JP2008066679A - Solid-state imaging apparatus, and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging apparatus and a manufacturing method thereof, which prevent difficulty due to a material arranged between a transparent cover and imaging planes, and also facilitate arrangement work of the material and adhesion work of the transparent cover. <P>SOLUTION: A glass cover (the transparent cover) 60 is formed in such a way that it covers whole surfaces of the imaging planes 25 with a gap between the imaging planes 25 of imaging elements 10. An inorganic or inorganic/organic hybrid transparent SOG (Spin-On-Glass) material film (for example, a transparent nanoporous SOG material film 50) is arranged in the gap. The glass cover 60 is laminated to this transparent SOG material film. For example, a transparent amorphous silica film or a transparent amorphous silicate film each of which includes nanopores or no nanopores, or a transparent inorganic/organic hybrid material film which includes nanopores or no nanopores, is employed as the transparent SOG material film. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像素子をチップサイズパッケージ(CSP)に実装してなる固体撮像装置とその製造方法に関し、さらに言えば、チップ状の固体撮像素子とその撮像面を覆う透明カバーとを備え、前記撮像面と前記透明カバーの間の隙間に透明SOG(Spin-On-Glass)材料膜が配置されていて、前記隙間が当該SOG材料膜によって充填され、あるいは前記隙間にキャビティ(空洞)が形成された固体撮像装置と、その製造方法に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device in which a solid-state imaging device is mounted on a chip size package (CSP) and a manufacturing method thereof, and more specifically, includes a chip-shaped solid-state imaging device and a transparent cover that covers the imaging surface, A transparent SOG (Spin-On-Glass) material film is disposed in a gap between the imaging surface and the transparent cover, and the gap is filled with the SOG material film, or a cavity is formed in the gap. The present invention relates to a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof.

固体撮像装置は近年、いっそうの小型化・高機能化が進んでいるが、それに伴って携帯電話機、携帯型コンピュータ等の携帯機器、さらには自動車等への搭載が進んでおり、利用分野がますます広がりつつある。   In recent years, solid-state imaging devices have been further miniaturized and enhanced in functionality, but along with this, they are increasingly being installed in portable devices such as mobile phones and portable computers, as well as automobiles, etc. It is spreading more and more.

固体撮像装置に使用される固体撮像素子(ベアチップ)には、各画素に対応してアレイ状に形成されたマイクロレンズ(マイクロレンズ・アレイ)を備えたものがある。このような固体撮像素子をCSPに実装する場合、マイクロレンズ・アレイの全面を覆う透明カバー(通常はガラスカバー)がパッケージに設けられるが、その構成には、マイクロレンズ・アレイと透明カバーの間に微小の隙間が存在するもの、換言すれば、マイクロレンズ・アレイと透明カバーの間にキャビティが形成されているものと、マイクロレンズ・アレイと透明カバーの間に樹脂材料が配置(充填)されていて、マイクロンズ・アレイと透明カバーの間にキャビティが存在しないものとがある。前記キャビティには、必要に応じて、空気あるいは窒素ガス等が充填されたり、所定レベルの真空とされたりする。   Some solid-state imaging devices (bare chips) used in solid-state imaging devices include microlenses (microlens arrays) formed in an array corresponding to each pixel. When such a solid-state imaging device is mounted on a CSP, a transparent cover (usually a glass cover) that covers the entire surface of the microlens array is provided in the package. The configuration includes a space between the microlens array and the transparent cover. In other words, there is a space between the microlens array and the transparent cover, and a resin material is disposed (filled) between the microlens array and the transparent cover. In some cases, there is no cavity between the Micron's array and the transparent cover. The cavity is filled with air, nitrogen gas, or the like as necessary, or a predetermined level of vacuum is created.

上述したキャビティを持つ固体撮像装置の例は、特許文献1(特開2003−163341号公報)に開示されている。この固体撮像装置は、ガラス等からなる平板部を固体撮像素子(チップ)上に重ね合わせ、平板部に形成された金属配線に固体撮像素子上に設けたバンプを電気的に接続すると共に、当該接続部を封止剤で封止することにより、気密封止部(キャビティ)を備えた固体撮像素子を構成している。この固体撮像素子は、位置決め基準面を備えたパッケージ(例えばセラミック製パッケージ)に、位置決めを行ってから搭載されている。熱膨張率の違いに起因する破損を防止する対策として、平板部上の金属配線と固体撮像素子上のバンプの間に応力緩衝層が挿入されている(要約、図1〜図7、段落0021〜0042を参照)。   An example of the above-described solid-state imaging device having a cavity is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-163341. In this solid-state imaging device, a flat plate portion made of glass or the like is superimposed on a solid-state imaging device (chip), and a bump provided on the solid-state imaging device is electrically connected to a metal wiring formed on the flat plate portion. By sealing the connection portion with a sealant, a solid-state imaging device including an airtight sealing portion (cavity) is configured. This solid-state imaging device is mounted on a package (for example, a ceramic package) having a positioning reference surface after positioning. As a measure for preventing damage due to the difference in thermal expansion coefficient, a stress buffer layer is inserted between the metal wiring on the flat plate portion and the bump on the solid-state imaging device (summary, FIGS. 1 to 7, paragraph 0021). ~ 0042).

上述したキャビティを持たない固体撮像装置の例は、非特許文献1(「日経エレクトロニクス」2005年11月21日号、「ワイヤ接続にこだわらず代替パッケージで価値向上」、105頁〜109頁)及び特許文献2(特開2001−118967号公報)に開示されている。   Examples of the above-described solid-state imaging device having no cavity are described in Non-Patent Document 1 (“Nikkei Electronics”, November 21, 2005, “Improved value with alternative package regardless of wire connection”, pages 105 to 109) and It is disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-118967).

非特許文献1に記載されている固体撮像装置(三洋電機株式会社製)は、固体撮像素子(チップ)とガラスカバーの間の隙間に透明樹脂を充填しており、当該透明樹脂によって、固体撮像素子を構成するシリコンとの熱膨張率差に起因する応力を防止するようにしている。また、ガラスカバーとして、固体撮像素子を構成するシリコンとの熱膨張率差が小さいものを使用している(図3、第109頁を参照)。   A solid-state imaging device (manufactured by Sanyo Electric Co., Ltd.) described in Non-Patent Document 1 is filled with a transparent resin in a gap between a solid-state imaging device (chip) and a glass cover, and solid imaging is performed by the transparent resin. The stress caused by the difference in thermal expansion coefficient from silicon constituting the element is prevented. In addition, a glass cover having a small difference in thermal expansion coefficient from silicon constituting the solid-state imaging device is used (see FIG. 3, page 109).

特許文献2の固体撮像装置は、筐体(パッケージ)の凹部に固体撮像素子(チップ)を収納し、この凹部内を透明樹脂で充填することにより、紫外線領域の短波長の光を吸収し且つ可視光線を透過する樹脂層を形成している。こうして、固体撮像素子の表面に形成されるカラーフィルタを保護している。また、前記樹脂層を被うようにガラス板を装着して、当該樹脂層の表面を保護している(要約、図1〜3、段落0010〜0020を参照)。
特開2003−163341号公報 (要約、図1〜図7、段落0021〜0042) 特開2001−118967号公報 (要約、図1〜3、段落0010〜0020) 「日経エレクトロニクス」2005年11月21日号 (105頁〜109頁)
In the solid-state imaging device of Patent Document 2, a solid-state imaging device (chip) is accommodated in a concave portion of a housing (package), and the concave portion is filled with a transparent resin, thereby absorbing short wavelength light in the ultraviolet region and A resin layer that transmits visible light is formed. Thus, the color filter formed on the surface of the solid-state image sensor is protected. Further, a glass plate is attached so as to cover the resin layer to protect the surface of the resin layer (see summary, FIGS. 1 to 3 and paragraphs 0010 to 0020).
JP 2003-163341 A (Abstract, FIGS. 1-7, paragraphs 0021-0042) JP 2001-118967 A (summary, FIGS. 1 to 3, paragraphs 0010 to 0020) "Nikkei Electronics" November 21, 2005 (pages 105-109)

上述したキャビティを持つ固体撮像装置は、屈折率の問題がなくなるため好ましいが、透明カバーを含むパッケージ(キャビティ)を気密封止する必要がある、エアギャップ内の気体の膨脹・収縮により気密性が低下する恐れがある、等の難点がある。この点を考慮すれば、エアギャップを持たないものが好ましい。   The above-described solid-state imaging device having a cavity is preferable because it eliminates the problem of refractive index, but the package (cavity) including the transparent cover needs to be hermetically sealed. There is a problem that it may be lowered. In consideration of this point, one having no air gap is preferable.

しかし、上述したキャビティを持たない固体撮像装置は、気密封止は不要であるが、透明カバーとマイクロレンズ・アレイの間に配置される材料(以下、中間材料ともいう)の選定に注意が必要である。例えば、中間材料の屈折率をできるだけ低くして空気の屈折率(n=1)に近づける必要がある。また、中間材料と固体撮像素子を構成するシリコンと透明カバー(通常はガラスカバー)との熱膨張率の違いに起因する破損を抑制するため、中間材料の熱膨張率や、中間材料と透明カバーとの接着性について考慮しなければならない。中間材料の形成(充填)方法や、透明カバーと中間材料との接着方法についても同様である。   However, the above-described solid-state imaging device having no cavity does not require hermetic sealing, but care must be taken in selecting a material (hereinafter also referred to as an intermediate material) disposed between the transparent cover and the microlens array. It is. For example, it is necessary to reduce the refractive index of the intermediate material as close as possible to the refractive index of air (n = 1). In addition, in order to suppress the damage caused by the difference in thermal expansion coefficient between the intermediate material and the silicon constituting the solid-state imaging device and the transparent cover (usually a glass cover), the thermal expansion coefficient of the intermediate material or the intermediate material and the transparent cover Adhesion with the other must be considered. The same applies to the method for forming (filling) the intermediate material and the method for bonding the transparent cover and the intermediate material.

中間材料としては、従来は有機系材料(例えばエポキシ樹脂)が使用されているが、有機系材料には、吸湿性が高いため内部の固体撮像素子が湿気によって悪影響を受けやすい、熱膨脹率が大きく膨脹・収縮により剥離しやすい等の難点がある。そこで、中間材料を無機系材料とすることが望まれるが、上述した要求のすべてを満たすものを見出すのは容易ではない。   As an intermediate material, an organic material (for example, epoxy resin) has been conventionally used. However, since the organic material has high hygroscopicity, the internal solid-state imaging device is easily affected by moisture, and has a large coefficient of thermal expansion. There are difficulties such as easy peeling due to expansion and contraction. Therefore, although it is desired that the intermediate material is an inorganic material, it is not easy to find one that satisfies all of the above requirements.

特許文献1に開示された固体撮像装置は、キャビティを持つものであり、また、特許文献1には、前記中間材料については何ら記載も示唆もされていない。   The solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1 has a cavity, and Patent Document 1 neither describes nor suggests the intermediate material.

非特許文献1に開示された固体撮像装置では、前記中間材料として合成樹脂が使用されており、無機系材料は使用されていない。また、非特許文献1には、無機系材料の使用については何ら記載も示唆もされていない。   In the solid-state imaging device disclosed in Non-Patent Document 1, a synthetic resin is used as the intermediate material, and no inorganic material is used. Non-Patent Document 1 does not describe or suggest any use of inorganic materials.

特許文献2に開示された固体撮像装置では、前記中間材料として、紫外線領域の短波長の光を吸収し且つ可視光線を透過する樹脂を使用している。そして、当該樹脂の具体例として、協立産業株式会社製のアクリル系透明樹脂(品番:XLV−14SG2)を挙げている。特許文献2にも、無機系材料の使用については何ら開示・示唆されていない。   In the solid-state imaging device disclosed in Patent Document 2, a resin that absorbs light having a short wavelength in the ultraviolet region and transmits visible light is used as the intermediate material. And as a specific example of the said resin, Kyoritsu Sangyo Co., Ltd. acrylic transparent resin (product number: XLV-14SG2) is mentioned. Patent Document 2 also does not disclose or suggest any use of inorganic materials.

中間材料に関して上述した問題点は、マイクロンズ・アレイを持たない固体撮像素子を用いた固体撮像装置についても同様に存在する。この種の固体撮像装置では、中間材料は固体撮像素子の平坦な撮像面と透明カバーの間の隙間に配置されるが、この場合も、中間材料の屈折率や熱膨張率や透明カバーとの接着性、中間材料の形成(充填)方法や透明カバーとの接着方法について、同様の問題がある。   The above-described problems relating to the intermediate material also exist in the solid-state imaging device using the solid-state imaging device that does not have the Micron's array. In this type of solid-state imaging device, the intermediate material is disposed in the gap between the flat imaging surface of the solid-state imaging device and the transparent cover. In this case, however, the intermediate material has a refractive index, a thermal expansion coefficient, and a transparent cover. There are similar problems with respect to adhesiveness, intermediate material formation (filling), and adhesion to a transparent cover.

さらに、中間材料に関して上述した問題点は、前記キャビティを持つ固体撮像装置においても同様に存在する。すなわち、この種の固体撮像装置では、前記中間材料によって画定される前記キャビティに気密性が要求されることから、中間材料の透明カバーとの接着性と気密封止性、中間材料の形成方法とパターン化方法、透明カバーとの接着方法について、同様の問題がある。   Further, the above-described problems regarding the intermediate material also exist in the solid-state imaging device having the cavity. That is, in this type of solid-state imaging device, the cavity defined by the intermediate material is required to be airtight, and therefore, the adhesiveness and airtightness of the intermediate material with the transparent cover, the intermediate material forming method, There are similar problems regarding the patterning method and the adhesion method with the transparent cover.

本発明は、これらの点を考慮してなされたものであって、その目的とするところは、透明カバーと固体撮像素子の撮像面との間に配置される中間材料に起因する難点(例えば吸湿性と熱膨脹率、屈折率)を防止することができると共に、当該中間材料の配置と透明カバーとの接合も容易である、前記キャビティを持たない固体撮像装置と、その製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in consideration of these points, and an object of the present invention is to make it difficult (for example, to absorb moisture) due to an intermediate material disposed between the transparent cover and the imaging surface of the solid-state imaging device. A solid-state imaging device having no cavity, and a method of manufacturing the solid-state imaging device, in which the intermediate material and the transparent cover can be easily joined. is there.

本発明の他の目的は、透明カバーと固体撮像素子の撮像面との間に配置される中間材料に起因する難点(例えば吸湿性と熱膨脹率)を防止することができると共に、中間材料の透明カバーとの接着性と気密封止性が良好であり、しかも、当該中間材料の配置及びパターン化と透明カバーとの接合も容易である、前記キャビティを持つ固体撮像装置と、その製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to prevent difficulties (for example, hygroscopicity and coefficient of thermal expansion) caused by the intermediate material disposed between the transparent cover and the imaging surface of the solid-state imaging device, and to prevent the intermediate material from being transparent. Provided is a solid-state imaging device having the cavity, which has good adhesion to the cover and hermetic sealing, and is easy to dispose and pattern the intermediate material and to join the transparent cover, and a method for manufacturing the same. There is to do.

ここに明記しない本発明の他の目的は、以下の説明及び添付図面から明らかになるであろう。   Other objects of the present invention which are not specified here will become apparent from the following description and the accompanying drawings.

(1) 本発明の第1の観点では、キャビティを持たない固体撮像装置が提供される。この固体撮像装置は、
透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置であって、
撮像面を有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の前記撮像面との間に隙間を介在させて前記撮像面の全面を覆うように形成された透明カバーと、
前記隙間に配置された、前記撮像面の全面を覆う無機系または無機・有機ハイブリッドの透明SOG材料膜とを備え、
前記透明カバーは、前記透明SOG材料膜に直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明SOG材料膜を介して接合されていることを特徴とするものである。
(1) In a first aspect of the present invention, a solid-state imaging device having no cavity is provided. This solid-state imaging device
A solid-state imaging device in which a chip-shaped solid-state imaging device is sealed in a package including a transparent cover,
A solid-state imaging device having an imaging surface;
A transparent cover formed so as to cover the entire surface of the imaging surface with a gap between the imaging surface of the solid-state imaging device;
An inorganic or inorganic / organic hybrid transparent SOG material film covering the entire surface of the imaging surface disposed in the gap;
The transparent cover is bonded to the transparent SOG material film directly or via another transparent SOG material film of an inorganic or inorganic / organic hybrid.

(2) 本発明の第1の観点による固体撮像装置は、上述したように、固体撮像素子の撮像面と透明カバーとの間の隙間に、前記撮像面の全面を覆う無機系または無機・有機ハイブリッドの透明SOG材料膜を配置している。つまり、前記撮像面と前記透明カバーとの間の隙間に配置される材料(中間材料)が、有機系でない透明SOG材料膜とされている。このため、当該中間材料が有機系材料であることに起因する難点、例えば、吸湿性が高いため内部の固体撮像素子が湿気によって悪影響を受けやすい、熱膨脹率が大きく膨脹・収縮により剥離しやすい等の難点を防止することができる。   (2) As described above, the solid-state imaging device according to the first aspect of the present invention is an inorganic or inorganic / organic covering the entire surface of the imaging surface in the gap between the imaging surface of the solid-state imaging device and the transparent cover. A hybrid transparent SOG material film is arranged. That is, the material (intermediate material) disposed in the gap between the imaging surface and the transparent cover is a non-organic transparent SOG material film. For this reason, difficulties caused by the intermediate material being an organic material, for example, because the hygroscopic property is high, the internal solid-state imaging device is easily affected by moisture, the thermal expansion coefficient is large, and it is easy to peel off due to expansion / contraction, etc. Can prevent the difficulty.

また、前記透明SOG材料膜は、無機系または無機・有機ハイブリッドのスピン−オン−グラス(Spin-On-Glass)材料の膜であるから、前記透明SOG材料膜を形成する透明SOG材料を、公知のスピンコーティング法やスプレーコーティング法によって前記固体撮像素子の前記撮像面の全面を覆うように塗布することが可能であると共に、極めて平坦な表面(例えば、うねりが0.1μm以下の表面)が容易に得られる。また、これは、前記撮像面にマイクロレンズ・アレイによる凹凸が存在していても変わらない。前記透明SOG材料膜を形成する透明SOG材料は流動性を持つため、塗布の際にマイクロレンズ・アレイを当該透明SOG材料膜により容易に埋め込むことができるからである。その後、こうして塗布した透明SOG材料を加熱等により硬化させれば、前記撮像面の全面を覆う前記透明SOG材料膜が得られる。したがって、前記透明SOG材料膜の形成、換言すれば、前記中間材料の配置が容易である。   Further, since the transparent SOG material film is a film of an inorganic or inorganic / organic hybrid spin-on-glass material, a transparent SOG material for forming the transparent SOG material film is publicly known. It is possible to apply so as to cover the whole surface of the imaging surface of the solid-state imaging device by a spin coating method or a spray coating method, and an extremely flat surface (for example, a surface having a swell of 0.1 μm or less) is easy. Is obtained. In addition, this does not change even if there are irregularities due to the microlens array on the imaging surface. This is because the transparent SOG material that forms the transparent SOG material film has fluidity, so that the microlens array can be easily embedded with the transparent SOG material film during application. Thereafter, when the transparent SOG material thus applied is cured by heating or the like, the transparent SOG material film covering the entire surface of the imaging surface can be obtained. Therefore, the formation of the transparent SOG material film, in other words, the arrangement of the intermediate material is easy.

