JP7422676B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

本開示は、撮像素子および半導体素子を有する撮像装置に関する。
例えば、撮像素子および半導体素子が積層された固体撮像装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この固体撮像装置では、例えば、画素毎にPD(Photo Diode)等が設けられた撮像素子と、各画素で得られた信号を処理する回路が設けられた半導体素子とが積層されている。半導体素子は、例えば半導体基板と配線層とを含んでいる。
特開2014-099582号公報
このような積層型の撮像装置では、製造時の不具合に起因して信頼性等が低下するおそれがある。
したがって、製造時の不具合の発生を抑えることが可能な撮像装置を提供することが望ましい。
本開示の一実施の形態に係る撮像装置は、撮像素子と、撮像素子に対向して設けられるとともに撮像素子に電気的に接続された半導体素子とを備え、半導体素子は、中央部に設けられた配線領域および配線領域の外側の周辺領域と、配線領域に配線を有する配線層と、配線層を間にして撮像素子に対向し、配線層側から順に、第1面および第2面を有する半導体基板と、半導体基板の構成材料よりも研磨レートの低い材料により構成され、かつ、周辺領域の少なくとも一部に配置されるとともに、第2面から半導体基板の厚み方向に設けられた研磨調整部とを含むものである。
本開示の一実施の形態に係る撮像装置では、半導体素子に研磨調整部が設けられているので、撮像装置の製造工程で半導体基板を研磨する際に、周辺領域が過剰に研磨されることを抑えられる。
本開示の一実施の形態に係る撮像装置の構成を表す断面模式図である。 (A)は、図1に示したメモリチップの構成を表す断面模式図であり、(B)は、(A)の要部の平面構成を表す模式図である。 (A)は、図1に示したロジックチップの構成を表す断面模式図であり、(B)は、(A)の要部の平面構成を表す模式図である。 図2,図3に示した研磨調整部の平面構成の他の例(1)を表す模式図である。 図2,図3に示した研磨調整部の平面構成の他の例(2)を表す模式図である。 図2,図3に示した研磨調整部の平面構成の他の例(3)を表す模式図である。 図2(A)に示したメモリチップの断面構成の他の例を表す模式図である。 図3(A)に示したロジックチップの断面構成の他の例を表す模式図である。 図1に示した撮像装置の製造方法の一工程を表す断面模式図である。 図9Aに続く工程を表す断面模式図である。 図9Bに続く工程を表す断面模式図である。 図9Cに続く工程を表す断面模式図である。 図9Dに続く工程を表す断面模式図である。 図9Eに続く工程を表す断面模式図である。 図9Fに続く工程を表す断面模式図である。 図9Gに続く工程を表す断面模式図である。 図1に示した撮像装置の製造方法の他の例を表す断面模式図である。 図10Aに続く工程を表す断面模式図である。 図10Bに続く工程を表す断面模式図である。 図10Cに続く工程を表す断面模式図である。 図10Dに続く工程を表す断面模式図である。 比較例に係る撮像装置の製造方法の一工程を表す断面模式図である。 図11Aに続く工程を表す断面模式図である。 図11Bに示したロジックチップの構成を拡大して表す断面模式図である。 図1等に示した撮像装置を含む電子機器の一例を表す機能ブロック図である。 体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びCCUの機能構成の一例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
以下、本開示における実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。
1.実施の形態(半導体素子に研磨調整部を有する撮像装置)
2.適用例(電子機器)
3.応用例
<実施の形態>
(撮像装置1の構成)
図1は、本開示の一実施の形態に係る固体撮像装置(撮像装置1)の断面構成の一例を模式的に表したものである。この撮像装置1は、例えば、裏面照射型CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサである。撮像装置1は、主に、撮像素子10、メモリチップ20およびロジックチップ30を有している。メモリチップ20およびロジックチップ30は、支持基板40上に設けられている。撮像素子10は、メモリチップ20およびロジックチップ30を間にして支持基板40に対向している。支持基板40と撮像素子10との間には、メモリチップ20およびロジックチップ30とともに、埋込層50が設けられている。撮像素子10の光入射側(メモリチップ20およびロジックチップ30との対向面と反対側)には、カラーフィルタ61およびオンチップレンズ62が設けられている。ここで、メモリチップ20およびロジックチップ30が、本開示の「半導体素子」の一具体例に対応する。
撮像素子10は、例えば、メモリチップ20、ロジックチップ30各々に比べて、チップサイズが大きくなっている。具体的には、撮像素子10の平面形状の大きさは、メモリチップ20、ロジックチップ30各々の平面形状の大きさに比べて大きくなっている。この撮像素子10は、例えば、半導体基板11および配線層12を含んでいる。半導体基板11は、例えば、配線層12を間にしてメモリチップ20およびロジックチップ30に対向している。この半導体基板11には、画素毎にPD(光電変換部)が設けられている。半導体基板11は、例えばシリコン(Si)基板により構成されている。配線層12は、半導体基板11とメモリチップ20との間、および半導体基板11とロジックチップ30との間に設けられている。この配線層12は、例えば、端子12a,第1絶縁膜12bおよび第2絶縁膜12cを有している。半導体基板11側から第1絶縁膜12bおよび第2絶縁膜12cがこの順に積層されている。例えば、第1絶縁膜12bの厚みは、第2絶縁膜12cの厚みよりも大きくなっている。第1絶縁膜12bおよび第2絶縁膜12cは、例えば酸化シリコン(SiO)等により構成されている。端子12aは、配線層12に複数設けられ、複数の端子12aが第1絶縁膜12bにより互いに分離されている。メモリチップ20に対向する位置に設けられた複数の端子12aは、各々配線W1により、メモリチップ20(より具体的には、後述の端子22a)に電気的に接続されている。ロジックチップ30に対向する位置に設けられた複数の端子12aは、各々配線W2により、ロジックチップ30(より具体的には、後述の端子32a)に電気的に接続されている。端子12aは、例えば、銅(Cu)またはアルミニウム(Al)等により構成されている。
図2は、メモリチップ20のより具体的な構成を表したものである。図2(A)は、メモリチップ20の断面構成を表し、図2(B)は、メモリチップ20の要部の平面構成を表している。
