(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022187526
(43)【公開日】2022-12-20
(54)【発明の名称】撮像素子パッケージおよび電子機器
(51)【国際特許分類】
H01L 27/146 20060101AFI20221213BHJP
H01L 23/02 20060101ALI20221213BHJP
【FI】
H01L27/146 D
H01L23/02 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021095539
(22)【出願日】2021-06-08
(71)【出願人】
【識別番号】316005926
【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100121131
【弁理士】
【氏名又は名称】西川 孝
(74)【代理人】
【識別番号】100082131
【弁理士】
【氏名又は名称】稲本 義雄
(74)【代理人】
【識別番号】100168686
【弁理士】
【氏名又は名称】三浦 勇介
(72)【発明者】
【氏名】桝田 佳明
(72)【発明者】
【氏名】宮永 隆史
(72)【発明者】
【氏名】沖田 晃史
(72)【発明者】
【氏名】納土 晋一郎
(72)【発明者】
【氏名】浜口 慎吾
(72)【発明者】
【氏名】戸田 淳
(72)【発明者】
【氏名】朝妻 智彦
【テーマコード(参考)】
4M118
【Fターム(参考)】
4M118AA05
4M118BA04
4M118BA14
4M118GB03
4M118GC07
4M118GD04
4M118GD07
4M118HA02
4M118HA07
4M118HA21
(57)【要約】
【課題】より良好な画質の画像を撮像する。
【解決手段】フォトダイオードが設けられる半導体基板の受光面を保護するカバーガラスを支持する支持部が、半導体基板の外周に沿って設けられ、少なくとも支持部が設けられる領域において、支持部と半導体基板との間に反射防止層が設けられる。反射防止層は、半導体基板の受光面の全面に亘って設けられ、その反射防止層に対して支持部が積層される。本技術は、例えば、CMOSイメージセンサに適用できる。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フォトダイオードが設けられる半導体基板と、
前記半導体基板の外周に沿って設けられ、前記半導体基板の受光面を保護するカバーガラスを支持する支持部と、
少なくとも前記支持部が設けられる領域において、前記支持部と前記半導体基板との間に設けられる反射防止層と
を備える撮像素子パッケージ。
【請求項2】
前記反射防止層は、前記半導体基板の受光面の全面に亘って設けられ、
前記反射防止層に対して前記支持部が積層される
請求項1に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項3】
画像を撮像するのに有効に用いられる画素が配置される有効画素領域と前記有効画素領域よりも外側となる周辺部分に設けられる周辺領域との境界から外側に向かって所定の幅で、前記反射防止層に対して積層して設けられる遮光層をさらに備え、
前記遮光層は、平面視して、所定の曲率半径の円弧で四隅の角が丸められた外形形状に形成される
請求項2に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項4】
前記支持部の一部と、前記反射防止層を覆うように設けられる有機層の一部とが、平面視して重なっている
請求項2に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項5】
画像を撮像するのに有効に用いられる画素が配置される有効画素領域よりも外側となる周辺部分に設けられる周辺領域に、キャパシタを含む周辺回路が設けられており、
前記周辺回路と平面視で重なるように、前記周辺回路と前記支持部との間に配置される遮光層をさらに備える
請求項2に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項6】
前記半導体基板を有するセンサ基板、および、ロジック回路が設けられるロジック基板が積層された積層構造となっており、
前記ロジック回路側に、前記周辺回路が設けられるとともに、
前記センサ基板の配線層および前記ロジック基板の配線層の少なくとも一方に、前記周辺回路と平面視で重なるように、前記周辺回路と前記支持部との間に配置される遮光層が設けられる
請求項5に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項7】
前記遮光層が、前記支持部の下方まで延在して設けられており、
有機層により覆われていない前記遮光層の一部分と前記支持部との間に反射防止層が配置されている
請求項3に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項8】
前記反射防止層と前記支持部との間に遮光樹脂層が設けられ、
前記支持部が通気孔を有する
請求項3に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項9】
前記反射防止層と前記支持部との間に、格子状の第1の酸化層によって区切られた遮光樹脂層が設けられ、
前記第1の酸化層および前記遮光樹脂層を覆うように第2の酸化層が設けられ、前記第2の酸化層に対して前記支持部が積層される
請求項3に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項10】
前記遮光樹脂層の上面が凹凸形状に形成され、
前記凹凸形状と噛み合うように前記支持部の下面に配置された凹凸構造をさらに備える
請求項9に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項11】
画像を撮像するのに有効に用いられる画素が配置される有効画素領域よりも外側となる周辺部分に設けられる周辺領域の最表面に遮光樹脂層が設けられる
請求項1に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項12】
前記遮光樹脂層は、前記有効画素領域と前記周辺領域との境界近傍から、前記支持部に重なる領域まで設けられる
請求項11に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項13】
前記遮光樹脂層は、前記有効画素領域と前記周辺領域との境界近傍から、前記支持部の手前の領域まで設けられる
請求項11に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項14】
前記遮光樹脂層は、スリットが設けられることによってパターン化されている
請求項11に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項15】
前記遮光樹脂層の下方に設けられる遮光層が、前記遮光樹脂層のパターンに応じてスリットが設けられることによってパターン化されている
請求項14に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項16】
前記半導体基板の受光面の全面に亘って設けられる反射防止層と、
前記周辺領域において反射防止層に対して積層される遮光層と、
前記遮光層に対して積層され、光を吸収する樹脂層と
前記遮光層および前記樹脂層に対して積層されるレンズ材と
をさらに備える請求項11に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項17】
前記遮光層は、前記レンズ材の縁と略同一の範囲まで設けられ、
前記遮光樹脂層は、前記レンズ材および前記反射防止層に対して積層される
請求項16に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項18】
前記遮光層は、前記半導体基板の縁まで設けられ、
前記遮光樹脂層は、前記レンズ材の縁近傍においてスリットが設けられることで、前記レンズ材に対して積層される部分と、前記遮光層に対して積層される部分とに分割される
請求項16に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項19】
前記遮光層は、前記遮光樹脂層に設けられるスリットに応じた個所でスリットが設けられている
請求項18に記載の撮像素子パッケージ。
【請求項20】
フォトダイオードが設けられる半導体基板と、
前記半導体基板の外周に沿って設けられ、前記半導体基板の受光面を保護するカバーガラスを支持する支持部と、
少なくとも前記支持部が設けられる領域において、前記支持部と前記半導体基板との間に設けられる反射防止層と
を有する撮像素子パッケージを備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、撮像素子パッケージおよび電子機器に関し、特に、より良好な画質の画像を撮像することができるようにした撮像素子パッケージおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサなどの固体撮像素子において、良好な画質の画像を撮像するために、フレアの発生を低減するための技術が開発されている。
