JP4486005B2 - 半導体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体撮像装置およびその製造方法に関する。

近年、電子器機の小型化、薄型化、軽量化が進むにつれて半導体部品の高密度実装化の要求が強くなっている。特に、半導体撮像素子は、微細加工技術の進歩による高集積化とあいまって、従来のようなパッケージに半導体撮像素子を搭載するパッケージタイプからベアチップ状態で電子機器に直接実装するタイプへの変更が強く要望されている。

例えば、スルーホール導通部を有さずに薄型化することができる半導体パッケージおよびその製造方法が特許文献１に開示されている。この従来の半導体撮像素子は、一方の面にデバイス領域を有し、且つこのデバイス領域に接続される接続パッドを有する半導体基板と、この半導体基板の一方の面側に設けられた支持基板と、半導体基板の他の面側に設けられた外部電極と、一部が半導体基板の周囲に延出され、接続パッドと外部電極とを電気的に接続する接続手段とを備えている。

上記第１の従来例では、一方の面に撮像領域を有するとともに、この撮像領域に接続される接続パッドを有する半導体基板の一方の面に支持基板を設け、他の面側に柱状電極を設けている。そのため、パッケージを薄型化することができる。また、接続パッドと柱状電極とを電気的に接続する接続手段の一部を半導体基板の周囲に延出させているのでスルーホール導通部を有しない構造とすることができる。

さらに、特許文献２では、透明樹脂で封止する構造でありながらもフレアやスミア等の発生が抑えられた固体撮像装置とその製造方法が開示されている。この第２の従来例に係る固体撮像装置では、リードフレーム上で配線された固体撮像素子全体が、透明樹脂で封止されている。また、上記透明樹脂の外周面のうち、少なくとも有効画素領域に対応する面以外の部分が黒色樹脂で覆われている。この固体撮像装置の製造方法は、リードフレーム上で配線された固体撮像素子全体を透明樹脂で樹脂封止する工程と、上記透明樹脂全体を黒色樹脂で覆う工程と、固体撮像素子の有効画素領域上方の上記黒色樹脂を除去する工程とからなる。
特開２００４−１１１７９２号公報 特開平０５−１０２４４９号公報

上述の第１の従来例では、半導体基板上の接続パッドと半田ボールとの電気的接続が半導体基板の各辺の外側を経由して行われている。このために、半導体撮像装置の平面寸法が大きくなり、小型化および薄型化が難しいと考えられる。

また、第２の従来例では、撮像領域への反射光の侵入によるフレアやスミア等の光学的雑音を除去することはできるが、接続のために金線を用いているので、透明樹脂の上面から入射した光がこの金線の直立部に当たって反射し、その反射光が撮像領域に入射する可能性がある。撮像領域に反射光が入射すると、画像のフレアやスミアを誘発する場合がある。

本発明は、小型且つ薄型で、フレアやスミアなどの光学的雑音の除去が図られた半導体撮像装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の半導体撮像装置は、外部機器に接続して用いられる半導体撮像装置であって、光を検知する撮像領域と、周辺回路領域と、電極端子が形成された電極領域とを有する半導体撮像素子と、前記半導体撮像素子の回路形成面上に形成された透明樹脂層と、前記電極端子上に設けられ、前記透明樹脂層の上面と同一平面内にある上面を有し、前記外部機器に接続するための柱状電極とを備えている。

この構成により、外部回路との接続のために再配線層を形成したり、接続用配線を引き回したりする必要がなくなる。また、撮像領域を保護するためのパッケージを形成しなくてもよくなるので、従来に比べて大幅に薄い半導体撮像装置を実現することができる。また、外形寸法を半導体撮像素子と同一にすることができるので、従来の半導体撮像装置に比べて平面面積を低減することが可能となる。

また、上記の半導体撮像装置において、柱状電極の側面上に反射防止膜を形成すれば、柱状電極からの反射光が撮像領域に入るのを防ぐことができるので、フレアやスミアなどの光学的雑音の影響を大幅に低減することができる。

