WO2014045633A1 - 撮像装置、該撮像装置を備える内視鏡 - Google Patents

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WO2014045633A1
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multilayer wiring
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translucent cover
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考俊 五十嵐
紀幸 藤森
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オリンパス株式会社
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    • A61B1/05—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion
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    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector

Definitions

  • the present invention relates to an imaging device in which a multilayer wiring layer having a plurality of metal layers and an insulating layer that insulates the metal layers is laminated on a substrate, and a translucent cover is positioned on the multilayer wiring layer.
  • the present invention relates to an endoscope provided.
  • an electronic endoscope including an imaging device provided with an imaging device such as a CCD or CMOS, a mobile phone with a camera, a digital camera, and the like are well known.
  • WL-CSP wafer level chip size package
  • a transparent layer is formed on a multilayer wiring layer of an image sensor wafer in which a plurality of imaging elements having a multilayer wiring layer having a plurality of metal layers and an insulating layer that insulates the metal layers are formed on the light receiving portion and the peripheral circuit portion of the substrate.
  • An optical cover glass wafer is bonded at the wafer level.
  • a through wiring that penetrates the image sensor wafer is formed for each image sensor.
  • connection electrode with another device is formed for each image pickup device on a portion of each through wiring that is drawn out to the surface opposite to the surface to which the translucent cover glass wafer of the image sensor wafer is attached.
  • Such a configuration and manufacturing method of an imaging apparatus using WL-CSP are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-219402.
  • a silicon oxide film conventionally used for an insulating layer specifically, instead of Tetraethyl orthosilicate (TEOS) -CVD film, Spin-On Dielectrics (SOD) film, etc., a low dielectric constant insulating film having a lower relative dielectric constant, a so-called “Low-k insulating film” is used. Adoption is progressing.
  • TEOS Tetraethyl orthosilicate
  • SOD Spin-On Dielectrics
  • the configuration of the imaging device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-219402 has a configuration in which the outer peripheral side surface of the insulating layer is exposed, so that moisture is contained in the imaging device via the insulating layer. Intruded and the metal layer was easily corroded.
  • a low-k insulating film is a material having low adhesion between insulating films and low adhesion to a metal layer, or a porous material or a structure having voids. Is easy to penetrate. If moisture enters, not only will the metal layer be prone to corrosion, but the dielectric constant of the low-k insulating film may change, or the low-k insulating film may peel off. There was a risk that it would easily occur.
  • an object of the present invention is to provide a highly reliable imaging device and an endoscope including the imaging device.
  • An imaging device includes a substrate on which a light receiving unit and a peripheral circuit unit are formed on a main surface, and the light receiving unit and the peripheral circuit unit that are stacked on the main surface of the substrate. It has a plurality of metal layers to be connected and an insulating layer that insulates the metal layers, and has a size that covers at least the light receiving portion and the peripheral circuit portion when the main surface is viewed in plan, and is larger than the substrate.
  • Non-formation of the multilayer wiring layer on the main surface By contacting watertight band comprises and a side sealing member for protecting the outer peripheral side surface of the multilayer wiring layer.
  • the endoscope includes a substrate having a light receiving portion and a peripheral circuit portion formed on a main surface, and the light receiving portion and the peripheral circuit portion laminated on the main surface of the substrate.
  • a multilayer wiring layer having an outer shape smaller than the substrate, and an outer shape formed on the multilayer wiring layer that is larger than the multilayer wiring layer and having the same size as the outer shape of the substrate or
  • the multilayer wiring layer on the main surface of the substrate By contacting watertight forming region comprises an imaging device having a, and side sealing member for protecting the outer peripheral side surface of the multilayer wiring layer.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment.
  • Sectional view of the imaging device along the line II-II in FIG. Sectional drawing which shows the image sensor wafer in which the light-receiving part and the peripheral circuit part were formed for every image pick-up element
  • Sectional drawing which shows the state which removed the area
  • Sectional drawing which shows the state which affixed the translucent cover glass wafer in which the side surface sealing member was integrally formed on the main surface and multilayer wiring layer of the image sensor wafer of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state where an image sensor wafer of FIG. 7 with a translucent cover glass wafer attached thereto is divided and individual imaging devices are formed.
  • Sectional drawing which shows the modification which provided the gap
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of the image pickup apparatus of the present embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the image pickup apparatus taken along line II-II in FIG.
  • the imaging device 1 includes an imaging element 15 having a main part composed of a substrate 2 and a multilayer wiring layer 7.
  • the substrate 2 has a light receiving portion 3 formed substantially at the center of the first surface 2i as a main surface, and the light receiving portion 3 in the first surface 2i in a state where the first surface 2i is viewed in plan view.
  • Peripheral circuit portions 4 are formed at four peripheral positions surrounding the.
  • the peripheral circuit unit 4 includes a shift register, an output amplifier, an A / D converter, a memory circuit, and the like, and may be formed in two or three peripheral positions out of the four as necessary. .
  • the multilayer wiring layer 7 is laminated on the first surface 2 i of the substrate 2.
  • the multilayer wiring layer 7 includes a plurality of metal layers 6 electrically connected to the light receiving unit 3 and the peripheral circuit unit 4, and an insulating layer 5 that insulates between the metal layers 6. It is configured.
  • the multilayer wiring layer 7 has a size that covers at least the light receiving unit 3 and the peripheral circuit unit 4 when the first surface 2 i is viewed in plan, and has an outer shape that is larger than that of the substrate 2. It is formed in a small size.
  • the above-described Low-k insulating film or the like is used in addition to the conventionally used SiO 2 film, in order to further reduce the interlayer capacitance.
  • the low-k insulating film has a relative dielectric constant (k) of 3.9 or less, preferably 3.0 or less, and more preferably 2.7 or less.
