JP2008066679A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 透明カバーと撮像面の間に配置される材料に起因する難点を防止できると共に、当該材料の配置作業と透明カバーの接着作業も容易である固体撮像装置とその製造方法を提供する。
【解決手段】 撮像面２５を持つ固体撮像素子１０との間に隙間を介在させて、撮像面２５の全面を覆うようにガラスカバー（透明カバー）６０を形成する。前記隙間には、無機系または無機・有機ハイブリッドの透明ＳＯＧ材料膜（例えば透明ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０）を配置する。ガラスカバー６０はこの透明ＳＯＧ材料膜に接合される。透明ＳＯＧ材料膜は、例えばナノポアを含むあるいは含まない透明な非晶質シリカ膜や非晶質シリケート膜、または、無機・有機ハイブリッド材料の膜とされる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固体撮像素子をチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に実装してなる固体撮像装置とその製造方法に関し、さらに言えば、チップ状の固体撮像素子とその撮像面を覆う透明カバーとを備え、前記撮像面と前記透明カバーの間の隙間に透明ＳＯＧ（Spin-On-Glass）材料膜が配置されていて、前記隙間が当該ＳＯＧ材料膜によって充填され、あるいは前記隙間にキャビティ（空洞）が形成された固体撮像装置と、その製造方法に関する。
固体撮像装置は近年、いっそうの小型化・高機能化が進んでいるが、それに伴って携帯電話機、携帯型コンピュータ等の携帯機器、さらには自動車等への搭載が進んでおり、利用分野がますます広がりつつある。
固体撮像装置に使用される固体撮像素子（ベアチップ）には、各画素に対応してアレイ状に形成されたマイクロレンズ（マイクロレンズ・アレイ）を備えたものがある。このような固体撮像素子をＣＳＰに実装する場合、マイクロレンズ・アレイの全面を覆う透明カバー（通常はガラスカバー）がパッケージに設けられるが、その構成には、マイクロレンズ・アレイと透明カバーの間に微小の隙間が存在するもの、換言すれば、マイクロレンズ・アレイと透明カバーの間にキャビティが形成されているものと、マイクロレンズ・アレイと透明カバーの間に樹脂材料が配置（充填）されていて、マイクロンズ・アレイと透明カバーの間にキャビティが存在しないものとがある。前記キャビティには、必要に応じて、空気あるいは窒素ガス等が充填されたり、所定レベルの真空とされたりする。
上述したキャビティを持つ固体撮像装置の例は、特許文献１（特開２００３−１６３３４１号公報）に開示されている。この固体撮像装置は、ガラス等からなる平板部を固体撮像素子（チップ）上に重ね合わせ、平板部に形成された金属配線に固体撮像素子上に設けたバンプを電気的に接続すると共に、当該接続部を封止剤で封止することにより、気密封止部（キャビティ）を備えた固体撮像素子を構成している。この固体撮像素子は、位置決め基準面を備えたパッケージ（例えばセラミック製パッケージ）に、位置決めを行ってから搭載されている。熱膨張率の違いに起因する破損を防止する対策として、平板部上の金属配線と固体撮像素子上のバンプの間に応力緩衝層が挿入されている（要約、図１〜図７、段落００２１〜００４２を参照）。
上述したキャビティを持たない固体撮像装置の例は、非特許文献１（「日経エレクトロニクス」２００５年１１月２１日号、「ワイヤ接続にこだわらず代替パッケージで価値向上」、１０５頁〜１０９頁）及び特許文献２（特開２００１−１１８９６７号公報）に開示されている。
非特許文献１に記載されている固体撮像装置（三洋電機株式会社製）は、固体撮像素子（チップ）とガラスカバーの間の隙間に透明樹脂を充填しており、当該透明樹脂によって、固体撮像素子を構成するシリコンとの熱膨張率差に起因する応力を防止するようにしている。また、ガラスカバーとして、固体撮像素子を構成するシリコンとの熱膨張率差が小さいものを使用している（図３、第１０９頁を参照）。
特許文献２の固体撮像装置は、筐体（パッケージ）の凹部に固体撮像素子（チップ）を収納し、この凹部内を透明樹脂で充填することにより、紫外線領域の短波長の光を吸収し且つ可視光線を透過する樹脂層を形成している。こうして、固体撮像素子の表面に形成されるカラーフィルタを保護している。また、前記樹脂層を被うようにガラス板を装着して、当該樹脂層の表面を保護している（要約、図１〜３、段落００１０〜００２０を参照）。
特開２００３−１６３３４１号公報 （要約、図１〜図７、段落００２１〜００４２） 特開２００１−１１８９６７号公報 （要約、図１〜３、段落００１０〜００２０） 「日経エレクトロニクス」２００５年１１月２１日号 （１０５頁〜１０９頁）
上述したキャビティを持つ固体撮像装置は、屈折率の問題がなくなるため好ましいが、透明カバーを含むパッケージ（キャビティ）を気密封止する必要がある、エアギャップ内の気体の膨脹・収縮により気密性が低下する恐れがある、等の難点がある。この点を考慮すれば、エアギャップを持たないものが好ましい。
しかし、上述したキャビティを持たない固体撮像装置は、気密封止は不要であるが、透明カバーとマイクロレンズ・アレイの間に配置される材料（以下、中間材料ともいう）の選定に注意が必要である。例えば、中間材料の屈折率をできるだけ低くして空気の屈折率（ｎ＝１）に近づける必要がある。また、中間材料と固体撮像素子を構成するシリコンと透明カバー（通常はガラスカバー）との熱膨張率の違いに起因する破損を抑制するため、中間材料の熱膨張率や、中間材料と透明カバーとの接着性について考慮しなければならない。中間材料の形成（充填）方法や、透明カバーと中間材料との接着方法についても同様である。
中間材料としては、従来は有機系材料（例えばエポキシ樹脂）が使用されているが、有機系材料には、吸湿性が高いため内部の固体撮像素子が湿気によって悪影響を受けやすい、熱膨脹率が大きく膨脹・収縮により剥離しやすい等の難点がある。そこで、中間材料を無機系材料とすることが望まれるが、上述した要求のすべてを満たすものを見出すのは容易ではない。
特許文献１に開示された固体撮像装置は、キャビティを持つものであり、また、特許文献１には、前記中間材料については何ら記載も示唆もされていない。
非特許文献１に開示された固体撮像装置では、前記中間材料として合成樹脂が使用されており、無機系材料は使用されていない。また、非特許文献１には、無機系材料の使用については何ら記載も示唆もされていない。
特許文献２に開示された固体撮像装置では、前記中間材料として、紫外線領域の短波長の光を吸収し且つ可視光線を透過する樹脂を使用している。そして、当該樹脂の具体例として、協立産業株式会社製のアクリル系透明樹脂（品番：ＸＬＶ−１４ＳＧ２）を挙げている。特許文献２にも、無機系材料の使用については何ら開示・示唆されていない。
中間材料に関して上述した問題点は、マイクロンズ・アレイを持たない固体撮像素子を用いた固体撮像装置についても同様に存在する。この種の固体撮像装置では、中間材料は固体撮像素子の平坦な撮像面と透明カバーの間の隙間に配置されるが、この場合も、中間材料の屈折率や熱膨張率や透明カバーとの接着性、中間材料の形成（充填）方法や透明カバーとの接着方法について、同様の問題がある。
さらに、中間材料に関して上述した問題点は、前記キャビティを持つ固体撮像装置においても同様に存在する。すなわち、この種の固体撮像装置では、前記中間材料によって画定される前記キャビティに気密性が要求されることから、中間材料の透明カバーとの接着性と気密封止性、中間材料の形成方法とパターン化方法、透明カバーとの接着方法について、同様の問題がある。
本発明は、これらの点を考慮してなされたものであって、その目的とするところは、透明カバーと固体撮像素子の撮像面との間に配置される中間材料に起因する難点（例えば吸湿性と熱膨脹率、屈折率）を防止することができると共に、当該中間材料の配置と透明カバーとの接合も容易である、前記キャビティを持たない固体撮像装置と、その製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、透明カバーと固体撮像素子の撮像面との間に配置される中間材料に起因する難点（例えば吸湿性と熱膨脹率）を防止することができると共に、中間材料の透明カバーとの接着性と気密封止性が良好であり、しかも、当該中間材料の配置及びパターン化と透明カバーとの接合も容易である、前記キャビティを持つ固体撮像装置と、その製造方法を提供することにある。
ここに明記しない本発明の他の目的は、以下の説明及び添付図面から明らかになるであろう。
（１） 本発明の第１の観点では、キャビティを持たない固体撮像装置が提供される。この固体撮像装置は、
透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置であって、
撮像面を有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の前記撮像面との間に隙間を介在させて前記撮像面の全面を覆うように形成された透明カバーと、
前記隙間に配置された、前記撮像面の全面を覆う無機系または無機・有機ハイブリッドの透明ＳＯＧ材料膜とを備え、
前記透明カバーは、前記透明ＳＯＧ材料膜に直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明ＳＯＧ材料膜を介して接合されていることを特徴とするものである。
（２） 本発明の第１の観点による固体撮像装置は、上述したように、固体撮像素子の撮像面と透明カバーとの間の隙間に、前記撮像面の全面を覆う無機系または無機・有機ハイブリッドの透明ＳＯＧ材料膜を配置している。つまり、前記撮像面と前記透明カバーとの間の隙間に配置される材料（中間材料）が、有機系でない透明ＳＯＧ材料膜とされている。このため、当該中間材料が有機系材料であることに起因する難点、例えば、吸湿性が高いため内部の固体撮像素子が湿気によって悪影響を受けやすい、熱膨脹率が大きく膨脹・収縮により剥離しやすい等の難点を防止することができる。
また、前記透明ＳＯＧ材料膜は、無機系または無機・有機ハイブリッドのスピン−オン−グラス（Spin-On-Glass）材料の膜であるから、前記透明ＳＯＧ材料膜を形成する透明ＳＯＧ材料を、公知のスピンコーティング法やスプレーコーティング法によって前記固体撮像素子の前記撮像面の全面を覆うように塗布することが可能であると共に、極めて平坦な表面（例えば、うねりが０．１μｍ以下の表面）が容易に得られる。また、これは、前記撮像面にマイクロレンズ・アレイによる凹凸が存在していても変わらない。前記透明ＳＯＧ材料膜を形成する透明ＳＯＧ材料は流動性を持つため、塗布の際にマイクロレンズ・アレイを当該透明ＳＯＧ材料膜により容易に埋め込むことができるからである。その後、こうして塗布した透明ＳＯＧ材料を加熱等により硬化させれば、前記撮像面の全面を覆う前記透明ＳＯＧ材料膜が得られる。したがって、前記透明ＳＯＧ材料膜の形成、換言すれば、前記中間材料の配置が容易である。
さらに、前記透明ＳＯＧ材料膜の表面は極めて平坦であるので、前記透明カバーを、前記透明ＳＯＧ材料膜（前記中間材料）に直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明ＳＯＧ材料膜を介して接合する処理も容易に行える。
なお、無機系または無機・有機ハイブリッドの前記透明ＳＯＧ材料膜の屈折率ｎは、通常、ｎ＝１．４〜１．３程度であり、屈折率の点においても支障は生じない。また、前記透明ＳＯＧ材料膜中に例えば微細な（ナノ・スケールの）気泡を包含させることによって、換言すれば、ナノポーラスな膜とすることによって、ｎ＝１．２程度まで下げることも可能であるから、前記透明ＳＯＧ材料膜の屈折率に起因する影響を最小限に抑制することができる。
