用于制造固態(tài)成像裝置的方法

專利名稱：用于制造固態(tài)成像裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造固態(tài)成像裝置的方法，并且特別地，涉及用于制造薄型固態(tài) 成像裝置的方法。
背景技術(shù)：
對(duì)用于數(shù)字照相機(jī)和移動(dòng)電話中的、由CCD或CMOS構(gòu)成的固態(tài)成像裝置的小型化 的需求日益增加。因此，最近，從包括氣密地密封在陶瓷組件(package)等中的整個(gè)固態(tài)成 像元件芯片的傳統(tǒng)的大型組件，向芯片尺寸組件(CSP)類型轉(zhuǎn)移，所述芯片尺寸組件具有 與固態(tài)成像元件芯片的尺寸基本上相同的尺寸。例如在PTL 1中公開了用于共同地制造晶片級(jí)CSP-型固態(tài)成像裝置的方法。在 PTL 1所描述的方法中，在硅晶片上形成構(gòu)成光接受部的多個(gè)固態(tài)成像單元，將由透明材料 制成的遮蓋玻璃(cover glass)晶片通過形成為與光接受部相對(duì)應(yīng)的隔體與硅晶片粘合， 并且將遮蓋玻璃晶片和硅晶片切割并切片而共同地制造固態(tài)成像裝置。引文列表專利文獻(xiàn)PTL 1 日本專利申請(qǐng)公開2002-231919發(fā)明概述技術(shù)問題近年來，隨著裝置如數(shù)字照相機(jī)和移動(dòng)電話的尺寸和厚度的減小，對(duì)于固態(tài)成像 裝置厚度的進(jìn)一步減小的需求日益增加。在通過上述方法制造薄型固態(tài)成像裝置方面存在 以下問題。為了實(shí)現(xiàn)固態(tài)成像裝置厚度的減小，需要減小遮蓋玻璃晶片、隔體、硅晶片的厚 度。因此，如果減小遮蓋玻璃晶片和硅晶片的厚度，則剛性降低，發(fā)生撓曲(deflection)，或 者裝置即使受到極小的沖擊也可能容易地?fù)p壞。例如，假設(shè)遮蓋玻璃晶片和硅晶片的外徑為8英寸，如果厚度變?yōu)?. 2mm以下，則 僅僅由于晶片的重量也產(chǎn)生幾mm的大的撓曲。特別地，盡管需要在遮蓋玻璃晶片的表面中 以相同高度形成多個(gè)框架形隔體，但是如果用作基底的遮蓋玻璃晶片的形狀不合適，則難 以建立用于形成隔體的方法。本發(fā)明是鑒于這些情形而完成的，并且本發(fā)明的目的是提供能夠容易地制造晶片 級(jí)薄型固態(tài)成像裝置的用于制造固態(tài)成像裝置的方法。問題的解決方案為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的第一制造方法的特征在于包括在 用作遮蓋玻璃的基材的透明基板的一個(gè)表面上，形成多個(gè)框架形隔體和沿所述透明基板的 外周包圍所述框架形隔體的環(huán)形隔體的步驟；在所述透明基板的所述一個(gè)表面那側(cè)提供掩 模(mask)材料，以遮蓋所述框架形隔體和所述環(huán)形隔體的步驟；從另一個(gè)表面那側(cè)移除所 述透明基板以將厚度設(shè)定到預(yù)定范圍內(nèi)的步驟；從所述透明基板移除所述掩模材料的步驟；將第一支持晶片層壓到所述透明基板的另一個(gè)表面上的步驟；在半導(dǎo)體基板的一個(gè)表 面上形成多個(gè)固態(tài)成像元件的步驟；從另一個(gè)表面那側(cè)移除所述半導(dǎo)體基板以將厚度設(shè)定 到預(yù)定范圍內(nèi)的步驟；將第二支持晶片層壓到所述半導(dǎo)體基板的另一個(gè)表面上的步驟；將 所述半導(dǎo)體基板和所述透明基板經(jīng)由所述隔體粘合的步驟；從所述透明基板和所述半導(dǎo)體 基板剝離所述第一支持晶片和所述第二支持晶片的步驟；將所述透明基板切片的步驟；和 將所述半導(dǎo)體基板切片的步驟。為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的第二制造方法的特征在于包括在 用作遮蓋玻璃的基材的透明基板的一個(gè)表面上，形成多個(gè)框架形隔體和沿所述透明基板的 外周包圍所述框架形隔體的環(huán)形隔體的步驟；在所述透明基板的所述一個(gè)表面那側(cè)提供掩 模材料，以遮蓋所述框架形隔體和所述環(huán)形隔體的步驟；從另一個(gè)表面那側(cè)移除所述透明 基板以將厚度設(shè)定到預(yù)定范圍內(nèi)的步驟；從所述透明基板移除所述掩模材料的步驟；將第 一支持晶片層壓到所述透明基板的另一個(gè)表面上的步驟；將所述透明基板切片成遮蓋玻璃 的步驟；在半導(dǎo)體基板的一個(gè)表面上形成多個(gè)固態(tài)成像元件的步驟；從另一個(gè)表面那側(cè)移 除所述半導(dǎo)體基板以將厚度設(shè)定到預(yù)定范圍內(nèi)的步驟；將第二支持晶片層壓到所述半導(dǎo)體 基板的另一個(gè)表面上的步驟；將所述半導(dǎo)體基板和所述遮蓋玻璃經(jīng)由所述隔體粘合的步 驟；從所述透明基板和所述半導(dǎo)體基板剝離所述第一支持晶片和所述第二支持晶片的步 驟；和將所述半導(dǎo)體基板切片的步驟。根據(jù)本發(fā)明的用于制造固態(tài)成像裝置的方法，因?yàn)樵谕该骰迳闲纬闪司哂凶銐?剛性的隔體，所以沒有必要層壓支持晶片來形成隔體。因?yàn)樵诟趔w形成后提供掩模材料以 減小透明基板的厚度，所以可以通過掩模材料來保護(hù)透明基板的隔體那側(cè)的表面。掩模材 料還可以在厚度減小之后的處理過程中防止透明基板受損。