JP2011199036A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造装置に改良を加えることなく製品の小型化を可能とする固体撮像装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】基板１と、前記基板１の一方の面上に設けられた透明支持基体３と、前記基板１の前記一方の面上に形成され、該基板と前記透明支持基体３とを固定する接着剤５と、前記透明支持基体３上であって、該透明支持基体３を介して、前記接着剤５と相対する領域に形成された第１導電層２と、前記基板１の他方の面上に配置された外部端子７と、前記基板１内に形成され、前記外部端子７に接続された第２導電層６とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に関する。

近年、小型化に伴い、電子機器に搭載される半導体デバイスの高集積化・小型化の必要性が生じていた。このため、半導体デバイスを形成し、出力端子の形成や外部機器と接続する配線などを行った後に、ウェハを切り出すＷＬＣＳＰ（Wafer Level Chip Scale Package）が実用化されてきた。このＷＬＣＳＰにおいて、外部機器と接続するリード線に代えて、半導体チップの表面を反転し、その面に金属マイクロバンプを設け、その金属マイクロバンプと外部機器（基板）とを接続するフリップチップ接合が採用されている。

また、半導体チップを搭載するためのシリコンウェハに貫通電極を設け、その半導体チップを多層に積層する積層型パッケージ（マルチチップパッケージ）も開発されている。そしてシリコンウェハに貫通電極を形成する際には、半導体チップにシリコン支持基板を接着させ、そのシリコン支持基板を静電チャックで固定することで、貫通電極を形成していた。

そこで、光学素子を搭載した半導体デバイスにおいて、上記のようにシリコンウェハレベルで外部機器と接続する配線（ワイヤボンディング）に代えて貫通電極を実装しようとすると、その貫通孔を例えばドライエッチングを用いて形成する際に半導体デバイスを固定する必要性が生じる。光学素子を搭載した半導体デバイスを固定しようとすると、その半導体デバイスを固定する支持基板にシリコン材を用いることが出来ず、透明ガラス素材を用いる必要性が生じる（非特許文献１参照）。

しかしガラス素材はＡｌ、Ｂ、Ｃａなどの金属が配合されているが非導電性であるため、静電チャックを用いて光学素子を搭載した半導体デバイスを固定できず、ウェハレベルでの処理、すなわち貫通電極の形成や、個片化などの際に正確さを欠くといった問題があった。

International Electron Devices Meeting 1999: Technical Digest, WASHINGTON DC DECEMBER 5-8, pp.879-882

本発明は、製造装置に改良を加えることなく製品の小型化を可能とする固体撮像装置及びその製造方法を提供する。

この発明の一態様に係る固体撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板の一方の面上に設けられた透明支持基体と、前記半導体基板の前記一方の面上に形成され、該半導体基板と前記透明支持基体とを固定する接着剤と、前記透明支持基体上であって、該透明支持基体を介して、前記接着剤と相対する領域に形成された第１導電層と、前記半導体基板の他方の面上に配置された外部端子と、前記半導体基板内に形成され、前記外部端子に接続された第２導電層とを具備する。

また、この発明の一態様に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の表面内に撮像素子を形成する工程と、前記半導体基板の前記表面上に接着剤を形成する工程と、前記半導体基板上に透明支持基体を前記接着剤により接着する工程と、前記透明支持基体上であって、該透明支持基体に対し前記接着剤と相対する領域に第１導電層を形成する工程と、前記半導体基板の裏面側から該半導体基板内に向かって貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に第２導電層を埋め込む工程と、前記第２導電層と電気的に接続される外部端子を前記半導体基板の裏面に形成する工程とを具備する。

