專利名稱：半導體裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體裝置，特別是涉及具有受光元件的芯片尺寸封裝型的半導體裝置。
背景技術：
近年來作為新的封裝技術CSP(Chip Size Package)被關注。CSP是指具有與半導體芯片外形尺寸大致相同的外形尺寸的小型封裝。
現有作為CSP的一種已知BGA(Bal Grid Array)型的半導體裝置。該BGA型的半導體裝置是把多個由焊錫等金屬部件構成的球狀導電端子配列在封裝的一個主面上，并與封裝其他面上安裝的半導體芯片進行電連接。
在把該BGA型半導體裝置向電子機器上組裝時，是通過把各導電端子安裝在印刷基板上的配線圖案上來使半導體芯片與印刷基板上安裝的外部電路進行電連接。
這種BGA型的電子裝置與具有從側部突出引線銷的SOP(SmallOutline Package)或QFP(Quad Flat Package)等其他CSP型半導體裝置相比，能設置多個導電端子，且具有能小型化的優(yōu)點，因此被廣泛使用。
圖6(a)是表示具有受光元件的現有BGA型半導體裝置概略結構的剖面圖。在由硅(Si)等構成的半導體基板100正面上設置有CCD(ChargeCoupled Device)型圖像傳感器或CMOS型圖像傳感器等受光元件101，且通過第一絕緣膜103形成有平頭電極(パツド電極)102。例如玻璃或石英等光透射性基板104通過由環(huán)氧樹脂等構成的樹脂層105而粘接在半導體基板100的正面上。在半導體基板100的側面和反面上形成有由氧化硅膜或氮化硅膜構成的第二絕緣膜106。
在第二絕緣膜106上把與平頭電極102電連接的配線層107從半導體基板100的正面沿側面而形成在反面上。且形成有由阻焊劑(ソルダレジスト)等構成的保護膜108把第二絕緣膜106和配線層107覆蓋。在配線層107上保護膜108的規(guī)定區(qū)域上形成有開口部，通過該開口部形成與配線層107電連接的球狀導電端子109。
上述技術例如公布在以下的專利文獻中。
專利文獻1(日本專利)特表2002-512436號公報但上述現有的BGA型半導體裝置中，在使用紅外線時，則如圖6(a)的箭頭所示，通過光透射性基板104的紅外線有時還進一步透過半導體基板100而到達在半導體基板100反面上形成的配線層107。該紅外線被配線層107反射而朝向上方(受光元件101側)，受光元件101接受該反射光的結果是如圖6(b)所示，存在把導電端子109和配線層107的圖案111映入到輸出圖像110中的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述課題而作出的，其主要特點如下。即本發(fā)明的半導體裝置包括在正面上形成有受光元件的半導體基板、在所述受光元件的上方而與所述半導體基板貼合的光透射性基板、形成在所述半導體基板反面上的配線層、形成在所述受光元件與所述配線層之間而把從所述光透射性基板通過所述半導體基板向所述配線層方向射入的紅外線向所述受光元件側反射的反射層。
本發(fā)明的半導體裝置的所述反射層實質上是僅形成在與所述受光元件形成區(qū)域重疊的區(qū)域中。
本發(fā)明的半導體裝置的所述配線層是沿所述半導體基板的側面形成，所述反射層是在所述半導體基板與所述配線層之間沿所述半導體基板的側面形成。
