固体摄像元件、制造方法以及电子装置与流程

文档序号:17118707发布日期:2019-03-15 23:35阅读:129来源:国知局
固体摄像元件、制造方法以及电子装置与流程

本发明涉及固体摄像元件、制造方法和电子装置,并且尤其涉及能够抑制固体摄像元件封装件内部的光的不规则反射的固体摄像元件、制造方法和电子装置。



背景技术:

在相关技术中,诸如互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器等的固体摄像元件例如由于功能提高而导致高度等增大。这导致用于固体摄像元件和外部之间进行连接的金属焊盘的结构被布置在固体摄像元件深挖掘部。

因此,有时,设置在连接到金属焊盘的接合线的末端部处的配线接合球进入开口部分,该开口部分形成为用于使金属焊盘敞开。在这种情况下,有必要减少配线接合球的直径或者扩大开口部分使得能够插入剪切工具,以便进行用于测量金属焊盘和配线接合球之间的接合强度的剪切实验。

另外,本申请的申请人提出了一种背面照射型固态摄像器件,其中,能够通过抑制在制造过程中形成的用于取出电极的开口部导致的级差的影响,制造高精度光学组件等(例如,参照专利文献1)。

专利文献1:日本专利申请特开第2009-290229号



技术实现要素:

本发明要解决的问题

顺便提及地,担心发生如下问题:在如上所述的开口部被扩大以便能够插入剪切工具的结构中,发生不规则的光反射(例如,在开口部的内部的表面处被反射的光的二次反射)。另外,当这种光进入像素时,图像质量被降低。

基于上述情况作出本发明,并且本发明旨在实现对于光在固体摄像元件封装件内部的不规则反射的抑制。

解决问题的技术方案

根据本发明的一个方面的固体摄像元件包括:摄像区域,在所述摄像区域中平面地布置有多个像素并且通过接收入射光进行摄像;连接部,所述连接部设置在所述摄像区域的更外侧并且用于连接至外部;开口部,所述开口部从光入射表面侧开口至所述连接部,光相对于所述摄像区域入射在所述光入射表面侧;和多个凸出部,所述多个凸出部形成在沉头孔表面上并且周期性地布置,所述沉头孔表面是所述开口部内部的除所述连接部之外的表面,并且也是在比设置于所述摄像区域中或者所述摄像区域的外围区域中的并且含有有机物的层更低的位置处面向至少所述光入射表面侧的表面。

根据本发明的一个方面的制造方法是用于固体摄像元件的制造方法,该固体摄像元件包括:摄像区域,在所述摄像区域中平面地布置有多个像素并且通过接收入射光进行摄像;连接部,所述连接部设置在所述摄像区域的更外侧并且用于连接至外部;开口部,所述开口部从光入射表面侧开口至所述连接部,光相对于所述摄像区域入射在所述光入射表面侧;和多个凸出部,所述多个凸出部形成在沉头孔表面上并且周期性地布置,所述沉头孔表面是所述开口部内部的除所述连接部之外的表面,并且也是在比设置于所述摄像区域中或者所述摄像区域的外围区域中的并且含有有机物的层更低的位置处面向至少所述光入射表面侧的表面,并且所述制造方法包括:在挖掘所述开口部时,对透镜层进行蚀刻,从而通过转印透镜的形状而形成所述凸出部,在所述透镜层中,在位于比形成有所述凸出部的表面更高的位置处在所述摄像区域中针对每个所述像素形成有用于会聚光的所述透镜。

根据本发明的一个方面的电子装置包括固体摄像元件,该固体摄像元件包括:摄像区域,在所述摄像区域中平面地布置有多个像素并且通过接收入射光进行摄像;连接部,所述连接部设置在所述摄像区域的更外侧并且用于连接至外部;开口部,所述开口部从光入射表面侧开口至所述连接部,光相对于所述摄像区域入射在所述光入射表面侧;和多个凸出部,所述多个凸出部形成在沉头孔表面上并且周期性地布置,所述沉头孔表面是所述开口部内部的除所述连接部之外的表面,并且也是在比设置于所述摄像区域中或者所述摄像区域的外围区域中的并且含有有机物的层更低的位置处面向至少所述光入射表面侧的表面。

根据本发明的一个方面,以平面方式布置有多个像素;设置有连接部,所述连接部用于连接至外部并且设置在相较于通过接收反射光进行摄像的摄像区域的更外侧;形成有开口部,所述开口部从摄像区域的光入射的光入射表面侧开口至所述连接部。另外,在沉头孔表面上形成有周期性地布置的多个凸出部,所述沉头孔表面是所述开口部内部的除所述连接部之外的表面,并且也是在比设置于所述摄像区域中或者所述摄像区域的外围区域中的并且含有有机物的层更低的位置处面向至少所述光入射表面侧的表面。

