(57)【要約】【課題】画像特性に優れ、且つ、低コストで生産可能な光学デバイスを提供する。【解決手段】固体撮像装置は、半導体基板１１の主面上に形成された撮像領域１２と、電極部１４ｂを有する周辺回路領域１４ａと、撮像領域１２上に形成された複数のマイクロレンズ１３とを有する固体撮像素子１０と、電極部１４ｂの各々に接続する複数の貫通電極１７と、複数の貫通電極１７の各々に接続する複数の金属配線１８と、固体撮像素子１０の表面に形成された接着部材１５と、接着部材１５を介して固体撮像素子１０に接続された透明基板１６とを備える。透明基板１６の平面形状の大きさは、固体撮像素子１０の平面形状の大きさよりも大きい。【選択図】図１
2009064839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主面上に形成された撮像領域と、前記撮像領域の外周部に形成され、複数の電極部を有する周辺回路領域と、前記撮像領域上に形成された複数のマイクロレンズとを有する光学素子と、
前記複数の電極部の各々に接続し、前記半導体基板の厚み方向に前記半導体基板を貫通して設けられた複数の貫通電極と、
前記半導体基板における前記主面に対向する裏面上に前記複数の貫通電極の各々に接続して設けられた複数の金属配線と、
前記光学素子の表面に形成された樹脂よりなる接着部材と、
前記接着部材を介して前記光学素子に接続された透明基板とを備え、
前記透明基板の平面形状の大きさは、前記光学素子の平面形状の大きさよりも大きい、光学デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の光学デバイスにおいて、
前記接着部材の側面を覆うように形成された樹脂層をさらに備えている、光学デバイス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光学デバイスにおいて、
前記接着部材は、前記光学デバイスの表面全体に形成されている、光学デバイス。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の光学デバイスにおいて、
前記接着部材は、前記光学素子の表面における前記マイクロレンズが形成されている領域を除いた領域にのみ選択的に形成されている、光学デバイス。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の光学デバイスにおいて、
前記透明基板と前記接着部材との接触面積は、前記光学素子の表面と前記接着部材との接触面積よりも大きい、光学デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の光学デバイスにおいて、
前記接着部材の厚みは、５０μｍ以下である、光学デバイス。
【請求項７】
請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の光学デバイスにおいて、
前記光学素子の裏面に、前記金属配線を覆うように形成され、前記金属配線の一部を露出する開口部を有する絶縁樹脂層と、
前記開口部に形成され、前記金属配線と接続する外部電極とをさらに備えている、光学デバイス。
【請求項８】
半導体基板の主面上に形成された撮像領域と、前記撮像領域の外周部に形成され、複数の電極部を有する周辺回路領域と、前記撮像領域上に形成された複数のマイクロレンズとを有する光学素子が複数個形成された集合体を準備する工程と、
前記複数の電極部の各々に接続し、前記半導体基板の厚み方向に前記半導体基板を貫通する複数の貫通電極を形成する工程と、
前記半導体基板における前記主面に対向する裏面上に前記複数の貫通電極の各々に接する複数の金属配線を形成する工程と、
前記複数の金属配線を形成する工程の後に、前記集合体を切削することにより、前記複数の光学素子の各々に個片化する工程と、
個片化された前記光学素子の各々が互いに間隔を置いて搭載されるように、前記光学素子の各々の表面と透明基板とを樹脂よりなる接着部材を介して接続する工程と、
前記光学素子の各々の間隔に沿って、前記透明基板を個片化する工程とを備える、光学デバイスの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の光学デバイスの製造方法において、
前記光学素子の各々の表面と透明基板とを樹脂よりなる接着部材を介して接続する工程の後に、
前記透明基板上における前記光学素子の各々の間隔に樹脂層を形成する工程をさらに備え、
前記透明基板を個片化する工程は、前記光学素子の各々の間隔に沿って、前記樹脂層及び前記透明基板を個片化する工程である、光学デバイスの製造方法。
【請求項１０】
半導体基板の主面上に形成された撮像領域と、前記撮像領域の外周部に形成され、複数の電極部を有する周辺回路領域と、前記撮像領域上に形成された複数のマイクロレンズとを有する光学素子が複数個形成された集合体を準備する工程と、
前記複数の電極部の各々に接続し、前記半導体基板の厚み方向に前記半導体基板を貫通する複数の貫通電極を形成する工程と、
前記半導体基板における前記主面に対向する裏面上に前記複数の貫通電極の各々に接する複数の金属配線を形成する工程と、
前記複数の金属配線を形成する工程の後に、前記集合体を切削することにより、前記複数の光学素子の各々に個片化する工程と、
透明基板の上に、複数の開口部を選択的に有する樹脂層を形成する工程と、
