KR100870283B1 - 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

고체 촬상 장치는, 감광부가 형성된 주표면을 포함하는 고체 촬상 소자와, 이 고체 촬상 소자의 상기 주표면과는 반대측의 이면에 접착되고, 상기 고체 촬상 소자에 전기적으로 접속됨과 함께, 상기 고체 촬상 소자에 접착되는 면과는 반대측의 면에 외부에의 전기적인 접속 단자를 갖고, 수동 부품을 얇은 판 형상으로 배치 형성하여 이루어지는 수동 칩과, 상기 고체 촬상 소자 주표면의 감광부 이외의 부분에 형성된 댐 형상 스페이서와, 이 댐 형상 스페이서 상에, 직접 내지 간접적으로 고정된 렌즈 홀더를 구비하고, 상기 수동 칩의 사이즈는, 상기 고체 촬상 소자의 사이즈와 동일하거나 혹은 작게 형성한다.

수동 칩, 반도체 기판, 칩 전극, 관통 전극, 마이크로 렌즈

Description

고체 촬상 장치 및 그 제조 방법{SOLID-STATE IMAGING DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

도 1의 (a)는 종래의 카메라 모듈의 구조를 도시하는 사시도.

도 1의 (b)는 종래의 카메라 모듈의 구조를 도시하는 단면도.

도 2는 종래의 렌즈 배럴의 제조 공정을 설명하는 공정도.

도 3은 종래의 렌즈 홀더의 제조 공정을 설명하는 공정도.

도 4는 종래의 카메라 모듈의 제조 공정을 설명하는 도면.

도 5는 종래의 웨이퍼로부터 고체 촬상 소자를 잘라내는 공정을 설명하기 위한 웨이퍼의 평면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈에 이용되는 수동 칩의 제조 공정을 설명하는 공정도.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈에 이용되는 수동 칩의 다른 실시예의 주요부를 도시하는 단면도.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈에 이용되는 수동 칩의 조립 제조 공정도.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈에 이용되는 수동 칩의 다른 제조 공정을 설명하는 공정도.

도 11은 도 10에 도시하는 수동 칩의 제조 공정의 남은 공정을 설명하는 도면.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈에 이용되는 수동 칩의 또 다른 제조 공정을 설명하는 공정도.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈에 이용되는 수동 칩의 또 다른 제조 공정을 설명하는 공정도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 렌즈 홀더

1-1: 원통부

2: 프린트 기판

3: 전극부

4: 렌즈 배럴

5: 수동 부품

6: 고체 촬상 소자

7: 본딩 와이어

8: 광학 필터

9: 접착제

10: 광학 렌즈

본 출원은 일본 특허 출원 제2006-106246호(2006년 4월 7일)에 기초한 것으로서, 그 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조로서 인용된다.

본 발명은, 광학 렌즈가 장착된 고체 촬상 장치(이하의 설명에서는 카메라 모듈이라고 함) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

고체 촬상 장치로서 CCD 이미지 센서나 CMOS 이미지 센서 등을 이용한 종래의 카메라 모듈의 구조에 대해, 도 1에 의해 설명한다. 도 1의 (a)는 카메라 모듈의 사시도, 도 1의 (b)는 그 종단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 렌즈 홀더(1)가 프린트 기판(2) 상에 고정되어 있다. 렌즈 홀더(1)는 원통부(1-1)와 이 원통부(1-1)의 수평 단면적보다 큰 수평 단면적을 갖는 각통부(1-2)로 구성되어 있다. 프린트 기판(2)의 측면에는 외부와의 접속을 행하는 전극부(3)가 형성되어 있다. 렌즈 홀더(1)의 원통부(1-1) 내부에는 원통 형상의 렌즈 배럴(4)이 삽입되어 있다. 렌즈 배럴(4)은 렌즈 홀더(1)의 원통부(1-1) 내에 나사가 맞물려서 감합되어 있다. 즉, 렌즈 배럴(4)의 외주면에는 나사산(도시하지 않음)이 형성되고, 렌즈 홀더(1)의 원통부(1-1)의 내주면에는 렌즈 배럴(4)의 나사산에 맞물리는 나사산(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 따라서, 렌즈 홀더(1)의 원통부(1-1)에 맞물리는 렌즈 배럴(4)을 우측 방향 혹은 좌측 방향으로 회전함으로써, 렌즈 배럴(4)은 렌즈 홀더(1) 내에서 상하 방향으로 이동한다. 프린트 기판(2) 상에는, 저항, 컨덴서와 같은 수동 부품(5) 및 고체 촬상 소자(6)가 실장되어 있다. 고체 촬상 소 자(6)의 전극(도시하지 않음)은 프린트 기판(2)의 전극(도시하지 않음)과 본딩 와이어(7)에 의해 접속되어 있다. 고체 촬상 소자(6)는 또한 수동 부품(5)과 접속되어 있다(도시하지 않음). 프린트 기판(2)은 그 전극부(3)에 의해 외부와 접속된다. 수동 부품(5)은 통상 땜납 리플로우에서 기판의 배선 부분(도시하지 않음)과 접속된다. 수동 부품(5)의 땜납 리플로우 부분을 참조 부호 5'로 나타낸다.

렌즈 홀더(1)의 내부에는 적외 컷트 필터와 같은 광학 필터(8)가 접착제(9)로 렌즈 홀더와 결합되어 있다. 렌즈 배럴(4)의 내부에는 광학 렌즈(10)가 고정되어 있다. 렌즈 배럴(4)은 렌즈 홀더(1)의 원통부(1-1) 내의 소정의 높이 위치에 나사에 의해 조정 고정된다. 이 소정의 높이 위치에서는, 광학 렌즈(10)로 촬상한 상이, 고체 촬상 소자(6)의 감광부(도시하지 않음)에 결상된다.

