(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを、支持基板に接合し、前記半導体ウェハを薄膜化した後、前記支持基板の前記固体撮像部の画角領域に対応する部分を厚み方向の全域にわたって除去して凹部を形成する工程と、
前記凹部内に体積収縮性を有する接着剤を充填する工程と、
前記支持基板の裏面に前記凹部を塞ぐ封止基板を接合して、前記接着剤を封止する工程と、
光照射もしくは加熱による前記接着剤の体積収縮作用により前記画角領域を湾曲して、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面による撮像面を形成する工程と、
前記半導体ウェハを前記支持基板と共に、固体撮像チップとなる複数の固体撮像部に分割する工程と
を有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体ウェハを薄膜化した後、前記凹部を形成する前に、当該半導体ウェハ上にカラーフィルタおよびオンチップレンズを形成する
請求項１記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記凹部を形成する際には、前記支持基板の前記固体撮像部の画角領域に対応する部分を、厚み方向の全域にわたって選択的にエッチング除去する
請求項１または２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体ウェハは、複数の画素を配列した画素領域と周辺回路部とを有し、当該半導体ウェハにおける光入射とは反対の表面上に多層配線層が形成されてなる
請求項１〜３の何れかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体ウェハを前記支持基板に接合する際には、当該半導体ウェハは前記多層配線層側で当該支持基板に貼り付けられる
請求項４記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記封止基板は半導体ウェハまたはガラスウェハである
請求項１〜５の何れかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体ウェハを分割する工程では、前記支持基板に形成した前記凹部間において当該半導体ウェハを分割する
請求項１〜６の何れかに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】
本技術は、固体撮像装置とその製造方法、並びに固体撮像装置を備えたカメラ等の電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置（イメージセンサ）として、ＣＭＯＳ固体撮像装置あるいはＣＣＤ固体撮像装置等が知られている。図３９に示すように、一般に、固体撮像装置を用いたカメラ１６１では、平板状に形成された固体撮像装置１６２と、複数枚のレンズ１６３を組み合わせた撮像レンズ系１６４とを有して構成される。撮像レンズ系で被写体を結像させた場合、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で焦点位置のずれが発生する。このような収差を抑制するために、図３９に示すように、多数枚のレンズ１６３を組み合わせて収差の補正を行っている。
【０００３】
一方、このような収差を抑制するために、固体撮像装置を構成する半導体チップ自体を円筒状あるいは球面状に湾曲させるようにした固体撮像装置が種々提案されている（例えば、特許１、２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０４２５９号公報
【特許文献２】特開２００３−１８８３６６号公報
【特許文献３】特開２００５−２４３９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述特許文献に記載された湾曲面を有する固体撮像装置は、いずれも半導体ウェハから個々の半導体チップに分割し、この半導体チップの状態で半導体チップ全体を湾曲して構成される。例えば、図４０に示すように、円筒状の湾曲面１６６ａを有する台座１６６を設け、この台座１６６の湾曲面１６６ａに薄膜化した半導体チップ１６７を、円筒面１６８ａを有する圧子１６８を介して押し付けて、半導体チップ１６７全体を円筒状に湾曲している。
【０００６】
ところで、図４１に示すように、半導体チップ１６７の中心Ｏと画素領域である画角領域１６９の中心Ｐとはずれている。また、画角中心Ｐと撮像レンズ系１６４の光学中心（レンズ中心）Ｑとは一致していることが望ましい。しかし、半導体チップ１６７を湾曲したとき、湾曲したボトム位置（最深底位置）には半導体チップ１６７の中心Ｏが対応し、画角中心Ｐはボトム位置からずれてしまう。撮像レンズ系１６４は、その光学中心Ｑがボトム位置に来るように配置されるので、結果として画角中心Ｐと光学中心Ｑとがずれてしまい、フォーカスが合わなくなる。すなわち、半導体チップ１６７を１つずつ湾曲させる場合には、微細加工ができず、画角中心Ｐとレンズの光学中心Ｑとが合わせ難くなり、画角全域で均一にフォーカスさせることが難しい。
【０００７】
本技術は、上述の点に鑑み、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差の抑制を図った固体撮像装置とその製造方法を提供するものである。
また、本技術は、かかる固体撮像装置を備えたカメラ等の電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本技術に係る固体撮像装置は、各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを、複数の凹部が形成された支持基板上に接合した後に、支持基板と共に個々の固体撮像チップに分離されて構成される。本技術では、この分離後の構成が、凹部を有する支持基板と、支持基板上に凹部を画角領域で塞ぐように接合した固体撮像チップと、固体撮像チップの面に形成されたストレス膜と、ストレス膜の応力により凹部側に湾曲された撮像面とを有する。この撮像面は、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面に形成される。
【０００９】
本技術の固体撮像装置では、固体撮像チップが支持基板上に凹部を画角領域で塞ぐように支持され、固体撮像チップの面に形成されたストレス膜の応力により画角領域が湾曲される。この湾曲面が撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応しているので、固体撮像チップ側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減できる。画角領域だけが湾曲され、湾曲された画角中心と凹部の中心とを合わせることができ、しかも、当初は、半導体ウェハの状態で支持基板に接合されるので、半導体ウェハの各固体撮像部における画角領域と支持基板の各凹部とを高精度で合わることができる。凹部の中心と光学中心とを合わせておくことにより、結果として、画角中心と撮像レンズ系の光学中心とを高精度で合わせることができる。
【００１０】
本技術に係る固体撮像装置は、各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを、複数の凹部が形成された支持基板上に接合した後に、支持基板と共に個々の固体撮像チップに分離されて構成される。本技術では、この分離後の構成が、凹部を有する支持基板と、凹部内に充填された体積収縮性を有する接着剤と、支持基板上に凹部を画角領域で塞ぐように接合され、かつ接着剤にて接着された固体撮像チップを有する。さらに、光照射もしくは加熱による接着剤の体積収縮により、画角領域が凹部側に湾曲された撮像面を有する。この撮像面は、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面に形成される。
【００１１】
本技術の固体撮像装置では、固体撮像チップが支持基板上に凹部を画角領域で塞ぐように支持され、光照射もしくは加熱による凹部内の接着剤の体積収縮により画角領域が湾曲される。この湾曲面が撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応しているので、固体撮像チップ側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減できる。画角領域だけが湾曲され、湾曲された画角中心と凹部の中心とを合わせることができ、しかも、当初は、半導体ウェハの状態で支持基板に接合されるので、半導体ウェハの各固体撮像部における画角領域と支持基板の各凹部とを高精度で合わることができる。凹部の中心と光学中心とを合わせておくことにより、結果として、画角中心と撮像レンズ系の光学中心とを高精度で合わせることができる。
【００１２】
本技術に係る固体撮像装置は、各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを、複数の凹部が形成された支持基板上に接合した後に、前記支持基板と共に個々の固体撮像チップに分離されて構成される。本技術では、分離後の構成が、凹部を有する支持基板と、支持基板上に凹部を画角領域で塞ぐように接合された固体撮像チップを有する。さらに、凹部内の真空と固体撮像チップの外側の大気圧との差圧により、画角領域が凹部側に湾曲された撮像面を有する。この撮像面は、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面に形成される。
【００１３】
本技術の固体撮像装置では、固体撮像チップが支持基板上に凹部を画角領域で塞ぐように支持され、凹部内の真空と固体撮像チップの外側の大気圧との差圧により画角領域が湾曲される。この湾曲面が撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応しているので、固体撮像チップ側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減できる。画角領域だけが湾曲され、湾曲された画角中心と凹部の中心とを合わせることができ、しかも、当初は、半導体ウェハの状態で支持基板に接合されるので、半導体ウェハの各固体撮像部における画角領域と支持基板の各凹部とを高精度で合わることができる。凹部の中心と光学中心とを合わせておくことにより、結果として、画角中心と撮像レンズ系の光学中心とを高精度で合わせることができる。
【００１４】
本技術に係る固体撮像装置は、各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを、支持基板上に接合した後に、支持基板と共に個々の固体撮像チップに分離されて構成される。本技術では、この分離後の構成が、固体撮像部を有する固体撮像チップと、固体撮像チップに貼り合わされた支持基板と、支持基板の固体撮像部の画角領域に対応する部分が厚み体積収縮性を有する接着剤と、支持基板の裏面に接着剤を封止する封止基板と、光照射もしくは加熱による接着剤の体積収縮により、画角領域が前記凹部側に湾曲された撮像面を有する。この撮像面は、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面に形成される。
【００１５】
本技術の固体撮像装置では、固体撮像チップが支持基板上に支持され、支持基板の厚み方向の全域にわたって除去されて形成された凹部内に接着剤が充填され、支持基板の裏面に封止基板が形成される。光照射もしくは加熱による接着剤の体積収縮により画角領域が湾曲される。この湾曲面が撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応しているので、固体撮像チップ側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減できる。画角領域だけが湾曲され、湾曲された画角中心と凹部の中心とを合わせることができ、しかも、当初は、半導体ウェハの状態で支持基板に接合されるので、半導体ウェハの各固体撮像部における画角領域と支持基板の各凹部とを高精度で合わることができる。凹部の中心と光学中心とを合わせておくことにより、結果として、画角中心と撮像レンズ系の光学中心とを高精度で合わせることができる。
【００１６】
本技術に係る固体撮像装置の製造方法は、支持基板に複数の凹部を形成する工程と、各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハの面にストレス膜を形成する工程を有する。次いで、支持基板上に各凹部を固体撮像部の画角領域で塞ぐように半導体ウェハを接合する工程を有する。次いで、半導体ウェハが薄膜化された状態でストレス膜の応力により複数の固体撮像部の画角領域を凹部側に湾曲して、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面による撮像面を形成する工程を有する。さらに、半導体ウェハを支持基板と共に、固体撮像チップとなる複数の固体撮像部に分割する工程を有する。
【００１７】
本技術の固体撮像装置の製造方法では、半導体ウェハの状態で各固体撮部の画角領域が凹部を塞ぐように支持基板上に接合し、半導体ウェハの面に形成したストレス膜の応力により各固体撮像部の画角領域を凹部側に湾曲させている。半導体ウェハの状態で支持基板に接合するときは、各固体撮像部における画角領域と支持基板の各凹部との位置合わせを高精度に行うことができる。また、半導体ウェハが薄膜化した状態で、ストレス膜の応力で画角領域のみを凹部側に湾曲させるので、画角領域の中心と凹部の中心とを高精度に合わせることができる。そして、半導体ウェハを支持基板と共に、固体撮像チップとなる固体撮像部に分離するので、画角中心と撮像レンズ系の光学中心とを高精度に合わせることができる固体撮像装置を製造することができる。同時に多数の湾曲した固体撮像装置を効率的に製造することができる。
【００１８】
本技術に係る固体撮像装置の製造方法は、支持基板に複数の凹部を形成する工程と、凹部内に体積収縮性を有する接着剤を充填する工程を有する。次いで、各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを、支持基板上に各凹部を固体撮像部の画角領域で塞ぐように接合し、かつ接着剤にて接着する工程を有する。次いで、半導体ウェハが薄膜化された状態で光照射もしくは加熱による接着剤の体積収縮作用により複数の固体撮像部の画角領域を凹部側に湾曲して、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面による撮像面を形成する工程を有する。さらに、半導体ウェハを支持基板と共に、固体撮像チップとなる複数の固体撮像部に分割する工程を有する。
【００１９】
