(57)【要約】【課題】生産性の向上とコストの低減を図りつつ、製造物の小型化を実現することのできる半導体素子の製造方法およびカメラモジュールの製造方法を提供する。【解決手段】ウェハ状態で複数の画像センサ部を製造する工程と、この工程で製造した複数の画像センサ部が搭載されるウェハ表面に保護シートを被覆する工程と、この工程で保護シートを被覆したウェハ表面と反対側のウェハ表面からダイシングを行って前記複数の画像センサ部を個々の画像センサチップに分断する工程と、この工程で分断された画像センサチップのうちのいずれかを取り出し、この取り出した画像センサチップを配線基板に接合する工程と、前記配線基板に外部から入射する光を透過する透光性部材を接着する工程と、この工程で前記配線基板に接着した透光性部材を基準としてレンズを収納して成るレンズ収納部材を前記配線基板に実装する工程とを行う。【選択図】図１
2005244118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ状態で複数の素子部を製造する工程と、
この工程で製造した複数の素子部が搭載される側のウェハ表面に保護シートを被覆する工程と、
この工程で保護シートを被覆したウェハ表面と反対側のウェハ表面からダイシングを行って前記複数の素子部を個々の半導体素子に分断する工程と
を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記保護シートは、
プラスチックから成る基材と、
紫外線照射によって粘着力が低下する作用を付与したアクリル系接着材と
から構成されることを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
ウェハ状態で複数の画像センサ部を製造する工程と、
この工程で製造した複数の画像センサ部が搭載されるウェハ表面に保護シートを被覆する工程と、
この工程で保護シートを被覆したウェハ表面と反対側のウェハ表面からダイシングを行って前記複数の画像センサ部を個々の画像センサチップに分断する工程と、
この工程で分断された画像センサチップのうちのいずれかを取り出し、この取り出した画像センサチップを配線基板に接合する工程と、
前記配線基板に外部から入射する光を透過する透光性部材を接着する工程と、
この工程で前記配線基板に接着した透光性部材を基準としてレンズを収納して成るレンズ収納部材を前記配線基板に実装する工程と
を有することを特徴とするカメラモジュールの製造方法。
【請求項４】
前記分断された画像センサチップのうちのいずれかを取り出して前記配線基板に接合する工程において、
取り出すべき画像センサチップをボンディングツールによって吸着し、この吸着した画像センサチップを熱圧着により前記配線基板に接合すること
を特徴とする請求項３記載のカメラ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、半導体素子の製造方法およびカメラモジュール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等のモバイル機器に用いられるカメラモジュールは、小型化、薄型化、軽量化に加えて、その製造工程を含むコストの低減が求められている。このような状況の中で、「フリップチップ実装方法」と呼ばれる技術が開示されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
図３および図４は、フリップチップ実装方法を用いてＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の画像センサチップを搭載したカメラモジュールの製造工程の概要を説明する図である。
【０００４】
これらの図に示す場合、まずウェハ１０１の状態における半導体工程でマイクロレンズ等を搭載して画像センサ部を製造し、この画像センサ部の特性検査を行って良品と不良品のチップを選別する（図３（ａ））。この工程で不良と判定された画像センサチップには、その表面に黒色のマーキングを施して実装時に選別する目安とする。図３では便宜的に、良品チップに「○」、不良チップに「×」を付与している。
【０００５】
次に、ウェハ１０１の裏面（マイクロレンズが設けられていない側）にダイシングシート１０３を貼付し（図３（ｂ））、ダイシングブレード２０１を用いてウェハ１０１を個々の画像センサチップに分断する（図３（ｃ））。分断後、純水等を用いてウェハ表面を洗浄する。
【０００６】
その後、分断された画像センサチップ１４の中から、良品チップのみを選別してトレイ５０１に移載し（図３（ｄ））、各良品チップに設けられる電極パッド上にボールバンプ１３を形成する（図３（ｅ））。
【０００７】
続いて、図４を用いて、従来のカメラモジュールの製造工程を説明する。
【０００８】
配線基板１１に、リフローはんだ付け等により表面実装部品２１を貼付し、紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂などから成る接着剤１８を用いて、光学ローパスフィルタ（ＯＬＰＦ：Optical Low Pass Filter、以後、光学フィルタと称す）１２を接着する（図４（ａ）、（ｂ））。
