TWI612649B - 半導體裝置及電子機器 - Google Patents

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Abstract

本技術係關於一種可控制為不產生透鏡之變形之半導體裝置及電子機器。
其包括形成有光學元件之半導體基板、以覆蓋光學元件之方式設置於半導體基板上之透光板、及設置於半導體基板與透光板之間的無機材料之透鏡，且於俯視半導體基板時，於形成有光學元件之有效感光區域之外側之部分，配置有具有與透鏡之每單位面積之力同等之力的構造體。例如，構造體為與透鏡相同之形狀，且由與透鏡相同之材料形成。本發明可應用於包含無腔型CSP之攝像裝置。

Description

半導體裝置及電子機器
本技術係關於一種半導體裝置及電子機器。詳細而言，關於一種不會產生透鏡之變形之半導體裝置及電子機器。
近年來之半導體開發中，自以更高積體化為目標之more Moore(延續莫耳定律)起，作為beyond Moore(超越莫耳定律)之技術之一，於垂直方向堆積元件而三維地構成之三維積層技術受到注目。提出有：二維佈線時難以引繞且電力消耗較高者亦可藉由將具有多種功能之電路區塊分割而積層且將晶片間連結之三維佈線之引繞，而降低消耗電力或提高處理速度。又，提出有若使用作為封裝中之向三維方向之積層技術之一的晶圓級封裝技術，則亦可實現低成本化或小型。
尤其，對於行動電話等使用相機模組之電子機器，要求進一步小型化，而先前之於陶瓷封裝內配置固體攝像元件並以玻璃板接著而密封表面之構造無法滿足要求。
因此，自如先前之於玻璃與固體攝像元件之間具有腔室之封裝構造，進行直接將玻璃板貼於微透鏡上之構造之開發。此種以低背化、小型化為目標之無腔型之封裝構造中，為使填充於曾經為腔室之微透鏡之表面部分之樹脂與微透鏡產生折射率差，提出微透鏡使用具有高折射率(高折)之無機材料SiN(氮化矽，Silicon Nitride)而形成。
(參照專利文獻1)
形成微透鏡之具有透明性及高折射率之SiN有膜應力變高之傾 向。因此，有因與基底之樹脂之膜應力之顯著差異而引起皺褶或變形之類的表面不良之問題。針對該問題，提出至少介置一層以上之應力緩和層。(參照專利文獻2)
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2003-338613號公報
[專利文獻2]日本專利特開2012-023251號公報
於微透鏡以具有高折射率(高折)之SiN等無機材料而形成於樹脂上之情形時，若微透鏡層之形狀存在不均勻之區域，則因有膜應力變高之傾向之SiN而導致應力之平衡易瓦解，易產生皺褶或變形。
於產生此種皺褶、應變等表面不良之情形時，晶圓面內或晶片內之均勻性等惡化，成為引起聚光特性之惡化之原因。因此，期望形成取得應力之平衡，不產生皺褶或變形之構成。
本技術係鑒於此種狀況而完成者，可提供一種取得應力之平衡，不產生皺褶或應變且聚光特性優異之攝像元件。
本技術之一方面之第1半導體裝置包括：基板，其包含光學元件且為多層；透光板，其以覆蓋上述光學元件之方式設置於上述基板上；及透鏡，其設置於上述基板與上述透光板之間且為無機材料；於俯視上述基板時，於形成有上述光學元件之有效感光區域之外側之部分，配置有具有與上述透鏡之每單位面積之力同等之力的構造體。
可進而包括設置於上述透鏡之下側之第1有機材料層、及設置於上述透鏡之上側之第2有機材料層。
上述構造體可為與上述透鏡相同之形狀，且由上述無機材料構 成。
上述構造體可為由與上述透鏡相同之材料構成，且以每單位面積之體積與上述透鏡相同之方式構成的平坦之膜。
上述構造體可為以每單位面積之力與上述透鏡相同之方式設計的平坦之膜。
可進而包括一端設置於上述透鏡之延長上，另一端連接於上述基板之特定層的膜。
上述膜能以包圍上述有效感光區域之方式連續地設置。
上述膜能以包圍上述有效感光區域之方式不連續地設置。
上述無機材料可為氮化矽。
可為背面照射型之攝像元件。
可為正面照射型之攝像元件。
本技術之一方面之第1半導體裝置中包括：基板，其包含光學元件且為多層；透光板，其以覆蓋光學元件之方式設置於基板上；及透鏡，其設置於基板與透光板之間且為無機材料。又，於俯視基板時，於形成有光學元件之有效感光區域之外側之部分，配置有具有與透鏡之每單位面積之力同等之力的構造體。
本技術之一方面之第2半導體裝置包括：基板，其包含光學元件且為多層；透光板，其以覆蓋上述光學元件之方式設置於上述基板上；及透鏡，其設置於上述基板與上述透光板之間且為無機材料；上述透鏡之一部分藉由以與上述透鏡相同之材料構成之膜而與上述基板之特定層連接。
