JP2020136545A - 固体撮像装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】画質の低下を抑制する。【解決手段】実施形態に係る固体撮像装置は、受光素子を備える半導体基板と、前記半導体基板の第１面に配置されたオンチップレンズと、前記オンチップレンズを覆う樹脂層と、前記半導体基板の前記第１面側に前記樹脂層と離間して配置されたガラス基板とを備える。【選択図】図６

Description

本開示は、固体撮像装置及び電子機器に関する。
近年、カメラ付き移動体端末装置やデジタルスチルカメラなどの電子機器において、カメラの高画素化、小型化及び薄型化が進んでいる。小型化や薄型化の手法としては、固体撮像素子をＣＳＰ（Chip Size Package）型にすることが一般的である。
特開２００４−２０７４６１号公報 特開２００８−２７０６５０号公報
しかしながら、固体撮像装置をＣＳＰ型とした場合、撮像装置内での光の反射や回折によってフレア現象が発生し、それにより、画質が低下してしまう場合が存在した。
そこで本開示では、画質の低下を抑制することが可能な固体撮像装置及び電子機器を提案する。
上記の課題を解決するために、本開示に係る一形態の固体撮像装置は、受光素子を備える半導体基板と、前記半導体基板の第１面に配置されたオンチップレンズと、前記オンチップレンズを覆う樹脂層と、前記半導体基板の前記第１面側に前記樹脂層と離間して配置されたガラス基板とを備える。
第１の実施形態に係る固体撮像装置を搭載した電子機器の概略構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るイメージセンサの概略構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る単位画素の概略構成例を示す回路図である。 第１の実施形態に係るイメージセンサの積層構造例を示す図である。 一般的なＣＳＰ型の固体撮像装置の構造例を示す断面図である。 第１の実施形態に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。 第１の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である（その１）。 第１の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である（その２）。 第１の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である（その３）。 第１の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である（その４）。 第１の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である（その５）。 第１の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である（その６）。 第１の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である（その７）。 第１の実施形態の変形例に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。 第２の実施形態に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。 図１５におけるＡ−Ａ面の一部断面構造例を示す断面図である。 第２の実施形態に係るエアギャップとオンチップレンズとの位置関係の一例を示す透過図である。 第２の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である。 第２の実施形態の変形例に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である。 第２の実施形態に係る樹脂層の断面構造例を示す断面図である。 第２の実施形態の第１変形例に係るガラス基板の概略構成例を示す断面図である。 第２の実施形態の第２変形例に係るエアギャップとオンチップレンズとの対応関係の一例を示す透過図である。 第２の実施形態の第３変形例に係るガラス基板の概略構成例を示す断面図である。 第２の実施形態の第４変形例に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。 第３の実施形態に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。 第３の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である（その１）。 第３の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である（その２）。 第４の実施形態に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。 第４の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である（その１）。 第４の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である（その２）。 第４の実施形態の変形例に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である。 第５の実施形態に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。 第５の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である。 第６の実施形態に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。 第６の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である。
以下に、本開示の一実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
また、以下に示す項目順序に従って本開示を説明する。
１．第１の実施形態
１．１ 電子機器の構成例
１．２ 固体撮像装置の構成例
１．３ 単位画素の構成例
１．４ 単位画素の基本機能例
１．５ 固体撮像装置の積層構造例
１．６ フレア現象
１．７ 断面構造例
１．８ 製造方法
１．９ 作用・効果
１．１０ 変形例
２．第２の実施形態
２．１ 断面構造例
２．２ 製造方法
２．２．１ 製造方法の変形例
２．３ 樹脂層のレンズ機能
２．４ 瞳補正
２．５ 作用・効果
２．６ ガラス基板の変形例
２．６．１ 第１変形例
２．６．２ 第２変形例
２．６．３ 第３変形例
２．６．４ 第４変形例
３．第３の実施形態
３．１ 断面構造例
３．２ 製造方法
３．３ 作用・効果
４．第４の実施形態
４．１ 断面構造例
４．２ 製造方法
４．２．１ 製造方法の変形例
４．３ 作用・効果
５．第５の実施形態
５．１ 断面構造例
５．２ 製造方法
５．３ 作用・効果
６．第６の実施形態
６．１ 断面構造例
６．２ 製造方法
６．３ 作用・効果
１．第１の実施形態
まず、第１の実施形態に係る固体撮像装置及び電子機器について、図面を参照して詳細に説明する。
１．１ 電子機器の構成例
図１は、第１の実施形態に係る固体撮像装置を搭載した電子機器の概略構成例を示すブロック図である。図１に示すように、電子機器１０００は、例えば、撮像レンズ１０２０と、固体撮像装置１００と、記憶部１０３０と、プロセッサ１０４０とを備える。
撮像レンズ１０２０は、入射光を集光してその像を固体撮像装置１００の受光面に結像する光学系の一例である。受光面とは、固体撮像装置１００における光電変換素子が配列する面であってよい。固体撮像装置１００は、入射光を光電変換して画像データを生成する。また、固体撮像装置１００は、生成した画像データに対し、ノイズ除去やホワイトバランス調整等の所定の信号処理を実行する。
記憶部１０３０は、例えば、フラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等で構成され、固体撮像装置１００から入力された画像データ等を記録する。
プロセッサ１０４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成され、オペレーティングシステムや各種アプリケーションソフトウエア等を実行するアプリケーションプロセッサや、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）やベースバンドプロセッサなどが含まれ得る。プロセッサ１０４０は、固体撮像装置１００から入力された画像データや記憶部１０３０から読み出した画像データ等に対し、必要に応じた種々処理を実行したり、ユーザへの表示を実行したり、所定のネットワークを介して外部へ送信したりする。
１．２ 固体撮像装置の構成例
図２は、第１の実施形態に係るＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）型の固体撮像装置（以下、単にイメージセンサという）の概略構成例を示すブロック図である。ここで、ＣＭＯＳ型のイメージセンサとは、ＣＭＯＳプロセスを応用して、または、部分的に使用して作成されたイメージセンサである。第１の実施形態に係るイメージセンサ１００は、入射面が半導体基板における素子形成面とは反対側の面（以下、裏面という）側である、いわゆる裏面照射型であってもよいし、表面側である、いわゆる表面照射型であってもよい。
図２に示すように、イメージセンサ１００は、例えば、画素アレイ部１０１と、垂直駆動回路１０２と、カラム処理回路１０３と、水平駆動回路１０４と、システム制御部１０５と、信号処理部１０８と、データ格納部１０９とを備える。以下の説明において、垂直駆動回路１０２、カラム処理回路１０３、水平駆動回路１０４、システム制御部１０５、信号処理部１０８及びデータ格納部１０９は、周辺回路とも称される。
