JPWO2006073085A1 - 固体撮像装置パッケージ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、ウェハーレベルCSPではないが、透明板に代えて、マイクロレンズ上に表面が平坦な界面を有する透明樹脂膜を備え、マイクロレンズの屈折率をn2、透明樹脂膜の屈折率をn1とした時、1<n1<n2の関係を有することを特徴とするマイクロレンズの態様が示されているものもある(特許文献5)。
このため、従来のウェハーレベルCSPは長期信頼性が低いか又は生産歩留まりが低かった。しかも、仮に接着剤が適量であったとしても、従来のウェハーレベルCSPの固体撮像装置は元来外部からの衝撃に弱く、特に衝撃に対する対策が施されていなかった。
前記透明材料23は、複数の積層膜で構成されるようにしてもよい。
−撮像装置の基本構成について−
図1は、本発明に係る撮像装置の第1の基本構成を示す構成断面図である。撮像装置は、撮像素子と光学素子とからなり、両者を接着剤などの接合手段で接合してなる。撮像素子は、多数の受光部と電極や配線及び保護ダイオードなど撮像機能を担う半導体装置とからなり、光学素子は光学ガラスやマイクロレンズなどからなる。撮像装置は撮像素子の上部に透明板を接着剤で接合して気密封止したものである。
図8は、本発明に係る撮像装置の変形例を示す構成断面図である。撮像装置は、撮像素子と光学素子とからなり、通常は両者を接着剤などの接合手段で接合してなる。撮像素子は、多数の受光部と電極や配線及び保護ダイオードなど撮像機能を担う半導体装置とからなり、光学素子は光学ガラスやマイクロレンズなどからなる。撮像装置は撮像素子の上部に透明板を接着剤で接合して気密封止したものである。
特に、高屈折率無機材料をマイクロレンズに用いて透明材料23及びその上にさらに、SOG膜やプラズマCVD膜を例えば500nm以上、好ましくは1μm程度以上形成することにより、チップ表面にキズがつかずに、ガラスを貼る必要が無くなり、撮像素子の大幅な低コスト化や高性能化に寄与する。またこの構造は必ずしも、貫通電極を必要としない通常の撮像素子にも用いることができる。
−撮像装置の製造方法について−
はじめに、貫通電極の形成方法について説明する。本発明に係る撮像装置はウェハーレベルCSPで形成されることを特徴とするが、中でも、貫通電極の形成工程がとりわけ重要である。ウェハーを貫通する電極を形成しやすくするために、裏面から研磨して薄膜化する方法が提案されているが(例えば特許文献6:WO2004/059740)、工程が複雑化し、かつ研磨後の加工工程で薄いウェハーのハンドリングにより、ウェハーの破損や結晶欠陥の導入を生じやすいため、工程の改善が望まれる。本発明では、裏面研磨工程を必要としないか、又は一連の工程の最後に研磨やエッチングを施すことにより、前述の不具合を解決する新たな方法を提案する。
あるいは、CSP形成の全工程が終了した後に、貫通電極が露出するまで裏面を研磨することも可能である。
図9は、本発明に係る撮像装置の別の実施例を示す概略構成図である。この撮像装置は、図1の場合と同様に、チップのウェハー1の表面部に受光部2及び各受光素子に対応させてマイクロレンズ3が形成されている。ウェハー1には周辺の随所に、適宜、貫通電極4が設けられ、受光部2への電力供給や電気信号の授受に用いられる。この撮像装置は、図1や図8と比較すると、リブが存在せず、かつ透明板8の形状が異なっている。すなわち、透明板8はその内面側に各受光部2及びマイクロレンズ3を覆う凹部24を備え、この凹部24の中に空隙9が形成された構造である。なお図中の矢印及び点線は、ブレイドによる切断位置並びに切断方向を表している。
2 受光部
3 マイクロレンズ
4 貫通電極
5 裏面電極
6 フレキシブル・プリント基板
7 リブ
8 透明板
9 空隙
10 保護枠
11 窪み
12 保護膜
13 穴(凹)
14 ウェハー表面の電極
15 穴(凹)
16 トレンチ
17 局所酸化膜
20 スクライブライン
22 保護膜
23 低屈折率透明材料
24 凹部
25 フード型保護枠
26 全光光源
27 高集積回路装置(LSI)
28 保護層
なお、ウェハーレベルCSPではないが、透明板に代えて、マイクロレンズ上に表面が平坦な界面を有する透明樹脂膜を備え、マイクロレンズの屈折率をn2、透明樹脂膜の屈折率をn1とした時、1<n1<n2の関係を有することを特徴とするマイクロレンズの態様が示されているものもある(特許文献5)。
