(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子チップ上に、透明部材からなる平板部と該平板部の下面縁部に接着された枠部とで構成される気密封止部を設けた固体撮像装置において、前記気密封止部の枠部がエポキシ系樹脂シートで構成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記気密封止部の枠部を構成するエポキシ系樹脂シートは、接着性を備えていることを特徴とする請求項１に係る固体撮像装置。
【請求項３】
前記気密封止部の枠部を構成するエポキシ系樹脂シートは、着色による遮光機能を備えていることを特徴とする請求項１又は２に係る固体撮像装置。
【請求項４】
固体撮像素子チップ上に設けた電極パッドから前記固体撮像素子チップ側面あるいは裏面に亘って配線領域を形成し、該配線領域に外部端子を電気的に接続できるように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に係る固体撮像装置。
【請求項５】
前記請求項１〜４のいずれか１項に係る固体撮像装置の製造方法において、多数の固体撮像素子チップが形成されたウエーハ上に、各固体撮像素子チップの少なくとも受光部を含む所望の領域に対応する部分に穴空き部を設けたエポキシ系樹脂シートを接着する工程と、該エポキシ系樹脂シート上全面に亘って透明部材からなる平板部をウエーハ全体に一体的に接着する工程と、スクライブラインに沿ってウエーハ、エポキシ系樹脂シート及び透明部材を一括してダイシングして気密封止部を有する個々の固体撮像装置に個片化する工程とを備えていることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固体撮像素子チップを気密封止して実装してなる固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体撮像素子チップなどの受光センサチップを気密封止して実装してなる固体撮像装置としては、図７に示されるような構成のものが一般的である。すなわち、固体撮像素子チップ101 をセラミックなどからなるパッケージ102 にダイボンドし、ボンディングワイヤ103 を用いて固体撮像素子チップ101 とパッケージ102 との所定の電気的接続を行った後、パッケージ102 の縁部に設けた段部104 を用いて、素子チップ101 の表面との間に空間を設けてガラスリッド105 を接着して気密封止し、固体撮像装置を構成している。なお図７において、106 は外部リードを示している。
【０００３】
ところで、このような構成の固体撮像装置において、パッケージ102 とガラスリッド105 を用いて固体撮像素子チップ全体の気密封止を行うと、実装形状が大きくなってしまい、小型実装を必要とする分野への適用が困難であった。
【０００４】
このような不具合を解消するものとして、本件出願人は特開平７−２０２１５２号公報に示すような構成の固体撮像装置を提案した。この固体撮像装置の断面図を図８及び図９に示す。図８は、固体撮像素子チップ101 上の受光エリアのみに、透明部材からなる平板部107 とその下面縁部に一体形成された枠部108 とで構成された封止部材により、気密封止を行ったものであり、透明部材としてはガラス，石英，サファイヤ又は透明樹脂などが用いられている。一方、図９に示す固体撮像装置は、気密封止部を一体形成するのではなく、平板部109 と枠部110を接着して気密封止部を構成するようにしたものである。ここで、枠部110 はセラミック，ガラス，シリコン等の無機物又はコバール，４２アロイ等の金属を用いて構成してもよい。更に、固体撮像素子チップ101 の表面に、エポキシ，フェノール，シリコンなどの樹脂を印刷又はフォトリソ技術でパターン形成して、枠部を形成することも可能である。
【０００５】
このように固体撮像装置を構成することにより、小型化実装が可能になると共に、特にマイクロレンズ付固体撮像装置においては、気密封止部の表面にフィルタ，レンズ，プリズム等の光学部品を接着してもマイクロレンズの集光能力の低下を伴わない固体撮像装置を実現することが可能になった。更に、気密封止部は、固体撮像素子チップのウエーハ状態で全チップに一括して形成可能となり、製造方法においても簡単になった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来提案した固体撮像装置においても、次のような課題がある。まず、図８に示した一体形成の気密封止部の構造では、ガラスなどの透明部材で平板部と枠部とを備えた気密封止部を一体形成する必要があるが、加工面で精度が要求されると共に、製造においても工数がかかるなどの困難が予想される。
