TWI270200B - Solid-state imaging device, semiconductor wafer and camera module - Google Patents

Description

1270200 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種當藉由使用行動電話或類似物來捕捉 影像時所使用的固態攝像裝置（例如CCD或C-MOS攝像 ^ 機）、用於製造固態攝像裝置的半導體晶圓、及使用固態攝 像裝置的相機模組。 【先前技術】 • 一種用於建立在行動電話或類似物中的較小相機之固態 攝像裝置，包括具有光偵測器的固態攝像元件。基於保護 光偵測器之目的，此類固態攝像元件一般具有下列組態： 由玻璃或類似物所製造的光滲透蓋係藉由使用黏著劑而黏 著於半導體基板（例如參見日本專利特許公開申請案第 07-202152 (1995)、2001-351997 與 2003_197656號）。此光滲 透蓋可保護光偵測器之表面免於塵埃或裂紋。 在此類固態攝像裝置中，除保護光偵測器以外，若需要 阻隔來自外部的紅外線，則最佳組態為光滲透蓋應該具有 • 紅外線屏蔽功能，用於防止裝置之尺寸增大。已提議提供 具有紅外線屏蔽功能的光滲透蓋之各種方法，例如由調整 用於^/成光/參透盖的玻璃材料之成分而吸收紅外線之方法 (例如參見日本專利第2731422號），與藉由層壓折射率不同 , 的多層介電膜於玻璃板之表面上而形成介電多層膜之方法 (例如參見曰本專利特許公開申請案第02-213803 (1990) 號）。 比較该等二種方法，在後者方法中，藉由玻璃板上形成 102289.doc 1270200 介電多層膜的多寡，可以調整紅外線屏蔽功能的多寡，並 且不會浪費玻璃板。因此後者方法更為合理。 I後者方法中’备开’成介電多層膜於玻璃板之一側上 時，可使用物理沉積方法’例如汽相沉積方法或喷滅方法。 因此，當形成介電多層膜時，塵粒可能會進入。此外，因 為與玻璃表面相比，形成膜之後的表面會缺乏光滑性，所 以塵埃更可能會沉積於其上。在光渗透基板（玻璃板）中，形 . 《介電多層膜以屏蔽紅外線’因此塵埃可混合在介電多層 'Φ 膜中或塵埃可黏著於該膜有極高的可能性。 當使用具有介電多層膜（塵埃沉積於固態攝像裝置中的 可能性很大）的光滲透基板時，固態攝像元件之光侧器附 近的塵埃之存在可能為缺陷之起因，因此考量塵埃沉積之 可能性，需要適當的措施來避免塵埃對裝置之影響。 由於塵埃進入或塵埃沉積而引起的此類缺陷問題，不限 於用於屏蔽紅外線的介電多層膜之情況，而也可能出現在 藉由物理沉積方法而形成於光滲透基板上的光反射防止 ♦膜、透明導電膜或保護膜中。在除此處所示的膜以外之其 他膜中由於塵埃進入或塵埃沉積而引起的類似缺陷問題 也可能會出現，並且膜形成方法不限於物理沉積方法，但 疋由於塵埃進入或塵埃沉積而引起的相同缺陷問題也可能 出現在藉由其他化學沉積方法所形成的膜中。 【發明内容】 已按照以上情況而設計本發明，因此本發明之主要目的 係提供固態攝像裝置、半導體晶圓及相機模組，其能夠藉 102289.doc 1270200 由將光滲透蓋或光滲透板構件之膜形成顧定於光偵測器 之相對側上，減少由於塵埃進入或塵埃沉積而引起的缺陷。 