JPWO2020166194A1 - 撮像装置 - Google Patents

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Abstract

本開示の一態様に係る撮像装置は、複数の画素が配置される画素領域、及び画素領域を囲む周辺領域を含む半導体基板と、第１曲面を有する第１側面、及び第１側面よりも画素領域から遠くに位置する第２側面を有し、かつ周辺領域上に位置する樹脂層と、樹脂層の上に位置する封止層と、樹脂層と封止層との間に位置し、平面視において、第１曲面の少なくとも一部を覆う第１遮光層と、を備える。

Description

本開示は、画像を撮像する撮像装置に関する。
従来、画像を撮像する撮像装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
特開２０１２−３３７１８号公報 特開２０１４−７５４８０号公報 特開２００８−１８６８７５号公報
撮像装置が撮像する画像にフレアが発生することがある。
本開示は、撮像する画像におけるフレアの発生を抑制することができる撮像装置を提供する。
本開示の一態様に係る撮像装置は、複数の画素が配置される画素領域、及び画素領域を囲む周辺領域を含む半導体基板と、第１曲面を有する第１側面、及び第１側面よりも画素領域から遠くに位置する第２側面を有し、かつ周辺領域上に位置する樹脂層と、樹脂層の上に位置する封止層と、樹脂層と封止層との間に位置し、平面視において、第１曲面の少なくとも一部を覆う第１遮光層と、を備える。
撮像する画像におけるフレアの発生を抑制することができる撮像装置が提供される。
図１は、実施の形態１に係る撮像装置の分解斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る撮像装置の断面図である。 図３は、実施の形態１に係る、半導体基板と樹脂層との位置関係を示す平面図である。 図４は、実施の形態１に係る撮像装置の拡大断面図である。 図５は、実施の形態１に係る画素領域の拡大断面図である。 図６Ａは、実施の形態１に係る撮像装置の製造方法の一例の工程を示す模式図である。 図６Ｂは、実施の形態１に係る撮像装置の製造方法の一例の工程を示す模式図である。 図６Ｃは、実施の形態１に係る撮像装置の製造方法の一例の工程を示す模式図である。 図６Ｄは、実施の形態１に係る撮像装置の製造方法の一例の工程を示す模式図である。 図６Ｅは、実施の形態１に係る撮像装置の製造方法の一例の工程を示す模式図である。 図６Ｆは、実施の形態１に係る撮像装置の製造方法の一例の工程を示す模式図である。 図７は、従来の撮像装置の拡大断面図である。 図８は、実施の形態１に係る撮像装置の拡大断面図である。 図９は、実施の形態１に係る光学シミュレーションの様子を示す模式図である。 図１０は、従来の撮像装置により撮像された画像である。 図１１は、実施の形態１に係る撮像装置により撮像された画像の模式図である。 図１２は、実施の形態１に係る画素領域の拡大平面図である。 図１３は、実施の形態２に係る撮像装置の分解斜視図である。 図１４は、実施の形態２に係る撮像装置の拡大断面図である。 図１５は、変形例に係る撮像装置の拡大断面図である。
本開示の一態様に係る撮像装置は、複数の画素が配置される画素領域、及び画素領域を囲む周辺領域を含む半導体基板と、第１曲面を有する第１側面、及び第１側面よりも画素領域から遠くに位置する第２側面を有し、かつ周辺領域上に位置する樹脂層と、樹脂層の上に位置する封止層と、樹脂層と封止層との間に位置し、平面視において、第１曲面の少なくとも一部を覆う第１遮光層と、を備える。
上記構成の撮像装置によると、封止層を透過した光の一部が第１曲面で反射して迷光となり、その迷光が画素領域へ入射してしまう現象の発生を抑制することができる。従って、上記構成の撮像装置によると、撮像する画像におけるフレアの発生を抑制することができる。
また、第１遮光層は、平面視において第１曲面の全部を覆ってもよい。
これにより、撮像する画像におけるフレアの発生をさらに効果的に抑制することができる。
また、第１曲面は、樹脂層の内側へ凹む凹面であってもよい。
これにより、第１曲面が凹面である場合において、撮像する画像におけるフレアの発生を抑制することができる。
また、第２側面は第２曲面を有し、樹脂層と封止層との間に位置し、平面視において第２曲面の少なくとも一部を覆う第２遮光層を備えてもよい。
これにより、撮像する画像におけるフレアの発生をさらに効果的に抑制することができる。
また、第２遮光層は、平面視において、第２曲面の全部を覆ってもよい。
これにより、撮像する画像におけるフレアの発生をさらに効果的に抑制することができる。
また、第２曲面は、樹脂層の内側へ凹む凹面であってもよい。
これにより、第２曲面が凹面である場合において、撮像する画像におけるフレアの発生を抑制することができる。
また、樹脂層は、封止層と直接接する第１部分を有してもよい。
