KR100688267B1 - 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 고체 촬상 장치는, 제 1 표면을 갖는 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 제 1 표면에 있으며, 수광 영역을 갖는 고체 촬상 소자; 제 2 표면 및 제 3 표면을 가진 투광성 부재로서, 상기 제 2 표면은 상기 제 3 표면과 반대 면이며, 상기 투광성 부재와 상기 반도체 기판의 제 1 표면은 상기 투광성 부재의 제 2 표면과 상기 수광 영역의 외측 표면 사이에 공극을 획정하는, 상기 투광성 부재; 및 상기 고체 촬상 소자에 접속된 외부 접속 단자를 포함하고, 상기 수광 영역의 외측 표면에서 상기 투광성 부재의 제 3 면까지의 거리가 0.5mm 이상인 고체 촬상 장치
투광성 부재, 고체 촬상 소자, 스페이서, 유리 기판

Description

고체 촬상 장치 및 그 제조 방법{SOLID-STATE IMAGING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
도 1의 (a)는 본 발명의 제 1 실시예의 방법에 따라 제조한 고체 촬상 장치의 단면도.
도 1의 (b)는 고체 촬상 장치의 주요부 확대 단면도.
도 2의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 제조하기 위한 공정을 나타내는 도면.
도 3의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 4의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 5의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 6의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 7의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 8의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 9의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 10의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 11의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 9 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 12의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제 10 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 13은 본 발명의 제 10 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 14의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제 11 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 15의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제 12 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 16의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 13 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 17의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제 14 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 18은 본 발명의 제 15 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 19의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 16 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 20의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제 17 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 21의 (a) 내지 (f)는 본 발명의 제 18 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 22의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제 19 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 23의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 20 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 24는 본 발명의 제 21 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 25의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 제 21 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 26은 본 발명의 제 22 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 27의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제 23 실시예의 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 28의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 23 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 29의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 제 24 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 30의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제 25 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 31은 본 발명의 제 26 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 32는 본 발명의 제 27 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 33은 본 발명의 제 28 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 34의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 제 28 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 35의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 제 28 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 36의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제 29 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 37의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제 30 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 38의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 제 31 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 39의 (a) 내지 (f)는 본 발명의 제 32 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 40의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 33 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 41은 본 발명의 제 34 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 42의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 34 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 43의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제 34 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 44의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제 35 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 45의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제 36 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 46의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 37 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 47의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 38 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 48의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제 39 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 49는 본 발명의 제 40 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 50은 본 발명의 제 41 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 51은 본 발명의 실시예에서 사용되는 섬프(sump)의 형상을 나타내는 도면.
도 52는 본 발명의 실시예에 따른 고체 촬상 소자의 변형예를 나타내는 도면.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
100…고체 촬상 소자 기판
101…실리콘 기판
102…고체 촬상 소자
200…밀봉용 커버 유리
201…유리 기판
203S…스페이서
본 발명은 고체 촬상 장치 및 이 고체 촬상 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 칩 위에 마이크로 렌즈를 일체화한 칩 사이즈 패키지(CSP)의 고체 촬상 장치에 관한 것이다.
CCD(Charge Coupled Device)를 포함하는 고체 촬상 소자는, 휴대 전화나 디지털 카메라 등으로의 고체 촬상 소자의 적용의 필요성 때문에 소형화로의 요구가 높아지고 있다.
반도체 칩의 수광 영역에 마이크로 렌즈를 설치한 고체 촬상 장치가 고체 촬상 장치의 일례로서 제안되어 있다. 이러한 고체 촬상 장치 중에서, 예를 들면, 고체 촬상 장치의 수광 영역과 대응하는 렌즈 사이에 기밀 밀봉부가 형성되도록 일체적으로 실장함으로써, 고체 촬상 장치의 소형화를 도모하도록 한 고체 촬상 장치가 제안되어 있다(JP-A-7-202152).
이러한 구성에 의하면, 실장면적의 저감을 도모하며, 또한 기밀 밀봉부의 표면에 필터, 렌즈, 프리즘 등의 광학 부품을 접착할 수 있게 된다. 그 결과, 마이크로 렌즈의 집광력의 저하를 초래하지 않고, 실장 사이즈의 소형화를 도모할 수 있다.
그러나, 이러한 고체 촬상 장치의 실장 시에는, 고체 촬상 장치가 지지 기판 위에 탑재되는데, 이러한 시도는 신호를 외부로 추출할 수 있도록 본딩 등의 방법에 의해 전기적 접속을 이루고, 고체 촬상 장치를 밀봉해야만 했다. 이와 같이, 공정수가 많아 실장에 많은 소비 시간을 필요로 하는 문제가 있었다.
결국, 본 발명자들은, 반도체 기판 표면에 복수의 고체 촬상 소자를 형성하는 단계; 이들 고체 촬상 소자의 각 수광 영역에 대향하여 공극을 형성하도록, 반도체 기판의 표면에 투광성 부재를 접합하는 단계; 고체 촬상 소자에 대응하여 외부 접속 단자를 형성하는 단계, 및 이 외부 접속 단자 상에 형성된 접합된 소자를 고체 촬상 소자마다 분리하는 단계를 포함하는 방법을 제안하였다.
이에 따라, 고체 촬상 소자의 수광 영역에 대향하여 공극을 갖도록 투광성 부재를 접착한 소형의 고체 촬상 소자가 형성된다.
그러나, 이러한 고체 촬상 소자와 관련해서는, 미세화가 진행됨에 따라 투광성 부재의 표면에 부착된 먼지에 의한 화상 노이즈가 심각한 문제가 되고 있다.
또한, 고체 촬상 소자의 조립 공정 중에서도 소자에 먼지가 부착하기 쉽다. 또한, 투광성 부재의 수광 영역측 표면의 흠이나 이물질도 화질 저하의 원인이 되는 일이 많다.
본 발명은 상기한 실정에 감안하여 이루어진 것으로서, 투광성 부재의 표면(즉, 외측 표면) 또는 수광 영역측 표면의 이물질이나 흠에 의한 화상 노이즈의 저감을 도모함으로써, 고화질의 신뢰성이 높은 고체 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한 용이하게 신뢰성이 높은 고체 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
따라서, 본 발명은, 제 1 표면을 갖는 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 제 1 표면에 있으며, 수광 영역을 갖는 고체 촬상 소자; 제 2 표면 및 제 3 표면을 가진 투광성 부재로서, 상기 제 2 표면은 상기 제 3 표면과 반대의 면이며, 상기 투광성 부재와 상기 반도체 기판의 제 1 표면은 상기 투광성 부재의 제 2 표면과 상기 수광 영역의 외측 표면 사이에 공극을 획정하는, 상기 투광성 부재(즉, 상기 투광성 부재와 상기 반도체 기판의 제 1 표면은 상기 투광성 부재의 제 2 표면과 상기 수광 영역의 외측 표면 사이에 공극을 획정하도록 이격 배치되어 있음); 및 상기 고체 촬상 소자에 접속된 외부 접속 단자를 포함하고, 상기 수광 영역의 외측 표면에서 상기 투광성 부재의 제 3 면까지의 거리가 0.5mm 이상인 고체 촬상 장치를 제공한다.
이러한 구성에 의하면, 20㎛ 정도의 먼지 등의 결함이 투광성 부재의 표면에 존재하더라도, 고체 촬상 소자에 투영되는 그림자의 농도는 촬상 특성에 특히 악영향을 주지 않을 정도로 낮출 수 있다.
본 발명은 상기 수광 영역의 외측 표면에서 상기 투광성 부재의 제 3 면까지의 거리가 1.5mm를 넘지 않는 고체 촬상 장치에 관한 것이다.
이러한 구성에 의하면, 너무 작아서 육안으로 볼 수 없을 정도의 먼지가 존재하고 있더라도, 화상 노이즈가 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 장치의 크기 및 장치의 강도와 관련된 문제를 고려하면, 상기 거리는 1.5mm를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 수광면에서 투광성 부재의 표면까지의 거리를 1.5mm 이하로 설정함으로써, 소자를 웨이퍼 스케일로 실장하는 경우에도, 다이싱 공정의 생산성 악화를 초래하지 않고 고체 촬상 소자를 실장할 수 있다.
본 발명은, 상기 투광성 부재의 제 2 표면과 상기 반도체 기판의 제 1 표면 사이에 스페이서를 더 포함하여, 상기 수광 영역의 외측 표면에서 상기 투광성 부재의 제 3 표면까지의 거리가 소정의 값으로 설정되는 고체 촬상 장치에 관한 것이다.
이러한 구성에 의하면, 고체 촬상 소자 기판과 투광성 부재 사이에 스페이서를 삽입함으로써 용이하면서 고 정밀도로 위치결정을 행할 수 있다.
본 발명은, 상기 수광 영역의 외측 표면에서 상기 투광성 부재의 제 2 표면까지의 거리가 0.8mm 이상인 고체 촬상 장치에 관한 것이다.
이러한 구성에 의하면, 스페이서를 형성하기 위한 에칭 공정 중에, 5㎛ 정도의 부착 이물질이 형성될 때가 있다. 이 경우에도, 수광 영역에서 투광성 부재의 수광 영역 측의 표면까지의 거리를 0.08mm 이상으로 설정함으로써 화상 노이즈가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 투광성 부재의 수광 영역측 표면의 흠이나, 스페이서를 접착할 때 생기는 기포는 약 5㎛ 정도의 크기로 억제할 수 있다. 따라서, 수광 영역에서 투광성 부재의 수광 영역측의 표면까지의 거리를 0.08mm 이상으로 설정함으로써, 화상 노이즈의 발생을 방지할 수 있다.
이와 같이 스페이서의 높이(두께)를 충분히 크게 취하였기 때문에, 화상 노이즈의 저감을 도모할 수 있다. 따라서, 비용의 상승을 초래하지 않고 신뢰성이 높은 고체 촬상 소자를 제공할 수 있게 된다. 이것에 의해, 제조 작업 중에 부착된 이물질 제거를 고도의 기술로 실행하지 않고, 간편한 방법으로 실행해도 화상 노이즈의 발생을 막을 수 있다. 또한, 장치 구조의 대형화를 막기 위해서도, 장치 구조의 관점에서는 수광 영역의 표면에서 상기 투광성 부재의 표면까지의 거리가 0.12mm 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
본 발명은 스페이서가 실리콘으로 구성된 고체 촬상 장치에 관한 것이다.
이러한 구성에 의하면, 스페이서는 고체 촬상 소자와 열팽창 계수가 유사하므로, 가공성이 양호하다. 실리콘은 건식 에칭에 의하여 고 정밀도의 형상 가공이 가능하다. 이에 반하여, 스페이서 부재에 수지를 사용하면, 충분한 두께를 얻는 것은 곤란하다. 또한, 금속을 사용하는 경우에는, 투광성 부재 또는 고체 촬상 소자 기판 사이에 존재하는 열팽창 계수의 차이가 과도해서, 신뢰성 저하의 원인이 된다. 이 때문에, 스페이서로서 금속을 사용하는 경우에는, 스페이서 부재와 투광성 부재 또는 고체 촬상 소자 기판 사이에 응력 완화층을 개재시켜야만 한다. 이에 반해서, 실리콘을 사용하는 경우에는, 실리콘이 열팽창 계수가 고체 촬상 소자에 보다 가까워서, 실리콘의 신뢰성이 높다. 또한, 스페이서로서 42합금 또는 코바(covar)를 사용하면, 1매의 웨이퍼에 제조되는 소자의 수는 저하하지만, 습식 에칭을 통해서 스페이서의 형상을 가공할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은, 상기 스페이서가 상온 경화형 접착제를 통하여 상기 반도체 기판의 제 1 표면과 상기 투광성 부재의 제 2 표면 중 적어도 하나와 접속되는 고체 촬상 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 스페이서가 광경화형 접착제를 통하여 상기 반도체 기판의 제 1 표면과 상기 투광성 부재의 제 2 표면 중 적어도 하나와 접속되는 고 체 촬상 장치에 관한 것이다.
예를 들면 투광성 부재로서 저α선 유리 등의, 고체 촬상 소자 기판인 실리콘과 열팽창 계수가 다른 재료를 사용하는 경우, 웨이퍼 접합 시의 가열 공정으로 웨이퍼에 휘어짐 상태가 생기고, 고체 촬상 소자에 열 왜곡이 가해져서 신뢰성의 저하나 후속 공정으로의 웨이퍼 고정 불량이 생기기 쉽지만, 상온 경화형 접착제 혹은 광경화형 접착제를 사용함으로써, 고온 공정을 거치지 않고 형성할 수 있고 휘어짐의 발생을 저감할 수 있다.
본 발명은, 상기 스페이서의 폭이 100~500㎛인 고체 촬상 장치에 관한 것이다.
이러한 구성에 의하면, 양호한 밀봉성을 가질 수 있고, 우수한 레이아웃(즉, 1매의 웨이퍼에서 제조될 수 있는 소자 수)으로 소형의 고체 촬상 장치를 형성할 수 있다. 스페이서의 폭이 1OO㎛보다도 작으면, 밀봉이 불충분하게 될 수 있거나, 또는 강도 불량을 초래할 우려도 있다. 또한, 스페이서의 폭이 500㎛를 넘으면, 단일 웨이퍼에서 제조되는 소자 수가 저하하고, 또 고체 촬상 장치를 소형화할 수 없다고 하는 문제가 있다.
본 발명은, 반도체 기판의 제 1 표면에 각각이 수광 영역을 갖는 복수의 고체 촬상 소자를 형성하는 공정; 제 2 표면과 제 3 표면 ─상기 제 2 표면은 상기 제 3 표면과 반대쪽의 면임─ 을 갖는 투광성 부재를, 이 투광성 부재의 제 2 표면과 수광 영역의 외측 표면 사이에 공극을 획정하도록 상기 반도체 기판의 제 1 표면에 접합하여 일체형의 부재(접속 부재)를 형성하는 공정; 상기 고체 촬상 소자에 대응하여 외부 접속 단자(즉, 각각이 각 고체 촬상 소자와 접속하는 복수의 외부 접속 단자를 형성하는 공정)를 형성하고, 상기 외부 접속 단자를 갖는 일체형 부재를 형성하는 공정; 및 상기 외부 접속 단자를 갖는 일체형 부재를 상기 고체 촬상 소자마다 분리하는 공정을 포함하고, 상기 수광 영역의 외측 표면에서 상기 투광성 부재의 제 3 표면까지의 거리가 0.5 내지 1.5mm가 되도록 상기 공극을 조정하는 고체 촬상 장치의 제조 방법을 제공한다.
이러한 구성에 의하면, 수광 영역에서 투광성 부재의 표면까지의 거리가 0.5 내지 1.5mm 정도가 되도록 웨이퍼 스케일로 위치결정을 수행할 수 있다. 고체 촬상 소자는 일괄적인 실장에 의해서 일체화되고, 고체 촬상 소자마다 웨이퍼가 분리된다. 이 때문에, 제조가 용이하고, 화상 노이즈가 저감되며, 고 신뢰성의 고체 촬상 장치를 형성할 수 있다.
본 발명은, 상기 접합 공정에서, 상기 투광성 부재는 상기 수광 영역의 외측 표면에서 상기 투광성 부재의 제 2 표면까지의 거리가 0.08mm 이상이 되도록 스페이서를 통해서 반도체 기판의 제 1 표면에 접합되는 고체 촬상 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
이러한 구성에 의하면, 투광성 부재의 표면에 결함이 존재하더라도, 고체 촬상 소자에 투영되는 그림자의 농도는 촬상 특성에 특히 악영향을 주지 않을 정도로 낮출 수 있다.
더 바람직하게는, 상기 투광성 부재를 접합하는 공정은, 상기 고체 촬상 소자가 형성되는 영역에 대응하여 오목부를 갖는 투광성 기판을 준비하고, 상기 투광 성 기판을 상기 반도체 기판 표면에 접합하도록 하고 있다.
이러한 구성에 의하면, 투광성 기판에 오목부를 형성함으로써, 각 수광 영역에 대향하여 공극을 갖도록 오목부를 용이하게 형성할 수 있다. 이 때문에, 부품 수가 적고, 제조도 용이하다.
바람직하게는, 상기 접합 공정 전에 상기 수광 영역을 둘러싸도록 상기 반도체 기판 표면을 선택적으로 제거함으로써 돌출부(스페이서)를 형성하는 공정을 포함하고, 상기 돌출부에 의해서 상기 수광 영역과 상기 투광성 부재 사이에 공극이 형성되도록 한다.
이러한 구성에 의하면, 미리 반도체 기판의 표면에 형성해 둔 돌출부쌍 사이에 소자를 실장함으로써, 작업성이 좋고 신뢰성이 높은 고체 촬상 장치를 용이하게 제공할 수 있게 된다.
또한, 상기 접합 공정은 상기 수광 영역을 둘러싸도록 배열 설치된 스페이서를 통하여, 상기 반도체 기판과 상기 투광성 부재 사이에 공극이 획정되도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 접합 공정이 80℃를 넘지 않는 온도에서 실행되는 고체 촬상 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 접합 공정이 상온 경화형 접착제를 이용한 공정인 고체 촬상 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 방법은, 상기 접합 공정이 광경화형 접착제를 이용한 공정인 고체 촬상 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
이러한 구성에 의하면, 각 부재들간에 열팽창율이 차이가 나더라도, 접착 후에 휘어짐이 발생하는 것을 저감할 수 있다.
바람직하게는, 상기 접합하는 공정은 상온 경화형 접착제를 이용하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 접합 온도를 올리지 않고 접합을 할 수 있어서, 휘어짐의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기 접합 공정은 광경화형 접착제를 이용하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의해서도, 접합 온도를 올리지 않고 접합이 가능하여, 휘어짐의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 접착제로서는 반경화형 접착제를 사용함으로써, 위치결정이 용이해지고, 보다 고 정밀도의 위치결정이 가능해진다.
바람직하게는, 외부 접속 단자를 노출시키도록 상기 투광성 부재와 상기 반도체 기판 표면의 접합부 주변을 수지 밀봉하는 공정을 포함한다.
이러한 구성에 의하면, 수분의 침입을 억제하여, 신뢰성이 높은 고체 촬상 소자를 형성할 수 있다.
또한, 상기 수지 밀봉 공정과 관련된 프로세싱은 80℃를 넘지 않는 온도에서 실행된다.
