(57)【要約】【課題】半導体装置および固体撮像装置における、封止のための外装構造の簡易化による小型化と、封止およびその位置の設定を確実にすることができる構成とする。【解決手段】一の主面に半導体素子が形成された半導体基板１と、パッケージ基板２とを有し、半導体基板１の、上述した半導体素子や固体撮像装置本体が形成された主面と所要の間隔を保持してパッケージ基板２が対向して配置され、半導体基板１の半導体素子や固体撮像装置本体の形成部を取り囲んで半導体基板１とパッケージ基板２との間に多数のシール用バンプの配置することによって、封止を行って、封止のための外装構造の簡易化による小型化と、封止およびその位置の設定を確実にすることができる構成とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の主面に半導体素子が形成された半導体基板と、パッケージ基板とを有し、
上記半導体基板の上記主面と所要の間隔を保持して上記パッケージ基板が対向して配置され、
上記半導体基板の上記半導体素子の形成部を取り囲んで上記半導体基板と上記パッケージ基板との間を封止する封止部が形成されて成り、
該封止部が、多数のシール用バンプの配置によって形成されて成ることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記シール用バンプが、上記半導体素子の電気的外部導出に供する導電性バンプと同一材料によって構成されて成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
上記シール用バンプは、上記半導体素子の形成部を多重に取り囲んで配置されて成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
上記シール用バンプの配置部外周に封着材が配置されて成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
上記パッケージ基板と上記シール用バンプとの間に、配線層を有するフレキシブル配線基板が配置されて成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
一の主面に半導体素子の形成部を有する半導体基板と、上記半導体素子の形成部を有する上記主面に対向して半導体基板が配置される半導体装置の製造方法であって、
上記半導体基板または上記パッケージ基板の、上記半導体素子の形成部の外周部に相当する位置に、該形成部を取り囲んで、シール用バンプを配置形成する工程と、
上記半導体基板と上記パッケージ基板との間において、上記シール用バンプを挟んで圧潰し、上記半導体素子の形成部を囲んで上記シール用バンプによる封止を行う工程とを有する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
上記シール用バンプが、上記半導体素子の電気的外部導出に供する導電性バンプと同一材料によって構成されて成ることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
上記シール用バンプは、上記半導体素子の形成部を多重に取り囲んで配置されて成ることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
上記シール用バンプの配置部外周に封着材が配置されて成ることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
上記パッケージ基板と上記シール用バンプとの間に、配線層を有するフレキシブル配線基板が配置されて成ることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
一の主面に固体撮像装置本体が形成された半導体基板と、パッケージ基板とを有し、
上記半導体基板の上記主面と所要の間隔を保持して上記パッケージ基板が対向して配置され、
上記半導体基板の上記固体撮像部の形成部を取り囲んで上記半導体基板と上記パッケージ基板との間を封止する封止部が形成されて成り、
該封止部が、多数のシール用バンプの配置によって形成されて成ることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１２】
上記シール用バンプが、上記固体撮像装置本体の電気的外部導出に供する導電性バンプと同一材料によって構成されて成ることを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
上記シール用バンプは、上記固体撮像装置本体の形成部を多重に取り囲んで配置されて成ることを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
上記シール用バンプの配置部外周に封着材が配置されて成ることを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
上記パッケージ基板と上記シール用バンプとの間に、配線層を有するフレキシブル配線基板が配置されて成ることを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
一の主面に固体撮像装置本体の形成部を有する半導体基板と、上記固体撮像装置本体の形成部を有する上記主面に対向して半導体基板が配置される固体撮像装置の製造方法であって、