本技術之一方面之第2半導體裝置中包括：基板，其包含光學元件且為多層；透光板，其以覆蓋光學元件之方式設置於基板上；及透鏡，其設置於基板與透光板之間且為無機材料。並且，透鏡之一部分藉由以與透鏡相同之材料構成之膜而與基板之特定層連接。
本技術之一方面之電子機器包括半導體裝置及信號處理部，上述半導體裝置包括：基板，其包含光學元件且為多層；透光板，其以覆蓋上述光學元件之方式設置於上述基板上；及透鏡，其設置於上述基板與上述透光板之間且為無機材料；且於俯視上述基板時，於形成有上述光學元件之有效感光區域之外側之部分，配置有具有與上述透鏡之每單位面積之力同等之力的構造體；上述信號處理部對自上述半導體裝置輸出之像素信號進行信號處理。
本技術之一方面之電子機器中包括：基板，其包含光學元件且為多層；透光板，其以覆蓋光學元件之方式設置於基板上；及透鏡，其設置於基板與透光板之間且為無機材料。又，於俯視基板時，於形成有光學元件之有效感光區域之外側之部分，配置有具有與透鏡之每單位面積之力同等之力的構造體。並且，對自半導體裝置輸出之像素信號進行信號處理。
根據本技術，可提供一種取得應力之平衡，不產生皺褶或變形且聚光特性優異之攝像元件。
100‧‧‧CMOS影像感測器
111‧‧‧像素陣列部
112‧‧‧垂直驅動部
113‧‧‧行處理部
114‧‧‧水平驅動部
115‧‧‧系統控制部
116‧‧‧像素驅動線
117‧‧‧垂直信號線
118‧‧‧信號處理部
119‧‧‧資料儲存部
211‧‧‧支持基板
212‧‧‧佈線層
213‧‧‧矽基板
214‧‧‧光電二極體
215‧‧‧保護膜
216‧‧‧遮光膜
217‧‧‧平坦化膜
218‧‧‧彩色濾光片層
219‧‧‧第1有機材料層
220‧‧‧微透鏡層
221‧‧‧覆蓋玻璃
222‧‧‧第2有機材料層
251‧‧‧虛設透鏡
252‧‧‧膜
301‧‧‧應力調整膜
302‧‧‧膜
351‧‧‧應力調整膜
352‧‧‧膜
401‧‧‧虛設透鏡
402‧‧‧錨定部
402a‧‧‧水平膜
402b‧‧‧垂直膜
451‧‧‧應力調整膜
452‧‧‧錨定部
452a‧‧‧水平膜
452b‧‧‧垂直膜
501‧‧‧應力調整膜
502‧‧‧錨定部
502a‧‧‧水平膜
502b‧‧‧垂直膜
551‧‧‧連接部
1000‧‧‧攝像裝置
1001‧‧‧透鏡群
1002‧‧‧攝像元件
1003‧‧‧DSP電路
1004‧‧‧圖框記憶體
1005‧‧‧顯示裝置
1006‧‧‧記錄裝置
1007‧‧‧操作系統
1008‧‧‧電源系統
1009‧‧‧匯流排線
A1‧‧‧有效感光區域
A2‧‧‧有效感光區域外
A3‧‧‧終端部
圖1係表示CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金氧半導體)影像感測器之構成例之方塊圖。
圖2係表示構成應用本技術之CMOS影像感測器之半導體封裝之構成的剖面圖。
圖3係用以對區域進行說明之圖。
圖4係表示第2實施形態之半導體封裝之構成之剖面圖。
圖5係表示第3實施形態之半導體封裝之構成之剖面圖。
圖6係表示第4實施形態之半導體封裝之構成之剖面圖。
圖7係表示第5實施形態之半導體封裝之構成之剖面圖。
圖8係表示第6實施形態之半導體封裝之構成之剖面圖。
圖9係用以對錨定部之配置進行說明之圖。
圖10係表示第7實施形態之半導體封裝之構成之剖面圖。
圖11係用以對電子機器之構成進行說明之圖。
以下，對用以實施本技術之形態(以下，稱為實施形態)進行說明。再者，說明按照以下之順序進行。
1.關於攝像裝置之構成
2.第1實施形態之半導體封裝之構成
3.第2實施形態之半導體封裝之構成
4.第3實施形態之半導體封裝之構成
5.第4實施形態之半導體封裝之構成
6.第5實施形態之半導體封裝之構成
7.第6實施形態之半導體封裝之構成
8.第7實施形態之半導體封裝之構成
9.關於電子機器之構成
<關於攝像裝置之構成>
圖1係表示作為應用本技術之攝像裝置，例如X-Y位址方式攝像裝置之一種的CMOS影像感測器之構成之概略的系統構成圖。此處，所謂CMOS影像感測器係應用或局部使用CMOS製程而製成之影像感測器。
圖1之CMOS影像感測器100構成為具有：像素陣列部111，其形成於未圖示之半導體基板上；及周邊電路部，其與該像素陣列部111集成於同一半導體基板上。周邊電路部例如包括垂直驅動部112、行處理部113、水平驅動部114及系統控制部115。