本技術の固体撮像装置の製造方法では、半導体ウェハの状態で各固体撮部の画角領域が接着剤を充填した凹部を塞ぐように支持基板上に接合しかつ接着し、光照射もしくは加熱による接着剤の体積収縮により各固体撮像部の画角領域を凹部側に湾曲させている。半導体ウェハの状態で支持基板に接合するときは、各固体撮像部における画角領域と支持基板の各凹部との位置合わせを高精度に行うことができる。また、半導体ウェハが薄膜化した状態で、接着剤の体積収縮で画角領域のみを凹部側に湾曲させるので、画角領域の中心と凹部の中心とを高精度に合わせることができる。そして、半導体ウェハを支持基板と共に、固体撮像チップとなる固体撮像部に分離するので、画角中心と撮像レンズ系の光学中心とを高精度に合わせることができる固体撮像装置を製造することができる。同時に多数の湾曲した固体撮像装置を効率的に製造することができる。
【００２０】
本技術に係る固体撮像装置の製造方法は、支持基板に複数の凹部を形成する工程と、
真空チャンバー内で、支持基板上に各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを、固体撮像部の画角領域で各凹部を塞ぐように接合する工程を有する。その後、チャンバー内を大気圧にする工程と、半導体ウェハが薄膜化された状態で真空と大気圧との差圧により複数の固体撮像部の画角領域を凹部側に湾曲して、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面による撮像面を形成する工程を有する。さらに、半導体ウェハを支持基板と共に、固体撮像チップとなる複数の固体撮像部に分割する工程を有する。
【００２１】
本技術の固体撮像装置の製造方法では、真空チャンバー内において、半導体ウェハの状態で各固体撮部の画角領域が凹部を塞ぐように支持基板上に接合する。その後、チャンバー内を大気圧にすることにより、凹部の内と外で差圧を生じさせて各固体撮像部の画角領域を凹部側に湾曲させている。半導体ウェハの状態で支持基板に接合するときは、各固体撮像部における画角領域と支持基板の各凹部との位置合わせを高精度に行うことができる。また、半導体ウェハが薄膜化した状態で、凹部の内と外の差圧により画角領域のみを凹部側に湾曲させるので、画角領域の中心と凹部の中心とを高精度に合わせることができる。そして、半導体ウェハを支持基板と共に、固体撮像チップとなる固体撮像部に分離するので、画角中心と撮像レンズ系の光学中心とを高精度に合わせることができる固体撮像装置を製造することができる。同時に多数の湾曲した固体撮像装置を効率的に製造することができる。
【００２２】
本技術に係る固体撮像装置の製造方法は、次の工程を有する。各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを、支持基板に接合し、半導体ウェハを薄膜化した後、支持基板の固体撮像部の画角領域に対応する部分を厚み方向の全域にわたって除去して凹部を形成する。凹部内に体積収縮性を有する接着剤を充填する。支持基板の裏面に凹部を塞ぐ封止基板を接合して、接着剤を封止する。光照射もしくは加熱による接着剤の体積収縮作用により画角領域を湾曲して、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面による撮像面を形成する。半導体ウェハを支持基板と共に、固体撮像チップとなる複数の固体撮像部に分割する。
【００２３】
本技術の固体撮像装置の製造方法では、半導体ウェハの状態で支持基板に接合し、半導体ウェハを薄膜化した後、各画角領域に対応する支持基板の部分を厚み方向の全域にわたって除去して凹部を形成し、凹部内に接着剤を充填して封止基板にて封止する。次いで、光照射もしくは加熱による接着剤の体積収縮により各固体撮像部の画角領域を後部側に湾曲させている。半導体ウェハの状態で支持基板に接合するときは、各固体撮像部における画角領域と支持基板の各凹部との位置合わせを高精度に行うことができる。また、半導体ウェハが薄膜化した状態で、接着剤の体積収縮で画角領域のみを凹部側に湾曲させるので、画角領域の中心と凹部の中心とを高精度に合わせることができる。そして、半導体ウェハを支持基板と共に、固体撮像チップとなる固体撮像部に分離するので、画角中心と撮像レンズ系の光学中心とを高精度に合わせることができる固体撮像装置を製造することができる。同時に多数の湾曲した固体撮像装置を効率的に製造することができる。
【００２４】
本技術に係る電子機器は、固体撮像装置と、固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを備える。固体撮像装置は、各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを、複数の凹部が形成された支持基板上に接合した後に、支持基板と共に個々の固体撮像チップに分離されて構成される。そして、この分離後の構成が、凹部を有する支持基板と、支持基板上に凹部を画角領域で塞ぐように接合した固体撮像チップと、固体撮像チップの面に形成されたストレス膜と、ストレス膜の応力により凹部側に湾曲された撮像面とを有する。この撮像面は、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面に形成される。
【００２５】
本技術の電子機器では、上記本技術の固体撮像装置を備えるので、撮像レンズ収差を抑制し、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度が向上し、しかも湾曲した撮像面によりレンズ収差を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本技術に係る固体撮像装置によれば、画角領域を湾曲するので、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度が向上する。撮像面を湾曲するので、レンズ収差を抑制することができる。
【００２７】
本技術に係る固体撮像装置の製造方法によれば、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差を抑制した固体撮像装置を製造することができる。
【００２８】
本技術に係る電子機器によれば、上記固体撮像装置を備えるので、高画質の画像が得られる電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本技術に係る固体撮像装置の第１実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像チップの要部を示す概略構成図である。
【図３】Ａ〜Ｂ  第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その１）である。
【図４】Ｃ〜Ｅ  第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その２）である。
【図５】Ａ〜Ｃ  本技術に係る支持基板の形成方法を示す工程図である。
【図６】本技術に係る固体撮像装置の第２実施の形態を示す概略構成図である。
【図７】Ａ〜Ｂ  第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その１）である。
【図８】Ｃ〜Ｄ  第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その２）である。
【図９】本技術に係る固体撮像装置の第３実施の形態を示す概略構成図である。
【図１０】Ａ〜Ｂ  第３実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その１）である。
【図１１】Ｃ〜Ｄ  第３実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その２）である。
【図１２】本技術に係る第４実施の形態の例（１）を示す概略構成図である。
【図１３】本技術に係る第４実施の形態の例（２）を示す概略構成図である。
【図１４】本技術に係る第４実施の形態の例（３）を示す概略構成図である。
【図１５】本技術に係る第４実施の形態の例（４）を示す概略構成図である。
【図１６】本技術に係る固体撮像装置の第５実施の形態を示す概略構成図である。
【図１７】Ａ，Ｂ  第５実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図である。
【図１８】本技術に係る固体撮像装置の第６実施の形態を示す概略構成図である。
【図１９】Ａ，Ｂ  第６実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図である。
【図２０】本技術に係る固体撮像装置の第７実施の形態を示す概略構成図である。
【図２１】Ａ〜Ｃ  第７実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図である。
【図２２】本技術に係る固体撮像装置の第８実施の形態を示す概略構成図である。
【図２３】Ａ〜Ｃ  第８実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その１）である。
【図２４】Ｄ〜Ｅ  第８実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その２）である。
【図２５】Ａ，Ｂ  第８実施の形態に適用される固体撮像装置の基本的な概略構成の例を示す模式図である。
【図２６】図２５Ａに示す固体撮像装置の具体的一例を示す裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置の要部の構成図である。
【図２７】本技術に係る固体撮像装置の第９実施の形態を示す概略構成図である。
【図２８】Ａ〜Ｂ  第９実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その１）である。
【図２９】Ｃ〜Ｄ  第９実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その２）である。
【図３０】本技術に係る固体撮像装置の第１０実施の形態を示す概略構成図である。
【図３１】Ａ〜Ｂ  第１０実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その１）である。
【図３２】Ｃ〜Ｄ  第１０実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その２）である。
【図３３】本技術に係る固体撮像装置の第１１実施の形態を示す概略構成図である。
【図３４】表面照射型のＣＭＯＳ固体撮像チップの要部を示す概略構成図である。
【図３５】Ａ〜Ｃ  第１１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図である。
【図３６】本技術に係る固体撮像装置の第１２実施の形態を示す概略構成図である。
【図３７】本技術の第１３実施の形態に係る電子機器を示す概略構成図である。
【図３８】本技術に係る湾曲撮像面を有する固体撮像装置を用いたときの、撮像レンズ系を示す概略構成図である。
【図３９】従来例に係る平面撮像面を有する固体撮像装置を用いたときの、撮像レンズ系を示す概略構成図である。
【図４０】Ａ〜Ｂ  従来の湾曲撮像面を有する固体撮像装置の製造方法例を示す工程図である。
【図４１】図４０の製造方法で得られた固体撮像装置における画角中心と撮像レンズ系の光学中心の関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１実施の形態（固体撮像装置の構成例及びその製造方法例）
２．第２実施の形態（固体撮像装置の構成例及びその製造方法例）
３．第３実施の形態（固体撮像装置の構成例及びその製造方法例）
４．第４実施の形態（固体撮像装置の構成例及びその製造方法例）
５．第５実施の形態（固体撮像装置の構成例及びその製造方法例）
６．第６実施の形態（固体撮像装置の構成例及びその製造方法例）
７．第７実施の形態（固体撮像装置の構成例及びその製造方法例）
８．第８実施の形態（固体撮像装置の構成例及びその製造方法例）
９．第９実施の形態（固体撮像装置の構成例及びその製造方法例）
１０．第１０実施の形態（固体撮像装置の構成例及びその製造方法例）
１１．第１１実施の形態（固体撮像装置の構成例及びその製造方法例）
１２．第１２実施の形態（固体撮像装置の構成例及びその製造方法例）
１３．第１３実施の形態（固体撮像装置の構成例及びその製造方法例）
１４．第１４実施の形態（電子機器の構成例）
【００３１】
＜１．  第１実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１に、本技術に係る固体撮像装置の第１実施の形態を示す。本実施の形態は、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。第１実施の形態に係る固体撮像装置１は、凹部２を有する支持基板３と、支持基板３上に凹部２を画角領域で塞ぐように接合された裏面照射型の固体撮像チップ４と、固体撮像チップ４の面に形成されたストレス膜５とを有して構成される。
【００３２】
支持基板３は変形されないように形成され、例えばシリコン基板、ガラス基板等で形成することができる。本例ではシリコン基板で支持基板３が形成される。支持基板３の凹部２は、固体撮像チップ４の光を受ける画素が配列された画素領域に対応する画角領域に対応して形成される。凹部２の上縁２ａは、上方に向かって漸次開口が広がる形状に形成される。この上縁２ａの形状は、後述の固体撮像チップ４が所望の曲率で湾曲するために形成されるものである。図では上縁２ａの形状を傾斜面に形成している。その他、上縁２ａの形状は所望のアール（Ｒ）を付すように形成することもできる。固体撮像チップ４は、支持基板３上に光入射面側を上向きにして接合される。
【００３３】
ストレス膜５は、圧縮応力を有する膜で形成され、裏面照射型の固体撮像チップ４の光入射面側とは反対の面側に形成される。このストレス膜５としては、例えばプラズマシリコン窒化（ＳｉＮ）膜で形成することができる。プラズマシリコン窒化膜は、内在する圧縮応力をコントロールして成膜することができる。このストレス膜５となるシリコン窒化膜はシリコン酸化膜６を介して形成される。支持基板３の上面には、シリコン酸化膜７を介してハードマスク８となるプラズマシリコン窒化（ＳｉＮ）膜が形成される。
【００３４】
そして、本実施の形態では、薄膜化された固体撮像チップ４がストレス膜５の圧縮応力により凹部２側に湾曲されて構成される。すなわち固体撮像チップ４は、凹部２の上縁２ａの形状に沿って湾曲される。この湾曲により、画角領域Ａでの撮像面４Ａは、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面に形成される。
