光元件及其制造方法和電子裝置的制作方法

專利名稱：光元件及其制造方法和電子裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及光元件及其制造方法和電子裝置。
背景技術：
圖16是放大了現有的光元件封裝體而示出的剖面圖。
該現有的光元件封裝體200包含在層疊陶瓷上釬焊了引線202的陶瓷封裝體204。利用底座鍵合材料210將光元件208固定在陶瓷封裝體204的安裝部206上。利用焊絲鍵合謀求光元件208的電極212與陶瓷封裝體204的電極214的導電性的連接。此外，在光元件208的上方，配置了頂板材料(光學玻璃)218。在頂板材料218的邊緣部掛在陶瓷封裝體204的臺階部216上的狀態下，利用低熔點玻璃進行固定，密封了陶瓷封裝體204的中空部。
這樣，迄今為止，由于在陶瓷封裝體204上層疊光元件208，利用焊絲鍵合進行了彼此的電極連接，故與封裝后的光學部的面積相比，不得不增加光元件封裝體200的面積，在高密度安裝方面存在極限。
此外，由于陶瓷封裝體204的材料費高，而且制造工序復雜，故成本較高。
本發明的目的在于提供能在謀求裝置的小型化的同時、確保兩面的導電性的導通的光元件及其制造方法和電子裝置。

發明內容
(1)本發明的光元件的制造方法具有下述步驟在具備光學部和與上述光學部導電性地連接的電極的半導體元件上形成貫通孔；以及形成導電層，該導電層從形成了上述半導體元件的上述光學部的一側的第1面延伸到與上述第1面相對的第2面，且包含上述貫通孔的內壁面。
按照本發明，在半導體元件上形成貫通孔，這樣來形成導電層，該導電層從形成了半導體元件的光學部的一側的第1面延伸到與第1面相對的第2面，且包含該貫通孔的內壁面。因而，可利用延伸到第2面一側而形成的導電層來進行與外部的導電性的連接。因此，不需要形成現有的那樣的外部電極用的陶瓷封裝體等，可降低成本。進而，可大幅度地縮小安裝面積，容易實現高密度安裝。
(2)在該光元件的制造方法中，還可具有在上述半導體元件的上述第2面上形成與上述導電層導電性地連接的外部電極的步驟。
(3)在該光元件的制造方法中，在上述半導體元件的上述第2面上形成了應力緩和層后，可在上述應力緩和層上形成上述導電層。
(4)在該光元件的制造方法中，在上述半導體元件的上述第2面上形成了應力緩和層后，可在上述應力緩和層上形成上述導電層，在上述第2面中的與上述應力緩和層對應的位置上形成上述外部電極。
(5)在該光元件的制造方法中，上述半導體元件可以是從半導體晶片切割下來的半導體芯片。
(6)在該光元件的制造方法中，上述半導體元件可以是半導體晶片的一部分，還具有將上述半導體晶片切割成各個上述半導體元件的步驟。
如果半導體元件是半導體晶片的一部分，則在將半導體芯片切割為各個小片之前的半導體晶片的階段中，可謀求第1和第2面的導電性的導通。因而，簡化了制造工序。
(7)在該光元件的制造方法中，還可具有在形成了上述導電層后在上述第1面一側設置光透過性構件的步驟。
(8)在該光元件的制造方法中，還可具有在形成了上述導電層后在上述第1面一側設置光透過性構件的步驟，上述光透過性構件的形狀與上述半導體芯片的形狀大致相同。
(9)在該光元件的制造方法中，還可具有在形成了上述導電層后在上述第1面一側設置光透過性構件的步驟，上述光透過性構件的形狀與上述半導體晶片的形狀大致相同。
(10)在該光元件的制造方法中，還可具有在形成了上述導電層后在上述第1面一側設置光透過性構件的步驟，上述光透過性構件的形狀可與上述半導體晶片的各個上述半導體元件的形狀大致相同，通過對上述半導體晶片的各個上述半導體元件進行電特性檢查來進行合格品部分的判定，在被判定為上述合格品部分的任一上述半導體元件上設置上述光透過性構件。
據此，對半導體晶片的各半導體元件進行電特性檢查來進行合格品部分的判定，在被判定為合格品部分的任一上述半導體元件上設置光透過性構件。因而，由于不在不合格品的半導體元件上設置光透過性構件，故可消除光透過性構件的浪費，提高成品率，抑制制造成本。
(11)在該光元件的制造方法中，可在將上述半導體晶片切割成各個上述半導體元件后，設置上述光透過性構件。
(12)在該光元件的制造方法中，上述光透過性構件可以是光學玻璃。
(13)在該光元件的制造方法中，還可具有在上述第1面一側設置濾色器的步驟。
(14)在該光元件的制造方法中，還可具有在形成了上述導電層后在上述第1面一側設置微透鏡的步驟。
(15)本發明的光元件由具有光學部和與上述光學部導電性地連接的電極的半導體芯片構成，上述半導體芯片具有貫通孔和導電層，上述導電層從形成了上述光學部的一側的第1面延伸到與上述第1面相對的第2面、且包含上述貫通孔的內壁面而被形成。
按照本發明，半導體芯片包含貫通孔和導電層，上述導電層從形成了半導體芯片的光學部的一側的第1面延伸到與上述第1面相對的第2面、且包含該貫通孔的內壁面。可利用延伸到第2面一側而形成的導電層來進行與外部的導電性的連接。因此，不需要形成現有的那樣的外部電極用的陶瓷封裝體等，可降低成本。進而，可大幅度地縮小安裝面積，容易實現高密度安裝。
