JP2004312666A - 固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スペーサー上に適正な厚みで均一に接着剤を塗布する。
【解決手段】 ガラス基板１０のスペーサー６と、接着剤１２が塗布された転写フイルム１６とを貼り合わせる。ガラス基板１０を作業台２２上に載置し、転写フイルム１６の上に剥離ガイド２４を設置し、転写フイルム１６の一端を巻取りローラ２３に係止する。その後、作業台２２を図中左方にスライドさせ、同時に巻取りローラ２３で転写フイルム１６を巻き取る。その際に、転写フイルム１６の背面が剥離ガイド２４によって規制されるため、ガラス基板１０と転写フイルム１６とがなす角度θは常に一定となり、ガラス基板１０の各スペーサー６には一定厚みの接着剤１２が転写される。
【選択図】 図８

Description

本発明は、ウエハレベルチップサイズパッケージ構造が用いられた固体撮像装置と、この固体撮像装置の製造方法とに関するものである。

銀塩フイルムの代わりに固体撮像装置と半導体メモリとを使用したデジタルカメラが普及している。また、固体撮像装置と半導体メモリとを組み込むことで、手軽に撮影を行なえるようにした携帯電話や、電子手帳等の小型電子機器も普及している。従来の固体撮像装置は、シリコン製の基板上にＣＣＤ等の固体撮像素子が設けられた固体撮像素子チップをセラミック等からなるパッケージにダイボンドし、ボンディングワイヤを用いて固体撮像素子チップとパッケージの端子とを電気的に接続した後、固体撮像素子チップを封止するように、透明なガラスで形成されたガラスリッドをパッケージに取り付けている。

デジタルカメラの小型化や小型電子機器への組み込みのために、固体撮像装置の小型化が望まれている。固体撮像装置を小型化する実装方式の一つとして、パッケージを使用せずにウエハレベルで固体撮像装置の実装を完了するウエハレベルチップサイズパッケージ方式（以下、ウエハレベルＣＳＰと略称する）がある（例えば、特許文献１参照）。このウエハレベルＣＳＰを用いた固体撮像装置は、固体撮像素子チップの上面に、固体撮像素子の周囲を取り囲むようにスペーサーを配し、このスペーサーの上に固体撮像素子を封止するようにカバーガラスを取り付け、固体撮像素子チップの上面、または側面や下面に接続端子を形成している。

ウエハレベルＣＳＰを用いた固体撮像装置は、次のように製造される。まず、カバーガラスの基材となる透明なガラス基板上に多数のスペーサーを形成する。次いで、各スペーサーの端面に接着剤を塗布し、このガラス基板と多数の固体撮像素子が形成されているウエハとを貼り合わせる。そして、ガラス基板とウエハとをダイシングして分離することで、多数の固体撮像素子が形成される。

固体撮像素子とスペーサーとの間には、ある程度の隙間が必要である。これは、スペーサーの内壁面で反射した光が固体撮像素子に入射して、フレア等が発生するのを防止するためである。また、ウエハとスペーサーとを接合する際に両者を押し付けあうため、その際に生じた応力による歪みが固体撮像素子に影響しないようにするためである。更に、固体撮像素子は、高クロックで駆動された場合や長時間露光された場合の発熱量が大きいため、固体撮像素子チップとスペーサーとの熱膨張率の違いによる歪みが固体撮像素子に影響しないようにするためである。

特開２００２−２３１９２１号公報

スペーサーとウエハとの貼り合わせでは、スペーサーに塗布した接着剤がはみ出して固体撮像素子の上に流れ込まないように、また、スペーサーとウエハとの間に隙間が生じないように適切に封止しなければならない。これは、接着剤が固体撮像素子の上に流れ込むと画像ノイズの原因になり、スペーサーとウエハとの間に隙間が生じると、ダイシング時の冷却水がスペーサー内に侵入してしまうためである。これらの不良が発生した固体撮像素子は、製品化することができないため、歩留りが悪化する。

スペーサーとウエハとの接着を適切に行なうには、スペーサーに塗布される接着剤の厚みを薄く均一にしなければならない。しかしながら、特許文献１記載の発明のように、粘度の高い接着剤をポッティング等でスペーサー上に少量滴下して接着する方法では、スペーサーの枠部分の幅寸法が２００μｍ以下だと接着剤を塗布することは不可能である。また、枠部分の幅寸法が２００μｍ以上であっても、ガラス基板上の多数のスペーサーの各辺にポッティングを行なうのは時間がかかりすぎるという問題がある。

特許文献１には、印刷によってスペーサー上に接着剤を塗布することも記載されているが、各スペーサーへの印刷位置の位置合わせや塗布厚みの制御が非常に難しく、実現性に乏しい。更に、スペーサーの材料としてシリコンが使用されるが、シリコンは接着剤をはじいてしまい、微小面積のスペーサーに所望の厚みの接着剤を均一に塗布することは非常に難しい。

