JP5226348B2 - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像素子チップの受光部を気密封止した固体撮像装置、および、その製造方法に関する。

出願人は、固体撮像素子チップの受光部を気密封止した固体撮像装置において、小型実装を必要とする分野への適用を可能にするために、特に実装後の形状の小さい新規な構造を有する固体撮像装置を提案している。図６および図７は出願人が提案済みの公知の固体撮像装置の概略構造を示す断面説明図である。

例えば、出願人は、特開平７−２０２１５２号公報において、図６に示すように、固体撮像素子チップ１２０の受光エリア１２４のみに、気密封止部１０９を設けた固体撮像装置１１０を提案している。固体撮像装置１１０は、気密封止部１０９を形成する封止部材１２７を透明部材からなる平板部１２７Ａと枠部１２７Ｂとの２部材で構成したものである。そして封止部材１２７の枠部１２７Ｂはセラミック、ガラス、シリコン等の無機物、またはコバール、４２アロイ等の金属を用いて形成してもよいが、固体撮像素子チップ１２０の表面に、エポキシ、フェノール、シリコンなどの樹脂を印刷、またはフォトリソ技術でパターン形成してもよいこと、また平板部１２７Ａに枠部１２７Ｂを接着した封止部材１２７を、固体撮像素子チップ１２０の表面に接着するようにしてもよいことが記載されている。

また、出願人は、特許第３８８０２７８号公報においては、図７に示す固体撮像装置２１０を提案している。固体撮像装置２１０は、マイクロレンズ２２１が形成された受光部２２４を有する固体撮像素子チップ２２０と、接着剤層２３０Ａと、受光部２２４にのみ穴空き部を有するエポキシ系の樹脂シート２２６と、接着剤層２３０Ｂと、透明部材よりなる平板部２２７とが積層され接着された構造を有している。すなわち、固体撮像装置２１０においては、気密封止部２０９が、樹脂シート２２６、接着剤層２３０Ａおよび接着剤層２３０Ｂよりなる枠部２３１と、平板部２２７とにより形成されている。ここで、平板部２２７の材料としては、ガラス、石英、サファイアまたは透明樹脂等が、接着剤層２３０Ａまたは２３０Ｂとしては、エポキシ系またはシリコン系の樹脂接着剤が適していることが記載されている。

なお、固体撮像装置２１０は、固体撮像素子チップ２２０の表面の周辺に形成された図示しないパッド電極部からの電極線の引き出しのために、パッド電極部と電気的に接続されたパッド部配線２２５Ａ、チップ側面配線２２５Ｂ、およびチップ裏面配線２２５Ｃを有し、さらにチップ裏面配線２２５Ｃは図示しない裏面パッド電極部と電気的に接続されている。固体撮像装置２１０は、裏面パッド電極部からバンプ等を介して実装基板等と電気的に接続することができる。

固体撮像装置１１０および固体撮像装置２１０は、小型化実装が可能になると共に、特に固体撮像素子チップの表面にフィルタ、マイクロレンズまたはプリズム等の光学部品を形成しても、それらの光学部品の光学能力の低下を伴うことがなかった。
特許第３８８０２７８号明細書 特開平７−２０２１５２号公報

しかしながら、固体撮像装置２１０は、気密封止部２０９を形成する枠部２３１が、樹脂シート２２６および樹脂の接着剤層２３０Ａ、２３０Ｂを構成要素として有している。樹脂の接着層等の厚さを正確に管理することは容易ではないため、枠部２３１の高さ、すなわち平板部２２７と固体撮像素子チップ２２０表面との距離が変動することがあった。平板部２２７と固体撮像素子チップ２２０表面との距離は、光学的な干渉効果を招くことがあるため、ロット間でマイクロレンズ等の光学特性の変動、つまり固体撮像装置２１０の撮像特性の変動が生じるおそれがあった。

また、気密封止部２０９を形成する封止部材の構成要素として樹脂を用いた固体撮像装置２１０は、耐湿耐久特性、すなわち信頼性が十分ではない場合があった。また、固体撮像装置２１０の電極線の引き出しのためのチップ側面配線２２５Ｂは、各固体撮像素子チップをウエハから個片化した後に形成するため、製造工程が複雑化していた。

