(57)【要約】【課題】裏面照射型の固体撮像素子を封止した撮像装置の製造コストを低減する。【解決手段】固体撮像素子１１は、電極パッド１５が形成された表面１１ａとは反対側の裏面１１ｂが受光面となっている。第１の固着部材１６は、裏面（受光面）１１ｂ上に形成されている。透明支持基板１２は、固体撮像素子１１と平面サイズが同一であり、裏面１１ｂ側に第１の固着部材１６によって固着されている。パッケージ基体１３は、リード端子１８を有し、固体撮像素子１１の受光面が対向する位置に開口部１３ａが形成されている。第２の固着部材１７は、透明支持基板１２の周縁部をパッケージ基体１３の開口部１３ａの周囲に固着させるように、開口部１３ａの周囲に形成されている。ワイヤ１９は、電極パッド１５とリード端子１８との間に接続されている。封止樹脂１４は、固体撮像素子１１の表面１１ａ全体及びワイヤ１９を被覆している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パッドが形成された表面とは反対側の裏面が受光面とされた裏面照射型の固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の受光面上に形成された第１の固着部材と、
前記固体撮像素子と平面サイズが同一であり、前記固体撮像素子の受光面側に前記第１の固着部材によって固着された透明支持基板と、
リード端子を有し、前記固体撮像素子の受光面が対向する位置に開口部が形成されたパッケージ基体と、
前記透明支持基板の周縁部を前記パッケージ基体の前記開口部の周囲に固着させるように、前記開口部の周囲に形成された第２の固着部材と、
前記固体撮像素子の前記電極パッドと前記リード端子との間に接続されたワイヤと、
前記固体撮像素子の前記表面全体及び前記ワイヤを被覆した封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の固着部材は、熱硬化型の接着剤からなることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第２の固着部材は、両面に粘着性を有する粘着性シートからなることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記粘着性シートは、黒色で遮光性を有していることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記パッケージ基体は、一端が開放され、前記固体撮像素子及び透明支持基板を収容する凹部が形成された開放容器形状であって、前記開口部は、前記パッケージ基体の他端側の面に設けられており、前記封止樹脂は、前記凹部内に充填されていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
電極パッドが形成された表面とは反対側の裏面が受光面とされた裏面照射型の固体撮像素子をマトリクス状に複数個配設した固体撮像素子ウエハを製造する工程と、
前記固体撮像素子ウエハの前記裏面側を研摩して薄板化する工程と、
前記固体撮像素子ウエハの前記裏面上にカラーフィルタを形成する工程と、
前記カラーフィルタ上に第１の固着部材を形成する工程と、
前記第１の固着部材を介して前記固体撮像素子ウエハの前記裏面側に透明支持基板を固着させる工程と、
マトリクス状に配設された前記各固体撮像素子を個片化するように、前記固体撮像素子ウエハ及び前記透明支持基板を切断する工程と、
リード端子を有し、前記固体撮像素子の受光面が対向する位置に開口部が形成されたパッケージ基体を用意し、前記開口部の周囲に第２の固着部材を形成する工程と、
前記第２の固着部材を介して前記透明支持基板の周縁部を前記パッケージ基体の前記開口部の周囲に固着させる工程と、
前記固体撮像素子の前記電極パッドと前記リード端子との間をワイヤによって接続する工程と、
前記固体撮像素子の前記表面全体及び前記ワイヤを被覆するように封止樹脂を注入し、この封止樹脂を硬化させる工程と、
