JP2010245292A - 光学デバイス、電子機器、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学デバイス10Aは、半導体素子11と、半導体素子11の主面に設けられた受光部12と、接着部材20を介して半導体素子11の主面に積層された透光板15とを備える。そして、透光板15の半導体素子11に対面する面及びその裏面のうちの少なくとも一方には、受光部12に光を集光する集光レンズとして機能する鋸歯状の凹凸部16が形成されている。
【選択図】図1
Description
以下、図1(a)〜図1(c)を参照して、本発明の第1の実施形態に係る例示的な光学デバイス10A、10Bについて説明する。なお、図1(a)は、第1の実施形態に係る光学デバイス10Aの構造を示す断面図である。図1(b)は、光学デバイス10Aの変形例である光学デバイス10Bの構造を示す断面図である。図1(c)は、光学デバイス10A、10Bに設けられた凹凸部16の拡大図である。
以下、図2(a)及び図2(b)を参照して、本発明の第2の実施形態に係る光学デバイス10C、10Dについて説明する。なお、図2(a)は、本発明の第2の実施形態に係る光学デバイス10Cの構造を示す断面図である。図2(b)は、光学デバイス10Cの変形例である光学デバイス10Dの構造を示す断面図である。
以下、図3(a)及び図3(b)を参照して、本発明の第3の実施形態に係る光学デバイス10E、10Fについて説明する。なお、図3(a)は、本発明の第3の実施形態に係る光学デバイス10Eの構造を示す断面図である。図3(b)は、光学デバイス10Eの変形例である光学デバイス10Fの構造を示す断面図である。
以下に、第1の実施形態に係る光学デバイス10Aの製造方法について説明する。この製造方法は、拡散工程、凹凸部の形成工程、反射防止膜の形成工程、透光板の貼り付け工程、バックグラインド工程、貫通電極の形成工程、半田ボール形成工程、及びダイシング工程等を含む。なお、上記の各工程の順序は、一部を除いて適宜変更することができるものとする。
図1(a)を参照して、光学デバイス10Aの製造方法を説明する。始めに、半導体素子11を複数個含むウエハを準備する。各半導体素子11は公知の方法により形成され、半導体素子11の主面は受光部12と周辺回路領域13と電極領域14とを備えるものとする。ここで、電極領域14は、例えばAl,Cu等の金属薄膜から成る。
次に、透光板15の上面に鋸歯状の凹凸部16を形成する。具体的には、半導体素子11の主面とのなす角が垂直となる第1の側面17Aと、半導体素子11の主面とのなす角が鋭角となる第2の側面17Bとで構成される複数の円周状突起を、透光板15の上面に同心円状に形成する。
その後、凹凸部16の第1の側面17Aに反射防止膜19を形成する。反射防止膜19を形成する場合、例えば透光板15にCVD法を用いて反射防止膜19を堆積させる方法を用いる。まず、透光板15の表面全面にCVD法で、例えばSiN等の誘電体膜を堆積させる。その後、例えばCF系の反応ガスを用いたRIE(リアクティブ・イオン・エッチング)で、第1の側面17A以外のSiNの除去を行い、任意の形状を形成する。これにより、第1の側面17Aからの反射光を防止することができ、固体撮像素子としての画像特性の向上を図ることができる。
次に、ウエハ状の複数の半導体素子11に樹脂よりなる接着部材20を塗布し、ウエハ状の透光板15と接着(積層)する。または、ウエハ状の透光板15に塗布してからウエハ状の複数の半導体素子11と接着してもよい。接着部材20の塗布方法は、スピンコート法、印刷充填法、ディスペンサ法等を用いてもよい。尚、図1(b)のように中空のキャビティ構造を持つ光学デバイス10Bにおいて、接着部材20の塗布にスピンコート法を用いる際は、感光性の接着部材20を用いて、且つフォトリソグラフィによりパターニングをすることが望ましい。
次に、ウエハの厚さを予め所望の値(一般に、100〜300μm程度)にまでバックグラインドし、更に、CMP(Chemical Mechanical Polishing)等の鏡面処理を施しておくことが望ましい。
続いて、半導体素子11の裏面から、電極領域14の裏面に達するように半導体素子11を厚さ方向に貫通する貫通孔21を形成する。具体的には、レジスト、SiO2、金属膜等をマスクとし、ドライエッチング、ウェットエッチング等を行なえば良い。
続いて、半導体素子11の裏面に、貫通電極22を覆うように絶縁層24を形成する。例えば、絶縁層24は、感光性樹脂を用い、スピンコート又はドライフィルム貼り付けによって形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を用い、絶縁層24を選択的に除去することにより、貫通電極22の一部を露出させる開口部を形成する。
その後、例えばダイシングソー等の切削部材を用い、半導体素子11を複数含むウエハを切削し、複数の光学デバイス10Aとして個片化する。尚、複数の半導体素子11を個片化した後に、半導体素子11をそれぞれピックアップし、透光板15に貼り付けても構わない。これにより、半導体素子11と透光板15とが実質的に同じ大きさ、言い換えれば、半導体素子11の主面と透光板15の半導体素子11に対面する面の面積が実質的に同じになる。なお、「実質的に同じ」とは、ある程度の誤差が許容されることを意味し、その誤差は、例えば、3%以下、より好ましくは1%以下とする。
