TWI508274B - 固態成像裝置及其製造方法，以及電子裝置 - Google Patents

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Description

固態成像裝置及其製造方法，以及電子裝置
本發明係關於一種固態成像裝置及其一種製造方法，以及一種電子裝置(諸如包括固態成像裝置之一相機)。
提出一CMOS固態成像裝置、一CCD固態成像裝置及諸如此類作為一固態成像裝置(成像感測器)。如圖39中所圖解說明，一般而言，使用固態成像裝置之一相機161包括以一扁平板形狀形成之固態成像裝置162及組合複數個透鏡163之一成像透鏡系統164。當該成像透鏡系統使一物件成像時，稱作一場曲之一透鏡像差產生一成像表面之一中心部分與周邊部分之間的一焦點位置之偏離。為了抑制像差，如圖39中所圖解說明，藉由組合複數個透鏡163來執行該像差之校正。
另一方面，為了抑制該像差，提出使自身構成固態成像裝置之一半導體晶片彎曲成一圓柱形形狀或一球形形狀之各種固態成像裝置(例如，參照日本未經審查之專利申請公開案號2004-104259、2003-188366及2005-243960)。
在具有以上專利文件中所闡述之一彎曲表面之所有固態成像裝置中，每一半導體晶片係自一半導體晶圓劃分而成，且整個半導體晶片經構成以在該半導體晶片之狀態下彎曲。舉例而言，如圖40A及圖40B中所圖解說明，提供具有一圓柱形彎曲表面166a之一基底166，藉由具有一圓 柱形表面168a之一加壓器168將一經薄化之半導體晶片167按壓至基底166之彎曲表面166a，且整個半導體晶片167彎曲成一圓柱形形狀。
然而，如圖41中所圖解說明，半導體晶片167之中心O與係一像素區之一視角區169之一中心P彼此偏離。另外，較佳的係該視角區之中心P與成像透鏡系統164之一光學中心(透鏡之一中心)Q彼此重合。然而，當半導體晶片167彎曲時，半導體晶片167之中心O對應於彎曲之底部位置(最深底部位置)，且該視角區之該中心P與該底部位置偏離。由於成像透鏡系統164經定位以使得光學中心Q到達該底部位置，因此該視角區之中心P與該光學中心Q彼此偏離，且焦點不匹配。亦即，當半導體167逐個彎曲時，不可執行微製造，且該視角區之中心P與透鏡之光學中心Q難以彼此匹配。因此，難以在整個視角區中均勻聚焦。
因此，期望提供一種固態成像裝置及其一種能夠改良一視角區之一中心與一成像透鏡系統之一光學中心之間的匹配精確度、使一成像表面彎曲及抑制一透鏡像差之製造方法。另外，期望提供一種電子裝置，諸如包括固態成像裝置之一相機。
根據本發明之一實施例，提供一種固態成像裝置，其包括：一支撐基板，該支撐基板包括一凹狀部分；一固態成像晶片，該固態成像晶片接合於該支撐基板上以便將該凹狀部分密封於一視角區中；一應力膜，該應力膜形成於該固態成像晶片之一表面上；及一成像表面，該成像表面朝 向至少在該視角區中之該凹狀部分而彎曲。
在本發明之實施例之該固態成像裝置中，該固態成像晶片經支撐至該支撐基板以便藉由該視角區密封該凹狀部分，且該視角區藉由形成於該固態成像晶片之表面上之該應力膜之一應力而彎曲。由於該彎曲表面對應於由一成像透鏡像差產生之一場曲，因此可在該固態成像晶片側中抑制該成像透鏡像差，且可減小一成像透鏡系統中之透鏡之數目。另外，僅該視角區彎曲且該彎曲視角區之中心與該凹狀部分之中心可彼此匹配，且該半導體晶圓首先接合於支撐基板上。因此，該半導體晶圓之每一固態成像部分中之視角區與該支撐基板之每一凹狀部分可高度精確地彼此匹配。該凹狀部分之中心與該光學中心彼此匹配，且因此該視角區之中心與該成像透鏡系統之光學中心可高度精確地彼此匹配。
根據本發明之另一實施例，提供一種固態成像裝置，其包括：一支撐基板，該支撐基板包括一凹狀部分；具有體積收縮之一接著劑，該接著劑填充於該凹狀部分中；一固態成像晶片，該固態成像晶片接合於該支撐基板上以便將該凹狀部分密封於一視角區中且由該接著劑黏附；及一成像表面，在該成像表面中該視角區藉由由於光輻照或加熱所致的該接著劑之體積收縮而彎曲至該凹狀部分側。
在本發明之固態成像裝置之實施例中，該固態成像晶片經支撐至該支撐基板以便藉由視角區密封該凹狀部分，且該視角區藉由該凹狀部分中由於光輻照或加熱所致的接著 劑之體積收縮而彎曲。由於該彎曲表面對應於由一成像透鏡像差產生之一場曲，因此可在該固態成像晶片側中抑制該成像透鏡像差，且可減小該成像透鏡系統中之透鏡之數目。僅該視角區彎曲且該彎曲視角區之中心與該凹狀部分之中心可彼此匹配，且該半導體晶圓首先接合於該支撐基板上。因此，該半導體晶圓之每一固態成像部分中之視角區與該支撐基板之每一凹狀部分可高度精確地彼此匹配。該凹狀部分之中心與該光學中心彼此匹配，且因此該視角區之中心與該成像透鏡系統之光學中心可高度精確地彼此匹配。
根據本發明之又另一實施例，提供一種固態成像裝置，其包括：一支撐基板，該支撐基板包括一凹狀部分；一固態成像晶片，該固態成像晶片接合於該支撐基板上以便藉由一視角區密封該凹狀部分；及一成像表面，在該成像表面中該視角區藉由該凹狀部分中之一真空與該固態成像晶片之外部之大氣壓力之間的差壓而彎曲至凹狀部分側。在本發明之實施例之固態成像裝置中，該固態成像晶片經支撐至該支撐基板以便藉由該視角區密封該凹狀部分，且該視角區藉由該凹狀部分中之一真空與該固態成像晶片之外部之大氣壓力之間的差壓而彎曲。由於該彎曲表面對應於由一成像透鏡像差產生之一場曲，因此可在該固態成像晶片側中抑制該成像透鏡像差，且可減小該成像透鏡系統中之透鏡之數目。僅該視角區彎曲且該彎曲視角區之中心與該凹狀部分之中心可彼此匹配，且該半導體晶圓首先接合 於支撐基板上。因此，該半導體晶圓之每一固態成像部分中之視角區與該支撐基板之每一凹狀部分可高度精確地彼此匹配。該凹狀部分之中心與該光學中心彼此匹配，且因此該視角區之中心與該成像透鏡系統之光學中心可高度精確地彼此匹配。
根據本發明之又另一實施例，提供一種固態成像裝置，其包括：一固態成像晶片，該固態成像晶片包括固態成像部分；一支撐基板，該支撐基板黏附至該固態成像晶片且具有一凹狀部分，該凹狀部分經形成以使得在對應於該支撐基板之該固態成像部分之一視角區之一部分之厚度方向上之一整個區上方移除該對應部分；一接著劑，該接著劑填充於該凹狀部分中且具有體積收縮；一密封基板，該密封基板將該接著劑密封於該支撐基板之後表面中；及一成像表面，在該成像表面中該視角區藉由由於光輻照或加熱所致的該接著劑之體積收縮而彎曲至該凹狀部分側。
在本發明之實施例之固態成像裝置中，該固態成像晶片經支撐至該支撐基板，該接著劑填充於在該支撐基板之厚度方向上之該整個區上方被移除且經形成之該凹狀部分中，且該密封基板形成於該支撐基板之後表面上。該視角區藉由由於光輻照或加熱所致的該接著劑之體積收縮而彎曲。由於該彎曲表面對應於由一成像透鏡像差產生之一場曲，因此可在該固態成像晶片側中抑制該成像透鏡像差，且可減小該成像透鏡系統中之透鏡之數目。僅該視角區彎曲且該彎曲視角區之中心與該凹狀部分之中心可彼此匹 配，且該半導體晶圓首先接合於支撐基板上。因此，該半導體晶圓之每一固態成像部分中之視角區與該支撐基板之每一凹狀部分可高度精確地彼此匹配。該凹狀部分之中心與該光學中心彼此匹配，且因此該視角區之中心與該成像透鏡系統之光學中心可高度精確地彼此匹配。
根據本發明之又另一實施例，提供一種一固態成像裝置之製造方法，該方法包括：在一支撐基板中形成複數個凹狀部分；及在一半導體晶圓之一表面上形成一應力膜，該半導體晶圓包括對應於每一晶片區之複數個固態成像部分。隨後，該製造方法包括將該半導體晶圓接合於該支撐基板上以便將每一凹狀部分密封於該等固態成像部分中之每一者之一視角區中。隨後，該製造方法包括在該半導體晶圓經薄化之一狀態下藉由該應力膜之應力使該複數個固態成像部分之該等視角區彎曲至凹狀部分側。另外，該製造方法包括將該半導體晶圓及該支撐基板劃分成複數個固態成像部分。
在本發明之實施例之固態成像裝置之製造方法中，將每一固態成像部分之視角區接合於該支撐基板上以便在該半導體晶圓之狀態下密封該凹狀部分，且藉由形成於該半導體晶圓之表面上之應力膜之應力使每一固態成像部分之視角區彎曲至該凹狀部分側。當該半導體晶圓如此接合於該支撐基板上時，可高度精確地執行每一固態成像部分中之視角區與該支撐基板之每一凹狀部分之間的位置匹配。另外，由於僅該視角區在半導體晶圓經薄化之狀態下藉由該 應力膜之應力而彎曲至該凹狀部分側，因此該視角區之中心與該凹狀部分之中心可高度精確地彼此匹配。此外，由於該半導體晶圓及該支撐基板劃分成固態成像部分，因此該固態成像裝置可經製造以使得該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心高度精確地彼此匹配。因此，可同時有效製造複數個彎曲之固態成像裝置。
根據本發明之又另一實施例，提供一種一固態成像裝置之製造方法，該方法包括在該支撐基板上形成複數個凹狀部分且將具有體積收縮之一接著劑填充至該凹狀部分中。隨後，該製造方法包括將包括複數個固態成像部分之一半導體晶圓接合於該支撐基板上以便藉由該等固態成像部分中之每一者之視角區密封每一凹狀部分，且藉由接著劑進行黏附。隨後，該製造方法包括在該半導體晶圓經薄化之一狀態下藉由由於光輻照或加熱所致的該接著劑之一體積收縮效應而使該複數個固態成像部分之該等視角區彎曲至該等凹狀部分側。另外，該製造方法包括將該半導體晶圓及該支撐基板分成複數個固態成像部分。
在本發明之實施例之固態成像裝置之製造方法中，將每一固態成像部分之視角區接合並黏附於該支撐基板上以便在該半導體晶圓之狀態下密封用該接著劑填充之凹狀部分。另外，每一固態成像部分之該視角區藉由由於光輻照或加熱所致的該接著劑之體積收縮而彎曲至該凹狀部分側。當該半導體晶圓如此接合於該支撐基板上時，可高度精確地執行每一固態成像部分中之視角區與該支撐基板之 每一凹狀部分之間的位置匹配。另外，在半導體晶圓經薄化之狀態下，由於僅該視角區藉由該接著劑之體積收縮而彎曲至該凹狀部分側，因此該視角區之中心與該凹狀部分之中心可高度精確地彼此匹配。此外，由於該半導體晶圓及該支撐基板劃分成固態成像部分，因此該固態成像裝置可經製造以使得該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心高度精確地彼此匹配。因此，可同時有效製造複數個彎曲之固態成像裝置。
根據本發明之又另一實施例，提供一種一固態成像裝置之製造方法，該方法包括：在一支撐基板上形成複數個凹狀部分，及在一真空室中將包括複數個固態成像部分之一半導體晶圓接合於該支撐基板上以便藉由該等固態成像部分中之每一者之一視角區將每一凹狀部分密封。此後，該製造方法包括使該室成大氣壓力，在該半導體晶圓經薄化之一狀態下藉由一真空與該大氣壓力之間的差壓使該複數個固態成像部分之該等視角區彎曲至該等凹狀部分側。另外，該製造方法包括將該半導體晶圓及該支撐基板分成複數個固態成像部分。
在本發明之實施例之固態成像裝置之製造方法中，在該真空室中，將每一固態成像部分之視角區接合於該支撐基板上以便在該半導體晶圓之狀態下密封該凹狀部分。此後，藉由使該室之內部部分成大氣壓力，差壓產生於該凹狀部分之該內部部分與該外部部分之間，且每一固態成像部分之視角區彎曲至該凹狀部分側。當該半導體晶圓如此 接合於該支撐基板上時，可高度精確地執行每一固態成像部分中之視角區與該支撐基板之每一凹狀部分之間的位置匹配。另外，在該半導體晶圓經薄化之狀態下，由於僅該視角區藉由該凹狀部分之該內部部分與該外部部分之間的差壓而彎曲至該凹狀部分側，因此該視角區之中心與該凹狀部分之中心可高度精確地彼此匹配。此外，由於該半導體晶圓及該支撐基板劃分成固態成像部分，因此該固態成像裝置可經製造以使得該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心高度精確地彼此匹配。因此，可同時有效製造複數個彎曲之固態成像裝置。
