JP2003116066A - 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法Info
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Abstract
配列した撮像エリア14を表面に有し、この表面に、半
導体基板10と平面視において同一形状、同一サイズの
透明板6が張り合わされている。撮像エリア周囲辺部の
半導体基板表面にはボンディングパッド16が形成さ
れ、半導体基板10には、ボンディングパッド16の下
面から半導体基板10の裏面24に至るスルーホール2
6が形成されている。スルーホール26の内面には絶縁
膜28が被着され、半導体基板10の裏面24には絶縁
膜30が被着されている。スルーホール26には導電材
料38が充填され、ボンディングパッド16と、裏面2
4に張り合わされたフレキシブル回路基板8の銅配線3
4とが電気的に接続されている。
Description
その製造方法に関し、特に固体撮像装置の小型化、低コ
スト化の技術に関するものである。
面図である。図6に示したように、従来の固体撮像装置
102は、パッケージ104の凹部106内に、光セン
サーなどを半導体基板上に配列して成る固体撮像素子1
08を、その受光面110を上に向け収容して構成され
ている。固体撮像素子表面の周辺部には複数のボンディ
ングパッド112が配列され、これらボンディングパッ
ド112と、パッケージ104の端子電極114とはボ
ンディングワイヤー116により接続されている。端子
電極114はパッケージ104を貫通する外部端子11
8の一端に接続され、外部端子118の他端はパッケー
ジ104の裏面よりパッケージ104の外部に突出して
いる。
子108を保護して信頼性を確保すべく透明板120が
配置され、透明板120は、凹部106の上部に接着固
定されてパッケージ104の凹部106内を気密に保っ
ている。
造では、固体撮像素子108(半導体基板)をパッケー
ジ104内に収容するので、全体のサイズはかならず固
体撮像素子108より大きくなる。また、外部端子11
8がパッケージ104の裏面から突出しているので、外
部端子118も含めたパッケージ104の厚みも厚くな
る。さらに、上述のような構造では、パッケージングの
ために、固体撮像素子108を1つ1つパッケージ10
4に収容し、固体撮像素子108のボンディングパッド
112とパッケージ104の端子電極114とをボンデ
ィングワイヤー116により接続するという作業が必要
であり、製造効率が悪く、コスト削減を阻む1つの要因
となっている。
るいはPDA(PersonalDigital As
sistants)装置では、その小型化、ならびに低
コスト化は常に重要な課題であり、したがって、主要な
構成要素として、これらの機器に組み込まれる固体撮像
装置102に対して、その小型化および低コスト化が強
く望まれている。
なされたもので、その目的は、小型、薄型で、かつ低コ
ストの固体撮像装置、および同固体撮像装置の製造方法
を提供することにある。
するため、複数の光センサーおよびボンディングパッド
が表面に形成された半導体基板を含む固体撮像装置であ
って、板面を前記光センサーに対向させて前記半導体基
板の表面に固定された透明板と、前記ボンディングパッ
ドの下面から前記半導体基板の裏面に至るスルーホール
と、前記スルーホールの内面を覆う第1の絶縁膜と、前
記半導体基板の裏面における少なくとも前記スルーホー
ルの開口箇所を囲んで被着された第2の絶縁膜と、前記
スルーホールに充填され前記ボンディングパッドの下面
に電気的に接続するとともに前記スルーホールの前記開
口より露出する導電材料とを備えたことを特徴とする。
ボンディングパッドが表面に形成された半導体基板を含
む固体撮像装置を製造する方法であって、前記固体撮像
装置の半導体基板部分が複数形成された半導体ウェハー
の表面に、板面を前記表面に対向させて前記半導体ウェ
ハーと同等の大きさの透明板を接着し、前記透明板が接
着された前記半導体ウェハーの裏面を研削して前記半導
体ウェハーの厚みを減少させ、前記半導体ウェハーの裏
面から前記ボンディングパッドの下面に至るスルーホー
ルを形成し、前記スルーホールの内面に第1の絶縁膜を
被着させ、前記半導体ウェハーの裏面における少なくと
も前記スルーホールの開口箇所を囲んで第2の絶縁膜を
被着させ、前記半導体ウェハーを前記透明板とともに固
体撮像装置ごとに切断することを特徴とする。
方法により製造した固体撮像装置は、光センサーが配列
された半導体基板の表面に、透明板を張り合わせた構造
であるから、従来のようにパッケージ内に半導体基板を
収容する場合と異なり、平面視におけるサイズは、半導
