JP4000507B2 - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像装置の製造方法に関し、特に固体撮像装置の小型化、低コスト化の技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6は従来の固体撮像装置を示す断面側面図である。
図6に示したように、従来の固体撮像装置102は、パッケージ104の凹部106内に、光センサーなどを半導体基板上に配列して成る固体撮像素子108を、その受光面110を上に向け収容して構成されている。固体撮像素子表面の周辺部には複数のボンディングパッド112が配列され、これらボンディングパッド112と、パッケージ104の端子電極114とはボンディングワイヤー116により接続されている。端子電極114はパッケージ104を貫通する外部端子118の一端に接続され、外部端子118の他端はパッケージ104の裏面よりパッケージ104の外部に突出している。
【0003】
固体撮像素子108の上には、固体撮像素子108を保護して信頼性を確保すべく透明板120が配置され、透明板120は、凹部106の上部に接着固定されてパッケージ104の凹部106内を気密に保っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような構造では、固体撮像素子108(半導体基板)をパッケージ104内に収容するので、全体のサイズはかならず固体撮像素子108より大きくなる。また、外部端子118がパッケージ104の裏面から突出しているので、外部端子118も含めたパッケージ104の厚みも厚くなる。
さらに、上述のような構造では、パッケージングのために、固体撮像素子108を1つ1つパッケージ104に収容し、固体撮像素子108のボンディングパッド112とパッケージ104の端子電極114とをボンディングワイヤー116により接続するという作業が必要であり、製造効率が悪く、コスト削減を阻む1つの要因となっている。
【0005】
デジタルスチルカメラやビデオカメラ、あるいはPDA(Personal Digital Assistants)装置では、その小型化、ならびに低コスト化は常に重要な課題であり、したがって、主要な構成要素として、これらの機器に組み込まれる固体撮像装置102に対して、その小型化および低コスト化が強く望まれている。
【0006】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、小型、薄型で、かつ低コストの固体撮像装置、および同固体撮像装置の製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、複数の光センサーおよびボンディングパッドが表面に形成された半導体基板を含む固体撮像装置を製造する方法であって、ボンディングパッドの表面が半導体ウェハーの表面に揃うようにボンディングパッドを半導体ウェハーに埋設して前記固体撮像装置の半導体基板部分複数形成した半導体ウェハーの表面に、半導体ウェハーと同等の大きさの透明板を、該透明板の板面を該半導体ウェハーの表面に対向させて接着し、前記透明板が表面に接着された前記半導体ウェハーの裏面を研削し、前記半導体ウェハーの裏面から前記ボンディングパッドの下面に至るスルーホールを形成し、前記スルーホールの内面に第1の絶縁膜を被着させ、前記半導体ウェハーの裏面における少なくとも前記スルーホールの開口箇所を囲んで第2の絶縁膜を被着させ、前記半導体ウェハーを前記透明板とともに固体撮像装置ごとに切断することを特徴とする。
【0009】
本発明の製造方法により製造した固体撮像装置は、光センサーが配列された半導体基板の表面に、透明板を張り合わせた構造であるから、従来のようにパッケージ内に半導体基板を収容する場合と異なり、平面視におけるサイズは、半導体基板のサイズそのものとでき、また、厚みも、透明板と半導体基板の厚みを加えたものとなる。したがって、本発明により固体撮像装置を大幅に小型化、薄型化することが可能となる。
さらに、固体撮像装置の裏面にたとえばフレキシブル回路基板を張り合わせ、半導体基板上のボンディングパッドと、フレキシブル回路基板上の配線とはスルーホールに充填した導電材料により接続する構成とできるので、外部回路も含めて薄型化を実現できる。
【0010】