本發(fā)明的半導體裝置包括在正面上形成有受光元件的半導體基板、在所述受光元件的上方而與所述半導體基板貼合的光透射性基板、形成在所述半導體基板反面上的配線層、形成在所述受光元件與所述配線層之間而防止從所述光透射性基板通過所述半導體基板向所述配線層方向射入的紅外線透射的反射防止層。
本發(fā)明的半導體裝置的所述反射防止層實質上是僅形成在與所述受光元件形成區(qū)域重疊的區(qū)域中。
本發(fā)明的所述配線層是沿所述半導體基板的側面形成，所述反射防止層是在所述半導體基板與所述配線層之間沿所述半導體基板的側面形成。
根據本發(fā)明的半導體裝置能防止把在半導體基板反面上形成的導電端子或配線層的圖案映入在輸出圖像上。


圖1(a)～(c)是說明本發(fā)明半導體裝置及其制造方法的剖面圖；圖2(a)～(c)是說明本發(fā)明半導體裝置及其制造方法的剖面圖；圖3是說明本發(fā)明半導體裝置的剖面圖；圖4是說明本發(fā)明半導體裝置的剖面圖；圖5是說明本發(fā)明半導體裝置的剖面圖；圖6(a)～(b)是說明現有半導體裝置的剖面圖；圖7是說明本發(fā)明半導體裝置的剖面圖；圖8是說明本發(fā)明半導體裝置的剖面圖。
附圖標記說明1受光元件2半導體基板3第一絕緣膜4平頭電極5樹脂層6光透射性基板7開口部 8反射層9、9a第二絕緣膜10配線層 11保護層 12導電端子20貫通電極 21配線層 22屏蔽金屬層30反射防止層100半導體基板101受光元件102平頭電極103第一絕緣膜104光透射性基板105樹脂層106第二絕緣膜107配線層 108保護層109導電端子 110輸出圖像111圖案DL切割線具體實施方式
下面參照

本發(fā)明的第一實施例。圖1～圖2分別是表示制造工序順序的剖面圖。
首先如圖1(a)所示，準備由硅(Si)等構成的半導體基板2，在其正面上形成有能檢測約700nm到2500nm波長紅外線的受光元件1(例如CCD傳感器、CMOS傳感器、照度傳感器等元件)。然后在半導體基板2的正面上例如以2μm的膜厚度形成第一絕緣膜3(例如是通過熱氧化法或CVD法等形成的氧化硅膜)。
然后通過噴鍍法、電鍍法或其他的成膜方法形成鋁(Al)或銅(Cu)等金屬層，然后把未圖示的光刻膠層作為掩膜來腐蝕該金屬層而在第一絕緣膜3上形成例如1μm膜厚度的平頭電極4。平頭電極4是與受光元件1或其周邊元件進行電連接的外部連接用電極。接著在半導體基板2正面上形成未圖示的鈍化膜(例如是通過CVD法形成的氮化硅膜)覆蓋在平頭電極4的一部分上。
然后在包含平頭電極4的半導體基板2正面上，通過環(huán)氧樹脂等樹脂層5來粘接光透射性基板6。光透射性基板6由玻璃或石英這樣透明或半透明的材料構成，具有透射光的性質。
然后對半導體基板2的反面進行背部研磨，使半導體基板2的厚度例如變成100μm左右。根據最終制品的用途或規(guī)格以及所準備的半導體基板2的初始厚度也有時不需要進行該研磨工序。
接著如圖1(b)所示，僅把與平頭電極4對應的半導體基板2上的位置從半導體基板2的反面?zhèn)扔羞x擇地進行腐蝕，使包含平頭電極4部分上的第一絕緣膜3露出來。以下把該露出部分作為開口部7。該開口部7是從半導體基板2的反面?zhèn)仍匠蛘鎮(zhèn)绕溟_口直徑越細的錐狀。雖然未圖示，但也可以把開口部7腐蝕成直線狀以使半導體基板2的側面相對光透射性基板6的主面是垂直的。
然后通過CVD法、噴鍍法或其他的成膜方法在半導體基板2的反面上形成例如由鋁、金或銀等金屬材料構成的例如0.1～2μm膜厚度的反射層8。反射層8也可以在所述半導體基板2的背部研磨后形成，然后有選擇地對反射層8和半導體基板2進行腐蝕。