도 1에 도시하는 종래의 카메라 모듈의 부품의 제조 방법에 대하여 도 2 내지 도 5를 이용하여 설명한다. 이하의 설명에서는, 도 1과 동일한 구성 부분에는 동일 번호로써 표기한다. 도 2의 (a)에 도시하는 원통 형상의 렌즈 배럴(4) 내에는 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 광학 렌즈(10)가 고정된다. 도 3의 (a)에 도시하는 렌즈 홀더(1)에는 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 그 각통부(1-2) 내에 광학 필터(8)를 접착제(9)로 고정한 후, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이 렌즈 홀더(1)에 렌즈 배럴(4)을 나사 삽입한다.

도 4의 (a)∼(e)는 모듈의 조립 공정을 나타낸다. 프린트 기판(2)(도 4의 (a))에 수동 부품(5)을 땜납 리플로우 방식으로 형성한다(도 4의 (b)). 고체 촬상 소자(6)를 프린트 기판에 접착한 후에(도 4의 (c)), 본딩 와이어(7)에 의해 프린트 기판(2) 상에 접속한다(도 4의 (d)). 다음으로, 도 3에서 조립한 렌즈 홀더(1)를 프린트 기판(2) 상에 접착 고정한다. 그리고 렌즈 배럴(4)을 상하로 이동 조정하여, 렌즈(10)로 촬상한 상이, 고체 촬상 소자(6)의 감광부(도시하지 않음)에 결상 되는 높이 위치에 고정한다. 이에 의해 카메라 모듈이 형성된다(도 4의 (e)).

다음으로, 도 5의 (a)∼(c)는, 반도체 제조 공정이 완료된 웨이퍼로부터 고체 촬상 소자 칩을 잘라 내는 공정을 도시하는 도면이다. 반도체 제조 공정이 완료된 웨이퍼(11)에는 복수개의 동일 면적의 칩 영역(6')의 각각에 고체 촬상 소자(6)가 형성되어 있다(도 5의 (a)). 각 칩 영역(6')을 구획하는 경계선(6")(이하 다이싱이라고 함)을 따라 절단함으로써, 고체 촬상 소자(6)는 각 칩으로 분리된다. 통상 이 다이싱 공정 전에는, 각 고체 촬상 소자 칩(6')의 전기적, 광학적인 테스트(이하 웨이퍼 테스트라고 함)가 행해지고, 불량 칩에는 배드 마크(도시하지 않음)라고 하는 식별 마크가 붙여진다. 고체 촬상 소자(6)의 중앙에는 화소가 이차원적으로 배열된 감광 영역(13)이 형성되고, 칩 주연부에는 본딩 패드(12)가 배치되어 있다(도 5의 (b)). 도 5의 (c)는 도 5의 (b)의 A-A' 단면도를 도시한다. 동일 도면에 도시된 바와 같이, 고체 촬상 소자(6)의 중앙부 감광 영역(11)의 표면에는 각 화소에 대응하여 복수개의 마이크로 렌즈(14)가 형성되어 있다. 마이크로 렌즈(14)는, 화소에의 집광율을 높임으로써, 고체 촬상 소자(6)의 감도 업을 도모하고 있다.

전술한 종래의 카메라 모듈의 제조 공정에서는 통상 이하와 같은 문제점이 생긴다.

1) 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈에서 수동 부품(5)은 고체 촬상 소자(6)와 동일 기판(2) 상에 형성되어 있기 때문에, 모듈의 사이즈는 고체 촬상 소자(6)의 사이즈보다 반드시 커진다. 이것은 모듈의 소형화의 점에서 불리하게 된다.

2) 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈에서 수동 부품(5)의 컨덴서 용량으로서는 0.1uF가 수개 필요하게 된다. 이 용량의 컨덴서의 크기로서는, 통상의 세라믹 컨덴서의 경우, 그 외형 치수는, 0.6×0.3×0.3㎜의 크기(0603이라고 호칭됨)이다. 더욱 작은 0.4×0.2×0.2㎜의 크기(0402라고 호칭됨)의 세라믹 컨덴서에서는, 현상에서 필요로 되는 용량은 0.01uF 정도이기 때문에, 기판 상에 배치되는 개수가 많아져, 0603 사이즈의 세라믹 컨덴서보다도 모듈 사이즈가 커지게 된다.

또한 기판(2) 상에 땜납 리플로우로 표면 실장하는 경우 컨덴서의 측면에 있는 전극 부분에 땜납을 배게 할 필요가 있으며, 이 부분도 모듈 사이즈의 소형화의 점에서 불리하게 된다.

3) 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 카메라 모듈에서 고체 촬상 소자(6)는 통상 본딩 와이어(7)에 의해 기판의 배선 부분(도시하지 않음)에 접속된다. 이 본딩 와이어 부분은 통상 0.2∼0.3㎜ 취할 필요가 있으며, 이 부분도 모듈 사이즈의 소형화의 점에서 불리해진다.

4) 도 4의 카메라 모듈의 제조 공정에 도시되는 바와 같이, 프린트 기판 상 에 수동 부품(5)을 땜납 리플로우로 형성한 후에 고체 촬상 소자(6)를 형성하고, 와이어 본딩한 후에 렌즈 홀더(1)를 형성한다. 이 때에 고체 촬상 소자의 표면에 먼지가 부착되면, 이 카메라 모듈에 의해 촬상한 화상 내에 흑색 흠집이라고 하는 불량이 발생한다. 통상 고체 촬상 소자의 1화소의 사이즈는 2∼5㎛ 정도의 크기로서, 이 먼지 부착을 방지하기 위해, 카메라 모듈 제조 라인은 클린 룸 내에서 제조할 필요가 있어, 큰 설비 투자를 필요로 한다. 또한 고체 촬상 소자(6)에 부착된 먼지를 제거하기 위한 세정 장치도 필요하게 된다. 고체 촬상 소자(6)의 표면에는 마이크로 렌즈(14)가 형성되어 있으며, 요철 형상의 표면을 하고 있는 것, 재료가 아크릴계 레지스트이기 때문에 기계적 강도에 약한 것, 등의 이유에 의해, 먼지 제거의 방법에 관해서는 큰 제약을 받는다.