发明效果

根据本发明的一个方面,能够抑制固体摄像元件封装件内部的光的不规则反射。

附图说明

图1示出应用本发明的固体摄像元件封装件的一个实施例的剖面示意性结构。

图2是示出焊盘开口部附近的剖面示意性结构的图。

图3是描绘用于形成凸出部的制造方法的图。

图4是示出在焊盘开口部处的反射数据的图。

图5提供了示出凸出部的其它示例性剖面形状的图。

图6提供了示出凸出部的平面形状的变型的图。

图7提供了示出多个凸出部的布置的周期性瓦解的布置示例的图。

图8提供了示出多个凸出部的布置的周期性逐步瓦解的布置示例的图。

图9提供了示出多个凸出部的在x方向上的布置周期性逐步瓦解并且在y方向上的布置周期性也发生瓦解的布置示例的图。

图10提供了示出多个凸出部的在x方向和y方向上的布置周期性均刻意地瓦解的布置示例的图。

图11提供了示出具有不同形状的凸出部以组合方式布置的布置示例的图。

图12提供了示出具有不同形状的凸出部以组合方式布置的布置示例的图。

图13提供了示出多个方形的凸出部的布置周期性瓦解的布置示例的图。

图14提供了示出多个方形的凸出部的布置周期性逐步瓦解的布置示例的图。

图15提供了图示多个方形的凸出部的在x方向上的布置周期性逐步瓦解并且在y方向上的周期性也发生瓦解的布置示例的图。

图16提供了示出多个三角形的凸出部的布置周期性瓦解的布置示例的图。

图17提供了示出多个三角形的凸出部的布置周期性逐步瓦解的布置示例的图。

图18提供了图示多个三角形的凸出部的在x方向上的布置周期性逐步瓦解并且y方向上的周期性也发生瓦解的布置示例的图。

图19示出线状延伸地形成的凸出部的布置示例的图。

图20示出了以同心地延伸的方式形成的凸出部的布置示例。

图21示出了以同心地延伸的方式形成的凸出部的布置示例。

图22示出了以同心地延伸的方式形成的凸出部的布置示例。

图23示出了以同心地延伸的方式形成的凸出部的布置示例。

图24示出了以同心地延伸的方式形成的凸出部的布置示例。

图25示出了以倾斜地延伸的方式形成的凸出部的布置示例。

图26示出了以倾斜地延伸的方式形成的凸出部的布置示例。

图27示出了以之字形垂直地延伸的方式形成的凸出部的布置示例。

图28示出了以波浪形垂直地延伸的方式形成的凸出部的布置示例。

图29是示出应用本发明的摄像器件的实施例的示例性构造的框图。

图30是示出使用图像传感器的应用示例的图。

具体实施方式

在下文中,将参照附图详细地说明应用本发明的具体实施例。

图1是示出应用本发明的固体摄像元件封装件的实施例的剖面示意结构的图。

如图1所示,固体摄像元件封装件11具有如下结构:通过固定到框架14的保护玻璃15密封摄像元件12,框架14具有围绕插入基板13外周的形状,摄像元件12布置在插入基板13上。例如,摄像元件12和框架14借助粘合剂固定至插入基板13,并且保护玻璃15也借助粘合剂固定到框架14。另外,可以在保护玻璃15的上侧布置防止光斑的板。

摄像元件12设置有摄像区域21,在所述摄像区域21中平面地布置有用于接收通过光学系统(未示出)会聚的光的多个像素16,并且通过接收入射至摄像区域21的光来执行摄像。此外,摄像区域21具有通过层叠如下元件而获得的结构:用于执行每个像素16的光电转换的光电二极管17;用于透过预定波段的光的滤光片18(包含有机物的层);用于收集光的片上透镜19等。同时,使用从半导体基板的背侧发射光的背面照射型cmos摄像传感器、通过层叠形成有像素16的半导体基板和形成有电路的半导体基板而获得的多层cmos摄像传感器等用作摄像元件12。

此外,在摄像元件12中,与在摄像区域21中设置的像素16电连接的多个金属焊盘22设置在相较于摄像区域21位于更外侧的边缘部分,并且金属焊盘22用于连接摄像元件12的外部。在另一方面,插入基板13以分别对应于布置在摄像元件12中的多个金属焊盘22的方式设置有多个金属焊盘23。此外,通过将金属焊盘22和金属焊盘23连接到接合线24,像素信号能够从摄像元件12经由插入基板13输出到外部。

例如,为了将金属焊盘22接合至接合线24,可以利用通过在接合线24的尖端放电以熔化金属由此形成球并且利用球的接合方法。因此,在金属焊盘22和接合线24之间的连接部形成配线接合球25,并且可以通过增大接合区域提高接合强度。

同时,近年来,存在因为功能提高而需要增加摄像元件12的高度的情况。例如,在摄像元件12中嵌入用于相对于被摄体检测失焦的相位差检测像素的所谓的图像相位差检测技术被产品化。另外,能够将片上透镜19的焦点调节到高于光电二极管17的位置,以便通过相位差检测提高自动对焦精度,并且需要增加整个光聚集结构的高度。因此,倾向于在较深的位置形成焊盘开口部,焊盘开口部使金属焊盘22从摄像元件12的光入射表面侧开口。

进而,图2以放大的形式示出了在摄像元件12中形成的焊盘开口部的附近区域。应当注意的是,图2示出了接合线24连接到金属焊盘22之前的状态。

如图2所示,摄像元件12具有通过层叠配线层31、半导体基板32和层叠结构膜33获得的结构。

在配线层31中形成有连接到像素16的多个配线(未示出)和连接到这些配线的金属焊盘22。例如,配线层31具有通过由无机材料构成的无机薄膜将配线彼此绝缘的结构。

例如,半导体基板32是通过将单晶硅切成薄片而获得的晶片,并且针对图1的摄像区域21中的每个像素16,在半导体基板32中形成光电二极管17。

层叠结构膜33是通过层叠多个膜而获得的结构,例如,所述多个膜是通过沉积无机材料获得的无机膜和通过沉积有机材料获得的有机膜。应当注意的是,将参照图3来说明层叠结构膜33的层叠结构。

