(57)【要約】【課題】  イメージセンサモジュールの厚さ及び面積が必要最小限のサイズを有するイメージセンサモジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】  本発明のウエハーレベルチップサイズのパッケージ技術を利用したシ−モス(CMOS)イメージセンサモジュールは、イメージセンシング領域を除く部分に格子構造の隔壁が形成されるイメージセンサチップウエハーと、IRフィルターコーティング層と金属電極が形成されたグラスウエハーを包含し、前記イメージセンサチップウエハーと、前記グラスウエハーは、フリップチップボンディングによって電気的接続及びチップシールが同時に行われ、前記グラスウエハーの下部面に金属配線が再配列された後、はんだバンプ及び非はんだバンプが形成される。【選択図】 図１３ａ
2006295164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハーレベルチップサイズのパッケージ技術を利用したシーモス(CMOS)イメージセンサモジュールにおいて、
イメージセンシング領域を除く部分に格子構造の隔壁が形成されるイメージセンサチップウエハーと、
IRフィルターコーティング層と金属電極が形成されたグラスウエハーを包含し、
前記イメージセンサチップウエハーと前記グラスウエハーは、フリップチップボンディングによって電気的接続及びチップシールが同時に行われ、
前記グラスウエハーの下部面に金属配線が再配列された後、はんだバンプ及び非はんだバンプが形成されることを特徴とするイメージセンサモジュール。
【請求項２】
前記イメージセンサチップウエハー上の各入・出力端子には、非はんだバンプが形成されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサモジュール。
【請求項３】
前記非はんだバンプは、金メッキバンプ、無電解ニッケル/金バンプ、金スタッドバンプ、銅スタッドバンプ、銅メッキバンプの中から選択される1種以上のバンプで成ることを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサモジュール。
【請求項４】
前記格子構造の隔壁は、感光性ポリマー材料であるポリイミド、BCB(ベンゾシクロブテン、Benzocyclobutene)、又はポリイミドとBCBの複合材であることを特徴とする請求項１又は２に記載のイメージセンサモジュール。
【請求項５】
前記格子構造の隔壁の高さは、前記非はんだバンプと同一或いは低く形成されることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサモジュール。
【請求項６】
前記格子構造の隔壁は、異方導電性フィルム又は非導電性フィルムであることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサモジュール。
【請求項７】
前記金属電極は、Au, Pd, Pt, Ag, Al, Cuから選択される１種以上の金属を用いることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサモジュール。
【請求項８】
前記グラスウエハーの金属電極は、前記IRフィルターコーティング層の反対面に前記イメージセンサチップウエハーの非はんだバンプの位置と配列に整合してフリップチップ接続されるように形成され、前記グラスウエハーの側面を介して前記グラスウエハーの下部面に再配列されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサモジュール。
【請求項９】
前記グラスウエハーの下部面に再配列された金属電極上には、はんだバンプがさらに含まれ、前記はんだバンプは、Sn, SnAg, SnAgCu, SnAgBi，PbSn, Inの中から選択される1種以上のバンプであることを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサモジュール。
【請求項１０】
グラスウエハーの下部面に再配列された金属電極上には、非はんだバンプが更に含まれ、前記非はんだバンプは、金メッキバンプ、無電解ニッケル/金バンプ、金スタッドバンプ、銅スタッドバンプ、銅メッキバンプの中から選択される１種以上のバンプであることを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサモジュール。
【請求項１１】
前記イメージセンサチップウエハーと、前記グラスウエハーのフリップチップボンディング接続は、異方導電性フィルム又は非導電性フィルム、異方性伝導性ペースト又は非伝導性ペーストを用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサモジュール。
【請求項１２】
前記異方導電性フィルム、又は、非導電性フィルムは、剥離紙上に一定の厚さで塗布され、前記イメージセンサチップウエハーのポリマー隔壁内部の空間の位置と同様な配列を有しながら、隔壁内部の面積と同一、又は、より大きい面積だけ開放されていることを特徴とする請求項１１に記載のイメージセンサモジュール。
【請求項１３】
シーモス(CMOS)イメージセンサモジュールの製造方法において、
