(57)【要約】【課題】半導体基板の主面上の半田ボールが形成された部分に発生する不良を低減することができるカメラモジュールを提供する。【解決手段】半導体基板１０の第１の主面に撮像素子が形成され、撮像素子上にはマイクロレンズが形成されている。半導体基板１０の第１の主面上には光透過性支持基板が配置されている。半導体基板１０と光透過性支持基板とが接着剤１により接着され、接着剤１はマイクロレンズが形成された領域を開口した開口部１Ａを有する。半導体基板１０の第１の主面に対向する第２の主面上には半田ボール２が形成されている。半導体基板１０の第１の主面に垂直な方向において、接着剤１が有する開口部１Ａの端部１Ｂと重ならないように半田ボール２が配置されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の第１の主面に形成された撮像素子と、
前記撮像素子上に形成されたマイクロレンズと、
前記半導体基板の前記第１の主面上に配置された光透過性支持基板と、
前記半導体基板と前記光透過性支持基板と接着し、前記マイクロレンズが形成された領域を開口した開口部を有する接着剤と、
前記半導体基板の前記第１の主面に対向する第２の主面上に形成され、前記半導体基板の前記第１の主面に垂直な方向において、前記接着剤が有する前記開口部の端部と重ならないように配置された半田ボールと、
を具備することをすることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２】
半導体基板の第１の主面に形成された撮像素子と、
前記撮像素子上に形成されたマイクロレンズと、
前記半導体基板の前記第１の主面上に配置された光透過性支持基板と、
前記半導体基板と前記光透過性支持基板と接着し、前記マイクロレンズが形成された領域を開口した開口部を有する接着剤と、
前記半導体基板の前記第１の主面に対向する第２の主面上に形成された半田ボールとを具備し、
前記半導体基板の前記第１の主面に垂直な方向において、前記開口部の端部を含む前記接着剤と前記半田ボールとの重なりが、前記半田ボールの直径の１０分の４以下あるいは１０分の６以上のいずれかであることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項３】
前記半導体基板を貫通するように形成され、前記撮像素子と前記半田ボールとを電気的に接続する貫通電極とをさらに具備することを特徴とする請求項１または２に記載のカメラモジュール。
【請求項４】
前記半導体基板の前記第２の主面上に形成され、前記貫通電極に接続された配線層をさらに具備し、前記配線層上には前記半田ボールが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項５】
前記撮像素子は、フォトダイオード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カメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子を有する半導体基板と光透過性支持基板とが接着剤にて接着された構造を備えたカメラモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラや電子カメラが普及しており、これらのカメラには、ＣＣＤ型や増幅型の固体撮像素子が使用されている。特に、携帯電話やＰＤＡ、ノート型コンピュータなど、持ち運べるサイズの電子機器の普及に伴って、カメラモジュールに対して、小型、軽量、薄型、低コストの要求が強くなっている。
【０００３】
最近では、半導体基板の受光面に光を透過する部材を接着剤によって張り合わせ、受光面に対する半導体基板の裏面側から電極を引き出し、これら電極に半田ボールを形成したカメラモジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このようなカメラモジュールでは、撮像素子上にマイクロレンズを備えているが、マイクロレンズの屈折率と接着剤の屈折率が近いと、マイクロレンズの効果がなくなってしまう。このため、接着剤に開口部を設け、撮像素子（マイクロレンズ）上は接着剤が存在しない空洞構造としている。
【０００５】
しかしながら、接着剤に開口部を設けた構造を用いた場合、接着剤の開口部の端部と半田ボールの位置が重なったとき、熱による膨張や収縮などの応力等によって、半田ボールが形成された部分に、抵抗異常箇所が生じる等の不良が発生するという問題がある。
