(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過する透明基板と、
受光部を有する固体撮像素子を少なくとも有し、該受光部が透明基板に対向するように該透明基板に実装された第１チップと、
前記第１チップと前記透明基板との間を気密状態で封止するように設けられた第１樹脂と、
前記第１チップに対して前記透明基板の反対側に設けられた第２チップと、
該第２チップを前記第１チップにダイボンドするために設けられた第２樹脂とを具備しており、
前記第１樹脂および前記第２樹脂は、同一の材料によって形成されている固体撮像装置の製造方法であって、
前記透明基板に前記第１チップを、前記固体撮像素子の受光部が前記透明基板と対向するように実装する実装工程と、
前記第１樹脂および前記第２樹脂が設けられる領域に対応した開口部をそれぞれ有するマスクを、前記第１チップを覆うように前記透明基板上に配置して、前記各開口部に同一の材料を供給することにより前記第１樹脂および前記第２樹脂を形成する樹脂形成工程と、
前記第２樹脂によって前記第２チップを前記第１チップにダイボンドするダイボンド工程と、
該ダイボンド工程の後に前記第１樹脂と前記第２樹脂との双方を同時に硬化させる硬化工程とを包含することを特徴とする固定撮像装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法に使用されるマスクであって、
前記透明基板上に配置された際に、前記第１チップを内部に収容する凹部と、
前記第１樹脂が設けられる部分に対応して該凹部に連通して設けられた第１開口部と、
前記第２樹脂が設けられる部分に対応して該凹部に連通して設けられた第２開口部とを有することを特徴とするマスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光部が透明基板と向き合うように実装された固定撮像素子と透明基板との間を気密状態で封止する構造を備えた固体撮像装置、その製造方法およびその製造方法に使用されるマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固体撮像装置は、携帯情報機器に搭載されるケースが増えてきている。携帯情報機器に搭載される固体撮像装置は、被写体からの光信号を画像信号に変換して出力する固体撮像素子の上に、固体撮像素子から出力された画像信号を処理する周辺集積回路を載置した構成を有している。このような構成を有する固体撮像素子は、携帯情報機器に搭載されるために、軽量であり、薄く、また小型であることが強く望まれている。
【０００３】
特開平６−２０４４４２号公報には、受光部が透明基板と向き合うように実装された固定撮像素子と透明基板との間を気密状態で封止する構造を備えた固体撮像装置が開示されている。図１６は、従来の固体撮像装置９０の断面図である。固体撮像装置９０は、光を透過する透明基板９２を備えている。透明基板９２には、略長方体形状をした固体撮像素子９３が実装されている。固体撮像素子９３の透明基板９２側の面には、複数のフォトダイオードによって構成される受光部９４と、透明基板９２に形成された配線と固体撮像素子９３とを電気的に接続するための突起電極９５とが設けられている。このように、固体撮像素子９３の受光部９４は、透明基板９２と対向するように設けられており、従って、固体撮像素子９３は透明基板９２にフェイスダウン実装されている。固体撮像素子９３の周縁には、固体撮像素子９３と透明基板９２との間を気密状態で封止するための封止樹脂９６が形成されている。
【０００４】
このような構成を有する固体撮像装置９０は、以下のようにして製造される。まず、受光部９４が透明基板９２と向き合うように固体撮像素子９３に設けられた突起電極９５を透明基板９２に形成された配線に接続し、固体撮像素子９３を透明基板９２にフェイスダウンボンディングする。そして、固体撮像素子９３と透明基板９２との間を気密状態で封止するための封止樹脂９６を固体撮像素子９３の周縁に沿ってディスペンス方式によって塗布する。次に、固体撮像素子９３の周縁に塗布された封止樹脂９６を硬化させ、固体撮像素子９３と透明基板９２との間を気密状態で封止する。なお、封止樹脂９６は、透明基板９２上にフェイスダウン実装された固体撮像素子９３にマスクを被せ、固体撮像素子９３の周縁に封止樹脂９６を印刷する印刷方式によって塗布してもよい。
【０００５】
このような構成を有する固体撮像装置９０においては、透明基板９２に対して固体撮像素子９３の反対側から透明基板９２へ入射した入射光は、透明基板９２を透過して、固体撮像素子９３に設けられた受光部９４へ入射する。固体撮像素子９３は、受光部９４に入射した入射光を画像信号に変換して、図示しない出力端子から出力する。
