JP2011198853A - マイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子及びその製造方法並びに撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】撮像素子前面に貼り付ける透明基板の下に空隙を必要とせず、また、接着材として屈折率に依存しない透明樹脂を選択できるようにした小型，薄型の固体撮像素子を提供する。
【解決手段】半導体基板１２１と、半導体基板１２１の光入射側上層に積層された光電変換膜１３０と、半導体基板１２１の表面部に形成され光電変換膜１３０が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段（図示省略）と、光電変換膜１３０の光入射側上層に透明樹脂を接着材として貼り付けられた透明基板（図示省略）と、前記信号読出手段に配線接続され半導体基板１２１に貫通して設けられると共に半導体基板１２１の光電変換膜１３０が設けられた面と反対側の面に露出して設けられた電気的接続端子１１３とを備える。
【選択図】図４
【解決手段】半導体基板１２１と、半導体基板１２１の光入射側上層に積層された光電変換膜１３０と、半導体基板１２１の表面部に形成され光電変換膜１３０が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段（図示省略）と、光電変換膜１３０の光入射側上層に透明樹脂を接着材として貼り付けられた透明基板（図示省略）と、前記信号読出手段に配線接続され半導体基板１２１に貫通して設けられると共に半導体基板１２１の光電変換膜１３０が設けられた面と反対側の面に露出して設けられた電気的接続端子１１３とを備える。
【選択図】図４
Description
本発明はデジタルカメラなどの撮像装置に搭載する固体撮像素子等に係り、特に、撮像装置に搭載するのに好適な構造を持つ光電変換膜積層型固体撮像素子及びその製造方法に関する。
固体撮像素子は、光の受光面に樹脂製等のマイクロレンズ（トップレンズ）やカラーフィルタ層を設ける関係で、表面が柔らかくなっている。このため、固体撮像素子の受光面表面が傷付かない様に、また、塵埃などが付着しない様に、保護する必要がある。そこで、従来から、特許文献１，２に示されるように、受光面表面にガラス基板の様な透明基板を接着材で貼り付ける様になっている。
しかし、この接着材の材質が問題となる。従来のＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子は、入射光の利用効率を高めるために、各受光素子上方にマイクロレンズを設けており、このマイクロレンズの表面に屈折率がマイクロレンズの材質と同程度の接着材を塗ると、マイクロレンズ表面での光の屈折が起きずにマイクロレンズの機能が阻害され、入射光を集光できなくなってしまう。
このため、接着材の透明樹脂として、マイクロレンズの屈折率より低屈折率となる材料を選択する必要が生じる。また、接着材は、吸水率の低い材料でないと信頼性が低下するため、低屈折率でかつ吸水率の低い材料を選択する必要が生じ、材料の選択肢が少なくなり、コストが嵩んでしまうという問題がある。
マイクロレンズ表面全面と透明基板とを接着材で接着せずに、マイクロレンズと透明基板との間に空隙を設け、空気の屈折率を利用してマイクロレンズの集光効率を上げる技術も、特許文献３に記載されている。しかし、空隙を設ける工程が複雑で製造コストを上げる要因になっている。また、空隙を設ける関係で、固体撮像素子の厚さを薄くできないという問題もある。
本発明の目的は、マイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子を用いることで、上記の空隙を必要とせず、また、接着材として屈折率に依存しない透明樹脂を選択できるようにした小型，薄型の固体撮像素子及びその製造方法並びにこの固体撮像素子を搭載した撮像装置を提供することにある。
本発明のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段と、前記光電変換膜の光入射側上層に透明樹脂を接着材として貼り付けられた透明基板と、前記信号読出手段に配線接続され該半導体基板に貫通して設けられると共に該半導体基板の前記光電変換膜が設けられた面と反対側の面に露出して設けられた電気的接続端子とを備えることを特徴とする。
本発明のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段とを備えるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板が他の前記半導体基板と分離される前の複数の該半導体基板の集合体でなる半導体ウェハの前記光入射側上層に該半導体ウェハと同等面積の透明基板を透明樹脂で貼り合わせ、該貼り合わせ後に該半導体基板及び該透明基板をダイシングして個片化することを特徴とする。
