(57)【要約】【課題】耐熱性及び耐候性に優れ、かつ薄型化を実現できる固体撮像装置を提供する。【解決手段】本発明に係る固体撮像装置１００は、半導体基板１１と、半導体基板１１に形成される固体撮像素子１０と、固体撮像素子１０上に配置される透明部材２１とを備え、固体撮像素子１０は、半導体基板１１に形成され、光を電気信号に変換する複数の受光部１２と、各受光部１２にそれぞれが対応し、対応する受光部１２上に形成され、透明部材２１を介して入射した光を対応する受光部１２に導く複数のデジタルマイクロレンズ１７とを含み、複数のデジタルマイクロレンズ１７のそれぞれは、交互に同心円状に配置された複数の凸部３０と複数の凹部３１とを有し、複数の凸部３０は透明部材２１と接し、複数の凹部３１は透明部材２１と接しない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板に形成される固体撮像素子と、
前記固体撮像素子上に配置される透明部材とを備え、
前記固体撮像素子は、
前記半導体基板に形成され、光を電気信号に変換する複数の受光部と、
前記各受光部にそれぞれが対応し、対応する受光部の上方に形成され、前記透明部材を介して入射した光を対応する受光部に導く複数のデジタルマイクロレンズとを含み、
前記複数のデジタルマイクロレンズのそれぞれは、交互に同心円状に配置された複数の凸部と複数の凹部とを有し、
前記複数の凸部は前記透明部材と接し、前記複数の凹部は前記透明部材と接しない
固体撮像装置。
【請求項２】
前記透明部材と前記複数の凸部とは、透明接着剤を介して接触するとともに、当該透明接着剤により固定され、
前記複数の凹部の底面及び側面は、前記透明接着剤に接触しない
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記複数の凹部は、底面及び側面の表面に、疎水加工された疎水加工層を有する
請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記固体撮像装置は、さらに、
前記透明部材の側面及び前記固体撮像素子の上面に接し、前記透明部材を前記固体撮像素子上に固定する、接着剤により構成されるフィレットを備える
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記透明部材と前記複数の凸部とは、シラン系有機化合物を介して接触するとともに、当該シラン系有機化合物により固定される
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項６】
半導体基板に固体撮像素子を形成する第１工程と、
前記固体撮像素子上に透明部材を配置するとともに、前記固体撮像素子上に前記透明部材を固定する第２工程とを含み、
前記第１工程は、
光を電気信号に変換する複数の受光部を前記半導体基板に形成する第３工程と、
前記各受光部にそれぞれが対応し、前記透明部材を介して入射した光を対応する受光部に導く複数のデジタルマイクロレンズを、対応する受光部の上方に形成する第４工程とを含み、
前記デジタルマイクロレンズのそれぞれは、交互に同心円状に配置された複数の凸部と複数の凹部とを有し、
前記第２工程では、前記複数の凸部が前記透明部材と接し、かつ前記複数の凹部が前記透明部材と接しないように、前記透明部材を前記固体撮像素子上に固定する
固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記第２工程では、透明接着剤を介して前記複数の凸部と前記透明部材とを接触させることにより、前記透明部材を前記固体撮像素子上に固定する
請求項６記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２工程では、前記複数の凹部の底面及び側面の表面を疎水加工した後、前記透明接着剤を介して前記複数の凸部と前記透明部材とを接触させることにより、前記透明部材を前記固体撮像素子上に固定する
請求項７記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２工程は、
前記固体撮像素子上に前記透明部材を配置する工程と、
配置された前記透明部材の側面及び前記固体撮像素子の上面に接し、接着剤により構成されるフィレットを形成することにより、前記透明部材を前記固体撮像素子上に固定する工程とを含む
請求項６記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２工程は、
前記透明部材の一方の表面に第１シラン系有機化合物層を形成する工程と、
前記複数の凸部の上面に第２シラン系有機化合物層を形成する工程と、
前記第１シラン系有機化合物層と、前記第２シラン系有機化合物層とを化学的に結合させることにより、前記透明部材を前記固体撮像素子上に固定する工程とを含む