（３） 本発明の第１の観点による固体撮像装置の好ましい例では、前記透明ＳＯＧ材料膜が、無機系であって、透明な非晶質シリカ（ＳｉＯ2）膜（シリカガラス膜）あるいは透明な非晶質シリケート膜（シリケートガラス膜）とされる。
本発明の第１の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明ＳＯＧ材料膜が、無機系であって、複数の微細な気泡（ナノポア）を含む。換言すれば、前記透明ＳＯＧ材料膜が無機系のポーラス（porous）な膜とされる。ここで「微細な気泡」とは、ナノメータ（ｎｍ）クラスの気泡（ナノポア）を意味する。したがって、前記透明ＳＯＧ材料膜は無機系のナノポーラス（nano-porous）な膜と言うことができる。この例では、前記透明ＳＯＧ材料膜の屈折率をいっそう下げて、空気の屈折率（ｎ＝１）に近づけることが可能となる利点がある。例えば、ナノポアを包含させない場合は、ｎ＝１．４程度であるが、ナノポアの生成によりこれをｎ＝１．２程度まで下げることができる。
前記ナノポアの大きさは、例えば、１０ｎｍ〜１０4ｎｍの範囲とするのが好ましいが、前記固体撮像素子の撮像可能な光の波長よりも小さくする必要がある。前記ナノポアが撮像可能な光の波長よりも大きいかそれに等しいと、入射光が前記ナノポアの部分で反射する恐れがあるからである。前記固体撮像素子が可視光用であれば、前記ナノポアのサイズは３８０ｎｍ以下とするのが好ましく、前記固体撮像素子が赤外光用であれば、前記ナノポアのサイズは３０００ｎｍ以下とするのが好ましい。
この例で使用可能な無機系ポーラス膜としては、上述した透明な非晶質シリカ膜（シリカガラス膜）や透明な非晶質シリケート膜（シリケートガラス膜）がある。しかし、これらには限定されない。
本発明の第１の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明ＳＯＧ材料膜が、無機・有機ハイブリッドであって、主鎖としてシリカ結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を持ち、それに炭素を持つ有機成分が結合してなるポリシロキサン系材料より形成された透明な膜とされる。あるいは、フラーレン（例えばＣ60）またはカーボンナノチューブを埋入した無機・有機ハイブリッドの非晶質シリカ膜も使用可能である。
本発明の第１の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、前記透明ＳＯＧ材料膜に他の透明ＳＯＧ材料膜を介して接合され、前記他の透明ＳＯＧ材料膜が、無機系であって、透明な非晶質シリカ膜または透明な非晶質シリケート膜とされる。
（４） 本発明の第２の観点では、キャビティを持たない固体撮像装置の製造方法が提供される。この固体撮像装置の製造方法は、
透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置の製造方法であって、
撮像面を有する固体撮像素子を準備する工程と、
前記撮像面の全面を覆うように、無機系または無機・有機ハイブリッドの透明ＳＯＧ材料膜を形成する工程と、
前記透明ＳＯＧ材料膜の表面上に直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明ＳＯＧ材料膜を介して、前記撮像面の全面を覆うように透明カバーを接合する工程とを備えていることを特徴とするものである。
（５） 本発明の第２の観点による固体撮像装置の製造方法は、上述したように、固体撮像素子の撮像面の全面を覆うように無機系または無機・有機ハイブリッドの透明ＳＯＧ材料膜を形成してから、前記透明ＳＯＧ材料膜の表面上に、直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明ＳＯＧ材料膜を介して、前記撮像面の全面を覆うように透明カバーを接合する。このため、本発明の第１の観点による固体撮像装置を製造することができる。
また、前記透明カバーと前記撮像面の間に配置される材料（中間材料）が、有機系でない透明ＳＯＧ材料膜であるから、当該中間材料が有機系材料であることに起因する上述した難点を防止することができる。
さらに、前記透明ＳＯＧ材料膜は、無機系または無機・有機ハイブリッドのスピン−オン−グラス材料の膜であるから、前記透明ＳＯＧ材料膜を形成する透明ＳＯＧ材料を、公知のスピンコーティング法やスプレーコーティング法によって前記固体撮像素子の前記撮像面の全面を覆うように塗布することが可能であると共に、極めて平坦な表面（例えば、うねりが０．１μｍ以下の表面）が容易に得られる。また、これは、前記撮像面にマイクロレンズ・アレイによる凹凸が存在していても変わらない。前記透明ＳＯＧ材料膜を形成する透明ＳＯＧ材料は流動性を持つため、塗布の際にマイクロレンズ・アレイを当該透明ＳＯＧ材料膜により容易に埋め込むことができるからである。その後、こうして塗布した透明ＳＯＧ材料を加熱等により硬化させれば、前記撮像面の全面を覆う前記透明ＳＯＧ材料膜が得られる。したがって、前記透明ＳＯＧ材料膜の形成、換言すれば、前記中間材料の配置が容易である。
前記透明ＳＯＧ材料膜の表面は極めて平坦であるので、前記透明カバーの前記透明ＳＯＧ材料膜または前記他の透明ＳＯＧ材料膜（前記中間材料）への接合工程も容易に実施できる。
（６） 本発明の第２の観点による固体撮像装置の製造方法の好ましい例では、前記透明ＳＯＧ材料膜を形成する工程が、Ｓｉ−Ｎ（珪素−窒素）結合を持つシラザン化合物のポリマー（ポリシラザン、polysilazane）ですべての側鎖が水素（Ｈ）であるパーヒドロポリシラザン（perhydrosilazane）の膜を形成する工程と、当該パーヒドロポリシラザンの膜を焼成することによって透明な非晶質シリカ（ＳｉＯ2）膜（シリカガラス膜）を形成する工程とを含む。
本発明の第２の観点による固体撮像装置の製造方法の他の好ましい例では、前記透明ＳＯＧ材料膜を形成する工程が、Ｓｉ−Ｏ（珪素−酸素）結合とＳｉ−ＯＨ（珪素−水酸基）結合を持つシリケート（silicate）のポリマーの膜を形成する工程と、当該シリケートのポリマーの膜を焼成することによって透明な非晶質シリケート膜を形成する工程とを含む。
本発明の第２の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明ＳＯＧ材料膜として、複数のナノポアを含む無機系の透明ＳＯＧ材料膜（無機系透明ポーラスＳＯＧ材料膜）が使用される。ここで、「ナノポア」の意味するところとその好適なサイズは、本発明の第１の観点による固体撮像装置について（３）で上述したのと同じである。
本発明の第２の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明ＳＯＧ材料膜として、無機・有機ハイブリッドであって、主鎖としてシリカ結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を持ち、それに炭素を持つ有機成分が結合してなるポリシロキサン系材料よりなる透明な膜が使用される。あるいは、フラーレン（例えばＣ60）またはカーボンナノチューブを埋入した無機・有機ハイブリッドのシリカガラス膜も使用可能である。
本発明の第２の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、前記透明ＳＯＧ材料膜の表面に他の透明ＳＯＧ材料膜を介して接合され、前記他の透明ＳＯＧ材料膜として、無機系であって、透明な非晶質シリカ膜または透明な非晶質シリケート膜が使用される。
本発明の第２の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーの前記透明無機系ＳＯＧ材料膜（前記中間材料）への接着作業が、酸素プラズマを併用した陽極接合によって行われる。
（７） 本発明の第３の観点では、キャビティを持つ固体撮像装置が提供される。この固体撮像装置は、
透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置であって、
撮像面を有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の前記撮像面との間に隙間を介在させて前記撮像面の全面を覆うように形成された透明カバーと、
前記隙間に配置された、前記撮像面を囲むようにパターン化された無機系または無機・有機ハイブリッドの透明ＳＯＧ材料膜とを備え、
前記透明カバーは、直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明ＳＯＧ材料膜を介して前記透明ＳＯＧ材料膜に接合されており、
前記透明ＳＯＧ材料膜は、前記透明カバーと前記撮像面の間にキャビティを形成していることを特徴とするものである。
（８） 本発明の第３の観点による固体撮像装置は、上述したように、固体撮像素子の撮像面と透明カバーとの間の隙間に、前記撮像面を囲むようにパターン化された無機系または無機・有機ハイブリッドの透明ＳＯＧ材料膜を配置している。つまり、前記撮像面と前記透明カバーとの間の隙間に配置される材料（中間材料）が、有機系でない透明ＳＯＧ材料膜とされている。このため、当該中間材料が有機系材料であることに起因する難点、例えば、吸湿性が高いため内部の固体撮像素子が湿気によって悪影響を受けやすい、熱膨脹率が大きく膨脹・収縮により剥離しやすい等の難点を防止することができる。
また、前記透明ＳＯＧ材料膜は、無機系または無機・有機ハイブリッドのスピン−オン−グラス材料の膜であるから、前記透明ＳＯＧ材料膜を形成する透明ＳＯＧ材料を、公知のスピンコーティング法やスプレーコーティング法によって前記固体撮像素子の前記撮像面の全面を覆うように塗布することが可能であると共に、極めて平坦な表面（例えば、うねりが０．１μｍ以下の表面）が容易に得られる。また、これは、前記撮像面にマイクロレンズ・アレイによる凹凸が存在していても変わらない。その後、こうして塗布した透明ＳＯＧ材料を加熱等により硬化させてから、前記キャビティが形成されるようにパターン化すれば、前記透明ＳＯＧ材料膜が得られる。したがって、前記透明ＳＯＧ材料膜の形成、換言すれば、前記中間材料の配置及びパターン化が容易である。
さらに、前記透明ＳＯＧ材料膜の表面は極めて平坦であるので、前記透明カバーを前記透明ＳＯＧ材料膜（前記中間材料）に接合する処理が容易に行え、また、前記透明ＳＯＧ材料膜を好適に選択することにより、良好な前記透明カバーとの接着性と良好な気密封止性が容易に得られる。
なお、前記透明ＳＯＧ材料膜は、前記透明カバーと前記撮像面の間にキャビティを形成しているため、前記キャビティ中において前記透明ＳＯＧ材料膜は前記撮像面上には存在しない。よって、前記透明ＳＯＧ材料膜の屈折率に起因する問題は生じない。
（９） 本発明の第３の観点による固体撮像装置の好ましい例では、前記透明ＳＯＧ材料膜が、無機系であって、透明な非晶質シリカ（ＳｉＯ2）膜（シリカガラス膜）あるいは透明な非晶質シリケート膜（シリケートガラス膜）とされる。
上記（３）で述べたのと同様に、前記透明ＳＯＧ材料膜が、無機系であって、複数の微細な気泡（ナノポア）を含んでもよい。
本発明の第３の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明ＳＯＧ材料膜が、無機・有機ハイブリッドであって、主鎖としてシリカ結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を持ち、それに炭素を持つ有機成分が結合してなるポリシロキサン系材料より形成された透明な膜とされる。あるいは、フラーレン（例えばＣ60）またはカーボンナノチューブを埋入した無機・有機ハイブリッドの非晶質シリカ膜も使用可能である。
本発明の第３の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、前記透明ＳＯＧ材料膜に直接接合され、前記キャビティが、前記透明ＳＯＧ材料膜を選択的に除去することにより形成される。
