专利名称：成像装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及成像装置及其制造方法，该成像装置中诸如电荷耦合装置(CXD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)的光学传感器构造为芯片级封装。
背景技术：
作为封装光学传感器的简单方法，已经提出了晶片芯片级封装(WCSP)结构。应当理解的是，前面的总体描述和下面的详细描述二者都是示范性的，并且旨在提供对所要求技术的进一步说明。
发明内容
这里描述成像装置及其制造方法。通过第一示例，成像装置包括具有第一表面的密封构件，密封构件的第一表面包括凹入部分，并且该成像装置包括连接到密封构件的第二表面的光学装置，密封构件的第二表面与密封构件的第一表面相反。通过第二不例，成像装置包括具有第一表面的密封构件，第一表面是抛光表面，并且该成像装置包括连接到密封构件的第二表面的光学装置，密封构件的第二表面与密封构件的第一表面相反。
包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图被结合且构成该说明书的一部分。附图示出了实施例，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。图1是示出WCSP结构的基本结构的示意图。图2是示出没有间隙的WCSP结构的结构图。图3A和3B的每一个是示出根据本发明实施例的成像单元的第一构造示例的示意图。图4是示出根据实施例的滤色器的构造示例的示意图。图5A至5C是用于说明制造图3的成像单元的方法的第一示意图。图6A至6C是用于说明制造图3的成像单元的方法的第二示意图。图7A至7C是用于说明制造图3的成像单元的方法的第三示意图。图8A至SC是用于说明制造图3的成像单元的方法的第四示意图。图9A至9C是用于说明制造图3的成像单元的方法的第五示意图。图1OA至IOC是用于说明制造图3的成像单元的方法的第六示意图。图1lA至IlC是用于说明制造图3的成像单元的方法的第七示意图。图12A和12B是用于说明制造方法的示意图，其中处理玻璃以允许玻璃晶片的外部区域在高度上高于其内部部分，然后执行到硅基板等的接合工艺。图13A和13B的每一个是示出根据实施例的成像单元的第二构造示例的示意图。图14A和14B的每一个是示出根据实施例的成像装置的第三构造示例的示意图。
图15是用于说明制造图14A和14B的成像单元的第一方法的示意图。图16是用于说明制造图14A和14B的成像单元的第二方法的示意图。图17是用于说明制造图14A和14B的成像单元的第三方法的示意图。图18A至18C是用于具体说明制造图14A和14B的成像单元的第二方法的第一示意图。图19A和19B是用于具体说明制造图14A和14B的成像单元的第二方法的第二示意图。图20A至20C是用于具体说明制造图14A和14B的成像单元的第二方法的第三示意图。图21A至21C是用于具体说明制造图14A和14B的成像单元的第二方法的第四示意图。图22A至22C是用于具体说明制造图14A和14B的成像单元的第二方法的第五示意图。图23A至23C是用于具体说明制造图14A和14B的成像单元的第二方法的第六示意图。图24A至24C是用于具体说明制造图14A和14B的成像单元的第二方法的第七示意图。图25A和25B的每一个是示出根据实施例的成像单元的第四构造示例的示意图。
具体实施例方式在下文，将参考附图描述本发明的实施例。所希望的是提供成像单元及其制造方法，该成像单元能防止单元扩大、工艺复杂和成本增加，并且抑制在密封构件上产生刻划和裂纹等，改善单元的特性和制造产率。在日本未审查专利申请特开第2009-76629号公报中，如图1的WCSP结构所示，描述了包括具有开口的保护膜10的结构。保护膜10在面对密封玻璃3的表面(前表面)的光学元件区域(光接收部分)的区域中具有开口，如图1中的虚线所示。考虑到晶片工艺中的静电吸盘(electrostatic chuck)等,保护膜10例如通过采用下面的导电材料形成。具体而言，保护膜10由高电阻金属材料(例如T1、TiN, Tiff, N1、Cr、TaN和CoffP)或低电阻金属材料(例如Al、Al-Cu, Al-S1-Cu, Cu、Au和Ag)形成。作为选择，保护膜10由多晶硅、具有导电性的聚合物化合物或者诸如包含导电粒子的环氧树脂和包含导电粒子的聚酰亚胺树脂的导电树脂材料形成。如上所述，保护膜形成在密封玻璃3的表面的外部区域上，使密封玻璃3的光入射区域的表面3a具有凹入形状。因此，防止密封玻璃3的表面3a在晶片工艺中被直接接触。因此，能够防止在密封玻璃3上产生刻划和裂纹等，并且相应地改善成像单元的特性和制
造产率。图2是示出WCSP结构的另一个结构的示意图。图2中的WCSP结构IA通过用树脂
4在图1的WCSP结构I中填充间隙5而构造。因此，WCSP结构IA构造为没有间隙的WCSP结构。在下文，这样的没有间隙的WCSP结构在某些情况下称为无腔WCSP结构。采用没有间隙的无腔WCSP结构能显著地减少产生在具有间隙的WCSP结构的间隙中的热应力。因此，允许抑制翘曲的产生。此外，无腔WCSP结构允许光学上通过利用折射系数为1.5的树脂抑制间隙(折射系数为I)界面上产生的反射。因此，预期增加由光学装置2接收的光量。图3A和3B的每一个是示出根据本发明实施例的成像单元的第一构造示例的示意图。图3A是示出构造示例的平面图，其中树脂层(中间层)设置在基板的第一表面上，图3B是示出成像单元的总体构造的简化侧视图。在该实施例中，作为光学装置(光学传感器)的示例，采用CMOS图像传感器(CIS)。该实施例的成像单元100主要具有WCSP结构，其封装成光学传感器芯片尺寸。