5) 도 5에 도시한 바와 같이, 도 4의 반도체 제조 공정이 종료한 웨이퍼(11)로부터, 고체 촬상 소자(6)를 다이싱하는 공정에서는, 통상 웨이퍼 다이서라고 하는 장치의 회전 지석으로써 반도체(통상 Si)를 절단한다. 그러나 이 절단 시에는 다량의 Si 절삭 지꺼기가 발생한다. 이 Si 찌꺼기는 다이싱 시의 절삭수로 씻어 흘려보내지만, 일부는 마이크로 렌즈의 표면에 침식되어, 후의 세정 공정에서도 제거할 수 없어서, 1 카메라 모듈에서 흑색 흠집 불량을 발생시킨다. 이 흑색 흠집의 최종 판정은 카메라 모듈의 조립 후의 단계이기 때문에, 흑색 흠집 불량이 발생 하면, 카메라 모듈에 부수된 모든 부품(고체 촬상 소자(6), 외부 부품(5), 레지스트 홀더(1), 광학 렌즈(10), 광학 필터(8), 프린트 기판(2))이 쓸데없게 된다.

6) 카메라 모듈 제조 공정에서의 렌즈 홀더(1)의 기판(2)에의 탑재 위치 어 긋남, 광학 렌즈(10)의 흠집, 광학 특성 불량, 광학 필터의 흠집이나 광학 특성 어긋남, 렌즈 홀더 부착한 더스트, 흠집, 광학 특성 어긋남은 카메라 모듈 테스트에서 최종적으로 판정되고, 이 단계에서 불량으로 되면, 상기 카메라 모듈에 부수한 모든 부품이 쓸데없게 된다.

따라서, 본 발명은 소형이며 제조가 용이한 카메라 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 반도체 기판의 주표면에 감광부를 포함하는 고체 촬상 소자가 형성되고, 이면에 소자 전극이 도출된 고체 촬상 소자 칩과, 이 고체 촬상 소자 칩의 이면에 접착되고, 상기 고체 촬상 소자의 칩 전극에 전기적으로 접속되는 수동 부품이 그 두께 내에 장착되는 수동 칩과, 상기 고체 촬상 소자 칩의 감광부를 둘러싸도록 고정된 렌즈 홀더와, 이 렌즈 홀더에 감합하는 렌즈 배럴을 구비하고, 상기 수동 칩의 사이즈는, 상기 고체 촬상 소자의 사이즈와 동일하거나 혹은 작게 형성한 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 반도체 웨이퍼의 주표면 상의 복수개의 칩 영역에 각각 수동 부폼 및 이들 수동 부품을 서로 접속하는 배선부를 형성하는 공정과, 상기 제1 반도체 웨이퍼의 상기 각 칩 영역의 주변부에, 상기 각 칩 영역 내의 배선부가 접속되는 제1 관통 전극을 형성하는 공정과, 상기 제1 반도체 웨이퍼의 주표면 상의 복수개의 칩 영역에 각각 수동 부품 및 이들 수동 부품을 서로 접속하는 배선부를 형성하는 공정과, 제2 반도체 웨이퍼의 주표면 상의 복수 개의 칩 영역에 각각 고체 촬상 소자 및 이것에 접속되는 패드를 상기 각 칩 영역의 주변부에 형성하는 공정과, 상기 제2 반도체 웨이퍼의 상기 각 칩 영역의 주변부에, 상기 패드에 접속되는 제2 관통 전극을 형성하는 공정과, 상기 제1 반도체 웨이퍼의 주표면 상에, 상기 제2 반도체 웨이퍼를, 상기 각 칩 영역에 형성된 제1 관통 전극 및 제2 관통 전극이 서로 접촉하도록 위치 정렬하여 접착하는 공정과, 상기 제2 반도체 웨이퍼의 상기 각 칩 영역의 주변부에, 댐 형상 스페이서를 형성하는 공정과, 상기 각 칩 영역의 주변부에 형성된 댐 형상 스페이서 상에 광학 필터를 고정하는 공정과, 이 광학 필터 상의 상기 각 칩 영역에 렌즈 홀더를 고정하는 공정과, 상기 서로 적층 고정된 제1 반도체 웨이퍼 및 상기 제2 반도체 웨이퍼를, 상기 칩 영역마다 절단 분리하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법이 제공된다.

<실시예>

본 발명의 실시예들이 첨부 도면을 참조로 하여 설명될 것이다. 도면은 개략적인 것으로서, 그 안에 도시된 각 치수비는 실제와는 다르다는 것을 알아야 한다. 그 치수는 도면마다 상이하며, 치수비 또한 그러하다. 이하에 기술된 실시예는 본 발명의 기술적 개념을 실현하기 위한 장치 및 방법에 대한 것이며, 그러한 기술적 개념은 본 발명의 부품의 재료, 형상, 구조 또는 구성을 규정하는 것은 아니다. 청구된 본 발명의 범위를 벗어남 없이 다양한 변형 및 변경들이 기술적 개념에 대해서 이루어질 수 있다.

