JP2016162782A - Imaging element, imaging device, and method of manufacturing imaging element - Google Patents
Imaging element, imaging device, and method of manufacturing imaging element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016162782A JP2016162782A JP2015037464A JP2015037464A JP2016162782A JP 2016162782 A JP2016162782 A JP 2016162782A JP 2015037464 A JP2015037464 A JP 2015037464A JP 2015037464 A JP2015037464 A JP 2015037464A JP 2016162782 A JP2016162782 A JP 2016162782A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- main surface
- substrate
- imaging
- sublayer
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
Description
本発明は、画像信号を出力する撮像素子、撮像装置、および撮像素子の製造方法に関する。 The present invention relates to an image pickup device that outputs an image signal, an image pickup apparatus, and a method for manufacturing the image pickup device.
従来、CCD撮像素子やCMOS撮像素子などの撮像素子と、撮像光学系と、を備える撮像装置が知られている。例えば、特許文献1には、主光線入射角度を大きくするために、撮像素子の各画素の開口部の上に設けられたマイクロレンズの接合部をフレネル形状とする構成が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an imaging device including an imaging device such as a CCD imaging device or a CMOS imaging device and an imaging optical system is known. For example, Patent Document 1 discloses a configuration in which a joint portion of a microlens provided on an opening of each pixel of an image sensor is formed in a Fresnel shape in order to increase the chief ray incident angle.
しかしながら、撮像素子の各画素に正確に対応させたフレネル形状は非常に複雑であり、撮像装置の製造難度が高い。このため、例えば撮像装置の製造コスト低減や歩留まり向上に関して改善の余地があった。 However, the Fresnel shape accurately corresponding to each pixel of the image sensor is very complicated, and the manufacturing difficulty of the image pickup apparatus is high. For this reason, there has been room for improvement in terms of, for example, reducing the manufacturing cost of the imaging device and improving the yield.
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、製造難度の増加を抑制しつつ主光線入射角度を大きくとることができる撮像素子、撮像装置、および撮像素子の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention made in view of such circumstances is to provide an image pickup device, an image pickup apparatus, and a method for manufacturing an image pickup device capable of increasing a chief ray incident angle while suppressing an increase in manufacturing difficulty.
上記課題を解決するために本発明に係る撮像素子は、
複数の画素が少なくとも第1の方向に配置された、撮像機能を有する第1の層と、
前記第1の層に接合された第2の層と、を備え、
該第2の層は、前記第1の方向に沿って主材料領域と副材料領域とが交互に配される支持サブ層を有し、
前記第1の層の前記第2の層と反対側の第1の主面の少なくとも一部、および、前記第2の層の前記第1の層と反対側の第2の主面の少なくとも一部のうち、少なくとも一方が凹形状または凸形状である
ことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, an image sensor according to the present invention includes:
A first layer having an imaging function, in which a plurality of pixels are arranged in at least a first direction;
A second layer bonded to the first layer,
The second layer has a support sublayer in which main material regions and submaterial regions are alternately arranged along the first direction;
At least a part of the first main surface of the first layer opposite to the second layer, and at least one of the second main surface of the second layer opposite to the first layer. At least one of the parts is a concave shape or a convex shape.
また、本発明に係る撮像装置は、
撮像素子と撮像光学系とを備える撮像装置であって、
前記撮像素子は、
複数の画素が少なくとも第1の方向に配置された、撮像機能を有する第1の層と、該第1の層に接合された第2の層と、を備え、
該第2の層は、前記第1の方向に沿って主材料領域と副材料領域とが交互に配される支持サブ層を有し、
前記第1の層の前記第2の層と反対側の第1の主面の少なくとも一部、および、前記第2の層の前記第1の層と反対側の第2の主面の少なくとも一部のうち、少なくとも一方が凹形状または凸形状であり、
前記撮像光学系は、
前記第1の層の受光面上に被写体像を結像する
ことを特徴とする。
In addition, an imaging apparatus according to the present invention includes:
An imaging apparatus comprising an imaging element and an imaging optical system,
The image sensor is
A first layer having an imaging function in which a plurality of pixels are arranged in at least a first direction; and a second layer bonded to the first layer;
The second layer has a support sublayer in which main material regions and submaterial regions are alternately arranged along the first direction;
At least a part of the first main surface of the first layer opposite to the second layer, and at least one of the second main surface of the second layer opposite to the first layer. At least one of the parts is concave or convex,
The imaging optical system is
A subject image is formed on the light receiving surface of the first layer.
