WO2017094537A1 - 半導体チップ及び電子機器 - Google Patents

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WO2017094537A1
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film
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cut film
cut
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佐々木 直人
大岡 豊
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ソニー株式会社
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    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors

Definitions

  • the present technology relates to a semiconductor chip and an electronic device, and particularly relates to a semiconductor chip and an electronic device including an imaging element.
  • a metal complex material such as a copper complex is used for the coating type IRCF, but this material is easily deteriorated by oxidation.
  • Patent Document 1 it is assumed that outside air enters from an adhesive portion provided in the periphery of the image sensor to bond the image sensor and the glass substrate, and the IRCF is oxidized. As a result, the light shielding performance of the IRCF is lowered, and the optical characteristics of the semiconductor chip are deteriorated.
  • the present technology has been made in view of such a situation, and is intended to suppress deterioration of optical characteristics of a semiconductor chip including an imaging element.
  • the present technology makes it possible to reduce the size of a semiconductor chip.
  • a semiconductor chip includes an imaging element, a transparent protection member that protects the imaging element, an IR cut film that is disposed between a light receiving surface of the imaging element and the protection member, , A bonding layer for bonding the IR cut film and the protective member, and a protective film for covering side surfaces of the IR cut film and the bonding layer.
  • the protective film may further cover at least a part of the side surface of the image sensor.
  • the IR cut film and the bonding layer may be an adhesive IR cut film having adhesiveness, and the imaging element and the protective member may be bonded via the adhesive IR cut film.
  • a plurality of IR cut filters having different wavelength bands to be shielded can be laminated.
  • the metal solder having a melting point of 150 degrees or less can be provided on the surface to be soldered of the semiconductor chip.
  • a reflective IR cut film can be formed on at least one surface of the protective member.
  • the IR cut film can be a coating type.
  • An electronic apparatus includes an imaging element, a transparent protection member that protects the imaging element, an IR cut film that is disposed between a light receiving surface of the imaging element and the protection member, A semiconductor chip including a bonding layer that bonds the IR cut film and the protective member, a protective film that covers side surfaces of the IR cut film and the bonding layer, and a signal processing circuit that processes a signal from the imaging device With.
  • a semiconductor chip includes an imaging element, a transparent protection member that protects the imaging element, and an IR cut film disposed inside the protection member.
  • An electronic apparatus includes an imaging element, a transparent protection member that protects the imaging element, a semiconductor chip that includes an IR cut film disposed inside the protection member, and the imaging And a signal processing circuit for processing a signal from the element.
  • a semiconductor chip includes an image sensor and a transparent resin film that is applied to a light receiving surface side of the image sensor and protects the image sensor.
  • the thickness of the resin film can be less than 200 ⁇ m.
  • An IR cut film can be disposed on the resin film.
  • An antireflection film can be disposed on the IR cut film.
  • the side surfaces of the resin film and the IR cut film can be further surrounded by the antireflection film.
  • a diffraction grating can be formed on the surface of the resin film.
  • the diffraction grating can be provided with a slit-shaped light shielding film.
  • a transparent film having a refractive index smaller than that of the material of the on-chip lens can be disposed on the on-chip lens of the image sensor.
  • An electronic apparatus includes a semiconductor chip including an imaging element, a transparent resin film that is applied to a light receiving surface side of the imaging element and protects the imaging element, and a signal from the imaging element And a signal processing circuit for processing.
  • the IR cut film is surrounded by the imaging element, the protection member, and the protection film.
  • the IR cut film is surrounded by a protective member.
  • the light receiving surface of the image sensor is protected by a protective film.
  • the present technology it is possible to suppress the deterioration of the optical characteristics of the semiconductor chip including the image sensor.
  • the semiconductor chip can be reduced in size.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a first modification of the semiconductor chip in FIG. 1.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a second modification of the semiconductor chip in FIG. 1.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a third modification of the semiconductor chip in FIG. 1.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a fourth modification of the semiconductor chip in FIG. 1.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a fifth modification of the semiconductor chip in FIG. 1.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a sixth modification of the semiconductor chip in FIG. 1.
  • It is sectional drawing which shows typically the structural example of the semiconductor chip which concerns on the 2nd Embodiment of this technique. It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor chip of FIG. It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor chip of FIG. It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor chip of FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a first modification of the semiconductor chip in FIG. 10. It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor chip of FIG. FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a second modification of the semiconductor chip in FIG. 10.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a third modification of the semiconductor chip in FIG. 10.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining a method for manufacturing the semiconductor chip of FIG. 17.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a fourth modification of the semiconductor chip in FIG. 10.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a fifth modification of the semiconductor chip in FIG. 10.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a sixth modification of the semiconductor chip in FIG. 10.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a seventh modification of the semiconductor chip in FIG. 10. It is a block diagram showing an example of composition of an embodiment of an imaging device to which this art is applied. It is a figure which shows the usage example of an image sensor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of the semiconductor chip 10a according to the first embodiment of the present technology.
  • the light incident side of the semiconductor chip 10a is defined as the upper side of the semiconductor chip 10a, and the side opposite to the light incident side is defined as the lower side of the semiconductor chip 10a.
  • the surface of the image sensor 11 on which light is incident is referred to as a light receiving surface, and the surface opposite to the light receiving surface is referred to as a bottom surface. The same applies to other semiconductor chips described later.
  • the semiconductor chip 10a is a semiconductor chip having a CSP (Chip Size Package) structure, and an image sensor 11, an IR cut film 12, a bonding layer 13, and a glass 14 are laminated in order from the bottom.
  • CSP Chip Size Package
  • the type of the image sensor 11 is not particularly limited.
  • the image sensor 11 may be a front side illumination type or a back side illumination type.
  • the image sensor 11 may be a CMOS image sensor, a CCD image sensor, or another type of image sensor.
  • the IR cut film 12 is made of, for example, a coating type IR cut filter made of a metal complex material such as a copper complex.
  • the IR cut film 12 reduces the infrared light component contained in the incident light, and suppresses the incidence of the infrared light to the image sensor 11.
  • Glass 14 is provided to protect the image sensor 11.
  • the IR cut film 12 and the glass 14 are bonded via the bonding layer 13.
  • the bonding layer 13 is made of, for example, a transparent sealing resin or an adhesive.
  • the areas of the image sensor 11, the IR cut film 12, and the bonding layer 13 are slightly smaller than the glass 14, and the side surfaces of the image sensor 11, the IR cut film 12, and the bonding layer 13 are smaller than the side surfaces of the glass 14. Arranged inside. Then, the side surfaces of the image sensor 11, the IR cut film 12, and the bonding layer 13 are covered with the protective film 15, and the positions of the side surfaces of the glass 14 and the outer surface of the protective film 15 substantially coincide.
  • the protective film 15 is made of, for example, SiN (silicon nitride), SiON (silicon oxynitride film), or a metal such as aluminum or titanium.
  • a plurality of solder balls 16 are provided on the bottom surface of the image sensor 11, which is a surface on which the semiconductor chip 10a is soldered to a substrate or the like.
  • solder ball 16 for example, a general lead-tin alloy is used.
  • the IR cut film 12 is laminated on the light receiving surface side of the image sensor 11.
  • the IR cut film 12 is formed, for example, by applying an IR cut filter to the upper surface of the image sensor 11 using a spin coating method and forming a film. Then, the IR cut film 12 is cured with heat of about 150 ° C.
  • the IR cut film 12 is a coating film, particles can be controlled, and as a result, the yield is improved. Further, since the IR cut film 12 is not formed on the glass 14, polishing for removing scratches is possible. Further, since the IR cut film 12 is not formed on the glass 14, the semiconductor chip 10a can be reduced in height by polishing and thinning the glass 14 in the final process.
  • step 2 the IR cut film 12 and the glass 14 are joined.
  • the bonding layer 13 is formed by applying a seal resin to the upper surface of the IR cut film 12 using a spin coating method and forming a film.
  • the bonding layer 13 is cured, and the IR cut film 12 and the glass 14 are bonded.
  • step 3 the silicon substrate (not shown) of the image sensor 11 is thinned, and an RDL (redistribution layer) (not shown) is formed.
  • a groove 31 for forming the protective film 15 is formed.
  • the grooves 31 are formed in the outer peripheral portions of the image sensor 11, the IR cut film 12, and the bonding layer 13 along the scribe line of the image sensor 11 using a dry etching method.
  • the groove 31 may be formed using a dicer or a laser instead of the dry etching method.
  • a protective film 15 is formed.