個片化された前記光学素子の各々が互いに間隔を置いて搭載されるように、前記複数の開口部の各々において、前記光学素子の各々の表面と前記透明基板とを樹脂よりなる接着部材を介して接続する工程と、
前記光学素子の各々の間隔に沿って、前記樹脂層及び前記透明基板を個片化する工程とを備える、光学デバイスの製造方法。
【請求項１１】
請求項８〜１０のうちのいずれか１項に記載の光学デバイスの製造方法において、
前記透明基板を個片化する工程において、前記透明基板の平面形状の大きさは、前記光学素子の平面形状の大きさよりも大きい、光学デバイスの製造方法。
【請求項１２】
請求項８〜１１のうちのいずれか１項に記載の光学デバイスの製造方法において、
前記接着部材は、前記光学素子の表面全体に形成されている、光学デバイスの製造方法。
【請求項１３】
請求項８〜１１のうちのいずれか１項に記載の光学デバイスの製造方法において、
前記接着部材は、前記光学素子の表面における前記マイクロレンズが形成されている領域を除いた領域にのみ選択的に形成されている、光学デバイスの製造方法。
【請求項１４】
請求項８〜１３のうちのいずれか１項に記載の光学デバイスの製造方法において、
前記透明基板と前記接着部材との接触面積は、前記光学素子の表面と前記接着部材との接触面積よりも大きい、光学デバイスの製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光学デバイスの製造方法において、
前記接着部材の厚みは、５０μｍ以下である、光学デバイスの製造方法。
【請求項１６】
請求項８〜１５のうちのいずれか１項に記載の光学デバイスの製造方法において、
前記複数の金属配線を形成する工程の後に、
前記光学素子の裏面に、前記金属配線を覆うと共に前記金属配線の一部を露出する開口部を有する絶縁樹脂層を形成する工程と、
前記開口部に、前記金属配線と接続する外部電極を形成する工程をさらに備える、光学デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学デバイス及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学デバイスの中でも主要デバイスのひとつである固体撮像装置は、半導体ウェハ上に多数の撮像領域とマイクロレンズ等を有した光学素子とを備え、電気的な配線形成後に気密モールドされたものであり、デジタルスチルカメラや携帯電話用カメラ、デジタルビデオカメラ等のデジタル映像機器の受光センサーとして用いられている。近年の映像機器の小型化、薄型化、及び高密度実装化を実現するために、固体撮像装置の構造として、以前のダイボンディングとワイヤーボンディングとによって電気的接続を確保するセラミックタイプやプラスチックタイプのパッケージではなく、ウェハ状態での組立加工において、貫通電極と再配線の形成によって電気的接続を確保するウェハレベルＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）技術が採用されてきている。
【０００３】
図９は、従来のウェハレベルＣＳＰ構造を有する固体撮像装置の断面図である。
【０００４】
図９に示すように、従来の固体撮像装置１００Ａは、半導体基板１０１に形成され、表面に複数のマイクロレンズ１０３が設けられた撮像領域１０２と、半導体基板１０１における撮像領域１０２の外周領域に形成された周辺回路領域１０４ａと、該周辺回路領域１４ａの内部に形成された複数の電極部１０４ｂとを含む固体撮像素子１００を備えている。また、固体撮像素子１００の主面側には、樹脂層よりなる接着部材１０５を介して、例えば光学ガラス等よりなる透明基板１０６が形成されている。さらに、固体撮像素子１００の主面と対向する裏面側には、厚み方向に半導体基板１０１を貫通する貫通電極１０７を介して、周辺回路領域１０４ａの複数の電極部１０４ｂと接続する金属配線１０８が形成されており、該金属配線１０８を覆うと共にその一部を露出する開口部１１０を有する絶縁樹脂層１０９が形成されており、該開口部１１０には、例えば半田材料よりなる外部電極１１１が形成されている。なお、固体撮像素子１００は、図示していない絶縁層によって、貫通電極１０７及び金属配線１０８と電気的に絶縁されている。
【０００５】
以上説明したように、従来の固体撮像装置１００Ａでは、複数の電極部１０４ｂが、貫通電極１０７を介して金属配線１０８と電気的に接続されており、さらに、金属配線１０８を介して外部電極１１１と電気的に接続されており、受光信号の取り出しが可能となる。
【０００６】
図１０（ａ）〜（ｃ）並びに図１１（ａ）及び（ｂ）は、上記従来の固体撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【０００７】
まず、図１０（ａ）に示すように、公知の方法で形成された上述の構造を有する固体撮像素子１００を複数個備えたウェハに、樹脂層よりなる接着部材１０５を介して。ウェハ状の例えば光学ガラス等よりなる上記ウェハと同径の透明基板１０６を貼付ける。
【０００８】
次に、図１０（ｂ）に示すように、ドライエッチングやウェットエッチング等を用いて、裏面側から半導体基板１０１を貫通して周辺回路領域１０４ａの複数の電極部１０４ｂを露出させる貫通孔を形成した後、該貫通孔に導電膜を埋め込むことで、受光信号の取り出しを行う複数の電極部１０４ｂと接続する貫通電極１０７を形成する。
【０００９】
次に、図１０（ｃ）に示すように、電解めっき法により、固体撮像素子１００の裏面上に、貫通電極１０７と電気的に接続する金属配線１０８を形成する。
