(57)【要約】【課題】  剥離や破断が発生せず、封止性が確実に確保される固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置を提供すること。【解決手段】  スペーサ１３を介して接合されたウェーハ１２と透光性基板１１との外周部へ、スペーサ１３の線膨張係数に対して所定範囲内の線膨張係数に調合された熱硬化接着剤１５を真空状態で塗布した後、大気圧へ戻してエアー抜き口２１を封止することにより、熱硬化接着剤１５の剥離や破断が発生しない、封止性が確実に確保された固体撮像装置の製造を行うことが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子ウェーハと透光性基板とをスペーサを介して接合し、接合された前記固体撮像素子ウェーハと前記透光性基板との外周部へ、前記スペーサの線膨張係数に対して所定範囲内の線膨張係数に調合された熱硬化接着剤を減圧環境下で塗布した後に大気圧へ戻すことにより、該固体撮像素子ウェーハと該透光性基板とを接合する際に接合面へのエアー混入を防止する為に設けられたエアー抜き口を封止することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記熱硬化接着剤の線膨張係数は、３ｐｐｍ／℃以上、５０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記熱硬化接着剤は、引っ張りせん断力が８ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記熱硬化接着剤は、硬化前の粘度が１０Ｐａ・Ｓ以上、５００Ｐａ・Ｓ以下であることを特徴とする請求項１、２、又は３のうちいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
固体撮像素子ウェーハと透光性基板とをスペーサを介して接合し、接合された前記固体撮像素子ウェーハと前記透光性基板との外周部へ、前記スペーサの線膨張係数に対して所定範囲内の線膨張係数に調合された熱硬化接着剤を減圧環境下で塗布した後に大気圧へ戻すことにより、該固体撮像素子ウェーハと該透光性基板とを接合する際に接合面へのエアー混入を防止する為に設けられたエアー抜き口が封止されることを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置において、固体撮像素子ウェーハと透光性基板とを接合する際のエアー混入を防止するエアー抜き穴を封止する封止方法と、エアー抜き穴が封止された固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラや携帯電話に用いられるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）からなる固体撮像装置は、近年益々の小型化が要求されている。
【０００３】
そのような要求から、固体撮像装置の小型化を図るため、多数の固体撮像素子の受光部が形成された固体撮像素子ウェーハと、各受光部を包囲する位置に対応させてスペーサが形成された透光性基板とをスペーサを介して接合した後、接合基板を個々の固体撮像装置に分離することにより製造される固体撮像装置、及びその製造方法が提案されている（例えば、特許文献１、又は特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平０７−２０２１５２号公報
【特許文献２】特開２００４−８８０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献に示された技術により固体撮像装置を製造する場合、固体撮像素子ウェーハと透光性基板とを接合する際の接合面へのエアー混入を防止する為、図４に示すようにウェーハ又は透光性基板のいずれかには外部に開口するエアー抜き口が形成されている。エアー抜き口は、ウェーハと透光性基板とを接合した後に、図５に示すように、ウェーハと透光性基板との外周部へ封止材を塗布して封止され、後の製造工程で使用される薬剤等がエアー抜き口より進入して固体撮像素子部にダメージを与えることを防いでいる。
【０００５】
しかし、後の工程において加熱が行なわれると封止材に使用した素材と、スペーサに使用された素材との線膨張係数の違いからスペーサが剥離してしまう問題があった。また、ウェーハと透光性基板との線膨張係数の違いからウェーハと透光性基板に反りが発生し、封止材が破断する問題もあり、剥離面や破断面から薬液が進入して固体撮像素子部にダメージを与える問題が発生する。