(57)【要約】【課題】カバーガラスを固定するためのダム形成に伴う金属パッドへのダメージを低減することができ、且つ製造プロセスの簡略化をはかる。【解決手段】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、該受光領域１２に繋がる配線が電極パッド１３から基板貫通ビア１５を介して基板裏面側に引き出されたセンサ基板１０と、センサ基板１０上に、受光領域１２及び電極パッド１３を覆うように形成された平滑化層２１と、受光領域１２の上方で平滑化層２１上に形成されたカラーフィルタ２２と、受光領域１２の上方を避けた領域で平滑化層２１上に形成されたダム２５と、ダム２５に接着され、受光領域１２を覆うように設けられたカバーガラス３０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面側に受光領域が形成され、該受光領域に繋がる配線が電極パッドから基板貫通ビアを介して基板裏面側に引き出されたセンサ基板と、
前記センサ基板上に、前記受光領域及び前記電極パッドを覆うように形成された平滑化層と、
前記受光領域の上方で前記平滑化層上に形成されたカラーフィルタと、
前記受光領域の上方を避けた領域で前記平滑化層上に形成されたダムと、
前記ダムに接着され、前記受光領域を覆うするように設けられたカバーガラスと、
を具備したことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記カラーフィルタ上にマイクロレンズが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】
前記基板の裏面側に、前記基板貫通ビアに接続された配線パッドが形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記ダムは、液体インキのスクリーン印刷により形成されていることを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに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、該受光領域を覆うように平滑化層を形成する工程と、
前記受光領域の上方で前記平滑化層上にカラーフィルタを形成する工程と、
前記受光領域に繋がる配線を基板裏面側に引き出すための基板貫通ビアを形成する工程と、
前記受光領域の上方を避けた領域で前記平滑化層上にダムを形成する工程と、
前記受光領域を覆うするように、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、スクリーン印刷法により前記平滑化層上に液体インキを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、センサ基板をカバーガラスで覆ってパッケージした固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固体撮像装置の製造工程では、カラーフィルタ及びマイクロレンズの形成前に、塗布ムラや形状異常の原因となるウェハ上の凹凸を解消するために、センサ基板上に平滑化層を形成する。また、ステッパ露光時のｉ線を反射させるための樹脂を塗布することもある。
【０００３】
既存の製造方法では、カラーフィルタ及びマイクロレンズ形成後に、平滑化層上に保護膜のパターンを形成し、配線用金属パッド及びスクライブライン上の平滑化樹脂を、ドライエッチングにより除去している。さらに、最終的には、パターニングした保護膜も除去している。このため、保護膜の形成及びパターニングに伴うプロセスの複雑化を避けられない。センサ基板上に形成した平滑化樹脂を含む層を部分的に除去して、電極パッドを露出する工程を要する先行技術として、特許文献１，２が例示される。
【０００４】
なお、特許文献１，２では、センサ基板表面の平滑化層に該当する箇所にはＳｉの水分等からの保護のためのパッシベーション膜（ＳｉＮのＣＶＤ形成）が形成され、カラーフィルタ上にも凹凸解消のための平滑化層が形成される構成も開示されており、一層複雑な層構成について説明されている。
【０００５】
また、一般にチップサイズパッケージ製造工程では、金属パッド上に直接ダムを形成したデバイスウェハとカバーガラスとを接着している。ダムの材料には樹脂製の接着剤が使用されることもある。硬化後の接着剤は剥がすことが容易でなく、ダムのリワークを実施する場合は金属パッドへのダメージが大きくなる問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３５１７６１号公報
【特許文献２】特開２００８−２２７５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、センサ基板の表面側にカバーガラスを配置する固体撮像装置においては、ダム形成に伴う金属パッドのダメージが大きくなり、更にダム形成に伴う工程の複雑化が避けられないと云う問題があった。
【０００８】
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、カバーガラスを固定するためのダム形成に伴う金属パッドへのダメージを低減することができ、且つ製造プロセスの簡略化をはかり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】
【０００９】