画素アレイ部１０１は、受光した光量に応じた電荷を生成しかつ蓄積する光電変換素子を有する単位画素（以下、単に「画素」と記述する場合もある）１１０が行方向及び列方向に、すなわち、行列状に２次元格子状（以下、行列状という）に配置された構成を有する。ここで、行方向とは画素行の画素の配列方向（図面中、横方向）をいい、列方向とは画素列の画素の配列方向（図面中、縦方向）をいう。単位画素の具体的な回路構成や画素構造の詳細については後述する。
画素アレイ部１０１では、行列状の画素配列に対し、画素行ごとに画素駆動線ＬＤが行方向に沿って配線され、画素列ごとに垂直信号線ＶＳＬが列方向に沿って配線されている。画素駆動線ＬＤは、画素から信号を読み出す際の駆動を行うための駆動信号を伝送する。図２では、画素駆動線ＬＤが１本ずつの配線として示されているが、１本ずつに限られるものではない。画素駆動線ＬＤの一端は、垂直駆動回路１０２の各行に対応した出力端に接続されている。
垂直駆動回路１０２は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、画素アレイ部１０１の各画素を全画素同時あるいは行単位等で駆動する。すなわち、垂直駆動回路１０２は、当該垂直駆動回路１０２を制御するシステム制御部１０５と共に、画素アレイ部１０１の各画素の動作を制御する駆動部を構成している。この垂直駆動回路１０２はその具体的な構成については図示を省略するが、一般的に、読出し走査系と掃出し走査系との２つの走査系を備えている。
読出し走査系は、単位画素から信号を読み出すために、画素アレイ部１０１の単位画素を行単位で順に選択走査する。単位画素から読み出される信号はアナログ信号である。掃出し走査系は、読出し走査系によって読出し走査が行われる読出し行に対して、その読出し走査よりも露光時間分だけ先行して掃出し走査を行う。
この掃出し走査系による掃出し走査により、読出し行の単位画素の光電変換素子から不要な電荷が掃き出されることによって当該光電変換素子がリセットされる。そして、この掃出し走査系で不要電荷を掃き出す（リセットする）ことにより、所謂電子シャッタ動作が行われる。ここで、電子シャッタ動作とは、光電変換素子の電荷を捨てて、新たに露光を開始する（電荷の蓄積を開始する）動作のことを言う。
読出し走査系による読出し動作によって読み出される信号は、その直前の読出し動作または電子シャッタ動作以降に受光した光量に対応している。そして、直前の読出し動作による読出しタイミングまたは電子シャッタ動作による掃出しタイミングから、今回の読出し動作による読出しタイミングまでの期間が、単位画素における電荷の蓄積期間（露光期間ともいう）となる。
垂直駆動回路１０２によって選択走査された画素行の各単位画素から出力される信号は、画素列ごとに垂直信号線ＶＳＬの各々を通してカラム処理回路１０３に入力される。カラム処理回路１０３は、画素アレイ部１０１の画素列ごとに、選択行の各画素から垂直信号線ＶＳＬを通して出力される信号に対して所定の信号処理を行うとともに、信号処理後の画素信号を一時的に保持する。
具体的には、カラム処理回路１０３は、信号処理として少なくとも、ノイズ除去処理、例えばＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング）処理や、ＤＤＳ（Double Data Sampling）処理を行う。例えば、ＣＤＳ処理により、リセットノイズや画素内の増幅トランジスタの閾値ばらつき等の画素固有の固定パターンノイズが除去される。カラム処理回路１０３は、その他にも、例えば、ＡＤ（アナログ−デジタル）変換機能を備え、光電変換素子から読み出され得たアナログの画素信号をデジタル信号に変換して出力する。
水平駆動回路１０４は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、カラム処理回路１０３の画素列に対応する読出し回路（以下、画素回路という）を順番に選択する。この水平駆動回路１０４による選択走査により、カラム処理回路１０３において画素回路ごとに信号処理された画素信号が順番に出力される。
システム制御部１０５は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータなどによって構成され、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミングを基に、垂直駆動回路１０２、カラム処理回路１０３、及び、水平駆動回路１０４などの駆動制御を行う。
信号処理部１０８は、少なくとも演算処理機能を有し、カラム処理回路１０３から出力される画素信号に対して演算処理等の種々の信号処理を行う。データ格納部１０９は、信号処理部１０８での信号処理にあたって、その処理に必要なデータを一時的に格納する。
なお、信号処理部１０８から出力された画像データは、例えば、イメージセンサ１００を搭載する電子機器１０００におけるプロセッサ１０４０等において所定の処理が実行されたり、所定のネットワークを介して外部へ送信されたりしてもよい。
１．３ 単位画素の構成例
図３は、第１の実施形態に係る単位画素の概略構成例を示す回路図である。図３に示すように、単位画素１１０は、フォトダイオードＰＤと、転送トランジスタ１１１と、リセットトランジスタ１１２と、増幅トランジスタ１１３と、選択トランジスタ１１４と、浮遊拡散層ＦＤとを備える。
選択トランジスタ１１４のゲートには、画素駆動線ＬＤに含まれる選択トランジスタ駆動線ＬＤ１１４が接続され、リセットトランジスタ１１２のゲートには、画素駆動線ＬＤに含まれるリセットトランジスタ駆動線ＬＤ１１２が接続され、転送トランジスタ１１１のゲートには、画素駆動線ＬＤに含まれる転送トランジスタ駆動線ＬＤ１１１が接続されている。また、増幅トランジスタ１１３のドレインには、カラム処理回路１０３に一端が接続される垂直信号線ＶＳＬが選択トランジスタ１１４を介して接続されている。
以下の説明において、リセットトランジスタ１１２、増幅トランジスタ１１３と及び選択トランジスタ１１４は、まとめて画素回路とも称される。この画素回路には、浮遊拡散層ＦＤ及び／又は転送トランジスタ１１１が含まれてもよい。
フォトダイオードＰＤは、入射した光を光電変換する。転送トランジスタ１１１は、フォトダイオードＰＤに発生した電荷を転送する。浮遊拡散層ＦＤは、転送トランジスタ１１１が転送した電荷を蓄積する。増幅トランジスタ１１３は、浮遊拡散層ＦＤに蓄積された電荷に応じた電圧値の画素信号を垂直信号線ＶＳＬに出現させる。リセットトランジスタ１１２は、浮遊拡散層ＦＤに蓄積された電荷を放出する。選択トランジスタ１１４は、読出し対象の単位画素１１０を選択する。
フォトダイオードＰＤのアノードは、接地されており、カソ−ドは、転送トランジスタ１１１のソースに接続されている。転送トランジスタ１１１のドレインは、リセットトランジスタ１１２のソースおよび増幅トランジスタ１１３のゲートに接続されており、これらの接続点であるノードが浮遊拡散層ＦＤを構成する。なお、リセットトランジスタ１１２のドレインは、不図示の垂直リセット入力線に接続されている。
増幅トランジスタ１１３のソースは、不図示の垂直電流供給線に接続されている。増幅トランジスタ１１３のドレインは、選択トランジスタ１１４のソースに接続されており、選択トランジスタ１１４のドレインは、垂直信号線ＶＳＬに接続されている。
浮遊拡散層ＦＤは、蓄積している電荷をその電荷量に応じた電圧値の電圧に変換する。なお、浮遊拡散層ＦＤは、例えば、対接地容量であってもよい。ただし、これに限定されず、浮遊拡散層ＦＤは、転送トランジスタ１１１のドレインとリセットトランジスタ１１２のソースと増幅トランジスタ１１３のゲートとが接続するノードにキャパシタなどを意図的に接続することで付加された容量であってもよい。
１．４ 単位画素の基本機能例
次に、単位画素１１０の基本機能について、図３を参照して説明する。リセットトランジスタ１１２は、垂直駆動回路１０２からリセットトランジスタ駆動線ＬＤ１１２を介して供給されるリセット信号ＲＳＴに従って、浮遊拡散層ＦＤに蓄積されている電荷の排出（リセット）を制御する。なお、リセットトランジスタ１１２がオン状態であるときに転送トランジスタ１１１をオン状態とすることで、浮遊拡散層ＦＤに蓄積されている電荷に加え、フォトダイオードＰＤに蓄積されている電荷を排出（リセット）することも可能である。
リセットトランジスタ１１２のゲートにＨｉｇｈレベルのリセット信号ＲＳＴが入力されると、浮遊拡散層ＦＤが垂直リセット入力線を通して印加される電圧にクランプされる。これにより、浮遊拡散層ＦＤに蓄積されていた電荷が排出（リセット）される。
また、リセットトランジスタ１１２のゲートにＬｏｗレベルのリセット信号ＲＳＴが入力されると、浮遊拡散層ＦＤは、垂直リセット入力線と電気的に切断され、浮遊状態になる。
フォトダイオードＰＤは、入射光を光電変換し、その光量に応じた電荷を生成する。生成された電荷は、フォトダイオードＰＤのカソード側に蓄積する。転送トランジスタ１１１は、垂直駆動回路１０２から転送トランジスタ駆動線ＬＤ１１１を介して供給される転送制御信号ＴＲＧに従って、フォトダイオードＰＤから浮遊拡散層ＦＤへの電荷の転送を制御する。
例えば、転送トランジスタ１１１のゲートにＨｉｇｈレベルの転送制御信号ＴＲＧが入力されると、フォトダイオードＰＤに蓄積されている電荷が浮遊拡散層ＦＤに転送される。一方、転送トランジスタ１１１のゲートにＬｏｗレベルの転送制御信号ＴＲＧが供給されると、フォトダイオードＰＤからの電荷の転送が停止する。
浮遊拡散層ＦＤは、上述したように、フォトダイオードＰＤから転送トランジスタ１１１を介して転送された電荷をその電荷量に応じた電圧値の電圧に変換する機能を持つ。したがって、リセットトランジスタ１１２がオフした浮遊状態では、浮遊拡散層ＦＤの電位は、それぞれが蓄積する電荷量に応じて変調される。
