JP2004063756A - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易でかつ信頼性の高い固体撮像装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体基板表面に複数の固体撮像素子１００を形成する工程と、前記固体撮像素子１００の各受光領域に対向して空隙をもつように、前記半導体基板表面に前記透光性部材２００を接合する工程と、前記半導体基板裏面に支持基板７０１を接合する工程と、前記接合する工程の前または後に、前記半導体基板上の各固体撮像素子を分離する分離領域およびその周辺部に、前記半導体基板を貫通し内壁を導体化された貫通溝１０８を形成する工程と、前記接合工程で得られた接合体を、各固体撮像素子の側壁に、前記内壁を導体化された貫通溝の一部で構成された側壁配線部１０９を残すように、前記分離領域ＤＣで、固体撮像素子ごとに分離する工程とを含む。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置およびその製造方法にかかり、特にチップ上にマイクロレンズを一体化したチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）タイプの固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　　Ｄｅｖｉｃｅ）を含む固体撮像素子は、携帯電話やデジタルカメラなどへの適用の必要性から小型化への要求が高まっている。
そのひとつとして、半導体チップの受光エリアにマイクロレンズを設けた固体撮像装置が提案されている。このような中で、例えば、受光エリアにマイクロレンズを設けた固体撮像装置を、固体撮像装置の受光エリアとマイクロレンズとの間に気密封止部をもつように一体的に実装することにより、小型化をはかるようにした固体撮像装置が提案されている（特開平７−２０２１５２号公報）。
【０００３】
かかる構成によれば、実装面積の低減をはかることができ、また、気密封止部の表面に、フィルタ、レンズ、プリズムなどの光学部品を接着することが可能となり、マイクロレンズの集光能力の低下を招くことなく、実装サイズの小型化を図ることが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような固体撮像装置の実装に際しては、信号の外部への取り出しに際して、固体撮像装置を実装する支持基板上に搭載し、ボンディングなどの方法により電気的接続を図るとともに封止を行う必要がある。この方法では、工数が多いことから、実装に多大な時間を要するという問題があった。
また、支持部材あるいは周辺回路基板への装着に際しても位置決めに多大な時間を要するという問題があった。また、配線長が長くなると処理回路の高速化が困難となる。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、製造が容易でかつ信頼性の高い固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
また高速動作が可能で信頼性の高い固体撮像装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明では、固体撮像素子を形成してなる半導体基板と、前記固体撮像素子の受光領域に対向して空隙をもつように前記半導体基板に接続された透光性部材とを具備し、前記半導体基板は側面に配線部を有するとともに、支持部材上に配設されていることを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、カメラなどの筐体との接続に際し、側面で配線部との接続を行うことができ、パッケージ設計に自由度を持たせることができる。
【０００７】
望ましくは、支持部材を、周辺回路を形成した半導体基板で構成し、この半導体基板を配線部を介して固体撮像素子に接続することにより、裏面側で駆動回路を構成するとともに側面で信号の取り出しあるいは電源との接続を行うことができ、小型で信頼性の高い固体撮像装置を提供することが可能となる。
【０００８】
また本発明の固体撮像装置の製造方法は、第１の半導体基板表面に複数の固体撮像素子を形成する工程と、前記固体撮像素子の各受光領域に対向して空隙をもつように、前記第１の半導体基板表面に前記透光性部材を接合する工程と、前記第１の半導体基板を支持基板に接合する工程と、前記第１の半導体基板上の各固体撮像素子を分離する分離領域およびその周辺部に、前記半導体基板を貫通し内壁を導体化された貫通溝を形成する工程と、前記接合工程で得られた接合体を、各固体撮像素子の側壁に、前記内壁を導体化された貫通溝の一部で構成された側壁配線部を残すように、前記分離領域で、固体撮像素子ごとに分離する工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
また本発明の固体撮像装置の製造方法は、第１の半導体基板表面に複数の固体撮像素子を形成するとともに、前記第１の半導体基板上の各固体撮像素子を分離する分離領域およびその周辺部に、前記第１の半導体基板を貫通し内壁を導体化された貫通溝を形成する工程と、前記固体撮像素子の各受光領域に対向して空隙をもつように、前記第１の半導体基板表面に前記透光性部材を接合する工程と、前記第１の半導体基板を支持基板に接合する工程と、前記接合工程で得られた接合体を、各固体撮像素子の側壁に、前記内壁を導体化された貫通溝の一部で構成された側壁配線部を残すように、前記分離領域で、固体撮像素子ごとに分離する工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、側面への配線パターンの形成が、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、あるいは一体化前に、貫通溝を形成し、この貫通溝内に導体層を形成した後、固体撮像素子ごとに分離するに際し、この導体層を含む領域で分断することにより、分断面に配線層を露呈させるようにしたもので、極めて容易にかつ高精度の側壁への配線層の形成が可能となる。この配線は基本的に直線の組み合わせで構成され、表面または裏面で水平方向の接続を行うようにすればよい。また、貫通孔を複数層形成し、各領域で絶縁層を介在させるようにすれば、側面で多層構造の配線を形成することも可能である。
