(57)【要約】【課題】イメージセンサチップを透過した光の反射によって、撮像データに固定パターンノイズが発生するのを防止する。【解決手段】固体撮像装置２は、ウエハレベルチップサイズパッケージを用いており、受光部３が設けられたイメージセンサチップ４と、受光部３を覆って保護するカバーガラス６と、イメージセンサチップ４とカバーガラス６との間に配置されるスペーサー５とから構成されている。イメージセンサチップ４の下面には、貫通配線１０から延設された配線１３と、外部接続端子である半球形のバンプ１２とが設けられている。イメージセンサチップ４とバンプ１２及び配線１３との間には、撮像時にイメージセンサチップ４を透過した光が反射して受光部３に入射するのを防止する反射防止層２３が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換を行う受光部が設けられたイメージセンサチップと、
前記受光部の上を封止する透明な封止部材と、
前記イメージセンサチップの受光部形成面と反対側の面に設けられ、該イメージセンサチップを透過した光の反射を防止する反射防止層とを備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
光電変換を行う受光部が設けられたイメージセンサチップと、
前記受光部の上を封止する透明な封止部材と、
前記イメージセンサチップの受光部形成面と反対側の面に設けられた外部接続端子、及びこの外部接続端子と受光部とを電気的に接続する配線と、
前記イメージセンサチップと外部接続端子及び配線との間に設けられ、該イメージセンサチップを透過した光の反射を防止する反射防止層とを備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
前記反射防止層は、前記イメージセンサチップに塗布された反射防止塗料の被膜からなることを特徴とする請求項１または２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記反射防止塗料として絶縁性を有する塗料を使用することを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
一方の面に多数の受光部が設けられたウエハの受光部形成面と反対側の面に、反射防止層を形成する工程と、
前記反射防止層の上に外部接続端子と、この外部接続端子と前記受光部とを接続する配線とを形成する工程と、
前記受光部ごとにウエハを裁断し、多数のイメージセンサチップを形成する工程とを含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記反射防止層を形成する工程は、ウエハに反射防止塗料を塗布する工程と、この反射防止塗料を乾燥させる工程とを含むことを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハレベルチップサイズパッケージを用いた固体撮像装置とその製造方法とに関し、更に詳しくは、イメージセンサチップを透過した光の反射による固定パターンノイズの発生を防止した固体撮像装置と、この固体撮像装置の製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像装置を使用したデジタルカメラやビデオカメラが普及している。従来の固体撮像装置は、シリコン製のチップ上に受光部が設けられたイメージセンサチップと、このイメージセンサチップを収納するセラミック製のパッケージと、このパッケージを封止する透明なカバーガラスとからなる。パッケージに収納されたイメージセンサチップは、チップ上に設けられた電極パッドとパッケージの接続端子との間がワイヤーボンディングによって電気的に接続され、パッケージの外部接続端子が実装基板に実装されることによって回路に接続される。
【０００３】
デジタルカメラ等の小型電子機器では、固体撮像装置のサイズがその外形サイズに与える影響が大きいため、固体撮像装置の小型化が望まれていた。固体撮像装置を小型化するために、ウエハレベルチップサイズパッケージ（以下、ＷＬＣＳＰと略称する）を利用した固体撮像装置が発明されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ＷＬＣＳＰは、半導体ウエハプロセス中でパッケージングまで行なうパッケージング手法である。ＷＬＣＳＰを使用して製造された固体撮像装置は、例えば、外部接続端子が設けられたイメージセンサチップと、このイメージセンサチップに取り付けられて受光部を封止するカバーガラスとからなり、そのサイズはベアチップと同程度となるため、従来のパッケージを利用していたものと比べ、大幅な小型化が可能となる。