CMOS影像感測器100進而包括信號處理部118及資料儲存部 119。信號處理部118及資料儲存部119既可與本CMOS影像感測器100搭載於同一基板上，亦可與本CMOS影像感測器100配置於不同基板上。又，關於信號處理部118及資料儲存部119之各處理，亦可藉由與本CMOS影像感測器100設置於不同基板之外部信號處理部，例如DSP(Digital Signal Processor，數位信號處理器)電路或軟體進行處理。
像素陣列部111成為具有產生並儲存與受光之光量對應之光電荷之光電轉換部的單位像素(以下亦有僅記載為「像素」之情形)二維配置於列方向及行方向，即，二維配置成矩陣狀之構成。此處，所謂列方向係指像素列之像素之排列方向(即，水平方向)，所謂行方向係指像素行之像素之排列方向(即，垂直方向)。
像素陣列部111中，相對於矩陣狀之像素排列，針對每一像素列沿列方向佈線有像素驅動線116，針對每一像素行沿行方向佈線有垂直信號線117。像素驅動線116係傳輸用以進行自像素讀出信號時之驅動的驅動信號。圖1中，關於像素驅動線116示出為1根佈線，但並不限於1根。像素驅動線116之一端連接於與垂直驅動部112之各列對應之輸出端。
垂直驅動部112包含移位暫存器或位址解碼器等，所有像素同時地或以列為單位等方式驅動像素陣列部111之各像素。即，垂直驅動部112與控制該垂直驅動部112之系統控制部115一起構成驅動像素陣列部111之各像素之驅動部。關於該垂直驅動部112之具體構成省略圖示，但通常成為具有讀出掃描系統及掃出掃描系統之2種掃描系統之構成。
讀出掃描系統係以列為單位依序選擇掃描像素陣列部111之單位像素，以便自單位像素讀出信號。自單位像素讀出之信號為類比信號。掃出掃描系統係針對要藉由讀出掃描系統進行讀出掃描之讀出 列，較該讀出掃描僅提前快門速度之時間進行掃出掃描。
藉由利用該掃出掃描系統進行掃出掃描，而自讀出列之單位像素之光電轉換部掃出無用之電荷，藉此將該光電轉換部重設。並且，藉由利用該掃出掃描系統掃出無用電荷(進行重設)，而進行所謂電子快門動作。此處，所謂電子快門動作係指捨棄光電轉換部之光電荷，重新開始曝光(開始光電荷之儲存)之動作。
藉由利用讀出掃描系統之讀出動作而讀出之信號係對應於前一讀出動作或電子快門動作以後受光之光量者。並且，自前一讀出動作之讀出時序或電子快門動作之掃出時序至本次讀出動作之讀出時序為止之期間成為單位像素之光電荷之曝光期間。
自經垂直驅動部112選擇掃描之像素列之各單位像素輸出之信號係以像素行為單位經由垂直信號線117之各者而輸入至行處理部113。行處理部113針對像素陣列部111之每一像素行，對自選擇行之各像素經由垂直信號線117而輸出之信號進行特定之信號處理，並且暫時保持信號處理後之像素信號。
具體而言，行處理部113至少進行雜訊去除處理，例如CDS(Correlated Double Sampling，相關雙採樣)處理作為信號處理。藉由利用該行處理部113進行CDS處理，而去除重設雜訊或像素內之放大電晶體之閾值偏差等之像素固有之固定圖型雜訊。行處理部113除進行雜訊去除處理以外，亦可具有例如AD(Analog-Digital，類比-數位)轉換功能，將類比之像素信號轉換為數位信號並輸出。
水平驅動部114包括移位暫存器或位址解碼器等，按順序選擇行處理部113之與像素行對應之單位電路。藉由利用該水平驅動部114進行選擇掃描，而按順序輸出經行處理部113中每單位電路進行信號處理後之像素信號。
系統控制部115包括產生各種時序信號之時序產生器等，基於由 該時序產生器產生之各種時序，進行垂直驅動部112、行處理部113、及水平驅動部114等之驅動控制。
信號處理部118至少具有運算處理功能，對自行處理部113輸出之像素信號進行運算處理等各種信號處理。資料儲存部119係於以信號處理部118進行信號處理時，暫時儲存該處理所需之資料。
<第1實施形態之半導體封裝之構成>
圖2係模式性地表示構成作為應用本技術之攝像裝置之圖1之CMOS影像感測器100的半導體封裝之基本構成之剖面圖。圖2之半導體封裝構成背面照射型之CMOS影像感測器。再者，參照圖3進行說明，且將半導體封裝分為有效感光區域A1、有效感光區域外A2、及終端部A3之3個區域進行說明。首先，對有效感光區域A1內之半導體封裝之構成進行說明。
圖2所示之有效感光區域A1內之半導體封裝中，於支持基板211上形成有包含SiO2之佈線層212，於佈線層212上形成有矽基板213。支持基板211使用矽、環氧玻璃、玻璃、塑膠等。於矽基板213之表面，以特定之間隔形成有作為各像素之光電轉換部之複數個光電二極體214(光學元件)。