これにより、樹脂層と封止層とを直接接触させることができる。
また、第２側面は第２曲面を有し、樹脂層と封止層との間に位置し、平面視において第２曲面の少なくとも一部を覆う第２遮光層を備え、樹脂層は、平面視において第１曲面と第２曲面との間に位置し、封止層と直接接する第１部分を有してもよい。
これにより、樹脂層と封止層とを直接接触させつつ、撮像する画像におけるフレアの発生をさらに効果的に抑制することができる。
また、複数の画素は、第１受光素子を含む第１画素と、第２受光素子を含む第２画素と、を含み、平面視において、第１受光素子の大きさは第２受光素子の大きさと異なっていてもよい。
これにより、複数の画素に、平面視において受光部の大きさが互いに異なる第１画素と第２画素とが含まれる場合において、撮像する画像におけるフレアの発生を抑制することができる。
また、本開示の一態様に係る撮像装置は、樹脂層の第２側面と接するモールドをさらに備えていてもよい。
また、第１遮光層の幅は樹脂層の高さより大きくてもよい。
以下、本開示の一態様に係る撮像装置の具体例について、図面を参照しながら説明する。ここで示す実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、並びに、ステップ（あるいは工程）及びステップの順序等は、一例であって本開示を限定するものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意に付加可能な構成要素である。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
（実施の形態１）
［１−１．撮像装置の構成］
以下、実施の形態１に係る撮像装置の構成について、図面を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態１に係る撮像装置１の分解斜視図であり、図２は、撮像装置１の断面図である。
図１、図２に示されるように、撮像装置１は、封止層１０と、モールド２０と、第１遮光層３０と、樹脂層４０と、半導体基板５０と、基板６０と、複数のはんだレジスト７０と、複数のはんだボール８０とを含んでいる。ここで、図２に示される、はんだレジスト７０Ａ、はんだレジスト７０Ｂ、はんだレジスト７０Ｃ、及びはんだレジスト７０Ｄは、それぞれ、図１に示される複数のはんだレジスト７０の各個体の一例である。はんだボール８０Ａ、はんだボール８０Ｂ、はんだボール８０Ｃ、及びはんだボール８０Ｄは、それぞれ、図１に示される複数のはんだボール８０の各個体の一例である。
半導体基板５０には、微細加工等により集積回路が形成されている。集積回路は、例えば画像を撮像するイメージセンサを構成する。以下、半導体基板５０にイメージセンサが形成されているとして説明する。半導体基板５０は、イメージセンサを構成する複数の画素が配置される領域である画素領域５１と、画素領域５１の周辺に位置する周辺領域５２とを有する。
半導体基板５０は、その裏面が、基板６０の表面に、例えば接着剤等により固着される。
半導体基板５０の表面には、半導体基板５０と封止層１０とを接着させる樹脂層４０が配置される。樹脂層４０は、例えば、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂等の有機系樹脂により実現されるが、必ずしもこれらに限定される必要はない。ここでは、樹脂層４０は、エポキシ樹脂からなるとする。
封止層１０は、透明な基板であって、樹脂層４０により半導体基板５０に接着される。封止層１０は、例えばガラスによって実現されるが、必ずしもガラスに限定される必要はない。ここでは、封止層１０は、ガラスであるとする。
第１遮光層３０は、樹脂層４０と、封止層１０との間に配置される。第１遮光層３０は、例えば、チタン、銅等の金属、不透明性を有する樹脂等により実現されるが、必ずしもこれらに限定される必要はない。ここでは、第１遮光層３０は、封止層１０の裏面に接着された不透明な樹脂からなるとする。
モールド２０は、基板６０の表面の一部と、半導体基板５０の側面及び表面の一部と、封止層１０の側面とを覆う不透明な絶縁性の樹脂である。モールド２０は、例えば、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂等の有機系樹脂により実現されるが、必ずしもこれらに限定される必要はない。ここでは、モールド２０は、エポキシ樹脂からなるとする。樹脂層４０とモールド２０との屈折率の差は、樹脂層４０と空気との屈折率の差よりも小さい。モールド２０は、平面視において、半導体基板５０の全体と封止層１０の全体とを取り囲むように配置される。
基板６０の裏面には、複数のはんだボール８０が配置される。各はんだボール８０は、各はんだレジスト７０を介して基板６０に接続される。はんだボール８０及びはんだレジスト７０は、例えば、ニッケル、錫、銅、銀、金、及びそれらを含む金属により実現されるが、必ずしもこれらに限定される必要はない。ここでは、はんだボール８０及びはんだレジスト７０は、ニッケルを含む金属からなるとする。