【００１１】
望ましくは、前記内壁を導体化された貫通溝を形成する工程は、貫通溝を形成する工程と、前記貫通溝の内壁を覆うように絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜の内側に導電体膜を形成する工程とを含むこと特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、絶縁膜を介して配線層が形成されるため、極めて容易に形成することが可能となる。
【００１３】
また望ましくは、前記透光性部材を接合する工程は、前記固体撮像素子の形成領域に対応して凹部を有する透光性基板を用意し、前記透光性基板を前記半導体基板表面に接合するようにしている。
【００１４】
かかる構成によれば、透光性基板に凹部を形成しておくのみで、容易に各受光領域に対向して空隙をもつように、凹部を形成することができるため、部品点数も少なく、製造が容易である。
【００１５】
望ましくは、前記接合する工程に先立ち、前記受光領域を囲むように前記半導体基板表面を選択的に除去することにより突出部を形成する工程を含み、前記突出部によって前記受光領域と前記透光性部材との間に空隙が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、あらかじめ半導体基板表面に形成しておいた突出部（スペーサ）をはさんで実装するのみで容易に作業性よく信頼性の高い固体撮像装置を提供することが可能となる。
【００１７】
また、前記接合する工程は、前記受光領域を囲むように配設されたスペーサを介して、前記半導体基板と前記透光性部材との間に空隙が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、スペーサをはさむだけで容易に信頼性の高い固体撮像装置を提供することが可能となる。
【００１９】
また、前記貫通溝を形成する工程は、前記半導体基板に貫通溝を形成する工程と、真空スクリーン印刷法により前記貫通溝内に導体層を形成する工程とを含むようにしてもよい。
【００２０】
また、前記貫通溝を形成する工程は、前記半導体基板に貫通溝を形成する工程と、真空吸引法により前記貫通溝内に導体層を形成する工程とを含むようにしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつ説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
この固体撮像装置は、図１（ａ）に断面図、図１（ｂ）に要部拡大断面図を示すように、固体撮像素子１０２の形成された半導体基板としてのシリコン基板１０１からなる固体撮像素子基板表面に、このシリコン基板１０１の受光領域に相当して空隙Ｃをもつようにスペーサ２０３Ｓを介して透光性部材としてのガラス基板２０１が接合されるとともに、シリコン基板１０１の裏側には補強板７０１が形成され、さらにこのシリコン基板１０１の側壁に形成された配線パターン１１８によって固体撮像素子基板の側面に取り出し側壁配線１０８を構成するものである。ここで１０９は酸化シリコン膜（絶縁膜）である。
【００２３】
必要に応じて、側面でそのまま外部と接続することも可能であり、また固体撮像素子基板裏面に形成された外部取り出し端子としての、パッド１１３およびバンプ１１４を形成し、このバンプ１１４を介して、外部接続がなされるようになっている。ここでは、図４（ｄ）に示すように異方性導電膜１１５を介して周辺回路基板９０１に接続されている。ここでスペーサ２０３Ｓは、１０〜５００μｍ、好ましくは８０〜１２０μｍの高さとする。　なお、この接続方法としては、これ以外に超音波を用いた拡散接合、半田接合、熱圧着による共晶接合も有効である。
【００２４】
ここでこの固体撮像素子基板１００は、図１（ｂ）に要部拡大断面図を示すように、表面に、固体撮像素子が配列されるとともに、ＲＧＢカラーフィルタ４６およびマイクロレンズ５０が形成されたシリコン基板１０１で構成されている。なおここでは、スルーホールＨはこの断面には現れていないが、電荷転送電極３２に接続されるように形成されている。
【００２５】
この固体撮像素子１００は、ｎ型のシリコン基板１０１ａ表面に形成されたｐウェル１０１ｂ内に、チャンネルストッパ２８を形成し、このチャネルストッパを挟んでフォトダイオード１４と電荷転送素子３３とを形成してなるものである。ここでは、ｐ＋チャンネル領域１４ａ内にｎ型不純物領域１４ｂを形成し、フォトダイオード１４を形成している。また、ｐ＋チャンネル領域１４ａ内に、深さ０．３μｍ程度のｎ型不純物領域からなる垂直電荷転送チャネル２０を形成するとともに、この上層に酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜３０を介して形成された多結晶シリコン層からなる垂直電荷転送電極３２を形成し、電荷転送素子３３を構成している。またこの垂直電荷転送チャネル２０に信号電荷を読み出す側のフォトダイオード１４との間には、ｐ型不純物領域で形成された読み出しゲート用チャネル２６が形成されている。この垂直電荷転送電極３２に接続するようにスルーホールＨ（図１（ｂ）では図示せず）が形成されている。
【００２６】
そしてシリコン基板１０１表面にはこの読み出しゲート用チャネル２６に沿ってｎ型不純物領域１４ｂが露出しており、フォトダイオード１４で発生した信号電荷は、ｎ型不純物領域１４ｂに一時的に蓄積された後、読み出しゲート用チャネル２６を介して読み出されるようになっている。
【００２７】
一方、垂直電荷転送チャネル２０と他のフォトダイオード１４との間には、ｐ＋型不純物領域からなるチャンネルストッパ２８が存在し、これによりフォトダイオード１４と垂直電荷転送チャネル２０とが電気的に分離されると共に、垂直電荷転送チャネル２０同士も相互に接触しないように分離される。
【００２８】