体基板のサイズそのものとでき、また、厚みも、透明板
と半導体基板の厚みを加えたものとなる。したがって、
本発明により固体撮像装置を大幅に小型化、薄型化する
ことが可能となる。さらに、固体撮像装置の裏面にたと
えばフレキシブル回路基板を張り合わせ、半導体基板上
のボンディングパッドと、フレキシブル回路基板上の配
線とはスルーホールに充填した上記導電材料により接続
する構成とできるので、外部回路も含めて薄型化を実現
できる。
ごとにパッケージに半導体基板を収容しパッケージと半
導体基板とをボンディングワイヤーによって接続すると
いった工程は不要となり、半導体ウェハーの状態で透明
板を張り合わせ、加工することにより、多数の固体撮像
装置を一括して作製できるので、製造コストは大幅に低
下する。
て図面を参照して説明する。図1の(A)は本発明の実
施の形態例としての固体撮像装置を示す断面側面図、
(B)は(A)におけるB部の部分拡大断面側面図であ
る。また、図2は実施の形態例の平面図、図3は図2に
おいて下方から見た場合の側面図、図4は図2において
右側から見た場合の側面図、図5は実施の形態例の背面
図である。なお、図1は図2に示したAA’線に沿った
断面を示している。
態例の固体撮像装置2は、固体撮像素子4、透明板6、
フレキシブル回路基板8により構成されている。固体撮
像素子4は、半導体基板10の表面12における中央部
の矩形領域である撮像エリア14に多数の光センサーを
配列して成り、半導体基板表面の辺部には複数のボンデ
ィングパッド16が形成されている。半導体基板10の
厚みはたとえば100μm以下であり、また透明板6の
材料には石英ガラスなどを用いることができる。固体撮
像素子4および透明板6は平面視において、ともに矩形
であり同一形状、同一寸法に形成され、透明板6は半導
体基板10の表面12に、板面を対向させ位置合わせし
た状態で固着されている。透明板6の、半導体基板10
と反対側の稜線部18は、図3、図4などに示したよう
に、面取りされている。
したように、封止剤20により相互に接着されている。
封止剤20は、半導体基板10および透明板6の周辺部
に、撮像エリア14全体を囲んで延在している。これに
より、半導体基板10および透明板6の中央部の、半導
体基板10の表面12と透明板6の下面との間には、封
止剤20の厚みに相当する隙間が形成され、この隙間空
間22は気密となっている。
ド16ごとにボンディングパッド16の下面から半導体
基板10の裏面24に至るスルーホール26が形成され
ている。スルーホール26の径はボンディングパッド1
6の径より小さく、スルーホール26の内面には絶縁膜
28が被着されている。また、半導体基板10の裏面2
4には、スルーホール26の開口箇所を除いて、裏面2
4全体に絶縁膜30が、たとえば数μmの厚さで被着さ
れている。絶縁膜28、30の材料としてはたとえばポ
リイミドを用いることができる。
2によりフレキシブル回路基板8が、その板面を半導体
基板10の裏面24に対向させて接着されている。フレ
キシブル回路基板8の表面には固体撮像装置2の外部リ
ード配線とする銅配線34が形成されており、フレキシ
ブル回路基板8は銅配線34が外側となるようにして半
導体基板10に接着されている。また、フレキシブル回
路基板8上の、スルーホール26に対応する箇所には、
銅配線34に接続するランド36(図5)が形成されて
いる。各ランド36の箇所には、スルーホール26より
径の大きいスルーホールが形成され、上記接着剤32の
対応箇所にもほぼ同径の開口が形成されている。
6およびフレキシブル回路基板8のスルーホールには、
ランド36上に突出する導電材料38が充填され、この
導電材料38を通じて半導体基板10のボンディングパ
ッド16とフレキシブル回路基板8のランド36、した
がって銅配線34とが電気的に接続されている。導電材
料38は具体的には導電ペーストを硬化させたものとす
ることができる。フレキシブル回路基板8は、横長に形
成され、一端部は半導体基板10の側方に延出してい
る。
置2は、光センサーが配列された半導体基板10の表面
12に、透明板6を張り合わせた構造であるため、従来
のようにパッケージ内に半導体基板を収容する場合と異
なり、平面視におけるサイズは、半導体基板10のサイ
ズそのものとなり、また、厚みも、透明板6と半導体基
板10の厚みを加えたものとなる。したがって、固体撮
像装置2を大幅に小型化、薄型化することが可能とな
る。さらに、固体撮像装置2の裏面24にフレキシブル
回路基板8を張り合わせ、半導体基板10上のボンディ
ングパッド16と、フレキシブル回路基板8上の配線と
はスルーホール26に充填した導電材料38により接続
する構成であるから、外部回路(フレキシブル回路基板
