(57)【要約】【課題】低背化が可能で、製造コストが低い固体撮像デバイス及びその製造方法を提供する。【解決手段】シリコンウェーハの下面上に配線層３１を形成し、配線層３１の下面に支持基板を貼り合わせ、シリコンウェーハを上面側から減厚する。次に、シリコンウェーハの上面にフォトダイオードを形成し、フォトダイオードに対応する位置にマイクロレンズ２３を形成する。次に、シリコンウェーハ上であってマイクロレンズ２３を覆わない領域に接着剤層２５を形成し、マイクロレンズ２３を覆う領域に屈折率がマイクロレンズ２３の屈折率よりも低い低屈折率層２６を形成し、ガラス基板２８を接着剤層２５によってシリコンウェーハに接着する。次に、支持基板を配線層３１から剥離し、配線層３１の下面に半田ボール３６を接合する。その後、シリコンウェーハをダイシングすることにより、ＣＭＯＳイメージセンサ１を製造する。【選択図】図２
2010040621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面にフォトダイオードが形成された半導体基板と、
前記半導体基板上における前記フォトダイオードに対応する位置に設けられたマイクロレンズと、
前記半導体基板上に前記マイクロレンズを覆わないように設けられた接着剤層と、
前記半導体基板上に前記マイクロレンズを覆うように設けられ、屈折率が前記マイクロレンズを形成する材料の屈折率よりも低い低屈折率材料により形成された低屈折率層と、
前記接着剤層及び前記低屈折率層を覆い、前記接着剤層によって前記半導体基板に接着された透明基板と、
前記半導体基板の下面上に設けられた配線層と、
前記配線層の下面に接合された外部接続部材と、
を備えたことを特徴とする固体撮像デバイス。
【請求項２】
前記透明基板は、前記接着剤層の上面及び前記低屈折率層の上面の双方に接していることを特徴とする請求項１記載の固体撮像デバイス。
【請求項３】
前記低屈折率材料の屈折率が１．４以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像デバイス。
【請求項４】
半導体基板の下面上に配線層を形成する工程と、
前記配線層の下面に支持基板を被着させる工程と、
前記半導体基板を上面側から減厚する工程と、
前記半導体基板の上面にフォトダイオードを形成する工程と、
前記半導体基板上における前記フォトダイオードに対応する位置にマイクロレンズを形成する工程と、
前記半導体基板上であって前記マイクロレンズを覆わない領域に接着剤層を形成すると共に、前記半導体基板上であって前記マイクロレンズを覆う領域に屈折率が前記マイクロレンズを形成する材料の屈折率よりも低い低屈折率材料からなる低屈折率層を形成する工程と、
前記接着剤層及び前記低屈折率層を覆うように、透明基板を前記接着剤層によって前記半導体基板に接着する工程と、
前記支持基板を除去する工程と、
前記配線層の下面に外部接続部材を接合する工程と、
を備えたことを特徴とする固体撮像デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記減厚前の前記半導体基板の厚さは１００ミクロン以上であり、前記減厚後の前記半導体基板の厚さを１０ミクロン以下とすることを特徴とする請求項４記載の固体撮像デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像デバイス及びその製造方法に関し、特に、裏面照射型の固体撮像デバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラ及びカメラ付携帯電話の普及に伴い、固体撮像デバイスも低消費電力及び小型化が進んでおり、従来のＣＣＤ（Charge-Coupled Device：電荷結合素子）イメージセンサの他に、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）イメージセンサが用いられるようになっている。これらのイメージセンサにおいては、１つの半導体チップに、複数の画素が２次元的に配列されたセンサ部（撮像画素部）と、センサ部の外側に配置された周辺回路部とが形成されている。
【０００３】
従来、ＣＭＯＳイメージセンサにおいては、シリコン基板の表面に画素ごとにフォトダイオード（ＰＤ）が形成されており、このシリコン基板上には、電気信号を伝達するための配線層が設けられていた。また、配線層上にはフォトダイオードごとに色フィルタ層が設けられており、その上には光を効率的にフォトダイオードに入射させるためのマイクロレンズが設けられていた。そして、その上方には、キャビティ（空洞）を介してガラス基板が配置されていた。
