用于制造固态成像装置的方法

专利名称：用于制造固态成像装置的方法
技术领域：
本发明涉及用于制造固态成像装置的方法，并且特别地，涉及用于制造薄型固态 成像装置的方法。
背景技术：
对用于数字照相机和移动电话中的、由CCD或CMOS构成的固态成像装置的小型化 的需求日益增加。因此，最近，从包括气密地密封在陶瓷组件(package)等中的整个固态成 像元件芯片的传统的大型组件，向芯片尺寸组件(CSP)类型转移，所述芯片尺寸组件具有 与固态成像元件芯片的尺寸基本上相同的尺寸。例如在PTL 1中公开了用于共同地制造晶片级CSP-型固态成像装置的方法。在 PTL 1所描述的方法中，在硅晶片上形成构成光接受部的多个固态成像单元，将由透明材料 制成的遮盖玻璃(cover glass)晶片通过形成为与光接受部相对应的隔体与硅晶片粘合， 并且将遮盖玻璃晶片和硅晶片切割并切片而共同地制造固态成像装置。引文列表专利文献PTL 1 日本专利申请公开2002-231919发明概述技术问题近年来，随着装置如数字照相机和移动电话的尺寸和厚度的减小，对于固态成像 装置厚度的进一步减小的需求日益增加。在通过上述方法制造薄型固态成像装置方面存在 以下问题。为了实现固态成像装置厚度的减小，需要减小遮盖玻璃晶片、隔体、硅晶片的厚 度。因此，如果减小遮盖玻璃晶片和硅晶片的厚度，则刚性降低，发生挠曲(deflection)，或 者装置即使受到极小的冲击也可能容易地损坏。例如，假设遮盖玻璃晶片和硅晶片的外径为8英寸，如果厚度变为0. 2mm以下，则 仅仅由于晶片的重量也产生几mm的大的挠曲。特别地，尽管需要在遮盖玻璃晶片的表面中 以相同高度形成多个框架形隔体，但是如果用作基底的遮盖玻璃晶片的形状不合适，则难 以建立用于形成隔体的方法。本发明是鉴于这些情形而完成的，并且本发明的目的是提供能够容易地制造晶片 级薄型固态成像装置的用于制造固态成像装置的方法。问题的解决方案为了实现所述目的，本发明的固态成像装置的第一制造方法的特征在于包括在 用作遮盖玻璃的基材的透明基板的一个表面上，形成多个框架形隔体和沿所述透明基板的 外周包围所述框架形隔体的环形隔体的步骤；在所述透明基板的所述一个表面那侧提供掩 模(mask)材料，以遮盖所述框架形隔体和所述环形隔体的步骤；从另一个表面那侧移除所 述透明基板以将厚度设定到预定范围内的步骤；从所述透明基板移除所述掩模材料的步骤；将第一支持晶片层压到所述透明基板的另一个表面上的步骤；在半导体基板的一个表 面上形成多个固态成像元件的步骤；从另一个表面那侧移除所述半导体基板以将厚度设定 到预定范围内的步骤；将第二支持晶片层压到所述半导体基板的另一个表面上的步骤；将 所述半导体基板和所述透明基板经由所述隔体粘合的步骤；从所述透明基板和所述半导体 基板剥离所述第一支持晶片和所述第二支持晶片的步骤；将所述透明基板切片的步骤；和 将所述半导体基板切片的步骤。为了实现所述目的，本发明的固态成像装置的第二制造方法的特征在于包括在 用作遮盖玻璃的基材的透明基板的一个表面上，形成多个框架形隔体和沿所述透明基板的 外周包围所述框架形隔体的环形隔体的步骤；在所述透明基板的所述一个表面那侧提供掩 模材料，以遮盖所述框架形隔体和所述环形隔体的步骤；从另一个表面那侧移除所述透明 基板以将厚度设定到预定范围内的步骤；从所述透明基板移除所述掩模材料的步骤；将第 一支持晶片层压到所述透明基板的另一个表面上的步骤；将所述透明基板切片成遮盖玻璃 的步骤；在半导体基板的一个表面上形成多个固态成像元件的步骤；从另一个表面那侧移 除所述半导体基板以将厚度设定到预定范围内的步骤；将第二支持晶片层压到所述半导体 基板的另一个表面上的步骤；将所述半导体基板和所述遮盖玻璃经由所述隔体粘合的步 骤；从所述透明基板和所述半导体基板剥离所述第一支持晶片和所述第二支持晶片的步 骤；和将所述半导体基板切片的步骤。根据本发明的用于制造固态成像装置的方法，因为在透明基板上形成了具有足够 刚性的隔体，所以没有必要层压支持晶片来形成隔体。因为在隔体形成后提供掩模材料以 减小透明基板的厚度，所以可以通过掩模材料来保护透明基板的隔体那侧的表面。掩模材 料还可以在厚度减小之后的处理过程中防止透明基板受损。此外，沿透明基板的外周形成 的环形隔体防止在减小透明基板的厚度时化学药品等的渗透，并且在处理过程中环形隔体 还起加强体(stiffener)的作用。因为将支持晶片附着于厚度减小的透明基板和厚度减小的半导体基板，所以可以 确保刚性和平坦性。