半導体基板５０の表面には、例えば銅からからなる複数の金属配線が配置される。基板６０の表面には、例えば銅からなる複数の金属配線が配置される。半導体基板５０の表面の複数の金属配線と、基板６０の表面の複数の金属配線とは、例えば、金からなる複数のボンディングワイヤにより接続される。ここで、図２に示される金属配線５５Ａ、金属配線５５Ｂは、それぞれ、半導体基板５０の表面の複数の金属配線の各個体の一例である。図２に示される金属配線６５Ａ、金属配線６５Ｂは、それぞれ、基板６０の表面の複数の金属配線の各個体の一例である。図２に示されるボンディングワイヤ２５Ａ、ボンディングワイヤ２５Ｂは、それぞれ、半導体基板５０の表面の複数の金属配線と、基板６０の表面の複数の金属配線とを接続する複数のボンディングワイヤの各個体の一例である。
図３は、半導体基板５０と樹脂層４０との位置関係を示す平面図である。
図３に示されるように、樹脂層４０は、平面視において、画素領域５１全体を取り囲むように、周辺領域５２に配置される。ここで、「平面視」とは、半導体基板５０の主面に垂直な方向から観察することを指す。
図４は、図２における領域Ａの拡大図である。
図４に示されるように、樹脂層４０は、画素領域５１側の第１側面４１と、周辺領域５２側の第２側面４２とを有する。第１側面４１と第２側面４２とは、それぞれ、曲面である。このため、第１側面４１のことを第１曲面と称し、第２側面４２のことを第２曲面と称することもある。第１曲面と第２曲面とは、それぞれ、例えば、樹脂層４０の内部に凹む凹面であってもよいし、樹脂層４０の外部に突出する凸面であってもよいし、凸凹する面であってもよい。また、第１曲面４１または第２曲面４２は、側面の一部が凸凹する面を含んでもよい。ここでは、第１曲面と第２曲面とは、それぞれ、樹脂層４０の内部に凹む凹面であるとする。
第１遮光層３０は、平面視において、第１側面４１の少なくとも一部を覆う。これにより第１遮光層３０は、封止層１０を透過した光が第１側面４１に入射することを抑制する。封止層１０を透過した光が第１側面４１に入射することを抑制するという観点から、第１遮光層３０は、遮光性を有していてもよい。ただし、第１遮光層３０は、少なくとも光の透過を抑制することができれば、必ずしも遮光性を有している必要はない。また、上記観点から、第１遮光層３０は、平面視において、第１側面４１の全部を覆っていてもよい。ただし、第１遮光層３０は、第１側面４１の少なくとも一部を覆っていれば、必ずしも第１側面４１の全部を覆う必要はない。ここでは、第１遮光層３０は、平面視において、第１側面４１の全部を覆うとする。また、第１遮光層３０は、平面視において、第１側面４１の少なくとも一部を覆っていれば、必ずしも、樹脂層４０の全部を覆う必要はない。ここでは、第１遮光層３０は、平面視において、樹脂層４０の一部のみを覆っており全部を覆っていない、すなわち、樹脂層４０は、封止層１０と直接接する第１部分４５を有するとする。樹脂層４０が第１部分４５を有することにより、樹脂層４０と封止層１０との密着性が向上する。
画素領域５１には、複数の画素が配置される。複数の画素には、平面視において、受光素子の大きさが互いに異なる第１画素と第２画素とが含まれる。平面視において、第１画素の面積が第２画素の面積よりも大きくてもよい。
図５は、画素領域５１の拡大断面図である。
図５に示されるように、画素領域５１に配置される複数の画素には、複数の第１画素２０１Ｒと、複数の第１画素２０１Ｇと、複数の第１画素２０１Ｂと、複数の第２画素２０２Ｒと、複数の第２画素２０２Ｇと、複数の第２画素２０２Ｂとが含まれる。
第１画素２０１Ｒは、第１受光素子１０１Ｒと、絶縁層１０３と、第１色カラーフィルタ１０４Ｒと、保護膜１０５と、第１マイクロレンズ１０６Ｒとを含んで構成される。
第１画素２０１Ｇは、第１受光素子１０１Ｇと、絶縁層１０３と、第２色カラーフィルタ１０４Ｇと、保護膜１０５と、第１マイクロレンズ１０６Ｇとを含んで構成される。
第１画素２０１Ｂは、第１受光素子１０１Ｂと、絶縁層１０３と、第３色カラーフィルタ１０４Ｂと、保護膜１０５と、第１マイクロレンズ１０６Ｂとを含んで構成される。
第２画素２０２Ｒは、第２受光素子１０２Ｒと、絶縁層１０３と、第１色カラーフィルタ１０４Ｒと、保護膜１０５と、第２マイクロレンズ１０７Ｒとを含んで構成される。
第２画素２０２Ｇは、第２受光素子１０２Ｇと、絶縁層１０３と、第２色カラーフィルタ１０４Ｇと、保護膜１０５と、第２マイクロレンズ１０７Ｇとを含んで構成される。
第２画素２０２Ｂは、第２受光素子１０２Ｂと、絶縁層１０３と、第３色カラーフィルタ１０４Ｂと、保護膜１０５と、第２マイクロレンズ１０７Ｂとを含んで構成される。