そしてさらに、垂直電荷転送電極３２は読み出しゲート用チャネル２６を覆うとともに、ｎ型不純物領域１４ａが露出し、チャンネルストッパ２８の一部が露出するように形成されている。なお、垂直電荷転送電極３２のうち、読み出し信号が印加される電極の下方にある読み出しゲート用チャネル２６から信号電荷が転送される。
【００２９】
そして垂直電荷転送電極３２は垂直電荷転送チャネル２０とともに、フォトダイオード１４のｐｎ接合で発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送装置（ＶＣＣＤ）３３を構成している。垂直電荷転送電極３２の形成された基板表面は表面保護膜３６で被覆され、この上層にタングステンからなる遮光膜３８が形成されており、フォトダイオードの受光領域４０のみを開口し、他の領域は遮光するように構成されている。
【００３０】
そして更にこの垂直電荷転送電極３２の上層は表面平坦化のための平坦化絶縁膜４３およびこの上層に形成される透光性樹脂膜４４で被覆され、更にこの上層にフィルタ層４６が形成されている。フィルタ層４６は各フォトダイオード１４に対応して、所定のパターンをなすように赤色フィルタ層４６Ｒ、緑色フィルタ層４６Ｇ，青色フィルタ層４６Ｂが順次配列されている。
【００３１】
さらにこの上層は、平坦化絶縁膜４８を介して屈折率１．３〜２．０の感光性樹脂を含む透光性樹脂をフォトリソグラフィによってパターニングした後に溶融させ、表面張力によって丸めた後、冷却することによって形成されたマイクロレンズ５０からなるマイクロレンズアレイで被覆されている。
【００３２】
次に、この固体撮像装置の製造工程について説明する。この方法は、図２（ａ）乃至（ｄ）および図３（ａ）乃至（ｃ）にその製造工程図を示すように、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、固体撮像素子ごとに分離する、いわゆるＣＳＰ法に基づくものである。（以下図面では２単位しか表示されていないが、ウェハ上に連続して多数個の固体撮像素子が形成されている。）この方法では、固体撮像素子基板もガラス基板もエッジが等しく構成され、固体撮像素子基板１００およびこの裏面に貼着された補強板７０１を貫通するスルーホールを介して裏面側の取り出しを行うようにしたことを特徴とする。またここでは、あらかじめスペーサ２０３Ｓを形成したスペーサ付き封止用カバーガラス２００を用いている。
【００３３】
まず、スペーサ付きガラス基板の形成について説明する。
図２（ａ）に示すように、ガラス基板２０１表面に、ＵＶ硬化型接着剤例えばカチオン重合性エネルギー線硬化接着剤）からなる接着剤層２０２を介してスペーサとなるシリコン基板２０３を貼着し、フォトリソグラフィにより、レジストパターンＲ１を形成する。これ以外に熱硬化性接着剤を使用することもできる。
【００３４】
そして、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィにより、スペーサとなる部分にレジストパターンＲ１を残すようにした状態で、このレジストパターンをマスクとしてシリコン基板２０３をエッチングし、スペーサ２０３Ｓを形成する。
【００３５】
この後、図２（ｃ）に示すように、スペーサ２０３Ｓ形成のためのレジストパターンＲ１を残したまま、さらに素子間領域を除く、スペーサ間領域に、レジストＲを充填し、ガラス基板を所定の深さまでエッチングすることにより、図２（ｄ）に示すように、素子間溝部２０４を形成する。そしてさらにこのスペーサの表面に接着剤層２０７を形成する。ここではスペーサをシリコン基板で形成しているため、ガラス基板の主成分である酸化シリコンのエッチング速度が、シリコンのエッチング速度に比べて十分に大きくなるようなエッチング条件でエッチングするようにすれば、素子間領域にスペーサの側壁が露呈したままの状態でエッチングしてもよい。
【００３６】
また、再度フォトリソグラフィを行い、スペーサの側壁全体を含むようなレジストパターンを形成し、このレジストパターンを介してエッチングを行うことにより溝部２０４を形成するようにしてもよい。このようにして溝部２０４およびスペーサ２０３Ｓを形成した封止用カバーガラス２００を得る。
【００３７】
次に、固体撮像素子基板を形成する。素子基板の形成に際しては、図３（ａ）に示すように、あらかじめ、シリコン基板１０１（ここでは４〜８インチウェハを用いる）を用意する。（以下図面では１単位しか表示されていないが、ウェハ上に連続して多数個の固体撮像素子が形成されている。）そして、通常のシリコンプロセスを用いて、チャンネルストッパ層を形成、チャネル領域を形成し、電荷転送電極・・などの素子領域を形成する。そして、この固体撮像素子基板１００の裏面に、酸化シリコン膜を形成したシリコン基板からなる補強板７０１を表面活性常温接合により接合する。（図３（ａ））
【００３８】
この後、図３（ｂ）に示すように、各基板の周縁部に形成したアライメントマークによって位置合わせを行い、前述のようにして形成した固体撮像素子基板１００上に、平板状のガラス基板２０１にスペーサ２０３Ｓが接着されたカバーガラス２００を載置し、加熱することにより接着剤層２０７によって両者を一体化させる。この工程は真空中または窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中で実行するのが望ましい。
【００３９】
そして補強板７０１の裏面側からフォトリソグラフィによりスルーホールＨを形成する。そしてＣＶＤ法によりスルーホールＨ内に酸化シリコン膜１０９を形成し、この後異方性エッチングを行い、図３（ｃ）に示すようにスルーホール側壁にのみ酸化シリコン膜１０９を残留させる。
【００４０】
そして図４（ａ）に示すように、ＷＦ_６を用いたＣＶＤ法によりこのスルーホールＨ内にボンディングパッドとコンタクトする導体層１０８としてタングステン膜を形成する。
【００４１】
そして図４（ｂ）に示すように、前記補強板７０１表面にボンディングパッド１１３を形成すると共に、バンプ１１４を形成する。
このようにして補強板７０１側に信号取り出し電極端子および通電用電極端子を形成することが可能となる。
【００４２】
そして図４（ｃ）に示すように、この補強板７０１の表面に異方性導電膜１１５（ＡＣＰ）を塗布する。