スペーサーとウエハとの接着を適切に行なうには、スペーサーの枠部分の幅寸法も重要な要素となる。この枠部分の幅寸法が広すぎると、接着剤の内部に空気が残ってしまう等の接着不良が発生しやすくなる。また、固体撮像装置の小型化が困難になり、ウエハに対する面付け数が低下してコストアップにつながる。これとは逆に、スペーサーの幅寸法が狭すぎると、強度的な不良が発生しやすくなる。

また、接着剤が受光面に流れ込むのを防止するために、固体撮像素子とスペーサーとの間の距離を長くすることが考えられる。しかし、この距離を長くした場合にも、固体撮像装置の小型化が困難になり、ウエハに対する面付け数が低下してコストアップしてしまう。

本発明は、上記問題点を解決するためのもので、固体撮像素子チップとスペーサーとの接着を適切に行なうことを目的とする。

上記問題点を解決するために、本発明の固体撮像装置の製造方法は、接着剤が塗布された転写板を透明基板のスペーサー上に貼り合わせ、転写板と透明基板とを加圧した後に、該転写板を透明基板から剥離してスペーサー上に接着剤の層を転写形成するようにしたものである。

転写板としては、ガラス等の剛体や、フレキシブルなプラスチックフイルム等の弾性体を用いることができ、スペーサーの数や接着剤の種類等に応じて適宜選択することができる。また、転写板にスペーサーと同形状の凸又は凹状のパターンを形成し、このパターン上に塗布された接着剤をスペーサーに転写するようにしてもよい。更に、転写板にシリコン等の離型剤を塗布し、この離型剤の上に接着剤を塗布してもよい。

また、スペーサーの接着剤が塗布される端面に、表面改質処理を行なってもよい。接着剤の粘度としては、転写板への塗布厚の制御を容易にするために、０．１Ｐａ・ｓ以上が好ましい。転写板への接着剤の塗布は、バーコート、またはブレードコート、またはスピンコートのいずれかを用いることができる。更に、転写板と透明基板との加圧は、エアー加圧、またはローラー加圧によって行なうことで、転写板と透明基板とを均一に貼り合わせることができる。

また、転写板の接着剤をスペーサーに転写する際の粘度は、１００〜１００００Ｐａ・ｓとしたものである。更に、硬化後の接着剤の厚みは、０．５〜５μｍ以下としたものである。そして、接着剤が塗布されたスペーサーは、その接着面の全域でチップ基板上に張り付けられるようにしたものである。

また、上述した製造方法によって製造された固体撮像装置には、次のような構成を付加することができる。その一つは、固体撮像素子の端縁とスペーサーの内壁面との間に、全周にわたって５０〜１００μｍの隙間を形成したものである。更に、スペーサーの枠部分の幅寸法を、１００〜５００μｍとしたものである。また、スペーサーのチップ基板に貼り合わされる端面のエッジに、はみ出した接着剤を収容する面取り部を設けたものである。

本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、転写板に塗布された接着剤をスペーサーの上に薄く、かつ一定の厚みで転写することができる。これにより、接着剤が固体撮像素子の上にはみ出さないように、なおかつスペーサーとウエハとの間に隙間がなく適切に封止されるように、スペーサーとウエハとを貼り合わせることができる。

また、転写板として剛体を用いた場合、平面度の高い転写板を使用することができるので、スペーサーに塗布される接着剤の厚みを精度よく制御することができる。更に、転写板として弾性体を用いた場合には、スペーサーに対して転写板を沿わせることができるため、スペーサーや透明基板に寸法誤差があっても、接着剤の塗布厚を高精度に制御することができる。

また、転写板の表面にスペーサーと同形状の凸状パターンを形成した場合には、転写板とスペーサーとの接触状態をより確実にすることができる。これとは逆に、転写板の表面にスペーサーと同形状の凹状パターンを形成した場合には、その深さによって転写する接着剤の量を加減することができる。

また、転写板の表面に離型剤を塗布すると、転写板から接着剤を剥がれやすくなるので、転写板上に塗布された接着剤をそのままスペーサーに転写できるようになる。これにより、スペーサーへの接着剤の塗布厚の制御が、転写板への塗布厚の制御によって行なうことができるようになる。更に、スペーサーの接着剤が塗布される端面に表面改質処理を行なうと、接着剤の塗れ性が向上し、より均一に接着剤を塗布できるようになる。