  • the protective film 15 is formed by depositing a nitride film in the groove 31 using plasma nitride (P—SiN). The surface of the formed protective film 15 is flattened by etch back.
  • step 6 the solder balls 16 are formed on the bottom surface of the image sensor 11, and the manufacturing process of the semiconductor chip 10a is completed.
  • the IR cut film 12 is disposed in a region surrounded by the image sensor 11, the glass 14, and the protective film 15. Accordingly, intrusion of outside air to the periphery of the IR cut film 12 is prevented, and the IR cut film 12 is prevented from being oxidized and the optical characteristics of the semiconductor chip 10a being deteriorated.
  • the protective film 15 does not necessarily need to cover the entire side surface of the image sensor 11, and may cover only the upper part of the side surface of the image sensor 11, for example.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a semiconductor chip 10b which is a first modification of the semiconductor chip according to the first embodiment.
  • the semiconductor chip 10b is different from the semiconductor chip 10a of FIG. 1 in that the IR cut film 12 has a two-layer structure of a short IR cut film 51 and a long IR cut film 52.
  • the short IR cut film 51 and the long IR cut film 52 have different wavelength bands (light blocking bands) for blocking infrared light.
  • the light shielding band of the short IR cut film 51 covers a band whose wavelength is shorter than that of the long IR cut film 52
  • the light shielding band of the long IR cut film 52 covers a band whose wavelength is longer than that of the short IR cut film 51.
  • the light shielding band of the short IR cut film 51 and the light shielding band of the long IR cut film 52 may partially overlap.
  • the light shielding performance is improved by laminating the IR cut films having different light shielding bands and dividing the wavelength band for light shielding.
  • IR cut films may be stacked, and the light shielding band may be further divided.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a semiconductor chip 10c which is a second modification of the semiconductor chip according to the first embodiment.
  • the semiconductor chip 10c is different from the semiconductor chip 10b of FIG. 4 in that solder balls 61 are formed instead of the solder balls 16.
  • the solder ball 61 is made of, for example, metallic solder having a low melting point (for example, 150 ° C. or less) such as SnBi, SnBiAg, SnIn, or In.
  • the short IR cut film 51 and the long IR cut film 52 are generally vulnerable to heat and may not be able to withstand the heat in the reflow process.
  • the temperature of the reflow process can be lowered by using the solder ball 61 as compared with the case where the solder ball 16 made of a general lead-tin alloy is used.
  • the short IR cut film 51 and the long IR cut film 52 are prevented from being damaged in the reflow process.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a semiconductor chip 10d which is a third modification of the semiconductor chip according to the first embodiment.
  • the semiconductor chip 10d is different from the semiconductor chip 10a of FIG. 4 in that reflective IR cut films 101 and 102 are formed on the upper and lower surfaces of the glass.
  • the reflective IR cut films 101 and 102 are, for example, reflective IR cut filters in which inorganic films are stacked.
  • the reflective IR cut films 101 and 102 are provided, for example, when the IR cut film 12 alone cannot satisfy desired optical characteristics.
  • only one of the reflective IR cut films 101 and 102 may be provided.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a semiconductor chip 10e which is a fourth modification of the semiconductor chip according to the first embodiment.
  • the semiconductor chip 10e is different from the semiconductor chip 10a of FIG. 1 in that an adhesive IR cut film 121 is formed instead of the IR cut film 12 and the bonding layer 13.
  • the adhesive IR cut film 121 is made of, for example, an IR cut filter having adhesiveness, and has a function of shielding the infrared light and bonding the image sensor 11 and the glass 14.
  • a material obtained by mixing a metal complex material such as a copper complex used for an IR cut filter and a material used for a seal resin is used.
  • the semiconductor chip 10e can be thinned by adopting the single-layer structure of the adhesive IR cut film 121 instead of the two-layer structure of the IR cut film 12 and the bonding layer 13.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a semiconductor chip 10f which is a fifth modification of the semiconductor chip according to the first embodiment.
  • the semiconductor chip 10f is different from the semiconductor chip 10a of FIG. 1 in that an image sensor 141 and a protective film 142 are provided instead of the image sensor 11 and the protective film 15.
  • the area of the image sensor 141 is different from that of the image sensor 11 of the semiconductor chip 10a. Specifically, the area of the image sensor 141 substantially matches the area of the glass 14.
  • the protective film 142 has a rib structure. Specifically, the protective film 142 is formed on the light receiving surface of the image sensor 141 so as to cover the side surfaces of the IR cut film 12 and the bonding layer 13 along the outer periphery of the image sensor 141.
  • the IR cut film 12 is disposed in a region surrounded by the image sensor 11, the glass 14, and the protective film 142. Accordingly, it is prevented that the outside air enters the periphery of the IR cut film 12 to oxidize the IR cut film 12 and deteriorate the optical characteristics of the semiconductor chip 10f.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a semiconductor chip 10g which is a sixth modified example of the semiconductor chip according to the first embodiment.
  • the semiconductor chip 10g is different from the semiconductor chip 10f in FIG. 8 in place of the IR cut film 12, the bonding layer 13, the glass 14, and the protective film 142, the bonding layer 201, the protective member 202, the IR cut film 203, The difference is that the bonding layer 204 is provided.
  • the protection member 202 includes transparent glass 202a and glass 202b.
  • the image sensor 141 and the glass 202a are bonded via the bonding layer 201.
  • the bonding layer 201 for example, the same material as that of the bonding layer 13 in FIG. 1 is used.
  • a planar groove whose periphery is surrounded by the side surface of the glass 202a is formed on the upper surface of the glass 202a opposite to the light receiving surface side of the image sensor 141.
  • the IR cut film 203 and the bonding layer 204 are stacked in the groove.
  • the IR cut film 203 for example, the same material as that of the IR cut film 12 of FIG. 1 is used.
  • the IR cut film 203 is formed in the groove by, for example, application or coating.
  • a material similar to that of the bonding layer 201 is used for the bonding layer 204.
  • the groove of the glass 202a is sealed with the glass 202b. Further, the IR cut film 203 and the glass 202b are bonded by the bonding layer 204, and the position of the glass 202b is fixed.
  • the IR cut film 203 is disposed inside the protective member 202 made of the glass 202a and the glass 202b. Therefore, it is prevented that the outside air enters the periphery of the IR cut film 203 and the IR cut film 12 is oxidized and the optical characteristics of the semiconductor chip 10f are deteriorated.
  • the solder ball 61 may be used instead of the solder ball 16.
  • the semiconductor chip 10d, the semiconductor chip 10f, and the semiconductor chip 10g may have a two-layer structure of a short IR cut film and a long IR cut film.
  • a protective member made of a transparent material other than glass may be used instead of the glass 14, the glass 202a, and the glass 202b.
  • a transparent material such as a transparent resin or a heat-resistant transparent plastic may be used.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of the semiconductor chip 300a according to the second embodiment of the present technology.
  • the transparent resin film 306 is laminated on the light receiving surface side where the on-chip lens 301A and the color filter 301B of the image sensor 301 are formed, and the semiconductor substrate 302 is laminated on the bottom surface side.
  • RDL (redistribution layer) 304 a and 304 b are formed so as to penetrate the semiconductor substrate 302. A part of the lower surface of the RDL 304a and RDL 304b is covered with the solder resist 304, and solder balls 305a and 305b are formed in portions not covered with the solder resist 304.
  • the image sensor 301 is electrically connected to an external substrate or the like via the solder balls 305a and 305b and the RDL 304a and RDL 304b.
  • the kind of the image sensor 301 is not particularly limited as in the case of the image sensor 11 of the semiconductor chip 10a of FIG.
  • an inorganic film such as a SiN film is used.
  • solder resist 304 for example, a resin material is used.
  • solder balls 305a and 305b for example, the same material as the solder ball 16 of the semiconductor chip 10a in FIG. 1 or the solder ball 61 of the semiconductor chip 10c in FIG. 5 is used.
  • a transparent acrylic resin is used for the transparent resin film 306, and the transparent resin film 306 is provided to protect the image sensor 11.
  • step 1 the image sensor 301 is manufactured.
  • step 2 the temporary bonding resin 401 is formed so as to surround the periphery of the portion where the on-chip lens 301A and the color filter 301B are formed along the outer periphery of the light receiving surface of the image sensor 301. Then, the glass substrate 402 is bonded to the light receiving surface of the image sensor 301 via the temporary bonding resin 401. The glass substrate 402 protects the light receiving surface of the image sensor 301.
  • step 3 the semiconductor substrate 302 is bonded to the bottom surface of the image sensor 301.
  • a through hole is formed in the semiconductor substrate 302, and RDLs 303a and 303b are formed through the through hole.