根據本發明之又另一實施例，提供一種一固態成像裝置之製造方法，該製造方法包括以下步驟。將包括複數個固態成像部分之一半導體晶圓接合於一支撐基板上，且在該半導體晶圓經薄化之後，在對應於該支撐基板之該固態成像部分之一視角區之一部分之厚度方向上之該整個區上方移除該對應部分，且形成一凹狀部分。將具有體積收縮之一接著劑填充至該凹狀部分中。將密封該凹狀部分之一密封基板接合於該支撐基板之後表面上，且密封該接著劑。該視角區藉由由於光輻照或加熱所致的該接著劑之體積收縮效應而彎曲。該半導體晶圓及該支撐基板劃分成複數個固態成像部分。
在本發明之實施例之固態成像裝置之製造方法中，將該半導體晶圓如此接合於該支撐基板上，且在該半導體經薄化之後，在對應於每一視角區之該支撐基板之部分之厚度 方向上之該整個區上方移除該對應部分，形成一凹狀部分，且將該接著劑填充至該凹狀部分中且藉由該密封基板將其密封。隨後，每一固態成像部分之該視角區藉由由於光輻照或加熱所致的該接著劑之體積收縮而彎曲至該後面部分側。當該半導體晶圓如此接合於該支撐基板上時，可高度精確地執行每一固態成像部分中之視角區與該支撐基板之每一凹狀部分之間的位置匹配。另外，在半導體晶圓經薄化之狀態下，由於僅該視角區藉由該接著劑之體積收縮而彎曲至該凹狀部分側，因此該視角區之中心與該凹狀部分之中心可高度精確地彼此匹配。此外，由於該半導體晶圓及該支撐基板劃分成固態成像部分，因此該固態成像裝置可經製造以使得該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心高度精確地彼此匹配。因此，可同時有效製造複數個彎曲之固態成像裝置。
根據本發明之又另一實施例提供一種電子裝置，其包括：一固態成像裝置；一光學系統，該光學系統將入射光引入至該固態成像裝置之一光電轉換部分；及一信號處理電路，該信號處理電路處理該固態成像裝置之一輸出信號。該固態成像裝置包括：一支撐基板，該支撐基板包括該凹狀部分；一固態成像晶片，該固態成像晶片接合於該支撐基板上以便將該凹狀部分密封於一視角區中；一應力膜，該應力膜形成於該固態成像晶片之該表面上；及一成像表面，該成像表面朝向至少在該視角區中之該凹狀部分而彎曲。
在本發明之實施例之電子裝置中，由於該電子裝置包括根據本發明之實施例之固態成像裝置，因此成像透鏡像差得以抑制，一視角區之一中心與一成像透鏡系統之一光學中心之間的匹配精確度得以改良，且可藉由彎曲之成像表面抑制該透鏡像差。
根據本發明之實施例之固態成像裝置，由於視角區彎曲，因此該視角區之中心與該成像透鏡系統之光學中心之間的匹配精確度得以改良。另外，由於該成像表面係彎曲，因此該透鏡像差可得以抑制。
根據本發明之實施例之固態成像裝置之製造方法，可能製造能夠改良該視角區之中心與該成像透鏡系統之光學中心之間的匹配精確度且使該成像表面彎曲且抑制該透鏡像差之固態成像裝置。
根據本發明之實施例之電子裝置，由於該電子裝置包括根據本發明之實施例之固態成像裝置，因此可提供具有一高品質影像之電子裝置。
在下文中，將闡述本發明之實施例。另外，根據以下次序來執行該說明。
1.第一實施例(固態成像裝置之組態實例及其製造方法之實例)
2.第二實施例(固態成像裝置之組態實例及其製造方法之實例)
3.第三實施例(固態成像裝置之組態實例及其製造方法 之實例)
4.第四實施例(固態成像裝置之組態實例及其製造方法之實例)
5.第五實施例(固態成像裝置之組態實例及其製造方法之實例)
6.第六實施例(固態成像裝置之組態實例及其製造方法之實例)
7.第七實施例(固態成像裝置之組態實例及其製造方法之實例)
8.第八實施例(固態成像裝置之組態實例及其製造方法之實例)
9.第九實施例(固態成像裝置之組態實例及其製造方法之實例)
10.第十實施例(固態成像裝置之組態實例及其製造方法之實例)
11.第十一實施例(固態成像裝置之組態實例及其製造方法之實例)
12.第十二實施例(固態成像裝置之組態實例及其製造方法之實例)
13.第十三實施例(固態成像裝置之組態實例及其製造方法之實例)
14.第十四實施例(電子裝置之組態實例)
1.第一實施例
固態成像裝置之組態實例
圖1圖解說明根據本發明之一固態成像裝置一第一實施例。本發明係應用於一背面照明型CMOS固態成像裝置之一情形。根據該第一實施例之固態成像裝置1包括：一支撐基板3，支撐基板3包括一凹狀部分2；一背面照明型固態成像晶片4，背面照明型固態成像晶片4接合於支撐基板3上以便將凹狀部分2密封於一視角區中；及一應力膜5，應力膜5形成於固態成像晶片4之表面上。
舉例而言，支撐基板3可係由一個矽基板、一玻璃基板或諸如此類形成以便不變形。在本實施例中，支撐基板3係由一個矽基板形成。支撐基板3之凹狀部分2經形成以便對應於與固態成像晶片4之一光接收像素配置於其中之一視角區對應之一視角區。凹狀部分2之上部邊緣2a經形成以使得開口在朝向該上部側行進時正逐漸變寬。上部邊緣2a之形狀經形成以使得下文中所闡述之固態成像晶片4以一期望曲率彎曲。在圖1中，上部邊緣2a之形狀形成於傾斜表面上。除彼之外，上部邊緣2a之形狀可經形成以便具有一期望半徑(R)。固態成像晶片4在光入射表面側作為該上部側之情形下接合於支撐表面3上。
應力膜5係藉由具有一壓縮應力之一膜形成於與背面照明型固態成像晶片4之光入射表面側相對之一表面側上。舉例而言，應力膜5可係由一電漿氮化矽(SiN)膜形成。可藉由控制所包括之壓縮應力來形成電漿氮化矽膜。構成應力膜5之該氮化矽膜係經由一個氧化矽膜6而形成。構成一硬遮罩8之一電漿氮化矽(SiN)膜係經由一個氧化矽膜7而 形成於支撐基板3之上部表面上。
另外，在本實施例中，經薄化之固態成像晶片4經構成以便藉由應力膜5之壓縮應力而彎曲至凹狀部分2側。亦即，固態成像晶片4沿凹狀部分2之上部邊緣2a之形狀而彎曲。藉由該彎曲，視角區A處之一成像表面4A形成於對應於由一成像透鏡像差產生之一場曲之一彎曲表面中。
特定而言，在本實施例中，每一視角區在包括對應於每一晶片區之複數個固態成像部分之一半導體晶圓接合於支撐基板3之一狀態下彎曲。此後，該半導體晶圓以及支撐基板3劃分成每一固態成像晶片4，且經劃分之組態猶如圖1中所圖解說明之一組態。
此處，在該半導體晶圓中配置由用作一光電轉換部分之光電二極體及複數個像素電晶體構成之複數個像素。另外，形成一多層佈線層，在該多層佈線層中複數個層中之佈線係安置於與光照明至的一後表面相對之一表面側上。應力膜5形成於該半導體晶圓之多層佈線層側之表面上。藉由使應力膜5與硬遮罩8(在氮化矽膜之間)鄰接且(例如)藉由執行一室溫電漿接合來執行該半導體晶圓與該支撐基板之間的接合。在每一固態成像部分中之視角區彎曲之後，針對每一固態成像晶片4劃分支撐基板3及半導體晶圓，且獲得本實施例之固態成像裝置1。
在該固態成像晶片中，亦即在該半導體晶圓之狀態下，在該半導體晶圓接合至支撐基板3之後，可藉由研磨或蝕刻該矽基板之後表面來薄化該固態成像晶片，透過製造一 通用背面照明型來執行該研磨或蝕刻。另一選擇為，可形成一應力膜且可將一經薄化之半導體晶圓接合於該支撐基板上。
圖2圖解說明背面照明型固態成像晶片4之一實例之一示意性組態(一主要部分)。在固態成像晶片4中，用作光電轉換部分之光電二極體PD及由複數個像素電晶體Tr構成之複數個像素以二維方式配置於一經薄化之矽基板11上。舉例而言，複數個像素電晶體係由一轉移電晶體、一重置電晶體、一放大電晶體等三個電晶體或係由添加一選擇電晶體至該三個電晶體之四個電晶體構成。在圖2中，複數個像素電晶體Tr係由包括一浮動擴散部FD及一轉移閘電極12之轉移電晶體表示。一濾色器13及一晶片上透鏡14形成於矽基板11之後表面側上。其中安置複數個層中之佈線17之一多層佈線層18係經由層間絕緣膜16而形成於在其中光不入射至矽基板11之正表面側上。其中形成晶片上透鏡14之區係一像素區21，且形成視角區之一有效像素區形成於該像素區之內側處。雖然未圖解說明，但係由一邏輯電路或諸如此類構成之一周邊電路部分22形成於像素區21之外部之矽基板區上。
在本實施例中，由一個氮化矽膜構成之包括壓縮應力之應力膜5經由氧化矽膜6而形成於固態成像晶片4之多層佈線層18上。
根據第一實施例之固態成像裝置1，應力膜5形成於固態成像晶片4之支撐基板3側之表面上，且固態成像晶片4之 視角區係藉由使用應力膜5之壓縮應力而彎曲至凹狀部分2側。因此形成具有一期望曲率之一彎曲表面之一成像表面。具有一期望曲率之彎曲表面意指具有一想像之彎曲形狀之一彎曲表面。由於該彎曲表面對應於由成像透鏡像差產生之場曲，因此可能在該固態成像晶片4處抑制該成像透鏡像差，且可減小一成像透鏡系統164之透鏡163之數目。亦即，如圖38中所圖解說明，在具有彎曲成像表面4A之本實施例之固態成像裝置1中，成像透鏡系統164之透鏡163之數目與圖39中所圖解說明之相關技術之透鏡之數目相比進一步減小。在以下每一實施例中共同應用圖38之組態。
由於僅視角區彎曲，因此該彎曲之視角區之中心與凹狀部分2之中心可彼此匹配。此外，由於在該半導體晶圓之狀態下將該半導體晶圓接合於支撐基板3上，因此該半導體晶圓之每一固態成像部分中之視角區與支撐基板3之每一凹狀部分2可高度精確地彼此匹配。由於凹狀部分2之中心與該光學中心可高度精確地彼此匹配，因此該視角區之中心與該成像透鏡系統之光學中心可高度精確地彼此匹配。因此，獲得具有一高品質之一影像。
在本實施例中，可藉由一較低數目個透鏡來執行一超廣角成像。成像透鏡模組之體積與成像晶片不彎曲之情形下的體積相比可係約1/4。
固態成像裝置之製造方法之實例
圖3A至圖4C圖解說明根據第一實施例之固態成像裝置1 之製造方法之一實例。首先，如圖3A中所圖解說明，製備係由矽形成之支撐基板3及半導體晶圓21。舉例而言，支撐基板3係由一個矽基板形成。在支撐基板3上形成對應於半導體晶圓21側之每一固態成像部分中之視角區之具有一寬度W之凹狀部分2。凹狀部分2之上部邊緣2a經形成以便在朝向上部側行進時使開口寬度逐漸變寬。下文將在圖5A至圖5B中闡述凹狀部分2之形成。經由氧化矽膜7在排除凹狀部分2之外的基板3之上部表面上形成構成硬遮罩8之電漿氮化矽膜。
另一方面，提前在半導體晶圓21之矽基板之表面側上形成包括光電二極體PD及複數個像素電晶體之複數個像素配置於其中之像素區、周邊電路部分及由多層佈線層構成之複數個固態成像部分。每一固態成像部分對應於最終所劃分之固態成像晶片。舉例而言，矽基板之厚度t1係約720μm。經由氧化矽膜6在半導體晶圓21之表面側上形成由具有一壓縮應力之電漿氮化矽膜構成之應力膜5。
其次，如圖3B中所圖解說明，在使應力膜5與硬遮罩8鄰接之狀態下將半導體晶圓21接合於支撐基板3上以使得半導體晶圓21之後表面側朝向該上部側。舉例而言，藉由一室溫電漿接合方法來執行支撐基板3與半導體晶圓21之間的接合。當執行該接合時，支撐基板3與半導體晶圓21彼此接合以使得支撐基板3之每一凹狀部分2由半導體晶圓21側之每一固態成像部分中之視角區密封。此時，凹狀部分2與半導體晶圓21接合而定位以使得半導體晶圓21之每一 固態成像部分之視角區之中心與凹狀部分2之中心重合。
其次，如圖4A中所圖解說明，自後表面研磨半導體晶圓21，且藉由濕式蝕刻將其薄化。舉例而言，將半導體晶圓21薄化為一期望厚度t2，且期望厚度t2可係約3μm。
若半導體晶圓21之薄化繼續進行，如圖4B中所圖解說明，則半導體晶圓21之每一固態成像部分中之視角區藉由應力膜5之壓縮應力(收縮力)之效應而彎曲至凹狀部分2側。舉例而言，該彎曲可係一半球形形狀之彎曲。藉由該視角區之彎曲，在對應於由成像透鏡像差產生之場曲之彎曲表面中形成該成像表面。
其次，雖然未圖解說明，但在半導體晶圓21之後表面上形成濾色器及晶片上透鏡。
其次，沿在圖4B中圖解說明為一虛線23之一切割線劃分半導體晶圓21及支撐基板3，且如圖4C中所圖解說明而獲得其中成像表面係彎曲之一預期背面照明型CMOS固態成像裝置1。
圖5A至圖5C圖解說明一種用於形成包括凹狀部分2之支撐基板3之方法之一實例。如圖5A中所圖解說明，經由以一網狀圖案之一個氧化矽膜7在矽支撐基板3之表面上由一個氮化矽膜形成硬遮罩8。另外，藉由各向異性蝕刻(例如，乾式蝕刻)經由硬遮罩8而形成凹狀部分2。