さらに、前記透明SOG材料膜の表面は極めて平坦であるので、前記透明カバーを、前記透明SOG材料膜(前記中間材料)に直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明SOG材料膜を介して接合する処理も容易に行える。   Further, since the surface of the transparent SOG material film is extremely flat, the transparent cover is directly attached to the transparent SOG material film (the intermediate material) or via another transparent SOG material film of an inorganic or inorganic / organic hybrid. Can be easily joined.

なお、無機系または無機・有機ハイブリッドの前記透明SOG材料膜の屈折率nは、通常、n=1.4〜1.3程度であり、屈折率の点においても支障は生じない。また、前記透明SOG材料膜中に例えば微細な(ナノ・スケールの)気泡を包含させることによって、換言すれば、ナノポーラスな膜とすることによって、n=1.2程度まで下げることも可能であるから、前記透明SOG材料膜の屈折率に起因する影響を最小限に抑制することができる。   The refractive index n of the transparent SOG material film of inorganic type or inorganic / organic hybrid is usually about n = 1.4 to 1.3, and there is no problem in terms of refractive index. Further, for example, by including fine (nanoscale) bubbles in the transparent SOG material film, in other words, by forming a nanoporous film, it is also possible to reduce to n = 1.2. Thus, the influence caused by the refractive index of the transparent SOG material film can be minimized.

(3) 本発明の第1の観点による固体撮像装置の好ましい例では、前記透明SOG材料膜が、無機系であって、透明な非晶質シリカ(SiO2)膜(シリカガラス膜)あるいは透明な非晶質シリケート膜(シリケートガラス膜)とされる。 (3) In a preferred example of the solid-state imaging device according to the first aspect of the present invention, the transparent SOG material film is inorganic, and is a transparent amorphous silica (SiO 2 ) film (silica glass film) or transparent. An amorphous silicate film (silicate glass film) is used.

本発明の第1の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明SOG材料膜が、無機系であって、複数の微細な気泡(ナノポア)を含む。換言すれば、前記透明SOG材料膜が無機系のポーラス(porous)な膜とされる。ここで「微細な気泡」とは、ナノメータ(nm)クラスの気泡(ナノポア)を意味する。したがって、前記透明SOG材料膜は無機系のナノポーラス(nano-porous)な膜と言うことができる。この例では、前記透明SOG材料膜の屈折率をいっそう下げて、空気の屈折率(n=1)に近づけることが可能となる利点がある。例えば、ナノポアを包含させない場合は、n=1.4程度であるが、ナノポアの生成によりこれをn=1.2程度まで下げることができる。   In still another preferred example of the solid-state imaging device according to the first aspect of the present invention, the transparent SOG material film is inorganic and includes a plurality of fine bubbles (nanopores). In other words, the transparent SOG material film is an inorganic porous film. Here, the “fine bubbles” mean bubbles (nanopores) of the nanometer (nm) class. Therefore, it can be said that the transparent SOG material film is an inorganic nano-porous film. In this example, there is an advantage that the refractive index of the transparent SOG material film can be further lowered to approach the refractive index of air (n = 1). For example, when nanopores are not included, n is about 1.4, but this can be reduced to about n = 1.2 by generating nanopores.

前記ナノポアの大きさは、例えば、10nm〜104nmの範囲とするのが好ましいが、前記固体撮像素子の撮像可能な光の波長よりも小さくする必要がある。前記ナノポアが撮像可能な光の波長よりも大きいかそれに等しいと、入射光が前記ナノポアの部分で反射する恐れがあるからである。前記固体撮像素子が可視光用であれば、前記ナノポアのサイズは380nm以下とするのが好ましく、前記固体撮像素子が赤外光用であれば、前記ナノポアのサイズは3000nm以下とするのが好ましい。 The size of the nanopore is preferably, for example, in the range of 10 nm to 10 4 nm, but needs to be smaller than the wavelength of light that can be imaged by the solid-state imaging device. This is because if the nanopore is larger than or equal to the wavelength of light that can be imaged, the incident light may be reflected by the nanopore portion. If the solid-state imaging device is for visible light, the nanopore size is preferably 380 nm or less, and if the solid-state imaging device is for infrared light, the nanopore size is preferably 3000 nm or less. .

この例で使用可能な無機系ポーラス膜としては、上述した透明な非晶質シリカ膜(シリカガラス膜)や透明な非晶質シリケート膜(シリケートガラス膜)がある。しかし、これらには限定されない。   Examples of the inorganic porous film that can be used in this example include the above-described transparent amorphous silica film (silica glass film) and transparent amorphous silicate film (silicate glass film). However, it is not limited to these.

本発明の第1の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明SOG材料膜が、無機・有機ハイブリッドであって、主鎖としてシリカ結合(Si−O−Si)を持ち、それに炭素を持つ有機成分が結合してなるポリシロキサン系材料より形成された透明な膜とされる。あるいは、フラーレン(例えばC60)またはカーボンナノチューブを埋入した無機・有機ハイブリッドの非晶質シリカ膜も使用可能である。 In still another preferable example of the solid-state imaging device according to the first aspect of the present invention, the transparent SOG material film is an inorganic / organic hybrid having a silica bond (Si—O—Si) as a main chain, It is a transparent film formed from a polysiloxane material formed by bonding organic components having carbon. Alternatively, an inorganic / organic hybrid amorphous silica film embedded with fullerene (for example, C 60 ) or carbon nanotubes can also be used.

本発明の第1の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、前記透明SOG材料膜に他の透明SOG材料膜を介して接合され、前記他の透明SOG材料膜が、無機系であって、透明な非晶質シリカ膜または透明な非晶質シリケート膜とされる。   In still another preferred example of the solid-state imaging device according to the first aspect of the present invention, the transparent cover is joined to the transparent SOG material film via another transparent SOG material film, and the other transparent SOG material film is In addition, it is an inorganic and transparent amorphous silica film or a transparent amorphous silicate film.

(4) 本発明の第2の観点では、キャビティを持たない固体撮像装置の製造方法が提供される。この固体撮像装置の製造方法は、
透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置の製造方法であって、
撮像面を有する固体撮像素子を準備する工程と、
前記撮像面の全面を覆うように、無機系または無機・有機ハイブリッドの透明SOG材料膜を形成する工程と、
前記透明SOG材料膜の表面上に直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明SOG材料膜を介して、前記撮像面の全面を覆うように透明カバーを接合する工程とを備えていることを特徴とするものである。
(4) In a second aspect of the present invention, a method for manufacturing a solid-state imaging device having no cavity is provided. The manufacturing method of this solid-state imaging device is:
A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein a chip-shaped solid-state imaging device is sealed in a package including a transparent cover,
Preparing a solid-state imaging device having an imaging surface;
Forming an inorganic or inorganic / organic hybrid transparent SOG material film so as to cover the entire surface of the imaging surface;
And a step of bonding a transparent cover so as to cover the entire surface of the imaging surface directly on the surface of the transparent SOG material film or via another transparent SOG material film of an inorganic or inorganic / organic hybrid. It is characterized by.

(5) 本発明の第2の観点による固体撮像装置の製造方法は、上述したように、固体撮像素子の撮像面の全面を覆うように無機系または無機・有機ハイブリッドの透明SOG材料膜を形成してから、前記透明SOG材料膜の表面上に、直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明SOG材料膜を介して、前記撮像面の全面を覆うように透明カバーを接合する。このため、本発明の第1の観点による固体撮像装置を製造することができる。   (5) In the solid-state imaging device manufacturing method according to the second aspect of the present invention, as described above, an inorganic or inorganic / organic hybrid transparent SOG material film is formed so as to cover the entire imaging surface of the solid-state imaging device. Then, a transparent cover is bonded on the surface of the transparent SOG material film directly or via another transparent SOG material film of an inorganic or inorganic / organic hybrid so as to cover the entire surface of the imaging surface. For this reason, the solid-state imaging device according to the first aspect of the present invention can be manufactured.

また、前記透明カバーと前記撮像面の間に配置される材料(中間材料)が、有機系でない透明SOG材料膜であるから、当該中間材料が有機系材料であることに起因する上述した難点を防止することができる。   In addition, since the material (intermediate material) disposed between the transparent cover and the imaging surface is a non-organic transparent SOG material film, the above-described difficulty caused by the intermediate material being an organic material. Can be prevented.

さらに、前記透明SOG材料膜は、無機系または無機・有機ハイブリッドのスピン−オン−グラス材料の膜であるから、前記透明SOG材料膜を形成する透明SOG材料を、公知のスピンコーティング法やスプレーコーティング法によって前記固体撮像素子の前記撮像面の全面を覆うように塗布することが可能であると共に、極めて平坦な表面(例えば、うねりが0.1μm以下の表面)が容易に得られる。また、これは、前記撮像面にマイクロレンズ・アレイによる凹凸が存在していても変わらない。前記透明SOG材料膜を形成する透明SOG材料は流動性を持つため、塗布の際にマイクロレンズ・アレイを当該透明SOG材料膜により容易に埋め込むことができるからである。その後、こうして塗布した透明SOG材料を加熱等により硬化させれば、前記撮像面の全面を覆う前記透明SOG材料膜が得られる。したがって、前記透明SOG材料膜の形成、換言すれば、前記中間材料の配置が容易である。   Further, since the transparent SOG material film is an inorganic or inorganic / organic hybrid spin-on-glass material film, the transparent SOG material for forming the transparent SOG material film may be formed by a known spin coating method or spray coating. It is possible to apply so as to cover the entire surface of the imaging surface of the solid-state imaging device by a method, and an extremely flat surface (for example, a surface having a wave of 0.1 μm or less) can be easily obtained. In addition, this does not change even if there are irregularities due to the microlens array on the imaging surface. This is because the transparent SOG material that forms the transparent SOG material film has fluidity, so that the microlens array can be easily embedded with the transparent SOG material film during application. Thereafter, when the transparent SOG material thus applied is cured by heating or the like, the transparent SOG material film covering the entire surface of the imaging surface can be obtained. Therefore, the formation of the transparent SOG material film, in other words, the arrangement of the intermediate material is easy.

前記透明SOG材料膜の表面は極めて平坦であるので、前記透明カバーの前記透明SOG材料膜または前記他の透明SOG材料膜(前記中間材料)への接合工程も容易に実施できる。   Since the surface of the transparent SOG material film is extremely flat, the bonding process of the transparent cover to the transparent SOG material film or the other transparent SOG material film (the intermediate material) can be easily performed.

(6) 本発明の第2の観点による固体撮像装置の製造方法の好ましい例では、前記透明SOG材料膜を形成する工程が、Si−N(珪素−窒素)結合を持つシラザン化合物のポリマー(ポリシラザン、polysilazane)ですべての側鎖が水素(H)であるパーヒドロポリシラザン(perhydrosilazane)の膜を形成する工程と、当該パーヒドロポリシラザンの膜を焼成することによって透明な非晶質シリカ(SiO2)膜(シリカガラス膜)を形成する工程とを含む。 (6) In a preferable example of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the second aspect of the present invention, the step of forming the transparent SOG material film includes a polymer of a silazane compound having a Si—N (silicon-nitrogen) bond (polysilazane). , Polysilazane) and forming a film of perhydropolysilazane (perhydrosilazane) in which all side chains are hydrogen (H), and transparent amorphous silica (SiO 2 ) by firing the film of perhydropolysilazane. Forming a film (silica glass film).

本発明の第2の観点による固体撮像装置の製造方法の他の好ましい例では、前記透明SOG材料膜を形成する工程が、Si−O(珪素−酸素)結合とSi−OH(珪素−水酸基)結合を持つシリケート(silicate)のポリマーの膜を形成する工程と、当該シリケートのポリマーの膜を焼成することによって透明な非晶質シリケート膜を形成する工程とを含む。   In another preferable example of the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the second aspect of the present invention, the step of forming the transparent SOG material film includes Si—O (silicon-oxygen) bond and Si—OH (silicon-hydroxyl group). The method includes a step of forming a silicate polymer film having a bond, and a step of forming a transparent amorphous silicate film by firing the silicate polymer film.

本発明の第2の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明SOG材料膜として、複数のナノポアを含む無機系の透明SOG材料膜(無機系透明ポーラスSOG材料膜)が使用される。ここで、「ナノポア」の意味するところとその好適なサイズは、本発明の第1の観点による固体撮像装置について(3)で上述したのと同じである。   In still another preferred example of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the second aspect of the present invention, an inorganic transparent SOG material film (inorganic transparent porous SOG material film) including a plurality of nanopores as the transparent SOG material film. Is used. Here, the meaning of “nanopore” and its preferred size are the same as those described above in (3) for the solid-state imaging device according to the first aspect of the present invention.

本発明の第2の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明SOG材料膜として、無機・有機ハイブリッドであって、主鎖としてシリカ結合(Si−O−Si)を持ち、それに炭素を持つ有機成分が結合してなるポリシロキサン系材料よりなる透明な膜が使用される。あるいは、フラーレン(例えばC60)またはカーボンナノチューブを埋入した無機・有機ハイブリッドのシリカガラス膜も使用可能である。 In still another preferred example of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the second aspect of the present invention, the transparent SOG material film is an inorganic / organic hybrid, and a silica bond (Si—O—Si) is used as the main chain. A transparent film made of a polysiloxane material having an organic component having carbon bonded thereto is used. Alternatively, an inorganic / organic hybrid silica glass film embedded with fullerene (for example, C 60 ) or carbon nanotubes can also be used.

本発明の第2の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、前記透明SOG材料膜の表面に他の透明SOG材料膜を介して接合され、前記他の透明SOG材料膜として、無機系であって、透明な非晶質シリカ膜または透明な非晶質シリケート膜が使用される。   In still another preferred example of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the second aspect of the present invention, the transparent cover is bonded to the surface of the transparent SOG material film via another transparent SOG material film, and the other As the transparent SOG material film, an inorganic, transparent amorphous silica film or transparent amorphous silicate film is used.

本発明の第2の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーの前記透明無機系SOG材料膜(前記中間材料)への接着作業が、酸素プラズマを併用した陽極接合によって行われる。   In still another preferred example of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the second aspect of the present invention, the bonding operation of the transparent cover to the transparent inorganic SOG material film (intermediate material) is an anode using oxygen plasma in combination. Done by joining.

(7) 本発明の第3の観点では、キャビティを持つ固体撮像装置が提供される。この固体撮像装置は、
透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置であって、
撮像面を有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の前記撮像面との間に隙間を介在させて前記撮像面の全面を覆うように形成された透明カバーと、
前記隙間に配置された、前記撮像面を囲むようにパターン化された無機系または無機・有機ハイブリッドの透明SOG材料膜とを備え、
前記透明カバーは、直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明SOG材料膜を介して前記透明SOG材料膜に接合されており、
前記透明SOG材料膜は、前記透明カバーと前記撮像面の間にキャビティを形成していることを特徴とするものである。
(7) In a third aspect of the present invention, a solid-state imaging device having a cavity is provided. This solid-state imaging device
A solid-state imaging device in which a chip-shaped solid-state imaging device is sealed in a package including a transparent cover,
A solid-state imaging device having an imaging surface;
A transparent cover formed so as to cover the entire surface of the imaging surface with a gap between the imaging surface of the solid-state imaging device;
An inorganic or inorganic / organic hybrid transparent SOG material film arranged to surround the imaging surface, disposed in the gap,
The transparent cover is bonded to the transparent SOG material film directly or via another transparent SOG material film of an inorganic or inorganic / organic hybrid,
The transparent SOG material film is characterized in that a cavity is formed between the transparent cover and the imaging surface.

(8) 本発明の第3の観点による固体撮像装置は、上述したように、固体撮像素子の撮像面と透明カバーとの間の隙間に、前記撮像面を囲むようにパターン化された無機系または無機・有機ハイブリッドの透明SOG材料膜を配置している。つまり、前記撮像面と前記透明カバーとの間の隙間に配置される材料(中間材料)が、有機系でない透明SOG材料膜とされている。このため、当該中間材料が有機系材料であることに起因する難点、例えば、吸湿性が高いため内部の固体撮像素子が湿気によって悪影響を受けやすい、熱膨脹率が大きく膨脹・収縮により剥離しやすい等の難点を防止することができる。   (8) As described above, the solid-state imaging device according to the third aspect of the present invention is an inorganic system patterned so as to surround the imaging surface in the gap between the imaging surface of the solid-state imaging device and the transparent cover. Alternatively, an inorganic / organic hybrid transparent SOG material film is disposed. That is, the material (intermediate material) disposed in the gap between the imaging surface and the transparent cover is a non-organic transparent SOG material film. For this reason, difficulties caused by the intermediate material being an organic material, for example, because the hygroscopic property is high, the internal solid-state imaging device is easily affected by moisture, the thermal expansion coefficient is large, and it is easy to peel off due to expansion / contraction, etc. Can prevent the difficulty.

また、前記透明SOG材料膜は、無機系または無機・有機ハイブリッドのスピン−オン−グラス材料の膜であるから、前記透明SOG材料膜を形成する透明SOG材料を、公知のスピンコーティング法やスプレーコーティング法によって前記固体撮像素子の前記撮像面の全面を覆うように塗布することが可能であると共に、極めて平坦な表面(例えば、うねりが0.1μm以下の表面)が容易に得られる。また、これは、前記撮像面にマイクロレンズ・アレイによる凹凸が存在していても変わらない。その後、こうして塗布した透明SOG材料を加熱等により硬化させてから、前記キャビティが形成されるようにパターン化すれば、前記透明SOG材料膜が得られる。したがって、前記透明SOG材料膜の形成、換言すれば、前記中間材料の配置及びパターン化が容易である。   Further, since the transparent SOG material film is an inorganic or inorganic / organic hybrid spin-on-glass material film, the transparent SOG material forming the transparent SOG material film can be obtained by using a known spin coating method or spray coating. It is possible to apply so as to cover the entire surface of the imaging surface of the solid-state imaging device by a method, and an extremely flat surface (for example, a surface having a wave of 0.1 μm or less) can be easily obtained. In addition, this does not change even if there are irregularities due to the microlens array on the imaging surface. Thereafter, the transparent SOG material thus applied is cured by heating or the like, and then patterned so as to form the cavity, whereby the transparent SOG material film is obtained. Therefore, it is easy to form the transparent SOG material film, in other words, to arrange and pattern the intermediate material.

さらに、前記透明SOG材料膜の表面は極めて平坦であるので、前記透明カバーを前記透明SOG材料膜(前記中間材料)に接合する処理が容易に行え、また、前記透明SOG材料膜を好適に選択することにより、良好な前記透明カバーとの接着性と良好な気密封止性が容易に得られる。   Further, since the surface of the transparent SOG material film is extremely flat, the process of joining the transparent cover to the transparent SOG material film (the intermediate material) can be easily performed, and the transparent SOG material film is preferably selected. By doing so, good adhesiveness with the transparent cover and good hermetic sealing properties can be easily obtained.

なお、前記透明SOG材料膜は、前記透明カバーと前記撮像面の間にキャビティを形成しているため、前記キャビティ中において前記透明SOG材料膜は前記撮像面上には存在しない。よって、前記透明SOG材料膜の屈折率に起因する問題は生じない。   Since the transparent SOG material film forms a cavity between the transparent cover and the imaging surface, the transparent SOG material film does not exist on the imaging surface in the cavity. Therefore, there is no problem caused by the refractive index of the transparent SOG material film.

