(57)【要約】【課題】極く狭い空隙部を有して接合された固体撮像素子のウェーハと透明平板とで構成された固体撮像装置集合体の透明平板を研削切断するにあたり、研削切断中に生ずる透明平板の破片によるウェーハの損傷を防止することの出来る固体撮像装置の製造方法を提供すること。【解決手段】ウェーハ１１に多数の固体撮像素子１１Ａを形成する工程と、透明平板１２に個々の固体撮像素子１１Ａを囲む形状のスペーサ１３を形成する工程と、透明平板１２のスペーサ１３同士の間に透明平板１２の周縁部１２Ｃのみを残した貫通長孔１２Ｂを複数形成する工程と、ウェーハ１１と透明平板１２とを位置合わせして接合する工程と、透明平板１２に研削加工を施し、個々の固体撮像素子１１Ａに対応させて透明平板１２を分割する工程と、ウェーハ１１を個々の固体撮像素子１１Ａに対応させて分割する工程とを備えた。【選択図】      図１
2006120796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの表面に多数の固体撮像素子を形成する工程と、
前記ウェーハに接合される透明平板下面の前記固体撮像素子に対応する箇所に、個々の固体撮像素子を囲む形状の所定厚さの枠状のスペーサを形成する工程と、
前記透明平板の前記スペーサ同士の間に透明平板の周縁部のみを残した貫通長孔を複数形成する工程と、
前記ウェーハと前記透明平板とを位置合わせして前記スペーサを介して接合する工程と、
前記貫通長孔形成時に残した前期透明平板の周縁部を研削加工するとともに、貫通長孔と直交する方向で透明平板に研削加工を施し、前記個々の固体撮像素子に対応するように透明平板を分割する工程と、
前記ウェーハを個々の固体撮像素子に対応させて分割する工程と、
を備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記透明平板に貫通長孔を形成する工程が、研削加工によって行われる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。
【請求項３】
前記固体撮像装置は前記スペーサの外側の対向する二辺に外部接続用の配線パッドを有しており、
前記透明平板の貫通長孔は、前記配線パッドを露出させる方向に形成されるとともに、前記配線パッドの露出に必要な幅で形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に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、固体撮像装置の製造方法に関し、特にウェーハレベルで一括製造された多数のチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）タイプの固体撮像装置を個々に分割する固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラや携帯電話に用いられるＣＣＤやＣＭＯＳからなる固体撮像装置は、益々小型化が要求されている。このため、固体撮像素子チップ全体をセラミックス等のパッケージに気密封止した従来の大型パッケージから、最近では固体撮像素子チップの大きさと略等しい大きさのチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）タイプに移行しつつある。
【０００３】
このような中で、固体撮像素子チップの受光エリアのみに対し、下面縁部に枠部（スペーサ）を一体形成した透明材料からなる封止部材（透明ガラス板）を配置し、枠部（スペーサ）の外側に外部からの配線を行う電極（パッド）を配列した構造の固体撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この特許文献１に記載された固体撮像装置をウェーハレベルで一括製造する場合は、先ずウェーハ（半導体基板）上に多数の固体撮像素子を形成する。一方、透明材料からなる封止部材（透明ガラス板）に固体撮像素子の受光エリアを囲う枠部（スペーサ）を多数一体形成する。
【０００５】
次に、この封止部材（透明ガラス板）を枠部（スペーサ）を介してウェーハに接合して、各固体撮像素子の受光エリアを密閉し、固体撮像装置がウェーハレベルで多数形成された積層体を製造する。次に、この積層体を個々の固体撮像装置に分割することによって、特許文献１に記載された固体撮像装置が得られる。
