(57)【要約】【課題】本発明は、半導体基板と透光板との接合強度を維持し、反りの発生を抑制し、かつ、歩留まりおよび設計の自由度を維持した状態で小型化が可能な光学デバイスおよびその製造方法ならびに電子機器を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明の光学デバイスは、受光素子２１ａが一表面に形成された半導体基板１と、受光素子２１ａを覆うように半導体基板１上に設けられた透光板４とを備え、半導体基板１と透光板４とは、半導体基板１の受光素子２１ａが形成された受光部２ａ上において、部分的に接合される。【選択図】図１
2011146486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子が一表面に形成された半導体基板と、
前記光学素子を覆うように前記半導体基板上に設けられた透光板とを備え、
前記半導体基板と前記透光板とは、前記半導体基板の前記光学素子が形成された素子領域上において、部分的に接合される
光学デバイス。
【請求項２】
前記光学デバイスは、前記半導体基板と前記透光板との間に形成され、前記半導体基板と前記透光板とを接合する接合層を備え、
前記接合層は、前記半導体基板の前記素子領域の外側の領域上に設けられた環状層と、前記素子領域上に前記環状層と間をおいて設けられた支柱とを備える
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３】
前記支柱は、前記光学素子の光学的有効領域内に位置するように設けられている
請求項２に記載の光学デバイス。
【請求項４】
前記支柱は、前記光学的有効領域内で遮光する遮光構造を備える
請求項３に記載の光学デバイス。
【請求項５】
前記支柱は、前記光学素子の光学的有効領域内に位置しないように設けられている
請求項２に記載の光学デバイス。
【請求項６】
前記光学デバイスは、さらに、前記支柱と前記半導体基板との間に設けられた平坦化膜を備える
請求項２に記載の光学デバイス。
【請求項７】
前記光学デバイスは、さらに、前記光学素子に対応するように前記半導体基板の一表面上に設けられた光学部品を備え、
前記光学部品は、前記半導体基板の一表面における前記支柱が設けられていない領域上に設けられる
請求項２に記載の光学デバイス。
【請求項８】
前記環状層にはスリットが形成されている
請求項２に記載の光学デバイス。
【請求項９】
前記光学デバイスは、さらに、前記半導体基板の一表面上に設けられ、前記光学素子と電気的に接続された電極と、前記半導体基板の他表面上に設けられた外部端子とを、前記半導体基板を貫通して電気的に接続する貫通電極を備える
請求項２に記載の光学デバイス。
【請求項１０】
前記光学素子は、前記半導体基板の一表面上に光学的有効領域を有し、前記半導体基板の他表面上に設けられた素子および配線と電気的に接続されている
請求項２に記載の光学デバイス。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学デバイスを搭載した電子機器。
【請求項１２】
半導体基板に該半導体基板のスクライブ領域を挟んで複数の光学素子を形成する光学素子形成工程と、
前記半導体基板と透光板とを接合する接合工程と、
前記スクライブ領域において前記半導体基板を分割する個片化工程とを含み、
前記接合工程では、前記半導体基板の前記光学素子が形成された素子領域上において、前記半導体基板と前記透光板とが部分的に接合される
光学デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記接合工程では、前記半導体基板と前記透光板とは接合層を介して接合され、
前記接合層は、前記半導体基板の前記素子領域の外側の領域上に設けられた環状層と、前記素子領域上に前記環状層と間をおいて設けられた支柱とを備える
請求項１２に記載の光学デバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記接合工程では、前記半導体基板上に前記接合層が形成された後、前記接合層と前記透光板とが接合される
請求項１３に記載の光学デバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記半導体基板の表面には、凸凹が形成されており、
前記接合工程では、前記半導体基板の表面の凹部でなく凸部が前記透光板と接する形で前記半導体基板と前記透光板とが接合される
請求項１２に記載の光学デバイスの製造方法。
【請求項１６】
前記接合工程では、前記透光板上に前記接合層が形成された後、前記接合層と前記半導体基板とが接合される
請求項１３に記載の光学デバイスの製造方法。
【請求項１７】
前記透光板の表面には、凸凹が形成されており、
前記接合工程では、前記透光板の表面の凹部でなく凸部が前記半導体基板と接する形で前記半導体基板と前記透光板とが接合される
請求項１２に記載の光学デバイスの製造方法。
【請求項１８】
前記接合層は、前記半導体基板の一表面における前記スクライブ領域以外の領域上に設けられる
請求項１３に記載の光学デバイスの製造方法。
【請求項１９】
前記透光板又は前記半導体基板と前記接合層とは、前記透光板又は前記半導体基板における前記接合層との接合部の材料と、前記接合層における前記透光板又は前記半導体基板との接合部の材料とを物性の類似した材料とすることで化学的に結合されている
請求項１３に記載の光学デバイスの製造方法。
【請求項２０】
前記接合部は、ケイ酸ガラス系材料により構成される
請求項１９に記載の光学デバイスの製造方法。
【請求項２１】
前記接合部は、有機系材料により構成される
請求項１９に記載の光学デバイスの製造方法。
【請求項２２】
前記透光板の一表面上には光学フィルタが形成されている
請求項１９に記載の光学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、固体撮像素子およびフォトＩＣなどの受光素子ならびにＬＥＤおよびレーザ素子などの発光素子などの光学素子を有する半導体チップが実装された光学デバイスおよびその製造方法ならびに電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電子機器に活用されている半導体装置において、半導体装置の小型化、薄型化かつ軽量化および高密度実装化の要求が高まっている。さらに、微細加工技術の進歩による半導体素子の高集積化とあいまって、半導体チップと同程度の大きさを有する超小型パッケージ、即ちチップサイズパッケージを実現する実装技術が提案されている。
【０００３】
例えば、光学デバイスにおいては、光学素子が形成された半導体基板の受発光面側を半導体基板と同程度の大きさの透光性基板で封減し、半導体基板の他表面側に外部電極を設けることにより、光学デバイスの小型化とチップ実装性とを実現している。このような光学デバイスに関する技術として特許文献１に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００５／０２２６３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２６および図２７の断面図を用いて貫通電極を備える光学デバイスの一例としての固体撮像装置の構成を簡単に説明する。
【０００６】
図２６に示す固体撮像装置は、半導体基板１０１と、この半導体基板１０１の一表面（上面）に形成された複数の受光素子を含む受光部（画素部）１０２と、その上側に形成されたマイクロレンズ１０３とを備えており、半導体基板１０１の外周部に設けられた接合層１０５により半導体基板１０１と同程度の大きさの透光板１０４と接合されている。
【０００７】
この固体撮像装置は、貫通孔１０７、絶縁膜１０８ａ、導電膜１０９ａおよび導電体１１０ａから構成され、半導体基板１０１の一表面（上面）と他表面（下面）との間を電気的に接続する貫通電極１０６を備えている。半導体基板１０１の下面側には、絶縁膜１０８ｂ、導電膜１０９ｂおよび導電体１１０ｂから構成され、貫通電極１０６と電気的に接続された電極１１１が形成されており、電極１１１の下面は外部端子１１２と接する部分（外部電極部分）を除き、絶縁膜１１５で覆われている。半導体基板１０１の上面の電極１１１を除く部分は、層間絶縁膜１１３ａおよび表面保護膜１１３ｂから構成される絶縁膜１１３で覆われている。
【０００８】
ところで、図２６のような構造の固体撮像装置では、半導体基板１０１と透光板１０４との接合強度を確保するため、半導体基板１０１の外周部に所定の接合領域を確保する必要がある。すなわち、半導体基板１０１の一表面上には、半導体素子の保護や補強のために透光板１０４が半導体基板１０１の外周部に接合層１０５を介して固定されているが、接合層１０５は受光素子が集積された受光部１０２上方の領域全体に開口を有するため、透光板１０４と半導体基板１０１との接合領域は半導体基板１０１の受光部１０２周辺領域に限られる。このため、半導体基板１０１に所定の接合領域を確保しないと、十分な接着強度が得られず、耐湿性および耐衝撃性の悪化が懸念される。
【０００９】
特に近年では、前述したような貫通電極１０６を備える固体撮像装置および裏面照射型の固体撮像装置（例えば、特開２００３−３１７８５号公報参照）などのように、半導体基板１０１の受光部１０２が設けられた一表面側とは逆の他表面側に外部端子１１２を設けて受光部１０２の周辺領域を縮小化することで、更なる固体撮像装置の小型化が図られている。しかし、上述のごとく周辺領域に所定の接合領域を確保する必要があると、小型化が制約される。
【００１０】
また、上述のような半導体基板１０１と透光板１０４との間に空間を設ける中空構造の固体撮像装置では、固体撮像装置に対する中空領域の比率が大きくなることで、反りが発生し易くなる。特に、前述した貫通電極１０６を備える固体撮像装置および裏面照射型の撮像装置などでは固体撮像装置の薄型化、周辺領域の縮小化および受光部の大型化が進んでおり、反りによるデバイス特性への影響が懸念される。また、半導体基板１０１を極薄（約５〜１５μｍ程）に研磨する裏面照射型の固体撮像装置では保護板などによる補強が必要となるなど、薄型化の制約および工程の増加などが懸念される。また、大判の半導体基板１０１と大判の透光板１０４とを貼り合せてから半導体基板１０１を薄型化する固体撮像装置の製造方法においては、裏面研磨の際に中空領域と接合領域との研磨圧に差が生じる。その結果、研磨後の半導体基板１０１の厚みが中空領域と接合領域とで異なること（ディッシングの発生）による反りが発生するため、デバイス特性への悪影響および工程中のハンドリングへの悪影響が懸念される。
