CN102751301B

CN102751301B - 半导体器件

Info

Publication number: CN102751301B
Application number: CN201210211327.4A
Authority: CN
Inventors: 吉本和浩; 下别府佑三; 手代木和雄; 新城嘉昭
Original assignee: Fujitsu Semiconductor Ltd
Current assignee: Socionext Inc
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2026-05-16
Also published as: KR20070081069A; JP4951989B2; CN102751301A; CN101017836A; TW200731518A; KR100773843B1; JP2007214360A; TWI310605B; US20070181792A1; US7479627B2

Abstract

本申请公开一种半导体器件，包括：半导体衬底，其主表面上形成光接收元件区；第一突起部，其设置在半导体衬底的主表面上的光接收元件区的周围，基本上为矩形，且矩形的四个角为弧形；粘合材料层，其设置在半导体衬底的主表面上的第一突起部的外围；第二突起部，其设置在粘合材料层的周围；透明板，其由第一突起部及第二突起部支撑，并通过粘合材料层固定在光接收元件区的上方；支撑衬底，其固定至半导体衬底；以及贯通电极，其电连接半导体衬底与支撑衬底；贯通电极贯通第一突起部与第二突起部之间的半导体衬底的内部而形成。本申请具有能够增加半导体元件的光接收表面上的入射光量的简单结构。

Description

半导体器件

本申请是申请日为2006年5月16日、申请号为200610079895.8、发明创造名称为“半导体器件及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明通常涉及一种半导体器件，特别涉及一种包括设置于光接收部上的透明部件的半导体器件，其中光接收部设置在半导体元件的主表面上。

背景技术

公知一种固态图像传感器件，其通过将固态图像传感器与透明部件（例如玻璃）、布线板、连接固态图像传感器和布线板的布线、密封树脂等封装并模块化而形成。在此，固态图像传感器件例如是诸如电荷耦合器件（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）之类的图像传感器。

在这种固态图像传感器件中，透明部件设置在固态图像传感器的上方，从而使外部的光经由该透明部件入射至固态图像传感器的光接收表面上。

例如，日本特开平5-13738号公报中公开了一种如图1所示的固态图像传感器件1的结构，其中：固态图像传感器3安装在引线框2上，并利用接合线4连接至外部连接引线；在固态图像传感器3的上表面设置片上透镜（on-chip lens）5；透明玻璃板7经由空间9设置；以及固态图像传感器3和透明玻璃板7由透明树脂8一体地密封。

日本特开平5-41506号公报中公开了一种如图2所示的固态图像传感器件10的结构，其中：固态图像传感器11安装在引线框12上；在固态图像传感器11的上表面通过微透镜14和低折射率的树脂层15设置玻璃板17；并且玻璃板17、固态图像传感器11、微透镜14和树脂层15由透明树脂16一体地密封。

日本特开2004-363380号公报中公开了一种如图3所示的光学半导体器件20，该光学半导体器件20具有：光学半导体元件22，其表面上形成有包括光接收元件的电路部分21；端子部分27，其设置在光学半导体元件22的背面上，并经由重新布线（rewiring）25电连接至电路部分21；涂层28，其由诸如玻璃板之类的透明材料构成，该玻璃板经由透明粘合树脂23覆盖光学半导体元件22的表面；以及密封树脂26，其覆盖涂层28和光学半导体元件22的侧面。

但是，在图1所示的结构中，透明树脂8设置在透明玻璃板7的上方。因此，尽管外部的光可能不会被透明树脂8吸收，但透明树脂8表面上的微小的凹凸区域可能会导致入射光散射或反射。

为了提高模制透明树脂8的表面的平坦性，必须提高模具的平滑度，即减小模具的表面粗糙度，或在模制工艺之后研磨透明树脂8的表面。这种工艺将导致制造成本提高。

此外，在图2所示的结构中，由于树脂16是透明的，因此即使透明树脂16在玻璃板17的光接收表面上延伸，也不会导致玻璃板17上的入射光量减少。

但是，为了使透明树脂16继续具有透光性，因此在透明树脂16中未添加诸如玻璃纤维或碳颗粒之类的填充剂。

因此，透明树脂16的热膨胀系数较大，从而易于在密封处理中或在将该透明树脂16安装在电子装置上时的加热处理中变形。透明树脂16的变形可能会导致固态图像传感器件10中产生诸如弯曲之类的变形，从而可能对玻璃板17、微透镜14和固态图像传感器11施加较大的力。这将导致固态图像传感器件10的性能下降。