【0003】
例えば、特許文献1には、有効画素領域よりも外側のOPB画素領域と周辺回路領域の一部とに遮光膜が形成されている固体撮像素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上述したように、従来からフレアの発生を低減するための技術が開発されているものの、さらにフレアの発生を低減し、より良好な画質の画像を撮像できるようにすることが求められている。
【0006】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より良好な画質の画像を撮像することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一側面の撮像素子パッケージは、フォトダイオードが設けられる半導体基板と、前記半導体基板の外周に沿って設けられ、前記半導体基板の受光面を保護するカバーガラスを支持する支持部と、少なくとも前記支持部が設けられる領域において、前記支持部と前記半導体基板との間に設けられる反射防止層とを備える。
【0008】
本開示の一側面の電子機器は、フォトダイオードが設けられる半導体基板と、前記半導体基板の外周に沿って設けられ、前記半導体基板の受光面を保護するカバーガラスを支持する支持部と、少なくとも前記支持部が設けられる領域において、前記支持部と前記半導体基板との間に設けられる反射防止層とを有する撮像素子パッケージを備える。
【0009】
本開示の一側面においては、半導体基板には、フォトダイオードが設けられ、半導体基板の受光面を保護するカバーガラスを支持する支持部が、半導体基板の外周に沿って設けられ、反射防止層が、少なくとも支持部が設けられる領域において、支持部と半導体基板との間に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】本技術を適用した撮像素子パッケージの第1の実施の形態の構成例を示す断面図である。
【
図3】カラーフィルタ層を形成する際の掃きムラについて説明する図である。
【
図4】遮光層の曲率半径の効果について説明する図である。
【
図5】第1の実施の形態における第1のバリエーションの構成例を示す平面図である。
【
図6】第1の実施の形態における第2のバリエーションの構成例を示す断面図である。
【
図7】第1の実施の形態における第3のバリエーションの構成例を示す断面図である。
【
図8】第1の実施の形態における第4のバリエーションの構成例を示す断面図である。
【
図9】第1の実施の形態における第5のバリエーションの構成例を示す断面図である。
【
図10】第1の実施の形態における第6のバリエーションの構成例を示す断面図である。
【
図11】反射防止層の反射防止特性を示す図である。
【
図12】支持部の形状によってフレアを低減する構造について説明する図である。
【
図13】第1の実施の形態における第7のバリエーションの構成例を示す断面図である。
【
図14】第1の実施の形態における第8のバリエーションの構成例を示す断面図である。
【
図15】第1の実施の形態における第9のバリエーションの構成例を示す断面図である。
【
図16】支持部の剥離防止構造について説明する図である。
【
図17】本技術を適用した撮像素子パッケージの第2の実施の形態の構成例を示す断面図である。
【
図19】第2の実施の形態における第1のバリエーションの構成例を示す平面図である。
【
図20】第2の実施の形態における第2のバリエーションの構成例を示す平面図である。
【
図21】第2の実施の形態における第3のバリエーションの構成例を示す平面図である。
【
図22】第2の実施の形態における第4のバリエーションの構成例を示す平面図である。
【
図23】第2の実施の形態における第5のバリエーションの構成例を示す平面図である。
【
図24】第2の実施の形態における第6のバリエーションの構成例を示す平面図である。
【
図26】撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【
図27】イメージセンサを使用する使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0012】
<撮像素子パッケージの第1の構成例>
図1は、本技術を適用した撮像素子パッケージの第1の実施の形態の構成例を示す断面図である。
【0013】
図1に示す撮像素子パッケージ11は、二点鎖線で示す境界より内側(図の右側)が有効画素領域12となり、その境界より外側(図の左側)が周辺領域13となる。有効画素領域12は、撮像素子パッケージ11により画像を撮像するのに有効に用いられる画素が配置される領域であり、周辺領域13は、有効画素領域12よりも外側となる撮像素子パッケージ11の周辺部分に設けられる領域である。
【0014】
撮像素子パッケージ11は、半導体基板21、反射防止層22、遮光層23、画素間遮光層24、平坦化層25、カラーフィルタ層26、有機層27、オンチップレンズ層28、支持部29、およびカバーガラス30を備えて構成される。
【0015】
半導体基板21は、例えば、フォトダイオードPDが画素ごとに設けられたシリコン基板であり、半導体基板21の受光面(
図1で上側を向く面)に対して照射される光がフォトダイオードPDにおいて光電変換される。
【0016】
反射防止層22は、半導体基板21の受光面に設けられる。反射防止層22は、例えば、半導体基板21の全面に亘って設けられる。また、反射防止層22は、成膜処理により成膜されるシリコン酸化膜を含んでいてもよい。これによって、反射防止層22は、半導体基板21の受光面における光の反射を防止する。
【0017】
遮光層23および画素間遮光層24は、例えば、タングステンやアルミニウムなどの遮光性を備えた金属材料を成膜することにより設けられる。遮光層23は、周辺領域13に設けられ、画素間遮光層24は、有効画素領域12において隣接する画素の間に設けられる。例えば、撮像素子パッケージ11では、遮光層23は、有効画素領域12と周辺領域13との境界から外側に向かって所定の幅で設けられている。
【0018】
平坦化層25は、遮光層23および画素間遮光層24を覆うように、例えば、TEOS(TetraEthOxySilane)膜などを成膜することにより設けられる。平坦化層25は、画素間遮光層24のように局所的な凹凸を平坦化するように形成され、遮光層23のようにある程度の面積がある部分では一定の厚みで形成される。
【0019】
カラーフィルタ層26には、複数の画素ごとに、それぞれの画素が受光する光を透過する色の有機系の顔料を含んだ樹脂からなるフィルタ(例えば、赤色の光を透過するフィルタR、緑色の光を透過するフィルタG、および青色の光を透過するフィルタB)が配置される。
【0020】
有機層27は、カラーフィルタ層26と同一の層に設けられ、所望の色(例えば、フィルタBと同様の青色)の有機系の顔料を含んだ樹脂を含む。例えば、有機層27は、遮光層23を覆うように形成される。これによって、有機層27により光が吸収されることで遮光層23まで届く光を減衰させることができる。
【0021】
オンチップレンズ層28は、画素ごとに光を集光するためのマイクロレンズが配置されて構成される。
【0022】
支持部29は、半導体基板21の外周に沿って設けられ、カバーガラス30を支持する樹脂材料により構成される構造物である。
【0023】
カバーガラス30は、半導体基板21の受光面を保護する。
【0024】
このように撮像素子パッケージ11は構成されており、半導体基板21の受光面に設けられた反射防止層22に対して支持部29が積層された構造となっている。従って、撮像素子パッケージ11では、周辺領域13において支持部29を透過する光は、反射防止層22を介して半導体基板21の内部に入り込んで消滅することになる。また、撮像素子パッケージ11は、支持部29を透過する光が半導体基板21の表面で反射することがなく、即ち、反射防止層22によって反射が防止されるので、そのような反射に起因するフレアの発生を低減することができる。
【0025】
このように、撮像素子パッケージ11は、少なくとも支持部29が設けられる領域において反射する光の量を減少させることによってフレアの発生を低減する構造によって、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0026】
さらに、撮像素子パッケージ11は、半導体基板21と支持部29との間に、光を反射するような金属層が設けられておらず、これによっても、フレアの発生をさらに低減させることができる。
【0027】
図2に示す撮像素子パッケージ11の平面図を参照して、遮光層23の外周形状について説明する。
【0028】
図2に示すように、遮光層23は、所定の曲率半径Rの円弧で四隅の角が丸められた外周形状となるように形成される。遮光層23の角における曲率半径Rは、500μm以上であることが好ましく、少なくとも40μm以上であればよい。
【0029】