本発明の第３の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、他の透明ＳＯＧ材料膜を介して前記透明ＳＯＧ材料膜に接合され、前記キャビティが、前記透明ＳＯＧ材料膜と前記他の透明ＳＯＧ材料膜の双方を選択的に除去することにより形成される。
本発明の第３の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、前記透明ＳＯＧ材料膜に他の透明ＳＯＧ材料膜を介して接合され、前記他の透明ＳＯＧ材料膜が、無機系であって、透明な非晶質シリカ膜または透明な非晶質シリケート膜とされる。
本発明の第３の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、前記透明ＳＯＧ材料膜に直接接合され、前記キャビティが、前記透明ＳＯＧ材料膜を選択的に除去することにより形成される。
本発明の第３の観点による固体撮像装置のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、他の透明ＳＯＧ材料膜を介して前記透明ＳＯＧ材料膜に接合され、前記キャビティが、前記透明ＳＯＧ材料膜と前記他の透明ＳＯＧ材料膜の双方を選択的に除去することにより形成される。
（１０） 本発明の第４の観点では、キャビティを持つ固体撮像装置の製造方法が提供される。この固体撮像装置の製造方法は、
透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置の製造方法であって、
撮像面を有する固体撮像素子を準備する工程と、
前記撮像面の全面を覆うように、無機系または無機・有機ハイブリッドの透明ＳＯＧ材料膜を形成する工程と、
前記撮像面を選択的に露出させるように前記透明ＳＯＧ材料膜をパターン化する工程と、
パターン化された前記透明ＳＯＧ材料膜の表面上に、直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明ＳＯＧ材料膜を介して、前記撮像面の全面を覆うように透明カバーを接合する工程とを備え、
前記透明ＳＯＧ材料膜は、前記透明カバーと前記撮像面の間にキャビティを形成していることを特徴とするものである。
（１１） 本発明の第４の観点による固体撮像装置の製造方法は、上述したように、固体撮像素子の撮像面の全面を覆うように無機系または無機・有機ハイブリッドの透明ＳＯＧ材料膜を形成してから、前記透明ＳＯＧ材料膜を前記撮像面を選択的に露出させるようにパターン化し、その後、こうしたパターン化された前記透明ＳＯＧ材料膜の表面上に、直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明ＳＯＧ材料膜を介して、前記撮像面の全面を覆うように透明カバーを接合する。このため、本発明の第３の観点による固体撮像装置を製造することができる。
また、前記透明カバーと前記撮像面の間に配置される材料（中間材料）が、有機系でない透明ＳＯＧ材料膜であるから、当該中間材料が有機系材料であることに起因する上述した難点を防止することができる。
さらに、前記透明ＳＯＧ材料膜は、無機系または無機・有機ハイブリッドのスピン−オン−グラス材料の膜であるから、前記透明ＳＯＧ材料膜を形成する透明ＳＯＧ材料を、公知のスピンコーティング法やスプレーコーティング法によって前記固体撮像素子の前記撮像面の全面を覆うように塗布することが可能であると共に、極めて平坦な表面（例えば、うねりが０．１μｍ以下の表面）が容易に得られる。また、これは、前記撮像面にマイクロレンズ・アレイによる凹凸が存在していても変わらない。
こうして塗布した透明ＳＯＧ材料は、加熱等により硬化させてから、バッファード弗酸（ＢＨＦ）等を用いれば、容易に所望パターンにエッチングができる。したがって、前記透明カバーと前記撮像面の間にキャビティを形成する前記透明ＳＯＧ材料膜が容易に得られる。つまり、前記透明ＳＯＧ材料膜の形成、換言すれば、前記中間材料の配置及びパターン化が容易である。
前記透明ＳＯＧ材料膜の表面は極めて平坦であるので、前記透明カバーを前記透明ＳＯＧ材料膜（前記中間材料）に接合する処理が容易に行え、また、前記透明ＳＯＧ材料膜を好適に選択することにより、良好な前記透明カバーとの接着性と良好な気密封止性が容易に得られる。
（１２） 本発明の第４の観点による固体撮像装置の製造方法の好ましい例では、前記透明ＳＯＧ材料膜を形成する工程が、Ｓｉ−Ｎ（珪素−窒素）結合を持つシラザン化合物のポリマー（ポリシラザン）ですべての側鎖が水素（Ｈ）であるパーヒドロポリシラザンの膜を形成する工程と、当該パーヒドロポリシラザンの膜を焼成することによって透明な非晶質シリカ（ＳｉＯ2）膜（シリカガラス膜）を形成する工程とを含む。
本発明の第４の観点による固体撮像装置の製造方法の他の好ましい例では、前記透明ＳＯＧ材料膜を形成する工程が、Ｓｉ−Ｏ（珪素−酸素）結合とＳｉ−ＯＨ（珪素−水酸基）結合を持つシリケート（silicate）のポリマーの膜を形成する工程と、当該シリケートのポリマーの膜を焼成することによって透明な非晶質シリケート膜を形成する工程とを含む。
本発明の第４の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明ＳＯＧ材料膜として、複数のナノポアを含む無機系の透明ＳＯＧ材料膜（無機系透明ポーラスＳＯＧ材料膜）が使用される。ここで、「ナノポア」の意味するところとその好適なサイズは、本発明の第１の観点による固体撮像装置について（３）で上述したのと同じである。
本発明の第４の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明ＳＯＧ材料膜として、無機・有機ハイブリッドであって、主鎖としてシリカ結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を持ち、それに炭素を持つ有機成分が結合してなるポリシロキサン系材料より形成された透明な膜が使用される。あるいは、フラーレン（例えばＣ60）またはカーボンナノチューブを埋入した無機・有機ハイブリッドのシリカガラス膜も使用可能である。
本発明の第４の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、前記透明ＳＯＧ材料膜の表面に他の透明ＳＯＧ材料膜を介して接合され、前記他の透明ＳＯＧ材料膜として、無機系であって、透明な非晶質シリカ膜または透明な非晶質シリケート膜が使用される。
本発明の第４の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、前記透明ＳＯＧ材料膜の表面に直接接合され、前記キャビティが、前記透明ＳＯＧ材料膜を選択的に除去するようにパターン化することにより形成される。
本発明の第４の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーが、他の透明ＳＯＧ材料膜を介して前記透明ＳＯＧ材料膜の表面に接合され、前記キャビティが、前記透明ＳＯＧ材料膜と前記他の透明ＳＯＧ材料膜の双方を選択的に除去するようにパターン化することにより形成される。
本発明の第４の観点による固体撮像装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記透明カバーの前記透明無機系ＳＯＧ材料膜（前記中間材料）への接着作業が、酸素プラズマを併用した陽極接合によって行われる。
（１３） 本発明において、「固体撮像素子」は、任意のチップ状の固体撮像素子が使用可能である。固体撮像素子の撮像面にレンズ（マイクロレンズ）を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。また、カラーフィルタ（マイクロフィルタ）を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
本発明において、「透明カバー」としては、特に限定されず、透明なカバーであれば任意のものが使用可能である。好ましくは、ボロシリケートガラス（Ｂ2Ｏ3／ＳｉＯ2）が使用されるが、これに限定されるわけではない。具体的には、米国コーニング社の低膨脹ボロシリケートガラスである「パイレックス（Pyrex）（商品名、登録商標）」が好ましい。この「透明カバー」は、適度の剛性を持つ板状とする、例えば板状のボロシリケートガラスとするのが好ましい。前記ＳＯＧ材料膜との接合作業が容易化されるからである。
本発明において、「透明ＳＯＧ材料膜」は、ＳＯＧ材料により形成された透明な膜の意味であり、「ＳＯＧ材料」とはスピンコートによって形成可能なガラス材料の意味である。本発明では、無機系または無機・有機ハイブリッドの透明ＳＯＧ材料膜が使用される。
このような膜を形成する無機系ＳＯＧ材料としては、種々のものがあるが、透明な非晶質シリカ（ＳｉＯ2）（シリカガラス）が好ましい。非晶質シリカは、自動車、船舶、住宅、電子機器等の各種分野において防汚、防錆、下地保護、電気絶縁、平坦化等の目的で使用されるコーティング材として知られているものである。例えば、Ｓｉ−Ｎ（珪素−窒素）結合を持つシラザンという化合物のポリマー（ポリシラザン、polysilazane）で、すべての側鎖が水素（Ｈ）であるパーヒドロポリシラザン（perhydrosilazane）を用いて、当該パーヒドロポリシラザンの膜を焼成することにより形成される非晶質シリカ膜が好適に使用できる。有限会社エクスシアが、「ＰＨＰＳ ポリシラザンコーティング」として提供している。
あるいは、米国ハネウェル社の無機ＳＯＧ材料（燐ドープシリケート系）である「アキュグラス（Accuglass）（商品名）」、同社の無機ＳＯＧ材料（シリケート系）である「アキュオプト−ティー（AccuOpto−Ｔ）（商品名）」も好適に使用できる。これらは、半導体分野において平坦化材料、絶縁膜材料として使用されているものである。
あるいは、特許第３２５４４７３号（特開２００１−１０８４４）による「シリカ・ベースのガラス状膜の製造方法及びこれに用いるコーティング剤」に開示された、シリカ・ベースのガラス状膜も使用可能である。このガラス状膜は、シリコン・アルコキシド、揮発性の有機酸及び揮発性の非水有機溶媒を含んでなる液体を加熱し、前記有機酸及び有機溶媒を揮発させて得られた高粘性液体を基体に塗布し、２００℃以下で硬化させることにより、得られるものである。
本発明で使用可能な無機系ポーラス膜としては、上述したように、透明な非晶質シリカ膜（シリカガラス膜）や透明な非晶質シリケート膜（シリケートガラス膜）があるが、これらには限定されない。これら以外の無機系の透明ＳＯＧ材料膜においても、ナノポアを形成することが可能だからである。
例えば、シリカゲルを作るのと同様の方法（ゲル法）でポーラスな非晶質シリカを生成した後、これを粉砕して微粉末とし、このポーラス非晶質シリカ微粉末を公知の無機系透明ＳＯＧ材料に添加・混合することによって、ナノポアを含む無機系透明ＳＯＧ材料膜が得られるからである。この点については、「ゲル法シリカの特徴と応用」と称する報告が日本シリカ工業株式会社から出されている（東ソー研究・技術報告第４５巻（２００１）、第６５頁〜第６９頁）。
また、特開２００４−１８２４９２に開示された「球状マイクロポアシリカ多孔質粒子及びその製造方法」に開示された球状マイクロポアシリカ多孔質粒子も使用可能である。この球状マイクロポアシリカ多孔質粒子は、無毒性で、生分解性の非イオン性界面活性剤を使用し、シリカ源として安価なアルカリ珪酸塩を用いて得られるものであり、細孔径２ｎｍ以下のマイクロポアを０．２５ｍｌ／ｇ以上の細孔容積で有し、ＢＥＴ比表面積が６００ｍ2／ｇ以上、ＢＥＴ解析法によるＣ定数が４５０以上、粒径が２０ないし５００μｍの球状粒子である。
透明ＳＯＧ材料膜を形成する無機・有機ハイブリッド材料としては、種々のものがあるが、無機成分を主とし、その無機成分に有機成分が結合された透明なＳＯＧ材料であれば、任意のものが使用可能である。例えば、主鎖としてシリカ結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を持ち、それに炭素を持つ有機成分（例えばメチル基）が結合してなるポリシロキサン系材料が好適に使用できる。このようなポリシロキサン系無機・有機ハイブリッド材料は、鈴鹿富士ゼロックス株式会社が提供している。