另一方面，在图3所示的结构中，由密封树脂26覆盖的涂层28和光学半导体元件22的侧面是倾斜面。因此，半导体元件22的宽度必须较大，以使单个半导体衬底中的半导体元件（芯片）的数目较少。而且，需要专门设计以使半导体衬底中的芯片间隙扩大，从而制造成本提高。此外，还需要用于形成重新布线25的诸如光刻之类的技术，从而需要大型设备。

而且，即使好芯片中包含坏芯片，也会一次全部地设置涂层28和重新布线25以及进行树脂密封。因而，成品率下降，从而难以低成本地制造光学半导体元件22。

同时，日本特开2004-363380号公报中还公开了一种结构，其中：电路部分21与端子部分27通过贯通电极（piercing electrode）电连接，并且涂层28和光半导体器件22的侧面部分由密封树脂26覆盖。

但是，在这种结构中，为了利用所述树脂密封所述侧面部分，必须扩大半导体衬底中的芯片间隙。此外，也要一次全部地进行从形成重新布线到树脂密封的处理，因此不能解决上述问题。

发明内容

因而，本发明的目的是提供一种新颖且实用的半导体器件及其制造方法，以解决上述一个或更多问题。

本发明的另一更具体的目的是提供一种半导体器件，其具有能够增加半导体元件的光接收表面上的入射光量的简单结构。

本发明的又一目的是提供一种半导体器件的制造方法，其能够以高生产率稳定地制造具有良好透光性能的小型半导体器件。

本发明的上述目的可以通过一种半导体器件实现，该半导体器件包括：半导体衬底，其主表面上形成光接收元件区；突起部，其设置在该半导体衬底的主表面上的光接收元件区的周围；粘合材料层，其设置在该半导体衬底的主表面上的突起部的外围；以及透明板，其由所述突起部支撑，并通过该粘合材料层固定在该光接收元件区的上方。

本发明的上述目的也可以通过一种半导体器件的制造方法实现，该制造方法包括如下步骤：在半导体衬底的主表面上形成光接收元件区；在该半导体衬底的主表面上的光接收元件区的周围设置突起部和粘合材料层；以及通过所述突起部将透明板支撑在该光接收元件区的上方，并通过该粘合材料层固定该透明板。

本发明的上述目的还可以通过一种半导体器件的制造方法实现，该制造方法包括如下步骤：在半导体衬底的主表面上形成多个光接收元件区；在该半导体衬底的主表面上的光接收元件区的周围设置多个突起部和多个粘合材料层；通过所述突起部将透明板支撑在该光接收元件区的上方，并通过该粘合材料层固定该透明板；以及切割该半导体衬底和该透明板，以将该半导体衬底和该透明板分为多片。

根据本发明，能够提供一种半导体器件，其具有能够增加半导体元件的光接收表面上的入射光量的简单结构。此外，还能够提供一种半导体器件的制造方法，其可以高生产率稳定地制造具有良好透光性能的小型半导体器件。