例えば、撮像素子パッケージ11の製造工程において、カラーフィルタ層26を塗布により形成する際に、遮光層23の端部における段差の影響によって掃きムラが発生してしまう。このとき、遮光層23の幅が狭いと、掃きムラの影響が有効画素領域12にまで及んでしまい、カラーフィルタ層26の表面に凹凸が生じることが懸念される。そこで、撮像素子パッケージ11では、遮光層23の四隅の角を丸めることによって、そのような掃きムラの影響が有効画素領域12に及ぶことを回避し、カラーフィルタ層26を平坦に形成することができる。
【0030】
図3を参照して、カラーフィルタ層26を形成する際の掃きムラについて説明する。
【0031】
例えば、
図3のAに示す撮像素子パッケージ11aは、撮像素子パッケージ11の遮光層23よりも幅広の遮光層23aが設けられた構成となっており、遮光層23aは、四隅の角が直角となる外周形状に形成されている。このような撮像素子パッケージ11aでは、白抜きの矢印で示すように材料を塗布してカラーフィルタ層26を形成する際に、遮光層23aの角における段差において分岐するように材料の流れが変わってしまうことによって掃きムラが生じる。このとき、撮像素子パッケージ11aでは、遮光層23aが幅広であるため、有効画素領域12まで掃きムラの影響が及ぶことは回避される。
【0032】
また、
図3のBに示す撮像素子パッケージ11bは、撮像素子パッケージ11の遮光層23と同等の幅の遮光層23bが設けられた構成となっており、遮光層23bは、四隅の角が直角となる外周形状に形成されている。このような撮像素子パッケージ11bでは、白抜きの矢印で示すように材料を塗布してカラーフィルタ層26を形成する際に、遮光層23bの角における段差において分岐するように材料の流れが変わってしまうことによって掃きムラが生じる。そして、撮像素子パッケージ11bでは、遮光層23aの幅が狭いため、有効画素領域12まで掃きムラの影響が及んでしまう。
【0033】
これに対し、
図3のCに示すように、撮像素子パッケージ11では、遮光層23は、四隅の角が丸められた外周形状に形成されている。このような撮像素子パッケージ11では、白抜きの矢印で示すように材料を塗布してカラーフィルタ層26を形成する際に、遮光層23の角が丸められていることより、遮光層23の角における段差において材料の流れが分岐することが抑制されることによって掃きムラが軽減される。従って、撮像素子パッケージ11では、遮光層23の幅が狭くても、有効画素領域12まで掃きムラの影響が及ぼされることは回避される。
【0034】
図4は、遮光層23の曲率半径Rに応じて掃きムラを軽減させる効果について説明する図である。
図4において、縦軸は、遮光層23の端部における段差による掃きムラの影響によってカラーフィルタ層26の表面に生じる凹凸の大きさを示しており、横軸は、遮光層23の端部における段差からの距離を示している。
【0035】
例えば、曲率半径Rが0(即ち、角が直角)である場合、掃きムラの影響によって凹となる深さが最も大きくなることが示されている。そして、曲率半径Rを40μmとすると、掃きムラの影響によって凹となる深さが浅くなる効果が表れ、曲率半径Rを250μmとすると、その深さがより浅くなることが示されている。さらに、曲率半径Rが500μmであれば、掃きムラの影響によって凹となる深さが浅くなる効果が飽和することが示されている。
【0036】
このように、遮光層23の四隅の角を丸める曲率半径Rが大きくなるのに伴って、掃きムラの影響によって凹となる深さが浅くなり、曲率半径Rが500μm以上であれば、有効画素領域12におけるカラーフィルタ層26の表面を平坦に形成することができる。これにより、例えば、掃きムラの影響によってカラーフィルタ層26の表面に凹凸の生じた場合には画質が劣化することが想定されるのに対し、撮像素子パッケージ11は、そのような画質の劣化がなく、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0037】
なお、以下で説明する各構成例(各バリエーション)の撮像素子パッケージ11においても、遮光層23は、所定の曲率半径Rの円弧で四隅の角が丸められた外形形状に形成される。
【0038】
図5は、撮像素子パッケージ11の第1のバリエーションの構成例を示す平面図である。なお、
図5に示す撮像素子パッケージ11-1において、
図2の撮像素子パッケージ11と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0039】
図5に示すように、撮像素子パッケージ11-1は、有効画素領域12の外側に設けられる遮光層23の角部分が所定の曲率半径Rで形成されている点で、
図2の撮像素子パッケージ11と同様に構成されている。
【0040】
そして、撮像素子パッケージ11-1では、遮光層23と同様に、有機層27-1は、四隅の角が丸められた外周形状となるように形成される。さらに、撮像素子パッケージ11-1では、有機層27-1の外周形状に沿うように、支持部29-1は、四隅の角が丸められた内周形状となるように形成される。
【0041】
このように構成される撮像素子パッケージ11-1は、
図1の撮像素子パッケージ11と同様に、有効画素領域12まで掃きムラの影響が及ぶことを回避して、より良好な画質の画像を撮像することができる。さらに、撮像素子パッケージ11-1は、支持部29-1の内周形状の角が丸められた分だけ、支持部29-1が反射防止層22と接合する接合面積を拡大することができる結果、反射防止層22に対する支持部29-1の接合強度を向上させることができる。これにより、撮像素子パッケージ11-1は、支持部29-1の剥がれを防止して、より信頼性の向上を図ることができる。
【0042】
図6は、撮像素子パッケージ11の第2のバリエーションの構成例を示す断面図である。なお、
図6に示す撮像素子パッケージ11-2において、
図1の撮像素子パッケージ11と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0043】
図6に示すように、撮像素子パッケージ11-2は、半導体基板21の受光面に設けられた反射防止層22に対して支持部29-2が積層されて形成されている点で、
図1の撮像素子パッケージ11と同様に構成されている。即ち、撮像素子パッケージ11-2は、
図1の撮像素子パッケージ11と同様に、フレアの発生を低減させる構造によって良好な画質の画像を撮像することができる。
【0044】
そして、撮像素子パッケージ11-2では、支持部29-2の一部と、平坦化層25-2、有機層27-2、およびオンチップレンズ層28-2の一部とが重なるように構成される点で、
図1の撮像素子パッケージ11と異なる構成となっている。例えば、支持部29-2と反射防止層22とが十分な接合強度となるような幅Dで、支持部29-2が反射防止層22と接合するように構成されていればよい。具体的には、幅Dは、150μm以上であれば十分な接合強度を得ることができる。
【0045】
なお、支持部29-2の一部と、平坦化層25-2、有機層27-2、およびオンチップレンズ層28-2の一部とが重なる幅は、支持部29-2の全体の幅(支持部29-2がカバーガラス30と接合している部分の幅)の半分以下であることが好ましい。
【0046】
このように構成される撮像素子パッケージ11-2は、有機層27-2と重なっている支持部29-2の一部では、有機層27-2により光が吸収されることで半導体基板21まで届く光を減衰させることができる。また、支持部29-2が反射防止層22と接合している部分では、
図1の撮像素子パッケージ11と同様に、支持部29を透過する光は、反射防止層22を介して半導体基板21の内部に入り込んで消滅することになる。
【0047】
従って、撮像素子パッケージ11-2は、少なくとも支持部29-2が設けられる領域における光の反射を防止することができ、フレアの発生を低減することによって、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0048】
図7は、撮像素子パッケージ11の第3のバリエーションの構成例を示す断面図である。なお、
図7に示す撮像素子パッケージ11-3において、
図1の撮像素子パッケージ11と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0049】
図7に示すように、撮像素子パッケージ11-3は、半導体基板21の受光面に設けられた反射防止層22に対して支持部29が積層されて形成されている点で、
図1の撮像素子パッケージ11と同様に構成されている。即ち、撮像素子パッケージ11-3は、
図1の撮像素子パッケージ11と同様に、フレアの発生を低減させる構造によって良好な画質の画像を撮像することができる。
【0050】
そして、撮像素子パッケージ11-3では、半導体基板21の内部に周辺回路31a乃至31cが設けられるとともに、反射防止層22に積層するように遮光層32が設けられている点で、
図1の撮像素子パッケージ11と異なる構成となっている。
【0051】
周辺回路31a乃至31cは、半導体基板21-3の周辺領域13に配置される。そして、周辺回路31a乃至31cのうち、周辺回路31bは、光に対して脆弱な回路を含んでいる。光に対して脆弱な回路は、例えば、光電効果で電位差が変動してしまうキャパシタを含んでいる。
【0052】
