CN107078140B - 固态成像装置、相机模块、以及电子装置 - Google Patents
固态成像装置、相机模块、以及电子装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107078140B CN107078140B CN201580058315.4A CN201580058315A CN107078140B CN 107078140 B CN107078140 B CN 107078140B CN 201580058315 A CN201580058315 A CN 201580058315A CN 107078140 B CN107078140 B CN 107078140B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- region
- chip lens
- solid
- state imaging
- imaging device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 138
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 24
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 18
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 16
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 12
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 12
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000002583 angiography Methods 0.000 description 1
- 230000003796 beauty Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 210000004761 scalp Anatomy 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14627—Microlenses
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
- H01L27/14607—Geometry of the photosensitive area
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
本技术涉及一种能够抑制其外部外观缺陷的固态成像装置；相机模块；以及电子装置。提供了一种固态成像装置，该固态成像装置设置有：半导体基板，该半导体基板具有形成在其中的多个像素，多个像素设置有光电转换元件；以及片上透镜，形成在半导体基板上方以便与像素相对应。形成有片上透镜的区域延伸至外部的外围区域，即，在包括多个像素的成像区域外部的区域。本技术可应用于固态成像装置，诸如CMOS图像传感器。
Description
技术领域
本技术涉及一种固态成像装置、相机模块、以及电子设备，并且更具体地，涉及能够防止外观缺陷的固态成像装置、相机模块、以及电子设备。
背景技术
在固态成像装置(诸如，互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器)中，光由形成在光入射面上方的片上透镜(OCL)收集(例如，参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第2014-72471号
发明内容
本发明要解决的问题
然而，在固态成像装置中，在形成有片上透镜的区域外部的平坦区域中，由于热引起的树脂膨胀、湿气吸收等可能出现外观缺陷(诸如，树脂起皱)。因此，需要防止这样的外观缺陷。
已考虑到那些情况开发了本技术，并且本技术的目的是防止固态成像装置中的外观缺陷，诸如树脂起皱。
问题的解决方案
本技术的第一方面的固态成像装置包括：半导体基板，具有形成在其中的多个像素，像素各自包括光电转换元件；以及片上透镜，形成在半导体基板上方，片上透镜对应于像素，其中，片上透镜所形成的区域延伸至在形成有像素的成像区域外部的外围区域。
本技术的第一方面的固态成像装置包括：半导体基板，具有形成在其中的多个像素，每个像素包括光电转换元件；以及片上透镜，形成在半导体基板上方并且对应于像素。另外，形成有片上透镜的区域延伸至在形成有像素的成像区域外部的外围区域。
本技术的第二方面的相机模块包括：固态成像装置；透镜系统；以及信号处理装置。固态成像装置包括：半导体基板，具有形成在其中的多个像素，像素各自包括光电转换元件；以及片上透镜，形成在半导体基板上方，片上透镜对应于像素，其中，形成有片上透镜的区域延伸至在形成有像素的成像区域外部的外围区域。
本技术的第二方面的相机模块包括：固态成像装置；透镜系统；以及信号处理装置。另外，固态成像装置包括：半导体基板，具有形成在其中的多个像素，每个像素包括光电转换元件；以及片上透镜，形成在半导体基板上方并且对应于像素。形成有片上透镜的区域延伸至在形成有像素的成像区域外部的外围区域。
