專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種半導(dǎo)體器件，特別涉及一種包括設(shè)置于光接收部上的透明部件的半導(dǎo)體器件，其中光接收部設(shè)置在半導(dǎo)體元件的主表面上。
背景技術(shù)：
公知一種固態(tài)圖像傳感器件，其通過(guò)將固態(tài)圖像傳感器與透明部件(例如玻璃)、布線(xiàn)板、連接固態(tài)圖像傳感器和布線(xiàn)板的布線(xiàn)、密封樹(shù)脂等封裝并模塊化而形成。在此，固 態(tài)圖像傳感器件例如是諸如電荷耦合器件(CXD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)之類(lèi)的圖像傳感器。在這種固態(tài)圖像傳感器件中，透明部件設(shè)置在固態(tài)圖像傳感器的上方，從而使外部的光經(jīng)由該透明部件入射至固態(tài)圖像傳感器的光接收表面上。例如，日本特開(kāi)平5-13738號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種如圖I所示的固態(tài)圖像傳感器件I的結(jié)構(gòu)，其中固態(tài)圖像傳感器3安裝在引線(xiàn)框2上，并利用接合線(xiàn)4連接至外部連接引線(xiàn)；在固態(tài)圖像傳感器3的上表面設(shè)置片上透鏡(on-chip lens)5 ;透明玻璃板7經(jīng)由空間9設(shè)置；以及固態(tài)圖像傳感器3和透明玻璃板7由透明樹(shù)脂8一體地密封。日本特開(kāi)平5-41506號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種如圖2所不的固態(tài)圖像傳感器件10的結(jié)構(gòu)，其中固態(tài)圖像傳感器11安裝在引線(xiàn)框12上；在固態(tài)圖像傳感器11的上表面通過(guò)微透鏡14和低折射率的樹(shù)脂層15設(shè)置玻璃板17 ;并且玻璃板17、固態(tài)圖像傳感器11、微透鏡14和樹(shù)脂層15由透明樹(shù)脂16 —體地密封。日本特開(kāi)2004-363380號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種如圖3所不的光學(xué)半導(dǎo)體器件20,該光學(xué)半導(dǎo)體器件20具有光學(xué)半導(dǎo)體元件22，其表面上形成有包括光接收元件的電路部分21 ;端子部分27，其設(shè)置在光學(xué)半導(dǎo)體元件22的背面上，并經(jīng)由重新布線(xiàn)(reWiring)25電連接至電路部分21 ;涂層28，其由諸如玻璃板之類(lèi)的透明材料構(gòu)成，該玻璃板經(jīng)由透明粘合樹(shù)脂23覆蓋光學(xué)半導(dǎo)體元件22的表面；以及密封樹(shù)脂26，其覆蓋涂層28和光學(xué)半導(dǎo)體元件22的側(cè)面。但是，在圖I所示的結(jié)構(gòu)中，透明樹(shù)脂8設(shè)置在透明玻璃板7的上方。因此，盡管外部的光可能不會(huì)被透明樹(shù)脂8吸收，但透明樹(shù)脂8表面上的微小的凹凸區(qū)域可能會(huì)導(dǎo)致入射光散射或反射。為了提高模制透明樹(shù)脂8的表面的平坦性，必須提高模具的平滑度，即減小模具的表面粗糙度，或在模制工藝之后研磨透明樹(shù)脂8的表面。這種工藝將導(dǎo)致制造成本提高。此外，在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，由于樹(shù)脂16是透明的，因此即使透明樹(shù)脂16在玻璃板17的光接收表面上延伸，也不會(huì)導(dǎo)致玻璃板17上的入射光量減少。但是，為了使透明樹(shù)脂16繼續(xù)具有透光性，因此在透明樹(shù)脂16中未添加諸如玻璃纖維或碳顆粒之類(lèi)的填充劑。因此，透明樹(shù)脂16的熱膨脹系數(shù)較大，從而易于在密封處理中或在將該透明樹(shù)脂16安裝在電子裝置上時(shí)的加熱處理中變形。透明樹(shù)脂16的變形可能會(huì)導(dǎo)致固態(tài)圖像傳感器件10中產(chǎn)生諸如彎曲之類(lèi)的變形，從而可能對(duì)玻璃板17、微透鏡14和固態(tài)圖像傳感器11施加較大的力。這將導(dǎo)致固態(tài)圖像傳感器件10的性能下降。另一方面，在圖3所示的結(jié)構(gòu)中，由密封樹(shù)脂26覆蓋的涂層28和光學(xué)半導(dǎo)體元件22的側(cè)面是傾斜面。因此，半導(dǎo)體元件22的寬度必須較大，以使單個(gè)半導(dǎo)體襯底中的半導(dǎo)體元件(芯片)的數(shù)目較少。而且，需要專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)以使半導(dǎo)體襯底中的芯片間隙擴(kuò)大，從而制造成本提高。此外，還需要用于形成重新布線(xiàn)25的諸如光刻之類(lèi)的技術(shù)，從而需要大型設(shè)備。而且，即使好芯片中包含壞芯片，也會(huì)一次全部地設(shè)置涂層28和重新布線(xiàn)25以及進(jìn)行樹(shù)脂密封。因而，成品率下降，從而難以低成本地制造光學(xué)半導(dǎo)體元件22。 同時(shí)，日本特開(kāi)2004-363380號(hào)公報(bào)中還公開(kāi)了一種結(jié)構(gòu)，其中電路部分21與端子部分27通過(guò)貫通電極(piercing electrode)電連接,并且涂層28和光半導(dǎo)體器件22的側(cè)面部分由密封樹(shù)脂26覆蓋。