JP4452096B2

JP4452096B2 - 固体撮像素子とその製造方法

Info

Publication number: JP4452096B2
Application number: JP2004052417A
Authority: JP
Inventors: 雄一内藤
Original assignee: Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Current assignee: Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2024-02-26
Also published as: JP2005243960A

Description

本発明は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの固体撮像素子およびその製造方法に関するものである。

従来の固体撮像装置および製造方法を図５を参照して説明する。図５は、従来の固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。この図５において、配線基板１８に実装された半導体ベアチップ１９の裏面に結像光学系の撮像レンズの収差により生じる像面湾曲に応じた球面状の湾曲面２０を形成し、この半導体ベアチップ１９の湾曲面形状に沿わせて、固体撮像素子２１を張り合わせることにより固体撮像装置が構成されていた。（例えば、特許文献１参照）

この発明により固体撮像装置の小型化ができ、また結像光学系の撮像レンズによる収差を補正できるため、画面全体にわたって焦点が合った固体撮像装置ができた。

特開２００３−１８８３６６号公報

しかし、このような固体撮像装置の製造方法は、半導体ベアチップの裏面を湾曲形状にする切削加工やドライエッチング加工など大変困難という課題があった。また、固体撮像素子が薄いため、取り扱いが不便であった。さらに、半導体ベアチップと固体撮像素子の位置合わせ、圧縮空気により半導体ベアチップ裏面と固体撮像素子裏面の貼り合わせが複雑な工程であるという課題があった。
本発明は、上記課題を解消し、固体撮像素子の受光面に容易に湾曲形状を形成する製造方法を提案する。

受光面に光学系の収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲形状を形成した固体撮像素子の製造方法において、受光面の反対面に受光素子エリアより大きい凹部を設けた固体撮像素子ベアチップを準備し、当該固体撮像素子ベアチップと台座を真空圧中に晒した状態で前記受光面の反対面に前記台座を気密に接着した後、前記固体撮像素子ベアチップと前記台座を大気圧中に晒して前記凹部内外に圧力差を生じさせ、当該圧力差により前記受光面を湾曲させて前記湾曲形状とする固体撮像素子の製造方法とする。

受光面に光学系の収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲形状を形成した固体撮像素子の製造方法において、受光面の反対面に受光素子エリアより大きい凹部を設けた固体撮像素子ベアチップを準備し、当該固体撮像素子ベアチップの前記受光面に機械的応力または圧縮空気を加えて湾曲させた状態で前記受光面の反対面に台座を気密に接着した後、前記機械的応力または前記圧縮空気を解除して前記受光面を自身の弾性復元力により変形させることで前記凹部内外に圧力差を生じさせ、当該圧力差により前記受光面を前記湾曲形状とする固体撮像素子の製造方法とする。

受光面に光学系の収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲形状を形成した固体撮像素子の製造方法において、受光面の反対面に受光素子エリアより大きい凹部を設けた固体撮像素子ベアチップを準備し、当該固体撮像素子ベアチップの前記受光面に機械的応力または圧縮空気を加えて前記湾曲形状を形成した後、前記受光面に前記機械的応力または前記圧縮空気を加えた状態且つ前記受光面の反対面に台座を接着しない状態で前記凹部内に接着剤を注入して硬化させる固体撮像素子の製造方法とする。

上記何れかの製造方法により製造された固体撮像素子であって、受光面に光学系の収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲形状を有し、前記受光面の反対面に受光素子エリアより大きい凹部を有する固体撮像素子とする。

請求項１記載の製造方法によれば、容易に湾曲形状を有した固体撮像素子が製造できる。また、受光面に直接触れることなく湾曲形状が形成できるため、受光面を傷つけることがない。さらに、受光面の厚みを変えることにより所望の湾曲形状を得ることができる。また、真空中の圧力を変えることによっても所望の湾曲形状を得ることができる。

請求項２記載の製造方法によれば、容易に湾曲形状を有した固体撮像素子が製造できる。さらに、受光面の厚みを変えることにより所望の湾曲形状を得ることができる。また、受光面への加圧の際に機械的応力や圧縮空気圧を変えることによっても所望の湾曲形状を得ることができる。