此外，沿透明基板的外周形成 的環(huán)形隔體防止在減小透明基板的厚度時(shí)化學(xué)藥品等的滲透，并且在處理過程中環(huán)形隔體 還起加強(qiáng)體(stiffener)的作用。因?yàn)閷⒅С志街诤穸葴p小的透明基板和厚度減小的半導(dǎo)體基板，所以可以 確保剛性和平坦性。作為結(jié)果，可以容易地處理并粘合透明基板和半導(dǎo)體基板。在本發(fā)明的用于制造固態(tài)成像裝置的方法中，優(yōu)選在本發(fā)明中，所述的從另一個(gè) 表面那側(cè)移除透明基板以將厚度設(shè)定到預(yù)定范圍內(nèi)的步驟是用包含氫氟酸作為主要組分 的化學(xué)藥品從另一個(gè)表面那側(cè)蝕刻所述透明基板的步驟。在本發(fā)明的用于制造固態(tài)成像裝置的方法中，優(yōu)選在本發(fā)明中，所述掩模材料是 耐氫氟酸的。在本發(fā)明的用于制造固態(tài)成像裝置的方法中，優(yōu)選在本發(fā)明中，所述的從另一個(gè) 表面那側(cè)移除透明基板以將厚度設(shè)定到預(yù)定范圍內(nèi)的步驟是通過研磨和/或拋光從另一 個(gè)表面那側(cè)拋光所述透明基板的步驟。在本發(fā)明的用于制造固態(tài)成像裝置的方法中，優(yōu)選在本發(fā)明中，所述掩模材料是 其中在提供外能時(shí)粘合強(qiáng)度降低的單面膠帶或者涂布溶液。在本發(fā)明的用于制造固態(tài)成像裝置的方法中，優(yōu)選在本發(fā)明中，用于將所述透明 基板和所述第一支持晶片層壓的構(gòu)件是具有自剝離性的雙面膠帶或粘合劑。在本發(fā)明的用 于制造固態(tài)成像裝置的方法中，優(yōu)選在本發(fā)明中，用于將所述半導(dǎo)體基板和所述第二支持 晶片層壓的構(gòu)件是具有自剝離性的雙面膠帶或粘合劑。
因?yàn)閷訅簶?gòu)件具有自剝離功能，所以可以在不對(duì)透明基板或半導(dǎo)體基板施加負(fù)荷 的情況下容易地進(jìn)行剝離。發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明的用于制造固態(tài)成像裝置的方法，可以以晶片級(jí)容易地制造薄型固態(tài) 成像裝置。附圖簡(jiǎn)述

圖1是通過根據(jù)本實(shí)施方案的方法制造的固態(tài)成像裝置的透視圖；圖2是通過根據(jù)本實(shí)施方案的方法制造的固態(tài)成像裝置的橫截面圖；圖3A是示例根據(jù)第一實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖;3B是示例根據(jù)第一實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖3C是示例根據(jù)第一實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖3D是示例根據(jù)第一實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖3E是示例根據(jù)第一實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖3F是示例根據(jù)第一實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖3G是示例根據(jù)第一實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖3H是示例根據(jù)第一實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖31是示例根據(jù)第一實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖3J是示例根據(jù)第一實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖I是示例根據(jù)第一實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖3L是示例根據(jù)第一實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖4A是示例根據(jù)第二實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖4B是示例根據(jù)第二實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖4C是示例根據(jù)第二實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖4D是示例根據(jù)第二實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖4E是示例根據(jù)第二實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖4F是示例根據(jù)第二實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖4G是示例根據(jù)第二實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖4H是示例根據(jù)第二實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；圖41是示例根據(jù)第二實(shí)施方案的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的說明圖；和圖5是示例用磨石研磨和切割遮蓋玻璃晶片的狀態(tài)的圖。