但是，在這種結(jié)構(gòu)中，為了利用所述樹(shù)脂密封所述側(cè)面部分，必須擴(kuò)大半導(dǎo)體襯底中的芯片間隙。此外，也要一次全部地進(jìn)行從形成重新布線(xiàn)到樹(shù)脂密封的處理，因此不能解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目的是提供一種新穎且實(shí)用的半導(dǎo)體器件及其制造方法，以解決上述一個(gè)或更多問(wèn)題。本發(fā)明的另一更具體的目的是提供一種半導(dǎo)體器件，其具有能夠增加半導(dǎo)體元件的光接收表面上的入射光量的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的又一目的是提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其能夠以高生產(chǎn)率穩(wěn)定地制造具有良好透光性能的小型半導(dǎo)體器件。本發(fā)明的上述目的可以通過(guò)一種半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)，該半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底，其主表面上形成光接收元件區(qū)；突起部，其設(shè)置在該半導(dǎo)體襯底的主表面上的光接收元件區(qū)的周?chē)?；粘合材料層，其設(shè)置在該半導(dǎo)體襯底的主表面上的突起部的外圍；以及透明板，其由所述突起部支撐，并通過(guò)該粘合材料層固定在該光接收元件區(qū)的上方。本發(fā)明的上述目的也可以通過(guò)一種半導(dǎo)體器件的制造方法實(shí)現(xiàn)，該制造方法包括如下步驟在半導(dǎo)體襯底的主表面上形成光接收元件區(qū)；在該半導(dǎo)體襯底的主表面上的光接收元件區(qū)的周?chē)O(shè)置突起部和粘合材料層；以及通過(guò)所述突起部將透明板支撐在該光接收元件區(qū)的上方，并通過(guò)該粘合材料層固定該透明板。本發(fā)明的上述目的還可以通過(guò)一種半導(dǎo)體器件的制造方法實(shí)現(xiàn)，該制造方法包括如下步驟在半導(dǎo)體襯底的主表面上形成多個(gè)光接收元件區(qū)；在該半導(dǎo)體襯底的主表面上的光接收元件區(qū)的周?chē)O(shè)置多個(gè)突起部和多個(gè)粘合材料層；通過(guò)所述突起部將透明板支撐在該光接收元件區(qū)的上方，并通過(guò)該粘合材料層固定該透明板；以及切割該半導(dǎo)體襯底和該透明板，以將該半導(dǎo)體襯底和該透明板分為多片。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種半導(dǎo)體器件，其具有能夠增加半導(dǎo)體元件的光接收表面上的入射光量的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。此外，還能夠提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其可以高生產(chǎn)率穩(wěn)定地制造具有良好透光性能的小型半導(dǎo)體器件。從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明中，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更為清晰。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)圖像傳感器件的第一剖視圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)圖像傳感器件的第二剖視圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)圖像傳感器件的第三剖視圖；圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器件的俯視圖；
圖5為圖4所示的具有固態(tài)圖像傳感器的固態(tài)圖像傳感器件的剖視圖；圖6為圖5中虛線(xiàn)A所包圍部分的放大圖；圖7為具有圍堰(dam)結(jié)構(gòu)的第一變型例的固態(tài)圖像傳感器的俯視圖；圖8為具有圍堰結(jié)構(gòu)的第二變型例的固態(tài)圖像傳感器的俯視圖；圖9為具有圍堰結(jié)構(gòu)的第三變型例的固態(tài)圖像傳感器的俯視圖；圖10為具有圍堰結(jié)構(gòu)的第四變型例的固態(tài)圖像傳感器的俯視圖；圖11為具有圍堰結(jié)構(gòu)的第五變型例的固態(tài)圖像傳感器的俯視圖；圖12為圖11所示的固態(tài)圖像傳感器的剖視圖；圖13為現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)圖像傳感器件與圖4所示的固態(tài)圖像傳感器件的比較圖；圖14為通過(guò)晶片級(jí)一次全部處理(lump process)的固態(tài)圖像傳感器件的制造方法的流程圖；圖15為示出圖14中所示方法的步驟SI中半導(dǎo)體襯底的狀態(tài)的視圖；圖16為示出圖14中所示方法的步驟S2中半導(dǎo)體襯底的狀態(tài)的視圖；圖17為示出圖14中所示方法的步驟S3中半導(dǎo)體襯底的狀態(tài)的第一視圖；圖18為示出圖14中所示方法的步驟S3中半導(dǎo)體襯底的狀態(tài)的第二視圖；圖19為圖18中虛線(xiàn)B所包圍部分的放大圖；圖20為示出圖14中所示方法的步驟S5中半導(dǎo)體襯底的狀態(tài)的視圖；圖21為示出圖14中所示方法的步驟S6中半導(dǎo)體襯底的狀態(tài)的視圖；圖22為示出圖14中所示方法的步驟S7中半導(dǎo)體襯底的狀態(tài)的視圖；圖23為示出圖14中所示方法的步驟S8中半導(dǎo)體襯底的狀態(tài)的視圖；以及圖24為示出通過(guò)分片處理(piece-making process)的固態(tài)圖像傳感器件的制造方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下參照?qǐng)D4至圖24說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。