【００３５】
特に、本実施の形態では、各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを支持基板３上に接合した状態で各画角領域が湾曲される。その後に、前記支持基板３と共に個々の固体撮像チップ４に分離され、この分離後の構成が図１に示した構成となる。
【００３６】
ここで、半導体ウェハは、光電変換部であるフォトダイオードと複数の画素トランジスタとからなる複数の画素が配列され、光照射される裏面とは反対の表面側に複数層の配線が配置された多層配線層を形成した状態を指す。ストレス膜５は、半導体ウェハの多層配線層側の面に形成される。半導体ウェハと支持基板との接合は、ストレス膜５とハードマスク８（シリコン窒化膜同士）を対接させて、例えば常温プラズマ接合で行う。各固体撮像部における画角領域を湾曲させた後、支持基板３と共に半導体ウェハを各固体撮像チップ４毎に分割して本実施の形態の固体撮像装置１を得る。
【００３７】
固体撮像チップ、すなわち半導体ウェハ状態では、支持基板３に接合した後、通常の裏面照射型の製造で行われるシリコン基板の裏面側からの研磨、エッチングにより薄膜化してもよい。あるいは、ストレス膜を成膜し、薄膜化した半導体ウェハを支持基板に接合してもよい。
【００３８】
図２に、裏面照射型の固体撮像チップ４の一例の概略構成（要部）示す。この固体撮像チップ４では、薄膜化されたシリコン基板１１に光電変換部となるフォトダイオードＰＤと、複数の画素トランジスタＴｒとからなる複数の画素が２次元配列される。複数の画素トランジスタは、例えば転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタの３トランジスタ、あるいは選択トランジスタを追加した４トランジスタで構成される。図では複数の画素トランジスタＴｒをフローティングディフージョンＦＤ及び転送ゲート電極１２を有する転送トランジスタで代表して示す。シリコン基板１１の裏面側にカラーフィルタ１３及びオンチップレンズ１４が形成される。シリコン基板１１の光入射されない表面側に、層間絶縁膜１６を介して複数層の配線１７を配置した多層配線層１８が形成される。オンチップレンズ１４が形成された領域が画素領域２１であり、画角領域を形成する有効画素領域はその内側に形成される。画素領域２１の外側のシリコン基板領域に、図示しないが、ロジック回路等による周辺回路部２２が形成される。
【００３９】
本実施の形態では、この固体撮像チップ４の多層配線層１８上にシリコン酸化膜６を介して圧縮応力を有するシリコン窒化膜からなるストレス膜５が形成される。
【００４０】
第１実施の形態に係る固体撮像装置１によれば、固体撮像チップ４の支持基板３側の面にストレス膜５を形成し、このストレス膜５の圧縮応力を利用して固体撮像チップ４の画角領域を凹部２側に湾曲させるので、所望の曲率を有する湾曲面の撮像面が形成される。所望の曲率の湾曲面とは、想定する湾曲形状を有する湾曲面をいう。この湾曲面が撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応しているので、固体撮像チップ４側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系１６４のレンズ１６３の枚数を低減することができる。すなわち、図３８に示すように、湾曲する撮像面４Ａを有する本実施の形態の固体撮像装置１においては、撮像レンズ系１６４のレンズ１６３の枚数が、図３９の従来のレンズ枚数に比べて低減する。図３８の構成は、以下の各実施の形態に共通する。
【００４１】
画角領域だけが湾曲するので、湾曲された画角中心と凹部２の中心とを合わせることができる。しかも、半導体ウェハの状態で支持基板３に接合するので、半導体ウェハの各固体撮像部における画角領域と支持基板３の各凹部２とを高精度で合わることができる。凹部２の中心と光学中心とを精度よく合わせることができるので、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上することができる。従って、高画質の画像が得られる。
【００４２】
本実施の形態では、少ないレンズ枚数でより超広角の撮像が可能となる。撮像レンズモジュールの体積は、撮像チップを湾曲させない場合に比べて１／４程度にすることができる。
【００４３】
［固体撮像装置の製造方法例］
図３〜図４に、第１実施の形態に係る固体撮像装置１の製造方法例を示す。先ず、図３Ａに示すように、支持基板３とシリコンによる半導体ウェハ２１を用意する。支持基板３は、例えばシリコン基板で形成する。この支持基板３に半導体ウェハ２１側の各固体撮像部における画角領域に対応した幅Ｗを有する凹部２を形成する。凹部２の上縁２ａは上方に向かって漸次開口幅が広くなるように形成される。この凹部２の形成については図５で後述する。凹部２を除く上記基板３の上面には、シリコン酸化膜７を介してハードマスク８となるプラズマシリコン窒化膜が形成される。
【００４４】
一方、半導体ウェハ２１には、既にそのシリコン基板の表面側に、フォトダイオードＰＤ及び複数の画素トランジスタからなる複数の画素を配列した画素領域と、周辺回路部と、多層配線層とから成る複数の固体撮像部が形成されている。各固体撮像部は、最終的に分離される固体撮像チップに相当するものである。シリコン基板の厚ｔ１さは、例えば７２０μｍ程度である。この半導体ウェハ２１の表面側にシリコン酸化膜６を介して圧縮応力を有するプラズマシリコン窒化膜によるストレス膜５を形成する。
【００４５】
次に、図３Ｂに示すように、半導体ウェハ２１の裏面側が上向くようにストレス膜５とハードマスク８を対接させた状態で支持基板３上に半導体ウェハ２１を接合する。支持基板３と半導体ウェハ２１との接合は、例えば常温プラズマ接合法により行う。接合に際しては、支持基板３の各凹部２が半導体ウェハ２１側の各固体撮像部における画角領域で塞ぐようにして両者を接合する。このとき、半導体ウェハ２１の各固体撮像部の画素領域の中心と凹部２の中心とが一致するように位置決めされて接合される。
【００４６】
次に、図４Ｃに示すように、半導体ウェハ２１を裏面から研磨し、ウェットエッチングして薄膜化する。例えば、半導体ウェハ２１を所望の厚みｔ２、例えば３μｍ程度の厚みまで薄膜化する。
【００４７】
半導体ウェハ２１を薄膜化して行くと図４Ｄに示すように、ストレス膜５の圧縮応力（収縮力）の作用で半導体ウェハ２１の各固体撮像部における画角領域が凹部２側に湾曲される。この湾曲は例えば半球面状の湾曲となる。この画角領域の湾曲により、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面による撮像面が形成される。
【００４８】
次に、図示しないが、その後、半導体ウェハ２１の裏面上にカラーフィルタ及びオンチップレンズを形成する。
【００４９】
次に、半導体ウェハ２１を支持基板３と共に、図４Ｄの鎖線２３で示すスクライブラインに沿って分割し、図４Ｅに示すように、撮像面が湾曲した目的とする裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置１を得る。
【００５０】
図５に、凹部２を有する支持基板３の形成方法の一例を示す。図５Ａに示すように、シリコンの支持基板３の表面に格子状にシリコン酸化膜７を介してシリコン窒化膜によるハードマスク８を形成し、ハードマスク８を介して異方性エッチング（例えばドライエッチング）で凹部２を形成する。
【００５１】
次に、図５Ｂに示すように、ハードマスク８を少しエチング除去して幅を狭くする。
【００５２】
次に、図５Ｃに示すように、幅を狭くしたハードマスク８を介して等方性エッチング（例えばドライエッチング）して、凹部２の上縁２ａを上方に向かって漸次開口幅が広がる形状に形成する。これにより、目的の凹部２を有する支持基板３が得られる。
【００５３】
第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、半導体ウェハ２１の状態で各固体撮部の画角領域が凹部２を塞ぐように支持基板３上に接合した後、半導体ウェハ２１を薄膜化している。そして、この薄膜化により、半導体ウェハ２１の面に形成したストレス膜５の圧縮応力により各固体撮像部の画角領域を凹部２側に湾曲させている。半導体ウェハ２１の状態で支持基板３に接合するときは、半導体ウェハ２１と支持基板３との位置あわせを高精度に行うことができ、従って、各固体撮像部における画角領域と支持基板３の各凹部２との位置合わせを高精度に行うことができる。また、ストレス膜５の圧縮応力で画角領域のみを凹部２側に湾曲させるので、画角領域の中心と凹部の中心とを高精度に合わせることができる。そして、半導体ウェハ２１を支持基板３と共に、固体撮像チップとなる固体撮像部に分離するので、画角中心と撮像レンズ系の光学中心とが高精度に合わされた固体撮像装置を製造することができる。同時に多数のこの種の固体撮像装置１を効率的に製造することができる。
【００５４】
従って、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差を抑制した固体撮像装置１を製造することができる。因みに、従来の組み立て法で固体撮像チップ自体を湾曲させた場合の画角中心と光学中心とのずれ、いわゆる光軸ずれは５０μｍ程度であった。これに対して、本実施の形態では、半導体ウェハ２１の状態で湾曲させる支持基板３に接合し、画角領域のみを湾曲させているので、光軸ずれが１μｍ以下にすることができる。
【００５５】
［変形例］
上例では、接合した後に、図４Ｃの工程で半導体ウェハ２１を薄膜化した。これに変えて、半導体ウェハを薄膜化し、この薄膜化した半導体ウェハ２１を支持基板３と接合してもよい（図４Ｃの状態となる）。薄膜化した半導体ウェハ２１を支持基板３に接合することにより、ストレス膜５による圧縮応力により画角領域が湾曲する。この製造方法によっても、第１実施の形態の固体撮像装置１を製造することができる。
【００５６】
＜２．第２実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図６に、本技術に係る固体撮像装置の第２実施の形態を示す。本実施の形態は、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。第２実施の形態に係る固体撮像装置３１は、凹部２を有する支持基板３と、支持基板３上に凹部２を画角領域で塞ぐように接合された裏面照射型の固体撮像チップ４を有する。本実施の形態は、さらに、固体撮像チップ４の面に形成されたストレス膜５と、凹部２内に充填された体積収縮性を有する接着剤３２とを有して構成される。
【００５７】
凹部２を有する支持基板３は、前述と同様に構成される。ストレス膜５も前述と同様に、固体撮像チップ４の光入射面側と反対の面に形成され、圧縮応力を有するプラズマシリコン窒化膜で構成される。
【００５８】
凹部内に充填された接着剤３２は、例えば、紫外線等の光照射もしくは加熱により体積収縮する接着剤が用いられる。この接着剤３２は、光照射もしくは加熱しなくても接着性を有する。この接着剤３２は、固体撮像チップ４を支持基板３に接合する前には、支持基板３の上面と面一となるように凹部２内に充填される。
【００５９】
本実施の形態では、固体撮像チップ４と支持基板３とを前述と同様に例えば常温プラズマ接合法で接合すると同時に、固体撮像チップ４を接着剤３２に接着させる。そして、固体撮像チップ４を薄膜化した後、接着剤３２を光照射もしくは加熱して体積収縮させ、この体積収縮と、ストレス膜５の圧縮応力とにより薄膜化された固体撮像チップ４を凹部２側に湾曲させる。
【００６０】
その他の構成は、前述の第１実施の形態で説明したと同様であるので、対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
【００６１】
第２実施の形態に係る固体撮像装置３１によれば、ストレス膜５の圧縮応力に加え、接着剤３２の体積収縮で画角領域の面全体を均一に引っ張ることになり、より画角領域全体を均一に半球面状に湾曲させることができる。ストレス膜５の圧縮応力及び接着剤３２の体積収縮率を制御することにより、画角領域の湾曲形状を、より所望の（想定する）湾曲形状にすることができる。従って、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差の抑制を図ることができる。固体撮像チップ４側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減することができる。その他、第１実施の形態で説明したと同様の作用効果を奏する。
【００６２】
［固体撮像装置の製造方法例］
図７〜図８に、第２実施の形態に係る固体撮像装置３１の製造方法例を示す。前述の図３で説明したと同様に、凹部２を有する支持基板３と、半導体ウェハ２１とを用意する。半導体ウェハ２１は、複数の画素を配列した画素領域、周辺回路部及び多層配線層とから成る複数の裏面照射型の固体撮像部（固体撮像チップに相当する）が形成されている。半導体ウェハ３２には、その表面側にシリコン酸化膜６を介して圧縮応力を有するプラズマシリコン窒化膜によるストレス膜５が形成される。支持基板３の凹部２を除く表面には、シリコン酸化膜７を介してプラズマシリコン窒化膜によるハードマスク８が形成される。
【００６３】
本実施の形態では、図７Aに示すように、支持基板３の凹部２内に表面が支持基板３表
面と面一となるように体積収縮性を有する接着剤３２を充填し、半導体ウェハ２１と支持基板３とを接合する。この接合では、半導体ウェハ２１の表面側のストレス膜５と支持基板３の上面とが例えば常温プラズマ接合法で接合し、かつ半導体ウェハ２１と支持基板３の凹部２内の接着剤３２とを接着する。
【００６４】
接合に際しては、支持基板３の各凹部２が半導体ウェハ２１側の各固体撮像部における画角領域で塞ぐようにして両者を接合する。このとき、半導体ウェハ２１の各固体撮像部の画素領域の中心と凹部２の中心とが一致するように位置決めされて接合される。
接着剤３２は、熱処理、もしくは光照射、例えば紫外線照射により体積収縮する材料で形成される。
【００６５】
次に、図７Bに示すように、半導体ウェハ２１を裏面から研磨し、ウェットエッチング
して薄膜化する。例えば、半導体ウェハ２１を所望の厚みｔ２、例えば３μｍ程度の厚みまで薄膜化する。次いで、接着剤３２に対する熱処理、もしくは光照射例えば紫外線照射を施す。
【００６６】
半導体ウェハ２１は、薄膜化に伴うストレス膜５の圧縮応力の作用と、接着剤３２の熱処理、もしくは光照射による収縮作用とが相俟って、図８Cに示すように、半導体ウェハ
２１の各固体撮像部における画角領域が凹部２側に湾曲させられる。この湾曲は例えば球面状の湾曲となる。この画角領域の湾曲により、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面による撮像面を形成する。