【０００７】
また図９に示した平板部と枠部とを接着して気密封止部を構成する方式、特に樹脂をパターン形成して枠部を構成する方式では、樹脂のパターン形成すなわち樹脂のウエーハ上への塗布、印刷又はフォトリソ技術、現像及びエッチングという工程が必要になる。したがって、工程が増加してしまうという課題がある。
【０００８】
更に、この手法において、より大きな問題点が生じると考えられるのがマイクロレンズ付固体撮像装置の場合である。これは、一般的にマイクロレンズも樹脂で形成されているからである。例えば、樹脂をウエーハ全面に塗布後、枠部のパターニング及びエッチングは、樹脂が硬化しないうちに行う必要がある。しかし、樹脂が硬化しないうちのエッチングでは、枠部となる樹脂も除去部分と同様にエッチングされ、十分な枠部が形成されない恐れがある。一方、樹脂が硬化してからのエッチングでは、枠部に対しては所望の形状が形成されるものの、マイクロレンズも樹脂であるため、不要部の樹脂のエッチングと同時にマイクロレンズもエッチングされる可能性もある。
【０００９】
このように従来提案のものにおいては、小型化実装及びウエーハ状態での全チップに一括形成が可能であっても、製造方法又は気密封止部の信頼性に難点があった。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、小型化実装が可能であると共に簡単な構成で、且つウエーハレベルで製造可能な精度のよい、信頼性のある気密封止部を備えた固体撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
請求項毎の目的を述べると、請求項１に係る発明は、簡単な構成により小型化が可能な気密封止部を備えた固体撮像装置を提供することを目的とする。請求項２に係る発明は、接着剤を不要としてより簡単な構成による気密封止部を備えた固体撮像装置を提供することを目的とする。請求項３に係る発明は、固体撮像素子における不要光の遮蔽効果を別個の遮光部材を設けることなく得られるようにした固体撮像装置を提供することを目的とする。請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に係る気密封止部を備えた固体撮像装置において、固体撮像素子チップと外部端子との最適な電気的接続構造を提供することを目的とする。請求項５に係る発明は、固体撮像素子チップへの合わせ精度のよい気密封止部を容易に形成することが可能な固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係わる発明は、固体撮像素子チップ上に、透明部材からなる平板部と該平板部の下面縁部に接着された枠部とで構成される気密封止部を設けた固体撮像装置において、前記気密封止部の枠部がエポキシ系樹脂シートで構成されていることを特徴とするものである。このような構成により、簡単な構成で小型化が可能な気密封止部を備えた固体撮像装置を実現することができる。
【００１２】
請求項２に係わる発明は、請求項１に係る固体撮像装置において、前記気密封止部の枠部を構成するエポキシ系樹脂シートは、接着性を備えていることを特徴とするものである。このような構成により、気密封止部の形成において接着剤が不要となり、簡単な構成で容易に作成可能となる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る固体撮像装置において、前記気密封止部の枠部を構成するエポキシ系樹脂シートは、着色による遮光機能を備えていることを特徴とするものである。このような構成により、枠部が不要な光を遮ることができ、別個の遮光部材を設けることなく、迷光や固体撮像素子チップ上での反射などによる悪影響を防ぐことができる。
【００１４】
請求項４に係わる発明は、請求項１〜３のいずれか１項に係る固体撮像装置において、固体撮像素子チップ上に設けた電極パッドから前記固体撮像素子チップ側面あるいは裏面に亘って配線領域を形成し、該配線領域に外部端子を電気的に接続できるように構成したことを特徴とするものである。このような構造により、請求項１〜３のいずれか１項に係る固体撮像装置において、固体撮像素子チップと外部端子との最適な電気的接続構造を提供することができる。
【００１５】