从以下结合附图的详细说明中，本发明的其它目的、特征和优点将变得更为清晰。

附图说明

图1为现有技术的固态图像传感器件的第一剖视图；

图2为现有技术的固态图像传感器件的第二剖视图；

图3为现有技术的固态图像传感器件的第三剖视图；

图4为本发明第一实施例的固态图像传感器件的俯视图；

图5为图4所示的具有固态图像传感器的固态图像传感器件的剖视图；

图6为图5中虚线A所包围部分的放大图；

图7为具有围堰（dam）结构的第一变型例的固态图像传感器的俯视图；

图8为具有围堰结构的第二变型例的固态图像传感器的俯视图；

图9为具有围堰结构的第三变型例的固态图像传感器的俯视图；

图10为具有围堰结构的第四变型例的固态图像传感器的俯视图；

图11为具有围堰结构的第五变型例的固态图像传感器的俯视图；

图12为图11所示的固态图像传感器的剖视图；

图13为现有技术的固态图像传感器件与图4所示的固态图像传感器件的比较图；

图14为通过晶片级一次全部处理（lump process）的固态图像传感器件的制造方法的流程图；

图15为示出图14中所示方法的步骤S1中半导体衬底的状态的视图；

图16为示出图14中所示方法的步骤S2中半导体衬底的状态的视图；

图17为示出图14中所示方法的步骤S3中半导体衬底的状态的第一视图；

图18为示出图14中所示方法的步骤S3中半导体衬底的状态的第二视图；

图19为图18中虚线B所包围部分的放大图；

图20为示出图14中所示方法的步骤S5中半导体衬底的状态的视图；

图21为示出图14中所示方法的步骤S6中半导体衬底的状态的视图；

图22为示出图14中所示方法的步骤S7中半导体衬底的状态的视图；

图23为示出图14中所示方法的步骤S8中半导体衬底的状态的视图；以及

图24为示出通过分片处理（piece-making process）的固态图像传感器件的制造方法的流程图。

具体实施方式

以下参照图4至图24说明本发明的实施例。

为了便于解释，首先说明本发明的半导体器件的实施例，然后说明本发明的半导体器件的制造方法的实施例。在以下的解释中，以固态图像传感器件为例说明本发明的半导体器件。

（半导体器件）

图4为本发明第一实施例的固态图像传感器件30的俯视图。图5为具有固态图像传感器的固态图像传感器件30的沿线X-X’的剖视图。在图4中，省略了设置在半导体衬底上的透明板的图示。

参照图4和图5，在本发明第一实施例的固态图像传感器件30中，基本上在由硅构成的半导体衬底31的主表面（上表面）的中心形成有光接收元件区。该光接收元件区包括多个CCD型或MOS型光接收元件。微透镜32覆盖该光接收元件区。

另一方面，在半导体衬底31的另一主表面中的边缘部分附近设置多个外部连接端子33，以围绕该光接收元件区。外部连接端子33由贯通半导体衬底31的贯通电极34引至半导体衬底31的另一主表面（背面）。

此外，在本实施例中，设置连续带状的粘合材料层35，以覆盖外部连接端子33的排列线。在粘合材料层35的侧面设置由绝缘材料构成且高度与粘合材料层35相同的连续的突起部36A和36B。在半导体衬底31上经由粘合材料层35固定有由玻璃构成的透明板37。

根据上述结构，选择由绝缘材料构成的连续的突起部36A和36B以及粘合材料层35的高度（厚度），以使微透镜32与透明板37之间提供有空气可存在的空间。

由玻璃陶瓷构成的贯通电极34连接至在支撑衬底38的主表面上形成的电极端子。支撑衬底38具有单层或多层布线，以使半导体衬底31能够电气地并机械地连接至支撑衬底38。支撑衬底38可称为布线板、电路衬底或内插板。

在半导体衬底31与支撑衬底38之间填充由树脂构成的底层填料39，以加强半导体衬底31与支撑衬底38的一体化程度。在支撑衬底38的另一主表面，即下表面上设置由焊料球构成的外部连接端子40。

接着，参照图6说明贯通电极34的结构。图6为图5中虚线A所包围部分的放大图。参照图6，在半导体衬底31的上表面形成有电子电路部分（图6中未示出）。利用公知方法对半导体衬底31进行背面研磨处理，以使半导体衬底31的厚度为25-100μm。从电子电路部分引出的布线层41在绝缘层42中延伸，从而连接至外部连接端子33。

外部连接端子33通过例如三个铝（Al）层43Aa、43Ab和43Ac以及设置于所述三个铝层43Aa、43Ab和43Ac之间的钨（W）塞43Ba和43Bb形成。必要时，可以在最上层铝层43Ac的表面上设置电镀层，该电镀层通过最上层的金（Au）以及底层的镍（Ni）/铜（Cu）/钛（Ti）形成。外部连接端子33的上表面是平坦的。

在外部连接端子33下方的半导体衬底31中形成有贯通孔44。贯通孔44在半导体衬底31的下表面侧的直径较大，在半导体衬底31的上表面侧（即外部连接端子33侧）的直径较小。换句话说，贯通孔44的形状为逐渐变细（锥）形。

贯通电极34经由绝缘层45和金属种子（seed metal）层46设置在贯通孔44中。使绝缘层45形成为覆盖贯通孔44的内周面。绝缘层45由二氧化硅（SiO₂）构成，且其膜厚约为1μm。可选地，绝缘层45也可为氮化硅（Si₃N₄）层。