本発明によれば、製造装置に改良を加えることなく製品の小型化を可能とする固体撮像装置を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置におけるシリコン基板を示す平面図。 図１の２−２方向に沿った断面図。 本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の第１の製造工程を示す断面図。 本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の第２の製造工程を示す断面図。 本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の第３の製造工程を示す断面図。 本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の第４の製造工程を示す断面図。 本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の第５の製造工程を示す断面図。 本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の第６の製造工程を示す断面図。 本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の第７の製造工程を示す断面図。 本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の第８の製造工程を示す断面図。 本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の第９の製造工程を示す断面図。 本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の第１０の製造工程を示す断面図。 本発明の第１の実施形態に係るカメラモジュールの断面図。 本発明の第１の実施形態に係る導電層の製造工程を示す断面図。 本発明の変形例に係る固体撮像装置におけるシリコン基板を示す平面図。 本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置におけるシリコン基板を示す平面図。 図１７の１８−１８方向に沿った断面図。 本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置における断面図。 本発明の第３の実施形態に係るカメラモジュールの断面図。 本発明の第３の実施形態の第１変形例に係るカメラモジュールの断面図。 本発明の第３の実施形態の第２変形例に係るカメラモジュールの断面図。 本発明の第３の実施形態の第３変形例に係るカメラモジュールの断面図。 本発明の第３の実施形態の第４変形例に係るカメラモジュールの断面図。 本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置における第１の製造工程を示す断面図。 本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置における第２の製造工程を示す断面図。 本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置における第３の製造工程を示す断面図。 本発明の第４の実施形態に係るカメラモジュールの断面図。 本発明の第４の実施形態の変形例に係る固体撮像装置における断面図。

以下、この発明の実施形態につき図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。

[第１の実施形態]
この発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置及びその製造方法について図１〜図１３を用いて説明する。まず図１から説明する。図１はシリコン基板１（撮像素子チップ）上に形成された複数の撮像素子（図示せず）を導電層２側から見た平面図である。つまり、図１に示すシリコン基板１を所定の位置で第１方向及び第２方向に沿ってダイシング（切断）することで撮像素子が個片化され、更にこの個片化された撮像素子に所定の工程を経た結果、例えば携帯電話などに搭載するカメラモジュールが形成される。シリコン基板１表面上には図示せぬ撮像素子４が形成され、そして、後述する例えばガラスなどの透明支持基板３（以下、ガラス基板３と呼ぶ）を介して図示する導電層２が形成される。

図１に平面図における領域Ａの拡大図を示す。図示するように、シリコン基板１上には導電層２が形成されない領域（図中、参照符号３）が網目状に形成される。つまり、導電層２が形成されない領域は、その導電層２の直下に形成されているガラス基板３が露出されることになる。つまり、この露出したガラス基板３に光が入射し、この入射した光を撮像素子が受光する。

次に、図２に上記図１の２−２線に沿った断面図を示す。図示するようにシリコン基板１の裏面側に、半田ボール７が配置される。そして撮像素子４で光を受光しその後光電変換により得られた電気信号が、半田ボール７により図示せぬホスト機器に出力される。

また、シリコン基板１内には導電層６（貫通電極６と呼ぶことがある）が形成される。導電層６は、撮像素子４で受光した光を光電変換することにより得られた電気信号を、半田ボール７に転送する。そしてシリコン基板１表面内には複数の撮像素子４が形成される。この撮像素子４は、フォトダイオードＰＤ、マイクロレンズ、及び読み出しトランジスタなどを備える。フォトダイオードＰＤは、例えばシリコン基板１表面内に形成されたｎ型拡散層などで形成され、光を受光することによりシリコン基板１内で発生した電子を蓄積する。そしてマイクロレンズは、ガラス基板３から来た光をフォトダイオードＰＤに集光させる。そして読み出しトランジスタは、その拡散層に蓄積した電子を読みだす機能を備える。この撮像素子４はシリコン基板１表面内にマトリクス状に形成される。

またシリコン基板１上には、この撮像素子４が形成されない領域に接着剤５が形成される。つまり、接着剤５は、シリコン基板１上に形成された撮像素子４を離隔するように複数個所形成される。言い換えれば、撮像素子４はこの接着剤５によって囲まれるように形成される。シリコン基板１上には、この接着剤５を介してガラス基板３が接着される。このガラス基板３は、シリコン基板１裏面の処理を行う際に、そのシリコン基板１を固定する支持基板の役目を担う。具体的には、後述するシリコン基板１に貫通孔を設ける際などに、そのシリコン基板１を固定する支持基板の役目を担う。この支持基板はカメラモジュールの一部を構成し、且つ撮像素子４が光を受光できるよう透明である必要がある。このことから、本実施形態ではその材料にガラスを採用している。このガラス基板３上には上述した複数の導電層２が形成される。これら導電層２は、接着剤５の真上に形成される。換言すればこれら導電層２は、ガラス基板３に対し、シリコン基板１とガラス基板３とを接着する接着剤５に相対する領域に形成される。つまり、ガラス基板３に対し、シリコン基板１の表面内に形成された撮像素子４に相対する領域は露出することになる。これにより、導電層２側から入射する光がガラス基板３を透過し、撮像素子４で受光可能とされる。