請求項５に係る発明は、前記請求項１〜４のいずれか１項に係る固体撮像装置の製造方法において、多数の固体撮像素子チップが形成されたウエーハ上に、各固体撮像素子チップの少なくとも受光部を含む所望の領域に対応する部分に穴空き部を設けたエポキシ系樹脂シートを接着する工程と、該エポキシ系樹脂シート上全面に亘って透明部材からなる平板部をウエーハ全体に一体的に接着する工程と、スクライブラインに沿ってウエーハ、エポキシ系樹脂シート及び透明部材を一括してダイシングして気密封止部を有する個々の固体撮像装置に個片化する工程とを備えていることを特徴とするものである。このような工程を用いることにより、ウエーハ状態での各固体撮像素子チップに気密封止部を一括して形成することが可能となり、したがって固体撮像素子チップ上に精度の良い気密封止部を備えた固体撮像装置を製造することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施の形態について説明する。図１及び図２は、本発明に係る固体撮像装置の実施の形態を示す平面図及び断面図である。両図において、１は固体撮像素子チップで、受光部２のみに穴空き部３をもったエポキシ系樹脂シート４が、接着剤５により固体撮像素子チップ１に接着され、エポキシ系樹脂シート４上には接着剤５により透明部材６が接着され、固体撮像装置が構成されている。したがって、この構成においてはエポキシ系樹脂シート４が枠部、透明部材６が平板部となる気密封止部が形成されている。なお図１において、７ａ，７ｂは固体撮像素子チップ１の受光部２の周辺回路部である。
【００１７】
ここで、エポキシ系樹脂シート４の穴空き部３、すなわち被気密封止部は受光部２のみとしているが、周辺回路部７ａ，７ｂを含む固体撮像素子チップ全体（周縁部を除く）を被気密封止部としてもよく、エポキシ系樹脂シート４は被気密封止部の領域に対応した部分にあらかじめ穴あけをしておく必要がある。平板部となる透明部材６としては、ガラス，石英，サファイヤ，透明樹脂などが望ましい。枠部となるエポキシ系樹脂シート４と、固体撮像素子チップ１及び平板部となる透明部材６との接着には、エポキシ系あるいはシリコン系の樹脂が適している。
【００１８】
このような構成の固体撮像装置の製造方法は非常に簡単であり、次にその概略の工程についてのみ説明する。まず、図３に示すように、多数の固体撮像素子チップが形成されたウエーハ８上に、各固体撮像素子チップの所望の領域に対応する部分にあらかじめ穴あけして穴空き部３を設けた、ウエーハ全体に亘るエポキシ系樹脂シート４ａを接着剤５を介して接着する。続いて、図４に示すように、樹脂シート４ａ上全面に亘って接着剤５を介して平板部となるガラスなどの透明部材６ａを、ウエーハ全体に一体的に接着する。最後にスクライブライン９に沿ってダイシングすることにより、図２に示すような気密封止部をもった固体撮像素子チップが完成する。
【００１９】
ここで、固体撮像素子チップにはマイクロレンズあるいはカラーフィルタなどがオンチップで形成されていてもよいし、貼り合わせ等によって形成されていてもよい。また、樹脂シート４ａのウエーハ８への接着、及び平板部となる透明部材６ａの樹脂シート４ａへの接着については、固体撮像素子チップウエーハの製造時におけるアライメントマークを利用することができ、正確な位置合わせが可能となるため、固体撮像素子チップ上に精度良く気密封止部を形成することができる。
【００２０】
なお、本実施の形態では、枠部となるエポキシ系樹脂シートのウエーハへの接着、及びエポキシ系樹脂シートへの平板部となる透明部材の接着については接着剤を使用しているが、エポキシ系樹脂シートにあらかじめ接着性を持たせておけば接着剤は不要となり、固体撮像素子チップ、枠部となる樹脂シート及び平板部となる透明部材とが簡単に接着できる。したがって、より簡単に気密封止部が形成可能となる。なお、接着性をもつエポキシ系樹脂シートとしては、ガラス繊維層の両面にエポキシ系樹脂を塗布してシート状に形成し、加熱加圧により接着できるようにしたものが市販されており、このような樹脂シートを用いることができる。
【００２１】
更に、黒色など光を遮蔽するように着色したエポキシ系樹脂シートを使用すれば、気密封止部の枠部となる樹脂シートが遮光部の役目を果たすことになり、固体撮像素子チップ上への不要な光を遮ることができる。したがって、迷光や固体撮像素子チップ上での反射などによる悪影響を防ぐことができる。
【００２２】