遮光層32は、撮像素子パッケージ11-3を平面視して、光に対して脆弱な周辺回路31bを遮光するのに最小限な面積で周辺回路31bと重畳する位置で、周辺回路31bと支持部29との間に配置され、
図7において白抜きの矢印で表される光のように、周辺回路31bに向かう光を遮光する。
【0053】
このように構成される撮像素子パッケージ11-3は、光に対して脆弱な周辺回路31bを遮光層32によって遮光することにより、周辺回路31bを誤動作させる光の影響を低減することができる。そして、撮像素子パッケージ11-3は、少なくとも支持部29が設けられる領域において、周辺回路31bを遮光するのに最小限な面積の遮光層32が設けられ、遮光層32以外での光の反射を防止することができ、フレアの発生を低減することによって、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0054】
図8は、撮像素子パッケージ11の第4のバリエーションの構成例を示す断面図である。なお、
図8に示す撮像素子パッケージ11-4において、
図1の撮像素子パッケージ11と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0055】
図8に示すように、撮像素子パッケージ11-4は、半導体基板21の受光面に設けられた反射防止層22に対して支持部29が積層されて形成されている点で、
図1の撮像素子パッケージ11と同様に構成されている。即ち、撮像素子パッケージ11-4は、
図1の撮像素子パッケージ11と同様に、フレアの発生を低減させる構造によって良好な画質の画像を撮像することができる。
【0056】
ここで、撮像素子パッケージ11-4は、センサ基板41およびロジック基板42が積層された積層構造となっており、破線で示す接合面でセンサ基板41とロジック基板42とが接合されている。センサ基板41は、
図1の撮像素子パッケージ11と同様に構成され、半導体基板21の表面(受光面に対して反対側の面)に対して多層配線層43が設けられている。多層配線層43の内部には、複数層の配線46が配線されており、多層配線層43の接合面には複数の接合パッド47が配置されている。
【0057】
ロジック基板42は、撮像素子パッケージ11-4による撮像における各種の処理を実行するロジック回路が設けられており、半導体基板44の表面に対して多層配線層45が設けられて構成される。多層配線層45の内部には、複数層の配線48が配線されており、多層配線層45の接合面には複数の接合パッド49が配置されている。そして、センサ基板41およびロジック基板42は、接合パッド47と接合パッド49とが電気的および機械的に接合することによって積層される。
【0058】
そして、撮像素子パッケージ11-4では、半導体基板44の内部に周辺回路31a乃至31cが設けられるとともに、多層配線層43にダミー配線50が設けられており、多層配線層45にダミー配線51が設けられている。また、
図7を参照して上述したように、周辺回路31bは、光に対して脆弱な回路を含む。
【0059】
ダミー配線50およびダミー配線51は、撮像素子パッケージ11-4を平面視して、光に対して脆弱な周辺回路31bを遮光するのに最小限な面積で周辺回路31bと重畳する位置で、周辺回路31bと支持部29との間に配置され、
図8において白抜きの矢印で表される光のように、周辺回路31bに向かう光を遮光する。例えば、ダミー配線50は、配線46と同じ金属材料を含んでいる。また、例えば、ダミー配線51は、配線48と同じ金属材料を含んでいる。ダミー配線50およびダミー配線51は、どちらも配線として用いるような接続は行われない。つまり、ダミー配線50およびダミー配線51は、信号の伝送に用いられていない配線である。ダミー配線50は、配線46と電気的に分離されており、ダミー配線51は、配線48と電気的に分離されている。
【0060】
このように構成される撮像素子パッケージ11-4は、光に対して脆弱な周辺回路31bをダミー配線50およびダミー配線51によって遮光することにより、周辺回路31bを誤動作させる光の影響を低減することができる。ダミー配線50およびダミー配線51は、周辺回路31bの少なくとも一部と、平面視で重畳するように配置される。そして、撮像素子パッケージ11-4は、少なくとも支持部29が設けられる領域において、周辺回路31bを遮光するのに最小限な面積のダミー配線50およびダミー配線51が設けられる。これにより、フレアの発生を低減することによって、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0061】
なお、ダミー配線50およびダミー配線51の両方を設けるような構成とする他、いずれか一方だけを設けたような構成としてもよい。ダミー配線50およびダミー配線51の両方を設ける場合、ダミー配線50およびダミー配線51の一方は、他方と平面視で重畳していない周辺回路31bの一部と、重畳するように配置されてもよい。
【0062】
図9は、撮像素子パッケージ11の第5のバリエーションの構成例を示す断面図である。なお、
図9に示す撮像素子パッケージ11-5において、
図8の撮像素子パッケージ11-4と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0063】
図9に示すように、撮像素子パッケージ11-5は、センサ基板41およびロジック基板42が積層された積層構造となっており、半導体基板21の受光面に設けられた反射防止層22に対して支持部29が積層されて形成されている点で、
図8の撮像素子パッケージ11-4と同様に構成されている。
【0064】
そして、撮像素子パッケージ11-5は、
図8の撮像素子パッケージ11-4のダミー配線50およびダミー配線51と異なる構成のダミー配線52およびダミー配線53を備えて構成されている。例えば、
図8の撮像素子パッケージ11-4のダミー配線50およびダミー配線51は、1枚の金属配線により構成されていたのに対し、撮像素子パッケージ11-5のダミー配線52およびダミー配線53は、複数層の金属配線により構成されている。
【0065】
図示するように、ダミー配線52およびダミー配線53は、撮像素子パッケージ11-5を平面視して、複数層の金属配線の一部が重なり合うように形成されている。例えば、ダミー配線52は、複数層の配線46と同じ層において同じ金属材料を含み、ダミー配線53は、複数層の配線48と同じ層において同じ金属材料を含む。ダミー配線52およびダミー配線53は、どちらも配線として用いるような接続は行われない。つまり、ダミー配線52およびダミー配線53は、信号の伝送に用いられていない配線である。ダミー配線52は、配線46と電気的に分離されており、ダミー配線53は、配線48と電気的に分離されている。
【0066】
そして、ダミー配線52およびダミー配線53は、撮像素子パッケージ11-5を平面視して、周辺回路31bを遮光するのに最小限な面積で周辺回路31bと重畳する位置で、周辺回路31bと支持部29との間に配置され、
図9において白抜きの矢印で表される光のように、周辺回路31bに向かう光を遮光する。
【0067】
このように構成される撮像素子パッケージ11-5は、光に対して脆弱な周辺回路31bをダミー配線52およびダミー配線53によって遮光することにより、周辺回路31bを誤動作させる光の影響を低減することができる。そして、撮像素子パッケージ11-5は、少なくとも支持部29が設けられる領域において、周辺回路31bを遮光するのに最小限な面積のダミー配線52およびダミー配線53が設けられ、ダミー配線52およびダミー配線53以外での光の反射を防止することができ、フレアの発生を低減することによって、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0068】
なお、ダミー配線52およびダミー配線53の両方を設けるような構成とする他、いずれか一方だけを設けたような構成としてもよい。
【0069】
図10は、撮像素子パッケージ11の第6のバリエーションの構成例を示す断面図である。なお、
図10に示す撮像素子パッケージ11-6において、
図1の撮像素子パッケージ11と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0070】
図10に示すように、撮像素子パッケージ11-6は、半導体基板21の受光面に設けられた反射防止層22に対して支持部29-6が積層されて形成されている点で、
図1の撮像素子パッケージ11と同様に構成されている。これによって、撮像素子パッケージ11-6は、良好な画質の画像を撮像することができる。
【0071】
そして、撮像素子パッケージ11-6では、支持部29-6の下方まで延在するように遮光層23-6が設けられており、遮光層23-6の有機層27によって覆われていない部分に対して反射防止層54が設けられている点で、
図1の撮像素子パッケージ11と異なる構成となっている。つまり、撮像素子パッケージ11-6は、有機層27および反射防止層54によって遮光層23-6の全面が覆われるように構成される。
【0072】
例えば、反射防止層54には、シリコン酸窒化膜(SiON膜)などのようなシリコン系の薄膜が用いられる。
【0073】
図11には、反射防止層54の反射防止特性が示されている。