贯通电极34的一端电连接至外部连接端子33。贯通电极34的另一端从半导体衬底31的下表面突出并延伸5-15μm。可以在贯通电极34的突出部分的表面上形成电镀层47。电镀层47由镍（Ni）底层和金（Au）表层构成。镍（Ni）层的厚度可约为2μm，金（Au）层的厚度可约为0.5μm。

根据这种结构，贯通电极34与外部连接端子33经由在绝缘层42中形成的布线层41而彼此电连接。因此，设置在半导体衬底31的上表面侧的外部连接端子33经由贯通电极34电引导至半导体衬底31的下表面（背面）。

另一方面，在半导体衬底31的上表面侧设置有围堰结构，该围堰结构由设置于外部连接端子33的排列上的粘合材料层35、以及设置于粘合材料层35的两侧且由第一和第二绝缘层构成的连续的突起部36A和36B形成。突起部36A和36B的高度约为5-20μm。但是，本发明并不限于上述高度。使用上述高度可以容易地涂覆粘合剂，并形成围堰结构以防止粘合剂的不必要的流动。

由绝缘材料构成的连续的突起部36A和36B是通过利用所谓的光刻工艺（photo process）选择性地去除粘着在半导体衬底31的上表面侧的绝缘材料，例如氮化硅、聚酰亚胺、干膜、抗蚀材料等而形成的。此外，在突起部36A和36B之间涂覆粘合剂以形成粘合材料层35。可以使用热固性环氧树脂、紫外线固化树脂、或同时使用性环氧树脂和紫外线固化树脂作为粘合剂，来形成符合固态图像传感器件30的性质的粘合材料层35。

在本实施例中，可使用约10-50Pa·s的粘度的粘合剂或不会产生空隙（void）的1Pa·s的低粘度的粘合剂作为粘合剂。即使粘合剂的粘度较低，也能够通过围堰结构防止由粘合剂的不必要流动导致的粘着力下降。此外，还可以使用吸水系数或固化收缩率低的粘合剂。

而且，粘合剂使用在除微透镜32的上部以外的其它区域中。因此，不必考虑粘合剂的透光性能。从而可以在粘合剂中添加诸如玻璃纤维或碳粒子之类的填充剂。因而，在密封处理或将固态图像传感器件30安装在电子装置上时的加热处理中，可以防止由这种粘合剂导致的固态图像传感器件30中的变形，例如弯曲。

通过这种围堰结构，可以在不导致透明板37与微透镜32接触的情况下在透明板37与微透镜32之间形成空间，并且透明板37设置并固定至半导体衬底31的上方。

在图4至图6所示的实例中，连续的突起部36A和36B形成在半导体衬底31的上表面，并且粘合剂涂覆在连续的突起部36A与36B之间，从而形成围堰结构。由绝缘材料构成的突起部36A和36B在对应于形成外部连接端子33的区域处形成。

但是，本发明并不限于此。形成围堰结构的区域是可选的，条件是该区域设置于半导体衬底31上且不包括微透镜32和光接收元件区。

例如，围堰结构可如图7至图11所示。这里，图7至图11为分别具有围堰结构的第一至第五变型例的固态图像传感器的俯视图。

在图7所示的固态图像传感器55中，连续的突起部36A和36B设置在微透镜32与外部连接端子33所处的位置之间。由绝缘材料构成的连续的突起部36A和36B与固态图像传感器55的四个对应边平行地设置。根据这种结构，可通过突起部36A和36B防止粘合剂的不必要的流动。

另一方面，在外部连接端子33上不设置突起部36A和36B以及粘合材料层35。因而，外部连接端子33可被用作引线接合端子或测试端子。

在图8所示的四个固态图像传感器56-1至56-4中，粘合材料层35沿固态图像传感器56-1至56-4的半导体衬底的周边部分设置，并覆盖外部连接端子33。由绝缘材料构成的连续的突起部36设置在粘合材料层35与微透镜32之间。

上述结构通过如下处理形成。即，在固态图像传感器未从半导体衬底切割并分离而是彼此相邻的情况下，在固态图像传感器的光接收元件区的周围设置由绝缘材料构成的连续的突起部36，然后形成粘合材料层35以覆盖相邻的固态图像传感器之间的外部连接端子33，接着将固态图像传感器分离。