同様に、固体撮像装置１１０は、別体として形成した枠部１２７Ｂを平板部１２７Ａに接着したものを、固体撮像素子チップ１２０の表面に接着しているため、枠部１２７の高さ、すなわち平板部１２７Ａと固体撮像素子チップ１２０表面との距離を常に一定に管理することは容易ではない。このため、固体撮像装置１１０はマイクロレンズ等の光学特性の変動、つまり撮像特性のロット間変動が生じるおそれがあった。

また、固体撮像装置１１０および固体撮像装置２１０の気密封止部を形成している枠部は気密封止部を形成するためだけの部材であった。

以上の説明のように、従来の固体撮像装置においては、気密封止部を形成すること、および小型実装へ対応すること等の重要性は認識されていたが、気密封止部を形成するための封止部材の材料、気密封止部の形成方法、および、受光エリア以外の領域の保護については十分な注意が払われているとは言えなかった。

本発明の固体撮像装置は、受光部が形成された第１の主面と、第１の主面と対向する第２の主面とを有する固体撮像素子チップの第１の主面に、平板部と枠部とにより形成された気密封止部を有する固体撮像装置において、平板部が、前記枠部に他の材料を介することなく直接接合された透明無機絶縁部材からなり、枠部が、前記第１の主面に一体不可分に成膜された無機絶縁膜からなる。

また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、気密封止部を有する固体撮像装置の製造方法であって、多数の固体撮像素子の受光部が形成された第１の主面と、第１の主面と対向する第２の主面とを有するウエハの第１の主面上に、少なくとも受光部を含む領域に穴空き部を有する無機絶縁膜を一体不可分に成膜する無機絶縁膜形成工程と、透明無機絶縁部材からなる平板を、無機絶縁膜と他の材料を介することなく直接接合し、気密封止部を形成する接合工程と、ウエハを、多数の固体撮像装置に分割する分割工程とを備えている。

本発明は、撮像特性のロット間変動の小さい固体撮像装置およびその製造方法を提供する。

＜実施の形態＞
最初に、図面を参照して本発明の実施の形態にかかる固体撮像装置１０の構造について説明する。図１は、本実施の形態にかかる固体撮像装置１０を第１の主面１０Ａ側から観察した場合の平面図であり、図２は図１のＩＩ線における固体撮像装置１０の概略構造を示す断面説明図である。なお、図１においては、マイクロレンズ２１は一部のみを表示している。

図１に示すように、固体撮像素子チップ２０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型またはＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型等の固体撮像素子を有し、マイクロレンズ２１および図示しない色フィルタが配設された受光部２４を、その第１の主面２０Ａに有する。

そして、固体撮像素子チップ２０は、第１の主面２０Ａの少なくとも受光部２４を含む領域である受光部２４領域に、外部から密閉された空間である気密封止部９が形成され、受光部２４を外部環境からの水分等から保護している。気密封止部９は、プラズマＣＶＤ（Plasma Chemical Vapor Deposition：Ｐ−ＣＶＤ）法により形成された無機絶縁膜２６である酸化シリコン膜からなる枠部と、ガラスまたは石英等の透明無機絶縁部材よりなる平板部２７とにより形成された密閉された空間である。ここで、部材とは、単独で取り扱うことが可能なバルク部材を意味し、膜とは成膜された基体と一体不可分であることを意味する。また、透明とは、固体撮像素子の分光感度特性上、実質的な光の吸収が小さいことを意味するものであり、必ずしも人間の視覚上、透明であることを意味するものではない。

無機絶縁膜２６の材料としては、二酸化シリコンに限られるものではなく、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、イットリア、アルミナ、サイアロン、アモルファスシリコン、または、アモルファスシリコンカーバイドのいずれかを好ましく用いることができる。

