JP2012169528A - Solid state image pickup device and manufacturing method for the same - Google Patents

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正幸 藤島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid state image pickup device with a narrow gap in which the adhesive force between a cover glass and an image sensor chip is strong.SOLUTION: The solid state image pickup device includes: an image sensor chip 102 having a light receiving element 104 and an electrode 109 for outputting a signal output from the light receiving element 104 to the outside; a micro lens 103 formed on the light receiving element 104; a protective layer 107 formed on the outer periphery of the light receiving element 104; a cover glass 101 provided above the image sensor chip 102 and formed with an optical element 105; a spacer 106 formed on the cover glass 101 for controlling the gap between the cover glass 101 and the light receiving element 104; and an adhesive layer 108 for bonding the spacer 106 and the protective layer 107.

Description

本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に関わり、特に狭ギャップの固体撮像装置及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a narrow gap solid-state imaging device and a manufacturing method thereof.

近年、デジタルカメラやデジタルビデオカメラの薄型化・小型化が進み、これらに使用されているCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(complementary metal oxide semiconductor)から構成される固体撮像装置にも薄型化・小型化が求められている。この要求に応えるため、固体撮像装置のパッケージ方法は、イメージセンサチップをセラミック等のパッケージによって気密封止する従来のタイプから、より小型化が可能なチップサイズパッケージタイプに移行しつつある。
最近では、携帯電話や携帯情報端末機、車載カメラ等の多岐にわたる用途で固体撮像装置が用いられ、薄型化・小型化・高性能化の要求が高まっている。
チップサイズパッケージの固体撮像装置は、イメージセンサチップの受光部の外周をスペーサで取り囲み、このスペーサの上にカバーガラスを接合し、受光部を気密封止する構造となっていて、ウェハレベルのパッケージも提案されている。また、カバーガラスの下面(イメージセンサ側の面)に偏光フィルタやカラーフィルタなどの光学素子を備えることによって、光量以外の情報を付加して得る技術が考えられている。
In recent years, digital cameras and digital video cameras have been made thinner and smaller, and solid-state imaging devices composed of CCD (Charge Coupled Device) and CMOS (complementary metal oxide semiconductor) are also being made thinner and smaller. Is required. In order to meet this requirement, the packaging method of the solid-state imaging device is shifting from the conventional type in which the image sensor chip is hermetically sealed with a ceramic package or the like to a chip size package type that can be further downsized.
Recently, solid-state imaging devices are used in a wide variety of applications such as mobile phones, personal digital assistants, and in-vehicle cameras, and demands for thinning, downsizing, and high performance are increasing.
The chip-size package solid-state imaging device has a structure in which the outer periphery of the light receiving portion of the image sensor chip is surrounded by a spacer, a cover glass is bonded onto the spacer, and the light receiving portion is hermetically sealed. Has also been proposed. In addition, a technique is considered in which information other than the amount of light is added by providing an optical element such as a polarizing filter or a color filter on the lower surface of the cover glass (the surface on the image sensor side).

このような固体撮像装置では、固体撮像素子の各画素にそれぞれ異なる偏光情報、色情報を入射するために、光学素子も固体撮像素子の各画素に対応した領域に分かれている。ここで、光学素子と固体撮像素子のギャップが大きいと、回折により光が広がってしまい、クロストークが発生する。
この問題を解決するために、カバーガラスに〜10μm以下の厚さを持つ感光性の樹脂をパターニングすることでスペーサを作製し、イメージセンサにスペーサ部分を突き当てて熱圧着することにより、〜10μm以下のギャップで固体撮像素子と各種光学素子が作り込まれたカバーガラスを一体化する技術が考えられ既に知られている。
特許文献1には、パッケージの封止幅が100μm程度と狭いパッケージングを行う際に、カバーガラスとイメージセンサの熱膨張係数の差から基板が反り、カバーガラスとセンサチップが剥がれてしまうことを防ぐために、イメージセンサと熱膨張係数の近い光学板をセンサチップとカバーガラスの間に挟み、各部位の接合にはUV硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を用いた固体撮像装置とその製造方法が開示されている。
In such a solid-state imaging device, since different polarization information and color information are incident on each pixel of the solid-state imaging device, the optical element is also divided into regions corresponding to the pixels of the solid-state imaging device. Here, if the gap between the optical element and the solid-state imaging element is large, light spreads due to diffraction, and crosstalk occurs.
In order to solve this problem, a spacer is produced by patterning a photosensitive resin having a thickness of 10 μm or less on the cover glass, and the spacer portion is abutted against the image sensor and thermocompression bonded, thereby obtaining a thickness of 10 μm. A technique for integrating a solid-state imaging device and a cover glass in which various optical elements are formed with the following gap is considered and already known.
In Patent Document 1, when packaging is performed with a package sealing width as narrow as about 100 μm, the substrate warps due to the difference in thermal expansion coefficient between the cover glass and the image sensor, and the cover glass and the sensor chip are peeled off. In order to prevent this, an optical plate having a thermal expansion coefficient close to that of the image sensor is sandwiched between the sensor chip and the cover glass, and a solid-state imaging device using a UV curable resin or a thermosetting resin is used for joining each part and a manufacturing method thereof. It is disclosed.

