(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が少なくとも第１の方向に配置された光電変換サブ層と当該光電変換サブ層の受光面の反対側の背面に隣接して設けられた配線サブ層とを含み、撮像機能を有する第１の層と、
前記第１の層に接合された第２の層と、を備え、
該第２の層は、前記第１の方向に沿って非金属材料領域と金属材料領域とが交互に配される支持サブ層と、前記第１の層と前記支持サブ層の間に位置するとともに金属材料からなる金属サブ層とを含む、
撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像素子であって、
前記金属材料領域は、前記第２の層の前記第１の層と反対側の主面まで延びる、撮像素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像素子であって、
前記第１の層の前記配線サブ層に隣接した前記第２の層側、および前記第２の層の前記金属サブ層に隣接した前記第１の層側の少なくともいずれか一方に設けられた密着サブ層を更に備える、撮像素子。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の撮像素子は、裏面照射型として構成される、撮像素子。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の撮像素子であって、
前記支持サブ層は、前記第１の方向に沿う断面において、前記金属材料領域がそれぞれ均一に配置される部分を有する、撮像素子。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の撮像素子であって、
前記第２の層の前記第１の層と反対側の主面の少なくとも一部が凹形状または凸形状である、撮像素子。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像素子であって、
前記第２の層の前記第１の層と反対側の前記主面に対する研磨によって、該主面の少なくとも一部に凹形状または凸形状が形成され、
前記第２の層の前記第１の層と反対側の前記主面がパッケージ基板に接合されると、該主面の形状が、前記第１の層の前記第２の層と反対側の主面に転写される、撮像素子。
【請求項８】
請求項６または７に記載の撮像素子であって、
前記第１の方向に沿う断面において、前記支持サブ層の前記金属材料領域の配置に応じて、前記第２の層の前記第１の層と反対側の前記主面の形状が異なる、撮像素子。
【請求項９】
請求項６乃至８の何れか一項に記載の撮像素子であって、
前記第２の層において、前記支持サブ層は、前記非金属材料領域と前記金属材料領域とがそれぞれ略同心円状に交互に配される、撮像素子。
【請求項１０】
複数の画素が少なくとも第１の方向に配置された光電変換サブ層と当該光電変換サブ層の受光面の反対側の背面に隣接して設けられた配線サブ層とを含み、撮像機能を有する第１の層と、該第１の層に接合された第２の層と、を備え、
該第２の層は、前記第１の方向に沿って非金属材料領域と金属材料領域とが交互に配される支持サブ層と、前記第１の層と前記支持サブ層の間に位置するとともに金属材料からなる金属サブ層とを含む撮像素子と、
前記第１の層の受光面上に被写体像を結像する撮像光学系と、
を備える、撮像装置。
【請求項１１】
第１の基板の一方の主面に、半導体材料によりフォトダイオードを形成するステップと、
前記第１の基板の一方の主面側に、密着性が高い材料を積層して密着サブ層を形成するステップと、
第２の基板の一方の主面に所定のパターンで形成した溝に、前記第２の基板の主材料と異なる金属材料を蒸着またはメッキ処理によって堆積させるステップと、
前記第２の基板の一方の主面側に、密着性が高い材料を積層して密着サブ層を形成するステップと、
前記第１の基板の前記密着サブ層と、前記第２の基板の前記密着サブ層と、を接合するステップと、
前記第１の基板の一方の主面に対する他方の主面を研磨して光電変換サブ層を形成するステップと、
前記第２の基板の一方の主面に対する他方の主面を研磨して前記主材料と前記金属材料とが交互に配される支持サブ層を形成するステップと、