あるいは、フラーレンを埋入したシリカガラス（シロキサン）も使用可能である。これは、フラーレン（例えばＣ60）にトリエトキシシランをヒドロシリル化した珪素誘導体をテトラエトキシシランと反応させて得られるものである。フラーレンに代えてカーボンナノチューブを埋入したシリカガラスも使用可能である。これらについては、東京理科大学工業化学科の阿部（芳）・郡司研究室のホームページ（http://www.rs.noda.tuc.ac.jp/gunjiweb/working/hybrid.html）に概要が記載されている。
「陽極接合」とは、一般に、ガラスとシリコンや金属等を重ねあわせ、熱と電圧を加えることにより密着接合する方法として知られているものである。その原理は、加熱すると同時に、ガラス側を陰極、シリコン側を陽極として電圧を印加することによって、ガラス中の陽イオンを陰極側に強制的に拡散させ、ガラスとシリコンの間に静電引力を発生させて密着を促すとともに、ガラスとシリコンを化学反応させて接合する、というものである。
本発明のキャビティを持たない固体撮像装置及びその製造方法では、（ｉ）透明カバーと固体撮像素子の撮像面との間に配置される中間材料に起因する難点（例えば吸湿性と熱膨脹率、屈折率）を防止することができる、（ｉｉ）当該中間材料の配置と透明カバーとの接合が容易である、といった効果が得られる。
本発明のキャビティを持つ固体撮像装置及びその製造方法では、（ｉ）透明カバーと固体撮像素子の撮像面との間に配置される中間材料に起因する難点（例えば吸湿性と熱膨脹率）を防止することができる、（ｉｉ）中間材料の透明カバーとの接着性と気密封止性が良好である、（ｉｉｉ）当該中間材料の配置及びパターン化と透明カバーとの接合が容易である、といった効果が得られる。
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置１の概略構成を示す断面図、図２はその表面側の外観図、図３はその裏面側の外観図である。
（固体撮像装置の構成）
この固体撮像装置１は、図１に示すように、透明なガラスカバー６０を含むチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）中にチップ状の固体撮像素子１０を封止してなるものである。この固体撮像装置１は、撮像面２５とガラスカバー６０の間の隙間にキャビティを有していない。
固体撮像素子１０は、複数の受光素子（図示せず）と複数の受光領域２３がその表面領域に形成されたシリコン基板１１を備えている。これらの受光領域２３と受光素子は、各画素ＰＸに対して一つづつ形成されている。シリコン基板１１には、その全表面を覆うように透明な層間絶縁膜１２が形成されている。層間絶縁膜１２の表面は、固体撮像素子１０の撮像面２５であって、アレイ状に配置された複数のマイクロレンズ２２、すなわちマイクロレンズ・アレイ２２Ａが形成されている。これらのマイクロレンズ２２は、撮像面２５状において、各画素ＰＸに対して一つづつ形成されている。各受光領域２３は、層間絶縁膜１２を介して対応するマイクロレンズ２２に重なり合うように配置されている。各マイクロレンズ２２の近傍には、Ｒ、Ｇ、Ｂ三色用の（あるいはこれら三色に黒色を加えた四色用の）マイクロフィルタ（カラーフィルタ）２４が形成されている。
層間絶縁膜１２の表面には、マイクロレンズ・アレイ２２Ａの外側の領域（撮像面２５の周辺領域）において、複数の表面電極１５が形成されている。これらの表面電極１５は、各受光素子により生成された電気信号を固体撮像装置１の外部に引き出すためのもので、シリコン基板１１の表面と層間絶縁膜１２の内部に形成された引出用配線（図示せず）を介して、各受光素子（各受光領域２３）と電気的に接続されている。
図１から明らかなように、撮像面２５には、マイクロレンズ２２と表面電極１５に起因する凹凸が存在している。
層間絶縁膜１２は、実際には積層された複数の絶縁膜から構成されているが、層間絶縁膜１２の内部構造は本発明にとって重要ではないため、図１ではこれを単純化して描いている。
層間絶縁膜１２の表面には、透明な無機系のナノポーラスＳＯＧ材料膜５０が形成されており、層間絶縁膜１２の全面を覆っている。ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０の厚さは、マイクロレンズ２２と表面電極１５のいずれの厚さよりも大きいから、マイクロレンズ・アレイ２２Ａと表面電極１５はナノポーラスＳＯＧ材料膜５０の中に埋め込まれている。したがって、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０の表面は平坦である。
ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０の表面には、透明なガラスカバー６０が形成されている。ガラスカバー６０は、ここでは透明なボロシリケートガラス（Ｂ2Ｏ3／ＳｉＯ2）板から構成されており、そのガラス板をナノポーラスＳＯＧ材料膜５０の表面に「陽極接合」によって接合することにより、チップ状の固体撮像素子１０と一体化されている。
なお、固体撮像素子１０とナノポーラスＳＯＧ材料膜５０とガラスカバー６０からなる積層体の側面全体は、ＣＳＰの一部を構成する絶縁性合成樹脂（図示せず）によって覆われている。
層間絶縁膜１２の内部には、各表面電極１５の直下の位置に、当該層間絶縁膜１２を貫通する透孔を有しており、それらの透孔にはそれぞれ導電性プラグ１４が充填されている。また、シリコン基板１１の内部にも、各表面電極１５の直下の位置に、当該シリコン基板１１を上下に貫通する透孔を有しており、それらの透孔にはそれぞれ導電性プラグ１３が充填されている。各導電性プラグ１３の全周は、対応する透孔の内壁に形成された絶縁膜１６ａで覆われていて、各導電性プラグ１３とシリコン基板１１とは対応する絶縁膜１６ａによって電気的に絶縁されている。各導電性プラグ１４の上端及び下端は、その直上にある表面電極１５とその直下にある導電性プラグ１３にそれぞれ接触している。各導電性プラグ１３の下端は、シリコン基板１１の裏面から露出している。相互に接触せしめられた導電性プラグ１４と１３は、シリコン基板１の層間絶縁膜１２の表面にある表面電極と、シリコン基板１の裏面にある配線膜１８とを、シリコン基板１を貫通して電気的に相互接続する貫通電極を構成している。
シリコン基板１１の裏面には、絶縁膜１６ｂが形成されていて、露出している導電性プラグ１３の下端を除く領域を覆っている。絶縁膜１６ｂの表面には、複数の配線膜１８が形成されている。各配線膜１８は、シリコン基板１１の裏面に露出せしめられた対応する導電性プラグ１３の下端に接触している。
絶縁膜１６ｂの表面には、配線膜１８を覆うようにソルダーレジスト１７が形成されている。ソルダーレジスト１７には、各配線膜１８と重なる位置に透孔が形成されていて、それら透孔の内部には導電性コンタクト１９が充填されている。
ソルダーレジスト１７の表面には、各導電性コンタクト１９と重なる位置に、所定形状にパターン化された銅ペースト２０が形成されている。そして、それら銅ペースト２０の上には、それぞれ、外部電極としてのハンダボール２１が形成されている。
このように、各表面電極１５は、対応する導電性プラグ１４及び１３と、対応する配線膜１８及び導電性コンタクト１９とを介して、当該固体撮像装置１の裏面（図１では下面）にある対応する銅ペースト２０及びハンダボール２１に電気的に接続されている。
外部の光は、ガラスカバー６０を通して固体撮像装置１の内部に入り、さらにポーラスＳＯＧ膜５０とマイクロレンズ２２とマイクロフィルタ２４を通過して、各画素ＰＸに設けられた受光素子（図示せず）の受光領域２３に入射する。すると、入射光は各受光領域２３において光電変換され、画素ＰＸ毎に入射光の強度に応じた電気信号が生成される。これらの電気信号は、画素ＰＸ毎に受光領域２３に隣接して設けられた増幅素子（図示せず）によって増幅された後、図示しない引出用配線を介して表面電極１５まで送られる。これらの電気信号は、さらに、各表面電極１５に電気的に接続された導電性プラグ１４、導電性プラグ１３、配線膜１８及び導電性コンタクト１９を介して、対応する銅ペースト２０及びハンダボール２１まで導出される。
なお、上述した固体撮像素子１０は、撮像面２５に形成されたマイクロレンズ・アレイ２２Ａを含んでいるが、マイクロレンズ・アレイ２２Ａは含んでいなくてもよい。また、上述した固体撮像素子１０は、マイクロフィルタ２４を含んでいるが、マイクロフィルタ２４は含んでいなくてもよい。
（固体撮像装置の製造方法）
次に、以上の構成を持つ固体撮像装置１の製造方法について説明する。
以下に説明する製造方法の各工程は、いずれもウェハーレベルで実行されるものであり、最終工程では、図３に示すように、シリコンウェハー７０上に複数の固体撮像装置１が同時に形成される。その後、碁盤状に形成されたスクライブライン７１に沿ってシリコンウェハー７０のダイシングを行い、各固体撮像装置１を相互に分離する。こうして、図１〜図３に示したチップ状の固体撮像装置１が製造される。しかし、ここでは、図示及び説明の簡単化のために、単一の固体撮像装置１についてのみ図示及び説明を行う。
まず最初に、図４に示すように、上述した構成の固体撮像素子１０を準備する。この固体撮像素子１０は、所定の試験を行って良品であることが確認されたものである。なお、図４では一つの固体撮像素子１０を示しているが、実際は、上述したように、複数の固体撮像素子１０がシリコンウェーハ７０上に配置されているものである。
次に、図５に示すように、シリコン基板１１の表面、正確に言えば層間絶縁膜１２の表面（撮像面２５）に、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０を形成する。この工程は、大気中で室温にてＳＯＧ材料をスピンコーティング法（スプレー法でもよい）により塗布することで行う。こうして、ＳＯＧ材料の塗膜が形成される。この塗膜の厚さは、マイクロレンズ・アレイ２２Ａと表面電極１５をすべて埋め込むことができる程度の厚さとする。この時、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０の表面は極めて平坦（例えば、うねりが０．１μｍ以下の表面）になる。
その後、当該ＳＯＧ材料の塗膜を加熱して硬化させる、その際に空気中の水分や酸素と反応して、透明な非晶質シリカ（ＳｉＯ2）膜（シリカガラス膜）に変化する。本発明は、このようなナノポアを含まない非晶質シリカ膜も使用可能である。しかし、本第１実施形態では、非晶質シリカ膜の屈折率を下げて空気の屈折率に近づけるため、ナノポアを含む非晶質シリカ膜を使用している。したがって、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０は多数のナノポア（ナノスケールのポア）を含んでいるが、これらのナノポアは、当該ＳＯＧ材料にポーラスな非晶質シリカ微粉末（微細な非晶質シリカ多孔質粒子）を添加・混合しておくことにより、容易に得られる。その具体的方法は、すでに上述したように、東ソー研究・技術報告第４５巻（２００１）、第６５頁〜第６９頁や、特開２００４−１８２４９２号公報に開示されている。
ナノポアの大きさ（径）は、例えば、１０ｎｍ〜１０4ｎｍの範囲とするのが好ましいが、固体撮像素子１０の撮像可能な光の波長よりも小さくする必要がある。ナノポアが撮像可能な光の波長よりも大きいかそれに等しいと、入射光がナノポアの部分で反射する恐れがあるからである。固体撮像素子１０が可視光用であれば、ナノポアのサイズは３８０ｎｍ以下とするのが好ましく、固体撮像素子１０が赤外光用であれば、ナノポアのサイズは３０００ｎｍ以下とするのが好ましい。
このようにして、透明な非晶質シリカよりなるナノポーラスＳＯＧ材料膜５０が得られる。