なお、透明樹脂層の材料は、例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂およびポリイミド系樹脂あるいはこれらの混合物であってもよい。

本発明の第２の半導体撮像装置は、光を検知する撮像領域と、周辺回路領域と、電極端子が形成された電極領域とを有する半導体撮像素子と、少なくとも前記撮像領域上に透明な接着部材を介して接着された透明シートとを備えている。

この構成によれば、半導体撮像装置の厚みを樹脂封止を行う従来の半導体撮像装置に比べて薄くすることができる上、平面面積を半導体撮像素子とほぼ同じ程度にまで小さくすることができる。

なお、ここで言う接着部材は、透明な樹脂からなる接着剤であってもよいし、透明な接着用シートなどであってもよい。

また、前記透明シートの側面上に設けられた第１の反射防止膜をさらに備えている場合には、外部機器との接続に用いられる金線などの接続部材からの反射光が撮像領域に入射するのを防ぐことができる。そのため、スメアやフレアの発生を抑えることが可能となる。

本発明の半導体撮像装置の第１の製造方法は、各々が電極端子を有する複数の半導体撮像素子が形成された半導体撮像素子アレーの前記電極端子上に柱状電極を形成する工程（ａ）と、少なくとも前記柱状電極が埋まるだけの厚みの透明樹脂層を形成する工程（ｂ）と、前記透明樹脂層を研磨加工して、前記柱状電極の上面と前記透明樹脂層の上面とを同じ高さにする工程（ｃ）と、前記半導体撮像素子アレーをダイシングして各半導体撮像素子が形成された個片に分割する工程（ｄ）とを備えている。

この方法により、薄型化および小型化が実現された半導体撮像装置を容易に製造することができる。なお、工程（ｃ）で柱状電極の上面および透明樹脂層の上面を鏡面加工することにより光学特性をさらに向上させることができる。

また、前記工程（ａ）の後で前記工程（ｂ）の前に、前記柱状電極の露出面上に反射防止膜を形成する工程（ｅ）をさらに備え、前記工程（ｃ）では、前記柱状電極の上面が露出するまで研磨を行うことにより、柱状電極からの反射光を抑え、フレアやスミアの発生が抑えられた半導体撮像装置を製造することができる。

本発明の半導体撮像装置の第２の製造方法は、各々が電極端子を有する複数個の半導体撮像素子が形成された半導体撮像素子アレーの回路形成面上に、前記電極端子が形成された領域に対応した位置に溝が形成された透明シートアレーを、前記電極端子が前記溝内に収納されるような状態で接着する工程（ａ）と、前記溝の底部に到達するまで前記透明シートアレーを研磨して各半導体撮像素子の上に透明シートを形成する工程（ｂ）と、前記半導体撮像素子アレーをダイシングして前記各半導体撮像素子が形成された個片に分割する工程（ｃ）とを備えている。

この方法によれば、撮像領域を保護する透明シートをウエハ上で一括して形成することができるので、薄型化および小型化が実現された半導体撮像装置を安価に製造することができる。

本発明の半導体撮像装置によれば、外部機器との接続に用いられる配線を装置の裏面などに引き回す必要がないので、薄型化および小型化を実現することができる。そのため、本発明の半導体撮像装置は、携帯電話等の比較的サイズの小さい機器にも好ましく用いることができる。

また、反射防止膜によって柱状電極などからの反射光を抑えることにより、フレアやスミアの発生を抑えることも可能である。

また、本発明の半導体撮像装置の製造方法によれば、上述のような高性能の半導体撮像装置を容易に製造することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の図においては、それぞれの厚みや長さ等は簡略化されており、実際の形状とは異なる。また、図示された半導体撮像素子上の電極端子の個数等も実際とは異なる。さらに、各実施形態いおいて共通する部材については同じ符号を付しており、一部説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体撮像装置の全体構成を概略的に示す斜視図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本実施形態の半導体撮像装置を示す平面図およびIIb-IIb線における断面図である。

図１および図２に示すように、本実施形態の半導体撮像装置１は、半導体撮像素子１０と、柱状電極２２と、半導体撮像素子１０の上面全体の上に形成された透明樹脂層２４とを備えている。

