JP2000323692A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JP2000323692A JP2000323692A JP11127176A JP12717699A JP2000323692A JP 2000323692 A JP2000323692 A JP 2000323692A JP 11127176 A JP11127176 A JP 11127176A JP 12717699 A JP12717699 A JP 12717699A JP 2000323692 A JP2000323692 A JP 2000323692A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で高精細の固体撮像装置を、安価に、し
かも原材料の無駄を少なく製造する。 【解決手段】 基板１ｂに形成された複数の受光部１ａ
を有する固体撮像素子と、少なくとも一つの面上に固体
撮像素子の受光部と対応するようにマイクロレンズ群３
が形成された光透過性基板２とを有し、固体撮像素子の
受光面とマイクロレンズ群の間隙に樹脂を充填した。
かも原材料の無駄を少なく製造する。 【解決手段】 基板１ｂに形成された複数の受光部１ａ
を有する固体撮像素子と、少なくとも一つの面上に固体
撮像素子の受光部と対応するようにマイクロレンズ群３
が形成された光透過性基板２とを有し、固体撮像素子の
受光面とマイクロレンズ群の間隙に樹脂を充填した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像装置に係わ
り、特にビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどに利
用される安価で小型な固体撮像装置に関するものであ
る。
り、特にビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどに利
用される安価で小型な固体撮像装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ビデオカメラ、デジタルスチルカメラな
どの機器に使用されるＣＣＤ、ＣＭＯＳ型センサなどの
固体撮像素子は、シリコンウエハなどの半導体基板上に
一括して形成し、後の工程で必要な寸法（以下、チップ
サイズという）に分割して組み立てられる。
どの機器に使用されるＣＣＤ、ＣＭＯＳ型センサなどの
固体撮像素子は、シリコンウエハなどの半導体基板上に
一括して形成し、後の工程で必要な寸法（以下、チップ
サイズという）に分割して組み立てられる。
【０００３】近年、撮像素子自体の低価格化、及び機器
の小型化と低価格化を図るため、チップサイズの小型化
が強く求められている。また、より高精細、高品質な画
像を得るために、１つのチップに集積する受光部の数
（以下、画素数という）を増やすことも求められてい
る。ここで、画素数の増加、チップサイズの小型化を同
時に行うと、光エネルギーを電気信号に変換する受光部
に対して、電気信号を増幅、転送、伝送する回路部の面
積が相対的に大きくなり、光電変換の効率が悪化する、
即ち、感度が低下するという不都合が生じる。これを避
けるため、近年は、固体撮像素子の受光部上に、各受光
部に対応して形成されるレンズ群（以下、マイクロレン
ズ群という。）を形成し、等価的に受光部の面積比率を
大きくすることが行われている。
の小型化と低価格化を図るため、チップサイズの小型化
が強く求められている。また、より高精細、高品質な画
像を得るために、１つのチップに集積する受光部の数
（以下、画素数という）を増やすことも求められてい
る。ここで、画素数の増加、チップサイズの小型化を同
時に行うと、光エネルギーを電気信号に変換する受光部
に対して、電気信号を増幅、転送、伝送する回路部の面
積が相対的に大きくなり、光電変換の効率が悪化する、
即ち、感度が低下するという不都合が生じる。これを避
けるため、近年は、固体撮像素子の受光部上に、各受光
部に対応して形成されるレンズ群（以下、マイクロレン
ズ群という。）を形成し、等価的に受光部の面積比率を
大きくすることが行われている。
【０００４】また、カラー撮像素子では、まず、受光部