イメージセンサチップウエハーと、IRフィルターコーティング層が形成されたグラスウエハーを用意する段階と、
前記イメージセンサチップウエハー内に非はんだバンプを形成する段階と、
前記非はんだバンプが形成されたイメージセンサチップウエハー内に格子構造の隔壁を形成する段階と、
前記IRフィルターコーティング層の反対面に金属電極及び配線を形成する段階と、
前記非はんだバンプ及び隔壁が形成されたイメージセンサチップウエハーと金属電極パターンが形成されたグラスウエハー間を接続させる段階と、
前記イメージセンサチップウエハーと接続されたグラスウエハーのIRフィルターコーティング層が形成された面にノッチを形成する段階と、
前記ノッチが形成されたグラスウエハー上に金属配線及び電極を形成する段階と、
前記グラスウエハーの金属電極面にはんだボール及び非はんだボールを形成する段階、及び、
前記接着されたイメージセンサチップウエハーとグラスウエハーをノッチが形成された溝を中心にしてダイシングする段階を包含するイメージセンサモジュールの製造方法。
【請求項１４】
前記イメージセンサチップウエハーと、IRフィルターコーティング層が形成されたグラスウエハーをウエハーバックグラインディング(wafer back grinding)によってウエハーの薄厚工程をさらに包含することを特徴とする請求項１３に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
【請求項１５】
前記ポリマー隔壁内に非はんだバンプが形成されているイメージセンサチップウエハーと、前記IRフィルターコーティング層の反対面に金属電極が形成されたグラスウエハー間の接続ボンディングが、異方導電性フィルム又は非導電性フィルム、異方性伝導性ペースト又は非伝導性ペーストを用いることを特徴とする請求項１３に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
【請求項１６】
前記異方導電性フィルム又は非導電性フィルムは、グラスウエハーの金属電極が形成されている面にラミネーション法によって転写された後、剥離紙を除去し、前記イメージセンサチップウエハーとグラスウエハーとに熱と圧力を加えることによって、本圧着させることを特徴とする請求項１５記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
【請求項１７】
前記異方性伝導性ペースト又は非伝導性ペーストは、グラスウエハーの金属電極が形成されている面にステンシル-プリンティング、又は、ディスペンシング法によって塗布された後、前記イメージセンサチップウエハーとグラスウエハーとに熱と圧力を加えることによって、本圧着させることを特徴とする 請求項１５記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
【請求項１８】
前記ノッチは、前記イメージセンサチップウエハーと接続されたグラスウエハーのIRフィルターコーティング層が形成された面に、レーザーカッティング及びウエハーダイシングソーなど機械的せん断力を利用して形成されることを特徴とする請求項１３に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサモジュール及びその製造方法に関し、特に、イメージセンサチップウエハーとIRフィルターコーティング層が蒸着されたグラスウエハー間の直接的な接着及び電極の再配列と、ダイシング工程を通じて具現化するウエハーレベルチップサイズのパッケージ及びこれを利用した極小型のイメージセンサモジュールとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサは、光を電気的信号に変換させる素子であり、実生活の多様な分野に利用されている。
【０００３】
光を受けるほど電荷を発生させる受光部と、電荷を電圧に変換させて最終の形態に加工する回路部に分けられるが、その方式に従って、電荷結合素子(以下、CCDと表記する)イメージセンサとシーモス(相補型MOS、CMOSと表記する)イメージセンサに分けられる。CCDの場合には、受光部から発生した電荷をゲート電荷で出力端まで移動させた後、最終端で電気信号に変換させるが、これとは異なりCMOSの場合には、すべての画素部でそれぞれ電気信号(電圧)に変換され最終端まで伝達される。従って、CMOSイメージセンサはCCDの場合とは異なり、各画素毎にCMOSスイッチング回路があり、多くの場合、ADCを内装するに従ってピクセル配列の周辺に回路が多くなって、ホトンショット(photon shot)ノイズや受光部自体のノイズの他にもCMOS回路に起因するいろいろな種類のノイズのために、初期段階においては、CCDに比べて画質に大きな差異が存在していた。しかし、ファンドリー産業の発展と共に工程技術及びピクセル設計技術、ノイズ低減設計技術の向上によって、中/低級仕様のCCD以上の画質を確保することが出来た。CCDイメージセンサと比べてCMOSイメージセンサは、既存のCMOS工程をそのまま使用することが出来るため、3.3V乃至1.8V程度の低電圧を使用し、 又、CMOS製造工程の発展によって、1チップ内にセンサ機能以外の特定回路まで全てを集積することが出来るので、高集積化が可能となった。さらに、経済的側面からコストダウンばかりでなく、高集積化の特性によるシステムデザインにおいてもCMOSイメージセンサを利用する場合、 部品数を削減することが出来るので、システムのコストを低減させることが出来る。