  • fluorine-doped silicon oxide film SiOF / FSG
  • carbon-doped silicon oxide film SiOC
  • hydrogen-containing polysiloxane HSQ
  • methyl-containing polysiloxane MSQ
  • organic (polyimide, parylene) System Teflon (registered trademark) system, etc.
  • an insulating film having a porous (porous) material or a form having an air gap (void) may be used.
  • the insulating layer 5 facing a part of the metal layer 6 is removed, so that the metal A part of the layer 6 is exposed as an electrode pad 6p.
  • the electrode pad 6p is used when the imaging device 1 and an external device are electrically connected.
  • the substrate 2 when the first surface 2 i is viewed in plan, the substrate 2 is placed in the height direction A in a region outside the peripheral circuit portion 4 in the width direction H, specifically, a region overlapping the metal layer 6. A through hole 2k penetrating therethrough is formed.
  • a through wiring 11 that is electrically connected to the metal layer 6 through the through hole 2k is formed on the inner peripheral surface of the through hole 2k.
  • An insulating film (not shown) is formed between the through wiring 11 and the substrate 2 so that the through wiring 11 and the substrate 2 are electrically insulated.
  • the through wiring 11 is led out to the second surface 2t opposite to the first surface 2i of the substrate 2, and the imaging device 1 is connected to the external device at a part drawn out to the second surface 2t. Therefore, the back electrode 12 is electrically connected.
  • the electrode pad 6 p is electrically connected to the back electrode 12 through the metal layer 6 and the through wiring 11.
  • the wiring extending from the electrode pad 6p is not limited to the through wiring 11 via the through hole 2k, but an inner lead 53 of a TAB substrate 55 described later that is electrically connected to the electrode pad 6p (both refer to FIG. 10). ).
  • a translucent cover is formed on the upper surface of the multilayer wiring layer 7 so that the outer shape is larger than the multilayer wiring layer 7 and is the same size as the outer shape of the substrate 2 or smaller than the outer shape of the substrate 2. 10 is stuck via a resin material (not shown) such as an adhesive.
  • the translucent cover is made of an inorganic material such as a glass material.
  • the light-transmitting cover 10 is formed on the periphery of the surface 10t facing the upper surface 7i of the multilayer wiring layer 7 so as to protrude from the surface 10t to the substrate 2 side and to have a smaller outer shape than the light-transmitting cover 10.
  • the frame-shaped side surface sealing member 10z is fixed.
  • the side sealing member 10z is formed integrally with the translucent cover 10.
  • the side sealing member 10z is made of a glass material that is the same inorganic material as the translucent cover 10.
  • the side surface sealing member 10z may be a separate body joined to the translucent cover 10.
  • the side surface sealing member 10z may be made of an inorganic material that does not transmit moisture, such as a silicon material.
  • the extended end 10 ze is formed in the non-formation region 2 v of the multilayer wiring layer 7 on the first surface 2 i of the substrate 2, that is, the multilayer wiring layer 7 has a smaller outer shape than the substrate 2.
  • the first surface 2i of the substrate 2 is in watertight contact with the exposed region 2v.
  • the extended end 10ze is joined to the non-formed region 2v by known anodic bonding.
  • the extended end 10ze may be bonded to the non-forming region 2v with an adhesive.
  • the inner peripheral surface 10zs of the side surface sealing member 10z is adhered to the outer peripheral side surface of the multilayer wiring layer 7, that is, the outer peripheral side surface 5g of the insulating layer 5 via a resin material, for example, an adhesive.
  • the inner peripheral surface 10zs may not be in contact with and bonded to the outer peripheral side surface 5g.
  • the side surface sealing member 10z prevents the outer peripheral side surface 5g from being exposed by sealing the outer peripheral side surface 5g because the extended end 10ze is in watertight contact with the non-forming region 2v. It is a member that prevents moisture from entering the multilayer wiring layer 7 from the outside by protecting 5 g.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an image sensor wafer in which a light receiving portion and a peripheral circuit portion are formed for each image sensor.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an insulating layer of the image sensor wafer in FIG. It is sectional drawing which shows the state which removed the area
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a translucent cover glass wafer in which a side surface sealing member is integrally formed is attached on the first surface and the multilayer wiring layer of the image sensor wafer of FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which a through hole is formed for each image pickup element in the image sensor wafer of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which a through-hole is formed in the through-hole formed in the image wafer of FIG. 6, and a back electrode is electrically connected to the through-wire.
  • FIG. 8 is an image of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a light-transmitting cover glass wafer attached to a sensor wafer is divided and individual imaging devices are formed.
  • the multilayer wiring layer 7 is formed on the first surface 200i.
  • the peripheral circuit portion 4 is removed circumferentially for each image sensor 15.
  • the insulating layer 5 is removed by laser grooving, half-cut dicing with a dicing blade, etching, or the like.
  • the translucent cover glass wafer 100 is etched.
  • the image sensor wafer is inserted into the portion where the insulating layer 5 is removed in FIG. 4, and the insulating layer 5 is removed.
  • a frame-shaped side surface sealing member 100z that is in contact with the exposed portion 200v of the first surface 200i of the 200 and protects the outer peripheral side surface 5g of the insulating layer 5 is formed for each imaging element 15.
  • the side sealing member 100z is formed separately from the translucent cover glass wafer 100, for example, a silicon wafer made of an inorganic material is attached to the translucent cover glass wafer 100, and the silicon wafer
  • the side surface sealing member 100z made of silicon may be formed by patterning.
  • the translucent cover glass wafer 100 is stuck on the multilayer wiring layer 7, and the side surface sealing member 100 z is inserted into the portion where the insulating layer 5 is removed in FIG. 4.