為了便于解釋?zhuān)紫日f(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的實(shí)施例，然后說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法的實(shí)施例。在以下的解釋中，以固態(tài)圖像傳感器件為例說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件。
(半導(dǎo)體器件)圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器件30的俯視圖。圖5為具有固態(tài)圖像傳感器的固態(tài)圖像傳感器件30的沿線(xiàn)X-X’的剖視圖。在圖4中，省略了設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的透明板的圖示。參照?qǐng)D4和圖5，在本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器件30中，基本上在由硅構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底31的主表面(上表面)的中心形成有光接收元件區(qū)。該光接收元件區(qū)包括多個(gè)CXD型或MOS型光接收元件。微透鏡32覆蓋該光接收元件區(qū)。另一方面，在半導(dǎo)體襯底31的另一主表面中的邊緣部分附近設(shè)置多個(gè)外部連接端子33，以圍繞該光接收元件區(qū)。外部連接端子33由貫通半導(dǎo)體襯底31的貫通電極34引至半導(dǎo)體襯底31的另一主表面(背面)。此外，在本實(shí)施例中，設(shè)置連續(xù)帶狀的粘合材料層35，以覆蓋外部連接端子33的 排列線(xiàn)。在粘合材料層35的側(cè)面設(shè)置由絕緣材料構(gòu)成且高度與粘合材料層35相同的連續(xù)的突起部36A和36B。在半導(dǎo)體襯底31上經(jīng)由粘合材料層35固定有由玻璃構(gòu)成的透明板37。根據(jù)上述結(jié)構(gòu),選擇由絕緣材料構(gòu)成的連續(xù)的突起部36A和36B以及粘合材料層35的高度(厚度)，以使微透鏡32與透明板37之間提供有空氣可存在的空間。由玻璃陶瓷構(gòu)成的貫通電極34連接至在支撐襯底38的主表面上形成的電極端子。支撐襯底38具有單層或多層布線(xiàn)，以使半導(dǎo)體襯底31能夠電氣地并機(jī)械地連接至支撐襯底38。支撐襯底38可稱(chēng)為布線(xiàn)板、電路襯底或內(nèi)插板。在半導(dǎo)體襯底31與支撐襯底38之間填充由樹(shù)脂構(gòu)成的底層填料39，以加強(qiáng)半導(dǎo)體襯底31與支撐襯底38的一體化程度。在支撐襯底38的另一主表面，即下表面上設(shè)置由焊料球構(gòu)成的外部連接端子40。接著，參照?qǐng)D6說(shuō)明貫通電極34的結(jié)構(gòu)。圖6為圖5中虛線(xiàn)A所包圍部分的放大圖。參照?qǐng)D6,在半導(dǎo)體襯底31的上表面形成有電子電路部分(圖6中未不出)。利用公知方法對(duì)半導(dǎo)體襯底31進(jìn)行背面研磨處理，以使半導(dǎo)體襯底31的厚度為25-100 u m。從電子電路部分引出的布線(xiàn)層41在絕緣層42中延伸，從而連接至外部連接端子33。外部連接端子33通過(guò)例如三個(gè)鋁(Al)層43Aa、43Ab和43Ac以及設(shè)置于所述三個(gè)鋁層43Aa、43Ab和43Ac之間的鎢(W)塞43Ba和43Bb形成。必要時(shí)，可以在最上層鋁層43Ac的表面上設(shè)置電鍍層，該電鍍層通過(guò)最上層的金(Au)以及底層的鎳(Ni)/銅(Cu)/鈦(Ti)形成。外部連接端子33的上表面是平坦的。在外部連接端子33下方的半導(dǎo)體襯底31中形成有貫通孔44。貫通孔44在半導(dǎo)體襯底31的下表面?zhèn)鹊闹睆捷^大，在半導(dǎo)體襯底31的上表面?zhèn)?即外部連接端子33側(cè))的直徑較小。換句話(huà)說(shuō)，貫通孔44的形狀為逐漸變細(xì)(錐)形。貫通電極34經(jīng)由絕緣層45和金屬種子(seed metal)層46設(shè)置在貫通孔44中。使絕緣層45形成為覆蓋貫通孔44的內(nèi)周面。絕緣層45由二氧化硅(SiO2)構(gòu)成，且其膜厚約為I Pm?？蛇x地，絕緣層45也可為氮化硅(Si3N4)層。貫通電極34的一端電連接至外部連接端子33。貫通電極34的另一端從半導(dǎo)體襯底31的下表面突出并延伸5-15 iim?？梢栽谪炌姌O34的突出部分的表面上形成電鍍層47。電鍍層47由鎳(Ni)底層和金(Au)表層構(gòu)成。鎳(Ni)層的厚度可約為2 iim，金(Au)層的厚度可約為0. 5 Ii m。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，貫通電極34與外部連接端子33經(jīng)由在絕緣層42中形成的布線(xiàn)層41而彼此電連接。