8)を含めて薄型化を実現できる。
ルカメラなどの機器では、固体撮像装置2の前方にかな
らず光学レンズが配置されるので、機器は厚形になりが
ちである。したがって、上述のように固体撮像装置2を
薄型化できることは、機器の薄型化に非常に有利であ
る。また、本実施の形態例では透明板6の稜線部18が
面取りされているので、固体撮像装置2を機器に組み込
む際に、透明板6がレンズブロックなどに当たるなどし
た際に、透明板6が欠けてしまうことを防止できる。
どに組み込む際には、たとえば透明板6の側面に設定し
た基準面40、42、44を基準とすることで精度良く
位置決めして機器に取り付けることができる。基準面4
0、42は、図3に示したように、同一の側面46に相
互に間隔をおいて設定され、基準面44は、図4に示し
たように、側面46に直交する他の側面48に設定され
ている。このように透明板6の側面を基準としても、透
明板6の側面と半導体基板10の側面との位置ずれは無
いので、高精度で半導体基板10を位置決めすることが
できる。そして、半導体基板10の側面と撮像エリア1
4との位置関係の精度は、ウェハーを切断して個々の固
体撮像装置2を得る際の切断精度により決まり、これは
10μm以下とできる。したがって、10μm以下のわ
ずかな誤差で、撮像エリア14を機器に対して位置決め
できることになる。また、高精度の位置決めを容易に行
えるので、固体撮像装置2の機器への取り付けに要する
時間を短縮することができる。
説明する方法によってきわめて低コストで作製すること
ができる。本発明の固体撮像装置2の製造方法の一例に
ついて、図1から図5を適宜、参照して説明する。ま
ず、固体撮像装置の半導体基板部分が複数形成された半
導体ウェハーの表面に半導体ウェハーと同等の大きさの
透明板を封止剤20(接着剤)により接着する。この接
着では、封止剤20を、半導体ウェハー上の各固体撮像
装置において撮像エリア14を囲む状態で半導体ウェハ
ーまたは透明板に塗布し、半導体ウェハーおよび透明板
を張り合わせる。封止剤20は加熱または紫外光の照射
により硬化させる。
の裏面を研削して半導体ウェハーの厚みを、たとえば1
00μm以下に減少させる。つづいて、半導体ウェハー
の裏面からボンディングパッド16の下面に至るスルー
ホール26を形成する。これには、レーザー加工や、フ
ォトリソグラフィーなどの加工技術を用いることができ
る。その後、スルーホール26の内面に、ポリイミドな
どによる絶縁膜28を被着させ、また、半導体ウェハー
の裏面24にスルーホール26の開口箇所を除いて絶縁
膜30を被着させる。絶縁膜30はたとえばポリイミド
テープを用いて形成することができる。
に固体撮像装置ごとに切断して個々の固体撮像装置を得
る。このとき、切断に先だって透明板の表面に、横断面
がV字形の溝を形成し、この溝に沿って半導体ウェハー
および透明板を切断すれば、透明板の稜線面取りが行わ
れた固体撮像装置を得ることができる。その後、たとえ
ばフレキシブル回路基板8を裏面24に張り合わせて、
スルーホール26にたとえば導電性ペーストを充填し、
加熱して硬化させ、半導体基板10のボンディングパッ
ド16とフレキシブル回路基板8の銅配線34とを接続
する。
個々の固体撮像装置ごとにパッケージに半導体基板を収
容し、パッケージと半導体基板とをボンディングワイヤ
ーによって接続するといった工程は不要となり、そし
て、半導体ウェハーの状態で透明板を張り合わせ、加工
することにより、多数の固体撮像装置を一括して作製で
きるので、製造コストは大幅に低下する。
4にフレキシブル回路基板8を張り合わせるとしたが、
フレキシブル回路基板8は使用せず、半導体基板10の
裏面24に絶縁処理を施した後、スルーホール26の開
口部にバンプなどを形成する構造とすることも有効であ
る。
置および本発明の製造方法により製造した固体撮像装置
は、光センサーが配列された半導体基板の表面に、透明
板を張り合わせた構造であるから、従来のようにパッケ
ージ内に半導体基板を収容する場合と異なり、平面視に
おけるサイズは、半導体基板のサイズそのものとでき、
また、厚みも、透明板と半導体基板の厚みを加えたもの
となる。したがって、本発明により固体撮像装置を大幅
に小型化、薄型化することが可能となる。さらに、固体
撮像装置の裏面にたとえばフレキシブル回路基板を張り
合わせ、半導体基板上のボンディングパッドと、フレキ
シブル回路基板上の配線とはスルーホールに充填した上
記導電材料により接続する構成とできるので、外部回路
も含めて薄型化を実現できる。
ごとにパッケージに半導体基板を収容しパッケージと半
導体基板とをボンディングワイヤーによって接続すると
いった工程は不要となり、半導体ウェハーの状態で透明
板を張り合わせ、加工することにより、多数の固体撮像