根据上述结构，可以通过突起部36防止粘合剂不必要地流动至光接收元件区，并通过粘合剂实现覆盖处理中的精确定位，从而提高涂覆效率。

在图9所示的固态图像传感器57中，通过使用与图8所示的固态图像传感器56-1至56-4所使用的方法相同的方法，在固态图像传感器57的边缘部分与外部连接端子33之间（即外部连接端子33的外侧）设置由绝缘材料构成的连续的突起部36和粘合材料层35。

上述结构也可通过如下处理形成。即，在固态图像传感器未从半导体衬底切割并分离而是彼此相邻的情况下，在固态图像传感器的外部连接端子33的外侧设置由绝缘材料构成的连续的突起部36，然后形成粘合材料层35以覆盖相邻的固态图像传感器之间的外部连接端子33，接着将固态图像传感器分离。

在图10所示的固态图像传感器58中，与图8所示的固态图像传感器56-1至56-4一样，粘合材料层35沿半导体衬底31的周边部分设置，并覆盖外部连接端子33。由绝缘材料构成的连续的突起部36设置在粘合材料层35与微透镜32之间。

在固态图像传感器58中，形成基本上为矩形平面结构的突起部36以围绕光接收元件区。突起部36的四个角为弧形结构。

由于突起部36的角为弧形结构，因此能够缓和由粘合剂及其它部分导致的应力，防止裂纹产生，从而提高半导体器件的可靠性。

在图11所示的固态图像传感器59中，由绝缘材料构成的突起部36沿半导体衬底31的周边部分设置，并覆盖外部连接端子33。粘合材料层35设置在相邻的固态图像传感器59的突起部36之间。

该固态图像传感器59也通过采用与图8或图9所示的固态图像传感器所使用的方法相同的方法形成。在本方法中，当设置突起部36时，使突起部36的宽度形成为能够覆盖外部连接端子33。粘合材料层35形成在相邻的固态图像传感器59之间，然后将固态图像传感器59分离。

图12为固态图像传感器59的剖视图。在此，图12为沿图11的线X-X’的截面。

在图11和图12所示的固态图像传感器59中，与图8所示的实例一样，通过粘合剂实现覆盖处理中的精确定位，从而能够提高涂覆效率。

图13为现有技术的固态图像传感器件与图4所示的固态图像传感器件的比较图。更具体地，图13示出了具有传统结构的现有技术的固态图像传感器件70，以及本发明实施例的图4所示的固态图像传感器件30。

在图13所示的传统结构中，利用接合线73将固态图像传感器71的电极72引出。接合线73的另一端连接至安装有固态图像传感器71的支撑衬底74上的电极端子，所述电极端子必须位于固态图像传感器71的周围区域中。因此，难以使支撑衬底74，即固态图像传感器件小型化。

在传统结构中，固态图像传感器71由透明树脂75密封。因此，由于透过透明树脂75的入射光的散射和/或反射，透光性会下降。此外，可能会由于透明树脂75的变形而导致固态图像传感器件70弯曲。

另一方面，在本发明的固态图像传感器件30中，固态图像传感器的外部连接端子33通过贯通半导体衬底31的电极34而引导至半导体衬底31的背面。因此，支撑衬底38不必具有较大面积。

此外，在本发明的固态图像传感器件30中，使用由玻璃构成的透明板37作为光接收部。因此，不会由于透过的入射光的散射和/或反射而导致透光性下降。而且，不会由于透明树脂37的变形而导致固态图像传感器件30弯曲。

（半导体器件的制造方法）

接下来，说明本发明的半导体器件的制造方法的实施例。

在本发明的半导体器件的制造方法中，可以采用晶片级一次全部处理或分片处理。在晶片级一次全部处理中，在不将玻璃板分片的情况下将玻璃板安装在半导体衬底上，以制造固态图像传感器件。在分片处理中，切割玻璃板，以将玻璃板分为与由半导体衬底形成的固态图像传感器的尺寸相适合的多片玻璃板，然后将分片后的玻璃板安装在半导体衬底上，从而制造固态图像传感器件。

首先，说明采用晶片级一次全部处理的固态图像传感器件的制造方法，然后说明采用分片处理的固态图像传感器件的制造方法。

1.采用晶片级一次全部处理的固态图像传感器件的制造方法

图14为晶片级一次全部处理的固态图像传感器件的制造方法的流程图。

在晶片级一次全部处理中，通过晶片处理，在形成多个固态图像传感器的半导体衬底的主表面（上表面）上选择性地形成围堰结构。然后，通过粘合剂安装玻璃板。之后，在半导体衬底中形成贯通电极，接着一次全部地切割玻璃板和半导体衬底。