反射層8是具有下面功能的層，即，使從光透射性基板6通過半導體基板2而向其反面方向射入的紅外線或從半導體基板2的反面?zhèn)认蚴芄庠?方向射入的紅外線不再進一步透射而是將其反射，只要具有該功能則其材料沒有特別的限定。且反射層8也可以均勻地形成在半導體基板2的整個反面上，或是也可以如后述那樣僅形成在受光元件1形成區(qū)域的下方上。
然后如圖1(c)所示，在開口部7內和包含反射層8的半導體基板2的側面以及反面上形成第二絕緣膜9。該第二絕緣膜例如是通過等離子CVD法形成的氧化硅膜或氮化硅膜。
然后如圖2(a)所示，把未圖示的光刻膠層作為掩膜對第一絕緣膜3和第二絕緣膜9進行有選擇的腐蝕。通過該腐蝕把從平頭電極4的一部分到切割線DL區(qū)域內形成的第一絕緣膜3和第二絕緣膜9除去，使位于開口部7底部的平頭電極4的一部分露出來。
然后通過噴鍍法、電鍍法或其他的成膜方法來形成成為配線層10的鋁(Al)或銅(Cu)等金屬層。然后如圖2(b)所示把未圖示的光刻膠層作為掩膜來進行腐蝕而在平頭電極4的一部分上和第二絕緣膜9上形成例如1μm膜厚度的配線層10。優(yōu)選用相同的材料(例如鋁)和相同的形成方法(例如噴鍍法)來形成反射層8和配線層10。因為這樣有使制造工序簡單化和降低制造成本的優(yōu)點。
然后如圖2(c)所示，在包含配線層10的半導體基板2的反面上形成由阻焊劑那樣的抗蝕劑材料構成的保護層11。使保護層11的規(guī)定區(qū)域處形成有開口，在從該開口露出來的所述配線層10上形成例如由鎳和金等構成的電極連接層(未圖示)，在其上形成由焊錫等構成的球狀導電端子12。在所述保護層11是負型抗蝕劑材料時，則在光照射到的區(qū)域將其作為保護層11留下，在光照射不到區(qū)域的將保護層11除去而形成所述開口。
這樣就能從半導體基板2正面的平頭電極4沿該半導體基板2的側壁直到半導體基板2反面上形成的導電端子12來進行配線。且通過沿多個半導體裝置的邊界即切割線DL來進行切割就能切割分離成一個一個的半導體裝置。
通過以上工序，具有受光元件1的芯片尺寸封裝型的半導體裝置就完成了。
在第一實施例的半導體裝置中，在垂直方向上受光元件1與配線層10之間形成有反射層8，其使從光透射性基板6通過半導體基板2而向配線層10的方向射入的紅外線不到達配線層10而被反射到受光元件1側。因此從光透射性基板6到達反射層8的紅外線全部被該反射層8反射。因此無論在半導體基板2的反面上形成有何種配線圖案，紅外線也不會被配線層10或導電端子12反射，能防止該反面配線圖案的花紋映入到輸出圖像中。且由于從光透射性基板6到達反射層8的紅外線被反射到受光元件1側，所以有使向受光元件1射入的紅外線光強度上升，并且使輸出圖像對比度的上升的優(yōu)點。
上述實施例中是把反射層8均勻地形成在半導體基板2的反面上，但也可以如圖3所示那樣把反射層8形成于在從垂直方向看時僅是在半導體基板2反面中受光元件1的區(qū)域內，或是僅從受光元件1的形成區(qū)域的邊緣擴展了規(guī)定量的區(qū)域內。該結構也能與所述實施例同樣地使配線層10的圖案不向受光元件1側反射而防止把反面的配線圖案映入到輸出圖像中。
上述實施例中，僅把反射層8形成在半導體基板2的反面上，但也可以如圖7所示那樣使反射層8形成為覆蓋半導體基板2的整個側面。根據該結構能防止透過光透射性基板6的紅外線被沿半導體基板2的側面形成的配線層10反射到受光元件1側。因此，能防止沿半導體基板2側面的配線層10的圖案被映入到輸出圖像中。
