JP6938249B2 - Manufacturing method of semiconductor devices and molds - Google Patents

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Description

本技術は、半導体装置の製造方法、および、金型に関し、特に、レンズ形状を高精度に制御することができるようにした半導体装置の製造方法、および、金型に関する。 The present technology relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a mold, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device capable of controlling a lens shape with high accuracy and a mold.

ウエハ基板の平面方向にレンズを複数配列して形成する工程には、基板上に滴下した樹脂材料に金型を押し付けて形状を転写するインプリント技術を用いることができる(例えば、特許文献1参照)。 In the step of arranging and forming a plurality of lenses in the plane direction of the wafer substrate, an imprint technique of pressing a mold against a resin material dropped on the substrate to transfer the shape can be used (see, for example, Patent Document 1). ).

特開2012−93765号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-93765

レンズを高精度に形成するためには、金型を取り付けた取り付け部のZ軸(高さ)方向の距離、傾きなどを高精度に制御する必要があり、装置の動作精度を高精度化していくと、装置が大がかりとなり、コストが増大する。 In order to form the lens with high accuracy, it is necessary to control the distance, inclination, etc. in the Z-axis (height) direction of the mounting part where the mold is mounted with high accuracy, and the operation accuracy of the device is improved. As the equipment goes on, the equipment becomes large and the cost increases.

また、インプリント技術を用いたレンズ成型においては、樹脂材料が硬化したときの樹脂材料の収縮による、金型と樹脂材料との間の間隙やシワの発生にも注意する必要がある。 Further, in lens molding using the imprint technique, it is necessary to pay attention to the occurrence of gaps and wrinkles between the mold and the resin material due to the shrinkage of the resin material when the resin material is cured.

本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、レンズ形状を高精度に制御することができるようにするものである。 The present technology has been made in view of such a situation, and makes it possible to control the lens shape with high accuracy.

本技術の第1の側面の金型は、所定の凹凸形状面を有するレンズ部と、平面視で前記レンズ部より外側に配置され、前記レンズ部の前記所定の凹凸形状面と異なる高さを有する突き当て部と、テーパ形状の側面を有し、基板の傾斜面と接触して平面方向の位置を制御するガイド部とを備え、前記突き当て部は、前記基板の上の樹脂材料を前記所定の凹凸形状に成形する際に前記基板に突き当てられ、前記突き当て部を前記基板に突き当てた状態において、前記レンズ部と前記基板との間の空間より外側に前記樹脂材料流出入させる隙間が形成された構成とされる。 The mold on the first side surface of the present technology is arranged outside the lens portion in a plan view and a lens portion having a predetermined concave-convex shape surface, and has a height different from the predetermined concave-convex shape surface of the lens portion. and abutting portions having, has a side surface of the tapered, and a guide portion for controlling the position of the plane direction in contact with the inclined surface of the substrate, said abutting portion includes a resin material on the substrate the the abuts the substrate when forming a predetermined concavo-convex shape, said in a state where the abutting portion is abutted on the substrate, the resin material on the outer side of the space inflow and outflow between the substrate and the lens unit The structure is such that a gap is formed to allow the lens to be formed.

本技術の第1の側面においては、所定の凹凸形状面を有するレンズ部と、平面視で前記レンズ部より外側に配置され、前記レンズ部の前記所定の凹凸形状面と異なる高さを有する突き当て部と、テーパ形状の側面を有し、基板の傾斜面と接触して平面方向の位置を制御するガイド部とを備え、前記突き当て部は、前記基板の上の樹脂材料を前記所定の凹凸形状に成形する際に前記基板に突き当てられ、前記突き当て部を前記基板に突き当てた状態において、前記レンズ部と前記基板との間の空間より外側に前記樹脂材料流出入させる隙間が形成された構成とされる。 In the first aspect of the present technology, a lens portion having a predetermined concave-convex shape surface and a protrusion which is arranged outside the lens portion in a plan view and has a height different from the predetermined concave-convex shape surface of the lens portion. and abutting portion has a side surface of the tapered, and a guide portion for controlling the position of the plane direction in contact with the inclined surface of the substrate, said abutting portion includes a resin material on the substrate of the predetermined the abuts the substrate when forming the uneven shape in a state where the abutting portion is abutted on the substrate, a gap in which the causes of the resin material flow and out outside the space between the substrate and the lens unit Is formed.

本技術の第2の側面の半導体装置の製造方法は、基板の上の樹脂材料に、金型を押し付けて、前記金型の凹凸形状を前記樹脂材料に転写して、レンズ樹脂部を形成するステップを備え、前記金型は、所定の凹凸形状面を有するレンズ部と、平面視で前記レンズ部より外側に配置され、前記レンズ部の前記所定の凹凸形状面と異なる高さを有する突き当て部と、テーパ形状の側面を有し、前記基板の傾斜面と接触して平面方向の位置を制御するガイド部とを備え、前記突き当て部は、前記基板の上の前記樹脂材料を前記所定の凹凸形状に成形する際に前記基板に突き当てられ、前記突き当て部を前記基板に突き当てた状態において、前記レンズ部と前記基板との間の空間より外側に前記樹脂材料流出入させる隙間が形成された構成である。 The method for manufacturing a semiconductor device on the second side of the present technology is to press a mold against a resin material on a substrate and transfer the uneven shape of the mold to the resin material to form a lens resin portion. The mold is provided with a step, and the lens portion having a predetermined concave-convex shape surface and an abutting portion which is arranged outside the lens portion in a plan view and has a height different from the predetermined concave-convex shape surface of the lens portion. has a section, the sides of the tapered, and a guide portion for controlling the position of the plane direction in contact with the inclined surface of the substrate, the abutment portion, the predetermined said resin material on said substrate abuts on the substrate when forming the uneven shape of, in a state where the abutting portion is abutted on the substrate, the so resin material is the flow and from the outside of the space between the substrate and the lens unit It is a structure in which a gap is formed.

本技術の第2の側面においては、基板の上の樹脂材料に、金型を押し付けて、前記金型の形状を前記樹脂材料に転写して、レンズ樹脂部が形成される。前記金型は、所定の凹凸形状面を有するレンズ部と、平面視で前記レンズ部より外側に配置され、前記レンズ部の前記所定の凹凸形状面と異なる高さを有する突き当て部と、テーパ形状の側面を有し、前記基板の傾斜面と接触して平面方向の位置を制御するガイド部とを備え、前記突き当て部は、前記基板の上の前記樹脂材料を前記所定の凹凸形状に成形する際に前記基板に突き当てられ、前記突き当て部を前記基板に突き当てた状態において、前記レンズ部と前記基板との間の空間より外側に前記樹脂材料流出入させる隙間が形成された構成である。 In the second aspect of the present technology, the mold is pressed against the resin material on the substrate and the shape of the mold is transferred to the resin material to form the lens resin portion. The mold has a lens portion having a predetermined concave-convex shape surface, an abutting portion arranged outside the lens portion in a plan view and having a height different from the predetermined concave-convex shape surface of the lens portion, and a taper. has a side surface shape, in contact with the inclined surface of the substrate and a guide portion for controlling the position of the plane direction, the abutting section, the resin material on the substrate to the predetermined irregularities When the resin material is abutted against the substrate during molding , and the abutting portion is abutted against the substrate, a gap is formed outside the space between the lens portion and the substrate to allow the resin material to flow in and out. It is a configuration.

金型は、独立した部品であっても良いし、他の装置の一部として組み込まれた部品であっても良い。 The mold may be an independent component or a component incorporated as part of another device.

本技術の第1及び第2の側面によれば、レンズ形状を高精度に制御することができる。 According to the first and second aspects of the present technology, the lens shape can be controlled with high accuracy.

なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。 The effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure.

本技術を適用した半導体装置としての固体撮像装置の概略構造図である。It is a schematic structural drawing of the solid-state image sensor as a semiconductor device to which this technology is applied. 図1の固体撮像装置のシステム構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the system configuration example of the solid-state image sensor of FIG. レンズ樹脂部を形成するレンズ形成方法を説明する図である。It is a figure explaining the lens forming method which forms a lens resin part. 金型の断面図と平面図である。It is a cross-sectional view and a plan view of a mold. レンズ樹脂部の平面図である。It is a top view of the lens resin part. 図4の金型を用いた場合の作用効果を説明する図である。It is a figure explaining the action effect when the mold of FIG. 4 is used. 図4の金型を用いた場合の作用効果を説明する図である。It is a figure explaining the action effect when the mold of FIG. 4 is used. 図4の金型の変形例を説明する図である。It is a figure explaining the modification of the mold of FIG. 金型の第2の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining the 2nd Embodiment of a mold. 第2の実施形態の金型の断面図と平面図である。It is sectional drawing and plan view of the mold of 2nd Embodiment. レンズ樹脂部の形成タイミングを説明する図である。It is a figure explaining the formation timing of the lens resin part. レンズ樹脂部のその他の形状例を示す図である。It is a figure which shows the other shape example of the lens resin part. 積層構造体の詳細な断面構造を示す図である。It is a figure which shows the detailed cross-sectional structure of a laminated structure. 固体撮像装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid-state image sensor. 固体撮像装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid-state image sensor. 固体撮像装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid-state image sensor. 固体撮像装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid-state image sensor. 固体撮像装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid-state image sensor. 固体撮像装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid-state image sensor. 固体撮像装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid-state image sensor. 固体撮像装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid-state image sensor. 固体撮像装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid-state image sensor. 固体撮像装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid-state image sensor. 固体撮像装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid-state image sensor. 固体撮像装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid-state image sensor. 固体撮像装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid-state image sensor. 固体撮像装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid-state image sensor. 固体撮像装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid-state image sensor. カメラモジュールの第1構成例の断面図である。It is sectional drawing of the 1st configuration example of a camera module. カメラモジュールの第2構成例の断面図である。It is sectional drawing of the 2nd configuration example of a camera module. カメラモジュールの第3構成例の断面図である。It is sectional drawing of the 3rd configuration example of a camera module. 積層レンズ構造体の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the laminated lens structure. 2枚の基板状態のレンズ付き基板の接合を説明する図である。It is a figure explaining the joining of the substrate with a lens in the state of two substrates. 基板状態のレンズ付き基板の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the substrate with a lens in the substrate state. 本技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the configuration example of the image pickup apparatus as an electronic device to which this technology is applied. イメージセンサの使用例を説明する図である。It is a figure explaining the use example of an image sensor. 体内情報取得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。It is a block diagram which shows an example of the schematic structure of the body information acquisition system. 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the schematic structure of the endoscopic surgery system. カメラヘッド及びCCUの機能構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the functional structure of a camera head and a CCU. 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。It is a block diagram which shows an example of the schematic structure of a vehicle control system. 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。It is explanatory drawing which shows an example of the installation position of the vehicle exterior information detection unit and the image pickup unit.

以下、本技術を実施するための形態(以下、実施の形態という)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.固体撮像装置の概略の構造
2.固体撮像装置のシステム構成
3.レンズ形成方法
4.金型の作用効果
5.金型の変形例
6.金型の第2の実施形態
7.レンズ樹脂部の形成タイミング
8.レンズ樹脂部のその他の形状例
9.積層構造体の詳細構造
10.積層構造体の製造方法
11.カメラモジュールの詳細構成
12.レンズ付き基板どうしの直接接合
13.レンズ付き基板の製造方法
14.電子機器への適用例
15.体内情報取得システムへの応用例
16.内視鏡手術システムへの応用例
17.移動体への応用例
Hereinafter, embodiments for carrying out the present technology (hereinafter referred to as embodiments) will be described. The explanation will be given in the following order.
1. 1. Schematic structure of the solid-state image sensor 2. System configuration of solid-state image sensor 3. Lens forming method 4. Action and effect of mold 5. Mold modification 6. Second embodiment of the mold 7. Timing of formation of lens resin part 8. Examples of other shapes of the lens resin part 9. Detailed structure of the laminated structure 10. Method for manufacturing laminated structure 11. Detailed configuration of camera module 12. Direct bonding between substrates with lenses 13. Manufacturing method of substrate with lens 14. Application example to electronic devices 15. Application example to internal information acquisition system 16. Application example to endoscopic surgery system 17. Application example to mobile

<1.固体撮像装置の概略の構造>
図1は、本技術を適用した半導体装置としての固体撮像装置の概略構造を示している。
<1. Outline structure of solid-state image sensor>
FIG. 1 shows a schematic structure of a solid-state image sensor as a semiconductor device to which the present technology is applied.

図1に示される固体撮像装置1は、図中の矢印の方向で装置に入射する光もしくは電磁波を電気信号へ変換する。以後、本開示では、便宜上、電気信号へと変換する対象として、光を電気信号へ変換する装置を例に用いて説明する。 The solid-state image sensor 1 shown in FIG. 1 converts light or electromagnetic waves incident on the device in the direction of the arrow in the figure into an electric signal. Hereinafter, in the present disclosure, for convenience, a device for converting light into an electric signal will be described as an example as an object for converting into an electric signal.

固体撮像装置1は、第1構造体11と第2構造体12とが積層された積層構造体13と、外部端子14と、第1構造体11の上側に形成された保護基板18と、保護基板18上に形成されたレンズ樹脂部19とを備える。なお、以下では、便宜上、図1における、光が装置へ入射する入射面の側を上側、入射面と対向する装置のもう一方の面の側を下側として、第1構造体11を上側構造体11、第2構造体12を下側構造体12と呼ぶことにする。 The solid-state image sensor 1 protects the laminated structure 13 in which the first structure 11 and the second structure 12 are laminated, the external terminal 14, and the protective substrate 18 formed on the upper side of the first structure 11. A lens resin portion 19 formed on the substrate 18 is provided. In the following, for convenience, the first structure 11 is the upper structure, with the side of the incident surface on which light is incident on the device as the upper side and the side of the other surface of the device facing the incident surface as the lower side. The body 11 and the second structure 12 will be referred to as a lower structure 12.

この固体撮像装置1は、上側構造体11の一部を構成する半導体基板(ウエハ)と、下側構造体12の一部を構成する半導体基板(ウエハ)と、保護基板18とを、ウエハレベルで貼り合せた後、個々の固体撮像装置1へと個片化して形成される。 The solid-state image sensor 1 has a semiconductor substrate (wafer) forming a part of the upper structure 11, a semiconductor substrate (wafer) forming a part of the lower structure 12, and a protective substrate 18 at a wafer level. After being pasted together in, it is formed as an individual piece into each solid-state image sensor 1.

個片化される前の上側構造体11は、半導体基板(ウエハ)に、入射した光を電気信号へ変換する画素が形成されたものである。画素は、例えば、光電変換するためのフォトダイオード(PD)と、光電変換動作や光電変換された電気信号を読み出す動作を制御する、複数個の画素トランジスタを備える。画素トランジスタは、例えば、MOSトランジスタであることが望ましい。個片化された後の固体撮像装置1に含まれる上側構造体11は、上側チップ、イメージセンサ基板、または、イメージセンサチップと呼ばれる場合もある。 The upper structure 11 before being fragmented is a semiconductor substrate (wafer) in which pixels for converting incident light into electric signals are formed. The pixel includes, for example, a photodiode (PD) for photoelectric conversion and a plurality of pixel transistors that control a photoelectric conversion operation and an operation of reading a photoelectrically converted electric signal. The pixel transistor is preferably a MOS transistor, for example. The upper structure 11 included in the solid-state image sensor 1 after being fragmented may be referred to as an upper chip, an image sensor substrate, or an image sensor chip.

上側構造体11の上面には、例えば、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が形成されている。オンチップレンズ16の上側には、固体撮像装置1の構造物、特にオンチップレンズ16やカラーフィルタ15を保護するための保護基板18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。 For example, an R (red), G (green), or B (blue) color filter 15 and an on-chip lens 16 are formed on the upper surface of the upper structure 11. On the upper side of the on-chip lens 16, a protective substrate 18 for protecting the structure of the solid-state imaging device 1, particularly the on-chip lens 16 and the color filter 15, is arranged. The protective substrate 18 is, for example, a transparent glass substrate. When the hardness of the protective substrate 18 is higher than the hardness of the on-chip lens 16, the action of protecting the on-chip lens 16 is strengthened.

保護基板18の上面には、レンズ材料としての樹脂材料をインプリントにより所定の形状に成型することによって形成されたレンズ樹脂部19が配置されている。レンズ樹脂部19は、入射した光を所定の方向へ屈折させ、上側構造体11の所定の画素へ入射させる。 On the upper surface of the protective substrate 18, a lens resin portion 19 formed by molding a resin material as a lens material into a predetermined shape by imprinting is arranged. The lens resin portion 19 refracts the incident light in a predetermined direction and causes the incident light to enter a predetermined pixel of the upper structure 11.

個片化される前の下側構造体12は、半導体基板(ウエハ)に、トランジスタと配線とを含む半導体回路が形成されたものである。個片化された後の固体撮像装置1に含まれる下側構造体12は、下側チップ、信号処理基板、または、信号処理チップと呼ばれる場合もある。下側構造体12には、装置外部の不図示の配線と電気的に接続するための外部端子14が、複数、形成されている。外部端子14は、例えば、はんだボールである。 The lower structure 12 before being fragmented is a semiconductor substrate (wafer) in which a semiconductor circuit including a transistor and wiring is formed. The lower structure 12 included in the solid-state image sensor 1 after being fragmented may be referred to as a lower chip, a signal processing substrate, or a signal processing chip. The lower structure 12 is formed with a plurality of external terminals 14 for electrically connecting to wiring (not shown) outside the device. The external terminal 14 is, for example, a solder ball.

固体撮像装置1は、オンチップレンズ16上に配置されたシール樹脂17を介して、上側構造体11の上側もしくはオンチップレンズ16の上側に保護基板18が固定されたキャビティレス構造を成している。シール樹脂17は、その硬度が保護基板18の硬度よりも低いため、シール樹脂が存在しない場合と比較すると、固体撮像装置1の外部から保護基板18へ加わった応力が装置内部へと伝わるのを緩和する作用を果たし得る。 The solid-state image sensor 1 has a cavityless structure in which the protective substrate 18 is fixed to the upper side of the upper structure 11 or the upper side of the on-chip lens 16 via the seal resin 17 arranged on the on-chip lens 16. There is. Since the hardness of the seal resin 17 is lower than the hardness of the protective substrate 18, the stress applied to the protective substrate 18 from the outside of the solid-state imaging device 1 is transmitted to the inside of the device as compared with the case where the seal resin does not exist. It can act as a palliative.

なお、固体撮像装置1は、キャビティレス構造と異なる構造として、上側構造体11の上面に、柱状もしくは壁状の構造を形成し、保護基板18がオンチップレンズ16の上方に空隙を持って担持されるように、上記柱状もしくは壁状の構造に固定されたキャビティ構造を成しても良い。 The solid-state image sensor 1 has a structure different from the cavityless structure, in which a columnar or wall-like structure is formed on the upper surface of the upper structure 11, and the protective substrate 18 is supported with a gap above the on-chip lens 16. As described above, a cavity structure fixed to the columnar or wall-like structure may be formed.

<2.固体撮像装置のシステム構成>
図2は、固体撮像装置1のシステム構成例を示すブロック図である。
<2. System configuration of solid-state image sensor>
FIG. 2 is a block diagram showing a system configuration example of the solid-state image sensor 1.

図2の固体撮像装置1は、光電変換部(PD)を有する画素31が、行方向および列方向に複数個配置された画素アレイ部24を備える。 The solid-state image sensor 1 of FIG. 2 includes a pixel array unit 24 in which a plurality of pixels 31 having a photoelectric conversion unit (PD) are arranged in the row direction and the column direction.

画素アレイ部24は、画素31を行毎に駆動するための行駆動信号線32や、行毎に駆動された複数個の画素31から、光電変換の結果生じた信号を読み出すための垂直信号線(列読出し線)33を備える。図2に示すように、1本の行駆動信号線32には、行方向に配列された複数個の画素31が接続されている。1本の垂直信号線33には、列方向に配列された複数個の画素31が接続されている。 The pixel array unit 24 is a vertical signal line for reading a signal generated as a result of photoelectric conversion from a row drive signal line 32 for driving the pixel 31 row by row and a plurality of pixels 31 driven row by row. (Column read line) 33 is provided. As shown in FIG. 2, a plurality of pixels 31 arranged in the row direction are connected to one row drive signal line 32. A plurality of pixels 31 arranged in a column direction are connected to one vertical signal line 33.