首先，在图14的步骤S1中，在半导体衬底的主表面（上表面）上形成围堰结构。

图15示出了这种状态下的半导体衬底101的截面。为了便于解释，在图15至图18中仅示出单个固态图像传感器。

参照图15，连续的第一和第二突起部36A和36B在设置微透镜32的半导体衬底101的上表面形成，并位于微透镜32的周围区域中，从而使所述第一和第二突起部36A和36B彼此分离。第一和第二突起部36A和36B由绝缘材料构成，且高度（厚度）约为5-20μm。

突起部36A和36B由例如氮化硅、聚酰亚胺、干膜或抗蚀材料构成。通过所谓的光刻工艺，使突起部36A和36B形成为具有期望宽度的带状图案。

接着，在图14的步骤S2中，在突起部36A和36B之间涂覆粘合剂。图16示出了这种状态下的半导体衬底101的截面。

如图16所示，通过滴胶机（dispenser）80在突起部36A与36B之间设置粘合剂。可选地，也可在突起部36A与36B之间粘附带状粘合剂。

如上所述，可以根据固态图像传感器件的性质，使用热固性环氧树脂、紫外线固化树脂、或同时使用热固性环氧树脂和紫外线固化树脂作为粘合剂。

涂覆粘合剂的围堰结构不限于图16以及图4至图6所示的结构，也可以是图7至图11所示的任意结构。

接着，在图14的步骤S3中，将大尺寸玻璃板370安装在半导体衬底101的主表面上并通过粘合剂固定。图17和图18示出了这种状态下的半导体衬底101的截面。

如图17所示，在本处理中使用例如利用真空吸附方法的夹持（pick up）工具90。更具体地，如图18所示，将尺寸及外形与半导体衬底101相同的大尺寸玻璃板370设于半导体衬底101的上方，从而安装在突起部36A和36B以及粘合材料层35上。

玻璃板370通过粘合剂35固定，从而在微透镜32与透明板370之间形成空间，并且不会导致透明板370与半导体衬底101上的微透镜32（参见图4）接触，以及不会导致粘合剂流动至微透镜32上。

接着，在半导体衬底101中形成贯通电极34。

图19为图18中虚线B所包围部分的放大图。由于图18中虚线B所包围部分的结构与图6所示的结构相同，因此使用相同的附图标记来表示相同的部件。

首先，在图14的步骤S4中，采用公知的研磨方法对半导体衬底101的下表面（背面）进行背面研磨处理，以使半导体衬底101的厚度约为25-100μm。

接着，在半导体衬底101的背面上形成光致抗蚀剂层（未示出）。此外，利用公知的光刻工艺，对与外部连接端子33相对应的半导体衬底101的部分进行选择性蚀刻处理。

换句话说，在半导体衬底101的背面上选择性地形成光致抗蚀剂图案，以在与外部连接端子33相对应的位置形成开口。利用该光致抗蚀剂图案作为掩模，进行使用氟基气体作为蚀刻剂的干蚀刻处理。因此，在图14的步骤S5中，形成从半导体衬底101的背面贯通至电极焊盘的下表面（即半导体衬底101侧）的贯通孔44。图20示出了这种状态下的半导体衬底101的截面。在图20中，半导体衬底101的背面朝上。

在上述蚀刻处理之后，去除光致抗蚀剂。贯通孔44的形状为锥形，其中半导体衬底101的背面侧的开口尺寸大于其外部连接端子33侧的开口尺寸。

在图20至图23所示的处理中，将待处理的半导体衬底101的主表面通过粘合层202固定并保持在由半导体衬底或金属板构成的支撑衬底201上，从而进行指定的处理。

接着，在图14的步骤S6中，在贯通孔44内以及在半导体衬底101的背面上设置绝缘层45。图21示出了这种状态下的半导体衬底101的截面。

设置绝缘层45可以防止在贯通孔44内设置贯通电极34时半导体衬底101与贯通电极34电连接。例如，可使用厚度约为1μm的氮化硅膜或氧化硅膜作为绝缘层45。

该绝缘层45通过公知的溅射方法或CVD（化学气相沉积）方法而形成。然后，进行公知的各向异性干蚀刻处理，以选择性地去除设置于贯通孔44内且覆盖外部连接端子33的表面的绝缘层45，从而形成开口部48。外部连接端子33从开口部48处露出。