【０００４】
過去２０年の間、CCDセンサがイメージセンサの市場を独占してきたが、最近に至ってCMOSイメージセンサの市場が急激に成長して物量及び売出額の面でCCDを追い越すと予想され、低電力特性が重要視されるモバイル分野や高機能・高集積化が重要視される特殊分野、高速・高画素分野などにおいてCMOSイメージセンサの使用が急増している。代表的な主要市場は、モバイルフォン、デジタルスチールカメラ、光マウス、監視カメラ、生体認識などである。
【０００５】
さらに、CMOSイメージセンサは、電子パッケージ技術によってCMOSイメージセンサチップからイメージセンサモジュールに製造され、多様な応用製品が装着されているが、この際、CMOSイメージセンサモジュールが要求するパッケージの仕様も結局、応用製品の特性にしたがって左右される。特に、CMOSイメージセンサモジュールの最近の動向である高電気的性能、極小型/高密度、低電力、多機能、超高速信号処理、高信頼性などは、最近の電子製品における極小型パッケージ部品化の代表的な例と言える。
【０００６】
過去のCMOSイメージセンサは、一般的なCMOSチップとは異なり物理的環境に弱く不純物に汚染されやすく、サイズが重要視されない場合には、LCC(Leadless Chip Carrier)タイプのパッケージを使用していた。しかし、カメラフォン用のように軽薄短小の特性が重要な分野においては、COB(Chip On Board)、COF(Chip On Film)、CSP(Chip Size Package)などが多く使用されているのが趨勢である。
【０００７】
図１(a)及び図１（b)は、従来のイメージセンサにおける前記COB方式とCOF方式を利用したイメージセンサモジュールの構造を示す断面図である。
【０００８】
COB方式は、軟性PCB103とイメージセンサチップ101の裏面をダイ接着剤によって接着させた後、金ボンディングワイヤ102でイメージセンサチップ101の入出力端子(I/O)とPCB電極を連結する方式によって既存の半導体生産ラインと類似の工程を利用することができて生産性は高いが、 ワイヤボンディングのためのスペースを要するのでモジュールのサイズが大きくなる問題がある。
【０００９】
次のCOF方式は、 前記COB方式のように軟性PCB103に直接接着するが、イメージセンサチップ101の前面(Active side)が軟性PCBやFPC(Flexible Printed Circuit)の電極に直接フリップチップボンディングされるので、COB方式のように金ボンディングワイヤ102を必要とすることなく、レンズ鏡筒までの高さを低くすることが出来ることによって軽薄短小のモジュールを製造することが出来る。この時、イメージセンサを軟性PCBやFPCに接着させるために異方導電性フィルム(ACF；Anisotropic Conductive Film)を主に使用し、イメージセンサチップ101の入出力端子の上に形成されたバンプとしては、金メッキバンプ又は無電解ニッケル/金バンプが凡用される。なお、軟性PCBやFPCはイメージセンサの前面部分に光が伝達されるようにするべくセンシング部分の広さほど開放されている。
【００１０】
図２は、イスラエルのシェルケイス社が開発したイメージセンサモジュール用CSPパッケージ構造を示す断面図である。
【００１１】
イメージセンサの軽薄短小のチップパッケージを具現化するためにチップサイズのパッケージ技術が開発されている。イスラエルのシェルケイス社が基本特許を有する前記CSP方式は、図2に示すように、イメージセンサチップ201が下部グラス基板205に装着され、イメージセンシング部分と上部グラス基板202の間にスペースを保持しながら周辺部分がエポキシ樹脂によって接着され、イメージセンサチップ201の入出力端子(I/O)からグラス基板の背面に電気的配線が形成されると共に、最終的にはんだバンプ(204)が形成される。尚、はんだボールを溶融することで、はんだバンプが形成される。
【００１２】
このようなCSPはモジュール製作の単純化のためにウエハーレベルの工程が可能であり、モジュール面積の縮小に有利である。
【００１３】
しかし、上部グラス基板202と下部グラス基板205をそれぞれ使用するので、イメージセンサモジュールの高さをより低くするにはやはり問題が残っている。
【００１４】
図３は、従来のイメージセンサのCOG方式を利用したイメージセンサモジュールの構造を示す断面図である。
【００１５】