【特許文献１】特開２００７−１３４７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、半導体基板の主面上の半田ボールが形成された部分に発生する不良を低減することができるカメラモジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施態様のカメラモジュールは、半導体基板の第１の主面に形成された撮像素子と、前記撮像素子上に形成されたマイクロレンズと、前記半導体基板の前記第１の主面上に配置された光透過性支持基板と、前記半導体基板と前記光透過性支持基板と接着し、前記マイクロレンズが形成された領域を開口した開口部を有する接着剤と、前記半導体基板の前記第１の主面に対向する第２の主面上に形成され、前記半導体基板の前記第１の主面に垂直な方向において、前記接着剤が有する前記開口部の端部と重ならないように配置された半田ボールとを具備することをすることを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の実施態様のカメラモジュールは、半導体基板の第１の主面に形成された撮像素子と、前記撮像素子上に形成されたマイクロレンズと、前記半導体基板の前記第１の主面上に配置された光透過性支持基板と、前記半導体基板と前記光透過性支持基板と接着し、前記マイクロレンズが形成された領域を開口した開口部を有する接着剤と、前記半導体基板の前記第１の主面に対向する第２の主面上に形成された半田ボールとを具備し、前記半導体基板の前記第１の主面に垂直な方向において、前記開口部の端部を含む前記接着剤と前記半田ボールとの重なりが、前記半田ボールの直径の１０分の４以下あるいは１０分の６以上のいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体基板の主面上の半田ボールが形成された部分に発生する不良を低減できるカメラモジュールを提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００１１】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態のカメラモジュールについて説明する。
【００１２】
図１は、第１実施形態のカメラモジュールにおける接着剤と半田ボールを示す平面図である。なお、図１では、シリコンの半導体基板１０の主面上に形成される接着剤１と半田ボール２との位置関係を示し、その他の部材については省略している。
【００１３】
図１に示すように、半導体基板１０の第１の主面上には、接着剤１が配置されている。この接着剤１は、撮像素子上に形成されたマイクロレンズ上を開口する開口部１Ａを有している。接着剤１の端部１Ｂに囲まれた領域が開口部１Ａである。半導体基板１０の第１の主面に対向する第２の主面上には、半田ボール２が行列状に形成されている。半田ボール２は、半導体基板１０の第１、第２の主面に垂直な方向において、接着剤１の端部１Ｂと重ならないように配置されている。
【００１４】
図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カメラモジュールにおける半導体基板１０と光透過性支持基板２１の部分を拡大した断面を示している。カメラモジュールは、撮像素子１２が形成された撮像画素部と、この撮像画素部から出力された信号を処理する周辺回路部とを含む。
【００１５】
カメラモジュールの撮像画素部は、以下のような構成を有する。半導体基板１０の第１の主面には、素子分離絶縁層としてのＳＴＩ(Shallow Trench Isolation)１１と、ＳＴＩ１１にて区画された素子領域が配置されている。素子領域には、フォトダイオード及びトランジスタを含む撮像素子１２が形成されている。撮像素子１２が形成された第１の主面上には、層間絶縁膜１３が形成されている。さらに、層間絶縁膜１３中には配線１４が形成されている。
【００１６】
層間絶縁膜１３上には、パッシベーション膜１５が形成され、パッシベーション膜１５上にはベース層１６が形成されている。ベース層１６上には、撮像素子１２に対応するようにカラーフィルタ１７がそれぞれ配置されている。カラーフィルタ１７上にはオーバーコート１８が形成され、オーバーコート１８上には撮像素子１２（カラーフィルタ１７）に対応するようにマイクロレンズ１９がそれぞれ形成されている。さらに、マイクロレンズ１９上は接着剤１の開口部１Ａとなり、すなわち空洞となり、この開口部１Ａ上には光透過性支持基板（透明基板）、例えばガラス基板２１が配置されている。