の上に色分解用カラーフィルターを形成し、その上にマ
イクロレンズ群を形成することが一般的である。
の上に色分解用カラーフィルターを形成し、その上にマ
イクロレンズ群を形成することが一般的である。
【０００５】そして、これらカラーフィルターやマイク
ロレンズ群も、半導体素子と同様フォトリソグラフィ技
術を用い、半導体基板をチップに分割する前に形成され
る。
ロレンズ群も、半導体素子と同様フォトリソグラフィ技
術を用い、半導体基板をチップに分割する前に形成され
る。
【０００６】以上の技術で構成される固体撮像装置の例
を図４に示す。
を図４に示す。
【０００７】ここで、図４において、１ａはＣＣＤやＣ
ＭＯＳ型センサ等の固体撮像素子の受光部で、不図示の
撮像レンズからの入射光２０を光電変換するものであ
り、１ｂは半導体チップ、３はマイクロレンズ群、４は
カラーフィルターである。そして、これらはセラミック
などのパッケージ１０に固定され、配線用ワイヤ１１で
外部リード１２に配線された後、保護ガラス１３で気密
封止される。
ＭＯＳ型センサ等の固体撮像素子の受光部で、不図示の
撮像レンズからの入射光２０を光電変換するものであ
り、１ｂは半導体チップ、３はマイクロレンズ群、４は
カラーフィルターである。そして、これらはセラミック
などのパッケージ１０に固定され、配線用ワイヤ１１で
外部リード１２に配線された後、保護ガラス１３で気密
封止される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように半導体基板に一括して半導体素子とマイクロレン
ズ群などを形成すると、以下に述べる不都合が生じる。
ように半導体基板に一括して半導体素子とマイクロレン
ズ群などを形成すると、以下に述べる不都合が生じる。
【０００９】即ち、固体撮像素子では、冗長回路などを
設けることが困難であり、かつ、個々の受光素子の光電
変換特性のバラツキも小さくすることが求められる結
果、一枚の基板から得られる良品チップの割合（以下、
歩留まりという）が小さく、しかも、製造条件のわずか
な違いにより、大きく変動するという問題点を抱えてい
る。
設けることが困難であり、かつ、個々の受光素子の光電
変換特性のバラツキも小さくすることが求められる結
果、一枚の基板から得られる良品チップの割合（以下、
歩留まりという）が小さく、しかも、製造条件のわずか
な違いにより、大きく変動するという問題点を抱えてい
る。
【００１０】前記のようにカラーフィルターやマイクロ
レンズ群も基板単位に一括して形成するため、たとえ不
良品と判明している撮像素子の上にもこれらを形成しな
くてはならない。そして、これらカラーフィルターやマ
イクロレンズ群の工程も、半導体工程と同様に寸法が微
細化するにつれて歩留まりが低下する傾向にある。
レンズ群も基板単位に一括して形成するため、たとえ不
良品と判明している撮像素子の上にもこれらを形成しな
くてはならない。そして、これらカラーフィルターやマ
イクロレンズ群の工程も、半導体工程と同様に寸法が微
細化するにつれて歩留まりが低下する傾向にある。
【００１１】そのため、より高品質な画像を得るための
高精細な固体撮像素子は、歩留まりが小さくなり、より
高価になるという問題があった。
高精細な固体撮像素子は、歩留まりが小さくなり、より
高価になるという問題があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の固体撮
像装置は、基板に形成された複数の受光部を有する固体
撮像素子と、少なくとも一つの面上にマイクロレンズ群
が形成された光透過性基板とを有し、該固体撮像素子の
受光面と前記マイクロレンズ群の間隙に樹脂を充填した
ことを特徴とするものである。
像装置は、基板に形成された複数の受光部を有する固体
撮像素子と、少なくとも一つの面上にマイクロレンズ群
が形成された光透過性基板とを有し、該固体撮像素子の
受光面と前記マイクロレンズ群の間隙に樹脂を充填した
ことを特徴とするものである。
【００１３】また本発明の固体撮像装置は、基板に形成
された複数の受光部を有する固体撮像素子と、少なくと
も一つの面がマイクロレンズ群を構成する光透過性基板
とを有し、該固体撮像素子の受光面と前記マイクロレン