半導体撮像素子１０は、半導体基板１２と、半導体基板１２上に形成された撮像領域１４と、撮像領域１４を囲む周辺回路領域１６と、外部回路との接続を行う電極端子２０を含む電極領域１８とを有している。柱状電極２２は、電極端子２０上に設けられている。周辺回路領域１６は、電極端子２０が配設されている電極領域１８と撮像領域１４との間の領域であり、この領域には回路（図示せず）が形成されている。周辺回路領域１６内や撮像領域１４内に設けられた回路は、シリコン等からなる半導体基板1２上に半導体プロセスを用いて形成されている。

透明樹脂層２４は、熱硬化性または熱可塑性樹脂からなり、その上面は入射光が屈折しないように平坦になっている。複数の電極端子２０は半導体撮像装置１の外形の各辺に沿って一列に配置されており、この電極端子２０の上に形成された柱状電極２２の上面は、外部に露出している。透明樹脂層２４の平面寸法は、半導体撮像素子１０とほぼ同じであり、かつ透明樹脂層２４の厚みは柱状電極２２と同じである。

また、図示はしないが撮像領域１４上の最上層にガラス基板を設けておけば、外部からの埃の付着を防ぎ、傷が付きにくくすることが可能である。この場合、透明樹脂層２４はガラス基板よりも屈折率が低い材料で構成されることが好ましい。ガラス基板の側面に反射防止膜が設けられていてもよい。

以下、各構成物について、図２を主に用いて詳細に説明する。

まず、半導体撮像素子１０のうち撮像領域１４は、半導体撮像素子１０の中央部に配置され、ＣＣＤ回路あるいはＣＭＯＳ回路、カラーフィルター、およびマイクロレンズを有する画素が２次元的に配列した画素群を有している。画素のサイズは例えば２μｍ角〜６μｍ角程度である。各画素は、外部から入射した光を受けて電気信号を出力する。

さらに、半導体撮像素子１０のうち撮像領域１４の外周領域に配置された周辺回路領域１６は、画素群から出力された電気信号を処理して外部回路に転送する回路を有している。

そして、半導体撮像素子１０のうち最外周領域には、複数の電極端子２０を備えた電極領域１８が形成されている。

また、撮像領域１４を含む半導体撮像素子１０の上面全体の上に設けられた透明樹脂層２４は、その上面が入射光が屈折しないような平坦度を形成している。ただし、電極領域１８上に設けられた透明樹脂層２４の表面には、電極端子２０上に設けられた柱状電極２２の上面部が露出している。柱状電極２２の上面と透明樹脂層２４の上面とは同じ高さになっており、同一平面内に形成されている。この柱状電極２２の上面部により外部回路との接続が行われる。

なお、透明樹脂層２４の材料としては、不純物や気泡が極めて少ないエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂あるいはポリイミド系樹脂を用いることが望ましい。

また、柱状電極２２の形成方法には、電解メッキ法、スタッドバンプボンディング法、超音波加熱ボールボンディング法あるいは柱状形状の導電体を半田等により接合する等の種々の方法を用いることができる。

このような構成からなる半導体撮像装置１は、ベアチップ上に透明樹脂を搭載した構造であるので、パッケージに収納される従来の半導体撮像装置に比べて薄型で、かつ小型化を実現できる。また、本実施形態の半導体撮像装置１では、光の入射面側に電極端子２０に接続される柱状電極２２を形成しているので、光の入射面とは逆の面に配線を引き回す特許文献１に記載の半導体撮像装置に比べて装置の厚みを薄くすることが可能となっている。また、平面的に見て半導体基板の外側に配線が配置されないので、特許文献１に記載の半導体撮像装置に比べて平面寸法を小さくすることが可能である。

また、本実施形態の半導体撮像装置１では、画素から出力される信号を伝達するために必ずしも金線を用いなくてもよいので、金線からの反射光によるフレアやスミアの発生を抑制することが可能になっている。