しかしながら、感光性の有機材料を用いた狭ギャップ固体撮像装置は、接着力が弱く、物理的な衝撃や熱衝撃でカバーガラスとイメージセンサが剥がれてしまう。このため、駆動基板にイメージセンサをダイボンド後に樹脂でカバーガラスとイメージセンサの接着力を補強しなければならなかった。このため補強工程の追加、材料コストが増加してしまうという問題点があった。
なお、特許文献1に記載のシリコン基板をスペーサとして用いる方法では、スペーサ厚さが数十〜数百μmあるため、固体撮像素子の画素と、それに対応する光学素子の各領域との間にクロストークが生じるという問題を解決することはできない。
本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、カバーガラスとイメージセンサの接着力が強い狭ギャップの固体撮像装置を提供することを目的とする。
また本発明は、カバーガラスとイメージセンサの接着力が強い狭ギャップの固体撮像装置を効率的に製造する製造方法を提供することを目的とする。
However, the narrow gap solid-state imaging device using a photosensitive organic material has a weak adhesive force, and the cover glass and the image sensor are peeled off by physical impact or thermal shock. For this reason, the adhesive force between the cover glass and the image sensor must be reinforced with resin after the image sensor is die-bonded to the drive substrate. For this reason, there existed a problem that the addition of a reinforcement process and material cost will increase.
In the method using the silicon substrate described in Patent Document 1 as the spacer, since the spacer thickness is several tens to several hundreds of μm, a cross between the pixel of the solid-state image sensor and each region of the optical element corresponding thereto is present. We cannot solve the problem of talk.
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a narrow gap solid-state imaging device having a strong adhesive force between a cover glass and an image sensor.
It is another object of the present invention to provide a manufacturing method for efficiently manufacturing a narrow gap solid-state imaging device having a strong adhesive force between a cover glass and an image sensor.

上記目的を達成するため、本発明の第1の形態は、受光素子、該受光素子から出力される信号を外部に出力するための電極、該受光素子及び該電極を一面に支持した基板を有するイメージセンサチップと、前記受光素子の受光面に形成されたマイクロレンズと、前記受光素子の受光面と対向して離間配置され、前記受光素子と対向する面に光学素子が形成されたカバーガラスと、前記受光素子の外径側において前記基板と前記カバーガラスとの間を接合する接合部と、を有し、前記接合部は、前記カバーガラス面に固定されて前記基板と接合される前記カバーガラスと前記受光素子とのギャップ制御用のスペーサと、該スペーサと前記基板とを接合するための接着層と、を備えることを特徴とする。
本発明の形態によれば、カバーガラスとイメージセンサチップのギャップを狭くできるので、クロストークを原因とするノイズが減少し、正確な情報を得ることができる。
本発明の第2の形態は、前記スペーサの厚さは、10μm以下であることを特徴とする。
本発明の第3の形態は、前記接着層は、1μm以下であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first embodiment of the present invention includes a light receiving element, an electrode for outputting a signal output from the light receiving element to the outside, the light receiving element, and a substrate that supports the electrode on one surface. An image sensor chip; a microlens formed on a light receiving surface of the light receiving element; a cover glass having an optical element formed on a surface opposed to the light receiving element and spaced apart from the light receiving surface of the light receiving element; A bonding portion that bonds between the substrate and the cover glass on the outer diameter side of the light receiving element, and the bonding portion is fixed to the cover glass surface and bonded to the substrate A spacer for controlling a gap between the glass and the light receiving element, and an adhesive layer for joining the spacer and the substrate are provided.
According to the embodiment of the present invention, the gap between the cover glass and the image sensor chip can be narrowed, so that noise caused by crosstalk is reduced and accurate information can be obtained.
The second aspect of the present invention is characterized in that the spacer has a thickness of 10 μm or less.
The third aspect of the present invention is characterized in that the adhesive layer is 1 μm or less.