成像单元100可采用腔结构，其中间隙形成在光学装置的光学元件区域(光接收部分)和密封玻璃的面对光接收部分的表面之间，或者可采用没有间隙的无腔WCSP结构。在该实施例中，描述无腔WCSP结构。在该实施例中，第一表面(前表面)是形成有光学装置(该光学装置作为成像单元的光学传感器)的光接收部分的表面，即物体的成像光进入的一侧的表面。第二表面(后表面)是不接收光的表面，并且提供有诸如焊球(凸块)、插入物等的连接电极，即，与第一表面相反的表面。成像单元100包括光学装置110、密封构件120、作为中间层的树脂层130、作为电极焊盘或外部连接端子的连接焊盘140、通道电极150 (150-1和150-2)以及外部连接端子160。附带地，树脂层130和密封构件120的每一个由对光透明且允许光透过的材料形成。这些材料中每一种的折射系数高于空气的折射系数。例如，树脂层130和密封构件120的每一个由折射系数约为1.5的材料形成。在图3A和3B的构造中，示出了其中密封构件120由玻璃形成的示例。在此情况下，密封构件120可形成为密封玻璃或盖板玻璃。除了作为光学元件区域的保护膜外，树脂层130具有密封构件的功能。在光学装置110中，用作光接收部分的光学元件区域112形成在传感器基板(硅基板)111的第一表面(前表面)llla上。作为连接到外面的电极且诸如凸块的外部连接端子160形成在第二表面(后表面)lllb上。在光学装置110中，用作电极焊盘(140-1至140-4)或外部连接端子的连接焊盘140形成在传感器基板111的第一表面Illa上的端部(图3A和3B中的右端和左端部分)上。在光学装置110中，绝缘膜113形成在传感器基板111的第一表面Illa上除了光学元件区域112的滤光器部分外的区域中。在绝缘膜113中，埋设连接焊盘140。部分绝缘膜113被开口，以在传感器基板111的第一表面11 Ia上形成开口113-1和113-2。连接焊盘140的非连接表面通过开口暴露。另外，在传感器基板111的第一表面Illa上，树脂层130也形成在绝缘膜113的开口内，并且连接焊盘140覆盖有树脂层130。在光学装置110的传感器基板111的第一表面Illa上形成为外部连接端子的连接焊盘140可被敞开而作为配线接合焊盘或不被敞开。而且，连接焊盘140的每一个可不是光学装置110中在堆叠配线的最上层上的金属层。应当注意的是，开口是指绝缘膜113被部分地去除且焊盘相应地暴露的状态，并且其中测试端子等在制造等中可直接连接。在光学装置110中，通道电极150 (150-1和150_2)由贯通硅通道114形成，其从第一表面Illa到第二表面Illb穿过传感器基板111。这能使在洁净间中玻璃的接合处于晶片状态而没有配线接合的配线。通道电极150 (150-1至150-4)的每一个连接到传感器基板111的第二表面Illb上的外部连接端子160。外部连接端子160通过配线115连接到外部基准电位(接地电位)等的端子。作为光接收部分的光学元件区域112形成在传感器基板111的第一表面Illa上，并且具有光接收表面(像素阵列部分)1121，其包括设置成矩阵的多个像素(光探测装置)。在光学元件区域112中，滤色器1122形成在像素阵列部分1121的前表面侧。在滤色器1122中，作为三原色的红(R)、绿(G)和蓝(B)的滤色器形成阵列，作为具有拜耳(Bayer)设置的芯片上滤色器(0CCF)，例如，如图4所示。然而，滤色器的设置图案不必限于拜耳图案。附带地，在图4的示例中，红外截止滤色器(IRCF, infrared cutoff filter) 170形成为覆盖在滤色器1122上。在光学元件区域112中，旨在在每个像素中收集入射光的微透镜阵列1123设置在滤色器1122的前表面侧。在光学元件区域112中，抗反射膜等形成在微透镜阵列1123的前表面侧。密封构件(密封玻璃)120形成为在物体的成像光进入侧的前表面(表面)121上使外部区域1212形成为其高度高于内部区域1211。内部区域1211的面积比光学装置110的面对光学元件区域112的区域大恒定的面积。换言之，密封玻璃120形成为具有凹入形状，其中在前表面121上中心内部区域1211的高度低于外部区域1212。因为密封玻璃120具有这样的构造，所以，在制造时的晶片工艺中，密封玻璃120的前表面121上仅外部区域1212的前表面1212a在被携带或被安装到处理设备的台等上时被直接接触。因此，在晶片工艺中，防止密封玻璃120的前表面121上的内部区域1211的表面1211a被直接接触。结果，抑制了刻划和裂纹等的产生，并且改善了成像单元的特性和制造产率。如上所述，因为本实施例的密封玻璃120通过沿着内部区域1211使玻璃自身凹进形成而不采用用于凹进的分离构件，所以防止了成像单元的扩大、工艺的复杂性和成本的增加，同时抑制密封构件中刻划和裂纹等的产生。结果，本实施例的密封玻璃120改善了成像单元的特性和制造产率。稍后将详细描述具体的制造方法。另外，因为外部区域1212具有从外部区域1212的前表面1212a到内部区域1211的表面1211a的深度D，所以本实施例的密封玻璃120产生下面的功能和效果。外部区域1212由空气围绕。因此，外部区域1212用作所谓的波导(光学波导)。从而，已经进入前表面1212a等的光当中朝着光学元件区域112传播的光由外部区域1212引导预定的距离，以便朝着图3B所示的形成有连接焊盘140的区域直线行进。因此，防止已经进入高度上高于内部区域1211的表面1211a的外部区域1212的前表面1212a的光变为到光学元件区域112的杂散光(stray light)。结果,外部区域1212贡献于防止光学元件区域(光接收部分)的灵敏度和制造产率的降低。