(57)【要約】【課題】透明部材の表裏面で異なる膜応力を持つ光学膜の成膜面積が調整され、反りを低減するように調整された薄膜付きカバー部材を提供する。【解決手段】透明部材１における第１の面に形成された第１の光学膜２と、前記第１の面と反対側の第２の面に形成された第２の光学膜３とを備え、第１の光学膜２と第２の光学膜３は膜応力が異なり、第１の光学膜２及び第２の光学膜３のうち、膜応力の小さい光学膜の成膜面積が、もう一方の光学膜の成膜面積よりも大きいことを特徴とする薄膜付きカバー部材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明部材における第１の面に形成された第１の光学膜と、
前記第１の面と反対側の第２の面に形成された第２の光学膜とを備え、
前記第１の光学膜と前記第２の光学膜は膜応力が異なり、
前記第１の光学膜及び第２の光学膜のうち、膜応力の小さい光学膜の成膜面積が、もう一方の光学膜の成膜面積よりも大きいことを特徴とする薄膜付きカバー部材。
【請求項２】
前記第１の光学膜及び／又は第２の光学膜は、偏光選択機能、波長選択機能、光量調整機能及び反射防止機能からなる光学機能の群のうち、２つ以上を有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜付きカバー部材。
【請求項３】
前記第１の光学膜が有する光学機能と前記第２の光学膜が有する光学機能とが異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜付きカバー部材。
【請求項４】
前記透明部材がウェハ状であり、前記透明部材に、対となる前記第１の光学膜と前記第２の光学膜とが複数形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜付きカバー部材。
【請求項５】
受光素子と、
該受光素子から出力される信号を外部に出力するための電極と、
該受光素子及び該電極を有する基板を備えた固体撮像素子と、
前記受光素子の受光面に形成されたマイクロレンズと、
前記受光素子の受光面と対向して離間配置されたカバー部材と、
前記受光素子の外径側において前記基板と前記カバー部材との間を接着する接着部とを有し、
前記カバー部材は、請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜付きカバー部材であることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
前記第２の光学膜は、前記第１の光学膜よりも成膜面積が小さく、前記透明部材における前記固体撮像素子と対向する面に形成されているとともに、前記受光素子が形成される面積よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜付きカバー部材の製造方法であって、
透明部材に光学膜の材料を堆積又は塗布して前記第１の光学膜及び第２の光学膜を形成する工程を少なくとも有することを特徴とする薄膜付きカバー部材の製造方法。
【請求項８】
前記第１の光学膜及び第２の光学膜のうち、成膜面積が小さい光学膜を前記透明部材に形成した後、もう一方の光学膜を形成することを特徴とする請求項７に記載の薄膜付きカバー部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜付きカバー部材、固体撮像装置及び薄膜付きカバー部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやデジタルビデオカメラの薄型化・小型化が進み、これらに使用されているＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）やＣＭＯＳ（complementary  metal  oxide  semiconductor）から構成される固体撮像装置にも薄型化・小型化が求められていることが知られている。
【０００３】
さらに近年では、携帯電話や携帯情報端末機、車載カメラ等の多岐にわたる用途で固体撮像装置が用いられ、薄型化・小型化・高性能化の要求がますます高まっている。この要求に応えるため、固体撮像装置のパッケージ方法は、イメージセンサ（固体撮像素子）をセラミック等のパッケージによって気密封止する従来のタイプから、より小型化が可能なイメージセンサとカバー部材を接着し、樹脂により封止するタイプなど、イメージセンサダイと同程度の大きさとなるチップサイズパッケージタイプに移行してきた。
