TWI467749B - 固態成像裝置 - Google Patents

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Hirotaka Kobayashi
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Description

固態成像裝置
本發明係關於固態成像裝置，且明確地說，係關於能夠抑制光斑及重像之產生的固態成像裝置。
近年來，以與其他半導體晶片相同之方式，在固態成像裝置中之影像感測器中，晶片縮小亦傾向於取得進步，此歸因於引入了先進製程。因此，有可能考慮設計影像感測器，以使得在設計影像感測器係藉由線結合而連接至基板的固態成像裝置時，結合墊配置於透鏡有效直徑內。
然而，在此種情況下，存在產生光斑或重像之危險，因為自透鏡入射之光在連接至該等結合墊之線(金屬線)的表面上反射且進入該影像感測器上之一光接收表面。
回應於此，揭示一種固態成像裝置，其包括遮光部件，該遮光部件用於遮蔽來自該透鏡之光中的入射於配置於該影像感測器上之結合墊之周邊上的光(例如，JP-A-2006-222249(專利文件1))。
根據上文，有可能抑制由自透鏡入射之光在連接至結合墊之金屬線的表面上反射且進入影像感測器上之光接收表面而造成的光斑及重像。
在固態成像裝置之製造程序中，影像感測器中之遮光部件的位置相對於設計位置具有給定之變化。
舉例而言，如圖1之左側所展示，當影像感測器1之光接收表面1a之末端部分與結合至IRCF(紅外線截止濾光片)4之面向影像感測器1之表面的遮光部件3之開口的邊緣部分之間的距離為「d1」，由粗箭頭表示之入射光被遮光部件3遮蔽且不到達金屬線2。甚至在入射光在遮光部件3之開口的邊緣表面上反射時，反射光仍不到達影像感測器1之光接收表面1a。假定在圖式中由粗箭頭表示之入射光為在影像感測器1上之入射角為來自未圖示之透鏡之入射光中最大的光。而且，假定遮光部件3之開口的邊緣表面平行於該透鏡之光軸方向(圖式中自頂至底之方向)。
另一方面，如圖1之右側所展示，影像感測器1之光接收表面1a之末端部分與遮光部件3之開口的末端部分之間的距離為「d2」，由粗箭頭表示之入射光被遮光部件3遮蔽且不到達金屬線2。然而，在入射光在遮光部件3之開口的邊緣表面上反射時，反射光進入影像感測器1上之光接收表面1a。
在此種情況下，可抑制由來自連接至結合墊之金屬線2之表面的反射光造成的光斑或重像，然而，光斑或重像係歸因於來自遮光部件3之開口之邊緣表面的反射光而造成。
鑒於上文，希望抑制光斑及重像之產生。
本發明之一實施例係針對一種固態成像裝置，其包括：一固態成像器件，其光電轉換一透鏡所取之光；及一遮光部件，其遮蔽來自該透鏡之入射於該固態成像器件上之光的一部分，其中在該遮光部件之一邊緣表面與該透鏡之一光軸方向之間形成的一角度大於將入射於該遮光部件之一邊緣表面上之光的一入射角。
在該遮光部件之該邊緣表面與該透鏡之該光軸方向之間形成的該角度可大於入射角係入射於該遮光部件之該邊緣部分上之光中最大的光的入射角。
連接至一基板之金屬線所連接至之墊可設置於該固態成像器件之一光接收表面之一周邊部分處，且有可能該等墊不配置於藉由該固態成像器件之一表面與該遮光部件之該邊緣表面之一虛擬延展表面之間的一交點界定的區域中較接近於該光接收表面之一區域上。
該固態成像器件之該光接收表面接收自具有一開口之該基板的該開口入射的光，且有可能該開口之一邊緣表面與該遮光部件之該邊緣表面之該虛擬延展表面不相交。
該固態成像裝置可進一步包括一密封部件，該密封部件密封該固態成像器件之該光接收表面上的一間隙，其中該遮光部件可設置於該密封部件之面向該透鏡之一表面或該密封部件之面向該固態成像器件之一表面上。
該密封部件之一側面可經組態而與該遮光部件之該邊緣表面之該虛擬延展表面不相交。
該遮蔽部件可藉由在配置於一光學路徑上之一光學濾光片上印刷一印刷材料一次或多次來形成。
根據本發明之實施例，允許在該遮光部件之該邊緣表面與該透鏡之該光軸方向之間形成的角度大於將入射於該遮光部件之該邊緣部分上之光的入射角。
根據本發明之實施例，可抑制光斑及重像之產生。
在下文，將參看圖式來解釋本發明之實施例。將按以下次序進行該解釋。
1.　具有線結合結構之固態成像裝置
2.　具有覆晶結構之固態成像裝置
3.　實現了無空腔之固態成像裝置的實例
4.　藉由金屬模形成遮光部件的實例
<1.　具有線結合結構之固態成像裝置> [固態成像裝置之外部結構]
圖2為展示根據實施例的應用了本發明之固態成像器件之結構的視圖。
圖2之固態成像裝置包括作為光學感測器之CMOS影像感測器10(下文僅被稱作影像感測器10)、將影像感測器10電連接至未圖示之基板的金屬線11、安裝於未圖示之基板上的被動組件12，及遮蔽自未圖示之透鏡入射於影像感測器10上的光之一部分的遮光部件13。
影像感測器10具有光接收表面10a，在光接收表面10a中，具有光電轉換器件之單元像素(下文僅被稱作像素)係二維配置成矩陣狀態，偵測對應於入射於光接收表面10a上之光的量的電荷量作為基於像素的物理值。
為用於連接金屬線11之端子的結合墊配置於影像感測器10的除了光接收表面10a之外的周邊部分上，且連接至結合墊的金屬線11藉由線結合而連接至未圖示之基板。
在影像感測器10中，結合墊之至少一部分配置於未圖示之透鏡的有效直徑中。
