JP2003031782A - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イメージセンサチップをパッケージングして
固体撮像装置を得るにあたっては、固体撮像装置の用途
の拡大に伴って、低コスト化および薄型化が望まれるよ
うになってきているが、薄型の固体撮像装置を低コスト
の下に得ることが容易なパッケージング法は未だ開発さ
れていない。 【解決手段】 平面視上の形状が矩形の半導体基板の一
表面に形成された多数個の光電変換素子と、これら多数
個の光電変換素子の上方に配置されたレンズ体と、前記
半導体基板上に配置された複数個のパッドを介して外部
から供給される駆動信号によって動作して、前記光電変
換素子の各々に蓄積された電荷に基づいて画素信号を生
成することができる画素信号生成部とを有するたイメー
ジセンサチップをパッケージングするに当たって、前記
レンズ体よりも低い屈折率を有する物質によって前記レ
ンズ体上に低屈折率層を形成し、前記半導体基板の長手
方向の端部と平面視上ほぼ重なる端部を有する透明板
を、前記パッドの各々は露出させ、前記レンズ体は覆う
ようにして前記低屈折率層上に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明属する技術分野】本発明は、イメージセンサチッ
プと、このイメージセンサチップ上に固着された透明板
とを有する固体撮像装置およびその製造方法に関する。

【０００２】本明細書においては、パッケージングされ
たイメージセンサチップ（固体撮像素子）を「固体撮像
装置」と称する。

【０００３】

【従来の技術】今日では、複写機、ファクシミリ、イメ
ージスキャナ、バーコードリーダ、ビデオカメラ、デジ
タルスチルカメラ等、種々の撮像装置で、固体撮像装置
が利用されている。

【０００４】固体撮像装置に使用されるイメージセンサ
チップは、半導体基板の一表面に形成された多数個の光
電変換素子と、これらの光電変換素子に蓄積された電荷
に基づいて画素信号を生成することができる画素信号生
成部とを有する。

【０００５】光電変換素子は一般にフォトダイオードに
よって構成される。画素信号生成部は、その構成によっ
て２つのタイプに大別することができる。

【０００６】１つは、ＣＣＤ型のイメージセンサチップ
での画素信号生成部のように、光電変換素子に蓄積され
た電荷をＣＣＤによって構成される１つまたは２つの電
荷転送素子によって出力回路部まで転送し、この出力回
路部で電荷を検出して出力信号（画素信号）を生成する
タイプの画素信号生成部である。

【０００７】他の１つは、ＭＯＳ型のイメージセンサチ
ップでの画素信号生成部のように、トランジスタを介し
て光電変換素子と信号線とを接続し、光電変換素子に蓄
積された電荷の量に応じてトランジスタの電気的特性が
変化するのに伴って信号線に発生する電圧信号または電
流信号を出力回路部で検出して、出力信号（画素信号）
を生成するタイプの画素信号生成部である。

【０００８】いずれのタイプの画素信号生成部を備えた
イメージセンサチップも、パッケージングされて使用さ
れる。

【０００９】従来より、イメージセンサチップのパッケ
ージングは、主に、ガラスリッドを備えたケース、例え
ばセラミックスケースを用いて行われている。近年で
は、より低コスト化が可能なモールド型のパッケージン
グも提案されている。

【００１０】特開平５−４１５０６号公報には、固体撮
像素子（イメージセンサチップ）にモールド型のパッケ
ージを施して得た２種類の固体撮像装置が記載されてい
る。

【００１１】１つの固体撮像装置では、リードフレーム
と、リードフレーム上に搭載された固体撮像素子と、固
体撮像素子の上面に設けられたマイクロレンズと、マイ
クロレンズの上面に設けられた低屈折率の樹脂層とが、
透明樹脂で一体化される。

【００１２】他の１つの固体撮像装置では、リードフレ
ームと、リードフレーム上に搭載された固体撮像素子
と、固体撮像素子の上面に設けられたマイクロレンズ
と、マイクロレンズの上面に設けられた低屈折率の樹脂
層と、樹脂層上に設けられたガラス板とが、樹脂で一体
化される。

【００１３】また近年では、固体撮像装置の用途の拡大
に伴って、固体撮像装置の薄型化が望まれるようになっ
てきている。

【００１４】回路実装学会誌Vol.12, No.3 （１９９
７）の第１４４〜１４７頁には、イメージセンサチップ
への適用の是非についてまでは言及されていないが、シ
ェルケース方式のパッケージングの仕方が記載されてい
る。

【００１５】この方式のパッケージングでは、まず、半
導体ウエハに形成した多数個の半導体装置それぞれのパ
ッドに、スクライブ線まで延在するアディショナルパッ
ドを追加形成する。

【００１６】次いで、半導体ウエハの上面に接着剤で第
１のガラス板を固着し、半導体ウエハを所望の厚さにな
るまで背面から研磨する。半導体ウエハの背面からエッ
チングを施して個々の半導体装置を互いに分離させ、こ
れらの半導体装置を覆う第２のガラス板を背面から接着
剤で固着する。

【００１７】次に、上面側から各アディショナルパッド
の端面が露出するまで深溝を形成し、さらに、上面側か
らアルミニウム膜を蒸着する。このアルミニウム膜をパ
ターニングして、所定個の電気リードを形成する。個々
の電気リードは、所定のアディショナルパッドに接続さ
れる。

【００１８】この後、個々の半導体装置同士を接続して
いる接着剤層および第２のガラス板を切断して、パッケ
ージングされた所定個の半導体装置を得る。シェルケー
ス方式のパッケージングによれば、薄型のパッケージン
グが可能である。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】シェルケース方式のパ
ッケージングでは、アディショナルパッドを追加形成す
ることが必要であり、工程数が増加する。また、アディ
ショナルパッドの端面を露出させる上述の深溝を形成す
るに当たって、高い精度が要求される。

【００２０】本発明の目的は、イメージセンサチップに
薄型のパッケージングを施して得られる固体撮像装置で
あって、低コストの下に製造することが容易な固体撮像
装置を提供することである。

【００２１】本発明の他の目的は、イメージセンサチッ
プに薄型のパッケージングが施された固体撮像装置を製
造する方法であって、低コスト化を図ることが容易な固
体撮像装置の製造方法を提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、(i) 平面視上互いに対向する１対の辺によって各々
構成される第１および第２の対向辺を有する半導体基板
と、(ii)前記半導体基板の一表面に形成された多数個の
光電変換素子と、(iii) 前記多数個の光電変換素子の上
方に配置されたレンズ体と、(iv)前記半導体基板上に電
気的絶縁膜を介して形成され、平面視上、前記第１の対
向辺の一方の辺に沿った領域と他方の辺に沿った領域と
に分散配置された複数個のパッドと、(v) 前記複数個の
パッドを介して外部から供給される駆動信号によって動
作して、前記光電変換素子の各々に蓄積された電荷に基
づいて画素信号を生成することができる画素信号生成部
とを有するイメージセンサチップと、前記イメージセン
サチップ上に透光体によって形成され、前記レンズ体を
覆って該レンズ体と共に集光素子を形成し、前記パッド
の各々は覆わずに露出させる低屈折率層と、前記低屈折
率層上に固着された透明板であって、前記レンズ体は覆
い、前記パッドの各々は覆わずに露出させ、前記第２の
対向辺と平面視上ほぼ重なる対向辺を有する透明板とを
備えた固体撮像装置が提供される。

【００２３】本発明の他の観点によれば、(i) 平面視上
互い対向する１対の辺によって各々構成される第１およ
び第２の対向辺を有する半導体基板と、(ii)前記半導体
基板の一表面に形成された多数個の光電変換素子と、(i
ii) 前記多数個の光電変換素子の上方に配置されたレン
ズ体と、(iv)前記半導体基板上に電気的絶縁膜を介して
形成され、平面視上、前記第１の対向辺の一方の辺に沿
った領域と他方の辺に沿った領域とに分散配置された複
数個のパッドと、(v) 前記複数個のパッドを介して外部
から供給される駆動信号によって動作して、前記光電変
換素子の各々に蓄積された電荷に基づいて画素信号を生
成することができる画素信号生成部とを有するイメージ
センサチップと、前記イメージセンサチップ上に配置さ
れて前記レンズ体を平面視上取り囲むスペーサと、前記
スペーサ上に固着された透明板であって、前記レンズ体
は覆い、前記パッドの各々は覆わずに露出させ、前記第
２の対向辺の一方と平面視上ほぼ重なる第１の辺と、前
記第２の対向辺の他方の辺と平面視上ほぼ重なる第２の
辺とを有する透明板とを備えた固体撮像装置が提供され
る。