【０００４】
このようなＣＭＯＳイメージセンサにおいては、外部から入射した光は、ガラス基板及びキャビティを通過して各マイクロレンズに入射し、マイクロレンズによって集光された後、色フィルタ層及び配線層を通過して、フォトダイオードに入射する。そして、このフォトダイオードに入射した光が光電変換されて信号電荷が発生し、この信号電荷から電気信号が生成されることにより、画像データが取得される。
【０００５】
しかしながら、このようなＣＭＯＳイメージセンサにおいては、マイクロレンズによって集光された光がフォトダイオードに入射するまでに、金属配線を含む配線層を通過する必要がある。配線層においては、金属配線はマイクロレンズとフォトダイオードとの間の領域を避けて配置されているが、イメージセンサの小型化及び多画素化により画素ピッチが小さくなると、金属配線により反射・吸収される光が多くなり、その分、フォトダイオードに入射する光が減少し、受光感度が低下する。また、金属配線によって反射された光が、隣接する画素のフォトダイオードに入射し、混色が発生する。
【０００６】
そこで、これらの問題を解決するために、裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。裏面照射型のイメージセンサにおいては、薄い半導体基板の一方の面にフォトダイオードが形成されており、この一方の面上に色フィルタ層及びマイクロレンズが配置されている。マイクロレンズの上方には、接着剤層及びこの接着剤層によって区画されたキャビティを介してガラス基板が配置されている。一方、この半導体基板の他方の面には周辺回路を構成するトランジスタ等が形成されており、この他方の面上に配線層が設けられている。配線層には厚い支持基板が貼り付けられており、支持基板の表面には半田ボールが搭載されている。そして、支持基板を貫通するビアが、半田ボールを配線層中の金属配線に接続している。
【０００７】
この裏面照射型のイメージセンサにおいては、フォトダイオード、色フィルタ層、マイクロレンズ及びガラス基板等の光学部品は半導体基板の一方の面側に配置されており、周辺回路を構成するトランジスタ、配線層、ビア及び半田ボール等の電気部品は半導体基板の他方の面側に配置されている。このため、ガラス基板からキャビティ、マイクロレンズ及び色フィルタ層を介してＰＤに入射する光の光路には配線層が介在しないため、光が金属配線によって反射・吸収されることがない。この結果、受光感度が高く、混色が生じにくい。
【０００８】
しかしながら、このような裏面照射型のイメージセンサにおいては、強度を確保するために厚い支持基板を設ける必要がある。このため、支持基板の分だけカメラモジュールの高さが高くなってしまい、低背化が困難である。また、厚い支持基板にビアを形成するプロセスが必要となるため、製造コストが高くなってしまう。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２７３３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、低背化が可能で、製造コストが低い固体撮像デバイス及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、上面にフォトダイオードが形成された半導体基板と、前記半導体基板上における前記フォトダイオードに対応する位置に設けられたマイクロレンズと、前記半導体基板上に前記マイクロレンズを覆わないように設けられた接着剤層と、前記半導体基板上に前記マイクロレンズを覆うように設けられ、屈折率が前記マイクロレンズを形成する材料の屈折率よりも低い低屈折率材料により形成された低屈折率層と、前記接着剤層及び前記低屈折率層を覆い、前記接着剤層によって前記半導体基板に接着された透明基板と、前記半導体基板の下面上に設けられた配線層と、前記配線層の下面に接合された外部接続部材と、を備えたことを特徴とする固体撮像デバイスが提供される。
【００１２】