請求項６記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に関し、特に、デジタルマイクロレンズを備える固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＣＤ（電荷結合素子：Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等を用いた固体撮像素子では、受光部に光を集光するレンズとして、有機材料をレンズ状に硬化させたマイクロレンズが使用されている。また、このような固体撮像素子をセラミックパッケージに収容した固体撮像装置が知られている。
【０００３】
以下、従来のセラミックパッケージされた固体撮像装置５００の構成を説明する。
図１４は、従来の固体撮像装置５００の断面図である。図１４に示すように、従来の固体撮像装置５００は、積層セラミックパッケージ１１１と、固体撮像素子１１３と、ワイヤ１１７と、遮光層１２１と、保護ガラス１２３と、封止剤１２７とを含む。
【０００４】
積層セラミックパッケージ１１１は、積層された複数のセラミック板により構成される。また、積層セラミックパッケージ１１１は、凹部１１１ａを有し、内部リード部１１１ｂを備える。
【０００５】
固体撮像素子１１３は、半導体集積回路（ＬＳＩ）であり、積層セラミックパッケージ１１１が有する凹部１１１ａ内に配置される。
【０００６】
固体撮像素子１１３は、平面状に配置された複数の受光部が配置される受光領域１１３ａと、受光領域１１３ａの外側に配置される周辺回路部１１３Ａと、周辺回路部１１３Ａの一部に形成される入出力部１１３ｂと、入出力部１１３ｂの表面に形成される電極パッド１１３ｃとを含む。
【０００７】
また、固体撮像素子１１３は、有機材料をレンズ状に硬化させたマイクロレンズ（図示せず）を備える。このマイクロレンズは、受光領域１１３ａ上に形成され、入射光を受光領域１１３ａに導く。
【０００８】
ワイヤ１１７は、電極パッド１１３ｃと、内部リード部１１１ｂとを接続する。
保護ガラス１２３は、固体撮像素子１１３の上方に、空隙１２４（空気）を介して、形成される。
【０００９】
遮光層１２１は、保護ガラス１２３の上面の外周部、端面（側面）及び下面の外周部を覆う。この遮光層１２１は、ワイヤ１１７からの反射光が受光領域１１３ａに入射するのを防止するために形成されている。
【００１０】
封止剤１２７は、保護ガラス１２３と積層セラミックパッケージ１１１との間に充填される。
【００１１】
一方で、近年、このような有機材料で形成されるマイクロレンズの代わりに、デジタルマイクロレンズを使用する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１２】
図１５は、デジタルマイクロレンズ５７を備える固体撮像素子の構造を示す断面図である。また、図１６は、デジタルマイクロレンズ５７の上面図である。
【００１３】
図１５及び図１６に示すようにデジタルマイクロレンズ５７は、半導体微細加工技術を利用して、ＳｉＯ2に光の波長以下の微細な溝を形成したものである。また、デジタルマイクロレンズ５７では、複数の凸部６０と凹部６１（溝）とが交互に同心円状に配置される。
【００１４】
このような無機材料で形成されるデジタルマイクロレンズ５７は、有機材料で形成されたマイクロレンズに比べ、耐熱性、及び耐候性が高いという利点がある。
【特許文献１】特開２００８−１０７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、このような固体撮像装置では、さらなる小型化及び薄型化が望まれている。
【００１６】
そこで、本発明は、耐熱性及び耐候性に優れ、かつ薄型化を実現できる固体撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成される固体撮像素子と、前記固体撮像素子上に配置される透明部材とを備え、前記固体撮像素子は、前記半導体基板に形成され、光を電気信号に変換する複数の受光部と、前記各受光部にそれぞれが対応し、対応する受光部の上方に形成され、前記透明部材を介して入射した光を対応する受光部に導く複数のデジタルマイクロレンズとを含み、前記複数のデジタルマイクロレンズのそれぞれは、交互に同心円状に配置された複数の凸部と複数の凹部とを有し、前記複数の凸部は前記透明部材と接し、前記複数の凹部は前記透明部材と接しない。
【００１８】
この構成によれば、デジタルマイクロレンズの上面と透明部材の下面とが接して配置される。これにより、デジタルマイクロレンズ（又は、有機材料で形成されるマイクロレンズ）上に、空隙を介して、透明部材を配置する場合に比べ、固体撮像装置の厚さを削減できる。さらに、本発明に係る固体撮像装置は、デジタルマイクロレンズを用いることで、耐熱性及び耐候性を向上できる。このように、本発明は、耐熱性及び耐候性に優れ、かつ薄型化を実現できる固体撮像装置を提供できる。
