(57)【要約】【課題】ウエハの断裁前にダム中に許容限度以上の異常を発見した場合に、カバーガラスと半導体基板を分離して半導体基板を再生する技術を提供することである。【解決手段】シリコンウエハ１０上に形成された半導体素子アレイの上部に色分解フィルタ３ａとマイクロレンズアレイ３ｂからなるオンチップカラーフィルタ層３を備えたセンサ基板６と、カバーガラス５と、が格子状ダム４により前記センサ基板６の半導体素子アレイ２ａを避けて接合されているウエハ様部材１を、カバーガラス５側から格子状ダム部分４にレーザ光７を照射してダム４を溶融もしくは破壊する工程、カバーガラス５とセンサ基板６とを分離する工程、センサ基板６に対しアッシング処理と洗浄処理を施してオンチップカラーフィルタ層３を除去する工程と、を通すことを特徴とする半導体素子アレイ基板２の再生方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウエハ上に半導体素子領域が形成された半導体素子アレイ基板の上部に色分解フィルタとマイクロレンズアレイからなるオンチップカラーフィルタ層を備えたセンサ基板と、カバーガラスと、が格子状ダムにより前記センサ基板の半導体素子領域を避けて接合されているウエハ様部材を、
カバーガラス側から格子状ダム部分にレーザ光を照射してダムを溶融もしくは破壊する工程、
カバーガラスとセンサ基板とを分離する工程、
を通すことを特徴とする半導体素子アレイ基板の再生方法。
【請求項２】
カバーガラスとセンサ基板とを分離した後、センサ基板に対しアッシング処理と洗浄処理を施してオンチップカラーフィルタ層を除去する工程、を通すことを特徴とする請求項１記載の半導体素子アレイ基板の再生方法。
【請求項３】
前記ダムは、黒色であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体素子アレイ基板の再生方法。
【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、特にはウエハサイズで多面付け製造されたカバーガラス付の固体撮像素子基板から、ウエハサイズのままでカバーガラスを外して加工前の半導体素子アレイ基板に戻す技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等に内蔵される固体撮像装置は、センサ本体となる多数の光電変換素子（ＣＣＤあるいはＣＭＯＳ）の上に、色分解フィルタとマイクロレンズアレイ（一括して以下、ＯＣＦ：オンチップカラーフィルタ、と記す。）が、光電変換素子に対応する形態で作りこまれたものである。ＣＣＤ等は、シリコンウエハを用いてウエハプロセスにて製造されるが、ＯＣＦ工程は前記工程とまったく独立な後工程として、ウエハプロセスに類似な工程である。
【０００３】
固体撮像装置は、図２に示すように径が３０ｃｍ程度のシリコンウエハW上に多面付けで製造され、最終的に個片の固体撮像装置１に断裁される。１個の固体撮像装置用のエリアが、周辺も含めて概ね１ｃｍ角程度とすれば、一枚のウエハＷから数百の固体撮像装置１が得られる。
【０００４】
また、固体撮像装置は、光電変換素子上にＯＣＦ層が積層されるだけではなく、素子全体の信頼性向上のために、光が入射する受光面側を封止する必要がある。このために、シリコン基板１０上の半導体素子（受光）領域８を避けた領域に、枠状のダム（スペーサ：障壁）４を、有機材料を用いて形成し、このダム４にカバーガラス５を貼り付けて受光領域８を密閉するようにしている（特許文献１、特許文献２、図１も参照）。
【０００５】
個片化された半導体装置それぞれがカバーガラスでシールされているが、製造上は図２に示すように、ウエハＷの個々の固体撮像装置１を区画する線上にダム４が格子状に一括形成されてから、ダム４を介してウエハＷと略同サイズのカバーガラスと貼り合せた後、ダム４の中央がダイシングソーで切断されることになる。
【０００６】
従来技術におけるウエハＷ上のダムの形成方法としては、
未硬化のフィルムを隔壁の形状（枠状）に加工して、ＯＣＦ層形成後の基板（以下、センサ基板と記す。）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がある。
【０００７】
別の方法としては、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、ダム形成箇所に前記樹脂層を形成してから、選択的に露光して、所定の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）して樹脂層をパターニングし、パターニングされたダム層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がある。
【０００８】
露光と現像を含む前記方法では、隔壁の高さを５０μｍよりも高くすることは困難である。これよりも高さの高いダムは、スクリーン印刷法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）を印刷してから、光硬化によって被覆部を固定する技術が公知である（特許文献３参照）。
【０００９】
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、を所望の回数だけ（ダムが所望の厚さになるまで）繰り返す。その後、カバーガラスで被覆してから光硬化性樹脂を硬化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−４０６７２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