遮光部件13由具有給定厚度且著上黑色之膜製成，該遮光部件13具有一開口，來自未圖示之透鏡的將入射於影像感測器10之光接收表面10a上的入射光通過該開口。遮光部件13配置於透鏡與影像感測器10之間的光學路徑上，影像感測器10結合至(例如)IRCF(紅外線截止濾光片)31之面向影像感測器10的一表面，IRCF 31為包括紅外線吸收材料之光學濾光片，如圖3至圖5中所展示。此係因為存在以下危險：來自透鏡之入射光在IRCF 31之下表面(面向影像感測器10之表面)上反射而變成雜散光且在遮光部件13結合至IRCF 31的面向透鏡之表面(圖式中之上側)時造成光斑及重像。
來自透鏡之入射光大部分自遮光部件13之開口而入射於影像感測器10之光接收表面10a上，然而，來自透鏡之入射光中的將入射於配置於影像感測器10之周邊部分上之接合墊附近的入射光被遮光部件13遮蔽。
因此，有可能抑制由來自透鏡之入射光在結合墊附近之金屬線11的表面上反射且進入影像感測器10上之光接收表面10a而造成的光斑及重像。
此外，在遮光部件13之開口的邊緣表面處相對於透鏡之光軸方向形成給定角度，且將入射於遮光部件13之開口的邊緣部分上的入射光可透射而不在邊緣表面上反射。可藉由用金屬模來模製作為遮光部件13之膜來獲得將在遮光部件13之開口的邊緣表面處形成的角度。
[遮光部件之位置及邊緣表面處形成之角度]
在此，將參看圖3至圖5來解釋遮光部件13相對於影像感測器10之位置及將在遮光部件13之開口的邊緣表面處形成的角度。下文中，遮光部件13之開口的邊緣表面適當地僅被稱作遮光部件13之邊緣表面。
遮光部件13相對於影像感測器10之位置在某程度上變化，然而，影像感測器10經製造以使得該變化將在某一範圍內。圖3至圖5中所示之曲線為指示遮光部件13之邊緣部分(邊緣表面)之位置的變化的分佈曲線。亦即，圖4中展示之遮光部件13之位置指示設計中之位置，且圖3及圖5中展示之遮光部件13之位置指示與該設計位置偏離了最大誤差σ的位置。
當來自透鏡之主光線以某一入射角(CRA：主光線角)入射於影像感測器10之光接收表面10a上時，對應於主光線之上光線和下光線以各別入射角入射。
在圖3中，對應於主光線的入射於光接收表面10a之末端部分上的上光線不被遮光部件13遮蔽，且主光線、對應於主光線之上光線及下光線毫無例外皆將入射於光接收表面10a上。
在圖5中，透射且不被遮光部件13遮蔽之下光線經設定以免在金屬線11上反射。
亦即，遮光部件13相對於影像感測器10之位置將為以下一位置，在該位置中，主光線、對應於該主光線之上光線及下光線將入射於光接收表面10a上，但遮光部件13之開口的邊緣部分除外，且下光線不入射於結合墊(金屬線11)上。
當遮光部件13之邊緣表面相對於透鏡之光軸方向成角度使得入射角為主光線、上光線及下光線中最大的下光線透射通過遮光部件13之開口的邊緣部分時，入射光不在遮光部件13之邊緣表面上反射。亦即，在遮光部件13之邊緣表面與透鏡之光軸方向之間形成的角度(下文中被稱作邊緣表面角度)可為大於將入射於遮光部件13之開口的邊緣部分上的下光線之入射角的角度。
亦即，當邊緣表面角度為θM且下光線之入射角為θL時，較佳滿足θM>θL，如圖5中所展示。當使用上光線之入射角θU、光接收表面10a之邊緣部分與結合墊之間的距離D以及IRCF 31與影像感測器10之表面之間的距離(間隙長度)G時，下光線之入射角θL表示為以下表達式(1)。
θL=arctan[tanθU+{(D-2σ)/G}]...(1)
因此，將給出邊緣表面角度θM以便滿足以下表達式(2)。
θM>arctan[tanθU+{(D-2σ)/G}]...(2)
特定言之，舉例而言，當主光線之CRA為30度時，對應於主光線之上光線及下光線的入射角為CRA±10度，因此，藉由確定邊緣表面角度將為50度(包括容限)使下光線不在遮光部件13之邊緣表面上反射。
此外，透射通過遮光部件13之開口的邊緣部分的下光線不入射於如上所述連接至結合墊之金屬線11的表面上。換言之，用於連接金屬線11之結合墊經設計以不配置於在由影像感測器10之表面與遮光部件13之邊緣表面之虛擬延展表面之間的交點界定的區域中較接近於光接收表面10a之區域上。
根據上述結構，入射光不在遮光部件13之邊緣表面上反射，因此，有可能抑制歸因於來自遮光部件13之邊緣表面之反射光所致的光斑及重像之產生。
另外，透射通過遮光部件13之開口的邊緣部分的下光線不在連接至結合墊之金屬線11之表面上反射，因此，亦有可能抑制歸因於來自金屬線11之表面之反射光所致的光斑及重像之產生。
明確地說，隨著主光線之CRA增加，在背照式影像感測器中，下光線之入射角亦增加。遮光部件13之邊緣表面經形成以對應於下光線之入射角，藉此抑制光斑及重像之產生。
由於甚至在結合墊之至少一部分配置於影像感測器10中之透鏡的有效直徑中時仍可抑制光斑及重像之產生，因此，影像感測器10之晶片大小可減小。因此，理論良率可增加，且每一晶片之成本可降低。
此外，結合墊可配置於影像感測器10中光接收表面10a附近，因此，影像感測器10之周邊電路的尺度亦可變小，此允許半導體晶片之製程世代取得進步。因此，可提供回應於功率消耗減少及操作速度改良之影像感測器。
此外，由於影像感測器10之晶片大小可減小，故包括影像感測器10之相機模組的大小亦可減小，因此，該技術可應用於尤其需要小型化的具有相機之蜂巢式電話。
[遮光部件之材料]
儘管在上文描述中遮光部件13係由著黑色之膜製成，但遮光部件13可由其他材料製成。
特定言之，舉例而言，可藉由在IRCF 31上印刷用於印刷之材料來製成遮光部件13。印刷材料為(例如)碳素填料、用染料著上黑色之環氧樹脂或丙烯酸類樹脂、環氧/丙烯酸類混合樹脂等，其具有UV可固化性或熱可固化性。印刷材料可為具有常溫可固化性之樹脂。作為上述印刷材料之印刷方法，應用網版印刷法、噴墨印刷法或其類似方法。
[藉由印刷形成遮光部件之加工]
在此，將參看圖6之流程圖來解釋藉由印刷形成遮光部件13之加工。