また、本発明のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板が他の前記半導体基板と分離される前の複数の該半導体基板の集合体でなる半導体ウェハのうち良品の前記半導体基板の前記光入射側上層に個片化された前記透明基板を透明樹脂で貼り付け、該貼り付け後にダイシングして前記半導体ウェハを個片化することを特徴とする。
また、本発明のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板が他の前記半導体基板と分離される前の複数の該半導体基板の集合体でなる半導体ウェハの前記光入射側上層に厚手の透明樹脂を積層して硬化させ、該硬化後にダイシングして前記半導体ウェハを個片化することを特徴とする。
また、本発明のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、複数の前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板を前記光入射側上層の側を１枚の透明基板に透明樹脂で貼り付け、該貼り付け後に該透明基板をダイシングして前記半導体基板を個片化することを特徴とする。
また、本発明の撮像装置は、上記のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子又は上記のいずれかの製造方法で製造されたマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子を搭載することを特徴とする。
本発明によれば、マイクロレンズが無いため透明基板と撮像素子チップとの間に空隙を設ける必要が無く、透明接着材として屈折率に依存せずに接着材を選択でき、小型，薄型で量産性が高く信頼性も高い素子構造を持つ固体撮像素子を得ることができ、これを搭載する撮像装置の小型化や信頼性向上も図ることが可能となる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るデジタルカメラ（撮像装置）の構成図である。このデジタルカメラは２０は、固体撮像素子１００と、固体撮像素子１００の前段に置かれた撮影レンズ２１と、固体撮像素子１００から出力されるアナログの画像データを自動利得調整（ＡＧＣ）や相関二重サンプリング処理等のアナログ処理するアナログ信号処理部２２と、アナログ信号処理部２２から出力されるアナログ画像データをデジタル画像データに変換するアナログデジタル変換部（Ａ／Ｄ）２３と、後述のシステム制御部（ＣＰＵ）２９からの指示によって撮影レンズ２１，Ａ／Ｄ２３，アナログ信号処理部２２，固体撮像素子１００の駆動制御を行う駆動制御部（タイミングジェネレータを含む）２４と、ＣＰＵ２９からの指示によって発光するフラッシュ２５とを備える。
本実施形態のデジタルカメラは更に、Ａ／Ｄ２３から出力されるデジタル画像データを取り込み補間処理やホワイトバランス補正，ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行うデジタル信号処理部２６と、画像データをＪＰＥＧ形式などの画像データに圧縮したり逆に伸長したりする圧縮／伸長処理部２７と、メニューなどを表示したりスルー画像や撮像画像を表示する表示部２８と、デジタルカメラ全体を統括制御するシステム制御部（ＣＰＵ）２９と、フレームメモリ等の内部メモリ３０と、ＪＰＥＧ画像データ等を格納する記録メディア３２との間のインタフェース処理を行うメディアインタフェース（Ｉ／Ｆ）部３１と、これらを相互に接続するバス４０とを備え、また、システム制御部２９には、ユーザからの指示入力を行う操作部３３が接続されている。
図２は、図１に示す固体撮像素子１００の縦断面模式図である。この固体撮像素子１００は、撮像素子チップ１０１と、撮像素子チップ１０１の光入射側の前面全領域に透明樹脂１０２で貼り付けられた透明ガラス基板１０３とを備える。
本実施形態では、面積的に、撮像素子チップ１０１＝透明ガラス基板１０２となっており、撮像素子チップ１０１の電気的接続端子１１３は、詳細は後述するように、撮像素子チップ１０１を構成する半導体基板の背面側にスルーホールを通して延びるように設けられており、この背面側の接続端子（接続パッド）１１３と図１のアナログ信号処理回路２２とが接続される。
このように、固体撮像素子１００は、透明ガラス基板１０３に撮像素子チップ１０１を貼り合わせただけの構成となるため、小型となり、かつ薄型になっている。更に、本実施形態の固体撮像素子１００は、完全な矩形体に成形され、個々の固体撮像素子１００の取り扱いや工場出荷前の多数個の収納，輸送が容易となる。