根據完成的半導體裝置的安裝方式不同紅外線有可能從各個方向射入，假定紅外線從半導體基板2的側面向受光元件1射入時，受光元件1有時會誤檢測該紅外線。對此，通過如圖7所示那樣用反射層8把半導體基板2的側面和反面整個覆蓋住就能完全屏蔽從半導體基板2的側面和反面向受光元件1方向射入的紅外線。因此，能使受光元件1準確地僅接受來自光透射性基板6側的光而提高受光元件1的檢測精度。
上述實施例中，配線層10是從平頭電極4沿半導體基板2的側壁形成的，但本發(fā)明并不限定于此，只要是把配線層形成在半導體基板2的反面上就能適用。即，例如像圖4所示，從半導體基板2的正面到反面形成由鋁或銅等金屬構成的貫通電極20、在半導體基板2的反面上形成與該貫通電極20電連接的配線層21和球狀導電端子12，在這樣所謂的貫通電極型半導體裝置中，在包含導電端子12的配線層21與受光元件1之間也能設置反射層8。圖4中的22例如是由鈦(Ti)層、氧化鈦(TiO2)層、氮化鈦(TiN)層或是氮化鉭(TaN)層等金屬構成的屏蔽金屬層。對于與上述實施例同樣的結構使用同一附圖標記表示而省略其說明。
該貫通電極型半導體裝置例如是通過下面的工序制造的準備通過受光元件1和第一絕緣膜3而形成有平頭電極4的半導體基板2，并在與平頭電極4對應的位置處形成貫通半導體基板2的通孔的工序；在半導體基板2的反面上形成反射層8的工序；形成把該通孔的側壁和半導體基板2的反面覆蓋的第二絕緣膜9a的工序；把通孔底部的第二絕緣膜9a除去，然后在通孔內形成所述屏蔽金屬層22并在通孔內例如使用電解電鍍法等來形成由銅等金屬構成的貫通電極20的工序；在半導體基板2的反面進行與貫通電極20電連接的配線層21的布圖，然后形成球狀的導電端子12和保護層11的工序。上述工序是本實施例貫通電極型半導體裝置制造工序的一例，并不限定于該制造工序，例如也可以在形成通孔之前形成反射層8。也可以如未圖示但已經說明過的那樣把反射層8均勻地形成在半導體基板2的整個反面上，或是僅形成在與受光元件1形成區(qū)域重疊的區(qū)域內。
下面參照圖5說明本發(fā)明第二實施例的半導體裝置。對于與第一實施例同樣的結構使用同一附圖標記表示而省略其說明。
第二實施例的半導體裝置的特點是在垂直方向受光元件1與配線層10之間形成有例如1～2μm膜厚度的反射防止層30(例如是通過噴鍍法形成的氮化鈦(TiN)層、添加了黑色顏料等色素的層或有機系樹脂層)。反射防止層30優(yōu)選例如混合黑色顏料等吸收紅外線的材料而提高防止反射效果。反射防止層30吸收從光透射性基板6通過半導體基板2而向配線層10方向射入的紅外線，是具有防止其透射功能的層，只要具有該功能則其材質和膜厚度沒有特別的限定。
根據第二實施例的半導體裝置，從光透射性基板6到達反射防止層30的紅外線被該反射防止層30所吸收。因此，能有效地防止紅外線被配線層10反射到受光元件1側。另外即使紅外線被反射也是非常微少的，所以能減輕反面配線圖案向輸出圖像內的映入。
因此無論在半導體基板2的反面上形成有何種圖案的配線層10或導電端子12，也能有效防止該反面配線圖案的花紋映入到輸出圖像中。
圖5是把反射防止層30均勻地形成在半導體基板2的反面上，但也可以與圖3所示的半導體裝置的反射層8同樣地、把反射防止層30形成在從垂直方向看時僅是在半導體基板2的反面中與受光元件1的形成區(qū)域重疊的區(qū)域內，或是形成在僅從與受光元件1形成區(qū)域重疊的區(qū)域邊緣擴展了規(guī)定量的區(qū)域內。