树脂层130形成为填充传感器基板111的形成有具有上述构造的光学元件区域112的第一表面11 Ia和密封构件(密封玻璃)120的面对第一表面Illa的表面122之间的间隙。另外，如上所述，在绝缘膜113中形成的开口中，树脂层130形成为填充达到连接焊盘140的连接部分的部分。换言之，本实施例的成像单元100形成为具有所谓的无腔结构。应当注意的是，树脂层130的厚度设定到例如约IOym至约100 μ m。另外，密封玻璃120的厚度设定到例如约450 μ m至约800 μ m。[制造图3A和3B的成像单元的方法]接下来，将描述制造具有上述结构的成像单元100的方法。图5A至图1lC是用于说明制造根据实施例的成像单元的方法的示意图。(步骤STl)如图5A和5B所示，在步骤STl中，具有深度D的凹进部分DGG形成在方形玻璃基板120A的前表面121A上要成为内部区域1211的区域中，玻璃基板120A已经被清洗且要成为密封玻璃120。外部区域1212形成在玻璃基板120A的周边且靠近内部区域1211。在此情况下，例如，如图5C所示，根据芯片布局图为玻璃基板200上的每个芯片CP形成凹进部分DGG。(步骤ST2)如图6A所示，在步骤ST2中，作为光学元件区域112的传感器部分和连接焊盘140等形成在硅基板(传感器基板)IllA的第一表面Illa上，然后形成绝缘膜113。然后，每一个达到连接焊盘140的开口 113-1和113-2形成在绝缘膜113中。开口旨在事先测量传感器的特性且选择合适的芯片。(步骤ST3)如图6B所示，在步骤ST3中，在硅基板IllA的第一表面Illa侧，膜130A形成为覆盖光学元件区域112和绝缘膜113，并且填充开口 113-1和113-2以达到连接焊盘140。膜130A形成作为中间层的树脂层130。(步骤ST4)如图6C所示，在步骤ST4中，膜130A接合到图5B所示的玻璃基板120A的没有形成凹进部分DGG的表面122。具体而言，在步骤ST4中，形成有凹进部分DGG的玻璃基板120A隔着膜130A接合到包括形成在硅基板IllA上的光学元件区域112的光学装置110。接下来以及后续步骤是配线形成工艺。(步骤ST5)如图7A所示，在步骤ST5中，玻璃基板120A的形成有凹进部分DGG的表面121A侧安装在处理设备上。然后，硅基板IllA的第二表面Illb通过背面研磨去除(BGR，background remove)和化学机械抛光(CMP)磨削至允许形成通道电极的厚度。例如，厚度约700 μ m的硅基板11IA磨削至约100 μ m至约50 μ m的厚度。如上所述，在制造工艺中，仅玻璃基板120A的前表面121A的外部区域1212的前表面1212a在被携带或被安装在处理设备的台上时被直接接触。因此，在晶片工艺中，防止密封玻璃120的前表面121上的内部区域1211的表面1211a被直接接触。结果，抑制了产生刻划和裂纹等，并且改善了成像单元的特性和制造产率。(步骤ST6)如图7B所示，在步骤ST6中，掩模210通过光刻等形成在硅基板IllA的第二表面Illb侧的预定位置，除了其中要形成TSV的预定位置211和212。(步骤ST7)如图7C所示，在步骤ST7中，每一个都达到连接焊盘140的TSVs213和214通过蚀刻形成在硅基板IllA的第二表面Illb侧的预定位置211和212。其后，去除掩模210。(步骤ST8)如图8A所示，在步骤ST8中，例如，在硅基板IllA的第二表面Illb侧的包括TSVs213和214的内部的整个表面上，氧化绝缘膜215形成为具有约10 μ m的厚度。
(步骤ST9)如图8B所示，在步骤ST9中，在硅基板IllA的第二表面Illb侧执行蚀刻，以去除TSVs213和214的每一个的底部上形成的绝缘膜215。结果，暴露了连接焊盘140-1和140-2在TSVs213和214中的表面。留下的绝缘膜215具有小于IOym的厚度。(步骤ST10)如图8C所示，在步骤STlO中，在硅基板IllA的第二表面Illb侧的包括TSVs213和214的内部的整个表面上，作为导电层的种子层216形成为具有约0.Ιμπι至约Ιμπι的厚度。种子层216由例如钛(Ti)和铜(Cu)的堆叠膜形成。(步骤STlI)如图9Α所示，在步骤STll中，抗蚀剂217接合到硅基板IllA的第二表面Illb的包括TSVs213和214之上的整个表面。(步骤ST12)如图9B所示，在步骤ST12中，抗蚀剂217从硅基板IllA的第二表面Illb上的TSVs213和214的内部和TSVs213和214的围绕区域去除。(步骤ST13)如图9C所示，在步骤ST13中，在硅基板IllA的第二表面Illb上配线层218形成为在TSVs213和214的内部和TSVs213和214的围绕区域中具有约5 μ m的厚度。配线层218例如由Cu形成。然后，图3B中的配线115由配线层218和种子层216形成。(步骤ST14)如图1OA所示，在步骤ST14中，去除留在硅基板IllA的第二表面Illb上的抗蚀剂 217。(步骤ST15)如图1OB所示，在步骤ST15中，从硅基板IllA的第二表面Illb上的没有形成配线层218的区域以及其边界区域通过蚀刻去除种子层216。(步骤ST16)如图1OC所示,在步骤ST16中，焊料掩模(solder mask) 219形成在娃基板IllA的第二表面Illb上包括TSVs213和214之上的整个表面上。(步骤ST17)如图1lA所示，在步骤ST17中，在硅基板IllA的第二表面Illb上，在邻近比形成有TSVs213和214的区域更靠里面的区域的区域中，每一个都达到配线层218的开口 220-1和220-2形成在焊料掩模219中。(步骤ST18)如图1lB所示，在步骤ST18中，焊料221_1和221_2被印刷或焊料球提供在硅基板IllA的第二表面Illb上的开口 220-1和220-2中，从而达到配线层218且从开口 220-1和220-2暴露。(步骤ST19)如图1lC所示，在步骤ST19中，焊料球222-1和222-2通过回流形成。焊料球222-1和222-2形成图3B中的外部连接端子160。这样，完成了成像单元100的制造。