【特許文献１】特開平０７−２０２１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前述の特許文献１には、多数の固体撮像装置がウェーハレベルで形成された積層体を個々の固体撮像装置に分割する方法について何ら記載されていない。しかし、一般的にウェーハ上に形成された多数の半導体装置を個々の半導体装置に分割するためには、ダイシング装置による研削切断が用いられている。
【０００７】
このため、例えばダイシング装置を使用して、ウェーハのパッド面を露出させるのに必要な幅を有する円盤状砥石（ダイシングブレード）を用い、砥石の最下点がパッド上部のウェーハと透明ガラス板との間に形成された空隙部分を通過するように透明ガラス板を研削切断し、続いて別の薄い円盤状砥石（ダイシングブレード）でウェーハ部分を研削切断する方法が考えられる。
【０００８】
しかし、このような砥石を用いて研削切断する方法の場合、例えばウェーハと透明ガラス板との間に形成された空隙部の高さが１００μｍ程度と極く狭い場合は、図７（ａ）、及び図７（ａ）のＡ−Ａ’断面と一部拡大図を表わす図７（ｂ）に示すように、透明ガラス板１２の研削切断を進めていく中で生ずるガラス破片１２Ａが排出時に砥石５２とウェーハ１１との隙間に巻き込まれ、掻き回され、極端には引きずられることで、ウェーハ１１側に損傷を与えてしまうという重大な問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、極く狭い空隙部を有して接合された固体撮像素子のウェーハと透明ガラス板とで構成された固体撮像装置集合体の透明ガラス板を研削切断するにあたり、研削切断中に生ずる透明ガラス板の破片によるウェーハの損傷を防止することの出来る固体撮像装置集合体の研削加工方法を提供し、歩留まり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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、ウェーハの表面に多数の固体撮像素子を形成する工程と、前記ウェーハに接合される透明平板下面の前記固体撮像素子に対応する箇所に、個々の固体撮像素子を囲む形状の所定厚さの枠状のスペーサを形成する工程と、前記透明平板の前記スペーサ同士の間に透明平板の周縁部のみを残した貫通長孔を複数形成する工程と、前記ウェーハと前記透明平板とを位置合わせして前記スペーサを介して接合する工程と、前記貫通長孔形成時に残した前期透明平板の周縁部を研削加工するとともに、貫通長孔と直交する方向で透明平板に研削加工を施し、前記個々の固体撮像素子に対応するように透明平板を分割する工程と、前記ウェーハを個々の固体撮像素子に対応させて分割する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、固体撮像素子を囲む形状の枠状のスペーサが形成された透明平板をスペーサを介してウェーハに接合する前に、透明平板のスペーサ同士の間に透明平板の周縁部のみを残した貫通長孔を形成するので、接合後に透明平板を研削加工する際に貫通長孔部分は加工する必要がない。そのため、少なくとも貫通長孔部分の下部のウェーハ表面は研削によって生じるガラス破片によって損傷を受けることがなく、固体撮像装置の歩留まり低下が抑制される。
【００１２】
また本発明は、前記発明において、前記透明平板に貫通長孔を形成する工程が、研削加工によって行われることを特徴とする。これによれば、特別な装置を用いずに、透明平板を個々の固体撮像素子に対応するように分割する研削装置をそのまま用いて透明平板に貫通長孔を容易に形成することができる。
【００１３】
また本発明は、前記発明において、前記固体撮像装置は前記スペーサの外側の対向する二辺に外部接続用の配線パッドを有しており、前記透明平板の貫通長孔は、前記配線パッドを露出させる方向に形成されるとともに、前記配線パッドの露出に必要な幅で形成されることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、配線パッドが透明平板の貫通長孔によって露出されているので、配線パッドの上部の透明平板を研削加工する必要がなく、透明平板の研削によって生じるガラス破片によって配線パッドが損傷を受けることが防止される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、狭い空隙部を有して接合された固体撮像素子ウェーハと透明ガラス板とで構成された固体撮像装置集合体の透明ガラス板を研削切断するにあたり、予め透明ガラス板には透明ガラス板の周縁部のみを残した貫通長孔を形成するので、少なくとも貫通長孔部分の下部のウェーハ表面は研削によって生じるガラス破片によって損傷を受けることがなく、固体撮像装置の歩留まり低下が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下添付図面に従って、本発明に係る固体撮像装置の製造方法の好ましい実施の形態について詳説する。なお、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。      