實(shí)施方案說明現(xiàn)在將根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述。雖然將通過以下優(yōu)選實(shí)施方 案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，但是可以在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，通過多種方法作出變化，并 且可以使用除了本實(shí)施方案以外的實(shí)施方案。因此，所有在本發(fā)明范圍內(nèi)的變化都包括在 權(quán)利要求中。在本說明書中通過使用“至”表達(dá)的數(shù)值范圍表示包括在“至”的前后所描述的數(shù) 值的范圍。圖1和2是示例通過根據(jù)本發(fā)明的方法制造的固態(tài)成像裝置的外形的透視圖和橫 截面圖。
固態(tài)成像裝置1包括固態(tài)成像元件芯片2，所述固態(tài)成像元件芯片2包括多個(gè)固 態(tài)成像元件3 ；框架形隔體5，其附著于所述固態(tài)成像元件芯片2并且包圍所述多個(gè)固態(tài)成 像元件3 ；和遮蓋玻璃4，其附著在框架形隔體5上，并且密封所述多個(gè)固態(tài)成像元件3。固態(tài)成像元件芯片2通過分割制造下述固態(tài)成像元件的半導(dǎo)體基板形成，并且遮 蓋玻璃4通過分割同樣下述的透明基板形成。如圖2中所示，固態(tài)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 的固態(tài)成像元件3，以及安置在固態(tài)成像元件3的外面并且用于外部布線的多個(gè)墊片(電 極)6。芯片基板2A的材料是例如硅單晶，并且厚度為約0. 15mm。將普通的半導(dǎo)體元件制造工藝應(yīng)用于制造固態(tài)成像元件3。固態(tài)成像元件3包括 光電二極管，其是形成在晶片(固態(tài)成像元件芯片2、上的光接受元件；用于將激發(fā)電壓傳 遞至外部的傳遞電極；具有開口部的遮光膜；以及夾層絕緣膜。內(nèi)部透鏡形成在固態(tài)成像 元件3中的夾層絕緣膜上，濾色器經(jīng)由中間層被安置在內(nèi)部透鏡上方，并且微透鏡等經(jīng)由 中間層被安置在濾色器上方。因?yàn)楣虘B(tài)成像元件3以此方式構(gòu)造，所以從外部入射的光被微透鏡和內(nèi)部透鏡收 集并且弓I導(dǎo)到光電二極管上，并且有效開口率增加。遮蓋玻璃4使用熱膨脹系數(shù)與硅接近的透明玻璃，例如“Pyrex(注冊(cè)商標(biāo))玻璃”， 并且其厚度為例如約0. 1mm。對(duì)于框架形隔體5適宜的是物理性質(zhì)如熱膨脹系數(shù)類似于芯片基板2A和遮蓋玻 璃4的無機(jī)材料。因此，例如使用多晶硅。當(dāng)觀察具有框架形狀的框架形隔體5的一部分 的橫截面時(shí)，橫截面的寬度為例如約0. 15mm，并且厚度為例如約0. 05mm?？蚣苄胃趔w5的 一個(gè)端面利用粘合劑7被粘合到芯片基板2A上，而另一端利用粘合劑8被粘合到遮蓋玻璃 4上。將參照?qǐng)D3A至3H對(duì)根據(jù)本發(fā)明的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的第一實(shí)施方案 進(jìn)行描述。在本實(shí)施方案中，使用Φ8英寸外徑Xt 0.3mm厚的遮蓋玻璃晶片和Φ8英寸 外徑Xt 0.3mm厚的硅晶片作為原始材料。將對(duì)最終制造全都為晶片級(jí)的固態(tài)成像裝置的情況進(jìn)行描述，所述固態(tài)成像裝置 包括厚t 0. 15mm的固態(tài)成像元件芯片、厚t 0. 05mm的框架形隔體、厚t 0. Imm的遮蓋玻 璃。考慮到對(duì)固態(tài)成像元件的損壞而將低α射線玻璃用于遮蓋玻璃晶片。如圖3Α中所述，在遮蓋玻璃晶片10即尺寸為Φ 8英寸Xt 0. 3mm的透明基板的 表面中，形成多個(gè)(幾百到幾千個(gè))框架形隔體5，所述框架形隔體5中，四個(gè)邊的寬度為 0. 1至0. 15mm，并且高度為t 0.05mm。同時(shí)，在遮蓋玻璃晶片10的外周形成寬150mm和高 t 0.05mm的環(huán)形隔體20。通過利用例如以下方法可以制造框架形隔體5和環(huán)形隔體20。<第一方法>首先將粘合劑涂敷到遮蓋玻璃晶片10上，并且將遮蓋玻璃晶片10和用作隔體構(gòu) 件的具有相同外徑(Φ8英寸Xt 0. 73mm)的硅晶片(未顯示)的外徑合在一起并粘附。隨 后通過磨石進(jìn)行表面研磨加工，以將硅晶片的厚度減小到僅t 0.05mm。通過基于光刻技術(shù) 的抗蝕劑圖案化以及通過干法蝕刻技術(shù)，將具有減小厚度的硅晶片的不必要的部分除去。 最后，通過干法和濕法清洗將抗蝕劑和粘合劑依次除去，并且形成所需尺寸的框架形隔體5 和環(huán)形隔體20。