根据该实施例，密封玻璃120在前表面121上形成为具有凹入形状，其中中间内部区域1211在高度上低于外部区域1212。因为密封玻璃120具有这样的构造，所以在制造时的晶片工艺中，密封玻璃120的前表面121上的外部区域1212的仅前表面1212a在被携带或被安装到处理设备的台等上时被直接接触。因此，在晶片工艺中，防止密封玻璃120的前表面121上的内部区域1211的表面1211a被直接接触。结果，抑制了产生刻划和裂纹等，并且改善了成像单元的特性和制造产率。如上所述，因为该实施例的密封玻璃120通过沿着内部区域1211使玻璃自身凹进而形成而不采用用于凹进的分离构件，所以防止了成像单元的扩大、工艺的复杂以及成本上的增加，同时抑制了密封构件中产生刻划和裂纹等。因此，根据该实施例，可改善成像单元的特性和制造产率。如上所述，在制造工艺中，具有深度D的凹进部分DGG形成在玻璃基板120A的前表面121A上要成为内部区域1211的区域中。因此，仅玻璃基板120A的前表面121A上的外部区域1212的前表面1212a在被携带或被安装到处理设备的台等上时被直接接触。从而，防止玻璃基板120A的前表面121A上的内部区域1211的表面1211a在晶片工艺中被直接接触。因此，抑制了产生刻划和裂纹等，并且改善了成像单元的特性和制造产率。附带地，在上述制造方法中，根据芯片布局图在玻璃基板200上为每个芯片CP形成凹进部分DGG。例如，如图12A和12B所示，在本发明中，可处理玻璃使玻璃晶片300的外部区域310在高度上高于内侧，并且然后可执行诸如上面所述的与硅基板111接合的工艺中的每个。再者，在该制造方法中，防止玻璃基板120A的前表面121A上的内部区域1211的表面1211a在晶片工艺中被直接接触。因此，抑制了产生刻划和裂纹等，并且改善了成像单元的特性和制造产率。图13A和13B的每一个是示出根据实施例的成像单元的第二构造示例的示意图。图13A是示出其中树脂层(中间层)提供在基板的第一表面上的构造示例的平面图，而图13B是示出成像单元的整体构造的简化侧视图。成像单元100B与图3A和3B的成像单元100的区别在于如下几点。在成像单元100B中，旨在填充作为中间层的树脂层130B的开口不形成在绝缘膜113B中。因此，成像单元100B没有其中连接焊盘140连接到树脂层130B的构造。关于制造方法，执行的步骤为与图5A至图1lC中所示的步骤类似的方式，除了参考图6A描述的步骤ST2中形成开口的步骤是不必要的外。其它的构造与图3A和3B的成像单元100类似，并且与上述的图3A和3B的成像单元100类似的效果在成像单元100B中也可获得。图14A和14B的每一个是示出根据实施例的成像单元的第三构造示例的示意图。图14A是示出其中树脂层(中间层)提供在基板的第一表面上的构造示例的平面图，而图14B是示出成像单元的整体构造的简化侧视图。成像单元100C与图3A和3B的成像单元100的区别在于以下几点。在成像单元100C中，凹进部分DGG不形成在密封玻璃120C的前表面121C上。换言之，在成像单元100C中，密封玻璃120C的前表面121C不被处理且保持平坦。因此，在该制造方法中，当玻璃侧原样安装在处理设备的台等上时，玻璃基板的表面被直接接触，因此导致玻璃基板的刻划和裂纹等。因此，在制造具有图14A和14B的构造的成像单元100C时，在玻璃基板上不形成凹入部分，而采用图15至图17所示的任何方法。
[制造图14A和14B的成像单元的方法]在图15的制造方法中，如图15的(A)中所示，玻璃基板120C采用粘合剂接合到包括硅基板IllA上形成的光学元件区域112的光学装置110。接下来，如图15的(B)中所示，作为支撑功能板的支撑基板400采用粘合剂410临时接合到前表面121C。随后，如图15的(C)中所示，主要执行诸如TSVs的形成工艺和焊料球的形成工艺的工艺，然后，如图15的(D)中所示，分开临时接合的支撑基板400。应当注意的是，支撑基板400由硅或玻璃基板形成。在图16的制造方法中，如图16的(A)中所示，玻璃基板120C用粘合剂接合到包括硅基板IllA上形成的光学元件区域112的光学装置110。接下来，如图16的(B)中所示，作为支撑功能板的保护膜500采用粘合剂510临时接合到前表面121C。随后，如图16的(C)中所示，主要执行诸如TSVs的形成工艺和焊料球的形成工艺的工艺，然后如图16的(D)中所示，分开临时接合的保护膜500。在图17的制造方法中，如图17的(A)中所示，玻璃基板120C用粘合剂接合到包括硅基板IllA上形成的光学元件区域112的光学装置110。随后，如图17的(B)中所示，主要执行诸如TSVs的形成工艺和焊料球的形成工艺的工艺。其后，如图17的(C)中所示，通过抛光机600抛光玻璃基板120C的前表面121C。玻璃的抛光可在图15或图16的方法中分开支撑基板400或保护膜500后执行。尽管某些部分将再一次描述，但是以采用保护膜500的情况作为示例，制造图14A和14B的成像单元100C的方法将在下面参考图18A至图24C被具体描述。图18A至图24C是用于具体说明图14A和14B的成像单元的第二制造方法的示意图。应当注意的是，在下面的描述中，为了方便理解起见，相同的参考标记用于表示图5A至图1lC和图16的实质上上类似的部件。