CN101047195A - 半导体摄像装置及其制造方法 - Google Patents

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南尾匡纪
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Abstract

本发明公开了一种半导体摄像装置及其制造方法。半导体摄像装置包括：具有摄像区域、周边电路区域和电极区域且在摄像区域中具有多个微镜的半导体摄像元件；包括：用以搭载半导体摄像元件的凹腔、形成在凹腔的边缘部位且用以与半导体摄像元件的多个电极端子相连接的内部连接端子、以及与内部连接端子连接的外部连接端子的半导体封装体；用以将半导体摄像元件固定到凹腔中的固定部件；以及用封装部件封装到半导体封装体上，以将配置在凹腔中的半导体摄像元件覆盖好的光学部件。在半导体摄像元件中微镜的各个顶点连接起来所形成的面呈连续的凹曲面。

Description

半导体摄像装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种在表面上具有微镜的半导体摄像装置，特别是能够抑制由于像面弯曲而引起的图像不良的半导体摄像装置及其制造方法。
背景技术
近年来，伴随着电子器件的小型化、薄型化，对半导体部件的高密度安装化的要求也就越来越高。在这一形势下，也就对搭载有半导体摄像元件的半导体摄像装置展开了使其高质量化、小型、薄型化的结构以及制造方法的研究工作。
为提高这样的半导体摄像装置的灵敏度，一般采用的结构是，在受光面上设置了由凸透镜构成的微镜，让入射的光集中到受光面而有效地聚光。在这样的半导体摄像装置中，在摄像面之前配置有光学透镜系统。但是，若在摄像面之前配置光学透镜系统，便会由于像面弯曲而产生图像的模糊和颜色的扩散。通常情况下，是将光学透镜系统中的透镜的形状和光阑最佳化来防止图像的模糊和颜色的扩散。但问题是，若用光学透镜系统自身来防止，透镜形状、整体的结构就会很复杂，造成价格昂贵。正因为如此，便希望有一能够对光学透镜系统的像面弯曲进行补正的结构和方法。
相对于此，作为第一个例子已有人提出以下方法，使半导体摄像元件的膜厚在20μm以下之后，便在该很薄的裸体芯片的状态下通过粘接将该半导体摄像元件固定到设置在布线基板上的安装凹部(参考例如专利文献1：特开2003-244558号公报)。安装凹部形成为以给定的曲率弯曲的例如圆弧面形状或者球面形状。沿着该安装凹部将半导体摄像元件粘接固定到安装凹部上以后，半导体摄像元件也就成为以给定的曲率而弯曲着的状态。补充说明一下，作为取得薄膜状的半导体摄像元件的方法，例如有：在硅衬底上设置多孔硅层，在多孔硅层上生长有外延层，固体摄像元件形成在该外延层上以后，在多孔硅层将硅衬底分离开。
使其成为这样的结构以后，不仅能够容易地且高合格率地实现具有弯曲形状的半导体摄像元件的半导体摄像装置，还能够使安装了该半导体摄像装置地电子产品小型化。
作为第二个例子，已有人提出了能够补正光学透镜系统的像面弯曲的微镜及其制造方法(参考例如专利文献2：特开平9-260624号公报)。根据该方法，因为是对每一个像素以成为凸形状的抗蚀图案为掩模对透镜形成层进行蚀刻，所以通过采用较合适的蚀刻方法例如对抗蚀图案和透镜形成层的蚀刻速率几乎相等的方法，而能够使透镜形成层形成为与抗蚀图案一样的凸形状。而且，若对抗蚀图案进行图案化而使它们都成为相近似的形状，且进行图案化使得设置在摄像面的边缘部位一侧的微镜的面积比设置在摄像面的中央部位一侧的微镜大，所以通过以这些抗蚀图案为掩模蚀刻透镜形成层，则所形成的微镜便是设置在摄像面的边缘部位一侧的凸透镜的曲率比设置在摄像面的中央部位一侧的凸透镜的曲率大。
根据这样的形状的微镜，因为设置在摄像面的周边部位一侧的凸透镜的曲率形成得比设置在摄像面的中央部位一侧的凸透镜的曲率大，所以通过事先使这些凸透镜的曲率与设置在具有微镜的半导体摄像元件之前的光学透镜系统相对应，便能利用该微镜来对光学透镜系统的像面弯曲像差进行补正。
然而，在第一个例子的半导体摄像装置中，在安装半导体摄像元件的时候，是用包括弹性垫子的装配夹具物理地压半导体摄像元件的上面而使其弯曲来实现弯曲形状。但是，在这一方法下，因为在通过加热用粘接剂将半导体摄像元件固定到布线基板上的时候，是用装配夹具挤压由透明树脂制成的微镜的表面，所以微镜表面容易产生变形，还容易粘上微细的灰尘等。因此，要求在清洁的环境中进行挤压工序。而且，从一边防止已加工成20μm左右薄的半导体摄像元件出现裂缝等，一边将半导体摄像元件安装到安装凹部，压着它通过粘接固定好的工序为止，都要求充分的管理，而缺少量产性。
因为第二个例子是使微镜本身的曲率变化的方法，所以无需象第一个例子那样将半导体摄像元件加工得很薄，粘接工序也不需要非常严格的管理。但是，为了对每一个像素都使抗蚀图案为凸形状，就需要将抗蚀图案都溶解，使得像素的中央部分会在表面张力的作用下朝上凸。而且，也要求在抗蚀图案和透镜形成层的蚀刻速率大致相等的条件下进行蚀刻。为了满足这些条件，就限制了抗蚀材料和透镜形成层的材料。再者，还需要进行图案化，使得设置在摄像面的周边部位一侧的受光部上的抗蚀图案的面积比设置在摄像面的中央部位一侧的受光部上的抗蚀图案大。但这样使形状上有差异后，设计中央部位的受光部和边缘部位的受光部的形状等就变得很复杂了。
发明内容
本发明，通过制作一个微镜结构，即使曲面形状的微镜的外形尺寸相等，且从摄像区域的中央部位朝着最外侧部位将微镜的各个顶点连接起来的线成为连续曲线。目的在于：提供能够抑制黑斑现象且小型、薄型的半导体摄像装置。
为解决所述问题，本发明的一个方面所涉及的半导体摄像装置，包括：半导体摄像元件，具有摄像区域、周边电路区域和电极区域且在摄像区域中具有多个微镜；半导体封装体，包括：用以搭载半导体摄像元件的凹腔、形成在凹腔的边缘部位且用以与半导体摄像元件的多个电极端子相连接的内部连接端子、以及与内部连接端子连接且用以与外部设备连接的外部连接端子；固定部件，用以将半导体摄像元件固定到凹腔中；光学部件，用封装部件粘接在半导体封装体上，以将配置在凹腔中的半导体摄像元件覆盖好。半导体摄像元件中位于摄像区域的中央部位的微镜的曲率最小，位于摄像区域的最外侧部位的微镜的曲率最大，且从中央部位的微镜朝着最外侧部位的微镜看去微镜顶点的厚度连续地增加，将微镜的各个顶点连接起来所形成的面呈连续的凹曲面。
制成这样的结构后，能够防止被摄体的摄像在边缘部分变暗，从而导致摄像质量下降的黑斑现象。结果是，能够实现鲜明、质量良好的摄像。
在所述结构下，以以摄像区域的中央部位为基准而弯曲的状态将半导体摄像元件固定在凹腔中，是可以的。
在该情况下，半导体封装体的凹腔中的固定半导体摄像元件的区域呈凹面形状，沿着凹腔的凹面形状固定有半导体摄像元件，是可以的。
