(57)【要約】【課題】  固体撮像素子のイメージエリア上に設けられたレンズが湿気を吸収したり、その表面に傷や埃が付くなどの不具合が生じることを防止する固体撮像素子パッケージの製造方法を提供する。【解決手段】  半導体基板１１の一方の面１１ａに設けられた固体撮像素子１２のイメージエリアを覆うように、一方の面１１ａに光透過性樹脂からなり、マイクロレンズ部２１および接着部２２をなす樹脂層２０を形成する工程Ａと、固体撮像素子１２を覆うように光透過性樹脂からなる封止部材３０を半導体基板１１上に配する工程Ｂと、マイクロレンズ部２１を加熱、溶融してマイクロレンズを形成するとともに、接着部２２を加熱して接着部２２を介して封止部材３０を半導体基板１１に固定する工程Ｃとを有する固体撮像素子パッケージの製造方法を提供する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一方の面に光透過性樹脂によって、マイクロレンズをなす部分および接着部をなす樹脂層を形成して、前記マイクロレンズをなす部分によって前記半導体基板の一方の面に設けられている固体撮像素子のイメージエリアを覆う工程Ａと、この工程Ａの後、光透過部を有する封止部材を前記固体撮像素子を覆うように前記半導体基板上に配する工程Ｂと、この工程Ｂの後、前記マイクロレンズをなす部分の加熱、溶融によりマイクロレンズを形成するとともに、前記接着部の加熱により該接着部を介して前記封止部材を前記半導体基板に固定する工程Ｃとを有することを特徴とする固体撮像素子パッケージの製造方法。
【請求項２】
前記工程Ｃにおいて、前記マイクロレンズをなす部分を加熱する温度は前記接着部を加熱する温度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子パッケージの製造方法。
【請求項３】
前記工程Ａの後、前記樹脂層を所定の形状にパターニングし、マイクロレンズをなす部分と、接着部とに分割する工程Ｄを有することを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像素子パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板の一方の面に設けられた固体撮像素子のイメージエリアにマイクロレンズが設けられ、かつ、このマイクロレンズおよびイメージエリアを保護する封止部材が設けられた固体撮像素子パッケージの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサなどの固体撮像素子では、画素数を増加して、解像度を向上するために、そのイメージエリア上にマイクロレンズなどのレンズが設けられる。このレンズを形成するためには、種々の材料が用いられ、その材質に応じた方法によって所定の形状のレンズが形成されている。
【０００３】
このレンズを形成する方法としては、例えば、固体撮像素子のイメージエリアの表面に光透過性の樹脂からなる樹脂層を形成し、この樹脂層を所定の形状にパターニングした後、樹脂層を加熱して溶融させて、半球状のレンズを形成する方法が用いられる。
【０００４】
一般的に、このようにイメージエリア上にレンズが設けられた固体撮像素子は、外部環境からの保護を目的として、パッケージングされた状態で使用される。レンズが露出した状態では、その表面に傷や埃が付いて、レンズの光学的特性が劣化するという不具合を生じるおそれがある。また、上述のように、レンズが樹脂で形成されている場合、樹脂が湿気を吸収すると、劣化したり、または屈折率が変化するという不具合が生じるおそれがあるため、固体撮像素子のパッケージは気密性の高い構造である必要がある。
【０００５】
従来、固体撮像素子のパッケージの製造では、固体撮像素子のイメージエリア上にレンズを設けた後、固体撮像素子が設けられた半導体基板の周縁部に壁状の凸部を設け、この凸部上に固体撮像素子を覆うように光透過性の材料からなる封止部材を配し、この封止部材を凸部に接着、固定している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第２９８７４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のように、固体撮像素子のパッケージの製造において、レンズの形成後に多数の工程を経ると、その間にレンズが湿気を吸収したり、その表面に傷や埃が付くなどの不具合が生じる確率が高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、固体撮像素子のイメージエリア上に設けられたレンズが湿気を吸収したり、その表面に傷や埃が付くなどの不具合が生じることを防止する固体撮像素子パッケージの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、半導体基板の一方の面に光透過性樹脂によって、マイクロレンズをなす部分および接着部をなす樹脂層を形成して、前記マイクロレンズをなす部分によって前記半導体基板の一方の面に設けられている固体撮像素子のイメージエリアを覆う工程Ａと、この工程Ａの後、光透過部を有する封止部材を前記固体撮像素子を覆うように前記半導体基板上に配する工程Ｂと、この工程Ｂの後、前記マイクロレンズをなす部分の加熱、溶融によりマイクロレンズを形成するとともに、前記接着部の加熱により該接着部を介して前記封止部材を前記半導体基板に固定する工程Ｃとを有する固体撮像素子パッケージの製造方法を提供する。
【０００９】