本技术的第三方面的电子设备包括固态成像装置，该固态成像装置包括：半导体基板，具有形成在其中的多个像素，像素各自包括光电转换元件；以及片上透镜，形成在半导体基板上方，片上透镜对应于像素，其中，形成有片上透镜的区域延伸至在形成有像素的成像区域外部的外围区域。
本技术的第三方面的电子设备包括固态成像装置，该固态成像装置包括：半导体基板，具有形成在其中的多个像素，每个像素包括光电转换元件；以及片上透镜，形成在半导体基板上方并且对应于像素。形成有片上透镜的区域延伸至在形成有像素的成像区域外部的外围区域。
本发明的效果
根据本技术的第一到第三方面，可以防止固态成像装置中的外观缺陷，诸如，树脂起皱。
应注意本技术的效果不限于在本文中描述的效果，并且可以包括在本公开中描述的任何效果。
附图说明
图1是示出固态成像装置的示例性配置的示图。
图2是固态成像装置的一部分的放大截面图。
图3是用于说明在片上透镜形成区域与平坦区域之间的边界处出现的起皱现象的截面示图。
图4是示出起皱现象的具体实例的示图。
图5是设计用于避免起皱现象的结构的截面图。
图6是其中已去除在结构构件形成部分周围的有机层的结构的截面图。
图7是示出在应用本技术之前在模式B中的应力分析的结果的立体图。
图8是示出在应用本技术之前在模式B中的应力分析的结果的立体图。
图9是示出在应用本技术之后在模式B中的应力分析的结果的立体图。
图10是示出在应用本技术之后在模式A中的应力分析的结果的立体图。
图11是示出模式A与B中的应力与在应用本技术前后的起皱现象之间的关系的曲线图。
图12是片上透镜形成区域中的倒角结构的放大俯视图。
图13是片上透镜形成区域中的倒角结构的放大俯视图。
图14是具有椭圆形状的片上透镜形成区域的放大俯视图。
图15是具有预定曲率的形状的片上透镜形成区域的放大俯视图。
图16是示出包括固态成像装置的相机模块的示例性配置的示图。
图17是示出包括固态成像装置的电子设备的示例性配置的示图。
图18是示出固态成像装置的使用的实例的示图。
具体实施方式
以下为参照附图对本技术的实施方式进行的描述。应当注意，将按照以下顺序进行说明。
1.固态成像装置的配置
2.相机模块的配置
3.电子设备的配置
4.固态成像装置的使用的实例
<1.固态成像装置的配置>
(固态成像装置的配置)
图1是示出固态成像装置的示例性配置的示图。
在图1中示出的固态成像装置10是图像传感器，诸如，互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。固态成像装置10经由光学透镜系统(未示出)捕获来自物体的入射光(图像光)，将在成像表面上收集到的入射光的量转换成每一个像素的电信号，并且输出电信号作为像素信号。
在图1中，固态成像装置10包括像素阵列单元21、垂直驱动电路22、列信号处理电路23、水平驱动电路24、输出电路25、控制电路26、以及输入/输出终端27。
在像素阵列单元21中，单元像素31排列在二维阵列中。单元像素31包括作为光电转换元件的光电二极管和像素晶体管。
垂直驱动电路22形成有移位寄存器，例如，垂直驱动电路22选择预定的像素驱动线41，将用于驱动单元像素31的脉冲提供至所选择的像素驱动线41，并在逐行基础上驱动单元像素31。即，垂直驱动电路22在垂直方向上依次选择并在逐行基础上扫描像素阵列单元21的相应单元像素31，并根据在相应单元像素31的光电二极管处接收到的光量生成的信号电荷，通过垂直信号线42向列信号处理电路23提供像素信号。
列信号处理电路23设置为用于相应列的单元像素31，并对从一行的单元像素31输出的信号在逐列基础上执行信号处理(诸如，降噪)。例如，列信号处理电路23执行用于移除像素所固有的固定模式噪声的信号处理(诸如，相关双采样(CD))和模拟/数字(A/D)转换。
例如，水平驱动电路24形成有移位寄存器。水平驱动电路24通过依次输出水平扫描脉冲来依次选择相应列信号处理电路23，并使相应列信号处理电路23向水平信号线43输出像素信号。
输出电路25对由相应列信号处理电路23通过水平信号线43依次提供的信号执行信号处理，并输出所处理的信号。例如，输出电路25可以仅执行缓冲，或者可以执行黑电平控制、列变化校正、以及各种类型的数字信号处理。
控制电路26接收输入时钟信号和给出操作模式的命令等的数据，并且输出有关固态成像装置10的内部信息等的数据。即，根据垂直同步信号、水平同步信号、以及主时钟信号，控制电路26生成用作垂直驱动电路22、列信号处理电路23、水平驱动电路24等的操作的基准的时钟信号和控制信号。控制电路26将所生成的时钟信号和控制信号输出至垂直驱动电路22、列信号处理电路23、水平驱动电路24等。
输入/输出终端27与外部互换信号。
图1中具有以上配置的固态成像装置10是所谓的列A/D CMOS图像传感器，其中，执行CDS处理和A/D转换处理的列信号处理电路23设置为用于相应像素列。
(固态成像装置的详细结构)
接下来，描述了在图1中示出的固态成像装置10的详细结构。图2是固态成像装置10中的部分的放大截面图。
在图2中，固态成像装置10形成有半导体基板101和形成在半导体基板101上方的集光层102。在半导体基板101中，形成有PN结的光电二极管112形成在相应单元像素31的硅基板111中。
尽管附图中未示出，但像素晶体管(诸如，转移晶体管、存储器单元等)也形成在硅基板111中。此外，焊盘电极113形成在形成于集光层102中的开口中，并经由引线连接到外部电极。