(9) 本発明の第3の観点による固体撮像装置の好ましい例では、前記透明SOG材料膜が、無機系であって、透明な非晶質シリカ(SiO2)膜(シリカガラス膜)あるいは透明な非晶質シリケート膜(シリケートガラス膜)とされる。 (9) In a preferred example of the solid-state imaging device according to the third aspect of the present invention, the transparent SOG material film is inorganic, and is a transparent amorphous silica (SiO 2 ) film (silica glass film) or transparent. An amorphous silicate film (silicate glass film) is used.

上記(3)で述べたのと同様に、前記透明SOG材料膜が、無機系であって、複数の微細な気泡(ナノポア)を含んでもよい。   As described in (3) above, the transparent SOG material film may be inorganic and may include a plurality of fine bubbles (nanopores).

本発明の第3の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明SOG材料膜が、無機・有機ハイブリッドであって、主鎖としてシリカ結合(Si−O−Si)を持ち、それに炭素を持つ有機成分が結合してなるポリシロキサン系材料より形成された透明な膜とされる。あるいは、フラーレン(例えばC60)またはカーボンナノチューブを埋入した無機・有機ハイブリッドの非晶質シリカ膜も使用可能である。 In still another preferable example of the solid-state imaging device according to the third aspect of the present invention, the transparent SOG material film is an inorganic / organic hybrid having a silica bond (Si—O—Si) as a main chain, It is a transparent film formed from a polysiloxane material formed by bonding organic components having carbon. Alternatively, an inorganic / organic hybrid amorphous silica film embedded with fullerene (for example, C 60 ) or carbon nanotubes can also be used.

本発明の第3の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、前記透明SOG材料膜に直接接合され、前記キャビティが、前記透明SOG材料膜を選択的に除去することにより形成される。   In still another preferable example of the solid-state imaging device according to the third aspect of the present invention, the transparent cover is directly bonded to the transparent SOG material film, and the cavity selectively removes the transparent SOG material film. It is formed by.

本発明の第3の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、他の透明SOG材料膜を介して前記透明SOG材料膜に接合され、前記キャビティが、前記透明SOG材料膜と前記他の透明SOG材料膜の双方を選択的に除去することにより形成される。   In still another preferred example of the solid-state imaging device according to the third aspect of the present invention, the transparent cover is joined to the transparent SOG material film via another transparent SOG material film, and the cavity is the transparent SOG material. It is formed by selectively removing both the film and the other transparent SOG material film.

本発明の第3の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、前記透明SOG材料膜に他の透明SOG材料膜を介して接合され、前記他の透明SOG材料膜が、無機系であって、透明な非晶質シリカ膜または透明な非晶質シリケート膜とされる。   In still another preferred example of the solid-state imaging device according to the third aspect of the present invention, the transparent cover is joined to the transparent SOG material film via another transparent SOG material film, and the other transparent SOG material film is In addition, it is an inorganic and transparent amorphous silica film or a transparent amorphous silicate film.

本発明の第3の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、前記透明SOG材料膜に直接接合され、前記キャビティが、前記透明SOG材料膜を選択的に除去することにより形成される。   In still another preferable example of the solid-state imaging device according to the third aspect of the present invention, the transparent cover is directly bonded to the transparent SOG material film, and the cavity selectively removes the transparent SOG material film. It is formed by.

本発明の第3の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、他の透明SOG材料膜を介して前記透明SOG材料膜に接合され、前記キャビティが、前記透明SOG材料膜と前記他の透明SOG材料膜の双方を選択的に除去することにより形成される。   In still another preferred example of the solid-state imaging device according to the third aspect of the present invention, the transparent cover is joined to the transparent SOG material film via another transparent SOG material film, and the cavity is the transparent SOG material. It is formed by selectively removing both the film and the other transparent SOG material film.

(10) 本発明の第4の観点では、キャビティを持つ固体撮像装置の製造方法が提供される。この固体撮像装置の製造方法は、
透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置の製造方法であって、
撮像面を有する固体撮像素子を準備する工程と、
前記撮像面の全面を覆うように、無機系または無機・有機ハイブリッドの透明SOG材料膜を形成する工程と、
前記撮像面を選択的に露出させるように前記透明SOG材料膜をパターン化する工程と、
パターン化された前記透明SOG材料膜の表面上に、直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明SOG材料膜を介して、前記撮像面の全面を覆うように透明カバーを接合する工程とを備え、
前記透明SOG材料膜は、前記透明カバーと前記撮像面の間にキャビティを形成していることを特徴とするものである。
(10) In a fourth aspect of the present invention, a method for manufacturing a solid-state imaging device having a cavity is provided. The manufacturing method of this solid-state imaging device is:
A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein a chip-shaped solid-state imaging device is sealed in a package including a transparent cover,
Preparing a solid-state imaging device having an imaging surface;
Forming an inorganic or inorganic / organic hybrid transparent SOG material film so as to cover the entire surface of the imaging surface;
Patterning the transparent SOG material film to selectively expose the imaging surface;
Bonding a transparent cover on the patterned surface of the transparent SOG material film directly or through another transparent SOG material film of an inorganic or inorganic / organic hybrid so as to cover the entire surface of the imaging surface; With
The transparent SOG material film is characterized in that a cavity is formed between the transparent cover and the imaging surface.

(11) 本発明の第4の観点による固体撮像装置の製造方法は、上述したように、固体撮像素子の撮像面の全面を覆うように無機系または無機・有機ハイブリッドの透明SOG材料膜を形成してから、前記透明SOG材料膜を前記撮像面を選択的に露出させるようにパターン化し、その後、こうしたパターン化された前記透明SOG材料膜の表面上に、直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明SOG材料膜を介して、前記撮像面の全面を覆うように透明カバーを接合する。このため、本発明の第3の観点による固体撮像装置を製造することができる。   (11) In the solid-state imaging device manufacturing method according to the fourth aspect of the present invention, as described above, an inorganic or inorganic / organic hybrid transparent SOG material film is formed so as to cover the entire imaging surface of the solid-state imaging device. Then, the transparent SOG material film is patterned to selectively expose the imaging surface, and then directly or directly on the surface of the patterned transparent SOG material film or an inorganic or inorganic / organic hybrid A transparent cover is bonded so as to cover the entire surface of the imaging surface through another transparent SOG material film. For this reason, the solid-state imaging device according to the third aspect of the present invention can be manufactured.

また、前記透明カバーと前記撮像面の間に配置される材料(中間材料)が、有機系でない透明SOG材料膜であるから、当該中間材料が有機系材料であることに起因する上述した難点を防止することができる。   In addition, since the material (intermediate material) disposed between the transparent cover and the imaging surface is a non-organic transparent SOG material film, the above-described difficulty caused by the intermediate material being an organic material. Can be prevented.

さらに、前記透明SOG材料膜は、無機系または無機・有機ハイブリッドのスピン−オン−グラス材料の膜であるから、前記透明SOG材料膜を形成する透明SOG材料を、公知のスピンコーティング法やスプレーコーティング法によって前記固体撮像素子の前記撮像面の全面を覆うように塗布することが可能であると共に、極めて平坦な表面(例えば、うねりが0.1μm以下の表面)が容易に得られる。また、これは、前記撮像面にマイクロレンズ・アレイによる凹凸が存在していても変わらない。   Further, since the transparent SOG material film is an inorganic or inorganic / organic hybrid spin-on-glass material film, the transparent SOG material for forming the transparent SOG material film may be formed by a known spin coating method or spray coating. It is possible to apply so as to cover the entire surface of the imaging surface of the solid-state imaging device by a method, and an extremely flat surface (for example, a surface having a wave of 0.1 μm or less) can be easily obtained. In addition, this does not change even if there are irregularities due to the microlens array on the imaging surface.

こうして塗布した透明SOG材料は、加熱等により硬化させてから、バッファード弗酸(BHF)等を用いれば、容易に所望パターンにエッチングができる。したがって、前記透明カバーと前記撮像面の間にキャビティを形成する前記透明SOG材料膜が容易に得られる。つまり、前記透明SOG材料膜の形成、換言すれば、前記中間材料の配置及びパターン化が容易である。   The transparent SOG material applied in this manner can be easily etched into a desired pattern by using buffered hydrofluoric acid (BHF) or the like after being cured by heating or the like. Therefore, the transparent SOG material film that forms a cavity between the transparent cover and the imaging surface can be easily obtained. That is, it is easy to form the transparent SOG material film, in other words, to arrange and pattern the intermediate material.

前記透明SOG材料膜の表面は極めて平坦であるので、前記透明カバーを前記透明SOG材料膜(前記中間材料)に接合する処理が容易に行え、また、前記透明SOG材料膜を好適に選択することにより、良好な前記透明カバーとの接着性と良好な気密封止性が容易に得られる。   Since the surface of the transparent SOG material film is extremely flat, the process of joining the transparent cover to the transparent SOG material film (the intermediate material) can be easily performed, and the transparent SOG material film is preferably selected. Thus, good adhesion to the transparent cover and good hermetic sealing properties can be easily obtained.

(12) 本発明の第4の観点による固体撮像装置の製造方法の好ましい例では、前記透明SOG材料膜を形成する工程が、Si−N(珪素−窒素)結合を持つシラザン化合物のポリマー(ポリシラザン)ですべての側鎖が水素(H)であるパーヒドロポリシラザンの膜を形成する工程と、当該パーヒドロポリシラザンの膜を焼成することによって透明な非晶質シリカ(SiO2)膜(シリカガラス膜)を形成する工程とを含む。 (12) In a preferred example of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the fourth aspect of the present invention, the step of forming the transparent SOG material film includes a polymer of a silazane compound having a Si—N (silicon-nitrogen) bond (polysilazane). ) And forming a film of perhydropolysilazane in which all side chains are hydrogen (H), and baking the perhydropolysilazane film to form a transparent amorphous silica (SiO 2 ) film (silica glass film) ).

本発明の第4の観点による固体撮像装置の製造方法の他の好ましい例では、前記透明SOG材料膜を形成する工程が、Si−O(珪素−酸素)結合とSi−OH(珪素−水酸基)結合を持つシリケート(silicate)のポリマーの膜を形成する工程と、当該シリケートのポリマーの膜を焼成することによって透明な非晶質シリケート膜を形成する工程とを含む。   In another preferable example of the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the fourth aspect of the present invention, the step of forming the transparent SOG material film includes Si—O (silicon-oxygen) bond and Si—OH (silicon-hydroxyl group). The method includes a step of forming a silicate polymer film having a bond, and a step of forming a transparent amorphous silicate film by firing the silicate polymer film.

本発明の第4の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明SOG材料膜として、複数のナノポアを含む無機系の透明SOG材料膜(無機系透明ポーラスSOG材料膜)が使用される。ここで、「ナノポア」の意味するところとその好適なサイズは、本発明の第1の観点による固体撮像装置について(3)で上述したのと同じである。   In still another preferred example of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the fourth aspect of the present invention, an inorganic transparent SOG material film (inorganic transparent porous SOG material film) including a plurality of nanopores as the transparent SOG material film. Is used. Here, the meaning of “nanopore” and its preferred size are the same as those described above in (3) for the solid-state imaging device according to the first aspect of the present invention.

本発明の第4の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明SOG材料膜として、無機・有機ハイブリッドであって、主鎖としてシリカ結合(Si−O−Si)を持ち、それに炭素を持つ有機成分が結合してなるポリシロキサン系材料より形成された透明な膜が使用される。あるいは、フラーレン(例えばC60)またはカーボンナノチューブを埋入した無機・有機ハイブリッドのシリカガラス膜も使用可能である。 In still another preferred example of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the fourth aspect of the present invention, the transparent SOG material film is an inorganic / organic hybrid, and a silica bond (Si—O—Si) is used as the main chain. A transparent film formed of a polysiloxane material having an organic component having carbon bonded thereto is used. Alternatively, an inorganic / organic hybrid silica glass film embedded with fullerene (for example, C 60 ) or carbon nanotubes can also be used.

本発明の第4の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、前記透明SOG材料膜の表面に他の透明SOG材料膜を介して接合され、前記他の透明SOG材料膜として、無機系であって、透明な非晶質シリカ膜または透明な非晶質シリケート膜が使用される。   In still another preferred example of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the fourth aspect of the present invention, the transparent cover is bonded to the surface of the transparent SOG material film via another transparent SOG material film, and the other As the transparent SOG material film, an inorganic, transparent amorphous silica film or transparent amorphous silicate film is used.

本発明の第4の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、前記透明SOG材料膜の表面に直接接合され、前記キャビティが、前記透明SOG材料膜を選択的に除去するようにパターン化することにより形成される。   In still another preferred example of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the fourth aspect of the present invention, the transparent cover is directly bonded to the surface of the transparent SOG material film, and the cavity selects the transparent SOG material film. It is formed by patterning so as to be removed.

本発明の第4の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、他の透明SOG材料膜を介して前記透明SOG材料膜の表面に接合され、前記キャビティが、前記透明SOG材料膜と前記他の透明SOG材料膜の双方を選択的に除去するようにパターン化することにより形成される。   In still another preferred example of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the fourth aspect of the present invention, the transparent cover is bonded to the surface of the transparent SOG material film via another transparent SOG material film, and the cavity is formed. The transparent SOG material film and the other transparent SOG material film are both patterned to be selectively removed.

本発明の第4の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーの前記透明無機系SOG材料膜(前記中間材料)への接着作業が、酸素プラズマを併用した陽極接合によって行われる。   In still another preferred example of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the fourth aspect of the present invention, the bonding operation of the transparent cover to the transparent inorganic SOG material film (the intermediate material) is an anode using oxygen plasma in combination. Done by joining.

(13) 本発明において、「固体撮像素子」は、任意のチップ状の固体撮像素子が使用可能である。固体撮像素子の撮像面にレンズ(マイクロレンズ)を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。また、カラーフィルタ(マイクロフィルタ)を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。   (13) In the present invention, as the “solid-state imaging device”, any chip-shaped solid-state imaging device can be used. A lens (microlens) may or may not be included in the imaging surface of the solid-state imaging device. Further, a color filter (microfilter) may be included or not included.

本発明において、「透明カバー」としては、特に限定されず、透明なカバーであれば任意のものが使用可能である。好ましくは、ボロシリケートガラス(B23/SiO2)が使用されるが、これに限定されるわけではない。具体的には、米国コーニング社の低膨脹ボロシリケートガラスである「パイレックス(Pyrex)(商品名、登録商標)」が好ましい。この「透明カバー」は、適度の剛性を持つ板状とする、例えば板状のボロシリケートガラスとするのが好ましい。前記SOG材料膜との接合作業が容易化されるからである。 In the present invention, the “transparent cover” is not particularly limited, and any transparent cover can be used. Preferably, borosilicate glass (B 2 O 3 / SiO 2 ) is used, but is not limited thereto. Specifically, “Pyrex (trade name, registered trademark)” which is a low expansion borosilicate glass manufactured by Corning, USA is preferable. The “transparent cover” is preferably a plate having moderate rigidity, for example, a plate-shaped borosilicate glass. This is because the joining operation with the SOG material film is facilitated.

本発明において、「透明SOG材料膜」は、SOG材料により形成された透明な膜の意味であり、「SOG材料」とはスピンコートによって形成可能なガラス材料の意味である。本発明では、無機系または無機・有機ハイブリッドの透明SOG材料膜が使用される。   In the present invention, the “transparent SOG material film” means a transparent film formed of an SOG material, and the “SOG material” means a glass material that can be formed by spin coating. In the present invention, an inorganic or inorganic / organic hybrid transparent SOG material film is used.

このような膜を形成する無機系SOG材料としては、種々のものがあるが、透明な非晶質シリカ(SiO2)(シリカガラス)が好ましい。非晶質シリカは、自動車、船舶、住宅、電子機器等の各種分野において防汚、防錆、下地保護、電気絶縁、平坦化等の目的で使用されるコーティング材として知られているものである。例えば、Si−N(珪素−窒素)結合を持つシラザンという化合物のポリマー(ポリシラザン、polysilazane)で、すべての側鎖が水素(H)であるパーヒドロポリシラザン(perhydrosilazane)を用いて、当該パーヒドロポリシラザンの膜を焼成することにより形成される非晶質シリカ膜が好適に使用できる。有限会社エクスシアが、「PHPS ポリシラザンコーティング」として提供している。 There are various inorganic SOG materials for forming such a film, but transparent amorphous silica (SiO 2 ) (silica glass) is preferable. Amorphous silica is known as a coating material used for antifouling, rust prevention, base protection, electrical insulation, flattening and the like in various fields such as automobiles, ships, houses, and electronic devices. . For example, a polymer of a compound called silazane having a Si—N (silicon-nitrogen) bond (polysilazane), and using the perhydropolysilazane in which all side chains are hydrogen (H), the perhydropolysilazane is used. An amorphous silica film formed by firing this film can be suitably used. Limited company Exsia offers "PHPS polysilazane coating".

あるいは、米国ハネウェル社の無機SOG材料(燐ドープシリケート系)である「アキュグラス(Accuglass)(商品名)」、同社の無機SOG材料(シリケート系)である「アキュオプト−ティー(AccuOpto−T)(商品名)」も好適に使用できる。これらは、半導体分野において平坦化材料、絶縁膜材料として使用されているものである。   Alternatively, “Accuglass” (trade name), which is an inorganic SOG material (phosphorus-doped silicate) of Honeywell, Inc., and “AccuOpto-T”, an inorganic SOG material (silicate) of the company's Honeywell. Product name) "can also be used suitably. These are used as planarizing materials and insulating film materials in the semiconductor field.

あるいは、特許第3254473号(特開2001−10844)による「シリカ・ベースのガラス状膜の製造方法及びこれに用いるコーティング剤」に開示された、シリカ・ベースのガラス状膜も使用可能である。このガラス状膜は、シリコン・アルコキシド、揮発性の有機酸及び揮発性の非水有機溶媒を含んでなる液体を加熱し、前記有機酸及び有機溶媒を揮発させて得られた高粘性液体を基体に塗布し、200℃以下で硬化させることにより、得られるものである。   Alternatively, the silica-based glassy film disclosed in “Method for producing silica-based glassy film and coating agent used therefor” according to Japanese Patent No. 3254473 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-10844) can also be used. This glassy film is formed by heating a liquid containing silicon alkoxide, a volatile organic acid and a volatile non-aqueous organic solvent, and volatilizing the organic acid and the organic solvent. It is obtained by applying it to 200 ° C. and curing it at 200 ° C. or lower.

本発明で使用可能な無機系ポーラス膜としては、上述したように、透明な非晶質シリカ膜(シリカガラス膜)や透明な非晶質シリケート膜(シリケートガラス膜)があるが、これらには限定されない。これら以外の無機系の透明SOG材料膜においても、ナノポアを形成することが可能だからである。   As described above, the inorganic porous film usable in the present invention includes a transparent amorphous silica film (silica glass film) and a transparent amorphous silicate film (silicate glass film). It is not limited. This is because nanopores can also be formed in inorganic transparent SOG material films other than these.

