(57)【要約】【課題】支持基体と半導体基板との密着性を高めた固体撮像素子を提供する。【解決手段】光を受けて情報電荷を発生する受光部及び情報電荷を転送する転送部を含む半導体集積回路が形成された半導体基板１６と、転送部の少なくとも一部を覆い、透過する光をフィルタリングするフィルタ層３０−１，３０−２と、半導体集積回路３２の配線を引き出すパッド電極１４とを備え、パッド電極１４が設けられた領域を避けてフィルタ層３０−１，３０−２が形成されていることを特徴とする固体撮像素子によって上記課題を解決できる。【選択図】        図１
2004281961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記情報電荷を転送する転送部を含む半導体集積回路が形成された半導体基板と、前記転送部の少なくとも一部を覆い、透過する光をフィルタリングするフィルタ層と、前記半導体集積回路の配線を引き出すパッド電極と、を備える固体撮像素子であって、
前記パッド電極が設けられた領域を避けて前記フィルタ層が形成されていることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記情報電荷を転送する転送部を含む半導体集積回路が形成された半導体基板と、前記転送部の少なくとも一部を覆い、透過する光をフィルタリングするフィルタ層と、前記半導体集積回路の配線を引き出すパッド電極と、を備える固体撮像素子であって、
前記半導体基板の表面からみて、前記パッド電極の頂点が前記フィルタ層の頂点とほぼ同じ高さにあることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項３】
光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記情報電荷を転送する転送部を含む半導体集積回路が形成された半導体基板と、前記転送部の少なくとも一部を覆い、透過する光をフィルタリングするフィルタ層と、前記半導体集積回路の配線を引き出すパッド電極と、を備える固体撮像素子であって、
前記半導体基板の表面からみて、前記パッド電極の頂点が前記フィルタ層の頂点以上に高い位置にあることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項４】
半導体基板上に光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記情報電荷を転送する転送部を含む半導体集積回路を形成する第１の工程と、
前記半導体集積回路の配線に接続されるようにパッド電極を形成する第２の工程と、
前記パッド電極が設けられた領域を避けて、前記転送部の少なくとも一部を覆うように、透過する光をフィルタリングするフィルタ層を形成する第３の工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
半導体基板上に光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記情報電荷を転送する転送部を含む半導体集積回路を形成する第１の工程と、
前記半導体集積回路の配線に接続されるようにパッド電極を形成する第２の工程と、
前記転送部の少なくとも一部を覆うように、透過する光をフィルタリングするフィルタ層を形成する工程であって、前記半導体基板の表面からみて前記パッド電極の頂点がフィルタ層の頂点とほぼ同じ高さとなるようにフィルタ層を形成する第３の工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】
半導体基板上に光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記情報電荷を転送する転送部を含む半導体集積回路を形成する第１の工程と、
前記半導体集積回路の配線に接続されるようにパッド電極を形成する第２の工程と、
前記転送部の少なくとも一部を覆うように、透過する光をフィルタリングするフィルタ層を形成する工程であって、前記半導体基板の表面からみて前記パッド電極の頂点がフィルタ層の頂点以上に高い位置となるようにフィルタ層を形成する第３の工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、支持基体と半導体基板との密着性を高めた固体撮像素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、フレーム転送方式のＣＣＤ固体撮像素子の構成を示す概略図である。フレーム転送方式のＣＣＤ固体撮像素子は、撮像部１０ｉ、蓄積部１０ｓ、水平転送部１０ｈ及び出力部１０ｄから基本的に構成される。撮像部１０ｉには、光電変換素子列を兼ねる垂直シフトレジスタが蓄積部１０ｓに向かう方向に延在して互いに平行に配置される。撮像部１０ｉに入射した光は、各光電変換素子によって情報電荷に変換され、垂直転送されて蓄積部１０ｓに出力される。蓄積部１０ｓは、撮像部１０ｉの垂直シフトレジスタに連続する遮光された垂直シフトレジスタから構成される。情報電荷は一旦蓄積部１０ｓに保持された後、１行ずつ水平転送部１０ｈへ転送される。水平転送部１０ｈは、出力部１０ｄに向かう方向に延在する１行の水平シフトレジスタから構成される。水平転送部１０ｈは、蓄積部１０ｓから転送された情報電荷を受けて、情報電荷を１画素単位で出力部１０ｄへ転送する。出力部１０ｄは１画素毎の電荷量を電圧値に変換し、その電圧値の変化がＣＣＤ出力として取り出される。