また、無機絶縁膜２６の成膜方法は、Ｐ−ＣＶＤ法に限られるものではなく、ＣＶＤ法、スパッタ法、または真空蒸着法のいずれかを好ましく用いることができる。

図１に示すように、固体撮像素子チップ２０の第１の主面２０Ａには、受光部２４だけでなく受光部２４の撮像動作のための周辺回路２２および２３と、多数のパッド電極２５等も形成されている。また図２に示すように、固体撮像素子チップ２０の第１の主面２０Ａ上のパッド電極２５下部から、第２の主面２０Ｂにわたって形成された貫通配線２８を有し、貫通配線２８を介して第２の主面２０Ｂ上の外部端子２９とパッド電極２５とが電気的に接続している。

図１に示すように、固体撮像素子チップ２０においては、気密封止部９が形成される領域を受光部２４領域としている。このため、固体撮像素子チップ２０においては、気密封止部９を形成する枠部が、周辺回路２２、周辺回路２３およびパッド電極２５の保護膜としての作用も有している。すなわち、気密封止部９を形成する枠部が無機絶縁膜２６であるために、第１の主面２０Ａの気密封止部９が形成されている領域以外では無機絶縁膜２６が保護膜として作用している。このため、固体撮像装置１０は信頼性が高い。前記機能を発揮するためには、気密封止部９が形成される領域は、受光部２４領域のみであることが好ましい。受光部２４領域とは、受光部２４と受光部２４の周囲の領域を意味し、例えば受光部２４の面積の１０１〜２００％の面積の領域である。なお、第１の主面２０Ａ上に露出しておく必要がある領域には、無機絶縁膜２６を形成しなくともよい。

なお、ここで、図３を用いて、本実施の形態の固体撮像装置１０の製造方法について簡単に説明する。図３は、固体撮像装置１０の製造方法を説明するための説明図であるが、平板部２７と無機絶縁膜２６とは図示していない。図３に示すように固体撮像装置１０の製造においては、最初に、シリコンからなるウエハ１の第１の主面１Ａ上に公知の半導体プロセスにより多数の固体撮像素子チップ２０が形成される。その後、後述する工程により、ウエハ状態の多数の固体撮像素子チップ２０に気密封止部９および貫通配線２８等が一括形成された後に、ウエハ１がダイシング加工され、個々の固体撮像装置１０に分離、すなわち個片化される。このため、本実施の形態の固体撮像装置１０の製造方法は、生産効率がよい。

以上の説明のように本明細書において、固体撮像素子チップ２０とは、分割工程後、すなわち、個片化後に個々の固体撮像装置を構成するウエハの一領域を意味する。また、ウエハ１の第１の主面１Ａは、固体撮像装置１０の第１の主面１０Ａおよび固体撮像素子チップ２０の第１の主面２０Ａと同じ側の面であり、ウエハ１の第２の主面１Ｂは、固体撮像装置１０の第２の主面１０Ｂおよび固体撮像素子チップ２０の第２の主面２０Ｂと同じ側の面である。

固体撮像装置１０は、気密封止部９が、無機絶縁膜２６からなる枠部および無機絶縁部材からなる平板部により形成されているため、無機絶縁膜２６の膜厚が枠部の高さに相当する。無機絶縁膜２６の膜厚制御は容易であるため、固体撮像装置１０は、枠部の高さが安定している。このため、固体撮像装置１０は、撮像特性のロット間変動が小さい。

また、固体撮像装置１０は、気密封止部９が、無機絶縁膜２６からなる枠部、および無機絶縁部材からなる平板部により形成されている、すなわち、気密封止部９の周囲が接着剤層等の有機物を有しない無機絶縁体のみから構成されているため、耐湿耐久特性、すなわち信頼性が十分に確保できる。

さらに、固体撮像装置１０は、固体撮像素子チップ２０の第１の主面２０Ａ上のパッド電極２５下部から、第２の主面２０Ｂにわたって形成された貫通配線２８を有し、貫通配線２８を介して第２の主面２０Ｂ上の外部端子２９がパッド電極２５と電気的に接続している。そして多数の固体撮像素子チップ２０が形成された状態のウエハの段階で、多数の固体撮像素子チップ２０の撮像素子から外部端子２９への導通部が一括で形成できる。このため、固体撮像装置１０は、製造工程が簡単である。