そして、従来のように個々の固体撮像装置ごとにパッケージに半導体基板を収容しパッケージと半導体基板とをボンディングワイヤーによって接続するといった工程は不要となり、半導体ウェハーの状態で透明板を張り合わせ、加工することにより、多数の固体撮像装置を一括して作製できるので、製造コストは大幅に低下する。
【0011】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態例について図面を参照して説明する。
図1の(A)は本発明の実施の形態例に係る製造方法により製造された固体撮像装置を示す断面側面図、(B)は(A)におけるB部の部分拡大断面側面図である。また、図2は図1の固体撮像装置の平面図、図3は図2において下方から見た場合の側面図、図4は図2において右側から見た場合の側面図、図5は図1の固体撮像装置の背面図である。なお、図1は図2に示したAA’線に沿った断面を示している。
【0012】
図2から図5に示したように、本発明の実施の形態例に係る製造方法により製造された固体撮像装置2は、固体撮像素子4、透明板6、フレキシブル回路基板8により構成されている。
固体撮像素子4は、半導体基板10の表面12における中央部の矩形領域である撮像エリア14に多数の光センサーを配列して成り、半導体基板表面の辺部には複数のボンディングパッド16が形成されている。半導体基板10の厚みはたとえば100μm以下であり、また透明板6の材料には石英ガラスなどを用いることができる。固体撮像素子4および透明板6は平面視において、ともに矩形であり同一形状、同一寸法に形成され、透明板6は半導体基板10の表面12に、板面を対向させ位置合わせした状態で固着されている。
透明板6の、半導体基板10と反対側の稜線部18は、図3、図4などに示したように、面取りされている。
【0013】
半導体基板10と透明板6とは、図1に示したように、封止剤20により相互に接着されている。封止剤20は、半導体基板10および透明板6の周辺部に、撮像エリア14全体を囲んで延在している。これにより、半導体基板10および透明板6の中央部の、半導体基板10の表面12と透明板6の下面との間には、封止剤20の厚みに相当する隙間が形成され、この隙間空間22は気密となっている。
【0014】
半導体基板10には、各ボンディングパッド16ごとにボンディングパッド16の下面から半導体基板10の裏面24に至るスルーホール26が形成されている。スルーホール26の径はボンディングパッド16の径より小さく、スルーホール26の内面には絶縁膜28が被着されている。また、半導体基板10の裏面24には、スルーホール26の開口箇所を除いて、裏面24全体に絶縁膜30が、たとえば数μmの厚さで被着されている。絶縁膜28、30の材料としてはたとえばポリイミドを用いることができる。
【0015】
半導体基板10の裏面24には、接着剤32によりフレキシブル回路基板8が、その板面を半導体基板10の裏面24に対向させて接着されている。フレキシブル回路基板8の表面には固体撮像装置2の外部リード配線とする銅配線34が形成されており、フレキシブル回路基板8は銅配線34が外側となるようにして半導体基板10に接着されている。また、フレキシブル回路基板8上の、スルーホール26に対応する箇所には、銅配線34に接続するランド36(図5)が形成されている。各ランド36の箇所には、スルーホール26より径の大きいスルーホールが形成され、上記接着剤32の対応箇所にもほぼ同径の開口が形成されている。
【0016】
そして、半導体基板10のスルーホール26およびフレキシブル回路基板8のスルーホールには、ランド36上に突出する導電材料38が充填され、この導電材料38を通じて半導体基板10のボンディングパッド16とフレキシブル回路基板8のランド36、したがって銅配線34とが電気的に接続されている。導電材料38は具体的には導電ペーストを硬化させたものとすることができる。
フレキシブル回路基板8は、横長に形成され、一端部は半導体基板10の側方に延出している。
【0017】
このように、本実施の形態例に係る製造方法により製造された固体撮像装置2は、光センサーが配列された半導体基板10の表面12に、透明板6を張り合わせた構造であるため、従来のようにパッケージ内に半導体基板を収容する場合と異なり、平面視におけるサイズは、半導体基板10のサイズそのものとなり、また、厚みも、透明板6と半導体基板10の厚みを加えたものとなる。したがって、固体撮像装置2を大幅に小型化、薄型化することが可能となる。