在步驟S11中，在IRCF 31上印刷該印刷材料。在步驟S12中，判定膜厚度是否足夠。當在步驟S12中判定膜厚度不足夠時，固化經印刷之印刷材料，接著，過程返回至步驟S11且再次印刷該印刷材料。
另一方面，當判定膜厚度足夠時，固化經印刷之印刷材料，接著，過程結束。
在印刷材料具有UV可固化性之情況下，藉由一次印刷獲得之膜厚度將為約10 μm，因此，可藉由印刷三或四次來獲得具有約50 μm之膜厚度的遮光部件13。
當用液體印刷材料來印刷遮光部件13時，遮光部件13之邊緣表面角度係作為將由IRCF 31之可濕性指定的該印刷材料之接觸角而獲得，且其橫截面將如圖7中所展示般。可藉由在多次之印刷過程中堆疊印刷材料之方式來獲得邊緣表面角度。
此外，可藉由(例如)將薄膜沈積於IRCF 31上來形成遮光材料13。在此種情況下，執行蝕刻以使得在相對於所沈積之薄膜圖案化開口時達成側蝕。
已如上述般解釋了影像感測器係藉由線結合而連接(安裝)於基板上的固態成像裝置，且將在下文解釋具有覆晶結構之固態成像裝置。
<2.　具有覆晶結構之固態成像裝置> [具有覆晶結構之先前技術固態成像裝置]
圖8為展示具有覆晶結構之先前技術固態成像裝置的結構的視圖。
在圖8中展示之固態成像裝置中，CMOS影像感測器110(下文僅被稱作影像感測器110)經由凸塊112而電連接至具有開口之基板111。影像感測器110與基板111之間藉由凸塊112所致之連接部分藉由由環氧樹脂等製成之底填料(UF)113密封。在基板111之開口上，作為用於保護影像感測器110之光接收表面110a之上部部分的密封部件之密封玻璃114係藉由UV可固化之黏接部件115(圖9)來結合。UV可固化之黏接部件115可為熱可固化部件。密封玻璃114由透光之透明材料製成，且在圖式中由粗箭頭表示的來自未圖示之透鏡的入射光經由密封玻璃114而入射於影像感測器110之光接收表面110a上。密封玻璃114可為IRCF。在具有圖8中展示之覆晶結構的固態成像裝置中，在密封玻璃114之面向光接收表面110a的表面與光接收表面110a之間形成間隙。
在覆晶結構中，光接收表面110a、基板111之開口及UF 113之邊緣表面彼此相對接近地定位。因此，將經由密封玻璃114入射之入射光中在基板111之開口或UF 113之邊緣表面上反射的反射光進入光接收表面110a，此可能會造成光斑及重像之產生。
因此，如圖9中展示，藉由將遮光部件131黏接至密封玻璃114(如圖9中展示)，來自未圖示之透鏡之光中的將入射於基板111之開口及UF 113之邊緣表面上的光被遮光部件131遮蔽。
[遮光部件至覆晶結構之應用]
圖9為展示根據實施例的應用了本發明之具有覆晶結構之固態成像裝置的結構的視圖。圖9僅展示對應於圖8之固態成像裝置中由虛線方框包圍之部分的部分之結構。在圖9之固態成像裝置中，用相同符號來表示對應於圖8之固態成像裝置之組件的組件。
在圖9中，以與圖2之遮光部件13相同之方式，遮光部件131由具有給定厚度且著上黑色之膜製成，該遮光部件具有一開口，來自未圖示之透鏡的將入射於影像感測器110之光接收表面110a上的光通過該開口。遮光部件131結合至密封玻璃114之面向影像感測器110的表面。在上文之描述中，遮光部件131由著黑色之膜製成，然而，以與上述遮光部件13相同之方式，遮光部件131可由將印刷於密封玻璃144上之印刷材料製成以及由將沈積於密封玻璃上之薄膜製成。
在主光線以某一CRA入射於影像感測器110之光接收表面110a上的情況下，對應於主光線之上光線及下光線亦以各別入射角來入射。
當遮光部件131之邊緣表面相對於透鏡之光軸方向成角度使得入射角為主光線、上光線及下光線中最大的下光線透射通過遮光部件131之開口的邊緣部分時，入射光不在遮光部件131之邊緣表面上反射。亦即，遮光部件131之邊緣表面角度將大於將入射於遮光部件131之開口的邊緣部分上的下光線之入射角。
另外，遮光部件131之寬度L經設計以使得基板111之開口及UF 113的邊緣表面與遮光部件131之邊緣表面的虛擬延展表面不相交。亦即，透射通過遮光部件131之開口的邊緣部分的下光線不在基板111之開口及UF 113之邊緣表面上反射。
根據上述結構，入射光不在遮光部件131之邊緣表面上反射且入射光不在基板111之開口及UF 113之邊緣表面上反射，因此，有可能抑制歸因於來自遮光部件131之邊緣表面、基板111之開口的邊緣表面或UF 113之邊緣表面的反射光所致的光斑及重像之產生。
儘管在圖9中密封玻璃114與基板111之開口係藉由黏接部件115而結合在一起，但亦較佳地，遮光部件131藉由使用具有黏接功能之材料作為遮光部件131來將密封玻璃114與基板111之開口結合。
儘管在上述實例中遮光部件131係結合至密封玻璃114之面向影像感測器110的表面，然而，亦較佳地，遮光部件131結合至與密封玻璃114之面向影像感測器110之表面相反的表面(面向透鏡之表面)，如圖10中展示。
在固態成像裝置之上述結構中，影像感測器之光接收表面在間隙(下文被稱作空腔)中露出，因此，影像感測器傾向於受灰塵影響。回應於此，提出一種呈不具有空腔之結構(下文中被稱作無空腔結構)的固態成像裝置，用於減少灰塵在影像感測器之光接收表面中之影響。
在此，將解釋應用了本發明的無空腔結構之固態成像裝置的實例。
<3.　無空腔結構之固態成像裝置的實例> [具有線結合結構之無空腔固態成像裝置]
圖11為展示實現了無空腔之具有線結合結構的固態成像裝置之結構的視圖。在圖11之固態成像裝置中，用相同符號來表示對應於圖3等之固態成像裝置之組件的組件。
亦即，圖11之固態成像裝置具有一結構，在該結構中，新提供玻璃層211、遮光部件212及樹脂層213，而移除圖3等中之固態成像裝置中的遮光部件13。
