(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層と、前記金属層の一方の面に形成された金属以外の材質からなる第１の接着層と、前記金属層の他方の面に形成された金属以外の材質からなる第２の接着層と、で構成され、前記第１の接着層と前記金属層と前記第２の接着層とを貫通する開口部が形成された接着シートを準備する工程と、
センサ素子が形成された素子形成面を有する半導体基板の該素子形成面に、該センサ素子を前記開口部に内設し該素子形成面の外周端部に位置するように貼着した前記接着シートを介して、光透過性の保護部材を設ける工程と、
前記素子形成面に前記接着シートを介して前記保護部材を設けた前記半導体基板を個片化する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記接着シートの、前記半導体装置の外周端部に対応する部分にはスリットが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体基板のセンサ素子が形成されている面と、該面と反対側の面と、を貫通する貫通孔が前記半導体基板に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関するものであり、特に、センサ・チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）技術を利用した半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯用カメラモジュールは、年々高画素対応、低背化が進んでおり、内蔵されるセンサ部品にも小型化が求められている。センサの実装にはワイヤーボンド方式やフリップチップ方式などが採用されてきたが、センサをＣＳＰとして実装する方式が採用されている。この方式は、チップサイズで基板に実装することができるため、高密度化に有利な手法である。
【０００３】
センサＣＳＰには前述のように各種の方法があるが、ウエハ状態で製造するウエハレベルＣＳＰには大きく分けて、センサチップに貫通孔を設けるＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｓｉ  ｖｉａ）方式とパッケージ側面に配線を形成する方式とがある。
ＴＳＶ方式を用いたセンサＣＳＰでは、半導体チップに一層の有機材料からなる接着シートを介して保護部材を固定している。
一方、パッケージ側面に配線を形成する方式では、半導体基板上に金属層、半田層、及び金属層が順に積層された接着部を介して保護部材を固定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７５５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＴＳＶ方式を用いた従来のセンサＣＳＰでは、接着部が一層の樹脂で形成されているため、接着シートから透湿し、センサを使用中に保護部材の内部が結露する問題があった。
一方、パッケージ側面に配線を形成する方式では、金属層同士を半田層にて接合すると、保護部材と半導体チップには熱膨張係数に差があるため、半田を固定する際の冷却において接着部に割れやヒビが入ってしまう。
【０００６】
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明の目的は、半導体基板と保護部材との間への透湿を防ぎ、保護部材の結露を抑制し、半導体基板と保護部材との剥離を抑制した半導体装置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】
【０００７】
本発明者は鋭意検討した結果、下記の半導体装置の製造方法を用いることにより、上記問題を解決できることを見出し、上記目的を達成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明の半導体装置の製造方法は、金属層と、前記金属層の一方の面に形成された金属以外の材質からなる第１の接着層と、前記金属層の他方の面に形成された金属以外の材質からなる第２の接着層と、で構成され、前記第１の接着層と前記金属層と前記第２の接着層とを貫通する開口部が形成された接着シートを準備する工程と、センサ素子が形成された素子形成面を有する半導体基板の該素子形成面に、該センサ素子を前記開口部に内設し該素子形成面の外周端部に位置するように貼着した前記接着シートを介して、光透過性の保護部材を設ける工程と、前記素子形成面に前記接着シートを介して前記保護部材を設けた前記半導体基板を個片化する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体基板と保護部材との間への透湿を防ぎ、保護部材の結露を抑制し、半導体基板と保護部材との剥離を抑制した半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、図面には、この発明が理解できる程度に各構成部位の形状、大きさ及び配置関係が概略的に示されているにすぎず、これによりこの発明が特に限定されるものではない。