例えば、シリカゲルを作るのと同様の方法(ゲル法)でポーラスな非晶質シリカを生成した後、これを粉砕して微粉末とし、このポーラス非晶質シリカ微粉末を公知の無機系透明SOG材料に添加・混合することによって、ナノポアを含む無機系透明SOG材料膜が得られるからである。この点については、「ゲル法シリカの特徴と応用」と称する報告が日本シリカ工業株式会社から出されている(東ソー研究・技術報告第45巻(2001)、第65頁〜第69頁)。   For example, after producing porous amorphous silica by the same method (gel method) as that for producing silica gel, this is pulverized into fine powder, and this porous amorphous silica fine powder is converted into a known inorganic transparent SOG. This is because an inorganic transparent SOG material film containing nanopores can be obtained by adding and mixing to the material. In this regard, a report called “Characteristics and Applications of Gel Silica” has been issued by Nippon Silica Kogyo Co., Ltd. (Tosoh Research and Technical Report Vol. 45 (2001), pages 65 to 69).

また、特開2004−182492に開示された「球状マイクロポアシリカ多孔質粒子及びその製造方法」に開示された球状マイクロポアシリカ多孔質粒子も使用可能である。この球状マイクロポアシリカ多孔質粒子は、無毒性で、生分解性の非イオン性界面活性剤を使用し、シリカ源として安価なアルカリ珪酸塩を用いて得られるものであり、細孔径2nm以下のマイクロポアを0.25ml/g以上の細孔容積で有し、BET比表面積が600m2/g以上、BET解析法によるC定数が450以上、粒径が20ないし500μmの球状粒子である。 Further, the spherical micropore silica porous particles disclosed in “Spherical micropore silica porous particles and production method thereof” disclosed in JP-A No. 2004-182492 can also be used. This spherical micropore silica porous particle is obtained by using a non-toxic, biodegradable nonionic surfactant and using an inexpensive alkali silicate as a silica source, and has a pore diameter of 2 nm or less. Spherical particles having micropores with a pore volume of 0.25 ml / g or more, a BET specific surface area of 600 m 2 / g or more, a C constant by BET analysis of 450 or more, and a particle size of 20 to 500 μm.

透明SOG材料膜を形成する無機・有機ハイブリッド材料としては、種々のものがあるが、無機成分を主とし、その無機成分に有機成分が結合された透明なSOG材料であれば、任意のものが使用可能である。例えば、主鎖としてシリカ結合(Si−O−Si)を持ち、それに炭素を持つ有機成分(例えばメチル基)が結合してなるポリシロキサン系材料が好適に使用できる。このようなポリシロキサン系無機・有機ハイブリッド材料は、鈴鹿富士ゼロックス株式会社が提供している。   There are various inorganic / organic hybrid materials for forming a transparent SOG material film, but any material can be used as long as it is a transparent SOG material mainly composed of inorganic components and organic components bonded to the inorganic components. It can be used. For example, a polysiloxane material having a silica bond (Si—O—Si) as a main chain and an organic component having carbon (for example, a methyl group) bonded thereto can be suitably used. Such a polysiloxane inorganic / organic hybrid material is provided by Suzuka Fuji Xerox Co., Ltd.

あるいは、フラーレンを埋入したシリカガラス(シロキサン)も使用可能である。これは、フラーレン(例えばC60)にトリエトキシシランをヒドロシリル化した珪素誘導体をテトラエトキシシランと反応させて得られるものである。フラーレンに代えてカーボンナノチューブを埋入したシリカガラスも使用可能である。これらについては、東京理科大学工業化学科の阿部(芳)・郡司研究室のホームページ(http://www.rs.noda.tuc.ac.jp/gunjiweb/working/hybrid.html)に概要が記載されている。 Alternatively, silica glass (siloxane) embedded with fullerene can be used. This is obtained by reacting a silicon derivative obtained by hydrosilylating triethoxysilane with fullerene (for example, C 60 ) with tetraethoxysilane. Silica glass embedded with carbon nanotubes can be used instead of fullerenes. These are outlined on the homepage of the Abe (Yoshi) and Gunji Labs of the Department of Industrial Chemistry, Tokyo University of Science (http://www.rs.noda.tuc.ac.jp/gunjiweb/working/hybrid.html). ing.

「陽極接合」とは、一般に、ガラスとシリコンや金属等を重ねあわせ、熱と電圧を加えることにより密着接合する方法として知られているものである。その原理は、加熱すると同時に、ガラス側を陰極、シリコン側を陽極として電圧を印加することによって、ガラス中の陽イオンを陰極側に強制的に拡散させ、ガラスとシリコンの間に静電引力を発生させて密着を促すとともに、ガラスとシリコンを化学反応させて接合する、というものである。   “Anodic bonding” is generally known as a method of bonding by bonding glass and silicon, metal, etc., and applying heat and voltage. The principle is that at the same time as heating, a voltage is applied with the glass side as the cathode and the silicon side as the anode, so that the positive ions in the glass are forcibly diffused to the cathode side, and electrostatic attraction is generated between the glass and silicon. It is generated to promote adhesion, and glass and silicon are chemically reacted to join.

本発明のキャビティを持たない固体撮像装置及びその製造方法では、(i)透明カバーと固体撮像素子の撮像面との間に配置される中間材料に起因する難点(例えば吸湿性と熱膨脹率、屈折率)を防止することができる、(ii)当該中間材料の配置と透明カバーとの接合が容易である、といった効果が得られる。   In the solid-state imaging device having no cavity and the manufacturing method thereof according to the present invention, (i) difficulties caused by an intermediate material disposed between the transparent cover and the imaging surface of the solid-state imaging element (for example, hygroscopicity, thermal expansion coefficient, refraction, etc.) Rate) can be prevented, and (ii) it is easy to join the intermediate material and the transparent cover.

本発明のキャビティを持つ固体撮像装置及びその製造方法では、(i)透明カバーと固体撮像素子の撮像面との間に配置される中間材料に起因する難点(例えば吸湿性と熱膨脹率)を防止することができる、(ii)中間材料の透明カバーとの接着性と気密封止性が良好である、(iii)当該中間材料の配置及びパターン化と透明カバーとの接合が容易である、といった効果が得られる。   In the solid-state imaging device having the cavity and the manufacturing method thereof according to the present invention, (i) the difficulty (for example, hygroscopicity and thermal expansion coefficient) caused by the intermediate material disposed between the transparent cover and the imaging surface of the solid-state imaging device is prevented. (Ii) good adhesion and hermetic sealing of the intermediate material with the transparent cover, (iii) easy placement and patterning of the intermediate material and bonding with the transparent cover, etc. An effect is obtained.

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置1の概略構成を示す断面図、図2はその表面側の外観図、図3はその裏面側の外観図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a solid-state imaging device 1 according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an external view of the front surface side, and FIG.

(固体撮像装置の構成)
この固体撮像装置1は、図1に示すように、透明なガラスカバー60を含むチップサイズパッケージ(CSP)中にチップ状の固体撮像素子10を封止してなるものである。この固体撮像装置1は、撮像面25とガラスカバー60の間の隙間にキャビティを有していない。
(Configuration of solid-state imaging device)
As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device 1 is configured by sealing a chip-shaped solid-state imaging device 10 in a chip size package (CSP) including a transparent glass cover 60. The solid-state imaging device 1 does not have a cavity in the gap between the imaging surface 25 and the glass cover 60.

固体撮像素子10は、複数の受光素子(図示せず)と複数の受光領域23がその表面領域に形成されたシリコン基板11を備えている。これらの受光領域23と受光素子は、各画素PXに対して一つづつ形成されている。シリコン基板11には、その全表面を覆うように透明な層間絶縁膜12が形成されている。層間絶縁膜12の表面は、固体撮像素子10の撮像面25であって、アレイ状に配置された複数のマイクロレンズ22、すなわちマイクロレンズ・アレイ22Aが形成されている。これらのマイクロレンズ22は、撮像面25状において、各画素PXに対して一つづつ形成されている。各受光領域23は、層間絶縁膜12を介して対応するマイクロレンズ22に重なり合うように配置されている。各マイクロレンズ22の近傍には、R、G、B三色用の(あるいはこれら三色に黒色を加えた四色用の)マイクロフィルタ(カラーフィルタ)24が形成されている。   The solid-state imaging device 10 includes a silicon substrate 11 having a plurality of light receiving elements (not shown) and a plurality of light receiving regions 23 formed on the surface region. One light receiving region 23 and one light receiving element are formed for each pixel PX. A transparent interlayer insulating film 12 is formed on the silicon substrate 11 so as to cover the entire surface thereof. The surface of the interlayer insulating film 12 is the imaging surface 25 of the solid-state imaging device 10, and a plurality of microlenses 22 arranged in an array, that is, a microlens array 22A is formed. One microlens 22 is formed for each pixel PX in the shape of the imaging surface 25. Each light receiving region 23 is arranged so as to overlap the corresponding microlens 22 through the interlayer insulating film 12. In the vicinity of each microlens 22, microfilters (color filters) 24 for three colors of R, G, and B (or four colors obtained by adding black to these three colors) are formed.

層間絶縁膜12の表面には、マイクロレンズ・アレイ22Aの外側の領域(撮像面25の周辺領域)において、複数の表面電極15が形成されている。これらの表面電極15は、各受光素子により生成された電気信号を固体撮像装置1の外部に引き出すためのもので、シリコン基板11の表面と層間絶縁膜12の内部に形成された引出用配線(図示せず)を介して、各受光素子(各受光領域23)と電気的に接続されている。   On the surface of the interlayer insulating film 12, a plurality of surface electrodes 15 are formed in a region outside the microlens array 22A (a peripheral region of the imaging surface 25). These surface electrodes 15 are for drawing out electric signals generated by the respective light receiving elements to the outside of the solid-state imaging device 1, and lead wirings (on the surface of the silicon substrate 11 and inside the interlayer insulating film 12 ( It is electrically connected to each light receiving element (each light receiving region 23) via a not shown.

図1から明らかなように、撮像面25には、マイクロレンズ22と表面電極15に起因する凹凸が存在している。   As is apparent from FIG. 1, the imaging surface 25 has irregularities caused by the microlens 22 and the surface electrode 15.

層間絶縁膜12は、実際には積層された複数の絶縁膜から構成されているが、層間絶縁膜12の内部構造は本発明にとって重要ではないため、図1ではこれを単純化して描いている。   The interlayer insulating film 12 is actually composed of a plurality of stacked insulating films. However, the internal structure of the interlayer insulating film 12 is not important for the present invention, and therefore this is illustrated in a simplified manner in FIG. .

層間絶縁膜12の表面には、透明な無機系のナノポーラスSOG材料膜50が形成されており、層間絶縁膜12の全面を覆っている。ナノポーラスSOG材料膜50の厚さは、マイクロレンズ22と表面電極15のいずれの厚さよりも大きいから、マイクロレンズ・アレイ22Aと表面電極15はナノポーラスSOG材料膜50の中に埋め込まれている。したがって、ナノポーラスSOG材料膜50の表面は平坦である。   A transparent inorganic nanoporous SOG material film 50 is formed on the surface of the interlayer insulating film 12 and covers the entire surface of the interlayer insulating film 12. Since the thickness of the nanoporous SOG material film 50 is larger than any thickness of the microlens 22 and the surface electrode 15, the microlens array 22 </ b> A and the surface electrode 15 are embedded in the nanoporous SOG material film 50. Therefore, the surface of the nanoporous SOG material film 50 is flat.

ナノポーラスSOG材料膜50の表面には、透明なガラスカバー60が形成されている。ガラスカバー60は、ここでは透明なボロシリケートガラス(B23/SiO2)板から構成されており、そのガラス板をナノポーラスSOG材料膜50の表面に「陽極接合」によって接合することにより、チップ状の固体撮像素子10と一体化されている。 A transparent glass cover 60 is formed on the surface of the nanoporous SOG material film 50. Here, the glass cover 60 is made of a transparent borosilicate glass (B 2 O 3 / SiO 2 ) plate, and by bonding the glass plate to the surface of the nanoporous SOG material film 50 by “anodic bonding”, It is integrated with the chip-shaped solid-state imaging device 10.

なお、固体撮像素子10とナノポーラスSOG材料膜50とガラスカバー60からなる積層体の側面全体は、CSPの一部を構成する絶縁性合成樹脂(図示せず)によって覆われている。   Note that the entire side surface of the laminate including the solid-state imaging device 10, the nanoporous SOG material film 50, and the glass cover 60 is covered with an insulating synthetic resin (not shown) that forms part of the CSP.

層間絶縁膜12の内部には、各表面電極15の直下の位置に、当該層間絶縁膜12を貫通する透孔を有しており、それらの透孔にはそれぞれ導電性プラグ14が充填されている。また、シリコン基板11の内部にも、各表面電極15の直下の位置に、当該シリコン基板11を上下に貫通する透孔を有しており、それらの透孔にはそれぞれ導電性プラグ13が充填されている。各導電性プラグ13の全周は、対応する透孔の内壁に形成された絶縁膜16aで覆われていて、各導電性プラグ13とシリコン基板11とは対応する絶縁膜16aによって電気的に絶縁されている。各導電性プラグ14の上端及び下端は、その直上にある表面電極15とその直下にある導電性プラグ13にそれぞれ接触している。各導電性プラグ13の下端は、シリコン基板11の裏面から露出している。相互に接触せしめられた導電性プラグ14と13は、シリコン基板1の層間絶縁膜12の表面にある表面電極と、シリコン基板1の裏面にある配線膜18とを、シリコン基板1を貫通して電気的に相互接続する貫通電極を構成している。   The interlayer insulating film 12 has through holes penetrating the interlayer insulating film 12 at positions immediately below the surface electrodes 15, and the through holes are filled with conductive plugs 14, respectively. Yes. In addition, the silicon substrate 11 also has through holes that vertically penetrate the silicon substrate 11 at positions immediately below the surface electrodes 15, and each of the through holes is filled with a conductive plug 13. Has been. The entire circumference of each conductive plug 13 is covered with an insulating film 16a formed on the inner wall of the corresponding through hole, and each conductive plug 13 and the silicon substrate 11 are electrically insulated by the corresponding insulating film 16a. Has been. The upper and lower ends of each conductive plug 14 are in contact with the surface electrode 15 immediately above and the conductive plug 13 immediately below the surface electrode 15, respectively. The lower end of each conductive plug 13 is exposed from the back surface of the silicon substrate 11. The conductive plugs 14 and 13 brought into contact with each other pass through the silicon substrate 1 through the surface electrode on the surface of the interlayer insulating film 12 of the silicon substrate 1 and the wiring film 18 on the back surface of the silicon substrate 1. A through electrode that is electrically interconnected is formed.

シリコン基板11の裏面には、絶縁膜16bが形成されていて、露出している導電性プラグ13の下端を除く領域を覆っている。絶縁膜16bの表面には、複数の配線膜18が形成されている。各配線膜18は、シリコン基板11の裏面に露出せしめられた対応する導電性プラグ13の下端に接触している。   An insulating film 16b is formed on the back surface of the silicon substrate 11 to cover a region excluding the lower end of the exposed conductive plug 13. A plurality of wiring films 18 are formed on the surface of the insulating film 16b. Each wiring film 18 is in contact with the lower end of the corresponding conductive plug 13 exposed on the back surface of the silicon substrate 11.

絶縁膜16bの表面には、配線膜18を覆うようにソルダーレジスト17が形成されている。ソルダーレジスト17には、各配線膜18と重なる位置に透孔が形成されていて、それら透孔の内部には導電性コンタクト19が充填されている。   A solder resist 17 is formed on the surface of the insulating film 16 b so as to cover the wiring film 18. Through holes are formed in the solder resist 17 so as to overlap the wiring films 18, and conductive contacts 19 are filled in the through holes.

ソルダーレジスト17の表面には、各導電性コンタクト19と重なる位置に、所定形状にパターン化された銅ペースト20が形成されている。そして、それら銅ペースト20の上には、それぞれ、外部電極としてのハンダボール21が形成されている。   On the surface of the solder resist 17, a copper paste 20 patterned in a predetermined shape is formed at a position overlapping with each conductive contact 19. A solder ball 21 as an external electrode is formed on each copper paste 20.

このように、各表面電極15は、対応する導電性プラグ14及び13と、対応する配線膜18及び導電性コンタクト19とを介して、当該固体撮像装置1の裏面(図1では下面)にある対応する銅ペースト20及びハンダボール21に電気的に接続されている。   Thus, each surface electrode 15 is on the back surface (the lower surface in FIG. 1) of the solid-state imaging device 1 via the corresponding conductive plugs 14 and 13, the corresponding wiring film 18 and the conductive contact 19. The corresponding copper paste 20 and solder ball 21 are electrically connected.

外部の光は、ガラスカバー60を通して固体撮像装置1の内部に入り、さらにポーラスSOG膜50とマイクロレンズ22とマイクロフィルタ24を通過して、各画素PXに設けられた受光素子(図示せず)の受光領域23に入射する。すると、入射光は各受光領域23において光電変換され、画素PX毎に入射光の強度に応じた電気信号が生成される。これらの電気信号は、画素PX毎に受光領域23に隣接して設けられた増幅素子(図示せず)によって増幅された後、図示しない引出用配線を介して表面電極15まで送られる。これらの電気信号は、さらに、各表面電極15に電気的に接続された導電性プラグ14、導電性プラグ13、配線膜18及び導電性コンタクト19を介して、対応する銅ペースト20及びハンダボール21まで導出される。   External light enters the solid-state imaging device 1 through the glass cover 60, passes through the porous SOG film 50, the microlens 22, and the microfilter 24, and is a light receiving element (not shown) provided in each pixel PX. Is incident on the light receiving region 23. Then, the incident light is photoelectrically converted in each light receiving region 23, and an electric signal corresponding to the intensity of the incident light is generated for each pixel PX. These electric signals are amplified by an amplifying element (not shown) provided adjacent to the light receiving region 23 for each pixel PX, and then sent to the surface electrode 15 via an extraction wiring (not shown). These electric signals are further transmitted through the conductive plugs 14, the conductive plugs 13, the wiring films 18 and the conductive contacts 19 electrically connected to the surface electrodes 15, and the corresponding copper pastes 20 and solder balls 21. It is derived until.

なお、上述した固体撮像素子10は、撮像面25に形成されたマイクロレンズ・アレイ22Aを含んでいるが、マイクロレンズ・アレイ22Aは含んでいなくてもよい。また、上述した固体撮像素子10は、マイクロフィルタ24を含んでいるが、マイクロフィルタ24は含んでいなくてもよい。   Note that the solid-state imaging device 10 described above includes the microlens array 22A formed on the imaging surface 25, but may not include the microlens array 22A. Moreover, although the solid-state imaging device 10 described above includes the microfilter 24, the microfilter 24 may not be included.

(固体撮像装置の製造方法)
次に、以上の構成を持つ固体撮像装置1の製造方法について説明する。
(Method for manufacturing solid-state imaging device)
Next, a manufacturing method of the solid-state imaging device 1 having the above configuration will be described.

以下に説明する製造方法の各工程は、いずれもウェハーレベルで実行されるものであり、最終工程では、図3に示すように、シリコンウェハー70上に複数の固体撮像装置1が同時に形成される。その後、碁盤状に形成されたスクライブライン71に沿ってシリコンウェハー70のダイシングを行い、各固体撮像装置1を相互に分離する。こうして、図1〜図3に示したチップ状の固体撮像装置1が製造される。しかし、ここでは、図示及び説明の簡単化のために、単一の固体撮像装置1についてのみ図示及び説明を行う。   Each process of the manufacturing method described below is performed at the wafer level. In the final process, a plurality of solid-state imaging devices 1 are simultaneously formed on the silicon wafer 70 as shown in FIG. . Thereafter, the silicon wafer 70 is diced along the scribing lines 71 formed in a grid shape to separate the solid-state imaging devices 1 from each other. In this way, the chip-shaped solid-state imaging device 1 shown in FIGS. 1 to 3 is manufactured. However, for simplicity of illustration and description, only the single solid-state imaging device 1 is illustrated and described here.