  • a solder resist 304 is formed so as to cover the lower surfaces of the RDLs 303a and 303b except for the portions where the solder balls 305a and 305b are formed.
  • solder balls 305a and 305b are formed in portions of the RDL 303a and 303b that are not covered with the solder resist 304.
  • a laminate tape 353 is bonded to the surfaces of the solder resist 304 and the solder balls 305a and 305b.
  • the thickness of the laminate tape 353 is, for example, about 400 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the laminate tape 403 flattens the lower surface of the wafer and increases the thickness of the wafer.
  • step 5 the temporary bonding resin 401 and the glass substrate 402 are peeled off.
  • the thickness and strength of the wafer are ensured by the laminate tape 403, even if the temporary bonding resin 401 and the glass substrate 402 are peeled off, the occurrence of distortion and bending of the wafer is prevented.
  • a transparent resin film 306 is formed on the light receiving surface of the image sensor 301.
  • the transparent resin film 306 is formed by applying an acrylic resin to the light receiving surface of the image sensor 301 using a spin coating method and forming a film.
  • the thickness of the transparent resin film 306 is, for example, less than 200 ⁇ m, and more desirably 150 ⁇ m or less. More specifically, the thickness of the transparent resin film 306 is, for example, in the range of about 50 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • step 7 after the laminate tape 403 is peeled off, the wafer is separated into pieces, thereby completing the semiconductor chip 300a.
  • the laminate tape 403 may be peeled after the wafers are separated into individual pieces according to the shipping form or the like.
  • steps may be performed by, for example, one manufacturer, or may be performed by a plurality of manufacturers.
  • steps up to step 6 and step 7 may be performed by another manufacturer.
  • the semiconductor chip 300a can be made thinner and smaller than when glass is used.
  • the transparent resin film 306 thinner, it is possible to prevent the transparent resin film 306 from becoming a noise component with respect to an optical signal in a wavelength range other than 400 to 700 nm, which is human visibility.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a semiconductor chip 300b which is a first modification of the semiconductor chip according to the second embodiment.
  • the semiconductor chip 300b is different from the semiconductor chip 300a of FIG. 10 in that an IR cut film 307 is laminated on the transparent resin film 306.
  • the IR cut film 307 for example, the same material as the IR cut film 12 of the semiconductor chip 10a of FIG. 1 is used. Further, the thickness of the IR cut film 307 is set to 100 ⁇ m or less, for example.
  • Step 8 an IR cut filter is applied to the surface of the transparent resin film 306 using a spin coat method, and the IR cut filter is formed. A film 307 is formed.
  • the semiconductor chip 300b is completed by dividing the wafer into individual pieces.
  • the IR cut film 307 may be formed after the step 6 in FIG.
  • the semiconductor chip 300b can be miniaturized and the optical characteristics can be improved.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a semiconductor chip 300c which is a second modification of the semiconductor chip according to the second embodiment.
  • the semiconductor chip 300c is different from the semiconductor chip 300b of FIG. 14 in that an antireflection film 308 is laminated on the IR cut film 307.
  • the antireflection film 308 for example, a SiO 2 film, a SiON film, or a nitride film is used. Further, the thickness of the antireflection film 308 is, for example, 0.1 ⁇ m or less.
  • the antireflection film 308 is formed by using, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a spin coating method after the IR cut film 307 is formed in Step 8 of FIG. 15 described above.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • spin coating method after the IR cut film 307 is formed in Step 8 of FIG. 15 described above.
  • the optical characteristics can be further improved.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a semiconductor chip 300d which is a third modification of the semiconductor chip according to the second embodiment.
  • the semiconductor chip 300d is different from the semiconductor chip 300c in FIG. 16 in that an antireflection film 309 is formed instead of the antireflection film 308.
  • the antireflection film 309 covers not only the upper surface of the IR cut film 307 but also the side surfaces of the transparent resin film 306 and the IR cut film 307 and covers the upper part of the side surface of the image sensor 301. Moreover, the thickness of the antireflection film 309 is, for example, 0.1 ⁇ m or less.
  • the antireflection film 309 also has a function of a protective film, and prevents moisture and outside air from entering the light receiving surface of the image sensor 301 and the IR cut film 307 and its surroundings. Thereby, deterioration of the image sensor 301 and the IR cut film 307 due to moisture, oxidation, or the like is suppressed, and the reliability of the semiconductor chip 300d is improved.
  • step 9 the wafer is singulated.
  • step 10 an antireflection film 309 is formed.
  • the formation method of the antireflection film 309 is not particularly limited.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a semiconductor chip 300e which is a fourth modification of the semiconductor chip according to the second embodiment.
  • the semiconductor chip 300e differs from the semiconductor chip 300a of FIG. 10 in that a diffraction grating is formed on the upper surface of the transparent resin film 306. Specifically, a diffraction grating is formed on the upper surface of the transparent resin film 306 by periodically forming grooves having an inverted triangle cross section at a predetermined interval.
  • the diffraction grating is formed by, for example, an imprint method after step 6 or step 7 in FIG.
  • the transparent resin film 306 can function as a polarizing filter.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a semiconductor chip 300f which is a fifth modification of the semiconductor chip according to the second embodiment.
  • the semiconductor chip 300f differs from the semiconductor chip 300e in FIG. 19 in that a slit-shaped light shielding film 310 is formed on the upper surface of the transparent resin film 306.
  • the light shielding film 310 is formed by embedding a metal or the like in a groove forming a diffraction grating of the transparent resin film 306.
  • the material of the light shielding film 310 may be any material that blocks light.
  • the light shielding film 310 is made of a metal material such as Al, Ti, Ta, W, or Cu, or a nitride film thereof.
  • the light shielding film 310 made of metal or the like (for example, Al) is formed on the upper surface of the transparent resin film 306 by using, for example, sputtering. It is formed.
  • the entire surface of the light shielding film 310 is scraped until the upper end between the grooves of the transparent resin film 306 is exposed, whereby the slit-shaped light shielding film 310 is formed.
  • the function of the polarizing filter of the semiconductor chip 300e is enhanced by the light shielding film 310.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a semiconductor chip 300g which is a sixth modification of the semiconductor chip according to the second embodiment.
  • the semiconductor chip 300g differs from the semiconductor chip 300f in FIG. 20 in that an IR cut film 307 and an antireflection film 309 are formed on the transparent resin film 306, as in the semiconductor chip 300d in FIG. .
  • the semiconductor chip 300g is different from the semiconductor chip 300d in that a slit-shaped light shielding film 310 is formed on the upper surface of the transparent resin film 306.
  • the IR cut film 307 and the antireflection film 309 improve the optical characteristics and reliability of the semiconductor chip 300f in the same manner as the semiconductor chip 300c in FIG. 16 and the semiconductor chip 300d in FIG.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a semiconductor chip 300h which is a seventh modification of the semiconductor chip according to the second embodiment.
  • the semiconductor chip 300h is different from the semiconductor chip 300a of FIG. 10 in that a low refractive film 311 is formed on the on-chip lens 301A.
  • the low refractive film 311 is made of a transparent resin film having a refractive index smaller than that of the on-chip lens 301A.
  • the low refractive film 311 has a function of condensing incident light on each microlens of the on-chip lens 301A. As a result, the sensitivity of the image sensor 301 is improved.
  • the low refractive film 311 is formed before the transparent resin film 306 is formed, for example, between step 5 in FIG. 12 and step 6 in FIG.
  • the antireflection film 308 of the semiconductor chip 300c can be used instead of the antireflection film 309, or the antireflection film can be deleted.
  • the low refractive film 311 of the semiconductor chip 300h may be provided.
  • the semiconductor chip of each embodiment described above includes various electronic devices such as an imaging system such as a digital still camera and a digital video camera, a mobile phone having an imaging function, or other devices having an imaging function. Can be applied to.
  • an imaging system such as a digital still camera and a digital video camera
  • a mobile phone having an imaging function or other devices having an imaging function. Can be applied to.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging device mounted on an electronic device.
  • the imaging apparatus 500 includes an optical system 501, an imaging element 502, a signal processing circuit 503, a monitor 504, and a memory 505, and can capture still images and moving images.
  • the optical system 501 includes one or a plurality of lenses, guides image light (incident light) from a subject to the image sensor 502, and forms an image on a light receiving surface (sensor unit) of the image sensor 502.
  • the semiconductor chip of each embodiment described above is applied.
  • electrons are accumulated for a certain period according to an image formed on the light receiving surface via the optical system 501. Then, a signal corresponding to the electrons accumulated in the image sensor 502 is supplied to the signal processing circuit 503.
