(57)【要約】【課題】マイクロレンズ上に必要とされるエアギャップを損なうことなく、イメージセンサを保護する為のカバーをイメージセンサへと取り付ける。【解決手段】上記課題は、撮像装置の電気素子（１２０）を含む基板（１１０）と、前記基板（１１０）上にあるレンズ（１３０）のアレイと、前記基板（１１０）上にあり、前記レンズ（１３０）のアレイを取り囲む離間部材（２２０）と、前記離間部材（２２０）へと取り付けられたカバー（２４０）とを含み、前記カバー（２４０）が前記レンズ（１３０）のアレイ上にあることを特徴とする撮像装置により解決される。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置の電気素子（１２０）を含む基板（１１０）と、
前記基板（１１０）上にあるレンズ（１３０）のアレイと、
前記基板（１１０）上にあり、前記レンズ（１３０）のアレイを取り囲む離間部材（２２０）と、
前記離間部材（２２０）へと取り付けられたカバー（２４０）とを含み、
前記カバー（２４０）が前記レンズ（１３０）のアレイ上にあることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記離間部材（２２０）が、環状のフォトレジストから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記離間部材が、前記カバー（２４０）と前記レンズ（１３０）のアレイとの間の間隙へと通じる通気孔（４２２、５２２）を含んでいることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記基板（１１０）上の前記離間部材（２２０）と前記レンズ（１３０）のアレイとの間に障壁（３３０）を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項３に記載の装置。
【請求項５】
撮像装置の電気部品（１２０）を基板（１１０）上に形成するステップと、
前記基板（１１０）上にレンズ（１３０）のアレイを形成するステップと、
前記基板（１１０）上に、前記レンズ（１３０）のアレイを取り囲むように離間部材（２２０）を形成するステップと、
前記離間部材（２２０）にカバー（２４０）を取り付けるステップとを含む撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記基板（１１０）がウエハであり、
前記電気部品（１２０）の形成が、複数の実質的に同じ集積回路（２００）であって、前記撮像装置がその１つであることを特徴とする前記集積回路（２００）を形成する為にウエハを加工するステップを含み、
前記ウエハを加工するステップが、前記複数の集積回路（２００）の上に、各々が複数のレンズ（１３０）のアレイを形成するステップと、各々が複数のレンズ（１３０）のアレイ（２１０）を取り囲む複数の離間部材（２２０）を形成するステップと、前記複数の離間部材（２２０）に前記カバー（２４０）を取り付けるステップを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記カバー（２４０）を切断することにより前記基板（１１０）中の能動回路上に存在するカバー（２４０）の部分（７２０）を除去するステップを更に含み、前記カバー（２４０）を切断するステップが、下の基板（１１０）部分を非切断状態とすることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記カバー（２４０）の下面を前記離間部材（２２０）へと取り付ける以前に、前記カバー（２４０）の前記下面に溝（７２０）を切っておくステップを更に含み、前記カバー（２４０）の、能動回路上にある前記部分を除去する為に切断するステップが、前記カバーの上面から前記溝（７２０）までに切込みを入れるものであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ダイを分離させる為に前記ウエハ（１１０）及び前記カバー（２４０）の切断工程を更に含むことを特徴とする請求項６から請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記離間部材を形成するステップが、前記基板（１１０）上にフォトレジストの層を形成するステップと、前記フォトレジストを露光して前記離間部材（２２０）に対応する領域を画定するステップと、前記フォトレジストを現像して前記離間部材（２２０）を形成するフォトレジスト部分を残すステップとを含むことを特徴とする請求項５から請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置及びその製造方法に関し、特に、ガラス製アタッチメントを装着したマイクロレンズを有するＣＭＯＳイメージセンサ、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＭＯＳイメージセンサは稼動電力消費の低い効率的な撮像システムを提供するものとして知られている。ＣＭＯＳイメージセンサはまた、標準的なＩＣ製造技術及び装置で製作することにより、これを他のＣＭＯＳ回路を擁する集積回路（ＩＣ）へと容易に集積化することが可能である。従って、ＣＭＯＳイメージセンサは多くの小型の携帯用装置にとって望ましい撮像システムと目されるようになった。