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、該受光領域に繋がる配線が電極パッドから基板貫通ビアを介して基板裏面側に引き出されたセンサ基板と、前記センサ基板上に、前記受光領域及び前記電極パッドを覆うように形成された平滑化層と、前記受光領域の上方で前記平滑化層上に形成されたカラーフィルタと、前記受光領域の上方を避けた領域で前記平滑化層上に形成されたダムと、前記ダムに接着され、前記受光領域を覆うように設けられたカバーガラスと、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
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、該受光領域を覆うように平滑化層を形成する工程と、前記受光領域の上方で前記平滑化層上にカラーフィルタを形成する工程と、前記受光領域に繋がる配線を基板裏面側に引き出すための基板貫通ビアを形成する工程と、前記受光領域の上方を避けた領域で前記平滑化層上にダムを形成する工程と、前記受光領域を覆うように、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】
【００１１】
本発明によれば、センサ基板に貫通ビアを設けて基板裏面側に配線を引き出すようにしているので、ダム形成のために平滑化層を除去する必要がなくなり、更にダムと金属パッドとの直接的な接触を無くすることができる。従って、ダム形成に伴う金属パッドへのダメージを低減することができ、且つ製造プロセスの簡略化をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】本発明の一実施形態に係わる固体撮像装置の製造工程を示す断面図。
【図３】比較例に係わる固体撮像装置の製造工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
（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。
【００１５】
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に繋がる配線パッド１３が形成されている。さらに、この配線パッド１３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の下面が配線パッドとなっている。
【００１６】
センサ基板１０の表面側に、受光領域１２を覆うように平滑化層２１が形成されている。受光領域１２の上方で平滑化層２１上に、カラーフィルタ２２及びマイクロレンズ２３が形成されている。カラーフィルタ２２は、例えばＲＧＢに対応して３種類のフィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。
【００１７】
受光領域１２の上方を避けた領域で平滑化層２１上に、例えば貫通ビア１５の上方で平滑化層２１上に、柱状のダム２５が形成されている。そして、このダム２５には、受光面側を封止するためのカバーガラス３０が接着固定されている。
【００１８】
図２（ａ）〜（ｄ）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。
【００１９】
まず、図２（ａ）に示すように、Ｓｉ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上に、受光領域１２を覆うように平滑化層２１を形成する。平滑化層２１の材料としては、グリシジルメタクリレートとメチルメタクリレートとの共重合体、又はアルキル化メラミン若しくはイソシアネートとアクリル系共重合体とを主成分とするコーティング材を用いることができる。なお、Ｓｉ基板１１の表面側には、受光領域１２と電気的に接続された配線パッド１３が形成されている
次いで、図２（ｂ）に示すように、平滑化層２１上の受光領域１２の上方に位置する領域に、カラーフィルタ２２及びマイクロレンズ２３を形成する。カラーフィルタ２２及びマイクロレンズ２３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。また、カラーフィルタ２２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。さらに、マイクロレンズ２３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。
【００２０】
次いで、図２（ｃ）に示すように、受光領域１２に繋がる配線を基板裏面側に引き出すための貫通ビア１５を形成する。具体的には、Ｓｉ基板１１の裏面側からＲＩＥで配線パッド１３に繋がるコンタクトホールを形成した後、コンタクトホールを埋め込むようにＣｕ等の導電材料を埋め込む。貫通電極の形成手法としては、入り口が広い順テーパ形状の孔となる等方性エッチングと、エッチング／保護膜形成を交互に行い、アスペクト比の高い筒状の孔を形成する異方性エッチングとを交互に行うようにしても良い。
【００２１】
ここで、貫通電極１５の平面的な面積（基板面と平行な方向に切った断面積）が十分に大きい場合はそのまま配線パッドとして用いればよいが、貫通電極１５の平面的な面積が小さい場合は、貫通電極１５に繋がる配線パッドを基板裏面側に設ければよい。
【００２２】
次いで、図２（ｄ）に示すように、受光領域１２の上方を避けた領域で平滑化層２１上に、カバーガラスを接着するためのダム２５を数十μｍの厚さに形成する。このダム２５の形成には、例えばエポキシ樹脂を主成分とする液体インキで熱硬化性又はＵＶ硬化性を有する材料を用い、スクリーン印刷で形成した後に硬化させる。さらに、ダム２５は黒色としても良い。