固体撮像装置1は、行駆動部22と列信号処理部25をさらに備える。 The solid-state image sensor 1 further includes a row drive unit 22 and a column signal processing unit 25.

行駆動部22は、例えば、画素駆動するための行の位置を決める行アドレス制御部、言い換えれば、行デコーダ部と、画素31を駆動するための信号を発生させる行駆動回路部を備える。 The row drive unit 22 includes, for example, a row address control unit that determines the position of a row for driving a pixel, in other words, a row decoder unit, and a row drive circuit unit that generates a signal for driving the pixel 31.

列信号処理部25は、例えば、垂直信号線33に接続され、画素31とソースフォロア回路を形成する負荷回路部を備える。また、列信号処理部25は、垂直信号線33を介して画素31から読み出された信号を増幅する増幅回路部を備えていても良い。さらに、列信号処理部25は、光電変換の結果として画素31から読み出された信号から、系のノイズレベルを取り除くための、ノイズ処理部をさらに備えても良い。 The column signal processing unit 25 includes, for example, a load circuit unit connected to the vertical signal line 33 to form a source follower circuit with the pixels 31. Further, the column signal processing unit 25 may include an amplifier circuit unit that amplifies the signal read from the pixel 31 via the vertical signal line 33. Further, the column signal processing unit 25 may further include a noise processing unit for removing the noise level of the system from the signal read from the pixel 31 as a result of photoelectric conversion.

列信号処理部25は、画素31から読み出された信号もしくは上記ノイズ処理されたアナログ信号を、デジタル信号へと変換するための、アナログデジタルコンバータ(ADC)を備える。ADCは、変換対象となるアナログ信号と、これと比較対象となる参照掃引信号とを比較するためのコンパレータ部、および、コンパレータ部での比較結果が反転するまでの時間を計測するカウンタ部を備える。列信号処理部25は、読出し列を走査する制御を行う水平走査回路部をさらに備えても良い。 The column signal processing unit 25 includes an analog-to-digital converter (ADC) for converting the signal read from the pixel 31 or the noise-processed analog signal into a digital signal. The ADC includes a comparator section for comparing the analog signal to be converted with the reference sweep signal to be compared, and a counter section for measuring the time until the comparison result in the comparator section is inverted. .. The column signal processing unit 25 may further include a horizontal scanning circuit unit that controls scanning the read sequence.

固体撮像装置1は、タイミング制御部23をさらに備える。タイミング制御部23は、装置へ入力された基準クロック信号やタイミング制御信号を基にして、行駆動部22と列信号処理部25へ、タイミングを制御する信号を供給する。以後、本開示においては、行駆動部22、列信号処理部25、及びタイミング制御部23の全部もしくは一部を、単に画素周辺回路部、周辺回路部、または、制御回路部と呼ぶ場合がある。 The solid-state image sensor 1 further includes a timing control unit 23. The timing control unit 23 supplies a signal for controlling the timing to the row drive unit 22 and the column signal processing unit 25 based on the reference clock signal and the timing control signal input to the apparatus. Hereinafter, in the present disclosure, all or a part of the row drive unit 22, the column signal processing unit 25, and the timing control unit 23 may be simply referred to as a pixel peripheral circuit unit, a peripheral circuit unit, or a control circuit unit. ..

固体撮像装置1は、画像信号処理部26をさらに備える。画像信号処理部26は、光電変換の結果得られたデータ、言い換えれば、固体撮像装置1における撮像動作の結果得られたデータに対して、各種の信号処理を施す回路である。画像信号処理部26は、例えば、画像信号処理回路部と、データ保持部とを含んで構成される。画像信号処理部26は、更にプロセッサ部を備えても良い。 The solid-state image sensor 1 further includes an image signal processing unit 26. The image signal processing unit 26 is a circuit that performs various signal processing on the data obtained as a result of photoelectric conversion, in other words, the data obtained as a result of the image pickup operation in the solid-state image sensor 1. The image signal processing unit 26 includes, for example, an image signal processing circuit unit and a data holding unit. The image signal processing unit 26 may further include a processor unit.

画像信号処理部26において実行される信号処理の一例は、AD変換された撮像データが、暗い被写体を撮影したデータである場合には階調を多く持たせ、明るい被写体を撮影したデータである場合には階調を少なくするトーンカーブ補正処理である。この場合、撮像データの階調をどのようなトーンカーブに基づいて補正するか、トーンカーブの特性データを予め画像信号処理部26のデータ保持部に記憶させておくことが望ましい。 An example of signal processing executed by the image signal processing unit 26 is that when the AD-converted imaging data is data obtained by photographing a dark subject, it has many gradations and is data obtained by photographing a bright subject. Is a tone curve correction process that reduces gradation. In this case, it is desirable to store the characteristic data of the tone curve in the data holding unit of the image signal processing unit 26 in advance as to what kind of tone curve the gradation of the imaging data is corrected based on.

固体撮像装置1は、入力部21Aをさらに備える。入力部21Aは、例えば、上記基準クロック信号や、垂直同期信号および水平同期信号などのタイミング制御信号や、画像信号処理部26のデータ保持部へ記憶させる特性データなどを、装置外部から固体撮像装置1へ入力する。入力部21Aは、固体撮像装置1へデータを入力するための外部端子14である入力端子41と、入力端子41へ入力された信号を固体撮像装置1の内部へと取り込む入力回路部42とを備える。 The solid-state image sensor 1 further includes an input unit 21A. The input unit 21A is a solid-state imaging device that stores, for example, the reference clock signal, timing control signals such as vertical synchronization signals and horizontal synchronization signals, and characteristic data stored in the data holding unit of the image signal processing unit 26 from outside the device. Enter in 1. The input unit 21A includes an input terminal 41 which is an external terminal 14 for inputting data to the solid-state image sensor 1, and an input circuit unit 42 which takes in the signal input to the input terminal 41 into the solid-state image sensor 1. Be prepared.

入力部21Aは、入力回路部42で取り込まれた信号の振幅を、固体撮像装置1の内部で利用しやすい振幅へと変更する入力振幅変更部43をさらに備える。 The input unit 21A further includes an input amplitude changing unit 43 that changes the amplitude of the signal captured by the input circuit unit 42 to an amplitude that can be easily used inside the solid-state image sensor 1.

入力部21Aは、入力データのデータ列の並びを変更する入力データ変換回路部44をさらに備える。入力データ変換回路部44は、例えば、入力データとしてシリアル信号を受け取って、これをパラレル信号へと変換するシリアルパラレル変換回路である。 The input unit 21A further includes an input data conversion circuit unit 44 that changes the arrangement of the data strings of the input data. The input data conversion circuit unit 44 is, for example, a serial-parallel conversion circuit that receives a serial signal as input data and converts it into a parallel signal.

なお、入力振幅変更部43と入力データ変換回路部44は、省略される場合もある。 The input amplitude changing unit 43 and the input data conversion circuit unit 44 may be omitted.

固体撮像装置1がフラッシュメモリやSRAM、DRAMと言った外部のメモリデバイスと接続される場合には、入力部21Aは、これら外部のメモリデバイスからのデータを受け取るメモリインタフェース回路をさらに備えることができる。 When the solid-state imaging device 1 is connected to an external memory device such as a flash memory, SRAM, or DRAM, the input unit 21A can further include a memory interface circuit that receives data from these external memory devices. ..

固体撮像装置1は、出力部21Bをさらに備える。出力部21Bは、固体撮像装置1で撮影された画像データや、画像信号処理部26で信号処理された画像データを、固体撮像装置1から装置外部へと出力する。出力部21Bは、固体撮像装置1から装置外部へとデータを出力ための外部端子14である出力端子48と、固体撮像装置1の内部から装置外部へとデータを出力する回路であり、出力端子48と接続された固体撮像装置1外部の外部配線を駆動する回路である、出力回路部47とを備える。 The solid-state image sensor 1 further includes an output unit 21B. The output unit 21B outputs the image data captured by the solid-state image sensor 1 and the image data signal-processed by the image signal processing unit 26 from the solid-state image sensor 1 to the outside of the device. The output unit 21B is an output terminal 48 which is an external terminal 14 for outputting data from the solid-state image sensor 1 to the outside of the device, and a circuit for outputting data from the inside of the solid-state image sensor 1 to the outside of the device. It includes an output circuit unit 47, which is a circuit for driving an external wiring outside the solid-state image sensor 1 connected to the 48.

出力部21Bは、固体撮像装置1の内部で用いた信号の振幅を、固体撮像装置1の外部に接続された外部デバイスで利用しやすい振幅へと変更する出力振幅変更部46をさらに備える。 The output unit 21B further includes an output amplitude changing unit 46 that changes the amplitude of the signal used inside the solid-state image sensor 1 to an amplitude that can be easily used by an external device connected to the outside of the solid-state image sensor 1.

出力部21Bは、出力データのデータ列の並びを変更する出力データ変換回路部45をさらに備える。出力データ変換回路部45は、例えば、固体撮像装置1内部で使用したパラレル信号を、シリアル信号へと変換するパラレルシリアル変換回路である。 The output unit 21B further includes an output data conversion circuit unit 45 that changes the arrangement of the data strings of the output data. The output data conversion circuit unit 45 is, for example, a parallel serial conversion circuit that converts a parallel signal used inside the solid-state imaging device 1 into a serial signal.

出力データ変換回路部45と出力振幅変更部46は、省略される場合もある。 The output data conversion circuit unit 45 and the output amplitude changing unit 46 may be omitted.

固体撮像装置1がフラッシュメモリやSRAM、DRAMと言った外部のメモリデバイスと接続される場合には、出力部21Bは、これら外部のメモリデバイスへとデータを出力するメモリインタフェース回路をさらに備えることができる。 When the solid-state imaging device 1 is connected to an external memory device such as a flash memory, SRAM, or DRAM, the output unit 21B may further include a memory interface circuit that outputs data to these external memory devices. can.

なお、本開示においては、便宜上、入力部21Aと出力部21Bの双方もしくは少なくとも一方を含む回路ブロックを、入出力部21と呼ぶ場合がある。また、入力回路部42と出力回路部47の双方もしくは少なくとも一方を含む回路部を、入出力回路部49と呼ぶ場合がある。 In the present disclosure, for convenience, a circuit block including both or at least one of the input unit 21A and the output unit 21B may be referred to as an input / output unit 21. Further, a circuit unit including both or at least one of the input circuit unit 42 and the output circuit unit 47 may be referred to as an input / output circuit unit 49.

<3.レンズ形成方法>
次に、図3を参照して、保護基板18上にレンズ樹脂部19を形成するレンズ形成方法について説明する。
<3. Lens formation method>
Next, a lens forming method for forming the lens resin portion 19 on the protective substrate 18 will be described with reference to FIG.

なお、図3では、1個のレンズ樹脂部19を形成するレンズ形成方法について説明するが、保護基板18の平面方向に複数個のレンズ樹脂部19を同時に形成するウエハレベルレンズプロセスにおいても同様である。 Although the lens forming method for forming one lens resin portion 19 will be described with reference to FIG. 3, the same applies to the wafer level lens process in which a plurality of lens resin portions 19 are simultaneously formed in the plane direction of the protective substrate 18. be.

初めに、図3のAに示されるように、チャック501上に保護基板18が載置され、吸着して固定された状態で、紫外線(UV)およびオゾン(O3)を用いたUVオゾン洗浄や薬液を用いた洗浄などにより、保護基板18表面の汚染が除去される。薬液を用いた洗浄としては、例えば、薬液として、IPA(イソプロピルアルコール)、エタノール、アセトン等を用いて、二流体洗浄、ブラシ洗浄等の洗浄方式で行うことができる。保護基板18表面が洗浄された後、次の工程で滴下されるレンズ材料502と保護基板18との密着性を向上させるための密着促進剤(不図示)が成膜される。 First, as shown in A of FIG. 3, UV ozone cleaning using ultraviolet rays (UV) and ozone (O 3 ) in a state where the protective substrate 18 is placed on the chuck 501 and is adsorbed and fixed. The contamination on the surface of the protective substrate 18 is removed by cleaning with a chemical solution or the like. As the cleaning using the chemical solution, for example, IPA (isopropyl alcohol), ethanol, acetone or the like can be used as the chemical solution, and the cleaning can be performed by a cleaning method such as two-fluid cleaning or brush cleaning. After the surface of the protective substrate 18 is cleaned, an adhesion accelerator (not shown) for improving the adhesion between the lens material 502 and the protective substrate 18 dropped in the next step is formed.

次に、図3のBに示されるように、レンズ樹脂部19を形成する保護基板18上の所定の位置に、レンズ材料502が滴下される。レンズ材料502の滴下位置は、保護基板18上の所定の位置に形成されたアライメントマークを基準にして、高精度に制御することができる。レンズ材料502は、例えば、紫外線で硬化する樹脂材料で構成される。 Next, as shown in FIG. 3B, the lens material 502 is dropped onto the protective substrate 18 forming the lens resin portion 19 at a predetermined position. The dropping position of the lens material 502 can be controlled with high accuracy with reference to the alignment mark formed at a predetermined position on the protective substrate 18. The lens material 502 is composed of, for example, a resin material that is cured by ultraviolet rays.

次に、図3のCに示されるように、インプリント装置の取り付け部504に取り付けられた、レンズ樹脂部19の凹凸形状を有する金型503が、所定の速度及び荷重で保護基板18に押し付けられる。これにより、保護基板18上に滴下されたレンズ材料502に、金型503の凹凸形状が転写される。このとき、金型503の保護基板18に最も近い凸部である突き当て部511が保護基板18に突き当たることで、取り付け部504と保護基板18との距離(高さ)が高精度に制御される。金型503の平面方向の位置については、レンズ材料502の滴下位置と同様に、保護基板18上の所定の位置に形成されたアライメントマークを基準にして、高精度に制御される。レンズ材料502と接触する金型503の表面には、硬化後のレンズ材料502から剥離しやすいように離型処理を予め施してもよい。 Next, as shown in C of FIG. 3, a mold 503 having an uneven shape of the lens resin portion 19 attached to the attachment portion 504 of the imprint device is pressed against the protective substrate 18 at a predetermined speed and load. Be done. As a result, the uneven shape of the mold 503 is transferred to the lens material 502 dropped on the protective substrate 18. At this time, the abutting portion 511, which is the convex portion closest to the protective substrate 18 of the mold 503, abuts against the protective substrate 18, so that the distance (height) between the mounting portion 504 and the protective substrate 18 is controlled with high accuracy. NS. The position of the mold 503 in the plane direction is controlled with high accuracy with reference to the alignment mark formed at a predetermined position on the protective substrate 18, similarly to the dropping position of the lens material 502. The surface of the mold 503 that comes into contact with the lens material 502 may be previously subjected to a mold release treatment so that it can be easily peeled off from the cured lens material 502.

最後に、図3のDに示されるように、金型503が、レンズ材料502に押し付けられた状態で、取り付け部504の上側から、紫外線を照射することにより、レンズ材料502が硬化され、レンズ樹脂部19が形成される。金型503の平面方向の外周部分には、紫外線を透過しない遮光膜(マスク)512が成膜されており、突き当て部511からはみ出たレンズ材料502には紫外線が照射されない。したがって、突き当て部511より外側のレンズ材料502については、硬化されずに、除去することができる。 Finally, as shown in D of FIG. 3, the lens material 502 is cured by irradiating ultraviolet rays from the upper side of the mounting portion 504 with the mold 503 pressed against the lens material 502, and the lens is formed. The resin portion 19 is formed. A light-shielding film (mask) 512 that does not transmit ultraviolet rays is formed on the outer peripheral portion of the mold 503 in the plane direction, and the lens material 502 protruding from the abutting portion 511 is not irradiated with ultraviolet rays. Therefore, the lens material 502 outside the abutting portion 511 can be removed without being cured.

なお、レンズ材料502には、紫外線硬化性ではなく、熱硬化性の樹脂材料を用いることができる。 As the lens material 502, a thermosetting resin material, which is not ultraviolet curable, can be used.

図4は、金型503の突き当て部511を通る面の断面図と、レンズ材料502に押し当てられる面である下面の平面図(下面図)である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of a surface of the mold 503 passing through the abutting portion 511 and a plan view (bottom view) of the lower surface of the surface pressed against the lens material 502.

金型503は、4個の突き当て部511を有し、4個の突き当て部511それぞれは、平面視において外周部よりも内側の位置に配置されている。各突き当て部511は、円柱形状の柱状体となっている。本明細書において、柱状体とは、突き当て方向を側面とする柱体または錐体であり、突き当て面である保護基板18に対して側面が垂直となる必要はなく、所定の角度で傾斜してもよい。突き当て部511は、三角柱や四角柱などの角柱形状の柱状体であってもよい。また、突き当て部511は、三角錐や四角錐などの多角錐形状、円錐形状の柱状体であってもよい。 The mold 503 has four abutting portions 511, and each of the four abutting portions 511 is arranged at a position inside the outer peripheral portion in a plan view. Each abutting portion 511 is a columnar body having a cylindrical shape. In the present specification, the columnar body is a columnar body or a cone whose side surface is in the abutting direction, and the side surface does not have to be perpendicular to the protective substrate 18 which is the abutting surface, and is inclined at a predetermined angle. You may. The abutting portion 511 may be a prism-shaped columnar body such as a triangular prism or a square prism. Further, the abutting portion 511 may be a polygonal pyramid-shaped or conical columnar body such as a triangular pyramid or a quadrangular pyramid.

また、保護基板18と突き当たる柱状体の先端部の形状は任意である。図4の例では、金型503が保護基板18に押し当てられたとき、保護基板18と突き当て部511が接触する接触面は、下面図において灰色で示される円となるが、図8のA及びBを参照して後述するように、突き当て部511の先端部の形状は、保護基板18と点で接触するように構成してもよい。 Further, the shape of the tip of the columnar body that abuts against the protective substrate 18 is arbitrary. In the example of FIG. 4, when the mold 503 is pressed against the protective substrate 18, the contact surface where the protective substrate 18 and the abutting portion 511 come into contact with each other is a circle shown in gray in the bottom view. As will be described later with reference to A and B, the shape of the tip portion of the abutting portion 511 may be configured to be in contact with the protective substrate 18 at a point.

また、本実施の形態では、4個の突き当て部511は、金型503の平面領域の中心に対して対称となるように配置されるものとするが、必ずしも対称に配置されなくてもよい。ただし、後述するレンズ材料502の流動を考慮すると、対称に配置するのが好ましい。 Further, in the present embodiment, the four abutting portions 511 are arranged so as to be symmetrical with respect to the center of the plane region of the mold 503, but they do not necessarily have to be arranged symmetrically. .. However, considering the flow of the lens material 502 described later, it is preferable to arrange them symmetrically.

金型503に形成する突き当て部511の個数は、硬化後のレンズ樹脂部19の高さを制御するため、平面を制御できればよいので、4個に限らず、3個以上であればよい。 The number of abutting portions 511 formed on the mold 503 is not limited to four, but may be three or more, as long as the flat surface can be controlled in order to control the height of the lens resin portion 19 after curing.

遮光膜512は、下面図において斜線で示されるように、4個の突き当て部511より外側の外周部に成膜されている。 As shown by diagonal lines in the bottom view, the light-shielding film 512 is formed on the outer peripheral portion outside the four abutting portions 511.

図5は、硬化処理後に、余分なレンズ材料502を除去した後のレンズ樹脂部19の平面図である。 FIG. 5 is a plan view of the lens resin portion 19 after removing the excess lens material 502 after the curing treatment.

図4で示した遮光膜512の領域については、レンズ材料502が硬化されずに除去されるので、レンズ樹脂部19の平面形状は、図5に示されるように、矩形形状となる。金型503の4か所の突き当て部511それぞれに対応する4か所の領域521には、レンズ材料502は存在しない。 Since the lens material 502 is removed from the region of the light-shielding film 512 shown in FIG. 4 without being cured, the planar shape of the lens resin portion 19 becomes a rectangular shape as shown in FIG. The lens material 502 does not exist in the four regions 521 corresponding to each of the four abutting portions 511 of the mold 503.