接着，在图14的步骤S7中，在贯通孔44内以及半导体衬底101的背面上形成用于电镀的种子层（底金属层）46。图22示出了这种状态下的半导体衬底101的截面。

种子层46通过将例如厚度约为2μm的钛（Ti）作为下层，将厚度约为0.5μm的铜（Cu）作为上层而构成，并通过溅射方法等形成。

接着，进行电镀处理，以使贯通孔44内填充金属，从而形成贯通电极34。

可以使用铜（Cu）作为由上述电镀处理而填充在贯通孔44内的金属，因为铜能够被容易地电镀且电阻值较低。此外，必要时可在贯通电极34的表面上形成由镍（Ni）底层和金（Au）表层构成的电镀层。其中镍（Ni）层的厚度约为2μm，金（Au）层的厚度约为0.5μm。

然后，去除贯通电极34的周围残留的种子层46，以露出绝缘层45。因此，在图14的步骤S8中，形成从半导体衬底101的背面突出约5-15μm的贯通电极34。图23示出了这种状态下的半导体衬底101的截面。

从而，经由图14的步骤S5至步骤S8所示的处理，在半导体衬底101中形成贯通电极34。

接着，在图14的步骤S9中，通过公知方法在半导体衬底101的背面粘附由粘合带形成的切割带（dicing tape）。

在图14的步骤S10中，从半导体衬底101的表面侧对半导体衬底和玻璃板370进行切割处理，以将它们分开并制成多片固态图像传感器31。

此时，半导体衬底101的切割线的宽度等于或小于90μm。因此，在半导体衬底101中形成的固态图像传感器31的数目没有减少。

接着，在图14的步骤S11中，去除粘附在固态图像传感器31的背面上的切割带，并将固态图像传感器31安装在支撑衬底38上（见图6）。

在图6所示的结构中，固态图像传感器31经由树脂材料（底层填料）39固定在支撑衬底（内插板）38的主表面上。贯通电极34通过焊料凸点电气地并机械地连接至在支撑衬底38的表面上形成的电极。

但是，本发明并不限于此。例如，可以通过在贯通电极34上形成金（Au）或铜（Cu）凸点并采用超声波连接方法或热压接合方法，来实现贯通电极34与在支撑衬底38上形成的电极之间的电连接。还可以通过在支撑衬底38上印刷银（Ag）浆并采用诸如芯片键合等取放（pick and place）方法，来实现贯通电极34与在支撑衬底38上形成的电极之间的电连接。

之后，在图14的步骤S12中，通过公知方法在支撑衬底38的背面上设置外部连接端子40，从而形成图4所示的固态图像传感器件30。

2.采用分片处理的固态图像传感器件的制造方法

图24为分片处理的固态图像传感器件的制造方法的流程图。

参照图24，在本制造方法中，采用所谓的晶片处理，在半导体衬底101中形成贯通电极34，其中该半导体衬底101的主表面（上表面）上形成有多个固态图像传感器，然后为所述多个固态图像传感器形成围绕光接收元件区的围堰结构。

另一方面，制备一片预先对应于固态图像传感器的尺寸而分片的玻璃板37。

将玻璃板37安装并固定在固态图像传感器的围堰结构上，然后对半导体衬底101进行切割处理。

以下省略与图14所示的处理相同的处理的图示及详细解释。

首先，在图24的步骤S21至步骤S25中，分别对半导体衬底101进行与图14的步骤S4至步骤S8相同的处理，从而在半导体衬底101中形成贯通电极34。

接着，在图24的步骤S26中，对半导体衬底101进行与图14的步骤S1相同的处理，从而在半导体衬底101上形成第一和第二突起部36A和36B。

换句话说，由绝缘材料构成的连续带状突起部36A和36B在半导体衬底101上表面上的微透镜32的外侧形成，所述突起部36A和36B彼此分离并相对。

另一方面，在图24的步骤S27中，对大尺寸玻璃板37进行切割处理。通过公知技术将具有粘着性的切割带粘附至玻璃板370的背面。从玻璃板370的表面侧进行切割处理以分开玻璃板370，并由此形成尺寸和形状与固态图像传感器31相对应的多片玻璃板370。