玻璃層211及樹脂層213由透光之透明材料製成，該透明材料之折射率高於空氣。在圖11之固態成像裝置中，空腔藉由玻璃層211及樹脂層213密封以藉此實現無空腔結構。
此外，遮光部件212結合至玻璃層211之下表面(面向影像感測器10之表面)。遮光部件212由與上述遮光部件13相同之材料形成且形狀相同。
遮光部件212之寬度(圖式中之橫向方向上的長度)經設計以使得樹脂層213之側面與遮光部件212之邊緣表面的虛擬延展表面不相交。亦即，透射通過遮光部件212之開口的邊緣部分的下光線不在樹脂層213之側面上反射。
在製造程序中，在遮光部件212結合至玻璃層211之下表面之後，在晶圓級中相對於影像感測器10執行遮光部件212之定位，接著，藉由樹脂層213將玻璃層211結合至影像感測器10。接下來，執行切片(dicing)以獲得單片，接著，切割玻璃層211及樹脂層213以露出結合墊部分。其後，清潔所露出之結合墊部分以藉此形成結合墊作為端子。亦較佳地，在影像感測器10形成為晶片之後，藉由樹脂層213將玻璃層211結合至影像感測器10。在此種情況下，可省略清潔所露出之結合墊部分的過程。
亦在以如上所述之方式實現了無空腔之具有線結合結構的固態成像裝置中，入射光不在遮光部件212之邊緣表面上反射，因此，有可能抑制歸因於來自遮光部件212之邊緣表面的反射光所致的光斑及重像之產生。
此外，透射通過遮光部件212之邊緣表面部分的下光線不在樹脂層213之側面上反射，因此，亦有可能抑制歸因於來自樹脂層213之側面之反射光所致的光斑及重像之產生。
已如上述般解釋了遮光部件212係結合至玻璃層211之下表面的結構，且亦較佳應用遮光部件212係結合至玻璃層211之上表面(如圖12中展示)的結構。在此情況下，可在玻璃層211、樹脂層213及影像感測器10結合在一起之後，將遮光部件212結合至玻璃層211之上表面，因此，遮光部件212相對於影像感測器10之定位的精確性可增加。由於在圖12中難以使用相對於玻璃層211之可濕性來確定遮光部件212之邊緣表面的角度，因此，將應用由著黑色之膜製成的遮光部件212。
亦在圖12之固態成像裝置中，遮光部件212之寬度(圖式中之橫向方向上的長度)經設計以使得玻璃層211及樹脂層213之側面與遮光部件212之邊緣表面的虛擬延展表面不相交。亦即，透射通過遮光部件212之開口的邊緣部分的下光線不在玻璃層211及樹脂層213之側面上反射。
[具有覆晶結構之無空腔固態成像裝置]
圖13為展示實現了無空腔之具有覆晶結構的固態成像裝置之結構的視圖。在圖13之固態成像裝置中，用相同符號來表示對應於圖8或圖9之固態成像裝置之組件的組件。
亦即，圖13之固態成像裝置具有一結構，在該結構中，新提供玻璃層311、遮光部件312及樹脂層313，而移除圖8或圖9之固態成像裝置中的密封玻璃114及遮光部件131。
玻璃層311及樹脂層313由透光之透明材料製成，該透明材料之折射率高於空氣。在圖13之固態成像裝置中，空腔藉由玻璃層311及樹脂層313密封以藉此實現無空腔結構。
此外，遮光部件312結合至玻璃層311之下表面(面向影像感測器110之表面)。遮光部件312由與上述遮光部件131相同之材料形成且形狀相同。
遮光部件312之寬度(圖式中之橫向方向上的長度)經設計以使得樹脂層313之側面與遮光部件312之邊緣表面的虛擬延展表面不相交。亦即，透射通過遮光部件312之開口的邊緣部分的下光線不在樹脂層313之側面上反射。
在製造程序中，在遮光部件312結合至玻璃層311之下表面之後，在晶圓級中相對於影像感測器110執行遮光部件312之定位，接著，藉由樹脂層313將玻璃層311結合至影像感測器110。接著，在影像感測器110中執行用於自前至後刺穿晶片之TSV(穿矽通孔)製程以藉此實現CSP(晶片級封裝)。
亦在實現了無空腔之具有覆晶結構的固態成像裝置中，入射光不在遮光部件312之邊緣表面或基板111之開口及UF 113的邊緣表面上反射，因此，有可能抑制歸因於來自遮光部件312之邊緣表面或基板111之開口及UF 113之邊緣表面的反射光所致的光斑及重像之產生。
已如上述般解釋了遮光部件312係結合至玻璃層311之下表面的結構，且亦較佳應用遮光部件312係結合至玻璃層311之上表面(如圖14中展示)的結構。在此情況下，可在玻璃層311、樹脂層313及影像感測器110結合在一起之後，將遮光部件312結合至玻璃層311之上表面，因此，遮光部件312相對於影像感測器110之定位的精確性可增加。由於在圖14中難以使用相對於玻璃層311之可濕性來確定遮光部件312之邊緣表面的角度，因此，將應用由著黑色之膜製成的遮光部件312。
亦在圖14之固態成像裝置中，遮光部件312之寬度(圖式中之橫向方向上的長度)經設計以使得玻璃層311及樹脂層313之側面與遮光部件312之邊緣表面的虛擬延展表面不相交。亦即，透射通過遮光部件312之開口的邊緣部分的下光線不在玻璃層311及樹脂層313之側面上反射。
在上文之描述中，遮光部件包括來自透鏡的入射於影像感測器之光接收表面上之光將透射通過的開口，然而，遮光部件可具有對應於線結合結構中之金屬線的配置及覆晶結構中之基板之開口的形狀的結構/形狀。舉例而言，在圖2之影像感測器10中金屬線11連接至之結合墊僅配置於右側上之情況下，遮光部件13可具有遮蔽結合墊附近之形狀。
附帶地，在近來之相機模組中，透鏡之有效直徑與影像感測器之大小相比變得較大，以達成縮短焦距或改良透鏡之聚光率以及相機模組之小型化的目的。在此種情況下，來自透鏡之入射光的入射角變得更大，因此，必需增加遮光部件之邊緣表面角度以對應於該入射角。舉例而言，當來自透鏡之入射光的入射角為45度時，必需增加遮光部件之邊緣表面角度使之大於45度。