装置を一括して作製できるので、製造コストは大幅に低
下する。
像装置を示す断面側面図、(B)は(A)におけるB部
の部分拡大断面側面図である。
る。
の側面図である。
の側面図である。
素子、6、120……透明板、8……フレキシブル回路
基板、10……半導体基板、16、112……ボンディ
ングパッド、18……稜線部、20……封止剤、26…
…スルーホール、28、30……絶縁膜、38……導電
材料、104……パッケージ、116……ボンディング
ワイヤー。
Claims (10)
- 【請求項1】 複数の光センサーおよびボンディングパ
ッドが表面に形成された半導体基板を含む固体撮像装置
であって、 板面を前記光センサーに対向させて前記半導体基板の表
面に固定された透明板と、 前記ボンディングパッドの下面から前記半導体基板の裏
面に至るスルーホールと、 前記スルーホールの内面を覆う第1の絶縁膜と、 前記半導体基板の裏面における少なくとも前記スルーホ
ールの開口箇所を囲んで被着された第2の絶縁膜と、 前記スルーホールに充填され前記ボンディングパッドの
下面に電気的に接続するとともに前記スルーホールの前
記開口より露出する導電材料とを備えたことを特徴とす
る固体撮像装置。 - 【請求項2】 前記透明板は平面視において前記半導体
基板と同一形状、同一サイズに形成されていることを特
徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 【請求項3】 前記透明板は前記半導体基板の表面との
間に介在する封止剤により前記半導体基板に固定され、
前記封止剤は、前記半導体基板表面の周辺部に少なくと
も前記光センサーの配列箇所の全体を囲んで延在し、前
記透明板および前記半導体基板により挟まれ前記封止剤
により囲まれた隙間空間は気密に形成されていることを
特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 【請求項4】 前記導電材料は硬化した導電ペーストで
あることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 【請求項5】 板面を前記半導体基板の裏面に対向させ
て同裏面に固定されたフレキシブル回路基板を備え、前
記フレキシブル回路基板に形成された配線は前記スルー
ホールの開口より露出した前記導電材料に電気的に接続
されていることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装
置。 - 【請求項6】 複数の光センサーおよびボンディングパ
ッドが表面に形成された半導体基板を含む固体撮像装置
を製造する方法であって、 前記固体撮像装置の半導体基板部分が複数形成された半
導体ウェハーの表面に、板面を前記表面に対向させて前
記半導体ウェハーと同等の大きさの透明板を接着し、 前記透明板が接着された前記半導体ウェハーの裏面を研
削して前記半導体ウェハーの厚みを減少させ、 前記半導体ウェハーの裏面から前記ボンディングパッド
の下面に至るスルーホールを形成し、 前記スルーホールの内面に第1の絶縁膜を被着させ、 前記半導体ウェハーの裏面における少なくとも前記スル
ーホールの開口箇所を囲んで第2の絶縁膜を被着させ、 前記半導体ウェハーを前記透明板とともに固体撮像装置
ごとに切断することを特徴とする固体撮像装置の製造方
法。 - 【請求項7】 前記ボンディングパッドの下面に電気的
に接続するとともに前記スルーホールの前記開口より露
出する導電材料を前記スルーホールに充填することを特
徴とする請求項1記載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記半導体ウェハーの切断に先立ち、前
記透明板の表面に横断面がV字形の溝を形成し、この溝
に沿って前記半導体ウェハーおよび前記透明板を切断す
ることを特徴とする請求項6記載の固体撮像装置の製造
方法。 - 【請求項9】 前記透明板は前記半導体ウェハーの表面
との間に介在する封止剤により前記半導体ウェハーに接
着し、前記封止剤は、各固体撮像装置ごとの前記光セン
サーの配列箇所の全体を囲んで塗布し、前記透明板およ
び前記半導体ウェハーにより挟まれ前記封止剤により囲
まれた隙間空間は気密に形成することを特徴とする請求
項6記載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項10】 前記導電材料として導電ペーストを用
い、同導電ペーストは前記スルーホールに充填した後、
熱により硬化させることを特徴とする請求項7記載の固
体撮像装置の製造方法。
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