近年では、イメージセンサとカバー部材とをウェハ状態で貼り合わせてから個片化するウェハレベルパッケージにより、イメージセンサと同サイズのパッケージが作製されている。これはリアルチップサイズパッケージと呼ばれ、既に知られている。
【０００４】
一方、固体撮像装置の高機能化も加速しており、カバー部材に反射防止膜や赤外線カットフィルタを形成することにより、画像品質を高める構造が一般的になっている。近年では光量、波長だけではなく、カバー部材に偏光を選択するための光学膜を形成した固体撮像装置も報告されている。
しかし、これら光学膜をカバー部材に形成すると、カバー部材に反りが発生してしまうという問題がある。特にウェハレベルパッケージでは、例えば８インチや１２インチという直径を持つウェハ同士を接着するため、反りが発生すると接着不良や信頼性低下などが発生し、品質を低下させてしまうという問題があった。
【０００５】
特許文献１では、ガラス基板の表面に溝を形成することで、ガラス基板上の薄膜による応力を緩和し、ガラス基板の反り量を低減するとともに、薄膜の加工精度の向上を図ることが開示されている。
しかしながら、特許文献１では、ガラス基板に溝を形成し、これに対し薄膜を形成しているため、加工が難しく、生産性が十分でない。また、ガラス基板に溝を形成することにより、ガラス基板の強度が減少してしまう。例えば、ガラス基板と固体撮像素子をウェハレベルで接着する場合、ガラス基板の搬送工程や接着工程でガラス基板が破損する恐れがある。
【０００６】
特許文献２では、基板上の膜応力が起因となり膜剥離や基板破壊が発生するという問題を解決するために、基板の両面における膜応力のバランスをとる薄膜堆積方法が報告されている。特許文献２では、一方の面における光学膜の光学性能を損なわないように最適設計し、表裏の光学膜厚さを適切な厚さに堆積することで応力を調整している。
しかしながら、表裏の光学膜の材料、プロセスが異なれば、厚さを等しくしても応力は異なってしまうため、特許文献２の薄膜堆積方法では表裏の光学膜が同じ場合に限定され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、透明部材の表裏面で異なる膜応力を持つ光学膜の成膜面積が調整され、反りを低減するように調整された薄膜付きカバー部材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】
上記課題を解決するために、本発明の薄膜付きカバー部材は、透明部材における第１の面に形成された第１の光学膜と、前記第１の面と反対側の第２の面に形成された第２の光学膜とを備え、前記第１の光学膜と前記第２の光学膜は膜応力が異なり、前記第１の光学膜及び第２の光学膜のうち、膜応力の小さい光学膜の成膜面積が、もう一方の光学膜の成膜面積よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、透明部材の表裏面で異なる膜応力を持つ光学膜の成膜面積が調整され、反りを低減するように調整された薄膜付きカバー部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るカバー部材の一例における上面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図２】本発明に係るカバー部材の他の例における上面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図３】本発明に係る固体撮像装置の一例における断面図である。
【図４】本発明に係る固体撮像装置の他の例における断面図である。
【図５】本発明に係る固体撮像装置の他の例における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る薄膜付きカバー部材、固体撮像装置及び薄膜付きカバー部材の製造方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１２】
＜薄膜付きカバー部材＞
本発明の薄膜付きカバー部材は、透明部材１における第１の面に形成された第１の光学膜２と、前記第１の面と反対側の第２の面に形成された第２の光学膜３とを備え、第１の光学膜２と第２の光学膜３は膜応力が異なり、第１の光学膜２及び第２の光学膜３のうち、膜応力の小さい光学膜の成膜面積が、もう一方の光学膜の成膜面積よりも大きいことを特徴とする。なお、以下、「カバー部材」と表記した場合においても、「薄膜付きカバー部材」を意味するものとする。
