JPS6310584B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固体撮像素子上に色分離フイルター
を貼合せ一体化したカラー固体撮像素子板の製造
法に関し、更に詳しくは多数個配列した固体撮像
素子と多数個配列した色分離フイルターを一度に
貼合せ一体化する量産性に富んだカラー固体撮像
素子板の製造法に関する。

固体撮像素子にはフレーム転送方式CCD、イ
ンターライン転送方式CCD、MOS、BBD、
CID、PCD等各種あり開発が進められている。カ
ラー固体撮像装置をつくるにはカラー信号を得る
ため色分離が必要である。色分離を行なうために
は固体撮像素子を３ケ用いプリズム方式あるいは
ミラー方式により色分離する三板方式と、色分離
フイルターを用いて色分離する単板方式及びプリ
ズム方式あるいはミラー方式で輝度信号とクロマ
信号を分ける二板方式があるが、色分離フイルタ
ーは単板方式と二板方式に必要とされる。固体撮
像素子の各画素に対応してモザイク状あるいはス
トライプ状のフイルター素子をもつ色分離フイル
ターを配置させる方法としては前もつてガラス等
の透明支持体上に固体撮像素子の各画素に対応す
るようにフイルター素子を形成した色分離フイル
ターをリレーレンズを介して固体撮像素子上に結
像する方法（リレーレンズ法）、色分離フイルタ
ーを接着剤により固体撮像素子表面に貼合せる方
法（貼合せ法）及び固体撮像素子上に色分離フイ
ルターを直接加工し配置する方法（直接法）があ
る。本発明には上記貼合せ法に関するものであ
る。

従来の固体撮像素子上に色分離フイルターを貼
合せて一体化するカラー固体撮像素子板の製造方
法としてインターライン転送方式CCDについて
一例を挙げて説明すると、まず、第１図ａに示す
如くチツプ化した固体撮像素子１と、第１図ｂに
示す如く固体撮像素子２の各画素３（この方式で
は感光性部分とシフトレジスター部などの非感光
性部分からなる）に対応するように（固体撮像素
子の２画素に１フイルター素子あるいは２画素に
３フイルター素子が対応するようにしても良い）
モザイク状あるいはストライプ状にフイルター素
子を形成した色分離フイルター２を第１図ｃに示
す如く、接着剤７により画素とフイルター素子を
正確に位置合せを行ない固体撮像素子と色分離フ
イルターを貼合せて一体化しカラー固体撮像素子
板を作製する。第１図において各画素等を模式的
に書いたが、一般的には画素数は６万〜40万個あ
る。

第１図ａに示した如く固体撮像素子１は上記画
素３の集合した受光部４とリードを取り出すため
のボンデイングパツト部５があるが、第１図ｂに
示す色分離フイルター２を貼合せる場合ボンデイ
ングパツト部５が色分離フイルター部におおわれ
てはならない。色分離フイルターの透明支持体８
のサイズはボンデイングパツト部５にはみださな
いように精度良く前もつて切断しておく必要があ
る。このように貼合せ後においてボンデイングパ
ツト部５を露出させておく必要があるため色分離
フイルターを固体撮像素子１ケ分に切断した後貼
合せる必要がある。

尚、フレーム転送方式CCDでは固体撮像素子
は受光部、蓄積部、シフトレジスター部に分かれ
ているため、色分離用フイルターは受光部のみに
対応するように色分離フイルターを貼合せれば良
いことは言うまでもない。この場合においても色
分離用フイルターの貼り合せ後ボンデイングパツ
ト部を露出させておく必要がある。

一般に、固体撮像素子はSiの３インチウエハー
あるいは４インチウエハーを用いて通常のウエハ
ープロセスにより多数個固体撮像素子を配列して
製造することにより量産性を上げている。また、
色分離フイルターも３インチあるいは４インチサ
イズのガラス等の透明支持体上に多数個配列して
製造することができる。ただし、従来の場合多数
個配列した固体撮像素子と多数個配列した色分離
フイルターを一度に貼合せると固体撮像素子のボ
ンデイング部が色分離フイルター基板によりおお
われてしまうため、上記の一度に貼合せる方法が
とれない。この問題は量産性ということを考えた
場合非常に大きな課題となつている。そもそも固
体カラーカメラは低コストカメラを指向したもの
であり、色分離フイルターの貼合せを１ケごとに
正確に位置合して貼合せることは製造工程上大き
な問題となる。