増幅トランジスタ１１３は、そのゲートに接続された浮遊拡散層ＦＤの電位変動を入力信号とする増幅器として機能し、その出力電圧信号は選択トランジスタ１１４を介して垂直信号線ＶＳＬに画素信号として出現する。
選択トランジスタ１１４は、垂直駆動回路１０２から選択トランジスタ駆動線ＬＤ１１４を介して供給される選択制御信号ＳＥＬに従って、増幅トランジスタ１１３による画素信号の垂直信号線ＶＳＬへの出現を制御する。例えば、選択トランジスタ１１４のゲートにＨｉｇｈレベルの選択制御信号ＳＥＬが入力されると、増幅トランジスタ１１３による画素信号が垂直信号線ＶＳＬに出現される。一方、選択トランジスタ１１４のゲートにＬｏｗレベルの選択制御信号ＳＥＬが入力されると、垂直信号線ＶＳＬへの画素信号の出現が停止される。これにより、複数の単位画素１１０が接続された垂直信号線ＶＳＬにおいて、選択した単位画素１１０の出力のみを取り出すことが可能となる。
１．５ 固体撮像装置の積層構造例
図４は、第１の実施形態に係るイメージセンサの積層構造例を示す図である。図４に示すように、イメージセンサ１００は、受光チップ１２１と回路チップ１２２とが上下に積層されたスタック構造を備える。受光チップ１２１は、例えば、フォトダイオードＰＤが配列する画素アレイ部１０１を備える半導体チップであり、回路チップ１２２は、例えば、図３に示す画素回路や、図２における周辺回路等を備える半導体チップである。
受光チップ１２１と回路チップ１２２との接合には、例えば、それぞれの接合面を平坦化して両者を電子間力で貼り合わせる、いわゆる直接接合を用いることができる。ただし、これに限定されず、例えば、互いの接合面に形成された銅（Ｃｕ）製の電極パッド同士をボンディングする、いわゆるＣｕ−Ｃｕ接合や、その他、バンプ接合などを用いることも可能である。
また、受光チップ１２１と回路チップ１２２とは、例えば、半導体基板を貫通するＴＳＶ（Through-Silicon Via）などの接続部を介して電気的に接続される。ＴＳＶを用いた接続には、例えば、受光チップ１２１に設けられたＴＳＶと受光チップ１２１から回路チップ１２２にかけて設けられたＴＳＶとの２つのＴＳＶをチップ外表で接続する、いわゆるツインＴＳＶ方式や、受光チップ１２１から回路チップ１２２まで貫通するＴＳＶで両者を接続する、いわゆるシェアードＴＳＶ方式などを採用することができる。
ただし、受光チップ１２１と回路チップ１２２との接合にＣｕ−Ｃｕ接合やバンプ接合を用いた場合には、Ｃｕ−Ｃｕ接合部やバンプ接合部を介して両者が電気的に接続される。
１．６ フレア現象
ここで、一般的なＣＳＰ型のイメージセンサで発生するフレア現象について説明する。図５は、一般的なＣＳＰ型の固体撮像装置の構造例を示す断面図である。図５に示すように、一般的なＣＳＰ型の固体撮像装置は、行列状に配列する受光素子を備える半導体チップ９０１の受光面と、半導体チップ９０１の受光面を保護するガラス基板９０４とが、樹脂等の接着剤９０３で貼り合わされた構造を備える。
半導体チップ９０１における受光面付近には、画素ごとのオンチップレンズ９０２や、画素回路におけるトランジスタなどの回路素子を接続する配線など、周期的な構造物が存在する。
このように、半導体チップの受光面付近に周期的な構造物が存在すると、この周期的な構造物で反射した光が回折することとなるが、このように発生した回折光のうち、次数の高い成分は、ガラス基板９０４と大気との屈折率で決まる臨界角を越えてガラス基板９０４と大気との境界面に入射する。そのため、この臨界角を越える成分がガラス基板９０４の上面で全反射し、再度、受光面に入射することで、フレア現象が発生する。
特に、図５に例示するような、ガラス基板９０４と半導体チップ９０１との間が樹脂等の接着剤９０３で充填された、いわゆるキャビティレス構造である場合、低次の回折光であっても臨界角を越えてしまうため、回折光によるフレア光が高い光強度を持つこととなり、それにより、画質が大幅に低下してしまうという問題が発生する。
そこで本実施形態では、回折光が全反射することで発生するフレア現象により画質の低下を抑制するために、以下のような構成を備える。
１．７ 断面構造例
図６は、第１の実施形態に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。なお、本説明では、イメージセンサ１００が裏面照射型である場合を例示するが、上述したように、表面照射型であってもよい。
図６に示すように、イメージセンサ１００は、複数の単位画素１１０のうちのフォトダイオードＰＤ及び転送トランジスタ１１１が行列状に配列する半導体基板１３１と、単位画素１１０のうちの残りの回路素子（図３参照）及び周辺回路（図２参照）が設けられた第２半導体基板１３６とを含む。単位画素１１０におけるフォトダイオードＰＤは、例えば、半導体基板１３１における裏面側に行列状に配列していてもよい。なお、半導体基板１３１は、例えば、図４における受光チップ１２１の半導体基板であり、半導体基板１３６は、例えば、図４における回路チップ１２２の半導体基板であってよい。
半導体基板１３１の裏面側（図面中、上面側）には、複数のオンチップレンズ１３２と、ガラス基板１３４と、樹脂層１３３とが設けられている。一方、半導体基板１３１の表面側（図面中、下面側）に貼り合わされた半導体基板１３６の裏面側（図面中、下面側）には、パッシベーション１３９と、引出し電極１３７と、ボールバンプ１３８とが設けられている。
オンチップレンズ１３２は、例えば、半導体基板１３１の裏面側に配列するフォトダイオードＰＤごとに設けられている。したがって、オンチップレンズ１３２は、半導体基板１３１の裏面に行列状に配列している。各オンチップレンズ１３２は、入射光をそれぞれが対応するフォトダイオードＰＤの受光面に集光するための曲率を備える。
ガラス基板１３４は、例えば、半導体基板１３１の裏面（受光面に相当）を保護するとともに、イメージセンサ１００の物理的な強度を保つための部材である。
樹脂層１３３は、例えば、光学的に透明なエポキシ系樹脂や低融点ガラスあるいは紫外線硬化型樹脂などであり、ガラス基板１３４を半導体基板１３１に接着する役割の他に、半導体基板１３１の裏面における少なくとも有効画素領域１５０を真空又は大気等の屈折率よりも高い屈折率の材料で覆うことで、オンチップレンズ１３２等で反射した光の回折光が全反射する面を半導体基板１３１の受光面に接近させる役割を持つ。なお、有効画素領域１５０とは、画像データの生成に使用する単位画素１１０が配列する矩形の領域であってよい。
なお、図６では省略されているが、半導体基板１３１と半導体基板１３６とを貼り合わせる面には、それぞれ、内部に単位画素１１０と周辺回路とを接続する配線を含む絶縁膜より構成された配線層が設けられていてもよい。その場合、配線層の絶縁膜には、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）やシリコン窒化膜（ＳｉＮ）などを用いることができる。
パッシベーション１３９は、例えば、感光性ポリイミドやポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）やシリコーン系の樹脂材料等を用いて形成された膜であり、半導体基板１３６の裏面（図面中、下面）側や引き出し電極１３７を保護する役割を持つ。
引出し電極１３７は、例えば、金属などの導電材料を用いて構成され、半導体基板１３６に設けられた周辺回路等に対する電気的な接続を半導体基板１３６の裏面まで引き出す。
ボールバンプ１３８は、例えば、引出し電極１３７の露出部分に設けられた半田ボール等であり、イメージセンサ１００と回路基板等とを電気的に接続するための外部端子である。ただし、外部端子の構造の構造は、ボールバンプ１３８を用いた構造に限定されず、例えば、フラットパッドなどの構造を採用することも可能である。
また、半導体基板１３１とガラス基板１３４とには、接合時のアライメントを取るためのアライメントマーク１４１及び１４２が設けられていてよい。
以上のような構成において、樹脂層１３３は、例えば、半導体基板１３１の裏面における少なくとも有効画素領域１５０を覆う領域に設けられる。その際、上述したように、樹脂層１３３に、半導体基板１３１とガラス基板１３４とを接着させる役割も持たせる場合には、樹脂層１３３は、半導体基板１３１の裏面における有効画素領域１５０の周囲の領域にも形成される。例えば、樹脂層１３３は、半導体基板１３１の裏面全体に形成されている。
また、ガラス基板１３４の半導体基板１３１と対向する面における少なくとも有効画素領域１５０と対応する領域には、溝１３５が設けられている。この溝１３５により、半導体基板１３１の基板厚方向において少なくとも有効画素領域１５０と対応する領域であって、樹脂層１３３とガラス基板１３４との間の領域に、空間（以下、エアギャップという）１５１が形成される。なお、基板厚方向とは、半導体基板１３１の表面及び裏面と垂直な方向であってよい。
エアギャップ１５１の厚さ、すなわち、溝１３５の深さは、１μｍ（マイクロメートル）であって、ガラス基板１３４の最大の厚さの半分の深さ以下であってよい。例えば、溝１３５の深さは、１μｍ、５μｍ、１０μｍ、１００μｍ、又は、ガラス基板１３４の厚さとすることができる。また、エアギャップ１５１の内部は、真空であってもよいし、大気や窒素やアルゴン（Ａｒ）などの気体で満たされていてもよい。
このように、本実施形態では、少なくとも有効画素領域１５０における基板厚方向の断面構造を、半導体基板１３１側から順に、樹脂層１３３、エアギャップ１５１、ガラス基板１３４としている。言い換えれば、樹脂層１３３とガラス基板１３４との間に、樹脂層１３３よりも屈折率が低いエアギャップ１５１が介在している。
このような層構造とすることで、半導体基板１３１の受光面付近における周期的な構造物（オンチップレンズ１３２や配線等）で反射して回折した回折光が全反射する面を、樹脂層１３３とエアギャップ１５１との境界面とすることが可能となるため、言い換えれば、回折光が全反射する面を半導体基板１３１の受光面に近接させることが可能となるため、回折光の受光面と平行な方向への飛行距離を短くすることが可能となる。それにより、フレア現象の発生が低減されるため、画質の低下を抑制することが可能となる。
