下で加熱する第1の加熱工程と、この第1の加熱工
    程よりも高い温度で前記固体撮像装置を加熱する第2の
    加熱工程とから成ることを特徴とする固体撮像装置の製
    造方法。
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