  • the signal processing circuit 503 performs various types of signal processing on the signal output from the image sensor 502.
  • An image (image data) obtained by performing signal processing by the signal processing circuit 503 is supplied to the monitor 504 and displayed, or supplied to the memory 505 and stored (recorded).
  • the image quality and reliability of the imaging apparatus 500 can be improved or the imaging apparatus 500 can be downsized by applying the semiconductor chip of each of the above-described embodiments. it can.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a usage example in which the image sensor mounted on the semiconductor chip described above is used.
  • the image sensor described above can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-ray as follows.
  • Devices for taking images for viewing such as digital cameras and mobile devices with camera functions
  • Devices used for traffic such as in-vehicle sensors that capture the back, surroundings, and interiors of vehicles, surveillance cameras that monitor traveling vehicles and roads, and ranging sensors that measure distances between vehicles, etc.
  • Equipment used for home appliances such as TVs, refrigerators, air conditioners, etc. to take pictures and operate the equipment according to the gestures ⁇ Endoscopes, equipment that performs blood vessel photography by receiving infrared light, etc.
  • Equipment used for medical and health care ⁇ Security equipment such as security surveillance cameras and personal authentication cameras ⁇ Skin measuring instrument for photographing skin and scalp photography Such as a microscope to do beauty Equipment used for sports-Equipment used for sports such as action cameras and wearable cameras for sports applications-Used for agriculture such as cameras for monitoring the condition of fields and crops apparatus
  • the system means a set of a plurality of components (devices, modules (parts), etc.), and it does not matter whether all the components are in the same housing. Accordingly, a plurality of devices housed in separate housings and connected via a network and a single device housing a plurality of modules in one housing are all systems. .
  • the present technology can take the following configurations.
  • An image sensor An image sensor; A transparent protective member for protecting the image sensor; An IR cut film disposed between the light receiving surface of the image sensor and the protective member; A bonding layer for bonding the IR cut film and the protective member; A semiconductor chip comprising: the IR cut film; and a protective film covering side surfaces of the bonding layer.
  • the IR cut film and the bonding layer are made of an adhesive IR cut film having adhesiveness, The semiconductor chip according to (1) or (2), wherein the imaging element and the protective member are bonded via the adhesive IR cut film.
  • the IR cut film includes a plurality of films having different wavelength bands for shielding light.
  • a metal solder having a melting point of 150 degrees or less is provided on a surface to be soldered of the semiconductor chip.
  • a reflective IR cut film is formed on at least one surface of the protective member.
  • the IR cut film is a coating type.
  • the protective member is A first member in which a planar groove in which the IR cut film is disposed is formed on a surface opposite to a light receiving surface side of the imaging element; A second member for sealing the groove, The semiconductor chip according to (9), further including a bonding layer that bonds the IR cut film and the second member.
  • the semiconductor chip according to (15), wherein the antireflection film further surrounds side surfaces of the resin film and the IR cut film.
  • the said diffraction grating is equipped with a slit-shaped light shielding film.

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Abstract

本技術は、撮像素子を備える半導体チップの光学特性の劣化を抑制することができるようにする半導体チップ及び電子機器に関する。 半導体チップは、撮像素子と、前記撮像素子を保護する透明な保護部材と、前記撮像素子の受光面と前記保護部材との間に配置されているIRカット膜と、前記IRカット膜と前記保護部材とを接合する接合層と、前記IRカット膜及び前記接合層の側面を覆う保護膜とを備える。本技術は、例えば、撮像素子用の半導体チップに適用することができる。

Description

半導体チップ及び電子機器
 本技術は、半導体チップ及び電子機器に関し、特に、撮像素子を備える半導体チップ及び電子機器に関する。
 従来、撮像素子を備える半導体チップにおいて、撮像素子と撮像素子を保護するガラス基板との間に塗布型のIRカットフィルタ(IRCF)を形成することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2014-130344号公報
 塗布型のIRCFには、一般的に銅錯体等の金属錯体材料が用いられるが、この材料は酸化により劣化しやすい。しかし、特許文献1に記載の発明では、撮像素子とガラス基板を接着するために撮像素子の周辺に設けられた接着剤の部分から外気が侵入し、IRCFが酸化することが想定される。その結果、IRCFの遮光性能が低下し、半導体チップの光学特性が劣化する。