１．８ 製造方法
次に、第１の実施形態に係るイメージセンサ１００の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。図７〜図１３は、第１の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である。
本製造方法では、図７に示すように、行列状に配列する複数のフォトダイオードＰＤ及び転送トランジスタ１１１を備える半導体基板１３１と、単位画素１１０におけるその他の回路素子及び周辺回路を備える半導体基板１３６と、単位画素１１０ごとのオンチップレンズ１３２とを備える半導体チップが作製される。なお、半導体基板１３６の表面側には、引出し電極１３７の一部である電極パッド１３７Ａが形成されているとよい。
一方で、ガラス基板１３４を作製する工程では、まず、図８に示すように、ガラス基板１３４のベースとなるガラス基板１３４Ａにおける１つの主面（これを裏面とする）に、溝１３５の開口形状と同じ形状の開口Ａ１を持つマスクＭ１が形成される。マスクＭ１は、例えば、フォトリソグラフィにより形成された感光性レジスト膜などであってよい。また、マスクＭ１には、アライメントマーク１４２を形成するための開口Ａ２が設けられていてもよい。
次に、ガラス基板１３４ＡにおけるマスクＭ１が形成された裏面をエッチングすることで、図９に示すように、溝１３５及びアライメントマーク１４２が形成されたガラス基板１３４を作製する。ガラス基板１３４Ａのエッチングには、ドライエッチングとウエットエッチングとのいずれが用いられてもよい。また、溝１３５及びアライメントマーク１４２を形成後、マスクＭ１は、所定の除去液等によって除去される。
次に、図１０に示すように、半導体基板１３１の裏面に固化前の樹脂層１３３Ａを形成し、樹脂層１３３Ａ上にガラス基板１３４を載置した状態で、樹脂層１３３Ａを固化することで、半導体基板１３１とガラス基板１３４とを貼り合わせる。この貼合せでは、半導体基板１３１に設けられたアライメントマーク１４１とガラス基板１３４に設けられたアライメントマーク１４２とを用いて、両者が位置合わせされる。
なお、固化前の樹脂層１３３Ａは、ゲル又はジェル状であってもよいし、シート状であってもよい。その際、ガラス基板１３４の沈み込みを抑制してエアギャップ１５１の寸法精度を高めるために、樹脂層１３３Ａには高粘度の材料が用いられるとよい。ただし、粘度の低いゲル又はジェル状の樹脂層１３３Ａを使用する場合には、有効画素領域１５０の周囲にスペーサを挟むことで、ガラス基板１３４の必要以上の沈み込みが防止されてもよい。
また、樹脂層１３３Ａの固化には、加熱や紫外線照射などが用いられてもよい。その際、ガラス基板１３４の沈み込みを抑制してエアギャップ１５１の寸法精度を高めるために、固化工程を２段階以上に分けて実行してもよい。例えば、１回目の固化工程で樹脂層１３３Ａの粘度を高め、２回目以降の固化工程で樹脂層１３３Ａを十分に固化するようにしてもよい。
なお、樹脂層１３３Ａを固化する際には、ガラス基板１３４に対する加重をしない方が好ましいが、必要に応じて、ガラス基板１３４を樹脂層１３３Ａへ押圧又は付勢してもよい。
次に、図１１に示すように、半導体基板１３１の表面側に貼り合わされた半導体基板１３６の裏面上に、半導体基板１３６の基板厚方向において電極パッド１３７Ａと対応する領域に開口Ａ３を有するマスクＭ２を形成し、このマスクＭ２を介して半導体基板１３６をエッチングすることで、半導体基板１３６を貫通して電極パッド１３７Ａを露出させる開口Ａ４を形成する。なお、マスクＭ２は、例えば、フォトリソグラフィにより形成された感光性レジスト膜などであってよい。また、配線層１０３６のエッチングには、ドライエッチングとウエットエッチングとのいずれが用いられてもよい。
次に、図１２に示すように、例えば、リフトオフなどの手法を用いることで、開口Ａ４内部から半導体基板１３６の裏面の一部にかけて、電極パッド１３７Ａと接触する導電層を形成することで、引出し電極１３７を形成する。
次に、図１３に示すように、半導体基板１３６の裏面に形成された引出し電極１３７の一部を露出する開口Ａ５を有するパッシベーション１３９を形成し、その後、開口Ａ５から露出された引出し電極１３７に半田ボールなどのボールバンプ１３８を形成する。これにより、図６に例示するような断面構造を備えるイメージセンサ１００が製造される。
１．９ 作用・効果
以上のように、本実施形態では、少なくとも有効画素領域１５０の上方において、樹脂層１３３とガラス基板１３４との間に、真空又は気体が充填されたエアギャップ１５１が設けられる。これにより、半導体基板１３１の受光面付近における周期的な構造物（オンチップレンズ１３２や配線等）で反射して回折した回折光が全反射する面を、樹脂層１３３とエアギャップ１５１との境界面とすることが可能となるため、言い換えれば、回折光が全反射する面を半導体基板１３１の受光面に近接させることが可能となるため、回折光の受光面と平行な方向への飛行距離を短くすることが可能となる。その結果、フレア現象の発生を低減して、画質の低下を抑制することが可能となる。
１．１０ 変形例
図１４は、第１の実施形態の変形例に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。図１４に例示するイメージセンサ１００Ａのように、ガラス基板１３４に形成された溝１３５の底面１４３の粗度は、ガラス基板１３４の他の面（例えば、ガラス基板１３４における半導体基板１３１とは反対側の面）の粗度よりも高くてもよい。例えば、底面１４３にモスアイ構造のような凹凸を設けることで、ガラス基板１３４とエアギャップ１５１との境界で生じる反射を低減することが可能となるため、よりフレア現象を低減して画質の低下を抑制することが可能となる。
なお、ガラス基板に形成した溝の底面の粗度を高くする構成は、第１の実施形態に限定されず、後述する他の実施形態に対しても同様に適用することが可能である。
２．第２の実施形態
次に、第２の実施形態に係る固体撮像装置及び電子機器について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。
第２の実施形態では、第１の実施形態に係る電子機器１０００において、イメージセンサ１００が後述するイメージセンサ２００に置き換えられている。イメージセンサ２００は、図２等を用いて説明したイメージセンサ１００と同様の機能構成を備える。ただし、本実施形態において、イメージセンサ２００は、後述において例示するような断面構造を備える。
２．１ 断面構造例
図１５は、第２の実施形態に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。図１６は、図１５におけるＡ−Ａ面の一部断面構造例を示す断面図である。図１７は、第２の実施形態に係るエアギャップとオンチップレンズとの位置関係の一例を示す透過図である。なお、本説明では、イメージセンサ２００が裏面照射型である場合を例示するが、第１の実施形態と同様に、裏面照射型であっても表面照射型であってもよい。
図１５に示すように、イメージセンサ２００は、図６等を用いて説明したイメージセンサ１００と同様の構成において、ガラス基板１３４がガラス基板２３４に置き換えられている。
図１５及び図１６に示すように、ガラス基板２３４は、第１の実施形態において図６等を用いて説明した溝１３５が、格子状に延在する隔壁２０１で複数の溝２３５に分割された構造を備える。すなわち、本実施形態では、第１の実施形態に係るエアギャップ１５１が、格子状の隔壁２０１によって、行列状に配列する複数のエアギャップ２５１に区画されている。なお、隔壁２０１は、半導体基板１３１に対してガラス基板２３４を支持する柱状又は壁状の構造物であってよい。
また、図１７に示すように、複数の溝２３５（すなわち、複数のエアギャップ２５１）は、例えば、半導体基板１３１を基板厚方向から見た際に、各オンチップレンズ１３２の光学中心が各エアギャップ２５１の中心と一対一に対応するように、行列状に配列している。
その際、格子状の隔壁２０１のうち、行方向に延びる行隔壁２０１ａは、列方向に配列するオンチップレンズ１３２の境界部分２１１に沿って設けられ、列方向に延びる列隔壁２０１ｂは、行方向に配列するオンチップレンズ１３２の境界部分２１２に沿って設けられる。
行列状に配列するオンチップレンズ１３２の境界部分２１１及び２１２は、フォトダイオードＰＤの境界部分に相当する。したがって、境界部分２１１及び２１２に沿って隔壁２０１を設けることで、オンチップレンズ１３２を介してフォトダイオードＰＤに入射する光が隔壁２０１によって遮られることを低減できるため、隔壁２０１を設けることによる量子効率の低下を抑制することが可能となる。
なお、隔壁２０１の幅は、ガラス基板２３４及びイメージセンサ２００について十分な物理的強度を得られる範囲内において、できるだけ狭い方が好ましい。その際、例えば、隣接するフォトダイオードＰＤ間がＤＴＩ（Deep Trench Isolation）やＦＦＴＩ（Front Full Trench Isolation）などの画素分離部によって光学的に分離されている場合には、隔壁２０１の幅は、その画素分離部の幅に対して、大きくても小さくてもよい。
２．２ 製造方法
次に、第２の実施形態に係るイメージセンサ２００の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、第１の実施形態に係るイメージセンサ１００の製造方法と同様の工程については、それを引用することで、重複する説明を省略する。図１８は、第２の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である。
