JP5658466B2 - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像装置の製造方法に関する。

近年、デジタルカメラや携帯電話の小型化に伴い、それに搭載される固体撮像装置には、更なる小型化が要求されている。特許文献１には、固体撮像素子（ベアチップ）とカバーとを備える固体撮像装置が開示されている。固体撮像素子は、入射光を電荷に変換する能動領域が形成された中央部およびその周囲に設けられた周縁部とを有する。カバーは、能動領域に対向する基部と、該固体撮像素子の該周縁部に接着される側部とを有する。また、特許文献１には、固体撮像素子の周縁部に接着剤によってカバーの側部を接着した後に、周縁部の外周側に配置されている電極と配線導体とをワイヤボンディングによって接続する方法が開示されている。

特開２００４−２２１２４７号公報

特許文献１に開示された構成では、カバーの側部の下面が接着される周縁部を固体撮像素子（ベアチップ）に設ける必要があるために、固体撮像素子が大型化しうる。また、特許文献１に開示された方法では、カバーの側部の下面を固体撮像素子の周縁部に接着した後に電極と配線導体とをワイヤボンディングによって接続する。そのため、接着剤が電極に付着しないように電極を周縁部から遠ざけるか、電極が接着剤によって覆われないように電極を大きくすることが必要であった。さらには、ワイヤボンディングを実施する際に使用されうるボンディングキャピラリがカバーと干渉しないように電極を配置する必要があり、これが固体撮像素子の大型化をもたらしうる。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、固体撮像装置の小型化に有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、固体撮像装置の製造方法であって、該製造方法は、第１面および第２面を有し、前記第１面に画素領域とその外側に配置された電極パッドとを有する固体撮像素子の前記第２面が、端子を有する実装部材に固定された状態で、前記電極パッドと前記端子とを導電部材によって接続する接続工程と、前記接続工程の後に、前記固体撮像素子の前記第１面にカバー部材を載置した後、前記カバー部材の外側端に沿って接着剤を塗布し前記接着剤を硬化させることによって、前記固体撮像素子の前記第１面に前記接着剤によって前記カバー部材を固定する固定工程と、前記固定工程の後に、前記導電部材を封止部材で封止する封止工程と、を含む。

本発明によれば、固体撮像装置の小型化に有利な技術が提供される。

本発明の第１実施形態の固体撮像装置を示す図である。 本発明の第１実施形態の固体撮像装置の一部を拡大した図である。 本発明の第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す図である。 本発明の第２実施形態の固体撮像装置を示す図である。 本発明の第２実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す図である。 参考例としての固体撮像装置を示す図である。

図１を参照しながら本発明の第１実施形態の固体撮像装置１について説明する。図１（ａ）、図１（ｂ）は、それぞれ第１実施形態の固体撮像装置１の断面図、平面図である。固体撮像装置１は、半導体基板に形成された固体撮像素子２を含み、固体撮像素子２は、複数の受光素子（光電変換素子）が２次元状に配列された画素領域２１を有する。画素領域２１は、有効画素領域を含みうる。画素領域２１の光入射側の面は、受光面２２である。画素領域２１は、受光素子の光入射側に配置されたカラーフィルタを有しうる（不図示）。画素領域２１は、更に、カラーフィルタ上に配置された平坦化膜を有しうる（不図示）。固体撮像素子２はまた、画素領域２１に配置されたマイクロレンズ２３を有しうる。固体撮像素子２は、ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサなどでありうる。

固体撮像素子２は、画素領域２１の外側に支持領域５１を有する。カバー部材３は、固体撮像素子２の第１面の側である画素領域２１に対向しかつ画素領域２１から離隔して配置される平板部３１と、平板部３１の周辺部から固体撮像素子２の方向に延びた枠部３２とを含む。カバー部材３は、平板部３１と枠部３２とを有することにより、固体撮像素子２に対向する面の側に凹部を持つ構造を有する。カバー部材３は、透光性を有する部材、例えば、ガラス、樹脂、水晶等で構成されうる。カバー部材３は、透光性を有する材料を研磨、エッチング、金型による成形などの方法によって平板部３１と枠部３２との一体構造として構成されうる。或いは、カバー部材３は、透光性を有する平板部３１に枠部３２を結合することによって構成されうる。平板部３１に枠部３２を結合する場合には、枠部３２は金属などの遮光性を有する材料で構成されてもよい。平板部３１の表面および裏面には、反射防止コートやＩＲ（InfraRed）コートが施されうる。良好な画像を得るためには、枠部３２からの反射光が画素領域２１に入射することを抑制することが好ましい。そのため、枠部３２は、空気の屈折率に近い材料、または光の吸収率が高い材料で構成されることが好ましい。枠部３２の内壁や外壁に、平板部３１と同様な反射防止コートやＩＲコートが設けられてもよい。