另外，滤色器123和抗反射膜125经由形成有氮氧化硅(SiON)膜等的无机膜121和用于无机膜121的平坦化膜122，形成为在半导体基板101(的上表面)上方的集光层102。应注意，透镜树脂膜124形成在滤色器123与抗反射膜125之间。以这种方式，对应于单元像素31的片上透镜形成有层叠在滤色器123上的透镜树脂膜124、抗反射膜125等等。
(起皱现象的原因和避免起皱现象的方法)
如先前所述，在固态成像装置中，由于由热、湿气吸收等引起的树脂膨胀的影响，在形成有片上透镜的区域(该区域在以下将被称为“片上透镜形成区域AO”)外部的平坦区域(以下称为“平坦区域AF”)中可能出现树脂起皱现象(以下称为“起皱现象”)。当出现这种起皱现象时，树脂是皱褶的，并且固态成像装置存在外观缺陷。
例如，图3是固态成像装置10中的片上透镜形成区域AO与平坦区域AF之间的边界的截面图。应注意，图3仅示出形成在半导体基板101(的上表面)上方的集光层102。
在图3中，片上透镜形成区域AO形成在形成有多个单元像素31的区域(该区域在以下将被称为“成像区域AI”)中，并且平坦区域AF形成于在成像区域AI外部的区域(该区域在以下将被称为“外围区域AP”)中。
在图3中，由图中的箭头表示的应力S集中于片上透镜形成区域AO与平坦区域AF之间的边界上，并且因此，在应力集中点周围的平坦区域AF中出现起皱现象。这是通过本技术的发明人进行的详细模拟发现的。
图4示出了在片上透镜形成区域AO与平坦区域AF之间的边界处出现的起皱现象。在图4中，在圆圈C围绕的区域中已出现由于应力集中引起的起皱现象。即，起皱现象还没有出现在片上透镜形成区域AO内部的区域中，而是仅出现在片上透镜形成区域AO与平坦区域AF之间的边界处。具体地，狭缝区域AS形成在片上透镜形成区域AO与平坦区域AF之间的边界处。由于在狭缝区域AS的边缘处出现应力集中，因此在平坦区域AF中出现起皱现象。
如上所述，在片上透镜形成区域AO与平坦区域AF之间的边界处由于应力集中出现起皱现象。因此，防止这样的应力集中使得能够减少起皱现象的出现。具体地，如图5中所示，片上透镜形成区域AO在结构上尽可能地朝向外围区域AP延伸(延伸至图5中的蚀刻边缘)，使得将不会出现应力集中。
在图5中，片上透镜形成区域AO形成在成像区域AI和外围区域AP中。具体地，在图5中的截面结构中，在外围区域AP的一侧上向图3中的截面结构中的五个片上透镜再增加两个片上透镜，并且片上透镜的数量变为七个。虽然片上透镜形成区域AO以这种方式延伸，但平坦区域AF消失。
由于片上透镜形成区域AO延伸，因此避免片上透镜形成区域AO与平坦区域AF之间的边界(或狭缝区域AS的边缘)处的应力集中，并且因此，能够防止起皱现象。
应当注意的是，在图3和图5的截面结构中，与在图2中的截面结构中的那些不同的是，从焊盘电极113的开口周围的部分中去除了有机层(诸如，抗反射膜125)。接着，在结构构件151(图6)(诸如，肋件)布置在芯片尺寸封装(CSP)、晶片级芯片尺寸封装(WCSP)等中的传感器表面上的情况下，结构构件151(图6)可以布置在已去除有机层的区域中。具体地，在抗反射膜125形成在芯片的最外层上的情况下，可以采用这样的结构。
在图6中，通过布置在已去除有机层的区域中的结构构件151来固定玻璃152。同时，焊盘电极113经由引线153连接至外部电极。
(模拟的具体细节)
现在参考图7到图11，描述上述模拟的具体细节。
应当注意的是，尽管已经描述了由于在片上透镜形成区域AO与平坦区域AF之间的边界处(或在狭缝区域AS的边缘处)的应力集中而出现起皱现象，但是本技术的发明人确认起皱现象还出现在受平坦区域AF中的布线图案影响的区域中。为了便于说明，在以下的描述中，在受该布线图案影响的区域中的模拟将被称为“模式A”，并且在上述片上透镜形成区域AO与平坦区域AF之间的边界处的模拟将被称为“模式B”。
(在应用本技术之前在模式B中的分析结果)
图7和图8是示出了应用本技术之前在模式B中的应力分析的结果的立体图。
在图7中，片上透镜形成区域AO没有延伸，并且平坦区域AF形成在外围区域AP中。另外，在图7中，在附图中的左侧轴表示应力的值，并且在相应区域中的应力值的范围由阴影中的变化表示。即，在片上透镜形成区域AO与平坦区域AF之间的边界(或在狭缝区域AS的边缘)处，在方框F1中的区域中出现应力集中。
在图8中，如在图7中的方框F1中的区域中一样，在片上透镜形成区域AO与平坦区域AF之间的边界(或在狭缝区域AS的边缘)处的方框F2中的区域中也出现应力集中，并且出现起皱现象。同时，在图8中的片上透镜形成区域AO上的方框F3中的区域中，应用最大951Mpa的应力，但不会出现任何起皱现象。
即，在图8中，尽管在方框F3中的区域中的应力的最大值大于在方框F2中的区域中的应力的最大值，但在方框F3中的区域中没有出现由于应力引起的任何起皱现象。由于在片上透镜形成区域AO上的方框F3中的区域中没有出现由于应力引起的任何起皱现象，因此可以得出结论(假定)：在于片上透镜形成区域AO上并且施加至其的应力比在方框F3中的区域中的应力的最大值(951MPa)小的区域中，不出现由于应力引起的任何起皱现象。在以下的说明中，描述了基于该假设的模拟结果。
(应用本技术之后在模式B中的分析的结果)
图9是示出了在应用本技术之后在模式B中的应力分析的结果的立体图。