【００１９】
また、前記透明部材と前記複数の凸部とは、透明接着剤を介して接触するとともに、当該透明接着剤により固定され、前記複数の凹部の底面及び側面は、前記透明接着剤に接触しなくてもよい。
【００２０】
この構成によれば、透明接着剤を用いて、簡便に透明部材とデジタルマイクロレンズとを貼り合わせることができる。
【００２１】
また、前記複数の凹部は、底面及び側面の表面に、疎水加工された疎水加工層を有してもよい。
【００２２】
この構成によれば、デジタルマイクロレンズの凹部と透明接着剤の濡れ性を悪化させることができる。これにより、透明接着剤を凸部の上面に塗布する際に、凹部に透明接着剤が流れこむことにより、凹部の空隙が透明接着剤で充填されることを防止できる。
【００２３】
また、前記固体撮像装置は、さらに、前記透明部材の側面及び前記固体撮像素子の上面に接し、前記透明部材を前記固体撮像素子上に固定する、接着剤により構成されるフィレットを備えてもよい。
【００２４】
この構成によれば、透明部材の周辺端面がフィレットにより保護される。これにより、製造工程上の予知し得ない衝撃などにより、透明部材が破壊されることを防止できる。
【００２５】
また、前記透明部材と前記複数の凸部とは、シラン系有機化合物を介して接触するとともに、当該シラン系有機化合物により固定されてもよい。
【００２６】
この構成によれば、デジタルマイクロレンズと、透明部材に加えて、当該デジタルマイクロレンズと透明部材との接合部分もガラス構造を有する。これにより、有機材料で構成された透明接着剤を使用する場合に比べて、さらに固体撮像装置の耐久性を向上できる。
【００２７】
また、本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に固体撮像素子を形成する第１工程と、前記固体撮像素子上に透明部材を配置するとともに、前記固体撮像素子上に前記透明部材を固定する第２工程とを含み、前記第１工程は、光を電気信号に変換する複数の受光部を前記半導体基板に形成する第３工程と、前記各受光部にそれぞれが対応し、前記透明部材を介して入射した光を対応する受光部に導く複数のデジタルマイクロレンズを、対応する受光部の上方に形成する第４工程とを含み、前記デジタルマイクロレンズのそれぞれは、交互に同心円状に配置された複数の凸部と複数の凹部とを有し、前記第２工程では、前記複数の凸部が前記透明部材と接し、かつ前記複数の凹部が前記透明部材と接しないように、前記透明部材を前記固体撮像素子上に固定する。
【００２８】
これによれば、デジタルマイクロレンズの上面と透明部材の下面とが接して配置される。これにより、デジタルマイクロレンズ（又は、有機材料で形成されるマイクロレンズ）上に、空隙を介して、透明部材を配置する場合に比べ、固体撮像装置の厚さを削減できる。さらに、本発明に係る固体撮像装置は、デジタルマイクロレンズを用いることで、耐熱性及び耐候性を向上できる。このように、本発明は、耐熱性及び耐候性に優れ、かつ薄型化を実現できる固体撮像装置の製造方法を提供できる。
【００２９】
また、前記第２工程では、透明接着剤を介して前記複数の凸部と前記透明部材とを接触させることにより、前記透明部材を前記固体撮像素子上に固定してもよい。
【００３０】
これによれば、透明接着剤を用いて、簡便に透明部材とデジタルマイクロレンズとを貼り合わせることができる。
【００３１】
また、前記第２工程では、前記複数の凹部の底面及び側面の表面を疎水加工した後、前記透明接着剤を介して前記複数の凸部と前記透明部材とを接触させることにより、前記透明部材を前記固体撮像素子上に固定してもよい。
【００３２】
これによれば、デジタルマイクロレンズの凹部と透明接着剤の濡れ性を悪化させることができる。これにより、透明接着剤を凸部の上面に塗布する際に、凹部に透明接着剤が流れこむことにより、凹部の空隙が透明接着剤で充填されることを防止できる。
【００３３】
また、前記第２工程は、前記固体撮像素子上に前記透明部材を配置する工程と、配置された前記透明部材の側面及び前記固体撮像素子の上面に接し、接着剤により構成されるフィレットを形成することにより、前記透明部材を前記固体撮像素子上に固定する工程とを含んでもよい。
【００３４】
これによれば、透明部材の周辺端面がフィレットにより保護される。これにより、製造工程上の予知し得ない衝撃などにより、透明部材が破壊されることを防止できる。
【００３５】
また、前記第２工程は、前記透明部材の一方の表面に第１シラン系有機化合物層を形成する工程と、前記複数の凸部の上面に第２シラン系有機化合物層を形成する工程と、前記第１シラン系有機化合物層と、前記第２シラン系有機化合物層とを化学的に結合させることにより、前記透明部材を前記固体撮像素子上に固定する工程とを含んでもよい。