이러한 구성에 의해서도, 접합 온도를 올리지 않고 접합을 행함으로써, 휘어짐의 발생을 저감할 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1의 (a)는 고체 촬상 장치의 단면도이고, 도 1의 (b)는 고체 촬상 장치의 주요부 확대 단면도이다. 도 1의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상 소자 기판(100)의 표면에 수광 영역에 상당한 공극(C)이 생성되도록 스페이서(203S)를 통하여 저 α선 유리(CG-1:등록상표)로 이루어지는 밀봉용 커버 유리(200)가 형성된다. 이 밀봉용 커버 유리로서 사용되는 유리는 두께 0.5mm, 굴절률 1.5를 갖는다. 특히, 고체 촬상 소자(102)가 형성된 반도체 기판으로서 작용하는 실리콘 기판(101)으로 이루어진 고체 촬상 소자 기판(100)의 표면에, 실리콘 기판(101)의 수광 영역에 대응하여 공극(C)을 생성하도록, 스페이서(203S)를 통하여 밀봉용 커버 유리(200)를 구성하는 투광성 부재로서 기능하는 유리 기판(201)이 접합되어 있다. 이 공극(C)의 높이, 즉 수광 영역의 외면(102a)으로부터 밀봉용 커버 유리의 하면, 즉 수광 영역과 면하는 밀봉용 커버 유리 측의 표면(201b)(제 2 표면)까지의 거리는 0.1mm정도로 설정된다. 수광 영역의 외면(102a)으로부터 밀봉용 커버 유리의 상면까지의 거리, 즉 밀봉용 커버 유리의 외면(201a)(제 3 표면)까지의 거리는 0.6mm정도로 설정된다. 이들 고체 촬상 장치는 다음과 같이 구성된다. 복수의 소자를 일괄해서 실장하도록, 유리 기판을 웨이퍼와 접합(접속)한다. 이 후, 실리콘 기판(101)의 외측 에지가 다이싱에 의해서 개별로 분리된다. 이 유리 기판(201)으로부터 노출되는 에지부의 실리콘 기판(101) 표면에 형성된 본딩 패드(BP)를 통하여, 외부 회로(미도시)와의 전기적 접속이 달성된다. 여기서, 스페이서(203S)는 10∼500㎛, 바람직하게는 80∼120㎛의 높이(또는 두께)로 설정된다. 또한, 스페이서 폭 α는 100∼500㎛ 정도로 설정된다.
도 1의 (b)에 나타낸 주요부 확대 단면도로부터 알 수 있는 바와 같이, 고체 촬상 소자 기판의 표면에 고체 촬상 소자가 배열되는 동시에, 상기 고체 촬상 소자 기판은 RGB 컬러 필터(필터층)(46) 및 마이크로 렌즈(50)가 형성된 실리콘 기판(101)으로 구성되어 있다.
이 고체 촬상 소자는 n형의 실리콘 기판(101a)의 표면에 형성된 p웰(101b) 내에 채널 스토퍼(28)를 형성하고, 이 각 채널 스토퍼를 사이에 끼운 포토 다이오드(14)와 전하 전송 소자(수직 전하 전송 소자(VCCD))(33)를 형성하여 이루어지는 것이다. 여기에서는, p-웰(101b) 내에는 n-형 불순물 영역(14b)이 형성되고, 따라서 포토다이오드(14)를 형성한다. 또한, p+채널 영역(14a) 내에 깊이 0.3㎛ 정도의 n형 불순물 영역으로 이루어지는 수직 전하 전송 채널(20)을 형성한다. 또한, 수직 전하 전송 채널(20) 위에 산화 실리콘 막으로 이루어진 게이트 절연막(30)을 통해서 형성된 다결정 실리콘 층으로 이루어지는 수직 전하 전송 전극(32)을 형성함으로써, 전하 전송 소자(33)를 구성한다. 또한, 이 수직 전하 전송 채널(20)에 신호 전하를 판독하는 쪽의 포토 다이오드(14)와 전하 전송 소자(33) 사이에는, p형 불순물 영역으로 형성된 판독 게이트용 채널(26)이 형성되어 있다.
그리고, 실리콘 기판(101) 표면(101C)(제 1 표면)에는 이 판독 게이트용 채널(26)을 따라 n형 불순물 영역(14b)이 노출하고 있다. 포토 다이오드(14)에서 발 생한 신호 전하는 n형 불순물 영역(14b)에 일시적으로 축적된 후, 판독 게이트용 채널(26)을 통해서 판독된다.
수직 전하 전송 채널(20)과 포토 다이오드(14) 사이에는, p+형 불순물 영역으로 이루어진 채널 스토퍼(28)가 존재한다. 이 채널 스토퍼에 의해서 포토 다이오드(14)는 수직 전하 전송 채널(20)과 함께 나머지 수직 전하 전송 채널(20)들로부터 전기적으로 분리되어, 수직 전하 전송 채널(20)은 서로 접촉하지 않게 된다.
또한, 수직 전하 전송 전극(32)은 판독 게이트용 채널(26)을 덮는 동시에, n형 불순물 영역(14b)이 노출되고, 채널 스토퍼(28)의 일부가 노출되도록 형성되어 있다. 또한, 수직 전하 전송 전극(32) 중에, 판독 신호가 인가되며 수직 전하 전송 전극(32)의 하부에 위치하고 있는 판독 게이트용 채널(26)로부터 신호 전하가 전송된다.
그리고, 수직 전하 전송 전극(32)은 수직 전하 전송 채널(20)과 함께, 포토 다이오드(14)의 pn접합에서 발생된 신호 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 장치(VCCD)(33)를 구성하고 있다. 수직 전하 전송 전극(32)이 형성된 기판 표면은 표면 보호막(36)으로 피복되고, 이 표면 보호막(36) 위에 텅스텐으로 이루어진 차광막(38)이 형성되어 있다. 포토 다이오드의 수광 영역(40)만이 개구되고, 다른 영역은 차광된다.
또한, 수직 전하 전송 전극(32) 위에 제공된 층은 표면 평탄화를 위한 평탄화 절연막(43) 및 그 위에 형성되는 투광성 수지막(44)으로 피복된다. 투광성 수지막(44) 위에는 필터층(46)이 형성되어 있다. 필터층(46)은 각 포토 다이오드 (14)에 대응하여 소정의 패턴을 이루도록 적색 필터층(46)R, 녹색 필터층(46G), 청색 필터층(46B)이 순차 배열되어 있다.
또한, 상기 필터층(46)은 평탄화 절연막(48)을 통하여 마이크로 렌즈 어레이로 피복된다. 이 마이크로 렌즈 어레이는 굴절률 1.3∼2.0의 감광성 수지를 포함하는 투광성 수지를 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해서 패터닝하고, 이렇게 패터닝된 투광성 수지를 용융시켜 표면장력에 의해서 상기 수지를 둥글게 하고, 이렇게 둥글게 된 수지를 냉각함으로써 형성된 마이크로 렌즈(50)로 이루어진다.
다음으로, 이 고체 촬상 장치의 제조 공정에 대해서 설명한다. 이 공정의 제조 공정도는 도 2의 (a) 내지 (d) 및 도 3의 (a) 내지 (c)에 나타내었다. 상기 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 공정은, 웨이퍼 스케일 위치 결정하고, 소자를 일괄하여 실장함으로써 소자를 일체화 하고, 웨이퍼가 고체 촬상 소자마다 분리되는, 이른바 웨이퍼 스케일 CSP법에 의거한 것이다. 이 방법에서는 미리 스페이서(203S)를 형성한 스페이서 부착 밀봉용 커버 유리(200)를 이용한 것을 특징으로 한다. 또한, 이 도면은 1단위를 나타내고 있지만, 복수의 고체 촬상 소자가 형성되어 있다.
우선, 스페이서 부착 유리 기판의 형성에 대해서 설명한다.
도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(201)의 표면에 자외선 경화형 접착제(양이온 중합성 에너지선 경화 접착제)로 형성된 접착제층(202)을 통하여 스페이서가 되는 실리콘 기판(203)을 접착한다. 여기서, 유리 기판(201)은 화상 노이즈의 원인이 되는 α선을 적은 레벨로 차단하는 이른바 저 α선 유리(CG1: 등록상표)로 이루어진다. 유리 기판(201)은 α선 방사핵이 되는 물질을 소량 함유한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, α선 한계값은 0.002(DPH/cm2)로 설정하는 것이 바람직하다. 접착제층(202)에 기포가 혼입하면, 이 기포가 화상 노이즈의 원인이 되는 경우가 종종 있다. 여기서, 접착제층(202)의 두께는 5㎛ 이하인 것이 바람직하다. 두께가 5㎛ 이하이면, 5㎛ 이상의 기포는 존재할 수 없다. 이 때문에, 수광면에서 유리 기판의 하면까지의 거리를 전술한 바와 같이 0.08mm 이상으로 설정하면, 화상 노이즈가 발생하는 것을 막을 수가 있다.
또한, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피를 이용한 에칭 기술에 의해 스페이서가 되는 영역에 레지스트 패턴을 남기도록 한 상태로 실리콘 기판(203)을 에칭하여 스페이서(203S)를 형성한다.
이 후, 도 2의 (c)에 나타낸 바와 같이, 스페이서(203S) 위해 사용되는 레지스트 패턴을 남긴 채, 소자들 사이에 획정된 영역을 제외한 스페이서 사이의 영역에 레지스트를 충전하고, 유리 기판을 소정의 깊이까지 에칭한다. 그 결과, 도 2의 (d)에 나타낸 바와 같이, 소자간 홈부(204)를 형성한다.
여기서, 스페이서 폭은 100∼500㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다. 이 폭이 100㎛보다 작으면, 밀봉이 불충분하게 될 가능성이 있거나, 또는 스페이서가 강도 불량을 초래할 우려도 있다. 또, 폭이 500㎛를 넘으면, 단일 웨이퍼에 제조되는 소자의 수가 저하하고, 또 고체 촬상 소자를 소형화할 수 없다는 문제가 야기된다. 또, 수광면과 스페이서간의 거리는 접착제가 배어나오는 것을 고려해 50㎛ 이상으 로 하는 것이 바람직하다.
여기에서는 스페이서를 실리콘 기판으로 형성한다. 그래서, 유리 기판의 주성분인 산화 실리콘의 에칭 속도가 실리콘의 에칭 속도에 비해서 충분히 커지는 에칭 조건으로 에칭하도록 하면, 소자간 영역에 스페이서의 측벽이 드러난 채로 에칭을 수행할 수도 있다. 소자간 홈부(204)의 형성 시에는, 다이싱 블레이드(숫돌)를 이용해도 좋다.
이 스페이서의 에칭 시의 필수 조건으로 부착 이물질의 크기가 5㎛ 이하가 되도록 에칭 조건을 선택하면 좋다. 또한, 부착 이물질이 5㎛ 이하이면, 수광면에서 유리 기판의 하면까지의 거리를 0.08mm 이상으로 설정하면, 화상 노이즈가 발생하는 것을 막을 수 있다.
또한, 이 스페이서의 표면에 상온 경화형의 접착제층(207)을 형성한다.
또한, 재차 포토리소그래피를 행하여 스페이서의 측벽 전체를 덮는 레지스트 패턴을 형성해도 좋다. 기판에 레지스트 패턴을 통하여 에칭을 행함으로써 홈부(204)를 형성해도 좋다. 이와 같이 하여 홈부(204) 및 스페이서(203S)를 상술한 바와 같이 형성한 밀봉용 커버 유리(200)를 얻는다.
스페이서의 높이는 화상 노이즈의 발생 방지를 위하여 0.08mm 이상으로 설정한다. 또한, 스페이서 형성의 생산성을 높이기 위하여, 높이를 0.12mm 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 에칭으로 스페이서(203S)를 형성하는 경우에는, C4F8 플라즈마를 이용해 스페이서 측벽을 보호하면서 에칭을 행하도록 해도 좋다. 또한, SF6+O2 플라즈마를 이용한 이방성 에칭에 의해 저면(底面) 에칭을 해도 좋다.
다음으로, 고체 촬상 소자 기판을 형성한다. 소자 기판의 형성 시에는 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 미리 실리콘 기판(101)(여기에서는 6인치 웨이퍼를 사용함)을 준비하고, 이 실리콘 기판(101) 표면에 고체 촬상 소자를 분리하기 위한 분리선에 상당하는 영역에 에칭 등의 방법에 의해 절단 홈(104)을 형성해 둔다. 또한, 통상의 실리콘 프로세스를 이용하여 채널 스토퍼 층을 형성, 채널 영역을 형성하고, 전하 전송 전극 등의 소자 영역을 형성한다. 또한, 표면에 배선층을 형성하고, 외부 접속을 이루기 위해서 금(金) 층으로 이루어지는 본딩 패드(BP)를 형성한다.
이 후, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각 기판의 외부 에지부에 형성한 얼라인먼트 마크에 의해서 위치결정을 수행하고, 전술한 바와 같이 하여 소자 영역이 형성된 고체 촬상 소자 기판(100) 위에 밀봉용 커버 유리(200)를 탑재한다. 가압을 통해서 상온 경화형 접착제층(207)에 의해서 고체 촬상 소자 기판(100)과 밀봉용 커버 유리(200)를 일체화시킨다. 상기 공정과 관련된 처리는 진공 중 또는 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기 중에서 실행하는 것이 바람직하다. 또한, 일체화 시에는, 상온 경화성 접착제 뿐만 아니라 후술하는 바와 같이 열경화 온도가 80℃ 이하인 열경화성 접착제, 광경화성 접착제를 이용해도 좋다. 또한, 고체 촬상 소자의 표면이 Si나 금속의 경우, 접착제를 이용하지 않고 표면 활성화 상온 접합에 의해 접합할 수도 있다.
이 후, 유리 기판의 이면 쪽으로부터 CMP(화학 기계적 연마)를 행하여, 유리 기판(201)의 이면 측을 상기 홈부(204)에 도달할 때까지 제거한다.
또한, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(101)의 이면 쪽으로부터 상기와 같이 CMP를 행하여, 기판의 이면을 절단 홈(104)까지 연마한다. 이와 같이 하여, 기판을 개개의 고체 촬상 장치로 분리한다.
상술한 바와 같이, 소자를 일괄해서 실장한 후, 개개의 소자로 위치결정을 하거나, 와이어 본딩 등의 전기적 접속을 하지 않고, 소자들간을 서로 분리한다. 따라서, 소자의 제조가 용이하고, 또한 소자의 취급도 간단하다.
또한, 유리 기판(201)에 미리 홈부(204)를 형성해 둔다. 소자를 실장한 후, CMP 등의 방법에 의해 홈부(204)에 도달하는 깊이까지 표면으로부터 기판을 제거한다. 따라서, 소자를 극히 용이하게 분리할 수 있다.
또한, 고체 촬상 소자를 형성한 실리콘 기판(101)의 에지보다도 유리 기판(201)의 에지가 내측으로 오도록 하고, 실리콘 기판(101)의 표면을 노출하게 한다. 이러한 구조는 미리 유리 기판의 내측에 오목부를 형성해 두고, 접합 작업을 한 후, 상기 깊이까지 에칭 백 또는 CMP 등의 방법에 의해 기판을 제거하는 지극히 간단한 과정으로 정밀도 좋게 형성할 수 있다. 또한, 상기 구조를 용이하게 작업성 좋게 형성할 수 있다. 또, 접합에 의해 소자 형성면을 간극(C) 내에 밀봉한 상태로, 분리 또는 연마 작업만으로 각각의 고체 촬상 소자를 형성할 수 있다. 따라서, 소자로의 데미지도 적고 먼지가 혼입될 우려도 없이, 신뢰성이 높은 고체 촬상 소자를 제공할 수 있게 된다. ·
CMP에 의해서 실리콘 기판을 약 2분의 1 깊이까지 두께를 얇게 함으로써, 고체 촬상 소자의 소형화 및 박형화를 꾀할 수 있다. 또한, 유리 기판과의 접합 후에, 실리콘 기판이 박형화되기 때문에, 기판의 기계적 강도의 저하를 막을 수 있다.
외부와의 접속에 대해서도, 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판 위에 제공된 본딩 패드(BP)가 스페이서(203S)와 유리 기판(201)으로 형성된 밀봉부에 의해서 노출되어 있기 때문에, 용이하게 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면, 웨이퍼 스케일로 위치 결정을 수행하고, 일괄해서 소자를 실장함으로써, 기판과 커버용 유리를 일체화시킨다. 이 후, 고체 촬상 소자마다 기판을 분리하도록 한다. 이것에 의해, 제조가 용이하고 또한 신뢰성이 높은 고체 촬상 장치를 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 실시예에서, 본딩 패드를 포함하는 배선층은 금 층으로 형성하였다. 그러나, 상기 배선층의 재료는 금으로 한정되지 않는다. 알루미늄 등의 다른 금속 또는 실리사이드 등 다른 도체 층도 사용할 수 있는 것은 말할 필요가 없다.
또한, 마이크로 렌즈 어레이는, 기판의 표면에 투명 수지막을 형성해 두고, 이 수지막의 표면으로부터 이온의 이동에 의해서 생긴 소정 깊이로 굴절률 구배를 갖는 렌즈 층을 형성함으로써 형성할 수 있다.
또한, 스페이서용 재료로서는 실리콘 기판 외에, 42합금, 금속, 유리, 감광성 폴리이미드, 폴리카보네이트 수지 등을 필요에 따라서 임의로 선택할 수 있다. 단, 수지를 사용하는 경우에는, 충분한 두께를 취하기 위한 연구가 필요하다.
또한, 고체 촬상 소자 기판, 스페이서, 유리 기판의 선 팽창률이 다른 경우, 접착 후에 기판에 휘어짐(warpage)이 발생하는 것이 있다. 이러한 휘어짐을 방지하고 또한 휘어짐이 생긴다 하더라도 휘어짐을 허용 범위 내가 되도록, 접착할 때 사용되는 접착(접속) 온도를 실온 또는 섭씨 20℃ 내지 80℃의 범위 내로 설정한다. 본 실시예에서 사용하는 접착제로는 에폭시계 접착제, 옥세탄계 접착제, 실리콘계 접착제, 아크릴계 접착제나, UV 경화형 접착제, 가시광 경화형 접착제를 들 수 있다. 원하는 접착력을 얻을 수 있고 또한 수분의 침입을 방지하고 또한 고신뢰성을 얻을 수 있도록 접착층이 얇은 형태로 사용될 수 있는 접착제를 도입하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 실시예에서, 접착 온도를 바꾼 결과로서 휘어짐이 발생한 상황을 측정했다. 접착 온도를 20℃, 25℃, 50℃, 80℃, 100℃로 변화시킨 각각의 경우에 대해서 상온 경화형 접착제 및 열경화형 접착제를 이용하여 접착했을 때의 휘어짐의 발생 상황을 관찰하는 실험을 행하였다. 유리 기판과 스페이서, 스페이서와 고체 촬상 소자 기판간의 접착에 대해서 실험을 행하였다.