【０００９】
その後、図３に示すようにして形成された（良品）画像センサチップ１４を熱圧着により配線基板に接続する（図４（ｃ））。この際には、図５（ａ）に示すように、まず反転ツール６０１で画像センサチップ１４を吸着し、この吸着した画像センサチップ１４を反転してボンディングツール３０１に移載する（図５（ｂ））。その後、ボンディングツール３０１は、吸着した画像センサチップ１４を配線基板１１に実装する（図４（ｃ））。この際には、画像センサチップ１４の外周を樹脂１５で封止する。
【００１０】
最後に、レンズ１６等を収納するレンズホルダ１７を配線基板１１に接着することにより、カメラモジュール２が完成する（図４（ｄ））。
【特許文献１】特開平７−９９２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
画像センサチップに用いられる画素サイズを小型化していく一方、画像エリヤを拡大していこうとすると、ゴミが画像エリヤに付着することによって画像不良を生じる確率が高くなる。例えば、同じ実装技術を用いた場合、１００万画素の画像センサ製造時に画像不良を生じる確率は、３３万画素の画像センサ製造時に画像不良を生じる確率の４倍程度にまで高くなる。したがって、製造プロセスにおいてゴミが付着する確率を極力低減し、歩留まりの低下を防止する必要が生じてくる。
【００１２】
しかしながら、上述した従来のフリップチップ実装方法は、ゴミの付着を低減するという意味では、必ずしも十分とはいえなかった。
【００１３】
また、従来のフリップチップ実装方法は、チップの反転等を含むために製造工程が複雑であり、それらの工程を行うための装備も必要である。このため、コスト面において他の実装方法よりも有利であるとはいい切れない面があった。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、生産性の向上とコストの低減を図りつつ、製造物の小型化を実現することのできる半導体素子の製造方法およびカメラモジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ウェハ状態で複数の素子部を製造する工程と、この工程で製造した複数の素子部が搭載される側のウェハ表面に保護シートを被覆する工程と、この工程で保護シートを被覆したウェハ表面と反対側のウェハ表面からダイシングを行って前記複数の素子部を個々の半導体素子に分断する工程とを有することを特徴とする半導体素子の製造方法である。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記保護シートは、プラスチックから成る基材と、紫外線照射によって粘着力が低下する作用を付与したアクリル系接着材とから構成されることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、ウェハ状態で複数の画像センサ部を製造する工程と、この工程で製造した複数の画像センサ部が搭載されるウェハ表面に保護シートを被覆する工程と、この工程で保護シートを被覆したウェハ表面と反対側のウェハ表面からダイシングを行って前記複数の画像センサ部を個々の画像センサチップに分断する工程と、この工程で分断された画像センサチップのうちのいずれかを取り出し、この取り出した画像センサチップを配線基板に接合する工程と、前記配線基板に外部から入射する光を透過する透光性部材を接着する工程と、この工程で前記配線基板に接着した透光性部材を基準としてレンズを収納して成るレンズ収納部材を前記配線基板に実装する工程とを有することを特徴とするカメラモジュールの製造方法である。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記分断された画像センサチップのうちのいずれかを取り出して前記配線基板に接合する工程において、取り出すべき画像センサチップをボンディングツールによって吸着し、この吸着した画像センサチップを熱圧着により前記配線基板に接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ウェハ状態で製造される画像センサ部の表面を保護シートで被覆すると共に、フリップチップ実装のボンディング工程を簡略化することにより、センサチップの小型化に際しても生産性の向上と低コスト化を図ることが可能となる。
【００２０】
この結果、本発明によれば、歩留まりが高く、なおかつ低コストな半導体素子およびカメラモジュールの製造を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る画像センサチップ（半導体素子の一例）の製造方法の主要な工程を示す図である。また、図２は、図１で製造される画像センサチップを実装して構成されるカメラモジュールの製造方法の主要な工程を示す図である。
【００２３】
まず、図１を用いて画像センサチップの製造方法を説明する。
【００２４】