(16)在該光元件中，還可具有在上述半導體芯片的上述第2面上形成的、與上述導電層導電性地連接的外部電極。
(17)在該光元件中，還可具有在上述半導體芯片的上述第2面上形成的應力緩和層，在上述應力緩和層上形成上述導電層。
(18)在該光元件中，還可具有在上述半導體芯片的上述第2面上形成的應力緩和層，在上述應力緩和層上形成上述導電層，在上述第2面中的與上述應力緩和層對應的位置上形成上述外部電極。
(19)在該光元件中，還可具有在上述半導體芯片的上述第1面一側設置的光透過性構件。
(20)在該光元件中，上述光透過性構件的形狀可與上述半導體芯片的形狀大致相同。
(21)在該光元件中，上述光透過性構件可以是光學玻璃。
(22)在該光元件中，還可具有在上述半導體芯片的上述第1面一側設置的濾色器。
(23)在該光元件中，還可具有在上述半導體芯片的上述第1面一側設置的微透鏡。
(24)本發明的電子裝置具備由具有光學部和與上述光學部導電性地連接的電極的半導體芯片構成的光元件，上述半導體芯片具有貫通孔和導電層，從形成了上述光學部的一側的第1面延伸到與上述第1面相對的第2面、且包含上述貫通孔的內壁面，形成上述導電層。
(25)在該電子裝置中，還可具有顯示基于來自上述光元件的信號的圖像的顯示部。
附圖簡述圖1是放大地示出本發明的第1實施例的受光元件的剖面圖。
圖2是本發明的第1實施例的受光元件的第1制造方法的說明圖。
圖3是本發明的第1實施例的受光元件的第2制造方法的工序圖。
圖4是本發明的第1實施例的受光元件的第2制造方法的工序圖。
圖5是本發明的第1實施例的受光元件的第2制造方法的工序圖。
圖6(A)～圖6(G)是本發明的第1實施例的受光元件的制造方法的工序圖。
圖7(A)～圖7(G)是本發明的第1實施例的受光元件的基體的制造方法的工序圖。
圖8(A)和圖8(B)是本發明的第1實施例的受光元件的制造方法的工序圖。
圖9是放大地示出本發明的第2實施例的受光元件的剖面圖。
圖10(A)～圖10(C)是本發明的第2實施例的受光元件的制造方法的工序圖。
圖11(A)～圖11(C)是本發明的第2實施例的受光元件的制造方法的工序圖。
圖12是放大地示出本發明的第2實施例的變形例的受光元件的剖面圖。
圖13是示出本發明的實施例的電子裝置的圖。
圖14是示出本發明的實施例的電子裝置的圖。
圖15(A)和圖15(B)是示出本發明的實施例的電子裝置的圖。
圖16是放大地示出現有的受光元件封裝體的剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照


本發明的實施例。在以下的實施例中，舉出受光元件作為光元件的一例來說明，但本發明不限定于此，光元件也可以是發光元件。光元件具有光學部。在光元件是受光元件時，光學部是受光部，在光元件是發光元件時，光學部是發光部。
(實施例1)圖1是放大地示出本發明的第1實施例的受光元件的剖面圖，圖2是本實施例的受光元件的第1制造方法的說明圖，示出了作為基體的半導體晶片5與粘貼在其上的光學玻璃9(光透過性構件)的關系。再有，在圖2中，示出使用光學玻璃9作為光透過性構件的例子，但光透過性構件的材料除玻璃外也可使用例如樹脂(塑料)等。
圖3～圖5是本實施例的受光元件的第2制造方法的工序圖，圖3示出了形成具有受光部的多個半導體元件3的半導體晶片的狀態，圖4示出了進行各半導體元件3的電特性檢查、在不良部分上附加“BAD”標記3a的狀態，圖5示出了將各個小片的光學玻璃(以下，稱為光學玻璃片9b)粘貼在被判定為合格品的某一半導體元件3上的狀態。再有，在本實施例中，所謂半導體元件3，指的是半導體晶片5的一部分或切割后的半導體芯片6的某一個。
本實施例的受光元件1可以是在晶片層次上進行了其封裝(導電層等的形成)的元件。此時，受光元件1是在每個圖2或圖5的各半導體元件3中切割為小片后得到的元件。或者，受光元件1也可在已在各個邊上進行了切割的半導體芯片的狀態下進行封裝(形成導電層等)。
如圖1所示，受光元件1由具有受光部13和與受光部13導電性地連接的電極2的半導體芯片6構成。半導體芯片6具有形成了受光部13的第1面B和與第1面B相對的第2面A。電極2大多在第1面B上形成。再有，半導體芯片6是從半導體晶片5切割下來的半導體元件3(參照圖2、圖3)。
半導體芯片6具有從第1面B貫通第2面A的貫通孔4。而且，包含半導體芯片6的貫通孔4的內壁面、從在第1面B上形成的電極2延伸到第2面A形成了導電層8。換言之，將導電層8形成為其一方與電極2導電性地連接，另一方到達第2面A。
受光元件1也可具有在半導體芯片6的第2面A中的貫通孔4周圍的導電層8上形成的、作為外部電極的焊錫球24。此外，受光元件1也可在半導體芯片6的第1面B上具有利用由透明樹脂或低熔點玻璃構成的粘接劑11粘貼的光學玻璃9a或光學玻璃片9b。