【００１０】
次に、図１１（ａ）に示すように、固体撮像素子１００の裏面上に、金属配線１０８を覆うように絶縁樹脂層１０９を形成する。一般的には、絶縁樹脂層１０９として感光性樹脂を用い、スピンコート又はドライフィルム貼付けによって行う。続いて、フォトリソグラフィ技術（露光及び現像）を用いて、絶縁樹脂層１０９を選択的に除去することにより、金属配線１０８の一部を露出する開口部１１０を形成する。続いて、開口部１１０に、フラックスを用いた半田ボール搭載法又は半田ペースト印刷法により、金属配線１０８と電気的に接続する例えば半田材料よりなる外部電極１１１を形成する。
【００１１】
最後に、図１１（ｂ）に示すように、例えばダイシングソー等の切削部材を用いて、固体撮像素子１００、接着部材１０５、透明基板１０６、及び絶縁樹脂層１０９を一括して切削することにより、複数の図９に示す固体撮像装置１００Ａへ個片化する。このようにすると、固体撮像素子１００の平面形状と透明基板１０６の平面形状とは同一となっている。また、ここで、一括して同時に個片化する際の切削ダメージを低減するために、固体撮像素子１００の切削と透明基板１０６の切削との２回に分けて個片化する方法もあり、この場合には、個片化に用いるダイシングソー等の切削部材として、透明基板１０６の切削に用いる切削部材の幅が、固体撮像素子１００の切削に用いる切削部材の幅よりも広いため、個片化後の固体撮像素子１００の平面形状は透明基板１０６の平面形状と比べて大きくなっている。
【特許文献１】特開２００４−２０７４６１号公報
【特許文献２】特開２００７−１２３９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来の固体撮像装置では、上述したように、透明基板（例えば光学ガラス）の平面形状の大きさは、固体撮像素子の平面形状の大きさと同等以下であるため、撮像領域と透明基板の側面との距離が近くなる。このため、透明基板の側面からの入射光や透明基板の端部（コーナー部）における乱反射が原因となり、画像特性の劣化という問題が生じている。
【００１３】
特に、固体撮像素子と透明基板とを切削して同時に個片化する場合には、切削ダメージによる透明基板の側面の表面粗さが劣化したり、傷や欠け等が生じることで、画像特性がさらに劣化する。このため、画像劣化の内容によっては、透明基板の側面の表面処理を行う工程が必要になる。また、この切削ダメージによって、固体撮像素子と透明基板とが接続する樹脂層よりなる接着部材に対する密着性の劣化や剥離の発生という問題がある。
【００１４】
また、透明基板の切削に用いる切削部材の幅は固体撮像素子の切削に用いる切削部材の幅よりも広くなるため、固体撮像素子と透明基板とを一括で同時に個片化する際には、ダイシングソー等の切削部材は、固体撮像素子の切削に用いる切削部材ではなく、透明基板の切削に用いる切削部材を用いる必要がある。また、このように個片化すると、ダイシングソー等の切削部材の使用寿命が極端に短くなるという問題もある。
【００１５】
また、透明基板の平面形状の大きさが固体撮像素子の平面形状の大きさと同等以下であることにより、透明基板と接着部材との接着面積は、固体撮像素子と接着部材との接着面積と同等以下となるため、繰り返しの熱ストレスや外部応力が固体撮像装置に加わった場合に、周辺回路領域の電極部に応力が集中してかかりやすく、電極部の剥離や破壊が発生する可能性が高い。
【００１６】
また、製造方法として、製造開始直後に固体撮像素子のウェハにウェハ形状の透明基板を接着部材を介して接続するため、後工程（例えば、フォトリソグラフィ、エッチング、めっき工程等）において、接着部材の高い耐熱性や耐溶剤性が要求される。また、接着部材の側面が露出しており直接外気にさらされているため、固体撮像装置としての使用環境下においても、接着部材の高い耐性（耐熱性・耐湿性など）が要求される。
【００１７】
前記に鑑み、本発明の目的は、画像特性に優れ、且つ、低コストで生産可能な固体撮像装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記の目的を達成するために、本発明の一形態に係る固体撮像装置は、半導体基板の主面上に形成された撮像領域と、撮像領域の外周部に形成され、複数の電極部を有する周辺回路領域と、撮像領域上に形成された複数のマイクロレンズとを有する固体撮像素子と、複数の電極部の各々に接続し、半導体基板の厚み方向に半導体基板を貫通して設けられた複数の貫通電極と、半導体基板における主面に対向する裏面上に複数の貫通電極の各々に接続して設けられた複数の金属配線と、固体撮像素子の表面に形成された樹脂よりなる接着部材と、接着部材を介して固体撮像素子に接続された透明基板とを備え、透明基板の平面形状の大きさは、固体撮像素子の平面形状の大きさよりも大きい。
【００１９】
本発明の一形態に係る固体撮像装において、接着部材の側面を覆うように形成された樹脂層をさらに備えている。
【００２０】
本発明の一形態に係る固体撮像装において、接着部材は、固体撮像素子の表面全体に形成されている。
【００２１】
本発明の一形態に係る固体撮像装において、接着部材は、固体撮像素子の表面におけるマイクロレンズが形成されている領域を除いた領域にのみ選択的に形成されている。
【００２２】
本発明の一形態に係る固体撮像装において、透明基板と接着部材との接触面積は、固体撮像素子の表面と接着部材との接触面積よりも大きい。
【００２３】
