JP4686400B2 - 光学デバイス、光学デバイス装置、カメラモジュールおよび光学デバイスの製造方法 - Google Patents

光学デバイス、光学デバイス装置、カメラモジュールおよび光学デバイスの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は光学デバイスとその製造方法に関する。
近年、電子機器の小型化、薄型化、軽量化および高機能化の進展に伴い、半導体装置の実装の主流は、従来のパッケージタイプの実装からベアチップあるいはＣＳＰ構成で回路基板等へ実装するフリップチップ実装へと移りつつある。半導体撮像装置においても、このような実装の取り組みが検討されている。
例えば、半導体撮像装置を軽量で安価に製造するための構造とその製造方法として、以下の技術が提案されている。
まず、ウェハーの状態で各チップの撮像素子部を覆うように基板にキャップガラスを貼りつける。このとき、キャップガラスに設けた接着部分が基板上の撮像領域と重ならないようにする。その後、半導体撮像素子アレー上に形成された半導体撮像素子をダイシングして個片化する。次に、ダイボンディング工程で半導体撮像素子をパッケージ筐体の底部に固着剤で固着する。次に、ワイヤーボンディング工程で半導体撮像素子の電極端子とパッケージの端子とを金属細線で接続する。このようにして半導体撮像装置を作製する（例えば、特許文献１参照）。
この従来例では、半導体撮像素子の撮像領域が組立工程の最初の段階でキャップガラスによって覆われるため、それ以降の組立工程において撮像領域がキズなどの損傷を受けることや塵埃の付着等による不良発生を防止することができる。また、この従来例では、半導体撮像素子アレーの段階での検査結果をもとにして、キャップガラスを良品の半導体撮像素子のみに貼りつけている。これにより、組み立てコストも低減できるとしている。
また、低コストで製造できる薄型の半導体撮像装置の別の構成も提案されている。この構成は、半導体基板上に形成された撮像領域と複数のマイクロレンズと複数の電極端子と周辺回路領域とを含む半導体撮像素子と、この半導体撮像素子上に低屈折率の接着剤を介してマイクロレンズと接着する透明板が形成された構成からなる（例えば特許文献２参照）。
特開平０３−１５１６６６号公報 特開２００３−０３１７８２号公報
上記の第１の従来例では、あらかじめ個片化されたキャップガラスを半導体撮像素子アレーの良品チップの半導体撮像素子の各々に対して、１個ずつ位置合わせを行ってから接着している。キャップガラスの製造方法は簡単であるが、この構成では外周部に設けられている電極端子やこれに接続されるワイヤリード等からの反射光が撮像領域に入射してスミアやフレアとなる現象を防止することができない。
また、上記第２の従来例では、半導体撮像素子の電極端子は４辺のうち対向する２辺のみにしか形成できない。このため、電極端子の形成可能な個数に大きな制約を受ける。また、この例においても、外周部に設けられている電極端子やこれに接続されるワイヤリード等からの反射光が撮像領域に入射してスミアやフレアとなる現象を防止することができない。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、小型、薄型で、作製工程を簡略にでき、かつ光学的ノイズが抑制された半導体撮像装置などの光学デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の光学デバイスは、光を検知または射出する領域と、外部回路に接続するための電極端子が形成された電極領域とを有する光学素子と、少なくとも前記光を検知または射出する領域の回路形成面上に配置され、少なくとも前記光を検知または射出する領域よりも平面寸法の大きい透明部材と、前記光学素子と前記透明部材とを接着固定する透明な接着剤とを備え、前記透明部材のうち前記光を検知または射出する領域を囲む領域と平面的に重なる部分の前記光学素子との接着面には、粗化領域が形成されている。ここで、粗化領域は凹凸形状またはギザギザ形状を含む領域のことを指す。
この構成において、透明部材に粗化領域が形成されていることにより、この部分に入射した光が拡散されるので、光を検知または射出する領域に電極端子やワイヤリード線からの反射光が入射するのを抑制することができる。このため、本発明の光学デバイスが受光素子を含む場合、スミアやフレアの発生を防ぎ、画質の良い画像を提供することができる。なお、光学デバイスにおいて、ガラスなどの透明部材を光学素子に直接貼り付けることで、透明部材を光学素子から離して設置する場合に比べて発光光軸の補正が容易になり、また発光出力の低下を防ぐことが可能となる。
また、本発明の光学デバイスは、ベアチップ上に透明部材を配置した構成であるので、モールド工程により樹脂封止されるタイプの光学デバイスに比べ薄型化および小型化が実現されている。
なお、粗化領域は、平面的に見て光を検知または射出する領域と重ならない領域に形成されることが好ましい。
また、透明部材は、例えば光学用ガラス、石英、水晶または光学用透明樹脂のうちいずれか１つの材料で構成される。
また、粗化領域の内面と透明部材の外周面の少なくとも一方に反射防止膜が形成されていることにより、電極端子やワイヤリード等から光を検知または射出する領域に入射する反射光をさらに低減することができる。
