(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面側に光電変換部を配列した素子チップを作製することと、
前記素子チップよりも膨張係数の大きい材料を用いて構成されると共に、開口を有し当該開口の周囲が平坦面として整形された台座を用意することと、
前記台座を加熱して膨張させることと、
前記台座の前記開口を塞ぐ状態で当該台座の平坦面上に前記素子チップを載置することと、
前記膨張させた台座の平坦面に前記素子チップを固定した状態で当該台座を冷却して収縮させることにより、当該素子チップにおいて前記開口に対応する部分を三次元に湾曲させることとを含み、
前記台座の開口は、前記素子チップを載置する平坦面側に向かって開口径が広がる形状を有する
固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
前記膨張させた台座の平坦面に対する前記素子チップの固定は、前記開口の全周においてなされる
請求項１記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
前記台座の開口は、前記平坦面側の開口形状が円形である
請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記素子チップの一主面には、前記光電変換部が設けられた撮像領域の周囲に周辺回路を設け、
前記台座の平坦面上に前記素子チップを載置する工程では、前記撮像領域を前記開口の範囲内に配置する
請求項１〜３の何れかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
前記台座の平坦面上に前記素子チップを載置する前に、前記開口内に未硬化の樹脂を充填し、
前記台座の平坦面上に前記素子チップを載置する際には、前記光電変換部が配列された一主面側を上方に向けて当該台座の平坦面上に当該素子チップを載置し、
前記台座を冷却して収縮させる際には、前記樹脂の硬化収縮により前記素子チップを前記開口側に向かって湾曲させる
請求項１〜４の何れかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】
前記台座の平坦面上に前記素子チップを載置する際には、前記光電変換部が配列された一主面側を上方に向けて当該台座の平坦面上に当該素子チップを載置し、
前記台座を冷却して収縮させる際には、前記開口内を密閉して当該開口内のガスを冷却して体積収縮させることにより前記素子チップを当該開口側に向かって湾曲させる
請求項１〜４の何れかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項７】
前記台座の平坦面と前記素子チップとは、当該台座の平坦面と当該素子チップとの間に挟持させた接着剤によって固定する
請求項１〜６の何れかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項８】
前記台座の平坦面には、当該台座の外部に連通する排気溝が設けられ、
前記台座の平坦面上に前記素子チップを固定する際には、前記排気溝からの吸引によって当該台座の平坦面に当該素子チップを真空吸着する
請求項１〜６の何れかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
前記素子チップにおいて前記台座に向かう面にはチップ側電極が配置され、
前記台座の平坦面には台座側電極が配置され、
前記台座の平坦面上に前記素子チップを固定する際には、当該台座の平坦面と当該素子チップとの間に異方性導電接着剤を挟持させることにより、前記チップ側電極と前記台座側電極とを接続する
請求項１〜６の何れかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、三次元に湾曲した湾曲面に光電変換部を配列させた固体撮像素子の製造方法、この製造方法によって得られる固体撮像素子、およびこの固体撮像素子を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子と撮像レンズとを組み合わせたカメラなどの撮像装置においては、固体撮像素子の受光面側に撮像レンズを配置して構成されている。このような撮像装置においては、被写体を撮像レンズで結像させた場合、像面湾曲と称されるレンズ収差によって撮像面の中心部と周辺部とで焦点位置のずれが発生する。そこで、撮像レンズの像面湾曲に応じて三次元に湾曲させた湾曲面を形成し、この湾曲面を固体撮像素子の撮像面（受光面）として光電変換部を配列する構成が提案されている。これにより、複数枚のレンズの組み合わせによる像面湾曲（レンズ収差）の補正が不要となる。このような湾曲面に光電変換部を配列させた固体撮像素子の製造方法として、例えば以下の二つの方法が開示されている。
【０００３】
第1の方法は、素子配設領域に湾曲面を有すると共に底部に吸引孔が形成されたパッケージ本体を用いる方法である。この場合、固着剤が塗布された湾曲面に固体撮像素子を対向させて配置し、吸引孔を通じて固体撮像素子と湾曲面との間の間隙部を減圧することによって固体撮像素子を湾曲面に密着させ、固着剤で固定する（以上、下記特許文献1参照）。
【０００４】
第２の方法は、開口部を有すると共に、固体撮像素子よりも熱膨張係数が大きい材質によって形成された配線基板を用いる方法である。この場合、先ず配線基板と固体撮像素子とを突起電極を介して接合する。そして加熱冷却後の冷却作用によって固体撮像素子の収縮率よりも配線基板の収縮率が大きくなり、この収縮率の差によって固体撮像素子に圧縮力を加えて湾曲させる（以上、下記特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４３６３５号公報（特に段落００１３〜００１４および図２）
【特許文献２】特開２００４−１４６６３３号公報（特に段落００１７〜００２０および図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した第1の方法および第２の方法の何れであっても、固体撮像素子を構成するチップの全体が湾曲される。このため、ダイシングによって分割されたことで粗面となっているチップの周端部にストレスが加わり、この周端部側からチップにクラックが発生し易い方法であった。
【０００７】
そこで本開示は、撮像領域を三次元に湾曲させた湾曲部の周囲に平坦部を残すことが可能で、これによりクラックなどの損傷が発生し難い固体撮像素子の製造方法を提供することを目的とする。さらに本開示は、このような製造方法によって得られる固体撮像素子であり、三次元の湾曲部を備えつつもクラックなどの損傷の発生が防止された信頼性の高い固体撮像素子、およびこの固体撮像素子を用いた電子機器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】
【０００８】
このような目的を達成するための本開示の固体撮像素子の製造方法は、次の手順を含むことを特徴としている。先ず、一主面側に光電変換部を配列した素子チップを作製する。また、素子チップよりも膨張係数の大きい材料を用いて構成されると共に、開口を有し当該開口の周囲が平坦面として整形された台座を用意する。そして、この台座を加熱して膨張させ、台座の開口を塞ぐ状態で当該台座の平坦面上に前記素子チップを載置する。その後、膨張させた台座の平坦面に素子チップを固定した状態で、当該台座を冷却して収縮させることにより、当該素子チップにおいて前記開口に対応する部分を三次元に湾曲させる。
【０００９】
以上の製造方法によれば、台座において、開口の周囲の平坦面に素子チップの周縁を固定した状態で、当該開口を塞いで配置された素子チップの中央部分のみが三次元に湾曲される。このため、湾曲した部分の周端から連続する素子チップの周縁部は、台座の平坦面に固定された平坦部となる。したがって、素子チップの周縁部は、湾曲によるストレスが加わることのない平坦部として残される。
【００１０】
また本開示の固体撮像素子は、三次元に湾曲した湾曲部と当該湾曲部の周端から延設された平坦部とを有する素子チップと、この素子チップにおける湾曲部の凹曲面側に配列された光電変換部とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
また本開示の電子機器は、このような構成の固体撮像素子を備えた電子機器でもあり、前記固体撮像素子の光電変換部に入射光を導く光学系を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本開示によれば、素子チップの周縁部を湾曲によるストレスが加わることのない平坦部として残して中央部のみを三次元に湾曲させることが可能である。このため、クラックなどの損傷を発生させることなく、素子チップの中央部に三次元の湾曲部を備えた固体撮像素子を製造することが可能になる。またこの結果、三次元の湾曲部を備えた固体撮像素子およびこの固体撮像素子を用いた電子機器の信頼性の向上を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示を適用して得られる固体撮像素子における要部の概略構成図である。
