JP2022129240A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】装置サイズをより小型化する。【解決手段】固体撮像装置は、第1面に入射された光を光電変換した電気信号を生成する撮像素子を有する基板と、前記基板の前記第1面の反対側の第2面と、前記基板の前記第2面に連なる側面と、の少なくとも一方に配置され、前記撮像素子に電気的に接続される導電体と、を備える。【選択図】図5

Description

本開示による実施形態は、固体撮像装置及びその製造方法に関する。
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の固体撮像装置は、小型化が進んでいる(例えば、特許文献1参照)。
特開2017-175047号公報
しかしながら、固体撮像装置のパッケージサイズに対してさらなる小型化の要求がある。
そこで、本開示では、装置サイズをより小型化することができる固体撮像装置及びその製造方法を提供するものである。
上記の課題を解決するために、本開示によれば、
第1面に入射された光を光電変換した電気信号を生成する撮像素子を有する基板と、
前記基板の前記第1面の反対側の第2面と、前記基板の前記第2面に連なる側面と、の少なくとも一方に配置され、前記撮像素子に電気的に接続される導電体と、を備える、固体撮像装置が提供される。
前記導電体は、前記第2面及び前記側面の少なくとも一方に面接触されてもよい。
前記第2面及び前記側面の少なくとも一方において、前記導電体の配置場所とそれ以外の場所とは面一であってもよい。
前記基板の深さ方向に伸び、前記撮像素子と電気的に接続されるコンタクト部材を備え、
前記導電体は、前記コンタクト部材と電気的に接続されてもよい。
前記基板は、前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部を備え、
前記信号出力部は、前記コンタクト部材の一端部に接続されてもよい。
前記基板は、
前記撮像素子内の光電変換部が配置される第1基板と、
前記第1基板に積層され、前記光電変換部で光電変換された電気信号の信号処理を行う第2基板と、を有し、
前記コンタクト部材は、前記第1基板及び前記第2基板の深さ方向に伸びてもよい。
前記基板は、
前記撮像素子内の光電変換部が配置される第1基板と、
前記第1基板に積層され、前記光電変換部で光電変換された電気信号の信号処理を行う第2基板と、を有し、
前記第1基板は、前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部を備え、
前記第1基板は、前記信号出力部に電気的に接続されるとともに、前記第1基板の側面まで伸びる導電接続部を有し、
前記導電体は、前記導電接続部に接続されるとともに、前記第1基板の側面に配置されてもよい。
前記基板は、
前記撮像素子内の光電変換部が配置される第1基板と、
前記第1基板に積層され、前記光電変換部で光電変換された電気信号の信号処理を行う第2基板と、を有し、
前記第2基板は、前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部を備え、
前記第2基板は、前記信号出力部に電気的に接続されるとともに、前記第2基板の側面まで伸びる導電接続部を有し、
前記導電体は、前記導電接続部に接続されるとともに、前記第2基板の側面に配置されてもよい。
前記導電体は、前記第1基板及び前記第2基板の側面と、前記第2基板の前記第2面とに配置されてもよい。
前記導電体は、前記第2面のみ、又は、前記側面のみに配置されてもよい。
前記導電体は、前記第2面から前記側面にかけて、途切れることなく配置されてもよい。
前記第2面に配置される前記導電体と、前記側面に配置される前記導電体とが、互いに分離して設けられてもよい。
前記第2面及び前記側面の少なくとも一方に配置され、複数の前記導電体を結合する結合部をさらに備え、
前記結合部によって結合された複数の前記導電体は、前記導電体と電気的に接続されるとともに前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部を共有してもよい。
前記第2面及び前記側面の少なくとも一方に配置され、複数の前記導電体を結合する結合部をさらに備え、
前記結合部によって結合された複数の前記導電体は、第前記導電体と電気的に接続されるとともに前記撮像素子との間で信号の送受を行う複数の信号出力部で共有されてもよい。
前記導電体は、単層の導電層を有してもよい。
前記導電体は、積層された複数の導電層を有してもよい。
本開示によれば、基板の第1面に、前記第1面に入射された光を光電変換した電気信号を生成する撮像素子を形成し、
前記基板の前記第1面の反対側の第2面と、前記基板の前記第2面に連なる側面と、の少なくとも一方に配置され、前記撮像素子に電気的に接続される導電体を形成する、ことを具備する、固体撮像装置の製造方法が提供される。
前記基板の前記第1面に前記撮像素子を形成し、
前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部を露出させるように、前記基板の前記第2面側から前記基板の深さ方向に伸びるホールを形成し、
前記ホールを埋めるように前記基板の前記第2面側から金属層を形成することにより、前記基板の深さ方向に伸びるコンタクト部材及び前記コンタクト部材と電気的に接続される前記導電体を形成する、ことをさらに具備してもよい。
個片化される前の前記基板の前記第1面に前記撮像素子を形成し、
前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部と電気的に接続されるとともに、前記基板を個片化するための分割領域の一部を含む第1領域まで伸びる導電接続部を形成し、
前記導電接続部が露出するように、前記基板の前記第2面側から前記第1領域に前記基板の深さ方向に伸びるホールを形成し、
前記ホールを埋めるように前記基板の前記第2面側から金属層を形成することにより、前記導電接続部と電気的に接続される前記導電体を形成し、
前記分割領域に沿って前記基板を個片化する、ことをさらに具備してもよい。
個片化される前の前記基板の前記第1面に前記撮像素子を形成し、
前記基板を個片化するための分割領域の一部を含む第1領域まで伸びる犠牲層を形成し、
前記犠牲層が露出するように、前記基板の前記第2面側から前記第1領域に前記基板の深さ方向に伸びるホールを形成し、
前記犠牲層を除去し、
前記犠牲層が除去された領域に、前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部と電気的に接続される導電接続部を形成するとともに、前記ホールを埋めるように前記基板の前記第2面側から金属層を形成することにより前記導電接続部と電気的に接続される前記導電体を形成し、
前記分割領域に沿って前記基板を個片化する、ことをさらに具備してもよい。
固体撮像装置の基板の回路構成例を示す図である。 画素の等価回路を示す図である。 第1実施形態に係る固体撮像装置の外観構成の一例を示す側面図である。 第1実施形態に係る固体撮像装置の外観構成の一例を示す平面図である。 第1実施形態に係る固体撮像装置の構成の一例を示す断面図である。 図4の破線枠における導電体及びその周辺を拡大した拡大平面図である。 図6のA-A線に対応する断面における固体撮像装置の構成を示す拡大断面図である。 図6のB-B線に対応する断面における固体撮像装置の構成を示す拡大断面図である。 基板の構成例を示す図である。 基板の構成例を示す図である。 第1実施形態に係る固体撮像装置の構成の一例を示す断面図である。 第1実施形態に係る固体撮像装置の構成の一例を示す斜視図である。 第1実施形態に係る固体撮像装置と実装基板との接続の一例を示す外観図である。 比較例に係る固体撮像装置の構成の一例を示す図である。 第1実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図14Aに続く、固体撮像装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図14Bに続く、固体撮像装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図14Cに続く、固体撮像装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図14Dに続く、固体撮像装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図14Eに続く、固体撮像装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図14Fに続く、固体撮像装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図14Gに続く、固体撮像装置の製造方法の一例を示す断面図である。 