本発明の第4の形態は、前記接着層は、UV硬化樹脂あるいは熱硬化樹脂であることを特徴とする。
本発明の第5の形態は、前記接合部は、前記マイクロレンズと同一材料により構成され、前記基板の一面に固定された保護層を備え、前記スペーサと前記保護層との間に前記接着層が形成されていることを特徴とする。
前記保護層は、前記マイクロレンズと同一材料により構成されることを特徴とする。
本発明の第6の形態は、前記電極を前記受光素子が形成される基板面とは異なる面に形成したことを特徴とする。
本発明の形態によれば、イメージセンサチップの接合領域を大きくできるため、カバーガラスとイメージセンサチップの接合力をより大きくすることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the adhesive layer is a UV curable resin or a thermosetting resin.
According to a fifth aspect of the present invention, the bonding portion is made of the same material as the microlens, includes a protective layer fixed to one surface of the substrate, and the adhesive layer is interposed between the spacer and the protective layer. Is formed.
The protective layer is made of the same material as the microlens.
A sixth aspect of the present invention is characterized in that the electrode is formed on a surface different from a substrate surface on which the light receiving element is formed.
According to the embodiment of the present invention, since the bonding area of the image sensor chip can be increased, the bonding force between the cover glass and the image sensor chip can be further increased.

本発明の第7の形態は、前記スペーサの表面に溝を形成したことを特徴とする。
本発明の形態によれば、スペーサの溝に余計な樹脂材料を逃がすことができるので、樹脂が受光領域や、電極上にはみだすことを防止できる。
本発明の第8の形態は、前記スペーサの表面から前記カバーガラスの内部まで溝を形成したことを特徴とする。
本発明の形態によれば、スペーサ及びガラスカバーに形成した溝に余計な樹脂材料を逃がすことができるので、樹脂が受光領域や、電極上にはみだすことを防止できる。
本発明の第9の形態は、第1の形態に記載の固体撮像装置の製造方法であって、第1の形態に記載の固体撮像装置の製造方法であって、カバーガラスに光学素子の材料を堆積または塗布する工程と、前記材料をパターニングし、所望の光学特性を持つ光学素子を形成する工程と、スペーサ材料を前記カバーガラス上に堆積または塗布し、所望の厚さのスペーサ材料層を形成する工程と、前記スペーサ材料層を除去して所望の形状にパターニングする工程と、前記スペーサ材料層をパターニングにして形成したスペーサ上にUV硬化樹脂あるいは熱硬化樹脂を極微量滴下する工程と、前記カバーガラスをイメージセンサチップにアライメントして圧着した後、前記UV硬化樹脂あるいは前記熱硬化樹脂を硬化させて接着層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の形態によれば、受光素子と光学素子の距離を狭ギャップとなるように制御したまま、カバーガラスとイメージセンサチップの接合力を向上させることができる。
The seventh aspect of the present invention is characterized in that a groove is formed on the surface of the spacer.
According to the embodiment of the present invention, an excess resin material can escape to the groove of the spacer, so that it is possible to prevent the resin from protruding on the light receiving region or the electrode.
The eighth aspect of the present invention is characterized in that a groove is formed from the surface of the spacer to the inside of the cover glass.
According to the embodiment of the present invention, an excess resin material can be released to the grooves formed in the spacer and the glass cover, so that the resin can be prevented from protruding onto the light receiving region or the electrode.
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a manufacturing method of the solid-state imaging device according to the first embodiment, and the manufacturing method of the solid-state imaging device according to the first aspect, wherein the material of the optical element is provided on the cover glass. Depositing or coating the material, patterning the material to form an optical element having desired optical properties, depositing or coating a spacer material on the cover glass, and forming a spacer material layer having a desired thickness. A step of forming, a step of removing the spacer material layer and patterning to a desired shape, a step of dropping a trace amount of UV curable resin or thermosetting resin on the spacer formed by patterning the spacer material layer, Aligning and crimping the cover glass to an image sensor chip, and then curing the UV curable resin or the thermosetting resin to form an adhesive layer; And wherein the Mukoto.
According to the embodiment of the present invention, the bonding force between the cover glass and the image sensor chip can be improved while the distance between the light receiving element and the optical element is controlled to be a narrow gap.