【図２】第１実施形態および第２実施形態の製造方法に用いる台座の断面図および平面図である。
【図３】第１実施形態の製造方法を示す断面工程図である。
【図４】第２実施形態の製造方法を示す断面工程図である。
【図５】第３実施形態の製造方法に用いる台座の断面図および平面図である。
【図６】第３実施形態の製造方法を示す断面工程図である。
【図７】第４実施形態の製造方法に用いる台座の断面図および平面図である。
【図８】第４実施形態の製造方法を示す断面工程図である。
【図９】本開示の電子機器の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本開示の実施の形態を、図面に基づいて次に示す順に説明する。
１．本開示の固体撮像素子の概略構成例
２．第１実施形態（樹脂の硬化収縮を併用して素子チップを湾曲させる例）
３．第２実施形態（ガスの体積収縮を併用して素子チップを湾曲させる例）
４．第３実施形態（台座をパッケージとして用いる例）
５．第４実施形態（真空吸着によって台座に素子チップを固定する例）
６．第５実施形態（電子機器の実施形態）
尚、各実施形態および変形例において共通の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
≪１．固体撮像素子の概略構成例≫
図１に、本開示の各実施形態の製造方法を適用して作製される固体撮像素子の一例として、ＭＯＳ型の固体撮像素子の概略構成を示す。
【００１６】
この図に示す固体撮像素子は、素子チップ２の一主面側の中央に、光電変換部を含む複数の画素３が２次元的に配列された撮像領域４を有している。撮像領域４に配列された各画素３には、光電変換部と共に複数のトランジスタ（いわゆるＭＯＳトランジスタ）および容量素子等で構成された画素回路が接続されている。尚、複数の光電変換部で画素回路の一部を共有している場合もある。この場合、画素３としては、複数の光電変換部と、複数の転送トランジスタと、共有する１つのフローティングディフュージョンと、共有する１つずつの他の画素トランジスタとからなる共有画素構造を１単位として構成することもできる。また、画素３において光電変換部と共に配置される画素回路は、光電変換部が設けられた表面とは反対側の裏面に設けられていても良い。
【００１７】
以上のような撮像領域４の周辺部分には、垂直駆動回路５、カラム信号処理回路６、水平駆動回路７、およびシステム制御回路８などの周辺回路が設けられている。
【００１８】
垂直駆動回路５は、例えばシフトレジスタによって構成され、撮像領域４に配線された画素駆動線９を選択し、選択された画素駆動線９に画素３を駆動するためのパルスを供給し、撮像領域４に配列された画素３を行単位で駆動する。すなわち、垂直駆動回路５は、撮像領域４に配列された各画素３を行単位で順次垂直方向に選択走査する。そして、画素駆動線９に対して垂直に配線された垂直信号線１０を通して、各画素３において受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号をカラム信号処理回路６に供給する。
【００１９】
カラム信号処理回路６は、画素３の例えば列ごとに配置されており、１行分の画素３から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。すなわちカラム信号処理回路６は、画素固有の固定パターンノイズを除去するための相関二重サンプリング（ＣＤＳ：Correlated Double sampling）や、信号増幅、アナログ／デジタル変換（ＡＤ：Analog/Digital Conversion）等の信号処理を行う。
【００２０】
水平駆動回路７は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路６の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路６の各々から画素信号を出力させる。
【００２１】
システム制御回路８は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また固体撮像素子１の内部情報などのデータを出力する。すなわち、システム制御回路８では、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路５、カラム信号処理回路６、および水平駆動回路７などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、これらの信号を垂直駆動回路５、カラム信号処理回路６、および水平駆動回路７等に入力する。
【００２２】
以上のような各周辺回路５〜８と、撮像領域４に設けられた画素回路とで、各画素を駆動する駆動回路が構成されている。
【００２３】
また以下に説明する本開示の各実施形態の製造方法を適用して作製される固体撮像素子では、各実施形態で詳細に説明するように、素子チップ２の中央部が三次元に湾曲した湾曲部１１として構成されている。この湾曲部１１の周囲は、表面平坦な平坦部１３として構成されている。上述した撮像領域４は、湾曲部１１における凹曲面側に配列されている。一方、周辺回路５〜８は、撮像領域４の周囲の湾曲部１１および平坦部１３に配置されている。尚、周辺回路５〜８の一部は、撮像領域４に積層される位置に配置されていても良い。
【００２４】
また素子チップ２の変形例として、撮像領域４の各画素３に配置された光電変換部とは反対側の裏面に、各画素３の画素回路や周辺回路５〜８から引き出された端子電極（チップ側電極）を設けた素子チップ２ａとして良い。この場合、これらの駆動回路に接続される端子は、チップ貫通ヴィア（Through Silicon via：ＴＳＶ、Through Chip Via：ＴＣＶ）を介して光電変換部が設けられた表面とは反対側に引き出される。尚、本開示の固体撮像素子は、表面照射型または裏面照射型の何れの構成にも適用することができる。すなわち表面照射型の固体撮像素子であれば、図示したように、半導体基板で構成された素子チップ２の凹曲面側に光電変換部と画素トランジスタからなる画素が配列された撮像領域４が形成される。この凹曲面側には周辺回路５〜８も形成され、この上部に層間絶縁膜を介して複数層の配線を配置した多層配線層が形成され、さらに更にその上にカラーフィルタ及びオンチップレンズが形成される。一方、裏面照射型の固体撮像素子であれば、薄膜化された半導体基板で構成された素子チップ２の凹曲面側に光電変換部を有する撮像領域４が形成され、この凹曲面側にカラーフィルタ及びオンチップレンズが形成される。また凹曲面と反対の凸曲面側には、画素トランジスタ、および周辺回路５〜８が形成され、その上に層間絶縁膜を介して複数層の配線を配置した多層配線層が形成される。
【００２５】
以下各実施形態において、このような素子チップ２,２ａを備えた固体撮像素子の製造方法と詳細な構成を説明する。
【００２６】
≪２．第１実施形態（樹脂の体積収縮を併用して素子チップを湾曲させる例）≫
［第１実施形態の製造方法に用いる台座の構成］
図２は、第１実施形態の製造方法に用いる台座２１の断面図および平面図である。この図に示す台座２１は、中央に開口２３を有している。開口２３は、開口２３が設けられた台座２１の一方の面は、開口２３の周囲が平坦面２５として整形されている。
【００２７】
開口２３は、ここで作製する固体撮像素子と組み合わせて用いられるレンズおよび複数のレンズを組み合わせた光学系の像面湾曲（レンズ収差）に合わせた外形形状を有することとする。通常の外形形状が円形のレンズを用いた場合であれば、開口２３の平面視的に見た開口形状は、円形（正円）であることが好ましく、正方形の４つの角部を曲線にした形状であっても良い。また平坦面２５側における開口２３の内壁部分は、平坦面２５側に向かって開口径が広がるテーパ形状を有している。開口２３の側壁と平坦面２５の延長面とがなす角度θは、θ＝９０°未満であり、一例としてθ＝４５°程度であることが好ましい。このように開口２３において開口径が広がる部分は、平坦面２５に対して凹状に湾曲した形状であることが特に好ましい。湾曲の曲率は、図１を用いて説明した素子チップ（２）と組み合わせて用いられるレンズなどの光学系の像面湾曲に合わせた曲率であることとする。さらに、開口２３において開口径が広がる部分から平坦面２５にかけての境界部分、すなわち開口２３のエッジ部分は、凸曲面として構成されていることが特に好ましい。また、平坦面２５側における開口２３の開口幅ｗ１（開口径が広がる部分を含む）は、図１を用いて説明した素子チップ（２）の撮像領域（４）が開口２３の範囲内に収まる程度であることとする。
【００２８】