作为结果，可以容易地处理并粘合透明基板和半导体基板。在本发明的用于制造固态成像装置的方法中，优选在本发明中，所述的从另一个 表面那侧移除透明基板以将厚度设定到预定范围内的步骤是用包含氢氟酸作为主要组分 的化学药品从另一个表面那侧蚀刻所述透明基板的步骤。在本发明的用于制造固态成像装置的方法中，优选在本发明中，所述掩模材料是 耐氢氟酸的。在本发明的用于制造固态成像装置的方法中，优选在本发明中，所述的从另一个 表面那侧移除透明基板以将厚度设定到预定范围内的步骤是通过研磨和/或抛光从另一 个表面那侧抛光所述透明基板的步骤。在本发明的用于制造固态成像装置的方法中，优选在本发明中，所述掩模材料是 其中在提供外能时粘合强度降低的单面胶带或者涂布溶液。在本发明的用于制造固态成像装置的方法中，优选在本发明中，用于将所述透明 基板和所述第一支持晶片层压的构件是具有自剥离性的双面胶带或粘合剂。在本发明的用 于制造固态成像装置的方法中，优选在本发明中，用于将所述半导体基板和所述第二支持 晶片层压的构件是具有自剥离性的双面胶带或粘合剂。
因为层压构件具有自剥离功能，所以可以在不对透明基板或半导体基板施加负荷 的情况下容易地进行剥离。发明的有益效果根据本发明的用于制造固态成像装置的方法，可以以晶片级容易地制造薄型固态 成像装置。附图简述

图1是通过根据本实施方案的方法制造的固态成像装置的透视图；图2是通过根据本实施方案的方法制造的固态成像装置的横截面图；图3A是示例根据第一实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图;3B是示例根据第一实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图3C是示例根据第一实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图3D是示例根据第一实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图3E是示例根据第一实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图3F是示例根据第一实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图3G是示例根据第一实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图3H是示例根据第一实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图31是示例根据第一实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图3J是示例根据第一实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图I是示例根据第一实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图3L是示例根据第一实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图4A是示例根据第二实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图4B是示例根据第二实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图4C是示例根据第二实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图4D是示例根据第二实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图4E是示例根据第二实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图4F是示例根据第二实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图4G是示例根据第二实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图4H是示例根据第二实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；图41是示例根据第二实施方案的用于制造固态成像装置的方法的说明图；和图5是示例用磨石研磨和切割遮盖玻璃晶片的状态的图。实施方案说明现在将根据附图对本发明的优选实施方案进行描述。虽然将通过以下优选实施方 案对本发明进行描述，但是可以在不偏离本发明范围的情况下，通过多种方法作出变化，并 且可以使用除了本实施方案以外的实施方案。因此，所有在本发明范围内的变化都包括在 权利要求中。在本说明书中通过使用“至”表达的数值范围表示包括在“至”的前后所描述的数 值的范围。图1和2是示例通过根据本发明的方法制造的固态成像装置的外形的透视图和横 截面图。