【００３６】
これによれば、デジタルマイクロレンズと、透明部材に加えて、当該デジタルマイクロレンズと透明部材との接合部分もガラス構造を有する。これにより、有機材料で構成された透明接着剤を使用する場合に比べて、さらに固体撮像装置の耐久性を向上できる。
【発明の効果】
【００３７】
以上より、本発明は、耐熱性及び耐候性に優れ、かつ薄型化を実現できる固体撮像装置及びその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明に係る固体撮像装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置では、デジタルマイクロレンズの上面と透明部材とを接して配置する。これにより、固体撮像装置の薄型化を実現できる。
【００４０】
図１は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。
図１に示す固体撮像装置１００は、ＷＬ−ＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）構造を有し、固体撮像素子１０と、半導体基板１１と、金属配線１８と、貫通電極１９と、絶縁樹脂層２０と、透明部材２１と、外部電極２２とを備える。
【００４１】
固体撮像素子１０は、半導体基板１１に形成され、入射した光を電気信号に変換する。この固体撮像素子１０は、複数の受光部１２と、第１の平坦化膜１３と、電極部１４ａと、周辺回路部１４ｂと、複数のカラーフィルタ１５と、第２の平坦化膜１６と、複数のデジタルマイクロレンズ１７とを含む。
【００４２】
受光部１２は、フォトダイオードであり、半導体基板１１の主面表面（図１の上面）に行列状に複数形成される。この受光部１２は、入射光を電気信号に変換する。また、複数の受光部１２は、半導体基板１１の中央部に形成される。
【００４３】
第１の平坦化膜１３は、半導体基板１１の主面及び複数の受光部１２の上に形成される。この第１の平坦化膜１３を形成することにより、半導体基板１１及び複数の受光部１２の表面の凹凸が平坦化される。この第１の平坦化膜１３は、例えばアクリル樹脂で構成される。
【００４４】
複数のカラーフィルタ１５はそれぞれ受光部１２と対応し、対応する受光部１２の上方に形成される。具体的には、カラーフィルタ１５は、第１の平坦化膜１３の上に、対応する受光部１２と平面的な位置が一致するように形成さる。このカラーフィルタ１５は、所定の色（周波数帯域）の光のみを透過する。また、カラーフィルタ１５を透過した光が、当該カラーフィルタ１５に対応する受光部１２に入射される。
【００４５】
第２の平坦化膜１６は、複数のカラーフィルタ１５及び第１の平坦化膜１３の上に形成される。この第２の平坦化膜１６を形成することにより、カラーフィルタ１５に起因する凹凸が平坦化される。この第２の平坦化膜１６は、例えばアクリル樹脂で構成される。
【００４６】
複数のデジタルマイクロレンズ１７はそれぞれカラーフィルタ１５及び受光部１２と対応し、対応するカラーフィルタ１５及び受光部１２の上方に形成される。具体的には、デジタルマイクロレンズ１７は、第２の平坦化膜１６の上に、対応するカラーフィルタ１５及び受光部１２と平面的な位置が一致するように形成さる。このデジタルマイクロレンズ１７は、透明部材２１を介して入射した光を、当該デジタルマイクロレンズ１７と対応するカラーフィルタ１５（対応する受光部１２）に導く。
【００４７】
また、デジタルマイクロレンズ１７は、例えば、図１５及び図１６に示すデジタルマイクロレンズ５７と同様の構成である。例えば、デジタルマイクロレンズ１７は、酸化シリコン（ＳｉＯ2）で構成される。
【００４８】
周辺回路部１４ｂは、半導体基板１１の周辺部の主面表面、かつ複数の受光部１２の周辺に形成される。この周辺回路部１４ｂは、複数の受光部１２により変換された電気信号の処理等を行う回路群である。具体的には、周辺回路部１４ｂは、電気信号の読み出しを行う受光部１２の選択、及び当該電気信号の増幅等を行う。
【００４９】
電極部１４ａは、半導体基板１１の主面側に形成され、周辺回路部１４ｂの入出力端子と貫通電極１９とを電気的に接続する電極パッドである。
【００５０】
貫通電極１９は、厚み方向に半導体基板１１を貫通し、電極部１４ａと金属配線１８とを電気的に接続する。例えば、半導体基板１１の厚さは、１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度である。
【００５１】
金属配線１８は、半導体基板１１の主面と対向する裏面側に形成され、貫通電極１９と外部電極２２とを電気的に接続する。例えば、金属配線１８は銅で構成される。