＜製造工程＞
次に、上記固体撮像装置の製造方法について図３〜図１３を用いて説明する。まず、図３に示すようにガラス基板３上に、例えばスパッタ法または蒸着法によって導電層２を形成し、その導電層２上にレジスト膜１０を形成する。導電層２は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒなどの金属で形成される。そして、図４に示すように、レジスト膜１０及び導電層２に対し所定のパターニングを行い、その後例えばエッチングなどを行う。これにより、ガラス基板３の表面が露出する。このとき、形成される導電層２及びレジスト膜１０の幅をＷ０とする。そして、図５に示すように導電層２上に残存したレジスト膜１０を、例えばエッチング等を施すことで除去する。

次に、図６に示すように、シリコン基板１上に撮像素子４を周知の手法にて形成する。上述したように、この撮像素子４には、ｎ型拡散層、マイクロレンズ、及び読み出しトランジスタなどが含まれる。そして、図７に示すようにこの撮像素子４が形成されないシリコン基板１の領域に感光性、または非感光性いずれかの接着剤５を形成する。具体的には、接着剤５に感光性を有する材料を用いる場合、その接着剤５をスピンコートまたなラミネートなどによりシリコン基板１上に成膜し、撮像素子４が形成された領域に成膜された接着剤５を露光、現像により除去する。そして接着剤５に非感光性を有する材料を用いる場合、撮像素子４が形成される領域以外にシルクスクリーン印刷、またはインクジェット印刷などの方法でその接着剤５をシリコン基板１上に印刷する。なお、この接着剤５は感光性または非感光性を有したエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、またはシリコーン樹脂のいずれかあるいはその混合物である。

次に図８に示すように、上記図５に示す導電層２が形成されたガラス基板３と図７に示すシリコン基板１とを接着剤５によって接着させる。具体的には、ガラス基板３の底面と、シリコン基板１の撮像素子４形成面とを、接着剤５によって接着する。以下ガラス基板３とシリコン基板１とが接着された状態を固体撮像装置と呼ぶ。

そして、図９に示すように、図８に示すシリコン基板１の底面が上面側に、そして導電層２が下面側とされるように固体撮像装置を１８０度反転させる。そして、図９に示すようにシリコン基板１が上側とされた状態で、例えばＢＧ（Backside Grinding）法等によりシリコン基板１を研磨し、その厚みを１００μｍ程度にまで薄くする。これにより、このシリコン基板１内に貫通孔が形成しやすくなる。

次に、図１０に示すように、例えば異方性エッチング等を用いて、シリコン基板１裏面側から表面側に向かって貫通孔１１を形成する。この異方性エッチングは、撮像素子４を構成する配線層（図示せず）をストッパーとして行なわれる。つまり、貫通孔１１の底面は、図示せぬ配線層にまで達する。またこの配線層は、フォトダイオードＰＤで光電変換された電気信号を半田ボール７に伝送するための配線であり、例えばＡｌ、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕ、Ｃｕなどで形成される。なお、異方性エッチングの他、ウェットエッチング、レーザー、マイクロドリルなどの方法で貫通孔１１を形成してもよい。異方性エッチングにおいて静電チャックを用いてこの固体撮像装置を固定する。つまり、図示せぬ吸着ステージの表面に正・負の電荷を発生させ、この電荷間に働く静電気力によって導電層２をこの吸着ステージに固定させる。

次に、貫通孔１１の表面に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法で図示せぬ絶縁膜を形成した後、この貫通孔１１の底部に積層された絶縁膜を、例えばエッチングなどで除去する。そして、図１１に示すように、この貫通孔１１を、例えばスパッタ法などを用いて導電層６により埋め込む。その後、シリコン基板１の裏面上に半田ボール７を配置する。これにより、図２に示す固体撮像装置が形成される。なお、貫通孔１１に埋設させる導電層６は、スパッタ法の他、蒸着、ＣＶＤ、またはめっきなどの方法を用いてもよい。