另外,在摄像元件12中,通过挖掘层叠结构膜33、半导体基板32和配线层31而形成焊盘开口部34,以便形成从光入射表面侧直到金属焊盘22的开口部,从而将图1的接合线24连接到金属焊盘22上。

焊盘开口部34包括:浅挖掘部35,其具有通过对将作为焊盘开口部34的整个区域进行浅挖掘而获得的形状;和深挖掘部36,其具有通过对包括在浅挖掘部35的一部分中的并且与金属焊盘22相应的区域进行深挖掘而获得的形状。具有这种形状的焊盘开口部34能够允许剪切工具插入浅挖掘部35,以使剪切工具能够进行剪切实验以测量金属焊盘22和配线接合球25之间的接合强度。换句话说,在深挖掘与金属焊盘22相对应的区域的情况下难以进行剪切实验,而通过设置浅挖掘部35则易于进行剪切实验。

例如,通过设定焊盘开口部34的浅挖掘部35的深度,使得在深挖掘部36的内部形成配线接合球25时配线接合球25的高度的至少1/4从深挖掘部36突出,从而能够在剪切工具持握住配线接合球25的时候进行剪切实验。

另外,在摄像元件12中,在浅挖掘部35的朝向上侧的表面上形成有均具有类似透镜的圆形形状的凸出部41,使得凸出部从平坦的平坦表面40突出。因此,包括平坦表面40和凸出部41的浅挖掘部35的表面位于从接合至接合线24的金属焊盘22到光接收表面侧的最高表面的中间高度处,并且具有一定尺寸的面积,并且在下文中将该表面称为沉头孔表面(counterboresurface)39。应当注意的是,考虑到剪切工具在配线接合时插入至浅挖掘部35中,沉头孔表面39的宽度优选地设置为10μm或更宽,然而,沉头孔表面39的宽度未限制于此并且能够自由设置。

此外,在图2的上侧示出了从上侧观察到的焊盘开口部34,并且多个凸出部41周期性地布置在所示的沉头孔表面39中的平面40上。因此,在周期性地布置有多个凸出部41的沉头孔表面39中,如在图2的下侧以放大方式示出地,由轮廓箭头表示的光线在光线凸出部41的表面处被反射时被散射。因此,能够抑制在沉头孔表面39处被反射的光的反射率。

此处,凸出部41在沉头孔表面39上被布置成具有大约2到5μm的间距的二维周期性。另外,每个凸出部41具有至少50nm或更大的高度的凸出形状并且形成为具有球形表面或非球形曲面的表面形状。因为凸出部41形成有这种曲面形状,所以有效地产生了由反射光导致的干涉效应,并且因此,能够极好地抑制沉头孔表面39处的规则光反射。

此外,凸出部41形成在沉头孔表面39中,使得形成有多个凸出部41的区域的面积大于设置在凸出部41之间的平坦表面40的面积。

此外,焊盘开口部34形成为使得深挖掘部36的深度(即,从摄像元件12的表面到金属焊盘22的深度)小于配线接合球25(图1)高度的3/4。另外,沉头孔表面39设置在从摄像元件12的表面凹入的位置处,使得沉头孔表面39位于配线接合球25(图1)的高度的3/4或更低处。

下面,将参照图3来说明用于在挖掘焊盘开口部34时在浅挖掘部35的沉头孔表面39上形成凸出部41的制造方法。

例如,如图3的右侧所示,在浅挖掘部35中的层叠结构膜33具有通过层叠抗反射膜33-1和绝缘膜33-2而获得的结构,并且在绝缘膜33-2上形成凸出部41。

为了防止相对于可见光(波长:400到700nm)具有高折射率的半导体基板32处的反射,通过使用折射率介于半导体基板32的折射率与绝缘膜33-2的折射率之间的材料在半导体基板32和绝缘膜33-2之间形成抗反射膜33-1。例如,氮化硅(sin)、氧化铪(hfo2)、氧化铝(al2o3)、氧化钛(tio2)、氧化钛锶(sto)等能够用于抗反射膜33-1。此外,这些膜能够被层叠并用作抗反射膜33-1。另外,通过使用诸如二氧化硅(sio2)等具有使半导体基板32的表面绝缘的绝缘特性的材料来形成绝缘膜33-2。

因此,在浅挖掘部35中,具有介于绝缘膜33-2的折射率和半导体基板32的折射率之间的折射率的平坦抗反射膜33-1设置在形成有凸出部41的绝缘膜33-2的下层中。然而,应当注意的是,图3的示例示出了在半导体基板32和绝缘膜33-2之间仅插入一层抗反射膜33-1的结构;能够具有这样的结构:其中,插入有多个平坦膜,所述多个平坦膜均具有介于半导体基板32的折射率和绝缘膜33-2的折射率之间的折射率。

另外,如在图3左侧所示,将形成绝缘膜33-2的层在形成焊盘开口部34的步骤之前平坦地层叠在抗反射膜33-1上,并且进一步层叠有内透镜层33-3、平坦化膜33-4和有机膜33-5。

通过使用不同于绝缘层33-2的材料(例如,氮化硅(sin)、氮氧化硅(sion)或通过分散金属氧化物获得的有机膜等)来形成内透镜层33-3并且针对摄像元件12的摄像区域21中的每一个像素16形成用于会聚光线的小透镜42。然而,透镜42可以具有至少仅形成在摄像区域21中以提高每个像素16的光聚集性能的结构;透镜42也可以具有在摄像元件12的没有形成像素16的边缘部分中以类似于摄像区域21的方式形成的结构。