カバー部材３は、接着剤４０によって枠部３２が支持領域５１に接着されることによって固体撮像素子２に固定される。接着剤４０は、カバー部材３の外周端に沿って塗布された後に硬化する。カバー部材３が凹部を有することにより、固体撮像素子２とカバー部材３との間には空間部３０が形成される。空間部３０は、例えば、空気または窒素などの気体が充填されうる。固体撮像素子２は、支持領域５１の外側のパッド領域５２に電極パッド２４を有する。

固体撮像素子２は、カバー部材３が配置された第１面側とは反対側の第２面側が接着剤４３を介して実装部材４に固定されている。固体撮像素子２の電極パッド２４と実装部材４の端子４２とは、金属ワイヤなどの導電部材４４で接続されている。更に、固体撮像装置１は、実装部材４、固体撮像素子２、カバー部材３の周囲が封止部材４５によって封止されている。

実装部材４としては、例えば、リードフレーム、プリント配線板、フレキシブル配線板、メタルベース配線板、または、セラミックや樹脂を材料とした中空パッケージなどが採用されうる。実装部材４がリードフレームである場合、リードフレームの上に接着剤４３を介して固体撮像素子２が固定されうる。図１に例示される実装部材４は、プリント配線板であり、セラミックやガラスエポキシなどの材料で形成された基板４１と、基板４１の表面に配置された端子４２とを有する。更に、実装部材４としてのプリント配線板は、基板４１の表面または内部に配線パターンを有している。また、導電部材４４としての金属ワイヤは、固体撮像素子２と実装部材４との間で信号を伝達したり、固体撮像素子２に電力を供給したりする。封止部材４５としては、例えば、エポキシ樹脂が採用されうる。封止部材４５は、光吸収のため黒色に着色されていることが好ましい。封止部材４５は、平板部３１の上面のうち枠部３２と反対側の部分を覆うことにより、枠部３２の一部または全部を遮光してもよい。

図２は、図１（ａ）における領域Ａの拡大断面図である。図２において、Ｐ１は画素領域２１の端、Ｐ２はカバー部材３の枠部３２の内側端、Ｐ３は枠部３２の外側端、Ｐ４は電極パッド２４の内側端の位置をそれぞれ示している。距離Ｘ１は、Ｐ１とＰ２との距離である。距離Ｘ２は、Ｐ２とＰ３との距離であり、枠部３２の下面の幅である。距離Ｘ２は、固体撮像装置１の周囲から空間部３０への水分の進入の程度（防湿性）を決める重要な因子である。距離Ｘ３は、Ｐ３とＰ４との距離である。

この実施形態では、Ｘ１及びＸ３が縮小されている。図６は、参考例としての固体撮像装置を示している。図６におけるＸ１は、固体撮像素子２とカバー部材３とを接着した際にはみ出した接着剤４０が画素領域２１に浸入することを防止すること、および、固体撮像素子２に対する枠部３２の位置決め精度等を考慮して決められる距離である。比較例としての固体撮像装置では、枠部３２の下面または固体撮像素子２上に接着剤４０を塗布し、カバー部材３を搭載するので、接着剤４０のはみ出しが必ず起こる。したがって、比較例では、Ｘ１が大きくなる。一方、本発明の実施形態では、カバー部材３を固体撮像素子２の上に搭載した後に、その外側周囲に沿って接着剤４０を塗布して固定するので、Ｐ１とＰ２との間の領域（Ｘ１）への接着剤４０のはみ出しがない。したがって、Ｘ１を小さくすることができる。

比較例を示す図６におけるＸ３は、上述と同様に、はみ出した接着剤４０が電極パッド２４に付着しないように決められる距離である。比較例としての固体撮像装置では、接着剤４０でカバー部材３を固体撮像素子２に固定した後にワイヤボンディング（導電部材４４の形成）を実施するので、接着剤４０が電極パッド２４に付着しないようにＸ３を大きくする必要がある。さらに、Ｘ３は、導電部材４４を形成する際のボンディングキャピラリがカバー部材３と接触しないようにする必要がある。このために、比較例では、Ｘ３は、Ｘ１よりも大きくなりうる。