因此，設(shè)置在半導(dǎo)體襯底31的上表面?zhèn)鹊耐獠窟B接端子33經(jīng)由貫通電極34電引導(dǎo)至半導(dǎo)體襯底31的下表面(背面)。另一方面，在半導(dǎo)體襯底31的上表面?zhèn)仍O(shè)置有圍堰結(jié)構(gòu)，該圍堰結(jié)構(gòu)由設(shè)置于外部連接端子33的排列上的粘合材料層35、以及設(shè)置于粘合材料層35的兩側(cè)且由第一和第二絕緣層構(gòu)成的連續(xù)的突起部36A和36B形成。突起部36A和36B的高度約為5_20 y m。但是，本發(fā)明并不限于上述高度。使用上述高度可以容易地涂覆粘合劑，并形成圍堰結(jié)構(gòu)以防止粘合劑的不必要的流動(dòng)。由絕緣材料構(gòu)成的連續(xù)的突起部36A和36B是通過(guò)利用所謂的光刻工藝(photoprocess)選擇性地去除粘著在半導(dǎo)體襯底31的上表面?zhèn)鹊慕^緣材料,例如氮化娃、聚酰亞胺、干膜、抗蝕材料等而形成的。此外，在突起部36A和36B之間涂覆粘合劑以形成粘合材 料層35。可以使用熱固性環(huán)氧樹(shù)脂、紫外線(xiàn)固化樹(shù)脂、或同時(shí)使用性環(huán)氧樹(shù)脂和紫外線(xiàn)固化樹(shù)脂作為粘合劑，來(lái)形成符合固態(tài)圖像傳感器件30的性質(zhì)的粘合材料層35。在本實(shí)施例中，可使用約10_50Pa s的粘度的粘合劑或不會(huì)產(chǎn)生空隙(void)的IPa s的低粘度的粘合劑作為粘合劑。即使粘合劑的粘度較低，也能夠通過(guò)圍堰結(jié)構(gòu)防止由粘合劑的不必要流動(dòng)導(dǎo)致的粘著力下降。此外，還可以使用吸水系數(shù)或固化收縮率低的粘合劑。而且，粘合劑使用在除微透鏡32的上部以外的其它區(qū)域中。因此，不必考慮粘合劑的透光性能。從而可以在粘合劑中添加諸如玻璃纖維或碳粒子之類(lèi)的填充劑。因而，在密封處理或?qū)⒐虘B(tài)圖像傳感器件30安裝在電子裝置上時(shí)的加熱處理中，可以防止由這種粘合劑導(dǎo)致的固態(tài)圖像傳感器件30中的變形，例如彎曲。通過(guò)這種圍堰結(jié)構(gòu)，可以在不導(dǎo)致透明板37與微透鏡32接觸的情況下在透明板37與微透鏡32之間形成空間，并且透明板37設(shè)置并固定至半導(dǎo)體襯底31的上方。在圖4至圖6所示的實(shí)例中，連續(xù)的突起部36A和36B形成在半導(dǎo)體襯底31的上表面，并且粘合劑涂覆在連續(xù)的突起部36A與36B之間，從而形成圍堰結(jié)構(gòu)。由絕緣材料構(gòu)成的突起部36A和36B在對(duì)應(yīng)于形成外部連接端子33的區(qū)域處形成。但是，本發(fā)明并不限于此。形成圍堰結(jié)構(gòu)的區(qū)域是可選的，條件是該區(qū)域設(shè)置于半導(dǎo)體襯底31上且不包括微透鏡32和光接收元件區(qū)。例如，圍堰結(jié)構(gòu)可如圖7至圖11所示。這里，圖7至圖11為分別具有圍堰結(jié)構(gòu)的第一至第五變型例的固態(tài)圖像傳感器的俯視圖。在圖7所示的固態(tài)圖像傳感器55中，連續(xù)的突起部36A和36B設(shè)置在微透鏡32與外部連接端子33所處的位置之間。由絕緣材料構(gòu)成的連續(xù)的突起部36A和36B與固態(tài)圖像傳感器55的四個(gè)對(duì)應(yīng)邊平行地設(shè)置。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可通過(guò)突起部36A和36B防止粘合劑的不必要的流動(dòng)。另一方面，在外部連接端子33上不設(shè)置突起部36A和36B以及粘合材料層35。因而，外部連接端子33可被用作引線(xiàn)接合端子或測(cè)試端子。在圖8所示的四個(gè)固態(tài)圖像傳感器56-1至56-4中，粘合材料層35沿固態(tài)圖像傳感器56-1至56-4的半導(dǎo)體襯底的周邊部分設(shè)置，并覆蓋外部連接端子33。由絕緣材料構(gòu)成的連續(xù)的突起部36設(shè)置在粘合材料層35與微透鏡32之間。上述結(jié)構(gòu)通過(guò)如下處理形成。即，在固態(tài)圖像傳感器未從半導(dǎo)體襯底切割并分離而是彼此相鄰的情況下，在固態(tài)圖像傳感器的光接收元件區(qū)的周?chē)O(shè)置由絕緣材料構(gòu)成的連續(xù)的突起部36，然后形成粘合材料層35以覆蓋相鄰的固態(tài)圖像傳感器之間的外部連接端子33，接著將固態(tài)圖像傳感器分離。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)突起部36防止粘合劑不必要地流動(dòng)至光接收元件區(qū)，并通過(guò)粘合劑實(shí)現(xiàn)覆蓋處理中的精確定位，從而提高涂覆效率。在圖9所示的固態(tài)圖像傳感器57中，通過(guò)使用與圖8所示的固態(tài)圖像傳感器56_1至56-4所使用的方法相同的方法，在固態(tài)圖像傳感器57的邊緣部分與外部連接端子33 之間(即外部連接端子33的外側(cè))設(shè)置由絕緣材料構(gòu)成的連續(xù)的突起部36和粘合材料層35。上述結(jié)構(gòu)也可通過(guò)如下處理形成。即，在固態(tài)圖像傳感器未從半導(dǎo)體襯底切割并分離而是彼此相鄰的情況下，在固態(tài)圖像傳感器的外部連接端子33的外側(cè)設(shè)置由絕緣材料構(gòu)成的連續(xù)的突起部36，然后形成粘合材料層35以覆蓋相鄰的固態(tài)圖像傳感器之間的外部連接端子33，接著將固態(tài)圖像傳感器分離。