在電極2上形成了經絕緣膜10與貫通孔4連通的孔12。在電極2的至少一部分上層疊導電層8而被形成。在貫通孔4的內側，在導電層8下形成絕緣膜10，斷開了與在半導體芯片6的內部形成的電路的導電性的連接。而且，利用導電層8謀求半導體芯片6的第1面B與第2面A之間的導電性的連接。
在這里，將光學玻璃9a或光學玻璃片9b的整個面粘貼到受光部13上，但不限于此，也可例如以其周邊部包圍受光部13的方式來粘貼。
在受光元件1是彩色的攝像元件的情況下，如圖1中所示，也可在光學玻璃9a(或光學玻璃片9b)上形成濾色器102。濾色器102由著色層和保護膜等構成，與各像素電極(各受光部13)以1對1對應的方式被形成。濾色器102例如可用眾所周知的染色法、顏料法、電著法或印刷法等來形成。通過在與半導體芯片6不同的構件的光學玻璃9a(或光學玻璃片9b)上形成濾色器102，與在半導體芯片6上直接形成相比，制造工序變得簡單。
半導體芯片6在形成了受光部13的表面上具有絕緣膜(層間膜)16。絕緣膜16大多是作為半導體芯片的基本的材料的硅的氧化膜。在絕緣膜16上形成電極(焊區)2，電極2在未圖示的部分上與受光部13導電性地連接。電極2大多由鋁或銅等的金屬來形成。電極沿半導體芯片6的面的至少1邊(在大多數的情況下，是2邊或4邊)并排。
其次，根據圖2和圖6(A)～圖8(B)的工序圖，一邊參照圖1，一邊說明上述的受光元件1的第1制造方法。
(第1制造方法)首先，根據圖6(A)～圖8(B)，一邊參照圖1和圖2，一邊說明半導體芯片6的制造順序。再有，在以下示出的例子中，在晶片層次上(在半導體晶片的狀態下)形成導電層等。
如圖6(A)中所示，在切割成各個小片的半導體芯片6之前的半導體晶片5上，在形成了受光部13的表面上形成絕緣膜16，在絕緣膜16上形成了電極2的下層部2a。然后，在下層部2a的端部，在下層部2a上層疊絕緣膜28，以電極2的上層部2b到達絕緣膜28上的方式來形成。此外，以避開電極2的中央部并覆蓋端部的方式形成了鈍化膜30。鈍化膜30例如可用SiO2、SiN、聚酰亞胺樹脂等來形成。
首先，在半導體晶片5的第1面B、即形成了受光部13和電極2的面上形成抗蝕劑32，使其也覆蓋電極2。作為形成抗蝕劑32的方法，可使用旋轉涂敷法、浸漬法、噴射涂敷法等的方法。抗蝕劑32是在后述的刻蝕工序中覆蓋不進行刻蝕的部分的抗蝕劑，可以是光抗蝕劑、電子線抗蝕劑、X線抗蝕劑的某一種，也可以是正型或負型的某一種。在本實施例中使用的抗蝕劑32是正型的光抗蝕劑。由于抗蝕劑32在預烘烤后不附著于其它構件上，故進行預烘烤，使溶劑揮發。
其次，如圖6(B)中所示，對抗蝕劑32進行構圖。詳細地說，在抗蝕劑32上配置掩模，照射能量。根據抗蝕劑32的性質，能量是不同的，可使用光、電子線、X線的某一種。在本實施例中，使用光抗蝕劑32并進行曝光。掩模的形狀由構圖形狀來決定，根據抗蝕劑32是正型或負型，成為反轉形狀。
曝光后，對抗蝕劑32進行顯影，進行后烘烤。在已被構圖的抗蝕劑32上形成了使電極2的中央部露出的開口部34。
如圖6(C)中所示，對由抗蝕劑32的開口部34露出的電極2的中央部進行刻蝕。在刻蝕方面，最好使用干法刻蝕。干法刻蝕可以是反應性離子刻蝕(RIE)。此外，也可使用濕法刻蝕作為刻蝕。這樣，在電極2的中央部(除了端部外的部分)形成孔36。在上述的圖1中已說明的成為貫通孔4的位置上形成孔36。詳細地說，以與貫通孔4的開口端部大致相同或在其以上的大小形成孔36，與貫通孔4連通。
然后，在剝離了抗蝕劑32后，如圖6(D)中所示，在形成了半導體晶片5的電極2的一側(第1面B一側)和其相反一側(第2面A一側)形成絕緣膜38、40。絕緣膜38、40可以是氧化硅膜或氮化膜，可用化學汽相淀積(CVD)來形成。第1面B一側的絕緣膜38覆蓋電極2和鈍化膜30。由于在電極2上形成了孔36，故絕緣膜38也覆蓋孔36的內部(內壁面和已露出的絕緣膜16)。
其次，如圖6(E)中所示，在半導體晶片5的第1面B一側和第2面A一側形成了抗蝕劑42、44后，對這些抗蝕劑42、44進行構圖，在上述的圖1中已說明的成為貫通孔4的位置上形成開口部46、48。在電極2的孔36的內側形成開口部46，以便在孔36與開口部46之間存在絕緣膜38。因而，開口部46、48使絕緣膜38、40的一部分露出。再有，抗蝕劑42、44的形成及其構圖的方法與關于上述的抗蝕劑32已說明的內容相當。也可(例如在半導體晶片5的第1面B一側)形成抗蝕劑42、44中的一方(例如抗蝕劑42)，在進行預烘烤后，形成另一方(例如抗蝕劑44)，對其進行預烘烤。
如圖6(F)中所示，在絕緣膜16、38上，在電極2的孔36的內側形成孔50，在絕緣膜40上形成孔52。
如圖6(G)中所示，剝離抗蝕劑42、44。然后，如圖7(A)中所示，對在半導體晶片5的孔50、52中已露出的部分進行刻蝕。該進行刻蝕的部分是未形成受光部13的部分，由硅形成。利用該刻蝕，在半導體晶片5的表面上形成在視覺方面容易識別的凹陷54、56。凹陷54、56的形狀不作特別限定，可以是帶有錐形的形狀，也可以具有與表面垂直的壁面。關于刻蝕，應用濕法刻蝕是簡單的，但也可應用干法刻蝕。根據刻蝕的種類來決定凹陷54、56的形狀。