しかも、柱状電極２２の上面部を除き、撮像領域１４、周辺回路領域１６および電極領域１８が比較的厚い透明樹脂層２４により保護されているので、本実施形態の半導体撮像装置１は、充分な長期信頼性も有している。

次に、本実施形態に係る半導体撮像装置の製造方法について説明する。ここでは、半導体撮像素子１０が複数配置されてなる半導体撮像素子アレー２６の状態において、それぞれの半導体撮像素子１０内に設けられた電極端子２０上に柱状電極２２を作製する方法の一例を説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の半導体撮像装置の主要な製造工程を示す断面図である。

まず、図３（ａ）に示すように、半導体基板１２の主面上に半導体プロセス技術を用いてＣＣＤ回路やＣＭＯＳ回路を含む撮像領域１４、周辺回路領域１６、および電極端子を含む電極領域１８を有する半導体撮像素子１０が複数個形成された半導体撮像素子アレー２６を作製する。なお、半導体撮像素子１０は、最終工程においてダイシングライン２８に沿って切断され、個片化される。

次に、図３（ｂ）に示すように、半導体撮像素子アレー２６の回路形成面上にフォトレジスト３０を塗布して、露光プロセスと現像プロセスとを行い、フォトレジスト３０のうち電極端子２０の上に位置する領域に開口部３０ａを形成する。

次いで、図３（ｃ）に示すように、電極端子２０上の開口部３０ａに柱状電極２２を形成する。この柱状電極２２は、例えばメッキ法により銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）または金（Ａｕ）等の金属材料を堆積することにより形成するのが簡単で好ましい。なお、メッキ法により柱状電極２２を形成する場合には、あらかじめ半導体撮像素子アレー２６の回路形成面上に、例えば蒸着法やスパッタリング法により金属膜（図示せず）を形成しておき、この金属膜を電極として用いると回路形成面の全面に均一な厚みを有する柱状電極２２を容易に形成することができる。なお、柱状電極２２を形成後、柱状電極２２をマスクにして上記金属膜を選択的にエッチング除去できる材料を選択しておくことが好ましい。従って、柱状電極２２の材料としては、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）あるいは半田等を用いることができる。

次に、図３（ｄ）に示すように、フォトレジスト３０を剥離液等により除去する。このプロセスは、一般的なレジスト除去プロセスを用いることができる。このような工程を経ることで、半導体撮像素子１０内の電極端子２０上に柱状電極２２がそれぞれ設けられた半導体撮像素子アレー２６が得られる。柱状電極の２２の高さは例えば１０〜１００μｍで、径はφ２０〜８０μｍ以下である。

なお、柱状電極２２の形成方法としては、上記のようなフォトレジスト３０に開口部３０ａを設けてメッキして形成する方法例だけでなく、種々の方法を用いることができる。

例えば、開口部３０ａを設けた後、蒸着あるいはスパッタリング等により、開口部３０ａが充填される程度の厚みの金属膜を形成した後、フォトレジスト３０を剥離液等により溶解し、除去する方法により柱状電極２２を形成してもよい。

あるいは、金（Ａｕ）線や銅（Ｃｕ）線等の金属細線を用いたボールボンディング法またはスタッドバンプボンディング法を用いて柱状電極２２を形成してもよい。この場合には、図３（ａ）に示すような、電極端子２０が形成された状態でボールボンディングあるいはスタッドバンプボンディングを行えるので、製造工程を簡略化することができる。

さらに、柱状に加工した金（Ａｕ）導体を、例えば超音波ボンディングして柱状電極２２を形成してもよい。この場合にも、図３（ａ）に示す電極端子２０が形成された状態で形成できるので、製造工程を簡略化することができる。

次に、本実施形態の半導体撮像装置の製造方法のうち、図３（ｄ）に示す工程に続く工程について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の半導体撮像装置の主要な製造工程を示す断面図である。