なお、金型503に形成される遮光膜512を、4個の突き当て部511の内側まで成膜した場合には、レンズ樹脂部19の平面形状は、破線19’で示される矩形形状となり、突き当て部511それぞれに対応する4か所の領域521の跡は残らない。 When the light-shielding film 512 formed on the mold 503 is formed up to the inside of the four abutting portions 511, the planar shape of the lens resin portion 19 becomes the rectangular shape indicated by the broken line 19'. No trace of the four regions 521 corresponding to each of the abutting portions 511 remains.

図4及び図5の平面図において、中央部のレンズ部19Lは、硬化されたレンズ樹脂部19のうち、入射光を屈折させて、上側構造体11の画素へ入射させるレンズ機能を発揮する領域を示している。 In the plan view of FIGS. 4 and 5, the lens portion 19L in the central portion is a region of the cured lens resin portion 19 that exhibits a lens function of refracting incident light and incident light on the pixels of the upper structure 11. Is shown.

<4.金型の作用効果>
本開示のレンズ形成方法で用いる金型503には、突き当て部511を保護基板18に突き当てた状態において、レンズ材料502を外部へ流出させる空間が形成されている。
<4. Effect of mold >
The mold 503 used in the lens forming method of the present disclosure is formed with a space for allowing the lens material 502 to flow out to the outside in a state where the abutting portion 511 is abutted against the protective substrate 18.

また、突き当て部511を保護基板18に突き当てた状態で金型503と保護基板18との間に発生する空間は、レンズ材料502の硬化収縮が発生した場合に、外側からレンズ材料502を流入させる空間でもある。 Further, the space generated between the mold 503 and the protective substrate 18 with the abutting portion 511 abutted against the protective substrate 18 allows the lens material 502 to be formed from the outside when the lens material 502 is cured and shrunk. It is also a space for inflow.

紫外線や熱などのエネルギーで硬化するエネルギー硬化樹脂材料は、硬化する際に収縮する。上述した金型503の構造によれば、レンズ材料502が収縮するとき、図6のA及びBに示されるように、突き当て部511以外の金型503と保護基板18との隙間から、外側にはみ出たレンズ材料502が供給されるため、レンズ機能を発揮するレンズ部19L内にシワや空隙(Void)が発生しない。 An energy-curable resin material that cures with energy such as ultraviolet rays or heat shrinks when it cures. According to the structure of the mold 503 described above, when the lens material 502 contracts, as shown in A and B of FIG. 6, the outside from the gap between the mold 503 other than the abutting portion 511 and the protective substrate 18. Since the protruding lens material 502 is supplied, wrinkles and voids do not occur in the lens portion 19L that exerts the lens function.

これと比較して、例えば、図7のA及びBに示されるように、全周を囲む矩形の突き当て部541を有する金型540を用いてレンズ形状をインプリントする場合について考える。金型540の突き当て部541は、図7のBにおいて灰色で示されるように、全周で保護基板18と接する。このような金型540を用いてレンズ材料502を硬化させ、レンズ材料502の収縮が起きた場合、突き当て部541の外側からレンズ材料502が供給されず、突き当て部541で密閉された内部のレンズ材料502が収縮するため、空隙(Void)や、剥がれによるシワが発生する。 In comparison with this, for example, as shown in A and B of FIG. 7, a case where the lens shape is imprinted using a mold 540 having a rectangular abutting portion 541 surrounding the entire circumference is considered. The abutting portion 541 of the mold 540 is in contact with the protective substrate 18 on the entire circumference as shown in gray in B of FIG. When the lens material 502 is cured by using such a mold 540 and the lens material 502 shrinks, the lens material 502 is not supplied from the outside of the abutting portion 541 and the inside sealed by the abutting portion 541. Since the lens material 502 of the lens shrinks, voids and wrinkles due to peeling occur.

したがって、本開示の金型503を用いてインプリントすることにより、樹脂材料を外部に流出入させる空間が形成されているので、シワや空隙の発生を防止することができる。 Therefore, by imprinting using the mold 503 of the present disclosure, a space for allowing the resin material to flow in and out is formed, so that the occurrence of wrinkles and voids can be prevented.

また、金型503の突き当て部511は、保護基板18との高さ方向の距離が高精度に面で制御されているので、金型503を保護基板18に押し付けるだけで、レンズ樹脂部19のレンズ厚み及び形状を高精度に制御することができる。 Further, since the distance of the abutting portion 511 of the mold 503 in the height direction from the protective substrate 18 is controlled by a surface with high accuracy, the lens resin portion 19 can be obtained by simply pressing the mold 503 against the protective substrate 18. The lens thickness and shape of the lens can be controlled with high accuracy.

したがって、突き当て部511を備える金型503を用いてインプリントを行うことにより、簡易な装置構成で、低コストで、レンズ形状を高精度に制御した、レンズ樹脂部19を形成することができる。 Therefore, by performing imprinting using the mold 503 provided with the abutting portion 511, it is possible to form the lens resin portion 19 in which the lens shape is controlled with high accuracy at low cost with a simple device configuration. ..

<5.金型の変形例>
図8は、上述した第1の実施形態の金型503の変形例を示している。なお、図8のA乃至Cでは、遮光膜512の図示は省略されている。
<5. Mold modification example>
FIG. 8 shows a modified example of the mold 503 of the first embodiment described above. In addition, in A to C of FIG. 8, illustration of the light-shielding film 512 is omitted.

上述した第1の実施形態の金型503の突き当て部511の先端部の形状は、円柱形状であり、金型503が保護基板18に押し当てられたとき、突き当て部511は、保護基板18と円(面)で接触する構成とされていた。 The shape of the tip of the abutting portion 511 of the mold 503 of the first embodiment described above is a cylindrical shape, and when the mold 503 is pressed against the protective substrate 18, the abutting portion 511 is a protective substrate. It was configured to come into contact with 18 in a circle (plane).

これに対して、図8のAに示される金型503の第1の変形例では、突き当て部511の先端部の形状が略球(半球)形状となっている。この第1の変形例の金型503が保護基板18に押し当てられたとき、保護基板18と突き当て部511が接触する領域は点となる。 On the other hand, in the first modification of the mold 503 shown in FIG. 8A, the shape of the tip portion of the abutting portion 511 is a substantially spherical (hemispherical) shape. When the mold 503 of this first modification is pressed against the protective substrate 18, the region where the protective substrate 18 and the abutting portion 511 come into contact becomes a point.

また、図8のBに示される金型503の第2の変形例では、突き当て部511の先端部の形状が三角錐などの多角錐形状となっている。この第2の変形例の金型503が保護基板18に押し当てられたとき、保護基板18と突き当て部511が接触する領域は点となる。なお、多角錐形状の他に、円錐形状でもよい。 Further, in the second modification of the mold 503 shown in FIG. 8B, the shape of the tip portion of the abutting portion 511 is a polygonal pyramid shape such as a triangular pyramid. When the mold 503 of this second modification is pressed against the protective substrate 18, the region where the protective substrate 18 and the abutting portion 511 come into contact becomes a point. In addition to the polygonal pyramid shape, a conical shape may be used.

このように、突き当て部511の先端部の形状は、保護基板18と点で接触する形状であってもよい。 As described above, the shape of the tip portion of the abutting portion 511 may be a shape that makes point contact with the protective substrate 18.

さらに、図8のCに示されるように、金型503の3個以上の突き当て部511は、1個のレンズ単位ではなく、2個以上のレンズ単位で配置してもよい。 Further, as shown in FIG. 8C, the three or more abutting portions 511 of the mold 503 may be arranged not in one lens unit but in two or more lens units.

<6.金型の第2の実施形態>
次に、金型503のその他の実施の形態(第2の実施形態)について説明する。
<6. Second embodiment of the mold>
Next, another embodiment (second embodiment) of the mold 503 will be described.

図9に示される第2の実施形態の金型503は、第1の実施形態の突き当て部511に代えて、突き当て部611を備え、第1の実施形態の遮光膜512に代えて、遮光膜612を備える。 The mold 503 of the second embodiment shown in FIG. 9 includes an abutting portion 611 instead of the abutting portion 511 of the first embodiment, and replaces the light-shielding film 512 of the first embodiment. A light-shielding film 612 is provided.

突き当て部611は、基板601のレンズ樹脂部19が形成される面と異なる面に対して突き当てる構成とされている。 The abutting portion 611 is configured to abut against a surface different from the surface on which the lens resin portion 19 of the substrate 601 is formed.

図9では、レンズ樹脂部19が形成される基板601は、キャビティ形状となっており、レンズ樹脂部19が形成される面と異なる高さの面を有している。金型503の突き当て部611は、金型503の外周部に配置され、レンズ樹脂部19が形成される面より上段の面に対して突き当てる構成とされる。突き当て部611は、レンズ樹脂部19が形成される面と異なる上段の面との突き当てによって、レンズ樹脂部19の高さを制御する。 In FIG. 9, the substrate 601 on which the lens resin portion 19 is formed has a cavity shape and has a surface having a height different from the surface on which the lens resin portion 19 is formed. The abutting portion 611 of the mold 503 is arranged on the outer peripheral portion of the mold 503, and is configured to abut against a surface above the surface on which the lens resin portion 19 is formed. The abutting portion 611 controls the height of the lens resin portion 19 by abutting the surface on which the lens resin portion 19 is formed and an upper surface different from the surface on which the lens resin portion 19 is formed.

突き当て部611が、基板601の高い側の上段の面に突き当てられたとき、キャビティ形状の基板601の低い側の下段の面と金型503との間には、余分なレンズ材料502を外部へ逃がしたり、硬化収縮時にレンズ材料502を内部へ引き戻すように流動可能な空間が形成されている。 When the abutting portion 611 is abutted against the upper surface on the higher side of the substrate 601, an extra lens material 502 is provided between the lower surface on the lower side of the cavity-shaped substrate 601 and the mold 503. A flowable space is formed so as to allow the lens material 502 to escape to the outside or to be pulled back to the inside when the lens material 502 is cured and shrunk.

図10は、図9に示した第2の実施形態の金型503の断面図と、レンズ材料502に押し当てられる面である下面の平面図(下面図)である。 FIG. 10 is a cross-sectional view of the mold 503 of the second embodiment shown in FIG. 9 and a plan view (bottom view) of a lower surface which is a surface pressed against the lens material 502.

基板601が、レンズ樹脂部19が形成される面と異なる高さの面の段差を有している場合、その段差を接続する傾斜面を利用して、金型503と基板601の平面方向の位置合わせを行うことができる。 When the substrate 601 has a step on a surface having a height different from the surface on which the lens resin portion 19 is formed, the inclined surface connecting the step is used in the plane direction of the mold 503 and the substrate 601. Alignment can be performed.

図10の断面図及び平面図に示されるように、第2の実施形態の金型503は、基板601の4隅の傾斜面と接触するようにテーパ形状が形成されたガイド部631を備え、ガイド部631が、基板601のキャビティ形状の傾斜面で案内されることにより、金型503の平面方向の位置が制御される。金型503のガイド部631の4隅以外は、レンズ材料502の流動経路としての隙間が形成されるように、基板601のキャビティ形状の傾斜面よりも内側(レンズ部19L方向)に凹んでいる。 As shown in the cross-sectional view and the plan view of FIG. 10, the mold 503 of the second embodiment includes a guide portion 631 having a tapered shape formed so as to come into contact with the inclined surfaces at the four corners of the substrate 601. The position of the mold 503 in the plane direction is controlled by guiding the guide portion 631 on the inclined surface of the cavity shape of the substrate 601. Except for the four corners of the guide portion 631 of the mold 503, the lens material 502 is recessed inward (in the lens portion 19L direction) from the inclined surface of the cavity shape so as to form a gap as a flow path of the lens material 502. ..

<7.レンズ樹脂部の形成タイミング>
図11は、図1の固体撮像装置1を形成する工程のうち、レンズ樹脂部19の形成タイミングを説明する図である。
<7. Timing of formation of lens resin part>
FIG. 11 is a diagram illustrating the formation timing of the lens resin portion 19 in the step of forming the solid-state image sensor 1 of FIG.

図11のAは、積層構造体13の上側に保護基板18を配置した後で、保護基板18の上面に、上述した方法により、レンズ樹脂部19を形成する方法を示している。 FIG. 11A shows a method of forming the lens resin portion 19 on the upper surface of the protective substrate 18 by the method described above after arranging the protective substrate 18 on the upper side of the laminated structure 13.

一方、図11のBは、先に、保護基板18の上面に、上述した方法により、レンズ樹脂部19を形成し、レンズ樹脂部19が形成された保護基板18を、任意のタイミングで、積層構造体13のオンチップレンズ16やカラーフィルタ15の上側に配置する方法を示している。 On the other hand, in FIG. 11B, the lens resin portion 19 is first formed on the upper surface of the protective substrate 18 by the method described above, and the protective substrate 18 on which the lens resin portion 19 is formed is laminated at an arbitrary timing. The method of arranging the structure 13 above the on-chip lens 16 and the color filter 15 is shown.

このように、積層構造体13と合体済みの保護基板18にレンズ樹脂部19を形成してもよいし、保護基板18単体の状態で、レンズ樹脂部19を形成してから、積層構造体13と合体させてもよい。 In this way, the lens resin portion 19 may be formed on the protective substrate 18 that has been combined with the laminated structure 13, or the lens resin portion 19 may be formed in the state of the protective substrate 18 alone, and then the laminated structure 13 is formed. May be combined with.

<8.レンズ樹脂部のその他の形状例>
図12は、レンズ樹脂部19のその他の形状例を示す図である。
<8. Other shape examples of the lens resin part>
FIG. 12 is a diagram showing another shape example of the lens resin portion 19.

レンズ樹脂部19の形状は、レンズとしての性能を発揮する形状であれば、任意の形状を採用することができ、例えば、図12に示される形状などでもよい。レンズ樹脂部19の形状に応じて、金型503の形状も変わり得る。 As the shape of the lens resin portion 19, any shape can be adopted as long as it exhibits the performance as a lens, and may be, for example, the shape shown in FIG. The shape of the mold 503 may change depending on the shape of the lens resin portion 19.

<9.積層構造体の詳細構造>
次に、固体撮像装置1のレンズ樹脂部19を除いた部分である、積層構造体13の詳細構造と製造方法について説明する。
<9. Detailed structure of laminated structure>
Next, the detailed structure and manufacturing method of the laminated structure 13, which is a portion of the solid-state image sensor 1 excluding the lens resin portion 19, will be described.

図13は、積層構造体13の詳細な断面構造を示す図である。図13では、固体撮像装置1のうち、レンズ樹脂部19の図示が省略されている。 FIG. 13 is a diagram showing a detailed cross-sectional structure of the laminated structure 13. In FIG. 13, the lens resin portion 19 of the solid-state image sensor 1 is not shown.

固体撮像装置1に備わる上側構造体11とその上方とを含めた部分には、オンチップレンズ16とカラーフィルタ15と画素トランジスタとフォトダイオード51とを有する画素31(図2)が、複数個、アレイ状に配列された画素アレイ部24が配置されている。画素アレイ部24の領域(画素アレイ領域)には、画素トランジスタ領域301も配置される。画素トランジスタ領域301は、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、リセットトランジスタのうちの少なくとも1つの画素トランジスタが形成される領域である。 A plurality of pixels 31 (FIG. 2) having an on-chip lens 16, a color filter 15, a pixel transistor, and a photodiode 51 are provided in a portion including the upper structure 11 provided in the solid-state image sensor 1 and above the upper structure 11. Pixel array units 24 arranged in an array are arranged. A pixel transistor region 301 is also arranged in the region (pixel array region) of the pixel array unit 24. The pixel transistor region 301 is a region in which at least one pixel transistor among a transfer transistor, an amplification transistor, and a reset transistor is formed.

下側構造体12に備わる半導体基板81の下側の表面で、かつ、上側構造体11に備わる画素アレイ部24の下方に位置する領域には、外部端子14が複数個配置されている。 A plurality of external terminals 14 are arranged on the lower surface of the semiconductor substrate 81 provided in the lower structure 12 and in a region located below the pixel array portion 24 provided in the upper structure 11.

なお、図13の説明おいては、「下側構造体12に備わる半導体基板81の下側の表面で、かつ、上側構造体11に備わる画素アレイ部24の下方に位置する領域」を第1特定領域、「下側構造体12に備わる半導体基板81の上側の表面で、かつ、上側構造体11に備わる画素アレイ部24の下方に位置する領域」を第2特定領域と呼ぶ。 In the description of FIG. 13, "a region located on the lower surface of the semiconductor substrate 81 provided in the lower structure 12 and below the pixel array portion 24 provided in the upper structure 11" is the first. A specific region, "a region located on the upper surface of the semiconductor substrate 81 provided in the lower structure 12 and below the pixel array portion 24 provided in the upper structure 11" is referred to as a second specific region.

第1特定領域に配置された複数個の外部端子14の少なくとも一部は、外部から固体撮像装置1へ信号を入力するための信号入力端子14Aもしくは固体撮像装置1から外部へ信号を出力するための信号出力端子14Bである。言い換えれば、信号入力端子14A及び信号出力端子14Bは、外部端子14のなかから、電源端子及び接地端子を除いた外部端子14である。本開示では、これらの信号入力端子14Aもしくは信号出力端子14Bを、信号入出力端子14Cと呼ぶ。 At least a part of the plurality of external terminals 14 arranged in the first specific region is for outputting a signal from the signal input terminal 14A for inputting a signal from the outside to the solid-state image sensor 1 or the solid-state image sensor 1 to the outside. The signal output terminal 14B of. In other words, the signal input terminal 14A and the signal output terminal 14B are external terminals 14 excluding the power supply terminal and the ground terminal from the external terminals 14. In the present disclosure, these signal input terminals 14A or signal output terminals 14B are referred to as signal input / output terminals 14C.

第1特定領域であって、かつ、これら信号入出力端子14Cの近傍に、半導体基板81を貫通する貫通ビア88が配置される。なお、本開示においては、半導体基板81を貫通する貫通ビアホールとその内部に形成されたビア配線とを併せて、単に貫通ビア88と呼ぶ場合がある。 A through via 88 penetrating the semiconductor substrate 81 is arranged in the first specific region and in the vicinity of these signal input / output terminals 14C. In the present disclosure, the penetrating via hole penetrating the semiconductor substrate 81 and the via wiring formed inside the through via hole may be collectively referred to as a penetrating via 88.

この貫通ビアホールは、半導体基板81の下側表面から、半導体基板81の上側表面上方に配置された多層配線層82の一部であってビアホールの終端(底部)となる導電性パッド322(以後、ビア用パッド322と呼ぶ場合がある)まで、掘り込んで形成された構造であることが望ましい。 This through via hole is a part of the multilayer wiring layer 82 arranged above the upper surface of the semiconductor substrate 81 from the lower surface of the semiconductor substrate 81, and is a conductive pad 322 (hereinafter, a bottom portion) which is a terminal (bottom) of the via hole. It is desirable that the structure is formed by digging up to (sometimes referred to as a via pad 322).

第1特定領域に配置された信号入出力端子14Cは、同じく第1特定領域に配置された貫通ビア88(より具体的には、貫通ビアホール内に形成されたビア配線)へ電気的に接続される。 The signal input / output terminal 14C arranged in the first specific area is electrically connected to the through via 88 (more specifically, the via wiring formed in the through via hole) also arranged in the first specific area. NS.

第2特定領域であって、かつ、信号入出力端子14Cおよび上記貫通ビアの近傍となる領域に、入力回路部42もしくは出力回路部47を備えた入出力回路部49が配置される。 An input / output circuit unit 49 having an input circuit unit 42 or an output circuit unit 47 is arranged in a second specific region and in a region near the signal input / output terminal 14C and the through via.

第1特定領域に配置された信号入出力端子14Cは、貫通ビア88とビア用パッド322と、あるいはまた多層配線層82の一部とを介して、入出力回路部49へ電気的に接続される。 The signal input / output terminal 14C arranged in the first specific region is electrically connected to the input / output circuit unit 49 via the through via 88 and the via pad 322, or also a part of the multilayer wiring layer 82. NS.