本発明の一形態に係る固体撮像装において、接着部材の厚みは、５０μｍ以下である。
【００２４】
本発明の一形態に係る固体撮像装において、固体撮像素子の裏面に、金属配線を覆うように形成され、金属配線の一部を露出する開口部を有する絶縁樹脂層と、開口部に形成され、金属配線と接続する外部電極とをさらに備えている。
【００２５】
本発明の第１の形態に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の主面上に形成された撮像領域と、撮像領域の外周部に形成され、複数の電極部を有する周辺回路領域と、撮像領域上に形成された複数のマイクロレンズとを有する固体撮像素子が複数個形成された集合体を準備する工程と、複数の電極部の各々に接続し、半導体基板の厚み方向に半導体基板を貫通する複数の貫通電極を形成する工程と、半導体基板における主面に対向する裏面上に複数の貫通電極の各々に接する複数の金属配線を形成する工程と、複数の金属配線を形成する工程の後に、集合体を切削することにより、複数の固体撮像素子の各々に個片化する工程と、個片化された固体撮像素子の各々が互いに間隔を置いて搭載されるように、固体撮像素子の各々の表面と透明基板とを樹脂よりなる接着部材を介して接続する工程と、固体撮像素子の各々の間隔に沿って、透明基板を個片化する工程とを備える。
【００２６】
本発明の第１の形態に係る固体撮像装置の製造方法において、
固体撮像素子の各々の表面と透明基板とを樹脂よりなる接着部材を介して接続する工程の後に、透明基板上における固体撮像素子の各々の間隔に樹脂層を形成する工程をさらに備え、透明基板を個片化する工程は、固体撮像素子の各々の間隔に沿って、樹脂層及び透明基板を個片化する工程である。
【００２７】
本発明の第２の形態に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の主面上に形成された撮像領域と、撮像領域の外周部に形成され、複数の電極部を有する周辺回路領域と、撮像領域上に形成された複数のマイクロレンズとを有する固体撮像素子が複数個形成された集合体を準備する工程と、複数の電極部の各々に接続し、半導体基板の厚み方向に半導体基板を貫通する複数の貫通電極を形成する工程と、半導体基板における主面に対向する裏面上に複数の貫通電極の各々に接する複数の金属配線を形成する工程と、複数の金属配線を形成する工程の後に、集合体を切削することにより、複数の固体撮像素子の各々に個片化する工程と、透明基板の上に、複数の開口部を選択的に有する樹脂層を形成する工程と、個片化された固体撮像素子の各々が互いに間隔を置いて搭載されるように、複数の開口部の各々において、固体撮像素子の各々の表面と透明基板とを樹脂よりなる接着部材を介して接続する工程と、固体撮像素子の各々の間隔に沿って、樹脂層及び透明基板を個片化する工程とを備える。
【００２８】
本発明の第１又は第２の形態に係る固体撮像装置の製造方法において、透明基板を個片化する工程において、透明基板の平面形状の大きさは、固体撮像素子の平面形状の大きさよりも大きい。
【００２９】
本発明の第１又は第２の形態に係る固体撮像装置の製造方法において、接着部材は、固体撮像素子の表面全体に形成されている。
【００３０】
本発明の第１又は第２の形態に係る固体撮像装置の製造方法において、接着部材は、固体撮像素子の表面におけるマイクロレンズが形成されている領域を除いた領域にのみ選択的に形成されている。
【００３１】
本発明の第１又は第２の形態に係る固体撮像装置の製造方法において、透明基板と接着部材との接触面積は、固体撮像素子の表面と接着部材との接触面積よりも大きい。
【００３２】
本発明の第１又は第２の形態に係る固体撮像装置の製造方法において、接着部材の厚みは、５０μｍ以下である。
【００３３】
本発明の第１又は第２の形態に係る固体撮像装置の製造方法において、複数の金属配線を形成する工程の後に、固体撮像素子の裏面に、金属配線を覆うと共に金属配線の一部を露出する開口部を有する絶縁樹脂層を形成する工程と、開口部に、金属配線と接続する外部電極を形成する工程をさらに備える。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によると、透明基板の側面からの入射光や透明基板の端部（コーナー部）での乱反射による画像特性の劣化を低減することができる。また、透明基板を個片化する際の切削ダメージによる透明基板の側面の表面粗さの劣化や傷・欠け等による画像特性の劣化も低減可能となるため、個片化後の透明基板の側面の表面処理が不要となり、コスト削減が可能となる。また、接着部材に要求される耐性も緩和されるため、コスト削減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。
【００３６】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。
【００３７】
まず、図１（ａ）に示すように、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置１Ａは、半導体基板１１に形成され、表面に複数のマイクロレンズ１３が設けられた撮像領域１２と、半導体基板１１における撮像領域１２の外周領域に形成された周辺回路領域１４ａと、該周辺回路領域１４ａの内部に形成された複数の電極部１４ｂとを含む固体撮像素子１０を備えている。また、固体撮像素子１０の主面側には、樹脂層よりなる接着部材１５を介して、例えば光学ガラス等よりなる透明基板１６が形成されている。ここで、透明基板１６は固体撮像素子１０よりも大きく、具体的には、透明基板１６の平面形状（平面的に見た形状）の大きさは、図示するように、固体撮像素子１０の平面形状の大きさよりも大きい。なお、固体撮像素子１０に対する透明基板１６の平面形状の大きさは、画像特性の確保及び実装面積の関係から用途に応じて決定すればよい。