平坦化膜33-4使内透镜层33-3的表面平坦化。有机膜33-5包括:针对摄像元件12的摄像区域21中的每个像素16设置的滤色片(图1中的滤光片18);用于为像素16遮光的黑色抗蚀剂;以及其它类似物。

然后,在形成焊盘开口部34的步骤中,执行处理工序,使得位于高于沉头孔表面39的位置处的内透镜层33-3的每个透镜42的形状通过利用材料之间不同的蚀刻率差异而进行的各向异性干蚀刻等转印至绝缘膜33-2。浅挖掘部35被挖掘,从而在绝缘膜33-2中形成凸出部41。借助这种制造方法,能够通过利用相关技术中形成的内透镜层33-3的透镜42在浅挖掘部35的沉头孔表面39上形成凸出部41,而不增加专用于形成凸出部41的任何步骤。

应当注意的是,在摄像元件12中,在焊盘开口部34上除去有机膜33-5,但是在诸如摄像区域21等其它区域保留有机膜33-5。换句话说,摄像元件12具有在高于焊盘开口部34的浅挖掘部35的沉头孔表面39的位置处存在有机膜33-5的结构。另外,例如,不仅能够采用有机膜33-5仅包含有机材料的的结构,而且能够采用例如在有机材料中包含预定粒子的结构。

另外,摄像元件12具有包括平坦表面40和凸出部41的沉头孔表面39,并且沉头孔表面39形成在低于摄像区域21的位置上,例如,形成在低于构成图1中的滤光片18等的有机膜33-5的位置上。应当注意的是,其中分散有有机物粒子的层(未示出)以类似于摄像区域21中设置的滤光片18的方式布置在将成为摄像区域21周边的外围区域中,并且沉头孔表面39形成在低于该层的位置处。

下面,图4示出了沉头孔表面39上的反射率数据。

在图4中,例如,纵轴代表反射率并且横轴代表波长,并且,例如,图4示出了当可见光(波长:400-700nm)以10度的光入射角入射到焊盘开口部34的浅挖掘部35上时的沉头孔表面39上的反射率。

如图所示,在所有波段中,沉头孔表面39的反射率能够是作为目标值的5%或更小的反射率。换句话说,因为光被形成在沉头孔表面39上的多个周期性布置的凸出部41散射,所以反射率能够比在沉头孔表面39的整个表面以平坦形式形成的结构中的反射率减小得更多。

例如,即使在其中沉头孔表面39的整个表面是平坦的结构以及诸如氧化物膜和氮化物膜等包括基本上透明的并具有不同折射率的简单层叠膜结构的情况下,仍存在由于波长依赖性而持续地具有高反射率的波长。在另一方面,通过在沉头孔表面39上形成凸出部41能够防止可能导致高反射率的波长。

下面,将参照图5说明凸出部41的另一示意性剖面形状。

例如,凸出部41不限于透镜形状(参见图2)的剖面形状,并且能够采用各种剖面形状。例如,在沉头孔表面39上能够形成如在图5的a中所示的均具有矩形剖面形状的凸出部41a、如在图5的b中所示的均具有角锥或圆锥的剖面形状的凸出部41b等。另外,能够组合具有不同剖面形状的凸出部,例如,透镜形凸出部41和矩形凸出部41a能够以组合的方式布置在沉头孔表面39上。

下面,将参照图6到29来说明凸出部41的变型。

图6示出了在沉头孔表面39上布置的多个凸出部41的平面形状的变型。

例如,能够使用如在图6的a中所示的平面图中的圆形凸出部41、如在图6的b中所示的平面图的三角形凸出部41c、如在图6的c中所示的方形凸出部41d等。可替代地,也能够将其它多边形形状用作凸出部41的平面形状。

另外,图6的a示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得多个凸出部41以在x方向和y方向上均匀的间隔周期性地排列。在另一方面,也能够采用多个凸出部41的布置的周期性瓦解的布置示例。

图7示出了在沉头孔表面39上布置的多个凸出部41的布置示例的变型。

在图7的a中所示的布置示例中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得多个凸出部以与图6的a类似的方式在x方向和y方向上以均匀的间隔周期性地排列。

另一方面,如在图7的b中所示,也能够采用如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得x方向上的周期性瓦解,换句话说,多个凸出部41以不均匀的间隔布置在x方向上并且以均匀的间隔周期性地布置在y方向上。具体地,图7的b示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得每列的间隔随着位置在x方向上的前进而变得更宽,而间隔在y方向上是均匀的和周期性的。

另外,如图7的c所示,也能够采用如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得在x方向上和y方向上的周期性均瓦解,换句话说,多个凸出部41以不均匀的间隔布置在x方向和y方向上。具体地,图7的c示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得每列的间隔随着位置在x方向上的前进而变得更宽并且每行间的间隔随着位置在y方向上的前进而变得更宽。

应当注意的是,不仅能够采用图7的b和图7的c中所示的布置示例,也能够采用多个凸出部41以不均匀的间隔进行布置的布置示例。

图8示出了在沉头孔表面39上布置的多个凸出部41的布置示例的其它变型。

在图8的a所示的布置示例中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得多个凸出部以与图7的a类似的方式在x方向和y方向上分别以均匀的间隔周期性排列。

另一方面,如图8的b所述,也能够采用如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得x方向上的周期性逐步瓦解,换句话说,每预定数量的列的多个凸出部41在x方向上以不均匀的间隔布置,并且多个凸出部41在y方向上以均匀的间隔周期性地布置。具体地,图8的b示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得每两列的间隔随着位置在x方向上的前进而变得更宽,并且间隔在y方向上是均匀的和周期性的。