或者也可以这样，在半导体摄像元件的与形成有摄像区域的面相反一侧的面上，形成有形状至少对应于摄像区域的凹处、和多个将凹处与半导体摄像元件的外周端部连接起来且深度和凹处相等的沟；半导体摄像元件，在以凹处的中心为基准弯曲的状态下被固定到凹腔。
在半导体封装体的凹腔中，在底部形成有用以限制半导体摄像元件的配置位置的元件位置限制阶梯部，在元件位置限制阶梯部内形成有形状与半导体摄像元件的至少摄像区域相对应且具有一个深度比元件位置限制阶梯部的底面还深的凹处的元件固定阶梯部；半导体摄像元件，被嵌入元件位置限制阶梯部中，同时以以元件固定阶梯部的中心为基准弯曲的状态固定在元件固定阶梯部上。这样是可以的。
制成这样的结构后，因为不仅能够由微镜组形成凹面形状，还能够借助半导体摄像元件自身的弯曲来得到凹面形状，所以能够防止被摄体的摄像在边缘部分变暗而导致摄像质量下降的黑斑现象。再就是，与仅利用半导体摄像元件的弯曲来使由于透镜的像差而产生的图像的歪曲的情况相比，例如能够使让半导体摄像元件弯曲时的曲率小一些，在曲面状态下的粘接固定也容易，而且能够防止在使用过程中曲率变动。补充说明一下，作为使半导体摄像元件弯曲的方法，例如有：在半导体摄像元件的四个端部和中央部位形成固定部件，利用由中央部位和外周端部的厚度的不同带来的收缩应力。
在上述结构下，可以是这样的，微镜由被固定部件中的挥发成份软化的材料形成。在该情况下，微镜由丙烯系列树脂形成，固定部件的主剂是从液体状态的环氧系列树脂、聚酰亚胺树脂以及丙烯系列树脂中选择出的至少一种材料，溶剂是N-甲基-2-吡咯烷酮(以下称其为NMP)。
制成这样的结构后，便能够在将半导体摄像元件封装到半导体封装体的状态下使用微镜软化变形，来使微镜组本身整体成为凹面形状。结果是，能够防止摄体的摄像在边缘部分变暗而导致摄像质量下降的黑斑现象，从而能够实现鲜明、质量良好的摄像。
在所述结构下，可以是这样的，形成在摄像区域的微镜形状相同；封装部件由受紫外线的照射以及加热而硬化的材料形成；光学部件由至少对可见光透明的玻璃、石英玻璃、环氧树脂、丙烯树脂或者聚酰亚胺树脂中的任一种形成。
为解决上述问题，本发明的一个方面所涉及的半导体摄像装置的制造方法，包括：固定部件涂敷工序，在中央部位具有凹腔的半导体封装体的凹腔的底部，涂敷上在将封装部件加热硬化的温度下放出使微镜软化的挥发成份的固定部件；固定工序，将在摄像区域形成有微镜的半导体摄像元件放置并固定到固定部件上；连接工序，用金属细线将半导体摄像元件的多个电极端子和布置在凹腔的边缘部位的内部连接端子连接起来；封装部件涂敷工序，在半导体封装体的封装面上涂敷具有受紫外线照射以及加热后硬化的特性的封装部件；第一硬化工序，将光学部件放到封装面上，经由光学部件用紫外线照射封装部件而使封装部件暂时硬化；第二硬化工序，在第一硬化工序之后，将半导体封装体加热，使封装部件受热硬化同时使挥发成份从固定部件放出来，从而让微镜从摄像区域的中央部位连续地变形到摄像区域的最外侧部位，摄像区域的中央部位的微镜的曲率最小、最外侧部位最大，而且从中央部位的微镜朝着最外侧部位的微镜看去微镜顶点的厚度连续地增加，将微镜的各个顶点连接起来所形成的面呈连续的凹曲面。
在这样的方法下，在半导体晶片的阶段制作形状均匀的微镜，将已切割了的半导体摄像元件封装到半导体封装体中之后再加热，这样一来，就能够使在中央部位微镜组的顶点厚度最薄，在最外侧部位的最厚，而且使将微镜的各个顶点连接起来后所形成的面成为连续的凹曲面。这样一来，能够防止摄体的摄像在边缘部分变暗而导致摄像质量下降的黑斑现象，从而能够实现鲜明、质量良好的摄像。而且，能够在简单的工序下制作具有这样的曲面形状的半导体摄像元件。
在所述方法下，可以是这样的，半导体封装体的凹腔的固定半导体摄像元件的区域呈凹面形状；在固定工序中，沿着凹腔的凹面形状固定半导体摄像装置。
可以是这样的，还包括：在半导体摄像元件的与形成有摄像区域的面相反一侧的面上，形成形状至少对应于摄像区域的凹处、多个将凹处与半导体摄像元件的外周端部连接起来且深度与凹处相等的沟的工序；在固定工序中，在用固定部件进行固定的时候以借助固定部件的收缩应力使半导体摄像元件弯曲的状态将该半导体摄像元件固定到凹腔中。
或者是这样的，半导体封装体，在凹腔的底部形成有用以限制半导体摄像元件的配置位置的元件位置限制阶梯部，在元件位置限制阶梯部内形成有形状与半导体摄像元件的至少摄像区域相对应且具有一个深度比元件位置限制阶梯部的底面还深的凹处的元件固定阶梯部；在固定工序中，将半导体摄像元件嵌入元件位置限制阶梯部，同时在用固定部件进行固定的时候以借助固定部件的收缩应力使半导体摄像元件弯曲的状态将半导体摄像元件固定到凹腔中。
在这样的方法下，因为除了能够使微镜的整体形状为凹面状以外，还能够使半导体摄像元件本身成为凹面形状，所以能够进一步抑制图像的歪曲。
在所述方法下，可以是这样的，作为微镜的材料，用的是丙烯系列树脂；作为固定部件的材料，主剂是从液体状态的环氧系列树脂、聚酰亚胺系列树脂以及丙烯系列树脂中选出的至少一种，溶剂是N-甲基-2-吡咯烷酮。在第二硬化工序中，温度比固定部件的硬化温度低且时间比固定部件的硬化时间长。
如上所述，根据本发明的一个方面所涉及的半导体摄像装置及其制造方法，能够在简单的工法下得到将受光面上的微镜组的顶点连接起来的连续的曲线形状。这样便能够防止摄体的摄像在边缘部分变暗而导致摄像质量下降的黑斑现象，从而能够实现鲜明、质量良好的摄像。收到了很大的效果。
附图的简单说明
图1(a)是用以说明本发明的第一个实施例所涉及的半导体摄像装置的结构的图，是通过光学部件看到的俯视图，图1(b)是沿着线Ib-Ib剖开的剖面图。
图2(a)到图2(c)是用来说明该实施例的半导体摄像装置的制造方法的图。
图3(a)和图3(b)是用来说明该实施例的半导体摄像装置的制造方法的图。
图4(a)是对应于图3(a)的微镜区域的放大示意图，图4(b)是对应于图3(b)的微镜区域的放大示意图。
图5(a)是用以说明本发明的第二个实施例所涉及的半导体摄像装置的结构的图，是通过光学部件看到的俯视图，图5(b)是沿着线Vb-Vb剖开的剖面图。
图6(a)是用以说明本发明的第三个实施例所涉及的半导体摄像装置的结构的图，是通过光学部件看到的俯视图，图6(b)是沿着线VIb-VIb剖开的剖面图。
图7(a)是显示用于该实施例的半导体摄像装置的半导体摄像元件的结构的图，是从微镜一侧看到的俯视图，图7(b)是剖面图，图7(c)是从背面一侧看到的仰视图。
图8(a)到图8(c)是剖面图，用以说明被用在该实施例所涉及的半导体摄像装置中的半导体摄像元件的制造方法的主要工序。
图9(a)到图9(d)是剖面图，用以说明在该实施例的半导体摄像装置的制造方法中，使用了所述半导体摄像元件的制造方法的主要工序。