次に、第2及び第3の実施形態の光学デバイス10C、10D、10E、10Fについて、上記の製造方法との相違点を説明する。主に、製造する順番が異なるのみなので、よって詳しい形状形成法は省略する。
11,101 半導体素子
12 受光部
13,104A 周辺回路領域
14 電極領域
15,106 透光板
16 凹凸部
17A 第1の側面
17B 第2の側面
18 遮光膜
19 反射防止膜
20,105 接着部材
21 貫通孔
22,107 貫通電極
23 充填層
24,109 絶縁層
25,110 外部電極
100 固体撮像素子
100A 固体撮像装置
102 撮像素子
103 マイクロレンズ
104B 電極配線
108 金属配線
Claims (20)
- 半導体素子と、
前記半導体素子の主面に設けられた受光部と、
接着層を介して前記半導体素子の主面に積層された透光板とを備え、
前記透光板の前記半導体素子に対面する面及びその裏面のうちの少なくとも一方には、前記受光部に光を集光する集光レンズとして機能する鋸歯状の凹凸部が形成されている
光学デバイス。 - 前記凹凸部は、フレネルレンズ形状及び回折格子レンズ形状のいずれかである
請求項1に記載の光学デバイス。 - 前記凹凸部には、前記半導体素子の主面とのなす角が垂直な第1の側面と前記半導体素子の主面とのなす角が鋭角な第2の側面とで構成される複数の円周状突起が、同心円状に配置されている
請求項2に記載の光学デバイス。 - 前記第1の側面には、反射防止膜が形成されている
請求項3に記載の光学デバイス。 - 前記第1の側面と前記反射防止膜との間には、更に遮光膜が形成されている
請求項4に記載の光学デバイス。 - 前記半導体素子の主面の面積と前記透光板の前記半導体素子に対面する面の面積とは、実質的に同じである
請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学デバイス。 - 該光学デバイスは、さらに、
前記半導体素子を厚さ方向に貫通する貫通孔と、
前記主面に設けられ、前記受光部と電気的に接続される電極領域と、
一端が前記電極領域の裏面に接し、前記貫通孔の内部を通って、他端が前記半導体素子の前記主面と反対側の面まで延びる貫通電極とを備える
請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学デバイス。 - 前記貫通孔の内部には、充填層が設けられている
請求項7に記載の光学デバイス。 - 該光学デバイスは、さらに、前記主面と反対側の面に位置する前記貫通電極の少なくとも一部を避けるように、前記主面と反対側の面を覆う絶縁層を備える
請求項7又は8に記載の光学デバイス。 - 該光学デバイスは、さらに、前記主面と反対側の面上に設けられ、前記貫通電極の前記絶縁層に覆われていない部分と電気的に接続される外部電極を備える
請求項9に記載の光学デバイス。 - 表面に配線を有する基板と、
前記基板の表面に取り付けられ、前記外部電極と前記配線とが電気的に接続された請求項10に記載の光学デバイスとを備える
電子機器。 - 請求項1に記載の光学デバイスを製造する光学デバイスの製造方法であって、
前記半導体素子の主面に前記受光部を形成する受光部形成工程と、
接着部層を介して前記半導体素子の主面に前記透光板を積層する積層工程と、
前記透光板の前記半導体素子に対面する面及びその裏面のうちの少なくとも一方に、前記受光部に光を集光する集光レンズとして機能する鋸歯状の凹凸部を形成する凹凸部形成工程とを含む
光学デバイスの製造方法。 - 前記凹凸部形成工程では、フレネルレンズ形状及び回折格子レンズ形状のいずれかの凹凸部を形成する
請求項12に記載の光学デバイスの製造方法。 - 前記凹凸部形成工程では、前記半導体素子の主面とのなす角が垂直となる第1の側面と前記半導体素子の主面とのなす角が鋭角となる第2の側面とで構成される複数の円周状突起を、前記透光板の面に同心円状に形成する
請求項13に記載の光学デバイスの製造方法。 - 該光学デバイスの製造方法は、さらに、前記第1の側面に反射防止膜を形成する成膜工程を含む
請求項14に記載の光学デバイスの製造方法。 - 前記成膜工程では、前記反射防止膜を形成するのに先立って、前記第1の側面に遮光膜を形成する
請求項15に記載の光学デバイスの製造方法。 - 前記受光部形成工程では、前記受光部と電気的に接続される電極領域を前記主面に形成し、
該光学デバイスの製造方法は、さらに、前記半導体素子を厚さ方向に貫通する貫通孔を形成すると共に、一端が前記電極領域の裏面に接し、前記貫通孔の内部を通って、他端が前記半導体素子の主面と反対側の面まで延びる貫通電極を形成する貫通電極形成工程を含む
請求項12〜16のいずれか1項に記載の光学デバイスの製造方法。 - 前記貫通電極形成工程では、前記貫通電極が形成された後で前記貫通孔に充填層を充填する
請求項17に記載の光学デバイスの製造方法。 - 前記貫通電極形成工程では、前記主面と反対側の面に位置する前記貫通電極の少なくとも一部を避けるように、前記主面と反対側の面を覆う絶縁層を形成する
請求項17又は18に記載の光学デバイスの製造方法。 - 該光学デバイスの製造方法は、さらに、前記貫通電極と電気的に接続される外部電極を、前記主面と反対側の面の前記絶縁層が形成されていない部分に形成する外部電極形成工程を含む
請求項19に記載の光学デバイスの製造方法。
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