本發明之固態攝像裝置包括··具有㈣測器之-固態攝 像兀件’與一光滲透蓋，其係提供於光偵測器之光入射側 上並具有形成於其—側上的膜中置放光滲透蓋，以便 將光”透蓋之一側固定於面向光偵測器的該侧之相對側 在應用於固您搨1像裝置的光》學系、统中，將光渗透蓋之 位置處的塵粒之陰影投影至固態攝像元件之㈣測器表面 以而在相同尺寸之塵粒的情況了，塵粒陰影對固態 ，件之光债測器表面的影響較小，因為塵粒之位置： 遂離固怨攝像7°件。在本發明中，因為置放光滲透蓋，以 便具有膜的光滲透蓋之表面可以處於面向㈣測器的該側 =側上所以與將此表面形成於面向光偵測器的該側 亡之情況相比，光偵測器與膜之距離係較長，而且若塵埃 匕口於膜中或塵埃沉積於膜中，則塵埃之影響較小而且缺 陷幾乎不會出現。 在本發明之固態攝像裝置中，該膜為選自由紅外線屏蔽 膜光反射防止膜、透明導電膜與保護膜所組成的群組之 、本i明可減少由於塵埃進入或塵埃沉積於固態攝像裝 置中而引起的缺陷之出現的問題，該裝置在光滲透蓋中具 有、’、工外線屏敝膜、光反射防止膜、透明導電膜或保護膜。 本^月之半導體晶圓包括複數個光制器，與-光滲透 板構件’其係提供於光㈣器之光人射側上並具有形成於 -側上的膜，其中置放光渗透板構件，以便將光渗透板 102289.doc 1270200 構件之一側固定於面向光偵侧器的該侧之相對側上。在本 發明之固態攝像裝置的半導體晶圓中，因為置放具有膜的 光滲透板構件，以便將具有膜的光滲透板構件之表面固定 於面向光偵側器的該側之相對側上，所以光偵測器與膜之 距離係較長，並且若塵埃混合於臈中或塵埃沉積於膜中， 則塵埃之影響較小而且缺陷幾乎不會出現。 本發明之半導體晶圓包括複數個光偵測器，與複數個光 滲透蓋，各光滲透蓋係提供於複數個光偵測器之各光偵測 器之光入射侧上並且具有形成於其一側上的膜，其中置放 各光渗透蓋，以便將光渗透蓋之一侧固定於面向光侦測器 之各光積測器的該侧之相對側上。在本發明之固態攝像裝 置的半導體晶圓中，因為置放具有膜的各光渗透蓋，以便 將具有膜的各光滲透蓋之表面固定於面向各光偵側器的該 侧之相對侧上’所以光摘測器與膜之距離係較長，並且若 塵埃混合於膜中或塵埃沉積於膜中，則塵埃之影響較小而 且缺陷幾乎不會出現。 在本發明之半導體日 囫中’該膜為選自由紅外線屏蔽 膜光反射防止膜、透明導雷贈命# # j 電膜/、保濩膜所組成的群組之 膜。本發明可減少由於應 中 、埃進入或塵埃沉積於半導體晶圓 T而引起的缺陷之出現 構件或光渗透蓋中且有崎 導體晶圓在光渗透板 明導電膜或保護膜外線屏蔽膜、光反射防止膜、透 本發明之相機模組包 裝置，m透鏡，與本發明之一固態攝像 …、有置放成與該錢相對㈣。本發明併入本發 102289.doc 1270200 明之固態攝像裝置，卄0、士 ,丄 並且減少由於塵埃進入或塵埃沉積於 膜中而引起的缺陷之屮 、 出現的問通。更明確而言，例如該組 、透鏡用於固持透鏡之一透鏡固持器、以及具有 面:透鏡的膜並置放在透鏡固持器内之-固態攝像裝置。 另一組態包括一透鏡、用於固持透鏡的一透鏡固持器、以 =有透鏡固持器並包圍本發明之固態攝像裝置之—遮蓋 </、中將膜形成為與透鏡相對，並且將 於遮蓋構件。 ㈡竹裔咐 在本發明之固態攝像裝置中，因為將形成膜的光滲透蓋 於光：測器之相對侧上，所以幾乎沒有塵埃混 、’塵埃’儿積於膜中之影響，並且可以在某種程度 上減父由於塵埃而引起的缺陷之出現。 :本發明之半導體晶圓中’因為將形成膜的光渗 件=光滲透蓋之表面固定於光侦測器之相對侧上，所以幾 乎有塵埃此0於膜中或塵埃沉積於膜中之影響，並且可 以在某種程度上減少由於塵埃而引起的缺陷之出現。 在本發明之相機模組中’因為併入本發明之固態攝像裝 置，所以幾乎沒有塵埃之影響，並且可以在某種程度上減 少由於塵埃而引起的缺陷之出現。 在本發明之固態攝像裝置及半導體晶圓中，當將紅外線 光反射防止膜、透明導電膜或保護膜提供為該膜 时成乎，又有塵埃混合於膜中或塵埃沉積於臈中之影響， 並且可以在某種程度上減少由於塵埃而引起的缺陷： 現。 I02289.doc 1270200 從具有附圖的以下詳細說明，將更全面地瞭解本發明之 以上及另外之目的與特徵。 【實施方式】 現在參考圖式，以下明確地說明本發明之較佳具體實施 例。然而必須注意，本發明不限於單獨解說的具體實施例。 (第一具體實施例） 圖1為本發明之固態攝像裝置之組態的斷面圖。固態攝像 裝置1包括：一固態攝像元件2，其係在平面圖中以矩形形 *· 狀形成於半導體基板上；一光偵測器3，其係形成於固態攝 像7C件2之一侧上；一光滲透蓋4，其係置放成與光偵測器3 相對；與一黏著區段5，其係在排除光偵測器3的區域中形 成於固悲攝像元件2之一側上，用以黏著光滲透蓋4與固態 攝像元件2。固態攝像裝置丨透過光滲透蓋4從外界接收光， 並藉由置放在固態攝像元件2之光偵測器3中的光偵測器元 件（有效像素）而進行偵測。雖然圖中未顯示，但是可將微型 透鏡置放在光偵測器3之表面上，並將入射光聚焦於各像素 _ 之光偵測器元件上。 光滲透蓋4包含一玻璃基板軺，與形成於玻璃基板乜之一 侧上的紅外線屏蔽膜4b，並且置放光滲透蓋4，以便將形成 紅外線屏蔽膜4b的光滲透蓋4(玻璃基板乜)之該侧固定於面 • 向固悲攝像元件2之光偵測器3的該側之相對側上。更明確 而言，置放光滲透蓋4，以便形成光滲透蓋4(玻璃基板4a) 之紅外線屏蔽膜4b所在的表面，係與面向固態攝像元件2 之光偵測器3的該側相對。紅外線屏蔽膜仆包含（例如）交替 102289.doc -10- 1270200 層壓多層之介電多層膜， 射率層，其係由氧化鈦、 射率層，其係由氟化鎂、 該紅外線屏蔽膜設計成藉 外光。光滲透蓋4具有藉由 免受外界影響之保護功能 包含在外界光中的紅外光 能 該等多層係由以下組成··一高折 氧化鍅或硫化鋅組成；與一低折 氟化鈣或二氧化矽組成，而且將 由利用光干涉而選擇性地屏蔽紅 覆蓋光痛測器3而保護光伯測器3 ’與依靠紅外線屏蔽膜4b而防止 進入光偵測器3之紅外線屏蔽功 、依罪黏者區段5而黏著形成於相對置放的光制器3與光 渗透蓋4之間的空間之外部周邊。藉由如此形成的此空間， 可以抑制㈣及濕氣侵人光_器3之表面，以及刮痕或其 裂、文^/成於光摘測器3之表面，而且可以防止缺陷出現在 光偵測器3中。 在第具體實;例中，因為置放光渗透蓋4，以便將紅外 線屏蔽臈4b固^於光j貞測器3之相對側上，所以若塵埃混合 至紅外線屏蔽膜4b中或塵埃沉積於紅外線屏蔽膜财，則 ”將紅外線屏蔽膜4b形成於面向光偵測器3的該側上之情 況相比，從光偵測器3至塵埃（紅外線屏蔽膜朴）之距離係較 長，光偵測器3不易受塵埃之影響，而且可以減少由塵埃而 引起的缺陷。 用於製造上述固態攝像裝置丨的本發明之半導體晶圓將 說明為第二與第三具體實施例。 (第二具體實施例） 圖2A與2B顯示本發明之半導體晶圓之一範例，並且圖2八 102289.doc -11- 1270200 為其平面圖而圖2B為其斷面圖。半導體晶圓10包括：一半 導體基板11，其具有形成於一侧上的複數個光偵測器3之圖 案；與一光滲透板構件14,其係藉由黏著區段5而黏著於晶 圓上。雖然圖中未顯示，但是可將微型透鏡置放於光偵測 器3之表面上，並將入射光聚焦於各像素之光偵測器元件 光滲透板構件14包含一玻璃基板14a，與形成於玻璃基板 14a之一側上的紅外線屏蔽膜14b，並且置放光滲透板構件 藝 14，以便將形成紅外線屏蔽膜14b的光滲透板構件ι4(玻璃 基板14a)之該側固定於面向半導體基板丨丨之光偵測器3的 該側之相對側上。也就是說，置放光滲透板構件14，以便 將形成紅外線屏蔽膜14b的光滲透板構件14(玻璃基板14句 之側固定於面向半導體基板u之光偵測器3的該側之相對 側上。紅外線屏蔽膜14b具有與上述紅外線屏蔽膜仆相同的 組態與功能。 在半導體基板11之一側上，將複數個黏著區段5之圖案形 Φ成於排除光價測器3的區域中，並且藉由該等黏著區段$， 可將光滲透板構件14黏著於半導體基板11上，以便使空間 形成於光偵測器3與光滲透板構件14之間。 才木用下列方式製造此類半導體晶圓10。首先，在玻璃基 板14a之表面上，藉由物理沉積方法（例如汽相沉積方法或 喷/賤方法）’父替層I高折射率層與低折射率@，並且形成 介電多層膜之紅外線屏蔽膜14b，而且獲得光滲透板構件 14。在形成複數個㈣測器3的半導體基板^表面上，均 102289.doc -12- 1270200 形成於各固態攝像元件中。將光滲透板構件i4適當地置放 在圖案化黏著區段5上’並藉由熱固而將其黏著於黏著區段 5(半導體基板11)。 勻地施加黏者劑，其混合光敏黏著劑(例如紫外線㈣固化 樹脂’如丙㈣樹脂）與熱固樹脂（例如環氧樹脂），並且藉 由所瞭解的光微影技術而圖案化黏著劑，而且將黏著區段35 使用此類半V體晶圓10 ’採用下列程序製造固態攝像元 件。沿分劃線14c切割黏著於半導體基板丨丨的光滲透板構件 14，並且製造複數個光滲透蓋。沿分劃線Ua切割複數個光 滲透蓋所黏著的半導體基板u，並且製造如圖丨所示的固態 攝像裝置。 ^ 在第二具體實施例中，因為置放光滲透板構件14，以便 將紅外線屏蔽膜14b固定於光偵測器3之相對側上，所以若 塵埃混合至紅外線屏蔽膜14b中或塵埃沉積於紅外線屏蔽 膜14b中，則與將紅外線屏蔽膜形成於面向光偵測器3 的該侧上之情況相比，從光偵測器3至塵埃（紅外線屏蔽膜 ® 14b)之距離係較長，光偵測器3不易受塵埃之影響，而且可 以減少由塵埃而引起的缺陷。 (第三項具體實施例） 圖3 A與3B顯示本發明之半導體晶圓之另一範例，並且圖 3 A為其平面圖而圖3B為其斷面圖。半導體晶圓2〇包括：一 半導體基板11，其具有形成於一側上的複數個光谓測器3之 圖案；與光滲透蓋4之複數個個別件，其係藉由黏著區段5 而黏著於晶圓上。雖然圖中未顯示，但是可將微型透鏡置 102289.doc -13- 1270200 放於光偵測器3之表面上，並將入射光聚焦於各像素之光偵 測器元件上。 各光滲透蓋4係與第一具體實施例之光滲透蓋4完全相 同，並且置放各光滲透蓋4，以便將形成紅外線屏蔽膜4b 的各光滲透盍4(各玻璃基板4a)之該側固定於面向半導體基 板11之各光偵測器3的該側之相對側上。