入出力回路部49を配置した領域を入出力回路領域311と呼ぶ。下側構造体12に備わる半導体基板81の上側の表面には、入出力回路領域311に隣接して信号処理回路領域312が形成されている。信号処理回路領域312は、図2を参照して説明した画像信号処理部26が形成される領域である。 The area in which the input / output circuit unit 49 is arranged is referred to as an input / output circuit area 311. A signal processing circuit region 312 is formed adjacent to the input / output circuit region 311 on the upper surface of the semiconductor substrate 81 provided in the lower structure 12. The signal processing circuit area 312 is an area in which the image signal processing unit 26 described with reference to FIG. 2 is formed.

図2を参照して説明した行駆動部22や列信号処理部25の全部もしくは一部を含む画素周辺回路部を配置した領域を、画素周辺回路領域313と呼ぶ。上側構造体11に備わる半導体基板101の下側の表面及び下側構造体12に備わる半導体基板81の上側の表面のうち、画素アレイ部24の外側となる領域には、画素周辺回路領域313が配置されている。 The region in which the pixel peripheral circuit unit including all or part of the row drive unit 22 and the column signal processing unit 25 described with reference to FIG. 2 is arranged is referred to as a pixel peripheral circuit area 313. Of the lower surface of the semiconductor substrate 101 provided in the upper structure 11 and the upper surface of the semiconductor substrate 81 provided in the lower structure 12, a pixel peripheral circuit region 313 is provided in a region outside the pixel array portion 24. Have been placed.

信号入出力端子14Cは、下側構造体12に配置された、入出力回路領域311の下側の領域に配置されて良いし、あるいは、信号処理回路領域312の下側となる領域に配置されても良い。あるいは、信号入出力端子14Cは、下側構造体12に配置された、行駆動部22もしくは列信号処理部25などの画素周辺回路部の下側に配置されても良い。 The signal input / output terminal 14C may be arranged in the area below the input / output circuit area 311 arranged in the lower structure 12, or may be arranged in the area below the signal processing circuit area 312. You may. Alternatively, the signal input / output terminal 14C may be arranged below the pixel peripheral circuit unit such as the row drive unit 22 or the column signal processing unit 25, which is arranged in the lower structure 12.

本開示においては、上側構造体11の多層配線層102に含まれる配線と、下側構造体12の多層配線層82に含まれる配線とを接続する配線接続構造を上下配線接続構造と呼ぶことがあり、この構造を配置した領域を上下配線接続領域314と呼ぶことがある。 In the present disclosure, the wiring connection structure for connecting the wiring included in the multilayer wiring layer 102 of the upper structure 11 and the wiring included in the multilayer wiring layer 82 of the lower structure 12 may be referred to as an upper and lower wiring connection structure. There is, and the area where this structure is arranged may be called the upper and lower wiring connection area 314.

上下配線接続構造は、上側構造体11の上側の表面から半導体基板101を貫通し多層配線層102に至る第1貫通電極(シリコン貫通電極)109と、上側構造体11の上側の表面から半導体基板101と多層配線層102を貫通し下側構造体12の多層配線層82に至る第2貫通電極(チップ貫通電極)105と、これら2つの貫通電極(Through Silicon Via, TSV)を接続するための貫通電極接続配線106とによって形成されている。本開示においては、このような上下配線接続構造をツインコンタクト構造と呼ぶ場合がある。 The upper and lower wiring connection structure consists of a first through electrode (through silicon via) 109 that penetrates the semiconductor substrate 101 from the upper surface of the upper structure 11 and reaches the multilayer wiring layer 102, and a semiconductor substrate from the upper surface of the upper structure 11. A second through electrode (chip through electrode) 105 that penetrates 101 and the multilayer wiring layer 102 and reaches the multilayer wiring layer 82 of the lower structure 12 and these two through electrodes (Through Silicon Via, TSV) for connecting. It is formed by a through electrode connecting wiring 106. In the present disclosure, such a vertical wiring connection structure may be referred to as a twin contact structure.

画素周辺回路領域313の外側に、上下配線接続領域314が配置されている。 The upper and lower wiring connection areas 314 are arranged outside the pixel peripheral circuit area 313.

本実施形態では、画素周辺回路領域313が、上側構造体11と下側構造体12の両方に形成されているが、いずれか一方のみに形成することもできる。 In the present embodiment, the pixel peripheral circuit region 313 is formed in both the upper structure 11 and the lower structure 12, but it can also be formed in only one of them.

また、本実施形態では、上下配線接続領域314が、画素アレイ部24の外側であって、かつ、画素周辺回路領域313の外側に配置されているが、画素アレイ部24の外側であって、かつ、画素周辺回路領域313の内側に配置されてもよい。 Further, in the present embodiment, the upper and lower wiring connection areas 314 are located outside the pixel array section 24 and outside the pixel peripheral circuit area 313, but are outside the pixel array section 24. Moreover, it may be arranged inside the pixel peripheral circuit area 313.

さらに、本実施形態では、上側構造体11の多層配線層102と下側構造体12の多層配線層82とを電気的に接続する構造として、シリコン貫通電極109とチップ貫通電極105の2本の貫通電極を用いて接続するツインコンタクト構造を採用した。 Further, in the present embodiment, the through silicon via 109 and the through silicon via 105 have two structures for electrically connecting the multilayer wiring layer 102 of the upper structure 11 and the multilayer wiring layer 82 of the lower structure 12. We adopted a twin contact structure that connects using through electrodes.

上側構造体11の多層配線層102と下側構造体12の多層配線層82とを電気的に接続する構造としては、例えば、上側構造体11の配線層103と、下側構造体12の配線層83のそれぞれが、1本の貫通電極に共通に接続するシェアコンタクト構造としてもよい。 As a structure for electrically connecting the multilayer wiring layer 102 of the upper structure 11 and the multilayer wiring layer 82 of the lower structure 12, for example, the wiring of the wiring layer 103 of the upper structure 11 and the wiring of the lower structure 12 Each of the layers 83 may have a share contact structure that is commonly connected to one through electrode.

<10.積層構造体の製造方法>
次に、図14乃至図28を参照して、固体撮像装置1の製造方法について説明する。
<10. Manufacturing method of laminated structure>
Next, a method of manufacturing the solid-state image sensor 1 will be described with reference to FIGS. 14 to 28.

初めに、ウエハ状態の下側構造体12と上側構造体11とが別々に製造される。 First, the lower structure 12 and the upper structure 11 in a wafer state are manufactured separately.

下側構造体12としては、半導体基板81の各チップ部となる領域に、入出力回路部49や、行駆動部22または列信号処理部25の一部となる多層配線層82が形成される。この時点での半導体基板81は、薄肉化される前の状態であり、例えば、600μm程度の厚みを有する。 As the lower structure 12, a multi-layer wiring layer 82 that is a part of the input / output circuit unit 49, the row drive unit 22, or the column signal processing unit 25 is formed in each chip portion of the semiconductor substrate 81. .. The semiconductor substrate 81 at this point is in a state before being thinned, and has a thickness of, for example, about 600 μm.

一方、上側構造体11としては、半導体基板101の各チップ部となる領域に各画素31のフォトダイオード51や画素トランジスタのソース/ドレイン領域が形成される。また、半導体基板101の一方の面に、行駆動信号線32、垂直信号線33などを構成する多層配線層102が形成される。この時点での半導体基板101も、薄肉化される前の状態であり、例えば、600μm程度の厚みを有する。 On the other hand, as the upper structure 11, the photodiode 51 of each pixel 31 and the source / drain region of the pixel transistor are formed in the region of each chip of the semiconductor substrate 101. Further, a multilayer wiring layer 102 constituting a row drive signal line 32, a vertical signal line 33, and the like is formed on one surface of the semiconductor substrate 101. The semiconductor substrate 101 at this point is also in a state before being thinned, and has a thickness of, for example, about 600 μm.

そして、図14に示されるように、製造されたウエハ状態の、下側構造体12の多層配線層82側と上側構造体11の多層配線層102側とが向き合うように貼り合わされた後、図15に示されるように、上側構造体11の半導体基板101が、薄肉化される。貼り合わせは、例えばプラズマ接合と、接着剤による接合があるが、本実施形態では、プラズマ接合により行われるものとする。プラズマ接合の場合は、上側構造体11と下側構造体12の接合面に、それぞれプラズマTEOS膜、プラズマSiN膜、SiON膜(ブロック膜)、あるいはSiC膜などの膜を形成して接合面をプラズマ処理して重ね合わせ、その後アニール処理することにより、両者が接合される。 Then, as shown in FIG. 14, after the manufactured wafer state is bonded so that the multilayer wiring layer 82 side of the lower structure 12 and the multilayer wiring layer 102 side of the upper structure 11 face each other, FIG. As shown in FIG. 15, the semiconductor substrate 101 of the upper structure 11 is thinned. The bonding includes, for example, plasma bonding and bonding with an adhesive, but in the present embodiment, plasma bonding is used. In the case of plasma bonding, a film such as a plasma TEOS film, a plasma SiN film, a SiON film (block film), or a SiC film is formed on the bonding surface of the upper structure 11 and the lower structure 12, respectively, to form a bonding surface. The two are joined by plasma treatment, superposition, and then annealing treatment.

上側構造体11の半導体基板101が薄肉化された後、図16に示されるように、上下配線接続領域314となる領域に、ダマシン法などを用いて、シリコン貫通電極109及びチップ貫通電極105、それらを接続する接続用配線106が、形成される。 After the semiconductor substrate 101 of the upper structure 11 is thinned, as shown in FIG. 16, the through silicon via 109 and the through silicon via 105 are used in the upper and lower wiring connection regions 314 by using the damascene method or the like. A connection wiring 106 that connects them is formed.

次に、図17に示されるように、各画素31のフォトダイオード51の上方に、平坦化膜108を介して、カラーフィルタ15及びオンチップレンズ16が形成される。 Next, as shown in FIG. 17, a color filter 15 and an on-chip lens 16 are formed above the photodiode 51 of each pixel 31 via the flattening film 108.

そして、図18に示されるように、上側構造体11と下側構造体12とが貼り合わされた積層構造体13のオンチップレンズ16が形成されている面全体に、平坦化膜110を介してシール樹脂17が塗布され、図19に示されるように、キャビティレス構造で、保護基板18が貼り合わされる。 Then, as shown in FIG. 18, the flattening film 110 is interposed over the entire surface of the laminated structure 13 in which the upper structure 11 and the lower structure 12 are bonded to each other on which the on-chip lens 16 is formed. The sealing resin 17 is applied, and as shown in FIG. 19, the protective substrate 18 is bonded in a cavityless structure.

このとき、図11のBで説明したように、保護基板18単体の状態で、レンズ樹脂部19を形成してから、積層構造体13と貼り合わせる方法を採用した場合には、この保護基板18上にレンズ樹脂部19が形成されている。 At this time, as described with reference to FIG. 11B, when the method of forming the lens resin portion 19 in the state of the protective substrate 18 alone and then bonding the lens resin portion 19 to the laminated structure 13 is adopted, the protective substrate 18 is used. The lens resin portion 19 is formed on the lens resin portion 19.

一方、図11のAで説明したように、積層構造体13の上側に保護基板18を配置した後で、保護基板18上にレンズ樹脂部19を形成する方法を採用した場合には、図19に示した状態以後の所定の工程において、レンズ樹脂部19が保護基板18上に形成される。 On the other hand, as described with reference to FIG. 11A, when the method of forming the lens resin portion 19 on the protective substrate 18 after arranging the protective substrate 18 on the upper side of the laminated structure 13 is adopted, FIG. In a predetermined step after the state shown in the above, the lens resin portion 19 is formed on the protective substrate 18.

次に、図20に示されるように、積層構造体13全体が反転された後、下側構造体12の半導体基板81が、デバイス特性に影響がない程度の厚み、例えば、30乃至100μm程度に薄肉化される。 Next, as shown in FIG. 20, after the entire laminated structure 13 is inverted, the semiconductor substrate 81 of the lower structure 12 has a thickness that does not affect the device characteristics, for example, about 30 to 100 μm. It will be thinned.

次に、図21に示されるように、薄肉化された半導体基板81上の、貫通ビア88(不図示)を配置する位置が開口されるように、フォトレジスト221がパターニングされた後、ドライエッチングにより、半導体基板81と、その下の層間絶縁膜84の一部が除去され、開口部222が形成される。 Next, as shown in FIG. 21, the photoresist 221 is patterned and then dry-etched so that the position where the through via 88 (not shown) is arranged on the thinned semiconductor substrate 81 is opened. As a result, a part of the semiconductor substrate 81 and the interlayer insulating film 84 under the semiconductor substrate 81 is removed, and an opening 222 is formed.

次に、図22に示されるように、開口部222を含む半導体基板81上面全体に、絶縁膜(アイソレーション膜)86が、例えば、プラズマCVD法で成膜される。絶縁膜86は、例えば、SiO2膜やSiN膜などとすることができる。 Next, as shown in FIG. 22, an insulating film (isolation film) 86 is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate 81 including the opening 222 by, for example, a plasma CVD method. The insulating film 86 can be, for example, a SiO2 film or a SiN film.

次に、図23に示されるように、開口部222の底面の絶縁膜86が、エッチバック法を用いて除去され、半導体基板81に最も近い配線層83cが露出される。 Next, as shown in FIG. 23, the insulating film 86 on the bottom surface of the opening 222 is removed by the etchback method, and the wiring layer 83c closest to the semiconductor substrate 81 is exposed.

次に、図24に示されるように、スパッタ法を用いて、バリアメタル膜(不図示)と、Cuシード層231が形成される。バリアメタル膜は、図25に示す接続導体87(Cu)の拡散を防止するための膜であり、Cuシード層231は、電解めっき法により接続導体87を埋め込む際の電極となる。バリアメタル膜の材料には、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、タングステン(W)、ジルコニウム(Zr)及び、その窒化膜、炭化膜等を用いることができる。本実施形態においては、バリアメタル膜としてチタンが用いられる。 Next, as shown in FIG. 24, a barrier metal film (not shown) and a Cu seed layer 231 are formed by using a sputtering method. The barrier metal film is a film for preventing the diffusion of the connecting conductor 87 (Cu) shown in FIG. 25, and the Cu seed layer 231 serves as an electrode when the connecting conductor 87 is embedded by the electrolytic plating method. As the material of the barrier metal film, tantalum (Ta), titanium (Ti), tungsten (W), zirconium (Zr), a nitrided film thereof, a carbonized film and the like can be used. In this embodiment, titanium is used as the barrier metal film.

次に、図25に示されるように、Cuシード層231上の所要の領域にレジストパターン241を形成した後、電解めっき法により、接続導体87としての銅(Cu)がめっきされる。これにより、貫通ビア88が形成されるとともに、半導体基板81上側に再配線90も形成される。 Next, as shown in FIG. 25, after forming a resist pattern 241 in a required region on the Cu seed layer 231, copper (Cu) as a connecting conductor 87 is plated by an electrolytic plating method. As a result, the through via 88 is formed, and the rewiring 90 is also formed on the upper side of the semiconductor substrate 81.

次に、図26に示されるように、レジストパターン241が除去された後、ウェットエッチングにより、レジストパターン241下のバリアメタル膜(不図示)とCuシード層231が除去される。 Next, as shown in FIG. 26, after the resist pattern 241 is removed, the barrier metal film (not shown) and the Cu seed layer 231 under the resist pattern 241 are removed by wet etching.

次に、図27に示されるように、ソルダマスク91を形成して、再配線90を保護した後、外部端子14を搭載する領域のみソルダマスク91を除去することで、ソルダマスク開口部242が形成される。 Next, as shown in FIG. 27, the solder mask 91 is formed to protect the rewiring 90, and then the solder mask 91 is removed only in the area where the external terminal 14 is mounted, whereby the solder mask opening 242 is formed. ..

そして、図28に示されるように、ソルダマスク開口部242に、はんだボールマウント法などにより、外部端子14が形成される。 Then, as shown in FIG. 28, an external terminal 14 is formed in the solder mask opening 242 by a solder ball mounting method or the like.

以上のように、積層構造体13の製造方法によれば、まず、光電変換を行うフォトダイオード51や画素トランジスタ回路などが形成された上側構造体11(第1の半導体基板)と、画素31から出力された画素信号を固体撮像装置1の外部へ出力するための入出力回路部49が画素アレイ部24の下方となるように形成された下側構造体12(第2の半導体基板)とが、配線層どうしが向き合うようにして貼り合わされる。そして、下側構造体12を貫通する貫通ビア88が形成され、入出力回路部49と貫通ビア88を介して固体撮像装置1の外部と電気的に接続する外部端子14が形成される。これにより、図1に示した固体撮像装置1を製造することができる。 As described above, according to the method for manufacturing the laminated structure 13, first, from the upper structure 11 (first semiconductor substrate) on which the photodiode 51 for photoelectric conversion, the pixel transistor circuit, and the like are formed, and the pixels 31 The lower structure 12 (second semiconductor substrate) formed so that the input / output circuit unit 49 for outputting the output pixel signal to the outside of the solid-state imaging device 1 is below the pixel array unit 24 is , The wiring layers are pasted together so that they face each other. Then, a penetrating via 88 penetrating the lower structure 12 is formed, and an external terminal 14 electrically connected to the outside of the solid-state image sensor 1 is formed via the input / output circuit unit 49 and the penetrating via 88. As a result, the solid-state image sensor 1 shown in FIG. 1 can be manufactured.

<11.カメラモジュールの詳細構成>
本技術を適用した金型は、インプリントによって、ウエハ基板の平面方向に複数のレンズを同時に形成するウエハレベルレンズプロセスの金型の形成にも利用することができる。
<11. Detailed configuration of camera module>
The mold to which this technology is applied can also be used for forming a mold in a wafer level lens process in which a plurality of lenses are simultaneously formed in the plane direction of a wafer substrate by imprinting.

以下では、初めに、ウエハ基板の平面方向に複数のレンズを同時に形成するウエハレベルレンズプロセスを用いて形成するカメラモジュールの構成を説明し、次に、そのカメラモジュールの形成工程の、どの工程で、本技術の金型を利用できるか、について説明する。 In the following, first, the configuration of the camera module formed by using the wafer level lens process of simultaneously forming a plurality of lenses in the plane direction of the wafer substrate will be described, and then in which step of the process of forming the camera module. , Explain whether the mold of this technology can be used.

図29は、カメラモジュール700の断面図である。 FIG. 29 is a cross-sectional view of the camera module 700.

カメラモジュール700は、複数のレンズ付き基板701a乃至701eが積層された積層レンズ構造体(レンズモジュール)702を含む。積層レンズ構造体702は、1個の光学ユニット703を構成する。1点鎖線704は、光学ユニット703の光軸を表す。 The camera module 700 includes a laminated lens structure (lens module) 702 in which a plurality of lens-attached substrates 701a to 701e are laminated. The laminated lens structure 702 constitutes one optical unit 703. The alternate long and short dash line 704 represents the optical axis of the optical unit 703.

積層レンズ構造体702の下側には、図1の固体撮像装置1が配置されている。固体撮像装置1は、例えばエポキシ系の樹脂を用いて形成された構造材740を介して積層レンズ構造体702に固定されている。 The solid-state image sensor 1 of FIG. 1 is arranged below the laminated lens structure 702. The solid-state image sensor 1 is fixed to the laminated lens structure 702 via a structural material 740 formed of, for example, an epoxy resin.

カメラモジュール700において、上方からカメラモジュール700内へと入射された光は、積層レンズ構造体702を透過し、固体撮像装置1のオンチップレンズ16やカラーフィルタ15、上側構造体11に形成されたフォトダイオード(不図示)等の光電変換素子へ入射される。 In the camera module 700, the light incident on the camera module 700 from above passes through the laminated lens structure 702 and is formed on the on-chip lens 16 of the solid-state image sensor 1, the color filter 15, and the upper structure 11. It is incident on a photoelectric conversion element such as a photodiode (not shown).