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)突起部36防止粘合劑不必要地流動(dòng)至光接收元件區(qū)，并通過(guò)粘合劑實(shí)現(xiàn)覆蓋處理中的精確定位，從而提高涂覆效率。在圖10所示的固態(tài)圖像傳感器58中，與圖8所示的固態(tài)圖像傳感器56-1至56-4一樣，粘合材料層35沿半導(dǎo)體襯底31的周邊部分設(shè)置，并覆蓋外部連接端子33。由絕緣材料構(gòu)成的連續(xù)的突起部36設(shè)置在粘合材料層35與微透鏡32之間。在固態(tài)圖像傳感器58中，形成基本上為矩形平面結(jié)構(gòu)的突起部36以圍繞光接收元件區(qū)。突起部36的四個(gè)角為弧形結(jié)構(gòu)。由于突起部36的角為弧形結(jié)構(gòu)，因此能夠緩和由粘合劑及其它部分導(dǎo)致的應(yīng)力，防止裂紋產(chǎn)生，從而提高半導(dǎo)體器件的可靠性。在圖11所示的固態(tài)圖像傳感器59中，由絕緣材料構(gòu)成的突起部36沿半導(dǎo)體襯底31的周邊部分設(shè)置，并覆蓋外部連接端子33。粘合材料層35設(shè)置在相鄰的固態(tài)圖像傳感器59的突起部36之間。該固態(tài)圖像傳感器59也通過(guò)采用與圖8或圖9所示的固態(tài)圖像傳感器所使用的方法相同的方法形成。在本方法中，當(dāng)設(shè)置突起部36時(shí)，使突起部36的寬度形成為能夠覆蓋外部連接端子33。粘合材料層35形成在相鄰的固態(tài)圖像傳感器59之間，然后將固態(tài)圖像傳感器59分離。圖12為固態(tài)圖像傳感器59的剖視圖。在此，圖12為沿圖11的線(xiàn)X_X’的截面。在圖11和圖12所示的固態(tài)圖像傳感器59中，與圖8所示的實(shí)例一樣，通過(guò)粘合劑實(shí)現(xiàn)覆蓋處理中的精確定位，從而能夠提高涂覆效率。圖13為現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)圖像傳感器件與圖4所示的固態(tài)圖像傳感器件的比較圖。更具體地，圖13示出了具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)圖像傳感器件70，以及本發(fā)明實(shí)施例的圖4所示的固態(tài)圖像傳感器件30。在圖13所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，利用接合線(xiàn)73將固態(tài)圖像傳感器71的電極72引出。接合線(xiàn)73的另一端連接至安裝有固態(tài)圖像傳感器71的支撐襯底74上的電極端子，所述電極端子必須位于固態(tài)圖像傳感器71的周?chē)鷧^(qū)域中。因此，難以使支撐襯底74，即固態(tài)圖像傳感器件小型化。在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，固態(tài)圖像傳感器71由透明樹(shù)脂75密封。因此，由于透過(guò)透明樹(shù)脂75的入射光的散射和/或反射，透光性會(huì)下降。此外，可能會(huì)由于透明樹(shù)脂75的變形而導(dǎo)致固態(tài)圖像傳感器件70彎曲。另一方面，在本發(fā)明的固態(tài)圖像傳感器件30中，固態(tài)圖像傳感器的外部連接端子33通過(guò)貫通半導(dǎo)體襯底31的電極34而引導(dǎo)至半導(dǎo)體襯底31的背面。因此，支撐襯底38不必具有較大面積。此外，在本發(fā)明的固態(tài)圖像傳感器件30中，使用由玻璃構(gòu)成的透明板37作為光接收部。因此，不會(huì)由于透過(guò)的入射光的散射和/或反射而導(dǎo)致透光性下降。而且，不會(huì)由于透明樹(shù)脂37的變形而導(dǎo)致固態(tài)圖像傳感器件30彎曲。(半導(dǎo)體器件的制造方法) 接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法的實(shí)施例。在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法中，可以采用晶片級(jí)一次全部處理或分片處理。在晶片級(jí)一次全部處理中，在不將玻璃板分片的情況下將玻璃板安裝在半導(dǎo)體襯底上，以制造固態(tài)圖像傳感器件。在分片處理中，切割玻璃板，以將玻璃板分為與由半導(dǎo)體襯底形成的固態(tài)圖像傳感器的尺寸相適合的多片玻璃板，然后將分片后的玻璃板安裝在半導(dǎo)體襯底上，從而制造固態(tài)圖像傳感器件。首先，說(shuō)明采用晶片級(jí)一次全部處理的固態(tài)圖像傳感器件的制造方法，然后說(shuō)明采用分片處理的固態(tài)圖像傳感器件的制造方法。I.采用晶片級(jí)一次全部處理的固態(tài)圖像傳感器件的制造方法圖14為晶片級(jí)一次全部處理的固態(tài)圖像傳感器件的制造方法的流程圖。在晶片級(jí)一次全部處理中，通過(guò)晶片處理，在形成多個(gè)固態(tài)圖像傳感器的半導(dǎo)體襯底的主表面(上表面)上選擇性地形成圍堰結(jié)構(gòu)。然后，通過(guò)粘合劑安裝玻璃板。之后，在半導(dǎo)體襯底中形成貫通電極，接著一次全部地切割玻璃板和半導(dǎo)體襯底。首先，在圖14的步驟SI中，在半導(dǎo)體襯底的主表面(上表面)上形成圍堰結(jié)構(gòu)。圖15示出了這種狀態(tài)下的半導(dǎo)體襯底101的截面。為了便于解釋?zhuān)趫D15至圖18中僅示出單個(gè)固態(tài)圖像傳感器。