在图9中，在片上透镜形成区域AO上的方框F4中的区域中施加最大940MPa的应力，但应力小于在图8中的方框F3中的区域中的应力的最大值(951MPa)。因此，已确认不出现任何起皱现象。另外，在图9中，在延伸至外围区域AP的片上透镜形成区域AO(延伸的片上透镜区域)上的方框F5中的区域中施加最大816MPa的应力，但应力小于在图8中的方框F3中的区域中的应力的最大值(951MPa)。因此，已确认不出现任何起皱现象。
(应用本技术之后在模式A中的分析的结果)
图10是示出了在应用本技术之后在模式A中的应力分析的结果的立体图。
在图10中，在片上透镜形成区域AO上的方框F6中的要受布线图案171影响的区域中施加最大236MPa的应力，但应力小于在图8中的方框F3中的区域中的应力的最大值(951MPa)。因此，已确认不出现任何起皱现象。
(应用本技术前后的应力与起皱现象之间的关系)
图11是示出在应用本技术前后的模式A与B中的应力与起皱现象之间的关系的曲线图。在图11中，纵轴表示应力的值(单位：Mpa)。同时，横轴表示在应用本技术前后在模式A和B中执行应力分析的成像区域AI或外围区域AP。即，在成像区域AI中，形成有片上透镜形成区域AO。在外围区域AP中，在应用本技术之前形成有平坦区域AF，并且在应用本技术之后形成有片上透镜形成区域AO。
在图11中，在应用本技术之前在模式B中的成像区域AI(图8中的方框F3中的区域)中，施加了最大951MPa的应力，但没有出现任何起皱现象。因此，可以得出结论，在片上透镜形成区域AO上的区域中，在其中施加有比951MPa的应力小的应力的区域中不出现任何起皱现象。另外，在图11中，在应用本技术之后在模式B中的成像区域AI(图9中方框F4中的区域)中施加了最大940MPa的应力，但该应力小于没有出现起皱的区域(图8中方框F3中的区域)中的应力的最大值(951MPa)。因此，已确认不出现任何起皱现象。同时，在应用本技术之后在模式B中的外围区域AP(图9中方框F5中的区域)中施加了最大816MPa的应力，但该应力小于没有出现起皱的区域(图8中方框F3中的区域)中的应力的最大值(951MPa)。因此，已确认不出现任何起皱现象。
另外，在图11中，在应用本技术之后在模式A中的外围区域AP(图10中方框F6中的区域)中施加了最大236MPa的应力，但该应力小于没有出现起皱的区域(图8中方框F3中的区域)中的应力的最大值(951MPa)。因此，已确认不出现任何起皱现象。
通过以上模拟，已确认在片上透镜形成区域AO与平坦区域AF之间的边界(或在狭缝区域AS的边缘)处由于应力集中出现起皱现象，并且由于片上透镜形成区域AO延伸，避免了在片上透镜形成区域AO与平坦区域AF之间的边界(或在狭缝区域AS的边缘)处的应力集中，并且因此能够防止起皱现象。
(片上透镜形成区域AO的变型)
在上述实施方式中，片上透镜形成区域AO在结构上尽可能地延伸至外围区域AP，使得防止应力集中。然而，如果不出现引起起皱现象的应力集中，则可以采用除以上实施方式以外的实施方式。即，只要在片上透镜形成区域AO与平坦区域AF之间的边界(或在狭缝区域AS的边缘)处不出现引起起皱现象的应力集中，则片上透镜形成区域AO可以采用各种形式。
(倒角形状)
例如，图12中的A示出在片上透镜形成区域AO中的形成有8×8片上透镜的边缘部分处的区域(例如，矩形区域的左上角)的放大图。在此，如在图12的B中示出的，在片上透镜形成区域AO中的边缘部分处的区域(以下将被称为“边缘区域AE”)中，通过去除位于左上角附近的片上透镜(在该实例中是十个片上透镜)而执行倒角。
尽管图12中的B仅示出片上透镜形成区域AO(矩形区域)的四个角中的一个角(左上角)，但是还可以通过沿倾斜方向去除片上透镜而在其他三个角(左下角、右上角、以及右下角)处执行倒角。
以这种方式，在具有矩形形状的片上透镜形成区域AO的四个角处执行倒角。即，在片上透镜形成区域AO具有矩形形状的情况下，应力在边缘部分集中，并且可能出现起皱现象。然而，执行倒角使得可以减少应力集中，并且可以防止起皱现象的出现。
同时，图12的B(图13的A)中的片上透镜形成区域AO的边缘区域AE中的每个片上透镜还具有矩形结构。为了避免这种现象，在倒角的边缘区域AE中进一步形成比对应于单元像素31的片上透镜的尺寸(直径)小的片上透镜，使得形成更精细的矩形结构。
例如，在图13的B中，大小为片上透镜的大小的四分之一的四分之一片上透镜排列在从片上透镜形成区域AO的边缘区域AE中的沿倾斜方向去除了片上透镜的位置中。在此，三个四分之一片上透镜形成一组，并且四组四分之一片上透镜排列成倒L形。以这种方式，执行更平滑的倒角。
应当注意的是，以类似方式，通过进一步将四分之一片上透镜分成四分之一而形成的十六分之一片上透镜，可以排列成倒L形，其中每组形成有三个十六分之一片上透镜。以这种方式，执行甚至更平滑的倒角。即，片上透镜被反复四等分并且在边缘区域AE中依次排列成倒L形，且每组形成有三个分开的片上透镜。以这种方式，倒角变得更接近完美。尽管在该实例中还示出了片上透镜形成区域AO的四个角中的仅一个角(左上角)，但是还在其他三个角(左下角、右上角、以及右下角)处执行倒角。
(圆形或椭圆形形状)
延伸的片上透镜形成区域AO不必具有类似成像区域AI的矩形形状，而是可以具有任意合适的形状。
例如，在图14的A中，延伸的片上透镜形成区域AO具有倒角矩形形状。然而，如图14的B中所示，片上透镜形成区域AO可以具有椭圆形形状。尽管在附图中未示出，但是延伸的片上透镜形成区域AO可以具有某些其他形状(诸如圆形形状)，只要该区域保持与成像区域AI重叠。即，为了减少应力集中，圆形形状或接近圆形形状的形状是理想的。然而，在具有圆形形状或接近圆形形状的形状的情况下，外围区域AP因此变得更大。将这一点考虑在内，应当采用最佳形状。