図11の横軸は、SiON薄膜の膜厚を示しており、
図11の縦軸は、角度0~45°で波長400~700nmの反射光の積分指標(Sum_Ref)を示している。図示するように、反射防止層54の反射光の感度は、50~60nmの膜厚で最も低くなっており、この範囲の膜厚で反射防止層54を形成することでフレアの発生を良好に低減することができる。
【0074】
このように構成される撮像素子パッケージ11-6は、少なくとも支持部29-6が設けられる領域における光の反射を防止することができ、フレアの発生を低減することによって、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0075】
なお、反射防止層54は、少なくとも有機層27によって覆われていない部分に設けられていればよく、例えば、遮光層23-6の有機層27によって覆われていない部分だけでなく、遮光層23-6の全面に反射防止層54を設けるような構成としてもよい。
【0076】
図12は、支持部29の形状によってフレアを低減する構造について説明する図である。
【0077】
図12のAに示す支持部29aは、下部の幅が狭くなり、上部の幅が広くなるような形状(内周方向に向かって上部が凸となるオーバーハング形状)に形成されている。このような形状の支持部29aにより、図示するように、支持部29aと反射防止層22とにより凹部61が形成される。凹部61に入射してきた光は、白抜きの矢印で示すように、凹部61において多重反射することによって吸収・減衰することになり、フレアを低減することができる。
【0078】
なお、支持部29aは、上部および下部で2回に分けて形成することができ、上部および下部で異なる材料を用いてもよい。
【0079】
図12のBに示す支持部29bは、内周面に凹凸構造(ギザギザ)を有するような形状に形成されている。このような形状の支持部29bでは、拡大して図示するように、内周面における凹凸構造の凹部62に入射してきた光は、白抜きの矢印で示すように、凹部62において多重反射することによって吸収・減衰することになり、フレアを低減することができる。
【0080】
このように、光が多重反射する形状となるように支持部29aおよび支持部29bを形成することによって、フレアの発生を低減することができ、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0081】
ところで、上述した各バリエーションの撮像素子パッケージ11のように、反射防止層22に対して支持部29が積層される構造では、支持部29-2と反射防止層22との接合強度が確保されている。これに対し、例えば、反射防止層22と支持部29との間に遮光性を備えた有機層を設けることによってフレアを低減する構造が検討される。
【0082】
そこで、
図13乃至
図16を参照して、反射防止層22と支持部29との間に有機層を設けた構造において、支持部29に対する接合強度をより大きくする構造について説明する。
【0083】
図13は、撮像素子パッケージ11の第7のバリエーションの構成例を示す断面図である。なお、
図13に示す撮像素子パッケージ11-7において、
図1の撮像素子パッケージ11と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0084】
図13に示すように、撮像素子パッケージ11-7は、半導体基板21の受光面に設けられた反射防止層22に対して遮光樹脂層71が形成され、遮光樹脂層71に対して支持部29-7が積層されて形成されている。遮光樹脂層71は、例えば、チタンブラックおよびカーボンブラックのいずれか一方を含む黒色着色剤によって遮光性を備えた材料を含む樹脂により構成される。例えば、遮光樹脂層71に含有されている黒色着色剤の含有量は50~90質量%であることが好ましい。
【0085】
そして、撮像素子パッケージ11-7では、支持部29-7が、微細孔によってポーラス化されたポーラス材料を含む。これによって通気性を有する構造が構成される。例えば、支持部29-7を構成するポーラス材料には、シリコン樹脂や、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、エポキシ系樹脂などを用いることができる。これにより、例えば、撮像素子パッケージ11-7の内部の圧力が上昇した場合には、支持部29-7に設けられている微細孔を介して蒸気が通過することによって圧力の上昇を軽減させることができる。
【0086】
従って、撮像素子パッケージ11-7は、反射防止層22と支持部29-7との間に遮光樹脂層71を設けた構造を採用した場合でも、支持部29-7に対する接合強度をより大きくすることができる。そして、撮像素子パッケージ11-7は、反射防止層22と支持部29-7との間に設けられた遮光樹脂層71によって光の反射を低減することができ、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0087】
図14は、撮像素子パッケージ11の第8のバリエーションの構成例を示す断面図である。なお、
図14に示す撮像素子パッケージ11-8において、
図2の撮像素子パッケージ11と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。また、撮像素子パッケージ11-8では、
図13の撮像素子パッケージ11-7と同様に、反射防止層22と支持部29との間に遮光樹脂層71を設けた構造が採用されている。
【0088】
図14に示すように、撮像素子パッケージ11-8は、支持部29-8に通気構造72および通気構造73を設けることで通気性を有する構造が構成される。通気構造72は、直線状の微細トンネルであり、通気構造73は、折り返された形状(迷路化された形状)の微細トンネルである。通気構造72および通気構造73となる微細トンネルは、例えば、アンダーフィル材が通過しないように粘性を考慮して寸法設計する必要がある。
【0089】
即ち、微細トンネルの必要なトンネル長hは、アンダーフィル材の表面張力T、アンダーフィル材の接触角θ、アンダーフィル材の液体密度ρ、重力加速度g、および微細トンネルの内径(半径)rを用いて、次の式(1)により求められる。
【0090】
【0091】
なお、通気構造72および通気構造73のうち、いずれか一方の形状が支持部29-8に設けられる構成としてもよい。また、通気構造72および通気構造73は、支持部29-8の一部(図示するような一辺だけ)に設けられる構成であってもよく、支持部29-8の全体(四辺全て)に設けられる構成であってもよい。
【0092】
これにより、例えば、撮像素子パッケージ11-8の内部の圧力が上昇した場合には、支持部29-8に設けられている通気構造72および通気構造73を介して蒸気が通過することによって圧力の上昇を軽減させることができる。
【0093】
従って、撮像素子パッケージ11-8は、反射防止層22と支持部29-8との間に遮光樹脂層71を設けた構造を採用した場合でも、支持部29-8に対する接合強度をより大きくすることができる。そして、撮像素子パッケージ11-8は、反射防止層22と支持部29-8との間に設けられた遮光樹脂層71によって光の反射を低減することができ、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0094】
図15は、撮像素子パッケージ11の第9のバリエーションの構成例を示す断面図である。なお、
図15に示す撮像素子パッケージ11-9において、
図1の撮像素子パッケージ11と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0095】
図15に示すように、撮像素子パッケージ11-9は、半導体基板21の受光面に設けられた反射防止層22に対して格子状の酸化層74が形成され、その格子状の酸化層74の間を埋めるように小さく区切られた遮光樹脂層75が形成される。例えば、酸化層74の格子の幅は、光学観点および応力緩和観点から1~5μmとすることが望ましい。そして、酸化層74および遮光樹脂層75を覆うように酸化層76が形成され、酸化層76に対して支持部29-9が積層されて形成されている。遮光樹脂層75は、遮光樹脂層71と同様に、例えば、黒色着色剤によって遮光性を備えた材料を含む樹脂により構成される。
【0096】
なお、遮光樹脂層75には、波長400~450μmの光を透過する有機層、または、可視光全域および近赤外光領域の光を吸収する有機層を用いることができる。
【0097】
例えば、酸化層どうしの界面は線膨張係数が略同一であり、熱変化による応力が掛かることはない。一方、遮光樹脂層75と酸化層76とは線膨張係数が異なることによって熱変化による応力が掛かるため、そのような熱変化による応力負荷を低減して接合強度を大きくすることが求められる。そこで、撮像素子パッケージ11-9では、格子状の酸化層74により遮光樹脂層75を区切っておくことで、個々の遮光樹脂層75の体積を小さくすることができる。その結果、遮光樹脂層75と酸化層76との境界における収縮量を小さくすることができ、熱変化による応力負荷を低減することができる。
【0098】