【００１１】
次に、図２７を用いて固体撮像装置の別の構成を簡単に説明する。
【００１２】
図２７の固体撮像装置では、接合層２１５は受光素子が集積された受光部１０２の設けられた半導体基板１０１の一表面上を一様に覆っており、この接合層２１５を介して半導体基板１０１と透光板１０４とは接合されている。
【００１３】
このような構造の固体撮像装置においては、透光板１０４を半導体基板１０１と接合する際に、受光部１０２上の接合層２１５にボイドが巻き込まれることがある。この場合には、接合層２１５のボイドが巻き込まれた部分の光学特性が変化することによる特性不良が発生し易くなる。特に、受光部１０２を備える単位構造体が所定間隔で複数個形成されている大判の半導体基板１０１を、同じく大判の透光板１０４に接合層２１５を介して貼り合わせた中間体から、各単位構造体に分離して個片化することにより、実装体を得る固体撮像装置の製造方法においては、大判の透光板１０４と大判の半導体基板１０１との貼り合わせの際のボイド不良による歩留りへの悪影響が懸念される。
【００１４】
また、接合層２１５には光学特性を満足する物性が要求され、接合層２１５の材料選択の幅が限られるため、固体撮像装置の設計の自由度が低くなる。特に、大判の半導体基板１０１と大判の透光板１０４とを先に接合層２１５で接着してから半導体基板１０１の薄化工程およびウェット処理などの後工程を流す固体撮像装置の製造方法においては、プロセス耐性も満足する接合層２１５が要求される。なお、ブルーレイディスク用レコーダなどに用いられる短波長用の受光素子を備える光学デバイスでは、接合層の光劣化を考慮して接合層の材料として有機材料は適さないなど、技術的課題が多くある。
【００１５】
そこで本発明は、これらの課題に鑑み、半導体基板と透光板との接合強度を維持し、反りの発生を抑制し、かつ、歩留まりおよび設計の自由度を維持した状態で小型化が可能な光学デバイスおよびその製造方法ならびに電子機器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る光学デバイスは、光学素子が一表面に形成された半導体基板と、前記光学素子を覆うように前記半導体基板上に設けられた透光板とを備え、前記半導体基板と前記透光板とは、前記半導体基板の前記光学素子が形成された素子領域上において、部分的に接合されることを特徴とする。
【００１７】
ここで、前記光学デバイスは、前記半導体基板と前記透光板との間に形成され、前記半導体基板と前記透光板とを接合する接合層を備え、前記接合層は、前記半導体基板の前記素子領域の外側の領域上に設けられた環状層と、前記素子領域上に前記環状層と間をおいて設けられた支柱とを備えてもよい。
【００１８】
これにより、半導体基板と透光板とは光学素子が形成された素子領域で接合されるため、半導体基板と透光板との接合強度を維持しつつ、素子領域周辺の半導体基板と透光板との接合領域の面積を小さくすることができる。その結果、半導体基板と透光板との接合強度を維持しつつ光学デバイスの小型化が可能となる。
【００１９】
また、半導体基板と透光板とは素子領域でも接合されるため、半導体基板と透光板との間の中空領域は小さくなり、素子領域および素子領域周辺の構造差が均質化される。その結果、反りを抑制できる。
【００２０】
また、半導体基板と透光板とは素子領域で部分的に接合されるため、巻き込んだボイドの影響を受け難く、歩留まりの悪化を抑えることができる。同時に、素子領域での接合の位置を調整することにより、接合場所が一部を除く光学素子の光学的有効領域外に位置するようにできるため、半導体基板と透光板との間に接合層が介在する場合でも接合層の材料選択の幅は狭められない。その結果、設計自由度の低下を抑えることができる。
【００２１】
以上より、半導体基板と透光板との接合強度を維持し、反りの発生を抑制し、かつ、歩留まりおよび設計の自由度を維持した状態で小型化が可能な光学デバイスを実現できる。
【００２２】
また、本発明の一態様に係る電子機器は、前記光学デバイスを搭載したことを特徴とする。
【００２３】
これにより、半導体基板と透光板との接合強度を維持し、反りの発生を抑制し、かつ、歩留まりおよび設計の自由度を維持した状態で小型化が可能な電子機器を実現できる。
【００２４】
また、本発明の一態様に係る光学デバイスの製造方法は、半導体基板に該半導体基板のスクライブ領域を挟んで複数の光学素子を形成する光学素子形成工程と、前記半導体基板と透光板とを接合する接合工程と、前記スクライブ領域において前記半導体基板を分割する個片化工程とを含み、前記接合工程では、前記半導体基板の前記光学素子が形成された素子領域上において、前記半導体基板と前記透光板とが部分的に接合されることを特徴とする。
【００２５】
これにより、半導体基板と透光板との接合強度を維持し、反りの発生を抑制し、かつ、歩留まりおよび設計の自由度を維持した状態で小型化が可能な光学デバイスの製造方法を実現できる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように本発明は、半導体基板と透光板との接合強度を維持し、反りの発生を抑制し、かつ歩留まりおよび設計の自由度を維持した状態で小型化が可能な光学デバイスおよびその製造方法ならびに電子機器を実現できる。その結果、小型で高性能、かつ生産性および信頼性に優れた光学デバイスおよびその製造方法ならびに電子機器を得ることができる。
【００２７】
よって、本発明は、特に、半導体基板と同程度の大きさの透光板を備えたチップ実装タイプの光学デバイスに有効であり、例えば貫通電極を備える固体撮像装置および受発光デバイスならびに裏面照射型の光学デバイスをはじめとする各種光学デバイスとそれを用いた電子機器に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の部分断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の部分平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の実装形態を示す断面図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の部分断面図である。
【図１８】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の部分平面図である。
【図１９】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の部分平面図である。
【図２０】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の部分断面図である。
【図２１Ａ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の平面図である。
【図２１Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の平面図である。
【図２２】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。
【図２３Ａ】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。
【図２３Ｂ】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。
【図２３Ｃ】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。
【図２４Ａ】本発明の第５の実施形態に係る受発光デバイスの平面図である。
【図２４Ｂ】本発明の第５の実施形態に係る受発光デバイスの断面図である。
【図２５Ａ】本発明の第６の実施形態に係る光学機器の構成を示す図である。
【図２５Ｂ】本発明の第６の実施形態に係る光学機器の構成を示す図である。
【図２６】固体撮像装置の断面図である。
【図２７】固体撮像装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら説明する。尚、各図において同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を簡略化している。また、各図は本発明の特徴となる部分を主に示しており、素子および回路などのデバイス構造ならびにその製造方法の詳細については従来と同一であるため、その図示および説明を省略している。また、本発明は構成要素の位置関係について各図に記載されたものに限定されないが、以下では各図に記載されたとおりの位置関係を用いて説明を簡略化している。
【００３０】
（第１の実施形態）
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態に係る光学デバイスの一例としてのＣＭＯＳ型固体撮像装置の構造を示す図であり、それぞれ同固体撮像装置の斜視図（図１）、平面図（図２）および断面図（図３）を示している。
【００３１】
図１〜図３に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、貫通電極型の固体撮像装置である。同固体撮像装置では、半導体プロセスで、半導体基板１の一表面（上面）に光学素子としての受光素子（非図示）および能動素子（非図示）を１つ以上備えた単位画素（非図示）を１つ以上備える受光部（画素部）２ａが形成され、半導体基板１の外周部分に周辺回路（非図示）が形成されている。周辺回路には、主に単位画素を構成する素子の駆動を制御する回路および単位画素の入出力信号を処理するための回路などが含まれる。
【００３２】
また、半導体基板１の上面は、後述する接合層５を介して半導体基板１に固定された透光板４で覆われている。半導体基板１の上面に形成された受光素子は、半導体基板１の上に設けられた透光板４により覆われている。透光板４は、接合層５との接合面積を確保するため、半導体基板１と同程度の大きさであることが好ましい。尚、透光板４は、受光部２ａの上面側に付着したほこりが画像に映りこむのを防ぐ目的や、加工およびハンドリング時の半導体基板１の補強を図る目的などの為に用いられる。また、透光板４はその上面または下面もしくは両面に光学フィルタが形成された構成とされても良い。光学フィルタは、例えば反射防止および波長カットなど、必要に応じた光学的特性を透光板４に付加するために備えられる。