固态成像装置1包括固态成像元件芯片2，所述固态成像元件芯片2包括多个固 态成像元件3 ；框架形隔体5，其附着于所述固态成像元件芯片2并且包围所述多个固态成 像元件3 ；和遮盖玻璃4，其附着在框架形隔体5上，并且密封所述多个固态成像元件3。固态成像元件芯片2通过分割制造下述固态成像元件的半导体基板形成，并且遮 盖玻璃4通过分割同样下述的透明基板形成。如图2中所示，固态成像元件芯片2包括矩形芯片基板2A，形成于芯片基板2A上 的固态成像元件3，以及安置在固态成像元件3的外面并且用于外部布线的多个垫片(电 极)6。芯片基板2A的材料是例如硅单晶，并且厚度为约0. 15mm。将普通的半导体元件制造工艺应用于制造固态成像元件3。固态成像元件3包括 光电二极管，其是形成在晶片(固态成像元件芯片2、上的光接受元件；用于将激发电压传 递至外部的传递电极；具有开口部的遮光膜；以及夹层绝缘膜。内部透镜形成在固态成像 元件3中的夹层绝缘膜上，滤色器经由中间层被安置在内部透镜上方，并且微透镜等经由 中间层被安置在滤色器上方。因为固态成像元件3以此方式构造，所以从外部入射的光被微透镜和内部透镜收 集并且弓I导到光电二极管上，并且有效开口率增加。遮盖玻璃4使用热膨胀系数与硅接近的透明玻璃，例如“Pyrex(注册商标)玻璃”， 并且其厚度为例如约0. 1mm。对于框架形隔体5适宜的是物理性质如热膨胀系数类似于芯片基板2A和遮盖玻 璃4的无机材料。因此，例如使用多晶硅。当观察具有框架形状的框架形隔体5的一部分 的横截面时，横截面的宽度为例如约0. 15mm，并且厚度为例如约0. 05mm。框架形隔体5的 一个端面利用粘合剂7被粘合到芯片基板2A上，而另一端利用粘合剂8被粘合到遮盖玻璃 4上。将参照图3A至3H对根据本发明的用于制造固态成像装置的方法的第一实施方案 进行描述。在本实施方案中，使用Φ8英寸外径Xt 0.3mm厚的遮盖玻璃晶片和Φ8英寸 外径Xt 0.3mm厚的硅晶片作为原始材料。将对最终制造全都为晶片级的固态成像装置的情况进行描述，所述固态成像装置 包括厚t 0. 15mm的固态成像元件芯片、厚t 0. 05mm的框架形隔体、厚t 0. Imm的遮盖玻 璃。考虑到对固态成像元件的损坏而将低α射线玻璃用于遮盖玻璃晶片。如图3Α中所述，在遮盖玻璃晶片10即尺寸为Φ 8英寸Xt 0. 3mm的透明基板的 表面中，形成多个(几百到几千个)框架形隔体5，所述框架形隔体5中，四个边的宽度为 0. 1至0. 15mm，并且高度为t 0.05mm。同时，在遮盖玻璃晶片10的外周形成宽150mm和高 t 0.05mm的环形隔体20。通过利用例如以下方法可以制造框架形隔体5和环形隔体20。<第一方法>首先将粘合剂涂敷到遮盖玻璃晶片10上，并且将遮盖玻璃晶片10和用作隔体构 件的具有相同外径(Φ8英寸Xt 0. 73mm)的硅晶片(未显示)的外径合在一起并粘附。随 后通过磨石进行表面研磨加工，以将硅晶片的厚度减小到仅t 0.05mm。通过基于光刻技术 的抗蚀剂图案化以及通过干法蚀刻技术，将具有减小厚度的硅晶片的不必要的部分除去。 最后，通过干法和湿法清洗将抗蚀剂和粘合剂依次除去，并且形成所需尺寸的框架形隔体5 和环形隔体20。