最後に図４（ｄ）に示すように、この異方性導電膜１１５を介して駆動回路を形成した回路基板９０１を接続する。接続に際しては、拡散接合、半田接合、共晶接合などが適用可能である。なおこの回路基板９０１には基板を貫通するように形成されたスルーホールＨに充填された導体層からなるコンタクト層１１７とボンディングパッド１１８とが形成されている。
従ってこのボンディングパッド１１８を介して、プリント基板などの回路基板との接続が容易に達成可能である。またこのコンタクト層１１７は固体撮像素子基板に形成された導体層１０８と、同一ライン上に並ぶように位置合わせがなされて形成される。
【００４３】
この後、この同一ライン上に並んだコンタクト層１１７および導体層１０８を含むダイシングラインＤＣに沿って、装置全体をダイシングし、個々の固体撮像装置に分割する。（図面では、一単位しか示していないが、１枚のウェハ上に複数の固体撮像素子が連続形成されている。）この配線は基本的に垂直方向の直線の組み合わせで構成され、表面または裏面で水平方向の接続を行うようにすればよい。また、スルーホールを複数層形成し、各領域で絶縁層を介在させるようにすれば、側面で多層構造の配線を形成することも可能である。
このようにして極めて容易に作業性よく固体撮像装置が形成される。
なお、この補強板７０１は酸化シリコン膜を形成したシリコン基板で構成されているため、固体撮像素子基板１００との断熱あるいは電気的絶縁が可能である。
また、前記実施の形態では、ＣＶＤ法によりスルーホールＨ内に導体層を形成したが、めっき法、真空スクリーン印刷法あるいは真空吸引法などを用いても容易に作業性よくアスペクト比の高いコンタクトホールへの導体層の充填が可能となる。
更にまた、前記実施の形態では、スルーホールを用いて固体撮像素子基板および周辺回路を搭載した回路基板の表裏の電気的接続をおこなったが、これに限定されることなく、表面および裏面からの不純物拡散により表裏が電気的に接続されるようにコンタクトを形成するなどの方法も可能である。
このようにして補強板７０１側に信号取り出し電極端子および通電用電極端子を形成することが可能となる。
【００４４】
さらにまた、個々に位置合わせを行ったり、ワイヤボンディングなどの電気的接続を行ったりすることなく、一括実装した後個々に分断しているため、製造が容易でかつ取り扱いも簡単である。
【００４５】
また、ガラス基板２０１にあらかじめ溝部２０４を形成しておくようにし、実装後、表面からＣＭＰなどの方法により、溝部２０４に到達する深さまで除去するようにしているため、きわめて容易に分断が可能である。
【００４６】
また接合により素子形成面を間隙Ｃ内に封止込めた状態で、切断あるいは研磨するのみで個々の固体撮像素子を形成することができるため、素子へのダメージも少なく、塵埃の混入もなく、信頼性の高い固体撮像素子を提供することが可能となる。
【００４７】
さらにまた、ＣＭＰによってシリコン基板を約２分の１の深さまで薄くするようにしているため、小型化かつ薄型化をはかることができる。さらにまた、ガラス基板との接合後に薄型化されるため、機械的強度の低下を防ぐことが可能となる。
【００４８】
このように、本発明の構成によれば、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、固体撮像素子ごとに分離するようにしているため、製造が容易でかつ信頼性の高い固体撮像装置を形成することが可能となる。
【００４９】
なお、前記実施の形態では、ウェハレベルＣＳＰにより一括接続して、ダイシングするという方法で形成したが、スルーホールＨを形成し、バンプ１１４を形成した固体撮像素子基板１００をダイシングし、１個づつに対し封止用カバーガラス２００を固着するようにしてもよい。
また、マイクロレンズアレイについては、基板表面に透明樹脂膜を形成しておき、この表面からイオン移入によって所定の深さに屈折率勾配を有するレンズ層を形成することによって形成することもできる。
【００５０】
また、スペーサとしては、シリコン基板のほか、ガラス、ポリカーボネートなど適宜選択可能である。
【００５１】
（第２実施の形態）
次に本発明の第２実施の形態について説明する。
前記第１の実施の形態では、補強板７０１を貫通するようにスルーホールＨを形成し導体層１１１を形成したが、本実施の形態では、あらかじめホール（垂直孔）を形成したシリコン基板を用いて固体撮像素子基板を形成する。これにより、垂直孔の形成深さが浅くてすむため生産性が向上するとともに、製造歩留まりの向上をはかることが可能となる。
他部については、前記第１の実施の形態と同様に形成されている。
すなわち図５（ａ）に示すように、固体撮像素子を形成するに先立ち、まずシリコン基板の裏面に、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により、垂直孔１１８を形成する。なお、この工程では表面にアルミニウムなどからなるパッド１１０を形成しておきこのパッドに到達するように垂直孔１１８を形成する。
【００５２】
そしてこの垂直孔の内壁に、図５（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法により酸化シリコン膜１１９を形成する。
そして、図５（ｃ）に示すように、前記各実施の形態と同様に通常のシリコンプロセスを用いて、固体撮像素子形成のための素子領域を形成した。
そして、図５（ｄ）に示すように、各基板の周縁部に形成したアライメントマークによって位置合わせを行い、前述のようにして形成した固体撮像素子基板１００上に、平板状のガラス基板２０１にスペーサ２０３Ｓが接着されたカバーガラス２００を載置し、加熱することにより接着剤層２０７によって両者を一体化させる。ここでも固体撮像素子表面が、Ｓｉ、金属あるいは無機化合物である場合、接合工程は表面活性化常温接合を用いても良い。
【００５３】
そして図５（ｅ）に示すように、この固体撮像素子基板１００の裏面側に補強板７０１を表面活性化常温接合で接合し、裏面側からフォトリソグラフィを用いたエッチング法により前記垂直孔１１８に到達するようにスルーホール１０８を形成する。ここでもスルーホール内壁は絶縁化しておくのが望ましい。また、あらかじめスルーホールを形成した補強板を用いるようにしてもよい。