第１受光素子１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂと第２受光素子１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂとは、受光する光を電気信号に変換する。第１受光素子１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂと第２受光素子１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂとは、例えば、シリコンフォトダイオード、有機薄膜フォトダイオード等により実現されるが、必ずしもこれらに限定される必要はない。ここでは、第１受光素子１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂと第２受光素子１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂとは、シリコンフォトダイオードであるとする。有機薄膜フォトダイオードは、例えば、光電変換を行う有機薄膜を２つの電極で挟んで構成される。
第１受光素子１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂと第２受光素子１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂとは、平面視において、互いに大きさが異なる。より具体的には、第１受光素子１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂの方が、第２受光素子１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂよりも大きい。例えば第１受光素子１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂと第２受光素子１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂがともに有機薄膜フォトダイオードである場合、画素ごとに分割される画素電極の面積が、第１受光素子１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂの方が第２受光素子１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂよりも大きい。
絶縁層１０３は、透明な絶縁層である。絶縁層１０３は、複数の第１受光素子１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂと、複数の第２受光素子１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂとを覆う。絶縁層１０３は、第1画素２０１Ｒ、第１画素２０１Ｇ、第１画素２０１Ｂ、第２画素２０２Ｒ、第２画素２０２Ｇ、および第２画素２０２Ｂの間で共通の絶縁層である。絶縁層１０３は、すべての画素間で共通の絶縁層であってもよい。絶縁層１０３には、図示されない配線が含まれていてもよい。
第１色カラーフィルタ１０４Ｒ、第２色カラーフィルタ１０４Ｇ、および第３色カラーフィルタ１０４Ｂは、それぞれ、所定の色のみを透過させるフィルタである。第１色カラーフィルタ１０４Ｒは、例えば赤色の光のみを透過させる。第２色カラーフィルタ１０４Ｇは、例えば緑色の光のみを透過させる。第３色カラーフィルタ１０４Ｂは、例えば青色の光のみを透過させる。第１色カラーフィルタ１０４Ｒ、第２色カラーフィルタ１０４Ｇ、および第３色カラーフィルタ１０４Ｂは、絶縁層１０３の上面に配置される。第１色カラーフィルタ１０４Ｒ、第２色カラーフィルタ１０４Ｇ、および第３色カラーフィルタ１０４Ｂは、それぞれ、互いに隣接する１つの第１受光素子と、１つの第２受光素子とからなる受光素子の第１のペアを覆う。例えば、第１色カラーフィルタ１０４Ｒは、第１受光素子１０１Ｒおよび第２受光素子１０２Ｒを覆う。例えば、第２色カラーフィルタ１０４Ｇは、第１受光素子１０１Ｇおよび第２受光素子１０２Ｇを覆う。例えば、第３色カラーフィルタ１０４Ｂは、第１受光素子１０１Ｂおよび第２受光素子１０２Ｂを覆う。
以下、第１色カラーフィルタ１０４Ｒと、第２色カラーフィルタ１０４Ｇと、第３色カラーフィルタ１０４Ｂとを明示的に区別して説明する必要がない場合には、これらを単に「カラーフィルタ１０４」と称することもある。
各カラーフィルタ１０４は、互いにペアとなる第１画素及び第２画素で共通のカラーフィルタである。
保護膜１０５は、透明な膜である。保護膜１０５は、複数の第１色カラーフィルタ１０４Ｒと、複数の第２色カラーフィルタ１０４Ｇと、複数の第３色カラーフィルタ１０４Ｂとを覆う。保護膜１０５は、第1画素２０１Ｒ、第１画素２０１Ｇ、第１画素２０１Ｂ、第２画素２０２Ｒ、第２画素２０２Ｇ、および第２画素２０２Ｂの間で共通の保護膜である。保護膜１０５は、すべての画素間で共通の保護膜であってもよい。
