(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(i) 平面視上互いに対向する１対の辺によって各々構成される第１および第２の対向辺を有する半導体基板と、(ii)前記半導体基板の一表面に形成された多数個の光電変換素子と、(iii)前記多数個の光電変換素子の上方に配置されたレンズ体と、(iv)前記半導体基板上に電気的絶縁膜を介して形成され、平面視上、前記第１の対向辺の一方の辺に沿った領域と他方の辺に沿った領域とに分散配置された複数個のパッドと、(v)前記複数個のパッドを介して外部から供給される駆動信号によって動作して、前記光電変換素子の各々に蓄積された電荷に基づいて画素信号を生成することができる画素信号生成部とを有するイメージセンサチップと、
前記イメージセンサチップ上に透光体によって形成され、前記レンズ体を覆って該レンズ体と共に集光素子を形成し、前記パッドの各々は覆わずに露出させる低屈折率層と、
前記低屈折率層上に固着された透明板であって、前記レンズ体は覆い、前記パッドの各々は覆わずに露出させ、前記第２の対向辺と平面視上ほぼ重なる対向辺を有する透明板とを備えた固体撮像装置であって、
前記透明板の側面のうち、前記対向辺を含む各側面がそれぞれ粗面であり、平面視したときに前記パッドに面する各側面が光沢面である固体撮像装置。
【請求項２】
前記透光体が透明樹脂である請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
底面視したときに、前記半導体基板が前記透明板を覆い隠す請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記レンズ体が、前記光電変換素子それぞれの上方に１個ずつ配置されたマイクロレンズによって構成されるマイクロレンズアレイであり、前記マイクロレンズそれぞれの平面視上の大きさが、５μｍ角の正方形に収まる大きさである請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
(i) 平面視上互いに対向する１対の辺によって各々構成される第１および第２の対向辺を有する半導体基板と、(ii)前記半導体基板の一表面に形成された多数個の光電変換素子と、(iii)前記多数個の光電変換素子の上方に配置されたレンズ体と、(iv)前記半導体基板上に電気的絶縁膜を介して形成され、平面視上、前記第１の対向辺の一方の辺に沿った領域と他方の辺に沿った領域とに分散配置された複数個のパッドと、(v)前記複数個のパッドを介して外部から供給される駆動信号によって動作して、前記光電変換素子の各々に蓄積された電荷に基づいて画素信号を生成することができる画素信号生成部とを有するイメージセンサチップと、
前記イメージセンサチップ上に配置されて前記レンズ体を平面視上取り囲むスペーサと、
前記スペーサ上に固着された透明板であって、前記レンズ体は覆い、前記パッドの各々は覆わずに露出させ、前記第２の対向辺の一方と平面視上ほぼ重なる第１の辺と、前記第２の対向辺の他方の辺と平面視上ほぼ重なる第２の辺とを有する透明板と
を備えた固体撮像装置であって、
前記透明板の側面のうち、前記第１の辺を含む側面および前記第２の辺を含む側面がそれぞれ粗面であり、平面視したときに前記パッドに面する各側面が光沢面である固体撮像装置。
【請求項６】
前記レンズ体と前記透明板との間に空気によって形成された低屈折率層が介在する請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
底面視したときに、前記半導体基板が前記透明板を覆い隠す請求項５または請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記レンズ体が、前記光電変換素子それぞれの上方に１個ずつ配置されたマイクロレンズによって構成されるマイクロレンズアレイであり、前記マイクロレンズそれぞれの平面視上の大きさが、５μｍ角の正方形に収まる大きさである請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
片面に多数個のイメージセンサが形成された半導体ウエハであって、前記イメージセンサの各々が縦横に走る複数本のスクライブ線によって区画され、該イメージセンサの各々が、前記区画により形成され、平面視上、相互に対向する一対の辺によって各々構成される第１及び第２の対向辺を有し、(i)前記片面に形成された多数個の光電変換素子と、(ii)前記多数個の光電変換素子の上方に配置されたレンズ体と、(iii) 前記片面上に電気的絶縁膜を介して形成され、平面視上、前記第１の対向辺の一方の辺に沿った領域と他方の辺に沿った領域とに分散配置された複数個のパッドと、(iv)前記複数個のパッドを介して外部から供給される駆動信号によって動作して、前記光電変換素子の各々に蓄積された電荷に基づいて画素信号を生成することができる画素信号生成部とを有する半導体ウエハを用意する工程と、
各々が、前記第１の対向辺それぞれの延在方向に沿って前記半導体ウエハを横切ることができる長さを有すると共に、前記レンズ体は覆い、該レンズ体に対応する前記パッドの各々は覆わずに露出させることができる幅を有する平板状の透明基板を複数本用意する工程と、
前記透明基板の各々を、対応するイメージセンサの前記パッドの各々は該透明基板の幅方向外側において露出させつつ前記レンズ体は覆う配置で、前記レンズ体よりも屈折率の低い低屈折率層を介して前記半導体ウエハの片面上に互いに並列に固着させる工程と、
前記複数本の透明基板が固着された半導体ウエハを前記スクライブ線に沿って分割する工程と
を含む固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記複数本の透明基板を前記半導体ウエハに固着させる工程が、透明樹脂によって前記低屈折率層を形成するサブ工程を含む請求項９に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記複数本の透明基板を前記半導体ウエハに固着させる工程が、前記レンズ体の平面視上の周囲に該レンズ体を取り囲むスペーサを形成するサブ工程を含み、前記透明基板と前記イメージセンサとの間に空気からなる低屈折率層を形成しつつ、前記透明基板の各々が前記スペーサ上に固着される請求項９に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記レンズ体が、前記光電変換素子それぞれの上方に１個ずつ配置されたマイクロレンズによって構成されるマイクロレンズアレイであり、前記マイクロレンズそれぞれの平面視上の大きさが、５μｍ角の正方形に収まる大きさである請求項９〜請求項１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
片面に多数個のイメージセンサが形成された半導体ウエハであって、前記イメージセンサの各々が縦横に走る複数本のスクライブ線によって区画され、該イメージセンサの各々が、前記区画により形成され、平面視上、相互に対向する一対の辺によって各々構成される第１及び第２の対向辺を有し、(i)前記片面に形成された多数個の光電変換素子と、(ii)前記多数個の光電変換素子の上方に配置されたレンズ体と、(iii) 前記片面上に電気的絶縁膜を介して形成され、平面視上、前記第１の対向辺の一方の辺に沿った領域と他方の辺に沿った領域とに分散配置された複数個のパッドと、(iv)前記複数個のパッドを介して外部から供給される駆動信号によって動作して、前記光電変換素子の各々に蓄積された電荷に基づいて画素信号を生成することができる画素信号生成部とを有する半導体ウエハを用意する工程と、
多数の開口部を有する透明基板であって、前記半導体ウエハ上に重ねたときに、前記イメージセンサの各々に対し、１つのイメージセンサに形成されている前記複数のパッドのうちで前記第１の対向辺の一方の辺に沿った領域に配置されたパッドの各々は１つの開口部から露出させ、他方の辺に沿った領域に配置されたパッドの各々は他の１つの開口部から露出させ、前記レンズ体の各々は覆うことができる透明基板を用意する工程と、