平坦面２５は、開口２３の全周にわたって設けられている。この平坦面２５は、少なくとも図１を用いて説明した素子チップ（２）の撮像領域（４）が、開口２３の範囲内に収まる位置で、当該素子チップ（２）の周縁を支持する幅ｗ２を有している。このような平坦面２５の外周の全周または一部は、素子チップ（２）を載置する場合の位置合わせを容易にするために、平坦面２５よりも高い面として構成しても良い。尚、このような位置合わせが不要な場合には、台座２１の一方の面の全面を同一高さの平坦面２５としても良い。
【００２９】
以上のような台座２１は平坦面２５が設けられている側と反対側の面に、開口２３を閉塞する底板２７が設けられていることとする。この底板２７は、台座２１と一体に形成されたものであっても良いし、開口２３を密閉状態で閉塞できれば台座２１とは別体で形成されたものであっても良い。またこの底板２７は、配線や端子が形成されたパッケージとして構成されていても良い。
【００３０】
特に台座２１は、素子チップ（２）よりも膨張係数（Coefficient of thermal expansion：ＣＴＥ）の大きい材料を、主な構成部材に用いて構成されている。例えば素子チップ（２）が主に単結晶シリコン（ＣＴＥ＝２．４）を用いて構成されたものであれば、ステンレス鋼（ＳＵＳ４１０：ＣＴＥ＝１０．４、ＳＵＳ３０４：ＣＴＥ＝１７．３）やアルミニウム（ＣＴＥ＝２３）を用いて台座２１が構成される。
【００３１】
［第１実施形態の製造方法］
図３は、第１実施形態の固体撮像素子の製造方法を説明する断面工程図である。図３に示す第１実施形態の製造方法は、上記構成の台座２１を用いた固体撮像素子の製造方法であり、以下この図に基づいて第１実施形態の製造方法を説明する。
【００３２】
先ず図３Ａに示すように、底板２７によって底部が閉塞された台座２１の開口２３内に、未硬化の樹脂３１を充填する。この樹脂３１は、例えば熱硬化性樹脂からなることとし、冷却による台座２１の収縮率よりも、硬化収縮率が高い材料を用いることが好ましい。またここで用いる未硬化の樹脂３１は、硬化後に台座２１と素子チップとの接着剤としても作用するものとする。例えば台座２１の構成材料として上述したステンレス鋼やアルミニウムを用いた場合であれば、樹脂３１として例えばエポキシ系の樹脂が用いられる。樹脂材料は、例えばフィラー含有量を調整することにより、硬化収縮１〜８％程度またはこれ以上にして用いることができる。
【００３３】
開口２３内への樹脂３１の充填量は、次に台座２１の上部に載置する素子チップと台座２１との接着剤となる程度に、予め台座２１の平坦面２５上にも供給される程度であることとする。また開口２３内への樹脂３１の充填量は、以降に台座２１および樹脂３１を加熱した場合に、未硬化の樹脂３１が膨張して台座２１の平坦面２５上にも樹脂３１が供給される程度であっても良い。
【００３４】
次に、図３Ｂに示すように、台座２１の開口２３を塞ぐ状態で、台座２１の平坦面２５上に素子チップ２を載置する。この際、素子チップ２における撮像領域４の形成面（すなわち光電変換部の形成面）を上方に向け、開口２３の範囲内に撮像領域４を納める。また、撮像領域４の周囲を、全周にわたって台座２１の平坦面２５で支持させる。この状態では、撮像領域４の周囲に配置される周辺回路５〜８は、平坦面２５に対応して配置され、一部が開口２３の範囲内に配置されても良い。尚、台座２１の平坦面２５上に未硬化の樹脂３１が供給されている場合には、台座２１の平坦面２５と素子チップ２との間の全域に未硬化の樹脂３１を接着剤として挟持させる。
【００３５】
次いで、図３Ｃに示すように、台座２１を加熱して膨張させる。さらに必要に応じて底板２７も加熱することで、台座２１と同程度に底板２７も膨張させる。これにより、台座２１を膨張させ、開口２３の径を拡大し平坦面２５を外側に広げる。また台座２１および底板２７からの熱伝導によって、開口２３内に充填した未硬化の樹脂３１も加熱されて膨張する。尚、台座２１の平坦面２５上に直接素子チップ２を載置した場合には、このような未硬化の樹脂３１の膨張によって台座２１の平坦面２５と素子チップ２との間に樹脂３１を供給し、台座２１の平坦面２５と素子チップ２との間の全域に未硬化の樹脂３１を接着剤として挟持させる。
【００３６】
この状態で、素子チップ２に影響が及ぶことのない範囲で、かつ樹脂３１の硬化が開始される温度まで樹脂３１を加熱し、樹脂３１の硬化を進める。例えば、樹脂３１として上述したエポキシ系の樹脂を用いた場合であれば、１６０℃で１時間程度の加熱を行う。このような樹脂３１の硬化により、素子チップ２が台座２１の平坦面２５に固定される。この際、素子チップ２の周縁の全周が平坦面２５に固定されていることが重要である。
【００３７】
尚、樹脂３１の硬化が完了する前で樹脂３１の接着作用が得られる期間であれば、台座２１を加熱した後に、台座２１に素子チップ２を載置する手順であっても良い。この場合、先ず台座２１の開口２３内に樹脂３１を充填し、次いで台座２１を加熱して台座２１と共に樹脂３１を膨張させる。次に、樹脂３１が硬化する前に台座２１に素子チップ２を載置し、その後、素子チップ２に影響が及ぶことのない範囲で、かつ樹脂３１の硬化が開始される温度まで樹脂３１を加熱し、樹脂３１の硬化を進める。
【００３８】
以上の後には、図３Ｄに示すように、素子チップ２を台座２１の平坦面２５に固定した状態で、台座２１および底板２７を加熱状態から常温にまで冷却する。これにより、台座２１の開口２３内に充填した樹脂３１も常温にまで冷却される。冷却の過程において、台座２１、底板２７、および硬化した樹脂３１が収縮する。この際、台座２１および底板２７は、加熱前の大きさにまで収縮する。また硬化した樹脂３１は、加熱前の未硬化の状態よりもさらに硬化収縮が進む。
【００３９】
このような台座２１および樹脂３１の収縮により、台座２１の開口２３に対応して配置された素子チップ２の中央部分は、樹脂３１が充填されている開口２３の内部に向かって引っ張られ、三次元に湾曲した湾曲部１１として整形される。この湾曲部１１の湾曲形状は、台座２１の平坦面２５側における開口２３の内壁形状に追従した形状となる。そして台座２１の開口２３の平面形状と同様に、例えば円形の底部を有する形状に整形される。また、開口２３の形状が正方形の４つの角部を曲線にした形状であれば、湾曲部１１の頂部に近い部分で円形を底部とする三次元の湾曲が形成されることになる。この際、素子チップ２の周縁の全周を平坦面２５に固定したことにより、開口２３に対応する素子チップ２の中央部分に対して、樹脂３１の硬化収縮による応力と台座２１の収縮による応力を均等に加えることができる。これにより、「しわ」を発生させることなく三次元に湾曲させた湾曲部１１を形成することができる。
【００４０】
尚、素子チップ２の周縁の全周を平坦面２５に対して十分に固定させるためには、平坦部１３が有る程度以上の幅に保たれるように、素子チップ２の外形形状に対して開口２３の幅ｗ１を調整することが重要である。一例として素子チップ２の形状が、外形形状４ｍｍ×４ｍｍ、厚み１５μｍ程度であれば、素子チップ２の全周に、平坦部１３が０．３ｍｍ以上の幅で残されるように設定する。
【００４１】
また、台座２１の開口２３の内壁をテーパ形状とし、さらに開口２３のエッジ部分を凸曲面としたことにより、開口２３のエッジに対応する素子チップ２部分に、湾曲の際の応力が集中することを防止でき、この部分での素子チップ２の割れを防止できる。
【００４２】
一方、素子チップ２において湾曲部１１の周囲は、台座２１の平坦面２５に固定されて湾曲せず、平坦部１３として残される。この平坦部１３は、湾曲部１１の全周にわたって残される。
【００４３】
素子チップ２に形成する湾曲部１１は、この素子チップ２と組み合わせて用いられるレンズなどの光学系の像面湾曲に合わせた曲率であることが好ましく、例えば１０％〜２０％程度、一例として１７％程度の曲率であることとする。このような湾曲部１１の形状は、主に平坦面２５側における開口２３の内壁形状によって制御される。また湾曲部１１の曲率の調整は、平坦面２５側における開口２３の内壁形状、台座２１の膨張係数、樹脂３１の硬化時における体積収縮率（硬化収縮率）、さらには開口２３内に充填する樹脂３１の体積によって調整される。湾曲部１１の曲率を大きくしたい場合であれば、台座２１の膨張係数が大きい材料で台座２１を構成するか、硬化収縮率が大きい樹脂３１を用いるか、開口２３の容積を大きくして開口２３内に充填する樹脂３１の体積を増加させる。またこれらを適宜組み合わせて用いる。
【００４４】
また、素子チップ２を無理なく目的の曲率を有する三次元に湾曲させるために、素子チップ２の厚みを調整しても良い。このため、湾曲部１１の底面積が大きい場合と比較して、湾曲部１１の底面積が小さいほど、素子チップ２の厚みを小さくすることが好ましい。
【００４５】