參照?qǐng)D15，連續(xù)的第一和第二突起部36A和36B在設(shè)置微透鏡32的半導(dǎo)體襯底101的上表面形成，并位于微透鏡32的周?chē)鷧^(qū)域中，從而使所述第一和第二突起部36A和36B彼此分離。第一和第二突起部36A和36B由絕緣材料構(gòu)成，且高度(厚度)約為5_20 u m。突起部36A和36B由例如氮化硅、聚酰亞胺、干膜或抗蝕材料構(gòu)成。通過(guò)所謂的光刻工藝，使突起部36A和36B形成為具有期望寬度的帶狀圖案。接著，在圖14的步驟S2中，在突起部36A和36B之間涂覆粘合劑。圖16示出了這種狀態(tài)下的半導(dǎo)體襯底101的截面。如圖16所示，通過(guò)滴膠機(jī)(dispenser) 80在突起部36A與36B之間設(shè)置粘合劑?？蛇x地，也可在突起部36A與36B之間粘附帶狀粘合劑。如上所述，可以根據(jù)固態(tài)圖像傳感器件的性質(zhì)，使用熱固性環(huán)氧樹(shù)脂、紫外線(xiàn)固化樹(shù)脂、或同時(shí)使用熱固性環(huán)氧樹(shù)脂和紫外線(xiàn)固化樹(shù)脂作為粘合劑。涂覆粘合劑的圍堰結(jié)構(gòu)不限于圖16以及圖4至圖6所示的結(jié)構(gòu)，也可以是圖7至圖11所示的任意結(jié)構(gòu)。接著，在圖14的步驟S3中，將大尺寸玻璃板370安裝在半導(dǎo)體襯底101的主表面上并通過(guò)粘合劑固定。圖17和圖18示出了這種狀態(tài)下的半導(dǎo)體襯底101的截面。如圖17所示，在本處理中使用例如利用真空吸附方法的夾持(pick up)工具90。更具體地，如圖18所示，將尺寸及外形與半導(dǎo)體襯底101相同的大尺寸玻璃板370設(shè)于半導(dǎo)體襯底101的上方，從而安裝在突起部36A和36B以及粘合材料層35上。玻璃板370通過(guò)粘合劑35固定，從而在微透鏡32與透明板370之間形成空間，并且不會(huì)導(dǎo)致透明板370與半導(dǎo)體襯底101上的微透鏡32 (參見(jiàn)圖4)接觸，以及不會(huì)導(dǎo)致粘合劑流動(dòng)至微透鏡32上。接著，在半導(dǎo)體襯底101中形成貫通電極34。圖19為圖18中虛線(xiàn)B所包圍部分的放大圖。由于圖18中虛線(xiàn)B所包圍部分的結(jié)構(gòu)與圖6所示的結(jié)構(gòu)相同，因此使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示相同的部件。首先，在圖14的步驟S4中，采用公知的研磨方法對(duì)半導(dǎo)體襯底101的下表面(背面)進(jìn)行背面研磨處理，以使半導(dǎo)體襯底101的厚度約為25-100 u m。接著，在半導(dǎo)體襯底101的背面上形成光致抗蝕劑層(未示出)。此外，利用公知的光刻工藝，對(duì)與外部連接端子33相對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體襯底101的部分進(jìn)行選擇性蝕刻處理。換句話(huà)說(shuō)，在半導(dǎo)體襯底101的背面上選擇性地形成光致抗蝕劑圖案，以在與外部連接端子33相對(duì)應(yīng)的位置形成開(kāi)口。利用該光致抗蝕劑圖案作為掩模，進(jìn)行使用氟基氣體作為蝕刻劑的干蝕刻處理。因此，在圖14的步驟S5中，形成從半導(dǎo)體襯底101的背面貫 通至電極焊盤(pán)的下表面(即半導(dǎo)體襯底101側(cè))的貫通孔44。圖20示出了這種狀態(tài)下的半導(dǎo)體襯底101的截面。在圖20中，半導(dǎo)體襯底101的背面朝上。在上述蝕刻處理之后，去除光致抗蝕劑。貫通孔44的形狀為錐形，其中半導(dǎo)體襯底101的背面?zhèn)鹊拈_(kāi)口尺寸大于其外部連接端子33側(cè)的開(kāi)口尺寸。在圖20至圖23所示的處理中，將待處理的半導(dǎo)體襯底101的主表面通過(guò)粘合層202固定并保持在由半導(dǎo)體襯底或金屬板構(gòu)成的支撐襯底201上，從而進(jìn)行指定的處理。接著，在圖14的步驟S6中，在貫通孔44內(nèi)以及在半導(dǎo)體襯底101的背面上設(shè)置絕緣層45。圖21示出了這種狀態(tài)下的半導(dǎo)體襯底101的截面。設(shè)置絕緣層45可以防止在貫通孔44內(nèi)設(shè)置貫通電極34時(shí)半導(dǎo)體襯底101與貫通電極34電連接。例如，可使用厚度約為I U m的氮化硅膜或氧化硅膜作為絕緣層45。該絕緣層45通過(guò)公知的濺射方法或CVD (化學(xué)氣相沉積)方法而形成。然后，進(jìn)行公知的各向異性干蝕刻處理，以選擇性地去除設(shè)置于貫通孔44內(nèi)且覆蓋外部連接端子33的表面的絕緣層45，從而形成開(kāi)口部48。外部連接端子33從開(kāi)口部48處露出。接著，在圖14的步驟S7中，在貫通孔44內(nèi)以及半導(dǎo)體襯底101的背面上形成用于電鍍的種子層(底金屬層)46。圖22示出了這種狀態(tài)下的半導(dǎo)體襯底101的截面。種子層46通過(guò)將例如厚度約為2iim的鈦(Ti)作為下層,將厚度約為0. 5 ii m的銅(Cu)作為上層而構(gòu)成，并通過(guò)濺射方法等形成。接著，進(jìn)行電鍍處理，以使貫通孔44內(nèi)填充金屬，從而形成貫通電極34?？梢允褂勉~(Cu)作為由上述電鍍處理而填充在貫通孔44內(nèi)的金屬，因?yàn)殂~能夠被容易地電鍍且電阻值較低。此外，必要時(shí)可在貫通電極34的表面上形成由鎳(Ni )底層和金(Au)表層構(gòu)成的電鍍層。其中鎳(Ni)層的厚度約為2iim，金(Au)層的厚度約為0. 