複数の第１マイクロレンズ１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂは、それぞれ、複数の第１受光素子１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂと一対一に対応付けられている。複数の第１マイクロレンズ１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂは、保護膜１０５の上面に配置される。
複数の第２マイクロレンズ１０７Ｒ、１０７Ｇ、１０７Ｂは、それぞれ、複数の第２受光素子１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂと一対一に対応付けられている。複数の第２マイクロレンズ１０７Ｒ、１０７Ｇ、１０７Ｂは、保護膜１０５の上面に配置される。
［１−２．撮像装置の製造方法］
図６Ａから図６Ｆは、撮像装置１の製造方法の一例を示す模式図である。
図６Ａに示されるように、まず、撮像装置１を製造する製造装置は、半導体基板５０を、基板６０の表面の所定の位置に固着させる。半導体基板５０には、イメージセンサが形成されている。次に、図６Ｂに示されるように、製造装置は、半導体基板５０上の金属配線と、基板６０上の金属配線とを、ボンディングワイヤにより接続する。ここで、半導体基板５０上の金属配線は、例えば図６Ｂ中の金属配線５５Ａおよび金属配線５５Ｂである。基板６０条の金属配線は、例えば図６Ｂ中の金属配線６５Ａおよび金属配線６５Ｂである。ボンディングワイヤは、例えば図６Ｂ中のボンディングワイヤ２５Ａおよびボンディングワイヤ２５Ｂである。次に、図６Ｃに示されるように、製造装置は、半導体基板５０の表面の周辺領域５２の所定の位置に、樹脂層４０を配置する。次に、図６Ｄに示されるように、製造装置は、樹脂層４０の上の所定の位置に、封止層１０を配置し、樹脂層４０を介して、半導体基板５０と封止層１０とを接着させる。封止層１０の裏面の所定の位置には、第１遮光層３０が形成されている。第１遮光層３０は、例えば接着によって形成される。半導体基板５０と封止層１０とは、例えば樹脂層４０を加熱硬化させることによって接着される。次に、図６Ｅに示されるように、製造装置は、基板６０の表面の一部と、半導体基板５０の側面及び表面の一部と、封止層１０の側面とを、モールド２０で覆う。この際、製造装置は、半導体基板５０上の金属配線と、ボンディングワイヤと、基板６０上の金属配線６５とをもモールド２０で覆う。最後に、図６Ｆに示されるように、製造装置は、基板６０の裏面に、複数のはんだボール８０を、複数のはんだレジスト７０を介して接続させる。
［１−３．考察］
図７は、参考例の撮像装置の一例である撮像装置１Ｂの拡大断面図であり、図８は、実施の形態１に係る撮像装置１の拡大断面図である。参考例の撮像装置１Ｂは、第１遮光層３０を備えない点で実施の形態１に係る撮像装置１と異なる。
図７に示されるように、撮像装置１Ｂは、撮像装置１から、第１遮光層３０が削除され、樹脂層４０が樹脂層４０Ｂに変更されて構成される。ここで、樹脂層４０Ｂは、樹脂層４０と同様に、画素領域５１側の第１側面４１Ｂと、周辺領域５２側の第２側面４２Ｂとを有する。
撮像装置１Ｂでは、遮光層が存在しない。したがって、図７の破線で示されるように、第１側面４１Ｂに向かって封止層１０を透過する光は、遮光層により遮光又は減光されることなく第１側面４１Ｂに入射する。そして、第１側面４１Ｂに入射した光の一部が、第１側面４１Ｂにおける第１曲面で反射または屈折することで、迷光となって画素領域５１側へ進入する。そして、進入する迷光の一部が、例えば、封止層１０の裏面等で反射することで、画素領域５１へと入射する。この画素領域５１へ入射する迷光により、撮像装置１Ｂが撮像する画像にフレアが発生する。
これに対して、撮像装置１では、図８の破線で示されるように、第１側面４１に向かって封止層１０を透過した光は、第１側面４１に入射する前に、第１遮光層３０により遮光又は減光される。このため、撮像装置１では、従来の撮像装置１Ｂに比べて、画素領域５１へ入射する迷光が抑制される。従って、実施の形態１に係る撮像装置１によると、従来の撮像装置１Ｂよりも、撮像する画像におけるフレアの発生を抑制することができる。
図９は、発明者らが行った光学シミュレーションの様子を示す模式図である。
図９に示されるように、発明者らは、撮像装置１Ｂに対して、樹脂層４０Ｂに入射する平行光線を変化させた場合における、画素領域５１に入射する迷光の最大強度をシミュレートした。シミュレーションにおいては、平行光線を射出する光源５の位置及び射出角度を変更し、樹脂層４０Ｂに入射する平行光線を、図面右側を正方向として、−１５°から＋２０°まで変化させた。また、発明者らは、図示されていないが、撮像装置１に対しても同様に、樹脂層４０に入射する平行光線の射出角度を、−１５°から＋２０°まで変化させた場合における、画素領域５１に入射する迷光の最大強度をシミュレートした。