【００３３】
また、半導体基板１と透光板４とは、半導体基板１の受光素子が形成された素子領域としての受光部２ａ上において、半導体基板１と透光板４との間に隙間を有する形で部分的に接合される。接合層５は、半導体基板１と透光板４との間に形成され、半導体基板１と透光板４とを接合する。接合層５は、半導体基板１の上面における受光部２ａの外側の領域上に設けられた環状層５ａと、受光部２ａ上に環状層５ａと間をおいて設けられた支柱５ｂとを備える。支柱５ｂは、一部の受光素子の光学的有効領域としての受光領域内にのみ位置し、それ以外の受光素子の受光領域内には位置しないように設けられる。
【００３４】
また、図３に示すように、半導体基板１の外周部分には、電極２０ａが形成されており、半導体基板１の上面は、１層以上の膜が積層されて構成された絶縁膜１３で覆われている。絶縁膜１３は、半導体プロセスで単位画素と周辺回路の素子と電極２０ａとの間を電気的に接続する配線（非図示）が内部に形成され、１層以上の膜が積層されて構成された層間絶縁膜１３ａと、層間絶縁膜１３ａの上面上に位置し、１層以上の膜が積層されて構成された表面保護膜１３ｂとを備える。
【００３５】
ここで、電極２０ａは後述の貫通電極６との電気的接続部である。電極２０ａの上面の少なくとも一部が表面に露出するように、絶縁膜１３の一部は開口されているため、電極２０ａを半導体プロセスにおける検査端子としても用いることができる。また、電極２０ａの上面は全体的もしくは部分的に絶縁膜１３で覆う構成としてもよく、例えば、後述する貫通電極６の形成プロセスにおいて電極２０ａを補強し電極２０ａの損傷を防ぐことができる。このとき、貫通電極６および電極２０ａの接続部とは別領域に、配線（非図示）および電極２０ａと電気的に接続された検査端子を設けることが好ましい。尚、透光板４で覆われた半導体基板１の上面に検査端子を設ける必要はなく、逆の下面や側面に検査端子を設けたり、検査端子を別領域に設けず外部端子を用いて検査を実施したりしてもよい。
【００３６】
また、受光部２ａ上方の絶縁膜１３の上面上（半導体基板１の一表面上）には、各受光素子の受光領域に対応してマイクロレンズ３ａおよびカラーフィルタ（非図示）などの光学部品が配置されている。このような光学部品は、半導体基板１の一表面における支柱５ｂが設けられていない領域上に設けられる。さらに、光学部品の上には、マイクロレンズ３ａの上面を覆う平坦化膜１８が支柱５ｂと半導体基板１との間に設けられている。尚、マイクロレンズ３ａ、カラーフィルタおよび平坦化膜１８は必要に応じて設けられなくてもよい。
【００３７】
また、図３に示すように、半導体基板１の外周部分には、半導体基板１の上面から下面に向けて半導体基板１を貫通する貫通電極６が設けられている。貫通電極６は、半導体基板１の上面から下面に向けて半導体基板１を厚み方向に貫通する貫通孔７と、貫通孔７の内壁面に接して環状に設けられた絶縁膜８ａと、絶縁膜８ａの内壁面と電極２０ａの下面とに接して設けられ、１層以上の膜が積層されて構成された導電膜９ａと、導電膜９ａの内面に接して設けられた導電体１０ａとにより構成されている。貫通電極６は、半導体基板１の一表面上に設けられ、受光素子と電気的に接続された電極２０ａと、半導体基板１の他表面上に設けられた外部端子１２とを、半導体基板１を貫通して電気的に接続する。
【００３８】
また、半導体基板１の下面上には、貫通電極６と電気的に接続された再配線１１が設けられている。再配線１１は、半導体基板１の下面に接し、貫通電極６の絶縁膜８ａの下面側の部分の外周端に接続された絶縁膜８ｂと、絶縁膜８ｂの下面に接し、貫通電極６の導電膜９ａの下面側の部分の外周端に接続された導電膜９ｂと、導電膜９ｂの下面に接し、導電体１０ａの下面側の部分と接続された導電体１０ｂとにより構成されている。また、半導体基板１の下面上には、再配線１１の導電体１０ｂと接続され、一部が表面に露出した外部電極として機能する導電体１０ｃが形成されている。
【００３９】
尚、絶縁膜８ｂは少なくとも半導体基板１の下面と導電膜９ｂの上面との間に形成されていればよい。また、導電体１０ｃは貫通電極６の直下に位置する構成とされても良い。また、電極２０ａと導電体１０ｃとの電気的接続を行う構造は、図１〜図３の構造（図１〜図３の電極２０ａ、貫通電極６および再配線１１の構造）に限定されるものではなく、様々な構造を取ることができる。
【００４０】
また、半導体基板１の下面側には、外部との接続信頼性を確保するため導電体１０ｃに接して外部端子１２が設けられている。外部端子１２は外部の配線部材（非図示）の接続端子（非図示）と電気的に接続される。尚、導電体１０ｃと接続端子とは直接的に接続されても良い。
【００４１】
また、半導体基板１の下面側には、導電体１０ｃの下方で開口を有するように半導体基板１の下面側を覆う絶縁膜（オーバーコート）１５が設けられている。絶縁膜１５は導電体１０ｃを除く導電体１０ａおよび１０ｂの下面を少なくとも覆うような構成であればよく、導電体１０ａおよび１０ｂと外界との電気的絶縁、および導電体１０ａおよび１０ｂの保護の目的で備えられる。尚、絶縁膜１５は設けられず、外部端子１２などにより固体撮像装置が実装状態でも半導体基板１の下面側に被実装体との間に間隙（隙間）が設けられるようにすることで、電気的絶縁が確保されても良い。
【００４２】
尚、導電体１０ｃと接続端子との電気的接続を行う構造および絶縁を行う構造は、図１〜図３の構造（外部端子１２および絶縁膜１５の構造）に限定されるものではなく、様々な構造を取ることができる。
【００４３】
以上に述べたように、本実施形態の固体撮像装置においては、貫通電極６を介して半導体基板１の下面に形成された導電体１０ｃまたは外部端子１２と半導体基板１の上面に形成された周辺回路および単位画素の素子とが電気的に接続されている。半導体基板１の透光板４で覆われた上面側とは逆の下面側に外部端子１２を設けることにより、半導体基板１の受光部２ａの周辺部分を狭小化して小型化することが期待される。
【００４４】
尚、半導体基板１の透光板４で覆われた半導体基板１の上面側に設けられた素子と下面側に設けられた外部端子との電気的接続を行う構造は、上述の構造に限定するものではなく、様々な構成を取ることができる。
【００４５】
次に、本実施形態の固体撮像装置の受光部２ａの構成を説明する。
【００４６】
図４Ａは本実施形態の固体撮像装置の受光部２ａの断面図であり、図４Ｂは同固体撮像装置を上方から眺めたときの受光部２ａの模式的な平面図である。
【００４７】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、本実施形態の固体撮像装置では、受光部２ａはフォトダイオードなどの受光素子２１ａを含む単位画素２２が２次元状に配列されて成る。単位画素２２は、半導体基板１の上面に形成された受光素子２１ａと、その近傍領域に設けられ、受光素子２１ａからの信号出力を制御するためのトランジスタなどの能動素子１９と、配線２０とを備える。能動素子１９には、例えば、受光素子２１ａによる光電変換により生成された電気信号を処理し、単位画素２２外部に転送するための複数の制御素子（転送トランジスタ、増幅トランジスタ、アドレストランジスタおよびリセットトランジスタなど）が含まれる。また、受光素子２１ａおよび能動素子１９は、絶縁膜１３の各構成膜の層内および層間に形成された１種以上の導電体からなる配線２０によって、単位画素２２内外の素子および電極などと電気的に接続される。受光素子２１ａ上方の絶縁膜１３の受光領域Ａと対応する領域には、受光素子２１ａへの入射光を妨げないように配線２０は形成されない。
【００４８】
また、前述したように、表面保護膜１３ｂの各受光素子２１ａの受光領域Ａと対応する領域上には、カラーフィルタ３ｂおよびマイクロレンズ３ａが設けられ、マイクロレンズ３ａの上面は平坦化膜１８で覆われる。平坦化膜１８の上方には所定の間隔を空けて透光板４が設けられている。
【００４９】
また、半導体基板１の外周部分に形成された周辺回路として、例えば水平（Ｈ）・垂直（Ｖ）選択回路、信号処理回路、信号保持回路、ゲイン増幅回路、Ａ／Ｄ変回路、増幅回路、およびＴＧ（タイミングジェネレーター）などが設けられる。また、周辺回路として、ＤＳＰ（画像処理用の演算回路）など受光部２ａからの電気信号の制御以外を行う回路が設けられても良い。
【００５０】
尚、受光部２ａおよびその周辺回路の構造は、上述の構造に限定されるものではなく、様々な構造を取ることができる。例えば、受光部２ａの周辺領域および受光素子２１ａの光学的有効領域Ａを除く受光部２ａ内の領域に遮光膜が設けられてもよい。
【００５１】
次に、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明する。図５〜図１４は、同製造方法の各工程を説明するための断面図である。
【００５２】
ここで、図５〜図１４に示す製造方法では、一表面側に複数の受光部２ａが所定間隔で形成された大判の半導体ウェハから１つの受光部２ａを含む単位構造体を有する個片（半導体基板１）に分離される。また、半導体ウェハの一表面側に接合層５を介して固定された大判状態の透光板も後工程で個片（透光板４）に分離される。しかし、以下では、説明上の混乱を避ける為に、大判の半導体ウェハは個片と同じ半導体基板１と表現され、大判の透光板４も個片と同じく透光板４と表現される。
【００５３】
また、図５〜図１４は個片への分離予定部分（半導体ウェハにおける分離が行われる部分）すなわちスクライブ領域２３を挟んで左右に並んで配置された固体撮像装置の単位構造体の中心から中心までの構造を模式的に示した断面図である。
【００５４】
また、図６〜図１３に示す工程では、図１〜図４Ｂの状態から半導体基板１の上下面を反転させた状態で加工が行われるが、この図６〜図１３の説明においてこれらの図に記載されたとおりの上下表現を用いる。
【００５５】
先ず、半導体基板１に該半導体基板１のスクライブ領域を挟んで複数の受光素子、つまり受光部２ａが形成される。
【００５６】
