JP4443249B2 - Method for manufacturing solid-state imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像装置の製造方法に関し、より詳しくは、固体撮像素子のパッケージング方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device, and more particularly to a packaging method for a solid-state imaging device.
従来、固体撮像装置の組立工程では、複数の固体撮像素子が形成されている半導体ウェハをダイシング処理によって、個々の半導体チップ(固体撮像素子)に個片化した後に、固体撮像素子をセラミック等で形成されるパッケージに収納する。このパッケージへの収納は、個片化した固体撮像素子を銀ペースト等でパッケージに接合させた後、固体撮像素子のパッド部分とパッケージのインナーリード部分を金線等のワイヤーボンディングにより結線するワイヤーボンディング工程を経て、ガラスもしくは光学部品等の封止部材をパッケージに装着して固体撮像素子をパッケージ内に密封することにより行われる。 Conventionally, in an assembly process of a solid-state image pickup device, a semiconductor wafer on which a plurality of solid-state image pickup elements are formed is separated into individual semiconductor chips (solid-state image pickup elements) by a dicing process, and then the solid-state image pickup element is made of ceramic or the like. Store in the package to be formed. To store in this package, wire bonding in which the solid-state image sensor is bonded to the package with silver paste or the like, and then the pad portion of the solid-state image sensor and the inner lead portion of the package are connected by wire bonding such as a gold wire. Through the process, a sealing member such as glass or an optical component is attached to the package, and the solid-state imaging device is sealed in the package.
上述のダイシング処理において、純水を流して切削屑を半導体ウェハ外へ流去させる際に、半導体ウェハ上に乾燥領域が発生し、該乾燥領域に切削屑が、付着する場合がある。そのような乾燥領域を無くすために、ダイシング処理前に半導体ウェハの表面にプラズマ処理を施すことにより、ウェハ表面を親水化することが知られている。(例えば特許文献1参照)。 In the above-described dicing process, when pure water is flowed and the cutting waste is caused to flow out of the semiconductor wafer, a dry region may be generated on the semiconductor wafer, and the cutting waste may adhere to the dry region. In order to eliminate such a dry region, it is known to hydrophilize the wafer surface by subjecting the surface of the semiconductor wafer to plasma treatment before dicing. (For example, refer to Patent Document 1).
従来の製造工程では、ダイシング処理で発生する切削屑やその他の異物が、封止部材によるパッケージの密封前に固体撮像素子及びパッケージの内側に付着し、組み立て後の画像欠陥が発生する恐れがある。 In the conventional manufacturing process, cutting chips and other foreign matters generated in the dicing process may adhere to the inside of the solid-state imaging device and the package before the package is sealed by the sealing member, and image defects after assembly may occur. .
そのため、これらの異物を除去する必要があるが、溶剤を用いた場合には、固体撮像素子を侵食・溶解することから生じる光学特性劣化の可能性があるとともに、製造コストが上がってしまう。 For this reason, it is necessary to remove these foreign substances. However, when a solvent is used, there is a possibility that optical characteristics are deteriorated due to erosion and dissolution of the solid-state imaging device, and the manufacturing cost is increased.
本発明の目的は、組み立て後の画像欠陥を大幅に改善する固体撮像装置の製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a solid-state imaging device that greatly improves image defects after assembly.
本発明の一観点によれば、固体撮像装置の製造方法は、複数の固体撮像素子が形成された半導体ウェハを準備する準備工程と、前記半導体ウェハをダイシングして個片化するダイシング工程と、前記ダイシング工程により個片化された前記複数の固体撮像素子のそれぞれをパッケージ内に接合する接合工程と、前記固体撮像素子の表面を、低ダメージプラズマ処理条件によるプラズマ処理により親水化する親水化工程と、それぞれが異なる周波数による少なくとも2回の超音波洗浄により前記固体撮像素子を接合したパッケージを洗浄する洗浄工程と、前記洗浄したパッケージに封止部材を装着して該パッケージ内に固体撮像素子を密封する密封工程とを有する。 According to one aspect of the present invention, a manufacturing method of a solid-state imaging device includes a preparation step of preparing a semiconductor wafer on which a plurality of solid-state imaging elements are formed, a dicing step of dicing the semiconductor wafer into individual pieces, A bonding step of bonding each of the plurality of solid-state imaging devices separated into pieces by the dicing step into a package; and a hydrophilicizing step of hydrophilizing the surface of the solid-state imaging device by plasma processing under low damage plasma processing conditions A cleaning step of cleaning the package in which the solid-state image sensor is bonded by ultrasonic cleaning at different frequencies, and a solid-state image sensor is mounted in the package by attaching a sealing member to the cleaned package. And a sealing step for sealing.