次に、シリコン基板１を固定したままの状態で、図１２に示す破線の位置で、シリコン基板１をダイシングする。これにより、シリコン基板１上に複数形成された撮像素子４は個片化され、これら撮像素子４に所定の工程を加えることで図１３に示すカメラモジュールが形成される。図１３に示すように、カメラモジュールは、図１２の構造に加え、更に赤外線カットガラス（ＩＲカットガラス）２０、遮光兼電磁シールド２１、撮像レンズ２２、２３、レンズホルダー２４、カバーガラス２５、裏面再配線２６、及保護膜２７を備えている。図示するように、導電層２上に接着剤２８を介してレンズホルダー２４が設けられている。つまり、レンズホルダー２４により、ガラス基板３上にＩＲカットガラス２０、及び撮像レンズ２２、２３が固定される。そして、遮光兼電磁シールド２１が、シリコン基板１、接着剤５、ガラス基板３、導電層２、接着剤２８、レンズホルダー２４、及び撮像レンズ２２、２３を覆うように形成することにより図示するカメラモジュールが構成されている。

また、シリコン基板１の底面には裏面再配線２６、及び保護膜２７が形成される。裏面再配線２６は、導電層６と半田ボール７とを電気的に接続するためにシリコン基板１の底面に設けられる。そして、保護膜２７は、この裏面再配線２６を保護するようにシリコン基板１の底面に設けられる。

＜本実施形態に係る効果＞
本実施形態に係る固体撮像装置及びその製造方法であると、以下効果を奏することが出来る。

（１）既存の半導体デバイスの製造装置に改良を加えることなく、小型の撮像素子を形成することができる。
まず、比較例を挙げつつ説明する。また、本実施形態に係る固体撮像装置と同一の構成については、同一の参照符号を用いる。
上述したように、支持基板にガラス基板３を用いようとすると、ガラスは導電性を有しないことから、貫通孔１１を設ける際にシリコン基板１を静電チャックで固定することができないといった問題がある。

そこで、このガラス基板３の表面に導電性を有したシートを貼り付け、吸着ステージに固体撮像装置を固定する。そして所定の工程を経ることで図１３に示すような固体撮像装置を製造する。しかし、導電性のシートを剥がす際に以下のような問題がある。

（１）導電性のシートを剥がすといった工程が増え、手間が掛かってしまう。
（２）導電性のシートを剥がした時に接着材（糊）が残る可能性があり、ガラス基板３の表面が汚れてしまう。すなわち、残った接着剤が画素の直上にあるとゴミとなって画像不良となる可能性がある。
（３）貼り付ける時に、シートとガラス基板３との間に空気が残存してしまい、そのまま真空装置（チャンバー）に入れ、圧力の値を下げると、残存した空気が膨張しシートが破裂してしまう。この際、シリコン基板１の膜厚は薄いことから、このシリコン基板１自体が破壊する可能性がある。
（４）導電性のシートは耐熱温度が低いという特性を有する。このため、製造工程で熱処理など行う際の温度の上限値が制限されてしまう。なお、接着材５、カラーフィルターのレジストにも温度制限があるため、温度制限は導電性シートだけには限らない。
上記（１）〜（４）までの問題点を問題１とする。

また、ボンディングワイヤを用いて外部機器にデータを出力するとする。つまり、撮像素子４で電気信号に変換されたデータは、ボンディングワイヤを介して外部機器に出力する。しかし、最近では微細化に伴いボンディングワイヤを用いると固体撮像装置自体が嵩張ってしまい、チップ規模（カメラモジュール）が拡大する。これを問題２とする。

この点、本実施形態に係る固体撮像装置及びその製造方法であると上記問題１、及び問題２を解決することが出来る。本実施形態に係る固体撮像装置及びその製造方法であると、固体撮像装置を固定するシートの代わりに、ガラス基板３上に導電層２を、例えば蒸着法、またはスパッタ法などで形成する。そして、この導電層２を用いて固体撮像装置を吸着ステージに固定する。そして撮像素子４が光を受光出来るよう、撮像素子４が形成される領域に相対する領域から導電層２を除く。言い換えれば、撮像素子４の形成位置に合わせてガラス基板３が露出する。このため、ダイシングの後であっても導電層２を剥がす必要もなくなり、上記（１）及び（２）の問題もない。すなわち、導電層２を剥がす工程もなければ、ガラス基板３の表面が汚れてしまい、画像不良となる問題も回避できる。