を含む、撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号を出力する撮像素子、撮像装置、および撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子などの撮像素子と、撮像光学系と、を備える撮像装置が知られている。例えば、特許文献１には、撮像素子に発生した熱を外部に逃がして撮像素子の温度上昇を抑えるために、撮像素子に発生した熱を、熱伝導部材を介して樹脂ハウジングの外部の金属プレートに逃がす構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１７７０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術は、撮像素子の裏面に熱伝導部材に接触させる構成であり、撮像素子のセンサ部分で発生した熱を、撮像素子の裏面まで十分に伝導させる必要がある。このため、撮像素子の放熱効果に関して改善の余地があった。
【０００５】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、放熱効果が向上する撮像素子、撮像装置、および撮像素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明に係る撮像素子は、
複数の画素が少なくとも第１の方向に配置された、撮像機能を有する第１の層と、
前記第１の層に接合された第２の層と、を備え、
該第２の層は、前記第１の方向に沿って非金属材料領域と金属材料領域とが交互に配される支持サブ層を有する
ことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る撮像装置は、
複数の画素が少なくとも第１の方向に配置された、撮像機能を有する第１の層と、該第１の層に接合された第２の層と、を備え、
該第２の層は、前記第１の方向に沿って非金属材料領域と金属材料領域とが交互に配される支持サブ層を有する撮像素子と、
前記第１の層の受光面上に被写体像を結像する撮像光学系と、
を備える
ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る撮像素子の製造方法は、
第１の基板の一方の主面に、フォトダイオードを形成するステップと、
前記第１の基板の一方の主面側に、密着サブ層を形成するステップと、
第２の基板の一方の主面に所定のパターンで形成した溝に、前記第２の基板の主材料と異なる金属材料を堆積させるステップと、
前記第２の基板の一方の主面側に、密着サブ層を形成するステップと、
前記第１の基板の前記密着サブ層と、前記第２の基板の前記密着サブ層と、を接合するステップと、
前記第１の基板の一方の主面に対する他方の主面を研磨して光電変換サブ層を形成するステップと、
前記第２の基板の一方の主面に対する他方の主面を研磨して支持サブ層を形成するステップと、を含む
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る撮像素子、撮像装置、および撮像素子の製造方法によれば、撮像素子の放熱効果が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の撮像素子と撮像光学系との位置関係を示す図である。
【図３】図１の撮像素子の要部断面図である。
【図４】図３の支持サブ層のバリエーションを示す図である。
【図５】図１の撮像素子の製造方法を説明するための基板の要部断面図である。
【図６】図１の撮像素子の製造方法を説明するための基板の要部断面図である。
【図７】図１の撮像素子の製造方法を説明するための基板の要部断面図である。
【図８】図１の撮像素子の製造方法における前工程を説明するフローチャートである。
【図９】図１の撮像素子の製造方法における後工程を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る撮像素子の底面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る撮像素子の断面形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
はじめに、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置について説明する。図１に示すように、撮像装置１０は、撮像光学系１１と、撮像素子１２と、画像処理部１３と、制御部１４と、を備える。
【００１３】
撮像光学系１１は、絞りおよび複数のレンズを含んで構成され、被写体像を結像させる。
【００１４】
撮像素子１２は、例えばＣＭＯＳ撮像素子であって、撮像光学系１１によって結像する被写体像を撮像する。また、撮像素子１２は、撮像によって生成した撮像画像をアナログの画像信号として、画像処理部１３に出力する。本実施形態において、撮像素子１２は裏面照射型であるものとして説明するが、これに限られない。