【００６７】
次に、図示しないが、その後、半導体ウェハ２１の裏面上にカラーフィルタ及びオンチップレンズを形成する。
【００６８】
次に、半導体ウェハ２１を支持基板３と共に、図８Cの鎖線２３で示すスクライブラインに沿って分割し、図８Dに示すように、撮像面が湾曲した目的とする裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置３１を得る。
【００６９】
第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、半導体ウェハ２１の状態で支持基板３に接合した後、半導体ウェハ２１の薄膜化、接着剤３２に対する熱処理もしくは光照射が行われる。薄膜化された半導体ウェハ２１には、ストレス膜５による圧縮応力が作用し、同時に体積収縮した接着剤３２により凹部２側へ引っ張られる力が作用する。この接着剤３２による引っ張られる力は、接着されている画角領域の全体に均一に作用する。この両者の作用により、半導体ウェハ２１の各固体撮像部の画角領域を凹部２側に均一に湾曲させることができる。ストレス膜５の圧縮応力と接着剤３２の体積収縮を共に制御することにより、湾曲する画角領域の曲率をより適切に制御することができる。従って、第１実施の形態で説明したと同様に、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差を抑制した固体撮像装置３１を製造することができる。その他、第1実施の形態で説明したと同様の作用効果を奏する。
【００７０】
［変形例］
上例では、接合した後に、図７Ｂの工程で半導体ウェハ２１を薄膜化した。これに変えて、半導体ウェハを薄膜化し、この薄膜化した半導体ウェハ２１を支持基板３と接合してもよい（図７Ｂの状態となる）。薄膜化した半導体ウェハ２１を支持基板３に接合することにより、ストレス膜５による圧縮応力と接着剤３２の体積収縮により画角領域が湾曲する。この製造方法によっても、第２実施の形態の固体撮像装置３１を製造することができる。
【００７１】
＜第３実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図９に、本技術に係る固体撮像装置の第３実施の形態を示す。本実施の形態は、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。第３実施の形態に係る固体撮像装置３５は、凹部２を有する支持基板３と、支持基板３上に真空状態の凹部２を画角領域で塞ぐように気密的に接合された裏面照射型の固体撮像チップ４を有する。本実施の形態は、さらに、固体撮像チップ４の面にストレス膜５を有し、凹部２内が真空状態に維持されて構成される。
【００７２】
凹部２を有する支持基板３は、前述と同様に構成される。ストレス膜５も前述と同様に、固体撮像チップ４の光入射面側と反対の面に形成され、圧縮応力を有するプラズマシリコン窒化膜で構成される。
【００７３】
本実施の形態では、固体撮像チップ４を薄膜化したとき、ストレス膜５の圧縮応力と、真空状態の凹部２と大気圧の差圧との両作用で、薄膜化された固体撮像チップ４が凹部２側に湾曲される。その他の構成は、前述の第１実施の形態で説明したと同様であるので、対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
【００７４】
第３実施の形態に係る固体撮像装置３５によれば、ストレス膜５の圧縮応力に加え、固体撮像チップ４の内面と外面との差圧で画角領域の面全体を均一に引っ張ることになり、より画角領域全体を均一に半球面状に湾曲させることができる。ストレス膜５の圧縮応力及び凹部２内の真空度を制御することにより、画角領域の湾曲形状を、より所望の（想定する）湾曲形状にすることができる。従って、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差の抑制を図ることができる。固体撮像チップ４側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減することができる。その他、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【００７５】
［固体撮像装置の製造方法例］
図１０〜図１１に、第３実施の形態に係る固体撮像装置３５の製造方法例を示す。前述の図３で説明したと同様に、凹部２を有する支持基板３と、半導体ウェハ２１とを用意する。半導体ウェハ２１は、複数の画素を配列した画素領域、周辺回路部及び多層配線層とから成る複数の裏面照射型の固体撮像部（固体撮像チップに相当する）が形成されている。半導体ウェハ３２には、その表面側にシリコン酸化膜６を介して圧縮応力を有するプラズマシリコン窒化膜によるストレス膜５が形成される。支持基板３の凹部２を除く表面には、シリコン酸化膜を介してプラズマシリコン窒化膜によるハードマスク８が形成される。
【００７６】
本実施の形態では、図１０Ａに示すように、先ず所要の真空度を有する真空のチャンバー内で、半導体ウェハ２１と支持基板３とを真空プラズマ接合法により接合する。接合に際しては、支持基板３の各凹部２が半導体ウェハ２１側の各固体撮像部における画角領域で塞ぐようにして両者を接合する。このとき、半導体ウェハ２１の各固体撮像部の画素領域の中心と凹部２の中心とが一致するように位置決めされて接合される。接合した後、チャンバー内の雰囲気を大気圧に戻し、接合された半導体ウェハ２１及び支持基板３をチャンバーから外部の大気圧雰囲気中に取り出す。
【００７７】
次に、図１０Ｂに示すように、半導体ウェハ２１を裏面から研磨し、ウェットエッチングして薄膜化する。例えば、半導体ウェハ２１を所望の厚みｔ２、例えば３μｍ程度の厚みまで薄膜化する。
【００７８】
半導体ウェハ２１は、薄膜化に伴うストレス膜５の圧縮応力の作用と、真空と大気圧との差圧による作用とが相俟って、図１１Ｃに示すように、半導体ウェハ２１の各固体撮像部における画角領域が凹部２側に湾曲させられる。この湾曲は例えば球面状の湾曲となる。この画角領域の湾曲により、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面による撮像面が形成される。
【００７９】
次に、図示しないが、その後、半導体ウェハ２１の裏面上にカラーフィルタ及びオンチップレンズを形成する。
【００８０】
次に、半導体ウェハ２１を支持基板３と共に、図１１Cの鎖線２３で示すスクライブラ
インに沿って分割し、図１１Dに示すように、撮像面が湾曲した目的とする裏面照射型の
ＣＭＯＳ固体撮像装置３５を得る。
【００８１】
第３実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、真空のチャンバー内で半導体ウェハ２１と支持基板３を接合した後、大気圧中に取り出し、半導体ウェハ２１の薄膜化が行われる。半導体ウェハ２１の薄膜化で、半導体ウェハ２１には、ストレス膜５による圧縮応力が作用し、同時に凹部２内の真空と半導体ウェハ外面側の大気圧との差圧により凹部２側へ引っ張られる力が作用する。この差圧による引っ張られる力は、画角領域の全体に均一に作用する。この両者の作用により、半導体ウェハ２１の各固体撮像部の画角領域を凹部２側に均一に湾曲させることができる。ストレス膜５の圧縮応力と凹部２内の真空度を共に制御することにより、湾曲する画角領域の曲率をより適切に制御することができる。従って、第１実施の形態で説明したと同様に、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差を抑制した固体撮像装置３５を製造することができる。その他、第1実施の形態で説明したと同様の作用効果を奏する。
【００８２】
［変形例］
上例では、接合した後に、図１０Ｂの工程で半導体ウェハ２１を薄膜化した。これに変えて、半導体ウェハ２１を薄膜化し、この薄膜化した半導体ウェハ２１を真空のチャンバー内で支持基板３と接合してもよい（図１０Ｂの状態となる）。接合後に、半導体ウェハ２１及び支持基板３を大気圧中に取り出すことにより、ストレス膜５による圧縮応力と差圧により画角領域が湾曲する。この製造方法によっても、第３実施の形態の固体撮像装置３５を製造することができる。
【００８３】
＜４．第４実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例と製造方法例］
図１２〜図１５に、本技術に係る固体撮像装置の第４実施の形態示す。本実施の形態は、前述の第１〜第３実施の形態における画角領域の湾曲形状を制御する場合に適用できる。
【００８４】
図１２に実施の形態例（１）を示す。実施の形態例（１）は、半導体ウェハ２１の各固体撮像部の画角領域の外側に切れ目３７を入れておく。この切れ目３７は、画角領域が湾曲するときに、応力集中する箇所に入れる。この切れ目３７は応力集中の度合いに応じて半導体ウェハ２１の厚みの途中まで、あるいは厚み全体にわたって形成することができる。実施の形態例（１）では、半導体ウェハ２１の湾曲時に応力集中する箇所に切れ目３７が形成されているので、湾曲させるときに画角領域を容易に湾曲し、想定湾曲形状することができる。湾曲した後、図１２の、図１１Cの鎖線２３で示すスクライブラインに沿っ
て分割して目的の固体撮像装置を構成する。
【００８５】
図１３に実施の形態例（２）を示す。実施の形態例（２）は、支持基板３の凹部２側の形状を想定する湾曲形状に沿うように形成する。すなわち、図１３の例は、凹部２の上縁２ａを想定する湾曲形状に合った曲率を有するアール（Ｒ）形状に形成される。実施の形態例（２）では、凹部２の上縁２ａの形状を想定湾曲形状の曲率に合わせて形成することにより、半導体ウェハ２１の湾曲時に画角領域が凹部２の上縁２ａの曲面に沿わされて湾曲し、想定湾曲形状することができる。湾曲した後、図１３の鎖線２３で示すスクライブラインに沿って分割して目的の固体撮像装置を構成する。
【００８６】
図１４に実施の形態例（３）を示す。実施の形態例（３）は、薄膜化した半導体ウェハ２１の各固体撮像部における膜厚を制御して湾曲形状を制御するように構成される。固体撮像部の膜厚を段階的に、もしくは連続的に変化させる。もしくは固体撮像部の膜厚を全域にわたり前述したように一定にしてもよい。図１４Ａの例は、画角領域Ａを最も薄く且つ均一な膜厚ｄ１とし、画角領域Ａの周辺に行くに従って膜厚ｄ２が段階的に、もしくは連続的に厚くし、凹部２の周囲の支持基板３上に対応する領域で最大膜厚ｄ３となるようにする。実施の形態例（３）では、半導体ウェハ２１の膜厚を変化させることにより、図１４Ｂに示すように、湾曲時に想定湾曲形状をもって湾曲させることができる。湾曲した後、図１３の鎖線２３で示すスクライブラインに沿って分割して目的の固体撮像装置を構成する。
【００８７】
図１５に、実施の形態例（４）を示す。実施の形態例（４）は、半導体ウェハ２１の表面側に形成する圧縮応力を有するストレス膜５の膜厚を場所に応じて変えるように構成される。すなわち、固体撮像部の画角領域に対応する部分のストレス膜５の膜厚ｄ４を他部のストレス膜５の膜厚ｄ５より厚くし、画角領域でのストレス膜５の圧縮応力を大きくしている。実施の形態例（４）では、図１５の半導体ウェハ２１を薄膜化した後、ストレス膜５の圧縮応力により画角領域が湾曲するが、画角領域でのストレス膜５の膜厚ｄ４が他部より厚いので、湾曲しやすくなると共に、想定湾曲形状に湾曲することができる。湾曲した後は、前述と同様に、スクライブラインに沿って分割して目的の固体撮像装置を構成する。
【００８８】
図１２〜図１５に示す第４実施の形態における各実施の形態例（１）〜（４）は、第１実施の形態で説明した固体撮像装置に適用した。その他、支持基板３の凹部２内に熱処理あるいは光照射で体積収縮する接着剤を充填すれば、第２実施の形態で説明した固体撮像装置に適用することができる。さらに、支持基板３の凹部２を真空状態とすれば、第３実施の形態で説明した固体撮像装置に適用することができる。
【００８９】
＜５．第５実施の形態＞
［固体撮像装置例］
図１６に、本技術に係る固体撮像装置の第５実施の形態を示す。本実施の形態は、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。第５実施の形態に係る固体撮像装置４１は、凹部２を有する支持基板３と、支持基板３上に凹部２を画角領域で塞ぐように接合された裏面照射型の固体撮像チップ４を有する。さらに、固体撮像チップ４の光入射側の面に引っ張り応力を有するストレス膜４２が形成される。引っ張り応力を有するストレス膜４２としては、プラズマシリコン窒化膜、あるいはプラズマシリコン酸化膜を用いることができる。固体撮像チップ４の光入射とは反対側の面には実質的に固体撮像チップ４に作用を及ぼさない絶縁膜４３が形成される。
【００９０】
本実施の形態では、固体撮像チップ４と支持基板３とを前述と同様に例えば常温プラズマ接合法で接合する。そして、固体撮像チップ４を薄膜化した後、固体撮像チップ４の光入射側の面に引っ張り応力を有するストレス膜４２を形成する。このストレス膜４２の引っ張り応力により、薄膜化された固体撮像チップ４の画角領域を凹部２側に湾曲させる。ストレス膜４２上にカラーフィルタ及びオンチップレンズを形成してもよく、あるいは薄膜化し、カラーフィルタ及びオンチップレンズを形成した後、オンチップレンズを含む面上にストレス膜４２を形成するようにしてもよい。
【００９１】
本実施の形態においても、前述と同様に、各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを支持基板３上に接合した状態で画角領域が湾曲される。その後に、前記支持基板３と共に個々の固体撮像チップ４に分離され、この分離後の構成が図１６に示した構成となる。
【００９２】
その他の構成は、前述の第１実施の形態で説明したと同様であるので、対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
【００９３】
第５実施の形態に係る固体撮像装置４１によれば、固体撮像チップ４の光入射側の面ストレス膜４２を形成し、このストレス膜４２の引っ張り応力を利用して固体撮像チップ４の画角領域を凹部２側に湾曲させるので、湾曲面の撮像面が形成される。本実施の形態では、半導体ウェハの状態で支持基板に接合し、画角領域のみを湾曲させている。従って、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差の抑制を図ることができる。固体撮像チップ４側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減することができる。その他、第１実施の形態で説明したと同様の作用効果を奏する。
【００９４】
［固体撮像装置の製造方法例］