【００３８】
また、接着部材１５は、図１（ａ）に示す固体撮像装置１Ａのように、撮像領域１２に設けられたマイクロレンズ１３上を含む固体撮像素子１０の全面に形成される構成であってもよいし、図１（ｂ）に示す固体撮像装置１Ｂのように、撮像領域１２上を除く領域に形成される構成、つまり、撮像領域１２上は透明基板１６との間に中空のキャビティ構造を有する接着部材１５ｂとした構成であってもく、固体撮像素子１０の電器特性及び画像性能や、撮像領域１２及びマイクロレンズ１３の構造及び材料等に応じて適宜選択すればよい。
【００３９】
さらに、固体撮像素子１０の主面と対向する裏面側には、厚み方向に半導体基板１１を貫通する貫通電極１７（深さ例えば１００ｎｍ〜３００ｎｍ）を介して、周辺回路領域１４ａの複数の電極部１４ｂと接続する例えば銅よりなる金属配線１８が形成されており、該金属配線１８を覆うと共にその一部を露出する開口部を有する絶縁樹脂層２０が形成されている。絶縁樹脂層２０の開口部には、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ組成の鉛フリー半田材料よりなる外部電極２２が形成されている。なお、固体撮像素子１０は、図示していない絶縁層によって、貫通電極１７及び金属配線１８と電気的に絶縁されている。
【００４０】
なお、マイクロレンズ１３には、樹脂等の有機材料であっても無機材料であってもよいが、集光効果を高めるためには、なるべく高屈折率の材料を用いることが望ましい。また、接着部材１５には、熱硬化性や１ＵＶ硬化型樹脂を用い、光学的に透明なマイクロレンズ１３よりも低屈折率の材料を用いるとよい。また、透明基板１６には、光学的に透明なガラスを用いるとよい。
【００４１】
このように、複数の電極部１４ｂが、貫通電極１７を介して金属配線１８と電気的に接続されており、さらに、金属配線１８を介して外部電極２２と電気的に接続されているため、本実施形態に係る固体撮像装置１Ａにおける受光信号の取り出しが可能となる。
【００４２】
以上のように、図１（ａ）に示した本実施形態に係る固体撮像装置１Ａによると、透明基板１６が固体撮像素子１０よりも大きいことにより、撮像領域１２から透明基板１６の側面までの距離が長くなるため、透明基板１６の側面からの入射光や透明基板１６の端部（コーナー部）での乱反射による画像特性の劣化を低減することができる。また、透明基板１６を個片化する際の切削ダメージによる透明基板１６の側面の表面粗さの劣化や傷・欠け等による画像特性の劣化も低減可能となるため、個片化後の透明基板１６の側面の表面処理が不要となり、コスト削減が可能となる。なお、図１（ｂ）に示した固体撮像装置１Ｂであっても上述と同様の効果が得られる。
【００４３】
［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。
【００４４】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。
【００４５】
図２に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置１Ｃは、固体撮像素子１０と透明基板１６との接着部材１５ｂの形状に特徴を有しており、具体的には、接着部材１５ｂにおいて、接着部材１５ｂの透明基板１６との接触面積が、接着部材１５ｂの固体撮像素子１０の表面との接着面積よりも大きくなっている点である。なお、その他の構成は、図１（ａ）に示した固体撮像装置１Ａと同様であるため、ここではその説明は繰り返さない。
【００４６】
本実施形態に係る固体撮像装置１Ｃによると、上述した第１の実施形態に係る固体撮像装置１Ａによる効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、接着部材１５ｂの透明基板１６との接触面積が、接着部材１５ｂの固体撮像素子１０の表面との接着面積よりも大きいため、熱ストレスが繰り返される環境下において、異種材料間の線膨張係数差によって発生する応力や外部応力による応力発生点を透明基板１６と接着部材１５ｂとの接合領域端部に集中させることができる。これにより、周辺回路領域１４ａの複数の電極部１４ｂや貫通電極１７近辺に発生する応力を低減することができるため、電気特性の劣化や信頼性の劣化を防止することができる。このことは、接着部材１５ｂの厚みが５０μｍ以下といった薄い厚みの場合に特に有効である。
【００４７】
なお、図２に示した本実施形態に係る固体撮像装置１Ｃの接着部材１５ｂが、図１（ｂ）と同様に、撮像領域１２上に中空を持つキャビティ構造である場合であってもよい。
【００４８】
［第３の実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法、具体的には、上述した第１及び第２の実施形態で説明した固体撮像装置１Ａ〜１Ｃを製造する方法について説明する。
【００４９】
図３（ａ）〜（ｅ）並びに図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であって、具体的には、上述した図２に示した固体撮像装置１Ｃの製造方法を例として図示している。
