图像传感器、制造方法和电子设备与流程

文档序号:15308512发布日期:2018-08-31 21:24阅读:131来源:国知局

本技术涉及图像传感器、制造方法和电子设备,更具体地,涉及例如能够防止重影的图像传感器、制造方法和电子设备。



背景技术:

例如,在专利文献1中,记载了使图像传感器用的透明部件的截面为梯形,其中在受光面上配置玻璃等板状的透明部件并使光经由透明部件入射到表面上。

如专利文献1中所记载的,通过使配置在受光面上的透明部件的截面为梯形,可以防止由在透明部件的端面被反射而入射到受光面的光引起的重影。

引用文献列表

专利文献

专利文献1:jp2006-041183a



技术实现要素:

发明要解决的问题

在作为图像传感器的封装的芯片尺寸封装(csp)等中,由于半导体微细化工艺的发展,所以各种电路尺寸减小。因此,具有其中排列有执行光电转换的像素的像素阵列单元的传感器芯片的端面与像素阵列单元之间的距离缩短。

在传感器芯片的端面与像素阵列单元之间的距离不太短的情况下,由透明部件的端面反射的反射光入射在传感器芯片的端面与像素阵列单元之间(像素阵列单元的外部)。然而,在传感器芯片的端面与像素阵列单元之间的距离很短的情况下,由透明部件的端面反射的反射光入射在像素阵列单元(的内侧),可能会造成重影。

本技术是鉴于这种情况完成的,并且可以防止重影的发生。

问题的解决方案

根据本技术的图像传感器是如下的图像传感器,包括:传感器芯片,所述传感器芯片具有其中排列有执行光电转换的像素的像素阵列单元;和板状的透明部件贴附到所述传感器芯片的像素阵列单元侧并且尺寸大于所述传感器芯片。

在根据本技术的图像传感器中,尺寸大于所述传感器芯片的板状的透明部件被贴附到具有其中排列有执行光电转换的像素的像素阵列单元的传感器芯片。

根据本技术的制造方法是包括以下步骤的制造方法:将板状的透明部件贴附到传感器芯片的像素阵列单元侧,所述传感器芯片具有其中排列有执行光电转换的像素的像素阵列单元,其中制造贴附有所述传感器芯片且尺寸大于所述传感器芯片的透明部件的图像传感器。

在根据本技术的制造方法中,将板状的透明部件贴附到传感器芯片的像素阵列单元侧,所述传感器芯片具有其中排列有执行光电转换的像素的像素阵列单元,其中制造贴附有所述传感器芯片且尺寸大于所述传感器芯片的透明部件的图像传感器。

根据本技术的电子设备是如下的电子设备,包括:收集光的光学系统;和接收光并捕获图像的图像传感器,其中所述图像传感器包括:传感器芯片,所述传感器芯片具有其中排列有执行光电转换的像素的像素阵列单元;和板状的透明部件,其贴附到所述传感器芯片的像素阵列单元侧并且尺寸大于所述传感器芯片。

在根据本技术的电子设备中,在所述图像传感器中,尺寸大于所述传感器芯片的板状的透明部件被贴附到具有其中排列有执行光电转换的像素的像素阵列单元的传感器芯片。

请注意,图像传感器可以是独立装置或构成一个装置的内部块。

发明的效果

根据本技术,可以防止重影。

请注意,这里记载的效果不必须受到限制,并且可以适用本公开记载的效果中的任何一个。

附图说明

图1是示出本技术适用的相机单元的实施方案的构成例的框图。

图2是示出图像传感器2的构成例的概略的立体图。

图3是示出具有两层的层叠结构的图像传感器的构成例的概略的截面图。

图4是示出传感器芯片40的构成例的截面图。

图5是示出图像传感器2的第一构成例的截面图。

图6是示出用于防止捕获图像中发生重影的方法的示例的图。

图7是示出图像传感器2的第二构成例的截面图。

图8是从上方看到的图像传感器2的第二构成例的平面图。

图9是示出入射到图像传感器2的第二构成例的入射光的示例的图。

图10是进一步示出入射到图像传感器2的第二构成例的入射光的示例的图。

图11是示出图像传感器2的第三构成例的截面图。

图12是示出图像传感器2的第四构成例的截面图。

图13是示出图像传感器2的第五构成例的截面图。

图14是示出图像传感器2的第六构成例的截面图。

图15是示出图像传感器2的第七构成例的截面图。

图16是示出图像传感器2的第八构成例的截面图。

图17是示出图像传感器2的第九构成例的截面图。

图18是示出图像传感器2的第十构成例的截面图。

图19是示出图像传感器2的制造方法的一个示例的图。

图20是示出图像传感器2的制造方法的另一个示例的图。

图21是示出使用图像传感器2的使用例的图。

具体实施方式

<本技术适用的相机单元的实施方案>

图1是示出本技术适用的相机单元的实施方案的构成例的框图。

请注意,相机单元可以捕获静止图像和运动图像。

在图1中,相机单元具有光学系统1、图像传感器2、存储器3、信号处理单元4、输出单元5和控制单元6。

例如,光学系统1具有变焦透镜、聚焦透镜、光圈等(均未示出)并且使来自外部的光入射到图像传感器2上。

例如,图像传感器2是具有背面配线结构的互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器,接收来自光学系统1的入射光、进行光电转换并且输出与来自光学系统1的入射光相对应的图像数据。