請求項３記載の製造方法によれば、容易に湾曲形状を有した固体撮像素子が製造できる。さらに、湾曲形状が接着剤で固定されているので、受光面への大きな圧力変化があっても湾曲形状が保持できる。また、受光面の厚みを変えることにより所望の湾曲形状を得ることがでる。また、受光面への加圧の際に機械的応力や圧縮空気圧を変えることによっても所望の湾曲形状を得ることができる。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。本発明の製造方法によれば、受光面の反対面に凹部を設け、真空あるいは、機械的応力、圧縮空気を利用し受光面の反対面に台座を接着するか、あるいは凹部に接着剤を注入し硬化させるので、容易に湾曲形状を有した固体撮像素子が製造できる。

本発明の実施例１について、図１および図４を参照して説明する。図１は、固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。図４は、固体撮像素子ベアチップ斜視図を示す。図４の１は、受光素子エリアを示す。図１（ａ）の２は加工前の固体撮像素子ベアチップである。図１（ｂ）の３は、受光面の反対面を所望の湾曲形状が形成できる厚みにエッチングあるいは切削加工し、凹部とした加工後の固体撮像素子ベアチップである。但し、受光面の厚みは大気圧１１００ｈｐａ〜５００ｈｐａ程度の気圧の影響を受けても、撮像に影響を与えない厚みとする。図１（ｂ）加工後の固体撮像素子ベアチップ３の凹部の大きさは、図４の受光素子エリア１より大きければ良い。図１（ｃ）の４は、固体撮像素子を実装する台座である。図１（ｄ）は、完成した固体撮像素子である。

図１（ｂ）において加工後の固体撮像素子ベアチップ３を真空炉内に入れ、図１（ｃ）のように台座４を受光面の反対面に凹部空間５の気密性が保持できるように接着する。このとき、完成後に所望の湾曲形状になるように真空圧を調整する。次に固体撮像素子ベアチップ３と台座４が接着されている状態で、真空炉を大気圧に開放することにより、凹部空間５内の圧力と大気圧との差圧が生じ、受光面に直接触れることなく受光面が所望の湾曲形状となり、図１（ｄ）の固体撮像素子ができる。

本発明の実施例２について、図２および図４を参照して説明する。図２は、固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。図４は、固体撮像素子ベアチップ斜視図を示す。図４の１は、受光素子エリアを示す。図２（ａ）の６は加工前の固体撮像素子ベアチップである。図２（ｂ）の７は、受光面の反対面を完成後に所望の湾曲形状が形成できる厚みにエッチングあるいは切削加工し、凹部とした加工後の固体撮像素子ベアチップである。但し、受光面の厚みは大気圧１１００ｈｐａ〜５００ｈｐａ程度の気圧の影響を受けても、撮像に影響を与えない厚みとする。図２（ｂ）加工後の固体撮像素子ベアチップ７の凹部の大きさは、図４の受光素子エリア１より大きければ良い。図２（ｅ）の８は、固体撮像素子を実装する台座である。図２（ｅ）は、完成した固体撮像素子である。

図２（ｃ）において加工後の固体撮像素子ベアチップ７の受光面側から圧縮空気９を用い受光面を加圧し湾曲形状を形成する。または、図２（ｄ）の湾曲形状をした治具１０で加圧し、受光面に湾曲形状を形成する。このとき、圧縮空気圧９および湾曲形状をした治具１０の加圧は、完成後に所望の湾曲形状が形成できる圧力とする。次に受光面への加圧を解除したときに所望の湾曲形状となるように、受光面の反対面に図２（ｅ）の凹部空間１１の気密性が保持できるように台座８を接着する。台座８の接着後は、受光面が湾曲形状となった図２（ｅ）の固体撮像素子ができる。

本発明の実施例３について、図４および図３を参照して説明する。図４は、固体撮像素子ベアチップ斜視図を示す。図３は、固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。図４の１は、受光素子エリアを示す。図３（ａ）の１２は加工前の固体撮像素子ベアチップである。図３（ｂ）の１３は、受光面の反対面を完成後に所望の湾曲形状が形成できる厚みにエッチングあるいは切削加工し、凹部とした加工後の固体撮像素子ベアチップである。図３（ｂ）加工後の固体撮像素子ベアチップ１３の凹部の大きさは、図４の受光素子エリア１より大きければ良い。図３（ｅ）の１７は、湾曲形状を維持するために硬化させた接着剤である。図３（ｅ）は、完成した固体撮像素子である。