【０００３】
図１は、複数の光電領域１２０を持つ集積回路ダイ１１０を含むＣＭＯＳイメージセンサ１００の断面図である。光電領域１２０は２次元アレイとして配置されており、光電領域１２０の各々は画像における一画素に対応している。このような領域１２０は、バルクシリコン又はアモルファスシリコン等の材料、或いはポリシリコン又は金属ゲート下の空乏領域における正及び負にドーピングされた領域から構成することが出来る。これらの領域１２０は電荷を与えられた場合にはキャパシタとして作用するが、フォトンが衝突すると電子を放電する。放電速度は入射光の強度に比例して大きくなる。光電領域１２０の内部及び周囲にある、例えばＣＭＯＳゲートのような回路（図示せず）は、光電領域１２０に接続し、電荷の変化を各画素について既知の時間にわたって測定し、イメージセンサ１００上で形成された画像を表現する信号を生成する。
【０００４】
感光性を向上させる為にイメージセンサ１００にはマイクロレンズ１３０が使用される。マイクロレンズ１３０は光をより広い領域から下にある光電領域１２０へと導くものである。一構成例においては、各マイクロレンズ１３０が１つの光電領域１２０に対応しており、光を対応する光電領域１２０へと収束する半球状の形状を持っている。他の構成においては、各マイクロレンズ１３０は光電領域１２０の行又は列の上に横たわる半円筒形をしており、光を下の光電領域１２０の行又は列へと収束するものである。いずれの場合においても、マイクロレンズ１３０は入射光を適正に収束する為にその凸面の上にはエアギャップがなければならない。
【０００５】
図１に示したように、マイクロレンズ１３０のアレイを形成する１つの技術においては、まず始めに集積回路ダイ１１０が透明フォトレジストの層でコーティングされる。その後フォトレジストをパターニングすることによりマイクロレンズ１３０に対応する小さな領域が形成される。パターニング後、加熱によりフォトレジストが液化され、液化されたフォトレジストの表面張力により各領域が凸形状となり、これを固化することによりその形状を維持するというものである。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第６，３４２，４０６号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、イメージセンサ１００上のマイクロレンズ１３０を汚染やダメージから守る為に、マイクロレンズ１３０を覆うカバープレートを設けることが望ましい。しかしながら、接着剤を直接的に使用してカバープレートをイメージセンサ１００に取り付けるという従来方法では、マイクロレンズ１３０上に必要とされるエアギャップがカバープレートを取り付ける為の接着剤で埋められてしまうことになる為、マイクロレンズ１３０には適用することが出来ない。よってイメージセンサ１００は、ウエハから切断された後にマイクロレンズ１３０等の繊細な構造を保護する為の透明カバー付きハウジング又はパッケージ中に配置されるのである。マイクロレンズ１３０のカバーがパッケージング中、又はパッケージング後にしか施されないということは、ウエハを個々のダイへと切断したり、ダイをパッケージングしたりする為にイメージセンサを含むウエハをウエハ処理装置から移動させてからこれが実施されることを意味し、イメージセンサ１００をダメージや汚染に晒すことになりかねない。イメージセンサを保護する為の現在のシステムの限界を鑑みると、マイクロレンズ上に必要とされるエアギャップを損なうことなくイメージセンサを保護する為にカバーをイメージセンサへと取り付けることが出来る構造及び方法が望まれていると言える。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、撮像装置の電気素子（１２０）を含む基板（１１０）と、前記基板（１１０）上にあるレンズ（１３０）のアレイと、前記基板（１１０）上にあり、前記レンズ（１３０）のアレイを取り囲む離間部材（２２０）と、そして前記離間部材（２２０）へと取り付けられたカバー（２４０）とを含み、前記カバー（２４０）が前記レンズ（１３０）のアレイ上にあることを特徴とする撮像装置により解決される。
【０００９】
本発明の一態様によれば、イメージセンサはマイクロレンズアレイを取り囲む離間部材に取り付けられたガラスプレート又は他の透明カバーを持っている。離間部材は環状に設けたフォトレジストとすることが出来、これがマクロレンズよりも高く、マイクロレンズ上に必要とされるエアギャップを維持するものであり、透明カバーはマイクロレンズを保護すると共に光学コーティング用の表面を提供する。