最近、IRフィルター用グラスを基板と統合してイメージセンサのモジュールサイズの縮小を図るためにCOG(Chip On Glass)方式のパッケージが開発されている。図３にはこれを示している。即ち、それぞれの入出力端子(I/0)にはんだバンプが形成されたイメージセンサチップ302を、ウエハー形態のグラス基板303に配置して、電極及び配線を形成し、２次接続のためのはんだバンプ301を付着した後、イメージセンサチップ302をフリップチップボンディングし、イメージセンサチップ302が装着されたグラス基板303をダイシングしてイメージセンサモジュールを作製する。しかし、このような方式によってイメージセンサモジュールの厚さを最少化することが出来るメリットは有るが、イメージセンサチップより広いグラスモジュール基板を使用するので広さが大きくなる問題があり、個々のチップをグラスウエハー基板に接続するので厳密な意味においてウエハーレベルのパッケージとは言えない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、前記のような問題などを解決するために案出され、その目的は、イメージセンサチップが加工されているウエハーと、グラス基板ウエハーとの間を直接ボンディングすることによるウエハーレベルチップサイズのパッケージ製造技術によって、イメージセンサチップとサイズの同じIRフィルターがコーティングされたグラスを基板自体として使用することができるため、イメージセンサモジュールの厚さ及び面積が必要最小限のサイズを有するようにするイメージセンサモジュール及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記のような目的を達成するために、本発明のウエハーレベルチップサイズのパッケージ技術を利用したシーモス(CMOS)イメージセンサモジュールは、イメージセンシング領域を除く部分に格子構造の隔壁が形成されるイメージセンサチップウエハーと、IRフィルターコーティング層と金属電極が形成されたグラスウエハーを包含し、前記イメージセンサチップウエハーと前記グラスウエハーは、フリップチップボンディングによって電気的接続及びチップシールが同時に行われ、前記グラスウエハーの下部面に金属配線が再配列された後、はんだバンプ及び非はんだバンプが形成される。
【００１８】
本発明において、前記イメージセンサチップウエハー上の各入出力端子には、非はんだバンプが形成されることが好ましい。
【００１９】
前記非はんだバンプは、金メッキバンプ、無電解ニッケル/金バンプ、金スタッドバンプ、銅スタッドバンプ、銅メッキバンプの中から選択される1種以上のバンプで成ることが好ましい。
【００２０】
本発明において、前記格子構造の隔壁は、感光性ポリマー材料であるポリイミド(Polyimide)、BCB(ベンゾシクロブテン、Benzocyclobutene)、又はポリイミドとＢＣＢの複合材であることが望ましい。
【００２１】
前記格子構造の隔壁の高さは、前記非はんだバンプと同一或いは低く形成されることが好ましい。
【００２２】
又、前記格子構造の隔壁は、異方導電性フィルム又は非導電性フィルムであることが好ましい。
【００２３】
本発明において、前記金属電極は、Au, Pd, Pt, Ag, Al, Cuから選択される1種以上の金属を用いることが好ましい。
【００２４】
前記グラスウエハーの金属電極は、前記IRフィルターコーティング層の反対面に前記イメージセンサチップウエハーの非はんだバンプの位置と配列に整合してフリップチップ接続されるように形成され、前記グラスウエハーの側面を介して前記グラスウエハーの下部面に再配列されることが好ましい。
【００２５】
前記グラスウエハーの下部面に再配列された金属電極上には、はんだバンプが形成されており、前記はんだバンプは、Sn, SnAg, SnAgCu, SnAgBi，PbSn, Inの中から選択される1種以上のバンプであることが好ましい。
【００２６】
又、前記グラスウエハーの下部面に再配列された金属電極上には、非はんだバンプが形成されており、前記非はんだバンプは、金メッキバンプ、無電解ニッケル/金バンプ、金スタッドバンプ、銅スタッドバンプ、銅メッキバンプの中から選択される1種以上のバンプであることが好ましい。
【００２７】
本発明において、前記イメージセンサチップウエハーと、前記グラスウエハーのフリップチップボンディング接続は、異方導電性フィルム又は非導電性フィルム、異方性伝導性ペースト又は非伝導性ペーストを用いて形成されることが好ましい。
【００２８】
前記異方導電性フィルム、又は、非導電性フィルムは、剥離紙上に一定の厚さで塗布され、前記イメージセンサチップウエハーのポリマー隔壁内部の空間の位置と同様な配列を有しながら、隔壁内部の面積と同一又は、より大きい面積だけ開放されていることが好ましい。
【００２９】
本発明のシーモス(CMOS)イメージセンサモジュールの製造方法は、イメージセンサチップウエハーと、IRフィルターコーティング層が形成されたグラスウエハーを用意する段階と、前記イメージセンサチップウエハー内に非はんだバンプを形成する段階と、前記非はんだバンプが形成されたイメージセンサチップウエハー内に格子構造の隔壁を形成する段階と、前記IRフィルターコーティング層の反対面に金属電極及び配線を形成する段階と、前記非はんだバンプ及び隔壁が形成されたイメージセンサチップウエハーと金属電極パターンとが形成されたグラスウエハー間を接続させる段階と、 前記イメージセンサチップウエハーと接続されたグラスウエハーのIRフィルターコーティング層が形成された面にノッチを形成する段階と、前記ノッチが形成されたグラスウエハー上に金属配線及び電極を形成する段階と、前記グラスウエハーの金属電極面にはんだボール及び非はんだボールを形成する段階、及び、前記接着されたイメージセンサチップウエハーとグラスウエハーをノッチが形成された溝を中心にしてダイシングする段階を包含する。