さらに、固体撮像装置１０は、気密封止部９を形成する枠部が気密封止部９を形成するためだけでなく、固体撮像素子チップ２０の第１の主面２０Ａに形成されている回路等の保護膜の機能も有している。このため、固体撮像装置１０は、耐湿耐久特性、すなわち信頼性が高い。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態にかかる固体撮像装置１０の製造工程について説明する。図４は、本実施の形態にかかる固体撮像装置１０の製造工程を説明するための概略構造を示す断面説明図であり、図４（Ｇ）で示す断面説明図は、図２で示した断面説明図と同じ図である。

以下、図４に従い、固体撮像装置１０の製造方法について説明する。

＜ウエハ準備工程＞
図４（Ａ）に示すように、多数の固体撮像素子チップ２０が形成されたシリコンからなるウエハ１が準備される。図４はウエハ１中の１つの固体撮像素子チップ２０の概略構造を示す断面説明図である。

すでに説明したように、個々の固体撮像素子チップ２０のぞれぞれは、マイクロレンズ２１および図示しない色フィルタが配設された受光部２４を、その第１の主面２０Ａに有する。さらに、第１の主面２０Ａ上の受光部２４の周辺には、固体撮像装置の電気接続のために、多数のパッド電極２５が形成されている。マイクロレンズ２１、色フィルタおよびパッド電極２５により、固体撮像素子チップ２０の第１の主面２０Ａは凹凸形状を有している。

＜無機絶縁膜成膜工程＞
図４（Ｂ）に示すように、固体撮像素子チップ２０の第１の主面２０Ａに、無機絶縁膜２６であるＳｉＯ_２膜が、Ｐ−ＣＶＤ法により成膜される。マイクロレンズ２１等の劣化防止のためには、成膜温度は１５０℃以下が好ましい。無機絶縁膜２６の膜厚は、数μｍ〜数百μｍ、例えば、５μｍ〜１００μｍであり、好ましくは１０μｍ〜６０μｍである。前記範囲未満では、枠部の高さの管理精度が厳しく要求されるため製造が容易ではなく、前記範囲を超えると成膜に時間がかかるだけでなく膜応力が大きくなる。

ここで、無機絶縁膜２６の材料としては、薄膜として成膜可能である無機絶縁材料から選択可能であるが、酸化シリコン：ＳｉＯｘ（ｘ＝１〜２）、窒化シリコン：ＳｉＮｘ（ｘ＝１〜１．４）、シリコンオキシナイトライド：ＳｉＯｘＮｙ、アルミナ：Ａｌ_２Ｏ_３、サイアロン（Sialon）：ＳｉＡｌＯＮ、または、イットリア：Ｙ_２Ｏ_３を好ましく用いることができる。さらに、無機絶縁膜２６の材料としては、高抵抗率の、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）またはアモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ）、も好ましく用いることができる。アモルファスシリコンおよびアモルファスシリコンカーバイドは可視光を吸収するため遮光膜としての機能も有しているが、酸化シリコン等と比較すると絶縁特性がやや悪い。このため、アモルファスシリコンまたはアモルファスシリコンカーバイドを無機絶縁膜２６として用いる場合には、２層構造の無機絶縁膜２６とすることが好ましい。２層構造の無機絶縁膜２６を成膜するためには、最初に、より高絶縁特性を有する酸化シリコン膜等を第１の主面２０Ａに成膜する。次に酸化シリコン膜等の上に、アモルファスシリコンまたはアモルファスシリコンカーバイドを成膜する。もちろん、無機絶縁膜２６の材料として単一の無機絶縁材料を用いて、単層の無機絶縁膜２６を用いる方が、工程は簡略であるが、成膜速度等の観点から２層構造の無機絶縁膜２６を選択してもよい。