如圖7(B)中所示，在半導體晶片5上形成小孔58(例如直徑為約20微米)。在貫通孔4的中心形成小孔58，其直徑比在上述的圖1中已說明的貫通孔4的直徑小。在小孔58中，可使用激光器(例如YAG激光器或CO2激光器)。可在上述的凹陷54、56處識別位置，照射激光束。可只從半導體晶片5的一個面照射激光束以形成小孔58，也可從半導體晶片5的兩面(順序地或同時)照射激光束。如果從兩面照射激光束，則對半導體晶片5的影響較小。
如圖7(C)中所示，在半導體晶片5上形成貫通孔4。貫通孔4是使小孔58擴大而形成的。例如，可應用濕法刻蝕，對小孔58的內壁面進行刻蝕。作為刻蝕液，例如可使用混合了氫氟酸與氟化銨的水溶液(緩沖氫氟酸)。
在這里，以在軸方向的全部的部分上開口剖面的直徑大致相同的方式形成了貫通孔4，但也可將該貫通孔形成為具有例如開口端部和其直徑比開口端部的直徑大的中間部(例如約40～50微米的直徑)的形狀。這樣，如果能盡可能增加貫通孔的中間部的直徑，則容易進行后述的CVD或無電解電鍍。如本例所示，如果將貫通孔4形成為直線狀，則可抑制因形成貫通孔4而引起的半導體晶片5的強度的下降。貫通孔4可具有連接開口端部與粘接層的錐形部。錐形部也可通過用濕法刻蝕擴大小孔58來形成。
其次，如圖7(D)中所示，至少在貫通孔4的內壁面上形成絕緣膜10。在絕緣膜10的形成中，可應用CVD。絕緣膜10可在貫通孔4的內壁面以外的區域中形成。例如，可在絕緣膜38、40上形成絕緣膜10。但是，不能因絕緣膜10而堵住貫通孔4的開口。
其次，如圖7(E)中所示，在半導體晶片5的第1面B一側以堵住半導體晶片5的貫通孔4的一個開口的方式形成了抗蝕劑64后，對抗蝕劑64進行構圖，形成開口部68。再有，在形成抗蝕劑64時，也可在第2面A一側形成抗蝕劑66。然后，對抗蝕劑64、66進行預烘烤。抗蝕劑64、66的形成及其構圖的方法可應用關于上述的抗蝕劑32已說明的內容。開口部8在電極2的至少一部分的上方形成，但在貫通孔4的上方，抗蝕劑64的一部分按原樣留下。例如，開口部68在容納于電極2的范圍內的形狀外周與至少覆蓋貫通孔4的開口端部的形狀內周之間被形成為環狀。再有，這里所說的環狀，可以是四方形的環狀，也可以是圓的環狀。開口部68是絕緣膜10的一部分露出。
其次，如圖7(F)中所示，以已被構圖的抗蝕劑64為掩模，對絕緣膜10、38進行刻蝕，使電極2的一部分露出。因為這里露出的一部分是謀求導電性的連接的部分，故越大越好。其后，如圖7(G)中所示，剝離抗蝕劑64、66。
其次，為了形成導電層，在半導體晶片5的第1面B一側和第2面A一側形成了抗蝕劑后，進行構圖、烘烤。其后，如圖8(A)中所示，在從第1面B的電極2到第2面A、且包含貫通孔4的內壁面(這里是貫通孔4內的絕緣膜10的表面)的區域中形成導電層8。
如果更詳細地敘述該導電層8的形成工序，則在半導體晶片5的第1面B一側和第2面A一側形成抗蝕劑(未圖示)。由于第1面B一側的抗蝕劑在臺階差大的區域中形成，故最好是預先作成膜狀(干膜)的抗蝕劑。
其次，對半導體晶片5的第1面B一側和第2面A一側的抗蝕劑進行構圖，形成與貫通孔4連通的開口部(未圖示)和與該開口部相連的布線圖形(未圖示)。第1面B一側的開口部使電極2的一部分露出。
其次，從貫通孔4到電極2的露出部分上涂敷無電解電鍍用的催化劑(未圖示)。在此，使用鈀作為催化劑。作為催化劑的形成方法，可將半導體晶片5例如浸在包含鈀和錫的混合溶液中，其后，通過用鹽酸等的酸進行處理而只設置鈀。或者，也可通過將半導體晶片5浸在氯化錫溶液中，使錫離子(還原劑)吸附，其后，將半導體晶片5浸在氯化鈀溶液中，利用錫離子(還原劑)還原鈀離子，使鈀核(催化劑)析出。
或者，也可利用噴墨方式直接設置催化劑。按照噴墨方式，通過應用在噴墨打印機用途方面已達到實用化的技術，可高速地且無浪費地設置油墨。噴墨頭在例如噴墨打印機用途方面已達到實用化，可采用使用壓電元件的壓電噴射類型、或使用電熱變換體作為能量發生元件的鼓泡噴射類型(登錄商標)等，可任意地設定噴出面積和噴出圖形。由此，可形成導電性的連接部，而不進行抗蝕劑構圖工序和抗蝕劑剝離工序，或在整個面上形成金屬層的情況下，不進行刻蝕工序。
其次，剝離半導體晶片5的第1面B一側和第2面A一側的抗蝕劑。通過剝離抗蝕劑，可只在打算形成導電性的連接部區域中設置催化劑。在抗蝕劑的剝離時，可照射紫外線，也可浸到弱堿性的溶液中來剝離抗蝕劑。由此，能容易且可靠地剝離抗蝕劑。
再有，在這里，通過在對抗蝕劑進行了構圖后設置催化劑、其后剝離抗蝕劑，使催化劑在導電性的連接部的形成區域中露出，但不限于此。例如，也可在整個面上設置了催化劑后，通過在除了導電性的連接部的形成區域外對抗蝕劑進行構圖來設置，結果在導電性的連接部的形成區域中使催化劑露出。此時，在結束了導電性的連接部的形成后，剝離抗蝕劑。