另外,如图8的c所示,也能够采用如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得在x方向上和y方向上的周期性均逐步瓦解,换句话说,每预定数量的行以及每预定数量的列在x方向和y方向上的间隔均变得不均匀。具体地,图8的c示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得每两列的间隔随着位置在x方向上的前进而变得更宽,并且每两行的间隔随着位置在y方向上的前进而变得更宽。

应当注意的是,诸如在图7和图8所示的布置示例等的布置示例能够组合使用。

图9示出了在沉头孔表面39上布置的多个凸出部41的布置示例的其它变型。

在图9的a所示的布置示例中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得多个凸出部41以类似于图7的a的方式在x方向和y方向上以均匀的间隔周期性地排列。

另一方面,如图9的b所示,也能够采用如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得x方向上的周期性逐步瓦解并且y方向上的周期性也逐步瓦解,换句话说,每预定数量的列的多个凸出部41在x方向上以不均匀的间隔布置并且每一行的多个凸出部41在y方向上以不均匀的间隔布置。具体地,图9的b示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得每两列的间隔随着位置在x方向上的前进而变得更宽,并且每一行的间隔随着位置在x方向上的前进而变得更宽。

另外,如图9的c所示,也能够采用如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得x方向上的周期性瓦解并且y方向上的周期性逐步瓦解,换句话说,每一列多个凸出部41在x方向上以不均匀的间隔布置,并且每预定数量的行的多个凸出部41在y方向上以不均匀的间隔布置。具体地,图9的c示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得每一列的间隔随着位置在x方向上的前进而变得更宽,并且每两行的间隔随着位置在y方向上的前进而变得更宽。

图10示出了在沉头孔表面39上布置的多个凸出部41的布置示例的其它变型。

在图10的a所示的布置示例中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得多个凸出部41以与图7的a类似的方式在x方向和y方向上以均匀的间隔周期性地排列。

在另一方面,如图10的b和图10的c所示,也能够采用如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得在x方向和y方向上的周期性均被刻意地瓦解,例如,使得未布置有凸出部41的位置周期性地出现。具体地,图10的b示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得具有未布置有凸出部的位置每隔一行出现的行的列每隔一列地布置。另外,图10的c示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41被布置在沉头孔表面39上,使得未布置有凸出部41的位置每隔一行并且每隔一列交替出现。

下面,图11和图12示出了以组合的方式布置有圆形凸出部41和方形凸出部41d的布置示例的变型。

例如,如图11的a所示,能够采用如下布置示例:其中,圆形凸出部41和方形凸出部41d在x方向和y方向上一个接一个地交替布置。另外,如图11的b所示,也能够采用如下布置示例:其中,在y方向上一个接一个地交替地布置有圆形凸出部41和方形凸出部41d的列和仅布置有圆形凸出部41的列在x方向上每隔一列地交替布置。另外,如图11的c所示,也能够采用如下布置示例:其中,包括在y方向上一个接一个地交替地布置有圆形凸出部41和方形凸出部41d的列和仅布置有圆形凸出部41的三列的图案在x方向上重复地布置。

图12的a示出了如下布置示例:其中,圆形凸出部41和方形凸出部41d以与图11的a类似的方式在x方向上和y方向上一个接一个地交替布置。

另一方面,如图12的b所示,包括均在y方向上一个接一个交替地布置有圆形凸出部41和方形凸出部41d的两列和均以不同于上述两列的方式在行中布置有圆形凸出部41和方形凸出部41d的两列的图形在x方向上重复地布置。另外,如图12的c所示,也能够采用如下布置示例:其中,包括均在y方向上一个接一个地交替地布置有圆形凸出部41和方形凸出部41d的四列和均以不同于上述四列的方式在行中布置有圆形凸出部41和方形凸出部41d的四列的图案在x方向上重复地布置。

图13示出了如下布置示例:其中,方形凸出部41d被布置成使得周期性以与图7类似的方式瓦解。

换句话说,图13的a示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41d被布置在沉头孔表面39上,使得该多个凸出部41d在x方向和y方向上以均匀的间隔周期性排列。图13的b示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41d被布置在沉头孔表面39上,使得每一列的间隔随着位置在x方向上前进而变得更宽,并且间隔在y方向上是均匀的和周期性的。图13的c示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41d被布置在沉头孔表面39上,使得每一列的间隔随着位置在x方向上前进而变得更宽并且每一行的间隔随着位置在y方向上前进而变得更宽。

图14示出了如下布置示例:其中,方形凸出部41d被布置成使得周期性以与图8类似的方式逐步瓦解。

换句话说,图14的a示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41d被布置在沉头孔表面39上,使得该多个凸出部41d在x方向和y方向上以均匀的间隔周期性排列。图14的b示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41d被布置在沉头孔表面39上,使得每两列的间隔随着位置在x方向上前进而变得更宽,并且间隔在y方向上是均匀的和周期性的。图14的c示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41d被布置在沉头孔表面39上,使得每两列的间隔随着位置在x方向上前进而变得更宽,并且每两行的间隔随着位置在y方向上前进而变得更宽。