【００１５】
画像処理部１３は、例えばＡＦＥおよびＤＳＰなどの画像処理専用のプロセッサを含み、撮像素子１２から取得した画像信号に対して、ＣＤＳ、ゲイン調整（ＡＧＣ）、およびＡＤ変換（ＡＤＣ）などの前段画像処理を施す。また、画像処理部１３は、撮像画像に対して自動露出（ＡＥ）、自動ホワイトバランス（ＡＷＢ）、色補間、明るさ補正、色補正、およびガンマ補正などの所定の後段画像処理を施す。
【００１６】
制御部１４は、例えば専用のマイクロプロセッサまたは特定のプログラムを読み込むことによって特定の処理を実行する汎用のＣＰＵである。制御部１４は、撮像装置１０の動作全体を制御する。
【００１７】
次に、撮像光学系１１と、撮像素子１２と、の位置関係について説明する。図２に示すように、パッケージ基板１５に接合された撮像素子１２は、撮像素子１２の中心位置が撮像光学系１１の光軸１６上に位置し、かつ、撮像光学系１１を通過した光１７、すなわち被写体像が撮像素子１２の受光面上で結像するように、撮像装置１０の筐体内に配置される。以下、撮像素子１２の受光面側（図２において上方側）を前面側といい、パッケージ基板１５との接合面側（図２において下方側）を背面側という。
【００１８】
次に、撮像素子１２の構成について具体的に説明する。図３に示すように、撮像素子１２は、第１の層１８と、第２の層１９と、を備える。図３においては説明のため、撮像素子１２の構成要素ごとに縮尺を異ならせて図示している。また、図３は、撮像素子１２の複数の画素が配置された少なくとも１つの方向（第１の方向）に沿った、撮像素子１２の断面図である。
【００１９】
第１の層１８は、画素からの撮像画像信号を出力する撮像機能を有する層であって、例えば３〜４μｍ程度の厚みを有する。第１の層１８は、光電変換サブ層２０と、配線サブ層２１と、密着サブ層２２と、カラーフィルタ２３と、マイクロレンズ２４と、を含む。
【００２０】
光電変換サブ層２０は、主材料として例えばシリコンなどの半導体材料を含む。光電変換サブ層２０の一部領域には、画素を構成するフォトダイオード２５およびＭＯＳトランジスタが形成される。光電変換サブ層２０の前面側の主面は、撮像素子１２の受光面に定められる。
【００２１】
配線サブ層２１は、主材料として例えばシリコン酸化物などの絶縁材料を含む。配線サブ層２１の一部領域には、画素からの撮像画像信号を読み出す回路が形成される。回路は、例えば銅およびアルミニウムなどを用いた配線が積層して構成される。配線サブ層２１は、光電変換サブ層２０に隣接して背面側に設けられる。
【００２２】
密着サブ層２２は、例えばシリコン窒化物などの密着性が高い材料で構成される。密着サブ層２２は、配線サブ層２１に隣接して背面側に設けられ、第１の層１８と第２の層１９とを密着して接合するために用いられる。
【００２３】
カラーフィルタ２３は、例えばＲＧＢの各色に対応しており、特定の波長帯域の光を通過させるフィルタである。カラーフィルタ２３は、各画素に対応して設けられる。また、カラーフィルタ２３は、光電変換サブ層２０のフォトダイオード２５が形成される領域に、光電変換サブ層２０に隣接して前面側に設けられる。
【００２４】
マイクロレンズ２４は、各画素に対応して設けられるレンズである。マイクロレンズ２４は、撮像光学系１１を介して照射された光を、カラーフィルタ２３を介して撮像素子１２の受光面に集光する。
【００２５】
第２の層１９は、第１の層１８を支持する層であって、例えば１７０μｍ程度の厚みを有する。第２の層１９は、支持サブ層２６と、金属サブ層２７と、密着サブ層２８と、を含む。
【００２６】
支持サブ層２６は、非金属材料である主材料として、例えばシリコンまたはガラスなどを含む。支持サブ層２６において、第１の方向に主材料２９と副材料３０とが交互に配される（位置する）。支持サブ層２６に配される副材料３０は、第１の層１８で発生した熱を第２の層側から放熱するための放熱板として機能する。各材料の材質と、副材料３０の幅方向における分布、すなわち第１の方向における分布とは、所望の放熱効果を得るために任意に定められる。本実施形態では、主材料２９（例えば、シリコン）からなる非金属材料領域と、主材料２９よりも熱伝導率が大きい金属材料である副材料３０、例えば銅などからなる金属材料領域とが交互に配される。好適には、第１の方向の少なくとも一部の領域に亘って、副材料３０が均一に分布する。換言すると、支持サブ層２６は、第１の方向に沿う断面において、金属材料領域がそれぞれ均一に配置される部分を有する。また、好適には、副材料３０は、第２の層１９の背面側の主面まで延びる。
【００２７】