存储器3临时存储由图像传感器2输出的图像数据。

例如,信号处理单元4使用存储在存储器3中的图像数据进行诸如噪声去除、白平衡调整等处理作为信号处理,并将图像数据供给到输出单元5。

输出单元5输出来自信号处理单元4的图像数据。

即,输出单元5具有例如由液晶等构成的显示器(未示出),并且将与来自信号处理单元4的图像数据相对应的图像显示为所谓的贯通图像(throughimage)。

此外,输出单元5例如具有驱动诸如半导体存储器、磁盘、光盘等记录介质的驱动器(未示出),并将来自信号处理单元4的图像数据记录在记录介质上。

此外,输出单元5具有执行预定通信的通信接口,并且有线或无线地发送来自信号处理单元4的图像数据。

控制单元6根据使用者操作、来自外部的指示等来控制构成相机单元的各个块。

在如上所述构成的相机单元中,图像传感器2接收来自光学系统1的入射光,并根据该入射光输出图像数据。

将由图像传感器2输出的图像数据供给到存储器3并存储在其中。存储在存储器3中的图像数据由信号处理单元4进行信号处理,并且作为结果获得的图像数据被供给到输出单元5并被输出。

<图像传感器2的构成例>

图2是示出图像传感器2的构成例的概略的立体图。

图像传感器可以构造有一个裸片(基板)或者可以通过层叠多个裸片来构造。

图2的a示出构造有一个裸片的图像传感器2的构成例。

在图2的a中,图像传感器2构造有作为一个平板状裸片的传感器裸片10。

在传感器裸片10中,形成有其中执行光电转换的多个像素(未示出)以矩阵排列的像素阵列单元11以及周边电路。周边电路包括用于驱动像素阵列单元11的像素的驱动电路,以及执行其他必要的信号处理(包括控制)以捕获图像的电路等。

图2的b示出构造有两个裸片的图像传感器的构成例。

在图2的b中,图像传感器2具有两层的层叠结构,其中作为两个平板状裸片的传感器裸片10和逻辑裸片20被层叠。

在传感器裸片10中形成有像素阵列单元11,并且在逻辑裸片20中形成有周边电路12。

图2的c示出构造有三个裸片的图像传感器的构成例。

在图2的c中,图像传感器2具有三层的层叠结构,其中作为三个平板状裸片的传感器裸片10、逻辑裸片20和存储器芯片30被层叠。

在传感器裸片10中形成有像素阵列单元11,并且在逻辑裸片20中形成有周边电路12。在存储器芯片30中形成有存储器13。

在如图2的b和c所示的构造具有层叠结构的图像传感器2的情况下,不需要将周边电路包括在传感器裸片10中,从而可以减小传感器裸片10的尺寸(面积)并因此可以减小图像传感器2的尺寸。

此外,在构造具有层叠结构的图像传感器2的情况下,可以缩短像素阵列单元11与周边电路12之间的引线,减小由于电容引起的时间常数,并实现高速化。

此外,在构造具有层叠结构的图像传感器2的情况下,通过设置如图2的c所示的其中形成有存储器13的存储器芯片30,可以在图像传感器2内进行各种图像处理,并且可以输出具有附加价值的图像和关于图像的信息。

在下文中,例如,以具有如图2的b中那样层叠有传感器裸片10和逻辑裸片20的两层的层叠结构的图像传感器2为例进行说明。

请注意,除了具有两层的层叠结构的图像传感器2之外,本技术例如还可以适用于图2的a中所示的不具有层叠结构的图像传感器2、如图2的c所示的具有三层的层叠结构的图像传感器2、具有四层以上的层叠结构的图像传感器以及具有其他任意构成的图像传感器。

图3是示出具有两层的层叠结构的图像传感器的构成例的概略的截面图。

在图3中,在传感器裸片10和逻辑裸片20中,传感器裸片10和逻辑裸片20被贴合,其中传感器裸片10放置为上侧(由图像传感器接收的光入射到其上的侧),从而构造具有两层的层叠结构的传感器芯片40。

此外,在图3中,(晶片级)芯片尺寸封装(csp)的图像传感器通过在传感器芯片40的上侧(传感器裸片10侧)贴合与传感器芯片40相同尺寸的保护玻璃41并且在传感器芯片40的下部(逻辑裸片20侧)形成(背面)电极42来构成。

如上所述,在图3中,由于电极42形成在传感器芯片40的下部,所以图像传感器可以通过倒装芯片来安装。

图4是示出传感器芯片40的构成例的截面图。

即,图4是传感器芯片40的截面的局部放大图。

在逻辑裸片20中,在例如包含硅(si)的半导体基板121(以下称为硅基板121)的上侧(传感器裸片10侧)形成有多层配线层122。图2中的周边电路12的一部分由多层配线层122构成。

多层配线层122由多个配线层123和形成在各配线层123之间的层间绝缘膜124构成,该多个配线层包括最靠近传感器裸片10的最上配线层、中间配线层、最靠近硅基板121的最下配线层。

多个配线层123例如通过使用铜(cu)、铝(al)、钨(w)等形成,并且层间绝缘膜124例如由氧化硅膜、氮化硅膜等形成。多个配线层123和层间绝缘膜124可以各自通过对于所有层包含相同的材料而制成,或者可以根据这些层分别使用两种以上的材料。

多个配线层123经由硅基板121与电极42(图3)电气连接。

在传感器裸片10中,在包含硅(si)的半导体基板101(以下称为硅基板101)的下侧(逻辑裸片20侧)形成有多层配线层102。多层配线层102构成从像素等读出信号的诸如读出电路(未示出)等周边电路12的其他部分。

多层配线层102由多个配线层103和形成在各配线层103之间的层间绝缘膜104构成,该多个配线层包括最靠近硅基板101的最上配线层、中间配线层、最靠近逻辑裸片20的最下配线层。

对于用作多个配线层103和层间绝缘膜104的材料,可以采用与上述配线层123和层间绝缘膜124相同的材料。此外,多个配线层103和层间绝缘膜104与上述配线层123和层间绝缘膜124的相似之处在于,配线层103和层间绝缘膜104可以通过分别包含一种材料或两种以上的材料而制成。

请注意,在图4的示例中,传感器裸片10的多层配线层102构造有三层配线层103,逻辑裸片20的多层配线层122构造有四层配线层123,但是配线层的总数不限于此,并且配线层可以由任意数量的层形成。