本製造方法では、まず、第１の実施形態において図７を用いて説明した工程と同様に、行列状に配列する複数のフォトダイオードＰＤ及び転送トランジスタ１１１を備える半導体基板１３１と、単位画素１１０におけるその他の回路素子及び周辺回路を備える半導体基板１３６と、単位画素１１０ごとのオンチップレンズ１３２とを備える半導体チップが作製される。
一方、本実施形態では、ガラス基板２３４を作製する工程において、まず、ガラス基板２３４のベースとなるガラス基板２３４Ａにおける１つの主面（これを裏面とする）に、溝２３５の開口形状と同じ形状の開口Ａ２１を持つマスクＭ２１が形成される。マスクＭ２１は、例えば、フォトリソグラフィにより形成された感光性レジスト膜などであってよい。また、マスクＭ２１には、アライメントマーク１４２を形成するための開口Ａ２が設けられていてもよい。
次に、ガラス基板２３４ＡにおけるマスクＭ１が形成された裏面をエッチングすることで、図１８に示すように、溝２３５及びアライメントマーク１４２が形成されたガラス基板２３４を作製する。ガラス基板２３４Ａのエッチングには、ドライエッチングとウエットエッチングとのいずれが用いられてもよい。また、溝２３５及びアライメントマーク１４２を形成後、マスクＭ２１は、所定の除去液等によって除去される。
その後、第１の実施形態において、図１０〜図１３を用いて説明した同様の構成により、樹脂層１３３を用いてガラス基板２３４を半導体基板１３１に接着し、そして、引出し電極１３７及びボールバンプ１３８を形成することで、図１５に例示するような断面構造を備えるイメージセンサ２００が製造される。
２．２．１ 製造方法の変形例
なお、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、半導体基板１３１のオンチップレンズ１３２が形成された裏面に樹脂層１３３Ａを形成し、この樹脂層１３３Ａにガラス基板２３４を接合する場合（図１０参照）を例示したが、樹脂層１３３Ａが形成される面は、半導体基板１３１側の面に限定されず、例えば、図１９に例示するように、ガラス基板２３４における溝２３５が形成された面とすることも可能である。ただし、ガラス基板２３４における溝２３５が形成された面に樹脂層１３３Ａを形成する場合、その樹脂層１３３Ａの材料には、シート状の接着材料が用いられるとよい。
２．３ 樹脂層のレンズ機能
図２０は、第２の実施形態に係る樹脂層の断面構造例を示す断面図である。本実施形態のように、オンチップレンズ１３２に対して一対一に溝２３５を設けた場合、格子状の隔壁２０１によって押圧された状態で固化した樹脂層１３３は、図２０に示すように、各溝２３５で区切られた範囲内において、中央部が盛り上がったレンズのような形状となる場合がある。そのような場合、ガラス基板２３４を介して各溝２３５内の樹脂層１３３に入射した光は、樹脂層１３３の上面２０２の曲率に基づいて集光することとなる。
例えば、樹脂層１３３として、ゲル又はジェル状の接着材料を用いた場合や、十分に柔らかいシート状の接着材料を用いた場合には、ガラス基板２３４の自重や付勢力によって固化前の樹脂層１３３が押圧され、それにより、各溝２３５の中央部分がレンズのように盛り上がる。
そのような場合、この樹脂層１３３の表面の曲率も考慮し、オンチップレンズ１３２を透過した集光光がフォトダイオードＰＤ内で集光するように、各オンチップレンズ１３２の曲率が設定されてもよい。
なお、樹脂層１３３の表面の曲率は、ガラス基板２３４の重量や固化前の樹脂層１３３の粘度や固化にかける時間や工程等を考慮して、事前に求めることが可能である。
２．４ 瞳補正
また、上述の説明では、オンチップレンズ１３２それぞれの上方に各オンチップレンズ１３２に一対一に対応するエアギャップ２５１を設けた場合を例示したが、各オンチップレンズ１３２と各エアギャップ２５１との位置関係は、例えば、像高に応じて瞳補正されてもよい。その場合、有効画素領域１５０の外周へ近づくにつれて、オンチップレンズ１３２に対するエアギャップ２５１の位置が有効画素領域１５０の中央側へシフトすることとなる。
２．５ 作用・効果
以上のように、本実施形態によれば、ガラス基板２３４と半導体基板１３１との間に、半導体基板１３１に対してガラス基板２３４を支持する柱として機能する隔壁２０１が設けられるため、イメージセンサ２００の強度を高めて、反りなどの発生を抑制することが可能となる。
また、隔壁２０１の位置を隣接するオンチップレンズ１３２の境界部分２１１及び／又は２１２とすることで、オンチップレンズ１３２に入射する光が隔壁２０１によって遮られることも低減できるため、隔壁２０１を設けることによる量子効率の低下を抑制することも可能である。
その他の構成、動作及び効果は、上述した実施形態と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
２．６ ガラス基板の変形例
つづいて、ガラス基板２３４の変形例について、幾つか例を挙げて説明する。
２．６．１ 第１変形例
図２１は、第１変形例に係るガラス基板の概略構成例を示す断面図である。なお、図２１には、図１６と同様に、図１５におけるＡ−Ａ面の一部断面構造例が示されている。
図２１に示すように、ガラス基板２３４Ａでは、ガラス基板２３４における矩形の溝２３５（すなわち、エアギャップ２５１）が、円形の溝２３５Ａ（すなわち、素子形成面と平行な面の形状が円形のエアギャップ２５１Ａ）に置き換えられている。
このような円形のエアギャップ２５１Ａによっても、第２の実施形態と同様に、ガラス基板２３４A及びイメージセンサ２００の強度を向上させつつ、フレア現象による画質の低下を抑制することが可能となる。
また、半導体基板１３１の基板厚方向において、エアギャップ２５１Ａの中心とオンチップレンズ１３２の中心とを位置合わせすることで、オンチップレンズ１３２に入射する光が隔壁２０１Ａによって遮られることも低減できるため、隔壁２０１を設けることによる量子効率の低下を抑制することも可能である。
なお、素子形成面と平行な面の形状は、円形に限られず、楕円形や三角形以上の多角形など、種々変形することが可能である。
２．６．２ 第２変形例
図２２は、第２変形例に係るエアギャップとオンチップレンズとの対応関係の一例を示す透過図である。
上述した第２の実施形態では、１つのオンチップレンズ１３２に対して１つの溝２３５（すなわち、エアギャップ２５１）が対応するように、行隔壁２０１ａ及び列隔壁２０１ｂを設けられた場合を例示したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、図２２に例示するガラス基板２３５Ｂのように、複数（図２２では、２×２の計４つ）のオンチップレンズ１３２に対して１つの溝２３５ｂが対応するように、言い換えれば、行列状に配列する複数のオンチップレンズを複数（図２２では、２×２の計４つ）のオンチップレンズ１３２ごとに区画するように、行隔壁２０１ａ及び列隔壁２０１ｂが設けられてもよい。
このような構成によっても、第２の実施形態と同様に、ガラス基板２３４Ｂ及びイメージセンサ２００の強度を向上させつつ、フレア現象による画質の低下を抑制することが可能となる。
なお、行隔壁２０１ａ及び列隔壁２０１ｂによって区画されるフォトダイオードＰＤの数は、２×２の計４つに限定されず、ｍ（ｍは１以上の整数）×ｎ（ｎは１以上の整数）個であってよい。
２．６．３ 第３変形例
図２３は、第３変形例に係るガラス基板の概略構成例を示す断面図である。なお、図２３には、図１５におけるＡ−Ａ面の断面構造例が示されている。
図２３に示すように、イメージセンサ２００の強度を維持するためにガラス基板２３４Ｃに設ける隔壁２０１は、少なくとも１本あればよい。
例えば、第１の実施形態に係るエアギャップ１５１を分断するように、少なくとも１本の隔壁２０１を設けることで、第２の実施形態と同様に、ガラス基板２３４Ｃ及びイメージセンサ２００の強度を向上させつつ、フレア現象による画質の低下を抑制することが可能となる。
２．６．４ 第４変形例
図２４は、第４変形例に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。なお、図２４には、図１５に示す断面に対応する断面が示されている。
図２４に例示するイメージセンサ２００Ｄのように、半導体基板１３１に対してガラス基板２３４Ｄを支持する隔壁２０１Ｄは、樹脂層２３３を用いて構成されてもよい。
このような構成によっても、第２の実施形態と同様に、ガラス基板２３４Ｄ及びイメージセンサ２００の強度を向上させつつ、フレア現象による画質の低下を抑制することが可能となる。
なお、樹脂層２３３による隔壁２０１Ｄは、例えば、樹脂層２３３の上層（ガラス基板２３４Ｄ側）と下層（半導体基板１３１側）とで異なる樹脂層を用い、上層の樹脂層を溝２３５の開口パターンと同形状のパターンで露光して固化することで、形成することが可能である。
３．第３の実施形態
次に、第３の実施形態に係る固体撮像装置及び電子機器について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。
第３の実施形態では、第１の実施形態に係る電子機器１０００において、イメージセンサ１００が後述するイメージセンサ３００に置き換えられている。イメージセンサ３００は、例えば、第１の実施形態において図２等を用いて説明したイメージセンサ１００と同様の機能構成を備える。ただし、本実施形態において、イメージセンサ３００は、後述において例示するような断面構造を備える。
３．１ 断面構造例
図２５は、第３の実施形態に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。なお、本説明では、イメージセンサ３００が裏面照射型である場合を例示するが、第１の実施形態と同様に、裏面照射型であっても表面照射型であってもよい。
図２５に示すように、イメージセンサ３００は、第２の実施形態において図１５等を用いて説明したイメージセンサ２００と同様の構成において、ガラス基板２３４における樹脂層１３３と接触する面に、遮光膜３０１が設けられている。