图10(a)是用来显示本发明的第四个实施例所涉及的半导体摄像装置的结构的图，是通过光学部件看到的俯视图，图10(b)是沿着线X-X剖开的剖面图。
图11(a)是用于该实施例的半导体摄像装置的半导体封装体的结构的俯视图，图11(b)是剖面图。
图12(a)到图12(d)是用以说明该实施例的半导体摄像装置的制造方法的主要工序的剖面图。
具体实施方式
下面，参考附图详细地说明本发明的实施例。补充说明一下，在这些图中，出于作图的方便，各个元件的厚度和长度等和实际的形状不同，而且，半导体摄像元件和半导体封装体的端子数量也与实际的不同，数量都是为了方便作图。再就是，同一个要素用同一个符号来表示，有时还将它们省略。
(第一个实施例)
图1是用以说明本发明的第一个实施例所涉及的半导体摄像装置10的结构的图，图1(a)是通过光学部件32看到的俯视图，图1(b)是沿着Ib-Ib线剖开的剖面图。
在该实施例的半导体摄像装置10中，半导体摄像元件11包括：摄像区域13、周边电路区域14和电极区域15，而且，摄像区域13中包括多个微镜16。补充说明一下，有时侯，不能将周边电路区域14和电极区域15明确地分离开。但是，在该实施例中，称形成有电极端子17的区域为电极区域15，称在该电极区域15和摄像区域13之间形成有各种电路的区域为周边电路区域14。
在收纳半导体摄像元件11的半导体封装体20，包括：用以将半导体摄像元件11搭载到基材21上的凹腔22、形成在该凹腔22的边缘部位且用以与半导体摄像元件11的多个电极端子17相连接的内部连接端子23、与该内部连接端子23连接并用以与外部机器(未示)相连接的外部连接端子24。
而且，在凹腔22中包括：用以固定半导体摄像元件11的固定部件30和光学部件32。该光学部件32用封装部件33封装在半导体封装体20上，来将配置在凹腔22中的半导体摄像元件11覆盖起来。
半导体摄像元件11中，摄像区域13的中央部位的微镜161的曲率最小，在最外侧部位最大，而且从中央部位的微镜161朝着最外侧部位的微镜168这些微镜的顶点的厚度连续地增加，将微镜16的各个顶点连接起来所形成的面形成为一个连续的凹曲面。换句话说，微镜16整体是一个曲面形状，中心的微镜161的曲率最小，最外侧部位的曲率最大。在该实施例中，包括中心部位的微镜161和最外侧部位的微镜168所有的微镜的外形尺寸都一样。
下面，对该实施例的半导体摄像装置10进行更详细的说明。
首先，半导体摄像元件11，由形成在半导体衬底12上的摄像区域13和周边电路区域14以及电极区域15构成。摄像区域13的受光部的各个像素上配置有微镜16，该微镜16是利用由例如乙酸丙二醇甲酯(以下称其为PGMEA)形成的丙烯系列透明树脂制成。补充说明一下，半导体衬底12一般是使用单晶硅衬底。摄像区域13、周边电路区域14以及电极区域15的电极端子17等，能够用公知的半导体技术来制造。也能够利用通常用于制造半导体摄像元件的方法来制造微镜16。
周边电路区域14，由多个用以将来自各个像素的电气信号传达给各个电极端子17的电路块(未示)构成。电极区域15，由多个用以将从形成在周边电路区域14的电路块传来的电气信号传达给半导体封装体20的内部连接端子23的电极端子17构成。
半导体封装体20的投影形状是矩形，上面一侧除了周围部分设置有凹腔22。凹腔22内部，在凹腔22的边缘形成有多个内部连接端子23、在凹腔22内部形成有该内部连接端子23的内周区域形成有比半导体摄像元件11的外形尺寸还大的形状的凹部。补充说明一下，用金属细线31将内部连接端子23分别与半导体摄像元件11的电极端子17连接起来。凹腔22的形成有内部连接端子23的那个面的厚度被设定得大致与半导体摄像元件11的厚度相等。
内部连接端子23分别被连接在设置在半导体封装体20的外部的底面的外部连接端子24上。在该实施例的情况下，内部连接端子23，就那样延伸着经由形成在半导体封装体20的侧面部分的布线图案连接在底面的外部连接端子24上。但是并不限于这样的结构。例如，还可以经由已充填有导体的贯通导体来将内部连接端子23和外部连接端子24连接起来。
补充说明一下，半导体封装体20的基材21，能够使用例如环氧树脂、玻璃环氧树脂、芳族聚酰胺树脂等树脂基材，或者是氧化铝陶瓷基材，或者是表面上形成有绝缘覆盖膜的金属材料等。这些基材中氧化铝陶瓷等陶瓷基材的封装特性极优，是最理想的基材之一。内部连接端子23和外部连接端子24，可以使用在例如铜(Cu)、镍(Ni)等的表面上形成有金(Au)薄膜的堆叠结构。若使其为这样的堆叠结构，便能够使导体电阻减小，而且能够使线焊时的焊接性良好。再就是，在利用焊锡等将外部连接端子24焊接到外部机器上时能够使连接可靠性提高。
电极端子17和内部连接端子23的连接，例如是利用线焊法用金属细线31进行。可以使用金(Au)线、铜(Cu)线或者铝(Al)线作为金属细线31。
可以使用至少对可见光透明的玻璃、石英玻璃、环氧树脂、丙烯树脂或者聚酰亚胺中的任一种制造光学部件32。此时，要求将两面的平面度和平行度加工成高精度。该光学部件32的形状是，比半导体封装体20的外形尺寸小且能够放置到封装面25上那么大。光学部件32被放到封装面25上，用封装部件33粘接到封装面25上。
用由例如以N-甲基吡咯烷酮(NMP)作溶剂，以环氧系列树脂、聚酰亚胺系列树脂或者丙烯系列树脂中的任一种树脂作溶质的主剂而形成的固定部件30将半导体摄像元件11固定到半导体封装体20的凹腔22的底面部分。补充说明一下，因为是溶剂的NMP在对半导体封装体20加热的工序中挥发，所以在最后的工序之后固定部件30中几乎不含有NMP。
再就是，封装部件33由在紫外线下或者通过加热硬化的材料制成，可使用环氧系列树脂、聚酰亚胺系列树脂或者丙烯系列树脂等。
在这样的结构下，搭载好半导体摄像元件11，用光学部件32进行紫外线照射而进行的第一硬化工序后，再经过对半导体封装体20加热的第二次硬化工序，就能够使被固定到半导体封装体20的凹腔22的半导体摄像元件11的微镜16整体上成为曲面形状，即在摄像区域13的中心附近的微镜16最薄，朝着边缘逐渐地变厚。补充说明一下，因为实际上边缘部位的微镜16的厚度和形状几乎不变形，朝着中央部位开始变形而出现下陷，这样中央部位的微镜16才薄，曲率才小。
下面，参考图2到图4，说明该实施例的半导体摄像装置10的制造方法。图2和图3是用来说明该实施例的半导体摄像装置10的制造方法的图。分别示出了沿着图1(a)所示的Ib-Ib线的剖面部分。图4(a)是对应于图3(a)的微镜区域的放大示意图，图4(b)是对应于图3(b)的微镜区域的放大示意图。
首先，如图2(a)所示，准备半导体封装体20。该半导体封装体20包括：投影形状是矩形、内部具有比半导体摄像元件11的外形尺寸要大的凹腔22、内部连接端子23、连接在该内部连接端子23上的外部连接端子24以及封装面25。补充说明一下，在该实施例中，对使用了氧化铝陶瓷基材作该半导体封装体20的基材21的情况进行说明。