以上のようにして、湾曲部１１を有する固体撮像素子１-1を形成する。固体撮像素子１の形成後には、必要に応じて台座２１および樹脂３１を裏面側から薄型化しても良い。また、湾曲部１１の形状が保てる場合であれば、素子チップ２を台座２１および樹脂３１から剥離させて固体撮像素子１-1としても良い。このような素子チップ２の剥離を容易にするために、台座２１に素子チップ２を載置する前に、素子チップ２の裏面（台座２１に向かう面）に剥離剤を塗布しておいても良い。また、台座２１と素子チップ２との固定には、開口２３内に充填した熱硬化性の樹脂３１を接着剤として用いた。しかしながら、台座２１と素子チップ２との固定には、開口２３内に樹脂３１とは別に、光硬化性樹脂を接着剤として合わせて用いても良い。この場合、膨張させた台座２１の平坦面２５上に、長波長光の照射によって硬化する光硬化性樹脂からなる接着剤を挟持させて素子チップ２を載置する。この状態で、素子チップ２を透過する波長の光照射によって、接着剤を硬化させて上記固定を行う。一例として、素子チップ２が単結晶シリコンで構成されている場合であれば、波長７００ｎｍ程度かこれ以上の長波長光を用いた光照射を行う。これにより、素子チップ２を透過して光硬化性樹脂に達した長波長光によって接着剤が硬化する。
【００４６】
［第１実施形態の固体撮像素子］
以上の手順で得られた固体撮像素子１-1は、図１に示したように、素子チップ２の中央部が三次元に湾曲した湾曲部１１として構成されたものとなる。またこの湾曲部１１の周縁部から延設された平坦部１３を備えている。平坦部１３は湾曲部１１の全周に配置されて同一面を構成している。
【００４７】
この湾曲部１１の凹曲面側には、光電変換部が配列された撮像領域４が配置されている。このような湾曲部１１は、この固体撮像素子１-1と組み合わせて用いられるレンズなどの光学系の像面湾曲に合わせ、この像面湾曲に沿って光電変換部が配置されるような曲率であることとする。このため、湾曲部１１の底面は円形であることが好ましい。
【００４８】
また平坦部１３には、撮像領域３の周囲に配置された周辺回路５〜８が設けられている。周辺回路５〜８は、平坦部１３に配置され、その一部が湾曲部１１に配置されていても良い。尚、平坦部１３には、周辺回路５〜８から引き出した端子を設け、この端子を利用して外部回路との接続を図ることができる。この際、端子が平坦部１３に設けられたことにより、ボンディングのような外部回路と接続を図るための良好な作業性が確保される。ただし、周辺回路５〜８から引き出した端子は、平坦部１３に設けられることに限定されることはなく、湾曲部１１に配置されても良く、さらには湾曲部１１における凸曲面側に引き出されも良い。
【００４９】
さらに、この固体撮像素子１-1は、上述した台座２１の開口２３内に素子チップ２の湾曲部１１を挿入させた状態で、素子チップ２における湾曲部１１の凸曲面側に台座２１が接着されている。素子チップ２と台座２１とは、平坦面２５と素子チップ２との間に挟持された樹脂３１を接着剤として、湾曲部１１を囲む全周において固定されていることとする。また、台座２１の開口２３には樹脂３１が充填され、この樹脂３１によって湾曲部１１の形状が確保されている。
【００５０】
［第１実施形態の効果］
以上のような第１実施形態によれば、台座２１において、開口２３の周囲の平坦面２５に素子チップ２の周縁を固定した状態で、当該開口２３を塞いで配置された素子チップ２の中央部分のみが三次元に湾曲される。この湾曲によって形成された湾曲部１１の周端から連続する素子チップ２の周縁部は、台座２１の平坦面２５に固定された平坦部１３として残される。したがって、素子チップ２の周縁部を、湾曲によるストレスが加わることのない平坦部１３として残すことが可能になる。
【００５１】
また、素子チップ２を湾曲させる際には、台座２１が収縮することで台座２１に固定した素子チップ２に圧縮応力が加わる。これと共に、台座２１の開口２３内に充填した樹脂３１の硬化収縮によって素子チップ２の中央部に引張応力が加わる。これにより、素子チップ２に加わる圧縮応力と引張応力とが打消し合い、ストレスフリーで素子チップ２を湾曲させることが可能になる。
【００５２】
また湾曲部１１の曲率は、台座２１の平坦面２５側における開口２３の内壁形状、台座２１の膨張係数、開口２３内に充填する樹脂３１の硬化収縮率、さらには樹脂３１の体積（開口２３の容積）によって調整可能である。このため、湾曲部１１の形状および曲率を高精度でかつ広範囲に制御することが可能である。
【００５３】
以上より本第１実施形態によれば、素子チップ２の周縁部を湾曲によるストレスが加わることのない平坦部１３として残し、中央部のみを三次元の湾曲部１１として形成することが可能である。このため、クラックなどの損傷を発生させることなく、三次元の湾曲部１１を備えた固体撮像素子１-1を製造することが可能になる。この結果、三次元の湾曲部１１を備えた固体撮像素子１-1の信頼性の向上を図ることが可能である。
【００５４】
≪３．第２実施形態（ガスの体積収縮を併用して素子チップを湾曲させる例）≫
［第２実施形態の製造方法に用いる台座の構成］
本第２実施形態の製造方法に用いる台座は、第１実施形態において図２を用いて説明した台座２１と同様ものが用いられる。
【００５５】
［第２実施形態の製造方法］
図４は、第２実施形態の固体撮像素子の製造方法を説明する断面工程図である。図４に示す第２実施形態の製造方法は、上記構成の台座２１を用いた固体撮像素子の製造方法であり、以下この図に基づいて製造方法を説明する。
【００５６】
先ず図４Ａに示すように、台座２１において平坦面２５が設けられている側と反対側に底板２７を配置し、台座２１の開口２３を一方側から閉塞しておく。
【００５７】
次に図４Ｂに示すように、台座２１を加熱して膨張させる。さらに必要に応じて底板２７も加熱することで、台座２１と同程度に底板２７も膨張させる。これにより、台座２１を膨張させ、開口２３の径を拡大して平坦面２５を外側に広げる。この際の加熱温度は、次に説明する素子チップ（２）の裏面に設けた接着剤の硬化温度以上で、素子チップ（２）に影響のない範囲とする。
【００５８】
次いで図４Ｃに示すように、台座２１の開口２３を塞ぐ状態で、素子チップ２における撮像領域４の形成面（すなわち光電変換部の形成面）を上方に向け、台座２１の平坦面２５上に素子チップ２を載置する。この素子チップ２における台座２１への載置面側には、例えば熱硬化性の樹脂からなる接着剤３５を配置する。図示したように、接着剤３５は素子チップ２における台座２１への載置面側の全面に配置しても良いし、台座２１の平坦面２５に対応させて素子チップ２の周縁のみに配置してもよい。ただし、開口２３を囲む全周において、台座２１の平坦面２５と素子チップ２との間に接着剤３５が挟持されることが重要である。
【００５９】
この際、開口２３の範囲内に撮像領域４を納め、接着剤３５を介して撮像領域４の周囲を、全面にわたって台座２１の平坦面２５で支持させる。またこの状態では、撮像領域４の周囲に配置される周辺回路５〜８は、平坦面２５に対応して配置され、一部が開口２３の範囲内に配置されても良いことは、上述した第１実施形態と同様である。
【００６０】
この状態で、台座２１の平坦面２５と素子チップ２との間に挟持させた接着剤３５が硬化するまで維持し、素子チップ２を台座２１の平坦面２５上に固定する。この際、素子チップ２の周縁の全周を平坦面２５に固定させることが重要である。例えば、接着剤３５としてエポキシ系の樹脂を用いた場合であれば、１６０℃、１５分程度である。以上により、素子チップ２と底板２７とによって、加熱された台座２１の開口２３を密閉する。
【００６１】
次に、図４Ｄに示すように、台座２１および底板２７を加熱状態から常温にまで冷却し、底板２７と素子チップ２とによって密閉された台座２１の開口２３内のガスも常温にまで冷却する。この冷却過程において、台座２１、底板２７、および開口２３内のガスが収縮する。この際、台座２１および底板２７は、加熱前の大きさにまで収縮する。
【００６２】
このような台座２１および開口２３内のガスの体積収縮により、素子チップ２において台座２１の開口２３に対応して配置された中央部分は、開口２３の内部に向かって引っ張られ、三次元に湾曲した湾曲部１１として整形される。この湾曲部１１の湾曲形状は、台座２１における平坦面２５側における開口２３の内壁形状に追従した形状となる。そして台座２１の開口２３の平面形状と同様に、例えば円形の底部を有する形状に整形される。また、開口２３の形状が正方形の４つの角部を曲線にした形状であれば、湾曲部１１の頂部に近い部分で円形を底部とする三次元の湾曲が形成されることになる。この際、素子チップ２の周縁の全周を平坦面２５に固定したことにより、開口２３に対応する素子チップ２の中央部分に対して、樹脂３１の硬化収縮による応力と台座２１の収縮による応力を均等に加えることができる。これにより、「しわ」を発生させることなく三次元に湾曲させた湾曲部１１を形成することができる。このため、素子チップ２の外形形状に対して開口２３の幅ｗ１を調整することによって素子チップ２の周縁の全周を平坦面２５に対して十分に固定することが重要であることは、第１実施形態と同様である。
【００６３】
尚、台座２１の開口２３の内壁をテーパ形状とし、さらに開口２３のエッジ部分を凸曲面としたことにより、開口２３のエッジに対応する素子チップ２部分に湾曲の際の力が集中することを防止でき、この部分での素子チップ２の割れを防止できることは、第１実施形態と同様である。
【００６４】