<第二方法>通过旋涂将厚t 0. 05mm的用于MEMS (微机电系统(Micro Electro Mechanical System))的永久性抗蚀剂(permanent resist)涂敷到遮盖玻璃晶片10上，并且通过光刻 技术形成所需尺寸的框架形隔体5和环形隔体20。例如，可以使用Kayaku MicroChem Co., Ltd.的 SU-83000 系列和 Tokyo Ohka Kogyo Co. ,Ltd.的 TMMR S2000 作为用于 MEMS 的永 久性抗蚀剂。虽然列举了液态抗蚀剂，但是抗蚀剂未必限于这些，并且还可以使用薄片型的 类似产品(干膜抗蚀剂类型)。<第三方法>通过旋涂在遮盖玻璃晶片10上涂敷或层压厚t 0. 05mm的光敏粘合剂或粘合剂薄 片，并且通过光刻技术形成所需尺寸的框架形隔体5和环形隔体20。例如，可以使用Nitto Denko Corporation 的粘合剂薄片、HitachiChemical Co.，Ltd.的 MA—1000 系列、以及 Taiyo Ink Mfg Co.，Ltd.的U-100系列作为所述光敏粘合剂/粘合剂薄片。在第一方法中通过无机材料而在第二和第三方法中通过有机材料形成框架形隔 体和环形隔体。如果最终的固态成像装置需要耐环境性能，如严格的密封性(防潮性)，则 优选通过第一方法形成框架形隔体和环形隔体。方法不限于上述方法，只要通过该方法能够高精度并有效地获得类似结构体即 可，如丝网印刷技术或分配法。在所述方法中的任何一种方法中，在遮盖玻璃晶片10的厚度为t 0. 3mm的同时 形成框架形隔体5和环形隔体20。即使晶片的面积为8英寸外径那么大，如果厚度为t 0. 3mm，则刚性也是足够的，并且几乎不发生挠曲。因此，可以相对简单并且高精度地形成框 架形隔体5和环形隔体20。此外，除框架形隔体和环形隔体以外，在遮盖玻璃晶片10上还可以容易地设置功 能膜，如抗反射涂层。接下来，如图:3B中所示，在遮盖玻璃晶片10的框架形隔体5那侧提供掩模材料 12，以遮盖框架形隔体5和环形隔体20。可以使用单面胶带类型或涂布溶液类型作为掩模 材料12。如果用包含氢氟酸作为主要组分的化学药品在后处理中减小遮盖玻璃晶片10的 厚度，则优选的是，如果掩模材料12是单面胶带类型，则至少构成具有粘合剂层的胶带的 基材耐受化学药品如氢氟酸，并且如果掩模材料12是涂布溶液类型则优选涂布溶液耐受 化学药品。因为掩模材料12需要随后剥离，所以代替牢固和充分的粘合，优选在提供外能 (例如，UV光或温度)时具有降低粘合强度作用的单面胶带或涂布溶液，以防止遮盖玻璃晶 片10在剥离过程中的损坏。关于掩模材料12的自剥离性，虽然未必需要自剥离性，但是掩 模材料12可以具有自剥离性。考虑到掩模材料12将最终被剥离，优选使用具有如下特性的单面胶带或涂布溶 液胶带的粘合剂层或粘合剂层上的异物不粘附(转移)到框架形隔体5上。如果掩模材料12是单面胶带类型，则可以通过辊等将单面胶带附着于框架形隔 体5和环形隔体20。如果掩模材料12是涂布溶液类型，则可以通过旋涂、棒涂、喷涂等涂敷涂布溶液然后使涂布溶液固化(干燥)来涂覆涂布溶液以填充框架形隔体5和环形隔体20。作为结果，掩模材料12被提供到遮盖玻璃晶片10上，从而遮盖框架形隔体5和环 形隔体20。<单面胶带类型>(1)在胶带类型的情况下，Nitto Denko Corporation 的 Elegrip (UB-3083D)的 胶带基材是具有耐氢氟酸性的PET，并且可以被容易地剥离，原因在于粘合强度可以在粘合 后通过UV照射降低(可以使粘合剂层固化)。因此，由于对隔体的粘合表面具有较少的附 着，所以其能够适合使用。此外，因为胶带基材是PET，所以存在IPA耐受性，并且可以在湿 法蚀刻后的纯水清洁后选择减少干污斑的干燥方法，如IPA干燥(溶剂蒸气干燥)。(2)胶带类型另外的实例包括Nitta Corporation的htelimer胶带。htelimer 胶带能够适合使用，原因在于胶带基材是具有耐氢氟酸性的PET，粘合强度可以在粘合后通 过加热或冷却来降低从而容易地剥离胶带，并且对粘合表面具有较少的附着。胶带可以在 以下氛围中剥离例如，对于通过加热降低粘合强度的类型为50°C以上的氛围，以及例如 对于通过冷却降低粘合强度的类型为40°C以下的氛围。当使用单面胶带类型时，需要在特别注意与外周的环形隔体20的粘合性的同时， 通过辊等层压胶带。这是因为如果粘合性不够，则在遮盖玻璃晶片10的厚度减小过程中化 学药品如蚀刻溶液可能渗透，并且遮盖玻璃晶片10的隔体形成表面可能受损。层压后，沿 遮盖玻璃晶片10的轮廓切除不必要的部分。此外，可以涂敷以下类型作为掩模材料。<液体类型>(1)例如，可以使用 Denki Kagaku Kogyo Co. ,Ltd.的 TEMPL0C 系列 UV 固化型临 时固着用粘合剂作为掩模材料12。涂敷和UV固化后，粘合剂通过浸渍在约60至80°C的热 水中溶胀几分钟，并且粘合强度得以降低，因此，粘合剂可以被容易地剥离。