【００２４】本発明の更に他の観点によれば、片面に多
数個のイメージセンサが形成された半導体ウエハであっ
て、前記イメージセンサの各々が縦横に走る複数本のス
クライブ線によって区画され、該イメージセンサの各々
が、(i) 前記片面に形成された多数個の光電変換素子
と、(ii)前記多数個の光電変換素子の上方に配置された
レンズ体と、(iii) 前記片面上に電気的絶縁膜を介して
形成され、平面視上、前記第１の対向辺の一方の辺に沿
った領域と他方の辺に沿った領域とに分散配置された複
数個のパッドと、(iv)前記複数個のパッドを介して外部
から供給される駆動信号によって動作して、前記光電変
換素子の各々に蓄積された電荷に基づいて画素信号を生
成することができる画素信号生成部とを有する半導体ウ
エハを用意する工程と、各々が、前記第１の対向辺それ
ぞれの延在方向に沿って前記半導体ウエハを横切ること
ができる長さを有すると共に、前記レンズ体は覆い、該
レンズ体に対応する前記パッドの各々は覆わずに露出さ
せることができる幅を有する平板状の透明基板を複数本
用意する工程と、前記透明基板の各々を、対応するイメ
ージセンサの前記パッドの各々は該透明板の幅方向外側
において露出させつつ前記レンズ体は覆う配置で、前記
レンズ体よりも屈折率の低い低屈折率層を介して前記半
導体ウエハの片面上に互いに並列に固着させる工程と、
前記複数本の透明基板が固着された半導体ウエハを前記
スクライブ線に沿って分割する工程とを含む固体撮像装
置の製造方法が提供される。

【００２５】本発明の更に他の観点によれば、片面に多
数個のイメージセンサが形成された半導体ウエハであっ
て、前記イメージセンサの各々が縦横に走る複数本のス
クライブ線によって区画され、該イメージセンサの各々
が、(i) 前記片面に形成された多数個の光電変換素子
と、(ii)前記多数個の光電変換素子の上方に配置された
レンズ体と、(iii) 前記片面上に電気的絶縁膜を介して
形成され、平面視上、前記第１の対向辺の一方の辺に沿
った領域と他方の辺に沿った領域とに分散配置された複
数個のパッドと、(iv)前記複数個のパッドを介して外部
から供給される駆動信号によって動作して、前記光電変
換素子の各々に蓄積された電荷に基づいて画素信号を生
成することができる画素信号生成部とを有する半導体ウ
エハを用意する工程と、多数の開口部を有する透明基板
であって、前記半導体ウエハ上に重ねたときに、前記イ
メージセンサの各々に対し、１つのイメージセンサに形
成されている前記複数のパッドのうちで前記第１の対向
辺の一方の辺に沿った領域に配置されたパッドの各々は
１つの開口部から露出させ、他方の辺に沿った領域に配
置されたパッドの各々は他の１つの開口部から露出さ
せ、前記レンズ体の各々は覆うことができる透明基板を
用意する工程と、前記透明基板を、前記レンズ体の各々
は覆い、前記パッドの各々は前記開口部から露出させる
配置で、前記レンズ体よりも屈折率の低い低屈折率層を
介して前記半導体ウエハの片面上に固着させる工程と、
前記透明基板が固着された半導体ウエハを前記スクライ
ブ線に沿って分割する工程とを含む固体撮像装置の製造
方法が提供される。

【００２６】イメージセンサチップのパッケージング
を、このイメージセンサチップ上に透光体によって形成
された低屈折率層を介して、またはスペーサを介して透
明板を固着させることで行って、固体撮像装置を得る。
薄型の固体撮像装置を低コストの下に製造することが容
易になる。

【００２７】また、個々の固体撮像装置での透明板の形
状を上述の形状にすることにより、この固体撮像装置の
量産化が容易になる。この点からも、低コスト化が容易
である。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は、実施例による固体撮像体
装置を得るにあたってパッケージングの対象とするイメ
ージセンサチップでの光電変換素子、電荷転送素子、出
力回路部、およびパッドの平面配置の一例を模式的に示
す。図示のイメージセンサチップ１００は、例えばデジ
タルスチルカメラに使用することができるエリア・イメ
ーセンサ用のイメージセンサチップである。

【００２９】イメージセンサチップ１００においては、
半導体基板１の一表面に、複数個の光電変換素子１０が
複数行、複数列に亘って行列状に配置される。個々の光
電変換素子１０は、例えば埋込型のフォトダイオードに
よって構成される。光電変換素子１０の総数は少ないも
のでも数十万個程度であり、多いものでは６００万個を
超える。

【００３０】光電変換素子列の総数は、光電変換素子行
の総数よりも多い。このため、半導体基板１の平面視上
の形状は、図１での左右方向に長い長方形となる。平面
視上互い対向する１対の辺によって構成される第１の対
向辺（例えば２つの長辺）と、平面視上互い対向する１
対の辺によって構成される第２の対向辺（例えば２つの
短辺）とを有する。

【００３１】１つの光電変換素子列に１つずつ、この光
電変換素子列に沿って垂直電荷転送素子２０が配置され
る。個々の垂直電荷転送素子２０はＣＣＤによって構成
される。図示を省略しているが、垂直電荷転送素子２０
は、半導体基板１に形成された垂直電荷転送チャネル
と、半導体基板１上に電気的絶縁膜を介して配置されて
垂直電荷転送チャネルを平面視上横切る多数本の垂直転
送電極とを有し、さらに、対応する光電変換素子１０と
の間に読出しゲート３０を有する。

【００３２】各垂直電荷転送素子２０の出力端に電気的
に接続可能な水平電荷転送素子４０が配置される。この
水平電荷転送素子４０も、ＣＣＤによって構成される。
図示を省略しているが、水平電荷転送素子４０は、半導
体基板１に形成された水平電荷転送チャネルと、半導体
基板１上に電気的絶縁膜を介して配置されて水平電荷転
送チャネルを平面視上横切る多数本の水平転送電極とを
有する。

【００３３】水平電荷転送素子４０の出力端に、出力回
路部５０が電気的に接続される。出力回路部５０は、水
平電荷転送素子４０から出力された電荷を例えばフロー
ティング容量によって信号電圧に変換し、この信号電圧
をソースホロワ回路等を利用して増幅して、画素信号を
生成する。検出（変換）された後のフローティング容量
の電荷は、リセットトランジスタを介して電源に吸収さ
れる。

【００３４】光電変換素子１０に光が入射すると、この
光電変換素子１０に電荷が蓄積される。読出しゲート３
０に所定電位の読出しパルスを印可すると、光電変換素
子１０内の電荷が対する垂直電荷転送素子２０へ読み出
される。垂直電荷転送素子２０に読み出された電荷は、
この垂直電荷転送素子２０によって水平電荷転送素子４
０へ転送され、さらに、水平電荷転送素子４０から出力
回路部５０へ転送されて、この出力回路部５０で検出さ
れる。垂直電荷転送素子２０、水平電荷転送素子４０、
および出力回路部５０は、画素信号生成部を構成する。

【００３５】垂直電荷転送素子２０、水平電荷転送素子
４０および出力回路部５０を駆動するための駆動信号
は、所定のパッドＰを介して外部から供給される。

【００３６】パッドＰの各々は、半導体基板１における
図１での上側の長辺に沿った領域と下側の長辺に沿った
領域とに分散して配置され、配線ＷＬによって所定の電
極に接続される。

【００３７】図１においては図示されていないが、後述
するように、個々の光電変換素子１０の上方に１個ずつ
マイクロレンズが配置され、全体として１つのマイクロ
レンズアレイを構成する。本明細書においては、マイク
ロレンズアレイや後述する円柱レンズのように、外部か
らの入射光を収束させて複数の光電変換素子１０の各々
に入射させる光学素子を「レンズ体」という。

【００３８】次に、第１の実施例による固体撮像装置に
ついて、図２、図３および図４を参照しつつ説明する。
これらの図に示した固体撮像装置２００は、図１に示し
たイメージセンサチップ１００をパッケージングしたも
のである。図２〜図４に示した構成部材のうち、既に図
１に示したものについては図１で用いた参照符号と同じ
参照符号を付してその説明を省略する。