이 실험 결과에서는, 휘어짐의 발생 상황이 상온 경화형 접착제를 사용하여 접합을 행한 경우와 열경화형 접착제를 사용하여 접합을 행한 경우가 같음을 나타내고 있다. 접착 온도가 20℃, 25℃인 경우는 거의 휘어짐이 발생하지 않았다. 그리고, 접착 온도가 50℃인 경우에는, 휘어짐이 허용 가능한 범위 내에 있기는 하지만, 휘어짐이 생기는 일이 종종 있다. 접착 온도가 80℃를 넘으면, 허용 가능한 범위 내의 휘어짐이 생기는 일이 많다. 접착 온도가 100℃가 되면, 휘어짐이 커져서, 허용 가능한 범위를 넘어 버리는 일이 종종 있다.
이 실험 결과에서도, 접착 온도는 80℃를 넘지 않게 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
또한, 광경화형 접착제를 사용하는 경우에는, 접착 온도가 50℃를 넘지 않는다. 이 때문에, 휘어짐의 발생이 없이 양호한 접착 상태를 얻을 수 있다.
또한, 센서와 유리 사이의 거리의 최적값을 구하기 위하여 시뮬레이션을 실시했다. 시뮬레이션 조건은 사출동공 3.5mm, F값 3.5, 유리의 굴절률 1.5로 했다.
유리 기판 하면에 크기 5㎛의 결함이 있는 경우에, 고체 촬상 소자의 포토다이오드부의 수광면과 기판 하면간의 거리를 변화시켜, 이 거리와 결함이 고체 촬상 소자에 투영되는 그림자의 농도와의 관계를 측정했다. 이 시뮬레이션 결과를 이하의 표 1에 나타낸다.
이 표 1에서 확실하게 알 수 있듯이 수광면과 유리 기판간의 거리가 0.07mm인 경우에는, 그림자의 농도가 4.7%가 되어 4%를 넘게 된다. 따라서, 수광면과 유리 기판간의 거리는 0.08mm 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
[표 1]
유리 기판 하면과 수광면간의 거리(mm) 하면 결함이 CCD에 투영되는 그림자 농도(%)
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 8.3 6.1 4.7
0.08 0.09 0.1 3.7 3.0 2.5
그리고, 수광면에서 유리 기판 상면까지의 거리를 변화시켰을 때의 유리 기판 상면에 크기 20㎛의 결함이 있는 경우, 고체 촬상 소자에 투영되는 그림자의 농도와 거리와의 관계를 측정한 결과를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
수광면에서 유리 기판까지의 거리(mm) 하면 결함이 CCD에 투영되는 그림자 농도(%)
0.3 0.4 8.3 5.1
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 3.5 2.5 1.9 1.5 1.2 1.0 0.8
이 표에서 분명히 알 수 있듯이, 수광면에서 유리 기판 표면까지의 거리가 0.4mm 이하인 경우에 그림자의 농도는 4% 이상이 된다. 배경이 하늘로서 작용하는 것 등과 같이 배경이 균일한 경우에는, 고체 촬상 소자의 수광면에 투영되는 그림자의 농도가 4%이다. 프린트된 화상에서 배경이 보이기 시작한다. 따라서, 그림자의 농도를 4%보다 작은 값으로 설정했을 때는, 이러한 결함의 영향을 받지 않아도 된다.
이상의 실험 결과는 유리 기판 표면과 CCD의 간격이 0.08mm 이상을 필요로 함을 나타내고 있다. 바람직하게는, 유리 기판과 CCD는 0.12mm 정도 이간시키는 것이 바람직하다.
또한, 20㎛의 먼지가 유리 기판의 표면에 있어도, 수광면에서 유리 기판 상면까지의 거리는 0.5mm 이상이면 좋다.
또한, 같은 시뮬레이션으로서 F값 11에서는, 수광면에서 유리 기판 상면까지의 필요한 거리는 1.5mm 이상이기만 하면 된다는 결과를 얻을 수 있었다. 이상의 결과로부터 수광면에서 유리 기판 상면까지의 거리를 0.5mm 내지 1.5mm로 하면, 육안으로 보기에는 너무 작은 먼지가 존재하고 있어도, 화상 노이즈가 생기는 것을 막을 수 있다. 또한, 장치의 사이즈에 관련된 문제 및 유리의 두께가 두껍기 때문에 다이싱의 생산성 악화를 고려해서 수광면에서 유리 기판 표면까지의 거리는 1.5mm 이하인 것이 바람직하다.
(제 2 실시예)
다음으로, 본 발명의 제 2 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 1 실시예에서는, 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판(101)에 미리 절단 홈(104)을 형성한다. 고체 촬상 소자 기판과 같은 실리콘으로 이루어지는 두께 0.1mm의 스페이서를 이용해서, 고체 촬상 소자 기판과 저 α선 유리로 이루어지는 밀봉용 커버 유리를 접합한다. 실리콘 기판(101)의 이면측에서 상기 절단 홈(104)에 도달할 때까지 CMP를 행함으로써, 실리콘 기판(101)을 박형화하면서 분리한다. 본 실시예에서는 실리콘 기판(101)을 이것에 절단 홈을 형성하지 않고 분리하는 것을 특징으로 한다. 다른 부분에 대해서는, 상기 제 1 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
제 2 실시예의 접합 및 분리 공정을 도 4의 (a) 내지 (d)에 나타낸다. 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(101)을 출발 재료로 한다. 통상의 실리콘 프로세스를 이용하여 채널 스토퍼 층, 채널 영역 및 전하 전송 전극 등의 소자 영역(102)을 형성한다. 또한, 표면에 배선층을 형성하고, 외부 접속을 위해서 사용되는 금 층으로 이루어지는 본딩 패드(BP)를 형성한다.
이 후, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각 기판의 에지부에 형성한 얼라인먼트 마크에 의해 위치결정을 하고, 상술한 바와 같이 해서 형성한 소자 영역을 갖는 고체 촬상 소자 기판(100) 위에 밀봉용 커버 유리(200)를 탑재한다. 고체 촬상 소자 기판(100)과 밀봉용 커버 유리(200)를 가압함으로써, 상온 경화형 접착제층(207)에 의해 양자를 일체화시킨다. 이 때, 실리콘 기판(101)에는 절단 홈이 형성되어 있지 않기 때문에, 기계적 강도는 높다.
이 후, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 실시예의 경우와 마찬가지로, 유리 기판(201)의 이면측에서 CMP(화학 기계적 연마)를 행하여, 유리 기판(201)의 이면측을 상기 홈부(204)까지 제거한다. 이것에 의해, 기판을 개별 고체 촬상 장치로 분리할 수 있다.
또한, 상기 공정에 의해 유리 기판(201)의 박형화와 동시에 유리 기판을 개 별로 분리할 수 있게 된다.
도 4의 (d)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(101)과 유리 기판(201)을 유리 기판(201)측으로부터 다이아몬드 블레이드(숫돌)에 의해 절단하여, 고체 촬상 장치들간을 서로 분리시킨다.
이 방법에 의하면, 상기 제 1 실시예에서 얻을 수 있는 고체 촬상 장치에 비해서 본 실시예에서 얻을 수 있는 고체 촬상 장치의 두께가 두껍게 된다. 그러나, 신뢰성이 높은 고체 촬상 장치를 형성할 수 있다.
(제 3 실시예)
다음에, 본 발명의 제 3 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 1 실시예에서는, 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판(101)에 미리 절단 홈(104)을 형성해 둔다. 접착 작업 후에, 실리콘 기판(101)의 이면측에서 상기 절단 홈(104)에 도달할 때까지 CMP를 행함으로써, 실리콘 기판(101)을 박형화하면서 분리한다. 그러나, 본 실시예에서는 실리콘 기판(101)의 이면측에 접착제층(302)을 통하여 두께 50∼700㎛의 실리콘 기판으로 이루어지는 더미판(dummy plate)(301)을 접착한다. 더미판을 접착한 후, 이 더미판(301)에 도달하는 깊이까지 더미판(301)에 절단 홈(304)을 형성한다.
따라서, 분리 공정에 있어서는, 접착제층(302)을 연화(軟化)시켜, 접착성을 없애서 더미판(301)을 제거하도록 해도 좋다.
다른 부분에 대해서는 상기 제 1 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
제 3 실시예의 접합 및 분리 공정을 도 5의 (a) 내지 (e)에 나타내었다. 실리콘 기판(101)을 출발 재료로 한다. 통상의 실리콘 프로세스를 이용해서, 채널 스토퍼 층, 채널 영역 및 전하 전송 전극 등의 소자 영역을 형성한다. 또한, 표면에 배선층을 형성하고, 외부 접속을 위해서 사용되는 금 층으로 이루어지는 본딩 패드(BP)를 형성한다. 이 후, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(101)의 이면측에 접착제층(302)을 통하여 실리콘 기판으로 이루어지는 더미판(301)을 접착한다.
이 후, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(101)의 소자 형성면측에서 다이아몬드 블레이드(숫돌)를 이용해서 절단 홈(304)을 형성한다.
또한, 도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상 소자 기판(100), 밀봉용 커버 유리(200)의 에지부에 형성한 얼라인먼트 마크(미도시)에 의해서 위치결정을 수행하고, 상술한 바와 같이 해서 형성한 고체 촬상 소자 기판(100) 위에 저 α선 유리로 이루어지는 밀봉용 커버 유리(200)를 탑재한다. 고체 촬상 소자 기판(100)과 밀봉용 커버 유리(200)를 가압함으로써, 상온 경화형 접착제층(207)에 의해 양자를 일체화시킨다. 여기서, 유리 기판으로는, 도 2의 (a) 내지 (c)에 나타낸 공정으로 형성한 두께 0.1mm의 스페이서(203S) 및 상온 경화형 접착제층(207)을 구비한 것을 이용하고 있다. 이 때, 실리콘 기판(101)을 관통하도록 절단 홈(304)이 형성되어 있지만, 실리콘 기판은 더미판(301)으로 고정되어 있기 때문에, 기계적 강도가 높다.
이 후, 도 5의 (d)에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 실시예의 경우와 마찬가지로, 유리 기판의 이면측에서 CMP(화학 기계적 연마)를 행하여, 유리 기판(201)의 이면측을 상기 홈부(204)까지 제거한다.
상기 공정에 의해 유리 기판의 박형화와 동시에 유리 기판을 개별로 분리할 수 있게 된다.
또한, 도 5의 (e)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(101)의 이면에 제공된 접착제층(302)을 연화시켜, 더미판(301)을 제거함으로써, 고체 촬상 장치들을 서로 분리시킨다. 여기서, 스페이서를 유리 기판(201)에 접착하기 위해 사용되는 접착제층(202) 보다도 연화점이 낮은 재료를 접착제층(302)으로 선택하는 것이 바람직하다.
이 방법에 의하면, 고체 촬상 소자 기판(100)을 접합하기 전에, 더미판(301) 위에서 미리 다이싱해 둔다. 이 때문에, 본 실시예의 고체 촬상 장치는 제 1 실시예에서 얻을 수 있는 고체 촬상 장치에 비해서, 접합 후에 응력이 적게 된다. 따라서, 제조수율이 향상된다. 또한, 고체 촬상 소자의 신뢰성 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서 유리 기판과 스페이서는 접착제층을 이용해서 접합되어도 좋다. 그러나, 양극 접합 또는 표면 활성화 상온 접합에 의해서도 접합이 가능하다. 양극 접합에 의하면, 용이하게 강고한 접합을 얻을 수 있게 된다.
또한, 제 1 내지 제 3 실시예에서는 유리 기판의 박형화에 CMP를 이용했다. 그러나, 연삭법, 연마법, 에칭법 등도 적용 가능하다.
(제 4 실시예)
다음에, 본 발명의 제 4 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 1 실시예에서는, 저 α선 유리로 이루어지는 밀봉용 커버 유리(200)를 구성하는 유리 기판(201)의 소자간 영역에 상당하는 영역에 미리 홈부(204)를 형성해 둔다. 고체 촬상 소자 기판과 유리 기판을 접합한 후, 유리 기판(201)의 이면측에서 CMP를 행함으로써, 소자들을 서로 분리시킨다. 본 실시예에서는, 오목부를 형성하지 않는 유리 기판을 고체 촬상 소자 기판에 접합하고; 소자의 분리 시에 다이싱 또는 레이저에 의해서 분리선의 주변을 증발시켜서, 각 고체 촬상 소자의 유리 기판(201)의 에지가 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판(101)의 에지보다도 내측으로 오도록 조정하는 것을 특징으로 한다. 다른 부분에 대해서는 상기 제 1 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
즉, 이 방법에 의하면, 유리 기판의 가공은 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 두께 0.1mm의 스페이서를 형성한 시점에서 종료한다. 평판 모양의 유리 기판(201)에 스페이서(203S)를 접합하여 형성된 유리 기판을 출발 재료로서 사용한다.
또한, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 미리 실리콘 기판(101)(여기에서는 6인치 웨이퍼를 사용함)을 준비하고, 이 실리콘 기판(101) 표면에 고체 촬상 소자로 분리하기 위해 사용되는 분리선에 상당하는 영역에 에칭 등의 방법에 의해서 절단 홈(104)을 형성해 둔다. 또한, 통상의 실리콘 프로세스를 이용하여, 채널 스토퍼 층, 채널 영역 및 전하 전송 전극 등의 소자 영역을 형성한다. 또한, 표면에 배선층을 형성하고, 외부 접속을 위해서 금 층으로 이루어지는 본딩 패드(BP)를 형성한다.
이 후, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각 기판의 에지부에 형성한 얼라인먼트 마크에 의해서 위치결정을 하고, 상술한 바와 같이 해서 형성한 고체 촬상 소자 기판(100) 위에 밀봉용 커버 유리(200)를 탑재한다. 고체 촬상 소자 기판(100)과 밀봉용 커버 유리(200)를 가압함으로써, 상온 경화형 접착제층(207)에 의해서 양자를 일체화시킨다.
이 후, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판의 이면측에서 다이싱 또는 레이저 등에 의해 분리선의 주변을 증발시켜, 각 고체 촬상 소자의 유리 기판(201)의 에지가 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판(101)의 에지보다도 내측으로 오도록 조정해서 분리한다.
또한, 도 6의 (d)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(101)의 이면측에서 마찬가지로 CMP를 행하여, 실리콘 기판의 이면을 절단 홈(104)까지 연마함으로써, 고체 촬상 장치들을 서로 분리한다. 또한, 이 공정은 CMP로 한정되지 않고 연삭, 연마 또는 에칭 등을 이용해도 좋다.
이와 같이 하여, 고체 촬상 장치를 일괄 실장한 후 각각 서로 분리한다. 이 때문에, 고체 촬상 장치의 제조가 용이하고 취급이 간단하게 된다.
유리 기판(201)에는 미리 홈부(204)를 형성하지 않고, 다이싱 또는 레이저를 통해서 증발시킴으로써, 유리 기판의 에지를 제거한다. 이 때문에, 극히 용이하게 분리가 가능하다.
상술한 바와 같이, CCD를 탑재한 실리콘 기판(101)의 에지보다도 유리 기판(201)의 에지가 내측으로 오도록 하고, 따라서 실리콘 기판(101) 표면을 드러나게 하는 구조가, 다이싱 또는 레이저로 인한 증발 등의 간단한 과정으로 정밀도 좋게 형성될 수 있다.
또한, 유리 기판은 분리 공정까지 같은 두께를 유지하고 있기 때문에, 휘어짐이나 뒤틀림을 저감할 수 있다.
(제 5 실시예)
다음에, 본 발명의 제 5 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 4 실시예에서는, 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판(101)에 미리 절단 홈(104)을 형성해 둔다. 실리콘 기판(101)의 이면측에서 이 절단 홈(104)에 도달할 때까지 CMP를 행함으로써, 실리콘 기판(101)을 박형화하면서 분리한다. 그러나, 본 실시예에서는 실리콘 기판(101)에 절단 홈을 형성하지 않고 분리해서, 실리콘 기판을 그대로의 두께로 남기도록 한 것을 특징으로 한다. 상기 제 4 실시예의 경우와 같이, 유리 기판(201)에도 홈부(204)를 형성하지 않고 실리콘 기판(101)을 접합하고, 분리 작업 시에 에지부를 증발시키도록 했다. 다른 부분에 대해서는 상기 제 1 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
즉, 제 5 실시예의 접합 및 분리 공정을 도 7의 (a) 내지 (d)에 나타낸다. 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(101)을 출발 재료로 한다. 통상의 실리콘 프로세스를 이용하여, 채널 스토퍼 층, 채널 영역 및 전하 전송 전극 등의 소자 영역(102)을 형성한다. 또한, 표면에 배선층을 형성하고, 외부 접속을 위해서 사용되는 금 층으로 이루어지는 본딩 패드(BP)를 형성한다.
이 후, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각 기판의 에지부에 형성한 얼라인먼트 마크에 의해서 위치결정을 하고, 상술한 바와 같이 해서 형성한 소자 영역을 갖는 고체 촬상 소자 기판(100) 위에 밀봉용 커버 유리(200)를 탑재한다. 고체 촬상 소자 기판(100)과 밀봉용 커버 유리(200)를 가압함으로써, 상온 경화형 접착제층(207)에 의해 양자를 일체화시킨다. 이 때, 실리콘 기판(101) 및 유리 기판(201)에는 절단 홈도 오목부도 형성되어 있지 않기 때문에, 기계적 강도는 높다.
이 후, 도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이, 상기 제 4 실시예의 경우와 마찬가지로, 유리 기판의 이면측에서 다이싱 또는 레이저 등에 의해 분리선의 주변을 증발시킨다. 각 고체 촬상 소자의 유리 기판(201)의 에지가 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판(101)의 에지보다도 내측으로 오도록 조정해서 분리를 수행한다.
마지막으로, 도 7의 (d)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(201)측으로부터 다이아몬드 블레이드(숫돌)에 의해 절단하여, 고체 촬상 장치들간을 서로 분리시킨다.
이 방법에 의하면, 상기 제 1 실시예로 얻을 수 있는 고체 촬상 장치에 비해서 본 실시예에서 얻을 수 있는 고체 촬상 장치의 두께가 두껍다. 그러나, 신뢰성이 높은 고체 촬상 장치를 형성할 수 있다.
(제 6 실시예)
다음에, 본 발명의 제 6 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 4 실시예에서는, 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판(101)에 미리 절단 홈(104)을 형성해 두고, 실리콘 기판(101)의 이면측에서 CMP를 행함으로써, 실리콘 기판(101)을 분리하도록 하고 있다. 또한, 상기 제 5 실시예에서는, 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판(101)에 미리 절단 홈(104)을 형성하지 않는다. 접합 작업 후, 실리콘 기판(101)을 다이아몬드 블레이드(숫돌)를 통해서 절단함으로써, 실리콘 기판(101)을 분리하도록 하고 있다. 본 실시예에서는, 밀봉용 커버 유리(200)와 고체 촬상 소자 기판(100)을 접합한 후에, 실리콘 기판(101)을 분리하지 않아도 되도록, 실리콘 기판(101)의 이면측에 접착제층(302)을 통하여 두께 50∼700㎛의 실리콘 기판으로 이루어지는 더미판(301)을 접착한다. 이렇게 더미판을 접착한 후에는, 더미판(301)에 도달하는 깊이의 절단 홈(304)을 더미판(301)에 형성한다.