撮像素子10に対向して設けられたメモリチップ20は、中央部の配線領域20Aと、この配線領域20Aの外側に、配線領域20Aを囲むように設けられた周辺領域20Bとを有している。例えば、配線領域20Aが、メモリチップ20として有効に機能する領域であり、メモリチップ20は、この配線領域20Aに、撮像素子10のPDに電気的に接続されたメモリ回路を有している。配線領域20Aは、例えば四角形の平面形状(図2(B)のXY平面の形状)を有している。
このメモリチップ20は、例えば、半導体基板21および配線層22を有している。ここで、半導体基板21または後述の半導体基板31が、本開示の「半導体基板」の一具体例に対応し、配線層22または後述の配線層32が、本開示の「配線層」の一具体例に対応する。半導体基板21および配線層22は、配線領域20Aおよび周辺領域20Bにわたって設けられている。半導体基板21は、例えば、配線層22を間にして撮像素子10に対向しており、配線層22側の表面Saと、表面Saと反対側に設けられた裏面Sbとを有している。この半導体基板21の配線領域20Aに、複数のMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ(図示せず)が設けられている。メモリ回路は、例えば、この複数のMOSトランジスタを用いて構成されている。半導体基板21は、例えば、シリコン(Si)基板により構成されている。配線層22は、半導体基板21と撮像素子10との間、即ち半導体基板21の表面Sa側に設けられている。この配線層22は、例えば、端子22a,第1絶縁膜22bおよび第2絶縁膜22cを有している。半導体基板21側から第1絶縁膜22bおよび第2絶縁膜22cがこの順に積層されている。例えば、第1絶縁膜22bの厚みは、第2絶縁膜22cの厚みよりも大きくなっている。第1絶縁膜22bおよび第2絶縁膜22cは、例えば酸化シリコン(SiO)により構成されている。端子22aは、配線領域20Aに複数設けられ、複数の端子22aが第1絶縁膜22bにより互いに分離されている。複数の端子22aは、各々配線W1により、撮像素子10の端子12aに電気的に接続されている。端子22aは、例えば、銅(Cu)またはアルミニウム(Al)等により構成されている。配線W1は、例えば、メモリチップ20側のパッドと撮像素子10側のパッドとのCuCu接合により構成されている。ここで、端子22aまたは後述の端子22aが、本開示の「配線」の一具体例に対応する。
本実施の形態では、このメモリチップ20が、更に、研磨調整部23を有している。研磨調整部23は、周辺領域20Bに配置されており、半導体基板21の裏面Sbから厚み方向(図2(A)のZ方向)にわたって設けられている。この研磨調整部23は、半導体基板21の構成材料よりも研磨レートの低い材料により構成されている。詳細は後述するが、メモリチップ20に、このような研磨調整部23を設けることにより、メモリチップ20を形成する際の半導体基板21の研磨工程で、半導体基板21の周辺領域20Bが過剰に研磨されることが抑えられる。
半導体基板21がシリコン(Si)基板により構成されているとき、研磨調整部23は、例えば窒化シリコン(SiN)または酸化シリコン(SiO)等により構成されている。研磨調整部23は、例えば、厚み方向にわたって、半導体基板21の裏面Sbから表面Saまで設けられている。研磨調整部23は、例えば、半導体基板21の裏面Sbに露出されている。研磨調整部23は、例えば、配線領域20Aを取り囲むように設けられ、額縁状の平面形状を有している。研磨調整部23は、配線領域20Aを取り囲むように設けられていることが好ましい。これにより、あらゆる方向での半導体基板21の過剰な研磨を抑えることができる。
図3は、ロジックチップ30のより具体的な構成を表したものである。図3(A)は、ロジックチップ30の断面構成を表し、図3(B)は、ロジックチップ30の要部の平面構成を表している。
撮像素子10に対向して設けられたロジックチップ30は、中央部の配線領域30Aと、この配線領域30Aの外側に、配線領域30Aを囲むように設けられた周辺領域30Bとを有している。例えば、配線領域30Aが、ロジックチップ30として有効に機能する領域であり、ロジックチップ30は、この配線領域30Aに、撮像素子10のPDに電気的に接続されたロジック回路を有している。配線領域30Aは、例えば四角形の平面形状(図3(B)のXY平面の形状)を有している。ロジックチップ30の平面形状は、例えば、メモリチップ20の平面形状よりも小さくなっている。
このロジックチップ30は、例えば、半導体基板31および配線層32を有している。半導体基板31および配線層32は、配線領域30Aおよび周辺領域30Bにわたって設けられている。半導体基板31は、例えば、配線層32を間にして撮像素子10に対向しており、配線層32側の表面Scと、表面Scと反対側に設けられた裏面Sdとを有している。この半導体基板31の配線領域30Aに、複数のMOSトランジスタ(図示せず)が設けられている。ロジック回路は、例えば、この複数のMOSトランジスタを用いて構成されている。半導体基板31は、例えば、シリコン(Si)基板により構成されている。配線層32は、半導体基板31と撮像素子10との間、即ち半導体基板31の表面Sc側に設けられている。この配線層32は、例えば、端子32a,第1絶縁膜32bおよび第2絶縁膜32cを有している。半導体基板31側から第1絶縁膜32bおよび第2絶縁膜32cがこの順に積層されている。例えば、第1絶縁膜32bの厚みは、第2絶縁膜32cの厚みよりも大きくなっている。第1絶縁膜32bおよび第2絶縁膜32cは、例えば酸化シリコン(SiO)等により構成されている。端子32aは、配線領域30Aに複数設けられ、複数の端子32aが第1絶縁膜32bにより互いに分離されている。複数の端子32aは、各々配線W2により、撮像素子10の端子12aに電気的に接続されている。端子32aは、例えば、銅(Cu)またはアルミニウム(Al)等により構成されている。配線W2は、例えば、ロジックチップ30側のパッドと撮像素子10側のパッドとのCuCu接合により構成されている。
ロジックチップ30は、更に、研磨調整部33を有している。研磨調整部33は、周辺領域30Bに配置されており、半導体基板31の裏面Sdから厚み方向(図3(A)のZ方向)にわたって設けられている。この研磨調整部33は、半導体基板31の構成材料よりも研磨レートの低い材料により構成されている。上記メモリチップ20の研磨調整部23と同様に、研磨調整部33を設けることにより、ロジックチップ30を形成する際の半導体基板31の研磨工程で、半導体基板31の周辺領域30Bが過剰に研磨されることが抑えられる。
半導体基板31がシリコン(Si)基板により構成されているとき、研磨調整部33は、例えば窒化シリコン(SiN)または酸化シリコン(SiO)等により構成されている。研磨調整部33は、例えば、厚み方向にわたって、半導体基板31の裏面Sdから表面Scまで設けられている。研磨調整部33は、例えば、半導体基板31の裏面Sdに露出されている。研磨調整部33は、例えば、配線領域30Aを取り囲むように設けられ、額縁状の平面形状を有している。研磨調整部33は、配線領域30Aを取り囲むように設けられていることが好ましい。これにより、あらゆる方向での半導体基板31の過剰な研磨を抑えることができる。