【０００６】
Ｗ０９７／０２５９６号公報には、受光部が透明基板と向き合うように実装された固定撮像素子と透明基板との間を気密状態で封止する構造を備えた他の固体撮像装置が開示されている。図１７は、従来の他の固体撮像装置８０の断面図である。図１６を参照して前述した固体撮像装置８０の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は省略する。図１６に示す固体撮像装置９０と異なる点は、固体撮像素子９３と透明基板９２との間を気密状態で封止するための封止樹脂８６が固体撮像素子９３の周縁および透明基板９２と反対側の面の双方を覆うように形成されている点である。
【０００７】
このような構成を有する固体撮像装置８０は、以下のようにして製造される。まず、図１６に示す固体撮像装置９０と同様に、受光部９４が透明基板９２と向き合うように固体撮像素子９３に設けられた突起電極９５を透明基板９２に形成された配線に接続し、固体撮像素子９３を透明基板９２にフェイスダウンボンディングする。そして、固体撮像素子９３と透明基板９２との間を気密状態で封止するための封止樹脂９６を固体撮像素子９３の全体を覆うようにディスペンス方式によって塗布する。次に、固体撮像素子９３の周縁および透明基板９２と反対側の面に塗布された封止樹脂９６を硬化させ、固体撮像素子９３と透明基板９２との間を気密状態で封止する。
【０００８】
特開平１０−２５６４７０号公報には、アイランド上に固着された第１半導体チップの上に第２半導体チップを固着する構成が開示されている。図１８は、上記公報に開示された固体撮像装置７０の断面図である。固体撮像装置７０は、アイランド７１を備えている。アイランド７１上には、第１接着剤７４を介して第１半導体チップ７２が固着されている。第１半導体チップ７２上には、第２接着剤７５を介して第２半導体チップ７３が固着されている。第２接着剤７５には、粒径が２０ミクロンないし４０ミクロンの球状のシリコン粒（フィラー）９９が混入されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１６および図１７にそれぞれ示す固体撮像装置８０および９０の構成では、前述したように固体撮像素子から出力された画像信号を処理する周辺集積回路を固体撮像素子上に載置しようとすると、固体撮像素子９３と透明基板９２との間を気密状態で封止するための封止樹脂９６を硬化させた後に、周辺集積回路を固体撮像素子上にダイボンドするためのダイボンドペーストを塗布する工程と、周辺集積回路を固体撮像素子上にダイボンドした後にダイボンドペーストを硬化させる工程とを別途追加しなければならないという問題がある。
【００１０】
また、周辺集積回路の表面へダイボンドペーストが這い上がることを防止し、ダイボンドペーストがダイボンドツールへ付着することを防止するために、ダイボンドしようとする周辺集積回路の外形に応じてダイボンドペーストの量を制御しなければならないという問題がある。
【００１１】
図１８に示す固体撮像装置７０の構成では、第１接着剤７４をアイランド７１上に塗布する工程に加えて、粘度が比較的低いフィラー９９が混入された第２接着剤７５を第１半導体チップ７２上に塗布する工程が必要であるという問題がある。
【００１２】
本発明は係る問題を解決するためのものであり、その目的は、周辺集積回路を固体撮像素子上に載置するために追加される工程を最小限に抑えた固体撮像装置、その製造方法およびその製造方法において使用するマスクを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る固体撮像装置は、光を透過する透明基板と、受光部を有する固体撮像素子を少なくとも有し、該受光部が透明基板に対向するように該透明基板に実装された第１チップと、前記第１チップと前記透明基板との間を気密状態で封止するように設けられた第１樹脂と、該第１チップに対して該透明基板の反対側に設けられた第２チップと、該第２チップを該第１チップにダイボンドするために設けられた第２樹脂とを具備しており、該第１樹脂および該第２樹脂は、同一の材料によって形成されていることを特徴とし、そのことにより上記目的が達成される。
【００１４】
前記第１樹脂は、前記第１チップの側縁を覆うように形成されていてもよい。
【００１５】
前記第２チップは、前記固体撮像素子から出力された画像信号を処理する処理回路を有していてもよい。
【００１６】
前記第１チップには、該第１チップに設けられた前記固体撮像素子と前記透明基板とを電気的に接続するための突起電極が該透明基板に向かって突出するように形成されていてもよい。