表１は、上記光学シミュレーションの結果であって、撮像装置１Ｂ及び撮像装置１に対して、画素領域５１へ入射する迷光の最大強度を示す。ここで、各最大強度は、撮像装置１Ｂに対して平行光線を角度０°で入射させた場合の、画素領域５１へ入射する迷光の最大強度を１として規格化されている。
Figure 2020166194
表１に示されるように、実施の形態１に係る撮像装置１では、従来の撮像装置１Ｂに比べて、画素領域５１へ入射する迷光が抑制されることがわかる。
また、発明者らは、撮像装置１Ｂ及び撮像装置１に対して、樹脂層４０Ｂ又は樹脂層４０に高輝度光源からの光を照射させて、画像を撮像した。
図１０は、撮像装置１Ｂにより撮像された画像である。図１１は、撮像装置１により撮像された画像の模式図である。
図１０、図１１に示されるように、実施の形態１に係る撮像装置１では、従来の撮像装置１Ｂに比べて、撮像する画像におけるフレアの発生が抑制される。
次に、撮像装置１Ｂにより撮像される画像に発生するフレアについて考察する。
図５に示されるように、撮像装置１Ｂは、撮像装置１と同様に、画素領域５１に配置される複数の画素に、平面視において、受光素子の大きさが互いに異なる第１画素２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂと第２画素２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂとを含む。
図１２は、画素領域５１の拡大平面図である。
図１２に示されるように、第１画素２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂは、例えば平面視において正八角形形状であり、第２画素２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂは、例えば平面視において正方形形状である。同じ色のカラーフィルタ１０４が配置される第１画素２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂと第２画素２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂとをまとめて１つの画素２０３Ｒ、２０３Ｇ、２０３Ｂとして見た場合、画素２０３Ｒ、２０３Ｇ、２０３Ｂは平面視において点対称な形状とならない。迷光の入射角度によっては、所望の色のカラーフィルタ１０４とは異なる色のカラーフィルタ１０４を透過した迷光が、第１受光素子１０１Ｒ、１０Ｇ、１０１Ｂ又は第２受光素子１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂに入射してしまう。画素２０３Ｒ、２０３Ｇ、２０３Ｂが点対称な形状でない場合には、特定の入射角度で入射する迷光に対して、第１受光素子１０１Ｒ、１０Ｇ、１０１Ｂ又は第２受光素子１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂが感度を有する波長が、迷光の入射する方向によって異なる場合が生じる。例えば、ある平面において迷光の入射角度を７０度とした場合に、画素２０３Ｒ、２０３Ｇ、２０３Ｂが青色に対して感度を有するが、−７０度とした場合には、赤色に対して感度を有する場合が生じる。このような迷光の入射により、撮像装置１Ｂが撮像する画像に着色フレアが発生する。
上述したように、撮像装置１では、撮像装置１Ｂに比べて、画素領域５１へ入射する迷光自体が抑制される。従って、実施の形態１に係る撮像装置１は、従来の撮像装置１Ｂに比べて、撮像する画像における着色フレアの発生をも抑制することができる。
また、撮像装置１は、図４に示されるように、樹脂層４０が第１部分４５を有する。これにより、撮像装置１を製造する製造者は、樹脂層４０と封止層１０との接着状態を、封止層１０側の外部から光を入れることで、視認により確認することができる。
発明者らの知見によれば、第１遮光層３０と樹脂層４０とが接触する接触面の面積をＳ、周囲長をＬとした場合に、接触面に加わる応力は、Ｓ／Ｌが大きいほど大きくなる場合が生じる。撮像装置１は、樹脂層４０が第１部分４５を有する構成であるため、平面視において、遮光層が樹脂層４０の全部を覆う構成の撮像装置に比べて、Ｓ／Ｌが小さくなり、接触面に加わる応力が小さくなる。従って、撮像装置１は、平面視において、遮光層が樹脂層４０の全部を覆う構成の撮像装置よりも、樹脂層４０からの遮光層の剥離を抑制することができる。
（実施の形態２）
［２−１．撮像装置の構成］
以下、実施の形態１に係る撮像装置１から、その構成の一部が変更されて構成される実施の形態２に係る撮像装置の構成について説明する。
以下では、撮像装置１Ａについて、撮像装置１と同様の構成要素については、既に説明済みであるとして同じ符号を振ってその詳細な説明を省略し、撮像装置１との相違点を中心に説明する。
図１３は、実施の形態２に係る撮像装置１Ａの分解斜視図であり、図１４は、撮像装置１Ａの拡大断面図である。