ズ群の間隙に樹脂を充填したことを特徴とするものであ
る。
された複数の受光部を有する固体撮像素子と、少なくと
も一つの面がマイクロレンズ群を構成する光透過性基板
とを有し、該固体撮像素子の受光面と前記マイクロレン
ズ群の間隙に樹脂を充填したことを特徴とするものであ
る。
【００１４】本発明は、固体撮像素子を形成する基板上
にはマイクロレンズ群を形成せず、これをガラスなどの
光透過性基板上に形成しておき、良品と判明した固体撮
像素子基板に、この光透過性基板を樹脂で固定するもの
である。
にはマイクロレンズ群を形成せず、これをガラスなどの
光透過性基板上に形成しておき、良品と判明した固体撮
像素子基板に、この光透過性基板を樹脂で固定するもの
である。
【００１５】このとき、樹脂としてマイクロレンズ群を
形成する材料の屈折率以下の屈折率の樹脂を用いれば、
マイクロレンズ群の集光効果を損なうことはない。
形成する材料の屈折率以下の屈折率の樹脂を用いれば、
マイクロレンズ群の集光効果を損なうことはない。
【００１６】また、予め検査で良品となったチップとマ
イクロレンズ群同志を接着するため、歩留まりの変動に
よる工程の無駄も少なくなる。
イクロレンズ群同志を接着するため、歩留まりの変動に
よる工程の無駄も少なくなる。
【００１７】なお、上述したように、マイクロレンズ群
とは固体撮像素子の各受光部に対応して形成されるレン
ズ群をいう。
とは固体撮像素子の各受光部に対応して形成されるレン
ズ群をいう。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。 （第１の実施例）図１および図２に本発明の第１の実施
例の断面図を示す。図１および図２において、１ａはＣ
ＣＤやＣＭＯＳ型センサ等の固体撮像素子の受光部、１
ｂはシリコンチップ、２は光透過性基板となるガラス基
板、３はマイクロレンズ群、４は色分解用カラーフィル
ター、５は接着剤、６は不透湿の樹脂である。また、１
０，１１，１２は図４と同様のパッケージ、ワイヤ、リ
ードである。
詳細に説明する。 （第１の実施例）図１および図２に本発明の第１の実施
例の断面図を示す。図１および図２において、１ａはＣ
ＣＤやＣＭＯＳ型センサ等の固体撮像素子の受光部、１
ｂはシリコンチップ、２は光透過性基板となるガラス基
板、３はマイクロレンズ群、４は色分解用カラーフィル
ター、５は接着剤、６は不透湿の樹脂である。また、１
０，１１，１２は図４と同様のパッケージ、ワイヤ、リ
ードである。
【００１９】図２は図１の受光部１ａ付近の詳細を示す
断面図である。不図示の撮像レンズから投射された光２
０はガラス基板２を透過した後、カラーフィルタ４を経
て、マイクロレンズ群３で集光され、樹脂５を通って受
光部１ａに到達する。
断面図である。不図示の撮像レンズから投射された光２
０はガラス基板２を透過した後、カラーフィルタ４を経
て、マイクロレンズ群３で集光され、樹脂５を通って受
光部１ａに到達する。
【００２０】マイクロレンズ群３は受光部１ａと対応す
ることが求められ、相互の位置合わせは通常、受光部１
ａの寸法の数分の１から数十分の１の精度で行われる。
例えば、受光部１ａの寸法を数マイクロメートル四方と
すれば、位置合わせ精度はサブマイクロメートル以下で
ある。
ることが求められ、相互の位置合わせは通常、受光部１
ａの寸法の数分の１から数十分の１の精度で行われる。
例えば、受光部１ａの寸法を数マイクロメートル四方と
すれば、位置合わせ精度はサブマイクロメートル以下で
ある。
【００２１】なお、受光部１ａとマイクロレンズ群３と
はその数において、１対１に対応するが、配置のピッチ
は相互に一致するとは限らず、必要とする光学性能によ
っては相互にずらすことも行われる（例えば、特開平５
−２２７４６８号公報）。
はその数において、１対１に対応するが、配置のピッチ
は相互に一致するとは限らず、必要とする光学性能によ
っては相互にずらすことも行われる（例えば、特開平５
−２２７４６８号公報）。
【００２２】マイクロレンズ群３は多くはアクリル系樹
脂で形成され、その屈折率は１．５程度である。そし
て、接着剤５の屈折率は１．５以下、望ましくは１．４
以下のものを用いる。近年、低屈折率の弗素原子を有す
るエポキシ樹脂やエポキシアクリレート樹脂が開発され