【００３９】図２は、第１の実施例による固体撮像装置
２００を概略的に示す平面図である。同図に示すよう
に、固体撮像装置２００においては、イメージセンサ１
００の上方に透明板１２０が配置される。図面を判りや
すくするために、図２においては透明板１２０にハッチ
ングを付してある。

【００４０】この透明板１２０は、長手方向の両端部が
半導体基板１の長手方向の両端部とほぼ重なる大きさの
矩形を呈する。別言すれば、透明板１２０は、半導体基
板１を平面視したときの２つの短辺の一方に平面視上ほ
ぼ重なる辺と、他方の短辺に平面視上ほぼ重なる辺とを
有し、これらの辺は、平面視上、互いに対向する。

【００４１】透明板１２０の長手方向の両端部での各側
面は、機械的に切断もしくは分割された粗面であり、平
面視したときにパッドＰに面する各面は、研磨、エッチ
ングあるいはモールド成形によって形成された光沢面と
なっている。

【００４２】固体撮像装置２００を底面視すると、透明
板１２０は半導体基板１によって覆い隠される。

【００４３】光電変換素子１０（図１参照）の各々は透
明板１２０によって平面視上覆われ、パッドＰの各々は
透明板１２０に覆われずに露出している。イメージセン
サチップ１００において光電変換素子１０が分布してい
る領域を「感光領域」といい、図中に参照符号１５で示
す。

【００４４】図３は、図２に示したIII−III線に沿った
固体撮像装置２００の断面を模式的に示す。

【００４５】同図に示すように、イメージセンサチップ
１００における上部積層体６０の表面上に透光体によっ
て低屈折率層１１０が形成され、その上面上に透明板１
２０が配置される。透明板１２０とイメージセンサチッ
プ１００とは、低屈折率層１１０によって互いに固着さ
れる。

【００４６】低屈折率層１１０は、後に図４を用いて詳
述するレンズ体（マイクロレンズアレイ）よりも低い屈
折率を有し、レンズ体を覆って、このレンズ体と共に集
光素子を形成する。

【００４７】低屈折率層１１０を形成する透光体の具体
例としては、例えば、フッ素ポリマー添加樹脂等、屈折
率が概ね１．１〜１．３の透明樹脂が挙げられる。

【００４８】透明板１２０は、表面に付着した塵埃を容
易に拭き取ることができる硬さを有していることが望ま
しい。この透明板１２０は、例えば透明ガラス、透明樹
脂または透光性セラミックによって形成することができ
る。

【００４９】なお、本明細書でいう「上部積層体」と
は、半導体基板１の上方に配置される部材のうちで、垂
直電荷転送素子２０、水平電荷転送素子４０、出力回路
部５０およびパッドＰのいずれの構成要素にもなってい
ない部材によって構成される積層体を意味する。

【００５０】以下、上部積層体６０の構造も含めて、固
体撮像装置２００の断面構造を図４を参照しつつ詳述す
る。

【００５１】図４は、固体撮像装置２００における１つ
の光電変換素子１０とその周辺とを概略的に示す断面図
である。

【００５２】イメージセンサチップ１００を構成する半
導体基板１は、ｎ型半導体基板１ａと、その一表面に形
成されたｐ型不純物拡散領域１ｂとによって構成され
る。

【００５３】光電変換素子１０は、例えば、ｐ型不純物
拡散領域１ｂの所定箇所にｎ型不純物拡散領域１０ａを
設け、このｎ型不純物拡散領域１０ａ上にｐ⁺ 型不純物
拡散領域１０ｂを設けることによって形成された埋込型
のフォトダイオードによって構成される。ｎ型不純物拡
散領域１０ａは、電荷蓄積領域として機能する。

【００５４】垂直電荷転送素子２０は、ｐ型不純物拡散
領域１ｂに形成されたｎ型の垂直電荷転送チャネル２１
と、半導体基板１上に電気的絶縁膜５を介して配置され
た多数本の垂直転送電極２３とを有する。個々の垂直転
送電極２３は、垂直電荷転送チャネル２１を平面視上横
切る。１つの光電変換素子１０に例えば２〜４本の垂直
転送電極２３が対応する。個々の垂直転送電極２３の表
面には、電気的絶縁膜がＩＦが形成される。

【００５５】光電変換素子１０（ｎ型不純物拡散領域１
０ａ）における図４での右側縁部に沿って、ｐ型不純物
拡散領域１ｂが１箇所ずつ露出している。ｐ型不純物拡
散領域１ｂにおけるこの領域が、読出ゲート３０用のチ
ャネル領域３０ａとして利用される。チャネル領域３０
ａは、所定の垂直転送電極２３の一領域によって平面視
上覆われて、１つの読出しゲート３０を構成する。

【００５６】チャネル領域３０ａが形成されている箇所
を除き、チャネルストップ領域ＣＳが各光電変換素子１
０の平面視上の周囲、各垂直電荷転送チャネル２１の平
面視上の周囲および水平電荷転送チャネル（図示せ
ず。）の平面視上の周囲を取り囲む。このチャネルスト
ップ領域ＣＳは、例えばｐ型不純物拡散領域１ｂの所定
箇所にｐ⁺ 型不純物拡散領域を設けることによって形成
される。ｐ⁺ 型不純物拡散領域におけるｐ型不純物の濃
度は、ｐ型不純物拡散領域におけるｐ型不純物の濃度よ
りも高い。

【００５７】各不純物拡散領域は、例えばイオン注入と
その後のアニールとによって形成することができる。ｐ
型不純物拡散領域１ｂは、例えばエピタキシャル成長法
によって形成することもできる。

【００５８】層間絶縁膜６１が、垂直電荷転送素子２
０、水平電荷転送素子４０、および出力回路部５０（図
１参照）を覆う。この層間絶縁膜６１は、例えばホスホ
シリケートガラス（ＰＳＧ）、ボロホスホシリケートガ
ラス（ＢＰＳＧ）等によって形成される。ただし、層間
絶縁膜６１は必須の構成要素ではなく、省略することも
可能である。

【００５９】個々の光電変換素子１０の上方に開口部６
２ａを１つずつ有する光遮蔽膜６２が、層間絶縁膜６１
上に形成される。この光遮蔽膜６２は、例えばアルミニ
ウム、クロム、タングステン、チタン、モリブデン等の
金属材料や、これらの金属の２種以上からなる合金材料
を用いて形成される。個々の光電変換素子１０表面にお
いて開口部６２ａ内に平面視上位置する領域が、この光
電変換素子１０における光入射面となる。

【００６０】パッシベーション膜６３が、光遮蔽膜６２
と、開口部６２ａから露出している電気的絶縁膜５を覆
い、その下の部材を保護する。このパッシベーション膜
６３は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜、
または、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とシリコン酸
化膜との積層膜によって構成することが好ましい。

【００６１】第１の平坦化膜６４が、パッシベーション
膜６３を覆い、平坦面を形成する。第１の平坦化膜６４
は、例えばフォトレジスト等の透明樹脂を例えばスピン
コート法によって所望の厚さに塗布することによって形
成され、後述するマイクロレンズ６７ａの焦点調節層と
しても利用される。必要に応じて、第１の平坦化膜６４
中にインナーレンズが形成される。

【００６２】色フィルタアレイ６５が、第１の平坦化膜
６４上に配置される。この色フィルタアレイ６５は、個
々の光電変換素子１０上に１つずつ配置された所定色の
色フィルタによって構成される。図４においては、１個
の赤色フィルタ６５Ｒと２個の緑色フィルタ６５Ｇとが
示されている。

【００６３】色フィルタアレイ６５は、例えば、所望色
の顔料もしくは染料を含有させた樹脂（カラーレジン）
の層を、フォトリソグラフィ法等の方法によって所定箇
所に形成することによって作製することができる。

【００６４】第２の平坦化膜６６が色フィルタアレイ６
５を覆い、平坦面を形成する。第２の平坦化膜６６は、
例えばフォトレジスト等の透明樹脂を例えばスピンコー
ト法によって所望の厚さに塗布することによって形成さ
れる。

【００６５】レンズ体であるマイクロレンズアレイ６７
が、第２の平坦化膜６６上に形成される。このマイクロ
レンズアレイ６７は、個々の光電変換素子１０の上方に
１個ずつ配置されたマイクロレンズ６７ａによって構成
される。マイクロレンズ６７ａは、例えば屈折率が概ね
１．５〜２．０の透明樹脂（フォトレジストを含む。）
によって形成され、外部からの入射光を収束させて、そ
の下の光電変換素子１０に入射させる。