第1実施形態に係る固体撮像装置の構成の第1変形例を示す断面図である。 第2実施形態に係る固体撮像装置の構成の一例を示す拡大断面図である。 第2実施形態に係る固体撮像装置の構成の一例を示す断面図である。 第2実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を示す断面図である。 第2実施形態に係る固体撮像装置の構成の変形例を示す拡大断面図である。 第3実施形態に係る固体撮像装置の構成の一例を示す拡大断面図である。 第3実施形態に係る固体撮像装置1の構成の一例を示す断面図である。 第3実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図22Aに続く、固体撮像装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図22Bに続く、固体撮像装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図22Cに続く、固体撮像装置の製造方法の一例を示す断面図である。 第3実施形態に係る固体撮像装置の構成の変形例を示す拡大断面図である。 第4実施形態に係る固体撮像装置の構成の一例を示す拡大断面図である。 第4実施形態に係る固体撮像装置の構成の変形例を示す拡大断面図である。 第5実施形態に係る固体撮像装置の構成の第1例を示す斜視図である。 第5実施形態に係る固体撮像装置の構成の第2例を示す斜視図である。 第5実施形態に係る固体撮像装置の構成の第3例を示す斜視図である。 第6実施形態に係る固体撮像装置の構成の第1例を示す斜視図である。 第6実施形態に係る固体撮像装置の構成の第2例を示す斜視図である。 第7実施形態に係る固体撮像装置の構成の第1例を示す斜視図である。 第7実施形態に係る固体撮像装置の構成の第2例を示す斜視図である。 第8実施形態に係る導電体及び基板の構成の第1例を示す断面図である。 第8実施形態に係る固体撮像装置の構成の一例を示す拡大断面図である。 第8実施形態に係る導電体及び基板の構成の第2例を示す断面図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
以下、図面を参照して、固体撮像装置及びその製造方法の実施形態について説明する。以下では、固体撮像装置の主要な構成部分を中心に説明するが、固体撮像装置には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
<固体撮像装置の構成例>
図1は、固体撮像装置1の基板13の回路構成例を示している。
固体撮像装置1は、画素32が2次元アレイ状に配列された画素アレイ部33と、垂直駆動回路34、カラム信号処理回路35、水平駆動回路36、出力回路37、制御回路38及び入出力端子39などを含む。固体撮像装置1の各構成は、例えば、基板13上に配置されている。なお、以下では、画素アレイ部33、垂直駆動回路34、カラム信号処理回路35、水平駆動回路36、出力回路37、制御回路38及び入出力端子39などの各構成を、撮像素子と呼ぶ場合がある。
画素32は、光電変換素子としてのフォトダイオードと、複数の画素トランジスタと、を有する。画素32の回路構成例については、図2を参照して後述する。
また、画素32は、共有画素構造とすることもできる。この画素共有構造は、複数のフォトダイオードと、複数の転送トランジスタと、共有される1つのフローティングディフージョン(浮遊拡散領域)と、共有される1つずつの他の画素トランジスタとから構成される。すなわち、共有画素では、複数の単位画素を構成するフォトダイオード及び転送トランジスタが、他の1つずつの画素トランジスタを共有して構成される。
制御回路38は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また固体撮像装置1の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路38は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路34、カラム信号処理回路35及び水平駆動回路36などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路38は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路34、カラム信号処理回路35及び水平駆動回路36等に出力する。
垂直駆動回路34は、例えばシフトレジスタによって構成され、所定の画素駆動配線40を選択し、選択された画素駆動配線40に画素32を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素32を駆動する。すなわち、垂直駆動回路34は、画素アレイ部33の各画素32を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素32の光電変換部において受光量に応じて生成された信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線41を通してカラム信号処理回路35に供給する。
カラム信号処理回路35は、画素32の列ごとに配置されており、1行分の画素32から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。例えば、カラム信号処理回路5は、画素固有の固定パターンノイズを除去するためのCDS(Correlated Double Sampling:相関2重サンプリング)およびAD変換等の信号処理を行う。
水平駆動回路36は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路35の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路35の各々から画素信号を水平信号線42に出力させる。
出力回路37は、カラム信号処理回路35の各々から水平信号線42を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。出力回路37は、例えば、バファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。入出力端子39は、外部と信号のやりとりをする。
以上のように構成される固体撮像装置1は、CDS処理とAD変換処理を行うカラム信号処理回路35が画素列ごとに配置されたカラムAD方式と呼ばれるCMOSイメージセンサである。
<画素の回路構成例>
図2は、画素32の等価回路を示している。
図2に示される画素32は、電子式のグローバルシャッタ機能を実現する構成を示している。
画素32は、光電変換素子としてのフォトダイオード51、第1転送トランジスタ52、メモリ部(MEM)53、第2転送トランジスタ54、FD(フローティング拡散領域)55、リセットトランジスタ56、増幅トランジスタ57、選択トランジスタ58、及び排出トランジスタ59を有する。
フォトダイオード51は、受光量に応じた電荷(信号電荷)を生成し、蓄積する光電変換部である。フォトダイオード51のアノード端子が接地されているとともに、カソード端子が第1転送トランジスタ52を介してメモリ部53に接続されている。また、フォトダイオード51のカソード端子は、不要な電荷を排出するための排出トランジスタ59とも接続されている。
第1転送トランジスタ52は、転送信号TRXによりオンされたとき、フォトダイオード51で生成された電荷を読み出し、メモリ部53に転送する。メモリ部53は、FD55に電荷を転送するまでの間、一時的に電荷を保持する電荷保持部である。
第2転送トランジスタ54は、転送信号TRGによりオンされたとき、メモリ部53に保持されている電荷を読み出し、FD55に転送する。
FD55は、メモリ部53から読み出された電荷を信号として読み出すために保持する電荷保持部である。リセットトランジスタ56は、リセット信号RSTによりオンされたとき、FD55に蓄積されている電荷が定電圧源VDDに排出されることで、FD55の電位をリセットする。
増幅トランジスタ57は、FD55の電位に応じた画素信号を出力する。すなわち、増幅トランジスタ57は定電流源としての負荷MOS60とソースフォロワ回路を構成し、FD55に蓄積されている電荷に応じたレベルを示す画素信号が、増幅トランジスタ57から選択トランジスタ58を介してカラム信号処理回路35(図1)に出力される。負荷MOS60は、例えば、カラム信号処理回路35内に配置されている。
選択トランジスタ58は、選択信号SELにより画素32が選択されたときオンされ、画素32の画素信号を、垂直信号線41を介してカラム信号処理回路35に出力する。
排出トランジスタ59は、排出信号OFGによりオンされたとき、フォトダイオード51に蓄積されている不要電荷を定電圧源VDDに排出する。