其次，在催化劑露出的區域中利用無電解電鍍形成上述的導電層8。再有，在貫通孔4的內壁面(這里是絕緣膜10的表面)和半導體晶片5的第1面B一側和第2面A一側設置了催化劑。因而，經貫通孔4在半導體晶片5的第1面B一側和第2面A一側連續地形成導電層8。此外，在電極2上層疊導電層8。
作為導電層8的材料，可使用Ni、Au、Ni＋Au、Cu、Ni＋Cu、Ni＋Au＋Cu的某一種。例如，使用銅電鍍液，將作為催化劑的鈀作為核，還原溶液中的銅離子，析出銅(導電層8)。再有，作為析出導電層8用的導電材料，可使用多個不同種類的金屬(例如，Ni＋Cu、Ni＋Au＋Cu)，也可由此以多層來形成導電層8。
為了進行無電解電鍍，可使用弱堿性的銅電鍍液。作為弱堿性(pH9附近)的銅電鍍液，例如可使用PB-570MU、混合了PB-570A、PB-570B、PB-570C、PB-570S而構成的PB-570(廠家名荏原ヱ-ジ-ヲイト株式會社)。據此，由于銅電鍍液是弱堿性的，故即使例如電極2的材料是鋁，也能減少對其造成的損傷。
或者，如果在電極2的表面上形成未圖示的導電層來保護電極2，則也可使用強堿性的溶液。導電層8可以是一層，也可以是多層。例如，可用鎳和金的二層來形成導電層8。作為用鎳形成導電層8的方法，也可預先在電極2上進行鋅化處理，將鋁上的表面置換為鋅，其后，浸漬于無電解鎳電鍍液中，經過鋅與鎳的置換反應，來淀積鎳。或者，也可將鋁浸到只在鋁上有選擇地吸附的鈀溶液中，其后，浸到無電解鎳電鍍液中，以鈀為核，使鎳的覆蓋膜析出。也可只用鎳來形成導電層8，但也可再浸到無電解金電鍍液中，在鎳的表面上再形成金的覆蓋膜。通過形成金的覆蓋膜，能使與導電層8的導電性的連接變得更可靠。
上述的例子全部是使用濕式法(電鍍)的導電層8的形成方法，但也可采用迄今進行的使用干式法(濺射等)的方法、或組合了干式法和濕式法的方法作為其它的形成方法。
再有，最好將作為導電層8中的第1面B一側的導電性的連接部的貫通孔4的邊緣部分形成厚的導電層(例如，約5微米以上)。
利用以上的工序形成導電層8，導電層8的一部分在第2面A中成為形成焊錫球用的基座8a(參照圖8(A))。
關于焊錫球的形成工序，如圖8(B)中所示，在基座8a上形成作為外部電極的焊錫球24。關于焊錫球24的形成，首先在基座8a上以厚層狀形成作為焊錫球的焊錫。該焊錫的厚度由與其后的焊錫球形成時所要求的球的直徑對應的焊錫量來決定。利用電解電鍍或印刷等來形成焊錫的層。其后，利用wetback形成半球以上的球狀，作成焊錫球24。這里，所謂wetback，指的是在外部電極形成位置上形成了焊錫材料后，使其回流，形成半球狀的凸點。
經過以上的工序，可得到具有圖2中示出的多個半導體元件3的半導體晶片5。
可在半導體晶片5上設置光學玻璃9(光透過性構件)。例如，如圖2中所示，在半導體晶片5的表面、即半導體元件3的第1面B上，在進行了彼此的切割線La、Lb的位置重合后，利用由透明樹脂或低熔點玻璃構成的粘接劑11，以與半導體晶片5大致相同的形狀粘貼形成了與半導體晶片5的切割線La相同的圖形的切割線Lb的光學玻璃9。其后，通過沿切割線La、Lb共同地切割半導體晶片5和光學玻璃9，得到圖1中示出的受光元件1。
這樣，在本實施例中，在半導體晶片5的各半導體元件3上形成貫通孔4，從形成了半導體元件3的受光部13的一側的第1面B延伸到與其相對的第2面A、且包含該貫通孔4的內壁面，形成導電層8。可利用延伸到第2面A形成的導電層8進行受光部13的與外部的導電性的連接。由于不需要形成現有的那樣的外部電極用的陶瓷封裝體等，故可降低成本，進而，通過大幅度地縮小安裝面積，容易實現高密度安裝。由于在將各半導體元件3切割為各個小片之前的半導體晶片5的階段中進行光學玻璃9的粘貼，故可簡化制造工序，也不需要微觀的管理。
其次，關于上述的受光元件1的第2制造方法，一邊參照圖1，一邊根據圖3～圖5的工序圖進行說明。再有，關于導電層8等的制造順序，可應用利用上述的圖6～圖8已說明的內容。因而，這里從得到了具有半導體元件3的半導體晶片5的階段開始進行說明。
(第2制造方法)首先，使用LSI測試器和晶片探針對圖3中示出的半導體晶片5的各半導體元件3進行電特性檢查，判定是否合格，在被判定為不合格的任一半導體元件3上附加“BAD”標記3a。作為“BAD”標記3a的標記方法，利用采用油墨或激光器的方法或晶片繪圖(計算機存儲是合格品或不合格品的信息)。
其次，只在被判定為合格品的半導體元件3的第1面B上分別如圖5中所示，利用由透明樹脂或低熔點玻璃構成的粘接劑11粘貼各個小片的光學玻璃或光學玻璃片9b。其后，通過沿切割線La切割半導體晶片5，得到圖1中示出的受光元件1。
這樣，在本制造方法中，由于也在將各半導體元件3切割為各個小片之前的半導體晶片5的階段中進行光學玻璃片9b的粘貼，故可簡化制造工序。
此外，由于由于不需要形成現有的那樣的外部電極用的陶瓷封裝體等，故可降低成本，進而，通過大幅度地縮小安裝面積，容易實現高密度安裝。