【００１０】
カバーを取り付ける製造プロセスは、ウエハ処理装置を使用してウエハレベルで行うことが出来る。従って、カバー取り付けはクリーンルーム環境下で実施することが可能である為、イメージセンサ、即ちカバー取り付け前のマイクロレンズアレイに対するダメージ及び汚染を回避する、或いは最小化することが出来る。ウエハにプレートを取り付けた後、電気接続を行う為にプレートは切断され、ダイパッドが露出される。離間部材はプレートを基板表面上に維持するものであるが、下の回路素子を傷つけることなく切断する為に基板への取り付け前のプレートに溝をつけておいても良く、これにより更なる許容性を得ることが出来る。
【００１１】
透明カバーを離間部材へと取り付ける接着剤の塗布は、接着剤がマイクロレンズに付着しないように制御することが出来る。具体的には、接着剤に所望の接着剤厚さとほぼ等しいサイズのフィラー粒子を含ませておき、カバー取り付け時に圧力が印加されてもマイクロレンズ上へと接着剤が広がらないようにすることが出来る。離間部材とマイクロレンズとの間に離間部材と同様の構造を持つ障壁を追加して設ける、或いはかわりに設けることにより離間部材上の接着剤がマイクロレンズへと広がらないようにしても良い。
【００１２】
本発明の更に他の態様によれば、離間部材（及び採用した場合は障壁も）はガラスプレートと画素アレイとの間のエアギャップと周囲とを繋ぐチャネル、即ち通気孔を含んでいても良い。通気孔は、取り付けたカバーを熱的又は外部圧力変化による歪みや破損から守るものである。通気孔は、粒子を捕捉する形状、或いは粒子が入ることによるマイクロレンズアレイの汚染を防ぐ形状に作ることが出来る。
【００１３】
本発明の特定の実施例の１つは、ＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子である。撮像素子は、電気素子を含む基板、基板に取り付けられたレンズアレイ、基板上でレンズアレイを取り囲む離間部材、そして離間部材に取り付けられ、レンズアレイ上に横たわる透明カバー（ガラスプレート等）を含んでいる。一般的に離間部材はレンズより高さがあるため、標準的なウエハ加工装置による形成及び加工が容易なフォトレジスト等の材料から作られる。離間部材は、透明カバーとレンズアレイとの間に通じる通気孔を含み、通気孔は圧力の平準化を可能にするものではあるが、粒子がギャップに入り込み、撮像素子を汚染することは防ぐ形状に作られる。接着剤はカバーを取り付けるものであり、接着剤の厚さとほぼ等しいサイズのフィラー粒子を含むものであっても良い。光学障壁を設けて接着剤がレンズ上へと広がることを防ぐことも出来る。
【００１４】
本発明の他の実施例は、ＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子を製造する方法である。方法は、撮像素子の電気部品を基板上に製造するステップと、基板上にレンズアレイを形成するステップと、基板上にレンズアレイを取り囲む離間部材を形成するステップと、離間部材に透明カバーを取り付けるステップとを含む。このプロセスは、標準的なウエハ加工装置を使用してウエハレベルにおいて実施することが出来る。離間部材を形成する１つのプロセスは、基板上にフォトレジストの層を形成し、フォトレジストの選択領域を露出して離間部材領域を画定し、離間部材を形成するフォトレジスト部分を残すように現像するものである。離間部材上面に接着剤を塗布して透明カバーを離間部材上に押し付けることにより透明カバーが基板へと取り付けられる。
【００１５】
本発明の更に他の態様によれば、カバーを離間部材へと取り付ける為の接着剤は、所望の接着剤厚さとほぼ等しいサイズ、即ち直径を持つ、ガラスボール等のフィラー粒子を含んでいる。フィラー粒子はプレートが圧されることによりプレートが離間部材に直接接触することがないように、そして接着剤が離間部材から押し出されて付近のレンズへと付着することがないようにするものである。
【００１６】
基板は、複数の実質的に同じ集積回路（撮像素子はその集積回路の１つである）を形成するために加工されるウエハとすることが出来る。ウエハ上において、全ての集積回路の離間部材に１枚のガラスプレート又は他のカバープレートを取り付けることが出来る。透明カバーを切断することにより、基板中の能動回路上にある透明カバー部分は除去されるが、その下にある基板部分はそのまま残される。離間部材はカバーと基板との間の分離を提供し、プレート下面の事前形成された溝は、カバーを切断処理した場合に下の回路にダメージを与えない為に必要な許容度を与えるものである。ウエハ及びカバーの更なる切断により個々のＩＣダイへと分離される。
【００１７】