上記工程Ｃにおいて、前記マイクロレンズをなす部分を加熱する温度は前記接着部を加熱する温度よりも高いことが好ましい。
【００１０】
上記工程Ａの後、前記樹脂層を所定の形状にパターニングし、マイクロレンズをなす部分と、接着部とに分割する工程Ｄを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の固体撮像素子パッケージの製造方法は、半導体基板の一方の面にマイクロレンズをなす部分および接着部をなす樹脂層を形成した後に、固体撮像素子を覆うように封止部材を半導体基板上に配してから、マイクロレンズをなす部分の加熱、溶融によりマイクロレンズを形成するとともに、接着部の加熱により接着部を介して封止部材を半導体基板に固定するから、固体撮像素子パッケージの製造工程が簡略化され、製造過程において、マイクロレンズが湿気を吸収したり、マイクロレンズの表面に傷や埃が付くなどの不具合が生じるのを防止することができる。さらには、マイクロレンズの形成と封止部材の半導体基板への固定を同時に行うこともできる。
【００１２】
また、固体撮像素子パッケージの製造において、マイクロレンズをなす部分を加熱する温度を、接着部を加熱する温度よりも高くすることにより、接着部の厚みを所定の大きさに確保しつつ、同時にマイクロレンズを形成することができる。
【００１３】
また、固体撮像素子パッケージの製造において、樹脂層を所定の形状にパターニングし、マイクロレンズをなす部分と、接着部とに分割することにより、マイクロレンズをなす部分および接着部をなす樹脂層を半導体基板上に一括して形成することができるから、より固体撮像素子パッケージの製造工程を簡略化することができる。また、マイクロレンズをなす部分および接着部を、材質の等しい光透過性樹脂で形成すれば、さらに固体撮像素子パッケージの製造工程を簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施した固体撮像素子パッケージの製造方法について、図面を参照して説明する。
図１および図２は、本発明に係る固体撮像素子パッケージの製造方法の一実施形態を示す概略断面図である。
【００１５】
先ず、図１（ａ）に示すように、固体撮像素子１２が一方の面１１ａに設けられた半導体基板１１を用意する。
固体撮像素子１２としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどイメージセンサが挙げられる。
【００１６】
次いで、図１（ｂ）に示すように、固体撮像素子１２のイメージエリアを覆うように、固体撮像素子１２の表面１２ａおよび半導体基板１１の一方の面１１ａに光透過性樹脂からなる樹脂層２０を形成する（工程Ａ）。
この工程Ａにおいて、樹脂層２０を形成する方法としては、固体撮像素子１２の表面１２ａおよび半導体基板１１の一方の面１１ａに、熱硬化性の光透過性樹脂を厚みが均一となるように塗布後、硬化する方法などが用いられる。樹脂層２０を熱硬化性の光透過性樹脂で形成した場合、樹脂層２０を所定の形状にパターニングし、マイクロレンズをなす部分を形成した後、例えば、このマイクロレンズをなす部分を加熱することによって、この部分が収縮し、角が取れて丸みを帯びた略半球状のマイクロレンズを形成することができる。また、加熱温度を制御することによっては、樹脂層２０を形成する樹脂として、熱可塑性の光透過性樹脂を用いることもできる。樹脂層２０を熱可塑性の光透過性樹脂で形成した場合、例えば、マイクロレンズをなす部分を加熱、溶融することによって、この部分が収縮し、角が取れて丸みを帯びた略半球状のマイクロレンズを形成することができる。
【００１７】
なお、この工程Ａでは、固体撮像素子１２の表面１２ａおよび半導体基板１１の一方の面１１ａの全域に、樹脂層２０を設ける必要はない。この工程Ａでは、少なくとも固体撮像素子１２の表面１２ａにおけるイメージエリアの全面および半導体基板１１の一方の面１１ａにおける固体撮像素子１２が設けられていない部分の一部に樹脂層１２を設ければよい。
【００１８】
樹脂層２０をなす光透過性樹脂としては、固体撮像素子１２のイメージエリアにおける感度波長域、すなわち有効波長域に対して十分実用的な透過率を有する材料が用いられる。また、固体撮像素子パッケージの気密性を十分に確保し、湿気によって固体撮像素子１２の機能が劣化することを防止するために、このような光透過性樹脂の中でも、透湿性、吸湿性の低い材料が望ましい。
【００１９】
このような光透過性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂などが挙げられる。
【００２０】
次いで、図１（ｃ）に示すように、樹脂層２０を所定の形状にパターニングし、大きさがほぼ等しく、等間隔に配された複数のマイクロレンズをなす部分（以下、「マイクロレンズ部」と言う。）２１と、半導体基板１１の一方の面１１ａにおける周縁部に配された接着部２２とに分割する（工程Ｄ）。
【００２１】
この工程Ｄにおいて、樹脂層２０を所定の形状にパターニングする方法としては、例えば、樹脂層２０の表面２０ａにフォトリソグラフィによりエッチングマスクを設けた後、ウェットエッチング法またドライエッチング法により樹脂層２０をエッチングマスクごと所定の形状にパターニングしてから、エッチングマスクを除去する方法などが用いられる。このようなエッチング法を用いれば、樹脂層２０を高精度にパターニングすることができる。
【００２２】
