JP2009283902A - 光学デバイスとこれを備えた電子機器 - Google Patents
光学デバイスとこれを備えた電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009283902A JP2009283902A JP2009034233A JP2009034233A JP2009283902A JP 2009283902 A JP2009283902 A JP 2009283902A JP 2009034233 A JP2009034233 A JP 2009034233A JP 2009034233 A JP2009034233 A JP 2009034233A JP 2009283902 A JP2009283902 A JP 2009283902A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical device
- semiconductor substrate
- electrode
- light
- shielding film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 60
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 76
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 68
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 51
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 17
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 8
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 claims description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 108091008695 photoreceptors Proteins 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 77
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14623—Optical shielding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14627—Microlenses
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/50—Constructional details
- H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
Abstract
【課題】イメージセンサー等の光学デバイスにおいて、受光部以外の周辺回路部に光が到達することに起因する、映像の画質低下を抑制する。
【解決手段】半導体基板３は、複数の受光素子１ａが設けられた受光部１と、受光部１の周囲に設けられた周辺回路部２とを有する。半導体基板３の表面では、受光部１に対応する領域に入光素子４が設けられている。また、入光素子４周囲の周辺回路部２に対応する領域の一部は、遮光膜５で覆われている。
【選択図】図２
【解決手段】半導体基板３は、複数の受光素子１ａが設けられた受光部１と、受光部１の周囲に設けられた周辺回路部２とを有する。半導体基板３の表面では、受光部１に対応する領域に入光素子４が設けられている。また、入光素子４周囲の周辺回路部２に対応する領域の一部は、遮光膜５で覆われている。
【選択図】図２
Description
本発明は、例えばイメージセンサー等の光学デバイスと、これを用いた例えばカメラ等の電子機器に関するものである。
近年提案されている、光学デバイスの中でも代表的なイメージセンサーの構造は、次のようになっている。すなわち、複数の受光素子が設けられた撮像部と、この撮像部の周囲に設けられた周辺回路部とを有する半導体基板を備え、この半導体基板表面において、撮像部に対応する部分に複数のマイクロレンズが設けられた構造となっている。
また、特許文献１には、これに類似する構造として、超小型・軽量化を図った半導体イメージセンサ・モジュールが開示されている。特許文献１に開示された構造は、いわゆる裏面照射型である。すなわち、基板の裏面側（配線層が形成された側と反対側）にマイクロレンズが設けられており、この裏面側から光が入射される。光の入射側からみた構成要素の並びは、マイクロレンズ、受光素子、配線層の順になる。一方、従来のいわゆる表面照射型構造では、配線層が形成された側から光が入射される。光の入射側からみた構成要素の並びは、マイクロレンズ、配線層、受光素子の順になる。
特開２００６−３２５６１号公報
上述した構造のイメージセンサーでは、映像情報が光信号としてマイクロレンズを介して撮像部の受光素子に入力され、この受光素子によって電気信号に変換される。ところが、入射された光は、撮像部以外の、その周囲に設けられた周辺回路部にも到達してしまう。この結果、電気信号に変換された映像の画質が低下してしまう、という問題があった。
すなわち、周辺回路部は半導体素子により構成されたものであるので、ここにも光が到達すると、半導体素子としての電気的特性が変動し、この結果、電気信号に変換された映像の画質が低下してしまう、という問題を引き起こす。これはイメージセンサーに限定された課題ではなく、光学デバイス全般に共通する課題である。
特に、裏面照射型構造では、入射光が配線層を介さずに受光素子に達するため、光感度の面では好ましい一方で、周辺回路部に入る光量も、配線層を介さない分、表面照射型構造と比べて多くなってしまう。このため、周辺回路部の特性変動に起因した画質低下が、より顕著に現れることになる。
そこで本発明は、イメージセンサー等の光学デバイスにおいて、撮像部等の受光部以外の周辺回路部に光が到達することに起因する、映像の画質低下を抑制することを目的とする。