【００５０】
まず、図３（ａ）に示すように、公知の方法で形成され、上述の図１（ａ）及び（ｂ）並びに図２に示す構造を有する固体撮像素子１０を複数個備えたウェハを準備する。このとき、ウェハの厚みはあらかじめ所望の厚み（一般的に１００〜３００μｍ）にまでバックグラインドし、さらにＣＭＰ等の鏡面処理をしておく。
【００５１】
次に、図３（ｂ）に示すように、固体撮像素子１０の裏面側から、受光信号の取り出しを行う複数の電極部１４ｂの裏面直下に向かって貫通電極１７を形成する。具体的には、ドライエッチングやウェットエッチング等を用いて、裏面側から半導体基板１１を貫通して周辺回路領域１４ａの複数の電極部１４ｂを露出させる貫通孔を形成した後、ＣＶＤ法や絶縁ペーストの印刷充填法等を用いて、固体撮像素子１０の裏面全体及び貫通孔の内部に対して絶縁層（図示省略）を形成する。
【００５２】
続いて、再度ドライエッチングにより、貫通孔内における電極部１４ｂの裏面に形成された絶縁層を除去した後、スパッタ法等により、固体撮像素子１０の裏面全体及び貫通孔の内部に薄膜金属配線を形成する。ここで、薄膜金属配線には、主にＴｉやＣｕを用いる。続いて、電解めっき法や導電性ペーストの印刷充填法等により、貫通孔に金属膜を充填して貫通電極１７を形成する。なお、貫通電極１７の内部は、金属で充填されていなくても構わない。
【００５３】
続いて、フォトリソグラフィ技術、電解めっき、及びウェットエッチングを用いて、貫通電極１７と電気的に接続する金属配線１８を形成する。具体的には、固体撮像素子１０の裏面全体に、スピンコートによる感光性の液状レジスト塗布又はドライフィルム貼付けを行った後、露光及び現像によって金属配線１８に合わせてレジストをパターニングする。なお、レジストの厚みは、最終的に形成したい金属配線１８の厚みによって決定すればよいが、一般的には１０〜３０μｍである。そして、電解めっきを用いて、レジストに設けた開口部に金属配線１８を形成した後、該レジストを除去及び洗浄する。
【００５４】
続いて、貫通電極１７の形成時にスパッタにてあらかじめ形成していた薄膜金属配線をウェットエッチングによって除去し、金属配線１８を形成する。ここで、レジスト及びドライフィルムはネガ型及びポジ型のいずれであっても構わない。また、電解めっきには主にＣｕめっきを用いる。薄膜金属配線のウェットエッチングの際、主に、Ｔｉに対しては過酸化水素水を用い、Ｃｕに対しては塩化第二鉄を用いる。なお、ここでは電解めっきによるアディティブ形成について述べたが、固体撮像素子１０の裏面全体に電解Ｃｕめっき後、レジスト形成及びウェットエッチングによる形成方法であっても構わない。
【００５５】
次に、図３（ｄ）に示すように、固体撮像素子１０の裏面上に、金属配線１８を覆うように絶縁樹脂層２０を形成する。一般的には、絶縁樹脂層２０として感光性樹脂を用い、スピンコート又はドライフィルム貼付けによって行う。続いて、フォトリソグラフィ技術（露光及び現像）を用いて、絶縁樹脂層２０を選択的に除去することにより、金属配線１８の一部を露出する開口部２１を形成する。続いて、開口部２１に、フラックスを用いた半田ボール搭載法若しくは半田ペースト印刷法又は電解めっき法により、金属配線１８と電気的に接続する例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ組成の鉛フリー半田材料よりなる外部電極２２２を形成する。
【００５６】
次に、図３（ｅ）に示すように、例えばダイシングソー等の切削部材を用いて、固体撮像素子１０及び絶縁樹脂層２０を切削して複数の固体撮像素子１０へ個片化する。
【００５７】
次に、図４（ａ）に示すように、複数の固体撮像素子１０が搭載できる大きさで、且つ、ウェハ状又は方形プレート状の透明基板１６上に、樹脂層よりなる接着部材を塗布した後、該接着部材の上に個片化された複数の固体撮像素子１０を一定の間隔（間隙２３）をあけて搭載する。このとき、接着部材の塗布量を制御することによって、固体撮像素子１０を接続した後の接着部材の形状を変えることができる。つまり、図４（ａ）では、図２に示した形状の接着部材１５ｂとなった場合を図示しているが、図１に示した形状の接着部材１５とすることもできる。なお、接着部材１５ｂを形成した場合には、上述の第２の実施形態で説明した通り、接着部材１５ｂの透明基板１６との接触面積が、接着部材１５ｂの固体撮像素子１０の表面との接着面積よりも大きいが、その効果も同様である。なお、接着部材の塗布は、透明基板１６に対してではなく、固体撮像素子１０の表面に塗布しても構わない。また、間隙２３の長さを制御することにより、次工程で最終的に個片化された後の透明基板１６のサイズをフレキシブルに決定することができる。また、１枚の透明基板１６に複数の固体撮像素子１０を搭載する方法であることから、良品素子だけを効率よく使用できるため、生産効率の向上及び生産コストの低減が可能となる。
【００５８】
最後に、図４（ｂ）に示すように、例えばダイシングソー等の切削部材を用いて、固体撮像素子１０間の間隙２３に沿って、透明基板１６を切削することにより、複数の図２に示す固体撮像装置１Ｃへ個片化する。このように、間隙２３に沿って、接着部材１５を切削しないで透明基板１６のみを個片化する方法により、接着部材１５の密着性の劣化及び剥離発生の防止、並びに、ダイシングソー等の切削部材の寿命劣化の防止が可能となる。また、固体撮像素子１０の個片化において、用いる切削部材の幅を透明基板１６を切削する際の切削部材の幅に合わせて広くする必要がなく、１ウェハ当たりの固体撮像素子１０の取れ数を多く確保できるため、トータル的に生産コストの低減が可能となる。