所述粘合剂是 合适的，原因在于该粘合剂耐氢氟酸，并且在剥离后对框架形隔体5的粘合表面具有较少 的附着。(2)例如，可以使用Sumitomo 3M Co.，Ltd.的LC-3000系列UV固化型粘合剂作为 掩模材料。所述粘合剂可以是适合使用的，原因在于尽管在涂敷和固化(粘合)后提供外能 时没有降低粘合强度的作用，但该粘合剂也天然地具有良好的剥离性，该粘合剂耐氢氟酸， 并且对框架形隔体5的粘合表面具有较少的附着。构件不限于本实施方案，只要该构件具有类似的作用即可。虽然上述构件的主要 组分是树脂，但是考虑到下述蚀刻溶液的极少的吸水和蒸气传输，可以将非树脂材料(例 如，无机材料，如硅晶片和玻璃晶片，其充分厚于玻璃晶片10)进一步附着于构件。接下来，如图3C中所示，将提供有掩模材料12的遮盖玻璃晶片10浸渍在化学药 品如氢氟酸中，并且通过化学处理减小隔体形成表面的相反侧的厚度，直至厚度在t 0. 3mm 至t 0.1mm之间。此时，需要注意蚀刻速率，以避免遮盖玻璃晶片10的表面通过化学反应 而变得粗糙。在厚度减小过程中，因为通过掩模材料12和环形隔体20密封遮盖玻璃晶片10的 隔体那侧的玻璃表面(最终，在固态成像装置的遮盖玻璃内部的表面)，所以不存在化学药 品的渗透。作为结果，防止了遮盖玻璃晶片10的隔体那侧的玻璃表面被化学药品损坏。通过湿法蚀刻减小厚度是无负荷处理。因为附着于隔体侧的掩模材料12也起支持体的作用，所以在蚀刻处理中，或者在后来的纯水清洗或干燥过程中可以在没有损坏的 情况下对遮盖玻璃晶片10进行处理。用于处理目标的低负荷和低处理损坏风险的湿法蚀刻方法已经被描述为使遮盖 玻璃晶片10更薄的合适方法。然而，也可以采用机械抛光处理，如研磨和抛光的方法。在 此情况下，掩模材料12同样起保护遮盖玻璃晶片10的隔体侧不受抛光粉尘和磨料影响的 作用。接下来，如图3D中所示，将掩模材料12从遮盖玻璃晶片10剥离。因为遮盖玻璃 晶片10在掩模材料12剥离后极薄，所以优选在将玻璃表面侧吸附并固定到平坦的真空吸 附台(未显示)上时剥离掩模材料12，以防止由于剥离过程中的拉伸而损坏。当使用通过外能(例如，UV光或温度)降低粘合强度的构件作为掩模材料12时， 优选在施加外能后或在施加外能的同时将其剥离。例如，当使用通过UV光降低粘合强度的构件作为掩模材料12时，从掩模材料12 侧以30mW的照度入射UV光约30sec，通过真空将蚀刻的玻璃表面侧固定到真空吸附台，并 且将掩模材料12缓慢地剥离。粘合强度通过UV光照射降低，并且遮盖玻璃晶片10被牢固 地固定到真空吸附台，并因此，可以在没有损坏的情况下将掩模材料12容易地剥离掉。多孔结构体适合于真空吸附台，原因在于对台的整个表面提供吸附力。优选的是 平面度为5μπι以下以防止被吸附力损坏。根据用于掩模材料12的材料提供预定的剥离条件来剥离掩模材料12。接下来，如图3Ε中所示，第一支持晶片14通过层压构件16附着于玻璃表面，所述 玻璃表面在与上面形成了框架形隔体5的遮盖玻璃晶片10的隔体侧相反的那侧。第一支 持晶片14的目的仅是在处理过程中确保刚性。优选的是，层压构件16是特征在于自剥离性并且对玻璃表面附着较少的双面胶 带、粘合剂等。当第一支持晶片14附着于遮盖玻璃晶片10时，不进行半导体加工如框架形 隔体5的形成。因此，对层压构件16而言不需要对苛刻加工环境的耐受性，如耐化学品性、 耐水性、耐真空性、耐等离子性以及耐高温性。因此，对于适用于层压构件16的构件有更多 的选择。如下将第一支持晶片14附着到遮盖玻璃晶片10。将遮盖玻璃晶片10的隔体侧固定到真空吸附台。优选使用如上所述具有5μπι以 下的平面度的多孔结构体形式的真空吸附台。在将遮盖玻璃晶片10吸附并固定到真空吸附台的同时，将具有相同外径(Φ8英 寸)并且具有t 0.5mm厚度的Pyrex (注册商标)玻璃作为第一支持晶片14层压在遮盖玻 璃晶片10的侧面上。可以使Chemical Co.，Ltd.的双面胶带klfa BG作为层压构件16。 当UV从一侧入射时，Selfa BG具有产生自剥离效果的作用。在此情况下，粘附通过由UV辐 射产生的脱气而释放。有用的是稍后将第一支持晶片14从遮盖玻璃晶片10剥离，特意留 下较少粘合剂的层，并且其可以适当地使用。备选地，可以应用以下系统和构件。〈双面胶带类型〉可以适当地使用例如热剥离型双面胶带，如Nitto Denko Corporation的Revalpha和Denki Kagaku Co. ,Ltd.的Elegrip。