転写板に塗布する際の接着剤の粘度は、０．１Ｐａ・ｓ以上と低めにしたので、塗布厚の制御を容易にすることができる。また、転写板への接着剤の塗布には、一般的なバーコート，ブレードコート，スピンコート等を用いることができるので、ローコストに、更に高精度に一定の厚みの接着剤を塗布することができる。更に、転写板と透明基板との加圧は、エアー加圧やローラー加圧等を用いて行なうようにしたので、転写板と透明基板との全域を均一に加圧することができ、スペーサーへの接着剤の転写を確実なものとすることができる。

また、転写板の接着剤をスペーサーに転写する際には、接着剤の粘度が１００〜１００００Ｐａ・ｓと高めになるようにしたので、接着剤に流れ等が発生することはなく、かつ転写板と透明基板とのハンドリング性を向上させることができる。更に、硬化後の接着剤の厚みが０．５〜５μｍ以下となるようにしたので、接着剤の塗布厚も薄くすることができ、スペーサーの下からはみ出す接着剤の量を少なくすることができる。また、接着剤が少なすぎてスペーサとウエハとの間に隙間が生じることもない。更に、スペーサーの接着面の全域でウエハに貼り付けるようにしたので、スペーサーの枠部分の幅寸法を適切に選択することによって、接着強度を制御することができる。

上記製造方法によって製造される固体撮像装置に対し、固体撮像素子の端縁とスペーサーの内壁面との間に、全周にわたって５０〜１００μｍの隙間を形成したので、スペーサーの下からはみ出した接着剤が固体撮像素子の上まで流れることはない。また、固体撮像素子とスペーサーの内壁面との間の隙間によって、スペーサーの内壁面で反射した光が固体撮像素子に入射するのを防止することができる。更に、ウエハとスペーサーとを接合する際の歪みや、固体撮像素子の発熱による歪みの影響を防止することができる。

また、スペーサーの枠部分の幅寸法を１００〜５００μｍとしたので、接着剤の塗布を確実に行なうことができ、充分な強度も得ることができる。更に、ウエハに対する面付け数も向上するので、コストダウンを図ることができる。

更に、スペーサーの端面のエッジに形成された面取り部によって、スペーサーの下からはみ出した接着剤を収容することができる。これによれば、接着剤が固体撮像素子の上に流れ込むのを防止することができる。

図１及び図２は、本発明を実施したウエハレベルＣＳＰ構造の固体撮像装置の外観形状を示す斜視図、及び要部断面図である。固体撮像装置２は、固体撮像素子３と、固体撮像素子３と電気的に接続するための複数の接続端子４とが設けられた矩形状の固体撮像素子チップ５と、固体撮像素子３を取り囲むようにチップ５上に取り付けられた枠形状のスペーサー６と、このスペーサー６の上に取り付けられて固体撮像素子３を封止するカバーガラス７とからなる。カバーガラス７には、ＣＣＤのフォトダイオードの破壊を防止するために、透明なα線遮蔽ガラスが用いられている。

固体撮像素子３は、例えば、ＣＣＤからなり、その上にはカラーフイルタやマイクロレンズ等が積層されている。接続端子４は、例えば、導電性材料を用いて固体撮像素子チップ５の上に印刷により形成されている。また、接続端子４と固体撮像素子３との間も同様に印刷によって配線が施されている。固体撮像素子チップ５は、ウエハ上に多数の固体撮像素子３と接続端子４とが形成された後に、各固体撮像素子毎にダイシングされてなる。

スペーサー６は、無機材料、例えばシリコンで形成されている。スペーサー６の枠部分の幅寸法Ｗは、例えば、１００〜５００μｍである。スペーサー６の高さ寸法Ｈは、例えば１０〜５００μｍであり、好ましくは８０〜１２０μｍとされている。固体撮像素子チップ５とスペーサー６とを接合する接着剤１２は、その厚みＴ２が０．５〜５μｍ以下となる。

固体撮像素子３の端縁と、スペーサー６の内壁面との間には、全周にわたって隙間Ｃが設けられている。この隙間Ｃは、スペーサー６の内壁面で反射した光が固体撮像素子３に入射するのを防止するとともに、スペーサー６と固体撮像素子チップ５との接合部分に生じた歪みが固体撮像素子３に影響しないようにするために設けられている。スペーサー６と固体撮像素子チップ５との接合部分の歪みは、固体撮像素子チップ５の基材となるウエハと、スペーサー６が形成されたガラス基板とを接合する際に、両者が押し付けられることによって生じる。また、固体撮像装置２が、高クロックで駆動されたり、長時間露光された場合に、固体撮像素子３が高温になって、固体撮像素子チップ５とスペーサー６との熱膨張率の違いにより歪みが生じる場合もある。