也就是說，置放各 光滲透蓋4，以便將形成紅外線屏蔽膜4b的各光滲透蓋4(各 玻璃基板4a)之側固定於面向半導體基板u之各光偵測器3 *· 的該侧之相對側上。在半導體基板11之一側上，將複數個 黏著區段5之圖案形成於排除光偵測器3的區域中，並且藉 由該等黏著區段5，可將複數個光滲透蓋4黏著於半導體基 板11上，以便使空間形成於相互相對的光偵測器3與光滲透 蓋4之間。 採用下列方式製造此類半導體晶圓2〇。首先，在玻璃基 板之表面上，藉由物理沉積方法（例如汽相沉積方法或喷濺 方法），交替層壓高折射率層與低折射率層，並且形成介電 ^ 夕層膜之紅外線屏敝膜，而且藉由沿規定的分劃線對該等 紅外線屏蔽膜進行切割並劃分（成個別件）來獲得複數個光 滲透蓋4。另一方面，在形成複數個光偵測器3的半導體基 板11之表面上，均勻地施加黏著劑，其混合光敏黏著劑（例 -如紫外線（UV)固化樹脂，如丙烯酸樹脂）與熱固樹脂（例如 環氧樹脂），並且藉由所瞭解的光微影技術而圖案化黏著 劑，而且將黏著區段5形成於各固態攝像元件中。固定各光 渗透盍4’並將其置放在圖案化黏著區段$上，而且藉由熱 102289.doc -14- 1270200 固而將其黏著於黏著區段5(半導體基板u)。 使用此類半導體晶圓20,藉由沿分劃線Ua切割黏著複數 個光滲透蓋4的半導體基板u而製造圖丨所示的固態攝像裝 置。 在第三具體實施例中，因為置放各光滲透蓋4，以便將紅 外線屏蔽膜4b固定於各光偵測器3之相對側上，所以若塵埃 混合至紅外線屏蔽膜4b中或塵埃沉積於紅外線屏蔽膜仆 中則與將紅外線屏蔽膜4b形成於面向各光偵測器3的該侧 •上之If况相比，從光偵測器3至塵埃（紅外線屏蔽膜朴）之距 離係較長，光偵測器3不易受塵埃之影響，而且可以減少由 塵埃而引起的缺陷。 在第二及第三具體實施例中，圖案化黏著區段並將其形 成於半導體基板上，但是可首先圖案化黏著區段並將其形 成於光滲透板構件或光滲透蓋上，並接著可將其黏著於半 導體基板。 (第四項具體實施例） Φ 圖4為本發明之相機模組之組態之斷面圖。相機模組30 包括：一線路板31，例如印刷板或陶瓷基板；與一透鏡”， 其用於從外界接收光；以及一透鏡固持器33，其用於固持 安I於其上的透鏡32。將數位信號處理器（DSp)34々裝於線 路板31上。DSP 34控制固態攝像裝置1(固態攝像元件幻之 操作，並作為影像處理器，用於藉由適當地處理自固態攝 像裝置1(固態攝像元件2)的輸出信號而產生光學裝置所需 要的k唬。圖4之結構顯示DSP 34與層壓在線路板3 !上的固 102289.doc -15- 1270200 態攝像裝置1之堆疊結構，但是可將DSP 34與固態攝像裝置 1並列配置於線路板31之相同側上，或者可將固態攝像裝置 1置放於線路板31之透鏡32侧上’並且可將Dspw置放於後 側上。此外在圖4中，用於固持透鏡32的部分與封裝固態攝 像裝置1的部分係由相同材料之透鏡固持器33組成，但是用 於固持透鏡32的部分（透鏡固持器）與封裝固態攝像裝置 1 (遮蓋構件）的部分也可由不同構件組成。 依靠焊接線路35而電連接DSP 34與形成於線路板31上的 • 線路（圖中未顯示）之各連接端子。在DSP 34上，經由間隔 件36而安裝本發明之固態攝像裝置丨（固態攝像元件幻。