また、本発明に係る撮像素子の製造方法は、
第1の基板の一方の主面に、フォトダイオードを形成するステップと、
前記第1の基板の一方の主面側に、密着サブ層を形成するステップと、
第2の基板の一方の主面に所定のパターンで形成した溝に、前記第2の基板の主材料と異なる副材料を堆積させるステップと、
前記第2の基板の一方の主面側に、密着サブ層を形成するステップと、
前記第1の基板の前記密着サブ層と、前記第2の基板の前記密着サブ層と、を接合するステップと、
前記第1の基板の一方の主面に対する他方の主面を研磨して光電変換サブ層を形成するステップと、
前記第2の基板の一方の主面に対する他方の主面を研磨して支持サブ層を形成するステップと、を含み、
前記第1の基板の前記他方の主面の少なくとも一部、および、前記第2の基板の前記他方の主面の少なくとも一部のうち、少なくとも一方が凹形状または凸形状である
ことを特徴とする。
In addition, the manufacturing method of the image sensor according to the present invention is as follows.
Forming a photodiode on one main surface of the first substrate;
Forming an adhesion sub-layer on one main surface side of the first substrate;
Depositing a sub-material different from the main material of the second substrate in a groove formed in a predetermined pattern on one main surface of the second substrate;
Forming an adhesion sub-layer on one main surface side of the second substrate;
Bonding the adhesion sublayer of the first substrate and the adhesion sublayer of the second substrate;
Polishing the other main surface with respect to one main surface of the first substrate to form a photoelectric conversion sublayer;
Polishing the other main surface of the second substrate with respect to one main surface to form a support sub-layer,
At least one of the other main surface of the first substrate and at least a portion of the other main surface of the second substrate is concave or convex. To do.
本発明に係る撮像素子、撮像装置、および撮像素子の製造方法によれば、製造難度の増加を抑制しつつ主光線入射角度を大きくとることができる。 According to the imaging device, the imaging apparatus, and the manufacturing method of the imaging device according to the present invention, the chief ray incident angle can be increased while suppressing an increase in manufacturing difficulty.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
はじめに、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置について説明する。図1に示すように、撮像装置10は、撮像光学系11と、撮像素子12と、画像処理部13と、制御部14と、を備える。
(First embodiment)
First, the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. As illustrated in FIG. 1, the
撮像光学系11は、絞りおよび複数のレンズを含んで構成され、被写体像を結像させる。本実施形態において、撮像光学系11は広い画角を有しており、例えば主光線入射角度が90度以上の主光線を集光可能である。
The imaging
撮像素子12は、例えばCMOS撮像素子であって、撮像光学系11によって結像する被写体像を撮像する。また、撮像素子12は、撮像によって生成した撮像画像をアナログの画像信号として、画像処理部13に出力する。本実施形態において、撮像素子12は裏面照射型であるものとして説明するが、これに限られない。
The
画像処理部13は、例えばAFEおよびDSPなどの画像処理専用のプロセッサを含み、撮像素子12から取得した画像信号に対して、CDS、ゲイン調整(AGC)、およびAD変換(ADC)などの前段画像処理を施す。また、画像処理部13は、撮像画像に対して自動露出(AE)、自動ホワイトバランス(AWB)、色補間、明るさ補正、色補正、およびガンマ補正などの所定の後段画像処理を施す。
The
制御部14は、例えば専用のマイクロプロセッサまたは特定のプログラムを読み込むことによって特定の処理を実行する汎用のCPUである。制御部14は、撮像装置10の動作全体を制御する。
The
次に、撮像光学系11と、撮像素子12と、の位置関係について説明する。図2に示すように、パッケージ基板15に接合された撮像素子12は、撮像素子12の中心位置が撮像光学系11の光軸16上に位置し、かつ、撮像光学系11を通過した光17、すなわち被写体像が撮像素子12の受光面上で結像するように、撮像装置10の筐体内に配置される。後述するように、撮像素子12が備える第2の層に含まれる副材料が、収縮もしくは膨張することによって、または引張応力もしくは圧縮応力を生じることによって、撮像素子12は変形し、湾曲した形状となる。このため、撮像素子12の受光面の少なくとも一部は、凹形状または凸形状となる。図2は、撮像素子12(および受光面)全体が凸形状である例を図示している。以下、撮像素子12の受光面側(図2において上方側)を前面側といい、パッケージ基板15との接合面側(図2において下方側)を背面側という。