(실시예 1)

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도이며, 도 7은 이 카메라 모듈에 포함되는 수동 칩의 제조 방법을 도시하는 공정도이다. 도 6에 도시하는 렌즈 홀더(1)는 도 1에 도시한 종래의 렌즈 홀더(1)와 동일한 구조이기 때문에, 대응하는 부분에는 동일 번호를 붙여서 상세한 설명은 생략한다. 고체 촬상 소자(6)는 감광 영역에 마이크로 렌즈(14)가 설치되어 있다. 본딩 패드(12)의 하부에는 관통 전극 부분(15)이 형성되어 있으며, 고체 촬상 소자(6)의 아래에 설치된 수동 칩(16)의 전극부(17)에 접속되어 있다. 수동 칩(16)은 프린트 기판(18)에 의해 구성되어 있다. 프린트 기판(18)에는 공동 부분을 설치하고, 그 안에 컨덴서(19)를 삽입한다. 프린트 기판(18)의 배선 부분은 참조 부호 20으로 나타내고 있다. 컨덴서(19)와 배선 부분(20)의 전기적인 접속과 기판(18)에의 고정은 땜납(21)에 의해 행한다. 프린트 기판(18)에는 3종류의 쓰루 홀(22, 23, 24)이 형성되어 있다. 쓰루 홀의 제1 종류(22)는, 고체 촬상 소자(6)의 전극을 수동 칩의 뒷측의 전극 취득 부분으로 유도하는 타입의 쓰루 홀, 제2 종류(23)는, 고체 촬상 소자(6)의 전극을 수동 칩 이면으로 유도하고, 또한, 컨덴서(19)과 접속되는 타입의 쓰루 홀, 제3 종류(24)는, 컨덴서(19)로부터의 배선(20)을 수동 칩 이면으로 유도하는 타입의 쓰루 홀이다. 프린트 기판(18)의 공동 부분에는 컨덴서(19) 이외에 저항(26)을 삽입하여도 된다. 수동 칩(16)과 고체 촬상 소자(6)의 연결은, 이방성 도전 페이스트(25)를 개재하여, 압착시켜 도통을 취한다. 이방성 도전 페이스트는, 압력이 걸린 방향의 전기 저항이 내려가는 페이스트로서, 통상은 금속의 미립자가 페이스트에 균일하게 분산되어 있으며, 압력이 걸린 방향으로 금속 입자가 연 결하여 저항을 낮추는 기구이다.

도 7의 (a)∼(f)는, 수동 칩(16)의 제조 방법을 설명하는 도면이다. 프린트 기판의 원재(18)(도 7의 (a))에 쓰루 홀(22, 23, 24)과 공동 부분(27)을 형성하고(도 7의 (b)), 단부를 따라 배선 패턴(28)이 인쇄된다(도 7의 (c)). 다음으로 크림 땜납이 인쇄되고(도 7의 (d)), 수동 부품인 컨덴서(19), 저항(26)이 공동부(27)에 삽입된다(도 7의 (e)). 마지막으로 프린트 기판을 땜납이 리플로우하는 온도에 노출하여, 땜납을 배게 한다(도 7의 (f)).

(실시예 2)

도 8 및 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 사용되는 수동 칩인 컨덴서의 구조를 도시하는 단면도이다. 이 수동 칩의 컨덴서 구조로서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 일 도전형의 반도체 기판(29)의 주표면 상에 게이트 절연막(32)을 개재하여 게이트 전극(33)을 형성한다. 이 때, 반도체 기판(29)의 표면부에 규칙적으로 깊이 D의 홈(33')을 파는 것에 의해, 게이트 전극막과의 대향 면적을 넓게 취할 수 있어 커패시터의 용량을 늘릴 수 있다. 이와 같은 구조의 커패시터는, 통상 트렌치 구조라고 불린다. 이러한 M0S 구조의 커패시터의 산화막 용량 Cox는

로 나타낸다.

여기에서, εox는 산화막의 유전률로 3.9, εo는 진공 유전률로 8.86E-14 F/cm, L은 커패시터의 폭, W는 커패시터의 길이, tox는 산화막 두께이다.

이 수학식으로부터 예를 들면, 2㎜각의 커패시터에서, 게이트 산화막 75옹스트롬(A)의 경우에는, 트렌치 구조가 아닌 경우에는 Cox=0.018㎌에 대하여, 도 8과 같은 트렌치 구조의 경우, D/L=5로 하면, Cox=0.11㎌로 되어, 대표적인 카메라 모듈에 사용되는 최대 커패시터 0.1㎌로 할 수 있다. 이 컨덴서는 3∼4개 사용되고, 커패시터 면적으로서는 4㎜각 정도로 되는데, 이것은 VGA(Video Graphic Array) 타입의 CMOS 센서와 동일한 정도의 칩 사이즈이다. 저항은 5오옴 정도가 2개 정도이며, 동일한 칩 상에 불순물 확산 등에 의해 형성하여도 칩 면적으로서는 증가하지 않는다.

도 9는 모듈에 사용되는 수동 칩의 추가 제조 공정을 도시하는 도면이다. 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(29')(이하 제1 반도체 웨이퍼라고 함)의 주표면에 복수개의 수동 칩(29)이 형성되어 있다. 각 수동 칩(29) 내에는, 수동 부품(컨덴서, 저항)(30)이 형성되어 있다. 각 수동 부품(30)은, 모듈에 사용되는 수동 칩(29) 내에 형성되어 있다. 또한, 수동 칩(29)의 칩 사이즈는, 전술한 고체 촬상 소자 칩(6')의 칩 사이즈와 거의 같게 형성되어 있다. 각 수동 부품(30)의 전극 부분에는 본딩 패드(12')가 형성되어 있다. 이에 따라 커패시터의 양품 불량품을 선별할 수 있다. 즉, 각 수동 부품(30)에 포함되는 커패시터를 테스트하여 불량의 커패시터의 배선이 절단되고, 거의 양품 수동 칩만인 전극 부분에는 본딩 패드(12')가 형성되어 있다. 전술한 바와 같이, 대용량의 콘덴서가 차지하는 커패시터 면적은 커지기 때문에 수율의 열화가 우려된다. 이 대책으로서는, 커패시터를 몇개의 블록으로 나누어, 각각의 커패시터의 양품 불량품을 테스터에 의해 선별하고, 불량의 커패시터에 연결되어 있는 배선 부분을 절단함으로써, 용장성을 갖게 한 설계가 좋다. 커패시터의 분할 사이즈를 적정화함으로써, 수동 칩의 수율을 100%에 가깝게 할 수 있다.