図4~図6は、研磨調整部23,33の平面形状の他の例を表している。研磨調整部23,33は、連続して設けられていなくてもよい。例えば、図4に示したように、配線領域20A,30Aの周囲に、複数の研磨調整部23,33が互いに分離して設けられていてもよい。
図5に示したように、研磨調整部23,33が、第1研磨調整部23-1,33-1および第2研磨調整部23-2,33-2を含んでいてもよい。第1研磨調整部23-1,33-1は、例えば、配線領域20A,30Aに近い位置に設けられ、配線領域20A,30Aを取り囲んでいる。第2研磨調整部23-2,33-2は、例えば、第1研磨調整部23-1,33-1よりも配線領域20A,30Aから離れた位置に配置され、配線領域20A,30Aを取り囲んでいる。
図6に示したように、周辺領域20B,30Bの一部に研磨調整部23,33を設けるようにしてもよい。このとき、研磨調整部23,33は、四角形の平面形状を有する半導体基板21,31の角部に設けることが好ましい。半導体基板21,31の角部では、過剰な研磨が生じやすい。この角部に研磨調整部23,33を設けることにより、効果的に過剰な研磨を抑えることができる。
図7は、メモリチップ20の断面構成の他の例を表し、図8は、ロジックチップ30の断面構成の他の例を表している。このように、研磨調整部23,33は、半導体基板21,31および配線層22,32にわたって設けられていてもよい。研磨調整部23,33は、例えば、半導体基板21,31の裏面Sb,Sdに露出され、かつ、配線層22,32の撮像素子1との対向面に露出されている。
支持基板40は、このようなメモリチップ20およびロジックチップ30を支持している(図1)。この支持基板40は、例えば、製造段階でメモリチップ20およびロジックチップ30の強度を確保するためのものであり、例えばシリコン(Si)基板によって構成されている。
支持基板40上に設けられたメモリチップ20およびロジックチップ30は、埋込層50に覆われている(図1)。埋込層50は、メモリチップ20およびロジックチップ30を覆うとともに、メモリチップ20およびロジックチップ30各々の周囲に設けられている。この埋込層50は平坦面を有しており、この平坦面に接して撮像素子10が設けられている。埋込層50の平坦面は、例えば、CMP(Chemical Mechanical Polishing)等の平坦化処理により形成される。埋込層50は、例えば酸化シリコン(SiO)等の絶縁膜により構成されている。支持基板40とメモリチップ20との間、または支持基板40とロジックチップ30との間に埋込層50が設けられていてもよい。
埋込層50上には、例えば、撮像素子10、カラーフィルタ61およびオンチップレンズ62がこの順に設けられている。撮像素子10の光入射側に設けられたカラーフィルタ61は、例えば赤色(R)フィルタ、緑色(G)フィルタ、青色(B)フィルタおよび白色フィルタ(W)のいずれかであり、例えば画素毎に設けられている。これらのカラーフィルタ61は、規則的な色配列(例えばベイヤー配列)で設けられている。このようなカラーフィルタ61を設けることにより、撮像装置1では、その色配列に対応したカラーの受光データが得られる。
カラーフィルタ61上のオンチップレンズ62は、画素毎に、撮像素子10のPDに対向する位置に設けられている。このオンチップレンズ62に入射した光は、画素毎にPDに集光されるようになっている。このオンチップレンズ62のレンズ系は、画素のサイズに応じた値に設定されている。オンチップレンズ62のレンズ材料としては、例えば有機材料やシリコン酸化膜(SiO)等が挙げられる。
(撮像装置1の製造方法)
このような撮像装置1は、例えば以下のようにして製造することができる(図9A~図9H)。ここでは、主にメモリチップ20の製造工程について説明する。
まず、図9Aに示したように、ウェハ状の半導体基板21W上に、所定の形状にパターニングされたフォトレジストPR1を形成する。後の工程で、この半導体基板21Wが個片化され(後述の図9F)、更に、研磨されてメモリチップ20の半導体基板21(後述の図9H)が形成される。半導体基板21Wは、例えばシリコン(Si)基板により構成されている。
次いで、図9Bに示したように、このフォトレジストPR1を用いて、半導体基板21Wに複数の溝G1を形成する。この溝G1は、メモリチップ20の研磨調整部23を形成するためのものであり、半導体基板21Wに、例えば、額縁状(図2(B)参照)の溝G1を複数形成する。
溝G1を形成した後、図9Cに示したように、半導体基板21W上に、研磨調整材料23Mを成膜する。研磨調整材料23Mは、例えば、窒化シリコン(SiN)により構成されている。研磨調整材料23Mは、半導体基板21Wの表面から溝G1内に埋め込まれる。
続いて、図9Dに示したように、例えばウェットエッチング法を用いて半導体基板21Wの表面に設けられた研磨調整材料23Mを除去する。これにより、半導体基板21Wに埋設された研磨調整部23が形成される。次いで、半導体基板21W内の、研磨調整部23で囲まれた各領域内にメモリ回路を形成する。
次に、図9E,図9Fに示したように、半導体基板21W上に配線層22を形成した後(図9E)、配線層22および半導体基板21WをラインDLで切り出す(図9F)。この切り出しは、例えばダイシングを用いて行う。これにより、ウェハ状態の半導体基板21Wおよび配線層22が個片化される。ここで、メモリ回路の周囲(周辺領域20B)に研磨調整部23が設けられているので、ラインDLでの切り出しの際に、ラインDL近傍の半導体基板21Wに汚染物質が付着しても、ロジック回路(配線領域20A)への汚染物質の浸入が抑えられる。
続いて、図9Gに示したように、この個片化した半導体基板21Wおよび配線層22を、ウェハ状態の半導体基板11Wおよび配線層12に接合する。半導体基板11Wおよび配線層12Wは、撮像素子1を形成するためのものである。このとき、配線層22の端子22aと配線層12の端子12aとは、例えば、CuCu接合(配線W1)により接続する。また、ロジックチップ30を形成するため、上記と同様にして、ウェハ状態の半導体基板31Wおよび配線層32を切り出し、個片化しておく。この半導体基板31Wおよび配線層32も、ウェハ状態の半導体基板11Wおよび配線層12に接合する。配線層32の端子32aと配線層12の端子12aとは、例えば、CuCu接合(配線W2)により接続する。
この後、図9Hに示したように、半導体基板21W,31Wを例えば、CMP法を用いて薄くする。これにより、メモリチップ20の半導体基板21およびロジックチップ30の半導体基板31が形成される。即ち、ウェハ状の半導体基板11上に、メモリチップ20およびロジックチップ30が形成される。ここで、本実施の形態では、半導体基板21W,31Wに研磨調整部23,33が設けられているので、半導体基板21W,31Wの局所的な過剰研磨が抑えられる。