さらに、固体撮像装置2の裏面24にフレキシブル回路基板8を張り合わせ、半導体基板10上のボンディングパッド16と、フレキシブル回路基板8上の配線とはスルーホール26に充填した導電材料38により接続する構成であるから、外部回路(フレキシブル回路基板8)を含めて薄型化を実現できる。
【0018】
固体撮像装置2を組み込んだデジタルスチルカメラなどの機器では、固体撮像装置2の前方にかならず光学レンズが配置されるので、機器は厚形になりがちである。したがって、上述のように固体撮像装置2を薄型化できることは、機器の薄型化に非常に有利である。
また、図示例では透明板6の稜線部18が面取りされているので、固体撮像装置2を機器に組み込む際に、透明板6がレンズブロックなどに当たるなどした際に、透明板6が欠けてしまうことを防止できる。
【0019】
固体撮像装置2をデジタルスチルカメラなどに組み込む際には、たとえば透明板6の側面に設定した基準面40、42、44を基準とすることで精度良く位置決めして機器に取り付けることができる。基準面40、42は、図3に示したように、同一の側面46に相互に間隔をおいて設定され、基準面44は、図4に示したように、側面46に直交する他の側面48に設定されている。このように透明板6の側面を基準としても、透明板6の側面と半導体基板10の側面との位置ずれは無いので、高精度で半導体基板10を位置決めすることができる。そして、半導体基板10の側面と撮像エリア14との位置関係の精度は、ウェハーを切断して個々の固体撮像装置2を得る際の切断精度により決まり、これは10μm以下とできる。したがって、10μm以下のわずかな誤差で、撮像エリア14を機器に対して位置決めできることになる。また、高精度の位置決めを容易に行えるので、固体撮像装置2の機器への取り付けに要する時間を短縮することができる。
【0020】
このような構造の固体撮像装置2は以下に説明する方法によってきわめて低コストで作製することができる。
本発明の固体撮像装置2の製造方法の一例について、図1から図5を適宜、参照して説明する。
まず、固体撮像装置の半導体基板部分が複数形成された半導体ウェハーの表面に半導体ウェハーと同等の大きさの透明板を封止剤20(接着剤)により接着する。この接着では、封止剤20を、半導体ウェハー上の各固体撮像装置において撮像エリア14を囲む状態で半導体ウェハーまたは透明板に塗布し、半導体ウェハーおよび透明板を張り合わせる。封止剤20は加熱または紫外光の照射により硬化させる。
【0021】
次に、透明板が接着された半導体ウェハーの裏面を研削して半導体ウェハーの厚みを、たとえば100μm以下に減少させる。
つづいて、半導体ウェハーの裏面からボンディングパッド16の下面に至るスルーホール26を形成する。これには、レーザー加工や、フォトリソグラフィーなどの加工技術を用いることができる。
その後、スルーホール26の内面に、ポリイミドなどによる絶縁膜28を被着させ、また、半導体ウェハーの裏面24にスルーホール26の開口箇所を除いて絶縁膜30を被着させる。絶縁膜30はたとえばポリイミドテープを用いて形成することができる。
【0022】
つづいて、半導体ウェハーを透明板とともに固体撮像装置ごとに切断して個々の固体撮像装置を得る。このとき、切断に先だって透明板の表面に、横断面がV字形の溝を形成し、この溝に沿って半導体ウェハーおよび透明板を切断すれば、透明板の稜線面取りが行われた固体撮像装置を得ることができる。
その後、たとえばフレキシブル回路基板8を裏面24に張り合わせて、スルーホール26にたとえば導電性ペーストを充填し、加熱して硬化させ、半導体基板10のボンディングパッド16とフレキシブル回路基板8の銅配線34とを接続する。
【0023】
このような製造方法では、従来のように、個々の固体撮像装置ごとにパッケージに半導体基板を収容し、パッケージと半導体基板とをボンディングワイヤーによって接続するといった工程は不要となり、そして、半導体ウェハーの状態で透明板を張り合わせ、加工することにより、多数の固体撮像装置を一括して作製できるので、製造コストは大幅に低下する。
【0024】
なお、ここでは、半導体基板10の裏面24にフレキシブル回路基板8を張り合わせるとしたが、フレキシブル回路基板8は使用せず、半導体基板10の裏面24に絶縁処理を施した後、スルーホール26の開口部にバンプなどを形成する構造とすることも有効である。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の製造方法により製造した固体撮像装置は、光センサーが配列された半導体基板の表面に、透明板を張り合わせた構造であるから、従来のようにパッケージ内に半導体基板を収容する場合と異なり、平面視におけるサイズは、半導体基板のサイズそのものとでき、また、厚みも、透明板と半導体基板の厚みを加えたものとなる。したがって、本発明により固体撮像装置を大幅に小型化、薄型化することが可能となる。