【００６６】上述した層間絶縁膜６１、光遮蔽膜６２、
パッシベーション膜６３、第１の平坦化膜６４、色フィ
ルタアレイ６５、第２の平坦化膜６６およびマイクロレ
ンズアレイ６７が、図３に示した上部積層体６０を構成
する。この上部積層体６０は、少なくとも感光領域１５
（図２参照）内に形成される。

【００６７】前述した低屈折率層１１０は、上部積層体
６０の表面上に形成されてマイクロレンズアレイ６７を
覆い、マイクロレンズアレイ６７と共に集光素子を形成
する。この低屈折率層１１０の上面上に、透明板１２０
が固着される。

【００６８】固体撮像装置２００の製造過程や後工程で
の透明板１２０の破損を防止するうえからは、透明板１
２０によって平面視上覆われる全領域に上部積層体６０
を形成し、その上面全域に低屈折率層１１０を形成する
ことが好ましい。

【００６９】ただし、透明板１２０によって平面視上覆
われる領域のうちで感光領域１５の外側に位置する領域
については、上部積層体６０に代えてこれに類する構成
の積層体を配置し、その上に低屈折率層１１０を設ける
ことができる。上部積層体６０に代わる積層体として
は、例えば、上部積層体６０からマイクロレンズアレイ
６７を除いた構成を有する積層体や、上部積層体６０か
らマイクロレンズアレイ６７、第２の平坦化膜６６、色
フィルタアレイ６５および第１の平坦化膜６４を除いた
構成を有する積層体（無機材料層）等が挙げられる。

【００７０】低屈折率層１１０を設けることにより、低
屈折率層１１０を設けない場合に比べてマイクロレンズ
６７ａの相対屈折率が低下し、その焦点距離が長くな
る。

【００７１】光電変換素子１０への入射光は収束されて
いることが望まれるので、マイクロレンズ６７ａの相対
屈折率はできるだけ大きいことが好ましい。また、マイ
クロレンズ６７ａの焦点が光電変換素子１０表面または
その近傍にくるように、焦点調節層である第１の平坦化
膜６４の膜厚を制御するか、マイクロレンズ６７ａの焦
点距離自体を制御することが好ましい。

【００７２】第１の平坦化膜６４の厚さを、工程数を増
加させることなく、また、半導体基板１の変形をまねく
ことなく大きく変化させることは比較的困難であり、そ
の最大膜厚は最小膜厚の例えば１１０％程度である。

【００７３】一方、マイクロレンズ６７ａの焦点距離
は、このマイクロレンズ６７ａの表面の曲率を大きくす
ることにより、短くすることができる。

【００７４】マイクロレンズアレイ６７は、例えば、所
望の透明樹脂（フォトレジストを含む。）からなる層を
フォトリソグラフィ法等によって所定形状に区画した
後、熱処理によって各区画の透明樹脂層を溶融させ、表
面張力によって角部を丸め込ませた後に冷却することに
よって得られる。

【００７５】したがって、平面視上の大きさが小さなマ
イクロレンズ程、表面張力によって角部を丸め込ませ
て、表面の曲率を大きくすることが容易である。換言す
れば、光電変換素子１０の集積度が高い程、マイクロレ
ンズ表面の曲率を大きくして焦点距離を短くすることが
容易である。

【００７６】例えば、低屈折率層１１０がないときに光
電変換素子１０表面に焦点を結ぶマイクロレンズ６７ａ
の高さを基準にすると、マイクロレンズ６７ａの平面視
上の大きさが５μｍ角の正方形に収まる大きさであれ
ば、その高さを２〜３倍にまで容易に変化させることが
できる。マイクロレンズ表面の曲率を容易に大きくする
ことができる。

【００７７】例えば、マイクロレンズ６７ａの屈折率が
１．７で、設けようとする低屈折率層１１０の屈折率が
１．３で、この低屈折率層１１０がないときに５μｍ角
の光電変換素子１０表面に焦点を結ぶマイクロレンズ６
７ａの高さが０．６μｍであれば、マイクロレンズ６７
ａの高さを２倍（１．２μｍ）程度にすることにより、
低屈折率層１１０を設けたときに光電変換素子１０表面
に焦点を結ばせることができる。

【００７８】上述した構造を有する固体撮像装置２００
では、パッシベーション膜６３によって光電変換素子１
０、垂直電荷転送素子２０、水平電荷転送素子４０、お
よび出力回路部５０が保護される。低屈折率層１１０と
透明板１２０とによってマイクロレンズアレイ６７が保
護される。

【００７９】低屈折率層１１０と透明板１２０とを設け
ることによって、イメージセンサチップ１００に実用的
なパッケージングを施すことができる。パッケージング
に要する部材が低屈折率層１１０と透明板１２０との２
つのみであることから、薄型のパッケージングを低コス
トの下に施すことが容易である。

【００８０】固体撮像装置２００の平面視上の大きさ
は、イメージセンサチップ１００および透明板１２０の
いずれか大きい方の大きさによって規定される。したが
って、イメージセンサチップ１００と平面視上同じ大き
さの固体撮像装置２００を容易に得ることができる。す
なわち、チップサイズのパッケージングが施された固体
撮像装置２００を容易に得ることができる。

【００８１】固体撮像装置２００は、チップキャリアを
用いてワイヤボンディング等の方法によって回路基板に
実装することもできるし、図５および図６に示すように
チップキャリアを用いることなく回路基板に実装するこ
ともできる。

【００８２】図５は、フレキシブル回路基板３００に実
装された固体撮像装置２００を概略的に示す平面図であ
る。

【００８３】図６は、図５に示したVI−VI線に沿った固
体撮像装置２００とフレキシブル回路基板３００との断
面を模式的に示す。

【００８４】図５または図６に示した構成部材のうち、
既に図１、図２または図３に示した構成部材については
図１、図２また筈３で用いた参照符号と同じ参照符号を
付して、その説明を省略する。

【００８５】図５に示すように、フレキシブル回路基板
３００の中央部には、固体撮像装置２００における透明
板１２０は露出させ、パッドＰの各々は覆うことができ
る矩形状の開口部３０５が形成されている。

【００８６】図６に示すように、フレキシブル回路基板
３００は、ポリイミドなどによって形成された樹脂フィ
ルム３１０と、この樹脂フィルム３１０の一面に形成さ
れた所定本数の配線３２０とを有する。固体撮像装置２
００は、フレキシブル回路基板３００の表側（配線３２
０が形成されている面側）から開口部３０５に上部積層
体６０を挿入した状態で、このフレキシブル回路基板３
００に実装される。固体撮像装置２００における個々の
パッドＰが、図示を省略した共晶合金（例えば金−錫合
金）やハンダ等によって、所定の配線３２０と接続され
る。

【００８７】次に、固体撮像装置２００の製造方法の一
例について、図７〜図９を参照しつつ説明する。以下に
説明する例は、低屈折率層１１０の材料としてフォトレ
ジストを用いた例である。

【００８８】まず、図７に示すように、多数個のイメー
ジセンサ１００ａが互いの長手方向Ｄ_L を一致させた状
態で整然と形成された半導体ウエハ５００を用意する。
この半導体ウエハ５００では、多数本のスクライブ線５
０５が所定の間隔で縦横に走り、個々のイメージセンサ
１００ａを区画している。各イメージセンサ１００ａの
層構成は、前述したイメージセンサチップ１００の層構
成と同じである。

【００８９】また、図８に示すように、各々が平板状を
呈する複数本の透明基板５１０、例えばガラス板を用意
し、これらの透明基板５１０を対向配置した２つの支持
体５２０ａ、５２０ｂ上に互いに並列に掛け渡して固定
する。個々の透明基板５１０の長さは半導体ウエハ５０
０の直径よりも十分に長く、その幅は、イメージセンサ
１００ａにおけるパッドＰ（図２参照）の各々を露出さ
せつつマイクロレンズアレイ６７（図４参照）を覆うに
十分な幅である。各透明基板５１０の幅は、イメージセ
ンサ１００ａの幅よりも狭い。

【００９０】隣り合う２本の透明基板５１０の中心間距
離は、半導体ウエハ５００において方向Ｄ_L と平面視上
直交する方向に隣り合う２個のイメージセンサ１００ａ
の中心間距離にほぼ一致する。