此外，由于只在被判定為合格品的半導體元件3的第1面B上粘貼光學玻璃片9b，故不在不合格品的受光芯片形成部3上粘貼光學玻璃片9b，消除了光學玻璃片9b的浪費，提高了成品率。
或者，也可在將半導體晶片5切割為各個半導體元件3后，將光學玻璃片9b粘貼到被判定為合格品的任一半導體元件3的第1面B上。
(實施例2)圖9是放大地示出本發明的第2實施例的受光元件的剖面圖，在圖中，對于與上述的第1實施例的圖1相同的部分附以同一符號。再有，在說明中，假定參照上述的圖2～圖7(G)。
受光元件100也是以晶片層次進行了其封裝的元件。此外，受光元件100可以是將粘貼了光學玻璃109a(光透過性構件)后的各半導體元件3(參照圖2)切割為各個小片后得到的，或者，也可以是在被判定為合格品的各半導體元件3上粘貼了光學玻璃片109b后，將合格品的任一半導體元件3(參照圖5)切割為各個小片后得到的。再有，光學玻璃109a(或光學玻璃片109b)可以是覆蓋半導體芯片6的受光部13用的覆蓋玻璃。
圖9中所示，受光元件100由在形成了受光部13的第1面B上具有與受光部13導電性地連接的電極2的半導體芯片6構成。關于半導體芯片6，已在第1實施例中說明了。
受光元件100具有在半導體芯片6的第2面A上部分地形成的應力緩和層20。而且，這樣來形成導電層8，使其從電極2延伸到應力緩和層20上，且包含貫通孔4的內壁面。受光元件100可在導電層8中的在應力緩和層20上形成的部分上具有焊錫球24。即，導電層8中的在應力緩和層20上形成的部分成為設置作為外部電極的焊錫球24用的基座22。此外，受光元件100可具有以第2面A的保護或防濕性的提高為目的而形成、由覆蓋除了焊錫球24外的部分的焊料抗蝕劑層構成的保護膜26和利用由透明樹脂或低熔點玻璃構成的粘接劑11粘貼到半導體芯片6的第1面B上的光學玻璃109a(或光學玻璃片109b)。再有，在這里，也將光學玻璃109a(或光學玻璃片109b)的整個面粘貼在受光部13上的情況舉作例子，但不限于此，也可粘貼成其周邊部包圍受光部13。關于除此以外的結構，可應用在上述的圖1中已說明的內容。
其次，說明上述的受光元件100的制造方法。在本例中，也如上述那樣大致有二種制造方法，一種方法是，在半導體晶片5的表面、即具有半導體元件3的一側的面上，在進行了彼此的切割線La、Lb的位置重合后，利用由透明樹脂或低熔點玻璃構成的粘接劑11，以與半導體晶片5大致相同的形狀粘貼形成了與半導體晶片5的切割線La相同的圖形的切割線Lb的光學玻璃109a。其后，通過沿切割線La、Lb共同地切割半導體晶片5和光學玻璃109a，得到圖9中示出的受光元件100。另一種方法是，使用LSI測試器和晶片探針對半導體晶片5的各半導體元件3進行電特性檢查，判定是否合格，在被判定為不合格的受光芯片形成部上附加“BAD”標記3a，只在判定為合格品的受光芯片形成部3的第1面B上分別利用由透明樹脂或低熔點玻璃構成的粘接劑11粘貼光學玻璃片109b(參照圖3～圖5)。其后，提高沿切割線La切割半導體晶片5，得到圖9中示出的受光元件100。
經過圖6(A)～圖7(G)和圖10(A)～圖11(C)的工序，制成了半導體芯片6，但關于到形成貫通孔4為止的工序(圖6(A)～圖7(G))，可按原樣應用在上述的圖1中已說明的內容。因而，在此，以貫通孔4形成后的工序(圖10(A)～圖11(C))為中心，來說明。
首先，如圖7(G)中所示，在各半導體元件3上形成貫通孔4，在電極2的一部分被露出的半導體晶片5的第2面A上，如圖10(A)中所示，涂敷感光性的聚酰亞胺樹脂(例如，利用「旋轉涂敷法」)，形成樹脂層70。樹脂層70以約1～100微米的范圍來形成是較為理想的，以約10微米來形成更為理想。再有，在旋轉涂敷法中，由于無效的聚酰亞胺樹脂較多，故也可使用采用泵以帶狀來噴出聚酰亞胺樹脂的裝置。例如，可使用在美國專利第4696885號中記載的裝置作為這樣的裝置。再有，該樹脂層70具有作為如上所述在圖9中已說明的應力緩和層20的功能。
其次，如圖10(B)中所示，通過對樹脂層70進行曝光、顯影和燒固處理，以留下作為后述的再配置布線的基座的部分、即應力緩和層20的方式進行除去。
再有，在此，將使用了感光性聚酰亞胺樹脂作為成為應力緩和層20的樹脂的情況舉作例子進行了說明，但也可使用沒有感光性的樹脂。例如，可使用硅變性聚酰亞胺樹脂、環氧樹脂或硅變性環氧樹脂等在固化時的楊氏模量較低(1×1010Pa以下)、起到應力緩和的作用的材料。在使用了非感光性的樹脂的情況下，其后使用光致抗蝕劑并經過光刻工序形成規定的形狀。
其次，為了形成導電層，在半導體晶片5的第1面B一側和第2面A一側形成了抗蝕劑后，進行構圖、預烘烤。其后，如圖10(C)中所示，在從第1面B的電極2到第2面A、在第2面A一側具有覆蓋再配置布線18和應力緩和層20的基座22、且包含貫通孔4的內壁面(在此，是貫通孔4內的絕緣膜10的表面)的區域中形成導電層8。關于該導電層8的除圖形外的形成工序的細節，可應用采用上述的實施例的圖8(A)和圖8(B)已說明的內容。