【００１１】
＜半導体装置＞
〔第１の実施形態〕
図１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態における半導体装置１００の断面図であり、図１（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態における半導体装置１００の、接着シートの断面図である。
本発明の半導体装置１００は、センサ素子１８が形成された素子形成面を有する半導体基板１１を有する。半導体基板１１には貫通孔１４が設けられている。そして、貫通孔１４は、センサ素子１８及び半導体基板１１の裏面配線１５と電気的に接続され、裏面配線１５は外部端子１７と接続されている。裏面配線１５は、外部端子１７が露出するように封止材１６により被覆されている。また、半導体基板１１のセンサ素子側から見て、半導体基板１１の外周端部には接着シート１２が設けられている。さらに、半導体基板１１のセンサ素子１８側の面には、接着シート１２を介して、光透過性を示すガラス、有機材料、セラミックス等からなる保護部材１３が設けられている。この接着シート１２は、図１（Ｂ）のように、第１の接着層１２ａ、金属層１２ｂ、及び第２の接着層１２ｃが順次積層された構造である。
【００１２】
このように、本発明の半導体装置１００は、接着シート１２に金属層１２ｂを有していることが特徴である。接着シート１２が金属層１２ｂを有すると、接着層のみからなる接着シートと比較して、接着シートからの透湿量を低減することができる。すなわち、本発明における接着シート１２は、半導体基板１１、接着シート１２、及び保護部材１３に覆われた空間に水分が透過することを抑制することができる。従って、本発明の半導体装置１００は保護部材１３の結露を抑制することができる。さらに、本発明における接着シート１２は、第１の接着層１２ａ、及び第２の接着層１２ｃを有する。この構造は、金属やセラミックス等の硬度の高い接着シートを用いた場合と比較して、半導体基板と保護部材とを接着する際に、半導体基板と保護部材の熱膨張係数の差による接着シートに加わる応力を緩和し、剥離、亀裂、破損等を抑制することができる。
【００１３】
また、本発明の半導体装置１００は、第１の接着層１２ａ、第２の接着層１２ｃの金属以外の材質をそれぞれ半導体基板１１、保護部材１３の材質により適宜選択することができる。すなわち、本発明の半導体装置１００は、半導体基板１１や保護部材１３の材質に応じて、接着強度に優れ、耐透湿性にも優れるような材質を選択して形成された接着シートを有することになる。
以下に、金属層、第１の接着層及び第２の接着層について詳述する。
【００１４】
［金属層］
本発明における金属層１２ｂは、接続部の透湿量を抑制するために設けられたものであるため、その膜厚は、接続部全体の膜厚の１／２以上であることが好ましい。この範囲にあると、透湿量を抑制し、保護部材の結露を抑制する本発明の効果をより一層奏することができる。また、図１（Ａ）に示すように、本発明をセンサとして用いる場合、保護部材１３のセンサ素子１８側の面とセンサ素子１８の表面との距離ｘは、概ね５０μｍ程度である。また、図１（Ｂ）中における第１の接着層１２ａ、及び第２の接着層１２ｃの膜厚は、膜厚の平坦性及び接着性を考慮すると１０μｍ程度が限界である。すなわち、金属層１２ｂの膜厚は３０μｍとなる。従って、このような態様の場合、金属層１２ｂの最大値は、接着シート１２の膜厚の３／５程度であることが好ましい。なお、保護部材１３とセンサ素子１８との距離ｘが５０μｍより大きい態様であっても、金属層１２ｂの膜厚は、接着シート１２の膜厚に対して３／５より大きくてもよい。
また、本発明における金属層１２ｂは、表面に凹凸を有することが好ましい。これは、凹凸を設けることにより第１の接着層１２ａ及び第２の接着層１２ｃとの接触面積が増加するため、第１の接着層１２ａ及び第２の接着層１２ｃとの接着強度が向上する場合がある。
【００１５】