在硅基板101内,用作像素的光电二极管(pd)110由pn结形成。

在硅基板101的上表面上形成有绝缘膜(平坦化膜)108,并且在绝缘膜108的上部的与pd51相对应的部分上形成有芯片透镜(ocl)111和滤色器(cf)112。

在硅基板101的未在绝缘膜108中形成ocl111和cf112的部分的预定位置处,形成有与传感器裸片10的配线层102连接的硅贯通电极109以及与逻辑裸片20的配线层122连接的芯片贯通电极105。

芯片贯通电极105和硅贯通电极109通过形成在硅基板101的上表面侧的连接用配线106连接。此外,在硅贯通电极109和芯片贯通电极中的每一个与硅基板101之间形成有绝缘膜107。

传感器芯片40具有其中逻辑裸片20的多层配线层122侧和传感器裸片10的多层配线层102侧被贴合的层叠结构。在图4中,逻辑裸片20的多层配线层122和传感器裸片10的多层配线层102的贴合面由虚线表示。

<图像传感器2的第一构成例>

图5是示出图像传感器2的第一构成例的截面图。

请注意,图中对应于图3的部分用相同的附图标记表示,并且在下文中适当地省略其说明。

在图5中,图像传感器2具有传感器芯片40、保护玻璃41以及电极42,所述传感器芯片具有传感器裸片10和逻辑裸片20的两层的层叠结构。

因此,图5中的图像传感器2被构造成与图3中的图像传感器类似。

请注意,通过使用透明粘合剂43将保护玻璃41贴合到传感器芯片40的传感器裸片10。虽然图5示出了粘合剂43,但是在图3中省略了粘合剂43的图示。

这里,传感器芯片40的端面和像素阵列单元11之间的距离由a表示,并且保护玻璃41(和粘合剂43)的厚度由b表示。

此外,在具有角度的光(即,从作为像素阵列单元11的平面的法线方向倾斜的方向入射到保护玻璃41上的入射光)被保护玻璃41的端面反射并且入射到传感器芯片40上的情况下,入射光入射到传感器芯片40上的位置与传感器芯片40的端面之间的距离由c表示。

在距离a充分长于保护玻璃41的厚度b的情况下,距离a和c之间的关系为a>c。因此,由保护玻璃41的端面反射的入射光不会入射到像素阵列单元11(的内部),并且在由图像传感器2获得的图像中不会发生重影。

顺便提及地,由于半导体微细化工艺的发展,所以距离a较短。

如图2所示,在通过在与其中形成有像素阵列单元11的传感器裸片10不同的逻辑裸片20中形成周边电路12并且将传感器裸片10和逻辑裸片20层叠来构成图像传感器2的情况下,距离a更短。

如上所述,当距离a较短并且距离a和c之间的关系为a<c时,由保护玻璃41的端面反射的入射光入射到像素阵列单元11上,并且在由图像传感器2获得的图像(以下称为捕获图像)中发生重影。

图6是示出用于防止捕获图像中发生重影的方法的示例的图。

即,图6示出图5中的保护玻璃41变薄的状态下的图像传感器2的截面。

如图5所示,在距离a充分长于保护玻璃41的厚度b的情况下,距离a和c之间的关系为a>c,从而不会发生重影。

于是,如图6所示,存在一种如下的防止发生重影的方法:通过根据由于微细化而较短的距离a来缩小(变薄)保护玻璃41的厚度b,以将距离a和c之间的关系维持为a>c。

即,通过缩小保护玻璃41的厚度b,即使缩短距离a,距离a和c之间的关系也不会变成a<c,从而可以防止发生重影。

然而,当保护玻璃41的厚度b缩小时,csp的图像传感器2的机械刚度降低,并且在图像传感器2中容易发生如图6中的箭头w所示的翘曲。

当在图像传感器2中发生翘曲时,收集入射到图像传感器2上的光的透镜(未示出)与像素阵列单元11的中心部的像素和周边部的像素之间的距离根据翘曲的程度而不同,并且在一些情况下,在整个像素阵列单元11(的像素)中聚焦可能会变化。

现在,透镜的f值、像素阵列单元11的一个像素的尺寸(横向和纵向长度)以及透镜的焦点深度分别用f、a和b表示。此外,当容许弥散圆的直径被设定为(小于)两个像素的尺寸时,透镜的焦点深度b由表达式b=f×2×a表示。

例如,在f=2.0和a=1.2μm的情况下,透镜的焦点深度b为2×2×1.2=4.8μm。当由于图像传感器2的翘曲而导致像素在光轴方向上的位置偏移4.8μm以上时,聚焦变化,并且在捕获图像中发生模糊。

于是,在下文中,对防止捕获图像中发生重影的图像传感器2进行说明,该图像传感器是可以防止由于机械刚度降低而导致图像传感器2发生翘曲以及防止在捕获图像中发生模糊的图像传感器2。

<图像传感器2的第二构成例>

图7是示出图像传感器2的第二构成例的截面图。

请注意,图中对应于图5的部分用相同的附图标记表示,并且在下文中适当地省略其说明。

在图7中,图像传感器2具有传感器芯片40、电极42和保护玻璃201,所述传感器芯片具有传感器裸片10和逻辑裸片20的两层的层叠结构。此外,在图7的图像传感器2中,保护玻璃201通过粘合剂43贴合到传感器芯片40(的传感器裸片10)。

因此,图7的图像传感器2与图5中的情况的共同之处在于图像传感器2具有传感器芯片40和电极42。

然而,图7的图像传感器2与图5中的情况的不同之处在于设置保护玻璃201来代替保护玻璃41。

保护玻璃201是尺寸(光入射到图像传感器2上的表面的面积)大于传感器芯片40的板状的透明部件,并且通过粘合剂43贴合到传感器芯片40。

请注意,大尺寸的保护玻璃201可以直接贴合到传感器芯片40上或者可以间接地贴合到传感器芯片40上。即,可以利用如图6所示的薄保护玻璃41将保护玻璃201贴合到图像传感器2的保护玻璃41上。