本発明は、光学デバイスとして、複数の受光素子が設けられた受光部と、前記受光部の周囲に設けられた周辺回路部とを同一層に有しており、かつ、配線層を有する半導体基板と、前記半導体基板の、前記受光部および周辺回路部からみて配線層と反対側の面である、一の面の表面において、前記受光部に対応する領域に設けられた入光素子とを備え、前記半導体基板の前記一の面の表面において、前記周辺回路部に対応する領域のうち少なくとも一部が、遮光膜で覆われているものである。
本発明によると、半導体基板の、配線層と反対側の面である一の面において、受光部に対応する領域に入光素子が設けられている。すなわち、いわゆる裏面照射型構造である。そして、一の面の表面において、周辺回路部に対応する領域に、遮光膜が設けられている。これにより、周辺回路部に侵入する光量を削減することができるので、周辺回路部の電気的特性が変動しにくくなり、この結果、映像の画質低下を抑制することができる。
本発明によると、光学デバイスにおいて、周辺回路部の電気的特性の変動に起因した映像の画質低下を抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なおここでは、光学デバイスの一例としてイメージセンサーを挙げて説明を行っているが、本発明に係る光学デバイスは、イメージセンサーに限られるものではなく、例えば、フォトＩＣやレーザーの受光部等も含む。
（実施形態１）
図１は実施形態１に係る光学デバイスとしてのイメージセンサーを示す斜視図、図２は図１のイメージセンサーの縦断面図である。本実施形態に係るイメージセンサーは、いわゆる裏面照射型である。
図１は実施形態１に係る光学デバイスとしてのイメージセンサーを示す斜視図、図２は図１のイメージセンサーの縦断面図である。本実施形態に係るイメージセンサーは、いわゆる裏面照射型である。
図１および図２において、半導体基板３は、複数の受光素子１ａが設けられた受光部１と、受光部１の周囲に設けられており、複数の回路素子２ａが配置されている周辺回路部２とを、同一層に有している。イメージセンサーの場合には、受光部１は撮像部となる。周辺回路部２の各回路素子２ａは半導体基板３周辺にほぼ四角枠状に配置されており、この周辺回路部２内側のほぼ方形状のスペースに受光部１の各受光素子１ａが配置されている。
また、半導体基板３は多層構造になっており、かつ、その両面の表面がそれぞれ絶縁膜７ａ，７ｂによって覆われている。また、下側の面（他の面に相当）表面には、各受光素子１ａと電気的に接続された配線８が絶縁膜７ｂに埋設された状態で設けられており、半導体基板３の配線層を形成している。
そして、半導体基板３の上側の面（一の面に相当）の表面において、受光部１に対応する領域１３に、入光素子としてのマイクロレンズ４が複数個設けられている。また、同じ面の表面において、マイクロレンズ４の周囲の周辺回路部２に対応する領域１４に、第１の電極６が設けられている。さらに、周辺回路部２に対応する領域１４の第１の電極６以外の部分が、遮光膜５によって覆われている。すなわち、半導体基板３の、配線層と反対側の面（マイクロレンズ４が形成された側の面）に、周辺回路部２を覆うように遮光膜が形成されている。
また、半導体基板３の下側の面の表面には、第２の電極９が設けられている。そして、上側の面に設けられた第１の電極６と下側の面に設けられた第２の電極９とは、半導体基板３を貫通するように設けられた導電体１１によって、電気的に接続されている。この柱状の導電体１１を設けるために、半導体基板３には複数の貫通孔１０が形成されている。さらに、第１の電極６の表面には、はんだ、金等によって形成されたバンプ１２が設けられている。
図１および図２に示すイメージセンサーを上側から見た場合、マイクロレンズ４が表出状態で設けられた領域と、その周囲の遮光膜５で覆われた領域とが形成されている。そして、遮光膜５には方形状の開口１５が形成されており、その開口１５の中に第１の電極６が形成されている。ここでは、遮光膜５は金属層によって形成されており、かつ、第１の電極６は開口１５によって遮光膜５と電気的に絶縁されているものとする。このような第１の電極６は、例えば、遮光膜５の一部を島状に分離することによって、形成することができる。
図１および図２の構造によると、上側から光が照射されたとき、照射光は、受光部１に対応する領域１３だけでなく周辺回路部２に対応する領域１４にも当たることになるが、周辺回路部２に対応する領域１４は遮光膜５と第１の電極６とによって覆われているので、周辺回路部２に到達する光量は従来よりも少なくなり、たとえあったとしてもごくわずかとなる。このため、周辺回路部２において電気的特性の変動が生じることがなくなるので、この結果、映像の画質低下を抑制することができる。なお、図１では、周辺回路部２に対応する領域１４の第１の電極６以外の部分が、ほぼ全体にわたって遮光膜５によって覆われているように図示しているが、その部分の一部が遮光膜５に覆われている構造であってもよい。
また、光が入るマイクロレンズ４と同じ面に第１の電極６が設けられているので、入光面側において、例えばイメージセンサーの検査回路や、電子機器における処理回路といった、後続回路との接続が可能となる。これにより、例えば検査時において、第１の電極６表面のバンプ１２に検査用電極を当接し、その状態で上方から光をマイクロレンズ４に向けて照射することができる。すなわち、作業性が非常に良好になる。また、このイメージセンサーを搭載する電子機器の小型化が容易になる。なお、第１の電極６がマイクロレンズ４と同じ面に設けられていない構成としてもかまわない。
図３は図２の箇所Ａすなわち、遮光膜５、第１の電極６およびマイクロレンズ４が並んだ箇所の拡大図である。図３に示すように、本実施形態では、遮光膜５および第１の電極６を、マイクロレンズ４の厚さよりも厚くなるように、形成している。これにより、例えば開口１５内に照射光が侵入しにくくなり、周辺回路部２に到達する光量をさらに少なくすることが可能になる。
また、開口１５の内壁面、すなわち、遮光膜５と第１の電極６の肉厚方向端面１６ａは、表面が粗い粗面になっている。これにより、開口１５内でも光反射が抑えられ、周辺回路部１４に到達する光量をさらに少なくすることが可能になる。