図３は、上記固体撮像装置の製造工程を示すフローチャートである。第１の工程では、図４に示すように、カバーガラス７の基材となるガラス基板１０の上に、多数のスペーサー６が形成される。これらのスペーサー６は、例えば、次のような方法によって形成される。まず、ガラス基板１０の上に、シリコン等の無機材料をスピンコート等の塗布やＣＶＤ装置等で積層し、無機材料膜を形成する。次いで、フォトリソグラフィ技術，現像，エッチング等を用いて、無機材料膜から多数のスペーサー６を形成する。なお、ガラス基板１０の上に無機材料膜を形成するために、ガラス基板１０とシリコンウエハとを貼り合わせてもよい。更に、ガラス基板１０の上に無機材料を印刷して、スペーサー６を直接形成してもよい。

第２の工程では、図５に示すように、ガラス基板１０上のスペーサー６の端面に接着剤１２が薄く均一に塗布される。スペーサー６とウエハとの接着に使用される接着剤１２には、硬化時の反りを防止し、かつ水分等の侵入を防いで高信頼性を得ることができるように、例えば、エポキシ系，シリコン系等の樹脂系の常温硬化型接着剤が用いられる。また、接着剤１２の塗布厚の制御性向上のために、塗布時の接着剤の粘度Ｖ１は、０．１〜１０Ｐａ・ｓとされている。なお、同様の効果が得られるならば、ＵＶ硬化型接着剤や可視光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤を使用してもよい。

スペーサー６への接着剤の塗布は、図６〜図８に示す第２−１〜第２−４工程によって行なわれる。第２−１工程では、図７（Ａ）に示すように、ガラス等の平面度の高い作業台１５上に転写フイルム１６が載置される。転写板として使用される転写フイルム１６は、ずれや皺等が発生しないように、エアー吸引や静電吸着等を用いて作業台１５上に吸着保持される。

転写フイルム１６は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を使用して平坦に形成された薄膜フイルムであり、ガラス基板１０の外形サイズよりも大きな外形サイズを有している。作業台１５上に載置された転写フイルム１６には、バーコータのコートバー１７あるいは、スピンコータによって、接着剤１２が塗布厚Ｔ１、例えば６〜１０μｍ、好ましくは８μｍの厚みで均一に塗布される。なお、転写フイルム１６への接着剤１２の塗布には、ブレードコータやスピンコータ等を用いてもよい。

一般的に、光学用の常温硬化型接着剤は、粘度が低い時にはシリコン等の無機物に対して塗れ性が悪く、粘度を高くすることで塗れ性が改善されることが知られている。しかし、粘度の高い接着剤を使用すると、転写フイルム１６に対する接着剤１２の塗布厚の制御が難しくなる。そのため、本実施形態では、転写フイルム１６への接着剤１２の塗布後に、第２−２工程で転写フイルム１６を所定時間放置し、接着剤１２の粘度を高くする経時処理を行なっている。この経時処理では、粘度Ｖ１で塗布された接着剤が、転写用の粘度Ｖ２、例えば１００〜１００００Ｐａ・ｓ、好ましくは２０００〜３０００Ｐａ・ｓ程度まで上昇するように、放置時間と環境温度とが調整される。

このように、転写フイルム１６への塗布時には接着剤１２の粘度を低くし、スペーサー６への転写時には接着剤１２の粘度が高くなるようにしたので、転写フイルム１６への塗布厚の制御性と、転写時のスペーサー６への塗れ性とを高いレベルで両立させることができる。また、接着剤１２の粘度を高くすることによって、接着剤１２が流れにくくなるので、転写フイルム１６や、接着剤１２が転写された後のガラス基板１０のハンドリング性を向上させることができる。更には、スペーサー６とウエハ２６とを貼り合わせる際に、スペーサー６の下からはみ出す接着剤１２の量を少なくする効果もある。

なお、親水性のある接着剤を使用している場合には、スペーサー６にプラズマ、若しくは紫外線を照射して表面改質を行なうこともできる。この表面改質処理により、シリコン製スペーサーへの接着剤の塗れ性を改善することができる。

第２−３工程では、アライメント装置や手作業によって、ガラス基板１０と転写フイルム１６との貼り合わせが行なわれる。例えば、図７（Ｂ）に示すように、アライメント装置は、吸引孔２０ａからエアー吸引を行なってガラス基板１０を吸着保持するガラス保持テーブル２０と、このガラス保持テーブル２０の下方に配置され、吸引孔２１ａからエアー吸引を行ない、スポンジ２１ｂを介して転写フイルム１６を吸着保持するフイルム保持テーブル２１とからなる。フイルム保持テーブル２１は、周知のＺ軸移動テーブルと同様に上下方向での移動が可能とされている。