次に、図５に示すように、受光部２ａ、マイクロレンズ３ａ、電極２０ａおよび絶縁膜１３が形成された半導体基板１の上面に、所望の形状のパターンの接合層５を介して透光板４が接合される。ここで、所望の形状のパターンは、半導体基板１の受光素子が形成された素子領域としての受光部２ａの外側の領域上に設けられた第１パターンと、素子領域上に第１パターンと間をおいて設けられた第２パターンとを含む。接合層５では、半導体基板１の受光部２ａの外側に設けられた環状層５ａと、受光部２ａ上に環状層５ａと間をおいて設けられた支柱５ｂとを備える所望の単位構造が受光部２ａに対応した位置に所定間隔で形成されている。また、半導体基板１の受光部２ａ上において、半導体基板１と透光板４との間に隙間（空間）が設けられる形で半導体基板１と透光板４とが部分的に接合される。
【００５７】
次に、図６に示すように、透光板４を支持材として半導体基板１の上面（図３では下面）が研磨され、半導体基板１が所定の厚みに薄厚化される。
【００５８】
次に、図７に示すように、半導体基板１の上面側（図２の状態では下面側）に、半導体基板１の電極２０ａ上方に相当する箇所に開口が設けられたマスク層２４が設けられる。その後、マスク層２４の開口に露出した半導体基板１の部分およびその下方の絶縁膜１３の部分がドライエッチングなどの手法により除去され、電極２０ａの上面に達する貫通孔７が形成される。このとき、エッチング後に残存するマスク層２４は絶縁膜１３を貫通する工程の前もしくは後に、例えばプラズマアッシングおよびウェット処理などを用いて除去される。また、貫通孔７の形成にはドライエッチングの他に必要に応じてウェットエッチングが用いられても良く、それぞれ好適なエッチングガスおよびエッチング液が選択される。
【００５９】
次に、図８に示すように、電極２０ａの上面の少なくとも一部が露出するように貫通孔７の内壁上と、半導体基板１の上面（図２の状態では下面）上とに絶縁膜８が形成される。ここで、絶縁膜８は、例えば、酸化シリコンのＣＶＤ膜が貫通孔７の内壁全面と半導体基板１の上面とに一体的に形成された後に、貫通孔７内の底面部分の絶縁膜８をドライエッチングなどの手法により除去し電極２０ａの上面を露出させて形成される。
【００６０】
次に、図９に示すように、貫通孔７の内壁上と半導体基板１の上面（図２の状態では下面）上とに形成された絶縁膜８上と、貫通孔７底部の電極２０ａの露出面上とに例えばスパッタなどにより導電膜９ａおよび９ｂが形成される。
【００６１】
次に、図１０に示すように、貫通電極形成箇所（半導体基板１の貫通電極６が形成される箇所）と所望の形状の配線形成領域（半導体基板１の再配線１１が形成される領域）で開口を有するマスク層２５が導電膜９ｂ上に形成され、マスク層２５を用いたメッキにより導電体１０ａ、１０ｂおよび１０ｃが形成される。ここで、例えば導電膜９ａおよび９ｂとしてＴｉ／Ｃｕの積層膜が用いられた場合、導電体１０ａ、１０ｂおよび１０ｃとしてＣｕが用いられて形成されることが好ましい。また、後述する個片化工程を容易にするため、マスク層２５がスクライブ領域２３上を少なくとも覆っている構成とし、スクライブ領域２３にメッキによる導電体１０ａ、１０ｂおよび１０ｃが形成されないことが好ましい。
【００６２】
次に、図１１に示すように、マスク層２５がウェット処理などにより除去された後、導電体１０ａ、１０ｂおよび１０ｃをマスクとしてウェットエッチングなどがおこなわれ、導電体１０ａ、１０ｂおよび１０ｃが形成された領域を除いて導電膜９ｂが除去される。
【００６３】
尚、図５〜図１４の製造方法では絶縁膜８は半導体基板１の上面全面を覆っているが、絶縁膜８は少なくとも導電体１０ａ、１０ｂおよび１０ｃと半導体基板１との間に形成されていれば良く、導電膜９ｂのエッチングで導電体１０ａ、１０ｂおよび１０ｃが形成された領域を除いて絶縁膜８も同時にエッチングされてもよい。また、導電体１０ａ、１０ｂおよび１０ｃを導電膜９ａおよび９ｂ上の全面に形成した後、貫通電極形成箇所と配線形成領域とをマスキングして導電体１０ａ、１０ｂおよび１０ｃをエッチングすることにより、貫通電極６と再配線１１とが形成されても良い。
【００６４】
次に図１２に示すように、半導体基板１の上面側（図２では下面側）の導電体１０ａ、１０ｂおよび１０ｃおよび導電膜９ａおよび９ｂの電気的絶縁および表面保護のために、絶縁膜１５が形成される。絶縁膜１５は、少なくとも導電体１０ｃ部を除く導電体１０ａおよび１０ｂ上を覆って電気的絶縁性を確保することが好ましく、また、個片化を容易にするためスクライブ領域２３上に少なくとも開口を有することが好ましい。
【００６５】
次に図１３に示すように、導電体１０ｃ上に外部端子１２が形成され、導電体１０ｃに外部端子１２が接続される。外部端子１２は、例えばはんだボールを導電体１０ｃ上に搭載してリフロー処理などにより導電体１０ｃと接合することで形成される。尚、個片化工程への適応性を踏まえて、外部端子１２は後述する個片化工程の後で形成されても良い。
【００６６】
図７〜図１３に示す工程により、貫通孔７内部の貫通電極６を介して、半導体基板１の下面側に設けられた素子と電気的に接続された半導体基板１の電極２０ａから上面側に形成された外部端子１２に至る電気的接続経路が形成される。
【００６７】
次に、図１４に示すように、ダイシングシート２６の基材２６ｂ表面の接着層２６ａ上に外部端子１２を埋め込むようにして絶縁膜１５の下面が接着される。そしてこの状態で、スクライブ領域２３の分割ライン上にダイシングブレード２７により半貫通溝が形成される。ブレード幅が所望の形状に加工されたダイシングブレード２７を用いてスクライブ領域２３の半導体基板１などを切削除去することにより、スクライブ領域において半導体基板１が分割され、受光部２ａを含む単位構造体を有する個片に分離される。
【００６８】
ここで、絶縁膜１３はスクライブ領域２３上で開口して形成されているため、スクライブ領域２３の切削除去に伴うチッピングなどの切削ダメージを抑制でき、歩留まりおよび信頼性を向上させることができる。また、スクライブ領域２３をエッチング除去する場合においても工程を簡略化することができ、生産性の向上が期待できる。
【００６９】
尚、半導体基板１および透光板４の複合構造を一体的に分離することによる切削ダメージを低減するため、複数回に分けて切削が行われても良い。また、半導体基板１への切削ダメージを低減するため、透光板４の表面をダイシングシート２６で支持して半導体基板１からダイシングが行われても良い。また、切削手法としては、ブレードダイシングに限られず、エッチングおよびレーザーダイシングなどの手法を用いたり、それらを組み合わせたりするなど様々な手法を取ることができる。
【００７０】
また、図１４に示す個片化工程の前工程において、図１５に示すように、接合層５にはスクライブ領域２３上に開口が形成されてもよい。すなわち、接合層５は、半導体基板１の一表面におけるスクライブ領域以外の領域上に設けられてもよい。これにより、隣接する各単位構造体の間で環状層５ａが分離されスクライブ領域２３で中空構造が形成されるため、環状層５ａが形成されている領域と支柱５ｂが形成されている領域との構造差が均質化される。このため、反りおよびディッシングの発生を抑制できる。また、接合層５と半導体基板１および透光板４との物性差に伴う切削ダメージを回避できる。また、スクライブ領域２３をエッチング除去する場合には工程を簡略化できる。
【００７１】
また、図５〜図１４に示す製造方法では、大判の半導体基板１と大判の透光板４とを接合した中間体から個片化することによって固体撮像装置を得る手法に関して述べたが、半導体基板１および透光板４のどちらか一方もしくは両方が個片化後に貼り合せられてもよい。
【００７２】
図１６は本実施形態の固体撮像装置の実装形態の一例を示す断面図である。
【００７３】
本実施形態の固体撮像装置は、配線部材１６に形成された実装端子１６ａと外部端子１２とを電気的に接続するように実装され、レンズによる光学系が設けられた鏡筒１７が取り付けられた光学モジュールに組み込まれて、様々な電子機器に搭載される。
【００７４】
次に、本実施形態の固体撮像装置の構成材料に関して一例を示す。
【００７５】
半導体基板１にはＳｉ半導体基板が用いられ、一般的な半導体プロセスを用いて受光素子２１ａおよびその他の素子と配線２０とが形成される。例えば、ゲート酸化膜にはＳｉＯ2膜、ゲート電極にはポリシリコン、接合コンタクト電極にはＷ（タングステン）などが用いられ、シリコン酸化膜、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）膜およびＦＳＧ（Fluorinated Silicon Oxide）膜などを１層以上積層してなる層間絶縁膜１３ａにＡｌおよびＣｕなどを主成分とする導体からなる配線２０が形成され、配線２０と素子とは電気的に接続される。表面保護膜１３ｂはシリコン窒化膜などを１層以上積層して形成される。遮光膜１４には、一般的に絶縁膜１３の層間に形成されたＷ、Ｔｉ、ＣｕおよびＡｌなどを主元素とする金属膜などの不透明材が用いられる。
【００７６】
マイクロレンズ３ａは、例えばＢＰＳＧ膜（ボロンリンドープ酸化膜）などをパターニングしてリフローすることにより所望の形状とすることにより形成される。またカラーフィルタ３ｂは例えば着色樹脂などをパターニングして形成される。平坦化膜１８はＢＰＳＧ膜、ＳＯＧ（スピンオンガラス）膜およびアクリル系透明樹脂などの流動性透明材のコーティングと、フロー法などによる平坦化とにより形成される。
【００７７】
透光板４には厚さ０．１〜１．０ｍｍ程度のケイ酸ガラス板およびアクリル板などの透明樹脂板などが用いられる。透光板４の両面もしくは片面に反射防止膜および波長フィルタなどの光学フィルタが備えられても良く、該光学フィルタはケイ酸系の無機膜などを一層以上積層して形成される。
【００７８】
接合層５には屈折率を調整されたアクリル系の透明樹脂膜、およびケイ酸系のガラス層などが用いられる。
【００７９】
再配線１１は、例えばポリイミド系の樹脂膜およびエポキシ系の樹脂膜などが１層以上積層された応力緩和層に、例えばＣｕおよびＡｌなどを主成分とする導電材で配線が形成されて構成される。外部端子１２には、例えばＳｎＡｇおよびＳｎＡｇＣｕなどを主成分とするハンダバンプなどが用いられている。
【００８０】
配線部材１６には、例えば、エポキシ系の樹脂基板、および可動性を確保するためポリイミド系の樹脂フィルムなどにＣｕなどの導電体からなる配線が形成されて構成される。このとき、配線部材１６は、配線が形成された半導体基板およびセラミック基板、ならびに樹脂基板などの中間配線部材を更に備えても良い。
【００８１】
以上、本実施形態の固体撮像装置の基本的な構造、製造方法および構成材料について述べた。以下では、本実施形態の固体撮像装置における特徴について説明する。