【００５９】
なお、図３（ａ）〜（ｅ）において、固体撮像素子１０を複数個備えたウェハ単体での製造方法を示しているが、ウェハの補強材として固体撮像素子１０の面側にサポート基板をあらかじめ貼り付けて、図４（ａ）の工程の前までに剥がすという製造方法でも構わない。
【００６０】
［第４の実施形態］
以下、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。
【００６１】
図５は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。
【００６２】
図５に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置１Ｄは、図２に示した第２の実施形態に係る固体撮像装置１Ｃの構成に加えて、接着部材１５ｂの周囲と固体撮像素子１０の側面の一部とを覆うように形成された樹脂層１９をさらに備えている点に特徴を有している。ここで、樹脂層１９としては、一般的なエポキシ樹脂等の熱硬化型やＵＶ硬化型の樹脂、感光性樹脂を用いる。また、樹脂特性として遮光性能を持つ遮光樹脂を用いることが好ましい。なお、その他の構成は、図２に示した固体撮像装置１Ｃと同様であるため、ここではその説明は繰り返さない。
【００６３】
本実施形態に係る固体撮像装置１Ｄによると、上述した第１及び第２の実施形態に係る固体撮像装置１Ａ及び１Ｃによる効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、樹脂層１９により、接着部材１５ｂの接着強度を向上させる共に、接着部材１５ｂの吸湿を防止して耐熱性をはじめとする信頼性向上を実現できる。また、樹脂層１９に遮光樹脂を用いた場合は、透明基板１６の側面からの入射光による画像特性の劣化をさらに低減することができる。
【００６４】
なお、図５に示した本実施形態に係る固体撮像装置１Ｄの接着部材１５ｂが、図１（ｂ）と同様に、撮像領域１２上に中空を持つキャビティ構造である場合であってもよい。
【００６５】
［第５の実施形態］
以下、本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法、具体的には、上述した第４の実施形態で説明した固体撮像装置１Ｄを製造する方法について説明する。
【００６６】
図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００６７】
本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法は、上述した第４の実施形態に係る固体撮像装置１Ｄの構造の特徴に伴う製造工程に特徴を有するため、以下では、その特徴部分を製造する工程を中心に説明する。なお、その他の工程は、上述した第３の実施形態と同様であるため、ここではその説明は繰り返さない。
【００６８】
まず、上述した図３（ａ）〜（ｅ）及び図４（ａ）を用いた説明と同様に各工程を行うことにより、図４（ａ）に示した構造と同じ図６（ａ）に示す構造を得る。
【００６９】
次に、図６（ｂ）に示すように、間隙２３に樹脂層１９を塗布し硬化する。
【００７０】
最後に、図６（ｃ）に示すように、例えばダイシングソー等の切削部材を用いて、固体撮像素子１０間の間隙２３に沿って、樹脂層１９及び透明基板１６を切削することにより、複数の図５に示す固体撮像装置１Ｄへ個片化する。ここで、樹脂層１９としては、一般的なエポキシ樹脂等の熱硬化型やＵＶ硬化型の樹脂、感光性樹脂を用いる。また、樹脂特性として遮光性能を持つ遮光樹脂を用いることが好ましい。またここで、図６（ｂ）の工程における樹脂層１９の塗布量によって、固体撮像素子１０の側面を覆う樹脂層１９の面積を制御することができる。少なくとも、接着部材１５ｂの周囲を覆うようにすることが好ましい。接着部材１５ｂの周囲を樹脂層１９で覆うことによる効果は上述の第４の実施形態で述べた通りである。なお、本実施形態においても、上述した第３の実施形態と同様の部分は同様の効果を得ることができる。
【００７１】
［第６の実施形態］
図７は、本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。
【００７２】
図７に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置１Ｅは、図１（ａ）に示した第１の実施形態に係る固体撮像装置１Ａの構成に加えて、接着部材１５の周囲と固体撮像素子１０の側面の一部とを覆うように形成された樹脂層１９ａをさらに備えている点に特徴を有している。ここで、樹脂層１９ａに用いる材料は、上述の第４の実施形態と同様でる。なお、その他の構成は、図１（ａ）に示した固体撮像装置１Ａと同様であるため、ここではその説明は繰り返さない。
【００７３】
本実施形態に係る固体撮像装置１Ｅによると、上述した第１の実施形態に係る固体撮像装置１Ａによる効果に加えて、上述した第４の実施形態に係る固体撮像装置１Ｄと同様の効果を奏する。なお、図７に示した本実施形態に係る固体撮像装置１Ｅの接着部材１５が、図１（ｂ）と同様に、撮像領域１２上に中空を持つキャビティ構造である場合であってもよい。
【００７４】
［第７の実施形態］