如上所述,不需要将保护玻璃201直接贴合到传感器芯片40,并且一些透明部件可以存在于保护玻璃201和传感器芯片40之间。下面说明的图像传感器2的构成例在这方面也类似。

此外,在下文的说明中,为了便于解释,图像传感器2的左右和上下均是对称的。

图8是从上方看到的图7的图像传感器2的第二构成例的平面图。

在图8中,保护玻璃201的尺寸大于传感器芯片40。

即,保护玻璃201的水平长度h1和垂直长度v1分别长于传感器芯片40的水平长度h2和垂直长度v2。

因此,保护玻璃201的端面位于传感器芯片40的端面和像素阵列单元11的端部的外侧。

请注意,在图8(和图7)中,传感器芯片40的端面与像素阵列单元11之间的距离a很短。

图9是示出入射到图7和图8的图像传感器2的第二构成例的入射光的示例的图。

在图9中,入射光il0、il1和il2是全部具有角度的光,并且是不入射到像素阵列单元11上的光,只要光直进。

在图9中,入射光il0入射到保护玻璃201上,并且被保护玻璃201的端面e11反射。

由保护玻璃201的端面反射的入射光il0朝向图像传感器2的内侧。然而,由于保护玻璃201的端面e11位于传感器芯片40的端面e12的外侧,所以入射光il0到达保护玻璃201的下表面的从传感器芯片40突出的位置。

即,由于保护玻璃201的尺寸大于传感器芯片40,所以由保护玻璃201的端面e11反射并且朝向图像传感器2的内侧的入射光il0没有达到传感器芯片40和像素阵列单元11。

因此,可以防止由保护玻璃201的端面e11反射并入射到像素阵列单元11的入射光引起的在捕获图像中重影的发生。

对于保护玻璃201的尺寸大于传感器芯片40的尺寸,例如,可以采用任何尺寸,只要在假设入射到保护玻璃201上的入射光中具有最大角度的入射光即使当入射光被保护玻璃201的端面e11反射时也不会入射到像素阵列单元11上。

这里,上述“具有最大角度的入射光”意指从作为像素阵列单元11的平面的法线方向具有最大倾斜度的入射光。

在图9中,入射光il1入射到保护玻璃201上,透过保护玻璃201的下表面,并且被粘合剂43的端部e13朝向图像传感器2的内侧反射。

由于粘合剂43的厚度极薄,所以即使传感器芯片40的端面e12与像素阵列单元11之间的距离a很短,由粘合剂43的端部e13反射的入射光il1也不会到达像素阵列单元11并到达传感器芯片40的端面e12与像素阵列单元11之间。

因此,不会发生由粘合剂43的端部e13反射的入射光il1引起的重影。

在图9中,入射光il2入射到保护玻璃201上,被保护玻璃201的下表面朝向图像传感器2的外侧(保护玻璃201的端面e11)反射。

由保护玻璃201的下表面反射的入射光il2之后可能被保护玻璃201的端面e11反射,但是除非入射光il2是具有高强度的光(来自高亮度光源的光),否则不会到达像素阵列单元11。

在这种情况下,不会发生由保护玻璃201的下表面反射的入射光il1引起的重影。

请注意,对于保护玻璃201的厚度b(其可以包含粘合剂43),采用满足图像传感器2所需的机械刚度的厚度。作为保护玻璃201的厚度b,例如,可以采用200μm以上。

图10是进一步示出入射到图像传感器2的第二构成例的入射光的示例的图。

如图9中说明的,由保护玻璃201的下表面反射的入射光il2之后可能被保护玻璃201的端面e11反射,但是除非入射光il2是具有高强度的光,否则不会到达像素阵列单元11。

然而,在入射光il2是高强度光的情况下,在被保护玻璃201的下表面反射之后,入射光il2进一步被保护玻璃201的端面e11等反射,并且可能会到达像素阵列单元11。

在图10中,由保护玻璃201的下表面反射的入射光il2之后被保护玻璃201的端面e11和保护玻璃201的上表面反射,并到达像素阵列单元11。在这种情况下,在捕获的图像中会发生重影。

<图像传感器2的第三构成例>

图11是示出图像传感器2的第三构成例的截面图。

即,如图10中说明的,图11示出了图像传感器2,其防止经由在保护玻璃201内部的多次反射的入射光入射到像素阵列单元11上引起的重影的发生。

请注意,图中对应于图7的部分用相同的附图标记表示,并且在下文中适当地省略其说明。

在图11中,图像传感器2具有传感器芯片40、电极42和保护玻璃211,所述传感器芯片具有传感器裸片10和逻辑裸片20的两层的层叠结构。此外,在图11的图像传感器2中,保护玻璃211通过粘合剂43贴合到传感器芯片40。

因此,图11的图像传感器2与图7中的情况的共同之处在于图像传感器2具有传感器芯片40和电极42。

然而,图11的图像传感器2与图7中的情况的不同之处在于设置保护玻璃211来代替保护玻璃201。

保护玻璃211和保护玻璃201的相同之处在于保护玻璃211是尺寸大于传感器芯片40的板状的透明部件。

然而,保护玻璃201和保护玻璃211的不同之处在于保护玻璃201的截面形状为矩形,而保护玻璃211的截面形状为梯形。

在图11中,保护玻璃211具有等腰梯形截面形状,其中底边(上底和下底)的两端的内角相等。

此外,在图11中,保护玻璃211的上表面的尺寸大于下表面的尺寸。因此,作为保护玻璃211的截面形状的梯形是下底比上底长的梯形。

请注意,保护玻璃211的截面形状的梯形也可以不是等腰梯形,或者可以是上底比下底长的梯形。

由于保护玻璃211的截面形状为梯形,所以端面e2呈锥形。因此,由保护玻璃211的下表面朝向图像传感器2的外侧反射的入射光il2之后可能被保护玻璃211的端面e2反射。然而,入射光il2被锥形端面e2朝向图像传感器2的外侧反射。