 また、ガラス基板には、一般的に200μm以上の厚さのものが使用されるため、半導体チップの小型化を阻害する要因になっている。
 本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、撮像素子を備える半導体チップの光学特性の劣化を抑制できるようにするものである。
 また、本技術は、半導体チップの小型化を実現できるようにするものである。
 本技術の第1の側面の半導体チップは、撮像素子と、前記撮像素子を保護する透明な保護部材と、前記撮像素子の受光面と前記保護部材との間に配置されているIRカット膜と、前記IRカット膜と前記保護部材とを接合する接合層と、前記IRカット膜及び前記接合層の側面を覆う保護膜とを備える。
 前記保護膜を、さらに前記撮像素子の側面の少なくとも一部を覆うようにすることができる。
 前記IRカット膜と前記接合層を、接着性を有する接着型IRカット膜とし、前記撮像素子と前記保護部材とが前記接着型IRカット膜を介して接合させることができる。
 前記IRカット膜においては、遮光する波長帯域が異なる複数のIRカットフィルタを積層させることができる。
 前記半導体チップのはんだ付けされる面に、融点が150度以下の金属製のはんだを設けることができる。
 前記保護部材の少なくとも一方の面に、反射型のIRカット膜を形成することができる。
 前記IRカット膜を、塗布型にすることができる。
 本技術の第2の側面の電子機器は、撮像素子と、前記撮像素子を保護する透明な保護部材と、前記撮像素子の受光面と前記保護部材との間に配置されているIRカット膜と、前記IRカット膜と前記保護部材とを接合する接合層と、前記IRカット膜及び前記接合層の側面を覆う保護膜とを備える半導体チップと、前記撮像素子からの信号を処理する信号処理回路とを備える。
 本技術の第3の側面の半導体チップは、撮像素子と、前記撮像素子を保護する透明な保護部材と、前記保護部材の内部に配置されているIRカット膜とを備える。
 前記保護部材に、前記IRカット膜が配置される平面状の溝が、前記撮像素子の受光面側と反対側の面に形成されている第1部材と、前記溝を封止する第2部材とを設け、前記IRカット膜と前記第2部材とを接合する接合層をさらに設けることができる。
 本技術の第4の側面の電子機器は、撮像素子と、前記撮像素子を保護する透明な保護部材と、前記保護部材の内部に配置されているIRカット膜とを備える半導体チップと、前記撮像素子からの信号を処理する信号処理回路とを備える。
 本技術の第5の側面の半導体チップは、撮像素子と、前記撮像素子の受光面側に塗布され、前記撮像素子を保護する透明な樹脂膜とを備える。
 前記樹脂膜の厚さを200μm未満にすることができる。
 前記樹脂膜の上にIRカット膜を配置することができる。
 前記IRカット膜の上に反射防止膜を配置することができる。
 前記反射防止膜に、さらに前記樹脂膜及び前記IRカット膜の側面を囲ませることができる。
 前記樹脂膜の表面に回折格子を形成することができる。
 前記回折格子は、スリット状の遮光膜を設けることができる。
 前記撮像素子のオンチップレンズの上に、前記オンチップレンズの材質より屈折率が小さい透明な膜を配置することができる。
 本技術の第6の側面の電子機器は、撮像素子と、前記撮像素子の受光面側に塗布され、前記撮像素子を保護する透明な樹脂膜とを備える半導体チップと、前記撮像素子からの信号を処理する信号処理回路とを備える。
 本技術の第1又は第2の側面においては、IRカット膜が、撮像素子、保護部材、及び、保護膜により囲まれる。
 本技術の第3又は第4の側面においては、IRカット膜が、保護部材により囲まれる。
 本技術の第5又は第6の側面においては、撮像素子の受光面が保護膜により保護される。
 本技術の第1乃至第4の側面によれば、撮像素子を備える半導体チップの光学特性の劣化を抑制することができる。
 本技術の第5又は第6の側面によれば、半導体チップの小型化を実現することができる。
 なお、本明細書に記載された効果は、あくまで例示であり、本技術の効果は、本明細書に記載された効果に限定されるものではなく、付加的な効果があってもよい。
本技術の第1の実施の形態に係る半導体チップの構成例を模式的に示す断面図である。 図1の半導体チップの製造方法を説明するための図である。 図1の半導体チップの製造方法を説明するための図である。 図1の半導体チップの第1の変形例を模式的に示す断面図である。 図1の半導体チップの第2の変形例を模式的に示す断面図である。 図1の半導体チップの第3の変形例を模式的に示す断面図である。 図1の半導体チップの第4の変形例を模式的に示す断面図である。 図1の半導体チップの第5の変形例を模式的に示す断面図である。 図1の半導体チップの第6の変形例を模式的に示す断面図である。 本技術の第2の実施の形態に係る半導体チップの構成例を模式的に示す断面図である。 図10の半導体チップの製造方法を説明するための図である。 図10の半導体チップの製造方法を説明するための図である。 図10の半導体チップの製造方法を説明するための図である。 図10の半導体チップの第1の変形例を模式的に示す断面図である。 図14の半導体チップの製造方法を説明するための図である。 図10の半導体チップの第2の変形例を模式的に示す断面図である。 図10の半導体チップの第3の変形例を模式的に示す断面図である。 図17の半導体チップの製造方法を説明するための図である。 図10の半導体チップの第4の変形例を模式的に示す断面図である。 図10の半導体チップの第5の変形例を模式的に示す断面図である。 図10の半導体チップの第6の変形例を模式的に示す断面図である。 図10の半導体チップの第7の変形例を模式的に示す断面図である。 本技術を適用した撮像装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 イメージセンサの使用例を示す図である。
 以下、本技術を実施するための形態(以下実施の形態とする)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
 1.第1の実施の形態
 2.第1の実施の形態の変形例
 3.第2の実施の形態
 4.第2の実施の形態の変形例
 5.適用例
<1.第1の実施の形態>
{半導体チップの構成例}
 図1は、本技術の第1の実施の形態に係る半導体チップ10aの構成例を模式的に示す断面図である。
 なお、以下、半導体チップ10aの光が入射する側を半導体チップ10aの上側とし、光が入射する側と反対側を半導体チップ10aの下側とする。また、以下、イメージセンサ11の光が入射する側の面を受光面と称し、受光面と反対側の面を底面と称する。これは、後述する他の半導体チップについても同様である。
 半導体チップ10aは、CSP(Chip Size Package)構造の半導体チップであり、イメージセンサ11、IRカット膜12、接合層13、ガラス14が、下から順に積層されている。
 イメージセンサ11の種類は特に限定されない。例えば、イメージセンサ11は、表面照射型でも裏面照射型でもよい。また、例えば、イメージセンサ11は、CMOSイメージセンサ、CCDイメージセンサ、又は、他の方式のイメージセンサのいずれでもよい。
 IRカット膜12は、例えば、銅錯体等の金属錯体材料でできた塗布型のIRカットフィルタからなる。IRカット膜12は、入射光に含まれる赤外光成分を低減し、イメージセンサ11への赤外光の入射を抑制する。
 ガラス14は、イメージセンサ11を保護するために設けられる。
 IRカット膜12とガラス14は、接合層13を介して接合される。接合層13は、例えば、透明なシール樹脂や接着剤からなる。
 ここで、イメージセンサ11、IRカット膜12、及び、接合層13の面積が、ガラス14より少し小さく、イメージセンサ11、IRカット膜12、及び、接合層13の側面が、ガラス14の側面より内側に配置されている。そして、イメージセンサ11、IRカット膜12、及び、接合層13の側面が、保護膜15により覆われ、ガラス14の側面と保護膜15の外面の位置が、ほぼ一致する。保護膜15は、例えば、SiN(シリコンナイトライド)、SiON(シリコン酸窒化膜)、又は、アルミニウム、チタン等のメタルからなる。
 半導体チップ10aを基板等にはんだ付けされる面であるイメージセンサ11の底面には、複数のはんだボール16が設けられている。はんだボール16には、例えば、一般的な鉛とスズの合金が用いられる。
{半導体チップ10aの製造方法}
 次に、図2及び図3を参照して、半導体チップ10aの製造方法について簡単に説明する。
 まず、工程1において、IRカット膜12がイメージセンサ11の受光面側に積層される。IRカット膜12は、例えば、スピンコート法を用いてイメージセンサ11の上面にIRカットフィルタを塗布し、成膜することにより形成される。そして、約150℃の熱でIRカット膜12がキュアされる。
 ここで、IRカット膜12は塗布膜なので、パーティクルのコントロールが可能であり、その結果歩留まりが向上する。また、IRカット膜12をガラス14上に成膜しないので、傷除去の研磨が可能である。さらに、IRカット膜12をガラス14上に成膜しないのでガラス14を最終工程で研磨して薄くすることにより、半導体チップ10aの低背化が可能である。
 工程2において、IRカット膜12とガラス14が接合される。例えば、スピンコート法を用いてIRカット膜12の上面にシール樹脂を塗布し、成膜することにより、接合層13が形成される。次に、接合層13の上面にガラス14が貼り合わされた後、接合層13がキュアされ、IRカット膜12とガラス14が接合される。
 工程3において、イメージセンサ11のシリコン基板(不図示)が薄化され、さらに図示せぬRDL(再配線層)が形成される。
 工程4において、保護膜15を形成するための溝31が形成される。例えば、ドライエッチング法を用いて、イメージセンサ11のスクライブラインに沿って、イメージセンサ11、IRカット膜12、及び、接合層13の外周部に溝31が形成される。なお、ドライエッチング法の代わりに、ダイサーやレーザを用いて溝31を形成するようにしてもよい。
 工程5において、保護膜15が形成される。例えば、プラズマナイトライド(P-SiN)を用いて、溝31内にナイトライド膜を堆積させることにより、保護膜15が形成される。形成された保護膜15は、エッチバックにより表面が平坦化される。