따라서, 분리 공정에서는, 접착제층(302)을 연화시켜 접착성을 없애서 더미판(301)을 제거하도록 해도 좋다.
다른 부분에 대해서 제 6 실시예는 상기 제 4 및 제 5 실시예와 동일하게 형성된다.
즉, 제 6 실시예의 접합 및 분리 공정을 도 8의 (a) 내지 (e)에 나타내었다. 실리콘 기판(101)을 출발 재료로 한다. 통상의 실리콘 프로세스를 이용해서, 채널 스토퍼 층, 채널 영역 및 전하 전송 전극 등의 소자 영역을 형성한다. 또한, 표면에 배선층을 형성하고, 외부 접속을 위해서 사용되는 금 층으로 이루어지는 본딩 패드(BP)를 형성한다. 이 후, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(101)의 이면측에 접착제층(302)을 통하여 두께 50∼700㎛의 실리콘 기판으로 이루어지는 더미판(301)을 접착한다.
이 후, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(101)의 소자 형성면측에서 다이아몬드 블레이드(숫돌)를 이용해서 절단 홈(304)을 형성한다.
이어서, 도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상 소자 기판(100), 밀봉용 커버 유리(200)의 에지부에 형성한 얼라인먼트 마크(미도시)에 의해서 위치결정을 수행하고, 상술한 바와 같이 해서 형성한 고체 촬상 소자 기판(100) 위에 저 α선 유리로 이루어지는 밀봉용 커버 유리(200)를 탑재한다. 고체 촬상 소자 기판(100)과 밀봉용 커버 유리(200)를 가압함으로써, 상온 경화형 접착제층(207)에 의해 양자를 일체화시킨다. 여기서, 유리 기판으로는, 도 2의 (a) 내지 (c)에 나타낸 공정과 동일하게 하여 유리 기판(201) 위에 형성된 실리콘 기판을 패터닝하여 두께 0.1mm의 스페이서(203S)를 형성한 것을 이용하고 있다. 상온 경화형 접착제층(207)은 스페이서(203S)의 단면에 형성된다. 이 때, 실리콘 기판(101)을 관통하도록 절단 홈(304)이 형성되어 있지만, 실리콘 기판은 더미판(301)에 의해 고정되어 있기 때문에, 기계적 강도가 높다.
이 후, 도 8의 (d)에 나타낸 바와 같이, 상기 제 4 실시예의 경우와 마찬가지로, 유리 기판의 이면측에서 다이싱 또는 레이저 등에 의해 분리선의 주변을 증발시켜, 각 고체 촬상 소자의 유리 기판(201)의 에지가 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판(101)의 에지보다도 내측으로 오도록 조정해서 분리를 수행한다.
도 8의 (e)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(101)의 이면에 제공된 접착제층(302)을 연화시켜, 더미판(301)을 제거함으로써, 고체 촬상 장치들을 서로 분리시킨다. 여기서, 접착제층(302)으로는 스페이서를 유리 기판(201)에 접착하기 위해 사용되는 접착제층(202)보다도 연화점이 낮은 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
이 방법에 의하면, 고체 촬상 소자 기판(100)을 접합하기 전에, 더미판(301) 위에서 다이싱해 둔다. 이 때문에, 본 실시예의 고체 촬상 장치는 제 1 실시예에서 얻을 수 있는 고체 촬상 장치에 비해서、 접합 후에 응력이 적게 되기 때문에, 제조수율이 향상된다. 또한, 고체 촬상 소자의 신뢰성 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 제 4 내지 제 6 실시예에서 유리 기판의 절단은 스크라이빙(scribing) 또는 에칭에 의해서 수행되어도 좋다.
(제 7 실시예)
다음에, 본 발명의 제 7 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 6 실시예에서는, 실리콘 기판(101)의 이면측에 접착제층(302)을 통하여 두께 50∼700㎛의 실리콘 기판으로 이루어지는 더미판(301)을 접착한다. 더미판을 접착한 후, 더미판(301)에 도달하는 깊이까지 절단 홈(304)을 더미판(301)에 형성해 둔다. 실리콘 기판(101)을 유리 기판(201)과 접합한 후, 고체 촬상 소자를 개개의 고체 촬상 소자로 분리하는 공정에서는, 접착제층(302)을 연화시키고, 더미판(301)을 제거함으로써, 고체 촬상 소자를 분리하도록 했다. 본 실시예에서는, 유리 기판(201)의 이면측에 접착제층(402)을 통하여 두께 50∼700㎛의 유리 기판으로 이루어지는 더미판(401)을 접착한다. 더미판을 접착한 후에, 더미판(401)에 도달하는 깊이까지 오목부(404)를 형성한다. 또한, 실리콘 기판(101)이 유리 기판(201)과 접합한 후, 고체 촬상 소자 기판을 개개의 고체 촬상 소자로 분리하는 공정에서는, 접착제층(402)을 연화시키고, 더미판(401)을 제거함으로써 고체 촬상 소자를 분리하도록 하고 있다. 다른 부분에 대해서는 상기 제 6 실시예와 동일하 게 고체 촬상 소자가 형성되어 있다.
제 2 실시예 및 제 4 실시예의 경우와 같이, 미리 절단 홈도 더미판도 형성하지 않은 실리콘 기판을 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판(101)으로서 사용한다. 마지막으로, 실리콘 기판은 다이아몬드 블레이드(숫돌)에 의해 절단해서 분리된다.
상기 접합 및 분리 공정을 도 9의 (a) 내지 (e)에 나타낸다.
도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(201)의 이면측에 접착제층(402)을 통하여 두께 50∼700㎛의 유리 기판으로 이루어지는 더미판(401)을 접착해 둔다. 더미 판을 접착한 후에, 또 접착제층(202)을 통하여 실리콘 기판(203)을 유리 기판(201)과 접착한다. 도 2의 (a) 내지 (c)를 참조하여 설명한 제 1 실시예와 마찬가지로, 실리콘 기판(203)을 포토리소그래피를 이용한 에칭에 의해 두께 0.1mm의 스페이서(203S)를 형성한다.
도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 실시예의 경우와 마찬가지로, 고체 촬상 소자 사이의 영역에 상당하는 영역을 재차 선택적으로 에칭함으로써, 더미판(401)에 도달하는 깊이의 오목부(404)를 형성한다. 또한, 상기 오목부는 하프-다이싱(half-dicing)에 의해 형성해도 좋다.
또, 실리콘 기판(101)을 출발 재료로 한다. 통상의 실리콘 프로세스를 이용해서, 채널 스토퍼 층, 채널 영역 및 전하 전송 전극 등의 소자 영역을 형성한다. 또한, 표면에 배선층을 형성하고, 외부 접속을 위해서 사용되는 금 층으로 이루어지는 본딩 패드(BP)를 형성한다. 이 후, 도 9의 (c)에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상 소자 기판(100)과 저 α선 유리로 이루어지는 밀봉용 커버 유리(200)의 에지부에 형성한 얼라인먼트 마크(미도시)에 의해서 위치결정을 수행한다. 상술한 바와 같이 해서 형성한 고체 촬상 소자 기판(100) 위에 더미판(401)을 구비한 밀봉용 커버 유리(200)를 탑재한다. 고체 촬상 소자 기판(100)과 밀봉용 커버 유리(200)를 가압함으로써, 상온 경화형 접착제층(207)에 의해 양자를 일체화시킨다.
이 후 도 9의 (d)에 나타낸 바와 같이, 가열에 의해 접착제층(402)을 연화시켜서 더미판(401)을 제거한다. 그 결과, 유리 기판(201)을 분리한다.
또한, 도 9의 (e)에 나타낸 바와 같이, 다이아몬드 블레이드(숫돌)를 이용해서 실리콘 기판(101)으로 형성된 고체 촬상 소자 기판을 절단하여, 고체 촬상 장치들을 서로 분리시킨다.
이 방법에 의하면, 밀봉용 커버 유리(200)를 구성하는 유리 기판(201)을 접합하기 전에 더미판(401) 위에서 미리 다이싱 또는 에칭에 의해 절단해 둔다. 이 때문에, 제 1 실시예에서 얻을 수 있는 고체 촬상 장치에 비해서, 본 실시예의 고체 촬상 장치의 접합 후의 응력이 적어도 되므로, 제조수율이 향상된다. 또한, 고체 촬상 소자의 신뢰성 향상을 도모할 수 있다.
(제 8 실시예)
다음에, 본 발명의 제 8 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 7 실시예에서는, 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판(101)에 미리 절단 홈(104)을 형성하지 않고 그대로 접합한다. 마지막으로, 다이아몬드 블레이드(숫돌)에 의해 고체 촬상 소자 기판을 절단한다. 그러나, 본 실시 예에서는 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판(101)에 미리 절단 홈(104)을 형성하고, 접합한 후에 실리콘 기판의 이면측에서 이 기판이 절단 홈(104)까지 연마될 때까지 CMP에 의해 실리콘 기판을 연마함으로써, 실리콘 기판(101)을 박형화 하면서 분리하도록 한 것을 특징으로 한다. 다른 부분에 대해서는 제 8 실시예는 상기 제 7 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
구체적으로, 제 8 실시예의 접합 및 분리 공정을 도 1O(a) 내지 (d)에 나타내었다. 도 1O(a)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(101)에 절단 홈(104)을 형성한 것을 출발 재료로 한다. 통상의 실리콘 프로세스를 이용해서, 채널 스토퍼 층, 채널 영역 및 전하 전송 전극 등의 소자 영역(102)을 형성한다. 또한, 표면에 배선층을 형성하고, 외부 접속을 위해서 사용되는 금 층으로 이루어지는 본딩 패드(BP)를 형성한다.
이 후, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각 기판의 에지부에 형성한 얼라인먼트 마크에 의해서 위치결정을 하고, 고체 촬상 소자 기판(100) 위에 상기 제 7 실시예에서 설명된 바와 같이 하여 형성한 저 α선 유리로 이루어지는(더미 기판(401) 부착) 밀봉용 커버 유리(200)를 탑재한다. 고체 촬상 소자 기판(100)과 밀봉용 커버 유리(200)를 가압함으로써, 상온 경화형 접착제층(207)에 의해 양자를 일체화시킨다.
도 10의 (c)에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상 소자 기판(100)의 이면측에서 CMP(화학 기계적 연마)를 행하여, 실리콘 기판(101)의 이면측을 상기 절단 홈(104)에 도달할 때까지 제거한다.
이 공정에 의해, 고체 촬상 소자 기판의 박형화와 동시에 유리 기판을 개별화 하는 분리를 이룰 수 있다. 이 경우에도, CMP를 대신해 연삭, 연마 또는 에칭 등을 이용해도 좋다.
이 후, 도 10의 (d)에 나타낸 바와 같이, 접착제층(402)을 가열하고 연화하여, 더미 기판(401)을 제거한다.
(제 9 실시예)
다음에, 본 발명의 제 9 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 7 실시예에서는, 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판(101)에 미리 절단 홈(104)을 형성하지 않고 그대로 접합한다. 마지막으로, 다이아몬드 블레이드(숫돌)에 의해 고체 촬상 기판을 절단한다. 그러나, 본 실시예에서는 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판(101) 및 밀봉용 커버 유리(200)를 구성하는 유리 기판(201)에 미리 더미판을 형성한다. 접합 작업 전에, 절단 홈(104) 및 홈부(204)를 형성해 둔다. 접합 작업 후에, 더미판(301 및 401)을 제거함으로써 접착제층(402 및 302)을 서로 분리시킨다. 다른 부분에 대해서는 제 9 실시예는 상기 제 7 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
구체적으로, 제 9 실시예의 접합 및 분리 공정을 도 11의 (a) 내지 (d)에 나타내었다. 실리콘 기판(101)에 더미판(301)을 접착한 것을 출발 재료로 한다. 통상의 실리콘 프로세스를 이용해서, 채널 스토퍼 층, 채널 영역 및 전하 전송 전극 등의 소자 영역(102)을 형성한다. 또한, 표면에 배선층을 형성하고, 외부 접속을 위해서 사용되는 금 층으로 이루어지는 본딩 패드(BP)를 형성한다.
이 후, 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이, 더미판(301)까지 도달하도록 더미판(301)에 절단 홈(304)을 형성한다.
밀봉용 커버 유리(200)에도 상기 제 7 및 제 8 실시예의 경우와 마찬가지로 더미판(401)을 접착함과 함께, 에칭 또는 다이싱에 의해 오목부(404)를 형성해 둔다.
이어서, 도 11의 (c)에 나타낸 바와 같이, 각 기판의 에지부에 형성한 얼라인먼트 마크에 의해 위치결정을 수행하고, 더미 기판(301)을 갖는 고체 촬상 소자 기판(100) 위에 상기 제 7 실시예에서와 같이 하여 형성한 더미 기판(401)을 갖는 밀봉용 커버 유리(200)를 탑재한다. 고체 촬상 소자 기판(100)과 밀봉용 커버 유리(200)를 가압함으로써, 상온 경화형 접착제층(207)에 의해 양자를 일체화시킨다.
도 11의 (d)에 나타낸 바와 같이, 접착제층(402 및 203)을 연화시켜 더미판(301, 401)을 제거함으로써, 고체 촬상 소자들을 개별로 분리시킬 수 있다.
또한, 연화 온도가 거의 동일한 접착제가 접착제층(302, 402)에 사용되고, 동시에 연화시키도록 해도 좋다.
2개의 접착제층 중 한쪽을 연화시켜 제거한 후, 접착제층이 제거된 기판을 테이핑에 의해 고정하고, 나머지 접착제층을 연화시켜 제거하도록 해도 좋다.
이러한 구성에 의하면, 접합 후 여분의 응력이 고체 촬상 소자에 걸리지 않기 때문에, 고체 촬상 소자에 미치는 데미지를 저감할 수 있다.
(제 10 실시예)
다음에, 본 발명의 제 10 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 1 내지 제 9 실시예에서는, 도 2의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 두께 0.1mm의 스페이서(203S)를 형성한 밀봉용 커버 유리(200)의 형성 시에, 유리 기판(201)에 접착제를 통하여 스페이서가 되는 실리콘 기판(203)을 접착한다. 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 실리콘 기판(203)을 패터닝하는 동시에, 절단 홈(104)을 형성한다. 그러나, 본 실시예에서는, 도 12의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 더미판(501) 위에서 스페이서(203S)를 에칭한다. 이 후, 유리 기판(201)에 접착제층(202)을 통하여 스페이서(203S)를 접착한다. 다른 부분에 대해서는 제 10 실시예는 상기 실시예들과 동일하게 형성되어 있다.
도 12의 (a)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판으로 이루어지는 더미판(501)에 연화 온도 50∼150℃ 정도의 접착제층(502)을 통하여 스페이서가 되는 실리콘 기판(203)을 접착한다. 또한, 이 실리콘 기판(203)을 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 패터닝하여, 스페이서(203S)를 형성한다.
이 후, 도 12의 (b)에 나타낸 바와 같이, 연화 온도 100∼200℃ 정도의 접착제층(202)을 통하여 스페이서(203S)측에 유리 기판(201)을 접착한다.
이와 같이 하여, 유리 기판(201)을 접착한 후, 접착제층(202)이 연화하지 않고 접착제층(502)이 연화하는 온도(50∼150℃ 정도)로 가열하여, 접착제층(502)을 연화시켜서 더미판(501)을 제거한다. 이것에 의해, 스페이서 부착 밀봉용 커버 유리(200)가 형성된다.
이러한 방법에 의하면, 유리 기판 위에서 스페이서를 가공할 필요가 없기 때문에, 유리 기판(201)에 흠을 생기게 하여 포깅(fogging)의 원인이 되는 것을 방지 할 수 있다.
더미판에 사용되는 접착제층(502)은 포토리소그래피에서 이용되는 베이킹 온도에 견딜 수 있어야 한다. 또한, 더미판(501)을 제거할 필요가 있기 때문에, 스페이서(203S)를 유리 기판(201)에 접착하기 위해 사용되는 접착제층(202)은 상기 접착제층(502)보다도 연화 온도가 충분히 높을 필요가 있다.
또한, 유리판에 오목부를 형성해야만 하는 경우에는, 접착층의 접착 전에, 다이싱 또는 에칭에 의해 도 13에 나타낸 바와 같이 홈부(204)를 형성해 두어야 한다. 또한, 더미판(501)을 제거한 후에, 다이싱 또는 에칭에 의해 요철부를 형성하도록 하면 좋다.
또한, 접합 공정 및 절단 공정은 상기 제 1 내지 제 3 실시예와 관련해서 설명한 도 3 내지 도 5의 공정과 같다.
(제 11 실시예)
다음에, 본 발명의 제 11 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 1 내지 제 10 실시예에서, 스페이서(203S)는 따로 형성되고, 접착제층을 통하여 접착하도록 되어 있다. 본 실시예에서는, 포토 리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 저 α선 유리로 이루어지는 유리 기판(201)에 오목부(205)를 형성함으로써 스페이서(206)를 형성한다. 다른 부분에 대해서는 제 11 실시예는 상기 실시예들과 동일하게 형성되어 있다.
즉, 도 14의 (a)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(201)을 준비한다.
또한, 도 14의 (b)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 오목부(205)를 형성함으로써, 스페이서(206)를 구비한 유리 기판이 형성된다.
이러한 구성에 의하면, 스페이서(206)가 일체로 형성되어 있기 때문에, 제조가 용이하며, 또한 위치 차이도 생기지 않는다. 또한, 접합부에서 뒤틀림의 변화가 발생할 염려도 없다.
(제 12 실시예)
다음에, 본 발명의 제 12 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 11 실시예에서는, 두께 0.1mm의 스페이서(206)를 일체로 형성한 밀봉용 커버 유리(200)를 형성하는 방법에 대하여 설명하였다. 그러나, 도 15의 (a) 내지 (c)에 나타낸 바와 같이, 홈부(204)도 에칭에 의해 미리 형성될 수도 있다.
본 실시예에서는, 유리 기판(201)에 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 오목부(205)를 형성함으로써, 스페이서(206)를 일체로 형성한다. 홈부(204) 형성에 의해서, 고체 촬상 소자 기판(100)의 에지보다도 밀봉용 커버 유리(200)의 에지가 내측으로 오도록 하기 위한 유리 기판의 홈부(204)를 에칭에 의해서 형성한다. 따라서, 뒤틀림 발생이 저감되어, 분리 공정이 용이해진다.