【００８２】
本実施形態の固体撮像装置の半導体基板１と透光板４とを接合する接合層５は、図１〜図３に示すように、半導体基板１の受光部２ａを除く外周領域上に形成された環状層５ａと、受光部２ａ上に所望の間隔で形成された支柱５ｂとで構成される。この構成により、環状層５ａのみで半導体基板１と透光板４とを接合する場合に比べ、同等の接合面積を確保するのに必要な半導体基板１の外周領域を支柱５ｂの分だけ小さくできる。すなわち、支柱５ｂを形成することで接合強度を維持しつつ小型化することができる。従って、本実施形態の固体撮像装置の構造は、上述の固体撮像装置のように貫通電極６を設けた構造の他、裏面照射型の固体撮像装置など、半導体基板の受光部が形成された一表面側と逆の他表面側に外部端子を備えることで受光部を除く外周領域を狭小化した小型の固体撮像装置に有効である。
【００８３】
また、本実施形態の固体撮像装置では、環状層５ａのみで半導体基板１と透光板４とを接合する場合に比べ、同等の外形サイズに対して確保できる半導体基板１と透光板４との接合面積は支柱５ｂの分だけ増える。すなわち、同等の外形サイズを有する場合は、支柱５ｂを形成することにより接合強度に優れた固体撮像装置を得ることができる。その為、本実施形態の固体撮像装置の構造により、耐衝撃性が向上し、取り扱い易く、生産性および信頼性に優れた光学デバイスを得ることができる。
【００８４】
また、本実施形態の固体撮像装置では、支柱５ｂを形成することで、環状層５ａのみで接合する場合に比べ、接合層５の中空領域の影響を受けにくくすることができる。すなわち、支柱５ｂを備えることで、固体撮像装置における受光部２ａが形成された領域とその周辺領域との構造差が均質化される。このため、中空領域の影響による反りを抑制でき、良好なデバイス特性が得られる。特に、薄厚のデバイス構造の固体撮像装置では、中空領域の影響が大きいが、支柱を形成することにより薄厚構造に適した固体撮像装置を得ることができる。例えば、極薄（約５〜１５μｍ程）の半導体基板を用いる裏面照射型の光学デバイスなどに有効である。
【００８５】
また、本実施形態の固体撮像装置では、図６に示す薄厚化工程において半導体基板１の上面を研磨する際の研磨圧を均質化できるため、ディッシングの発生を抑制できる。このため、本実施形態の固体撮像装置の構造は大判の半導体基板と大判の透光板とを貼り合せてから薄化する製造方法に適しており、生産性に優れた光学デバイスを得ることができる。
【００８６】
また、本実施形態の固体撮像装置によれば、受光部２ａ上では支柱５ｂが形成される領域を除き、受光部２ａ内の各受光素子２１ａに対応する受光領域Ａに接合層５は形成されない。つまり、接合層５を所望の形状にすることにより、接合層５は各受光素子に対応する受光領域Ａで中空構造を有するので、固体撮像装置の光学特性が接合層５に影響されない。従って、成膜時にボイドが混入されたとしても、パターニングして受光領域Ａの接合層５を開口すれば、ボイドの混入が光学特性に影響することはない。このため、本実施形態の固体撮像装置の構造は、ボイドが比較的混入しやすい、大判の半導体基板と大判の透光板とを貼り合せた中間体を形成する製造方法に適しており、生産性に優れた固体撮像装置を得ることができる。
【００８７】
また、本実施形態の固体撮像装置によれば、前述のごとく、受光部２ａ上では支柱５ｂが形成される領域を除き、受光部２ａ内の各受光素子２１ａに対応する受光領域Ａに接合層５は形成されない。従って、接合層５の物性が固体撮像装置の光学特性に与える影響を考慮する必要がないため、接合層５の材料選択の自由度が高い。このため、大判の半導体基板と大判の透光板とを貼り合せ中間体を形成した後に薄化工程およびウェット工程などの後工程を行う製造方法においても、接合層５について光学特性を考慮せずに最適な材料を選択できるので、本実施形態の固体撮像装置は、技術的に製造が容易でコストメリットが得られやすい。
【００８８】
また、本実施形態の固体撮像装置において、支柱５ｂの配置場所は、受光部２ａ内の各受光素子２１ａに対応する受光領域Ａの一部と部分的に重なっている。すなわち、図４Ａに示すように、受光部２ａ内のＸ１で示す一部の受光素子２１ａに対応する受光領域Ａ上に支柱５ｂが配置されており、Ｘ１で示す一部の単位画素２２の光学特性を無効化して支柱５ｂが配置されている。従って、支柱５ｂによる画素信号の欠落を補完するため、支柱５ｂが配置されたＸ１で示す単位画素２２の画素信号の代替として、その近傍に配置された単位画素２２の画素信号を解析して得られる信号を用いることが好ましい。また、支柱５ｂが配置されたＸ１で示す受光素子２１ａとして画素信号を無効化したダミー素子を配置することが好ましい。
【００８９】
なお、本実施形態の固体撮像装置において、図１７に示すように、支柱５ｂが配置されたＸ１で示す受光素子２１ａに対応する受光領域Ａを覆う遮光膜１４が絶縁膜１３内に設けられてもよい。この場合、支柱５ｂが配置されたＸ１で示す受光素子２１ａの画素信号を黒レベル（ノイズ）検出として用いることができる。通常、黒レベル検出のための単位画素２２は受光部２ａの周囲に形成されるが、受光部２ａ内に黒レベル検出のための単位画素２２を形成することで、その近傍に配置された単位画素２２の信号補正に用いることができ、黒レベルの補正精度を向上させることができる。このようにすることで、支柱５ｂが配置されたエリアを有効に活用できる。
【００９０】
ここで、図１７に示すように、遮光膜１４は層間絶縁膜１３ａ内に形成された配線２０と同様にして形成すると良い。また、遮光膜１４が別途設けられず、支柱５ｂ下方のカラーフィルタ３ｂや支柱５ｂ自体に遮光材を用いることによって遮光が行われても良い。すなわち、支柱５ｂは、受光素子２１ａの受光領域内で遮光する遮光構造を備えても良い。また、支柱５ｂが配置された箇所には、単位画素２２が設けられなくても良い。また、支柱５ｂが配置された箇所には、単位画素２２の代わりに、工程管理用の機能素子およびアライメントマークなどが形成されても良い。このようにすることで、支柱５ｂの配置エリアを有効に活用できる。
【００９１】
また、本実施形態の固体撮像装置において、支柱５ｂの形状、大きさおよび配置箇所は、支柱５ｂが形成可能なアスペクト比および受光素子２１ａの受光領域Ａの大きさやピッチなどを考慮して、最適なものとすることが好ましい。
【００９２】
例えば、図１８の平面図に模式的に示すように、支柱５ｂは複数の単位画素２２上を覆うように形成されても良いし、図１９の平面図に模式的に示すように、支柱５ｂは各単位画素２２に対応する受光領域Ａを回避して形成されても良い。すなわち、支柱５ｂは受光領域Ａとその一部が重なるように配置されても良いし、受光領域Ａを回避して配置されても良い。
【００９３】
また、本実施形態の固体撮像装置において、受光素子２１ａが密集しており、受光領域Ａ間のスペースが少ないため、支柱５ｂは円柱状の孤立パターンで形成されるとしたが、支柱５ｂは所望の任意の断面形状を有する柱状の支柱とすることができる。また、支柱５ｂは孤立パターンに限られず、相互の支柱５ｂおよび環状層５ａと連結されて一体的に形成されていても良く、この場合には支柱５ｂの変形を抑制できる。従って、この連結する構造は、例えば、受発光デバイスなど受光領域Ａ間のスペースが比較的大きい装置に有効である。
【００９４】
また、本実施形態の固体撮像装置において、接合層５には、パターンの位置精度をよくするため、半導体基板１および透光板４との位置合わせ用のアライメントパターンが形成されているのが好ましい。
【００９５】
また、本実施形態の固体撮像装置において、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、受光部２ａには平坦化膜１８が形成されている。平坦化膜１８によりマイクロレンズ３ａおよびカラーフィルタ３ｂの凹凸形状の影響を無視できるので、接合層５のパターニング精度を向上でき、支柱５ｂの接合性を良好にできる。ここで、平坦化膜１８は支柱５ｂと環状層５ａとの高低差がないよう、半導体基板１の受光部２ａが形成された領域上の他、受光部２ａの周辺領域上にも形成されていることが好ましい。
【００９６】
また、本実施形態の固体撮像装置において、図２０に示すように、支柱５ｂが配置されたＸ１で示す受光素子２１ａ上方には、マイクロレンズ３ａおよびカラーフィルタ３ｂなどの光学部品３が形成されず、支柱５ｂは絶縁膜１３と接合するように形成されても良い。このようにすることで、平坦化膜１８を形成しなくても、表面の凹凸形状の影響が抑制されるので、支柱５ｂの接合性を良好にできる。
【００９７】
なお、本実施形態の固体撮像装置において、半導体基板１の受光部２ａの周辺領域に形成された環状層５ａは所望の形状のスリットが形成されている構成であっても良い。この構成は、固体撮像装置の外周領域が比較的広くて接合強度が十分に確保できている場合に適している。スリットを備えた環状層５ａを形成することで、固体撮像装置の受光部２ａが形成された領域と同様にその周辺領域も中空構造とすることができる。このため、固体撮像装置の受光部２ａが形成された領域とその周辺領域の接合層５の構造差が均質化され、構造差に起因する反りなどの影響を抑制できる。また、スリットを備えることで応力緩和効果が期待でき、接合層５と半導体基板１および透光板４との物性差に起因する界面破壊などの影響を抑制できる。従って、スリットを備える構成とすることでデバイス特性に優れ信頼性の高い固体撮像装置を得ることができる。
【００９８】
この構成の一例を、図２１Ａおよび図２１Ｂの固体撮像装置の平面図に示す。なお、図２１Ａおよび図２１Ｂでは固体撮像装置を上方から眺めたときの環状層５ａの平面形状を模式的に示しており、簡単化のため透光板４の記載を省いている。図２１Ａでは環状層５ａは１つ以上のスリット３０により複数に分割されている。また、図２１Ｂでは１つ以上のスリット３０により、環状層５ａはその各部分が比較的細いパターンで連結されている。
【００９９】
次に、本実施形態の固体撮像装置の接合層５の構成例について述べる。
【０１００】
接合層５には、例えば、アクリル系又はエポキシ系の接着樹脂フィルムなどのコスト性および取り扱い性に優れる材料を用いることが好ましい。接合方法には、半導体基板１に接合材（接合層５の材料）を貼り合わせて所望の形状にパターニングして接合層５を形成した後、接合層５を透光板４と熱圧着およびＵＶ接合などにより接合するなどの手法が用いられる。接合層５の厚みはフィルムの膜強度とパターニング性とを満足する厚み、例えば数μｍ〜数百μｍ程度が好ましい。