【００１７】
図１は本発明に係るＣＳＰタイプの固体撮像装置の製造工程を表わすフローチャートで、図２はその説明図である。本発明の固体撮像装置の製造方法では、先ず最初に半導体基板（ウェーハ）１１上に固体撮像素子１１Ａが多数形成される。
【００１８】
固体撮像素子１１Ａの製造には一般的な半導体素子製造工程が適用され、固体撮像素子１１Ａは、ウェーハ１１に形成された受光素子であるフォトダイオード、励起電圧を外部に転送する転送電極、開口部を有する遮光膜、層間絶縁膜、層間絶縁膜の上部に形成されたインナーレンズ、インナーレンズの上部に中間層を介して設けられたカラーフィルタ、カラーフィルタの上部に中間層を介して設けられたマイクロレンズ等で構成された微細素子が平面アレー状に配列された構造になっている。
【００１９】
固体撮像素子１１Ａはこのように構成されているため、外部から入射する光がマイクロレンズ及びインナーレンズによって集光されてフォトダイオードに照射され、有効開口率が上がるようになっている。
【００２０】
また、固体撮像素子１１Ａの外側の相対する２辺には図２（ｃ）に示すように、外部との配線を行うためのパッド（配線パッド）１１Ｂ、１１Ｂ、…が形成されている（ステップＳ１）。
【００２１】
この固体撮像素子１１Ａの形成工程と併行して、封止部材としての透明ガラス板（透明平板）１２に個々の固体撮像素子１１Ａを囲む枠形状で所定厚さを有するスペーサ１３を形成する。
【００２２】
なお、ウェーハ１１が単結晶シリコンウェーハを用いるのが一般的であるので、スペーサ１３の材質は、ウェーハ１１及び透明ガラス板１２と熱膨張係数等の物性が類似した材質が望ましいため、多結晶シリコンが好適である。
【００２３】
スペーサ１３の形成は、透明ガラス板１２に接着剤１３Ａを塗布して、そこにスペーサ基材としてのシリコン板を接着し、砥石による平面研削加工を施してシリコン板を厚さ１００μｍ程度まで薄板化する。次いで、薄板化したシリコン板にフォトリソグラフィーとドライエッチング技術を用いて必要な形状のスペーサ１３を形成する（ステップＳ２）。図２（ａ）は、このようにしてスペーサ１３が多数形成された透明ガラス板１２を表わしたものである。
【００２４】
次に、図２（ｂ）に示すように、前出のパッド１１Ｂ、１１Ｂ、…が並ぶ方向で透明ガラス板１２の隣り合うスペーサ１３間に、透明ガラス板１２の周縁部のみを残した貫通長孔１２Ｂ、１２Ｂ、…を、図４に示す態様で、一方向にのみ複数形成する。貫通長孔１２Ｂの幅は、パッド１１Ｂを露出させるのに必要な幅で形成する。
【００２５】
図３は、貫通長孔１２Ｂの加工方法の説明図で、図３（ａ）は正面断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。この貫通長孔１２Ｂ、１２Ｂ、…の形成は以下のように行う。先ず、透明ガラス板１２をスペーサ１３が形成された面を上側にして下面にダイシングシート５３を貼付してダイシング装置のウェーハテーブル５１に吸着載置する。
【００２６】
次に、透明ガラス板１２の一方側の周縁部近傍で上面から厚さ０．６〜１．２ｍｍ程度の回転するダイシングブレード（砥石）５２を下降させ、ダイシングブレード５２の刃先がダイシングシート５３に僅かに切り込む位置まで切込み送りを行う。次いでダイシングシート５３を透明ガラス板１２に対して相対的に水平方向に研削送りし、透明ガラス板１２の他方側の周縁部近傍で上昇させる。
【００２７】
この時のダイシングブレード５２の透明ガラス板１２に対する相対的な動きは、図３（ｂ）の矢印Ｍで示すようになる。なお、貫通長孔１２Ｂの切り始めと切り終わりの位置をコントロールして、透明ガラス板１２の周縁部に切り残し部分を形成する。
【００２８】
このようにして１本の貫通長孔１２Ｂを形成し、次にダイシングブレード５２を研削送りと直交する方向に１ピッチ分インデックス送りし、次の貫通長孔１２Ｂを形成し、これを繰り返して透明ガラス板１２の全面に多数の貫通長孔１２Ｂ、１２Ｂ、…を形成する（ステップＳ３）。
【００２９】