まず最初に、図4に示すように、上述した構成の固体撮像素子10を準備する。この固体撮像素子10は、所定の試験を行って良品であることが確認されたものである。なお、図4では一つの固体撮像素子10を示しているが、実際は、上述したように、複数の固体撮像素子10がシリコンウェーハ70上に配置されているものである。   First, as shown in FIG. 4, the solid-state imaging device 10 having the above-described configuration is prepared. This solid-state imaging device 10 has been confirmed to be a non-defective product through a predetermined test. Although FIG. 4 shows one solid-state image sensor 10, actually, a plurality of solid-state image sensors 10 are arranged on the silicon wafer 70 as described above.

次に、図5に示すように、シリコン基板11の表面、正確に言えば層間絶縁膜12の表面(撮像面25)に、ナノポーラスSOG材料膜50を形成する。この工程は、大気中で室温にてSOG材料をスピンコーティング法(スプレー法でもよい)により塗布することで行う。こうして、SOG材料の塗膜が形成される。この塗膜の厚さは、マイクロレンズ・アレイ22Aと表面電極15をすべて埋め込むことができる程度の厚さとする。この時、ナノポーラスSOG材料膜50の表面は極めて平坦(例えば、うねりが0.1μm以下の表面)になる。   Next, as shown in FIG. 5, a nanoporous SOG material film 50 is formed on the surface of the silicon substrate 11, more precisely on the surface of the interlayer insulating film 12 (imaging surface 25). This step is performed by applying the SOG material in the atmosphere at room temperature by a spin coating method (or spray method may be used). Thus, a coating film of the SOG material is formed. The thickness of the coating film is set to such a thickness that all the microlens array 22A and the surface electrode 15 can be embedded. At this time, the surface of the nanoporous SOG material film 50 is extremely flat (for example, a surface having a swell of 0.1 μm or less).

その後、当該SOG材料の塗膜を加熱して硬化させる、その際に空気中の水分や酸素と反応して、透明な非晶質シリカ(SiO2)膜(シリカガラス膜)に変化する。本発明は、このようなナノポアを含まない非晶質シリカ膜も使用可能である。しかし、本第1実施形態では、非晶質シリカ膜の屈折率を下げて空気の屈折率に近づけるため、ナノポアを含む非晶質シリカ膜を使用している。したがって、ナノポーラスSOG材料膜50は多数のナノポア(ナノスケールのポア)を含んでいるが、これらのナノポアは、当該SOG材料にポーラスな非晶質シリカ微粉末(微細な非晶質シリカ多孔質粒子)を添加・混合しておくことにより、容易に得られる。その具体的方法は、すでに上述したように、東ソー研究・技術報告第45巻(2001)、第65頁〜第69頁や、特開2004−182492号公報に開示されている。 Thereafter, the coating film of the SOG material is heated to be cured, and at that time, it reacts with moisture and oxygen in the air to change into a transparent amorphous silica (SiO 2 ) film (silica glass film). In the present invention, an amorphous silica film not containing such nanopores can also be used. However, in the first embodiment, an amorphous silica film containing nanopores is used in order to lower the refractive index of the amorphous silica film and approach the refractive index of air. Therefore, the nanoporous SOG material film 50 includes a large number of nanopores (nanoscale pores), and these nanopores are porous amorphous silica fine powder (fine amorphous silica porous particles) on the SOG material. ) Is added and mixed in advance. As described above, the specific method is disclosed in Tosoh Research and Technical Report Vol. 45 (2001), pages 65 to 69 and JP-A No. 2004-182492.

ナノポアの大きさ(径)は、例えば、10nm〜104nmの範囲とするのが好ましいが、固体撮像素子10の撮像可能な光の波長よりも小さくする必要がある。ナノポアが撮像可能な光の波長よりも大きいかそれに等しいと、入射光がナノポアの部分で反射する恐れがあるからである。固体撮像素子10が可視光用であれば、ナノポアのサイズは380nm以下とするのが好ましく、固体撮像素子10が赤外光用であれば、ナノポアのサイズは3000nm以下とするのが好ましい。 The size (diameter) of the nanopore is preferably in the range of, for example, 10 nm to 10 4 nm, but needs to be smaller than the wavelength of light that can be imaged by the solid-state imaging device 10. This is because if the nanopore is larger than or equal to the wavelength of light that can be imaged, the incident light may be reflected by the nanopore portion. If the solid-state imaging device 10 is for visible light, the nanopore size is preferably 380 nm or less, and if the solid-state imaging device 10 is for infrared light, the nanopore size is preferably 3000 nm or less.

このようにして、透明な非晶質シリカよりなるナノポーラスSOG材料膜50が得られる。   In this way, a nanoporous SOG material film 50 made of transparent amorphous silica is obtained.

次に、図6に示すように、陽極接合装置のチャンバー(図示せず)内に、図5に示す構成を持つシリコン基板11を搬入し、シリコン基板11を静電力により下チャック81上に保持する。他方、同じく静電力によって、上チャック82にボロシリケートガラス板61を保持する。このボロシリケートガラス板61は、実際にはシリコンウェハー70と同じ大きさと同じ形状を持っている。つまり、このボロシリケートガラス板61は、実際にはガラスウェハーである。そして、当該チャンバー内で酸素(O2)プラズマを発生させ、アッシングを行う(O2プラズマアッシング)。これにより、ナノポーラスSOG材料膜50の表面50aとボロシリケートガラス板61の表面61aが活性化される。 Next, as shown in FIG. 6, the silicon substrate 11 having the configuration shown in FIG. 5 is carried into the chamber (not shown) of the anodic bonding apparatus, and the silicon substrate 11 is held on the lower chuck 81 by electrostatic force. To do. On the other hand, the borosilicate glass plate 61 is held on the upper chuck 82 by the same electrostatic force. The borosilicate glass plate 61 actually has the same size and the same shape as the silicon wafer 70. That is, the borosilicate glass plate 61 is actually a glass wafer. Then, oxygen (O 2 ) plasma is generated in the chamber and ashing is performed (O 2 plasma ashing). Thereby, the surface 50a of the nanoporous SOG material film 50 and the surface 61a of the borosilicate glass plate 61 are activated.

その後、図7に示すように、ナノポーラスSOG材料膜50の表面50aとボロシリケートガラス板61の表面61aを接触させ、下チャック81と上チャック82を用いて所定圧力を印加しながら、ナノポーラスSOG材料膜50とボロシリケートガラス板61の陽極接合を、酸素プラズマの存在下で行う。電圧の印加は、シリコン基板11が陽極に、ボロシリケートガラス板61が陰極になるように行う。その際の条件は、例えば、温度=160℃、印加電圧=100V、印加圧力=1000N、電圧及び圧力の印加時間=5分である。こうすることにより、接合面83、すなわち、ナノポーラスSOG材料膜50の表面50aとボロシリケートガラス板61の表面61aの接合部において、ナノポーラスSOG材料膜50とボロシリケートガラス板61は強固に接合される。   Thereafter, as shown in FIG. 7, the surface 50a of the nanoporous SOG material film 50 and the surface 61a of the borosilicate glass plate 61 are brought into contact, and a predetermined pressure is applied using the lower chuck 81 and the upper chuck 82, while the nanoporous SOG material is applied. Anodic bonding of the film 50 and the borosilicate glass plate 61 is performed in the presence of oxygen plasma. The voltage is applied so that the silicon substrate 11 becomes an anode and the borosilicate glass plate 61 becomes a cathode. The conditions at that time are, for example, temperature = 160 ° C., applied voltage = 100 V, applied pressure = 1000 N, and application time of voltage and pressure = 5 minutes. By doing so, the nanoporous SOG material film 50 and the borosilicate glass plate 61 are firmly bonded at the bonding surface 83, that is, at the bonding portion between the surface 50 a of the nanoporous SOG material film 50 and the surface 61 a of the borosilicate glass plate 61. .

こうして、ガラスカバー60を形成するボロシリケートガラス板61の接合が終了すると、続いて、図8に示すように、シリコン基板11とナノポーラスSOG材料膜50とボロシリケートガラス板61からなる積層体を、粘着剤85を用いてハンドリング用ホルダ84に取り付ける。これは、次に行われるシリコン基板11の加工(処理)を容易にするためである。なお、図8では、ホルダ84はシリコン基板11よりも少し大きい程度に描かれているが、実際のホルダ84の大きさは、シリコンウェハー70よりも大きい。そして、シリコン基板11を薄くするために、所定厚さ(例えば100μm〜50μm)になるまでシリコン基板11をその裏面側から除去する。この工程は、CMP(Chemical Mechanical Polishing)や公知のドライあるいはウェットエッチングにより行うことができる。   Thus, when the bonding of the borosilicate glass plate 61 that forms the glass cover 60 is completed, then, as shown in FIG. 8, a laminated body composed of the silicon substrate 11, the nanoporous SOG material film 50, and the borosilicate glass plate 61 is obtained. The adhesive 85 is attached to the handling holder 84. This is to facilitate the next processing (processing) of the silicon substrate 11. In FIG. 8, the holder 84 is drawn to be slightly larger than the silicon substrate 11, but the actual size of the holder 84 is larger than that of the silicon wafer 70. And in order to make the silicon substrate 11 thin, the silicon substrate 11 is removed from the back surface side until it becomes predetermined thickness (for example, 100 micrometers-50 micrometers). This step can be performed by CMP (Chemical Mechanical Polishing) or known dry or wet etching.

次に、パターン化されたレジスト膜をマスクとして、薄くされたシリコン基板11をその裏面側から選択的にエッチングして、図9に示すように、シリコン基板11を貫通する透孔31を複数個、形成する。透孔31の上端は、層間絶縁膜12の裏面まで達している。これらの透孔31の形成位置は、各表面電極15の直下である。この工程は、RIE(Reactive Ion Etching)、ICE(Inductively Coupled Etching)等のエッチングにより行うことができる。しかし、レーザー加工、陽極酸化等の方法で行ってもよい。   Next, using the patterned resist film as a mask, the thinned silicon substrate 11 is selectively etched from the back side thereof, so that a plurality of through holes 31 penetrating the silicon substrate 11 are formed as shown in FIG. ,Form. The upper end of the through hole 31 reaches the back surface of the interlayer insulating film 12. The positions where these through holes 31 are formed are directly below each surface electrode 15. This step can be performed by etching such as RIE (Reactive Ion Etching) and ICE (Inductively Coupled Etching). However, it may be performed by a method such as laser processing or anodization.

次に、同じレジスト膜を用いて、再度、シリコン基板11をその裏面側から選択的にエッチングして、図10に示すように、層間絶縁膜12を貫通する透孔32を複数個、形成する。透孔32の上端は、表面電極15の裏面まで達している。これらの透孔32の形成位置は、各表面電極15の直下であり、各透孔31に重なる位置である。この工程も、RIE、ICE等のエッチングにより行うことができるが、レーザー加工、陽極酸化等の方法で行ってもよい。各透孔32は、対応する透孔31と連通している。   Next, using the same resist film, the silicon substrate 11 is selectively etched again from the back surface side to form a plurality of through holes 32 penetrating the interlayer insulating film 12 as shown in FIG. . The upper end of the through hole 32 reaches the back surface of the front electrode 15. The positions where these through holes 32 are formed are directly under each surface electrode 15 and overlap each of the through holes 31. This step can also be performed by etching such as RIE or ICE, but may be performed by a method such as laser processing or anodization. Each through hole 32 communicates with a corresponding through hole 31.

次に、シリコン基板11を熱酸化し、図11に示すように、シリコン基板11の露出面に絶縁膜16a及び16bとしての二酸化シリコン膜(SiO2)を形成する。絶縁膜16aは、透孔31の内壁を覆っている。絶縁膜16bは、透孔31のある箇所を除いて、シリコン基板11の裏面全体を覆っている。 Next, the silicon substrate 11 is thermally oxidized to form silicon dioxide films (SiO 2 ) as insulating films 16a and 16b on the exposed surface of the silicon substrate 11, as shown in FIG. The insulating film 16 a covers the inner wall of the through hole 31. The insulating film 16 b covers the entire back surface of the silicon substrate 11 except for the portions where the through holes 31 are provided.

次に、図12に示すように、透孔31及び32にポリシリコンを充填し、導電性プラグ13及び14を形成する。この工程は、CVD(Chemical Vapor Deposition)によりシリコン基板11の裏面にポリシリコンを堆積した後、これをエッチバックすることにより行うことができる。ポリシリコンの堆積厚さは、透孔31及び32がポリシリコンで充填される程度の厚さにする必要がある。   Next, as shown in FIG. 12, the through holes 31 and 32 are filled with polysilicon to form conductive plugs 13 and 14. This step can be performed by depositing polysilicon on the back surface of the silicon substrate 11 by CVD (Chemical Vapor Deposition) and then etching it back. The deposited thickness of the polysilicon needs to be such a thickness that the through holes 31 and 32 are filled with the polysilicon.

次に、図13に示すように、絶縁膜16bの表面にパターン化された配線膜18を形成する。各配線膜18は、対応する導電性プラグ13に接触している。この工程は、スパッタリング、メッキ、ペースト等により金属膜を選択的に形成することにより、行うことができる。   Next, as shown in FIG. 13, a patterned wiring film 18 is formed on the surface of the insulating film 16b. Each wiring film 18 is in contact with the corresponding conductive plug 13. This step can be performed by selectively forming a metal film by sputtering, plating, paste, or the like.

その後、絶縁膜16bの表面にソルダーレジスト17を形成し、配線膜18を覆う。そして、ソルダーレジスト17の所定箇所に透孔を形成してから、その中に導電性材料を埋め込み、導電性コンタクト19を形成する。各導電性コンタクト19は、対応する配線膜18に接触している。なお、ソルダーレジスト17の表面は平坦化されている。この時の状態は図13に示すようになる。   Thereafter, a solder resist 17 is formed on the surface of the insulating film 16 b to cover the wiring film 18. Then, after a through hole is formed in a predetermined portion of the solder resist 17, a conductive material is embedded therein to form a conductive contact 19. Each conductive contact 19 is in contact with the corresponding wiring film 18. Note that the surface of the solder resist 17 is flattened. The state at this time is as shown in FIG.

次に、図14に示すように、ソルダーレジスト17の表面にパターン化された銅ペースト20を複数個、形成する。各銅ペースト20は、対応する導電性コンタクト19に接触している。その後、各銅ペースト20の上にハンダボール21を形成する。   Next, as shown in FIG. 14, a plurality of patterned copper pastes 20 are formed on the surface of the solder resist 17. Each copper paste 20 is in contact with a corresponding conductive contact 19. Thereafter, solder balls 21 are formed on each copper paste 20.

このようにしてシリコンウェハー70上に複数の固体撮像装置1が形成されると、碁盤状に形成されたスクライブライン71に沿ってシリコンウェハー70のダイシングを行い、各固体撮像装置1は相互に分離される。こうして、図1に示す固体撮像装置1が得られる。   When a plurality of solid-state imaging devices 1 are formed on the silicon wafer 70 in this way, the silicon wafer 70 is diced along the scribe lines 71 formed in a grid pattern, and the solid-state imaging devices 1 are separated from each other. Is done. In this way, the solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1 is obtained.

実際の製造工程では、その後に、固体撮像装置1の側面全体がCSPの一部を構成する絶縁性合成樹脂(図示せず)で覆われる。こうして製造工程が終了する。   In the actual manufacturing process, thereafter, the entire side surface of the solid-state imaging device 1 is covered with an insulating synthetic resin (not shown) constituting a part of the CSP. Thus, the manufacturing process is completed.

以上述べたように、本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置1は、固体撮像素子10のマイクロレンズ・アレイ22Aと透明ガラスカバー60との間の隙間に、マイクロレンズ・アレイ22A(撮像面25)の全面を覆う透明無機系のナノポーラスSOG材料膜50を配置している。つまり、マイクロレンズ・アレイ22A(撮像面25)とガラスカバー60との間の隙間に配置される膜50(中間材料)が、有機物を含まない透明無機系ナノポーラスSOG材料膜とされている。このため、当該中間材料が有機系材料であることに起因する難点、例えば、吸湿性が高いため内部の固体撮像素子1が湿気によって悪影響を受けやすい、熱膨脹率が大きく膨脹・収縮により剥離しやすい等の難点を防止することができる。   As described above, the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment of the present invention has the microlens array 22A (imaging) in the gap between the microlens array 22A of the solid-state imaging device 10 and the transparent glass cover 60. A transparent inorganic nanoporous SOG material film 50 covering the entire surface 25) is disposed. That is, the film 50 (intermediate material) disposed in the gap between the microlens array 22A (imaging surface 25) and the glass cover 60 is a transparent inorganic nanoporous SOG material film that does not contain organic substances. For this reason, difficulties caused by the intermediate material being an organic material, for example, because the hygroscopic property is high, the internal solid-state imaging device 1 is easily affected by moisture, the thermal expansion coefficient is large, and it is easy to peel off due to expansion / contraction. Etc. can be prevented.

また、前記ナノポーラスSOG材料は、スピン−オン−グラス材料であるから、公知のスピンコーティング法やスプレーコーティング法によってマイクロレンズ・アレイ22A(撮像面25)上を覆うように固体撮像素子10上に塗布することが可能である。また、その際に、マイクロレンズ・アレイ22Aを前記ナノポーラスSOG材料中に埋め込むことも容易である。その後、前記ナノポーラスSOG材料を加熱して硬化させれば、マイクロレンズ・アレイ22Aの全面を覆う透明無機系ナノポーラスSOG材料膜50が得られる。したがって、前記中間材料の配置作業が容易である。   Further, since the nanoporous SOG material is a spin-on-glass material, the nanoporous SOG material is applied onto the solid-state imaging device 10 so as to cover the microlens array 22A (imaging surface 25) by a known spin coating method or spray coating method. Is possible. At that time, it is also easy to embed the microlens array 22A in the nanoporous SOG material. Thereafter, when the nanoporous SOG material is heated and cured, a transparent inorganic nanoporous SOG material film 50 covering the entire surface of the microlens array 22A is obtained. Therefore, the arrangement | positioning operation | work of the said intermediate material is easy.

さらに、透明無機系ナノポーラスSOG材料膜50と透明ガラスカバー60は、陽極接合によって相互に接合されているので、透明ガラスカバー60の接着作業も容易である。   Furthermore, since the transparent inorganic nanoporous SOG material film 50 and the transparent glass cover 60 are bonded to each other by anodic bonding, the bonding operation of the transparent glass cover 60 is also easy.

なお、前記透明無機系ナノポーラスSOG材料材料の屈折率は、通常、n=1.4〜1.3程度であるが、本第1実施形態では、これにナノポアを包含させることによってn=1.2程度まで下げている。したがって、屈折率の点においても支障は生じない。   Note that the refractive index of the transparent inorganic nanoporous SOG material is normally about n = 1.4 to 1.3. In the first embodiment, however, n = 1. It is lowered to about 2. Therefore, no problem occurs in terms of refractive index.

