固态图像捕捉器件、其制造方法和电子信息器件技术

本发明专利技术涉及固态图像捕捉器件、其制造方法和电子信息器件。提供了一种固态图像捕捉器件，且在多个光接收元件二维排列的芯片中央的像素部分中，用来聚焦入射光的芯片上透镜以对应的方式被提供在该多个光接收元件的每一个上；并且为了提高回流焊接时的耐热性，由用于芯片上透镜的材料制成的虚拟图案被提供在芯片外圆周侧上的外围电路部分上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包含用于通过光电转换捕捉来自对象的图像光的半 导体器件的固态图像捕捉器件及其制造方法；涉及一种具有高耐热性以及具有通过回流焊接安装在衬底上的固态图像捕捉器件的固态图像捕 捉设备；以及涉及一种电子信息器件，诸如数字照相机(例如，数字视 频照相机和数字静止照相机)、图像输入照相机、扫描仪、传真机和配 备照相机的蜂窝电话器件，固态图像捕捉设备作为该电子信息器件的图 像捕捉部分中的图像输入器件。2. 相关技术的说明通常，为了提高提供在用于接收来自该对象的图像光的CCD型和 CMOS型固态图像捕捉器件中的光接收部分的光聚焦率(light focusing rate),对应的芯片上(on-chip)透镜耦合到每个光接收部分。此外， 为了提高光聚焦率，可以在芯片上透镜和光接收部分之间提供内层透 镜。此外，为了捕捉彩色图像，用相应的方式在芯片上透镜位置的下面 提供滤色镜层。图3 (a)是示意性地示出常规的普通固态图像捕捉器件的示范性结 构的顶视图，图3 (b)是沿着图3(a)中线A-A'的纵向截面图。在图3(a)中，常规的固态图像捕捉器件100配备有像素部分110 和外围电路部分120，像素部分IIO是具有排列在芯片中央的多个光接 收部分的成像区，而外围电路部分120位于围绕像素部分110的外围部 分。在作为成像区的像素部分110中，以矩阵形式提供用来将入射光光 电转换以产生信号电荷的诸如光电二极管的多个光电转换元件(光接收部分)作为像素部分，并且进一步提供有用来从每个光电转换元件读出和转移信号电荷的CCD或用来读出信号电荷的CMOS晶体管。如图3(b) 所示，光电转换元件被提供在半导体层101中，如硅(Si)层，并且在 其上提供栅电极，该栅电极为金属层，例如Al层，并且在该栅电极上 还布置了屏蔽层和/或布线。在该光电转换元件上方，在每个光电转换 元件上用相应的方式按顺序层叠内层透镜102、滤色镜103、保护层104 和芯片上透镜105,在它们之间插入层间膜。另外，在外围电路部分120中，提供信号处理电路以对从像素部分 110中的每个光接收部分读出的图像信号进行各种图像信号处理。信号 处理电路用如图3中示出的半导体层101的层形成。在半导体层101的 上方，进一步在其上提供滤色镜103、保护层104和芯片上透镜105。图4 (a)是示意性地示出图3(a)中的外围电路部分120的示范性 结构的一部分的放大顶视图，以及图4(b)是沿着图4(a)中的线B-B '的纵向截面图。如图4 (a)和4 (b)所示，外围电路部分120配备有作为外部连接 端子的结合垫107，结合垫107由与半导体层101相同的半导体层制成， 并且在结合垫107的上方通过开口 104a打开保护层104。结合垫107在 平面图中是正方形，其被提供在开口 104a的底部。参考文献1:日本特许公开公布No. 2006-165195
技术实现思路
然而，上面描述的常规固态图像捕捉器件具有下面的问题。根据上面描述的常规固态图像捕捉器件，树脂材料一般用作内层透 镜102、滤色镜103、保护层104和芯片上透镜105的树脂层106。然而， 树脂材料具有与耐热性有关的问题。当上面描述的常规固态图像捕捉器件通过回流焊接安装在衬底上 时，因为半导体层101具有足够的耐热性而不会产生裂紋；然而，在树 脂层106和尤其在保护层104中，它们的耐热性不够，就会产生裂紋。 在许多情况下，裂紋产生在树脂层106的外圆周边缘上，裂紋点起端在 图案的拐角处。在图4(a)的情况下，例如，裂紋会从结合垫107附近 的保护层104的开口 104a的图案拐角C产生。如上所述，如果在常规的固态图像捕捉器件上进行回流焊接，以在衬底上安装固态图像捕捉器件，该固态图像捕捉器件受高温影响，树脂106会被高温破坏并且会产生裂紋。如果产生裂紋，可能会产生故障， 如环境稳定性显著降低且不能成像。为了防止出现裂紋，考虑加厚保护 层104的膜。然而，随着树脂层106的厚度增加，入射光减少，导致光 接收灵敏度降低。由此，当将上述常规固态图像捕捉器件安装在衬底上时，通过手工 进行焊接，导致安装精度降低，并且由于人力时间增加而导致成本增加。 此外，如果降低回流焊接的温度，会引起降低焊接强度的问题。此外， 如果使用特殊的封装，制造步骤和制造成本会增加。本专利技术打算解决上述的常规问题，并且本专利技术的目的是提供一种固 态图像捕捉器件及其制造方法，该固态图像捕捉器件和制造方法防止产 生裂紋并且提高耐热性，使得能够通过回流焊接安装到衬底上，而不会 导致安装精度降低或导致制造步骤和成本增加，或导致包括光接收灵敏 度的性能降低；提供一种固态图像捕捉设备，该设备具有通过回流焊接 安装在衬底上的固态图像捕捉器件；以及提供一种电子信息器件，如配 备照相机的蜂窝电话器件，该固态图像捕捉设备作为该电子信息器件的 图像捕捉部分中的图像输入器件。提供了根据本专利技术的固态图像捕捉器件，其中，在多个光接收元件 二维排列的芯片中央的像素部分中，用于聚焦入射光的芯片上透镜以对 应的方式被提供在该多个光接收元件的每一个上；并且为了提高回流焊 接时的耐热性，由用于芯片上透镜的材料制成的虛拟图案被提供在芯片 外圆周側上的外围电路部分上。在根据本专利技术的固态图像捕捉器件中，外部连接端子被提供在芯片 外圆周侧上的外围电路部分上，保护层被提供在像素部分和外围电路部 分两者的上方，且在外部连接端子上方以一种方式开口，并且虛拟图案 被提供在靠近外部连接端子的保护层上。在根据本专利技术的固态图像捕捉器件中，虛拟图案被提供在围绕保护 层开口的外围边缘上。在根据本专利技术的固态图像捕捉器件中，在平面图中，保护层开口的 形状是矩形或正方形的，并且外部连接端子提供在该开口的底部。在根据本专利技术的固态图像捕捉器件中，外部连接端子提供在与为芯 片中央的像素部分提供的半导体层相同的层中。在根据本专利技术的固态图像捕捉器件中，开口的拐角是圆弧状的或者 该拐角是隐藏的。在根据本专利技术的固态图像捕捉器件中，在芯片中央的像素部分中在 纵向和横向方向上以矩阵提供用于光电转换入射光以产生信号电荷的 该多个光接收部分，并且其中用来读出和控制来自该多个光接收部分的 图像信号的控制器电路和用来对从光接收部分读出的图像信号进行各 种图像信号处理的信号处理电路在外围电路部分中提供，并且控制器电 路和信号处理电路中的至少任一个连接到外部连接端子。在根据本专利技术的固态图像捕捉器件中，用于保护层和芯片上透镜的 材料是有机透明丙烯酸树脂。提供了根据本专利技术的固态图像捕捉器件制造方法来制造根据本专利技术的固态图像捕捉器件，该方法包括芯片上透镜图案和虚拟图案形成步 骤，在芯片的整个表面上应用用于芯片上透镜的材料，通过光刻工艺在 像素部分上形成芯片上透镜图案，并在外围电路部分上形成虚拟图案。根据本专利技术的固态图像捕捉器件制造方法，作为芯片上透镜图案和 虚拟图案形成步骤的在前步骤，进一步包括光接收部分和栅电极形成 步骤，在半导体衬底或提供在衬底上的半导体层上形成多个光接收部 分，并在邻近光接收部分的半导体层上形成栅电极；以及滤色镜和保护 层形成步骤，以与该多个光接收部分的每一个对应的方式按此顺序在该 多个光接收部分和栅电极上形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态图像捕捉器件，其中：在多个光接收元件二维排列的芯片中央的像素部分中，用来聚焦入射光的芯片上透镜以对应的方式被提供在该多个光接收元件的每一个上；和　为了提高回流焊接时的耐热性，由用于芯片上透镜的材料制成的虚拟图案被提供在芯片外圆周侧 上的外围电路部分上。