図４は、このようにして貫通長孔１２Ｂ、１２Ｂ、…が形成された透明ガラス板１２を表わす平面図である。図４に示すように、透明ガラス板１２の全面に周縁部１２Ｃに切り残し部分を持たせて複数の貫通長孔１２Ｂ、１２Ｂ、…が形成されている。
【００３０】
次に、透明ガラス板１２に多数形成されたスペーサ１３の端面に接着剤１３Ｂを塗布する。この接着剤１３Ｂの塗布は、平板上に塗布された接着剤１３Ｂに透明ガラス板１２のスペーサ１３を押し当ててスペーサ１３の端面に接着剤１３Ｂを転写する転写法が用いられる。
【００３１】
次に、このようにして１面にスペーサ１３が設けられた透明ガラス板１２をウェーハ１１に対峙させ、ウェーハ１１に対して位置合わせを行う。位置合せは予めウェーハ１１及び透明ガラス板１２の夫々にアライメントマークを設けておき、ウェーハ１１のアライメントマークに対して透明ガラス板１２のアライメントマークを重ね合わせることによって行う。
【００３２】
次いで、ウェーハ１１に対して位置合わせされた透明ガラス板１２をスペーサ１３、接着剤１３Ｂを介してウェーハ１１に接着する。これにより、ウェーハ１１と透明ガラス板１２との間に図２（ｃ）に示すような空隙部１４を有し固体撮像素子１１Ａの受光部が密閉された構造の固体撮像装置２１がウェーハレベルで多数形成された積層体が製造される（ステップＳ４）。
【００３３】
次に、厚さ０．６〜１．２ｍｍ程度のダイシングブレード５２の刃先を透明ガラス板１２とウェーハ１１との空隙部１４内まで切り込む高さにセットし、図５に示すように、透明ガラス板１２の貫通長孔１２Ｂ形成時に切り残した周縁部に研削溝１２Ｅを形成して周縁部の切り残し部分を研削切断する。この時、加工ストロークを透明ガラス板１２の直径以上に設定し、貫通長孔１２Ｂ内は空切りする。
【００３４】
次いで、図５に示すように、研削溝１２Ｅと直交する方向でスペーサ１３間に研削溝１２Ｄ、１２Ｄ、…を形成して透明ガラス板１２を個々の固体撮像素子１１Ａに対応させて分割する（ステップＳ５）。
【００３５】
なお、図５ではダイシングブレード５２の軌跡が分りやすいように、研削溝１２Ｅ及び研削溝１２Ｄを透明ガラス板１２の外部まで記載してあるが、実際の研削溝１２Ｅ及び研削溝１２Ｄは透明ガラス板１２の面内のみで、透明ガラス板１２の外部に記載された溝はダイシングブレード５２の軌跡を記載したものである。
【００３６】
図２（ｃ）はこのようにして透明ガラス板１２が研削切断されるとともに、ウェーハ１１上のパッド１１Ｂ、１１Ｂ、…が露出された状態を表わしている。
【００３７】
次に、ウェーハ１１のパッド１１Ｂとパッド１１Ｂとの間の部分を別の薄いダイシングブレードで研削切断し、図２（ｄ）に示すように、個々の固体撮像装置２１に分割する。なお、固体撮像装置２１がウェーハレベルで多数形成された積層体はウェーハ１１の裏面に図示しないダイシングシートが貼付されて研削切断加工される。そのため、個々の固体撮像装置２１に分割されても、バラバラになることがない（ステップＳ６）。
【００３８】
前述の透明ガラス板１２の研削切断工程では、固体撮像装置２１の薄型化により、ウェーハ１１と透明ガラス板１２との空隙部１４の高さは１００μｍ程度と極度に狭いため、前述の図７（ａ）、及び図７（ｂ）で説明したように、透明ガラス板１２の研削切断を進めていく中で生ずるガラス破片１２Ａが砥石５２とウェーハ１１との隙間に巻き込まれ、掻き回され、或いは引きずられて、ウェーハ１１側に損傷を与える。
【００３９】
しかし、本発明の固体撮像装置の製造方法では、透明ガラス板１２にウェーハ１１のパッド１１Ｂの並ぶ方向に予め貫通長孔１２Ｂが形成されているので、透明ガラス板１２とウェーハ１１とを接合した後にこの部分を研削切断する必要がないので、透明ガラス板１２の研削によって発生するガラス破片１２Ａでパッド１１Ｂ、１１Ｂ、…を損傷することがない。
【００４０】
なお、貫通長孔１２Ｂ形成時の切り残し部分に形成する研削溝１２Ｅ、及び貫通長孔１２Ｂと直交する研削溝１２Ｄの形成においてガラス破片１２Ａが発生するが、透明ガラス板１２の周縁部１２Ｃ下部のウェーハ１１には固体撮像素子が形成されておらず、また研削溝１２Ｄの下部にはパッド１１Ｂが形成されていないので、ガラス破片１２Ａによって固体撮像装置２１が不良になる確率は大幅に減少する。
【００４１】
[ 実施例 ]
次に、透明ガラス板１２の研削切断についてその具体的な実施例について説明する。先ず、直径２００ｍｍ、厚さ５００μｍの透明ガラス板１２には幅９００μｍの貫通長孔１２Ｂ（透明ガラス板１２周縁部１２Ｃの切り残し部分は２０ｍｍ程度）を予め形成し、厚さ１００μｍのスペーサ１３を介してウェーハ１１に貼付して、ウェーハレベルの固体撮像装置２１の集合体である積層体を形成しておく。