구체적으로는, 도 15의 (a)에 나타낸 바와 같이 유리 기판(201)을 준비한다.
또한, 도 15의 (b)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 유리 기판(201)에 오목부(205)를 형성한다.
이 후, 도 15의 (c)에 나타낸 바와 같이, 다시 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 유리 기판(201)을 보다 깊게 에칭을 하여, 홈부(204)를 형성하고, 스페이서(206)를 일체로 형성한다.
또한, 이들 가공 공정은 에칭 깊이가 서로 다르기 때문에, 2회의 에칭 작업이 필요하다. 마스크가 되는 레지스트 패턴을 2층 구조로 형성한다. 스페이서를 형성하기 위해 사용되는 홈부(204)의 에칭 후, 상층의 레지스트 패턴만을 선택적으로 제거하여, 하층측의 레지스트 패턴만을 마스크로서 에칭하도록 해도 좋다.
또, 상기 접합 및 분리 공정은 상기 제 1 내지 제 3 실시예와 관련해서 설명한 도 3 내지 도 5에 나타낸 공정과 같다.
(제 13 실시예)
다음에, 본 발명의 제 13 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 11 및 12 실시예에서는, 두께 0.1mm의 스페이서(206)를 일체로 형성한 밀봉용 커버 유리(200)를 형성하는 방법에 대하여 설명하였다. 그러나, 도 16의 (a) 내지 (d)에 나타낸 바와 같이, 홈부(204)를 형성한 유리 기판(201)에 스페이서용 실리콘 기판(203)을 접착한다. 이 후, 이 기판을 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 선택적으로 제거해서, 스페이서(203S)를 형성해도 좋다. 다른 부분에 대해서는 제 13 실시예는 상기 제 11 및 제 12 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 유리 기판(201)에 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 홈부(204)를 형성함으로써, 스페이서(206)를 일체로 형성한다. 고체 촬상 소자 기판(100)의 에지보다도 밀봉용 커버 유리(200)의 에지가 내측으로 오도록 하기 위한 유리 기판의 홈부(204)를 에칭에 의해서 형성한다. 따라서, 뒤틀림의 발생이 저감됨으로써, 분리 공정이 용이해진다.
구체적으로는, 도 16의 (a)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(201)을 준비한다.
또한, 도 16의 (b)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 유리 기판(201)에 홈부(204)를 형성한다.
이 후, 도 16의 (c)에 나타낸 바와 같이, 접착제층(202)을 통하여 스페이서용 기판으로서 기능하는 실리콘 기판(203)을 유리 기판(201)에 접착한다.
또한, 도 16의 (d)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 스페이서(203S)를 일체로 형성한다.
이 방법에 의해서도, 고 정밀도로 신뢰성이 높은 스페이서를 부착한 밀봉용 커버 유리(200)를 형성할 수 있다.
또한, 접합 및 분리 공정에 대해서는 상기 제 1 내지 제 3 실시예와 관련해서 설명한 도 3 내지 도 5의 공정과 같다.
(제 14 실시예)
다음에, 본 발명의 제 14 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 13 실시예에서는 도 16의 (a) 내지 (d)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(201)에 접착제를 통하여 스페이서가 되는 두께 0.1mm의 실리콘 기판(203)을 접착한다. 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 실리콘 기판(203)을 패터닝함으로써, 저 α선 유리로 이루어지는 밀봉용 커버 유리(200)를 형성하였다. 그러나, 본 실시예에서는, 도 17의 (a) 및(b)에 나타낸 바와 같이, 더미판(501) 위에서 스페이서(203C)를 에칭한다. 이 후, 홈부(204)를 형성한 유리 기판(201)에 접착제층(202)을 통하여 스페이서(203S)를 접착하도록 한다. 다른 부분에 대해서는 제 14 실시예는 상기 제 13 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
구체적으로는, 실리콘 기판으로 이루어지는 더미판(501)에 연화 온도 50∼150℃ 정도의 접착제층(502)을 통하여 스페이서가 되는 실리콘 기판(203)을 더미판(501)과 접착한다. 또한, 도 17의 (a)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(203)을 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 패터닝하여, 스페이서(203S)를 형성한다.
이 후, 도 17의 (b)에 나타낸 바와 같이, 연화 온도 100∼200℃ 정도의 접착제층(202)을 통하여 스페이서(203S)에 홈부(204)를 갖는 유리 기판(201)을 접착한다.
유리 기판(201)을 접착한 후, 접착제층(202)이 연화되지 않은 범위 내에서 50∼150℃ 정도로 접착제층(502)을 가열하여, 연화시킴으로써, 더미판(501)을 제거하고, 이것에 의해 도 17의 (c)에 나타낸 바와 같이, 스페이서 부착 밀봉용 커버 유리(200)가 형성된다.
이러한 방법에 의하면, 유리 기판 위에서 스페이서를 가공할 필요가 없기 때문에, 유리 기판(201)에 흠이 생겨 포깅의 원인이 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 접합 및 분리 공정에 대해서는 상기 제 1 내지 제 3 실시예와 관련해서 설명한 도 3 내지 도 5의 공정과 같다.
(제 15 실시예)
다음에, 본 발명의 제 15 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 12 내지 제 14 실시예에서는, 분리 공정을 용이하게 하기 위한 홈부(204)를 구비한 두께 0.1mm의 스페이서 부착 저 α선 유리로 이루어지는 밀봉용 커버 유리(200)의 제조 공정에 대하여 설명하였다. 그러나, 제 15 내지 17 실시예에 서는, 더미판(401)을 유리 기판에 접착하고 홈부(204)를 형성해 둠으로써, 유리 기판을 미리 분리하고; 접합 후 접착제층(402)을 연화시킴으로써, 고체 촬상 소자를 개별로 분리하는 것을 특징으로 한다. 다른 부분에 대해서는 제 15 실시예는 상기 제 14 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
도 15의 (a) 내지 (c)에 나타낸 실시예에서는, 스페이서 일체형 밀봉용 커버 유리의 유리 기판에 홈부(204)를 형성함으로써, 유리 기판을 분리하기 쉬워지도록 했다. 그러나, 본 실시예에서는 도 18에 나타낸 바와 같이, 접착제층(402)을 통해서 유리 기판으로 이루어지는 더미판(401)을 제거함으로써, 용이하게 분리할 수 있게 된다.
출발 재료로서 유리판을 이용한다. 더미판을 접착한 후, 홈부(204)의 형성 및 스페이서(206)의 형성을 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 수행한다.
이러한 구성에 의하면, 분할 시에 가열에 의해서 접착제층(402)을 연화시키는 것만으로 가능하게 된다. 따라서, 극히 용이하게 분리 가능하다.
또한, 접합 및 분리 공정은 상기 제 7 내지 제 9 실시예와 관련해서 설명한 공정과 같다.
(제 16 실시예)
다음에, 본 발명의 제 16 실시예에 대해서 설명한다.
본 실시예에서는, 제 13 실시예와 관련해서 설명하였으며 오목부 부착 유리판에 두께 0.1mm의 스페이서(203S)를 접착하여 형성된 타입의 유리 기판(201)을 더미판(401)에 접착하고; 유리 기판(201)에 홈부(204)를 미리 형성해 둠으로써, 유리 기판 자체는 접합 전에 분리되고; 접합 작업 후에는 접착제층(402)을 연화시킴으로써, 더미판을 제거해서 각각의 고체 촬상 소자로 분리하도록 한 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서는, 도 16의 (a) 및 (b)로 나타낸 실시예의 스페이서 일체형 유리 기판에 도 19의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 접착제층(402)을 통하여 더미판(401)을 접착함으로써, 홈부(204)를 형성한다.
출발 재료로서 유리판을 이용한다. 더미판을 접착한 후, 더미판에 도달하는 깊이의 홈부(204)의 형성 및 스페이서(203S)의 형성을 상기 제 13 실시예와 마찬가지로 행한다.
즉, 도 19의 (a)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(201)에 접착제층(402)을 통하여 더미 기판(401)을 접착한다.
이 후, 도 19의 (b)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피를 이용해 유리 기판(201)을 에칭하고, 유리 기판(201) 표면으로부터 더미 기판(401)에 도달하는 홈부를 형성한다.
또한, 도 19의 (c)에 나타낸 바와 같이, 접착제층(202)을 통하여 스페이서용의 실리콘 기판(203)을 유리 기판(201)에 접착한다.
또한, 도 19의 (d)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 실리콘 기판(203)을 선택적으로 제거하여, 스페이서(203S)를 형성한다.
이러한 구성에 의하면, 유리 기판(201)을 고체 촬상 소자 기판(100)과 접합 한 후, 다이싱 작업 시에, 가열에 의해서 접착제층(402)만을 연화시킴으로써, 고체 촬상 소자를 용이하게 분할할 수 있다.
또한, 접합 및 분리 공정은 상기 제 7 내지 제 9 실시예와 관련해서 설명한 공정과 같다.
(제 17 실시예)
다음에, 본 발명의 제 17 실시예에 대해서 설명한다.
본 실시예에서는, 더미판(501) 위에서 패터닝한 두께 0.1mm의 스페이서(203S) 및 제 14 실시예(도 17)와 관련해서 설명한 저 α선 유리로 이루어지며 오목부가 부착된 유리판에 스페이서(203S)를 접착하여 형성되는 타입의 유리 기판(201)을, 더미판(401)에 접착함으로써, 유리 기판 자체는 접합 전에 분리되고, 접합 후에는 접착제층(402)을 연화시킴으로써 더미판을 제거하여, 각각의 고체 촬상 소자로 분리하도록 한 것을 특징으로 한다. 다른 부분에 대해서는 제 17 실시예는 상기 제 14 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 도 17의 (a) 내지 (b)에 나타낸 실시예에 따른 스페이서 접착형 유리 기판에 도 20의 (a) 내지 (c)에 나타낸 바와 같이, 접착제층(402)을 통하여 더미판(401)을 접착한다.
출발 재료로서 유리판을 이용한다. 더미판을 접착한 후, 더미판에 도달하는 깊이의 홈부(204)의 형성 및 스페이서(203S)의 형성을 상기 제 15 실시예와 마찬가지로 수행한다.
구체적으로, 실리콘 기판으로 이루어지는 더미판(501)에 접착제층(502)을 통하여 스페이서가 되는 실리콘 기판(203)을 접착한다. 이 후, 도 20의 (a)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(203)에 대해 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 패터닝을 하여, 스페이서(203S)를 형성한다.
이 후, 도 20의 (b)에 나타낸 바와 같이, 접착제층(202)을 통하여 스페이서(203S)쪽에 더미판(401)까지 도달하도록 형성된 홈부(204)를 갖는 유리 기판(201)을 접착한다.
이와 같이 하여, 유리 기판(201)을 접착한 후, 접착제층(502)을 연화시켜서 더미판(501)을 제거한다. 도 20의 (c)에 나타낸 바와 같이, 스페이서 부착 밀봉용 커버 유리(200)가 형성된다.
이러한 구성에 의하면, 분할 시에 가열에 의해서 접착제층(402)을 연화시키는 것만으로 가능하게 된다. 따라서, 극히 용이하게 분리 가능하다.
또한, 접합 및 분리 공정은 상기 제 7 내지 제 9 실시예와 관련해서 설명한 공정과 같다.
(제 18 실시예)
다음에, 본 발명의 제 18 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 1 내지 제 17 실시예에서는, 투광성 기판에 두께 0.1mm의 스페이서를 형성한 예에 대하여 설명하였다. 그러나, 이하의 제 18 내지 제 22 실시예에서는, 고체 촬상 소자 기판측에 스페이서를 형성한 예에 대해서 설명한다.
본 실시예에서는, 고체 촬상 소자 기판을 구성하는 실리콘 기판(101)에 스페이서(106S)를 일체로 형성한다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예는 상기 실시예들과 동일하게 형성되어 있다.
도 21의 (a)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(101) 표면에 포토리소그래피에 의해 레지스트 패턴을 형성한다. 이 레지스트 패턴을 마스크로서 취하면서 선택 에칭에 의해 도 21의 (b)에 나타낸 바와 같이, 오목부(105)를 형성하여 스페이서(106S)를 형성한다.
이 후, 도 21의 (c)에 나타낸 바와 같이, 스페이서(106S)로 둘러싸인 소자 형성 영역에 통상의 실리콘 프로세스를 이용하여, 채널 스토퍼 층, 채널 영역 및 전하 전송 전극 등의 소자 영역(102)을 형성한다. 또한, 표면에 배선층을 형성하고, 외부 접속을 위해서 사용되는 금 층으로 이루어지는 본딩 패드(BP)를 형성한다.
이 후, 도 21의 (d)에 나타낸 바와 같이, 홈부(204)를 형성한 저 α선 유리로 이루어지는 유리 기판(201)을 준비한다. 도 21의 (e)에 나타낸 바와 같이, 상기 고체 촬상 소자 기판(100)의 소자 형성면에 서로 대향하도록 유리 기판(201)을 위치결정함으로써, 유리 기판(201)과 고체 촬상 소자 기판(100)을 일체화시킨다. 일체화 시에는, 스페이서 표면에 도포된 상온 경화형 접착제층(107)을 이용하여 가압함으로써 유리 기판(201)과 고체 촬상 소자 기판(100)을 강고하게 일체화시킨다.
마지막으로, 도 21의 (f)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판측 및 고체 촬상 소자 기판측은 CMP에 의해 얇게 됨으로써, 고체 촬상 소자를 분리시킬 수 있다. 여기서, 두께를 얇게 하는 공정은 CMP로 한정되지 않고, 연삭, 연마 또는 에칭에 의해서도 실행될 수 있다.
또한, 유리 기판에 홈부(204)를 형성하지 않은 경우는, 다이싱 또는 레이저를 통해서 분리를 수행함으로써 고체 촬상 소자를 작업성 좋게 분리할 수 있다. 또한, 실리콘 기판에 절단 홈(104)을 형성하지 않는 경우는, 다이아몬드 블레이드를 이용하여 분리를 수행함으로써 고체 촬상 소자를 작업성 좋게 분리할 수 있다.
이 방법에 의하면, 스페이서가 고체 촬상 소자 기판과 일체로 형성되어 있으며, 이 때문에, 접합되는 부분에 뒤틀림이 발생하지 않고, 신뢰성이 높은 고체 촬상 장치를 형성할 수 있다.
(제 19 실시예)
다음에, 본 발명의 제 19 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 18 실시예에서는, 고체 촬상 소자 기판에 두께 0.1mm의 스페이서가 일체로 형성된 예에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 실시예에서는, 고체 촬상 소자 기판에 접착제층(107)을 통하여 실리콘 기판(108)을 접착하고, 이 실리콘 기판(108)을 고체 촬상 소자 기판 위에서 패턴으로 형성하도록 해도 좋다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예는 상기 제 18 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
즉, 도 22의 (a) 내지 (c)에 나타낸 바와 같이 본 실시예에서는, 통상의 실리콘 프로세스를 이용하여, 채널 스토퍼 층, 채널 영역 및 전하 전송 전극 등의 소자 영역을 형성한다. 또한, 표면에 배선층을 형성하고, 외부 접속을 위해서 사용되는 금 층으로 이루어지는 본딩 패드(BP)를 형성한다.
또한, 도 22의 (a)에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상 소자 기판에 접착제층(107)을 통하여 실리콘 기판(103)을 접착한다.
이 후, 도 22의 (b)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(103)을 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해서 선택적으로 제거하여, 스페이서(103S)를 형성한다.
또한, 도 22의 (c)에 나타낸 바와 같이, 상기 스페이서(103S) 위에 접착제층(109)을 도포함으로써, 절단 홈(104)을 형성한다.
이 방법에 의하면, 스페이서는 실리콘 기판 상에 소자 영역을 형성한 후에 형성된다. 이 때문에, 소자 영역 형성 시에 스페이서가 방해받지 않고, 제조가 용이해진다. 스페이서는 일체 성형이 아니기 때문에, 약간의 뒤틀림이 발생하는 문제를 피할 수 없게 된다.
또한, 접합 및 분리 공정은 상기 실시예와 관련해서 설명한 공정과 같다.
(제 20 실시예)
다음에, 본 발명의 제 20 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 19 실시예에서는 고체 촬상 소자 기판에 접착제층(107)을 통하여 실리콘 기판(108)을 접착하고, 이 실리콘 기판을 고체 촬상 소자 기판 위에서 에칭함으로써, 두께 0.1mm의 스페이서(103S)를 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 실시예에서는, 더미 기판(601)을 이용하여 이 더미 기판 위에서 스페이서(103S)를 형성하고, 이 스페이서를 고체 촬상 소자를 형성하여 이루어지는 실리콘 기판(101), 즉 고체 촬상 소자 형성을 위해 사용되는 기판에 접착하도록 해도 좋다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예는 상기 제 19 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
구체적으로, 도 23의 (a)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판으로 이루어지는 더미판(601)에 연화 온도 50∼150℃ 정도의 접착제층(602)을 통하여 스페이서가 되는 실리콘 기판(103)을 접착한다. 또한, 실리콘 기판(103)을 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 선택적으로 제거함으로써, 스페이서(103S)를 형성한다.
이 후, 도 23의 (b)에 나타낸 바와 같이, 연화 온도 100∼200℃ 정도의 접착제층(202)을 통하여 스페이서(103S)쪽에 고체 촬상 소자를 형성한 실리콘 기판(101)을 접착한다.
이와 같이 하여 고체 촬상 소자를 형성한 실리콘 기판(101)을 접착한 후,접착제층(602)을 50∼150℃ 정도로 가열하여 연화시켜서, 더미판(601)을 제거한다. 도 23의 (d)에 나타낸 바와 같이, 절단 홈(104)을 형성한다. 또한, 도 22의 (b)에 나타낸 것과 마찬가지로 스페이서가 부착된 고체 촬상 소자 기판(100)이 형성된다.
또한, 여기서 유리 기판과 고체 촬상 소자 기판과의 접합 및 분리 공정은 상기 제 18 실시예에서 설명한 공정과 같다.
이러한 방법에 의하면, 고체 촬상 소자 기판 위에서 스페이서를 가공할 필요가 없다. 이 때문에, 고체 촬상 소자 기판에 흠을 생기게 하여 제품 수율 저하를 발생시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 스페이서의 형성 후에 절단 홈(104)을 형성하였다. 그러나, 스페이서를 형성하기 전에 절단 홈(104)을 형성해도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
또한, 상기 실시예에 있어서, 유리 기판과 스페이서와의 접합, 및 고체 촬상 소자를 구성하는 실리콘 기판과 스페이서의 접합은, 접착제층을 이용하여 접합을 수행하였다. 그러나, 이들을 표면 활성화를 통해서 상온에서 직접 접합함으로써, 강고한 접합을 얻을 수 있다.