已如上述般參看圖6解釋了作為形成具有邊緣表面角度之遮光部件的方法中之一者的在IRCF上印刷該印刷材料之方法。然而，舉例而言，當遮光部件係藉由金屬模而模製時，難以形成具有大的邊緣表面角度(諸如，45度)的遮光部件，且邊緣表面角度最大將為約30度。
因此，將解釋藉由金屬模形成具有大的邊緣表面角度的遮光部件之實例。
<4.　藉由金屬模形成遮光部件的實例>
如上所述，難以藉由金屬模形成具有大的邊緣表面角度之遮光部件，因此，在影像感測器之方向上以給定角度來摺疊自遮光部件之開口的邊緣部分起的給定範圍，藉此增加邊緣表面角度。
[用於抑制光斑及重像之產生的條件]
圖15為一固態成像裝置之橫截面圖，在該固態成像裝置中，在影像感測器之方向上以給定角度摺疊自遮光部件之開口的邊緣部分起的給定範圍。
在圖15中展示之結構中，抑制光斑及重像之產生應滿足以下兩個條件。
(1)反射光A'不進入影像感測器503，該反射光A'係藉由來自透鏡501之上光線A在遮光部件502之開口的邊緣部分之一部分(下文中被稱作摺疊部分)之上表面(面向透鏡之表面)上反射而獲得，該摺疊部分係在影像感測器503之方向上摺疊。
(2)來自透鏡501之下光線B不在遮光部件502之開口的邊緣表面上反射且其透射通過遮光部件502之開口。用於連接金屬線504之結合墊經配置以使得透射通過遮光部件502之開口的下光線B不入射於該等墊上。
在此，在以下描述中，假定透鏡501之有效直徑為「R」，遮光部件502之開口直徑為「L」，透鏡501與遮光部件502之間的距離(焦距)為「H」，摺疊部分相對於遮光部件502之角度(下文中被稱作摺疊角)為「γ」，且遮光部件502之邊緣表面處藉由模製加工形成之角度(下文中被稱作交角)為「φ」。此外，假定上光線A之入射角為-θU，下光線B之入射角為θL，且邊緣表面角度(即，在遮光部件502之邊緣表面與透鏡501之光軸方向之間形成的角度)為θM。作為上光線A之入射角的「-θU」指示相對於光軸方向的參看圖5解釋的上光線之入射角在相反側上的角度，因此，給出正負號「-」。
首先，為了滿足條件(1)，必需允許在上光線A與反射光A'之間形成的角度低於90°-θU。
亦即，如圖16中所展示，當區段OP係在遮光部件502之摺疊部分的上表面上在垂直方向上給出時，必需使在上光線A與區段OP之間形成的角度∠AOP滿足以下表達式(3)。
∠AOP(90°-θU)/2...(3)
當區段OQ係在遮光部件502之摺疊部分之上表面上在透鏡501之光軸方向上給出時，必需使在區段OQ與區段OP之間形成的角度∠QOP滿足表達式(4)。
∠QOP(90°-θU)/2+θU=(90°+θU)/2...(4)
角度∠QOP等於摺疊角γ且上光線A之入射角-θU由arctan{(R-L)/2H}表示，因此，滿足條件(1)應滿足以下表達式(5)。
γ[90°-arctan{(R-L)/2H}]/2...(5)
接下來，如圖17中展示，滿足上述條件(2)應滿足θLθM。在此，下光線B之入射角θL由arctan{(R+L)/2H}表示，因此，滿足條件(2)應滿足以下表達式(6)。
arctan{(R+L)/2H}θM...(6)
如上所述，滿足條件(1)及條件(2)應滿足表達式(5)及表達式(6)。
附帶地，必需使邊緣表面角度θM及摺疊角γ滿足關係θM>γ，應在遮光部件502之邊緣表面處形成交角φ以滿足θM-γφ。
亦即，當透鏡之有效直徑R、遮光部件502之開口直徑L及焦距H藉由上述表達式(5)及表達式(6)確定時，滿足條件(1)及條件(2)之邊緣表面角度θM及摺疊角γ確定，因此，將在遮光部件502之邊緣表面處形成之交角φ的最小值可確定。
圖18A至圖18C為解釋在透鏡之有效直徑R、遮光部件502之開口直徑L(遮光板之開口)及焦距H確定時交角φ之值的範圍的圖。
圖18A展示在焦距H為8 mm時交角φ之值的範圍。圖18B展示在焦距H為6 mm時交角φ之值的範圍。圖18C展示在焦距H為4 mm時交角φ之值的範圍。
甚至在焦距H減小且透鏡直徑R增加時，交角φ之值仍在20°至30°之範圍中，此特定展示於圖18C中，該等值為器件可藉由金屬模形成時之值。亦即，當在遮光部件之邊緣部分處設置摺疊部分時，具有大的邊緣表面角度之遮光部件可藉由金屬模形成以藉此抑制光斑及重像之產生。
[藉由金屬模形成遮光部件的加工]
接下來，將參看圖19至圖24B來解釋藉由金屬模形成遮光部件502之上述加工。圖19為解釋藉由金屬模形成遮光部件之加工的流程圖，且圖20A及圖20B至圖24A及圖24B為在形成遮光部件之加工中加工的遮光部件502等之橫截面圖。
首先，在步驟S111中，在將成為遮光部件502之板材料中形成開口及用於定位之導孔。
圖20A中展示之遮光部件502為(例如)藉由將粉末碳混合至諸如聚酯之樹脂中而產生的板狀部件。藉由金屬模551及552切割板狀遮光部件502以便在一個表面(面向影像感測器之表面)上開口較寬以藉此形成如圖20B中展示之開口502a。此時，同時形成導孔502b。在此，使用單刃刮刀來切割開口502a以利用金屬模具552之柔軟性，藉此形成交角φ為約30度之開口502a。
在步驟S112中，按壓開口502a，使得在遮光部件502之開口502a中形成摺疊部分。
亦即，如圖21中展示，藉由金屬模561及562按壓開口502a以藉此在遮光部件502之開口502a中形成摺疊部分。此時，藉由導孔502b相對於金屬模561及562來定位遮光部件502。
在步驟S113中，形成用於在影像感測器上支撐遮光部件502的黏接帶。
如圖22A中展示，黏接帶581包括堆疊起來的保護帶581a、黏接層581b及保護帶581c。