フイルム保持テーブル２１は、接着剤１２が塗布された転写フイルム１６をスポンジ２１ｂ上に載置した状態で上昇し、転写フイルム１６をガラス基板１０上の多数のスペーサー６に均一な力で押し付ける。スポンジ２１ｂは、スペーサー６を破損させず、かつ転写フイルム１６をしっかりとスペーサー６に押し付けることができる程度の硬さを有するものが用いられる。これにより、転写フイルム１６上の接着剤１２とスペーサー６とが確実に接触し、ガラス基板１０と転写フイルム１６とが貼り合わされる。なお、ガラス基板１０又は転写フイルム１６にエアーを吹き付けて加圧してもよいし、ガラス基板１０上で加圧ローラを移動させて、ガラス基板１０と転写フイルム１６とを貼り合わせてもよい。

第２−４工程では、ガラス基板１０から転写フイルム１６が剥がされて、スペーサー６上に接着剤１２が転写される。図８に示すように、この工程で使用されるフイルム剥離装置は、載置されたガラス基板１０をエアー吸引等によって吸着保持する作業台２２と、転写フイルム１６の一端が係止される巻取りローラ２３と、転写フイルム１６の上面に当接して剥離中の転写フイルム１６とガラス基板１０とがなす角度θを一定に保つ剥離ガイド２４とからなる。作業台２２は、例えばＸＹテーブルに用いられるテーブル移動機構によって、図中左右方向でスライド自在とされている。

フイルム剥離装置は、作業台２２の図中左方へのスライド移動と同時に、巻取りローラ２３による転写フイルム１６の巻き取りを開始し、ガラス基板１０の一端側から順次転写フイルム１６を引き剥がしていく。その際に、転写フイルム１６の背面が剥離ガイド２４によって規制されるため、ガラス基板１０と転写フイルム１６とがなす角度θは常に一定となり、ガラス基板１０の各スペーサー６には一定厚みの接着剤１２が転写される。なお、転写フイルム１６のサイズが、巻取りローラ２３に係止できるほど大きくない場合には、転写フイルム１６の端部に延長用のフイルムを貼り付けるとよい。

第３の工程では、図９（Ａ）に示すように、多数の固体撮像素子３及び接続端子４が形成されたウエハ２６上にガラス基板１０が貼り合わされる。なお、図１０に示すように、ガラス基板１０とウエハ２６とは同サイズ及び同形状とされている。ガラス基板１０とウエハ２６との貼り合わせには、アライメント貼付け装置が使用される。アライメント貼付け装置は、エアー吸引孔２８ａからエアーを吸引してウエハ２６を位置決め保持する貼合わせテーブル２８と、同様にエアー吸引孔２９ａからエアーを吸引してガラス基板１０を保持し、ウエハ２６に合わせてガラス基板１０のＸＹ方向及び回転方向の位置調整を行なう位置決めテーブル２９とを備えている。

位置決めテーブル２９は、ウエハ２６とガラス基板１０とのオリフラ２６ａ，１０ａや、適宜設けられたアライメントマーク等を利用してウエハ２６とガラス基板１０との位置調整を行なう。その後、位置決めテーブル２９が下降してガラス基板１０をウエハ２６に重ね合わせ、ガラス基板１０全体を弱い力で均一に加圧する。これにより、ガラス基板１０とウエハ２６との仮貼り合わせが行なわれる。なお、ガラス基板１０とウエハ２６とを貼り合わせるアライメント貼付け装置において、図７（Ｂ）のアライメント装置で使用していたスポンジが用いられていないのは、ガラス基板１０とウエハ２６との貼り合わせでは、固体撮像素子３とスペーサー６との間で高精度な位置調整を必要とするからである。

アライメント貼付け装置によって仮貼り合わせされたガラス基板１０及びウエハ２６は、図９（Ｂ）に示す加圧貼合わせ装置によって剥がれないように貼り合わされる。加圧貼合わせ装置は、エアー吸引孔３０ａからエアー吸引を行なってガラス基板１０及びウエハ２６を位置決め保持する貼合わせテーブル３０と、この貼合わせテーブル３０の上方に配置され、スポンジ３３ａを介してガラス基板１０全体を均一な力で押圧する加圧テーブル３３とからなる。この加圧貼り合わせ装置によるガラス基板１０及びウエハ２６の加圧は、接着剤１２が硬化する所定時間継続される。

スペーサー６の枠部分の幅寸法Ｗは、スペーサー６の強度は当然のこと、スペーサー６とウエハ２６との接合強度や、接着状態にも影響する。幅寸法Ｗが大きい場合には、強度は増すものの、接着剤１２の中に空気が残る等の接着不良が発生しやすくなる。また、スペーサー６が大型化するため、固体撮像装置２の小型を阻害し、ウエハ２６に対する面付け数が低下してコストアップするという問題もある。これに対し、幅寸法Ｗが小さすぎると、スペーサー６の強度とウエハ２６との接合強度とが低下する。