【００１３】
図１に、本発明に係る薄膜付きカバー部材の一例を示す。図１（ａ）はカバー部材の上面図を示し、図１（ｂ）はカバー部材の断面図を示す。図１には、可視光を透過する透明部材１、透明部材１の第１の面に形成された第１の光学膜２、第１の光学膜２とは異なる膜応力を有する第２の光学膜３が図示されている。
【００１４】
本実施形態に係る薄膜付きカバー部材は、第１の光学膜２と第２の光学膜３が反り量が低減されるように互いに異なる成膜面積を持つことを特徴としている。すなわち、膜応力が強い方の成膜面積が、膜応力が弱い方の成膜面積より小さくなっている。これにより、応力バランスをとることができ、カバー部材全体の反り量を低減することができる。
【００１５】
本実施形態では、第１の光学膜２と第２の光学膜３は互いに、光学機能、材料、構造、成膜プロセスが異なることも有り得る。このため、第１の光学膜２と第２の光学膜３は異なる膜応力を有し、第１の光学膜２と第２の光学膜３が同じ成膜面積であると、透明部材全体に反りが生じてしまう。そのため、本発明では第１の光学膜２と第２の光学膜３の成膜面積を制御することによって、反り量を抑制することができる。
【００１６】
本発明において、膜応力の測定方法は特に制限されるものではなく、従来の方法を用いることができる。例えば、特許文献２（特開２００７−１９３３５７号公報）に開示されている基板の反りから膜応力を算出する方法により測定することができる。基板の反りの計測は市販のレーザ変位計、共焦点顕微鏡、干渉計などで行うことができる。また、結晶質の薄膜に対して用いられる、Ｘ線回折を用いて結晶格子の歪から応力を測定する方法により測定することができる。
なお、透明部材１の一方の面に光学膜を形成し、透明部材１の反り量を測定した後、もう一方の光学膜の成膜面積を調整することも可能である。
【００１７】
本実施形態における薄膜付きカバー部材において、第１の光学膜２及び／又は第２の光学膜３は、偏光選択機能、波長選択機能、光量調整機能及び反射防止機能からなる光学機能の群のうち、２つ以上を有していることが好ましい。また、第１の光学膜２が有する光学機能と第２の光学膜３が有する光学機能とが異なっていることが好ましい。
これにより、薄膜付きカバー部材に複数の光学機能を付与することができ、多機能化を図ることができる。
【００１８】
偏光選択機能としては、例えばワイヤグリッド型偏光フィルタ等が挙げられる。
波長選択機能としては、例えばカラーフィルタや、多層膜バンドパスフィル等が挙げられる。
光量調整機能としては、例えばＮＤ（Neutral  Densitｙ）フィルタ等が挙げられる。
反射防止機能としては、例えば多層膜反射防止フィルタや、ＳＷＳ（Sub-Wavelength  Structure）反射防止構造等が挙げられる。
【００１９】
また、第１の光学膜２と第２の光学膜３の材料は、特に制限されるものではないが、例えばアルミニウムなどの金属材料や、酸化チタン（ＴｉＯ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）などの誘電体材料等が挙げられる。
第１の光学膜２と第２の光学膜３の構造としては、特に制限されるものではないが、単層膜の他に、例えば光の波長以下の複数の層から形成される多層膜構造や、光の波長以下の凹凸によって形成されるＳＷＳ構造等が挙げられる。
第１の光学膜２と第２の光学膜３の材料及び構造は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第１の光学膜２と第２の光学膜３の膜厚は、特に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
【００２０】
透明部材１としては、可視光を透過するものであれば特に制限されるものではなく、例えばガラス基板やプラスチック基板等が挙げられる。また、透明部材１の厚みとしては、特に制限されるものではなく、状況に応じて適宜変更が可能である。
【００２１】
図２に、本発明に係るカバー部材の他の例を示す。図２（ａ）はカバー部材の上面図を示し、図２（ｂ）はカバー部材の断面図を示す。図２には、可視光を透過するウェハ状の透明部材４、透明部材１の第１の面に形成された第１の光学膜２、第１の光学膜２とは異なる膜応力を有する第２の光学膜３が図示されている。