本発明の他の一態様によれば、半導体基板の下面上に配線層を形成する工程と、前記配線層の下面に支持基板を被着させる工程と、前記半導体基板を上面側から減厚する工程と、前記半導体基板の上面にフォトダイオードを形成する工程と、前記半導体基板上における前記フォトダイオードに対応する位置にマイクロレンズを形成する工程と、前記半導体基板上であって前記マイクロレンズを覆わない領域に接着剤層を形成すると共に、前記半導体基板上であって前記マイクロレンズを覆う領域に屈折率が前記マイクロレンズを形成する材料の屈折率よりも低い低屈折率材料からなる低屈折率層を形成する工程と、前記接着剤層及び前記低屈折率層を覆うように、透明基板を前記接着剤層によって前記半導体基板に接着する工程と、前記支持基板を除去する工程と、前記配線層の下面に外部接続部材を接合する工程と、を備えたことを特徴とする固体撮像デバイスの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低背化が可能で、製造コストが低い固体撮像デバイス及びその製造方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る固体撮像デバイスを例示する平面図であり、
図２は、図１に示すＡ−Ａ’線による断面図であり、
図３は、図２に示す部分Ｂの一部拡大断面図である。
なお、各図における縦横比並びに各構成要素の寸法比及び個数は、図を見易くするために、実際のものとは異なって描かれている。例えば、図１においては、マイクロレンズは１０行１０列程度しか描かれていないが、実際にはより小さなマイクロレンズがより多く形成されている。
本実施形態に係る固体撮像デバイスは、例えば、裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサである。
【００１５】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係るＣＭＯＳイメージセンサ１（以下、単に「センサ」ともいう）においては、例えば導電型がｐ型の単結晶シリコンからなるシリコン基板１１が設けられている。シリコン基板１１の厚さは１０ミクロン以下である。シリコン基板１１の主面に対して垂直な方向から見て、シリコン基板１１の形状は矩形であり、その中央部の矩形の領域がセンサ部Ｓとなっている。また、センサ部Ｓを囲む枠状の領域が周辺回路部Ｃとなっている。センサ部Ｓは光を受光して電気信号に変換する部分である。周辺回路部Ｃには、センサ部Ｓから出力された電気信号を処理する信号処理回路及びセンサ部Ｓを駆動する駆動回路が設けられている。信号処理回路には、例えば、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路及びＡ／Ｄ変換回路等が含まれている。また、駆動回路には、例えば、垂直及び水平の各スキャナ並びにタイミングジェネレータ等が含まれている。
【００１６】
図３に示すように、シリコン基板１１の一方の主面（以下、「上面」という）１１ａには、センサ部Ｓにおいて、ｎ型の拡散領域からなるフォトダイオード１２が複数個形成されている。フォトダイオード１２は、例えばマトリクス状に配列されている。また、シリコン基板１１におけるフォトダイオード１２間の領域はｐ＋型の拡散領域からなる素子分離領域１３となっている。更に、素子分離領域１３の下方には、ｎ型の拡散領域からなるフローティングディフュージョン１４が形成されている。更にまた、シリコン基板１１の最上面には、フォトダイオード１２及び素子分離領域１３の直上域全体にわたって、ｐ＋型の表面拡散層１５が形成されている。
【００１７】
一方、シリコン基板１１の他方の主面（以下、「下面」という）１１ｂには、周辺回路部Ｃにおいて、ｐ型のウエル１６が形成されており、ウエル１６の下面の一部には、ｎ型のソース・ドレイン領域１７が形成されている。このソース・ドレイン領域１７は、周辺回路部Ｃのトランジスタを構成するものである。
【００１８】
シリコン基板１１の上面側（以下、「上方」という）には、少なくともセンサ部Ｓを覆うように、例えばシリコン酸化物からなる絶縁膜１８が設けられており、絶縁膜１８上の一部の領域には例えばアルミニウムからなる金属遮光膜１９が設けられている。金属遮光膜１９は、絶縁膜１８上におけるフォトダイオード１２に対応する部分を除く領域に設けられている。また、金属遮光膜１９を覆うように、例えばシリコン窒化物からなるパッシベーション膜２０が設けられている。
【００１９】
パッシベーション膜２０上の一部の領域には、色フィルタ層２１が設けられている。色フィルタ層２１はフォトダイオード１２ごとに設けられている。色フィルタ層２１は、例えば、赤色、緑色、青色の透明膜である。また、色フィルタ層２１を覆うように、全面に平坦化膜２２が設けられている。
【００２０】