遮光膜３０１の材料には、例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、カーボンレジストなど、可視光を遮光する特性を備える材料を用いることができる。
また、本実施形態における隔壁２０１は、第２の実施形態において説明したように、隣接するオンチップレンズ１３２の境界部分２１１及び２１２に配置されている。
このような構成とすることで、ある単位画素１１０に対応するエアギャップ２５１に入射した光が隣接する単位画素１１０に対応するオンチップレンズ１３２へ入射する、いわゆる隣接画素への光の漏れ込みを低減することが可能となる。それにより、イメージセンサ３００の画素分離特性を向上して混色を低減することが可能となるため、画質の低下を抑制することが可能となる。
３．２ 製造方法
次に、第３の実施形態に係るイメージセンサ３００の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、第１又は第２の実施形態に係るイメージセンサ１００又は２００の製造方法と同様の工程については、それを引用することで、重複する説明を省略する。図２６及び図２７は、第３の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である。
本製造方法では、まず、第１の実施形態において図７を用いて説明した工程と同様に、行列状に配列する複数のフォトダイオードＰＤ及び転送トランジスタ１１１を備える半導体基板１３１と、単位画素１１０におけるその他の回路素子及び周辺回路を備える半導体基板１３６と、単位画素１１０ごとのオンチップレンズ１３２とを備える半導体チップが作製される。
一方、本実施形態では、ガラス基板２３４を作製する工程においては、図２６に示すように、まず、ガラス基板２３４のベースとなるガラス基板２３４Ａにおける１つの主面（これを裏面とする）に、遮光膜３０１Ａが形成される。
次に、遮光膜３０１Ａ上に、溝２３５の開口形状と同じ形状の開口Ａ２１を持つマスクＭ２１が形成される。マスクＭ２１の形成は、第２の実施形態において図１８を用いて説明した工程と同様であってよい。
次に、ガラス基板２３４ＡにおけるマスクＭ１が形成された裏面をエッチングすることで、図２７に示すように、溝２３５及びアライメントマーク１４２を備え、少なくとも隔壁２０１の底面に遮光膜３０１が形成されたガラス基板２３４を作製する。ガラス基板２３４Ａのエッチングには、第２の実施形態において図１８を用いて説明した工程と同様であってよい。また、溝２３５、アライメントマーク１４２及び遮光膜３０１を形成後、マスクＭ２１は、所定の除去液等によって除去される。
その後、第１の実施形態において、図１０〜図１３を用いて説明した同様の構成により、樹脂層１３３を用いてガラス基板２３４を半導体基板１３１に接着し、そして、引出し電極１３７及びボールバンプ１３８を形成することで、図２５に例示するような断面構造を備えるイメージセンサ３００が製造される。
３．３ 作用・効果
以上のように、第３の実施形態によれば、少なくとも有効画素領域１５０内の隔壁２０１の底面に、遮光膜３０１が設けられる。これにより、ある単位画素１１０に対応するエアギャップ２５１に入射した光が隣接する単位画素１１０に対応するオンチップレンズ１３２へ入射する、いわゆる隣接画素への光の漏れ込みを低減することが可能となるため、イメージセンサ３００の画素分離特性を向上して混色を低減することが可能となり、それにより、画質の低下を抑制することが可能となる。
なお、本実施形態では、第２の実施形態に係るイメージセンサ２００をベースとした場合を例示したが、ベースとする実施形態は、第２の実施形態に限定されず、その変形例や第１の実施形態など、他の実施形態又はその変形例とすることも可能である。
また、その他の構成、動作及び効果は、上述した実施形態と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
４．第４の実施形態
次に、第４の実施形態に係る固体撮像装置及び電子機器について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。
第４の実施形態では、第１の実施形態に係る電子機器１０００において、イメージセンサ１００が後述するイメージセンサ４００に置き換えられている。イメージセンサ４００は、例えば、第１の実施形態において図２等を用いて説明したイメージセンサ１００と同様の機能構成を備える。ただし、本実施形態において、イメージセンサ４００は、後述において例示するような断面構造を備える。
４．１ 断面構造例
図２８は、第４の実施形態に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。なお、本説明では、イメージセンサ４００が裏面照射型である場合を例示するが、第１の実施形態と同様に、裏面照射型であっても表面照射型であってもよい。
図２８に示すように、イメージセンサ４００は、第３の実施形態において図２５等を用いて説明したイメージセンサ３００と同様の構成において、ガラス基板２３４における隔壁２０１の底面に加え、隔壁２０１の側面にも、遮光膜４０１が設けられている。
遮光膜４０１の材料には、第３の実施形態に係る遮光膜３０１と同様に、例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、カーボンレジストなど、可視光を遮光する特性を備える材料を用いることができる。
また、本実施形態における隔壁２０１は、第２の実施形態において説明したように、隣接するオンチップレンズ１３２の境界部分２１１及び２１２に配置されている。
このような構成とすることで、隣接画素への光の漏れ込みをより低減することが可能となる。それにより、イメージセンサ４００の画素分離特性をより向上して混色をさらに低減することが可能となるため、画質の低下をさらに抑制することが可能となる。
４．２ 製造方法
次に、第４の実施形態に係るイメージセンサ４００の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、上述した実施形態に係るイメージセンサ１００、１００Ａ、２００、２００Ｄ又は３００の製造方法と同様の工程については、それを引用することで、重複する説明を省略する。図２９及び図３０は、第４の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である。
本製造方法では、まず、第１の実施形態において図７を用いて説明した工程と同様に、行列状に配列する複数のフォトダイオードＰＤ及び転送トランジスタ１１１を備える半導体基板１３１と、単位画素１１０におけるその他の回路素子及び周辺回路を備える半導体基板１３６と、単位画素１１０ごとのオンチップレンズ１３２とを備える半導体チップが作製される。
一方、ガラス基板２３４を作製する工程においては、第２の実施形態において図１８を用いて説明した工程と同様の工程により、裏面に溝２３５が形成されたガラス基板２３４が形成される。
次に、例えば、スパッタリングやＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの成膜技術を用いることで、図２９に示すように、ガラス基板２３４の溝２３５が形成された面に、タングステン（Ｗ）などによる遮光膜４０１Ａを形成する。その際、溝２３５の側面（すなわち、隔壁２０１の側面）及び底面にも、遮光膜４０１Ａが形成される。
次に、例えば、ガラス基板２３４における遮光膜４０１Ａが形成された面を全面エッチバックすることで、溝２３５の底面に形成された遮光膜４０１Ａを除去して、隔壁２０１の上面と側面に遮光膜４０１を形成する。その際、隔壁２０１上面の遮光膜４０１は、薄膜化されてもよい。
その後、第１の実施形態において、図１０〜図１３を用いて説明した同様の構成により、樹脂層１３３を用いてガラス基板２３４を半導体基板１３１に接着し、そして、引出し電極１３７及びボールバンプ１３８を形成することで、図２８に例示するような断面構造を備えるイメージセンサ４００が製造される。
４．２．１ 製造方法の変形例
なお、上述では、全面エッチバックにより遮光膜４０１Ａを遮光膜４０１に加工する場合を例示したが、このような手法に限定されず、例えば、図３１に例示するように、隔壁２０１の上面及び側面の遮光膜４０１Ａ上に、遮光膜４０１Ａの窪みの開口と同様の開口形状Ａ４１を有するマスクＭ４１を形成し、その状態で溝２３５底部の遮光膜４０１ＡをＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などにより除去することで、遮光膜４０１Ａを遮光膜４０１に加工してもよい。なお、マスクＭ４１の形成には、フォトリソグラフィなどの技術を用いることができる。
４．３ 作用・効果
以上のように、第４の実施形態によれば、少なくとも有効画素領域１５０内の隔壁２０１の底面及び側壁に、遮光膜３０１が設けられる。これにより、隣接画素への光の漏れ込みをより低減することが可能となるため、イメージセンサ４００の画素分離特性をより向上して混色をさらに低減することが可能となる。それにより、画質の低下をさらに抑制することが可能となる。
なお、本実施形態では、第３の実施形態に係るイメージセンサ３００をベースとした場合を例示したが、ベースとする実施形態は、第３の実施形態に限定されず、その変形例や第１又は第２の実施形態など、他の実施形態又はその変形例とすることも可能である。
また、その他の構成、動作及び効果は、上述した実施形態と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
５．第５の実施形態
次に、第５の実施形態に係る固体撮像装置及び電子機器について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。