类似于图9,图15示出了如下布置示例:其中,以组合的方式使用图13和图14所示的布置示例。

换句话说,图15的a示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41d被布置在沉头孔表面39上,使得该多个凸出部41d在x方向和y方向上以均匀的间隔周期性排列。图15的b示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41d被布置在沉头孔表面39上,使得每两列的间隔随着位置在x方向上前进而变得更宽,并且每一行的间隔随着位置在y方向上前进而变得更宽。图15的c示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41d被布置在沉头孔表面39上,使得每一列的间隔随着位置在x方向上前进而变得更宽,并且每两行的间隔随着位置在y方向上前进而变得更宽。

图16示出了如下布置示例:其中,三角形凸出部41c被布置成使得周期性以与图7类似的方式瓦解。

图16的a示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41c被布置在沉头孔表面39上,使得该多个凸出部41c在x方向和y方向上以均匀的间隔周期性排列。图16的b示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41c被布置在沉头孔表面39上,使得每一列的间隔随着位置在x方向上前进而变得更宽,并且间隔在y方向上是均匀的和周期性的。图16的c示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41c被布置在沉头孔表面39上,使得每一列的间隔随着位置在x方向上前进而变得更宽,并且每一行的间隔随着位置在y方向上前进变得更宽。

图17示出了如下布置示例:其中,三角形凸出部41c被布置成使得周期以与图8类似的方式逐步瓦解。

图17的a示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41c被布置在沉头孔表面39上,使得该多个凸出部41c在x方向和y方向上以均匀的间隔周期性排列。图17的b示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41c被布置在沉头孔表面39上,使得每两列的间隔随着位置在x方向上前进而变得更宽,并且间隔在y方向上是均匀的和周期性的。图17的c示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41c被布置在沉头孔表面39上,使得每两列的间隔随着位置在x方向上前进而变得更宽,并且每两行的间隔随着位置在y方向上前进而变得更宽。

类似于图9,图18示出了如下布置示例:其中,以组合的方式使用图16和图17所示的布置示例。

图18的a示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41c被布置在沉头孔表面39上,使得该多个凸出部41c在x方向和y方向上以均匀的间隔周期性排列。图18的b示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41c被布置在沉头孔表面39上,使得每两列的间隔随着位置在x方向上前进而变得更宽,并且每一行的间隔随着位置在y方向上前进而变得更宽。图18的c示出了如下布置示例:其中,多个凸出部41c被布置在沉头孔表面39上,使得每一列的间隔随着位置在x方向上前进而变得更宽,并且每两行的间隔随着位置在y方向上前进而变得更宽。

同时,也能够使用在沉头孔表面39的平面图中细长延伸的形状作为凸出部41。

图19示出了在沉头孔表面39的平面图中线状延长地形成的凸出部41e的布置示例。图19的a在平面图中示出了沉头孔表面39的结构,并且图19的b示出了沿着图19的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的示意性剖面结构。

如图19中所示,能够采用如下布置示例:其中,均具有大致半圆形剖面形状(所谓的半圆柱形形状)的多个凸出部41e以在垂直方向上线状延长的方式形成并且被连续地布置在横向方向上。

图20示出了在沉头孔表面39的平面图中同心延长地形成的凸出部41f的布置示例。图20的a在平面图中示出了沉头孔表面39的结构。图20的b示出了沿着图20的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第一示意性剖面结构,并且图20的c示出了沿着图20的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第二示意性剖面结构。

如图20所示,能够采用如下布置示例:其中,均具有大致半圆形剖面形状的多个突凸出部41f形成为以围绕沉头孔表面39的一侧的中心同心地延伸的方式延长并且被同心地、连续地布置。应当注意的是,在同心圆的中心处布置的凸出部41f可以具有其中心凹入的形状(图20的b)或其中心凸起的形状(图20的c)。

图21在沉头孔表面39的平面图中示出了同心地延长形成的凸出部41f的布置示例。图21的a在平面图中示出了沉头孔表面39的结构,并且图21的b示出了沿着图21的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第一示意性剖面结构,并且图21的c示出了沿着图21的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第二示意性剖面结构。

如图21所示,也能够采用如下布置示例:其中,均具有大致半圆形剖面形状的多个凸出部41f形成为以围绕沉头孔表面39的中心同心地延伸的方式延长并且被同心地、连续地布置。应当注意的是,在同心圆的中心处布置的凸出部41f可以具有其中心凹入的形状(图21的b)或其中心凸起的形状(图21的c)。

图22在沉头孔表面39的平面图中示出了同心地延长形成的凸出部41f的布置示例。图22的a在平面图中示出了沉头孔表面39的结构,并且图22的b示出了沿着图22的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第一示意性剖面结构,并且图22的c示出了沿着图22的c所示的虚线截取的沉头孔表面39的第二示意性剖面结构。

如图22所示,能够采用如下布置示例:其中,均具有大致半圆形剖面形状的多个凸出部41f形成为以围绕沉头孔表面39的中心同心地延伸的方式延长并且被同心地、连续地布置,并且随着位置向外侧前进,各凸出部41f的宽度变得更宽。应当注意的是,在同心圆的中心处布置的凸出部41f可以具有其中心凹入的形状(图22的b)或其中心凸起的形状(图22的c)。

图23在沉头孔表面39的平面图中示出了同心地延长形成的凸出部41f的布置示例。图23的a在平面图中示出了沉头孔表面39的结构,并且图23的b示出了沿着图23的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第一示意性剖面结构,并且图23的c示出了沿着图23的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第二示意性剖面结构。