本発明は、上記貼合せ法における量産上の問題
点を改善することを目的とするものであつて、多
数個配列した固体撮像素子と多数個配列した色分
離フイルターとを一度の位置合せにより貼合せる
ことができ、量産性があり低コスト化に合致する
カラー固体撮像素子板の製造法を提供するもので
ある。

すなわち、本発明は下記(1)、(2)及び(3)の各工程
を順に行なつた後、(4)及び(5)の工程を任意の順で
行なうカラー固体撮像素子板の製造法を要旨とす
るものである。

(1) 固体撮像素子を多数個配列した固体撮像素子
基板の上記固体撮像素子面と、上記固体撮像素
子の各画素に対応してストライプ状もしくはモ
ザイク状に配列されたフイルター素子を有する
色分離フイルターを透明支持体上に上記固体撮
像素子と同一ピツチで多数個配列した色分離フ
イルター基板のフイルター素子面とを、紫外線
で硬化しかつ加熱処理によつても硬化する接着
剤を介して位置合せした後密着する工程、 (2) 上記固体撮像素子基板の少くともボンデイン
グパツト部に対応する位置に配した紫外線遮蔽
層を介して上記透明支持体側から紫外線を照射
して少なくとも上記各色分離フイルターの周縁
部を含む紫外線透過領域の上記接着剤を硬化さ
せる工程、 (3) 上記色分離フイルター基板の少なくとも上記
ボンデイングパツト部に対応する部分もしくは
該部分とその周辺部を除去した後又は除去と同
時に上記固体撮像素子基板のボンデイングパツ
ト部もしくは該部分とその周辺部に残存する未
硬化の上記接着剤を除去する工程、 (4) 加熱処理により、上記固体撮像素子面と上記
フイルター素子面との間の全領域の接着剤を完
全に硬化させる工程、および (5) 固体撮像素子基板の各固体撮像素子の隣接す
るボンデイングパツト部の間を切断する工程。

以下、上記本発明をインターライン転送方式
CCDの場合の一例に基づき図面を参照しつつ説
明する。まず、第２図ａの如くSiウエハー上に通
常のウエハープロセスにより固体撮像素子２３が
多数個配列された固体撮像素子基板２１と、第２
図ｂに示す如く第２図ａの固体撮像素子２３の各
画素と対応するようにモザイク状あるいはストラ
イプ状に各フイルター素子が形成された色分離フ
イルター２６が各固体撮像素子と対応するように
多数個配列された色分離フイルター基板２２を作
製する。色分離フイルター基板２２は通常ウエハ
ーの形状でも角形でも良い。この色分離フイルタ
ー基板２２には少なくとも固体撮像素子２３のボ
ンデイングパツト部２５に対応する部分に紫外線
遮蔽効果のある層２７（以下、UV遮蔽層とい
う）を形成しておく。第２図ｂにおいて、UV遮
蔽層は隣接するボンデイングパツト部にそれぞれ
一本ずつ設けるようにした例（この場合、二本の
平行するUV遮蔽層間の接着剤が紫外線で硬化す
るため固定が確実に行なわれる）を示したが、平
行する二本のUV遮蔽層は共通させて一本にする
こともできる。少なくともボンデイングパツト部
がおおわれるようにすれば、いずれの態様による
こともできる。第３図ａは第２図ａに示す固体撮
像素子基板２１のＡ−A′線切断部端面図、又、
第３図ｂは第２図ｂに示す色分離フイルター基板
２２のＢ−B′線切断部端面図を示す。