さらに、遮光膜５の、マイクロレンズ４に対向する端面１６ｂ、すなわちマイクロレンズ側の肉厚方向端面１６ｂも、粗面になっているのが好ましい。これにより、この端面１６ｂからマイクロレンズ４方向への光反射が大幅に抑制されるので、遮光膜５からの不要な反射光を減らすことができる。
図３を参照して、本実施形態に係るイメージセンサーの製造方法、特に、遮光膜５と第１の電極６の製造工程の一例について説明する。
まず、半導体基板３の上面側において、絶縁膜７ａ上にマイクロレンズ４をスピンコート法などによって形成する。このときはまだ、遮光膜５および第１の電極６は形成されていない。
次に、例えば蒸着等により、半導体基板３の上面側における絶縁膜７ａおよびマイクロレンズ４上に銅薄膜を形成する。その後、マイクロレンズ４を十分覆うだけの厚さを持つレジスト膜（図３において、マイクロレンズ４よりも肉厚が厚いもの）で、マイクロレンズ４およびその外周上を覆う。
次に、遮光膜５と第１の電極６が後に形成される部分だけが開口したマスクをレジスト膜上に被せ、その状態でマスク上からブラスト、ドライエッチング等を行う。これにより、遮光膜５と第１の電極６が形成される部分のレジスト膜が除去される。ただし、銅薄膜については、除去せずに残しておく。
そしてこの状態で、銅薄膜を利用して電解めっきを行うと、図３のような、マイクロレンズ４よりも厚い遮光膜５および第１の電極６が形成される。その後、レジスト膜をエッチングによって全て除去すると、図３のように、遮光膜５と第１の電極６との間に開口１５が形成され、またマイクロレンズ４が表出する。ただし、形成された開口１５下の絶縁膜７上および表出したマイクロレンズ４上には銅薄膜が残っているので、エッチングによりこの部分の銅薄膜を除去する。
さらに、貫通孔１０および導電体１１を形成し、最後に第１の電極６の表面にバンプ１２を設ける。この結果、図３のような構造が完成する。
また、開口１５の内壁面１６ａや遮光膜５の端面１６ｂを粗面にするためには、次のようにすればよい。すなわち、レジスト膜をブラスト、ドライエッチング等によってマスク除去する際に、そのレジスト膜の表面に凹凸をつけておけばよい。これにより、その後の電気めっきによって、容易に、開口１５の内壁面１６ａや遮光膜５の端面１６ｂを粗面にすることができる。
また、遮光膜５と第１の電極６は上述した手順によって形成できるので、図３の構造以外にも、例えば図４〜図６に示す構造に簡単に変更することができる。
すなわち、図３の構造では、開口１５は半導体基板３に向かって徐々に狭まるようになっており、また、遮光膜５のマイクロレンズ４側の端面１６ｂは、半導体基板３に向かって徐々にマイクロレンズ４に近づくように傾斜した形状になっている。すなわち、遮光膜５および第１の電極６の断面構造は、半導体基板３に向かって徐々に広がるような末広がりの形状になっている。
これに対して、図４の構造では、遮光膜５のマイクロレンズ４側の端面１６ｂは、半導体基板３に向かって徐々にマイクロレンズ４から遠ざかるように傾斜した形状になっている。
また、図５の構造では、開口１５の内壁面１６ａおよび遮光膜５のマイクロレンズ４側の端面１６ｂは、いずれも、半導体基板３表面に対してほぼ垂直になっている。
また、図６の構造では、開口１５は半導体基板３に向かって徐々に広がるようになっており、また、遮光膜５のマイクロレンズ４側の端面１６ｂは、半導体基板３に向かって徐々にマイクロレンズ４から遠ざかるように傾斜した形状になっている。すなわち、遮光膜５および第１の電極６の断面構造は、半導体基板３に向かって徐々にすぼまるような形状になっている。
なお、上述の実施形態では、遮光膜５が金属層によって形成されているものとしたが、遮光膜５は例えば、有色（例えば黒）の合成樹脂によって形成しても良い。
図７は本実施形態に係るイメージセンサーの他の構成を示す縦断面図である。図７では、図２と共通の構成要素には図２と同一符号を付しており、ここではその詳細な説明を省略する。図７の構成では、半導体基板３のマイクロレンズ４および遮光膜５側において、一の面の表面部に形成された絶縁膜７ａの下面と、周辺回路部２の各回路素子２ａの上面とが面一になっている。
斜めからの入射光を考慮すると、周辺回路部２と遮光膜５との距離はなるべく短い方が好ましい。理想的には、各回路素子２ａの直上に遮光膜５を配置するのがよい。裏面照射型では、配線層が遮光膜５の反対側にあるため、このような配置が可能となる。そこで図７に示すように、遮光膜５側の絶縁膜７ａの下面と周辺回路部２の各回路素子２ａの上面とを面一にすることによって、周辺回路部２と遮光膜５との距離が極端に短くなるので、斜めからの入射光の影響を最小限に抑えることができる。
なお、図７の構成では、各回路素子２ａの上面が絶縁膜７ａの下面と面一になっているが、例えば、受光素子１ａの高さが回路素子２ａよりも高い場合には、受光部１の上面が絶縁膜７ａの下面と面一になっている構成としてもよい。この構成でも、図７の構成と同様の効果が得られる。
（実施形態２）
図８は実施形態２に係る光学デバイスとしてのイメージセンサーを示す斜視図、図９は図８のイメージセンサーの縦断面図である。図８および図９において、図１および図２と共通の構成要素には、図１および図２と同一の符号を付している。本実施形態に係るイメージセンサーも、いわゆる裏面照射型である。
図８は実施形態２に係る光学デバイスとしてのイメージセンサーを示す斜視図、図９は図８のイメージセンサーの縦断面図である。図８および図９において、図１および図２と共通の構成要素には、図１および図２と同一の符号を付している。本実施形態に係るイメージセンサーも、いわゆる裏面照射型である。
図８および図９において、半導体基板３は、複数の受光素子１ａが設けられた受光部１と、受光部１の周囲に設けられており、複数の回路素子２ａが配置されている周辺回路部２とを有している。イメージセンサーの場合には、受光部１は撮像部となる。周辺回路部２の各回路素子２ａは半導体基板３周辺にほぼ四角枠状に配置されており、この周辺回路部２内側のほぼ方形状のスペースに受光部１の各受光素子１ａが配置されている。
また、半導体基板３は多層構造になっており、かつ、その両面の表面がそれぞれ絶縁膜７ａ，７ｂによって覆われている。また、下側の面（他の面に相当）表面には、各受光素子１ａと電気的に接続された配線８が絶縁膜７ｂに埋設された状態で設けられており、半導体基板３の配線層を形成している。