【００１７】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、前記透明基板に前記第１チップを、該固体撮像素子の受光部が該透明基板と対向するように実装する実装工程と、前記第１樹脂および前記第２樹脂が設けられる領域に対応した開口部をそれぞれ有するマスクを、該第１チップを覆うように該透明基板上に配置して、各開口部に同一の材料を供給することにより該第１樹脂および該第２樹脂を形成する樹脂形成工程と、該第２樹脂によって該第２チップを該第１チップにダイボンドするダイボンド工程と、該ダイボンド工程の後で該第１樹脂と該第２樹脂との双方を同時に硬化させる硬化工程とを包含することを特徴とし、そのことにより上記目的が達成される。
【００１８】
本発明に係るマスクは、本発明に係る製造方法に使用されるマスクであって、前記透明基板上に配置された際に、前記第１チップを内部に収容する凹部と、前記第１樹脂が設けられる部分に対応して該凹部に連通して設けられた第１開口部と、前記第２樹脂が設けられる部分に対応して該凹部に連通して設けられた第２開口部とを有することを特徴とし、そのことにより上記目的が達成される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本実施の形態に係る固体撮像装置においては、透明基板上にフェイスダウン実装された固体撮像素子から出力された画像信号を処理する周辺集積回路が固体撮像素子上に載置される。
【００２０】
図１は、本実施の形態に係る固体撮像装置１の断面図である。図２は、固体撮像装置１において周辺集積回路を除いた状態の斜視図であり、図３は、図２に示す線ＡＡを含む垂直面に沿った断面図である。固体撮像装置１は、光を透過する透明基板２を備えている。透明基板２は、板厚０．５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であり、ガラス等によって構成されている。透明基板２には、略正方形の板状をした固体撮像素子３が実装されている。固体撮像素子３の透明基板２側の面には、複数のフォトダイオードによって構成される受光部４と、透明基板２に形成された配線と固体撮像素子３とを電気的に接続するための突起電極５とが設けられている。固体撮像素子３は、透明基板２を透過して受光部４へ入射した入射光を画像信号に変換して、図示しない出力端子から出力する。このように、固体撮像素子３の受光部４は、透明基板２と向き合うように設けられており、従って、固体撮像素子３は透明基板２にフェイスダウン実装されている。固体撮像素子３の周縁には、固体撮像素子３と透明基板２との間を気密状態で封止するための封止樹脂６が、固体撮像素子３の側面と、固体撮像素子３の上面の周縁部と、透明基板２の表面における固体撮像素子３の周囲とに形成されている。
【００２１】
固体撮像素子３の上面における中央部には、対角線方向に沿った略十字形状のダイボンド樹脂８が形成されている。ダイボンド樹脂８および封止樹脂６は、同一の材料によって形成されている。ダイボンド樹脂８の上には、略長方体形状をした周辺集積回路７が設けられている。周辺集積回路７は、固体撮像素子３に設けられた図示しない出力端子から出力された画像信号を処理する。このように、周辺集積回路７はダイボンド樹脂８によって固体撮像素子３の上面にダイボンドされている。
【００２２】
このような構成を有する固体撮像装置１は、以下のようにして製造される。図４および図５は、固体撮像装置１の製造方法を説明する断面図である。図４を参照すると、受光部４が透明基板２と向き合うように固体撮像素子３に設けられた突起電極５を透明基板２に形成された配線に接続し、固体撮像素子３を透明基板２にフェイスダウンボンディングする。
【００２３】
このような状態で、図５に示すように、封止樹脂６およびダイボンド樹脂８を塗布するためのマスク９を、透明基板２にフェイスダウン実装された固体撮像素子３に被せる。図６は、マスク９を説明するための平面図であり、図７は、図６におけるＢ−Ｂ’線に沿ったマスク９の断面図である。マスク９は、固体撮像素子３と透明基板２との間を気密状態で封止するように封止樹脂６を固体撮像素子３の周縁に沿って塗布するために形成された凹部１０を有している。凹部１０は、マスク９を固体撮像素子３に被せたときに、固体撮像素子３とは全周にわたって所定の間隔を空けた状態で固定撮像素子３を内側に収容するように透明基板２に向かって開口した凹状に形成されている。凹部１０内に固体撮像素子１０が収容された状態では、マスク９の透明基板２側の面と透明基板２の表面とが密着する。
【００２４】