因此,可以抑制经由在保护玻璃211内部的多次反射的入射光(二次光、三次光等)入射到像素阵列单元11上引起的重影的发生。

请注意,只要由保护玻璃211的下表面朝向图像传感器2的外侧反射的入射光被朝向图像传感器2的外侧反射,则除了梯形以外,还可以采用任何截面形状用于保护玻璃211的截面形状。即,对于保护玻璃211的截面形状,除了梯形以外,例如,还可以采用诸如平行四边形等的保护玻璃211的端面e2的锥形形状。

<图像传感器2的第四构成例>

图12是示出图像传感器2的第四构成例的截面图。

请注意,图中对应于图11的部分用相同的附图标记表示,并且在下文中适当地省略其说明。

在图12中,图像传感器2具有传感器芯片40、电极42和保护玻璃211,所述传感器芯片具有传感器裸片10和逻辑裸片20的两层的层叠结构。此外,在图12的图像传感器2中,保护玻璃211通过粘合剂43贴合到传感器芯片40。

因此,图12的图像传感器2与图11中的情况相同之处在于图像传感器2具有传感器芯片40、电极42和保护玻璃211。

然而,图12的图像传感器2与图11中的情况的不同之处在于红外截止滤光(ircf)膜221附着到保护玻璃211的上表面和下表面。

这里,在下文说明的图像传感器2的各构成例中,作为贴合到传感器芯片40的保护玻璃,适当地示出了如保护玻璃201那样的具有矩形截面形状的保护玻璃或者如保护玻璃211那样的具有梯形截面形状的保护玻璃。然而,在各构成例中,尽可能采用矩形的保护玻璃和梯形截面形状的保护玻璃中的任一种。

在图12的图像传感器2中,ircf膜221例如是反射型ircf,并且可以通过沉积几十层而附着到保护玻璃211的上表面和下表面。

图12的图像传感器2是与ircf集成的图像传感器,并且可以通过将光学系统1添加到这样的图像传感器2来构成薄型的相机单元(模块)。

即,作为防止红外线入射到图像传感器2的方法,例如,存在有在图像传感器2的上侧(即,光学系统1(图1))和不具有ircf膜221的图像传感器2之间设置ircf的方法。

在如上所述在光学系统1和图像传感器2之间设置ircf的情况下,在光学系统1和ircf之间以及在ircf和图像传感器2之间产生间隙,并且相机单元的厚度相应地变大。此外,根据ircf和图像传感器2之间的间隙,作为构成光学系统1的透镜需要具有较长的后焦距的透镜,这妨碍了薄型化。

另一方面,如图12所示,在其中ircf膜221附着到保护玻璃211上的图像传感器2中,在ircf和图像传感器2之间不存在间隙,使得相机单元的厚度可以相应地缩小。

请注意,ircf膜221除了附着到保护玻璃211的上表面和下表面这两个表面以外,还可以附着到其中的任一个表面上。

这里,附着有ircf膜221的保护玻璃211例如可以通过沉积形成ircf膜221的数十层来制造。然而,当执行这样的沉积时,具有针孔缺陷等的缺陷产品容易发生。

因此,在以晶片级通过将传感器芯片40和附着有ircf膜221的保护玻璃211贴合来制造图像传感器2的情况下,整个图像传感器2的成品率可能由于在沉积形成ircf膜221时容易发生的针孔缺陷而劣化。

于是,传感器芯片40和附着有ircf膜221的保护玻璃211未以晶片级贴合。传感器芯片40和附着有ircf膜221的保护玻璃211以晶片级单片化,并且仅有从传感器芯片40和保护玻璃211的单片中选择的良好片可以被贴合。

通过如上所述在仅选择单片化之后的良好片来贴合传感器芯片40和附着有ircf膜221的保护玻璃211,可以防止成品率劣化并且抑制制造成本。

请注意,除了梯形截面形状的保护玻璃211以外,ircf膜221还可以适用于例如具有矩形截面形状的保护玻璃201(图7)等。

<图像传感器2的第五构成例>

图13是示出图像传感器2的第五构成例的截面图。

请注意,图中对应于图11的部分用相同的附图标记表示,并且在下文中适当地省略其说明。

在图13中,图像传感器2具有传感器芯片40、电极42和保护玻璃231,所述传感器芯片具有传感器裸片10和逻辑裸片20的两层的层叠结构。此外,在图13的图像传感器2中,保护玻璃231通过粘合剂43贴合到传感器芯片40。

因此,图13的图像传感器2与图11中的情况的共同之处在于图像传感器2具有传感器芯片40和电极42。

然而,图13的图像传感器2与图11中的情况的不同之处在于设置保护玻璃231来代替保护玻璃211。

保护玻璃231与保护玻璃211的相同之处在于保护玻璃231是尺寸大于传感器芯片40的板状的透明部件并且具有梯形截面形状。

然而,保护玻璃231与可以采用任何透明部件的保护玻璃211的不同之处在于,保护玻璃231例如由吸收红外线的透明部件构成,例如,蓝板玻璃。

由于保护玻璃231吸收红外线,所以保护玻璃231用作ircf。因此,与图12中的情况类似,图13的图像传感器2也是与ircf集成的图像传感器,并且与图12中的情况类似,也可以通过将光学系统1添加到这样的图像传感器2来构成薄型的相机单元。

这里,与图12中的附着有ircf膜221的保护玻璃211类似,在吸收红外线的保护玻璃231的制造工序中容易产生缺陷产品。

因此,与图12中的情况类似,传感器芯片40和保护玻璃231未以晶片级贴合。传感器芯片40和保护玻璃231以晶片级单片化,并且仅有从传感器芯片40和保护玻璃231的单片中选择的良好片被贴合。因此,可以防止成品率劣化并且抑制制造成本。