 工程6において、イメージセンサ11の底面にはんだボール16が形成され、半導体チップ10aの製造工程が終了する。
 以上のように、半導体チップ10aでは、IRカット膜12が、イメージセンサ11、ガラス14、及び、保護膜15により囲まれた領域内に配置されている。従って、IRカット膜12の周辺への外気の侵入が防止され、IRカット膜12が酸化し、半導体チップ10aの光学特性が劣化するのが防止される。
 なお、保護膜15は、必ずしもイメージセンサ11の側面全体を覆う必要はなく、例えば、イメージセンサ11の側面の上部のみを覆うようにしてもよい。
<2.第1の実施の形態の変形例>
{第1の変形例}
 図4は、第1の実施の形態に係る半導体チップの第1の変形例である半導体チップ10bの構成例を模式的に示す断面図である。
 半導体チップ10bは、図1の半導体チップ10aと比較して、IRカット膜12の部分が、短IRカット膜51及び長IRカット膜52の2層構造になっている点が異なる。
 短IRカット膜51と長IRカット膜52は、赤外光を遮光する波長帯域(遮光帯域)が異なる。短IRカット膜51の遮光帯域は、長IRカット膜52より波長が短い帯域をカバーし、長IRカット膜52の遮光帯域は、短IRカット膜51より波長が長い帯域をカバーする。なお、短IRカット膜51の遮光帯域と長IRカット膜52の遮光帯域が一部重なっていてもよい。
 このように、遮光帯域が異なるIRカット膜を積層し、遮光する波長帯域を分けることにより、遮光性能が向上する。
 なお、例えば、IRカット膜を3層以上積層し、さらに遮光帯域を分けるようにしてもよい。
{第2の変形例}
 図5は、第1の実施の形態に係る半導体チップの第2の変形例である半導体チップ10cの構成例を模式的に示す断面図である。
 半導体チップ10cは、図4の半導体チップ10bと比較して、はんだボール16の代わりにはんだボール61が形成されている点が異なる。
 はんだボール61には、例えば、SnBi、SnBiAg、SnIn、In等の低融点(例えば、150℃以下)の金属性のはんだが用いられる。
 短IRカット膜51及び長IRカット膜52は、一般的に熱に弱く、リフロー工程における熱に耐えられない可能性がある。一方、はんだボール61を用いることにより、一般的な鉛とスズの合金からなるはんだボール16を用いた場合と比較して、リフロー工程の温度を下げることができる。その結果、リフロー工程において、短IRカット膜51及び長IRカット膜52が損傷することが防止される。
{第3の変形例}
 図6は、第1の実施の形態に係る半導体チップの第3の変形例である半導体チップ10dの構成例を模式的に示す断面図である。
 半導体チップ10dは、図4の半導体チップ10aと比較して、ガラス14の上面と下面に反射型IRカット膜101及び102が形成されている点が異なる。
 反射型IRカット膜101及び102は、例えば、無機膜が積層された反射型のIRカットフィルタからなる。反射型IRカット膜101及び102は、例えば、IRカット膜12のみでは、所望の光学特性を満足できない場合に設けられる。
 なお、例えば、反射型IRカット膜101及び102の一方のみを設けるようにしてもよい。
{第4の変形例}
 図7は、第1の実施の形態に係る半導体チップの第4の変形例である半導体チップ10eの構成例を模式的に示す断面図である。
 半導体チップ10eは、図1の半導体チップ10aと比較して、IRカット膜12及び接合層13の代わりに、接着型IRカット膜121が形成されている点が異なる。
 接着型IRカット膜121は、例えば、接着性を有するIRカットフィルタからなり、赤外光の遮光を行うとともに、イメージセンサ11とガラス14を接合する機能も有する。接着型IRカット膜121には、例えば、IRカットフィルタに用いられる銅錯体等の金属錯体材料とシール樹脂に用いられる材料とを混ぜた材料が用いられる。
 このように、IRカット膜12及び接合層13の2層構造の代わりに、接着型IRカット膜121の1層構造とすることにより、半導体チップ10eを薄型化することができる。
{第5の変形例}
 図8は、第1の実施の形態に係る半導体チップの第5の変形例である半導体チップ10fの構成例を模式的に示す断面図である。
 半導体チップ10fは、図1の半導体チップ10aと比較して、イメージセンサ11及び保護膜15の代わりに、イメージセンサ141及び保護膜142が設けられている点が異なる。
 イメージセンサ141は、半導体チップ10aのイメージセンサ11と比較して面積が異なる。具体的には、イメージセンサ141の面積は、ガラス14の面積とほぼ一致する。
 保護膜142は、リブ構造を有している。具体的には、保護膜142は、イメージセンサ141の受光面において、イメージセンサ141の外周に沿って、IRカット膜12及び接合層13の側面を覆うように形成されている。
 このように、半導体チップ10fでは、IRカット膜12が、イメージセンサ11、ガラス14、及び、保護膜142により囲まれた領域内に配置されている。従って、IRカット膜12の周辺に外気が侵入することにより、IRカット膜12が酸化し、半導体チップ10fの光学特性が劣化するのが防止される。
{第6の変形例}
 図9は、第1の実施の形態に係る半導体チップの第6の変形例である半導体チップ10gの構成例を模式的に示す断面図である。
 半導体チップ10gは、図8の半導体チップ10fと比較して、IRカット膜12、接合層13、ガラス14、及び、保護膜142の代わりに、接合層201、保護部材202、IRカット膜203、及び、接合層204が設けられている点が異なる。保護部材202は、透明なガラス202a及びガラス202bを備える。
 イメージセンサ141とガラス202aとは、接合層201を介して接合されている。接合層201には、例えば、図1の接合層13と同様の材料が用いられる。
 ガラス202aのイメージセンサ141の受光面側と反対側の上面には、周囲がガラス202aの側面で囲まれた平面状の溝が形成されている。そして、その溝の中に、IRカット膜203及び接合層204が積層されている。IRカット膜203には、例えば、図1のIRカット膜12と同様の材料が用いられる。また、IRカット膜203は、例えば、塗布又はコーティングにより溝の中に形成される。接合層204には、例えば、接合層201と同様の材料が用いられる。
 そして、ガラス202aの溝がガラス202bにより封止される。また、接合層204により、IRカット膜203とガラス202bが接合され、ガラス202bの位置が固定される。
 このように、半導体チップ10gでは、IRカット膜203が、ガラス202a及びガラス202bからなる保護部材202の内部に配置されている。従って、IRカット膜203の周辺に外気が侵入することにより、IRカット膜12が酸化し、半導体チップ10fの光学特性が劣化するのが防止される。
{その他の変形例}
 以上の実施の形態及び変形例は、可能な範囲で組み合わせることが可能である。
 例えば、半導体チップ10a、半導体チップ10d、半導体チップ10e、半導体チップ10f、及び、半導体チップ10gにおいて、はんだボール16の代わりにはんだボール61を用いるようにしてもよい。
 また、例えば、半導体チップ10d、半導体チップ10f、及び、半導体チップ10gにおいて、短IRカット膜及び長IRカット膜の2層構造にしてもよい。
 さらに、ガラス14、ガラス202a、ガラス202bの代わりに、ガラス以外の透明な材料からなる保護部材を用いるようにしてもよい。例えば、透明な樹脂、耐熱性のある透明なプラスチック等の材料を用いるようにしてもよい。
<3.第2の実施の形態>
{半導体チップの構成例}
 図10は、本技術の第2の実施の形態に係る半導体チップ300aの構成例を模式的に示す断面図である。
 半導体チップ300aでは、イメージセンサ301のオンチップレンズ301A及びカラーフィルタ301Bが形成されている受光面側に透明樹脂膜306が積層され、底面側に半導体基板302が積層されている。また、半導体基板302を貫通するようにRDL(再配線層)304a及び304bが形成されている。RDL304a及びRDL304bの下面の一部は、ソルダレジスト304により覆われ、ソルダレジスト304で覆われていない部分に、はんだボール305a及び305bが形成されている。そして、イメージセンサ301は、はんだボール305a及び305b、並びに、RDL304a及びRDL304bを介して、外部の基板等と電気的に接続される。
 イメージセンサ301は、図1の半導体チップ10aのイメージセンサ11と同様に種類は特に限定されない。オンチップレンズ301Aには、例えば、SiN膜等の無機膜が用いられる。
 ソルダレジスト304には、例えば、樹脂材料が用いられる。
 はんだボール305a及び305bには、例えば、図1の半導体チップ10aのはんだボール16、又は、図5の半導体チップ10cのはんだボール61と同様の材料が用いられる。
 透明樹脂膜306には、例えば、透明なアクリル系の樹脂が用いられ、透明樹脂膜306は、イメージセンサ11を保護するために設けられる。
{半導体チップ300aの製造方法}
 次に、図11乃至図13を参照して、半導体チップ300aの製造方法について説明する。なお、図11乃至図13では、複数の半導体チップ300aが配列されたウエハのうち1つの半導体チップ300aの部分のみを抜き出して図示している。
 まず、工程1において、イメージセンサ301が製造される。
 工程2において、イメージセンサ301の受光面の外周に沿って、オンチップレンズ301A及びカラーフィルタ301Bが形成されている部分の周囲を囲むように、仮接合樹脂401が形成される。そして、ガラス基板402が、仮接合樹脂401を介して、イメージセンサ301の受光面に接合される。このガラス基板402により、イメージセンサ301の受光面が保護される。
 工程3において、イメージセンサ301の底面に、半導体基板302が接合される。次に、半導体基板302に貫通孔が形成され、貫通孔を介してRDL303a及び303bが形成される。次に、はんだボール305a及び305bが形成される部分を除いて、RDL303a及び303bの下面を覆うようにソルダレジスト304が形成される。次に、RDL303a及び303bのソルダレジスト304で覆われていない部分に、はんだボール305a及び305bが形成される。