M0S 커패시터는 게이트 전극에 인가하는 전압에 의해 상기의 산화막 용량 Cox 이외에 공핍층 용량이 발생하여, 전체의 용량이 저하할 우려가 있지만, 모듈의 커패시터는 통상 플러스 전위만 인가되므로, N 타입의 반도체 기판을 사용함으로써, 산화막 용량만으로 되어, 특성이 안정된다.

다음으로, 본딩 패드(12') 상에 범프가 형성된다. 이 범프는 금 와이어의 스터드 범프나, 도금 공정에서 형성한 범프이어도 된다(도 9의 (b)). 다음으로 본딩 패드(12') 아래의 반도체 부분을 레이저로 제거하여 쓰루 홀(23)을 형성하고, 전극 재료를 매립하여 제1 관통 전극(23')을 형성한다(도 9의 (c)). 이 제1 관통 전극(23')의 하단은, 각 수동 칩(29)의 하면을 따라 형성된, 카메라 모듈의 인출 전극(23")에 접속되어 있다.

도 10 및 도 11은, 도 9에 도시한 복수의 수동 칩(29)이 형성된 제1 반도체 웨이퍼(29')를 이용한 모듈의 제조 프로세스를 설명하는 도면이다. 각각 고체 촬상 소자(6)가 주표면에 형성된 복수개의 칩으로 이루어지는 반도체 웨이퍼(11)(이하 제2 반도체 웨이퍼라고 함)는, 웨이퍼 상태에서 각 칩의 테스트를 행하여, 양품의 칩 위치를 파악해 둔다(도 10의 (a)). 다음으로 본딩 패드(12)의 하부의 반도체 부분을 레이저로 제거하여 전극 구멍(15)을 형성한다(도 10의 (b)). 본딩 패드 아래의 전극 구멍(15) 내에 도전체를 충전하여 제2 관통 전극(15')을 형성한다(도 10의 (c)). 그런 후에 도 9의 (c)에 도시한 제1 반도체 웨이퍼(29')를 제2 반도체 웨이퍼(11)의 이면에 배치한다. 그리고, 제1 반도체 웨이퍼(29')에 형성된 수동 칩(29)의 범프 부분(31)과 제2 반도체 웨이퍼(11)에 형성된 고체 촬상 소자(6)의 관통 전극(15')을, 이방성 도전 페이스트(25)을 개재하여 접착한다. 이 때, 전술한 바와 같이, 고체 촬상 소자(6)와 수동 칩(29)이 형성되는 칩 사이즈는 동일하게 해 둔다(도 10의 (d)).

다음으로 제2 반도체 웨이퍼(11)의 주표면 전면에, 스페이서 수지(34)를 도포한다(도 10의 (e)). 이 스페이서 수지로서는 예를 들면 스미토모 베이크라이트 제의 감광 수지를 이용한다. 도포된 스페이서 수지(34)를 노광 현상함으로써, 마이크로 렌즈(14)의 형상은 유지한 채로 감광부의 수지만을 제거하여, 각 고체 촬상 소자(6)의 주변에 댐 형상의 스페이서 수지(34')를 형성할 수 있다(도 10의 (f)). 이 댐 형상의 스페이서 수지(34')의 두께는 20∼40um이 바람직하다. 이 댐 형상의 스페이서 수지(34')의 상면에 접착제를 칠하고, IR 커트 필터와 같은 광학 필터(35)를 접착 고정한다. 이 때, 댐 형상 스페이서 수지(34')가 있기 때문에, 고체 촬상 소자(6)의 마이크로 렌즈(14)와, 광학 필터(35) 사이에는 스페이스부를 형성할 수 있다(도 11의 (g)).

또한 광학 필터(35) 상에 렌즈 홀더(1)를 설치한다. 이 경우의 렌즈 홀더는, 도 3의 (b)에 도시한 광학 글래스 접합 공정은 불필요해진다(도 11의 (h)).

여기까지의 공정은 제1 반도체 웨이퍼(29') 및 제2 반도체 웨이퍼(11)를 이용하여, 웨이퍼 단위로 제조할 수 있다. 마지막으로 서로 일체화된 제1 반도체 웨 이퍼(29') 및 제2 반도체 웨이퍼(11)를, 이들을 다이싱라인을 따라 칩 단위로 절단한다. 이 때, 광학 필터(35)와, 댐 형상의 스페이서 수지(34'), 이방성 도전 페이스트(25)도 맞추어서 절단하여, 카메라 모듈(36)을 형성한다(도 11의 (i)).

이와 같이 구성된 카메라 모듈(36)은, 도 11의 (i)에 도시된 바와 같이, 고체 촬상 소자(6) 및 수동 칩(29)이 제2 관통 전극(23')에 의해 서로 접속되고, 또한, 수동 칩(29)의 하면에는, 제2 관통 전극(23')에 접속된 외부 추출 전극(23")이 형성되어 있다. 그리고 이 카메라 모듈(36)에는, 광학 필터(35) 및 렌즈 홀더(1)가 장착되어 있고, 수동 칩(29)과 고체 촬상 소자(6) 사이는 이방성 도전 페이스트(25)로, 고체 촬상 소자(6)와 광학 필터(35) 사이는 스페이서 수지로, 각각 밀봉되어 있어 밀폐성이 유지되고 있다. 이것은, 도 1의 (b)에 도시하는 통상의 카메라 모듈의 구성 요소를 모두 포함하고 있어, 상기 다이싱 후의 개편을 테스트하는 것 만으로 된다.

그러나, 광학 필터(35) 및 댐 형상의 스페이서 수지(34')를 투과하여 입사광의 일부가 고체 촬상 소자(6)에 누설될 우려가 있다. 이 대책으로서는 도 11의 (j)에 도시한 바와 같이, 카메라 모듈(36)의 외표면을 광 차폐 커버(37)로 덮는 것에 의해 해결이 가능하다. 더 간편하게 도 11의 (h) 혹은 도 11의 (i)의 공정에서 렌즈(10)를 커버하여 스프레이로 검은 차광 도료를 분무하고, 건조 후에 커버를 벗김으로써, 카메라 모듈(36)의 외표면을 흑색 도료로 피복하여도 된다.