<第二方法>通過旋涂將厚t 0. 05mm的用于MEMS (微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical System))的永久性抗蝕劑(permanent resist)涂敷到遮蓋玻璃晶片10上，并且通過光刻 技術(shù)形成所需尺寸的框架形隔體5和環(huán)形隔體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 作為用于 MEMS 的永 久性抗蝕劑。雖然列舉了液態(tài)抗蝕劑，但是抗蝕劑未必限于這些，并且還可以使用薄片型的 類似產(chǎn)品(干膜抗蝕劑類型)。<第三方法>通過旋涂在遮蓋玻璃晶片10上涂敷或?qū)訅汉駎 0. 05mm的光敏粘合劑或粘合劑薄 片，并且通過光刻技術(shù)形成所需尺寸的框架形隔體5和環(huán)形隔體20。例如，可以使用Nitto Denko Corporation 的粘合劑薄片、HitachiChemical Co.，Ltd.的 MA—1000 系列、以及 Taiyo Ink Mfg Co.，Ltd.的U-100系列作為所述光敏粘合劑/粘合劑薄片。在第一方法中通過無機(jī)材料而在第二和第三方法中通過有機(jī)材料形成框架形隔 體和環(huán)形隔體。如果最終的固態(tài)成像裝置需要耐環(huán)境性能，如嚴(yán)格的密封性(防潮性)，則 優(yōu)選通過第一方法形成框架形隔體和環(huán)形隔體。方法不限于上述方法，只要通過該方法能夠高精度并有效地獲得類似結(jié)構(gòu)體即 可，如絲網(wǎng)印刷技術(shù)或分配法。在所述方法中的任何一種方法中，在遮蓋玻璃晶片10的厚度為t 0. 3mm的同時(shí) 形成框架形隔體5和環(huán)形隔體20。即使晶片的面積為8英寸外徑那么大，如果厚度為t 0. 3mm，則剛性也是足夠的，并且?guī)缀醪话l(fā)生撓曲。因此，可以相對(duì)簡(jiǎn)單并且高精度地形成框 架形隔體5和環(huán)形隔體20。此外，除框架形隔體和環(huán)形隔體以外，在遮蓋玻璃晶片10上還可以容易地設(shè)置功 能膜，如抗反射涂層。接下來，如圖:3B中所示，在遮蓋玻璃晶片10的框架形隔體5那側(cè)提供掩模材料 12，以遮蓋框架形隔體5和環(huán)形隔體20?？梢允褂脝蚊婺z帶類型或涂布溶液類型作為掩模 材料12。如果用包含氫氟酸作為主要組分的化學(xué)藥品在后處理中減小遮蓋玻璃晶片10的 厚度，則優(yōu)選的是，如果掩模材料12是單面膠帶類型，則至少構(gòu)成具有粘合劑層的膠帶的 基材耐受化學(xué)藥品如氫氟酸，并且如果掩模材料12是涂布溶液類型則優(yōu)選涂布溶液耐受 化學(xué)藥品。因?yàn)檠谀２牧?2需要隨后剝離，所以代替牢固和充分的粘合，優(yōu)選在提供外能 (例如，UV光或溫度)時(shí)具有降低粘合強(qiáng)度作用的單面膠帶或涂布溶液，以防止遮蓋玻璃晶 片10在剝離過程中的損壞。關(guān)于掩模材料12的自剝離性，雖然未必需要自剝離性，但是掩 模材料12可以具有自剝離性?？紤]到掩模材料12將最終被剝離，優(yōu)選使用具有如下特性的單面膠帶或涂布溶 液膠帶的粘合劑層或粘合劑層上的異物不粘附(轉(zhuǎn)移)到框架形隔體5上。如果掩模材料12是單面膠帶類型，則可以通過輥等將單面膠帶附著于框架形隔 體5和環(huán)形隔體20。如果掩模材料12是涂布溶液類型，則可以通過旋涂、棒涂、噴涂等涂敷涂布溶液然后使涂布溶液固化(干燥)來涂覆涂布溶液以填充框架形隔體5和環(huán)形隔體20。作為結(jié)果，掩模材料12被提供到遮蓋玻璃晶片10上，從而遮蓋框架形隔體5和環(huán) 形隔體20。<單面膠帶類型>(1)在膠帶類型的情況下，Nitto Denko Corporation 的 Elegrip (UB-3083D)的 膠帶基材是具有耐氫氟酸性的PET，并且可以被容易地剝離，原因在于粘合強(qiáng)度可以在粘合 后通過UV照射降低(可以使粘合劑層固化)。因此，由于對(duì)隔體的粘合表面具有較少的附 著，所以其能夠適合使用。此外，因?yàn)槟z帶基材是PET，所以存在IPA耐受性，并且可以在濕 法蝕刻后的純水清潔后選擇減少干污斑的干燥方法，如IPA干燥(溶劑蒸氣干燥)。(2)膠帶類型另外的實(shí)例包括Nitta Corporation的htelimer膠帶。htelimer 膠帶能夠適合使用，原因在于膠帶基材是具有耐氫氟酸性的PET，粘合強(qiáng)度可以在粘合后通 過加熱或冷卻來降低從而容易地剝離膠帶，并且對(duì)粘合表面具有較少的附著。膠帶可以在 以下氛圍中剝離例如，對(duì)于通過加熱降低粘合強(qiáng)度的類型為50°C以上的氛圍，以及例如 對(duì)于通過冷卻降低粘合強(qiáng)度的類型為40°C以下的氛圍。當(dāng)使用單面膠帶類型時(shí)，需要在特別注意與外周的環(huán)形隔體20的粘合性的同時(shí)， 通過輥等層壓膠帶。這是因?yàn)槿绻澈闲圆粔颍瑒t在遮蓋玻璃晶片10的厚度減小過程中化 學(xué)藥品如蝕刻溶液可能滲透，并且遮蓋玻璃晶片10的隔體形成表面可能受損。層壓后，沿 遮蓋玻璃晶片10的輪廓切除不必要的部分。此外，可以涂敷以下類型作為掩模材料。<液體類型>(1)例如，可以使用 Denki Kagaku Kogyo Co. ,Ltd.的 TEMPL0C 系列 UV 固化型臨 時(shí)固著用粘合劑作為掩模材料12。涂敷和UV固化后，粘合劑通過浸漬在約60至80°C的熱 水中溶脹幾分鐘，并且粘合強(qiáng)度得以降低，因此，粘合劑可以被容易地剝離。