本発明の固体撮像装置によれば、劣化の少ない正確な光情報が得られるようになる。
本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、後工程での補強が不要になるため、製造工程の簡略化、及び材料コストの削減を図ることができる。
According to the solid-state imaging device of the present invention, accurate optical information with little deterioration can be obtained.
According to the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, the reinforcement in the subsequent process is not necessary, so that the manufacturing process can be simplified and the material cost can be reduced.

本発明の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。It is sectional drawing of the solid-state imaging device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像装置の工程の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the process of the solid-state imaging device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。It is sectional drawing of the solid-state imaging device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。It is sectional drawing of the solid-state imaging device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。It is sectional drawing of the solid-state imaging device which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

図1は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。
図1に示す本実施形態に係る固体撮像装置10は、受光素子104、受光素子104から出力される信号を外部に伝えるための電極109、及び受光素子104と電極109を一面に支持した基板100を有するイメージセンサチップ102と、受光素子104の受光面側に形成された集光用のマイクロレンズ103と、受光素子104の受光面と対向して離間配置され、受光素子104と対向する面に光学素子105が形成されたカバーガラス10−1と、受光素子104の外径側(外周側)において基板100とカバーガラス101との間を接合する接合部110と、を有する。接合部110は、基板100の一面に固定された保護層107と、この保護層107と対向するカバーガラス101面に固定されて保護層107と接合されるカバーガラス101と受光素子104とのギャップ制御用のスペーサ106と、このスペーサ106と保護層107とを接合するための接着層108と、を備える。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
A solid-state imaging device 10 according to this embodiment shown in FIG. 1 includes a light receiving element 104, an electrode 109 for transmitting a signal output from the light receiving element 104 to the outside, and a substrate 100 that supports the light receiving element 104 and the electrode 109 on one surface. The image sensor chip 102, the condensing microlens 103 formed on the light receiving surface side of the light receiving element 104, and the light receiving surface of the light receiving element 104 are spaced apart from each other. The cover glass 10-1 on which the optical element 105 is formed, and a joint 110 that joins the substrate 100 and the cover glass 101 on the outer diameter side (outer peripheral side) of the light receiving element 104. The bonding part 110 includes a protective layer 107 fixed to one surface of the substrate 100 and a gap between the cover glass 101 fixed to the surface of the cover glass 101 facing the protective layer 107 and bonded to the protective layer 107 and the light receiving element 104. A control spacer 106 and an adhesive layer 108 for joining the spacer 106 and the protective layer 107 are provided.

保護層107は、基板100上の配線を保護するために設けられている。カバーガラス101は、イメージセンサチップ102の受光領域にゴミが付着することを防ぐために設けられている。接着総108は、カバーガラス101とイメージセンサチップ102の接合力を向上させるために設けられている。この場合、受光素子104の出力は、イメージセンサチップ102の基板100の表面(基板面)側に形成されている電極109から取り出すようにしている。
このように構成される固体撮像装置100においては、光はカバーガラス101、光学素子105を通過し、受光素子104に入射する。光が光学素子105を通ることにより、偏光情報や色情報など光量以外の情報を得ることができる。更に、カバーガラス101とイメージセンサチップ102のギャップはスペーサ106により、〜10μmという狭い間隔に制御されることにより、光学素子105のある領域を通過した光が、光の回折により広がり、その領域に対応した受光素子105の画素以外の画素に入射することを防止できる。
The protective layer 107 is provided to protect the wiring on the substrate 100. The cover glass 101 is provided to prevent dust from adhering to the light receiving area of the image sensor chip 102. The total adhesion 108 is provided to improve the bonding force between the cover glass 101 and the image sensor chip 102. In this case, the output of the light receiving element 104 is taken out from the electrode 109 formed on the surface (substrate surface) side of the substrate 100 of the image sensor chip 102.
In the solid-state imaging device 100 configured as described above, light passes through the cover glass 101 and the optical element 105 and enters the light receiving element 104. When light passes through the optical element 105, information other than the light amount such as polarization information and color information can be obtained. Further, the gap between the cover glass 101 and the image sensor chip 102 is controlled by a spacer 106 to a narrow interval of 10 μm, so that light that has passed through a certain region of the optical element 105 spreads due to light diffraction, and is spread in that region. It can prevent entering into pixels other than the pixel of the corresponding light receiving element 105.