再有，最好將作為第2面A一側的導電性的連接部的基座22形成為厚度較厚(例如約5微米以上)的導電層。
利用以上的工序形成導電層8，導電層8的一部分在第2面A上形成再配置布線18，再配置布線18的末端覆蓋用聚酰亞胺等的樹脂形成的應力緩和層20的表面，該部分成為形成焊錫球用的基座22。
關于焊錫球的形成工序，首先，如圖11(A)中所示，在半導體晶片5的第2面A的整個面上利用涂敷形成作為保護膜26的感光性的焊料抗蝕劑層。
然后，進行顯影和燒固處理，如圖11(B)中所示，除去焊料抗蝕劑層中的覆蓋了基座22的部分的區域。這樣，剩下的焊料抗蝕劑層成為保護膜26，該保護膜26的目的是作為防止氧化的膜，最終的目的是為了保護成為受光元件100(圖9)時的第2面A，進而是為了提高防濕性。
其后，如圖11(C)中所示，在基座22上形成作為外部電極的焊錫球24。關于焊錫球24的形成，首先，在基座22上以厚層狀形成作為焊錫球的焊錫。該焊錫的厚度由與其后的焊錫球形成時所要求的球的直徑對應的焊錫量來決定。利用電解電鍍或印刷等來形成焊錫的層。其后，利用wetback形成半球以上的球狀，作成焊錫球24。
如上所述，可得到具有圖1或圖3所示那樣的多個半導體元件3的半導體晶片5。然后，如果按照以這種方式形成的半導體晶片5的半導體元件3，則在將其切割為各個小片并最終成為受光元件100(圖9)時，利用由樹脂構成的應力緩和層20，可緩和因電路基板(未圖示)與半導體芯片6之間的熱膨脹系數的差引起的應力。
這樣，在本實施例中，在半導體晶片5的各半導體元件3的第2面A一側部分地形成應力緩和層20。而且，從電極2開始、包含貫通孔4的內壁面、到應力緩和層20上形成導電層8。在本實施例中，受光元件100的與外部的導電性的連接也可利用延伸到第2面A的應力緩和層20上而形成的導電層8(再配置布線18)來進行。因此，除了在第1實施例中已說明的效果外，還具有利用由樹脂構成的應力緩和層20來緩和因電路基板(未圖示)與半導體芯片6之間的熱膨脹系數的差引起的應力的優點。
再有，作為受光元件的其它的制造方法，也可預先在被切割為各個小片的受光芯片上粘貼各個小片的光學玻璃。
圖12是示出本實施例的變形例的受光元件的圖。受光元件300在上述的受光元件100(參照圖9)中還包含濾色器104和微透鏡106。在第1面B一側形成濾色器104和微透鏡106。
在圖12中示出的例子中，在半導體芯片6的形成了受光部13的面上直接形成濾色器104。也可在半導體晶片的狀態下在各半導體元件上形成濾色器104。據此，由于能一并地在半導體晶片上形成濾色器104，故在生產效率方面良好。或者，也可在各個邊上進行了切割后的各半導體芯片6上形成。此外，關于濾色器104的形成方法不作限定，例如，可利用對透明層進行染色的染色法來形成，也可利用涂敷分散了顏料的顏料法來形成。再有，關于濾色器104，可應用光刻技術構圖為規定的形狀，也可利用印刷法進行構圖。如果在半導體芯片6上直接形成濾色器104，則不在光學玻璃109a(或光學玻璃片109b)上形成濾色器即可。
在圖12中示出的例子中，在第1面B一側以陣列狀配置了多個微透鏡(凸透鏡)106。以與各像素電極(各受光部13)1對1對應的方式配置微透鏡106。由此，可使通過各受光部13的光的直徑縮小。再有，用玻璃或樹脂(塑料)等來形成微透鏡106。
與圖12中示出的例子不同，也可在光學玻璃109a(或光學玻璃片109b)上形成濾色器104(參照第1實施例)。或者，也可在光學玻璃109a(或光學玻璃片109b)與微透鏡106之間形成濾色器104。
此外，在圖12中示出的例子中，可省略濾色器104或微透鏡106的某一方。例如，在省略了濾色器104的情況下，可使微透鏡106具有濾色器的功能。
再有，濾色器104和微透鏡106可應用眾所周知的方法來形成。
(實施例3)圖13～圖15(B)是示出包含本發明的實施例的受光元件(光元件的一例)的電子裝置的圖。具體地說，該電子裝置可以是包含各種圖像傳感器等的攝像裝置。
在圖13中示出了具有攝像部1100和顯示部1200的個人計算機1000。該個人計算機1000用攝像部1100捕捉被攝體像，在用上述的受光元件將光信號變換為電信號之后，在顯示部1200上顯示基于該電信號的圖像。據此，由于安裝了小型的受光元件，故可提供小型且高集成的電子裝置。
作為其它的電子裝置的例子，在圖14中示出了具備攝像部2100的數碼相機2000。在圖15(A)和圖15(B)中示出了具備攝像部3100和顯示部3200的攜帶電話機3000。
權利要求
1.一種光元件的制造方法，其特征在于，具有下述步驟在具備光學部和與上述光學部導電性地連接的電極的半導體元件上形成貫通孔；以及形成導電層，該導電層從形成了上述半導體元件的上述光學部的一側的第1面延伸到與上述第1面相對的第2面，且包含上述貫通孔的內壁面。
