JP4271904B2

JP4271904B2 - Method for manufacturing solid-state imaging device

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Publication number: JP4271904B2
Application number: JP2002183071A
Authority: JP
Inventors: 弘前田; 和弘西田; 能久根岸; 俊一保坂
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2022-06-24
Also published as: JP2004031498A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置の製造方法にかかり、特にチップ上にマイクロレンズを一体化したチップサイズパッケージ（CSP）タイプの固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
CCD（Charge Coupled Device）を含む固体撮像素子は、携帯電話やデジタルカメラなどへの適用の必要性から小型化への要求が高まっている。
そのひとつとして、半導体チップの受光エリアにマイクロレンズを設けた固体撮像装置が提案されている。このような中で、例えば、受光エリアにマイクロレンズを設けた固体撮像装置を、固体撮像装置の受光エリアとマイクロレンズとの間に気密封止部をもつように一体的に実装することにより、小型化をはかるようにした固体撮像装置が提案されている（特開平７−２０２１５２号公報）。
【０００３】
かかる構成によれば、実装面積の低減をはかることができ、また、気密封止部の表面に、フィルタ、レンズ、プリズムなどの光学部品を接着することが可能となり、マイクロレンズの集光能力の低下を招くことなく、実装サイズの小型化を図ることが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような固体撮像装置の実装に際しては、信号の外部への取り出しに際して、固体撮像装置を実装する支持基板上に搭載し、ボンディングなどの方法により電気的接続を図るとともに封止を行う必要がある。このように、工数が多いことから、実装に多大な時間を要するという問題があった。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、製造が容易でかつ信頼性の高い固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明では、半導体基板表面に複数の固体撮像素子を形成する工程と、前記固体撮像素子の各受光領域に対向して空隙をもつように、前記半導体基板表面に透光性部材を接合する工程と、前記接合する工程の前または後に、前記半導体基板上の各固体撮像素子を分離する分離領域およびその周辺部に、前記半導体基板を貫通し内壁を絶縁化された貫通溝を形成する工程と、前記接合する工程で得られた接合体の、前記内壁を絶縁化された貫通溝の内壁を導体化する工程と、前記導体化する工程で得られた接合体を、各固体撮像素子の側壁に、前記内壁を導体化された貫通溝の一部で構成された配線部を残すように、前記分離領域で、固体撮像素子ごとに分離する工程とを含むことを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、側面への配線パターンの形成が、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、あるいは一体化前に、貫通溝を形成し、この貫通溝内に導体層を形成した後、固体撮像素子ごとに分離するに際し、この導体層を含む領域で分断することにより、分断面に配線層を露呈させるようにしたもので、極めて容易にかつ高精度の側壁への配線層の形成が可能となる。この配線は基本的に直線の組み合わせで構成され、表面または裏面で水平方向の接続を行うようにすればよい。また、貫通孔を複数層形成し、各領域で絶縁層を介在させるようにすれば、側面で多層構造の配線を形成することも可能である。
【０００７】
また、本発明の方法は、半導体基板表面に複数の固体撮像素子を形成する工程と、前記固体撮像素子の各受光領域に対向して空隙をもつように、前記半導体基板表面に、透光性部材を接合する工程と、前記接合する工程の前または後に、前記各固体撮像素子を分離する分離領域およびその周辺部に形成され前記透光性部材を貫通する貫通溝の内壁を導体化する工程と前記接合工程で得られた接合体を、各固体撮像素子の側壁に、前記内壁を導体化された貫通溝の一部で構成された配線部を残すように、前記分離領域で、固体撮像素子ごとに分離する工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、透光性基板の側面への配線パターンの形成が、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、あるいは一体化前に、貫通溝を形成し、この貫通溝内に導体層を形成した後、固体撮像素子ごとに分離するに際し、この導体層を含む領域で分断することにより、分断面に配線層を露呈させるようにしたもので、極めて容易にかつ高精度の側壁への配線層の形成が可能となる。この配線は基本的に直線の組み合わせで構成され、表面または裏面で水平方向の接続を行うようにすればよい。また、貫通孔を複数層形成し、各領域で絶縁層を介在させるようにすれば、側面で多層構造の配線を形成することも可能である。
【０００９】
望ましくは、前記内壁を導体化された貫通溝を形成する工程は、貫通溝を形成する工程と、前記貫通溝の内壁を覆うように絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜の内側に導電体膜を形成する工程とを含むこと特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、絶縁膜を介して配線層が形成されるため、極めて容易に形成することが可能となる。
【００１１】
また望ましくは、前記透光性部材を接合する工程は、前記固体撮像素子の形成領域に対応して凹部を有する透光性基板を用意し、前記透光性基板を前記半導体基板表面に接合するようにしている。
【００１２】
かかる構成によれば、透光性基板に凹部を形成しておくのみで、容易に各受光領域に対向して空隙をもつように、凹部を形成することができるため、部品点数も少なく、製造が容易である。
【００１３】
望ましくは、前記接合する工程に先立ち、前記受光領域を囲むように前記半導体基板表面を選択的に除去することにより突出部を形成する工程を含み、前記突出部によって前記受光領域と前記透光性部材との間に空隙が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、あらかじめ半導体基板表面に形成しておいた突出部（スペーサ）をはさんで実装するのみで容易に作業性よく信頼性の高い固体撮像装置を提供することが可能となる。
【００１５】
また、前記接合する工程は、前記受光領域を囲むように配設されたスペーサを介して、前記半導体基板と前記透光性部材との間に空隙が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、スペーサをはさむだけで容易に信頼性の高い固体撮像装置を提供することが可能となる。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつ説明する。
【００１７】
（第1の実施の形態）
この固体撮像装置は、図１（ａ）に断面図、図１（ｂ）に要部拡大断面図を示すように、固体撮像素子１０２の形成された半導体基板としてのシリコン基板１０１からなる固体撮像素子基板１００表面に、このシリコン基板１０１の受光領域に相当して空隙Cをもつようにスペーサ２０３Ｓを介して透光性部材としてのガラス基板２０１が接合されるとともに、このシリコン基板１０１の側壁に形成された配線パターン１１８によって固体撮像素子基板１００の側面に取り出してなるものである。
必要に応じて、側面でそのまま外部と接続することも可能であり、また固体撮像素子基板１００裏面に形成された外部取り出し端子としての、パッド１１３およびバンプ１１４を形成し、このバンプ１１４を介して、外部接続がなされるようになっている。ここでは、図４（ｄ）に示すように異方性導電膜１１５を介して周辺回路基板９０１に接続されている。ここでスペーサ２０３Ｓは、１０〜５００μｍ、好ましくは８０〜１２０μｍの高さとする。なお、この接続方法としては、これ以外に超音波を用いた拡散接合、半田接合、熱圧着による共晶接合も有効である。
【００１８】
ここでこの固体撮像素子基板１００は、図１（ｂ）に要部拡大断面図を示すように、表面に、固体撮像素子が配列されるとともに、ＲＧＢカラーフィルタ４６およびマイクロレンズ５０が形成されたシリコン基板１０１で構成されている。なおここでは、スルーホールＨはこの断面には現れていないが、電荷転送電極３２に接続されるように形成されている。
【００１９】
この固体撮像素子１００は、ｎ型のシリコン基板１０１ａ表面に形成されたｐウェル１０１ｂ内に、チャンネルストッパ２８を形成し、このチャネルストッパを挟んでフォトダイオード１４と電荷転送素子３３とを形成してなるものである。ここでは、ｐ＋チャンネル領域１４ａ内にｎ型不純物領域１４ｂを形成し、フォトダイオード１４を形成している。また、ｐ＋チャンネル領域１４ａ内に、深さ０．３μｍ程度のｎ型不純物領域からなる垂直電荷転送チャネル２０を形成するとともに、この上層に酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜３０を介して形成された多結晶シリコン層からなる垂直電荷転送電極３２を形成し、電荷転送素子３３を構成している。またこの垂直電荷転送チャネル２０に信号電荷を読み出す側のフォトダイオード１４との間には、ｐ型不純物領域で形成された読み出しゲート用チャネル２６が形成されている。この垂直電荷転送電極３２に接続するようにスルーホールＨ（図１（ｂ）では図示せず）が形成されている。
【００２０】
そしてシリコン基板１０１表面にはこの読み出しゲート用チャネル２６に沿ってｎ型不純物領域１４ａが露出しており、フォトダイオード１４で発生した信号電荷は、ｎ型不純物領域１４ａに一時的に蓄積された後、読み出しゲート用チャネル２６を介して読み出されるようになっている。
【００２１】
一方、垂直電荷転送チャネル２０と他のフォトダイオード１４との間には、ｐ＋型不純物領域からなるチャンネルストッパ２８が存在し、これによりフォトダイオード１４と垂直電荷転送チャネル２０とが電気的に分離されると共に、垂直電荷転送チャネル２０同士も相互に接触しないように分離される。
【００２２】
そしてさらに、垂直電荷転送電極３２は読み出しゲート用チャネル２６を覆うとともに、ｎ型不純物領域１４ａが露出し、チャンネルストッパ２８の一部が露出するように形成されている。なお、垂直電荷転送電極３２のうち、読み出し信号が印加される電極の下方にある読み出しゲート用チャネル２６から信号電荷が転送される。
【００２３】
そして垂直電荷転送電極３２は垂直電荷転送チャネル２０とともに、フォトダイオード１４のｐｎ接合で発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送装置（ＶＣＣＤ）３３を構成している。垂直電荷転送電極３２の形成された基板表面は表面保護膜３６で被覆され、この上層にタングステンからなる遮光膜３８が形成されており、フォトダイオードの受光領域４０のみを開口し、他の領域は遮光するように構成されている。