ウェハ１０１レベルの半導体工程でマイクロレンズ１４１や基板との接続用の電極パッド１４３を設けることによって画像センサチップ１４（素子部）を製造する。そして、各画像センサチップ１４の特性検査を行い、良品と不良品の選別を行う（図１（ａ））。不良品の画像センサチップ１４には、チップ選別時の目印となるようにウェハ１０１表面に黒色等のマーキングをしておく。
【００２５】
次に、マイクロレンズ１４１が設けられている側のウェハ１０１表面に保護シート１０５を貼付する（図１（ｂ））。この保護シート１０５は、例えば塩化ビニール、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック製基材（厚さ９０〜２００μｍ程度）に、紫外線（ＵＶ：Ultra-Violet）照射によって粘着力が低下する作用を付与したアクリル系接着剤（厚さ１０〜２０μｍ程度）を塗布することによって構成され、ダイシング時にはダイシングシートとしての役割も果たす。また、画像センサチップ１４のセンサ表面に直接接着させるため、粘着シートの糊残りの無い粘着材料を使用することで、画像センサチップ１４の表面を保護することができる。
【００２６】
続いて、保護シート１０５を貼付したウェハ１０１を上下反転し（図１（ｃ））、個々の画像センサチップ１４を分断する（図１（ｄ））。この際には、例えば幅５０μｍ程度のダイヤモンド製のダイシングブレード２０１を用いて、マイクロレンズ１４１等が搭載され、保護シート１０５で被覆されたウェハ１０１の表面とは反対側のウェハ表面（図１（ｃ）の上面）からダイシングを行う。この際の切断の深さは、ウェハ１０１の厚より大きく、ダイシングブレード２０１が保護シート１０５に達しない程度である。ダイシング後のウェハ１０１表面には、切り屑等のゴミが多数散乱して付着しているので、純水等によって洗浄を行う。また、必要に応じてダイシング前にウェハ表面を切削してウェハ厚みを薄くしても良い。
【００２７】
その後、洗浄後のウェハ１０１に対して、紫外線照射を行う（照射条件は、例えば３６５ｎｍ、１２０Ｗ／ｃｍ、７０ｍＪ）。この紫外線照射により、個々の画像センサチップが保護シート１０５に接着している粘着力を低下させる。そして、保護シート１０５を引っ張る（エキスパンドする）ことによって各画像センサチップを離間し、個々の画像センサチップを移載する際に、隣接するチップ同士が衝突しないようにしておく。
【００２８】
次に、以上の工程を経て製造された画像センサチップを含む部品を搭載して成るカメラモジュールの製造工程に付き、図２を用いて詳細に説明する。なお、以後の工程で用いる画像センサチップは、図１の工程で良品と判定されたものに限られることは勿論である。したがって、以下に説明するカメラモジュールの製造工程においては、「画像センサチップ１４」とは良品チップのことを意味するものとする。
【００２９】
まず、配線基板１１に、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の信号処理ＩＣ（Integrated Circuit）やチップＣＲ（抵抗・コンデンサ）の電子部品等の表面実装部品２１をリフローはんだ付け等によって実装する（図２（ａ））。なお、この配線基板１１としては、ポリイミド等を用いて構成され、柔軟性を備えたフレキシブル基板を想定することができる。配線基板１１には、後述する工程で取り付けられる光学フィルタを介して、入射した光を画像センサに透過させるための開口部１１１が設けられている。
【００３０】
続く図２（ｂ）の工程では、紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂などから成る接着剤をディスペンス法またはスクリーン印刷法等を用いることによって配線基板１１に塗布した後、外部から入射する光を透過する透光性部材である光学フィルタ１２を接着する。更に、後述する工程で画像センサチップ１４の電極パッド１４３に電気的に接続される電極に、径が１００μｍで高さが５０μｍ程度のボールバンプ１３をワイヤボンディング法等を用いて形成する。このボールバンプ１３は導電性を有する物質から成り、例えば金（Ａｕ）を用いることができる。
【００３１】
次に、ダイシング後の洗浄およびエクスパンドを終えたウェハ１０１から良品チップを選別し、この選別した良品の画像センサチップ１４を配線基板１１に実装する（図２（ｃ））。この際には、画像センサチップ１４をボンディングツール３０１で吸着する。この際には、画像センサチップ１４の保護シート１０５が貼付された側の面から、例えば突き上げピン４０１を用いて画像センサチップ１４を数１０μｍ程度押し上げることによって保護シート１０５から離間させ、ボンディングツール３０１で吸着する。突き上げピン４０１は、画像センサチップ１４内のマイクロレンズ１４１を変形しないように、画像センサチップ１４の周辺（電極パッド１４３付近）を押すことが望ましい。このような突き上げピン４０１としては、シリコン等のゴム系の材料が好適である。
【００３２】