無機絶縁膜２６の成膜方法としては、ゾルゲル法等も用いることができるが、低温成膜方法であるＣＶＤ法、スパッタ法、または真空蒸着法を用いることが好ましい。

＜平坦化工程＞
図４（Ｂ）に示したように、無機絶縁膜２６を成膜した後も、第１の主面２０Ａは、マイクロレンズ２１およびパッド電極２５等の影響により凹凸形状を有している。このため、第１の主面２０Ａを化学機械研磨法（Chemical Mechanical Polishing：以下「ＣＭＰ法」という。）により、平坦化処理を行うことが好ましい。

ＣＭＰ法は、ウエハをキャリアとよばれる部材で保持し、研磨布または研磨パッドを張ったラップに押し付けて、各種化学成分および硬質の微細な砥粒を含んだスラリーを流しながら、キャリアとラップとを相対運動させることで研磨を行う研磨方法である。ＣＭＰ法では、化学成分が研磨対象物の表面を変化させることで、研磨剤単体で研磨する場合に比べて加工速度を向上することができるだけでなく、研磨剤単体で研磨する場合に残る表面の微細な傷や表面付近に残る加工変質層がきわめて薄くなり、平滑面を得ることができる。

図４（Ｃ）に示すように、ＣＭＰ法による平坦化処理を行うことで、無機絶縁膜２６の表面は平坦化され、表面粗さもｎｍレベルとすることができる。

＜穴空き部形成工程＞
次に、図４（Ｄ）に示すように、少なくとも受光部２４を含む領域の無機絶縁膜２６に、気密封止部９となる穴空き部を形成する。すなわち、第１の主面上に成膜した無機絶縁膜２６のうち、受光部２４領域の無機絶縁膜２６を除去する。

無機絶縁膜２６のエッチングによる穴空き部形成方法においては、最初に、無機絶縁膜２６の全面にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを通じて露光および現像することで、穴空き部以外をレジスト膜で保護する。続いて、フッ酸等の溶液を用いた湿式エッチング、または四フッ化炭素ガス等を用いたドライエッチングにより、選択的に穴空き部の無機絶縁膜２６を除去する。なお、マイクロレンズ２１または色フィルタ等は有機物で構成されているために、フッ酸等によるエッチング速度が無機絶縁膜２６に比べて非常に遅く、エッチングにより悪影響を受けることはない。そして、エッチング後に、レジスト膜を除去する。

なお、レジスト膜を除去する際に、マイクロレンズ２１または色フィルタ等の表面が悪影響を受けるおそれがある場合には、ダブルマスクフォトリソグラフィ法を用いることが好ましい。ダブルマスクフォトリソグラフィ法では、無機絶縁膜２６上に金属膜を成膜し、その金属膜上にレジスト膜をパターン形成し、金属膜をパターニングする。そして、パターニングされた金属膜をエッチングマスクとして用い、無機絶縁膜２６のエッチング処理を行い、無機絶縁膜２６に穴空き部を形成した後に金属膜を除去する方法である。

なお、穴空き部を有する無機絶縁膜２６を形成する無機絶縁膜形成工程としては、上記で説明した工程だけでなく、以下に説明するダマシン的加工法を用いた工程でもよい。図５は、固体撮像装置１０の穴空き部を有する無機絶縁膜２６を形成する工程を説明するための概略構造を示す断面説明図である。

図５（Ａ）に示すように、多数の固体撮像素子チップ２０が形成され、第１の主面１Ａ上の受光部２４にマイクロレンズ２１およびパッド電極２５が形成されたシリコンからなるウエハ１が準備される。図５はウエハ１の中の１つの固体撮像素子チップ２０の概略構造を示す断面説明図である。

そして、図５（Ｂ）に示すように、ダマシン的加工法では、無機絶縁膜２６の成膜の前に、気密封止部９を形成する受光部２４領域にレジスト膜パターン３０を形成するレジストパターン形成工程が行われる。そして、図５（Ｃ）に示すように、無機絶縁膜成膜工程において、ＣＶＤ法、スパッタ法、または真空蒸着法により、無機絶縁膜２６が成膜される。その後、図５（Ｄ）に示すように、ＣＭＰ法によりレジスト膜が露出するまで無機絶縁膜２６を研磨する平坦化工程を行う。そして、図５（Ｅ）に示すように、レジスト膜を除去する。