上記半導体基板または上記パッケージ基板の、上記固体撮像装置本体の形成部の外周部に相当する位置に、該形成部を取り囲んで、シール用バンプを配置形成する工程と、
上記半導体基板と上記パッケージ基板との間において、上記シール用バンプを挟んで圧潰し、上記固体撮像装置本体の形成部を囲んで上記シール用バンプによる封止を行う工程とを有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
上記シール用バンプが、上記固体撮像装置本体の電気的外部導出に供する導電性バンプと同一材料によって構成されて成ることを特徴とする請求項１６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１８】
上記シール用バンプは、上記固体撮像装置本体の形成部を多重に取り囲んで配置されて成ることを特徴とする請求項１６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１９】
上記シール用バンプの配置部外周に封着材が配置されて成ることを特徴とする請求項１６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２０】
上記パッケージ基板と上記シール用バンプとの間に、配線層を有するフレキシブル配線基板が配置されて成ることを特徴とする請求項１６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置および固体撮像装置とこれらの製造方法に係わり、半導体装置および固体撮像装置の小型化、構成の簡略を図り、かつ信頼性が高い半導体装置および固体撮像装置を確実に得ることができるようにするものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常一般の固体撮像装置においては、例えば電荷結合素子ＣＣＤ構成、あるいは相補型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタＣＭＯＳ構成による撮像部や、その駆動回路等による固体撮像装置本体を構成する半導体基板すなわち半導体チップは、箱体状のパッケージ内に収容して封止する構成を有する。
このような構成による場合、装置全体の大きさは、固体撮像素子を構成する半導体基板に比し、かなり大型となり、また、その組み立て製造においても、半導体基板上の外部導出端子と、パッケージに設けられた電極端子とを、リードワイヤ等によって電気的に接続する作業を必要とするなど、その製造工程数が多く、作業が煩雑などの問題がある。
【０００３】
これに対し、上述した半導体基板自体をいわば外装体の一部とし、この半導体基板に対向して透明基板を配置し、この透明基板と半導体基板とを、半導体基板の固体撮像素子の形成部の周囲において、シール材によって封止する構成によるものの提案がなされている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−６８６５４号公報（図１〜図３およびその説明の段落番号〔００１２〕〜〔００１５〕）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の構成によれば、固体撮像素子を構成する半導体基板の面積に対応する程度の外形状とすることができることから、小型化を図ることができ、またその構造の簡潔化が図られる。
しかしながら、上述の構成において、その固体撮像素子の形成部周囲の封止は、熱硬化性樹脂の塗布、紫外線照射による硬化によって行うものであることから、硬化処理前において、シール材が流動性を有する。このため、本来空間を形成すべき部分にシール材が入り込み、歩留りの低下を来すなどの問題がある。  そして、このシール材を限定された位置に高い精度をもって塗布する作業も、量産性を阻害する。
【０００６】
本発明は、パッケージ内に、半導体基板を収容する構成が回避され小型化が図られたた半導体装置および固体撮像装置において、その封止を確実に行うことができるようにして歩留りの向上を図り、また製造の簡易化を図ることができるようにした半導体装置および固体撮像装置とこれらの製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体装置は、一の主面に半導体素子が形成された半導体基板と、パッケージ基板とを有し、半導体基板の、上述した半導体素子が形成された主面と所要の間隔を保持してパッケージ基板が対向して配置され、半導体基板の半導体素子形成部を取り囲んで半導体基板とパッケージ基板との間を封止すなわちシールする封止部が形成された構成とするものであるが、特にこの封止部を、多数のシール用バンプの配置によって形成する。
【０００８】
また、本発明による半導体装置の製造方法においては、一の主面に半導体素子の形成部を有する半導体基板と、半導体素子の形成部を有する、上述した半導体素子形成部を有する主面に対向して半導体基板が配置される半導体装置の製造方法であって、その半導体基板またはパッケージ基板の、半導体素子形成部の外周部に相当する位置に、この形成部を取り囲んで、シール用バンプを配置形成する工程と、半導体基板とパッケージ基板との間において、シール用バンプを挟んで圧潰し、半導体素子の形成部を囲んでシール用バンプによる封止を行う工程とを有する。