ている。たとえば協立化学産業（株）製のＷＯＲＬＤＲ
ＯＣＫ ７７０２Ａ（商品名）は屈折率が１．３７８で
あり、上記の目的に適する。
脂で形成され、その屈折率は１．５程度である。そし
て、接着剤５の屈折率は１．５以下、望ましくは１．４
以下のものを用いる。近年、低屈折率の弗素原子を有す
るエポキシ樹脂やエポキシアクリレート樹脂が開発され
ている。たとえば協立化学産業（株）製のＷＯＲＬＤＲ
ＯＣＫ ７７０２Ａ（商品名）は屈折率が１．３７８で
あり、上記の目的に適する。
【００２３】カラーフィルターは、染料又は顔料をゼラ
チンやポリビニルアルコールなどに混ぜて塗布したもの
が多く用いられるが、湿度と温度とにより分光特性が劣
化しやすいため、とくに水分の浸入を阻止することが求
められる。ガラス基板２の周囲を撥水性樹脂等の不透湿
性の樹脂、例えば、協立化学産業（株）製のＷＯＲＬＤ
ＲＯＣＫ ＸＶＬ１４（商品名）及び、同社製ＸＣＡ
−０３（商品名）など透湿度が数十ｇ／ｍ2・２４Ｈｒ
以下のもの、で封止することで、素子の寿命を延ばすこ
とができる。
チンやポリビニルアルコールなどに混ぜて塗布したもの
が多く用いられるが、湿度と温度とにより分光特性が劣
化しやすいため、とくに水分の浸入を阻止することが求
められる。ガラス基板２の周囲を撥水性樹脂等の不透湿
性の樹脂、例えば、協立化学産業（株）製のＷＯＲＬＤ
ＲＯＣＫ ＸＶＬ１４（商品名）及び、同社製ＸＣＡ
−０３（商品名）など透湿度が数十ｇ／ｍ2・２４Ｈｒ
以下のもの、で封止することで、素子の寿命を延ばすこ
とができる。
【００２４】以上の説明では、受光部１ａはシリコンチ
ップ上に形成された半導体素子としたが、ガラス板上に
形成されたアモルファスシリコン半導体などの受光素子
でも同様の効果が得られることは勿論である。 （第２の実施例）図３に本発明の第２の実施例の断面図
を示す。光透過性基板２のマイクロレンズ群形成面とは
反対側の面２ａに凸レンズが形成されており、撮像レン
ズと撮像素子を一体化した、コンパクトで堅牢な撮像装
置を構成することができる。
ップ上に形成された半導体素子としたが、ガラス板上に
形成されたアモルファスシリコン半導体などの受光素子
でも同様の効果が得られることは勿論である。 （第２の実施例）図３に本発明の第２の実施例の断面図
を示す。光透過性基板２のマイクロレンズ群形成面とは
反対側の面２ａに凸レンズが形成されており、撮像レン
ズと撮像素子を一体化した、コンパクトで堅牢な撮像装
置を構成することができる。
【００２５】同様に面２ａに凹レンズ、プリズム、回折
格子、ホログラムなど、機器の用途に応じた各種の光学
素子を形成すれば、撮像装置と同様、コンパクトで堅牢
な装置を構成することができる。
格子、ホログラムなど、機器の用途に応じた各種の光学
素子を形成すれば、撮像装置と同様、コンパクトで堅牢
な装置を構成することができる。
【００２６】また、カラーフィルター４が不要な用途の
場合、光透過性基板２を樹脂製とし、面２ａに形成する
光学素子とマイクロレンズ群３とを同時に形成すれば、
さらに工程を短縮でき、安価な固体撮像装置を提供でき
る。
場合、光透過性基板２を樹脂製とし、面２ａに形成する
光学素子とマイクロレンズ群３とを同時に形成すれば、
さらに工程を短縮でき、安価な固体撮像装置を提供でき
る。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小型で高精細の固体撮像装置を、安価に、しかも原材料
の無駄を少なく製造することができる。
小型で高精細の固体撮像装置を、安価に、しかも原材料
の無駄を少なく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示す拡大断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の第２の実施例を示す断面図である。
【図４】従来の固体撮像装置を示す断面図である。
１ａ 固体撮像素子の受光部 １ｂ 固体撮像素子のチップ ２ 光透過性基板 ３ マイクロレンズ群 ４ 色分解用カラーフィルター ５ 低屈折率樹脂 ６ 撥水性樹脂 １０ パッケージ １１ ワイヤ １２ リード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA09 FA06 HA12 HA17 HA23 HA24 HA35 5C024 AA01 CA31 CA33 DA01 EA04 FA01 FA16 FA18