【００５２】
絶縁樹脂層２０は、金属配線１８を覆うと共に、当該金属配線１８の一部を露出する開口部を有する。
【００５３】
外部電極２２は、絶縁樹脂層２０の開口部に形成され、金属配線１８と電気的に接続される。例えば、外部電極２２は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ組成の鉛フリー半田材料で構成される。
【００５４】
なお、固体撮像素子１０の電極部１４ａ以外は、図示していない絶縁層によって、貫通電極１９及び金属配線１８と電気的に絶縁されている。この他、貫通電極構造を有するイメージセンサーパッケージの構造については、公知の構造を用いることができる。
【００５５】
透明部材２１は、複数のデジタルマイクロレンズ１７上に当該複数のデジタルマイクロレンズ１７を覆って形成される。この透明部材２１は、当該デジタルマイクロレンズ１７を保護する透明基板である。例えば、透明部材２１は、ガラス基板である。
【００５６】
図２は、図１に示す領域４１の拡大図であり、デジタルマイクロレンズ１７と透明部材２１との接続面の構成を示す断面図である。
【００５７】
図２に示すように、デジタルマイクロレンズ１７は、交互に同心円状に配置された複数の凸部３０と複数の凹部３１とを有す。また、デジタルマイクロレンズ１７の凸部３０と透明部材２１とは接する。また、デジタルマイクロレンズ１７の凹部３１と透明部材２１とは接しない。つまり、凹部３１と透明部材２１の間には空隙（空気）が存在する。
【００５８】
また、透明部材２１は室温で安定して固体であり、かつ可視領域の波長に対して、透過率が９０％以上であればよい。ただし、デジタルマイクロレンズ１７の材質との接着性が良好であることや、デジタルマイクロレンズ１７同様、耐久性に優れているという観点から、透明部材２１をガラスで構成することが望ましい。ここで、透明部材２１の平面形状（平面的に見た形状）の大きさは、図１に示すように、固体撮像装置１００（半導体基板１１）の平面形状の大きさと同程度の大きさを有する。なお、透明部材２１の平面形状の大きさは、固体撮像装置１００の平面形状の大きさより、小さくてもよいし、大きくてもよい。この透明部材２１の平面形状の大きさは、画像特性の確保及び実装面積の関係から用途に応じて決定すればよい。
【００５９】
以上のように、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１００では、デジタルマイクロレンズ１７と、透明部材２１とを直接貼り合せる。これにより、固体撮像装置１００を薄型化できる。
【００６０】
また、固体撮像装置１００では、外部から入射した光を受光部１２に集光する屈折率調整用媒体として無機材料で構成されたデジタルマイクロレンズ１７を使用する。これにより、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１００は、有機材料で構成されたマイクロレンズを使用した固体撮像装置と比較して耐久性が飛躍的に向上する。
【００６１】
また、固体撮像装置１００は、半導体基板１１を貫通する貫通電極１９を有することにより、ＷＬ−ＣＳＰ構造を実現している。これにより、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１００の小型化も同時に実現できる。
【００６２】
なお、図２において、デジタルマイクロレンズ１７の凹部３１の酸化シリコンは完全に除去されているが、複数の凹部３１のうち少なくとも一部において、酸化シリコンが残っていてもよい。つまり、デジタルマイクロレンズ１７は、第１の膜厚（図２の縦方向の厚さ）を有する凸部３０と、第１の膜厚より薄い第２の膜厚を有する凹部３１とを含む。また、複数の凹部３１の膜厚が異なってもよい。つまり、本発明において、透明部材２１と接する凸部３０とは、デジタルマイクロレンズ１７の凹凸のうち、最も膜厚が厚い部分である。
【００６３】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、上述した実施の形態１に係る固体撮像装置１００を製造する方法、及びそれぞれの製法により製造されたそれぞれの固体撮像装置の利点について説明する。
【００６４】
透明部材２１とデジタルマイクロレンズ１７とを固定する方法として、以下の３つの方法を用いることができる。
【００６５】
第１の方法は、デジタルマイクロレンズ１７の凸部３０の表面と透明部材２１とを透明接着剤を使用し直接貼り付ける方法である。第２の方法は、接着剤が透明部材２１の周辺端面及び固体撮像素子１０周辺上面と接するようにフィレットを形成することにより、透明部材２１を固体撮像素子１０上で固着させる方法である。第３の方法は、有機シラン系化合物を使用してデジタルマイクロレンズ１７の凸部３０の表面と、透明部材２１（ガラス）とを直接化学的に接合する方法である。