2.如權利要求1中所述的光元件的制造方法，其特征在于，還具有下述步驟在上述半導體元件的上述第2面上形成與上述導電層導電性地連接的外部電極。
3.如權利要求1中所述的光元件的制造方法，其特征在于在上述半導體元件的上述第2面上形成了應力緩和層后，在上述應力緩和層上形成上述導電層。
4.如權利要求2中所述的光元件的制造方法，其特征在于在上述半導體元件的上述第2面上形成了應力緩和層后，在上述應力緩和層上形成上述導電層，在上述第2面中的與上述應力緩和層對應的位置上形成上述外部電極。
5.如權利要求1中所述的光元件的制造方法，其特征在于上述半導體元件是從半導體晶片切割下來的半導體芯片。
6.如權利要求1中所述的光元件的制造方法，其特征在于上述半導體元件是半導體晶片的一部分，還具有將上述半導體晶片切割成各個上述半導體元件的步驟。
7.如權利要求1至權利要求6的任一項中所述的光元件的制造方法，其特征在于，還具有下述步驟在形成了上述導電層后，在上述第1面一側設置光透過性構件。
8.如權利要求5中所述的光元件的制造方法，其特征在于還具有在形成了上述導電層后在上述第1面一側設置光透過性構件的步驟，上述光透過性構件的形狀與上述半導體芯片的形狀大致相同。
9.如權利要求6中所述的光元件的制造方法，其特征在于還具有在形成了上述導電層后在上述第1面一側設置光透過性構件的步驟，上述光透過性構件的形狀與上述半導體晶片的形狀大致相同。
10.如權利要求6中所述的光元件的制造方法，其特征在于還具有在形成了上述導電層后在上述第1面一側設置光透過性構件的步驟，上述光透過性構件的形狀與上述半導體晶片的各個上述半導體元件的形狀大致相同，通過對上述半導體晶片的各個上述半導體元件進行電特性檢查來進行合格品部分的判定，在被判定為上述合格品部分的任一上述半導體元件上設置上述光透過性構件。
11.如權利要求10中所述的光元件的制造方法，其特征在于在將上述半導體晶片切割成各個上述半導體元件后，設置上述光透過性構件。
12.如權利要求8至權利要求11的任一項中所述的光元件的制造方法，其特征在于上述光透過性構件是光學玻璃。
13.如權利要求1至6、8、9、10、11的任一項中所述的光元件的制造方法，其特征在于還具有在上述第1面一側設置濾色器的步驟。
14.如權利要求1至6、8、9、10、11的任一項中所述的光元件的制造方法，其特征在于還具有在形成了上述導電層后在上述第1面一側設置微透鏡的步驟。
15.一種光元件，由具有光學部和與上述光學部導電性地連接的電極的半導體芯片構成，其特征在于上述半導體芯片具有貫通孔和導電層，上述導電層從形成了上述光學部的一側的第1面延伸到與上述第1面相對的第2面、且包含上述貫通孔的內壁面而被形成。
16.如權利要求15中所述的光元件，其特征在于還具有在上述半導體芯片的上述第2面上形成的、與上述導電層導電性地連接的外部電極。
17.如權利要求15中所述的光元件，其特征在于還具有在上述半導體芯片的上述第2面上形成的應力緩和層，在上述應力緩和層上形成上述導電層。
18.如權利要求16中所述的光元件，其特征在于還具有在上述半導體芯片的上述第2面上形成的應力緩和層，在上述應力緩和層上形成上述導電層，在上述第2面中的與上述應力緩和層對應的位置上形成上述外部電極。
19.如權利要求15至權利要求18的任一項中所述的光元件，其特征在于還具有在上述半導體芯片的上述第1面一側設置的光透過性構件。
20.如權利要求19中所述的光元件，其特征在于上述光透過性構件的形狀與上述半導體芯片的形狀大致相同。
21.如權利要求19中所述的光元件，其特征在于上述光透過性構件是作為光學玻璃的光元件。
22.如權利要求15至權利要求18的任一項中所述的光元件，其特征在于還具有在上述半導體芯片的上述第1面一側設置的濾色器。
23.如權利要求15至權利要求18的任一項中所述的光元件，其特征在于還具有在上述半導體芯片的上述第1面一側設置的微透鏡。
24.一種電子裝置，其特征在于具備由具有光學部和與上述光學部導電性地連接的電極的半導體芯片構成的光元件，上述半導體芯片具有貫通孔和導電層，上述導電層從形成了上述光學部的一側的第1面延伸到與上述第1面相對的第2面、且包含上述貫通孔的內壁面而被形成。
25.如權利要求24中所述的電子裝置，其特征在于還具有顯示基于來自上述光元件的信號的圖像的顯示部。
全文摘要
本發明的課題在于提供能在謀求裝置的小型化的同時、確保兩面的導電性的導通的光元件及其制造方法和電子裝置。光元件的制造方法具有下述步驟:在具備受光部13和與受光部13導電性地連接的電極2的半導體元件3上形成貫通孔4;以及形成導電層8,該導電層8從形成了半導體元件3的受光部13的一側的第1面B一側延伸到與該第1面B相對的第2面A,且包含貫通孔4的內壁面。
文檔編號H04N5/335GK1333570SQ01122850
公開日2002年1月30日 申請日期2001年7月11日 優先權日2000年7月11日
發明者和田健嗣 申請人:精工愛普生株式會社