於矽基板213及光電二極體214上形成有包含SiO2之保護膜215。於保護膜215上，於鄰接之光電二極體214之間，形成有用以防止光向鄰接之像素漏入之遮光膜216。於保護膜215及遮光膜216上，形成有用以使形成彩色濾光片之區域平坦化之平坦化膜217。
於平坦化膜217上形成有彩色濾光片層218。於彩色濾光片層218，複數個彩色濾光片針對每一像素而設置，各彩色濾光片之色例如依據拜耳排列而排列。
於彩色濾光片層218上形成有第1有機材料層219。該第1有機材料層219使用丙烯酸系樹脂材料、苯乙烯系樹脂材料、環氧系樹脂材 料等。於第1有機材料層219上形成有微透鏡層220。如此，於具有包括光電二極體214之複數層之基板上，設置有微透鏡層220。於微透鏡層220，用以將光聚集至各像素之光電二極體214之微透鏡針對每一像素而形成。微透鏡層220為無機材料層，使用SiN、SiO、SiOxNy(其中，0<x≦1、0<y≦1)。
於微透鏡層220上部，介隔第2有機材料層222而接著有覆蓋玻璃221。覆蓋玻璃221並不限於玻璃，亦可使用樹脂等之透明板。於微透鏡層220與覆蓋玻璃221之間，亦可形成有用以防止水分或雜質之滲入之保護膜。
第2有機材料層222與第1有機材料層219同樣地使用丙烯酸系樹脂材料、苯乙烯系樹脂材料、環氧系樹脂材料等。
此處，基於圖2進而參照圖3，對微透鏡層220之構成進行說明。圖3係模式性地俯視半導體封裝之構成時之圖。半導體封裝大體地分為有效感光區域A1、有效感光區域外A2、終端部A3。
有效感光區域A1為配置有具有設置於矽基板213之表面之光電二極體214的像素之區域。有效感光區域外A2為未配置具有光電二極體214之像素之區域，且為設置於有效感光區域A1之周圍之區域。終端部A3為例如用以將半導體封裝自晶圓切開之區域，且為包含半導體封裝之端部(以下稱為晶片端)之區域。
此外，微透鏡層220成為夾於第1有機材料層219與第2有機材料層222之間之狀態。近年來之CSP(Chip Size Package，晶片級封裝)中，為實現低背化、小型化，正在普及無腔型CSP。該無腔型CSP中，為使填充於空間之低折射率材料樹脂(相當於第2有機材料層222)與微透鏡層220產生折射率差，多數情況下使用具有高折射率(高折)之無機材料SiN作為微透鏡層220之材料。
此種構造中，構成微透鏡層220之SiN具有較高之膜應力，此種 微透鏡層220之周邊為由作為第2有機材料層222之樹脂包圍之狀態。若為此種狀態，則有於高溫時微透鏡層220之周邊之第2有機材料層222軟化，膜應力被釋放而產生微透鏡層220之透鏡之變形的可能性。若產生透鏡之變形，則有產生陰影或色不均等畫質劣化之可能性，因此必須防止此種透鏡之變形。
因此，如圖2所示，於有效感光區域外A2之部分設置虛設透鏡251。虛設透鏡251係使用與微透鏡層220相同之材料(無機材料SiN(氮化矽、Silicon Nitride)等)，且以與微透鏡層220之透鏡相同之大小、形狀而形成。換言之，微透鏡層220雖本無需設置於有效感光區域外A2，但藉由在有效感光區域外A2亦延長微透鏡層220作為虛設透鏡251而設置，可防止透鏡之變形。
此種虛設透鏡251之形成可於微透鏡層220之形成時形成，因此可在不增加步驟數之情況下形成。
如此，藉由在有效感光區域外A2以與微透鏡層220相同之材料(無機材料)構成具有與微透鏡層220之每單位面積之力同等之力的構造體，而可使微透鏡層220與虛設透鏡251之間取得應力之平衡。
於終端部A3，以與微透鏡層220或虛設透鏡251相同之材料設置有形狀與微透鏡層220之透鏡不同的平坦之膜302，作為自有效感光區域外A2之虛設透鏡251之延長。再者，膜252亦可不為與微透鏡層或虛設透鏡251相同之材料。
如此，藉由設置虛設透鏡251，可使有效感光區域A1之微透鏡層220與虛設透鏡251之間取得應力之平衡，可防止如微透鏡層220產生變形之情況。
<第2實施形態之半導體封裝之構成>
圖4係表示第2實施形態之半導體封裝之構成之圖。對於圖4所示之半導體封裝與圖2所示之第1實施形態之半導體封裝中相同之部分附 上相同之符號並省略其說明。其他圖式中亦同樣地，對於與第1實施形態之半導體封裝相同之部分附上相同之符號並省略其說明。
再者，以下對第2至第6實施形態之半導體封裝進行說明，由於有效感光區域A1內之半導體封裝之構成完全相同，故而省略其說明。由於有效感光區域外A2或/及終端部A3之構成不同，故而添上對於不同部分之說明。