ここで、図４を参照して、支持サブ層２６に配される副材料３０の分布の具体例について説明する。副材料３０の分布は、例えば図４（ａ）に示すように、第１の方向の全長に亘って均一であってもよい。あるいは、副材料３０の分布は、図４（ｂ）に示すように、不均一であってもよい。あるいは、副材料３０は、例えば図４（ｃ）に示すように、第１の方向における１つの領域に配され、他の領域に主材料２９が配されるように分布してもよい。このように、支持サブ層２６に配される副材料３０の分布は、所望の放熱効果を得るために任意に定められる。
【００２８】
図３に示す金属サブ層２７は、支持サブ層２６の主材料２９よりも熱伝導率が高い材料からなる層である。本実施形態において、金属サブ層２７は、支持サブ層２６の副材料３０と同一の材料からなる層であるものとして説明するが、異なる材料であってもよい。金属サブ層２７は、支持サブ層２６に隣接して前面側に設けられ、第１の層１８で発生した熱を、第１の層１８の全面に亘って支持サブ層２６に配された副材料３０に伝導する。
【００２９】
密着サブ層２８は、例えばシリコン窒化物などの密着性が高い材料で構成される。密着サブ層２８は、金属サブ層２７に隣接して前面側に設けられ、第１の層１８と第２の層１９とを密着して接合するために用いられる。
【００３０】
次に、図５乃至図７を参照して、第１の層１８および第２の層１９を形成する工程について説明する。当該工程は、２つの基板（以下、第１の基板および第２の基板という）を用いて行われる工程である。以下、当該工程の具体例を、第１の基板に対する加工工程と、第２の基板に対する加工工程と、第１の基板および第２の基板を接合して行う工程と、に分けて説明する。第１の層１８および第２の層１９を形成する当該工程は、例えば半導体プロセスの前工程に組み込まれる。第１の基板および第２の基板は、例えば一般的なシリコン半導体基板であるものとして説明する。
【００３１】
（第１の基板に対する加工工程）
まず、第１の基板に対する加工工程について説明する。はじめに、図５（ａ）に示すように、第１の基板３１の平坦化された一方の主面にフォトダイオード２５およびＭＯＳトランジスタを形成する。続いて、図５（ｂ）に示すように、第１の基板３１の当該主面に配線サブ層２１を形成し、例えばシリコン窒化膜を積層して密着サブ層２２をさらに形成する。
【００３２】
（第２の基板に対する加工工程）
次に、第２の基板に対する加工工程について説明する。はじめに、図６（ａ）に示すように、第２の基板３２の平坦化された一方の主面に、シリコン酸化膜３３と、シリコン窒化膜３４と、を形成し、フォトレジスト３５を塗布してパターンニングを行う。続いて、図６（ｂ）に示すように、エッチングを行い、第２の基板３２の主面に溝を形成する。続いて、図６（ｃ）に示すように、フォトレジスト３５を除去して、副材料３０として例えば銅などの金属材料を、例えば蒸着処理やメッキ処理などの任意の処理によって堆積させる。続いて、図６（ｄ）に示すように、平坦化処理を行い、シリコン酸化膜３３およびシリコン窒化膜３４を除去する。そして、図６（ｅ）に示すように、例えば銅などの金属材料を積層して金属サブ層２７を形成し、例えばシリコン窒化膜を積層して密着サブ層２８を形成する。
【００３３】
（第１の基板および第２の基板を接合して行う工程）
次に、第１の基板３１および第２の基板３２を接合して行う工程について説明する。はじめに、図７（ａ）に示すように、第１の基板３１の密着サブ層２２と、第２の基板３２の密着サブ層２８と、を接合する。続いて、図７（ｂ）に示すように、第１の基板３１の他方の主面を研磨する。ここで、例えば被研磨面にフォトダイオード２５が露出するまで研磨を行い、光電変換サブ層２０を形成する。続いて、図７（ｃ）に示すように、光電変換サブ層２０の上に、カラーフィルタ２３およびマイクロレンズ２４を配置する。このようにして、密着サブ層２２と、配線サブ層２１と、光電変換サブ層２０と、カラーフィルタ２３と、マイクロレンズ２４と、を含む第１の層１８が形成される。続いて、図７（ｄ）に示すように、第１の層１８が形成された第２の基板３２の上下を反転する。そして、図７（ｅ）に示すように、第２の基板３２の他方の主面を研磨し、支持サブ層２６を形成する。好適には、被研磨面に副材料３０が露出するまで研磨を行い、支持サブ層２６を形成する。このようにして、支持サブ層２６と、金属サブ層２７と、密着サブ層２８と、を含む第２の層１９が形成される。上述の工程を経て、第１の層１８および第２の層１９を備える撮像素子ウエハを得る。
【００３４】
次に、図８のフローチャートを参照して、上述した第１の層１８および第２の層１９を形成する工程の流れを説明する。