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、剥離や破断が発生せず、封止性が確実に確保される、高品質で効率の高い固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前記目的を達成するために、固体撮像素子ウェーハと透光性基板とをスペーサを介して接合し、接合された前記固体撮像素子ウェーハと前記透光性基板との外周部へ、前記スペーサの線膨張係数に対して所定範囲内の線膨張係数に調合された熱硬化接着剤を減圧環境下で塗布した後に大気圧へ戻すことにより、該固体撮像素子ウェーハと該透光性基板とを接合する際に接合面へのエアー混入を防止する為に設けられたエアー抜き口を封止することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明は上記発明において、前記熱硬化接着剤の線形膨張係数は、３ｐｐｍ／℃以上、５０ｐｐｍ／℃以下であり、前記熱硬化接着剤は、引っ張りせん断力が８ＭＰａ以上であり、また、前記熱硬化接着剤は、粘度が１０Ｐａ・Ｓ以上、５００Ｐａ・Ｓ以下であることも特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、固体撮像素子ウェーハと透光性基板とが接合された接合基板がチャンバー内に吸着載置され、チャンバー内を５から５０ｋＰａの真空環境（減圧環境）にする。この状態で、フィラーを含有することにより線膨張係数がスペーサの線膨張係数に近づくように調整された熱硬化接着剤を、接合基板の外周部へ塗布する。塗布が完了した後、接合基板を大気圧中へ戻すことにより熱硬化接着剤がエアー抜き口内へ充填される。熱硬化接着剤が充填された後、加熱により熱硬化接着剤を硬化させてエアー抜き口の封止が終了する。
【００１０】
これにより、熱硬化接着剤がエアー抜き口内へ十分に充填されるととともに、線膨張係数が通常の樹脂や接着剤に比べスペーサの線膨張係数に近づけられた熱硬化接着剤は、加熱処理が行われてもスペーサとの膨張差が小さいので、スペーサの剥離を発生させない。
【００１１】
更に、熱硬化接着剤は、固体撮像素子ウェーハと透光性基板との反りによるせん断力に耐えるだけの強度を持つため、反りによる破断が発生しない。よって、固体撮像装置の封止性が確実に確保され高い品質が保たれる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明の固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置によれば、熱による剥離や破断が発生せず、封止性が確実に確保された固体撮像装置の製造が可能となり、高品質な固体撮像装置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】
【００１３】
以下添付図面に従って本発明に係る板状部材の切断方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１４】
はじめに、本発明に係る固体撮像装置の製造方法に使用される製造装置の機構について説明する。図１は、製造装置の構造を模式的に示した側面図である。
【００１５】
製造装置１には、内部を真空環境にすることが可能なチャンバー１６が備えられている。チャンバー１６内には、複数の吸着穴１９が形成された載置台１８が設けられ、載置台１８では、スペーサ１３が形成された透光性基板１１と、固体撮像素子が形成されたウェーハ１２とがスペーサ１３を介して接合されている接合基板１０が吸着載置される。
【００１６】
透光性基板１１は、熱膨張係数がシリコンに近い透明ガラス、例えば、低アルファ線ガラス、又は「パイレックス（登録商標）ガラス」等が用いられ、その厚さは、例えば５００μｍ程度である。
【００１７】
ウェーハ１２は、固体撮像素子と配線が複数個配列されたシリコン単結晶で、その厚さは例えば３００μｍ程度である。ウェーハ１２に形成された固体撮像素子は、受光素子であるフォトダイオード、励起電圧を外部に転送する転送電極、開口部を有する遮光膜、層間絶縁膜、層間絶縁膜の上部に形成されたインナーレンズ、インナーレンズの上部に中間層を介して設けられたカラーフィルタ、カラーフィルタの上部に中間層を介して設けられたマイクロレンズ等で構成された微細素子が平面アレー状に配列された構造になっている。
【００１８】
スペーサ１３は、ウェーハ１２に形成された固体撮像装置を取り囲むように枠形状に形成されており、無機材料で、ウェーハ１２及び透光性基板１１と線膨張係数等の物性が類似した材質が望ましいため、例えば多結晶シリコンにより形成されている。枠形状のスペーサ１３の一部分を断面で見たときに、その断面の幅は例えば２００μｍ程度、厚さは例えば１００μｍ程度である。また、スペーサ１３には、外周部へ通じる溝が形成されており、形成された溝は透光性基板１１とウェーハ１２とを接合する際に接合面へエアーが混入するのを防止するエアー抜き口となる。
【００１９】
吸着載置された接合基板１０の外周部へは、スキージ１７により熱硬化接着剤１５が塗布される。このとき、接合基板１０の透光性基板１１とウェーハ１２との表面には粘着性シート１４が貼着されており、熱硬化接着剤１５による表面の汚れや吸着による表面の傷等を防ぐ。
【００２０】
次に、本発明に係わる固体撮像装置の製造方法について説明する。図２は製造方法の手順を示したフロー図、図３は各手順を模式的にあらわした側面図である。
【００２１】
まず、図３（ａ）に示すように、スペーサ１３が形成された透光性基板１１と固体撮像素子が形成されているウェーハ１２とが、スペーサ１３を介して接合される（ステップＳ１）。
【００２２】
接合の際、透光性基板１１とウェーハ１２との間のエアーは、エアー抜き口２１より抜け、透光性基板１１とウェーハ１２との接合面にエアーが混入するのを防ぐ。
【００２３】