また、素子チップ２において湾曲部１１の周辺部は、台座２１の平坦面２５に固定されて湾曲せず、平坦部１３として残される。この平坦部１３は、湾曲部１１の全周にわたって残されることも、第１実施形態と同様である。
【００６５】
素子チップ２に形成する湾曲部１１が、この素子チップ２と組み合わせて用いられるレンズなどの光学系の像面湾曲に合わせた曲率であることは、第１実施形態と同様である。このような湾曲部１１の形状は、主に平坦面２５側にける開口２３の内壁形状によって制御される。また湾曲部１１の曲率の調整は、平坦面２５側における開口２３の内壁形状、台座２１の膨張係数によって調整され、さらに開口２３の容積によって調整される。湾曲部１１の曲率を大きくしたい場合であれば、台座２１の膨張係数が大きい材料で台座２１を構成するか、または開口２３の容積を大きくして開口２３内に密閉されるガスの体積を増加させる。またこれらを適宜組み合わせて用いる。
【００６６】
尚、台座２１の膨張係数および開口２３の容積のみでは、湾曲部１１の曲率の調整が不十分である場合、開口２３内を排気する排気系３７を設け、台座２１を常温にまで冷却する際に開口２３内のガスを排気系３７で排気しても良い。また他の方法として、真空チャンバを用いる方法もある。この場合、真空チャンバ内において台座２１上に素子チップ２を載置した状態とし、当該真空チャンバ内を減圧することで台座２１の開口２３内も減圧する。この状態で膨張させた台座２１に対して素子チップ２を張り合わせて開口２３内を密閉状態とする。その後、台座２１と素子チップ２とを大気放出することにより、素子チップ２を台座２１の開口２３内に向かって湾曲させる。尚、素子チップ２を無理なく目的の曲率を有する三次元に湾曲させるために、素子チップ２の厚みを調整しても良いことは、第１実施形態と同様である。
【００６７】
以上のようにして、湾曲部１１を有する固体撮像素子１-2を形成する。固体撮像素子１-2の形成後には、必要に応じて台座２１を裏面側から薄型化しても良い。また湾曲部１１の形状を安定化させるため、底板２７を取り外した後に開口２３内に樹脂を充填して硬化させても良い。一方、湾曲部１１の形状が保てる場合であれば、素子チップ２を台座２１から剥離させても良い。このような素子チップ２の剥離を容易にするために、台座２１に素子チップ２を載置する前に、素子チップ２の裏面（台座２１に向かう面）に剥離剤を塗布しておいても良い。また、台座２１と素子チップ２との固定には、光硬化性樹脂を接着剤として用いても良いことは、第１実施形態と同様である。
【００６８】
［第２実施形態の固体撮像素子］
以上の手順で得られた固体撮像素子１-2は、第１実施形態の固体撮像素子において、台座２１の開口２３内を空間部としたものとなる。またさらに、製造工程において開口２３内を排気または減圧し、底板２７をパッケージとしてそのまま残して形成された固体撮像素子１-2は、開口２３内の空間部が減圧雰囲気に保たれたものとなる。ただし、台座２１の開口２３内に樹脂を充填した場合には、第1実施形態の固体撮像素子と同様のものとなる。
【００６９】
［第２実施形態の効果］
以上のような第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、台座２１において、開口２３の周囲の平坦面２５に素子チップ２の周縁を固定した状態で、当該開口２３を塞いで配置された素子チップ２の中央部分のみが三次元に湾曲される。この湾曲によって形成された湾曲部１１の周端から連続する周縁部は、台座２１の平坦面２５に固定された平坦部１３として残される。したがって、素子チップ２の周縁部を、湾曲によるストレスが加わることのない平坦部１３として残すことが可能になる。
【００７０】
また、素子チップ２を湾曲させる際には、台座２１が収縮することで台座２１に固定した素子チップ２に圧縮応力が加わる。これと共に、台座２１の開口２３内のガスの体積収縮によって素子チップ２の中央部に引張応力が加わる。これにより、第１実施形態と同様に湾曲によって素子チップ２に加わる圧縮応力と引張応力とが打消し合い、ストレスフリーで素子チップ２を湾曲させることが可能になる。
【００７１】
また湾曲部１１の曲率（形状）は、台座２１の平坦面２５側における開口２３の内壁形状、および台座２１の膨張係数、開口２３内に密閉されるガスの体積（開口２３の容積）、さらには排気系３７からの開口２３内のガスの排気によって調整可能である。このため、湾曲部１１の曲率を高精度でかつ広範囲に制御することが可能である。
【００７２】
以上より本第２実施形態によれば、素子チップ２の周縁部を湾曲によるストレスが加わることのない平坦部１３として残して中央部のみを三次元の湾曲部１１として形成することが可能である。このため、クラックなどの損傷を発生させることなく、三次元の湾曲部１１を備えた固体撮像素子１-2を製造することが可能になる。この結果、第１実施形態と同様に、三次元の湾曲部１１を備えた固体撮像素子１-2の信頼性の向上を図ることが可能である。
【００７３】
≪４．第３実施形態（台座をパッケージとして用いる例）≫
［第３実施形態の製造方法に用いる台座の構成］
図５は、第３実施形態の製造方法に用いる台座の断面図および平面図である。この図に示す台座２１ａが、第１実施形態および第２実施形態の製造方法で用いた台座と異なるところは、台座２１ａがパッケージとして機能する構成であって、平坦面２５側が絶縁膜４１で覆われ、さらに台座側電極４３が設けられているところにある。
【００７４】
すなわちこの台座２１ａは、第１実施形態および第２実施形態の製造方法で用いた台座２１を台座本体２１とし、その平坦面２５側が絶縁膜４１で覆われ、さらに絶縁膜４１で覆われた平坦面２５に台座側電極４３を配置した構成である。この台座側電極４３は、次に説明する素子チップに設けられたチップ側電極に対応して配置され、絶縁膜４１に埋め込まれた状態で配置されている。つまり、台座側電極４３の表面は、絶縁膜４１と共に平坦面２５の一部を構成しているのである。このような台座側電極４３は、台座２１ａの平坦面２５から引き出され、さらに外部の部材に接続される構成となっている。尚、台座側電極４３は、平坦面２５側における開口１３の内壁に設けても良い。
【００７５】
［第３実施形態の製造方法］
図６は、第３実施形態の固体撮像素子の製造方法を説明する断面工程図である。図６に示す第３実施形態の製造方法は、上記構成の台座２１ａを用いた固体撮像素子の製造方法であり、以下この図に基づいて製造方法を説明する。
【００７６】
先ず図６Ａに示すように、台座２１ａにおいて平坦面２５が設けられている側と反対側に底板２７を配置し、台座２１ａの開口２３を一方側から閉塞しておく。
【００７７】
次に図６Ｂに示すように、台座２１ａを加熱して膨張させる。さらに必要に応じて底板２７も加熱することで、台座２１ａと同程度に底板２７も膨張させる。これにより、台座２１ａを膨張させ、開口２３の径を拡大して平坦面２５を外側に広げる。この際の加熱温度は、次に説明する素子チップ（２ａ）の裏面に設けた接着剤の硬化温度以上で、素子チップ（２ａ）に影響のない範囲とする。
【００７８】
次いで図６Ｃに示すように、加熱によって膨張させた台座２１ａに素子チップ２ａを載置する。ここで用いる素子チップ２ａは、撮像領域４および周辺回路５〜８が設けられた表面と逆の裏面側に、チップ側電極１５を備えている。これらのチップ側電極１５は、撮像領域４や周辺回路５〜８から引き出されたものであり、台座側電極４３に対応する位置、例えば素子チップ２ａにおける周縁部分に配置されている。またこのような素子チップ２ａにおけるチップ側電極１５の配置面側には、異方性導電接着剤４５を配置する。図示したように、この異方性導電接着剤４５は素子チップ２ａにおけるチップ側電極１５の配置面の全面に配置しても良いし、台座２１ａの平坦面２５に対応させて素子チップ２ａの周縁のみに配置してもよい。ただし、開口２３を囲む全周において、台座２１ａの平坦面２５と素子チップ２ａとの間に異方性導電接着剤４５が挟持されることが重要である。
【００７９】
以上のような素子チップ２ａは、台座２１ａの開口２３を塞ぐ状態で、素子チップ２ａにおける撮像領域４の形成面（すなわち光電変換部の形成面）を上方に向け、台座２１ａの平坦面２５上に載置される。これにより、台座２１ａの平坦面２５と素子チップ２ａとの間に異方性導電接着剤４５を挟持させる。
【００８０】
この際、素子チップ２ａに設けられたチップ側電極１５と、加熱によって膨張させた台座２１ａの平坦面２５に設けられた台座側電極４３とが１：１で対向配置されるように、台座２１ａに対して素子チップ２ａを位置合わせする。また、台座２１ａの開口２３の範囲内に、素子チップ２ａの撮像領域４を納め、異方性導電接着剤４５を介して撮像領域４の周縁部分を台座２１ａの平坦面２５で支持する。またこの状態では、撮像領域４の周囲に配置される周辺回路５〜８は、平坦面２５に配置され、一部が開口２３の範囲内に配置されても良いことは、上述した各実施形態と同様である。
【００８１】