積層レンズ構造体702は、積層された5枚のレンズ付き基板701a乃至701eを備える。5枚のレンズ付き基板701a乃至701eを特に区別しない場合には、単に、レンズ付き基板701と記述して説明する。 The laminated lens structure 702 includes five laminated substrates with lenses 701a to 701e. When the five lens-attached substrates 701a to 701e are not particularly distinguished, the description will be simply described as the lens-attached substrate 701.

なお、図29の例では、積層レンズ構造体702は、5枚のレンズ付き基板701a乃至701eが積層された構成を備えるが、レンズ付き基板701の積層枚数は2枚以上であれば特に限定されない。 In the example of FIG. 29, the laminated lens structure 702 includes a configuration in which five lens-attached substrates 701a to 701e are laminated, but the number of laminated lens-attached substrates 701 is not particularly limited as long as it is two or more. ..

積層レンズ構造体702を構成するそれぞれのレンズ付き基板701は、担体基板721にレンズ樹脂部722が追加された構成である。担体基板721は貫通孔723を有し、貫通孔723の内側に、レンズ樹脂部722が形成されている。レンズ樹脂部722は、担体基板721まで延在してレンズ部を担持する部位も合わせて、レンズ部を構成する材料によって一体となった部分を表す。 Each lens-attached substrate 701 constituting the laminated lens structure 702 has a configuration in which a lens resin portion 722 is added to the carrier substrate 721. The carrier substrate 721 has a through hole 723, and a lens resin portion 722 is formed inside the through hole 723. The lens resin portion 722 represents a portion integrated with the material constituting the lens portion, including a portion extending to the carrier substrate 721 and supporting the lens portion.

なお、レンズ付き基板701a乃至701eそれぞれの担体基板721、レンズ樹脂部722、または、貫通孔723を区別する場合には、図29に示されるように、レンズ付き基板701a乃至41eに対応して、担体基板721a乃至81e、レンズ樹脂部722a乃至82e、または、貫通孔723a乃至83eのように記述して説明する。 When distinguishing the carrier substrates 721, the lens resin portion 722, or the through hole 723 of the lens-attached substrates 701a to 701e, as shown in FIG. 29, the lens-attached substrates 701a to 41e correspond to the lens-attached substrates 701a to 41e. The description will be described as described as the carrier substrates 721a to 81e, the lens resin portions 722a to 82e, or the through holes 723a to 83e.

積層レンズ構造体702を構成する各レンズ付き基板701の貫通孔723の断面形状は、下側(受光素子705を配置する側)に向かって開口幅が小さくなる、いわゆる下すぼみの形状となっている The cross-sectional shape of the through hole 723 of each lens-equipped substrate 701 constituting the laminated lens structure 702 has a so-called downward recess shape in which the opening width decreases toward the lower side (the side on which the light receiving element 705 is arranged). Is

積層レンズ構造体702の上には、絞り板731が配置されている。絞り板731は、例えば、光吸収性もしくは遮光性を有する材料で形成された層を備える。絞り板731には、開口部732が設けられている。 A diaphragm plate 731 is arranged on the laminated lens structure 702. The drawing plate 731 includes, for example, a layer made of a material having a light absorbing property or a light absorbing property. The drawing plate 731 is provided with an opening 732.

積層レンズ構造体702、固体撮像装置1、絞り板731などは、レンズバレル751に収納されている。 The laminated lens structure 702, the solid-state image sensor 1, the aperture plate 731, and the like are housed in the lens barrel 751.

以上のように、図1の固体撮像装置1は、複数のレンズ付き基板701が積層された積層レンズ構造体702と組み合わせてカメラモジュール700を構成することができる。 As described above, the solid-state image sensor 1 of FIG. 1 can form the camera module 700 in combination with the laminated lens structure 702 in which a plurality of lens-attached substrates 701 are laminated.

また、カメラモジュール700は、図30に示されるように、図12に示した固体撮像装置1と積層レンズ構造体702とを組み合わせた構成も可能である。 Further, as shown in FIG. 30, the camera module 700 can be configured by combining the solid-state image sensor 1 shown in FIG. 12 and the laminated lens structure 702.

さらに、カメラモジュール700は、図31に示されるように、積層レンズ構造体702が複数個の光学ユニット703を備え、固体撮像装置1も複数個の光学ユニット703に対応して複数の受光領域を備えた、複眼カメラモジュールの構成とすることもできる。 Further, as shown in FIG. 31, in the camera module 700, the laminated lens structure 702 includes a plurality of optical units 703, and the solid-state image sensor 1 also has a plurality of light receiving regions corresponding to the plurality of optical units 703. It can also be configured as a compound eye camera module.

なお、図31のカメラモジュール700の固体撮像装置1では、オンチップレンズ16と保護基板18との間に埋められていたシール樹脂17と、保護基板18上面に形成されていたレンズ樹脂部19が、省略された構成が採用されている。 In the solid-state imaging device 1 of the camera module 700 of FIG. 31, the seal resin 17 embedded between the on-chip lens 16 and the protective substrate 18 and the lens resin portion 19 formed on the upper surface of the protective substrate 18 are provided. , The omitted configuration is adopted.

図31の例では、積層レンズ構造体702に形成された複数の光学ユニット703は、同一の構成とされているが、異なる構成とされる場合もある。すなわち、複数の光学ユニット703では、レンズ樹脂部722の形状や枚数が異なることにより、光学パラメータが異なる構成としてもよい。例えば、複数の光学ユニット703を、近景を撮影するための焦点距離が短い光学ユニット703と、遠景を撮影するために焦点距離が長い光学ユニット703とすることができる。 In the example of FIG. 31, the plurality of optical units 703 formed in the laminated lens structure 702 have the same configuration, but may have different configurations. That is, the plurality of optical units 703 may have different optical parameters because the shape and the number of lens resin portions 722 are different. For example, the plurality of optical units 703 can be an optical unit 703 having a short focal length for photographing a near view and an optical unit 703 having a long focal length for photographing a distant view.

図32は、図29乃至図31を参照して説明した積層レンズ構造体702を、基板状態で製造する製造方法を説明する図である。 FIG. 32 is a diagram illustrating a manufacturing method for manufacturing the laminated lens structure 702 described with reference to FIGS. 29 to 31 in a substrate state.

最初に、図32のAに示されるように、積層レンズ構造体702において最下層に位置する基板状態のレンズ付き基板701W−eが用意される。なお、レンズ付き基板701W−eは、レンズ付き基板701eが個片化される前の基板状態(ウエハ状態)であることを表す。後述する基板状態のレンズ付き基板701W−a乃至701W−dについても同様に、レンズ付き基板701a乃至701eが個片化される前の基板状態(ウエハ状態)であることを表す。 First, as shown in A of FIG. 32, a lens-attached substrate 701W-e in a substrate state located at the lowest layer in the laminated lens structure 702 is prepared. The lens-equipped substrate 701W-e represents a substrate state (wafer state) before the lens-equipped substrate 701e is fragmented. Similarly, the lens-attached substrates 701W-a to 701W-d, which will be described later, indicate that the lens-attached substrates 701a to 701e are in the substrate state (wafer state) before being fragmented.

次に、図32のBに示されるように、積層レンズ構造体702において下から2層目に位置する基板状態のレンズ付き基板701W−dが、基板状態のレンズ付き基板701W−eの上に接合される。 Next, as shown in B of FIG. 32, the lens-attached substrate 701W-d in the substrate state located in the second layer from the bottom in the laminated lens structure 702 is placed on the lens-attached substrate 701W-e in the substrate state. Be joined.

次に、図32のCに示されるように、積層レンズ構造体702において下から3層目に位置する基板状態のレンズ付き基板701W−cが、基板状態のレンズ付き基板701W−dの上に接合される。 Next, as shown in C of FIG. 32, the lens-attached substrate 701W-c in the substrate state located in the third layer from the bottom in the laminated lens structure 702 is placed on the lens-attached substrate 701W-d in the substrate state. Be joined.

次に、図32のDに示されるように、積層レンズ構造体702において下から4層目に位置する基板状態のレンズ付き基板701W−bが、基板状態のレンズ付き基板701W−cの上に接合させる。 Next, as shown in D of FIG. 32, the lens-attached substrate 701W-b in the substrate state located in the fourth layer from the bottom in the laminated lens structure 702 is placed on the lens-attached substrate 701W-c in the substrate state. Join.

次に、図32のEに示されるように、積層レンズ構造体702において下から5層目に位置する基板状態のレンズ付き基板701W−aが、基板状態のレンズ付き基板701W−bの上に接合される。 Next, as shown in E of FIG. 32, the lens-attached substrate 701W-a in the substrate state located in the fifth layer from the bottom in the laminated lens structure 702 is placed on the lens-attached substrate 701W-b in the substrate state. Be joined.

最後に、図32のFに示されるように、積層レンズ構造体702においてレンズ付き基板701aの上層に位置する絞り板731Wが、基板状態のレンズ付き基板701W−aの上に接合される。絞り板731Wは、絞り板731が個片化される前の基板状態(ウエハ状態)であることを表す。 Finally, as shown in F of FIG. 32, the diaphragm plate 731W located on the upper layer of the lens-equipped substrate 701a in the laminated lens structure 702 is joined onto the lens-equipped substrate 701W-a in the substrate state. The drawing plate 731W represents a substrate state (wafer state) before the drawing plate 731 is fragmented.

以上のように、基板状態の5枚のレンズ付き基板701W-a乃至701W-eを、積層レンズ構造体702における下層のレンズ付き基板701Wから、上層のレンズ付き基板701Wへと、1枚ずつ順番に積層していくことで、基板状態の積層レンズ構造体702Wが得られる。 As described above, the five lens-attached substrates 701W-a to 701W-e in the substrate state are sequentially arranged one by one from the lower lens-attached substrate 701W in the laminated lens structure 702 to the upper lens-attached substrate 701W. A laminated lens structure 702W in a substrate state can be obtained by laminating the lenses.

なお、積層の順番を反対にして、上層のレンズ付き基板701Wから、下層のレンズ付き基板701Wへと、1枚ずつ順番に積層していくことで、基板状態の積層レンズ構造体702Wを形成することも可能である。 By reversing the order of lamination and laminating one by one from the upper layer lens-equipped substrate 701W to the lower layer lens-equipped substrate 701W, the laminated lens structure 702W in the substrate state is formed. It is also possible.

<12.レンズ付き基板どうしの直接接合>
図33は、2枚の基板状態のレンズ付き基板701Wを接合する例として、基板状態のレンズ付き基板701W−aと、基板状態のレンズ付き基板701W−bとの接合について説明する図である。
<12. Direct bonding between substrates with lenses>
FIG. 33 is a diagram illustrating joining of the lens-attached substrate 701W-a in the substrate state and the lens-attached substrate 701W-b in the substrate state as an example of joining the lens-attached substrate 701W in the substrate state.

なお、図33では、レンズ付き基板701W−aの各部と対応するレンズ付き基板701W−bの部分には、レンズ付き基板701W−aと同じ符号を付して説明する。 In FIG. 33, the parts of the lens-equipped substrate 701W-b corresponding to the respective parts of the lens-equipped substrate 701W-a are designated by the same reference numerals as those of the lens-equipped substrate 701W-a.

レンズ付き基板701W−aとレンズ付き基板701W−bの上側表面には、上側表面層801が形成されている。レンズ付き基板701W−aとレンズ付き基板701W−bの下側表面には、下側表面層802が形成されている。そして、図33のAに示されるように、レンズ付き基板701W−aと701W−aの接合される面となる、レンズ付き基板701W−aの裏側平坦部812を含む下側表面全体、及び、レンズ付き基板701W−bの表側平坦部811を含む上側表面全体に、プラズマ活性処理が施される。プラズマ活性処理に使用されるガスは、O2、N2、He、Ar、H2などプラズマ処理可能なガスであれば何でもよい。ただし、プラズマ活性処理に使用されるガスとして、上側表面層802及び下側表面層803の構成元素と同じガスを使用すると、上側表面層802及び下側表面層803の膜自体の変質を抑制することができるので、好ましい。 An upper surface layer 801 is formed on the upper surfaces of the lens-equipped substrate 701W-a and the lens-equipped substrate 701W-b. A lower surface layer 802 is formed on the lower surfaces of the lens-equipped substrate 701W-a and the lens-equipped substrate 701W-b. Then, as shown in A of FIG. 33, the entire lower surface including the back flat portion 812 of the lens-equipped substrate 701W-a, which is the surface to which the lens-attached substrate 701W-a and 701W-a are joined, and the entire lower surface including the back flat portion 812 of the lens-attached substrate 701W-a, and The entire upper surface of the lens-equipped substrate 701W-b including the front flat portion 811 is subjected to plasma activation treatment. The gas used for the plasma activation treatment may be any gas that can be plasma treated, such as O2, N2, He, Ar, and H2. However, when the same gas as the constituent elements of the upper surface layer 802 and the lower surface layer 803 is used as the gas used for the plasma activation treatment, the deterioration of the film itself of the upper surface layer 802 and the lower surface layer 803 is suppressed. It is preferable because it can be used.

そして、図33のBに示されるように、活性化された表面状態のレンズ付き基板701W−aの裏側平坦部812と、レンズ付き基板701W−bの表側平坦部811とを貼り合わせる。 Then, as shown in B of FIG. 33, the flat portion 812 on the back side of the activated surface state of the substrate 701W-a with a lens and the flat portion 811 on the front side of the substrate 701W-b with a lens are bonded together.

このレンズ付き基板どうしの貼り合わせ処理により、レンズ付き基板701W−aの下側表面層802の表面のOH基の水素とレンズ付き基板701W−bの上側表面層801の表面のOH基の水素との間に水素結合が生じる。これにより、レンズ付き基板701W−aとレンズ付き基板701W−bとが固定される。このレンズ付き基板どうしの貼り合わせ処理は、大気圧の条件下で行い得る。 By the bonding process between the lenses-attached substrates, the hydrogen of the OH groups on the surface of the lower surface layer 802 of the lens-attached substrate 701W-a and the hydrogen of the OH groups on the surface of the upper surface layer 801 of the lens-attached substrate 701W-b are combined with each other. A hydrogen bond is formed between the two. As a result, the lens-equipped substrate 701W-a and the lens-equipped substrate 701W-b are fixed. The bonding process between the lenses-equipped substrates can be performed under atmospheric pressure conditions.

上記貼り合わせ処理を行ったレンズ付き基板701W−aとレンズ付き基板701W−bに、アニール処理が施される。これによりOH基どうしが水素結合した状態から脱水縮合が起きて、レンズ付き基板701W−aの下側表面層802と、レンズ付き基板701W−bの上側表面層801との間に、酸素を介した共有結合が形成される。あるいは、レンズ付き基板701W−aの下側表面層802に含まれる元素と、レンズ付き基板701W−bの上側表面層801に含まれる元素とが共有結合する。これらの結合により、2枚のレンズ付き基板が強固に固定される。このように、上側に配置したレンズ付き基板701Wの下側表面層802と、下側に配置したレンズ付き基板701Wの上側表面層801との間に共有結合が形成され、これによって2枚のレンズ付き基板701Wが固定されることを、本明細書では直接接合と呼ぶ。本技術の直接接合は、複数枚のレンズ付き基板701Wを固定する際に樹脂を用いないため、これによる硬化収縮や熱膨張を起こすことなく、複数枚のレンズ付き基板701Wを固定することができる、という作用または効果をもたらす。 An annealing treatment is performed on the lens-attached substrate 701W-a and the lens-attached substrate 701W-b that have undergone the bonding process. As a result, dehydration condensation occurs from the state where the OH groups are hydrogen-bonded to each other, and oxygen is interposed between the lower surface layer 802 of the lens-attached substrate 701W-a and the upper surface layer 801 of the lens-attached substrate 701W-b. Covalent bond is formed. Alternatively, the element contained in the lower surface layer 802 of the lens-attached substrate 701W-a and the element contained in the upper surface layer 801 of the lens-attached substrate 701W-b are covalently bonded. By these couplings, the two lens-attached substrates are firmly fixed. In this way, a covalent bond is formed between the lower surface layer 802 of the lens-equipped substrate 701W arranged on the upper side and the upper surface layer 801 of the lens-equipped substrate 701W arranged on the lower side, thereby forming two lenses. Fixing the attached substrate 701W is referred to as direct bonding in this specification. Since the direct bonding of the present technology does not use resin when fixing a plurality of lenses-equipped substrates 701W, it is possible to fix a plurality of lens-attached substrates 701W without causing curing shrinkage or thermal expansion due to this. , Which has the effect or effect.

上記アニール処理も、大気圧の条件下で行い得る。このアニール処理は、脱水縮合を行うため、100℃以上または150℃以上もしくは200℃以上で行い得る。一方、このアニール処理は、レンズ樹脂部722を形成するためのエネルギー性硬化樹脂を熱から保護する観点やエネルギー性硬化樹脂からの脱ガスを抑える観点から、400℃以下または350℃以下もしくは300℃以下で行い得る。 The annealing treatment can also be performed under atmospheric pressure conditions. Since this annealing treatment is dehydration condensation, it can be performed at 100 ° C. or higher, 150 ° C. or higher, or 200 ° C. or higher. On the other hand, this annealing treatment is 400 ° C. or lower, 350 ° C. or lower, or 300 ° C. from the viewpoint of protecting the energetic cured resin for forming the lens resin portion 722 from heat and suppressing degassing from the energetic cured resin. It can be done as follows.

上記レンズ付き基板701Wどうしの貼り合わせ処理あるいは上記レンズ付き基板701Wどうしの直接接合処理を、仮に大気圧以外の条件下で行った場合には、接合されたレンズ付き基板701W−aとレンズ付き基板701W−bを大気圧の環境に戻すと、接合されたレンズ樹脂部722とレンズ樹脂部722との間の空間と、レンズ樹脂部722の外部との圧力差が生じてしまう。この圧力差により、レンズ樹脂部722に圧力が加わり、レンズ樹脂部722が変形してしまう懸念がある。 If the bonding process between the lens-attached substrates 701W or the direct bonding process between the lens-attached substrates 701W is performed under conditions other than atmospheric pressure, the bonded substrate with lens 701W-a and the substrate with lens are joined. When the 701W-b is returned to the atmospheric pressure environment, a pressure difference between the space between the bonded lens resin portion 722 and the lens resin portion 722 and the outside of the lens resin portion 722 occurs. Due to this pressure difference, pressure is applied to the lens resin portion 722, and there is a concern that the lens resin portion 722 is deformed.

上記レンズ付き基板701Wどうしの貼り合わせ処理あるいは上記レンズ付き基板701Wどうしの直接接合処理の双方を、大気圧の条件下で行うことは、接合を大気圧以外の条件下で行った場合に懸念されるレンズ樹脂部722の変形を回避することができる、という作用または効果をもたらす。 Performing both the bonding process between the lenses-equipped substrates 701W and the direct bonding process between the lens-equipped substrates 701W under atmospheric pressure is a concern when the bonding is performed under conditions other than atmospheric pressure. It has the effect or effect that the deformation of the lens resin portion 722 can be avoided.

プラズマ活性処理を施した基板を直接接合する、言い換えればプラズマ接合することで、例えば、接着剤として樹脂を用いた場合のような流動性、熱膨張を抑制することができるので、レンズ付き基板701W−aとレンズ付き基板701W−bを接合する際の位置精度を向上させることができる。 By directly joining the plasma-activated substrates, in other words, plasma bonding, it is possible to suppress fluidity and thermal expansion as in the case of using a resin as an adhesive, so the lens-attached substrate 701W It is possible to improve the positional accuracy when joining −a and the lens-equipped substrate 701W−b.

レンズ付き基板701W−aの裏側平坦部812と、レンズ付き基板701W−bの表側平坦部811には、上述したように、上側表面層801または下側表面層802が成膜されている。この上側表面層801及び下側表面層802は、先に行ったプラズマ活性処理により、ダングリングボンドが形成されやすくなっている。即ち、レンズ付き基板701W−aの裏側平坦部812に成膜した下側表面層802と、レンズ付き基板701W−bの表側平坦部811に成膜した上側表面層801は、接合強度を増加させる役割も有している。 As described above, the upper surface layer 801 or the lower surface layer 802 is formed on the back side flat portion 812 of the lens-equipped substrate 701W-a and the front side flat portion 811 of the lens-equipped substrate 701W-b. Dangling bonds are easily formed in the upper surface layer 801 and the lower surface layer 802 by the plasma activation treatment performed earlier. That is, the lower surface layer 802 formed on the back flat portion 812 of the lens-equipped substrate 701W-a and the upper surface layer 801 formed on the front flat portion 811 of the lens-attached substrate 701W-b increase the bonding strength. It also has a role.