【００５４】
このあとは前記第１の実施の形態で説明した図４（ａ）乃至（ｄ）に示す工程を実行し、スルーホールの位置をそれぞれの固体撮像装置の端部に相当するように形成し、このスルーホールを含むダイシングラインで分断することにより、周辺回路を形成した回路基板まで積層した構造の固体撮像装置が容易に形成される。
前述したように本実施形態では、垂直孔の形成深さが浅くてすむため生産性が向上するとともに、製造歩留まりの向上をはかることが可能となる。
【００５５】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
前記第２の実施の形態では、補強板７０１、固体撮像素子基板および回路基板を貫通するようにコンタクトを形成し、回路基板側に電極取り出しを行なうようにしたが、本実施の形態では図６（ａ）および（ｂ）に示すように、スルーホールの側壁に絶縁膜１２１を介して配線層としての導体層１２０を形成し固体撮像装置の側壁から電極取り出しを行なうようにしたことを特徴とするものである。かかる構成によれば、基板との絶縁がなされているため配線パターンに自由度を持たせることができる。
製造工程についても、前記第２の実施の形態とほぼ同様に形成されるが、絶縁膜は導体層の形成に先立ち、ＣＶＤを行うかまたはポリイミド樹脂などを流し込むことにより容易に形成可能である。このように、スルーホールの位置をそれぞれの固体撮像装置の端部に相当するように形成し、このスルーホールを含む切断線ＤＣでダイシングすることにより、容易に側壁に絶縁膜を介して配線層の形成された固体撮像装置を形成することができる。
また、このスルーホールに充填する導体層１２０をタングステンなどの遮光性材料で構成することにより、固体撮像装置への遮光がなされるため誤動作の低減を図ることが可能となる。
またこの補強板は、ポリイミド樹脂、セラミック、結晶化ガラス、表面および裏面を酸化されたシリコン基板などで構成すれば、断熱基板の役割を持たせることができる。また防湿性のある封止材料あるいは遮光材料で形成するようにしてもよい。
【００５６】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態について説明する。
前記第３の実施の形態において、スルーホールは基板内部に形成され、周辺回路基板の側壁に配線を形成しているが、この例では、図７に示すように、ガラス基板２０１およびスペーサ２０３Ｓの側壁に導体層２０９を形成するとともにガラス基板の上面にパッド２１０を形成して、上方に、信号取り出し端子および電流供給端子を形成したことを特徴とするものである。他の部分については、前記実施の形態と同様に形成される。
【００５７】
次に、この固体撮像装置の製造工程を、図８（ａ１）乃至（ｆ）および図９（ａ）乃至（ｅ）に示す。
【００５８】
すなわち、前記第１乃至３の実施の形態において、固体撮像素子基板１００にスルーホールを形成し、固体撮像素子基板の側壁に配線パターンを形成し、固体撮像素子基板の裏面側に信号取り出し端子および電流供給端子を形成したのに対し、この方法では、封止用カバーガラス２００を構成するガラス基板２０１にスペーサ２０３Ｓを貼着し、その状態で、スペーサおよびガラス基板を貫通するようにスルーホール２０８を形成し、これに導体層を形成し、このスルーホールを含むダイシングラインＤＣで分断することにより、スペーサおよびガラス基板の側壁に配線２０９を形成し、封止用カバーガラス表面側に、信号取り出し端子および電流供給端子を形成するようにしたことを特徴とする。
【００５９】
すなわち、前記第１の実施の形態において、図３（ｃ）に示した工程で、固体撮像素子基板１００にスルーホールを形成し、固体撮像素子基板の裏面側に信号取り出し端子および電流供給端子を形成したのに対し、この方法では、封止用カバーガラス２００を構成するガラス基板２０１にスペーサ２０３Ｓを貼着し、その状態で、スペーサおよびガラス基板を貫通するようにスルーホール２０８を形成し、これに導体層を形成し、封止用カバーガラス表面側に、信号取り出し端子および電流供給端子を形成するようにしたことを特徴とする。
【００６０】
まず、図８（ａ１）に示すように、スペーサを形成するための板厚３０から１２０μｍのシリコン基板２０３を用意する。
ついで、図８（ａ２）に示すように、封止用カバーガラス２００を構成するためのガラス基板２０１を用意する。
そして、図８（ｂ）に示すように、この基板２０３の表面に接着剤層２０２を塗布する。
【００６１】
この後、図８（ｃ）に示すように、このガラス基板２０１の表面に、接着剤層２０２の塗布されたシリコン基板２０３を貼着する。
【００６２】
続いて、図８（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成しこのレジストパターンをマスクとしてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を行い、フォトダイオードに対応する領域すなわち受光領域（図１（ｂ）における４０）に対応する領域を含む凹部２０５を除くようにあらかじめ接着剤を塗布しておくか、またはＲＩＥ後、酸素プラズマなどで除去処理を行う。
【００６３】
続いて、図８（ｅ）に示すように、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成しこのレジストパターンをマスクとしてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を行い、スペーサ２０３Ｓおよびガラス基板２０１を貫通するようにスルーホール２０８を形成する。
【００６４】
そして、必要に応じてＣＶＤにより少なくとも、シリコンからなるスペーサの内壁に酸化シリコン膜（図示せず）を形成する。
なお、スペーサがガラスあるいは樹脂などの絶縁体で形成されている場合には、この工程は不要である。またスペーサの内壁または外壁に遮光膜を形成してもよい。
【００６５】
この後、図９（ａ）に示すように、内壁を絶縁化されたスルーホール内壁に銀ペーストまたは銅ペーストなどの導電性ペーストを用いた真空スクリーン印刷あるいは金属めっきなどにより導体層２０９を形成し、スペーサ２０３Ｓおよびガラス基板２０１を貫通する貫通コンタクト領域を形成する。