まず、図４（ａ）に示すように、図３（ｄ）に示す工程の後、半導体撮像素子アレー２６の回路形成面の全面上にわたって透明樹脂２４ａを塗布する。この場合、透明樹脂２４ａは少なくとも柱状電極２２を埋めることができる厚みとする。そして、透明樹脂２４ａを塗布後、半導体撮像素子アレー２６を所定の温度で加熱して透明樹脂２４ａを硬化させる。透明樹脂２４ａとして紫外線硬化型の樹脂を用いる場合には、紫外線を照射して硬化させることもできる。

透明樹脂２４ａを塗布する際には、半導体撮像素子アレー２６の回路形成面の全面に均一な厚みで透明樹脂２４ａを形成すればよいので、例えば適当な粘度に調製したエポキシ樹脂を用いてワイヤーバーコートやブレードコート等によりコーティングすれば容易に透明樹脂２４ａを形成できる。なお、上記のエポキシ系樹脂だけでなく、アクリル系樹脂やポリイミド系樹脂を用いてもよい。

次に、図４（ｂ）に示すように、柱状電極２２が露出するまで透明樹脂２４ａを研磨する。この研磨において、柱状電極２２が露出して、これらが研磨され始めると透明樹脂２４ａのみを研磨する場合に比べて摩擦係数等の変化が生じる。従って、この研磨状態の変化を検出することにより、柱状電極２２の厚み（高さ）と透明樹脂２４ａの厚みとを等しくすることができる。従って、柱状電極２２の高さを透明樹脂層２４の設定値としておくことにより、透明樹脂層２４の厚みを設定値通りに形成することができる。本工程により、厚みが均一で、かつ設定した厚みの透明樹脂層２４を得ることができる。なお、柱状電極２２が露出した後は、透明樹脂層２４の加工粗面をポリッシングして鏡面に仕上げる。

次いで、図４（ｃ）に示すように、半導体撮像素子アレー２６をダイシングライン２８に沿ってダイシングすると、本実施形態に係る半導体撮像装置１を得ることができる。

なお、本実施形態の半導体撮像装置１の製造方法においては、透明樹脂２４ａをワイヤバーコートあるいはブレードコート等の印刷方式で作製することにより透明樹脂層２４を形成する方法について説明したが、透明樹脂層２４を形成する方法はこれに限定されない。例えば、図３（ｄ）に示す状態の半導体撮像素子アレー２６を金型に入れて、透明樹脂２４ａを注入して形成する方式であってもよい。

以上で説明したように、本実施形態の半導体撮像装置１の製造方法によれば、従来の半導体撮像装置に比べて薄型で、かつ小型化された半導体撮像装置が実現できる。また、透明樹脂層２４の厚みを従来の厚みより薄くすることもできるので、透明樹脂層２４中での入射光の吸収を低減させることもできる。従って、安価で光学特性のバラツキが小さい半導体撮像装置１を得ることができる。

（第２の実施形態）
図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第２の実施形態に係る半導体撮像装置の全体構成を概略的に示す平面図およびVb-Vb線における断面図である。同図において、図２に示す第１の実施形態に係る半導体撮像装置と同一の部材には同じ符号を付している。

本実施形態の半導体撮像装置２は、電極端子２０および柱状電極２２の側面上（外周部）に反射防止膜３２が形成されていることが第１の実施形態の半導体撮像装置１と異なっている。その他の構成については、第１の実施形態の半導体撮像装置１と同じであるので説明を省略する。

反射防止膜３２は、例えばフッ素ポリマー系樹脂などの材料で構成されており、入射光を吸収する。後に説明するように、反射防止膜３２の材料は導電性を有していてもよいし、有していなくてもよい。少なくとも撮像領域１４が反応する波長の光を吸収する材料であれば反射防止膜３２の構成材料として用いることができる。また、反射防止膜３２の厚みは約０．０２μｍ〜３．０μｍ程度である。

次に、本実施形態の半導体撮像装置２の製造方法について、図６を用いて説明する。図６（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の半導体撮像装置２の製造方法を示す断面図である。