【００９１】次に、半導体ウエハ５００においてイメー
ジセンサ１００ａが形成されている側の面上に、低屈折
率層１１０用の材料（フォトレジスト）を例えばスピン
コート等の方法によって塗布し、低屈折率層１１０用の
材料層を形成する。

【００９２】次いで、低屈折率層１１０用の材料層の上
に所定形状のマスクを設けてこの材料層を所定波長もし
くは所定波長域の光で露光し、さらに所定の現像液で現
像して、不要箇所に形成された材料層を除去する。個々
のイメージセンサ１００ａ上に低屈折率層１１０が形成
される。

【００９３】次に、図９に示すように、半導体ウエハ５
００においてイメージセンサ１００ａが形成されている
側の面上に各透明基板５１０を重ねる。

【００９４】このとき、各透明基板５１０は、その長手
方向がイメージセンサ１００ａの長手方向Ｄ_L と一致す
るように配置される。また、方向Ｄ_L に沿って整列して
いる複数個のイメージセンサ１００ａそれぞれに対し、
パッドＰの各々を覆うことなくマイクロレンズアレイ６
７を覆うように配置される。

【００９５】次いで、半導体ウエハ５００を透明基板５
１０と共に加熱することによって、または紫外線照射に
よって低屈折率層１１０を軟化させ、必要に応じて各透
明基板５１０に若干の荷重をかけながら徐冷して、低屈
折率層１１０を硬化させる。半導体ウエハ５００と各透
明基板５１０とが互いに固着される。

【００９６】この後、必要に応じて半導体ウエハ５００
の裏面にウエハシートを貼付した後に半導体ウエハ５０
０を各スクライブ線５０５に沿って分割して、図２〜図
４に示した構造の固体撮像装置２００を多数個得る。半
導体ウエハ５００の分割は、例えば、透明基板５１０側
からのダイシングまたはスクライビングによって行うこ
とができる。

【００９７】上述の方法によれば、イメージセンサチッ
プ１００に薄型のパッケージングが施された固体撮像装
置である固体撮像装置２００を量産することが可能であ
る。固体撮像装置２００を低コストの下に製造すること
が可能である。

【００９８】次に、第２の実施例による固体撮像装置に
ついて、図１０を参照しつつ説明する。ただし、同図に
示した構成部材のうちで既に図２に示したものについて
は、図２で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその
説明を省略する。

【００９９】図１０は、第２の実施例による固体撮像装
置２１０を概略的に示す平面図である。同図に示すよう
に、固体撮像装置２１０では、図２に示した透明板１２
０とは異なる形状の透明板１２２を用いてイメージセン
サチップ１００がパッケージングされている。図面を判
りやすくするために、図１０においては透明板１２２に
ハッチングを付してある。

【０１００】透明板１２２は、長手方向の端部に、幅方
向（長手方向と平面視上直交する方向）に延在する突出
部１２２ａを有するという点で、図２に示した透明板１
２０とは形状的に異なる。上部積層体６０（図３参照）
またはこれに類する構成の積層体が各突出部１２２ａの
下にも形成され、その上には低屈折率層１１０が形成さ
れる。これらの点を除けば、固体撮像装置２１０の構成
は図２に示した固体撮像装置２００の構成と同様であ
る。

【０１０１】透明板１２２に突出部１２２ａが形成され
ていることから、突出部１２２ａがない場合に比べて、
透明板の端面が部分的に光電変換素子１０から遠くなっ
ている。透明板のエッジで光の反射が生じたとしも、こ
の反射光が光電変換素子１０（図１参照）に入射する確
率が低下する。不所望の光が光電変換素子１０に入射す
ることが抑制される。

【０１０２】固体撮像装置２１０は、前述した固体撮像
装置２００と同様に、チップキャリアを用いてワイヤボ
ンディング等の方法によって回路基板に実装することも
できるし、図１１に示すようにチップキャリアを用いる
ことなく回路基板に実装することもできる。

【０１０３】図１１は、フレキシブル回路基板３５０に
実装された固体撮像装置２１０を概略的に示す平面図で
ある。

【０１０４】同図に示すように、フレキシブル回路基板
３５０の中央部には、固体撮像装置２１０における透明
板１２２は露出させ、パッドＰの各々は覆うことができ
る開口部３５５が形成されている。

【０１０５】この点を除けば、フレキシブル回路基板３
５０の構成は図５に示したフレキシブル回路基板３００
の構成と同様である。フレキシブル回路基板３５０への
固体撮像装置２１０の実装形態も、図６に示したフレキ
シブル回路基板３００への固体撮像装置２００の実装形
態と同様である。

【０１０６】固体撮像装置２１０は、次のようにして製
造することができる。

【０１０７】まず、前述した固体撮像装置２００を製造
する場合と同様に、図７に示した半導体ウエハ５００を
用意する。

【０１０８】また、図１２に示す大形の透明基板５５０
を用意する。この透明基板５５０は、半導体ウエハ５０
０を覆うに十分な大きさを有すると共に、複数行、複数
列に亘って行列状に形成された多数個の開口部５５５を
有する。個々の開口部５５５はほぼ同じ大きさを有し、
いずれの開口部５５５も矩形を呈する。

【０１０９】開口部５５５の長手方向の長さは、半導体
ウエハ５００に形成されているイメージセンサ１００ａ
の長手方向の長さより短いものの、イメージセンサ１０
０ａでの一方の長辺に沿った領域に形成されている一群
のパッドＰ（図１参照）、または他方の長辺に沿った領
域に形成されている一群のパッドＰ（図１参照）を露出
させるに十分な長さである。

【０１１０】個々の開口部５５５の幅（長手方向と平面
視上直交する方向の長さ）は、あるイメージセンサ１０
０ａでの下側（図１２の紙面手前側）の長辺に沿った領
域に形成されている一群のパッドＰと、このイメージセ
ンサ１００ａの下側に近接する他のイメージセンサ１０
０ａでの上側（図１２の紙面奥側）の長辺に沿った領域
に形成されている一群のパッドＰとを露出させるに十分
である。

【０１１１】行方向に隣り合う２つの開口部５５５の中
心間距離は、半導体ウエハ５００においてイメージセン
サ１００ａの長手方向Ｄ_L （図７参照）に隣り合う２個
のイメージセンサ１００ａの中心間距離にほぼ一致す
る。

【０１１２】列方向に隣り合う２つの開口部５５５の中
心間距離は、半導体ウエハ５００において方向Ｄ_L と平
面視上直交する方向に隣り合う２個のイメージセンサ１
００ａの中心間距離にほぼ一致する。

【０１１３】この後は、前述した固体撮像装置２００を
製造する際に用いる複数本の透明基板５１０に代えて透
明基板５５０を用いる以外は固体撮像装置２００を製造
する場合と同様の手順で、固体撮像装置２１０を製造す
る。

【０１１４】図１３に示すように、透明基板５５０は、
イメージセンサ１００ａに形成されているパッドＰ（図
１参照）のうちで下側（図１３の紙面手前側）の長辺に
沿った領域に形成されている一群のパッドＰが１つの開
口部５５５の下方に位置し、上側（図１３の紙面奥側）
の長辺に沿った領域に形成されている一群のパッドＰが
他の１つの開口部５５５の下方に位置するように、半導
体ウエハ５００に重ねられる。各イメージセンサ１００
ａでは、マイクロレンズアレイ６７（図４参照）が透明
基板５５０によって覆われる。

【０１１５】上述の方法によれば、イメージセンサチッ
プ１００に薄型のパッケージングが施された固体撮像装
置である固体撮像装置２１０を量産することが可能であ
る。固体撮像装置２１０を低コストの下に製造すること
が可能である。

【０１１６】次に、第３の実施例による固体撮像装置に
ついて、図１４および図１５を参照しつつ説明する。た
だし、これらの図に示した構成部材のうちで既に図３ま
たは図１０に示したものについては、図３または図１０
で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省
略する。

【０１１７】図１４は、第３の実施例による固体撮像装
置２２０を概略的に示す平面図である。

【０１１８】図１５は、図１４に示したXV−XV線に沿っ
た固体撮像装置２２０の断面を模式的に示す。

【０１１９】図１４に示すように、固体撮像装置２２０
では、図１０に示した透明板１２２とは異なる形状の透
明板１２４を用いてイメージセンサチップ１００がパッ
ケージングされている。図面を判りやすくするために、
図１４においては透明板１２４にハッチングを付してあ
る。