【００６６】
そして、図９（ｂ）に示すように、このスペーサ付きガラス基板の表面および裏面に貫通コンタクト領域に接続するように金のボンディングパッド２１０、２１１またはバンプ２１２を形成する。ここで成膜に際しては、表面および裏面に金薄膜を形成し、フォトリソグラフィを用いたエッチング法によりパターニングする、あるいはスクリーン印刷、選択めっきなどが適用可能である。
【００６７】
さらに、図９（ｃ）に示すように、異方性導電樹脂膜２１３を塗布する。
【００６８】
一方、図９（ｄ）に示すように、前記第１の実施の形態で用いたのと同様に、補強板７０１を形成してなる固体撮像素子基板１００を用意する。
【００６９】
そして、図９（ｅ）に示すように各基板の周縁部に形成したアライメントマークによって位置合わせを行い、前述のようにして形成した固体撮像素子基板１００上に、平板状のガラス基板２０１にスペーサ２０３Ｓが接着されたカバーガラス２００を載置し、加熱することにより異方性導電膜２１３によって両者を一体化させる。固体撮像素子基板１００と封止用カバーガラス２００の場合は、異方性導電膜以外にも、超音波、共晶、半田なども使用可能である。
【００７０】
この後、スルーホール２０８を含むダイシングラインＤＣに沿って、装置全体をダイシングし、個々の固体撮像装置に分割する。
このようにして極めて容易に作業性よく、封止用カバーガラス上にボンディングパッドなどのコンタクト領域を形成した固体撮像装置が形成される。
【００７１】
（第５の実施の形態）
次に本発明の第５の実施の形態について説明する。
前記第４の実施の形態では、ガラス基板およびスペーサを貫通するスルーホールを形成し、封止用カバーガラス上にボンディングパッドなどのコンタクト領域を形成した固体撮像装置について説明したが、以下の実施の形態では、この変形例について説明する。
まず本実施の形態では、スペーサへのスルーホールの形成に特徴を有するもので、図１０（ａ）に示すように、ガラス基板２０１を用意する。
そして、図１０（ｂ）に示すように、このガラス基板２０１の表面に、光造形法により光硬化性樹脂を形成し、スペーサ２１３を形成する。
この後、図１０（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィを用いたエッチング法により、スルーホール２０８を形成する。
このようにして容易に、スペーサを有するとともにスルーホールを形成した封止用カバーガラスを得ることができる。
あとは前記第４の実施の形態で説明したのと同様に図９（ａ）乃至図９（ｅ）に示した実装工程を実行し、固体撮像素子基板と貼り合わせを行い、ダイシングを行うことにより、図９（ｅ）に示した固体撮像装置を得ることが可能となる。
かかる方法によれば、スペーサが容易に形成される。なお本実施の形態では光硬化性樹脂を用いたが接着剤自身を用いても良い。ガラス基板とスペーサが一体形成されており、反りや歪を低減することが可能となり、また製造も容易である。
【００７２】
（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。
前記第４の実施の形態では、ガラス基板にスペーサ形成用のシリコン基板を貼着し、これをパターニングするようにしたが、本実施の形態では、１回のエッチング工程でガラス基板をエッチング加工して、凹部およびスルーホールを同時形成するようにしてもよい。他部については前記第４の実施の形態と同様に形成されている。
【００７３】
まず本実施の形態では、図１１（ａ）に示すように、ガラス基板２０１を用意する。
そして、図１１（ｂ）に示すように、このガラス基板２０１裏面にレジストパターンを形成し、凹部２０５を形成する。
この後、図１１（ｃ）に示すように、スルーホール２０８を形成する。
このようにして容易に、スペーサを一体的に形成するとともにスルーホールを形成した封止用カバーガラスを得ることができる。
なお、この工程では、凹部形成後、スルーホールを形成したが、一部工程を同一工程で行うようにしてもよい。すなわち、このガラス基板２０１の表面および裏面にレジストパターンＲを形成し、スルーホールを形成すべき領域には表裏両面に開口を有し、凹部２０５と、（必要に応じて切断溝２０４）を形成すべき領域には裏面側のみに開口を有するようにする。
この後、この表裏のレジストパターンをマスクとして両面からガラス基板をエッチングして、凹部２０５と切断溝（図示せず）とスルーホール２０８とを同時に形成する。
この方法では、エッチング時間の短縮をはかることができるとともに、両面からのエッチングによりスルーホールを形成することができるため、エッチング精度を高めることも可能である。
あとは前記第４の実施の形態で説明したのと同様に図９（ａ）乃至図９（ｅ）に示した実装工程を実行し、固体撮像素子基板と貼り合わせを行い、ダイシングを行うことにより、図９（ｅ）に示した固体撮像装置を得ることが可能となる。
ガラス基板とスペーサが一体形成されており、反りや歪を低減することが可能となり、また製造も容易である。
【００７４】
（第７の実施の形態）
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。
前記第４の実施の形態では、ガラス基板にスペーサ形成用のシリコン基板を貼着し、これをパターニングするようにしたが、本実施の形態では、ガラス基板２０１に、すでにパターン形成のなされたスペーサ２０３Ｓを貼着し、最後にエッチング工程でスルーホールを形成するものである。他部については前記第４の実施の形態と同様に形成されている。
【００７５】
まず本実施の形態では、図１２（ａ１）に示すように、ガラス基板２０１を用意する。
一方、図１２（ａ２）に示すように、スペーサ形成用のシリコン基板２０３を用意する。
そして、図１２（ｂ）に示すように、このシリコン基板２０３をフォトリソグラフィを用いたエッチング法により加工し、スペーサ２０３Ｓを得る。
【００７６】
この後、図１２（ｃ）に示すように、このパターニングのなされたスペーサ表面に接着剤２０２を塗布する。
そして、図３８（ｄ）に示すように、ガラス基板２０１に位置合わせをしながらスペーサ２０３Ｓを貼着する。