以下、本発明の第７の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法、具体的には、上述した第６の実施形態で説明した固体撮像装置１Ｅを製造する方法について説明する。
【００７５】
図８（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第７の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００７６】
本発明の第７の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法は、上述した第６の実施形態に係る固体撮像装置１Ｅの構造の特徴に伴う製造工程に特徴を有するため、以下では、その特徴部分を製造する工程を中心に説明する。なお、その他の工程は、上述した第３の実施形態と同様であるため、ここではその説明は繰り返さない。
【００７７】
まず、上述した図３（ａ）〜（ｅ）を用いた説明と同様に各工程を行う。
【００７８】
一方で、図８（ａ）に示すように、ウェハ状又は方形プレート状の透明基板１６の上に、樹脂層１９をあらかじめ塗布・形成する。このとき、樹脂層１９を形成する位置が、固体撮像素子１０を後に搭載した際に、隣り合う固体撮像素子１０間の間隙２３の位置と一致するように、樹脂層１９を形成する。続いて、透明基板１６上の樹脂層１９によって囲まれた固体撮像素子１０の搭載領域内に、樹脂層よりなる接着部材１５を塗布する。
【００７９】
次に、図８（ｃ）に示すように、固体撮像素子１０を透明基板１６上の接着部材を介して固体撮像素子１０を搭載する。
【００８０】
最後に、図８（ｄ）に示すように、例えばダイシングソー等の切削部材を用いて、固体撮像素子１０間の間隙２３に沿って、樹脂層１９及び透明基板１６を切削することにより、複数の図７に示す固体撮像装置１Ｅへ個片化する。ここで、樹脂層１９としては、一般的なエポキシ樹脂等の熱硬化型やＵＶ硬化型の樹脂、感光性樹脂を用いる。また、樹脂特性として遮光性能を持つ遮光樹脂を用いることが好ましい。この方法によると、樹脂層１９を形成して透明基板１６上にキャビティ構造を設けて、接着樹脂層１５が塗布される領域を形成するため、接着部材１５の塗布量を容易に制御することができる。このため、接着部材１５の塗布量の制御ミスによって固体撮像素子１０間の間隙２３を埋めるように接着部材１５が形成されるという事態を防止でき、透明基板１６の個片化の際に接着部材を切断することによる密着性の力低下や剥離の発生を防止することができる。なお、接着部材１５の周囲を樹脂層１９で覆うことによる効果は上述の第４の実施形態で述べた通りである。また、本実施形態においても、上述した第３の実施形態と同様の部分は同様の効果を得ることができる。
【００８１】
なお、上述の背景技術から発明を実施するための最良の形態においては、固体撮像装置を例に挙げて説明したが、この他に、フォトＩＣ、フォトダイオードやレーザーモジュール等の光学デバイスにも適用可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の光学デバイスは、光学特性に優れたＣＳＰ構造であるため、これを利用したイメージセンサー等は、デジタルスチルカメラや携帯電話用カメラ、ビデオカメラ等のデジタル光学機器の小型化、薄型化、及び高機能化にとって好適である。さらに、医療用機器にも利用可能であり、デジタル映像及び画像処理機能を持つ多種多様な機器及び装置等において広範囲に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第７の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。
【図９】従来の固体撮像装置の構造を示す断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、従来の固体撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、従来の固体撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ  固体撮像装置
１０  固体撮像素子
１１  半導体基板
１２  撮像領域
１３  マイクロレンズ
１４ａ  周辺回路領域
１４ｂ  電極部
１５、１５ａ、１５ｂ  接着部材
１６  透明基板
１７  貫通電極
１８  金属配線
１９、１９ａ  樹脂層
２０  絶縁樹脂層
２１  開口部
２２  外部電極
２３  間隙
２４  ダイシングソー
１００Ａ  固体撮像装置
１００  固体撮像素子
１０１  半導体基板
１０２  撮像領域
１０３  マイクロレンズ
１０４ａ  周辺回路領域
１０４ｂ  電極部
１０５  接着部材
１０６  透明基板
１０７  貫通電極  
１０８  金属配線
１０９  絶縁樹脂層
１１０  開口部
１１１  外部電極
１１２  ダイシングソー
【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】
2009064839.tif 000009
【図８】
2009064839.tif 000010
【図９】
2009064839.tif 000011
【図１０】
2009064839.tif 000012
【図１１】
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