本実施形態に係る薄膜付きカバー部材は、透明部材がウェハ状であり、透明部材４に、対となる第１の光学膜２と第２の光学膜３とが複数形成されている。
【００２２】
図１と同様に、第１の光学膜２と第２の光学膜３は透明部材全体の反り量が低減されるように互いに異なる成膜面積を持つことを特徴としている。すなわち、膜応力が強い方の成膜面積が、膜応力が弱い方の成膜面積より小さくなっている。これにより、応力バランスをとることができる。
【００２３】
通常、カバー部材はウェハの状態で成膜を行い、ダイシング等の工程により個片化する。これにより、チップ辺りのタクト短縮、低コスト化を図っている。一方、ウェハの状態で成膜をすることで反りが顕著にあらわれるという問題があった。反りが大きいとダイシング時に膜剥がれや、ウェハの破壊が発生してしまう。
また、近年ウェハレベルでカバー部材と固体撮像素子を接着する工程が報告されている。カバー部材の反りが大きいと、接着不良が発生したり、接着後に応力が残留することによる信頼性の低下が発生したりしてしまう。
これに対し本発明では、膜応力を考慮しつつ光学膜の成膜面積を調整し、透明部材１の第１の面と第２の面における光学膜の膜応力のバランスをとることにより、これらの問題を回避することができる。
上記のことから、本発明の薄膜付きカバー部材は、固体撮像装置における固体撮像素子を覆うカバー部材として適用できる他、ＭＥＭＳ（Micro  Electoro  Mechanical  Systems）等のカバー部材として用いることができる。
【００２４】
＜固体撮像装置＞
本発明に係る固体撮像装置は、受光素子１８と、受光素子１８から出力される信号を外部に出力するための電極１４と、受光素子１８及び電極１４を有する基板からなる固体撮像素子１０と、受光素子１８の受光面に形成されたマイクロレンズ１７と、受光素子１８の受光面と対向して離間配置されたカバー部材と、受光素子１８の外径側において前記基板と前記カバー部材との間を接着する接着部（接着剤１１）とを有し、前記カバー部材は、本発明に係る薄膜付きカバー部材であることを特徴とする。
【００２５】
図３に、本発明に係る固体撮像装置の一例における断面図を示す。図３には、可視光を透過する透明部材１、透明部材１の第１の面に形成された光学機能を有する第１の光学膜２、透明部材１の第２の面に形成された第１の光学膜２とは異なる膜応力を有する第２の光学膜３が図示されている。
また、入射光を電気信号に変換する固体撮像素子１０、透明部材１と固体撮像素子１０を接着する接着剤１１、インターポーザ基板１２、固体撮像素子１０とインターポーザ基板１２を接着するダイボンド材１３、固体撮像素子１０とインターポーザ基板１２を電気的に接続する金属ワイヤー１４、金属ワイヤー１４を保護する封止樹脂１５が図示されている。また、固体撮像素子１０における透明部材１側の面に、マイクロレンズ１７、受光素子１８が形成されており、集光用のマイクロレンズ１７は受光素子１８の受光面側に形成されている。
【００２６】
このように構成される固体撮像装置においては、光は光学機能を有する第１の光学膜２、透明部材１を通過し、受光素子１８に入射する。そして、受光素子１８から信号が外部に出力される。
なお、カバー部材と接着する対象物として固体撮像素子１０を例として挙げたが、ウェハレベル接着・接合プロセスにより一体化する対象は特に制限されるものではない。
【００２７】
本実施形態において、第１の光学膜２と第２の光学膜３が透明部材全体の反り量が低減されるように互いに異なる成膜面積を持つことを特徴とする。すなわち、膜応力が強い方の成膜面積が、膜応力が弱い方の成膜面積より小さくなっている。このため、応力バランスをとることができる。これにより、固体撮像素子１０との接着部に残留する応力を低減できるため、接着不良の発生、信頼性の低下を抑制でき、短期的、長期的性能を確保できる。
【００２８】
図４に、本発明に係る固体撮像装置の他の例における断面図を示す。また、図５は個片化する前の状態を示す模式図である。
図４、図５には、可視光を透過するウェハ状の透明部材４、透明部材４の第１の面に形成された光学機能を有する第１の光学膜２、固体撮像素子１０、透明部材４を接着する接着剤１１、固体撮像素子１０と外部基板（インターポーザ基板１２等）とを電気的に接続するための貫通電極１６が図示されている。また、固体撮像素子１０における透明部材１側の面に、マイクロレンズ１７、受光素子１８が形成されている。