この後、図１２（ｅ）に示すように、フォトリソグラフィを用いたエッチング法によりスルーホール２０８を形成する。
【００７７】
このようにして容易に、スペーサを貼着するとともにスルーホールを形成した封止用カバーガラスを得ることができる。
【００７８】
そして、必要に応じてＣＶＤにより少なくとも、シリコンからなるスペーサの内壁に酸化シリコン膜（図示せず）を形成する。
なお、スペーサがガラスあるいは樹脂などの絶縁体で形成されている場合には、この工程は不要である。またスペーサの内壁または外壁に遮光膜を形成してもよい。
【００７９】
あとは前記第４の実施の形態で説明したのと同様に図９（ａ）乃至図９（ｅ）に示した実装工程を実行し、固体撮像素子基板と貼り合わせを行い、ダイシングを行うことにより、図９（ｅ）に示した固体撮像装置を得ることが可能となる。
【００８０】
なおガラス基板とスペーサの貼り合わせに際しては、紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂あるいはこれらの併用、あるいは半硬化の接着剤塗布によって実行するようにしてもよい。またこの接着剤の形成に際してはディスペンサでの供給、スクリーン印刷、スタンプ転写など適宜選択可能である。
【００８１】
また、図１２（ｃ）に示したように、スペーサの凹部の内側壁にタングステン膜をスパッタリングするなどの方法により、遮光膜２１５を形成しておくようにしてもよい。
これにより、別に遮光膜を設けることなく、良好な撮像特性を得ることが可能となる。
【００８２】
（第８の実施の形態）
次に、本発明の第８の実施の形態について説明する。
前記第４の実施の形態では、ガラス基板にスペーサ形成用のシリコン基板を貼着し、これをパターニングし、最後にエッチングによってガラス基板とスペーサとを貫通するスルーホールを形成する例について説明したが、本実施の形態では、図１３（ａ１）〜（ｆ）に示すように、シリコン基板をエッチングすることにより形状加工し、図１３（ｅ１）に示すスルーホール２０８ａまで形成したスペーサ２０３Ｓと図１３（ｂ２）に示すスルーホール２０８ｂを形成したガラス基板２０１とをウェハレベルでアライメントマークを用いて位置合わせし、接着剤層２０２を用いて貼り合わせを行ったものである。他部については前記第２８の実施の形態と同様に形成されている。
【００８３】
この場合もスペーサの凹部を望む内側壁に遮光膜（２１５）を形成することも可能である。
かかる方法によれば、個別にスルーホールを形成して貼り合わせているため、位置合わせは必要であるが、アスペクト比が約半分でよいためスルーホールの形成は容易となる。
【００８４】
あとは前記第４の実施の形態で説明したのと同様に図９（ａ）乃至図９（ｅ）に示した実装工程を実行し、固体撮像素子基板と貼り合わせを行い、ダイシングを行うことにより、図９（ｅ）に示した固体撮像装置を得ることが可能となる。
【００８５】
（第９の実施の形態）
次に、本発明の第９の実施の形態について説明する。
前記第８の実施の形態では、ガラス基板にスペーサ形成用のシリコン基板を貼着し、エッチング工程ガラス基板とスペーサとを貫通するスルーホールに導体層２０９を形成した後、固体撮像素子基板１００を貼着したが、本実施の形態では、図１４（ａ）〜（ｄ）に示すように、裏面に補強板７０１を貼着してなる固体撮像素子基板１００に、前記４乃至８の実施の形態で形成したスルーホール２０８の形成されたスペーサ付きガラス基板２００を、ウェハレベルで位置あわせして貼り合わせを行い、この後スルーホール２０８内に導体層２０９を形成するようにしたことを特徴とするものである。またこの導体層２０９に接続するようにボンディングパッド２１０が形成されている。そしてこの導体層２０９を含むダイシングラインＤＣに沿って分断することにより側壁に導体層２０９を有する固体撮像素子が形成される。他部については前記第４の実施の形態と同様に形成されている。
ここでも導体層２０９の埋め込みに際しては、銅ペーストなどの導電性ペーストを用いた真空スクリーン印刷、あるいは金属めっきなどによって容易に形成可能である。
【００８６】
なお、前記実施の形態では、封止用カバーグラスを構成するガラス基板とスペーサとの接合および固体撮像素子基板と封止用カバーガラスとの接合を、接着剤層を用いて行う方法について説明したが、全ての実施の形態において、スペーサや、固体撮像素子基板表面がＳｉや金属あるいは無機化合物の場合、接着剤を用いることなく、適宜、表面活性化常温接合で接合することもできる。カバーガラスがパイレックスであれば，スペーサがＳｉの場合陽極接合もしよう可能である。接着剤層を用いる場合、接着剤層としても、ＵＶ接着剤のみならず熱硬化性接着剤、半硬化型接着剤、熱硬化併用ＵＶ硬化性接着剤を用いても良い。
【００８７】
また、前記第１の実施形態でも述べたが、全実施の形態においてスペーサとしては、シリコン基板のほか、４２アロイ、金属、ガラス、感光性ポリイミド、ポリカーボネート樹脂など適宜選択可能である。
【００８８】
また、固体撮像素子基板と封止用カバーガラスとの接合を、接着剤層を用いて行うに際し、液溜めを形成しておくなどにより、溶融した接着剤層が流出しないようにするとよい。また、スペーサと固体撮像素子基板あるいは封止用カバーガラスとの接合部についても同様で、接合部に凹部または凸部を形成し液溜めを形成しておくなどにより、溶融した接着剤層が流出しないようにするとよい。
【００８９】
また、前記実施の形態では、切断溝を形成したものに対する個々の素子へ分離は、切断溝の位置までＣＭＰを行うようにしたが、研削、ポリッシングあるいは全面エッチングなどを用いることも可能である。
【００９０】
また前記実施の形態において、補強板（７０１）を用いる場合、材料としては、必要に応じて、ポリイミド樹脂、セラミック、結晶化ガラス、表面および裏面を酸化されたシリコン基板などで構成すれば、断熱基板の役割を持たせることができる。また防湿性のある封止材料、遮光材料で形成するようにしてもよい。
【００９１】