(步骤ST21)如图18A所示，在步骤ST21中，制备要成为密封玻璃120的方形玻璃基板120C，然后清洗玻璃基板120C。(步骤ST22)如图18B所示，在步骤ST22中，作为光学元件区域112的传感器部分和连接焊盘140等形成在硅基板(传感器基板)IllA的第一表面Illa上，然后形成绝缘膜113。其后，每一个都达到连接焊盘140的开口 113-1和113-2形成在绝缘膜113中。(步骤ST23)如图18C所示，在步骤ST23中，膜130A形成在硅基板IllA的第一表面Illa上，以覆盖光学元件区域112和绝缘膜113以及填充开口 113-1和113-2以达到连接焊盘140。膜130A形成作为中间层的树脂层130。(步骤ST24)如图19A所示，在步骤ST24中，膜130A接合到玻璃基板120C的不是前表面的表面122。换言之，在步骤ST24中，玻璃基板120C隔着膜130A接合到包括硅基板IllA上形成的光学元件区域112的光学装置110。该步骤对应于接合工艺。(步骤ST25)如图19B所示，在步骤ST25中，保护膜500采用粘合剂510临时接合到表面121C，表面121C是玻璃基板120C的光入射侧的前表面。应当注意的是，在该描述中，尽管接合保护膜对应于图16，但是如果该方法对应于图15，则支撑基板400用粘合剂410临时接合。该步骤对应于临时接合工艺。步骤ST24中的接合工艺和步骤ST25中的临时接合工艺可以以任何顺序执行。接下来以及下面的步骤对应于配线形成工艺。(步骤ST26)如图20A所示，在步骤ST26中，玻璃基板120C的接合保护膜500的表面121A侧安装在处理设备上。然后，硅基板IllA的第二表面Illb通过BGR和CMP磨削至允许形成通道电极的厚度。例如，厚度约为700 μ m的硅基板IllA磨削到约100 μ m至约50 μ m的厚度。如上所述，在该制造工艺中，仅接合到玻璃基板120C的前表面121C的保护膜500在被携带或被安装到处理设备的台等上时被直接接触。因此，在晶片工艺中，防止了玻璃基板120C的表面121C被直接接触。结果，抑制了产生刻划和裂纹等，并且改善了成像单元的特性和制造产率。(步骤ST27)如图20B所示，在步骤ST27中，掩模210通过光刻等形成在硅基板IllA的第二表面Illb的预定位置，除了其中要形成TSVs的预定位置211和212外。(步骤ST28)如图20C所示，在步骤ST28中，每一个都达到连接焊盘140的TSVs213和214通过蚀刻形成在硅基板IllA的第二表面Illb上的预定位置211和212。其后，去除掩模210。应当注意的是，在步骤ST28的工艺中，一旦在某些情况下为了消除静电吸盘(ESC)的影响，则分开保护膜500或支撑基板400。(步骤ST29)如图21A所示，在步骤ST29中，例如，在硅基板IllA的第二表面Illb的包括TSVs213和214内部的整个表面上，氧化绝缘膜215形成为具有约IOym的厚度。应当注意的是，还是在步骤ST29的工艺中，一旦在某些情况下考虑工艺热公差，则分开保护膜500或支撑基板400。(步骤ST30)如图21B所示，在步骤ST30中，在硅基板IllA的第二表面Illb上执行蚀刻，以去除TSVs213和214的每一个的底部上形成的绝缘膜215。结果，暴露连接焊盘140-1和140-2在TSVs213和214中的表面。其余的绝缘膜215具有小于IOym的厚度。(步骤ST31)如图21C所示，在步骤ST31中，在硅基板IllA的第二表面Illb的包括TSVs213和214内部的整个表面上，作为导电层的种子层216形成为具有约0.Ιμπι至约Ιμπι的厚度。种子层216由例如钛(Ti)和铜(Cu)的堆叠膜形成。应当注意的是，还是在步骤ST31的工艺中，一旦在某些情况下为了消除ESC的影响，则分开保护膜500或支撑基板400。(步骤ST32)如图22Α所示，在步骤ST32中，抗蚀剂217接合到硅基板IllA的第二表面Illb上包括TSVs213和214之上的整个表面。附带地，如果保护膜500或支撑基板400 —旦在步骤ST28至ST31中已经分离，则保护膜500或支撑基板400再一次被接合。(步骤ST33)
如图22B所示，在步骤ST33中，抗蚀剂217从硅基板IllA的第二表面Illb上的TSVs213和214的内部和TSVs213和214的围绕区域去除。(步骤ST34)如图22C所示，在步骤ST34中，在硅基板IllA的第二表面Illb上配线层218形成为在TSVs213和214的内部和TSVs213和214的围绕区域具有约5 μ m的厚度。配线层218例如由Cu形成。然后，图3B中的配线115由配线层218和种子层216形成。(步骤ST35)如图23A所示，在步骤ST35中，去除保留在硅基板IllA的第二表面Illb上的抗蚀剂217。(步骤ST36)如图23B所示，在步骤ST36中，在硅基板11IA的第二表面11 Ib上，种子层216通过蚀刻从其中不形成配线层218的区域及其边界区域去除。(步骤ST37)如图23C所示，在步骤ST37中，焊料掩模219形成在硅基板IllA的第二表面Illb上包括TSVs213和214之上的整个表面上。(步骤ST38)如图24A所示，在步骤ST38中，在硅基板11IA的第二表面11 Ib上且在邻近比形成有TSVs213和214的区域更靠里面的区域的区域中，每一个都达到配线层218的开口 220-1和220-2形成在焊料掩模219中。(步骤ST39)如图24B所示，在步骤ST39中，焊料221-1和221-2印刷在硅基板IllA的第二表面Illb上的开口 220-1和220-2中，以达到配线层218且从开口 220-1和220-2被暴露。