を有することを特徴とする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、裏面照射型の固体撮像素子を封止（パッケージ化）してなる撮像装置、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等の電子式カメラには、撮像素子として、半導体チップからなるＣＣＤ（Charge Coupled Device）型やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の固体撮像素子が用いられている。これらの電子式カメラは、高機能化と同時に小型化が求められている。これに伴い、固体撮像素子では、高画素化及び画素の微細化が進められているが、単純に画素の微細化を行うと、画素中の受光素子への入射光量（感度）が低下するため、各画素の開口率（画素への入射光量に対する受光素子への入射光量の比）を上げることが課題となっている。
【０００３】
通常、固体撮像素子は、電極等が形成された半導体基板の表面側から入射する光を半導体基板内に形成された受光素子によって受光するように構成されており、電極等による入射光の遮蔽が開口率の向上（つまり、高感度化）を妨げる要因となっている。そこで、近年、画素の微細化とともに高感度化を図るために、裏面照射型の固体撮像素子が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。裏面照射型の固体撮像素子とは、電極が形成されていない裏面側から入射する光を受光するように構成したものであり、開口率を最大限に向上させることが可能である。
【０００４】
上記の裏面照射型の固体撮像素子は、半導体基板の裏面側から内部の受光素子への光入射を可能とするように１０μｍ程度の厚みに薄板化を行う必要があり、機械的強度が不足し、ダイシングや実装時に支障をきたすという問題がある。このため、特許文献１では、固体撮像素子の周辺部（パッド形成部）を残して他の部分を薄化することで強度を確保している。また、特許文献２では、固体撮像素子の電極が形成された表面（非受光面）側にシリコン基板等からなる支持基板を貼り合せることにより強度を確保している。
【特許文献１】特開平９−８２８５２号公報
【特許文献２】特開２００６−３２５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の撮像装置のように、固体撮像素子の周辺部を残して他の部分を薄化することは、通常の研摩方法では困難であるため、製造が容易でなく、製造コストの増大を招いてしまう。また、特許文献２に記載の撮像装置のように、固体撮像素子の表面側に支持基板を貼り合せる場合には、電極端子を外部に露呈させるように、支持基板中に貫通電極を形成する必要があるため、製造が複雑化し、製造コストの増大を招いてしまう。このように、従来の裏面照射型の固体撮像素子を封止した撮像装置は、製造が容易でなく、製造コストの増大を招くといった共通の問題が存在する。
【０００６】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、裏面照射型の固体撮像素子を備え、製造が容易であり、製造コストを低減することが可能な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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、電電極パッドが形成された表面とは反対側の裏面が受光面とされた裏面照射型の固体撮像素子と、前記固体撮像素子の受光面上に形成された第１の固着部材と、前記固体撮像素子と平面サイズが同一であり、前記固体撮像素子の受光面側に前記第１の固着部材によって固着された透明支持基板と、リード端子を有し、前記固体撮像素子の受光面が対向する位置に開口部が形成されたパッケージ基体と、前記透明支持基板の周縁部を前記パッケージ基体の前記開口部の周囲に固着させるように、前記開口部の周囲に形成された第２の固着部材と、前記固体撮像素子の前記電極パッドと前記リード端子との間に接続されたワイヤと、前記固体撮像素子の前記表面全体及び前記ワイヤを被覆した封止樹脂と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
なお、前記第１の固着部材は、熱硬化型の接着剤からなることが好ましい。また、前記第２の固着部材は、両面に粘着性を有する粘着性シートからなることが好ましい。また、前記粘着性シートは、黒色で遮光性を有していることが好ましい。
【０００９】