一方、本発明の実施形態では、ワイヤボンディング（導電部材４４の形成）の後にカバー部材３を固体撮像素子２に固定する。よって、ボンディングキャピラリがカバー部材３と接触することがない。また、接着剤４０が電極パッド２４の上にはみ出したとしても、既に導電部材４４が形成されているので問題はない。よって、カバー部材３と電極パッド２４との間に比較例のような大きな距離を設ける必要がなく、距離Ｘ３を小さくすることができる。

電極パッド２４の内側端Ｐ４をカバー部材３の外側端Ｐ３と一致させることによって距離Ｘ３を０としてもよく、これは固体撮像素子２、更には固体撮像装置１の小型化に寄与する。カバー部材３自体の加工精度や、固体撮像素子２に対するカバー部材３の位置決め精度を考慮すると、Ｘ３を０にすることは難しいかもしれない。しかしながら、Ｘ３を３００μｍ以内にすることは容易であり、この場合においても、十分に小型化された固体撮像素子２あるいは固体撮像装置１を提供可能である。

以下、図３を参照しながら第１実施形態の固体撮像装置１の製造方法について説明する。
まず、図３（ａ）に示す第１工程では、固体撮像素子２と実装部材４とを準備し、実装部材４上に固体撮像素子２を固定する。固体撮像素子２は、第１面および第２面を有し、第１面に画素領域２１と電極パッド２４とを有している。固体撮像素子２の第２面は、実装部材４に対して接着剤４３によって固定される。

続いて、図３（ｂ）に示す第２工程では、固体撮像素子２の電極パッド２４と実装部材４の端子４２とを導電部材（ワイヤ）４４によって接続する。導電部材（ワイヤ）４４の形成は、ボンディングキャピラリを使ったワイヤボンディング法により実施される。

続いて、図３（ｃ）に示す第３工程では、固体撮像素子２にカバー部材３を載置する。この工程では、既にワイヤボンディング（導電部材４４の形成）が完了しているので、ボンディングキャピラリとカバー部材３との接触を考慮する必要がなく、接触を避けるための領域を固体撮像素子２に設ける必要がない。したがって、カバー部材３の外側端と電極パッドとの距離を小さくすることができる。すなわち、固体撮像素子２、更には固体撮像装置１を小型化することができる。

続いて、図３（ｄ）に示す第４工程では、カバー部材３の外側端に沿って接着剤４０を塗布しそれを硬化させることによってカバー部材３を固体撮像素子２に固定する。カバー部材３に対して上方から荷重を加えた状態で、カバー部材３の外側端に沿って未硬化の接着剤４０を塗布し、その後に接着剤４０を硬化させることによって、カバー部材３が固体撮像素子２に固定される。接着剤４０は、熱硬化樹脂、ＵＶ硬化樹脂などが好適であり、特に速硬化性に優れたＵＶ樹脂が好適である。ＵＶ硬化は、カバー部材３の上方や側方からＵＶ光を照射することにより硬化される。接着剤４０は、カバー部材３の外側端の全体に沿って塗布してもよく、また、外側端の一部に沿って塗布しても構わない。

図３（ｄ）に示す第４工程では、カバー部材３の外側端に沿って接着剤４０を塗布することにより、枠部３２の内側に接着剤４０が進入することがなく、枠部３２の内側に、接着剤４０のはみ出しを許容する領域を設ける必要がない。また、既に導電部材（ワイヤ）４４が形成されているので、接着剤４０が電極パッド２４に付着してもよく、枠部３２の外側に、接着剤４０のはみ出し領域を許容する領域を設ける必要がない。よって、固体撮像素子２、更には固体撮像装置１を小型化することができる。

続いて、図３（ｅ）に示す第５工程では、導電部材４４を封止部材４５で封止する。封止部材４５としては、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂が用いられうる。封止部材４５は、導電部材４４を覆うように実装部材４および固体撮像素子２に塗布された後に硬化されてもよいし、金型を用いて成形するモールド法により形成されてもよい。図３（ｅ）に示す第５工程では、導電部材４４の他、実装部材４、固体撮像素子２およびカバー部材３の一部も同時に封止される。以上の工程により、固体撮像装置１が製造される。固体撮像装置１は、カバー部材３の枠部３２の外側端に沿って接着剤４０を有するが、枠部３２の内側端にはカバー部材３を固体撮像素子２に固定するための接着剤４０または他の個体部材が配置されていない。