本発明によれば、組み立て後の画像欠陥を大幅に改善する固体撮像装置の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the solid-state imaging device which improves the image defect after an assembly significantly can be provided.
図1は、本発明の実施例による固体撮像素子のパッケージへの接合工程を説明するための図である。 FIG. 1 is a diagram for explaining a bonding process of a solid-state imaging device to a package according to an embodiment of the present invention.
図1(A)は、本実施例によるプラズマ処理を行う前の半導体ウェハ1の断面図である。
FIG. 1A is a cross-sectional view of the
半導体ウェハ1は、例えば、直径6インチ、厚さ500μmのシリコンウェハである。半導体ウェハ1には、複数列複数行にわたって固体撮像素子12が形成されている。
The
固体撮像素子12は、例えば、CCD型の固体撮像素子であり、多数の光電変換素子、光電変換素子で発生する信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送装置(VCCD)、各光電変換素子上に形成されるマイクロレンズ32等を含む受光領域、VCCDによって転送された信号電荷水平方向に転送する水平電荷転送装置及び出力アンプ等を含む周辺回路を含んで構成される。なお、固体撮像素子12は、CCD型に限らず、MOS型等でも良い。
The solid-
マイクロレンズ32は、固体撮像素子12に形成される多数の光電変換素子のそれぞれに対応して、固体撮像素子12の表面に形成される。マイクロレンズ32は、例えば、透明樹脂層を平坦化膜上に形成した後、この透明樹脂層をフォトリソグラフィ法等によって所定形状にパターニングした後に、リフローさせることによって形成される。
The
図1(B)は、光電変換素子12をパッケージ19に接合した状態を示す概略図である。
FIG. 1B is a schematic diagram illustrating a state in which the
まず、半導体ウェハ1に対してダイシング処理を行い、各チップが一つの光電変換素子12を含むように個片化する。次ぎに、個片化した光電変換素子12のチップを、セラミック又はプラスチック等で形成されるパッケージ19に、銀ペースト18等で固定する。
First, a dicing process is performed on the
その後、パッケージ19と光電変換素子12を電気的に接続するためのワイヤーボンディング工程を行う。ワイヤーボンディング工程は、パッケージ19に設けられるインナーリード部20と固体撮像素子12に設けられるパッド部17とを、金線又はアルミ線等のワイヤーボンディング21で接続することで行われる。
Thereafter, a wire bonding step for electrically connecting the
この時、図に示すように、パッケージ19内及び光電変換素子12上には、サイズの大きい異物51とサイズの小さい異物52とが多数存在する。サイズの大きい異物51は、例えば、半導体ウェハ1の切削時に発生するシリコン切削屑等であり、その大きさは数μm〜数十μm程度である。サイズの小さい異物52は、例えば、パッケージ19の材料であるセラミックやSUS系の異物等であり、その大きさは、1μm〜数μm程度である。
At this time, as shown in the drawing, a large size
図2は、パッケージ19に接合された光電変換素子12に対する親水化処理を説明するための概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a hydrophilic treatment for the
多数の異物51及び52が付着したパッケージ19に接合された光電変換素子12を、減圧方式のO2プラズマチャンバーにセットし、親水化処理を施す。ここでのプラズマ処理条件は、例えば、13.56MHzの高周波電源出力を50(W)、チャンバー内真空度20(Torr)、処理に用いるガス流量を10(ml/min)とする。このようなプラズマ処理条件下で、例えば、プラズマ照射時間を10(sec)とする。なお、プラズマ処理に用いるガスは、O2ガスに限らず、O2+Ar混合ガスでも良い。
The
上記のプラズマ処理により、固体撮像素子12の表面に形成されるマイクロレンズ32に対して親水化処理が施される。マイクロレンズ32は、例えば、高さ1μmで、直径3μm程度である。上記条件により、マイクロレンズ32の表面が、0.03μm程度エッチングされるが、マイクロレンズ32の高さの約3%程度であるので、マイクロレンズ32の光学特性にはほとんど影響がない。
By the above plasma treatment, the