热剥离型双面胶带具有通过加热使粘合 剂层中包含的微囊膨胀而减少粘合面积来使粘合释放的自剥离作用，并且对粘合表面具有 较少的附着。〈粘合剂类型〉可以适当地使用例如临时性粘合剂等，如Kaken Tech Co.，Ltd.的临时性粘合剂 Ecos印ara和Denki Kagaku Kogyo Co. , Ltd.的TEMPL0C。所述粘合剂具有通过浸渍于热 水而自剥离的性能并且具有降低粘合强度的作用。在此情况下，粘合剂不溶解(分解)于 热水中，并且粘合剂可以以保持涂敷形式的整体形成的物体形式而被剥离，并且使用效率 良好，并且所述粘合剂是有用的。然而，需要比如通过对第一支持晶片14提供多个小孔来 提供热水通路，以使粘合部(=整个晶片表面)被热水有效地溶胀。〈其它〉可以适当地使用例如Sumitomo 3M Co.，Ltd.的WSS(晶片支持系统)禾Π Tokyo Ohka Kogyo Co. ,Ltd.的kro-Newton系统。尽管专门的层压/剥离设备或剥离溶液是必 需的，但它们作为临时提供支持晶片的方法也是有用的。系统和构件不限于本实施方案，只 要该系统和构件具有类似作用即可。在与图3A至3E不同的过程中制备硅晶片，其中减小遮盖玻璃晶片10的厚度，以 将遮盖玻璃晶片10和第一支持晶片14附着。如图3F中所示，将普通半导体元件制造方法应用于硅晶片18(Φ8英寸Xt 0. 3mm)的表面，所述硅晶片18是半导体基板，并且形成了多个固态成像元件3和垫片6。接下来，如图3G中所示，通过背面研磨(back grinding)等抛光硅晶片18的背面 侧，以将厚度减小至t 0. 15mm。可以在硅晶片18的表面上提供掩模材料，以通过湿法蚀刻 处理减小背面侧的厚度。接下来，如图3H中所示，将第二支持晶片22通过层压构件M层压到硅晶片18的 背面侧。考虑到第二支持晶片22在后处理中的剥离，优选层压构件对具有自剥离性。然而，因为第二支持晶片22附着于硅晶片18的背面侧，所以与层压构件16不同， 如果粘合剂层中的一些残留，也没有太大问题，只要对电特性、装配成组件等没有影响即可。如下将第二支持晶片22附着于硅晶片18。将具有相同外径(Φ8英寸)的 Pyrex (注册商标)玻璃t 0.5mm作为第二支持晶片通过自剥离性双面胶带(Selfa BG)层 压在硅晶片18的抛光表面上。如图3E所描述的层压构件/系统也可以用于此过程中。接着，如图31中所示，在将随时间固化型粘合剂转移到框架形隔体5的粘合表面 的同时，将遮盖玻璃晶片10和硅晶片18三维地放置并粘合，以使框架形隔体5包围固态成 像元件3的光接受区。粘合后，从第一和第二支持晶片14和22侧对它们施压，并且保持粘 附直至粘合剂完全固化。因为第一和第二支持晶片14和22附着于遮盖玻璃晶片10和硅晶片18，所以可以 防止由处理导致的破坏。因为平坦性也得以保持，所以可以容易地进行高精度对齐和粘合。接下来，如图3J中所示，由于层压构件16和M的自剥离作用将遮盖玻璃晶片10 和第一支持晶片14以及硅晶片18和第二支持晶片22剥离。第一和第二支持晶片14和22可以重复使用。如果层压构件16和M是双面胶带(Selfa BG)，则遮盖玻璃晶片10和第一支持晶 片14以及硅晶片18和第二支持晶片22具体通过以下程序剥离。UV光从第一支持晶片14侧以30mW的照度入射约lOOsec。因为第一支持晶片14 是透明基板，所以UV光穿过并且入射到双面胶带(Selfa BG)即层压构件16上。通过UV 照射在层压构件16中产生自剥离作用(粘合通过脱气而释放)。即使层压了刚性的晶片， 第一支持晶片14也可以容易地从遮盖玻璃晶片10剥离。通过类似的程序，UV光从第二支持晶片22侧以30mW的照度入射约lOOsec。作为 结果，第二支持晶片22可以容易地从硅晶片18剥离。遮盖玻璃晶片10和第一支持晶片14的剥离以及硅晶片18和第二支持晶片22的 剥离中的任何一个可以首先进行。当将第一支持晶片14和第二支持晶片22剥离时，总厚度为t 0. 30mm(=遮盖玻 璃晶片的厚度t 0. Imm+隔体的高度t 0. 05mm+硅晶片的t 0. 15mm)，其为能够充分地确保 刚性的厚度，并且没有处理方面的问题。如果如图3E中所述的各种系统和构件用于层压构 件16和24，则分别提供预定的剥离条件(如加热条件和溶胀条件)来剥离第一和第二支持 晶片14和22。如图I中所示，使用切片设备等通过圆盘形磨石(切片刀(dicing blade)U6仅 对遮盖玻璃晶片10进行切除研磨加工(cut-off grinding process)，以将遮盖玻璃晶片 10切片为遮盖玻璃4。