そして、半導体基板３の上側の面（受光面である一の面に相当）の表面において、受光部１に対応する領域にマイクロレンズ４が複数個設けられている。また、同じ面の表面において、マイクロレンズ４の周囲の周辺回路部２に対応する領域が、遮光膜５によって覆われている。さらに、半導体基板３の上側の面側には、例えばガラス製の透明カバー２１が設けられている。透明カバー２１は、半導体基板３上に形成された低屈折率層２２と、透明接着剤２３によって接着されている。
また、半導体基板３の下側の面側に、例えばガラス製の補強基板２４が設けられている。補強基板２４は、半導体基板３の絶縁膜７ｂと接着剤２５によって接着されている。
透明カバー２１の半導体基板３とは反対側の面の表面には第１の電極２６が設けられており、半導体基板３の下側の面の表面には第２の電極９が設けられている。そして、第１の電極２６と第２の電極９とは、半導体基板３、遮光膜５および透明カバー２１を貫通するように設けられた導電体２７によって、電気的に接続されている。この柱状の導電体２７を設けるために、半導体基板３および透明カバー２１には複数の貫通孔２８が形成されている。また、導電体２７と遮光膜５とは電気的に絶縁されている。さらに、第１の電極２６の表面には、はんだ、金等によって形成されたバンプ２９が設けられている。
図８および図９の構造によると、半導体基板３の受光面において、マイクロレンズ４の周囲の周辺回路部２に対応する領域が遮光膜５によって覆われているので、光が照射されたとき、周辺回路部２に到達する光量は従来よりも少なくなり、たとえあったとしてもごくわずかとなる。このため、周辺回路部２において電気的特性の変動が生じることがなくなるので、この結果、映像の画質低下を抑制することができる。なお、周辺回路部２に対応する領域の全部が遮光膜５によって覆われている必要は必ずしもなく、その一部が遮光膜５に覆われている構造であってもよい。
また、半導体基板３の受光面側に透明カバー２１を設けているので、例えばマイクロレンズ４に塵埃が付着し、これにより受光部１に入る光情報が乱れるといった不具合を防ぐことができる。この点からも、映像の画質低下を抑制することができる。
さらに、透明カバー２１は、その貫通孔２８内に設けた導電体２７により半導体基板３と一体化されているので、半導体基板３の反りを抑制する補強体としても機能する。これにより、半導体基板３上での受光素子１ａの平面的配列が乱れることがなくなり、この点からも映像の画質低下を抑制することができる。また、この補強の観点から、透明カバー２１の厚さは、補強基板２４の厚さよりも、厚くするのが好ましい。
さらに、透明カバー２１表面に第１の電極２６が設けられており、この第１の電極２６は、半導体基板３上の第２の電極９と導電体２７を介して接続されているので、光が入る透明カバー２１側において、例えばイメージセンサーの検査回路や、電子機器における実装基板上の処理回路といった、後続回路との接続が可能になる。これにより、例えば検査時において、第１の電極２６表面のバンプ２９に検査用電極を当接し、その状態で透明カバー２１の上方から光を照射することができる。すなわち、作業性が非常に良好になる。
次に、図１０〜図１２を参照して、図８および図９のような構造のイメージセンサーの製造方法について説明する。
まず、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、大板状の半導体基板３に、半導体プロセスにより、受光部１を構成する複数の受光素子１ａと、周辺回路部２を構成する複数の回路素子２ａとを、それぞれ形成する。次に、図１０（ｃ）に示すように、複数層の絶縁膜７ｂを設けながら、第２の電極９と配線８とを形成する。その後、図３（ｄ）に示すように、接着剤２５を介して補強基板２４を半導体基板３に貼付する。
次に、図１０（ｅ）に示すように、補強基板２４をベースとして、半導体基板３の受光素子１ａとは反対側の面を研削する。この研削により、半導体基板３は、図１０（ｄ）と比べて図１０（ｅ）のように薄くなる。このように薄層化することによって、半導体基板３を光情報が通過することが可能な状態としている。
次に、図１１（ａ）に示すように、薄層化した半導体基板３上に絶縁膜７ａを設け、その上に複数のマイクロレンズ４を、一般的なスピンコート、マスクを使った露光、現像等のプロセスを経て形成する。次に、図１１（ｂ）に示すように、絶縁膜７ａ上の複数のマイクロレンズ４の外側の周辺回路部２に対応する領域に、例えば金属層や、有色の合成樹脂により遮光膜５を形成し、その後、マイクロレンズ４と遮光膜５を低屈折率層２２で覆う。さらに、図１１（ｃ）に示すように、透明接着剤２３を介して低屈折率層２２上に透明カバー６を２１ける。
その後、図１１（ｄ）に示すように、透明カバー２１、透明接着剤２３、低屈折率層２２、遮光膜５、絶縁膜７ａ、半導体基板３を貫通し、第２の電極９の上面に到達する貫通孔２８を形成し、次に、貫通孔２８内に導電体２７を設ける。なお、遮光膜５を金属層で形成した場合には、遮光膜５と導電体２７との間には絶縁空間を設け、この絶縁空間内に低屈折率層２２を介在させ、これにより遮光膜５と導電体２７との間の電気的絶縁を図る。また、当然ことであるが、導電体２７は周辺回路部２の各回路素子２ａとの間も電気的絶縁状態となっている。
その後、図１２（ａ）に示すように、透明カバー２１上において導電体２７と接続した第１の電極２６を設け、次に第１の電極２６の表面にバンプ２９を設ける。そして最後に、大板から、図１２（ｂ）に示すように個片となった光学デバイスを切断形成する。
図１３は本実施形態に係るイメージセンサーを電子機器の実装基板に実装した状態を示す斜視図、図１４は図１３の構成の線Ａ−Ａにおける断面図である。図１３および図１４において、実装基板１８には方形状の開口１９が設けられており、本実施形態に係るイメージセンサーは、受光素子１ａが開口１９の範囲になるように、バンプ２９を用いて実装基板１８に電気的に接続されている。このような実装によって、実装基板１８の開口１９から、透明カバー２１、マイクロレンズ４等を介して受光素子１ａに光情報が入力される。