接下来，如图2(b)所示，利用扩散装置(dispenser)将配合有作为溶剂的NMP的环氧系列树脂制成的固定部件30涂敷到半导体封装体20的凹腔22的底面部分。补充说明一下，作为涂敷的形状，可以涂敷成和半导体摄像元件11一样大的面积，也可以是在多个地方或者一个地方涂敷成点状。之后，便朝着固定部件30压半导体摄像元件11边将半导体摄像元件11放到固定部件30上，之后，在150℃～190℃的温度下，最好是170℃的温度下，在氮气气体等非氧化气体中加热5分钟而使其硬化。补充说明一下，该硬化条件仅是一例，可以根据半导体封装体20的大小、固定部件30的材质等适当地改变该硬化条件。不过，将温度和时间设定在NMP那样的溶剂完全挥发的那一温度和时间上就是不理想的。
使这时所用的半导体摄像元件11成为下述结构。换句话说，在摄像区域13的各个像素上，利用例如配合有作为溶剂的PGMEA的丙烯系列透明树脂形成微镜16。这时的具有代表性的丙烯系列透明树脂的透镜化处理条件是，处理温度、处理时间和处理气体分别是180℃～200℃、5分钟、氮气等非氧化性气体。通过在这样的条件下进行处理，即能将该丙烯系列透明树脂软化成曲面形状来形成微镜16。补充说明一下，处理温度是200℃更理想。之后，进行切割，切割出一个个的半导体摄像元件11。补充说明一下，所述处理温度、处理时间和处理气体仅是一个例子而已。只要是成为微镜的层溶解而成为曲面形状的条件就可以了。
接下来，如图2(c)所示，利用例如线焊用金属细线31将配置在半导体摄像元件11的电极区域15上的电极端子17与形成在半导体封装体20的凹腔22的边缘部位的内部连接端子23之间连接起来。补充说明一下，可以使用金(Au)线、铜(Cu)线或者铝(Al)线作为金属细线31。可利用热压紧方式、超声波热压紧方式或者超声波压紧方式等来进行线焊。之后，利用例如扩散装置等将由热光硬化型液体状态的环氧系列树脂形成的封装部件33涂敷到半导体封装体20的封装面25上。补充说明一下，可以使用丙烯系列树脂、聚酰亚胺系列树脂形成封装部件33。
接下来，如图3(a)所示，边朝着涂敷在半导体封装体20的封装面25的封装部件33压光学部件32，边将光学部件32放置到封装部件33上，照射紫外线34来进行第一硬化。该第一硬化工序，例如照射2焦耳左右的紫外线34，之后再照射10焦耳左右的紫外线34。补充说明一下，在该实施例中，说明的是使用Pyrex(注册商标)玻璃作光学部件32的情况。
接下来，如图3(b)所示，利用例如红外线加热器35使温度为110℃到130℃，最好是120℃，在干燥空气或者氮气气氛中对封装部件33加热60分钟而使其硬化，而将半导体封装体20和封装部件33之间封装好的第二硬化工序。经过该第二硬化工序之后，因为中心部位的微镜161变形而变薄，曲率变小，另一方面，外围区域的微镜168几乎不变形，所以微镜16整体上是凹面形状。使其为这样的形状后，越靠近外围区域，入射到受光部的光量就越会增加，从而能够改善黑斑现象。
对这样通过使中心部位的微镜161变形而使其曲率变大，使外周区域的微镜168几乎不产生变形，从而在整体上形成为凹面形状的机理，做了以下推测。
在图3(a)所示的第一硬化工序中，半导体封装体20的凹腔22内的温度不上升。在该第一硬化工序中，封装部件33和半导体封装体20被固定到一起，但还是一种封装部件33的气密封装不够充分的状态。因此，凹腔22内部，成为照射紫外线34时的温度、湿度以及压力处于平衡状态，或者是从第一硬化工序开始随着时间的经过而处于和外部气压一样的状态。在该状态下，如图4(a)所示，微镜16便被保持为中央区域的微镜161和外周区域的微镜168形状相同。
在图3(b)所示的第二硬化工序中，半导体封装体20的凹腔22内的温度成为120℃，而出现吸附在被光学部件32和凹腔22包围起来的内部区域的表面上的水分等脱气，固定部件30中的NMP气化。特别是，因为固定部件30仅仅是在为溶剂的NMP的沸点204℃以下的温度170℃下加热了5分钟，所以固定部件30中还残留有相当量的NMP。因此，在第二硬化工序的条件下，即在120℃的温度下加热时间60分钟以后，固定部件30中的NMP气化而成为挥发成份，扩散到凹腔22中。不过，本案发明人认为：在60分钟的加热过程中NMP不是以一定量而气化的，大多数的挥发量是从一开始加热到某一定时间过后进行的，之后的挥发量则非常少。
另一方面，在一开始加热时，封装部件33的气密性还不够充分，伴随着凹腔22内部的压力上升，内部气体通过封装部件33释放到外部。换句话说，在初期阶段已气化的NMP扩散到凹腔22中而进行了扩大，之后有一部分通过封装部件33漏出去。因此，在摄像区域13的中心部位NMP的浓度被保持得较高，而越靠近外围区域NMP的浓度就越低。作为这样的浓度分布的一种反应，中心部位的微镜161膨胀而软化的程度大，越靠近外周区域，软化程度越小。
而且，因为在凹腔22区域，内部气体通过封装部件33漏走，所以也会出现摄像区域13的中央部位的压力变高、越靠近电极区域15压力就越低的状态。
根据这样的微镜16的软化程度的不同和压力分布，摄像区域13的中央部位的微镜161的顶点最薄，摄像区域13的最外侧部位最厚，而且以摄像区域13的中心为基准将微镜16的各个顶点连接起来的面呈连续的凹曲面。
补充说明一下，若伴随着封装部件33的桥联的进行气密封装性提高，凹腔22内部的气体就不再漏出，凹腔22区域的压力也就变得整体上是均匀的。但是在这一情况下，也是因为微镜16的软化程度不同，即使接受相同的压力，也是中心部位的微镜161的变形在进行，而外周区域的微镜168几乎不发生变形。因此，即使成为气密封装状态，微镜16也还会进一步地变形。
由于以上现象，如图4(b)所示，中央区域的微镜161软化而变薄，曲率变小。另一方面，外周区域的微镜168则保持着几乎和初始状态一样的形状。因此，从中心区域朝着外周区域将微镜的顶点连接起来的线是连续的曲线36。换句话说，可以做出得到的是整体上是凹面形状这样的推测。
补充说明一下，对产生这样的微镜的变形现象，还可以做出以下的推测。
在利用光学部件32进行封装的第一硬化工序中，半导体封装体20的凹腔22内的温度不上升，凹腔22内成为封装工序的温度、湿度及压力的平衡状态。接着，在第二硬化工序中，半导体封装体20的凹腔22内的温度成为120℃，而出现吸附在被光学部件32和凹腔22包围起来的内部区域的表面上的水分等的脱气作用，固定部件30中的NMP气化。特别是，因为固定部件30仅仅是在为溶剂的NMP的沸点204℃以下的温度170℃下加热了5分钟，所以固定部件30中残留有相当量的NMP。因此，在第二硬化工序的条件下，即在120℃的温度下加热时间60分钟以后，固定部件30中的NMP气化而成为挥发成份，扩散到凹腔22中。不过，本案发明人认为：在60分钟的加热过程中NMP不是以一定量而气化的，大多数的挥发量是从一开始加热到某一定时间过后进行的，之后的挥发量则非常少。