(步骤ST40)如图24C所示，在步骤ST40中，焊料球222-1和222-2通过回流形成。焊料球222-1和222-2形成图14B中的外部连接端子160。在回流后，可增加抛光玻璃基板120A的步骤。在此情况下，保护焊料球的保护带(protection tape)设在焊料球上，因为在焊料球位于底侧的状态下执行玻璃基板120A的抛光。保护带在结束抛光后分离。这样，完成了成像单元100C的制造。根据该实施例，支撑基板400或保护膜500在制造工艺中用粘合剂临时接合在玻璃基板120C的前表面121C上，或者前表面121C在制造工艺后被抛光。从而，在制造时的晶片工艺中，仅接合到密封玻璃120的前表面的支撑基板或保护膜在被携带或被安装到处理设备的台等上时被直接接触。因此，在晶片工艺中，防止密封玻璃120的前表面121被直接接触。结果，抑制了产生刻划和裂纹等，并且改善了成像单元的特性和制造产率。如上所述，因为本实施例的密封玻璃120通过沿着内部区域1211使玻璃本身凹进而形成而不采用凹进的分离构件，所以防止了成像单元的扩大、工艺的复杂以及成本的增加，同时抑制了在密封构件中产生刻划和裂纹等。结果，根据该实施例，能够改善成像单元的特性和制造产率。图25A和25B的每一个是示出根据实施例的成像单元的第四构造示例的示意图。图25A是示出其中树脂层(中间层)提供在基板的第一表面上的构造示例的平面图，而图25B是示出成像单元的总体构造的简化侧视图。成像单元100D与图14A和14B的成像单元100C的区别在于下面几点。在成像单元100D中，旨在填充作为中间层的树脂层130D的开口不形成在绝缘膜113D中。因此，成像单元100D没有其中连接焊盘140连接到树脂层130D的构造。关于制造方法，各步骤以与图18A至图25C中所示的步骤类似的方式执行，除了在参考图18B描述的步骤ST22中形成开口的步骤是不必要的外。其它的构造类似于图14A和14B的成像单元100C，类似于图14A和14B的成像单元100C的效果在成像单元100D中也可获得。应当注意的是，本发明可构造如下。一种成像装置，包括:密封构件，具有第一表面，密封构件的第一表面包括凹入部分；以及光学装置，连接到密封构件的第二表面，密封构件的第二表面与密封构件的第一表面相反。密封构件的凹入部分可包括外部区域和内部区域，外部区域在垂直于密封构件的第二表面的方向上突出超过内部区域一距离(D)。光学装置可包括形成在基板的第一表面上的光学元件区域，基板的第一表面面向密封构件，并且光学元件区域构造为执行光电转换。密封构件的第二表面可通过树脂层粘合到光学装置。光学装置可包括形成在基板的第一表面上的连接焊盘，并且连接焊盘可通过通道电极连接到基板的第二表面上形成的外部连接端子，基板的第二表面与基板的第一表面相反。绝缘层可形成在基板的第一表面上，并且绝缘层的一部分形成在连接焊盘和树脂层之间。连接焊盘可与树脂层直接接触。外部区域可在具有侧壁的台阶处突出超过内部区域，侧壁接近平行于垂直于密封构件的第一表面的方向。凹入部分可包括在密封构件的第一表面上的外部区域和内部区域，外部区域在垂直于密封构件的第一表面的方向上突出超过内部区域一距离(D)，并且内部表面区域可与光学元件区域在垂直于密封构件的第一表面的方向上对齐。一种制作成像装置的方法，该方法包括下面的步骤:在密封构件的第一表面上形成凹入部分；以及将光学装置连接到密封构件的第二表面，密封构件的第二表面与密封构件的第一表面相反。在形成凹入部分的步骤中，外部区域和内部区域可形成在密封构件的第一表面上，外部表面区域形成为在垂直于密封构件的第二表面的方向上突出超过内部表面区域一距离(D)。在制造成像装置的方法中，光学装置可包括形成在基板的第一表面上的光学元件区域，光学元件区域构造为执行光电转换，并且基板的第一表面面向密封构件。在连接光学装置到密封构件的第二表面的步骤中，密封构件的第二表面可通过树脂层粘合到光学装置。
在制造成像装置的方法中，光学装置可包括形成基板的第一表面上的连接焊盘，并且连接焊盘可通过通道电极连接到基板的第二表面上形成的外部连接端子，基板的第二表面与基板的第一表面相反。在制造成像装置的方法中，绝缘层可形成在基板的第一表面上，并且绝缘层的一部分形成在连接焊盘和树脂层之间。 在制造成像装置的方法中，连接焊盘可与树脂层直接接触。在形成凹入部分的步骤中，外部区域在具有侧壁的台阶处可形成为突出超过内部区域，侧壁接近平行于垂直于密封构件的第一表面的方向。在形成凹入部分的步骤中，凹入部分可形成为包括在密封构件的第一表面上的外部区域和内部区域，外部区域在垂直于密封构件的第一表面的方向上突出超过内部区域一距离(D)，并且内部表面区域可在垂直于密封构件的第一表面的方向上与光学元件区域对齐。一种制造第二成像装置的方法，该方法包括下面的步骤:连接密封构件的第二表面到光学装置；连接密封构件的第一表面到保护构件，密封构件的第一表面与密封构件的第二表面相反；去除保护构件。制造第二成像装置的方法可进一步包括在成像装置上执行制造工艺的步骤，其中在成像装置上执行工艺的步骤在将密封构件的第一表面连接到保护构件的步骤后执行。在制造第二成像装置的方法中，保护构件可为支撑基板。在制造第二成像装置的第二方法中。保护构件可为保护膜。制造第二成像装置的方法还可包括在去除保护构件的步骤后抛光密封构件的第一表面的步骤。第二成像装置可包括:密封构件，具有第一表面，其中第一表面是抛光表面；以及光学装置，连接到密封构件的第二表面，密封构件的第二表面与密封构件的第一表面相反。