【００２４】
そして更にこの垂直電荷転送電極３２の上層は表面平坦化のための平坦化絶縁膜４３およびこの上層に形成される透光性樹脂膜４４で被覆され、更にこの上層にフィルタ層４６が形成されている。フィルタ層４６は各フォトダイオード１４に対応して、所定のパターンをなすように赤色フィルタ層４６Ｒ、緑色フィルタ層４６Ｇ，青色フィルタ層４６Ｂが順次配列されている。
【００２５】
さらにこの上層は、平坦化絶縁膜４８を介して屈折率１．３〜２．０の感光性樹脂を含む透光性樹脂をフォトリソグラフィによってパターニングした後に溶融させ、表面張力によって丸めた後、冷却することによって形成されたマイクロレンズ５０からなるマイクロレンズアレイで被覆されている。
【００２６】
次に、この固体撮像装置の製造工程について説明する。この方法は、図２（ａ）乃至（ｃ）および図３（ａ）乃至（ｃ）にその製造工程図を示すように、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、固体撮像素子ごとに分離する、いわゆるＣＳＰ法に基づくものである。（以下図面では２単位しか表示されていないが、ウェハ上に連続して多数個の固体撮像素子が形成されている。）この方法では、固体撮像素子基板もガラス基板もエッジが等しく構成され、固体撮像素子基板１００およびこの裏面に貼着された補強板７０１を貫通するスルーホールを介して裏面側の取り出しを行うようにしたことを特徴とする。またここでは、あらかじめスペーサ２０３Sを形成したスペーサ付き封止用カバーガラス２００を用いている。
【００２７】
まず、スペーサ付きガラス基板の形成について説明する。
図２（ａ）に示すように、ガラス基板２０１表面に、UV硬化型接着剤例えばカチオン重合性エネルギー線硬化接着剤）からなる接着剤層２０２を介してスペーサとなるシリコン基板２０３を貼着し、フォトリソグラフィにより、レジストパターンＲ１を形成する。これ以外に熱硬化性接着剤を使用することもできる。
【００２８】
そして、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィにより、スペーサとなる部分にレジストパターンＲ１を残すようにした状態で、このレジストパターンをマスクとしてシリコン基板２０３をエッチングし、スペーサ２０３Ｓを形成する。
【００２９】
この後、図２（ｃ）に示すように、スペーサ２０３Ｓ形成のためのレジストパターンＲ１を残したまま、さらに素子間領域を除く、スペーサ間領域に、レジストＲを充填し、ガラス基板を所定の深さまでエッチングすることにより、図２（ｄ）に示すように、素子間溝部２０４を形成する。そしてさらにこのスペーサの表面に接着剤層２０７を形成する。ここではスペーサをシリコン基板で形成しているため、ガラス基板の主成分である酸化シリコンのエッチング速度が、シリコンのエッチング速度に比べて十分に大きくなるようなエッチング条件でエッチングするようにすれば、素子間領域にスペーサの側壁が露呈したままの状態でエッチングしてもよい。
【００３０】
また、再度フォトリソグラフィを行い、スペーサの側壁全体を含むようなレジストパターンを形成し、このレジストパターンを介してエッチングを行うことにより溝部２０４を形成するようにしてもよい。このようにして溝部２０４およびスペーサ２０３Ｓを形成した封止用カバーガラス２００を得る。
【００３１】
次に、固体撮像素子基板を形成する。素子基板の形成に際しては、図３（ａ）に示すように、あらかじめ、シリコン基板１０１（ここでは４〜８インチウェハを用いる）を用意する。（以下図面では１単位しか表示されていないが、ウェハ上に連続して多数個の固体撮像素子が形成されている。）そして、通常のシリコンプロセスを用いて、チャンネルストッパ層を形成、チャネル領域を形成し、電荷転送電極・・などの素子領域を形成する。そして、この固体撮像素子基板１００の裏面に、酸化シリコン膜を形成したシリコン基板からなる補強板７０１を表面活性常温接合により接合する。（図３（ａ））
【００３２】
この後、図３（ｂ）に示すように、各基板の周縁部に形成したアライメントマークによって位置合わせを行い、前述のようにして形成した固体撮像素子基板１００上に、平板状のガラス基板２０１にスペーサ２０３Ｓが接着されたカバーガラス２００を載置し、加熱することにより接着剤層２０７によって両者を一体化させる。この工程は真空中または窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中で実行するのが望ましい。
【００３３】
そして補強板７０１の裏面側からフォトリソグラフィによりスルーホールＨを形成する。そしてＣＶＤ法によりスルーホールＨ内に酸化シリコン膜１０９を形成し、この後異方性エッチングを行い、スルーホール側壁にのみ酸化シリコン膜１０９を残留させる(図３（ｃ）)。
【００３４】
そして図４（ａ）に示すように、ＷＦ₆を用いたＣＶＤ法によりこのスルーホールＨ内にボンディングパッドとコンタクトする導体層１０８としてタングステン膜を形成する。
【００３５】
そして図４（ｂ）に示すように、前記補強板７０１表面にボンディングパッド１１３を形成すると共に、バンプ１１４を形成する。
このようにして補強板７０１側に信号取り出し電極端子および通電用電極端子を形成することが可能となる。
【００３６】
そして図４（ｃ）に示すように、この補強板７０１の表面に異方性導電膜１１５（ＡＣＰ）を塗布する。
最後に図４（ｄ）に示すように、この異方性導電膜１１５を介して駆動回路を形成した回路基板９０１を接続する。接続に際しては、拡散接合、半田接合、共晶接合などが適用可能である。なおこの回路基板９０１には基板を貫通するように形成されたスルーホールＨに充填された導体層からなるコンタクト層１１７とボンディングパッド１１８とが形成されている。
従ってこのボンディングパッド１１８を介して、プリント基板などの回路基板との接続が容易に達成可能である。またこのコンタクト層１１７は固体撮像素子基板に形成された導体層１０８と、同一ライン上に並ぶように位置合わせがなされて形成される。
【００３７】
この後、この同一ライン上に並んだコンタクト層１１７および導体層１０８を含むダイシングラインＤＣに沿って、装置全体をダイシングし、個々の固体撮像装置に分割する。（図面では、一単位しか示していないが、１枚のウェハ上に複数の固体撮像素子が連続形成されている。）この配線は基本的に垂直方向の直線の組み合わせで構成され、表面または裏面で水平方向の接続を行うようにすればよい。また、スルーホールを複数層形成し、各領域で絶縁層を介在させるようにすれば、側面で多層構造の配線を形成することも可能である。
このようにして極めて容易に作業性よく固体撮像装置が形成される。
なお、この補強板７０１は酸化シリコン膜を形成したシリコン基板で構成されているため、固体撮像素子基板１００との断熱あるいは電気的絶縁が可能である。
また、前記実施の形態では、ＣＶＤ法によりスルーホールＨ内に導体層を形成したが、めっき法、真空スクリーン印刷法あるいは真空吸引法などを用いても容易に作業性よくアスペクト比の高いコンタクトホールへの導体層の充填が可能となる。
更にまた、前記実施の形態では、スルーホールを用いて固体撮像素子基板および周辺回路を搭載した回路基板の表裏の電気的接続をおこなったが、これに限定されることなく、表面および裏面からの不純物拡散により表裏が電気的に接続されるようにコンタクトを形成するなどの方法も可能である。
このようにして補強板７０１側に信号取り出し電極端子および通電用電極端子を形成することが可能となる。
【００３８】
さらにまた、個々に位置合わせを行ったり、ワイヤボンディングなどの電気的接続を行ったりすることなく、一括実装した後個々に分断しているため、製造が容易でかつ取り扱いも簡単である。
【００３９】
また、ガラス基板２０１にあらかじめ溝部２０４を形成しておくようにし、実装後、表面からＣＭＰなどの方法により、溝部２０４に到達する深さまで除去するようにしているため、きわめて容易に分断が可能である。
【００４０】
また接合により素子形成面を間隙Ｃ内に封止込めた状態で、切断あるいは研磨するのみで個々の固体撮像素子を形成することができるため、素子へのダメージも少なく、塵埃の混入もなく、信頼性の高い固体撮像素子を提供することが可能となる。
【００４１】
さらにまた、ＣＭＰによってシリコン基板を約２分の１の深さまで薄くするようにしているため、小型化かつ薄型化をはかることができる。さらにまた、ガラス基板との接合後に薄型化されるため、機械的強度の低下を防ぐことが可能となる。
【００４２】
このように、本発明の構成によれば、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、固体撮像素子ごとに分離するようにしているため、製造が容易でかつ信頼性の高い固体撮像装置を形成することが可能となる。
【００４３】
なお、前記実施の形態では、ウェハレベルＣＳＰにより一括接続して、ダイシングするという方法で形成したが、スルーホールＨを形成し、バンプ１１４を形成した固体撮像素子基板１００をダイシングし、１個づつに対し封止用カバーガラス２００を固着するようにしてもよい。
また、マイクロレンズアレイについては、基板表面に透明樹脂膜を形成しておき、この表面からイオン移入によって所定の深さに屈折率勾配を有するレンズ層を形成することによって形成することもできる。
【００４４】
また、スペーサとしては、シリコン基板のほか、ガラス、ポリカーボネートなど適宜選択可能である。
【００４５】
（第２実施の形態）
次に本発明の第２実施の形態について説明する。
前記第１の実施の形態では、補強板７０１を貫通するようにスルーホールＨを形成し導体層１１１を形成したが、本実施の形態では、あらかじめホール（垂直孔）を形成したシリコン基板を用いて固体撮像素子基板を形成する。これにより、垂直孔の形成深さが浅くてすむため生産性が向上するとともに、製造歩留まりの向上をはかることが可能となる。
他部については、前記第1の実施の形態と同様に形成されている。
すなわち図５（ａ）に示すように、固体撮像素子を形成するに先立ち、まずシリコン基板の裏面に、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により、垂直孔Ｈを形成する。なお、この工程では表面にアルミニウムなどからなるパッド１１０を形成しておきこのパッドに到達するように垂直孔Ｈを形成する。
【００４６】
そしてこの垂直孔の内壁に、図５（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法により酸化シリコン膜１１９を形成する。
そして、図５（ｃ）に示すように、前記各実施の形態と同様に通常のシリコンプロセスを用いて、固体撮像素子形成のための素子領域を形成した。
そして、図５（ｄ）に示すように、各基板の周縁部に形成したアライメントマークによって位置合わせを行い、前述のようにして形成した固体撮像素子基板１００上に、平板状のガラス基板２０１にスペーサ２０３Ｓが接着されたカバーガラス２００を載置し、加熱することにより接着剤層２０７によって両者を一体化させる。ここでも固体撮像素子表面が、Ｓｉ、金属あるいは無機化合物である場合、接合工程は表面活性化常温接合を用いても良い。
【００４７】