また、当然ながら導電層２は真空装置の中で蒸着されるため、上記（３）のように導電層２とガラス基板３との隙間に空気が残存するといった問題もない。更には、導電層２は耐熱温度が高いことから、製造工程において温度制限について考慮しなくてもよい。つまり、上記（４）の問題もない。

更に本実施形態では、ボンディングワイヤに代えて、シリコン基板１内に導電層６を貫通孔１１に埋設させる。このため、チップが嵩張るといった問題も抑制させることが出来る。

以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置及びその製造方法であると、上記問題１、２を解決しつつ、固体撮像装置を静電チャックに固定させることが出来る。つまり、問題１、２を解決した上で、貫通孔１１の形成及びシリコン基板１のダイシングを行うことが出来る。換言すれば、固体撮像装置を固定する基板保持装置を改良することなく、小型の撮像素子を作成することが出来る。

なお、上記第１の実施形態に係る固体撮像装置及びその製造方法で説明したように、図３〜図５で示した導電層２の形成方法は、別の手法で行っても良い。この様子について図１４を用いて説明する。図１４は、導電層２をシリコン基板１上に形成する製造工程を示したものである。図示するように導電層２の形成予定領域以外にＴ字上のレジスト膜２９を形成し、その後、導電層２を、例えばスパッタ法または蒸着法によって形成する。その後、レジスト膜２９を、例えばウェットエッチングなどで除去する。これにより、上記第１の実施形態における図５に示すような構成が形成される。

＜本実施形態に係る変形例＞
次に上記第１の実施形態の変形例に係る固体撮像装置及びその製造方法について説明する。変形例に係る固体撮像装置及びその製造方法では、ガラス基板３上に形成される上記導電層２を、水玉形状にするものである。この様子を、図１５を用いて説明する。図１５は上記第１の実施形態における図１において、導電層２を水玉形状に形成した場合の平面図を拡大したものである。図示するように水玉形状に形成された導電層２以外は、ガラス基板３が露出していることになる。

また、変形例における固体撮像装置の製造方法では、レジスト膜を蒸着する際、マスクを水玉形状とする。これにより、レジスト膜が水玉形状とされる。なお導電層２の形状は水玉形状に限定されるものではなく分離されていれば四角でも六角形でも任意の形状でよい。

＜変形例に係る効果＞
変形例に係る固体撮像装置及びその製造方法によると、上記第１の実施形態の効果（１）に加え、以下効果を奏することができる。

（２）質の向上を奏することが出来る。
変形例に係る固体撮像装置及びその製造装置であると、リフローなどの熱処理で、導電層２が高温から冷却された際に導電層２がガラス基板３から剥がれ落ちること、あるいはガラス基板３を反らせることを防ぐことが出来る。金属とガラスとでは、熱膨張係数が異なる。金属の方がガラスよりも熱膨張率（係数）が高い。つまり、金属はガラスに比べ、伸びやすく縮みやすいという物性を有する。すなわち、リフローなどの熱処理を行った後に金属が冷めると、金属の縮み具合がガラスに対し大きいことから、導電層２がガラス基板３から剥がれるあるいはガラス基板３を反らせることがある。例えばガラス基板３一面に導電層２が形成されていると、この剥がれ落ちるあるいは反らせる力が大きい。しかし、変形例に示したように、この導電層２を水玉形状で形成する。つまり、ガラス基板３上に占める導電層２の面積が上記第１の実施形態に比べ小さい。このため、縮もうとする力は、小さな面積で生じることから、ガラス基板３全体に大きな力（縮もうとする力）が働かず、熱処理後に導電層２がガラス基板３から剥がれにくいあるいは反らせにくいといった効果を奏することが出来る。このことから、固体撮像装置を静電チャックで固定させることが出来、正確にシリコン基板１に貫通孔１１の形成及びシリコン基板１のダイシングを行うことが出来る。

[第２の実施形態]
次に本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置及びその製造方法について説明する。本実施形態では、上記第１の実施形態において、ガラス基板３上に形成する導電層２をダイシングする領域（ダイシングライン）から除くものである。