平坦化膜２２上には、マイクロレンズ２３が設けられている。マイクロレンズ２３は平凸レンズであり、屈折率が１．５以上、例えば１．５〜１．６の透明材料により形成されており、例えばアクリル樹脂により形成されている。各マイクロレンズ２３は、各色フィルタ層２１に対応する位置に設けられており、従って、各フォトダイオード１２に対応する位置ごとに設けられている。すなわち、各マイクロレンズ２３は、このマイクロレンズ２３に入射した光が各色フィルタ層２１を透過して各フォトダイオード１２に入射するような位置に配置されている。なお、図２においては、絶縁膜１８、金属遮光膜１９、パッシベーション膜２０、平坦化膜２２については、図示が省略されている。
【００２１】
また、シリコン基板１１上には、接着剤層２５及び低屈折率層２６が同じ高さに設けられている。すなわち、接着剤層２５の上面及び低屈折率層２６の上面は同一平面を構成している。なお、周辺回路部Ｃの少なくとも一部には、絶縁膜１８、金属遮光膜１９、パッシベーション膜２０、色フィルタ層２１及び平坦化膜２２が形成されていない領域があり、この領域ではシリコン基板１１の上面１１ａが露出し、接着剤層２５に接触している。
【００２２】
図１に示すように、接着剤層２５はマイクロレンズ２３を覆わないように設けられており、低屈折率層２６はマイクロレンズ２３を覆うように設けられている。より具体的には、接着剤層２５は、シリコン基板１１の周辺回路部Ｃの直上域のうち、外周側の部分に枠状に設けられている。また、低屈折率層２６は、接着剤層２５によって囲まれた空間に充填されて、シリコン基板１１のセンサ部Ｓの直上域及び周辺回路部Ｃの内周側の部分の直上域に略直方体状に設けられており、マイクロレンズ２３に接している。
【００２３】
接着剤層２５は、ガラスに対して接着性を持つ接着剤により形成されている。また、低屈折率層２６は、マイクロレンズ２３を形成する材料よりも屈折率が低い透明な低屈折率材料により形成されている。低屈折率層２６を形成する低屈折率材料の屈折率は１．４以下であることが好ましく、１．３以下であることがより好ましい。屈折率が１．３以下であり、十分な光透過性を有する材料には、例えば、ＳｉＯ２フッ素ポリマー、シリコーン樹脂、ポリシロキサン系の樹脂、中空シリカを含有したエポキシ樹脂等がある。
【００２４】
接着剤層２５及び低屈折率層２６の上方には、接着剤層２５及び低屈折率層２６を覆うように、透明なガラス基板２８が設けられている。ガラス基板２８はシリコン基板１１の直上域の全域に設けられている。ガラス基板２８の下面は接着剤層２５の上面及び低屈折率層２６の上面に接しており、ガラス基板２８は接着剤層２５によってシリコン基板１１に接着されている。このため、シリコン基板１１とガラス基板２８との間にはキャビティ（空洞）は形成されていない。
【００２５】
一方、シリコン基板１１の下面側（以下、「下方」という）には、配線層３１が設けられている。配線層３１はシリコン基板１１の直下域の全域に設けられており、その上面はシリコン基板１１の下面に接している。配線層３１においては、例えばシリコン酸化物からなる層間絶縁膜３２内に、例えばポリシリコンからなるゲート電極３３及び例えばアルミニウムからなる複数層の金属配線３４が埋設されている。ゲート電極３３は、シリコン基板１１に形成されたソース・ドレイン領域１７と共にトランジスタを形成している。これらのトランジスタは、周辺回路部Ｃを構成するトランジスタ、フォトダイオード１２に蓄積された電荷をフローティングディフュージョン１４に移動させる転送トランジスタ、及びフローティングディフュージョン１４の電位変動を検出して増幅する増幅トランジスタとして機能する。
【００２６】
配線層３１の下面には、電極パッド３５が設けられており、電極パッド３５には、外部接続部材としての半田ボール３６が接合されている。半田ボール３６は、例えば、配線層３１の下面の全域に複数個設けられており、それぞれ電極パッド３５にボールボンディングされている。
【００２７】
以下、上述の各部分のサイズの一例を挙げる。上方から見て、センサ１の外形は１辺が５ミリメートルの正方形である。従って、配線層３１、シリコン基板１１、接着剤層２５、ガラス基板２８の外形も、上方から見ると１辺が５ミリメートルの正方形である。また、配線層３１の厚さは１〜３ミクロンであり、シリコン基板１１の厚さは３〜５ミクロンであり、接着剤層２５及び低屈折率層２６の厚さは１０〜１００ミクロンであり、ガラス基板２８の厚さは３００〜５００ミクロンである。
【００２８】