なお、本実施形態では、受光素子の受光側にマイクロレンズが配置された構造としたが、マイクロレンズが配置されていない構造であっても、同様の効果を得ることができる。
また、上述の実施形態では、イメージセンサーを例にとって説明したが、本発明は他のあらゆる光学デバイスにも適用可能であることは言うまでもない。例えば、フォトＩＣやレーザーの受光部にも適用可能である。
また、上述の各実施形態に係る光学デバイスは、各種の電子機器に組み込まれて用いられる。この場合、電子機器において、映像の画質低下を抑制できるとともに、入光面側に第１の電極６，２６が設けられているため、検査等の作業性が非常に良いものとなる。また、電子機器の小型化が容易になる。
本発明では、光学デバイスにおいて、映像の画質低下を抑制できるとともに、検査の作業性が向上したり、この光学デバイスを搭載する電子機器の小型化が容易になったりするので、例えば、カメラのような各種電子機器への活用が期待され、電子機器の性能向上、低価格化、小型化等に有効である。
１ 受光部
１ａ 受光素子
２ 周辺回路部
３ 半導体基板
４ マイクロレンズ（入光素子）
５ 遮光膜
６ 第１の電極
７ａ，７ｂ 絶縁膜
９ 第２の電極
１１ 導電体
１２ バンプ
１３ 受光部に対応する領域
１４ 周辺回路部に対応する領域
１６ｂ 遮光膜の端面
２１ 透明カバー
２４ 補強基板
２６ 第１の電極
２７ 導電体
２９ バンプ
１ａ 受光素子
２ 周辺回路部
３ 半導体基板
４ マイクロレンズ（入光素子）
５ 遮光膜
６ 第１の電極
７ａ，７ｂ 絶縁膜
９ 第２の電極
１１ 導電体
１２ バンプ
１３ 受光部に対応する領域
１４ 周辺回路部に対応する領域
１６ｂ 遮光膜の端面
２１ 透明カバー
２４ 補強基板
２６ 第１の電極
２７ 導電体
２９ バンプ
Claims (16)
- 複数の受光素子が設けられた受光部と、前記受光部の周囲に設けられた周辺回路部とを同一層に有しており、かつ、配線層を有する半導体基板と、
前記半導体基板の、前記受光部および周辺回路部からみて配線層と反対側の面である、一の面の表面において、前記受光部に対応する領域に設けられた入光素子とを備え、
前記半導体基板の前記一の面の表面において、前記周辺回路部に対応する領域のうち少なくとも一部が、遮光膜で覆われている
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項１記載の光学デバイスにおいて、
前記半導体基板の前記一の面の表面において、前記入光素子周囲の前記周辺回路部に対応する領域に、第１の電極が設けられている
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項２記載の光学デバイスにおいて、
前記遮光膜は、金属層によって形成されており、かつ、前記第１の電極は、前記遮光膜と電気的に絶縁されている
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項３記載の光学デバイスにおいて、
前記第１の電極は、前記遮光膜の一部を島状に分離することによって、形成されたものである
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項１記載の光学デバイスにおいて、
前記遮光膜は、有色の合成樹脂によって形成されている
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項１記載の光学デバイスにおいて、
前記遮光膜の厚さは、前記入光素子の厚さよりも、厚くなっており、かつ、
前記遮光膜の、前記入光素子に対向する端面の表面は、粗面になっている
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項１記載の光学デバイスにおいて、
前記半導体基板の他の面の表面に設けられた第２の電極を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極とは、前記半導体基板を貫通するように設けられた導電体によって電気的に接続されている
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項７記載の光学デバイスにおいて、
前記第１の電極の表面に、バンプが設けられている
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項１記載の光学デバイスにおいて、
前記半導体基板において、前記一の面の表面部に形成された絶縁膜の下面と、前記受光部または前記周辺回路部の上面とが、面一になっている
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項１記載の光学デバイスにおいて、
前記半導体基板の前記一の面側に、前記入光素子を覆うように、透明カバーが設けられている
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項１０記載の光学デバイスにおいて、
前記透明カバーの前記半導体基板とは反対側の面の表面に設けられた第１の電極と、
前記半導体基板の他の面の表面に設けられた第２の電極とを備え、
前記第１の電極と前記第２の電極とは、前記半導体基板および前記透明カバーを貫通するように設けられた導電体によって、電気的に接続されている
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項１１記載の光学デバイスにおいて、
前記第１の電極の表面に、バンプが設けられている
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項１０記載の光学デバイスにおいて、
前記半導体基板の前記他の面側に、補強基板が設けられている
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項１３記載の光学デバイスにおいて、
前記透明カバーの厚さは、前記補強基板の厚さよりも、厚くなっている
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項１〜１４のいずれか１項記載の光学デバイスにおいて、
前記受光部は、撮像部である