なお、透明ガラス基板１０３や透明樹脂１０２，撮像素子チップ１０１の側面には、光学的に黒色の塗料等を塗布しておくのが良い。以下の実施形態でも同様であるが、黒色塗料を塗ることで、迷光が撮像素子チップ１０１内に入り込むことが阻止され、ノイズの少ない被写体画像を撮像することができる。
斯かる構成の固体撮像素子１００を、図１のデジタルカメラ２０に組み付ける場合、撮影レンズ２１の結像面を、撮像素子チップ１０１の受光面に精度良く位置合わせする必要がある。
本実施形態の固体撮像素子１００は、光電変換膜積層型であり、マイクロレンズ非搭載であるため、従来のＣＣＤ型やＣＭＯＳ型のイメージセンサに比較してこの位置合わせが厳しく、位置合わせの精度が出ないと、精細感の乏しい被写体画像しか撮影できなくなってしまう。この位置合わせは、透明ガラス基板１０３の表面を、撮影レンズ２１側の図示省略の組立体基準面に当接する様に組み付けることで可能となる。
図３は、撮像素子チップ１０１の製造説明図である。半導体ウェハ１１０に多数の撮像素子チップ１０１が、半導体装置製造技術や製膜技術を用いて形成され、後述するようにして個々の撮像素子チップ１０１がダイシングされることで、個片化される。
個々の撮像素子チップ１０１は、上面視で矩形に形成され、中央部に矩形の撮像領域１１２が形成され、周辺部に、接続パッド１１３が形成される。撮像素子チップ１０１の前面全領域上に、透明ガラス基板１０３が貼り付けられる。接続パッド１１３は、撮像素子チップ１０１内に設けられ、この接続パッド１１３から、撮像素子チップ１０１の背面側にスルーホールを通して金属線が延びるように形成される。
図４は、図３のIV―IV線位置の断面模式図である。撮像素子チップ１０１は、半導体基板１２１に形成される。半導体基板１２１には、各画素対応の信号電荷蓄積部１２２が形成され、更に、ＣＭＯＳ型イメージセンサと同様に、個々の画素対応に図示省略のＭＯＳトランジスタ回路でなる信号読出回路が形成されている。各信号読出回路は、対応する信号電荷蓄積部１２２の蓄積電荷に応じた信号を撮像画像信号として該当の接続パッド１１３を介して外部に読み出す。
半導体基板１２１の上面には絶縁膜１２４が積層されており、その上に、個々の画素対応の画素電極膜１２５が撮像領域内に二次元アレイ状に配列形成されている。画素電極膜１２５は、導電性材料たとえばアルミニウムや酸化インジウム錫（ＩＴＯ）で形成される。
各画素電極膜１２５と、画素対応の信号電荷蓄積部１２２とは、絶縁膜１２４内に立設されたビアプラグ１２６によって電気的に接続される。各ビアプラグ１２６の途中には、個々に分離された金属膜１２７が絶縁層１２４内に埋設されており、金属膜１２７が信号電荷蓄積部１２２の遮光を図る様になっている。
各画素電極膜１２５の上には、撮像領域全体に渡って一枚構成の光電変換膜１３０が積層される。光電変換膜１３０としては、本実施形態では入射光量に応じた電荷を発生させる有機膜が用いられる。有機膜の材料として、例えば、メタロシアニン，フタロシアニン，４Ｈピランが用いられる。有機膜１３０の厚さは、約１．０μｍで形成される。
従って、図１の撮影レンズ２１の結像面が、この約１．０μｍの膜厚の有機膜１３０に合うように、図２で説明した位置合わせを行うと、高精細な被写体画像を撮影することが可能となる。
有機膜１３０の上には、一枚構成のＩＴＯ等の透明な対向電極膜１３１を積層し、その上を透明な保護膜１３２で覆う。カラー画像を撮像する固体撮像素子の場合には、保護膜（あるいは平坦化層）１３２の上に、例えばベイヤ配列したＲＧＢの３原色のカラーフィルタ層を積層し、その上を更に透明な保護膜で覆う。
対向電極膜１３１は、ビアプラグ１３３で半導体基板１２１の高濃度不純物層１３４に接続され、高濃度不純物層１３４及び図示省略の配線層及び該当の接続パッド１１３を介して外部から所要電圧が対向電極膜１３１に印加される。
接続パッド１１３は、金属膜１２７と同一製造工程で絶縁層１２４内に形成されるパッド部１１３ａと、該パット部１１３ａから半導体基板１２１を貫通し背面側に延びる金属配線層１１３ｂとで構成され、例えば信号読出回路の出力線が該当する接続パッド１１３に図示省略の配線層によって接続される。
この金属配線層１１３ｂは、半導体基板１２１を貫通しパッド部１１３ａに到達するスルーホールを開け、このスルーホール内を金属で埋めることで形成される。このように、接続パッド１１３が基板背面側に設けられることで、撮像素子チップ１０１の前面全領域を、透明ガラス基板１０３で覆うことが可能となる。
斯かる構成の光電変換膜積層型固体撮像素子チップでは、入射光が保護膜１３２，対向電極膜１３１を通して有機膜１３０に入射すると、有機膜１３０内で入射光量に応じた正孔・電子対が発生する。正孔は、対向電極膜１３１に流れ、電子が各画素電極膜１２５を通して信号電荷蓄積部１２２に流れ、信号電荷蓄積部１２２の蓄積電荷量に応じた撮像画像信号が、信号読出回路によって外部に読み出される。