また、前記パッケージ基体は、一端が開放され、前記固体撮像素子及び透明支持基板を収容する凹部が形成された開放容器形状であって、前記開口部は、前記パッケージ基体の他端側の面に設けられており、前記封止樹脂は、前記凹部内に充填されていることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明の撮像装置の製造方法は、電極パッドが形成された表面とは反対側の裏面が受光面とされた裏面照射型の固体撮像素子をマトリクス状に複数個配設した固体撮像素子ウエハを製造する工程と、前記固体撮像素子ウエハの前記裏面側を研摩して薄板化する工程と、前記固体撮像素子ウエハの前記裏面上にカラーフィルタを形成する工程と、前記カラーフィルタ上に第１の固着部材を形成する工程と、前記第１の固着部材を介して前記固体撮像素子ウエハの前記裏面側に透明支持基板を固着させる工程と、マトリクス状に配設された前記各固体撮像素子を個片化するように、前記固体撮像素子ウエハ及び前記透明支持基板を切断する工程と、リード端子を有し、前記固体撮像素子の受光面が対向する位置に開口部が形成されたパッケージ基体を用意し、前記開口部の周囲に第２の固着部材を形成する工程と、前記第２の固着部材を介して前記透明支持基板の周縁部を前記パッケージ基体の前記開口部の周囲に固着させる工程と、前記固体撮像素子の前記電極パッドと前記リード端子との間をワイヤによって接続する工程と、前記固体撮像素子の前記表面全体及び前記ワイヤを被覆するように封止樹脂を注入し、この封止樹脂を硬化させる工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の撮像装置は、裏面照射型の固体撮像素子の裏面（受光面）側に、固体撮像素子と平面サイズが同一の透明支持基板を固着させたものをパッケージ基体に実装した構造となっており、固体撮像素子を複数形成した固体撮像素子ウエハを透明支持基板で支持し、機械的強度を確保した状態で、ダイシング及び実装を行うことにより製造を行うことができるため、製造が容易であり、製造コストを低減することできる。また、固体撮像素子の裏面側に透明支持基板を張り合わせており、支持基板に貫通電極を形成する必要がないことも製造コストを低減する要因となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１及び図２において、本発明に係わる撮像装置１０は、裏面照射型の固体撮像素子１１、固体撮像素子１１を保持した透明支持基板１２、固体撮像素子１１が対向する位置に開口部１３ａが形成され、開口部１３ａを覆うように透明支持基板１２が固着されたパッケージ基体１３、固体撮像素子１１を封止した封止樹脂１４などから構成されている。パッケージ基体１３は、一端が開放された開放容器形状であって、他端側に上記の開口部１３ａが形成されている。このパッケージ基体１３は、セラミックや樹脂等の絶縁性及び遮光性を有する材料によって形成されている。
【００１３】
固体撮像素子１１は、矩形平板状の半導体チップからなり、電極パッド１５が形成された表面１１ａとは反対側の裏面１１ｂが受光面とされた裏面照射型の２次元イメージセンサである。電極パッド１５は、外部の駆動回路（図示せず）や信号処理回路（図示せず）との間で信号の入出力を行うための外部電極であり、固体撮像素子１１の表面１１ａ側の各辺に沿って複数配設されている。なお、固体撮像素子１１は、裏面照射型のため、裏面１１ｂ側を研摩して薄板化がなされており、厚みは約１０μｍとなっている。
【００１４】
透明支持基板１２は、平面サイズが固体撮像素子１１と同一である矩形平板状のガラス基板からなり、厚みは固体撮像素子１１より厚く、約５００μｍとなっている。固体撮像素子１１は、その裏面１１ｂが第１の固着部材１６を介して透明支持基板１２の下面に固着されている。透明支持基板１２は、その平面サイズが開口部１３ａよりやや大きく、周縁部が第２の固着部材１７を介してパッケージ基体１３の開口部１３ａの周囲に固着されている。
【００１５】
第１の固着部材１６としては、耐熱性の良い熱硬化型の接着剤が好ましい。第２の固着部材１７としては、両面に粘着性を有し、かつ黒色で遮光性を有する粘着性シートが好ましい。第２の固着部材１７として粘着性シートを用いることにより、パッケージ基体１３と透明支持基板１２とを固着させるだけでなく、その粘着性により、透明支持基板１２の表面に発生したゴミ（可動異物）を捕獲するといった副次的な効果が得られる。
