JP4947256B2 - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
また、従来の固体撮像装置は、保護材がセンサー本体よりも大きく、このため、固体撮像装置自体の小型化、さらに、固体撮像装置を内蔵する電子機器の小型化に支障を来たしていた。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、小型で信頼性の高い固体撮像装置が多面付けで配列された固体撮像装置と、このような固体撮像装置を簡便に製造するための製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の態様として、前記保護材は、赤外線カットフィルター、反射防止膜、ローパスフィルタの少なくとも1種を有するものであるような構成とした。
また、本発明の固体撮像装置の製造方法では、ウエハレベルでのセンサー本体の作製と、このウエハレベルのセンサー本体にウエハサイズの保護材を固着する一括アッセンブリーであるため、ダイシング時のセンサー本体のアクティブ面への研磨紛等の付着を生じることがなく、製造歩留まりの大幅な向上が可能である。
[固体撮像装置]
図1は本発明の固体撮像装置の一実施形態を示す平面図であり、図2は図1に示される固体撮像装置のA−A線での部分拡大断面図である。図1及び図2において、本発明の固体撮像装置1は、ダイシングエリア11を介して多面付けでセンサー本体12が配列されてなるウエハレベルのセンサー本体2と、各センサー本体12のアクティブ面12Aの外側領域に配設された回廊形状の封止用枠体5と、各センサー本体12のアクティブ面12Aと間隙6を設けて対向するように封止用枠体5を介して固着されたウエハサイズの保護材4と、を備えている。各センサー本体12は、封止用枠体5が配設された領域の外側まで複数の配線13aが引き出され、各配線13aに表裏導通ビア14を介して接続された複数の端子13を裏面側(アクティブ面12Aの反対面)に有している。
また、図1では、ダイシングエリア11を介して多面付けで配列されたセンサー本体12を示すために、保護材4および封止用枠体5の記載を省略している。このような図1に示す多面付けは例示であり、本発明の固体撮像装置は、これに限定されるものではない。
本発明の固体撮像装置1を構成するウエハレベルのセンサー本体2は、CCD、CMOS等のイメージセンサや、加速度センサー、圧力センサー、ジャイロセンサー等の各種MEMS(Micro Electromechanical System)センサー等であってよい。また、また、各センサー本体12のアクティブ面12Aは、例えば、光電変換を行う受光素子が複数の画素をなすように配列された領域を意味する。
上述にように表裏導通ビア14を介して裏面に端子13を備えた固体撮像装置1として、図3に示されるように、封止用枠体5の下部において配線13aと表裏導通ビア14とが接続され、端子13が封止用枠体5の下方に位置するものであってもよい。このような構造とすることにより、更なる小型化が可能である。
本発明の固体撮像装置21を構成するウエハレベルのセンサー本体22は、表裏導通ビアを備えていない点を除いて、上述のウエハレベルのセンサー本体2と同様である。
本発明の固体撮像装置21を構成する封止用枠体25は、各センサー本体32のアクティブ面32Aの外側であって、端子33よりも内側の領域に回廊形状に配設されたものである。この封止用枠体25の材質、高さ、幅は、上記の間隙26の厚みを考慮しながら、上述の実施形態の封止用枠体5と同様とすることができる。
上述の固体撮像装置は例示であり、これらの実施形態に限定されるものではない。例えば、アクティブ面12Aの外側の領域であって、端子13が形成された部位以外の部位に表裏導通ビアを設け、必要な配線をウエハ上に備えるものであってもよい。
次に、本発明の固体撮像装置の製造方法について説明する。
図7は、本発明の固体撮像装置の製造方法の一実施形態を、上述の図1〜図2に示す固体撮像装置1を例として示す工程図である。
まず、シリコンウエハ51を、ダイシングエリア11を介して多面付けに区画し、各面付け52毎にセンサー本体12を作製する(図7(A))。センサー本体12は、従来公知の手法、例えば、MEMS(Micro Electromechanical System)手法、フォトダイオードの製造方法(半導体プロセス)等を用いて作製する。作製したセンサー本体12は、表面にアクティブ面12Aを有し、このアクティブ面12Aの外側の領域に達する複数の引き出し用の配線13aを有するものである。