此外,构成作为ircf的保护玻璃231并且吸收红外线的透明部件(的材料)与构成传感器芯片40的硅(si)之间的热膨胀系数(cte)大不相同。

因此,在将传感器芯片40和保护玻璃231以晶片级贴合的情况下,在之后形成背面配线以将传感器芯片40连接到电极42并且例如传感器芯片40和保护玻璃231在用以形成绝缘膜的化学气相沉积(cvd)期间变得非常热时,可能在整个晶片中发生大的翘曲并且图像传感器2的制造可能变得困难。

通过在传感器芯片40和保护玻璃231单片化之后贴合传感器芯片40和保护玻璃231,可以防止如上所述的图像传感器2的制造的困难。

请注意,除了具有梯形截面形状的保护玻璃以外,如保护玻璃231,吸收红外线的透明部件也可以应用于例如具有矩形截面形状的保护玻璃等,如保护玻璃201(图7)。

<图像传感器2的第六构成例>

图14是示出图像传感器2的第六构成例的截面图。

请注意,图中对应于图13的部分用相同的附图标记表示,并且在下文中适当地省略其说明。

在图14中,图像传感器2具有传感器芯片40、电极42和保护玻璃231,所述传感器芯片具有传感器裸片10和逻辑裸片20的两层的层叠结构。此外,在图14的图像传感器2中,保护玻璃231通过粘合剂43贴合到传感器芯片40。

因此,图14的图像传感器2与图13中的情况相同之处在于图像传感器2具有传感器芯片40、电极42和保护玻璃231。

然而,图14的图像传感器2与图13中的情况的不同之处在于遮光膜241形成在保护玻璃231的上表面和下表面的周边部。

遮光膜241形成在保护玻璃231的上表面和下表面的周边部,以便不阻挡直接入射到像素阵列单元11上的光,即,在保护玻璃231的内部未被反射而是透过保护玻璃231并入射到像素阵列单元11上的光。

在如上所述遮光膜241形成在保护玻璃231的上表面和下表面的周边部的情况下,如图11中说明的,经由在保护玻璃231内部的多次反射引起的光(二次光、三次光等)的入射光被遮光膜241阻挡。结果,可以进一步防止重影的发生。

请注意,遮光膜241除了形成在保护玻璃231的上表面和下表面以外,也可以仅形成在保护玻璃231的上表面和下表面中的一个表面上。

此外,除了具有梯形截面形状的保护玻璃以外,如保护玻璃231,遮光膜241也可以应用于例如具有矩形截面形状的保护玻璃等,如保护玻璃201(图7)。

此外,遮光膜241可以应用于附着有ircf膜221(图12)的保护玻璃211。

<图像传感器2的第七构成例>

图15是示出图像传感器2的第七构成例的截面图。

请注意,图中对应于图11的部分用相同的附图标记表示,并且在下文中适当地省略其说明。

在图15中,图像传感器2具有传感器芯片40、保护玻璃211和引线252,所述传感器芯片具有传感器裸片10和逻辑裸片20的两层的层叠结构。此外,在图15的图像传感器2中,保护玻璃211通过粘合剂43贴合到传感器芯片40。

因此,图15的图像传感器2与图11中的情况相同之处在于图像传感器2具有传感器芯片40和保护玻璃211。

然而,图15的图像传感器2与图11中的情况的不同之处在于设置引线252来代替电极42。

在图11的图像传感器2中,电极42形成在传感器芯片40的下面,并且图像传感器2可以通过倒装芯片来安装。

另一方面,在图15的图像传感器2中未形成电极42,并且通过引线接合来安装图像传感器2。

即,传感器芯片40和构成图像传感器2的封装的基板251通过包括铝、铜等的引线252电气连接。

与通过倒装芯片执行的图11的图像传感器2类似,也可以防止在通过引线接合安装的图像传感器2中发生重影。

请注意,代替保护玻璃211,例如,图7的保护玻璃201、图12的附着有ircf膜221的保护玻璃211、图13的保护玻璃231、图14的形成有遮光膜241的保护玻璃231或者上述的图像传感器2的构成例的保护玻璃的任意其他组合可以用在图15的通过引线接合安装的图像传感器2中。

此外,在图15的通过引线接合安装的图像传感器2中,如图15所示,连接到传感器芯片40的引线252从传感器芯片40被拉出到比传感器芯片40的上表面稍高的位置,并且连接到基板251。

由于在如上所述的通过引线接合安装的图像传感器2中将引线252从传感器芯片40将传感器芯片40拉出到稍高于传感器芯片40的上表面的位置,所以引线252稍微从传感器芯片40的上表面突出。

通过引线接合安装的图像传感器2需要在传感器芯片40的上侧(即,在传感器芯片40和保护玻璃211之间)的间隙,以便不妨碍引线252从传感器芯片40的上表面突出。

于是,在通过引线接合安装的图像传感器2中,调整贴合传感器芯片40和保护玻璃211的粘合剂43的厚度,以便可以确保引线252的突出。

可选择地,在保护玻璃211的下表面设置台阶,以便可以确保线252的突出。

通过如上所述调整粘合剂43的厚度或通过在保护玻璃211处设置台阶,可以确保引线252的突出并且将尺寸大于传感器芯片40的保护玻璃211贴合到传感器芯片40。因此,可以防止在通过引线接合安装的图像传感器2中发生重影。

请注意,在贴合传感器芯片40和保护玻璃211的粘合剂43的厚度被调整的情况下,在通过引线接合安装的图像传感器2中,在引线252的周围填充粘合剂43,以便可以确保引线252的突出。

在这种情况下,已经透过保护玻璃211的入射光不直接撞击引线252。即,由于撞击引线252的光需要穿透用于填充引线252周围的粘合剂43,所以光不是透过保护玻璃211的入射光本身,而是已经至少透过粘合剂43的光。

由于如上所述在通过引线接合安装的图像传感器2中透过保护玻璃211的入射光不直接撞击引线252,所以与透过保护玻璃211的入射光直接撞击引线252的情况相比,可以抑制由于引线252反射的光引起的重影的发生。