이렇게 하여 완성된 카메라 모듈(36)의 테스트는, 도 1의 (b)에 도시하는 종래의 카메라 모듈의 테스트 방법에 의해 행할 수 있다.

다음으로, 전술한 제조 공정에서, 수지로부터의 출가스가 우려되지만, 상기 실시예의 구조에서는 관통 전극용의 쓰루 홀(23, 15)이 출가스의 탈출로로서 기능하기 때문에 문제가 없다. 즉, 쓰루 홀(23, 15) 내에 전극 재료를 충전하지 않고 있는 상태에서는, 본딩 패드 부분의 메탈층(12', 12)만으로 쓰루 홀(23, 15)의 공동을 폐색하는 구조로 된다. 가스가 발생했을 때는, 이 메탈층(12', 12)은 용이하게 파괴되어, 가스가 쓰루 홀(23, 15)을 개재하여 외부로 방출된다. 최종 공정에서 이 가스 배출에 사용한 관통 전극 부분을 접착제로 봉하면, 기밀성이 유지된 모듈이 완성된다.

도 10 및 도 11에 도시하는 본 발명의 카메라 모듈의 제조 방법에서, 카메라 모듈의 테스트로서는, 다이싱 라인에서의 분할 후의 도 11의 (i) 내지 (j)의 단계에서 행하지만, 웨이퍼의 이면으로부터 전극에 접촉할 수 있는 테스트계이면, 도 11의 (g) 내지 도 11의 (h)의 단계에서 웨이퍼 상태의 테스트가 가능하다.

(실시예 3)

도 12는 통상의 웨이퍼 테스트와 같이, 프로브를 웨이퍼의 위로부터 전극에 접촉시켜서 회로 전압을 측정하는 시스템에 대응한 모듈의 제조 방법을 나타내는 공정도이다. 이 제조 방법은, 거의 도 10, 도 11에 도시한 제조 방법과 동일하지만, 스페이서 수지(34")의 도포의 방법을 본딩 패드에 걸리지 않도록 도포하고 있는 것이 특징이다(도 12의 (a)). 이 위로부터 광학 필터(35)를 형성하고(도 12의 (b)), 렌즈 홀더(1)를 고체 촬상 소자(6)의 양품 칩 상에만 형성한다(도 12의 (c)). 이 광학 필터(35)를 고체 촬상 소자(6)의 본딩 패드(12) 위 및 인접하는 고 체 촬상 소자(6)의 중간 영역 위로부터 제거할 수 있다(도 12의 (d)). 이 구조에서는 종래와 마찬가지로, 입사광의 방향으로부터 본딩 패드(12) 상에 직접 프로브를 접촉시킬 수 있다. 이와 같이 웨이퍼 상태에서 모듈의 테스트가 가능하게 되면, 렌즈의 포커스 조정이, 웨이퍼 상태에서 가능하게 된다.

즉, 이 제조 방법에서는, 도 12의 (d)에 도시하는 상태에서, 웨이퍼 테스트를 실시하면서, 렌즈 홀더(1)를 접착할 수 있기 때문에, 렌즈 홀더(1)의 감광 영역(13)에 대한 위치를 확인하여 접착할 수 있다. 또한, 광학 렌즈(10) 또는 렌즈 홀더(1)가 광학 모듈로서 불량인 경우에는, 접착 고정하기 전에, 다음의 양품 렌즈 홀더와 교환하여 다시 테스트하여 고정할 수 있다.

광학 필터(35)는 사출 성형된 플라스틱 재료이어도 된다. 그 때에 미리 본딩 패드부(12) 및 다이싱 라인부는 덮지 않고, 감광 영역(13)만을 덮도록 성형한다. 그리고 광학 필터(35)를 낚시 핀으로 주변과 연결해 두고, 다이싱 시에 이 낚시 핀을 절단함으로써 도 12의 (d)의 구조를 실현할 수 있다.

광학 필터(35)는 스페이서 수지(34")에 의해 지지되어, 고체 촬상 소자(6)의 마이크로 렌즈(14)와의 사이에 간극이 형성되고, 이에 따라 마이크로 렌즈(14)의 렌즈 효과는 손상될 일이 없다. 광학 필터(35)는 적외 컷트 필터이어도, 광학 므와레 무늬를 억제하기 위하여 로우 패스 필터이어도 되며, 그들의 조합이어도 된다.

(실시예 4)

도 13은 본 발명의 또한 다른 실시예인 카메라 모듈의 제조 방법을 나타내는 공정도이다. 전술한 실시예에서는, 수동 칩(16, 29)과 고체 촬상 소자(6)는 동일한 칩 사이즈이고, 모두 웨이퍼 사이즈로 접합하는 모듈의 제조 공정에 대하여 설명하였지만, 수동 칩(16, 29)의 사이즈는 고체 촬상 소자(6)와 반드시 동일할 필요는 없다.

이 실시예에서는, 도 10의 (c)의 공정 후에, 고체 촬상 소자(6)의 양품 칩의 이면에, 고체 촬상 소자(6)보다 작은 사이즈로, 미리 개편으로 분리된 수동 칩(29)을 접착한다(도 13의 (a)). 도면에서는, 이방성 도전 페이스트(25')는 수동 칩(29)과 동일한 정도의 두께로 칠해져 있지만, 범프의 부분에만 이방성 도전 페이스트(25')가 도포되어 있으면 되고, 그 외에는 수지 매립이어도 된다. 이방성 도전 페이스트(25')에 쓰루 홀을 설치하고, 전극부(23'), 전극 인출부(23")를 형성한다(도 13의 (b)). 수동 칩(16)을 고체 촬상 소자(6)에 접착하는 경우에도 동일하며, 수동 칩(16)을 개편으로 분리하고나서 접착하여도 된다.