本発明の一態様によれば、イメージセンサは下にあるマイクロレンズを保護し、マイクロレンズ上にエアギャップを設ける為に、離間部材にガラスプレート又は他の保護カバーが取り付けられている。離間部材はフォトレジスト、或いは集積回路を製作する為のウエハ加工中に形成及びパターニングできる同様の材料から作ることが出来る。ガラスプレート、即ちカバープレートはウエハ加工装置を使用して取り付け及び切断することによりコストを抑え、保護カバー取り付け以前のイメージセンサへのダメージや汚染を防ぐことが出来る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図２Ａ及び図２Ｂはそれぞれ本発明の一実施例に基づくＣＭＯＳイメージセンサ２００の断面図及び平面図を示したものである。ＣＭＯＳイメージセンサ２００は導体基板１１０上に形成されており、離間部材２２０に囲まれた画素アレイ２１０を含んでいる。一実施例においては、基板１１０は他のイメージセンサを構成する複数の集積回路（図示せず）を含む加工シリコンウエハである。また或いは、基板１１０はウエハから分割した後のダイであっても良い。
【００１９】
画素アレイ２１０は画素センサの二次元アレイであり、これは標準的な構成を持つものであっても良い。各画素センサは光電領域１２０を含む。画素アレイ２１０中の画素センサのサイズ及び数量により、そのイメージセンサ２００が実現し得る画像解像度が決まるものであり、画素アレイ２１０は通常、一行或いは一列あたりに数百又は数千個の画素センサを含んでいる。
【００２０】
光電領域１２０の上にあるのはマイクロレンズ１３０のアレイである。図２Ａにおいては、マイクロレンズ１３０は円筒形状のレンズであり、マイクロレンズ１３０の各々は、光電領域１２０の行の上にあり、これに光を収束する。かわりに、各光電領域１２０は個別のマイクロレンズを含んでいても、或いは各マイクロレンズが光電領域の異なるセット（例えば列）上に配置されていても良い。光電領域が直線的な境界を持ち、互いに直接的に、或いはほぼ直接的に隣接するものである場合、円筒形レンズは光電領域の行に対する光の効率的な収束を提供する。図２Ａは線２Ａ−２Ａに沿って切断した場合の断面図であり、図２Ｂの平面図に描いた円筒形マイクロレンズ１３０の軸に直交する面を示すものである。
【００２１】
一実施例においては、各マイクロレンズ１３０は通常、約４〜６μｍ幅であり、基板１１０からの高さは約１μｍである。各マイクロレンズ１３０は更に、より広域からの入射光を対応する光電領域１２０へと収束する凸形の上面を持っている。このようなマイクロレンズはＪＳＲ　Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社製のＭＦＲ−３８５Ｍポジティブトーンｉライン・リフロー可能フォトレジストのような透明フォトレジスト、或いは他の透明材料から製作することが出来る。ＭＦＲ−３８５Ｍ材料は、石炭酸／エポキシ／メラミン樹脂に、光化学反応性化合物とエチルラクテート及びプロピレングリコール・モノエチルエーテル・アセテート溶液を合わせたものである。かわりに、マイクロレンズ１３０は屈折率勾配型レンズであっても良い。屈折率勾配型レンズは通常、平坦な上面を持っているが、対応する光電領域１２０への光の収束に必要とされる屈折率の変化を空間的に提供するものである。
【００２２】
離間部材２２０は画素アレイ２１０を囲んでおり、通常は頂部の平らな形状、又は半球状の形状を持ち、その上面にはガラスプレート２４０が取り付けられる。離間部材２２０はマイクロレンズ１３０よりも高く、ガラスプレート２４０が離間部材２２０の頂部に配置された場合、ガラスプレート２４０とマイクロレンズ１３０の間にはエアギャップが作られる。一般的な実施例においては、離間部材２２０は約１０〜１２μｍの高さと約６００μｍの幅を持つ。しかしながら、離間部材２２０の形状は、画素アレイ２１０のサイズやマイクロレンズ１３０の高さ、そして離間部材２２０に使用される材料の特性等の各種要因に応じて大幅に異なっていても良い。
【００２３】
離間部材２２０は粘性の高いフォトレジストで形成することが望ましい。一実施例においては、そのフォトレジストとしてＣｌａｒｉａｎｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ／ＡＺ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製のＡＺ　ｎＬＯＦ２０７０ネガティブトーンｉライン・フォトレジストを使用しているが、これはウエハ上に既に形成された材料との融和性が良く、約１０μｍ厚の構造を作成することが出来るものである。フォトレジスト、即ち離間部材２２０の使用により、製造プロセスが簡素化される。フォトレジストのパターニングは従来から周知であり、一般的にフォトレジストを所望の厚さにスピンオンにより形成し、フォトレジストの選択領域を適正な周波数の光で露出し、現像により不要部分（フォトレジストのタイプにより露出部、又は非露出部）を除去すれば良い。オプションとして、離間部材２２０を形成するフォトレジストを焼成、又は他の方法で硬化し、離間部材２２０の強度及び耐性を改善することも出来る。
【００２４】