前記透明基板を、前記レンズ体の各々は覆い、前記パッドの各々は前記開口部から露出させる配置で、前記レンズ体よりも屈折率の低い低屈折率層を介して前記半導体ウエハの片面上に固着させる工程と、
前記透明基板が固着された半導体ウエハを前記スクライブ線に沿って分割する工程と
を含む固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
前記透明基板を前記半導体ウエハに固着させる工程が、透明樹脂によって前記低屈折率層を形成するサブ工程を含む請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
前記透明基板を前記半導体ウエハに固着させる工程が、前記レンズ体の平面視上の周囲に該レンズ体を取り囲むスペーサを形成するサブ工程を含み、前記透明基板と前記イメージセンサとの間に空気からなる低屈折率層を形成しつつ、前記透明基板が前記スペーサ上に固着される請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
前記レンズ体が、前記光電変換素子それぞれの上方に１個ずつ配置されたマイクロレンズによって構成されるマイクロレンズアレイであり、前記マイクロレンズそれぞれの平面視上の大きさが、５μｍ角の正方形に収まる大きさである請求項１３〜請求項１５のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明属する技術分野】
本発明は、イメージセンサチップと、このイメージセンサチップ上に固着された透明板とを有する固体撮像装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
本明細書においては、パッケージングされたイメージセンサチップ（固体撮像素子）を「固体撮像装置」と称する。
【０００３】
【従来の技術】
今日では、複写機、ファクシミリ、イメージスキャナ、バーコードリーダ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等、種々の撮像装置で、固体撮像装置が利用されている。
【０００４】
固体撮像装置に使用されるイメージセンサチップは、半導体基板の一表面に形成された多数個の光電変換素子と、これらの光電変換素子に蓄積された電荷に基づいて画素信号を生成することができる画素信号生成部とを有する。
【０００５】
光電変換素子は一般にフォトダイオードによって構成される。画素信号生成部は、その構成によって２つのタイプに大別することができる。
【０００６】
１つは、ＣＣＤ型のイメージセンサチップでの画素信号生成部のように、光電変換素子に蓄積された電荷をＣＣＤによって構成される１つまたは２つの電荷転送素子によって出力回路部まで転送し、この出力回路部で電荷を検出して出力信号（画素信号）を生成するタイプの画素信号生成部である。
【０００７】
他の１つは、ＭＯＳ型のイメージセンサチップでの画素信号生成部のように、トランジスタを介して光電変換素子と信号線とを接続し、光電変換素子に蓄積された電荷の量に応じてトランジスタの電気的特性が変化するのに伴って信号線に発生する電圧信号または電流信号を出力回路部で検出して、出力信号（画素信号）を生成するタイプの画素信号生成部である。
【０００８】
いずれのタイプの画素信号生成部を備えたイメージセンサチップも、パッケージングされて使用される。
【０００９】
従来より、イメージセンサチップのパッケージングは、主に、ガラスリッドを備えたケース、例えばセラミックスケースを用いて行われている。近年では、より低コスト化が可能なモールド型のパッケージングも提案されている。
【００１０】
特開平５−４１５０６号公報には、固体撮像素子（イメージセンサチップ）にモールド型のパッケージを施して得た２種類の固体撮像装置が記載されている。
【００１１】
１つの固体撮像装置では、リードフレームと、リードフレーム上に搭載された固体撮像素子と、固体撮像素子の上面に設けられたマイクロレンズと、マイクロレンズの上面に設けられた低屈折率の樹脂層とが、透明樹脂で一体化される。
【００１２】
他の１つの固体撮像装置では、リードフレームと、リードフレーム上に搭載された固体撮像素子と、固体撮像素子の上面に設けられたマイクロレンズと、マイクロレンズの上面に設けられた低屈折率の樹脂層と、樹脂層上に設けられたガラス板とが、樹脂で一体化される。
【００１３】
また近年では、固体撮像装置の用途の拡大に伴って、固体撮像装置の薄型化が望まれるようになってきている。
【００１４】
回路実装学会誌Vol.12, No.3 （１９９７）の第１４４〜１４７頁には、イメージセンサチップへの適用の是非についてまでは言及されていないが、シェルケース方式のパッケージングの仕方が記載されている。
【００１５】
この方式のパッケージングでは、まず、半導体ウエハに形成した多数個の半導体装置それぞれのパッドに、スクライブ線まで延在するアディショナルパッドを追加形成する。
【００１６】
次いで、半導体ウエハの上面に接着剤で第１のガラス板を固着し、半導体ウエハを所望の厚さになるまで背面から研磨する。半導体ウエハの背面からエッチングを施して個々の半導体装置を互いに分離させ、これらの半導体装置を覆う第２のガラス板を背面から接着剤で固着する。
【００１７】
次に、上面側から各アディショナルパッドの端面が露出するまで深溝を形成し、さらに、上面側からアルミニウム膜を蒸着する。このアルミニウム膜をパターニングして、所定個の電気リードを形成する。個々の電気リードは、所定のアディショナルパッドに接続される。
【００１８】
この後、個々の半導体装置同士を接続している接着剤層および第２のガラス板を切断して、パッケージングされた所定個の半導体装置を得る。シェルケース方式のパッケージングによれば、薄型のパッケージングが可能である。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
シェルケース方式のパッケージングでは、アディショナルパッドを追加形成することが必要であり、工程数が増加する。また、アディショナルパッドの端面を露出させる上述の深溝を形成するに当たって、高い精度が要求される。
【００２０】
本発明の目的は、イメージセンサチップに薄型のパッケージングを施して得られる固体撮像装置であって、低コストの下に製造することが容易な固体撮像装置を提供することである。
【００２１】
本発明の他の目的は、イメージセンサチップに薄型のパッケージングが施された固体撮像装置を製造する方法であって、低コスト化を図ることが容易な固体撮像装置の製造方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、(i) 平面視上互いに対向する１対の辺によって各々構成される第１および第２の対向辺を有する半導体基板と、(ii)前記半導体基板の一表面に形成された多数個の光電変換素子と、(iii) 前記多数個の光電変換素子の上方に配置されたレンズ体と、(iv)前記半導体基板上に電気的絶縁膜を介して形成され、平面視上、前記第１の対向辺の一方の辺に沿った領域と他方の辺に沿った領域とに分散配置された複数個のパッドと、(v) 前記複数個のパッドを介して外部から供給される駆動信号によって動作して、前記光電変換素子の各々に蓄積された電荷に基づいて画素信号を生成することができる画素信号生成部とを有するイメージセンサチップと、前記イメージセンサチップ上に透光体によって形成され、前記レンズ体を覆って該レンズ体と共に集光素子を形成し、前記パッドの各々は覆わずに露出させる低屈折率層と、前記低屈折率層上に固着された透明板であって、前記レンズ体は覆い、前記パッドの各々は覆わずに露出させ、前記第２の対向辺と平面視上ほぼ重なる対向辺を有する透明板とを備えた固体撮像装置であって、前記透明板の側面のうち、前記対向辺を含む各側面がそれぞれ粗面であり、平面視したときに前記パッドに面する各側面が光沢面である固体撮像装置が提供される。