【００２９】
第１の光学膜２と第２の光学膜３が透明部材全体の反り量が低減されるように互いに異なる成膜面積を持つことを特徴し、これにより、ウェハの反りによる接着不良や信頼性低下を抑制することができる。
【００３０】
本実施形態に係る固体撮像装置において、第２の光学膜３は、第１の光学膜２よりも成膜面積が小さく、透明部材１における固体撮像素子１０と対向する面に形成されているとともに、受光素子１８が形成される面積よりも小さいことが好ましい。言い換えると、図４等に示されるように、第２の光学膜３が第１の光学膜２よりも成膜面積が小さい場合、すなわち第２の光学膜３がセンサ（マイクロレンズ１７、受光素子１８）の一部に限定して形成されている場合である。この場合、画素（受光素子１８）に近い面に第２の光学膜３が形成されている。
【００３１】
このような構成とすることで、光学膜を通過した光が広がり、隣接画素に入射してしまうことを防ぐことができ、有利になる。また、受光素子１８に入射する光が、第２の光学膜３を透過したものと透過していないものとなり、１つの固体撮像素子に複数の光学機能を付加することができる。
また、１画素毎に光学膜の機能を異ならせることも可能であり、固体撮像装置を多機能化することができる。
【００３２】
一般的に光学膜の寸法が設計値からずれると、光学膜を通過した光が入射すべき画素に光が入射しないことや、その逆の現象が発生する。このため、センサの一部に限定して、光学膜を成膜する場合、あるいは１画素毎に異なる光学膜の機能を付加する場合は、その光学膜を先に成膜した方が有利である。本実施形態の場合、第１の光学膜２よりも第２の光学膜３が先に成膜され、かつセンサに近い側に成膜されることが好ましい。
【００３３】
＜薄膜付きカバー部材の製造方法＞
本発明に係る薄膜付きカバー部材の製造方法は、透明部材に光学膜の材料を堆積又は塗布して第１の光学膜２及び第２の光学膜３を形成する工程を少なくとも有することを特徴とする。必要に応じて、その他の工程を有していてもよい。なお、本発明に係るカバー部材の製造方法によって製造されるカバー部材には、図１に示されるカバー部材だけでなく、図２に示されるカバー部材も含まれる。
【００３４】
透明部材に光学膜の材料を堆積又は塗布する方法としては、特に制限されるものではなく、公知の方法を用いることができる。例えば、ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法、スパッタリング法、スピンコート法等が挙げられる。
【００３５】
本発明に係る薄膜付きカバー部材の製造方法において、第１の光学膜２及び第２の光学膜３のうち、膜応力が小さい光学膜を形成した後、もう一方の光学膜を形成することが好ましい。これにより、透明部材１の反り量を極力抑えた状態で、もう一方の光学膜を形成することができ、光学膜の形成をより容易に行うことができる。さらに、カバー部材全体の反り量を低減することができる。
【００３６】
本発明におけるカバー部材を製造する際、すなわち成膜する際には、一度に両面における応力のバランスをとることはできず、必ず膜面全体の応力（片方を成膜した際の反り量）に差が生じてしまう。そのため、膜面全体の応力（片方を成膜した際の反り量）が小さい方、すなわち本発明においては成膜面積の小さい方から成膜する方が有利になる。これにより、透明部材が大きく反った状態での成膜、パターニングに伴う、カバー部材の破損、成膜の均一性低下、パターニング精度の低下などの問題を低減することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１、４  基板
２  第１の光学膜
３  第２の光学膜
１０  固体撮像素子
１１  接着剤
１２  インターポーザ基板
１３  ダイボンド剤
１４  金属ワイヤー
１５  封止樹脂
１６  貫通電極
１７  マイクロレンズ
１８  受光素子
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特許第４７０４７９２号公報
【特許文献２】特開２００７−１９３３５７号公報
【図１】
2016086091.tif 000003
【図２】
2016086091.tif 000004
【図３】
2016086091.tif 000005
【図４】
2016086091.tif 000006
【図５】
2016086091.tif 000007