또한, 상기 제 1 내지 제 20 실시예(제 11, 제 12, 제 15 실시예는 제외함)에서, 스페이서로는 실리콘 기판을 이용하였다. 그러나, 스페이서는 실리콘 기판에 한정되지 않고, 열팽창 계수가 고체 촬상 소자 기판에 가까운 42합금 등도 적용할 수 있다. 또한, 열팽창 계수가 투광성 기판에 가까운 재료를 이용해도 좋다. 또한, 폴리이미드 수지를 이용해도 좋다. 이 경우는, 플렉시블하고 온도 변화에 의한 뒤틀림의 발생에 대해서도 뒤틀림 흡수 효과가 있다.
또한, 접착테이프를 이용해서 스페이서를 형성해도 좋다. 이 경우, 전체 면에 접착 테이프를 접착한 후, 레이저 가공 등에 의해 테이프를 절단함으로써, 고 정밀도의 가공이 가능하게 된다.
또한, 상기 제 1 내지 제 20 실시예에서는, 더미판을 사용하는 경우에는 실리콘 기판 또는 유리 기판을 이용하였다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 금속판을 사용할 수도 있다. 또한, 플렉시블 필름을 사용해도 좋다.
또한, 접착제층으로서는 반경화성 수지, UV 경화 수지, UV/열경화 병용형 수지 또는 열경화성 수지도 적용될 수 있다.
더불어, 접착제층의 형성 방법으로서는 전사법, 스크린 인쇄, 디스펜스법을 적당히 선택할 수 있다.
또한, 이들 제 18 내지 제 20 실시예에서는, 스페이서 형성 전에, 절단 홈을 형성하였다. 그러나, 스페이서 형성 후에, 절단 홈을 형성해도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
(제 21 실시예)
다음으로, 본 발명의 제 21 실시예로서 보강판을 갖춘 고체 촬상 장치에 대해서 설명한다.
이 고체 촬상 장치는 도 24에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 실시예의 고체 촬상 장치의 고체 촬상 소자 기판(100)을 구성하는 실리콘 기판(101)의 이면측에 산화 실리콘 막(미도시)을 통하여 실리콘 기판으로 이루어지는 보강판(701)을 접착한 것을 특징으로 한다. 여기에서는, 표면에 산화 실리콘 막이 덮여 있으며 실리콘 기판으로 이루어지는 보강판(701)을 표면 활성화 상온 접합에 의해서 고체 촬상 소자 기판에 직접 접합하고 있다. 이 경우에도, 고체 촬상 소자 기판의 표면에서 밀봉용 커버 유리의 표면까지의 거리는 0.6mm 정도로 했다.
본 실시예의 고체 촬상 장치는 상기 제 1 실시예와 관련해서 설명한 소자 구성과 같지만, 실리콘 기판의 이면을 CMP법 등에 의해 반 정도의 두께로 얇게 하고, 실리콘 기판의 강도가 약하게 되어 있는 것을 보상하기 위해 실리콘 기판의 이면에 보강판(701)을 접합한 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 고체 촬상 소자 기판(100)을 얇게 하고, 구동 속도를 높이는 동시에, 얇게 된 것에 의한 강도 저하를 보강판을 통해서 보상할 수 있다. 또한, 방습성도 향상된다.
다음에, 이러한 고체 촬상 장치의 제조 공정에 대해서 설명한다.
고체 촬상 소자 기판에 저 α선 유리로 이루어지는 유리 기판을 접착하는 공정까지는 기본적으로는 상기 제 1 실시예와 관련해서 설명한 것과 같다. 구체적으로는, 도 25의 (a)에 나타낸 바와 같이, 미리 절단 홈(104)을 형성한 실리콘 기판(101)에 통상의 실리콘 프로세스를 이용하여 고체 촬상 소자를 구성하는 소자 영역을 형성한다. 또한, 표면에 배선층을 형성하고, 외부 접속을 위해서 사용되는 금 층으로 이루어지는 본딩 패드(BP)를 형성한다.
이 후, 도 25의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각 기판의 에지부에 형성한 얼라인먼트 마크에 의해서 위치결정을 수행하고, 상술한 것과 같이 하여 소자 영역이 형성된 고체 촬상 소자 기판(100) 위에 밀봉용 커버 유리(200)를 탑재한다. 고체 촬상 소자 기판(100)과 밀봉용 커버 유리(200)를 가압함으로써, 상온 경화형 접착제층(207)에 의해서 양자를 일체화시킨다. 이 공정에 속하는 프로세싱은 표면 활성화 상온 접합을 사용해서 수행하여도 좋다.
이 후, 도 25의 (c)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판은 그대로 둔채 실리콘 기판(101)의 이면측으로부터 상기와 동일하게 CMP 등의 방법에 의해서 절단 홈(104)까지 연마함으로써, 고체 촬상 장치들을 서로 분리한다.
또한, 도 25의 (d)에 나타낸 바와 같이, 얇게 된 실리콘 기판(101)의 이면측에, 표면 산화 실리콘 막(미도시)으로 덮여 있으며 실리콘 기판으로 이루어지는 보강판(701)을 표면 활성화 상온 접합을 이용하여 직접 접합시킨다.
마지막으로, 유리 기판(201)의 이면측을 상기 홈부(204)에 도달할 때까지 제거하고, 유리 기판의 박형화를 행하는 동시에 고체 촬상 소자들을 서로 분리한다. 마지막으로, 다이아몬드 블레이드(숫돌)를 이용하여 보강판을 다이싱함으로써, 도 25의 (e)에 나타낸 바와 같이 보강판 부착 고체 촬상 장치를 형성한다.
상술한 바와 같이 하여, 매우 용이하게 고체 촬상 장치가 형성된다.
본 발명 방법에 의하면, 고체 촬상 소자를 일괄해서 실장한 후, 와이어 본딩 등의 전기적 접속을 수반하지 않고 소자들을 서로 분리한다. 따라서, 고체 촬상 장치의 제조가 용이하고, 또한 고체 촬상 장치의 취급도 용이하다. 또한, 우선 실리콘 기판을 얇게 해서, 고체 촬상 소자를 분리한다. 보강 소자를 실리콘 기판에 접착한 후, 보강판을 다이싱한다. 따라서, 신뢰성이 높게 된다.
또한, 본 실시예에서 스페이서는 유리 기판 위에 형성되어 있는 것을 이용하였지만, 고체 촬상 소자 기판 위에 설치되어 있는 스페이서나 또는 따로 설치한 스페이서도 적용될 수 있다. 또한, 본 실시예에서 보강판은 고체 촬상 소자 기판으로부터 절연된 실리콘 기판으로 구성됨으로써, 보강 기판에 단열성을 갖도록 하였다. 그러나, 보강판을 열전도성이 양호한 기판을 이용해서 방열판으로서 이용할 수도 있다. 또한, 본 실시예에 의하면 방습성도 향상된다. 또한, 절단 홈(104)이 설치되지 않은 경우에도, 본 실시예를 적용할 수 있다.
(제 22 실시예)
본 발명의 제 22 실시예에서는 보강판을 대신하여 도 26에 나타낸 바와 같이 텅스텐이나 크롬 등의 금속 기판을 접착함으로써, 차단판(shield plate)(801)을 이룰 수 있다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예는 다른 실시예들과 완전히 동일하게 구성한다.
이러한 구성에 의하면, 전자파를 차단할 수 있어서, 불필요한 방사 노이즈의 저감을 도모할 수 있게 된다.
(제 23 실시예)
다음에, 본 발명의 제 23 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 1 내지 제 22 실시예에서는, 고체 촬상 소자 기판 표면에 형성된 본딩 패드가 드러나도록 형성한다. 고체 촬상 소자 기판 표면에서 전기적 접속이 가능해지도록, 투광성 기판(즉, 저 α선 유리로 이루어지는 유리 기판)(201)의 에지가 고체 촬상 소자 기판의 에지보다도 내측으로 오도록 형성하였다. 그러나, 본 실시예에서는, 고체 촬상 소자 기판과 유리 기판이 동등한 에지를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 도 27의 (c)에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는, 또한 고체 촬상 소자 기판(100) 및 그 이면에 접착된 보강판(701)을 관통하도록 형성된 스루홀(H)을 통하여 이면측으로부터 신호를 추출하도록 한 것을 특징으로 한다. 참조부호 108은 도체층, 109는 절연층으로서 작용하는 산화실리콘층을 나타낸다. 즉, 고체 촬상 소자(102)가 형성되어 있으며 반도체 기판으로 작용하는 실리콘 기판(101)으로 이루어지는 고체 촬상 소자 기판(100)의 표면에, 실리콘 기판(101)의 수광 영역에 대응하여 설치된 공극(C)을 갖도록 두께 0.1mm의 스페이서(203S)를 통하여 투광성 부재로서 작용하는 유리 기판(201)이 접합된다. 실리콘 기판(101)에 형성된 스루홀(H)에 의해서 고체 촬상 소자 기판(100)의 이면측으로부터 신호를 추출한다. 이 스루홀은 고체 촬상 소자 기판(100)의 이면에 형성된 외부 추출 단자로서 작용하는 패드(113) 및 범프(114)를 형성하여 이루어진다. 외측 에지는 다이싱에 의해서 개별로 분리되고, 이 범프(114)를 통하여 외부 접속이 이루어지게 된다. 여기에서는, 도 28의 (d)에 나타낸 바와 같이, 스루홀이 이방성 도전막(115)을 통하여 주변 회로 기판(901)에 접속되어 있다. 또한, 이외에 초음파를 이용한 확산 접합, 납땜 접합, 열 압착 접합에 의한 공융(共融) 접합도 유효하다. 또한, 간격을 수지로 언더필 하도록 해도 좋다. 여기서, 스페이서(203S)는 30∼150㎛의 높이, 바람직하게는 80∼120㎛의 높이로 설정된다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예는 상기 제 1 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
이 고체 촬상 장치의 제조 공정을, 도 27의 (a) 내지 (c) 및 도 28의 (a) 내지 (d)에 나타내었다.
구체적으로, 이 방법에 의하면, 도 6의 (a) 및 (b)에 나타낸 공정과 동일하게, 통상의 실리콘 프로세스를 이용하여 고체 촬상 소자 형성을 위해 사용되는 소자 영역 및 외부 접속을 위해 사용되는 본딩 패드(BP)를 형성한 고체 촬상 소자 기판(100)의 이면에 산화 실리콘막(미도시)이 형성되어 있으며 실리콘 기판으로 이루어지는 보강판(701)을 표면 활성 상온 접합에 의해 접합한다(도 27의 (a)).
이 후, 도 27의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각 기판의 에지부에 형성한 얼라인먼트 마크에 의해서 위치결정을 수행하고, 상술한 바와 같이 해서 형성한 고체 촬상 소자 기판(100) 위에 평판 모양의 유리 기판(201)에 스페이서(203S)가 접착된 커버 유리(200)를 탑재한다. 고체 촬상 소자 기판(100)과 밀봉용 커버 유리(200)를 가압함으로써 상온 경화형 접착제층(207)에 의해서 양자를 일체화시킨다.
또한, 보강판(701)의 이면측에서 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 스루홀을 형성한다. 그리고, CVD법에 의해 스루홀 내에 산화실리콘 막(109)을 형성한다. 이 후, 보강판에 RIE나 ICP 드라이 에칭 등의 이방성 에칭을 하여, 스루홀 측벽에만 산화실리콘 막(109)을 잔류시킨다. 도 27의 (c)에 나타낸 바와 같이, 본딩 패드(BP)를 드러나게 한다.
그리고, 도 28의 (a)에 나타낸 바와 같이, WF6을 이용한 CVD법에 의해 상기 스루홀 내에 본딩 패드와 접촉하는 도체층(108)으로 텅스텐 막을 형성한다.
그리고, 도 28의 (b)에 나타낸 바와 같이, 상기 보강판(701)의 표면에 본딩 패드(113)와 함께 범프(114)를 형성한다.
이와 같이 하여, 보강판(701) 쪽에 신호 추출 전극 단자 및 통전용 전극 단자를 형성한다.
그리고, 도 28의 (c)에 나타낸 바와 같이, 보강판(701)의 표면에 이방성 도전막(115)(ACP)을 도포한다.
마지막으로, 도 28의 (d)에 나타낸 바와 같이, 이방성 도전막(115)을 통하여 구동 회로를 형성한 회로 기판(901)을 보강판에 접속한다. 또한, 이 회로 기판(901)에는 기판을 관통하도록 형성된 스루홀에 충전된 도체층으로 이루어지는 콘택트층(117)과 본딩 패드(118)가 형성되어 있다.
따라서, 회로 기판(901)은 상기 본딩 패드(118)를 통하여 프린트 기판 등의 회로 기판과 용이하게 접속될 수 있다. 또한, 콘택트층(117)은 고체 촬상 소자 기판에 형성된 도체층(108)과 위치결정해서 형성된다.
이 후, 다이싱 라인 DC를 따라 웨이퍼 전체를 다이싱함으로써, 고체 촬상 장치들을 서로 분리시킨다. (도면에서는, 1단위 밖에 나타나 있지 않지만, 1매의 웨이퍼 위에 복수의 고체 촬상 소자가 연속해서 형성되어 있다).
이와 같이 하여, 매우 용이하며 작업성 좋게 고체 촬상 장치가 형성된다.
또한, 이 보강판(701)은 산화실리콘 막이 형성된 실리콘 기판으로 구성되고 있기 때문에, 고체 촬상 소자 기판(100)은 단열 또는 전기적 절연이 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 CVD법에 의해 스루홀 내에 도체층을 형성하였다. 그러나, 도금법, 진공 스크린 인쇄법 또는 진공 흡인법을 이용해도 용이하며 작업성 좋게 애스펙트 비가 높은 컨택트홀로의 도체층의 충전이 가능해진다.
또한, 본 실시예에서는 스루홀을 이용해서 고체 촬상 소자 기판 및 주변 회로를 탑재한 회로 기판의 표면과 이면간의 전기적 접속을 행하였다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 표면 및 이면으로부터의 불순물 확산에 의해 회로 기판의 표면과 이면이 전기적으로 접속되도록 콘택트를 형성하는 방법도 사용될 수 있다.
이와 같이 하여, 보강판(701) 쪽에 신호 추출 전극 단자 및 통전용 전극 단자를 형성할 수 있다.
(제 24 실시예)
다음에, 본 발명의 제 24 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 23 실시예에서는, 보강판(701)을 관통하도록 스루홀을 형성하고, 도체층(111)을 형성하였다. 그러나, 본 실시예에서는, 미리 홀(수직 구멍)을 형성한 실리콘 기판을 이용해서 고체 촬상 소자 기판을 형성한다. 그 결과, 수직 구멍의 형성 깊이를 얕게 하는 것 만으로도 되기 때문에, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제조수율의 향상을 도모할 수 있다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예에서는 상기 제 23 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
구체적으로, 도 29의 (a)에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상 소자를 형성하기 전에, 실리콘 기판의 이면에 포토리소그래피에 의해 레지스트 패턴을 형성한다. 이 레지스트 패턴을 마스크로 취하는 동시에, 실리콘 기판에 RIE(반응성 이온 에칭)를 행하여, 수직 구멍(118)을 형성한다. 또한, 이 공정에서는 실리콘 기판의 표면에 알루미늄 등으로 이루어지는 패드(110)를 미리 형성해 두고, 이 패드에 도달하도록 수직 구멍(118)을 형성한다.
그리고, 이 수직 구멍의 내벽에 도 29의 (b)에 나타낸 바와 같이, CVD 법에 의해 산화 실리콘막(119)을 형성한다.
또한, 도 29의 (c)에 나타낸 바와 같이, 상기 각 실시예에서와 마찬가지로 통상의 실리콘 프로세스를 이용하여, 고체 촬상 소자 형성을 위해 사용되는 소자 영역을 형성한다.
또한, 도 29의 (d)에 나타낸 바와 같이, 각 기판의 에지부에 형성한 얼라인먼트 마크에 의해서 위치결정을 수행하고, 상술한 바와 같이 해서 형성한 고체 촬상 소자 기판(100) 위에 평판 모양의 유리 기판(201)에 두께 0.1mm의 스페이서(203S)가 접착된 커버 유리(200)를 탑재한다. 고체 촬상 소자 기판과 밀봉용 커버 유리(200)를 가압함으로써, 상온 경화형 접착제층(207)에 의해서 양자를 일체화시킨다. 이 경우에도, 이 공정에 속하는 프로세싱은 표면 활성화 상온 접합을 사용해서 수행하여도 좋다.
그리고, 도 29의 (e)에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상 소자 기판(100)의 이면측에 보강판(701)을 표면 활성화 상온 접합에 의해 접합한다. 고체 촬상 소자 기판의 이면측에서 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 상기 수직 구멍(119)에 도달하도록 스루홀(108)을 형성한다. 이 경우에도, 스루홀의 내벽은 미리 절연화시키는 것이 바람직하다. 또한, 미리 스루홀을 형성한 보강판을 사용하도록 해도 좋다.
이 후, 제 23 실시예와 관련해서 설명한 도 28의 (a) 내지 (d)에 나타낸 공정에 속하는 프로세싱을 실행함으로써, 주변 회로를 형성한 회로 기판을 적층한 고체 촬상 장치가 용이하게 형성된다.
상술한 바와 같이 본 실시예에서는, 수직 구멍의 형성 깊이를 얕게 하는 것 만으로도 되기 때문에, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제조수율의 향상을 도모할 수 있다.
(제 25 실시예)
다음에, 본 발명의 제 25 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 24 실시예에서는, 보강판(701), 고체 촬상 소자 기판 및 회로 기판을 관통하도록 콘택트를 형성하고, 회로 기판측에 설치된 전극으로부터 신호를 추출하도록 하였다. 그러나, 본 실시예에서는 도 30의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 측벽에 배선층으로서 작용하는 도체층(120)을 형성하고, 고체 촬상 장치의 측벽 상의 전극으로부터 신호를 추출하도록 한 것을 특징으로 한다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예에서는 상기 제 24 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
제조 공정도 상기 제 24 실시예와 동일하게 수행된다. 그러나, 스루홀의 위치를 각각의 고체 촬상 장치의 단부에 상당하도록 스루홀을 형성한다. 또한, 스루 홀을 포함하는 절단선을 따라 웨이퍼를 다이싱함으로써, 쉽게 측벽에 배선층이 형성된 고체 촬상 장치를 형성할 수 있다.