补充说明一下，考虑到制成半导体摄像元件11的各种材料的耐热性，制成微镜16的材质的丙烯系列透明树脂也形成为完全硬化前的状态。因此，在进行第二工序的时候，在120℃、60分钟的条件下硬化的那一段期间内固定部件30中的NMP气化，以120℃的分压存在于凹腔22内。该气体进入由丙烯系列透明树脂制成的微镜16中，从树脂的表面产生膨胀，软化。当在该状态下降温的时候，则会由于来自半导体封装体20的热传导、将半导体摄像元件11包围起来的凹腔22内的气体的对流、热传导等，从半导体摄像元件11的周围开始出现冷却，中心部分最后返回到常温。中心附近到最后会由于这样的微镜16的位置所产生的冷却温度差、由此而引起的凹腔22内的压力分布的产生等而成为高温。换句话说，从PGMEA、NMP、水分等产生的压力被维持得很高。结果是，摄像区域13内的微镜16组的厚度在中心部位最薄，越靠近边缘部位微镜16的变形就越得到了抑制。本案发明人认为这与以下“下陷”现象很相似。该“下陷”现象是这样产生的，在利用树脂成型模具用环氧树脂对不包括半导体元件、引线框架的半导体封装体进行移模成型的时候，在半导体封装体2上下面出现中心部位最深的“下陷”现象。
(第二个实施例)
图5是用以说明本发明的第二个实施例所涉及的半导体摄像装置50的结构的图，图5(a)是通过光学部件看到的俯视图，图5(b)是沿着线Vb-Vb剖开的剖面图。
该实施例的半导体摄像装置50中，将半导体封装体40的凹腔42中的将半导体摄像元件11固定起来的区域呈凹面形状，沿着凹腔42的凹面形状固定半导体摄像元件11这一点与第一个实施例的半导体摄像装置10不同。为了沿着凹面将该实施例的半导体摄像元件11固定好而将该实施例的半导体摄像元件11薄片化了，这一点也与第一个实施例不同。除此以外和第一个实施例的半导体摄像装置10都一样。
半导体封装体40的整体形状和第一个实施例的一样，包括：用以搭载半导体摄像元件11的凹腔42、形成在该凹腔42的边缘部位且用以与半导体摄像元件11的多个电极端子17相连接的内部连接端子43、以及与该内部连接端子43相连接且用以与外部机器(未示)连接的外部连接端子44。补充说明一下，半导体封装体40的基材41由例如陶瓷材料形成。用以封装光学部件32的封装面45的形状与第一个实施例的半导体封装体20一样。不过，在该实施例的半导体封装体40中，如图5所示，用以搭载半导体摄像元件11的区域被加工成凹面形状。
虽然半导体摄像元件11的结构和第一个实施例一样，但整体的厚度却被薄片化到50μm～100μm左右，而容易沿着凹面。
就该实施例的半导体摄像装置50而言，半导体摄像元件11的摄像区域13上的多个微镜16呈曲面形状，摄像区域13的中央部位的微镜161的顶点最薄，摄像区域13的最外侧部位的微镜168的顶点最厚，且以摄像区域13的中心为基准将微镜16的各个顶点连接起来的面呈连续的凹曲面。换句话说，微镜16整体是一个曲面形状，中心的微镜161的曲率最小，最外侧部位的曲率最大。在该实施例中，包括中心部位的微镜161和最外侧部位的微镜168所有的微镜的外形尺寸都一样。
而且，半导体摄像元件11本身也是被沿着形成在半导体封装体40的凹腔42的凹面区域固定好。使其为这样的结构后，就能够更加任意地设定含有微镜16的摄像区域13的曲面形状。因此，透镜结构被进一步简化，结果是能够得到小型的半导体摄像装置50。
补充说明一下，在该实施例中，因为微镜16整体的形状是凹面形状，所以可使让半导体摄像元件11本身弯曲的曲率小一些。于是，因为可以使厚度形成得比现有的半导体摄像元件厚，所以在搭载到半导体封装体等的处理作业中半导体摄像元件难以出现龟裂等。或者说，在厚度和现有情况下一样的情况下，也是因为能够使半导体封装体40的凹腔42的凹面形状的曲率小，所以在利用固定部件30粘接的时候，很容易利用固定部件30的硬化收缩力的作用沿着凹面形状将半导体摄像元件11固定好。而且，在使用过程中，也难以出现半导体摄像元件11从固定部件30上剥离下来这样的不良现象，从而能够实现高可靠性的半导体摄像装置。
补充说明一下，因为实施例的半导体摄像装置50的制造方法和第一个实施例的制造方法一样，所以省略说明。在固定半导体摄像元件11的工序中，可以利用例如高压空气等进行加压而固定的方法以便让半导体摄像元件11沿着凹面形状。或者是，利用固定部件30的硬化收缩力而沿着凹面形状来固定半导体摄像元件11。
补充说明一下，在第一个实施例和第二个实施例中，说明的是利用PGMEA形成的丙烯系列透明树脂作为微镜的材料的情况，但本发明并不限于此。例如由PGMA形成的丙烯系列树脂等也是可以用的。还可以使用感光性的酚醛树脂等。在此情况下，有必要将使该酚醛树脂膨胀、软化的挥发成份添加到固定部件中。
(第三个实施例)
图6是用以说明本发明的第三个实施例所涉及的半导体摄像装置60的结构的图，图6(a)是通过光学部件32看到的俯视图，图6(b)是沿着线VIb-VIb剖开的剖面图。图7是显示用于半导体摄像装置60的半导体摄像元件51的结构的图，图7(a)是从微镜16一侧看到的俯视图，图7(b)是剖面图，图7(c)是从背面一侧看到的仰视图。
该实施例的半导体摄像装置60的特征在于，在半导体摄像元件51的与形成有摄像区域13的面相反一侧的面的半导体衬底52上，至少设置有至少对应于摄像区域13的形状的凹陷53、将该凹陷53和半导体摄像元件51的外周端部连接起来且深度与凹陷53一样的多个沟54。该半导体摄像元件51在以凹陷53的中心为基准弯曲的状态下固定在凹腔22上。其它结构和第一个实施例的半导体摄像装置10一样。
换句话说，在半导体衬底52的背面，形成有区域比半导体摄像元件51的摄像区域13稍大的凹陷53，且在该凹陷53的边缘部位从凹陷53开始朝着半导体摄像元件51的外周端部形成有深度和凹陷53一样的沟54。将具有这样的背面结构的半导体摄像元件51搭载到在第一个实施例中所说明的半导体封装体20的凹腔22中。在该情况下，被封装到半导体封装体20中的半导体摄像元件51弯曲，摄像区域13的中央部位的微镜161的顶点最低，摄像区域13的最外侧部位最高，而且以摄像区域13的中心为基准将微镜16的各个顶点连接起来的面形呈连续的凹曲面。
下面，对该实施例的半导体摄像装置60的详细结构进行说明。补充说明一下，因为可以使用和第一个实施例的半导体摄像装置10一样的半导体封装体20、半导体摄像元件51上的微镜16、固定部件30、封装部件33、光学部件32等，所以下面省略对它们的说明。和第一个实施例的半导体摄像装置10不同的地方在于，在该实施例中，对应于半导体摄像元件51的背面对应于摄像区域13的区域具有凹陷53和将凹陷53的边缘进行分割的沟54。