第５の実施形態では、第１の実施形態に係る電子機器１０００において、イメージセンサ１００が後述するイメージセンサ５００に置き換えられている。イメージセンサ５００は、例えば、第１の実施形態において図２等を用いて説明したイメージセンサ１００と同様の機能構成を備える。ただし、本実施形態において、イメージセンサ５００は、後述において例示するような断面構造を備える。
５．１ 断面構造例
図３２は、第５の実施形態に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。なお、本説明では、イメージセンサ５００が裏面照射型である場合を例示するが、第１の実施形態と同様に、裏面照射型であっても表面照射型であってもよい。
図３２に示すように、イメージセンサ５００は、第４の実施形態において図２８等を用いて説明したイメージセンサ４００と同様の構成において、ガラス基板２３４における溝２３５が形成された面と反対側の面に、反射防止膜５０１が設けられている。
反射防止膜５０１は、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）と窒化チタン膜（ＴｉＮ）とが交互に積層された誘電体多層膜など、少なくとも可視光を高効率で透過させる種々の反射防止膜であってよい。
このように、光の入射面であるガラス基板２３４の上面に反射防止膜５０１を設けることで、ガラス基板２３４の上面で反射する光を低減して入射効率を高めることが可能となる。それにより、各単位画素１１０のフォトダイオードＰＤに入射する光量を増加させてコントラストを高めることが可能となるため、画質の低下をさらに抑制することが可能となる。
５．２ 製造方法
次に、第５の実施形態に係るイメージセンサ５００の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、上述した実施形態に係るイメージセンサ１００、１００Ａ、２００、２００Ｄ、３００又は４００の製造方法と同様の工程については、それを引用することで、重複する説明を省略する。図３３は、第５の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である。
本製造方法では、まず、第１の実施形態において図７を用いて説明した工程と同様に、行列状に配列する複数のフォトダイオードＰＤ及び転送トランジスタ１１１を備える半導体基板１３１と、単位画素１１０におけるその他の回路素子及び周辺回路を備える半導体基板１３６と、単位画素１１０ごとのオンチップレンズ１３２とを備える半導体チップが作製される。
一方、ガラス基板２３４を作製する工程においては、図３３に示すように、まず、ガラス基板２３４Ａの上面（溝２３５が形成される面と反対側の面）上に、反射防止膜５０１が形成される。反射防止膜５０１の成膜には、一般的な成膜技術が用いられてよい。
次に、第２の実施形態において図１８を用いて説明した工程と同様の工程により、裏面に溝２３５が形成されたガラス基板２３４を作製し、つづいて、溝２３５の側面（すなわち、隔壁２０１の側面）及び底面に遮光膜４０１を形成する。
その後、第１の実施形態において、図１０〜図１３を用いて説明した同様の構成により、樹脂層１３３を用いてガラス基板２３４を半導体基板１３１に接着し、そして、引出し電極１３７及びボールバンプ１３８を形成することで、図３２に例示するような断面構造を備えるイメージセンサ５００が製造される。
５．３ 作用・効果
以上のように、第５の実施形態によれば、光の入射面であるガラス基板２３４の上面に反射防止膜５０１が設けられる。これにより、ガラス基板２３４の上面で反射する光を低減して入射効率を高めることが可能となるため、各単位画素１１０のフォトダイオードＰＤに入射する光量を増加させてコントラストを高めることが可能となる。それにより、画質の低下をさらに抑制することが可能となる。
なお、本実施形態では、第４の実施形態に係るイメージセンサ４００をベースとした場合を例示したが、ベースとする実施形態は、第４の実施形態に限定されず、その変形例や第１、第２又は第３の実施形態など、他の実施形態又はその変形例とすることも可能である。
また、その他の構成、動作及び効果は、上述した実施形態と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
６．第６の実施形態
第５の実施形態では、ガラス基板２３４の上面に、誘電体多層膜などによる反射防止膜５０１を設けた場合を例示したが、ガラス基板２３４の上面に配置する膜は、反射防止膜５０１に限定されず、種々変更することが可能である。
そこで第６の実施形態では、ガラス基板２３４の上面に配置する膜を、反射防止膜５０１に代えて、赤外光を遮断するカラーフィルタ（以下、ＩＲカットフィルタという）とした場合について、例を挙げて説明する。
なお、以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。
６．１ 断面構造例
図３４は、第６の実施形態に係るイメージセンサの断面構造例を示す断面図である。なお、本説明では、イメージセンサ６００が裏面照射型である場合を例示するが、第１の実施形態と同様に、裏面照射型であっても表面照射型であってもよい。
図３４に示すように、イメージセンサ６００は、第４の実施形態において図２８等を用いて説明したイメージセンサ４００と同様の構成において、ガラス基板２３４における溝２３５が形成された面と反対側の面に、ＩＲカットフィルタ６０１が設けられている。
ＩＲカットフィルタ６０１は、例えば、赤外光又は近赤外光に対する吸収率が高い材料を用いて形成された膜であってよい。
このように、光の入射面であるガラス基板２３４の上面にＩＲカットフィルタ６０１を設けることで、赤外光の入射によるノイズを低減することが可能となるため、画質の低下をさらに抑制することが可能となる。
６．２ 製造方法
次に、第６の実施形態に係るイメージセンサ６００の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、上述した実施形態に係るイメージセンサ１００、１００Ａ、２００、２００Ｄ、３００、４００又は５００の製造方法と同様の工程については、それを引用することで、重複する説明を省略する。図３５は、第６の実施形態に係るイメージセンサの製造方法の一例を示すプロセス断面図である。
本製造方法では、まず、第１の実施形態において図７を用いて説明した工程と同様に、行列状に配列する複数のフォトダイオードＰＤ及び転送トランジスタ１１１を備える半導体基板１３１と、単位画素１１０におけるその他の回路素子及び周辺回路を備える半導体基板１３６と、単位画素１１０ごとのオンチップレンズ１３２とを備える半導体チップが作製される。
一方、ガラス基板２３４を作製する工程においては、図３５に示すように、まず、ガラス基板２３４Ａの上面（溝２３５が形成される面と反対側の面）上に、ＩＲカットフィルタ６０１が形成される。ＩＲカットフィルタ６０１の成膜には、一般的な成膜技術が用いられてよい。
次に、第２の実施形態において図１８を用いて説明した工程と同様の工程により、裏面に溝２３５が形成されたガラス基板２３４を作製し、つづいて、溝２３５の側面（すなわち、隔壁２０１の側面）及び底面に遮光膜４０１を形成する。
その後、第１の実施形態において、図１０〜図１３を用いて説明した同様の構成により、樹脂層１３３を用いてガラス基板２３４を半導体基板１３１に接着し、そして、引出し電極１３７及びボールバンプ１３８を形成することで、図３４に例示するような断面構造を備えるイメージセンサ６００が製造される。
６．３ 作用・効果
以上のように、第６の実施形態によれば、光の入射面であるガラス基板２３４の上面にＩＲカットフィルタ６０１が設けられる。これにより、赤外光の入射によるノイズを低減することが可能となるため、画質の低下をさらに抑制することが可能となる。
なお、本実施形態では、第４の実施形態に係るイメージセンサ４００をベースとした場合を例示したが、ベースとする実施形態は、第４の実施形態に限定されず、その変形例や第１、第２、第３又は第５の実施形態など、他の実施形態又はその変形例とすることも可能である。
また、その他の構成、動作及び効果は、上述した実施形態と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
また、本明細書に記載された各実施形態における効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、他の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
受光素子を備える半導体基板と、
前記半導体基板の第１面に配置されたオンチップレンズと、
前記オンチップレンズを覆う樹脂層と、
前記半導体基板の前記第１面側に前記樹脂層と離間して配置されたガラス基板と、
を備える固体撮像装置。
（２）
前記半導体基板に対して前記ガラス基板を支持する壁状の構造物をさらに備える前記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記半導体基板は、前記半導体基板における前記第１面側に行列状に配置された複数の前記受光素子を備え、
前記構造物は、隣接する前記受光素子の境界部分に配置されている
前記（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記ガラス基板は、前記半導体基板と対向する面に第１溝を有し、
前記構造物は、前記第１溝を複数の第２溝に区画する
前記（２）又は（３）に記載の固体撮像装置。
（５）
前記構造物は、前記ガラス基板の一部であり、前記第１溝を前記複数の第２溝に区画する隔壁である前記（４）に記載の固体撮像装置。
（６）
前記オンチップレンズは、前記受光素子それぞれと一対一に対応し、
前記構造物は、前記第２溝が前記オンチップレンズと一対一に対応するように、前記第１溝を前記複数の第２溝に区画する
前記（４）又は（５）に記載の固体撮像装置。
（７）
前記オンチップレンズは、前記受光素子それぞれと一対一に対応し、
前記構造物は、前記第２溝と複数の前記オンチップレンズとが一対一に対応するように、前記第１溝を前記複数の第２溝に区画する