また、上側表面層801または下側表面層802が酸化膜で構成されている場合には、プラズマ(O2)による膜質変化の影響を受けないため、レンズ樹脂部722に対しては、プラズマによる腐食を抑制する効果も有する。 Further, when the upper surface layer 801 or the lower surface layer 802 is composed of an oxide film, it is not affected by the change in film quality due to plasma (O2), so that the lens resin portion 722 is corroded by plasma. It also has the effect of suppressing.

以上のように、複数のレンズ付き基板701aが形成された基板状態のレンズ付き基板701W−aと、複数のレンズ付き基板701bが形成された基板状態のレンズ付き基板701W−が、プラズマによる表面活性化処理を施したうえで直接接合される、言い換えれば、プラズマ接合を用いて接合される。 As described above, the surface activity of the lens-attached substrate 701W-a in which the plurality of lens-attached substrates 701a are formed and the lens-attached substrate 701W- in the substrate state in which the plurality of lens-attached substrates 701b are formed are due to plasma. It is directly bonded after being subjected to a chemical treatment, in other words, it is bonded using plasma bonding.

その他の2枚の基板状態のレンズ付き基板701Wを接合する場合も同様である。 The same applies to the case where the lens-attached substrate 701W of the other two substrates is joined.

<13.レンズ付き基板の製造方法>
次に、図34を参照して、基板状態のレンズ付き基板701Wの製造方法について説明する。
<13. Manufacturing method of substrate with lens >
Next, a method of manufacturing the lens-attached substrate 701W in the substrate state will be described with reference to FIG. 34.

初めに、図34のAに示されるように、貫通孔723が複数形成された担体基板721Wが用意される。貫通孔723の側壁には、光の反射を防止するための遮光膜911が成膜されている。図34では、紙面の制約上、2個の貫通孔723のみが示されているが、実際には、担体基板721Wの平面方向に、多数の貫通孔723が形成されている。また、担体基板721Wの外周に近い領域には、位置合わせのためのアライメントマーク(不図示)が形成されている。 First, as shown in A of FIG. 34, a carrier substrate 721W in which a plurality of through holes 723 are formed is prepared. A light-shielding film 911 for preventing light reflection is formed on the side wall of the through hole 723. In FIG. 34, only two through holes 723 are shown due to space limitations, but in reality, a large number of through holes 723 are formed in the plane direction of the carrier substrate 721W. Further, an alignment mark (not shown) for alignment is formed in a region near the outer circumference of the carrier substrate 721W.

担体基板721W上側の表側平坦部811と、下側の裏側平坦部812は、上述したプラズマ接合が可能な程度に平坦に形成された平坦面となっている。担体基板721Wの厚みは、最終的にレンズ付き基板701として個片化され、他のレンズ付き基板701と重ねられた際に、レンズ間距離を決定するスペーサとしての役割も担っている。 The front flat portion 811 on the upper side of the carrier substrate 721W and the back flat portion 812 on the lower side are flat surfaces formed flat enough to enable the plasma bonding described above. The thickness of the carrier substrate 721W is finally individualized as a substrate with a lens 701, and when it is stacked with another substrate with a lens 701, it also plays a role as a spacer for determining the distance between lenses.

担体基板721Wには、熱膨張係数が10ppm/℃以下の低熱膨張係数の基材を用いるのが好ましい。 For the carrier substrate 721W, it is preferable to use a substrate having a low coefficient of thermal expansion of 10 ppm / ° C. or less.

次に、図34のBに示されるように、凹形状の金型922が一定の間隔で複数配置された金型基板921の上に、担体基板721Wが配置される。より詳しくは、凹形状の金型922が担体基板721Wの貫通孔723の内側に位置するように、担体基板721Wの裏側平坦部812と金型基板921の平坦面923とが重ね合わされる。金型基板921の金型922は、担体基板721Wの貫通孔723と1対1に対応するように形成されており、対応する金型922と貫通孔723の中心が光軸方向で一致するように、担体基板721Wと金型基板921の平面方向の位置が調整される。金型基板921は、硬質の型部材で形成されており、例えば、金属やシリコン、石英、ガラスで構成される。 Next, as shown in B of FIG. 34, the carrier substrate 721W is arranged on the mold substrate 921 in which a plurality of concave molds 922 are arranged at regular intervals. More specifically, the back flat portion 812 of the carrier substrate 721W and the flat surface 923 of the mold substrate 921 are overlapped so that the concave mold 922 is located inside the through hole 723 of the carrier substrate 721W. The mold 922 of the mold substrate 921 is formed so as to correspond one-to-one with the through hole 723 of the carrier substrate 721W so that the centers of the corresponding mold 922 and the through hole 723 coincide with each other in the optical axis direction. In addition, the positions of the carrier substrate 721W and the mold substrate 921 in the plane direction are adjusted. The mold substrate 921 is made of a hard mold member, and is made of, for example, metal, silicon, quartz, or glass.

次に、図34のCに示されるように、重ね合わされた金型基板921と担体基板721Wの貫通孔723の内側に、エネルギー硬化性樹脂931が充填(滴下)される。レンズ樹脂部722は、このエネルギー硬化性樹脂931を用いて形成される。そのため、エネルギー硬化性樹脂931は、気泡を含まないようにあらかじめ脱泡処理されていることが好ましい。脱泡処理としては、真空脱泡処理、または、遠心力による脱泡処理であることが好ましい。また、真空脱泡処理は充填後に行うことが好ましい。脱泡処理を行うことにより、気泡を抱き込むことなく、レンズ樹脂部722の成形が可能となる。 Next, as shown in C of FIG. 34, the energy curable resin 931 is filled (dropped) inside the through holes 723 of the overlapped mold substrate 921 and the carrier substrate 721W. The lens resin portion 722 is formed by using this energy curable resin 931. Therefore, it is preferable that the energy curable resin 931 is pre-defoamed so as not to contain air bubbles. The defoaming treatment is preferably a vacuum defoaming treatment or a defoaming treatment by centrifugal force. Further, it is preferable that the vacuum defoaming treatment is performed after filling. By performing the defoaming treatment, the lens resin portion 722 can be molded without embracing air bubbles.

次に、図34のDに示されるように、重ね合わされた金型基板921と担体基板721Wの上に、金型基板941が配置される。金型基板941には、凹形状の金型942が一定の間隔で複数配置されており、金型基板921を配置したときと同様に、貫通孔723の中心と金型942の中心が光軸方向で一致するように、精度良く位置決めされた上で、金型基板941が配置される。金型基板941は、硬質の型部材で形成されており、例えば、金属やシリコン、石英、ガラスで構成される。 Next, as shown in D of FIG. 34, the mold substrate 941 is arranged on the stacked mold substrate 921 and the carrier substrate 721W. A plurality of concave molds 942 are arranged on the mold substrate 941 at regular intervals, and the center of the through hole 723 and the center of the mold 942 are the optical axes as in the case where the mold substrate 921 is arranged. The mold substrate 941 is arranged after being accurately positioned so that the directions match. The mold substrate 941 is made of a hard mold member, and is made of, for example, metal, silicon, quartz, or glass.

紙面上の縦方向となる高さ方向については、金型基板941と金型基板921との間隔を制御する制御装置により、金型基板941と金型基板921との間隔が予め定めた距離となるように、金型基板941の位置が固定される。このとき、金型基板941の金型942と金型基板921の金型922とで挟まれる空間は、光学設計によって計算されたレンズ樹脂部722の厚みと等しくなる。 Regarding the height direction, which is the vertical direction on the paper surface, the distance between the mold substrate 941 and the mold substrate 921 is set to a predetermined distance by the control device that controls the distance between the mold substrate 941 and the mold substrate 921. The position of the mold substrate 941 is fixed so as to be. At this time, the space sandwiched between the mold 942 of the mold substrate 941 and the mold 922 of the mold substrate 921 is equal to the thickness of the lens resin portion 722 calculated by the optical design.

あるいはまた、図34のEに示されるように、金型基板921を配置したときと同様に、金型基板941の平坦面943と、担体基板721Wの表側平坦部811とを、重ね合わせても良い。この場合、金型基板941と金型基板921との距離は、担体基板721Wの厚みと同値となり、平面方向及び高さ方向の高精度な位置合わせが可能となる。 Alternatively, as shown in E of FIG. 34, the flat surface 943 of the mold substrate 941 and the front flat portion 811 of the carrier substrate 721W may be overlapped in the same manner as when the mold substrate 921 is arranged. good. In this case, the distance between the mold substrate 941 and the mold substrate 921 is the same as the thickness of the carrier substrate 721W, and highly accurate alignment in the plane direction and the height direction becomes possible.

金型基板941と金型基板921との間隔が予め設定した距離となるように制御したとき、上述した図34のCの工程において、担体基板721Wの貫通孔723の内側に滴下されたエネルギー硬化性樹脂931の充填量は、担体基板721Wの貫通孔723と、その上下の金型基板941及び金型基板921とで囲まれる空間から溢れないようにコントロールされた量となっている。これにより、エネルギー硬化性樹脂931の材料を無駄にすることなく、製造コストを削減することができる。 When the distance between the mold substrate 941 and the mold substrate 921 is controlled to be a preset distance, the energy curing dropped inside the through hole 723 of the carrier substrate 721W in the step C of FIG. 34 described above. The filling amount of the sex resin 931 is a controlled amount so as not to overflow from the space surrounded by the through hole 723 of the carrier substrate 721W and the mold substrate 941 and the mold substrate 921 above and below the through hole 723. As a result, the manufacturing cost can be reduced without wasting the material of the energy curable resin 931.

続いて、図34のEに示される状態において、エネルギー硬化性樹脂931の硬化処理が行われる。エネルギー硬化性樹脂931は、例えば、熱またはUV光をエネルギーとして与え、所定の時間放置することで、硬化する。硬化中には、金型基板941を下方向に押し込んだり、アライメントをすることにより、エネルギー硬化性樹脂931の収縮による変形を最小限に抑制することができる。 Subsequently, the energy curable resin 931 is cured in the state shown in E of FIG. 34. The energy-curable resin 931 is cured by, for example, applying heat or UV light as energy and leaving it to stand for a predetermined time. By pushing the mold substrate 941 downward or aligning the mold substrate 941 during curing, deformation due to shrinkage of the energy curable resin 931 can be suppressed to a minimum.

エネルギー硬化性樹脂931の代わりに、熱可塑性樹脂を用いても良い。その場合には、図34のEに示される状態において、金型基板941と金型基板921を昇温することでエネルギー硬化性樹脂931がレンズ形状に成形され、冷却することで硬化する。 A thermoplastic resin may be used instead of the energy curable resin 931. In that case, in the state shown in E of FIG. 34, the energy curable resin 931 is formed into a lens shape by raising the temperature of the mold substrate 941 and the mold substrate 921, and is cured by cooling.

次に、図34のFに示されるように、金型基板941と金型基板921の位置を制御する制御装置が、金型基板941を上方向、金型基板921を下方向へ移動させて、金型基板941と金型基板921を担体基板721Wから離型する。金型基板941と金型基板921が担体基板721Wから離型されると、担体基板721Wの貫通孔723の内側に、レンズ樹脂部722が形成されている。 Next, as shown in F of FIG. 34, the control device that controls the positions of the mold substrate 941 and the mold substrate 921 moves the mold substrate 941 upward and the mold substrate 921 downward. , The mold substrate 941 and the mold substrate 921 are separated from the carrier substrate 721W. When the mold substrate 941 and the mold substrate 921 are separated from the carrier substrate 721W, a lens resin portion 722 is formed inside the through hole 723 of the carrier substrate 721W.

なお、担体基板721Wと接触する金型基板941と金型基板921の表面をフッ素系またはシリコン系等の離型剤でコーティングしてもよい。そのようにすることにより、金型基板941と金型基板921から担体基板721Wを容易に離型することができる。また、担体基板721Wとの接触面から容易に離型する方法として、フッ素含有DLC(Diamond Like Carbon)等の各種コーティングを行ってもよい。 The surfaces of the mold substrate 941 and the mold substrate 921 that come into contact with the carrier substrate 721W may be coated with a mold release agent such as fluorine or silicon. By doing so, the carrier substrate 721W can be easily separated from the mold substrate 941 and the mold substrate 921. Further, as a method of easily separating the mold from the contact surface with the carrier substrate 721W, various coatings such as fluorine-containing DLC (Diamond Like Carbon) may be applied.

次に、図34のGに示されるように、担体基板721Wとレンズ樹脂部722の表面に上側表面層801が形成され、担体基板721Wとレンズ樹脂部722の裏面に、下側表面層802が形成される。上側表面層801及び下側表面層802の成膜前後において、必要に応じてCMP(Chemical Mechanical Polishing)等を行うことで、担体基板721Wの表側平坦部811と裏側平坦部812を平坦化してもよい。 Next, as shown in G of FIG. 34, the upper surface layer 801 is formed on the surface of the carrier substrate 721W and the lens resin portion 722, and the lower surface layer 802 is formed on the back surface of the carrier substrate 721W and the lens resin portion 722. It is formed. Even if the front flat portion 811 and the back flat portion 812 of the carrier substrate 721W are flattened by performing CMP (Chemical Mechanical Polishing) or the like as necessary before and after the film formation of the upper surface layer 801 and the lower surface layer 802. good.

以上のように、担体基板721Wに形成された貫通孔723に、エネルギー硬化性樹脂931を金型基板941と金型基板921を用いてインプリント(加圧成型)することで、レンズ樹脂部722を形成し、基板状態のレンズ付き基板701Wを製造することができる。 As described above, the energy curable resin 931 is imprinted (pressure molded) in the through hole 723 formed in the carrier substrate 721W using the mold substrate 941 and the mold substrate 921 to form the lens resin portion 722. The substrate 701W with a lens in the substrate state can be manufactured.

金型922及び金型942の形状は、上述した凹形状に限定されるものではなく、レンズ樹脂部722の形状に応じて適宜決定される。図29乃至図31に示したように、レンズ付き基板701a乃至701eのレンズ形状は、光学系設計により導出された様々な形状をとることができ、例えば、両凸形状、両凹形状、平凸形状、平凹形状、凸メニスカス形状、凹メニスカス形状、更には高次非球面形状などでもよい。 The shapes of the mold 922 and the mold 942 are not limited to the concave shape described above, and are appropriately determined according to the shape of the lens resin portion 722. As shown in FIGS. 29 to 31, the lens shapes of the lens-attached substrates 701a to 701e can take various shapes derived by the optical system design, for example, biconvex shape, biconcave shape, and plano-convex shape. The shape, a plano-concave shape, a convex meniscus shape, a concave meniscus shape, a higher-order aspherical shape, or the like may be used.

また、金型922及び金型942の形状は、形成後のレンズ形状がモスアイ構造となる形状とすることもできる。 Further, the shapes of the mold 922 and the mold 942 may be such that the lens shape after formation has a moth-eye structure.

上述した製造方法によれば、エネルギー硬化性樹脂931の硬化収縮によるレンズ樹脂部722どうしの平面方向の距離の変動を、担体基板721Wの介在によって断ち切ることができるので、レンズ距離間精度を高精度に制御することができる。また、強度の弱いエネルギー硬化性樹脂931を、強度の強い担体基板721Wによって補強する効果がある。これにより、ハンドリング性の良いレンズを複数配置したレンズアレイ基板を提供することができるとともに、レンズアレイ基板の反りを抑制できる効果を有する。 According to the manufacturing method described above, the fluctuation of the distance between the lens resin portions 722 in the plane direction due to the curing shrinkage of the energy curable resin 931 can be cut off by the intervention of the carrier substrate 721W, so that the accuracy between the lens distances is highly accurate. Can be controlled to. Further, the energy curable resin 931 having a weak strength is reinforced by the carrier substrate 721W having a strong strength. This makes it possible to provide a lens array substrate in which a plurality of lenses having good handleability are arranged, and also has an effect of suppressing warpage of the lens array substrate.

以上の基板状態のレンズ付き基板701Wの製造方法で用いた金型922及び金型942の形成に、図3を参照して説明したレンズ形成方法を採用することができる。 The lens forming method described with reference to FIG. 3 can be adopted for forming the mold 922 and the mold 942 used in the method for manufacturing the lens-attached substrate 701W in the above-mentioned substrate state.

すなわち、図3のレンズ形成方法を用いてレンズ樹脂部19を形成する要領で、図34の金型922及び942を形成することができ、図3のレンズ形成方法における保護基板18は、図34の金型基板921または941に対応する。突き当て部511を備える金型503で転写する形状が、金型922または942の形状となる。 That is, the molds 922 and 942 of FIG. 34 can be formed in the same manner as the lens resin portion 19 is formed by using the lens forming method of FIG. 3, and the protective substrate 18 in the lens forming method of FIG. 3 is shown in FIG. 34. Corresponds to the mold substrate 921 or 941 of. The shape transferred by the mold 503 provided with the abutting portion 511 is the shape of the mold 922 or 942.

<14.電子機器への適用例>
上述した固体撮像装置1及びカメラモジュール700は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像装置を用いる複写機など、画像取込部(光電変換部)に固体撮像装置を用いる電子機器に組み込んだ形で使用することが可能である。
<14. Application example to electronic devices>
The solid-state image sensor 1 and the camera module 700 described above include an image capture unit such as an image pickup device such as a digital still camera or a video camera, a portable terminal device having an image pickup function, or a copier that uses a solid-state image sensor as an image reader. It can be used in a form incorporated in an electronic device that uses a solid-state image sensor in (photoelectric conversion unit).

図35は、本技術を適用した電子機器としての、撮像装置の構成例を示すブロック図である。 FIG. 35 is a block diagram showing a configuration example of an imaging device as an electronic device to which the present technology is applied.

図35の撮像装置2000は、カメラモジュール2002、およびカメラ信号処理回路であるDSP(Digital Signal Processor)回路2003を備える。また、撮像装置2000は、フレームメモリ2004、表示部2005、記録部2006、操作部2007、および電源部2008も備える。DSP回路2003、フレームメモリ2004、表示部2005、記録部2006、操作部2007および電源部2008は、バスライン2009を介して相互に接続されている。 The image pickup apparatus 2000 of FIG. 35 includes a camera module 2002 and a DSP (Digital Signal Processor) circuit 2003 which is a camera signal processing circuit. The image pickup apparatus 2000 also includes a frame memory 2004, a display unit 2005, a recording unit 2006, an operation unit 2007, and a power supply unit 2008. The DSP circuit 2003, the frame memory 2004, the display unit 2005, the recording unit 2006, the operation unit 2007, and the power supply unit 2008 are connected to each other via the bus line 2009.

カメラモジュール2002内のイメージセンサ2001は、被写体からの入射光(像光)を取り込んで撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。このカメラモジュール2002として、上述したカメラモジュール700が採用されており、イメージセンサ2001は、上述した受光素子705に対応する。撮像装置2000の撮像部として固体撮像装置1の構成を採用した場合には、カメラモジュール2002が、固体撮像装置1に置き換えられる。 The image sensor 2001 in the camera module 2002 takes in the incident light (image light) from the subject, converts the amount of the incident light imaged on the imaging surface into an electric signal in pixel units, and outputs it as a pixel signal. As the camera module 2002, the above-mentioned camera module 700 is adopted, and the image sensor 2001 corresponds to the above-mentioned light receiving element 705. When the configuration of the solid-state image sensor 1 is adopted as the image pickup unit of the image pickup device 2000, the camera module 2002 is replaced with the solid-state image sensor 1.

表示部2005は、例えば、液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなり、イメージセンサ2001で撮像された動画または静止画を表示する。記録部2006は、イメージセンサ2001で撮像された動画または静止画を、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録する。 The display unit 2005 comprises a panel-type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel, and displays a moving image or a still image captured by the image sensor 2001. The recording unit 2006 records a moving image or a still image captured by the image sensor 2001 on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.