【００２３】
本発明の他の観点によれば、(i) 平面視上互いに対向する１対の辺によって各々構成される第１および第２の対向辺を有する半導体基板と、(ii)前記半導体基板の一表面に形成された多数個の光電変換素子と、(iii) 前記多数個の光電変換素子の上方に配置されたレンズ体と、(iv)前記半導体基板上に電気的絶縁膜を介して形成され、平面視上、前記第１の対向辺の一方の辺に沿った領域と他方の辺に沿った領域とに分散配置された複数個のパッドと、(v) 前記複数個のパッドを介して外部から供給される駆動信号によって動作して、前記光電変換素子の各々に蓄積された電荷に基づいて画素信号を生成することができる画素信号生成部とを有するイメージセンサチップと、前記イメージセンサチップ上に配置されて前記レンズ体を平面視上取り囲むスペーサと、前記スペーサ上に固着された透明板であって、前記レンズ体は覆い、前記パッドの各々は覆わずに露出させ、前記第２の対向辺の一方と平面視上ほぼ重なる第１の辺と、前記第２の対向辺の他方の辺と平面視上ほぼ重なる第２の辺とを有する透明板とを備えた固体撮像装置であって、前記透明板の側面のうち、前記第１の辺を含む側面および前記第２の辺を含む側面がそれぞれ粗面であり、平面視したときに前記パッドに面する各側面が光沢面である固体撮像装置が提供される。
【００２４】
本発明の更に他の観点によれば、片面に多数個のイメージセンサが形成された半導体ウエハであって、前記イメージセンサの各々が縦横に走る複数本のスクライブ線によって区画され、該イメージセンサの各々が、前記区画により形成され、平面視上、相互に対向する一対の辺によって各々構成される第１及び第２の対向辺を有し、(i) 前記片面に形成された多数個の光電変換素子と、(ii)前記多数個の光電変換素子の上方に配置されたレンズ体と、(iii) 前記片面上に電気的絶縁膜を介して形成され、平面視上、前記第１の対向辺の一方の辺に沿った領域と他方の辺に沿った領域とに分散配置された複数個のパッドと、(iv)前記複数個のパッドを介して外部から供給される駆動信号によって動作して、前記光電変換素子の各々に蓄積された電荷に基づいて画素信号を生成することができる画素信号生成部とを有する半導体ウエハを用意する工程と、各々が、前記第１の対向辺それぞれの延在方向に沿って前記半導体ウエハを横切ることができる長さを有すると共に、前記レンズ体は覆い、該レンズ体に対応する前記パッドの各々は覆わずに露出させることができる幅を有する平板状の透明基板を複数本用意する工程と、前記透明基板の各々を、対応するイメージセンサの前記パッドの各々は該透明基板の幅方向外側において露出させつつ前記レンズ体は覆う配置で、前記レンズ体よりも屈折率の低い低屈折率層を介して前記半導体ウエハの片面上に互いに並列に固着させる工程と、前記複数本の透明基板が固着された半導体ウエハを前記スクライブ線に沿って分割する工程とを含む固体撮像装置の製造方法が提供される。
【００２５】
本発明の更に他の観点によれば、片面に多数個のイメージセンサが形成された半導体ウエハであって、前記イメージセンサの各々が縦横に走る複数本のスクライブ線によって区画され、該イメージセンサの各々が、前記区画により形成され、平面視上、相互に対向する一対の辺によって各々構成される第１及び第２の対向辺を有し、(i) 前記片面に形成された多数個の光電変換素子と、(ii)前記多数個の光電変換素子の上方に配置されたレンズ体と、(iii) 前記片面上に電気的絶縁膜を介して形成され、平面視上、前記第１の対向辺の一方の辺に沿った領域と他方の辺に沿った領域とに分散配置された複数個のパッドと、(iv)前記複数個のパッドを介して外部から供給される駆動信号によって動作して、前記光電変換素子の各々に蓄積された電荷に基づいて画素信号を生成することができる画素信号生成部とを有する半導体ウエハを用意する工程と、多数の開口部を有する透明基板であって、前記半導体ウエハ上に重ねたときに、前記イメージセンサの各々に対し、１つのイメージセンサに形成されている前記複数のパッドのうちで前記第１の対向辺の一方の辺に沿った領域に配置されたパッドの各々は１つの開口部から露出させ、他方の辺に沿った領域に配置されたパッドの各々は他の１つの開口部から露出させ、前記レンズ体の各々は覆うことができる透明基板を用意する工程と、前記透明基板を、前記レンズ体の各々は覆い、前記パッドの各々は前記開口部から露出させる配置で、前記レンズ体よりも屈折率の低い低屈折率層を介して前記半導体ウエハの片面上に固着させる工程と、前記透明基板が固着された半導体ウエハを前記スクライブ線に沿って分割する工程とを含む固体撮像装置の製造方法が提供される。
【００２６】
イメージセンサチップのパッケージングを、このイメージセンサチップ上に透光体によって形成された低屈折率層を介して、またはスペーサを介して透明板を固着させることで行って、固体撮像装置を得る。薄型の固体撮像装置を低コストの下に製造することが容易になる。
【００２７】
また、個々の固体撮像装置での透明板の形状を上述の形状にすることにより、この固体撮像装置の量産化が容易になる。この点からも、低コスト化が容易である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、実施例による固体撮像体装置を得るにあたってパッケージングの対象とするイメージセンサチップでの光電変換素子、電荷転送素子、出力回路部、およびパッドの平面配置の一例を模式的に示す。図示のイメージセンサチップ１００は、例えばデジタルスチルカメラに使用することができるエリア・イメーセンサ用のイメージセンサチップである。
【００２９】
イメージセンサチップ１００においては、半導体基板１の一表面に、複数個の光電変換素子１０が複数行、複数列に亘って行列状に配置される。個々の光電変換素子１０は、例えば埋込型のフォトダイオードによって構成される。光電変換素子１０の総数は少ないものでも数十万個程度であり、多いものでは６００万個を超える。
【００３０】
光電変換素子列の総数は、光電変換素子行の総数よりも多い。このため、半導体基板１の平面視上の形状は、図１での左右方向に長い長方形となる。平面視上互い対向する１対の辺によって構成される第１の対向辺（例えば２つの長辺）と、平面視上互い対向する１対の辺によって構成される第２の対向辺（例えば２つの短辺）とを有する。
【００３１】
１つの光電変換素子列に１つずつ、この光電変換素子列に沿って垂直電荷転送素子２０が配置される。個々の垂直電荷転送素子２０はＣＣＤによって構成される。図示を省略しているが、垂直電荷転送素子２０は、半導体基板１に形成された垂直電荷転送チャネルと、半導体基板１上に電気的絶縁膜を介して配置されて垂直電荷転送チャネルを平面視上横切る多数本の垂直転送電極とを有し、さらに、対応する光電変換素子１０との間に読出しゲート３０を有する。
【００３２】
各垂直電荷転送素子２０の出力端に電気的に接続可能な水平電荷転送素子４０が配置される。この水平電荷転送素子４０も、ＣＣＤによって構成される。図示を省略しているが、水平電荷転送素子４０は、半導体基板１に形成された水平電荷転送チャネルと、半導体基板１上に電気的絶縁膜を介して配置されて水平電荷転送チャネルを平面視上横切る多数本の水平転送電極とを有する。
【００３３】
水平電荷転送素子４０の出力端に、出力回路部５０が電気的に接続される。出力回路部５０は、水平電荷転送素子４０から出力された電荷を例えばフローティング容量によって信号電圧に変換し、この信号電圧をソースホロワ回路等を利用して増幅して、画素信号を生成する。検出（変換）された後のフローティング容量の電荷は、リセットトランジスタを介して電源に吸収される。
【００３４】
光電変換素子１０に光が入射すると、この光電変換素子１０に電荷が蓄積される。読出しゲート３０に所定電位の読出しパルスを印可すると、光電変換素子１０内の電荷が対する垂直電荷転送素子２０へ読み出される。垂直電荷転送素子２０に読み出された電荷は、この垂直電荷転送素子２０によって水平電荷転送素子４０へ転送され、さらに、水平電荷転送素子４０から出力回路部５０へ転送されて、この出力回路部５０で検出される。垂直電荷転送素子２０、水平電荷転送素子４０、および出力回路部５０は、画素信号生成部を構成する。