マスク９は、上面から凹部１０へ封止樹脂６を供給するように４つの封止樹脂塗布開口部１１をさらに有している。各封止樹脂塗布開口部１１は、凹部１０とそれぞれ連通しており、凹部１０における４つのコーナーをそれぞれ形成するＬ字状の側縁部に沿ってそれぞれ形成されている。
【００２５】
マスク９は、固体撮像素子３の上面における中央部にダイボンド樹脂８を塗布するために凹部１０と連通して形成されたダイボンド樹脂塗布開口部１２をさらに有している。ダイボンド樹脂塗布開口部１２は、凹部１０の中央部において凹部１０の対角線方向に沿った略十字形状に形成されて、凹部１０と連通している。
【００２６】
図８は、マスク９によって覆われた固定撮像素子３に樹脂を塗布する工程を説明する断面図である。チキソ比を調整した高粘度の樹脂を、封止樹脂塗布開口部１１を通して凹部１０へスキージ１３によって流し込むとともに、さらにダイボンド樹脂塗布開口部１２へ流し込む。凹部１０は、座グリ加工が施されており、固体撮像素子３が凹部１０の中に収まり、マスク９の透明基板２側の面と透明基板２の表面とが密着するようになっているので、凹部１０へ流れ込んだ樹脂は凹部１０から固体撮像素子３の反対側へ向かって流れ出すことはない。固定撮像素子３と透明基板２との間に塗布される樹脂の量は、スキージ１３の印刷圧力を調整することによって制御することができる。
【００２７】
図９は、固定撮像素子３に樹脂を塗布した後、マスク９を取り外した状態を説明する断面図である。マスク９を固体撮像素子３から取り外すと、固体撮像素子３の側面および上面の周縁部の一部と、固体撮像素子３における上面の中央とに塗布された樹脂が残る。固体撮像素子３の側面と上面の周縁部の一部と透明基板２の表面の一部とに塗布された樹脂が、固体撮像素子３と透明基板２との間を気密状態で封止する封止樹脂６となり、固体撮像素子３における上面の中央に塗布された樹脂が、周辺集積回路７を固体撮像素子３にダイボンドするためのダイボンドペーストを構成するダイボンド樹脂８となる。このように、固体撮像素子３と透明基板２との間を気密状態で封止する封止樹脂６と周辺集積回路７を固体撮像素子３にダイボンドするためのダイボンド樹脂８とは、同時に塗布される。
【００２８】
図１０は、周辺集積回路７を固体撮像素子３にフェイスアップ実装する工程を説明する斜視図である。固体撮像素子３の上面に形成されたダイボンド樹脂８の上に周辺集積回路７を載せてダイボンドする。そして、封止樹脂６およびダイボンド樹脂８を同時に硬化させる。封止樹脂６およびダイボンド樹脂８は、同一の材料によって形成されているので、硬化させる工程は１回でよい。このようにして固体撮像装置１が完成する。
【００２９】
図１１ないし図１３は、固体撮像装置１を回路基板に実装する方法を説明する断面図である。図１１を参照すると、回路基板１４は、セラミックによって構成されている。回路基板１４の表面には、開口部が形成されている。回路基板１４の表面に形成された開口部の中に固体撮像素子３および周辺集積回路７が入るように、透明基板２を回路基板１４の表面に固定することによって、固体撮像装置１は回路基板１４に実装される。
【００３０】
図１２を参照すると、次に、固体撮像装置１が実装された回路基板１４を反転させ、固体撮像装置１に設けられた周辺集積回路７と回路基板１４とをワイヤボンディング１５によって接続する。図１３を参照すると、樹脂ポッティング１６によって、固体撮像装置１に設けられた周辺集積回路７と回路基板１４とを接続するワイヤボンディング１５が形成された開口部を封止する。
【００３１】
なお、突起電極５が固体撮像素子３に設けられている例を説明したが、本発明はこれに限定されない。突起電極５は、透明基板２と固体撮像素子３とを電気的に接続すればよく、突起電極５は透明基板２に設けられていてもよい。
【００３２】
また、透明基板２は、ガラス等の透明板によって構成されている例を示したが、光学フィルタによって構成されていてもよい。さらに、回路基板１４は、ＰＷＢまたはＦＰＣによって構成されていてもよい。
【００３３】
以上のように本実施の形態によれば、固体撮像素子３と透明基板２との間を気密状態で封止する封止樹脂６と、周辺集積回路７を固体撮像素子３にダイボンドするためのダイボンド樹脂８とが同一の材料によって形成されているので、封止樹脂６とダイボンド樹脂８とを同一の工程によって塗布することができ、同一の工程によって硬化させることができる。
【００３４】
このため、封止樹脂を硬化させた後に、周辺集積回路を固体撮像素子上にダイボンドするためのダイボンドペーストを塗布する工程と、周辺集積回路を固体撮像素子上にダイボンドした後にダイボンドペーストを硬化させる工程とを別途追加する必要がない。