微細貫通孔15は、例えば、シリコンウエハ51の裏面(アクティブ面12Aの反対面)にマスクパターンを形成し、露出しているシリコンウエハ51に対して、プラズマを利用したドライエッチング法であるICP−RIE(Inductively Coupled Plasma − Reactive Ion Etching:誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング)法により形成することができる。また、サンドブラスト法、ウエットエッチング法、フェムト秒レーザ法により微細貫通孔15を形成することもできる。この微細貫通孔15の開口径は、例えば、30〜80μmの範囲で設定することができる。
尚、図3に示される固体撮像装置1を作製する場合には、上述の例に比べて配線13aの長さを短くし、微細貫通孔15の形成位置をアクティブ面12A寄りに設定する。
封止用枠体5は、例えば、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アリル樹脂等の絶縁樹脂材料を用いてスクリーン印刷にて形成することができる。また、ディスペンサーにより上述の絶縁樹脂材料を射出して封止用枠体5を形成してもよく、感光性の絶縁樹脂材料を用い、フォトリソグラフィー法により封止用枠体5を形成してもよい。さらに、上述に各方法を複数回繰り返して所望の高さに封止用枠体5を形成してもよく、この際、2種以上の方法を組み合わせてもよい。
また、上記の封止用枠体5への保護材4の固着の際に、アクティブ面12Aと保護材4との間隙6の精度をより向上させるために、ダイシングエリア11の複数の部位に同一直径のビーズを載置し、このビーズをスペーサーとして保護材4を封止用枠体5に圧着してもよい。このようなビーズを使用した場合の固体撮像装置1は、上述の図4に示されるような、ビーズ8を備えた構造となる。また、このようなビーズ8を使用する場合、ビーズ8の配設箇所は、例えば、上述の図4に示すように、ダイシングエリア11の所望箇所とすることができ、特に制限はない。このようなビーズ8の載置は、例えば、ビーズ8を含有する樹脂組成物をディスペンサーから射出して行うことができる。
まず、シリコンウエハ61を、ダイシングエリア31を介して多面付けに区画し、各面付け62毎にセンサー本体32を作製する(図8(A))。センサー本体32は、上述のセンサー本体12と同様に作製することができ、作製されたセンサー本体32は、表面にアクティブ面32Aを有し、このアクティブ面32Aの外側の領域に、配線33aを介して複数の端子33を有するものである。これにより、ダイシングエリア31を介して多面付けでセンサー本体32が配列されてなるウエハレベルのセンサー本体22が得られる。
次いで、各面付け62毎に、アクティブ面32Aの外側であって、端子33の内側の領域に、回廊形状の封止用枠体25を設ける(図8(B))。この封止用枠体25は、上述の封止用枠体5と同様にして形成することができる。
尚、上述の実施形態にて説明したように、ダイシングエリア31の複数の部位に同一直径のビーズを載置し、このビーズをスペーサーとして保護材24′を封止用枠体25に圧着してもよい。
尚、上述の本発明の固体撮像装置の製造方法は例示であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
[実施例1]
まず、厚み625μmのシリコンウエハを準備し、各面付けが5mm×7mmの長方形で、ダイシング幅が1mmである多面付けに区画した。
次いで、このシリコンウエハの各面付け毎に、従来の手法により固体撮像素子(センサー本体)(アクティブ面面寸法:3.88mm×5.88mm)を作製し、その後、シリコンウエハの裏面からバックグラインドを行って厚みを500μmとした。各センサー本体は、アクティブ面の周囲に20本の引き出し配線を備えるものであった。
次に、アセトンを用いてマスクパターンをコア材から除去した。その後、微細貫通孔内、およびアクティブ面の反対側のシリコンウエハ面に、プラズマCVD法により窒化珪素膜を形成し、さらに、MOCVD法により窒化チタン膜を形成して、絶縁膜を形成した。その後、シリコンウエハの一方の面(アクティブ面の反対側面)から、チタン−銅の順にスパッタリング法により下地導電薄膜を0.3μmの厚みで形成した。次いで、この下地導電薄膜上にドライフィルムレジスト(旭化成(株)製APR)をラミネートした。次いで、表裏導通ビア形成用のフォトマスクを介し露光、現像してレジストパターン(厚み15μm)を形成した。このレジストパターンをマスクとし、上記の下地導電薄膜を給電層として、電解銅めっきを行ない、微細貫通孔内部を充填した。次に、レジストパターンと下地導電薄膜を除去して、ウエハレベルのセンサー本体を得た。