(具有预定曲率的形状)
例如，如在图15的B中示出的，在片上透镜形成区域AO的四个角处的延伸区域(延伸的片上透镜区域)也可以具有有着预定曲率的形状。即，在这种情况下，延伸的片上透镜区域形成为耳部结构。例如，伴随采用在图15的B中示出的具有预定曲率的形状，可以有利地确保夹头接触面积。
(弯曲的图像传感器)
可以采用具有弯曲表面作为光入射侧上的表面(成像区域AI)的弯曲形状的图像传感器(弯曲的图像传感器)作为固态成像装置10。具体地，在弯曲的图像传感器用作固态成像装置10的情况下，更大的应力施加到成像区域AI的中心，并且因此，预测出现更明显的起皱现象。然而，片上透镜形成区域AO根据本技术延伸，使得可以避免在片上透镜形成区域AO与平坦区域AF之间的边界处的应力集中，并且可以防止起皱现象。
<2.相机模块的配置>
本技术不必应用于固态成像装置。具体地，本技术不仅可以应用于固态成像装置而且还可以应用于其中具有固态成像装置的任意电子设备，诸如，具有光学透镜系统等的相机模块、诸如数码相机和摄像机的成像设备、具有成像功能的移动终端装置(例如，智能手机和平板电脑)、或将固态成像装置用作图像读取单元的复印机。
图16是示出包括固态成像装置的相机模块的示例性配置的示图。
在图16中，相机模块200是光学透镜系统211、固态成像装置212、输入/输出单元213、数字信号处理器(DSP)电路214、以及CPU 215结合在其中的模块。
例如，固态成像装置212等同于图1中的固态成像装置10，并且具有图5中的截面结构。即，在固态成像装置212中，片上透镜形成区域AO在结构上尽可能地延伸。固态成像装置212经由光学透镜系统211捕获来自物体的入射光(图像光)，将在成像表面上收集的入射光的量转换成每个像素的电信号，并且输出该电信号作为像素信号。
输入/输出单元213用作与外部的输入/输出接口。DSP电路214是处理从固态成像装置212提供的信号的相机信号处理电路。CPU 215控制光学透镜系统211，并与输入/输出单元213交换数据。
可替换地，例如，相机模块201可以是仅形成有光学透镜系统211、固态成像装置212、以及输入/输出单元213的模块。在这种情况下，经由输入/输出单元213输出来自固态成像装置212的像素信号。此外，相机模块202可以是形成有光学透镜系统211、固态成像装置212、输入/输出单元213、以及DSP电路214的模块。在这种情况下，来自固态成像装置212的像素信号由DSP电路214处理，并经由输入/输出单元213输出。
相机模块200、201、以及202如以上配置。由于具有避免应力集中(其是起皱现象的原因)的结构的固态成像装置212设置在相机模块200、201、以及202中，因此能够防止固态成像装置212中的外观缺陷(诸如，树脂起皱)。
<3.电子设备的配置>
图17是示出包括固态成像装置的电子设备的示例性配置的框图。
图17中的电子设备300是这样的电子设备，诸如，类似数码相机或摄像机的成像设备，或者类似智能手机或平板电脑的移动终端设备。
在图17中，电子设备300包括固态成像装置301、DSP电路302、帧存储器303、显示单元304、记录单元305、操作单元306、以及供电单元307。另外，在电子设备300中，DSP电路302、帧存储器303、显示单元304、记录单元305、操作单元306、以及供电单元307经由总线308彼此连接。
例如，固态成像装置301等同于图1中的固态成像装置10，并具有图5中的截面结构。即，在固态成像装置301中，片上透镜形成区域AO在结构上尽可能地延伸。固态成像装置301经由光学透镜系统(未示出)捕获来自物体的入射光(图像光)，将在成像表面上收集的入射光的量转换成每个像素的电信号，并且输出该电信号作为像素信号。
DSP电路302是处理从固态成像装置301提供的信号的相机信号处理电路。DSP电路302输出通过处理来自固态成像装置301的信号而获得的图像数据。帧存储器303暂时逐帧存储由DSP电路302处理的图像数据。
显示单元304形成有平板显示装置(诸如，液晶面板或有机电致发光(EL)面板)，并显示由固态成像装置301形成的运动图象或静态图像。记录单元305将由固态成像装置301形成的运动图象或静态图像的图像数据记录到记录介质(诸如，半导体存储器或硬盘)中。
操作单元306根据用户执行的操作输出关于电子设备300的各种功能的操作指令。供电单元307根据需要提供各种电源作为DSP电路302、帧存储器303、显示单元304、记录单元305、以及操作单元306的操作电源。
电子设备300如以上配置。由于具有避免应力集中(其是起皱现象的原因)的结构的固态成像装置301设置在电子设备300中，因此能够防止固态成像装置301中的外观缺陷(诸如，树脂起皱)。
<4.固态成像装置的使用的实例>
图18是示出作为图像传感器的固态成像装置10的使用的实例的示图。
如下所述，上述固态成像装置10可用于感应到光(诸如，可见光、红外光、紫外线光、或X射线)的各种情况。即，如图18中所示，例如，固态成像装置10可用在这样的设备中，该设备不仅用在拍摄图像并且在鉴赏活动中使用图像的鉴赏活动领域中，而且还用在交通领域、家用电器领域、药物和医疗保健领域、安全领域、美容护理领域、体育领域、或农业领域中。