この様子を図１６、図１７を用いて説明する。まず、図１６から説明する。図１６は固体撮像装置の平面図である。図示するように、第１の方向及び第２の方向に沿ったダイシングラインには導電層２を形成せず、ガラス基板３を露出した状態にする。すなわち、ガラス基板３上に形成される導電層２を、そのダイシングラインから除く。領域Ａを拡大して、この様子を示す。領域Ａの拡大図に示すように、長方形に模られた導電層２により、撮像素子４に入射するために露出された各々のガラス基板３が、各々独立するように形成されている。

次に図１６における１８−１８線方向に沿った断面図を図１７に示す。図１７は図１６に示す固体撮像装置の断面図である。図示するように、ガラス基板３上に幅Ｗ２の導電層２が幅Ｗ１の間隔で形成されている。つまり、この幅Ｗ１の領域でダイシングが行われる。上記以外の構成については上記第１の実施形態と同一であることから説明を省略する。

＜製造工程＞
次に本実施形態に係る固体撮像装置の製造工程について説明する。本実施形態に係る固体撮像装置は、上記第１の実施形態の図４において、残存する導電層２とその導電層２上に形成されたレジスト膜１０の幅Ｗ０をＷ２となるようにパターニングを行う。具体的には、図４の幅Ｗ０のうち、ダイシングラインとなるべき領域についても、導電層２とレジスト膜１０とをパターニングする。その後、例えばエッチングを用いてレジスト膜１０を除去することで、図１７を得ることが出来る。それ以外の工程については同一であることから説明を省略する。

＜本実施形態に係る効果＞
本実施形態に係る固体撮像装置及びその製造方法であっても、上記（１）の効果を奏することが出来る。つまり、ガラス基板３上に形成される導電層２の面積を小さくした場合であっても、静電チャックを用いて固体撮像装置を吸着ステージに固定し、ダイシング及びシリコン基板１に貫通孔１１を設けることが出来る。

［第３の実施形態］
次に、本発明に係る第３の実施形態に係る固体撮像装置及びその製造方法について説明する。本実施形態に係る固体撮像装置は、上記第１の実施形態において、露出するガラス基板３における上面及びその上面に相対する下面をそれぞれ凸形状にしたものである。なお、上記第１の実施形態と同一の構造については説明を省略する。

この様子を図１８に示す。図示するように上記第１の実施形態におけるガラス基板３が露出する領域の形状を、それまでの平面から凸形状とする。具体的には、ガラス基板３の上面側では、隣接する導電層２の中心部にガラス基板３の凸部分が位置するように形成される。そして、ガラス基板３の底面側では、隣接する接着剤５の中心部にガラス基板３の凸部分が位置するように形成される。つまり、このガラス基板３の上面及び底面がそれぞれ凸形状とされることで、１枚のレンズとして機能する。つまり、ガラス基板３の上面側から光が入射する。そして、凸形状とされた底面側から来た光が屈折されマイクロレンズに集光する。つまり、より多くの光がマイクロレンズに集光することになる。なおガラス形状としては図１８、図１９のような両凸レンズでなくとも、集光性を持ったものなら良く、片凹レンズ、片凸レンズあるいはメニスカスレンズのように凹凸を組み合わせたレンズでも良い。

＜製造方法＞
次に、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について説明する。なお、上記第１の実施形態と同一の製造工程については、説明を省略する。本実施形態に係る固体撮像装置は、上記第１の実施形態の、例えば図４において、ガラス基板３が凸形状となるようにエッチングを行う。具体的には凸形状とされるガラス基板３の両側の、例えばエッチング時間を中心部よりも多くすればよい。また、ガラス基板３の底面においても、ガラス基板３の底面を例えばレジスト膜などでマスクし、露出したガラス基板３に対し、ガラス基板３の上面に行ったようなエッチングを行うことで、そのガラス基板３の形状を凸形状とすればよい。以上のような製造方法で、露出するガラス基板３の表面を凸形状とすることが出来る。あるいは、レンズ形状が縦横に並んだ金型を用いて型押し法により板状のマトリクスレンズを形成しても良い。