そして図５（ｅ）に示すように、この固体撮像素子基板１００の裏面側に補強板７０１を表面活性化常温接合で接合し、裏面側からフォトリソグラフィを用いたエッチング法により前記垂直孔Ｈに到達するようにスルーホールＨを形成する。ここでもスルーホールＨ内壁は絶縁化しておくのが望ましい。また、あらかじめスルーホールを形成した補強板を用いるようにしてもよい。
【００４８】
このあとは前記第１の実施の形態で説明した図４（ａ）乃至（ｄ）に示す工程を実行し、スルーホールの位置をそれぞれの固体撮像装置の端部に相当するように形成し、このスルーホールを含むダイシングラインで分断することにより、周辺回路を形成した回路基板まで積層した構造の固体撮像装置が容易に形成される。
前述したように本実施形態では、垂直孔の形成深さが浅くてすむため生産性が向上するとともに、製造歩留まりの向上をはかることが可能となる。
【００４９】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
前記第２の実施の形態では、補強板７０１、固体撮像素子基板および回路基板を貫通するようにコンタクトを形成し、回路基板側に電極取り出しを行なうようにしたが、本実施の形態では図６（ａ）および（ｂ）に示すように、スルーホールの側壁に絶縁膜１２１を介して配線層としての導体層１２０を形成し固体撮像装置の側壁から電極取り出しを行なうようにしたことを特徴とするものである。
かかる構成によれば、基板との絶縁がなされているため配線パターンに自由度を持たせることができる。
製造工程についても、前記第２の実施の形態とほぼ同様に形成されるが、絶縁膜は導体層の形成に先立ち、ＣＶＤを行うかまたはポリイミド樹脂などを流し込むことにより容易に形成可能である。このように、スルーホールの位置をそれぞれの固体撮像装置の端部に相当するように形成し、このスルーホールを含む切断線ＤＣでダイシングすることにより、容易に側壁に絶縁膜を介して配線層の形成された固体撮像装置を形成することができる。
また、このスルーホールに充填する導体層１２０をタングステンなどの遮光性材料で構成することにより、固体撮像装置への遮光がなされるため誤動作の低減を図ることが可能となる。
またこの補強板は、ポリイミド樹脂、セラミック、結晶化ガラス、表面および裏面を酸化されたシリコン基板などで構成すれば、断熱基板の役割を持たせることができる。また防湿性のある封止材料あるいは遮光材料で形成するようにしてもよい。
【００５０】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態について説明する。
前記第３の実施の形態において、スルーホールは基板内部に形成され、周辺回路基板の側壁に配線を形成しているが、この例では、図７に示すように、ガラス基板２０１およびスペーサ２０３Ｓに形成されたスルーホール２０８に導体層２０９を形成するとともにガラス基板の上面にパッド２１０を形成して、上方に、信号取り出し端子および電流供給端子を形成したことを特徴とするものである。他の部分については、前記実施の形態と同様に形成される。
【００５１】
次に、この固体撮像装置の製造工程を、図８（ａ１）乃至（ｆ）および図９（ａ）乃至（ｅ）に示す。
【００５２】
すなわち、前記第1乃至３の実施の形態において、固体撮像素子基板１００にスルーホールを形成し、固体撮像素子基板の側壁に配線パターンを形成し、固体撮像素子基板の裏面側に信号取り出し端子および電流供給端子を形成したのに対し、この方法では、封止用カバーガラス２００を構成するガラス基板２０１にスペーサ２０３Ｓを貼着し、その状態で、スペーサおよびガラス基板を貫通するようにスルーホール２０８を形成し、これに導体層を形成し、このスルーホールを含むダイシングラインＤＣで分断することにより、スペーサおよびガラス基板の側壁に配線２０９を形成し、封止用カバーガラス表面側に、信号取り出し端子および電流供給端子を形成するようにしたことを特徴とする。
【００５３】
すなわち、前記第１の実施の形態において、図３（ｃ）に示した工程で、固体撮像素子基板１００にスルーホールを形成し、固体撮像素子基板の裏面側に信号取り出し端子および電流供給端子を形成したのに対し、この方法では、封止用カバーガラス２００を構成するガラス基板２０１にスペーサ２０３Ｓを貼着し、その状態で、スペーサおよびガラス基板を貫通するようにスルーホール２０８を形成し、これに導体層を形成し、封止用カバーガラス表面側に、信号取り出し端子および電流供給端子を形成するようにしたことを特徴とする。
【００５４】
まず、図８（ａ１）に示すように、スペーサを形成するための板厚１０から５００μｍのシリコン基板２０３を用意する。
ついで、図８（ａ２）に示すように、封止用カバーガラス２００を構成するためのガラス基板２０１を用意する。
そして、図８（ｂ）に示すように、この基板２０３の表面に接着剤層２０２を塗布する。
【００５５】
この後、図８（ｃ）に示すように、このガラス基板２０１の表面に、接着剤層２０２の塗布されたシリコン基板２０３を貼着する。
【００５６】
続いて、図８（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成しこのレジストパターンをマスクとしてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を行い、フォトダイオードに対応する領域すなわち受光領域（図１（ｂ）における４０）に対応する領域を含む凹部２０５を除くようにあらかじめ接着剤を塗布しておくか、またはＲＩＥ後、酸素プラズマなどで除去処理を行う。
【００５７】
続いて、図８（ｅ）に示すように、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成しこのレジストパターンをマスクとしてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を行い、スペーサ２０３Ｓおよびガラス基板２０１を貫通するようにスルーホール２０８を形成する。
【００５８】
そして、必要に応じてＣＶＤにより少なくとも、シリコンからなるスペーサの内壁に酸化シリコン膜（図示せず）を形成する。
なお、スペーサがガラスあるいは樹脂などの絶縁体で形成されている場合には、この工程は不要である。またスペーサの内壁または外壁に遮光膜を形成してもよい。
【００５９】
この後、図９（ａ）に示すように、内壁を絶縁化されたスルーホール内壁に銀ペーストまたは銅ペーストなどの導電性ペーストを用いた真空スクリーン印刷あるいは金属めっきなどにより導体層２０９を形成し、スペーサ２０３Ｓおよびガラス基板２０１を貫通する貫通コンタクト領域を形成する。
【００６０】
そして、図９（ｂ）に示すように、このスペーサ付きガラス基板の表面および裏面に貫通コンタクト領域に接続するように金のボンディングパッド２１０、２１１またはバンプ２１２を形成する。ここで成膜に際しては、表面および裏面に金薄膜を形成し、フォトリソグラフィを用いたエッチング法によりパターニングする、あるいはスクリーン印刷、選択めっきなどが適用可能である。
【００６１】
さらに、図９（ｃ）に示すように、異方性導電樹脂膜２１３を塗布する。
【００６２】
一方、図９（ｄ）に示すように、前記第１の実施の形態で用いたのと同様に、補強板７０１を形成してなる固体撮像素子基板１００を用意する。
【００６３】
そして、図９（ｅ）に示すように各基板の周縁部に形成したアライメントマークによって位置合わせを行い、前述のようにして形成した固体撮像素子基板１００上に、平板状のガラス基板２０１にスペーサ２０３Ｓが接着されたカバーガラス２００を載置し、加熱することにより異方性導電膜２１３によって両者を一体化させる。固体撮像素子基板１００と封止用カバーガラス２００の場合は、異方性導電膜以外にも、超音波、共晶、半田なども使用可能である。
【００６４】
この後、スルーホール２０８を含むダイシングラインＤＣに沿って、装置全体をダイシングし、個々の固体撮像装置に分割する。
このようにして極めて容易に作業性よく、封止用カバーガラス上にボンディングパッドなどのコンタクト領域を形成した固体撮像装置が形成される。
【００６５】
（第５の実施の形態）
次に本発明の第５の実施の形態について説明する。
前記第４の実施の形態では、ガラス基板およびスペーサを貫通するスルーホールを形成し、封止用カバーガラス上にボンディングパッドなどのコンタクト領域を形成した固体撮像装置について説明したが、以下の実施の形態では、この変形例について説明する。
まず本実施の形態では、スペーサへのスルーホールの形成に特徴を有するもので、図１０（ａ）に示すように、ガラス基板２０１を用意する。
そして、図１０（ｂ）に示すように、このガラス基板２０１の表面に、光造形法により光硬化性樹脂を形成し、スペーサ２１３を形成する。
この後、図１０（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィを用いたエッチング法により、スルーホール２０８を形成する。
このようにして容易に、スペーサを有するとともにスルーホールを形成した封止用カバーガラスを得ることができる。
あとは前記第４の実施の形態で説明したのと同様に図９（ａ）乃至図９（ｅ）に示した実装工程を実行し、固体撮像素子基板と貼り合わせを行い、ダイシングを行うことにより、図９（ｅ）に示した固体撮像装置を得ることが可能となる。
かかる方法によれば、スペーサが容易に形成される。なお本実施の形態では光硬化性樹脂を用いたが接着剤自身を用いても良い。ガラス基板とスペーサが一体形成されており、反りや歪を低減することが可能となり、また製造も容易である。
【００６６】
（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。
前記第４の実施の形態では、ガラス基板にスペーサ形成用のシリコン基板を貼着し、これをパターニングするようにしたが、本実施の形態では、１回のエッチング工程でガラス基板をエッチング加工して、凹部およびスルーホールを同時形成するようにしてもよい。他部については前記第４の実施の形態と同様に形成されている。
【００６７】
まず本実施の形態では、図１１（ａ）に示すように、ガラス基板２０１を用意する。
そして、図１１（ｂ）に示すように、このガラス基板２０１の表面および裏面にレジストパターン（図示せず）を形成し、スルーホールを形成すべき領域には表裏両面に開口を有し、凹部２０５と、（必要に応じて切断溝２０４）を形成すべき領域には裏面側のみに開口を有するようにする。
この後、図１１（ｃ）に示すように、この表裏のレジストパターンをマスクとして両面からガラス基板をエッチングして、凹部２０５と切断溝（図示せず）とスルーホール２０８とを同時に形成する。
このようにして容易に、スペーサを一体的に形成するとともにスルーホールを形成した封止用カバーガラスを得ることができる。
あとは前記第４の実施の形態で説明したのと同様に図９（ａ）乃至図９（ｅ）に示した実装工程を実行し、固体撮像素子基板と貼り合わせを行い、ダイシングを行うことにより、図９（ｅ）に示した固体撮像装置を得ることが可能となる。
ガラス基板とスペーサが一体形成されており、反りや歪を低減することが可能となり、また製造も容易である。
【００６８】
（第７の実施の形態）
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。
前記第４の実施の形態では、ガラス基板にスペーサ形成用のシリコン基板を貼着し、これをパターニングするようにしたが、本実施の形態では、ガラス基板２０１に、すでにパターン形成のなされたスペーサ２０３Ｓを貼着し、最後にエッチング工程でスルーホールを形成するものである。他部については前記第４の実施の形態と同様に形成されている。