【０１０１】
また、接合層５には、例えば、流動性のあるアクリル系接着樹脂などを用いることが好ましい。接合層５の接合方法には、半導体基板１に接合材を塗布して所望の形状にパターニングして接合層５を形成した後、接合層５を透光板４と熱圧着およびＵＶ接合などにより接合するなどの手法が用いられる。接合層５の厚みは塗布性とパターニング性とを満足する厚み、例えば数μｍ〜数百μｍ程度が好ましい。接着樹脂は、樹脂フィルムに比べ、接合層５の厚みを自由に設定しやすく、また、接着樹脂の塗布面の段差（例えば、固体撮像装置の外周領域の段差およびマイクロレンズ３ａによる段差）に追随し、かつ塗布面と反対面を平坦化しやすいといった利点がある。
【０１０２】
これら接着樹脂を用いる方法は、従来工法でも一般的であり、比較的低温での接合層５の形成および接合層５による接合が可能であるが、接着樹脂を用いる場合には支柱５ｂのパターニング性を考慮する必要がある。好ましい接合層５の厚みとしては、支柱５ｂのパターンのアスペクト比が〜２程度を満たす厚みである。そのため、例えば、本実施形態の固体撮像装置のように受光素子２１ａが狭ピッチで集積している場合には、パターニング性を満足するように、支柱５ｂを１個以上の単位画素２２上を覆うように形成すると良い。一方、受発光デバイスなど受光領域Ａ間のスペースが比較的大きいデバイスでは、受光領域Ａを避けて支柱５ｂを形成すればよく、従来と同様の工法を用いて支柱５ｂを形成できる。
【０１０３】
また、接合層５には、上述した樹脂フィルムおよび接着樹脂を用いる他、ケイ酸ガラス層などの無機材料、Ｓｉ基板および金属膜などを用いても良く、接合層５の材料選択の自由度は高い。このような材料は接着樹脂に比べ光劣化の懸念が殆ど無いため、接合層５に無機材料、Ｓｉ基板および金属膜などを用いた構成とすることで、広範囲の波長に対応可能な光学デバイスを得ることができる。従って、接合層５に無機材料、Ｓｉ基板および金属膜などを用いた構成は例えばブルーレイ・レコーダーなどに搭載される短波長の受光デバイスなどに有効である。また、所望の受光素子２１ａの受光領域Ａは中空構造にされているため、接合層５に不透明部材を用いて遮光されても良い。
【０１０４】
また、透光板４又は半導体基板１と接合層５とは、透光板４又は半導体基板１における接合層５との接合部の材料と、接合層５における透光板４又は半導体基板１との接合部の材料とを物性の類似した材料とすることで化学的に結合されていることが好ましい。例えば接合部は、ケイ酸ガラス系材料により構成される、又は有機系材料により構成されることが好ましい。
【０１０５】
接合層５による接合は、例えば、ＢＰＳＧ（Boron Phosphor Silicate Glass）、ＮＳＧ（Nondoped Silicate Glass）およびＳＯＧ（Spin On Glass）などのケイ酸ガラス系液状材料を半導体基板１の表面に塗布してケイ酸ガラス層を形成し、ケイ酸ガラス層を所望の形状にパターニングして接合層５を形成した後、接合層５を透光板４と接合させることで行われても良い。また、接合層５による接合は、蒸着などの手法によりケイ酸ガラス層を形成し、ケイ酸ガラス層を所望の形状にパターニングして接合層５を形成した後、接合層５を透光板４と接合することで行われてもよい。ケイ酸ガラス層を接合に用いる構成は、微細形状のパターニング性に優れた接合層５を実現でき、受光素子２１ａが狭ピッチで集積している光学デバイスに有効である。また、ケイ酸ガラス層を接合に用いることで、接着樹脂に比べ変形に強い光学デバイスを得ることができる。透光板４もしくは透光板４の表面膜（光学フィルタ膜など）にケイ酸系ガラスを用いた場合には、半導体基板１と透光板４とは熱圧着などにより直接接合が用いられることが好ましく、微細なパターンの接合層５の形成に適している。この場合、アルカリおよびフッ酸などの薬品処理ならびに精密研磨により界面を活性化することによって、比較的低温で直接接合を行うことができる。逆に、透光板４にケイ酸ガラス層を形成しそれを所望の形状にパターニングして接合層５を形成する場合は、半導体基板１の表層膜（絶縁膜１３および平坦化膜１８）にケイ酸ガラス層を用い、熱圧着などの直接接合を用いることが好ましい。このように、接合部にケイ酸ガラス系材料を用いて透光板４および半導体基板１を直接接合すれば、透光板４と半導体基板１とが化学的に結合（シラン結合）されるので、界面の接合強度に優れた光学デバイスを得ることができる。なお、接合層５と透光板４および半導体基板１とは、適当な接着剤を介して接合されても良い。
【０１０６】
また、Ｓｉ基板などの半導体基板が接合層５として用いられてもよい。この場合、接合層５による接合は、例えばＳｉ基板と透光板４とを接合してＳｉ基板を所望厚みに研磨し、Ｓｉ基板を所望の形状にパターニングして接合層５を形成した後、接合層５と半導体基板１とを接合させることで行われる。Ｓｉ基板を接合層５に用いた構成は、微細形状のパターニング性に優れた接合層５を実現し、受光素子２１ａが狭ピッチで集積している光学デバイスに有効である。また、Ｓｉ基板は透光性が殆ど無いので、Ｓｉ基板を接合層５に用いた場合、接合層５を遮光材としても用いることができる。また、Ｓｉ基板を接合層５に用いた構成は、接着樹脂に比べ変形に強い光学デバイスを実現することができる。透光板４もしくは透光板４の表面膜（光学フィルタ膜など）にケイ酸系ガラスを用いた場合には、接合層５による接合に陽極接合などの直接接合を用いることが好ましく、微細なパターンの接合層５の形成に適している。また、透光板４にアルミノ珪酸塩系のガラスが用いられた場合、透光板４は広い熱膨張の温度範囲でシリコン単結晶との整合を維持することができるので、耐熱性に優れた光学デバイスを得ることができる。Ｓｉ基板が接合層５に用いられた場合、半導体基板１の表層膜（絶縁膜１３や平坦化膜１８）は接合層５との密着性を良くするため平坦化されていることが好ましく、半導体基板１の表面膜にケイ酸系ガラス層が用いられて接合が陽極接合などの直接接合により行われていることが好ましい。なお、接合層５と透光板４および半導体基板１とは、適当な接着剤を介して接合されても良い。
【０１０７】
また、金属膜が接合層５として用いられてもよい。この場合、接合層５による接合は、例えば半導体基板１の表面に金属膜を形成し、金属膜を所望の形状にパターニングして接合層５を形成した後、接合層５と透光板４とを接合させることで行われる。金属膜を接合層５に用いた構成は、微細形状のパターニング性に優れた接合層５を実現し、受光素子２１ａが狭ピッチで集積している光学デバイスに有効である。また、金属膜は透光性が無いので、金属膜を接合層５に用いた場合、接合層５を遮光材としても用いることができる。金属膜を接合層５に用いた場合、半導体基板１の表層膜（絶縁膜１３および平坦化膜１８）は平坦化されていることが好ましい。従って、この場合には、例えば、半導体基板１の表面にシード層としてＴｉが蒸着され、半導体基板１の表面がＣｕメッキされ、半導体基板１の表面にＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）研磨による平坦化が行われるなどしてＴｉ−Ｃｕ膜が形成され、Ｔｉ−Ｃｕ膜が所望形状にパターニングされた後、透光板４もしくは透光板４の表面膜（光学フィルタ膜など）にケイ酸系ガラスを用い、陽極接合などの手法を用いてＴｉ−Ｃｕ膜と透光板４との直接接合が行われる。金属膜とケイ酸系ガラス層とを接合する場合、線膨張係数をケイ酸系ガラスに合わせるため、接合界面にコバルト金属膜を蒸着することが好ましい。これにより、界面剥離などを抑制することができる。なお、接合層５と透光板４および半導体基板１とは、適当な接着剤を介して接合されても良い。
【０１０８】
また、半導体基板１の表層膜（絶縁膜１３および平坦化膜１８）および透光板４に有機材料が用いられている場合、接着性のある有機系材料が接合層５として用いられることが好ましい。この場合、例えば、半導体基板１の表層に有機系材料膜が形成され、有機系材料膜が仮硬化され、有機系材料膜が所望の形状にパターニングされて接合層５が形成された後、接合層５と透光板４とが重ね合わせられた状態で有機系材料膜を本硬化して残留モノマーを反応させるなどして接合が行われる。このように、接合層５に有機系材料を用いて半導体基板１と透光板４とを化学的に結合（重合反応）させる構成により、界面の接合強度に優れた光学デバイスを得ることができる。
【０１０９】
また、接合層５は複合材で構成されていても良い。接合層５は、例えば、主材と接合用の界面材とを備える構成であっても良い。ここで、界面材の組成としては半導体基板１の表層膜および透光板４もしくは透光板４の表面膜の各々に線膨張係数の近い材料を用いることが好ましい。
【０１１０】
尚、以上の接合層５による接合は、上述した方法に限定されるものではない。接合層５の構成および接合方法は様々であり、固体撮像装置の種類および接合層５のパターンに合わせて最適な構成および接合方法が用いられる。
【０１１１】
例えば、半導体基板１上に接合層５が形成された後、接合層５と透光板４とが接合されても良い。また、透光板４上に接合層５が形成された後、半導体基板１上の各パターンと対応するように接合層５と半導体基板１とが接合されても良い。
【０１１２】
また、接合層５は独立した基板で形成されていても良く、この場合には、半導体基板１および透光板４と接合層５との貼り合わせ、ならびに接合層５のパターニングの順序など、適切な工法および工程順序を取ることができる。
【０１１３】
また、接合層５は平坦化膜１８などの絶縁膜もしくは透光板４の接合層５と接する側の表面を加工して形成されたパターンであっても良い。
【０１１４】
また、透光板４と半導体基板１との接合は熱圧着などの手法による接着材を介さない直接接合であってもよい。また、透光板４もしくは半導体基板１の表面に接着剤を塗布したり、接合層５の表面に接着剤を転写したりして、透光板４と半導体基板１とは接着剤を介して接合されても良い。
【０１１５】
また、透光板４の表面には、必要に応じて接合層５と接合性の良い膜がコーティングされ、接合層５と透光板４との接合性が良くされても良い。このコーティング膜は反射防止および赤外線カットなどの光学フィルタを兼ねていることが好ましい。同様に、半導体基板１の表面には、必要に応じて接合層５と接合性の良い膜がコーティングされ、接合層５と半導体基板１との接合性が良くされても良い。このコーティング膜は平坦化膜１８などのように絶縁膜を兼ねていることが好ましい。また、コーティング膜としてリフロー性材料が用いられることで接合層５と半導体基板１との接合性が良くされても良い。また、必要に応じてＣＭＰおよびエッチバックなどの平坦化処理がコーティング膜に施され、接合層５との接合性が良くされても良い。