【０１２０】透明板１２４は、長手方向の端部に矩形状
の切り欠き部１２４ａを有するという点で、図１０に示
した透明板１２２とは形状的に異なる。

【０１２１】図１５に示すように、上部積層体６０（図
３参照）またはこれに類する構成の積層体が切り欠き部
１２４ａの下にも形成される。切り欠き部１２４ａの下
には、低屈折率層１１０を形成してもよいし、形成しな
くてもよい。図示の例では、切り欠き部１２４ａの下に
は低屈折率層１１０が形成されていない。

【０１２２】これらの点を除けば、固体撮像装置２２０
の構成は図１０に示した固体撮像装置２１０の構成と同
様である。

【０１２３】半導体基板１の平面視上の四隅に、平面視
上、透明板１２４の角部が重なっていることから、固体
撮像装置２２０を鏡筒に組み込んでレンズモジュールと
する際に、その位置合わせが容易になる。この点は、前
述した固体撮像装置２１０についても同様である。

【０１２４】固体撮像装置２２０は、前述した固体撮像
装置２００と同様に、チップキャリアを用いてワイヤボ
ンディング等の方法によって回路基板に実装することも
できるし、チップキャリアを用いることなく回路基板に
実装することもできる。例えば、前述した固体撮像装置
２１０と同様にして、図１１に示したフレキシブル回路
基板３５０に固体撮像装置２２０を実装することができ
る。

【０１２５】固体撮像装置２２０は、例えば次のように
して製造することができる。

【０１２６】まず、前述した固体撮像装置２００を製造
する場合と同様に、図７に示した半導体ウエハ５００を
用意する。

【０１２７】また、図１６に示す大形の透明基板５７０
を用意する。この透明基板５７０は、半導体ウエハ５０
０を覆うに十分な大きさを有すると共に、複数行、複数
列に亘って行列状に形成された多数個の第１開口部５７
５と、複数行、複数列に亘って行列状に形成された多数
個の第２開口部５７７とを有する。

【０１２８】第１開口部５７５は、図１２に示した透明
基板５５０での開口部５５５に相当する。

【０１２９】各第２開口部５７７は第１開口部５７５よ
りも小さな矩形を呈し、これらの第２開口部５７７は、
第１開口部５７５の行間に配置されている。

【０１３０】個々の第２開口部５７７での列方向の長さ
は、目的とする固体撮像装置２２０での切り欠き部１２
４ａ（図１４参照）の長さ（固体撮像装置２２０の長手
方向と平面視上直交する方向の長さ）に相当する。

【０１３１】行方向に隣り合う２つの第２開口部５７７
の中心間距離は、半導体ウエハ５００においてイメージ
センサ１００ａの長手方向Ｄ_L （図７参照）に隣り合う
２個のイメージセンサ１００ａの中心間距離にほぼ一致
する。

【０１３２】列方向に隣り合う２つの第２開口部５７７
の中心間距離は、半導体ウエハ５００において方向Ｄ_L
と平面視上直交する方向に隣り合う２個のイメージセン
サ１００ａの中心間距離にほぼ一致する。

【０１３３】この後は、前述した固体撮像装置２１０を
製造する際に用いる透明基板５５０に代えて透明基板５
７０を用いる以外は固体撮像装置２１０を製造する場合
と同様の手順で、固体撮像装置２２０を製造する。

【０１３４】図１７に示すように、透明基板５７０は、
イメージセンサ１００ａに形成されているパッドＰ（図
１参照）のうちで下側（図１７の紙面手前側）の長辺に
沿った領域に形成されている一群のパッドＰが１つの第
１開口部５７５の下方に位置し、上側（図１７の紙面奥
側）の長辺に沿った領域に形成されている一群のパッド
Ｐが他の１つの第１開口部５７５の下方に位置するよう
に、半導体ウエハ５００に重ねられる。各イメージセン
サ１００ａでは、マイクロレンズアレイ６７（図４参
照）が透明基板５７０によって覆われる。

【０１３５】上述の方法によれば、イメージセンサチッ
プ１００に薄型のパッケージングが施された固体撮像装
置である固体撮像装置２２０を量産することが可能であ
る。固体撮像装置２２０を低コストの下に製造すること
が可能である。

【０１３６】次に、第４の実施例による固体撮像装置に
ついて、図１８を参照しつつ説明する。ただし、同図に
示した構成部材のうちで既に図３に示したものについて
は、図３で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその
説明を省略する。

【０１３７】図１８は、第４の実施例による固体撮像装
置２３０を概略的に示す断面図である。

【０１３８】同図に示すように、固体撮像装置２３０で
は、上部積層体６０の上方に流体、例えば空気によって
形成された低屈折率層１１５が設けられている。この低
屈折率層１１５を形成するために、上部積層体６０の上
面の内縁部には、所定の高さを有する枠状のスペーサ１
１７が例えば樹脂によって形成され、スペーサ１１７の
上面に透明板１２０が固着されている。これらの点を除
けば、固体撮像装置２３０の構成は図３に示した固体撮
像装置２００の構成と同様である。

【０１３９】なお、固体撮像装置２３０の製造過程や後
工程での透明板１２０の破損を防止するうえからは、透
明板１２０の下面での内縁部がスペーサ１１７の上面と
接するように、スペーサ１１７の形状および大きさを選
定することが好ましい。これに伴って、スペーサ１１７
の下地となる上部積層体６０は、透明板１２０によって
平面視上覆おうとする領域全体に形成することが好まし
い。

【０１４０】ただし、透明板１２０によって平面視上覆
われる領域のうちで感光領域１５（図２参照）の外側に
位置する領域については、上部積層体６０に代えて上部
積層体６０に類する構成の積層体を配置し、その上に低
屈折率層１１０を設けることができる。上部積層体６０
に代わる積層体としては、例えば、上部積層体６０から
マイクロレンズアレイ６７（図４参照）を除いた構成を
有する積層体や、上部積層体６０からマイクロレンズア
レイ６７および色フィルタアレイ６５（図４参照）を除
いた構成を有する積層体、あるいは、上部積層体６０か
らマイクロレンズアレイ６７、第２の平坦化膜６６、色
フィルタアレイ６５および第１の平坦化膜６４を除いた
構成を有する積層体（無機材料層）等が挙げられる。

【０１４１】固体撮像装置２３０を製造するに当たって
は、多数のイメージセンサ１００ａ（図７参照）が形成
された半導体ウエハと透明板１２０の元となる透明基板
とを互いに固着させるのに先立って、半導体ウエハ側に
予めスペーサ１１７を形成しておくこともできるし、透
明板１２０の元となる透明基板にスペーサ１１７を予め
形成しておく方こともできる。

【０１４２】予め形成されるスペーサ１１７が完全に硬
化していると、半導体ウエハと透明板１２０の元となる
透明基板とを互いに固着させることが困難になることが
ある。例えば、所望の形状を保持するに十分な硬度にま
では硬化されているが、完全には硬化されていない状態
のスペーサ１１７を予め形成し、半導体ウエハ（スペー
サ１１７）に透明板１２０の元となる透明基板を重ね終
えた後に、スペーサ１１７を完全に硬化させることがで
きる。

【０１４３】以上、実施例による固体撮像装置およびそ
の製造方法について説明したが、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。

【０１４４】例えば、パッケージングの対象とするイメ
ージセンサチップは、光電変換素子の上方にレンズ体が
配置されているタイプのイメージセンサチップであれば
よく、その構成は問わない。

【０１４５】エリア・イメージセンサ用およびリニア・
イメージセンサ用を問わず、ＣＣＤ型、ＭＯＳ型等、種
々のタイプのイメージセンサチップをパッケージングの
対象とすることができる。

【０１４６】エリア・イメージセンサ用のイメージセン
サチップでは、前述のように、１個の光電変換素子に１
個ずつ配置されたマイクロレンズによって構成されるマ
イクロレンズが、レンズ体に相当する。

【０１４７】リニア・イメージセンサ用のイメージセン
サチップでは、１個の光電変換素子に１個ずつマイクロ
レンズを配置することもできるし、複数個の光電変換素
子に１つの円柱レンズを配置することもできる。前者の
場合には、これらのマイクロレンズによって構成される
マイクロレンズアレイがレンズ体に相当し、後者の場合
には円柱レンズがレンズ体に相当する。

【０１４８】イメージセンサチップの平面視上の形状
は、図１に示したイメージセンサチップ１００のように
光電変換素子行方向に長く、光電変換素子列方向に短い
形状に限定されるものではない。光源変換素子行方向に
短く、光電変換素子列方向に長いものであってもよし、
光電変換素子行方向の長さと光電変換素子列方向の長さ
とが同じものであってもよい。