此外,在图15中,由于引线252传感器芯片40的周边部被拉出,因此通过如图14所示在保护玻璃211的周边部形成遮光膜241来阻挡光入射到引线252上,可以防止由于引线252反射的光引起的重影的发生。

<图像传感器2的第八构成例>

图16是示出图像传感器2的第八构成例的截面图。

请注意,图中对应于的部分用图7相同的附图标记表示,并且在下文中适当地省略其说明。

在图16中,图像传感器2具有传感器芯片40、电极42和保护玻璃201,所述传感器芯片具有传感器裸片10和逻辑裸片20的两层的层叠结构。此外,在图16的图像传感器2中,保护玻璃201通过粘合剂43贴合到传感器芯片40。

因此,图16的图像传感器2与图11中的情况的共同之处在于图像传感器2具有传感器芯片40、电极42和保护玻璃201。

然而,在图16的图像传感器2中,传感器芯片40的周围填充有密封传感器芯片40的周围的树脂261,这与图7中的树脂261未用于填充的情况不同。

在图16中,树脂261是具有遮光性的遮光性树脂,并且用于在水平方向上填充保护玻璃201的端面e11的位置与传感器芯片40的端面e12的位置之间。此外,树脂261用于在竖直方向上填充保护玻璃201的下表面的位置与传感器芯片40的下表面的位置之间。

通过填充树脂261,可以保护保护玻璃201的尺寸大于传感器芯片40并且从上侧看从传感器芯片40突出的部分,并且可以容易地处理图像传感器2。

即,例如,抑制了保护玻璃201的端部的碎裂(例如,角部的碎裂),并且可以有助于在将光学系统1安装到图像传感器2上时图像传感器2的处理。

<图像传感器2的第九构成例>

图17是示出图像传感器2的第九构成例的截面图。

请注意,图中对应于图11或图16的部分用相同的附图标记表示,并且在下文中适当地省略其说明。

在图17中,图像传感器2具有传感器芯片40、电极42和保护玻璃211,所述传感器芯片具有传感器裸片10和逻辑裸片20的两层的层叠结构。此外,在图17的图像传感器2中,保护玻璃211通过粘合剂43贴合到传感器芯片40。

因此,图17的图像传感器2与图11中的情况的共同之处在于图像传感器2具有传感器芯片40、电极42和保护玻璃211。

然而,在图17的图像传感器2中,如图16中说明的,在传感器芯片40的周围填充有树脂261,这与图11中的树脂261未用于填充的情况不同。

与图16中的情况类似,通过在图17的图像传感器2中也填充树脂261,可以保护保护玻璃211的尺寸大于传感器芯片40并且从传感器芯片40突出的部分,并且可以容易地处理图像传感器2。

<图像传感器2的第十构成例>

图18是示出图像传感器2的第十构成例的截面图。

请注意,图中对应于图15或图16的部分用相同的附图标记表示,并且在下文中适当地省略其说明。

在图18中,图像传感器2具有传感器芯片40、保护玻璃211和引线252,所述传感器芯片具有传感器裸片10和逻辑裸片20的两层的层叠结构。此外,在图18的图像传感器2中,保护玻璃211通过粘合剂43贴合到传感器芯片40,并且引线252电气连接传感器芯片40和基板251。

因此,图18的图像传感器2与图15中的情况相同之处在于图像传感器2具有传感器芯片40、保护玻璃211和引线252。

然而,在图18的图像传感器2中,如图16中说明的,传感器芯片40的周围填充有树脂261,这与图15中的树脂261未用于填充的情况不同。

与图16中的情况类似,通过在图18的图像传感器2中也填充树脂261,可以保护保护玻璃211的尺寸大于传感器芯片40并且从传感器芯片40突出的部分,并且可以容易地处理图像传感器2。

请注意,图16~18的图像传感器2是其中图7、图11和图15的图像传感器2填充有树脂261的图像传感器2,并且树脂261的填充可以应用于其他的,例如,图12~14图像传感器2等。

<图像传感器2的制造方法>

图19是示出图像传感器2的制造方法的示例的图。

即,图19示出了图7的图像传感器2的制造方法的示例。

在步骤s11中,制造图像传感器2的制造装置(未示出)制造传感器裸片10和逻辑裸片20(各自成为晶片)。

在步骤s12中,制造装置贴合传感器裸片10和逻辑裸片20并制造传感器芯片40。

在步骤s13中,通过在传感器芯片40(图4)中形成芯片贯通电极105、连接用配线106、绝缘膜107等,制造装置电气连接传感器裸片10和逻辑裸片20。此外,制造装置在传感器裸片10上形成ocl111和cf112。

在步骤s14中,制造装置将例如作为支撑传感器芯片40的支撑基板的玻璃281贴合在传感器芯片40的上侧(传感器裸片10侧)(或者进行临时接合)。这里,例如,除了玻璃281之外,可以采用si基板等作为支撑基板。

在步骤s15中,制造装置在由作为支撑基板的玻璃281支撑的传感器芯片40上形成连接到电极42的背面配线(未示出)并形成电极42。

在步骤s16中,制造装置通过抛光、蚀刻等来使作为支撑基板的玻璃281薄化。可选择地,制造装置将作为支撑基板的玻璃281与传感器芯片40剥离。

在步骤s17中,制造装置将具有比传感器芯片40的尺寸l1大的尺寸l2的保护玻璃201直接地或经由薄化的玻璃281贴合到传感器芯片40,并完成图7的图像传感器2。

请注意,步骤s11~s17中的处理可以在晶片级执行。

然而,在将ircf膜221(图12)贴附到保护玻璃201的情况下,或者在采用例如具有ircf的功能的保护玻璃231(图13)代替保护玻璃201的情况下,可以在晶片级执行步骤s11~s16中的处理,并且在切割(单片化)之后执行s17中的处理。

图20是示出图像传感器2的制造方法的另一个示例的图。

即,图20示出了图17的图像传感器2的制造方法的示例。

请注意,为简化说明,将ircf膜221(图12)贴附到保护玻璃211的情况或者采用例如具有ircf的功能的保护玻璃231(图13)代替保护玻璃211的情况在图20中未被考虑。