【００３５】
この結果、周辺集積回路を固体撮像素子上に載置するために追加される工程を最小限に抑えることができ、より簡単な製造プロセスによって、固体撮像素子上に周辺集積回路を積層した構造を有する固体撮像装置を製造することができる。従って、今後ますます小型薄型化する固体撮像装置を低いコストによって提供することができる。
【００３６】
樹脂塗布用のマスクに形成するダイボンド樹脂開口部は、例えば、後述する図１４および図１５に示すように、固体撮像素子の上面に塗布するダイボンド樹脂の塗布パターンに応じて任意の形状に形成すればよい。図１４は、本実施の形態に係る固体撮像装置１を製造するための他の樹脂塗布用マスク９Ａの平面図である。図１４に示すように、正方形の形状をしたダイボンド樹脂塗布開口部１２Ａを形成してもよい。図１５は、固体撮像装置１を製造するためのさらに他の樹脂塗布用マスク９Ｂの平面図である。図１５に示すように、円形の形状をした複数のダイボンド樹脂塗布開口部１２Ｂを形成してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、周辺集積回路を固体撮像素子上に載置するために追加される工程を最小限に抑えた固体撮像装置、その製造方法およびその製造方法において使用するマスクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る固体撮像装置の断面図
【図２】本実施の形態に係る固体撮像装置において周辺集積回路を除いた状態の斜視図
【図３】本実施の形態に係る固体撮像装置において周辺集積回路を除いた状態の断面図
【図４】本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明する断面図
【図５】本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明する断面図
【図６】本実施の形態に係る固体撮像装置を製造するための樹脂塗布用マスクの平面図
【図７】図６に示す樹脂塗布用マスクの断面図
【図８】本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明する断面図
【図９】本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明する断面図
【図１０】本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明する斜視図
【図１１】本実施の形態に係る固体撮像装置を回路基板に実装する方法を説明する断面図
【図１２】本実施の形態に係る固体撮像装置を回路基板に実装する方法を説明する断面図
【図１３】本実施の形態に係る固体撮像装置を回路基板に実装する方法を説明する断面図
【図１４】本実施の形態に係る固体撮像装置を製造するための他の樹脂塗布用マスクの平面図
【図１５】本実施の形態に係る固体撮像装置を製造するためのさらに他の樹脂塗布用マスクの平面図
【図１６】従来の固体撮像装置の断面図
【図１７】従来の他の固体撮像装置の断面図
【図１８】従来のさらに他の固体撮像装置の断面図
【符号の説明】
１  固体撮像装置
２  透明基板
３  固定撮像素子
４  受光部
５  突起電極
６  封止樹脂
７  周辺集積回路
８  ダイボンド樹脂
９  マスク
１０  凹部
１１  封止樹脂塗布開口部
１２  ダイボンド樹脂塗布開口部
１３  スキージ
１４  回路基板
１５  ワイヤボンディング
１６  樹脂ポッディング
【図１】
0003956199.tif 000002
【図２】
0003956199.tif 000003
【図３】
0003956199.tif 000004
【図４】
0003956199.tif 000005
【図５】
0003956199.tif 000006
【図６】
0003956199.tif 000007
【図７】
0003956199.tif 000008
【図８】
0003956199.tif 000009
【図９】
0003956199.tif 000010
【図１０】
0003956199.tif 000011
【図１１】
0003956199.tif 000012
【図１２】
0003956199.tif 000013
【図１３】
0003956199.tif 000014
【図１４】
0003956199.tif 000015
【図１５】
0003956199.tif 000016
【図１６】
0003956199.tif 000017
【図１７】
0003956199.tif 000018
【図１８】
0003956199.tif 000019