また、上述したところから明らかなように、第1実施形態の固体撮像装置1は、全体がハーメチック封止されている。つまり、固体撮像素子10の撮像面25とガラスカバー60との間の隙間にナノポーラスSOG材料膜50が充填されており、当該隙間が完全に封止されている。したがって、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。   As is clear from the above description, the entire solid-state imaging device 1 of the first embodiment is hermetically sealed. That is, the gap between the imaging surface 25 of the solid-state imaging device 10 and the glass cover 60 is filled with the nanoporous SOG material film 50, and the gap is completely sealed. Therefore, there is an advantage that it is hardly affected by the external environment.

(第2実施形態)
図15は、本発明の第2実施形態に係る固体撮像装置1Aの概略構成を示す断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a solid-state imaging device 1A according to the second embodiment of the present invention.

本実施形態の固体撮像装置1Aは、透明なナノポーラスSOG材料膜50に代えて、二つの透明なナノポーラスSOG材料膜50a及び50bとそれらの間に挟まれた透明な合成樹脂膜51を設けた点と、マイクロレンズ22とマイクロフィルタ24を除いた点を除き、キャビティを持たない第1実施形態の固体撮像装置1と同じ構成である。したがって、図1に示した第1実施形態の固体撮像装置1と同じ符号を付してその説明を省略する。なお、図15では、マイクロレンズ22とマイクロフィルタ24を持たない固体撮像素子を10’で示している。   The solid-state imaging device 1A according to the present embodiment is provided with two transparent nanoporous SOG material films 50a and 50b and a transparent synthetic resin film 51 sandwiched between them instead of the transparent nanoporous SOG material film 50. The configuration is the same as that of the solid-state imaging device 1 of the first embodiment having no cavity except for the points except the microlens 22 and the microfilter 24. Therefore, the same reference numerals as those of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment shown in FIG. In FIG. 15, a solid-state imaging device that does not include the microlens 22 and the microfilter 24 is indicated by 10 ′.

固体撮像装置1Aでは、シリコン基板11の層間絶縁膜12の表面(撮像面25)に、第1実施形態の固体撮像装置1のナノポーラスSOG材料50と同じナノポーラスSOG材料膜50aを形成している。そして、ナノポーラスSOG材料膜50aの表面に薄い合成樹脂膜51を形成してから、その表面にナノポーラスSOG材料膜50b(これは他の透明SOG材料膜に対応する)を形成している。ナノポーラスSOG材料膜50aと50bの材質は、同じでもよいし異なっていてもよい。屈折率は少し上昇するが、ナノポーラスSOG材料膜50aと50bのいずれか一方または双方に代えて、ポーラスでないSOG膜を用いてもよい。   In the solid-state imaging device 1A, the same nanoporous SOG material film 50a as the nanoporous SOG material 50 of the solid-state imaging device 1 of the first embodiment is formed on the surface (imaging surface 25) of the interlayer insulating film 12 of the silicon substrate 11. Then, after forming a thin synthetic resin film 51 on the surface of the nanoporous SOG material film 50a, a nanoporous SOG material film 50b (which corresponds to another transparent SOG material film) is formed on the surface. The materials of the nanoporous SOG material films 50a and 50b may be the same or different. Although the refractive index slightly increases, a non-porous SOG film may be used instead of one or both of the nanoporous SOG material films 50a and 50b.

合成樹脂膜51としては、ポリイミドアミドシラン等が使用可能である。   As the synthetic resin film 51, polyimideamidosilane or the like can be used.

このように、ナノポーラスSOG材料膜の数は、必要に応じて任意に調整することが可能である。ただし、通常は、隣接するナノポーラスSOG材料膜の間には合成樹脂膜51等の合成樹脂膜を介在させるのが好ましい。その理由は、ナノポーラスSOG材料膜50aと50bの間の接着性を向上させるためである。したがって、これら二つのSOG材料膜の接着性が良好であれば、合成樹脂膜51は省略することが可能である。   Thus, the number of nanoporous SOG material films can be arbitrarily adjusted as necessary. However, it is usually preferable to interpose a synthetic resin film such as the synthetic resin film 51 between adjacent nanoporous SOG material films. The reason is to improve the adhesion between the nanoporous SOG material films 50a and 50b. Therefore, if these two SOG material films have good adhesion, the synthetic resin film 51 can be omitted.

第2実施形態の固体撮像装置1Aも、全体がハーメチック封止されている。つまり、固体撮像素子10の撮像面25とガラスカバー60との間の隙間にナノポーラスSOG材料膜50a及び50bが充填されており、当該隙間が完全に封止されている。また、薄い合成樹脂膜51を使用したことによる影響は、無視できる程度である。したがって、第1実施形態の固体撮像装置1と同様に、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。   The solid-state imaging device 1A of the second embodiment is hermetically sealed as a whole. That is, the gap between the imaging surface 25 of the solid-state imaging device 10 and the glass cover 60 is filled with the nanoporous SOG material films 50a and 50b, and the gap is completely sealed. Further, the influence of using the thin synthetic resin film 51 is negligible. Therefore, like the solid-state imaging device 1 of the first embodiment, there is an advantage that it is hardly affected by the external environment.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態に係る固体撮像装置は、上述した第1実施形態の固体撮像装置1において使用した透明なナノポーラスSOG材料膜50に代えて、無機・有機ハイブリッドの透明なSOG材料膜を使用しており、それ以外の構成及び製造方法は第1実施形態と同じである。従って、その構成及び製造方法に関する説明は省略する。
(Third embodiment)
The solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention uses an inorganic / organic hybrid transparent SOG material film instead of the transparent nanoporous SOG material film 50 used in the solid-state imaging device 1 of the first embodiment described above. The other configuration and manufacturing method are the same as those in the first embodiment. Therefore, the description about the structure and manufacturing method is omitted.

本第3実施形態で使用する無機・有機ハイブリッド材料としては、主鎖としてシリカ結合(Si−O−Si)を持ち、それに炭素を持つ有機成分(例えばメチル基)が結合してなるポリシロキサン系材料(鈴鹿富士ゼロックス株式会社提供)を使用する。しかし、無機成分を主とし、その無機成分に有機成分が結合された透明なSOG材料であれば、これ以外の無機・有機ハイブリッド材料も使用可能である。   As the inorganic / organic hybrid material used in the third embodiment, a polysiloxane system having a silica bond (Si—O—Si) as a main chain and an organic component having carbon (for example, a methyl group) bonded thereto. Uses materials (provided by Suzuka Fuji Xerox Co., Ltd.). However, other inorganic / organic hybrid materials can be used as long as they are transparent SOG materials mainly composed of inorganic components and organic components bonded to the inorganic components.

無機・有機ハイブリッド材料は、無機材料と有機材料の双方の特性を活かすことができる材料であるから、撮像面25とガラスカバー60の間に配置される中間材料に要求される性能に適合した材料を選択しやすい、という利点がある。   The inorganic / organic hybrid material is a material that can make use of the characteristics of both the inorganic material and the organic material. Therefore, the material is suitable for the performance required for the intermediate material disposed between the imaging surface 25 and the glass cover 60. There is an advantage that it is easy to select.

第3実施形態の固体撮像装置も、全体がハーメチック封止されているから、第1実施形態の固体撮像装置1と同様に、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。   Since the solid-state imaging device according to the third embodiment is hermetically sealed as a whole, there is an advantage that the solid-state imaging device is hardly affected by the external environment, like the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.

(第4実施形態)
図16は、本発明の第4実施形態に係る固体撮像装置1Bの概略構成を示す断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a solid-state imaging device 1B according to the fourth embodiment of the present invention.

本実施形態の固体撮像装置1Bは、第2実施形態に係る固体撮像装置1A(図15参照)において、二つの透明ナノポーラスSOG材料膜50a及び50bとそれらの間に挟まれた透明合成樹脂膜51に対して、さらに透明BPSG(Boro-Phospho-Silicate Glass)膜50cと透明合成樹脂膜52を追加したものに相当する。つまり、固体撮像素子10の透明な層間絶縁膜12の表面(撮像面25)にナノポーラスSOG材料膜50aが形成され、その上に合成樹脂膜51、その上にナノポーラスSOG材料膜50b、その上に合成樹脂膜52、その上に公知のBPSG膜50cが形成されている。この点以外は第1実施形態の固体撮像装置1と同じ構成である。   The solid-state imaging device 1B according to the present embodiment includes two transparent nanoporous SOG material films 50a and 50b and a transparent synthetic resin film 51 sandwiched between them in the solid-state imaging device 1A according to the second embodiment (see FIG. 15). On the other hand, this corresponds to a transparent BPSG (Boro-Phospho-Silicate Glass) film 50c and a transparent synthetic resin film 52 added thereto. That is, the nanoporous SOG material film 50a is formed on the surface (imaging surface 25) of the transparent interlayer insulating film 12 of the solid-state imaging device 10, the synthetic resin film 51 is formed thereon, the nanoporous SOG material film 50b is formed thereon, and the nanoporous SOG material film 50b is formed thereon. A synthetic resin film 52 and a known BPSG film 50c are formed thereon. Except for this point, the configuration is the same as that of the solid-state imaging device 1 of the first embodiment.

この固体撮像装置1Bでは、ナノポーラスSOG材料膜50bの表面に薄い合成樹脂膜52を形成してから、その表面にBPSG膜50cを形成している。なお、ここで使用しているBPSG膜50cは、ボロンと燐を含有するシリケートガラス膜であり、SOG材料膜の一つである。   In the solid-state imaging device 1B, a thin synthetic resin film 52 is formed on the surface of the nanoporous SOG material film 50b, and then a BPSG film 50c is formed on the surface. The BPSG film 50c used here is a silicate glass film containing boron and phosphorus, and is one of the SOG material films.

このように、撮像面25とガラスカバー60の間の隙間に配置(充填)される中間材料を三つのSOG材料膜50a、50b及び50cからなる三層構造としてもよい。   As described above, the intermediate material disposed (filled) in the gap between the imaging surface 25 and the glass cover 60 may have a three-layer structure including the three SOG material films 50a, 50b, and 50c.

この三層構造は、例えば、次のようにして実現される。まず、固体撮像素子10の撮像面25上に、ナノポーラスSOG材料膜50a用のSOG材料をスピンコーティング法で所定膜厚となるように塗布し、次に、これを加熱等によって硬化させてナノポーラスSOG材料膜50aとする。続いて、ナノポーラスSOG材料膜50aの表面に薄い合成樹脂膜51を形成してから、ナノポーラスSOG材料膜50b用のSOG材料をスピンコーティング法で所定膜厚となるように塗布し、次に、これを加熱等によって硬化させてナノポーラスSOG材料膜50bとする。さらに、ナノポーラスSOG材料膜50bの表面に薄い合成樹脂膜52を形成してから、BPSG膜50c用のSOG材料をスピンコーティング法で所定膜厚となるように塗布し、次に、これを加熱等によって硬化させてBPSG膜50cとするのである。その後、ガラスカバー60は、BPSG膜50cの表面に接着せしめられる。   This three-layer structure is realized as follows, for example. First, an SOG material for the nanoporous SOG material film 50a is applied on the imaging surface 25 of the solid-state imaging device 10 so as to have a predetermined film thickness by a spin coating method, and then cured by heating or the like to be nanoporous SOG. The material film 50a is used. Subsequently, after forming a thin synthetic resin film 51 on the surface of the nanoporous SOG material film 50a, an SOG material for the nanoporous SOG material film 50b is applied by a spin coating method so as to have a predetermined film thickness. Is cured by heating or the like to form a nanoporous SOG material film 50b. Further, after forming a thin synthetic resin film 52 on the surface of the nanoporous SOG material film 50b, the SOG material for the BPSG film 50c is applied to a predetermined film thickness by a spin coating method, and then this is heated or the like Thus, the BPSG film 50c is cured. Thereafter, the glass cover 60 is adhered to the surface of the BPSG film 50c.

第4実施形態の固体撮像装置1Bも、全体がハーメチック封止されている。つまり、固体撮像素子10の撮像面25とガラスカバー60との間の隙間にナノポーラスSOG材料膜50a及び50bとBPSG膜50cが充填されており、当該隙間が完全に封止されている。また、薄い合成樹脂膜51及び52を使用したことによる影響は、無視できる程度である。したがって、第1実施形態の固体撮像装置1と同様に、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。   The solid-state imaging device 1B of the fourth embodiment is hermetically sealed as a whole. That is, the gap between the imaging surface 25 of the solid-state imaging device 10 and the glass cover 60 is filled with the nanoporous SOG material films 50a and 50b and the BPSG film 50c, and the gap is completely sealed. Further, the influence of using the thin synthetic resin films 51 and 52 is negligible. Therefore, like the solid-state imaging device 1 of the first embodiment, there is an advantage that it is hardly affected by the external environment.

(第5実施形態)
図17は、本発明の第5実施形態に係る固体撮像装置1Cの概略構成を示す断面図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a solid-state imaging device 1C according to the fifth embodiment of the present invention.

本実施形態の固体撮像装置1Cは、ガラスカバー60が、比較的厚く透明な合成樹脂膜53を介してナノポーラスSOG材料膜50bの表面に接合されている点を除き、第2実施形態に係る固体撮像装置1Aと同じ構成である。   The solid-state imaging device 1C of the present embodiment is a solid-state imaging device according to the second embodiment, except that the glass cover 60 is bonded to the surface of the nanoporous SOG material film 50b via a relatively thick and transparent synthetic resin film 53. The configuration is the same as that of the imaging device 1A.

合成樹脂膜53は、接着剤としての作用を持つものであるから、ガラスカバー60は合成樹脂膜53によってナノポーラスSOG材料膜50bの表面に接着されている、と言うことができる。この場合、第1実施形態において使用された「陽極接合」を使用しなくてもよい、という利点がある。合成樹脂膜53を介在させることにより生じる屈折率への影響は、無視できる程度であるから、撮像性能の面では合成樹脂膜53の使用によって支障は生じない。   Since the synthetic resin film 53 has an action as an adhesive, it can be said that the glass cover 60 is bonded to the surface of the nanoporous SOG material film 50b by the synthetic resin film 53. In this case, there is an advantage that it is not necessary to use the “anodic bonding” used in the first embodiment. Since the influence on the refractive index caused by interposing the synthetic resin film 53 is negligible, the use of the synthetic resin film 53 does not hinder the imaging performance.

第5実施形態の固体撮像装置1Cは、固体撮像素子10の撮像面25とガラスカバー60との間の隙間にナノポーラスSOG材料膜50a及び50bが充填されているが、当該隙間は完全に封止されているとは言えない。つまり、ハーメチック封止とは言えない。これは、比較的厚い合成樹脂膜53が使用されているため、この合成樹脂膜53を介して水分が侵入する可能性があるからである。このように、固体撮像装置1Cは、上述した第1〜第4の実施形態の固体撮像装置に比べると、外部環境の影響を多少受けやすいが、合成樹脂膜53の使用によりガラスカバー60の接合が容易に行える、という利点がある。   In the solid-state imaging device 1C of the fifth embodiment, the gap between the imaging surface 25 of the solid-state imaging device 10 and the glass cover 60 is filled with the nanoporous SOG material films 50a and 50b, but the gap is completely sealed. It cannot be said that it has been done. That is, it cannot be said to be hermetic sealing. This is because a relatively thick synthetic resin film 53 is used, and moisture may enter through the synthetic resin film 53. As described above, the solid-state imaging device 1C is somewhat susceptible to the external environment as compared with the solid-state imaging devices of the first to fourth embodiments described above, but the glass cover 60 is joined by using the synthetic resin film 53. There is an advantage that can be easily performed.

(第6実施形態)
図18は、本発明の第6実施形態に係る固体撮像装置1Dの概略構成を示す断面図である。この固体撮像装置1Dは、上述した第1〜第5実施形態に係る固体撮像装置とは異なり、撮像面25とガラスカバー60の間の隙間にキャビティ55を有している。
(Sixth embodiment)
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a solid-state imaging device 1D according to the sixth embodiment of the present invention. Unlike the solid-state imaging devices according to the first to fifth embodiments described above, the solid-state imaging device 1D has a cavity 55 in the gap between the imaging surface 25 and the glass cover 60.

第6実施形態の固体撮像装置1Dは、図18に示しているように、第2実施形態の固体撮像装置1A(図15を参照)bにキャビティ55を追加した構成である。すなわち、固体撮像素子10の撮像面25に近い位置にあるナノポーラスSOG材料膜50aと、それに隣接する合成樹脂膜51とを選択的に除去し、両者が除去された箇所にキャビティ55を形成している。キャビティ55の平面形状は矩形である(図25を参照)。   As illustrated in FIG. 18, the solid-state imaging device 1 </ b> D of the sixth embodiment has a configuration in which a cavity 55 is added to the solid-state imaging device 1 </ b> A (see FIG. 15) b of the second embodiment. That is, the nanoporous SOG material film 50a located close to the imaging surface 25 of the solid-state imaging device 10 and the synthetic resin film 51 adjacent thereto are selectively removed, and a cavity 55 is formed at a place where both are removed. Yes. The planar shape of the cavity 55 is rectangular (see FIG. 25).

キャビティ55は次のようにして形成される。まず、撮像面25上にナノポーラスSOG材料膜50a用のSOG材料を塗布してからこれを硬化させることによって、ナノポーラスSOG材料膜50aを形成する。次に、ナノポーラスSOG材料膜50aを選択的にエッチングして、マイクロレンズ・アレイ22Aを露出させる。他方、ガラスカバー60の接合側の平面に、ナノポーラスSOG材料膜50b用のSOG材料を塗布してからこれを硬化させることによって、ナノポーラスSOG材料膜50bを形成する。そして、合成樹脂膜51を残存するナノポーラスSOG材料膜50aの表面に形成してから、あるいは、ガラスカバー60側のナノポーラスSOG材料膜50bの露出面に形成してから、ナノポーラスSOG材料膜50aとナノポーラスSOG材料膜50bを接着させる。こうして、撮像面25とガラスカバー60の間の隙間にキャビティ55が形成される。ナノポーラスSOG材料膜50a及び50bは、合成樹脂膜51によって強固に接合されるので、当該接合面の気密封止性は良好である。   The cavity 55 is formed as follows. First, a nanoporous SOG material film 50a is formed by applying an SOG material for the nanoporous SOG material film 50a on the imaging surface 25 and then curing it. Next, the nanoporous SOG material film 50a is selectively etched to expose the microlens array 22A. On the other hand, the nanoporous SOG material film 50b is formed by applying an SOG material for the nanoporous SOG material film 50b to the plane on the bonding side of the glass cover 60 and then curing it. Then, after the synthetic resin film 51 is formed on the surface of the remaining nanoporous SOG material film 50a or on the exposed surface of the nanoporous SOG material film 50b on the glass cover 60 side, the nanoporous SOG material film 50a and the nanoporous film are formed. The SOG material film 50b is adhered. Thus, the cavity 55 is formed in the gap between the imaging surface 25 and the glass cover 60. Since the nanoporous SOG material films 50a and 50b are firmly bonded by the synthetic resin film 51, the hermetic sealing property of the bonded surfaces is good.

キャビティ55の内部は、必要に応じて、空気または窒素ガスが封入され、あるいは、所定レベルの真空状態(低真空状態)に保持される。これは、固体撮像素子10へのガラスカバー60の接着工程を大気、窒素ガス、あるいは真空雰囲気中で実施することにより、容易に実現される。   The inside of the cavity 55 is sealed with air or nitrogen gas as necessary, or is kept in a vacuum state (low vacuum state) of a predetermined level. This is easily realized by performing the bonding process of the glass cover 60 to the solid-state imaging device 10 in the atmosphere, nitrogen gas, or vacuum atmosphere.

