固體攝像裝置及照相機(jī)模組的制作方法
【專利說明】固體攝像裝置及照相機(jī)模組
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請基于2014年7月24日提出的日本專利申請第2014 — 151182號主張優(yōu)先權(quán)，這里引用其全部內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及固體攝像裝置及照相機(jī)模組。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來，在應(yīng)用到照相機(jī)模組中的固體攝像裝置中，通過使像素尺寸變小而增加每單位面積的像素數(shù)，實(shí)現(xiàn)了較高的分辨率。
[0005]但是，在用在照相機(jī)模組中的包括攝像透鏡的光學(xué)系統(tǒng)中，由于有攝像透鏡的衍射極限及像差，所以在透鏡的分辨率上有極限。因此，在以往的固體攝像裝置中如果像素尺寸變小到某個規(guī)定的水平，則即使進(jìn)一步使像素尺寸變小，分辨率也不再提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的課題是提供一種即使是分辨率極限達(dá)到了像素微細(xì)化的盡頭的固體攝像裝置、也能夠使分辨率提高的固體攝像裝置及照相機(jī)模組。
[0007]—技術(shù)方案的固體攝像裝置具備:傳感器基板，以2維陣列狀配置有多個光電變換元件；微透鏡，設(shè)在與上述多個光電變換元件的各受光面分別對置的位置，將入射的光向上述光電變換元件聚光；以及平坦化層，設(shè)在上述微透鏡的光入射一側(cè)，折射率比空氣的折射率高，并且是上述微透鏡的折射率的1/1.3倍以下。
[0008]另一技術(shù)方案的照相機(jī)模組具備:傳感器基板，以2維陣列狀配置有多個光電變換元件；微透鏡，設(shè)在與上述多個光電變換元件的各受光面分別對置的位置，將入射的光向上述光電變換元件聚光；攝像透鏡，使來自被攝體的光成像在上述多個微透鏡上；以及平坦化層，設(shè)在上述攝像透鏡與上述微透鏡之間，折射率比空氣的折射率高，并且是上述微透鏡的折射率的1/1.3倍以下。
[0009]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的固體攝像裝置及照相機(jī)模組，即使是分辨率極限達(dá)到了像素微細(xì)化的盡頭的固體攝像裝置，也能夠使分辨率提高。
【附圖說明】
[0010]圖1是表示有關(guān)第1實(shí)施方式的照相機(jī)模組的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0011]圖2是示意地表示有關(guān)第1實(shí)施方式的照相機(jī)模組的說明圖。
[0012]圖3A?圖3B是表示有關(guān)第1實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造工序的截面示意圖。
[0013]圖4A?圖4B是表不有關(guān)第1實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造工序的截面不意圖。
[0014]圖5是示意地表示有關(guān)第2實(shí)施方式的照相機(jī)模組的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]根據(jù)本實(shí)施方式，提供一種固體攝像裝置。固體攝像裝置具備傳感器基板、微透鏡和平坦化層。傳感器基板以2維陣列狀配置有多個光電變換元件。微透鏡設(shè)在與多個光電變換元件的各受光面分別對置的位置，將入射的光向上述光電變換元件聚光。平坦化層設(shè)在微透鏡的光入射的一側(cè)，折射率比空氣的折射率高，并且是微透鏡的折射率的1/1.3倍以下。