操作部2007は、ユーザによる操作の下に、撮像装置2000が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部2008は、DSP回路2003、フレームメモリ2004、表示部2005、記録部2006および操作部2007の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。 The operation unit 2007 issues operation commands for various functions of the image pickup apparatus 2000 under the operation of the user. The power supply unit 2008 appropriately supplies various power sources serving as operating power sources for the DSP circuit 2003, the frame memory 2004, the display unit 2005, the recording unit 2006, and the operation unit 2007 to these supply targets.

上述したように、カメラモジュール2002として、高精度に位置決めされて接合(積層)された積層レンズ構造体702を搭載したカメラモジュール700を用いることで、高画質化及び小型化を実現することができる。従って、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、さらには携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールなどの撮像装置2000においても、半導体パッケージの小型化と、撮像画像の高画質化の両立を図ることができる。 As described above, by using the camera module 700 equipped with the laminated lens structure 702 that is positioned and joined (laminated) with high accuracy as the camera module 2002, it is possible to realize high image quality and miniaturization. .. Therefore, in the imaging device 2000 such as a video camera, a digital still camera, and a camera module for mobile devices such as mobile phones, it is possible to achieve both miniaturization of the semiconductor package and high image quality of the captured image.

<イメージセンサの使用例>
図36は、上述の固体撮像装置1またはカメラモジュール700を用いたイメージセンサの使用例を示す図である。
<Example of using image sensor>
FIG. 36 is a diagram showing an example of using an image sensor using the solid-state image sensor 1 or the camera module 700 described above.

固体撮像装置1またはカメラモジュール700を用いたイメージセンサは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。 The image sensor using the solid-state image sensor 1 or the camera module 700 can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-ray, as shown below. ..

・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
・ Devices that take images for viewing, such as digital cameras and portable devices with camera functions. ・ For safe driving such as automatic stop and recognition of the driver's condition, in front of the car Devices used for traffic, such as in-vehicle sensors that photograph the rear, surroundings, and interior of vehicles, surveillance cameras that monitor traveling vehicles and roads, and distance measurement sensors that measure distance between vehicles, etc. Equipment used in home appliances such as TVs, refrigerators, and air conditioners to take pictures and operate the equipment according to the gestures ・ Endoscopes, devices that perform angiography by receiving infrared light, etc. Equipment used for medical and healthcare ・ Equipment used for security such as surveillance cameras for crime prevention and cameras for person authentication ・ Skin measuring instruments for taking pictures of the skin and taking pictures of the scalp Equipment used for beauty such as microscopes ・ Equipment used for sports such as action cameras and wearable cameras for sports applications ・ Camera etc. for monitoring the condition of fields and crops , Equipment used for agriculture

<15.体内情報取得システムへの応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、上述したように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、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムに適用されてもよい。
<15. Application example to internal information acquisition system>
The technology according to the present disclosure (the present technology) can be applied to various products as described above. For example, the technique according to the present disclosure may be applied to a patient's internal information acquisition system using a capsule endoscope.

図37は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得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。 FIG. 37 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a patient's internal information acquisition system using a capsule endoscope to which the technique according to the present disclosure (the present technique) can be applied.

体内情報取得システム10001は、カプセル型内視鏡10100と、外部制御装置10200とから構成される。 The in-vivo information acquisition system 10001 includes a capsule-type endoscope 10100 and an external control device 10200.

カプセル型内視鏡10100は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡10100は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像(以下、体内画像ともいう)を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置10200に順次無線送信する。 The capsule endoscope 10100 is swallowed by the patient at the time of examination. The capsule endoscope 10100 has an imaging function and a wireless communication function, and moves inside an organ such as the stomach or intestine by peristaltic movement or the like until it is naturally excreted from the patient, and inside the organ. Images (hereinafter, also referred to as internal organ images) are sequentially imaged at predetermined intervals, and information about the internal organ images is sequentially wirelessly transmitted to an external control device 10200 outside the body.

外部制御装置10200は、体内情報取得システム10001の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置(図示せず)に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。 The external control device 10200 comprehensively controls the operation of the internal information acquisition system 10001. Further, the external control device 10200 receives information about the internal image transmitted from the capsule endoscope 10100, and based on the information about the received internal image, the internal image is displayed on a display device (not shown). Generate image data to display.

体内情報取得システム10001では、このようにして、カプセル型内視鏡10100が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。 In this way, the in-vivo information acquisition system 10001 can obtain an in-vivo image of the inside of the patient at any time from the time when the capsule-type endoscope 10100 is swallowed until it is excreted.

カプセル型内視鏡10100と外部制御装置10200の構成及び機能についてより詳細に説明する。 The configuration and function of the capsule endoscope 10100 and the external control device 10200 will be described in more detail.

カプセル型内視鏡10100は、カプセル型の筐体10101を有し、その筐体10101内には、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、給電部10115、電源部10116、及び制御部10117が収納されている。 The capsule endoscope 10100 has a capsule-shaped housing 10101, and the light source unit 10111, the imaging unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, the power feeding unit 10115, and the power supply unit are contained in the housing 10101. The 10116 and the control unit 10117 are housed.

光源部10111は、例えばLED(Light Emitting Diode)等の光源から構成され、撮像部10112の撮像視野に対して光を照射する。 The light source unit 10111 is composed of, for example, a light source such as an LED (Light Emitting Diode), and irradiates the imaging field of view of the imaging unit 10112 with light.

撮像部10112は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光(以下、観察光という)は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部10112では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部10112によって生成された画像信号は、画像処理部10113に提供される。 The image pickup unit 10112 is composed of an image pickup element and an optical system including a plurality of lenses provided in front of the image pickup element. The reflected light (hereinafter referred to as observation light) of the light applied to the body tissue to be observed is collected by the optical system and incident on the image pickup element. In the image pickup unit 10112, the observation light incident on the image pickup device is photoelectrically converted, and an image signal corresponding to the observation light is generated. The image signal generated by the image capturing unit 10112 is provided to the image processing unit 10113.

画像処理部10113は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサによって構成され、撮像部10112によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部10113は、信号処理を施した画像信号を、RAWデータとして無線通信部10114に提供する。 The image processing unit 10113 is configured by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit), and performs various signal processing on the image signal generated by the imaging unit 10112. The image processing unit 10113 provides the signal-processed image signal to the wireless communication unit 10114 as RAW data.

無線通信部10114は、画像処理部10113によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ10114Aを介して外部制御装置10200に送信する。また、無線通信部10114は、外部制御装置10200から、カプセル型内視鏡10100の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ10114Aを介して受信する。無線通信部10114は、外部制御装置10200から受信した制御信号を制御部10117に提供する。 The wireless communication unit 10114 performs predetermined processing such as modulation processing on the image signal that has been signal-processed by the image processing unit 10113, and transmits the image signal to the external control device 10200 via the antenna 10114A. Further, the wireless communication unit 10114 receives a control signal related to drive control of the capsule endoscope 10100 from the external control device 10200 via the antenna 10114A. The wireless communication unit 10114 provides the control unit 10117 with a control signal received from the external control device 10200.

給電部10115は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部10115では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。 The power feeding unit 10115 is composed of an antenna coil for receiving power, a power regeneration circuit that regenerates power from the current generated in the antenna coil, a booster circuit, and the like. In the power feeding unit 10115, electric power is generated using the principle of so-called non-contact charging.

電源部10116は、二次電池によって構成され、給電部10115によって生成された電力を蓄電する。図37では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部10116からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部10116に蓄電された電力は、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、及び制御部10117に供給され、これらの駆動に用いられ得る。 The power supply unit 10116 is composed of a secondary battery and stores the electric power generated by the power supply unit 10115. In FIG. 37, in order to avoid complication of the drawing, the illustration of the arrow or the like indicating the power supply destination from the power supply unit 10116 is omitted, but the power stored in the power supply unit 10116 is the light source unit 10111. , Is supplied to the imaging unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the control unit 10117, and can be used to drive these.

制御部10117は、CPU等のプロセッサによって構成され、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、及び、給電部10115の駆動を、外部制御装置10200から送信される制御信号に従って適宜制御する。 The control unit 10117 is composed of a processor such as a CPU, and is a control signal transmitted from the external control device 10200 to drive the light source unit 10111, the image pickup unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the power supply unit 10115. Control as appropriate according to.

外部制御装置10200は、CPU,GPU等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100の制御部10117に対して制御信号を、アンテナ10200Aを介して送信することにより、カプセル型内視鏡10100の動作を制御する。カプセル型内視鏡10100では、例えば、外部制御装置10200からの制御信号により、光源部10111における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置10200からの制御信号により、撮像条件(例えば、撮像部10112におけるフレームレート、露出値等)が変更され得る。また、外部制御装置10200からの制御信号により、画像処理部10113における処理の内容や、無線通信部10114が画像信号を送信する条件(例えば、送信間隔、送信画像数等)が変更されてもよい。 The external control device 10200 is composed of a processor such as a CPU and a GPU, or a microcomputer or a control board on which a processor and a storage element such as a memory are mixedly mounted. The external control device 10200 controls the operation of the capsule endoscope 10100 by transmitting a control signal to the control unit 10117 of the capsule endoscope 10100 via the antenna 10200A. In the capsule endoscope 10100, for example, a control signal from the external control device 10200 can change the light irradiation conditions for the observation target in the light source unit 10111. Further, the imaging conditions (for example, the frame rate in the imaging unit 10112, the exposure value, etc.) can be changed by the control signal from the external control device 10200. Further, the content of processing in the image processing unit 10113 and the conditions for transmitting the image signal by the wireless communication unit 10114 (for example, transmission interval, number of transmitted images, etc.) may be changed by the control signal from the external control device 10200. ..

また、外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理(デモザイク処理)、高画質化処理(帯域強調処理、超解像処理、NR(Noise reduction)処理及び/若しくは手ブレ補正処理等)、並びに/又は拡大処理(電子ズーム処理)等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置10200は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置10200は、生成した画像データを記録装置(図示せず)に記録させたり、印刷装置(図示せず)に印刷出力させてもよい。 Further, the external control device 10200 performs various image processing on the image signal transmitted from the capsule endoscope 10100, and generates image data for displaying the captured internal image on the display device. The image processing includes, for example, development processing (demosaic processing), high image quality processing (band enhancement processing, super-resolution processing, NR (Noise reduction) processing and / or camera shake correction processing, etc.), and / or enlargement processing ( Various signal processing such as electronic zoom processing) can be performed. The external control device 10200 controls the drive of the display device to display the captured internal image based on the generated image data. Alternatively, the external control device 10200 may have the generated image data recorded in a recording device (not shown) or printed out in a printing device (not shown).

以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得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、撮像部10112に適用され得る。具体的には、撮像部10112として、固体撮像装置1またはカメラモジュール700を適用することができる。撮像部10112に本開示に係る技術を適用することにより、カプセル型内視鏡10100をより小型化できるため、患者の負担を更に軽減することができる。また、カプセル型内視鏡10100を小型化しつつも、より鮮明な術部画像を得ることができるため、検査の精度が向上する。 The example of the in-vivo information acquisition system to which the technology according to the present disclosure can be applied has been described above. The technique according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 10112 among the configurations described above. Specifically, the solid-state image sensor 1 or the camera module 700 can be applied as the image pickup unit 10112. By applying the technique according to the present disclosure to the imaging unit 10112, the capsule endoscope 10100 can be further miniaturized, so that the burden on the patient can be further reduced. In addition, since the capsule-type endoscope 10100 can be miniaturized and a clearer surgical site image can be obtained, the accuracy of the examination is improved.

<16.内視鏡手術システムへの応用例>
本開示に係る技術は、例えば、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
<16. Application example to endoscopic surgery system>
The technique according to the present disclosure may be applied to, for example, an endoscopic surgery system.

図38は、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 FIG. 38 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technique according to the present disclosure can be applied.

図38では、術者(医師)11131が、内視鏡手術システム11000を用いて、患者ベッド11133上の患者11132に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム11000は、内視鏡11100と、気腹チューブ11111やエネルギー処置具11112等の、その他の術具11110と、内視鏡11100を支持する支持アーム装置11120と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート11200と、から構成される。 FIG. 38 shows a surgeon (doctor) 11131 performing surgery on patient 11132 on patient bed 11133 using the endoscopic surgery system 11000. As shown, the endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical tools 11110 such as an abdominal tube 11111 and an energy treatment tool 11112, and a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100. , A cart 11200 equipped with various devices for endoscopic surgery.

内視鏡11100は、先端から所定の長さの領域が患者11132の体腔内に挿入される鏡筒11101と、鏡筒11101の基端に接続されるカメラヘッド11102と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒11101を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡11100を図示しているが、内視鏡11100は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。 The endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101 in which a region having a predetermined length from the tip is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the base end of the lens barrel 11101. In the illustrated example, the endoscope 11100 configured as a so-called rigid mirror having a rigid barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible mirror having a flexible barrel. good.

鏡筒11101の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡11100には光源装置11203が接続されており、当該光源装置11203によって生成された光が、鏡筒11101の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者11132の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡11100は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。 An opening in which an objective lens is fitted is provided at the tip of the lens barrel 11101. A light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and the light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel by a light guide extending inside the lens barrel 11101, and is an objective. It is irradiated toward the observation target in the body cavity of the patient 11132 through the lens. The endoscope 11100 may be a direct endoscope, a perspective mirror, or a side endoscope.

カメラヘッド11102の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光(観察光)は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、RAWデータとしてカメラコントロールユニット(CCU: Camera Control Unit)11201に送信される。 An optical system and an image pickup element are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is focused on the image pickup element by the optical system. The observation light is photoelectrically converted by the image sensor, and an electric signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image is generated. The image signal is transmitted as RAW data to the camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201.

CCU11201は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等によって構成され、内視鏡11100及び表示装置11202の動作を統括的に制御する。さらに、CCU11201は、カメラヘッド11102から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理(デモザイク処理)等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。 The CCU11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like, and comprehensively controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102, and performs various image processing on the image signal for displaying an image based on the image signal, such as development processing (demosaic processing).

表示装置11202は、CCU11201からの制御により、当該CCU11201によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。 The display device 11202 displays an image based on the image signal processed by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201.

光源装置11203は、例えばLED(Light Emitting Diode)等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡11100に供給する。 The light source device 11203 is composed of, for example, a light source such as an LED (Light Emitting Diode), and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing an operating part or the like.

入力装置11204は、内視鏡手術システム11000に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置11204を介して、内視鏡手術システム11000に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡11100による撮像条件(照射光の種類、倍率及び焦点距離等)を変更する旨の指示等を入力する。 The input device 11204 is an input interface to the endoscopic surgery system 11000. The user can input various information and input instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204. For example, the user inputs an instruction to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100.

処置具制御装置11205は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具11112の駆動を制御する。気腹装置11206は、内視鏡11100による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者11132の体腔を膨らめるために、気腹チューブ11111を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ11207は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ11208は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。 The treatment tool control device 11205 controls the drive of the energy treatment tool 11112 for cauterizing, incising, sealing a blood vessel, or the like of a tissue. The pneumoperitoneum device 11206 uses a gas in the pneumoperitoneum tube 11111 to inflate the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing the field of view by the endoscope 11100 and securing the work space of the operator. To send. The recorder 11207 is a device capable of recording various information related to surgery. The printer 11208 is a device capable of printing various information related to surgery in various formats such as texts, images, and graphs.

なお、内視鏡11100に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置11203は、例えばLED、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。RGBレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色(各波長)の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置11203において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、RGBレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御することにより、RGBそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。 The light source device 11203 that supplies the irradiation light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site can be composed of, for example, an LED, a laser light source, or a white light source composed of a combination thereof. When a white light source is configured by combining RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. Therefore, the light source device 11203 adjusts the white balance of the captured image. It can be carried out. Further, in this case, the laser light from each of the RGB laser light sources is irradiated to the observation target in a time-divided manner, and the drive of the image sensor of the camera head 11102 is controlled in synchronization with the irradiation timing to support each of RGB. It is also possible to capture the image in a time-divided manner. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter on the image sensor.

また、光源装置11203は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。 Further, the drive of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light at predetermined time intervals. By controlling the drive of the image sensor of the camera head 11102 in synchronization with the timing of changing the light intensity to acquire an image in a time-divided manner and synthesizing the image, so-called high dynamic without blackout and overexposure. Range images can be generated.

また、光源装置11203は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光(すなわち、白色光)に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察(Narrow Band Imaging)が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること(自家蛍光観察)、又はインドシアニングリーン(ICG)等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置11203は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び/又は励起光を供給可能に構成され得る。 Further, the light source device 11203 may be configured to be able to supply light in a predetermined wavelength band corresponding to special light observation. In special light observation, for example, by utilizing the wavelength dependence of light absorption in body tissue to irradiate light in a narrow band as compared with the irradiation light (that is, white light) in normal observation, the surface layer of the mucous membrane. A so-called narrow band imaging (Narrow Band Imaging) is performed in which a predetermined tissue such as a blood vessel is photographed with high contrast. Alternatively, in the special light observation, fluorescence observation may be performed in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiating with excitation light. In fluorescence observation, the body tissue is irradiated with excitation light to observe the fluorescence from the body tissue (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally injected into the body tissue and the body tissue is injected. It is possible to obtain a fluorescence image by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent. The light source device 11203 may be configured to be capable of supplying narrow band light and / or excitation light corresponding to such special light observation.

図39は、図38に示すカメラヘッド11102及びCCU11201の機能構成の一例を示すブロック図である。 FIG. 39 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and CCU11201 shown in FIG. 38.

カメラヘッド11102は、レンズユニット11401と、撮像部11402と、駆動部11403と、通信部11404と、カメラヘッド制御部11405と、を有する。CCU11201は、通信部11411と、画像処理部11412と、制御部11413と、を有する。カメラヘッド11102とCCU11201とは、伝送ケーブル11400によって互いに通信可能に接続されている。 The camera head 11102 includes a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a driving unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405. CCU11201 has a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413. The camera head 11102 and CCU11201 are communicably connected to each other by a transmission cable 11400.

レンズユニット11401は、鏡筒11101との接続部に設けられる光学系である。鏡筒11101の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド11102まで導光され、当該レンズユニット11401に入射する。レンズユニット11401は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。 The lens unit 11401 is an optical system provided at a connection portion with the lens barrel 11101. The observation light taken in from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and incident on the lens unit 11401. The lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.

撮像部11402は、撮像素子で構成される。撮像部11402を構成する撮像素子は、1つ(いわゆる単板式)であってもよいし、複数(いわゆる多板式)であってもよい。撮像部11402が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってRGBそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部11402は、3D(Dimensional)表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための1対の撮像素子を有するように構成されてもよい。3D表示が行われることにより、術者11131は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部11402が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット11401も複数系統設けられ得る。 The image pickup unit 11402 is composed of an image pickup element. The image sensor constituting the image pickup unit 11402 may be one (so-called single plate type) or a plurality (so-called multi-plate type). When the image pickup unit 11402 is composed of a multi-plate type, for example, each image pickup element may generate an image signal corresponding to each of RGB, and a color image may be obtained by synthesizing them. Alternatively, the image pickup unit 11402 may be configured to have a pair of image pickup elements for acquiring image signals for the right eye and the left eye corresponding to 3D (Dimensional) display, respectively. The 3D display enables the operator 11131 to more accurately grasp the depth of the biological tissue in the surgical site. When the image pickup unit 11402 is composed of a multi-plate type, a plurality of lens units 11401 may be provided corresponding to each image pickup element.

また、撮像部11402は、必ずしもカメラヘッド11102に設けられなくてもよい。例えば、撮像部11402は、鏡筒11101の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。 Further, the imaging unit 11402 does not necessarily have to be provided on the camera head 11102. For example, the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.

駆動部11403は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部11405からの制御により、レンズユニット11401のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部11402による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。 The drive unit 11403 is composed of an actuator, and moves the zoom lens and the focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under the control of the camera head control unit 11405. As a result, the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be adjusted as appropriate.

通信部11404は、CCU11201との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11404は、撮像部11402から得た画像信号をRAWデータとして伝送ケーブル11400を介してCCU11201に送信する。 The communication unit 11404 is configured by a communication device for transmitting and receiving various types of information to and from the CCU11201. The communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the image pickup unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400.