異方性導電接着剤４５が、例えば熱硬化性の樹脂に導電性微粒子を分散させたものである場合、台座２１ａの平坦面２５と素子チップ２ａとの間に異方性導電接着剤４５を挟持させた状態を維持し、素子チップ２ａを台座２１ａの平坦面２５上に固定する。この際、素子チップ２ａの周縁の全周を平坦面２５に固定させることが重要である。例えば、異方性導電接着剤４５にエポキシ樹脂を用いた場合であれば、１６０℃、１５分程度である。以上により、素子チップ２ａと底板２７とによって、加熱された台座２１ａの開口２３を密閉する。また、異方性導電接着剤４５により、台座側電極４３とチップ側電極１５とを接続する。
【００８２】
次に、図６Ｄに示すように、台座２１ａおよび底板２７を加熱状態から常温にまで冷却し、底板２７と素子チップ２ａとによって密閉された台座２１ａの開口２３内のガスも常温にまで冷却する。この冷却過程において、台座２１ａ、底板２７、および開口２３内のガスが収縮する。この際、台座２１ａおよび底板２７は、加熱前の大きさにまで収縮する。
【００８３】
このような台座２１ａおよび開口２３内のガスの体積収縮により、素子チップ２ａにおいて台座２１ａの開口２３に対応して配置された中央部分は、開口２３の内部に向かって引っ張られ、三次元に湾曲した湾曲部１１として整形される。この湾曲部１１の湾曲形状は、台座２１ａにおける平坦面２５側における開口２３の内壁形状に追従した形状となる。そして台座２１ａの開口２３の平面形状と同様に、例えば円形の底部を有する形状に整形される。また、開口２３の形状が正方形の４つの角部を曲線にした形状であれば、湾曲部１１の頂部に近い部分で円形を底部とする三次元の湾曲が形成されることになる。また、台座２１ａと素子チップ２ａとの固定には、光硬化性樹脂を接着剤（異方性導電接着剤）として用いても良いことは、他の実施形態と同様である。この場合、光硬化性樹脂に導電性微粒子を分散させた異方性導電接着剤４５を用いる。
【００８４】
尚、台座２１ａの開口２３の内壁をテーパ形状とし、さらに開口２３のエッジ部分を凸曲面としたことにより、開口２３のエッジに対応する素子チップ２ａ部分に湾曲の際の力が集中することを防止でき、この部分での素子チップ２ａの割れを防止できることは、他の実施形態と同様である。
【００８５】
また、素子チップ２ａにおいて湾曲部１１の周辺部は、台座２１ａの平坦面２５に固定されて湾曲せず、平坦部１３として残される。この平坦部１３は、湾曲部１１の全周にわたって残されることも他の実施形態と同様である。
【００８６】
素子チップ２ａに形成する湾曲部１１は、この素子チップ２ａと組み合わせて用いられるレンズなどの光学系の像面湾曲に合わせた曲率であることは、他の実施形態と同様である。このような曲率の調整は、第２実施形態と同様であり、主に平坦面２５側における開口２３の内壁形状、および台座２１ａの膨張係数によって調整され、さらに開口２３の容積によって調整される。さらに曲率の調整を十分に行うために、台座２１ａを常温にまで冷却する際に開口２３内のガスを排気系３７で排気しても良いこと、さらに減圧状態で貼り合わせた後に大気放出する方法を組み合わせても良いことも第２実施形態と同様である。また、素子チップ２ａを無理なく目的の曲率を有する三次元に湾曲させるために、素子チップ２ａの厚みを調整しても良いことは、他の実施形態と同様である。
【００８７】
以上のようにして、湾曲部１１を有する固体撮像素子１-3を形成する。固体撮像素子１-3の形成後には、必要に応じて台座２１ａを裏面側から薄型化しても良い。また湾曲部１１の形状を安定化させるため、底板２７を取り外した後に開口２３内に樹脂を充填して硬化させても良い。
【００８８】
［第３実施形態の固体撮像素子］
以上の手順で得られた固体撮像素子１-3は、素子チップ２ａにおける湾曲部１１の凸曲面側に、上述した台座２１ａがパッケージとして接着されたものとなる。素子チップ２ａは、第１実施形態の固体撮像素子（１-1）の素子チップ（２）に対して、チップ側電極１５を設けたものとなる。このチップ側電極１５は、平坦部１３において撮像領域４および周辺回路５〜８が設けられた表面と逆の裏面側に配置され、パッケージとして構成された台座２１ａに配置した台座側電極４３に対して１：１で接続されている。チップ側電極１５と台座側電極４３との接続は、台座２１ａの平坦面２５と素子チップ２ａとの間に挟持された異方性導電接着剤４５によってなされている。また、製造工程において開口２３内を排気または減圧し、底板２７をパッケージとしてそのまま残して形成された固体撮像素子１-3は、開口２３内の空間部が減圧雰囲気に保たれたものとなる。
【００８９】
［第３実施形態の効果］
以上のような第３実施形態であっても、他の実施形態と同様に、台座２１ａにおいて、開口２３の周囲の平坦面２５に素子チップ２ａの周縁を固定した状態で、当該開口２３を塞いで配置された素子チップ２ａの中央部分のみが三次元に湾曲される。この湾曲によって形成された湾曲部１１の周端から連続する周縁部は、台座２１ａの平坦面２５に固定された平坦部１３として残される。したがって、素子チップ２ａの周縁部を、湾曲によるストレスが加わることのない平坦部１３として残すことが可能になる。
【００９０】
また、素子チップ２ａを湾曲させる際には、台座２１ａが収縮することで台座２１ａに固定した素子チップ２ａに圧縮応力が加わる。これと共に、台座２１ａの開口２３内のガスの体積収縮によって素子チップ２ａの中央部に引張応力が加わる。これにより、他の実施形態と同様に、湾曲によって素子チップ２ａの中央に加わる圧縮応力と引張応力とが打消し合い、ストレスフリーで素子チップ２ａを湾曲させることが可能になる。
【００９１】
また湾曲部１１の曲率は、台座２１ａの膨張係数、開口２３内に密閉されるガスの体積（開口２３の容積）、さらには排気系３７からの開口２３内のガスの排気によって調整可能である。このため、湾曲部１１の曲率を高精度でかつ広範囲に制御することが可能である。
【００９２】
以上より本第３実施形態によれば、素子チップ２ａの周縁部を湾曲によるストレスが加わることのない平坦部１３として残して中央部のみを三次元の湾曲部１１として形成することが可能である。このため、クラックなどの損傷を発生させることなく、三次元の湾曲部１１を備えた固体撮像素子１-3を製造することが可能になる。この結果、他の実施形態と同様に、三次元の湾曲部１１を備えた固体撮像素子１-3の信頼性の向上を図ることが可能である。
【００９３】
さらに本第３実施形態によれば、台座２１ａをパッケージとして用いたことにより、素子チップ２ａと外部端子として台座側電極４３付のパッケージとを組み立てる工程を削減することが可能である。また素子チップ２ａの平坦部１３における撮像領域４が配置された面側に、周辺回路５〜８から引き出した端子を設け、この端子を利用して外部回路との接続を図ることもできる。この際、端子が平坦部１３に設けられたことにより、ボンディングのような外部回路と接続を図るための良好な作業性が確保される。
【００９４】
尚、本第３実施形態は、第１実施形態で説明した樹脂の硬化収縮によって湾曲部を形成する方法と組み合わせることも可能である。この場合、第１実施形態において用いた樹脂として、硬化収縮性を有する異方性導電接着剤を用いることとする。
【００９５】
≪５．第４実施形態（真空吸着によって台座に素子チップを固定する例）≫
［第４実施形態の製造方法に用いる台座の構成］
図７は、第４実施形態の製造方法に用いる台座の断面図および平面図である。図７に示す台座２１ｂが、第１実施形態および第２実施形態の製造方法で用いた台座と異なるところは、台座２１ｂが素子チップを固定するための排気溝５１を備えているところにあり、他の構成は同様であることとする。
【００９６】
すなわち、この台座２１ｂは、第１実施形態および第２実施形態の製造方法で用いた台座２１を台座本体２１とし、その平坦面２５に排気溝５１を備えている。排気溝５１は、台座２１ｂにおける開口２３の全周を囲む状態で設けられている。この排気溝５１には、排気系５３が接続され、排気溝５１内のガスを排気する構成となっている。
【００９７】
［第４実施形態の製造方法］
図８は、第４実施形態の固体撮像素子の製造方法を説明する断面工程図である。図８に示す第４実施形態の製造方法は、上記構成の台座２１ｂを用いた固体撮像素子の製造方法であり、以下この図に基づいて製造方法を説明する。
【００９８】
先ず図８Ａに示すように、台座２１ｂにおいて平坦面２５が設けられている側と反対側に底板２７を配置し、台座２１ｂの開口２３を一方側から閉塞しておく。
【００９９】
次に図８Ｂに示すように、台座２１ｂを加熱して膨張させる。さらに必要に応じて底板２７も加熱することで、台座２１ｂと同程度に底板２７も膨張させる。これにより、台座２１ｂを膨張させ、開口２３の径を拡大して平坦面２５を外側に広げる。この際の加熱温度は、次に説明する素子チップ（２）に影響のない範囲とし、例えば３００℃以下とする。
【０１００】