フォトレジストを離間部材２２０に使用することにより、離間部材２２０をマイクロレンズ１３０の形成後、或いは形成前に作ることが出来る。製造プロセスの一例においては、加工されたウエハ上にフォトレジストの第一の層がマイクロレンズ１３０に適切な厚さにスピンオンされ、そしてマイクロレンズ１３０に対応する領域を画定するように露出される。第一のフォトレジスト層はその後現像され、加熱される。加熱によりフォトレジスト領域は液化し、マイクロレンズ１３０に望まれる形状が作られ、冷却後、そのままの形状に維持される。
【００２５】
その後、第二のフォトレジスト層が離間部材２２０に適正な厚さにスピンオンされ、離間部材２２０に相当する領域を画定する為に露出される。この結果得られた構造を現像し、不要なフォトレジスト領域を除去して離間部材２２０に対応する領域を残す。第二のフォトレジストは、その露出及び現像がマイクロレンズに損傷を与えることがないように、出来れば第一のフォトレジスト層と融和性を持つもの（両方の層が正のフォトレジスト、或いは両方の層が負のフォトレジスト）であることが望ましい。
【００２６】
かわりにフォトレジストの離間部材２２０をマイクロレンズ１３０よりも前に形成することも出来る。この場合、マイクロレンズ１３０を液化して形状を作る加熱処理は、一般的にフォトレジストの離間部材２２０に同様の効果をもたらすことになる。
【００２７】
離間部材２２０は、かわりにフォトレジスト以外の材料で形成することも出来るが、他の材料のパターニングには追加加工ステップを要することが一般的である。追加加工ステップとしては、フォトレジストを形成する前の、例えば金属、半導体又は絶縁体等の離間部材材料の形成、マスクを形成するフォトレジストパターニング後の材料のエッチング、及びエッチング後のフォトレジストマスクの除去等が含まれる。このような追加加工ステップは製造コストを増大させると共に、下にあるイメージセンサ２００の構造にダメージを与えることがないように選択、制御されなければならなくなる。離間部材２２０を形成するプロセスがマイクロレンズ１３０にダメージを与えることがないように、マイクロレンズ１３０は離間部材２２０を形成した後に形成される。
【００２８】
マイクロレンズ１３０及び離間部材２２０の形成後、Ｎｏｒｌａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，　Ｉｎｃ社製のＮＯＡ６８等の接着剤、或いは他のＵＶ又はＵＶ可視・硬化可能型接着剤が離間部材２２０の上面に塗布される。離間部材２２０に接着剤を選択的に塗布し、カバー２４０を離間部材２２０上に載せ、接着剤を硬化する為に、ＬＣＤパネルの層をボンディングする為の既知のプロセス等を使うことが出来る。このプロセスの一例の詳細を以下に説明する。
【００２９】
本発明の一実施例においては、カバー２４０は厚さが５００μｍであり、熱膨張率（ＣＴＥ）がシリコン基板１１０とほぼ等しい、例えばＰＹＲＥＸ（登録商標）、ＣＯＲＮＩＮＧ１７３７、或いはＣＯＲＮＩＮＧ　ＥＡＧＬＥ２００のようなガラスプレートとしたが、他のガラス又はプラスチックのような他の透明材料であっても適している。カバー２４０を離間部材２２０へと取り付ける前に、反射防止膜又は赤外線フィルタのような光学コーティングがカバー２４０に施される。かわりに、カバー２４０を離間部材２２０へと取り付けた後にこのようなコーティングを実施することも可能である。
【００３０】
一製造プロセスにおいては、カバー２４０は、ウエハ上に製作された全てのイメージセンサを覆うガラス又は他の材料の単一プレートである。かわりに、カバー２４０を、各々がイメージセンサの行又は列のＩＣを覆う複数のストリップの１つとすることも、或いは個々のイメージセンサのサイズにあわせて適用するガラス片とすることも出来る。下記に説明するように、ガラス２４０の切断は基板１１０表面にある電気接触を露出する形で行われなければならない。
【００３１】
本発明の他の実施例においては、離間部材２２０は外側リムと内側リムを持つ、二重リム離間部材に置き換えられる。外側リムの上面に塗布された接着剤はガラスプレートを外側リムへと取り付けるものであり、離間部材２２０の上面から広がることもある接着剤を外側リムと内側リムの間にある間隙に収容することにより接着剤が画素アレイ２１０へと至ることがないようになっている。従って、内側リムは接着剤の範囲を限定する障壁として働くのである。
【００３２】
図３Ａ及び図３Ｂは、離間部材２２０と障壁３３０を含む二重リム構造を持つＣＭＯＳイメージセンサ３００を描いたものである。イメージセンサ３００は更に、図２Ａ及び図２Ｂにおいて説明した要素も含んでいる。障壁３３０は離間部材２２０と同じ構造としても、或いは障壁３３０の上面に接着剤が塗布されてしまうことがないように離間部材２２０よりも短くしてもよい。従って、障壁３３０は離間部材２２０の形成に用いた同じフォトレジスト層を使用することも出来れば、離間部材２２０を形成したフォトレジストよりもわずかに薄いフォトレジスト層から形成することも出来る。
【００３３】