【０１４９】イメージセンサチップにおけるパッドの配
置も、図１に示したイメージセンサチップ１００におけ
るパッドの配置に限定されるものではない。例えば、光
電変換素子行方向の両端部にパッドの各々を分散配置す
ることも可能である。

【０１５０】実施例による固体撮像装置２００の製造方
法では、個々の長さがほぼ等しい複数本の透明基板５１
０を用いたが、これらの透明基板５１０の長さは、個々
の配設箇所に応じて変更することができる。例えば、透
明基板５１０用の支持体５２０ａ、５２０ｂの平面視上
の形状を、半導体ウエハ５００の外周面の曲率に応じた
円弧状とし、各透明基板５１０の長さを、その透明基板
５１０が配置される箇所に応じて、半導体ウエハ５００
を横切れる長さとすることができる。この場合、半導体
ウエハ５００の中心から遠い箇所に配置される透明基板
５１０程、その長さを短くすることができる。

【０１５１】実施例による固体撮像装置２００、２１
０、２２０の製造方法では、パッケージングしようとす
るイメージセンサチップ１００と同じ層構成を有するイ
メージセンサ１００ａが多数形成された半導体ウエハ５
００を予め用意し、各イメージセンサ上に低屈折率層を
形成してから透明基板を固着させた。

【０１５２】しかしながら、半導体ウエハ５００に形成
されているイメージセンサ１００ａの各々は、パッドＰ
の各々が所定の層、例えば第１の平坦化膜６４用の材料
層、色フィルタアレイ６５用の材料層、第２の平坦化膜
６６用の材料層、マイクロレンズアレイ６７用の材料層
によって覆われている以外は前述したイメージセンサチ
ップ１００と同一の層構成を有するものであってもよ
い。

【０１５３】各イメージセンサ１００ａが上述の層構成
を有する場合には、半導体ウエハ上に低屈折率層１１０
用の材料をスピンコート等の方法によって塗布してた
後、この材料を一旦硬化させる。次いで、低屈折率層１
１０用の材料層の上に所定形状のマスクを設け、不要箇
所に形成されている低屈折率層１１０用の材料層と、パ
ッドＰを覆っている他の不要な層とを例えばエッチング
によって除去することにより、個々のイメージセンサ１
００ａ上に低屈折率層１１０を形成することができる。
この後は、実施例による固体撮像装置２００、２１０、
２２０の製造方法と同様にして、低屈折率層１１０上へ
の透明基板の固着および半導体ウエハの分割を行うこと
ができる。

【０１５４】実施例による固体撮像装置２００、２１
０、２２０の製造方法では、多数個のイメージセンサが
形成された半導体ウエハ側に低屈折率層用の材料層を形
成したが、半導体ウエハに固着させる透明基板側に低屈
折率層用の材料層を形成することも可能である。この場
合、透明基板側に形成する低屈折率層用の材料層は、所
望の形状を保持するに十分な硬度にまでは硬化されてい
るが、完全には硬化されていない状態とすることが好ま
しい。低屈折率層用の材料層の完全な硬化は、半導体ウ
エハに透明基板を重ね終えた後に行うことが好ましい。

【０１５５】低屈折率層を透明樹脂によって形成する場
合、この透明樹脂は、所望の屈折率を有してさえいれ
ば、光硬化型樹脂（フォトレジスト）の他に、電子線硬
化型樹脂や熱可塑性樹脂、あるいは熱硬化性樹脂であっ
てもよい。

【０１５６】その他、種々の変更、改良、組み合わせ等
が可能であることは当業者に自明であろう。

【０１５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
イメージセンサチップに薄型のパッケージングを施し
て、固体撮像装置を低コストの下に提供することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例による固体撮像体装置を得るにあたって
パッケージングの対象とするイメージセンサチップでの
光電変換素子、電荷転送素子、出力回路部、およびパッ
ドの平面配置の一例を示す模式図である。

【図２】第１の実施例による固体撮像装置を概略的に示
す平面図である。

【図３】図２に示したIII−III線に沿った固体撮像装置
の断面を示す模式図である。

【図４】図２に示した固体撮像装置における１つの光電
変換素子とその周辺とを概略的に示す断面図である。

【図５】図２に示した固体撮像装置をフレキシブル回路
基板に実装した状態を概略的に示す平面図である。

【図６】図５に示したVI−VI線に沿った固体撮像装置と
フレキシブル回路基板との断面を示す模式図である。

【図７】多数個のイメージセンサが互いの長手方向を一
致させた状態で整然と形成された半導体ウエハを概略的
に示す平面図である。

【図８】図２に示した固体撮像装置を製造する際に使用
する複数本の透明基板を、対向配置した２つの支持体上
に互いに並列に掛け渡した状態を概略的に示す平面図で
ある。

【図９】図７に示した半導体ウエハと図８に示した複数
本の透明基板とを重ねた状態を概略的に示す平面図であ
る。

【図１０】第２の実施例による固体撮像装置を概略的に
示す平面図である。

【図１１】図１０に示した固体撮像装置をフレキシブル
回路基板に実装した状態を概略的に示す平面図である。

【図１２】図１０に示した固体撮像装置を製造する際に
使用する透明基板を概略的に示す平面図である。

【図１３】図７に示した半導体ウエハと図１２に示した
透明基板とを重ねた状態を概略的に示す平面図である。

【図１４】第３の実施例による固体撮像装置を概略的に
示す平面図である。

【図１５】図１４に示したXV−XV線に沿った固体撮像装
置の断面を示す模式図である。

【図１６】図１４に示した固体撮像装置を製造する際に
使用する透明基板を概略的に示す平面図である。

【図１７】図７に示した半導体ウエハと図１６に示した
透明基板とを重ねた状態を概略的に示す平面図である。

【図１８】第４の実施例による固体撮像装置を概略的に
示す断面図である。

【符号の説明】

１…半導体基板、 １０…光電変換素子、 １５…感光
領域、 ２０…垂直電荷転送素子、 ４０…水平電荷転
送素子、 ５０…出力回路部、 ６７…マイクロレン
ズアレイ、 １００…イメージセンサチップ、１００ａ
…イメージセンサ、 １１０、１１５…低屈折率層、
１２０、１２２、１２４…透明板、 ２００、２１０、
２２０、２３０…固体撮像装置、 ３００、３５０…フ
レキシブル回路基板、 ５００…半導体ウエハ、 ５０
５…スクライブ線、 ５１０、５５０、５７０…透明基
板、 ５５５…開口部、 ５７５…第１開口部、 ５７
７…第２開口部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA10 CA04 CA34 CB14 DA03 FA06 FA26 GB11 GC08 GD03 GD04 HA20 HA23 HA24 HA26 HA30 5C024 CY47 CY48 EX22 EX24 EX25 EX43 EX52 EX55 GY01 GY31 5F049 MA01 NA18 NB05 RA02 SS02 TA12 5F088 AA02 AB02 BB03 CB03 CB10 CB11 DA01 EA04 EA16 EA20 FA09 GA04 HA05 HA10 HA11 JA12