次に、シリコンウエハと同一形状で厚みが550μmであるガラス基板を保護材として準備し、上記の封止用枠体に当接するように、ガラス基板をウエハレベルのセンサー本体に圧着し、紫外線を照射(照射量6000mJ/cm2)した。ガラス基板と各センサー本体のアクティブ面との間隙は20μmであった。
これにより、本発明の固体撮像装置を得た。
実施例1と同様にして、シリコンウエハに多面付けでセンサー本体を作製して、ウエハレベルのセンサー本体を得た。各センサー本体は、アクティブ面の周囲に20個の端子を備えるものであった。
次に、センサー本体のアクティブ面と端子が配設されている領域との中間の領域に、絶縁樹脂組成物(日本ペイント(株)製 エクセリード)をスピンコート法により塗布し、枠形成用のフォトマスクを介して塗布膜を紫外線露光(露光量300mJ/cm2)し、テトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド(TMAH)を用いて現像した。これにより、封止用枠体(幅80μm、高さ13μm、回廊形状の寸法4mm×6mm(枠体中心線での寸法))を形成した。
次に、シリコンウエハと同一形状で厚みが550μmであるガラス基板を保護材として準備し、上記のガラスビーズをスペーサーとしながら封止用枠体に当接するように、ガラス基板をウエハレベルのセンサー本体に圧着し、150℃で30分間加熱した。ガラス基板と各センサー本体のアクティブ面との間隙は10μmであった。
2,22…ウエハレベルのセンサー本体
4,24…保護材
5,25…封止用枠体
6,26…間隙
8…ビーズ
11,31…ダイシングエリア
12,32…センサー本体
12A,32A…アクティブ面
13,33…端子
14…表裏導通ビア
51,61…シリコンウエハ
Claims (6)
- ダイシングエリアを介して多面付けでセンサー本体が配列されてなるウエハレベルのセンサー本体と、各センサー本体のアクティブ面の外側領域に配設された回廊形状の封止用枠体と、各センサー本体のアクティブ面と間隙を設けて対向するように前記封止用枠体を介して固着されたウエハサイズの保護材と、を備え、各センサー本体は表裏導通ビアを介して、前記アクティブ面と反対側の面に複数の端子を有し、ダイシングエリアの複数の部位において、ウエハレベルのセンサー本体と保護材との間隔を設定するためのビーズが配設されていることを特徴とする固体撮像装置。
- 前記ビーズの直径は2〜100μmの範囲内で設定されたものであることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記封止用枠体は、高さ2〜100μm、幅50〜500μmの範囲であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の固体撮像装置。
- 前記保護材は、赤外線カットフィルター、反射防止膜、ローパスフィルタの少なくとも1種を有するものであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の固体撮像装置。
- ダイシングエリアを介してウエハを多面付けに区画し、各面付け毎に、アクティブ面と、該アクティブ面の外側領域のアクティブ面と反対側の面に表裏導通ビアを介して複数の端子を有するウエハレベルのセンサー本体を作製する工程と、
絶縁樹脂部材からなる回廊形状の封止用枠体を、各センサー本体のアクティブ面と端子形成領域の間に形成する工程と、
前記封止用枠体を形成した後、ウエハレベルのセンサー本体のダイシングエリアの複数の部位に、ビーズを載置する工程と、
ウエハサイズの保護材を、前記アクティブ面に間隙を設けて対向するように前記封止用枠体を介して固着する工程と、を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 前記ビーズの載置は、ビーズを含有する樹脂組成物をディスペンサーから射出して行うことを特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置の製造方法。
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