其次，如圖5B中所圖解說明，藉由蝕刻來稍微移除硬遮罩8且使寬度變窄。
其次，如圖5C中所圖解說明，經由變窄之硬遮罩8使支 撐基板3經受各向同性蝕刻(例如，乾式蝕刻)，且形成凹狀部分2之上部邊緣2a以使開口寬度在朝向上部側行進時逐漸變寬。藉此獲得包括凹狀部分2之預期支撐基板3。
根據該第一實施例之固態成像裝置之製造方法，在半導體晶圓21之狀態下將每一固態成像部分之每一視角區接合於支撐基板3上以便密封凹狀部分2之後，薄化半導體晶圓21。另外，藉由該薄化，透過形成於半導體晶圓21之表面上之應力膜5之壓縮應力而使每一固態成像部分之視角區彎曲至凹狀部分2側。由於半導體晶圓21如此接合於支撐基板3上，因此可高度精確地執行半導體晶圓21與支撐基板3之間的位置匹配，且因此可高度精確地執行每一固態成像部分之視角區與支撐基板3之每一凹狀部分2之間的位置匹配。另外，由於僅該視角區藉由應力膜5之壓縮應力而彎曲至該凹狀部分2側，因此該視角區之中心與該凹狀部分之中心可高度精確地彼此匹配。此外，由於半導體晶圓21及支撐基板3劃分成構成固態成像晶片之固態成像部分，因此可製造其中該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心高度精確地彼此匹配之固態成像裝置。因此，可同時有效製造複數個此類型之固態成像裝置1。
因此，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可製造其中該成像表面係彎曲且透鏡像差受抑制之固態成像裝置1。另外，當藉由相關技術之組裝方法使固態成像晶片自身彎曲時，視角區之中心與光學中心之間的偏離(亦即，光軸偏離)係約50μm。另一 方面，在本實施例中，由於半導體晶圓21彎曲且如此接合於支撐基板3上且僅視角區彎曲，因此光軸偏離可係1μm或更少。
修改方案
在以上實例中，在接合半導體晶圓21之後，在圖4A之程序中薄化半導體晶圓21。替代此，薄化半導體晶圓，且可將經薄化之半導體晶圓21接合於支撐基板3上(變為圖4A之狀態)。由於將經薄化之半導體晶圓21接合於支撐基板3上之事實，視角區由於應力膜5藉由壓縮應力而彎曲。亦藉由此製造方法，可製造第一實施例之固態成像裝置1。
2.第二實施例
固態成像裝置之組態實例
圖6圖解說明根據本發明之一固態成像裝置之一第二實施例。本實施例係應用於背面照明型CMOS固態成像裝置之一情形。根據第二實施例之固態成像裝置31包括：支撐基板3，支撐基板3包括凹狀部分2；及背面照明型固態成像晶片4，背面照明型固態成像晶片4接合於支撐基板3上以便藉由一視角區密封凹狀部分2。本實施例進一步包括形成於固態成像晶片4之表面上之應力膜5及填充於凹狀部分2中且具有體積收縮之一接著劑32。
包括凹狀部分2之支撐基板3以類似於上文所闡述之第一實施例之方式而構成。另外，類似於該第一實施例，應力膜5亦係由具有一壓縮應力之一電漿氮化矽膜形成於與固態成像晶片4之光入射表面側相對之表面上。
舉例而言，可將藉由光輻照(諸如紫外光)或加熱而在體積上收縮之接著劑用作填充於凹狀部分中之接著劑32。接著劑32甚至在不經受光輻照或加熱之情形下具有黏性。在將固態成像晶片4接合於支撐基板3上之前，接著劑32填充於凹狀部分2中以便與支撐基板3之上部表面齊平。
類似於該第一實施例，在本實施例中，舉例而言，藉由一室溫電漿接合方法將固態成像晶片4與支撐基板3彼此接合，且同時將固態成像晶片4黏附至接著劑32。另外，在薄化固態成像晶片4之後，藉由光輻照或加熱使接著劑32在體積上收縮。因此，藉由該體積收縮及應力膜5之壓縮應力而使經薄化之固態成像晶片4彎曲至凹狀部分2側。
由於其他組態類似於上文所闡述之第一實施例之彼等組態，因此藉由相同元件符號指示對應部分，且省略重複說明。
根據第二實施例之固態成像裝置31，該視角區之整個表面藉由除應力膜5之壓縮應力之外還有接著劑32之體積收縮而均勻牽引。因此，整個視角區可更均勻地彎曲至半球形形狀。藉由控制應力膜5之壓縮應力及接著劑32之體積收縮，該視角區之彎曲表面形狀可係一更期望(想像)之彎曲形狀。因此，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可藉由使該成像表面彎曲而改良相對於透鏡像差之抑制。可在固態成像晶片4側處抑制成像透鏡像差，且可減小成像透鏡系統之透鏡之數目。除彼之外，可實現類似於該第一實施例中所闡述之彼等效 應之效應。
固態成像裝置之製造方法之實例
圖7A至圖8B圖解說明根據第二實施例之固態成像裝置31之製造方法之一實例。類似於上文所闡述之圖3A及圖3B，製備包括凹狀部分2及半導體晶圓21之支撐基板3。在半導體晶圓21上形成由配置複數個像素之像素區、周邊電路部分及多層佈線層構成之複數個背面照明型固態成像部分(對應於固態成像晶片)。經由一個氧化矽膜6在半導體晶圓32之表面側上形成由具有一壓縮應力之一電漿氮化矽膜構成之應力膜5。經由氧化矽膜7在排除支撐基板3之凹狀部分2之外的表面上形成由一電漿氮化矽膜構成之硬遮罩8。
在本實施例中，如圖7A中所圖解說明，填充具有體積收縮之接著劑32以使得支撐基板3之凹狀部分2中之表面與支撐基板3之表面齊平，且將半導體晶圓21接合至支撐基板3。在該接合中，舉例而言，藉由一室溫電漿接合方法將半導體晶圓21之表面側之應力膜5與支撐基板3之上部表面彼此接合，且將半導體晶圓21與支撐基板3之凹狀部分2中之接著劑32彼此黏附。
當執行該接合時，支撐基板3之每一凹狀部分2與半導體晶圓21彼此接合以使得支撐基板3之每一凹狀部分2由半導體晶圓21側之每一固態成像部分之視角區密封。此時，半導體晶圓21之每一固態成像部分之視角區之中心與凹狀部分2之中心經定位及接合以便彼此重合。接著劑32形成為藉由熱處理或光輻照(諸如紫外光輻照)而在體積上收縮之 材料。
其次，如圖7B中所圖解說明，自後表面研磨半導體晶圓21，且藉由濕式蝕刻將其薄化。舉例而言，將半導體晶圓21薄化至一期望厚度t2，且該期望厚度t2可係約3μm。隨後，相對於接著劑32執行熱處理或光輻照(諸如紫外光)。
在半導體晶圓21中，透過應力膜5根據半導體晶圓21之薄化之壓縮應力之效應與接著劑32由於熱處理或光輻照之收縮效應之間的一組合，如圖8A中所圖解說明，使半導體晶圓21之每一固態成像部分中之視角區彎曲至凹狀部分2側。舉例而言，該彎曲可係一半球形形狀之彎曲。藉由使該視角區彎曲，在對應於由成像透鏡像差產生之場曲之彎曲表面中形成成像表面。
其次，雖然未圖解說明，但在半導體晶圓21之後表面上形成濾色器及晶片上透鏡。
其次，沿在圖8A中圖解說明為虛線23之一切割線劃分半導體晶圓21及支撐基板3，且如圖8B中所圖解說明而獲得其中成像表面係彎曲之預期背面照明型CMOS固態成像裝置31。
根據第二實施例之固態成像裝置之製造方法，在將半導體晶圓21如此接合於支撐基板3上之後，執行半導體晶圓21之薄化及相對於接著劑32之熱處理或光輻照。由於應力膜5之壓縮應力施加至經薄化半導體晶圓21，且同時由於在體積上收縮之接著劑32之一牽引力施加至凹狀部分2側。由於接著劑32之牽引力均勻施加至整個黏附之視角 區。藉由兩個效應，可使半導體晶圓21之每一固態成像部分之視角區均勻彎曲至凹狀部分2側。藉由一起控制應力膜5之壓縮應力及接著劑32之體積收縮，可更適當地控制經彎曲之該視角區之彎曲。因此，類似於該第一實施例中所闡述之彼等情形，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可製造其中該成像表面係彎曲且透鏡像差受抑制之固態成像裝置31。除彼之外，實現類似於上文所闡述之該第一實施例之彼等效應之效應。
修改方案
在第二實施例中，在接合半導體晶圓21之後，在圖7B之程序期間薄化半導體晶圓21。替代此，薄化半導體晶圓，且可將經薄化之半導體晶圓21接合於支撐基板3上(變為圖7B之狀態)。由於將經薄化之半導體晶圓21接合於支撐基板3上之事實，視角區藉由由於應力膜5之壓縮應力及接著劑32之體積收縮而彎曲。亦藉由此製造方法，可製造第二實施例之固態成像裝置31。
3.第三實施例
固態成像裝置之組態實例
圖9圖解說明根據本發明之一固態成像裝置一第三實施例。本實施例係應用於背面照明型CMOS固態成像裝置之一情形。根據第三實施例之固態成像裝置35包括：支撐基板3，支撐基板3包括凹狀部分2；及背面照明型固態成像晶片4，背面照明型固態成像晶片4接合於支撐基板3上以 便藉由視角區在一真空狀態下氣密凹狀部分2。本實施例進一步包括形成於固態成像晶片4之表面上且經構成以使得凹狀部分2之內部部分維持在一真空狀態中之應力膜5。
包括凹狀部分2之支撐基板3以類似於上文所闡述之實施例及修改方案之方式而構成。另外，類似於該等實施例及修改方案，應力膜5亦係由具有一壓縮應力之一電漿氮化矽膜形成於與固態成像晶片4之光入射表面側相對之表面上。
在本實施例中，當薄化固態成像晶片4時，經薄化之固態成像晶片4藉由應力膜5之壓縮應力及一真空狀態中之凹狀部分2與大氣壓力之間的差壓之兩個效應而彎曲至凹狀部分2。由於其他組態類似於上文所闡述之第一實施例之彼等組態，因此藉由相同元件符號指示對應部分，且省略重複說明。
根據第三實施例之固態成像裝置35，該視角區之整個表面藉由除應力膜5之壓縮應力之外還有固態成像晶片4之內部表面與外部表面之間的差壓而均勻牽引。因此，整個視角區可更均勻地彎曲至半球形形狀。藉由控制應力膜5之壓縮應力及凹狀部分2之真空程度，該視角區之彎曲形狀可係一更期望(想像)之彎曲形狀。因此，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可藉由使該成像表面彎曲而改良相對於透鏡像差之抑制。可在固態成像晶片4側處抑制成像透鏡像差，且可減小成像透鏡系統之透鏡之數目。除彼之外，實現類似於上文所闡 述之該第一實施例之彼等效應之效應。
固態成像裝置之製造方法之實例
圖10A至圖11B圖解說明根據第三實施例之固態成像裝置35之製造方法之一實例。類似於上文所闡述之圖3A及圖3B，製備包括凹狀部分2及半導體晶圓21之支撐基板3。在半導體晶圓21上形成由配置複數個像素之像素區、周邊電路部分及多層佈線層構成之複數個背面照明型固態成像部分(對應於固態成像晶片)。經由一個氧化矽膜6在半導體晶圓32之表面側上形成由具有一壓縮應力之一電漿氮化矽膜構成之應力膜5。經由氧化矽膜7在排除支撐基板3之凹狀部分2之外的表面上形成由一電漿氮化矽膜構成之硬遮罩8。
在本實施例中，如圖10A中所圖解說明，首先在具有一期望真空程度之一真空室中藉由一真空電漿接合方法將半導體晶圓21及支撐基板3彼此接合。當執行該接合時，支撐基板3與半導體晶圓21彼此接合以使得支撐基板3之每一凹狀部分2由半導體晶圓21側之每一固態成像部分中之視角區密封。此時，凹狀部分2與半導體晶圓21接合而定位以使得半導體晶圓21之每一固態成像部分之視角區之中心與凹狀部分2之中心重合。在該接合之後，該室中之一大氣返回至大氣壓力，且自該室抽出所接合之半導體晶圓21及支撐基板3至外部大氣壓力大氣。
其次，如圖10B中所圖解說明，自後表面研磨半導體晶圓21，且藉由濕式蝕刻將其薄化。舉例而言，將半導體晶 圓21薄化為一期望厚度t2，且期望厚度t2可係約3μm。
在半導體晶圓21中，透過根據半導體晶圓21之薄化應力膜5之壓縮應力之效應與由於一真空與大氣壓力之間的差壓之效應之間的一組合，如圖11A中所圖解說明，使半導體晶圓21之每一固態成像部分中之視角區彎曲至凹狀部分2側。舉例而言，該彎曲可係一球形形狀之彎曲。藉由使該視角區彎曲，在對應於由成像透鏡像差產生之場曲之彎曲表面中形成成像表面。
其次，雖然未圖解說明，但在半導體晶圓21之後表面上形成濾色器及晶片上透鏡。
其次，沿在圖11A中圖解說明為虛線23之一切割線劃分半導體晶圓21及支撐基板3，且如圖11B中所圖解說明而獲得其中成像表面係彎曲之預期背面照明型CMOS固態成像裝置35。