また、金属層の材質としては、金属であれば特に限定されないが、例えば、亜鉛、アルミニウム、アンチモン、イリジウム、インジウム、カリウム、金、銀、錫、タリウム、タングステン、タンタル、鉄、銅、鉛、ニッケル、白金、パラジウム、ビスマス、マグネシウム、マンガン、モリブデン等が挙げられる。これらの中でも、安価であり、尚且つ熱伝導率が高い、アルミニウム、及び銅が好ましい。アルミニウムの熱伝導率は、０℃で２３６Ｗ／ｍ・Ｋ、１００℃で２４０Ｗ／ｍ・Ｋである（理科年表ＣＤ−ＲＯＭ  （２００４））。また、銅の熱伝導率は、０℃で４０３Ｗ／ｍ・Ｋ、１００℃で３９５Ｗ／ｍ・Ｋである（理科年表ＣＤ−ＲＯＭ  （２００４））。このように、金属層の熱伝導率が高いと、半導体基板と保護部材間の温度差が少なくなり、動作時の発熱や基板搭載時のリフロー過熱時のそり発生を抑制する効果がある。
【００１６】
［第１の接着層、第２の接着層］
本発明における第１の接着層１２ａ、及び第２の接着層１２ｃは、接続部の形成時における保護部材１３と半導体基板１１の熱膨張係数の差による接続部の剥離、亀裂、破損等を抑制するために設けられたものである。
第１の接着層１２ａ、第２の接着層１２ｃの膜厚は、いずれも略同一であることが好ましい。それぞれの膜厚が大幅に異なる場合、接着シート形成時に接着シートに反りが発生し、剥離等の原因となる場合がある。
また、これらの膜厚は、前述のように、膜の平坦性及び接着性の観点から１０μｍ以上であることが好ましい。
【００１７】
本発明における第１の接着層１２ａ及び第２の接着層１２ｃは、金属以外の材質からなるものであり、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂等を用いることができる。これらの樹脂は、均一で薄い層を形成することができる点で好ましい。また、これらの樹脂は、絶縁性であるため、半導体基板の素子形成面の配線上に形成することができ、小型化の要求に対応することができる。
【００１８】
〔第２の実施形態〕
本発明の好ましい態様である第２の実施形態における半導体装置は、図１（Ａ）のように、ＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｓｉ  ｖｉａ）方式のセンサＣＳＰである。
この方式のセンサＣＳＰは、センサ素子が形成された半導体基板の外周端部からワイヤが引き出された半導体装置と比較して、外部と電気的に接続する外部端子１７が半導体装置の底面に位置していることから、ワイヤを引き出すための領域を必要としない。従って、半導体装置の小型化が可能になる場合がある。
また、第２の実施形態における半導体装置は、半導体基板のセンサ素子が形成されている素子形成領域が従来の半導体装置と比べて狭いため、従来の半導体装置のように金属からなる接着シートを設ける余地がない。従って、接着シート１２は、図１（Ａ）のように、例えば貫通孔１４、又はセンサ素子１８と貫通孔１４とを電気的に接続する配線（不図示）上に、絶縁性の第１の接着層を介して金属層を有する構成とする必要がある。
このように、接着シートを有する第２の実施形態の半導体装置は、従来の半導体装置と比較して小型化を実現することができる場合がある。
【００１９】
本発明の半導体装置は、ＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサなどの画像センサ、照度センサ、ＵＶセンサなどの各種センサに適用可能することができる。
【００２０】
＜半導体装置の製造方法＞
〔第１の実施形態〕
本発明の半導体装置の製造方法は、あらかじめ開口部を設けた接着シートを半導体基板に貼着することが特徴である。開口部を設けていない接着シートを貼着した後に開口部を形成する従来の製造方法では、接着シートがセンサ素子に張り付き、接着シートのエッチング時にセンサ素子の表面や配線をエッチングしてしまうため、センサの感度が劣化する。また、開口部のみをエッチングするためのマスクを設ける工程も必要となる。これに対し、本発明では、金属層を有する接着シートであるため、パンチ等により容易に開口部を設けることができるため、従来の製造方法で必要な工程を省略することができ、量産性に優れる。
本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法を図２、及び図３の工程斜視図に沿って説明する。なお、図２のような部分が半導体基板上の領域に広がって形成されており、個片化後の半導体装置はいずれも同じ大きさ、構造を有する。
【００２１】
まず、第１工程では、図２（Ａ）のように、金属板１２ｂを準備する。そして、第２工程では、図２（Ｂ）のように、スピンコート等により金属板１２ｂの一方の面に第１の接着層１２ａを形成し、他方の面に第２の接着層１２ｃを形成し、接着シート１２を準備する。
【００２２】
そして、本発明の第３工程では、図２（Ｃ）のように、第１の接着層１２ａと第２の接着層１２ｃを貫通する開口部２０をプレス等により形成する。