図１３、図１４に示されるように、撮像装置１Ａは、実施の形態１に係る撮像装置１に対して、第２遮光層３０Ａが追加され、樹脂層４０が樹脂層４０Ａに変更されている点で異なる。
樹脂層４０Ａは、樹脂層４０から、第２側面４２に替えて、第２側面４２Ａを有するよう変更されて構成される。第２側面４２Ａにおける第２曲面は、第２側面４２における第２曲面と同様に、樹脂層４０Ａの内部に凹む凹面であってもよいし、樹脂層４０Ａの外部に突出する凸面であってもよいし、凸凹する面であってもよい。ここでは、第２曲面は、樹脂層４０Ａの内部に凹む凹面であるとする。
第２遮光層３０Ａは、樹脂層４０Ａと、封止層１０との間に配置される。第２遮光層３０Ａは、平面視において、第２側面４２Ａの少なくとも一部を覆う。これにより第２遮光層３０Ａは、封止層１０を透過した光が第２側面４２Ａに入射することを抑制する。封止層１０を透過した光が第２側面４２Ａに入射することを抑制するという観点から、第２遮光層３０Ａは、遮光性を有していてもよい。ただし、第２遮光層３０Ａは、少なくとも光の透過を抑制することができれば、必ずしも遮光性を有している必要はない。また、上記観点から、第２遮光層３０Ａは、平面視において、第２側面４２Ａの全部を覆っていてもよい。ただし、第２遮光層３０Ａは、第２側面４２Ａの少なくとも一部を覆っていれば、必ずしも第２側面４２Ａの全部を覆う必要はない。ここでは、第１遮光層３０は、平面視において、第１側面４１の全部を覆うとする。第２遮光層３０Ａの材料は、第１遮光層３０と同様である。ここでは、第２遮光層３０Ａは、第１遮光層３０と同様に、封止層１０の裏面に接着された不透明な樹脂からなるとする。
また、平面視において、第１遮光層３０が、第１側面４１の少なくとも一部を覆い、第２遮光層３０Ａが、第２側面４２Ａの少なくとも一部を覆っていれば、第１遮光層３０と第２遮光層３０Ａとを合わせて、樹脂層４０Ａの全部を覆っている必要はない。ここでは、第１遮光層３０と第２遮光層３０Ａとを合わせても、平面視において、樹脂層４０Ａの一部のみを覆っており全部を覆っていない、すなわち、樹脂層４０Ａは、封止層１０と直接接する第１部分４５Ａを有するとする。樹脂層４０Ａが第１部分４５Ａを有することにより、樹脂層４０Ａと封止層１０との密着性が向上する。
［２−２．考察］
上記構成の撮像装置１Ａは、実施の形態１に係る撮像装置１に比べて、さらに、第２遮光層３０Ａを備える。これにより、撮像装置１Ａでは、第２側面４２Ａに向かって封止層１０を透過した光も、第２側面４２Ａに入射する前に、第２遮光層３０Ａにより遮光又は減光される。このため、撮像装置１Ａでは、撮像装置１に比べて、さらに、第２側面４２Ａで反射又は屈折することによる迷光の発生が抑制される。従って、実施の形態２に係る撮像装置１Ａによると、実施の形態１に係る撮像装置１よりも、さらに、撮像する画像におけるフレアの発生を抑制することができる。
発明者らは、実施の形態１に係る光学シミュレーションと同様の光学シミュレーションを、撮像装置１Ａに対しても実施した。
表２は、上記光学シミュレーションの結果である。表２には、表１に示される実施の形態１に係る光学シミュレーションの結果も合わせて記載されている。
表２に示されるように、実施の形態２に係る撮像装置１Ａでは、実施の形態１に係る撮像装置１に比べて、さらに、画素領域５１へ入射する迷光が抑制されることがわかる。従って、実施の形態２に係る撮像装置１Ａでは、実施の形態１に係る撮像装置１に比べて、さらに、撮像する画像におけるフレアの発生が抑制される。
Figure 2020166194
（変形例）
以下、実施の形態１に係る撮像装置１から、その構成の一部が変更されて構成される変形例に係る撮像装置１Ｃの構成について説明する。
以下では、変形例に係る撮像装置１Ｃについて、撮像装置１と同様の構成要素については、既に説明済みであるとして同じ符号を振ってその詳細な説明を省略し、撮像装置１との相違点を中心に説明する。
図１５は、変形例に係る撮像装置１Ｃの拡大断面図である。
図１５に示されるように、撮像装置１Ｃは、実施の形態１に係る撮像装置１に対して、モールド２０がモールド２０Ｃに変更され、第１遮光層３０が第１遮光層３０Ｃに変更されている点で異なる。
モールド２０Ｃは、モールド２０から、第２側面４２に密着する位置まで延伸するよう変更されて構成される。モールド２０Ｃは、例えば、液状の有機系樹脂を熱で硬化させて形成する。このため、モールド２０Ｃと樹脂層４０との間に隙間が生じない。
樹脂層４０とモールド２０Ｃとの屈折率の差は、樹脂層４０と空気との屈折率の差よりも小さい。このため、撮像装置１Ｃは、上記構成により、撮像する画像におけるフレアの発生をさらに抑制することができる。
第１遮光層３０Ｃは、第１遮光層３０から、平面視における幅が、樹脂層４０の高さよりも大きくなる位置まで延伸するよう変更されている。これにより、撮像装置１Ｃは、撮像する画像におけるフレアの発生をさらに抑制することができる。第１遮光層３０Ｃの幅は、例えば、樹脂層４０の高さの２倍以上であってもよい。また、第１遮光層３０Ｃの幅は、例えば、樹脂層４０の高さの３倍以上であってもよい。