Next, the positional relationship between the imaging
次に、撮像素子12の構成について具体的に説明する。図3に示すように、撮像素子12は、第1の層18と、第2の層19と、を備える。図3においては説明のため、撮像素子12を湾曲させずに図示し、撮像素子12の構成要素ごとに縮尺を異ならせて図示している。また、図3は、撮像素子12の複数の画素が配置された少なくとも1つの方向(第1の方向)に沿った、撮像素子12の断面図である。
Next, the configuration of the
第1の層18は、画素からの撮像画像信号を出力する撮像機能を有する層であって、例えば3〜4μm程度の厚みを有する。第1の層18は、光電変換サブ層20と、配線サブ層21と、密着サブ層22と、カラーフィルタ23と、マイクロレンズ24と、を含む。
The
光電変換サブ層20は、主材料として例えばシリコンなどの半導体材料を含む。光電変換サブ層20の一部領域には、画素を構成するフォトダイオード25およびMOSトランジスタが形成される。光電変換サブ層20の前面側の主面は、撮像素子12の受光面に定められる。
The
配線サブ層21は、主材料として例えばシリコン酸化物などの絶縁材料を含む。配線サブ層21の一部領域には、画素からの撮像画像信号を読み出す回路が形成される。回路は、例えば銅およびアルミニウムなどを用いた配線が積層して構成される。配線サブ層21は、光電変換サブ層20に隣接して背面側に設けられる。
The
密着サブ層22は、例えばシリコン窒化物などの密着性が高い材料で構成される。密着サブ層22は、配線サブ層21に隣接して背面側に設けられ、第1の層18と第2の層19とを密着して接合するために用いられる。
The
カラーフィルタ23は、例えばRGBの各色に対応しており、特定の波長帯域の光を通過させるフィルタである。カラーフィルタ23は、各画素に対応して設けられる。また、カラーフィルタ23は、光電変換サブ層20のフォトダイオード25が形成される領域に、光電変換サブ層20に隣接して前面側に設けられる。
The
マイクロレンズ24は、各画素に対応して設けられるレンズである。マイクロレンズ24は、撮像光学系11を介して照射された光を、カラーフィルタ23を介して撮像素子12の受光面に集光する。
The
第2の層19は、第1の層18を支持する層であって、例えば170μm程度の厚みを有する。第2の層19は、支持サブ層26と、密着サブ層27と、を含む。
The
支持サブ層26は、主材料として例えばシリコンまたはガラスなどを含む。支持サブ層26には、第1の方向に主材料と副材料とが交互に配される。各材料の材質と、副材料の幅方向における分布、すなわち第1の方向における分布とは、撮像素子12の受光面の所望の形状に応じて任意に定められる。本実施形態では、主材料(例えば、シリコン)からなる主材料領域と、第1の材料28および第2の材料29のうち少なくとも1つの副材料からなる副材料領域と、が交互に配される。副材料は、例えば主材料と熱膨張率が異なる材料である。第1の材料28は、例えば収縮膜または引張応力膜である。第2の材料29は、例えば膨張膜または圧縮応力膜である。収縮膜および膨張膜は、例えば熱処理または半導体プロセス中に発生する熱によって、それぞれ収縮または膨張する。第2の層19を背面側から見ると、例えば図4に示すように、支持サブ層26の主材料と、第1の材料28および第2の材料29とが、それぞれ直径が異なる略同心円状に交互に配されている。
The support sublayer 26 includes, for example, silicon or glass as a main material. In the support sublayer 26, the main material and the submaterial are alternately arranged in the first direction. The material of each material and the distribution in the width direction of the sub-material, that is, the distribution in the first direction, are arbitrarily determined according to the desired shape of the light receiving surface of the
密着サブ層27は、例えばシリコン窒化物などの密着性が高い材料で構成される。密着サブ層27は、支持サブ層26に隣接して前面側に設けられ、第1の層18と第2の層19とを密着して接合するために用いられる。
The
次に、図5乃至図7を参照して、第1の層18および第2の層19を形成する工程について説明する。当該工程は、2つの基板(以下、第1の基板および第2の基板という)を用いて行われる工程である。以下、当該工程の具体例を、第1の基板に対する加工工程と、第2の基板に対する加工工程と、第1の基板および第2の基板を接合して行う工程と、に分けて説明する。第1の層18および第2の層19を形成する当該工程は、例えば半導体プロセスの前工程に組み込まれる。第1の基板および第2の基板は、例えば一般的なシリコン半導体基板であるものとして説明する。
Next, a process of forming the
(第1の基板に対する加工工程)
まず、第1の基板に対する加工工程について説明する。はじめに、図5(a)に示すように、第1の基板30の平坦化された一方の主面にフォトダイオード25およびMOSトランジスタを形成する。続いて、図5(b)に示すように、第1の基板30の当該主面に配線サブ層21を形成し、例えばシリコン窒化膜を積層して密着サブ層22をさらに形成する。
(Processing process for the first substrate)
First, a processing process for the first substrate will be described. First, as shown in FIG. 5A, the
(第2の基板に対する加工工程)