Claims (10)
- 【請求項１】 基板に形成された複数の受光部を有する
固体撮像素子と、少なくとも一つの面上に該固体撮像素
子の受光部と対応するようにレンズ群が形成された光透
過性基板とを有し、該固体撮像素子の受光面と前記レン
ズ群の間隙に樹脂を充填したことを特徴とする固体撮像
装置。 - 【請求項２】 基板に形成された複数の受光部を有する
固体撮像素子と、少なくとも一つの面が該固体撮像素子
の受光部と対応するレンズ群を構成する光透過性基板と
を有し、該固体撮像素子の受光面と前記レンズ群の間隙
に樹脂を充填したことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記樹脂は屈折率が前記レンズ群の屈折
率以下の樹脂である請求項１又は請求項２に記載の固体
撮像装置。 - 【請求項４】 前記樹脂は接着剤であり、該接着剤によ
り前記固体撮像素子と前記レンズ群を接着固定すること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかの請求項に記載の
固体撮像装置。 - 【請求項５】 前記光透過性基板と前記レンズ群との間
には、カラーフィルター層が設けられていることを特徴
とする請求項１、３、４のいずれかの請求項に記載の固
体撮像装置。 - 【請求項６】 前記固体撮像素子が形成された基板はシ
リコンウエハであり、前記光透過性基板はガラス基板で
あり、かつ、前記レンズ群は該ガラス基板の上に形成さ
れた樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の固体
撮像装置。 - 【請求項７】 前記固体撮像素子が形成された基板はガ
ラス基板であり、前記光透過性基板はガラス基板であ
り、かつ、前記レンズ群は前記光透過性基板となるガラ
ス基板の上に形成された樹脂であることを特徴とする請
求項１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項８】 前記光透過性基板の周囲を不透湿性の樹
脂で覆ったことを特徴とする請求項１〜７のいずれかの
請求項に記載の固体撮像装置。 - 【請求項９】 前記光透過性基板のレンズ群を形成しな
い面に、前記レンズ群以外の光学素子を形成したことを
特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。 - 【請求項１０】 前記光学素子は、プリズム、レンズ、
回折格子、ホログラムのうちの少なくとも一つである請
求項９に記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11127176A JP2000323692A (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11127176A JP2000323692A (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323692A true JP2000323692A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=14953559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11127176A Pending JP2000323692A (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000323692A (ja) |
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-
1999
- 1999-05-07 JP JP11127176A patent/JP2000323692A/ja active Pending
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