【００６６】
まず、デジタルマイクロレンズ１７の凸部３０の表面と透明部材２１とを透明接着剤を使用し直接貼り付ける方法（第１の方法）を説明する。
【００６７】
図３は、第１の方法により生成された固体撮像装置１０１の構造を示す断面図である。なお、図１と同様の要素には同一の符号を付している。
【００６８】
図３に示す固体撮像装置１０１では、透明接着剤２３によって、デジタルマイクロレンズ１７の凸部３０の上面と透明部材２１の下面とが貼り合わされる。この透明接着剤２３としては公知のものを使用することができる。また、デジタルマイクロレンズ１７の凹部３１への透明接着剤２３の流れ込みを抑制するために、透明接着剤２３は透明部材２１の表面に必要最低限量均一に塗布することが好ましい。このように、工程上好ましい公知の透明接着剤２３を用いることで、簡便に透明部材２１とデジタルマイクロレンズ１７とを貼り合わせることができる。
【００６９】
なお、このように透明接着剤２３を使用し、デジタルマイクロレンズ１７の凸部３０と透明部材２１の下面とを接着させる方法を用いる場合、シランカップリング剤を用いて、凹部３１の表面に予め疎水化処理を施すことが好ましい。これにより、デジタルマイクロレンズ１７の凹部３１の表面と透明接着剤２３との濡れ性を悪化させておくことができるので、凹部３１に透明接着剤２３が流れこむことにより、凹部３１の空隙が透明接着剤２３で充填されることを防止できる。
【００７０】
以下、固体撮像装置１０１の製造方法の流れを説明する。
図４〜図７は、第１の方法の製造過程における固体撮像装置１０１の構造を示す断面図である。また、図５〜図７は、図４に示す領域４０の拡大図に対応する。
【００７１】
まず、半導体基板１１に固体撮像素子１０を形成する。具体的には、半導体基板１１に受光部１２、周辺回路部１４ｂ及び電極部１４ａを形成し、次に、第１の平坦化膜１３、カラーフィルタ１５、第２の平坦化膜１６、及びデジタルマイクロレンズ１７を順次形成する。以上により図４に示す構成が形成される。
【００７２】
なお、透明部材２１とデジタルマイクロレンズ１７とを固定する方法以外は、公知であるので詳細な説明は省略する。
【００７３】
次に、固体撮像素子１０上に透明部材２１を配置するとともに、固体撮像素子１０上に透明部材２１を固定する。
【００７４】
具体的には、図５に示すように、シランカップリング剤を用いて、デジタルマイクロレンズ１７の凹部３１の底面及び側面の表面に疎水加工を施す。これにより、凹部３１の底面及び側面の表面に、疎水加工された疎水加工層３２が形成される。
【００７５】
このように凹部３１の底面及び側面に疎水加工層３２を形成する場合には、透明部材２１の下表面の全面に透明接着剤２３を塗布するのではなく、デジタルマイクロレンズ１７の凸部３０上面にのみ、直接透明接着剤２３を塗布することで、デジタルマイクロレンズ１７と透明部材２１とを固定できる。つまり、疎水加工層３２を形成することにより、必要箇所だけに透明接着剤２３を塗布することができるので、透明接着剤２３の使用量を最小限に抑えることができるという利点がある。
【００７６】
次に、図６に示すように、透明接着剤２３を凸部３０の上面に塗布する。
次に、図７に示すように、透明接着剤２３を介して凸部３０と透明部材２１とを接触させる。この透明接着剤２３により透明部材２１が固体撮像素子１０上に固定される。このとき、凹部３１の底面及び側面は透明接着剤２３に接触しない。
【００７７】
次に、貫通電極１９、金属配線１８、絶縁樹脂層２０、及び、外部電極２２を順次形成する。
【００７８】
以上により、図３に示す固体撮像装置１０１が形成される。
次に、接着剤が透明部材２１の周辺端面及び固体撮像素子１０周辺上面と接するようにフィレットを形成する方法（第２の方法）を説明する。
【００７９】
図８は、第２の方法により生成された固体撮像装置１０２の構造を示す断面図である。なお、図１と同様の要素には同一の符号を付している。
【００８０】
図８に示す固体撮像装置１０２では、透明部材２１の周辺部端面（側面）と固体撮像素子１０の周辺部上面（第２の平坦化膜１６の周辺部上面）とが接する部分に、接着剤で構成されるフィレット２４を形成する。このフィレット２４により透明部材２１が固体撮像素子１０上に固定される。
【００８１】
フィレット２４を形成する接着剤は、一般的にしられる公知のものであれば特に限定するものではないが、作業性及び硬化性に優れるという観点からエポキシ系又はアクリル系の接着剤を用いることが望ましい。
【００８２】