転送信号TRX及びTRG、リセット信号RST、排出信号OFG、並びに選択信号SELは、画素駆動配線40を介して垂直駆動回路34から供給される。
画素32の動作について簡単に説明する。
まず、露光開始前に、Highレベルの排出信号OFGが排出トランジスタ59に供給されることにより排出トランジスタ59がオンされ、フォトダイオード51に蓄積されている電荷が定電圧源VDDに排出され、全画素のフォトダイオード51がリセットされる。
フォトダイオード51のリセット後、排出トランジスタ59が、Lowレベルの排出信号OFGによりオフされると、画素アレイ部33の全画素で露光が開始される。
予め定められた所定の露光時間が経過すると、画素アレイ部33の全画素において、転送信号TRXにより第1転送トランジスタ52がオンされ、フォトダイオード51に蓄積されていた電荷が、メモリ部53に転送される。
第1転送トランジスタ52がオフされた後、各画素32のメモリ部53に保持されている電荷が、行単位に、順次、カラム信号処理回路35に読み出される。読み出し動作は、読出し行の画素32の第2転送トランジスタ54が転送信号TRGによりオンされ、メモリ部53に保持されている電荷が、FD55に転送される。そして、選択トランジスタ58が選択信号SELによりオンされることで、FD55に蓄積されている電荷に応じたレベルを示す信号が、増幅トランジスタ57から選択トランジスタ58を介してカラム信号処理回路35に出力される。
以上のように、図2の画素回路を有する画素32は、露光時間を画素アレイ部33の全画素で同一に設定し、露光終了後はメモリ部53に電荷を一時的に保持しておいて、メモリ部53から行単位に順次電荷を読み出すグローバルシャッタ方式の動作(撮像)が可能である。
なお、画素32の回路構成としては、図2に示した構成に限定されるものではなく、例えば、メモリ部53を持たず、いわゆるローリングシャッタ方式による動作を行う回路構成を採用することもできる。
<第1実施形態>
図3は、第1実施形態に係る固体撮像装置1の外観構成の一例を示す側面図である。図4は、第1実施形態に係る固体撮像装置1の外観構成の一例を示す平面図を示す。
図3及び図4は、固体撮像装置1の半導体パッケージをそれぞれパッケージ側面及びパッケージ裏面から見た外観図である。なお、図4のC-C線は、断面図である図5に対応する断面を示す。
図5は、第1実施形態に係る固体撮像装置1の構成の一例を示す断面図である。
固体撮像装置1は、基板13と、導電体14と、保護基板18と、を備える。
図5に示される固体撮像装置1は、基板13がパッケージ化された半導体パッケージである。基板13には、図1に示す固体撮像装置1の各構成(撮像素子)が配置されている。より詳細には、固体撮像装置1は、CSP(Chip Size Package)構造を有する。すなわち、基板13の基板面の法線方向から見て、固体撮像装置1のパッケージ外縁は、基板13の外縁と略一致する。従って、基板13の裏面F2及び側面F3は、それぞれパッケージの裏面及び側面でもある。
基板13は、表面(第1面)F1と、裏面(第2面)F2と、側面F3と、を有する。裏面F2は、表面F1の反対側の面である。側面F3は、裏面F2から連なる面である。また、基板13は、表面F1に入射された光を光電変換した電気信号を生成する撮像素子を有する。
基板13には、不図示の外部基板と電気的に接続するための外部端子である導電体14が、複数、配置されている。より詳細には、導電体14は、例えば、導電性パッドである。
また、導電体14は、裏面F2と、側面F3との少なくとも一方に配置される。図5に示す例では、導電体14は、基板13の下面(裏面F2)及び側面F3の両方に配置されている。また、導電体14は、撮像素子に電気的に接続される。
基板13の上面(表面F1)には、R(赤)、G(緑)、またはB(青)のカラーフィルタ15とオンチップレンズ16が配置されている。保護基板18は、例えば透明なガラス基板である。保護基板18はその硬度がオンチップレンズ16の硬度よりも高いと、オンチップレンズ16を保護する作用が強まる。
また、固体撮像装置1は、樹脂層17と、接着層19と、有機膜24と、絶縁層25と、接続パッド26と、樹脂層(絶縁層)91と、をさらに備える。
樹脂層17は、保護基板18とオンチップレンズ16との間に空隙が設けられるように、保護基板18を支持する。これにより、固体撮像装置1は、キャビティ構造を有する。樹脂層17は、例えば、柱状または壁状の構造を有する。
接着層19は、基板13と樹脂層17とを接着する。
有機膜24は、フォトダイオード51を有する。この場合、フォトダイオード51は、有機材料を用いた有機フォトダイオードである。有機膜24は、配線層を有していてもよい。この配線層は、例えば、画素回路等を含む。
絶縁層25は、例えば、シリコン酸化膜である。
接続パッド(信号出力部)26は、撮像素子との間で信号の送受を行う。基板13は、例えば、基板13上又は基板13内に接続パッド26を有する。
樹脂層91は、基板13の下面(裏面F2)に配置される。樹脂層91は、例えば、ソルダーレジスト等の保護樹脂膜である。導電体14は、樹脂層91から露出するように配置されている。
図4に示すように、裏面F2から見たパッケージの外縁に沿って、導電体14が配置されている。また、図3に示すように、裏面F2から伸びるように側面F3にも導電体14が配置されている。
図6は、図4の破線枠Dにおける導電体14及びその周辺を拡大した拡大平面図である。
図7は、図6のA-A線に対応する断面における固体撮像装置1の構成を示す拡大断面図である。
上記のように、固体撮像装置1はCSP構造を有するため、パッケージ側面は、基板の側面F3とほぼ同じである。基板13の側面F3は、樹脂層91により覆われている。
図8は、図6のB-B線に対応する断面における固体撮像装置1の構成を示す拡大断面図である。
固体撮像装置1は、コンタクト部材141をさらに備える。コンタクト部材141は、例えば、貫通電極である。コンタクト部材141は、基板13の深さ方向に伸び、撮像素子と電気的に接続される。導電体14は、コンタクト部材141と電気的に接続される。コンタクト部材141は、例えば、図14A~図14Hを参照して後で説明するように、導電体14と一体として形成される。図8に示す例では、コンタクト部材141は、基板13及び絶縁層25の両方を貫通するように配置される。接続パッド26は、コンタクト部材141の一端部に接続される。図8に示す例では、コンタクト部材141の一端は、接続パッド26の下面と電気的に接続される。コンタクト部材141の他端及び側面は、導電体14と電気的に接続される。従って、コンタクト部材141は、接続パッド26と導電体14とを電気的に接続させる。
図6に示すように、裏面F2側から見た141は、接続パッド26の外縁の内部に配置される。コンタクト部材141から側面F3(パッケージ側面)に露出するように、導電体14が配置される。例えば、コンタクト部材141から側面F3(パッケージ側面)に向けて、基板13が加工されて導電体14が形成される。なお、図6及び図8に示す例では、パッケージ下面に沿って、導電体14が樹脂層91を覆うように伸びている。
次に、基板13が積層型基板である場合について説明する。
図9A及び図9Bは、基板13の構成例を示す図である。
基板13は、下側基板11と上側基板12とが積層されて構成されている積層基板である。
上側基板12は、図9Aに示されるように、光電変換を行う画素部が2次元配列された画素領域21と、画素部の制御を行う制御回路22を有する。
下側基板11は、画素部から出力された画素信号を処理する信号処理回路などのロジック回路23を有する。
あるいはまた、図9Bに示されるように、上側基板12は、画素領域21のみを有し、下側基板11は、制御回路22とロジック回路23を有してもよい。
以上のように、ロジック回路23または制御回路22及びロジック回路23の両方を、画素領域21の上側基板12とは別の下側基板11に形成して積層させることで、1枚の半導体基板に、画素領域21、制御回路22、及びロジック回路23を平面方向に配置した場合と比較して、固体撮像装置1としてのサイズを小型化することができる。
以下では、少なくとも画素領域21が形成される上側基板12を、画素センサ基板12と称し、少なくともロジック回路23が形成される下側基板11を、ロジック基板11と称して説明を行う。
すなわち、基板13は、画素センサ基板(第1基板)12と、ロジック基板(第2基板)11と、を備える。画素センサ基板12は、撮像素子内の光電変換部であるフォトダイオード51が配置される。ロジック基板11は、画素センサ基板12と積層され、フォトダイオード51で光電変換された電気信号の信号処理を行う。
図10は、第1実施形態に係る固体撮像装置1の構成の一例を示す断面図である。なお、図10に示す例では、後で説明する第1実施形態の変形例の図15のように、固体撮像装置1はキャビティレス構造である。しかし、これに限られず、固体撮像装置1はキャビティ構造であってもよい。