次に、メモリチップ20およびロジックチップ30を覆うように埋込部50を形成する。続いて、メモリチップ20およびロジックチップ30を間にして、半導体基板11Wに支持基板40を貼り合わせる。次いで、半導体基板11Wを例えば、CMP法を用いて薄くする。この後、半導体基板11W上に、カラーフィルタ61およびオンチップレンズ62を形成する。最後に、ウェハ状の半導体基板11Wおよび配線層12を切り出す。例えば、このようにして図1に示した撮像装置1を完成させることができる。
図10A~図10Eは、メモリチップ20(またはロジックチップ30)の製造工程の他の例を順に表したものである。例えば、この方法を用いることにより、図7,図8に示したメモリチップ20,ロジックチップ30を形成することができる。
まず、図10Aに示したように、ウェハ状の半導体基板21W上に配線層22を形成する。次いで、図10Bに示したように、配線層22上に、所定の形状にパターニングされたフォトレジストPR2を形成する。続いて、図10Cに示したように、このフォトレジストPR2を用いて、配線層22および半導体基板21Wに複数の溝G2を形成する。この溝G2は、メモリチップ20の研磨調整部23を形成するためのものであり、配線層22を貫通し、かつ、半導体基板21Wの厚み方向の一部にわたっている。複数の溝G2各々は、例えば、額縁状(図2(B)参照)の平面形状を有している。
溝G2を形成した後、図10Dに示したように、配線層22上に、研磨調整材料23Mを成膜する。研磨調整材料23Mは、配線層22の表面から溝G2内に埋め込まれる。
続いて、図10Eに示したように、例えばウェットエッチング法を用いて配線層22の表面に設けられた研磨調整材料23Mを除去する。これにより、配線層22および半導体基板21Wに埋設された研磨調整部23が形成される。この後、上記で説明したのと同様にして、撮像装置1を完成させることができる。
(撮像装置1の動作)
このような撮像装置1では、例えば次のようにして信号電荷(例えば、電子)が取得される。光が、オンチップレンズ62およびカラーフィルタ61等を通過して撮像素子1に入射すると、この光は各画素のPDで検出(吸収)され、赤,緑または青の色光が光電変換される。PDで発生した電子-正孔対のうち、信号電荷(例えば、電子)が、撮像信号に変換され、メモリチップ20のメモリ回路およびロジックチップ30のロジック回路で処理される。
(撮像装置1の作用・効果)
本実施の形態では、メモリチップ20に研磨調整部23が設けられ、ロジックチップ30に研磨調整部33が設けられている。これにより、撮像装置1の製造工程で、半導体基板21W,31Wを研磨する際(図9H参照)に、周辺領域20B,30Bが過剰の研磨されることを抑えられる。以下、この作用効果について、比較例を用いて説明する。
図11A,図11Bは、比較例に係る撮像装置の製造方法を工程順に表したものである。この方法も、まず、上記撮像装置1の製造方法と同様に、ウェハ状の半導体基板21W,31Wおよび配線層22,32を個片化した後、これらをウェハ状の半導体基板11Wに接合する(図11A)。次いで、半導体基板21W,31Wを例えば、CMP法を用いて薄くする(図11B)。これにより、メモリチップ120およびロジックチップ130が形成される。
この比較例に係る撮像装置の製造方法では、半導体基板21W,31Wに、研磨調整部(例えば、図2,図3の研磨調整部23,33)が設けられていない。したがって、半導体基板21W,31Wを、CMP法を用いて薄くする際に、例えば、半導体基板21W,31Wの角部(後述の図12の角部E)が他の部分に比べて研磨されやすい。)。半導体基板21W,31Wの角部には、他の部分よりも大きく研磨パッドの応力がかかるためである。
図12は、図11Bに示したロジックチップ130を拡大して表したものである。このように、比較例に係る撮像装置の製造方法では、半導体基板31W(または半導体基板21W)の角部Eが過剰に研磨され、角部Eでは半導体基板31Wの平坦面を形成することが困難となる。この半導体基板31Wの角部Eに起因して埋込層(図1の埋込層50参照)の平坦性が低下すると、支持基板(図1の支持基板40)とメモリチップ120およびロジックチップ130との間で接合不良が生じるおそれがある。
また、ウェハ状の半導体基板21W,31Wおよび配線層22,32を個片化する際に、半導体基板21W,31Wの周縁に付着した汚染物質IMが、半導体基板21W,31Wを介してメモリ回路,ロジック回路に侵入するおそれがある。この汚染物質の浸入により、撮像装置の特性が低下する。
これに対し、本実施の形態では、メモリチップ20,ロジックチップ30が、周辺領域20B,30Bに研磨調整部23,33を有している。この研磨調整部23,33の研磨レートは、半導体基板21W,31Wの研磨レートに比べて低くなっている。したがって、より研磨されやすい周辺領域20B,30Bも、他の部分と同程度の速度で研磨され、配線領域20A,30Aから周辺領域20B,30B(特に、角部)にわたって平坦面が形成される。したがって、上記比較例に係る撮像装置に比べて、埋込層50の平坦性が高まり、メモリチップ20およびロジックチップ30と支持基板40との間の接合不良の発生を抑えることが可能となる。
例えば、ウェハ状の半導体基板21W,31Wおよび配線層22,32を個片化する際(図9F)に、半導体基板21W,31Wの周縁(ラインDL近傍)に汚染物質が付着するおそれがある。しかし、撮像装置1では、研磨調整部23,33により、この汚染物質がメモリ回路,ロジック回路(配線領域20A,30A)内に侵入することが抑えられる。特に、研磨調整部23,33が窒化シリコン(SiN)により形成されるとき、効果的に汚染物質の浸入を抑えることができる。このように、撮像装置1では、この汚染物質に起因した特性の低下を抑えることが可能となる。
以上のように、本実施の形態では、メモリチップ20,ロジックチップ30に研磨調整部23,33を設けるようにしたので、撮像装置1の製造工程で、半導体基板21W,31Wの局所的な過剰研磨を抑えることができる。よって、製造時の不具合の発生を抑えることが可能となる。
<適用例>
上述の撮像装置1は、例えばカメラなど、様々なタイプの電子機器に適用することができる。図13に、その一例として、電子機器5(カメラ)の概略構成を示す。この電子機器5は、例えば静止画または動画を撮影可能なカメラであり、撮像装置1と、光学系(光学レンズ)310と、シャッタ装置311と、撮像装置1およびシャッタ装置311を駆動する駆動部313と、信号処理部312とを有する。
光学系310は、被写体からの像光(入射光)を撮像装置1へ導くものである。この光学系310は、複数の光学レンズから構成されていてもよい。シャッタ装置311は、撮像装置1への光照射期間および遮光期間を制御するものである。駆動部313は、撮像装置1の転送動作およびシャッタ装置311のシャッタ動作を制御するものである。信号処理部312は、撮像装置1から出力された信号に対し、各種の信号処理を行うものである。信号処理後の映像信号Doutは、メモリなどの記憶媒体に記憶されるか、あるいは、モニタ等に出力される。
<体内情報取得システムへの応用例>
更に、本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
図14は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
体内情報取得システム10001は、カプセル型内視鏡10100と、外部制御装置10200とから構成される。
カプセル型内視鏡10100は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡10100は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像(以下、体内画像ともいう)を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置10200に順次無線送信する。
外部制御装置10200は、体内情報取得システム10001の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置(図示せず)に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
体内情報取得システム10001では、このようにして、カプセル型内視鏡10100が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
カプセル型内視鏡10100と外部制御装置10200の構成及び機能についてより詳細に説明する。
カプセル型内視鏡10100は、カプセル型の筐体10101を有し、その筐体10101内には、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、給電部10115、電源部10116、及び制御部10117が収納されている。
光源部10111は、例えばLED(light emitting diode)等の光源から構成され、撮像部10112の撮像視野に対して光を照射する。
撮像部10112は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光(以下、観察光という)は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部10112では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部10112によって生成された画像信号は、画像処理部10113に提供される。
画像処理部10113は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサによって構成され、撮像部10112によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部10113は、信号処理を施した画像信号を、RAWデータとして無線通信部10114に提供する。
無線通信部10114は、画像処理部10113によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ10114Aを介して外部制御装置10200に送信する。また、無線通信部10114は、外部制御装置10200から、カプセル型内視鏡10100の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ10114Aを介して受信する。無線通信部10114は、外部制御装置10200から受信した制御信号を制御部10117に提供する。
給電部10115は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部10115では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
電源部10116は、二次電池によって構成され、給電部10115によって生成された電力を蓄電する。図14では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部10116からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部10116に蓄電された電力は、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、及び制御部10117に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
制御部10117は、CPU等のプロセッサによって構成され、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、及び、給電部10115の駆動を、外部制御装置10200から送信される制御信号に従って適宜制御する。
外部制御装置10200は、CPU,GPU等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100の制御部10117に対して制御信号を、アンテナ10200Aを介して送信することにより、カプセル型内視鏡10100の動作を制御する。カプセル型内視鏡10100では、例えば、外部制御装置10200からの制御信号により、光源部10111における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置10200からの制御信号により、撮像条件(例えば、撮像部10112におけるフレームレート、露出値等)が変更され得る。また、外部制御装置10200からの制御信号により、画像処理部10113における処理の内容や、無線通信部10114が画像信号を送信する条件(例えば、送信間隔、送信画像数等)が変更されてもよい。
また、外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理(デモザイク処理)、高画質化処理(帯域強調処理、超解像処理、NR(Noise reduction)処理及び/又は手ブレ補正処理等)、並びに/又は拡大処理(電子ズーム処理)等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置10200は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置10200は、生成した画像データを記録装置(図示せず)に記録させたり、印刷装置(図示せず)に印刷出力させてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部10112に適用され得る。これにより、検出精度が向上する。
<内視鏡手術システムへの応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
図15は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
図15では、術者(医師)11131が、内視鏡手術システム11000を用いて、患者ベッド11133上の患者11132に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム11000は、内視鏡11100と、気腹チューブ11111やエネルギー処置具11112等の、その他の術具11110と、内視鏡11100を支持する支持アーム装置11120と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート11200と、から構成される。
内視鏡11100は、先端から所定の長さの領域が患者11132の体腔内に挿入される鏡筒11101と、鏡筒11101の基端に接続されるカメラヘッド11102と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒11101を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡11100を図示しているが、内視鏡11100は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
鏡筒11101の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡11100には光源装置11203が接続されており、当該光源装置11203によって生成された光が、鏡筒11101の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者11132の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡11100は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
カメラヘッド11102の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光(観察光)は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、RAWデータとしてカメラコントロールユニット(CCU: Camera Control Unit)11201に送信される。
CCU11201は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等によって構成され、内視鏡11100及び表示装置11202の動作を統括的に制御する。さらに、CCU11201は、カメラヘッド11102から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理(デモザイク処理)等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
表示装置11202は、CCU11201からの制御により、当該CCU11201によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
光源装置11203は、例えばLED(light emitting diode)等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡11100に供給する。
入力装置11204は、内視鏡手術システム11000に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置11204を介して、内視鏡手術システム11000に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡11100による撮像条件(照射光の種類、倍率及び焦点距離等)を変更する旨の指示等を入力する。
処置具制御装置11205は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具11112の駆動を制御する。気腹装置11206は、内視鏡11100による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者11132の体腔を膨らめるために、気腹チューブ11111を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ11207は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ11208は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
なお、内視鏡11100に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置11203は、例えばLED、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。RGBレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色(各波長)の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置11203において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、RGBレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御することにより、RGBそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
また、光源装置11203は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
また、光源装置11203は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光(すなわち、白色光)に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察(Narrow Band Imaging)が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること(自家蛍光観察)、又はインドシアニングリーン(ICG)等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置11203は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び/又は励起光を供給可能に構成され得る。
図16は、図15に示すカメラヘッド11102及びCCU11201の機能構成の一例を示すブロック図である。
カメラヘッド11102は、レンズユニット11401と、撮像部11402と、駆動部11403と、通信部11404と、カメラヘッド制御部11405と、を有する。CCU11201は、通信部11411と、画像処理部11412と、制御部11413と、を有する。カメラヘッド11102とCCU11201とは、伝送ケーブル11400によって互いに通信可能に接続されている。
レンズユニット11401は、鏡筒11101との接続部に設けられる光学系である。鏡筒11101の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド11102まで導光され、当該レンズユニット11401に入射する。レンズユニット11401は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
撮像部11402を構成する撮像素子は、1つ(いわゆる単板式)であってもよいし、複数(いわゆる多板式)であってもよい。撮像部11402が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってRGBそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部11402は、3D(dimensional)表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための1対の撮像素子を有するように構成されてもよい。3D表示が行われることにより、術者11131は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部11402が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット11401も複数系統設けられ得る。
また、撮像部11402は、必ずしもカメラヘッド11102に設けられなくてもよい。例えば、撮像部11402は、鏡筒11101の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
駆動部11403は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部11405からの制御により、レンズユニット11401のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部11402による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
通信部11404は、CCU11201との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11404は、撮像部11402から得た画像信号をRAWデータとして伝送ケーブル11400を介してCCU11201に送信する。
また、通信部11404は、CCU11201から、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部11405に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに/又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてCCU11201の制御部11413によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるAE(Auto Exposure)機能、AF(Auto Focus)機能及びAWB(Auto White Balance)機能が内視鏡11100に搭載されていることになる。
カメラヘッド制御部11405は、通信部11404を介して受信したCCU11201からの制御信号に基づいて、カメラヘッド11102の駆動を制御する。
通信部11411は、カメラヘッド11102との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11411は、カメラヘッド11102から、伝送ケーブル11400を介して送信される画像信号を受信する。
また、通信部11411は、カメラヘッド11102に対して、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
画像処理部11412は、カメラヘッド11102から送信されたRAWデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
制御部11413は、内視鏡11100による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部11413は、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を生成する。
また、制御部11413は、画像処理部11412によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置11202に表示させる。この際、制御部11413は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部11413は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具11112の使用時のミスト等を認識することができる。制御部11413は、表示装置11202に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者11131に提示されることにより、術者11131の負担を軽減することや、術者11131が確実に手術を進めることが可能になる。
カメラヘッド11102及びCCU11201を接続する伝送ケーブル11400は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
ここで、図示する例では、伝送ケーブル11400を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド11102とCCU11201との間の通信は無線で行われてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部11402に適用され得る。撮像部11402に本開示に係る技術を適用することにより、検出精度が向上する。
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
<移動体への応用例>
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械(トラクター)などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図17は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図17に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。
駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図17の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図18は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
図18では、撮像部12031として、撮像部12101,12102,12103,12104,12105を有する。
撮像部12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102,12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図18には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部12031に適用され得る。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、より見やすい撮影画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。
以上、実施の形態を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態において説明した撮像装置の構成は一例であり、更に他の層を備えていてもよい。また、各層の材料や厚みも一例であって、上述のものに限定されるものではない。
また、上記実施の形態では、撮像装置1が、撮像素子10、メモリチップ20およびロジックチップ30を有する例について説明したが、撮像装置1は少なくとも2つの半導体チップを有していればよい。また、撮像装置1は4つ以上の半導体チップを有していてもよい。
また、上記実施の形態では、メモリチップ20と撮像素子10との接続、およびロジックチップ30と撮像素子10との接続にCuCu接合を用いる場合について説明したが、これらは、他の方法で接続されていてもよい。例えば、これらを、再配線層を用いて接続するようにしてもよく、あるいは、貫通電極等の他の方法により電気的に接続するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、メモリチップ20およびロジックチップ30の両方に研磨調整部(研磨調整部23,33)を設ける場合について説明したが、メモリチップ20およびロジックチップ30のどちらか一方に研磨調整部を設けるようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、メモリチップ20およびロジックチップ30を、撮像素子10に接続する場合について説明したが、撮像素子10に接続するチップは、他の構成を有していてもよい。
上記実施の形態等において説明した効果は一例であり、他の効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
尚、本開示は、以下のような構成であってもよい。以下の構成を有する撮像装置によれば、半導体素子に研磨調整部を設けるようにしたので、撮像装置の製造工程で、半導体基板の局所的な過剰研磨を抑えることができる。よって、製造時の不具合の発生を抑えることが可能となる。
(1)
撮像素子と、前記撮像素子に対向して設けられるとともに前記撮像素子に電気的に接続された半導体素子とを備え、
前記半導体素子は、
中央部に設けられた配線領域および前記配線領域の外側の周辺領域と、
前記配線領域に配線を有する配線層と、
前記配線層を間にして前記撮像素子に対向し、前記配線層側から順に、第1面および第2面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の構成材料よりも研磨レートの低い材料により構成され、かつ、前記周辺領域の少なくとも一部に配置されるとともに、前記第2面から前記半導体基板の厚み方向に設けられた研磨調整部とを含む
撮像装置。
(2)
前記半導体基板の平面形状は角部を有し、
少なくとも前記角部に前記研磨調整部が配置されている
前記(1)に記載の撮像装置。
(3)
前記研磨調整部は、前記配線領域を取り囲むように配置されている
前記(1)または(2)に記載の撮像装置。
(4)
前記配線領域の周囲に、複数の前記研磨調整部が分離して配置されている
前記(1)または(2)に記載の撮像装置。
(5)
前記研磨調整部は、
第1研磨調整部と、
前記第1研磨調整部よりも前記配線領域から離れた位置に配置された第2研磨調整部とを含む
前記(1)ないし(4)のうちいずれか1つに記載の撮像装置。
(6)
前記研磨調整部は、前記半導体基板および前記配線層に設けられている
前記(1)ないし(5)のうちいずれか1つに記載の撮像装置。
(7)
更に、前記半導体素子を間にして前記撮像素子に対向する支持基板を有する
前記(1)ないし(6)のうちいずれか1つに記載の撮像装置。
(8)
更に、前記支持基板と前記撮像素子との間に、前記半導体素子を囲む埋込層を有する
前記(7)に記載の半導体装置。
(9)
前記半導体素子を複数有する
前記(1)ないし(8)のうちいずれか1つに記載の撮像装置。
(10)
前記研磨調整部は、窒化シリコンまたは酸化シリコンを含む
前記(1)ないし(9)のうちいずれか1つに記載の撮像装置。
本出願は、日本国特許庁において2018年10月29日に出願された日本特許出願番号第2018-202769号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (10)

  1. 撮像素子と、前記撮像素子に対向して設けられるとともに前記撮像素子に電気的に接続された半導体素子とを備え、
    前記半導体素子は、
    中央部に設けられた配線領域および前記配線領域の外側の周辺領域と、
    前記配線領域に配線を有する配線層と、
    前記配線層を間にして前記撮像素子に対向し、前記配線層側から順に、第1面および第2面を有する半導体基板と、
    前記半導体基板の構成材料よりも研磨レートの低い材料により構成され、かつ、前記周辺領域の少なくとも一部に配置されるとともに、前記第2面から前記半導体基板の厚み方向に設けられた研磨調整部とを含む
    撮像装置。
  2. 前記半導体基板の平面形状は角部を有し、
    少なくとも前記角部に前記研磨調整部が配置されている
    請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記研磨調整部は、前記配線領域を取り囲むように配置されている
    請求項1に記載の撮像装置。
  4. 前記配線領域の周囲に、複数の前記研磨調整部が分離して配置されている
    請求項1に記載の撮像装置。
  5. 前記研磨調整部は、
    第1研磨調整部と、
    前記第1研磨調整部よりも前記配線領域から離れた位置に配置された第2研磨調整部とを含む
    請求項1に記載の撮像装置。
  6. 前記研磨調整部は、前記半導体基板および前記配線層に設けられている
    請求項1に記載の撮像装置。
  7. 更に、前記半導体素子を間にして前記撮像素子に対向する支持基板を有する
    請求項1に記載の撮像装置。
  8. 更に、前記支持基板と前記撮像素子との間に、前記半導体素子を囲む埋込層を有する
    請求項7に記載の半導体装置。
  9. 前記半導体素子を複数有する
    請求項1に記載の撮像装置。
  10. 前記研磨調整部は、窒化シリコンまたは酸化シリコンを含む
    請求項1に記載の撮像装置。
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