【００１６】
パッケージ基体１３は、上記のように開放容器形状であり、固体撮像素子１１及び透明支持基板１２を収容する凹部１３ｂが形成されている。パッケージ基体１３には、一端１８ａが凹部１３ｂ内に露呈し、他端１８ｂが外部に露呈した複数のリード端子１８が形成されている。各リード端子１８の一端（インナーリード部）１８ａと固体撮像素子１１の電極パッド１５との間は、導電性のワイヤ１９により接続されている。
【００１７】
パッケージ基体１３の凹部１３ｂには、遮光性を有する封止樹脂１４が充填されており、封止樹脂１４は、固体撮像素子１１の表面１１ａ全体及びワイヤ１９を被覆している。封止樹脂１４は、ワイヤ１９の変形防止、固体撮像素子１１及び透明支持基板１２の固着強度の補強、第１の固着部材１６への水分の進入防止等の役割を果たしている。この封止樹脂１４は、粘度については特に制約はなく、また、紫外線硬化型、熱硬化型、常温硬化型のいずれでも良い。
【００１８】
以上のように構成された撮像装置１０は、リード端子１８の他端（アウターリード部）１８ｂを回路基板等（図示せず）に実装した状態で使用される。固体撮像素子１１は、受光面である裏面１１ｂ側に張り合わされた透明支持基板１２を介して光を受光し、光電変換により撮像信号を生成する。固体撮像素子１１により生成された撮像信号は、ワイヤ１９を介してリード端子１８から外部出力される。
【００１９】
図３において、固体撮像素子１１の受光部の断面構造ついて説明する。受光素子２０は、半導体基板２１内に形成された埋め込み型のフォトダイオードであり、裏面１１ｂ側から入射した光を受光する。受光素子２０は、数μｍのピッチで、半導体基板２１内に２次元配列されている。半導体基板２１は、裏面１１ｂ側からの光入射を可能とするように、約１０μｍの厚みに薄板化されており、裏面１１ｂ側には、入射光を分光するカラーフィルタ２２が設けられている。
【００２０】
受光素子２０は、入射光を受け、光量に応じた信号電荷を生成する。半導体基板２１の表面１１ａ側には、受光素子２０に蓄積された信号電荷を、電荷転送路（固体撮像素子１１がＣＣＤ型の場合）やアンプ（固体撮像素子１１がＣＭＯＳ型の場合）に転送するためのゲート電極２３が設けられている。ゲート電極２３は、ポリシリコンなどからなり、その周囲は、酸化シリコンなどからなる層間絶縁層２４により覆われている。層間絶縁層２４の表面は平坦化されている。層間絶縁層２４上には、コンタクトプラグ（図示せず）を介してゲート電極２３に接続された、アルミニウムなどからなる配線層２５が形成されており、配線層２５上には、酸化シリコンなどからなる保護絶縁層２６が形成されている。なお、配線層２５は、表面１１ａ側に設けられた前述の電極パッド１５に接続されている。
【００２１】
この裏面照射型の固体撮像素子１１では、ゲート電極等の構造物が受光素子の入射側に存在しないため、高い開口率が得られる。このため、マイクロレンズをカラーフィルタ２２上に設けなくても十分な受光感度が得られる。カラーフィルタ２２上には、前述の第１の固着部材１６が形成されており、この第１の固着部材１６を介して前述の透明支持基板１２が固着されている。
【００２２】
透明支持基板１２は、薄板化された固体撮像素子１１を支持して機械的強度を増大させるとともに、固体撮像素子１１の裏面（受光面）１１ｂの保護を行っている。また、この透明支持基板１２は、固体撮像素子１１と平面サイズが同一であり、必要最低限の大きさであるため、カバー部材としての材料コストを最低限に抑えることができる。
【００２３】
また、透明支持基板１２は、固体撮像素子ウエハ３０の裏面（受光面）１１ｂ側に貼り付けられているため、電極パッド１５は表面１１ａ側に露呈しており、従来のように支持基板に貫通電極を形成する必要はなく、製造が容易となる。
【００２４】
次に、撮像装置１０の製造方法を図４に示すフローチャートに沿って説明する。まず、周知の半導体ウエハプロセス技術により、図５に示すように、シリコンウエハ上に前述の固体撮像素子１１（カラーフィルタ２２以外の構造）をマトリクス状に複数個配設した固体撮像素子ウエハ３０を製造する（ステップＳ１）。なお、この段階では、固体撮像素子ウエハ３０は、薄板化されておらず、約７２５μｍの厚みを有している。
【００２５】