使用这样的磨石沈，其具有暴露硅晶片18上的垫片6的表面所必需 的宽度(O. 1至1. 0mm)，并且具有矩形的横截面，并且设定磨石沈的高度，使得磨石沈的最 低点通过自硅晶片18的表面起0. 02至0. 03mm的高度，以在遮盖玻璃晶片10的平面上在 相互垂直的X轴方向和Y轴方向进行切除研磨加工。选择具有大约#600至1200磨料粒度的细密结构(fine texture)的磨石作为磨 石26来在加工过程中降低研磨粉尘(玻璃碎片)的尺寸或尽可能多地减少研磨粉尘。此 外，优选选择弹性树脂粘合剂(bond)作为粘合材料以降低耐研磨性，所述弹性树脂粘合剂 具有小的磨料粒度保持力并具有自动磨锐作用。将加工速度设定在0. 5至2mm/sec的相对 较低的范围。接下来，如图3L中所示，通过薄磨石(约t 0. 04mm)对硅晶片18在X轴方向和Y 轴方向沿切片区域(street)进行切除研磨加工，以将硅晶片18切片为固态成像元件芯片 2。作为结果，具有t 0.30mm总厚度的多个薄型固态成像装置1可以共同并同时地以晶片 级制造。接下来，将参考图4A至41对根据本发明的用于制造固态成像装置的方法的第二 实施方案进行描述。与第一实施方案中所述相同的构造可以用相同的附图标记表示，并且 可以不重复说明。不示例等同于图3F至3H的硅晶片18的制造方法。在第二实施方案的 方法中，将遮盖玻璃晶片分开(individualize)来形成遮盖玻璃的方法与第一实施方案的 方法不同。图4A至4E的方法与图3A至3E的方法完全相同。如图4F中所示，可以将遮盖玻 璃晶片10切片为遮盖玻璃4，同时将第一支持晶片14通过层压构件16层压到遮盖玻璃晶 片10上。
如图I中所示，可以将遮盖玻璃晶片10通过磨石沈切片为遮盖玻璃4，同时层压 遮盖玻璃晶片10和硅晶片18。然而，当框架形隔体5的高度低时，磨石沈的最低点和硅晶 片18之间的距离短。作为结果，用于排出遮盖玻璃晶片10的研磨粉尘的间隙小。研磨粉 尘损坏硅晶片18的可能性更高。同时，根据第二实施方案的方法，将遮盖玻璃晶片10切片为遮盖玻璃4，之后将遮 盖玻璃晶片10和硅晶片18层压，并且同时将第一支持晶片14通过层压构件16层压在遮 盖玻璃晶片10上。因此，遮盖玻璃晶片10的研磨粉尘不损坏硅晶片18。图5示例了通过磨石沈研磨和切割遮盖玻璃晶片10的状态。使用具有宽度(0. 1 至1. Omm)并且具有矩形横截面形状的磨石26，并且将磨石沈的高度设定为这样的高度 从框架形隔体5侧轻微地切割第一支持晶片14的层压构件16，以将遮盖玻璃晶片10切片 (完全切割)为遮盖玻璃4。磨石沈的边缘不是完全的直角，但精确地，边缘具有圆度(roundness) 30 (大约R =0.04mm)。重要的是不在遮盖玻璃4的切割表面上留下由圆度30所导致的突起。将层压 构件16的厚度设定为0. 08mm以上，并且将通过磨石沈切割层压构件16的量设定在0. 04 至0. 07mm的范围内。因为在磨石沈尖端的圆度30切进层压构件16的中部，所以可以防 止磨石沈的边缘的圆度的影响。因为在加工过程中研磨粉尘不损坏硅晶片，所以可以将加工速度设定为2至5mm/ sec。作为结果，与图: 中的由遮盖玻璃晶片10切片为遮盖玻璃4相比，切除研磨加工可 以进行得更快。以不切割到第一支持晶片14的方式设置磨石26。因此，层压构件16未被切片。 在将第一支持晶片14从多个遮盖玻璃4剥离后，可以将层压构件16完全地从第一支持晶 片14剥离。这允许容易地进行第一支持晶片14的再生操作。接下来，如图4G中所示，在将随时间固化型粘合剂转移到框架形隔体5的粘合表 面的同时，将遮盖玻璃晶片10和硅晶片18三维地放置并粘合，以使框架形隔体5包围固态 成像元件3的光接受区。粘合后，从第一和第二支持晶片14和22侧对它们施压，并且保持 附着直至粘合剂完全固化。接下来，如图4Η中所示，通过层压构件16和M的自剥离作用将遮盖玻璃晶片10 和第一支持晶片14以及硅晶片18和第二支持晶片22剥离。第一和第二支持晶片14和22可以重复使用。接下来，如图41中所示，通过薄磨石(约t 0. 04mm)对硅晶片18在X轴方向和Y 轴方向沿切片区域进行切除研磨加工，以将硅晶片18切片。作为结果，可以共同地并同时 地以晶片级制造具有t 0. 30mm总厚度的多个薄型固态成像装置。参考符号列表1…固态成像装置，2…固态成像元件芯片，3…固态成像元件，4…遮盖玻璃，5…框 架形隔体，6…垫片，10…遮盖玻璃晶片，12…掩模材料，16，M…层压构件，14…第一支持晶 片，18…硅晶片，20···环形隔体，22···第二支持晶片，26，沘…磨石