上記構成の撮像装置１Ｃは、樹脂層４０の２つの側面である第１側面４１と第２側面４２とのうち、一方の側面である第１側面４１への光を遮光又は減光する構成である。この構成により、撮像装置１Ｃは、樹脂層４０の２つの側面である第１側面４１と第２側面４２との双方への光を遮光又は減光する構成に比べて、樹脂層４０と封止層１０との密着性が向上する。
本開示に係る撮像装置は、画像を撮像する装置に広く利用可能である。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 撮像装置
１０ 封止層
２０、２０Ｃ モールド
３０、３０Ｃ 第１遮光層
３０Ａ 第２遮光層
４０、４０Ａ、４０Ｂ 樹脂層
４１、４１Ｂ 第１側面
４２、４２Ａ、４２Ｂ 第２側面
４５、４５Ａ 第１部分
５０ 半導体基板
５１ 画素領域
５２ 周辺領域
６０ 基板
７０、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ はんだレジスト
８０、８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ、８０Ｄ はんだボール
１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂ 第１受光素子
１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂ 第２受光素子
２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂ 第１画素
２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂ 第２画素

Claims (12)

  1. 複数の画素が配置される画素領域と、前記画素領域を囲む周辺領域と、を含む半導体基板と、
    第１曲面を有する第１側面と、前記第１側面よりも前記画素領域から遠くに位置する第２側面と、を有し、かつ前記周辺領域上に位置する樹脂層と、
    前記樹脂層の上に位置する封止層と、
    前記樹脂層と前記封止層との間に位置し、平面視において、前記第１曲面の少なくとも一部を覆う第１遮光層と、
    を備える撮像装置。
  2. 前記第１遮光層は、平面視において前記第１曲面の全部を覆う、
    請求項１に記載の撮像装置。
  3. 前記第１曲面は、前記樹脂層の内側へ凹んでいる、
    請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
  4. 前記第２側面は第２曲面を有し、
    前記樹脂層と前記封止層との間に位置し、平面視において前記第２曲面の少なくとも一部を覆う第２遮光層を備える、
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の撮像装置。
  5. 前記第２遮光層は、平面視において、前記第２曲面の全部を覆う、
    請求項４に記載の撮像装置。
  6. 前記第２曲面は、前記樹脂層の内側へ凹んでいる、
    請求項４又は請求項５に記載の撮像装置。
  7. 前記樹脂層は、前記封止層と直接接する第１部分を有する、
    請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の撮像装置。
  8. 前記第２側面は第２曲面を有し、
    前記樹脂層と前記封止層との間に位置し、平面視において前記第２曲面の少なくとも一部を覆う第２遮光層を備え、
    前記樹脂層は、平面視において前記第１曲面と前記第２曲面との間に位置し、前記封止層と直接接する第１部分を有する、
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の撮像装置。
  9. 前記複数の画素は、第１受光素子を含む第１画素と、第２受光素子を含む第２画素と、を含み、
    平面視において、前記第１受光素子の大きさは前記第２受光素子の大きさと異なる、
    請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の撮像装置。
  10. 前記樹脂層の前記第２側面と接するモールドをさらに備える、
    請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の撮像装置。
  11. 前記第１遮光層の幅は前記樹脂層の高さより大きい、
    請求項１０に記載の撮像装置。
  12. 前記第１遮光層の幅は前記樹脂層の高さの２倍より大きい、
    請求項１０に記載の撮像装置。
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