接着，在图24的步骤S28中，对半导体衬底101进行与图14的步骤S2相同的处理，从而在第一突起部36A与第二突起部36B之间涂覆粘合剂。

第一突起部36A和第二突起部36B形成围堰，该围堰可防止粘合剂穿过围堰流动，但该围堰的结构不限于图16以及图4至图6所示的结构。该结构也可以是图7至图11所示的任意结构。

之后，在图24的步骤S29中，对半导体衬底101进行与图14的步骤S3相同的处理。将通过步骤S27中的切割处理而具有与固态图像传感器31的尺寸相对应的尺寸的玻璃板37安装在固态图像传感器31上，并通过粘合材料层35固定。

接着，在图24的步骤S30中，对半导体衬底101进行与图14的步骤S9相同的处理。将具有粘着性的切割带粘附在半导体衬底101的背面。之后，在图24的步骤S31中，对半导体衬底101进行与图14的步骤S10相同的处理。对安装有玻璃板37的半导体衬底101进行切割处理，以将半导体衬底101分开为多个固态图像传感器31。

接着，在图24的步骤S32中，去除设于固态图像传感器31的背面的切割带，然后将固态图像传感器31安装在支撑衬底38上。之后，在图24的步骤S33中，通过公知技术在支撑衬底38的背面上形成外部连接端子40，从而形成图4所示的固态图像传感器件30。

因此，在本发明实施例的固态图像传感器件30的制造方法中，可以选择晶片级一次全部处理或分片处理，其中在晶片级一次全部地处理中，在不将玻璃板370分片的情况下将玻璃板370安装在半导体衬底101上；而在分片处理中，切割玻璃板370，以制作与由半导体衬底101形成的固态图像传感器31的尺寸相适合的多片玻璃板370，然后将所制作的多片玻璃板370安装在半导体衬底101上。

根据晶片级一次全部处理方法，可以省略图24的步骤27中单独切割大尺寸玻璃板370的处理，从而简化制造工艺。

另一方面，根据分片处理方法，可以预先选择良好的固态图像传感器31，并仅在良好的固态图像传感器31上安装分片后的玻璃板370。因此，能够减少构成固态图像传感器件的部件的数目，从而降低制造成本。

此外，根据分片处理方法，不必使用用于切割玻璃板370的刀片来切割半导体衬底101。因此，可以使用适于切割玻璃板的刀片。

而且，不会使用用于切割半导体衬底101并将半导体衬底101分开为多片的刀片来切割玻璃板370。因此，能够避免用于切割及分开半导体衬底101的刀片的磨损。

因此，根据本发明，在晶片级一次全部处理方法或分片处理方法中，均能够以高生产率稳定地制造透光性能良好且尺寸较小的半导体器件。

本发明并不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下可以对本发明进行多种改变和修改。

例如，在上述实施例中，以固态图像传感器件为例说明了本发明的半导体器件，并以固态图像传感器为例说明了形成本发明的半导体器件的半导体元件。但是，本发明并不限于此。半导体元件不限于诸如图像传感器之类的固态图像传感器，也可以是例如使用玻璃的指纹传感器。此外，本发明可以适用于诸如光模块或可擦可编程只读存储器（EPROM）之类的半导体器件。

本发明基于2006年2月9日提交的日本优先权专利申请No.2006-32664，在此通过参考援引其全部内容。

Claims

1.一种半导体器件，包括：

半导体衬底，其主表面上形成光接收元件区；

第一突起部，其设置在所述半导体衬底的主表面上的光接收元件区的周围，基本上为矩形，且该矩形的四个角为弧形；

第二突起部，其设置在所述半导体衬底的主表面的外围上且位于所述第一突起部的外部；

粘合材料层，其设置在所述第一突起部与所述第二突起部之间；透明板，其由所述第一突起部及所述第二突起部支撑，并通过该粘合材料层固定在所述光接收元件区的上方；

支撑衬底，其固定至所述半导体衬底；以及

贯通电极，其电连接所述半导体衬底与所述支撑衬底；

其中，所述贯通电极设置在所述第一突起部与所述第二突起部之间的所述半导体衬底中以贯通所述半导体衬底的内部；以及

所述透明板安装在所述第一突起部、所述第二突起部和所述粘合材料层上，并通过所述粘合材料层固定在所述光接收元件区的上方，而不使所述透明板与所述半导体衬底上的微透镜接触，且所述第一突起部和所述第二突起部与所述半导体衬底上的微透镜分离。