5 y m。然后，去除貫通電極34的周?chē)鷼埩舻姆N子層46，以露出絕緣層45。因此，在圖14的步驟S8中，形成從半導(dǎo)體襯底101的背面突出約5-15 iim的貫通電極34。圖23示出了這種狀態(tài)下的半導(dǎo)體襯底101的截面。從而，經(jīng)由圖14的步驟S5至步驟S8所示的處理，在半導(dǎo)體襯底101中形成貫通電極34。接著，在圖14的步驟S9中，通過(guò)公知方法在半導(dǎo)體襯底101的背面粘附由粘合帶形成的切割帶(dicing tape)。在圖14的步驟SlO中，從半導(dǎo)體襯底101的表面?zhèn)葘?duì)半導(dǎo)體襯底和玻璃板370進(jìn)行切割處理，以將它們分開(kāi)并制成多片固態(tài)圖像傳感器31。 此時(shí)，半導(dǎo)體襯底101的切割線(xiàn)的寬度等于或小于90 U m。因此，在半導(dǎo)體襯底101中形成的固態(tài)圖像傳感器31的數(shù)目沒(méi)有減少。接著，在圖14的步驟Sll中，去除粘附在固態(tài)圖像傳感器31的背面上的切割帶，并將固態(tài)圖像傳感器31安裝在支撐襯底38上(見(jiàn)圖6)。在圖6所示的結(jié)構(gòu)中，固態(tài)圖像傳感器31經(jīng)由樹(shù)脂材料(底層填料)39固定在支撐襯底(內(nèi)插板)38的主表面上。貫通電極34通過(guò)焊料凸點(diǎn)電氣地并機(jī)械地連接至在支撐襯底38的表面上形成的電極。但是，本發(fā)明并不限于此。例如，可以通過(guò)在貫通電極34上形成金(Au)或銅(Cu)凸點(diǎn)并采用超聲波連接方法或熱壓接合方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)貫通電極34與在支撐襯底38上形成的電極之間的電連接。還可以通過(guò)在支撐襯底38上印刷銀(Ag)漿并采用諸如芯片鍵合等取放(pick and place)方法,來(lái)實(shí)現(xiàn)貫通電極34與在支撐襯底38上形成的電極之間的電連接。之后，在圖14的步驟S12中，通過(guò)公知方法在支撐襯底38的背面上設(shè)置外部連接端子40，從而形成圖4所示的固態(tài)圖像傳感器件30。2.采用分片處理的固態(tài)圖像傳感器件的制造方法圖24為分片處理的固態(tài)圖像傳感器件的制造方法的流程圖。參照?qǐng)D24，在本制造方法中，采用所謂的晶片處理，在半導(dǎo)體襯底101中形成貫通電極34，其中該半導(dǎo)體襯底101的主表面(上表面)上形成有多個(gè)固態(tài)圖像傳感器，然后為所述多個(gè)固態(tài)圖像傳感器形成圍繞光接收元件區(qū)的圍堰結(jié)構(gòu)。另一方面，制備一片預(yù)先對(duì)應(yīng)于固態(tài)圖像傳感器的尺寸而分片的玻璃板37。將玻璃板37安裝并固定在固態(tài)圖像傳感器的圍堰結(jié)構(gòu)上，然后對(duì)半導(dǎo)體襯底101進(jìn)行切割處理。以下省略與圖14所示的處理相同的處理的圖示及詳細(xì)解釋。首先，在圖24的步驟S21至步驟S25中，分別對(duì)半導(dǎo)體襯底101進(jìn)行與圖14的步驟S4至步驟S8相同的處理，從而在半導(dǎo)體襯底101中形成貫通電極34。接著，在圖24的步驟S26中，對(duì)半導(dǎo)體襯底101進(jìn)行與圖14的步驟SI相同的處理，從而在半導(dǎo)體襯底101上形成第一和第二突起部36A和36B。換句話(huà)說(shuō)，由絕緣材料構(gòu)成的連續(xù)帶狀突起部36A和36B在半導(dǎo)體襯底101上表面上的微透鏡32的外側(cè)形成，所述突起部36A和36B彼此分離并相對(duì)。
另一方面，在圖24的步驟S27中，對(duì)大尺寸玻璃板37進(jìn)行切割處理。通過(guò)公知技術(shù)將具有粘著性的切割帶粘附至玻璃板370的背面。從玻璃板370的表面?zhèn)冗M(jìn)行切割處理以分開(kāi)玻璃板370，并由此形成尺寸和形狀與固態(tài)圖像傳感器31相對(duì)應(yīng)的多片玻璃板370。接著，在圖24的步驟S28中，對(duì)半導(dǎo)體襯底101進(jìn)行與圖14的步驟S2相同的處理，從而在第一突起部36A與第二突起部36B之間涂覆粘合劑。第一突起部36A和第二突起部36B形成圍堰，該圍堰可防止粘合劑穿過(guò)圍堰流動(dòng)，但該圍堰的結(jié)構(gòu)不限于圖16以及圖4至圖6所示的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)也可以是圖7至圖11所示的任意結(jié)構(gòu)。之后，在圖24的步驟S29中，對(duì)半導(dǎo)體襯底101進(jìn)行與圖14的步驟S3相同的處 理。將通過(guò)步驟S27中的切割處理而具有與固態(tài)圖像傳感器31的尺寸相對(duì)應(yīng)的尺寸的玻璃板37安裝在固態(tài)圖像傳感器31上，并通過(guò)粘合材料層35固定。接著，在圖24的步驟S30中，對(duì)半導(dǎo)體襯底101進(jìn)行與圖14的步驟S9相同的處理。將具有粘著性的切割帶粘附在半導(dǎo)體襯底101的背面。之后，在圖24的步驟S31中，對(duì)半導(dǎo)體襯底101進(jìn)行與圖14的步驟SlO相同的處理。對(duì)安裝有玻璃板37的半導(dǎo)體襯底101進(jìn)行切割處理，以將半導(dǎo)體襯底101分開(kāi)為多個(gè)固態(tài)圖像傳感器31。接著，在圖24的步驟S32中，去除設(shè)于固態(tài)圖像傳感器31的背面的切割帶，然后將固態(tài)圖像傳感器31安裝在支撐襯底38上。