図４は本発明の他の実施例に基づくイメージセンサ４００の平面図である。イメージセンサ４００は、画素アレイ２１０とその上のカバーとの間にあるエアギャップに通じる通気孔４２２を提供する離間部材４２０を持っている。ガラス取り付け用に離間部材４２０へと塗布される接着剤は通気孔４２２には塗布されておらず、カバー取り付け後も気体がエアギャップへと流入・流出することが出来る。従って、離間部材４２０にカバーが取り付けられていてもエアギャップ内の気圧はイメージセンサ４００にかかる外気圧と平準化されるのである。よってイメージセンサ４００は封止されたエアギャップ内の気圧に起因する歪や破損の可能性が無いのである。
【００３４】
図５は、塵や埃をトラップして画素アレイ２１０の汚染を防ぐように設計されたより複雑な気体チャネル５３５を含む通気システムを持つイメージセンサ５００を描いたものである。図５に描かれた実施例においては、イメージセンサ５００は離間部材（外側リム）５２０と障壁（内側リム）５３０を含む二重リム構造を持っている。離間部材５２０は気体を流通させる為の開口５２２を含んでいる。障壁５３０は開口５３２を有しており、障壁５３２を通じるチャネル５３５は、画素アレイ２１０に至るまでに１回以上折れ曲がっている。
【００３５】
図６は、本発明の一実施例に基づくイメージセンサの製造プロセス６００を示すフローチャートである。プロセス６００においては、最初のステップ６０５で従来のＣＭＯＳ集積回路製造技術が用いられることにより、イメージセンサＩＣの電気部品がウエハ１１０中、及び上に形成される。次に製造ステップ６１０においては、イメージセンサＩＣ上にマイクロレンズアレイが形成される。マイクロレンズアレイはパターニングされ、加熱されることにより凸型光学形状となったフォトレジストから構成する等、従来の技術により形成される。かわりに、酸化珪素及び窒化珪素を使用して層の屈折率を変化させることにより、屈折率勾配型マイクロレンズを形成しても良い。
【００３６】
製造ステップ６１５においては、離間部材の材料が形成される（例えばフォトレジストを所望の厚さにスピンオンする）。その後従来のフォトリソグラフィープロセス６２０により材料をパターニングして内側障壁を持つ、或いは持たない離間部材をイメージセンサＩＣ中の画素アレイの周囲に形成する。フォトリソグラフィープロセス６２０により、通気チャネルを含む、或いは含まない離間部材及び障壁を所望の形状に作成することが出来るのである。
【００３７】
ステップ６２５においては、ウエハ１１０へと取り付けるカバープレート２４０が用意される。カバープレート２４０は通常、ウエハ１１０と同じサイズを持ち、ウエハ１１０のＣＴＥと同様のＣＴＥを持つ材料から作られることが一般的である。ＩＲフィルタ又は反射防止コーティングのような光学コーティング７３０は、図７に示したようにカバープレート２４０のいずれか一方の面又は両面に設けることが出来る。加えて、カバープレート２４０の下面には、以下に説明する下の電気接触部を露出する為のカバー２４０の切断工程において更なる許容性が得られるように溝７２０を設けることも出来る。一実施例においては、カバープレート２４０は５００μｍ厚のＰＹＲＥＸ（登録商標）等のガラスプレートである。溝７２０は電気接触部を含む集積領域に対応する幅を持つものであるが、本発明の一実施例においては幅が約８００±５０μｍ、深さが約２００±２５μｍである。
【００３８】
加工されたウエハ１１０とカバープレート２４０の準備が整うと、ステップ６３０、６３５、６４０及び６４５を含む取り付けプロセス例により、ウエハ１１０にカバープレート２４０が取り付けられる。取り付けプロセスにおいては、図８に示したウエハボンダー８００のようなウエハ加工装置を使用することが出来る。ウエハボンダー８００は、上部ステージ及び留め輪８１０、下部ステージ及び留め輪８２０、そしてステーション８１５中のカバープレート２４０をステーション８２５中のウエハ１１０に接触させる為の吸着システム８３０を含む。
【００３９】
取り付け処理例におけるステップ６３０では、離間部材２２０上へと塗布する所望の接着剤パターンに一致する隆起パターンを持つパッドがステーション８１５中に配置され、接着剤がパッドのその隆起した領域に塗布される。接着剤のパッドへの塗布は、ガラスプレートに接着剤の均一な層をコートし、コーティングされたプレートをステーション８２５中に配置し、ステーション８２５中のガラスプレートにステーション８１５中のパッドを接触させ、接着剤を隆起パターンへと移すことにより行われる。コーティングされたプレートの接着剤の厚さにより、パッドへと移される接着剤の量を制御することが出来る。
【００４０】
コーティングされたプレートをウエハボンダー８００から除去した後、ステップ６３５においてステーション８２５中にウエハ１１０が配置され、パッドがウエハ１１０に対して位置合わせされる。パッド及びウエハ１１０は一般的に不透明である為、この位置合わせ処理にはパッド−ウエハ１１０間を監視することが出来るビジョンシステムが必要となる場合もある。パッド及びウエハ１１０の位置合わせが完了すると、ステップ６４０において、パッドがウエハ１１０へと接触させられ、接着剤がパッドからウエハ１１０上の離間部材２２０へと移される。