【００６９】
まず本実施の形態では、図１２（ａ１）に示すように、ガラス基板２０１を用意する。
一方、図１２（ａ２）に示すように、スペーサ形成用のシリコン基板２０３を用意する。
そして、図１２（ｂ）に示すように、このシリコン基板２０３をフォトリソグラフィを用いたエッチング法により加工し、スペーサ２０３Ｓを得る。
【００７０】
この後、図１２（ｃ）に示すように、このパターニングのなされたスペーサ表面に接着剤２０２を塗布する。
そして、図１２（ｄ）に示すように、ガラス基板２０１に位置合わせをしながらスペーサ２０３Ｓを貼着する。
この後、図１２（ｅ）に示すように、フォトリソグラフィを用いたエッチング法によりスルーホール２０８を形成する。
【００７１】
このようにして容易に、スペーサを貼着するとともにスルーホールを形成した封止用カバーガラスを得ることができる。
【００７２】
そして、必要に応じてＣＶＤにより少なくとも、シリコンからなるスペーサの内壁に酸化シリコン膜（図示せず）を形成する。
なお、スペーサがガラスあるいは樹脂などの絶縁体で形成されている場合には、この工程は不要である。またスペーサの内壁または外壁に遮光膜を形成してもよい。
【００７３】
あとは前記第４の実施の形態で説明したのと同様に図９（ａ）乃至図９（ｅ）に示した実装工程を実行し、固体撮像素子基板と貼り合わせを行い、ダイシングを行うことにより、図９（ｅ）に示した固体撮像装置を得ることが可能となる。
【００７４】
なおガラス基板とスペーサの貼り合わせに際しては、紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂あるいはこれらの併用、あるいは半硬化の接着剤塗布によって実行するようにしてもよい。またこの接着剤の形成に際してはディスペンサでの供給、スクリーン印刷、スタンプ転写など適宜選択可能である。
【００７５】
また、図１２（ｃ）に示したように、スペーサの凹部の内側壁にタングステン膜をスパッタリングするなどの方法により、遮光膜２１５を形成しておくようにしてもよい。
これにより、別に遮光膜を設けることなく、良好な撮像特性を得ることが可能となる。
【００７６】
（第８の実施の形態）
次に、本発明の第８の実施の形態について説明する。
前記第４の実施の形態では、ガラス基板にスペーサ形成用のシリコン基板を貼着し、これをパターニングし、最後にエッチングによってガラス基板とスペーサとを貫通するスルーホールを形成する例について説明したが、本実施の形態では、図１３（ａ１）〜（ｆ）に示すように、シリコン基板をエッチングすることにより形状加工し、図１３（ｅ１）に示すスルーホール２０８ａまで形成したスペーサ２０３Ｓと図１３（ｂ２）に示すスルーホール２０８ｂを形成したガラス基板２０１とをウェハレベルでアライメントマークを用いて位置合わせし、接着剤層２０２を用いて貼り合わせを行ったものである。他部については前記第４の実施の形態と同様に形成されている。
【００７７】
この場合もスペーサの凹部を望む内側壁に遮光膜（２１５）を形成することも可能である。
かかる方法によれば、個別にスルーホールを形成して貼り合わせているため、位置合わせは必要であるが、アスペクト比が約半分でよいためスルーホールの形成は容易となる。
【００７８】
あとは前記第４の実施の形態で説明したのと同様に図９（ａ）乃至図９（ｅ）に示した実装工程を実行し、固体撮像素子基板と貼り合わせを行い、ダイシングを行うことにより、図９（ｅ）に示した固体撮像装置を得ることが可能となる。
【００７９】
（第９の実施の形態）
次に、本発明の第９の実施の形態について説明する。
前記第８の実施の形態では、ガラス基板にスペーサ形成用のシリコン基板を貼着し、ガラス基板とスペーサとを貫通するスルーホールに導体層２０９を形成した後、固体撮像素子基板１００を貼着したが、本実施の形態では、図１４（ａ）〜（ｄ）に示すように、裏面に補強板７０１を貼着してなる固体撮像素子基板１００に、前記４乃至８の実施の形態で形成したスルーホール２０８の形成されたスペーサ付きガラス基板２００を、ウェハレベルで位置あわせして貼り合わせを行い、この後スルーホール２０８内に導体層２０９を形成するようにしたことを特徴とするものである。またこの導体層２０９に接続するようにボンディングパッド２１０が形成されている。他部については前記第４の実施の形態と同様に形成されている。
ここでも導体層２０９の埋め込みに際しては、銅ペーストなどの導電性ペーストを用いた真空スクリーン印刷、あるいは金属めっきなどによって容易に形成可能である。
【００８０】
なお、前記実施の形態では、封止用カバーグラスを構成するガラス基板とスペーサとの接合および固体撮像素子基板と封止用カバーガラスとの接合を、接着剤層を用いて行う方法について説明したが、全ての実施の形態において、スペーサや、固体撮像素子基板表面がＳｉや金属あるいは無機化合物の場合、接着剤を用いることなく、適宜、表面活性化常温接合で接合することもできる。カバーガラスがパイレックスであれば，スペーサがＳｉの場合陽極接合もしよう可能である。接着剤層を用いる場合、接着剤層としても、ＵＶ接着剤のみならず熱硬化性接着剤、半硬化型接着剤、熱硬化併用ＵＶ硬化性接着剤を用いても良い。
【００８１】
また、前記第１の実施形態でも述べたが、全実施の形態においてスペーサとしては、シリコン基板のほか、４２アロイ、金属、ガラス、感光性ポリイミド、ポリカーボネート樹脂など適宜選択可能である。
【００８２】
また、固体撮像素子基板と封止用カバーガラスとの接合を、接着剤層を用いて行うに際し、液溜めを形成しておくなどにより、溶融した接着剤層が流出しないようにするとよい。また、スペーサと固体撮像素子基板あるいは封止用カバーガラスとの接合部についても同様で、接合部に凹部または凸部を形成し液溜めを形成しておくなどにより、溶融した接着剤層が流出しないようにするとよい。
【００８３】
また、前記実施の形態では、切断溝を形成したものに対する個々の素子へ分離は、切断溝の位置までＣＭＰを行うようにしたが、研削、ポリッシングあるいは全面エッチングなどを用いることも可能である。
【００８４】
また前記実施の形態において、補強板（７０１）を用いる場合、材料としては、必要に応じて、ポリイミド樹脂、セラミック、結晶化ガラス、表面および裏面を酸化されたシリコン基板などで構成すれば、断熱基板の役割を持たせることができる。また防湿性のある封止材料、遮光材料で形成するようにしてもよい。
【００８５】
また前記実施の形態において、ガラス基板とスペーサの貼り合わせを必要とする場合は、紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂あるいはこれらの併用、あるいは半硬化の接着剤塗布によって実行するようにしてもよい。またこの接着剤の形成に際してはディスペンサでの供給、スクリーン印刷、スタンプ転写など適宜選択可能である。
【００８６】
加えて、各実施の形態で述べた例については、全形態にわたって適用可能な範囲で相互に変形可能である。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、また本発明の方法によれば、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、スルーホールに導体層を形成し、このスルーホールを含むダイシングラインに沿って、固体撮像素子ごとに分離するようにしているため、側壁への配線層の形成が極めて容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）および（ｂ）は本発明の第１の実施の形態の固体撮像装置を示す断面図および要部拡大断面図である。
【図２】図２（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第１の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図７】本発明の第4の実施の形態の製造工程で形成された固体撮像装置を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図であある。
【図９】本発明の第４の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図であある。
【図１０】本発明の第５の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図であある。
【図１１】本発明の第６の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図であある。
【図１２】本発明の第７の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図であある。
【図１３】本発明の第８の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図であある。
【図１４】本発明の第９の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図であある。
【符号の説明】
１００固体撮像素子基板
１０１シリコン基板
１０２固体撮像素子
２００封止用カバーガラス
２０１ガラス基板
２０３Ｓスペーサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device, and more particularly to a chip size package (CSP) type solid-state imaging device in which microlenses are integrated on a chip.
[0002]
[Prior art]
Solid-state imaging devices including a CCD (Charge Coupled Device) are increasingly required to be miniaturized due to the necessity of application to mobile phones and digital cameras.
As one of them, a solid-state imaging device in which a microlens is provided in a light receiving area of a semiconductor chip has been proposed. In such a case, for example, by integrally mounting a solid-state imaging device having a microlens in the light-receiving area so as to have an airtight sealing portion between the light-receiving area of the solid-state imaging device and the microlens, There has been proposed a solid-state imaging device that is miniaturized (Japanese Patent Laid-Open No. 7-202152).