前記（４）又は（５）に記載の固体撮像装置。
（８）
前記第１溝の深さは、１μｍ（マイクロメートル）以上であって、前記ガラス基板の最大の厚さの半分以下の深さである前記（４）又は（５）に記載の固体撮像装置。
（９）
前記構造物における前記半導体基板側の面に設けられた第１遮光膜をさらに備える前記（２）〜（７）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（１０）
前記構造物の側面に設けられた第２遮光膜をさらに備える前記（９）に記載の固体撮像装置。
（１１）
前記ガラス基板における前記半導体基板と対向する面と反対側の面に設けられた反射防止膜をさらに備える前記（１）〜（１０）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（１２）
前記ガラス基板における前記半導体基板と対向する面と反対側の面に設けられ、赤外光を吸収するフィルタをさらに備える前記（１）〜（１０）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（１３）
前記ガラス基板における前記半導体基板と対向する面の粗度は、当該ガラス基板における前記半導体基板とは反対側の面の粗度よりも高い前記（１）〜（１２）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（１４）
前記樹脂層は、前記第２溝それぞれの内部へ向けて盛り上がっている前記（４）又は（５）に記載の固体撮像装置。
（１５）
前記第２溝の前記第１面と平行な面の断面形状は、矩形である前記（４）又は（５）に記載の固体撮像装置。
（１６）
前記第２溝の前記第１面と平行な面の断面形状は、円形である前記（４）又は（５）に記載の固体撮像装置。
（１７）
固体撮像装置と、
入射光を前記固体撮像装置の受光面に結像する光学系と、
前記固体撮像装置を制御するプロセッサと、
を備え、
前記固体撮像装置は、
受光素子を備える半導体基板と、
前記半導体基板の第１面に配置されたオンチップレンズと、
前記オンチップレンズを覆う樹脂層と、
前記半導体基板の前記第１面側に前記樹脂層と離間して配置されたガラス基板と、
を備える電子機器。
１００、１００Ａ、２００、２００Ｄ、３００、４００、５００、６００ 固体撮像装置（イメージセンサ）
１０１ 画素アレイ部
１０２ 垂直駆動回路
１０３ カラム処理回路
１０４ 水平駆動回路
１０５ システム制御部
１０８ 信号処理部
１０９ データ格納部
１１０ 単位画素
１１１ 転送トランジスタ
１１２ リセットトランジスタ
１１３ 増幅トランジスタ
１１４ 選択トランジスタ
１２１ 受光チップ
１２２ 回路チップ
１３１、１３６ 半導体基板
１３２ オンチップレンズ
１３３、１３３Ａ、２３３ 樹脂層
１３４、１３４Ａ、２３４、２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃ ガラス基板
１３５、２３５、２３５Ａ、２３５ｂ 溝
１３７ 引出し電極
１３７Ａ 電極パッド
１３８ ボールバンプ
１３９ パッシベーション
１４１、１４２ アライメントマーク
１４３ 底面
１５０ 有効画素領域
１５１、２５１、２５１Ａ エアギャップ
２０１、２０１Ａ、２０１Ｄ 隔壁
２０１ａ 行隔壁
２０１ｂ 列隔壁
２０２ 上面
２１１、２１２ 境界部分
３０１、３０１Ａ、４０１、４０１Ａ 遮光膜
５０１ 反射防止膜
６０１ ＩＲカットフィルタ
１０００ 電子機器
１０２０ 撮像レンズ
１０３０ 記憶部
１０４０ プロセッサ
ＦＤ 浮遊拡散層
ＬＤ 画素駆動線
ＬＤ１１１ 転送トランジスタ駆動線
ＬＤ１１２ リセットトランジスタ駆動線
ＬＤ１１４ 選択トランジスタ駆動線
ＰＤ フォトダイオード
ＶＳＬ 垂直信号線

Claims (17)

  1. 受光素子を備える半導体基板と、
    前記半導体基板の第１面に配置されたオンチップレンズと、
    前記オンチップレンズを覆う樹脂層と、
    前記半導体基板の前記第１面側に前記樹脂層と離間して配置されたガラス基板と、
    を備える固体撮像装置。
  2. 前記半導体基板に対して前記ガラス基板を支持する壁状の構造物をさらに備える請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 前記半導体基板は、前記半導体基板における前記第１面側に行列状に配置された複数の前記受光素子を備え、
    前記構造物は、隣接する前記受光素子の境界部分に配置されている
    請求項２に記載の固体撮像装置。
  4. 前記ガラス基板は、前記半導体基板と対向する面に第１溝を有し、
    前記構造物は、前記第１溝を複数の第２溝に区画する
    請求項３に記載の固体撮像装置。
  5. 前記構造物は、前記ガラス基板の一部であり、前記第１溝を前記複数の第２溝に区画する隔壁である請求項４に記載の固体撮像装置。
  6. 前記オンチップレンズは、前記受光素子それぞれと一対一に対応し、
    前記構造物は、前記第２溝が前記オンチップレンズと一対一に対応するように、前記第１溝を前記複数の第２溝に区画する
    請求項４に記載の固体撮像装置。
  7. 前記オンチップレンズは、前記受光素子それぞれと一対一に対応し、
    前記構造物は、前記第２溝と複数の前記オンチップレンズとが一対一に対応するように、前記第１溝を前記複数の第２溝に区画する
    請求項４に記載の固体撮像装置。
  8. 前記第１溝の深さは、１μｍ（マイクロメートル）以上であって、前記ガラス基板の最大の厚さの半分以下の深さである請求項４に記載の固体撮像装置。
  9. 前記構造物における前記半導体基板側の面に設けられた第１遮光膜をさらに備える請求項２に記載の固体撮像装置。
  10. 前記構造物の側面に設けられた第２遮光膜をさらに備える請求項９に記載の固体撮像装置。
  11. 前記ガラス基板における前記半導体基板と対向する面と反対側の面に設けられた反射防止膜をさらに備える請求項１に記載の固体撮像装置。
  12. 前記ガラス基板における前記半導体基板と対向する面と反対側の面に設けられ、赤外光を吸収するフィルタをさらに備える請求項１に記載の固体撮像装置。
  13. 前記ガラス基板における前記半導体基板と対向する面の粗度は、当該ガラス基板における前記半導体基板とは反対側の面の粗度よりも高い請求項１に記載の固体撮像装置。
  14. 前記樹脂層は、前記第２溝それぞれの内部へ向けて盛り上がっている請求項４に記載の固体撮像装置。
  15. 前記第２溝の前記第１面と平行な面の断面形状は、矩形である請求項４に記載の固体撮像装置。
  16. 前記第２溝の前記第１面と平行な面の断面形状は、円形である請求項４に記載の固体撮像装置。
  17. 固体撮像装置と、
    入射光を前記固体撮像装置の受光面に結像する光学系と、
    前記固体撮像装置を制御するプロセッサと、
    を備え、
    前記固体撮像装置は、
    受光素子を備える半導体基板と、
    前記半導体基板の第１面に配置されたオンチップレンズと、
    前記オンチップレンズを覆う樹脂層と、
    前記半導体基板の前記第１面側に前記樹脂層と離間して配置されたガラス基板と、
    を備える電子機器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20210305441A1 (en) * 2020-03-31 2021-09-30 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor device package and semiconductor package assembly
TWI757219B (zh) * 2021-02-19 2022-03-01 晉弘科技股份有限公司 影像感測器封裝件以及內視鏡
JP2022137896A (ja) * 2021-03-09 2022-09-22 本田技研工業株式会社 カメラを有する車体構造
KR20220155779A (ko) * 2021-05-17 2022-11-24 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
CN116206986B (zh) * 2022-12-15 2024-01-30 湖南越摩先进半导体有限公司 芯片封装方法及封装结构

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4686400B2 (ja) * 2005-07-21 2011-05-25 パナソニック株式会社 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
JP4382030B2 (ja) * 2005-11-15 2009-12-09 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP5668276B2 (ja) * 2009-05-15 2015-02-12 ソニー株式会社 固体撮像装置、および電子機器
JP2013038164A (ja) * 2011-08-05 2013-02-21 Sony Corp 固体撮像装置、電子機器
JP6300029B2 (ja) * 2014-01-27 2018-03-28 ソニー株式会社 撮像素子、製造装置、製造方法
US10369664B2 (en) * 2016-09-23 2019-08-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
TW201824220A (zh) * 2016-09-30 2018-07-01 半導體能源硏究所股份有限公司 顯示面板、顯示裝置、輸入輸出裝置、資料處理裝置

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