CN107771357A - 层叠透镜结构、其制造方法以及电子设备 - Google Patents

层叠透镜结构、其制造方法以及电子设备 Download PDF

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Abstract

层叠透镜的变形得以抑制。层叠透镜结构具有以下构造:其中,具有配置在形成于基板中的通孔的内侧的透镜的带透镜的基板通过直接接合而被接合和层叠。例如,本技术能够应用于其中层叠透镜结构与受光元件集成的相机模块等,在该层叠透镜结构中,包括第一至第三带透镜的基板的至少三个带透镜的基板是在基板中形成有通孔并且在通孔的内侧形成有透镜的带透镜的基板。

Description

层叠透镜结构、其制造方法以及电子设备
技术领域
本技术涉及一种层叠透镜结构、该层叠透镜结构的制造方法以及电子设备,更具体地,涉及一种如下层叠透镜结构、该层叠透镜结构的制造方法以及电子设备,该层叠透镜结构通过以下步骤形成:在可用于制造诸如半导体器件或平板显示器件等的电子器件的基板上形成透镜;并且在基板状态下层叠所述透镜。
相关申请的交叉引用
本申请包含于2015年7月31日提交的日本在先专利申请JP2015-152921的公开内容相关的主题,在这里将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。
背景技术
在其中多个透镜排列在晶片基板的平面方向的晶片级透镜工序中,当形成透镜时难以获得形状精度或位置精度。特别地,非常难以进行晶片基板被层叠以制造层叠透镜结构的工序,并且三层以上的层叠不能以批量生产水平实现。
已经设计并提出了与晶片级透镜工序相关的各种技术。例如,专利文献1提出了一种方法,其中当将透镜材料填充到形成在基板中的通孔内以形成透镜时,透镜材料本身用作粘合剂以层叠晶片基板。
引用文献列表
专利文献
专利文献1:日本专利申请公开JP 2009-279790 A
发明内容
技术问题
然而,如专利文献1所披露,当使用粘合树脂来贴合晶片基板时,由于树脂的收缩和膨胀,容易发生层叠式透镜的诸如畸变或位置偏移等的变形。
鉴于这种情况作出本技术,并且为了抑制层叠式透镜的变形而提供本技术。
技术方案
根据本技术的第一方面的层叠透镜结构包括:多个基板,其包括具有第一通孔的第一基板和具有第二通孔的第二基板;以及多个透镜,其包括布置在第一通孔中的第一透镜和布置在第二通孔中的第二透镜,其中,第一基板直接接合至第二基板。
根据本技术的第二方面的层叠透镜结构的制造方法包括:形成包括第一通孔的第一基板,在第一通孔中布置第一透镜;形成包括第二通孔的第二基板,在第二通孔中布置第二透镜,其中,第一基板直接接合至第二基板。
根据本技术的第三方面的电子设备包括:相机模块,其包括层叠透镜结构,该层叠透镜结构包括:多个基板,其包括具有第一通孔的第一基板和具有第二通孔的第二基板;以及多个透镜,其包括布置在第一通孔中的第一透镜和布置在第二通孔中的第二透镜,其中,第一基板直接接合至第二基板。
层叠透镜结构和电子设备可以是独立的部件或设备,并且可以为并入至另一设备中的模块。
发明的有益效果
根据本技术的第一方面至第五方面,能够减少层叠式透镜的变形。
本文记载的有益效果不一定以限制的意义表示,而是可以展示本技术中公开的任一种有益效果。
附图说明
图1是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第一实施方案的图。
图2是示出专利文献1中公开的层叠透镜结构的横截面结构的图。
图3是示出图1所示的相机模块的层叠透镜结构的横截面结构的图。
图4是示出带透镜的基板的直接接合的图。
图5是示出形成图1所示的相机模块的步骤的图。
图6是示出形成图1所示的相机模块的步骤的图。
图7是示出形成图1所示的相机模块的另一步骤的图。
图8是示出带透镜的基板的构成的图。
图9是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第二实施方案的图。
图10是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第三实施方案的图。
图11是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第四实施方案的图。
图12是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第五实施方案的图。
图13是示出根据第四实施方案的相机模块的详细构成的图。
图14是支撑基板和透镜树脂部的平面图和横截面图。
图15是示出层叠透镜结构和光阑板的横截面图。
图16是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第六实施方案的图。
图17是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第七实施方案的图。
图18是示出带透镜的基板的详细构成的横截面图。
图19是示出带透镜的基板的制造方法的图。
图20是示出带透镜的基板的制造方法的图。
图21是示出带透镜的基板的制造方法的图。
图22是示出带透镜的基板的制造方法的图。
图23是示出带透镜的基板的制造方法的图。
图24是示出带透镜的基板的制造方法的图。
图25是示出带透镜的基板的制造方法的图。
图26是示出带透镜的基板的制造方法的图。
图27是示出带透镜的基板的制造方法的图。
图28是示出带透镜的基板的制造方法的图。
图29是示出带透镜的基板的制造方法的图。
图30是示出基板状态的带透镜的基板接合的图。
图31是示出基板状态的带透镜的基板接合的图。
图32是示出在基板状态下层叠5个带透镜的基板的第一层叠方法的图。
图33是示出在基板状态下层叠5个带透镜的基板的第二层叠方法的图。
图34是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第八实施方案的图。
图35是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第九实施方案的图。
图36是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第十实施方案的图。
图37是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第十一实施方案的图。
图38是作为比较结构例1的晶片级层叠结构的横截面图。
图39是作为比较结构例2的透镜阵列基板的横截面图。
图40是示出图39所示的透镜阵列基板的制造方法的图。
图41是作为比较结构例3的透镜阵列基板的横截面图。
图42是示出图41所示的透镜阵列基板的制造方法的图。
图43是作为比较结构例4的透镜阵列基板的横截面图。
图44是示出图43所示的透镜阵列基板的制造方法的图。
图45是作为比较结构例5的透镜阵列基板的横截面图。
图46是示出形成透镜的树脂的效果的图。
图47是示出形成透镜的树脂的效果的图。
图48是示意性地示出作为比较结构例6的透镜阵列基板的图。
图49是作为比较结构例7的层叠透镜结构的横截面图。
图50是示出图49所示的层叠透镜结构的效果的图。
图51是作为比较结构例8的层叠透镜结构的横截面图。
图52是示出图51所示的层叠透镜结构的效果的图。
图53是采用本结构的层叠透镜结构的横截面图。
图54是示意性地示出图53所示的层叠透镜结构的图。
图55是示出将光阑加到盖玻片上的第一构成例的图。
图56是用于说明图55所示的盖玻片的制造方法的图。
图57是示出将光阑加到盖玻片上的第二构成例的图。
图58是示出将光阑加到盖玻片上的第三构成例的图。
图59是示出将通孔的开口本身构成为光阑机构的构成例的图。
图60是用于说明使用金属接合的晶片级贴合的图。
图61是示出使用高掺杂基板的带透镜的基板的示例的图。
图62是用于说明图61A所示的带透镜的基板的制造方法的图。
图63是用于说明图61B所示的带透镜的基板的制造方法的图。
图64是示出包括在相机模块中的光阑板的平面形状的图。
图65是用于说明相机模块的受光区域的构成的图。
图66是示出相机模块的受光区域中的像素排列的第一例的图。
图67是示出相机模块的受光区域中的像素排列的第二例的图。
图68是示出相机模块的受光区域中的像素排列的第三例的图。
图69是示出相机模块的受光区域中的像素排列的第四例的图。
图70是示出图66所示的像素排列的变形例的图。
图71是示出图68所示的像素排列的变形例的图。
图72是示出图69所示的像素排列的变形例的图。
图73是示出相机模块的受光区域中的像素排列的第五例的图。
图74是示出相机模块的受光区域中的像素排列的第六例的图。
图75是示出相机模块的受光区域中的像素排列的第七例的图。
图76是示出相机模块的受光区域中的像素排列的第八例的图。
图77是示出相机模块的受光区域中的像素排列的第九例的图。
图78是示出相机模块的受光区域中的像素排列的第十例的图。
图79是示出相机模块的受光区域中的像素排列的第十一例的图。
图80是示出作为本技术适用的电子设备的成像装置的构成例的框图。
图81是示出内部信息获取系统的示意构成例的框图。
图82是示出图像传感器的使用例的图。
具体实施方式
在下文中,将说明用于实施本技术的形态(以下称为实施方案)。说明将按以下顺序给出:
1.相机模块的第一实施方案
2.相机模块的第二实施方案
3.相机模块的第三实施方案
4.相机模块的第四实施方案
5.相机模块的第五实施方案
6.第四实施方案的相机模块的详细构成
7.相机模块的第六实施方案
8.相机模块的第七实施方案
9.带透镜的基板的详细构成
10.带透镜的基板的制造方法
11.带透镜的基板的接合
12.相机模块的第八和第九实施方案
13.相机模块的第十实施方案
14.相机模块的第十一实施方案
15.本结构与其它结构相比的优点
16.各种变形例
17.受光元件的像素排列以及光阑板的结构和用途
18.电子设备的应用例
19.图像传感器的使用例
<1.相机模块的第一实施方案>
图1A和1B是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第一实施方案的图。
图1A是示出作为相机模块1的第一实施方案的相机模块1A的构成的示意图。图1B是相机模块1A的示意性横截面图。
相机模块1A包括层叠透镜结构11和受光元件12。层叠透镜结构11总共包括25个光学单元13,在垂直和水平方向上分别有5个光学单元。光学单元13被构造成在一个光轴方向上包括多个透镜21。相机模块1A是具有多个光学单元13的多目相机模块。
如图1B所示,包括在相机模块1A中的多个光学单元13的光轴被配置成朝向模块的外侧扩展。由此,可以拍摄广角图像。
尽管图1B所示的层叠透镜结构11具有这样的结构,其中为了简单起见,透镜21仅被层叠成三层,但是自然可以层叠更多数量的透镜21。
图1A和1B所示的相机模块1A可以将由多个光学单元13拍摄的多个图像拼接在一起,以产生一个广角图像。为了将多个图像拼接在一起,在拍摄图像的光学单元13的形成和配置中要求高精度。此外,由于特别是广角侧的光学单元13具有入射到透镜21上的小的光入射角,因此要求光学单元13内的透镜21的位置关系和配置的高精度。
