(57)【要約】【課題】十分な厚さの黒色ダムを形成し、センサ内での乱反射を抑制することができ、且つローコストに実現する。【解決手段】センサ面側を封止するための封止材料の改良をはかった固体撮像装置であって、半導体基板１１の表面側に受光領域１２が形成されたセンサ基板１０と、センサ基板１０の表面側に受光領域１２を避けて形成された黒色樹脂からなるダム３０と、ダム３０に接着されて、センサ基板１０の受光面側を封止するカバーガラス４０と、を備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面側に受光領域が形成されたセンサ基板と、
前記センサ基板の表面側に前記受光領域を避けて形成された黒色樹脂からなるダムと、
前記ダムに接着されて、前記センサ基板の受光面側を封止するカバーガラスと、
を具備したことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記ダムは、液体インキの印刷により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】
前記ダムは、エポキシ樹脂を主成分とするインキで、熱硬化成分又はＵＶ効果成分が含まれることを特徴とする、請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記ダムは、フィラー含有黒色樹脂であることを特徴とする、請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
半導体基板の表面側に受光領域が形成されたセンサ基板上に、該受光領域を避けて黒色樹脂を印刷することにより、ダムを形成する工程と、
前記センサ基板の受光面側を封止するように、前記ダムにカバーガラスを接着する工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記ダムを形成する工程として、液体インキをインクヘッドにより印刷することを特徴とする、請求項５記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に係わり、特にセンサ面側を封止するための封止材料の改良をはかった固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサを用いた固体撮像装置においては、素子の信頼性向上のためにセンサ基板の受光面側を封止する必要がある。このために、センサ基板上の受光領域を避けた領域に枠状のダム（スペーサ：障壁）を形成し、このダムにカバーガラスを貼り付けるようにしている（特許文献１，２参照）。
【０００３】
しかし、この種の装置にあっては、ダムを透過した光が乱反射してしまい、解像度が低下する問題があった。また、センサ基板とカバーガラスとの間に十分なキャビティを取るためには比較的高さの高いダムを形成する必要があるが、高いダムを形成すること自体が容易ではなかった。
【０００４】
従来技術におけるダムの形成方法として、以下の手法が代表的である。
【０００５】
（１）ダムの形状（枠状）に加工した樹脂成型物をセンサ基板とカバーガラスとの間に配置し、接着剤を用いて貼り合わせる方法。
【０００６】
（２）未硬化のフィルムを隔壁の形状（枠状）に加工して、センサ基板とカバーガラスとの間に配置した後、フィルムを硬化させて重合接着させて貼り合わせる方法。
【０００７】
（３）光硬化性樹脂と熱硬化性樹脂を含む接着層を用いる方法であって、ダム形成箇所に接着層を形成し、接着層を選択的に露光して、所定領域に接着層に含まれる光硬化性樹脂を硬化させる。そして、光硬化性樹脂が未硬化の領域を除去（現像）して接着層をパターニングし、パターニングされた接着層（ダム形状）を加熱硬化させてセンサ基板とカバーガラスとを貼り合わせる方法。
【０００８】
上記（２）（３）では、フィルム又は接着剤を所定のダム形状にパターニングする上では、それらが有する感光性が利用される。フォトリソグラフィ手法によるパターニングにあたっては、露光装置，露光パターンを規定するマスク，現像処理装置を要するため、設備投資や感光性フィルム・接着剤の採用に伴うコストアップを招くこととなる。
【０００９】
また、上記（２）（３）による露光及び現像を含む方法でも、隔壁の高さを５０μｍよりも高くすることは困難であった。さらに、廃液が発生し環境負荷が大きい、未硬化の光硬化性樹脂が無駄になるなどの弊害を包含する。
【００１０】
以上の問題を解消する目的で、所定形状・所望厚さ（幅に対する高さのアスペクト比が高い）のダムを簡便な工程で製造する方法として、スクリーン印刷を採用することにより、光硬化性樹脂（又は光硬化性と熱硬化性を兼ねた樹脂）の光硬化によって被覆部を固定する提案が公知である（特許文献３参照）。
【００１１】
特許文献３の方法では、枠状に光硬化性樹脂層をスクリーン印刷する工程〜光硬化性樹脂層を硬化する工程〜硬化した光硬化性樹脂層上に、更に枠状に光硬化性樹脂をスクリーン印刷する工程、を所望回数だけ（ダムが所望の厚さになるまで）繰り返す。その後、被覆部を搭載し、光硬化性樹脂を硬化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−４０６７２号公報