【００３５】
垂直電荷転送素子２０、水平電荷転送素子４０および出力回路部５０を駆動するための駆動信号は、所定のパッドＰを介して外部から供給される。
【００３６】
パッドＰの各々は、半導体基板１における図１での上側の長辺に沿った領域と下側の長辺に沿った領域とに分散して配置され、配線ＷＬによって所定の電極に接続される。
【００３７】
図１においては図示されていないが、後述するように、個々の光電変換素子１０の上方に１個ずつマイクロレンズが配置され、全体として１つのマイクロレンズアレイを構成する。本明細書においては、マイクロレンズアレイや後述する円柱レンズのように、外部からの入射光を収束させて複数の光電変換素子１０の各々に入射させる光学素子を「レンズ体」という。
【００３８】
次に、第１の実施例による固体撮像装置について、図２、図３および図４を参照しつつ説明する。これらの図に示した固体撮像装置２００は、図１に示したイメージセンサチップ１００をパッケージングしたものである。図２〜図４に示した構成部材のうち、既に図１に示したものについては図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
図２は、第１の実施例による固体撮像装置２００を概略的に示す平面図である。同図に示すように、固体撮像装置２００においては、イメージセンサ１００の上方に透明板１２０が配置される。図面を判りやすくするために、図２においては透明板１２０にハッチングを付してある。
【００４０】
この透明板１２０は、長手方向の両端部が半導体基板１の長手方向の両端部とほぼ重なる大きさの矩形を呈する。別言すれば、透明板１２０は、半導体基板１を平面視したときの２つの短辺の一方に平面視上ほぼ重なる辺と、他方の短辺に平面視上ほぼ重なる辺とを有し、これらの辺は、平面視上、互いに対向する。
【００４１】
透明板１２０の長手方向の両端部での各側面は、機械的に切断もしくは分割された粗面であり、平面視したときにパッドＰに面する各面は、研磨、エッチングあるいはモールド成形によって形成された光沢面となっている。
【００４２】
固体撮像装置２００を底面視すると、透明板１２０は半導体基板１によって覆い隠される。
【００４３】
光電変換素子１０（図１参照）の各々は透明板１２０によって平面視上覆われ、パッドＰの各々は透明板１２０に覆われずに露出している。イメージセンサチップ１００において光電変換素子１０が分布している領域を「感光領域」といい、図中に参照符号１５で示す。
【００４４】
図３は、図２に示したIII−III線に沿った固体撮像装置２００の断面を模式的に示す。
【００４５】
同図に示すように、イメージセンサチップ１００における上部積層体６０の表面上に透光体によって低屈折率層１１０が形成され、その上面上に透明板１２０が配置される。透明板１２０とイメージセンサチップ１００とは、低屈折率層１１０によって互いに固着される。
【００４６】
低屈折率層１１０は、後に図４を用いて詳述するレンズ体（マイクロレンズアレイ）よりも低い屈折率を有し、レンズ体を覆って、このレンズ体と共に集光素子を形成する。
【００４７】
低屈折率層１１０を形成する透光体の具体例としては、例えば、フッ素ポリマー添加樹脂等、屈折率が概ね１．１〜１．３の透明樹脂が挙げられる。
【００４８】
透明板１２０は、表面に付着した塵埃を容易に拭き取ることができる硬さを有していることが望ましい。この透明板１２０は、例えば透明ガラス、透明樹脂または透光性セラミックによって形成することができる。
【００４９】
なお、本明細書でいう「上部積層体」とは、半導体基板１の上方に配置される部材のうちで、垂直電荷転送素子２０、水平電荷転送素子４０、出力回路部５０およびパッドＰのいずれの構成要素にもなっていない部材によって構成される積層体を意味する。
【００５０】
以下、上部積層体６０の構造も含めて、固体撮像装置２００の断面構造を図４を参照しつつ詳述する。
【００５１】
図４は、固体撮像装置２００における１つの光電変換素子１０とその周辺とを概略的に示す断面図である。
【００５２】
イメージセンサチップ１００を構成する半導体基板１は、ｎ型半導体基板１ａと、その一表面に形成されたｐ型不純物拡散領域１ｂとによって構成される。
【００５３】
光電変換素子１０は、例えば、ｐ型不純物拡散領域１ｂの所定箇所にｎ型不純物拡散領域１０ａを設け、このｎ型不純物拡散領域１０ａ上にｐ+ 型不純物拡散領域１０ｂを設けることによって形成された埋込型のフォトダイオードによって構成される。ｎ型不純物拡散領域１０ａは、電荷蓄積領域として機能する。
【００５４】
垂直電荷転送素子２０は、ｐ型不純物拡散領域１ｂに形成されたｎ型の垂直電荷転送チャネル２１と、半導体基板１上に電気的絶縁膜５を介して配置された多数本の垂直転送電極２３とを有する。個々の垂直転送電極２３は、垂直電荷転送チャネル２１を平面視上横切る。１つの光電変換素子１０に例えば２〜４本の垂直転送電極２３が対応する。個々の垂直転送電極２３の表面には、電気的絶縁膜がＩＦが形成される。
【００５５】
光電変換素子１０（ｎ型不純物拡散領域１０ａ）における図４での右側縁部に沿って、ｐ型不純物拡散領域１ｂが１箇所ずつ露出している。ｐ型不純物拡散領域１ｂにおけるこの領域が、読出ゲート３０用のチャネル領域３０ａとして利用される。チャネル領域３０ａは、所定の垂直転送電極２３の一領域によって平面視上覆われて、１つの読出しゲート３０を構成する。
【００５６】
チャネル領域３０ａが形成されている箇所を除き、チャネルストップ領域ＣＳが各光電変換素子１０の平面視上の周囲、各垂直電荷転送チャネル２１の平面視上の周囲および水平電荷転送チャネル（図示せず。）の平面視上の周囲を取り囲む。このチャネルストップ領域ＣＳは、例えばｐ型不純物拡散領域１ｂの所定箇所にｐ+ 型不純物拡散領域を設けることによって形成される。ｐ+ 型不純物拡散領域におけるｐ型不純物の濃度は、ｐ型不純物拡散領域におけるｐ型不純物の濃度よりも高い。
【００５７】
各不純物拡散領域は、例えばイオン注入とその後のアニールとによって形成することができる。ｐ型不純物拡散領域１ｂは、例えばエピタキシャル成長法によって形成することもできる。
【００５８】
層間絶縁膜６１が、垂直電荷転送素子２０、水平電荷転送素子４０、および出力回路部５０（図１参照）を覆う。この層間絶縁膜６１は、例えばホスホシリケートガラス（ＰＳＧ）、ボロホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）等によって形成される。ただし、層間絶縁膜６１は必須の構成要素ではなく、省略することも可能である。
【００５９】
個々の光電変換素子１０の上方に開口部６２ａを１つずつ有する光遮蔽膜６２が、層間絶縁膜６１上に形成される。この光遮蔽膜６２は、例えばアルミニウム、クロム、タングステン、チタン、モリブデン等の金属材料や、これらの金属の２種以上からなる合金材料を用いて形成される。個々の光電変換素子１０表面において開口部６２ａ内に平面視上位置する領域が、この光電変換素子１０における光入射面となる。
【００６０】
パッシベーション膜６３が、光遮蔽膜６２と、開口部６２ａから露出している電気的絶縁膜５を覆い、その下の部材を保護する。このパッシベーション膜６３は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜、または、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とシリコン酸化膜との積層膜によって構成することが好ましい。
【００６１】
第１の平坦化膜６４が、パッシベーション膜６３を覆い、平坦面を形成する。第１の平坦化膜６４は、例えばフォトレジスト等の透明樹脂を例えばスピンコート法によって所望の厚さに塗布することによって形成され、後述するマイクロレンズ６７ａの焦点調節層としても利用される。必要に応じて、第１の平坦化膜６４中にインナーレンズが形成される。