この開口部２０は、前述の半導体基板１１に形成されたセンサ素子（不図示）が内設するような位置に設けるものとする。すなわち、後述する半導体装置に形成されたセンサ素子（不図示）上に接着シート１２が存在しないように開口部２０を設ける。従って、半導体基板と接着シートとの位置合わせの誤差を考慮し、開口部２０の面積は、センサ素子（不図示）の面積よりも大きいことが好ましい。一方、開口部２０の面積が大きすぎると、開口部２０の側面から個片化後の半導体装置の外周端部までの距離が短くなり、透湿量が増加してしまう他、接着シート１２の接着強度が劣化する場合がある。このような問題が発生しないように、第１の接着層１２ａ、第２の接着層１２ｃの材質等を金属以外の材質から適宜調整する必要がある。
また、開口部の形状は、センサ素子（不図示）上に接着シート１２が位置しないような形状であれば特に限定されることはない。
【００２３】
そして、第４工程では、図２（Ｄ）のように、半導体基板１１上に形成したセンサ素子（不図示）が接着シート１２の開口部２０に内設するように位置を合わせ、半導体基板１１のセンサ素子（不図示）側の面の外周端部に位置するように接着シート１２を貼着する。そして、光透過性の保護部材１３を接着シート１２に貼着する。その後、保護部材１３側から加圧しながら加温して第１の接着層１２ａ、及び第２の接着層１２ｃを接着・硬化する。
最後に、第５工程では、ダイシングソー３０にて、半導体基板１１を個片化し、図３（Ｅ）のように、本発明の半導体装置１００を製造することができる。
【００２４】
〔第１の実施形態の変形例〕
本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法は、前述の図２（Ｃ）工程において、接着シート１２に開口部２０を設けた後に、図４のように、個片化後の半導体装置の外周端部に対応する部分にスリット４０を設けることが特徴である。
このスリット４０は、半導体装置の外周端部に位置するため、前述の図３（Ｅ）工程にてダイシングする際に、スリット４０を設けた箇所では保護部材及び半導体基板のみをダイシングすることになるため、ダイシング性が向上する。
スリット４０の幅は、ダイシングソーの刃幅より広いことが好ましい。ダイシングソーの刃幅より狭いと、接着シート１２をダイシングすることになり、ダイシング性が劣るためである。
【００２５】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造方法は、第１の実施形態における半導体装置の製造方法の第４工程において、半導体基板のセンサ素子が形成されている面と、該面と反対側の面と、を貫通する貫通孔を半導体基板に設けることが特徴である。
これは、半導体基板に接着シートを貼着する前に行うものであり、第２の実施形態の半導体装置であるＴＳＶ方式のセンサＣＳＰを製造するための工程である。貫通孔の形成方法としては、半導体製造の前段階で行なう、いわゆるビアファーストの方式や、素子形成後に形成するビアラストの方式が適用できる。貫通孔形成工程としてはドライあるいはウエットエッチングにより所定の径と深さを持つヴィアを形成した後、内側に絶縁膜及び導電層を形成するようにして形成することができる。このような工程を有すると、小型化に対応した半導体装置を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（Ａ）は、本発明における半導体装置の概略断面図であり、（Ｂ）は本発明の半導体装置における接着シートの拡大断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法の、（Ａ）金属板を準備する工程から（Ｄ）ダイシングソーにて個片化するまでの工程斜視図である。
【図３】（Ｅ）は、本発明の半導体装置の斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造方法の、接着シートにスリットを形成する工程斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１１  半導体基板
１２  接着シート
１２ａ  第１の接着層
１２ｂ  金属層（金属板）
１２ｃ  第２の接着層
１３  保護部材
１４  貫通孔
１５  裏面配線
１６  封止材
１７  外部端子
１８  センサ素子
２０  開口部
３０  ダイシングソー
４０  スリット
１００  半導体装置
【図１】
0005129013.tif 000002
【図２】
0005129013.tif 000003
【図３】
0005129013.tif 000004
【図４】
0005129013.tif 000005