具体地，如上所述，在鉴赏活动领域中，固态成像装置10可用于在鉴赏活动中使用的用于拍摄图像的设备(例如，图17中的电子设备300)中，诸如，数码相机、智能手机、和具有照相功能的移动电话。
在交通领域中，固态成像装置10可用在用于交通使用的设备中，诸如，被配置为拍摄汽车的前面、后面、周围、以及内部的图像以执行类似自动停车的安全驾驶并识别驾驶员的状况的车载传感器、用于监控行驶的车辆和道路的监视相机、以及用于测试车辆之间的距离的测距传感器。
在家用电器的领域中，固态成像装置10可用在要与家用电器结合使用的设备(诸如，电视机、电冰箱、以及空调)中，以拍摄用户的手势的图像并根据手势操作电器。另外，在药物和医疗保健的领域中，固态成像装置10可用在用于医用和医疗保健用途的设备(诸如，内窥镜)中并且用在用于接收以用于血管造影术的红外光的设备中。
在安全领域中，固态成像装置10可用在用于安全用途的设备中，诸如，用于犯罪防止的监视相机和用于个人验证的相机。另外，在美容护理的领域中，固态成像装置10可用在用于美容护理用途的设备中，诸如，被配置为使皮肤成像的皮肤测量设备和用于使头皮成像的显微镜。
在体育领域中，固态成像装置10可用在用于体育用途的设备中，诸如，用于体育的运动型相机和可佩戴相机。另外，在农业领域中，固态成像装置10可用在用于农业用途的设备中，诸如，用于监控田野和农作物的情况的相机。
应注意的是，本技术的实施方式不限于上述实施方式，并且在不背离本技术的范围的情况下，可以对其进行各种修改。例如，可以采用上述实施方式中的全部或一部分的组合。
本技术还可以体现在下面描述的配置中。
(1)
一种固态成像装置，包括：
半导体基板，具有形成在其中的像素，该像素各自包括光电转换元件；以及
片上透镜，形成在半导体基板上方，该片上透镜对应于像素，
其中，形成有片上透镜的区域延伸至在形成有像素的成像区域外部的外围区域。
(2)
根据(1)所述的固态成像装置，
其中，在固态成像装置中，形成有片上透镜的区域在结构上尽可能地延伸至外围区域。
(3)
根据(1)或(2)所述的固态成像装置，
其中，形成有片上透镜的区域具有在边缘部分倒角的形状。
(4)
根据(3)所述的固态成像装置，
其中，尺寸比对应于像素的片上透镜小的片上透镜，形成在形成有片上透镜的区域中的边缘部分处的倒角区域中。
(5)
根据(1)或(2)所述的固态成像装置，
其中，形成有片上透镜的区域具有任意合适的形状。
(6)
根据(5)所述的固态成像装置，
其中，形成有片上透镜的区域具有圆形形状或椭圆形形状。
(7)
根据(5)所述的固态成像装置，
其中，形成有片上透镜的区域具有有着预定曲率的形状。
(8)
一种相机模块，包括：
固态成像装置；
光学透镜系统；以及
信号处理装置，
该固态成像装置包括：
半导体基板，具有形成在其中的像素，该像素各自包括光电转换元件；以及
片上透镜，形成在半导体基板上方，该片上透镜对应于像素，
其中，形成有片上透镜的区域延伸至在形成有像素的成像区域外部的外围区域。
(9)
一种电子设备，包括
固态成像装置，
该固态成像装置包括：
半导体基板，具有形成在其中的像素，该像素各自包括光电转换元件；以及
片上透镜，形成在半导体基板上方，该片上透镜对应于像素，
其中，形成有片上透镜的区域延伸至在形成有像素的成像区域外部的外围区域。
参考符号列表
10固态成像装置、21像素阵列单元、31单元像素、101半导体基板、102集光层、111硅基板、112光电二极管、113焊盘电极、121无机膜、122平坦化膜、123滤色器、124透镜树脂膜、125抗反射膜、151结构构件、152玻璃、200、201、202相机模块、212固态成像装置、300电子设备、301固态成像装置。
Claims (5)
1.一种固态成像装置，包括：
半导体基板，具有形成在其中的多个像素，所述像素各自包括光电转换元件；以及
片上透镜，形成在所述半导体基板上方，所述片上透镜对应于所述像素，
其中，形成有所述片上透镜的区域延伸至在形成有多个所述像素的成像区域外部的外围区域，
其中，形成有所述片上透镜的区域具有在边缘部分倒角的形状，并且尺寸比对应于所述像素形成的片上透镜小的片上透镜，仅形成在形成有所述片上透镜的区域中的边缘部分处的倒角区域中。
2.根据权利要求1所述的固态成像装置，
其中，在所述固态成像装置中，形成有所述片上透镜的区域在结构上尽可能地延伸至所述外围区域。
3.根据权利要求1所述的固态成像装置，
其中，形成有所述片上透镜的区域具有有着预定曲率的形状。
4.一种相机模块，包括：
固态成像装置；
光学透镜；以及
信号处理装置，
所述固态成像装置包括：
半导体基板，具有形成在其中的多个像素，所述像素各自包括光电转换元件；以及
片上透镜，形成在所述半导体基板上方，所述片上透镜对应于所述像素，
其中，形成有所述片上透镜的区域延伸至在形成有所述像素的成像区域外部的外围区域，
其中，形成有所述片上透镜的区域具有在边缘部分倒角的形状，并且尺寸比对应于所述像素形成的片上透镜小的片上透镜，仅形成在形成有所述片上透镜的区域中的边缘部分处的倒角区域中。
5.一种电子设备，包括
固态成像装置，
所述固态成像装置包括：
半导体基板，具有形成在其中的多个像素，所述像素各自包括光电转换元件；以及
片上透镜，形成在所述半导体基板上方，所述片上透镜对应于所述像素，
其中，形成有所述片上透镜的区域延伸至在形成有所述像素的成像区域外部的外围区域，