【００３０】
本発明の製造方法において、前記イメージセンサチップウエハーと、IRフィルターコーティング層が形成されたグラスウエハーをウエハーバックグラインディング(wafer back grinding)によってウエハーの薄厚工程をさらに包含することが好ましい。
【００３１】
前記ポリマー隔壁内に非はんだバンプが形成されているイメージセンサチップウエハーと、前記IRフィルターコーティング層の反対面に金属電極が形成されたグラスウエハー間の接続ボンディングには、異方導電性フィルム又は非導電性フィルム、異方性伝導性ペースト又は非伝導性ペーストを用いることが好ましい。
【００３２】
本発明の製造方法において、前記異方導電性フィルム又は非導電性フィルムは、グラスウエハーの金属電極が形成されている面にラミネーション法によって転写された後、剥離紙を除去し、前記イメージセンサチップウエハーとグラスウエハーとに熱と圧力を加えることによって本圧着させることが好ましい。
【００３３】
又、前記異方性伝導性ペースト又は非伝導性ペーストは、グラスウエハーの金属電極が形成されている面にステンシル-プリンティング、又は、ディスペンシング法によって塗布された後、前記イメージセンサチップウエハーとグラスウエハーとに熱と圧力を加えることによって本圧着させることが好ましい。
【００３４】
さらに、本発明の製造方法において、前記ノッチは、前記イメージセンサチップウエハーと接続されたグラスウエハーのIRフィルターコーティング層が形成された面に、レーザーカッティング及びウエハーダイシングソーなど機械的せん断力を利用して形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００３５】
上述のように、本発明によれば、 既存のウエハー加工及び金属蒸着工程の装備をそのまま利用することが出来るので、低価型のウエハーレベルチップサイズのパッケージを具現化することができる。
【００３６】
また、既存のCSPパッケージより厚さ方向にもっと薄く、面積の面でもっと小形のイメージセンサモジュールを具現化することができる。
【００３７】
また、既存のCOGパッケージを利用したイメージセンサモジュールより面積の面で遥かに小型のモジュールを具現化することができる。
【００３８】
なお、使用する材料の数や工程が既存のWL−CSPより簡単であるため、 低価型の高信頼性イメージセンサモジュールパッケージを得る事ができるのみならず、イメージセンサパッケージの他、軽薄短小型センサチップのパッケージを具現化する該当分野において多大な技術的波及効果が有ると言える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の好適な実施形態を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。下記の各図面の構成要素に対する参照符号を与えるにおいて、同一の構成要素については他の図面上に示している場合でも可能の限り同一の符号を与え、また、本発明の要旨を混同させると判断される公知機能及び構成に対してはその詳細な説明を省略する。
【００４０】
イメージセンサチップウエハー及びIRフィルターコーティング層が形成されたグラスウエハーを用意する段階について説明する。
【００４１】
図４は、本発明によるウエハーレベルチップサイズパッケージ(WL-CSP)技術を利用したイメージセンサモジュールの製造に必要とするイメージセンサチップウエハー401と、IRフィルターコーティング層402が形成されたグラスウエハー403を示している。
【００４２】
この場合、イメージセンサチップウエハー401や、IRフィルターコーティング層402が形成されたグラスウエハー403のサイズは同一でありかつ多様である。例えば、4、6、8、10インチなどと多様にすることができる。イメージセンサチップウエハー401とグラスウエハー403のサイズは同一である。なお、イメージセンサチップウエハー401とグラスウエハー403は、それぞれウエハー薄厚化工程を通じて薄くなることができる。
【００４３】
イメージセンサチップウエハー内の個別チップの入出力端子(以下、I/Oと略記する)上に非はんだバンプを形成する段階について説明する。
【００４４】
図５は、 本発明によるイメージセンサチップウエハー内に非はんだバンプを形成する段階を示している。
【００４５】
図５を参照すると、 イメージセンサチップウエハー401の個別チップのI/O上に非はんだバンプ405を形成するために、無電解ニッケル/金メッキバンプ、金スタッドバンプ、金メッキバンプなどを形成する。一般的なアルミ金属化(Al metallization)に使用される半導体製造工程によって製造されたウエハーは、 AlのI/Oを有している。
【００４６】
イメージセンサチップウエハー401に形成される非はんだバンプ405は、金スタッドバンプの場合、金ボンディングワイヤのボンディング材を使用して金バンプを形成する。即ち、直径約80μｍ、高さ約60μｍの機械的スタッドバンプで、イメージセンサチップウエハー401内の個別チップのI/O上に直接形成する。
【００４７】