次に、第2の基板に対する加工工程について説明する。はじめに、図6(a)に示すように、第2の基板31の平坦化された一方の主面に、シリコン酸化膜32と、シリコン窒化膜33と、を形成し、フォトレジスト34を塗布してパターンニングを行う。硬化したフォトレジスト34のパターンは、例えばそれぞれ直径が異なる略同心円状である。続いて、図6(b)に示すように、エッチングを行い、第2の基板31の主面に溝を形成する。続いて、図6(c)に示すように、フォトレジスト34を除去して、第1の材料28および第2の材料29の少なくとも一方の副材料を、例えば蒸着処理やメッキ処理などの任意の処理によって堆積させる。2つ以上の副材料を堆積させる場合には、上述したパターンニングと、エッチングと、副材料を堆積させる処理と、を副材料ごとに行う。続いて、図6(d)に示すように、平坦化処理を行い、シリコン酸化膜32およびシリコン窒化膜33を除去する。そして、図6(e)に示すように、例えばシリコン窒化膜を積層して密着サブ層27を形成する。
(Processing process for the second substrate)
Next, a processing process for the second substrate will be described. First, as shown in FIG. 6A, a
(第1の基板および第2の基板を接合して行う工程)
次に、第1の基板30および第2の基板31を接合して行う工程について説明する。はじめに、図7(a)に示すように、第1の基板30の密着サブ層22と、第2の基板31の密着サブ層27と、を接合する。続いて、図7(b)に示すように、第1の基板30の他方の主面を研磨する。ここで、例えば被研磨面にフォトダイオード25が露出するまで研磨を行い、光電変換サブ層20を形成する。続いて、図7(c)に示すように、光電変換サブ層20の上に、カラーフィルタ23およびマイクロレンズ24を配置する。このようにして、密着サブ層22と、配線サブ層21と、光電変換サブ層20と、カラーフィルタ23と、マイクロレンズ24と、を含む第1の層18が形成される。続いて、図7(d)に示すように、第1の層18が形成された第2の基板31の上下を反転する。そして、図7(e)に示すように、第2の基板31の他方の主面を研磨する。ここで、例えば被研磨面に第1の材料28または第2の材料29が露出するまで研磨を行い、支持サブ層26を形成する。このようにして、支持サブ層26と、密着サブ層27と、を含む第2の層19が形成される。上述の工程を経て、第1の層18および第2の層19を備える撮像素子ウエハを得る。
(Step of joining the first substrate and the second substrate)
Next, a process performed by bonding the
次に、図8のフローチャートを参照して、上述した第1の層18および第2の層19を形成する工程の流れを説明する。
Next, with reference to the flowchart of FIG. 8, the flow of the process for forming the
ステップS100:はじめに、第1の基板30の一方の主面にフォトダイオード25およびMOSトランジスタを形成する。
Step S100: First, the
ステップS101:続いて、第1の基板30の当該主面に配線サブ層21を形成し、例えばシリコン窒化膜を積層して密着サブ層22をさらに形成する。
Step S101: Subsequently, the
ステップS102:次に、第2の基板31の一方の主面に対して、シリコン酸化膜32と、シリコン窒化膜33と、フォトレジスト34のパターンと、を形成し、エッチングによって第2の基板31の主面に溝を形成する。
Step S102: Next, a
ステップS103:続いて、第2の基板31のフォトレジスト34を除去して、第1の材料28および第2の材料29の少なくとも1つを副材料として堆積させる。
Step S103: Subsequently, the
ステップS104:続いて、第2の基板31に対して平坦化処理を行い、シリコン酸化膜32およびシリコン窒化膜33を除去する。
Step S104: Subsequently, a planarization process is performed on the
ステップS105:続いて、第2の基板31に対して、例えばシリコン窒化膜を積層して密着サブ層27を形成する。
Step S105: Subsequently, for example, a silicon nitride film is stacked on the
ステップS106:次に、第1の基板30の密着サブ層22と、第2の基板31の密着サブ層27と、を接合する。
Step S106: Next, the
ステップS107:続いて、第1の基板30の、ステップS100の一方の主面に対する他方の主面を研磨し、光電変換サブ層20を形成する。
Step S107: Subsequently, the other main surface of the
ステップS108:続いて、光電変換サブ層20の上に、カラーフィルタ23およびマイクロレンズ24を配置する。このようにして、密着サブ層22と、配線サブ層21と、光電変換サブ層20と、カラーフィルタ23と、マイクロレンズ24と、を含む第1の層18が形成される。
Step S108: Subsequently, the
ステップS109:続いて、第2の基板31の、ステップS102の一方の主面に対する他方の主面を研磨する。本実施形態において、例えば被研磨面に副材料が露出するまで研磨を行い、支持サブ層26を形成する。このようにして、密着サブ層27と、支持サブ層26と、を含む第2の層19が形成される。
Step S109: Subsequently, the other main surface of the
次に、図9のフローチャートを参照して、第1の層18および第2の層19を形成した撮像素子ウエハに対する加工工程の流れについて説明する。当該工程は、例えば半導体プロセスの後工程に組み込まれる。
Next, with reference to the flowchart of FIG. 9, the flow of processing steps for the image sensor wafer on which the
ステップS200:はじめに、ダイシングを行い、撮像素子ウエハを所望のチップサイズに切断する。 Step S200: First, dicing is performed to cut the image sensor wafer into a desired chip size.