根據第三實施例之固態成像裝置之製造方法，在於該真空室中將半導體晶圓21與支撐基板3接合之後，將所接合之半導體晶圓21與支撐基板3抽出至大氣壓力狀態，且將半導體晶圓21薄化。根據半導體晶圓21之該薄化，由於應力膜5之壓縮應力施加至半導體晶圓21，且同時由於凹狀部分2中之一真空與該半導體晶圓之外部表面側之大氣壓力之間的差壓之牽引力施加至凹狀部分2側。由於該差壓之該牽引力均勻施加至整個視角區。藉由兩個效應，可使半導體晶圓21之每一固態成像部分之視角區均勻彎曲至凹狀部分2側。藉由一起控制應力膜5之壓縮應力及凹狀部分 2中之真空程度，可更適當地控制經彎曲之該視角區之彎曲。因此，類似於該第一實施例中所闡述之彼等情形，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可製造其中該成像表面係彎曲且透鏡像差受抑制之固態成像裝置35。除彼之外，實現類似於上文所闡述之該第一實施例之彼等效應之效應。
修改方案
在第三實施例中，在接合半導體晶圓21之後，在圖10B之程序期間薄化半導體晶圓21。替代此，可薄化半導體晶圓21，且可在該真空室中將經薄化之半導體晶圓21接合於支撐基板3上(變為圖10B之狀態)。在將半導體晶圓21接合於支撐基板3上之後，由於半導體晶圓21及支撐基板3抽出至大氣壓力狀態之事實，該視角區藉由由於應力膜5之壓縮壓及該差壓而彎曲。亦藉由此製造方法，可製造該第三實施例之固態成像裝置35。
4.第四實施例
固態成像裝置之組態實例及製造方法之實例
圖12至圖15圖解說明根據本發明之一固態成像裝置一第四實施例。本實施例應用於控制上文所闡述之第一實施例至第三實施例中之視角區之彎曲形狀之情形。
圖12圖解說明本實施例之第一實例。在該第一實例中，凹口37形成於半導體晶圓21之每一固態成像部分之視角區之外部。凹口37係形成於在使視角區彎曲時應力集中之地方。根據應力集中之一程度，凹口37可形成於半導體晶圓 21之厚度之中間或其整個厚度之上。在該第一實例中，由於該等凹口係形成於在使半導體晶圓21彎曲時應力集中之地方，因此該視角區可在被彎曲時容易地彎曲，且可達成想像之彎曲形狀。在使半導體晶圓21彎曲之後，沿在圖11A及圖12中圖解說明為虛線23之一切割線劃分半導體晶圓21及支撐基板3，且構成預期固態成像裝置。
圖13圖解說明本實施例之第二實例。在該第二實例中，支撐基板3之凹狀部分2側之形狀經形成以便符合一想像之彎曲形狀。亦即，圖13之實例形成至一半徑(R)之一形狀，該半徑具有凹狀部分2之上部邊緣2a以其而符合想像之彎曲形狀之一曲率。在該第二實例中，由於凹狀部分2之上部邊緣2a之形狀經形成以便符合想像之彎曲形狀之曲率之事實，因此在使半導體晶圓21彎曲時該視角區根據凹狀部分2之上部邊緣2a之彎曲表面而彎曲，且可達成想像之彎曲形狀。該彎曲之後，沿在圖13中圖解說明為虛線23之一切割線劃分半導體晶圓21及支撐基板3，且構成預期固態成像裝置。
圖14A及圖14B圖解說明第三實例。在該第三實例中，在經薄化之半導體晶圓21之每一固態成像部分中，該膜之厚度經控制並構成以便控制彎曲形狀。固態成像部分之膜之厚度階段性地或連續變化。另一選擇為，該固態成像部分之該膜之厚度可在上文所闡述之整個上方恆定。在圖14A之實例中，視角區A具有最薄並均勻之膜厚度d1，膜厚度d2在朝向視角區A之周邊行進時階段性地或連續變 厚，且最厚之膜厚度d3變成對應於凹狀部分2之周邊之支撐基板3之一區。在第三實例中，由於半導體晶圓21之膜厚度變化之事實，如圖14B中所圖解說明，可在半導體晶圓21係彎曲時而使半導體晶圓21彎曲同時具有一想像之彎曲形狀。在使半導體晶圓21彎曲之後，沿在圖13中圖解說明為虛線23之一切割線劃分半導體晶圓21及支撐基板3，且構成預期固態成像裝置。
圖15圖解說明第四實例。在該第四實例中，形成於半導體晶圓21之表面側上且具有一壓縮應力之應力膜5之膜厚度經構成以便根據地方而變化。亦即，應力膜5在對應於固態成像部分之視角區之部分中之膜厚度d4厚於其他部分之應力膜5之膜厚度d5，且應力膜5在該視角區處之壓縮應力最大。在第四實例中，在薄化圖15之半導體晶圓21之後，該視角區藉由應力膜5之壓縮應力而彎曲。然而，由於應力膜5在該視角區處之膜厚度d4厚於其他部分，因此半導體晶圓21容易彎曲且可彎曲至想像之彎曲形狀。在使半導體晶圓21彎曲之後，類似於上文所闡述之彼等情形沿切割道劃分半導體晶圓21及支撐基板3且構成預期固態成像裝置。
圖12至圖15中所圖解說明之第四實施例之第一實例至第四實例應用於第一實施例中所闡述之固態成像裝置。除彼之外，若將藉由熱處理或光輻照而在體積上收縮之接著劑填充於支撐基板3之凹狀部分2中，則第一實例至第四實例可應用於第二實施例中所闡述之固態成像裝置。另外，若 支撐基板3之凹狀部分2係一真空狀態，則該第一實例至該第四實例可應用於第三實施例中所闡述之固態成像裝置。
5.第五實施例
固態成像裝置之實例
圖16圖解說明根據本發明之一固態成像裝置之一第五實施例。本實施例係應用於背面照明型CMOS固態成像裝置之一情形。根據第五實施例之固態成像裝置41包括：支撐基板3，支撐基板3包括凹狀部分2；及背面照明型固態成像晶片4，背面照明型固態成像晶片4接合於支撐基板3上以便藉由該視角區密封凹狀部分2。另外，具有一拉伸應力之一應力膜42形成於固態成像晶片4之光入射側之表面上。可將一電漿氮化矽膜或一電漿氧化矽膜用作具有拉伸應力之應力膜42。實質上不影響固態成像晶片4之一絕緣膜43形成於與固態成像晶片4之光入射側相對之表面上。
在本實施例中，類似於上文所闡述之彼等情形，舉例而言，固態成像晶片4與支撐基板3藉由一室溫電漿接合方法彼此接合。另外，在固態成像晶片4經薄化之後，具有拉伸應力之應力膜42形成於固態成像晶片4之光入射側之表面上。經薄化固態成像晶片4之視角區藉由應力膜42之拉伸應力而彎曲至凹狀部分2側。濾色器及晶片上透鏡可形成於應力膜42上，或應力膜42可在濾色器及晶片上透鏡形成於經薄化之固態成像晶片上之後形成於包括晶片上透鏡之表面上。
類似於上文所闡述之彼等情形，亦在本實施例中，每一 視角區在包括對應於每一晶片區之複數個固態成像部分之半導體晶圓接合於支撐基板3之狀態下彎曲。此後，該半導體晶圓及支撐基板3劃分成每一固態成像晶片4，且經劃分之組態變成圖16中所圖解說明之一組態。
由於其他組態類似於上文所闡述之第一實施例之彼等組態，因此藉由相同元件符號指示對應部分，且省略重複說明。
根據第五實施例之固態成像裝置41，應力膜42形成於固態成像晶片4之光入射側之表面上，固態成像晶片4之視角區藉由使用應力膜42之拉伸應力而彎曲至凹狀部分2側，且形成彎曲表面之成像表面。在本實施例中，半導體晶圓21如此接合於支撐基板上，且僅視角區彎曲。因此，一視角區之一中心與一成像透鏡系統之一光學中心之間的匹配精確度得以改良，且透鏡像差可係藉由使該成像表面彎曲而得以抑制。可在固態成像晶片4側處抑制成像透鏡像差，且可減小成像透鏡系統之透鏡之數目。除彼之外，可實現類似於該第一實施例中所闡述之彼等效應之效應。
固態成像裝置之製造方法之實例
圖17A及圖17B圖解說明根據第五實施例之固態成像裝置41之製造方法之一實例。而且在本實施例中，製備包括凹狀部分2及半導體晶圓21之支撐基板3。在半導體晶圓21上形成由配置複數個像素之像素區、周邊電路部分及多層佈線層構成之複數個背面照明型固態成像部分(對應於固態成像晶片)。在半導體晶圓32之表面側上形成絕緣膜 43。舉例而言，經由氧化矽膜7在排除支撐基板3之凹狀部分2之外的表面上形成由一電漿氮化矽膜構成之硬遮罩8。
如圖17A中所圖解說明，在本實施例中，將半導體晶圓21與支撐基板3彼此接合。當執行該接合時，類似於上文所闡述之彼等情形，舉例而言，藉由一室溫電漿接合方法而將支撐基板3之每一凹狀部分2與半導體晶圓21彼此接合以使得支撐基板3之每一凹狀部分2由半導體晶圓21側之每一固態成像部分之視角區密封。隨後，薄化半導體晶圓21。在經薄化之半導體晶圓21之光入射側之表面(一所謂的後表面)上形成具有一拉伸應力之應力膜42。舉例而言，可將一電漿氮化矽膜或一電漿氧化矽膜及諸如此類用作應力膜42。
藉由應力膜42之拉伸應力而使經薄化之半導體晶圓21之每一固態成像部分之視角區彎曲至凹狀部分2側。舉例而言，該彎曲可係一球形形狀之彎曲。藉由使該視角區彎曲，在對應於由成像透鏡像差產生之場曲之彎曲表面中形成成像表面。
其次，在應力膜42上形成濾色器及晶片上透鏡。其次，沿在圖17B中圖解說明為虛線23之切割線劃分半導體晶圓21及支撐基板3，且如圖16中所圖解說明而獲得其中成像表面係彎曲之預期背面照明型CMOS固態成像裝置41。
另外，可在形成晶片上透鏡之後在包括晶片上透鏡上之整個表面上形成應力膜42。
根據第五實施例之固態成像裝置41之製造方法，由於在 經薄化之半導體晶圓21之表面上形成具有一拉伸應力之應力膜42之事實，因此使每一固態成像部分之視角區彎曲至凹狀部分2側，且形成具有想像之彎曲形狀之成像表面。因此，類似於該第一實施例中所闡述之彼等情形，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可製造其中該成像表面係彎曲且透鏡像差受抑制之固態成像裝置31。除彼之外，實現類似於上文所闡述之該第一實施例之彼等效應之效應。
6.第六實施例
固態成像裝置之組態實例
圖18圖解說明本發明之一固態成像裝置一第六實施例。本實施例係應用於背面照明型CMOS固態成像裝置之一情形。根據第六實施例之固態成像裝置44包括：支撐基板3，支撐基板3包括凹狀部分2；及背面照明型固態成像晶片4，背面照明型固態成像晶片4接合於支撐基板3上以便藉由該視角區密封凹狀部分2。另外，具有一壓縮應力之應力膜5形成於與固態成像晶片4之光入射側相對之側之表面處，且具有一拉伸應力之應力膜42形成於該光入射側之表面上。
在本實施例中，類似於上文所闡述之彼等情形，舉例而言，固態成像晶片4與支撐基板3在具有一壓縮應力之應力膜5形成於固態成像晶片4之狀態下藉由一室溫電漿接合方法彼此接合。另外，在固態成像晶片4薄化之後，具有拉伸應力之應力膜42形成於固態成像晶片4之光入射側之表 面上。經薄化之固態成像晶片4之視角區藉由應力膜5之壓縮應力及應力膜42之拉伸應力而彎曲至凹狀部分2側。濾色器及晶片上透鏡可形成於應力膜42上，或應力膜42可在濾色器及晶片上透鏡形成於經薄化之固態成像晶片上之後形成於包括晶片上透鏡之表面上。
類似於上文所闡述之彼等情形，亦在本實施例中，該視角區在包括對應於每一晶片區之複數個固態成像部分之半導體晶圓接合於支撐基板3之狀態下彎曲。此後，該半導體晶圓及支撐基板3劃分成每一固態成像晶片4，且經劃分之組態變成圖18中所圖解說明之一組態。
由於其他組態類似於上文所闡述之第一實施例之彼等組態，因此藉由相同元件符號指示對應部分，且省略重複說明。
根據第六實施例之固態成像裝置44，彼此具有相反側應力之應力膜5及42形成於固態成像晶片4之兩個表面上，視角區藉由使用應力膜5之壓縮應力及應力膜42之拉伸應力而彎曲至凹狀部分2側，且形成彎曲表面之成像表面。藉由分別控制壓縮應力及拉伸應力，獲得一更期望(想像)之彎曲形狀。在本實施例中，半導體晶圓如此接合於支撐基板上，且僅視角區彎曲。因此，一視角區之一中心與一成像透鏡系統之一光學中心之間的匹配精確度得以改良，且透鏡像差可藉由使該成像表面彎曲而得以抑制。可在固態成像晶片4側處抑制成像透鏡像差，且可減小成像透鏡系統之透鏡之數目。除彼之外，可實現類似於該第一實施例 中所闡述之彼等效應之效應。
固態成像裝置之製造方法之實例
圖19A及圖19B圖解說明根據第六實施例之固態成像裝置44之製造方法之一實例。而且在本實施例中，製備包括凹狀部分2及半導體晶圓21之支撐基板3。在半導體晶圓21上形成由配置複數個像素之像素區、周邊電路部分及多層佈線層構成之複數個背面照明型固態成像部分(對應於固態成像晶片)。在與半導體晶圓32之光入射側相對之表面側上形成具有壓縮應力之應力膜5。此處，經由氧化矽膜6形成構成應力膜5之一電漿氮化矽膜。舉例而言，經由氧化矽膜7在排除支撐基板3之凹狀部分2之外的表面上形成由一電漿氮化矽膜構成之硬遮罩8。