【００６２】
色フィルタアレイ６５が、第１の平坦化膜６４上に配置される。この色フィルタアレイ６５は、個々の光電変換素子１０上に１つずつ配置された所定色の色フィルタによって構成される。図４においては、１個の赤色フィルタ６５Ｒと２個の緑色フィルタ６５Ｇとが示されている。
【００６３】
色フィルタアレイ６５は、例えば、所望色の顔料もしくは染料を含有させた樹脂（カラーレジン）の層を、フォトリソグラフィ法等の方法によって所定箇所に形成することによって作製することができる。
【００６４】
第２の平坦化膜６６が色フィルタアレイ６５を覆い、平坦面を形成する。第２の平坦化膜６６は、例えばフォトレジスト等の透明樹脂を例えばスピンコート法によって所望の厚さに塗布することによって形成される。
【００６５】
レンズ体であるマイクロレンズアレイ６７が、第２の平坦化膜６６上に形成される。このマイクロレンズアレイ６７は、個々の光電変換素子１０の上方に１個ずつ配置されたマイクロレンズ６７ａによって構成される。マイクロレンズ６７ａは、例えば屈折率が概ね１．５〜２．０の透明樹脂（フォトレジストを含む。）によって形成され、外部からの入射光を収束させて、その下の光電変換素子１０に入射させる。
【００６６】
上述した層間絶縁膜６１、光遮蔽膜６２、パッシベーション膜６３、第１の平坦化膜６４、色フィルタアレイ６５、第２の平坦化膜６６およびマイクロレンズアレイ６７が、図３に示した上部積層体６０を構成する。この上部積層体６０は、少なくとも感光領域１５（図２参照）内に形成される。
【００６７】
前述した低屈折率層１１０は、上部積層体６０の表面上に形成されてマイクロレンズアレイ６７を覆い、マイクロレンズアレイ６７と共に集光素子を形成する。この低屈折率層１１０の上面上に、透明板１２０が固着される。
【００６８】
固体撮像装置２００の製造過程や後工程での透明板１２０の破損を防止するうえからは、透明板１２０によって平面視上覆われる全領域に上部積層体６０を形成し、その上面全域に低屈折率層１１０を形成することが好ましい。
【００６９】
ただし、透明板１２０によって平面視上覆われる領域のうちで感光領域１５の外側に位置する領域については、上部積層体６０に代えてこれに類する構成の積層体を配置し、その上に低屈折率層１１０を設けることができる。上部積層体６０に代わる積層体としては、例えば、上部積層体６０からマイクロレンズアレイ６７を除いた構成を有する積層体や、上部積層体６０からマイクロレンズアレイ６７、第２の平坦化膜６６、色フィルタアレイ６５および第１の平坦化膜６４を除いた構成を有する積層体（無機材料層）等が挙げられる。
【００７０】
低屈折率層１１０を設けることにより、低屈折率層１１０を設けない場合に比べてマイクロレンズ６７ａの相対屈折率が低下し、その焦点距離が長くなる。
【００７１】
光電変換素子１０への入射光は収束されていることが望まれるので、マイクロレンズ６７ａの相対屈折率はできるだけ大きいことが好ましい。また、マイクロレンズ６７ａの焦点が光電変換素子１０表面またはその近傍にくるように、焦点調節層である第１の平坦化膜６４の膜厚を制御するか、マイクロレンズ６７ａの焦点距離自体を制御することが好ましい。
【００７２】
第１の平坦化膜６４の厚さを、工程数を増加させることなく、また、半導体基板１の変形をまねくことなく大きく変化させることは比較的困難であり、その最大膜厚は最小膜厚の例えば１１０％程度である。
【００７３】
一方、マイクロレンズ６７ａの焦点距離は、このマイクロレンズ６７ａの表面の曲率を大きくすることにより、短くすることができる。
【００７４】
マイクロレンズアレイ６７は、例えば、所望の透明樹脂（フォトレジストを含む。）からなる層をフォトリソグラフィ法等によって所定形状に区画した後、熱処理によって各区画の透明樹脂層を溶融させ、表面張力によって角部を丸め込ませた後に冷却することによって得られる。
【００７５】
したがって、平面視上の大きさが小さなマイクロレンズ程、表面張力によって角部を丸め込ませて、表面の曲率を大きくすることが容易である。換言すれば、光電変換素子１０の集積度が高い程、マイクロレンズ表面の曲率を大きくして焦点距離を短くすることが容易である。
【００７６】
例えば、低屈折率層１１０がないときに光電変換素子１０表面に焦点を結ぶマイクロレンズ６７ａの高さを基準にすると、マイクロレンズ６７ａの平面視上の大きさが５μｍ角の正方形に収まる大きさであれば、その高さを２〜３倍にまで容易に変化させることができる。マイクロレンズ表面の曲率を容易に大きくすることができる。
【００７７】
例えば、マイクロレンズ６７ａの屈折率が１．７で、設けようとする低屈折率層１１０の屈折率が１．３で、この低屈折率層１１０がないときに５μｍ角の光電変換素子１０表面に焦点を結ぶマイクロレンズ６７ａの高さが０．６μｍであれば、マイクロレンズ６７ａの高さを２倍（１．２μｍ）程度にすることにより、低屈折率層１１０を設けたときに光電変換素子１０表面に焦点を結ばせることができる。
【００７８】
上述した構造を有する固体撮像装置２００では、パッシベーション膜６３によって光電変換素子１０、垂直電荷転送素子２０、水平電荷転送素子４０、および出力回路部５０が保護される。低屈折率層１１０と透明板１２０とによってマイクロレンズアレイ６７が保護される。
【００７９】
低屈折率層１１０と透明板１２０とを設けることによって、イメージセンサチップ１００に実用的なパッケージングを施すことができる。パッケージングに要する部材が低屈折率層１１０と透明板１２０との２つのみであることから、薄型のパッケージングを低コストの下に施すことが容易である。
【００８０】
固体撮像装置２００の平面視上の大きさは、イメージセンサチップ１００および透明板１２０のいずれか大きい方の大きさによって規定される。したがって、イメージセンサチップ１００と平面視上同じ大きさの固体撮像装置２００を容易に得ることができる。すなわち、チップサイズのパッケージングが施された固体撮像装置２００を容易に得ることができる。
【００８１】
固体撮像装置２００は、チップキャリアを用いてワイヤボンディング等の方法によって回路基板に実装することもできるし、図５および図６に示すようにチップキャリアを用いることなく回路基板に実装することもできる。
【００８２】
図５は、フレキシブル回路基板３００に実装された固体撮像装置２００を概略的に示す平面図である。
【００８３】
図６は、図５に示したVI−VI線に沿った固体撮像装置２００とフレキシブル回路基板３００との断面を模式的に示す。
【００８４】
図５または図６に示した構成部材のうち、既に図１、図２または図３に示した構成部材については図１、図２また筈３で用いた参照符号と同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
【００８５】
図５に示すように、フレキシブル回路基板３００の中央部には、固体撮像装置２００における透明板１２０は露出させ、パッドＰの各々は覆うことができる矩形状の開口部３０５が形成されている。
【００８６】
図６に示すように、フレキシブル回路基板３００は、ポリイミドなどによって形成された樹脂フィルム３１０と、この樹脂フィルム３１０の一面に形成された所定本数の配線３２０とを有する。固体撮像装置２００は、フレキシブル回路基板３００の表側（配線３２０が形成されている面側）から開口部３０５に上部積層体６０を挿入した状態で、このフレキシブル回路基板３００に実装される。固体撮像装置２００における個々のパッドＰが、図示を省略した共晶合金（例えば金−錫合金）やハンダ等によって、所定の配線３２０と接続される。
【００８７】
次に、固体撮像装置２００の製造方法の一例について、図７〜図９を参照しつつ説明する。以下に説明する例は、低屈折率層１１０の材料としてフォトレジストを用いた例である。
【００８８】