[0003]
According to such a configuration, the mounting area can be reduced, and optical components such as a filter, a lens, and a prism can be bonded to the surface of the hermetic sealing portion, and the light collecting ability of the microlens can be improved. It is possible to reduce the mounting size without causing a decrease.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when mounting such a solid-state imaging device, it is necessary to mount the signal on the support substrate on which the solid-state imaging device is mounted, to make electrical connection and to perform sealing by a method such as bonding, when taking out the signal to the outside. There is. As described above, since the number of man-hours is large, there is a problem that a lot of time is required for mounting.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a solid-state imaging device manufacturing method that is easy to manufacture and highly reliable.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the present invention, a step of forming a plurality of solid-state imaging elements on the surface of the semiconductor substrate, and a translucent member is bonded to the surface of the semiconductor substrate so as to have a gap facing each light receiving region of the solid-state imaging element. Before and after the bonding step, and forming a through groove having an inner wall insulated through the semiconductor substrate in a separation region for separating each solid-state imaging device on the semiconductor substrate and a peripheral portion thereof When, The step of making the inner wall of the through groove in which the inner wall of the joined body obtained in the step of joining is insulated; On the side wall of each solid-state image sensor, the joined body obtained in the step of making the conductor, Inner wall And a step of separating each solid-state imaging device in the separation region so as to leave a wiring portion constituted by a part of the through groove formed as a conductor.
[0006]
According to such a configuration, the formation of the wiring pattern on the side surface is performed by positioning at the wafer level and integrated by mounting in a lump, or before the integration, the through groove is formed, and the inside of the through groove is formed. After forming the conductor layer, when separating each solid-state image sensor, the wiring layer is exposed in the divided section by dividing it in the region including this conductor layer. It is possible to form a wiring layer. This wiring is basically composed of a combination of straight lines, and it is only necessary to make a horizontal connection on the front surface or the back surface. If a plurality of through-holes are formed and an insulating layer is interposed in each region, it is possible to form a multilayer wiring on the side surface.
[0007]
In addition, the method of the present invention includes a step of forming a plurality of solid-state imaging elements on the surface of the semiconductor substrate, and a translucency on the surface of the semiconductor substrate so as to have a gap facing each light receiving region of the solid-state imaging element. Before or after the step of joining the member and the step of joining, the separation region for separating the solid-state imaging elements and the peripheral portion thereof Conducting the inner wall of the through groove formed and penetrating the translucent member The joined body obtained in the step and the joining step is composed of a part of a through groove in which the inner wall is made into a conductor on the side wall of each solid-state imaging device. Wiring part And a step of separating each solid-state imaging device in the separation region.
[0008]
According to such a configuration, the formation of the wiring pattern on the side surface of the translucent substrate is performed by positioning at the wafer level and integrating by mounting in a lump or before integration, After forming a conductor layer in this through-groove, when separating each solid-state imaging device, the wiring layer is exposed in the divided section by dividing it in the region including this conductor layer, which makes it extremely easy In addition, the wiring layer can be formed on the sidewall with high accuracy. This wiring is basically composed of a combination of straight lines, and it is only necessary to make a horizontal connection on the front surface or the back surface. If a plurality of through-holes are formed and an insulating layer is interposed in each region, it is possible to form a multilayer wiring on the side surface.
[0009]
Preferably, the step of forming a through groove in which the inner wall is made into a conductor includes a step of forming a through groove, a step of forming an insulating film so as to cover the inner wall of the through groove, and a conductive layer inside the insulating film. Forming a body film.
[0010]
According to such a configuration, since the wiring layer is formed via the insulating film, it can be formed very easily.
[0011]
Desirably, the step of bonding the translucent member includes preparing a translucent substrate having a recess corresponding to the formation region of the solid-state imaging device, and bonding the translucent substrate to the surface of the semiconductor substrate. I am doing so.
[0012]
According to such a configuration, the concave portion can be easily formed so as to have a gap opposite to each light receiving region only by forming the concave portion on the translucent substrate. Is easy.
[0013]
Preferably, prior to the bonding step, the method includes a step of forming a protrusion by selectively removing the surface of the semiconductor substrate so as to surround the light receiving region, and the light receiving region and the light transmitting property are formed by the protrusion. An air gap is formed between the member and the member.
[0014]
According to such a configuration, it is possible to provide a solid-state imaging device with high workability and high reliability simply by mounting with a protrusion (spacer) formed in advance on the surface of the semiconductor substrate.
[0015]
In the bonding step, a gap is formed between the semiconductor substrate and the translucent member via a spacer disposed so as to surround the light receiving region. .
[0016]
According to such a configuration, it is possible to easily provide a highly reliable solid-state imaging device by simply sandwiching the spacer.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0017]
(First embodiment)
This solid-state imaging device has a solid-state imaging comprising a silicon substrate 101 as a semiconductor substrate on which a solid-state imaging device 102 is formed, as shown in a sectional view in FIG. A glass substrate 201 as a translucent member is bonded to the surface of the element substrate 100 via a spacer 203S so as to have a gap C corresponding to the light receiving region of the silicon substrate 101, and on the side wall of the silicon substrate 101. The formed wiring pattern 118 is taken out to the side surface of the solid-state imaging device substrate 100.
If necessary, it can be connected to the outside as it is on the side surface, and pads 113 and bumps 114 are formed as external extraction terminals formed on the back surface of the solid-state imaging device substrate 100, and the bumps 114 are passed through the bumps 114. External connections are made. Here, as shown in FIG. 4D, it is connected to the peripheral circuit board 901 through the anisotropic conductive film 115. Here, the spacer 203S has a height of 10 to 500 μm, preferably 80 to 120 μm. In addition to this, diffusion bonding using ultrasonic waves, solder bonding, and eutectic bonding by thermocompression bonding are also effective as this connection method.
[0018]
Here, as shown in the enlarged cross-sectional view of the main part of the solid-state image pickup device substrate 100, the solid-state image pickup devices are arranged on the surface, and the RGB color filter 46 and the micro lens 50 are formed. A silicon substrate 101 is used. Here, the through hole H does not appear in this cross section, but is formed so as to be connected to the charge transfer electrode 32.
[0019]
In this solid-state imaging device 100, a channel stopper 28 is formed in a p-well 101b formed on the surface of an n-type silicon substrate 101a, and a photodiode 14 and a charge transfer device 33 are formed with the channel stopper interposed therebetween. It will be. Here, the n-type impurity region 14b is formed in the p + channel region 14a, and the photodiode 14 is formed. In addition, a vertical charge transfer channel 20 made of an n-type impurity region having a depth of about 0.3 μm is formed in the p + channel region 14a, and the gate insulating film 30 made of a silicon oxide film is formed thereon. A vertical charge transfer electrode 32 made of a polycrystalline silicon layer is formed to constitute a charge transfer element 33. A read gate channel 26 formed of a p-type impurity region is formed between the vertical charge transfer channel 20 and the photodiode 14 on the side from which signal charges are read out. A through hole H (not shown in FIG. 1B) is formed so as to connect to the vertical charge transfer electrode 32.
[0020]
An n-type impurity region 14a is exposed along the readout gate channel 26 on the surface of the silicon substrate 101, and signal charges generated in the photodiode 14 are temporarily accumulated in the n-type impurity region 14a. The data is read out through the read gate channel 26.
[0021]
On the other hand, a channel stopper 28 made of a p + -type impurity region exists between the vertical charge transfer channel 20 and the other photodiodes 14, whereby the photodiodes 14 and the vertical charge transfer channels 20 are electrically separated. In addition, the vertical charge transfer channels 20 are separated from each other so as not to contact each other.
[0022]
Further, the vertical charge transfer electrode 32 is formed so as to cover the readout gate channel 26, expose the n-type impurity region 14a, and expose a part of the channel stopper 28. Signal charges are transferred from the readout gate channel 26 below the electrode to which the readout signal is applied among the vertical charge transfer electrodes 32.
[0023]
The vertical charge transfer electrode 32 and the vertical charge transfer channel 20 constitute a vertical charge transfer device (VCCD) 33 that transfers the signal charge generated at the pn junction of the photodiode 14 in the vertical direction. The surface of the substrate on which the vertical charge transfer electrode 32 is formed is covered with a surface protective film 36, and a light shielding film 38 made of tungsten is formed thereon, and only the light receiving area 40 of the photodiode is opened, and the other areas are It is configured to shield light.
[0024]
Further, the upper layer of the vertical charge transfer electrode 32 is covered with a planarizing insulating film 43 for planarizing the surface and a translucent resin film 44 formed on the upper layer, and a filter layer 46 is further formed on the upper layer. Yes. In the filter layer 46, a red filter layer 46R, a green filter layer 46G, and a blue filter layer 46B are sequentially arranged so as to form a predetermined pattern corresponding to each photodiode 14.
[0025]
Further, this upper layer is melted after patterning by photolithography a transparent resin containing a photosensitive resin having a refractive index of 1.3 to 2.0 through the planarization insulating film 48, rounded by surface tension, and then cooled. Thus, the microlens array formed by the microlenses 50 is covered.
[0026]
Next, the manufacturing process of this solid-state imaging device will be described. As shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c) and FIGS. 3 (a) to 3 (c), the manufacturing method is positioned at the wafer level and integrated by mounting in a lump. This is based on the so-called CSP method in which each solid-state image sensor is separated. (Hereinafter, only 2 units are shown in the drawing, but a large number of solid-state image pickup devices are continuously formed on the wafer.) In this method, the solid-state image pickup device substrate and the glass substrate have the same edge, The back surface side is taken out through a through hole penetrating the solid-state imaging device substrate 100 and the reinforcing plate 701 attached to the back surface. Further, here, a sealing cover glass 200 with a spacer in which a spacer 203S is formed in advance is used.
[0027]
First, formation of a glass substrate with a spacer will be described.
As shown in FIG. 2A, a silicon substrate 203 serving as a spacer is attached to the surface of a glass substrate 201 via an adhesive layer 202 made of a UV curable adhesive, for example, a cationic polymerizable energy ray curable adhesive. Then, a resist pattern R1 is formed by photolithography. Besides this, a thermosetting adhesive can also be used.