  • the extended end 100ze of the side surface sealing member 100z is brought into watertight contact with the portion 200v of the first surface 200i and joined to the portion 200v by known anodic bonding.
  • the inner peripheral surface 100zs of the side surface sealing member 100z is also attached to the outer peripheral side surface 5g of the insulating layer 5 via an adhesive.
  • the extension end 100ze sticks with respect to the site
  • the through wiring 11 is formed in the through hole 200 k and the second surface 200 t of the image sensor wafer 200, and the metal layer 6 is formed on the portion of the through wiring 11 positioned on the second surface 200 t.
  • a back electrode 12 that is electrically connected to the electrode pad 6p through the through wiring 11 is formed.
  • An insulating film (not shown) is formed between the through wiring 11 and the substrate 2 so that the through wiring 11 and the substrate 2 are electrically insulated.
  • FIG. 7 is divided by, for example, dicing at a position where the side surface sealing member 100z other than the end surfaces of the image sensor wafer 200 and the translucent cover glass wafer 100 is formed, as shown in FIG.
  • a plurality of imaging devices 1 are formed.
  • the multilayer wiring layer 7 is formed to have an outer shape smaller than that of the substrate 2, whereby the multilayer wiring layer 7 formed on the first surface 2 i of the substrate 2 is not formed.
  • the outer peripheral side surface 5g of the insulating layer 5 in the multilayer wiring layer 7 of the substrate 2 is made of an inorganic material that does not transmit moisture. It was shown that it was sealed and protected by the side sealing member 10z.
  • the insulating layer 5 since the outer peripheral side surface 5g of the insulating layer 5 is protected by the side surface sealing member 10z made of an inorganic material that does not transmit moisture, the insulating layer 5 may be exposed to the outside. Therefore, the metal layer 6 can be prevented from being corroded because it is easy to handle in the manufacturing process and moisture does not enter inside from the outside.
  • the above effect is particularly effective when the insulating layer 5 is composed of a low-k insulating film, and more effectively prevents the insulating layer 5 from being peeled off and the dielectric constant of the insulating layer 5 from being changed. it can.
  • the outer peripheral side surface 5g of the insulating layer 5 is protected, thereby preventing damage to the insulating layer 5 and preventing moisture from entering through the insulating layer 5, thereby improving the moisture resistance and thereby providing high-reliability imaging.
  • the apparatus 1 and an endoscope can be provided.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modification in which a gap is provided between the multilayer wiring layer of FIG. 2 and the translucent cover.
  • the surface 10t of the translucent cover 10 is indicated as being adhered to the upper surface 7i of the multilayer wiring layer 7.
  • the upper surface 7 i of the multilayer wiring layer 7 and the translucent cover can be obtained.
  • a gap called a cavity may be formed between the ten faces 10t.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the imaging apparatus according to the present embodiment.
  • the configuration of the imaging device of the second embodiment is different from that of the imaging device of the first embodiment shown in FIG. 2 described above in that the side sealing member is made of a resin material.
  • the side sealing member 50 z is a resin material that adheres the surface 40 t of the translucent cover 40 to the entire upper surface 7 i of the multilayer wiring layer 7. It is comprised from the same material as the adhesive agent 50 comprised from this.
  • the side surface sealing member 50z has a non-formation region 2v of the multilayer wiring layer 7 on the first surface 2i of the substrate 2, that is, the outer shape of the multilayer wiring layer 7 is larger than that of the substrate 2, like the side surface sealing member 10z described above. It is formed small. As a result, the extended end 50ze is in watertight contact with the region 2v where the first surface 2i of the substrate 2 is exposed, thereby sealing the outer peripheral side surface 5g of the insulating layer 5. By preventing the outer peripheral side surface 5g from being exposed, that is, by protecting the outer peripheral side surface 5g, a member is formed that prevents moisture from entering the multilayer wiring layer 7 from the outside.
  • resin which comprises the adhesive agent 50 low moisture-permeable materials, such as a fluorine-type resin, are mentioned.
  • the side sealing member 50z may be formed separately from the adhesive 50. That is, you may form with the resin material comprised from the low moisture-permeable material different from the adhesive agent 50.
  • the electrode pad 6p extends from a TAB (Tape Automated Bonding) substrate 55 located along the outer peripheral side surface of the imaging device 15 ′ and has a midway position of about 90.
  • the tip of the bent inner lead 53 is electrically connected.
  • the imaging device 1 ′ can be electrically connected to an external device via the TAB substrate 55.
  • the imaging device 1 ′ may be electrically connected to an external device using the through wiring 11 as in the first embodiment described above.
  • the configuration of the other imaging device 1 ′ is the same as the configuration of the imaging device 1 of the first embodiment described above.
  • the light receiving unit 3 and the peripheral circuit unit 4 are formed for each image sensor 15 on the first surface 200i of the image sensor wafer 200 made of silicon or the like.
  • the multilayer wiring layer 7 is formed on the first surface 200i.
  • the image sensor wafer 200 is divided in a non-formation region of the multilayer wiring layer 7 other than the end face of the image sensor wafer 200, for example, by dicing, thereby forming a plurality of imaging elements 15 ′. To do.
  • the inner leads 53 are bent, and the TAB substrate 55 is attached to the image pickup device 15. Position along the outer side of '.
  • the surface 40 t of the translucent cover 40 is adhered to the upper surface 7 i of the multilayer wiring layer 7 through the adhesive 50.
  • the adhesive 50 flows and flows into the portion where the insulating layer 5 is removed in FIG.
  • the part of the adhesive 50 that flows into the part where the insulating layer 5 is removed in FIG. 4 becomes the side sealing member 50z, and the extended end 50ze is the first end of the substrate 2. Since the surface 2i is in watertight contact with the exposed region 2v, the outer peripheral side surface 5g is protected by sealing the outer peripheral side surface 5g of the insulating layer 5.