本発明では、スペーサー６の幅寸法Ｗを例えば１００〜５００μｍとし、固体撮像素子３のサイズに合わせて、最適な幅寸法Ｗを選択するようにしている。例えば、固体撮像素子３が１／７インチサイズである場合には、幅寸法Ｗを２００μｍにする。これにより、充分な強度が得られ、かつ接着不良が少なく、面付け数を低下させないスペーサー６を形成することができる。

図２に拡大して示すように、加圧貼合わせ装置によってウエハ２６上にガラス基板１０が貼り合わされる際に、スペーサー６の下から接着剤１２がはみ出すことがある。はみ出した接着剤１２の量が僅かなら問題はないが、はみ出した接着剤１２が固体撮像素子３の上まで流れ込むと、ノイズの発生原因となってしまう。しかしながら、本発明では貼り合わせ時の接着剤１２は粘度が高くされているため、はみ出す量は少ない。また、スペーサー６の下からはみだした接着剤１２は、固体撮像素子３の端縁とスペーサー６の内壁面との間に設けられた隙間Ｃの中に納まるため、接着剤１２が固体撮像素子３の上に流れ込むことはない。

なお、隙間Ｃが狭すぎると、スペーサー６の下からはみ出した接着剤１２が固体撮像素子３の上に流れ込む。また、スペーサー６の内壁面での光の反射や、スペーサー６の接合部の歪みの影響が固体撮像素子３に及んでしまう。これに対し、隙間Ｃが広すぎると、固体撮像装置２の小型化を阻害するとともに、ウエハ２６に対する固体撮像素子チップ５の面付け数が減少するのでコストアップとなる。

本出願人は、接着剤１２の粘度と、接着剤１２のはみ出し量との相関関係を解析する実験を行なった。この実験は、様々な粘度の接着剤が塗布されたスペーサーとウエハとを貼り合わせ、スペーサーの内壁面からの接着剤のはみ出し量を測定するという内容である。この実験の結果、接着剤１２の粘度が高いほどはみ出し量が少なくなることが分かった。特に、転写フイルム１６上の接着剤１２をスペーサー６に転写する際の粘度Ｖ２が、上述したように１００〜１００００Ｐａ・ｓ、好ましくは２０００〜３０００Ｐａ・ｓであるときには、接着剤のはみ出し量を６５μｍ以下に抑えることができた。

上記実験結果から、隙間Ｃの寸法を５０〜１００μｍ、好ましくは６５〜８０μｍとすることで、固体撮像装置２の大型化を最小限に抑えながら、接着剤１２が固体撮像素子３の上に流れ込むのを防止することができる。また、隙間Ｃを前記寸法とすることで、スペーサー６の内壁面での光の反射や、スペーサー６の接合部の歪みの影響も解消することができた。

図２に拡大して示すように、加圧貼合わせ装置によって硬化された接着剤１２の厚みＴ２は、転写フイルム１６に塗布された接着剤１２の厚みＴ１よりも減少する。これは、転写フイルム１６からスペーサー６に接着剤１２が転写される際に、転写残りが発生して厚みが減少し、スペーサー６とウエハ２６との貼り合わせ時の接着剤１２のはみ出しによって、更に厚みが減少するためである。

本出願人の実験によって、硬化後の接着剤１２の厚みＴ２が０．５〜５μｍであれば、スペーサー６と固体撮像素子チップ５との間に隙間が発生せず、また適切な接着強度が得られるという結果がでている。そのため、転写フイルム１６への接着剤１２の塗布厚Ｔ１は、転写残りやはみ出し量を考慮して、硬化後に０．５〜５μｍの厚みＴ２を維持できる厚みとする必要がある。

第４の工程では、図１１に示すように、ガラス基板１０のダイシングが実施され、ガラス基板１０から多数のカバーガラス７が形成される。このガラス基板１０のダイシングは、ダイヤモンドカッター３１によって行なわれ、その際にガラス基板１０が必要以上に加熱されないように、噴射ノズル３２から冷却水が掛けられる。このガラス基板１０のダイシング時にも、スペーサー６とウエハ２６との間は接着剤１２によって確実に封止されているので、冷却水がスペーサー６内に侵入することはない。

第５の工程では、図１２に示すように、ウエハ２６の下面にダイシングテープ３４が貼付される。その後に、ウエハ２６がダイヤモンドカッター３５でダイシングされ、多数の固体撮像装置２が形成される。このウエハ２６のダイシング時にも噴射ノズル３６から冷却水が掛けられるが、やはり冷却水がスペーサー６内に侵入することはない。

なお、上記実施形態では、転写板としてフレキシブルなプラスチックフイルムを使用したが、図１３（Ａ），（Ｂ）に示すように、高い平面度を有する剛体、例えばガラス板等を転写板３８として使用することもできる。剛体を転写板として使用する場合には、スペーサー６に接着剤を確実に転写できるように、ガラス基板１０からゆっくりと転写板３８を剥がす必要がある。