＜本実施形態に係る効果＞
本実施形態に係る固体撮像装置及びその製造方法であると、上記（１）の効果に加え下記（３）の効果を奏することが出来る。
（３）コスト削減を実現させることが出来る。
本実施形態に係る固体撮像装置及びその製造方法であると、ガラス基板３がマイクロレンズに光を集光させるための機能を果たす。つまり、本来であれば、上記第１の実施形態の図１３で説明したように、レンズホルダー２４には、例えば二つの撮像レンズ２２、２３が設けられ、これら撮像レンズ２２、２３で屈折させた光をマイクロレンズへと集光させる。そして、画素数の値が大きいほど、必要とする撮像レンズの枚数が多くなる。つまり、画素数の増加に伴いコストが掛かってしまうという問題がある。しかし、本実施形態では、ガラス基板３がレンズとしての機能を有することから、上記第１の実施形態における撮像レンズ２２、２３のうちいずれか一つを設けた構成をとることができる。この様子を図１９に示す。図１９は、本実施形態に係るカメラモジュールである。図示するように、ガラス基板３は凸形状とされ、このガラス基板３上には、撮像レンズ２２のみが形成される。このように、撮像レンズ２２で屈折した光は、更にガラス基板３によって更に屈折され、マイクロレンズに集光する。以上のことから、ガラス基板３がレンズとしての機能を有するため、カメラモジュールに搭載させる撮像レンズの数を減らすことが出来、コスト削減が可能となる。

なお、露出したガラス基板３の形状は凸形状に限らない。つまり、平面とされたガラス基板３がある曲面となって、その結果レンズとして機能するものであれば、その形状は本実施形態に示した凸形状に限られない。そのような例を図２０乃至図２３に示す。図２０乃至図２３は、本実施形態の第１乃至第４変形例に係るカメラモジュールの断面図である。

まず図２０に示すようにガラス基板３は、撮像素子４に相対する面のみが凸状とされていても良いし、または図２１に示すようにレンズ２２に相対する面のみが凸状とされても良い。また図２２に示すように、撮像素子４に相対する面のみが凹状とされてもよい。更に図２３に示すように、撮像素子４に相対する面が凹状とされ、且つレンズ２２に相対する面が凸状とされても良い。なお、少なくとも一方の面が凸状である形状の場合、その頂点は、周囲の部分（凸部分の周囲の領域であり、配線２または接着剤５に接する部分）よりも内側に位置する。

[第４の実施形態]
次に本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置及びその製造方法について説明する。本実施形態に係る固体撮像装置は、上記第１、第３の実施形態で示したカメラモジュールに搭載するＩＲカットフィルターを、レンズホルダー２４に設けず、ガラス基板３上に形成するものである。本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について図２４〜図２８を用いて説明する。

まず図２４を用いて説明する。図２４は上記第１の実施形態における図３において、ガラス基板３上にＩＲカットフィルター３０を形成したものである。つまり、ガラス基板３上に、順次ＩＲカットフィルター３０、導電層２、及びレジスト膜１０を形成する。そして、図２５に示すように、ＩＲカットフィルター３０はガラス基板３の一面に残存するように、レジスト膜１０及び導電層２のみをパターニングする。その後、図２６に示すように、例えばエッチングなどを用いてレジスト膜１０を除去する。これにより、ガラス基板３上にＩＲカットフィルター３０がそしてこのＩＲカットフィルター３０上に導電層２が形成される。以上のように、上記第１の実施形態で説明したＩＲカットフィルター３０を、ガラス基板３上に形成した構造をとっても良い。このようにガラス基板３上にＩＲカットフィルター３０を形成した際の、カメラモジュールを図２７に示す。図２７は、本実施形態に係るカメラモジュールの構成図である。なお、上記第１の実施形態で用いた図１３と異なる構造についてのみ説明する。図示するように、それまでレンズホルダー２１に設けられていたＩＲカットフィルター３０を、導電層２とガラス基板３との間に設けた構成をとる。

＜本実施形態に係る効果＞
本実施形態に係る固体撮像装置及びその製造方法であっても上記（１）と同様の効果を奏することが出来る。つまり、ＩＲカットフィルター３０をレンズホルダー２４に設けるのではなく、ガラス基板３上に形成した場合であっても、近赤外線をカットさせた光をマイクロレンズへと集光させることが出来る。つまり、マイクロレンズに光が集光する前に、赤外線をカットすればよいことから、上記第１の実施形態で説明したようにレンズホルダー２４にＩＲカットフィルター２０を設けても良いし、本実施形態のようにガラス基板３上にＩＲカットフィルター３０を形成してもよい。