また、フィレット２４の透明部材２１の端面における這い上がり高さは、透明部材２１の厚みを超えないことが望ましい。なぜなら、フィレット２４の透明部材２１の端面への這い上がり高さが透明部材２１の厚みを超えた場合、結果的に接着剤が透明部材２１の上面周辺部分を覆うことになる。この透明部材２１上の接着剤に入射した光は、当該接着剤により乱反射される。これにより、入射光が受光部１２へ到達することが妨げられるので、固体撮像素子１０の受光効率の低下を招くことになる。
【００８３】
また、この第２の方法により透明部材２１と固体撮像素子１０とを貼り合わせることにより、透明部材２１の周辺端面がフィレット２４により保護される。これにより、製造工程上の予知し得ない衝撃などに対して、透明部材２１の破壊（端面クラックなど）を防止できる。
【００８４】
以下、固体撮像装置１０２の製造方法の流れを説明する。
図９及び図１０は、第２の方法の製造過程における固体撮像装置１０２の構造を示す断面図である。
【００８５】
まず、半導体基板１１に固体撮像素子１０を形成する。以上により、図４に示す固体撮像装置１０１と同様の構成が形成される。
【００８６】
次に、固体撮像素子１０上に透明部材２１を配置するとともに、固体撮像素子１０上に透明部材２１を固定する。
【００８７】
具体的には、図９に示すように、デジタルマイクロレンズ１７上に、デジタルマイクロレンズ１７が配置される領域上を覆って透明部材２１を配置する。
【００８８】
次に、図１０に示すように、配置された透明部材２１の側面と、固体撮像素子１０の周辺部上面（半導体基板１１の周辺部の上方の第２の平坦化膜１６の上面）とに接するフィレット２４を形成する。このフィレット２４により、透明部材２１がデジタルマイクロレンズ１７上に固定される。
【００８９】
次に、貫通電極１９、金属配線１８、絶縁樹脂層２０、及び、外部電極２２を順次形成する。
【００９０】
以上により、図８に示す固体撮像装置１０２が形成される。
次に、有機シラン系化合物を使用して、デジタルマイクロレンズ１７の凸部３０の表面と、透明部材２１の下面とを直接化学的に接合する方法（第３の方法）を説明する。
【００９１】
図１１は、第３の方法により生成された固体撮像装置１０３の構造を示す断面図である。なお、図１と同様の要素には同一の符号を付している。
【００９２】
図１１に示す固体撮像装置１０３では、透明部材２１がガラスである。また、透明部材２１のデジタルマイクロレンズ１７と接する面に、シランカップリング剤により表面処理されたシラン系有機化合物層２５が形成される。さらに、デジタルマイクロレンズ１７の凸部３０の表面も、同様にシランカップリング剤により表面処理されている。このように共に表面処理された凸部３０の表面と透明部材２１のシラン系有機化合物層２５とを、化学的な結合を用いて直接貼り合わす。
【００９３】
この場合には、デジタルマイクロレンズ１７と、透明部材２１に加えて、当該デジタルマイクロレンズ１７と透明部材２１との接合部分もガラス構造を有する。これにより、有機材料で構成された透明接着剤を使用する場合に比べて、さらに固体撮像装置１０３の耐久性を向上できる。
【００９４】
以下、固体撮像装置１０３の製造方法の流れを説明する。
図１２及び図１３は、第３の方法の製造過程における固体撮像装置１０３の構造を示す断面図である。また、図１２〜図１３は、図１１に示す領域４０の拡大図に対応する。
【００９５】
まず、半導体基板１１に固体撮像素子１０を形成する。以上により、図４に示す固体撮像装置１０１と同様の構成が形成される。
【００９６】
次に、固体撮像素子１０上に透明部材２１を配置するとともに、固体撮像素子１０上に透明部材２１を固定する。
【００９７】
具体的には、図１２に示すように、シランカップリング剤を用いて表面処理を施すことにより、透明部材２１の一方の表面（下面）にシラン系有機化合物層２５を形成する。また、シランカップリング剤を用いて表面処理を施すことにより、凸部３０の上面にシラン系有機化合物層２５を形成する。
【００９８】
次に、図１３に示すように、透明部材２１のシラン系有機化合物層２５と、凸部３０のシラン系有機化合物層２５とを化学的に結合させる。この化学的に結合したシラン系有機化合物層２５により、透明部材２１が固体撮像素子１０上に固定される。このように、透明部材２１と複数の凸部３０とは、シラン系有機化合物層２５を介して接触するとともに、当該シラン系有機化合物層２５により固定される。
【００９９】
次に、貫通電極１９、金属配線１８、絶縁樹脂層２０、及び、外部電極２２を順次形成する。
【０１００】
以上により、図１１に示す固体撮像装置１０３が形成される。
なお、透明部材２１がガラスの場合には、陽極接合を用いて、透明部材２１（ガラス）とデジタルマイクロレンズ１７の凸部３０を直接貼り合わせる方法を用いることもできる。
【０１０１】
以上、本発明の実施の形態１及び２に係る固体撮像装置１００、１０１、１０２及び１０３について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【０１０２】