この光電変換膜積層型固体撮像素子チップ１０１では、信号読出回路が下層の半導体基板１２１に設けられるため、上層の受光面の全面で入射光を受光でき、従来のイメージセンサの様にマイクロレンズで個々のフォトダイオードに集光する必要が無い。このため、保護膜１３２の上、又はカラーフィルタを設けた場合にはその上の保護膜の上に、図２に示す透明ガラス基板１０２を貼り付けるときに使用する透明な接着材は、その屈折率を考慮する必要が無く、他の要因たとえば吸水率等を優先して透明樹脂材を選択し、素子の信頼性アップを図ったり、低コストの透明樹脂材を選択することが可能となる。
次に、上述した固体撮像素子１００の製造方法について説明する。図３下段に示す様に、半導体ウェハ１１０の上に多数の撮像素子チップを製造した後、図５の上段に示す様に、この半導体ウェハ１１０の上面全面に、半導体ウェハ１１０と同等面積の円板状の透明ガラス基板１１５を、透明樹脂１０２を接着材として貼り合わせる。
そして、図５の下段に示す様に、個々の撮像素子チップ１０１をダイシングして個片化することで、図２の固体撮像素子１００が得られる。なお、図５では、半導体ウェハ１１０を個片化したものが撮像素子チップ１０１となり、透明ガラス基板１１５を個片化したものが透明ガラス基板１０３となっている。
図６は、本発明の別実施形態に係る固体撮像素子２００の製造方法を説明する図である。なお、図２と同様の部材には同一符号を付してその説明は省略する。
本実施形態では、図３下段に示す様に、半導体ウェハ１１０の上に多数の撮像素子チップを製造した後、図６（ａ）に示す様に、半導体ウェハ１１０の良品の撮像素子チップの上に、個片化した透明ガラス基板１０３を透明樹脂１０２で貼り付ける。この透明ガラス基板１０３は、図６（ｂ）に示す様に、不良品（ＮＧ素子）の上には貼り付けないため、製造中では良品を示すマーキングの意味もある。
次に、図６（ｃ）に示す様に、ダイシングし、個々の固体撮像素子１００に個片化する。なお、ダイシングの方法は、ダイシングブレードを用いたり、レーザ光を用いたりすることができる。
個片化した固体撮像素子２００の断面を図７に示す。図２に示す固体撮像素子１００は、透明ガラス基板１０３と撮像素子チップ１０１とが同面積であったが、本実施形態の固体撮像素子２００は、個片化した透明ガラス基板１０３を良品チップ上に貼り付ける関係で、撮像素子チップ１０１の面積に対して、透明ガラス基板１０３の面積が若干小面積となっている。
この構成でも、図２の固体撮像素子１００と同様に、小型かつ薄型となり、撮像装置の小型化，薄型化を図ることが可能となる。しかも、透明樹脂１０２の材質選択肢が広いため、信頼性の高い透明樹脂を選んだり、安価な透明樹脂を選ぶことが容易となる。
図８（ａ）（ｂ）は、本発明の更に別実施形態に係る固体撮像素子３００の製造方法を示す図であり、図８（ｃ）は、固体撮像素子３００の断面模式図である。本実施形態では、図２の固体撮像素子１００と比較して、透明ガラス基板１０３を用いずに、透明樹脂１０２を厚手に塗って透明ガラス基板１０３の代わりとした点が異なる。
即ち、図８（ａ）に示す様に、多数の撮像素子チップが形成された半導体ウェア１１０の上に厚手に透明樹脂１０２を塗り、この透明樹脂が硬化した後、図８（ｂ）に示す様に、個々の撮像素子チップ１０１をダイシングすることで、図８（ｃ）の固体撮像素子３００が製造される。
本実施形態では、透明ガラス基板の代わりに厚手の透明樹脂１０２を用いるため、透明樹脂１０２としては、硬化したときガラス質程度の硬度となり表面が傷付き難い樹脂を選択するのが好ましい。
図９（ａ）（ｂ）は、本発明の更に別実施形態に係る固体撮像素子４００の製造方法を示す図であり、図９（ｃ）は、固体撮像素子４００の断面模式図である。本実施形態では、半導体ウェハ上に形成した複数の撮像素子チップ１０１をダイシングして個片化し、更に、良品のみを選択して、図９（ａ）に示す様に、円板状の透明ガラス基板１１５上に透明樹脂１０２で貼り付ける。
そして、図９（ｂ）に示す様に、隣接する撮像素子チップ１０１間の透明ガラス基板１１５をダイシングして個片化した透明ガラス基板１０３とし、図９（ｃ）に示す固体撮像素子４００とする。
この構成によっても、図２の固体撮像素子１００と同様に、小型，薄型の信頼性が高い固体撮像素子を得ることができる。
図１０（ａ）（ｂ）は、本発明の更に別実施形態に係る固体撮像素子５００の製造方法を示す図であり、図１０（ｃ）は、固体撮像素子５００の断面模式図である。
本実施形態は、基本的に、図９に示す固体撮像素子４００と同じであるが、異なるのは、円板状の透明ガラス基板１１５上に良品の撮像素子チップ１０１を貼り付けたとき、図１０（ａ）に示す様に、撮像素子チップ１０１間に隙間１０４ができるが、この隙間１０４を、図１０（ｂ）に示す様に、樹脂１０５で埋めてしまう。樹脂としては、光学的に黒色の樹脂を用いるのが好ましい。黒色とすることで、迷光が撮像素子チップ１０１に入らないようにすることができる。