또한, 스루홀에 충전되는 도체층(120)을 텅스텐 등의 차광성 재료로 구성한다. 그 결과, 완전하지는 않아도 고체 촬상 장치가 차광되기 때문에, 오동작 기회의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 보강판은 필요에 따라서 폴리이미드 수지, 세라믹, 결정화 유리, 표면 및 이면을 산화시킨 실리콘 기판으로 구성하면, 보강판이 단열 기판의 역할을 수행할 수 있다. 또한, 방습성이 있는 밀봉 재료 또는 차광 재료로 보강판을 형성하도록 해도 좋다.
(제 26 실시예)
다음에, 본 발명의 제 26 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 23 및 24 실시예에서는 도 28에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상 소자 기판(100)의 이면측은 보강판을 통하여 주변 회로 기판에 적층되어 있다. 그러나, 본 실시예에서는 도 31에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상 소자 기판(100)은 주변 회로 기판(901) 위에 적층되고, 주변 회로 기판의 이면측에 보강판(701)이 순차 적층되어 있다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예에서는 상기 제 24 또는 25 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
상기 보강판은 방열판을 겸한다.
제조 공정에 대해서도 상기 제 23 및 24 실시예에서와 동일하게 수행된다. 그러나, 고체 촬상 소자 기판(100)과 주변 회로 기판(901)이 서로 가까운 위치에 배치되기 때문에, 이에 따라 접속 저항이 저감되고, 고속 동작이 가능해진다.
(제 27 실시예)
다음에, 본 발명의 제 27 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 26 실시예에서는, 스루홀이 기판 내부에 형성되고, 주변 회로 기판의 이면측에 설치된 전극으로부터 신호를 추출하도록 하였다. 그러나, 본 실시예에서는 도 32에 나타낸 바와 같이, 측벽에 절연막(121)을 통하여 배선층으로서 작용하는 도체층(120)을 형성한 것을 특징으로 한다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예에서는 상기 제 26 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
제조 작업은 상기 제 25 실시예와 거의 동일하게 수행된다. 그러나, 다이싱 라인을 스루홀 등에 형성된 콘택트를 포함하는 위치로 설정하는 것 만으로도 측벽에 배선 패턴이 형성된 고체 촬상 장치를 용이하게 형성할 수 있다.
이 고체 촬상 장치에서는, 배선 패턴이 측벽에 형성되어 있기 때문에, 신호 추출 단자나 전류 공급 단자도 또한 측벽에 형성할 수 있다. 다만, 주변 회로 기판(901)의 이면측에 패드 및 범프를 형성하여 접속하도록 해도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 참조번호 701은 보강판을 나타낸다.
상기 제 21 내지 제 27 실시예에서, 저 α선 유리로 이루어지는 밀봉용 커버 유리(200)는 제 1 내지 제 20 실시예와 관련해서 설명한 제조 방법과 동일하게 형성할 수 있다.
(제 28 실시예)
다음에, 본 발명의 제 28 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 23 실시예에 있어서, 스루홀은 기판 내부에 형성되고, 주변 회로 기판의 이면측에 설치된 전극으로부터 신호를 추출한다. 본 실시예에서는 도 33에 나타낸 바와 같이, 저 α선 유리로 이루어지는 유리 기판(201) 및 두께 0.1mm의 스페이서(203S)에 형성된 스루홀(208)에 도체층(209)을 형성하고; 유리 기판의 상면에 패드(217)를 형성하고; 유리 기판의 표면 위에 신호 추출 단자 및 전류 공급 단자를 형성한 것을 특징으로 한다. 다른 부분에 대해서는, 도 27 및 도 28에 나타낸 상기 제 23 실시예와 동일하게 형성된다.
다음으로, 이 고체 촬상 장치의 제조 공정을 도 34의 (a) 내지 (f) 및 도 35의 (a) 내지 (e)에 나타내었다.
상기 제 23 실시예에서는, 도 27의 (c)에 나타낸 공정 중에 고체 촬상 소자 기판(100)에 스루홀을 형성하고, 고체 촬상 소자 기판의 이면측에 신호 추출 단자 및 전류 공급 단자를 형성한다. 이 방법에서는, 밀봉용 커버 유리(200)를 구성하는 유리 기판(201)에 스페이서(203S)를 접착하고; 이 상태에서 스페이서 및 유리 기판을 관통하도록 스루홀(208)을 형성하고; 이 스루홀(208)에 도체층을 형성하고; 밀봉용 커버 유리의 표면측에 신호 추출 단자 및 전류 공급 단자를 형성하도록 한 것을 특징으로 한다.
도 34의 (a1)에 나타낸 바와 같이, 스페이서를 형성하기 위한 두께 30㎛ 내지 120㎛의 실리콘 기판(203)을 준비한다.
다음에, 도 34의 (a2)에 나타낸 바와 같이, 밀봉용 커버 유리(200)를 구성하기 위해 사용되는 유리 기판(201)을 준비한다.
그리고, 도 34의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기판(203)의 표면에 접착제층(202)을 도포한다.
이 후, 도 34의 (c)에 나타낸 바와 같이, 이 유리 기판(201)의 표면에 접착제층(202)이 도포된 실리콘 기판(203)을 접착한다.
계속하여, 도 34의 (d)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피에 의해 레지스트 패턴을 형성한다. 이 레지스트 패턴을 마스크로 취하면서, 실리콘 기판에 RIE(반응성 이온 에칭)를 행한다. 포토다이오드에 대응하는 영역, 즉 수광 영역(도 1(b)의 40)에 대응하는 영역을 포함하는 오목부(205)를 없애도록 미리 접착제를 도포한다. 또는, RIE를 행한 후, 산소 플라즈마를 사용하여 실리콘 기판의 제거 처리를 한다.
계속해서, 도 34의 (e)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피에 의해 레지스트 패턴을 형성한다. 이 레지스트 패턴을 마스크로 취하면서, 실리콘 기판에 RIE(반응성 이온 에칭)를 행하여, 스페이서(203S) 및 유리 기판(201)을 관통하도록 스루홀(208)을 형성한다.
또한, 필요에 따라서 적어도 CVD에 의해 실리콘으로 이루어지는 스페이서의 내벽에 산화실리콘 막(미도시)을 형성한다.
또한, 스페이서가 유리 또는 수지 등의 절연체로 형성되어 있는 경우에는, 상기 공정은 불필요하다. 그리고, 스페이서의 내벽 또는 외벽에 차광막을 형성해도 좋다.
이 후, 도 35의 (a)에 나타낸 바와 같이, 절연화된 스루홀 내벽에 은 페이스트 또는 동 페이스트 등의 도전성 페이스트를 이용한 진공 스크린 인쇄 또는 금속 도금에 의해 도체층(209)을 형성하여, 스페이서(203S) 및 유리 기판(201)을 관통하는 관통 콘택트 영역을 형성한다.
또한, 도 35의 (b)에 나타낸 바와 같이, 스페이서 부착 유리 기판의 표면 및 이면에 관통 콘택트 영역에 접속하도록 금 본딩 패드(210, 211) 또는 범프(212)를 형성한다. 여기에서는, 성막 시에, 유리 기판의 표면 및 이면에 금 박막을 형성하고, 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 기판을 패터닝한다. 이러한 패터닝에는 스크린 인쇄 또는 선택적 도금을 적용할 수 있다.
또한, 도 35의 (c)에 나타낸 바와 같이, 범프 및 패드 상에 이방성 도전 수지막(213)을 도포한다.
도 35의 (d)에 나타낸 바와 같이, 상기 제 23 실시예에서 이용한 것과 마찬가지로(도 27의 (a) 참조), 보강판(701)을 형성하여 이루어지는 고체 촬상 소자 기판(100)을 준비한다.
또한, 도 35의 (e)에 나타내는 바와 같이, 각 기판의 에지부에 형성한 얼라인먼트 마크에 의해서 위치결정을 수행하고, 상술한 바와 같이 하여 형성한 고체 촬상 소자 기판(100) 위에 평판 모양의 유리 기판(201)에 스페이서(203S)가 접착된 커버 유리(200)를 탑재한다. 고체 촬상 소자 기판(100)과 밀봉용 커버 유리(200)를 이방성 도전막(213)에 의해서 일체화시킨다.
이 후, 다이싱 라인 DC를 따라서 웨이퍼 전체를 다이싱하여, 고체 촬상 장치들을 서로 분리시킨다.
이와 같이 하여, 극히 용이하며 작업성 좋게 밀봉용 커버 유리 위에 본딩 패드 등의 콘택트 영역을 형성한 고체 촬상 장치를 형성할 수 있다.
(제 29 실시예)
다음에, 본 발명의 제 29 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 28 실시예에서는, 저 α선 유리로 이루어지는 유리 기판 및 두께 0.1mm의 스페이서를 관통하는 스루홀을 형성하고, 밀봉용 커버 유리 위에 본딩 패드 등의 콘택트 영역을 형성한 고체 촬상 장치에 대하여 설명하였다. 그러나, 이하의 제 30 내지 제 33 실시예에서는 상기 실시예의 변형예에 대해서 설명한다.
본 실시예는 스페이서에 스루홀을 형성하는 것을 특징으로 한다. 도 36의 (a)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(201)을 준비한다.
또한, 도 36의 (b)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(201)의 표면에 광 조형법에 의해 광경화성 수지를 형성하여, 스페이서(213)를 형성한다.
이 후, 도 36의 (c)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 스루홀(208)을 형성한다.
상술한 바와 같이 하여, 스페이서를 갖는 동시에 스루홀을 형성한 밀봉용 커버 유리를 용이하게 얻을 수 있다.
상기 제 28 실시예와 관련해서 설명한 것과 마찬가지로 도 35의 (a) 내지 (e)에 나타낸 실장 공정에 속하는 프로세싱을 실행한다. 밀봉용 커버 유리를 고체 촬상 소자 기판과 접합하고, 웨이퍼를 다이싱한다. 그 결과, 도 35의 (e)에 나타낸 고체 촬상 장치를 형성할 수 있다.
이러한 방법에 의하면, 스페이서가 용이하게 형성된다. 또한, 본 실시예에서는 광경화성 수지를 이용했지만, 접착제 자체를 이용해도 좋다. 유리 기판과 스페이서가 일체로 형성됨으로써, 휘어짐이나 뒤틀림을 저감할 수 있고 또한 제조 작업도 용이하다.
(제 30 실시예)
다음에, 본 발명의 제 30 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 28 실시예에서는, 저 α선 유리로 이루어지는 유리 기판에 스페이서 형성용의 실리콘 기판을 접착하고, 웨이퍼를 패터닝하였다. 그러나, 본 실시예에서는, 1회의 에칭 공정 중에 유리 기판을 에칭하고, 오목부 및 스루홀을 동시 형성하도록 해도 좋다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예에서는 상기 제 28 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 도 37의 (a)에 나타낸 바와 같이 유리 기판(201)을 준비한다.
또한, 도 37의 (b)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(201)의 표면 및 이면에 레지스트 패턴(R)을 형성한다. 스루홀을 형성해야 할 유리 기판의 표면 및 이면의 영역에는 개구를 설치하고, 오목부(205)의 이면, 필요에 따라서는 절단 홈(204)을 형성해야 할 영역의 이면측에만 개구를 설치한다.
이 후, 도 37의 (c)에 나타낸 바와 같이, 양 면에 설치된 레지스트 패턴을 마스크로 취하면서, 유리 기판의 양 면을 에칭하여, 오목부(205)와 절단 홈(미도시) 및 스루홀(208)을 동시에 형성한다.
이와 같이 하여, 두께 0.1mm의 스페이서를 일체적으로 형성하는 동시에, 스 루홀을 형성한 밀봉용 커버 유리를 얻을 수 있다.
이 후, 상기 제 28 실시예와 관련해서 설명한 것과 마찬가지로, 도 35의 (a) 내지 도 35의 (e)에 나타낸 실장 공정에 속하는 프로세싱을 실행한다. 밀봉용 커버 유리를 고체 촬상 소자 기판과 접합하고, 웨이퍼를 다이싱한다. 그 결과, 도 35의 (e)에 나타낸 고체 촬상 장치를 얻을 수 있게 된다.
유리 기판과 스페이서를 일체로 형성함으로써, 휘어짐이나 뒤틀림을 저감할 수 있고, 또한 제조 작업도 용이하다.
(제 31 실시예)
다음에, 본 발명의 제 31 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 28 실시예에서는, 저 α선 유리로 이루어지는 유리 기판에 스페이서 형성용의 실리콘 기판을 접착하고, 웨이퍼를 패터닝한다. 그러나, 본 실시예에서는, 유리 기판(201)에 이미 패턴이 형성된 두께 0.1mm의 스페이서(203S)를 접착하고, 마지막으로 에칭 공정 중에 스루홀을 형성한다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예에서는 상기 제 28 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
본 실시예에서는 도 38의 (a1)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(201)을 준비한다.
도 38의 (a2)에 나타낸 바와 같이, 스페이서 형성용의 실리콘 기판(203)을 준비한다.
또한, 도 38의 (b)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(203)을 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 가공하여, 스페이서(203S)를 얻는다.
그 후, 도 38의 (c)에 나타낸 바와 같이, 상기와 같이 패터닝된 스페이서의 표면에 접착제(202)를 도포한다.
또한, 도 38의 (d)에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(201)에 스페이서(203S)를 접착한다.
이 후, 도 38의 (e)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피를 이용한 에칭법에 의해 스루홀(208)을 형성한다.
이와 같이 하여, 스페이서를 기판에 용이하게 접착하는 동시에, 스루홀을 형성한 밀봉용 커버 유리를 용이하게 얻을 수 있다.
또, 필요에 따라서 적어도 CVD에 의해 실리콘으로 이루어지는 스페이서의 내벽에 산화실리콘 막(미도시)을 형성한다.
또한, 스페이서가 유리 또는 수지 등의 절연체로 형성되어 있는 경우에는, 상기한 공정은 불필요하다. 그리고, 스페이서의 내벽 또는 외벽에 차광막을 형성해도 좋다. 그리고, 상기 제 28 실시예와 관련해서 설명한 것과 마찬가지로 도 35의 (a) 내지 (e)에 나타낸 실장 공정에 속하는 프로세싱을 실행한다. 밀봉용 커버 유리를 고체 촬상 소자 기판과 접합하여, 웨이퍼를 다이싱한다. 그 결과, 도 35의 (e)에 나타낸 고체 촬상 장치를 얻을 수 있게 된다.
또한, 유리 기판과 스페이서의 접합 시에는, 열팽창 계수의 차이로 인한 웨이퍼의 휘어짐, 고체 촬상 소자에 열 응력이 가해짐으로써 생기는 신뢰성의 저하나 또는 후 공정에서의 웨이퍼 고정 불량이 발생하지 않는 범위에서, 자외선 경화 수지, 열경화성 수지 또는 이들의 병용 또는 반경화형의 접착제 도포를 사용해서 접 착을 실행하도록 해도 좋다. 또한, 접착제의 형성 시에는, 디스펜서를 사용한 접착제의 공급, 스크린 인쇄 또는 스탬프 전사를 필요에 따라서 선택할 수 있다.
또한, 도 38의 (c)에 나타낸 바와 같이, 스페이서의 오목부의 내측벽에 텅스텐 막을 스퍼터링하는 방법에 의해 미리 차광막(215)을 형성하도록 해도 좋다.
그 결과, 별도로 차광막을 설치하지 않고, 양호한 촬상 특성을 얻을 수 있게 된다.
(제 32 실시예)
다음에, 본 발명의 제 32 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 28 실시예에서는, 저 α선 유리로 이루어지는 유리 기판에 스페이서 형성용의 실리콘 기판을 접착하고; 상기 유리 기판을 패터닝하고; 마지막으로 에칭에 의해서 유리 기판과 스페이서를 관통하는 스루홀을 형성하는 예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 실시예에서는, 도 39의 (a)∼(f)에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판의 형상을 에칭에 의해 가공한다. 도 39의 (e)에 나타내는 스루홀(208a)까지 형성한 두께 0.1mm의 스페이서(203S)와 도 39의 (c2)에 나타내는 스루홀(208b)을 형성한 유리 기판(201)을 웨이퍼 스케일로 얼라인먼트 마크를 이용하여 위치결정한다. 접착제층(202)을 이용하여 스페이서(203S)와 유리 기판(201)을 접합한다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예에서는 상기 제 28 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
이 경우도 스페이서의 오목부와 마주하는 유리 기판의 내측벽에 차광막(215)을 형성할 수도 있다.
이러한 방법에 의하면, 개별로 스루홀을 형성하고, 스페이서와 유리 기판을 함께 접합한다. 따라서, 위치결정은 필요하지만, 애스펙트 비가 약 반이 필요하기 때문에, 스루홀의 형성은 용이해진다. 그리고, 상기 제 28 실시예와 관련해서 설명한 것과 마찬가지로 도 35의 (a) 내지 (e)에 나타낸 실장 공정에 속하는 프로세싱을 실행한다. 밀봉용 커버 유리를 고체 촬상 소자 기판과 접합하고, 웨이퍼를 다이싱한다. 그 결과, 도 35의 (e)에 나타낸 고체 촬상 장치를 얻을 수 있게 된다.
(제 33 실시예)
다음에, 본 발명의 제 33 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 28 실시예에서는, 저 α선 유리로 이루어지는 유리 기판에 스페이서 형성용의 실리콘 기판을 접착하고, 에칭 공정에서 남는 유리 기판과 두께 0.1mm의 스페이서를 관통하는 스루홀에 도체층(209)을 형성한다. 이 후, 고체 촬상 소자 기판(100)을 실리콘 기판과 접착하였다. 그러나, 본 실시예에서는 도 40의 (a) 내지 (d)에 나타낸 바와 같이, 이면에 보강판(701)을 접착해서 이루어지는 고체 촬상 소자 기판(100)에 상기 제 28 내지 제 32의 실시예에서 형성한 스루홀(208)이 형성된 스페이서 부착 유리 기판(200)을 웨이퍼 스케일로 위치결정하여 접합하고; 이 후 스루홀(208) 내에 도체층(209)을 형성하도록 한 것을 특징으로 한다. 또한, 이 도체층(209)에 접속하도록 본딩 패드(210)가 형성되어 있다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예에서는 상기 제 28 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
여기에서도, 도체층(209)의 매립 시에, 동 페이스트 등의 도전성 페이스트를 이용한 진공 스크린 인쇄, 또는 금속 도금 등을 사용하여 용이하게 매립할 수 있다.
(제 34 실시예)
다음에, 본 발명의 제 34 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 1 내지 제 33 실시예에서, 투광성 부재로서는 저 α선 유리로 이루어진 판 형상체로 된 밀봉용 커버 유리를 이용하였다. 그러나, 밀봉용 커버 유리에 결상(結像) 기능도 부가하여 광학 부재를 구성함으로써, 보다 소형화를 도모할 수 있다.