依靠 焊接線路37而電連接固態攝像元件2與形成於線路板31上 的線路（圖中未顯不）之各連接端子。第四具體實施例中的固 態攝像裝置1之結構與第一具體實施例（圖丨）中的固態攝像 裝置1之結構係完全相同，並且採用相同的參考數字識別相 同的零件。 在所解說的範例中，將紅外線屏蔽膜提供於光滲透蓋或 響光參透板構件上，但是要提供的膜不限於紅外線屏蔽膜。 可以形成其他膜’例如光反射防止膜、透明導電膜或保護 膜，並且只要置放光滲透蓋或光滲透板構件，就可將膜形 成側固定於面向光偵測器的該側之相對側上，若塵埃混合 於膜中或塵埃沉積於膜中，則可以抑制塵埃之影響，並且 可以減少缺陷之出現，因此可以獲得相同的效應。 【圖式簡單說明】 圖1為本發明之固態攝像裝置之組態之斷面圖； 102289.doc -16- 1270200 圖2A為本發明之半導體晶圓之一範例之平面圖； 圖2B為本發明之半導體晶圓之一範例之斷面圖； 圖3A為本發明之半導體晶圓之另一範例之平面圖； 圖3B為本發明之半導體晶圓之另一範例之斷面圖；以及 圖4為本發明之相機模組之組態之斷面圖。 【主要元件符號說明】 1 固態攝像裝置 2 固態攝像元件 .φ 3 光偵測器 4 光滲透蓋 4 a 玻璃基板 4b 紅外線屏蔽膜 5 黏著區段 10 晶圓 11半導體基板 lla分劃線 # 14光滲透板構件 14a破璃基板 14b紅外線屏蔽膜 14c分劃線 . 20半導體晶圓 相機模組 31線路板 32 透鏡 102289.doc -17- 1270200 33 透鏡固持器 34 數位信號處理器 35 焊接線路 36 間隔件 37 焊接線路

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Claims (1)

1270200 十、申請專利範圍： 1 · 一種固態攝像裝置，其包括： 一固態攝像元件，其具有一光偵測器；以及 一光滲透蓋，其係提供於該光偵測器之一光入射側上 並具有形成於其一側上的一膜， 其中該光滲透蓋係以將該光滲透蓋之該一側位於面向 該光偵測器的一側之相對側的方式配置。 2 ·如請求項1之固態攝像裝置，其中 _ 該膜為選自由紅外線屏蔽膜、光反射防止膜、透明導 電膜與一保護膜所組成的群組之一膜。 3· —種半導體晶圓，其包括： 複數個光偵測器；以及 一光滲透板構件，其係提供於該等光偵測器之一光入 射側上並具有形成於其一側上的一膜， 其中該光滲透板構件係以將該光滲透板構件之該一側 位於面向該等光偵測器的一側之相對側的方式配置。 _ 4· 一種半導體晶圓，其包括： 複數個光偵測器；以及 複數個光滲透蓋’各光渗透蓋係提供於該複數個光谓 測器之各光偵測器之一光入射側上並具有形成於其一側 上的一膜， 其中該等光滲透盖係以將各光滲透蓋之該一侧位於面 向該等光偵測器之各光偵測器的一側之相對側的方式配 置。 102289.doc 1270200 5·如請求項3或4之半導體晶圓，其中 該膜為選自由紅外線屏蔽膜、光反射防止膜、透明導 電膜與保護膜所組成的群組之一膜。 6· 一種相機模組，其包括： 一透鏡，以及 如％求項1或2之固態攝像裝置，其具有配置成與該遂 鏡相對的該膜。

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