如圖19A中所圖解說明，在本實施例中，將半導體晶圓21與支撐基板3接合以使得應力膜5與硬遮罩8彼此接觸。當執行該接合時，類似於上文所闡述之彼等情形，舉例而言，藉由一室溫電漿接合方法而將支撐基板3之每一凹狀部分2與半導體晶圓21彼此接合以使得支撐基板3之每一凹狀部分2由半導體晶圓21側之每一固態成像部分之視角區密封。隨後，薄化半導體晶圓21。在經薄化之半導體晶圓21之光入射側之表面(一所謂的後表面)上形成具有一拉伸應力之應力膜42。舉例而言，可將一電漿氮化矽膜或一電漿氧化矽膜及諸如此類用作應力膜42。
藉由具有壓縮應力及拉伸應力(亦即該等應力在彼此相反之一方向上)之應力膜5及42，使經薄化半導體晶圓21之 每一固態成像部分之視角區彎曲至凹狀部分2側。舉例而言，該彎曲可係一半球形形狀之彎曲。藉由使該視角區彎曲，在對應於由成像透鏡像差產生之場曲之彎曲表面中形成成像表面。
其次，在應力膜42上形成濾色器及晶片上透鏡。其次，沿在圖19B中圖解說明為虛線23之切割線劃分半導體晶圓21及支撐基板3，且如圖18中所圖解說明而獲得其中成像表面係彎曲之預期背面照明型CMOS固態成像裝置44。
另外，可在形成晶片上透鏡之後在包括晶片上透鏡上之整個表面上形成應力膜42。
根據第六實施例之固態成像裝置44之製造方法，由於在經薄化之半導體晶圓21之兩個表面上形成具有方向彼此相反之應力之應力膜5及42之事實，因此僅使視角區彎曲至凹狀部分2側，且形成具有想像之彎曲形狀之成像表面。
因此，類似於該第一實施例中所闡述之彼等情形，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可製造其中該成像表面係彎曲且透鏡像差受抑制之固態成像裝置31。除彼之外，實現類似於上文所闡述之該第一實施例之彼等效應之效應。
7.第七實施例
固態成像裝置之組態實例
圖20圖解說明本發明之一固態成像裝置一第七實施例。本實施例係應用於背面照明型CMOS固態成像裝置之一情形。根據第七實施例之固態成像裝置46包括：一固態成像 基板47，在固態成像基板47中形成並薄化背面照明型固態成像部分；及支撐基板48，支撐基板48接合於固態成像基板47上。另外，固態成像裝置46係藉由使經薄化之視角區A彎曲至凹狀部分49側而構成，在凹狀部分49側中移除支撐基板48之一部分。固態成像裝置46對應於一所謂的固態成像晶片。
在固態成像基板47中，複數個像素於其中配置於一個矽基板51上之一像素區及周邊電路部分形成，濾色器及晶片上透鏡形成於基板51之光入射側之後表面上，且多層佈線層53形成於與基板51之光入射側相對之表面上(參照圖2)。在固態成像基板47在該多層佈線層側處接合於支撐基板48上之後，固態成像基板47薄化，且濾色器及晶片上透鏡形成。舉例而言，支撐基板48可係由一個矽基板構成。
在本實施例中，具有壓縮應力之應力膜形成於固態成像基板47之多層佈線層53上，或多層佈線層53之層間絕緣膜係由具有壓縮應力之膜(對應於應力膜)形成。另外，對應於支撐基板48之視角區A之部分之一部分係藉由蝕刻而被移除且凹狀部分49形成於固態成像基板47接合於支撐基板48之狀態下。由於凹狀部分49形成之事實，因此經薄化之膜狀態下之視角區A藉由應力膜之壓縮應力而彎曲至凹狀部分49側。
固態成像裝置之製造方法之實例
圖21A至圖21C圖解說明根據第七實施例之固態成像裝置46之製造方法之一實例。首先，在圖21A之一程序中， 製備由矽形成之一半導體晶圓52，在半導體晶圓52上形成由像素區及周邊電路構成之複數個固態成像部分，且經由層間絕緣膜在半導體晶圓52之表面上形成在複數個層中具有佈線之多層佈線層53。此處，多層佈線層53之層間絕緣膜係由具有壓縮應力之膜形成。另外，可在該多層佈線層上形成具有壓縮應力之應力膜。隨後，在半導體晶圓52在多層佈線層53側中接合於支撐基板48上之後，薄化半導體晶圓52。在該薄化之後，在半導體晶圓52上形成濾色器及晶片上透鏡。
其次，如圖21B中所圖解說明，藉由蝕刻選擇性地移除支撐基板48之一部分(亦即，對應於半導體晶圓52側之每一固態成像部分中之視角區A之部分)，且形成凹狀部分49。視角區A變成經薄化之膜狀態。
如圖21C中所圖解說明，由於對應於支撐基板48之視角區之部分被移除且視角區A經薄化之事實，藉由層間絕緣膜之壓縮應力之效應而僅使對應於視角區A之區彎曲，且形成具有一期望彎曲表面之成像區。其次，沿在圖21C中圖解說明為虛線23之一切割線劃分半導體晶圓52及支撐基板48，且如圖20A至圖20C中所圖解說明而獲得其中成像表面係彎曲之預期背面照明型CMOS固態成像裝置46。
根據依據第七實施例之固態成像裝置46及其製造方法，由於本地移除經接合以用於薄化半導體晶圓52之一正常支撐基板48之事實，藉由使用層間絕緣膜或應力膜之壓縮應力而使視角區彎曲。因此，該視角區之中心與成像透鏡系 統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可藉由使該成像表面彎曲而改良相對於透鏡像差之抑制。可在固態成像晶片4側處抑制成像透鏡像差，且可減小成像透鏡系統之透鏡之數目。在本實施例中，由於沒必要單獨製備具有與上文所闡述之實施例及修改方案中之彎曲形狀匹配之凹狀部分2之支撐基板4，因此製造程序之數目可減小，且本實施例可容易製造。除彼之外，可實現類似於該第一實施例中所闡述之彼等效應之效應。
8.第八實施例
固態成像裝置之組態實例
圖22圖解說明本發明之一固態成像裝置一第八實施例。本實施例係應用於背面照明型CMOS固態成像裝置之一情形。首先，將參照圖25A及圖25B來闡述應用於根據第八實施例之固態成像裝置之一基本示意性組態。如圖25A中所圖解說明，在應用於第八實施例之固態成像裝置之一實例中，一像素陣列(像素區)62及一控制電路63安裝於一第一半導體晶片部分61上，且包括用於處理一信號之一信號處理電路之一邏輯電路64安裝於一第二半導體晶片部分65上。第一半導體晶片部分61及第二半導體晶片部分65彼此電連接且背面照明型CMOS固態成像裝置構成為一單個半導體晶片。如圖25B中所圖解說明，在應用於第八實施例之固態成像裝置之其他實例中，像素陣列62安裝於第一半導體晶片部分61上，且控制電路63及包括一信號處理電路之邏輯電路64安裝於第二半導體晶片部分65上。第一半導 體晶片部分61及第二半導體晶片部分65彼此電連接且背面照明型CMOS固態成像裝置構成為一單個半導體晶片。
圖26圖解說明圖25A之固態成像裝置之一指定實例。背面照明型CMOS固態成像裝置67經構成以便包括像素陣列62及控制電路63形成於其中之第一半導體晶片部分61及具有所形成之邏輯電路64之第二半導體晶片部分65接合至的一層壓式半導體晶片66。第一半導體晶片部分61及第二半導體晶片部分65彼此接合以使得多層佈線層67及77彼此面對。在本實例中，第一半導體晶片部分61及第二半導體晶片部分65藉由一接著層81而彼此接合。然而，除彼之外，第一半導體晶片部分61及第二半導體晶片部分65可藉由電漿接合而接合。多層佈線層67係藉由經由層間絕緣膜68安置複數個層之佈線69而形成。多層佈線層77係藉由經由層間絕緣膜78安置複數個層之佈線79而形成。
在由第一半導體晶片部分61之矽構成之第一半導體基板71中，形成其中光電二極體PD用作光電轉換部分且由複數個像素電晶體構成之複數個像素以二維方式配置之像素陣列(像素區)。舉例而言，複數個像素電晶體係由一轉移電晶體、一重置電晶體、一放大電晶體之三個電晶體或係由添加一選擇電晶體至該三個電晶體之四個電晶體構成。在圖26中，複數個像素電晶體係由包括一浮動擴散部FD及一轉移閘電極72之轉移電晶體Tr1表示。另外，一控制電路係由藉由一對源極及汲極區73及一閘電極74構成之複數個MOS電晶體Tr12形成於第一半導體基板71中。一元件符號 75指示一元件分離區。
另外，一邏輯電路係由藉由一對源極及汲極區83及一閘電極84構成之複數個MOS電晶體Tr21形成於由第二半導體晶片部分65之矽構成之第二半導體基板82中。一元件符號85指示一元件分離區。
在第一半導體晶片部分61與第二半導體晶片部分65彼此接合之後，其中形成像素陣列之第一半導體基板71在使第二半導體晶片部分65作為基礎基板之同時被薄化，且此後，該半導體部分之一部分被完全移除。一絕緣膜87塗佈包括半導體經移除區86部分之第一半導體基板之整個後表面。在半導體經移除區86中，與第一半導體晶片部分61側之佈線69整體而形成之一連接墊88和與第二半導體晶片65側之佈線79整體而形成之一連接墊89經由一穿透電極91而彼此電連接。穿透電極91之周邊係由一絕緣膜92絕緣。
在第一半導體基板71薄化之後，濾色器95及晶片上透鏡96經由一遮光層93及一平坦化膜94而形成，且一層壓式晶片型背面照明式CMOS固態成像裝置67得以構成。
如圖22中所圖解說明，根據第八實施例之固態成像裝置101經構成以使得第一半導體晶片部分61與第二半導體晶片部分65彼此接合。如圖25A及圖25B中所圖解說明，第一半導體晶片部分61包括至少形成於第一半導體基板102上之像素陣列62、濾色器及晶片上透鏡以及形成於第一半導體基板102之表面上之多層佈線層103。第二半導體晶片部分65包括至少形成於第二半導體基板104上之邏輯電路 64及形成於第二半導體基板104之表面上之多層佈線層105。
另外，在本實施例中，第二半導體晶片部分65之第二半導體基板104經薄化以使得一凹狀部分106形成於對應於第一半導體晶片部分61之視角區A之部分中。由於邏輯電路64形成於該第二半導體基板之一極性表面上(例如，其中厚度為約5nm之一區上)，因此第二半導體基板104可經薄化以便保持邏輯電路64。藉由該薄化，舉例而言，當多層佈線層105與103之層間絕緣膜形成為具有一壓縮應力之一膜時，僅對應於經薄化之視角區A之區彎曲至凹狀部分106側。另外，甚至在具有壓縮應力之膜單獨形成於多層佈線層之表面上時，視角區A類似地彎曲至上述部分。
固態成像裝置之製造方法之實例
圖23A至圖24B圖解說明根據第八實施例之固態成像裝置101之製造方法之一實例。首先，如圖23A中所圖解說明，製備一第一半導體晶圓611及一第二半導體晶圓651。在第一半導體晶圓611中，在其由矽構成之第一半導體基板102上形成對應於複數個第一半導體晶片之固態成像部分，且形成多層佈線層103，在多層佈線層103中複數個層中之佈線經由層間絕緣膜而安置於第一半導體基板102之表面上。在對應於每一第一半導體晶片部分之固態成像部分中，形成由光電二極體及複數個像素電晶體構成之複數個像素配置於其中之像素陣列或由該像素陣列及複數個MOS電晶體構成之控制電路。多層佈線層103經形成從而 對應於每一固態成像部分。在本實施例中，該層間絕緣膜係由具有一壓縮應力之一膜形成。除彼之外，可在該層間絕緣膜之表面上形成肯定具有一壓縮應力之一膜。
在第二半導體晶圓651中，在其由矽構成之第二半導體基板104上形成對應於複數個第二半導體晶片之一電路組態部分，且形成多層佈線層105，在多層佈線層105中複數個層中之佈線經由層間絕緣膜而安置於第二半導體基板104之表面上。該邏輯電路係由複數個MOS電晶體形成，包括該電路組態部分中之複數個CMOS電晶體。在本實施例中，多層佈線層105之該層間絕緣膜係由具有一壓縮應力之一膜形成。除彼之外，可在該層間絕緣膜之表面上形成肯定具有一壓縮應力之一膜。
其次，如圖23B中所圖解說明，第一半導體晶圓611與第二半導體晶圓651接合以使得該等層間絕緣膜彼此面對。可透過一接著層之接合或一電漿接合及諸如此類來執行該接合。
其次，如圖23C中所圖解說明，薄化第一半導體晶圓611之第一半導體基板102。隨後，雖然未圖解說明，但執行第一半導體晶圓611中之固態成像部分與第二半導體晶圓651中之電路組態部分之間的互連，且在對應於每一固態成像部分之像素陣列之經薄化之第一半導體基板102之後表面上形成濾色器及晶片上透鏡(例如，參照圖26)。
