JP2004096033A

JP2004096033A - 半導体装置及びその製造方法

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Publication number: JP2004096033A
Application number: JP2002258572A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Nagasaki; 長崎　徳雄; Hirobumi Ooashi; 大芦　博文; Yukihiro Kin; 金　幸宏; Kaname Oshida; 大志田　要; Makoto Sato; 佐藤　真
Original assignee: Toshiba Corp; Iwate Toshiba Electronics Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Japan Semiconductor Corp
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】センサ部への切削くずやごみ等の付着が少なくなって、装置不良が低減し、製品歩留が向上する半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】センサ部３４を上面に設けてなる半導体基板３２と、この半導体基板３２上にセンサ部３４の全周を囲むよう設けられたカバー固着部３９と、このカバー固着部３９に、切削分離する前にセンサ部３４の上方を間に中空部４０を形成して覆うよう固着された光透過性カバー４１と、センサ部３４に対応して光透過性カバー４１の固着部分より外方位置に設けられたボンディング電極３６を備えた装置とし、半導体基板３２の下面を実装面４６として構成する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤ等の半導体装置に好適する半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤ等の画像センサを有する半導体装置は、センサ部上方に光透過性カバーを、間に中空部を設けるようにして構成されており、その製造工程及び実装基板への実装は以下の通りとなっている。
【０００３】
以下、従来の技術を、図９乃至図１３を参照して説明する。図９は第１の製造工程を示す断面図であり、図１０は第２の製造工程を示す断面図であり、図１１は第３の製造工程を示す断面図であり、図１２は第４の製造工程を示す断面図であり、図１３は半導体装置を実装基板に実装した状態を示す断面図である。
【０００４】
先ず、図９乃至図１２により製造工程を説明すると、図９に示す第１の製造工程において、上面に複数のセンサ部１と、個々のセンサ部１に対応する電極部２をシリコン半導体基板３に形成し、ウェハ状態のものとする。その後、半導体基板３を個々のセンサ部１とこれに対応する電極部２とが形成された部分毎にダイシングにより分離し、複数個の半導体チップ４を形成する。
【０００５】
次に、図１０に示す第２の製造工程において、直方体形状の半導体チップ４をセラミックス等でなるパッケージ５のチップ搭載部分６に接着剤７により固着する。パッケージ５は、上面中央部分にチップ搭載部分６が形成された方形平板状の第１のパッケージ部材８と、チップ搭載部分６を全周を囲むように第１のパッケージ部材８の上面上に気密に設けられた角枠状の第２のパッケージ部材９と、半導体チップ４の電極部２に対応するよう第２のパッケージ部材９の上面から側面、さらに第１のパッケージ部材８の側面、下面縁部にかけて設けられた接続導体部材１０と、接続導体部材１０の第２のパッケージ部材９上面側上端面１１を露出させるようにして第２のパッケージ部材９等の上に気密に設けられると共に、半導体チップ４及び次工程でボンディングされるボンディングワイヤ１２よりも高く上面のカバー固着面１３が位置するよう形成された角枠状の第３のパッケージ部材１４を備えて構成されている。
【０００６】
次に、図１１に示す第３の製造工程において、接続導体部材１０の露出上端面１１と半導体チップ４の電極部２の対応するもの同士を、ボンディングワイヤ１２をボンディングすることによって接続する。
【０００７】
次に、図１２に示す第４の製造工程において、第３のパッケージ部材１４のカバー固着面１３に、センサ部１の上方を間に中空部１５を設けて覆うよう板状の光透過性カバー１６を接着剤１７により気密に固着し、半導体装置１８が形成される。
【０００８】
また、上記のようにして形成された半導体装置１８の実装基板１９への実装は、図１３に示すように、実装基板１９の上面上の実装位置に配置されたパッド２０に、第１のパッケージ部材８の下面縁部に設けた接続導体部材１０の下端面２１を、半田付け２２することによって行なわれる。
【０００９】
しかしながら上記の従来技術においては、ウェハ状態の半導体基板３を個々の半導体チップ４にダイシングによって切り分け、その後に、パッケージ５のチップ搭載部分６に固着し、さらに光透過性カバー１６を気密に固着して封止を行なっていた。そして、上記のダイシング時の切削くずや、半導体チップ４をパッケージ５に固着する際のクリーンルーム中に浮遊するごみ、また各部材から発した塵等がセンサ部１に付着して、半導体装置１８の黒きず不良等の原因となり、製品歩留を低いものとしていた。このため、センサ部１への切削くずやごみ等の付着を少なくし、装置不良の低減と、これに伴う製品歩留の向上が強く求められている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところはセンサ部への切削くずやごみ等の付着が少なく、これによって装置不良の低減と、製品歩留の向上が行なうことができる半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置及びその製造方法は、センサ部を上面に設けてなる半導体基板と、この半導体基板上に前記センサ部の全周を囲むよう設けられたカバー固着部と、このカバー固着部に、前記センサ部の上方を間に中空部を形成して覆うよう固着された光透過性カバーと、前記センサ部に対応して前記光透過性カバーの固着部分より外方位置に設けられたボンディング電極を備えると共に、前記半導体基板の下面を実装面としてなることを特徴とするものであり、