【特許文献２】特表２００３−５１６６３４号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２９６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述した乱反射光を抑制するためには、ダムは黒色であることが望ましい。しかし、従来のフォトリソグラフィによるダム作製では、解像度の問題から黒色のダムを数十μｍレベルの厚さで形成することは困難であった。なお、ブラックマトリクスなどはフォトリソグラフィにより形成されるが、せいぜい数μｍまでしか厚くできず、この厚さではキャビティ構成には不十分である。
【００１４】
また、特許文献３によるダム作製では、スクリーン印刷により形成する光硬化性樹脂層を黒色に着色する思想は開示されておらず、ダムを透過して受光素子に入射するノイズ光による弊害への対策は何ら講じられていない。しかも、スクリーン印刷と光硬化を繰り返す製造手順が必須であり、製造効率（コスト）的に好ましいとは言えない不利を有している。
【００１５】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、十分な厚さの黒色ダムを形成して、センサ内での乱反射を抑制することができ、且つローコストに実現し得る固体撮像装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために本発明の固体撮像装置は、半導体基板の表面側に受光領域が形成されたセンサ基板と、前記センサ基板の表面側に前記受光領域を避けて形成された黒色樹脂からなるダムと、前記ダムに接続されて、前記センサ基板の受光面側を封止するカバーガラスと、を具備したことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の表面側に受光領域が形成されたセンサ基板上に、該受光領域を避けて黒色樹脂を印刷することにより、ダムを形成する工程と、前記センサ基板の受光面側を封止するように、前記ダムにカバーガラスを接続する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、カバーガラスを接着固定するためのダムの材料に黒色樹脂を使用しているため、ダムの存在によるセンサ内での乱反射を抑制することができる。さらに、ダムの製造方法として印刷法を採用することにより、ローコストでダムを十分厚く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係わる固体撮像装置の概略構成を示す断面図。
【図２】図１の固体撮像装置の製造工程を示す断面図。
【図３】実施形態の効果を説明するためのもので、ダムの材料による各種特性の違いを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施形態の固体撮像装置及びその製造方法を、図面を参照して説明する。
【００２１】
（実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係わる固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【００２２】
図中の１０は、Ｓｉ基板１１上にＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子領域（受光領域）１２が形成されたセンサ基板である。このセンサ基板１０には、受光領域１２に繋がる配線１４が基板貫通ビア１５を介して基板裏面側に引き出されている。具体的には、センサ基板１０の表面部に、受光領域１２に繋がる配線１４が形成され、この配線１４に繋がるようにセンサ基板１０を貫通した貫通ビア１５が設けられている。そして、貫通ビア１５の下面が電極パッド１３に接続されている。
【００２３】
センサ基板１０の表面側で受光領域１２上には、カラーフィルタ２１及びマイクロレンズ２２が設けられている。カラーフィルタ２１は、例えばＲＧＢに対応して３種類のフィルタを有している。
【００２４】
センサ基板１０の表面側には、受光領域１２を避けて黒色樹脂からなる柱状のダム３０が設けられている。このダム３０は、厚さ（高さ）数十μｍであり、受光領域１２を囲むように設けられている。ダム３０の上面には、透明なカバーガラス４０が接着固定されている。そして、このカバーガラス４０の設置により、センサ基板１０の受光領域１２側が封止されるものとなっている。
【００２５】
図２は、本実施形態の固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。
【００２６】
まず、図２（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１１の表面側にＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の受光領域１２が形成され、裏面側に電極パッド１３が形成されたセンサ基板１０を用意する。
【００２７】
次いで、図２（ｂ）に示すように、センサ基板１０の表面側に、カラーフィルタ２１及びマイクロレンズ２２を形成する。カラーフィルタ２１及びマイクロレンズ２２は、センサ基板１０の受光領域１２に２次元配置された各画素毎に形成する。
【００２８】
なお、カラーフィルタ２１の配列は例えばＲＧＢのベイヤー配列であるが、これらは何ら制限されるものではない。また、マイクロレンズ２２は、各画素の感度を高めるためのものであり、レンズ無しでも画素の感度が十分に高い場合は省略することも可能である。さらに、センサ基板１０の表面凹凸が問題になる場合は、フィルタ形成前にセンサ基板１０の表面上に透明な平滑化層を設けるようにしても良い。