従って、撮像素子パッケージ11-9は、反射防止層22と支持部29-9との間に遮光樹脂層75を設けた構造を採用した場合でも、支持部29-9に対する接合強度をより大きくすることができる。そして、撮像素子パッケージ11-9は、反射防止層22と支持部29-9との間に設けられた遮光樹脂層75によって光の反射を低減することができ、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0099】
図16は、支持部29の下面を凹凸構造にすることによって、支持部29の剥離を防止する剥離防止構造について説明する図である。
【0100】
図16のAに示す支持部29は、反射防止層22に対して凸形状となる複数の遮光層81が形成され、それらの遮光層81と噛み合うように支持部29の下面に凹凸構造が形成される。
【0101】
図16のBに示す支持部29は、反射防止層22に対して凸形状となる複数の遮光層81が形成され、それらの遮光層81を覆うように遮光樹脂層82が形成されることで遮光樹脂層82の上面が凹凸形状に形成され、その凹凸形状と噛み合うように支持部29の下面に凹凸構造が形成される。
【0102】
図16のCに示す支持部29は、反射防止層22に対して上面が凹凸形状に形成された遮光樹脂層83が形成され、その凹凸形状と噛み合うように支持部29の下面に凹凸構造が形成される。
【0103】
例えば、遮光樹脂層82および遮光樹脂層83は、塗布露光×塗布露光で形成するか、半露光によって一括で形成することができる。支持部29の下面に形成される凹凸構造の幅は1~5μmで、凹凸構造の深さは200nm~1μmであることが望ましい。具体的には、有効画素と略同一の幅および深さのパターニングとすることでプロセス形成において凹凸構造を容易に形成することができる。なお、支持部29が設けられる領域以外に、遮光層81、遮光層81および遮光樹脂層82、または、遮光樹脂層83が形成されていてもよい。
【0104】
このように、支持部29の下面に形成された凹凸構造が噛み合うことによってアンカー効果を得ることができ、支持部29の剥離を防止することができる。
【0105】
<撮像素子パッケージの第2の構成例>
図17は、本技術を適用した撮像素子パッケージの第2の実施の形態の構成例を示す断面図である。
【0106】
図17に示す撮像素子パッケージ11Aは、二点鎖線で示す境界より内側(図の左側)が有効画素領域12となり、その境界より外側(図の右側)が周辺領域13となる。有効画素領域12は、撮像素子パッケージ11Aにより画像を撮像するのに有効に用いられる画素が配置される領域であり、周辺領域13は、有効画素領域12よりも外側となる撮像素子パッケージ11Aの周辺部分に設けられる領域である。
【0107】
撮像素子パッケージ11Aは、半導体基板21、反射防止層22、遮光層23A、画素間遮光層24A、カラーフィルタ層26A、オンチップレンズ層28A、支持部29A、カバーガラス30、フレア防止層91、フレア防止層92、および遮光樹脂層93を備えて構成される。
【0108】
半導体基板21は、例えば、フォトダイオードPDが画素ごとに設けられたシリコン基板であり、半導体基板21の受光面(
図17で上側を向く面)に対して照射される光がフォトダイオードPDにおいて光電変換される。
【0109】
反射防止層22は、半導体基板21の受光面に設けられる。反射防止層22は、半導体基板21の全面に亘って設けられる。また、反射防止層22は、成膜処理により成膜されるシリコン酸化膜を含んでいてもよい。これにより、反射防止層22は、半導体基板21の受光面における光の反射を防止する。
【0110】
遮光層23Aおよび画素間遮光層24Aは、例えば、タングステンやアルミニウムなどの遮光性を備えた金属材料を成膜することにより設けられる。遮光層23Aは、周辺領域13に設けられ、画素間遮光層24Aは、有効画素領域12において隣接する画素の間に設けられる。例えば、撮像素子パッケージ11Aでは、遮光層23Aは、半導体基板21の縁まで設けられている。なお、撮像素子パッケージ11Aにおいて、周辺領域13に設けられている画素は、遮光樹脂層93によって遮光されているため画像の撮像には用いられず、例えば、光学的な黒色のレベルを検出するのに用いられる。
【0111】
カラーフィルタ層26Aには、複数の画素ごとに、それぞれの画素が受光する光を透過する色の有機系の顔料を含んだ樹脂からなるフィルタ(例えば、赤色の光を透過するフィルタR、緑色の光を透過するフィルタG、および青色の光を透過するフィルタB)が配置される。撮像素子パッケージ11Aでは、画素間遮光層24Aの間に、個々のフィルタが配置されるようにカラーフィルタ層26Aが構成されている。
【0112】
オンチップレンズ層28Aは、画素ごとに光を集光するためのマイクロレンズが配置されて構成される。なお、オンチップレンズ層28Aの周辺部分では、マイクロレンズが形成されていないレンズ材がフレア防止層92や遮光層23Aに対して積層されることになる。
【0113】
支持部29Aは、半導体基板21の外周に沿って設けられ、カバーガラス30を支持する樹脂材料により構成される構造物である。
【0114】
カバーガラス30は、半導体基板21の受光面を保護する。
【0115】
フレア防止層91およびフレア防止層92は、遮光層23Aに対して積層され、光を吸収することで遮光層23Aにおける光の反射を低減して、フレアの発生を防止する樹脂層である。図示するように、フレア防止層91は遮光層23Aに積層され、フレア防止層92はフレア防止層91を覆うように積層され、さらにフレア防止層92を覆うようにオンチップレンズ層28Aが積層されている。例えば、フレア防止層91は、フィルタRと同様の赤色の有機系の顔料を含んだ樹脂により構成され、フレア防止層91は、フィルタBと同様の青色の有機系の顔料を含んだ樹脂により構成される。
【0116】
なお、フレア防止層91およびフレア防止層92として、例えば、どちらもフィルタBと同様の青色の有機系の顔料を含んだ樹脂により構成してもよい。また、フレア防止層91は、フィルタGと同様の緑色の有機系の顔料を含んだ樹脂により構成し、フレア防止層91は、フィルタBと同様の青色の有機系の顔料を含んだ樹脂により構成してもよい。さらに、青色の有機系の顔料を含んだ樹脂と、赤色の有機系の顔料を含んだ樹脂と、緑色の有機系の顔料を含んだ樹脂とが積層された3層構成としてもよい。
【0117】
遮光樹脂層93は、有効画素領域12および周辺領域13の境界から外側において、オンチップレンズ層28Aおよび遮光層23Aを覆うように積層される。例えば、遮光樹脂層93は、画素外周と有効画素の数μm外側までの最表面に設けられる。例えば、遮光樹脂層93は、チタンブラックおよびカーボンブラックのいずれか一方を含む黒色着色剤によって遮光性を備えた材料を含む樹脂により構成される。
【0118】
このように撮像素子パッケージ11Aは構成されており、周辺領域13の最表面に遮光樹脂層93を設けた構造となっている。このように、遮光樹脂層93を設けることによって、画素外に入射してきた迷光を遮光樹脂層93によって吸収させることで、その迷光が有効画素へ再反射することを低減し、フレアを低減する効果を得ることができる。
【0119】
このように、撮像素子パッケージ11Aは、周辺領域13の最表面に遮光樹脂層93を設けることによって周辺領域13における光の反射を低減して、フレアの発生を低減する構造によって、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0120】
また、図示するように、撮像素子パッケージ11Aは、支持部29Aの下には、剥がれる懸念のあるオンチップレンズ層28Aのレンズ材やカラーフィルタ層26Aなどが積層されない構成となっている。これにより、支持部29Aの剥離を回避して、撮像素子パッケージ11Aの信頼性および耐性の向上を図ることができる。
【0121】
図18は、撮像素子パッケージ11Aの平面図である。
【0122】
図18に示すように、撮像素子パッケージ11Aでは、二点鎖線で示す有効画素領域12の境界から外側に遮光樹脂層93(
図18では、一点鎖線のハッチングで表す)が設けられている。そして、撮像素子パッケージ11Aでは、遮光樹脂層93は、有効画素領域12と周辺領域13との境界近傍から、支持部29Aと重なる領域まで設けられている。
【0123】
また、撮像素子パッケージ11Aにおいて、オンチップレンズ層28Aは、所定の曲率半径Rの円弧で四隅の角が丸められた外周形状となるように形成される。
【0124】
図19は、撮像素子パッケージ11Aの第1のバリエーションの構成例を示す断面図である。なお、
図19に示す撮像素子パッケージ11A-1において、
図17の撮像素子パッケージ11Aと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0125】
図19に示すように、撮像素子パッケージ11A-1は、周辺領域13の最表面に遮光樹脂層93-1が形成されている点で、
図17の撮像素子パッケージ11Aと同様に構成されている。即ち、撮像素子パッケージ11A-1は、
図17の撮像素子パッケージ11Aと同様に、周辺領域13におけるフレアの発生を低減する構造によって、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0126】