[0016]以下，參照附圖對有關(guān)實(shí)施方式的固體攝像裝置及照相機(jī)模組詳細(xì)地說明。另外，并不由這些實(shí)施方式限定本發(fā)明。
[0017](第1實(shí)施方式)
[0018]圖1是表示有關(guān)第1實(shí)施方式的照相機(jī)模組1的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖，圖2是示意地表示有關(guān)第1實(shí)施方式的照相機(jī)模組1的說明圖。如圖1所示，照相機(jī)模組1具備攝像透鏡10、透鏡保持器11、遮蔽盒12、陶瓷基板3和固體攝像裝置14。
[0019]遮蔽盒12是底面被開放、在上表面的中央設(shè)有圓形的開口的箱狀的盒。透鏡保持器11是與設(shè)在遮蔽盒12的上表面上的開口嵌合的環(huán)狀的部件，支撐攝像透鏡10的周緣部。
[0020]攝像透鏡10將來自被攝體的光取入，使固體攝像裝置14將被攝體像成像。另外，在透鏡保持器11，在內(nèi)周緣部設(shè)有能夠調(diào)整從攝像透鏡10入射的光的量的光圈部13。
[0021]陶瓷基板3是將遮蔽盒12的被開放的底面閉塞的罩。固體攝像裝置14設(shè)在被陶瓷基板3、遮蔽盒12和攝像透鏡10包圍的內(nèi)部空間中。具體而言，固體攝像裝置14設(shè)在陶瓷基板3上的中央，以使從攝像透鏡10入射的光的光軸成為受光面的中心。
[0022]固體攝像裝置14具備設(shè)在陶瓷基板3上的邏輯基板31、設(shè)在邏輯基板31上的傳感器基板2、設(shè)在作為傳感器基板2的受光面的上表面上的多個微透鏡32、和將微透鏡32覆蓋的平坦化層4。
[0023]傳感器基板2具備將被攝體攝像的圖像傳感器。圖像傳感器是CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)圖像傳感器。另外，圖像傳感器例如也可以是CO)(Charge Coupled Device)傳感器等其他圖像傳感器。
[0024]CMOS圖像傳感器具備配置為2維陣列狀的多個光電變換元件。各光電變換元件對應(yīng)于攝像圖像的各像素，將入射的光變換為信號電荷并積蓄。微透鏡32是受光面呈半球狀的平凸透鏡，將入射的光向光電變換元件聚光。
[0025]邏輯基板31具備從傳感器基板2內(nèi)的光電變換元件將信號電荷讀出、對所讀出的信號電荷進(jìn)行各種信號處理的DSP(Digital Signal Processor)等的邏輯電路。
[0026]平坦化層4設(shè)置為，將微透鏡32覆蓋并封閉。該平坦化層4由比空氣折射率高并且比微透鏡32折射率低的材料形成。
[0027]進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，通過將平坦化層4的折射率nl與微透鏡32的折射率n2之比進(jìn)行最優(yōu)化，不使微透鏡32的聚光特性劣化而提高攝像透鏡10的分辨率，提高了照相機(jī)模組1的分辨率。
[0028]這里，對通過設(shè)置平坦化層4及使平坦化層4的折射率nl與微透鏡32的折射率n2之比最優(yōu)化后帶來的作用效果進(jìn)行說明。首先，對攝像透鏡10的分辨率進(jìn)行說明。
[0029]另外，這里為了使通過設(shè)置平坦化層4及使平坦化層4的折射率nl與微透鏡32的折射率n2之比最優(yōu)化所產(chǎn)生的效果明確，舉沒有設(shè)置平坦化層4的情況為例進(jìn)行說明。
[0030]在照相機(jī)模組1中，在沒有設(shè)置平坦化層4的情況下，在微透鏡32與攝像透鏡10之間夾著空氣(nO = 1)。在這樣的情況下，攝像透鏡10的分辨率ω可以根據(jù)攝像透鏡10的開口數(shù)ΝΑ和向攝像透鏡10入射的光的波長λ，用下述式(1)所示的關(guān)系式表示。