上記で説明したダマシン的加工法を用いることにより、マイクロレンズ２１等が、無機絶縁膜２６と同じＳｉＯ_２等の無機絶縁体から構成されている場合であってもマイクロレンズ２１等を損傷することなく、穴空き部を有する無機絶縁膜２６を形成することができる。

また、穴開き部の形成にリフトオフ法を用いても良い。リフトオフ法では、無機絶縁膜２６の成膜前に気密封止部９を形成する受光部２４領域にレジスト膜パターンを形成し、その後に無機絶縁膜２６をウエハ全面に成膜し、続いてレジストごとその表面に形成された無機絶縁膜のみを一括して除去する。この場合もダマシン的加工法と同様に、マイクロレンズ２１等が無機絶縁体から構成されている場合であってもマイクロレンズ２１等を損傷することなく穴開き部を形成することができる。

＜接合工程＞
次に、図４（Ｆ）に示すように、透明無機絶縁部材からなる平板部２７を、無機絶縁膜２６と直接接合し、気密封止部９を形成する。ここで直接接合とは接着材など他の材料を介することなく、また陽極接合のように材料同士に電場を掛ける必要もなく、ただ、表面の面精度を良くし、清浄することにより、大気中あるいは真空中で圧着処理を行うだけで強固な接合が得られる安価で優れた接合方法である。なお、本明細書において、「接合」とは界面に接着剤等の異種の層を介さずに、平板部２７と無機絶縁膜２６とを一体化することを意味し、接着剤等の異種の層を介して貼り合わせる「接着」とは異なる技術である。

また、平板部２７は、ウエハ１に対応した大きさの平板の一部であり、図３に示したウエハ状態で第１の主面１Ａ上の無機絶縁膜２６と接合される。すなわち、平板部２７は平板としてウエハと接合される。なお、接合工程前に、平板部２７すなわち平板の無機絶縁膜２６との接合面も、無機絶縁膜２６と同様にＣＭＰによる平坦化処理を行い、表面粗さをｎｍレベルにしておくことが好ましい。

接合処理も、処理温度は１５０℃以下が好ましい。低温接合処理を用いることで、マイクロレンズ２１等の劣化防止が図られるだけでなく、熱ひずみおよび熱応力が小さいために、接合箇所の信頼性および耐久性が、より向上する。接合処理の雰囲気は、窒素、アルゴンもしくはネオン等の不活性ガス、または大気が好ましく、接合処理の雰囲気の圧力は減圧化、例えば低真空から１０^−６〜１０^−７Ｐａレベルの超高真空、または大気圧から選択される。

ここで、接合工程は、平板部２７と無機絶縁膜２６との接合面の少なくとも一方を表面活性化処理を行う活性化工程を含むことが好ましく、両方の接合面を表面活性化処理を行うことが特に好ましい。さらに、表面活性化処理は、粒子線照射処理または光線照射処理により行われることが特に好ましい。図４（Ｅ）は、無機絶縁膜２６の接合面を、粒子線（Particle Beam）ＰＢ照射処理により表面活性化処理を行う状態を示している。

表面活性化工程は、接合面のクリーニングを行い、接合すべき面を原子レベルでの清浄面とする工程である。表面活性化処理を行う活性化工程を含む接合処理によれば、接合の妨げになる接合面の表面層を除去し、接合を行うことで、表面の原子の結合手同士を直接結合させ低温であっても、強固な接合を形成することができる。

粒子線照射処理には、中性原子を用いたＦＡＢ（Fast Atomic Beam）またはアルゴン等のイオンビームまたはプラズマを用いることができる。また、光線照射処理には、紫外線等を用いることができる。

例えば、まず、無機絶縁膜２６が形成されたウエハ１と透明無機絶縁部材からなる平板とを洗浄、乾燥した後、接合チャンバ内にセットし真空ポンプによって排気し真空状態とする。そして、２×１０^−６Ｐａ程度まで接合チャンバ内を真空排気した後、アルゴンビームにより平板および無機絶縁膜２６を、室温で、それぞれ表面活性化処理する。ここで、上記ビームとして、基板の表面に対する入射角約２５°、エネルギー１．４ｋｅＶのアルゴンビームを６０秒照射した。