【０００３】
このようなＣＣＤ固体撮像素子においては、図５のハッチング領域で示されるように、撮像部１０ｉの周辺領域及び蓄積部１０ｓを覆うように遮光層１２が設けられる。ここで、撮像部１０ｉや蓄積部１０ｓの周囲にはＣＣＤ固体撮像素子の内部配線を外部に引き出すためのパッド電極１４が設けられており、遮光層１２はそのパッド電極１４の一部を覆うように形成されている。
【０００４】
また、近年のＣＣＤ固体撮像素子の分野では、カメラの小型化の要求に応じてチップサイズパッケージが適用されたＣＣＤ固体撮像素子が広く用いられるようになっている。
【０００５】
図６に、チップサイズパッケージが適用されたＣＣＤ固体撮像素子における蓄積部１０ｓの断面図を示す。表面上に蓄積部１０ｓとなる半導体集積回路が構成された半導体基板１６は、絶縁樹脂１８を介して、上部支持基体２０及び下部支持基体２２によって挟み込まれるように封止されている。ＣＣＤ固体撮像素子の撮像部１０ｉのように表面へ光を導く必要がある場合には、上部支持基体２０はガラスによって構成される。
【０００６】
半導体基板１６上には絶縁膜２４が積層され、半導体集積回路の周辺には絶縁膜２４を介して内部配線を引き出すためのパッド電極１４が設けられる。パッド電極１４は、絶縁膜２４を貫通するコンタクトホールを介して半導体集積回路の内部配線と接続されている。絶縁膜２４上には蓄積部１０ｓへの外部からの光入射を防ぐために遮光層１２が積層されている。
【０００７】
【非特許文献１】
“ＰＲＯＤＵＣＴＳ”、［ｏｎｌｉｎｅ］、ＳＨＥＬＬＣＡＳＥ社、［平成１４年１０月１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｈｅｌｌｃａｓｅ．ｃｏｍ／ｐａｇｅｓ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ−ｓｈｅｌｌＯＰ−ｐｒｏｃｅｓｓ．ａｓｐ＞
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、パッド電極１４の一部も覆うように遮光層１２が積層されていた。このため、遮光層１２が積層されたパッド電極１４の領域とその周辺との段差が大きくなり、その段差によってパッド電極１４の領域近傍において絶縁樹脂１８と上部支持基体２０との間に剥離を生ずる問題が発生していた。
【０００９】
特に、ＣＣＤ固体撮像素子においては、ガラス等からなる上部支持基体２０と絶縁樹脂１８との間の剥離によって、撮像部１０ｉにおいて被写体からの入射光に歪を生ずる等の悪影響が及んでいた。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、支持基体と半導体基板との密着性を改善し、動作の信頼性を高めた固体撮像素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決できる本発明は、光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記情報電荷を転送する転送部を含む半導体集積回路が形成された半導体基板と、前記転送部の少なくとも一部を覆い、透過する光をフィルタリングするフィルタ層と、前記半導体集積回路の配線を引き出すパッド電極と、を備える固体撮像素子であって、前記パッド電極が設けられた領域を避けて前記フィルタ層が形成されていることを特徴とする固体撮像素子である。
【００１２】
また、上記課題を解決できる本発明の別の態様は、光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記情報電荷を転送する転送部を含む半導体集積回路が形成された半導体基板と、前記転送部の少なくとも一部を覆い、透過する光をフィルタリングするフィルタ層と、前記半導体集積回路の配線を引き出すパッド電極と、を備える固体撮像素子であって、前記半導体基板の表面からみて、前記パッド電極の頂点が前記フィルタ層の頂点とほぼ同じ高さにあることを特徴とする。
【００１３】
また、上記課題を解決できる本発明の別の態様は、光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記情報電荷を転送する転送部を含む半導体集積回路が形成された半導体基板と、前記転送部の少なくとも一部を覆い、透過する光をフィルタリングするフィルタ層と、前記半導体集積回路の配線を引き出すパッド電極と、を備える固体撮像素子であって、前記半導体基板の表面からみて、前記パッド電極の頂点が前記フィルタ層の頂点以上に高い位置にあることを特徴とする固体撮像素子である。
【００１４】
また、上記課題を解決できる本発明の別の態様は、半導体基板上に光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記情報電荷を転送する転送部を含む半導体集積回路を形成する第１の工程と、前記半導体集積回路の配線に接続されるようにパッド電極を形成する第２の工程と、前記パッド電極が設けられた領域を避けて、前記転送部の少なくとも一部を覆うように、透過する光をフィルタリングするフィルタ層を形成する第３の工程とを含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法である。