また、転写フイルム１６や転写板３８からの接着剤３９の剥がれ性をよくするために、転写フイルム１６や転写板３８の表面に離型剤３７をコーティングしてもよい。この場合、離型剤３７の上に塗布することができ、なおかつ離型剤３７に対してよりもスペーサー６に対する塗れ性のほうが良好な接着剤を使用するとよい。また、予めシリコン等の離型剤でコートされたシリコンコートフイルムを使用することもできる。

図１３（Ａ）に示すように、シリコン等の離型剤３７がコートされた転写板３８に接着剤３９を塗布する。そして、ガラス基板１０上のスペーサー６と貼り合わせ、同図（Ｂ）に示すように、転写フイルム３８とガラス基板１０とを離していく。すると、スペーサー６と接触している部分の接着剤３９は、離型剤３７からきれいに剥離されるので、離型剤３７上の接着剤３９が全てスペーサー６に転写される。

これにより、転写フイルム３８に塗布された接着剤３９の塗布厚Ｔ３と、スペーサー６に転写される接着剤３９の厚みＴ４とが等しくなるので、転写フイルム３８への接着剤３９の塗布厚を制御することによって、スペーサー６に転写される接着剤３９の量を容易に制御することができる。なお、接着剤３９としては、粘度が高いものを使用するのがよい。

更には、弾性体又は剛体に関わらず、転写板にスペーサーと同形状の凸又は凹状のパターンを形成してもよい。凸状パターンの場合には、転写板とスペーサーとの接触状態をより確実にすることができる。また、凹状パターンの場合には、その深さによって転写する接着剤の量を加減することができる。

また、図１４に示す固体撮像装置４０のように、スペーサー４１の固体撮像素子チップ４２に貼り合わされる側の端面のエッジに面取り部４３を形成し、スペーサー４１の下からはみ出した接着剤４４を面取り部４３内に収容することもできる。これによれば、スペーサー４１からはみ出す接着剤４４の量を少なくすることができるので、固体撮像素子４５とスペーサー４１の内壁面との間の隙間Ｃを小さくすることができる。

なお、上記スペーサー４１の面取り部４３は、図１５のフローチャートに示すようなステップで形成することができる。まず、図１６（Ａ）に示すように、カバーガラス４７の基材となるガラス基板５０に接着剤５１を塗布し、スペーサー４１の基材となるスペーサー用ウエハ５２と貼り合わせる。次いで、同図（Ｂ）に示すように、スペーサー用ウエハ５２の上に、スペーサー４１の形状のレジストマスク５３を形成する。

図１６（Ｃ）に示すように、スペーサー用ウエハ５２に等方性ドライエッチングを施す。これにより、レジストマスク５３によって隠されている以外の部分が等速度でエッチングされるため、レジストマスク５３の下に面取り部４３が形成される。次に、スペーサー用ウエハ５２に対して異方性ドライエッチングを施すと、同図（Ｄ）に示すように、スペーサー用ウエハ５２がレジストマスク５３に対して垂直方向にエッチングされる。その後、アッシング等を用いてレジストマスク５３と接着剤５１とを除去することによって、同図（Ｅ）に示すように、ガラス基板５０の上にスペーサー４１が多数形成される。

なお、スペーサーのウエハに貼り合わされる側の端面の断面形状は、図２に示す平坦なものや、図１４に示す面取り形状以外に、図１７（Ａ）〜（Ｆ）に示す、凸形状や、凹形状，傾斜形状，円弧形状，階段形状，半円弧形状等様々な形状を用いることができる。これらの形状においても、余剰接着剤を収容して、はみ出し量を小さくすることができる。

上記実施形態は、ＣＣＤを使用した固体撮像装置を例に説明したが、本発明は、ＣＭＯＳタイプの固体撮像装置にも利用することができる。また、本発明は、固体撮像装置以外のＣＳＰ構造のチップにおいて、基板の貼り合わせ等を行なう場合にも適用することができる。

本発明を用いて製造される固体撮像装置の構成を示す外観斜視図である。 固体撮像装置の構成を示す要部断面図である。 固体撮像装置の製造手順を示すフローチャートである。 第１工程において多数のスペーサーが形成されたガラス基板を示す要部断面図である。 第２工程においてスペーサー上に接着剤が塗布されたガラス基板を示す要部断面図である。 第２工程の作業順序を示すフローチャートである。 第２−１工程におけるスペーサーへの接着剤の転写方法を示す説明図である。 第２−１工程におけるスペーサーから転写フイルムを剥離する方法を示す説明図である。 第３工程におけるガラス基板とウエハとの貼り合わせ状態を示す要部断面図である。 ガラス基板とウエハとの外観形状を示す斜視図である。 第４工程におけるガラス基板のダイシングを示す要部断面図である。 第５工程におけるウエハのダイシングを示す要部断面図である。 本発明の第２実施形態による接着剤の転写状態を示す説明図である。 スペーサーに面取り部が設けられた固体撮像装置の要部断面図である。 面取り部の形成手順を示すフローチャートである。 面取り部の形成手順を示す説明図である。 面取り部の形状のバリエーションを示す説明図である。