また、通信部11404は、CCU11201から、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部11405に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに/又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。 Further, the communication unit 11404 receives a control signal for controlling the drive of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies the control signal to the camera head control unit 11405. The control signal includes, for example, information to specify the frame rate of the captured image, information to specify the exposure value at the time of imaging, and / or information to specify the magnification and focus of the captured image, and the like. Contains information about the condition.

なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてCCU11201の制御部11413によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるAE(Auto Exposure)機能、AF(Auto Focus)機能及びAWB(Auto White Balance)機能が内視鏡11100に搭載されていることになる。 The imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately specified by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of CCU11201 based on the acquired image signal. good. In the latter case, the endoscope 11100 is equipped with a so-called AE (Auto Exposure) function, an AF (Auto Focus) function, and an AWB (Auto White Balance) function.

カメラヘッド制御部11405は、通信部11404を介して受信したCCU11201からの制御信号に基づいて、カメラヘッド11102の駆動を制御する。 The camera head control unit 11405 controls the drive of the camera head 11102 based on the control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.

通信部11411は、カメラヘッド11102との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11411は、カメラヘッド11102から、伝送ケーブル11400を介して送信される画像信号を受信する。 The communication unit 11411 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the camera head 11102. The communication unit 11411 receives an image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.

また、通信部11411は、カメラヘッド11102に対して、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。 Further, the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling the drive of the camera head 11102 to the camera head 11102. Image signals and control signals can be transmitted by telecommunications, optical communication, or the like.

画像処理部11412は、カメラヘッド11102から送信されたRAWデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。 The image processing unit 11412 performs various image processing on the image signal which is the RAW data transmitted from the camera head 11102.

制御部11413は、内視鏡11100による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部11413は、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を生成する。 The control unit 11413 performs various controls related to the imaging of the surgical site and the like by the endoscope 11100 and the display of the captured image obtained by the imaging of the surgical site and the like. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling the drive of the camera head 11102.

また、制御部11413は、画像処理部11412によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置11202に表示させる。この際、制御部11413は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部11413は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具11112の使用時のミスト等を認識することができる。制御部11413は、表示装置11202に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者11131に提示されることにより、術者11131の負担を軽減することや、術者11131が確実に手術を進めることが可能になる。 Further, the control unit 11413 causes the display device 11202 to display the captured image in which the surgical unit or the like is reflected, based on the image signal that has been image-processed by the image processing unit 11412. At this time, the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image by using various image recognition techniques. For example, the control unit 11413 detects the shape, color, and the like of the edge of an object included in the captured image to remove surgical tools such as forceps, a specific biological part, bleeding, and mist when using the energy treatment tool 11112. Can be recognized. When displaying the captured image on the display device 11202, the control unit 11413 may superimpose and display various surgical support information on the image of the surgical unit by using the recognition result. By superimposing and displaying the surgical support information and presenting it to the surgeon 11131, it is possible to reduce the burden on the surgeon 11131 and to allow the surgeon 11131 to proceed with the surgery reliably.

カメラヘッド11102及びCCU11201を接続する伝送ケーブル11400は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。 The transmission cable 11400 connecting the camera head 11102 and CCU11201 is an electric signal cable corresponding to electric signal communication, an optical fiber corresponding to optical communication, or a composite cable thereof.

ここで、図示する例では、伝送ケーブル11400を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド11102とCCU11201との間の通信は無線で行われてもよい。 Here, in the illustrated example, the communication is performed by wire using the transmission cable 11400, but the communication between the camera head 11102 and the CCU11201 may be performed wirelessly.

以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術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、カメラヘッド11102の撮像部11402に適用され得る。具体的には、撮像部11402として、固体撮像装置1またはカメラモジュール700を適用することができる。撮像部11402に本開示に係る技術を適用することにより、カメラヘッド11102を小型化しつつも、より鮮明な術部画像を得ることができる。 The above is an example of an endoscopic surgery system to which the technique according to the present disclosure can be applied. The technique according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 11402 of the camera head 11102 in the configuration described above. Specifically, the solid-state image sensor 1 or the camera module 700 can be applied as the image pickup unit 11402. By applying the technique according to the present disclosure to the imaging unit 11402, it is possible to obtain a clearer surgical site image while reducing the size of the camera head 11102.

なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。 Although the endoscopic surgery system has been described here as an example, the technique according to the present disclosure may be applied to other, for example, a microscopic surgery system.

<17.移動体への応用例>
さらに、本開示に係る技術は、例えば、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。
<17. Application example to mobile>
Further, the technology according to the present disclosure can be used as a device mounted on a moving body of any kind such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. It may be realized.

図40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。 FIG. 40 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technique according to the present disclosure can be applied.

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40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。 The vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via the communication network 12001. In the example shown in FIG. 40, the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050. Further, as a functional configuration of the integrated control unit 12050, a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (interface) 12053 are shown.

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。 The drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs. For example, the drive system control unit 12010 provides a driving force generator for generating the driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism for adjusting and a braking device for generating a braking force of a vehicle.

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。 The body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs. For example, the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as a head lamp, a back lamp, a brake lamp, a winker, or a fog lamp. In this case, the body system control unit 12020 may be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for the key or signals of various switches. The body system control unit 12020 receives inputs of these radio waves or signals and controls a vehicle door lock device, a power window device, a lamp, and the like.

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。 The vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000. For example, the imaging unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030. The vehicle outside information detection unit 12030 causes the image pickup unit 12031 to capture an image of the outside of the vehicle and receives the captured image. The vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as a person, a vehicle, an obstacle, a sign, or a character on the road surface based on the received image.

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。 The imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electric signal according to the amount of the light received. The image pickup unit 12031 can output an electric signal as an image or can output it as distance measurement information. Further, the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared light.

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。 The in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information. For example, a driver state detection unit 12041 that detects the driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 12040. The driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is dozing.

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。 The microcomputer 12051 calculates the control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030 or the inside information detection unit 12040, and the drive system control unit. A control command can be output to 12010. For example, the microcomputer 12051 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including vehicle collision avoidance or impact mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, and the like. It is possible to perform cooperative control for the purpose of.

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。 Further, the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, so that the driver can control the vehicle. It is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving, etc., which runs autonomously without depending on the operation.

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。 Further, the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030. For example, the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the external information detection unit 12030, and performs coordinated control for the purpose of anti-glare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.

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40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。 The audio-image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of audio and an image to an output device capable of visually or audibly notifying information to the passenger or the outside of the vehicle. In the example of FIG. 40, an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices. The display unit 12062 may include, for example, at least one of an onboard display and a heads-up display.

図41は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。 FIG. 41 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.

図41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。 In FIG. 41, the vehicle 12100 has image pickup units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 as the image pickup unit 12031.

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。 The imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 are provided at positions such as, for example, the front nose, side mirrors, rear bumpers, back doors, and the upper part of the windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100. The image pickup unit 12101 provided on the front nose and the image pickup section 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100. The imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire images of the side of the vehicle 12100. The imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door mainly acquires an image of the rear of the vehicle 12100. The images in front acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting a preceding vehicle or a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.

なお、図41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。 Note that FIG. 41 shows an example of the photographing range of the imaging units 12101 to 12104. The imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose, the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively, and the imaging range 12114 indicates the imaging range of the imaging units 12102 and 12103. The imaging range of the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 as viewed from above can be obtained.

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。 At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information. For example, at least one of the image pickup units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of image pickup elements, or an image pickup element having pixels for phase difference detection.

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。 For example, the microcomputer 12051 has a distance to each three-dimensional object within the imaging range 12111 to 12114 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, and a temporal change of this distance (relative velocity with respect to the vehicle 12100). By obtaining can. Further, the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in front of the preceding vehicle in advance, and can perform automatic braking control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving or the like in which the vehicle travels autonomously without depending on the operation of the driver.

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。 For example, the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to a three-dimensional object into two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, electric poles, and other three-dimensional objects based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that can be seen by the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 is used via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be provided.

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。 At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays. For example, the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not a pedestrian is present in the captured image of the imaging units 12101 to 12104. Such pedestrian recognition includes, for example, a procedure for extracting feature points in an image captured by an imaging unit 12101 to 12104 as an infrared camera, and a pattern matching process for a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian. It is done by the procedure to determine. When the microcomputer 12051 determines that a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 outputs a square contour line for emphasizing the recognized pedestrian. The display unit 12062 is controlled so as to superimpose and display. Further, the audio image output unit 12052 may control the display unit 12062 so as to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.

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、撮像部12031に適用され得る。具体的には、撮像部12031として、固体撮像装置1またはカメラモジュール700を適用することができる。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、小型化しつつも、より見やすい撮影画像を得ることができたり、距離情報を取得することができる。また、得られた撮影画像や距離情報を用いて、ドライバの疲労を軽減したり、ドライバや車両の安全度を高めることが可能になる。 The example of the vehicle control system to which the technique according to the present disclosure can be applied has been described above. The technique according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 among the configurations described above. Specifically, the solid-state image sensor 1 or the camera module 700 can be applied as the image pickup unit 12031. By applying the technique according to the present disclosure to the imaging unit 12031, it is possible to obtain a photographed image that is easier to see and to acquire distance information while reducing the size. Further, by using the obtained captured image and distance information, it is possible to reduce the fatigue of the driver and improve the safety level of the driver and the vehicle.

また、本技術は、固体撮像装置に限らず、他の半導体集積回路を有する半導体装置全般に対して適用可能である。 Further, this technique is applicable not only to a solid-state image sensor but also to all semiconductor devices having other semiconductor integrated circuits.

本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術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。 The embodiment of the present technology is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the present technology.

例えば、上述した複数の実施の形態の全てまたは一部を組み合わせた形態を採用することができる。 For example, a form in which all or a part of the plurality of embodiments described above can be combined can be adopted.

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、本明細書に記載されたもの以外の効果があってもよい。 It should be noted that the effects described in the present specification are merely examples and are not limited, and effects other than those described in the present specification may be obtained.

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
基板の上の樹脂材料を所定の形状に成形する際に前記基板に突き当てる突き当て部を備え、
前記突き当て部を前記基板に突き当てた状態において、前記樹脂材料を外部に流出入させる空間が形成された構成とされる
金型。
(2)
前記突き当て部として、3個以上の柱状体を備える
前記(1)に記載の金型。
(3)
前記突き当て部は、平面視において外周部よりも内側に配置される
前記(1)または(2)に記載の金型。
(4)
前記柱状体は、円柱形状または多角形状である
前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の金型。
(5)
前記柱状体は、円錐形状または多角錐形状である
前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の金型。
(6)
前記基板と接する前記突き当て部の先端部の形状は、略球形状である
前記(1)乃至(5)のいずれかに記載の金型。
(7)
前記基板と接する前記突き当て部の先端部の形状は、角錐形状または円錐形状である
前記(1)乃至(5)のいずれかに記載の金型。
(8)
前記突き当て部は、前記基板と面で接触するように構成される
前記(1)乃至(4)のいずれかに記載の金型。
(9)
前記突き当て部は、前記基板と点で接触するように構成される
前記(1)乃至(7)のいずれかに記載の金型。
(10)
一部の領域に遮光膜が形成されている
前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の金型。
(11)
基板の上の樹脂材料に、金型を押し付けて、前記金型の形状を前記樹脂材料に転写して、レンズ樹脂部を形成するステップを備え、
前記金型は、前記基板の上の樹脂材料を所定の形状に成形する際に前記基板に突き当てる突き当て部を備え、
前記突き当て部を前記基板に突き当てた状態において、前記樹脂材料を外部に流出入させる空間が形成された構成である
半導体装置の製造方法。
(12)
前記レンズ樹脂部が形成された前記基板を、入射した光を電気信号へ変換する画素が形成された半導体基板に貼り合わせる
前記(11)に記載の半導体装置の製造方法。
(13)
入射した光を電気信号へ変換する画素が形成された半導体基板に貼り合わせられた前記基板の上に樹脂材料を滴下し、前記金型を押し付けて、前記金型の形状を前記樹脂材料に転写して、レンズ樹脂部を形成する
前記(11)に記載の半導体装置の製造方法。
The present technology can also have the following configurations.
(1)
It is provided with an abutting portion that abuts against the substrate when molding the resin material on the substrate into a predetermined shape.
A mold having a structure in which a space for allowing the resin material to flow in and out is formed in a state where the abutting portion is abutted against the substrate.
(2)
The mold according to (1) above, which comprises three or more columnar bodies as the abutting portion.
(3)
The mold according to (1) or (2) above, wherein the abutting portion is arranged inside the outer peripheral portion in a plan view.
(4)
The mold according to any one of (1) to (3) above, wherein the columnar body has a cylindrical shape or a polygonal shape.
(5)
The mold according to any one of (1) to (3) above, wherein the columnar body has a conical shape or a polygonal pyramid shape.
(6)
The mold according to any one of (1) to (5) above, wherein the shape of the tip of the abutting portion in contact with the substrate is a substantially spherical shape.
(7)
The mold according to any one of (1) to (5) above, wherein the shape of the tip of the abutting portion in contact with the substrate is a pyramid shape or a conical shape.
(8)
The mold according to any one of (1) to (4) above, wherein the abutting portion is configured to come into contact with the substrate on a surface.
(9)
The mold according to any one of (1) to (7) above, wherein the abutting portion is configured to come into contact with the substrate at a point.
(10)
The mold according to any one of (1) to (9) above, wherein a light-shielding film is formed in a part of the region.
(11)
A step of pressing a mold against a resin material on a substrate, transferring the shape of the mold to the resin material, and forming a lens resin portion is provided.
The mold includes an abutting portion that abuts against the substrate when the resin material on the substrate is molded into a predetermined shape.
A method for manufacturing a semiconductor device, which has a configuration in which a space for allowing the resin material to flow in and out is formed in a state where the abutting portion is abutted against the substrate.
(12)
The method for manufacturing a semiconductor device according to (11), wherein the substrate on which the lens resin portion is formed is attached to a semiconductor substrate on which pixels for converting incident light into an electric signal are formed.
(13)
A resin material is dropped onto the substrate bonded to a semiconductor substrate on which pixels for converting incident light into an electric signal are formed, and the mold is pressed to transfer the shape of the mold to the resin material. The method for manufacturing a semiconductor device according to (11) above, wherein the lens resin portion is formed.

1 固体撮像装置, 11 第1構造体(上側構造体), 12 第2構造体(下側構造体), 13 積層構造体, 14 外部端子, 18 保護基板, 19 レンズ樹脂部, 31 画素, 502 レンズ材料, 503 金型, 511 突き当て部, 512 遮光膜, 540 金型, 541 突き当て部, 700 カメラモジュール, 701 レンズ付き基板, 702 積層レンズ構造体, 703 光学ユニット, 705 受光素子, 722 レンズ樹脂部, 723 貫通孔, 921 金型基板, 922 金型, 941 金型基板, 942 金型, 2000 撮像装置, 2001 イメージセンサ, 2002 カメラモジュール 1 Solid-state imaging device, 11 1st structure (upper structure), 12 2nd structure (lower structure), 13 Laminated structure, 14 External terminals, 18 Protective substrate, 19 Lens resin part, 31 pixels, 502 Lens material, 503 mold, 511 abutting part, 512 shading film, 540 mold, 541 abutting part, 700 camera module, 701 lens substrate, 702 laminated lens structure, 703 optical unit, 705 light receiving element, 722 lens Resin part, 723 through hole, 921 mold substrate, 922 mold, 941 mold substrate, 942 mold, 2000 image pickup device, 2001 image sensor, 2002 camera module

Claims (9)

所定の凹凸形状面を有するレンズ部と、
平面視で前記レンズ部より外側に配置され、前記レンズ部の前記所定の凹凸形状面と異なる高さを有する突き当て部と、
テーパ形状の側面を有し、基板の傾斜面と接触して平面方向の位置を制御するガイド部と
を備え、
前記突き当て部は、前記基板の上の樹脂材料を前記所定の凹凸形状に成形する際に前記基板に突き当てられ、
前記突き当て部を前記基板に突き当てた状態において、前記レンズ部と前記基板との間の空間より外側に前記樹脂材料流出入させる隙間が形成された構成とされる
金型。
A lens portion having a predetermined uneven shape surface and
An abutting portion that is arranged outside the lens portion in a plan view and has a height different from that of the predetermined concave-convex shape surface of the lens portion.
With a guide unit that has a tapered side surface and controls the position in the plane direction in contact with the inclined surface of the substrate.
With
The abutting portion is abutted against the substrate when molding the resin material on the substrate to the predetermined concave-convex shape,
A mold having a structure in which a gap for allowing the resin material to flow in and out is formed outside the space between the lens portion and the substrate in a state where the abutting portion is abutted against the substrate.
前記ガイド部は、平面視で前記レンズ部と前記突き当て部との間に配置される
請求項1に記載の金型。
The mold according to claim 1, wherein the guide portion is arranged between the lens portion and the abutting portion in a plan view.
前記突き当て部は、平面視において前記金型の外周部配置される
請求項1に記載の金型。
The mold according to claim 1, wherein the abutting portion is arranged on the outer peripheral portion of the mold in a plan view.
前記突き当て部は、前記レンズ部よりも高い位置で、前記基板に突き当てられる
請求項1に記載の金型。
The mold according to claim 1, wherein the abutting portion is abutted against the substrate at a position higher than the lens portion.
前記突き当て部は、前記基板と面で接触するように構成される
請求項1に記載の金型。
The mold according to claim 1, wherein the abutting portion is configured to be in surface contact with the substrate.
平面視で前記レンズ部より外側に遮光膜が形成されている
請求項1に記載の金型。
The mold according to claim 1, wherein a light-shielding film is formed on the outside of the lens portion in a plan view.
基板の上の樹脂材料に、金型を押し付けて、前記金型の凹凸形状を前記樹脂材料に転写して、レンズ樹脂部を形成するステップを備え、
前記金型は、
所定の凹凸形状面を有するレンズ部と、
平面視で前記レンズ部より外側に配置され、前記レンズ部の前記所定の凹凸形状面と異なる高さを有する突き当て部と、
テーパ形状の側面を有し、前記基板の傾斜面と接触して平面方向の位置を制御するガイド部と
を備え、
前記突き当て部は、前記基板の上の前記樹脂材料を前記所定の凹凸形状に成形する際に前記基板に突き当てられ、
前記突き当て部を前記基板に突き当てた状態において、前記レンズ部と前記基板との間の空間より外側に前記樹脂材料流出入させる隙間が形成された構成である
半導体装置の製造方法。
A step of pressing a mold against a resin material on a substrate and transferring the uneven shape of the mold to the resin material to form a lens resin portion is provided.
The mold is
A lens portion having a predetermined uneven shape surface and
An abutting portion that is arranged outside the lens portion in a plan view and has a height different from that of the predetermined concave-convex shape surface of the lens portion.
A guide portion having a tapered side surface and contacting the inclined surface of the substrate to control the position in the plane direction.
With
The abutting portion, said abutting against the substrate when molding the resin material on the substrate to the predetermined concave-convex shape,
Wherein in a state where the abutting portion is abutted on the substrate, a method of manufacturing a semiconductor device is a structure where gaps are formed in which the to and out of the resin material flow outward from the space between the substrate and the lens unit.
前記レンズ樹脂部が形成された前記基板を、入射した光を電気信号へ変換する画素が形成された半導体基板に貼り合わせる
請求項に記載の半導体装置の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7 , wherein the substrate on which the lens resin portion is formed is attached to a semiconductor substrate on which pixels for converting incident light into an electric signal are formed.
入射した光を電気信号へ変換する画素が形成された半導体基板に貼り合わせられた前記基板の上に前記樹脂材料を滴下し、前記金型を押し付けて、前記金型の形状を前記樹脂材料に転写して、前記レンズ樹脂部を形成する
請求項に記載の半導体装置の製造方法。
Was added dropwise to the resin material on the substrate that is bonded to the semiconductor substrate in which the pixels are formed to convert the incident light into an electric signal, is pressed against the mold, the mold shape the resin material The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7 , wherein the lens resin portion is formed by transfer.
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