【００１５】
また、上記課題を解決できる本発明の別の態様は、半導体基板上に光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記情報電荷を転送する転送部を含む半導体集積回路を形成する第１の工程と、前記半導体集積回路の配線に接続されるようにパッド電極を形成する第２の工程と、前記転送部の少なくとも一部を覆うように、透過する光をフィルタリングするフィルタ層を形成する工程であって、前記半導体基板の表面からみて前記パッド電極の頂点がフィルタ層の頂点とほぼ同じ高さとなるようにフィルタ層を形成する第３の工程とを含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法である。
【００１６】
また、上記課題を解決できる本発明の別の態様は、半導体基板上に光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記情報電荷を転送する転送部を含む半導体集積回路を形成する第１の工程と、前記半導体集積回路の配線に接続されるようにパッド電極を形成する第２の工程と、前記転送部の少なくとも一部を覆うように、透過する光をフィルタリングするフィルタ層を形成する工程であって、前記半導体基板の表面からみた前記パッド電極の頂点がフィルタ層の頂点以上に高い位置となるようにフィルタ層を形成する第３の工程とを含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態における固体撮像素子について図１を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態におけるチップサイズパッケージを適用した固体撮像素子１００の断面図を示している。ここでは、固体撮像素子１００の各部の構成や膜厚等は説明を明確かつ簡単にできるように強調して示している。
【００１８】
半導体基板１６の表面上には、固体撮像素子の蓄積部１０ｓとなる半導体集積回路３２が構成されている。半導体基板１６は、絶縁樹脂１８を介して、上部支持基体２０及び下部支持基体２２によって挟み込まれるように封止されている。半導体集積回路３２がＣＣＤ固体撮像素子の撮像部１０ｉに光を導く必要がある回路を含む場合には、少なくとも上部支持基体２０はガラス等の光透過性の高い材料から構成される。また、絶縁樹脂１８は、半導体基板１６と上部支持基体２０との接着材として用いられ、アクリル樹脂やエポキシ樹脂の少なくとも１つを用いることが好適である。
【００１９】
半導体基板１６上には絶縁膜２４が積層される。さらに、図２の固体撮像素子の平面図に示すように、半導体集積回路３２の周辺にはパッド電極１４が配設される。パッド電極１４は、半導体集積回路３２から配線を引き出すために設けられる。パッド電極１４は、絶縁膜２４を貫通するコンタクトホールを介して半導体集積回路３２の内部配線と接続されている。
【００２０】
半導体基板１６上には蓄積部１０ｓへの外部からの光入射を防ぐために遮光層３０が積層されている。遮光層３０は透過する光の少なくとも一部を減衰させるフィルタ層から構成することができる。例えば、蓄積部１０ｓへの光の透過を必要十分に防ぐためには、青色の透過波長領域を有するカラーフィルタ３０−１及び赤色の透過波長領域を有するカラーフィルタ３０−２を重ね合わせて積層したものとすることができる。
【００２１】
ここで、パッド電極１４が設けられた領域を避けて遮光層３０が形成されている。すなわち、図２に示すように、撮像部１０ｉ及び蓄積部１０ｓの周辺においてパッド電極１４の設けられた領域を除いた領域に遮光層３０が形成されている。
【００２２】
さらに、パッド電極１４の端部に接触するように導電性の外部配線４２が設けられ、下部支持基体２２の下面に設けられたボール状端子３６とパッド電極１４とが接続される。ボール状端子３６は、下部支持基体２２との応力を低減するために設けられた緩衝部材３４上に設けられる。外部配線４２が設けられた下部支持基体２２の表面は、腐食を防ぐために保護膜４４によって覆われる。
【００２３】
このように、パッド電極１４の設けられた領域を除いた領域に遮光層３０を設けることによって、半導体基板１６の表面からみたパッド電極１４の頂点（膜厚）と遮光層３０の頂点（膜厚）とをほぼ同じ高さとすることができる。従って、パッド電極１４の領域と遮光層３０の領域との間の段差が小さくなり、絶縁樹脂１８と上部支持基体２０との剥離を抑制できる。
【００２４】
また、パッド電極１４の頂点を遮光層３０の頂点よりも低く維持することによっても、パッド電極１４の領域上に遮光層３０を設けた場合よりパッド電極１４と遮光層３０との間の段差が小さくなり、絶縁樹脂１８と上部支持基体２０との剥離を抑制できる。
【００２５】
次に、本発明の実施の形態における固体撮像素子の製造方法について図３を参照して詳細に説明する。図３は、スクライブラインとなる境界を跨ぐように多数の半導体集積回路を半導体基板（半導体ウェハ）上に形成し、最終的にスクライブラインに沿って分断することによってチップサイズパッケージに封止された固体撮像素子を形成する工程を示している。ここでは、説明を明確かつ簡単に行うために、各工程における図２のＸ−Ｘラインに沿った固体撮像素子の蓄積部１０ｓの断面構造を模式的に示している。