【０１１６】
また、半導体基板１と透光板４とは減圧雰囲気で接合されることが好ましい。接合層５の中空領域を減圧することにより、熱膨張による透光板４の剥離を防ぎ、製造工程の途中および動作時の固体撮像装置の耐熱性を良くすることができる。
【０１１７】
以上のように本実施形態の固体撮像装置は、半導体基板１と透光板４とを接合する接合層５が、受光部２ａの周辺領域に形成された環状層５ａと、受光部２ａ内の各受光素子２１ａと対応する受光領域の少なくとも一部を開口するように、所望の間隔で形成された１つ以上の支柱５ｂとで構成される。このため、半導体基板１と透光板４との接合強度を維持し、反りの発生を抑制し、ボイドの影響を受け難くして歩留まりを維持し、かつ、接合材の選択性を広くして設計の自由度を維持した状態で小型化が可能な固体撮像装置を得ることができる。その結果、小型で高性能、かつ、生産性および信頼性に優れた固体撮像装置を得ることができる。
【０１１８】
すなわち、受光部２ａの周辺領域に形成された環状層５ａに加え、受光部２ａ内に所望の間隔で形成された支柱５ｂによっても半導体基板１と透光板４とが接合する構造とすることで、接合強度を確保することができる。従って、図２６の中空構造の固体撮像装置に比べ、同等の接合強度（面積）を得るのに必要な半導体基板１の外周領域は少なくて済むため小型化することができる。このため、本実施形態の固体撮像装置の構造は、貫通電極６を備える固体撮像装置および裏面照射型の固体撮像装置など、裏面電極を備え受光部２ａの周辺領域の狭い小型の光学デバイスに有効である。一方、図２６の中空構造の固体撮像装置と同等の周辺領域を有する場合には、接着強度が高く耐衝撃性が向上する。その為、取り扱い易く、生産性および信頼性が向上する。
【０１１９】
また、受光部２ａ内に所望の間隔で形成された支柱５ｂを備えることで、接合層５の中空領域の影響が小さくなり、受光素子２１ａが集積された受光部２ａとその周辺領域の構造差が均質化される。このため、反りを抑制でき、良好なデバイス特性の固体撮像装置が得られる。さらに、薄厚化工程において半導体基板１の他表面を研磨する際に研磨圧を均質化できるため、ディッシングの発生を抑制できる。その結果、大判の半導体基板１と大判の透光板４を貼り合せてから薄化する固体撮像装置の製造方法に適しており、技術的に製造が容易でコストメリットが得られ易い。
【０１２０】
また、各受光素子２１ａに対応する受光部２ａ上の接合層５を開口した構造とすることで、接合層５に混入したボイドが光学特性に影響を及ぼすことを抑えることができる。このため、大判の半導体基板１と大判の透光板４を貼り合せた中間体から個片化する固体撮像装置の製造方法に適しており、生産性が向上する。さらに、接合層５の光学特性を考慮する必要がないため、接合材選択の自由度が高い。従って、大判の半導体基板１と大判の透光板４を貼り合せた中間体を形成後に、薄化工程およびウェット工程などの後工程を流す固体撮像装置の製造方法に適しており、生産性が向上する。
【０１２１】
（第２の実施形態）
図２２は、本発明の第２の実施形態に係る側面電極を備える構造を有する光学デバイスの一例としてのＣＭＯＳ型固体撮像装置の構造を示す断面図である。
【０１２２】
図２２に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、側面電極型の固体撮像装置であり、半導体基板１の側面に形成された側面電極６ａを介して、半導体基板１の受光部２ａが形成された一表面上の素子と電気的に接合された電極２０ａと他表面側に備えられた外部端子１２とを電気的に接続している。側面電極６ａは、半導体基板１の側面に接して設けられた絶縁膜８ａと、絶縁膜８ａの上に接して設けられた導電膜９ａと、導電膜９ａの上に接して設けられた導電体１０ａとにより構成されている。半導体基板１の上面に形成された光学素子としての受光部２ａの受光素子は、半導体基板１の上に設けられた透光板４により覆われている。
【０１２３】
半導体基板１と透光板４とは、半導体基板１の受光素子が形成された素子領域としての受光部２ａ上において、半導体基板１と透光板４との間に隙間を有する形で部分的に接合される。接合層５は、半導体基板１と透光板４との間に形成され、半導体基板１と透光板４とを接合する。接合層５は、半導体基板１の一表面における受光部２ａの外側の領域上に設けられた環状層５ａと、受光部２ａ上に環状層５ａと間をおいて設けられた支柱５ｂとを備える。支柱５ｂは、一部の受光素子の光学的有効領域としての受光領域内にのみ位置し、それ以外の受光素子の受光領域内には位置しないように設けられる。
【０１２４】
このように側面電極６ａを形成することで、半導体基板１の外周領域において受光部２ａが形成された半導体基板１の一表面上に外部電極を形成する必要がなくなるため、固体撮像装置の外周領域を狭小化し固体撮像装置を小型化できる。本実施形態の固体撮像装置の構造は、支柱５ｂを備える接合層５により接合強度を確保できるので、側面電極６ａを備えることで小型化した固体撮像装置に適している。
【０１２５】
以上のように、本実施形態の固体撮像装置は側面電極を備える構造を有するので、固体撮像装置を小型化できる。
【０１２６】
（第３の実施形態）
図２３Ａは、本発明の第３の実施形態に係る光学デバイスの一例としてのＣＭＯＳ型固体撮像装置の構造を示す断面図である。
【０１２７】
図２３Ａに示すように、本実施形態の固体撮像装置は、裏面照射型の固体撮像装置であって、半導体基板１が薄厚に形成されており、受光部２ａが形成された半導体基板１の一表面（上面）とは逆の他表面（下面）側に素子および素子と電気的に接続された配線２０が形成されている。配線２０の一端に形成された電極２０ａと半導体基板１の下面側に備えられた外部端子１２とは貫通プラグ２９により電気的に接続している。半導体基板１の上面側には、絶縁膜１３ｃが形成されている。半導体基板１の上面に形成された光学素子としての受光部２ａの受光素子は、半導体基板１の上に設けられた透光板４により覆われている。受光部２ａの受光素子は、半導体基板１の上面上に光学的有効領域としての受光領域を有し、半導体基板１の下面上に設けられた素子および配線２０などと電気的に接続されている。
【０１２８】
半導体基板１と透光板４とは、半導体基板１の受光素子が形成された素子領域としての受光部２ａ上において、半導体基板１と透光板４との間に隙間を有する形で部分的に接合される。接合層５は、半導体基板１と透光板４との間に形成され、半導体基板１と透光板４とを接合する。接合層５は、半導体基板１の上面における受光部２ａの外側の領域上に設けられた環状層５ａと、受光部２ａ上に環状層５ａと間をおいて設けられた支柱５ｂとを備える。支柱５ｂは、一部の受光素子の受光領域内にのみ位置し、それ以外の受光素子の受光領域内には位置しないように設けられる。
【０１２９】
このように固体撮像装置を裏面照射型とすることで、半導体基板１の外周領域において半導体基板１の受光部２ａが形成された一表面上に外部電極を形成する必要がなくなるため、外周領域を狭小化し固体撮像装置を小型化できる。本実施形態の固体撮像装置は支柱５ｂを備える接合層５を備えることにより接合強度を確保できるので、裏面照射型とすることで小型化した固体撮像装置に適している。
【０１３０】
次に、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明する。
【０１３１】
まず、素子および配線２０が形成された半導体基板１の配線２０が形成された側の表面（下面）とサポート基板２８とが接合される。
【０１３２】
次に、表面に受光部２ａが露出するように半導体基板１が薄厚化される。
【０１３３】
次に、半導体基板１の受光部２ａが露出した側の表面に、遮光膜１４、マイクロレンズ３ａおよびカラーフィルタ３ｂなどの光学部品が形成される。
【０１３４】
次に、接合層５を介して半導体基板１に透光板４が接合される。
【０１３５】
次に、サポート基板２８に形成された貫通プラグ２９を介して電極２０ａと外部端子１２とが電気的に接続される。
【０１３６】
裏面照射型の固体撮像装置は、半導体基板１を極薄（約５〜１５μｍ程）に形成することによって、素子が形成された面とは逆の面からの受光を実現しており、サポート基板２８は薄厚に形成された半導体基板１の強度を確保するために備えられる。
【０１３７】
尚、本実施形態の固体撮像装置は、薄型化のためサポート基板２８を備えない構成とされても良い。図２３Ｂに示す裏面照射型の固体撮像装置においては、接合層５を介して透光板４が接合された後、表面に電極２０ａが露出するようサポート基板２８が剥離される。図２３Ｂの固体撮像装置では、半導体基板１を保護するため、絶縁膜１３の表面は応力緩和層（絶縁膜）１５ｂで覆われている。応力緩和層１５ｂ内に形成された導電体１０を介して、所望の間隔で配置された外部端子１２と電極２０ａとが電気的に接続される。本実施形態の固体撮像装置は支柱５ｂを有する中空構造を受光部２ａ上に形成することで半導体基板１の強度を確保できるので、このようにサポート基板２８を備えない裏面照射型の固体撮像装置に適している。
【０１３８】
以上のように、本実施形態の固体撮像装置は裏面照射型の構造を有するので、固体撮像装置を小型化できる。
【０１３９】
（第４の実施形態）
図２３Ｃは、本発明の第４の実施形態に係る光学デバイスの一例としての受発光デバイスの構造を示す断面図である。
【０１４０】
図２３Ｃに示すように、本実施形態の受発光デバイスは、裏面照射型の受発光デバイスである。同受発光デバイスでは、半導体基板１の受発光部２ｄが形成された側の一表面（上面）が接合材などを介して透光板４と接合された後、半導体基板１を薄厚化してから素子層および配線２０が形成される。受発光部２ｄには、光学素子としての受光素子および発光素子が形成されている。半導体基板１の上面に形成された受光素子および発光素子は、半導体基板１の上に設けられた透光板４により覆われている。
【０１４１】