本発明の光学デバイスの製造方法は、光を検知または射出する領域と、外部回路に接続するための電極端子が形成された電極領域とを有する光学素子を複数個備えた光学素子アレーを形成する工程（ａ）と、前記複数の光学素子の各々の上に粗化領域が形成され、前記光を検知または射出する領域よりも平面寸法が大きい透明部材を形成する工程（ｂ）と、前記光学素子アレーをダイシングして前記光学素子と前記透明部材とを有する光学デバイスを作製する工程（ｃ）とを備え、前記工程（ｂ）では、前記粗化領域が前記光を検知または射出する領域を囲む領域に対向するように前記透明部材が形成される。
この方法により、上述のようなスミアやフレアの発生が抑制された光学デバイスを製造することができる。なお、工程（ｂ）において、透明部材を作製する方法はいくつかある。例えば、透明部材となる部分を複数個有する透明部材アレーを形成し、これを光学素子アレーと貼り合わせた後で個々の透明部材を形成する方法や、先に個々の透明部材を形成しておいてから、透明部材を順次光学素子の上に接着する方法などがある。また、透明部材アレーはエッチングによって作製することもできるし、金型を用いたモールディングによって作製することもできる。
本発明の光学デバイスは透明部材を光学素子の主面に直付けすることで薄型化および小型化を実現でき、さらに光を検知または射出する領域の外周に設けられている電極端子やワイヤリードからの反射光が光を検知または射出する領域に入射して迷光となる現象を抑制できる。この結果、スミアやフレア等の発生がなく、光学特性に優れた光学デバイスを簡略な製造方法により実現できる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、これらの図においては、それぞれの厚みや長さ等は図面の作成上から実際の形状とは異なる。また、光学素子上の電極端子も図示しやすい個数としている。さらに、同じ要素については同じ符号を付しており、説明を省略する場合がある。
（第１の実施形態）
図１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係る光学デバイスを示す平面図およびIb-Ib線における断面図である。
図１に示すように、本実施形態の光学デバイス１は、半導体基板１２、光検知領域１４、周辺回路領域１６および電極端子２０を含む電極領域１８を有する光学素子１０と、透明部材２２と、光学素子１０と透明部材２２とを接着固定する透明樹脂接着剤２６とを備えている。ここで、光学素子１０としては、受光素子および発光素子の一方またはその両方が光学デバイス１内に設けられる。受光素子は、例えばＣＭＯＳセンサーやＣＣＤセンサーなどのイメージセンサーであり、発光素子は、例えばレーザーや発光ダイオードなどである。光学素子１０が受光素子である場合、光検知領域１４は撮像領域のことを指す。
光検知領域１４は半導体基板１２の中央部に形成されており、マトリクス状に配置された複数の光電変換素子（図示せず）と、各光電変換素子の上に設けられたカラーフィルタおよびマイクロレンズを有している。
周辺回路領域１６は、半導体基板１２のうち光検知領域１４を囲む領域に形成されており、光電変換素子から出力された電気信号を処理する回路を有している。
そして、半導体基板１２の最外周領域には、複数の電極端子２０を備えた電極領域１８が形成されている。電極端子２０は外部機器との接続に用いられる。なお、半導体基板１２としては、通常シリコン単結晶からなるシリコン基板が用いられるが、その他の半導体基板が用いられていてもよい。
透明部材２２は少なくとも光検知領域１４よりも大きな平面形状を有しており、光学素子１０と接着される面のうち光検知領域１４の外周部（周辺回路領域１６など）に接着される領域には、縦断面が鋸歯状の粗化領域２４が形成されている。この粗化領域２４は平面的に見て、四辺形の帯状に形成されている。すなわち、粗化領域２４が光検知領域１４を取り囲むような状態で、透明部材２２が光学素子１０の面上に透明樹脂接着剤２６により接着固定される。透明部材２２の厚みは、例えば２００μｍ以上で５００μｍ以下であり、３５０μｍ程度にすることが好ましい。なお、粗化領域２４は、凹凸形状あるいはギザギザ形状（鋸歯形状）などをしている。
この透明部材２２のうち少なくとも光検知領域１４の上方に配置された部分の上面および下面は互いに平行且つ平坦であり、光学的平面を形成している。また、粗化領域２４では、光検知領域１４を取り囲むように複数の山と谷が、同心矩形状に形成されている。この山と谷との差は、例えば２００μｍ以下とする。
なお、透明部材２２の構成材料としては、例えば光学用ガラス、石英、水晶または光学用透明樹脂などが用いられる。光学用透明樹脂としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、含フッ素ポリマー、フッ素化ポリイミド等、一般的に光学用に用いられている樹脂材料であれば使用可能である。
透明樹脂接着剤２６は、光学素子１０の、特に光検知領域１４と透明部材２２とを接着固定するもので、光学的に透明な材料で構成されることが要求される。また、その屈折率は、光検知領域１４に形成されているマイクロレンズとは異なることが必要とされ、特にマイクロレンズより低ければ集光効果を期待できるので望ましい。なお、光学素子１０が発光素子を有している場合、光検知領域１４は発光領域となる。
このような構成とすることにより、光検知領域１４の外周部、特に電極端子２０およびこれに接続するワイヤリード（図示せず）等に外部から光が照射されたときの反射光が光検知領域１４に入射して迷光となることにより生じる光学的ノイズを有効に抑制できる。