 工程4において、ソルダレジスト304、並びに、はんだボール305a及び305bの表面に、ラミネートテープ353が貼り合わされる。ラミネートテープ353の厚さは、例えば、400μmから500μm程度とされる。このラミネートテープ403により、ウエハの下面が平坦化されるとともに、ウエハの厚みが増す。
 工程5において、仮接合樹脂401及びガラス基板402が剥離される。ここで、ラミネートテープ403によりウエハの厚み及び強度が確保されるため、仮接合樹脂401及びガラス基板402が剥離されても、ウエハの歪みや撓みの発生が防止される。
 工程6において、イメージセンサ301の受光面に透明樹脂膜306が形成される。例えば、スピンコート法を用いてイメージセンサ301の受光面にアクリル系の樹脂を塗布し、成膜することにより、透明樹脂膜306が形成される。透明樹脂膜306の厚みは、例えば、200μm未満とされ、より望ましくは150μm以下とされる。より具体的には、透明樹脂膜306の厚みは、例えば、約50μmから150μmの範囲内とされる。
 工程7において、ラミネートテープ403を剥離した後、ウエハを個片化することにより、半導体チップ300aが完成する。なお、出荷形態等に応じて、ウエハを個片化した後に、ラミネートテープ403を剥離するようにしてもよい。
 なお、以上の工程を、例えば1つの製造者が行うようにしてもよいし、複数の製造者が分担して行うようにしてもよい。例えば、工程6までの工程と工程7とを別の製造者が行うようにしてもよい。
 以上のように、イメージセンサ301の保護用に塗布型の透明樹脂膜306を用いることにより、ガラスを用いた場合と比べて、半導体チップ300aを薄くし、小型化することができる。
 また、透明樹脂膜306を薄くすることによって、透明樹脂膜306が、人の視感度である400乃至700nm以外の波長域の光信号に対してノイズ成分となることを防止することができる。
<4.第2の実施の形態の変形例>
{第1の変形例}
 図14は、第2の実施の形態に係る半導体チップの第1の変形例である半導体チップ300bの構成例を模式的に示す断面図である。
 半導体チップ300bを、図10の半導体チップ300aと比較すると、透明樹脂膜306の上にIRカット膜307が積層されている点が異なる。
 IRカット膜307には、例えば、図1の半導体チップ10aのIRカット膜12と同様の材料が用いられる。また、IRカット膜307の厚みは、例えば、100μm以下とされる。
 次に、図15を参照して、半導体チップ300bの製造方法について説明する。
 例えば、図13の工程7でラミネートテープ403が剥離された後、工程8において、スピンコート法を用いて、IRカットフィルタを透明樹脂膜306の表面に塗布し、成膜することにより、IRカット膜307が形成される。なお、オンチップレンズ301A及びカラーフィルタ301B等の耐熱性を考慮して、200℃未満のキュアプロセスにより、IRカット膜307を成膜することが望ましい。そして、ウエハを個片化することにより、半導体チップ300bが完成する。
 なお、図13の工程6の後、ラミネートテープ403の剥離前に、IRカット膜307を形成するようにしてもよい。
 以上のように、透明樹脂膜306とIRカット膜307を連続形成することにより、半導体チップ300bを小型化するとともに、光学特性を向上させることができる。
{第2の変形例}
 図16は、第2の実施の形態に係る半導体チップの第2の変形例である半導体チップ300cの構成例を模式的に示す断面図である。
 半導体チップ300cを、図14の半導体チップ300bと比較すると、IRカット膜307の上に反射防止膜308が積層されている点が異なる。
 反射防止膜308には、例えば、SiO2膜、SiON膜、又は、窒化膜が用いられる。また、反射防止膜308の厚みは、例えば、0.1μm以下とされる。
 反射防止膜308は、例えば、上述した図15の工程8でIRカット膜307が形成された後、CVD(Chemical Vapor Deposition)法又はスピンコート法を用いて成膜される。
 このように、半導体チップ300cでは、反射防止膜308を設けることにより、さらに光学特性を向上させることができる。
{第3の変形例}
 図17は、第2の実施の形態に係る半導体チップの第3の変形例である半導体チップ300dの構成例を模式的に示す断面図である。
 半導体チップ300dは、図16の半導体チップ300cと比較して、反射防止膜308の代わりに、反射防止膜309が形成されている点が異なる。
 反射防止膜309は、IRカット膜307の上面だけでなく、透明樹脂膜306及びIRカット膜307の側面を全て覆い、イメージセンサ301の側面の上部を覆っている。また、反射防止膜309の厚みは、例えば、0.1μm以下とされる。
 この反射防止膜309は、保護膜の機能も有し、イメージセンサ301の受光面及びIRカット膜307周辺への水分及び外気の侵入を防止する。これにより、水分や酸化等によるイメージセンサ301及びIRカット膜307の劣化が抑制され、半導体チップ300dの信頼性が向上する。
 次に、図18を参照して、半導体チップ300dの製造方法について説明する。
 例えば、図13の工程8の後、工程9において、ウエハが個片化される。
 工程10において、反射防止膜309が形成される。反射防止膜309の形成方法は、特に限定されるものではない。
{第4の変形例}
 図19は、第2の実施の形態に係る半導体チップの第4の変形例である半導体チップ300eの構成例を模式的に示す断面図である。
 半導体チップ300eは、図10の半導体チップ300aと比較して、透明樹脂膜306の上面に回折格子が形成されている点が異なる。具体的には、透明樹脂膜306の上面に、断面が逆三角形の溝を所定の間隔で周期的に形成することにより、回折格子が形成されている。
 この回折格子は、例えば、図13の工程6又は工程7の後に、インプリント法により形成される。
 これにより、透明樹脂膜306を偏光フィルタとして機能させることができる。
{第5の変形例}
 図20は、第2の実施の形態に係る半導体チップの第5の変形例である半導体チップ300fの構成例を模式的に示す断面図である。
 半導体チップ300fは、図19の半導体チップ300eと比較して、透明樹脂膜306の上面に、スリット状の遮光膜310が形成されている点が異なる。遮光膜310は、透明樹脂膜306の回折格子を形成する溝にメタル等を埋め込むことにより形成される。また、遮光膜310の材料は、光を遮断するものであればよい。例えば、遮光膜310には、Al、Ti、Ta、W、Cu等のメタル材料、又は、それらの窒化膜が用いられる。
 ここで、遮光膜310の製造方法の例について説明する。
 例えば、図19に示される透明樹脂膜306の上面に回折格子が形成された後、例えば、スパッタ法を用いて、メタル等(例えば、Al)からなる遮光膜310が透明樹脂膜306の上面に形成される。次に、例えば、エッチバック法を用いて、遮光膜310の全面を透明樹脂膜306の溝と溝の間の上端が露出するまで削ることにより、スリット状の遮光膜310が形成される。
 この遮光膜310により、半導体チップ300eの偏光フィルタの機能が強化される。
{第6の変形例}
 図21は、第2の実施の形態に係る半導体チップの第6の変形例である半導体チップ300gの構成例を模式的に示す断面図である。
 半導体チップ300gは、図20の半導体チップ300fと比較して、図17の半導体チップ300dと同様に、透明樹脂膜306の上にIRカット膜307及び反射防止膜309が形成されている点が異なる。換言すれば、半導体チップ300gは、半導体チップ300dと比較して、透明樹脂膜306の上面にスリット状の遮光膜310が形成されている点が異なる。
 IRカット膜307及び反射防止膜309により、上述した図16の半導体チップ300c及び図17の半導体チップ300dと同様に、半導体チップ300fの光学特性及び信頼性が向上する。
{第7の変形例}
 図22は、第2の実施の形態に係る半導体チップの第7の変形例である半導体チップ300hの構成例を模式的に示す断面図である。
 半導体チップ300hは、図10の半導体チップ300aと比較して、オンチップレンズ301Aの上に低屈折膜311が形成されている点が異なる。
 低屈折膜311は、オンチップレンズ301Aより屈折率が小さい透明な樹脂膜からなる。低屈折膜311は、入射光をオンチップレンズ301Aの各マイクロレンズに集光させる作用があり、その結果、イメージセンサ301の感度が向上する。
 低屈折膜311は、例えば、図12の工程5と図13の工程6との間において、透明樹脂膜306が形成される前に形成される。
{その他の変形例}
 以上の実施の形態及び変形例は、可能な範囲で組み合わせることが可能である。
 例えば、半導体チップ300gにおいて、反射防止膜309の代わりに、半導体チップ300cの反射防止膜308を用いたり、反射防止膜を削除したりすることが可能である。
 また、例えば、半導体チップ300b乃至300gにおいて、半導体チップ300hの低屈折膜311を設けるようにしてもよい。
<5.適用例>
{電子機器への適用例}
 なお、上述した各実施の形態の半導体チップは、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、又は、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
 図23は、電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。
 図23に示すように、撮像装置500は、光学系501、撮像素子502、信号処理回路503、モニタ504、及び、メモリ505を備え、静止画像及び動画像を撮像可能である。
 光学系501は、1枚又は複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光(入射光)を撮像素子502に導き、撮像素子502の受光面(センサ部)に結像させる。
 撮像素子502としては、上述した各実施の形態の半導体チップが適用される。撮像素子502には、光学系501を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、電子が蓄積される。そして、撮像素子502に蓄積された電子に応じた信号が信号処理回路503に供給される。
 信号処理回路503は、撮像素子502から出力された信号に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路503が信号処理を施すことにより得られた画像(画像データ)は、モニタ504に供給されて表示されたり、メモリ505に供給されて記憶(記録)されたりする。