[0031]ω = (0.61Χ λ)/ΝΑ…(1)
[0032]此外，開口數(shù)ΝΑ可以根據(jù)從攝像透鏡10向微透鏡32入射的光線相對于光軸的最大角度Θ和空氣的折射率ηΟ，用下述的式(2)所示的關(guān)系式表示。
[0033]ΝΑ = ηΟ.sin Θ …⑵
[0034]因而，通過上述式(1)和式(2)，攝像透鏡10的分辨率ω可以由下述的(3)式所不的關(guān)系式表不。
[0035]ω = (0.61 X λ ) / (ηΟ.sin θ )…⑶
[0036]如上述(3)式所示，夾在攝像透鏡10與微透鏡32之間的介質(zhì)的折射率(這里相當(dāng)于空氣的折射率的ηΟ)越大，攝像透鏡10的分辨率ω越高。
[0037]所以，在照相機(jī)模組1中，如圖2所示，在微透鏡32與攝像透鏡10之間設(shè)有折射率比空氣大的平坦化層4。由此，照相機(jī)模組1與在微透鏡32和攝像透鏡10之間不設(shè)置平坦化層4的情況相比，能夠使攝像透鏡10的分辨率ω提高。
[0038]但是，僅通過在微透鏡32與攝像透鏡10之間設(shè)置折射率比空氣大的平坦化層4，有微透鏡32的聚光特性劣化的情況。例如，在平坦化層4的折射率nl與微透鏡32的折射率π2過于接近的情況下，在平坦化層4與微透鏡32的界面處折射角變大，向微透鏡32入射的光難以到達(dá)光電變換元件的受光面。
[0039]所以，在照相機(jī)模組1中，通過使平坦化層4的折射率nl與微透鏡32的折射率n2之比最優(yōu)化，防止了微透鏡32的聚光特性的劣化。
[0040]具體而言，微透鏡32只要折射率n2是平坦化層4的折射率nl的1.3倍以上，就能夠確保充分的聚光特性。換言之，微透鏡32只要平坦化層4的折射率nl是微透鏡32的折射率n2的1/1.3倍以下，就能夠發(fā)揮充分的聚光特性。
[0041]平坦化層4的折射率nl越高，微透鏡32上的分辨率越高。另一方面，微透鏡32的聚光力對應(yīng)于微透鏡32的折射率n2與平坦化層4的折射率nl的差而變強(qiáng)。本發(fā)明者將折射率nl的值和折射率n2的值進(jìn)行各種改變而反復(fù)進(jìn)行了光學(xué)模擬，結(jié)果，確認(rèn)了折射率nl為折射率n2的1/1.3倍以下的條件是最低限度的需要。
[0042]所以，在照相機(jī)模組1中，使平坦化層4的折射率nl為微透鏡32的折射率n2的1/1.3倍以下。由此，照相機(jī)模組1通過不使微透鏡32的聚光特性劣化而提高攝像透鏡10的分辨率ω，能夠使分辨率提高。
[0043]這里，平坦化層4通過以例如稱作多孔質(zhì)硅石或中空硅石等的在內(nèi)部包含氣泡的Si02(氧化硅)為材料，折射率nl成為比空氣高的1.3?1.5。在這樣的情況下，在微透鏡32中需要平坦化層4的折射率nl的1.3倍以上的折射率。
[0044]但是，在通常作為微透鏡32的材料使用的有機(jī)類樹脂中，難以實(shí)現(xiàn)1.3?1.5的1.3倍以上的折射率。所以，在照相機(jī)模組1中，具備作為材料而形成折射率比有機(jī)類樹脂高的Ti02(氧化鈦)的微透鏡32。微透鏡32也可以是使Ti02微粒子化而分散在有機(jī)類樹脂中的可涂敷的材料。
[0045]由此，微透鏡32由于折射率n2為2.0左右，所以能夠發(fā)揮充分的聚光特性。另夕卜，微透鏡32的材料并不限定于Ti02。例如，微透鏡32的材料也可以是P - SiN(等離子CVD氮化硅)、含C(碳)及/或N(氮)的Si02 (氧化硅)、Zr02 (氧化鋯)、Ta0(氧化鉭)中的某種。此外，也可以是將這些材料進(jìn)行微粒子化而分散到有機(jī)類樹脂中的可涂敷的材料。通過用這些材料形成微透鏡32，能夠使微透鏡32的折射率n2成為1.7?2.0左右。
[0046]在這樣的照相機(jī)