其次，如圖24A中所圖解說明，藉由一選擇性蝕刻或諸如此類自該後表面側薄化第二半導體晶圓651之第二半導 體基板105之一部分。亦即，薄化對應於第一半導體基板102側之每一視角區A之第二半導體基板104之區且形成凹狀部分以便保持第二半導體基板之表面側之電路組態部分。
如圖24B中所圖解說明，由於對應於第二半導體基板104之視角區A之部分被移除且變成經薄化之膜狀態之事實，藉由層間絕緣膜之壓縮應力之效應而僅使對應於視角區A之區彎曲，且形成具有一期望彎曲表面之成像區。其次，沿在圖24B中圖解說明為虛線23之切割線劃分層壓式半導體晶圓611及651，且如圖22中所圖解說明而獲得其中成像表面係彎曲之預期背面照明型CMOS固態成像裝置101。
根據依據第八實施例之固態成像裝置101及其製造方法，在第一半導體晶圓611與第二半導體晶圓651彼此接合之後，局部地薄化對應於每一視角區之部分之第二半導體基板104。藉由使用該層間絕緣膜或該應力膜由於該薄化之壓縮應力而使視角區彎曲。因此，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可藉由使該成像表面彎曲而改良相對於透鏡像差之抑制。可在固態成像晶片側處抑制成像透鏡像差，且可減小成像透鏡系統之透鏡之數目。在本實施例中，由於沒必要單獨製備具有與上文所闡述之實施例及修改方案中之彎曲形狀匹配之凹狀部分2之支撐基板4，因此製造程序之數目可減小，且本實施例可容易製造。除彼之外，可實現類似於該第一實施例中所闡述之彼等效應之效應。
9.第九實施例
固態成像裝置之組態實例
圖27圖解說明本發明之一固態成像裝置一第九實施例。本實施例係應用於背面照明型CMOS固態成像裝置之一情形。根據第九實施例之固態成像裝置111包括：固態成像基板47，在固態成像基板47中形成並薄化背面照明型固態成像部分；及支撐基板48，支撐基板48接合於固態成像基板47上。舉例而言，支撐基板48係由一個矽基板形成且包括一凹狀部分112，在凹狀部分112中在厚度方向上之整個區上方移除對應於固態成像基板47之視角區A之部分。舉例而言，藉由光輻照(諸如紫外光)或加熱而在體積上收縮之一接著劑113填充於凹狀部分112中。另外，密封接著劑113之一密封基板114接合於支撐基板48之後表面上。舉例而言，密封基板114可係由一個矽基板、一玻璃基板或諸如此類形成。
在固態成像基板47中，其中複數個像素配置於矽基板51上之像素區及周邊電路部分形成於矽基板51上，濾色器及晶片上透鏡形成於基板51之光入射側之後表面上，且多層佈線層53形成於與基板51之光入射側相對之表面上。在固態成像基板47在多層佈線層53側處接合於支撐基板48上之後，固態成像基板47薄化且濾色器及晶片上透鏡形成。固態成像裝置46對應於所謂的固態成像晶片。
在本實施例中，凹狀部分112本地形成於接合於固態成像基板47上之支撐基板48中，視角區A變成經薄化之膜狀 態，接著劑113填充於凹狀部分112中，且接著劑113係藉由密封基板114密封。另外，接著劑113藉由光輻照或熱處理而在體積上收縮，且僅經薄化之膜狀態中之視角區A係藉由體積收縮而彎曲。
固態成像裝置之製造方法之實例
圖28A至圖29B圖解說明根據第九實施例之固態成像裝置111之製造方法之一實例。首先，如圖28A中所圖解說明，製備由矽形成之半導體晶圓52，在半導體晶圓52上形成由像素區及周邊電路構成之複數個固態成像部分，且經由層間絕緣膜在半導體晶圓52之表面上形成在複數個層中具有佈線之多層佈線層53。隨後，在半導體晶圓52在多層佈線層53側中接合於支撐基板(半導體晶圓)48上之後，薄化半導體晶圓52。在該薄化之後，在半導體晶圓52上形成濾色器及晶片上透鏡。
其次，如圖28B中所圖解說明，藉由蝕刻選擇性地移除支撐基板48之一部分(亦即，對應於半導體晶圓52側之每一固態成像部分中之視角區A之部分)，且形成凹狀部分112。視角區A變成經薄化之膜狀態。
其次，如圖29A中所圖解說明，將藉由光輻照或熱處理而在體積上收縮之接著劑113填充於每一凹狀部分112中，且接合由一半導體晶圓或一玻璃晶圓構成之密封基板114。將接著劑113與對應於視角區之區之層間絕緣層53彼此接合。
其次，藉由相對於接著劑113執行光輻照或熱處理而使 接著劑113在體積上收縮，如圖29B中所圖解說明，僅使每一視角區A彎曲成一球形形狀，且形成具有一期望曲率之彎曲表面之成像表面。其次，沿在圖29B中圖解說明為虛線23之切割線劃分半導體晶圓及支撐基板，且如圖27中所圖解說明而獲得其中成像表面係彎曲之預期背面照明型CMOS固態成像裝置111。
在根據第九實施例之固態成像裝置111及其製造方法中，在經接合以用於薄化半導體晶圓52之一正常支撐基板48中形成對應於視角區A之凹狀部分112，且將接著劑113填充於凹狀部分112中。由於藉由相對於由密封基板114密封之接著劑113執行光輻照或熱處理而使接著劑113在體積上收縮之事實，視角區A彎曲。因此，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可藉由使該成像表面彎曲而改良相對於透鏡像差之抑制。可在固態成像晶片側處抑制成像透鏡像差，且可減小成像透鏡系統之透鏡之數目。在本實施例中，由於沒必要單獨製備具有與上文所闡述之實施例及修改方案中之彎曲形狀匹配之凹狀部分2之支撐基板4，因此製造程序之數目可減小，且本實施例可容易製造。除彼之外，可實現類似於該第一實施例中所闡述之彼等效應之效應。
10.第十實施例
固態成像裝置之組態實例
圖30圖解說明本發明之一固態成像裝置一第十實施例。本實施例係應用於背面照明型CMOS固態成像裝置之一情 形。根據第十實施例之固態成像裝置116包括：固態成像基板47，在固態成像基板47中形成並薄化背面照明型固態成像部分；及支撐基板48，支撐基板48接合於固態成像基板47上。舉例而言，支撐基板48係由一個矽基板形成且包括一凹狀部分112，在凹狀部分112中在厚度方向上之整個區上方移除對應於固態成像基板47之視角區A之部分。舉例而言，一應力膜117形成於包括凹狀部分112之內部表面之支撐基板之整個後表面上方。具有一壓縮應力之絕緣膜或藉由熱處理而收縮之一熱可收縮膜可形成為應力膜117。在本實施例中，應力膜117係由熱可收縮膜形成。
在固態成像基板47中，其中複數個像素配置於矽基板51上之像素區及周邊電路部分形成於矽基板51上，濾色器及晶片上透鏡形成於基板51之光入射側之後表面上，且多層佈線層53形成於與基板51之光入射側相對之表面上。在固態成像基板47在多層佈線層53側處接合於支撐基板48上之後，固態成像基板47薄化且濾色器及晶片上透鏡形成。固態成像裝置46對應於所謂的固態成像晶片。
在本實施例中，凹狀部分112本地形成於接合於固態成像基板47上之支撐基板48中，視角區A變成經薄化之膜狀態，且應力膜117係由熱可收縮膜形成於包括凹狀部分112之內部表面之支撐基板48之後表面上。另外，應力117經熱收縮，且僅該經薄化之膜狀態下之視角區A彎曲。
固態成像裝置之製造方法
圖31A至圖32B圖解說明根據第十實施例之固態成像裝 置116之製造方法之一實例。類似於上文所闡述之彼等情形，如圖31A中所圖解說明，製備係由矽形成之半導體晶圓52，在半導體晶圓52中形成由像素區及周邊電路構成之複數個固態成像部分，且經由層間絕緣膜在半導體晶圓52之表面上形成在複數個層中具有佈線之多層佈線層53。隨後，在半導體晶圓52在多層佈線層53側中接合於支撐基板(半導體晶圓)48上之後，薄化半導體晶圓52。在該薄化之後，在半導體晶圓52上形成濾色器及晶片上透鏡。
其次，如圖31B中所圖解說明，藉由蝕刻選擇性地移除支撐基板48之一部分(亦即，對應於半導體晶圓52側之每一固態成像部分中之視角區A之部分)，且形成凹狀部分112。視角區A變成經薄化之膜狀態。
其次，如圖32A中所圖解說明，在支撐基板48之整個後表面上形成藉由熱可收縮膜構成之應力膜117以便填充於凹狀部分112中。
其次，如圖32B中所圖解說明，舉例而言，藉由執行回蝕移除凹狀部分112中之應力膜117之一部分以使得應力膜117保留於凹狀部分112之內部表面中，且形成一腔118。其次，使應力膜117經受熱處理。由於藉由熱處理而使應力膜117熱收縮之事實，該經薄化之膜狀態下之視角區A以一球形形狀彎曲至腔118側，且形成具有一期望曲率之彎曲表面之成像表面。隨後，沿在圖32B中圖解說明為虛線23之切割線劃分半導體晶圓及支撐基板，且如圖30中所圖解說明而獲得其中成像表面係彎曲之預期背面照明型 CMOS固態成像裝置116。
在根據第十實施例之固態成像裝置116及其製造方法中，在經接合以用於薄化半導體晶圓52之一正常支撐基板48中形成對應於視角區A之凹狀部分112，且自凹狀部分112之內部表面至該支撐基板之整個後表面形成應力膜117。由於應力膜117熱收縮之事實，視角區A彎曲。因此，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可藉由使該成像表面彎曲而改良相對於透鏡像差之抑制。可在固態成像晶片側處抑制成像透鏡像差，且可減小成像透鏡系統之透鏡之數目。在本實施例中，由於沒必要單獨製備具有與上文所闡述之實施例及修改方案中之彎曲形狀匹配之凹狀部分2之支撐基板4，因此製造程序之數目可減小，且本實施例可容易製造。除彼之外，可實現類似於該第一實施例中所闡述之彼等效應之效應。
根據上文所闡述之實施例及修改方案之固態成像裝置係應用於背面照明型固態成像裝置之情形。然而，本發明之一實施例亦可應用於一正面照明型固態成像裝置。此將在下文中闡述。
11.第十一實施例
固態成像裝置之組態實例
圖33圖解說明本發明之一固態成像裝置一第十一實施例。本實施例係應用於正面照明型CMOS固態成像裝置之一情形。根據該第十一實施例之固態成像裝置121包括： 一支撐基板3，支撐基板3包括一凹狀部分2；正面照明型固態成像晶片124，背面照明型固態成像晶片124接合於支撐基板上以便藉由一視角區密封凹狀部分2；及一應力膜125，應力膜125形成於固態成像晶片124之表面上。
應力膜125係藉由具有一拉伸應力之一膜形成於正面照明型固態成像晶片124之光入射表面側之表面上。舉例而言，應力膜125形成於晶片上透鏡上。舉例而言，可將一電漿氮化矽膜或一電漿氧化矽膜用作具有拉伸應力之應力膜125。
在固態成像晶片124中，如下文所闡述，由光電二極體及複數個像素電晶體構成之複數個像素配置於其中之一像素區及用於處理一信號之一周邊電路部分形成於一個矽基板128上，且一多層佈線層形成於矽基板128之表面上。另外，濾色器及晶片上透鏡形成於該多層佈線層上。在自後表面側薄化矽基板128之後，用於接合該支撐基板之一絕緣膜122形成於矽基板128之後表面上。
此外，本實施例在光照明側之表面上包括應力膜125，且處於經薄化之膜狀態下之固態成像晶片124接合至支撐基板3。在固態成像晶片124支撐至支撐基板3之狀態下，固態成像晶片124經構成以便藉由應力膜125之拉伸應力彎曲至凹狀部分2側。亦即，固態成像晶片124根據凹狀部分2之上部邊緣2a之形狀而彎曲。藉由該彎曲，視角區A中之成像表面124A形成於對應於由成像透鏡像差產生之場曲之一彎曲表面中。
而且在本實施例中，類似於上文所闡述之彼等情形，該視角區在包括對應於每一晶片區之複數個固態成像部分之半導體晶圓接合於支撐基板3上之狀態下彎曲。此後，由於該半導體晶圓以及支撐基板3劃分成每一固態成像晶片124，因此經劃分之組態係如圖33中所圖解說明之一組態一樣。
圖34圖解說明正面照明型固態成像晶片124之一實例之一示意性組態(主要部分)。在固態成像晶片124中，用作光電轉換部分之光電二極體PD及由複數個像素電晶體Tr構成之複數個像素以二維方式配置於矽基板128上，且像素區126形成。在圖34中，複數個像素電晶體Tr係由包括浮動擴散部FD及一轉移閘電極127之一轉移電晶體表示。複數個層中之佈線132安置於其中之一多層佈線層133經由一層間絕緣膜131形成於矽基板128之表面側上。另外，濾色器134及晶片上透鏡135形成於對應於像素區126之多層佈線層133上。雖然未圖解說明，但包括邏輯電路或諸如此類之周邊電路部分形成於像素區126之外部之矽基板區處。如圖34中所圖解說明，在本實施例中，在固態成像晶片接合於支撐基板3上之前，自該後表面側薄化矽基板128。