ステップS201:続いて、ダイスボンディングを行い、所望のチップサイズに切断された撮像素子12をパッケージ基板15に接合する。例えば、撮像素子12は、パッケージ基板15のリードフレームに、接着によって接合される。本実施形態において、撮像素子12は、撮像素子12の凹凸形状を維持した状態で、パッケージ基板15に接合される。
Step S201: Subsequently, die bonding is performed, and the
ステップS202:そして、ワイヤボンディングを行い、撮像素子12のパッドとパッケージ基板15のパッドとを接続する。
Step S202: Then, wire bonding is performed to connect the pads of the
このように、第1の実施形態に係る撮像素子12は、第1の層18と、主材料および副材料が交互に配される第2の層19と、を備える。そして、第1の層18の第2の層19と反対側の主面、すなわち第1の層18の前面側の主面の少なくとも一部は、凹形状または凸形状である。ここで、凹凸形状の形成に寄与する第2の層19は、半導体プロセスの前工程において、例えば上述したステップS109の研磨(図8参照)によって形成可能である。このため、所望の凹凸形状を得るために、ステップS109の研磨を行った後に追加の工程、すなわち撮像素子12の厚みが比較的薄い状態で追加の工程を要しないため、撮像素子12の製造難度の増加が抑制される。
As described above, the
また、凹凸形状を有する撮像素子12は、主光線入射角度を大きくとる撮像装置、例えば画角の広い広角レンズを用いる撮像装置に特に好適である。例えば、広角レンズを備える撮像装置において、撮像素子12が平坦形状である場合には、撮像素子12の撮像領域の中央部と周辺部とで、被写体像の収縮度合いが異なる。このため、撮像画像の周辺領域において、被写体は歪んで撮像される。一方、撮像素子12に所望の凹凸形状を設けることによって、撮像領域の中央部と周辺部との間の、被写体像の収縮度合いの差が低減可能である。このため、撮像画像上の周辺領域において、被写体の歪みが低減される。
In addition, the
また、第2の層19に含まれる副材料は、第2の層19の形成後、例えばステップS109の研磨を行った後に膨張または収縮する。したがって、半導体プロセスの前工程において、副材料の堆積後、第2の層19を形成する前に、副材料の膨張または収縮によって基板が湾曲することが抑制されるので、前工程における製造難度の増加が抑制される。
Further, the secondary material contained in the
また、撮像素子12は、裏面照射型の撮像素子である。一般に、裏面照射型の撮像素子は、フォトダイオードや配線層などを形成した基板に、支持基板を接合して製造される。したがって、支持基板を本実施形態に係る第2の基板31として用いることができ、コストの増加が抑制され、および撮像素子の薄型化が可能となる。
The
また、撮像素子12は、第2の層19における副材料の、第1の方向における分布に応じて、第1の層18の前面側の主面の形状が異なる。例えば、副材料が第1の材料28(収縮膜または引張応力膜)である場合において、副材料が多く分布する領域ほど、第1の層18の前面側の主面の形状は曲率が大きい凸形状となる。あるいは、副材料が第1の材料28(収縮膜または引張応力膜)である場合において、副材料が多く分布する領域ほど、第1の層18の前面側の主面の形状は曲率が大きい凹形状となる。したがって、第2の層19における副材料の、第1の方向における分布を調整することによって、撮像素子12を任意の湾曲形状にすることができる。
The
また、第2の層19における主材料および副材料のそれぞれが、第2の層19において略同心円状に配される。したがって、例えば同心円の中心点が撮像光学系11の光軸16上に位置し、かつ、撮像光学系11を通過した光、すなわち被写体像が撮像素子12の受光面上で結像するように、撮像素子12を撮像装置10の筐体内に配置することによって、撮像画像の円周部の被写体の歪みが均等に低減される。
In addition, each of the main material and the submaterial in the
また、第1の実施形態に係る撮像素子12の製造方法によれば、第1の基板30の一方の主面にフォトダイオード25を形成し、第2の基板31の一方の主面に形成した溝に副材料を堆積させ、第1の基板30と第2の基板31とを接合した後、第1の基板30の他方の主面を研磨して光電変換サブ層20を形成し、第2の基板31の他方の主面を研磨して支持サブ層26を形成する。ここで、支持サブ層26を形成するための研磨において、第2の基板31に堆積した副材料の厚みを基準として、研磨のエンドポイントが決定可能であるため、膜厚制御性が向上する。
Further, according to the method for manufacturing the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。概略として、第2の実施形態に係る撮像素子12は、第2の層19に含まれる副材料の材質が第1の実施形態と異なる。また、第2の実施形態に係る撮像装置10の製造方法は、第2の層19を形成するために行う研磨(ステップS109)を終了するタイミング、および、ダイスボンディングにおける接合方法(ステップS201)の細部が第1の実施形態と異なる。以下、第1の実施形態との差異について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. As an outline, the