图2是示出专利文献1中公开的使用树脂基固定技术的层叠透镜结构的横截面结构的图。
在图2所示的层叠透镜结构500中,树脂513用作固定分别具有透镜511的基板512的单元。树脂513是诸如UV固化性树脂等能量固化性树脂。
在将基板512贴合在一起之前,在基板512的整个表面上形成树脂513的层。之后,将基板512贴合在一起,并使树脂513固化。以这种方式,将贴合的基板512固定在一起。
然而,当树脂513固化时,树脂513经历固化收缩。在图2所示的结构的情况下,由于在整个基板512上形成树脂513的层之后固化树脂513,所以树脂513的位移量增加。
此外,即使在通过将基板512贴合在一起而形成的层叠透镜结构500被分成单独的成像元件并且组合成像元件以形成相机模块之后,设置在相机模块中的层叠透镜结构500设置有完全在具有透镜511的基板512之间的树脂513,如图2所示。由此,当相机模块被安装到相机的壳体内并被实际使用时,层叠透镜结构500的基板之间的树脂可能会经历由于由设备产生的热量引起的温度升高而导致的热膨胀。
图3是仅示出图1A和1B所示的相机模块1A的层叠透镜结构11的横截面结构的图。
相机模块1A的层叠透镜结构11也通过层叠多个具有透镜21的带透镜的基板41来形成。
在相机模块1A的层叠透镜结构11中,与图2所示的层叠透镜结构500中使用的或相关技术中公开的那些完全不同的固定单元用作用于将具有透镜21的带透镜的基板41固定在一起的单元。
即,待层叠的两个带透镜的基板41通过在一个基板的表面上形成的氧化物或氮化物基表面层与形成在另一个基板的表面上的氧化物或氮化物基表面层之间的共价键直接接合。作为具体例子,如图4A所示,在待层叠的两个带透镜的基板41的表面上形成作为表面层的氧化硅膜或氮化硅膜,并将羟基与膜结合。之后,将两个带透镜的基板41贴合在一起并且加热和进行脱水缩合。结果,在两个带透镜的基板41的表面层之间形成硅-氧共价键。以这种方式,两个带透镜的基板41被直接接合。作为缩合的结果,在两个表面层中包含的原子可以直接形成共价键。
作为另一示例,如图4B所示,在待堆叠的两个带透镜41的基板的表面上形成氮化硅膜42作为表面层,并且将羟基与膜结合。例如,可以在等离子体活化处理中使用NH3。之后,将两个带透镜的基板41贴合在一起并且加热和进行脱水缩合。结果,在两个带透镜的基板41的表面层之间形成硅-氮共价键。以这种方式,两个带透镜的基板41被直接接合。作为缩合的结果,在两个表面层中包含的原子可以直接形成共价键。
在本说明书中,直接接合意味着经由设置在两个带透镜的基板41之间的无机材料的层来固定两个带透镜的基板41。可选择地,直接接合意味着通过化学地结合设置在两个带透镜的基板41的表面上的无机材料的层来固定两个带透镜的基板41。可选择地,直接接合意味着通过在设置于两个带透镜的基板41的表面上的无机材料的层之间形成基于脱水缩合的键来固定两个带透镜的基板41。可选择地,直接接合意味着通过在设置于两个带透镜的基板41的表面上的无机材料的层之间形成基于氧的共价键或无机材料的层中包含的原子之间的共价键来固定两个带透镜的基板41。可选择地,直接接合意味着通过在设置于两个带透镜的基板41的表面上的氧化硅层或氮化硅层之间形成硅-氧共价键或硅-硅共价键来固定两个带透镜的基板41。
为了实现基于贴合和加热的脱水缩合,在本实施方案中,使用在半导体装置和平板显示装置的制造领域中使用的基板在基板状态下形成透镜,在基板状态下实现基于贴合和加热的脱水缩合,并且在基板状态下实现基于共价键的接合。形成在两个带透镜的基板41的表面之间的无机材料的层通过共价键接合这一结构具有以下的效果或优点:该结构抑制了在使用专利文献1中公开的图2说明的技术时可能发生的在整个基板中树脂513的固化收缩引起的变形和实际使用中树脂513的热膨胀引起的变形。
图5和图6是示出将层叠透镜结构11和受光元件12组合以形成图1A和1B所示的相机模块1A的步骤的图。
首先,如图5所示,准备在平面方向上形成有多个透镜21(未示出)的多个带透镜的基板41W并层叠在一起。以这种方式,获得基板状态的多个带透镜的基板41W层叠的基板状态的层叠透镜结构11W。
接下来,如图6所示,在平面方向上形成有多个受光元件12的基板状态的传感器基板43W与图5所示的基板状态的层叠透镜结构11W分开地制作并准备。
此外,将基板状态的传感器基板43W和基板状态的层叠透镜结构11W层叠并贴合在一起,将外部端子附接到贴合的基板的各模块上,以获得基板状态的相机模块44W。
最后,将基板状态的相机模块44W分成相应的模块或芯片。分割的相机模块44被封装在单独制备的壳体(未示出)中,从而获得最终的相机模块44。
请注意,在本说明书和附图中,例如,由添加有附图标记“W”所表示的部件,如带透镜的基板41W,是指部件处于基板状态(晶片状态),并且例如,由不带“W”的附图标记表示的部件,如带透镜的基板41,是指部件被分成各自的模块或芯片。传感器基板43W、相机模块44W等也同样适用。
图7是示出将层叠透镜结构11和受光元件12组合以形成图1A和1B所示的相机模块1A的另一步骤的图。
首先,与上述步骤类似,制造其上层叠有基板状态的多个带透镜的基板41W的基板状态的层叠透镜结构11W。
随后,将基板状态的层叠透镜结构11W分成单独的片。
此外,与基板状态的层叠透镜结构11W分开地制作并准备基板状态的传感器基板43W。
此外,将分割的层叠透镜结构11一个接一个地安装在基板状态的传感器基板43W的各受光元件12上。
最后,将其上安装有分割的层叠透镜结构11的基板状态的传感器基板43W分成各自的模块或芯片。其上安装有层叠透镜结构11的分割的传感器基板43被封装在单独制备的外壳(未示出)中,并且将外部端子附接到其上以获得最终的相机模块44。
此外,作为将层叠透镜结构11和受光元件12组合以形成图1A和1B所示的相机模块1A的步骤的另一示例,图7所示的基板状态的传感器基板43W可以被分成各受光元件12,并且分割的层叠透镜结构11可以安装在各受光元件12上,以获得分割的相机模块44。
图8A~8H是示出了相机模块1A的带透镜的基板41的构成的图。
图8A是与图1A相同的示意图,示出了相机模块1A的构成。
图8B是相机模块1A的与图1B相同的示意性横截面图。
如图8B所示,相机模块1A是包括通过组合多个透镜21而形成的多个具有一个光轴的光学单元13的多目相机模块。层叠透镜结构11总共包括25个光学单元13,在垂直和水平方向上分别有5个光学单元。
在相机模块1A中,多个光学单元13的光轴被配置成朝向模块的外侧扩展。由此,可以拍摄广角图像。尽管图8B所示的层叠透镜结构11具有这样的结构,其中为了简单起见,仅层叠3个带透镜的基板41,但是自然可以层叠更多数量的带透镜的基板41。
图8C~8E是示出形成层叠透镜结构11的3个带透镜的基板41的平面形状的图。
图8C是在三层之中顶层的带透镜的基板41的平面图,图8D是中间层的带透镜的基板41的平面图,图8E是底层的带透镜的基板41的平面图。由于相机模块1是多目广角相机模块,所以透镜21的直径和透镜之间的间距随着从底层上升至顶层而增大。
图8F~8H是基板状态的带透镜的基板41W的平面图,用于分别获得图8C~8E所示带透镜的基板41W。
图8F所示的带透镜的基板41W示出了对应于图8C所示的带透镜的基板41W的基板状态,图8G所示的带透镜的基板41W示出了对应于图8D所示的带透镜的基板41W的基板状态,图8H所示的带透镜的基板41W示出了对应于图8E所示的带透镜的基板41W的基板状态。
图8F~8H所示的基板状态的带透镜的基板41W被构造为一个基板获得图8A所示的8个相机模块1A。
可以理解,在图8F~8H的带透镜的基板41W之间,在各个模块的带透镜的基板41W中,顶层的带透镜的基板41W的透镜之间的间距与底层的带透镜的基板41W不同,并且在各个带透镜的基板41W中,各个模块的带透镜的基板41W的配置间距从顶层的带透镜的基板41W到底层的带透镜的基板41W是恒定的。
<2.相机模块的第二实施方案>
图9A~9H是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第二实施方案的图。
图9A是示出作为相机模块1的第二实施方案的相机模块1B的外观的示意图。图9B是相机模块1B的示意性横截面图。
相机模块1B包括2个光学单元13。2个光学单元13包括在层叠透镜结构11的顶层的光阑板51。在光阑板51中形成开口52。
尽管相机模块1B包括2个光学单元13,但是2个光学单元13具有不同的光学参数。即,相机模块1B包括具有不同光学性能的2个光学单元13。两种类型的光学单元13可以包括具有用于拍摄近景的短焦距的光学单元13和具有用于拍摄远景的长焦距的光学单元13。
在相机模块1B中,由于2个光学单元13的光学参数不同,所以2个光学单元13的透镜21的数量是不同的,如图9B所示。此外,在2个光学单元13包括的层叠透镜结构11的相同层上的透镜21中,直径、厚度、表面形状、体积和相邻透镜之间的距离中的至少一个可以不同。因此,例如,相机模块1B的透镜21可以具有这样的平面形状:如图9C所示,2个光学单元13可以具有相同直径的透镜21,如图9D所示,可以具有不同形状的透镜21,并且如图9E所示,2个光学单元13中的一个可以不具有透镜21而具有空洞21X。
图9F~9H是基板状态的带透镜的基板41W的平面图,用于分别获得图9C~9E所示的带透镜的基板41W。
图9F所示的带透镜的基板41W示出了对应于图9C所示的带透镜的基板41的基板状态,图9G所示的带透镜的基板41W示出了对应于图9D所示的带透镜的基板41W的基板状态,图9H所示的带透镜的基板41W示出了对应于图9E所示的带透镜的基板41W的基板状态。
图9F~9H所示的基板状态的带透镜的基板41W被构造为一个基板获得图9A所示的16个相机模块1B。
如图9F~9H所示,为了形成相机模块1B,可以在基板状态的带透镜的基板41W的整个表面上形成具有相同形状的透镜或具有不同形状的透镜,并且可以形成透镜或不形成透镜。
<3.相机模块的第三实施方案>
图10A~10F是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第三实施方案的图。
图10A是示出作为相机模块1的第三实施方案的相机模块1C的外观的示意图。图10B是相机模块1C的示意性横截面图。
相机模块1C在光入射面上总共包括4个光学单元13,在垂直和水平方向上分别有2个光学单元。透镜21在4个光学单元13中具有相同的形状。
尽管4个光学单元13在层叠透镜结构11的顶层上包括光阑板51,但是光阑板51的开口52的尺寸在4个光学单元13中是不同的。由此,相机模块1C例如可以实现下面的相机模块1C。即,在防犯罪监视相机中,例如,在使用包括用于白天监视彩色图像的包括三种类型的RGB滤色器并且接收三种类型的RGB光束的受光像素和用于监视夜间的单色图像的不包括RGB滤色器的受光像素的受光元件12的相机模块1C中,能够增加用于拍摄低照度的夜间单色图像的像素的光阑的开口的尺寸。由此,例如,一个相机模块1C的透镜21具有这样的平面形状:如图10C所示,在4个光学单元13中包括的透镜21具有相同的直径,并且如图10D所示,光阑板51的开口52的尺寸随着光学单元13是不同的。