本発明の第6実施形態に係る固体撮像装置1Dは、上述したように、固体撮像素子10の撮像面25とガラスカバー60との間の隙間に、撮像面25を囲むようにパターン化された無機系の透明SOG材料膜50a及び50bを配置している。つまり、撮像面25とガラスカバー60との間の隙間に配置される材料(中間材料)が、有機系でない透明SOG材料膜50a及び50bとされている。このため、当該中間材料が有機系材料であることに起因する難点、例えば、吸湿性が高いため内部の固体撮像素子10が湿気によって悪影響を受けやすい、熱膨脹率が大きく膨脹・収縮により剥離しやすい等の難点を防止することができる。   As described above, the solid-state imaging device 1D according to the sixth embodiment of the present invention is patterned so as to surround the imaging surface 25 in the gap between the imaging surface 25 of the solid-state imaging device 10 and the glass cover 60. Inorganic transparent SOG material films 50a and 50b are arranged. That is, the material (intermediate material) disposed in the gap between the imaging surface 25 and the glass cover 60 is the non-organic transparent SOG material films 50a and 50b. For this reason, difficulties caused by the intermediate material being an organic material, for example, because the hygroscopic property is high, the internal solid-state imaging device 10 is easily affected by moisture, the thermal expansion coefficient is large, and it is easy to peel off due to expansion / contraction. Etc. can be prevented.

また、透明SOG材料膜50aは、無機系のスピン−オン−グラス材料の膜であるから、透明SOG材料膜50aを形成する透明SOG材料を、公知のスピンコーティング法やスプレーコーティング法によって固体撮像素子10の撮像面25の全面を覆うように塗布することが可能であると共に、極めて平坦な表面(例えば、うねりが0.1μm以下の表面)が容易に得られる。これは、撮像面25にマイクロレンズ・アレイ22Aによる凹凸が存在していても変わらない。その後、こうして塗布した透明SOG材料50aを加熱等により硬化させてから、キャビティ55が形成されるようにパターン化すれば、透明SOG材料膜50aが得られる。   Further, since the transparent SOG material film 50a is an inorganic spin-on-glass material film, the transparent SOG material for forming the transparent SOG material film 50a is converted into a solid-state imaging device by a known spin coating method or spray coating method. It is possible to apply so as to cover the entire 10 imaging surfaces 25, and an extremely flat surface (for example, a surface having a swell of 0.1 μm or less) can be easily obtained. This does not change even if the imaging surface 25 has irregularities due to the microlens array 22A. Thereafter, the transparent SOG material 50a thus applied is cured by heating or the like, and then patterned so as to form the cavity 55, the transparent SOG material film 50a is obtained.

また、透明SOG材料膜50bも、無機系のスピン−オン−グラス材料の膜であるから、透明SOG材料膜50bを形成する透明SOG材料を、公知のスピンコーティング法やスプレーコーティング法によってガラスカバー60の接合側の全面に塗布することが可能であると共に、極めて平坦な表面(例えば、うねりが0.1μm以下の表面)が容易に得られる。その後、こうして塗布した透明SOG材料50bを加熱等により硬化させれば、透明SOG材料膜50bが得られる。   Further, since the transparent SOG material film 50b is also an inorganic spin-on-glass material film, the transparent SOG material for forming the transparent SOG material film 50b is made of a glass cover 60 by a known spin coating method or spray coating method. And a very flat surface (for example, a surface having a undulation of 0.1 μm or less) can be easily obtained. Thereafter, when the transparent SOG material 50b thus applied is cured by heating or the like, a transparent SOG material film 50b is obtained.

したがって、透明SOG材料膜50a及び50bの形成、換言すれば、前記中間材料の配置及びパターン化が容易である。   Therefore, it is easy to form the transparent SOG material films 50a and 50b, in other words, to arrange and pattern the intermediate material.

さらに、透明SOG材料膜50a及び50bの表面は極めて平坦であるので、ガラスカバー60上の透明SOG材料膜50bを透明SOG材料膜50aに接合する処理が容易に行え、また、透明SOG材料膜50a及び50bを好適に選択することにより、良好なガラスカバー60との接着性と良好な気密封止性が容易に得られる。   Further, since the surfaces of the transparent SOG material films 50a and 50b are extremely flat, the process of joining the transparent SOG material film 50b on the glass cover 60 to the transparent SOG material film 50a can be easily performed, and the transparent SOG material film 50a. And 50b are preferably selected, it is possible to easily obtain good adhesion to the glass cover 60 and good hermetic sealing.

上述したところから明らかなように、第6実施形態の固体撮像装置1Dでは、キャビティ55がハーメチック封止されている。つまり、固体撮像素子10の撮像面25とガラスカバー60との間の隙間にナノポーラスSOG材料膜50a及び50bが配置されており、ナノポーラスSOG材料膜50bを部分的に除去してキャビティ55が形成されているため、キャビティ55が完全に封止されている。したがって、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。   As is clear from the above description, in the solid-state imaging device 1D of the sixth embodiment, the cavity 55 is hermetically sealed. That is, the nanoporous SOG material films 50a and 50b are disposed in the gap between the imaging surface 25 of the solid-state imaging device 10 and the glass cover 60, and the nanoporous SOG material film 50b is partially removed to form the cavity 55. Therefore, the cavity 55 is completely sealed. Therefore, there is an advantage that it is hardly affected by the external environment.

なお、本第6実施形態では、キャビティ55を、固体撮像素子10の撮像面25とガラスカバー60との間の隙間に配置されたナノポーラスSOG材料膜50aのみを部分的に除去して形成しているが、本発明はこれに限定されない。ナノポーラスSOG材料膜50a及び50bの双方を部分的に除去することによって、キャビティ55を形成してもよい(図25の第9実施形態を参照)。   In the sixth embodiment, the cavity 55 is formed by partially removing only the nanoporous SOG material film 50a disposed in the gap between the imaging surface 25 of the solid-state imaging device 10 and the glass cover 60. However, the present invention is not limited to this. The cavity 55 may be formed by partially removing both of the nanoporous SOG material films 50a and 50b (see the ninth embodiment in FIG. 25).

(第7実施形態)
図19は、本発明の第7実施形態に係る固体撮像装置1Eの概略構成を示す断面図である。この固体撮像装置1Eも、撮像面25とガラスカバー60の間の隙間にキャビティ55を有している。
(Seventh embodiment)
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a solid-state imaging device 1E according to the seventh embodiment of the present invention. The solid-state imaging device 1E also has a cavity 55 in the gap between the imaging surface 25 and the glass cover 60.

第7実施形態の固体撮像装置1Eは、第6実施形態の固体撮像装置1D(図18を参照)において合成樹脂膜51とマイクロレンズ22とマイクロフィルタ24を除去した構成である。固体撮像素子10’側にあるナノポーラスSOG材料膜50aと、ガラスカバー60側にあるナノポーラスSOG材料膜50bとが、接着剤を使用せずに直接的に接合されている。   The solid-state imaging device 1E of the seventh embodiment has a configuration in which the synthetic resin film 51, the microlens 22, and the microfilter 24 are removed from the solid-state imaging device 1D (see FIG. 18) of the sixth embodiment. The nanoporous SOG material film 50a on the solid-state imaging device 10 'side and the nanoporous SOG material film 50b on the glass cover 60 side are directly bonded without using an adhesive.

このように、接着剤として作用する合成樹脂膜51を使用しないで強固に接着され、所望の気密封止性が得られるナノポーラスSOG材料膜50a及び50bとしては、例えば、上述した「PHPS ポリシラザンコーティング」(有限会社エクスシアが提供)により得られる非晶質シリカ膜や、燐ドープ非晶質シリカ膜、ボロン・燐ドープ非晶質シリカ膜にナノポアを形成したものが挙げられる。   As described above, as the nanoporous SOG material films 50a and 50b which are firmly bonded without using the synthetic resin film 51 acting as an adhesive and can obtain a desired hermetic sealing property, for example, the above-described “PHPS polysilazane coating” Examples include an amorphous silica film obtained by (provided by Exsia), a phosphorus-doped amorphous silica film, and a boron / phosphorus-doped amorphous silica film formed with nanopores.

上述したところから明らかなように、第7実施形態の固体撮像装置1Eでは、第6実施形態の場合と同様に、キャビティ55がハーメチック封止されている。したがって、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。   As is clear from the above description, in the solid-state imaging device 1E of the seventh embodiment, the cavity 55 is hermetically sealed as in the case of the sixth embodiment. Therefore, there is an advantage that it is hardly affected by the external environment.

(第8実施形態)
図20は、本発明の第8実施形態に係る固体撮像装置1Fの概略構成を示す断面図である。この固体撮像装置1Fも、撮像面25とガラスカバー60の間の隙間にキャビティ55を有している。固体撮像装置1Fの表面には、図26に示すように、透明なガラスカバー60を介して矩形のキャビティ55が存在する。
(Eighth embodiment)
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a solid-state imaging device 1F according to the eighth embodiment of the present invention. This solid-state imaging device 1 </ b> F also has a cavity 55 in the gap between the imaging surface 25 and the glass cover 60. As shown in FIG. 26, a rectangular cavity 55 exists on the surface of the solid-state imaging device 1 </ b> F via a transparent glass cover 60.

第8実施形態の固体撮像装置1Fは、第6実施形態の固体撮像装置1D(図18を参照)においてナノポーラスSOG材料膜50bと合成樹脂膜51を除去した構成に相当する。すなわち、ガラスカバー60と、固体撮像素子10側にあるSOG材料膜54とが、接着剤を使用せずに直接的に接合されている。ただし、SOG材料膜54がナノポーラスではない点で、ナノポーラスSOG材料膜50bとは異なっている。これは、マイクロレンズ・アレイ22Aを露出させるように、換言すれば、キャビティ55を形成するように、SOG材料膜54が選択的に除去されているため、入射光がSOG材料膜54を透過することがなく、したがって、屈折率を低下させるためにSOG材料膜54をナノポーラスとする必要がないためである。しかし、SOG材料膜54がナノポーラスであってもよいことは言うまでもない。   The solid-state imaging device 1F of the eighth embodiment corresponds to a configuration in which the nanoporous SOG material film 50b and the synthetic resin film 51 are removed from the solid-state imaging device 1D (see FIG. 18) of the sixth embodiment. That is, the glass cover 60 and the SOG material film 54 on the solid-state imaging device 10 side are directly joined without using an adhesive. However, it differs from the nanoporous SOG material film 50b in that the SOG material film 54 is not nanoporous. This is because the SOG material film 54 is selectively removed so as to expose the microlens array 22A, in other words, so as to form the cavity 55, so that incident light passes through the SOG material film 54. Therefore, it is not necessary to make the SOG material film 54 nanoporous in order to lower the refractive index. However, it goes without saying that the SOG material film 54 may be nanoporous.

第8実施形態の固体撮像装置1Fの構成は、第1実施形態の固体撮像装置1において、ナノポーラスSOG材料膜50をナノポーラスでないSOG材料膜54に代え、さらにキャビティ55を追加した構成に相当する、とも言うことができる。   The configuration of the solid-state imaging device 1F of the eighth embodiment corresponds to a configuration in which the nanoporous SOG material film 50 is replaced with a non-nanoporous SOG material film 54 and a cavity 55 is further added in the solid-state imaging device 1 of the first embodiment. It can also be said.

このように、接着剤として作用する合成樹脂膜を使用しないでガラスカバー60と強固に接着され、所望の気密封止性が得られるSOG材料膜54としては、例えば、上述した「PHPS ポリシラザンコーティング」(有限会社エクスシアが提供)により得られる非晶質シリカ膜や、燐ドープ非晶質シリカ膜、ボロン・燐ドープ非晶質シリカ膜などが挙げられる。   As described above, as the SOG material film 54 that is firmly bonded to the glass cover 60 without using a synthetic resin film acting as an adhesive and obtains a desired hermetic sealing property, for example, the above-described “PHPS polysilazane coating” Amorphous silica film obtained by (provided by Exsia Co., Ltd.), phosphorus-doped amorphous silica film, boron / phosphorus-doped amorphous silica film, and the like.

次に、第8実施形態の固体撮像装置1Fの製造方法について説明する。   Next, a manufacturing method of the solid-state imaging device 1F of the eighth embodiment will be described.

まず、第1実施形態の固体撮像装置1の場合と同様にして、図21に示す構造(これは図5に示す構造に相当する)、すなわち、貫通電極形成前の固体撮像素子10aの撮像面25に、所定厚さでSOG材料膜54が形成された構造を得る。SOG材料膜54は、マイクロレンズ・アレイ22Aと表面電極15を内部に埋め込むことができる厚さとする。   First, similarly to the case of the solid-state imaging device 1 of the first embodiment, the structure shown in FIG. 21 (this corresponds to the structure shown in FIG. 5), that is, the imaging surface of the solid-state imaging device 10a before the through electrode is formed. 25, a structure in which the SOG material film 54 is formed with a predetermined thickness is obtained. The SOG material film 54 has a thickness that allows the microlens array 22A and the surface electrode 15 to be embedded therein.

次に、図22に示すように、SOG材料膜54の表面に、キャビティ55の平面形状となるようにパターン化されたマスク56を形成する。そして、マスク56を用いて、例えばバッファード弗酸(BHF)によってSOG材料膜54を選択的にエッチング除去する。この時、有機材料で形成されたマイクロレンズ22と層間絶縁膜12は、エッチング作用の影響を受けないので、好都合である。その結果、図22に示すように、マイクロレンズ・アレイ22Aが露出し、表面電極15がSOG材料膜54中に埋設された状態が得られる。   Next, as shown in FIG. 22, a mask 56 patterned so as to have a planar shape of the cavity 55 is formed on the surface of the SOG material film 54. Then, using the mask 56, the SOG material film 54 is selectively etched away by, for example, buffered hydrofluoric acid (BHF). At this time, the microlens 22 and the interlayer insulating film 12 formed of an organic material are not affected by the etching action, which is convenient. As a result, as shown in FIG. 22, the microlens array 22A is exposed and the surface electrode 15 is embedded in the SOG material film 54.

次に、マスク56を除去してから、パターン化されたSOG材料膜54の表面にボロシリケートガラス板61を接合する。この時の状態は図23に示すようになる。この接合は、第1実施形態で使用された「陽極接合」で行ってもよいが、良好な接着性と所望の気密封止性が得られるようにSOG材料膜54とガラスカバー60の材質を組み合わせれば、「陽極接合」以外の方法で直接的に接合することも可能である。   Next, after removing the mask 56, a borosilicate glass plate 61 is bonded to the surface of the patterned SOG material film 54. The state at this time is as shown in FIG. This bonding may be performed by the “anodic bonding” used in the first embodiment, but the SOG material film 54 and the glass cover 60 are made of materials so as to obtain good adhesion and desired airtight sealing. If combined, it is possible to join directly by a method other than “anodic bonding”.

例えば、ガラス材料に接着し強固な特性を示すAl−Ge系合金ろう材の溶融接合法、低融点系の鉛系ガラスの溶融接合などが使用可能である。   For example, a fusion bonding method of an Al—Ge alloy brazing material that adheres to a glass material and exhibits strong characteristics, a fusion bonding of low melting point lead glass, or the like can be used.

その後の工程は、第1実施形態の場合と同じである。すなわち、ガラスカバー60の接合面83とは反対側の面において、シリコン基板11とSOG材料膜54とボロシリケートガラス板61からなる積層体を、粘着剤85を用いてハンドリング用ホルダ84に取り付けてから、シリコン基板11の薄板化、シリコン基板11への貫通電極の形成、外部電極としてのハンダボール21の形成の各工程を実施する。こうして、図24に示す構造(これは図14に示す構造に相当する)が得られる。   Subsequent steps are the same as those in the first embodiment. That is, on the surface opposite to the bonding surface 83 of the glass cover 60, the laminated body composed of the silicon substrate 11, the SOG material film 54 and the borosilicate glass plate 61 is attached to the handling holder 84 using the adhesive 85. Then, the silicon substrate 11 is thinned, the through electrodes are formed on the silicon substrate 11, and the solder balls 21 are formed as external electrodes. In this way, the structure shown in FIG. 24 (this corresponds to the structure shown in FIG. 14) is obtained.

このようにしてシリコンウェハー70上に複数の固体撮像装置1Fが得られると、碁盤状に形成されたスクライブライン71に沿ってシリコンウェハー70のダイシングを行い、各固体撮像装置1Fは相互に分離される。こうして、図20及び図25に示す構成の固体撮像装置1Fが得られる。   When a plurality of solid-state imaging devices 1F are obtained on the silicon wafer 70 in this way, the silicon wafer 70 is diced along the scribing lines 71 formed in a grid shape, and the solid-state imaging devices 1F are separated from each other. The In this way, the solid-state imaging device 1F having the configuration shown in FIGS. 20 and 25 is obtained.

実際の製造工程では、その後に、固体撮像装置1Fの側面全体がCSPの一部を構成する絶縁性合成樹脂(図示せず)で覆われる。こうして製造工程が終了する。   In the actual manufacturing process, thereafter, the entire side surface of the solid-state imaging device 1F is covered with an insulating synthetic resin (not shown) constituting a part of the CSP. Thus, the manufacturing process is completed.

上述したところから明らかなように、第8実施形態の固体撮像装置1Fでは、キャビティ55がハーメチック封止されている。つまり、強固に接合された撮像面25とガラスカバー60との間の隙間に、ナノポーラスでないSOG材料膜54が配置されており、そのSOG材料膜54を部分的に除去してキャビティ55が形成されているため、キャビティ55は完全に封止されている。したがって、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。   As is apparent from the above description, in the solid-state imaging device 1F of the eighth embodiment, the cavity 55 is hermetically sealed. That is, the non-nanoporous SOG material film 54 is disposed in the gap between the imaging surface 25 and the glass cover 60 that are firmly bonded, and the SOG material film 54 is partially removed to form the cavity 55. Therefore, the cavity 55 is completely sealed. Therefore, there is an advantage that it is hardly affected by the external environment.

(第9実施形態)
図25は、本発明の第9実施形態に係る固体撮像装置1Gの概略構成を示す断面図である。この固体撮像装置1Gも、撮像面25とガラスカバー60の間の隙間にキャビティ55を有している。
(Ninth embodiment)
FIG. 25 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a solid-state imaging device 1G according to the ninth embodiment of the present invention. This solid-state imaging device 1G also has a cavity 55 in the gap between the imaging surface 25 and the glass cover 60.

第9実施形態の固体撮像装置1Gは、図25に示しているように、上記第6実施形態の固体撮像装置1D(図18を参照)において、ナノポーラスSOG材料膜50a及び50bの双方を部分的に除去することによって、キャビティ55を形成したものである。それ以外の構成は、第6実施形態の固体撮像装置1Dと同じである。   As shown in FIG. 25, the solid-state imaging device 1G according to the ninth embodiment partially includes both the nanoporous SOG material films 50a and 50b in the solid-state imaging device 1D according to the sixth embodiment (see FIG. 18). In this way, the cavity 55 is formed. Other configurations are the same as those of the solid-state imaging device 1D of the sixth embodiment.

固体撮像装置1Gでは、キャビティ55の高さ(厚さ)が、ナノポーラスSOG材料膜50a及び50bの膜厚の和に等しくなるため、ガラスカバー60の固体撮像素子10側の平面と撮像面25との距離が、第6実施形態の固体撮像装置1Dの場合よりも長くなっている。   In the solid-state imaging device 1G, since the height (thickness) of the cavity 55 is equal to the sum of the film thicknesses of the nanoporous SOG material films 50a and 50b, the plane on the solid-state imaging device 10 side of the glass cover 60 and the imaging surface 25 Is longer than that of the solid-state imaging device 1D of the sixth embodiment.