이 고체 촬상 장치는 도 41에 나타낸 바와 같이, 상기 제 28 내지 제 33 실시예와 관련해서 설명한 밀봉용 커버 유리(200)를 대신하여, 렌즈 어레이 부착 밀봉용 커버 유리(220)를 이용한 것을 특징으로 한다.
밀봉용 커버 유리(220)는 몰딩법 또는 에칭법 등에 의해 형성된다.
또한, 다른 부분에 대해서는 본 실시예에서는 상기 제 28 실시예와 거의 동일하게 형성되어 있다.
상기 제 28 실시예에서는 도 33에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(201) 및 스페이서(203S)에 형성된 스루홀(208)에 도체층(209)을 형성하는 동시에, 유리 기판의 상면에 패드(210)를 형성한다. 밀봉용 커버 유리의 표면에 신호 추출 단자 및 전류 공급 단자를 형성하였다. 그러나, 본 실시예에서는, 도시하지 않은 일부의 영역에서 본딩 패드(BP)가 외부 접속 단자와 접속되어 있다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예에서는 도 33 및 도 34에 나타낸 상기 제 28 실시예와 동일하게 형성된다.
다음에, 이 고체 촬상 장치의 제조 공정을 도 42의 (a) 내지 (d) 및 도 43의 (a) 내지 (c)에 나타내었다.
구체적으로, 제조 공정에 대해서도 상기 제 28∼33 실시예와 관련해서 설명한 밀봉용 커버 유리(200)를 대신하여, 렌즈 어레이 부착 밀봉용 커버 유리(220)를 이용한 점에서 다를 뿐이다.
또한, 상기 제 33 실시예에서는, 밀봉용 커버 유리(200)를 구성하는 유리 기판(201)에 두께 0.1mm의 스페이서(203S)를 접착한다. 이 상태에서, 스페이서 및 유리 기판을 관통하도록 스루홀(208)을 형성한다. 이 스루홀(208)에 도체층을 형성하고, 밀봉용 커버 유리의 표면측에 신호 추출 단자 및 전류 공급 단자를 형성하였다. 그러나, 본 실시예에서도 동일한 구성을 채용해도 좋다.
도 42의 (a) 내지 (d)에 나타낸 공정 중에 형성된 렌즈 어레이 부착 밀봉용 커버 유리(220)의 스페이서(203S) 표면에 상온 경화형 접착제층(207)을 형성한다(도 43의 (a)에 도시함).
한편, 도 43의 (b)에 나타낸 바와 같이, 상기 제 28 실시예에서 이용한 것과 마찬가지로, 보강판(701)을 형성하여 이루어지는 고체 촬상 소자 기판(100)을 준비한다.
또한, 도 43의 (c)에 나타낸 바와 같이, 각 기판의 에지부에 형성한 얼라인먼트 마크에 의해서 위치결정을 수행한다. 상술한 바와 같이 해서 형성한 고체 촬상 소자 기판(100) 위에 스페이서(203S)가 접착된 렌즈 어레이 부착 커버 유리(220)를 탑재한다. 고체 촬상 소자 기판(100)과 밀봉용 커버 유리(220)를 가압함으로써, 상온 경화형 접착제층(207)에 의해서 양자를 일체화시킨다.
그리고, 렌즈 어레이 부착 밀봉용 커버 유리(220)의 제조 공정의 변형예를 제 35 내지 제 38 실시예와 관련해서 설명한다.
(제 35 실시예)
다음에, 본 발명의 제 35 실시예에 대해서 설명한다.
본 실시예에서는 도 44의 (a) 및(b)에 나타낸 바와 같이, 저 α선 유리로 이루어지는 렌즈 어레이 부착 밀봉용 커버 유리(220)를 준비하고, 이 커버 유리의 이면측에 에칭에 의해 오목부(225)를 형성함으로써, 두께 0.1mm의 스페이서(223S)를 일체로 형성한 것을 특징으로 한다. 다른 부분에 대해서 본 실시예에서는 상기 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
이러한 구성에 의하면 밀봉용 커버 유리를 용이하면서 작업성 좋게 형성할 수 있다. 또한, 스페이서를 일체로 형성하였기 때문에, 뒤틀림의 발생도 없고 신뢰성이 높은 렌즈 어레이 부착 밀봉용 커버 유리(220)를 얻을 수 있다.
(제 36 실시예)
다음에, 본 발명의 제 36 실시예에 대해서 설명한다.
본 실시예에서는, 도 45의 (a)에 나타낸 바와 같이 렌즈 어레이 부착 유리 기판(220)을 준비한다.
또한, 도 45의 (b)에 나타낸 바와 같이, 렌즈 어레이 부착 유리 기판(220)의 표면에 광조형법으로 광경화성 수지를 형성하여, 두께 0.1mm의 스페이서(223S)를 형성한다. 따라서, 스페이서를 용이하게 얻을 수 있는 동시에, 스루홀을 형성한 밀봉용 커버 유리를 얻을 수 있다.
또한, 상기 제 28 실시예와 관련해서 설명한 것과 같이 도 35의 (a)　내지 (e)에 나타낸 실장 공정에 속하는 프로세싱을 실행한다. 밀봉용 커버 유리를 고체 촬상 소자 기판과 접합하고, 웨이퍼를 다이싱한다. 그 결과, 도 35의 (e)에 나타낸 고체 촬상 장치를 얻을 수 있게 된다
(제 37 실시예)
다음에, 본 발명의 제 37 실시예에 대해서 설명한다.
상기 제 34 실시예에서는, 저 α선 유리로 이루어지는 렌즈 어레이 부착 유리 기판에 실리콘 기판을 접착하고, 이 실리콘 기판을 패터닝하도록 하였다. 그러나, 도 46의 (a) 내지 (d)에 나타낸 바와 같이, 렌즈 어레이 부착 밀봉용 커버 유리(220)에 에칭법에 의해 형성된 두께 0.1mm의 스페이서(203S)를 접착해도 좋다. 이 경우에도, 실장 공정 중에 상기 제 36 실시예와 마찬가지로 커버 유리를 고체 촬상 소자와 접합하고, 웨이퍼를 다이싱함으로써, 고체 촬상 장치를 얻을 수 있다.
(제 38 실시예)
다음에, 본 발명의 제 38 실시예에 대해서 설명한다.
그리고, 도 47에 나타낸 바와 같이, 렌즈 어레이 부착 밀봉용 커버 유리(220), 두께 0.1mm의 스페이서(203S), 보강판(701) 부착 고체 촬상 소자 기판(100)을 동시에 고착하도록 해도 좋다.
(제 39 실시예)
다음에, 본 발명의 제 39 실시예에 대해서 설명한다.
또한, 도 48의 (a) 내지 (d)에 나타낸 바와 같이, 상기 제 23 실시예에서 도 28의 (a) 내지 (d)에 나타낸 주변 회로 기판(901)을 이방성 도전막(115)을 통하여 기판에 적층한 고체 촬상 장치에서도 저 α선 유리로 이루어지는 렌즈 어레이 부착 밀봉용 커버 유리(220)를 적용할 수도 있다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예에서는 상기 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
또한, 이 주변 회로 기판(901)의 접속 시에도, 이방성 도전막 대신에 초음파를 이용한 확산 접합, 납땜 접합 및 열 압착에 의한 공융 접합을 사용하는 것도 유효하다. 또한, 주변 회로를 수지로 언더필 하도록 해도 좋다.
판 형상의 재료로 이루어지는 밀봉용 커버 유리(200)를 대신해서 렌즈 어레이 부착 밀봉용 커버 유리(220)를 이용해도 좋다.
(제 40 실시예)
다음에, 본 발명의 제 40 실시예에 대해서 설명한다.
또, 도 49에 나타낸 바와 같이, 제 26 실시예와 관련해서 도 31에 나타낸 것과 마찬가지로, 고체 촬상 소자 기판(100), 주변 회로 기판(901) 및 보강판(701)을 순서로 적층해도 좋다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예에서는 상기 실시예와 동일하게 형성되어 있다.
(제 41 실시예)
다음에, 본 발명의 제 41 실시예에 대해서 설명한다.
또한, 도 50에 나타낸 바와 같이, 두께 0.1mm의 스페이서의 측벽에 배선 패턴(221)을 형성한 것도 유효하다.
제조 시에, 제 27 실시예와 마찬가지로 스페이서를 형성한다. 이 스페이서 내에 스루홀을 형성하고, 스루홀 내에 도체층을 형성한다. 고체 촬상 소자 기판 및 렌즈 부착 밀봉용 커버 유리(220)를 고착한 후, 웨이퍼를 스루홀을 포함하는 다이싱 라인을 따라 분할함으로써, 용이하게 측벽 배선을 할 수 있다. 다른 부분에 대해서는 본 실시예는 상기 실시예들과 동일하게 형성되어 있다.
또한, 상기 실시예에서는 접착제층을 이용하여 밀봉용 커버 유리를 구성하는 유리 기판과 스페이서의 접합 및 고체 촬상 소자 기판과 밀봉용 커버 유리의 접합을 접착하는 방법에 대하여 설명하였다. 그러나, 모든 실시예에서 스페이서와 고체 촬상 소자 기판의 표면이 Si, 금속이나 무기 화합물인 경우, 접착제를 사용하지 않고, 필요에 따라서 표면 활성화 상온 접합에 의해서 접합할 수도 있다. 커버 유리가 파이렉스 유리로 이루어지고, 스페이서가 Si로 이루어진 경우, 양극(anode) 접합도 가능하다. 접착제층을 사용하는 경우에는, UV 접착제뿐만 아니라, 열팽창의 차이로 인한 웨이퍼의 휘어짐, 고체 촬상 소자에 열 응력이 가해짐으로써 생기는 신뢰성의 저하나 또는 후 공정에서의 웨이퍼의 고정 불량이 발생하지 않는 범위 내에서, 열경화성 접착제나 또는 열경화 병용 UV 경화성 접착제도 적용할 수 있다.
반경화형 접착제를 사용하는 경우에는, 접착제를 액체 상태로 도포한다. 접착제를 반경화시켜 위치결정을 행한다. 그 결과, 위치결정 작업 시에 수정을 행할 수 있기 때문에, 고 정밀도로 위치결정이 된 고체 촬상 장치를 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 실시예와 관련해서 설명하였지만, 모든 실시예와 관련해서 설명한 스페이서의 재료로는, 실리콘 기판 외에, 필요에 따라서 42합금, 금속, 유리, 감광성 폴리이미드, 폴리카보네이트 수지를 임의로 선택할 수 있다.
또한, 고체 촬상 소자 기판과 밀봉용 커버 유리를 접착제층을 사용하여 접합할 때, 섬프를 형성함으로써, 용융된 접착제층이 유출하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 스페이서와 고체 촬상 소자 기판간의 접합부 또는 스페이서와 밀봉용 커버 유리간의 접합부에 동일하게 적용할 수 있다. 스페이서의 접합 단부 형상의 일례를 나타낸 도 51의 (a) 내지 (f)에서 알 수 있는 바와 같이, 접합부에 오목부 또는 볼록부를 형성함으로써, 용융한 접착제층이 유출하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 고체 촬상 소자 기판과 밀봉용 커버 유리간의 접합을 강고하게 하고, 고체 촬상 소자의 열화를 막기 위해서, 도 52에 나타낸 바와 같이 밀봉용 커버 유리(201)를 포함하는 유리 기판(200)과 스페이서(203S)간의 접합부 및 스페이서와 고체 촬상 소자 기판(100)간의 접합부를 밀봉 수지(M)로 밀봉함으로써, 수분 등의 침입을 막아 고신뢰성을 얻을 수 있다.
밀봉 수지로서는, 에폭시계 밀봉 수지, 옥세탄계 밀봉 수지, 실리콘계 밀봉 수지, 아크릴계 밀봉 수지 등이 적합하다. 소망한 밀봉 영역을 형성할 수 있는 한, 수분의 침입을 막아, 고신뢰성을 얻을 수 있는 임의의 수지를 채용해도 좋다.
형성 시에, 지그(jig)를 이용하여 본딩 패드(BP)(전극 패드)를 없앤 영역에 디스펜서에 의해 밀봉 수지를 공급한다. 밀봉 수지를 경화시킨 후, 지그를 제거함으로써, 본딩 패드를 덮지 않고 수지 밀봉을 행할 수 있다. 상술한 접착제의 경우에서와 같이, 밀봉 수지도 80℃ 이하로 경화될 수 있는 것이 바람직하다. 수지로는 광경화성 수지 또는 상온 경화성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 광경화성 수지를 사용하는 경우에, 지그는 투광성 부재로 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서는 절단 홈을 형성한 것을 각각의 소자로 분리하는 것은 절단 홈의 위치까지 CMP를 행함으로써 수행된다. 그러나, 연삭, 연마 또는 전면 에칭 등을 사용할 수도 있다.
또, 상기 실시예에서 보강판(701)을 사용하는 경우, 이 보강판은 필요에 따라서 폴리이미드 수지, 세라믹, 결정화 유리 또는 표면 및 이면이 산화된 실리콘 기판으로 구성된다. 그 결과, 보강판에 단열 기판의 역할을 부여할 수 있게 된다. 또한, 보강판을 차광 재료로 형성하도록 해도 좋다.
또한, 상기 실시예에서, 유리 기판과 스페이서를 접합해야 하는 경우에는, 열팽창 계수의 차이로 인한 웨이퍼의 휘어짐, 스페이서와 고체 촬상 소자 기판의 접착 시의 불량이 발생하지 않는 범위에서, 자외선 경화 수지, 열경화성 수지, 이들의 병용 또는 반경화형의 접착제 도포를 사용해서 접착 작업을 실행하여도 좋다.
그리고, 접착제의 형성 시에, 디스펜서를 사용한 접착제의 공급, 스크린 인쇄, 스탬프 전사를 필요에 따라서 선택할 수 있다.
또한, 상기 실시예와 관련해서 설명한 예는 모든 실시예에 걸쳐서 변형예가 적용될 수 있는 범위 내에서 상호 변형 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 고체 촬상 장치에 의하면, 수광 영역의 표면에서 투광성 부재의 표면까지의 거리를 0.5 내지 1.5mm로 설정함으로써 먼지에 의한 화상 노이즈의 발생을 저감시킬 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 고체 촬상 장치 제조 방법에 의하면, 간극이 0.08mm 이상이도록 웨이퍼 스케일로 위치결정을 행한다(즉, 수광 영역의 표면에서 투광성 부재의 표면까지의 거리를 0.5 내지 1.5mm로 설정함). 이들은 외부 추출 전극 단자의 형성을 포함해서 일괄적으로 소자를 실장함으로써 일체화된다. 따라서, 제조가 용이하며 신뢰성이 높은 고체 촬상 장치를 형성할 수 있다.
본 발명의 고체 촬상 장치는 디지털 카메라에 적용할 수 있다.
제외국 우선권을 본 출원에서 주장한 각 해외특허의 개시내용은 본 명세서에서 참조하여 이해를 도왔다.

Claims (12)

  1. 제 1 표면을 갖는 반도체 기판과;
    상기 반도체 기판의 제 1 표면에 있으며, 수광 영역을 갖는 고체 촬상 소자와;
    투광성 기판의 표면에 접착제층을 통하여 스페이서가 되는 실리콘 기판을 접착하고 상기 스페이서가 되는 영역에 레지스트 패턴을 남기도록 한 상태에서 상기 실리콘 기판을 에칭하여 형성된 스페이서를 구비하여 이루어진 복수의 투광성 부재와 복수의 공극이 일체적으로 형성된 투광성 부재 - 여기서, 상기 투광성 부재는 제 2 표면 및 제 3 표면을 갖고, 상기 제 2 표면은 상기 제 3 표면과 반대의 면이며, 상기 투광성 부재와 상기 반도체 기판의 제 1 표면은 상기 투광성 부재의 제 2 표면과 상기 수광 영역의 외측 표면 사이에 공극을 획정함 - 와;
    상기 고체 촬상 소자에 접속된 외부 접속 단자를 포함하고,
    상기 수광 영역의 외측 표면에서 상기 투광성 부재의 제 3 표면까지의 거리가 0.5mm 이상인 고체 촬상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수광 영역의 외측 표면에서 상기 투광성 부재의 제 3 표면까지의 거리가 1.5mm를 넘지 않는 고체 촬상 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수광 영역의 외측 표면에서 상기 투광성 부재의 제 2 표면까지의 거리가 0.08mm 이상인 고체 촬상 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상온 경화형 접착제를 통하여 상기 반도체 기판의 제 1 표면과 상기 투광성 부재의 제 2 표면 중 적어도 하나와 접속되는 고체 촬상 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서는 광경화형 접착제를 통하여 상기 반도체 기판의 제 1 표면과 상기 투광성 부재의 제 2 표면 중 적어도 하나와 접속되는 고체 촬상 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서의 폭이 100~500㎛인 고체 촬상 장치.
  9. 반도체 기판의 제 1 표면에 각각이 수광 영역을 갖는 복수의 고체 촬상 소자를 형성하는 공정과;
    투광성 기판의 표면에 접착제층을 통하여 스페이서가 되는 실리콘 기판을 접착하는 공정과, 상기 스페이서가 되는 영역에 레지스트 패턴을 남기도록 한 상태에서 상기 실리콘 기판을 에칭하여 상기 스페이서를 형성하는 공정에 의해 복수의 투광성 부재와 복수의 공극이 일체적으로 형성된 투광성 부재 - 여기서, 상기 투광성 부재는 제 2 표면과 제 3 표면을 갖고, 상기 제 2 표면은 상기 제 3 표면과 반대쪽의 면임─ 를, 상기 투광성 부재의 제 2 표면과 수광 영역의 외측 표면 사이에 공극을 획정하도록 상기 반도체 기판의 제 1 표면에 접합하여 일체형의 부재를 형성하는 공정과;
    상기 고체 촬상 소자에 대응하여 외부 접속 단자를 형성하여, 상기 외부 접속 단자를 갖는 일체형 부재를 형성하는 공정과;
    상기 외부 접속 단자를 갖는 일체형 부재를 상기 고체 촬상 소자마다 분리하는 공정을 포함하고,
    상기 수광 영역의 외측 표면에서 상기 투광성 부재의 제 3 표면까지의 거리가 0.5 내지 1.5mm가 되도록 상기 공극을 조정하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 접합 공정에서, 상기 투광성 부재는 상기 수광 영역의 외측 표면에서 상기 투광성 부재의 제 2 표면까지의 거리가 0.08mm 이상이 되도록 스페이서를 통해서 반도체 기판의 제 1 표면에 접합되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 접합 공정은 상온 경화형 접착제를 이용한 공정인 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 접합 공정은 광경화형 접착제를 이용한 공정인 고체 촬상 장치의 제조 방법.
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