次いで図８Ｃに示すように、台座２１ｂの開口２３を塞ぐ状態で、素子チップ２における撮像領域４の形成面（すなわち光電変換部の形成面）を上方に向け、台座２１ｂの平坦面２５上に素子チップ２を載置する。この際、開口２３の範囲内に撮像領域４を納め、撮像領域４の周縁部分を台座２１ｂの平坦面２５で支持する。さらに、素子チップ２によって、台座２１ｂの平坦面２５に設けた排気溝５１の全面を塞ぐ。またこの状態では、撮像領域４の周囲に配置される周辺回路５〜８は、平坦面２５に配置され、一部が開口２３の範囲内に配置されても良いことは、上述した他の実施形態と同様である。
【０１０１】
この状態で、排気溝５１内のガスを排気系５３によって排気して、排気溝５１内を減圧し、加熱によって膨張させた台座２１ｂの平坦面２５に素子チップ２を真空吸着によって固定する。この際、素子チップ２の周縁の全周を平坦面２５に固定させることが重要である。これにより、素子チップ２と底板２７とによって、加熱された台座２１ｂの開口２３を密閉する。
【０１０２】
次に、図８Ｄに示すように、台座２１ｂに対する素子チップ２の固定を維持しつつ、台座２１ｂおよび底板２７を加熱状態から常温にまで冷却し、底板２７と素子チップ２とによって密閉された台座２１ｂの開口２３内のガスも常温にまで冷却する。この冷却過程において、台座２１ｂ、底板２７、および開口２３内のガスが収縮する。この際、台座２１ｂおよび底板２７は、加熱前の大きさにまで収縮する。
【０１０３】
このような台座２１ｂおよび開口２３内のガスの体積収縮により、素子チップ２の中央部分は、開口２３の内部に向かって引っ張られ、三次元に湾曲した湾曲部１１として整形される。この湾曲部１１の湾曲形状は、台座２１ｂの平坦面２５側における開口２３の内壁形状に追従した形状となる。そして台座２１ｂの開口２３の平面形状と同様に、例えば円形の底部を有する形状に整形される。また、開口２３の形状が正方形の４つの角部を曲線にした形状であれば、湾曲部１１の頂部に近い部分で円形を底部とする三次元の湾曲が形成されることになる。この際、素子チップ２の周縁の全周を真空吸着によって平坦面２５に固定したことにより、開口２３に対応する素子チップ２の中央部分に対して、開口２３内のガスの体積収縮による応力と台座２１ｂの収縮による応力とを均等に加えることができる。これにより、「しわ」を発生させることなく三次元に湾曲させた湾曲部１１を形成することができる。このため、素子チップ２の外形形状に対して開口２３の幅ｗ１を調整することによって素子チップ２の周縁の全周を平坦面２５に対して十分に固定することが重要であることは、他の実施形態と同様である。
【０１０４】
尚、台座２１ｂの開口２３の内壁をテーパ形状とし、さらに開口２３のエッジ部分を凸曲面としたことにより、開口２３のエッジに対応する素子チップ２部分に湾曲の際の力が集中することを防止でき、この部分での素子チップ２の割れを防止できることは、他の実施形態と同様である。
【０１０５】
また、素子チップ２において湾曲部１１の周辺部は、台座２１ｂの平坦面２５に固定されて湾曲せず、平坦部１３として残される。この平坦部１３は、湾曲部１１の全周にわたって残されることも他の実施形態と同様である。
【０１０６】
素子チップ２に形成される湾曲部１１は、この素子チップ２と組み合わせて用いられるレンズなどの光学系の像面湾曲に合わせた曲率であることは、他の実施形態と同様である。このような曲率の調整は、第２実施形態および第３実施形態と同様であり、主に平坦面２５側における開口２３の内壁形状、および台座２１ｂの膨張係数によって調整され、さらに開口２３の容積によって調整される。また曲率の調整を十分に行うために、台座２１ｂを常温にまで冷却する際に開口２３内のガスを排気系３７で排気しても良いこと、さらに減圧状態で貼り合わせた後に大気放出する方法を組み合わせても良いことも第２実施形態および第３実施形態と同様である。また、素子チップ２を無理なく目的の曲率を有する三次元に湾曲させるために、素子チップ２の厚みを調整しても良いことも、他の実施形態と同様である。
【０１０７】
以上のようにして、湾曲部１１を有する固体撮像素子１-4を形成する。固体撮像素子１-4の形成後には、さらに湾曲部１１の形状を安定化させるため、台座２１ｂに素子チップ２を真空吸着させた状態で、底板２７を取り外して開口２３内に樹脂を充填して硬化させ、台座２１ｂと素子チップ２とを一体化しても良い。この場合、台座２１ｂと素子チップ２とを一体化した後、台座２１ｂを裏面側から薄型化しても良い。一方、湾曲部１１の形状が保てる場合であれば、素子チップ２と台座２１ｂとを一体化させる必要はなく、台座２１ｂから素子チップ２を外して固体撮像素子として用いても良い。
【０１０８】
［第４実施形態の固体撮像素子］
以上の手順で得られた固体撮像素子１-4は、素子チップ２の中央部が三次元に湾曲した湾曲部１１として構成されたものとなる。またこの湾曲部１１の周縁部から延設された平坦部１３を備えている。平坦部１３は湾曲部１１の全周に配置されて同一面を構成している。
【０１０９】
この湾曲部１１の凹曲面側には、光電変換部が配列された撮像領域４が配置されている。このような湾曲部１１は、この固体撮像素子１-4と組み合わせて用いられるレンズなどの光学系の像面湾曲に合わせ、この像面湾曲に沿って光電変換部が配置されるような曲率であることとする。このため、湾曲部１１の底面は円形であることが好ましい。
【０１１０】
また平坦部１３には、撮像領域４の周囲に配置された周辺回路５〜８が設けられている。周辺回路５〜８は、その一部が湾曲部１１に配置されていても良い。尚、平坦部１３には、周辺回路５〜８から引き出した端子を設け、この端子を利用して外部回路との接続を図ることができる。この際、端子が平坦部１３に設けられたことにより、ボンディングのような外部回路と接続を図るための良好な作業性が確保されることは、他の実施形態と同様である。
【０１１１】
さらに、この固体撮像素子１-4は、台座２１ｂによって素子チップ２が湾曲部１１の凸曲面側から支持され、台座２１ｂの開口２３内に樹脂が充填された構成ともなる。この場合、開口２３内に充填した樹脂によって湾曲部１１の形状が確保されたものとなる。
【０１１２】
［第４実施形態の効果］
以上のような第４実施形態であっても、他の実施形態と同様に、台座２１ｂにおいて、開口２３の周囲の平坦面２５に素子チップ２の周縁を固定した状態で、当該開口２３を塞いで配置された素子チップ２の中央部分のみが三次元に湾曲される。この湾曲によって形成された湾曲部１１の周端から連続する周縁部は、台座２１ｂの平坦面２５に固定された平坦部１３として残される。したがって、素子チップ２の周縁部を、湾曲によるストレスが加わることのない平坦部１３として残すことが可能になる。
【０１１３】
また、素子チップ２を湾曲させる際には、台座２１ｂが収縮することで台座２１ｂに固定した素子チップ２に圧縮応力が加わる。これと共に、台座２１ｂの開口２３内のガスの体積収縮によって素子チップ２の中央部に引張応力が加わる。これにより、他の実施形態と同様に、湾曲によって素子チップ２の中央に加わる圧縮応力と引張応力とが打消し合い、ストレスフリーで素子チップ２を湾曲させることが可能になる。
【０１１４】
また湾曲部１１の曲率は、台座２１ｂにおける平坦面２５側の内壁形状、台座２１ｂの膨張係数、開口２３内に密閉されるガスの体積（開口２３の容積）、さらには排気系３７からの開口２３内のガスの排気によって調整可能である。このため、湾曲部１１の曲率を高精度でかつ広範囲に制御することが可能である。
【０１１５】
以上より本第４実施形態によれば、素子チップ２の周縁部を湾曲によるストレスが加わることのない平坦部１３として残して中央部のみを三次元の湾曲部１１として形成することが可能である。このため、クラックなどの損傷を発生させることなく、三次元の湾曲部１１を備えた固体撮像素子１-4を製造することが可能になる。この結果、他の実施形態と同様に、三次元の湾曲部１１を備えた固体撮像素子１-4の信頼性の向上を図ることが可能である。
【０１１６】
尚、上述の第１実施形態〜第４実施形態では、ＭＯＳ型の固体撮像素子を有する素子チップを適用した。しかしながら本開示は、ＣＣＤ型の固体撮像素子を有する素子チップを適用することもできる。ＭＯＳ型固体撮像素子、ＣＣＤ型固体撮像素子のいずれも、裏面照射型あるいは表面照射型を適用することができる。本開示の実施の形態では、裏面照射型のＭＯＳ型固体撮像素子を有する撮像チップを用いるときは、受光面積が大きくとれて、より感度の向上が図れて好ましい。
【０１１７】
≪６．第５実施形態（電子機器の実施形態）≫
上述の各実施形態で説明した本開示に係る固体撮像素子は、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話、あるいは撮像機能を備えた他の機器、などの電子機器に適用することができる。
【０１１８】
図９は、本開示に係る電子機器の一例として、固体撮像素子を用いたカメラの構成図を示す。本実施形態例に係るカメラは、静止画像又は動画撮影可能なビデオカメラを例としたものである。本実施形態例のカメラ９１は、固体撮像素子１と、固体撮像素子１の受光センサ部に入射光を導く光学系９３と、シャッタ装置９４と、固体撮像素子１を駆動する駆動回路９５と、固体撮像素子１の出力信号を処理する信号処理回路９６とを有する。