图10E是基板状态的带透镜的基板41W的平面图,用于获得图10C所示的带透镜的基板41。图10F是基板状态的光阑板51W的平面图,用于获得图10D所示的光阑板51。
图10E所示的基板状态的带透镜的基板41W和图10F所示的基板状态的光阑板51W被构造为一个基板获得图10A所示的8个相机模块1C。
如图10F所示,在基板状态的光阑板51W中,为了形成相机模块1C,可以将开口52的尺寸设定为对于相机模块1C中包括的各个光学单元13而言是不同的。
<4.相机模块的第四实施方案>
图11A~11D是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第四实施方案的图。
图11A是示出作为相机模块1的第四实施方案的相机模块1D的外观的示意图。图11B是相机模块1D的示意性横截面图。
类似于相机模块1C,相机模块1D在光入射面上总共包括4个光学单元13,在垂直和水平方向上分别有2个光学单元。在4个光学单元13中,各透镜21具有相同的形状,并且光阑板51的开口52具有相同的尺寸。
在相机模块1D中,设置在光入射面的垂直方向和水平方向上的两组光学单元13的光轴在相同的方向上延伸。图11B中所示的单点划线表示每个光学单元13的光轴。与使用一个光学单元13拍摄相比,具有这种结构的相机模块1D对于使用超分辨率技术拍摄更高的分辨率图像是理想的。
在相机模块1D中,通过使用配置在不同位置(同时垂直方向和水平方向上的光轴在相同方向上被引导)的多个受光元件12来拍摄图像,或者通过使用在一个受光元件12的不同区域中的受光像素来拍摄图像,可以获得当光轴在相同方向上被引导的同时不必须相同的多个图像。通过组合多个不相同图像的各个位置的图像数据,可以获得高分辨率图像。由此,如图11C所示,一个相机模块1D的透镜21优选地在4个光学单元13中具有相同的平面形状。
图11D是基板状态的带透镜的基板41W的平面图,用于获得图11C所示的带透镜的基板41W。基板状态的带透镜的基板41W被构造为一个基板获得图11A所示的8个相机模块1D。
如图11D所示,在基板状态的带透镜的基板41W中,为了形成相机模块1D,相机模块1D包括多个透镜21,并且多个模块用的透镜组以固定间距设置在基板上。
<5.相机模块的第五实施方案>
图12A~12D是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第五实施方案的图。
图12A是示出作为相机模块1的第五实施方案的相机模块1E的外观的示意图。图12B是相机模块1E的示意性横截面图。
相机模块1E是单目相机模块,其中在相机模块1E中设置有一个具有一个光轴的光学单元13。
图12C是带透镜的基板41的平面图,示出了相机模块1E的透镜21的平面形状。相机模块1E包括一个光学单元13。
图12D是基板状态的带透镜的基板41W的平面图,用于获得图12C所示的带透镜的基板41W。基板状态的带透镜的基板41W被构造为一个基板获得图12A所示的32个相机模块1E。
如图12D所示,在基板状态的带透镜的基板41W中,相机模块1E用的多个透镜21以固定间距设置在基板上。
<6.第四实施方案的相机模块的详细构成>
接下来,将参照图13说明根据图11A~11D所示的第四实施方案的相机模块1D的详细构成。
图13是图11B所示的相机模块1D的横截面图。
相机模块1D被构造成包括其中多个带透镜的基板41a~41e层叠的层叠透镜结构11和受光元件12。层叠透镜结构11包括多个光学单元13。单点划线84表示每个光学单元13的光轴。受光元件12设置在层叠透镜结构11的下侧。在相机模块1D中,从上方进入相机模块1D的光穿过层叠透镜结构11,并且光被设置在层叠透镜结构11的下侧的受光元件12接收。
层叠透镜结构11包括5个层叠的带透镜的基板41a~41e。当5个带透镜的基板41a~41e没有特别区分时,带透镜的基板将简称为带透镜的基板41。
形成层叠透镜结构11的带透镜的基板41的通孔83的横截面形状具有使得当其朝向下侧(设置有受光元件12的一侧)前进时开口宽度减小的所谓的向下锥形形状。
光阑板51设置在层叠透镜结构11上。光阑板51具有例如由具有光吸收性或遮光性的材料形成的层。开口52形成在光阑板51中。
例如,受光元件12由前面或背面照射型的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器形成。片上透镜71形成在受光元件12的靠近层叠透镜结构11的上侧的表面上,并且用于输入和输出信号的外部端子72形成在受光元件12的下侧的表面上。
层叠透镜结构11、受光元件12、光阑板51等被容纳在透镜筒74中。
结构材料73配置在受光元件12的上侧。层叠透镜结构11和受光元件12由结构材料73固定。结构材料73例如是环氧系树脂。
在本实施方案中,尽管层叠透镜结构11包括5个层叠的带透镜的基板41a~41e,但是层叠的带透镜的基板41的数量没有特别限制,只要层叠两个以上的带透镜的基板即可。
通过将透镜树脂部82加到支撑基板81上来构成形成层叠透镜结构11的各个带透镜的基板41W。支撑基板81具有通孔83,透镜树脂部82形成在通孔83的内侧。透镜树脂部82是包括上述透镜21并延伸到支撑基板81而且与由形成透镜21的材料支撑透镜21的部位一体化的部分。
请注意,当区分各个带透镜的基板41a~41e的支撑基板81、透镜树脂部82或通孔83时,如图13所示,各个部件将被称为支撑基板81a~81e、透镜树脂部82a~82e或通孔83a~83e,以便对应于带透镜的基板41a~41e。
<透镜树脂部的详细说明>
接下来,将以带透镜的基板41a的透镜树脂部82a为例子来说明透镜树脂部82。
图14示出了形成带透镜的基板41a的支撑基板81a和透镜树脂部82a的平面图和横截面图。
图14所示的支撑基板81a和透镜树脂部82的横截面图是沿着平面图中的线B-B’和C-C’截取的横截面图。
透镜树脂部82a是由形成透镜21的材料一体形成的部分,并且包括透镜部91和支撑部92。在上面的说明中,透镜21对应于整个透镜部91或整个透镜树脂部82a。
透镜部91是具有透镜性能的部分,换句话说,其是“折射光以使光会聚或发散的部分”或者是“具有诸如凸面凹面或非球面等曲面的部分,或者其中连续配置在利用菲涅耳屏或衍射光栅的透镜中使用的多个多边形的部分”。
支撑部92是从透镜部91延伸到支撑基板81a以支撑透镜部91的部分。支撑部92包括臂部101和腿部102,并且位于透镜部91的外周。
臂部101是设置在透镜部91的外侧与透镜部91接触并从透镜部91以恒定厚度向外延伸的部分。腿部102是支撑部92的臂部101以外的部分,并且包括与通孔83a的侧壁接触的部分。腿部102中的树脂的厚度优选大于臂部101的厚度。
形成在支撑基板81a中的通孔83a的平面形状是圆形的,并且横截面形状自然地相同,而不管直径方向如何。作为在形成透镜期间由上模和下模确定的形状的透镜树脂部82a的横截面形状是相同的,而不管直径方向如何。
图15是示出作为图13所示的相机模块1D的一部分的层叠透镜结构11和光阑板51的横截面图。
在相机模块1D中,在光阑板51使进入模块的光变窄之后,光在层叠透镜结构11的内部加宽,并且入射到配置在层叠透镜结构11的下侧的受光元件12(图15中未示出)上。即,在整个层叠透镜结构11的一般视图中,进入模块的光在从光阑板51的开口52朝向下侧大致以扇形形状变宽的同时而移动。由此,作为设置在层叠透镜结构11中的透镜树脂部82的尺寸的示例,在图15所示的层叠透镜结构11中,设置在配置于光阑板51正下方的带透镜的基板41a中的透镜树脂部82a最小,设置在配置于层叠透镜结构11的底层的带透镜的基板41e中的透镜树脂部82e最大。
如果带透镜的基板41的透镜树脂部82具有恒定的厚度,则与较小透镜相比更难于制造较大的透镜。这是因为,由于当制造透镜时施加到透镜上的负荷而使大的透镜可能会变形,并且难以保持强度。由此,优选将大透镜的厚度增大到比小透镜的厚度大。因此,在图15所示的层叠透镜结构11中,设置在配置于底层的带透镜的基板41e中的透镜树脂部82e的厚度在透镜树脂部82之中最大。
为了提高透镜设计的自由度,图15所示的层叠透镜结构11具有以下特征中的至少一个。
(1)支撑基板81的厚度至少在形成层叠透镜结构11的多个带透镜的基板41中是不同的。例如,底层的带透镜的基板41中的支撑基板81的厚度是最大的。
(2)设置在带透镜的基板41中的通孔83的开口宽度至少在形成层叠透镜结构11的多个带透镜的基板41中是不同的。例如,底层的带透镜的基板41中的通孔83的开口宽度是最大的。
(3)设置在带透镜的基板41中的透镜部91的直径至少在形成层叠透镜结构11的多个带透镜的基板41中是不同的。例如,底层的带透镜的基板41中的透镜部91的直径是最大的。
(4)设置在带透镜的基板41中的透镜部91的厚度至少在形成层叠透镜结构11的多个带透镜的基板41中是不同的。例如,底层的带透镜的基板41中的透镜部91的厚度是最大的。
(5)设置在带透镜的基板41中的透镜之间的距离至少在形成层叠透镜结构11的多个带透镜的基板41中是不同的。
(6)设置在带透镜的基板41中的透镜树脂部82的体积至少在形成层叠透镜结构11的多个带透镜的基板41中是不同的。例如,底层的带透镜的基板41中的透镜树脂部82的体积是最大的。
(7)设置在带透镜的基板41中的透镜树脂部82的材料至少在形成层叠透镜结构11的多个带透镜的基板41中是不同的。
通常,入射到相机模块的光包括垂直入射光和倾斜入射光。大部分倾斜入射光撞击到光阑板51上并被吸收或者反射到相机模块1D的外部。未被光阑板51变窄的倾斜入射光取决于其入射角而可能撞击通孔83的侧壁,并且可能从其反射。
倾斜入射光的反射光的移动方向由倾斜入射光85的入射角和通孔83的侧壁的角度决定,如图13所示。当通孔83的开口具有使得开口宽度随着从入射侧向受光元件12前进而增加的所谓的扇形形状时,如果未被光阑板51变窄的特定入射角的倾斜入射光85撞击通孔83的侧壁,则倾斜入射光可能在受光元件12的方向上反射,并且反射光可能变成杂散光或噪声光。
然而,在图13所示的层叠透镜结构11中,如图15所示,通孔83具有使得开口宽度随着朝向下侧(配置受光元件12的一侧)前进而减小的所谓的向下锥形形状。在这种形状的情况下,撞击通孔83的侧壁的倾斜入射光85在上侧方向(所谓的入射侧方向)而不是下侧方向(所谓的受光元件12的方向)上反射。由此,获得了抑制杂散光或噪声光的发生的效果或优点。
光吸收材料可以设置在带透镜的基板41的通孔83的侧壁中,从而抑制撞击侧壁并从侧壁反射的光。
作为示例,当相机模块1D用作相机时将要接收的波长的光(例如,可见光)是第一光并且波长不同于第一光的光(例如,UV光)是第二光时,通过将作为吸收第一光(可见光)的材料的碳粒子分散到由第二光(UV光)固化的树脂中而获得的材料可以被涂布或喷涂到支撑基板81的表面上,仅有通孔83的侧壁部的树脂可以通过用第二光(UV光)照射而固化,并且可以去除其它区域中的树脂。以这种方式,可以在通孔83的侧壁上形成具有吸收第一光(可见光)的性质的材料层。