【００１７】
前述した各部は、例えば以下のような材料からなる。ＳＴＩ１１はＳｉＯ２からなり、層間絶縁膜１３はＳｉＯ２あるいはＳｉＮからなる。配線１４はアルミニウム（Ａｌ）からなり、カラーフィルタ１７はアクリル樹脂からなる。さらに、マイクロレンズ１９はスチレン系樹脂からなる。
【００１８】
カメラモジュールの周辺回路部には、以下のような貫通電極及び電極パッドが形成されている。半導体基板１０には、第１の主面に対向する第２の主面から第１の主面まで貫通孔があけられている。貫通孔の内面上及び第２の主面上には、絶縁膜２２が形成されている。絶縁膜２２上には導電体層２３が形成されている。導電体層２３上には保護膜、例えばソルダーレジスト２４が形成されている。さらに、導電体層２３上のソルダーレジスト２４の一部が開口され、露出された導電体層２３上には、半田ボール２が形成されている。
【００１９】
ソルダーレジスト２４は、例えばフェノール系樹脂、あるいはポリイミド系樹脂、アミン系樹脂などからなる。半田ボール２には、例えばＳｎ−Ｐｂ(共晶)、あるいは９５Ｐｂ−Ｓｎ(高鉛高融点半田)、Ｐｂフリー半田として、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕなどが用いられる。
【００２０】
また、半導体基板１０の第１の主面上には、層間絶縁膜１３が形成されている。貫通孔に形成された導電体層２３は第１の主面まで達しており、この導電体層２３上には内部電極（第１電極パッド）２６が形成されている。内部電極２６は、撮像素子１２あるいは周辺回路部に形成された周辺回路（図示しない）に電気的に接続されている。これにより、貫通孔に形成された貫通電極は、半田ボール２と撮像素子１２あるいは周辺回路とを電気的に接続している。
【００２１】
さらに、内部電極２６上には、層間絶縁膜１３を介して素子面電極（第２電極パッド）２７が形成されている。内部電極２６と素子面電極２７間の層間絶縁膜１３内には、これら電極間を電気的に接続するコンタクトプラグ２８が形成されている。素子面電極２７は、コンタクトプラグ２８、内部電極２６を介して電圧の印加及び信号の読み出しなどに使用される。特に、ダイソートテスト時に、素子面電極２７に針が当てられる。
【００２２】
素子面電極２７上には、パッシベーション膜１５が形成されている。パッシベーション膜１５上にはベース層１６が形成され、ベース層１６上にはオーバーコート１８が形成されている。さらに、オーバーコート１８上には、スチレン系樹脂層２９が形成されている。素子面電極２７上に形成された、これらパッシベーション膜１５、ベース層１６、オーバーコート１８、及びスチレン系樹脂層２９が開口されて、パッド開口部が形成されている。
【００２３】
スチレン系樹脂層２９上及び素子面電極２７上には、接着剤１を介してガラス基板２１が形成されている。なお、接着剤１はパターニングされており、撮像素子１２上（マイクロレンズ１９上）には配置されていない。すなわち、接着剤１はマイクロレンズ１９上を開口する開口部１Ａを有している。
【００２４】
前述した構造を有するカメラモジュールでは、半導体基板の主面に垂直な方向において、半田ボール２は接着剤１が有する開口部１Ａの端部１Ｂと重ならない位置に配置されている。これにより、半導体基板の第２の主面上に形成された導電体層２３から半田ボール２が剥離したり、導電体層２３が破壊されたりなど、半田ボール部に発生する不良を低減することができる。
【００２５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態のカメラモジュールについて説明する。前記第１実施形態における構成と同様の部分には同じ符号を付す。
【００２６】
図３は、第２実施形態のカメラモジュールにおける接着剤と半田ボールを示す平面図である。なお、図３は、接着剤１と半田ボール２との位置関係の一例を示し、図１と同様に、その他の部材については省略している。
【００２７】
図３に示すように、半導体基板１０の第１の主面上には、開口部１Ａを有する接着剤１が配置されている。半導体基板１０の第１の主面に対向する第２の主面上には、半田ボール２が行列状に形成されている。半導体基板１０の第１、第２の主面に垂直な方向において、開口部１Ａの端部１Ｂを含む接着剤１と半田ボール２とが、半田ボール２の直径の１０分の２あるいは１０分の８程度が重なるように配置されている。