このようなキャビティ55は、同じマスクを用いてナノポーラスSOG材料膜50a及び50bの双方を連続的にエッチングすることにより、容易に得ることができる。例えば、エッチャントとしてバッファード弗酸(BHF)を用いれば、このようなエッチングは容易に実現可能である。   Such a cavity 55 can be easily obtained by continuously etching both of the nanoporous SOG material films 50a and 50b using the same mask. For example, if buffered hydrofluoric acid (BHF) is used as an etchant, such etching can be easily realized.

第9実施形態の固体撮像装置1Gにおいても、キャビティ55がハーメチック封止されている。つまり、強固に接合された撮像面25とガラスカバー60との間の隙間に、ナノポーラスSOG材料膜50a及び50bが積層して配置されており、それらのナノポーラスSOG材料膜50a及び50bを選択的に除去してキャビティ55が形成されているため、キャビティ55は完全に封止されている。したがって、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。   Also in the solid-state imaging device 1G of the ninth embodiment, the cavity 55 is hermetically sealed. That is, the nanoporous SOG material films 50a and 50b are laminated and disposed in the gap between the imaging surface 25 and the glass cover 60 that are firmly bonded, and the nanoporous SOG material films 50a and 50b are selectively disposed. Since the cavity 55 is formed by the removal, the cavity 55 is completely sealed. Therefore, there is an advantage that it is hardly affected by the external environment.

(変形例)
上述した第1〜第9の実施形態は本発明を具体化した例を示すものであり、したがって本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を外れることなく種々の変形が可能であることは言うまでもない。例えば、上述した実施形態では、ナノポーラスSOG材料膜を一つあるいは二つ使用しているが、ナノポアを含まない(ナノポーラスでない)SOG材料膜を使用してもよいことは言うまでもない。また、ナノポーラスSOG材料膜とナノポアを含まない(ナノポーラスでない)SOG材料膜を混合使用してもよい。無機系ナノポーラスSOG材料膜と無機・有機ハイブリッドのSOG材料膜を混合使用してもよい。
(Modification)
The first to ninth embodiments described above show examples embodying the present invention. Therefore, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, deformation is possible. For example, in the embodiment described above, one or two nanoporous SOG material films are used, but it goes without saying that an SOG material film not containing nanopores (not nanoporous) may be used. Further, a nanoporous SOG material film and a SOG material film not containing nanopores (not nanoporous) may be used in combination. An inorganic nanoporous SOG material film and an inorganic / organic hybrid SOG material film may be used in combination.

さらに、上述した第1〜第9の実施形態では、固体撮像装置の外部電極として同装置の裏面にハンダボール21を設けているが、ハンダボール21は設けなくてもよい。この場合、銅ペースト20がギア部電極となる。また、これらの実施形態では、外部電極としてのハンダボール21の位置が、貫通電極(導電性プラグ13及び14)から内側にずれているが、貫通電極と重なる位置としてもよいし、貫通電極の外側にずれてもよい。   Furthermore, in the first to ninth embodiments described above, the solder ball 21 is provided on the back surface of the solid-state imaging device as the external electrode, but the solder ball 21 may not be provided. In this case, the copper paste 20 becomes a gear part electrode. Further, in these embodiments, the position of the solder ball 21 as the external electrode is shifted inward from the through electrode (conductive plugs 13 and 14), but it may be a position overlapping the through electrode or the through electrode. It may be shifted outward.

固体撮像素子の構成は任意であり、レンズ(マイクロレンズ)やカラーフィルタ(マイクロフィルタ)を有していても、有していなくてもよい。   The configuration of the solid-state imaging device is arbitrary, and may or may not have a lens (microlens) or a color filter (microfilter).

本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the solid-state imaging device which concerns on 1st Embodiment of this invention. (a)は本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置の表面側の外観図、(b)はその裏面側の外観図である(A) is the external view of the surface side of the solid-state imaging device concerning a 1st embodiment of the present invention, and (b) is the external view of the back side. 本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置が複数個形成されたシリコンウェハーの概略平面図である。1 is a schematic plan view of a silicon wafer on which a plurality of solid-state imaging devices according to a first embodiment of the present invention are formed. 本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device which concerns on 1st Embodiment of this invention for every process. 本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図4の続きである。FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention for each process, and is a continuation of FIG. 4. 本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図5の続きである。FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention for each process, and is a continuation of FIG. 5. 本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図6の続きである。FIG. 7 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention for each process, and is a continuation of FIG. 6. 本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図7の続きである。FIG. 10 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention for each step, and is a continuation of FIG. 7. 本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図8の続きである。FIG. 9 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention for each process, and is a continuation of FIG. 8. 本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図9の続きである。FIG. 10 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention for each step, and is a continuation of FIG. 9. 本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図10の続きである。FIG. 10 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention for each process, and is a continuation of FIG. 本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図11の続きである。FIG. 12 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention for each step and is a continuation of FIG. 11. 本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図12の続きである。FIG. 13 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention for each process, and is a continuation of FIG. 12. 本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図13の続きである。FIG. 14 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention for each step, and is a continuation of FIG. 13. 本発明の第2実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the solid-state imaging device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the solid-state imaging device which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the solid-state imaging device which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the solid-state imaging device which concerns on 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the solid-state imaging device which concerns on 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the solid-state imaging device which concerns on 8th Embodiment of this invention. 本発明の第8実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device which concerns on 8th Embodiment of this invention for every process. 本発明の第8実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図21の続きである。FIG. 22 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the eighth embodiment of the present invention for each step, which is a continuation of FIG. 21. 本発明の第8実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図22の続きである。FIG. 23 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the eighth embodiment of the present invention for each process, and is a continuation of FIG. 22. 本発明の第8実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図23の続きである。FIG. 24 is a partial cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the eighth embodiment of the present invention for each process, and is a continuation of FIG. 23. 本発明の第9実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the solid-state imaging device which concerns on 9th Embodiment of this invention. 本発明の第8実施形態に係る固体撮像装置の表面側の外観図である。It is an external view on the surface side of the solid-state imaging device concerning an 8th embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G 固体撮像装置
10、10’ 固体撮像素子
10a 貫通電極形成前の固体撮像素子
11 シリコン基板
12 層間絶縁膜
13 導電性プラグ
14 導電性プラグ
15 表面電極
16a、16b 絶縁膜
17 ソルダーレジスト
18 配線膜
19 導電性コンタクト
20 銅ペースト
21 ハンダボール(外部電極)
22 マイクロレンズ
22A マイクロレンズ・アレイ
23 受光領域
24 マイクロフィルタ
25 撮像面
31 透孔
32 透孔
50、50a、50b ナノポーラスSOG材料膜
50c BPSG膜(SOG材料膜)
50A ナノポーラスSOG材料膜の表面
51、52、53 合成樹脂膜
54 SOG材料膜
55 キャビティ
56 マスク
57 SOG材料膜の窓
60 ガラスカバー
61 ボロシリケートガラス板
61A ボロシリケートガラス板の表面
70 シリコンウェハー
71 スクライブライン
81 下チャック
82 上チャック
83 接合面
84 ハンドリング用ホルダ
85 粘着剤
PX 画素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G Solid-state imaging device 10, 10 'Solid-state image sensor 10a Solid-state image sensor before through-electrode formation 11 Silicon substrate 12 Interlayer insulating film 13 Conductive plug 14 Conductive plug 15 Surface electrode 16a, 16b Insulating film 17 Solder resist 18 Wiring film 19 Conductive contact 20 Copper paste 21 Solder ball (external electrode)
22 Microlens 22A Microlens array 23 Light receiving area 24 Microfilter 25 Imaging surface 31 Through hole 32 Through hole 50, 50a, 50b Nanoporous SOG material film 50c BPSG film (SOG material film)
50A Nanoporous SOG material film surface 51, 52, 53 Synthetic resin film 54 SOG material film 55 Cavity 56 Mask 57 Window of SOG material film 60 Glass cover 61 Borosilicate glass plate 61A Surface of borosilicate glass plate 70 Silicon wafer 71 Scribe line 81 Lower chuck 82 Upper chuck 83 Bonding surface 84 Handling holder 85 Adhesive PX Pixel

Claims (24)

透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置であって、
撮像面を有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の前記撮像面との間に隙間を介在させて前記撮像面の全面を覆うように形成された透明カバーと、
前記隙間に配置された、前記撮像面の全面を覆う無機系または無機・有機ハイブリッドの透明SOG材料膜とを備え、
前記透明カバーは、前記透明SOG材料膜に直接または他の透明SOG材料膜を介して接合されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
A solid-state imaging device in which a chip-shaped solid-state imaging device is sealed in a package including a transparent cover,
A solid-state imaging device having an imaging surface;
A transparent cover formed so as to cover the entire surface of the imaging surface with a gap between the imaging surface of the solid-state imaging device;
An inorganic or inorganic / organic hybrid transparent SOG material film covering the entire surface of the imaging surface disposed in the gap;
The solid-state imaging device, wherein the transparent cover is joined to the transparent SOG material film directly or via another transparent SOG material film.
透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置であって、
撮像面を有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の前記撮像面との間に隙間を介在させて前記撮像面の全面を覆うように形成された透明カバーと、
前記隙間に配置された、前記撮像面を囲むようにパターン化された無機系または無機・有機ハイブリッドの透明SOG材料膜とを備え、
前記透明カバーは、前記透明SOG材料膜に直接または他の透明SOG材料膜を介して接合されており、
前記透明SOG材料膜は、前記透明カバーと前記撮像面の間にキャビティを形成していることを特徴とするものである。
A solid-state imaging device in which a chip-shaped solid-state imaging device is sealed in a package including a transparent cover,
A solid-state imaging device having an imaging surface;
A transparent cover formed so as to cover the entire surface of the imaging surface with a gap between the imaging surface of the solid-state imaging device;
An inorganic or inorganic / organic hybrid transparent SOG material film arranged to surround the imaging surface, disposed in the gap,
The transparent cover is bonded to the transparent SOG material film directly or via another transparent SOG material film,
The transparent SOG material film is characterized in that a cavity is formed between the transparent cover and the imaging surface.
前記透明SOG材料膜が、無機系であって、透明な非晶質シリカ膜である請求項1または2に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the transparent SOG material film is an inorganic and transparent amorphous silica film. 前記透明SOG材料膜が、無機系であって、透明な非晶質シリケート膜である請求項1または2に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the transparent SOG material film is an inorganic and transparent amorphous silicate film. 前記透明SOG材料膜が、無機系であって、複数のナノポアを含んでいる請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the transparent SOG material film is inorganic and includes a plurality of nanopores. 前記ナノポアの大きさが、前記固体撮像素子の撮像可能な光の波長よりも小さい請求項5に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 5, wherein a size of the nanopore is smaller than a wavelength of light that can be imaged by the solid-state imaging device. 前記透明SOG材料膜が、無機・有機ハイブリッドであって、主鎖としてシリカ結合を持ち、それに炭素を持つ有機成分が結合してなるポリシロキサン系材料よりなる透明な膜である請求項1または2に記載の固体撮像装置。   3. The transparent SOG material film is a transparent film made of a polysiloxane-based material, which is an inorganic / organic hybrid, having a silica bond as a main chain, and an organic component having carbon bonded thereto. The solid-state imaging device described in 1. 前記透明SOG材料膜が、無機・有機ハイブリッドであって、フラーレンまたはカーボンナノチューブを埋入してなる非晶質シリカ膜である請求項1または2に記載の固体撮像装置。   3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the transparent SOG material film is an inorganic / organic hybrid and is an amorphous silica film in which fullerenes or carbon nanotubes are embedded. 前記透明カバーが、前記透明SOG材料膜に他の透明SOG材料膜を介して接合されており、前記他の透明SOG材料膜が、無機系であって、透明な非晶質シリカ膜または透明な非晶質シリケート膜である請求項3または4に記載の固体撮像装置。   The transparent cover is joined to the transparent SOG material film via another transparent SOG material film, and the other transparent SOG material film is inorganic, and is a transparent amorphous silica film or a transparent film. The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the solid-state imaging device is an amorphous silicate film. 前記透明カバーが、前記透明SOG材料膜に直接接合されており、
前記キャビティが、前記透明SOG材料膜を選択的に除去することにより形成されている請求項2に記載の固体撮像装置。
The transparent cover is directly bonded to the transparent SOG material film;
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the cavity is formed by selectively removing the transparent SOG material film.
前記透明カバーが、他の透明SOG材料膜を介して前記透明SOG材料膜に接合されており、
前記キャビティが、前記透明SOG材料膜と前記他の透明SOG材料膜の双方を選択的に除去することにより形成されている請求項2に記載の固体撮像装置。
The transparent cover is bonded to the transparent SOG material film via another transparent SOG material film;
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the cavity is formed by selectively removing both the transparent SOG material film and the other transparent SOG material film.
前記固体撮像素子がレンズ及びカラーフィルタを有していない請求項1〜11のいずれか1項に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging element does not include a lens and a color filter. 透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置の製造方法であって、
撮像面を有する固体撮像素子を準備する工程と、
前記撮像面の全面を覆うように、無機系または無機・有機ハイブリッドの透明SOG材料膜を形成する工程と、
前記透明SOG材料膜の表面に、直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明SOG材料膜を介して、前記撮像面の全面を覆うように透明カバーを接合する工程と
を備えていることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein a chip-shaped solid-state imaging device is sealed in a package including a transparent cover,
Preparing a solid-state imaging device having an imaging surface;
Forming an inorganic or inorganic / organic hybrid transparent SOG material film so as to cover the entire surface of the imaging surface;
And a step of bonding a transparent cover to the surface of the transparent SOG material film directly or through another transparent SOG material film of an inorganic or inorganic / organic hybrid so as to cover the entire surface of the imaging surface. A method for manufacturing a solid-state imaging device.
透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置の製造方法であって、
撮像面を有する固体撮像素子を準備する工程と、
前記撮像面の全面を覆うように、無機系または無機・有機ハイブリッドの透明SOG材料膜を形成する工程と、
前記撮像面を選択的に露出させるように前記透明SOG材料膜をパターン化する工程と、
パターン化された前記透明SOG材料膜の表面に、直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明SOG材料膜を介して、前記撮像面の全面を覆うように透明カバーを接合する工程とを備え、
前記透明SOG材料膜は、前記透明カバーと前記撮像面の間にキャビティを形成していることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein a chip-shaped solid-state imaging device is sealed in a package including a transparent cover,
Preparing a solid-state imaging device having an imaging surface;
Forming an inorganic or inorganic / organic hybrid transparent SOG material film so as to cover the entire surface of the imaging surface;
Patterning the transparent SOG material film to selectively expose the imaging surface;
Bonding a transparent cover to the surface of the patterned transparent SOG material film directly or through another transparent SOG material film of an inorganic or inorganic / organic hybrid so as to cover the entire surface of the imaging surface; Prepared,
The method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the transparent SOG material film forms a cavity between the transparent cover and the imaging surface.
前記透明SOG材料膜を形成する工程が、Si−N結合を持つシラザンという化合物のポリマーですべての側鎖が水素であるパーヒドロポリシラザンの膜を形成する工程と、当該パーヒドロポリシラザンの膜を焼成することによって透明な非晶質シリカ膜を形成する工程とを含む請求項13または14に記載の固体撮像装置の製造方法。   The step of forming the transparent SOG material film includes the step of forming a perhydropolysilazane film in which all of the side chains are hydrogen with a polymer of silazane having a Si—N bond, and firing the perhydropolysilazane film. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 13, further comprising: forming a transparent amorphous silica film. 前記透明SOG材料膜を形成する工程が、Si−O結合とSi−OH結合を持つシリケートのポリマーの膜を形成する工程と、当該シリケートのポリマーの膜を焼成することによって透明な非晶質シリケート膜を形成する工程とを含む請求項13または14に記載の固体撮像装置の製造方法。   The step of forming the transparent SOG material film includes a step of forming a silicate polymer film having a Si—O bond and a Si—OH bond, and a transparent amorphous silicate by firing the silicate polymer film. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 13, further comprising a step of forming a film. 前記透明SOG材料膜として、複数のナノポアを含む無機系の透明SOG材料膜が使用される請求項13〜16のいずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法。   The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 13, wherein an inorganic transparent SOG material film including a plurality of nanopores is used as the transparent SOG material film. 前記ナノポアの大きさが、前記固体撮像素子の撮像可能な光の波長よりも小さい請求項17に記載の固体撮像装置の製造方法。   The solid-state imaging device manufacturing method according to claim 17, wherein a size of the nanopore is smaller than a wavelength of light that can be captured by the solid-state imaging device. 前記透明SOG材料膜として、無機・有機ハイブリッドであって、主鎖としてシリカ結合を持ち、それに炭素を持つ有機成分が結合してなるポリシロキサン系材料よりなる透明な膜が使用される請求項13または14に記載の固体撮像装置の製造方法。   The transparent SOG material film is a transparent film made of a polysiloxane-based material that is an inorganic / organic hybrid and has a silica bond as a main chain and an organic component having carbon bonded thereto. Or a method for producing a solid-state imaging device according to 14. 前記透明SOG材料膜として、フラーレンまたはカーボンナノチューブを埋入した無機・有機ハイブリッドのシリカガラス膜が使用される請求項13または14に記載の固体撮像装置の製造方法。   15. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 13, wherein an inorganic / organic hybrid silica glass film embedded with fullerene or carbon nanotube is used as the transparent SOG material film. 前記透明カバーが、前記透明SOG材料膜の表面に他の透明SOG材料膜を介して接合され、前記他の透明SOG材料膜として、無機系であって、透明な非晶質シリカ膜または透明な非晶質シリケート膜が使用される請求項13または14に記載の固体撮像装置の製造方法。   The transparent cover is bonded to the surface of the transparent SOG material film via another transparent SOG material film, and the other transparent SOG material film is an inorganic, transparent amorphous silica film or transparent The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 13 or 14, wherein an amorphous silicate film is used. 前記透明カバーが、前記透明SOG材料膜の表面に直接接合され、
前記キャビティが、前記透明SOG材料膜を選択的に除去するようにパターン化することにより形成される請求項14に記載の固体撮像装置の製造方法。
The transparent cover is directly bonded to the surface of the transparent SOG material film;
15. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 14, wherein the cavity is formed by patterning so as to selectively remove the transparent SOG material film.
前記透明カバーが、他の透明SOG材料膜を介して前記透明SOG材料膜の表面に接合され、
前記キャビティが、前記透明SOG材料膜と前記他の透明SOG材料膜の双方を選択的に除去するようにパターン化することにより形成される請求項14に記載の固体撮像装置の製造方法。
The transparent cover is bonded to the surface of the transparent SOG material film through another transparent SOG material film,
15. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 14, wherein the cavity is formed by patterning so as to selectively remove both the transparent SOG material film and the other transparent SOG material film.
前記透明カバーを前記透明SOG材料膜に接合する工程が、酸素プラズマを併用した陽極接合によって行われる請求項12〜23のいずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法。   The method for manufacturing a solid-state imaging device according to any one of claims 12 to 23, wherein the step of bonding the transparent cover to the transparent SOG material film is performed by anodic bonding using oxygen plasma in combination.
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