図１７に、第５実施の形態に係る固体撮像装置４１の製造方法例を示す。本実施の形態においても、凹部２を有する支持基板３と、半導体ウェハ２１とを用意する。半導体ウェハ２１は、複数の画素を配列した画素領域、周辺回路部及び多層配線層とから成る複数の裏面照射型の固体撮像部（固体撮像チップに相当する）が形成されている。半導体ウェハ３２には、その表面側に絶縁膜４３が形成される。支持基板３の凹部２を除く表面には、例えば、シリコン酸化膜７を介してプラズマシリコン窒化膜によるハードマスク８が形成される。
【００９５】
本実施の形態では、図１７Ａに示すように、半導体ウェハ２１と支持基板３とを接合する。接合に際しては、前述と同様にして、支持基板３の各凹部２が半導体ウェハ２１側の各固体撮像部における画角領域で塞ぐようにして、例えば常温プラズマ接合法で両者を接合する。次いで、半導体ウェハ２１を薄膜化する。この薄膜化した半導体ウェハ２１の光入射側の面（いわゆる裏面）に引っ張り応力を有するストレス膜４２を形成する。ストレス膜４２としては、例えばプラズマシリコン窒化膜あるいはプラズマシリコン酸化膜等を用いることができる。
【００９６】
このストレス膜４２の引っ張り応力により、薄膜化された半導体ウェハ２１の各固体撮像部の画角領域が凹部２側に湾曲する。この湾曲は例えば球面状の湾曲となる。この画角領域の湾曲により、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面による撮像面を形成する。
【００９７】
次に、ストレス膜４２上にカラーフィルタ及びオンチップレンズを形成する。次に、半導体ウェハ２１を支持基板３と共に、図１７Ｂの鎖線２３で示すスクライブラインに沿って分割し、図１６に示すように、撮像面が湾曲した目的とする裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置４１を得る。
【００９８】
なお、ストレス膜４２は、オンチップレンズを形成した後に、オンチップレンズ上を含む全面に形成するようにしてもよい。
【００９９】
第５実施の形態に係る固体撮像装置４１の製造方法によれば、薄膜化した半導体ウェハ２１の面に引っ張り応力を有するストレス膜４２を形成することにより、各固体撮像部の画角領域を凹部２側に湾曲し、想定湾曲形状の撮像面が形成される。従って、第１実施の形態で説明したと同様に、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差を抑制した固体撮像装置３１を製造することができる。その他、第1実施の形態で説明したと同様の作用効果を奏する。
【０１００】
＜６．第６実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１８に、本技術に係る固体撮像装置の第６実施の形態を示す。本実施の形態は、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。第６実施の形態に係る固体撮像装置４４は、凹部２を有する支持基板３と、支持基板３上に凹部２を画角領域で塞ぐように接合された裏面照射型の固体撮像チップ４を有する。さらに、固体撮像チップ４の光入射とは反対側の面に圧縮応力を有するストレス膜５が形成され、光入射側の面に引っ張り応力を有するストレス膜４２が形成される。
【０１０１】
本実施の形態では、固体撮像チップ４に圧縮応力を有するストレス膜５を形成した状態で、固体撮像チップ４と支持基板３とを前述と同様に例えば常温プラズマ接合法で接合する。そして、固体撮像チップ４を薄膜化した後、固体撮像チップ４の光入射側の面に引っ張り応力を有するストレス膜４２を形成する。ストレス膜５の圧縮応力と、ストレス膜４２の引っ張り応力とにより、薄膜された固体撮像チップ４の画角領域を凹部２側に湾曲させる。ストレス膜４２上にカラーフィルタ及びオンチップレンズを形成してもよく、あるいは薄膜化し、カラーフィルタ及びオンチップレンズを形成した後、オンチップレンズを含む面上にストレス膜４２を形成するようにしてもよい。
【０１０２】
本実施の形態においても、前述と同様に、各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを支持基板３上に接合した状態で画角領域が湾曲される。その後に、前記支持基板３と共に個々の固体撮像チップ４に分離され、この分離後の構成が図１８に示した構成となる。
【０１０３】
その他の構成は、前述の第１実施の形態で説明したと同様であるので、対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１０４】
第６実施の形態に係る固体撮像装置４４によれば、固体撮像チップ４の両面に互いに逆応力を有するストレス膜５及び４２を形成し、ストレス膜５の圧縮応力とストレス膜４２の引っ張り応力を利用して画角領域を湾曲させるので、湾曲面の撮像面が形成される。それぞれの圧縮応力及び引っ張り応力を制御することで、より所望の（想定する）湾曲形状が得られる。本実施の形態では、半導体ウェハの状態で支持基板に接合し、画角領域のみを湾曲させている。従って、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差の抑制を図ることができる。固体撮像チップ４側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減することができる。その他、第１実施の形態で説明したと同様の作用効果を奏する。
【０１０５】
［固体撮像装置の製造方法例］
図１９に、第６実施の形態に係る固体撮像装置４４の製造方法例を示す。本実施の形態においても、凹部２を有する支持基板３と、半導体ウェハ２１とを用意する。半導体ウェハ２１は、複数の画素を配列した画素領域、周辺回路部及び多層配線層とから成る複数の裏面照射型の固体撮像部（固体撮像チップに相当する）が形成されている。半導体ウェハ３２には、光入射側とは反対の表面側に圧縮応力を有するストレス膜５が形成される。ここでは、シリコン酸化膜６を介してストレス膜５であるプラズマシリコン窒化膜が形成される。支持基板３の凹部２を除く表面には、例えば、シリコン酸化膜７を介してプラズマシリコン窒化膜によるハードマスク８が形成される。
【０１０６】
本実施の形態では、図１９Ａに示すように、半導体ウェハ２１と支持基板３とをストレス膜５及びハードマスク８が対接するように接合する。接合に際しては、前述と同様にして、支持基板３の各凹部２が半導体ウェハ２１側の各固体撮像部における画角領域で塞ぐようにして、例えば常温プラズマ接合法で両者を接合する。次いで、半導体ウェハ２１を薄膜化する。この薄膜化した半導体ウェハ２１の光入射側の面（いわゆる裏面）に引っ張り応力を有するストレス膜４２を形成する。ストレス膜４２としては、例えばプラズマシリコン窒化膜、あるいはプラズマシリコン酸化膜を用いることができる。
【０１０７】
互いに逆向きの応力、すなわち圧縮応力及び引っ張り応力を有するストレス膜５及び４２により、薄膜化された半導体ウェハ２１の各固体撮像部の画角領域が凹部２側に湾曲する。この湾曲は例えば球面状の湾曲となる。この画角領域の湾曲により、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面による撮像面を形成する。
【０１０８】
次に、ストレス膜４２上にカラーフィルタ及びオンチップレンズを形成する。次に、半導体ウェハ２１を支持基板３と共に、図１９Ｂの鎖線２３で示すスクライブラインに沿って分割し、図１８に示すように、撮像面が湾曲した目的とする裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置４４を得る。
【０１０９】
なお、ストレス膜４２は、オンチップレンズを形成した後に、オンチップレンズ上を含む全面に形成するようにしてもよい。
【０１１０】
第６実施の形態に係る固体撮像装置４４の製造方法によれば、薄膜化した半導体ウェハ２１の両面に互いに逆方向の応力を有するストレス膜５及び４２を形成し、画角領域のみを湾曲するので、想定湾曲形状の撮像面が形成される。従って、第１実施の形態で説明したと同様に、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差を抑制した固体撮像装置３１を製造することができる。その他、第1実
施の形態で説明したと同様の作用効果を奏する。
【０１１１】
＜７．第７実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図２０に、本技術に係る固体撮像装置の第７実施の形態を示す。本実施の形態は、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。第７実施の形態に係る固体撮像装置４６は、裏面照射型の固体撮像部が形成され薄膜化された固体撮像基板４７と、固体撮像基板４７に貼り合わされた支持基板４８を有し、支持基板４８の一部除去された凹部４９側に薄膜の画角領域Ａを湾曲させて構成される。この固体撮像装置４６は、いわゆる固体撮像チップに相当する。
【０１１２】
固体撮像基板４７は、シリコン基板５１に複数の画素を配列した画素領域と周辺回路部が形成され、基板５１の光入射側の裏面上にカラーフィルタ及びオンチップレンズが形成され、基板５１の光入射側とは反対の表面上に多層配線層５３が形成されて成る（図２参照）。固体撮像基板４７は、多層配線層側で支持基板４８に貼り付けられた後、薄膜され、カラーフィルタ及びオンチップが形成される。支持基板４８は、例えばシリコン基板で構成することができる。
【０１１３】
本実施の形態では、固体撮像基板４７の多層配線層５３上に圧縮応力を有するストレス膜を形成しておくか、もしくは多層配線層５３の層間絶縁膜を、圧縮応力を有する膜（ストレス膜に相当する）で形成しておく。そして、固体撮像基板４７が支持基板４８に貼り付けられた状態で、支持基板４８の画角領域Ａに対応する部分が一部エッチング除去されて凹部４９が形成される。凹部４９が形成されることによって、薄膜状態の画角領域Ａは、ストレス膜の圧縮応力により、凹部４９側に湾曲される。
【０１１４】
［固体撮像装置の製造方法例］
図２１に、第７実施の形態に係る固体撮像装置４６の製造方法例を示す。先ず、図２１Ａの工程で、シリコンの半導体ウェハ５２を用意し、この半導体ウェハ５２に画素領域と周辺回路からなる複数の固体撮像部を形成し、半導体ウェハ５２の表面上に層間絶縁膜を介して複数層の配線を有する多層配線層５３を形成する。ここで、多層配線層５３の層間絶縁膜を、圧縮応力を有する膜で形成する。なお、圧縮応力を有するストレス膜を多層配線層上に形成するようにしてもよい。次いで、半導体ウェハ５２を多層配線層５３側において支持基板４８と貼り合わせた後、半導体ウェハ５２を薄膜化する。薄膜化した後、半導体ウェハ５２上にカラーフィルタ及びオンチップレンズを形成する。
【０１１５】
次に、図２１Ｂに示すように、支持基板４８を一部、半導体ウェハ５２側の各固体撮像部における画角領域Ａに対応する部分を選択的にエッチング除去して凹部４９を形成する。画角領域Ａは、薄膜状態となる。
【０１１６】
図２１Ｃに示すように、支持基板４８の画角領域に対応する部分を除去して画角領域Ａを薄膜状態とすることにより、層間絶縁膜の圧縮応力の作用で画角領域Ａに対応する領域のみが湾曲し、所望の湾曲面の撮像領域が形成される。次いで、半導体ウェハ５２を支持基板４８と共に、図２１Ｃの鎖線２３で示すスクライブラインに沿って分割し、図２０に示すように、撮像面が湾曲した目的とする裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置４６を得る。
【０１１７】
第７実施の形態に係る固体撮像装置４６及びその製造方法によれば、半導体ウェハ５２の薄膜化のために貼り合わせた通常の支持基板４８を、局部的に除去することにより、層間絶縁膜もしくはストレス膜の圧縮応力を利用して画角領域を湾曲させている。従って、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差の抑制を図ることができる。固体撮像チップ４側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減することができる。本実施の形態では、前述の実施の形態で説明した湾曲形状に合った凹部２を有する支持基板４を別途用意する必要がないので、製造工程数を節減し、容易に製造することができる。その他、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【０１１８】
＜第８実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図２２に、本技術に係る固体撮像装置の第８実施の形態を示す。本実施の形態は、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。先ず、図２５を用いて第８実施の形態に係る固体撮像装置に適用される基本的な概略構成を説明する。第８実施の形態に適用する固体撮像装置の一例は、図２５Ａに示すように、第１の半導体チップ部６１に画素アレイ（画素領域）６２と制御回路６３を搭載し、第２の半導体チップ部６５に信号処理するための信号処理回路を含むロジック回路６４を搭載する。この第１及び第２の半導体チップ部６１及び６５を相互に電気的に接続して１つの半導体チップとして裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置が構成される。第８実施の形態に適用する固体撮像装置の他の例は、図２５Ｂに示すように、第１の半導体チップ部６１に画素アレイ６２を搭載し、第２の半導体チップ６５に制御回路６３と信号処理回路を含むロジック回路６４とを搭載する。この第１及び第２の半導体チップ部６１及び６５を相互に電気的に接続して１つの半導体チップとして裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置が構成される。
【０１１９】
図２６に、図２５Ａの固体撮像装置の具体例を示す。この裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置６７は、画素アレイ６２と制御回路６３が形成された第１の半導体チップ部６１と、ロジック回路６４が形成された第２の半導体チップ部６５が貼り合わされた積層半導体チップ６６を有して構成される。第１の半導体チップ部６１と第２の半導体チップ部６５とは、互いの多層配線層６７、７７が向かい合うように貼り合わされる。本例では接着剤層８１にて貼り合わされが、その他、プラズマ接合で貼り合わせることもできる。多層配線層６７は、層間絶縁膜６８を介して複数層の配線６９を配置して形成される。多層配線層７７は、層間絶縁膜７８を介して複数層の配線７９を配置して形成される。
【０１２０】