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項１〜１５のいずれか１項記載の光学デバイスを備えた電子機器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009034233A JP2009283902A (ja) | 2008-04-25 | 2009-02-17 | 光学デバイスとこれを備えた電子機器 |
| PCT/JP2009/000961 WO2009130839A1 (ja) | 2008-04-25 | 2009-03-03 | 光学デバイスとこれを備えた電子機器 |
| US12/712,420 US20100148294A1 (en) | 2008-04-25 | 2010-02-25 | Optical device and electronic devices using the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008116018 | 2008-04-25 | ||
| JP2008116022 | 2008-04-25 | ||
| JP2009034233A JP2009283902A (ja) | 2008-04-25 | 2009-02-17 | 光学デバイスとこれを備えた電子機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009283902A true JP2009283902A (ja) | 2009-12-03 |
| JP2009283902A5 JP2009283902A5 (ja) | 2012-01-26 |
Family
ID=41216582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009034233A Withdrawn JP2009283902A (ja) | 2008-04-25 | 2009-02-17 | 光学デバイスとこれを備えた電子機器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100148294A1 (ja) |
| JP (1) | JP2009283902A (ja) |
| WO (1) | WO2009130839A1 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011066093A (ja) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Olympus Corp | 撮像ユニット |
| JP2013175626A (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Nikon Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JP2015207638A (ja) * | 2014-04-18 | 2015-11-19 | キヤノン株式会社 | 光電変換素子およびその製造方法 |
| US9287318B2 (en) | 2013-04-08 | 2016-03-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging sensor, method of manufacturing the same, and camera |
| JP2017204891A (ja) * | 2015-08-10 | 2017-11-16 | 大日本印刷株式会社 | イメージセンサモジュール |
| WO2018163236A1 (ja) * | 2017-03-06 | 2018-09-13 | オリンパス株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| WO2020246323A1 (ja) * | 2019-06-04 | 2020-12-10 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像装置 |
| JP2020537332A (ja) * | 2017-10-09 | 2020-12-17 | オスラム オーエルイーディー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯＳＲＡＭ ＯＬＥＤ ＧｍｂＨ | オプトエレクトロニクス半導体部品、およびオプトエレクトロニクス半導体部品を製造するための方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106908425A (zh) * | 2010-06-21 | 2017-06-30 | 思佰益药业股份有限公司 | 尿路表皮癌的检测方法 |
| KR20140126598A (ko) * | 2013-04-23 | 2014-10-31 | 삼성전자주식회사 | 반도체 패키지 및 그 제조 방법 |
| US9627559B2 (en) * | 2015-03-16 | 2017-04-18 | Omnivision Technologies, Inc. | Optical assemblies including dry adhesive layers and associated methods |
| JP2017032798A (ja) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | レンズ付き基板、積層レンズ構造体、カメラモジュール、並びに、製造装置および方法 |
| CN111129049B (zh) * | 2019-11-29 | 2023-06-02 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种图像传感器结构和形成方法 |