また、接着層108は、極微量の樹脂を滴下後、加圧することにより〜100nm程度の厚さに作ることが可能になるので、カバーガラス101とイメージセンサチップ102のギャップを広げることは無い。したがって、このように構成される固体撮像装置10では、クロストークを原因とするノイズが減少し、正確な情報を得ることができるようになる。
また、接着層108を設けることにより、後工程で樹脂の塗布によるカバーガラス101とイメージセンサチップ102の接合部を補強する必要が無くなり、後述するように製造工程を簡略化することができる。
Further, the adhesive layer 108 can be formed to a thickness of about 100 nm by applying a pressure after dropping a very small amount of resin, so that the gap between the cover glass 101 and the image sensor chip 102 is not widened. Therefore, in the solid-state imaging device 10 configured as described above, noise caused by crosstalk is reduced, and accurate information can be obtained.
Further, the provision of the adhesive layer 108 eliminates the need to reinforce the joint between the cover glass 101 and the image sensor chip 102 by applying a resin in a later process, and the manufacturing process can be simplified as will be described later.

図2は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程の一例を示した図である。
まず、図2(a)に示す工程において、カバーガラス101に光学素子105の材料201を堆積または塗布する。この材料201は光学素子105の種類により様々な物質を用いることができる。
次に、図2(b)に示す工程において、材料201をパターニングし、所望の光学特性を持つ光学素子105を形成する。
なお、光学素子105の作製方法は、図2(a)(b)に示す工程のようにカバーガラス101上に材料201を堆積し、それをパターニングする方法に限らず、カバーガラス101に微細パターンを形成したり、反射防止膜のように、材料をカバーガラス上に堆積することによって光学的な機能を発現させることも可能である。
カバーガラス101上に光学素子105を形成後は、図2(c)に示す工程において、スペーサ106の材料をカバーガラス101上に堆積または、塗布し、所望の厚さのスペーサ材料層202を形成する。
その後、図2(d)に示す工程において、スペーサ材料層202を、現像や、エッチング、リフトオフなどの除去工程により、所望の形状にパターニングする。スペーサ106はスペーサ材料をステンシルマスクなどにより、最初から所望のパターンに形成しても良い。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention.
First, in the step shown in FIG. 2A, the material 201 of the optical element 105 is deposited or applied on the cover glass 101. Various materials can be used as the material 201 depending on the type of the optical element 105.
Next, in the step shown in FIG. 2B, the material 201 is patterned to form the optical element 105 having desired optical characteristics.
The manufacturing method of the optical element 105 is not limited to the method of depositing the material 201 on the cover glass 101 and patterning it as in the steps shown in FIGS. It is also possible to develop an optical function by forming a material or depositing a material on a cover glass like an antireflection film.
After the optical element 105 is formed on the cover glass 101, a spacer material layer 202 having a desired thickness is formed by depositing or coating the material of the spacer 106 on the cover glass 101 in the step shown in FIG. To do.
2D, the spacer material layer 202 is patterned into a desired shape by a removal process such as development, etching, and lift-off. The spacer 106 may be formed in a desired pattern from the beginning using a stencil mask or the like as a spacer material.

次に、図2(e)に示す工程において、スペーサ106の上にUV硬化樹脂あるいは熱硬化樹脂203を極微量滴下し、図2(f)(g)に示す工程において、受光素子104の各画素と光学素子105の対応する領域がずれないように、カバーガラス101とイメージセンサチップ102をアライメントして圧着する。
圧着後は、使用した樹脂がUV硬化樹脂ならUV照射を、熱硬化樹脂なら加熱し、樹脂を硬化させ、接着層107を形成する。
以上の工程により、受光素子104と光学素子103の距離を〜10μmに制御したまま、カバーガラス101とイメージセンサチップ102の接合力を向上させることができる。
Next, in the process shown in FIG. 2E, a very small amount of UV curable resin or thermosetting resin 203 is dropped on the spacer 106, and in the process shown in FIGS. The cover glass 101 and the image sensor chip 102 are aligned and pressure-bonded so that the corresponding areas of the pixel and the optical element 105 do not shift.
After the pressure bonding, if the used resin is a UV curable resin, UV irradiation is performed. If the used resin is a thermosetting resin, the resin is heated to cure the resin, and the adhesive layer 107 is formed.
Through the above steps, the bonding force between the cover glass 101 and the image sensor chip 102 can be improved while the distance between the light receiving element 104 and the optical element 103 is controlled to be 10 μm.