さらに、実装時に、前記半導体基板下面の実装面を実装基板上に固着し、前記ボンディング電極を前記実装基板のボンディングパッドにボンディングワイヤによって接続することを特徴とするものであり、
また、半導体基板表面にセンサ部とこれに対応する電極部を形成し、前記電極部上にバンプを固着する工程と、前記バンプを埋め込むように絶縁部材を塗布した後、前記絶縁部材を、その厚さが所定厚となるよう切除する工程と、所定厚となった前記絶縁部材上に光透過性カバーを前記センサ部との間に中空部を形成するようにして固着する工程と、前記電極部上の前記光透過性カバー、絶縁部材、バンプを、前記バンプにボンディング面が形成されるよう切除する工程を備えていることを特徴とする方法であり、
また、半導体基板表面にセンサ部とこれに対応する電極部とを複数組形成し、個々の前記電極部上にバンプを固着する工程と、前記バンプを埋め込むように絶縁部材を塗布した後、前記半導体基板全面の前記絶縁部材を、その厚さが所定厚となるよう切除する工程と、所定厚となった前記絶縁部材上に光透過性カバーを前記センサ部との間に中空部を形成するようにして前記半導体基板全面にわたり固着する工程と、前記電極部上の前記光透過性カバー、絶縁部材、バンプを、前記バンプにボンディング面が形成されるよう切除する工程と、前記バンプにボンディング面を形成した後、前記センサ部を有する個々の装置に分離する工程を備えていることを特徴とする方法であり、
さらに、絶縁部材の塗布が、転写によって行なわれることを特徴とする方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態であるＣＭＯＳセンサやＣＣＤ等の画像センサを有する半導体装置及びその製造方法を、図１乃至図８を参照して説明する。図１は半導体装置の断面図であり、図２は第１の製造工程を示す断面図であり、図３は第２の製造工程を示す断面図であり、図４は第３の製造工程を示す断面図であり、図５は第４の製造工程を示す断面図であり、図６は第５の製造工程を示す断面図であり、図７は半導体装置を実装基板の実装位置に固着した状態を示す断面図であり、図８は半導体装置を実装基板に実装した状態を示す断面図である。
【００１３】
図１において、半導体装置３１は、シリコン半導体基板３２の方形状の上面中央部分に、センシング面３３を上方に向けるようにしてセンサ部３４が設けられている。またセンサ部３４より外方の半導体基板３２上部の周囲部分に、センサ部３４に対応する複数の電極部３５が設けられ、また各電極部３５上には、電極部３５に導通するボンディング電極３６が設けられている。さらに、各電極部３５が設けられている半導体基板３２の周囲部分の上面には、絶縁材料によって形成された角枠部３７が、ボンディング電極３６をボンディング面３８が露出するような状態に埋め込むと共に、センサ部３４を全周にわたって囲むように設けられている。
【００１４】
また、角枠部３７は、ボンディング電極３６のボンディング面３８が露出する上面内方部分に、内側縁に沿って堤状をなすようにカバー固着部３９が上方に突出して設けられている。そして、カバー固着部３９上には、センサ部３４の上方を間に中空部４０を設けて覆うよう平板状の光透過性カバー４１が気密に固着されている。
【００１５】
また、このような半導体装置３１の製造工程は、以下の通りとなっている。
【００１６】
先ず、図２に示す第１の製造工程において、ウェハ状のシリコン半導体基板３２を、２点鎖線で示す切断線Ａで区画位置を示すように、略方形状の各チップ形成領域４２に画成し、各チップ形成領域４２の上面中央部分に、上面のセンシング面３３を上方に向けるようにしてセンサ部３４を形成する。また各チップ形成領域４３のセンサ部３４より外方の半導体基板３２上部の周囲部分に、センサ部３４に対応するアルミニウムで形成された複数の電極部３５が設ける。続いて、各電極部３５上に、高さが所定の高さ以上の金製バンプ４３を固着する。
【００１７】
次に、図３に示す第２の製造工程において、各バンプ４３を埋め込むと共にセンサ部３４の全周を囲うように、例えば特定の紫外線により破壊する接着剤でなる絶縁部材４４を転写により、所定の高さ以上となるよう塗布する。この時、絶縁部材４４によってセンサ部３４を覆うことなく、バンプ４３のみを覆う。
【００１８】
次に、図４に示す第３の製造工程において、各チップ形成領域４２の全ての絶縁部材４４の高さが、所定の高さとなるように、バンプ４３の上端部分の加工も含めて加工し、絶縁部材４４の上面を平坦化する。そして、加工後の絶縁部材４４の平坦な上面上に、各チップ形成領域４２の全てにわたって、平板状の光透過性カバー４１を気密に固着する。これにより、センサ部３４は、上方を間に中空部４０を設けるようにして光透過性カバー４１によって覆われ、封止がなされる。
【００１９】
次に、図５に示す第４の製造工程において、バンプ４３の上方のセンサ部３４より外方となる周囲部分の光透過性カバー４１、その下側のバンプ４３、絶縁部材４４を削設する。この削設により、各チップ形成領域４２のセンサ部３４を囲う角枠部３７が形成され、角枠部３７の上面外方部分に、バンプ４３によりなるボンディング電極３６のボンディング面３８が露出し、また上面内方部分に、光透過性カバー４１を固着したカバー固着部３９が内側縁に沿って上方に突出するよう設けられる。
【００２０】