ロジック基板11には、例えばシリコン(Si)で構成された半導体基板81(以下、シリコン基板81という。)の上側(画素センサ基板12側)に、多層配線層82が形成されている。この多層配線層82により、図9A及び図9Bの制御回路22やロジック回路23が構成されている。
多層配線層82は、画素センサ基板12に最も近い最上層の配線層83、中間の配線層83、及び、シリコン基板81に最も近い最下層の配線層83などからなる複数の配線層83と、各配線層83の間に形成された層間絶縁膜84とで構成される。
複数の配線層83は、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)などを用いて形成され、層間絶縁膜84は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などで形成される。複数の配線層83及び層間絶縁膜84のそれぞれは、全ての階層が同一の材料で形成されていてもよく、階層によって2つ以上の材料を使い分けてもよい。
一方、画素センサ基板12には、シリコン(Si)で構成された半導体基板101(以下、シリコン基板101という。)の下側(ロジック基板11側)に、多層配線層102が形成されている。この多層配線層102により、図9A及び9Bの画素領域21の画素回路が構成されている。
多層配線層102は、シリコン基板101に最も近い最上層の配線層103a、中間の配線層103b、及び、ロジック基板11に最も近い最下層の配線層103cなどからなる複数の配線層103と、各配線層103の間に形成された層間絶縁膜104とで構成される。
複数の配線層103及び層間絶縁膜104として使用される材料は、上述した配線層83及び層間絶縁膜84の材料と同種のものを採用することができる。また、複数の配線層103や層間絶縁膜104が、1または2つ以上の材料を使い分けて形成されてもよい点も、上述した配線層83及び層間絶縁膜84と同様である。
なお、図10の例では、画素センサ基板12の多層配線層102は3層の配線層103で構成され、ロジック基板11の多層配線層82は4層の配線層83で構成されているが、配線層の総数はこれに限られず、任意の層数で形成することができる。
シリコン基板101内には、PN接合により形成されたフォトダイオード51が、画素32ごとに形成されている。
また、図示は省略されているが、多層配線層102とシリコン基板101には、図2を参照して説明した、第1転送トランジスタ52、第2転送トランジスタ54などの複数の画素トランジスタや、メモリ部(MEM)53なども形成されている。
カラーフィルタ15とオンチップレンズ16が形成されていないシリコン基板101の所定の位置には、画素センサ基板12の配線層103aと接続されているシリコン貫通電極109が形成されている。
シリコン貫通電極109は、シリコン基板101上面に形成された接続用配線106(接続パッド26)で接続されている。また、シリコン貫通電極109とシリコン基板101との間には、絶縁膜107が形成されている。さらに、シリコン基板101の上面には、絶縁膜(平坦化膜)108を介して、カラーフィルタ15やオンチップレンズ16が形成されている。
以上のように、積層基板である基板13は、ロジック基板11の多層配線層82側と、画素センサ基板12の多層配線層102側とを貼り合わせた積層構造となっている。図10では、ロジック基板11の多層配線層82と、画素センサ基板12の多層配線層102との貼り合わせ面が、破線で示されている。
図10に示す例では、コンタクト部材141は、画素センサ基板12及びロジック基板11の深さ方向に伸びる。また、導電体14は、ロジック基板11及び画素センサ基板12の両方の側面F3に配置されている。
なお、図10に示す例では、ロジック基板11の配線層83と、画素センサ基板12の配線層103及び導電体14の少なくとも一方と、の間の接続は省略されている。
図11は、第1実施形態に係る固体撮像装置1の構成の一例を示す斜視図である。
導電体14は、裏面F2及び側面F3の少なくとも一方に面接触される。図11に示す例では、導電体14は、基板13の裏面F2及び側面F3の両方に面接触となるように設けられている。より詳細には、裏面F2及び側面F3の少なくとも一方において、導電体14の配置場所とそれ以外の場所とは面一である。図11に示す例では、導電体14は、裏面F2(パッケージ裏面)及び側面F3(パッケージ側面)の両方において、略面一に配置される樹脂層91から露出する。
また、導電体14は、裏面F2から側面F3にかけて、途切れることなく配置される。すなわち、裏面F2に配置される導電体14と、側面F3に配置される導電体14は、側面F3と裏面F2とが交差する角部において電気的に接続されている。
図12は、第1実施形態に係る固体撮像装置1と実装基板100との接続の一例を示す外観図である。
固体撮像装置1は、例えば、半田110により実装基板100と接続される。図12に示す例では、半田110は、裏面F2及び側面F3の両方に配置された導電体14に設けられている。これにより、実装基板100から保護基板18の上面までの高さをより低くすることができる。
<比較例>
図13は、比較例に係る固体撮像装置1aの構成の一例を示す図である。比較例は、導電体14に代えて金属バンプ14aが設けられる点で、第1実施形態とは異なっている。
図13に示すように、パッケージ構造の1つとして、BGA(Ball Grid Array)構造が知られている。BGA構造では、基板13の裏面に複数の金属バンプ14aが設けられる。なお、金属バンプ14aは、例えば、半田ボールである。しかし、金属バンプ14aの高さによって、実装基板100から保護基板18の上面までの高さが大きくなってしまう。これは、パッケージサイズの小型化の要求に反する。また、BGAはパッケージの据わりに影響を与える場合がある。実装基板100に対するパッケージの据わりは、ダイシング精度、基板の平行度及びBGAの平坦度等が影響する。BGAの平坦度は、例えば、金属バンプ14aごとのばらつきである。例えば、金属バンプ14aのばらつきによりBGAの平坦度が悪化した場合、半田付け不良が発生する可能性がある。また、パッケージ下面の再配線層において、金属バンプ14aまでの配線距離が長く、配線抵抗が大きくなってしまう場合がある。
これに対して、第1実施形態では、BGA(金属バンプ14a)が設けられない。これにより、金属バンプ14aの高さ分、パッケージをより低背化することができる。例えば、第1実施形態に係る固体撮像装置1は、比較例に係る固体撮像装置1aから約20%薄くすることができる。また、BGAの平坦度の影響を抑制することができ、パッケージの据わりを向上させることができる。また、センサパッドである接続パッド26から、外周に向けて導電体14が配置される。これにより、金属バンプ14aと接続するための再配線層による配線抵抗を抑制することができる。
<固体撮像装置の製造方法>
図14A~図14Hは、第1実施形態に係る固体撮像装置1の製造方法の一例を示す断面図である。
なお、図14A~図14Hでは、1チップ分しか示されていないが、基板13は個片化される前のウェハの状態である。図14Hにおいて、分割領域(スクライブライン)に沿ってダイシングすることによって、基板13は個片化される。分割領域は、図14A~図14Hにおける基板13の左右の端部である。また、図14A~図14Gにおいて、中心線よりも左側は導電体14が設けられる領域を示し、中心線よりも右側は導電体14が設けられない領域を示す。図14Hにおいて、中心線より左側は導電体14の断面図を示し、中心線より右側は固体撮像装置1の外観側面図を示す。
まず、図14Aに示すように、個片化される前の基板13の表面F1上に撮像素子を形成する。その後、基板13の表面F1の上方に保護基板18を貼り付ける。また、裏面F2側からバックグラインディング又はエッチングを行い、基板13を薄くする。
次に、図14Bに示すように、エッチングにより基板13にホール13hを形成する。ホール13hは、基板13の裏面F2から見て、接続パッド26及び分割領域を一部に含む領域に形成される。ホール13hにより、絶縁層が露出される。
次に、図14Cに示すように、裏面F2側から、ホール13h、裏面F2及び絶縁層25上に絶縁層27を形成する。絶縁層27は、例えば、シリコン酸化膜である。絶縁層27は、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)により形成される。
次に、図14Dに示すように、接続パッド26を露出させるように、絶縁層25、27をエッチングする。このようにして、接続パッド26を露出させるように、基板13の裏面F2側から基板13の深さ方向に伸びるホール13hを形成する。
次に、図14Eに示すように、裏面F2側から、接続パッド26及び絶縁層27上にシード層28を形成する。シード層28の材料は、例えば、Ti又はCu等である。