このように本実施形態に係る固体撮像装置10においては、光学素子105を備えたカバーガラス101と、そのカバーガラス101に作製された〜10μm以下のスペーサ106と、イメージセンサチップ102とカバーガラス101とをスペーサ106上に滴下された極微量のUV硬化性樹脂または熱硬化性樹脂によって接合するようにした。
このようにすると、スペーサ材料は、感光性の有機樹脂に限らず、金属材料やSi、SiO2、SiNのような無機材料をスパッタリングや、CVDにより堆積させた薄膜でも良く、その厚みはサブミクロンから10μm程度まで狙いの厚さを精度良く作ることができる。
また、従来の感光性の有機材料の熱圧着では、カバーガラス101とイメージセンサ102が十分な接合強度を持たないため、後工程で樹脂による補強が必要となる。
これに対して、本実施形態の製造方法では、光学素子105を備えたカバーガラス101に形成された10μm以下の厚さを持つ薄膜スペーサ106の上に、あらかじめ極微量のUV硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を滴下してセンサチップに圧着するため、接合強度は増強され後工程での補強を必要としなくなり、製造工程の簡略化、及び材料コストの削減を図ることができる。
As described above, in the solid-state imaging device 10 according to the present embodiment, the cover glass 101 including the optical element 105, the spacer 106 formed on the cover glass 101 and having a thickness of 10 μm or less, the image sensor chip 102, and the cover glass 101. Are joined by a very small amount of UV curable resin or thermosetting resin dropped on the spacer 106.
In this case, the spacer material is not limited to the photosensitive organic resin, but may be a thin film obtained by depositing a metal material or an inorganic material such as Si, SiO2, or SiN by sputtering or CVD. The target thickness can be accurately made up to about 10 μm.
Further, in the conventional thermocompression bonding of a photosensitive organic material, the cover glass 101 and the image sensor 102 do not have sufficient bonding strength, so that reinforcement with a resin is necessary in a subsequent process.
In contrast, in the manufacturing method of the present embodiment, a very small amount of UV curable resin or heat is previously formed on the thin film spacer 106 having a thickness of 10 μm or less formed on the cover glass 101 provided with the optical element 105. Since the curable resin is dropped and pressure-bonded to the sensor chip, the bonding strength is enhanced and the reinforcement in the subsequent process is not required, so that the manufacturing process can be simplified and the material cost can be reduced.

図3は、本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。なお、図1に示す固体撮像装置と同一部位には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図3に示す固体撮像装置20は、イメージセンサチップ102の基板100に形成された貫通電極109により受光素子104の出力を、基板100の裏面、すなわち受光素子104が形成される基板面とは異なる面から取り出すように構成したものである。
図3に示すように構成した場合は、図1に示すように受光素子104の出力を基板100の基板面(上面)から取り出すように構成した場合と比べると、電極109が基板100の基板面側に無いため、スペーサ106をイメージセンサチップ102の基板100に接合することができるため、カバーガラス101とイメージセンサチップ102の接合領域が大きくなる。このため、カバーガラス101とイメージセンサチップ102の接合力をより大きくすることができる。
また、接着層107を形成するための樹脂が多少多くなってしまい、圧着時に広がったとしても、イメージセンサチップ102の受光領域まで距離があるため、樹脂が受光領域に染み込み難くできる。
したがって、このように構成される固体撮像装置20では、マイクロレンズ103の集光性能、光学素子104の光学性能を劣化させてしまうリスクを低減することができる。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. The same parts as those in the solid-state imaging device shown in FIG.
In the solid-state imaging device 20 illustrated in FIG. 3, the output of the light receiving element 104 is different from the back surface of the substrate 100, that is, the substrate surface on which the light receiving element 104 is formed, by the through electrode 109 formed on the substrate 100 of the image sensor chip 102. It is configured to be taken out from the surface.
3, the electrode 109 is formed on the substrate surface of the substrate 100 as compared with the case where the output of the light receiving element 104 is extracted from the substrate surface (upper surface) of the substrate 100 as illustrated in FIG. 1. Since the spacer 106 can be bonded to the substrate 100 of the image sensor chip 102 because it is not on the side, the bonding area between the cover glass 101 and the image sensor chip 102 is increased. For this reason, the bonding force between the cover glass 101 and the image sensor chip 102 can be further increased.
Further, even if the resin for forming the adhesive layer 107 is increased to some extent and spreads at the time of pressure bonding, since there is a distance to the light receiving region of the image sensor chip 102, it is difficult for the resin to penetrate into the light receiving region.
Therefore, in the solid-state imaging device 20 configured as described above, it is possible to reduce the risk of degrading the light condensing performance of the microlens 103 and the optical performance of the optical element 104.