본 발명은 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형이 가능하다.예를 들면, 실시예 1, 2에서는, 렌즈 홀더(1)를 광학 필터(35) 상에 배치하였지만, 고체 촬상 소자(6)의 표면에 직접 고정하여도 된다.

또한, 광학 필터(35)는, 댐 형상의 스페이서 수지(34) 상에 형성하였지만, 이것을 렌즈 홀더(1) 내에 형성하고, 댐 형상의 스페이서 수지(34) 상에는 광학 필터 대신에, 투명판을 형성하여도 된다.

또한, 실시예3에서는, 도 12의 (b) 내지 (d)에 도시한 바와 같이, 광학 필터(35)를 웨이퍼 전체면에 접착 형성한 후에, 본딩 패드부를 노출하였지만, 이들 본딩 패드부를 제외하는 부분에 광학 필터(35)를 형성함으로써, 도 12의 (c)의 공정을 생략하고, 공정 (b)로부터 공정 (d)로 이행하여도 된다.

당 분야의 업자라면 부가적인 장점 및 변경들을 용이하게 생각해 낼 것이다. 따라서, 광의의 관점에서의 본 발명은 본 명세서에 예시되고 기술된 상세한 설명 및 대표 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부된 청구 범위들 및 그 등가물들에 의해 정의된 바와 같은 일반적인 발명적 개념의 정신 또는 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능하다.

이상 설명한 발명의 실시예에 따르면, 이하와 같은 효과가 얻어진다.

(1) 수동 부품을 고체 촬상 소자의 이면측에 배치하고, 또한 관통 전극을 이용한, 본딩 와이어를 사용하지 않는 전극 추출 때문에, 카메라 모듈의 치수를 고체 촬상 소자의 치수와 동일할 정도까지 작게 할 수 있다.

(2) 모듈의 높이도, 렌즈면의 결상 위치에 고체 촬상 소자의 감광부가 있는 것은 종래와 동일하지만, 종래와 같이 프린트 기판을 사용하지 않는 구조이기 때문에, 프린트 기판의 두께 분(통상 0.3㎜∼0.6㎜) 얇아진다. 대신하여 수동 칩의 두께가 더해지지만, 통상적으로, 관통 전극을 통과시키기 위하여 웨이퍼 두께를 100um 정도까지 얇게 할 수 있다. 따라서, 수동 부품을 반도체 칩으로 만드는 구조에서는, 종래보다도 0.2㎜∼0.5㎜ 정도 더욱 얇아져서, 모듈 사이즈로서는 극한에 가깝게 작아진다.

(3) 광학 필터(35)과 같은 투명판을 고체 촬상 소자의 조립 공정의 빠른 단 계에서 형성하고, 감광 영역을 덮음으로써, 촬상 소자의 조립 공정에서 발생하는 더스트의 영향을 받기 어려운 제조 공정을 제공할 수 있다. 특히 반도체 최종 공정이 완료된 웨이퍼의 다이싱 시에 발생하는 Si 찌꺼기의 감광 영역에의 부착을, 스페이서 수지, 광학 필터, 렌즈 홀더, 광학 렌즈에서 감광 영역을 덮음으로써 방지할 수 있다. 또한 동일한 이유에 의해, 조립 공정에서의 더스트의 부착을 방지할 수 있어, 고체 촬상 소자의 수율을 향상할 수 있다.

(4) 웨이퍼 상태에서 조립을 행하고, 또한 본딩 패드를 상부에 노출하는 타입의 구조에서는, 웨이퍼 레벨에서 모듈의 테스트가 가능해진다. 렌즈 홀더(1) 내를 렌즈 배럴(4)이 이동하는 종래의 구조가 아니라, 렌즈 홀더(1)에 다이렉트로 렌즈(10)가 고정된 렌즈 홀더를 이용하고, 렌즈 홀더의 누름량을, 고체 촬상 장치의 포커스 신호를 모니터하면서 바꿈으로써, 초점 맞추기가 웨이퍼 상태에서, 렌즈를 렌즈 홀더(1) 내를 이동시키지 않고 실현이 가능하다. 이것은 조립 도중 공정에서, 문제 렌즈의 리페어를 할 수 있어, 부재의 유효 활용, 조립 공수의 삭감을 실현한다. 모듈 테스트의 전체 자동화를 진행시키는 데 있어서 큰 메리트로 된다.

(5) 웨이퍼 상태에서 모듈의 조립을 행함으로써, 상기 이외에도 많은 메리트를 초래한다. 우선 웨이퍼 상태이기 때문에, 고체 촬상 소자 칩 위치를 정확하게 특정 가능하다. 이것은, 렌즈 홀더의 자동 장착 머신과 조합함으로써, 보다 정밀도가 높고, 보다 고쓰루풋의 조립이 실현 가능하다. 즉, 종래의 광학 모듈의 조립 장치에서는, 칩 위치를 판정하고, 그것에 맞추어 렌즈 홀더 위치를 맞출 필요가 있었다. 이에 대하여 본 발명에서는, 웨이퍼 상태에서 모든 칩 위치를 알고 있어, 한번 웨이퍼 내의 칩 위치를 결정하면, 웨이퍼 내의 다른 모든 칩 위치에서의 고체 촬상 소자(6)의 위치에 렌즈 홀더를 자동적으로 장착할 수 있어, 칩 위치를 판정하는 공정을 생략할 수 있다.

(6) 접착제, 투명판으로 감광 영역을 밀봉한 후의 공정에서는, 광학 필터 혹은 투명판의 표면에의 먼지의 부착이 문제로 되는 경우가 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는, 광학 필터 혹은 투명판 표면과 감광 영역은, 투명판의 두께, 접착제의 두께로 결정되는 거리가 있다. 따라서, 먼지는 렌즈에서 결상하는 광로의 도중에 있기 때문에, 감광 영역 상에는 초점이 흐려진 상태에서 결상된다. 따라서, 종래의 고체 촬상 소자의 감광 영역 위에 실린 더스트와 비교하여, 흑색 흠집에의 영향도를 대폭 경감할 수 있다.