まず、図６（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様の方法を用いて画素群を有する撮像領域１４と、周辺回路領域１６と、電極端子２０を有する電極領域１８とを半導体基板１２上に形成し、半導体撮像素子１０を作製する。そして、図３（ｂ）〜図３（ｄ）に示す工程と同じ工程を経て電極端子２０の上に柱状電極２２が形成された状態の半導体撮像素子アレー２６を形成する。その後、柱状電極２２の露出部分および電極端子２０の側面部に黒化処理を施すなどして反射防止膜３２を形成する。例えば、柱状電極２２の材料として銅（Ｃｕ）を用いる場合には、プラズマ酸化あるいは湿式酸化させると表面を黒化させることができる。また、反射防止膜３２は、黒化処理以外の方法で形成してもよい。例えば、柱状電極２２として金（Ａｕ）を用いる場合には、撮像領域１４および周辺回路領域１６をフォトレジストでコーティングした後、例えばカーボン（Ｃ）膜を成膜し、その後フォトレジスト膜を除去すれば、柱状電極２２の側面上（外周部）に反射防止膜３２を形成することができる。

次に、図６（ｂ）に示すように、半導体撮像素子アレー２６の上面全体に透明樹脂２４ａを塗布する。この場合、透明樹脂２４ａは少なくとも柱状電極２２を埋めることができる厚みとする。その後、半導体撮像素子アレー２６を所定の温度に加熱して透明樹脂２４ａを硬化させる。透明樹脂２４ａが紫外線硬化型である場合には、紫外線を照射して透明樹脂２４ａを硬化させる。本工程において、透明樹脂２４ａは、半導体撮像素子アレー２６の全面に均一な厚みで形成すればよいので、例えば適当な粘度に調製したエポキシ樹脂を用いてワイヤーバーコートやブレードコート等によりコーティングすれば容易に透明樹脂２４ａを形成することができる。なお、上記のエポキシ系樹脂だけでなく、アクリル系樹脂やポリイミド系樹脂を用いてもよい。

次に、図６（ｃ）に示すように、透明樹脂２４ａで全面が覆われた半導体撮像素子アレー２６において、柱状電極２２の上面が露出するまで透明樹脂２４ａを研磨する。この研磨において、柱状電極２２が露出して、これらが研磨され始めると透明樹脂２４ａのみを研磨する場合に比べて摩擦係数等の変化が生じる。従って、この研磨状態の変化を検出することにより、柱状電極２２の厚みと透明樹脂２４ａの厚みとを等しくすることができる。すなわち、柱状電極２２の高さを透明樹脂層２４の設定値としておくことにより、透明樹脂層２４の厚みを設定値通りに形成することができる。本工程により、厚みが均一で、且つ設定した厚みの透明樹脂層２４を得ることができる。なお、柱状電極２２が露出した後は、透明樹脂層２４の加工粗面をポリッシングして鏡面に仕上げる。この研磨により柱状電極２２の上面部も研磨されるので、反射防止膜３２のうち柱状電極２２の上面上に形成された部分が研磨により除去される。従って、反射防止膜３２は導電性を有する必要はない。

次に、図６（ｄ）に示すように、半導体撮像素子アレー２６をダイシングライン２８に沿ってダイシングすると、本実施形態に係る半導体撮像装置２を得ることができる。

以上の方法によって作製される半導体撮像装置２は、従来の半導体撮像装置に比べて薄型化および小型化を実現できる。さらに、柱状電極２２の周囲に反射防止膜３２が設けられているので、外部から入射した光が柱状電極２２で反射するのが防がれている。そのため、柱状電極２２からの反射光が撮像領域１４に入射して生じるフレアやスミア等の光学的雑音を防止することができる。

（第３の実施形態）
図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第３の実施形態に係る半導体撮像装置の全体構成を概略的に示す平面図およびVIIb-VIIb線における断面図である。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の半導体撮像装置３は、半導体撮像素子１０と、半導体撮像素子１０の撮像領域１４の上面（回路形成面）上に塗布された透明樹脂接着剤３８と、透明樹脂接着剤３８により撮像領域１４の上面上に接着された透明シート３４と、透明シート３４の外周部（すなわち側面上）に設けられた反射防止膜３６とを備えている。