次に、第３図ｃに示すごとく紫外線で硬化しか
つ加熱処理でも硬化する接着剤２８を介して固体
撮像素子基板２１と色分離フイルター基板２２と
を正確に位置合せして密着させる。この時、接着
剤層２８に泡やごみのはいらぬよう注意する。次
の工程で第３図ｄに示すごとく色分離フイルター
基板２２側から正確に位置合せした状態で紫外線
３０を照射し、少くとも色分離フイルター２６周
縁部を含む紫外線透過領域の接着剤２８を硬化さ
せて硬化接着剤層２９を形成する。色分離フイル
ター素子で紫外線透過させるフイルター素子があ
る場合にはその部分の接着剤２８も硬化する。こ
の工程により色分離フイルター基板２２と固体撮
像素子基板２１は正確に位置された状態で固定さ
れる。この状態では固体撮像素子のボンデイング
パツト部２５が色分離フイルター基板２２の透明
支持体２２ａによりおおわれてしまうため、この
部分の透明支持体部を除去する工程が必要であ
る。この除去方法には各種あるが、ダイシングソ
ーにより除く方法が好ましい。この除去した状態
を第３図ｅに示す。この段階ではUV遮蔽層２７
下の接着剤層２８は未硬化の状態で残つているた
め、接着剤２８を溶解させる溶剤で洗浄する。第
３図ｅの工程で同時に洗浄しても良い。この洗浄
は加熱処理工程までに行なえばよい。この状態で
は紫外線を遮蔽する色分離フイルター素子下の接
着剤層２８は未硬化の状態のため、上記洗浄を行
なつた後、加熱処理を行ない接着剤層を完全に硬
化させ、完全貼り合せを行なつた状態にする（図
示せず）。次に、第３図ｆに示す如く、固体撮像
素子基板部をダイシングあるいはスクライブによ
り切断し複数個のカラー固体撮像素子板Ａを作製
する。

上記の製造工程では、ｅ工程→加熱処理→ｆ工
程としたが、ｅ工程→ｆ工程→加熱処理の順で行
なつても良い。

また、上記において未硬化の接着剤を洗浄する
場合色分離フイルター２６と受光部２４の間の未
硬化接着剤層はそのまわりをかこむ形状の硬化接
着剤層にかこまれるため、洗浄の影響をうけな
い。

又、上記第３図ｆに示す切断工程においては、
固体撮像素子基板部を日東電材(株)製SPV−224、
あるいはSEC社製13673NATURAL CAST
VINYL FLLM等の粘着テープ等に接着した後
粘着テープを残した状態までダイシングソーにて
切断すると、切断後エクスパンダー装置により各
カラー固体撮像素子板Ａの間隔を拡大することが
でき切断後ダイボンダー装置での加工が容易とな
る。また、同様に粘着テープに接着後スクライブ
しブレーキングした後エクスパンダー装置により
各チツプ間隔を拡大する方法でも良い。

上記説明に於いては、UV遮蔽層を色分離フイ
ルター基板上に設けた例を用いたが、該UV遮蔽
層は色分離フイルター基板上でなく、別個の紫外
線透過性支持体、たとえばガラス板の上に設けて
おき、このようなマスクを用いて本発明の方法を
行なうこともできる。このようなマスクを用いる
場合には図示しないが、固体撮像素子基板と色分
離フイルター基板とを接着剤を介して密着させた
後、色分離フイルター基板の透明支持体上に上記
UV遮蔽層側を接して位置合わせした後密着させ
た後、紫外線を露光し、しかる後、上記マスクを
取り去り、ボンデイングパツト部に対応する透明
支持体を除去する工程に付することができ、以下
上記と同様に行なえばよい。

又、上記のようなUV遮蔽層を別途の紫外線透
過性支持体上に設けたマスクを用いて色分離フイ
ルター基板の透明支持体上に位置合せ密着して露
光する方法の場合、マスクの色分離フイルター基
板２２のそれぞれの色分離フイルター２６部に対
応する部分にも紫外線遮蔽層を形成し紫外線を露
光しても良い。色分離フイルター素子の色相は
赤、緑、青の場合、黄、シアン、透明の場合等各
種の組み合せがある。赤、緑、青のフイルター素
子をもつ色分離フイルターを例にとり説明すると
紫外線は赤、緑のフイルター素子では遮蔽される
が青のフイルター素子は透過する。つまり、第３
図ｄ工程で紫外線照射した場合色分離フイルター
の一部のフイルター素子に対応する部分の接着剤
層が硬化することになる。接着剤の種類によつて
は紫外線硬化により体積収縮の割合大きいものも
あり、また、その後の加熱硬化を行なつても光学
的屈折率の均一性が少ないものもあるため、これ
らの影響を防止するためにも色分離フイルター部
を遮蔽しても良い。第二の理由として色分離フイ
ルターとして有機染色フイルターを用いる場合、
有機染色フイルターは耐紫外線性がダイクロイツ
クフイルターに比較して悪いため紫外線遮蔽する
ことは望ましい。