まず、図７に示すように、多数個のイメージセンサ１００ａが互いの長手方向ＤL を一致させた状態で整然と形成された半導体ウエハ５００を用意する。この半導体ウエハ５００では、多数本のスクライブ線５０５が所定の間隔で縦横に走り、個々のイメージセンサ１００ａを区画している。各イメージセンサ１００ａの層構成は、前述したイメージセンサチップ１００の層構成と同じである。
【００８９】
また、図８に示すように、各々が平板状を呈する複数本の透明基板５１０、例えばガラス板を用意し、これらの透明基板５１０を対向配置した２つの支持体５２０ａ、５２０ｂ上に互いに並列に掛け渡して固定する。個々の透明基板５１０の長さは半導体ウエハ５００の直径よりも十分に長く、その幅は、イメージセンサ１００ａにおけるパッドＰ（図２参照）の各々を露出させつつマイクロレンズアレイ６７（図４参照）を覆うに十分な幅である。各透明基板５１０の幅は、イメージセンサ１００ａの幅よりも狭い。
【００９０】
隣り合う２本の透明基板５１０の中心間距離は、半導体ウエハ５００において方向ＤL と平面視上直交する方向に隣り合う２個のイメージセンサ１００ａの中心間距離にほぼ一致する。
【００９１】
次に、半導体ウエハ５００においてイメージセンサ１００ａが形成されている側の面上に、低屈折率層１１０用の材料（フォトレジスト）を例えばスピンコート等の方法によって塗布し、低屈折率層１１０用の材料層を形成する。
【００９２】
次いで、低屈折率層１１０用の材料層の上に所定形状のマスクを設けてこの材料層を所定波長もしくは所定波長域の光で露光し、さらに所定の現像液で現像して、不要箇所に形成された材料層を除去する。個々のイメージセンサ１００ａ上に低屈折率層１１０が形成される。
【００９３】
次に、図９に示すように、半導体ウエハ５００においてイメージセンサ１００ａが形成されている側の面上に各透明基板５１０を重ねる。
【００９４】
このとき、各透明基板５１０は、その長手方向がイメージセンサ１００ａの長手方向ＤL と一致するように配置される。また、方向ＤL に沿って整列している複数個のイメージセンサ１００ａそれぞれに対し、パッドＰの各々を覆うことなくマイクロレンズアレイ６７を覆うように配置される。
【００９５】
次いで、半導体ウエハ５００を透明基板５１０と共に加熱することによって、または紫外線照射によって低屈折率層１１０を軟化させ、必要に応じて各透明基板５１０に若干の荷重をかけながら徐冷して、低屈折率層１１０を硬化させる。半導体ウエハ５００と各透明基板５１０とが互いに固着される。
【００９６】
この後、必要に応じて半導体ウエハ５００の裏面にウエハシートを貼付した後に半導体ウエハ５００を各スクライブ線５０５に沿って分割して、図２〜図４に示した構造の固体撮像装置２００を多数個得る。半導体ウエハ５００の分割は、例えば、透明基板５１０側からのダイシングまたはスクライビングによって行うことができる。
【００９７】
上述の方法によれば、イメージセンサチップ１００に薄型のパッケージングが施された固体撮像装置である固体撮像装置２００を量産することが可能である。固体撮像装置２００を低コストの下に製造することが可能である。
【００９８】
次に、第２の実施例による固体撮像装置について、図１０を参照しつつ説明する。ただし、同図に示した構成部材のうちで既に図２に示したものについては、図２で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００９９】
図１０は、第２の実施例による固体撮像装置２１０を概略的に示す平面図である。同図に示すように、固体撮像装置２１０では、図２に示した透明板１２０とは異なる形状の透明板１２２を用いてイメージセンサチップ１００がパッケージングされている。図面を判りやすくするために、図１０においては透明板１２２にハッチングを付してある。
【０１００】
透明板１２２は、長手方向の端部に、幅方向（長手方向と平面視上直交する方向）に延在する突出部１２２ａを有するという点で、図２に示した透明板１２０とは形状的に異なる。上部積層体６０（図３参照）またはこれに類する構成の積層体が各突出部１２２ａの下にも形成され、その上には低屈折率層１１０が形成される。これらの点を除けば、固体撮像装置２１０の構成は図２に示した固体撮像装置２００の構成と同様である。
【０１０１】
透明板１２２に突出部１２２ａが形成されていることから、突出部１２２ａがない場合に比べて、透明板の端面が部分的に光電変換素子１０から遠くなっている。透明板のエッジで光の反射が生じたとしも、この反射光が光電変換素子１０（図１参照）に入射する確率が低下する。不所望の光が光電変換素子１０に入射することが抑制される。
【０１０２】
固体撮像装置２１０は、前述した固体撮像装置２００と同様に、チップキャリアを用いてワイヤボンディング等の方法によって回路基板に実装することもできるし、図１１に示すようにチップキャリアを用いることなく回路基板に実装することもできる。
【０１０３】
図１１は、フレキシブル回路基板３５０に実装された固体撮像装置２１０を概略的に示す平面図である。
【０１０４】
同図に示すように、フレキシブル回路基板３５０の中央部には、固体撮像装置２１０における透明板１２２は露出させ、パッドＰの各々は覆うことができる開口部３５５が形成されている。
【０１０５】
この点を除けば、フレキシブル回路基板３５０の構成は図５に示したフレキシブル回路基板３００の構成と同様である。フレキシブル回路基板３５０への固体撮像装置２１０の実装形態も、図６に示したフレキシブル回路基板３００への固体撮像装置２００の実装形態と同様である。
【０１０６】
固体撮像装置２１０は、次のようにして製造することができる。
【０１０７】
まず、前述した固体撮像装置２００を製造する場合と同様に、図７に示した半導体ウエハ５００を用意する。
【０１０８】
また、図１２に示す大形の透明基板５５０を用意する。この透明基板５５０は、半導体ウエハ５００を覆うに十分な大きさを有すると共に、複数行、複数列に亘って行列状に形成された多数個の開口部５５５を有する。個々の開口部５５５はほぼ同じ大きさを有し、いずれの開口部５５５も矩形を呈する。
【０１０９】
開口部５５５の長手方向の長さは、半導体ウエハ５００に形成されているイメージセンサ１００ａの長手方向の長さより短いものの、イメージセンサ１００ａでの一方の長辺に沿った領域に形成されている一群のパッドＰ（図１参照）、または他方の長辺に沿った領域に形成されている一群のパッドＰ（図１参照）を露出させるに十分な長さである。
【０１１０】
個々の開口部５５５の幅（長手方向と平面視上直交する方向の長さ）は、あるイメージセンサ１００ａでの下側（図１２の紙面手前側）の長辺に沿った領域に形成されている一群のパッドＰと、このイメージセンサ１００ａの下側に近接する他のイメージセンサ１００ａでの上側（図１２の紙面奥側）の長辺に沿った領域に形成されている一群のパッドＰとを露出させるに十分である。
【０１１１】
行方向に隣り合う２つの開口部５５５の中心間距離は、半導体ウエハ５００においてイメージセンサ１００ａの長手方向ＤL （図７参照）に隣り合う２個のイメージセンサ１００ａの中心間距離にほぼ一致する。
【０１１２】
列方向に隣り合う２つの開口部５５５の中心間距離は、半導体ウエハ５００において方向ＤL と平面視上直交する方向に隣り合う２個のイメージセンサ１００ａの中心間距離にほぼ一致する。
【０１１３】
この後は、前述した固体撮像装置２００を製造する際に用いる複数本の透明基板５１０に代えて透明基板５５０を用いる以外は固体撮像装置２００を製造する場合と同様の手順で、固体撮像装置２１０を製造する。
【０１１４】
図１３に示すように、透明基板５５０は、イメージセンサ１００ａに形成されているパッドＰ（図１参照）のうちで下側（図１３の紙面手前側）の長辺に沿った領域に形成されている一群のパッドＰが１つの開口部５５５の下方に位置し、上側（図１３の紙面奥側）の長辺に沿った領域に形成されている一群のパッドＰが他の１つの開口部５５５の下方に位置するように、半導体ウエハ５００に重ねられる。各イメージセンサ１００ａでは、マイクロレンズアレイ６７（図４参照）が透明基板５５０によって覆われる。
【０１１５】