【００４１】
ステップ６４５においては、ステーション８１５中のパッドが用意されたカバープレート２４０と置き換えられ、カバープレート２４０がウエハ１１０に対して位置合わせされる。カバープレート２４０は透明である為、この位置合わせ処理にはトップビュー又はサイドビュービジョンシステムを使用することが出来る。図９はカバープレート２４０とウエハ１１０との理想的なアライメントを示しており、カバープレート２４０の非切断領域７１０が画素アレイ２１０上にあり、ウエハ１１０上のＣＭＯＳイメージセンサＩＣの離間部材２２０に接触している。カバープレート２４０中の溝７２０は、使用上、及び／又はＣＭＯＳイメージセンサＩＣ２００のパッケージング用にアクセス可能でなければならない電気接触部を含む回路領域上にある。
【００４２】
ウエハ１１０及びカバープレート２４０間に適正なアライメントが確保されると、ウエハボンダーは減圧下でカバープレート２４０とウエハ１１０を接触させる。接着剤中のフィラー粒子を接着剤の最低厚を制御するように選択されたサイズ、即ち直径とすることにより、カバープレート２４０をウエハ１１０へと接触させるプロセスによってカバープレート２４０と離間部材２２０との間の接着剤が全て搾り出されてしまうことがないようにすることが出来る。
【００４３】
ステップ６５５においては接着剤のＵＶキュア或いはタックキュア等の硬化処理が実施され、カバープレート２４０及びウエハ１１０はウエハボンダーから取り出すことが出来るまでに好適にボンディングされる。ウエハ１１０とカバープレート２４０がこのようにボンディングされると、画素アレイはカバープレート２４０により汚染やダメージから守られている為にボンディングされた組立部品をより清浄度の低い環境に出すことが出来る。
【００４４】
図９に示したように、取り付けられたカバープレート２４０は電気接続を行う為に露出しなければならない接触部上にある。切断処理６６０により、ガラスプレートは切断処理され、ダイの接触部が露出される。従来の精密切断装置は、現時点においては約±２５μｍの誤差で所望の深さに切込みを入れることしか出来ない為、切込み深度の誤差が離間部材２２０の高さよりも大きくなる可能性がある。切断処理６６０による下の回路へのダメージを防ぐ為に、切断処理６６０においては、溝７２０に届く程度の（例えば溝頂点よりも２５〜５０μｍ深い）深さに切込みがいれられる。カバープレート２４０中の溝７２０の深さは、例えば１００μｍ等の充分に深いものであり、切断深度に最悪の誤差があった場合であっても、切断が下の回路に届いてダメージを生じるようなことはない。
【００４５】
図６に戻るが、更なるウエハ切断処理６８０により、ウエハと、取り付けられたガラスがスクライブ線に沿って切断され、個々のダイが分離される。その後ダイを従来技術によってパッケージングし、それぞれに適した電気接続を作ることが出来る。
【００４６】
製造プロセス６００は標準的なウエハ製造設備により、標準的な集積回路製造サイクルによって実施することが可能であり、従ってイメージセンサを含む組立部品製造における全体的コストを引き下げることが出来る。ガラス取り付け工程をウエハ製造段階において行うことにより、イメージセンサ中に非常に低い汚染レベルを実現することも出来る。更に、ウエハ製造技術はカバープレート２４０のウエハ１１０に対する平坦度を精密に制御することが可能であり、光学性能を改善することにも繋がる。
【００４７】
本発明に基づくカバーは、イメージセンサの傷つきやすい構造を保護し、いずれのレンズ間隙調整機構やカメラハウジング設計においても、ガラス表面への直接接触を可能とする。ガラスは更に、ウエハ製造プロセス後に生じる汚染の清浄化処理も単純化するものである。
【００４８】
本発明を特定の実施例に基づいて説明して来たが、この説明は本発明の単なる一応用例にしかすぎず、これに限定されるものではない。例えば、上述した実施例においてはＣＭＯＳイメージセンサを用いたが、マイクロレンズアレイを利用した他の素子であっても、マイクロレンズアレイを保護するガラスプレート又はカバーを提供する本発明の実施例から恩恵を被るものである。更に、本明細書は特定の構造について幾つかの特定の材料及び寸法をあげているものであるが、このような説明は単に好適な事例を挙げたに過ぎず、これらに限定されるものではない。他の様々な構造の適用や、実施例に開示した構造の組み合わせ等は請求項に定義される本発明の範囲に入るものである。
【００４９】
最後に、本発明の代表的な実施態様をまとめて示す。
（実施態様１）
撮像装置の電気素子（１２０）を含む基板（１１０）と、前記基板（１１０）上にあるレンズ（１３０）のアレイと、前記基板（１１０）上にあり、前記レンズ（１３０）のアレイを取り囲む離間部材（２２０）と、前記離間部材（２２０）へと取り付けられたカバー（２４０）とを含み、前記カバー（２４０）が前記レンズ（１３０）のアレイ上にあることを特徴とする撮像装置。