【００３５】
ステップＳ１００：はじめに、第１の基板３１の一方の主面にフォトダイオード２５およびＭＯＳトランジスタを形成する。
【００３６】
ステップＳ１０１：続いて、第１の基板３１の当該主面に配線サブ層２１を形成し、例えばシリコン窒化膜を積層して密着サブ層２２をさらに形成する。
【００３７】
ステップＳ１０２：次に、第２の基板３２の一方の主面に対して、シリコン酸化膜３３と、シリコン窒化膜３４と、フォトレジスト３５のパターンと、を形成し、エッチングによって第２の基板３２の主面に溝を形成する。
【００３８】
ステップＳ１０３：続いて、第２の基板３２のフォトレジスト３５を除去して、副材料３０として例えば銅などの金属材料を堆積させる。
【００３９】
ステップＳ１０４：続いて、第２の基板３２に対して平坦化処理を行い、シリコン酸化膜３３およびシリコン窒化膜３４を除去する。
【００４０】
ステップＳ１０５：続いて、第２の基板３２に対して、例えば銅などの金属材料を積層して金属サブ層２７を形成し、例えばシリコン窒化膜を積層して密着サブ層２８をさらに形成する。
【００４１】
ステップＳ１０６：次に、第１の基板３１の密着サブ層２２と、第２の基板３２の密着サブ層２８と、を接合する。
【００４２】
ステップＳ１０７：続いて、第１の基板３１の、ステップＳ１００の一方の主面に対する他方の主面を研磨し、光電変換サブ層２０を形成する。
【００４３】
ステップＳ１０８：続いて、光電変換サブ層２０の上に、カラーフィルタ２３およびマイクロレンズ２４を配置する。このようにして、密着サブ層２２と、配線サブ層２１と、光電変換サブ層２０と、カラーフィルタ２３と、マイクロレンズ２４と、を含む第１の層１８が形成される。
【００４４】
ステップＳ１０９：続いて、第２の基板３２の、ステップＳ１０２の一方の主面に対する他方の主面を研磨する。好適には、被研磨面に副材料３０が露出するまで研磨を行い、支持サブ層２６を形成する。このようにして、支持サブ層２６と、金属サブ層２７と、密着サブ層２８と、を含む第２の層１９が形成される。
【００４５】
次に、図９のフローチャートを参照して、第１の層１８および第２の層１９を形成した撮像素子ウエハに対する加工工程の流れについて説明する。当該工程は、例えば半導体プロセスの後工程に組み込まれる。
【００４６】
ステップＳ２００：はじめに、ダイシングを行い、撮像素子ウエハを所望のチップサイズに切断する。
【００４７】
ステップＳ２０１：続いて、ダイスボンディングを行い、所望のチップサイズに切断された撮像素子１２をパッケージ基板１５に接合する。例えば、撮像素子１２は、パッケージ基板１５のリードフレームに、接着によって接合される。
【００４８】
ステップＳ２０２：そして、ワイヤボンディングを行い、撮像素子１２のパッドとパッケージ基板１５のパッドとを接続する。
【００４９】
このように、第１の実施形態に係る撮像素子１２は、第１の層１８と、主材料２９および副材料３０である金属材料が交互に配される支持サブ層２６を有する第２の層１９と、を備える。交互に配される副材料３０は、第１の層１８で発生した熱を第２の層１９側から放熱する放熱板として機能する。このように、放熱板として機能する副材料３０を含む第２の層１９が、発熱する第１の層１８に接合して設けられるため、第１の層１８で発生した熱の第２の層１９の背面側への伝導効率が向上し、放熱効果が向上する。また、第２の層１９は、半導体プロセスの前工程において、例えば上述したステップＳ１０９の研磨（図８参照）によって形成可能である。このため、第２の層１９に含まれる副材料３０を放熱板として機能させるために、ステップＳ１０９の研磨を行った後に追加の工程、すなわち撮像素子１２の厚みが比較的薄い状態で追加の工程を要しないため、撮像素子１２の製造難度の増加が抑制される。
【００５０】
また、支持サブ層２６内に配される副材料３０は、第２の層１９の第１の層１８と反対側の主面、すなわち第２の層１９の背面側の主面まで延びる。このようにして、例えば撮像素子１２をパッケージ基板１５に接合させると、第２の層１９内に配される副材料３０とパッケージ基板１５とが接触するため、放熱効果がさらに向上する。
【００５１】
また、支持サブ層２６において、第１の方向の少なくとも一部の領域に亘って、副材料３０が均一に分布する。このようにして、支持サブ層２６は、第１の方向に沿う断面において、金属材料領域がそれぞれ均一に配置される部分を有する。副材料３０を均一に分布させることにより、当該領域において副材料３０を密に配することができ、放熱板の表面積が増加して放熱効果がさらに向上する。
【００５２】