(7) 접착제, 투명판으로 감광 영역을 밀봉한 후에, 웨이퍼 테스트를 할 수 있기 때문에, 투명판에 부착된 더스트에 의한 조립 수율 열화를 방지할 수 있다. 이에 의해 카메라 모듈로 했을 때의 렌즈 홀더, 프린트 기판의 손실을 줄일 수 있다.

Claims (18)

1. 제2 반도체 기판의 주표면에 감광부를 포함하는 고체 촬상 소자와, 상기 고체 촬상 소자에 접속된 패드와, 상기 패드에 접속되고 이면에 도출된 칩 전극을 구비한 고체 촬상 소자 칩;

   상기 고체 촬상 소자 칩의 이면에 접착되고 상기 고체 촬상 소자 칩의 칩 전극에 전기적으로 접속되는 수동 부품이 형성된 수동 칩;

   상기 고체 촬상 소자 칩의 단부와 상기 감광부 사이의 주표면 전체면에 형성된 댐 형상 스페이서;

   상기 댐 형상 스페이서 상에 고정되고 상기 고체 촬상 소자 칩의 감광부를 덮는 광학 필터;

   상기 고체 촬상 소자 칩의 감광부를 둘러싸도록 상기 광학 필터 상에 고정된 렌즈 홀더; 및

   상기 렌즈 홀더에 감합하는 렌즈 배럴

   을 포함하며,

   상기 수동 칩, 상기 고체 촬상 소자 칩, 상기 광학 필터의 사이즈는 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 수동 칩은, 프린트 기판과, 상기 프린트 기판에 매립된 수동 부품과, 상기 프린트 기판 표면에 인쇄되고 또한 상기 고체 촬상 소자 칩의 칩 전극과 상기 수동 부품을 전기적으로 접속함과 함께 상기 수동 부품 서로를 접속하는 배선부와, 상기 프린트 기판에 설치되고 또한 상기 프린트 기판 표면의 상기 배선부와 상기 프린트 기판 이면에 설치된 외부 접속 단자를 연결하는 관통 전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 수동 칩은, 제1 반도체 기판과, 상기 제1 반도체 기판의 주표면에 형성된 수동 부품과, 상기 제1 반도체 기판의 표면에 형성되고 또한 상기 고체 촬상 소자 칩의 칩 전극과 상기 수동 부품을 전기적으로 접속함과 함께 상기 수동 부품 서로를 접속하는 배선부와, 상기 제1 반도체 기판에 설치되고 또한 상기 제1 반도체 기판 표면의 상기 배선부와 상기 제1 반도체 기판 이면에 설치된 외부 접속 단자를 연결하는 관통 전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 수동 부품은, 상기 제1 반도체 기판 표면에 형성된 산화막과, 상기 산화막 상에 형성된 전극으로 이루어지는 커패시터인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 수동 부품은, 상기 제1 반도체 기판 표면에 형성된 트렌치 홈과, 상기 트렌치 홈을 포함하는 상기 제1 반도체 기판 표면에 형성된 산화막과, 상기 산화막 상에 형성된 전극으로 이루어지는 커패시터인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,

   상기 렌즈 홀더, 상기 광학 필터, 상기 댐 형상 스페이서, 상기 고체 촬상 소자 칩 및 상기 수동 칩의 외표면에는, 차광 커버 혹은 차광 도료가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
8. 제1 반도체 웨이퍼의 주표면 상의 복수개의 칩 영역내에 각각 수동 부품 및 이들 수동 부품을 서로 접속하는 배선부를 형성하는 공정;

   상기 제1 반도체 웨이퍼의 상기 각 칩 영역내의 주변부에, 상기 각 칩 영역 내의 배선부가 접속되는 제1 관통 전극을 형성하는 공정;

   제2 반도체 웨이퍼의 주표면 상의 복수개의 칩 영역내에 각각 감광부를 구비한 고체 촬상 소자 및 이들 고체 촬상 소자에 접속되는 패드를 형성하는 공정;

   상기 제2 반도체 웨이퍼의 상기 각 칩 영역내의 주변부에, 상기 패드에 접속되는 제2 관통 전극을 형성하는 공정;

   상기 제1 반도체 웨이퍼에 있어서의 상기 각 칩 영역내의 상기 제1 관통 전극과, 상기 제2 반도체 웨이퍼에 있어서의 상기 제2 관통 전극이 서로 접촉하도록 상기 제1 반도체 웨이퍼 상에 상기 제2 반도체 웨이퍼를 위치 정렬하여 배치하고 접착하는 공정;

   상기 제2 반도체 웨이퍼 표면의 상기 각 고체 촬상 소자의 감광부를 제외한 부분에 댐 형상 스페이서를 형성하는 공정;

   상기 제2 반도체 웨이퍼 상에 광학 필터를 배치하고, 또한 상기 댐 형상 스페이서 상에 광학 필터를 고정하는 공정;

   상기 광학 필터 상의 상기 각 칩 영역에 렌즈 홀더를 고정하는 공정; 및

   상기 광학 필터, 상기 댐 형상 스페이서, 상기 제1 반도체 웨이퍼 및 상기 제2 반도체 웨이퍼를 상기 칩 영역마다 절단 분리하는 공정

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 수동 부품은, 상기 제1 반도체 웨이퍼 표면에 형성된 산화막과, 상기 산화막 상에 형성된 전극으로 이루어지는 커패시터인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 수동 부품은, 상기 제1 반도체 웨이퍼 표면에 형성된 트렌치 홈과, 상기 트렌치 홈을 포함하는 상기 제1 반도체 웨이퍼 표면에 형성된 산화막과, 상기 산화막 상에 형성된 전극으로 이루어지는 커패시터인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 제1 반도체 웨이퍼 및 상기 제2 반도체 웨이퍼는, 이방성 도전 페이스트에 의해 접착하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 제1 반도체 웨이퍼는 N형 Si기판인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
13. 삭제
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