次に、図６に示す第５の製造工程において、半導体基板３２及びその上面に絶縁部材４４を削設して設けられた角枠部３７を、図示しないダイヤモンドソーによるダイシングにより、切断線Ａに沿って各チップ形成領域４２毎に切断、分離して、個々の半導体装置３１とする。
【００２１】
また、上記の製造工程を経て形成された半導体装置３１の実装は、以下のように行なわれる。すなわち、先ず、図７に示すように、半導体装置３１を、その下面の実装面４６を実装基板４５の実装位置に接着剤４７を用いて固着する。なお、４８は実装基板４５の半導体装置３１の実装位置近傍に、半導体装置３１の電極部３５に対応して設けられたボンディングパッドである。
【００２２】
そして、図８に示すように、実装基板４５に固着された半導体装置３１の各ボンディング電極３６のボンディング面３８と、これらに対応する実装基板４５の各ボンディングパッド４８の上面とに、ボンディングワイヤ４９の両端部をボンディングし、半導体装置３１の実装基板４５への実装を終了する。
【００２３】
以上の通り、上記の半導体装置３１は、光透過性カバー４１を気密に固着して封止を行なった後に、光透過性カバー４１やバンプ４３、絶縁部材４４の削設を行ない、またダイシングによって個々の装置に切断、分離するため、削設時やダイシング時の切削くずや、その後の工程でのクリーンルーム中に浮遊するごみ等のセンサ部３４への付着がなくなり、半導体装置３１の黒きず不良等が減少し、装置不良が低減して製品歩留が向上する。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、センサ部に切削くずやごみ等が付着する虞が少なくなり、装置不良が低減し、製品歩留の向上する等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である半導体装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の第１の製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の第２の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の第３の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態の第４の製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態の第５の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態の半導体装置を実装基板の実装位置に固着した状態を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の半導体装置を実装基板に実装した状態を示す断面図である。
【図９】従来技術における第１の製造工程を示す断面図である。
【図１０】従来技術における第２の製造工程を示す断面図である。
【図１１】従来技術における第３の製造工程を示す断面図である。
【図１２】従来技術における第４の製造工程を示す断面図である。
【図１３】従来技術における半導体装置を実装基板に実装した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
３２…半導体基板
３４…センサ部
３５…電極部
３６…ボンディング電極
３８…ボンディング面
３９…カバー固着部
４０…中空部
４１…光透過性カバー
４３…バンプ
４４…絶縁部材
４５…実装基板
４６…実装面
４８…ボンディングパッド
４９…ボンディングワイヤ

Claims

センサ部を上面に設けてなる半導体基板と、この半導体基板上に前記センサ部の全周を囲むよう設けられたカバー固着部と、このカバー固着部に、前記センサ部の上方を間に中空部を形成して覆うよう固着された光透過性カバーと、前記センサ部に対応して前記光透過性カバーの固着部分より外方位置に設けられたボンディング電極を備えると共に、前記半導体基板の下面を実装面としてなることを特徴とする半導体装置。
実装時に、前記半導体基板下面の実装面を実装基板上に固着し、前記ボンディング電極を前記実装基板のボンディングパッドにボンディングワイヤによって接続することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
半導体基板表面にセンサ部とこれに対応する電極部を形成し、前記電極部上にバンプを固着する工程と、前記バンプを埋め込むように絶縁部材を塗布した後、前記絶縁部材を、その厚さが所定厚となるよう切除する工程と、所定厚となった前記絶縁部材上に光透過性カバーを前記センサ部との間に中空部を形成するようにして固着する工程と、前記電極部上の前記光透過性カバー、絶縁部材、バンプを、前記バンプにボンディング面が形成されるよう切除する工程を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
半導体基板表面にセンサ部とこれに対応する電極部とを複数組形成し、個々の前記電極部上にバンプを固着する工程と、前記バンプを埋め込むように絶縁部材を塗布した後、前記半導体基板全面の前記絶縁部材を、その厚さが所定厚となるよう切除する工程と、所定厚となった前記絶縁部材上に光透過性カバーを前記センサ部との間に中空部を形成するようにして前記半導体基板全面にわたり固着する工程と、前記電極部上の前記光透過性カバー、絶縁部材、バンプを、前記バンプにボンディング面が形成されるよう切除する工程と、前記バンプにボンディング面を形成した後、前記センサ部を有する個々の装置に分離する工程を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
絶縁部材の塗布が、転写によって行なわれることを特徴とする請求項３または請求項４記載の半導体装置の製造方法。