之后，在圖24的步驟S33中，通過(guò)公知技術(shù)在支撐襯底38的背面上形成外部連接端子40，從而形成圖4所示的固態(tài)圖像傳感器件30。因此，在本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器件30的制造方法中，可以選擇晶片級(jí)一次全部處理或分片處理，其中在晶片級(jí)一次全部地處理中，在不將玻璃板370分片的情況下將玻璃板370安裝在半導(dǎo)體襯底101上；而在分片處理中，切割玻璃板370，以制作與由半導(dǎo)體襯底101形成的固態(tài)圖像傳感器31的尺寸相適合的多片玻璃板370，然后將所制作的多片玻璃板370安裝在半導(dǎo)體襯底101上。根據(jù)晶片級(jí)一次全部處理方法，可以省略圖24的步驟27中單獨(dú)切割大尺寸玻璃板370的處理，從而簡(jiǎn)化制造工藝。另一方面，根據(jù)分片處理方法，可以預(yù)先選擇良好的固態(tài)圖像傳感器31，并僅在良好的固態(tài)圖像傳感器31上安裝分片后的玻璃板370。因此，能夠減少構(gòu)成固態(tài)圖像傳感器件的部件的數(shù)目，從而降低制造成本。此外，根據(jù)分片處理方法，不必使用用于切割玻璃板370的刀片來(lái)切割半導(dǎo)體襯底101。因此,可以使用適于切割玻璃板的刀片。而且，不會(huì)使用用于切割半導(dǎo)體襯底101并將半導(dǎo)體襯底101分開(kāi)為多片的刀片來(lái)切割玻璃板370。因此，能夠避免用于切割及分開(kāi)半導(dǎo)體襯底101的刀片的磨損。因此，根據(jù)本發(fā)明，在晶片級(jí)一次全部處理方法或分片處理方法中，均能夠以高生產(chǎn)率穩(wěn)定地制造透光性能良好且尺寸較小的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種改變和修改。例如，在上述實(shí)施例中，以固態(tài)圖像傳感器件為例說(shuō)明了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，并以固態(tài)圖像傳感器為例說(shuō)明了形成本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體元件。但是，本發(fā)明并不限于此。半導(dǎo)體元件不限于諸如圖像傳感器之類(lèi)的固態(tài)圖像傳感器，也可以是例如使用玻璃的指紋傳感器。此外，本發(fā)明可以適用于諸如光模塊或可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)之類(lèi)的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明基于2006年2月9日提交的日本優(yōu)先權(quán)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 2006-32664，在此通過(guò)參考援引其全部?jī)?nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括 半導(dǎo)體襯底，其主表面上形成光接收元件區(qū)； 第一突起部，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的主表面上的光接收元件區(qū)的周?chē)旧蠟榫匦?，且該矩形的四個(gè)角為弧形； 粘合材料層，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的主表面上的所述第一突起部的外圍； 第二突起部，其設(shè)置在所述粘合材料層的周?chē)? 透明板，其由所述第一突起部及所述第二突起部支撐，并通過(guò)該粘合材料層固定在所述光接收元件區(qū)的上方； 支撐襯底，其固定至所述半導(dǎo)體襯底；以及 貫通電極，其電連接所述半導(dǎo)體襯底與所述支撐襯底； 其中，所述貫通電極貫通所述第一突起部與所述第二突起部之間的所述半導(dǎo)體襯底的內(nèi)部而形成。
全文摘要
本申請(qǐng)公開(kāi)一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底，其主表面上形成光接收元件區(qū)；第一突起部，其設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的主表面上的光接收元件區(qū)的周?chē)?，基本上為矩形，且矩形的四個(gè)角為弧形；粘合材料層，其設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的主表面上的第一突起部的外圍；第二突起部，其設(shè)置在粘合材料層的周?chē)煌该靼?，其由第一突起部及第二突起部支撐，并通過(guò)粘合材料層固定在光接收元件區(qū)的上方；支撐襯底，其固定至半導(dǎo)體襯底；以及貫通電極，其電連接半導(dǎo)體襯底與支撐襯底；貫通電極貫通第一突起部與第二突起部之間的半導(dǎo)體襯底的內(nèi)部而形成。本申請(qǐng)具有能夠增加半導(dǎo)體元件的光接收表面上的入射光量的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L27/146GK102751301SQ20121021132
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2006年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月9日
發(fā)明者下別府佑三, 吉本和浩, 手代木和雄, 新城嘉昭 申請(qǐng)人:富士通半導(dǎo)體股份有限公司