次に、本実施形態の光学デバイス１の製造方法について説明する。最初に、透明部材アレーを作製する工程について説明する。図２は、本実施形態の光学デバイスの製造工程のうち、透明部材アレーを作製する工程を示す断面図である。なお、本実施形態においては、透明平板として光学用ガラスを用いる場合について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、光学素子アレーとほぼ同じ形状の透明平板２８を準備する。次に、透明平板２８の一方の面上に後述する区画溝３４を形成するためのフォトレジストパターン３２を形成するとともに、他方の面の全面上に表面保護膜３０を形成する。なお、表面保護膜３０の構成材料としては、後述するように光学用ガラスをエッチングするときの薬液に耐える材料であれば、特に制約なく種々の材料が用いられる。このフォトレジストパターン３２は、それぞれ光学素子１０の電極領域１８に対応する領域の透明平板２８が露出するように、全面に塗布したフォトレジスト膜を露光し、現像することで形成される。
次いで、図２（ｂ）に示すように、透明平板２８の露出部をウエットエッチングして区画溝３４を形成する。このウエットエッチングは、例えば弗酸を含む薬液を用いれば容易に行うことができる。また、このエッチングによる区画溝３４の深さは、後述するように透明平板２８を研磨することで最終的に光学素子１０の表面上に残す透明部材２２の厚みより大きくする。例えば、最終的な透明部材２２の厚みを３５０μｍとする場合には、本工程でのエッチングによって形成される区画溝３４の深さを約３８０μｍとする。従って、透明平板２８の厚みは、区画溝３４の深さより厚くしておくことが必要である。区画溝３４の深さを３８０μｍとする場合には、透明平板２８の厚みは、約５００μｍ程度とすることが望ましい。このエッチングを行った後、フォトレジストパターン３２を除去する。
次に、図２（ｃ）に示すように、透明平板２８の一方の面のうち光検知領域１４（図１（ａ）、（ｂ）参照）の外周に設けられた周辺回路領域１６に対応する位置に、ダイシング装置を用いて複数の粗化領域２４を形成する。この粗化領域２４は、ダイシングブレードにより約１００μｍの深さに切削していけば、容易に形成される。
粗化領域２４の形成後、図２（ｄ）に示すように、透明平板２８から表面保護膜３０を除去すれば透明部材アレー３６を得ることができる。なお、透明平板２８の材料としては、光学用ガラスのみでなく、石英や水晶等を用いてもよい。また、透明樹脂材料を用いてもよい。
また、区画溝３４の形成はエッチングによる方法だけでなく、サンドブラスト法やドライエッチングにより行ってもよい。さらに、粗化領域２４をドライまたはウエットエッチングにより形成してもよい。あるいは、粗化領域２４をサンドブラスト法やレーザビーム法により形成してもよい。この粗化領域２４は、断面形状がきれいな鋸歯状でなくてもよく、さらに内面の粗度がある大きいほうが反射防止効果を大きくすることができる。
次に、このようにして作製した透明部材アレー３６を用いた光学デバイスの製造方法を説明する。図３（ａ）〜（ｄ）および図４（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の光学デバイスの製造工程のうち、光学素子アレー４２上で一括して透明部材２２を形成する工程を示す断面図である。
まず、図３（ａ）に示すように、半導体基板１２の一方の主面上に形成された光検知領域１４、周辺回路領域１６および電極領域１８を有する光学素子１０が一定の配列ピッチで複数個形成された光学素子アレー４２を準備する。なお、光学素子１０を個片に分離するためのダイシングライン４０も光学素子アレー４２には形成されている。
次に、図３（ｂ）に示すように、それぞれの光学素子１０の光検知領域１４とその外周に配置された周辺回路領域１６の全面、もしくは周辺回路領域１６を覆う面上に透明樹脂接着剤２６を塗布する。この時、外部機器との電気的接続を確保するために、透明樹脂接着剤２６は、電極領域１８にまではみ出さないように塗布することが要求される。なお、本工程は、例えばスクリーン印刷方式により行ってもよいが、精度よく塗布するためにフォトリソプロセスにより塗布しない領域にフォトレジストを形成した後、透明樹脂接着剤２６を塗布し、その後フォトレジストを除去するリフトオフ方式で形成してもよい。あるいは、感光性の透明樹脂接着剤を用いてもよい。あるいは、描画方式により必要な箇所のみに透明樹脂接着剤２６を塗布してもよい。さらには、透明樹脂接着剤からなる半硬化プリプレグシートをあらかじめ透明樹脂接着剤を塗布すべき領域と同じ形状に加工しておき、これを光学素子アレー４２に貼り付けてもよい。
次に、図３（ｃ）に示すように、透明部材アレー３６の粗化領域２４が形成されている面を光学素子アレー４２の回路形成面に対向させ、粗化領域２４が光検知領域１４と重ならず、且つ光検知領域１４を取り囲むように位置合せする。この際に、電極領域１８内に設けられた電極端子２０は、区画溝３４内に配置される。
続いて、図３（ｄ）に示すように、透明部材アレー３６と光学素子アレー４２とを透明樹脂接着剤２６を介して密着させる。この状態で透明樹脂接着剤２６を硬化させる。透明樹脂接着剤２６として紫外線硬化型接着剤を用いる場合には、透明部材アレー３６の上方から紫外線を照射することで硬化させることができる。また、透明樹脂接着剤２６として熱硬化型接着剤を用いる場合には、密着させた状態を保持しながら全体を加熱して硬化させる。