そして、図１０（ｃ）に示す様に、樹脂１０５の部分をダイシングして固体撮像素子５００を個片化する。これにより、固体撮像素子５００は、完全な矩形体となり、取り扱いが容易になると共に、透明ガラス基板１０３の端部の損傷を防止することが可能となる。黒色樹脂とすることで、迷光の入射防止も図れる。
なお、図７の実施形態においても、透明ガラス基板１０３と撮像素子チップ１０１との段差部分を黒色の樹脂で覆って（埋めて）完全な矩形体とし、撮像素子チップ１０１の欠け防止及び迷光入射の防止を図っても良いことはいうまでもない。
以上述べた様に、上述した各実施形態に係る固体撮像素子１００，２００，３００，４００，５００は、基本的に、透明ガラス基板１０３（又は厚手の透明樹脂）と撮像素子チップ１０１だけで撮像素子モジュールが形成されるため、従来のＣＣＤ型やＣＭＯＳ型等のイメージセンサと比較して全体として厚さが薄くなる。このため、内視鏡の先端部や携帯電話機等の小型の電子機器に搭載するのに好適となる。
以上述べた様に、本実施形態によるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段と、前記光電変換膜の光入射側上層に透明樹脂を接着材として貼り付けられた透明基板と、前記信号読出手段に配線接続され前記半導体基板に貫通して設けられると共に該半導体基板の前記光電変換膜が設けられた面と反対側の面に露出して設けられた電気的接続端子とを備えることを特徴とする。
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、前記電気的接続端子が露出した前記反対側の面と前記透明基板の表面との距離が全体の厚さとなることを特徴とする。
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、前記透明基板と前記半導体基板とが同面積であることを特徴とする。
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、前記透明基板の代わりに前記透明樹脂を厚手に形成したことを特徴とする。
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、前記透明基板が前記半導体基板より小面積であることを特徴とする。
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、前記透明基板が前記半導体基板より大面積であることを特徴とする。
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、前記透明基板と前記半導体基板との面積の違いによる段差部分を樹脂で埋めて全体を完全な矩形体としたことを特徴とする。
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、側面が黒色に塗られていることを特徴とする。
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段とを備えるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板が他の前記半導体基板と分離される前の複数の該半導体基板の集合体でなる半導体ウェハの前記光入射側上層に該半導体ウェハと同等面積の透明基板を透明樹脂で貼り合わせ、該貼り合わせ後に該半導体基板及び該透明基板をダイシングして個片化することを特徴とする。
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段とを備えるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板が他の前記半導体基板と分離される前の複数の該半導体基板の集合体でなる半導体ウェハのうち良品の前記半導体基板の前記光入射側上層に個片化された前記透明基板を透明樹脂で貼り付け、該貼り付け後にダイシングして前記半導体ウェハを個片化することを特徴とする。
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段とを備えるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板が他の前記半導体基板と分離される前の複数の該半導体基板の集合体でなる半導体ウェハの前記光入射側上層に厚手の透明樹脂を積層して硬化させ、該硬化後にダイシングして前記半導体ウェハを個片化することを特徴とする。
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段とを備えるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、複数の前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板を前記光入射側上層の側を１枚の透明基板に透明樹脂で貼り付け、該貼り付け後に該透明基板をダイシングして前記半導体基板を個片化することを特徴とする。