この時、個別のI/O毎に一つずつスタッドを形成するためウエハー当り所要時間が長い傾向は有るが、ケミカル工程及びマスク工程が使用されないので低価型の非はんだバンプを形成することができる。無電解ニッケル/金メッキ法を使用する場合は、 ニッケルメッキを施す前にアルミを活性化させるために、亜鉛酸塩で処理する。ニッケルメッキは、90℃で20〜30分程度メッキを施して15〜20μｍの高さを有するようにする。金メッキは、60℃で30分間メッキを施してニッケルの酸化を防止する。
【００４８】
金メッキバンプの場合、イメージセンサチップウエハ401の前面に金シード層(seed layer)を形成し、フォトレジスト404を塗布した後、バンプが形成される部分をリソグラフィー工程を利用して開放する。このように、金電気メッキ法を利用して高さ20μｍの金バンプを形成する。
【００４９】
格子構造の隔壁形成段階について説明する。
【００５０】
図６は、 本発明による非はんだバンプが形成されたイメージセンサチップウエハー401内に格子構造の隔壁を形成する段階を示している。
【００５１】
図６を参照すれば、それぞれのI/Oに非はんだバンプ405が形成されたイメージセンサチップウエハー401上に格子構造の隔壁601を形成する。これは、ウエハーレベルCSPパッケージを構成した後、イメージセンサチップウエハー401内にイメージセンシング領域を保護する一種のハーメチックパッケージ形態を具現化させるためである。イメージセンサチップウエハー401上に格子構造の隔壁601を形成するために、感光性ポリマー材料であるポリイミドとBCB材料を使用する。
【００５２】
非はんだバンプ405が形成されたイメージセンサチップウエハー401上にスピンコーティング工程を利用してコーティングした後、マスク及びリソグラフィー工程を利用して隔壁構造が形成されるようにイメージセンサチップウエハー401のイメージセンシング領域を露出させる。この時、ポリマー材質の隔壁の高さは非はんだバンプより7〜10μｍ程度低く形成されるようにする。しかし、 場合によっては、この格子構造の隔壁構造は省略することもできる。
【００５３】
IRフィルターコーティング層の反対面のグラスウエハー上に金属電極及び配線を形成する段階について説明する。
【００５４】
図７は、 本発明によるIRフィルターコーティング層402の反対面のグラスウエハー上に金属電極と配線を形成する工程を示している。
【００５５】
図７を参照すると、IRフィルターコーティング層402の反対面に金属電極701と配線を形成する。金属電極701及び配線を形成するための工程は、一般的な金属蒸着及びリソグラフィー工程を利用する。即ち、グラスウエハー403と金属間の接着力を強化させる為に、接着層と電極及び配線層をグラスウエハー403の前面に蒸着させた後、フォトレジスト塗布、露光、エッチング工程を通じて電極と配線を形成する。なお、電極の位置及び面積、配線の構造などはイメージセンサチップのI/O面積及び配列などに従って設計する。
【００５６】
非はんだバンプ及び隔壁が形成されたイメージセンサチップウエハーと金属電極パターンが形成されたグラスウエハー間の接続段階について説明する。
【００５７】
図８は、本発明による非はんだバンプ及び隔壁が形成されたイメージセンサチップウエハーと金属電極パターンが形成されたグラスウエハーを接続させる接続の段階を示している。
【００５８】
接続材料としては、異方性伝導性接着フィルム(ACF)であり、この接続によって、イメージセンサチップウエハー401に形成され隔壁601内に突出された非はんだバンプ405とグラスウエハー403の電極間における電気的接続の役割と、イメージセンサチップウエハー401とグラスウエハー403との接着層の役割と、さらに、個別イメージセンサモジュールにおいてセンサチップとグラス基板間の気密封止(hermetic sealing)の役割を担当する。
【００５９】
イメージセンサチップウエハー401とIRフィルターコーティング層402が形成されたグラスウエハー403とをボンディングさせる為の異方導電性フィルムは、ウエハーサイズのシート状であり、イメージセンサチップウエハー401に格子構造の隔壁が形成されている場合、厚さ50μｍの剥離紙の上に厚さ約7〜10μｍでコーティングされている。また、イメージセンサチップウエハー401に格子構造の隔壁なしに非はんだバンプ405だけが形成されている場合、剥離紙の上に厚さ約25〜40μｍでコーティングされている。この場合、ACFは、ボンディングのとき格子構造の隔壁の役割とACF接続材料としての役割と、さらに接着層の役割などすべての機能を遂行することになる。
【００６０】
前記ACFは、前記イメージセンサチップウエハー401上に形成されている隔壁構造と同様の構造を有し、前記イメージセンサチップウエハー401と前記グラスウエハー403との接着を担当する。
【００６１】
前記ACFは、前記イメージセンサチップウエハー401と前記グラスウエハー403とを接着させる以前に、イメージセンシング領域を保護する為に、格子構造の隔壁が形成されている内部の面積、或いはより広い面積が打抜き工程によって除去されることが好ましい。
【００６２】