図4は、本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置の断面図であり、(a)はカバーガラス101側の構造を示した断面図、(b)は固体撮像装置の断面図である。なお、図1に示す固体撮像装置と同一部位には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図4に示す固体撮像装置30は、(a)に示すようにカバーガラス101側に形成されるスペーサ106を凹凸形状にしたものである。
接着層108の材料であるUV硬化樹脂や、熱硬化樹脂の滴下量は、粘度などの樹脂の特性が周りの環境によって変動するため、ばらつきが発生する。
しかし、図4に示すように固体撮像装置30のスペーサ106に溝121を形成してスペーサ106の表面を凹凸形状にすることにより、スペーサ106の溝121部分に余計な樹脂材料を逃がすことができるので、樹脂が受光領域や、電極109上にはみだすことを防止できる。また、スペーサ106の形状を形成するときに、フォトマスクのパターンを変えるだけで、凹凸形状を形成できるので、工程を増やすことなくスペーサ形状を変えることができるという利点がある。
4A and 4B are cross-sectional views of the solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 4A is a cross-sectional view showing the structure on the cover glass 101 side, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the solid-state imaging device. is there. The same parts as those in the solid-state imaging device shown in FIG.
The solid-state imaging device 30 shown in FIG. 4 has a spacer 106 formed on the cover glass 101 side in an uneven shape as shown in FIG.
The amount of the UV curable resin or thermosetting resin that is the material of the adhesive layer 108 varies depending on the surrounding environment because the characteristics of the resin, such as viscosity, vary.
However, as shown in FIG. 4, by forming grooves 121 in the spacer 106 of the solid-state imaging device 30 and making the surface of the spacer 106 uneven, excess resin material can escape to the groove 121 portion of the spacer 106. Therefore, it is possible to prevent the resin from protruding on the light receiving region or the electrode 109. Further, when the shape of the spacer 106 is formed, the uneven shape can be formed only by changing the pattern of the photomask, so that there is an advantage that the spacer shape can be changed without increasing the number of steps.

図5、本発明の第4の実施形態に係る固体撮像装置の断面図であり、(a)はカバーガラス101側の構造を示した断面図、(b)は固体撮像装置の断面図である。なお、図1に示す固体撮像装置と同一部位には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図5に示す固体撮像装置40は、(a)に示すようにカバーガラス101に形成されるスペーサ106だけでなく、カバーガラス101まで溝131を形成したものである。
このように構成すると、ガラスをエッチングする工程が増えてしまうが、溝131の部分を利用して更に余計な樹脂を逃がすことができる。
更に、溝131をカバーガラス101の上面近くまで形成し、接着層108に黒色の樹脂を使用すると、カバーガラス101の側面から入射した光を、溝131に充填された接着層108を形成する黒色樹脂によって遮断できるため、遮光壁を別工程で作製することなくノイズを減少させることができるという機能が得られる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device according to a fourth embodiment of the present invention, where (a) is a cross-sectional view showing the structure on the cover glass 101 side, and (b) is a cross-sectional view of the solid-state imaging device. . The same parts as those in the solid-state imaging device shown in FIG.
The solid-state imaging device 40 shown in FIG. 5 has a groove 131 formed not only on the spacer 106 formed on the cover glass 101 but also on the cover glass 101 as shown in FIG.
With this configuration, the number of steps for etching the glass increases, but more resin can be released using the groove 131.
Further, when the groove 131 is formed close to the upper surface of the cover glass 101 and a black resin is used for the adhesive layer 108, the black light that forms the adhesive layer 108 filled in the groove 131 with light incident from the side surface of the cover glass 101. Since it can be blocked by resin, the function of reducing noise can be obtained without producing a light shielding wall in a separate process.