また、第２の層１９は、支持サブ層２６と、金属サブ層２７と、密着サブ層２８と、を含む。上述したように、金属サブ層２７は、第１の層１８で発生した熱を、第１の層１８の全面に亘って支持サブ層２６に配された副材料３０に伝導するため、放熱効果がさらに向上する。
【００５３】
また、撮像素子１２は、裏面照射型の撮像素子である。一般に、裏面照射型の撮像素子は、フォトダイオードや配線層などを形成した基板に、支持基板を接合して製造される。したがって、支持基板を本実施形態に係る第２の基板３２として用いることができ、コストの増加が抑制され、および撮像素子１２の薄型化が可能となる。
【００５４】
また、第１の実施形態に係る撮像素子１２の製造方法によれば、第１の基板３１の一方の主面にフォトダイオード２５を形成し、第２の基板３２の一方の主面に形成した溝に副材料３０を堆積させ、第１の基板３１と第２の基板３２とを接合した後、第１の基板３１の他方の主面を研磨して光電変換サブ層２０を形成し、第２の基板３２の他方の主面を研磨して支持サブ層２６を形成する。ここで、支持サブ層２６を形成するための研磨において、第２の基板３２に堆積した副材料３０の厚みを基準として、研磨のエンドポイントが決定可能であるため、膜厚制御性が向上する。
【００５５】
上述した第１の実施形態では、第２の層１９が金属サブ層２７を含むものとして説明したが、これに限られない。例えば、第２の層１９が金属サブ層２７を含むことなく、支持サブ層２６と密着サブ層２８とを含んでもよい。かかる場合には、金属サブ層２７を形成する必要がないため、撮像素子１２の製造コストが低減される。
【００５６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。概略として、第２の実施形態に係る撮像素子１２は、第２の層１９の背面側の主面の形状が第１の実施形態と異なる。また、第２の実施形態に係る撮像装置１０の製造方法は、第２の層１９を形成するために行う研磨（ステップＳ１０９）を終了するタイミング、および、ダイスボンディングにおける接合方法（ステップＳ２０１）の細部が第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態との差異について説明する。
【００５７】
第２の実施形態に係る撮像装置１０の撮像光学系１１は、第１の実施形態と同様に、絞りおよび複数のレンズを含んで構成され、被写体像を結像させる。本実施形態において、撮像光学系１１は広い画角を有しており、例えば主光線入射角度が９０度以上の主光線を集光可能である。
【００５８】
撮像素子１２が備える第２の層１９の支持サブ層２６には、第１の実施形態と同様に、第１の方向に主材料２９と副材料３０とが交互に配される。例えば、支持サブ層２６の主材料２９（例えば、シリコン）と、主材料２９と硬度が異なる副材料３０、例えば実施形態１と同様に銅などの金属材料が交互に配される。好適には、第２の層１９を背面側から見ると、例えば図１０に示すように、支持サブ層２６の主材料２９と副材料３０とが、それぞれ直径が異なる略同心円状に交互に配される。
【００５９】
次に、第２の層１９を形成するために行う研磨（ステップＳ１０９）について説明する。本実施形態において、例えば被研磨面に副材料３０が露出したタイミングから所定時間研磨を継続し（以下、過研磨ともいう）、その後終了する。上述のように、第２の層１９に含まれる主材料２９と副材料３０とは硬度が異なる。このため、例えば副材料３０の硬度が主材料２９の硬度よりも大きい場合には、過研磨によって主材料２９がより多く研磨される。また、主材料２９と副材料３０とが交互に配される領域において、第１の方向における副材料３０の分布を調整することによって、当該領域の研磨レートが制御可能である。このため、被研磨面、すなわち撮像素子１２の背面側の主面の少なくとも一部は、凹形状または凸形状となる。図１１（ａ）は、撮像素子１２の背面側の主面３６全体が凹形状である例を図示している。後述するように、撮像素子１２の背面側の主面３６の形状は、撮像素子１２の受光面３７の形状に転写される。ここで、各材料の材質、第１の方向の副材料３０の分布、および過研磨を行う時間は、撮像素子１２の受光面３７の所望の形状に応じて任意に定められる。
【００６０】
次に、ダイスボンディングにおける接合方法（ステップＳ２０１）の細部について説明する。本実施形態において、ダイスボンディングの際に、撮像素子１２をパッケージ基板１５側に吸引しながら接合する。吸引によって、撮像素子１２の背面側の主面３６の形状が、撮像素子１２の受光面３７の形状に転写される。例えば、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す撮像素子１２、すなわち背面側の主面３６全体が凹形状である撮像素子１２を、パッケージ基板１５側に吸引しながら接合した例を図示している。図１１（ｂ）において、撮像素子１２の受光面３７は、背面側の主面３６の形状が転写されて凹形状となっている。