次に、図４（ａ）に示すように、透明部材アレー３６の区画溝３４に到達するまで透明部材アレー３６を研磨する。研磨を進めて区画溝３４の底部に到達した時点で、透明部材アレー３６は個々の透明部材２２に分離される。しかし、透明部材２２として分離されても、光学素子アレー４２に接着固定された状態は保持される。この状態で、さらに透明部材２２の表面を鏡面加工する。
この後、図４（ｂ）に示すように、光学素子アレー４２をダイシングライン４０に沿って切断し、各光学素子１０ごとに個片化すれば、本実施形態の光学デバイス１が得られる。
本実施形態に係る光学デバイス１は、透明部材２２が直接光検知領域１４上に透明樹脂接着剤２６により接着固定されており、かつ透明部材２２のうち光検知領域１４の外周に位置する領域に粗化領域２４が形成された構成からなる。これにより、電極端子２０やこれに接続するワイヤリード等からの反射光が光検知領域に入射されるのを抑制できるので、光学デバイス１が受光素子を有している場合には、スミアやフレアの発生を防止することができる。光学デバイス１が発光素子を有している場合には、透明部材２２が発光素子に直接貼り付けられることで、透明部材２２が発光素子と離れて設置されている場合に比べて発光光軸の補正が容易となり、発光出力の低下を防ぐことが可能である。
また、透明部材２２は透明部材アレー３６の状態で光学素子アレー４２に接着固定した後で一括して分離できるので、製造工程を簡略化することもできる。
また、本実施形態では、透明部材アレー３６をエッチングやサンドブラスト等により形成する方法について説明したが、本発明における透明部材アレー３６の形成方法はこれに限定されない。例えば、透明部材２２の構成材料として樹脂材料を用いる場合には、図５に示すように樹脂成形金型を用いて成形加工により作製してもよい。図５（ａ）〜（ｃ）は、樹脂成形金型を用いて透明部材アレーを作製する方法を示す断面図である。
まず、図５（ａ）に示すように、樹脂の注入口（ゲート部）が形成された上金型５０と下金型５２とを準備する。上金型５０および下金型５２の内部には、先に説明した透明部材２２とは逆形状のパターンを有するキャビティが、光学素子アレー４２（例えば図３（ｃ）参照）の光学素子１０の配置位置に対応して形成されている。
次に、図５（ｂ）に示すように、上金型５０と下金型５２とで構成される樹脂成形金型の隙間内を減圧しながら、加熱により粘度を低くした樹脂５６を注入口から流し込み、キャビティ内に充填する。その後、樹脂５６を冷却して固化させる。
次に、図５（ｃ）に示すように、上金型５０と下金型５２とを分離して樹脂５６を取り出す。次いで、樹脂５６を注入するためのゲート部と減圧のためのエアベント部とを除去する。これにより、樹脂５６からなる透明部材アレー５８が得られる。これ以降の工程については、上記実施形態と同じ工程で光学デバイスを作製できるので説明を省略する。
このような製造方法に使用可能な樹脂５６としては、例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂やポリイミド系樹脂が代表的であるが、その他の透明な樹脂材料を用いることもできる。
−第１の変形例−
図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本実施形態に係る光学デバイスの第１の変形例を示す平面図、およびVIb-Vib線における断面図である。
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の変形例に係る光学デバイス２は、第１の実施形態で用いられた光学素子１０の上に、第１の実施形態とは異なる形状の透明部材６０を形成したもので、その他の部材は第１の実施形態の光学デバイスと同一である。
本変形例の光学デバイス２において、透明部材６０は光学素子１０上に透明樹脂接着剤２６で固定され、光学素子１０の回路形成面の全面を覆っている。ただし、透明部材６０には、光学素子１０の電極端子２０と重なる位置に電極端子２０より平面寸法が大きな開口部６４が形成されている。従って、透明部材６０の平面寸法は光学素子１０の平面寸法とほぼ同じであり、透明部材６０の厚みは２００μｍ以上５００μｍ以下であり、特に好ましくは３５０μｍ程度に設定されている。透明部材６０のうち、光検知領域１４の外周領域と平面的に重なる領域には第１の実施形態の光学デバイス１と同様に同心矩形状の粗化領域２４が形成されている。
以上のような構成の光学デバイス２は、光学素子１０のほぼ全面にわたって透明部材６０が貼り付けられているので機械的強度が大きくなっている。また、透明部材６０には粗化領域２４が形成されているので、第１の実施形態に係る光学デバイスと同様に、電極端子２０やワイヤリードからの反射光が光検知領域１４へ入射するのを抑制することができる。
本変形例の光学デバイス２の製造方法が第１の実施形態の光学デバイス１の製造方法と異なるのは、透明部材アレーの製造工程が一部変更されていることと、ダイシング工程において光学素子アレーと共に透明部材アレーを切断して個片に分離することである。それ以外の工程については、第１の実施形態で説明した光学デバイス１の製造方法と同じである。以下、透明部材アレーの製造工程の一部変更点について説明する。