さらに、固体撮像装置の裏面にたとえばフレキシブル回路基板を張り合わせ、半導体基板上のボンディングパッドと、フレキシブル回路基板上の配線とはスルーホールに充填した導電材料により接続する構成とできるので、外部回路も含めて薄型化を実現できる。
【0026】
そして、従来のように個々の固体撮像装置ごとにパッケージに半導体基板を収容しパッケージと半導体基板とをボンディングワイヤーによって接続するといった工程は不要となり、半導体ウェハーの状態で透明板を張り合わせ、加工することにより、多数の固体撮像装置を一括して作製できるので、製造コストは大幅に低下する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)は本発明の実施の形態例に係る製造方法により製造された固体撮像装置を示す断面側面図、(B)は(A)におけるB部の部分拡大断面側面図である。
【図2】 図1の固体撮像装置を示す平面図である。
【図3】 図2において下方から見た場合の固体撮像装置の側面図である。
【図4】 図2において右側から見た場合の固体撮像装置の側面図である。
【図5】 図1の固体撮像装置の背面図である。
【図6】 従来の固体撮像装置を示す断面側面図である。
【符号の説明】
2、102……固体撮像装置、4、108……固体撮像素子、6、120……透明板、8……フレキシブル回路基板、10……半導体基板、16、112……ボンディングパッド、18……稜線部、20……封止剤、26……スルーホール、28、30……絶縁膜、38……導電材料、104……パッケージ、116……ボンディングワイヤー。

Claims (5)

  1. 複数の光センサーおよびボンディングパッドが表面に形成された半導体基板を含む固体撮像装置を製造する方法であって、
    ボンディングパッドの表面が半導体ウェハーの表面に揃うようにボンディングパッドを半導体ウェハーに埋設して前記固体撮像装置の半導体基板部分複数形成した半導体ウェハーの表面に、半導体ウェハーと同等の大きさの透明板を、該透明板の板面を該半導体ウェハーの表面に対向させて接着し、
    前記透明板が表面に接着された前記半導体ウェハーの裏面を研削し、
    前記半導体ウェハーの裏面から前記ボンディングパッドの下面に至るスルーホールを形成し、
    前記スルーホールの内面に第1の絶縁膜を被着させ、
    前記半導体ウェハーの裏面における少なくとも前記スルーホールの開口箇所を囲んで第2の絶縁膜を被着させ、
    前記半導体ウェハーを前記透明板とともに固体撮像装置ごとに切断することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
  2. 前記ボンディングパッドの下面に電気的に接続するとともに前記スルーホールの前記開口より露出する導電材料を前記スルーホールに充填することを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置の製造方法。
  3. 前記半導体ウェハーの切断に先立ち、前記透明板の表面に横断面がV字形の溝を形成し、この溝に沿って前記半導体ウェハーおよび前記透明板を切断することを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置の製造方法。
  4. 前記透明板は前記半導体ウェハーの表面との間に介在する封止剤により前記半導体ウェハーに接着し、前記封止剤は、各固体撮像装置ごとの前記光センサーの配列箇所の全体を囲んで塗布し、前記透明板および前記半導体ウェハーにより挟まれ前記封止剤により囲まれた隙間空間は気密に形成することを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置の製造方法。
  5. 前記導電材料として導電ペーストを用い、同導電ペーストは前記スルーホールに充填した後、熱により硬化させることを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置の製造方法。
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