【特許文献４】特開２００８−１６６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところがダム素材を硬化してセンサ基板とカバーガラスを固定する際に、ダム中に気泡が生じることがある。気泡が発生すると断裁したときに固体撮像装置の内部と大気とが連通してしまい固体撮像装置内部の密閉性が損なわれ、撮像装置としての信頼性が低下するという問題が生じる。
【００１２】
このような異常が見つかった場合には、個々の固体撮像装置からカバーガラスを剥がして対処したいが、無理に剥がすとセンサ基板側に損傷を与える。剥がせても再度ダムを形成してカバーガラスで被覆することは効率的でない。一方、断裁前の完全にカバーガラスが固着した状態からカバーガラスを剥がすことも困難である。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ウエハの断裁前にダム中に許容限度以上の異常を発見した場合に、カバーガラスとセンサ基板を分離してＯＣＦ層が除去されたウエハサイズの半導体素子アレイ基板を再生する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を達成するための請求項１に記載の発明は、シリコンウエハ上に半導体素子領域が形成された半導体素子アレイ基板の上部に色分解フィルタとマイクロレンズアレイからなるオンチップカラーフィルタ層を備えたセンサ基板と、カバーガラスと、が格子状ダムにより前記センサ基板の半導体素子領域を避けて接合されているウエハ様部材を、
カバーガラス側から格子状ダム部分にレーザ光を照射してダムを溶融もしくは破壊する工程、
カバーガラスとセンサ基板とを分離する工程、
を通すことを特徴とする半導体素子アレイ基板の再生方法としたものである。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、カバーガラスとセンサ基板とを分離した後、センサ基板に対しアッシング処理と洗浄処理を施してオンチップカラーフィルタ層を除去する工程、を通すことを特徴とする請求項１記載の半導体素子アレイ基板の再生方法としたものである。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、前記ダムは、黒色であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体素子アレイ基板の再生方法としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、センサ基板とカバーガラスを接着する格子状のダムに欠陥が発見された場合に、オンチップカラーフィルタ層が形成される以前のウエハサイズの半導体素子アレイ基板を得ることができる。
請求項３の発明は、ダムを黒色系に帯色させておくとレーザ光の吸収効率が高いので短時間でダム素材を昇温・溶融もしくは破壊できる。半導体素子アレイ基板再生時間の短縮が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）〜（ｄ）本発明に係る半導体素子アレイ基板の再生過程を説明する断面視の工程図である。
【図２】センサ基板とカバーガラスが格子状ダムにより接合されたウエハ様部材の上面視の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、先ず、固体撮像装置とその製造方法の概略を、図１を参照して説明する。
図１（ａ）は、本発明に係わる固体撮像装置の基本構造の概略を示す断面図である。
図１（ｂ）〜（ｄ）は、カバーガラスを分離する工程を説明する断面図である。
【００２０】
固体撮像装置１は、シリコンウエハ１０上にＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の半導体素子領域（受光領域）８が形成された半導体素子アレイ基板２の上に、更にカラーフィルタ３ａ及びマイクロレンズ３ｂが形成されたセンサ基板６と封止用カバーガラス５から構成されている。センサ基板６には、受光領域に繋がる配線等が基板貫通ビアを介してシリコンウエハ裏面側に引き出されている。具体的には、センサ基板の表面部に、受光領域に繋がる配線が形成され、この配線に繋がるようにセンサ基板を貫通した貫通ビアが設けられている。そして、貫通ビアの下面が電極パッドに接続されている（いずれも図示せず。）。
【００２１】
センサ基板６の表面側で光電変化素子２ａ上には、カラーフィルタ３ａ及びマイクロレンズ３ｂからなるＯＣＦ層（On Chip Color Filter）３が設けられている。カラーフィルタ３ａは、例えばＲＧＢに対応して３種類の着色フィルタを有している。
尚、図１は、シリコンウエハ１０上の数百個の固体撮像素子１のうちの３個だけを便宜上図示している。また、ＯＣＦ層３は、数百万個の半導体素子２ａの上に対応して形成されるが、そのうちの３個の色分解フィルタ３ａとマイクロレンズ３ｂだけを図示している。
【００２２】
センサ基板６の表面側には、ＯＣＦ層３以外に受光領域８を避けて黒色樹脂からなる柱状のダム４が設けられている。このダム４は、厚さ（高さ）数十μｍであり、受光領域を囲むように枠状に設けられている。ダム４の上面には、透明なカバーガラス５が接着固定されている。そして、このカバーガラス５の設置により、センサ基板６の受光領域側が封止されるものとなっている。
【００２３】
前記の固体撮像装置１は、概ね次のようにして製造される。
まず、シリコンウエハ１０の表面側に、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子２ａがウエハプロセスにて形成され、裏面側に電極パッドが形成されたウエハサイズの半導体素子アレイ基板２を用意する。一つの受光領域８は数百万個の光電変換素子２ａを有している。
【００２４】
次いで、半導体素子アレイ基板２の表面側に、カラーフィルタ３ａ及びマイクロレンズ３ｂを、定法のフォトリソ法を用いて形成する。カラーフィルタ３ａ及びマイクロレンズ３ｂは、半導体素子アレイ基板２上に形成した光電変換素子２ａごとに対応する位置に配置形成する。ＯＣＦ層３が形成された半導体素子アレイ基板２をセンサ基板６と称する。