次に、図14Fに示すように、裏面F2側から、シード層28上に金属層29を形成する。金属層29は、ホール13hを埋めるように形成される。すなわち、ホール13hを埋めるように基板13の裏面F2側から金属層29を形成することにより、基板13の深さ方向に伸びるコンタクト部材141及びコンタクト部材141と電気的に接続される導電体14を形成する。金属層29は、例えば、メッキ層である。金属層29の材料は、例えば、Cu、Ni又はAuである。電解メッキによりCuを形成してもよく、無電解メッキによりNi又はAuを形成してもよい。
次に、図14Gに示すように、パターニングを行い、不要なシード層28及び金属層29を除去する。その後、裏面F2側から、絶縁層27上に樹脂層91を形成する。樹脂層91は、導電体14を避けて形成される。樹脂層91は、保護樹脂であり、例えば、ソルダーレジストである。また、裏面F2に再配線層を形成してもよい。再配線層は、例えば、レジストパターニング及びメッキ法を用いるフォトリソグラフィ技術により形成される。
次に、図14Hに示すように、分割領域に沿って基板13をダイシングすることにより、固体撮像装置1が個片化される。従って、裏面F2と、側面F3と、の少なくとも一方に配置され、撮像素子に電気的に接続される導電体14が形成される。この結果、図3~図8に示す固体撮像装置1が完成する。従って、固体撮像装置1は、WLCSP(Wafer Level Chip Size Package)である。
以上のように、第1実施形態によれば、裏面F2及び側面F3の少なくとも一方に導電体14が形成される。これにより、パッケージをより低背化することができる。
<第1実施形態の変形例>
図15は、第1実施形態に係る固体撮像装置1の構成の第1変形例を示す断面図である。第1変形例は、パッケージがキャビティレス構造である点で、第1実施形態とは異なっている。
固体撮像装置1は、樹脂層17aをさらに備える。また、図15に示す例では、第1実施形態の図5における樹脂層17及び接着層19は設けられていない。樹脂層17aは、例えば、ガラスシール樹脂である。キャビティレス構造では、樹脂層17が設けられないため、パッケージをさらに低背化することができる。
<第2実施形態>
図16は、第2実施形態に係る固体撮像装置1の構成の一例を示す拡大断面図である。第2実施形態は、側面F3の導電体14が裏面F2の導電体14を介して接続パッド26と接続される点で、第1実施形態とは異なっている。
図16に示す例では、コンタクト部材141の一端は、接続パッド26の下面と電気的に接続される。コンタクト部材141の他端は、裏面F2に配置された導電体14と電気的に接続される。裏面F2に配置された導電体14は、裏面F2と側面F3とが交差する角部で電気的に接続される。側面F3に配置された導電体14は、樹脂層17に達するまで配置されている。
なお、図示しないが、第4実施形態の他の例として、樹脂層91を用いた再配線層のパターニングにより、導電体14がパッケージ側面にのみ配置されていてもよい。
次に、基板13が積層基板である場合について説明する。
図17は、第2実施形態に係る固体撮像装置1の構成の一例を示す断面図である。
シリコン基板81の所定の位置には、シリコン基板81を貫通するシリコン貫通孔85が形成されており、シリコン貫通孔85の内壁に、絶縁膜86を介して接続導体(例えば、金属層29)が埋め込まれることにより、シリコン貫通電極(TSV:Through Silicon Via)88(コンタクト部材141)が形成されている。絶縁膜86は、例えば、SiO2膜やSiN膜などで形成することができる。
図17に示す例では、導電体14は、ロジック基板11及び画素センサ基板12の側面F3、並びに、ロジック基板11の裏面F2に配置されている。なお、導電体14は、側面F3のうち、ロジック基板11及び画素センサ基板12のいずれか一方の側面に配置されていてもよい。
なお、図17に示す例では、接続パッド26、ロジック基板11の配線層83及び画素センサ基板12の配線層103の間の接続は省略されている。
図17に示す例では、図10と同様に、導電体14は、ロジック基板11及び画素センサ基板12の側面F3、並びに、ロジック基板11の裏面F2に配置されている。
次に、固体撮像装置1の製造方法について説明する。
図18は、第2実施形態の固体撮像装置1の製造方法の一例を示す断面図である。
図18に示すように、図14Aに示す工程の後、裏面F2から見て、分割領域の一部含む第1領域R1と、接続パッド26の一部を含む第2領域R2と、のそれぞれにホール13hを形成する。図14Fの工程において、第1領域R1及び第2領域R2の両方のホール13hを埋めるように金属層29が形成される。これにより、側面F3に配置される導電体14及びコンタクト部材141が形成される。その他の工程は、第1実施形態と同様である。
<第2実施形態の変形例>
図19は、第2実施形態に係る固体撮像装置1の構成の変形例を示す拡大断面図である。第2実施形態の変形例は、側面F3に導電体14が設けられない点で、第2実施形態とは異なっている。
<第3実施形態>
図20は、第3実施形態に係る固体撮像装置1の構成の一例を示す拡大断面図である。第3実施形態は、接続パッド26が上面(表面)を介して導電体14と接続されている点で、第1実施形態とは異なっている。
固体撮像装置1は、導電接続部142をさらに備える。導電接続部142は、例えば、配線である。導電接続部142は、表面F1に配置される。図20に示す例では、導電接続部142の一端は接続パッド26の上面と電気的に接続される。導電接続部142の他端は、側面F3に配置された導電体14と電気的に接続される。従って、導電接続部142は、接続パッド26と導電体14とを電気的に接続させる。
第1実施形態及び第2実施形態では、接続パッド26の下面から接続パッド26と導電体14とが接続される。ここで、例えば、固体撮像装置1が積層型センサである場合、接続パッド26の下方に画素信号を処理するためのロジック回路があるため、コンタクト用の接続パッド26を専用設計する必要がある(例えば、第1実施形態の図10及び第2実施形態の図17を参照)。
これに対して、第3実施形態では、接続パッド26は、基板13とは反対側で導電接続部142と電気的に接続される。これにより、接続パッド26は、導電体14の下方の基板13内部を介することなく導電体14と電気的に接続することができる。これにより、固体撮像装置1が積層型センサである場合等でも、接続パッド26の専用設計が不要となる。
次に、基板13が積層基板である場合について説明する。
図21は、第3実施形態に係る固体撮像装置1の構成の一例を示す断面図である。
図21に示す例では、画素センサ基板12は、接続パッド26と、導電接続部142と、を備える。導電接続部142は、接続パッド26に電気的に接続されるとともに、画素センサ基板12の側面まで伸びる。導電体14は、導電接続部142に接続されるとともに、画素センサ基板12の側面に配置される。また、導電体14は、ロジック基板11の側面及び下面に配置されてもよい。
なお、図21に示す例では、接続パッド26及び導電接続部142は画素センサ基板12に配置されている。しかし、これに限られず、接続パッド26及び導電接続部142は、ロジック基板11に配置されてもよい。この場合、導電接続部142は、ロジック基板11の側面まで伸びる。導電体14は、ロジック基板11の側面に配置される。また、導電体14は、画素センサ基板12の側面及びロジック基板11の下面に配置されてもよい。
次に、第3実施形態に係る固体撮像装置1の製造方法について説明する。
図22A~図22Dは、第3実施形態に係る固体撮像装置1の製造方法の一例を示す断面図である。
まず、図22Aに示すように、表面F1に撮像素子を形成するとともに、導電接続部142を形成する。すなわち、接続パッド26と電気的に接続されるとともに、基板13を個片化するための分割領域の一部を含む第1領域R1まで伸びる導電接続部142を形成する。第1領域R1は、後の工程で基板13にホール13hを形成する領域である。なお、第1領域R1の広さは、個片化された際に側面F3に配置される導電体14の厚みに影響する。その後、基板13の表面F1の上方に保護基板18が貼り付けられる。
次に、図22Bに示すように、エッチングにより基板13にホール13hを形成する。ホール13hは、基板13の裏面F2から見て、第1領域R1に形成される。
次に、図22Cに示すように、裏面F2側から、ホール13h、裏面F2及び絶縁層25上に絶縁層27を形成する。
次に、図22Dに示すように、導電接続部142を露出させるように、有機膜24及び絶縁層25、27をエッチングする。すなわち、導電接続部142が露出するように、基板13の裏面F2側から第1領域に基板13の深さ方向に伸びるホール13hを形成する。