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、前記１枚の透明基板に複数の前記半導体基板を貼り付けた後に隣接する該半導体基板間の隙間を樹脂で充填し、該樹脂が硬化した後、該樹脂及び前記透明基板をダイシングして前記半導体基板を個片化することを特徴とする。
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、前記樹脂が光学的に黒色の樹脂であることを特徴とする。
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、上記のいずれかに記載の製造方法で製造したことを特徴とする。
また、実施形態の撮像装置は、上記のいずれかに記載のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子を搭載したことを特徴とする。
本実施形態によれば、小型，薄型で量産性の高い素子構造を持つ固体撮像素子の製造ができ、中空構造がなく信頼性の高い固体撮像素子を得ることができ、撮像素子チップ上に塵埃等が浸入しない構造のため信頼性がより高い固体撮像素子を得ることが可能となる。
本発明に係るマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、小型，薄型でしかも量産性，信頼性が高くなるため、デジタルスチルカメラ，デジタルビデオカメラ，カメラ付携帯電話機，カメラ付電子装置，監視カメラ，内視鏡，車載カメラ等に搭載すると有用である。
２０ 撮像装置（デジタルカメラ）
２１ 撮影レンズ
２６ デジタル信号処理部
２９ システム制御部
１００ 光電変換膜積層型固体撮像素子
１０１ 撮像素子チップ
１０２ 透明樹脂（接着材）
１０３ 透明ガラス基板
１０４ 隙間
１０５ 黒色の樹脂
１１０ 半導体ウェハ
１１２ 撮像領域
１１３ 接続パッド
１１５ 円板状の透明ガラス基板
１２１ 半導体基板
１２５ 画素電極膜
１３０ 光電変換膜
１３１ 対向電極膜
１３２ 保護膜
２１ 撮影レンズ
２６ デジタル信号処理部
２９ システム制御部
１００ 光電変換膜積層型固体撮像素子
１０１ 撮像素子チップ
１０２ 透明樹脂（接着材）
１０３ 透明ガラス基板
１０４ 隙間
１０５ 黒色の樹脂
１１０ 半導体ウェハ
１１２ 撮像領域
１１３ 接続パッド
１１５ 円板状の透明ガラス基板
１２１ 半導体基板
１２５ 画素電極膜
１３０ 光電変換膜
１３１ 対向電極膜
１３２ 保護膜
Claims (16)
- 半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段と、前記光電変換膜の光入射側上層に透明樹脂を接着材として貼り付けられた透明基板と、前記信号読出手段に配線接続され前記半導体基板に貫通して設けられると共に該半導体基板の前記光電変換膜が設けられた面と反対側の面に露出して設けられた電気的接続端子とを備えるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子。
- 請求項１に記載のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子であって、前記電気的接続端子が露出した前記反対側の面と前記透明基板の表面との距離が全体の厚さとなるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子。
- 請求項１又は請求項２に記載のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子であって、前記透明基板と前記半導体基板とが同面積であるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子。
- 請求項３に記載のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子であって、前記透明基板の代わりに前記透明樹脂を厚手に形成したマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子。
- 請求項１又は請求項２に記載のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子であって、前記透明基板が前記半導体基板より小面積であるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子。
- 請求項１又は請求項２に記載のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子であって、前記透明基板が前記半導体基板より大面積であるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子。