次に、図６に示すように、陽極接合装置のチャンバー（図示せず）内に、図５に示す構成を持つシリコン基板１１を搬入し、シリコン基板１１を静電力により下チャック８１上に保持する。他方、同じく静電力によって、上チャック８２にボロシリケートガラス板６１を保持する。このボロシリケートガラス板６１は、実際にはシリコンウェハー７０と同じ大きさと同じ形状を持っている。つまり、このボロシリケートガラス板６１は、実際にはガラスウェハーである。そして、当該チャンバー内で酸素（Ｏ2）プラズマを発生させ、アッシングを行う（Ｏ2プラズマアッシング）。これにより、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０の表面５０ａとボロシリケートガラス板６１の表面６１ａが活性化される。
その後、図７に示すように、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０の表面５０ａとボロシリケートガラス板６１の表面６１ａを接触させ、下チャック８１と上チャック８２を用いて所定圧力を印加しながら、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０とボロシリケートガラス板６１の陽極接合を、酸素プラズマの存在下で行う。電圧の印加は、シリコン基板１１が陽極に、ボロシリケートガラス板６１が陰極になるように行う。その際の条件は、例えば、温度＝１６０℃、印加電圧＝１００Ｖ、印加圧力＝１０００Ｎ、電圧及び圧力の印加時間＝５分である。こうすることにより、接合面８３、すなわち、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０の表面５０ａとボロシリケートガラス板６１の表面６１ａの接合部において、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０とボロシリケートガラス板６１は強固に接合される。
こうして、ガラスカバー６０を形成するボロシリケートガラス板６１の接合が終了すると、続いて、図８に示すように、シリコン基板１１とナノポーラスＳＯＧ材料膜５０とボロシリケートガラス板６１からなる積層体を、粘着剤８５を用いてハンドリング用ホルダ８４に取り付ける。これは、次に行われるシリコン基板１１の加工（処理）を容易にするためである。なお、図８では、ホルダ８４はシリコン基板１１よりも少し大きい程度に描かれているが、実際のホルダ８４の大きさは、シリコンウェハー７０よりも大きい。そして、シリコン基板１１を薄くするために、所定厚さ（例えば１００μｍ〜５０μｍ）になるまでシリコン基板１１をその裏面側から除去する。この工程は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）や公知のドライあるいはウェットエッチングにより行うことができる。
次に、パターン化されたレジスト膜をマスクとして、薄くされたシリコン基板１１をその裏面側から選択的にエッチングして、図９に示すように、シリコン基板１１を貫通する透孔３１を複数個、形成する。透孔３１の上端は、層間絶縁膜１２の裏面まで達している。これらの透孔３１の形成位置は、各表面電極１５の直下である。この工程は、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）、ＩＣＥ（Inductively Coupled Etching）等のエッチングにより行うことができる。しかし、レーザー加工、陽極酸化等の方法で行ってもよい。
次に、同じレジスト膜を用いて、再度、シリコン基板１１をその裏面側から選択的にエッチングして、図１０に示すように、層間絶縁膜１２を貫通する透孔３２を複数個、形成する。透孔３２の上端は、表面電極１５の裏面まで達している。これらの透孔３２の形成位置は、各表面電極１５の直下であり、各透孔３１に重なる位置である。この工程も、ＲＩＥ、ＩＣＥ等のエッチングにより行うことができるが、レーザー加工、陽極酸化等の方法で行ってもよい。各透孔３２は、対応する透孔３１と連通している。
次に、シリコン基板１１を熱酸化し、図１１に示すように、シリコン基板１１の露出面に絶縁膜１６ａ及び１６ｂとしての二酸化シリコン膜（ＳｉＯ2）を形成する。絶縁膜１６ａは、透孔３１の内壁を覆っている。絶縁膜１６ｂは、透孔３１のある箇所を除いて、シリコン基板１１の裏面全体を覆っている。
次に、図１２に示すように、透孔３１及び３２にポリシリコンを充填し、導電性プラグ１３及び１４を形成する。この工程は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によりシリコン基板１１の裏面にポリシリコンを堆積した後、これをエッチバックすることにより行うことができる。ポリシリコンの堆積厚さは、透孔３１及び３２がポリシリコンで充填される程度の厚さにする必要がある。
次に、図１３に示すように、絶縁膜１６ｂの表面にパターン化された配線膜１８を形成する。各配線膜１８は、対応する導電性プラグ１３に接触している。この工程は、スパッタリング、メッキ、ペースト等により金属膜を選択的に形成することにより、行うことができる。
その後、絶縁膜１６ｂの表面にソルダーレジスト１７を形成し、配線膜１８を覆う。そして、ソルダーレジスト１７の所定箇所に透孔を形成してから、その中に導電性材料を埋め込み、導電性コンタクト１９を形成する。各導電性コンタクト１９は、対応する配線膜１８に接触している。なお、ソルダーレジスト１７の表面は平坦化されている。この時の状態は図１３に示すようになる。
次に、図１４に示すように、ソルダーレジスト１７の表面にパターン化された銅ペースト２０を複数個、形成する。各銅ペースト２０は、対応する導電性コンタクト１９に接触している。その後、各銅ペースト２０の上にハンダボール２１を形成する。
このようにしてシリコンウェハー７０上に複数の固体撮像装置１が形成されると、碁盤状に形成されたスクライブライン７１に沿ってシリコンウェハー７０のダイシングを行い、各固体撮像装置１は相互に分離される。こうして、図１に示す固体撮像装置１が得られる。
実際の製造工程では、その後に、固体撮像装置１の側面全体がＣＳＰの一部を構成する絶縁性合成樹脂（図示せず）で覆われる。こうして製造工程が終了する。
以上述べたように、本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置１は、固体撮像素子１０のマイクロレンズ・アレイ２２Ａと透明ガラスカバー６０との間の隙間に、マイクロレンズ・アレイ２２Ａ（撮像面２５）の全面を覆う透明無機系のナノポーラスＳＯＧ材料膜５０を配置している。つまり、マイクロレンズ・アレイ２２Ａ（撮像面２５）とガラスカバー６０との間の隙間に配置される膜５０（中間材料）が、有機物を含まない透明無機系ナノポーラスＳＯＧ材料膜とされている。このため、当該中間材料が有機系材料であることに起因する難点、例えば、吸湿性が高いため内部の固体撮像素子１が湿気によって悪影響を受けやすい、熱膨脹率が大きく膨脹・収縮により剥離しやすい等の難点を防止することができる。
また、前記ナノポーラスＳＯＧ材料は、スピン−オン−グラス材料であるから、公知のスピンコーティング法やスプレーコーティング法によってマイクロレンズ・アレイ２２Ａ（撮像面２５）上を覆うように固体撮像素子１０上に塗布することが可能である。また、その際に、マイクロレンズ・アレイ２２Ａを前記ナノポーラスＳＯＧ材料中に埋め込むことも容易である。その後、前記ナノポーラスＳＯＧ材料を加熱して硬化させれば、マイクロレンズ・アレイ２２Ａの全面を覆う透明無機系ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０が得られる。したがって、前記中間材料の配置作業が容易である。
さらに、透明無機系ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０と透明ガラスカバー６０は、陽極接合によって相互に接合されているので、透明ガラスカバー６０の接着作業も容易である。
なお、前記透明無機系ナノポーラスＳＯＧ材料材料の屈折率は、通常、ｎ＝１．４〜１．３程度であるが、本第１実施形態では、これにナノポアを包含させることによってｎ＝１．２程度まで下げている。したがって、屈折率の点においても支障は生じない。
また、上述したところから明らかなように、第１実施形態の固体撮像装置１は、全体がハーメチック封止されている。つまり、固体撮像素子１０の撮像面２５とガラスカバー６０との間の隙間にナノポーラスＳＯＧ材料膜５０が充填されており、当該隙間が完全に封止されている。したがって、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。
（第２実施形態）
図１５は、本発明の第２実施形態に係る固体撮像装置１Ａの概略構成を示す断面図である。
本実施形態の固体撮像装置１Ａは、透明なナノポーラスＳＯＧ材料膜５０に代えて、二つの透明なナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂとそれらの間に挟まれた透明な合成樹脂膜５１を設けた点と、マイクロレンズ２２とマイクロフィルタ２４を除いた点を除き、キャビティを持たない第１実施形態の固体撮像装置１と同じ構成である。したがって、図１に示した第１実施形態の固体撮像装置１と同じ符号を付してその説明を省略する。なお、図１５では、マイクロレンズ２２とマイクロフィルタ２４を持たない固体撮像素子を１０’で示している。
固体撮像装置１Ａでは、シリコン基板１１の層間絶縁膜１２の表面（撮像面２５）に、第１実施形態の固体撮像装置１のナノポーラスＳＯＧ材料５０と同じナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａを形成している。そして、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａの表面に薄い合成樹脂膜５１を形成してから、その表面にナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂ（これは他の透明ＳＯＧ材料膜に対応する）を形成している。ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａと５０ｂの材質は、同じでもよいし異なっていてもよい。屈折率は少し上昇するが、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａと５０ｂのいずれか一方または双方に代えて、ポーラスでないＳＯＧ膜を用いてもよい。
合成樹脂膜５１としては、ポリイミドアミドシラン等が使用可能である。
このように、ナノポーラスＳＯＧ材料膜の数は、必要に応じて任意に調整することが可能である。ただし、通常は、隣接するナノポーラスＳＯＧ材料膜の間には合成樹脂膜５１等の合成樹脂膜を介在させるのが好ましい。その理由は、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａと５０ｂの間の接着性を向上させるためである。したがって、これら二つのＳＯＧ材料膜の接着性が良好であれば、合成樹脂膜５１は省略することが可能である。
第２実施形態の固体撮像装置１Ａも、全体がハーメチック封止されている。つまり、固体撮像素子１０の撮像面２５とガラスカバー６０との間の隙間にナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂが充填されており、当該隙間が完全に封止されている。また、薄い合成樹脂膜５１を使用したことによる影響は、無視できる程度である。したがって、第１実施形態の固体撮像装置１と同様に、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る固体撮像装置は、上述した第１実施形態の固体撮像装置１において使用した透明なナノポーラスＳＯＧ材料膜５０に代えて、無機・有機ハイブリッドの透明なＳＯＧ材料膜を使用しており、それ以外の構成及び製造方法は第１実施形態と同じである。従って、その構成及び製造方法に関する説明は省略する。
本第３実施形態で使用する無機・有機ハイブリッド材料としては、主鎖としてシリカ結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を持ち、それに炭素を持つ有機成分（例えばメチル基）が結合してなるポリシロキサン系材料（鈴鹿富士ゼロックス株式会社提供）を使用する。しかし、無機成分を主とし、その無機成分に有機成分が結合された透明なＳＯＧ材料であれば、これ以外の無機・有機ハイブリッド材料も使用可能である。
無機・有機ハイブリッド材料は、無機材料と有機材料の双方の特性を活かすことができる材料であるから、撮像面２５とガラスカバー６０の間に配置される中間材料に要求される性能に適合した材料を選択しやすい、という利点がある。
第３実施形態の固体撮像装置も、全体がハーメチック封止されているから、第１実施形態の固体撮像装置１と同様に、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。
（第４実施形態）
図１６は、本発明の第４実施形態に係る固体撮像装置１Ｂの概略構成を示す断面図である。
本実施形態の固体撮像装置１Ｂは、第２実施形態に係る固体撮像装置１Ａ（図１５参照）において、二つの透明ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂとそれらの間に挟まれた透明合成樹脂膜５１に対して、さらに透明ＢＰＳＧ（Boro-Phospho-Silicate Glass）膜５０ｃと透明合成樹脂膜５２を追加したものに相当する。つまり、固体撮像素子１０の透明な層間絶縁膜１２の表面（撮像面２５）にナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａが形成され、その上に合成樹脂膜５１、その上にナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂ、その上に合成樹脂膜５２、その上に公知のＢＰＳＧ膜５０ｃが形成されている。この点以外は第１実施形態の固体撮像装置１と同じ構成である。
この固体撮像装置１Ｂでは、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂの表面に薄い合成樹脂膜５２を形成してから、その表面にＢＰＳＧ膜５０ｃを形成している。なお、ここで使用しているＢＰＳＧ膜５０ｃは、ボロンと燐を含有するシリケートガラス膜であり、ＳＯＧ材料膜の一つである。
このように、撮像面２５とガラスカバー６０の間の隙間に配置（充填）される中間材料を三つのＳＯＧ材料膜５０ａ、５０ｂ及び５０ｃからなる三層構造としてもよい。
この三層構造は、例えば、次のようにして実現される。まず、固体撮像素子１０の撮像面２５上に、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ用のＳＯＧ材料をスピンコーティング法で所定膜厚となるように塗布し、次に、これを加熱等によって硬化させてナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａとする。続いて、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａの表面に薄い合成樹脂膜５１を形成してから、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂ用のＳＯＧ材料をスピンコーティング法で所定膜厚となるように塗布し、次に、これを加熱等によって硬化させてナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂとする。さらに、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂの表面に薄い合成樹脂膜５２を形成してから、ＢＰＳＧ膜５０ｃ用のＳＯＧ材料をスピンコーティング法で所定膜厚となるように塗布し、次に、これを加熱等によって硬化させてＢＰＳＧ膜５０ｃとするのである。その後、ガラスカバー６０は、ＢＰＳＧ膜５０ｃの表面に接着せしめられる。
第４実施形態の固体撮像装置１Ｂも、全体がハーメチック封止されている。つまり、固体撮像素子１０の撮像面２５とガラスカバー６０との間の隙間にナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂとＢＰＳＧ膜５０ｃが充填されており、当該隙間が完全に封止されている。また、薄い合成樹脂膜５１及び５２を使用したことによる影響は、無視できる程度である。したがって、第１実施形態の固体撮像装置１と同様に、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。
（第５実施形態）
図１７は、本発明の第５実施形態に係る固体撮像装置１Ｃの概略構成を示す断面図である。
本実施形態の固体撮像装置１Ｃは、ガラスカバー６０が、比較的厚く透明な合成樹脂膜５３を介してナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂの表面に接合されている点を除き、第２実施形態に係る固体撮像装置１Ａと同じ構成である。
合成樹脂膜５３は、接着剤としての作用を持つものであるから、ガラスカバー６０は合成樹脂膜５３によってナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂの表面に接着されている、と言うことができる。この場合、第１実施形態において使用された「陽極接合」を使用しなくてもよい、という利点がある。合成樹脂膜５３を介在させることにより生じる屈折率への影響は、無視できる程度であるから、撮像性能の面では合成樹脂膜５３の使用によって支障は生じない。
第５実施形態の固体撮像装置１Ｃは、固体撮像素子１０の撮像面２５とガラスカバー６０との間の隙間にナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂが充填されているが、当該隙間は完全に封止されているとは言えない。つまり、ハーメチック封止とは言えない。これは、比較的厚い合成樹脂膜５３が使用されているため、この合成樹脂膜５３を介して水分が侵入する可能性があるからである。このように、固体撮像装置１Ｃは、上述した第１〜第４の実施形態の固体撮像装置に比べると、外部環境の影響を多少受けやすいが、合成樹脂膜５３の使用によりガラスカバー６０の接合が容易に行える、という利点がある。
（第６実施形態）
図１８は、本発明の第６実施形態に係る固体撮像装置１Ｄの概略構成を示す断面図である。この固体撮像装置１Ｄは、上述した第１〜第５実施形態に係る固体撮像装置とは異なり、撮像面２５とガラスカバー６０の間の隙間にキャビティ５５を有している。
第６実施形態の固体撮像装置１Ｄは、図１８に示しているように、第２実施形態の固体撮像装置１Ａ（図１５を参照）ｂにキャビティ５５を追加した構成である。すなわち、固体撮像素子１０の撮像面２５に近い位置にあるナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａと、それに隣接する合成樹脂膜５１とを選択的に除去し、両者が除去された箇所にキャビティ５５を形成している。キャビティ５５の平面形状は矩形である（図２５を参照）。
キャビティ５５は次のようにして形成される。まず、撮像面２５上にナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ用のＳＯＧ材料を塗布してからこれを硬化させることによって、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａを形成する。次に、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａを選択的にエッチングして、マイクロレンズ・アレイ２２Ａを露出させる。他方、ガラスカバー６０の接合側の平面に、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂ用のＳＯＧ材料を塗布してからこれを硬化させることによって、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂを形成する。そして、合成樹脂膜５１を残存するナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａの表面に形成してから、あるいは、ガラスカバー６０側のナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂの露出面に形成してから、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａとナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂを接着させる。こうして、撮像面２５とガラスカバー６０の間の隙間にキャビティ５５が形成される。ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂは、合成樹脂膜５１によって強固に接合されるので、当該接合面の気密封止性は良好である。
キャビティ５５の内部は、必要に応じて、空気または窒素ガスが封入され、あるいは、所定レベルの真空状態（低真空状態）に保持される。これは、固体撮像素子１０へのガラスカバー６０の接着工程を大気、窒素ガス、あるいは真空雰囲気中で実施することにより、容易に実現される。
本発明の第６実施形態に係る固体撮像装置１Ｄは、上述したように、固体撮像素子１０の撮像面２５とガラスカバー６０との間の隙間に、撮像面２５を囲むようにパターン化された無機系の透明ＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂを配置している。つまり、撮像面２５とガラスカバー６０との間の隙間に配置される材料（中間材料）が、有機系でない透明ＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂとされている。このため、当該中間材料が有機系材料であることに起因する難点、例えば、吸湿性が高いため内部の固体撮像素子１０が湿気によって悪影響を受けやすい、熱膨脹率が大きく膨脹・収縮により剥離しやすい等の難点を防止することができる。
また、透明ＳＯＧ材料膜５０ａは、無機系のスピン−オン−グラス材料の膜であるから、透明ＳＯＧ材料膜５０ａを形成する透明ＳＯＧ材料を、公知のスピンコーティング法やスプレーコーティング法によって固体撮像素子１０の撮像面２５の全面を覆うように塗布することが可能であると共に、極めて平坦な表面（例えば、うねりが０．１μｍ以下の表面）が容易に得られる。これは、撮像面２５にマイクロレンズ・アレイ２２Ａによる凹凸が存在していても変わらない。その後、こうして塗布した透明ＳＯＧ材料５０ａを加熱等により硬化させてから、キャビティ５５が形成されるようにパターン化すれば、透明ＳＯＧ材料膜５０ａが得られる。
また、透明ＳＯＧ材料膜５０ｂも、無機系のスピン−オン−グラス材料の膜であるから、透明ＳＯＧ材料膜５０ｂを形成する透明ＳＯＧ材料を、公知のスピンコーティング法やスプレーコーティング法によってガラスカバー６０の接合側の全面に塗布することが可能であると共に、極めて平坦な表面（例えば、うねりが０．１μｍ以下の表面）が容易に得られる。その後、こうして塗布した透明ＳＯＧ材料５０ｂを加熱等により硬化させれば、透明ＳＯＧ材料膜５０ｂが得られる。
したがって、透明ＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂの形成、換言すれば、前記中間材料の配置及びパターン化が容易である。
さらに、透明ＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂの表面は極めて平坦であるので、ガラスカバー６０上の透明ＳＯＧ材料膜５０ｂを透明ＳＯＧ材料膜５０ａに接合する処理が容易に行え、また、透明ＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂを好適に選択することにより、良好なガラスカバー６０との接着性と良好な気密封止性が容易に得られる。
上述したところから明らかなように、第６実施形態の固体撮像装置１Ｄでは、キャビティ５５がハーメチック封止されている。つまり、固体撮像素子１０の撮像面２５とガラスカバー６０との間の隙間にナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂが配置されており、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂを部分的に除去してキャビティ５５が形成されているため、キャビティ５５が完全に封止されている。したがって、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。
なお、本第６実施形態では、キャビティ５５を、固体撮像素子１０の撮像面２５とガラスカバー６０との間の隙間に配置されたナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａのみを部分的に除去して形成しているが、本発明はこれに限定されない。ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂの双方を部分的に除去することによって、キャビティ５５を形成してもよい（図２５の第９実施形態を参照）。
（第７実施形態）
図１９は、本発明の第７実施形態に係る固体撮像装置１Ｅの概略構成を示す断面図である。この固体撮像装置１Ｅも、撮像面２５とガラスカバー６０の間の隙間にキャビティ５５を有している。
第７実施形態の固体撮像装置１Ｅは、第６実施形態の固体撮像装置１Ｄ（図１８を参照）において合成樹脂膜５１とマイクロレンズ２２とマイクロフィルタ２４を除去した構成である。固体撮像素子１０’側にあるナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａと、ガラスカバー６０側にあるナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂとが、接着剤を使用せずに直接的に接合されている。
このように、接着剤として作用する合成樹脂膜５１を使用しないで強固に接着され、所望の気密封止性が得られるナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂとしては、例えば、上述した「ＰＨＰＳ ポリシラザンコーティング」（有限会社エクスシアが提供）により得られる非晶質シリカ膜や、燐ドープ非晶質シリカ膜、ボロン・燐ドープ非晶質シリカ膜にナノポアを形成したものが挙げられる。
上述したところから明らかなように、第７実施形態の固体撮像装置１Ｅでは、第６実施形態の場合と同様に、キャビティ５５がハーメチック封止されている。したがって、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。
（第８実施形態）
図２０は、本発明の第８実施形態に係る固体撮像装置１Ｆの概略構成を示す断面図である。この固体撮像装置１Ｆも、撮像面２５とガラスカバー６０の間の隙間にキャビティ５５を有している。固体撮像装置１Ｆの表面には、図２６に示すように、透明なガラスカバー６０を介して矩形のキャビティ５５が存在する。
第８実施形態の固体撮像装置１Ｆは、第６実施形態の固体撮像装置１Ｄ（図１８を参照）においてナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂと合成樹脂膜５１を除去した構成に相当する。すなわち、ガラスカバー６０と、固体撮像素子１０側にあるＳＯＧ材料膜５４とが、接着剤を使用せずに直接的に接合されている。ただし、ＳＯＧ材料膜５４がナノポーラスではない点で、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ｂとは異なっている。これは、マイクロレンズ・アレイ２２Ａを露出させるように、換言すれば、キャビティ５５を形成するように、ＳＯＧ材料膜５４が選択的に除去されているため、入射光がＳＯＧ材料膜５４を透過することがなく、したがって、屈折率を低下させるためにＳＯＧ材料膜５４をナノポーラスとする必要がないためである。しかし、ＳＯＧ材料膜５４がナノポーラスであってもよいことは言うまでもない。
第８実施形態の固体撮像装置１Ｆの構成は、第１実施形態の固体撮像装置１において、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０をナノポーラスでないＳＯＧ材料膜５４に代え、さらにキャビティ５５を追加した構成に相当する、とも言うことができる。
このように、接着剤として作用する合成樹脂膜を使用しないでガラスカバー６０と強固に接着され、所望の気密封止性が得られるＳＯＧ材料膜５４としては、例えば、上述した「ＰＨＰＳ ポリシラザンコーティング」（有限会社エクスシアが提供）により得られる非晶質シリカ膜や、燐ドープ非晶質シリカ膜、ボロン・燐ドープ非晶質シリカ膜などが挙げられる。
次に、第８実施形態の固体撮像装置１Ｆの製造方法について説明する。
まず、第１実施形態の固体撮像装置１の場合と同様にして、図２１に示す構造（これは図５に示す構造に相当する）、すなわち、貫通電極形成前の固体撮像素子１０ａの撮像面２５に、所定厚さでＳＯＧ材料膜５４が形成された構造を得る。ＳＯＧ材料膜５４は、マイクロレンズ・アレイ２２Ａと表面電極１５を内部に埋め込むことができる厚さとする。
次に、図２２に示すように、ＳＯＧ材料膜５４の表面に、キャビティ５５の平面形状となるようにパターン化されたマスク５６を形成する。そして、マスク５６を用いて、例えばバッファード弗酸（ＢＨＦ）によってＳＯＧ材料膜５４を選択的にエッチング除去する。この時、有機材料で形成されたマイクロレンズ２２と層間絶縁膜１２は、エッチング作用の影響を受けないので、好都合である。その結果、図２２に示すように、マイクロレンズ・アレイ２２Ａが露出し、表面電極１５がＳＯＧ材料膜５４中に埋設された状態が得られる。
次に、マスク５６を除去してから、パターン化されたＳＯＧ材料膜５４の表面にボロシリケートガラス板６１を接合する。この時の状態は図２３に示すようになる。この接合は、第１実施形態で使用された「陽極接合」で行ってもよいが、良好な接着性と所望の気密封止性が得られるようにＳＯＧ材料膜５４とガラスカバー６０の材質を組み合わせれば、「陽極接合」以外の方法で直接的に接合することも可能である。
例えば、ガラス材料に接着し強固な特性を示すＡｌ−Ｇｅ系合金ろう材の溶融接合法、低融点系の鉛系ガラスの溶融接合などが使用可能である。
その後の工程は、第１実施形態の場合と同じである。すなわち、ガラスカバー６０の接合面８３とは反対側の面において、シリコン基板１１とＳＯＧ材料膜５４とボロシリケートガラス板６１からなる積層体を、粘着剤８５を用いてハンドリング用ホルダ８４に取り付けてから、シリコン基板１１の薄板化、シリコン基板１１への貫通電極の形成、外部電極としてのハンダボール２１の形成の各工程を実施する。こうして、図２４に示す構造（これは図１４に示す構造に相当する）が得られる。
このようにしてシリコンウェハー７０上に複数の固体撮像装置１Ｆが得られると、碁盤状に形成されたスクライブライン７１に沿ってシリコンウェハー７０のダイシングを行い、各固体撮像装置１Ｆは相互に分離される。こうして、図２０及び図２５に示す構成の固体撮像装置１Ｆが得られる。
実際の製造工程では、その後に、固体撮像装置１Ｆの側面全体がＣＳＰの一部を構成する絶縁性合成樹脂（図示せず）で覆われる。こうして製造工程が終了する。
上述したところから明らかなように、第８実施形態の固体撮像装置１Ｆでは、キャビティ５５がハーメチック封止されている。つまり、強固に接合された撮像面２５とガラスカバー６０との間の隙間に、ナノポーラスでないＳＯＧ材料膜５４が配置されており、そのＳＯＧ材料膜５４を部分的に除去してキャビティ５５が形成されているため、キャビティ５５は完全に封止されている。したがって、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。
（第９実施形態）
図２５は、本発明の第９実施形態に係る固体撮像装置１Ｇの概略構成を示す断面図である。この固体撮像装置１Ｇも、撮像面２５とガラスカバー６０の間の隙間にキャビティ５５を有している。
第９実施形態の固体撮像装置１Ｇは、図２５に示しているように、上記第６実施形態の固体撮像装置１Ｄ（図１８を参照）において、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂの双方を部分的に除去することによって、キャビティ５５を形成したものである。それ以外の構成は、第６実施形態の固体撮像装置１Ｄと同じである。
固体撮像装置１Ｇでは、キャビティ５５の高さ（厚さ）が、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂの膜厚の和に等しくなるため、ガラスカバー６０の固体撮像素子１０側の平面と撮像面２５との距離が、第６実施形態の固体撮像装置１Ｄの場合よりも長くなっている。
このようなキャビティ５５は、同じマスクを用いてナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂの双方を連続的にエッチングすることにより、容易に得ることができる。例えば、エッチャントとしてバッファード弗酸（ＢＨＦ）を用いれば、このようなエッチングは容易に実現可能である。
第９実施形態の固体撮像装置１Ｇにおいても、キャビティ５５がハーメチック封止されている。つまり、強固に接合された撮像面２５とガラスカバー６０との間の隙間に、ナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂが積層して配置されており、それらのナノポーラスＳＯＧ材料膜５０ａ及び５０ｂを選択的に除去してキャビティ５５が形成されているため、キャビティ５５は完全に封止されている。したがって、外部環境の影響を受け難い、という利点がある。
（変形例）
上述した第１〜第９の実施形態は本発明を具体化した例を示すものであり、したがって本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を外れることなく種々の変形が可能であることは言うまでもない。例えば、上述した実施形態では、ナノポーラスＳＯＧ材料膜を一つあるいは二つ使用しているが、ナノポアを含まない（ナノポーラスでない）ＳＯＧ材料膜を使用してもよいことは言うまでもない。また、ナノポーラスＳＯＧ材料膜とナノポアを含まない（ナノポーラスでない）ＳＯＧ材料膜を混合使用してもよい。無機系ナノポーラスＳＯＧ材料膜と無機・有機ハイブリッドのＳＯＧ材料膜を混合使用してもよい。
さらに、上述した第１〜第９の実施形態では、固体撮像装置の外部電極として同装置の裏面にハンダボール２１を設けているが、ハンダボール２１は設けなくてもよい。この場合、銅ペースト２０がギア部電極となる。また、これらの実施形態では、外部電極としてのハンダボール２１の位置が、貫通電極（導電性プラグ１３及び１４）から内側にずれているが、貫通電極と重なる位置としてもよいし、貫通電極の外側にずれてもよい。
固体撮像素子の構成は任意であり、レンズ（マイクロレンズ）やカラーフィルタ（マイクロフィルタ）を有していても、有していなくてもよい。