【０００５】
ＷＬＣＳＰを用いた固体撮像装置は、実装基板上に接着され、固体撮像装置の上面に形成された外部接続端子と、実装基板のランドとの間をボンディングワイヤーで結線する方法により実装されていた。しかし、ボンディングワイヤーを用いた結線方法は、固体撮像装置の実質的な実装面積を大きくしてしまう。そのため、特許文献１記載の固体撮像装置は、実装面積を小さくするためにイメージセンサチップに貫通配線を形成し、その下面に外部接続端子と、この外部接続端子と貫通配線とを接続する配線とを形成して実装基板上にフェイスボンディングしている。
【特許文献１】特開２００１−３５１９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＷＬＣＳＰを用いた固体撮像装置のイメージセンサチップは、数十μｍ〜数百μｍと非常に薄く形成されている。そのため、撮像時の被写体光がイメージセンサチップを透過して実装基板によって反射し、実装基板の配線パターンや、固体撮像装置自体の外部接続端子、配線等が撮像データ内に写り込んでしまうことがあった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためのもので、イメージセンサチップを透過した光の反射によって撮像データに生じる固定パターンノイズ（ＦＰＮ：Fixed pattern noise)の発生を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、本発明の固体撮像装置は、イメージセンサチップの受光部形成面と反対側の面に反射防止層を設けるようにしたものである。
【０００９】
また、イメージセンサチップの下面に外部接続端子や配線が設けられる場合には、これら外部接続端子及び配線と、イメージセンサチップとの間に反射防止層を設けるようにしたものである。
【００１０】
反射防止層としては、反射防止塗料の被膜を用いるようにしたものである。また、反射防止塗料としては、絶縁性を有するものを用いるのが好ましい。なお、反射防止層としては、反射を防止し、かつ薄い層に形成することができるものならば種々利用することができる。
【００１１】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、ウエハの受光形成面と反対側の面に反射防止層を形成する工程と、反射防止層の上に外部接続端子と配線とを形成する工程と、受光部ごとにウエハを裁断して多数のイメージセンサチップを形成する工程を含むようにしたものである。また、反射防止層の形成工程は、ウエハに反射防止塗料を塗布する工程と、この反射防止塗料を乾燥させる工程とを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の固体撮像装置によれば、イメージセンサチップを透過した光は反射防止層によって吸収されるので、実装基板等によって反射されることがなく、ＦＰＮの発生を防止することができる。また、下面に形成された外部接続端子と配線とによる反射も反射防止層で防止することができるので、やはりＦＰＮが発生することはない。
【００１３】
更に、反射防止塗料は薄く塗布することができるので、固体撮像装置を大型化させることなく反射防止層を形成することができる。また、反射防止塗料に絶縁性を有するものを使用すれば、イメージセンサチップと外部接続端子及び配線との間の絶縁も行なうことができるため、絶縁層の形成を省略して製造コストの低減に資することもできる。
【００１４】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、イメージセンサチップと外部接続端子及び配線との間に確実に反射防止層を形成することができるので、外部接続端子及び配線による光の反射を防止してＦＰＮの発生を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１〜３は、本発明が用いられたＷＬＣＳＰタイプの固体撮像装置２の構成を示す外観斜視図、下面側から見た外観斜視図、断面図である。固体撮像装置２は、上面に受光部３が形成されたイメージセンサチップ４と、受光部３を取り囲むようにイメージセンサチップ４上に取り付けられた枠形状のスペーサー５と、このスペーサー５の上に取り付けられて受光部３を封止するカバーガラス６とからなる。