【００６１】
このように、第２の実施形態に係る撮像素子１２は、第１の実施形態と同様に、第１の層１８と、主材料２９と副材料３０とが交互に配される第２の層１９と、を備える。交互に配される副材料３０は、第１の層１８で発生した熱を第２の層１９側から放熱する放熱板として機能する。このように、放熱板として機能する副材料３０を含む第２の層１９が、発熱する第１の層１８に接合して設けられるため、第１の層１８で発生した熱の第２の層１９の背面側への伝導効率が増加し、放熱効果が向上する。
【００６２】
また、第２の実施形態に係る撮像素子１２は、第２の層１９の第１の層１８と反対側の主面、すなわち第２の層１９の背面側の主面３６の少なくとも一部が凹形状または凸形状である。かかる凹凸形状は、撮像素子１２を吸引しながらパッケージ基板１５に接合することによって、撮像素子１２の受光面３７（および第１の層１８の前面側の主面）の形状に転写される。凹凸形状を有する撮像素子１２は、主光線入射角度を大きくとる撮像装置、例えば画角の広い広角レンズを用いる撮像装置に特に好適である。例えば、広角レンズを備える撮像装置において、撮像素子が平坦形状である場合には、撮像素子の撮像領域の中央部と周辺部とで、被写体像の収縮度合いが異なる。このため、撮像画像の周辺領域において、被写体は歪んで撮像される。一方、撮像素子１２に所望の凹凸形状を設けることによって、撮像領域の中央部と周辺部との間の、被写体像の収縮度合いの差が低減可能である。このため、撮像画像上の周辺領域において、被写体の歪みが低減される。
【００６３】
また、第２の層１９の背面側の主面３６の凹凸形状は、半導体プロセスの前工程において、例えば上述したステップＳ１０９の研磨（図８参照）によって形成される。このため、所望の凹凸形状を得るために、ステップＳ１０９の研磨を行った後に追加の工程、すなわち撮像素子１２の厚みが比較的薄い状態で追加の工程を要しないため、撮像素子１２の製造難度の増加が抑制される。
【００６４】
また、撮像素子１２は、第１の方向に沿う断面において、支持サブ層２６の金属材料領域の配置に応じて、第２の層１９の背面側の主面の形状が異なる。例えば、主材料２９の硬度よりも副材料３０の硬度が大きい場合において、副材料３０が多く分布する領域ほど、研磨レートが小さい。したがって、第２の層１９における副材料３０の、第１の方向における分布を調整することによって、撮像素子１２を任意の湾曲形状にすることができる。
【００６５】
また、第２の層１９における主材料２９および副材料３０のそれぞれが、第２の層１９において略同心円状に配される。したがって、例えば同心円の中心点が撮像光学系１１の光軸１６上に位置し、かつ、撮像光学系１１を通過した光、すなわち被写体像が撮像素子１２の受光面３７上で結像するように、撮像素子１２を撮像装置１０の筐体内に配置することによって、撮像画像の円周部の被写体の歪みが均等に低減される。
【００６６】
本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。
【００６７】
また、上述した実施形態において、裏面照射型の撮像素子を例に説明したが、表面照射型の撮像素子にも採用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０    撮像装置
１１    撮像光学系
１２    撮像素子
１３    画像処理部
１４    制御部
１５    パッケージ基板
１６    光軸
１７    光
１８    第１の層
１９    第２の層
２０    光電変換サブ層
２１    配線サブ層
２２    密着サブ層
２３    カラーフィルタ
２４    マイクロレンズ
２５    フォトダイオード
２６    支持サブ層
２７    金属サブ層
２８    密着サブ層
２９    主材料
３０    副材料
３１    第１の基板
３２    第２の基板
３３    シリコン酸化膜
３４    シリコン窒化膜
３５    フォトレジスト
３６    背面側の主面
３７    受光面
【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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