| JP2022142329A (ja) * | 2021-03-16 | 2022-09-30 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 検出装置および表示装置 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05335532A (ja) * | 1992-05-28 | 1993-12-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 光半導体装置 |
| JP4271904B2 (ja) * | 2002-06-24 | 2009-06-03 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
| JP5030360B2 (ja) * | 2002-12-25 | 2012-09-19 | オリンパス株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
| WO2005086216A1 (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-15 | Japan Science And Technology Agency | 半導体素子及び半導体素子の製造方法 |
| JP2005347707A (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-15 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP2005347708A (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-15 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP4483442B2 (ja) * | 2004-07-13 | 2010-06-16 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子と固体撮像装置、固体撮像素子の製造方法 |
| KR100644521B1 (ko) * | 2004-07-29 | 2006-11-10 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 마이크로렌즈의 겉보기 크기가 향상된 이미지센서 및 그제조 방법 |
| CN101065844B (zh) * | 2005-01-04 | 2010-12-15 | 株式会社映煌 | 固体摄像装置及其制造方法 |
| JP2006261638A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-09-28 | Sony Corp | 固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法 |
| JP2007142058A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体撮像素子およびその製造方法並びに半導体撮像装置とその製造方法 |
| JP4794283B2 (ja) * | 2005-11-18 | 2011-10-19 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2007299929A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学デバイス装置とそれを用いた光学デバイスモジュール |
| JP5136110B2 (ja) * | 2008-02-19 | 2013-02-06 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
-
2009
- 2009-02-17 JP JP2009034233A patent/JP2009283902A/ja not_active Withdrawn
- 2009-03-03 WO PCT/JP2009/000961 patent/WO2009130839A1/ja active Application Filing
-
2010
- 2010-02-25 US US12/712,420 patent/US20100148294A1/en not_active Abandoned
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011066093A (ja) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Olympus Corp | 撮像ユニット |
| JP2013175626A (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Nikon Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| US9287318B2 (en) | 2013-04-08 | 2016-03-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging sensor, method of manufacturing the same, and camera |
| JP2015207638A (ja) * | 2014-04-18 | 2015-11-19 | キヤノン株式会社 | 光電変換素子およびその製造方法 |
| US9502460B2 (en) | 2014-04-18 | 2016-11-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion element and method of manufacturing the same |
| US11153471B2 (en) | 2015-08-10 | 2021-10-19 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Through-hole electrode substrate |
| JP2017204891A (ja) * | 2015-08-10 | 2017-11-16 | 大日本印刷株式会社 | イメージセンサモジュール |