即ち、ウエハーサイズのACFを作製した後、イメージセンサチップウエハー401の各イメージセンサチップ内におけるイメージセンシング領域のサイズ及び配列に整合させてACF層を除去する前記の工程を終えた後、イメージセンサチップウエハー401を金属電極及び配線が形成されたグラスウエハー403の面に仮圧着させ剥離紙を除去する。この仮圧着工程は、通常80℃、O.1〜２MPaの圧力を１〜10秒の間加えた後、剥離紙を除去する。その後、イメージセンサチップウエハー401とACFが仮圧着されたグラスウエハー403とを接続させる本圧着を実施する。
【００６３】
前記本圧着の条件は、イメージセンサチップウエハー401とグラスウエハー403の特性を十分考慮しながら圧着の条件を設定するが、一般的に、180〜220℃で30〜150MPaの圧力を3〜20秒間加えることによって実施する。
【００６４】
本実施形態において使用されるACFは、金がコーティングされたポリマーボール(Au-coated polymer ball)を5〜10wt%を混合したエポキシ樹脂とソルベント、イミダゾール系の硬化剤をエポキシ100ｇ当り7〜10ｇを混合した混合物をウエハーより大きい剥離紙の上にドクターブレード法によってフィルムを作製した後、オーブンを利用して80℃、1〜2分間ソルベントを除去して格子構造の隔壁が形成されたイメージセンサチップウエハーレベルのパッケージに好適な形態のACFに作製する。
【００６５】
イメージセンサチップウエハーと接続されたグラスウエハーのIRフィルターコーティング層が形成された面にV字形ノッチを形成する段階について説明する。
【００６６】
図９は、本発明によるイメージセンサチップウエハーと接続されたグラスウエハーのIRフィルターコーティング層が形成された面にV字形ノッチを形成する段階を示している。 図９に示すV字形ノッチ901は、イメージセンサチップウエハー401とチップとの間のダイシングラインを基準にし、グラスウエハー403側で形成されるノッチの先端がグラスウエハー403の側を向いているイメージセンサチップウエハーの面とグラスウエハー表面の金属電極面との間の空間に位置するように形成する。従って、この時、グラスウエハー表面の金属配線は、V字形ノッチ901の形成によるノッチ構造の内部で外部と連結されるように形成される。なお、V字形ノッチ901の形成はウエハーダイシングソーなどを利用する機械的せん断力を一般的に利用する。
【００６７】
ノッチが形成されたグラスウエハーの上に金属配線及び電極を形成する段階について説明する。
【００６８】
図１０は、グラスウエハーの下部面に形成されたV字形ノッチの内部を通して露出された金属配線を、グラスウエハーの下部面に再配列するために金属配線と電極を形成する工程を示している。
【００６９】
グラスウエハーの面に形成されたV字形ノッチの内部に金属配線を形成して、イメージセンサチップウエハーの非はんだバンプからグラスウエハーの上部電極を経てグラスウエハーの下部電極まで配線構造を形成する。この時の金属膜の蒸着は、Ti/Auスパッタリングまたはエバポレーション工程を採用する。 又、リソグラフィー工程を利用すれば、グラスウエハーの上部電極から電気的金属配線膜を取り出してグラスウエハーの下部面に下部電極を形成することができ、V字形ノッチ部分が上部電極の配線層を越えて接着層及び格子構造層まで形成されているので、グラスウエハーの上部配線とノッチ部分の配線との間は自然的に電気的連結が可能になる。又、はんだボールの形成のために適切なUnder Bump Metallurgy(下部バンプ金属；UBM；1001)を蒸着する。
【００７０】
はんだボール及び非はんだボールの形成段階について説明する。
【００７１】
図１１は、本発明によるグラスウエハーの金属電極の面にはんだボール及び非はんだボールを形成する段階を示す。
【００７２】
図１１を参照すれば、イメージセンサチップウエハーと接続されたグラスウエハーの下部面に形成された下部電極の上に2次基板との接続のためのはんだバンプ及び非はんだバンプ1101を形成する。
【００７３】
はんだは、スクリーンプリント法を利用してリフローイングした後、はんだボールを形成し、非はんだバンプは、Auスタッドバンプなどを形成する。
【００７４】
前記はんだバンプは、Sn, SnAg, SnAgCu, SnAgBi，PbSn, Inの中から選択される1種以上のバンプを使用し、 前記非はんだバンプは、金メッキバンプ、無電解ニッケル/金バンプ、金スタッドバンプ、銅スタッドバンプ、銅メッキバンプの中から選択される1種以上のバンプを使用するのが望ましい。
【００７５】
接着されたイメージセンサチップウエハーとグラスウエハーをノッチが形成された溝を中心にしてダイシングする段階について説明する。
【００７６】
図１２は、 接着されたイメージセンサチップウエハーとグラスウエハーをノッチが形成されたラインを中心にしてシリコン/グラスウエハーをダイシングする段階を示している。ダイシングは、一般的なダイシング装備を使用し、ブレードはシリコン及びグラスを同時・効果的に切断できるブレードを選択して最適のダイシング工程条件を選択する。
【００７７】
COB(Chip-On-Board)及びCOF(Chip-On-Film)方式の接続技術の段階について説明する。
【００７８】
図１３は、はんだボールが付着されたイメージセンサモジュールの軟性PCB基板にはんだリフローによるCOB接続工程と、非はんだバンプが形成されたイメージセンサモジュールのACFを利用したCOF接続工程を示している。