  • the inner lead 53 can be embedded in the imaging device 1 ′ by utilizing the fluidity of the resin material, the inner lead can be firmly fixed.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a modification in which a gap is provided in an adhesive that bonds the multilayer wiring layer and the translucent cover of FIG.
  • the surface 40t of the translucent cover 40 is adhered to the entire upper surface 7i of the multilayer wiring layer 7 with an adhesive.
  • the upper surface 7i of the multilayer wiring layer 7 and the surface 40t of the translucent cover 40 are adhered, and the region 7b overlapping the light receiving part 3 in the multilayer wiring layer 7 and the translucent cover 40 are also referred to as cavities.
  • a gap may be formed. By providing the gap, it is possible to enhance the light condensing effect of the microlens formed on the light receiving portion and improve the sensitivity of the image sensor.
  • the imaging devices shown in the first to second embodiments described above may be provided in a medical capsule endoscope, for example, in addition to being provided in a medical or industrial endoscope, Needless to say, the present invention may be applied not only to an endoscope but also to a mobile phone with a camera and a digital camera.

Abstract

受光部３と周辺回路部４とが第１の面２ｉに形成された基板２と、第１の面２ｉ上に積層された、複数の金属層６と絶縁層５とを有する多層配線層７と、多層配線層７上に位置する透光性カバー１０と、透光性カバー１０における面１０ｔの周部から基板２側に枠状を有して延出された、延出端１０ｚｅが基板２の第１の面２ｉにおける多層配線層７の非形成領域２ｖに水密に当接することにより、多層配線層７の外周側面５ｇを保護する側面封止部材１０ｚと、を具備する。

Description

撮像装置、該撮像装置を備える内視鏡
　本発明は、基板上に複数の金属層と該金属層間を絶縁する絶縁層とを有する多層配線層が積層され、該多層配線層上に透光性カバーが位置する撮像装置、該撮像装置を備える内視鏡に関する。
従来、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が設けられた撮像装置を具備する電子内視鏡や、カメラ付き携帯電話、デジタルカメラ等が周知である。
　また、近年、撮像装置においては、ウエハレベルチップサイズパッケージ（以下、ＷＬ－ＣＳＰと称す）タイプのものが周知である。
　ＷＬ－ＣＳＰを用いて複数の撮像装置のパッケージングを完成させる技術は、以下の製造方法が知られている。先ず、基板の受光部及び周辺回路部上に複数の金属層と該金属層間を絶縁する絶縁層とを有する多層配線層を有する撮像素子が複数形成されたイメージセンサウエハの多層配線層上に透光性カバーガラスウエハをウエハレベルで貼り合せる。次いで、撮像素子毎にイメージセンサウエハを貫通する貫通配線をそれぞれ形成する。その後、各貫通配線におけるイメージセンサウエハの透光性カバーガラスウエハが貼着される面とは反対の面に引き出された部位に他の装置との接続電極を撮像素子毎に形成する。最後に、ダイシング等によって撮像素子毎にそれぞれのチップに分離する製造方法である。
　このようなＷＬ－ＣＳＰによる撮像装置の構成及び製造方法は、例えば日本国第特開２０１０－２１９４０２号公報に開示されている。
　また、従来より、配線層となる複数の金属層に、配線の微細化や信号の高速化を図るため、従来から用いられているＡｌではなく、Ｃｕを用いることにより配線の抵抗を減らす構成が周知である。
　また、近年、さらなる微細化・狭ピッチ化の進展にともない、複数の金属層間に生じる寄生容量による配線遅延を防ぐため、絶縁層に従来から用いられている酸化シリコン系の膜、具体的には、Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ　ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ（ＴＥＯＳ）－ＣＶＤ膜や、Ｓｐｉｎ－Ｏｎ　Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ（ＳＯＤ）膜等に代えて、より比誘電率の低い低誘電率絶縁膜、所謂「Ｌｏｗ－ｋ絶縁膜」と称される膜の採用が進んでいる。
　しかしながら、日本国第特開２０１０－２１９４０２号公報に開示された撮像装置の構成においては、絶縁層の外周側面が露出された構成を有しているため、絶縁層を介して撮像装置内に水分が浸入し、金属層が腐食しやすくなってしまうといった問題があった。