このため、従来のウェハーレベルCSPは長期信頼性が低いか又は生産歩留まりが低かった。しかも、仮に接着剤が適量であったとしても、従来のウェハーレベルCSPの固体撮像装置は元来外部からの衝撃に弱く、特に衝撃に対する対策が施されていなかった。
前記透明材料23は、複数の積層膜で構成されるようにしてもよい。
−撮像装置の基本構成について−
図1は、本発明に係る撮像装置の第1の基本構成を示す構成断面図である。撮像装置は、撮像素子と光学素子とからなり、両者を接着剤などの接合手段で接合してなる。撮像素子は、多数の受光部と電極や配線及び保護ダイオードなど撮像機能を担う半導体装置とからなり、光学素子は光学ガラスやマイクロレンズなどからなる。撮像装置は撮像素子の上部に透明板を接着剤で接合して気密封止したものである。
図8は、本発明に係る撮像装置の変形例を示す構成断面図である。撮像装置は、撮像素子と光学素子とからなり、通常は両者を接着剤などの接合手段で接合してなる。撮像素子は、多数の受光部と電極や配線及び保護ダイオードなど撮像機能を担う半導体装置とからなり、光学素子は光学ガラスやマイクロレンズなどからなる。撮像装置は撮像素子の上部に透明板を接着剤で接合して気密封止したものである。
特に、高屈折率無機材料をマイクロレンズに用いて透明材料23及びその上にさらに、SOG膜やプラズマCVD膜を例えば500nm以上、好ましくは1μm程度以上形成することにより、チップ表面にキズがつかずに、ガラスを貼る必要が無くなり、撮像素子の大幅な低コスト化や高性能化に寄与する。またこの構造は必ずしも、貫通電極を必要としない通常の撮像素子にも用いることができる。
−撮像装置の製造方法について−
はじめに、貫通電極の形成方法について説明する。本発明に係る撮像装置はウェハーレベルCSPで形成されることを特徴とするが、中でも、貫通電極の形成工程がとりわけ重要である。ウェハーを貫通する電極を形成しやすくするために、裏面から研磨して薄膜化する方法が提案されているが(例えば特許文献6:WO2004/059740)、工程が複雑化し、かつ研磨後の加工工程で薄いウェハーのハンドリングにより、ウェハーの破損や結晶欠陥の導入を生じやすいため、工程の改善が望まれる。本発明では、裏面研磨工程を必要としないか、又は一連の工程の最後に研磨やエッチングを施すことにより、前述の不具合を解決する新たな方法を提案する。
あるいは、CSP形成の全工程が終了した後に、貫通電極が露出するまで裏面を研磨することも可能である。
図9は、本発明に係る撮像装置の別の実施例を示す概略構成図である。この撮像装置は、図1の場合と同様に、チップのウェハー1の表面部に受光部2及び各受光素子に対応させてマイクロレンズ3が形成されている。ウェハー1には周辺の随所に、適宜、貫通電極4が設けられ、受光部2への電力供給や電気信号の授受に用いられる。この撮像装置は、図1や図8と比較すると、リブが存在せず、かつ透明板8の形状が異なっている。すなわち、透明板8はその内面側に各受光部2及びマイクロレンズ3を覆う凹部24を備え、この凹部24の中に空隙9が形成された構造である。なお図中の矢印及び点線は、ブレイドによる切断位置並びに切断方向を表している。
2 受光部
3 マイクロレンズ
4 貫通電極
5 裏面電極
6 フレキシブル・プリント基板
7 リブ
8 透明板
9 空隙
10 保護枠
11 窪み
12 保護膜
13 穴(凹)
14 ウェハー表面の電極
15 穴(凹)
16 トレンチ
17 局所酸化膜
20 スクライブライン
22 保護膜
23 低屈折率透明材料
24 凹部
25 フード型保護枠
26 全光光源
27 高集積回路装置(LSI)
28 保護層
ウェハー(1)の表面部に多数の受光部(2)と前記受光部の1つ1つにマイクロレンズ(3)が形成され、前記ウェハー(1)の周辺の随所に前記受光部(2)への電力供給及び電気信号の授受を行う貫通電極(4)が設けられ、
この貫通電極(4)の一端は前記ウェハー(1)の表面部で受光素子への配線に接続される電極パッド(4a)に接続され、他端は裏面電極(5)を通じて配線に接続され、
前記ウェハー(1)の表面に前記マイクロレンズ(3)を取り囲むように四囲に配した隔壁部となるリブ(7)が設けられ、
前記リブ(7)の上面に接着剤で透明板(8)が貼り付けられ、前記リブ(7)と前記透明板(8)の接合部に四方を囲う保護枠(10)が設けられてなることを特徴とする。
Claims (11)