[0028]
Then, as shown in FIG. 2B, the silicon substrate 203 is etched using the resist pattern as a mask in a state where the resist pattern R1 is left in the spacer portion by photolithography to form a spacer 203S. .
[0029]
Thereafter, as shown in FIG. 2 (c), with the resist pattern R1 for forming the spacer 203S remaining, the inter-spacer region except for the inter-element region is filled with the resist R, and the glass substrate is fixed to a predetermined area. By etching to the depth, the inter-element groove portion 204 is formed as shown in FIG. Further, an adhesive layer 207 is formed on the surface of the spacer. Here, since the spacer is formed of a silicon substrate, if etching is performed under such etching conditions that the etching rate of silicon oxide, which is the main component of the glass substrate, is sufficiently larger than the etching rate of silicon, Etching may be performed with the side wall of the spacer exposed in the inter-element region.
[0030]
Alternatively, photolithography may be performed again to form a resist pattern that includes the entire sidewall of the spacer, and the groove 204 may be formed by etching through the resist pattern. Thus, the sealing cover glass 200 in which the groove portion 204 and the spacer 203S are formed is obtained.
[0031]
Next, a solid-state image sensor substrate is formed. When forming the element substrate, as shown in FIG. 3A, a silicon substrate 101 (here, a 4 to 8 inch wafer is used) is prepared. (Hereinafter, only one unit is shown in the drawing, but a large number of solid-state image pickup devices are continuously formed on the wafer.) Then, a channel stopper layer is formed using a normal silicon process, and a channel region is formed. To form device regions such as charge transfer electrodes. A reinforcing plate 701 made of a silicon substrate on which a silicon oxide film is formed is bonded to the back surface of the solid-state imaging device substrate 100 by surface active room temperature bonding. (Fig. 3 (a))
[0032]
Thereafter, as shown in FIG. 3B, alignment is performed using alignment marks formed on the peripheral edge of each substrate, and a flat glass substrate 201 is formed on the solid-state imaging device substrate 100 formed as described above. The cover glass 200 to which the spacer 203S is bonded is placed on the substrate, and both are integrated by the adhesive layer 207 by heating. This step is preferably performed in a vacuum or in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas.
[0033]
Then, a through hole H is formed from the back side of the reinforcing plate 701 by photolithography. Then, a silicon oxide film 109 is formed in the through hole H by the CVD method, and thereafter anisotropic etching is performed to leave the silicon oxide film 109 only on the side wall of the through hole (FIG. 3C).
[0034]
Then, as shown in FIG. ₆ A tungsten film is formed as a conductor layer 108 in contact with the bonding pad in the through hole H by the CVD method using the above.
[0035]
Then, as shown in FIG. 4B, a bonding pad 113 is formed on the surface of the reinforcing plate 701, and a bump 114 is formed.
In this way, the signal extraction electrode terminal and the energization electrode terminal can be formed on the reinforcing plate 701 side.
[0036]
Then, as shown in FIG. 4C, an anisotropic conductive film 115 (ACP) is applied to the surface of the reinforcing plate 701.
Finally, as shown in FIG. 4D, a circuit board 901 on which a drive circuit is formed is connected via this anisotropic conductive film 115. For connection, diffusion bonding, solder bonding, eutectic bonding, or the like can be applied. The circuit board 901 is provided with a contact layer 117 made of a conductor layer filled in a through hole H formed so as to penetrate the board and a bonding pad 118.
Therefore, connection with a circuit board such as a printed circuit board can be easily achieved through the bonding pad 118. The contact layer 117 is formed so as to be aligned with the conductor layer 108 formed on the solid-state imaging device substrate so as to be aligned on the same line.
[0037]
Thereafter, the entire device is diced along a dicing line DC including the contact layer 117 and the conductor layer 108 arranged on the same line, and is divided into individual solid-state imaging devices. (Although only one unit is shown in the drawing, a plurality of solid-state imaging devices are continuously formed on one wafer.) This wiring is basically composed of a combination of straight lines in the vertical direction, and is provided on the front or back surface. The connection in the horizontal direction may be performed with In addition, if a plurality of through holes are formed and an insulating layer is interposed in each region, it is possible to form a multilayer wiring on the side surface.
In this way, a solid-state imaging device can be formed very easily with good workability.
Since the reinforcing plate 701 is composed of a silicon substrate on which a silicon oxide film is formed, heat insulation or electrical insulation with the solid-state imaging device substrate 100 is possible.
In the above-described embodiment, the conductor layer is formed in the through hole H by the CVD method. However, the contact hole having a high aspect ratio and high workability can be easily obtained by using a plating method, a vacuum screen printing method, or a vacuum suction method. It is possible to fill the conductor layer.
Furthermore, in the above embodiment, the electrical connection between the front and back surfaces of the circuit board on which the solid-state imaging device substrate and the peripheral circuit are mounted using the through holes is not limited to this. It is also possible to form a contact so that the front and back are electrically connected by impurity diffusion.
In this way, the signal extraction electrode terminal and the energization electrode terminal can be formed on the reinforcing plate 701 side.
[0038]
Furthermore, since the individual parts are separated after being mounted together without performing individual positioning or electrical connection such as wire bonding, manufacturing is easy and handling is easy.
[0039]
Further, since the groove 204 is formed in the glass substrate 201 in advance and is removed from the surface to the depth reaching the groove 204 by a method such as CMP after mounting, it can be divided very easily. is there.
[0040]
In addition, since an individual solid-state imaging device can be formed only by cutting or polishing in a state where the element forming surface is sealed in the gap C by bonding, there is little damage to the element, no dust is mixed, It is possible to provide a highly reliable solid-state imaging device.
[0041]
Furthermore, since the silicon substrate is thinned to a depth of about one half by CMP, the size and thickness can be reduced. Furthermore, since the thickness is reduced after bonding with the glass substrate, it is possible to prevent a decrease in mechanical strength.
[0042]
As described above, according to the configuration of the present invention, since positioning is performed at the wafer level and integrated by mounting in a lump, and then separated for each solid-state imaging device, manufacturing is easy and reliable. It is possible to form a solid-state imaging device having a high height.
[0043]
In the embodiment described above, the wafer level CSP is used for batch connection and dicing. However, the solid-state imaging device substrate 100 in which the through holes H are formed and the bumps 114 are formed is diced one by one. Alternatively, the sealing cover glass 200 may be fixed.
The microlens array can also be formed by forming a transparent resin film on the surface of the substrate and forming a lens layer having a refractive index gradient at a predetermined depth by ion transfer from the surface.
[0044]
In addition to the silicon substrate, glass, polycarbonate, or the like can be appropriately selected as the spacer.
[0045]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment, the through hole H is formed so as to penetrate the reinforcing plate 701 and the conductor layer 111 is formed. However, in the present embodiment, a silicon substrate in which holes (vertical holes) are formed in advance is used. To form a solid-state imaging device substrate. Thereby, since the formation depth of the vertical hole can be shallow, productivity can be improved and the manufacturing yield can be improved.
Other parts are formed in the same manner as in the first embodiment.
That is, as shown in FIG. 5A, prior to forming the solid-state imaging device, first, a resist pattern is formed on the back surface of the silicon substrate by photolithography, and RIE (reactive ion etching) is performed using this resist pattern as a mask. By vertical hole H Form. In this step, a pad 110 made of aluminum or the like is formed on the surface, and the vertical hole is reached so as to reach this pad. H Form.
[0046]
Then, as shown in FIG. 5B, a silicon oxide film 119 is formed on the inner wall of the vertical hole by the CVD method.
And as shown in FIG.5 (c), the element area | region for solid-state image sensor formation was formed using the normal silicon process like the said each embodiment.
And as shown in FIG.5 (d), it aligns with the alignment mark formed in the peripheral part of each board | substrate, on the solid-state image sensor board | substrate 100 formed as mentioned above, on the flat glass substrate 201 The cover glass 200 to which the spacer 203S is bonded is placed and heated, and both are integrated by the adhesive layer 207. Again, when the surface of the solid-state imaging device is Si, a metal, or an inorganic compound, the surface activation room temperature bonding may be used for the bonding step.
[0047]
Then, as shown in FIG. 5E, a reinforcing plate 701 is joined to the back side of the solid-state image pickup device substrate 100 by surface activation room temperature joining, and the vertical holes are etched from the back side by etching using photolithography. H Through hole to reach H Form. Again through hole H It is desirable to insulate the inner wall. Moreover, you may make it use the reinforcement board which formed the through hole previously.
[0048]
Thereafter, the steps shown in FIGS. 4A to 4D described in the first embodiment are performed, and the positions of the through holes are formed so as to correspond to the end portions of the respective solid-state imaging devices. By dividing by a dicing line including this through hole, a solid-state imaging device having a structure in which even a circuit board on which peripheral circuits are formed is easily formed.
As described above, according to the present embodiment, the vertical hole can be formed with a shallow depth, so that the productivity can be improved and the manufacturing yield can be improved.
[0049]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, the contacts are formed so as to penetrate the reinforcing plate 701, the solid-state imaging device substrate, and the circuit board, and the electrodes are taken out from the circuit board side. In this embodiment, FIG. As shown in (a) and (b), the conductive layer 120 as a wiring layer is formed on the side wall of the through hole via the insulating film 121, and the electrode is taken out from the side wall of the solid-state imaging device. To do.
According to such a configuration, the wiring pattern can be given flexibility because it is insulated from the substrate.
The manufacturing process is formed in substantially the same manner as in the second embodiment, but the insulating film can be easily formed by performing CVD or pouring polyimide resin or the like prior to the formation of the conductor layer. In this manner, the position of the through hole is formed so as to correspond to the end portion of each solid-state imaging device, and the wiring layer is easily formed on the side wall via the insulating film by dicing with the cutting line DC including the through hole. It is possible to form a solid-state imaging device formed with
In addition, by configuring the conductor layer 120 filling the through hole with a light-shielding material such as tungsten, the solid-state imaging device is shielded from light so that malfunctions can be reduced.