另一个成像装置包括:光学装置，包括光学元件区域、配线和外部连接端子，光学元件区域提供在基板的第一表面上且用作光接收器，并且配线和外部连接端子提供在基板的与第一表面相反的第二表面上；以及光学透明的密封构件，提供为覆盖光学装置的包括光学元件区域的区域，因此保护光学元件区域，其中光学装置的包括光学元件区域的区域接合到密封构件的后表面，后表面与密封构件的作为光入射表面的前表面相反，并且密封构件提供有在前表面上的内部区域，内部区域定义为对应于光学装置的光学元件区域的区域且在高度上低于前表面上的外部区域。光学装置可包括沿着光学元件区域提供在第一表面上的连接焊盘以及通道电极，并且每一个通道电极从第二表面到第一表面通过基板电极以连接到连接焊盘且每一个连接到第二表面上的配线。另一个成像装置还可包括中间层，至少在对应于光学元件区域的区域中该中间层提供在光学装置的前表面上的光学元件区域和密封构件的后表面之间，中间层整个接合光学装置的光学元件区域和密封构件的后表面。光学装置可包括提供在基板的第一表面上的绝缘膜，绝缘膜可包括每一个从第二表面侧到达连接焊盘的开口，并且开口可填充有中间层以允许连接焊盘与中间层接触。另一个成像单元包括:光学装置，包括光学元件区域、配线和外部连接端子，光学元件区域提供在基板的第一表面上且用作光接收器，并且配线和外部连接端子提供在基板的与第一表面相反的第二表面上；光学透明的密封构件，提供为覆盖光学装置的包括光学元件区域的区域，因此保护光学元件区域；中间层，至少在对应于光学元件区域的区域中提供在光学装置的作为光入射表面的前表面上的光学元件区域和密封构件的后表面之间，中间层整个接合光学装置的光学元件区域和密封构件的后表面，后表面与密封构件的前表面相反；连接焊盘，沿着光学元件区域提供在第一表面上；通道电极，每一个从第二表面到第一表面通过基板以连接到连接焊盘，并且每一个连接到第二表面上的配线；以及绝缘膜，提供在基板的第一表面上，其中绝缘膜包括开口，每一个开口从第二表面侧达到连接焊盘，并且开口填充有中间层以允许连接焊盘与中间层接触。可抛光密封构件的前表面。在制造成像单元的另一个方法中，该方法包括:在提供为保护光学装置的光学元件区域的光学透明密封构件的作为光入射表面的前表面上形成凹进部分，光学元件区域提供在基板的第一表面上且用作光接收器，凹进部分形成在定义为对应于光学装置的光学元件区域的区域的内部区域中，并且在高度上低于前表面上的外部区域；连接光学装置的包括光学元件区域的区域到密封构件的后表面，后表面与密封构件的前表面相反；以及在光学装置的基板的与第一表面相反的第二表面上形成配线和外部连接端子，而同时支撑密封构件的前表面。制造成像单元的另一个方法还可包括在形成配线前磨削基板的第二表面到允许通道电极形成的厚度，其中通道电极在配线形成中形成，从第二表面到第一表面通过基板的每一个通道电极连接到连接焊盘且每一个连接到第二表面上的配线，连接焊盘沿着光学元件区域提供在第一表面上。制造成像单元的另一个方法，其中中间层形成为至少在对应于光学元件区域的区域中填充光学装置的前表面上的光学元件区域和密封构件的后表面之间的间隙，中间层允许光学装置的光学元件区域接合到密封构件的后表面。制造成像单元的另一个方法还可包括:在光学装置的基板的第一表面上提供绝缘膜；以及在接合光学装置的光学元件区域和密封构件的后表面之前在绝缘膜上形成开口，开口的每一个从基板的第二表面侧到达连接焊盘，其中中间层填充在开口中以在接合中与连接焊盘接触。制造成像单元的另一个方法，该方法包括:(A)将光学装置的包括光学元件区域的区域接合到光学透明的密封构件的后表面，光学元件区域提供在基板的第一表面上且用作光接收器，密封构件提供为覆盖光学装置的包括光学元件区域的区域，因此保护光学元件区域，后表面与密封构件的作为光入射表面的前表面相反；(B)将作为保护构件的临时支撑功能板临时接合到密封构件的前表面；以及(C)在光学装置的基板的与第一表面相反的第二表面上形成配线和外部连接端子，而同时在密封构件的前表面上支撑该支撑功能板，其中(A)和(B)以任何顺序执行。制造成像单元的另一个方法，该方法包括:将光学装置的提供有光学元件区域的一侧接合到光学透明密封构件的后表面，光学元件区域提供在基板的第一表面上且用作光接收器，密封构件保护光学装置的提供有光学元件区域的一侧，后表面与密封构件的光入射侧的前表面相反；以及在光学装置的基板的与第一表面相反的第二表面上形成配线和外部连接端子，而同时支撑密封构件的前表面，其中密封构件的前表面在配线的形成中形成外部连接端子后被抛光。制造成像单元的另一个方法还可包括在形成配线前磨削基板的第二表面到允许形成通道电极的厚度，其中通道电极形成在配线的形成中，每一个从第二表面到第一表面通过基板的通道电极连接到连接焊盘且每一个连接到第二表面上的配线，连接焊盘沿着光学元件区域提供在第一表面上。制造成像单元的另一个方法，其中中间层形成为至少在对应于光学元件区域的区域中填充光学装置的前表面上的光学元件区域和密封构件的后表面之间的间隙，中间层允许光学装置的光学元件区域接合到密封构件的后表面。制造成像单元的另一个方法还可包括:在光学装置的基板的第一表面上提供绝缘膜；以及在接合光学装置的光学元件区域和密封构件的后表面之前在绝缘膜上形成开口，开口的每一个从基板的第二表面侧达到连接焊盘，其中中间层填充在开口中以在接合中与连接焊盘接触。制造成像单元的另一个方法，其中通道电极在配线的形成中形成，每一个从第二表面到第一表面通过基板的通道电极连接到连接焊盘且连接到第二表面上的配线，连接焊盘沿着光学元件区域提供在第一表面上，临时接合的支撑功能板在形成通道电极后分离，并且支撑功能板在形成配线前再一次临时接合。制造成像单元的另一个方法，其中在配线的形成中，临时接合的支撑功能板在形成某些配线后分离，并且支撑功能板在形成其它配线前再一次临时接合。制造成像单元的另一个方法，其中在形成配线中，密封构件的前表面在形成外部连接端子且分离支撑功能板后抛光。本申请包含2012年I月12日提交日本专利局的日本优先权专利申请JP2012-003873中公开的相关主题事项，其全部内容通过引用结合于此。本领域的技术人员应当理解的是，在所附权利要求或其等同方案的范围内，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。