圖4所示之第2實施形態之半導體封裝中，有效感光區域外A2之構成與圖2所示之第1實施形態之半導體封裝不同。於圖4所示之半導體封裝之有效感光區域外A2，設置有應力調整膜301代替虛設透鏡251。
該應力調整膜301為具有與微透鏡層220之透鏡相同之每單位面積之體積的平坦之膜。應力調整膜301由與微透鏡層220相同之材料構成。
於終端部A3，以與微透鏡層220相同之材料或不同之材料設置有平坦之膜302。
如此，藉由設置具有與微透鏡層220之透鏡相同之每單位面積之體積的平坦之應力調整膜301，可使有效感光區域A1之微透鏡層220與應力調整膜301之間取得應力之平衡，可防止如微透鏡層220產生變形之情況。
<第3實施形態之半導體封裝之構成>
圖5係表示第3實施形態之半導體封裝之構成之圖。圖5所示之第3實施形態之半導體封裝中，有效感光區域外A2之構成與圖2所示之第1實施形態之半導體封裝不同。於圖5所示之半導體封裝之有效感光區域外A2，設置有應力調整膜351代替虛設透鏡251。
該應力調整膜351與圖4所示之應力調整膜301同樣地形成為平坦之膜。應力調整膜351為與微透鏡層220之透鏡不同材料，且以具有與 微透鏡層220相同之每單位面積之力之方式設計膜厚及應力之膜。
於終端部A3，以與微透鏡層220相同之材料或不同之材料設置有平坦之膜352。
如此，藉由設置具有與微透鏡層220之透鏡相同之每單位面積之力的平坦之應力調整膜351，可使有效感光區域A1之微透鏡層220與應力調整膜351之間取得應力之平衡，可防止如微透鏡層220產生變形之情況。
<第4實施形態之半導體封裝之構成>
圖6係表示第4實施形態之半導體封裝之構成之圖。於圖6所示之第4實施形態之半導體封裝中，終端部A3之構成與圖2所示之第1實施形態之半導體封裝不同。構成為於圖6所示之半導體封裝之有效感光區域外A2，與圖2所示之第1實施形態之半導體封裝同樣地設置有虛設透鏡401，於終端部A3進而設置有錨定部402。
設置於該終端部A3之錨定部402係如圖6所示構成為L字型。錨定部402包括水平膜402a及垂直膜402b。水平膜402a水平地設置於支持基板211等，垂直膜402b垂直地設置於支持基板211等。
構成為水平膜402a之一端位於虛設透鏡401之延長上，另一端成為垂直膜402b之一端。又，構成為垂直膜402b之另一端與支持基板211相接或到達支持基板211之內部。圖中，圖示出以與支持基板211相接之方式構成之情況。
終端部A3之錨定部402由與微透鏡層220相同之材料或不同之材料構成。再者，設為錨定部402之垂直膜402b之一端連接於支持基板211，但亦可設為連接於其他部分之構成。又，水平膜402a及垂直膜402b之厚度既可為相同之厚度，亦可為構成為例如垂直膜402b之厚度厚於水平膜402a之厚度。
如此，藉由設置虛設透鏡401，可使有效感光區域A1之微透鏡層 220與虛設透鏡401之間取得應力之平衡，可防止如微透鏡層220產生變形之情況。進而，藉由設為如於終端部A3設置錨定部402，且該錨定部402連接於支持基板211等其他部分而物理性地固定之構成，可進一步防止如微透鏡層220產生變形之情況。
<第5實施形態之半導體封裝之構成>
圖7係表示第5實施形態之半導體封裝之構成之圖。圖7所示之第5實施形態之半導體封裝構成為與圖4所示之第2實施形態之半導體封裝之有效感光區域外A2同樣地設置有應力調整膜451，且與圖6所示之第4實施形態之半導體封裝之終端部A3同樣地設置有錨定部452。
設置於該終端部A3之錨定部452與圖6所示之錨定部402同樣地構成為L字型，水平膜452a水平地設置於支持基板211等，垂直膜452b垂直地設置於支持基板211等。
構成為水平膜452a之一端位於應力調整膜451之延長上，另一端成為垂直膜452b之一端。又，構成為垂直膜452b之另一端與支持基板211相接或到達支持基板211之內部。圖中，圖示出以與支持基板211相接之方式構成之情形。
如參照圖4所說明般，應力調整膜451為具有與微透鏡層220之透鏡相同之每單位面積之體積的平坦之膜，且由與微透鏡層220相同之材料構成。於此種應力調整膜451之延長上設置錨定部452，但應力調整膜451與錨定部452亦可不以相同之厚度構成。又，錨定部452既可由與微透鏡層220或應力調整膜451相同之材料構成，亦可由不同之材料構成。
如此，藉由設置具有與微透鏡層220之透鏡相同之每單位面積之體積的平坦之應力調整膜451，可使有效感光區域A1之微透鏡層220與應力調整膜451之間取得應力之平衡，可防止如微透鏡層220產生變形之情況。進而，藉由設為如於終端部A3設置錨定部452，且該錨定 部452連接於支持基板211等其他部分而物理性地固定之構成，可進一步防止如微透鏡層220產生變形之情況。