　尚、以上の問題は、絶縁層にＬｏｗ－ｋ絶縁膜を用いる場合において、特に顕著である。Ｌｏｗ－ｋ絶縁膜は、絶縁膜同士の密着性および金属層との密着性が低い材料であったり、多孔質材料であったり空隙部を有する構造であったりするため、絶縁膜を介して水分が浸入しやすい。水分が浸入してしまうと、金属層が腐食しやすくなってしまうばかりか、Ｌｏｗ－ｋ絶縁膜の誘電率が変化してしまったり、Ｌｏｗ－ｋ絶縁膜が剥離してしまったり等の問題が生じやすくなってしまうおそれがあった。
　さらに、Ｌｏｗ－ｋ絶縁膜は、機械的強度が弱いことから、Ｌｏｗ－ｋ絶縁膜が露出されていると、製造・実装工程におけるハンドリングを慎重に行わなければならず、取扱いが煩雑になってしまうといった問題もあった。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、絶縁層の外周側面を保護することにより、絶縁層の損傷を防ぐとともに絶縁層を介した水分の浸入を防止することで耐湿性を向上させることによって、信頼性の高い撮像装置、該撮像装置を具備する内視鏡を提供することを目的とする。
本発明の一態様における撮像装置は、受光部と周辺回路部とが主面に形成された基板と、前記基板の前記主面上に積層された、前記受光部及び周辺回路部と電気的に接続される複数の金属層と該金属層間を絶縁する絶縁層とを有するとともに、前記主面を平面視した際、少なくとも前記受光部及び前記周辺回路部を覆う大きさであって前記基板よりも外形が小さく形成された多層配線層と、前記多層配線層上に位置する、該多層配線層よりも外形が大きく形成されているとともに、前記基板の外形と同じ大きさまたは前記基板の外形よりも小さく形成された透光性カバーと、前記透光性カバーにおける前記多層配線層に対向する面の周部から前記基板側に枠状を有して延出され、延出端が前記基板の前記主面における前記多層配線層の非形成領域に水密に当接することにより、前記多層配線層の外周側面を保護する側面封止部材と、を具備する。
　また、本発明の一態様における内視鏡は、受光部と周辺回路部とが主面に形成された基板と、前記基板の前記主面上に積層された、前記受光部及び周辺回路部と電気的に接続される複数の金属層と該金属層間を絶縁する絶縁層とを有するとともに、前記主面を平面視した際、少なくとも前記受光部及び前記周辺回路部を覆う大きさであって前記基板よりも外形が小さく形成された多層配線層と、前記多層配線層上に位置する、該多層配線層よりも外形が大きく形成されているとともに、前記基板の外形と同じ大きさまたは前記基板の外形よりも小さく形成された透光性カバーと、前記透光性カバーにおける前記多層配線層に対向する面の周部から前記基板側に枠状を有して延出され、延出端が前記基板の前記主面における前記多層配線層の非形成領域に水密に当接することにより、前記多層配線層の外周側面を保護する側面封止部材と、を具備する撮像装置、を備える。
第１実施の形態の撮像装置の構成を概略的に示す平面図 図１中のII－II線に沿う撮像装置の断面図 撮像素子毎に受光部及び周辺回路部が形成されたイメージセンサウエハを示す断面図 図３のイメージセンサウエハの絶縁層において、撮像素子毎に金属層よりも外側の領域を除去した状態を示す断面図 図４のイメージセンサウエハの主面及び多層配線層上に、側面封止部材が一体的に形成された透光性カバーガラスウエハを貼着した状態を示す断面図 図５のイメージセンサウエハに、撮像素子毎に貫通孔を形成した状態を示す断面図 図６のイメージウエハに形成された貫通孔に貫通配線が形成され、貫通配線に裏面電極が電気的に接続された状態を示す断面図 図７のイメージセンサウエハに透光性カバーガラスウエハが貼着されたものが分断され、個々の撮像装置が形成される状態を示す断面図 図２の多層配線層と、透光性カバーとの間に間隙を設けた変形例を示す断面図 第２実施の形態の撮像装置の構成を概略的に示す断面図 図１０の多層配線層と透光性カバーとを接着する接着剤中に、間隙を設けた変形例を示す断面図
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、それぞれの部材の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
（第１実施の形態）
　図１は、本実施の形態の撮像装置の構成を概略的に示す平面図、図２は、図１中のII－II線に沿う撮像装置の断面図である。
　図１、図２に示すように、撮像装置１は、基板２と多層配線層７とから主要部が構成された撮像素子１５を具備している。
　基板２には、主面である第１の面２ｉの略中央に受光部３が形成されているとともに、第１の面２ｉにおいて、該第１の面２ｉを平面視した状態において受光部３を囲む４方の周辺位置に周辺回路部４が形成されている。
尚、周辺回路部４としては、シフトレジスタ、出力アンプ、Ａ／Ｄ変換器及びメモリー回路等が挙げられ、必要に応じて４方のうち２方または３方の周辺位置に形成してもよい。
　また、基板２の第１の面２ｉ上に、多層配線層７が積層されている。図２に示すように、多層配線層７は、受光部３及び周辺回路部４と電気的に接続された複数層からなる金属層６と、該金属層６間を絶縁する絶縁層５とから構成されている。また、多層配線層７は、図１に示すように、第１の面２ｉを平面視した際、少なくとも受光部３及び周辺回路部４を覆う大きさであって、かつ基板２よりも外形が小さい大きさに形成されている。
　尚、金属層６を構成する材料としては、従来から用いられているＡｌの他、配線抵抗がＡｌよりも小さいＣｕ等が挙げられる。
　また、絶縁層５を構成する材料としては、従来から用いられているＳｉＯ２系の膜の他、さらに層間容量を低減させるためには上述したＬｏｗ－ｋ絶縁膜等が用いられる。
このＬｏｗ－ｋ絶縁膜は、比誘電率（ｋ）が３．９以下であり、３．０以下であるのが好ましく、２．７以下であればさらに好ましい。
具体的には、フッ素ドープシリコン酸化膜（ＳｉＯＦ／ＦＳＧ）、炭素ドープシリコン酸化膜（ＳｉＯＣ）、水素含有ポリシロキサン（ＨＳＱ）系、メチル含有ポリシロキサン（ＭＳＱ）系、有機系（ポリイミド系、パリレン系、テフロン（登録商標）系）等を用いたり、多孔質（ポーラス状）材料やエアギャップ（空隙）を有する形態等の絶縁膜を用いたりするのがよい。