そして、撮像素子パッケージ11A-1では、遮光樹脂層93-1が支持部29A-1の下に設けられない点で、
図17の撮像素子パッケージ11Aと異なる構成となっている。即ち、撮像素子パッケージ11A-1では、遮光樹脂層93-1は支持部29A-1の手前まで設けられており、遮光層23Aに対して支持部29A-1が積層するように構成されている。
【0127】
従って、このように構成される撮像素子パッケージ11A-1は、
図17の撮像素子パッケージ11Aよりも、支持部29A-1が剥離することを低減することができ、より信頼性および耐性の向上を図ることができる。
【0128】
図20は、撮像素子パッケージ11Aの第2のバリエーションの構成例を示す断面図である。なお、
図20に示す撮像素子パッケージ11A-2において、
図17の撮像素子パッケージ11Aと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0129】
図20に示すように、撮像素子パッケージ11A-2は、周辺領域13の最表面に遮光樹脂層93-2が形成されている点で、
図17の撮像素子パッケージ11Aと同様に構成されている。即ち、撮像素子パッケージ11A-2は、
図17の撮像素子パッケージ11Aと同様に、周辺領域13におけるフレアの発生を低減する構造によって、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0130】
そして、撮像素子パッケージ11A-2では、遮光樹脂層93-2は、スリットが設けられることによってパターン化されている点で、
図17の撮像素子パッケージ11Aと異なる構成となっている。例えば、遮光樹脂層93-2をパターン化することによって、その間のスリットに入った光の閉じ込め効果を得ることや、反射成分を極力散乱させることができ、よりフレアの発生を低減することが期待される。
【0131】
従って、このように構成される撮像素子パッケージ11A-2は、パターン化した遮光樹脂層93-2によって、よりフレアを低減した良好な画質の画像を撮像することができる。
【0132】
図21は、撮像素子パッケージ11Aの第3のバリエーションの構成例を示す断面図である。なお、
図21に示す撮像素子パッケージ11A-3において、
図17の撮像素子パッケージ11Aと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0133】
図21に示すように、撮像素子パッケージ11A-3は、周辺領域13の最表面に遮光樹脂層93-3が形成されている点で、
図17の撮像素子パッケージ11Aと同様に構成されている。即ち、撮像素子パッケージ11A-3は、
図17の撮像素子パッケージ11Aと同様に、周辺領域13におけるフレアの発生を低減する構造によって、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0134】
そして、撮像素子パッケージ11A-3では、遮光樹脂層93-3にスリットが設けられることによってパターン化されるとともに、そのスリットに応じた個所で遮光層23A-3にスリットが設けられている点で、
図17の撮像素子パッケージ11Aと異なる構成となっている。例えば、遮光樹脂層93-3をパターン化することによって、その間のスリットに入った光の閉じ込め効果を得ることや、反射成分を極力散乱させることがでるのに加えて、遮光樹脂層93-3のスリットを通過した光が遮光層23A-3のスリットを通過して半導体基板21に吸収させることができ、さらにフレアの発生を低減することが期待される。
【0135】
従って、このように構成される撮像素子パッケージ11A-3は、パターン化した遮光樹脂層93-3および遮光層23A-3によって、さらにフレアを低減した良好な画質の画像を撮像することができる。
【0136】
図22は、撮像素子パッケージ11Aの第4のバリエーションの構成例を示す断面図である。なお、
図22に示す撮像素子パッケージ11A-4において、
図17の撮像素子パッケージ11Aと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0137】
図22に示すように、撮像素子パッケージ11A-4は、周辺領域13の最表面に遮光樹脂層93-4が形成されている点で、
図17の撮像素子パッケージ11Aと同様に構成されている。即ち、撮像素子パッケージ11A-4は、
図17の撮像素子パッケージ11Aと同様に、周辺領域13におけるフレアの発生を低減する構造によって、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0138】
そして、撮像素子パッケージ11A-4では、遮光層23A-4が、オンチップレンズ層28Aのレンズ材の縁と略同一の範囲まで形成されている点で、
図17の撮像素子パッケージ11Aと異なる構成となっている。例えば、
図17の撮像素子パッケージ11Aでは、半導体基板21の縁まで遮光層23Aが設けられていたのに対し、撮像素子パッケージ11A-4では、遮光層23A-4が極力後退されるように構成される。
【0139】
つまり、
図17の撮像素子パッケージ11Aでは、遮光層23A上に遮光樹脂層93が1層のみ積層される部分があり、そのような部分において遮光層23Aによって光が反射する懸念があった。これに対し、撮像素子パッケージ11A-4では、そのような部分がなく、少なくとも遮光層23A-4上にオンチップレンズ層28Aおよび遮光樹脂層93が積層されるように構成されていることで、遮光層23A-4による光の反射を低減させることが期待される。
【0140】
従って、このように構成される撮像素子パッケージ11A-4は、
図17の撮像素子パッケージ11Aよりも、遮光層23A-4による光の反射を低減させることができ、フレアを低減した良好な画質の画像を撮像することができる。
【0141】
図23は、撮像素子パッケージ11Aの第5のバリエーションの構成例を示す断面図である。なお、
図23に示す撮像素子パッケージ11A-5において、
図17の撮像素子パッケージ11Aと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0142】
図23に示すように、撮像素子パッケージ11A-5は、周辺領域13の最表面に遮光樹脂層93-5が形成されている点で、
図17の撮像素子パッケージ11Aと同様に構成されている。即ち、撮像素子パッケージ11A-5は、
図17の撮像素子パッケージ11Aと同様に、周辺領域13におけるフレアの発生を低減する構造によって、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0143】
そして、撮像素子パッケージ11A-5では、オンチップレンズ層28Aのレンズ材の縁近傍において、遮光樹脂層93-5が分断されている点で、
図17の撮像素子パッケージ11Aと異なる構成となっている。即ち、撮像素子パッケージ11A-5は、遮光樹脂層93-5が、オンチップレンズ層28Aに対して積層される遮光樹脂層93a-5と、遮光層23A-5に対して積層される遮光樹脂層93b-5とに分割された構成となっている。
【0144】
例えば、オンチップレンズ層28Aのレンズ材の縁のような段差部では、遮光樹脂層93-5が厚くなり未露光による欠けが生じてしまうことが懸念される。そこで、撮像素子パッケージ11A-5では、そのような段差部には遮光樹脂層が形成されないように遮光樹脂層93a-5と遮光樹脂層93b-5とに予め分割した構成となっている。この分割による隙間は狭いため、その隙間においてフレアが発生する影響は軽微なものであると考えられる。
【0145】
従って、このように構成される撮像素子パッケージ11A-5は、遮光樹脂層93a-5および遮光樹脂層93b-5によって、フレアを低減した良好な画質の画像を撮像することができる。
【0146】
図24は、撮像素子パッケージ11Aの第6のバリエーションの構成例を示す断面図である。なお、
図24に示す撮像素子パッケージ11A-6において、
図17の撮像素子パッケージ11Aと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0147】
図24に示すように、撮像素子パッケージ11A-6は、周辺領域13の最表面に遮光樹脂層93-6が形成されている点で、
図17の撮像素子パッケージ11Aと同様に構成されている。即ち、撮像素子パッケージ11A-6は、
図17の撮像素子パッケージ11Aと同様に、周辺領域13におけるフレアの発生を低減する構造によって、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0148】
そして、撮像素子パッケージ11A-6では、オンチップレンズ層28Aのレンズ材の縁近傍において、遮光樹脂層93-6および遮光層23A-6が分断されている点で、
図17の撮像素子パッケージ11Aと異なる構成となっている。即ち、撮像素子パッケージ11A-6は、遮光樹脂層93-6が、オンチップレンズ層28Aに対して積層される遮光樹脂層93a-6と、遮光層23A-6に対して積層される遮光樹脂層93b-6とに分割されるとともに、遮光樹脂層93-6のスリットに応じた個所で遮光層23A-6にスリットが設けられている.