半導体撮像素子１０は、第１の実施形態と同様に半導体基板１２と、半導体基板１２上にそれぞれ形成された撮像領域１４、周辺回路領域１６、電極端子２０を有する電極領域１８とを有している。

本実施形態の半導体撮像装置では、透明シート３４の外周部に反射防止膜３６が形成されているので、電極端子２０に接続するワイヤ電極（図示せず）に外部から光が当たった場合に、外部機器との接続に用いる金線などからの反射光が撮像領域１４に入射するのが防がれている。そのため、本実施形態の半導体撮像装置３では、フレアやスミアの発生が防がれている。また、第１および第２の実施形態に係る半導体撮像装置と同様に、本実施形態の半導体撮像装置３は、従来の半導体撮像装置に比べて厚みが薄く、小型化されている。なお、本実施形態の半導体撮像装置３では、柱状電極は設けられていない。

その他の構成については、第１の実施の形態の半導体撮像素子アレー２６と同じであるので説明を省略する。

また図示はしないが、撮像領域１４上に透明樹脂接着剤３８と透明シート３４を設けた状態で、さらに最上層にガラス基板を載置する構成を用いれば、外部から侵入する埃の付着を防ぐとともに、透明シート３４に傷が付くのを防ぐことができる。この場合、透明シート３４はガラス基板よりも低い屈折率を有する材料で構成することが好ましい。また、ガラス基板の側面上に反射防止膜を設けておけば、撮像領域１４に不要な反射光が入射するのを防ぐことができる。

次に、本実施形態の半導体撮像装置３の製造方法を説明する。図８（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の半導体撮像装置３の製造方法を示す断面図である。

まず、図８（ａ）に示すように、半導体撮像素子１０と透明シートアレー４２とを作製する。この透明シートアレー４２の下面側には内壁部に反射防止膜３６が形成された凹型の溝４０が形成されている。この溝４０は、半導体撮像素子アレー２６の電極領域１８に対応した位置に設けられ、且つ電極領域１８を内部に収めるだけの幅を有している。また、溝４０の深さは設計によっても異なってくるが、透明シート４０の製造工程終了後の厚みよりも深くしておく。このような溝４０は、例えばフォトリソプロセスとエッチングプロセスを用いて、透明シートアレー４２のうち溝４０となる領域をエッチングして形成してもよい。あるいは、溝４０は、サンドブラスト等により形成されてもよい。

また、反射防止膜３６を形成するためには、まず溝４０を形成後、例えば溝４０以外の領域にフォトレジスト膜を形成する。次いで、透明シートアレー４２上にカーボン（Ｃ）等からなる黒色膜を成膜し、その後フォトレジスト膜を除去する。これにより、溝４０の内部のみに反射防止膜３６を形成することができる。溝４０をエッチングやサンドブラスト等により形成すると、溝４０の内面に微小な凹凸ができるので、より反射防止効果を得ることができる点で好ましい。

なお、反射防止膜３６の形成方法は上記方法に限定されず、印刷や描画法等により直接黒色の樹脂を形成する方法であってもよい。

次に、図８（ｂ）に示すように、透明シートアレー４２の撮像領域１４に接触する面上に透明樹脂接着剤３８を塗布後、半導体撮像素子アレー２６透明シートアレー４２を当接させて両者を接着する。透明樹脂接着剤３８は、例えば透明シートアレー４２と同じ形状で、シート状のものを透明シートアレー４２に貼り付けてもよい。

次に、図８（ｃ）に示すように、溝４０が形成されていない方の面から透明シートアレー４２を研磨する。この研磨において、溝４０が露出するまで研磨した後、さらに透明シートアレー４２の加工粗面をポリッシングして鏡面に仕上げる。研磨によって透明シートアレー４２は分断され、各撮像領域１４上に透明シート３４が形成される。