【０００９】
そして、本発明による固体撮像装置は、一の主面に固体撮像装置本体が形成された半導体基板と、パッケージ基板とを有し、半導体基板の上述した主面と所要の間隔を保持してパッケージ基板が対向して配置され、半導体基板の固体撮像装置本体の形成部を取り囲んで半導体基板とパッケージ基板との間を封止する封止部が形成されて成り、この封止部が、多数のシール用バンプの配置によって形成された構成とする。
【００１０】
また、本発明による固体撮像装置の製造方法は、一の主面に固体撮像装置本体の形成部を有する半導体基板と、固体撮像装置本体の形成部を有する主面に対向して半導体基板が配置される固体撮像装置の製造方法であって、半導体基板またはパッケージ基板の、固体撮像装置本体の形成部の外周部に相当する位置に、この形成部を取り囲んで、シール用バンプを配置形成する工程と、半導体基板と上記パッケージ基板との間において、シール用バンプを挟んで圧潰し、固体撮像装置本体の形成部を囲んでシール用バンプによる封止を行う工程とを有する
【００１１】
尚、本発明構成において、半導体基板とは、いわゆるバルク型半導体基板に限定されるものではなく、絶縁基板上に、薄膜半導体層が形成された構成等を指称するものである。
また、固体撮像装置本体とは、受光部、駆動部、転送部等の固体撮像に係わる半導体基板に形成し得る構成部を指称する。
【００１２】
上述したように、本発明による半導体装置は、いわば半導体基板自体をパッケージの一部とする構成とするものであることから、簡潔な構造とすることができ、また特段のパッケージを必要としないことから、全体を小型に構成することができる。
また、半導体基板と、パッケージ基板との間の封止を、シール用バンプの配列によって構成するので、その位置設定を正確に行うことができるものである。
そして、本発明による半導体装置の製造方法においては、半導体基板とシール基板との封止を、シール用バンプの配置と、その圧潰によって行うので、封止位置の設定を正確に行うことができる。
【００１３】
同様にして、本発明による固体撮像装置は、半導体基板自体をパッケージの一部とする構成とするものであることから、簡潔な構造とすることができ、また特段のパッケージを必要としないことから、全体を小型に構成することができる。
また、固体撮像装置を構成する半導体基板と、パッケージ基板との間の封止を、シール用バンプの配列によって構成するので、その位置設定を正確に行うことができるものである。
そして、同様に、本発明による固体撮像装置の製造方法においては、半導体基板とシール基板との封止を、シール用バンプの配置と、その圧潰によって行うので、流動性を有する封止材の塗布における封止材の封止空間内への流れ込みによる不確定性を回避できて、封止位置の設定を正確に行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する。
先ず、固体撮像装置の実施形態を説明する。
〔固体撮像装置の第１の実施形態例〕
図１は、この固体撮像装置の一実施の形態の一例の概略平面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ線の概略断面図を示す。
この場合、半導体基板１と、透明基板例えばガラス基板より成るパッケージ基板２とが対向して配置される。
固体撮像装置が、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）構成による場合においては、半導体基板１の一主面１ａ側に、固体撮像装置本体、すなわち例えばフォトダイオード構成による受光部、これに発生した電荷を転送する垂直レジスタ、水平レジスタ、更に出力回路、駆動回路等が形成される。
【００１５】
そして、図３に示すように、この例では半導体基板１側に、シール用バンプ３を配列形成した場合である。このシール用バンプ３は、例えば半球状、楕円球状あるいはこれらに類似の粒状に形成され半導体基板１の主面１ａの、固体撮像装置本体の形成部４を取り囲んで、枠状に多数個配列される。そして、このシール用バンプは、その枠状部に沿う方向に関して隣り合うシール用バンプ３が密接するように密に形成する。例えば図３に示すように多重例えば２重の列をなし、各列の隣り合うシール用バンプが相互に入り込むように、いわば千鳥状に配列させる。
【００１６】
一方、図４に示すように、フレキシブル配線基板５が、例えばパッケージ基板２上に配置される。このフレキシブル配線基板５は、その裏面すなわちパッケージ基板２側に所要のパターンをもって配線層６が被着形成されて成る。配線層６は、Ｃｕ箔パターンによって形成されるとか、導電性ペースト例えば銀ペーストによる印刷によって構成される。
そして、この配線層６の、例えば一端が、シール用バンプ３の配列枠内に延長して形成され、この端部に、スルーホール７が穿設され、このスルーホール７上に導電層によるボンディングパッド８が形成される。
【００１７】
そして、半導体基板１の上述した主面１ａに設けられる、電気的外部導出を必要とする端子、電極等の配線部９に、電気的接続用バンプすなわち導電性バンプ１０が形成され、この導電性バンプ１０によって、配線部９と、ボンディングパッド８との電気的接続とさらに、このパッド８がスルーホール７内に入り込むように圧潰されることによってフレキシブル配線基板５の所定の配線層６に電気的に接続される。