【技术特征摘要】
JP 2007-6-15 2007-1588241.一种固态图像捕捉器件，其中在多个光接收元件二维排列的芯片中央的像素部分中，用来聚焦入射光的芯片上透镜以对应的方式被提供在该多个光接收元件的每一个上；和为了提高回流焊接时的耐热性，由用于芯片上透镜的材料制成的虚拟图案被提供在芯片外圆周侧上的外围电路部分上。2. 根据权利要求1的固态图像捕捉器件，其中在芯片外圆周側上 的外围电路部分上提供外部连接端子，在像素部分和外围电路部分两者 上以在外部连接端子上方开口的方式提供保护层，并且在靠近外部连接 端子的保护层上提供虚拟图案。3. 根椐权利要求2的固态图像捕捉器件，其中虚拟图案被提供在 围绕保护层开口的外围边缘上。4. 根据权利要求2的固态图像捕捉器件，其中在平面图中保护层 开口的形状是矩形或正方形的，并且外部连接端子被提供在该开口的底 部。5. 根据权利要求2或4的固态图像捕捉器件，其中外部连接端子6. 根据权利要求2至4任一个的固态图像捕捉器件，其中开口的 拐角是圆弧状的或者该拐角是隐藏的。7. 根据权利要求1的固态图像捕捉器件，其中在芯片中央的像素部分中在纵向和横向方向上以矩阵提供用 来光电转换入射光以产生信号电荷的该多个光接收部分，以及其中用来读出和控制来自该多个光接收部分的图...

【专利技术属性】
技术研发人员：北村惠则，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]