【００５０】
（実施態様２）
前記離間部材（２２０）が、環状のフォトレジストから構成されていることを特徴とする実施態様１に記載の装置。
【００５１】
（実施態様３）
前記離間部材が、前記カバー（２４０）と前記レンズ（１３０）のアレイとの間の間隙へと通じる通気孔（４２２、５２２）を含んでいることを特徴とする実施態様１又は実施態様２に記載の装置。
【００５２】
（実施態様４）
前記基板（１１０）上の前記離間部材（２２０）と前記レンズ（１３０）のアレイとの間に障壁（３３０）を更に含むことを特徴とする実施態様１から実施態様３に記載の装置。
【００５３】
（実施態様５）
撮像装置の電気部品（１２０）を基板（１１０）上に形成するステップと、前記基板（１１０）上にレンズ（１３０）のアレイを形成するステップと、前記基板（１１０）上に、前記レンズ（１３０）のアレイを取り囲むように離間部材（２２０）を形成するステップと、前記離間部材（２２０）にカバー（２４０）を取り付けるステップとを含む撮像装置の製造方法。
【００５４】
（実施態様６）
前記基板（１１０）がウエハであり、前記電気部品（１２０）の形成が、複数の実質的に同じ集積回路（２００）であって、前記撮像装置がその１つであることを特徴とする前記集積回路（２００）を形成する為にウエハを加工するステップを含み、前記ウエハを加工するステップが、前記複数の集積回路（２００）の上に、各々が複数のレンズ（１３０）のアレイを形成するステップと、各々が複数のレンズ（１３０）のアレイ（２１０）を取り囲む複数の離間部材（２２０）を形成するステップと、前記複数の離間部材（２２０）に前記カバー（２４０）を取り付けるステップを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【００５５】
（実施態様７）
前記カバー（２４０）を切断することにより前記基板（１１０）中の能動回路上に存在するカバー（２４０）の部分（７２０）を除去するステップを更に含み、前記カバー（２４０）を切断するステップが、下の基板（１１０）部分を非切断状態とすることを特徴とする実施態様６に記載の方法。
【００５６】
（実施態様８）
前記カバー（２４０）の下面を前記離間部材（２２０）へと取り付ける以前に、前記カバー（２４０）の前記下面に溝（７２０）を切っておくステップを更に含み、前記カバー（２４０）の、能動回路上にある前記部分を除去する為に切断するステップが、前記カバーの上面から前記溝（７２０）までに切込みを入れるものであることを特徴とする実施態様７に記載の方法。
【００５７】
（実施態様９）
ダイを分離させる為に前記ウエハ（１１０）及び前記カバー（２４０）の切断工程を更に含むことを特徴とする実施態様６から実施態様８に記載の方法。
【００５８】
（実施態様１０）
前記離間部材を形成するステップが、前記基板（１１０）上にフォトレジストの層を形成するステップと、前記フォトレジストを露光して前記離間部材（２２０）に対応する領域を画定するステップと、前記フォトレジストを現像して前記離間部材（２２０）を形成するフォトレジスト部分を残すステップとを含むことを特徴とする実施態様５から実施態様９に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＣＭＯＳイメージセンサの断面図
【図２Ａ】本発明の一実施例に基づくカバー取り付け用離間部材を含むＣＭＯＳイメージセンサの断面図
【図２Ｂ】本発明の一実施例に基づくカバー取り付け用離間部材を含むＣＭＯＳイメージセンサの平面図
【図３Ａ】本発明の一実施例に基づくカバー取り付け用離間部材及び障壁を含むＣＭＯＳイメージセンサの断面図
【図３Ｂ】本発明の一実施例に基づくカバー取り付け用離間部材及び障壁を含むＣＭＯＳイメージセンサの平面図
【図４】本発明の他の実施例に基づく、通気孔を設けたＣＭＯＳイメージセンサの平面図
【図５】本発明の他の実施例に基づく、通気孔を設けたＣＭＯＳイメージセンサの平面図
【図６】本発明の一実施例に基づくイメージセンサの製造プロセスを示すフローチャート
【図７】下の回路素子を損なうことなくカバープレートを切断処理する為の許容性を提供する溝を事前につけられたカバープレートの断面図
【図８】本発明の一実施例に基づいてＣＭＯＳイメージセンサを含むウエハにカバープレートを取り付ける上で好適なウエハボンダーを示す図
【図９】本発明の一実施例に基づくプロセスによりウエハへと取り付けられたカバープレートを切断する処理の説明図
【符号の説明】
１１０　基板
１２０　電気素子
１３０　レンズ
２００　集積回路
２１０　レンズアレイ
２２０　離間部材
２４０　カバー
３３０　障壁
４２２、５２２　通気孔
７２０　カバーの除去部分（溝）
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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