图15所示的层叠透镜结构11是其中光阑板51设置在多个层叠的带透镜的基板41的顶部上的结构的示例。光阑板51可以通过插入在任何中间的带透镜的基板41中而不是在多个层叠的带透镜的基板41的顶部上来配置。
作为另一示例,作为与带透镜的基板41分开设置板状的光阑板51的替代,可以在带透镜的基板41的表面上形成具有光吸收性的材料的层,以起到光阑的作用。例如,通过将作为吸收第一光(可见光)的材料的碳粒子分散到由第二光(UV光)固化的树脂中而获得的材料可以被涂布或喷涂到带透镜的基板41的表面上,可以用第二光(UV光)照射当该层用作光阑时光透过的区域以外的区域中的树脂以固化树脂以使其残留,并且可以去除未被固化的区域(即,当该层用作光阑时光透过的区域)中的树脂。以这种方式,可以在带透镜的基板41的表面上形成光阑。
其中在表面上形成有光阑的带透镜的基板41可以是设置在层叠透镜结构11的顶层的带透镜的基板41或者可以是作为层叠透镜结构11的内层的带透镜的基板41。
图15所示的层叠透镜结构11具有其中带透镜的基板41层叠的结构。
作为另一个实施方案,层叠透镜结构11可以具有包括多个带透镜的基板41和不具有透镜树脂部82的至少一个支撑基板81的结构。在该结构中,没有透镜树脂部82的支撑基板81可以设置在层叠透镜结构11的顶层或底层上,并且可以被设置为层叠透镜结构11的内层。这种结构提供了以下效果或优点:例如包括在层叠透镜结构11中的多个透镜之间的距离以及层叠透镜结构11的底层的透镜树脂部82与设置在层叠透镜结构11的下侧的受光元件12之间的距离可以任意设定。
可选择地,这种结构提供了以下效果或优点:当不具有透镜树脂部82的支撑基板81的开口宽度被适宜地设定并且具有光吸收性的材料被配置在除了开口之外的区域中时,该材料可以用作光阑板。
<7.相机模块的第六实施方案>
图16是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第六实施方案的图。
在图16中,与图13所示的第四实施方案相对应的部分将用相同的附图标记表示,并且将主要说明与图13所示的相机模块1D不同的部分。
在图16所示的相机模块1F中,类似于图13所示的相机模块1D,在入射光被光阑板51变窄之后,光在层叠透镜结构11的内部加宽并入射到配置于层叠透镜结构11的下侧的受光元件12上。即,在整体透镜结构体11的一般视图中,光在从光阑板51的开口52朝向下侧大致以扇形形状变宽的同时而移动。
图16所示的相机模块1F与图13所示的相机模块1D的不同之处在于,形成层叠透镜结构11的各带透镜的基板41的通孔83的横截面形状具有使得开口宽度随着朝向下侧(配置有受光元件12的一侧)前进而增大的所谓的扇形形状。
相机模块1F的层叠透镜结构11具有如下结构:其中,入射光在从光阑板51的开口52朝向下侧以扇形形状变宽的同时而移动。因此,相比于通孔83的开口宽度朝向下侧减小的向下锥形形状,这种通孔83的开口宽度朝向下侧增大的扇形形状使得支撑基板81不太可能阻碍光路。由此,获得增加透镜设计的自由度的效果。
此外,在通孔83的开口宽度朝向下侧减小的向下锥形形状的情况下,包括支撑部92的透镜树脂部82的基板平面方向的横截面积在透镜树脂部82的下表面中具有特定尺寸以透过进入透镜21的光。另一方面,该横截面积随着从透镜树脂部82的下表面朝着上表面前进而增大。
相反,在通孔83的开口宽度朝向下侧增大的扇形形状的情况下,透镜树脂部82的下表面的横截面积基本上与向下锥形形状的情况相同。然而,该横截面积随着从透镜树脂部82的下表面朝着上表面前进而减小。
由此,其中通孔83的开口宽度朝向下侧增大的结构提供了能够减小包括支撑部92的透镜树脂部82的尺寸的效果或优点。因而,可以提供这样的效果或优点:能够减少上述的当透镜大时发生的形成透镜的困难。
<8.相机模块的第七实施方案>
图17是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第七实施方案的图。
在图17中,与图13所示的第四实施方案相对应的部分将用相同的附图标记表示,并且将主要说明与图13所示的相机模块1D不同的部分。
在图17所示的相机模块1G中,形成层叠透镜结构11的带透镜的基板41的透镜树脂部82和通孔83的形状与图13所示的相机模块1D的形状不同。
相机模块1G的层叠透镜结构11包括其中通孔83具有使得开口宽度朝向下侧(配置有受光元件12的一侧)减小的所谓的向下锥形形状的带透镜的基板41和其中通孔83具有使得开口宽度朝向下侧增大的所谓的扇形形状的带透镜的基板41。
在其中通孔83具有使得开口宽度朝向下侧减小的所谓的向下锥形形状的带透镜的基板41中,如上所述,撞击通孔83的侧壁的倾斜入射光85在上侧方向(所谓的入射侧方向)上反射。由此,获得了抑制杂散光或噪声光的发生的效果或优点。
在图17所示的层叠透镜结构11中,在形成层叠透镜结构11的多个带透镜的基板41中,其中通孔83具有使得开口宽度朝向下侧减小的所谓的向下锥形形状的带透镜的基板41特别地用在上侧(入射侧)。
在其中通孔83具有使得开口宽度朝向下侧增大的所谓的扇形形状的带透镜的基板41中,如上所述,设置在带透镜的基板41中的支撑基板81几乎不阻碍光路。由此,获得了增加透镜设计的自由度或减小设置在带透镜的基板41中的包括支撑部92的透镜树脂部82的尺寸的效果或优点。
在图17所示的层叠透镜结构11中,光在从光阑朝向下侧以扇形形状变宽的同时而移动。因此,在形成层叠透镜结构11的多个带透镜的基板41中,设置在配置于下侧的若干个带透镜的基板41中的透镜树脂部82具有大的尺寸。当在这种大的透镜树脂部82中使用具有扇形形状的通孔83时,获得了减小透镜树脂部82的尺寸的显著效果。
因此,在图17所示的层叠透镜结构11中,在形成层叠透镜结构11的多个带透镜的基板41中,其中通孔83具有使得开口宽度朝向下侧增大的所谓的扇形形状的多个带透镜的基板41特别地用在下侧。
<9.带透镜的基板的详细构成>
接下来,对带透镜的基板41的详细构成进行说明。
图18A~18C是示出带透镜的基板41的详细构成的横截面图。
尽管图18A~18C示出了在5个带透镜的基板41a~41e中的顶层的带透镜的基板41a,但是其它带透镜的基板41也类似地构成。
带透镜的基板41可以具有图18A~18C中所示的构成中的任一种。
在图18A所示的带透镜的基板41中,透镜树脂部82形成为相对于形成在支撑基板81中的通孔83当从上表面观察时阻塞通孔83。如参照图14所述的,透镜树脂部82包括在中央的透镜部91(未示出)和在周边的支撑部92(未示出)。
为了防止因光的反射而产生的重影或闪光,在带透镜的基板41的通孔83的侧壁上形成具有光吸收性或遮光性的膜121。为了方便起见,这种膜121将被称为遮光膜121。
在支撑基板81和透镜树脂部82的上表面上形成含有氧化物、氮化物或其它绝缘材料的上表面层122,并且在支撑基板81和透镜树脂部82的下表面上形成含有氧化物、氮化物或其它绝缘材料的下表面层123。
作为示例,上表面层122形成其中低折射率膜和高折射率膜在多个层中交替层叠的抗反射膜。抗反射膜可以通过交替层叠总共四层的低折射率膜和高折射率膜来形成。例如,低折射率膜由诸如SiOx(1≦x≦2)、SiOC或SiOF等氧化膜形成,高折射率膜由TiO、TaO或Nb2O5等金属氧化物膜形成。
上表面层122的构成可以被设计成使用例如光学模拟来获得期望的抗反射性能,并且低折射率膜和高折射率膜的材料、厚度、层叠的层数等没有特别限制。在本实施方案中,上表面层122的顶表面是厚度例如为20~1000nm、密度例如为2.2~2.5g/cm3和均方根粗糙度Rq(RMS)的平坦度例如约为1nm以下的低折射率膜。此外,上表面层122在与其它带透镜的基板41接合时也用作接合膜,这将在后面详细描述。
作为示例,上表面层122可以是其中低折射率膜和高折射率膜在多个层中交替层叠的抗反射膜,并且在这类抗反射膜中,上表面层122可以是无机材料的抗反射膜。作为另一示例,上表面层122可以是含有氧化物、氮化物或其它绝缘材料的单层膜,并且在这类单层膜中,上表面层122可以是无机材料的膜。
作为示例,下表面层123可以是其中低折射率膜和高折射率膜在多个层中交替层叠的抗反射膜,并且在这类抗反射膜中,下表面层123可以是无机材料的抗反射膜。作为另一示例,下表面层123可以是含有氧化物、氮化物或其它绝缘材料的单层膜,并且在这类单层膜中,下表面层123可以是无机材料的膜。
对于图18B和18C所示的带透镜的基板41,将仅说明与图18A所示的带透镜的基板41不同的部分。
在图18B所示的带透镜的基板41中,形成在支撑基板81和透镜树脂部82的下表面上的膜与图18A所示的带透镜的基板41不同。
在图18B所示的带透镜的基板41中,在支撑基板81的下表面上形成含有氧化物、氮化物或其它绝缘材料的下表面层124,下表面层124未形成在透镜树脂部82的下表面上。下表面层124可以由与上表面层122相同的材料或不同的材料形成。
这种结构可以通过在形成透镜树脂部82之前在支撑基板81的下表面上形成下表面层124并随后形成透镜树脂部82的制造方法来形成。可选择地,这种结构可以通过在形成透镜树脂部82之后在透镜树脂部82上形成掩模,并随后在支撑基板81上没有形成掩模的状态下根据例如PVD法将形成下表面层124的膜沉积到支撑基板81的下表面上来形成。
在图18C所示的带透镜的基板41中,在支撑基板81的上表面上形成含有氧化物、氮化物或其它绝缘材料的上表面层125,上表面层125未形成在透镜树脂部82的上表面上。
类似地,在带透镜的基板41的下表面中,在支撑基板81的下表面上形成含有氧化物、氮化物或其它绝缘材料的下表面层124,下表面层124未形成在透镜树脂部82的下表面上。
这种结构可以通过在形成透镜树脂部82之前在支撑基板81上形成上表面层125和下表面层124、然后形成透镜树脂部82的制造方法来形成。可选择地,这种结构可以通过在形成透镜树脂部82之后在透镜树脂部82上形成掩模,并随后在支撑基板81上没有形成掩模的状态下根据例如PVD法将形成上表面层125和下表面层124的膜沉积到支撑基板81的表面上来形成。下表面层124和上表面层125可以由相同的材料或不同的材料形成。
带透镜的基板41可以以上述方式形成。
<10.带透镜的基板的制造方法>
接下来,参照图19A、19B~图29,对带透镜的基板41的制造方法进行说明。
首先,准备其中形成有多个通孔83的基板状态的支撑基板81W。例如,用于通常的半导体装置的硅基板可以用作支撑基板81W。支撑基板81W具有例如图19A所示的圆形,其直径例如为200mm或300mm。支撑基板81W可以是例如硅基板之外的玻璃基板、树脂基板或金属基板。
此外,在本实施方案中,尽管通孔83的平面形状是图19A所示的圆形,但是如图19B所示,通孔83的平面形状可以是诸如矩形等多边形。
通孔83的开口宽度可以例如为约100μm~约20mm。在这种情况下,例如,可以在支撑基板81W中设置约100~5,000,000个通孔83。
在本说明书中,将通孔83的在带透镜的基板41的平面方向上的尺寸称为开口宽度。除非另有特别说明,开口宽度是指当通孔83的平面形状为矩形时的一边的长度,并且是指当通孔83的平面形状为圆形时的直径。
如图20A~20C所示,通孔83被构造成使得在面对支撑基板81W的第一表面的第二表面中的第二开口宽度132小于第一表面中的第一开口宽度131。
作为其第二开口宽度132小于第一开口宽度131的通孔83的三维形状的示例,通孔83可以具有如图20A所示的截头圆锥形状,并且可以具有截头多边形棱锥形状。通孔83的侧壁的横截面形状可以是如图20A所示的直线,并且可以是如图20B所示的曲线。可选择地,横截面形状可以是如图20C所示的台阶形的。
当将树脂供应到具有第二开口宽度132小于第一开口宽度131的形状的通孔83内并且树脂被模具部件从第一和第二表面沿相对方向挤压以形成透镜树脂部82时,形成透镜树脂部82的树脂接收来自两个面对的模具部件的力并被压靠在通孔83的侧壁上。由此,可以获得增大支撑基板和形成透镜树脂部82的树脂之间的粘合强度的效果。
作为通孔83的另一个实施方案,通孔83可以具有这样的形状:第一开口宽度131与第二开口宽度132相同(即,通孔83的侧壁的横截面形状是垂直的形状)。
<使用湿蚀刻的通孔形成方法>
可以通过利用湿蚀刻来蚀刻支撑基板81W而形成支撑基板81W的通孔83。具体地,在支撑基板81W被蚀刻之前,在支撑基板81W的表面上形成用于防止支撑基板81W的非开口区域被蚀刻的蚀刻掩模。例如,诸如氧化硅膜或氮化硅膜等绝缘膜用作蚀刻掩模的材料。蚀刻掩模通过在支撑基板81W的表面上形成蚀刻掩模材料的层并在该层中开设形成通孔83的平面形状的图案而形成。在形成蚀刻掩模之后,蚀刻支撑基板81W,由此在支撑基板81W中形成通孔83。
当将基板面取向为(100)的单晶硅用作支撑基板81W时,例如,可以使用利用诸如KOH等碱性溶液的结晶各向异性湿蚀刻来形成通孔83。
当在作为基板面取向为(100)的单晶硅的支撑基板81W上进行利用诸如KOH等碱性溶液的结晶各向异性湿法蚀刻时,蚀刻进行到使得(111)面出现在开口侧壁上。结果,即使当蚀刻掩模的开口的平面形状是圆形或矩形的时,也获得以下的通孔83:其中,平面形状为矩形,通孔83的第二开口宽度132小于第一开口宽度131,并且通孔83的三维形状具有截头棱锥形状或类似的形状。具有截头棱锥形状的通孔83的侧壁的角度相对于基板平面大约为55°。
作为用于形成通孔的蚀刻的另一个示例,可以使用国际专利公布第2011/017739号等中公开的利用能够在不限制晶体取向的情况下以任意形状蚀刻硅的化学液的湿蚀刻。这样的化学液的示例包括通过将作为表面活性剂的聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧化烯烷基醚和聚乙二醇中的至少一种添加至TMAH(氢氧化四甲基铵)的水溶液中获得的化学液或者通过将异丙醇添加至KOH的水溶液中获得的化学液。
当在作为基板面取向为(100)的单晶硅的支撑基板81W上利用上述化学液中的任一种进行用于形成通孔83的蚀刻时,获得以下的通孔83:当蚀刻掩模的开口的平面形状为圆形时平面形状为圆形,第二开口宽度132小于第一开口宽度131,并且三维形状为截头圆锥形状或类似的形状。
当蚀刻掩模的开口的平面形状为矩形时,获得以下的通孔83:平面形状为矩形,第二开口宽度132小于第一开口宽度131,并且三维形状为截头棱锥形状或类似的形状。具有截头圆锥形状或截头棱锥形状的通孔83的侧壁的角度相对于基板平面大约为45°。
<使用干蚀刻的通孔形成方法>
在用于形成通孔83的蚀刻中,也可以使用干蚀刻而不是湿蚀刻。
将参照图21A~21F说明使用干蚀刻形成通孔83的方法。
如图21A所示,在支撑基板81W的一个表面上形成蚀刻掩模141。蚀刻掩模141具有形成通孔83的部分打开的掩模图案。
然后,如图21B所示,在形成用于保护蚀刻掩模141的侧壁的保护膜142之后,根据干蚀刻将支撑基板81W蚀刻到预定深度,如图21C所示。通过干蚀刻步骤,尽管去除了支撑基板81W的表面上和蚀刻掩模141的表面上的保护膜142,但是蚀刻掩模141的侧面上的保护膜142残留,并且蚀刻掩模141的侧壁被保护。在进行蚀刻之后,如图21D所示,去除侧壁上的保护膜142,并且在增大开口图案的尺寸的方向上去除蚀刻掩模141。
此外,重复执行多次图21B~21D所示的保护膜形成步骤、干蚀刻步骤和蚀刻掩模去除步骤。以这种方式,如图21E所示,支撑基板81W被蚀刻成具有周期性台阶的阶梯形状(凹凸形状)。
最后,当蚀刻掩模141被去除时,具有阶梯状的侧壁的通孔83形成在支撑基板81W中,如图21F所示。在通孔83的阶梯形状的平面方向的宽度(一个台阶的宽度)例如约为400nm~1μm。
当使用上述干蚀刻形成通孔83时,重复执行保护膜形成步骤、干蚀刻步骤和蚀刻掩模去除步骤。
由于通孔83的侧壁具有周期性的台阶形状(凹凸形状),因此可以抑制入射光的反射。如果通孔83的侧壁具有随机尺寸的凹凸形状,则在侧壁和形成在通孔83内的透镜之间的粘合层中形成空隙(空腔),并且由于空隙的原因与透镜的粘合可能降低。然而,根据上述形成方法,由于通孔83的侧壁具有周期性的凹凸形状,所以粘合性提高,并且由于透镜的位置偏移引起的光学特性的变化可以被抑制。
作为在各步骤中使用的材料的示例,例如,支撑基板81W可以是单晶硅,蚀刻掩模141可以是光致抗蚀剂,保护膜142可以是使用诸如C4F8或CHF3等气体等离子体形成的氟碳聚合物。蚀刻处理可以使用利用诸如SF6/O2或C4F8/SF6等含有F的气体的等离子体蚀刻。掩模去除步骤可以使用利用O2气体或诸如CF4/O2等含有O2的气体的等离子体蚀刻。
可选择地,支撑基板81W可以是单晶硅,蚀刻掩模141可以是SiO2,蚀刻可以使用含有Cl2的等离子体,保护膜142可以使用通过利用O2等离子体氧化蚀刻靶材料而获得的氧化膜,蚀刻处理可以使用利用含有Cl2的气体的等离子体,蚀刻掩模去除步骤可以使用利用诸如CF4/O2等含有F的气体的等离子体蚀刻。
如上所述,尽管通过湿蚀刻或干蚀刻可以在支撑基板81W中同时形成多个通孔83,但是贯通槽151可以形成在支撑基板81W的其中没有形成通孔83的区域中,如图22A所示。
图22A是其中形成有贯通槽151和通孔83的支撑基板81W的平面图。
例如,如图22A所示,贯通槽151在以矩阵形式配置的多个通孔83的外侧仅配置在各行方向和列方向上的通孔83之间的部分中。
此外,支撑基板81W的贯通槽151可以在形成层叠透镜结构11的各带透镜的基板41中的相同位置处形成。在这种情况下,在其中多个支撑基板81W层叠作为层叠透镜结构11的状态下,如同图22B的横截面图中那样,多个支撑基板81W的贯通槽151在多个支撑基板81W之间贯通。
作为带透镜的基板41的一部分的支撑基板81W的贯通槽151可以提供以下的效果或优点:当从带透镜的基板41的外部施加使带透镜的基板41变形的应力时,由应力引起的带透镜的基板41的变形减轻。
可选择地,贯通槽151可以提供以下的效果或优点:当从带透镜的基板41的内部产生使带透镜的基板41变形的应力时,由应力引起的带透镜的基板41的变形减轻。
<带透镜的基板的制造方法>
接下来,将参照图23A~23G说明基板状态的带透镜的基板41W的制造方法。
首先,如图23A所示,准备其中形成有多个通孔83的支撑基板81W。遮光膜121形成在通孔83的侧壁上。尽管由于图面的限制在图23A~23G中仅示出了两个通孔83,但是实际上如图19A和19B所示,在支撑基板81W的平面方向上形成多个通孔83。此外,在靠近支撑基板81W的外周的区域中形成有用于定位的对准标记(未示出)。
在支撑基板81W的上侧的前侧平坦部171和其下侧的背侧平坦部172是平坦面,其平坦的程度允许在稍后步骤中进行等离子体接合。支撑基板81W的厚度也起到当支撑基板81W最终被分割成带透镜的基板41并且重叠在另一个带透镜的基板41上时确定透镜之间的距离的间隔件的作用。
优选使用具有10ppm/℃以下的低热膨胀系数的基材作为支撑基板81W。
随后,如图23B所示,支撑基板81W放置在其中多个凹状光学转印面182以固定间隔配置的下模181上。更具体地,支撑基板81W的背侧平坦部172和下模181的平坦面183重叠在一起,使得凹状光学转印面182位于支撑基板81W的通孔83的内侧。下模181的光学转印面182形成为与支撑基板81W的通孔83一一对应,并且调整在支撑基板81W和下模181的平面方向上的位置,使得对应的光学转印面182和通孔83的中心在光轴方向上一致。下模181由硬模元件构成,并且例如使用金属、硅、石英或玻璃等构成。
随后,如图23C所示,将能量固化性树脂191填充(滴落)到重叠在一起的下模181和支撑基板81W的通孔83内。使用能量固化性树脂191形成透镜树脂部82。因此,能量固化性树脂191优选地预先进行消泡处理,从而不包含气泡。作为消泡处理,优选进行真空消泡处理或使用离心力的消泡处理。此外,优选在填充后进行真空消泡处理。当进行消泡处理时,可以在其内未包含任何气泡的情况下形成透镜树脂部82。
随后,如图23D所示,将上模201放置在重叠在一起的下模181和支撑基板81W上。多个凹状光学转印面202以固定的间隔配置在上模201中,且类似于放置下模181的情况,在通孔83和光学转印面202以高精度对准以使它们的中心在光轴方向上一致之后,放置上模201。
在作为图面上的垂直方向的高度方向上,上模201的位置被固定,使得上模201和下模181之间的间隔借助于用于控制上模201和下模181之间的间隔的控制器达到预定距离。在这种情况下,夹在上模201的光学转印面202和下模181的光学转印面182之间的空间等于通过光学设计而计算出的透镜树脂部82(透镜21)的厚度。
可选择地,如图23E所示,类似于放置下模181的情况,上模201的平坦面203和支撑基板81W的前侧平坦部171也可以重叠在一起。在这种情况下,上模201和下模181之间的距离与支撑基板81W的厚度相同,并且可以在平面方向和高度方向上实现高精度对准。
当上模201和下模181之间的间隔被控制以到达预定距离时,在上述的图23C的步骤中,滴落到支撑基板81W的通孔83内的能量固化性树脂191的量被控制到使得树脂不会溢出支撑基板81W的通孔83以及被放置在支撑基板81W的上侧和下侧上的上模201和下模181包围的空间的量。由此,可以在不浪费能量固化性树脂191的材料的情况下降低制造成本。
随后,在图23E中所示的状态下,进行固化能量固化性树脂191的处理。能量固化性树脂191例如通过用热或UV光作为能量进行照射并放置预定时间而固化。在固化期间,上模201被向下推动并进行对准,从而可以尽可能地抑制由能量固化性树脂191的收缩而引起的变形。
可以使用热塑性树脂代替能量固化性树脂191。在这种情况下,在图23E中所示的状态下,加热上模201和下模181,由此能量固化性树脂191成型为透镜形状并通过冷却而固化。
随后,如图23F所示,控制上模201和下模181的位置的控制器向上移动上模201并且向下移动下模181,使得上模201和下模181与支撑基板81W分离。当上模201和下模181与支撑基板81W分离时,包括透镜21的透镜树脂部82形成在支撑基板81W的通孔83的内侧。
与支撑基板81W接触的上模201和下模181的表面可以涂布有氟系或硅系脱模剂。通过这样做,支撑基板81W可以容易地与上模201和下模181分离。此外,作为将支撑基板81W与接触面容易地分离的方法,可以进行诸如含氟金刚石状碳(DLC)等的各种涂布。
随后,如图23G所示,上表面层122形成在支撑基板81W和透镜树脂部82的表面,下表面层123形成在支撑基板81W和透镜树脂部82的背面。在形成上表面层122和下表面层123之前或之后,可以根据需要进行化学机械抛光(CMP)等,以使支撑基板81W的前侧平坦部171和背侧平坦部172平坦化。
如上所述,当使用上模201和下模181将能量固化性树脂191加压成型(压印)到形成在支撑基板81W中的通孔83内时,可以形成透镜树脂部82并且制造带透镜的基板41。
光学转印面182和光学转印面202的形状不限于上述的凹状,而是可以根据透镜树脂部82的形状适宜地确定。如图15所示,带透镜的基板41a~41e的透镜形状可以采用通过光学设计而推导出的各种形状。例如,透镜形状可以具有双凸形状、双凹形状、平凸形状、平凹形状、凸弯月形状、凹弯月形状或高阶非球面形状。
此外,光学转印面182和光学转印面202可以具有使得形成后的透镜形状具有蛾眼结构的形状。
根据上述制造方法,由于通过插入的支撑基板81W可以防止由于能量固化性树脂191的固化收缩所导致的透镜树脂部82之间的平面方向上的距离的变化,所以可以高精度地控制透镜之间的距离。此外,该制造方法提供了用强的支撑基板81W增强弱的能量固化性树脂191的效果。由此,该制造方法提供了可以提供其中设置有具有良好操作性能的多个透镜的透镜阵列基板并且抑制透镜阵列基板的翘曲的优点。
<其中通孔具有多边形形状的示例>
如图19B所示,通孔83的平面形状可以是诸如矩形等多边形。
图24示出了当通孔83的平面形状为矩形时的带透镜的基板41a的支撑基板81a和透镜树脂部82a的平面图和横截面图。
图24所示的带透镜的基板41a的横截面图是沿着平面图中的线B-B’和C-C’截取的横截面图。
从沿着线B-B'和C-C'截取的横截面图的比较可以看出,当通孔83a是矩形时,从通孔83a的中心到通孔83a的上外缘的距离和从通孔83a的中心到通孔83a的下外缘的距离在矩形的通孔83a的边方向和对角线方向上是不同的,对角线方向的距离大于边方向的距离。由此,当通孔83a的平面形状为矩形时,如果透镜部91为圆形,则从透镜部91的外周到通孔83a的侧壁的距离(即,支撑部92的长度)在矩形的边方向和对角线方向上需要不同。
因此,图24所示的透镜树脂部82a具有以下结构。
(1)配置在透镜部91的外周上的臂部101的长度在矩形的边方向和对角线方向上相同。
(2)配置在臂部101的外侧并延伸到通孔83a的侧壁的腿部102的长度被设定为使得在矩形的对角线方向上的腿部102的长度大于在矩形的边方向上的腿部102的长度。
如图24所示,腿部102不与透镜部91直接接触,而臂部101与透镜部91直接接触。
在图24所示的透镜树脂部82a中,与透镜部91直接接触的臂部101的长度和厚度在透镜部91的整个外周上是恒定的。由此,可以提供整个透镜部91以恒定的力被支撑而不偏差的效果或优点。
此外,当整个透镜部91以恒定的力被支撑而不偏差时,例如,可以获得以下的效果或优点:当应力从围绕通孔83a的支撑基板81a施加到通孔83a的整个外周时,应力不偏差地传递到整个透镜部91,从而防止应力以偏差的方式传递到透镜部91的特定部分。
图25示出了带透镜的基板41a的支撑基板81a和透镜树脂部82a的平面图和横截面图,示出了平面形状为矩形的通孔83的另一个示例。
图25所示的带透镜的基板41a的横截面图是沿着平面图中的线B-B’和C-C’截取的横截面图。
在图25中,类似于图22A和22B,从通孔83a的中心到通孔83a的上外缘的距离和从通孔83a的中心到通孔83a的下外缘的距离在矩形的通孔83a的边方向和对角线方向上是不同的,对角线方向的距离大于边方向的距离。由此,当通孔83a的平面形状为矩形时,如果透镜部91为圆形,则从透镜部91的外周到通孔83a的侧壁的距离(即,支撑部92的长度)在矩形的边方向和对角线方向上需要不同。
因此,图25所示的透镜树脂部82a具有以下结构。
(1)配置在透镜部91的外周上的腿部102的长度沿着通孔83a的矩形的四边是恒定的。
(2)为了实现结构(1),臂部101的长度被设定为使得在矩形的对角线方向上的臂部的长度大于在矩形的边方向上的臂部的长度。
如图25所示,腿部102中的树脂的厚度大于臂部101中的树脂的厚度。由此,在带透镜的基板41a的平面方向每单位面积的腿部102的体积大于臂部101的体积。
在图25的实施方案中,当腿部102的体积尽可能地减小并且沿着通孔83a的矩形的四边恒定时,可以提供以下的效果或优点:例如,当发生诸如树脂的溶胀等变形时,由变形引起的体积变化被尽可能多地抑制,并且体积的变化尽可能地在透镜部91的整个外周上不偏离。
图26是示出带透镜的基板41的透镜树脂部82和通孔83的另一个实施方案的横截面图。
图26所示的透镜树脂部82和通孔83具有以下结构。
(1)通孔83的侧壁呈具有阶梯部221的阶梯形状。
(2)透镜树脂部82的支撑部92的腿部102配置在通孔83的侧壁的上侧,并且还配置在设置于通孔83中的阶梯部221上,从而在带透镜的基板41的平面方向上延伸。
将参照图27A~27F说明图26所示的阶梯形状的通孔83的形成方法。
首先,如图27A所示,在支撑基板81W的一个表面上形成当形成通孔时耐湿蚀刻的蚀刻停止膜241。蚀刻停止膜241例如可以是氮化硅膜。
随后,在支撑基板81W的另一个表面上形成当形成通孔时耐湿蚀刻的硬掩模242。硬掩模242也可以是例如氮化硅膜。
随后,如图27B所示,打开硬掩模242的预定区域以进行第一轮蚀刻。在第一轮蚀刻中,蚀刻出形成通孔83的阶梯部221的上端的部分。由此,用于第一轮蚀刻的硬掩模242的开口是与图26所示的带透镜的基板41的上基板表面的开口对应的区域。
随后,如图27C所示,进行湿蚀刻,使得根据硬掩模242的开口将支撑基板81W蚀刻到预定深度。
随后,如图27D所示,硬掩模243再次形成在蚀刻后的支撑基板81W的表面上,并且硬掩模243在与通孔83的阶梯部221的下部对应的区域中开口。第二硬掩模243也可以例如是氮化硅膜。
随后,如图27E所示,进行湿蚀刻,使得根据硬掩模243的开口蚀刻支撑基板81W以到达蚀刻停止膜241。
最后,如图27F所示,去除支撑基板81W的上表面上的硬掩模243和其下表面上的蚀刻停止膜241。
当以上述方式在两轮中进行用于形成通孔的支撑基板81W的湿蚀刻时,获得具有图26所示的阶梯形状的通孔83。
图28示出了当通孔83a具有阶梯部221并且通孔83a的平面形状为圆形时的带透镜的基板41a的支撑基板81a和透镜树脂部82a的平面图和横截面图。
图28中的带透镜的基板41a的横截面图是沿着平面图中的线B-B'和C-C'截取的横截面图。
当通孔83a的平面形状为圆形时,通孔83a的横截面形状自然地相同,而不管直径方向如何。
除此之外,透镜树脂部82a的外边缘、臂部101和腿部102的横截面形状也相同,而不管直径方向如何。
具有图28所示的阶梯形状的通孔83a提供了以下效果或优点:与在通孔83a内未设置有阶梯部221的图14所示的通孔83a相比,其中透镜树脂部82的支撑部92的腿部102与通孔83a的侧壁接触的面积增大。由此,可以提供增大透镜树脂部82和通孔83a的侧壁之间的粘合强度(即,透镜树脂部82a和支撑基板81W之间的粘合强度)的效果或优点。
图29示出了当通孔83a具有阶梯部221并且通孔83a的平面形状为矩形时的带透镜的基板41a的支撑基板81a和透镜树脂部82a的平面图和横截面图。
图29中的带透镜的基板41a的横截面图是沿着平面图中的线B-B'和C-C'截取的横截面图。
图29所示的透镜树脂部82和通孔83具有以下结构。
(1)配置在透镜部91的外周上的臂部101的长度在矩形的边方向和对角线方向上相同。
(2)配置在臂部101的外侧并延伸到通孔83a的侧壁的腿部102的长度被设定为使得在矩形的对角线方向上的腿部102的长度大于在矩形的边方向上的腿部102的长度。
如图29所示,腿部102不与透镜部91直接接触,而臂部101与透镜部91直接接触。
在图29所示的透镜树脂部82a中,类似于图24所示的透镜树脂部82a,与透镜部91直接接触的臂部101的长度和厚度在透镜部91的整个外周上是恒定的。由此,可以提供整个透镜部91以恒定的力被支撑而不偏离的效果或优点。
此外,当整个透镜部91以恒定的力被支撑而不偏离时,例如,可以获得以下的效果或优点:当应力从围绕通孔83a的支撑基板81a施加到通孔83a的整个外周时,应力不偏离地传递到整个透镜部91,从而防止应力以偏离的方式传递到透镜部91的特定部分。
此外,图29所示的通孔83a的结构提供了以下效果或优点:与在通孔83a内未设置有阶梯部221的图24所示的通孔83a相比,透镜树脂部82的支撑部92的腿部102与通孔83a的侧壁接触的面积增大。由此,可以提供增大透镜树脂部82和通孔83a的侧壁之间的粘合强度(即,透镜树脂部82a和支撑基板81W之间的粘合强度)的效果或优点。
<11.带透镜的基板的直接接合>
接下来,将说明其中形成有多个带透镜的基板41的基板状态的带透镜的基板41W的直接接合。
在下面的说明中,如图30A和30B所示,其中形成有多个带透镜的基板41a的基板状态的带透镜的基板41W被称为带透镜的基板41W-a,并且其中形成有多个带透镜的基板41b的基板状态的带透镜的基板41W被称为带透镜的基板41W-b。其它带透镜的基板41c~41e也类似。
将参照图31A和31B说明基板状态的带透镜的基板41W-a和基板状态的带透镜的基板41W-b之间的直接接合。
请注意,在图31A和31B中,与带透镜的基板41W-a的各部分对应的带透镜的基板41W-b的部分由与带透镜的基板41W-a相同的附图标记表示。
上表面层122或125在带透镜的基板41W-a和41W-b的上表面上形成。下表面层123或124在带透镜的基板41W-a和41W-b的下表面上形成。此外,如图31A所示,在包括用作带透镜的基板41W-a和41W-b的接合面的带透镜的基板41W-a的背侧平坦部172的整个下表面和包括带透镜的基板41W-b的前侧平坦部171的整个上表面上进行等离子体活化处理。在等离子体活化处理中使用的气体可以是诸如O2、N2、He、Ar或H2等可以进行等离子体处理的任意气体。然而,优选的是,使用与上表面层122和下表面层123的构成元素相同的气体作为等离子体活化处理中使用的气体。通过这样做,可以抑制上表面层122和下表面层123的膜本身的变质。
如图31B所示,处于活化的表面状态的带透镜的基板41W-a的背侧平坦部172和带透镜的基板41W-b的前侧平坦部171贴合在一起。
通过带透镜的基板的贴合处理,在带透镜的基板41W-a的下表面层123或124的表面上的OH基的氢与在带透镜的基板41W-b的上表面层122或125的表面上的OH基的氢之间形成氢键。由此,带透镜的基板41W-a和41W-b固定在一起。带透镜的基板的贴合处理可以在大气压的条件下进行。
对贴合的带透镜的基板41W-a和41W-b进行退火处理。以这种方式,从其中OH基形成氢键的状态发生脱水缩合,并且在带透镜的基板41W-a的下表面层123或124与带透镜的基板41W-b的上表面层122或125之间形成基于氧的共价键。可选择地,包含在带透镜的基板41W-a的下表面层123或124中的元素与包含在带透镜的基板41W-b的上表面层122或125中的元素形成共价键。通过这些键,两个带透镜的基板被牢固地固定在一起。在本说明书中,在配置于上侧的带透镜的基板41W的下表面层123或124与配置在下侧的带透镜的基板41W的上表面层122或125之间形成共价键从而将两个带透镜的基板41W固定在一起的状态被称为直接接合。专利文献1中公开的通过在整个表面上形成的树脂来固定多个带透镜的基板的方法具有以下的问题:树脂可能经历固化收缩和热膨胀,并且透镜可能会变形。相对地,本技术的直接接合提供了以下的效果或优点:由于在固定多个带透镜的基板41W时未使用树脂,所以可以固定多个带透镜的基板41W而不会引起固化收缩和热膨胀。
退火处理可以在大气压的条件下进行。该退火处理可以在100℃以上、150℃以上或200℃以上的温度下进行,以实现脱水缩合。另一方面,从防止用于形成透镜树脂部82的能量固化性树脂191免受热量的角度以及抑制能量固化性树脂191的脱气的角度来看,该退火处理可以在400℃以下、350℃以下或300℃以下的温度下进行。
如果带透镜的基板41W的贴合处理或带透镜的基板41W的直接接合处理在大气压的条件下进行,那么当接合的带透镜的基板41W-a和41W-b返回到大气压的环境时,在透镜树脂部82的外部与接合的透镜树脂部82之间的空间之间产生压力差。由于这种压力差,压力被施加到透镜树脂部82上,并且透镜树脂部82可能会变形。
当带透镜的基板41W的贴合处理和带透镜的基板41W的直接接合处理都在大气压的条件下进行时,可以提供以下的效果或优点:可以避免在大气压以外的条件下进行接合时可能会发生的透镜树脂部82的变形。
当经受等离子体活化处理的基板被直接接合(即,被等离子体接合)时,由于可以抑制例如当树脂用作粘合剂时的流动性和热膨胀,所以可以提高当带透镜的基板41W-a和41W-b接合时的位置精度。
如上所述,上表面层122或下表面层123被形成在带透镜的基板41W-a的背侧平坦部172和带透镜的基板41W-b的前侧平坦部171上。在上表面层122和下表面层123中,由于先前进行的等离子体活化处理,可能会形成悬挂键。即,形成在带透镜的基板41W-a的背侧平坦部172上的下表面层123和形成在带透镜的基板41W-b的前侧平坦部171上的上表面层122也具有增大接合强度的作用。
此外,当上表面层122或下表面层123由氧化膜形成时,由于该层不受由于等离子体(O2)引起的膜性质的变化的影响,因此可以提供抑制透镜树脂部82的等离子体引起的腐蚀的效果。
如上所述,其中形成有多个带透镜的基板41a的基板状态的带透镜的基板41W-a和其中形成有多个带透镜的基板41b的基板状态的带透镜的基板41W-b在进行基于等离子体的表面活化处理之后直接接合(即,使用等离子体接合对基板进行接合)。
图32A~32F示出了使用参照图31A和31B说明的基板状态的带透镜的基板41W的接合方法在基板状态下层叠对应于图13所示的层叠透镜结构11的5个带透镜的基板41a~41e的第一层叠方法。
首先,如图32A所示,准备位于层叠透镜结构11的底层的基板状态的带透镜的基板41W-e。
随后,如图32B所示,将位于从层叠透镜结构11的底部的第二层的基板状态的带透镜的基板41W-d接合到基板状态的带透镜的基板41W-e。
随后,如图32C所示,将位于从层叠透镜结构11的底部的第三层的基板状态的带透镜的基板41W-c接合到基板状态的带透镜的基板41W-d。
随后,如图32D所示,将位于从层叠透镜结构11的底部的第四层的基板状态的带透镜的基板41W-b接合到基板状态的带透镜的基板41W-c。
随后,如图32E所示,将位于从层叠透镜结构11的底部的第五层的基板状态的带透镜41W-a接合到基板状态的带透镜的基板41W-b。
最后,如图32F所示,将位于层叠透镜结构11的上层的光阑板51W接合到基板状态的带透镜的基板41W-a。
以这种方式,当5个基板状态的带透镜的基板41W-a~41W-e从层叠透镜结构11的下层的带透镜的基板41W一个一个地顺次层叠到上层的带透镜的基板41W时,获得了基板状态的层叠透镜结构11W。
图33A~33F示出了使用参照图31A和31B说明的基板状态的带透镜的基板41W的接合方法来在基板状态下层叠对应于图13所示的层叠透镜结构11的5个带透镜的基板41a~41e的第二层叠方法。
首先,如图33A所示,准备位于层叠透镜结构11的带透镜的基板41a的上层的光阑板51W。
随后,如图33B所示,将位于层叠透镜结构11的顶层的基板状态的带透镜的基板41W-a上下反转,然后接合到光阑板51W。
随后,如图33C所示,将位于从层叠透镜结构11的顶部的第二层的基板状态的带透镜的基板41W-b上下反转,然后接合到基板状态的带透镜的基板41W-a。
随后,如图33D所示,将位于从层叠透镜结构11的顶部的第三层的基板状态的带透镜的基板41W-c上下反转,然后接合到基板状态的带透镜的基板41W-b。
随后,如图33E所示,将位于从层叠透镜结构11的顶部的第四层的基板状态的带透镜41W-d的基板上下反转,然后接合到基板状态的带透镜的基板41W-c。
最后,如图33F所示,将位于从层叠透镜结构11的顶部的第五层的基板状态的带透镜的基板41W-e上下反转,然后接合到基板状态的带透镜的基板41W-d。
以这种方式,当5个基板状态的带透镜的基板41W-a~41W-e从层叠透镜结构11的上层的带透镜的基板41W一个一个地顺次层叠到下层的带透镜的基板41W时,获得了基板状态的层叠透镜结构11W。
将通过图32A~32F或图33A~33F说明的层叠方法层叠的基板状态的5个带透镜的基板41W-a~41W-e使用刀片、激光等以模块或芯片单位分割,由此获得了其中层叠有5个带透镜的基板41a~41e的层叠透镜结构11。
<12.相机模块的第八和第九实施方案>
图34是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第八实施方案的图。
图35是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第九实施方案的图。
在图34和图35的说明中,将仅说明与图13所示的相机模块E不同的部分。
在图34所示的相机模块1H和图35所示的相机模块1J中,图13所示的相机模块E的结构材料73的一部分被替换为另一种结构。
在图34所示的相机模块1H中,相机模块1J的结构材料73的一部分被结构材料301a和301b以及透光基板302代替。
具体地,结构材料301a配置在受光元件12的上侧的一部分中。受光元件12和透光基板302由结构材料301a固定。结构材料301a例如是环氧系树脂。
结构材料301b配置在透光基板302的上侧。透光基板302和层叠透镜结构11由结构材料301b固定。结构材料301b例如是环氧系树脂。
相对地,在图35所示的相机模块1J中,图34所示的相机模块1H的结构材料301a的部分被具有光透过性的树脂层311代替。
树脂层311配置在受光元件12的整个上表面上。受光元件12和透光基板302由树脂层311固定。配置在受光元件12的整个上表面的树脂层311提供了以下的效果或优点:当应力从透光基板302的上侧施加到透光基板302时,树脂层311防止应力集中在受光元件12的部分区域中,使得应力在分布到受光元件12的整个表面上的同时被接收。
结构材料301b配置在透光基板302的上侧。透光基板302和层叠透镜结构11由结构材料301b固定。
图34所示的相机模块1H和图35所示的相机模块1J包括在受光元件12的上侧的透光基板302。透光基板302提供了以下的效果或优点:例如在相机模块1H或1J的制造过程中抑制受光元件12的受损。
<13.相机模块的第十实施方案>
图36是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第十实施方案的图。
在图36所示的相机模块1J中,层叠透镜结构11容纳在透镜筒74中。透镜筒74通过固定构件333固定到沿着轴331移动的移动构件332。当透镜筒74通过驱动电机(未示出)在轴331的轴向上移动时,从层叠透镜结构11到受光元件12的成像面的距离被调节。
透镜筒74、轴331、移动构件332和固定构件333容纳在壳体334中。保护基板335配置在受光元件12的上部,并且保护基板335和壳体334通过粘合剂336连接。
移动层叠透镜结构11的机构提供了允许使用相机模块1J的相机在拍摄图像时执行自动对焦操作的效果或优点。
<14.相机模块的第十一实施方案>
图37是示出使用本技术适用的层叠透镜结构的相机模块的第十一实施方案的图。
图37所示的相机模块1L是其中添加有基于压电元件的焦点调节机构的相机模块。
即,在相机模块1L中,类似于图34所示的相机模块1H,结构材料301a配置在受光元件12的上侧的一部分中。受光元件12和透光基板302由结构材料301a固定。结构材料301a例如是环氧系树脂。
压电元件351配置在透光基板302的上侧。透光基板302和层叠透镜结构11由压电元件351固定。
在相机模块1L中,当电压被施加到配置在层叠透镜结构11的下侧的压电元件351以及电压被阻断时,层叠透镜结构11可以上下移动。用于移动层叠透镜结构11的装置不限于压电元件351,而是可以使用当施加或阻断电压时形状变化的其它装置。例如,可以使用MEMS器件。
移动层叠透镜结构11的机构提供了当拍摄图像时允许使用相机模块1L的相机执行自动对焦操作的效果或优点。
<15.本结构与其它结构相比的优点>
层叠透镜结构11具有其中通过直接接合来固定带透镜的基板41的结构(以下称为本结构)。将说明与其中形成有透镜的带透镜的基板的其它结构相比本结构的效果和优点。
<比较结构例1>
图38是用于与本结构进行比较的第一基板结构(以下称为比较结构例1)的横截面图,并且是JP 2011-138089 A(以下称为比较文献1)的图14B中公开的晶片级层叠结构的横截面图。
图38所示的晶片级层叠结构1000具有如下结构:其中,两个透镜阵列基板1021经由柱状间隔件1022层叠在传感器阵列基板1012(其中多个图像传感器1011配置在晶片基板1010上)上的结构。每个透镜阵列基板1021包括带透镜的基板1031和在形成于带透镜的基板1031中的多个通孔部中形成的透镜1032。
<比较结构例2>
图39是用于与本结构进行比较的第二基板结构(以下称为比较结构例2)的横截面图,并且是JP 2009-279790 A(以下称为比较文献2)的图5A中公开的透镜阵列基板的横截面图。