【００２５】
なお、カラーフィルタ３ａ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３ｂは、半導体素子２ａへの集光性を高めるためのものであり、レンズ無しでも半導体素子２ａ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、半導体素子アレイ基板２あるいはカラーフィルタ３ａの表面凹凸が問題になる場合は、それらの形成前に図示しない透明な表面平滑化層を設ける
ようにしても良い。
【００２６】
次いで、図２に示すようにセンサ基板６の表面側に受光領域８を避けて格子状に幅が１０数μｍで２０〜５０μｍの厚さにダムパターン４を形成する。ダム４は、感光性のドライフィルムや液状レジストから定法のフォトリソ法を適用して形成することができる。
【００２７】
あるいは、黒色樹脂インキを用いてスクリーン印刷により形成されるが、これが簡便である。ダム４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４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。
【００２８】
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できる。
【００２９】
あるいは、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も使用できる。
【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、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。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４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。
【００３１】
次に、ダム４の上面にウエハサイズのカバーガラス５を接触させ圧着することにより、断面視で図１（ａ）に示す構造の部材（以下、ウエハ様部材１と記す。）を得る。このとき、ダム４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５をダム４に接着固定することができる。ウエハ様部材１をカバーガラス５も含めてダム４にそってダイシングソーで断裁すると個片に分離した固体撮像素子１が得られる。
【００３２】
しかしながら、接着工程でダム４の内部に気泡が発生すると、気泡自体もしくは分割された気泡により撮像素子内部が大気と連通する可能性がある。したがって、格子状ダム部分の検査により内部に気泡が検出された場合にはウエハ様部材１の段階で対策する必要がある。
【００３３】
本発明は、問題の気泡が格子状ダムのどこにどれだけ検出されるかにもよるが、断裁後に、不良品の発生が相当数予想される場合には、いったん接合したカバーガラス５を剥がして、ＯＣＦ層３のない元の半導体素子アレイ基板２に戻してから作り直すことにするものである。その際、ダム４だけ取り除くのが望ましいが困難なのでＯＣＦ層３ごと取り除くことになる。
【００３４】
以下、その具体的方法を図１（ｂ）〜（ｄ）を使って説明する。
先ず、カバーガラス５側から格子状ダム４部分にレーザ光７を照射してダム４を溶融もしくは破壊して、カバーガラス５とセンサ基板６との分離を容易にする（図１（ｂ））。
エポキシ系材料、あるいはアクリル系材料からなるダム４部分だけに、マスクを用いて選
択的に高出力レーザ７を照射するとダム４が破壊されて接続を解除することができる。その後は、比較的容易にウエハサイズのカバーガラス５を取り外すことができる（図１（ｃ）、特許文献４参照）。
【００３５】
ダム材料にリワーク型の素材を用いれば、レーザ照射でダムの温度を２００度程度に昇温すれば接着力が低下して取り外しやすくなる。リワーク型材料は、熱硬化型でも紫外線硬化型でも手に入れることができる。温度上昇にはダムを黒色にしておくのが効果的である。
【００３６】
次に、カバーガラス５を取り除いたセンサ基板６は、ダム４の残りや残渣、ＯＣＦ他で被覆されているがこれらの有機材料を除去する必要がある。これらは、強酸、強アルカリ液を使った分解、あるいは有機溶剤による膨潤と研磨の併用で除去できる。あるいはリワーク性のある材料で組成されていれば昇温してからは、メタノール等で容易に溶解・除去できる。
【００３７】
上記のウエットプロセス以外には、センサ基板６に対しアッシング処理と洗浄処理を施してＯＣＦ層３他を同様に除去することもできる。プラズマアッシングは、基板上に残ったフォトレジストを酸素プラズマなどの反応性ガスのプラズマを発生して、気相中で有機物であるフォトレジストをＣＯ２やＨ２Ｏに分解して除去する装置である。
いずれかの工程あるいは併用しても構わないが、最後は洗浄・乾燥することで汚れのない半導体素子アレイ基板２を再生することができる（図１（ｄ））。
【符号の説明】
【００３８】
１…固体撮像装置（ウエハ様部材）
２…半導体素子アレイ基板
２ａ・・・光電変換素子
３…ＯＣＦ層
３ａ…カラーフィルタ層
３ｂ…マイクロレンズ
４…（格子状）ダム
４‘…破壊されたダム
５…カバーガラス
６…センサ基板
７…レーザ光
８…受光領域（半導体素子領域）
１０…シリコンウエハ
Ｗ：ウエハサイズの半導体素子基板またはウエハ様部材
【図１】
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【図２】
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