由於其他組態類似於上文所闡述之第一實施例之彼等組態，因此藉由相同元件符號指示對應於圖1之彼等部分之部分，且在圖33中省略重複說明。
固態成像裝置之製造方法之實例
圖35A至圖35C圖解說明根據第十一實施例之固態成像 裝置121之製造方法之一實例。如圖35A中所圖解說明，在構成係由矽形成之半導體晶圓137之每一固態成像晶片之區處形成複數個正面照明型固態成像部分。如上文所闡述，每一固態成像部分包括像素區、周邊電路部分、多層佈線層、濾色器、晶片上透鏡或諸如此類。另外，在包括固態成像部分之半導體晶圓137之表面(亦即，包括晶片上透鏡之表面之整個表面)上形成具有一拉伸應力之應力膜125。此後，自該後表面使半導體晶圓137經受研磨、濕式蝕刻或諸如此類，且將其薄化直至一虛線所指示之一位置140。在經薄化之半導體晶圓137之後表面上形成用於接合支撐基板3之一期望絕緣膜122。
其次，如圖35B中所圖解說明，將經薄化之半導體晶圓137接合至包括凹狀部分2之支撐基板3。在此接合中，將每一固態成像部分之視角區A對準並接合以便密封對應凹狀部分2。
如圖35C中所圖解說明，若將經薄化之半導體137接合至支撐基板3，則視角區A藉由應力膜125之拉伸應力彎曲至凹狀部分2側之一球形形狀，且形成具有一期望曲率之彎曲表面之成像表面。此後，沿在圖35C中圖解說明為虛線23之切割線劃分半導體晶圓及支撐基板，且如圖33中所圖解說明而獲得其中成像表面係彎曲之預期正面照明型CMOS固態成像裝置121。
根據第十一實施例之固態成像裝置121及其製造方法，將半導體晶圓137如此接合至支撐基板3，且藉由使用形成 於該表面側上之應力膜125之拉伸應力而使僅正面照明型視角區A彎曲。因此，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可藉由使該成像表面彎曲而改良相對於透鏡像差之抑制。可在固態成像晶片側處抑制成像透鏡像差，且可減小成像透鏡系統之透鏡之數目。除彼之外，可實現類似於該第一實施例中所闡述之彼等效應之效應。
12.第十二實施例
固態成像裝置之組態實例
圖36圖解說明本發明之一固態成像裝置一第十二實施例。本實施例係應用於正面照明型CMOS固態成像裝置之一情形。在根據第十二實施例之固態成像裝置141中，具有拉伸應力之應力膜125形成於正面照明型固態成像晶片124之表面側上，且具有壓縮應力之應力膜5形成於後表面側上，且固態成像晶片124接合至支撐基板3。固態成像晶片124經薄化，且在固態成像晶片124接合至支撐基板3時僅視角區A藉由應力膜125之拉伸應力及應力膜5之壓縮應力之效應而彎曲至凹狀部分2側。
由於其他組態類似於上文所闡述之第十一實施例之彼等組態，因此藉由相同元件符號指示對應於圖33之彼等部分之部分，且在圖36中省略重複說明。
在用於製造固態成像裝置141之方法中，替代圖35B之程序中之絕緣膜122而形成具有壓縮應力之應力膜5。除彼之外，可透過圖35A至圖35C中所闡述之相同程序來製造固 態成像裝置141。
根據第十二實施例之固態成像裝置141，藉由使用具有拉伸應力之應力膜125及具有壓縮應力之應力膜5，可在高可控性之情形下使視角區A彎曲。因此，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可藉由使該成像表面彎曲而改良相對於透鏡像差之抑制。可在固態成像晶片側處抑制成像透鏡像差，且可減小成像透鏡系統之透鏡之數目。除彼之外，可實現類似於該第一實施例中所闡述之彼等效應之效應。
另外，第二實施例及第三實施例可應用於正面照明型固態成像裝置。在此情形中，替代具有壓縮應力之應力膜5，具有拉伸應力之應力膜125形成於固態成像裝置之表面側上。此外，第九實施例及第十實施例可應用於正面照明型固態成像裝置。除彼之外，在正面照明型固態成像裝置中，可應用其中安裝第四實施例之凹口37之組態或其中在圖14A及圖14B中固態成像部分之膜厚度階段性地或連續變化之組態。
13.第十三實施例
固態成像裝置之組態實例及其製造方法之第一實例
在上文所闡述之圖6之第二實施例中，藉由使用具有壓縮應力之應力膜5之壓縮效應及接著劑32而使視角區彎曲。另一方面，雖然未圖解說明，但在一第十三實施例之一第一實例之一固態成像裝置中，在圖6之組態中省略應力膜5，且藉由使用僅接著劑32之壓縮應力而使視角區彎 曲。亦即，在根據本實施例之固態成像裝置中，在包括對應於每一晶片區之複數個固態成像部分之半導體晶圓接合於其中形成複數個凹狀部分之支撐基板上之後，該半導體晶圓及該支撐基板劃分成每一固態成像晶片。在本實施例中，經劃分之組態包括：支撐基板，該支撐基板包括凹狀部分；接著劑，該接著劑填充於該凹狀部分中且具有體積收縮；及固態成像晶片，該固態成像晶片接合於支撐基板上以便藉由視角區密封該凹狀部分且由接著劑黏附。另外，該視角區藉由由於光輻照或加熱所致的該接著劑之體積收縮而彎曲至凹狀部分，且提供形成於對應於由成像透鏡像差產生之場曲之彎曲表面中之成像表面。
在根據本實施例之固態成像裝置之製造方法中，在該支撐基板上形成複數個凹狀部分，且將具有體積收縮之接著劑填充於該等凹狀部分中。其次，將包括對應於每一晶片區之複數個固態成像部分之半導體晶圓接合於該支撐基板上以便藉由該固態成像部分之視角區密封每一凹狀部分，且藉由接著劑進行黏附。其次，複數個固態成像部分之視角區在該半導體晶圓經薄化之一狀態下藉由由於光輻照或加熱所致的該接著劑之體積收縮而彎曲至凹狀部分側，且該成像表面形成於對應於由成像透鏡像差產生之場曲之彎曲表面中。其次，將該半導體晶圓及該支撐基板劃分成構成固態成像晶片之複數個固態成像部分，且製造預期之固態成像裝置。
本實施例之固態成像裝置可應用於背面照明型或正面照 明型固態成像裝置。除了省略應力膜5之外，本實施例之組態類似於第二實施例之彼組態。因此，由於本實施例之固態成像裝置之組態及製造方法對應於其中省略應力膜5之圖6、圖7A及圖7B以及圖8A及圖8B之彼等情形，因此省略詳細說明。
根據本實施例之固態成像裝置，類似於第二實施例中所闡述之彼等情形，該視角區之整個表面藉由接著劑之體積收縮而均勻牽引，且整個視角區可均勻地彎曲至一半球形形狀。藉由控制該接著劑之體積收縮，該視角區之彎曲形狀可係一更期望(想像)之彎曲形狀。因此，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可藉由使該成像表面彎曲而改良相對於透鏡像差受之抑制。可在固態成像晶片側處抑制成像透鏡像差，且可減小成像透鏡系統之透鏡之數目。除彼之外，可實現類似於該第一實施例中所闡述之彼等效應之效應。
根據本實施例之固態成像裝置之製造方法，在將半導體晶圓如此接合至支撐基板之後，薄化該半導體晶圓，且執行相對於接著劑之熱處理或光輻照。將藉由體積收縮之接著劑將經薄化之半導體晶圓牽引至凹狀部分側之力施加至該半導體晶圓。由於該接著劑之牽引力均勻施加至整個黏附之視角區。藉由該效應，可使半導體晶圓之每一固態成像部分之視角區均勻彎曲至凹狀部分側。藉由控制該接著劑之體積收縮，可適當控制係彎曲之該視角區之曲率。因此，類似於該第一實施例中所闡述之彼等情形，該視角區 之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可製造其中該成像表面係彎曲且透鏡像差受抑制之固態成像裝置。除彼之外，實現類似於上文所闡述之該第一實施例之彼等效應之效應。
固態成像裝置之組態實例及其製造方法之第二實例
在上文所闡述之圖9之第三實施例中，藉由使用具有壓縮應力之應力膜5及一真空與大氣壓力之間的差壓而使該視角區彎曲。另一方面，雖然未圖解說明，但在一第十三實施例之一第二實例之一固態成像裝置中，在圖9之組態中省略應力膜5，且藉由僅使用差壓而使該視角區彎曲。亦即，在根據本實施例之固態成像裝置中，在包括對應於每一晶片區之複數個固態成像部分之半導體晶圓接合於複數個凹狀部分形成於其中之支撐基板上之後，該半導體晶圓及該支撐基板劃分成每一固態成像晶片。在本實施例中，經劃分之組態包括：支撐基板，其包括該凹狀部分；及固態成像晶片，其接合於該支撐基板上以便藉由該視角區密封該凹狀部分。另外，該視角區藉由該凹狀部分中之一真空與該固態成像晶片之外部之大氣壓力之間的差壓而彎曲至該凹狀部分，且提供形成於對應於由成像透鏡像差產生之場曲之彎曲表面中之成像表面。
在根據本實施例之固態成像裝置之製造方法中，在該支撐基板上形成複數個凹狀部分，且在該真空室中將包括對應於每一晶片區之複數個固態成像部分之該半導體晶圓接合於該支撐基板上以便藉由該固態成像部分之視角區密封 每一凹狀部分。此後，該室之內部部分達到大氣壓力。在該半導體晶圓經薄化之狀態下藉由一真空與該大氣壓力之間的差壓而使複數個固態成像部分之視角區彎曲至凹狀部分側，且在對應於由成像透鏡像差產生之場曲之彎曲表面中形成該成像表面。其次，將該半導體晶圓及該支撐基板劃分成構成固態成像晶片之複數個固態成像部分，且製造預期之固態成像裝置。
本實施例之固態成像裝置可應用於背面照明型或正面照明型固態成像裝置。除了省略應力膜5之外，本實施例之組態類似於第三實施例之彼組態。因此，由於本實施例之固態成像裝置之組態及製造方法對應於其中省略應力膜5之圖9、圖10A及圖10B以及圖11A及圖11B之彼等情形，因此省略詳細說明。
根據本實施例之固態成像裝置，類似於第三實施例中所闡述之彼等情形，該視角區之整個表面藉由該固態成像晶片之內部表面與外部表面之間的差壓而均勻牽引，且整個視角區可均勻地彎曲至一半球形形狀。藉由控制該凹狀部分中真空之程度，該視角區之彎曲形狀可係一更期望(想像)之彎曲形狀。因此，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可藉由使該成像表面彎曲而改良相對於透鏡像差之抑制。可在固態成像晶片側處抑制成像透鏡像差，且可減小成像透鏡系統之透鏡之數目。除彼之外，可實現類似於該第一實施例中所闡述之彼等效應之效應。
根據本實施例之固態成像裝置之製造方法，在於該真空室中將半導體晶圓與支撐基板彼此接合之後，將該半導體晶圓與該支撐基板抽出至大氣壓力狀態，且薄化該半導體晶圓。由於該半導體晶圓經薄化之事實，將藉由該凹狀部分中之一真空與該半導體晶圓之外部表面側中之大氣壓力之間的差壓將該半導體晶圓牽引至凹狀部分側之力施加至該半導體晶圓。由於該差壓之該牽引力均勻施加至整個視角區。藉由該效應，可使半導體晶圓之每一固態成像部分之視角區均勻彎曲至凹狀部分側。藉由控制該凹狀部分中真空之程度，可適當控制係彎曲之該視角區之曲率。因此，類似於該第一實施例中所闡述之彼等情形，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可製造其中該成像表面係彎曲且透鏡像差受抑制之固態成像裝置35。除彼之外，實現類似於上文所闡述之該第一實施例之彼等效應之效應。
14.第十四實施例
電子裝置之組態實例
舉例而言，根據本發明之上文所闡述之實施例及修改方案之固態成像裝置可應用於一相機系統(諸如一數位相機或一攝像機)之電子裝置或具有一成像功能之一行動電話、具有一成像功能之其他裝置或諸如此類。
圖37圖解說明應用於作為根據本發明之一電子裝置之一實例之一相機之一第十四實施例。根據本實施例之相機，例舉能夠執行拍攝一靜止影像或一動畫之一攝像機。本實 施例之相機151包括一固態成像裝置152、將入射光引入至固態成像裝置152之一接收之光感測部分中之一光學系統153及一快門單元154。另外，相機151包括驅動固態成像裝置152之一驅動電路155及處理固態成像裝置152之一輸出信號之一信號處理電路156。