【００１８】
また、フレキシブル配線基板５には、少なくとも半導体基板１の固体撮像装置本体の少なくとも受光部の配置部に対向する中央部に、開口５Ｗが形成される。
また、このフレキシブル配線基板５には、例えばパッケージ基板２の輪郭より外部に延在し、他の回路部等に接続される接続端部５Ｔが形成され、この接続端部５Ｔ外部回路等に接続されるべき配線層６の端部（図示せず）が延在形成される。
【００１９】
また、フレキシブル配線基板５上には、図１に示すように、シール用バンプ３が配列された枠状部に対応して図３に破線ａをもってその位置関係を示すように、枠状のダミー導電層１１が形成される。
例えばシール用バンプ３は、その直径を、８０μｍ〜１００μｍに選定でき、高さは４０μｍ〜５０μｍとすることができる。この場合、枠状の線幅は、２００μｍ程度に選定し得る。
また、フレキシブル配線基板５とパッケージ基板２との間には、図２に示すように、例えば熱硬化性樹脂より成る接着シート１２を介在させることによって、フレキシブル配線基板５がパッケージ基板２に良好に密着することができるようにすることができる。
【００２０】
〔固体撮像装置の製造方法の第１の実施形態例〕
次に、図１〜図４で説明した本発明による固体撮像装置の製造方法の一実施の形態例を説明する。
この場合、上述した構成による固体撮像装置本体が、一主面１ａに形成され、所定部に電気的外部導出部を構成する配線部９等が形成された半導体基板１を作製する。
そして、この配線部９の所定部に、上述した電気的接続用バンプ１０を形成すると共に、例えばこのバンプ１０と同一工程で、同一材料によって図３で示したシール用バンプ３を、枠状パターンに例えば２重配列で千鳥状配列に密接して形成する。これらバンプ１０および３は、例えばＡｕによるバンプもしくはその表面にＡｇペーストが被覆された構成、あるいは半田ボールによって構成することができる。このバンプの形成方法は、従来の高精度に位置設定を行うことができる導電性接続用バンプ、すなわちバンプ電極、端子等の形成に用いられるバンプ形成装置を用いて正確に所定の位置に形成することができる。
【００２１】
一方、ガラス基板等の透明基板によってパッケージ基板２を用意する。
また、上述した配線層６、スルーホール７、ボンディングパッド８、枠状のダミー導電層１１等を形成し、中央に開口５Ｗを穿設したフレキシブル配線基板５を作製する。
そして、このパッケージ基板２上に、上述した接着シート１２を介してフレキシブル配線基板５を載置し、そのダミー導電層１１上に、シール用バンプ３が当接するように、半導体基板１をパッケージ基板２に対向させる。
【００２２】
この状態で、例えば１５０℃の加熱加圧を行い、シール用バンプ３と、電気的接続用バンプ１０とを半導体基板１とパッケージ基板２との間で押圧圧潰する。
このようにすると、シール用バンプ３によって、固体撮像装置本体の形成部の周囲が、シール用バンプ３によって取り囲まれた、気密封止がなされ、電気的接続ようバンプ１０によって、対応する配線部９と配線層とが、スルーホール７を通じて接続される。
このようにして、いわば半導体基板１自体を、パッケージの一部とするように、半導体基板１とパッケージ基板２とが、シール用バンプ３によって封止された目的とする固体撮像装置を得ることができる。
【００２３】
〔固体撮像装置およびその製造方法の第２の実施形態例〕
上述した例において、更に、その封止を確実にし、また機械的補強を目的として、図５および図６に示すように、シール用バンプ３の配置部の外周に、例えば熱硬化、あるいは紫外線硬化型の樹脂より成るシール材１３を塗布することができる。
このように樹脂シール材１３の塗布を行う場合において、本発明による構成および製造方法においては、気密的に枠状に密に配置したシール用バンプ３を配置しているころによって、このシール材１３が、半導体基板１とパッケージ基板２との間に形成された密閉空間内に不用意に進入することを回避できる。
尚、図５および図６において、図２および図３と対応する部分に、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２４】
尚、本発明による固体撮像装置およびその製造方法は、上述した第１および第２の形態に限られるものではなく、例えばその固体撮像装置本体が、絶縁ゲート型電界効果トランジスタＭＯＳ構造が、受光部に対応して配置され、また出力回路等において用いられるいわゆるＣＭＯＳ構造による固体撮像装置構成とすることもできるなど、本発明構成において種々の構成によることができる。
【００２５】
〔半導体装置の一の実施の形態〕
図７に、本発明による半導体装置の一実施形態例の概略平面図を示す。この場合においても、基本的には前述した固体撮像装置の例えば図１〜図６で説明したと同様の構成を採り得るものであり、したがって、図７に図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
しかしながら、この場合においては、半導体装置を構成する半導体基板１に形成される半導体素子が、外部光の受光、あるいは外部への発光を必要としない場合には、パッケージ基板２は、光透過性のガラス等によって構成する必要はなく、不透明な、例えばセラミック、金属板等によって構成することができる。