<第6實施形態之半導體封裝之構成>
圖8係表示第6實施形態之半導體封裝之構成之圖。圖8所示之第6實施形態之半導體封裝構成為與圖5所示之第3實施形態之半導體封裝之有效感光區域外A2同樣地設置有應力調整膜501，且與圖6所示之第4實施形態之半導體封裝之終端部A3同樣地設置有錨定部502。
設置於該終端部A3之錨定部502與圖6所示之錨定部402同樣地構成為L字型，水平膜502a水平地設置於支持基板211等，垂直膜502b垂直地設置於支持基板211等。
構成為水平膜502a之一端位於應力調整膜501之延長上，另一端成為垂直膜502b之一端。又，構成為垂直膜502b之另一端與支持基板211相接或到達支持基板211之內部。圖中，圖示出以與支持基板211相接之方式構成之情形。
如參照圖5所說明般，應力調整膜501為與微透鏡層220之透鏡不同材料，且以具有與微透鏡層220相同之每單位面積之力之方式設計膜厚及應力之膜。於此種應力調整膜501之延長上設置錨定部502，但應力調整膜501與錨定部502亦可不以相同之厚度構成。又，錨定部502既可由與微透鏡層220或應力調整膜501相同之材料構成，亦可由不同之材料構成。
如此，藉由設置具有與微透鏡層220之透鏡相同之每單位面積之力的平坦之應力調整膜501，可使有效感光區域A1之微透鏡層220與應力調整膜501之間取得應力之平衡，可防止如微透鏡層220產生變形之情況。進而，藉由設為如於終端部A3設置錨定部502，且該錨定部502連接於支持基板211等其他部分而物理性地固定之構成，可進一步防止如微透鏡層220產生變形之情況。
此處，關於錨定部之設置方式，再次參照圖3進行說明。此處，錨定部402(圖6)、錨定部452(圖7)、及錨定部502(圖8)中，以錨定部402為例進行說明，對於錨定部452及錨定部502亦可應用以下說明之構成。
參照圖3，圖3中圖示出3個四邊形。最內側之四邊形表示有效感光區域A1之區域，第2內側之四邊形表示錨定部402。即，圖3所示之例中，錨定部402係以包圍有效感光區域A1之方式連續地設置。如此，藉由以包圍晶片之方式連續地設置錨定部402，亦可使錨定部402具有作為防止吸水之密封材料之效果。
或者，如圖9所示，亦可設為不連續地設置錨定部402之構成。圖9中，與圖3同樣地圖示出3個四邊形，最內側之四邊形表示有效感光區域A1之區域，第2內側之四邊形即由虛線所圖示之四邊形表示錨定部402。
例如，為進行佈線等，亦存在未連續地設置錨定部402之情形等。又，即便未連續地設置錨定部402，亦可防止微透鏡層220之透鏡之變形。因此，如圖9所示，亦可設為不連續地設置錨定部402之構成。再者，於不連續地設置錨定部402之情形時，較佳為均等地配置錨定部402，藉由均等地配置，可更確實地防止微透鏡層220之透鏡之變形。
<第7實施形態之半導體封裝之構成>
圖10係表示第7實施形態之半導體封裝之構成之圖。第7實施形態之半導體封裝構成為於有效感光區域A1內設置連接部551，且微透鏡層220之透鏡不會變形之構成。
連接部551由與微透鏡層220相同之材料構成，且設置於相對於各層垂直之方向。又，連接部551配置於透鏡之間且為像素間之光學無效區域。構成為連接部551之一端成為微透鏡層220之一部，另一端 與支持基板211相接或到達支持基板211之內部。圖中，圖示出以與支持基板211相接之方式構成之情形。
連接部551既可如圖10所示設為針對微透鏡層220之每1個透鏡而設置之構成，亦可設為針對每複數個透鏡(等間隔地)設置之構成。
如此，藉由設置連接部551，即便於如微透鏡層220之透鏡要產生變形之狀況下，亦可藉由連接部551抑制其變形。藉此，可防止如產生微透鏡層220之透鏡之變形之情況。
再者，可將第7實施形態之半導體封裝之構成與第1至第6實施形態之半導體封裝之任一者之構成組合。即，亦可構成為應用第7實施形態，於有效感光區域A1設置連接部551，並且於有效感光區域外A2設置虛設透鏡或應力調整膜，於終端部A3設置錨定部。
再者，上述實施形態中以無腔型CSP為例進行了說明，但本技術之應用範圍並未被限定於無腔型之CSP，對於其他CSP亦可應用本技術。又，上述實施形態中以背面照射型之半導體封裝為例進行了說明，但本技術亦應用於例如正面照射型之半導體封裝等。
本技術可應用於具有透鏡且估計該透鏡會產生變形之情形。
<電子機器之構成>