なお、上記プラズマ条件程度以上の処理条件では、急激な反応によって、上記プラズマ処理の目的である光電変換素子12の表面の親水化以外の影響、具体的には、マイクロレンズ32の光学的特性の劣化及び固体撮像素子12の電気特性劣化が生じる恐れがある。よって、本実施例におけるプラズマ処理は、上述のような低ダメージプラズマ条件であることが必要である。ここで低ダメージプラズマ条件とは、例えば、有機物のエッチングが300Å以下に抑えられるプラズマ処理条件である。
It should be noted that under processing conditions equal to or higher than the above plasma conditions, an abrupt reaction causes an effect other than the hydrophilicity of the surface of the
なお、上記の親水化処理は、プラズマ処理に限らない。例えば、紫外放射(UV)とオゾン(O3)を用いた光オゾン法により、表面改質を行い接着材4及びマイクロレンズ32の表面を親水化しても良い。
The hydrophilic treatment is not limited to plasma treatment. For example, the surface of the adhesive 4 and the
通常の状態では、固体撮像素子12の表面(マイクロレンズ32)は親水基を持たず後に行う洗浄工程における洗浄水をはじいてしまい、物理的な圧力で異物51及び52が流れ出した場合に、再度固体撮像素子12の表面(マイクロレンズ32)に付着してしまう場合がある。しかし、上述の親水化処理を行うことにより、固体撮像素子12の表面(マイクロレンズ32)の表面を改質して、親水化し、洗浄水をはじかなくして洗浄性を高めることができる。また、付着した汚染物等を高い物理的圧力を必要とせずに洗い流すことができるようになる。
In a normal state, the surface of the solid-state imaging device 12 (microlens 32) does not have a hydrophilic group and repels cleaning water in a subsequent cleaning process, so that the
図3は、本実施例による第1の洗浄工程を表す図である。図中矢印で洗浄水の流れを示す。 FIG. 3 is a diagram illustrating a first cleaning process according to the present embodiment. The flow of washing water is indicated by arrows in the figure.
親水化処理を施したパッケージ19に接合された光電変換素子12を、第1の超音波洗浄槽40にセットし、第1の洗浄工程を行う。第1の超音波洗浄槽40は、例えば、100KHzの高い周波数で超音波洗浄を行うための水槽である。この第1の超音波洗浄槽40で、親水化処理を施したパッケージ19に接合された光電変換素子12を、例えば、60秒間洗浄する。この高い周波数の超音波洗浄により、サイズの小さい異物52を流しだすことが出来る。また、サイズの大きい異物51を次の第2の洗浄工程において外部に排出しやすくする。長時間の超音波洗浄を行うと、固体撮像素子12にクラック等の欠陥が生じる恐れがあるので、本実施例では、60秒と比較的短時間の洗浄を行う。
The
図4は、本実施例による第2の洗浄工程を表す図である。図中矢印で洗浄水の流れを示す。 FIG. 4 is a diagram illustrating a second cleaning process according to the present embodiment. The flow of washing water is indicated by arrows in the figure.
第1の洗浄工程を経たパッケージ19に接合された光電変換素子12を、第2の超音波洗浄槽41にセットし、第2の洗浄工程を行う。第2の超音波洗浄槽41は、例えば、80KHzの低い周波数で超音波洗浄を行うための水槽である。この第2の超音波洗浄槽41で、第1の洗浄工程を経たパッケージ19に接合された光電変換素子12を、例えば、60秒間洗浄する。この低い周波数の超音波洗浄により、サイズの大きい異物51を流しだすことが出来る。長時間の超音波洗浄を行うと、固体撮像素子12にクラック等の欠陥が生じる恐れがあるので、本実施例では、60秒と比較的短時間の洗浄を行う。
The
図5は、本実施例による第3の洗浄工程を表す図である。図中矢印で洗浄水の流れを示す。 FIG. 5 is a diagram illustrating a third cleaning process according to the present embodiment. The flow of washing water is indicated by arrows in the figure.