　また、多層配線層７の基板２に接する面とは反対側の面（以下、上面と称す）７ｉにおいては、金属層６の一部に対向する絶縁層５が除去されていることにより、金属層６の一部が電極パッド６ｐとして露出されている。尚、電極パッド６ｐは、撮像装置１と外部装置とを電気的に接続する際、用いられる。
　また、基板２において、第１の面２ｉを平面視した際、周辺回路部４の幅方向Ｈの外側の領域、具体的には金属層６と重畳する領域に、基板２を高さ方向Ａに貫通する貫通孔２ｋが形成されている。
　貫通孔２ｋの内周面には、該貫通孔２ｋを介して金属層６と電気的に接続される貫通配線１１が形成されている。尚、貫通配線１１と基板２との間には図示しない絶縁膜が形成され、貫通配線１１と基板２とは電気的に絶縁されている。
貫通配線１１は、基板２の第１の面２ｉとは反対側の第２の面２ｔまで引き出されており、第２の面２ｔまで引き出された部位に、撮像装置１を外部装置と接続するための裏面電極１２が電気的に接続されている。このことにより、本構成においては、電極パッド６ｐは、金属層６及び貫通配線１１を介して裏面電極１２と電気的に接続されている。
　尚、電極パッド６ｐから延出される配線は、貫通孔２ｋを介した貫通配線１１に限らず、電極パッド６ｐに電気的に接続される後述するＴＡＢ基板５５のインナーリード５３（いずれも図１０参照）であっても構わない。
　また、多層配線層７の上面には、該多層配線層７よりも外形が大きく形成されているとともに、基板２の外形と同じ大きさまたは基板２の外形よりも小さく形成された透光性カバー１０が図示しない樹脂材料、例えば接着剤を介して貼着されている。尚、透光性カバーは、無機材料、例えばガラス材料から構成されている。
　さらに、透光性カバー１０における多層配線層７の上面７ｉに対向する面１０ｔの周部に、面１０ｔから基板２側に凸状に延出されるとともに透光性カバー１０よりも外形が小さく形成された枠状の側面封止部材１０ｚが固定されている。
　尚、本実施の形態においては、側面封止部材１０ｚは、透光性カバー１０と一体的に形成されている。この場合、側面封止部材１０ｚは、透光性カバー１０と同じ無機材料であるガラス材料から構成されている。
　しかしながら、側面封止部材１０ｚは、透光性カバー１０に接合される別体であっても構わない。この場合、側面封止部材１０ｚは、水分が透過しない無機材料、例えばシリコン材料から構成されていれば良い。
　側面封止部材１０ｚは、延出端１０ｚｅが、基板２の第１の面２ｉにおける多層配線層７の非形成領域２ｖ、即ち、多層配線層７が基板２よりも外形が小さく形成されていることにより、基板２の第１の面２ｉが露出された領域２ｖに水密的に当接されている。
　尚、延出端１０ｚｅは、非形成領域２ｖに対して、既知の陽極接合により接合されている。勿論、延出端１０ｚｅは、非形成領域２ｖに接着剤を介して接着されていても構わない。
　また、側面封止部材１０ｚの内周面１０ｚｓは、多層配線層７の外周側面、即ち絶縁層５の外周側面５ｇに樹脂材料、例えば接着剤を介して貼着されている。尚、内周面１０ｚｓは、外周側面５ｇに当接及び接着されていなくても構わない。
　側面封止部材１０ｚは、延出端１０ｚｅが非形成領域２ｖに水密的に当接していることにより、外周側面５ｇを封止することで外周側面５ｇが露出されるのを防ぐ、即ち外周側面５ｇを保護することによって、多層配線層７に外部から水分が浸入するのを防ぐ部材である。
　次に、上述した撮像装置１の製造方法について、図３～図８を用いて簡単に説明する。
　図３は、撮像素子毎に受光部及び周辺回路部が形成されたイメージセンサウエハを示す断面図、図４は、図３のイメージセンサウエハの絶縁層において、撮像素子毎に金属層よりも外側の領域を除去した状態を示す断面図である。
　また、図５は、図４のイメージセンサウエハの第１の面及び多層配線層上に、側面封止部材が一体的に形成された透光性カバーガラスウエハを貼着した状態を示す断面図、図６は、図５のイメージセンサウエハに、撮像素子毎に貫通孔を形成した状態を示す断面図である。
　さらに、図７は、図６のイメージウエハに形成された貫通孔に貫通配線が形成され、貫通配線に裏面電極が電気的に接続された状態を示す断面図、図８は、図７のイメージセンサウエハに透光性カバーガラスウエハが貼着されたものが分断され、個々の撮像装置が形成される状態を示す断面図である。
　先ず、図３に示すように、シリコン等から構成されたイメージセンサウエハ２００の第１の面２００ｉに対して、撮像素子１５毎に受光部３と周辺回路部４とをそれぞれ形成した後、第１の面２００ｉ上に、多層配線層７を形成する。
　次いで、図４に示すように、多層配線層７の絶縁層５において、撮像素子１５毎に周辺回路部４、より具体的には金属層６よりも外側の領域を周状に除去する。尚、絶縁層５の除去は、レーザーグルービングや、ダイシングブレードによるハーフカットダイシングや、エッチング等により行われる。
　次いで、無機材料から構成された透光性カバーガラスウエハ１００を用意した後、透光性カバーガラスウエハ１００をエッチングする。このことにより、多層配線層７上に透光性カバーガラスウエハ１００を貼着した際、図４において絶縁層５が除去された部位に嵌入し、絶縁層５が除去されることによりイメージセンサウエハ２００の第１の面２００ｉにおいて露出された部位２００ｖに当接されるとともに撮像素子１５毎に絶縁層５の外周側面５ｇを保護する枠状の側面封止部材１００ｚを形成する。
　尚、側面封止部材１００ｚを透光性カバーガラスウエハ１００とは別体に形成する場合は、例えば透光性カバーガラスウエハ１００に無機材料から構成されたシリコンウエハを貼着し、該シリコンウエハをパターニングすることによって、シリコンから構成された側面封止部材１００ｚを形成しても良い。
　次いで、図５に示すように、透光性カバーガラスウエハ１００を、多層配線層７上に貼着するとともに、側面封止部材１００ｚを、図４において絶縁層５が除去された部位に嵌入し、側面封止部材１００ｚの延出端１００ｚｅを第１の面２００ｉの部位２００ｖに水密的に当接させるとともに、既知の陽極接合により部位２００ｖに接合する。この接合と同時に、側面封止部材１００ｚの内周面１００ｚｓも、絶縁層５の外周側面５ｇに接着剤を介して貼着する。