- ウェハー(1)の表面部に多数の受光部(2)と各受光部の1つ1つにマイクロレンズ(3)が形成されてなり、前記ウェハー(1)の周辺の随所に受光部(2)への電力供給や電気信号の授受を行う貫通電極(4)が設けられ、この貫通電極(4)の一端はウェハー(1)の表面部で受光素子への配線に接続される電極パッド(4a)に接続され、他端は裏面電極(5)を通じて配線に接続されると共に前記ウェハー(1)の表面は、マイクロレンズ(3)を取り囲むように四囲に配した隔壁部となるリブ(7)が設けられ、リブ(7)の上面に接着剤で光学ガラスなどの透明板(8)が貼り付けられ、前記リブ(7)と前記透明板(8)の接合部には、保護枠(10)が設けられてなることを特徴とする固体撮像装置。
- 保護枠(10)の内側のリブ(7)と透明板(8)の接合部近傍には、窪み11が形成されていることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記保護枠(10)は、光吸収体で構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。
- ウェハー(1)の表面部に多数の受光部(2)と各受光部の1つ1つにマイクロレンズ(3)が形成されてなり、前記ウェハー(1)の周辺の随所に受光部(2)への電力供給や電気信号の授受を行う貫通電極(4)が設けられ、貫通電極(4)の一端はウェハー(1)の表面部で受光素子への配線に接続される電極パッド(4a)に接続され、他端は裏面電極(5)を通じて配線に接続されると共に前記ウェハー(1)の表面は、前記マイクロレンズ(3)よりも屈折率が相対的に屈折率の低い透明材料(23)が設けられてなることを特徴とする固体撮像装置。
- 前記マイクロレンズ(3)は、有機材料、二酸化シリコン、シリコン酸窒化膜、シリコンナイトライド膜その他の無機絶縁膜又は、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニウムなどの無機金属酸化膜により構成されていることを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置。
- 前記透明材料(23)は、内部に微細な空孔を分散して含む熱硬化性の透明樹脂、二酸化シリコン、ポーラスシリカ膜、有機無機ハイブリッド膜、高分子化合物などの透光性低密度誘電体膜であって、マイクロレンズよりも低屈折率であることを特徴とする請求項4又は5記載の固体撮像装置。
- 前記透明材料(23)は、複数の積層膜で構成されることを特徴とする請求項6記載の固体撮像装置。
- 請求項1又は請求項4記載の固体撮像装置の製造方法であって、前記貫通電極の形成に当たり、予めウェハー(1)の裏面に半球面状の穴(凹)(13)を等方性エッチングにより形成し、この穴底部からウェハー表面の電極(14)に向かう貫通孔(開口)をドライエッチングにより形成し、貫通電極4を設けることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
- 請求項1又は請求項4記載の固体撮像装置の製造方法であって、前記貫通電極の形成に当たり、予めウェハー(1)の裏面に径大な筒状の穴(凹)(15)をドライエッチングで形成し、この穴の底部からウェハー表面に向かう径小な貫通孔(開口)を形成し、これを通じて貫通電極(4)を設けることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
- 請求項1又は請求項4記載の固体撮像装置の製造方法であって、前記貫通電極の形成に当たり、撮像素子のウェハープロセスの範囲内において、予め、ウェハー(1)の表面からトレンチ(16)を形成し、局所酸化膜(17)を形成して、さらにトレンチ内に電極材料を埋めて配線形成し、電極パッドと接続しておき、その後、裏面から前記トレンチ(16)内の電極下端まで一様に基板を薄膜化することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
- 請求項1又は請求項4記載の固体撮像装置の製造方法であって、前記貫通電極の形成に当たり、撮像素子のウェハープロセスの範囲内において、予め、ウェハー(1)の表面からトレンチ(16)を形成し、局所酸化膜(17)を形成して、さらにトレンチ内に電極材料を埋めて配線形成し、電極パッドと接続しておき、その後、裏面から前記トレンチ(16)に達する穴(凹)を設けて裏面側からも貫通電極を形成し、接続することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
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