首先，如圖22B中展示，藉由金屬模591及592在黏接帶581中形成開口581d、導孔581e及切口581f。
接下來，如圖23A中展示，藉由形成於黏接帶581中之切口581f來剝掉黏接層581b及保護帶581c之不必要部分。
接著，如圖23B中展示，另一保護帶601附接至不必要之部分經剝掉的黏接帶581之保護帶581c，藉此剝掉保護帶581c。
以如上所述之方式，形成圖23C中展示之黏接帶581。
返回至圖19之流程圖，在步驟S114中，將遮光部件502與黏接帶581彼此結合。亦即，如圖24A中展示，藉由如圖24A中展示之黏接層581b來將遮光部件502之上表面(面向透鏡之表面)及黏接帶581彼此結合。
接著，在步驟S115中，切割遮光部件502之不必要部分。亦即，如圖24B中展示，藉由金屬模611及612切割包括結合至黏接帶581之遮光部件502之導孔502b的不必要部分，藉此形成遮光部件502之外形。
根據上述加工，有可能形成具有以下形狀之遮光部件，其中摺疊部分形成於開口處且交角形成於邊緣表面處。
可藉由蝕刻金屬或其他方法來形成具有類似形狀之遮光部件，然而，成本極高。另一方面，根據上述加工可藉由金屬模切割並按壓諸如塑膠之樹脂材料來形成遮光部件，因此，可價格低廉且大規模地製造遮光部件，此可降低製造相機模組之成本。
本發明不限於上述實施例且可在不脫離本發明之要旨的範疇內做各種修改。
此外，本發明可應用以下組態。
(1)一種固態成像裝置，其包括一固態成像器件，其光電轉換透鏡所取之光，及一遮光部件，其遮蔽來自該透鏡之入射於該固態成像器件上之光的一部分，其中在該遮光部件之一邊緣表面與該透鏡之一光軸方向之間形成的角度大於將入射於該遮光部件之一邊緣部分上之光的入射角。
(2)上述(1)中所述之固態成像裝置，其中在該遮光部件之該邊緣表面與該透鏡之該光軸方向之間形成的角度大於入射角係入射於該遮光部件之該邊緣部分上之光中最大的光的入射角。
(3)上述(1)或(2)中所述之固態成像裝置，其中連接至一基板之金屬線所連接至之墊設置於該固態成像器件之一光接收表面之一周邊部分處，且該等墊不配置於藉由該固態成像器件之一表面與該遮光部件之該邊緣表面之一虛擬延展表面之間的交點界定的區域中較接近於該光接收表面之區域上。
(4)上述(1)或(2)中所述之固態成像裝置，其中該固態成像器件之光接收表面接收自具有一開口之該基板的該開口入射的光，且該開口之一邊緣表面與該遮光部件之該邊緣表面之虛擬延展表面不相交。
(5)上述(3)或(4)中所述之固態成像裝置，其進一步包括一密封部件，其密封該固態成像器件之該光接收表面上之一間隙，其中該遮光部件設置於該密封部件之面向該透鏡之一表面或該密封部件之面向該固態成像器件之一表面上。
(6)上述(5)中所述之固態成像裝置，其中該密封部件之一側面與該遮光部件之該邊緣表面之虛擬延展表面不相交。
(7)上述(2)中所述之固態成像裝置，其中該遮蔽部件係藉由在配置於一光學路徑上之一光學濾光片上印刷一印刷材料一次或多次來形成。
本發明含有與分別在2011年2月18日及2011年5月10日在日本專利局提出申請之日本優先權專利申請案JP 2011-033690及JP 2011-105241中所揭示之彼等標的有關的標的，該等專利申請案之全部內容以引用方式併入本文中。
熟習此項技術者應理解，視設計要求及其他因素而定，可進行各種修改、組合、子組合及更改，只要該等修改、組合、子組合及更改係在所附申請專利範圍或其等效物之範疇內即可。
1．．．影像感測器
1a．．．光接收表面
2．．．金屬線
3．．．遮光部件
4．．．紅外線截止濾光片(IRCF)
10．．．CMOS影像感測器
10a．．．光接收表面
11．．．金屬線
12．．．被動組件
13．．．遮光部件
31．．．紅外線截止濾光片(IRCF)
110．．．CMOS影像感測器
110a．．．光接收表面
111．．．基板
112．．．凸塊
113．．．底填料
114．．．密封玻璃
115．．．黏接部件
131．．．遮光部件
211．．．玻璃層
212．．．遮光部件
213．．．樹脂層
311．．．玻璃層
312．．．遮光部件
313．．．樹脂層
501．．．透鏡
502．．．遮光部件
502a．．．開口
502b．．．導孔
503．．．影像感測器
504．．．金屬線
551．．．金屬模
552．．．金屬模
561．．．金屬模
562．．．金屬模
581．．．黏接帶
581a．．．保護帶
581b．．．黏接層
581c．．．保護帶
581d．．．開口
581e．．．導孔
581f．．．切口
591．．．金屬模
592．．．金屬模
601．．．保護帶
611．．．金屬模
612．．．金屬模
A'．．．反射光
A．．．上光線
B．．．下光線
D．．．距離
d1．．．距離
d2．．．距離
G．．．距離/間隙長度
H．．．透鏡與遮光部件之間的距離/焦距
L．．．遮光部件之寬度/遮光部件之開口直徑
R．．．透鏡之有效直徑
φ．．．交角
γ．．．摺疊角
σ．．．最大誤差
θL．．．下光線之入射角
θM．．．邊緣表面角度
-θU．．．上光線A之入射角
θU．．．上光線之入射角
圖1為用於解釋先前技術遮光部件之開口的邊緣表面上的反射的視圖；
圖2為展示應用了本發明的固態成像器件之外部結構的實例的視圖；
圖3為用於解釋遮光部件之位置及在其邊緣表面處所成的角度的視圖；
圖4為用於解釋遮光部件之位置及在其邊緣表面處所成的角度的視圖；
圖5為用於解釋遮光部件之位置及在其邊緣表面處所成的角度的視圖；
圖6為用於解釋形成遮光部件之加工的流程圖；
圖7為用於解釋作為遮光部件之印刷材料的印刷的視圖；
圖8為用於解釋在覆晶結構之基板的開口的邊緣表面上的反射的視圖；