上述の方法によれば、イメージセンサチップ１００に薄型のパッケージングが施された固体撮像装置である固体撮像装置２１０を量産することが可能である。固体撮像装置２１０を低コストの下に製造することが可能である。
【０１１６】
次に、第３の実施例による固体撮像装置について、図１４および図１５を参照しつつ説明する。ただし、これらの図に示した構成部材のうちで既に図３または図１０に示したものについては、図３または図１０で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１１７】
図１４は、第３の実施例による固体撮像装置２２０を概略的に示す平面図である。
【０１１８】
図１５は、図１４に示したXV−XV線に沿った固体撮像装置２２０の断面を模式的に示す。
【０１１９】
図１４に示すように、固体撮像装置２２０では、図１０に示した透明板１２２とは異なる形状の透明板１２４を用いてイメージセンサチップ１００がパッケージングされている。図面を判りやすくするために、図１４においては透明板１２４にハッチングを付してある。
【０１２０】
透明板１２４は、長手方向の端部に矩形状の切り欠き部１２４ａを有するという点で、図１０に示した透明板１２２とは形状的に異なる。
【０１２１】
図１５に示すように、上部積層体６０（図３参照）またはこれに類する構成の積層体が切り欠き部１２４ａの下にも形成される。切り欠き部１２４ａの下には、低屈折率層１１０を形成してもよいし、形成しなくてもよい。図示の例では、切り欠き部１２４ａの下には低屈折率層１１０が形成されていない。
【０１２２】
これらの点を除けば、固体撮像装置２２０の構成は図１０に示した固体撮像装置２１０の構成と同様である。
【０１２３】
半導体基板１の平面視上の四隅に、平面視上、透明板１２４の角部が重なっていることから、固体撮像装置２２０を鏡筒に組み込んでレンズモジュールとする際に、その位置合わせが容易になる。この点は、前述した固体撮像装置２１０についても同様である。
【０１２４】
固体撮像装置２２０は、前述した固体撮像装置２００と同様に、チップキャリアを用いてワイヤボンディング等の方法によって回路基板に実装することもできるし、チップキャリアを用いることなく回路基板に実装することもできる。例えば、前述した固体撮像装置２１０と同様にして、図１１に示したフレキシブル回路基板３５０に固体撮像装置２２０を実装することができる。
【０１２５】
固体撮像装置２２０は、例えば次のようにして製造することができる。
【０１２６】
まず、前述した固体撮像装置２００を製造する場合と同様に、図７に示した半導体ウエハ５００を用意する。
【０１２７】
また、図１６に示す大形の透明基板５７０を用意する。この透明基板５７０は、半導体ウエハ５００を覆うに十分な大きさを有すると共に、複数行、複数列に亘って行列状に形成された多数個の第１開口部５７５と、複数行、複数列に亘って行列状に形成された多数個の第２開口部５７７とを有する。
【０１２８】
第１開口部５７５は、図１２に示した透明基板５５０での開口部５５５に相当する。
【０１２９】
各第２開口部５７７は第１開口部５７５よりも小さな矩形を呈し、これらの第２開口部５７７は、第１開口部５７５の行間に配置されている。
【０１３０】
個々の第２開口部５７７での列方向の長さは、目的とする固体撮像装置２２０での切り欠き部１２４ａ（図１４参照）の長さ（固体撮像装置２２０の長手方向と平面視上直交する方向の長さ）に相当する。
【０１３１】
行方向に隣り合う２つの第２開口部５７７の中心間距離は、半導体ウエハ５００においてイメージセンサ１００ａの長手方向ＤL （図７参照）に隣り合う２個のイメージセンサ１００ａの中心間距離にほぼ一致する。
【０１３２】
列方向に隣り合う２つの第２開口部５７７の中心間距離は、半導体ウエハ５００において方向ＤL と平面視上直交する方向に隣り合う２個のイメージセンサ１００ａの中心間距離にほぼ一致する。
【０１３３】
この後は、前述した固体撮像装置２１０を製造する際に用いる透明基板５５０に代えて透明基板５７０を用いる以外は固体撮像装置２１０を製造する場合と同様の手順で、固体撮像装置２２０を製造する。
【０１３４】
図１７に示すように、透明基板５７０は、イメージセンサ１００ａに形成されているパッドＰ（図１参照）のうちで下側（図１７の紙面手前側）の長辺に沿った領域に形成されている一群のパッドＰが１つの第１開口部５７５の下方に位置し、上側（図１７の紙面奥側）の長辺に沿った領域に形成されている一群のパッドＰが他の１つの第１開口部５７５の下方に位置するように、半導体ウエハ５００に重ねられる。各イメージセンサ１００ａでは、マイクロレンズアレイ６７（図４参照）が透明基板５７０によって覆われる。
【０１３５】
上述の方法によれば、イメージセンサチップ１００に薄型のパッケージングが施された固体撮像装置である固体撮像装置２２０を量産することが可能である。固体撮像装置２２０を低コストの下に製造することが可能である。
【０１３６】
次に、第４の実施例による固体撮像装置について、図１８を参照しつつ説明する。ただし、同図に示した構成部材のうちで既に図３に示したものについては、図３で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１３７】
図１８は、第４の実施例による固体撮像装置２３０を概略的に示す断面図である。
【０１３８】
同図に示すように、固体撮像装置２３０では、上部積層体６０の上方に流体、例えば空気によって形成された低屈折率層１１５が設けられている。この低屈折率層１１５を形成するために、上部積層体６０の上面の内縁部には、所定の高さを有する枠状のスペーサ１１７が例えば樹脂によって形成され、スペーサ１１７の上面に透明板１２０が固着されている。これらの点を除けば、固体撮像装置２３０の構成は図３に示した固体撮像装置２００の構成と同様である。
【０１３９】
なお、固体撮像装置２３０の製造過程や後工程での透明板１２０の破損を防止するうえからは、透明板１２０の下面での内縁部がスペーサ１１７の上面と接するように、スペーサ１１７の形状および大きさを選定することが好ましい。
これに伴って、スペーサ１１７の下地となる上部積層体６０は、透明板１２０によって平面視上覆おうとする領域全体に形成することが好ましい。
【０１４０】
ただし、透明板１２０によって平面視上覆われる領域のうちで感光領域１５（図２参照）の外側に位置する領域については、上部積層体６０に代えて上部積層体６０に類する構成の積層体を配置し、その上に低屈折率層１１０を設けることができる。上部積層体６０に代わる積層体としては、例えば、上部積層体６０からマイクロレンズアレイ６７（図４参照）を除いた構成を有する積層体や、上部積層体６０からマイクロレンズアレイ６７および色フィルタアレイ６５（図４参照）を除いた構成を有する積層体、あるいは、上部積層体６０からマイクロレンズアレイ６７、第２の平坦化膜６６、色フィルタアレイ６５および第１の平坦化膜６４を除いた構成を有する積層体（無機材料層）等が挙げられる。
【０１４１】
固体撮像装置２３０を製造するに当たっては、多数のイメージセンサ１００ａ（図７参照）が形成された半導体ウエハと透明板１２０の元となる透明基板とを互いに固着させるのに先立って、半導体ウエハ側に予めスペーサ１１７を形成しておくこともできるし、透明板１２０の元となる透明基板にスペーサ１１７を予め形成しておく方こともできる。
【０１４２】
予め形成されるスペーサ１１７が完全に硬化していると、半導体ウエハと透明板１２０の元となる透明基板とを互いに固着させることが困難になることがある。例えば、所望の形状を保持するに十分な硬度にまでは硬化されているが、完全には硬化されていない状態のスペーサ１１７を予め形成し、半導体ウエハ（スペーサ１１７）に透明板１２０の元となる透明基板を重ね終えた後に、スペーサ１１７を完全に硬化させることができる。
【０１４３】
以上、実施例による固体撮像装置およびその製造方法について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１４４】