【００２３】
ダム２５を構成するインキとしては、他に、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る。これらは、増感剤を含むモノマーからなる接着剤であり、スクリーン印刷後、紫外線を照射して重合することにより、Ｓｉ基板１１と重合接着される。
【００２４】
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。
【００２５】
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、組成設計が困難であり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）が好適であることが実験により確認されている。
【００２６】
（１）樹脂の粘度が、１０〜１，０００Ｐａ・ｓであり、チキソ比が１．５〜８.０の光硬化性樹脂。
【００２７】
（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。
【００２８】
（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。
【００２９】
（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。
【００３０】
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、かつ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。
【００３１】
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２５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。
【００３２】
次いで、ダム２５にカバーガラス基板３０を接着することにより、前記図１に示すように、受光面側をカバーガラス３０で覆われた固体撮像装置が完成することになる。なお、カバーガラス３０の接着のためには接着剤を用いても良いし、ダム自体を樹脂製の接着剤で形成しても良い。
【００３３】
ここで、比較のために、従来の製造方法を図３（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００３４】
センサ基板１０上に平滑化層２１、カラーフィルタ２２及びマイクロレンズ２３を形成するまでは、本実施形態（図２（ａ）（ｂ））と同じである。
【００３５】
次いで、図３（ａ）に示すように、平滑化層２１上にマスクとなる保護膜２４を形成し、配線パッド１３に接続するための開口を設ける。
【００３６】
次いで、図３（ｂ）に示すように、保護膜２４をマスクとして用い、ＲＩＥ等で平滑化層２１を開口する。その後、図３（ｃ）に示すように、保護膜２４を除去する。
【００３７】
次いで、図３（ｄ）に示すように、配線パッド１３に接続するダム２５の形成及びカバーガラス３０の接着を行うことにより、固体撮像装置が完成することになる。
【００３８】
上記の方法では、前記図２（ａ）〜（ｄ）に示した実施形態方法に比べ、平滑化層２１のパターニング工程、ドライエッチング工程、保護膜２４の除去工程が必要となり、実施形態に比して工程が複雑化している。さらに、ダム２５と配線パッド１３とが直接接触しており、ダム２５のリワークを実施する場合は金属パッド１３へのダメージが大きくなってしまう。
【００３９】
このように本実施形態によれば、Ｓｉ基板１１に貫通ビア１５を設け、受光領域１２に繋がる配線を基板裏面側に引き出しているので、カバーガラス３０を接着する工程において、平滑化層２１のパターニング工程、ドライエッチング工程、保護膜除去工程を省略できる。また、金属パッド１３の表面上に平滑化層２１を残すため、ダム２５と金属パッド１３とが直接接触することはなく、平滑化層２１を界面として金属パッド１３へのダメージが少ないダムのリワークが可能となる。
【００４０】
従って、ダム２５の形成に伴う金属パッド１３へのダメージを低減することができ、且つ製造プロセスの簡略化をはかることもでき、その有用性は大である。
【００４１】
（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。
【００４２】
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、さらに平滑化層の形成が必要なものであれば良い。また、貫通ビアの材料、形成方法は実施形態に何ら限定されるものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。さらに、ダムの材料、形成方法も実施形態に何ら限定されるものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。
【００４３】
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】
【００４４】
１０…センサ基板
１１…Ｓｉ基板
１２…撮像素子領域（受光領域）
１３…配線パッド
１５…貫通ビア
２１…平滑化層
２２…カラーフィルタ
２３…マイクロレンズ
２４…保護膜
２５…ダム
３０…カバーガラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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