在步骤s31中,制造图像传感器2的制造装置(未示出)制造并使传感器芯片40单片化。

在步骤s32中,制造装置以预定的间距将单片化后的传感器芯片40贴合到在后面成为保护玻璃211(图11)的保护玻璃291上。

在步骤s33中,制造装置利用树脂261填充在贴合有传感器芯片40的保护玻璃291上的传感器芯片40的周围,以密封传感器芯片40。

在步骤s34中,制造装置形成三角形凹槽292,以使保护玻璃291的面对传感器芯片40的周围的部分渐缩。

在步骤s35中,制造装置以三角形凹槽292的顶点作为单片化的边界执行单片化,并且完成图17的图像传感器2。

如上所述,由于配线等的微细化,通过将尺寸大于传感器芯片40的保护玻璃201,211或231贴合到其中传感器芯片40的端面与像素阵列单元11之间的距离a(图7)缩小的传感器芯片40,即使当保护玻璃201等的厚度被设定为可以确保所需的机械刚度的厚度时,也可以防止重影的发生。

此外,通过将具有梯形截面形状的保护玻璃211或231贴合到传感器芯片,可以防止由于经由在保护玻璃211等的内部的多次反射的光(二次光、三次光等)引起的重影的发生。

此外,通过在保护玻璃211上沉积ircf膜221(图12)或者采用吸收红外线并用作ircf的保护玻璃231,可以构造薄型的相机单元而不用额外设置ircf。

此外,在采用其上沉积ircf膜221的保护玻璃211或者吸收红外线并用作ircf的保护玻璃231的情况下,保护玻璃211或231和传感器芯片40都被单片化,并且在选择良好的单片之后,保护玻璃211或231和传感器芯片40被贴合。因此,可以提高图像传感器2的成品率,并且可以抑制制造成本。

<图像传感器的使用例>

图21是示出使用上述图像传感器2的使用例的图。

上述图像传感器2(进一步地,具有图像传感器2的图1的相机单元)可以用于例如感测诸如可见光、红外光、紫外光和x射线等光的各种设备(电子设备),如下所述。

-拍摄图像以用于鉴赏的装置,例如,数码相机或具有相机功能的便携式装置。

-用于交通的装置,例如,用于拍摄汽车的前方、后方、周围、内部等的车载传感器,监视行驶车辆和道路的监视相机,或者测量车辆之间的距离的距离测量传感器,从而进行例如自动停车时的安全驾驶、识别驾驶员的状况等。

-用于家用电器的装置,例如,tv、冰箱或空调,用于拍摄使用者的手势以根据该手势执行装置操作。

-用于医疗保健的装置,例如,内窥镜、电子显微镜或通过接收红外光进行血管造影的装置。

-用于安全的装置,例如,用于犯罪预防的监视相机或用于个人认证的相机。

-用于美容的装置,例如,拍摄皮肤的皮肤测量仪或拍摄头皮的显微镜。

-用于运动的装置,例如,用于运动用途的运动相机或可佩戴相机等。

-用于农业的装置,例如,用于监视田地和作物状况的相机。

以上已经说明了本技术的实施方案,并且本技术的实施方案不限于上述实施方案。在不脱离本技术的主旨的范围内可以进行各种修改。

此外,在本说明书中记载的效果仅仅是示例,不受限制,并且可以提供其他效果。

请注意,本技术也可以采用以下构成。

<1>一种图像传感器,包括:

传感器芯片,所述传感器芯片具有其中排列有执行光电转换的像素的像素阵列单元;和

板状的透明部件贴附到所述传感器芯片的像素阵列单元侧并且尺寸大于所述传感器芯片。

<2>根据<1>所述的图像传感器,其中所述透明部件是具有梯形截面形状的透明部件。

<3>根据<1>或<2>所述的图像传感器,还包括贴合到所述透明部件的红外截止滤光(ircf)膜。

<4>根据<1>或<2>所述的图像传感器,其中所述透明部件是吸收红外线的透明部件。

<5>根据<1>~<4>中任一项所述的图像传感器,其中所述图像传感器通过引线接合或倒装芯片来安装。

<6>根据<1>~<5>中任一项所述的图像传感器,还包括形成在所述透明部件的周边部上的遮光膜。

<7>根据<1>~<6>中任一项所述的图像传感器,还包括密封所述传感器芯片的周围的树脂。

<8>根据<1>~<7>中任一项所述的图像传感器,其中所述透明部件的厚度为200μm以上。

<9>一种制造方法,包括以下的步骤:

将板状的透明部件贴附到传感器芯片的像素阵列单元侧,所述传感器芯片具有其中排列有执行光电转换的像素的像素阵列单元,

其中制造贴附有所述传感器芯片且尺寸大于所述传感器芯片的透明部件的图像传感器。

<10>一种电子设备,包括:

收集光的光学系统;和

接收光并捕获图像的图像传感器,

其中所述图像传感器包括:

传感器芯片,所述传感器芯片具有其中排列有执行光电转换的像素的像素阵列单元;和

板状的透明部件贴附到所述传感器芯片的像素阵列单元侧并且尺寸大于所述传感器芯片。

附图标记列表

1光学系统

2图像传感器

3存储器

4信号处理单元

5输出单元

6控制单元

10传感器裸片

11像素阵列单元

12周边电路

20逻辑裸片

30存储器芯片

40传感器芯片

41保护玻璃

42电极

43粘合剂

101半导体基板

102(多层)配线层

103配线层

104层间绝缘膜

105芯片贯通电极

106连接用配线

107,108绝缘膜

109硅贯通电极

110pd

111ocl

112cf

121硅基板

122(多层)配线层

123配线层

124层间绝缘膜

201,211保护玻璃

221ircf膜

231保护玻璃

241遮光膜

251基板

252引线

261树脂

281玻璃

291保护玻璃

292沟槽

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