次いで、図１（ｄ）に示すように、固体撮像素子１２を覆うように、マイクロレンズ部２１と対向する部分に凹部３１を有する封止部材３０を半導体基板１１上に配する（工程Ｂ）。この工程Ｂにおいて、封止部材３０の凹部３１以外の部分（図１（ｄ）の符号３２で示した部分。以下、「周縁部３２」と言う。）の表面３２ａが、接着部２２の表面２２ａに当接するように封止部材３０を配する。
また、封止部材３０としては光透過性樹脂からなるものが用いられる。このような光透過性樹脂としては、固体撮像素子１２のイメージエリアにおける感度波長域、すなわち有効波長域に対して十分実用的な透過率を有する材料が用いられる。なお、この光透過性樹脂として樹脂層２０をなすものと材質の等しいもの用いれば、接着部２２と封止部材３０との接合が容易になるので、両者を同一の材質とすることが好ましい。
【００２３】
なお、この実施形態では、封止部材３０全体が光透過部であるが、本発明では、光透過部は、封止部材の内、少なくとも固体撮像素子のイメージエリアに対面して設けられていればよい。
【００２４】
次いで、マイクロレンズ部２１を局所的に加熱、溶融してマイクロレンズを形成するとともに、接着部２２を局所的に加熱して封止部材３０を、接着部２２を介して半導体基板１１に固定する（工程Ｃ）。これにより、図２に示すように、固体撮像素子１２のイメージエリア上にマイクロレンズ２３が設けられ、かつ、封止部材３０が接着部２２を介して半導体基板１１の一方の面１１ａに固定された、固体撮像素子パッケージ４０が得られる。得られた固体撮像素子パッケージ４０には、封止部材３０と、半導体基板１１およびマイクロレンズ２３との間に所定の大きさの空隙４１が設けられている。
【００２５】
この工程Ｃにおいて、マイクロレンズ部２１を加熱、溶融すると、マイクロレンズ部２１をなす光透過性樹脂は溶融し、その表面張力により収縮して、大きさがほぼ等しい複数の半球体２３ａが集合してなるマイクロレンズ２３となる。また、接着部２２を加熱すると、接着部２２をなす光透過性樹脂が溶融し、その表面２２ａに接している封止部材３０の周縁部３２が融着される。
【００２６】
マイクロレンズ部２１および接着部２２を加熱する方法としては、これらを局所的に加熱することができる方法であればいかなる方法も適用可能であるが、例えば、局所的に温度設定が可能なオーブン、ホットプレートなどを用いる方法が用いられる。また、固体撮像素子１２を加熱により損傷しないようにするためには、短時間で所定の温度に加熱することができる方法が望ましい。
【００２７】
また、本発明で用いられる光透過性樹脂の材質によっては、マイクロレンズ部２１を溶融してマイクロレンズ２３を形成する温度は、接着部２２を溶融して封止部材３０を融着する温度よりも高くする必要がある。接着部２２を必要以上に加熱すると、接着部２２が流動してしまい、その厚みが所定の大きさにならなくなるおそれがある。そこで、工程Ｃにおいて、マイクロレンズ部２１を加熱する温度は、接着部２２を加熱する温度よりも高いことが好ましい。
【００２８】
また、工程Ｃにおいて、マイクロレンズ部２１の加熱によるマイクロレンズ２３の形成と、接着部２２の加熱による封止部材３０の融着は、同時に行っても、マイクロレンズ２３の形成をした後、封止部材３０の融着をしてもよい。固体撮像素子パッケージ４０の製造工程を簡略化し、多数の工程を経ることによって不具合が生じることを防止するためには、マイクロレンズ２３の形成と封止部材３０の融着を同時に行うことがより好ましい。
【００２９】
また、この実施形態では、工程Ｄを設けて、半導体基板１１上に形成した樹脂層２０を所定の形状にパターニングし、マイクロレンズ部２１と、接着部２２とに分割したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、工程Ｄを設けず、マイクロレンズ部２１をなす樹脂層と接着部２２をなす樹脂層を、別々の材料で、別々に形成してもよい。
【００３０】
また、この実施形態において、固体撮像素子パッケージの内部（図２の空隙４１内）における結露や、固体撮像素子パッケージの内部へ埃が侵入することを防止するためには、固体撮像素子パッケージの製造は、クリーンベンチなどの中において、不活性ガス雰囲気下で行うことが望ましい。
【００３１】
なお、この実施形態では、チップ化した固体撮像素子パッケージの製造方法について示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、ウエハ状態の固体撮像素子パッケージを作製した後、このウエハをダイシングラインに沿ってダイシング加工して、チップ化した固体撮像素子パッケージを製造してもよい。ダイシング加工には、一般的なダイシング装置、あるいは、エッチング装置などが適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る固体撮像素子パッケージの製造方法の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る固体撮像素子パッケージの製造方法の一実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１・・・半導体基板、１２・・・固体撮像素子、２０・・・樹脂層、２１・・・マイクロレンズ部、２２・・・接着部、３０・・・封止部材、３１・・・凹部、３２・・・周縁部、４０・・・固体撮像素子パッケージ、４１・・・空隙。
【図１】
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【図２】
2005209854.tif 000004