例えば、パッケージングの対象とするイメージセンサチップは、光電変換素子の上方にレンズ体が配置されているタイプのイメージセンサチップであればよく、その構成は問わない。
【０１４５】
エリア・イメージセンサ用およびリニア・イメージセンサ用を問わず、ＣＣＤ型、ＭＯＳ型等、種々のタイプのイメージセンサチップをパッケージングの対象とすることができる。
【０１４６】
エリア・イメージセンサ用のイメージセンサチップでは、前述のように、１個の光電変換素子に１個ずつ配置されたマイクロレンズによって構成されるマイクロレンズが、レンズ体に相当する。
【０１４７】
リニア・イメージセンサ用のイメージセンサチップでは、１個の光電変換素子に１個ずつマイクロレンズを配置することもできるし、複数個の光電変換素子に１つの円柱レンズを配置することもできる。前者の場合には、これらのマイクロレンズによって構成されるマイクロレンズアレイがレンズ体に相当し、後者の場合には円柱レンズがレンズ体に相当する。
【０１４８】
イメージセンサチップの平面視上の形状は、図１に示したイメージセンサチップ１００のように光電変換素子行方向に長く、光電変換素子列方向に短い形状に限定されるものではない。光源変換素子行方向に短く、光電変換素子列方向に長いものであってもよし、光電変換素子行方向の長さと光電変換素子列方向の長さとが同じものであってもよい。
【０１４９】
イメージセンサチップにおけるパッドの配置も、図１に示したイメージセンサチップ１００におけるパッドの配置に限定されるものではない。例えば、光電変換素子行方向の両端部にパッドの各々を分散配置することも可能である。
【０１５０】
実施例による固体撮像装置２００の製造方法では、個々の長さがほぼ等しい複数本の透明基板５１０を用いたが、これらの透明基板５１０の長さは、個々の配設箇所に応じて変更することができる。例えば、透明基板５１０用の支持体５２０ａ、５２０ｂの平面視上の形状を、半導体ウエハ５００の外周面の曲率に応じた円弧状とし、各透明基板５１０の長さを、その透明基板５１０が配置される箇所に応じて、半導体ウエハ５００を横切れる長さとすることができる。この場合、半導体ウエハ５００の中心から遠い箇所に配置される透明基板５１０程、その長さを短くすることができる。
【０１５１】
実施例による固体撮像装置２００、２１０、２２０の製造方法では、パッケージングしようとするイメージセンサチップ１００と同じ層構成を有するイメージセンサ１００ａが多数形成された半導体ウエハ５００を予め用意し、各イメージセンサ上に低屈折率層を形成してから透明基板を固着させた。
【０１５２】
しかしながら、半導体ウエハ５００に形成されているイメージセンサ１００ａの各々は、パッドＰの各々が所定の層、例えば第１の平坦化膜６４用の材料層、色フィルタアレイ６５用の材料層、第２の平坦化膜６６用の材料層、マイクロレンズアレイ６７用の材料層によって覆われている以外は前述したイメージセンサチップ１００と同一の層構成を有するものであってもよい。
【０１５３】
各イメージセンサ１００ａが上述の層構成を有する場合には、半導体ウエハ上に低屈折率層１１０用の材料をスピンコート等の方法によって塗布してた後、この材料を一旦硬化させる。次いで、低屈折率層１１０用の材料層の上に所定形状のマスクを設け、不要箇所に形成されている低屈折率層１１０用の材料層と、パッドＰを覆っている他の不要な層とを例えばエッチングによって除去することにより、個々のイメージセンサ１００ａ上に低屈折率層１１０を形成することができる。この後は、実施例による固体撮像装置２００、２１０、２２０の製造方法と同様にして、低屈折率層１１０上への透明基板の固着および半導体ウエハの分割を行うことができる。
【０１５４】
実施例による固体撮像装置２００、２１０、２２０の製造方法では、多数個のイメージセンサが形成された半導体ウエハ側に低屈折率層用の材料層を形成したが、半導体ウエハに固着させる透明基板側に低屈折率層用の材料層を形成することも可能である。この場合、透明基板側に形成する低屈折率層用の材料層は、所望の形状を保持するに十分な硬度にまでは硬化されているが、完全には硬化されていない状態とすることが好ましい。低屈折率層用の材料層の完全な硬化は、半導体ウエハに透明基板を重ね終えた後に行うことが好ましい。
【０１５５】
低屈折率層を透明樹脂によって形成する場合、この透明樹脂は、所望の屈折率を有してさえいれば、光硬化型樹脂（フォトレジスト）の他に、電子線硬化型樹脂や熱可塑性樹脂、あるいは熱硬化性樹脂であってもよい。
【０１５６】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能であることは当業者に自明であろう。
【０１５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、イメージセンサチップに薄型のパッケージングを施して、固体撮像装置を低コストの下に提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例による固体撮像体装置を得るにあたってパッケージングの対象とするイメージセンサチップでの光電変換素子、電荷転送素子、出力回路部、およびパッドの平面配置の一例を示す模式図である。
【図２】第１の実施例による固体撮像装置を概略的に示す平面図である。
【図３】図２に示したIII−III線に沿った固体撮像装置の断面を示す模式図である。
【図４】図２に示した固体撮像装置における１つの光電変換素子とその周辺とを概略的に示す断面図である。
【図５】図２に示した固体撮像装置をフレキシブル回路基板に実装した状態を概略的に示す平面図である。
【図６】図５に示したVI−VI線に沿った固体撮像装置とフレキシブル回路基板との断面を示す模式図である。
【図７】多数個のイメージセンサが互いの長手方向を一致させた状態で整然と形成された半導体ウエハを概略的に示す平面図である。
【図８】図２に示した固体撮像装置を製造する際に使用する複数本の透明基板を、対向配置した２つの支持体上に互いに並列に掛け渡した状態を概略的に示す平面図である。
【図９】図７に示した半導体ウエハと図８に示した複数本の透明基板とを重ねた状態を概略的に示す平面図である。
【図１０】第２の実施例による固体撮像装置を概略的に示す平面図である。
【図１１】図１０に示した固体撮像装置をフレキシブル回路基板に実装した状態を概略的に示す平面図である。
【図１２】図１０に示した固体撮像装置を製造する際に使用する透明基板を概略的に示す平面図である。
【図１３】図７に示した半導体ウエハと図１２に示した透明基板とを重ねた状態を概略的に示す平面図である。
【図１４】第３の実施例による固体撮像装置を概略的に示す平面図である。
【図１５】図１４に示したXV−XV線に沿った固体撮像装置の断面を示す模式図である。
【図１６】図１４に示した固体撮像装置を製造する際に使用する透明基板を概略的に示す平面図である。
【図１７】図７に示した半導体ウエハと図１６に示した透明基板とを重ねた状態を概略的に示す平面図である。
【図１８】第４の実施例による固体撮像装置を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
１…半導体基板、  １０…光電変換素子、  １５…感光領域、  ２０…垂直電荷転送素子、  ４０…水平電荷転送素子、    ５０…出力回路部、  ６７…マイクロレンズアレイ、  １００…イメージセンサチップ、１００ａ…イメージセンサ、  １１０、１１５…低屈折率層、  １２０、１２２、１２４…透明板、  ２００、２１０、２２０、２３０…固体撮像装置、  ３００、３５０…フレキシブル回路基板、  ５００…半導体ウエハ、  ５０５…スクライブ線、  ５１０、５５０、５７０…透明基板、  ５５５…開口部、  ５７５…第１開口部、  ５７７…第２開口部。
【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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