【００４２】
この積層体をダイシング装置のウェーハテーブル５１に吸着載置し、ダイシングブレード（砥石）５２の刃先の最下点が空隙部１４内に５０μｍ入り込む位置にセットして透明ガラス板１２に図５に示すような研削溝１２Ｅ及び１２Ｄ形成し、透明ガラス板１２を個々の固体撮像装置２１に対応させて研削切断した。なお、貫通長孔１２Ｂ内は空切りとした。
【００４３】
貫通長孔１２Ｂ、研削溝１２Ｅ及び１２Ｄの研削加工はいずれも、ダイシングブレード５２は粒径８〜４０μｍのダイヤモンド砥粒をニッケルで結合したメタルボンドブレードで、直径１００ｍｍ、厚さ０．９ｍｍを用い、その回転数は４，０００〜６，０００ｒｐｍとした。また、ウェーハテーブル５１の送り速度を０．２〜１．０ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００４４】
なお、ダイシングブレード５２はダイヤモンド砥粒をフェノール樹脂等で結合したレジンボンドブレードの方が砥粒の自生作用が活発で切削性は良い。しかし摩耗が早いので、切込み深さを確保するためには頻繁に高さ調整をする必要があるため、実施例においてはメタルボンドブレードを使用した。
【００４５】
加工後の積層体をダイシング装置に備えられた観察光学系を用いてモニター画面で観察したところ、ウェーハ１１表面の傷は、大きさ１０μｍを超える傷が１チップあたり１〜２個点在するものの回路配線を断線させるような大きく深い傷は見当たらず、大きさ１０μｍ以下の傷も１チップあたり２０〜３０個程度で、許容範囲以内であった。
【００４６】
また、透明ガラス板１２を研削切断するにあたり、図６に示すように、超音波振動子付研削液ノズル５５から超音波振動が付与された研削液を供給しながら研削切断することにより、ガラス破片１２Ａ自体に振動が伝わり、ガラス破片１２Ａがよりスムーズに排出されるので、ガラス破片１２Ａによるウェーハ１１表面の損傷がより一層緩和される。
【００４７】
この場合の実施例として、発振装置は例えば、メガソニックシステムズ社製の型式：ＭＳＧ−３３１等が用いられ、発振器５６の発振周波数は１．５〜３．０ＭＨｚ程度、超音波出力は１０〜４０Ｗ程度が好適である。
【００４８】
また、研削液への超音波エネルギーの付与は、研削液ノズルからの吐出直前が最も効果的であるので、超音波振動子付研削液ノズル５５の超音波振動子の組み込みはできるだけノズルの先端に近い方が好ましい。
【００４９】
なお、前述した実施の形態では、透明ガラス板１２に貫通長孔１２Ｂを形成する工程は、ダイシングブレード５２による研削加工によって形成したが、本発明はこれに限るものではなく、レーザー加工等種々の既知の加工方法を用いて形成してもよい。
【００５０】
以上説明したように、本発明によれば、１００μｍ程度の極く狭い空隙部１４を有して接合された固体撮像素子のウェーハ１１と透明ガラス板１２とで構成された固体撮像装置集合体の透明ガラス板１２を研削切断するにあたり、予め透明ガラス板１２には透明ガラス板１２の周縁部１２Ｃのみを残した貫通長孔１２Ｂを一方向にのみ形成するので、少なくとも貫通長孔１２Ｂ部分の下部のウェーハ１１表面は研削によって生じるガラス破片１２Ａによって損傷を受けることがなく、歩留まりの高い固体撮像装置２１の製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態を説明する固体撮像装置の製造方法を表わす工程図
【図２】本発明の実施の形態を説明する固体撮像装置の製造方法を表わす説明図
【図３】貫通長孔の形成方法を説明する概念図
【図４】貫通長孔が形成された透明ガラス板を表わす平面図
【図５】研削溝が形成された透明ガラス板を表わす平面図
【図６】研削液に超音波振動を付与した研削切断方法を表わす概念図
【図７】従来の透明ガラス板の研削切断を説明する概念図
【符号の説明】
【００５２】
１１…ウェーハ、１１Ａ…固体撮像素子、１１Ｂ…パッド（配線パッド）、１２…透明ガラス板（透明平板）、１２Ａ…ガラス破片、１２Ｂ…貫通長孔、１３…スペーサ、１４…空隙部、２１…固体撮像装置、５２…ダイシングブレード
【図１】
2006120796.tif 000003
【図２】
2006120796.tif 000004
【図３】
2006120796.tif 000005
【図４】
2006120796.tif 000006
【図５】
2006120796.tif 000007
【図６】
2006120796.tif 000008
【図７】
2006120796.tif 000009