所述粘合劑是 合適的，原因在于該粘合劑耐氫氟酸，并且在剝離后對(duì)框架形隔體5的粘合表面具有較少 的附著。(2)例如，可以使用Sumitomo 3M Co.，Ltd.的LC-3000系列UV固化型粘合劑作為 掩模材料。所述粘合劑可以是適合使用的，原因在于盡管在涂敷和固化(粘合)后提供外能 時(shí)沒有降低粘合強(qiáng)度的作用，但該粘合劑也天然地具有良好的剝離性，該粘合劑耐氫氟酸， 并且對(duì)框架形隔體5的粘合表面具有較少的附著。構(gòu)件不限于本實(shí)施方案，只要該構(gòu)件具有類似的作用即可。雖然上述構(gòu)件的主要 組分是樹脂，但是考慮到下述蝕刻溶液的極少的吸水和蒸氣傳輸，可以將非樹脂材料(例 如，無機(jī)材料，如硅晶片和玻璃晶片，其充分厚于玻璃晶片10)進(jìn)一步附著于構(gòu)件。接下來，如圖3C中所示，將提供有掩模材料12的遮蓋玻璃晶片10浸漬在化學(xué)藥 品如氫氟酸中，并且通過化學(xué)處理減小隔體形成表面的相反側(cè)的厚度，直至厚度在t 0. 3mm 至t 0.1mm之間。此時(shí)，需要注意蝕刻速率，以避免遮蓋玻璃晶片10的表面通過化學(xué)反應(yīng) 而變得粗糙。在厚度減小過程中，因?yàn)橥ㄟ^掩模材料12和環(huán)形隔體20密封遮蓋玻璃晶片10的 隔體那側(cè)的玻璃表面(最終，在固態(tài)成像裝置的遮蓋玻璃內(nèi)部的表面)，所以不存在化學(xué)藥 品的滲透。作為結(jié)果，防止了遮蓋玻璃晶片10的隔體那側(cè)的玻璃表面被化學(xué)藥品損壞。通過濕法蝕刻減小厚度是無負(fù)荷處理。因?yàn)楦街诟趔w側(cè)的掩模材料12也起支持體的作用，所以在蝕刻處理中，或者在后來的純水清洗或干燥過程中可以在沒有損壞的 情況下對(duì)遮蓋玻璃晶片10進(jìn)行處理。用于處理目標(biāo)的低負(fù)荷和低處理?yè)p壞風(fēng)險(xiǎn)的濕法蝕刻方法已經(jīng)被描述為使遮蓋 玻璃晶片10更薄的合適方法。然而，也可以采用機(jī)械拋光處理，如研磨和拋光的方法。在 此情況下，掩模材料12同樣起保護(hù)遮蓋玻璃晶片10的隔體側(cè)不受拋光粉塵和磨料影響的 作用。接下來，如圖3D中所示，將掩模材料12從遮蓋玻璃晶片10剝離。因?yàn)檎谏w玻璃 晶片10在掩模材料12剝離后極薄，所以優(yōu)選在將玻璃表面?zhèn)任讲⒐潭ǖ狡教沟恼婵瘴?附臺(tái)(未顯示)上時(shí)剝離掩模材料12，以防止由于剝離過程中的拉伸而損壞。當(dāng)使用通過外能(例如，UV光或溫度)降低粘合強(qiáng)度的構(gòu)件作為掩模材料12時(shí)， 優(yōu)選在施加外能后或在施加外能的同時(shí)將其剝離。例如，當(dāng)使用通過UV光降低粘合強(qiáng)度的構(gòu)件作為掩模材料12時(shí)，從掩模材料12 側(cè)以30mW的照度入射UV光約30sec，通過真空將蝕刻的玻璃表面?zhèn)裙潭ǖ秸婵瘴脚_(tái)，并 且將掩模材料12緩慢地剝離。粘合強(qiáng)度通過UV光照射降低，并且遮蓋玻璃晶片10被牢固 地固定到真空吸附臺(tái)，并因此，可以在沒有損壞的情況下將掩模材料12容易地剝離掉。多孔結(jié)構(gòu)體適合于真空吸附臺(tái)，原因在于對(duì)臺(tái)的整個(gè)表面提供吸附力。優(yōu)選的是 平面度為5μπι以下以防止被吸附力損壞。根據(jù)用于掩模材料12的材料提供預(yù)定的剝離條件來剝離掩模材料12。接下來，如圖3Ε中所示，第一支持晶片14通過層壓構(gòu)件16附著于玻璃表面，所述 玻璃表面在與上面形成了框架形隔體5的遮蓋玻璃晶片10的隔體側(cè)相反的那側(cè)。第一支 持晶片14的目的僅是在處理過程中確保剛性。優(yōu)選的是，層壓構(gòu)件16是特征在于自剝離性并且對(duì)玻璃表面附著較少的雙面膠 帶、粘合劑等。當(dāng)?shù)谝恢С志?4附著于遮蓋玻璃晶片10時(shí)，不進(jìn)行半導(dǎo)體加工如框架形 隔體5的形成。因此，對(duì)層壓構(gòu)件16而言不需要對(duì)苛刻加工環(huán)境的耐受性，如耐化學(xué)品性、 耐水性、耐真空性、耐等離子性以及耐高溫性。因此，對(duì)于適用于層壓構(gòu)件16的構(gòu)件有更多 的選擇。如下將第一支持晶片14附著到遮蓋玻璃晶片10。將遮蓋玻璃晶片10的隔體側(cè)固定到真空吸附臺(tái)。優(yōu)選使用如上所述具有5μπι以 下的平面度的多孔結(jié)構(gòu)體形式的真空吸附臺(tái)。在將遮蓋玻璃晶片10吸附并固定到真空吸附臺(tái)的同時(shí)，將具有相同外徑(Φ8英 寸)并且具有t 0.5mm厚度的Pyrex (注冊(cè)商標(biāo))玻璃作為第一支持晶片14層壓在遮蓋玻 璃晶片10的側(cè)面上?？梢允笴hemical Co.，Ltd.的雙面膠帶klfa BG作為層壓構(gòu)件16。 當(dāng)UV從一側(cè)入射時(shí)，Selfa BG具有產(chǎn)生自剝離效果的作用。在此情況下，粘附通過由UV輻 射產(chǎn)生的脫氣而釋放。有用的是稍后將第一支持晶片14從遮蓋玻璃晶片10剝離，特意留 下較少粘合劑的層，并且其可以適當(dāng)?shù)厥褂?。備選地，可以應(yīng)用以下系統(tǒng)和構(gòu)件?！