【００２９】
次いで、図２（ｃ）に示すように、センサ基板１０の表面側に受光領域１２を避けてダム３０を形成する。このダム３０は、例えば黒色樹脂からなるもので、スクリーン印刷により数十μｍの厚さに形成される。ダム３０の材料としては、エポキシ樹脂を主成分とし、黒色フィラーを含有した液体インキで、熱硬化性（更にＵＶ硬化性）を備える材料が好ましい。このような液体インキをダム３０のパターンに印刷した後に、熱又はＵＶ光の照射により硬化させる。
【００３０】
液体インキとしては、エポキシ系樹脂を主成分とする以外に、エポキシ−ウレタン系樹脂，及びイソシアネート系樹脂，シアノアクリレート系樹脂を挙げることができ、主成分の樹脂に、染料若しくは顔料の色材，比較的低分子量の溶剤可溶性樹脂，光重合性モノマー若しくはオリゴマー，光重合開始剤及び溶剤からなる感光性インキも採用される。
【００３１】
感光性インキの場合は、黒色顔料の添加に伴い感光性の低下を招くこともあり、粘度，チキソ比などスクリーン印刷適性や、増感剤，光重合開始剤などの添加による感度調整など、組成設計が難しく樹脂材料のコストアップを招くことになる。しかし、１度の印刷形成により数十μｍ厚のパターニングを実現する上で、以下に挙げる特性（処方）が好適であることを実験により確認されている。
【００３２】
（１）樹脂の粘度が、１０〜１０００Ｐａ・ｓであり、チキソ比が１．５〜８.０の光硬化性樹脂。
【００３３】
（２）カチオン重合性のエポキシ，オキセタン若しくはビニル樹脂、又はラジカル重合性のアクリル，メタクリル若しくはビニル樹脂、を主成分とする樹脂。
【００３４】
（３）光硬化性樹脂，粘着性付与剤，それらに対して非相溶性で分散性を有する化合物に黒色顔料を含有してなる光硬化性樹脂組成物。
【００３５】
（４）アクリル樹脂（メタクリル酸２０重量部，ヒドロキシエチルメタクリレート１５重量部，メチルメタクリレート１０重量部，ブチルメタクリレート５５重量部をエチルセロソルブ３００重量部に溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスニトリル０．７５重量部を加えて、７０℃，５時間反応させ得られたアクリル樹脂）を主成分とする樹脂。
【００３６】
なお、添加する黒色顔料としては、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの近紫外線域に対する透過率がカーボンブラックよりも高く、且つ６００ｎｍ以上の可視光域に対する透過率がカーボンブラックよりも低いチタンブラックも好適に採用できる。
【００３７】
カーボンブラック，チタンブラックの何れを添加する場合であっても、ダム３０を形成した後の光学特性として、可視波長域での反射率が１．５％を下回ることが望ましい。
【００３８】
これ以降は、ダム３０の上面にカバーガラス４０を接触させ圧着することにより、前記図１に示す構造を得る。このとき、ダム３０の形成材料であるインキ自体に接着性を有するため、特別に接着剤を用いなくてもカバーガラス４０をダム３０に設着固定することができる。
【００３９】
ここで、ダム３０の材料及び形成方法による違いを、図３に示す。
【００４０】
ドライフィルム樹脂を用いたフォトリソグラフィによる方法（従来例１）では、本実施形態と同様に接着剤は不要となるものの、透明であるために乱反射光の抑制ができない。さらに、スループットは低く、材料コストもイニシャルコストも高い。
【００４１】
液体レジストを用いたフォトリソグラフィによる方法（従来例２）では、材料コストは安いものの、接着剤が必要となる。さらに、スループットは低く、イニシャルコストが高い。
【００４２】
これらに対して本実施形態による液体インキを用いた印刷による方法では、黒色であるために乱反射光の抑制ができる。さらに、接着剤も不要であり、材料コストもイニシャルコストも低い。
【００４３】
このように本実施形態によれば、ダム３０の材料に黒色樹脂を使用しているため、センサ内での乱反射を抑制することができる。さらに、ダム３０の製造方法としてスクリーン印刷法を採用するため、ダム３０を十分厚く形成することができる。また、インキ自体の接着性を利用するため、別途の接着層は不要とすることができる。これらの理由から、製造コストを低減することができ、十分な厚さのダム３０をローコストで実現することが可能となる。
【００４４】
（変形例）
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
センサ基板の構造は特に限定されるものではなく、表面側に撮像のための受光領域を有し、受光領域をカバーガラスで覆うことが必要なものであれば良い。
【００４６】
また、ダムの材料は光を透過しない材料であり、スクリーン印刷により形成できる材料であれば良く、一般的には黒色樹脂であればよい。
【００４７】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０…センサ基板
１１…Ｓｉ基板（半導体基板）
１２…受光領域
１３…電極パッド
１４…配線
１５…貫通ビア
２１…カラーフィルタ
２２…マイクロレンズ
３０…ダム
４０…カバーガラス
【図１】
2014216475.tif 000003
【図２】
2014216475.tif 000004
【図３】
2014216475.tif 000005