【００２６】
ステップＳ１０では、半導体基板１６の表面領域に半導体集積回路３２、すなわち、固体撮像素子の撮像部１０ｉ、蓄積部１０ｓ、水平転送部１０ｈ及び出力部１０ｄ等が形成される。さらに、半導体基板１６の表面上に絶縁膜２４が形成される。絶縁膜２４は、例えば、シリコン酸化膜とすることができる。フォトリソグラフィ技術等を用いて、絶縁膜２４の所定の箇所に絶縁膜２４を貫通するコンタクトホールが形成され、半導体集積回路３２の内部配線と接続されるようにパッド電極１４が形成される。パッド電極１４は、隣り合う半導体集積回路３２の境界を跨いで形成される。
【００２７】
ステップＳ１２では、絶縁膜２４及びパッド電極１４のスクライブライン付近を除く表面領域上に遮光層３０が形成される。このとき、既存のマスク技術を用いて、図２に示したようにパッド電極１４が形成された領域を除く領域に遮光層３０を積層する。ここでは、蓄積部１０ｓへの光の透過を必要十分に防ぐためには、青色の透過波長領域を有するカラーフィルタ３０−１及び赤色の透過波長領域を有するカラーフィルタ３０−２を重ね合わせて積層することが好適である。
【００２８】
ステップＳ１４では、遮光層３０上に絶縁樹脂１８を塗布し、上部支持基体２０が接着される。絶縁樹脂１８としては、例えば、アクリル樹脂及びエポキシ樹脂のうち少なくとも一方を用いることができる。また、上部支持基体２０としては光透過性が高い材料、例えば、ガラス基板を用いることができる。半導体基板１６は下部側からスクライブラインに沿ってエッチングされ、半導体基板１６の裏面側にパッド電極１４が露出される。
【００２９】
例えば、半導体基板１６としてシリコン基板が用いられている場合には、フッ化水素酸、酢酸等の混合溶液を用いた化学的エッチングによってエッチングを行うことができる。また、化学的エッチングを用いる前に、機械的研磨を用いて半導体基板１６の厚さを薄くしておくことも好適である。
【００３０】
半導体基板１６の裏面には絶縁樹脂１８が塗布され、下部支持基体２２が接着される。下部支持基体２２の主面、すなわち、固体撮像素子の裏面側には緩衝部材３４が形成される。この緩衝部材３４は、後に形成されるボール状端子３６に掛かる応力を和らげるクッションの役割を果たす。
【００３１】
ステップＳ１６では、ダイシングソー等の切削手段を用いて、スクライブラインに沿って下部支持基体２２側から切削が行われる。下部支持基体２２、絶縁樹脂１８、パッド電極１４及び上部支持基体２０に逆Ｖ字型のノッチ（切り欠き溝）３８が形成される。そのノッチ３８の内部側面にパッド電極１４の端部４０が露出される。
【００３２】
ステップＳ１８では、下部支持基体２２の外部表面及びノッチ３８の内面に金属膜が形成され、その金属膜がパッド電極１４と緩衝部材３４までのコンタクトを取るための外部配線４２としてパターニングされる。パターニングには、既存のフォトリソグラフィ技術やエッチング技術を用いることができる。
【００３３】
ステップＳ２０では、保護膜４４及びボール状端子３６が形成される。保護膜４４としてはＥＶＡ材などの有機材料を用いることができる。また、ボール状端子３６は、ボール状のハンダ材を緩衝部材３４が設けられた領域に設置し、加熱によるリフローを行うことで形成することができる。
【００３４】
ステップＳ２２では、ダイシングソー等を用いてスクライブラインに沿って分断することによって、チップサイズパッケージが適用された固体撮像素子が完成する。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、チップサイズパッケージを適用した固体撮像素子において、支持基体と半導体基板との密着性を改善することができる。これによって、固体撮像素子の動作の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における固体撮像素子の断面構造を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における固体撮像素子の構造を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態における固体撮像素子の製造方法のフロー図である。
【図４】固体撮像素子の構成を示す平面図である。
【図５】従来の固体撮像素子の固体撮像素子の構造を示す平面図である。
【図６】従来の固体撮像素子の固体撮像素子の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
１０ｓ  蓄積部、１０ｄ  出力部、１０ｉ  撮像部、１０ｈ  水平転送部、１２  遮光層、１４  パッド電極、１６  半導体基板、１８  絶縁樹脂、２０  上部支持基体、２２  下部支持基体、２４  絶縁膜、３０  遮光層（フィルタ層）、３２  半導体集積回路、３４  緩衝部材、３６  ボール状端子、３８  ノッチ、４０  パッド電極の端部、４２  外部配線、４４  保護膜、１００  固体撮像素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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