措p面膠帶類型〉可以適當(dāng)?shù)厥褂美鐭釀冸x型雙面膠帶，如Nitto Denko Corporation的Revalpha和Denki Kagaku Co. ,Ltd.的Elegrip。熱剝離型雙面膠帶具有通過加熱使粘合 劑層中包含的微囊膨脹而減少粘合面積來使粘合釋放的自剝離作用，并且對(duì)粘合表面具有 較少的附著?！凑澈蟿╊愋汀悼梢赃m當(dāng)?shù)厥褂美缗R時(shí)性粘合劑等，如Kaken Tech Co.，Ltd.的臨時(shí)性粘合劑 Ecos印ara和Denki Kagaku Kogyo Co. , Ltd.的TEMPL0C。所述粘合劑具有通過浸漬于熱 水而自剝離的性能并且具有降低粘合強(qiáng)度的作用。在此情況下，粘合劑不溶解(分解)于 熱水中，并且粘合劑可以以保持涂敷形式的整體形成的物體形式而被剝離，并且使用效率 良好，并且所述粘合劑是有用的。然而，需要比如通過對(duì)第一支持晶片14提供多個(gè)小孔來 提供熱水通路，以使粘合部(=整個(gè)晶片表面)被熱水有效地溶脹?！雌渌悼梢赃m當(dāng)?shù)厥褂美鏢umitomo 3M Co.，Ltd.的WSS(晶片支持系統(tǒng))禾Π Tokyo Ohka Kogyo Co. ,Ltd.的kro-Newton系統(tǒng)。盡管專門的層壓/剝離設(shè)備或剝離溶液是必 需的，但它們作為臨時(shí)提供支持晶片的方法也是有用的。系統(tǒng)和構(gòu)件不限于本實(shí)施方案，只 要該系統(tǒng)和構(gòu)件具有類似作用即可。在與圖3A至3E不同的過程中制備硅晶片，其中減小遮蓋玻璃晶片10的厚度，以 將遮蓋玻璃晶片10和第一支持晶片14附著。如圖3F中所示，將普通半導(dǎo)體元件制造方法應(yīng)用于硅晶片18(Φ8英寸Xt 0. 3mm)的表面，所述硅晶片18是半導(dǎo)體基板，并且形成了多個(gè)固態(tài)成像元件3和墊片6。接下來，如圖3G中所示，通過背面研磨(back grinding)等拋光硅晶片18的背面 側(cè)，以將厚度減小至t 0. 15mm?？梢栽诠杈?8的表面上提供掩模材料，以通過濕法蝕刻 處理減小背面?zhèn)鹊暮穸取＝酉聛?，如圖3H中所示，將第二支持晶片22通過層壓構(gòu)件M層壓到硅晶片18的 背面?zhèn)?。考慮到第二支持晶片22在后處理中的剝離，優(yōu)選層壓構(gòu)件對(duì)具有自剝離性。然而，因?yàn)榈诙С志?2附著于硅晶片18的背面?zhèn)龋耘c層壓構(gòu)件16不同， 如果粘合劑層中的一些殘留，也沒有太大問題，只要對(duì)電特性、裝配成組件等沒有影響即可。如下將第二支持晶片22附著于硅晶片18。將具有相同外徑(Φ8英寸)的 Pyrex (注冊(cè)商標(biāo))玻璃t 0.5mm作為第二支持晶片通過自剝離性雙面膠帶(Selfa BG)層 壓在硅晶片18的拋光表面上。如圖3E所描述的層壓構(gòu)件/系統(tǒng)也可以用于此過程中。接著，如圖31中所示，在將隨時(shí)間固化型粘合劑轉(zhuǎn)移到框架形隔體5的粘合表面 的同時(shí)，將遮蓋玻璃晶片10和硅晶片18三維地放置并粘合，以使框架形隔體5包圍固態(tài)成 像元件3的光接受區(qū)。粘合后，從第一和第二支持晶片14和22側(cè)對(duì)它們施壓，并且保持粘 附直至粘合劑完全固化。因?yàn)榈谝缓偷诙С志?4和22附著于遮蓋玻璃晶片10和硅晶片18，所以可以 防止由處理導(dǎo)致的破壞。因?yàn)槠教剐砸驳靡员３?，所以可以容易地進(jìn)行高精度對(duì)齊和粘合。接下來，如圖3J中所示，由于層壓構(gòu)件16和M的自剝離作用將遮蓋玻璃晶片10 和第一支持晶片14以及硅晶片18和第二支持晶片22剝離。第一和第二支持晶片14和22可以重復(fù)使用。如果層壓構(gòu)件16和M是雙面膠帶(Selfa BG)，則遮蓋玻璃晶片10和第一支持晶 片14以及硅晶片18和第二支持晶片22具體通過以下程序剝離。UV光從第一支持晶片14側(cè)以30mW的照度入射約lOOsec。因?yàn)榈谝恢С志?4 是透明基板，所以UV光穿過并且入射到雙面膠帶(Selfa BG)即層壓構(gòu)件16上。通過UV 照射在層壓構(gòu)件16中產(chǎn)生自剝離作用(粘合通過脫氣而釋放)。即使層壓了剛性的晶片， 第一支持晶片14也可以容易地從遮蓋玻璃晶片10剝離。通過類似的程序，UV光從第二支持晶片22側(cè)以30mW的照度入射約lOOsec。作為 結(jié)果，第二支持晶片22可以容易地從硅晶片18剝離。遮蓋玻璃晶片10和第一支持晶片14的剝離以及硅晶片18和第二支持晶片22的 剝離中的任何一個(gè)可以首先進(jìn)行。當(dāng)將第一支持晶片14和第二支持晶片22剝離時(shí)，總厚度為t 0. 30mm(=遮蓋玻 璃晶片的厚度t 0. Imm+隔體的高度t 0. 05mm+硅晶片的t 0. 15mm)，其為能夠充分地確保 剛性的厚度，并且沒有處理方面的問題。如果如圖3E中所述的各種系統(tǒng)和構(gòu)件用于層壓構(gòu) 件16和24，則分別提供預(yù)定的剝離條件(如加熱條件和溶脹條件)來剝離第一和第二支持 晶片14和22。如圖I中所示，使用切片設(shè)備等通過圓盤形磨石(切片刀(dicing blade)U6僅 對(duì)遮蓋玻璃晶片10進(jìn)行切除研磨加工(cut-off grinding process)，以將遮蓋玻璃晶片 10切片為遮蓋玻璃4。使用這樣的磨石沈，其具有暴露硅晶片18上的墊片6的表面所必需 的寬度(O. 1至1. 