【００２６】
〔半導体装置の製造方法の一の実施の形態〕
この半導体装置の製造方法においても、基本的には、前述した固体撮像装置の製造方法と同様の構成を採り得るものであるが、この場合、半導体基板１には、固体撮像装置本体の形成部４に変えて半導体素子の形成部１４とする。そして、この場合、半導体装置を構成する半導体基板１に形成される半導体素子が、外部光の受光、あるいは外部への発光を必要としない場合には、パッケージ基板２は、光透過性のガラス等によって構成する必要はなく、不透明な、例えばセラミック、金属板等によって構成することができる。
【００２７】
尚、上述した本発明による半導体装置および固体撮像装置における上述したシール用バンプ３は、密に配置することが望ましいが、半導体基板１とパッケージ基板２との間に圧潰された状態で、気密性を保持できるようになされば良いことはいうまでもない。
また、上述した例では、シール用バンプ３を、半導体基板１側に配置した場合であるが、パッケージ基板側、例えばフレキシブル配線基板５上の例えばダミー導電層１１上に形成することもできる。
また、シール用バンプ３は、２列あるいはそれ以上に形成する場合、その気密性および機械的接合性をより高めることができる。
また、上述した実施形態例におけるフレキシブル基板に限られるものではなく、パッケージ基板に導電性樹脂、例えばＡｇペーストなどを印刷して配線を形成した構成とすることもできるなど、本発明において、種々の構成を変形変更を行うことができる。
【００２８】
【発明の効果】
上述したように、本発明による半導体装置は、いわば半導体基板１自体をパッケージの一部とする構成とするものであることから、簡潔な構造とすることができ、また特段のパッケージを必要としないことから、全体を小型に構成することができる。
そして、特に本発明においては、半導体基板１と、パッケージ基板２との間の封止を、シール用バンプ３の配列によって構成するので、その製造に当たっては、従来の高精度に位置設定を行うことができる導電性接続用バンプ、すなわちバンプ電極、端子等の形成に用いられるバンプ形成装置を用いることができて、シール位置の設定を、従来の塗布シール材のみを用いる場合に比し、正確に、歩留りよく形成できる。
【００２９】
更に、このシール用バンプ３を、導電性接続用バンプと同一材料によって構成する場合は、シール用バンプ３の半導体基板１側またはパッケージ基板２側の例えばフレキシブル配線基板５に対する形成を、これらに形成する電気的接続用の導電性バンプと同一工程で形成することができることから、製造工程の簡略化を図ることができるものである。
また、本発明による半導体装置の製造方法においては、半導体基板とシール基板との封止を、シール用バンプ３の圧潰によって行うので、封止位置の設定を正確に行うことができる。
【００３０】
更に、本発明においては、シール用バンプ３の配置部の外周に、シール材１３を塗布する場合においても、シール用バンプ３によって、このシール材１３が封止部内に入り込むことが阻止されることから、シール材１３を用いる場合においても、従来におけるように、シール材の塗布に細心の注意を必要とすることがないので、作業性の向上を図ることができる。また、そのシール材１３にの材料の選定の自由度も高まる。
また、フレキシブル配線基板５を介在させる構成とするときは、この基板５に形成される複数の配線層を、例えば半導体基板１の所定の接続部に同時に結合させることができるなど量産性の向上を図ることができる。
【００３１】
上述したように、本発明による半導体装置および固体撮像装置とこれらの製造方法によれば、信頼性の高い半導体装置および固体撮像装置を、歩留りよく製造することができることから、ひいては、コストの低廉を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による固体撮像装置の一例の概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線の概略断面図である。
【図３】図１の固体撮像装置の一例の半導体基板１の内面の要部の平面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線の要部の拡大断面図である。
【図５】本発明による固体撮像装置の他の一例の要部の概略断面図である。
【図６】本発明による固体撮像装置の他の一例の半導体基板１の内面の要部を示す平面図である。
【図７】本発明による固体撮像装置の他の一例の半導体基板１の内面の要部の平面図である。
【符号の説明】
１・・・半導体基板、２・・・パッケージ基板、３・・・シール用バンプ、４・・・固体撮像装置本体の形成部、５・・・フレキシブル配線基板、５Ｗ・・・開口、５Ｔ・・・接続端部、６・・・配線層、７・・・スルーホール、８・・・ボンディングパッド部、９・・・配線部、１０・・・電気的接続用バンプ（導電性バンプ）、１１・・・ダミー導電層、１３・・・シール材、１４・・・半導体素子の形成部
【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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【図７】
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