权利要求
1.一种成像装置，包括: 密封构件，具有第一表面，该密封构件的该第一表面包括凹入部分；以及 光学装置，连接到该密封构件的第二表面，该密封构件的该第二表面与该密封构件的该第一表面相反。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其中该密封构件的该凹入部分包括外部区域和内部区域，该外部区域在垂直于该密封构件的第二表面的方向上突出超过该内部区域一距离。
3.根据权利要求 1所述的成像装置，其中该光学装置包括形成在基板的第一表面上的光学元件区域，该基板的该第一表面面向该密封构件，并且该光学元件区域构造为执行光电转换。
4.根据权利要求3所述的成像装置，其中该密封构件的该第二表面通过树脂层粘合到该光学装置。
5.根据权利要求4所述的成像装置，其中 该光学装置包括形成在该基板的该第一表面上的连接焊盘，并且 该连接焊盘通过通道电极连接到该基板的第二表面上形成的外部连接端子，该基板的该第二表面与该基板的该第一表面相反。
6.根据权利要求5所述的成像装置，其中 绝缘层形成在该基板的该第一表面上，并且 该绝缘层的一部分形成在该连接焊盘和该树脂层之间。
7.根据权利要求5所述的成像装置，其中该连接焊盘与该树脂层直接接触。
8.根据权利要求2所述的成像装置，其中该外部区域在具有侧壁的台阶处突出超过该内部区域，该侧壁接近平行于与该密封构件的该第一表面垂直的方向。
9.根据权利要求3所述的成像装置，其中该凹入部分包括在该密封构件的该第一表面上的外部区域和内部区域，该外部区域在垂直于该密封构件的该第一表面的方向上突出超过该内部区域一距离，并且 在垂直于该密封构件的该第一表面的方向上该内部区域与该光学元件区域对齐。
10.一种制造成像装置的方法，该方法包括下面的步骤: 在密封构件的第一表面上形成凹入部分；以及 将光学装置连接到该密封构件的第二表面，该密封构件的该第二表面与该密封构件的该第一表面相反。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在形成该凹入部分的步骤中，外部区域和内部区域形成在该密封构件的该第一表面上，该外部区域形成为在垂直于该密封构件的该第二表面的方向上突出超过该内部区域一距离。
12.根据权利要求10所述的方法,其中该光学装置包括形成在基板的第一表面上的光学元件区域，该光学元件区域构造为执行光电转换，并且该基板的该第一表面面向该密封构件。
13.根据权利要求10所述的方法，其中在连接该光学装置到该密封构件的该第二表面的步骤中，该密封构件的该第二表面由树脂层粘合到该光学装置。
14.根据权利要求10所述的方法，其中该光学装置包括形成在该基板的该第一表面上的连接焊盘，并且 该连接焊盘通过通道电极连接到形成在该基板的第二表面上的外部连接端子，该基板的该第二表面与该基板的该第一表面相反。
15.根据权利要求14所述的方法，其中 绝缘层形成在该基板的该第一表面上，并且 该绝缘层的一部分形成在该连接焊盘和该树脂层之间。
16.根据权利要求14所述的方法，其中该连接焊盘与该树脂层直接接触。
17.根据权利要求11所述的方法，其中在形成该凹入部分的步骤中，该外部区域形成为在具有侧壁的台阶处突出超过该内部区域，该侧壁接近平行于与该密封构件的该第一表面垂直的方向。
18.根据权利要求12所述的方法，其中在形成该凹入部分的步骤中，该凹入部分形成为包括在该密封构件的该第一表面上的外部区域和内部区域，该外部区域在垂直于该密封构件的该第一表面的方向上突出超过该内部区域一距离，并且 在垂直于该密封构件的该第一表面的方向上该内部区域与该光学元件区域对齐。
19.一种制造成像装置的方法，该方法包括下面的步骤: 连接密封构件的第二表面到光学装置； 连接该密封构件的第一表面到保护构件，该密封构件的该第一表面与该密封构件的该第二表面相反； 去除该保护构件。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括下面的步骤: 在该成像装置上执行制造处理， 其中在该成像装置上执行制造处理的步骤在连接该密封构件的该第一表面到该保护构件后执行。
21.根据权利要求19所述的方法，其中该保护构件是支撑基板。
22.根据权利要求19所述的方法，其中该保护构件是保护膜。
23.根据权利要求19所述的方法，还包括下面的步骤: 在去除该保护构件的步骤后抛光该密封构件的该第一表面。
24.一种成像装置，包括: 密封构件，具有第一表面，其中该第一表面是抛光表面；以及 光学装置，连接到该密封构件的第二表面，该密封构件的该第二表面与该密封构件的该第一表面相反。
全文摘要
本发明提供一种成像装置及其制造方法。通过第一示例，成像装置包括具有第一表面的密封构件，密封构件的第一表面包括凹入部分，并且该成像装置包括连接到密封构件的第二表面的光学装置，密封构件的第二表面与密封构件的第一表面相反。通过第二示例，成像装置包括具有第一表面的密封构件，第一表面是抛光表面，并且该成像装置包括连接到密封构件的第二表面的光学装置，密封构件的第二表面与密封构件的第一表面相反。
文档编号H01L27/146GK103208498SQ201310002018
公开日2013年7月17日 申请日期2013年1月4日 优先权日2012年1月12日
发明者长田昌也, 高地泰三 申请人:索尼公司