この第１の変形例の光学デバイス２では、透明部材６０が光学素子１０の回路形成面のほぼ全面に貼り付けられており、光学素子１０は電極端子２０とその外周部が露出しているのみである。このため、図２（ａ）に示す工程において、フォトレジストパターンの形状を光学素子１０の電極端子２０より大きな開口とする。このようなフォトレジストパターンを形成後、透明平板を図２で説明した方法によりエッチングする。これにより、図２で説明した区画溝３４と同じような深さを有し、電極端子２０より大きな形状の非貫通孔が形成される。このようにして非貫通孔を形成した後は、本実施形態の光学デバイス１と同様な工程により透明部材アレーを製造し、最終的にダイシングする場合に透明部材アレーと一緒に光学素子アレーをダイシングして個片化する。これにより、第１の変形例の光学デバイス２が形成される。なお、この第１の変形例においても、樹脂成形金型を用いて透明部材アレーを形成することもできる。
この第１の変形例の光学デバイス２において、電極端子２０は透明部材６０の開口部６４の底部に配置される。このため、電極端子２０と外部機器との接続は、例えば導電性接着剤をこの開口部６４に充填することで容易に可能である。さらに、このような構成とすることにより、機械的強度を大きくすることもできる。また、粗化領域２４により光検知領域１４内への迷光の入射を抑制することもできる。
−第２の変形例−
図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本実施形態の第２の変形例に係る光学デバイスを示す平面図、およびVIIb-VIIb線における断面図である。
本変形例の光学デバイス３は、第１の変形例の光学デバイス２をさらに一部変形した構成を有している。第１の変形例の光学デバイス２では、透明部材６０の開口部６４は光学素子１０の電極端子２０よりやや大きな形状である。これに対し、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第２の変形例の光学デバイス３では、開口部７１が透明部材７０のうち電極端子２０に重なる領域を含む部分を切り欠いた、コ字状の平面形状を有している。従って、透明部材７０の平面外形は、凹凸が形成された四辺形となっている。透明部材７０以外の部材については、第１の変形例の光学デバイス２と同じであり、製造方法も同じであるので説明を省略する。
このように、本実施形態の光学デバイスにおいて透明部材は、粗化領域が光検知領域１４と重ならず、且つ電極端子が覆われないような形状であればどのような形状であってもよい。例えば、粗化領域が電極端子を除く電極領域上に設けられていてもよい。
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係る光学デバイスを示す断面図である。
同図に示すように、本実施形態の光学デバイス４は、透明部材７２の外周面（側面）上に反射防止膜７４が、粗化領域２４の内面上に反射防止膜７６がそれぞれ形成されていることが第１の実施形態の光学デバイス１と異なっている。その他の構成については、第１の実施形態の光学デバイス１と同じである。
このように、透明部材７２の外周面上および粗化領域２４の内面上に反射防止膜７４、７６がそれぞれ設けられていることにより、電極端子２０やワイヤリード等からの反射光が光検知領域１４に入射するのをさらに確実に防止することができる。
以下、本実施形態に係る光学デバイス４の製造方法を図９および図１０を用いて説明する。図９は、本実施形態に係る光学デバイス４に用いる透明部材７２の断面図である。本実施形態の光学デバイス４では、透明部材７２をアレー状ではなく、個片の状態で光学素子アレーのうち光を検知する領域の回路形成面上に接着固定する。
図９に示す透明部材７２は、以下のようにして作製される。
まず、光学素子１０の電極領域１８より小さく、且つ光検知領域１４より大きな平面寸法を有する透明平板を作製する。この透明平板の構成材料としては、第１の実施形態で説明したように、ガラス、石英、水晶等の無機材料だけでなく、透明樹脂材料も用いることができる。
次に、光検知領域１４を囲める大きさを有し、四辺形帯状に配置された粗化領域２４を形成する。この粗化領域２４は、第１の実施の形態で説明したようなダイシング法により形成する方法が簡単であるが、フォトリソプロセスとエッチングにより形成してもよい。また、大きな透明平板の段階であらかじめ粗化領域２４を形成してから、透明部材７２となる形状に切断してもよい。
次に、透明部材７２の外周面と粗化領域２４の内面に反射防止膜７４、７６を形成する。この反射防止膜７４、７６は、例えば光検知領域１４に対応する部分をマスクしてからカーボンを蒸着することにより容易に形成できる。また、描画法やインクジェット法等で黒色の樹脂を塗布して形成してもよい。なお、低反射率の材料であれば特に制約なく反射防止膜７４、７６の材料として使用できる。
以上の方法により、透明部材７２を形成した後、図１０に示すような工程により光検知領域１４を含む光学素子１０の回路形成面上に透明部材７２を接着固定する。図１０（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態の光学デバイス４の製造工程のうち、透明部材７２を光学素子１０の上に接着固定する工程を示す断面図である。
まず、図１０（ａ）に示すように、第１の実施の形態で説明した光学素子アレー４２を準備する。
次に、図１０（ｂ）に示すように、光学素子１０のうち光検知領域１４と周辺回路領域１６を含む領域の回路形成面上に透明樹脂接着剤２６を塗布する。ここまでの工程は第１の実施形態と同様である。
次いで、図１０（ｃ）に示すように、光学素子アレー４２上の１つの光学素子１０の光検知領域１４に対して透明部材７２を位置合せした後、透明樹脂接着剤２６により当該光学素子１０上に各透明部材７２を接着固定する。このとき、透明樹脂接着剤２６が紫外線硬化タイプであれば、光学素子アレー４２のうち透明部材７２が接着された領域のみに紫外線を照射して硬化させる。