次いで、固体撮像素子ウエハ３０の裏面１１ｂ側をバックグラインド等の手法により一様に研摩し、裏面１１ｂ側からの光入射を可能とするように、約１０μｍの厚みに薄板化する（ステップＳ２）。次いで、この裏面１１ｂに、カラーフィルタ２２を形成する（ステップＳ３）。このカラーフィルタ２２は、カラーフォトレジスト材の塗布、露光、現像による通常の手法で形成する。
【００２６】
次いで、固体撮像素子ウエハ３０と同等サイズのガラス基板からなる透明支持基板１２を用意し、この表面に第１の固着部材１６を接着剤の塗布により形成する（ステップＳ４）。次いで、この第１の固着部材１６に、カラーフィルタ２２が設けられた裏面１１ｂ側が対向するように固体撮像素子ウエハ３０を貼り付け、図６（Ａ）に示すように、第１の固着部材１６を介して固体撮像素子ウエハ３０と透明支持基板１２とを固着する（ステップＳ５）。
【００２７】
次いで、図６（Ｂ）に示すように、ダイヤモンドブレード等を有するダイサー（図示せず）を用いて、固体撮像素子ウエハ３０及び透明支持基板１２を切断し、各固体撮像素子１１を透明支持基板１２で支持された状態のまま個片化する（ステップＳ６）。次いで、一端が開放され、凹部１３ｂが形成された開放容器形状であって、開放端とは反対側の面（凹部１３ｂの底面）に開口部１３ａが形成されたパッケージ基体１３を用意し、開口部１３ａの凹部１３ｂ側の周縁部に粘着性シートからなる第２の固着部材１７を形成し（ステップＳ７）、図７（Ａ）に示すように、第２の固着部材１７に透明支持基板１２の周縁部を接触させて開口部１３ａを覆うように透明支持基板１２をパッケージ基体１３に固着させる（ステップＳ８）。
【００２８】
次いで、図７（Ｂ）に示すように、ワイヤボンディング技術により、パッケージ基体１３に設けられたリード端子１８のインナーリード部１８ａと固体撮像素子１１の電極パッド１５とをワイヤ１９で接続する（ステップＳ９）。そして、図７（Ｃ）に示すように、固体撮像素子１１の表面１１ａ全体及びワイヤ１９を被覆するように、凹部１３ｂに封止樹脂１４を注入し、封止樹脂１４を硬化させる（ステップＳ１０）。以上の工程により、撮像装置１０が完成する。
【００２９】
上記の製造方法では、薄板化した固体撮像素子ウエハ３０に透明支持基板１２に貼り付けた状態で切断し個片化しているため、機械的強度が確保され、安定した製造を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係わる撮像装置の構成を示す外観斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。
【図３】固体撮像素子の受光部の構造を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係わる撮像装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】固体撮像素子ウエハ及び透明支持基板を示す外観斜視図である。
【図６】（Ａ）は、薄板化した固体撮像素子ウエハの裏面に透明支持基板を貼り付けた状態を示す概略断面図、（Ｂ）は、固体撮像素子を個片化した状態を示す概略断面図である。
【図７】（Ａ）は、パッケージ基体に固体撮像素子を固着させる様子を示す概略断面図、（Ｂ）は、ワイヤボンディングを行った状態を示す概略断面図、（Ｃ）は、封止樹脂の充填を行った状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  撮像装置
１１  固体撮像素子
１１ａ  表面
１１ｂ  裏面（受光面）
１２  透明支持基板
１３  パッケージ基体
１３ａ  開口部
１３ｂ  凹部
１４  封止樹脂
１５  電極パッド
１６  第１の固着部材
１７  第２の固着部材
１８  リード端子
１９  ワイヤ
２０  受光素子
２１  半導体基板
２２  カラーフィルタ
３０  固体撮像素子ウエハ
【図１】
2009111130.tif 000003
【図２】
2009111130.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009111130.tif 000006
【図５】
2009111130.tif 000007
【図６】
2009111130.tif 000008
【図７】
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