　尚、上述したように、側面封止部材１００ｚが、透光性カバーガラスウエハ１００と別体の場合は、延出端１００ｚｅは、部位２００ｖに対して接着剤により貼着する。
　その後、図６に示すように、イメージセンサウエハ２００において、撮像素子１５毎に、第１の面２００ｉを平面視した際、周辺回路部４の幅方向Ｈの外側の領域、具体的には金属層６と重畳する領域に、イメージセンサウエハ２００を高さ方向Ａに貫通する貫通孔２００ｋを形成する。
　次いで、図７に示すように、貫通孔２００ｋ及びイメージセンサウエハ２００の第２の面２００ｔに貫通配線１１を形成し、第２の面２００ｔに位置する貫通配線１１の部位に、金属層６、貫通配線１１を介して電極パッド６ｐと電気的に接続される裏面電極１２を形成する。尚、貫通配線１１と基板２との間には図示しない絶縁膜が形成され、貫通配線１１と基板２とは電気的に絶縁されている。
　最後に、例えばダイシングにより図７の構造体を、イメージセンサウエハ２００及び透光性カバーガラスウエハ１００の端面以外における側面封止部材１００ｚが形成された位置で分割することにより、図８に示すように、複数の撮像装置１が形成される。
　このように、本実施の形態においては、多層配線層７が基板２よりも外形が小さく形成されており、このことにより基板２の第１の面２ｉに形成された多層配線層７の非形成領域２ｖに、側面封止部材１０ｚの延出端１０ｚｅが水密的に当接されることにより、基板２の多層配線層７における絶縁層５の外周側面５ｇは、水分が透過しない無機材料から構成された側面封止部材１０ｚによって封止されて保護されていると示した。
　このことによれば、絶縁層５の外周側面５ｇは、水分が透過しない無機材料から構成された側面封止部材１０ｚによって保護されていることから、絶縁層５が外部に露出されてしまうことが無いため、製造工程において取り扱いが容易になる他、内部に外部から水分が浸入してしまうことがないため金属層６の腐食を防ぐことができる。
　尚、以上の効果は、絶縁層５がＬｏｗ－ｋ絶縁膜から構成されている場合において特に有効であり、絶縁層５の剥離や絶縁層５の誘電率の変化をより効果的に防ぐことができる。
　以上から、絶縁層５の外周側面５ｇを保護することにより、絶縁層５の損傷を防ぐとともに絶縁層５を介した水分の浸入を防止することによって耐湿性を向上させることにより信頼性の高い撮像装置１、内視鏡を提供することができる。
　尚、以下、変形例を、図９を用いて示す。図９は、図２の多層配線層と、透光性カバーとの間に間隙を設けた変形例を示す断面図である。
　上述した本実施の形態においては、透光性カバー１０の面１０ｔは、多層配線層７の上面７ｉに接着されていると示した。
　これに限らず、図９に示すように、側面封止部材１０ｚの高さ方向Ａの高さを、多層配線層７よりも高くすることにより、多層配線層７の上面７ｉと透光性カバー１０の面１０ｔとの間にキャビティとも呼ばれる間隙が形成されていても構わない。間隙を設けることにより、受光部上に形成されたマイクロレンズの集光効果を高め、撮像素子の感度を向上させることができる。
（第２実施の形態）
　図１０は、本実施の形態の撮像装置の構成を概略的に示す断面図である。
　この第２実施の形態の撮像装置の構成は、上述した図２に示した第１実施の形態の撮像装置と比して、側面封止部材が樹脂材料から構成されている点が異なる。
　よって、これらの相違点のみを説明し、第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。
　図１０に示すように、本実施の形態の撮像装置１’においては、側面封止部材５０ｚは、多層配線層７の上面７ｉ全面に対し、透光性カバー４０の面４０ｔを接着する樹脂材料から構成された接着剤５０と同一材料から構成されている。
　側面封止部材５０ｚは、上述した側面封止部材１０ｚと同様に、基板２の第１の面２ｉにおける多層配線層７の非形成領域２ｖ、即ち、多層配線層７が基板２よりも外形が小さく形成されている。このことにより、延出端５０ｚｅが、基板２の第１の面２ｉが露出された領域２ｖに水密的に当接されていることにより、絶縁層５の外周側面５ｇを封止することによって、外周側面５ｇが露出されるのを防ぐ、即ち外周側面５ｇを保護することにより、多層配線層７に外部から水分が浸入するのを防ぐ部材を構成している。
　尚、接着剤５０を構成する樹脂としては、フッ素系樹脂等の低透湿性材料が挙げられる。また、側面封止部材５０ｚは、接着剤５０と別体に形成されていても構わない。即ち、接着剤５０とは異なる低透湿性材料から構成された樹脂材料によって形成されていても構わない。
　また、本実施の形態の撮像素子１５’においては、電極パッド６ｐには、撮像素子１５’の外周側面に沿って位置するＴＡＢ（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）基板５５から延出するとともに中途位置が略９０°折り曲げられたインナーリード５３の先端が電気的に接続されている。このことにより、ＴＡＢ基板５５を介して撮像装置１’は外部装置と電気的に接続自在となっている。
　尚、本実施の形態においても、上述した第１実施形態のように、貫通配線１１を用いて撮像装置１’を外部装置と電気的に接続する構成を有していても構わない。
　尚、その他の撮像装置１’の構成は、上述した第１実施の形態の撮像装置１の構成と同じである。
　次に、上述した撮像装置１’の製造方法について簡単に説明する。
　先ず、上述した図３に示すように、シリコン等から構成されたイメージセンサウエハ２００の第１の面２００ｉに対して、撮像素子１５毎に受光部３と周辺回路部４とをそれぞれ形成した後、第１の面２００ｉ上に、多層配線層７を形成する。
　次いで、上述した図４に示すように、多層配線層７の絶縁層５において、撮像素子１５毎に金属層６よりも外側の領域を周状に除去する。