【００７９】
図１３(a)と図１３（b)の図示のように、 個別イメージセンサモジュールの２次接続のためにはんだボールを利用するCOB工程と、接着剤による接続法を利用するCOF工程を行う。 COB工程は、グラス下部電極に形成されたはんだボールとPCB基板電極間のはんだリフローによってなされる。 この時、 PCB基板はイメージセンシング領域が形成された基板であり、電極としては、厚さ18μｍの銅配線の上に1μｍのニッケル、0.2μｍの金で形成された電極構造を有する。COF工程は、グラス下部電極に形成された金スタッドバンプとイメージセンシング領域が形成されたフレキシブル基板の電極間のACFを利用する熱圧着工程によってなされる。この時使用されるACFは、既存イメージセンサモジュールのCOFボンディングのときに使用するACFと同一であり、且つ、ボンディングの条件も同一である。
【００８０】
以上、本発明の好適な実施形態を例示することによって本発明を詳細に説明したが、これはあくまでも発明の実施のための例示であり、当業者であれば別添の特許請求の範囲に記載された発明の思想及び領域から外れない範囲内で多様に修正又は変更させることができることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１ａ】従来のイメージセンサにおけるCOB方式を利用したイメージセンサモジュールの構造を示す断面図である。
【図１ｂ】従来のイメージセンサにおけるCCOF方式を利用したイメージセンサモジュールの構造を示す断面図である。
【図２】イスラエルのシェルケイス社が開発したイメージセンサモジュール用CSPパッケージ構造を示す断面図である。
【図３】従来のイメージセンサにおけるCOG方式を利用したイメージセンサモジュールの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の1実施形態によるウエハーレベルチップサイズパッケージ(WL-CSP)技術を利用したイメージセンサモジュールの製造に必要とするイメージセンサチップウエハーと、IRフィルターコーティング層が形成されたグラスウエハーを示している。
【図５】本発明の1実施形態によるイメージセンサチップウエハー内に非はんだバンプを形成する段階を示している。
【図６】本発明の1実施形態による非はんだバンプが形成されたイメージセンサチップウエハー内に格子構造の隔壁を形成する段階を示している。
【図７】本発明の1実施形態によるIRフィルターコーティング層の反対面に金属電極と配線を形成する工程を示している。
【図８】本発明の1実施形態による非はんだバンプ及び隔壁が形成されたイメージセンサチップウエハーと金属電極パターンが形成されたグラスウエハーを接続させる段階を示している。
【図９】本発明の1実施形態によるイメージセンサチップウエハーと接続されたグラスウエハーのIRフィルターコーティング層が形成された面にV字形ノッチを形成する段階を示している。
【図１０】本発明の1実施形態によるグラスウエハーの下部面に形成されたV字形ノッチの内部を通して露出された金属配線を、グラスウエハーの下部面に再配列するために金属配線と電極を形成する工程を示している。
【図１１】本発明の1実施形態によるグラスウエハーの金属電極の面にはんだボール及び非はんだボールを形成する段階を示している。
【図１２】本発明の1実施形態による接着されたイメージセンサチップウエハーとグラスウエハーをノッチが形成された溝を中心にしてダイシングする段階を示している。
【図１３ａ】本発明の1実施形態によるはんだボールが付着されたイメージセンサモジュールの軟性PCB基板に、はんだリフローによるCOB接続工程を示している。
【図１３ｂ】本発明の1実施形態による非はんだバンプが形成されたイメージセンサモジュールのACFを利用したCOF接続工程を示している。
【符号の説明】
【００８２】
401；イメージセンサチップウエハー
402；IRフィルターコーティング層
403；グラスウエハー     
404；フォトレジスト     
405；非はんだバンプ     
601；格子構造隔壁
701；金属電極           
801；ACF
901；V字形ノッチ        
1001；UBM
1101；はんだバンプ及び非はんだバンプ
【図１ａ】
2006295164.tif 000003
【図１ｂ】
2006295164.tif 000004
【図２】
2006295164.tif 000005
【図３】
2006295164.tif 000006
【図４】
2006295164.tif 000007
【図５】
2006295164.tif 000008
【図６】
2006295164.tif 000009
【図７】
2006295164.tif 000010
【図８】
2006295164.tif 000011
【図９】
2006295164.tif 000012
【図１０】
2006295164.tif 000013
【図１１】
2006295164.tif 000014
【図１２】
2006295164.tif 000015
【図１３ａ】
2006295164.tif 000016
【図１３ｂ】
2006295164.tif 000017