10 20 30 40…固体撮像装置、100…基板、101…カバーガラス、102…イメージセンサチップ、103…マイクロレンズ、104…受光素子、105…光学素子、106…スペーサ、107…保護層、108…接着層、109…電極、121 131…溝   10 20 30 40 ... Solid-state imaging device, 100 ... Substrate, 101 ... Cover glass, 102 ... Image sensor chip, 103 ... Microlens, 104 ... Light receiving element, 105 ... Optical element, 106 ... Spacer, 107 ... Protective layer, 108 ... Adhesive layer, 109 ... electrode, 121 131 ... groove

特開2007−188909公報JP 2007-188909 A

Claims (9)

受光素子、該受光素子から出力される信号を外部に出力するための電極、該受光素子及び該電極を一面に支持した基板を有するイメージセンサチップと、前記受光素子の受光面に形成されたマイクロレンズと、前記受光素子の受光面と対向して離間配置され、前記受光素子と対向する面に光学素子が形成されたカバーガラスと、前記受光素子の外径側において前記基板と前記カバーガラスとの間を接合する接合部と、を有し、
前記接合部は、前記カバーガラス面に固定されて前記基板と接合される前記カバーガラスと前記受光素子とのギャップ制御用のスペーサと、該スペーサと前記基板とを接合するための接着層と、を備えることを特徴とする固体撮像装置。
A light receiving element, an electrode for outputting a signal output from the light receiving element to the outside, an image sensor chip having the light receiving element and a substrate supporting the electrode on one surface, and a micro formed on the light receiving surface of the light receiving element A lens, a cover glass disposed opposite to the light receiving surface of the light receiving element and having an optical element formed on a surface facing the light receiving element, and the substrate and the cover glass on the outer diameter side of the light receiving element; And a joint portion for joining between
The bonding portion is a spacer for gap control between the cover glass and the light receiving element fixed to the cover glass surface and bonded to the substrate, and an adhesive layer for bonding the spacer and the substrate, A solid-state imaging device comprising:
前記スペーサの厚さは、10μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the spacer has a thickness of 10 μm or less. 前記接着層は、1μm以下であることを特徴とする請求項1又2に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the adhesive layer is 1 μm or less. 前記接着層は、UV硬化樹脂あるいは熱硬化樹脂であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the adhesive layer is a UV curable resin or a thermosetting resin. 前記接合部は、前記マイクロレンズと同一材料により構成され、前記基板の一面に固定された保護層を備え、前記スペーサと前記保護層との間に前記接着層が形成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の固体撮像装置。   The joint is made of the same material as the microlens, includes a protective layer fixed to one surface of the substrate, and the adhesive layer is formed between the spacer and the protective layer. The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 4. 前記電極を前記受光素子が形成される基板面とは異なる面に形成したことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5, wherein the electrode is formed on a surface different from a substrate surface on which the light receiving element is formed. 前記スペーサの表面に溝を形成したことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 6, wherein a groove is formed on a surface of the spacer. 前記スペーサの表面から前記カバーガラスの内部まで溝を形成したことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a groove is formed from a surface of the spacer to an inside of the cover glass. 請求項1に記載の固体撮像装置の製造方法であって、
前記カバーガラスに前記光学素子の材料を堆積または塗布する工程と、
前記材料をパターニングし、所望の光学特性を持つ光学素子を形成する工程と、
スペーサ材料を前記カバーガラス上に堆積または塗布し、所望の厚さのスペーサ材料層を形成する工程と、
前記スペーサ材料層を除去して所望の形状にパターニングする工程と、
前記スペーサ材料層をパターニングにして形成した前記スペーサ上にUV硬化樹脂あるいは熱硬化樹脂を極微量滴下する工程と、
前記カバーガラスをイメージセンサチップにアライメントして圧着した後、前記UV硬化樹脂あるいは前記熱硬化樹脂を硬化させて前記接着層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state imaging device according to claim 1,
Depositing or applying a material of the optical element on the cover glass;
Patterning the material to form an optical element having desired optical properties;
Depositing or applying a spacer material on the cover glass to form a spacer material layer of a desired thickness;
Removing the spacer material layer and patterning it into a desired shape;
A step of dripping a trace amount of UV curable resin or thermosetting resin on the spacer formed by patterning the spacer material layer;
After aligning and crimping the cover glass to the image sensor chip, curing the UV curable resin or the thermosetting resin to form the adhesive layer;
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising:
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