撮像素子12が備える第2の層19の支持サブ層26には、第1の実施形態と同様に、第1の方向に主材料領域と副材料領域とが交互に配される。例えば、支持サブ層26の主材料(例えば、シリコン)と、副材料である第3の材料と、が交互に配される。第3の材料は、主材料と硬度が異なる材料であって、例えば金属材料または無機材料である。金属材料として、例えばタングステンや銅などが採用可能である。無機材料として、例えばシリコン窒化物やシリコン酸化物、テオス膜などが採用可能である。
As in the first embodiment, the main material region and the sub material region are alternately arranged in the first direction on the support sub layer 26 of the
次に、第2の層19を形成するために行う研磨(ステップS109)について説明する。本実施形態において、例えば被研磨面に副材料が露出したタイミングから所定時間研磨を継続し(以下、過研磨ともいう)、その後終了する。上述のように、第2の層19に含まれる主材料と副材料とは硬度が異なる。このため、例えば副材料の硬度が主材料の硬度よりも大きい場合には、過研磨によって主材料がより多く研磨される。また、主材料と副材料とが交互に配される領域において、第1の方向の副材料の分布を調整することによって、当該領域の研磨レートが制御可能である。このため、被研磨面、すなわち撮像素子12の背面側の主面の少なくとも一部は、凹形状または凸形状となる。図10(a)は、撮像素子12の背面側の主面35全体が凹形状である例を図示している。後述するように、撮像素子12の背面側の主面35の形状は、撮像素子12の受光面36の形状に転写される。ここで、各材料の材質、第1の方向の副材料の分布、および過研磨を行う時間は、撮像素子12の受光面36の所望の形状に応じて任意に定められる。
Next, polishing (step S109) performed for forming the
次に、ダイスボンディングにおける接合方法(ステップS201)の細部について説明する。本実施形態において、ダイスボンディングの際に、撮像素子12をパッケージ基板15側に吸引しながら接合する。吸引によって、撮像素子12の背面側の主面35の形状が、撮像素子12の受光面36の形状に転写される。例えば、図10(b)は、図10(a)に示す撮像素子12、すなわち背面側の主面35全体が凹形状である撮像素子12を、パッケージ基板15側に吸引しながら接合した例を図示している。図10(b)において、撮像素子12の受光面36(および第1の層の前面側の主面)は、背面側の主面35の形状が転写されて凹形状となっている。
Next, details of the bonding method (step S201) in die bonding will be described. In this embodiment, at the time of die bonding, the
このように、第2の実施形態に係る撮像素子12は、第2の層19の第1の層18と反対側の主面、すなわち第2の層19の背面側の主面35の少なくとも一部が凹形状または凸形状である。ここで、第2の層19の背面側の主面35の凹凸形状は、半導体プロセスの前工程において、例えば上述したステップS109の研磨(図8参照)によって形成される。このようにして、第1の実施形態と同様に、所望の凹凸形状を得るために、ステップS109の研磨を行った後に追加の工程、すなわち撮像素子12の厚みが比較的薄い状態で追加の工程を要しないため、撮像素子12の製造難度の増加が抑制される。
As described above, the
また、撮像素子12は、第2の層19における副材料の、第1の方向における分布に応じて、第2の層19の背面側の主面の形状が異なる。例えば、主材料の硬度よりも副材料の硬度が大きい場合において、副材料が多く分布する領域ほど、研磨レートが小さくなる。したがって、第2の層19における副材料の、第1の方向における分布を調整することによって、撮像素子12を任意の湾曲形状にすることができる。
In addition, the
本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを1つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。 Although the present invention has been described based on the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various changes and modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each means, each step, etc. can be rearranged so as not to be logically contradictory, and a plurality of means, steps, etc. can be combined into one or divided. .