| US10681256B2 (en) | 2015-08-10 | 2020-06-09 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Image sensor module including a light-transmissive interposer substrate having a through-hole |
| WO2018163236A1 (ja) * | 2017-03-06 | 2018-09-13 | オリンパス株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| JP2020537332A (ja) * | 2017-10-09 | 2020-12-17 | オスラム オーエルイーディー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯＳＲＡＭ ＯＬＥＤ ＧｍｂＨ | オプトエレクトロニクス半導体部品、およびオプトエレクトロニクス半導体部品を製造するための方法 |
| US11316075B2 (en) | 2017-10-09 | 2022-04-26 | Osram Oled Gmbh | Optoelectronic semiconductor component, and method for producing an optoelectronic semiconductor component |
| JP7108687B2 (ja) | 2017-10-09 | 2022-07-28 | オスラム オーエルイーディー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | オプトエレクトロニクス半導体部品、およびオプトエレクトロニクス半導体部品を製造するための方法 |
| WO2020246323A1 (ja) * | 2019-06-04 | 2020-12-10 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2009130839A1 (ja) | 2009-10-29 |
| US20100148294A1 (en) | 2010-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2009283902A (ja) | 光学デバイスとこれを備えた電子機器 | |
| JP4799543B2 (ja) | 半導体パッケージ及びカメラモジュール | |
| US7279782B2 (en) | FBGA and COB package structure for image sensor | |
| JP5754239B2 (ja) | 半導体装置 | |
| US7679167B2 (en) | Electronic assembly for image sensor device and fabrication method thereof | |
| US7893514B2 (en) | Image sensor package, method of manufacturing the same, and image sensor module including the image sensor package | |
| US9136291B2 (en) | Solid-state imaging device having penetration electrode formed in semiconductor substrate | |
| KR100712159B1 (ko) | 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
| JP4486005B2 (ja) | 半導体撮像装置およびその製造方法 | |
| JP6787378B2 (ja) | インターポーザ基板 | |
| JP2007053337A (ja) | 光学デバイス、光学デバイス装置、カメラモジュールおよび光学デバイスの製造方法 | |
| TWI581412B (zh) | 影像感測模組及其製造方法與相機裝置 | |
| JP2009266862A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2010114304A (ja) | 半導体モジュール及びその製造方法 | |
| JP2008148222A (ja) | 固体撮像装置とその製造方法 | |
| CN106033761A (zh) | 具有非平面光学界面的背面照度图像传感器 | |
| JP2005348275A (ja) | 撮像素子およびカメラモジュール | |
| US8951858B2 (en) | Imager device with electric connections to electrical device | |
| JP5185019B2 (ja) | 半導体装置及びそれを用いた電子機器 | |
| JP2010278515A (ja) | カメラモジュール、及びそれを備えた電子機器 | |
| US7884392B2 (en) | Image sensor having through via | |
| KR20110077416A (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| TWI735070B (zh) | 底座、攝像頭模組及電子裝置 | |
| JP7014244B2 (ja) | インターポーザ基板 | |
| JP2010251605A (ja) | 固体撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111206 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111206 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20120124 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20120124 |