その後、第1実施形態の図14E~図14Hと同様の工程により、図20に示す固体撮像装置1が完成する。すなわち、ホール13hを埋めるように基板13の裏面F2側から金属層29を形成することにより、導電接続部142と電気的に接続される導電体14を形成する。その後、分割領域に沿って基板13を個片化する。個片化の際に金属層29の一部が切断されて、側面F3に配置される導電体14が形成される。
また、犠牲層が用いられてもよい。例えば、図22Aにおいて、導電接続部142に代えて犠牲層が形成される。その後、図22Dの工程の後に犠牲層が除去され、犠牲層が除去された領域に導電接続部142が形成される。導電接続部142の形成と同時、又は、導電接続部142の形成後、ホール13hを埋めるように基板13の裏面F2側から金属層29を形成することにより導電接続部142と電気的に接続される導電体14を形成する。その後、分割領域に沿って基板13を個片化する。
なお、図示しないが、第4実施形態の他の例として、樹脂層91を用いた再配線層のパターニングにより、導電体14がパッケージ裏面にのみ配置されていてもよい。
<第3実施形態の変形例>
図23は、第3実施形態に係る固体撮像装置1の構成の変形例を示す拡大断面図である。第3実施形態の変形例は、裏面F2に導電体14が設けられない点で、第3実施形態とは異なっている。
<第4実施形態>
図24は、第4実施形態に係る固体撮像装置1の構成の一例を示す拡大断面図である。第4実施形態は、導電体14が接続パッド26の側面と接続されている点で、第3実施形態とは異なっている。
導電接続部142は、接続パッド26の側面部と接続されている。すなわち、導電接続部142は、接続パッド26とほぼ同じ高さに配置されている。
第4実施形態における固体撮像装置1の製造方法は、第3実施形態とほぼ同様である。
第4実施形態では、第3実施形態と同様に、接続パッド26は、導電体14の下方の基板13の内部を介することなく導電体14と電気的に接続することができる。これにより、固体撮像装置1が積層型センサである場合等でも、接続パッド26の専用設計が不要となる。
また、ウェハ形成時に接続パッド26の側面からスクライブエリア(分割領域)まで導電接続部142を引き出すことにより、側面F3に配置された導電体14と接続するための接続パッド26の上面又は下面の加工が不要となる。
また、第4実施形態は、第3実施形態と同様に、基板13が積層基板であってもよい。さらに、接続パッド26は、ロジック基板11及び画素センサ基板12のいずれに配置されていてもよい。
なお、図示しないが、第4実施形態の他の例として、樹脂層91を用いた再配線層のパターニングにより、導電体14がパッケージ裏面にのみ配置されていてもよい。
<第4実施形態の変形例>
図25は、第4実施形態に係る固体撮像装置1の構成の変形例を示す拡大断面図である。第4実施形態の変形例は、裏面F2に導電体14が設けられない点で、第4実施形態とは異なっている。
<第5実施形態>
図26は、第5実施形態に係る固体撮像装置1の構成の第1例を示す斜視図である。
図26に示す例では、導電体14は、側面F3のみに設けられる。すなわち、導電体14は裏面F2には配置されていない。図26における導電体14の断面は、例えば、図23及び図25に対応する。
図27は、第5実施形態に係る固体撮像装置1の構成の第2例を示す斜視図である。
図27に示す例では、導電体14は、裏面F2のみに設けられる。すなわち、導電体14は側面F3には配置されていない。図27における導電体14の断面は、例えば、図19に対応する。
図28は、第5実施形態に係る固体撮像装置1の構成の第3例を示す斜視図である。
裏面F2に配置される導電体14と、側面F3に配置される導電体14とが、互いに分離して設けられる。図28に示す例では、導電体14は、裏面F2及び側面F3の位置に応じて、裏面F2のみ、又は、側面F3のみに配置される。より詳細には、導電体14は、千鳥配列に配置されてもよい。すなわち、基板13の基板面の法線方向から基板13の外縁に沿って、導電体14は、裏面F2と側面F3とに交互に配置されている。
以上のように、第5実施形態では、導電体14は、パッケージ側面のみ、パッケージ裏面のみ、又は、混成して配置される。これにより、実装基板100の接続端子設計の自由度を向上させることができる。
<第6実施形態>
図29は、第6実施形態に係る固体撮像装置1の構成の第1例を示す斜視図である。第6実施形態の第1例は、2つの導電体14がパッケージ側面で電気的に接続される点で、第1実施形態とは異なっている。
固体撮像装置1は、結合部14mをさらに備える。結合部14mは、裏面F2及び側面F3の少なくとも一方に配置され、複数の導電体14を結合する。結合部14mは、例えば、再配線層のパターニングにより形成される。
図29に示す例では、結合部14mは、側面F3において、2つの導電体14間に配置され、2つの導電体14をパッケージ側面で電気的に接続させる。
図29に示す例では、或る接続パッド26(Pad1)と対応して電気的に接続される導電体14は、実装基板100の外部端子1と接続される。実装基板100の外部端子2と接続される導電体14は、対応する接続パッド26とは接続されない。結合部14mにより、実装基板100の外部端子1、2は、Pad1と電気的に接続されることになる。すなわち、結合部14mによって結合された複数の導電体14は、導電体14と電気的に接続されるとともに撮像素子との間で信号の送受を行う接続パッド26を共有する。
以上のように、第6実施形態では、複数の導電体14がイメージセンサの1つの接続パッド26を共有して接続される。これにより、実装基板100側で配線経路の分離が必要であった場合に、パッケージ側で対応することができるようになる。
また、或る接続パッド26(Pad2)と対応して電気的に接続される導電体14は、実装基板100の外部端子3と接続される。
図30は、第6実施形態に係る固体撮像装置1の構成の第2例を示す斜視図である。
図30に示す例では、結合部14mは、裏面F2において、2つの導電体14間に配置され、2つの導電体14をパッケージ裏面で電気的に接続させる。
<第7実施形態>
図31は、第7実施形態に係る固体撮像装置1の構成の第1例を示す斜視図である。第7実施形態の第1例は、結合された導電体14に対して実装基板100の1つの外部端子が接続される点で、第6実施形態とは異なっている。
図31に示す例では、結合部14mは、裏面F2及び側面F3の両方において、2つの導電体14間に配置され、2つの導電体14をパッケージ裏面及びパッケージ側面で電気的に接続させる。
図31に示す例では、結合部14mは、或る接続パッド26(Pad1)と対応して電気的に接続される導電体14と、他の接続パッド26(Pad2)と電気的に接続される導電体14と、を電気的に接続させる。すなわち、結合部14mによって結合された複数の導電体14は、導電体14と電気的に接続されるとともに撮像素子との間で信号の送受を行う複数の接続パッド26で共有される。結合された複数の導電体14は、実装基板100の1つの外部端子と接続される。
以上のように、第7実施形態では、結合された複数の導電体14は、イメージセンサの複数の複数の接続パッド26で共有される。これにより、実装基板100側でパッケージ端子の結合(マージ)が必要であった場合、パッケージ側で対応することができる。
図32は、第7実施形態に係る固体撮像装置1の構成の第2例を示す斜視図である。
図32に示す例では、結合部14mは、裏面F2において、2つの導電体14間に配置され、2つの導電体14をパッケージ裏面で電気的に接続させる。
<第8実施形態>
図33は、第8実施形態に係る導電体14及び基板13の構成の第1例を示す断面図である。
基板13と導電体14との間には、絶縁層27が設けられている。
導電体14は、単層である。すなわち、導電体14は、単層の導電層を有する。導電体14は、例えば、PVD(Physical Vapor Deposition)法により形成される。導電体14は、例えば、金属層29である。導電体14の材料として、実装基板100側の配線材料を限定せず、電気特性及び接合信頼性として相性の良い金属材料が選択できる。単層の導電体14の材料は、例えば、Ti、Cu、Ni、Au、SnAg又はAl等である。
図34は、第8実施形態に係る固体撮像装置1の構成の一例を示す拡大断面図である。
図34に示す例では、側面F3に、裏面F2よりも表面F1が広くなるようにテーパが形成されている。これは、PVD法は比較的段差を被覆しづらいため、成膜しやすくするためである。
図35は、第8実施形態に係る導電体14及び基板13の構成の第2例を示す断面図である。
導電体14は、複層である。すなわち、導電体14は、積層された複数の導電層を有する。導電体14は、例えば、メッキにより形成される。導電体14は、例えば、金属層29(メッキ層)等を含む。導電体14と絶縁層27との間には、例えば、シード層28が配置される。層構成は、例えば、実装基板100の仕様に応じて選択される。導電体14内の複数の層として、例えば、基板13側からTiのシード層28、Cuのシード層28、Niの金属層29、及び、Auの金属層29が配置される。また、導電体14内の複数の層として、例えば、基板13側からTiのシード層28、Cuのシード層28、SnAgの金属層29が配置されてもよい。