第１の半導体チップ部６１のシリコンによる第１の半導体基板７１には、光電変換部となるフォトダイオードＰＤと複数の画素トランジスタからなる複数の画素が２次元配列された画素アレイ（画素領域）が形成される。複数の画素トランジスタは、例えば転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタの３トランジスタ、あるいは選択トランジスタを追加した４トランジスタで構成される。図では複数の画素トランジスタをフローティングディフージョンＦＤと転送ゲート電極７２を有する転送トランジスタＴｒ１で代表して示している。さらに、第１の半導体基板７１には、１対のソース・ドレイン領域７３とゲート電極７４で構成される複数のＭＯＳトランジスタＴｒ１２からなる制御回路が形成される。７５は素子分離領域を示す。
【０１２１】
第２の半導体チップ部６５のシリコンによる第２の半導体基板８２には、１対のソース・ドレイン領域８３とゲート電極８４で構成される複数のＭＯＳトランジスタＴｒ２１からなるロジック回路が形成される。８５は素子分離領域を示す。
【０１２２】
画素アレイを形成した第１の半導体基板７１は、第１及び第２の半導体チップ部６１及び６５を貼り合わせた後、第２の半導体チップ６５を支持基板に兼用して薄膜化され、次いで一部の半導体部分を全て除去される。この半導体除去領域８６部を含めて第１の半導体基板の裏面全体を絶縁膜８７で被覆される。半導体除去領域８６において、第１の半導体チップ部６１側の配線６９と一体の接続パッド８８と、第２の半導体チップ６５側の配線７９と一体の接続パッド８９とが、貫通電極９１を介して相互に電気的に接続される。貫通電極９１の周りは絶縁膜９２で絶縁される。
【０１２３】
第１の半導体基板７１が薄膜化されたのち、遮光層９３、平坦化膜９４を介して。カラーフィルタ９５、オンチップレンズ９６を形成して、積層チップ型の裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置６７が構成される。
【０１２４】
第８実施の形態に係る固体撮像装置１０１は、図２２に示すように、第１の半導体チップ部６１と第２の半導体チップ部とが貼り合わされて構成される。図２５Ａ、Ｂで示すように、第１の半導体チップ部６１は、少なくとも第１の半導体基板１０２に形成した画素アレイ６２、カラーフィルタ、オンチップレンズと第１の半導体基板１０２の表面に形成した多層配線層１０３とを有する。第２の半導体チップ部６５は、少なくとも第２の半導体基板１０４に形成したロジック回路６４と第２の半導体基板１０４の表面に形成した多層配線層１０５とを有する。
【０１２５】
そして、本実施の形態では、第１の半導体チップ部６１の画角領域Ａに対応する部分に凹部１０６が形成されるように、第２の半導体チップ部６５の第２の半導体基板１０４が薄膜化される。ロジック回路６４は第２の半導体基板の極表面、例えば厚さ５ｎｍ程度の領域に形成されるので、このロジック回路部６４を残すように、第２の半導体基板１０４を薄膜化することができる。この薄膜化により、例えば多層配線層１０５、１０３の層間絶縁膜を、圧縮応力を有する膜で形成しておけば、薄膜化された画角領域Ａに対応する領域のみが凹部１０６側に湾曲される。なお、別途、圧縮応力を有する膜を多層配線層の面に形成しておいても同様に湾曲される。
【０１２６】
［固体撮像装置の製造方法例］
図２３〜図２４に、第８実施の形態に係る固体撮像装置１０１の製造方法例を示す。先ず、図２３Ａに示すように、第１の半導体ウェハ６１１と第２の半導体ウェハ６５１を設ける。第１の半導体ウェハ６１１は、そのシリコンによる第１の半導体基板１０２に複数の第１の半導体チップに相当する固体撮像部を形成し、第１の半導体基板１０２の表面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１０３を形成して構成する。各第１の半導体チップ部に対応する固体撮像部には、フォトダイオードと複数の画素トランジスタからなる複数の画素が配列された画素アレイ、あるいは画素アレイと複数のＭＯＳトランジスタによる制御回路とが形成される。多層配線層１０３は各固体撮像部に対応して形成される。本例では、層間絶縁膜が圧縮応力を有する膜で形成される。その他、層間絶縁膜の表面に積極的に圧縮応力を有する膜を形成するようにしてもよい。
【０１２７】
第２の半導体ウェハ６５１は、そのシリコンによる第２の半導体基板１０４に複数の第２の半導体チップに相当する回路構成部を形成し、第２の半導体基板１０４の表面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１０５を形成して構成する。回路構成部では、複数のＣＭＯＳトランジスタを含む複数のＭＯＳトランジスタからなるロジック回路を形成する。本例では、多層配線層１０５の層間絶縁膜が圧縮応力を有する膜で形成される。その他、層間絶縁膜の表面に積極的に圧縮応力を有する膜を形成するようにしてもよい。
【０１２８】
次に、図２３Ｂに示すように、第１の半導体ウェハ６１１と第２の半導体ウェハ６５１を、互いの層間絶縁膜が向かい合うように接合する。接合は、接着剤層による接合、あるいはプラズマ接合等で行うことができる。
【０１２９】
次に、図２３Ｃに示すように、第１の半導体ウェハ６１１の第１の半導体基板１０２を薄膜化する。次いで、図示しないが、第１の半導体ウェハ６１１における固体撮像部と第２の半導体ウェハ６５１における回路構成部との間の相互接続を行い、さらに薄膜化された第１の半導体基板１０２の裏面上に各固体撮像部の画素アレイに対応してカラーフィルタ及びオンチップレンズを形成する（例えば図２６参照）。
【０１３０】
次に、図２４Ｄに示すように、第２の半導体ウェハ６５１の第２の半導体基板１０５の一部を裏面側からの選択エッチング等により薄膜化する。すなわち、第２の半導体基板の表面側の回路構成部を残すように、第１の半導体基板１０２側の各画角領域Ａに対応する第２の半導体基板１０４の領域を薄膜化して凹部を形成する。
【０１３１】
図２４Ｅに示すように、第２の半導体基板１０４の画角領域Ａに対応する部分を除去して薄膜状態とすることにより、層間絶縁膜の圧縮応力の作用で画角領域Ａに対応する領域のみが湾曲し、所望の湾曲面の撮像領域が形成される。次いで、積層された半導体ウェハ６１１，６５１を、図２４Ｅの鎖線２３で示すスクライブラインに沿って分割し、図２２に示すように、撮像面が湾曲した目的とする裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置１０１を得る。
【０１３２】
第８実施の形態に係る固体撮像装置１０１及びその製造方法によれば、第１及び第２の半導体ウェハ６１１及び６５１を貼り合わせた後、各画角領域に対応する部分の第２の半導体基板１０４を、局部的に薄膜化している。この薄膜化で層間絶縁膜もしくはストレス膜の圧縮応力を利用して画角領域が湾曲させられる。従って、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差の抑制を図ることができる。固体撮像チップ側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減することができる。本実施の形態では、前述の実施の形態で説明した湾曲形状に合った凹部２を有する支持基板４を別途用意する必要がないので、製造工程数を節減し、容易に製造することができる。その他、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【０１３３】
＜９．第９実施の形態＞
[固体撮像装置の構成例]
図２７に、本技術に係る固体撮像装置の第９実施の形態を示す。本実施の形態は、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。第９実施の形態に係る固体撮像装置１１１は、裏面照射型の固体撮像部が形成され薄膜化された固体撮像基板４７と、固体撮像基板４７に貼り合わされた支持基板４８を有して構成される。支持基板４８は、例えばシリコン基板で形成され、固体撮像基板４７の画角領域Ａに対応する部分に厚み方向の全域が除去された凹部１１２を有する。この凹部１１２内に例えば、紫外線等の光照射もしくは加熱により体積収縮する接着剤１１３が充填される。さらに、支持基板４８の裏面に接着剤１１３を封止する封止基板１１４が貼り合わされる。封止基板１１４は、例えば、シリコン基板、ガラス基板等で形成することができる。
【０１３４】
固体撮像基板４７は、シリコン基板５１に複数の画素を配列した画素領域と周辺回路部が形成され、基板５１の光入射側の裏面上にカラーフィルタ及びオンチップレンズが形成され、基板５１の光入射側とは反対の表面上に多層配線層５３が形成されて成る。固体撮像基板４７は、多層配線層５３側で支持基板４８に貼り付けられた後、薄膜化され、カラーフィルタ及びオンチップが形成される。この固体撮像装置４６は、いわゆる固体撮像チップに相当する。
【０１３５】
本実施の形態では、固体撮像基板４７に接合された支持基板４８に局部的に凹部１１２を形成して画角領域Ａを薄膜状態とし、凹部１１２内に接着剤１１３を充填し、封止基板１１４で接着剤１１３を封止する。そして、接着剤１１３を光照射あるいは熱処理して体積収縮させて、この体積収縮により薄膜状態の画角領域Ａのみを湾曲させる。
【０１３６】
[固体撮像装置の製造方法例]
図２８〜図２９に、第９実施の形態に係る固体撮像装置１１１の製造方法例を示す。先ず、図２８Ａに示すように、シリコンの半導体ウェハ５２を用意し、この半導体ウェハ５２に画素領域と周辺回路からなる複数の固体撮像部を形成し、半導体ウェハ５２の表面上に層間絶縁膜を介して複数層の配線を有する多層配線層５３を形成する。次いで、半導体ウェハ５２を多層配線層５３側において支持基板（半導体ウェハ）４８と貼り合わせた後、半導体ウェハ５２を薄膜化する。薄膜化した後、半導体ウェハ５２上にカラーフィルタ及びオンチップレンズを形成する。
【０１３７】
次に、図２８Ｂに示すように、支持基板４８を一部、半導体ウェハ５２側の各固体撮像部における画角領域Ａに対応する部分を選択的にエッチング除去して凹部１１２を形成する。画角領域Ａは、薄膜状態となる。
【０１３８】
次に、図２９Ｃに示すように、各凹部１１２内に光照射あるいは熱処理で体積収縮する接着剤１１３を充填し、半導体ウェハあるいはガラスウェハによる封止基板１１４を貼り合わせる。接着剤１１３と画角領域に対応する領域の層間絶縁層５３とは、接着状態となる。
【０１３９】
次に、接着剤１１３に対して光照射しあるいは熱処理して接着剤１１３を体積収縮させて、図２９Ｄ示すように、各画角領域Ａのみを球面状に湾曲させ、所望曲率の湾曲面の撮像面を形成する。次いで、図２９Ｄの鎖線２３で示すスクライブラインに沿って分割し、図２７に示すように、撮像面が湾曲した目的とする裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置１１１を得る。
【０１４０】
第９実施の形態に係る固体撮像装置１１１及びその製造方法によれば、半導体ウェハ５２の薄膜化のために貼り合わせた通常の支持基板４８に画角領域Ａに対応する凹部１１２を形成し、この凹部１１２内に接着剤１１３が充填される。封止基板１１４で封止された接着剤１１３に対して光照射あるいは熱処理を施して接着剤１１３を体積収縮させることにより、画角領域Ａを湾曲させている。従って、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差の抑制を図ることができる。固体撮像チップ側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減することができる。本実施の形態では、前述の実施の形態で説明した湾曲形状に合った凹部２を有する支持基板４を別途用意する必要がないので、製造工程数を節減し、容易に製造することができる。その他、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【０１４１】
＜１０．第１０実施の形態＞
[固体撮像装置の構成例]
図３０に、本技術に係る固体撮像装置の第１０実施の形態を示す。本実施の形態は、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。第１０実施の形態に係る固体撮像装置１１６は、裏面照射型の固体撮像部が形成され薄膜化された固体撮像基板４７と、固体撮像基板４７に貼り合わされた支持基板４８を有して構成される。支持基板４８は、例えばシリコン基板で形成され、固体撮像基板４７の画角領域Ａに対応する部分に厚み方向の全域が除去された凹部１１２を有する。この凹部１１２の内面を含んで支持基板の裏面全面にわたってストレス膜１１７を形成する。ストレス膜１１７としては、圧縮応力を有する絶縁膜、あるいは熱処理により収縮する熱収縮膜で形成することができる。本例では熱収縮膜によるストレス膜１１７が形成される。
【０１４２】
固体撮像基板４７は、シリコン基板５１に複数の画素を配列した画素領域と周辺回路部が形成され、基板５１の光入射側の裏面上にカラーフィルタ及びオンチップレンズが形成され、基板５１の光入射側とは反対の表面上に多層配線層５３が形成されて成る。固体撮像基板４７は、多層配線層５３側で支持基板４８に貼り付けられた後、薄膜化され、カラーフィルタ及びオンチップが形成される。この固体撮像装置４６は、いわゆる固体撮像チップに相当する。
【０１４３】
本実施の形態では、固体撮像基板４７に接合された支持基板４８に局部的に凹部１１２を形成して画角領域Ａを薄膜状態とし、凹部１１２内面を含む支持基板４８の裏面に熱収縮膜によるストレス膜１１７が形成される。そして、ストレス膜１１７を熱収縮させて、薄膜状態の画角領域Ａのみを湾曲させる。
【０１４４】
[固体撮像装置の製造方法]
図３１〜図３２に、第１０実施の形態に係る固体撮像装置１１６の製造方法例を示す。前述と同様に、図３１Ａに示すように、シリコンの半導体ウェハ５２を用意し、この半導体ウェハ５２に画素領域と周辺回路からなる複数の固体撮像部を形成し、半導体ウェハ５２の表面上に層間絶縁膜を介して複数層の配線を有する多層配線層５３を形成する。次いで、半導体ウェハ５２を多層配線層５３側において支持基板（半導体ウェハ）４８と貼り合わせた後、半導体ウェハ５２を薄膜化する。薄膜化した後、半導体ウェハ５２上にカラーフィルタ及びオンチップレンズを形成する。
【０１４５】
次に、図３１Ｂに示すように、支持基板４８を一部、半導体ウェハ５２側の各固体撮像部における画角領域Ａに対応する部分を選択的にエッチング除去して凹部１１２を形成する。画角領域Ａは、薄膜状態となる。
【０１４６】
次に、図３２Ｃに示すように、凹部１１２内に充填するように支持基板４８の裏面全面に熱収縮膜によるストレス膜１１７を形成する。
【０１４７】