本実施形態に係るＣＭＯＳイメージセンサ１は、例えば携帯電話に内蔵される。この場合、センサ１は携帯電話のマザーボードに半田ボール３６を介して搭載され、センサ１の上方、すなわちガラス基板２８側には、光学レンズが配置される。そして、携帯電話の外部から光学レンズを介して入射した光は、ガラス基板２８及び低屈折率層２６を通過して各マイクロレンズ２３に到達し、マイクロレンズ２３の配列面で結像する。このとき、低屈折率層２６の屈折率はマイクロレンズ２３の屈折率よりも低く、例えば低屈折率層２６の屈折率は１．４以下であり、マイクロレンズ２３の屈折率は１．５〜１．６であるため、マイクロレンズ２３に入射する光は、低屈折率層２６とマイクロレンズ２３との界面において屈折し、マイクロレンズ２３によって集光される。そして、この光は色フィルタ層２１を透過することによって波長が選択され、金属遮光膜１９によって領域が選択されてフォトダイオード１２に入射する。
【００２９】
フォトダイオード１２においては、入射した光が光電変換されて信号電荷が発生する。この信号電荷は、転送トランジスタ（図示せず）によってフローティングディフュージョン１４に転送され、フローティングディフュージョン１４の電位を変動させる。そして、増幅トランジスタ（図示せず）がこの電位変動を検出し、増幅して電気信号を生成し、周辺回路部Ｃに対して出力する。周辺回路部Ｃは、この電気信号を処理して所定の形式の信号とし、半田ボール３６を介してセンサ１の外部に対して出力する。一方、周辺回路部Ｃは、センサ部Ｓに設けられた転送トランジスタ及び増幅トランジスタを駆動する。
【００３０】
次に、本実施形態に係る固体撮像デバイスの製造方法について説明する。
図４（ａ）〜（ｄ）、図５（ａ）〜（ｃ）並びに図６（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る固体撮像デバイスの製造方法を例示する工程断面図である。
本実施形態においては、センサ１をＣＳＣＭ（Chip Scale Camera Module）技術を用いて製造する。
【００３１】
先ず、図４（ａ）に示すように、例えば導電型がｐ型の単結晶シリコンからなるシリコンウェーハ１１ｗを用意する。シリコンウェーハ１１ｗの厚さは、例えば１００ミクロン以上とし、例えば１００乃至５００ミクロンとする。シリコンウェーハ１１ｗは、後の工程において減厚及びダイシングされ、上述のシリコン基板１１（図２参照）となるものである。すなわち、シリコンウェーハ１１ｗには複数枚のシリコン基板１１が含まれている。
【００３２】
次に、図３に示すように、シリコンウェーハ１１ｗの一方の主面（下面）１１ｂに、ｐ型のウエル１６、ｎ型のソース・ドレイン領域１７及びｎ型のフローティングディフュージョン１４を形成する。次に、シリコンウェーハ１１ｗの下面１１ｂ上に配線層３１を形成する。配線層３１においては、層間絶縁膜３２内に、ゲート電極３３及び金属配線３４を形成する。これにより、シリコンウェーハ１１ｗのうち、後の工程でそれぞれセンサ１の周辺回路部Ｃとなる予定の領域に駆動回路及び信号処理回路が形成され、センサ部Ｓとなる予定の領域に転送トランジスタ及び増幅トランジスタが形成される。
【００３３】
次に、図４（ｂ）に示すように、配線層３１の下面に支持基板５１を貼り合わせる。支持基板５１には、例えば、厚さが１００〜５００ミクロンのシリコン基板を使用する。
次に、図４（ｃ）に示すように、シリコンウェーハ１１ｗを他方の主面（上面）１１ａ側からＢＳＧ（Back Side Grind）により研削して、シリコンウェーハ１１ｗを１０ミクロン以下、例えば５ミクロン以下の厚さまで減厚する。
【００３４】
次に、図３に示すように、シリコンウェーハ１１ｗの上面１１ａのうち、後の工程で各センサ１のセンサ部Ｓとなる予定の領域に、ｎ型の拡散領域からなるフォトダイオード１２、ｐ＋型の拡散領域からなる素子分離領域１３及びｐ＋型の拡散領域からなる表面拡散層１５を形成する。
【００３５】
次に、図３及び図４（ｄ）に示すように、上面１１ａ上に、例えばシリコン酸化物からなる絶縁膜１８、例えばアルミニウムからなる金属遮光膜１９、及び例えばシリコン窒化物からなるパッシベーション膜２０を形成する。そして、パッシベーション膜２０上に、フォトダイオード１２ごとに色フィルタ層２１を形成し、色フィルタ層２１を覆うように平坦化膜２２を形成する。なお、このとき、後の工程で周辺回路部Ｃとなる予定の領域の一部には、絶縁膜１８、金属遮光膜１９、パッシベーション膜２０、色フィルタ層２１及び平坦化膜２０を形成せずに、シリコンウェーハ１１ｗを露出させておく。
【００３６】