 このように構成されている撮像装置500では、上述した各実施の形態の半導体チップを適用することで、撮像装置500の画質や信頼性を向上させたり、撮像装置500を小型化したりすることができる。
{イメージセンサの使用例}
 図24は、上述の半導体チップに搭載されたイメージセンサを使用する使用例を示す図である。
 上述し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。
 ・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
 なお、本明細書において、システムとは、複数の構成要素(装置、モジュール(部品)等)の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、1つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている1つの装置は、いずれも、システムである。
 また、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。
 さらに、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、他の効果があってもよい。
 また、例えば、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
 撮像素子と、
 前記撮像素子を保護する透明な保護部材と、
 前記撮像素子の受光面と前記保護部材との間に配置されているIRカット膜と、
 前記IRカット膜と前記保護部材とを接合する接合層と、
 前記IRカット膜及び前記接合層の側面を覆う保護膜と
 を備える半導体チップ。
(2)
 前記保護膜は、さらに前記撮像素子の側面の少なくとも一部を覆う
 前記(1)に記載の半導体チップ。
(3)
 前記IRカット膜と前記接合層は、接着性を有する接着型IRカット膜からなり、
 前記撮像素子と前記保護部材とが前記接着型IRカット膜を介して接合されている
 前記(1)又は(2)に記載の半導体チップ。
(4)
 前記IRカット膜においては、遮光する波長帯域が異なる複数の膜が積層されている
 前記(1)又は(2)に記載の半導体チップ。
(5)
 前記半導体チップのはんだ付けされる面に、融点が150度以下の金属製のはんだが設けられている
 前記(1)乃至(4)のいずれかに記載の半導体チップ。
(6)
 前記保護部材の少なくとも一方の面に、反射型のIRカット膜が形成されている
 前記(1)乃至(5)のいずれかに記載の半導体チップ。
(7)
 前記IRカット膜は、塗布型である
 前記(1)乃至(6)のいずれかに記載の半導体チップ。
(8)
  撮像素子と、
  前記撮像素子を保護する透明な保護部材と、
  前記撮像素子の受光面と前記保護部材との間に配置されているIRカット膜と、
  前記IRカット膜と前記保護部材とを接合する接合層と、
  前記IRカット膜及び前記接合層の側面を覆う保護膜と
 を備える半導体チップと、
 前記撮像素子からの信号を処理する信号処理回路と
 を備える電子機器。
(9)
 撮像素子と、
 前記撮像素子を保護する透明な保護部材と、
 前記保護部材の内部に配置されているIRカット膜と
 を備える半導体チップ。
(10)
 前記保護部材は、
  前記IRカット膜が配置される平面状の溝が、前記撮像素子の受光面側と反対側の面に形成されている第1部材と、
  前記溝を封止する第2部材と
 を備え、
 前記IRカット膜と前記第2部材とを接合する接合層を
 さらに備える前記(9)に記載の半導体チップ。
(11)
  撮像素子と、
  前記撮像素子を保護する透明な保護部材と、
  前記保護部材の内部に配置されているIRカット膜と
 を備える半導体チップと、
 前記撮像素子からの信号を処理する信号処理回路と
 を備える電子機器。
(12)
 撮像素子と、
 前記撮像素子の受光面側に塗布され、前記撮像素子を保護する透明な樹脂膜と
 を備える半導体チップ。
(13)
 前記樹脂膜の厚さは200μm未満である
 前記(12)に記載の半導体チップ。
(14)
 前記樹脂膜の上にIRカット膜が配置されている
 前記(12)又は(13)に記載の半導体チップ。
(15)
 前記IRカット膜の上に反射防止膜が配置されている
 前記(14)に記載の半導体チップ。
(16)
 前記反射防止膜が、さらに前記樹脂膜及び前記IRカット膜の側面を囲んでいる
 前記(15)に記載の半導体チップ。
(17)
 前記樹脂膜の表面に回折格子が形成されている
 前記(12)乃至(16)のいずれかに記載の半導体チップ。
(18)
 前記回折格子は、スリット状の遮光膜を備える
 前記(17)に記載の半導体チップ。
(19)
 前記撮像素子のオンチップレンズの上に、前記オンチップレンズの材質より屈折率が小さい透明な膜が配置されている
 前記(12)乃至(18)のいずれかに記載の半導体チップ。
(20)
  撮像素子と、
  前記撮像素子の受光面側に塗布され、前記撮像素子を保護する透明な樹脂膜と
 を備える半導体チップと、
 前記撮像素子からの信号を処理する信号処理回路と
 を備える電子機器。
 10a乃至10g 半導体チップ, 11 イメージセンサ, 12 IRカット膜, 13 接合層, 14 ガラス, 15 保護膜, 16 はんだボール, 51 短IRカット膜, 52 長IRカット膜, 61 はんだボール, 101,102 反射型IRカット膜, 121 接着型IRカット膜, 141 イメージセンサ, 142 保護膜, 202 保護部材, 202a,202b ガラス, 203 IRカット膜, 204 接合層, 300a乃至300h 半導体チップ, 301 イメージセンサ, 301A オンチップレンズ, 301B カラーフィルタ, 306 透明樹脂膜, 307 IRカット膜, 308,309 反射防止膜, 310 遮光膜, 401 仮接合樹脂, 402 ガラス基板, 403 ラミネートテープ, 500 撮像装置, 502 撮像素子, 503 信号処理回路

Claims (20)

  1.  撮像素子と、
     前記撮像素子を保護する透明な保護部材と、
     前記撮像素子の受光面と前記保護部材との間に配置されているIRカット膜と、
     前記IRカット膜と前記保護部材とを接合する接合層と、
     前記IRカット膜及び前記接合層の側面を覆う保護膜と
     を備える半導体チップ。
  2.  前記保護膜は、さらに前記撮像素子の側面の少なくとも一部を覆う
     請求項1に記載の半導体チップ。
  3.  前記IRカット膜と前記接合層は、接着性を有する接着型IRカット膜からなり、
     前記撮像素子と前記保護部材とが前記接着型IRカット膜を介して接合されている
     請求項1に記載の半導体チップ。
  4.  前記IRカット膜においては、遮光する波長帯域が異なる複数の膜が積層されている
     請求項1に記載の半導体チップ。
  5.  前記半導体チップのはんだ付けされる面に、融点が150度以下の金属製のはんだが設けられている
     請求項1に記載の半導体チップ。
  6.  前記保護部材の少なくとも一方の面に、反射型のIRカット膜が形成されている
     請求項1に記載の半導体チップ。
  7.  前記IRカット膜は、塗布型である
     請求項1に記載の半導体チップ。
  8.   撮像素子と、
      前記撮像素子を保護する透明な保護部材と、
      前記撮像素子の受光面と前記保護部材との間に配置されているIRカット膜と、
      前記IRカット膜と前記保護部材とを接合する接合層と、
      前記IRカット膜及び前記接合層の側面を覆う保護膜と
     を備える半導体チップと、
     前記撮像素子からの信号を処理する信号処理回路と
     を備える電子機器。
  9.  撮像素子と、
     前記撮像素子を保護する透明な保護部材と、
     前記保護部材の内部に配置されているIRカット膜と
     を備える半導体チップ。
  10.  前記保護部材は、
      前記IRカット膜が配置される平面状の溝が、前記撮像素子の受光面側と反対側の面に形成されている第1部材と、
      前記溝を封止する第2部材と
     を備え、
     前記IRカット膜と前記第2部材とを接合する接合層を
     さらに備える請求項9に記載の半導体チップ。
  11.   撮像素子と、
      前記撮像素子を保護する透明な保護部材と、
      前記保護部材の内部に配置されているIRカット膜と
     を備える半導体チップと、
     前記撮像素子からの信号を処理する信号処理回路と
     を備える電子機器。
  12.  撮像素子と、
     前記撮像素子の受光面側に塗布され、前記撮像素子を保護する透明な樹脂膜と
     を備える半導体チップ。
  13.  前記樹脂膜の厚さは200μm未満である
     請求項12に記載の半導体チップ。
  14.  前記樹脂膜の上にIRカット膜が配置されている
     請求項12に記載の半導体チップ。
  15.  前記IRカット膜の上に反射防止膜が配置されている
     請求項14に記載の半導体チップ。
  16.  前記反射防止膜が、さらに前記樹脂膜及び前記IRカット膜の側面を囲んでいる
     請求項15に記載の半導体チップ。
  17.  前記樹脂膜の表面に回折格子が形成されている
     請求項12に記載の半導体チップ。
  18.  前記回折格子は、スリット状の遮光膜を備える
     請求項17に記載の半導体チップ。
  19.  前記撮像素子のオンチップレンズの上に、前記オンチップレンズの材質より屈折率が小さい透明な膜が配置されている
     請求項12に記載の半導体チップ。
  20.   撮像素子と、
      前記撮像素子の受光面側に塗布され、前記撮像素子を保護する透明な樹脂膜と
     を備える半導体チップと、
     前記撮像素子からの信号を処理する信号処理回路と
     を備える電子機器。
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