符号の説明

２ 固体撮像装置
３ 固体撮像素子
４ 接続端子
５ 固体撮像素子チップ
６ スペーサー
７ カバーガラス
１０ ガラス基板
１２ 接着剤
１６ 転写フイルム
２３ 巻取りローラ
２４ 剥離ガイド
２６ ウエハ
３７ 離型剤
３８ 転写板
４３ 面取り部

Claims (21)

1. 多数の固体撮像素子が形成されたウエハの上に、固体撮像素子の周囲を取り囲むスペーサーが多数形成された透明基板を接着剤で貼り合わせ、各固体撮像素子に合わせて透明基板とウエハとが分割されてなる固体撮像装置の製造方法において、
   前記接着剤が塗布された転写板を透明基板のスペーサー上に重ね合わせ、転写板と透明基板とを加圧した後に、該転写板を透明基板から剥離してスペーサー上に接着剤の層を転写形成することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
2. 前記転写板は、剛体であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置の製造方法。
3. 前記転写板は、剛体としてガラス板を用いていることを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置の製造方法。
4. 前記転写板は、弾性体であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置の製造方法。
5. 前記転写板は、弾性体としてフレキシブルなプラスチックフイルムを用いていることを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置の製造方法。
6. 前記転写板に、透明基板上に形成されたスペーサーと同形状の凸又は凹状のパターンを形成したことを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の固体撮像装置の製造方法。
7. 前記転写板の表面に、離型剤を塗布したことを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の固体撮像装置の製造方法。
8. 前記離型剤は、シリコンであることを特徴とする請求項７記載の固体撮像装置の製造方法。
9. 前記スペーサーの接着剤が塗布される端面に、表面改質処理を行なったことを特徴とする請求項１乃至８いずれか記載の固体撮像装置の製造方法。
10. 前記接着剤の転写板への塗布時の粘度は、０．１Ｐａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載の固体撮像装置の製造方法。
11. 前記転写板への接着剤の塗布は、バーコート、またはブレードコート、またはスピンコートのいずれかを用いて行なわれることを特徴とする請求項１乃至１０いずれか記載の固体撮像装置の製造方法。
12. 前記転写板と透明基板との加圧は、エアー加圧、またはローラー加圧によって行なわれることを特徴とする請求項１乃至１１いずれか記載の固体撮像装置の製造方法。
13. 前記転写板の接着剤をスペーサーに転写する際の該接着剤の粘度は、１００〜１００００Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項１乃至１２いずれか記載の固体撮像装置の製造方法。
14. 前記接着剤は、硬化後に０．５μｍ〜５μｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項１乃至１３記載の固体撮像装置の製造方法。
15. 前記スペーサーは、その接着面の全域でウエハに貼り付けられることを特徴とする請求項１乃至１４いずれか記載の固体撮像装置の製造方法。
16. 請求項１乃至１５いずれか記載の製造方法によって製造されることを特徴とする固体撮像装置。
17. 前記固体撮像素子の端縁とスペーサーの内壁面との間に、全周にわたって５０〜１００μｍの隙間を形成したことを特徴とする請求項１６記載の固体撮像装置。
18. 前記スペーサーの一辺の枠部分の幅寸法は、１００〜５００μｍであることを特徴とする請求項１６又は１７記載の固体撮像装置。
19. 前記スペーサーのウエハに貼り合わされる端面のエッジに、はみ出した接着剤を収容する面取り部を設けたことを特徴とする請求項１６乃至１８いずれか記載の固体撮像装置。
20. 固体撮像素子が形成されたチップ基板の上に、固体撮像素子を取り囲む枠形状のスペーサーを接着剤で貼り付け、このスペーサーの上を透明板で封止した固体撮像装置において、
    前記固体撮像素子の端縁とスペーサーの内壁面との間に、全周にわたって５０〜１００μｍの隙間を形成したことを特徴とする固体撮像装置。
21. 固体撮像素子が形成されたチップ基板の上に、固体撮像素子を取り囲む枠形状のスペーサーを接着剤で貼り付け、このスペーサーの上を透明板で封止した固体撮像装置において、
    前記スペーサーの一辺の枠部分の幅寸法は、１００〜５００μｍであることを特徴とする固体撮像装置。

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