如图23所示,能够采用如下布置示例:其中,均具有大致半圆形剖面形状的多个凸出部41f形成为以围绕沉头孔表面39的一侧的中心同心地延伸的方式延长并且被同心地、连续地布置,并且凸出部41f中的每一者的宽度随着位置向外侧前进变得更宽,而各凸出部41f的宽度交替地不同于相邻的凸出部41f的宽度。应当注意的是,在同心圆的中心处布置的凸出部41f可以具有其中心凹入的形状(图23的b)或其中心凸出的形状(图23的c)。

图24在沉头孔表面39的平面图中示出了同心地延长形成的凸出部41f的布置示例。图24的a在平面图中示出了沉头孔表面39的结构,并且图24的b示出了沿着图24的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第一示意性剖面结构,并且图24的c示出了沿着图24的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第二示意性剖面结构。

如图24所示,能够采用如下布置示例:其中,均具有大致半圆形剖面形状的多个凸出部41f形成为以围绕沉头孔表面39的中心同心地延伸的方式延长并且被同心地、连续地布置,并且凸出部41f中的每一者的宽度随着位置向外侧前进而变得更宽,同时,凸出部41f中的每一者的宽度交替地不同于相邻的凸出部41f的宽度。应当注意的是,在同心圆的中心处布置的凸出部41f可以具有其中心凹入的形状(图24的b)或其中心凸出的形状(图24的c)。

图25在沉头孔表面39的平面图中示出了倾斜地延伸形成的凸出部41g的布置示例。图25的a在平面图中示出了沉头孔表面39的结构。图25的b示出了沿着图25的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第一示意性剖面结构,并且图25的c示出了沿着图25的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第二示意性剖面结构。

如图25所示,能够采用如下布置示例:其中,均具有大致半圆形剖面形状的多个凸出部41g被形成为在将穿过沉头孔表面39的中心的横向轴线设定为对称轴线的同时以倾斜地延伸的方式以横向v字形延伸,并且被同心地、连续地布置。应当注意的是,在沉头孔表面39的一侧布置的并且成型为三角形的凸出部41g可以具有其中心凹入的形状(图25的b)或其中心凸出的形状(图25的c)。

图26在沉头孔表面39的平面图中示出了倾斜地延长形成的凸出部41g的布置示例。图26的a在平面图中示出了沉头孔表面39的结构。图26的b示出了沿着图25的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第一示意性剖面结构,并且图26的c示出了沿着图26的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第二示意性剖面结构。

如图26所示,能够采用如下布置示例:其中,均具有大致半圆形剖面形状的多个凸出部41g形成为在将均穿过沉头孔表面39的中心的垂直轴线和横向轴线设定为对称轴线的同时以倾斜地延伸的方式以菱形形状延长,并且被同心地、连续地布置。应当注意的是,在沉头孔表面39的中心处布置的凸出部41g可以具有其中心凹入的形状(图26的b)或其中心凸出的形状(图26的c)。

图27在沉头孔表面39的平面图中示出了以锯齿形的方式(直线以z形形状重复弯折的形式)垂直地延长而形成的凸出部41h的布置示例。图27的a在平面图中示出了沉头孔表面39的结构。图27的b示出了沿着图27的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第一示意性剖面结构,并且图27的c示出了沿着图27的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第二示意性剖面结构。

如图27所示,能够采用如下布置示例:其中,均具有大致半圆形剖面形状的多个凸出部41h形成为以锯齿形的方式垂直地延长,并且被连续地布置。应当注意的是,在沉头孔表面39的一侧布置的并且成型为三角形的凸出部41h可以具有该侧的中心凹入的形状(图27的b)或该侧的中心凸出的形状(图27的c)。

图28在沉头孔表面39的平面图中示出了以波浪形垂直地延长形成的凸出部41j的布置示例。图28的a在平面图中示出了沉头孔表面39的结构。图28的b示出了沿着图28的a所示的虚线截取的沉头孔表面39的第一示意性剖面结构。

如图28所示,能够采用如下布置示例:其中,均具有大致半圆形剖面形状的多个凸出部41j形成为以波浪形形状垂直地延长,并且被连续地布置。

如上所述,通过适当地使用具有如图6到28所示的各种形状的凸出部41能够抑制在沉头孔表面39处被反射的光的反射率。

应当注意的是,所说明的上述的摄像元件12适用于摄像系统,例如,数码照相机和数码摄像机、具有摄像功能的移动电话或者诸如均包括摄像功能的其它装置等的各种电子装置。

图29是示出安装在电子装置上的摄像器件的示意性构造的框图。

如图29所示,摄像器件101包括光学系统102、摄像元件103、信号处理电路104、显示器105和存储器106,并且能够捕捉静态图像和动态图像。

光学系统102包括一个或多个透镜,并且将光(入射光)从被摄体引导至摄像元件103,并且在摄像元件103的光接收表面(传感器部分)上形成图像。

上述的摄像元件12被用作摄像元件103。在摄像元件103中,取决于经由光学系统102在光接收表面上形成的图像,在预定的期间内累积电子。然后,对应于在摄像元件103中累积的电子的信号被提供到信号处理电路104。

信号处理电路104将各种信号处理应用于从摄像元件103输出的像素信号。通过应用由信号处理电路104进行的信号处理而获得的图像(摄像数据)被提供并显示到显示器105上并且被提供和存储(记录)在存储器106中。

在如此配置的摄像器件101中,通过应用上述的摄像元件12能够提高对于被摄物的聚焦精确度,并且能够可靠地拍摄对焦的图像。

图30是示出使用上述摄像传感器的应用示例的图。

例如,如下所述,相机模块可以用于感测诸如可见光、红外光、紫外光或者x射线的光的各种情况。

拍摄鉴赏用图像的设备,例如数码相机和具有相机功能的移动电话等;