对用于该实施例的半导体摄像装置60的半导体摄像元件51的结构进行说明。半导体摄像元件51的主面上形成有：摄像区域13、周边电路区域14、电极区域15以及被设置在摄像区域13的各个像素上且由丙烯系列透明树脂制成的微镜16。该半导体摄像元件51的厚度100μm到800μm，最好是400μm。在该半导体摄像元件51的背面比摄像区域13稍大的区域，形成有深度20μm到250μm，最好是120μm的凹陷53。在凹陷53的边缘部位的厚厚度区域，形成有将该凹陷53和半导体摄像元件51的外缘端部连接起来的多个沟54。假定该沟54的深度和凹陷53的一样，沟54的宽度30μm到200μm。
因为将结构如此的半导体摄像元件51固定到半导体封装体20的给定位置上，所以能够利用固定部件30的作用让半导体摄像元件51弯曲。换句话说，将半导体封装体20的凹腔22中的固定半导体摄像元件51的区域的周围四处、中央一处涂敷由环氧树脂形成的固定部件30，靠这些固定部件30将半导体摄像元件51固定到凹腔22中。在进行加热硬化的时候，和固定部件30的层厚较薄的边缘部位相比，固定部件30的层厚较厚的中央部位在固定部件30硬化收缩时的收缩变位量变大。结果是，被固定的半导体摄像元件51伴随着固定部件30的收缩而变形成为弯曲形状。这样一来，以摄像区域13的中心为基准将微镜16的各个顶点连接起来的面形呈连续的凹曲面。
在此基础之上，再与在第一个实施例的半导体摄像装置10中所说明由于微镜16的厚度变化而形成的微镜16的凹曲面重叠的话，便能够使由微镜16组的各个顶点形成的面成为更加明显的凹曲面。结果是，能够防止摄体的摄像在边缘部分变暗，从而导致摄像质量下降的黑斑现象。结果是，能够实现鲜明、质量良好的摄像。
图8是剖面图，用以说明用在该实施例的半导体摄像装置60中的半导体摄像元件51的制造方法的主要工序。这些工序是在形成有很多半导体摄像元件51的半导体晶片状态下进行的，出于作图的方便，说明的是仅形成有一个半导体摄像元件51的情况。
首先，如图8(a)所示，准备一个很多由摄像区域13、周边电路区域14以及电极区域15构成的半导体摄像元件51被布置成给定形状的半导体晶片。
接下来，如图8(b)所示，在半导体晶片的形成有摄像区域13等的那个面的整个面上形成光阻膜55。另一方面，在与形成有摄像区域13的面相反一侧的面上，也就是说，背面上也是在整个背面上形成光阻膜55。之后，再利用光掩模(未示)通过曝光工序和显像工序，让比摄像区域13稍大的区域即成为凹陷53的区域、成为将切割时成为半导体摄像元件51的外周端部的位置与该凹陷53之间连接起来的多个沟54的区域露出来。
接下来，如图8(c)所示，对半导体晶片的露出部分进行含有氟酸的湿蚀刻或者含有氟化物的干蚀刻而形成凹陷53和沟54。之后，将光阻膜55除去。该除去能够利用例如光阻除去液、氧等离子体进行。还可以利用氢氧化钾等碱性蚀刻液进行蚀刻。
接下来，如图8(d)所示，在半导体晶片的背面形成表面保护膜56。在摄像区域13一侧的面上形成给定厚度的感光性丙烯系列透明树脂膜57。该表面保护膜56可使用光阻膜，只要是在对丙烯系列树脂膜57进行显像时不受影响的树脂保护膜且能够利用弱碱系列或者酸系药液等通过溶解除去的即可，对材料没有特别的限制。
接下来，如图8(e)所示，利用包括对应于构成半导体晶片的各个半导体摄像元件51的摄像区域13内的各个像素的图案的光掩模58用紫外线59照射摄像区域13上的丙烯系列透明树脂膜57进行曝光。
接着，如图8(f)所示，对曝光后的丙烯系列透明树脂膜57进行显像处理，使其成为在各个像素上分别分离开的丙烯系列透明树脂膜57。
接着，如图8(g)所示，在氮气等非氧气气体中、200℃的温度下，对形成有已分离的丙烯系列透明树脂膜57的半导体晶片加热5分钟。通过该加热处理，丙烯系列透明树脂膜57边流动且硬化，而形成微镜16。最后，进行切割来将半导体晶片切割为一个个的半导体摄像元件51(未示)。通过上述工序，即能得到本发明的半导体摄像元件51。
补充说明一下，在上述制造工序中，利用感光性丙烯系列透明树脂膜57分离为各个像素单元，但本发明并不限于此。例如，可以形成非感光性丙烯系列透明树脂膜，在该丙烯系列树脂膜上形成光阻膜，对该光阻膜进行曝光和蚀刻工序，形成给定的图案。再以这样已形成有图案的光阻膜为掩模对丙烯系列透明树脂膜进行蚀刻并将它们分离开。
根据所述半导体摄像元件51的制造方法，能够在微镜16不变形、微镜16上没有伤痕的情况下，制作出凹陷53、沟54。
图9是用以说明利用所述半导体摄像元件51制造该实施例所涉及的半导体摄像装置60的制造方法的主要工序的剖面图。
首先，如图9(a)所示，在将半导体摄像元件51固定到第一个实施例中所用的半导体封装体20的凹腔22中的区域，利用例如扩散机将第一个实施例中所用的固定部件30适量地涂敷到外周区域的四处和中央部位的一处。补充说明一下，固定部件30的材质，可以是液体状态的聚酰亚胺系列树脂、丙烯系列树脂等，也可以是片状半硬化的环氧树脂、聚酰亚胺树脂、丙烯系列树脂。之后，边将半导体摄像元件51压向固定部件30的适当位置边将半导体摄像元件51安装好。装好后，在150℃～190℃的温度、最好是170℃的温度下、氮气等非氧化气氛中，对它加热5分钟来将它硬化。这样一来，半导体摄像元件51便被固定成为图示那样的弯曲状态。补充说明一下，该硬化条件仅是一例而已，能够根据半导体封装体20的大小、固定部件30的材质等进行适当的变更。不过，将温度和时间设定为NMP那样的溶剂完全挥发的那一温度和时间是不理想的。
如图9(b)所示，例如利用线焊用金属细线31将配置在半导体摄像元件51的电极区域15上的电极端子17与形成在半导体封装体20的凹腔22的边缘部位的内部连接端子23之间连接起来。补充说明一下，可以使用金(Au)线、铜(Cu)线或者铝(Al)线作为金属细线31。可利用热压紧方式、超声波热压紧方式或者超声波压紧方式等来进行线焊。之后，利用例如扩散装置等将由热光硬化型液体状态的环氧系列树脂形成的封装部件33涂敷到半导体封装体20的封装面25上。补充说明一下，可以使用丙烯系列树脂、聚酰亚胺系列树脂形成封装部件33。
接下来，如图9(c)所示，边朝着涂敷在半导体封装体20的封装面25的封装部件33压光学部件32，边将光学部件32放置到封装部件33上，照射紫外线34来进行第一硬化。该第一硬化工序，例如照射2焦耳左右的紫外线34，之后再照射10焦耳左右的紫外线34。补充说明一下，在该实施例中，说明的是使用Pyrex(注册商标)玻璃作光学部件32的情况。