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (i) 平面視上互いに対向する１対の辺に
   よって各々構成される第１および第２の対向辺を有する
   半導体基板と、(ii)前記半導体基板の一表面に形成され
   た多数個の光電変換素子と、(iii) 前記多数個の光電変
   換素子の上方に配置されたレンズ体と、(iv)前記半導体
   基板上に電気的絶縁膜を介して形成され、平面視上、前
   記第１の対向辺の一方の辺に沿った領域と他方の辺に沿
   った領域とに分散配置された複数個のパッドと、(v) 前
   記複数個のパッドを介して外部から供給される駆動信号
   によって動作して、前記光電変換素子の各々に蓄積され
   た電荷に基づいて画素信号を生成することができる画素
   信号生成部とを有するイメージセンサチップと、 前記イメージセンサチップ上に透光体によって形成さ
   れ、前記レンズ体を覆って該レンズ体と共に集光素子を
   形成し、前記パッドの各々は覆わずに露出させる低屈折
   率層と、 前記低屈折率層上に固着された透明板であって、前記レ
   ンズ体は覆い、前記パッドの各々は覆わずに露出させ、
   前記第２の対向辺と平面視上ほぼ重なる対向辺を有する
   透明板とを備えた固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前記透明板の側面のうち、前記対向辺を
   含む各側面がそれぞれ粗面であり、平面視したときに前
   記パッドに面する各側面が光沢面である請求項１に記載
   の固体撮像装置。
3. 【請求項３】 前記透光体が透明樹脂である請求項１ま
   たは請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 【請求項４】 底面視したときに、前記半導体基板が前
   記透明板を覆い隠す請求項１〜請求項３のいずれか１項
   に記載の固体撮像装置。
5. 【請求項５】 前記レンズ体が、前記光電変換素子それ
   ぞれの上方に１個ずつ配置されたマイクロレンズによっ
   て構成されるマイクロレンズアレイであり、前記マイク
   ロレンズそれぞれの平面視上の大きさが、５μｍ角の正
   方形に収まる大きさである請求項１〜請求項４のいずれ
   か１項に記載の固体撮像装置。
6. 【請求項６】 (i) 平面視上互いに対向する１対の辺に
   よって各々構成される第１および第２の対向辺を有する
   半導体基板と、(ii)前記半導体基板の一表面に形成され
   た多数個の光電変換素子と、(iii) 前記多数個の光電変
   換素子の上方に配置されたレンズ体と、(iv)前記半導体
   基板上に電気的絶縁膜を介して形成され、平面視上、前
   記第１の対向辺の一方の辺に沿った領域と他方の辺に沿
   った領域とに分散配置された複数個のパッドと、(v) 前
   記複数個のパッドを介して外部から供給される駆動信号
   によって動作して、前記光電変換素子の各々に蓄積され
   た電荷に基づいて画素信号を生成することができる画素
   信号生成部とを有するイメージセンサチップと、 前記イメージセンサチップ上に配置されて前記レンズ体
   を平面視上取り囲むスペーサと、 前記スペーサ上に固着された透明板であって、前記レン
   ズ体は覆い、前記パッドの各々は覆わずに露出させ、前
   記第２の対向辺の一方と平面視上ほぼ重なる第１の辺
   と、前記第２の対向辺の他方の辺と平面視上ほぼ重なる
   第２の辺とを有する透明板とを備えた固体撮像装置。
7. 【請求項７】 前記透明板の側面のうち、前記第１の辺
   を含む側面および前記第２の辺を含む側面がそれぞれ粗
   面であり、平面視したときに前記パッドに面する各側面
   が光沢面である請求項６に記載の固体撮像装置。
8. 【請求項８】 前記レンズ体と前記透明板との間に空気
   によって形成された低屈折率層が介在する請求項６また
   は請求項７に記載の固体撮像装置。
9. 【請求項９】 底面視したときに、前記半導体基板が前
   記透明板を覆い隠す請求項６〜請求項８のいずれか１項
   に記載の固体撮像装置。
10. 【請求項１０】 前記レンズ体が、前記光電変換素子そ
    れぞれの上方に１個ずつ配置されたマイクロレンズによ
    って構成されるマイクロレンズアレイであり、前記マイ
    クロレンズそれぞれの平面視上の大きさが、５μｍ角の
    正方形に収まる大きさである請求項６〜請求項９のいず
    れか１項に記載の固体撮像装置。
11. 【請求項１１】 片面に多数個のイメージセンサが形成
    された半導体ウエハであって、前記イメージセンサの各
    々が縦横に走る複数本のスクライブ線によって区画さ
    れ、該イメージセンサの各々が、(i) 前記片面に形成さ
    れた多数個の光電変換素子と、(ii)前記多数個の光電変
    換素子の上方に配置されたレンズ体と、(iii) 前記片面
    上に電気的絶縁膜を介して形成され、平面視上、前記第
    １の対向辺の一方の辺に沿った領域と他方の辺に沿った
    領域とに分散配置された複数個のパッドと、(iv)前記複
    数個のパッドを介して外部から供給される駆動信号によ
    って動作して、前記光電変換素子の各々に蓄積された電
    荷に基づいて画素信号を生成することができる画素信号
    生成部とを有する半導体ウエハを用意する工程と、 各々が、前記第１の対向辺それぞれの延在方向に沿って
    前記半導体ウエハを横切ることができる長さを有すると
    共に、前記レンズ体は覆い、該レンズ体に対応する前記
    パッドの各々は覆わずに露出させることができる幅を有
    する平板状の透明基板を複数本用意する工程と、 前記透明基板の各々を、対応するイメージセンサの前記
    パッドの各々は該透明基板の幅方向外側において露出さ
    せつつ前記レンズ体は覆う配置で、前記レンズ体よりも
    屈折率の低い低屈折率層を介して前記半導体ウエハの片
    面上に互いに並列に固着させる工程と、 前記複数本の透明基板が固着された半導体ウエハを前記
    スクライブ線に沿って分割する工程とを含む固体撮像装
    置の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記複数本の透明基板を前記半導体ウ
    エハに固着させる工程が、透明樹脂によって前記低屈折
    率層を形成するサブ工程を含む請求項１１に記載の固体
    撮像装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記複数本の透明基板を前記半導体ウ
    エハに固着させる工程が、前記レンズ体の平面視上の周
    囲に該レンズ体を取り囲むスペーサを形成するサブ工程
    を含み、前記透明基板と前記イメージセンサとの間に空
    気からなる低屈折率層を形成しつつ、前記透明基板の各
    々が前記スペーサ上に固着される請求項１１に記載の固
    体撮像装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記レンズ体が、前記光電変換素子そ
    れぞれの上方に１個ずつ配置されたマイクロレンズによ
    って構成されるマイクロレンズアレイであり、前記マイ
    クロレンズそれぞれの平面視上の大きさが、５μｍ角の
    正方形に収まる大きさである請求項１１〜請求項１３の
    いずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
15. 【請求項１５】 片面に多数個のイメージセンサが形成
    された半導体ウエハであって、前記イメージセンサの各
    々が縦横に走る複数本のスクライブ線によって区画さ
    れ、該イメージセンサの各々が、(i) 前記片面に形成さ
    れた多数個の光電変換素子と、(ii)前記多数個の光電変
    換素子の上方に配置されたレンズ体と、(iii) 前記片面
    上に電気的絶縁膜を介して形成され、平面視上、前記第
    １の対向辺の一方の辺に沿った領域と他方の辺に沿った
    領域とに分散配置された複数個のパッドと、(iv)前記複
    数個のパッドを介して外部から供給される駆動信号によ
    って動作して、前記光電変換素子の各々に蓄積された電
    荷に基づいて画素信号を生成することができる画素信号
    生成部とを有する半導体ウエハを用意する工程と、 多数の開口部を有する透明基板であって、前記半導体ウ
    エハ上に重ねたときに、前記イメージセンサの各々に対
    し、１つのイメージセンサに形成されている前記複数の
    パッドのうちで前記第１の対向辺の一方の辺に沿った領
    域に配置されたパッドの各々は１つの開口部から露出さ
    せ、他方の辺に沿った領域に配置されたパッドの各々は
    他の１つの開口部から露出させ、前記レンズ体の各々は
    覆うことができる透明基板を用意する工程と、 前記透明基板を、前記レンズ体の各々は覆い、前記パッ
    ドの各々は前記開口部から露出させる配置で、前記レン
    ズ体よりも屈折率の低い低屈折率層を介して前記半導体
    ウエハの片面上に固着させる工程と、 前記透明基板が固着された半導体ウエハを前記スクライ
    ブ線に沿って分割する工程とを含む固体撮像装置の製造
    方法。
16. 【請求項１６】 前記透明基板を前記半導体ウエハに固
    着させる工程が、透明樹脂によって前記低屈折率層を形
    成するサブ工程を含む請求項１５に記載の固体撮像装置
    の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記透明基板を前記半導体ウエハに固
    着させる工程が、前記レンズ体の平面視上の周囲に該レ
    ンズ体を取り囲むスペーサを形成するサブ工程を含み、
    前記透明基板と前記イメージセンサとの間に空気からな
    る低屈折率層を形成しつつ、前記透明基板が前記スペー
    サ上に固着される請求項１５に記載の固体撮像装置の製
    造方法。
18. 【請求項１８】 前記レンズ体が、前記光電変換素子そ
    れぞれの上方に１個ずつ配置されたマイクロレンズによ
    って構成されるマイクロレンズアレイであり、前記マイ
    クロレンズそれぞれの平面視上の大きさが、５μｍ角の
    正方形に収まる大きさである請求項１５〜請求項１７の
    いずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。