以上の説明から明らかなように、第１実施形態の製造方法は、第１工程、第２工程、第３工程、第４工程、第５工程をその順で実行することとを特徴とする。なお、第１工程と第２工程の間、第２工程と第３工程の間、第３工程と第４工程の間、第４工程と第５工程の間の少なくとも１つにおいて、他の工程が実施されてもよい。

以上の説明では、１個の固体撮像装置を形成する方法について説明されたが、実装部材として複数の固体撮像素子を搭載できる集合基板やリードフレームを準備することにより、複数個の固体撮像素子を一括で作成することが可能である。その場合、図３（ｅ）に示す工程で形成された固体撮像装置の集合体を個々の固体撮像装置に分断する。

次に、図４を参照しながら本発明の第２実施形態の固体撮像装置１’について説明する。図４に示す第２実施形態の固体撮像装置１’は、カバー部材３を固体撮像素子２に固定する接着剤４０’が導電部材４４を封止する機能を有する点で、図１に示す第１実施形態の固体撮像装置１と異なる。接着剤４０’としては、例えば、熱硬化樹脂やＵＶ樹脂を使用することができる。図５は、第２実施形態の固体撮像装置１’の製造方法を示す図である。図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す工程は、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す第１〜第３工程と同じである。

図５（ｄ）に示す第４工程では、カバー部材３の外側端に沿って接着剤４０’を塗布しそれを硬化させることによってカバー部材３を固体撮像素子２に固定する。搭載されたカバー部材３に対して上方から荷重を加えた状態で、カバー部材３の外側端に沿って未硬化の接着剤４０’の塗布する。この際に、導電部材（ワイヤ）４４を覆うように接着剤４０’を塗布する。その後、接着剤４０’を硬化させることによって、カバー部材３と固体撮像素子２とが固着されるとともに、導電部材４４が封止される。固体撮像装置１’は、カバー部材３の枠部３２の外側端に沿って接着剤４０’を有するが、枠部３２の内側端にはカバー部材３を固体撮像素子２に固定するための接着剤４０’または他の個体部材が配置されていない。

以上の説明から明らかなように、第２実施形態の製造方法は、第１工程、第２工程、第３工程、第４工程をその順で実行することとを特徴とする。なお、第１工程と第２工程の間、第２工程と第３工程の間、第３工程と第４工程の間の少なくとも１つにおいて、他の工程が実施されてもよい。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に固体撮像装置の小型化が可能であるほか、少ない工数で固体撮像装置を製造することができる。接着剤が封止部材（封止樹脂）を兼ねることで、部材を少なくすることができる。

Claims (6)

1. 固体撮像装置の製造方法であって、
   第１面および第２面を有し、前記第１面に画素領域とその外側に配置された電極パッドとを有する固体撮像素子の前記第２面が、端子を有する実装部材に固定された状態で、前記電極パッドと前記端子とを導電部材によって接続する接続工程と、
   前記接続工程の後に、前記固体撮像素子の前記第１面にカバー部材を載置した後、前記カバー部材の外側端に沿って接着剤を塗布し前記接着剤を硬化させることによって、前記固体撮像素子の前記第１面に前記接着剤によって前記カバー部材を固定する固定工程と、
   前記固定工程の後に、前記導電部材を封止部材で封止する封止工程と、
   を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
2. 前記カバー部材は、前記固体撮像素子の前記第１面に載置された状態において前記画素領域に対向しかつ前記画素領域から離隔して配置される平板部と、前記載置された状態において前記平板部の周辺部から前記固体撮像素子の方向に延びる枠部とを含み、前記接着剤は、前記枠部の前記外側端に接触し前記枠部の内側端に接触しないように塗布される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
3. 前記封止工程では、前記導電部材を覆うように前記実装部材および前記固体撮像素子に樹脂を塗布し前記樹脂を硬化させることにより前記封止部材を形成する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置の製造方法。
4. 前記接着剤はＵＶ硬化樹脂であって、前記硬化は前記接着剤にＵＶ光を照射することによりなされる、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
5. 前記封止部材は黒色である、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
6. 前記封止工程では、複数の前記固体撮像素子が前記実装部材に搭載された集合体を形成し、前記封止工程の後に前記集合体を個々の固体撮像装置に分断する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。

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