- 請求項５又は請求項６に記載のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子であって、前記透明基板と前記半導体基板との面積の違いによる段差部分を樹脂で埋めて全体を完全な矩形体としたマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子。
- 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子であって、側面が黒色に塗られているマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子。
- 半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段とを備えるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板が他の前記半導体基板と分離される前の複数の該半導体基板の集合体でなる半導体ウェハの前記光入射側上層に該半導体ウェハと同等面積の透明基板を透明樹脂で貼り合わせ、該貼り合わせ後に該半導体基板及び該透明基板をダイシングして個片化するマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法。
- 半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段とを備えるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板が他の前記半導体基板と分離される前の複数の該半導体基板の集合体でなる半導体ウェハのうち良品の前記半導体基板の前記光入射側上層に個片化された前記透明基板を透明樹脂で貼り付け、該貼り付け後にダイシングして前記半導体ウェハを個片化するマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法。
- 半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段とを備えるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板が他の前記半導体基板と分離される前の複数の該半導体基板の集合体でなる半導体ウェハの前記光入射側上層に厚手の透明樹脂を積層して硬化させ、該硬化後にダイシングして前記半導体ウェハを個片化するマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法。
- 半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段とを備えるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、複数の前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板を前記光入射側上層の側を１枚の透明基板に透明樹脂で貼り付け、該貼り付け後に該透明基板をダイシングして前記半導体基板を個片化するマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法。
- 請求項１２に記載のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、前記１枚の透明基板に複数の前記半導体基板を貼り付けた後に隣接する該半導体基板間の隙間を樹脂で充填し、該樹脂が硬化した後、該樹脂及び前記透明基板をダイシングして前記半導体基板を個片化するマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法。
- 請求項１３に記載のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、前記樹脂は光学的に黒色の樹脂であるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法。
- 請求項９乃至請求項１４のいずれかに記載のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法で製造したマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子。
- 請求項１乃至請求項８のいずれか、又は、請求項１５に記載のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子を搭載した撮像装置。
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