【０１１９】
固体撮像素子１には、上述した各実施形態で説明した三次元の湾曲部を備えた固体撮像素子（１-1〜１-4）が適用される。光学系９３は、複数または単数の光学レンズから構成された光学レンズ系としても良い。ここでは、固体撮像素子１として光学系９３の像面湾曲に沿った三次元の湾曲部を有する固体撮像素子（１-1〜１-4）が用いられるため、光学系９３を構成する光学レンズは少ない枚数であっても良い。このような光学系９３は、固体撮像素子１において、撮像領域が設けられた素子チップの湾曲部の凹曲面側に配置され、この光学系９３の像面湾曲に沿って素子チップの湾曲部の凹曲面が配置される構成となっている。これにより、被写体からの像光（入射光）を、固体撮像素子１の撮像面（撮像領域）上に結像させ、固体撮像素子１内に一定期間信号電荷を蓄積させる。
【０１２０】
シャッタ装置９４は、固体撮像素子１への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路９５は、固体撮像素子１の転送動作及びシャッタ装置９４のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路９５から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像素子１の信号転送を行う。信号処理回路９６は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、或いは、モニタに出力される。
【０１２１】
以上説明した本実施形態に係る電子機器によれば、上述した第１実施形態〜第４実施形態で説明したように、三次元湾曲部を備えつつもクラック発生のない固体撮像素子を用いたことにより、この固体撮像素子を用いた電子機器の信頼性の向上を図ることが可能である。
【０１２２】
尚、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
一主面側に光電変換部を配列した素子チップを作製することと、
前記素子チップよりも膨張係数の大きい材料を用いて構成されると共に、開口を有し当該開口の周囲が平坦面として整形された台座を用意することと、
前記台座を加熱して膨張させることと、
前記台座の前記開口を塞ぐ状態で当該台座の平坦面上に前記素子チップを載置することと、
前記膨張させた台座の平坦面に前記素子チップを固定した状態で当該台座を冷却して収縮させることにより、当該素子チップにおいて前記開口に対応する部分を三次元に湾曲させることとを含む
固体撮像素子の製造方法。
【０１２３】
（２）
前記膨張させた台座の平坦面に対する前記素子チップの固定は、前記開口の全周においてなされる
（１）に記載の固体撮像素子の製造方法。
【０１２４】
（３）
前記台座の開口は、前記平坦面側の開口形状が円形である
（１）または（２）に記載の固体撮像素子の製造方法。
【０１２５】
（４）
前記素子チップの一主面には、前記光電変換部が設けられた撮像領域の周囲に周辺回路を設け、
前記台座の平坦面上に前記素子チップを載置する工程では、前記撮像領域を前記開口の範囲内に配置する
（１）〜（３）の何れかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【０１２６】
（５）
前記台座の平坦面上に前記素子チップを載置する前に、前記開口内に未硬化の樹脂を充填し、
前記台座の平坦面上に前記素子チップを載置する際には、前記光電変換部が配列された一主面側を上方に向けて当該台座の平坦面上に当該素子チップを載置し、
前記台座を冷却して収縮させる際には、前記樹脂の冷却による体積収縮により前記素子チップを前記開口側に向かって湾曲させる
（１）〜（４）の何れかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【０１２７】
（６）
前記台座の平坦面上に前記素子チップを載置する際には、前記光電変換部が配列された一主面側を上方に向けて当該台座の平坦面上に当該素子チップを載置し、
前記台座を冷却して収縮させる際には、前記開口内を密閉して当該開口内のガスを冷却して体積収縮させることにより前記素子チップを当該開口側に向かって湾曲させる
（１）〜（４）の何れかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【０１２８】
（７）
前記台座の開口は、前記素子チップを載置する平坦面側に向かって開口径が広がる形状を有する
（１）〜（６）の何れかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【０１２９】
（８）
前記台座の平坦面と前記素子チップとは、当該台座の平坦面と当該素子チップとの間に挟持させた接着剤によって固定する
（１）〜（７）の何れかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【０１３０】
（９）
前記台座の平坦面には、当該台座の外部に連通する排気溝が設けられ、
前記台座の平坦面上に前記素子チップを固定する際には、前記排気溝からの吸引によって当該台座の平坦面に当該素子チップを真空吸着する
（１）〜（７）の何れかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【０１３１】
（１０）
前記素子チップにおいて前記台座に向かう面にはチップ側電極が配置され、
前記台座の平坦面には台座側電極が配置され、
前記台座の平坦面上に前記素子チップを固定する際には、当該台座の平坦面と当該素子チップとの間に異方性導電接着剤を挟持させることにより、前記チップ側電極と前記台座側電極とを接続する
（１）〜（７）の何れかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【０１３２】
（１１）
三次元に湾曲した湾曲部と当該湾曲部の周端から延設された平坦部とを有する素子チップと、
前記素子チップにおける前記湾曲部の凹曲面側に配列された光電変換部とを備えた
固体撮像素子。
【０１３３】
（１２）
前記素子チップにおける平坦部は、当該素子チップにおける湾曲部の全周に配置されて同一面を構成している
（１１）に記載の固体撮像素子。
【０１３４】
（１３）
前記湾曲部の底面は円形である
（１１）または（１２）に記載の固体撮像素子。
【０１３５】
（１４）
前記素子チップにおいて前記光電変換部が配列された撮像領域の周囲に周辺回路が配置された
（１１）〜（１３）の何れかに記載の固体撮像素子。
【０１３６】
（１５）
前記素子チップよりも膨張係数の大きい材料を用いて構成されると共に、開口を有し当該開口の周囲が平坦面として整形された台座を備え、
前記台座の開口内に前記素子チップの湾曲部を挿入させた状態で、当該台座の平坦面に当該素子チップの前記平坦部を固定させた
（１１）〜（１４）の何れかに記載の固体撮像素子。
【０１３７】
（１６）
前記台座の開口内には樹脂が充填されている
（１５）に記載の固体撮像素子。
【０１３８】
（１７）
前記台座の開口は、前記素子チップを載置する平坦面側に向かって開口径が広がる形状を有する
（１５）または（１６）に記載の固体撮像素子。
【０１３９】
（１８）
前記台座の平坦面と前記素子チップとの間に接着剤が挟持された
（１５）〜（１７）の何れかに記載の固体撮像素子。
【０１４０】
（１９）
前記素子チップにおいて前記台座に向かう面にはチップ側電極が配置され、
前記台座の平坦面には台座側電極が配置され、
前記台座の平坦面と前記素子チップとの間には、前記チップ側電極と前記台座側電極とを接続する異方性導電接着剤が挟持された
（１５）〜（１７）の何れかに記載の固体撮像素子。
【０１４１】
（２０）
三次元に湾曲した湾曲部と当該湾曲部の周端から延設された平坦部とを有する素子チップと、
前記素子チップにおける前記湾曲部の凹曲面側に配列された光電変換部と、
前記光電変換部に入射光を導く光学系とを備えた
電子機器。
【符号の説明】
【０１４２】
１，１-1，１-2，１-3，1-4…固体撮像素子、２，２ａ…素子チップ、３…画素（光電変換部）、４…撮像領域、１１…湾曲部、１３…平坦部、１５…チップ側電極、２１，２１ａ，２１ｂ…台座、２３…開口、２５…平坦面、３１…樹脂（接着剤）、ｗ１…開口径、３５…接着剤、４３…台座側電極、４５…異方性導電接着剤、５１…排気溝、９３…光学系、９１…電子機器。
【図１】
0005720306.tif 000002
【図２】
0005720306.tif 000003
【図３】
0005720306.tif 000004
【図４】
0005720306.tif 000005
【図５】
0005720306.tif 000006
【図６】
0005720306.tif 000007
【図７】
0005720306.tif 000008
【図８】
0005720306.tif 000009
【図９】
0005720306.tif 000010