【0149】
例えば、オンチップレンズ層28Aのレンズ材の縁のような段差部では、遮光樹脂層93-6が厚くなり未露光による欠けが生じてしまうことが懸念される。そこで、撮像素子パッケージ11A-6では、そのような段差部には遮光樹脂層が形成されないように遮光樹脂層93a-6と遮光樹脂層93b-6とに予め分割した構成となっている。この分割による隙間は狭いため、その隙間においてフレアが発生する影響は軽微なものであると考えられる。
【0150】
さらに、遮光樹脂層93-6のスリットに応じた個所で遮光層23A-6にスリットを設けることで、遮光樹脂層93-6のスリットを通過した光が遮光層23A-6のスリットを通過して半導体基板21に吸収させることができ、さらにフレアの発生を低減することが期待される。
【0151】
従って、このように構成される撮像素子パッケージ11A-6は、遮光樹脂層93-6および遮光層23A-6によって、フレアを低減した良好な画質の画像を撮像することができる。
【0152】
図25は、撮像素子パッケージ11A-6の平面図である。
【0153】
図25に示すように、撮像素子パッケージ11A-6では、二点鎖線で示す有効画素領域12の境界から外側に遮光樹脂層93a-6(
図25では、一点鎖線のハッチングで表す)が設けられている。そして、オンチップレンズ層28Aのレンズ材の縁近傍において遮光樹脂層93-6にスリットが設けられ、その外側に遮光樹脂層93b-6(
図25では、一点鎖線のハッチングで表す)が設けられている。
【0154】
<電子機器の構成例>
上述したような撮像素子パッケージ11は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
【0155】
図26は、電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【0156】
図26に示すように、撮像装置101は、光学系102、撮像素子103、信号処理回路104、モニタ105、およびメモリ106を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
【0157】
光学系102は、1枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光(入射光)を撮像素子103に導き、撮像素子103の受光面(センサ部)に結像させる。
【0158】
撮像素子103としては、上述した各構成例および各バリエーションの撮像素子パッケージ11が適用される。撮像素子103には、光学系102を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、電子が蓄積される。そして、撮像素子103に蓄積された電子に応じた信号が信号処理回路104に供給される。
【0159】
信号処理回路104は、撮像素子103から出力された画素信号に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路104が信号処理を施すことにより得られた画像(画像データ)は、モニタ105に供給されて表示されたり、メモリ106に供給されて記憶(記録)されたりする。
【0160】
このように構成されている撮像装置101では、上述した撮像素子パッケージ11を適用することで、例えば、より良好な画質の画像を撮像することができる。
【0161】
<イメージセンサの使用例>
図27は、上述のイメージセンサ(撮像素子)を使用する使用例を示す図である。
【0162】
上述したイメージセンサは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
【0163】
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
【0164】
<構成の組み合わせ例>
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
フォトダイオードが設けられる半導体基板と、
前記半導体基板の外周に沿って設けられ、前記半導体基板の受光面を保護するカバーガラスを支持する支持部と、
少なくとも前記支持部が設けられる領域において、前記支持部と前記半導体基板との間に設けられる反射防止層と
を備える撮像素子パッケージ。
(2)
前記反射防止層は、前記半導体基板の受光面の全面に亘って設けられ、
前記反射防止層に対して前記支持部が積層される
上記(1)に記載の撮像素子パッケージ。
(3)
画像を撮像するのに有効に用いられる画素が配置される有効画素領域と前記有効画素領域よりも外側となる周辺部分に設けられる周辺領域との境界から外側に向かって所定の幅で、前記反射防止層に対して積層して設けられる遮光層をさらに備え、
前記遮光層は、平面視して、所定の曲率半径の円弧で四隅の角が丸められた外形形状に形成される
上記(2)に記載の撮像素子パッケージ。
(4)
前記支持部の一部と、前記反射防止層を覆うように設けられる有機層の一部とが、平面視して重なっている
上記(2)または(3)に記載の撮像素子パッケージ。
(5)
画像を撮像するのに有効に用いられる画素が配置される有効画素領域よりも外側となる周辺部分に設けられる周辺領域に、キャパシタを含む周辺回路が設けられており、
前記周辺回路と平面視で重なるように、前記周辺回路と前記支持部との間に配置される遮光層をさらに備える
上記(2)または(3)に記載の撮像素子パッケージ。
(6)
前記半導体基板を有するセンサ基板、および、ロジック回路が設けられるロジック基板が積層された積層構造となっており、
前記ロジック回路側に、前記周辺回路が設けられるとともに、
前記センサ基板の配線層および前記ロジック基板の配線層の少なくとも一方に、前記周辺回路と平面視で重なるように、前記周辺回路と前記支持部との間に配置される遮光層が設けられる
上記(5)に記載の撮像素子パッケージ。
(7)
前記遮光層が、前記支持部の下方まで延在して設けられており、
有機層により覆われていない前記遮光層の一部分と前記支持部との間に反射防止層が配置されている
上記(3)に記載の撮像素子パッケージ。
(8)
前記反射防止層と前記支持部との間に遮光樹脂層が設けられ、
前記支持部が通気孔を有する
上記(3)から(7)までのいずれかに記載の撮像素子パッケージ。
(9)
前記反射防止層と前記支持部との間に、格子状の第1の酸化層によって区切られた遮光樹脂層が設けられ、
前記第1の酸化層および前記遮光樹脂層を覆うように第2の酸化層が設けられ、前記第2の酸化層に対して前記支持部が積層される
上記(3)から(7)までのいずれかに記載の撮像素子パッケージ。
(10)
前記遮光樹脂層の上面が凹凸形状に形成され、
前記凹凸形状と噛み合うように前記支持部の下面に配置された凹凸構造をさらに備える
上記(9)に記載の撮像素子パッケージ。
(11)
画像を撮像するのに有効に用いられる画素が配置される有効画素領域よりも外側となる周辺部分に設けられる周辺領域の最表面に遮光樹脂層が設けられる
上記(1)に記載の撮像素子パッケージ。
(12)
前記遮光樹脂層は、前記有効画素領域と前記周辺領域との境界近傍から、前記支持部に重なる領域まで設けられる
上記(11)に記載の撮像素子パッケージ。
(13)
前記遮光樹脂層は、前記有効画素領域と前記周辺領域との境界近傍から、前記支持部の手前の領域まで設けられる
上記(11)に記載の撮像素子パッケージ。
(14)
前記遮光樹脂層は、スリットが設けられることによってパターン化されている
上記(11)から(13)までのいずれかに記載の撮像素子パッケージ。
(15)
前記遮光樹脂層の下方に設けられる遮光層が、前記遮光樹脂層のパターンに応じてスリットが設けられることによってパターン化されている
上記(14)に記載の撮像素子パッケージ。
(16)
前記半導体基板の受光面の全面に亘って設けられる反射防止層と、
前記周辺領域において反射防止層に対して積層される遮光層と、
前記遮光層に対して積層され、光を吸収する樹脂層と
前記遮光層および前記樹脂層に対して積層されるレンズ材と
をさらに備える上記(11)から(15)までのいずれかに記載の撮像素子パッケージ。
(17)
前記遮光層は、前記レンズ材の縁と略同一の範囲まで設けられ、
前記遮光樹脂層は、前記レンズ材および前記反射防止層に対して積層される
上記(16)に記載の撮像素子パッケージ。
(18)
前記遮光層は、前記半導体基板の縁まで設けられ、
前記遮光樹脂層は、前記レンズ材の縁近傍においてスリットが設けられることで、前記レンズ材に対して積層される部分と、前記遮光層に対して積層される部分とに分割される
上記(16)に記載の撮像素子パッケージ。
(19)
前記遮光層は、前記遮光樹脂層に設けられるスリットに応じた個所でスリットが設けられている
上記(18)に記載の撮像素子パッケージ。
(20)
フォトダイオードが設けられる半導体基板と、
前記半導体基板の外周に沿って設けられ、前記半導体基板の受光面を保護するカバーガラスを支持する支持部と、
少なくとも前記支持部が設けられる領域において、前記支持部と前記半導体基板との間に設けられる反射防止層と
を有する撮像素子パッケージを備える電子機器。
【0165】
なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
【符号の説明】
【0166】
11 撮像素子パッケージ, 12 有効画素領域, 13 周辺領域, 21 半導体基板, 22 反射防止層, 23 遮光層, 24 画素間遮光層, 25 平坦化層, 26 カラーフィルタ層, 27 有機層, 28 オンチップレンズ層, 29 支持部, 30 カバーガラス, 91および92 フレア防止層, 93 遮光樹脂層