圖9為展示應用了本發明的具有覆晶結構之固態成像裝置的結構實例的視圖；
圖10為展示具有該覆晶結構之固態成像裝置的另一結構實例的視圖；
圖11為展示實現了無空腔(cavity-less)之固態成像裝置的結構實例的視圖；
圖12為展示實現了無空腔之固態成像裝置的結構實例的視圖；
圖13為展示實現了無空腔之固態成像裝置的結構實例的視圖；
圖14為展示實現了無空腔之固態成像裝置的結構實例的視圖；
圖15為一固態成像裝置的橫截面圖，在該固態成像裝置中，遮光部件之開口的邊緣部分的周邊係摺疊的；
圖16為用於解釋在遮光部件之摺疊部分的上表面處入射光之反射的條件的視圖；
圖17為用於解釋在遮光部件之開口的邊緣表面處入射光之透射的條件的視圖；
圖18A至圖18C展示用於解釋將在遮光部件之開口的邊緣表面處形成的交角之值的圖；
圖19為用於解釋藉由金屬模形成遮光部件之加工的流程圖；
圖20A及圖20B為用於解釋藉由金屬模形成遮光部件的視圖；
圖21為用於解釋藉由金屬模形成遮光部件的視圖；
圖22A及圖22B為用於解釋藉由金屬模形成遮光部件的視圖；
圖23A至圖23C為用於解釋藉由金屬模形成遮光部件的視圖；以及
圖24A及圖24B為用於解釋藉由金屬模形成遮光部件的視圖。
10．．．CMOS影像感測器
10a．．．光接收表面
11．．．金屬線
13．．．遮光部件
31．．．紅外線截止濾光片(IRCF)
σ．．．最大誤差

Claims (51)

  1. 一種固態成像裝置，其包含：一固態成像器件，其光電轉換一透鏡所取之光；及一遮光部件，其遮蔽來自該透鏡之入射於該固態成像器件上之光的一部分，其中在該遮光部件之一邊緣表面與該透鏡之一光軸方向之間形成的一角度大於將入射於該遮光部件之一邊緣部分上之光的一入射角。
  2. 如請求項1之固態成像裝置，其中在該遮光部件之該邊緣表面與該透鏡之該光軸方向之間形成的該角度大於入射角係入射於該遮光部件之該邊緣部分上之光之最大者的該入射角。
  3. 如請求項2之固態成像裝置，其中連接至一基板之金屬線所連接至之墊設置於該固態成像器件之一光接收表面之一周邊部分處，且該等墊不配置於藉由該固態成像器件之一表面與該遮光部件之該邊緣表面之一虛擬延展表面之間的一交點界定的區域中較接近於該光接收表面之一區域上。
  4. 如請求項2之固態成像裝置，其中該固態成像器件之該光接收表面接收自具有一開口之一基板的該開口入射的光，且該開口之一邊緣表面與該遮光部件之該邊緣表面之該虛擬延展表面不相交。
  5. 如請求項2之固態成像裝置，其進一步包含： 一密封部件，其密封該固態成像器件之該光接收表面上之一間隙，其中該遮光部件設置於該密封部件之面向該透鏡之一表面或該密封部件之面向該固態成像器件之一表面上。
  6. 如請求項5之固態成像裝置，其中該密封部件之一側面與該遮光部件之該邊緣表面之該虛擬延展表面不相交。
  7. 如請求項2之固態成像裝置，其中該遮光部件係藉由在配置於一光學路徑上之一光學濾光片上印刷一印刷材料一次或多次來形成。
  8. 如請求項1之固態成像裝置，其中在該遮光部件之該邊緣表面與該光軸之間形成的該角度為50度。
  9. 如請求項1之固態成像裝置，其中在該遮光部件係由一抗反射膜所形成。
  10. 如請求項9之固態成像裝置，其中該遮光部件具有UV可固化性或熱可固化性。
  11. 如請求項10之固態成像裝置，其中該遮光部件係由選自下列群組所包含之一材料所形成：一碳素填料、用染料著上黑色之環氧樹脂或丙烯酸類樹脂及一環氧/丙烯酸類混合樹脂。
  12. 如請求項2之固態成像裝置，進一步包含：一光部件，其設置於該透鏡與該固態成像裝置之間的一光路徑上， 其中該遮光部件係接合於該光部件面向該固態成像器件之一表面。
  13. 如請求項12之固態成像裝置，其中該光部件係一紅外線截止濾光片。
  14. 如請求項12之固態成像裝置，進一步包含：一接合墊，其設置於排除一光接收表面之該固態成像器件之一周邊部分處，其中該固態成像裝置係經組態以滿足下列表達式：θM>arctan[tanθU+{(D-2σ)/G}]，其中θM係該遮光部件之該邊緣表面與該光軸之間形成的該角度，θU係一上光線之一入射角，D係該光接收表面之邊緣部分與該結合墊之間的一距離，σ係該遮光部件之設計中之偏離一位置之一誤差，及G係該光部件與該固態成像器件之間的一間隙長度。
  15. 如請求項5之固態成像裝置，其中該密封部件係由穿透光之透明材料所形成。
  16. 如請求項15之固態成像裝置，其中該密封部件係由玻璃或樹脂所形成。
  17. 如請求項9之固態成像裝置，其中該遮光部件係著上黑色。
  18. 一種固態成像裝置，其包含：一固態成像器件，其光電轉換一透鏡所取之光；及一遮光部件，其遮蔽來自該透鏡之入射於該固態成像器件上之光的一部分， 其中該遮光部件具有一開口，該開口面向該固態成像器件之一第一大小係大於該開口面向該透鏡之一第二大小，及其中在該遮光部件之該開口之一邊緣表面相對於該透鏡之一光軸方向形成一角度。
  19. 如請求項18之固態成像裝置，其中在該遮光部件之該邊緣表面與該透鏡之該光軸方向之間形成的該角度大於入射角係入射於該遮光部件之該邊緣部分上之光之最大者的該入射角。
  20. 如請求項19之固態成像裝置，其中連接至一基板之金屬線所連接至之墊係被提供於該固態成像器件之一光接收表面之一周邊部分處，及其中該等墊不配置於藉由該固態成像器件之一表面與該遮光部件之該邊緣表面之一虛擬延展表面之間的一交點界定的區域中較接近於該光接收表面之一區域上。
  21. 如請求項19之固態成像裝置，其中該固態成像器件之該光接收表面接收自具有一開口之一基板的該開口入射的光，且該開口之一邊緣表面與該遮光部件之該邊緣表面之該虛擬延展表面不相交。