Further, if this reinforcing plate is made of polyimide resin, ceramic, crystallized glass, a silicon substrate whose front and back surfaces are oxidized, etc., it can serve as a heat insulating substrate. Further, it may be formed of a moisture-proof sealing material or a light shielding material.
[0050]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In the third embodiment, the through hole is formed inside the substrate and the wiring is formed on the side wall of the peripheral circuit substrate. In this example, however, as shown in FIG. A conductor layer 209 is formed in the formed through hole 208, a pad 210 is formed on the upper surface of the glass substrate, and a signal extraction terminal and a current supply terminal are formed above. Other portions are formed in the same manner as in the above embodiment.
[0051]
Next, the manufacturing process of this solid-state imaging device is shown in FIGS. 8 (a1) to 8 (f) and FIGS. 9 (a) to 9 (e).
[0052]
That is, in the first to third embodiments, a through hole is formed in the solid-state image pickup device substrate 100, a wiring pattern is formed on the side wall of the solid-state image pickup device substrate, and a signal extraction terminal and In contrast to forming the current supply terminal, in this method, the spacer 203S is attached to the glass substrate 201 constituting the sealing cover glass 200, and in this state, the through-hole 208 is formed so as to penetrate the spacer and the glass substrate. , A conductor layer is formed on this, and a wiring 209 is formed on the side wall of the spacer and the glass substrate by dividing by a dicing line DC including the through hole, and a signal is extracted on the surface of the sealing cover glass. A terminal and a current supply terminal are formed.
[0053]
That is, in the first embodiment, in the step shown in FIG. 3C, a through hole is formed in the solid-state image sensor substrate 100, and a signal extraction terminal and a current supply terminal are provided on the back side of the solid-state image sensor substrate. In contrast to this, in this method, the spacer 203S is attached to the glass substrate 201 constituting the sealing cover glass 200, and in that state, the through hole 208 is formed so as to penetrate the spacer and the glass substrate. A conductor layer is formed thereon, and a signal extraction terminal and a current supply terminal are formed on the surface of the sealing cover glass.
[0054]
First, as shown in FIG. 8A1, a silicon substrate 203 having a thickness of 10 to 500 μm for forming spacers is prepared.
Next, as shown in FIG. 8 (a2), a glass substrate 201 for constituting the sealing cover glass 200 is prepared.
Then, as shown in FIG. 8B, an adhesive layer 202 is applied to the surface of the substrate 203.
[0055]
Thereafter, as shown in FIG. 8C, a silicon substrate 203 coated with an adhesive layer 202 is adhered to the surface of the glass substrate 201.
[0056]
Subsequently, as shown in FIG. 8D, a resist pattern is formed by photolithography, RIE (reactive ion etching) is performed using the resist pattern as a mask, and a region corresponding to the photodiode, that is, a light receiving region (FIG. An adhesive is applied in advance so as to remove the recess 205 including the region corresponding to 40) in b), or after RIE, removal treatment is performed with oxygen plasma or the like.
[0057]
Subsequently, as shown in FIG. 8E, a resist pattern is formed by photolithography, RIE (reactive ion etching) is performed using the resist pattern as a mask, and a through hole is formed so as to penetrate the spacer 203S and the glass substrate 201. 208 is formed.
[0058]
Then, if necessary, a silicon oxide film (not shown) is formed at least on the inner wall of the spacer made of silicon by CVD.
Note that this step is not necessary when the spacer is formed of an insulator such as glass or resin. Further, a light shielding film may be formed on the inner wall or the outer wall of the spacer.
[0059]
Thereafter, as shown in FIG. 9A, a conductor layer 209 is formed on the inner wall of the through hole whose inner wall is insulated by vacuum screen printing or metal plating using a conductive paste such as silver paste or copper paste. A through contact region that penetrates the spacer 203S and the glass substrate 201 is formed.
[0060]
Then, as shown in FIG. 9B, gold bonding pads 210 and 211 or bumps 212 are formed on the front and back surfaces of the glass substrate with spacers so as to be connected to the through contact region. Here, when forming the film, a gold thin film is formed on the front surface and the back surface and patterned by an etching method using photolithography, or screen printing, selective plating, or the like can be applied.
[0061]
Furthermore, as shown in FIG. 9C, an anisotropic conductive resin film 213 is applied.
[0062]
On the other hand, as shown in FIG. 9D, a solid-state imaging device substrate 100 formed with a reinforcing plate 701 is prepared in the same manner as that used in the first embodiment.
[0063]
Then, as shown in FIG. 9 (e), alignment is performed using alignment marks formed on the peripheral edge of each substrate, and a flat glass substrate 201 and spacers are formed on the solid-state imaging device substrate 100 formed as described above. The cover glass 200 to which 203S is bonded is placed and heated, and both are integrated by the anisotropic conductive film 213. In the case of the solid-state imaging device substrate 100 and the sealing cover glass 200, in addition to the anisotropic conductive film, ultrasonic waves, eutectic crystals, solder, and the like can be used.
[0064]
Thereafter, the entire apparatus is diced along a dicing line DC including the through hole 208 and divided into individual solid-state imaging devices.
In this way, a solid-state imaging device in which a contact region such as a bonding pad is formed on the sealing cover glass is formed extremely easily and with good workability.
[0065]
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
In the fourth embodiment, the solid-state imaging device has been described in which a through-hole penetrating the glass substrate and the spacer is formed and a contact region such as a bonding pad is formed on the sealing cover glass. In the form, this modification will be described.
First, the present embodiment is characterized by the formation of a through hole in a spacer, and a glass substrate 201 is prepared as shown in FIG.
Then, as shown in FIG. 10B, a photocurable resin is formed on the surface of the glass substrate 201 by an optical modeling method, and a spacer 213 is formed.
Thereafter, as shown in FIG. 10C, a through hole 208 is formed by an etching method using photolithography.
Thus, it is possible to easily obtain a sealing cover glass having a spacer and a through hole.
After that, the mounting process shown in FIGS. 9A to 9E is executed in the same manner as described in the fourth embodiment, and is bonded to the solid-state imaging device substrate, and then dicing is performed. Thus, it is possible to obtain the solid-state imaging device shown in FIG.
According to this method, the spacer is easily formed. In this embodiment, a photo-curing resin is used, but the adhesive itself may be used. Since the glass substrate and the spacer are integrally formed, it is possible to reduce warpage and distortion, and manufacture is also easy.
[0066]
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
In the fourth embodiment, a silicon substrate for spacer formation is attached to a glass substrate and patterned, but in this embodiment, the glass substrate is etched in one etching process. Thus, the recess and the through hole may be formed simultaneously. Other parts are formed in the same manner as in the fourth embodiment.
[0067]
First, in the present embodiment, a glass substrate 201 is prepared as shown in FIG.
Then, as shown in FIG. 11B, a resist pattern is formed on the front and back surfaces of the glass substrate 201. (Not shown) The region where the through hole is to be formed has openings on both the front and back surfaces, and the recess 205 and the region where the cut groove 204 (if necessary) is formed have an opening only on the back side. To do.
Thereafter, as shown in FIG. 11C, the glass substrate is etched from both sides using the front and back resist patterns as masks to form the recesses 205, cutting grooves (not shown), and through holes 208 at the same time.
Thus, it is possible to easily obtain the sealing cover glass in which the spacers are integrally formed and the through holes are formed.
After that, the mounting process shown in FIGS. 9A to 9E is executed in the same manner as described in the fourth embodiment, and is bonded to the solid-state imaging device substrate, and then dicing is performed. Thus, it is possible to obtain the solid-state imaging device shown in FIG.
Since the glass substrate and the spacer are integrally formed, it is possible to reduce warpage and distortion, and manufacture is also easy.
[0068]
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
In the fourth embodiment, a silicon substrate for spacer formation is attached to a glass substrate and patterned, but in this embodiment, a spacer already patterned on the glass substrate 201. 203S is pasted, and finally a through hole is formed by an etching process. Other parts are formed in the same manner as in the fourth embodiment.
[0069]
First, in the present embodiment, a glass substrate 201 is prepared as shown in FIG.
On the other hand, as shown in FIG. 12A2, a silicon substrate 203 for spacer formation is prepared.
Then, as shown in FIG. 12B, the silicon substrate 203 is processed by an etching method using photolithography to obtain a spacer 203S.
[0070]
Thereafter, as shown in FIG. 12C, an adhesive 202 is applied to the surface of the patterned spacer.
And , FIG. As shown in (d), the spacer 203S is stuck to the glass substrate 201 while being aligned.
Thereafter, as shown in FIG. 12E, a through hole 208 is formed by an etching method using photolithography.
[0071]
In this way, it is possible to easily obtain a sealing cover glass in which a spacer is attached and a through hole is formed.
[0072]
Then, if necessary, a silicon oxide film (not shown) is formed at least on the inner wall of the spacer made of silicon by CVD.
Note that this step is not necessary when the spacer is formed of an insulator such as glass or resin. Further, a light shielding film may be formed on the inner wall or the outer wall of the spacer.
[0073]
After that, the mounting process shown in FIGS. 9A to 9E is executed in the same manner as described in the fourth embodiment, and is bonded to the solid-state imaging device substrate, and then dicing is performed. Thus, it is possible to obtain the solid-state imaging device shown in FIG.
[0074]
Note that the glass substrate and the spacer may be bonded to each other by applying an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, a combination thereof, or semi-cured adhesive application. In forming this adhesive, it is possible to appropriately select supply with a dispenser, screen printing, stamp transfer, and the like.
[0075]
Further, as shown in FIG. 12C, the light shielding film 215 may be formed by a method such as sputtering a tungsten film on the inner wall of the concave portion of the spacer.
This makes it possible to obtain good imaging characteristics without providing a separate light shielding film.
[0076]
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described.