其中，形成有所述片上透镜的区域具有在边缘部分倒角的形状，并且尺寸比对应于所述像素形成的片上透镜小的片上透镜，仅形成在形成有所述片上透镜的区域中的边缘部分处的倒角区域中。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014223921 | 2014-11-04 | ||
| JP2014-223921 | 2014-11-04 | ||
| PCT/JP2015/079818 WO2016072279A1 (ja) | 2014-11-04 | 2015-10-22 | 固体撮像装置、カメラモジュール、及び、電子機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107078140A CN107078140A (zh) | 2017-08-18 |
| CN107078140B true CN107078140B (zh) | 2020-11-06 |
Family
ID=55909006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201580058315.4A Active CN107078140B (zh) | 2014-11-04 | 2015-10-22 | 固态成像装置、相机模块、以及电子装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10580816B2 (zh) |
| JP (1) | JPWO2016072279A1 (zh) |
| KR (1) | KR20170078627A (zh) |
| CN (1) | CN107078140B (zh) |
| WO (1) | WO2016072279A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018147974A (ja) * | 2017-03-03 | 2018-09-20 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像素子、電子機器、および半導体装置 |
| JP7094837B2 (ja) * | 2018-08-29 | 2022-07-04 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 表示装置、フレキシブル配線基板、及び、表示装置の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006229110A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-08-31 | Sanyo Electric Co Ltd | 撮像装置及び撮像装置の製造方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09232551A (ja) | 1996-02-26 | 1997-09-05 | Toshiba Corp | 光電変換装置 |
| ATE450053T1 (de) * | 1999-09-30 | 2009-12-15 | Imec | Sensormatrix mit einem bereich mit konstanter auflösung |
| US7009645B1 (en) * | 1999-09-30 | 2006-03-07 | Imec Vzw | Constant resolution and space variant sensor arrays |
| JP2009130215A (ja) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Nikon Corp | マイクロレンズ形成用マスク、及び、これにより形成される固体撮像素子 |
| US7928527B2 (en) | 2008-06-04 | 2011-04-19 | International Business Machines Corporation | Delamination and crack resistant image sensor structures and methods |
| JP5511180B2 (ja) * | 2008-12-19 | 2014-06-04 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置 |
| JP5489543B2 (ja) * | 2009-06-09 | 2014-05-14 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP5356263B2 (ja) * | 2010-01-13 | 2013-12-04 | シャープ株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2012023251A (ja) | 2010-07-15 | 2012-02-02 | Sony Corp | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法、電子機器 |