上述半導體封裝可應用於數位靜態相機或視訊攝像機等攝像裝置、或行動電話等具有攝像功能之移動終端裝置、或於圖像讀取部使用攝像裝置之影印機等於圖像獲取部(光電轉換部)使用半導體封裝之電子機器全部。
圖11係表示本技術之電子機器，例如攝像裝置之構成之一例之方塊圖。如圖11所示，本技術之攝像裝置1000具有包含透鏡群1001等之光學系統、攝像元件(攝像器件)1002、DSP電路1003、圖框記憶體1004、顯示裝置1005、記錄裝置1006、操作系統1007及電源系統1008等。並且，DSP電路1003、圖框記憶體1004、顯示裝置1005、記錄裝 置1006、操作系統1007及電源系統1008經由匯流排線1009而相互連接。
透鏡群1001取入來自被攝體之入射光(像光)並於攝像元件1002之攝像面上成像。攝像元件1002將藉由透鏡群1001而成像於攝像面上之入射光之光量以像素為單位轉換為電氣信號，並作為像素信號輸出。
顯示裝置1005包括液晶顯示裝置或有機EL(Electro Luminescence，電致發光)顯示裝置等面板型顯示裝置，顯示由攝像元件1002所攝像之動態圖像或靜態圖像。記錄裝置1006將由攝像元件1002所攝像之動態圖像或靜態圖像記錄於錄影帶或DVD(Digital Versatile Disk，數位多功能光碟)等記錄媒體。
操作系統1007於使用者之操作下，發出關於本攝像裝置所具有之各種功能之操作指令。電源系統1008將成為DSP電路1003、圖框記憶體1004、顯示裝置1005、記錄裝置1006及操作系統1007之動作電源之各種電源適當地供給至該等供給對象。
上述構成之攝像裝置可用作視訊攝像機或數位靜態相機，進而可用作適於行動電話等行動機器之相機模組等攝像裝置。並且，於該攝像裝置中，可使用上述半導體封裝作為攝像元件1002。
本說明書中，所謂系統係表示包括複數個裝置之裝置整體。
再者，本技術之實施形態並不限定於上述實施形態，可於不脫離本技術之主旨之範圍內進行各種變更。
再者，本技術亦可採取如下之構成。
(1)一種半導體裝置，其包括：基板，其包含光學元件且為多層；透光板，其以覆蓋上述光學元件之方式設置於上述基板上；及透鏡，其設置於上述基板與上述透光板之間且為無機材料；且 於俯視上述基板時，於形成有上述光學元件之有效感光區域之外側之部分，配置有具有與上述透鏡之每單位面積之力同等之力的構造體。
(2)如上述(1)之半導體裝置，其進而包括：第1有機材料層，其設置於上述透鏡之下側；及第2有機材料層，其設置於上述透鏡之上側。
(3)如上述(1)或(2)之半導體裝置，其中上述構造體為與上述透鏡相同之形狀，且由上述無機材料構成。
(4)如上述(1)至(3)中任一項之半導體裝置，其中上述構造體為由與上述透鏡相同之材料構成，且以每單位面積之體積與上述透鏡相同之方式構成的平坦之膜。
(5)如上述(1)至(3)中任一項之半導體裝置，其中上述構造體為以每單位面積之力與上述透鏡相同之方式設計的平坦之膜。
(6)如上述(1)至(5)中任一項之半導體裝置，其進而包括一端設置於上述透鏡之延長上，另一端連接於上述基板之特定層的膜。
(7)如上述(6)之半導體裝置，其中上述膜係以包圍上述有效感光區域之方式連續地設置。
(8)如上述(6)之半導體裝置，其中上述膜係以包圍上述有效感光區域之方式不連續地設置。
(9)如上述(1)至(7)中任一項之半導體裝置，其中上述無機材料為氮化矽。
(10)如上述(1)至(9)中任一項之半導體裝置，其為背面照射型之攝像元件。
(11)如上述(1)至(9)中任一項之半導體裝置，其為正面照射型之攝像元件。
(12)一種半導體裝置，其包括：基板，其包含光學元件且為多層；透光板，其以覆蓋上述光學元件之方式設置於上述基板上；及透鏡，其設置於上述基板與上述透光板之間且為無機材料；且上述透鏡之一部分藉由以與上述透鏡相同之材料構成之膜而與上述基板之特定層連接。
(13)一種電子機器，其包括半導體裝置及信號處理部，上述半導體裝置包括：基板，其包含光學元件且為多層；透光板，其以覆蓋上述光學元件之方式設置於上述基板上；及透鏡，其設置於上述基板與上述透光板之間且為無機材料；且於俯視上述基板時，於形成有上述光學元件之有效感光區域之外側之部分，配置有具有與上述透鏡之每單位面積之力同等之力的構造體；上述信號處理部對自上述半導體裝置輸出之像素信號進行信號 處理。
100‧‧‧CMOS影像感測器
111‧‧‧像素陣列部
112‧‧‧垂直驅動部
113‧‧‧行處理部
114‧‧‧水平驅動部
115‧‧‧系統控制部
116‧‧‧像素驅動線
117‧‧‧垂直信號線
118‧‧‧信號處理部