なお、本実施形態においても、レンズは図１９乃至図２３に示すような形状を有していても良い。

なお、上記ＩＲカットフィルター３０は、上記第１の実施形態の図５の構造において露出したガラス基板３を覆うように形成されていてもよい。この様子を図２８に示す。図示するように、シリコン基板３上に導電層２とＩＲカットフィルター３０とが交互に形成される。このような構成であっても、ＩＲカットフィルター３０で近赤外光がカットされた光がガラス基板３を透過した後、撮像素子４で受光することができる。

なお、上記第１乃至第４の実施形態における露出するガラス基板３の形状は、長方形に限らない。つまり、撮像素子４が光を受光することができるのであれば、その露出するガラス基板３の形状は、円形、正方形など種種の形状に変形可能である。

そして、撮像素子４により多くの光が入射するよう、その露出するガラス基板３の面積を大きくしてもよい。つまり、例えば図２に示す導電層２の幅Ｗ０を例えばＷ３（＜Ｗ０）とすることで、より多くの光を撮像素子４で受光できるような構成であってもよい。

そして、この導電層２の形状であるが、撮像素子４上に形成しないことさえ満足すれば、線状でも多角形でもよい。

またなお、そのシリコン基板１の支持基板として機能し、可視光を透過可能とするものであれば、その支持基板はガラス基板３に限られない。つまり、無色透明でありさえすれば、プラスティックなどを材料に用いた支持基板であってもよい。

また、上記第１乃至第４の実施形態では撮像素子４を囲むように接着剤５がシリコン基板３上に成膜されているが、撮像素子４を覆うようにこの接着剤５が成膜されていてもよい。言い換えれば、撮像素子４が形成される領域においても、シリコン基板１とガラス基板３をと接着剤５によって接着してもよい。つまり、ガラス基板３から接着剤５に向かって入射する光が、この接着剤５中で屈折するような屈折率を有する材料であれば撮像素子４を覆うようにこの接着剤５が成膜されていてもよい。具体的には、ガラス基板３の屈折率が、約１．５であることから、接着剤５中で光が屈折を起こすには、約１．３程度の屈折率を有する材料の接着剤５であればよい。

なお、本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。

１…シリコン基板、２、６…導電層、３…ガラス基板、４…撮像素子、５、２８…接着剤、７…半田ボール、１０、１２…レジスト膜、１１…貫通孔、２０、３０…ＩＲカットフィルター、２１…遮光兼電磁シールド、２２、２３…撮像レンズ、２４…レンズホルダー、２６…裏面再配線、２７…保護膜

Claims (4)

1. 半導体基板と、
   前記半導体基板の一方の面上に設けられた透明支持基体と、
   前記半導体基板の前記一方の面上に形成され、該半導体基板と前記透明支持基体とを固定する接着剤と、
   前記透明支持基体上であって、該透明支持基体を介して、前記接着剤と相対する領域に形成された第１導電層と、
   前記半導体基板の他方の面上に配置された外部端子と、
   前記半導体基板内に形成され、前記外部端子に接続された第２導電層と
   を具備することを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記透明支持基体の上面において、前記第１導電層によって被覆されずにその表面が露出された第１領域と、前記透明支持基体の下面において、前記第１領域に対向する第２領域と、の少なくともいずれか一方は、凸状または凹状の表面形状を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
3. 前記透明支持基体の上には吸収膜を
   更に備えることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
4. 半導体基板の表面内に撮像素子を形成する工程と、
   前記半導体基板の前記表面上に接着剤を形成する工程と、
   前記半導体基板上に透明支持基体を前記接着剤により接着する工程と、
   前記透明支持基体上であって、該透明支持基体に対し前記接着剤と相対する領域に第１導電層を形成する工程と、
   前記半導体基板の裏面側から該半導体基板内に向かって貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔に第２導電層を埋め込む工程と、
   前記第２導電層と電気的に接続される外部端子を前記半導体基板の裏面に形成する工程と
   を具備することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。

Images