このようにして粒子線照射処理された表面は、結合手を持った原子が露出し、他の原子との結合力が大きくなった活性化状態となる。このように表面が活性化された状態のもとで、平板と無機絶縁膜２６とを圧着すると、接合面には分子間が共有結合することで平板と無機絶縁膜２６とを確実に接合することができる。

特に、本実施の形態においては、ＣＭＰ法による平坦化処理が行われ、表面粗さがｎｍレベルにまで加工されているために、平板（平板部２７）と無機絶縁膜２６とを容易に直接接合することができる。

なお、接合にあたっては、高い位置合わせ精度を有する接合装置を用いることで、すでにフレネルレンズ等の光学レンズ等が形成されている平板部２７を、高精度で受光部２４の所望の位置に配置することができる。

＜貫通孔形成工程＞
次に、図４（Ｇ）に示すように、ウエハ状態の固体撮像素子チップ２０に、貫通配線２８と外部端子２９とが形成される。貫通孔形成工程では、最初に、シリコンからなるウエハ１は、第２の主面１Ｂ側から、所望の厚さになるまで、研磨加工処理される。続いて、第２の主面１Ｂ側から、第１の主面１Ａのパッド電極２５の裏面まで、多数の貫通穴が形成される。すなわち、ウエハ１の第２の主面１Ｂから第１の主面１Ｂへの多数の貫通孔が形成される。

貫通孔形成には、レジストマスクを用いたＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）法、もしくは、レーザーアブレーション加工法、機械的なドリル加工、または、ウオータジェット法等を用いることができる。

そして、貫通穴の内面に、ＳｉＯ_２等の電気絶縁膜が成膜される。

＜導電化工程＞
貫通穴が、めっき法または導電性ペースト埋め込み等の公知の方法により導電化処理され、貫通配線２８が形成される。

そして、第２の主面１Ｂの貫通配線２８上に、外部端子２９が形成される。

＜分割工程＞
以上で説明したウエハレベルでの各種工程を終了した後に、ウエハ１は、ダイシング加工等により、個片化され、多数の固体撮像装置１０に分割される。

分割された個々の固体撮像装置１０は、すでに気密封止部９だけでなく、パッド電極２５から外部端子２９までが電気的に接続された構造を有している。

上記の説明の本実施の形態の固体撮像装置１０の製造方法を用いることで、固体撮像装置１０は、気密封止部９が、無機絶縁膜２６からなる枠部および無機絶縁部材からなる平板部から形成されており、無機絶縁膜２６の膜厚が枠部の高さに相当する。無機絶縁膜２６の膜厚の制御は容易であるため、本実施の形態の固体撮像装置１０の製造方法によれば、撮像特性のロット間変動が小さい固体撮像装置１０を製造することができる
また、本実施の形態の固体撮像装置１０の製造方法では、無機絶縁膜２６を、ＣＶＤ法、スパッタ法、または真空蒸着法により第１の主面１０上に成膜する。そして、平板と無機絶縁膜２６とを直接接合し気密封止部を形成する。このため、固体撮像装置１０は気密封止部９の周囲が無機絶縁体のみから構成されていることに加えて、気密封止部９以外の領域が無機絶縁膜２６により保護されているために、耐湿耐久特性、すなわち信頼性が十分に確保できる。

本発明は、上述した実施の形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本発明の実施の形態にかかる固体撮像装置の平面図である。 本発明の実施の形態にかかる固体撮像装置の概略構造を示す断面説明図である。 本発明の実施の形態にかかる固体撮像装置の製造方法を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態にかかる固体撮像装置の製造工程を説明するための概略構造を示す断面説明図である。 本発明の実施の形態にかかる固体撮像装置の製造工程を説明するための概略構造を示す断面説明図である。 公知の固体撮像装置の概略構造を示す断面説明図である。 公知の固体撮像装置の概略構造を示す断面説明図である。