また前記実施の形態において、ガラス基板とスペーサの貼り合わせを必要とする場合は、紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂あるいはこれらの併用、あるいは半硬化の接着剤塗布によって実行するようにしてもよい。　またこの接着剤の形成に際してはディスペンサでの供給、スクリーン印刷、スタンプ転写など適宜選択可能である。
【００９２】
加えて、各実施の形態で述べた例については、全形態にわたって適用可能な範囲で相互に変形可能である。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、また本発明の方法によれば、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、スルーホールに導体層を形成し、このスルーホールを含むダイシングラインに沿って、固体撮像素子ごとに分離するようにしているため、側壁への配線層の形成が極めて容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）および（ｂ）は本発明の第１の実施の形態固体撮像装置を示す断面図および要部拡大断面図である。
【図２】図２（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第１の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態の製造工程で形成された固体撮像装置を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図であある。
【図９】本発明の第４の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図であある。
【図１０】本発明の第５の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図であある。
【図１１】本発明の第６の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図であある。
【図１２】本発明の第７の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図であある。
【図１３】本発明の第８の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図であある。
【図１４】本発明の第９の実施の形態の固体撮像装置の製造工程を示す図であある。
【符号の説明】
１００　固体撮像素子基板
１０１　シリコン基板
１０２　固体撮像素子
２００　封止用カバーガラス
２０１　ガラス基板
２０３Ｓ　スペーサ

Claims (9)

1. 固体撮像素子を形成してなる半導体基板と、
   前記固体撮像素子の受光領域に対向して空隙をもつように前記半導体基板に接続された透光性部材とを具備し、
   前記半導体基板は側面に配線部を有するとともに、支持部材上に配設されていることを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記支持部材は、周辺回路を形成した半導体基板であり、前記半導体基板は前記配線部を介して前記固体撮像素子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 第１の半導体基板表面に複数の固体撮像素子を形成する工程と、
   前記固体撮像素子の各受光領域に対向して空隙をもつように、前記第１の半導体基板表面に前記透光性部材を接合する工程と、
   前記第１の半導体基板を支持基板に接合する工程と、
   前記第１の半導体基板上の各固体撮像素子を分離する分離領域およびその周辺部に、前記半導体基板を貫通し内壁を導体化された貫通溝を形成する工程と、
   前記接合工程で得られた接合体を、各固体撮像素子の側壁に、前記内壁を導体化された貫通溝の一部で構成された側壁配線部を残すように、前記分離領域で、固体撮像素子ごとに分離する工程とを含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
4. 第１の半導体基板表面に複数の固体撮像素子を形成するとともに、前記第１の半導体基板上の各固体撮像素子を分離する分離領域およびその周辺部に、前記第１の半導体基板を貫通し内壁を導体化された貫通溝を形成する工程と、
   前記固体撮像素子の各受光領域に対向して空隙をもつように、前記第１の半導体基板表面に前記透光性部材を接合する工程と、
   前記第１の半導体基板を支持基板に接合する工程と、
   前記接合工程で得られた接合体を、各固体撮像素子の側壁に、前記内壁を導体化された貫通溝の一部で構成された側壁配線部を残すように、前記分離領域で、固体撮像素子ごとに分離する工程とを含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
5. 前記透光性部材を接合する工程は、
   前記固体撮像素子の形成領域に対応する位置に複数の凹部を有する透光性基板を用意する工程と、
   前記透光性基板を前記半導体基板表面に接合する工程とを含むことを特徴とする請求項３または４に記載の固体撮像素子の製造方法。
6. 前記接合する工程に先立ち、前記受光領域を囲むように前記第１の半導体基板表面に突起を形成する工程を含み、前記突起によって前記受光領域と前記透光性部材との間に空隙が形成されるようにしたことを特徴とする請求項３または４に記載の固体撮像装置の製造方法。
7. 前記接合する工程は、前記受光領域を囲むように配設されたスペーサを介して、前記第１の半導体基板と前記透光性部材との間に空隙が形成されるようにしたことを特徴とする請求項３または４に記載の固体撮像装置の製造方法。
8. 前記貫通溝を形成する工程は、
   前記半導体基板に貫通溝を形成する工程と、真空スクリーン印刷法により前記貫通溝内に導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
9. 前記貫通溝を形成する工程は、
   前記半導体基板に貫通溝を形成する工程と、真空吸引法により前記貫通溝内に導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。

Images