　その後、本実施の形態においては、イメージセンサウエハ２００を、該イメージセンサウエハ２００の端面以外における多層配線層７の非形成領域において、例えばダイシングによって分割することにより、複数の撮像素子１５’を形成する。
　次いで、各撮像素子１５’の電極パッド６ｐに、ＴＡＢ基板５５から延出されたインナーリード５３の先端を電気的にそれぞれ接続した後、インナーリード５３を折り曲げて、ＴＡＢ基板５５を、撮像素子１５’の外周側面に沿って位置させる。
　その後、接着剤５０を介して、多層配線層７の上面７ｉに透光性カバー４０の面４０ｔを貼着する。
　この際、接着剤５０は流動し、図４において絶縁層５が除去された部位に流れ込む。最後に、接着剤５０を硬化させると、図４において絶縁層５が除去された部位に流れ込んだ接着剤５０の部位が側面封止部材５０ｚとなり、延出端５０ｚｅが、基板２の第１の面２ｉが露出された領域２ｖに水密的に当接されていることにより、絶縁層５の外周側面５ｇを封止することによって外周側面５ｇが保護される。
　このように、側面封止部材５０ｚに対し、多層配線層７の上面に透光性カバー４０の面４０ｔを貼着する接着剤５０や、接着剤５０とは異なる樹脂材料を用いたとしても、上述した第１実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　さらには、樹脂材料の流動性を利用して、インナーリード５３を撮像装置１’に埋め込むことができることから、インナーリードを強固に固定することができる。
　尚、以下、変形例を、図１１を用いて示す。図１１は、図１０の多層配線層と透光性カバーとを接着する接着剤中に、間隙を設けた変形例を示す断面図である。
　上述した本実施の形態においては、多層配線層７の上面７ｉ全面に透光性カバー４０の面４０ｔが接着剤を介して貼着されていると示した。
　これに限らず、図１１に示すように、多層配線層７の上面７ｉにおいて、少なくとも一部、具体的には、受光部３との非重畳領域７ａのみに塗布された接着剤５０を介して、多層配線層７の上面７ｉと透光性カバー４０の面４０ｔとが貼着され、多層配線層７における受光部３と重畳する領域７ｂと透光性カバー４０との間に、キャビティとも呼ばれる間隙が形成されていても構わない。間隙を設けることにより、受光部上に形成されたマイクロレンズの集光効果を高め、撮像素子の感度を向上させることができる。
　尚、上述した第１～第２実施の形態に示した撮像装置は、例えば医療用または工業用の内視鏡に設けられる他、医療用のカプセル内視鏡に設けられていても構わないし、内視鏡に限らず、カメラ付き携帯電話や、デジタルカメラに適用しても良いことは云うまでもない。

　本出願は、２０１２年９月２４日に日本国に出願された特願２０１２－２０９８１７号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものである。

Claims (10)

  1. 受光部と周辺回路部とが主面に形成された基板と、
    　前記基板の前記主面上に積層された、前記受光部及び周辺回路部と電気的に接続される複数の金属層と該金属層間を絶縁する絶縁層とを有するとともに、前記主面を平面視した際、少なくとも前記受光部及び前記周辺回路部を覆う大きさであって前記基板よりも外形が小さく形成された多層配線層と、
    　前記多層配線層上に位置する、該多層配線層よりも外形が大きく形成されているとともに、前記基板の外形と同じ大きさまたは前記基板の外形よりも小さく形成された透光性カバーと、
    　前記透光性カバーにおける前記多層配線層に対向する面の周部から前記基板側に枠状を有して延出され、延出端が前記基板の前記主面における前記多層配線層の非形成領域に水密に当接することにより、前記多層配線層の外周側面を保護する側面封止部材と、
    　を具備することを特徴とする撮像装置。
  2. 　前記透光性カバーは、前記多層配線層上の少なくとも一部に塗布された接着剤を介して前記多層配線層上に貼着されているか、前記多層配線層上から離間して位置しているかのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  3. 　前記側面封止部材は、無機材料から構成されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
  4. 　前記透光性カバーは、前記無機材料から構成されており、
    　前記側面封止部材は、前記透光性カバーと一体的に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
  5. 　前記側面封止部材は、樹脂材料から構成されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
  6. 　前記透光性カバーは、前記樹脂材料から構成された前記接着剤を介して前記多層配線層上に貼着されており、
    　前記側面封止部材は、前記接着剤と同一材料から構成されていることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
  7. 　前記透光性カバーは、前記多層配線層から離間して位置しており、
    　前記多層配線層と前記透光性カバーとの間に、間隙が形成されていることを特徴とする請求項２～４のいずれか１項に記載の撮像装置。
  8. 　前記接着剤が前記多層配線層上において、前記受光部との非重畳領域に塗布されていることによって前記透光性カバーが前記多層配線層上に貼着されており、
    　前記多層配線層における前記受光部と重畳する領域と前記透光性カバーとの間に、間隙が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
  9. 　前記絶縁層は、Ｌｏｗ－ｋ絶縁膜から構成されていることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の撮像装置。
  10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載の撮像装置を備える内視鏡。
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