0mm)，并且具有矩形的橫截面，并且設(shè)定磨石沈的高度，使得磨石沈的最 低點(diǎn)通過自硅晶片18的表面起0. 02至0. 03mm的高度，以在遮蓋玻璃晶片10的平面上在 相互垂直的X軸方向和Y軸方向進(jìn)行切除研磨加工。選擇具有大約#600至1200磨料粒度的細(xì)密結(jié)構(gòu)(fine texture)的磨石作為磨 石26來在加工過程中降低研磨粉塵(玻璃碎片)的尺寸或盡可能多地減少研磨粉塵。此 外，優(yōu)選選擇彈性樹脂粘合劑(bond)作為粘合材料以降低耐研磨性，所述彈性樹脂粘合劑 具有小的磨料粒度保持力并具有自動(dòng)磨銳作用。將加工速度設(shè)定在0. 5至2mm/sec的相對(duì) 較低的范圍。接下來，如圖3L中所示，通過薄磨石(約t 0. 04mm)對(duì)硅晶片18在X軸方向和Y 軸方向沿切片區(qū)域(street)進(jìn)行切除研磨加工，以將硅晶片18切片為固態(tài)成像元件芯片 2。作為結(jié)果，具有t 0.30mm總厚度的多個(gè)薄型固態(tài)成像裝置1可以共同并同時(shí)地以晶片 級(jí)制造。接下來，將參考圖4A至41對(duì)根據(jù)本發(fā)明的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的第二 實(shí)施方案進(jìn)行描述。與第一實(shí)施方案中所述相同的構(gòu)造可以用相同的附圖標(biāo)記表示，并且 可以不重復(fù)說明。不示例等同于圖3F至3H的硅晶片18的制造方法。在第二實(shí)施方案的 方法中，將遮蓋玻璃晶片分開(individualize)來形成遮蓋玻璃的方法與第一實(shí)施方案的 方法不同。圖4A至4E的方法與圖3A至3E的方法完全相同。如圖4F中所示，可以將遮蓋玻 璃晶片10切片為遮蓋玻璃4，同時(shí)將第一支持晶片14通過層壓構(gòu)件16層壓到遮蓋玻璃晶 片10上。
如圖I中所示，可以將遮蓋玻璃晶片10通過磨石沈切片為遮蓋玻璃4，同時(shí)層壓 遮蓋玻璃晶片10和硅晶片18。然而，當(dāng)框架形隔體5的高度低時(shí)，磨石沈的最低點(diǎn)和硅晶 片18之間的距離短。作為結(jié)果，用于排出遮蓋玻璃晶片10的研磨粉塵的間隙小。研磨粉 塵損壞硅晶片18的可能性更高。同時(shí)，根據(jù)第二實(shí)施方案的方法，將遮蓋玻璃晶片10切片為遮蓋玻璃4，之后將遮 蓋玻璃晶片10和硅晶片18層壓，并且同時(shí)將第一支持晶片14通過層壓構(gòu)件16層壓在遮 蓋玻璃晶片10上。因此，遮蓋玻璃晶片10的研磨粉塵不損壞硅晶片18。圖5示例了通過磨石沈研磨和切割遮蓋玻璃晶片10的狀態(tài)。使用具有寬度(0. 1 至1. Omm)并且具有矩形橫截面形狀的磨石26，并且將磨石沈的高度設(shè)定為這樣的高度 從框架形隔體5側(cè)輕微地切割第一支持晶片14的層壓構(gòu)件16，以將遮蓋玻璃晶片10切片 (完全切割)為遮蓋玻璃4。磨石沈的邊緣不是完全的直角，但精確地，邊緣具有圓度(roundness) 30 (大約R =0.04mm)。重要的是不在遮蓋玻璃4的切割表面上留下由圓度30所導(dǎo)致的突起。將層壓 構(gòu)件16的厚度設(shè)定為0. 08mm以上，并且將通過磨石沈切割層壓構(gòu)件16的量設(shè)定在0. 04 至0. 07mm的范圍內(nèi)。因?yàn)樵谀ナ蚣舛说膱A度30切進(jìn)層壓構(gòu)件16的中部，所以可以防 止磨石沈的邊緣的圓度的影響。因?yàn)樵诩庸み^程中研磨粉塵不損壞硅晶片，所以可以將加工速度設(shè)定為2至5mm/ sec。作為結(jié)果，與圖: 中的由遮蓋玻璃晶片10切片為遮蓋玻璃4相比，切除研磨加工可 以進(jìn)行得更快。以不切割到第一支持晶片14的方式設(shè)置磨石26。因此，層壓構(gòu)件16未被切片。 在將第一支持晶片14從多個(gè)遮蓋玻璃4剝離后，可以將層壓構(gòu)件16完全地從第一支持晶 片14剝離。這允許容易地進(jìn)行第一支持晶片14的再生操作。接下來，如圖4G中所示，在將隨時(shí)間固化型粘合劑轉(zhuǎn)移到框架形隔體5的粘合表 面的同時(shí)，將遮蓋玻璃晶片10和硅晶片18三維地放置并粘合，以使框架形隔體5包圍固態(tài) 成像元件3的光接受區(qū)。粘合后，從第一和第二支持晶片14和22側(cè)對(duì)它們施壓，并且保持 附著直至粘合劑完全固化。接下來，如圖4Η中所示，通過層壓構(gòu)件16和M的自剝離作用將遮蓋玻璃晶片10 和第一支持晶片14以及硅晶片18和第二支持晶片22剝離。第一和第二支持晶片14和22可以重復(fù)使用。接下來，如圖41中所示，通過薄磨石(約t 0. 04mm)對(duì)硅晶片18在X軸方向和Y 軸方向沿切片區(qū)域進(jìn)行切除研磨加工，以將硅晶片18切片。作為結(jié)果，可以共同地并同時(shí) 地以晶片級(jí)制造具有t 0. 30mm總厚度的多個(gè)薄型固態(tài)成像裝置。參考符號(hào)列表1…固態(tài)成像裝置，2…固態(tài)成像元件芯片，3…固態(tài)成像元件，4…遮蓋玻璃，5…框 架形隔體，6…墊片，10…遮蓋玻璃晶片，12…掩模材料，16，M…層壓構(gòu)件，14…第一支持晶 片，18…硅晶片，20···環(huán)形隔體，22···第二支持晶片，26，沘…磨石
權(quán)利要求