第6実施形態において導電体14を単層又は複層のいずれかにするかは、例えば、設計又は使用用途等に応じて変更される。例えば、導電体14の膜厚を厚くする場合、量産及び成膜速度等の観点で、PVD法よりも、シード層28を形成して電解メッキにより導電体14を形成する方が好ましい。例えば、膜厚が数十nm~数百nmである場合、PVD法で導電体14が形成されてもよい。しかし、膜厚が数μm以上になると、電解メッキの方が低コストである。
また、信頼性の観点において、導電体14は複層である方が好ましい。導電体14内の金属が半田110に食われることによって、例えば、導電体14の剥がれにつながる可能性がある。導電体14が複層である場合、外側に複数の層が存在するため、導電体14が単層よりも信頼性が高い。
<移動体への応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図36は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図36に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。
駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図36の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図37は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
図37では、車両12100は、撮像部12031として、撮像部12101,12102,12103,12104,12105を有する。
撮像部12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102,12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。撮像部12101及び12105で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図37には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部12031,12101,12102,12103,12104,12105や、運転者状態検出部12041等に適用され得る。具体的には、これらの撮像部や検出部に対して、例えば、本開示の固体撮像装置1を適用することができる。そして、本開示に係る技術を適用することにより、パッケージサイズをより小型化することができるため、システムをより小型化することが可能になる。
なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
(1)第1面に入射された光を光電変換した電気信号を生成する撮像素子を有する基板と、
前記基板の前記第1面の反対側の第2面と、前記基板の前記第2面に連なる側面と、の少なくとも一方に配置され、前記撮像素子に電気的に接続される導電体と、を備える、固体撮像装置。
(2)前記導電体は、前記第2面及び前記側面の少なくとも一方に面接触される、(1)に記載の固体撮像装置。
(3)前記第2面及び前記側面の少なくとも一方において、前記導電体の配置場所とそれ以外の場所とは面一である、(1)又は(2)に記載の固体撮像装置。
(4)前記基板の深さ方向に伸び、前記撮像素子と電気的に接続されるコンタクト部材を備え、
前記導電体は、前記コンタクト部材と電気的に接続される、(1)乃至(3)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(5)前記基板は、前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部を備え、
前記信号出力部は、前記コンタクト部材の一端部に接続される、(4)に記載の固体撮像装置。
(6)前記基板は、
前記撮像素子内の光電変換部が配置される第1基板と、
前記第1基板に積層され、前記光電変換部で光電変換された電気信号の信号処理を行う第2基板と、を有し、
前記コンタクト部材は、前記第1基板及び前記第2基板の深さ方向に伸びる、(4)又は(5)に記載の固体撮像装置。
(7)前記基板は、
前記撮像素子内の光電変換部が配置される第1基板と、
前記第1基板に積層され、前記光電変換部で光電変換された電気信号の信号処理を行う第2基板と、を有し、
前記第1基板は、前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部を備え、
前記第1基板は、前記信号出力部に電気的に接続されるとともに、前記第1基板の側面まで伸びる導電接続部を有し、
前記導電体は、前記導電接続部に接続されるとともに、前記第1基板の側面に配置される、(1)乃至(3)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(8)前記基板は、
前記撮像素子内の光電変換部が配置される第1基板と、
前記第1基板に積層され、前記光電変換部で光電変換された電気信号の信号処理を行う第2基板と、を有し、
前記第2基板は、前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部を備え、
前記第2基板は、前記信号出力部に電気的に接続されるとともに、前記第2基板の側面まで伸びる導電接続部を有し、
前記導電体は、前記導電接続部に接続されるとともに、前記第2基板の側面に配置される、(1)乃至(3)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(9)前記導電体は、前記第1基板及び前記第2基板の側面と、前記第2基板の前記第2面とに配置される、(6)乃至(8)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(10)前記導電体は、前記第2面のみ、又は、前記側面のみに配置される、(1)乃至(9)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(11)前記導電体は、前記第2面から前記側面にかけて、途切れることなく配置される、(1)乃至(9)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(12)前記第2面に配置される前記導電体と、前記側面に配置される前記導電体とが、互いに分離して設けられる、(1)乃至(9)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(13)前記第2面及び前記側面の少なくとも一方に配置され、複数の前記導電体を結合する結合部をさらに備え、
前記結合部によって結合された複数の前記導電体は、前記導電体と電気的に接続されるとともに前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部を共有する、(1)乃至(12)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(14)前記第2面及び前記側面の少なくとも一方に配置され、複数の前記導電体を結合する結合部をさらに備え、
前記結合部によって結合された複数の前記導電体は、前記導電体と電気的に接続されるとともに前記撮像素子との間で信号の送受を行う複数の信号出力部で共有される、(1)乃至(12)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(15)前記導電体は、単層の導電層を有する、(1)乃至(14)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(16)前記導電体は、積層された複数の導電層を有する、(1)乃至(14)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(17)基板の第1面に、前記第1面に入射された光を光電変換した電気信号を生成する撮像素子を形成し、
前記基板の前記第1面の反対側の第2面と、前記基板の前記第2面に連なる側面と、の少なくとも一方に配置され、前記撮像素子に電気的に接続される導電体を形成する、ことを具備する、固体撮像装置の製造方法。
(18)前記基板の前記第1面に前記撮像素子を形成し、
前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部を露出させるように、前記基板の前記第2面側から前記基板の深さ方向に伸びるホールを形成し、
前記ホールを埋めるように前記基板の前記第2面側から金属層を形成することにより、前記基板の深さ方向に伸びるコンタクト部材及び前記コンタクト部材と電気的に接続される前記導電体を形成する、ことをさらに具備する、(17)に記載の固体撮像装置の製造方法。