| JP2012174853A (ja) * | 2011-02-21 | 2012-09-10 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JP6108698B2 (ja) * | 2012-06-15 | 2017-04-05 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
| TWI612649B (zh) | 2013-03-18 | 2018-01-21 | Sony Corp | 半導體裝置及電子機器 |
-
2015
- 2015-10-22 WO PCT/JP2015/079818 patent/WO2016072279A1/ja active Application Filing
- 2015-10-22 US US15/522,001 patent/US10580816B2/en active Active
- 2015-10-22 CN CN201580058315.4A patent/CN107078140B/zh active Active
- 2015-10-22 KR KR1020177010858A patent/KR20170078627A/ko not_active Application Discontinuation
- 2015-10-22 JP JP2016557697A patent/JPWO2016072279A1/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006229110A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-08-31 | Sanyo Electric Co Ltd | 撮像装置及び撮像装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016072279A1 (ja) | 2016-05-12 |
| CN107078140A (zh) | 2017-08-18 |
| KR20170078627A (ko) | 2017-07-07 |
| JPWO2016072279A1 (ja) | 2017-08-10 |
| US20170317127A1 (en) | 2017-11-02 |
| US10580816B2 (en) | 2020-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10535687B2 (en) | Solid-state imaging device and electronic apparatus | |
| US11271026B2 (en) | Image pick-up apparatus | |
| CN107924923B (zh) | 固态摄像装置和电子设备 | |
| US10425624B2 (en) | Solid-state image capturing device and electronic device | |
| US10332924B2 (en) | Package and electronic apparatus including a package having a microlens layer and color filter layer | |
| JP6787134B2 (ja) | 固体撮像素子、撮像装置、および電子機器 | |
| CN107924929B (zh) | 固体摄像器件、电子设备以及固体摄像器件的制造方法 | |
| US11102436B2 (en) | Solid-state imaging device and signal processing method thereof, and electronic device | |
| US20200235166A1 (en) | Solid-state imaging device and electronic apparatus | |
| US11171164B2 (en) | Image sensor, image processing method, and electronic device | |
| CN107078140B (zh) | 固态成像装置、相机模块、以及电子装置 | |
| JP6776247B2 (ja) | 固体撮像装置および電子機器 | |
| US10373990B2 (en) | Solid-state imaging element and electronic apparatus with unit pixel regions, a readout circuit for each of the unit pixel regions, and a compensation unit | |
| US20180160064A1 (en) | Solid-state imaging device and electronic apparatus | |
| US20200186739A1 (en) | Imaging device with switch circuit | |
| US20190088570A1 (en) | Semiconductor device, solid-state imaging device, and electronic apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |