CN116261786A - 摄像装置 - Google Patents

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Abstract

[问题]提供具有有利于减少杂散光对拍摄的图像的影响的摄像装置。[方案]一种摄像装置包括：半导体基板，其具有执行光电转换的多个有效像素；有效覆盖部分，其包括光学元件并且覆盖所述半导体基板中的所述多个有效像素；和外围覆盖部分，其覆盖所述半导体基板的位于所述多个有效像素的外部的部分。有效像素区域结构包括所述多个有效像素和所述有效覆盖部分。外围区域结构包括所述半导体基板的位于所述多个有效像素的外部的部分和所述外围覆盖部分。所述外围区域结构包括具有凹部界面的凹部界面形成体。

Description

摄像装置
技术领域
本公开涉及一种摄像装置。
背景技术
设置有诸如微透镜等光学元件以覆盖半导体基板的摄像区域(即，多个有效像素)的摄像装置被广泛用于诸如移动设备等各种设备中(例如，参见专利文献1和专利文献2)。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开No.2002-124654
专利文献2：日本专利申请公开No.H09-232551
发明内容
本发明要解决的技术问题
存在这样的情况，即入射到摄像装置上的光的一部分意外地在构成摄像装置的各种构件的表面上反射，成为所谓的杂散光。特别地，朝向摄像区域的外部行进的光最初不入射到摄像区域上，而是存在这样的情况，光在摄像区域的外部被无意地反射，结果，入射到摄像区域上。
以这种方式产生的杂散光在拍摄的图像中引起称为光斑或重影的现象，并且可能损害拍摄的图像的质量。
本公开提供了一种有利于减少杂散光对拍摄的图像的影响的摄像装置。
技术问题的解决方案
本公开的一个方面涉及一种摄像装置，所述摄像装置包括：半导体基板，其包括执行光电转换的多个有效像素；有效覆盖部分，其包括光学元件并且覆盖所述半导体基板中的所述多个有效像素；和外围覆盖部分，其覆盖所述半导体基板中的位于所述多个有效像素的外部的部分，其中，所述多个有效像素和所述有效覆盖部分包括在有效像素区域结构中，所述半导体基板中的位于所述多个有效像素的外部的所述部分和所述外围覆盖部分包括在外围区域结构中，并且所述外围区域结构包括凹部界面，所述凹部界面由与所述光学元件不同的构件形成。
本公开的另一方面涉及一种摄像装置，所述摄像装置包括：半导体基板，其包括执行光电转换的多个有效像素；有效覆盖部分，其包括设置有透镜构件的光学元件并且覆盖所述半导体基板中的所述多个有效像素；和外围覆盖部分，其覆盖所述半导体基板中的位于所述多个有效像素的外部的部分，其中，所述光学元件被划分为包括在所述有效覆盖部分中的有效光学元件部分和包括在所述外围覆盖部分中的外围光学元件部分，并且包括在所述外围光学元件部分中的所述透镜构件具有凹部界面。
所述凹部界面可以设置于在与所述半导体基板和所述光学元件层叠的方向垂直的层延伸方向上远离所述光学元件的位置处。
关于在与所述半导体基板和所述光学元件层叠的方向垂直的层延伸方向上的相对位置，所述凹部界面可以设置为与所述光学元件相邻。
整个所述凹部界面可以由设置在所述外围覆盖部分中的凹部形成。
所述外围覆盖部分可以包括位于所述半导体基板上的绝缘层；和遮光部分，其包括位于所述半导体基板上的第一遮光部分和位于所述半导体基板上的第二遮光部分，所述绝缘层夹在所述第一遮光部分和所述半导体基板之间，其中，所述外围区域结构中的形成所述凹部界面的部分可以包括所述第二遮光部分。
所述凹部界面的至少一部分可以由设置在所述半导体基板中的凹部形成。
所述摄像装置可以包括：突出体，其位于所述多个有效像素的外部并且比所述光学元件更突出；和接合材料，其将所述突出体接合至所述半导体基板，其中，相对于与所述半导体基板和所述光学元件层叠的方向垂直的层延伸方向，所述凹部界面可以至少位于所述光学元件与所述突出体之间。
相对于层延伸方向，所述凹部界面至少从所述光学元件与所述突出体之间的位置延伸至所述突出体与所述半导体基板之间的位置。
所述凹部界面至少从所述光学元件与所述突出体之间的位置至所述突出体与所述半导体基板之间的位置在所述层延伸方向上延伸。
所述凹部界面可以连接至接合面，所述接合面由包括在所述外围区域结构中的构件的表面构成，所述接合面与所述接合材料接触。
由所述凹部界面限定的凹部区域的全部或一部分可以是空间。
所述凹部界面可以至少部分地具有不平坦部分。
所述摄像装置可以包括突出体，所述突出体位于所述多个有效像素的外部并且比所述光学元件更突出，其中，所述突出体在所述光学元件一侧的表面可以至少部分地具有不平坦部分。
所述摄像装置包括突出体，所述突出体位于所述多个有效像素的外部并且比所述光学元件更突出，其中，所述突出体在所述光学元件一侧的表面至少部分地具有不平坦部分，并且包括在所述凹部界面中的所述不平坦部分和包括在所述突出体中的所述不平坦部分在尺寸和间距中的至少一个上彼此不同。
所述凹部界面可以设置成正锥形形状。
所述凹部界面可以设置成倒锥形形状。
所述摄像装置可以包括盖体，其位于隔着所述光学元件与所述半导体基板相对的一侧，所述盖体至少覆盖所述多个有效像素，其中，所述光学元件和所述盖体之间可以有空间。
所述摄像装置可以包括盖体，其位于隔着所述光学元件与所述半导体基板相对的一侧，所述盖体至少覆盖所述多个有效像素；和填充材料，其填充所述有效覆盖部分和所述外围覆盖部分中的各者与所述盖体之间的区域。
附图说明
图1是示出摄像装置的示意性构成例的截面图。
图2是示出摄像装置的示意性构成例的截面图。
图3是示出摄像装置的示意性构成例的放大截面图。
图4是示出摄像装置的第一结构示例的放大截面图。
图5是示出摄像装置的第二结构示例的放大截面图。
图6是示出摄像装置的第三结构示例的放大截面图。
图7是示出摄像装置的第四结构示例的放大截面图。
图8是示出摄像装置的第五结构示例的放大截面图。
图9是示出摄像装置的第六结构示例的放大截面图。
图10是示出有效像素区域、外围区域、由凹部界面限定的凹部区域和突出体的布置示例的摄像装置的示意性平面图。
图11是例示由凹部界面限定的凹部区域的一部分(参照图10的附图标记“XI”)的放大平面图。
图12是例示由凹部界面限定的凹部区域的一部分(参照图10的附图标记“XI”)的放大平面图。
图13是例示由凹部界面限定的凹部区域的一部分(参照图10的附图标记“XI”)的放大平面图。
图14是例示由凹部界面限定的凹部区域和突出体的放大平面图。
图15是示出凹部界面的形状示例的凹部界面形成体的截面图。
图16是示出凹部界面的形状示例的凹部界面形成体的截面图。
图17是示出凹部界面的形状示例的凹部界面形成体的截面图。
图18是示出摄像装置的示意性构成例的放大截面图。
图19是示出摄像装置的第七结构示例的放大截面图。
具体实施方式
图1和图2是分别示出摄像装置10的示意性构成例的截面图。
图1和图2所示的摄像装置10是晶圆级芯片尺寸封装(WL-CSP)安装形式的摄像装置，其中，第一半导体基板11、覆盖部分12、突出体(DAM材料)13和盖体14沿层叠方向D1依此地层叠。
第一半导体基板11包括多个有效像素(图1和图2中未图示；参照下述的图3中的附图标记“20”)。多个有效像素在第一半导体基板11的光入射侧表面(图1的上表面)上沿垂直于层叠方向D1的层延伸方向D2二维地对齐，并且构成光接收面(即，摄像面)。
覆盖部分12包括光学元件，诸如片上微距透镜(图1和图2中未图示；参照下述的图3中的附图标记“27”)，并且覆盖第一半导体基板11的光入射侧表面。覆盖部分12包括有效覆盖部分12a和围绕有效覆盖部分12a的外围覆盖部分12b。有效覆盖部分12a覆盖第一半导体基板11的光入射侧表面中的光接收面(即，多个有效像素)。外围覆盖部分12b覆盖第一半导体基板11的光入射侧表面中位于多个有效像素的外部的部分(即，外围面)。
因此，存在于有效像素区域Re中的有效像素区域结构21包括多个有效像素和有效覆盖部分12a。另一方面，存在于围绕有效像素区域Re的外围区域Rc中的外围区域结构22包括第一半导体基板11中位于多个有效像素的外部的部分和外围覆盖部分12b。
突出体13相对于层延伸方向D2位于多个有效像素的外部，并且沿层叠方向D1从覆盖部分12突出。突出体13具有围绕有效像素区域Re的整个外围的平面形状，并且固定至外围区域Rc中的外围覆盖部分12b(特别是，外围部分)。
盖体14位于覆盖部分12(包括光学元件)的与第一半导体基板11相对的一侧，并且经由粘合剂等固定至突出体13。盖体14包括至少覆盖多个有效像素(在图1所示的示例中，第一半导体基板11的整个光入射侧表面)的半透明构件(例如，玻璃)。
覆盖部分12(包括光学元件)和盖体14之间的空腔空间Sc形成为空间。在覆盖部分12和盖体14之间可以不形成空间。例如，可以设置诸如树脂等透光构件以填充空腔空间Sc(参照后述的图18和图19的附图标记“40”)。
来自被摄体的光L通过盖体14、空腔空间Sc和有效覆盖部分12a进入多个有效像素，以使得被摄体图像由摄像装置10获取作为拍摄的图像。
另一方面，入射在摄像装置10上的光L可能在摄像装置10内部被无意地反射并且变成杂散光。存在这样的情况，以这种方式产生的杂散光在被构成摄像装置10的各种构件反射之后入射在有效像素区域Re(即，有效像素)上，导致拍摄图像中的光斑等。特别是，如图1和图2所示，朝向有效像素区域Re外部(即，外围区域Rc)行进的光L最初不入射在有效像素上，而是存在光L被外围构件重复反射并最终入射在有效象素上的情况。
图3是示出摄像装置10的示意性构成例的放大截面图。
图3所示摄像装置10包括遮光部分24，稍后将详细说明其具体构成。
遮光部分24相对于层延伸方向D2位于多个有效像素20的外部，并且包括在外围区域Rc中的覆盖第一半导体基板11的外围覆盖部分12b中。遮光部分24设置成屏蔽入射在多个有效像素20的外部的光L，并且可以由具有优异遮光性的任意材料构成。通常，可以使用对可见光和近红外光具有优异遮光性的构件(例如，钨)来构造遮光部分24。
遮光部分24能够减少杂散光在有效像素20上的入射。
然而，朝向外围区域Rc行进的光L的一部分可能被遮光部分24反射。如图3所示，存在这样的情况，由遮光部分24反射的光L变成杂散光，被反复反射，并且最终入射在有效像素20上，导致光斑等。
如上所述，从入射在摄像装置10(特别是，外围区域Rc)上的光L产生的杂散光可以在拍摄的图像中引起诸如光斑等意想不到现象。
下文中，说明了有利于减少由入射在摄像装置10端部的光L产生的杂散光对拍摄的图像的影响的摄像装置10的结构示例。可以使用已知材料和已知技术(例如，光刻、蚀刻等)适当地制造包括在以下说明的各个摄像装置10中的各构成元件。
图4是示出摄像装置10的第一结构示例的放大截面图。
在图4所示的摄像装置10中，与上述图1至图3所示的摄像装置10类似，在第一半导体基板11的光入射侧表面(图4的上表面)上沿层叠方向D1依次地层叠有覆盖部分12、突出体13和盖体14。
另一方面，第一配线层15、第二配线层16、第二半导体基板17和覆盖绝缘层18依次地层叠在位于第一半导体基板11的光入射侧表面相反侧的配线侧表面上(图4的下表面)。
尽管未图示，但是第一配线层15和第二配线层16中的各者都包括以多层方式设置的配线和设置在配线之间的绝缘体。第一半导体基板11(包括多个有效像素20)和第二半导体基板17经由第一配线层15和第二配线层16的配线彼此电连接。
在第二半导体基板17上形成有逻辑电路。逻辑电路可以包括任意处理电路，并且包括例如处理从第一半导体基板11(例如，各有效像素20)输出的信号的信号处理电路。控制各有效像素20的控制电路可以设置在第一半导体基板11或第二半导体基板17上。
覆盖绝缘层18由任意绝缘材料制成。覆盖绝缘层18与设置为与外部基板(未图示)电连接的背电极(未图示；例如，焊球)连接。背电极经由穿透第二半导体基板17和覆盖绝缘层18的电极电连接至第二配线层16的配线。
在有效像素区域Re中，第一光入射侧绝缘层23、第二光入射侧绝缘层25、滤色器26、透镜构件27和保护膜28依次地层叠在第一半导体基板11的光入射侧表面上(即，在多个有效像素20上)。
第一光入射侧绝缘层23可以由表现出半透明性和绝缘性的任意材料(例如，氧化膜)制成，位于第一半导体基板11的光入射侧表面上，并且与光入射侧表面接触。第二光入射侧绝缘层25可以由表现出半透明性和绝缘性的任意材料制成，并且用作平坦化膜。滤色器26是半透明RGB滤色器。透镜构件27在至少对应于多个有效像素20的范围内构成片上微透镜(OCL)。保护膜28可以由表现出半透明性的任意保护构件构成。
如上所述，覆盖部分12中的覆盖多个有效像素20的有效覆盖部分12a包括这些光学元件(即，第一光入射侧绝缘层23、第二光入射侧绝缘层25、滤色器26、透镜构件27和保护膜28)。
然而，第一光入射侧绝缘层23沿层延伸方向D2延伸，以覆盖第一半导体基板11的整个光入射侧表面，并且不仅存在于有效像素区域Re中，而且存在于外围区域Rc中。第二光入射侧绝缘层25、滤色器26和透镜构件27在整个有效像素区域Re和外围区域Rc的一部分上沿层延伸方向D2延伸。保护膜28不仅存在于有效像素区域Re中，而且存在于外围区域Rc中，并且覆盖第一半导体基板11的整个光入射侧表面。
如上所述，覆盖多个有效像素20的光学元件被分成包括在有效覆盖部分12a中的有效光学元件部分31a和包括在外围覆盖部分12b中的外围光学元件部分31b。
在外围区域Rc中，将存在从有效像素区域Re延伸的透镜构件27的区域称为第一外围区域Rc1，并且将相对于层延伸方向D2在第一外围区域RCc1的外部的区域称为第二外围区域Rc2。
在覆盖部分12中的第一外围区域Rc1中存在的外围覆盖部分12b包括第一光入射侧绝缘层23、遮光部分24、第二光入射侧绝缘层25、滤色器26、透镜构件27和保护膜28。另一方面，存在于第二外围区域Rc2中的外围覆盖部分12b包括第一光入射侧绝缘层23、遮光部分24和保护膜28。
遮光部分24包括第一遮光部分24a、第二遮光部分24b和第三遮光部分24c。第一遮光部分24a经由第一光入射侧绝缘层23位于第一半导体基板11上。第二遮光部分24b位于第一半导体基板11上，而没有第一光入射侧绝缘层23介于其间，并且通过第三遮光部分24c连接至第一遮光部分24a。如上所述，第二遮光部分24b与第一半导体基板11直接接触，以使得遮光部分24与第一半导体基板11电导通。
设置在外围覆盖部分12b上的突出体13相对于层延伸方向D2位于覆盖多个有效像素20的光学元件(特别是，透镜构件27)的外部，并且从光学元件沿层叠方向D1突出以支撑盖体14。
接合材料19将突出体13固定地接合至第一半导体基板11。接合材料19可以由任意粘合剂构成，并且至少位于第一半导体基板11和突出体13之间。图4所示的接合材料19不仅设置在突出体13和保护膜28之间的整个区域中，而且设置在比突出体13更靠近有效像素区域Re侧的范围中，并且将突出体13接合至保护膜28。
如上所述，相对于层延伸方向D2，外围区域Rc被划分为第一外围区域Rc1和第二外围区域Rc2，在第一外围区域Rc1中，第一半导体基板11覆盖有透镜构件27，在第二外围区域Rc2中，第一半导体基板11未覆盖有透镜构件27。因此，外围区域结构22被划分为位于第一外围区域Rc1中的部分和位于第二外围区域Rc2中的部分。
本示例的外围区域结构22包括具有凹部界面29的凹部界面形成体30。更具体地，外围区域结构22具有凹部界面29，凹部界面29由与上述光学元件(即，第一光入射侧绝缘层23、第二光入射侧绝缘层25、滤色器26、透镜构件27和保护膜28)不同的构件形成。
凹部界面29是指局部凹陷的凹部界面并限定凹部区域。此处所指的凹部区域可以包括相对于光入射侧(即，图4的上侧)凹陷的整个区域，并且凹部区域的具体形状不受限制。因此，凹部界面29的形状也不受限制，并且限定凹部区域的表面(例如，底表面和侧表面)对应于凹部界面29。凹部区域可以是空间，或者某种构件可以整体地或部分地存在其中。因此，凹部界面29可以暴露在空间中，或者可以通过与某种构件接触而被覆盖。
在图4所示的摄像装置10中，在外围区域Rc(特别是，第二外围区域Rc2)的第一光入射侧绝缘层23中形成有通孔，并且通孔用作接触凹槽34。接触凹槽34设置成在第一半导体基板11与遮光部分24之间建立电导通。具体地，第二遮光部分24b和第三遮光部分24c位于接触凹槽34中，并且第二遮光部分24b与第一半导体基板11的光入射侧表面接触，并且与第一半导体基板11电导通。
如上所述，外围区域结构22中形成凹部界面29的部分包括第二遮光部分24b和第三遮光部分24c。此外，位于第二遮光部分24b和第三遮光部分24c上的保护膜28的一部分(即，对应于接触凹槽34的部分)也形成另一个凹部界面29。
注意，第一光入射侧绝缘层23(特别是，形成接触凹槽34的侧面的部分)也形成凹部界面29。然而，由于光L被遮光部分24阻挡，因此由第一光入射侧绝缘层23形成的凹部界面29几乎不或根本不对光L的反射(散射)作出贡献。
如上所述，在图4所示的示例中，保护膜28、遮光部分24和第一光入射侧绝缘层23中的各者都用作形成凹部界面29的凹部界面形成体30。
如上所述构造的凹部界面29可以相对于层延伸方向D2至少位于透镜构件27与突出体13之间。图4所示的凹部界面29设置为在沿层延伸方向D2远离透镜构件27的位置处围绕整个有效像素区域Re。注意，凹部界面29可以在圆周方向上连续地延伸或间断地延伸。
如上所述，图4所示的整个凹部界面29包括设置在外围覆盖部分12b中的凹部，并且设置在外围区域结构22的除了外围光学元件部分31b之外的部分中。
根据上述图4所示的摄像装置10，入射在外围区域Rc上的光L的至少一部分被凹部界面29有效地散射，因此，可以减少光斑等。注意，从减少杂散光对拍摄的图像的影响的角度来看，凹部界面29具有有效促进光L散射的表面特性是有利的，并且例如可以是粗糙的表面。
此外，凹部界面29连接至接合面B，并且与接合材料19接触，接合面B包括在外围区域结构22中包括的构件的表面。在图4所示的示例中，保护膜28在突出体13侧的表面形成接合面B和凹部界面29。由于接合面B和凹部界面29以这种方式包括相同构件的相同表面，因此由凹部界面29限定的凹部区域有效地用于阻挡接合材料19。
通常，在使用接合材料19将突出体13接合至第一半导体基板11的情况下，可能发生称为渗出的接合材料19的突出。存在突出的接合材料19流出到有效像素区域Re侧并粘附到存在于有效像素区域Re中的光学元件等(即，有效像素区域结构21)的担忧，这导致摄像装置10的光学特性受到影响。为了避免接合材料19以这种方式粘附至有效像素区域结构21，可以设想增加突出体13与透镜构件27之间沿层延伸方向D2的距离。然而，在这种情况下，增加了整个摄像装置10沿层延伸方向D2的尺寸。
另一方面，根据图4所示的摄像装置10，从突出体13与第一半导体基板11之间流出的接合材料19沿着保护膜28流动，并且其至少一部分可以被由保护膜28形成的凹部界面29限定的凹部区域捕获。因此，可以有效地防止接合材料19意外粘附至有效像素区域结构21。此外，可以缩短突出体13和透镜构件27之间在层延伸方向D2上的距离，并且可以缩小整个摄像装置10的尺寸。
注意，在图4所示的示例中，由凹部界面29限定的整个凹部区域填充有接合材料19，但是凹部区域的整个或一部分可以不填充接合材料19。在通过未填充接合材料19的整个或部分凹部区域来促进入射在凹部区域上的光L的散射的情况下，预期可以进一步减少光斑等。
注意，在专利文献1的固态摄像装置中，通过对摄像元件与外围构件(FPC)之间的距离以及微透镜与外围构件之间的距离施加限制，减少了底部填充材料渗出的影响。如上所述的元件之间的距离限制导致设计芯片时的设计约束和装置安装条件(例如，粘合剂粘度和粘附条件)的约束。
另一方面，根据上述图4所示的摄像装置10，由于各个元件之间的距离根本不或几乎不受限制，因此可以以高自由度设计芯片，并且可以在宽松的条件下安装装置。
在专利文献2的光电转换装置中，通过划分微透镜来防止各向异性导电膏的扩散。然而，用于划分微透镜的结构对于减小整个芯片的尺寸是不利的。
另一方面，根据上述图4所示的摄像装置10不需要划分构成片上微透镜的透镜构件27，这有利于减小整个芯片的尺寸。
图5是示出摄像装置10的第二结构示例的放大截面图。
凹部界面29可以至少在其一部分中包括设置在第一半导体基板11中的凹部11a。
在图5所示的摄像装置10中，第一半导体基板11具有凹部11a。第一半导体基板11的凹部11a在层叠方向D1上与第一光入射侧绝缘层23的通孔相邻，并且与第一光入射侧绝缘层23的通孔一起构成接触凹槽34。
外围覆盖部分12b(具体地，遮光部分24和保护膜28)沿着限定接触凹槽34的表面以凹部形状设置。
此外，在该示例中，遮光部分24和保护膜28中的各者用作凹部界面形成体30，并且遮光部分24和保护膜28的位于接触凹槽34中的部分形成凹部界面29。注意，第一光入射侧绝缘层23和第一半导体基板11也用作形成凹部界面29的凹部界面形成体30。然而，由第一光入射侧绝缘层23和第一半导体基板11形成的凹部界面29几乎不或根本不对光L的反射(散射)有贡献，原因是该凹部界面29被遮光部分24覆盖。
图5所示的摄像装置10的其他构成与上述图4所示的摄像装置10的构成类似。
同样在图5所示的摄像装置10中，入射在外围区域Rc上的光L被凹部界面29散射，因此，可以减少光斑等。
特别地，通过使用第一半导体基板11的凹部11a形成凹部界面29，可以增加凹部界面29的尺寸(特别是，深度)。因此，进一步增加了入射在凹部界面29上的光L的散射度，并且能够更有效地减少光斑等。
此外，可以通过凹部界面29限定更大的凹部区域，以使得能够在凹部区域中捕获更大量的接合材料19。因此，能够更有效地防止接合材料19无意地粘附至有效像素区域结构21，并且能够进一步缩短突出体13和透镜构件27之间在层延伸方向D2上的距离。
图6是示出摄像装置10的第三结构示例的放大截面图。
关于在层延伸方向D2上的相对位置，凹部界面29可以设置在与透镜构件27(光学元件)相邻的位置处。
在图6所示的摄像装置10中，关于在层延伸方向D2上的相对位置，接触凹槽34(即，第一光入射侧绝缘层23的通孔和第一半导体基板11的凹部11a)设置为与透镜构件27和第二光入射侧绝缘层25相邻。
在图6所示的示例中，透镜构件27和第二光入射侧绝缘层25中的各者与遮光部分24(特别是，第三遮光部分24c)形成界面，该界面包括在平行于层叠方向D1延伸的同一平面中。保护膜28的位于该界面上的一部分平行于层叠方向D1延伸并且形成凹部界面29(特别是，形成凹部区域的侧壁表面的凹部界面29)。
图6所示的摄像装置10的其他构成与上述图5所示的摄像装置10的构成类似。
同样在图6所示的摄像装置10中，入射在外围区域Rc上的光L可以在凹部界面29处散射以减少光斑等，并且在由凹部界面29限定的凹部区域中可以捕获接合材料19。
即使整个接触凹槽34填充有接合材料19，位于第一外围区域Rc1中的光学元件(即，外围光学元件部分31b(特别是，透镜构件27和第二光入射侧绝缘层25))也防止接合材料19流出至有效像素区域Re侧。
图7是示出摄像装置10的第四结构示例的放大截面图。
凹部界面29可以包括透镜构件27的位于外围区域Rc中的部分(即，包括在外围光学元件部分31b中的透镜构件27)。
在图7所示的摄像装置10中，第二光入射侧绝缘层25沿层延伸方向D2延伸，以覆盖第一半导体基板11的整个光入射侧表面，并且不仅存在于有效像素区域Re中，而且还存在于外围区域Rc中。
此外，透镜构件27沿层延伸方向D2延伸，以覆盖第一半导体基板11的整个光入射侧表面。然而，透镜构件27在外围区域Rc中具有通孔(即，“透镜凹部”)27a。
透镜凹部27a设置在与第一光入射侧绝缘层23的通孔(即，接触凹槽34)相对应的位置处。即，平行于层叠方向D1延伸的假想线穿过透镜凹部27a和接触凹槽34。如上所述，透镜构件27设置为夹着透镜凹部27a，并且还位于突出体13和第一半导体基板11之间(特别地，在保护膜28与第二光入射侧绝缘层25之间)。
在外围区域Rc中不存在透镜凹部27a的范围内，第一光入射侧绝缘层23、遮光部分24、第二光入射侧绝缘层25、透镜构件27和保护膜28依次地层叠在第一半导体基板11的光入射侧表面上。
另一方面，在外围区域Rc中存在透镜凹部27a的范围内，第一光入射侧绝缘层23、遮光部分24、第二光入射侧绝缘层25和保护膜28依次地层叠在第一半导体基板11的光入射侧表面上。特别是，在透镜凹部27a和接触凹槽34都存在的范围内，遮光部分24(特别是，第二遮光部分24b和第三遮光部分24c)、第二光入射侧绝缘层25和保护膜28依次地层叠在第一半导体基板11的光入射侧表面上。
注意，在图7所示的示例中，在突出体13与第一半导体基板11之间没有设置滤色器26，但是滤色器可以设置在突出主体13与第一半导体基板11之间。
第一光入射侧绝缘层23、遮光部分24、第二光入射侧绝缘层25和保护膜28中的各者在整个有效像素区域Re和外围区域Rc上具有基本上均匀的厚度。
因此，在与接触凹槽34相对应的范围内，第一光入射侧绝缘层23、遮光部分24、第二光入射侧绝缘层25和保护膜28中的各者形成凹部界面29。此外，在与透镜凹部27a相对应的范围内，保护膜28和透镜构件27中的各者形成凹部界面29。注意，由第一光入射侧绝缘层23形成的凹部界面29几乎不或根本没有对光L的反射(散射)作出贡献，原因是该凹部界面29被遮光部分24覆盖。
在图7所示的示例中，只有由凹部界面29(特别是，保护膜28)限定的凹部区域的一部分填充有接合材料19。凹部区域的其他部分是空间并且构成空腔空间Sc的一部分。
图7所示的摄像装置10的其他构成与上述图4所示的摄像装置10的构成类似。
同样在图7所示的摄像装置10中，入射在外围区域Rc上的光L可以在凹部界面29处散射以减少光斑等，并且在由凹部界面29限定的凹部区域中可以捕获接合材料19。
特别地，透镜构件27自身可以具有阻挡接合材料19流出的功能。在透镜构件27的厚度大于第一光入射侧绝缘层23的厚度的情况下，透镜构件27的透镜凹部27a可以设置得大于第一光入射侧绝缘层23的通孔(即，接触凹槽34)。因此，在这种情况下，在透镜凹部27a中可以存储更大量的接合材料19，并且可以更有效地阻挡接合材料19朝向有效像素区域Re侧流出。
图8是示出摄像装置10的第五结构示例的放大截面图。
凹部界面29可以在层延伸方向D2上至少从透镜构件27(光学元件)与突出体13之间的位置延伸至突出体13与第一半导体基板11之间的位置。
在图8所示的摄像装置10中，接触凹槽34在层延伸方向D2上从透镜构件27与突出体13之间的位置延伸至突出体13与第一半导体基板11之间的位置(具体地，在摄像装置10的芯片端面(划线)上延伸)。
遮光部分24、保护膜28和接合材料19以层叠状态设置在突出体13与第一半导体基板11之间，但不设置第一光入射侧绝缘层23。因此，在突出体13与第一半导体基板11之间，遮光部分24(特别是，第二遮光部分24b)在层延伸方向D2上的整个区域上与第一半导体基板11的光入射侧表面接触。
图8所示的摄像装置10的其他构成与上述图4所示的摄像装置10的构成类似。
同样在图8所示的摄像装置10中，入射在外围区域Rc上的光L可以在凹部界面29处散射以减少光斑等，并且在由凹部界面29限定的凹部区域中可以捕获接合材料19。
特别地，由于在突出体13与第一半导体基板11之间没有设置第一光入射侧绝缘层23，因此本示例的摄像装置10对于在层叠方向D1上缩小摄像装置10的尺寸是有利的。
图9是示出摄像装置10的第六结构示例的放大截面图。
由凹部界面29限定的凹部区域的全部或一部分可以是空间。
在图9所示的摄像装置10中，由凹部界面29(在本示例中，由保护膜28形成的凹部界面29)限定的整个凹部区域被设置为空间，并且构成空腔空间Sc的一部分。
图9所示的摄像装置10的其他构成与上述图5所示的摄像装置10的构成类似。
此外，在图9所示的摄像装置10中，入射在外围区域Rc(具体地，凹部界面29)上的光L的至少一部分被散射，并且减少了光斑等。
特别地，通过使由凹部界面29限定的凹部区域的至少一部分成为空间，可以增加凹部界面29中的光L的散射度，并且可以预期光斑等的进一步减少。
图10是示出有效像素区域Re、外围区域Rc、由凹部界面29限定的凹部区域35和突出体13的布置示例的摄像装置10的示意性平面图。为了便于理解，在图10中，省略了除有效像素区域Re、外围区域Rc、凹部界面29、凹部区域35和突出体13之外的元件的图示。
凹部界面29可以至少部分地具有不平坦部分。在这种情况下，凹部界面29可以不规则地反射和散射光L，并且可以有效地减少光斑等。
图10所示的凹部界面29和凹部区域35整体上具有锯齿形平面形状，并且凹入部分和突出部分沿延伸方向交替和规则地出现。然而，包括在凹部界面29中的不平坦部分和凹部区域35的具体形式不受限制。
图11至图13是各自例示了由凹部界面29限定的凹部区域35的一部分(参照图10的附图标记“XI”)的放大平面图。
例如，如图11和图12所示，形成凹部区域35的两个侧面(即，有效像素区域Re侧的侧面和突出体13侧的侧面)的各个凹部界面29可以具有不平坦的形状(例如，锯齿形形状)。
在这种情况下，形成凹部区域35的一个侧面的凹部界面29的不平坦形状和形成其另一侧面的凹部界面29的不平坦形状可以彼此一致或者可以彼此不同。
形成凹部区域35的一个侧面的凹部界面29的不平坦部分和形成其另一侧面的凹部界面29的不平坦部分可以在尺寸和间距中的至少一个上彼此不同。例如，形成凹部区域35的一个侧面的凹部界面29的凹入部分的宽度可以与形成凹部区域35的另一侧面的凹部界面29的凹入部分的宽度不同。类似地，形成凹部区域35的一个侧面的凹部界面29的突出部分的宽度可以与形成凹部区域35的另一侧面的凹部界面29的突出部分的宽度不同。
形成凹部区域35的一个侧面的凹部界面29的凹入部分可以面向形成其另一侧面的凹部界面29的突出部分(参照图11)或凹入部分(参照图12)。类似地，形成凹部区域35的一个侧面的凹部界面29的突出部分可以面向形成其另一侧面的凹部界面29的凹入部分(参照图11)或突出部分(参照图12)。
形成凹部区域35的一个侧面的凹部界面29的不平坦形状和形成其另一侧面的凹部界面29的不平坦形状可以设置有相同的凹入和突出间距，或者可以彼此以不同的凹入和突起间距设置。
如图13所示，形成凹部区域35的两个侧面的凹部界面29中只有一个可以具有不平坦的形状(例如，锯齿形形状)，并且凹部界面29中的另一个可以具有平面形状。在这种情况下，形成凹部区域35的两个侧面中的更靠近有效像素区域Re的侧面的凹部界面29可以具有不平坦部分，或者形成更远离有效像素区域Re的侧面的凹部界面29可以具有不平坦部分。
图14是例示由凹部界面29限定的凹部区域35和突出体13的放大平面图。为了便于理解，图14中仅示出了凹部界面形成体30、凹部界面29、凹部区域35和突出体13(包括突出不平坦表面13a)。
突出体13在光学元件侧(即，凹部界面29侧)的表面可以至少部分地具有不平坦部分(例如，锯齿形形状)。在这种情况下，由于突出体13不规则地反射(散射)光L，因此可以有效地减少光斑等。
在突出体13具有不平坦部分的情况下，凹部界面29也可以具有不平坦部分(参照图14)。在这种情况下，可以更有效地减少光斑等。
凹部界面29的不平坦部分和突出体13的突出不平坦表面13a的不平坦部分可以在尺寸和间距中的至少一个上彼此不同。例如，凹部界面29的凹入部分的宽度可以与突出体13的凹入部分的宽度不同。类似地，凹部界面29的突出部分的宽度可以与突出体13的突出部分的宽度不同。此外，凹部界面29的不平坦部分和突出体13的不平坦部分可以设置有相同的凹入和突出间距，或者可以彼此以不同的凹入和突出间距设置。
图15至图17是示出凹部界面29的形状的示例的凹部界面形成体30的截面图。在图15至图17中，由凹部界面29限定的凹部区域35被示出为空间，但是其他构件可以整体地或部分地存在于凹部区域35中。
凹部界面29的形状不受限制。例如，限定凹部区域35的凹部界面29可以具有矩形截面形状(参照图15)。此外，可以以正锥形形状(参照图16)或倒锥形形状(参照图17)设置凹部界面29(特别是，形成凹部区域35的侧面的凹部界面29)。
在以正锥形形状设置凹部界面29的情况下，接合材料19容易流入凹部区域35中。另一方面，在以倒锥形形状设置凹部界面29的情况下，接合材料19不太可能从凹部区域35流出，并且入射在凹部区域35上的光L不太可能离开凹部区域35，这可以有效地减少光斑等。
[第一变形例]
可以使用诸如树脂等透光构件(即，填充材料)填充覆盖部分12和盖体14之间的空腔空间Sc。
图18是示出摄像装置10的示意性构成例的放大截面图。
在图18所示的摄像装置10中，覆盖部分12(即，有效覆盖部分12a和外围覆盖部分12b)与盖体14之间的区域(即，空腔空间Sc)填充有半透明填充材料40。填充材料40设置为与保护膜28和盖体14接触并接合，并且支撑盖体14。因此，在图18所示的摄像装置10中，没有设置上述突出体13和接合材料19。
图18所示的摄像装置10的其他构成与上述图3所示的摄像装置10的构成类似。
如图18所示，即使在空腔空间Sc填充有填充材料40并且不设置突出体13的情况下，光L也会在填充材料40的端部(即，界面)处被反射，成为杂散光，这可能导致拍摄的图像中的光斑等。
图19是示出摄像装置10的第七结构示例的放大截面图。图19所示的摄像装置10在外围区域Rc(特别是，第二外围区域Rc2)中具有凹部界面29。图19所示的凹部界面29具有与上述图5所示的凹部界面29类似的构成，并且形成在与接触凹槽34(即，第一光入射侧绝缘层23的通孔和第一半导体基板11的凹部11a)相对应的位置处。
图19所示的摄像装置10的其他构成与上述图18所示的摄像装置10的构成类似。
即使在空腔空间Sc填充有填充材料40而不是空间的情况下，也可以通过设置凹部界面29来抑制杂散光的影响，并且可以减少光斑等。
[其他变形例]
凹部界面29可以包括限定除了接触凹槽34之外的凹部的表面。在这种情况下，构成凹部界面29的凹部可以是穿透用作凹部界面形成体30的构件的孔，或者可以是不穿透构件且具有底部的孔。
在图7的摄像装置10中，透镜凹部27a设置在与第一光入射侧绝缘层23的通孔(即，接触凹槽34)相对应的位置处，但是透镜凹部27a可以设置在不与接触凹槽34相对应的位置处。
各图中所示的摄像装置10可以适当地组合。例如，图4至图9和图19中的各者所示的摄像装置10可以适当地具有图10至图17所示的结构。此外，可以适当地组合图4至图9和图19中分别示出的摄像装置10的构成。
应当注意的是，这里公开的实施例和变形例在所有方面仅是示例，并且不应被解释为限制。在不脱离所附权利要求书的范围和精神的情况下，可以以各种形式省略、替换和更改上述实施例和变形例。例如，上述实施例和变形例可以整体地或部分地组合，并且除了上述实施例和变形例之外的实施例可以与上述实施例或者变形例组合。此外，本说明书中描述的本公开的效果仅仅是示例，并且可以提供其他效果。
此外，体现上述技术思想的技术类别不受限制。例如，上述技术思想可以通过用于使计算机执行包括在制造或使用上述装置的方法中的一个或多个过程(步骤)的计算机程序来实现。此外，上述技术思想可以通过其中记录有这种计算机程序的计算机可读非临时性记录介质来体现。
注意，本公开可以具有以下构成。
[项1]
一种摄像装置，包括：
半导体基板，其包括执行光电转换的多个有效像素；
有效覆盖部分，其包括光学元件并且覆盖所述半导体基板中的所述多个有效像素；和
外围覆盖部分，其覆盖所述半导体基板中的位于所述多个有效像素的外部的部分，
其中，所述多个有效像素和所述有效覆盖部分包括在有效像素区域结构中，
所述半导体基板中的位于所述多个有效像素的外部的所述部分和所述外围覆盖部分包括在外围区域结构中，并且
所述外围区域结构包括凹部界面，所述凹部界面由与所述光学元件不同的构件形成。
[项2]
一种摄像装置，包括：
半导体基板，其包括执行光电转换的多个有效像素；
有效覆盖部分，其包括设置有透镜构件的光学元件并且覆盖所述半导体基板中的所述多个有效像素；和
外围覆盖部分，其覆盖所述半导体基板中的位于所述多个有效像素的外部的部分，
其中，所述光学元件被划分为包括在所述有效覆盖部分中的有效光学元件部分和包括在所述外围覆盖部分中的外围光学元件部分，并且
包括在所述外围光学元件部分中的所述透镜构件具有凹部界面。
[项3]
根据项1所述的摄像装置，其中，所述凹部界面设置于在与所述半导体基板和所述光学元件层叠的方向垂直的层延伸方向上远离所述光学元件的位置处。
[项4]
根据项1所述的摄像装置，其中，在与所述半导体基板和所述光学元件层叠的方向垂直的层延伸方向上，所述凹部界面设置为与所述光学元件相邻。
[项5]
根据项1、项3和项4中任一项所述的摄像装置，其中，整个所述凹部界面由设置在所述外围覆盖部分中的凹部形成。
[项6]
根据项1和项3至项5中任一项所述的摄像装置，
其中，所述外围覆盖部分包括：
位于所述半导体基板上的绝缘层；和
遮光部分，其包括位于所述半导体基板上的第一遮光部分和位于所述半导体基板上的第二遮光部分，所述绝缘层夹在所述第一遮光部分和所述半导体基板之间，并且
所述外围区域结构中形成所述凹部界面的部分包括所述第二遮光部分。
[项7]
根据项1、项3至项6中任一项所述的摄像装置，其中，所述凹部界面的至少一部分由设置在所述半导体基板中的凹部形成。
[项8]
根据项1和项3至项7中任一项所述的摄像装置，还包括：
突出体，其位于所述多个有效像素的外部并且比所述光学元件更突出；和
接合材料，其将所述突出体接合至所述半导体基板，
其中，相对于与所述半导体基板和所述光学元件层叠的方向垂直的层延伸方向，所述凹部界面至少位于所述光学元件与所述突出体之间
[项9]
根据项8所述的摄像装置，其中，所述凹部界面至少从所述光学元件与所述突出体之间的位置至所述突出体与所述半导体基板之间的位置在所述层延伸方向上延伸。
[项10]
根据项8或项9所述的摄像装置，其中，所述凹部界面连接至接合面，所述接合面由包括在所述外围区域结构中的构件的表面构成，所述接合面与所述接合材料接触。
[项11]
根据项1至项10中任一项所述的摄像装置，其中，由所述凹部界面限定的凹部区域的全部或一部分是空间。
[项12]
根据项1至项11中任一项所述的摄像装置，其中，所述凹部界面至少部分地具有不平坦部分。
[项13]
根据项1至项12中任一项所述的摄像装置，还包括
还包括
突出体，所述突出体位于所述多个有效像素的外部并且比所述光学元件更突出，
其中，所述突出体在所述光学元件一侧的表面至少部分地具有不平坦部分。
[项14]
根据项12所述的摄像装置，还包括
突出体，所述突出体位于所述多个有效像素的外部并且比所述光学元件更突出，
其中，所述突出体在所述光学元件一侧的表面至少部分地具有不平坦部分，并且
包括在所述凹部界面中的所述不平坦部分和包括在所述突出体中的所述不平坦部分在尺寸和间距中的至少一个上彼此不同。
[项15]
根据项1至项14中任一项所述的摄像装置，其中，所述凹部界面设置成正锥形形状。
[项16]
根据项1至项14中任一项所述的摄像装置，其中，所述凹部界面设置成倒锥形形状。
[项17]
根据项1至项16中任一项所述的摄像装置，还包括
盖体，其位于隔着所述光学元件与所述半导体基板相对的一侧，所述盖体至少覆盖所述多个有效像素，
其中，所述光学元件和所述盖体之间形成有空间。
[项18]
根据项1至项16中任一项所述的摄像装置，还包括：
盖体，其位于隔着所述光学元件与所述半导体基板相对的一侧，所述盖体至少覆盖所述多个有效像素；和
填充材料，其填充所述有效覆盖部分和所述外围覆盖部分中的各者与所述盖体之间的区域。
附图标记列表
10 摄像装置
11 第一半导体基板
11a 凹部
12 覆盖部分
12a 有效覆盖部分
12b 外围覆盖部分
13 突出体
13a 突出不平坦表面
14 盖体
15 第一配线层
16 第二配线层
17 第二半导体基板
18 覆盖绝缘层
19 接合材料
20 有效像素
21 有效像素区域结构
22 外围区域结构
23 第一光入射侧绝缘层
24 遮光部分
24a 第一遮光部分
24b 第二遮光部分
24c 第三遮光部分
25 第二光入射侧绝缘层
26 滤色器
27 透镜构件
27a 透镜凹部
28 保护膜
29 凹部界面
30 凹部界面形成体
31a 有效光学元件部分
31b 外围光学元件部分
34 接触凹槽
35 凹部区域
40 填充材料
B接合面B
D1 层叠方向
D2 层延伸方向
L 光
Rc 外围区域
Rc1 第一外围区域
Rc2 第二外围区域
Re 有效像素区域
Sc 空腔空间

Claims (18)

1.一种摄像装置，包括：
半导体基板，其包括执行光电转换的多个有效像素；
有效覆盖部分，其包括光学元件并且覆盖所述半导体基板中的所述多个有效像素；和
外围覆盖部分，其覆盖所述半导体基板中的位于所述多个有效像素的外部的部分，
其中，所述多个有效像素和所述有效覆盖部分包括在有效像素区域结构中，
所述半导体基板中的位于所述多个有效像素的外部的所述部分和所述外围覆盖部分包括在外围区域结构中，并且
所述外围区域结构包括凹部界面，所述凹部界面由与所述光学元件不同的构件形成。
2.一种摄像装置，包括：
半导体基板，其包括执行光电转换的多个有效像素；
有效覆盖部分，其包括设置有透镜构件的光学元件并且覆盖所述半导体基板中的所述多个有效像素；和
外围覆盖部分，其覆盖所述半导体基板中的位于所述多个有效像素的外部的部分，
其中，所述光学元件被划分为包括在所述有效覆盖部分中的有效光学元件部分和包括在所述外围覆盖部分中的外围光学元件部分，并且
包括在所述外围光学元件部分中的所述透镜构件具有凹部界面。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述凹部界面设置于在与所述半导体基板和所述光学元件层叠的方向垂直的层延伸方向上远离所述光学元件的位置处。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，关于在与所述半导体基板和所述光学元件层叠的方向垂直的层延伸方向上的相对位置，所述凹部界面设置为与所述光学元件相邻。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，整个所述凹部界面由设置在所述外围覆盖部分中的凹部形成。
6.根据权利要求1所述的摄像装置，
其中，所述外围覆盖部分包括：
位于所述半导体基板上的绝缘层；和
遮光部分，其包括位于所述半导体基板上的第一遮光部分和位于所述半导体基板上的第二遮光部分，所述绝缘层夹在所述第一遮光部分和所述半导体基板之间，并且
所述外围区域结构中形成所述凹部界面的部分包括所述第二遮光部分。
7.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述凹部界面的至少一部分由设置在所述半导体基板中的凹部形成。
8.根据权利要求1所述的摄像装置，还包括：
突出体，其位于所述多个有效像素的外部并且比所述光学元件更突出；和
接合材料，其将所述突出体接合至所述半导体基板，
其中，相对于与所述半导体基板和所述光学元件层叠的方向垂直的层延伸方向，所述凹部界面至少位于所述光学元件与所述突出体之间。
9.根据权利要求8所述的摄像装置，其中，所述凹部界面至少从所述光学元件与所述突出体之间的位置至所述突出体与所述半导体基板之间的位置在所述层延伸方向上延伸。
10.根据权利要求8所述的摄像装置，其中，所述凹部界面连接至接合面，所述接合面由包括在所述外围区域结构中的构件的表面构成，所述接合面与所述接合材料接触。
11.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，由所述凹部界面限定的凹部区域的全部或一部分是空间。
12.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述凹部界面至少部分地具有不平坦部分。
13.根据权利要求1所述的摄像装置，还包括
突出体，所述突出体位于所述多个有效像素的外部并且比所述光学元件更突出，
其中，所述突出体在所述光学元件一侧的表面至少部分地具有不平坦部分。
14.根据权利要求12所述的摄像装置，还包括
突出体，所述突出体位于所述多个有效像素的外部并且比所述光学元件更突出，
其中，所述突出体在所述光学元件一侧的表面至少部分地具有不平坦部分，并且
包括在所述凹部界面中的所述不平坦部分和包括在所述突出体中的所述不平坦部分在尺寸和间距中的至少一个上彼此不同。
15.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述凹部界面设置成正锥形形状。
16.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述凹部界面设置成倒锥形形状。
17.根据权利要求1所述的摄像装置，还包括
盖体，其位于隔着所述光学元件与所述半导体基板相对的一侧，所述盖体至少覆盖所述多个有效像素，
其中，所述光学元件和所述盖体之间形成有空间。
18.根据权利要求1所述的摄像装置，还包括：
盖体，其位于隔着所述光学元件与所述半导体基板相对的一侧，所述盖体至少覆盖所述多个有效像素；和
填充材料，其填充所述有效覆盖部分和所述外围覆盖部分中的各者与所述盖体之间的区域。
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