本発明に用いる色分離フイルター基板の作成に
は多層干渉薄膜であるダイクロイツクフイルタ
ー、有機染色フイルター等各種のフイルター素子
が適用でき、従来の製造法を利用して行なうこと
が可能である。

上記色分離フイルター基板又はマスク用支持体
上にUV遮蔽層又は紫外線遮蔽部を形成するに
は、IC製造時のフオトレジスト製版用に用いる
フオトマスク材料が用いられ、材料としてはCr、
CrOx、Si、SiO₂、Ta等を蒸着、スパツタリング
後製版、エツチングを行ない所定の形状にUV遮
蔽層等を形成する。あるいは紫外線を遮光する分
光特性をもつように公知のダイクロイツクフイル
ターあるいは有機染色フイルターによりUV遮蔽
層等を形成しても良い。色分離フイルター基板上
にUV遮蔽層を形成する場合は色分離フイルター
素子のうち紫外線を遮断するフイルター素子を利
用し色分離フイルター製造工程と同時に所定位置
に所定の形状で形成すると、あらためてUV遮蔽
層を形成する必要がなく便利である。、色分離フ
イルター素子を重ね合せてUV遮蔽層を形成して
も良い。

本発明において用いる接着剤は紫外線で硬化
し、かつ加熱処理によつても硬化するタイプのも
のであればいずれでも適用できる。たとえば、ア
クリル系、エポキシ系、ウレタン系、スチレン系
などの各種樹脂を主成分とし、必要に応じて紫外
線硬化促進剤、熱硬化促進剤などをを適宜含むも
のが好ましく用いられる。さらに具体的にはノー
ランド社製NOA60、NOA61、NOA63、
NOA65、明星チヤーチル社製フオトボンド100、
同300、同500、厚膜技術社製ゾンネボンド、コニ
シ社製UVAC、UV03162、旭電化工業社製アデ
カウルトラセツト等及びこれらの接着剤樹脂をベ
ースとして熱硬化促進剤を適宜含む接着剤が挙げ
られる。本発明において接着剤層の好ましい膜厚
は４〜100μ程度である。

また、本発明において未硬化状態の接着剤を除
去するために用いる洗浄剤としては、たとえば、
トルエン、トリクレン、キシレン、ベンゼン等の
溶剤を用いることができ、洗浄方法としては第３
図のボンデイングパツト部に位置する透明支持体
基板部を除く工程後上記溶剤をスプレーすると良
い。場合によつてはスプレー洗浄後超音波洗浄を
行なつても良い。

以上、主としてインターライン転送方式CCD
の場合について説明したが、他の方法によるも
の、たとえば、フレーム転送方式CCD、MOS、
BBD、CID、PCD等の固体撮像素子にも本発明
が適用できることはもちろんである。本発明によ
れば、カラー固体撮像素子板が量産できるという
多大な利点が得られ、工業上極めて有効である。

また、第１図ｃに示すような単体を貼合せる場
合も熱硬化タイプの接着剤のかわりに紫外線で硬
化しかつ加熱処理でも硬化する接着剤を用いると
作業性が良い。

以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に
説明する。

実施例 第３図に示すごとく、３インチウエハー上に固
体撮像素子が多数個形成された固体撮像素子基板
を作製し（同図ａ）、同時に３インチで板厚が0.4
mmのガラス基板上にUV遮蔽層用としてCrを
1000Aスパツタリングにより膜をつけた後製版ユ
ツチングを行ない、固体撮像素子のボンデイング
パツト部に位置する部分にUV遮蔽層を形状し、
かつ通常の方法により有機染色フイルターによる
色分離フイルターを多数個配列した色分離フイル
ター基板（同図ｂ）を作製する。次に、マスクア
ライナーと同様の装置を用いてマスクアライナー
ではマスクホルダー部に相当する部分に色分離フ
イルター基板をセツトし、基板（ワーク）部に固
体撮像素子基板をセツトし、ウレタン系接着剤
NOA60（ノーランド社製）を滴下し、泡がはいら
ないように固体撮像素子基板と色分離フイルター
基板を密着させ、各画素と各フイルター素子が対
応するように正確に位置合せを行なう（同図ｃ）。
ついで、500W水銀ランプを用いて２分間紫外線
を色分離フイルターの透明支持体側から照射し紫
外線透過領域の接着剤層を硬化させる（同図ｄ）。
この後は動かしても位置合せが狂う心配はない。