【００１６】
イメージセンサチップ４は、シリコン製のウエハが矩形状に分割されたもので、上面中心部には受光部３が形成されている。イメージセンサチップ４の厚みは、例えば、数十〜数百μｍ程度とされており、固体撮像装置２の薄型化に効果がある。また、イメージセンサチップ４が薄くなることによって配線長も短縮されるため、固体撮像装置２の応答速度が向上する。
【００１７】
受光部３は、例えば、マトリクス状に配列された多数のフォトダイオードと、これらのフォトダイオードに蓄積された電荷を搬送する電荷結合素子（ＣＣＤ）等からなり、周知の半導体プロセスによってイメージセンサチップ４の上面に設けられている。各フォトダイオードの上には、ＲＧＢのカラーフイルタやマイクロレンズアレイ３ａが積層されている。なお、ＣＣＤイメージセンサに代えて、Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ等を用いることもできる。
【００１８】
イメージセンサチップ４とスペーサー５との間には、例えば、アルミニウムによって形成され、受光部３に電気的に接続された複数個のボンディングパッド９が設けられている。各ボンディングパッド９の下には、ボンディングパッド９と電気的に接続され、かつイメージセンサチップ４を貫通して下面まで達した貫通配線１０が設けられている。イメージセンサチップ４と貫通配線１０との間には、両者の間を絶縁する絶縁膜１１が設けられている。
【００１９】
イメージセンサチップ４の下面には、固体撮像装置２を実装基板等に実装する際に、外部接続端子となる複数個の半球形状のバンプ１２と、これらのバンプ１２と各貫通配線１０とを電気的に接続する配線１３とが設けられている。バンプ１２は、実装基板等との接続を行ないやすくするために、貫通配線１０よりも大きなサイズに形成する必要があるが、貫通配線１０の直下にはバンプ１２を設けるスペースがない。そのため、バンプ１２はイメージセンサチップ４の中央近傍に配置され、このバンプ１２と貫通配線１０との間を配線１３によって接続している。
【００２０】
スペーサー５は、中央に開口１６が形成されたロ字形状であり、受光部３の外周を取り囲むようにイメージセンサチップ４の上面に接着剤１７によって接合されている。スペーサー５は、例えば、シリコン等の無機材料で形成されている。このスペーサー５によって、受光部３とカバーガラス６との間には空隙が形成され、マイクロレンズアレイ３ａがカバーガラス６と干渉するのを防いでいる。
【００２１】
カバーガラス６は、接着剤２０によって、スペーサー５の開口１６を塞ぐように該スペーサー５の上面に接合されている。カバーガラス６には、受光部３のフォトダイオードがα線によって破壊されるのを防止するために、α線の放出が少ない低α線ガラスが用いられている。
【００２２】
イメージセンサチップ４の下面と配線１３との間には、反射防止層２３が設けられている。この反射防止層２３は、反射防止塗料をイメージセンサチップ４の下面に塗布して形成した被膜からなり、撮像時にイメージセンサチップ４を透過した光が実装基板等で反射して受光部３に入射し、固定パターンノイズとなるのを防止する。また、反射防止塗料には、絶縁性を有するものが用いられているため、イメージセンサチップ４と配線１３との間の絶縁にも効果がある。
【００２３】
以下、固体撮像装置２の製造工程について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。第１の工程では、スペーサー５の形成が行なわれる。図５及び図６（Ａ）に示すように、カバーガラス６の基材となるガラス基板２７に対し、スペーサー５の基材となるシリコン製のスペーサー用ウエハ２８が接合される。スペーサー用ウエハ２８としては、例えば、流通量が多く安価に供給されており、接合時のハンドリングが容易な標準ウエハが使用される。この標準ウエハは、スペーサー５として使用するには厚み寸法が大きすぎるが、薄層化することによって最適な厚み寸法を得ることができる。
【００２４】
ガラス基板２７とスペーサー用ウエハ２８との接合には、例えば、ＵＶ接着剤２０が使用される。ＵＶ接着剤２０は、ガラス基板２７の上に均一な厚みで薄く塗布され、その上にスペーサー用ウエハ２８が重ねられる。ガラス基板２７とスペーサー用ウエハ２８とは、真空加圧されることによって密着される。その後、ガラス基板２７を通してＵＶ接着剤２０に紫外線を照射することにより、ＵＶ接着剤２０が硬化してガラス基板２７とスペーサー用ウエハ２８とが接合される。
【００２５】
次に、図６（Ｂ）に示すように、スペーサー用ウエハ２８の薄層化が行なわれる。ガラス基板２７の表面には傷が付かないように保護テープが貼付され、バックグラインド装置にセットされる。バックグラインド装置は、スペーサー用ウエハ２８が高温にならないように冷却水をかけながら研削する。この研削後に、スペーサー用ウエハ２８の表面が平滑になるように研磨を行なう。これにより、スペーサー用ウエハ２８は、スペーサー５に適した厚みまで薄くなる。
【００２６】
次に、図６（Ｃ）に示すように、スペーサー用ウエハ２８の上にフォトリソグラフィ技術を利用してマスク３４が形成される。マスク３４は、スペーサー５の開口１６となる部分以外を覆う。このマスク３４を利用してスペーサー用ウエハ２８にエッチングを施すと、同図（Ｄ）に示すように、スペーサー用ウエハ２８のマスク３４に覆われていなかった部分が除去され、ガラス基板２７が露呈される多数の開口１６が形成される。マスク３４は、スペーサー用ウエハ２８のエッチング終了後にアッシング等によって除去される。
【００２７】
図５に示すように、次の第２工程では、スペーサー用ウエハ２８が接合されたガラス基板２７と、別のラインによって多数の受光部３とボンディングパッド９とが形成されたウエハ３７との接合が行なわれる。まず、図７（Ａ）に示すように、ガラス基板２７のスペーサー用ウエハ２８の上に均一な厚みで接着剤１７が塗布される。接着剤１７には、例えば、常温硬化型接着剤が用いられる。また、数μｍ程度の薄く均一な接着剤層を形成するために、粘度の低い接着剤１７が使用される。そのため、接着剤１７の塗布後に一定時間おくことによって粘度調整を行なってもよい。
【００２８】
ガラス基板２７とウエハ３７との貼り合わせには、アライメント貼付け装置が使用される。このアライメント貼付け装置は、両者のオリフラ２７ａ，３７ａを基準にしてガラス基板２７とウエハ３７とのＸＹ方向及び回転方向の位置調整を行ない、図７（Ｂ）に示すように、両者を重ね合わせる。そして、ガラス基板２７とウエハ３７とが適正に貼り合わされるように加圧する。ガラス基板２７とウエハ３７との加圧後、所定時間おくことによって接着剤１７が硬化して両者が接合される。このガラス基板２７とウエハ３７との接合により、ウエハ３７上の各受光部３は、スペーサー用ウエハ２８とガラス基板２７とによって封止されるため、以後の工程で塵芥等が受光部３に付着することはない。
【００２９】
次の第３工程では、ウエハ３７に貫通配線１０が形成される。図８（Ｄ）に示すように、貫通配線１０は、ウエハ３７に形成された貫通穴４１と、この貫通穴４１内に充填された導電性ペースト４４と、ウエハ３７と導電性ペースト４４との間を絶縁する絶縁膜１１とからなる。
【００３０】
まず、図８（Ａ）に示すように、ボンディングパッド９に対面する貫通配線１０の形成位置を除いて、ウエハ３７の下面にマスク４０が形成される。次いで、同図（Ｂ）に示すように、ウエハ３７に対し、エッチングによって複数個の貫通配線１０用の貫通穴４１が形成される。マスク４０は、貫通穴４１の形成後にアッシング等によって除去される。
【００３１】
図８（Ｃ）に示すように、マスク４０が除去された後のウエハ３７の下面と貫通穴４１の内部には、ＣＶＤ装置等を用いて酸化シリコン（ＳｉＯ２）等からなる絶縁膜１１が形成される。この絶縁膜１１は、貫通穴４１内に露呈されたボンディングパッド９の上にも形成される。ボンディングパッド９上の絶縁膜１１は、貫通配線の形成の邪魔になるため、この部分の絶縁膜１１を除去するために、ウエハ３７の下面全体に対して異方性エッチングが施される。なお、このエッチングによってウエハ３７の下面を覆っていた絶縁膜１１が薄くなる。
【００３２】
次に、図８（Ｄ）に示すように、ウエハ３７の貫通穴４１内に、導電性ペースト４４が充填される。導電性ペースト４４が充填されたウエハ３７は、加熱炉にセットされて加熱され、導電性ペースト４４が硬化される。なお、導電性ペースト４４の充填には、例えば、溶融金属吸引方式や、メッキ方式、真空印刷方式等が用いられる。
【００３３】
溶融金属吸引方法は、貫通孔が形成された基板を真空中で溶融金属中に浸漬し、所定時間後に真空状態から大気圧状態に戻すことで、貫通孔内の圧力と大気圧との圧力差によって溶融金属を貫通孔内に吸引する方法である。また、メッキ方式は、基板に電解メッキを施すことで、貫通孔内に銅等の導電性材料を充填する方法である。更に、真空印刷方式は、真空条件下で貫通孔の上に導電性ペーストをスクリーン印刷し、その後に真空状態から大気圧状態へと戻すことで、貫通孔内に導電性ペーストを吸引する方法である。
【００３４】
次の第４工程では、図９（Ａ）に示すように、ウエハ３７の下面に貫通配線１０の部分を除いて絶縁性を有する反射防止塗料を塗布し、反射防止層２３が形成される。この反射防止塗料の塗布には、例えば、スクリーン印刷が用いられる。塗布された反射防止塗料は、所定時間の経過によって乾燥し、反射防止層２３となる。なお、従来の固体撮像装置の製造方法では、ウエハ３７の下面の薄くなった絶縁膜を補うために、絶縁膜の再形成処理を行なっていた。しかし、本発明の固体撮像装置２は、反射防止塗料に絶縁性を有するものを使用したので、絶縁膜１１の再形成処理は省略することができる。
【００３５】
次の第５工程では、図９（Ｂ）に示すように、ウエハ３７の反射防止層２３の上に、銅メッキ等を用いて配線１３が形成される。この配線１３は、貫通配線１０から受光部３の下まで延設される。また、同図（Ｃ）に示すように、配線１３の先端部分には、スクリーン印刷等を用いてハンダによる半球形のバンプ１２が形成される。
【００３６】
次の第６工程では、図９（Ｄ）に示すように、ウエハ３７とガラス基板２７とがダイシングされる。ウエハ３７は、ガラス基板２７にダイシングテープが貼着されてダイシング装置にセットされる。ダイシング装置は、ウエハ３７に冷却水をかけながら、例えば、ダイヤモンド砥粒をレジンで固めたメタルレジン砥石等を使用して、ウエハ３７とこのウエハ３７に接合されたガラス基板２７とを受光部３ごとに分割する。これにより、固体撮像装置２が完成する。
【００３７】
完成した固体撮像装置２は、機能検査等を経て出荷され、デジタルカメラ等の小型電子機器に組み込まれる。この固体撮像装置２が組み込まれたデジタルカメラで撮影を行なうと、撮像時の被写体光がイメージセンサチップ４を透過することがある。しかし、イメージセンサチップ４を透過した光は、反射防止層２３によって吸収されるため、撮像によって生成された画像データに固定パターンノイズが発生することはない。
【００３８】
なお、上記実施形態では、反射防止層２３として反射防止塗料の被膜を用いたが、ウエハ３７の下面を荒して粗面にしたり、反射防止作用を有する接着剤を塗布したり、反射防止フイルムを貼付することによって反射防止層を形成してもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、下面に配線１３やバンプ１２が設けられたＷＬＣＳＰタイプの固体撮像装置２を例に説明したが、外部接続端子がイメージセンサチップの上面に設けられたＷＬＣＳＰタイプの固体撮像装置や、ＣＳＰタイプの固体撮像装置、通常のパッケージを利用する固体撮像装置等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を実施した固体撮像装置の構成を示す外観斜視図である。
【図２】固体撮像装置を下面側から見た外観斜視図である。
【図３】固体撮像装置の断面図である。
【図４】固体撮像装置の製造工程を示すフローチャートである。
【図５】ガラス基板とウエハとの外観斜視図である。
【図６】スペーサーの形成手順を示す断面図である。
【図７】ガラス基板とウエハとの接合手順を示す断面図である。
【図８】貫通配線の形成手順を示す断面図である。
【図９】反射防止層と配線及びバンプと形成手順を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
２    固体撮像装置
３    受光部
４    イメージセンサチップ
５    スペーサー
６    カバーガラス
１０  貫通配線
１２  バンプ
１３  配線
２３  反射防止層
【図１】
2007184680.tif 000003
【図２】
2007184680.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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