如图9(d)所示，在利用例如红外线加热器35使温度为110℃到130℃，最好是120℃，干燥空气或者氮气气氛中对封装部件33加热60分钟使其硬化，而将半导体封装体20和封装部件33之间封装好的第二硬化工序。因为经过该第二硬化工序之后，中心部位的微镜161变形，曲率变小，另一方面，外围区域的微镜168几乎不变形，所以微镜16整体上是凹面形状。经过了这样的制造工序以后，所得到的凹曲面，就是象上述那样被固定的半导体摄像元件51成为弯曲形状态，再加上由于微镜16的厚度变化而形成的微镜16的凹曲面。结果是，能够防止被摄体的摄像在边缘部位变暗，而导致摄像质量下降的黑斑现象，能够实现鲜明、质量良好的摄像。
补充说明一下，在该实施例中，使凹陷53的区域比摄像区域13稍微大一些，本发明并不限于此，可使凹陷53的区域比摄像区域13小。
(第四个实施例)
图10是用来显示本发明的第四个实施例所涉及的半导体摄像装置70的结构的图，图10(a)是通过光学部件32看到的俯视图，图10(b)是沿着线X-X剖开的剖面图。图11是用于该实施例的半导体摄像装置70的半导体封装体65的结构的图，图11(a)俯视图，图11(b)是沿着线X-X剖开的剖面图。
该实施例的半导体摄像装置70的特征如下。第一，半导体封装体65的凹腔22，由第一台阶部62、在该第一台阶部62的内周区域的元件位置限制阶梯部63、在该元件位置限制阶梯部63的内周区域的元件固定阶梯部64构成。第二，当用固定部件30将半导体摄像元件11固定到凹腔22中的时候，靠固定部件30的收缩应力以半导体封装体65弯曲的状态固定好。
换句话说，在半导体封装体65的凹腔22中，在它的底部形成有用以限制半导体摄像元件11的配置位置的元件位置限制阶梯部63、在元件位置限制阶梯部63内形成有形状与半导体摄像元件11的至少摄像区域13相对应且具有比元件位置限制阶梯部63的底面还深的凹处的元件固定阶梯部64。半导体摄像元件11被嵌入元件位置限制阶梯部63中，同时以元件固定阶梯部64的中心为基准弯曲的状态被固定到元件固定阶梯部64上。
下面，对该实施例的半导体摄像装置70的详细结构做进一步的说明。补充说明一下，因为搭载到该实施例的半导体摄像装置70中的半导体摄像元件11和第一个实施例中所说明的半导体摄像元件一样，所以省略对它的说明，符号等也使用相同的符号。不过，最好是，和第一个实施例的半导体摄像元件相比，该实施例的半导体摄像元件11的厚度更薄。这是为了使半导体摄像元件11在固定部件30的收缩应力下容易变形之故。
其次，用于半导体摄像装置70的半导体封装体65的投影形状是矩形，半导体封装体65的上面除了周围的封装面25外形成的是凹腔22。凹腔22包括：第一台阶部62、形成在第一台阶部62的内周区域的元件位置限制阶梯部63以及形成在该元件位置限制阶梯部63的内周区域的元件固定阶梯部64。其它结构和在第一个实施例中的半导体摄像装置10所用的半导体封装体20一样。
补充说明一下，从内部连接端子23的表面到元件位置限制阶梯部63的底面的距离大致和半导体摄像元件11的厚度相等或者大于它。而且，假设从元件位置限制阶梯部63的底面到元件固定阶梯部64的底面的距离在20μm～250μm，最好是120μm。
虽然利用结构如此的半导体封装体65将半导体摄像元件11固定到给定位置上，但能够利用固定部件30的作用让半导体摄像元件51弯曲。换句话说，利用扩散机等将固定部件30涂敷到半导体封装体65的凹腔22的元件位置限制阶梯部63的底面的四个角部和元件固定阶梯部64的底面大致中央部位的一个地方。然后，利用这些固定部件30将半导体摄像元件11固定到凹腔22中。元件固定阶梯部64的固定部件30的层厚比形成在元件固定阶梯部64的角部的固定部件30的厚度厚。因此，在固定工序中，在进行硬化收缩时，元件固定阶梯部64的固定部件30的层的收缩变位量变得比角部的固定部件30大。结果是，被固定的半导体摄像元件11伴随着固定部件30的收缩而变形成为弯曲状态。这样一来，以摄像区域13的中心为基准将微镜16的各个顶点连接起来的面形呈连续的凹曲面。
利用这样的半导体封装体65制造半导体摄像装置70后，即能够利用元件位置限制阶梯部63容易且正确地将半导体摄像元件11固定到凹腔22的给定位置。而且，能够在使半导体摄像元件11弯曲的状态下进行固定。因为在该基础之上又加上了第一个实施例的效果，所以能够防止摄体的摄像在边缘部分变暗，从而导致摄像质量下降的黑斑现象。结果是，能够实现鲜明、质量良好的摄像。
下面，对该实施例的半导体摄像装置70的制造方法进行说明。图12是用以说明该实施例的半导体摄像装置70的制造方法的主要工序的剖面图。
首先，如图12(a)所示，用扩散机等将固定部件30涂敷到半导体封装体65的凹腔22的元件位置限制阶梯部63的底面的四个角上和元件固定阶梯部64的底面的大致中央的一个地方。之后，边将半导体摄像元件11压向固定部件30的适当位置边将半导体摄像元件11安上。装好后，在150℃～190℃的温度、最好是170℃的温度下、氮气等非氧化气氛中，对它加热5分钟来将它硬化。这样一来，半导体摄像元件11便被固定成为图示那样的弯曲状态。补充说明一下，该硬化条件仅是一例而已，能够根据半导体封装体65的大小、固定部件30的材质等进行适当的变更。不过，将温度和时间设定为NMP那样的溶剂完全挥发的那一温度和时间是不理想的。
如图12(b)所示，例如利用线焊用金属细线31将配置在半导体摄像元件11的电极区域15上的电极端子17与形成在半导体封装体65的凹腔22的边缘部位的内部连接端子23之间连接起来。补充说明一下，可以使用金(Au)线、铜(Cu)线或者铝(Al)线作为金属细线31。可利用热压紧方式、超声波热压紧方式或者超声波压紧方式等来进行线焊。之后，利用例如扩散装置等将由热光硬化型液体状态的环氧系列树脂制成的封装部件33涂敷到半导体封装体65的封装面25上。补充说明一下，可以使用丙烯系列树脂、聚酰亚胺系列树脂形成封装部件33。
接下来，如图12(c)所示，边朝着涂敷在半导体封装体65的封装面25的封装部件33压光学部件32，边将光学部件32放置到封装部件33上，照射紫外线34来进行第一硬化。该第一硬化工序，例如照射2焦耳左右的紫外线34，之后再照射10焦耳左右的紫外线34。补充说明一下，在该实施例中，说明的是使用Pyrex(注册商标)玻璃作光学部件32的情况。
如图12(d)所示，在利用例如红外线加热器35使温度为110℃到130℃，最好是120℃，干燥空气或者氮气气氛中对封装部件33加热60分钟而使其硬化，而将半导体封装体65和封装部件33之间封装好的第二硬化工序。因为经过该第二硬化工序之后，中心部位的微镜161变形曲率变大，另一方面，外围区域的微镜168几乎不变形，所以微镜16整体上是凹面形状。经过了这样的制造工序以后，所得到的凹曲面，就是象上述那样被固定的半导体摄像元件11成为弯曲形状态，再加上由于微镜16的厚度变化而形成的微镜16的凹曲面。结果是，能够防止被摄体的摄像在边缘部位变暗，而导致摄像质量下降的黑斑现象，能够实现鲜明、质量良好的摄像。