1.一種用于制造固態(tài)成像裝置的方法，所述方法包括在用作遮蓋玻璃的基材的透明基板的一個(gè)表面上，形成多個(gè)框架形隔體和沿所述透明 基板的外周包圍所述框架形隔體的環(huán)形隔體的步驟；在所述透明基板的所述一個(gè)表面那側(cè)提供掩模材料，以遮蓋所述框架形隔體和所述環(huán) 形隔體的步驟；從另一個(gè)表面那側(cè)移除所述透明基板以將厚度設(shè)定到預(yù)定范圍內(nèi)的步驟；從所述透明基板移除所述掩模材料的步驟；將第一支持晶片層壓到所述透明基板的另一個(gè)表面上的步驟；在半導(dǎo)體基板的一個(gè)表面上形成多個(gè)固態(tài)成像元件的步驟；從另一個(gè)表面那側(cè)移除所述半導(dǎo)體基板以將厚度設(shè)定到預(yù)定范圍內(nèi)的步驟；將第二支持晶片層壓到所述半導(dǎo)體基板的另一個(gè)表面上的步驟；將所述半導(dǎo)體基板和所述透明基板經(jīng)由所述隔體粘合的步驟；從所述透明基板和所述半導(dǎo)體基板剝離所述第一支持晶片和所述第二支持晶片的步驟；將所述透明基板切片的步驟；和 將所述半導(dǎo)體基板切片的步驟。
2.一種用于制造固態(tài)成像裝置的方法，所述方法的特征在于包括在用作遮蓋玻璃的基材的透明基板的一個(gè)表面上，形成多個(gè)框架形隔體和沿所述透明 基板的外周包圍所述框架形隔體的環(huán)形隔體的步驟；在所述透明基板的所述一個(gè)表面那側(cè)提供掩模材料，以遮蓋所述框架形隔體和所述環(huán) 形隔體的步驟；從另一個(gè)表面那側(cè)移除所述透明基板以將厚度設(shè)定到預(yù)定范圍內(nèi)的步驟； 從所述透明基板移除所述掩模材料的步驟； 將第一支持晶片層壓到所述透明基板的另一個(gè)表面上的步驟； 將所述透明基板切片成遮蓋玻璃的步驟； 在半導(dǎo)體基板的一個(gè)表面上形成多個(gè)固態(tài)成像元件的步驟； 從另一個(gè)表面那側(cè)移除所述半導(dǎo)體基板以將厚度設(shè)定到預(yù)定范圍內(nèi)的步驟； 將第二支持晶片層壓到所述半導(dǎo)體基板的另一個(gè)表面上的步驟； 將所述半導(dǎo)體基板和所述遮蓋玻璃經(jīng)由所述隔體粘合的步驟； 從所述透明基板和所述半導(dǎo)體基板剝離所述第一支持晶片和所述第二支持晶片的步 驟；和將所述半導(dǎo)體基板切片的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于制造固態(tài)成像裝置的方法，其中所述的從另一個(gè)表面那側(cè)移除透明基板以將厚度設(shè)定到預(yù)定范圍內(nèi)的步驟是用包含 氫氟酸作為主要組分的化學(xué)藥品從另一個(gè)表面那側(cè)蝕刻所述透明基板的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于制造固態(tài)成像裝置的方法，其中 所述掩模材料由耐氫氟酸的材料構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于制造固態(tài)成像裝置的方法，其中所述的從另一個(gè)表面那側(cè)移除透明基板以將厚度設(shè)定到預(yù)定范圍內(nèi)的步驟是通過研磨和/或拋光從另一個(gè)表面那側(cè)拋光所述透明基板的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的用于制造固態(tài)成像裝置的方法，其中 所述掩模材料是其中在提供外能時(shí)粘合強(qiáng)度降低的單面膠帶或者涂布溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的用于制造固態(tài)成像裝置的方法，其中 用于將所述透明基板和所述第一支持晶片層壓的構(gòu)件是具有自剝離性的雙面膠帶或粘合劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的用于制造固態(tài)成像裝置的方法，其中 用于將所述半導(dǎo)體基板和所述第二支持晶片層壓的構(gòu)件是具有自剝離性的雙面膠帶或粘合劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制造固態(tài)成像裝置的方法，其中以晶片級(jí)批量制造大量固態(tài)成像裝置，所述方法具有將掩模材料(12)附著至設(shè)置有框架形隔體(5)的遮蓋玻璃晶片(10)，然后將遮蓋玻璃晶片(10)細(xì)薄化的步驟；剝離掩模材料(12)并將第一支持晶片(14)經(jīng)由其間的粘合構(gòu)件(16)粘合至遮蓋玻璃晶片的步驟；將硅晶片(18)和遮蓋玻璃晶片(10)對(duì)齊并將硅晶片和遮蓋玻璃晶片彼此粘合的步驟，所述硅晶片(18)具有經(jīng)由其間的粘合構(gòu)件(24)粘合在背面的第二支持晶片(22)；將遮蓋玻璃晶片(10)通過用磨石(26)分割為遮蓋玻璃(4)的片的步驟；和通過用磨石(28)將硅晶片(18)分割為片的步驟。
文檔編號(hào)H04N5/374GK102150269SQ20098013570
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月11日
發(fā)明者渡邊萬次郎 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社