次に、上記のように構成された固体撮像装置の実装構成、及びパッド部からの電極の引出し構成について説明する。図５は実装構成例を示す図で、固体撮像素子チップ１をパッケージ又は基板10にダイボンドし、ボンディングワイヤ11を用いて固体撮像素子チップ１のパッド部１ａとパッケージ又は基板10との所定の接続を行って実装するものである。この構成のままでもよいが、図示のように気密封止部以外のボンディングワイヤ接続部を含む周辺部を、封止樹脂12により樹脂封止してもよい。但し、この構造では、気密封止部の枠部となるエポキシ系樹脂シート４を固体撮像素子チップ１のパッド部１ａを除いて形成する必要がある。ここで、パッド部部分における樹脂シートの除去手法は、感光性のエポキシ系樹脂シートを用いれば、図３に示したようにウエーハ上への樹脂シートの接着後、通常のフォトリソ技術によりパターンニングしてエッチングなどにより簡単に除去することができる。
【００２３】
図６は、パッド部からの電極の引出し構成例を示す図で、固体撮像素子チップ１上のパッド部１ａからチップ側面１ｂ若しくは裏面１ｃまで配線領域13を形成し、更に裏面配線領域に新たな電極パッドを設けて、バンプ等により基板などへ接続するようにしてもよい。このような配線領域13を形成する場合は、気密封止部の枠部となる樹脂シート４のパッド部部分を除去する必要はなく、受光エリアあるいはチップ全体が気密封止されるようにパッド部上に亘って形成すればよい。又は、チップ側面１ｂの配線領域13に図示しない外部リードなどを接続して、外部端子との電気的接続を図ってもよい。
【００２４】
このような構造とすることにより、パッケージが不要となって各種基板、例えば信号処理回路などが形成された回路基板などへの固体撮像素子チップの直接の搭載が可能になる。更に、固体撮像素子チップ裏面に設けた配線領域あるいは電極パッドなどにより、信号発生回路や信号処理回路などが形成された半導体チップとの貼り合わせ、接着が容易に行われる。したがって、固体撮像素子、信号処理回路などが一体に形成される積層構造の固体撮像装置も容易に製作可能となり、周辺回路を含めた固体撮像装置のさらなる小型化が実現できる。
【００２５】
なお、上記実施の形態で示した実装構成例、及びパッド部からの電極の引出し構成例は一例にすぎず、これに限定されるものではなく、本発明の主旨に沿うかぎりにおいて、他にも種々の構成例も可能であることは言うまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、請求項１に係る発明によれば、簡単な構成で小型化が可能な気密封止部を備えた固体撮像装置を実現することができる。また請求項２に係る発明によれば、接着剤を不要としたり簡単な構成の気密封止部を備えた固体撮像装置を提供することができる。また請求項３に係る発明によれば、別個の遮光部材を設けることなく、迷光や固体撮像素子チップ上での反射などによる悪影響を防止することができる気密封止部を備えた固体撮像装置を提供することができる。また請求項４に係る発明によれば、固体撮像素子チップと外部端子との最適な電気的接続構造が得られるようにした気密封止部を備えた固体撮像装置を提供することができる。また請求項５に係る発明によれば、ウエーハ状態での各固体撮像素子チップに気密封止部を一括して形成するようにしているので、固体撮像素子チップ上に精度のよい気密封止部を備えた固体撮像装置を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体撮像装置の実施の形態を示す平面図である。
【図２】図１に示した実施の形態の断面図である。
【図３】本発明に係る固体撮像装置の製造方法の実施の形態を説明するための製造工程図である。
【図４】図３に示した製造工程に続く製造工程を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る固体撮像装置の実装態様例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る固体撮像装置のパッド部から電極の引出し態様例を示す図である。
【図７】従来の気密封止して実装した固体撮像装置の構成例を示す図である。
【図８】先に提案した気密封止部を備えた固体撮像装置の構成を示す図である。
【図９】先に提案した気密封止部を備えた固体撮像装置の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  固体撮像素子チップ
１ａ  パッド部
１ｂ  チップ側面
１ｃ  チップ裏面
２  受光部
３  穴空き部
４  エポキシ系樹脂シート
５  接着剤
６  平板部となる透明部材
７ａ，７ｂ  周辺回路部
８  ウエーハ
９  スクライブライン
10  パッケージ又は基板
11  ボンディングワイヤ
12  封止樹脂
13  配線領域
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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