第2の洗浄工程を経たパッケージ19に接合された光電変換素子12を、純水リンス槽42にセットし、第3の洗浄工程を行う。純水リンス槽42は、例えば、23℃の純水で洗浄を行うための水槽である。この純水リンス槽42で、第2の洗浄工程を経たパッケージ19に接合された光電変換素子12を、例えば、300秒間洗浄する。
The
以上の第1〜第3の洗浄工程により、パッケージ19内及び光電変換素子12上に付着していた大きい異物51及び小さい異物52を完全に外部に排出することが出来る。
Through the above first to third cleaning steps, the large
図6は、本実施例による乾燥工程を表す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating a drying process according to the present embodiment.
第3の洗浄工程を経たパッケージ19に接合された光電変換素子12に対して、図に示すように、例えば、100℃の温風ブローを300秒以上行い、乾燥させる。その後、ガラスもしくは光学部品等の封止部材をパッケージ19に装着して固体撮像素子12をパッケージ内に密封する。
As shown in the figure, for example, hot air blow at 100 ° C. is performed for 300 seconds or more on the
以上、本発明の実施例によれば、固体撮像素子をパッケージ内に接合した後に、洗浄工程を行うので、パッケージ内の異物及び組立工程中に発生する固体撮像素子上の異物をパッケージ密封前に排除することが出来る。
As described above, according to the embodiment of the present invention, since the cleaning process is performed after the solid-state imaging device is joined in the package, the foreign matter in the package and the foreign matter on the solid-state imaging device generated during the assembly process are removed before the package is sealed. Can be eliminated.
また、本発明の実施例によれば、固体撮像素子をパッケージ内に接合した後に、親水化処理を行うので、高い物理的圧力による洗浄を必要としない。よって、超音波洗浄によりパッケージ内の異物及び組立工程中に発生する固体撮像素子上の異物を排除することが出来る。 Further, according to the embodiment of the present invention, since the hydrophilic treatment is performed after the solid-state imaging device is joined in the package, cleaning with a high physical pressure is not required. Therefore, the foreign substance in a package and the foreign substance on the solid-state image sensor which generate | occur | produce during an assembly process can be excluded by ultrasonic cleaning.
また、本発明によれば、パッケージ内の異物及び組立工程中に発生する固体撮像素子上の異物を排除することができ、固体撮像装置のカメラ実装後の振動等による固体撮像素子への移動が懸念される異物を排除することが可能となる。よって、固体撮像装置の画像欠陥を大幅に低減することが出来る。 In addition, according to the present invention, the foreign matter in the package and the foreign matter on the solid-state imaging device generated during the assembly process can be eliminated, and the movement of the solid-state imaging device to the solid-state imaging device due to vibration after the camera is mounted can be eliminated. It becomes possible to eliminate the foreign matter concerned. Therefore, image defects of the solid-state imaging device can be greatly reduced.
なお、実施例では、パッケージ19を垂直方向にセットして洗浄工程を行ったが、これに限らず水平方向にセットして洗浄工程を行っても良い。
In the embodiment, the cleaning process is performed by setting the
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
1…半導体ウェハ、12…固体撮像素子、17…パッド部、18…銀ペースト、19…パッケージ、20…インナーリード部、21…ワイヤーボンディング、32…マイクロレンズ、40…第1の超音波洗浄槽、41…第2の超音波洗浄槽、42…純水リンス槽、51、52…異物
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記半導体ウェハをダイシングして個片化するダイシング工程と、
前記ダイシング工程により個片化された前記複数の固体撮像素子のそれぞれをパッケージ内に接合する接合工程と、
前記固体撮像素子の表面を、低ダメージプラズマ処理条件によるプラズマ処理により親水化する親水化工程と、
それぞれが異なる周波数による少なくとも2回の超音波洗浄により前記固体撮像素子を接合したパッケージを洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄したパッケージに封止部材を装着して該パッケージ内に固体撮像素子を密封する密封工程と
を有する固体撮像装置の製造方法。 Preparing a semiconductor wafer on which a plurality of solid-state imaging devices are formed; and
A dicing step of dicing the semiconductor wafer into individual pieces;
A bonding step of bonding each of the plurality of solid-state imaging devices separated into pieces by the dicing step into a package;
A hydrophilization step of hydrophilizing the surface of the solid-state imaging device by plasma treatment under low damage plasma treatment conditions;
A cleaning step of cleaning the package to which the solid-state imaging device is bonded by at least two ultrasonic cleanings each having a different frequency ;
A method of manufacturing a solid-state imaging device, comprising: a sealing step of mounting a sealing member on the cleaned package and sealing the solid-state imaging device in the package.
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