符号の説明

１…ウエハ、１Ａ…第１の主面、１Ｂ…第２の主面、９…気密封止部、１０…固体撮像装置、１０Ａ…第１の主面、１０Ｂ…第２の主面、２０…固体撮像素子チップ、２０Ａ…第１の主面、２０Ｂ…第２の主面、２１…マイクロレンズ、２２、２３…周辺回路、２４…受光部、２５…パッド電極、２６…無機絶縁膜、２７…平板部、２８…貫通配線、２９…外部端子、３０…レジスト、１０９…気密封止部、１１０…固体撮像装置、１２０…固体撮像素子チップ、１２４…受光エリア、１２７…封止部材、１２７…枠部、１２７Ａ…平板部、１２７Ｂ…枠部、２０９…気密封止部、２１０…固体撮像装置、２２０…固体撮像素子チップ、２２１…マイクロレンズ、２２４…受光部、２２５Ａ…パッド部配線、２２５Ｂ…チップ側面配線、２２５Ｃ…チップ裏面配線、２２６…樹脂シート、２２７…平板部、２３０Ａ…接着剤層、２３０Ｂ…接着剤層、２３１…枠部

Claims (11)

1. 受光部が形成された第１の主面と、前記第１の主面と対向する第２の主面とを有する固体撮像素子チップの前記第１の主面に、平板部と枠部とにより形成された気密封止部を有する固体撮像装置において、
   前記平板部が、前記枠部に他の材料を介することなく直接接合された透明無機絶縁部材からなり、
   前記枠部が、前記第１の主面に一体不可分に成膜された無機絶縁膜からなることを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記無機絶縁膜が、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、イットリア、アルミナ、サイアロン、アモルファスシリコン、または、アモルファスシリコンカーバイドのいずれかからなることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記無機絶縁膜が、ＣＶＤ法、スパッタ法、または真空蒸着法により前記第１の主面に成膜された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。
4. 前記固体撮像素子チップの前記第１の主面上のパッド電極下部から、前記第２の主面にわたって形成された貫通配線を有し、前記貫通配線を介して前記第２の主面上の外部端子が前記パッド電極と電気的に接続していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
5. 気密封止部を有する固体撮像装置の製造方法であって、
   多数の固体撮像素子の受光部が形成された第１の主面と、前記第１の主面と対向する第２の主面とを有するウエハの前記第１の主面上に、
   少なくとも前記受光部を含む領域に穴空き部を有する無機絶縁膜を一体不可分に成膜する無機絶縁膜形成工程と、
   透明無機絶縁部材からなる平板を、前記無機絶縁膜と他の材料を介することなく直接接合し、気密封止部を形成する接合工程と、
   前記ウエハを、多数の固体撮像装置に分割する分割工程とを備えていることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
6. 前記無機絶縁膜形成工程が、
   ＣＶＤ法、スパッタ法、または真空蒸着法により、無機絶縁膜を成膜する無機絶縁膜成膜工程と、
   前記無機絶縁膜をＣＭＰ法により平坦化する平坦化工程と、
   少なくとも前記受光部を含む領域の前記無機絶縁膜に穴空き部を形成する穴空き部形成工程とを、備えている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。
7. 前記無機絶縁膜形成工程が、
   少なくとも前記受光部を含む領域にレジスト膜パターンを形成するレジストパターン形成工程と、
   ＣＶＤ法、スパッタ法、または真空蒸着法により、無機絶縁膜を成膜する無機絶縁膜成膜工程と、
   前記無機絶縁膜をＣＭＰ法により平坦化する平坦化工程とを、備えている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。
8. 前記接合工程は、前記平板と前記無機絶縁膜との接合面の少なくとも一方を表面活性化処理を行う活性化工程を含むことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
9. 前記表面活性化処理が、粒子線照射処理または光線照射処理であることを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。
10. 前記平板の前記無機絶縁膜との接合面を、ＣＭＰ法により平坦化する平板平坦化工程を、備えていることを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
11. 前記ウエハの前記第２の主面から前記第１の主面への貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
    前記貫通孔内を導電化処理する導電化工程とを有することを特徴とする請求項５から請求項１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。

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