也可以如圖8所示，形成反射防止層30來把半導體基板2的整個側面覆蓋。根據該結構能防止透過光透射性基板6的紅外線被沿半導體基板2側面的配線層10反射到受光元件1側。因此，能防止沿半導體基板2側面的配線層10的圖案被映入到輸出圖像中。
從半導體基板2的側面向受光元件1方向射入的紅外線也被反射防止層30所吸收，能防止其透射。因此對于任何半導體裝置的安裝方式都能使受光元件1準確地僅接受來自光透射性基板6側的光而提高受光元件1的檢測精度。
第二實施例的半導體裝置只要是把配線層形成在半導體基板的反面上的結構就能廣泛適用，這點與第一實施例相同。因此對于圖4所示的所謂貫通電極型半導體裝置也能適用。
以上實施例說明了具有球狀導電端子的BGA型半導體裝置，但本發(fā)明也可以適用在LGA(Land Grid Array)型半導體裝置中。
權利要求
1.一種半導體裝置，其特征在于，其包括在正面上形成有受光元件的半導體基板、在所述受光元件的上方而與所述半導體基板貼合的光透射性基板、形成在所述半導體基板反面上的配線層、形成在所述受光元件與所述配線層之間而把從所述光透射性基板通過所述半導體基板向所述配線層方向射入的紅外線向所述受光元件側反射的反射層。
2.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，所述反射層僅形成在與所述受光元件形成區(qū)域重疊的區(qū)域中。
3.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，所述配線層是沿所述半導體基板的側面形成，所述反射層是在所述半導體基板與所述配線層之間沿所述半導體基板的側面形成。
4.如權利要求1至3任一項所述的半導體裝置，其特征在于，所述反射層由金屬材料構成。
5.一種半導體裝置，其特征在于，其包括在正面上形成有受光元件的半導體基板、在所述受光元件的上方而與所述半導體基板貼合的光透射性基板、形成在所述半導體基板反面上的配線層、形成在所述受光元件與所述配線層之間而防止從所述光透射性基板通過所述半導體基板向所述配線層方向射入的紅外線透射的反射防止層。
6.如權利要求5所述的半導體裝置，其特征在于，所述反射防止層僅形成在與所述受光元件形成區(qū)域重疊的區(qū)域中。
7.如權利要求5所述的半導體裝置，其特征在于，所述配線層是沿所述半導體基板的側面形成，所述反射防止層是在所述半導體基板與所述配線層之間沿所述半導體基板的側面形成。
8.如權利要求5至7任一項所述的半導體裝置，其特征在于，所述反射防止層混合了吸收紅外線的材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導體裝置，其消除了形成在半導體基板反面上的配線圖案被映入到輸出圖像中的問題。在受光元件(1)與配線層(10)之間形成有反射層(8)，其使從光透射性基板(6)通過半導體基板(2)而向配線層(10)方向射入的紅外線不到達配線層(10)而被反射到受光元件(1)側。反射層(8)被至少均勻地形成在受光元件(1)區(qū)域的下方，或是也可以僅形成在受光元件(1)區(qū)域的下方。并且，也可以不形成反射層(8)而是形成具有吸收射入的紅外線而防止其透射的功能的反射防止層(30)。
文檔編號H01L31/0203GK101038926SQ200610166970
公開日2007年9月19日 申請日期2006年12月15日 優(yōu)先權日2005年12月15日
發(fā)明者岡田和央, 北川勝彥, 野間崇, 大塚茂樹, 山田纮士, 石部真三, 森田佑一, 大久保登, 篠木裕之, 沖川滿 申請人:三洋電機株式會社, 三洋半導體株式會社