119‧‧‧資料儲存部

Claims (16)

  1. 一種半導體裝置，其包括：多層基板(multilayer substrate)，其包含光學元件；透光板(light-transmitting plate)，其以覆蓋上述光學元件之方式設置於上述基板上，且上述透光板之光入射面(light incident surface)係平面並且其至少一部分覆蓋上述光學元件；及無機材料之透鏡，其設置於上述基板與上述透光板之間，且上述透鏡係設置於上述半導體裝置之至少一有效感光區域(photosensitive region)；且於有效感光區域之包圍區域之部分，配置有具有與上述透鏡之每單位面積之力同等之力的構造體；上述構造體係由用以形成上述透鏡之上述無機材料所形成；於第1有效感光區域之包圍區域部分，上述構造體具有第1厚度與透鏡形狀之一者；於第2有效感光區域之包圍區域部分，上述構造體具有第2厚度；上述第1有效感光區域之包圍區域部分係位於上述有效感光區域與上述第2有效感光區域之包圍區域部分之間；上述第1厚度與上述透鏡形狀之最大厚度之一者係大於上述第2厚度；上述構造體係如平坦之膜(flat film)而至少設置於上述第2有效感光區域之包圍區域部分。
  2. 如請求項1之半導體裝置，其進而包括：第1有機材料層，其設置於上述透鏡之下側，且上述透光板包含第2有機材料層，其設置於上述透鏡之上並且與上述透鏡直接 接觸，且上述透鏡與上述構造體係與上述第1有機材料層直接接觸。
  3. 如請求項2之半導體裝置，其中上述構造體於上述第1有效感光區域之包圍區域部分具有上述透鏡形狀。
  4. 如請求項2之半導體裝置，其中上述構造體於上述第1有效感光區域之包圍區域部分具有上述第1厚度。
  5. 如請求項1之半導體裝置，其中上述構造體為以每單位面積之力與上述透鏡相同之方式設計的平坦之膜。
  6. 如請求項1之半導體裝置，其中從上述構造體延伸的垂直之膜(vertical film)係由與上述構造體相同之材料所形成，且連接於支持基板(support substrate)。
  7. 如請求項1之半導體裝置，其中上述構造體係以包圍上述有效感光區域之方式連續地設置。
  8. 如請求項1之半導體裝置，其中上述構造體係以包圍上述有效感光區域之方式不連續地設置。
  9. 如請求項1之半導體裝置，其中上述無機材料為氮化矽。
  10. 如請求項1之半導體裝置，其為背面照射型之攝像元件。
  11. 如請求項1之半導體裝置，其為正面照射型之攝像元件。
  12. 如請求項1之半導體裝置，其進而包括第1有機材料層，且上述第1有機材料層之至少一部分係位於上述透鏡與上述基板之間，且上述透鏡、上述結構體與上述平坦之膜係形成於上述第1有機材料層上。
  13. 如請求項1之半導體裝置，其中上述構造體包含虛設透鏡。
  14. 如請求項2之半導體裝置，其中無機材料之上述透鏡係微透鏡層之部分，且上述構造體係上述微透鏡層之延長。
  15. 一種半導體裝置，其包括： 多層基板，其包含光學元件；透光板，其以覆蓋上述光學元件之方式設置於上述基板上，且上述透光板之光入射面係平面並且其至少一部分覆蓋上述光學元件；及無機材料之透鏡，其設置於上述基板與上述透光板之間；且上述透鏡之一部分藉由以與上述透鏡相同之材料構成之膜而與上述基板之特定層連接；上述膜之一部分延長穿過上述多層基板之至少一層而至支持基板。
  16. 一種電子機器，其包括半導體裝置及信號處理部，上述半導體裝置包括：多層基板，其包含光學元件；透光板，其以覆蓋上述光學元件之方式設置於上述基板上，且上述透光板之光入射面係平面並且其至少一部分覆蓋上述光學元件；及無機材料之透鏡，其設置於上述基板與上述透光板之間，且上述透鏡係設置於上述半導體裝置之至少一有效感光區域；且於有效感光區域之包圍區域之部分，配置有具有與上述透鏡之每單位面積之力同等之力的構造體；上述構造體係由用以形成上述透鏡之上述無機材料所形成；於第1有效感光區域之包圍區域部分，上述構造體具有第1厚度與透鏡形狀之一者；於第2有效感光區域之包圍區域部分，上述構造體具有第2厚度；上述第1有效感光區域之包圍區域部分係位於上述有效感光區域與上述第2有效感光區域之包圍區域部分之間； 上述第1厚度與上述透鏡形狀之最大厚度之一者係大於上述第2厚度；上述構造體係如平坦之膜而至少設置於上述第2有效感光區域之包圍區域部分；上述信號處理部對自上述半導體裝置輸出之像素信號進行信號處理。
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