次に、平坦化膜２２上に、色フィルタ層２１ごとに平凸型のマイクロレンズ２３を形成する。マイクロレンズ２３は、シリコンウェーハ１１ｗ上であってフォトダイオード１２に対応する位置に形成する。また、マイクロレンズ２３は屈折率が１．５以上、例えば１．５〜１．６の透明材料により形成し、例えばアクリル樹脂により形成する。
【００３７】
次に、図５（ａ）に示すように、シリコンウェーハ１１ｗ上に接着剤層２５を形成する。接着剤層２５は、周辺回路部Ｃにおけるセンサ部Ｓに接する領域を除く領域の直上域に配置されるように、上方から見て格子状にパターニングする。このとき、接着剤層２５はセンサ部Ｓの直上域には設けず、従って、マイクロレンズ２３を覆わない領域に形成する。接着剤層２５は上述の露出領域においてシリコンウェーハ１１ｗに接着される。
【００３８】
次に、図５（ｂ）に示すように、格子状の接着剤層２５によって区画された空間内に、低屈折率材料を注入して、センサ部Ｓの全体及び周辺回路部Ｃにおけるセンサ部Ｓに接する領域の直上域に、低屈折率層２６を形成する。これにより、低屈折率層２６は、シリコンウェーハ１１ｗ上であって、マイクロレンズ２３に接し、マイクロレンズ２３を覆う領域に形成される。上述の如く、低屈折率材料には、マイクロレンズを形成する材料よりも屈折率が低い透明材料を使用し、好ましくは屈折率が１．４以下、より好ましくは１．３以下の材料を使用する。また、低屈折率層２６の上面の高さは接着剤層２５の上面と高さと等しくなるようにする。
【００３９】
次に、図５（ｃ）に示すように、接着剤層２５及び低屈折率層２６の上方にガラス基板２８を配置し、接着剤層２５及び低屈折率層２６の上面に接触させる。これにより、接着剤層２５によってガラス基板２８をシリコンウェーハ１１ｗに接着する。
【００４０】
次に、図６（ａ）に示すように、配線層３１から支持基板５１（図５（ｃ）参照）を剥離することにより、支持基板５１を除去する。この結果、配線層３１の下面が露出する。
次に、図６（ｂ）に示すように、配線層３１の下面に電極パッド３５を形成し、電極パッド３４に半田ボール３６を接合（ボンディング）する。
【００４１】
次に、上方から見て接着剤層２５の内部に設定されたダイシングラインＤに沿って、シリコンウェーハ１１ｗを複数枚のシリコン基板１１に切り分ける。これにより、図１乃至図３に示すように、複数個のＣＭＯＳイメージセンサ１が製造される。
【００４２】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態に係るセンサ１においては、図５（ｂ）に示す工程において、接着剤層２５によって囲まれた空間内に低屈折率層２６を形成し、ガラス基板２８を接着剤層２５の上面及び低屈折率層２６の上面の双方に接触させている。これにより、図６（ａ）に示す工程において、配線層３１から支持基板５１を剥離しても、センサ１全体の強度及び剛性を確保することができる。この結果、センサ１から支持基板５１を除くことができ、支持基板５１の分だけセンサ１の低背化が可能となる。特に、シリコン基板１１の厚さを１０ミクロン以下とすることにより、この効果が顕著になる。また、ガラス基板２８を接着剤層２５の上面全体及び低屈折率層２６の上面全体に接触させることにより、センサ１の内部にキャビティ（空洞）が形成されなくなり、センサ１の強度及び剛性がより一層向上する。
【００４３】
また、本実施形態に係るセンサ１においては、配線層３１と半田ボール３６との間に支持基板５１が介在しないため、支持基板５１に深いビアを形成する必要がなく、製造コストを低く抑えることができる。
【００４４】
更に、本実施形態によれば、低屈折率層２６を設けてシリコンウェーハ１１ｗとその上下に形成された構造体の剛性を高めているため、シリコンウェーハ１１ｗをダイシングしてシリコン基板１１に切り分ける際に、シリコン基板１１にチッピング（欠け）及び割れ等の損傷が生じることを防止できる。
【００４５】
更にまた、本実施形態においては、低屈折率層２６をマイクロレンズ２３を形成する材料よりも屈折率が低い低屈折率材料によって形成しているため、低屈折率層２６とマイクロレンズ２３との界面で光の屈折が生じ、入射した光をマイクロレンズ２３によって集光することができる。特に、低屈折率材料の屈折率を１．４以下とすることにより、マイクロレンズ２３との間で大きな相対屈折率を得ることができ、より効果的に集光することができる。
【００４６】