続いて、図１０（ｄ）および図１０（ｅ）に示すように、順次次の光学素子１０の面上に透明部材７２を接着固定する。このようにして光学素子アレー４２のすべての光学素子１０の面上に透明部材７２を接着固定する。この後、第１の実施の形態と同様に、ダイシングライン４０に沿って光学素子アレー４２をダイシングすると、図８に示す本実施形態に係る光学デバイス４が得られる。
本実施形態に係る光学デバイス４は、透明部材７２を個片の状態で光学素子１０に貼り付けて作製されるため、その製造工程がやや複雑になるが、接着後の研磨処理等は不要となる。また、透明部材７２の外周面上と粗化領域２４の内面上に反射防止膜７４、７６がそれぞれ形成されているので、ワイヤリードの材料として、反射率の大きな金線やアルミニウム線を用いても、その反射光によるスミアやフレアの発生を確実に抑制できる。
−本実施形態の変形例−
図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第２の実施形態に係る光学デバイスの変形例に係る光学デバイス５を示す平面図、およびXIb-XIb線における断面図である。
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、本変形例の光学デバイス５は、透明部材７２の、粗化領域２４が形成された面に対向する面の四隅に突起部７８が設けられていることが第２の実施形態の光学デバイス４と異なる。その他の構成については、第２の実施形態の光学デバイス４と同じ構成であるので、説明を省略する。
この突起部７８は、透明部材７２の一部として形成されていてもよいし、透明部材７２を形成後、別の部材を貼り付けて形成してもよい。
この突起部７８の材料としては、例えば透明部材７２と同じ材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。さらに、この突起部７８は必ずしも透明である必要はなく、金属箔や樹脂を貼り付け、あるいは塗布して形成したものであってもよい。
このように突起部７８を設けることにより、光学デバイス５を電子機器の回路基板等へ実装するときの位置合せや回路基板と透明部材との間隔を精度よく保持することが可能になる。この突起部７８は、光検知領域１４と平面的に重複しない領域に設けられていればよく、２箇所以上に設けられていればよい。
なお、第１の実施形態および第２の実施形態では、電極領域と周辺回路領域とを明瞭に区別して説明したが、電極領域中に周辺回路領域の一部が形成されていてもよい。この場合には、電極端子が形成されている領域を電極領域として取り扱えばよい。
また、第１の実施形態および第２の実施形態の光学デバイスでは、透明樹脂接着剤を光検知領域にも塗布して光学素子と透明部材とを接着したが、本発明はこれに限定されない。例えば、周辺回路領域あるいは周辺回路領域と電極端子を除く電極領域とに両面テープ等の粘着シートを貼り付け、この粘着シートにより透明部材を接着固定してもよい。このようにすれば、光検知領域には接着剤が形成されず、かつ空間が生じるので、透明樹脂接着剤の屈折率を特に制限しなくてもよい。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態として、第１および第２の実施形態とその変形例に係る光学デバイスを用いた光学デバイス装置を説明する。
図１２は、第３の実施形態に係る光学デバイス装置を示す断面図である。
同図に示すように、本実施形態の光学デバイス装置１００は、基板８５と、接着剤８３を用いて基板８５上に搭載され、第１または第２の実施形態で説明した電極端子２０を有する光学デバイス８１と、基板８５上に設けられ、光学デバイス８１を囲む枠体８９と、光学デバイス８１の外表面（ここでは底面）に露出し、例えば金属細線９１によって電極端子２０に接続される外部端子８７と、光学デバイス８１の一部および金属細線９１を封止し、枠体８９内に充填される封止樹脂９３とを備えている。
光学デバイス８１においては、光学素子の面上に直接透明部材が載置されているので、透明部材と光学素子とが間隔を空けて配置される場合に比べて厚みが薄くなっている。また、粗化領域が設けられていることで、スミアやフレアが効果的に抑制されている。従って、光学デバイス８１を備えた光学デバイス装置１００も厚みが薄くなっており、カメラモジュールなどに好ましく用いられる。
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態として、第３の実施形態に係る光学デバイス装置を備えたカメラモジュールについて説明する。
図１３は、第４の実施形態に係るカメラモジュールを示す断面図である。ここで言うカメラモジュールとは、例えばデジタルカメラ、監視カメラ、ビデオカメラ、携帯電話用のカメラなど、種々の装置のことを指す。なお、カメラモジュールに用いられる場合、光学デバイス中の光学素子はイメージセンサーなどの受光素子である。
本実施形態のカメラモジュールは、配線基板１０１と、配線基板１０１上に搭載された光学デバイス装置１００と、配線基板１０１上であって光学デバイス装置１００の周囲に配置された位置決めスペーサー１０３と、位置決めスペーサー１０３を挟んで配線基板１０１の上方に固定され、光検知領域（図１など参照）の上方に筒状の開口部か形成された鏡筒ベース１０５と、光検知領域の上方に配置され、鏡筒ベース１０５の開口部の底部に固定されたガラス板１０７と、鏡筒ベース１０５の開口部内に設けられたレンズ収納部１０９と、レンズ収納部１０９内に固定されたレンズホルダー１１３と、レンズホルダー１１３によって支持され、光検知領域の上方に配置されたレンズ１１１と備えている。配線基板１０１に設けられた配線は、光学デバイス装置１００の外部端子８７に接続されている。