权利要求
1.一种用于制造固态成像装置的方法，所述方法包括在用作遮盖玻璃的基材的透明基板的一个表面上，形成多个框架形隔体和沿所述透明 基板的外周包围所述框架形隔体的环形隔体的步骤；在所述透明基板的所述一个表面那侧提供掩模材料，以遮盖所述框架形隔体和所述环 形隔体的步骤；从另一个表面那侧移除所述透明基板以将厚度设定到预定范围内的步骤；从所述透明基板移除所述掩模材料的步骤；将第一支持晶片层压到所述透明基板的另一个表面上的步骤；在半导体基板的一个表面上形成多个固态成像元件的步骤；从另一个表面那侧移除所述半导体基板以将厚度设定到预定范围内的步骤；将第二支持晶片层压到所述半导体基板的另一个表面上的步骤；将所述半导体基板和所述透明基板经由所述隔体粘合的步骤；从所述透明基板和所述半导体基板剥离所述第一支持晶片和所述第二支持晶片的步骤；将所述透明基板切片的步骤；和 将所述半导体基板切片的步骤。
2.一种用于制造固态成像装置的方法，所述方法的特征在于包括在用作遮盖玻璃的基材的透明基板的一个表面上，形成多个框架形隔体和沿所述透明 基板的外周包围所述框架形隔体的环形隔体的步骤；在所述透明基板的所述一个表面那侧提供掩模材料，以遮盖所述框架形隔体和所述环 形隔体的步骤；从另一个表面那侧移除所述透明基板以将厚度设定到预定范围内的步骤； 从所述透明基板移除所述掩模材料的步骤； 将第一支持晶片层压到所述透明基板的另一个表面上的步骤； 将所述透明基板切片成遮盖玻璃的步骤； 在半导体基板的一个表面上形成多个固态成像元件的步骤； 从另一个表面那侧移除所述半导体基板以将厚度设定到预定范围内的步骤； 将第二支持晶片层压到所述半导体基板的另一个表面上的步骤； 将所述半导体基板和所述遮盖玻璃经由所述隔体粘合的步骤； 从所述透明基板和所述半导体基板剥离所述第一支持晶片和所述第二支持晶片的步 骤；和将所述半导体基板切片的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的用于制造固态成像装置的方法，其中所述的从另一个表面那侧移除透明基板以将厚度设定到预定范围内的步骤是用包含 氢氟酸作为主要组分的化学药品从另一个表面那侧蚀刻所述透明基板的步骤。
4.根据权利要求3所述的用于制造固态成像装置的方法，其中 所述掩模材料由耐氢氟酸的材料构成。
5.根据权利要求1或2所述的用于制造固态成像装置的方法，其中所述的从另一个表面那侧移除透明基板以将厚度设定到预定范围内的步骤是通过研磨和/或抛光从另一个表面那侧抛光所述透明基板的步骤。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于制造固态成像装置的方法，其中 所述掩模材料是其中在提供外能时粘合强度降低的单面胶带或者涂布溶液。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于制造固态成像装置的方法，其中 用于将所述透明基板和所述第一支持晶片层压的构件是具有自剥离性的双面胶带或粘合剂。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于制造固态成像装置的方法，其中 用于将所述半导体基板和所述第二支持晶片层压的构件是具有自剥离性的双面胶带或粘合剂。
全文摘要
本发明提供了一种用于制造固态成像装置的方法，其中以晶片级批量制造大量固态成像装置，所述方法具有将掩模材料(12)附着至设置有框架形隔体(5)的遮盖玻璃晶片(10)，然后将遮盖玻璃晶片(10)细薄化的步骤；剥离掩模材料(12)并将第一支持晶片(14)经由其间的粘合构件(16)粘合至遮盖玻璃晶片的步骤；将硅晶片(18)和遮盖玻璃晶片(10)对齐并将硅晶片和遮盖玻璃晶片彼此粘合的步骤，所述硅晶片(18)具有经由其间的粘合构件(24)粘合在背面的第二支持晶片(22)；将遮盖玻璃晶片(10)通过用磨石(26)分割为遮盖玻璃(4)的片的步骤；和通过用磨石(28)将硅晶片(18)分割为片的步骤。
文档编号H04N5/374GK102150269SQ20098013570
公开日2011年8月10日 申请日期2009年9月2日 优先权日2008年9月11日
发明者渡边万次郎 申请人:富士胶片株式会社