透光性基板１１とウェーハ１２とが接合された接合基板１０の両面には、図３（ｂ）に示すように、粘着性シート１４が貼着される（ステップＳ２）。
【００２４】
粘着性シート１４は、以降の工程中に発生する汚れや傷等から透光性基板１１とウェーハ１２との表面を保護する。
【００２５】
両面に粘着性シート１３が貼着された接合基板１０は、図３（ｃ）に示すように、製造装置１に備えられたチャンバー１６内の載置台１８へ吸着載置される。接合基板１０を吸着載置した後は、チャンバー１６内を真空状態にし、接合基板１０の脱気を行う（ステップＳ３）。
【００２６】
このとき、チャンバー１６内は、５ｋＰａから５０ｋＰａ程度の真空状態である。真空状態に載置された複合基板１０は、内部が脱気され、後の工程で加熱が行なわれても、内部の空気の膨張による封止材の破断等が発生しない。
【００２７】
チャンバー１６が真空にされた後は、真空状態を保ったまま、図３（ｄ）に示すようにスキージ１７により接合基板１０の外周部へ熱硬化接着剤１５が塗布される（ステップＳ）。
【００２８】
熱硬化接着剤１５は、フィラーの含有量により線膨張係数が調整可能な、加熱により硬化する接着剤であり、３ｐｐｍ／℃以上、５０ｐｐｍ／℃以下の線膨張係数を持つ。熱硬化接着剤１５の線膨張係数は、３ｐｐｍ／℃以下の場合は熱硬化接着剤１５の破断を起こす原因となり、５０ｐｐｍ／℃以上の場合はスペーサの剥離を発生させる原因となる。本実施の形態では、１２ｐｐｍ／℃の線膨張係数とする。
【００２９】
また、熱硬化接着剤１５は、引っ張りせん断力が８ＭＰａ以上であり、８ＭＰａ以下の場合、熱硬化接着剤１５の破断の発生原因となる。
【００３０】
更に、熱硬化接着剤１５は硬化前の粘度が１０Ｐａ・Ｓ以上、５００Ｐａ・Ｓ以下である。硬化前の粘度は、１０Ｐａ・Ｓ以下の場合、毛細管現象により熱硬化接着剤１５がエアー抜き口２１より奥深くまで入り込み、熱硬化接着剤１５とスペーサ１３との線膨張係数の僅かな差でスペーサの剥離を起こす原因となる。粘度が５００Ｐａ・Ｓ以上の場合は、接合基板１０内に十分に充填しないため、封止が不十分となる。本実施の形態では、せん断力は８ＭＰａとし、硬化前の粘度は４５０Ｐａ・Ｓとする。
【００３１】
熱硬化接着剤１５の塗布終了後は、図３（ｅ）に示すように、チャンバー１６内を大気圧に戻し、熱硬化接着剤１５が塗布された接合基板１０を大気圧下に戻す（ステップＳ５）。
【００３２】
接合基板１０の外周部に塗布された熱硬化接着剤１５は、接合基板１０内部の気圧よりも高い大気圧により押圧され、エアー抜き口２１より接合基板１０内部へ充填される。これにより、十分な封止効果が得られる。
【００３３】
熱硬化接着剤１５の充填が完了した後、接合基板１０の１次加熱を行い熱硬化接着剤１５の仮硬化を行う（ステップＳ６）。
【００３４】
１次加熱では、図３（ｆ）に示すように、チャンバー１６から取り出した接合基板１０を加熱機２０の上に移動させ、およそ１００℃の温度で１時間加熱が行なわれる。これにより、熱硬化接着剤１５が変形しない程度まで硬化される。
【００３５】
１次加熱が終了した接合基板１０からは、粘着性シート１４が剥離され、さらに２次加熱が行なわれる（ステップＳ７）。
【００３６】
２次加熱では、粘着性シート１４が剥離された接合基板１０を、およそ１５０℃の温度で３時間加熱する。これにより熱硬化接着剤１５が完全に硬化する。
以上の手順により接合基板１０の封止が完了する。
【００３７】
以上説明したように、本発明に係る固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置によれば、大気圧の力により熱硬化接着剤がエアー抜き口内へ十分に充填されるととともに、線膨張係数が通常の樹脂や接着剤に比べスペーサの線膨張係数に近づけられた熱硬化接着剤は、加熱処理が行われてもスペーサとの膨張差が小さいので、スペーサの剥離を発生させない。
【００３８】
更に、熱硬化接着剤は、固体撮像素子ウェーハと透光性基板との反りによるせん断力に耐えるだけの強度を持つため、反りによる破断が発生しない。よって、固体撮像装置の封止性が確実に確保され、後の製造工程における薬液の進入等を防ぎ、高品質で効率の高い固体撮像装置の製造を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る製造装置の構造を模式的に示した側面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る製造方法の手順を示したフロー図。
【図３】製造方法の手順を模式的に示した側面図。
【図４】接合された透光性基板とウェーハとを示した平面図と側面図。
【図５】外周部に封止材が塗布された接合基板を示した平面図と側面図。
【符号の説明】
【００４０】
１…製造装置，１０…接合基板，１１…透光性基板，１２…ウェーハ，１３…スペーサ，１４…粘着性シート，１５…熱硬化接着剤，１６…チャンバー，１７…スキージ，１８…載置台，１９…吸着穴，２０…加熱機，２１…エアー抜き口
【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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