本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の表面側の外観図、（ｂ）はその裏面側の外観図である 本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置が複数個形成されたシリコンウェハーの概略平面図である。 本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図である。 本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図４の続きである。 本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図５の続きである。 本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図６の続きである。 本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図７の続きである。 本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図８の続きである。 本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図９の続きである。 本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図１０の続きである。 本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図１１の続きである。 本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図１２の続きである。 本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図１３の続きである。 本発明の第２実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第５実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第６実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第７実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第８実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第８実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図である。 本発明の第８実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図２１の続きである。 本発明の第８実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図２２の続きである。 本発明の第８実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図２３の続きである。 本発明の第９実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第８実施形態に係る固体撮像装置の表面側の外観図である。
符号の説明
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ 固体撮像装置
１０、１０’ 固体撮像素子
１０ａ 貫通電極形成前の固体撮像素子
１１ シリコン基板
１２ 層間絶縁膜
１３ 導電性プラグ
１４ 導電性プラグ
１５ 表面電極
１６ａ、１６ｂ 絶縁膜
１７ ソルダーレジスト
１８ 配線膜
１９ 導電性コンタクト
２０ 銅ペースト
２１ ハンダボール（外部電極）
２２ マイクロレンズ
２２Ａ マイクロレンズ・アレイ
２３ 受光領域
２４ マイクロフィルタ
２５ 撮像面
３１ 透孔
３２ 透孔
５０、５０ａ、５０ｂ ナノポーラスＳＯＧ材料膜
５０ｃ ＢＰＳＧ膜（ＳＯＧ材料膜）
５０Ａ ナノポーラスＳＯＧ材料膜の表面
５１、５２、５３ 合成樹脂膜
５４ ＳＯＧ材料膜
５５ キャビティ
５６ マスク
５７ ＳＯＧ材料膜の窓
６０ ガラスカバー
６１ ボロシリケートガラス板
６１Ａ ボロシリケートガラス板の表面
７０ シリコンウェハー
７１ スクライブライン
８１ 下チャック
８２ 上チャック
８３ 接合面
８４ ハンドリング用ホルダ
８５ 粘着剤
ＰＸ 画素

Claims (24)

  1. 透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置であって、
    撮像面を有する固体撮像素子と、
    前記固体撮像素子の前記撮像面との間に隙間を介在させて前記撮像面の全面を覆うように形成された透明カバーと、
    前記隙間に配置された、前記撮像面の全面を覆う無機系または無機・有機ハイブリッドの透明ＳＯＧ材料膜とを備え、
    前記透明カバーは、前記透明ＳＯＧ材料膜に直接または他の透明ＳＯＧ材料膜を介して接合されている
    ことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置であって、
    撮像面を有する固体撮像素子と、
    前記固体撮像素子の前記撮像面との間に隙間を介在させて前記撮像面の全面を覆うように形成された透明カバーと、
    前記隙間に配置された、前記撮像面を囲むようにパターン化された無機系または無機・有機ハイブリッドの透明ＳＯＧ材料膜とを備え、
    前記透明カバーは、前記透明ＳＯＧ材料膜に直接または他の透明ＳＯＧ材料膜を介して接合されており、
    前記透明ＳＯＧ材料膜は、前記透明カバーと前記撮像面の間にキャビティを形成していることを特徴とするものである。
  3. 前記透明ＳＯＧ材料膜が、無機系であって、透明な非晶質シリカ膜である請求項１または２に記載の固体撮像装置。
  4. 前記透明ＳＯＧ材料膜が、無機系であって、透明な非晶質シリケート膜である請求項１または２に記載の固体撮像装置。
  5. 前記透明ＳＯＧ材料膜が、無機系であって、複数のナノポアを含んでいる請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
  6. 前記ナノポアの大きさが、前記固体撮像素子の撮像可能な光の波長よりも小さい請求項５に記載の固体撮像装置。
  7. 前記透明ＳＯＧ材料膜が、無機・有機ハイブリッドであって、主鎖としてシリカ結合を持ち、それに炭素を持つ有機成分が結合してなるポリシロキサン系材料よりなる透明な膜である請求項１または２に記載の固体撮像装置。
  8. 前記透明ＳＯＧ材料膜が、無機・有機ハイブリッドであって、フラーレンまたはカーボンナノチューブを埋入してなる非晶質シリカ膜である請求項１または２に記載の固体撮像装置。
  9. 前記透明カバーが、前記透明ＳＯＧ材料膜に他の透明ＳＯＧ材料膜を介して接合されており、前記他の透明ＳＯＧ材料膜が、無機系であって、透明な非晶質シリカ膜または透明な非晶質シリケート膜である請求項３または４に記載の固体撮像装置。
  10. 前記透明カバーが、前記透明ＳＯＧ材料膜に直接接合されており、
    前記キャビティが、前記透明ＳＯＧ材料膜を選択的に除去することにより形成されている請求項２に記載の固体撮像装置。
  11. 前記透明カバーが、他の透明ＳＯＧ材料膜を介して前記透明ＳＯＧ材料膜に接合されており、
    前記キャビティが、前記透明ＳＯＧ材料膜と前記他の透明ＳＯＧ材料膜の双方を選択的に除去することにより形成されている請求項２に記載の固体撮像装置。
  12. 前記固体撮像素子がレンズ及びカラーフィルタを有していない請求項１〜１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
  13. 透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置の製造方法であって、
    撮像面を有する固体撮像素子を準備する工程と、
    前記撮像面の全面を覆うように、無機系または無機・有機ハイブリッドの透明ＳＯＧ材料膜を形成する工程と、
    前記透明ＳＯＧ材料膜の表面に、直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明ＳＯＧ材料膜を介して、前記撮像面の全面を覆うように透明カバーを接合する工程と
    を備えていることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
  14. 透明カバーを含むパッケージ中にチップ状の固体撮像素子を封止してなる固体撮像装置の製造方法であって、
    撮像面を有する固体撮像素子を準備する工程と、
    前記撮像面の全面を覆うように、無機系または無機・有機ハイブリッドの透明ＳＯＧ材料膜を形成する工程と、
    前記撮像面を選択的に露出させるように前記透明ＳＯＧ材料膜をパターン化する工程と、
    パターン化された前記透明ＳＯＧ材料膜の表面に、直接または無機系または無機・有機ハイブリッドの他の透明ＳＯＧ材料膜を介して、前記撮像面の全面を覆うように透明カバーを接合する工程とを備え、
    前記透明ＳＯＧ材料膜は、前記透明カバーと前記撮像面の間にキャビティを形成していることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
  15. 前記透明ＳＯＧ材料膜を形成する工程が、Ｓｉ−Ｎ結合を持つシラザンという化合物のポリマーですべての側鎖が水素であるパーヒドロポリシラザンの膜を形成する工程と、当該パーヒドロポリシラザンの膜を焼成することによって透明な非晶質シリカ膜を形成する工程とを含む請求項１３または１４に記載の固体撮像装置の製造方法。
  16. 前記透明ＳＯＧ材料膜を形成する工程が、Ｓｉ−Ｏ結合とＳｉ−ＯＨ結合を持つシリケートのポリマーの膜を形成する工程と、当該シリケートのポリマーの膜を焼成することによって透明な非晶質シリケート膜を形成する工程とを含む請求項１３または１４に記載の固体撮像装置の製造方法。
  17. 前記透明ＳＯＧ材料膜として、複数のナノポアを含む無機系の透明ＳＯＧ材料膜が使用される請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
  18. 前記ナノポアの大きさが、前記固体撮像素子の撮像可能な光の波長よりも小さい請求項１７に記載の固体撮像装置の製造方法。
  19. 前記透明ＳＯＧ材料膜として、無機・有機ハイブリッドであって、主鎖としてシリカ結合を持ち、それに炭素を持つ有機成分が結合してなるポリシロキサン系材料よりなる透明な膜が使用される請求項１３または１４に記載の固体撮像装置の製造方法。
  20. 前記透明ＳＯＧ材料膜として、フラーレンまたはカーボンナノチューブを埋入した無機・有機ハイブリッドのシリカガラス膜が使用される請求項１３または１４に記載の固体撮像装置の製造方法。
  21. 前記透明カバーが、前記透明ＳＯＧ材料膜の表面に他の透明ＳＯＧ材料膜を介して接合され、前記他の透明ＳＯＧ材料膜として、無機系であって、透明な非晶質シリカ膜または透明な非晶質シリケート膜が使用される請求項１３または１４に記載の固体撮像装置の製造方法。
  22. 前記透明カバーが、前記透明ＳＯＧ材料膜の表面に直接接合され、
    前記キャビティが、前記透明ＳＯＧ材料膜を選択的に除去するようにパターン化することにより形成される請求項１４に記載の固体撮像装置の製造方法。
  23. 前記透明カバーが、他の透明ＳＯＧ材料膜を介して前記透明ＳＯＧ材料膜の表面に接合され、
    前記キャビティが、前記透明ＳＯＧ材料膜と前記他の透明ＳＯＧ材料膜の双方を選択的に除去するようにパターン化することにより形成される請求項１４に記載の固体撮像装置の製造方法。
  24. 前記透明カバーを前記透明ＳＯＧ材料膜に接合する工程が、酸素プラズマを併用した陽極接合によって行われる請求項１２〜２３のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
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