なお、画像センサチップ１４を保護シート１０５から離間する際には、ウェハ１０１自身または突き上げピン４０１を適宜加熱することによって保護シート１０５の粘着性を低下させておいてもよい。また、突き上げピン４０１を用いずに、保護シート１０５の粘着性を弱くしておいてボンディングツール３０１のみで画像センサチップ１４を吸着するようにしてもよい。いずれにせよ、本実施形態においては、従来のように反転ツールが不要にため、フリップチップ実装時の工程が従来よりも簡略化される。
【００３３】
ボンディングツール３０１で吸着した画像センサチップ１４を配線基板１１にフリップチップ実装する際には、配線基板１１に異方性導電接着剤（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）や非導電性接着剤（ＮＣＰ：Non Conductive Paste)を塗布した後、画像センサチップ１４を熱圧着により配線基板１１に接続する。
【００３４】
ここで、異方性導電接着剤や非導電性接着剤等の接続部材の形成は、樹脂（ペースト）１５をディスペンス法またはスクリーン印刷法などによりパターン塗布する。このうち、異方性導電接着剤は、例えば熱硬化エポキシ樹脂であり、熱圧着（２００℃、１０秒）によって配線基板１１と画像センサチップ１４の電極間を、予め配線基板１１に形成したボールバンプ１３を介して接着する。あるいは、配線基板１１上にメッキ法等によってボールバンプ１３を形成しても良い。この樹脂接続においては、多面取りにして、一括で加熱硬化する方法も考えられる。
【００３５】
この工程において、異方性導電接着剤や非導電性接着剤等の接続部材は、画像センサチップの外周部を取り囲むように塗布されて封止される。したがって、配線基板１１に実装された後の画像センサチップ１４は、外気から遮断された中空パッケージとして実現される。
【００３６】
なお、画像センサチップ１４と配線基板１１との接続については、弾性体である配線基板１１に超音波を印加することによって接続（超音波接合）してもよい。
【００３７】
最後に、配線基板１１上にある光学フィルタ１２を光学基準として、レンズ１６を収納する筐体状のレンズ収納部材であるレンズホルダ１７を実装することにより、カメラモジュール１が完成する（図２（ｄ））。
【００３８】
以上説明した本発明の一実施形態によれば、ウェハ状態の半導体工程で保護シートを形成し、フリップチップ実装の直前まで保護シートでゴミの付着を防止することにより、ダイシング時に生じるゴミがマイクロレンズに付着して不良チップ化する可能性を極力少なくすることができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、フリップチップ実装時に画像チップの反転を行わずに済むようにしてフリップチップボンダの機構を簡単にし、工程を簡略化して実装タクトを短縮することにより、低コスト化を図ることができる。
【００４０】
したがって、本実施形態によれば、小型化に際しても、歩留まりが高く、なおかつ低コストでセンサチップおよびカメラモジュールの製造を行うことが可能となる。
【００４１】
以上説明した本発明の一実施形態においては、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の画像センサチップの製造方法およびこの画像センサチップを搭載するカメラモジュールの製造方法について説明したが、本発明はこの場合に限定されるわけではなく、他の半導体素子（チップ）の製造に適用することも勿論可能である。
【００４２】
このように、本発明の構成は上記一実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲により特定される技術的事項を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像センサチップの製造工程を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るカメラモジュールの製造工程を示す図である。
【図３】従来の画像センサチップの製造工程を示す図である。
【図４】従来のカメラモジュールの製造工程を示す図である。
【図５】従来のフリップチップ実装の概要を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１、２・・・カメラモジュール、１１・・・配線基板、１２・・・光学フィルタ、１３・・・ボールバンプ、１４・・・画像センサチップ、１５・・・樹脂、１６・・・レンズ、１７・・・レンズフォルダ、１８・・・接着剤、２１・・・表面実装部品、１０１・・・ウェハ、１０３・・・ダイシングシート、１０５…保護シート、１４１・・・マイクロレンズ、１４３・・・電極パッド、２０１・・・ダイシングブレード、３０１・・・ボンディングツール、４０１・・・突き上げピン、５０１・・・トレイ、６０１…反転ツール
【図１】
2005244118.tif 000003
【図２】
2005244118.tif 000004
【図３】
2005244118.tif 000005
【図４】
2005244118.tif 000006
【図５】
2005244118.tif 000007