また、上述した実施形態において、裏面照射型の撮像素子を例に説明したが、表面照射型の撮像素子にも採用可能である。 In the above-described embodiment, the back-illuminated image sensor has been described as an example. However, the back-illuminated image sensor can also be used.
10 撮像装置
11 撮像光学系
12 撮像素子
13 画像処理部
14 制御部
15 パッケージ基板
16 光軸
17 光
18 第1の層
19 第2の層
20 光電変換サブ層
21 配線サブ層
22 密着サブ層
23 カラーフィルタ
24 マイクロレンズ
25 フォトダイオード
26 支持サブ層
27 密着サブ層
28 第1の材料
29 第2の材料
30 第1の基板
31 第2の基板
32 シリコン酸化膜
33 シリコン窒化膜
34 フォトレジスト
35 背面側の主面
36 受光面
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1の層に接合された第2の層と、を備え、
該第2の層は、前記第1の方向に沿って主材料領域と副材料領域とが交互に配される支持サブ層を有し、
前記第1の層の前記第2の層と反対側の第1の主面の少なくとも一部、および、前記第2の層の前記第1の層と反対側の第2の主面の少なくとも一部のうち、少なくとも一方が凹形状または凸形状である、撮像素子。 A first layer having an imaging function, in which a plurality of pixels are arranged in at least a first direction;
A second layer bonded to the first layer,
The second layer has a support sublayer in which main material regions and submaterial regions are alternately arranged along the first direction;
At least a part of the first main surface of the first layer opposite to the second layer, and at least one of the second main surface of the second layer opposite to the first layer. An image sensor in which at least one of the parts has a concave shape or a convex shape.
前記副材料は、前記第2の層の形成後に膨張または収縮する、撮像素子。 The imaging device according to claim 1,
The image pickup device, wherein the sub-material expands or contracts after the second layer is formed.
前記第2の主面に対する研磨によって、該第2の主面の少なくとも一部に凹形状または凸形状が形成され、
前記第2の主面がパッケージ基板に接合されると、前記第2の主面の形状が前記第1の主面に転写される、撮像素子。 The imaging device according to claim 1 or 2,
By polishing the second main surface, a concave shape or a convex shape is formed on at least a part of the second main surface,
The imaging device, wherein when the second main surface is bonded to a package substrate, the shape of the second main surface is transferred to the first main surface.
前記第2の層における前記副材料の、前記第2の層の主面に平行な方向における分布に応じて、前記第1の主面の形状および前記第2の主面の形状の少なくとも一方が異なる、撮像素子。 The imaging device according to any one of claims 1 to 4,
According to the distribution of the sub-material in the second layer in a direction parallel to the main surface of the second layer, at least one of the shape of the first main surface and the shape of the second main surface is Different image sensor.
前記副材料は、前記第2の層において略同心円状に配される、撮像素子。 The imaging device according to any one of claims 1 to 5,
The image pickup device, wherein the sub-material is arranged substantially concentrically in the second layer.
前記撮像素子は、
複数の画素が少なくとも第1の方向に配置された、撮像機能を有する第1の層と、該第1の層に接合された第2の層と、を備え、
該第2の層は、前記第1の方向に沿って主材料領域と副材料領域とが交互に配される支持サブ層を有し、
前記第1の層の前記第2の層と反対側の第1の主面の少なくとも一部、および、前記第2の層の前記第1の層と反対側の第2の主面の少なくとも一部のうち、少なくとも一方が凹形状または凸形状であり、
前記撮像光学系は、
前記第1の層の受光面上に被写体像を結像する、
撮像装置。 An imaging apparatus comprising an imaging element and an imaging optical system,
The image sensor is
A first layer having an imaging function in which a plurality of pixels are arranged in at least a first direction; and a second layer bonded to the first layer;
The second layer has a support sublayer in which main material regions and submaterial regions are alternately arranged along the first direction;
At least a part of the first main surface of the first layer opposite to the second layer, and at least one of the second main surface of the second layer opposite to the first layer. At least one of the parts is concave or convex,
The imaging optical system is
Forming a subject image on the light-receiving surface of the first layer;
Imaging device.