例えば、上記実施の形態１及び２の説明では、固体撮像装置１００、１０１、１０２及び１０３は、ＷＬ−ＣＳＰ構造を有するとしたが、その他のパッケージを用いてもよい。
【０１０３】
また、上記実施の形態２の説明では、第１〜第３の方法をそれぞれ個別に説明したが、第１〜第３の方法のうち２以上を組み合わせてもよい。
【０１０４】
更に、本発明の主旨を逸脱しない限り、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、固体撮像装置に適用でき、特に、ＣＳＰ構造を有する固体撮像装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置のデジタルマイクロレンズと透明部材との断面の拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る、第１の方法により製造された固体撮像装置の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る、第１の方法の製造過程における固体撮像装置の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る、第１の方法の製造過程における固体撮像装置の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る、第１の方法の製造過程における固体撮像装置の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る、第１の方法の製造過程における固体撮像装置の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る、第２の方法により製造された固体撮像装置の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る、第２の方法の製造過程における固体撮像装置の断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る、第２の方法の製造過程における固体撮像装置の断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る、第３の方法により製造された固体撮像装置の断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る、第３の方法の製造過程における固体撮像装置の断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る、第３の方法の製造過程における固体撮像装置の断面図である。
【図１４】従来の固体撮像装置の断面図である。
【図１５】デジタルマイクロレンズの断面図である。
【図１６】デジタルマイクロレンズの上面図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  固体撮像素子
１１  半導体基板
１２  受光部
１３  第１の平坦化膜
１４ａ  電極部
１４ｂ  周辺回路部
１５  カラーフィルタ
１６  第２の平坦化膜
１７、５７  デジタルマイクロレンズ
１８  金属配線
１９  貫通電極
２０  絶縁樹脂層
２１  透明部材
２２  外部電極
２３  透明接着剤
２４  フィレット
２５  シラン系有機化合物層
３０、６０  凸部
３１、６１  凹部
３２  疎水加工層
１００、１０１、１０２、１０３、５００  固体撮像装置
１１１  積層セラミックパッケージ
１１１ａ  凹部
１１１ｂ  内部リード部
１１３  固体撮像素子
１１３ａ  受光領域
１１３Ａ  周辺回路部
１１３ｂ  入出力部
１１３ｃ  電極パッド
１１７  ワイヤ
１２１  遮光層
１２３  保護ガラス
１２４  空隙
１２７  封止剤
【図１】
2010135442.tif 000003
【図２】
2010135442.tif 000004
【図３】
2010135442.tif 000005
【図４】
2010135442.tif 000006
【図５】
2010135442.tif 000007
【図６】
2010135442.tif 000008
【図７】
2010135442.tif 000009
【図８】
2010135442.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2010135442.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010135442.tif 000017
【図１６】
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