交通用的设备,诸如为了诸如自动停车等安全驾驶的目的和识别驾驶员状态的目的,用于拍摄汽车的前方、后方、周围、内部等的车载传感器、用于监控行驶车辆和道路的监控相机、以及用于测量车辆间的距离的测距传感器等;

用于电视、冰箱和空调等家用电器的设备,以用于拍摄用户的手势并且根据该手势来操作这些电器;

医疗保健用的设备,例如内窥镜和通过接收红外光来进行血管造影的设备等;

安保用的设备,例如用于防止犯罪的监视相机和用于个人身份识别的相机等;

美容用的设备,例如用于拍摄皮肤的皮肤测试装置和用于拍摄头皮的显微镜等;

用于运动等的设备,例如运动中使用的运动相机和可穿戴相机等;以及

农业用的设备,例如用于监测田地和农作物的相机等。

应当注意的是,本发明应当采用如下结构。

(1)

一种固体摄像元件,其包括:

摄像区域,在所述摄像区域中平面地布置有多个像素并且通过接收入射光进行摄像;

连接部,所述连接部设置在所述摄像区域的更外侧并且用于连接至外部;

开口部,所述开口部从光入射表面侧开口至所述连接部,光相对于所述摄像区域入射在所述光入射表面侧;和

多个凸出部,所述多个凸出部形成在沉头孔表面上并且周期性地布置,所述沉头孔表面是所述开口部内部的除所述连接部之外的表面,并且也是在比设置于所述摄像区域中或者所述摄像区域的外围区域中的并且含有有机物的层更低的位置处面向至少所述光入射表面侧的表面。

(2)

根据上面(1)所述的固体摄像元件,其中,

所述开口部包括:浅挖掘部,所述浅挖掘部具有通过对作为所述开口部的整个区域进行浅挖掘而获得的形状;和深挖掘部,所述深挖掘部具有通过在所述浅挖掘部的一部分中对与所述连接部对应的区域进行深挖掘而获得的形状,并且

所述凸出部形成在作为所述浅挖掘部的表面的所述沉头孔表面上。

(3)

根据上面(1)或(2)所述的固体摄像元件,其中,在所述浅挖掘部中形成有所述凸出部的第一膜和在所述摄像区域的所述像素中形成有光电二极管的所述半导体基板之间层叠有第二膜,所述第二膜的折射率介于所述第一膜的折射率和所述半导体基板的折射率之间。

(4)

根据上面(1)至(3)中任一项所述的固体摄像元件,其中,所述凸出部在低于设置在所述摄像区域中的有机膜的位置处形成在所述开口部的内部的所述沉头孔表面上。

(5)

根据上面(1)至(4)中任一项所述的固体摄像元件,其中,所述凸出部形成为具有球形表面或非球形曲面的表面形状。

(6)

根据上面(1)至(5)中任一项所述的固体摄像元件,其中,设置有透镜层,在所述透镜层中,在所述摄像区域中且在位于比形成有所述凸出部的所述沉头孔表面更高的位置处针对各所述像素形成有用于会聚光的透镜。

(7)

一种用于固体摄像元件的制造方法,所述固体摄像元件包括:

摄像区域,在所述摄像区域中平面地布置有多个像素并且通过接收入射光进行摄像;

连接部,所述连接部设置在所述摄像区域的更外侧并且用于连接至外部;

开口部,所述开口部从光入射表面侧开口至所述连接部,光相对于所述摄像区域入射在所述光入射表面侧;和

多个凸出部,所述多个凸出部形成在沉头孔表面上并且周期性地布置,所述沉头孔表面是所述开口部内部的除所述连接部之外的表面,并且也是在比设置于所述摄像区域中或者所述摄像区域的外围区域中的并且含有有机物的层更低的位置处面向至少所述光入射表面侧的表面,

所述制造方法包括:

在挖掘所述开口部时,对透镜层进行蚀刻,从而通过转印透镜的形状而形成所述凸出部,在所述透镜层中,在位于比形成有所述凸出部的表面更高的位置处在所述摄像区域中针对每个所述像素形成有用于会聚光的所述透镜。

(8)

一种包括固体摄像元件的电子装置,所述固体摄像元件包括:

摄像区域,在所述摄像区域中平面地布置有多个像素并且通过接收入射光进行摄像;

连接部,所述连接部设置在所述摄像区域的更外侧并且用于连接至外部;

开口部,所述开口部从光入射表面侧开口至所述连接部,光相对于所述摄像区域入射在所述光入射表面侧;和

多个凸出部,所述多个凸出部形成在沉头孔表面上并且周期性地布置,所述沉头孔表面是所述开口部内部的除所述连接部之外的表面,并且也是在比设置于所述摄像区域中或者所述摄像区域的外围区域中的并且含有有机物的层更低的位置处面向至少所述光入射表面侧的表面。

应当注意的是,实施例不限于上述实施例,并且能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种修改。

附图标记列表

11固体摄像元件封装件

12摄像元件

13插入基板

14框架

15保护玻璃

16像素

17光电二极管

18滤光片

19片上透镜

21摄像区域

22金属焊盘

23金属焊盘

24接合线

25配线接合球

31配线层

32半导体基板

33层叠结构膜

34焊盘开口部

35浅挖掘部

36深挖掘部

39沉头孔表面

40平坦表面

41凸出部

42透镜

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