【００２８】
以下に、開口部１Ａの端部１Ｂを含む接着剤１と半田ボール２との重なり量と、半田ボール部に発生する不良との関係を述べる。
【００２９】
図４（ａ）は、端部１Ｂを含む接着剤１と半田ボール２との重なりを簡略化して示した図である。半田ボール２の直径をＤとし、接着剤１と半田ボール２との重なり量（長さ）をＬにて示す。
【００３０】
図４（ｂ）は、接着剤１と半田ボール２との重なり量Ｌが変化した場合の不良発生の有無を示す図である。半田ボールの直径Ｄを０〜１０の目盛りで表している。目盛り上の○、×の位置が半田ボール２の重なり量Ｌを示している。○は不良が発生しないことを示し、×は不良が発生したことを示す。
【００３１】
例えば、４０にて示す○の場合は、図４（ｃ）に示すように、半田ボール２が接着剤１と全く重なっていない状態である。この場合は半田ボール部に不良は発生しなかった。また、４１にて示す○の場合は、図４（ｄ）に示すように、半田ボール２の全体が接着剤１とほぼ重なっている状態である。この場合も半田ボール部に不良は発生しなかった。４２にて示す○の場合は、図４（ｅ）に示すように、半田ボール２の直径の１０分の３．３程度が接着剤１と重なっている状態である。この場合も半田ボール部に不良は発生しなかった。
【００３２】
一方、４３にて示す×の場合は、図４（ｆ）に示すように、半田ボール２の直径の１０分の５程度が接着剤１と重なっている状態である。この場合は半田ボール部に不良が発生した。
【００３３】
以上に述べた接着剤１と半田ボール２との重なり量と不良発生の有無から、接着剤１と半田ボール２との重なり量Ｌが、半田ボール２の直径の１０分の４以下、あるいは半田ボール２の直径の１０分の６以上である場合、半田ボール部に不良が発生しないことが判った。言い換えると、接着剤１と半田ボール２との重なり量が、半田ボール２の直径の１０分の４より大きい場合、あるいは半田ボール２の直径の１０分の６より小さい場合、半田ボール部に不良が発生することが判った。以上により、開口部の端部１Ｂを含む接着剤１と半田ボール２との重なり量が、半田ボール２の直径の１０分の４以下、あるいは半田ボール２の直径の１０分の６以上になるように制御することにより、半田ボール部に発生する不良を低減することが可能である。
【００３４】
なお、半田ボール部に発生する不良の解析には、オバーク(ir-obirch)解析装置を用いた。オバーク解析装置を用いれば、半田ボール部に存在する抵抗異常箇所等を特定することが可能である。これにより、半田ボール部に不良が発生しているか否かを検出することができる。
【００３５】
また、前述した各実施形態はそれぞれ、単独で実施できるばかりでなく、適宜組み合わせて実施することも可能である。さらに、前述した各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、各実施形態において開示した複数の構成要件の適宜な組み合わせにより、種々の段階の発明を抽出することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態のカメラモジュールにおける接着剤と半田ボールを示す平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態のカメラモジュールにおける接着剤と半田ボールを示す平面図である。
【図４】第２実施形態における開口部の端部を含む接着剤と半田ボールとの重なり量と、半田ボール部に発生する不良との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…接着剤、１Ａ…開口部、１Ｂ…端部、２…半田ボール、１０…半導体基板、１１…ＳＴＩ(Shallow Trench Isolation)、１２…撮像素子、１３…層間絶縁膜、１４…配線、１５…パッシベーション膜、１６…ベース層、１７…カラーフィルタ、１８…オーバーコート、１９…マイクロレンズ、２１…光透過性支持基板（ガラス基板）、２２…絶縁膜、２３…導電体層、２４…ソルダーレジスト、２６…内部電極（第１電極パッド）、２７…素子面電極（第２電極パッド）、２８…コンタクトプラグ、２９…スチレン系樹脂層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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