光学デバイス装置１００の厚みが薄くなっているため、本実施形態のカメラモジュールの厚みも薄くなっている。また、光学部材が光学素子の面上に配置されているので光軸のずれが小さくなっており、鮮明な画像を撮影することができる。また、光学デバイスに粗化領域が形成されていることにより、スミアやフレアの発生が抑えられた画像を得ることができる。
本発明の光学デバイスは、携帯電話やデジタルカメラ等、撮像装置を必要とする種々の電子機器に有用である。
（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係る光学デバイスを示す平面図およびIb-Ib線における断面図である。 第１の実施形態に係る光学デバイスの製造工程のうち、透明部材アレーを作製する工程を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態に係る光学デバイスの製造工程のうち、光学素子アレー上で一括して透明部材を形成する工程を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態に係る光学デバイスの製造工程のうち、光学素子アレー上で一括して透明部材を形成する工程を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、樹脂成形金型を用いて透明部材アレーを作製する方法を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ第１の実施形態に係る光学デバイスの第１の変形例を示す平面図、およびVIb-Vib線における断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ第１の実施形態の第２の変形例に係る光学デバイスを示す平面図、およびVIIb-VIIb線における断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る光学デバイスを示す断面図である。 第２の実施形態に係る光学デバイスに用いる透明部材の断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、第２の実施形態に係る光学デバイスの製造工程のうち、透明部材を光学素子の上に接着固定する工程を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ第２の実施形態に係る光学デバイスの変形例に係る光学デバイスを示す平面図、およびXIb-XIb線における断面図である。 第３の実施形態に係る光学デバイス装置を示す断面図である。 第４の実施形態に係るカメラモジュールを示す断面図である。
符号の説明
１，２，３，４，５,８１ 光学デバイス
１０ 光学素子
１２ 半導体基板
１４ 光検知領域
１６ 周辺回路領域
１８ 電極領域
２０ 電極端子
２２，６０，７０，７２ 透明部材
２４ 粗化領域
２６ 透明樹脂接着剤
２８ 透明平板
３０ 表面保護膜
３２ フォトレジストパターン
３４ 区画溝
３６,５８ 透明部材アレー
４０ ダイシングライン
４２ 光学素子アレー
５０ 上金型
５２ 下金型
５６ 樹脂
６４,７１ 開口部
７４，７６ 反射防止膜
７８ 突起部
８３ 接着剤
８５ 基板
８７ 外部端子
８９ 枠体
９１ 金属細線
９３ 封止樹脂
１００ 光学デバイス装置
１０１ 配線基板
１０３ 位置決めスペーサー
１０５ 鏡筒ベース
１０７ ガラス板
１０９ レンズ収納部
１１１ レンズ
１１３ レンズホルダー

Claims (19)

  1. 光学素子と、
    前記光学素子上に形成された光を検知または射出する領域と、
    前記光学素子上でかつ、前記光を検知または射出する領域よりも外周領域に形成された、外部回路に接続するための電極端子が形成された電極領域と、
    少なくとも前記光を検知または射出する領域の回路形成面上に配置され、少なくとも前記光を検知または射出する領域よりも平面寸法の大きい透明部材と、
    前記光学素子と前記透明部材とを接着固定する透明な接着剤とを備え、
    前記透明部材のうち前記光を検知または射出する領域を囲む領域と平面的に重なる部分の前記光学素子との接着面には、粗化領域が形成されており、
    前記粗化領域の内面に反射防止膜を形成することを特徴とする光学デバイス。
  2. 前記粗化領域は凹凸形状またはギザギザ形状を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学デバイス。
  3. 前記透明部材は前記光を検知または射出する領域から前記電極領域の上にわたって配置され、
    前記透明部材には、前記電極端子と平面的に重なり、前記電極端子よりも平面サイズの大きい開口部が形成されており、
    前記電極端子は露出していることを特徴とする請求項１に記載の光学デバイス。
  4. 前記開口部は、前記電極端子の上方に位置する部分から前記透明部材の端部までが切り欠かれた形状であることを特徴とする請求項３に記載の光学デバイス。