补充说明一下，在第三个实施例和第四个实施例中，将固定部件涂敷到半导体摄像元件的四个角和中央部位这五个地方，将它固定到凹腔上，但本发明并不限于此。例如，在半导体摄像元件的整个面上涂敷固定部件来固定也能收到同样的效果。
再就是，在该实施例中，使元件固定阶梯部64的区域比摄像区域13稍微大一些，本发明并不限于此，可元件固定阶梯部64的区域比摄像区域13小。
综上所述，本发明的半导体摄像装置，能得到不出现黑斑现象的质量良好的图像，且又轻又小，对手机、数字相机等电子设备领域很有用。

Claims (16)

1.一种半导体摄像装置，包括：
半导体摄像元件，具有摄像区域、周边电路区域和电极区域且在所述摄像区域中具有多个微镜，
半导体封装体，包括：用以搭载所述半导体摄像元件的凹腔、形成在所述凹腔的边缘部位且用以与所述半导体摄像元件的多个电极端子相连接的内部连接端子、以及与所述内部连接端子连接且用以与外部设备连接的外部连接端子，
固定部件，用以将所述半导体摄像元件固定到所述凹腔中，
光学部件，用封装部件粘接在所述半导体封装体上，以将配置在所述凹腔中的所述半导体摄像元件覆盖好，其特征在于：
所述半导体摄像元件中位于所述摄像区域的中央部位的所述微镜的曲率最小，位于所述摄像区域的最外侧部位的所述微镜的曲率最大，且从所述中央部位的所述微镜朝着最外侧部位的所述微镜看去微镜顶点的厚度连续地增加，将所述微镜的各个顶点连接起来所形成的面呈连续的凹曲面。
2.根据权利要求1所述的半导体摄像装置，其特征在于：
所述半导体摄像元件，以以所述摄像区域的中央部位为基准而弯曲的状态固定在所述凹腔中。
3.根据权利要求2所述的半导体摄像装置，其特征在于：
所述半导体封装体的所述凹腔中的固定所述半导体摄像元件的区域呈凹面形状，沿着所述凹腔的凹面形状固定有所述半导体摄像元件。
4.根据权利要求2所述的半导体摄像装置，其特征在于：
在所述半导体摄像元件的与形成有所述摄像区域的面相反一侧的面上，形成有形状至少对应于所述摄像区域的凹处、和多个将所述凹处与所述半导体摄像元件的外周端部连接起来且深度和所述凹处相等的沟；
所述半导体摄像元件，在以所述凹处的中心为基准弯曲的状态下被固定到所述凹腔。
5.根据权利要求2所述的半导体摄像装置，其特征在于：
在所述半导体封装体的所述凹腔中，在底部形成有用以限制半导体摄像元件的配置位置的元件位置限制阶梯部，在所述元件位置限制阶梯部内形成有形状与所述半导体摄像元件的至少所述摄像区域相对应且具有一个深度比所述元件位置限制阶梯部的底面还深的凹处的元件固定阶梯部；
所述半导体摄像元件，被嵌入所述元件位置限制阶梯部中，同时以以所述元件固定阶梯部的中心为基准弯曲的状态固定在所述元件固定阶梯部上。
6.根据权利要求1所述的半导体摄像装置，其特征在于：
所述微镜由被所述固定部件中的挥发成份软化的材料形成。
7.根据权利要求6所述的半导体摄像装置，其特征在于：
所述微镜由丙烯系列树脂形成，
所述固定部件的主剂是从液体状态的环氧系列树脂、聚酰亚胺树脂以及丙烯系列树脂中选择出的至少一种材料，溶剂是N-甲基-2-吡咯烷酮。
8.根据权利要求1所述的半导体摄像装置，其特征在于：
形成在所述摄像区域的所述微镜形状相同。
9.根据权利要求1所述的半导体摄像装置，其特征在于：
所述封装部件由受紫外线的照射以及加热而硬化的材料形成。
10.根据权利要求1所述的半导体摄像装置，其特征在于：
所述光学部件由至少对可见光透明的玻璃、石英玻璃、环氧树脂、丙烯树脂或者聚酰亚胺树脂中的任一种形成。
11.一种半导体摄像装置的制造方法，其特征在于：
包括：
固定部件涂敷工序，在中央部位具有凹腔的半导体封装体的所述凹腔的底部，涂敷上在将封装部件加热硬化的温度下放出使微镜软化的挥发成份的固定部件，
固定工序，将在摄像区域形成有微镜的半导体摄像元件放置并固定到所述固定部件上，
连接工序，用金属细线将所述半导体摄像元件的多个电极端子和布置在所述凹腔的边缘部位的内部连接端子连接起来，
封装部件涂敷工序，在所述半导体封装体的封装面上涂敷具有受紫外线照射以及加热后硬化的特性的所述封装部件，
第一硬化工序，将光学部件放到所述封装面上，经由所述光学部件用紫外线照射所述封装部件而使封装部件暂时硬化，
第二硬化工序，在所述第一硬化工序之后，将所述半导体封装体加热，使所述封装部件受热硬化同时使所述挥发成份从所述固定部件放出来，从而让所述微镜从所述摄像区域的中央部位连续地变形到所述摄像区域的最外侧部位，所述摄像区域的中央部位的所述微镜的曲率最小、最外侧部位最大，而且从所述中央部位的所述微镜朝着最外侧部位的所述微镜看去微镜顶点的厚度连续地增加，将所述微镜的各个顶点连接起来所形成的面呈连续的凹曲面。
12.根据权利要求11所述的半导体摄像装置的制造方法，其特征在于：
所述半导体封装体的所述凹腔的固定所述半导体摄像元件的区域呈凹面形状；
在所述固定工序中，沿着所述凹腔的凹面形状固定所述半导体摄像装置。
13.根据权利要求11所述的半导体摄像装置的制造方法，其特征在于：
还包括：
在所述半导体摄像元件的与形成有所述摄像区域的面相反一侧的面上，形成形状至少对应于所述摄像区域的凹处、多个将所述凹处与所述半导体摄像元件的外周端部连接起来且深度与所述凹处相等的沟的工序；
在所述固定工序中，在用所述固定部件进行固定的时候以借助所述固定部件的收缩应力使所述半导体摄像元件弯曲的状态将该半导体摄像元件固定到所述凹腔中。
14.根据权利要求11所述的半导体摄像装置的制造方法，其特征在于：
所述半导体封装体，在所述凹腔的底部形成有用以限制半导体摄像元件的配置位置的元件位置限制阶梯部，在所述元件位置限制阶梯部内形成有形状与所述半导体摄像元件的至少所述摄像区域相对应且具有一个深度比所述元件位置限制阶梯部的底面还深的凹处的元件固定阶梯部；
在所述固定工序中，将所述半导体摄像元件嵌入所述元件位置限制阶梯部，同时在用固定部件进行固定的时候以借助所述固定部件的收缩应力使所述半导体摄像元件弯曲的状态将所述半导体摄像元件固定到所述凹腔中。
15.根据权利要求11所述的半导体摄像装置的制造方法，其特征在于：
作为所述微镜的材料，用的是丙烯系列树脂；
作为所述固定部件的材料，主剂是从液体状态的环氧系列树脂、聚酰亚胺系列树脂以及丙烯系列树脂中选出的至少一种，溶剂是N-甲基-2-吡咯烷酮。
16.根据权利要求11所述的半导体摄像装置的制造方法，其特征在于：
在所述第二硬化工序中，温度比所述固定部件的硬化温度低且时间比所述固定部件的硬化时间长。
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