In the fourth embodiment, an example in which a silicon substrate for spacer formation is attached to a glass substrate, patterned, and finally a through-hole penetrating the glass substrate and the spacer is formed by etching has been described. In this embodiment, as shown in FIGS. 13A1 to 13F, the spacer 203S formed to the through hole 208a shown in FIG. 13E1 by processing the shape by etching the silicon substrate and FIG. The glass substrate 201 on which the through-hole 208b shown in (b2) is formed is aligned using an alignment mark at the wafer level and bonded using the adhesive layer 202. The other part 4 It is formed similarly to the embodiment.
[0077]
In this case, it is also possible to form the light shielding film (215) on the inner wall where the concave portion of the spacer is desired.
According to such a method, since the through holes are individually formed and bonded, alignment is necessary, but since the aspect ratio may be about half, the formation of the through holes becomes easy.
[0078]
After that, the mounting process shown in FIGS. 9A to 9E is executed in the same manner as described in the fourth embodiment, and is bonded to the solid-state imaging device substrate, and then dicing is performed. Thus, it is possible to obtain the solid-state imaging device shown in FIG.
[0079]
(Ninth embodiment)
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described.
In the eighth embodiment, a silicon substrate for spacer formation is attached to a glass substrate, Glass substrate After the conductor layer 209 is formed in the through hole that penetrates the spacer, the solid-state imaging device substrate 100 is attached. In this embodiment, as shown in FIGS. The glass substrate 200 with a spacer formed with the through holes 208 formed in the above-described embodiments 4 to 8 is aligned and bonded at the wafer level to the solid-state imaging device substrate 100 to which the reinforcing plate 701 is bonded. After that, the conductor layer 209 is formed in the through hole 208. A bonding pad 210 is formed so as to be connected to the conductor layer 209. Other parts are formed in the same manner as in the fourth embodiment.
Again, when the conductor layer 209 is embedded, it can be easily formed by vacuum screen printing using a conductive paste such as copper paste or metal plating.
[0080]
In the above-described embodiment, the method of bonding the glass substrate and the spacer constituting the sealing cover glass and the spacer and bonding the solid-state imaging device substrate and the sealing cover glass using the adhesive layer has been described. However, in all the embodiments, when the spacer or the solid-state imaging device substrate surface is made of Si, metal, or inorganic compound, it can be appropriately joined by surface activated room temperature bonding without using an adhesive. If the cover glass is Pyrex, anodic bonding is also possible when the spacer is Si. When the adhesive layer is used, not only the UV adhesive but also a thermosetting adhesive, a semi-curable adhesive, and a thermosetting combined UV curable adhesive may be used as the adhesive layer.
[0081]
Further, as described in the first embodiment, in all the embodiments, as a spacer, in addition to a silicon substrate, 42 alloy, metal, glass, photosensitive polyimide, polycarbonate resin, and the like can be appropriately selected.
[0082]
In addition, when the solid-state imaging device substrate and the sealing cover glass are joined using the adhesive layer, it is preferable that the melted adhesive layer does not flow out by forming a liquid reservoir. The same applies to the joint between the spacer and the solid-state imaging device substrate or the sealing cover glass. The melted adhesive layer flows out by forming a recess or a convex in the joint and forming a liquid reservoir. Do not do it.
[0083]
Further, in the above-described embodiment, the separation into individual elements with respect to the one having the cut groove formed is performed by CMP up to the position of the cut groove. However, grinding, polishing, whole surface etching, or the like can also be used.
[0084]
Moreover, in the said embodiment, when using a reinforcement board (701), as a material, if it comprises a polyimide resin, a ceramic, crystallized glass, the silicon substrate etc. which oxidized the surface and the back surface as needed, heat insulation will be carried out. It can have the role of a substrate. Further, it may be formed of a moisture-proof sealing material or a light shielding material.
[0085]
Moreover, in the said embodiment, when bonding of a glass substrate and a spacer is required, you may be made to perform by ultraviolet curing resin, thermosetting resin, these combination, or semi-hardened adhesive application | coating. In forming this adhesive, it is possible to appropriately select supply with a dispenser, screen printing, stamp transfer, and the like.
[0086]
In addition, the examples described in the embodiments can be mutually modified within a range applicable to all forms.
[0087]
【The invention's effect】
As described above, according to the method of the present invention, positioning is performed at the wafer level and integrated by mounting in a lump, and then a conductor layer is formed in the through hole, and the dicing line including the through hole is formed. Therefore, it is possible to form the wiring layer on the side wall very easily.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are a cross-sectional view and an enlarged cross-sectional view showing a main part of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 2A to 2C are diagrams illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a manufacturing process of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a solid-state imaging device formed in the manufacturing process of the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the ninth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 Solid-state image sensor substrate
101 Silicon substrate
102 Solid-state image sensor
200 Cover glass for sealing
201 glass substrate
203S spacer

Claims

半導体基板表面に複数の固体撮像素子を形成する工程と、
前記固体撮像素子の各受光領域に対向して空隙をもつように、前記半導体基板表面に透光性部材を接合する工程と、
前記接合する工程の前または後に、前記半導体基板上の各固体撮像素子を分離する分離領域およびその周辺部に、前記半導体基板を貫通し内壁を絶縁化された貫通溝を形成する工程と、
前記接合する工程で得られた接合体の、前記内壁を絶縁化された貫通溝の内壁を導体化する工程と、
前記導体化する工程で得られた接合体を、各固体撮像素子の側壁に、前記内壁を導体化された貫通溝の一部で構成された配線部を残すように、前記分離領域で、固体撮像素子ごとに分離する工程とを含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。Forming a plurality of solid-state imaging elements on a semiconductor substrate surface;
Bonding a translucent member to the surface of the semiconductor substrate so as to have a gap facing each light receiving region of the solid-state imaging device;
Before or after the bonding step, forming a through-groove that penetrates the semiconductor substrate and has an insulated inner wall in a separation region for separating each solid-state imaging element on the semiconductor substrate and its peripheral portion;
The step of making the inner wall of the through groove in which the inner wall of the joined body obtained in the step of joining is insulated;
In the separation region, the joined body obtained in the step of making the conductor is solid on the side wall of each solid-state imaging device, leaving a wiring portion composed of a part of a through groove in which the inner wall is made conductive. A method for manufacturing the solid-state imaging device , comprising: a step of separating each imaging device .

半導体基板表面に複数の固体撮像素子を形成する工程と、
前記固体撮像素子の各受光領域に対向して空隙をもつように、前記半導体基板表面に、透光性部材を接合する工程と、
前記接合する工程の前または後に、前記各固体撮像素子を分離する分離領域およびその周辺部に形成され前記透光性部材を貫通する貫通溝の内壁を導体化する工程と、
前記接合する工程で得られた接合体を、各固体撮像素子の側壁に前記内壁を導体化された貫通溝の一部で構成された配線部を残すように、前記分離領域で、固体撮像素子ごとに分離する工程とを含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。Forming a plurality of solid-state imaging elements on a semiconductor substrate surface;
Bonding a translucent member to the surface of the semiconductor substrate so as to have a gap facing each light receiving region of the solid-state imaging device;
Before or after the step of joining, the step of making the inner wall of the through-groove formed in the separation region and the periphery thereof for separating the solid-state imaging elements and penetrating the translucent member;
In the separation region, the solid-state imaging device is formed so that the joined body obtained in the joining step leaves a wiring portion constituted by a part of a through groove in which the inner wall is made conductive on the side wall of each solid-state imaging device. And a step of separating each of the solid-state imaging devices .

前記内壁を絶縁化された貫通溝を形成する工程は、貫通溝を形成する工程と、前記貫通溝の内壁を覆うように酸化シリコン膜を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。2. The step of forming a through groove having an insulated inner wall includes a step of forming a through groove and a step of forming a silicon oxide film so as to cover the inner wall of the through groove. The manufacturing method of the solid-state imaging device as described in 2.

前記内壁を絶縁化された貫通溝を形成する工程は、貫通溝を形成する工程と、CVD法により酸化シリコン膜を形成する工程と、異方性エッチングにより前記酸化シリコン膜を前記貫通溝の側壁にのみ残留させる工程とを含むことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置の製造方法。The step of forming a through groove with the inner wall insulated is formed by a step of forming a through groove, a step of forming a silicon oxide film by a CVD method, and a side wall of the through groove by anisotropic etching. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 3, further comprising:

前記透光性部材を接合する工程は、
前記固体撮像素子の形成領域に対応する位置に複数の凹部を有する透光性基板を用意する工程と、
前記透光性基板を前記半導体基板表面に接合する工程とを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。The step of bonding the translucent member includes:
Preparing a translucent substrate having a plurality of recesses at a position corresponding to a formation region of the solid-state imaging device;
The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a step of bonding the translucent substrate to the surface of the semiconductor substrate.

前記接合する工程に先立ち、前記受光領域を囲むように前記透光性部材に突出部を形成する工程を含み、前記突出部によって前記受光領域と前記透光性部材との間に空隙が形成されるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。 Prior to the joining step, the method includes a step of forming a projecting portion on the translucent member so as to surround the light receiving region, and the projecting portion forms a gap between the light receiving region and the translucent member. 4. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is manufactured.

前記接合する工程は、前記受光領域を囲むように配設されたスペーサを介して、前記半導体基板と前記透光性部材との間に空隙が形成されるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。 The bonding step is characterized in that a gap is formed between the semiconductor substrate and the translucent member through a spacer disposed so as to surround the light receiving region. A method for manufacturing a solid-state imaging device according to any one of 1 to 3.

前記貫通溝を形成する工程は、
前記半導体基板に貫通溝を形成する工程と、真空スクリーン印刷法により前記貫通溝内に導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。The step of forming the through groove includes
The solid-state imaging device according to claim 1, comprising a step of forming a through-groove in the semiconductor substrate and a step of forming a conductor layer in the through-groove by a vacuum screen printing method. Manufacturing method.

前記貫通溝を形成する工程は、
前記半導体基板に貫通溝を形成する工程と、真空吸引法により前記貫通溝内に導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。The step of forming the through groove includes
The solid-state imaging device according to claim 1, comprising a step of forming a through groove in the semiconductor substrate and a step of forming a conductor layer in the through groove by a vacuum suction method. Production method.