  5. 前記透明部材の前記光学素子との接着面に対向する面のうち、前記光を検知または射出する領域と平面的に重ならない領域には、２つ以上の突起部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学デバイス。
  6. 前記光学素子は、前記光を検知または射出する領域上に設けられた複数のマイクロレンズをさらに有しており、
    前記接着剤は、前記複数のマイクロレンズと異なる屈折率を有していることを特徴とする請求項１に記載の光学デバイス。
  7. 前記透明部材は、光学用ガラス、石英、水晶または光学用透明樹脂のうちいずれか１つの材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学デバイス。
  8. 前記反射防止膜は、前記透明部材の外周面にも形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学デバイス。
  9. 前記光学素子は、受光素子および発光素子のいずれか一方または両方を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学デバイス。
  10. 基板と、
    前記基板上に搭載され、請求項１〜９のうちいずれか１つに記載の光学デバイスと、
    前記基板上に設けられ、前記光学デバイスを囲む枠体と、
    前記光学デバイスの前記電極端子と電気的に接続する外部端子と、
    前記光学デバイスの一部を封止する封止樹脂とを備えていることを特徴とする光学デバイス装置。
  11. 請求項１０に記載の光学デバイス装置を備えていることを特徴とするカメラモジュール。
  12. 複数の光学素子と、前記光学素子上に形成された光を検知または射出する領域と、前記光学素子上でかつ、前記光を検知または射出する領域よりも外周領域に形成された、外部回路に接続するための電極端子が形成された電極領域を備えた光学素子アレーを形成する工程（ａ）と、
    前記複数の光学素子の各々の上に、前記光を検知または射出する領域よりも平面寸法が大きい透明部材を接着する工程（ｂ）と、
    前記光学素子アレーをダイシングして前記光学素子と前記透明部材とを有する光学デバイスを作製する工程（ｃ）とを備え、
    前記工程（ｂ）では、粗化領域が前記光を検知または射出する領域を囲む領域の接着面に対向するように前記透明部材に形成され、前記粗化領域の内面に反射防止膜が形成されることを特徴とする光学デバイスの製造方法。
  13. 前記粗化領域は、凹凸形状またはギザギザ形状を含むことを特徴とする請求項１２に記載の光学デバイスの製造方法。
  14. 前記工程（ｂ）は、
    透明平板の前記電極端子に対応する位置に区画溝を形成する工程（ｂ１）と、
    前記透明平板の前記区画溝が形成された側の面のうち、前記区画溝が形成されていない領域に前記粗化領域を形成して透明部材アレーを形成する工程（ｂ２）と、
    前記工程（ｂ２）の後に、前記区画溝が形成された面を前記光学素子に向けた状態で、前記区画溝が前記電極端子の上に位置するように前記透明部材アレーを前記光学素子アレーの上に接着する工程（ｂ３）と、
    前記透明部材アレーを前記区画溝に到達するまで研磨して、前記複数の光学素子の各々の上に透明部材を残す工程（ｂ４）とを含んでいることを特徴とする請求項１２に記載の光学デバイスの製造方法。
  15. 前記工程（ｂ１）で形成された前記区画溝の深さは、前記工程（ｂ４）で形成された前記透明部材の厚みと等しいことを特徴とする請求項１４に記載の光学デバイスの製造方法。
  16. 前記工程（ｂ１）及び（ｂ２）を、
    金型を用いたモールド成型により行うことを特徴とする請求項１４に記載の光学デバイスの製造方法。
  17. 前記工程（ｂ）で形成された前記透明部材は前記光を検知または射出する領域と、前記電極端子を除く前記電極領域とを覆っており、
    前記工程（ｂ）は、
    透明平板の前記電極端子に対応する位置に非貫通孔を形成する工程（ｂ８）と、
    前記透明平板の前記非貫通孔が形成された側の面のうち、前記非貫通孔が形成されていない領域に前記粗化領域を形成して透明部材アレーを形成する工程（ｂ９）と、
    前記工程（ｂ９）の後に、前記非貫通孔が形成された面を前記光学素子に向けた状態で、前記非貫通孔が前記電極端子の上に位置するように前記透明部材アレーを前記光学素子アレーの上に接着する工程（ｂ１０）と、
    前記透明部材アレーを前記非貫通孔に到達するまで研磨する工程（ｂ１１）とを含んでおり、
    前記工程（ｃ）では、前記透明部材アレーを前記光学デバイスアレーと同時にダイシングすることを特徴とする請求項１２に記載の光学デバイスの製造方法。
  18. 前記工程（ｂ）は、
    透明平板の一方の面に前記粗化領域を形成する工程（ｂ１２）と、
    前記透明平板を切断して前記粗化領域が各々形成された透明部材を作製する工程（ｂ１３）と、
    前記粗化領域が形成された面を前記光学素子の回路形成面に向けた状態で前記透明部材を前記光学素子アレーの上に接着する工程（ｂ１４）とを含んでいることを特徴とする請求項１２に記載の光学デバイスの製造方法。
  19. 前記工程（ｂ）は、前記工程（ｂ１３）の後で前記工程（ｂ１４）の前に、前記透明部材の外周面に前記反射防止膜を形成する工程（ｂ１５）をさらに含んでいることを特徴とする請求項１８に記載の光学デバイスの製造方法。
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