次に、図３２Ｄに示すように、例えば、エッチバックにより、凹部１１２の内面にストレス膜１１７が残るように、凹部１１２内のストレス膜１１７を一部除去して空洞１１８を形成する。次いで、ストレス膜１１７に対して熱処理を行う。この熱処理により、ストレス膜１１７が熱収縮することにより、薄膜状態にある画角領域Ａが空洞１１８側に球面状に湾曲し、所望曲率の湾曲面の撮像面を形成する。次いで、図３２Ｄの鎖線２３で示すスクライブラインに沿って分割し、図３０に示すように、撮像面が湾曲した目的とする裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置１１６を得る。
【０１４８】
第１０実施の形態に係る固体撮像装置１１６及びその製造方法によれば、半導体ウェハ５２の薄膜化のために貼り合わせた通常の支持基板４８に画角領域Ａに対応する凹部１１２を形成し、凹部１１２内面から支持基板の裏面全面にストレス膜１１７が形成される。このストレス膜１１７を熱収縮させることにより、画角領域Ａを湾曲させている。従って、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差の抑制を図ることができる。固体撮像チップ側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減することができる。本実施の形態では、前述の実施の形態で説明した湾曲形状に合った凹部２を有する支持基板４を別途用意する必要がないので、製造工程数を節減し、容易に製造することができる。その他、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【０１４９】
上述の各実施の形態に係る固体撮像装置は、裏面照射型の固体撮像装置に適用した場合であるが、本技術は、表面照射型の固体撮像装置にも適用することができる。以下に説明する。
【０１５０】
＜１１．第１１実施の形態＞
[固体撮像装置の構成例]
図３３に、本技術に係る固体撮像装置の第１１実施の形態を示す。本実施の形態は、表面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。第１１実施の形態に係る固体撮像装置１２１は、凹部２を有する支持基板３と、支持基板上に凹部２を画角領域で塞ぐように接合された表面照射型の固体撮像チップ１２４と、固体撮像チップ１２４の面に形成されたストレス膜１２５とを有して構成される。
【０１５１】
ストレス膜１２５は、引っ張り応力を有する膜で形成され、表面照射型の固体撮像チップ１２４の光入射側の表面に形成される。このストレス膜１２５は、例えばオンチップレンズ上に形成される。引っ張り応力を有するストレス膜１２５としては、例えばプラズマシリコン窒化膜、あるいはプラズマシリコン酸化膜を用いることができる。
【０１５２】
固体撮像チップ１２４は、後述するように、シリコン基板１２８にフォトダイオードと複数の画素トランジスタからなる複数の画素が配列された画素領域と、信号処理するための周辺回路部が形成され、シリコン基板１２８表面上に多層配線層が形成されて成る。さらに多層配線層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。シリコン基板１２８は、裏面側から薄膜化された後、その裏面に支持基板との接合のための絶縁膜１２２が形成される。
【０１５３】
そして、本実施の形態では、光照射側の表面にストレス膜１２５を有し、薄膜化された状態の固体撮像チップ１２４が支持基板３に接合される。固体撮像チップ１２４は、支持基板３支持された状態で、ストレス膜１２５の引っ張り応力により凹部２側に湾曲されて構成される。すなわち固体撮像チップ１２４は、凹部２の上縁２ａの形状に沿って湾曲される。この湾曲により、画角領域Ａでの撮像面１２４Ａは、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面に形成される。
【０１５４】
本実施の形態においても、前述と同様に、各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを支持基板３上に接合した状態で画角領域が湾曲される。その後に、前記支持基板３と共に個々の固体撮像チップ１２４に分離され、この分離後の構成が図３３に示した構成となる。
【０１５５】
図３４に、表面照射型の固体撮像チップ１２４の一例の概略構成（要部）を示す。この固体撮像チップ１２４では、シリコン基板１２８に光電変換部となるフォトダイオードＰＤと、複数の画素トランジスタＴｒとからなる複数の画素が２次元配列され、画素領域１２６が形成される。図では複数の画素トランジスタＴｒをフローティングディフージョンＦＤ及び転送ゲート電極１２７を有する転送トランジスタで代表して示す。シリコン基板１２８の表面側に層間絶縁膜１３１を介して複数層の配線１３２を配置した多層配線層１３３が形成される。さらに、画素領域１２６に対応して、多層配線層１３３上にカラーフィルタ１３４及びオンチップレンズ１３５が形成される。画素領域１２６の外側のシリコン基板領域に、図示しないが、ロジック回路等による周辺回路部が形成される。本実施の形態では、図３４に示すように、固体撮像チップを支持基板３に接合する前に、シリコン基板１２８が裏面側から薄膜化される。
【０１５６】
その他の構成は、第１実施の形態で説明したと同様であるので、図３３において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１５７】
[固体撮像装置の製造方法例]
図３５に、第１１実施の形態に係る固体撮像装置１２１の製造方法例を示す。図３５Ａに示すように、シリコンによる半導体ウェハ１３７の各固体撮像チップとなる領域に表面照射型の複数の固体撮像部を形成する。各固体撮像部は、上述したように、画素領域、周辺回路部、多層配線層、カラーフィルタ、オンチップレンズ等を有する。さらに固体撮像部を有する半導体ウェハ１３７の表面、すなわちオンチップレンズの表面を含む全面に引っ張り応力を有するストレス膜１２５を形成する。その後、半導体ウェハ１３７を裏面から研磨、ウェットエッチング等を行って鎖線で示す位置１４０まで薄膜化する。薄膜化した半導体ウェハ１３７の裏面には、支持基板３と接合するための所望の絶縁膜１２２を形成する。
【０１５８】
次に、図３５Ｂに示すように、薄膜化した半導体ウェハ１３７を凹部２を有する支持基板３に接合する。この接合は、各固体撮像部の画角領域Ａが各対応する凹部２を塞ぐように位置合わせして接合する。
【０１５９】
図３５Ｃに示すように、薄膜化した半導体ウェハ１３７を支持基板３に接合すると、ストレス膜１２５の引っ張り応力により、画角領域Ａが凹部２側の球面状に湾曲し、所望曲率の湾曲面の撮像面を形成する次いで、図３５Ｃの鎖線２３で示すスクライブラインに沿って分割し、図３３に示すように、撮像面が湾曲した目的とする表面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置１２１を得る。
【０１６０】
第１１実施の形態に係る固体撮像装置１２１及びその製造方法によれば、半導体ウェハ１３７の状態で支持基板３に接合し、表面側に形成したストレス膜１２５の引っ張り応力を利用して、表面照射型の画角領域Ａのみを湾曲させている。従って、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差の抑制を図ることができる。固体撮像チップ側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減することができる。その他、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【０１６１】
＜１２．第１２実施の形態＞
[固体撮像装置の構成例]
図３６に、本技術に係る固体撮像装置の第１２実施の形態を示す。本実施の形態は、表面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。第１２実施の形態に係る固体撮像装置１４１は、表面照射型の固体撮像チップ１２４の表面側に引っ張り応力を有するストレス膜１２５を形成すると共に、裏面側に圧縮応力を有するストレス膜５を形成し、この固体撮像チップ１２４を支持基板３に接合して構成される。固体撮像チップ１２４は薄膜化されており、支持基板３への接合時に、ストレス膜１２５の引っ張り応力とストレス膜５の圧縮応力との作用で画角領域Ａのみが凹部２側に湾曲される。
【０１６２】
その他の構成は、第１１実施の形態と同様であるので、図３６において、図３３と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１６３】
固体撮像装置１４１の製造方法は、図３５Ｂの工程において、絶縁膜１２２に変えて圧縮応力を有するストレス膜５を形成する。それ以外は、図３５Ａ〜Ｃで示すと同じ工程で製造することができる。
【０１６４】
第１２実施の形態に係る固体撮像装置１４１によれば、引っ張り応力を有するストレス膜１２５と圧縮応力を有するストレス膜５を用いることにより、画角領域Ａをより制御性よく湾曲させることができる。従って、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差の抑制を図ることができる。固体撮像チップ側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減することができる。その他、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【０１６５】
表面照射型の固体撮像装置は、その他、第２、第３実施の形態を適用できる。この場合は、圧縮応力を有するストレス膜５に変えて、表面側に引っ張り応力を有するストレス膜１２５を形成するようになす。さらに、表面照射型の固体撮像装置は、第９、第１０実施の形態を適用することができる。その他、第４実施の形態の切れ目３７を設ける構成、図１４の固体撮像部の膜厚を段階的に、もしくは連続的に変化させる構成を適用することもできる。
【０１６６】
＜１３．第１３実施の形態＞
[固体撮像装置の構成例及びその製造方法例の１]
上述の図６に示す第２実施の形態では、圧縮応力を有するストレス膜５と接着剤３２の圧縮作用を利用して画角領域を湾曲して構成した。これに対して、第１３実施の形態の１の固体撮像装置は、図示しないが、図６の構成において、ストレス膜５を省略して、接着剤３２による圧縮作用のみを利用して画角領域を湾曲させた構成とする。すなわち、本実施の形態に係る固体撮像装置は、各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを、複数の凹部が形成された支持基板上に接合した後に、支持基板と共に個々の固体撮像チップに分離されて構成される。本実施の形態では、分離後の構成が、凹部を有する支持基板と、凹部内に充填された体積収縮性を有する接着剤と、支持基板上に凹部を画角領域で塞ぐように接合され、かつ接着剤にて接着された固体撮像チップを有する。さらに、光照射もしくは加熱による接着剤の体積収縮により、画角領域が凹部側に湾曲されて、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面に形成された撮像面を有する。
【０１６７】
本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法は、支持基板に複数の凹部を形成し、凹部内に体積収縮性を有する接着剤を充填する。次に、各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを、支持基板上に各凹部を固体撮像部の画角領域で塞ぐように接合し、かつ接着剤にて接着する。次に、半導体ウェハが薄膜化された状態で光照射もしくは加熱による接着剤の体積収縮により複数の固体撮像部の画角領域を前記凹部側に湾曲して、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面による撮像面を形成する。次に、半導体ウェハを支持基板と共に、固体撮像チップとなる複数の固体撮像部に分割して、目的の固体撮像装置を製造する。
【０１６８】
本実施の形態の固体撮像装置は、裏面照射型、あるいは表面照射型の固体撮像装置に適用できる。本実施の形態では、ストレス膜５を省略した以外の構成が第２実施の形態と同様であり、従って、その固体撮像装置の構成及び製造方法は、ストレス膜５を省略した形の図６、図７〜図８に準ずるので、詳細説明を省略する。
【０１６９】
本実施の形態に係る固体撮像装置によれば、第２実施の形態で説明したと同様に、接着剤の体積収縮で画角領域の面全体を均一に引っ張ることになり、画角領域全体を均一に半球面状に湾曲させることができる。接着剤の体積収縮率を制御することにより、画角領域の湾曲形状を、より所望の（想定する）湾曲形状にすることができる。従って、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差の抑制を図ることができる。固体撮像チップ側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減することができる。その他、第１実施の形態で説明したと同様の作用効果を奏する。
【０１７０】
本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、半導体ウェハの状態で支持基板に接合した後、半導体ウェハの薄膜化、接着剤に対する熱処理もしくは光照射が行われる。薄膜化された半導体ウェハは、体積収縮した接着剤により凹部側へ引っ張られる力が作用する。この接着剤による引っ張られる力は、接着されている画角領域の全体に均一に作用する。この作用により、半導体ウェハの各固体撮像部の画角領域を凹部側に均一に湾曲させることができる。接着剤の体積収縮を制御することにより、湾曲する画角領域の曲率を適切に制御することができる。従って、第１実施の形態で説明したと同様に、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差を抑制した固体撮像装置を製造することができる。その他、第1実施の形態で説明したと同様
の作用効果を奏する。
【０１７１】
［固体撮像装置の構成例及びその製造方法例の２]
上述の図９に示す第３実施の形態では、圧縮応力を有するストレス膜５と，真空／大気圧の差圧とを利用して画角領域を湾曲して構成した。これに対して、第１３実施の形態２の固体撮像装置は、図示しないが、図９の構成において、ストレス膜５を省略して、差圧のみを利用して画角領域を湾曲させた構成とする。すなわち、本実施の形態に係る固体撮像装置は、各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを、複数の凹部が形成された支持基板上に接合した後に、前記支持基板と共に個々の固体撮像チップに分離されて構成される。本実施の形態では、分離後の構成が、凹部を有する支持基板と、支持基板上に凹部を画角領域で塞ぐように接合された固体撮像チップを有する。さらに、凹部内の真空と固体撮像チップの外側の大気圧との差圧により、画角領域が凹部側に湾曲されて、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面に形成された撮像面を有する。