固態成像裝置152可應用於上文所闡述之實施例及修改方案之固態成像裝置中之任一者。光學系統(光學透鏡)153使來自固態成像裝置152之成像表面上之一對象之一影像光(入射光)成像。從而，信號電荷儲存於固態成像裝置152中達一預定間隔。光學系統153可係由複數個光學透鏡構成之一光學透鏡系統。
快門單元154控制進入固態成像裝置152中之光輻照間隔及遮光間隔。驅動電路155供應控制固態成像裝置152之傳送操作及快門單元154之快門操作之驅動信號。藉由自驅動電路155所供應之驅動信號(計時信號)來執行固態成像裝置152之信號傳送。
信號處理電路156執行各種信號處理。經受信號處理之影像信號儲存於一儲存媒體(諸如記憶體)中或輸出至一監測器。
根據第十四實施例之電子裝置，在背面照明型固態成像裝置152中，該視角區之中心與成像透鏡系統之光學中心之匹配精確度得以改良，且可藉由使該成像表面彎曲而改良相對於透鏡像差之抑制。因此，成像透鏡之數目可減小，且可提供具有一高品質影像之電子裝置。舉例而言， 可提供其中影像品質得以改良之相機。
本發明含有與2010年11月24日在日本專利局提出申請之日本優先權專利申請案JP 2010-260973中所揭示之標的物相關之標的物，該申請案之全部內容藉此以引用方式併入本文中。
熟習此項技術者應理解，可視設計要求及其他因素而作出各種修改、組合、子組合及變更，只要其在隨附申請專利範圍及其等效範圍之範疇內。
1‧‧‧固態成像裝置
2‧‧‧凹狀部分
2a‧‧‧上部邊緣
3‧‧‧支撐基板
4‧‧‧背面照明型固態成像晶片
4A‧‧‧成像表面
5‧‧‧應力膜
6‧‧‧氧化矽膜
7‧‧‧氧化矽膜
8‧‧‧硬遮罩
11‧‧‧矽基板
12‧‧‧轉移閘電極
13‧‧‧濾色器
14‧‧‧晶片上透鏡
16‧‧‧層間絕緣膜
17‧‧‧佈線
18‧‧‧多層佈線層
21‧‧‧像素區
22‧‧‧周邊電路部分
23‧‧‧切割線
31‧‧‧固態成像裝置
32‧‧‧半導體晶圓
35‧‧‧固態成像裝置
37‧‧‧凹口
41‧‧‧固態成像裝置
42‧‧‧應力膜
43‧‧‧絕緣膜
44‧‧‧固態成像裝置
46‧‧‧固態成像裝置
47‧‧‧固態成像基板
48‧‧‧支撐基板
49‧‧‧凹狀部分
51‧‧‧矽基板
52‧‧‧半導體晶圓
53‧‧‧多層佈線層
61‧‧‧第一半導體晶片部分
62‧‧‧像素陣列(像素區)
63‧‧‧控制電路
64‧‧‧邏輯電路
65‧‧‧第二半導體晶片部分
66‧‧‧層壓式半導體晶片
67‧‧‧多層佈線層
68‧‧‧層間絕緣膜
69‧‧‧佈線
71‧‧‧第一半導體基板
72‧‧‧轉移閘電極
73‧‧‧源極及汲極區
74‧‧‧閘電極
75‧‧‧元件分離區
77‧‧‧多層佈線層
78‧‧‧層間絕緣膜
79‧‧‧佈線
82‧‧‧第二半導體基板
83‧‧‧源極及汲極區
84‧‧‧閘電極
85‧‧‧元件分離區
86‧‧‧半導體經移除區
87‧‧‧絕緣膜
88‧‧‧連接墊
89‧‧‧連接墊
91‧‧‧穿透電極
92‧‧‧絕緣膜
93‧‧‧遮光層
94‧‧‧平坦化膜
95‧‧‧濾色器
96‧‧‧晶片上透鏡
101‧‧‧固態成像裝置
102‧‧‧第一半導體基板
103‧‧‧多層佈線層
104‧‧‧第二半導體基板
105‧‧‧多層佈線層
106‧‧‧凹狀部分
111‧‧‧固態成像裝置
112‧‧‧凹狀部分
113‧‧‧接著劑
114‧‧‧密封基板
116‧‧‧固態成像裝置
117‧‧‧應力膜
118‧‧‧腔
121‧‧‧固態成像裝置
122‧‧‧絕緣膜
124‧‧‧正面照明型固態成像晶片
124A‧‧‧成像表面
125‧‧‧應力膜
126‧‧‧像素區
127‧‧‧轉移閘電極
128‧‧‧矽基板
131‧‧‧層間絕緣膜
132‧‧‧佈線
133‧‧‧多層佈線層
134‧‧‧濾色器
135‧‧‧晶片上透鏡
137‧‧‧半導體晶圓
140‧‧‧位置
151‧‧‧相機
152‧‧‧固態成像裝置
153‧‧‧光學系統
154‧‧‧快門單元
155‧‧‧驅動電路
156‧‧‧信號處理電路
161‧‧‧相機
162‧‧‧固態成像裝置
163‧‧‧透鏡
164‧‧‧成像透鏡系統
166‧‧‧基底
166a‧‧‧彎曲表面
167‧‧‧半導體晶片
168‧‧‧加壓器
168a‧‧‧圓柱形表面
169‧‧‧視角區
611‧‧‧第一半導體晶圓
651‧‧‧第二半導體晶圓
A‧‧‧視角區
d1‧‧‧膜厚度
d2‧‧‧膜厚度
d3‧‧‧膜厚度
d4‧‧‧膜厚度
d5‧‧‧膜厚度
FD‧‧‧浮動擴散部
O‧‧‧半導體晶片之中心
P‧‧‧視角區之中心
PD‧‧‧光電二極體
Q‧‧‧光學中心
Tr‧‧‧像素電晶體
Tr1‧‧‧轉移電晶體
Tr2‧‧‧MOS電晶體
Tr21‧‧‧MOS電晶體
t1‧‧‧厚度
t2‧‧‧厚度
W‧‧‧寬度
圖1係圖解說明根據本發明之一固態成像裝置之一第一實施例之一示意性組態圖。
圖2係圖解說明一背面照明型CMOS固態成像晶片之一主要部分之一示意性組態圖。
圖3A及圖3B係圖解說明根據第一實施例之固態成像裝置之一製造方法之一實例之製造程序圖(第一)。
圖4A至圖4C係圖解說明根據第一實施例之固態成像裝置之一製造方法之一實例之製造程序圖(第二)。
圖5A至圖5C係圖解說明一種形成根據本發明之一支撐基板之方法之程序圖。
圖6係圖解說明根據本發明之一固態成像裝置之一第二實施例之一示意性組態圖。
圖7A及圖7B係圖解說明根據第二實施例之固態成像裝置之一製造方法之一實例之製造程序圖(第一)。
圖8A及圖8B係圖解說明根據第二實施例之固態成像裝 置之一製造方法之一實例之製造程序圖(第二)。
圖9係圖解說明根據本發明之一固態成像裝置之一第三實施例之一示意性組態圖。
圖10A及圖10B係圖解說明根據第三實施例之固態成像裝置之一製造方法之一實例之製造程序圖(第一)。
圖11A及圖11B係圖解說明根據第三實施例之固態成像裝置之一製造方法之一實例之製造程序圖(第二)。
圖12係圖解說明根據本發明之一第四實施例之一第一實例之示意性組態圖。
圖13係圖解說明根據本發明之一第四實施例之一第二實例之示意性組態圖。
圖14A及圖14B係圖解說明根據本發明之一第四實施例之一第三實例之示意性組態圖。
圖15係圖解說明根據本發明之一第四實施例之一第四實例之示意性組態圖。
圖16係圖解說明根據本發明之一固態成像裝置之一第五實施例之一示意性組態圖。
圖17A及圖17B係圖解說明根據第五實施例之固態成像裝置之一製造方法之一實例之製造程序圖。
圖18係圖解說明根據本發明之一固態成像裝置之一第六實施例之一示意性組態圖。
圖19A及圖19B係圖解說明根據第六實施例之固態成像裝置之一製造方法之一實例之製造程序圖。
圖20係圖解說明根據本發明之一固態成像裝置之一第七 實施例之一示意性組態圖。
圖21A至圖21C係圖解說明根據第七實施例之固態成像裝置之一製造方法之一實例之製造程序圖。
圖22係圖解說明根據本發明之一固態成像裝置之一第八實施例之一示意性組態圖。
圖23A至圖23C係圖解說明根據第八實施例之固態成像裝置之一製造方法之一實例之製造程序圖(第一)。
圖24A及圖24B係圖解說明根據第八實施例之固態成像裝置之一製造方法之一實例之製造程序圖(第二)。
圖25A及圖25B係圖解說明應用於第八實施例之固態成像裝置之一基本示意性組態之一實例之示意圖。
圖26係圖解說明圖25A中所圖解說明之固態成像裝置之一特定實例之一背面照明型CMOS固態成像裝置之一主要部分之一組態圖。
圖27係圖解說明根據本發明之一固態成像裝置之一第九實施例之一示意性組態圖。
圖28A及圖28B係圖解說明根據第九實施例之固態成像裝置之一製造方法之一實例之製造程序圖(第一)。
圖29A及圖29B係圖解說明根據第九實施例之固態成像裝置之一製造方法之一實例之製造程序圖(第二)。
圖30係圖解說明根據本發明之一固態成像裝置之一第十實施例之一示意性組態圖。
圖31A及圖31B係圖解說明根據第十實施例之固態成像裝置之一製造方法之一實例之製造程序圖(第一)。
圖32A及圖32B係圖解說明根據第十實施例之固態成像裝置之一製造方法之一實例之製造程序圖(第二)。
圖33係圖解說明根據本發明之一固態成像裝置之一第十一實施例之一示意性組態圖。
圖34係圖解說明一正面照明型CMOS固態成像晶片之一主要部分之一示意性組態圖。
圖35A至圖35C係圖解說明根據第十一實施例之固態成像裝置之一製造方法之一實例之製造程序圖。
圖36係圖解說明根據本發明之一固態成像裝置之一第十二實施例之一示意性組態圖。
圖37係圖解說明根據本發明之一第十三實施例之一電子裝置之一示意性組態圖。
圖38係圖解說明根據本發明之一實施例一成像透鏡系統在使用包括一彎曲成像表面之一固態成像裝置時之一示意性組態圖。
圖39係圖解說明根據相關技術一成像透鏡系統在使用包括一扁平成像表面之一固態成像裝置時之一示意性組態圖。
圖40A及圖40B係圖解說明包括相關技術之一彎曲成像表面之一固態成像裝置之一製造方法之一實例之圖。
圖41係圖解說明在藉由圖40A及圖40B之製造方法所獲得之固態成像裝置中一視角區之一中心與一成像透鏡系統之一光學中心之間的一關係之闡釋圖。
1‧‧‧固態成像裝置
2‧‧‧凹狀部分
2a‧‧‧上部邊緣
3‧‧‧支撐基板
4‧‧‧背面照明型固態成像晶片
4A‧‧‧成像表面
5‧‧‧應力膜
6‧‧‧氧化矽膜
7‧‧‧氧化矽膜
8‧‧‧硬遮罩
A‧‧‧視角區

Claims (10)

  1. 一種固態成像裝置，其包含：一固態成像晶片，其包括一固態成像部分；一支撐基板，其黏附至該固態成像晶片且具有一凹狀部分，該凹狀部分經形成以使得在對應於該固態成像部分之一視角區之一部分之厚度方向上之整個區上方移除該對應部分；一接著劑，其填充於該凹狀部分中且具有體積收縮；一密封基板，其將該接著劑密封於該支撐基板之後表面中；及一成像表面，在該成像表面中該視角區藉由由於光輻照或加熱所致的該接著劑之該體積收縮而彎曲至該凹狀部分側。
  2. 一種固態成像裝置之製造方法，其包含如下步驟：將與各晶片區域對應而包括複數個固態成像部分之半導體晶圓接合至支撐基板，並於將上述半導體晶圓薄化後，將上述支撐基板之與上述固態成像部分之視角區對應的部分遍及厚度方向上之整個區域地移除，而形成凹部；將具有體積收縮性之接著劑填充至上述凹部內；將閉塞上述凹部之密封基板接合至上述支撐基板之後表面，而密封上述接著劑；藉由由於光輻照或加熱所致的上述接著劑之體積收縮效應而使上述視角區彎曲，而形成藉由與由成像透鏡像 差產生之場曲對應的彎曲表面所成的成像表面；及將上述半導體晶圓及上述支撐基板一併劃分成成為固態成像晶片之複數個固態成像部分。
  3. 如請求項2之固態成像裝置之製造方法，其中於將上述半導體晶圓薄化後、形成上述凹部前，於該半導體晶圓上形成濾色器及晶片上透鏡。
  4. 如請求項2之固態成像裝置之製造方法，其中於上述凹部形成之際，將上述支撐基板之與上述固態成像部分之視角區對應的部分，遍及厚度方向之整個區域地選擇性地蝕刻移除。
  5. 如請求項3之固態成像裝置之製造方法，其中於上述凹部形成之際，將上述支撐基板之與上述固態成像部分之視角區對應的部分，遍及厚度方向之整個區域選擇性地蝕刻移除。
  6. 如請求項2至5中任一項之固態成像裝置之製造方法，其中上述半導體晶圓係包含配置有複數個像素之像素區域及周邊電路，且於該半導體晶圓之與光入射相反之表面上形成有多層佈線層。
  7. 如請求項6之固態成像裝置之製造方法，其中將上述半導體晶圓接合至上述支撐基板之際，該半導體晶圓係以上述多層佈線層側貼附於該支撐基板。
  8. 如請求項2至5中任一項之固態成像裝置之製造方法，其中 上述密封基板係半導體晶圓或玻璃晶圓。
  9. 如請求項2至5中任一項之固態成像裝置之製造方法，其中劃分上述半導體晶圓之步驟中，在於上述支撐基板形成的上述凹部間劃分該半導體晶圓。
  10. 一種電子裝置，其包含：一固態成像裝置；一光學系統，其將入射光引入至該固態成像裝置之一光電轉換部分中；及一信號處理電路，其處理該固態成像裝置之一輸出信號，其中該固態成像裝置係如請求項1之固態成像裝置。
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