次に、図８（ｄ）に示すように、半導体撮像素子アレー２６をダイシングライン２８に沿ってダイシングすると、本実施形態に係る半導体撮像装置３を得ることができる。

本実施形態に係る半導体撮像装置３においては、上記のようにウエハレベルで透明シート３４を形成することができるので、製造工程を大幅に簡略化することができる。

なお、透明シート３４としては、撮像するための波長に対して透明なガラス、石英あるいは透明プラスチック等を用いることができる。また、透明シート３４を接着するための透明樹脂接着剤３８としては、紫外線硬化型もしくは加熱硬化型のいずれの接着剤であっても用いることができる。

本実施形態の製造方法によれば、従来の半導体撮像装置に比べて薄型化および小型化が実現された半導体撮像装置３を製造できるとともに、製造工程を大幅に簡略化でき、安価に半導体撮像装置３を得ることができる。

本発明の半導体撮像装置およびその製造方法は、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ等、撮像装置を利用する種々の電子機器において利用可能である。

本発明の第１の実施形態に係る半導体撮像装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ本実施形態の半導体撮像装置を示す平面図およびIIb-IIb線における断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第２の実施形態に係る半導体撮像装置の全体構成を概略的に示す平面図およびVb-Vb線における断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第２の実施形態に係る半導体撮像装置の製造方法を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第３の実施形態に係る半導体撮像装置の全体構成を概略的に示す平面図およびVIIb-VIIb線における断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第３の実施形態の半導体撮像装置の製造方法を示す断面図である。

符号の説明

１，２，３ 半導体撮像装置
１０ 半導体撮像素子
１２ 半導体基板
１４ 撮像領域
１６ 周辺回路領域
１８ 電極領域
２０ 電極端子
２２ 柱状電極
２４ 透明樹脂層
２４ａ 透明樹脂
２６ 半導体撮像素子アレー
２８ ダイシングライン
３０ フォトレジスト
３０ａ 開口部
３２，３６ 反射防止膜
３４ 透明シート
３８ 透明樹脂接着剤
４０ 溝
４２ 透明シートアレー

Claims (8)

1. 外部機器に接続して用いられる半導体撮像装置であって、
   光を検知する撮像領域と、周辺回路領域と、電極端子が形成された電極領域とを有する半導体撮像素子と、
   前記半導体撮像素子の回路形成面上に形成された透明樹脂層と、
   前記電極端子上に設けられ、前記透明樹脂層の上面と同一平面内にある上面を有し、前記外部機器に接続するための柱状電極とを備え、
   前記柱状電極の側面上に反射防止膜が設けられていることを特徴とする半導体撮像装置。
2. 前記透明樹脂層は、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂およびポリイミド系樹脂のいずれかから選択された少なくとも１種類の材料からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体撮像装置。
3. 複数の前記電極端子が前記半導体装置の外形の各辺に沿って一列に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記透明樹脂層の平面寸法は、前記半導体撮像素子とほぼ同じであることを特徴とする請求項１に記載の半導体撮像装置。
5. 前記透明樹脂層の厚みは、前記柱状電極と同じであることを特徴とする請求項１に記載の半導体撮像装置。
6. 前記撮像領域の最上層にガラス基板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体撮像装置。
7. 前記柱状電極は、銅、ニッケル、金および半田のいずれかから選択された少なくとも１種類の材料からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体撮像装置。
8. 各々が電極端子を有する複数の半導体撮像素子が形成された半導体撮像素子アレーの前記電極端子上に柱状電極を形成する工程（ａ）と、
   少なくとも前記柱状電極が埋まるだけの厚みの透明樹脂層を形成する工程（ｂ）と、
   前記透明樹脂層を研磨加工して、前記柱状電極の上面と前記透明樹脂層の上面とを同じ高さにする工程（ｃ）と、
   前記半導体撮像素子アレーをダイシングして各半導体撮像素子が形成された個片に分割する工程（ｄ）とを備え、
   前記工程（ａ）の後で前記工程（ｂ）の前に、前記柱状電極の露出面上に反射防止膜を形成する工程（ｅ）をさらに備え、
   前記工程（ｃ）では、前記柱状電極の上面が露出するまで研磨を行うことを特徴とする半導体撮像装置の製造方法。

Images