(19)個片化される前の前記基板の前記第1面に前記撮像素子を形成し、
前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部と電気的に接続されるとともに、前記基板を個片化するための分割領域の一部を含む第1領域まで伸びる導電接続部を形成し、
前記導電接続部が露出するように、前記基板の前記第2面側から前記第1領域に前記基板の深さ方向に伸びるホールを形成し、
前記ホールを埋めるように前記基板の前記第2面側から金属層を形成することにより、前記導電接続部と電気的に接続される前記導電体を形成し、
前記分割領域に沿って前記基板を個片化する、ことをさらに具備する、(17)に記載の固体撮像装置の製造方法。
(20)個片化される前の前記基板の前記第1面に前記撮像素子を形成し、
前記基板を個片化するための分割領域の一部を含む第1領域まで伸びる犠牲層を形成し、
前記犠牲層が露出するように、前記基板の前記第2面側から前記第1領域に前記基板の深さ方向に伸びるホールを形成し、
前記犠牲層を除去し、
前記犠牲層が除去された領域に、前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部と電気的に接続される導電接続部を形成するとともに、前記ホールを埋めるように前記基板の前記第2面側から金属層を形成することにより前記導電接続部と電気的に接続される前記導電体を形成し、
前記分割領域に沿って前記基板を個片化する、ことをさらに具備する、(17)に記載の固体撮像装置の製造方法。
本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
1 固体撮像装置、11 下側基板、12 上側基板、13 基板、13h ホール、14 導電体、141 コンタクト部材、142 導電接続部、14m 結合部、18 保護基板、26 接続パッド、29 金属層、F1 表面、F2 裏面、F3 側面、R1 第1領域、R2 第2領域

Claims (20)

  1. 第1面に入射された光を光電変換した電気信号を生成する撮像素子を有する基板と、
    前記基板の前記第1面の反対側の第2面と、前記基板の前記第2面に連なる側面と、の少なくとも一方に配置され、前記撮像素子に電気的に接続される導電体と、を備える、固体撮像装置。
  2. 前記導電体は、前記第2面及び前記側面の少なくとも一方に面接触される、請求項1に記載の固体撮像装置。
  3. 前記第2面及び前記側面の少なくとも一方において、前記導電体の配置場所とそれ以外の場所とは面一である、請求項1に記載の固体撮像装置。
  4. 前記基板の深さ方向に伸び、前記撮像素子と電気的に接続されるコンタクト部材を備え、
    前記導電体は、前記コンタクト部材と電気的に接続される、請求項1に記載の固体撮像装置。
  5. 前記基板は、前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部を備え、
    前記信号出力部は、前記コンタクト部材の一端部に接続される、請求項4に記載の固体撮像装置。
  6. 前記基板は、
    前記撮像素子内の光電変換部が配置される第1基板と、
    前記第1基板に積層され、前記光電変換部で光電変換された電気信号の信号処理を行う第2基板と、を有し、
    前記コンタクト部材は、前記第1基板及び前記第2基板の深さ方向に伸びる、請求項4に記載の固体撮像装置。
  7. 前記基板は、
    前記撮像素子内の光電変換部が配置される第1基板と、
    前記第1基板に積層され、前記光電変換部で光電変換された電気信号の信号処理を行う第2基板と、を有し、
    前記第1基板は、前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部を備え、
    前記第1基板は、前記信号出力部に電気的に接続されるとともに、前記第1基板の側面まで伸びる導電接続部を有し、
    前記導電体は、前記導電接続部に接続されるとともに、前記第1基板の側面に配置される、請求項1に記載の固体撮像装置。
  8. 前記基板は、
    前記撮像素子内の光電変換部が配置される第1基板と、
    前記第1基板に積層され、前記光電変換部で光電変換された電気信号の信号処理を行う第2基板と、を有し、
    前記第2基板は、前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部を備え、
    前記第2基板は、前記信号出力部に電気的に接続されるとともに、前記第2基板の側面まで伸びる導電接続部を有し、
    前記導電体は、前記導電接続部に接続されるとともに、前記第2基板の側面に配置される、請求項1に記載の固体撮像装置。
  9. 前記導電体は、前記第1基板及び前記第2基板の側面と、前記第2基板の前記第2面とに配置される、請求項6に記載の固体撮像装置。
  10. 前記導電体は、前記第2面のみ、又は、前記側面のみに配置される、請求項1に記載の固体撮像装置。
  11. 前記導電体は、前記第2面から前記側面にかけて、途切れることなく配置される、請求項1に記載の固体撮像装置。
  12. 前記第2面に配置される前記導電体と、前記側面に配置される前記導電体とが、互いに分離して設けられる、請求項1に記載の固体撮像装置。
  13. 前記第2面及び前記側面の少なくとも一方に配置され、複数の前記導電体を結合する結合部をさらに備え、
    前記結合部によって結合された複数の前記導電体は、前記導電体と電気的に接続されるとともに前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部を共有する、請求項1に記載の固体撮像装置。
  14. 前記第2面及び前記側面の少なくとも一方に配置され、複数の前記導電体を結合する結合部をさらに備え、
    前記結合部によって結合された複数の前記導電体は、前記導電体と電気的に接続されるとともに前記撮像素子との間で信号の送受を行う複数の信号出力部で共有される、請求項1に記載の固体撮像装置。
  15. 前記導電体は、単層の導電層を有する、請求項1に記載の固体撮像装置。
  16. 前記導電体は、積層された複数の導電層を有する、請求項1に記載の固体撮像装置。
  17. 基板の第1面に、前記第1面に入射された光を光電変換した電気信号を生成する撮像素子を形成し、
    前記基板の前記第1面の反対側の第2面と、前記基板の前記第2面に連なる側面と、の少なくとも一方に配置され、前記撮像素子に電気的に接続される導電体を形成する、ことを具備する、固体撮像装置の製造方法。
  18. 前記基板の前記第1面に前記撮像素子を形成し、
    前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部を露出させるように、前記基板の前記第2面側から前記基板の深さ方向に伸びるホールを形成し、
    前記ホールを埋めるように前記基板の前記第2面側から金属層を形成することにより、前記基板の深さ方向に伸びるコンタクト部材及び前記コンタクト部材と電気的に接続される前記導電体を形成する、ことをさらに具備する、請求項17に記載の固体撮像装置の製造方法。
  19. 個片化される前の前記基板の前記第1面に前記撮像素子を形成し、
    前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部と電気的に接続されるとともに、前記基板を個片化するための分割領域の一部を含む第1領域まで伸びる導電接続部を形成し、
    前記導電接続部が露出するように、前記基板の前記第2面側から前記第1領域に前記基板の深さ方向に伸びるホールを形成し、
    前記ホールを埋めるように前記基板の前記第2面側から金属層を形成することにより、前記導電接続部と電気的に接続される前記導電体を形成し、
    前記分割領域に沿って前記基板を個片化する、ことをさらに具備する、請求項17に記載の固体撮像装置の製造方法。
  20. 個片化される前の前記基板の前記第1面に前記撮像素子を形成し、
    前記基板を個片化するための分割領域の一部を含む第1領域まで伸びる犠牲層を形成し、
    前記犠牲層が露出するように、前記基板の前記第2面側から前記第1領域に前記基板の深さ方向に伸びるホールを形成し、
    前記犠牲層を除去し、
    前記犠牲層が除去された領域に、前記撮像素子との間で信号の送受を行う信号出力部と電気的に接続される導電接続部を形成するとともに、前記ホールを埋めるように前記基板の前記第2面側から金属層を形成することにより前記導電接続部と電気的に接続される前記導電体を形成し、
    前記分割領域に沿って前記基板を個片化する、ことをさらに具備する、請求項17に記載の固体撮像装置の製造方法。
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