【０１７２】
本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法は、支持基板に複数の凹部を形成し、真空チャンバー内で、前記支持基板上に各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを、該固体撮像部の画角領域で各凹部を塞ぐように接合する。その後、チャンバー内を大気圧にする。半導体ウェハが薄膜化された状態で真空と大気圧との差圧により複数の固体撮像部の画角領域を凹部側に湾曲して、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面による撮像面を形成する。次に、半導体ウェハを前記支持基板と共に、固体撮像チップとなる複数の固体撮像部に分割して、目的の固体撮像装置を製造する。
【０１７３】
本実施の形態の固体撮像装置は、裏面照射型、あるいは表面照射型の固体撮像装置に適用できる。本実施の形態では、ストレス膜５を省略した以外の構成が第３実施の形態と同様であり、従って、その固体撮像装置の構成及びその製造方法は、ストレス膜５を省略した形の図９、図１０〜図１１に準ずるので、詳細説明は省略する。
【０１７４】
本実施の形態に係る固体撮像装置によれば、第３実施の形態で説明したように、固体撮像チップの内面と外面との差圧で画角領域の面全体を均一に引っ張ることになり、画角領域全体を均一に半球面状に湾曲させることができる。凹部内の真空度を制御することにより、画角領域の湾曲形状を、より所望の（想定する）湾曲形状にすることができる。従って、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差の抑制を図ることができる。固体撮像チップ側で撮像レンズ収差を抑制することが可能になり、撮像レンズ系のレンズ枚数を低減することができる。その他、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【０１７５】
本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、真空のチャンバー内で半導体ウェハと支持基板を接合した後、大気圧中に取り出し、半導体ウェハの薄膜化が行われる。半導体ウェハの薄膜化で、半導体ウェハには、凹部内の真空と半導体ウェハ外面側の大気圧との差圧により凹部側へ引っ張られる力が作用する。この差圧による引っ張られる力は、画角領域の全体に均一に作用する。この作用により、半導体ウェハの各固体撮像部の画角領域を凹部側に均一に湾曲させることができる。凹部内の真空度を制御することにより、湾曲する画角領域の曲率をより適切に制御することができる。従って、第１実施の形態で説明したと同様に、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差を抑制した固体撮像装置３５を製造することができる。その他、第1実施の形態で説明したと同様の作用効果を奏する。
【０１７６】
＜１４．第１４実施の形態＞
[電子機器の構成例]
上述の本技術に係る固体撮像装置は、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。
【０１７７】
図３７に、本技術に係る電子機器の一例としてカメラに適用した第１４実施の形態を示す。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１５１は、固体撮像装置１５２と、固体撮像装置１５２の受光センサ部に入射光を導く光学系１５３と、シャッタ装置１５４を有する。さらに、固体撮像装置１５２を駆動する駆動回路１５５と、固体撮像装置１５２の出力信号を処理する信号処理回路１５６とを有する。
【０１７８】
固体撮像装置１５２は、上述した各実施の形態の固体撮像装置のいずれかが適用される。光学系（光学レンズ）１５３は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１５２の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置１５２内に、一定期間信号電荷が蓄積される。光学系１５３は、複数の光学レンズから構成された光学レンズ系としてもよい。シャッタ装置１５４は、固体撮像装置１５２への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路１５５は、固体撮像装置１５２の転送動作及びシャッタ装置１５４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１５５から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置１５２の信号転送を行う。信号処理回路１５６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。
【０１７９】
第１４実施の形態に係る電子機器によれば、裏面照射型の固体撮像装置１５２において、画角中心と撮像レンズ系の光学中心との合わせ精度を向上し、撮像面を湾曲させてレンズ収差の抑制を図ることができる。従って、撮像レンズ枚数を低減することができると共に、高画質の電子機器を提供することがでる。例えば、画質を向上したカメラなどを提供することができる。
【０１８０】
尚、本技術は以下のような構成も取ることができる。
【０１８１】
（１）
凹部を有する支持基板と、
前記支持基板上に前記凹部を画角領域で塞ぐように接合された固体撮像チップと、
前記画角領域が前記凹部側に湾曲されて、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面に形成された撮像面と
を有する固体撮像装置。
【０１８２】
（２）
前記固体撮像チップの面に形成されたストレス膜を有し、
前記撮像面は、前記ストレス膜の応力により前記凹部側に湾曲されている
（１）記載の固体撮像装置。
【０１８３】
（３）
前記凹部が真空状態にあり、
真空と大気圧との差圧と前記ストレス膜の応力とにより、前記固体撮像チップの画角領域が湾曲されている
（２）記載の固体撮像装置。
【０１８４】
（４）
前記固体撮像チップが前記凹部内に充填された体積収縮性を有する接着剤にても接着され、
光照射もしくは加熱による前記接着剤の体積収縮と前記ストレス膜の応力とにより、前記固体撮像チップの画角領域が湾曲されている
（２）記載の固体撮像装置。
【０１８５】
（５）
前記固体撮像チップは、裏面照射型の固体撮像チップであり、
前記ストレス膜は、前記固体撮像チップの光入射側とは反対の前記凹部側の面に形成され、圧縮応力を有する膜であり、
前記固体撮像チップの薄膜化によって前記固体撮像チップの画角領域が湾曲されている
（２）〜（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０１８６】
（６）
前記固体撮像チップは、表面照射型の固体撮像チップであり、
前記ストレス膜は、前記固体撮像チップの前記凹部側と反対の光入射側の面に形成され、引張り応力を有する膜であり、
薄膜化された前記固体撮像チップの画角領域が湾曲されている
（２）〜（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０１８７】
（７）
前記凹部内に充填された体積収縮性を有する接着剤を有し、
前記撮像面は、前記接着剤の体積収縮により前記凹部側に湾曲されている
（１）記載の固体撮像装置。
【０１８８】
（８）
前記撮像面は、前記凹部内の真空と前記固体撮像チップの外側の大気圧との差圧により前記凹部側に湾曲されている
（１）記載の固体撮像装置。
【０１８９】
（９）
固体撮像部を有する固体撮像チップと、
前記固体撮像チップに貼り合わされた支持基板と、
前記支持基板の前記固体撮像部の画角領域に対応する部分が厚み方向の全域にわたって除去されて形成された凹部と、
凹部内に充填された体積収縮性を有する接着剤と、
前記支持基板の裏面に前記接着剤を封止する封止基板と、
光照射もしくは加熱による前記接着剤の体積収縮により、前記画角領域が前記凹部側に湾曲されて、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面に形成された撮像面と
を有する固体撮像装置。
【０１９０】
（１０）
前記画角領域の中心が撮像レンズ系の光学中心に合わされている
（１）〜（９）の何れかに記載の固体撮像装置。
【０１９１】
（１１）
支持基板に複数の凹部を形成する工程と、
前記支持基板上に各凹部を固体撮像部の画角領域で塞ぐように前記半導体ウェハを接合する工程と、
前記複数の固体撮像部の画角領域を前記凹部側に湾曲して、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面による撮像面を形成する工程と、
前記半導体ウェハを前記支持基板と共に、固体撮像チップとなる複数の固体撮像部に分割する工程と
を有する固体撮像装置の製造方法。
【０１９２】
（１２）
各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハの面にストレス膜を形成する工程を有し、
前記湾曲面による撮像面を形成する工程では、前記半導体ウェハが薄膜化された状態で、前記ストレス膜の応力により前記画角領域を前記凹部側に湾曲させる
（１１）に記載の固体撮像装置の製造方法。
【０１９３】
（１３）
前記支持基板上に半導体ウェハを接合する工程では、真空チャンバー内で接合を行い、
その後、前記チャンバー内を大気圧にする工程を有し、
前記固体撮像部の画角領域を湾曲する工程では、真空と大気圧との差圧と、前記ストレス膜の応力との両作用により、前記画角領域を湾曲する
（１２）に記載の固体撮像装置の製造方法。
【０１９４】
（１４）
前記支持基板の凹部内に収縮性の接着剤を充填する工程を有し、
前記支持基板上に半導体ウェハを接合する工程では、前記支持基板と前記半導体ウェハ間の接合と、前記接着剤と前記半導体ウェハ間の接着とにより接合し、
前記固体撮像部の画角領域を湾曲する工程では、光照射もしくは加熱による前記接着剤の体積収縮と、前記ストレス膜の応力との両作用により、前記画角領域を湾曲する
（１２）に記載の固体撮像装置の製造方法。
【０１９５】
（１５）
前記半導体ウェハの複数の固体撮像部を裏面照射型に形成し、
前記ストレス膜を形成する工程では、前記ストレス膜を、圧縮応力を有する膜として、前記半導体ウェハの固体撮像部の光入射側とは反対の前記凹部側の面に形成し、
前記固体撮像部の画角領域を湾曲する工程では、前記半導体ウェハの薄膜化によって前記ストレス膜の圧縮応力で前記画角領域を湾曲する
（１２）〜（１４）の何れかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【０１９６】
（１６）
前記半導体ウェハの複数の固体撮像部を表面照射型に形成し、
前記ストレス膜を形成する工程では、前記ストレス膜を、引張り応力を有する膜として、前記半導体ウェハの固体撮像部の前記凹部側とは反対の光入射側の面に形成し、
前記固体撮像部の画角領域を湾曲する工程では、前記ストレス膜の引張り応力で薄膜化された前記半導体ウェハの前記画角領域を湾曲する
（１２）〜（１４）の何れか記載の固体撮像装置の製造方法。
【０１９７】
（１７）
前記凹部内に体積収縮性を有する接着剤を充填する工程を有し、
前記湾曲面による撮像面を形成する工程では、前記支持基板上に前記接着剤にて接着された前記ウェハが薄膜化された状態で、前記接着剤の体積収縮作用により前記画角領域を前記凹部側に湾曲させる
（１１）に記載の固体撮像装置の製造方法。
【０１９８】
（１８）
前記支持基板上に前記半導体ウェハを接合する工程では、
前記各凹部を固体撮像部の画角領域で塞ぐように前記支持基板に前記半導体ウェハを接合する工程を、真空チャンバー内で行い、
前記湾曲面による撮像面を形成する工程では、前記チャンバー内を大気圧にし、前記半導体ウェハが薄膜化された状態で真空と大気圧との差圧により前記画角領域を前記凹部側に湾曲させる
（１１）に記載の固体撮像装置の製造方法。
【０１９９】
（１９）
各チップ領域に対応して複数の固体撮像部を有する半導体ウェハを、支持基板に接合し、前記半導体ウェハを薄膜化した後、前記支持基板の前記固体撮像部の画角領域に対応する部分を厚み方向の全域にわたって除去して凹部を形成する工程と、
前記凹部内に体積収縮性を有する接着剤を充填する工程と、
前記支持基板の裏面に前記凹部を塞ぐ封止基板を接合して、前記接着剤を封止する工程と、
光照射もしくは加熱による前記接着剤の体積収縮作用により前記画角領域を湾曲して、撮像レンズ収差により生じる像面湾曲に対応した湾曲面による撮像面を形成する工程と、
前記半導体ウェハを前記支持基板と共に、固体撮像チップとなる複数の固体撮像部に分割する工程と
を有する固体撮像装置の製造方法。
【０２００】
（２０）
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを備え、
前記固体撮像装置は、（１）〜（１０）の何れか記載の固体撮像装置で構成される
電子機器。
【符号の説明】
【０２０１】
１、３１、３５、４１、４４、４６、１０１、１１１、１１６・・裏面照射型の固体撮像装置、Ａ・・画角領域、２・・凹部、３・・支持基板、４・・固体撮像チップ、５・・圧縮応力を有するストレス膜、６・シリコン酸化膜、７・・シリコン酸化膜、８・・ハードマスク、２１・・半導体ウェハ、３２・・接着剤、４２・・引っ張り応力を有するストレス膜、４７・・固体撮像基板、４８・・支持基板、５３・・多層配線層、１１２・・凹部、１１３・・接着剤、１１７・・ストレス膜、１１８・・封止基板、１２１、１４１・・表面照射型の固体撮像装置、１２４・・固体撮像チップ、１２５・・引っ張り応力を有するストレス膜、１５１・・カメラ、１５２・・固体撮像装置、１５３・・光学系、１５４・・シャッタ装置、１５５・・駆動回路、１５６・・信号処理回路、１６３・・レンズ、１６４・・撮像レンズ系
【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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【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２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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