半導体基板１と透光板４とは、半導体基板１の受光素子および発光素子が形成された素子領域としての受発光部２ｄ上において、半導体基板１と透光板４との間に隙間を有する形で部分的に接合される。透光板４は、半導体基板１の上面における受発光部２ｄの外側の領域上に設けられた環状部３４ａと、受発光部２ｄ上に環状部３４ａと間をおいて設けられた支柱部３４ｂとを表面に備える。支柱部３４ｂは、一部の受光素子の光学的有効領域としての受光領域および一部の発光素子の光学的有効領域としての発光領域内にのみ位置し、それ以外の受光素子の受光領域および発光素子の発光領域内には位置しないように設けられる。
【０１４２】
次に、本実施形態に係る受発光デバイスの製造方法を説明する。
【０１４３】
まず、透光板４の表面が微細加工され、透光板４の表面には凸凹が形成される。
【０１４４】
次に、透光板４の凸凹が形成された側の表面と半導体基板１の受発光部２ｄが形成された側の一表面とが透光板４の表面の凹部でなく凸部が半導体基板１と接する形で接合された後、半導体基板１が薄厚化される。
【０１４５】
次に、半導体基板１の他表面側に素子および配線２０が形成される。尚、半導体基板１と透光板４との接合部の構成は、接合後の素子および配線２０の形成プロセスと適合する必要がある。このため、例えば、表面に凸凹が形成された透光板４と半導体基板１の受発光部２ｄが形成された側の一表面とを直接接合することが好ましい。
【０１４６】
本実施形態の受発光デバイスは、支柱５ｂを有する中空構造を受発光部２ｄが形成された表面上に備えることで半導体基板１の強度を確保できるので、本実施形態の構造は半導体基板１と透光板４とを接合後、半導体基板１に素子を形成する裏面照射型の受発光デバイスの製造方法に適している。
【０１４７】
以上のように、本実施形態の受発光デバイスは裏面照射型の構造を有するので、受発光デバイスを小型化できる。
【０１４８】
なお、上記実施形態において、透光板４の表面に凸凹が形成され、透光板４が環状部３４ａと支柱部３４ｂとを表面に備えるとした。しかし、半導体基板１の受発光部側の表面に凸凹が形成され、半導体基板１の表面の凹部でなく凸部が透光板４と接する形で半導体基板１と透光板４とが接合され、半導体基板１が環状部３４ａと支柱部３４ｂとを表面に備えてもよい。
【０１４９】
（第５の実施形態）
図２４Ａは本発明の第５の実施形態に係る光学デバイスの一例としての受発光デバイスを上方から眺めたときの模式的な平面図である。図２４Ｂは、同受発光デバイスの構造を示す断面図（図２４ＡのＳ−Ｓ’線における断面図）である。
【０１５０】
図２４Ａおよび図２４Ｂに示すように、本実施形態の受発光デバイスは、貫通電極型の受発光デバイスであって、半導体基板１の一表面に形成された光学素子としての複数の受光素子２１ａおよび２１ｂならびに光学素子としての発光素子２１ｃと電気的に接続された電極２０ａと半導体基板１の他表面に形成された外部端子１２とが貫通電極６および再配線１１を介して電気的に接続されている。また、受光素子２１ａおよび２１ｂならびに発光素子２１ｃのそれぞれに対応する受光領域および発光領域（光学的有効領域）で開口が設けられた接合層５を介して半導体基板１の一表面と透光板４とが接合されている。半導体基板１の一表面に形成された受光素子２１ａおよび２１ｂならびに発光素子２１ｃは、半導体基板１の上に設けられた透光板４により覆われている。
【０１５１】
半導体基板１と透光板４とは、半導体基板１の受光素子２１ａおよび２１ｂならびに発光素子２１ｃが形成された素子領域としての受光部２ａおよび２ｂならびに発光部２ｃ上において、それぞれ半導体基板１と透光板４との間に隙間を有する形で部分的に接合される。接合層５は、半導体基板１と透光板４との間に形成され、半導体基板１と透光板４とを接合する。接合層５は、半導体基板１の一表面における受光部２ａおよび２ｂならびに発光部２ｃの外側の領域上に設けられた環状層５ａと、受光部２ａおよび２ｂならびに発光部２ｃのそれぞれの上に環状層５ａと間をおいて設けられた支柱５ｂおよび５ｃとを備える。
【０１５２】
本実施形態の受発光デバイスは、環状層５ａならびに支柱５ｂおよび５ｃを備える接合層５を備えることにより接合強度を確保できるので、貫通電極６を備えることで小型化された受発光デバイスに適している。
【０１５３】
本実施形態の受発光デバイスでは、複数の受光素子２１ａの集積部に対応する受光部２ａと、受光領域が比較的大きい受光素子２１ｂに対応する受光部２ｂと、発光素子２１ｃの集積部に対応する発光部２ｃとがそれぞれ形成されている。接合層５の環状層５ａは受光部２ａおよび２ｂならびに発光部２ｃを除く半導体基板１の一表面上に形成されている。接合層５の支柱５ｃは受光素子２１ａおよび発光素子２１ｃが集積された受光部２ａおよび発光部２ｃ内に形成されている。受光部２ａおよび発光部２ｃの支柱５ｃはそれぞれ受光素子２１ａに対応する受光領域および発光素子２１ｃに対応する発光領域を除く領域に一体的に形成されており環状層５ａと連結されている。接合層５の支柱５ｂは受光素子２１ｂの受光領域内に所望の間隔で一つ以上形成されている。
【０１５４】
以上のように、本実施形態の受発光デバイスにおいて、受光素子２１ａおよび発光素子２１ｃ間の支柱５ｃは互いに連結されて一体的に形成され、また、環状層５ａと連結して一体的に形成されている。このようにすることで支柱５ｃの変形を抑制し、強度の高い受発光デバイスを得ることができる。このような接合層５の構造は、受発光部に形成された各受発光素子間の間隔が比較的大きい受発光デバイスに有効である。
【０１５５】
また、本実施形態の受発光デバイスにおいて、支柱５ｂは受光素子２１ｂの受光領域内の一部を覆うように形成される。このような接合層５の構造は、受光領域が比較的大きい受光素子を備える受発光デバイスに有効である。
【０１５６】
（第６の実施形態）
図２５Ａおよび図２５Ｂは、本発明の第６の実施形態に係る電子機器の一例としての光学機器（光学モジュール）の構造を模式的に示す図である。
【０１５７】
本実施形態の光学機器では、第１〜第５の実施形態に係る各種光学デバイスが所望の配線部材（非図示）に実装されて組み込まれ（搭載され）、必要に応じて様々な光学部品が備えられる。
【０１５８】
図２５Ａおよび図２５Ｂは本実施形態の光学機器を備えた光学システムの一例を示す模式図である。
【０１５９】
図２５Ａに示す光学機器３２ａは、光学デバイスとして固体撮像装置が組みこまれた光学ユニット３１ａを備えており、入射光の情報を光電変換および信号処理により画像などの電子データ３３に変換する。図２５Ｂに示す光学機器３２ｂは、光学デバイスとしてディスプレイデバイス（発光デバイス）が組み込まれた光学ユニット３１ｂを備えており、画像などの電子データ３３は光学機器３２ｂで信号処理と光電変換とが施されて光信号として投影される。
【０１６０】
本実施形態の光学機器は、撮像素子およびフォトＩＣなどの受光デバイス、ならびにＬＥＤおよびレーザ素子などの発光デバイスなどの各種の光学デバイスを備える光学機器に適用できる。
【０１６１】
以上、本発明の光学デバイスおよびその製造方法ならびに光学機器について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、複数の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【０１６２】
例えば、上記実施形態において、受光素子は本発明の光学素子の一例であり、光学デバイスが表示装置などの発光デバイスである場合には、光学素子として発光ダイオードおよび発光レーザ素子などの発光素子が用いられる。
【０１６３】
また、上記実施形態において、固体撮像装置はＣＭＯＳ型の固体撮像装置であるとしたがこれに限られず、ＣＣＤ型の固体撮像装置やその他の様々なデバイスであってもよい。
【０１６４】
また、上記実施形態において、光学デバイスとして貫通電極を備える固体撮像装置、側面電極を備える固体撮像装置、裏面照射型の固体撮像装置、裏面照射型の受発光デバイスおよび貫通電極型の受発光デバイスが説明されたが、本発明はその最も特徴とする部分を除き何らこれに限定を受けるものではない。すなわち、半導体基板と透光板とが接合される光学デバイスであって、その受発光部上方で中空構造を有するように半導体基板と透光板とが接合される光学デバイスであれば様々な構成をとることができる。この場合、各種光学デバイスの主構成は各々に搭載した光学素子に適した構成とされる。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
本発明は、光学デバイスおよびその製造方法ならびに電子機器に利用でき、特にデジタルスチルカメラ、デジタルビデオおよびカメラ付携帯電話などの撮影機器、モニタおよびプロジェクタなどのディスプレイ装置、光学ドライブおよびポインタ、ならびに各種光センサなど多種多様な光学機器および装置などにおいて、民生用、産業用および医療用などを問わず広範囲に利用することができる。
【符号の説明】
【０１６６】
１、１０１    半導体基板
２ａ、２ｂ、１０２    受光部
２ｃ    発光部
２ｄ    受発光部
３ａ、１０３    マイクロレンズ
３ｂ     カラーフィルタ
４、１０４    透光板
５、１０５、２１５    接合層
５ａ    環状層
５ｂ、５ｃ    支柱
６、１０６    貫通電極
６ａ    側面電極
７、１０７  貫通孔
８、８ａ、８ｂ、１３、１３ｃ、１５、１０８ａ、１０８ｂ、１１３、１１５    絶縁膜
９ａ、９ｂ、１０９ａ、１０９ｂ    導電膜
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１１０ａ、１１０ｂ    導電体
１１    再配線
１２、１１２    外部端子
１３ａ、１１３ａ    層間絶縁膜
１３ｂ、１１３ｂ    表面保護膜
１４    遮光膜
１５ｂ    応力緩和層
１６    配線部材
１６ａ    実装端子
１７    鏡筒
１８    平坦化膜
１９    能動素子
２０  配線
２０ａ、１１１  電極
２１ａ、２１ｂ    受光素子
２１ｃ    発光素子
２２    単位画素
２３    スクライブ領域
２４、２５    マスク層
２６    ダイシングシート
２６ａ    接着層
２６ｂ    基材
２７    ダイシングブレード
２８    サポート基板
２９    貫通プラグ
３０    スリット
３４ａ    環状部
３４ｂ    支柱部
Ａ    受光領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７】
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