前記第1の基板の一方の主面側に、密着サブ層を形成するステップと、
第2の基板の一方の主面に所定のパターンで形成した溝に、前記第2の基板の主材料と異なる副材料を堆積させるステップと、
前記第2の基板の一方の主面側に、密着サブ層を形成するステップと、
前記第1の基板の前記密着サブ層と、前記第2の基板の前記密着サブ層と、を接合するステップと、
前記第1の基板の一方の主面に対する他方の主面を研磨して光電変換サブ層を形成するステップと、
前記第2の基板の一方の主面に対する他方の主面を研磨して支持サブ層を形成するステップと、を含み、
前記第1の基板の前記他方の主面の少なくとも一部、および、前記第2の基板の前記他方の主面の少なくとも一部のうち、少なくとも一方が凹形状または凸形状である、撮像素子の製造方法。 Forming a photodiode on one main surface of the first substrate;
Forming an adhesion sub-layer on one main surface side of the first substrate;
Depositing a sub-material different from the main material of the second substrate in a groove formed in a predetermined pattern on one main surface of the second substrate;
Forming an adhesion sub-layer on one main surface side of the second substrate;
Bonding the adhesion sublayer of the first substrate and the adhesion sublayer of the second substrate;
Polishing the other main surface with respect to one main surface of the first substrate to form a photoelectric conversion sublayer;
Polishing the other main surface of the second substrate with respect to one main surface to form a support sub-layer,
An imaging device in which at least one of at least a part of the other main surface of the first substrate and at least a part of the other main surface of the second substrate is concave or convex. Production method.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015037464A JP2016162782A (en) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Imaging element, imaging device, and method of manufacturing imaging element |
US15/551,229 US10741597B2 (en) | 2015-02-26 | 2016-02-26 | Image sensor, imaging apparatus, and method of manufacturing image sensor |
PCT/JP2016/001057 WO2016136274A1 (en) | 2015-02-26 | 2016-02-26 | Image pickup element, image pickup device, and method for manufacturing image pickup element |
EP16755024.3A EP3264466B1 (en) | 2015-02-26 | 2016-02-26 | Image pickup element, image pickup device, and method for manufacturing image pickup element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015037464A JP2016162782A (en) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Imaging element, imaging device, and method of manufacturing imaging element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016162782A true JP2016162782A (en) | 2016-09-05 |
Family
ID=56847241
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015037464A Pending JP2016162782A (en) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Imaging element, imaging device, and method of manufacturing imaging element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016162782A (en) |
-
2015
- 2015-02-26 JP JP2015037464A patent/JP2016162782A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5724322B2 (en) | Method for manufacturing solid-state imaging device | |
JP5104306B2 (en) | Solid-state image sensor | |
EP2390702A1 (en) | Camera module and fabrication method thereof | |
KR20150027050A (en) | Image pickup element, image pickup device, and manufacturing device and method | |
KR20080049186A (en) | Image sensor and fabrication method thereof | |
JP6343246B2 (en) | Back-illuminated image sensor with non-planar optical interface | |
US11765476B2 (en) | Imaging element and method for manufacturing imaging element | |
CN110634895B (en) | Curved image sensor using thermoplastic substrate material | |
WO2016136274A1 (en) | Image pickup element, image pickup device, and method for manufacturing image pickup element | |
JP2012175078A (en) | Solid state image pickup device, manufacturing method of solid state image pickup device, electronic apparatus, and semiconductor device | |
JP2005064060A (en) | Solid-state imaging element, method of manufacturing the same, and solid-state imaging apparatus | |
JP2011009389A (en) | Solid-state image pickup device and manufacturing method thereof | |
JP7246136B2 (en) | Semiconductor device, camera, and method for manufacturing semiconductor device | |
JP4645158B2 (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof | |
JP2016162782A (en) | Imaging element, imaging device, and method of manufacturing imaging element | |
JP6518457B2 (en) | Imaging device, imaging device, and method of manufacturing imaging device | |
JP4644696B2 (en) | Back-illuminated image sensor and manufacturing method thereof | |
JP2016162781A (en) | Imaging element, imaging device, and method of manufacturing imaging element | |
TWI782057B (en) | Color filter shaping | |
JP2005203526A (en) | Solid state imaging device and its fabrication process | |
KR100727267B1 (en) | A image device having microlens and method of manufacturing the same | |
JP2006190766A (en) | Solid-state imaging element | |
JP2006114592A (en) | Solid-state image pick-up device | |
KR20110072517A (en) | Back side illumination image sensor and method for manufacturing the same | |
JP2013105926A (en) | Imaging element |