次に、ダイシングソーを用いかつブレードとし
てブレード巾100μの樹脂ブレードを使用し、固
体撮像素子のボンデイングパツト部をおおうガラ
ス（透明支持体）部を除去する。この場合ボンデ
イングパツト部表面を破損しないように正確に高
さの位置設定を行なう必要がある。次に、トリク
レンによりUV遮蔽層下の未硬化接着剤を溶解洗
浄する（同図ｅ）。次に、160℃で２時間加熱処理
を行ない完全に接着剤を硬化させる。ついで色分
離フイルターが貼合された固体撮像素子基板を通
常の方法によりダイシングソーで切断し、複数個
のカラー固体撮像素子板を作製した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来法によりカラー固体撮像素子板
を製造する方法の一例を説明するためのものであ
つて、第１図ａはチツプ化した固体撮像素子の平
面図、第１図ｂは色分離フイルターの平面図、第
１図ｃは固体撮像素子と色分離フイルターとを貼
合せたところを示す模式断面図である。第２図ａ
は本発明の製造法に用いる固体撮像素子基板の一
例を示す平面図、第２図ｂは本発明の製造法に用
いる色分離フイルター基板の一例を示す平面図で
ある。第３図ａ〜ｆは本発明の製造法の各工程を
例示する模式断面図である。 ２１……固体撮像素子基板、２２……色分離フ
イルター基板、２２ａ……透明支持体、２３……
固体撮像素子、２４……受光部、２５……ボンデ
イングパツト部、２６……色分離フイルター、２
７……UV遮蔽層、２８……接着剤、２９……硬
化接着剤、３０……紫外線、Ａ……カラー固体撮
像素子板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記(1)、(2)及び(3)の各工程を順に行なつた
   後、(4)及び(5)の工程を任意の順で行なうカラー固
   体撮像素子板の製造法。 (1) 固体撮像素子を多数個配列した固体撮像素子
   基板の上記固体撮像素子面と、上記固体撮像素
   子の各画素に対応してストライプ状もしくはモ
   ザイク状に配列されたフイルター素子を有する
   色分離フイルターを透明支持体上に上記固体撮
   像素子と同一ピツチで多数個配列した色分離フ
   イルター基板のフイルター素子面とを、紫外線
   で硬化しかつ加熱処理によつても硬化する接着
   剤を介して位置合せした後密着する工程、 (2) 上記固体撮像素子基板の少なくともボンデイ
   ングパツト部に対応する位置に配した紫外線遮
   蔽層を介して上記透明支持体側から紫外線を照
   射して少くとも上記各色分離フイルターの周縁
   部を含む紫外線透過領域の上記接着剤を硬化さ
   せる工程、 (3) 上記色分離フイルター基板の少なくとも上記
   ボンデイングパツト部に対応する部分もしくは
   該部分とその周辺部を除去した後又は除去と同
   時に上記固体撮像素子基板のボンデイングパツ
   ト部もしくは該部分とその周辺部に残存する未
   硬化の上記接着剤を除去する工程、 (4) 加熱処理により、上記固体撮像素子面と上記
   フイルター素子面との間の全領域の接着剤を完
   全に硬化させる工程、および (5) 固体撮像素子基板の各固体撮像素子の隣接す
   るボンデイングパツト部の間を切断する工程。 ２ 前記工程(2)における紫外線遮蔽層は、前記色
   分離フイルター基板上に予め設けられている前記
   第１項記載の製造法。 ３ 前記工程(2)における紫外線遮蔽層は、紫外線
   透過性支持体上に紫外線遮蔽層を有するマスクを
   前記透明支持体上に密着させることにより配する
   前記第１項記載の製造法。 ４ 前記マスクは、さらに各色離フイルターに対
   応する位置に紫外線遮蔽部を有する前記第３項記
   載の製造法。 ５ 前記工程(5)は固体撮像素子基板を粘着テープ
   に接着させた状態で行なう前記第１項、第２項、
   第３項又は第４項記載の製造法。