図３（ｃ）において加工後の固体撮像素子ベアチップ１３の受光面側から圧縮空気１４を用い受光面を加圧し湾曲形状を形成する。または、図３（ｄ）の湾曲形状をした治具１５で加圧し、受光面に湾曲形状を形成する。このとき、圧縮空気圧１４および湾曲形状をした治具１５の加圧は、完成後に所望の湾曲形状が形成できる圧力とする。次に、受光面の反対面に凹部空間１６内に接着剤１７を注入し、接着剤１７を硬化させる。接着剤１７の硬化後は、受光面への大きな圧力変化があっても湾曲形状が保持できる図３（ｅ）の固体撮像素子ができる。

本発明の製造方法による固体撮像素子は、それぞれ特徴のある固体撮像素子ができる。ちなみに請求項１の製造方法によれば、大規模な製造装置を必要とせずに製造できるので安価な固体撮像素子ができる。請求項２の製造方法によれば、受光面を単純に加圧するだけなので短時間に製造でき、安価な固体撮像素子ができる。また、請求項３の製造方法によれば、湾曲形状を接着剤で保持しているので、機械的強度を増した固体撮像素子ができ、さらに台座を必要としないので固体撮像素子が薄くできる。

本発明による固体撮像素子の製造工程を示す断面図。（実施例１）本発明による固体撮像素子の製造工程を示す断面図。（実施例２）本発明による固体撮像素子の製造工程を示す断面図。（実施例３）固体撮像素子ベアチップの斜視図。従来の固体撮像装置の概略構成を示す断面図。

１受光素子エリア
２加工前の固体撮像素子ベアチップ
３加工後の固体撮像素子ベアチップ
４台座
５凹部空間
６加工前の固体撮像素子ベアチップ
７加工後の固体撮像素子ベアチップ
８台座
９圧縮空気
１０湾曲形状をした治具
１１凹部空間
１２加工前の固体撮像素子ベアチップ
１３加工後の固体撮像素子ベアチップ
１４圧縮空気
１５湾曲形状をした治具
１６凹部空間
１７接着剤
１８配線基板
１９半導体ベアチップ
２０湾曲面
２１固体撮像素子

Claims

受光面に光学系の収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲形状を形成した固体撮像素子の製造方法において、受光面の反対面に受光素子エリアより大きい凹部を設けた固体撮像素子ベアチップを準備し、当該固体撮像素子ベアチップと台座を真空圧中に晒した状態で前記受光面の反対面に前記台座を気密に接着した後、前記固体撮像素子ベアチップと前記台座を大気圧中に晒して前記凹部内外に圧力差を生じさせ、当該圧力差により前記受光面を湾曲させて前記湾曲形状とすることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
受光面に光学系の収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲形状を形成した固体撮像素子の製造方法において、受光面の反対面に受光素子エリアより大きい凹部を設けた固体撮像素子ベアチップを準備し、当該固体撮像素子ベアチップの前記受光面に機械的応力または圧縮空気を加えて湾曲させた状態で前記受光面の反対面に台座を気密に接着した後、前記機械的応力または前記圧縮空気を解除して前記受光面を自身の弾性復元力により変形させることで前記凹部内外に圧力差を生じさせ、当該圧力差により前記受光面を前記湾曲形状とすること特徴とする固体撮像素子の製造方法。
受光面に光学系の収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲形状を形成した固体撮像素子の製造方法において、受光面の反対面に受光素子エリアより大きい凹部を設けた固体撮像素子ベアチップを準備し、当該固体撮像素子ベアチップの前記受光面に機械的応力または圧縮空気を加えて前記湾曲形状を形成した後、前記受光面に前記機械的応力または前記圧縮空気を加えた状態且つ前記受光面の反対面に台座を接着しない状態で前記凹部内に接着剤を注入して硬化させることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
請求項１、請求項２または請求項３の製造方法により製造された固体撮像素子であって、受光面に光学系の収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲形状を有し、前記受光面の反対面に受光素子エリアより大きい凹部を有することを特徴とする固体撮像素子。