  22. 如請求項19之固態成像裝置，其進一步包含：一密封部件，其密封該固態成像器件之該光接收表面上之一間隙，其中該遮光部件係被提供於該密封部件之面向該透鏡 之一表面或該密封部件之面向該固態成像器件之一表面上。
  23. 如請求項22之固態成像裝置，其中該密封部件之一側面與該遮光部件之該邊緣表面之該虛擬延展表面不相交。
  24. 如請求項19之固態成像裝置，其中該遮光部件係藉由在配置於一光學路徑上之一光學濾光片上印刷一印刷材料一次或多次來形成。
  25. 如請求項18之固態成像裝置，其中在該遮光部件之該邊緣表面與該光軸之間形成的該角度為50度。
  26. 如請求項18之固態成像裝置，其中在該遮光部件係由一抗反射膜所形成。
  27. 如請求項26之固態成像裝置，其中該遮光部件係著上黑色。
  28. 如請求項26之固態成像裝置，其中該遮光部件具有UV可固化性或熱可固化性。
  29. 如請求項28之固態成像裝置，其中該遮光部件係由選自下列群組所包含之一材料所形成：一碳素填料、用染料著上黑色之環氧樹脂或丙烯酸類樹脂及一環氧/丙烯酸類混合樹脂。
  30. 如請求項19之固態成像裝置，進一步包含：一光部件，其設置於該透鏡與該固態成像裝置之間的一光路徑上， 其中該遮光部件係接合於該光部件面向該固態成像器件之一表面。
  31. 如請求項30之固態成像裝置，其中該光部件係一紅外線截止濾光片。
  32. 如請求項30之固態成像裝置，進一步包含：一接合墊，其設置於排除一光接收表面之該固態成像器件之一周邊部分處，其中該固態成像裝置係經組態以滿足下列表達式：θM>arctan[tanθU+{(D-2σ)/G}]，其中θM係該遮光部件之該邊緣表面與該光軸之間形成的該角度，θU係一上光線之一入射角，D係該光接收表面之邊緣部分與該結合墊之間的一距離，σ係該遮光部件之設計中之偏離一位置之一誤差，及G係該光部件與該固態成像器件之間的一間隙長度。
  33. 如請求項22之固態成像裝置，其中該密封部件係由穿透光之透明材料所形成。
  34. 如請求項33之固態成像裝置，其中該密封部件係由玻璃或樹脂所形成。
  35. 一種固態成像裝置，其包含：一固態成像器件，其光電轉換一透鏡所取之光；及一遮光部件，其遮蔽來自該透鏡之入射於該固態成像器件上之光的一部分，其中該遮光部件具有一開口，其中該遮光部件之一部分係於該固態成像器件之一方 向上以一角度而被摺疊，及其中在該遮光部件之該部分自該遮光部件之該開口之一邊緣延展一給定距離。
  36. 如請求項35之固態成像裝置，其中在該遮光部件之一邊緣表面與該透鏡之一光軸方向之間形成的一角度大於將入射於該遮光部件之一邊緣部分上之光的一入射角。
  37. 如請求項36之固態成像裝置，其中在該遮光部件之該邊緣表面與該透鏡之該光軸方向之間形成的該角度大於入射角係入射於該遮光部件之該邊緣部分上之光之最大者的該入射角。
  38. 如請求項37之固態成像裝置，其中連接至一基板之金屬線所連接至之墊設置於該固態成像器件之一光接收表面之一周邊部分處，且該等墊不配置於藉由該固態成像器件之一表面與該遮光部件之該邊緣表面之一虛擬延展表面之間的一交點界定的區域中較接近於該光接收表面之一區域上。
  39. 如請求項37之固態成像裝置，其中該固態成像器件之該光接收表面接收自具有一開口之一基板的該開口入射的光，且該開口之一邊緣表面與該遮光部件之該邊緣表面之該虛擬延展表面不相交。
  40. 如請求項37之固態成像裝置，其進一步包含：一密封部件，其密封該固態成像器件之該光接收表面 上之一間隙，其中該遮光部件設置於該密封部件之面向該透鏡之一表面或該密封部件之面向該固態成像器件之一表面上。
  41. 如請求項40之固態成像裝置，其中該密封部件之一側面與該遮光部件之該邊緣表面之該虛擬延展表面不相交。
  42. 如請求項37之固態成像裝置，其中該遮光部件係藉由在配置於一光學路徑上之一光學濾光片上印刷一印刷材料一次或多次來形成。
  43. 如請求項36之固態成像裝置，其中在該遮光部件之該邊緣表面與該光軸之間形成的該角度為50度。
  44. 如請求項35之固態成像裝置，其中在該遮光部件係由一抗反射膜所形成。
  45. 如請求項44之固態成像裝置，其中該遮光部件具有UV可固化性或熱可固化性。
  46. 如請求項45之固態成像裝置，其中該遮光部件係由選自下列群組所包含之一材料所形成：一碳素填料、用染料著上黑色之環氧樹脂或丙烯酸類樹脂及一環氧/丙烯酸類混合樹脂。
  47. 如請求項37之固態成像裝置，進一步包含：一光部件，其設置於該透鏡與該固態成像裝置之間的一光路徑上，其中該遮光部件係接合於該光部件面向該固態成像器 件之一表面。
  48. 如請求項47之固態成像裝置，其中該光部件係一紅外線截止濾光片。
  49. 如請求項47之固態成像裝置，進一步包含：一接合墊，其設置於排除一光接收表面之該固態成像器件之一周邊部分處，其中該固態成像裝置係經組態以滿足下列表達式：θM>arctan[tanθU+{(D-2σ)/G}]，其中θM係該遮光部件之該邊緣表面與該光軸之間形成的該角度，θU係一上光線之一入射角，D係該光接收表面之邊緣部分與該結合墊之間的一距離，σ係該遮光部件之設計中之偏離一位置之一誤差，及G係該光部件與該固態成像器件之間的一間隙長度。
  50. 如請求項40之固態成像裝置，其中該密封部件係由穿透光之透明材料所形成。
  51. 如請求項50之固態成像裝置，其中該密封部件係由玻璃或樹脂所形成。
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