なお、低屈折率層２６を設ける替わりに、屈折率が低い接着剤からなる接着剤層をシリコン基板上の全面に形成してキャビティが形成されないようにすることも考えられる。しかし、現状では、屈折率が十分に低く、光透過性が十分に高く、且つ接着性を有する実用的な材料は見当たらないため、この方法は現実的ではない。
【００４７】
次に、本実施形態の比較例について説明する。
図７は、本比較例に係る固体撮像デバイスを例示する断面図である。
図７に示すように、本比較例においては、前述の実施形態と同様にＣＳＣＭ（Chip Scale Camera Module）技術によって裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサ１０１を製造している。但し、このセンサ１０１においては低屈折率層２６（図２参照）が設けられておらず、接着剤層２５により囲まれた空間は、キャビティ１０２となっている。このため、製造後のセンサ１０１の強度及び剛性を確保するために支持基板５１が必要であり、半田ボール３６は支持基板５１の下面上にボンディングされている。また、支持基板５１においては、配線層３１内の金属配線を半田ボール３６に接続するためにビア１０３が形成されている。これにより、センサ１０１においては、支持基板５１が設けられているため低背化が困難であり、ビア１０３を形成する必要があるため製造コストが高い。
【００４８】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
【００４９】
例えば、前述の実施形態においては、格子状の接着剤層２５を形成した後に、接着剤層２５によって囲まれた空間内に低屈折率層２６を形成する例を示したが、この順番は逆でもよい。すなわち、先に低屈折率材料をシリコンウェーハ１１ｗの全面に塗布し、格子状の溝を形成することにより低屈折率層２６を形成した後、この溝内に接着剤を流し込んで接着剤層２５を形成してもよい。
【００５０】
また、前述の実施形態においては、固体撮像デバイスがＣＭＯＳイメージセンサである例を示したが、本発明はこれに限定されず、裏面照射型の固体撮像デバイスであればよく、例えばＣＣＤイメージセンサであってもよい。
【００５１】
更に、前述の実施形態においては、透明基板としてガラス基板を用いる例を示したが、本発明はこれに限定されず、必要な強度、剛性及び光透過率が得られる透明基板であればよい。更にまた、前述の実施形態においては、外部接続部材として半田ボールを用いる例を示したが、本発明はこれに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態に係る固体撮像デバイスを例示する平面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ’線による断面図である。
【図３】図２に示す部分Ｂの一部拡大断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態に係る固体撮像デバイスの製造方法を例示する工程断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る固体撮像デバイスの製造方法を例示する工程断面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係る固体撮像デバイスの製造方法を例示する工程断面図である。
【図７】本実施形態の比較例に係る固体撮像デバイスを例示する断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  ＣＭＯＳイメージセンサ、１１  シリコン基板、１１ａ  上面、１１ｂ  下面、１１ｗ  シリコンウェーハ、１２  フォトダイオード、１３  素子分離領域、１４  フローティングディフュージョン、１５  表面拡散層、１６  ウエル、１７  ソース・ドレイン領域、１８  絶縁膜、１９  金属遮光膜、２０  パッシベーション膜、２１  色フィルタ層、２２  平坦化膜、２３  マイクロレンズ、２５  接着剤層、２６  低屈折率層、２８  ガラス基板、３１  配線層、３２  層間絶縁膜、３３  ゲート電極、３４  金属配線、３５  電極パッド、３６  半田ボール、５１  支持基板、１０１  ＣＭＯＳイメージセンサ、１０２  キャビティ、１０３  ビア、Ｂ  部分、Ｃ  周辺回路部、Ｄ  ダイシングライン、Ｓ  センサ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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