在图39所示的透镜阵列基板1041中,透镜1053设置在形成于板状的基板1051中的多个通孔1052中。每个透镜1053由树脂(能量固化性树脂)1054形成,并且树脂1054也形成在基板1051的上表面上。
将参照图40的A至图40的C简要说明图39所示的透镜阵列基板1041的制造方法。
图40的A示出了其中形成有多个通孔1052的基板1051被放置在下模1061上的状态。下模1061是在随后的步骤中将树脂1054从下侧向上侧按压的金属模具。
图40的B示出了这样的状态:其中,在将树脂1054涂布到多个通孔1052的内部和基板1051的上表面之后,上模1062放置在基板1051上并且使用下模1061和上模1062进行加压成型。上模1062是将树脂1054从上侧向下侧按压的金属模具。在图40的B所示的状态下,树脂1054被固化。
图40的C示出了其中在树脂1054固化之后去除上模1062和下模1061并获得透镜阵列基板1041的状态。
透镜阵列基板1041的特征在于,(1)形成在基板1051的通孔1052的位置处的树脂1054形成透镜1053,由此在基板1051中形成多个透镜1053和(2)树脂1054的薄层形成在位于多个透镜1053之间的基板1051的整个上表面上。
当多个透镜阵列基板1041层叠以形成结构时,可以获得形成在基板1051的整个上表面上的树脂1054的薄层用作粘附基板的粘合剂的效果或优点。
此外,当多个透镜阵列基板1041层叠以形成结构时,由于与作为比较结构例1的图38所示的晶片级层叠结构1000相比可以增大粘附基板的面积,因此可以用更强的力粘附基材。
<比较结构例2中树脂的效果>
在公开了作为比较结构例2的图39所示的透镜阵列基板1041的比较文献2中,描述了用作透镜1053的树脂1054提供了以下效果。
在比较结构例2中,使用能量固化性树脂作为树脂1054。此外,使用光固化性树脂作为能量固化性树脂的示例。当使用光固化性树脂作为能量固化性树脂并且用UV光照射树脂1054时,树脂1054被固化。通过这种固化,在树脂1054中发生固化收缩。
然而,根据图39所示的透镜阵列基板1041的结构,即使当发生树脂1054的固化收缩时,由于基板1051插入在多个透镜1053之间,也可以防止由树脂1054的固化收缩导致的透镜1053之间的距离的变化。结果,可以抑制其中配置有多个透镜1053的透镜阵列基板1041的翘曲。
<比较结构例3>
图41是用于与本结构进行比较的第三基板结构(以下称为比较结构例3)的横截面图,并且是JP 2010-256563 A(以下称为比较文献3)的图1中公开的透镜阵列基板的横截面图。
在图41所示的透镜阵列基板1081中,透镜1093设置在形成于板状的基板1091中的多个通孔1092中。每个透镜1093由树脂(能量固化性树脂)1094形成,并且树脂1094也形成在其中未形成通孔1092的基板1091的上表面上。
将参照图42的A~42的C简要说明图41所示的透镜阵列基板1081的制造方法。
图42的A示出了其中形成有多个通孔1092的基板1091被放置在下模1101上的状态。下模1101是在随后的步骤中将树脂1094从下侧向上侧按压的金属模具。
图42的B示出了如下状态:其中,在将树脂1094涂布到多个通孔1092的内部和基板1091的上表面之后,上模1102放置在基板1091上并且使用上模1102和下模1101进行加压成型。上模1102是将树脂1094从上侧向下侧按压的金属模具。在图42的B所示的状态下,树脂1094被固化。
图42的C示出了在树脂1094固化之后去除上模1102和下模1101以获得透镜阵列基板1081的状态。
透镜阵列基板1081的特征在于,(1)形成在基板1091的通孔1092的位置处的树脂1094形成透镜1093,由此在基板1091中形成多个透镜1093和(2)树脂1094的薄层形成在位于多个透镜1093之间的基板1091的整个上表面上。
[比较结构例3中树脂的效果]
在公开了作为比较结构例3的图41所示的透镜阵列基板1081的比较文献3中,描述了用作透镜1093的树脂1094提供了以下效果。
在比较结构例3中,使用能量固化性树脂作为树脂1094。此外,使用光固化性树脂作为能量固化性树脂的示例。当使用光固化性树脂作为能量固化性树脂并且用UV光照射树脂1094时,树脂1094被固化。通过这种固化,在树脂1094中发生固化收缩。
然而,根据图41所示的透镜阵列基板1081的结构,即使当发生树脂1094的固化收缩时,由于基板1091插入在多个透镜1093之间,也可以防止由树脂1094的固化收缩导致的透镜1093之间的距离的变化。因而,能够抑制其中配置有多个透镜1093的透镜阵列基板1081的翘曲。
如上所述,在比较文献2和3中,描述了当光固化性树脂固化时发生固化收缩。除了比较文献2和3之外,在光固化性树脂固化时发生的固化收缩也公开在JP 2013-1091 A等中。
此外,在当树脂成型为透镜的形状并且成型的树脂固化时树脂中发生固化收缩的问题不限于光固化性树脂。例如,在固化期间发生的固化收缩也是与光固化性树脂类似的作为一种能量固化性树脂的热固化性树脂中的问题。例如,除了比较文献1和3之外,这也公开在JP 2010-204631A等中。
<比较结构例4>
图43是用于与本结构进行比较的第四基板结构(以下称为比较结构例4)的横截面图,并且是上述比较文献2的图6中公开的透镜阵列基板的横截面图。
图43所示的透镜阵列基板1121与图39所示的透镜阵列基板1041的不同之处在于,通孔1042以外的基板1141的形状向下侧和上侧突出,并且树脂1144也形成在基板1141的下表面的一部分中。透镜阵列基板1121的其它构成与图39所示的透镜阵列基板1041的构成相同。
图44是示出图43所示的透镜阵列基板1121的制造方法的图,并且是与图40B相对应的图。
图44示出如下状态:其中,在将树脂1144涂布到多个通孔1142的内部和基板1141的上表面之后使用上模1152和下模1151进行加压成型的状态。树脂1144也被注入到基板1141的下表面和下模1151之间。在图44所示的状态下,树脂1144被固化。
透镜阵列基板1121的特征在于,(1)形成在基板1141的通孔1142的位置处的树脂1144形成透镜1143,由此在基板1141中形成多个透镜1143和(2)树脂1144的薄层形成在位于多个透镜1143之间的基板1141的整个上表面上,并且树脂1144的薄层也形成在基板1141的下表面的一部分中。
<比较结构例4中树脂的效果>
在公开了作为比较结构例4的图43所示的透镜阵列基板1121的比较文献2中,描述了用作透镜1143的树脂1144提供了以下效果。
在作为比较结构例4的图43所示的透镜阵列基板1121中,使用作为能量固化性树脂的示例的光固化性树脂作为树脂1144。当用UV光照射树脂1144时,树脂1144被固化。通过这种固化,类似于比较结构例2和3,在树脂1144中发生固化收缩。
然而,在比较结构例4的透镜阵列基板1121中,树脂1144的薄层形成在基板1141的下表面的一定区域中以及位于多个透镜1143之间的基板1141的整个上表面上。
以这种方式,当使用其中在基板1141的上表面和下表面上形成树脂1144的结构时,能够消除整个透镜阵列基板1121的翘曲方向。
相对地,在作为比较结构例2的图39所示的透镜阵列基板1041中,尽管树脂1054的薄层形成在位于多个透镜1053之间的基板1051的整个上表面上,但是树脂1054的薄层未形成在基板1051的下表面上。
因此,在图43所示的透镜阵列基板1121中,与图39所示的透镜阵列基板1041相比,可以提供翘曲量减少的透镜阵列基板。
<比较结构例5>
图45是用于与本结构进行比较的第五基板结构(以下称为比较结构例5)的横截面图,并且是上述比较文献2的图9中公开的透镜阵列基板的横截面图。
图45所示的透镜阵列基板1161与图39所示的透镜阵列基板1041的不同之处在于,在靠近在基板1171中形成的通孔1172的基板1171的后表面上形成有树脂突起区域1175。透镜阵列基板1161的其它构成与图39所示的透镜阵列基板1041的构成相同。
图45示出了分割的透镜阵列基板1161。
透镜阵列基板1161的特征在于,(1)形成在基板1171的通孔1172的位置处的树脂1174形成透镜1173,由此在基板1171中形成多个透镜1173和(2)树脂1174的薄层形成在位于多个透镜1173之间的基板1171的整个上表面上,并且树脂1174的薄层也形成在基板1171的下表面的一部分中。
<比较结构例5中树脂的效果>
在公开了作为比较结构例5的图45所示的透镜阵列基板1161的比较文献2中,描述了用作透镜1173的树脂1174提供了以下效果。
在作为比较结构例5的图45所示的透镜阵列基板1161中,使用作为能量固化性树脂的示例的光固化性树脂作为树脂1174。当用UV光照射树脂1174时,树脂1174被固化。通过这种固化,类似于比较结构例2和3,在树脂1174中发生固化收缩。
然而,在比较结构例5的透镜阵列基板1171中,树脂1174的薄层(树脂突出区域1175)形成在基板1171的下表面的一定区域中以及位于多个透镜1173之间的基板1171的整个上表面上。由此,可以提供其中整个透镜阵列基板1171的翘曲方向被消除并且翘曲量减少的透镜阵列基板。
<比较结构例2~5中树脂的效果的比较>
比较结构例2~5中树脂的效果可以概括如下。
(1)如同比较结构例2和3中那样,在其中在透镜阵列基板的整个上表面上配置树脂层的结构的情况下,在配置有多个透镜的基板中发生翘曲。
图46的A至46的C是示意性地示出树脂层配置在透镜阵列基板的整个上表面上的结构的图,并且是示出用作透镜的树脂的效果的图。
如图46的A和B所示,在配置于透镜阵列基板1211(未示出透镜和通孔)的上表面上的光固化性树脂1212的层中当用UV光照射以固化时发生固化收缩。结果,在光固化性树脂1212的层内发生由光固化性树脂1212导致的收缩方向的力。
另一方面,即使当用UV光照射时,透镜阵列基板1211本身也不会收缩或膨胀。即,透镜阵列基板1211自身不会发生由基板导致的力。结果,透镜阵列基板1211以如图46的C所示的向下凸的形状翘曲。
(2)然而,如同比较结构例4和5中那样,在树脂层配置在透镜阵列基板的上表面和下表面上的结构的情况下,因为透镜阵列基板的翘曲方向被消除,所以与比较结构例2和3相比,可以减少透镜阵列基板的翘曲量。
图47的A至47的C是示意性地示出其中树脂层配置在透镜阵列基板的上表面和下表面上的结构的图,并且是示出用作透镜的树脂的效果的图。
如图47A和47B所示,在配置于透镜阵列基板1211的上表面上的光固化性树脂1212的层中当用UV光照射以固化时发生固化收缩。结果,在配置于透镜阵列基板1211的上表面上的光固化性树脂1212的层内发生起因于光固化性树脂1212的收缩方向的力。由此,以向下凸的形状翘曲透镜阵列基板1211的力作用在透镜阵列基板1211的上表面侧上。
相对地,即使当用UV光照射以固化时,透镜阵列基板1211自身也不会收缩或膨胀。即,在透镜阵列基板1211自身中不会发生起因于基板的力。
另一方面,在配置于透镜阵列基板1211的下表面上的光固化性树脂1212的层中当用UV光照射以固化时发生固化收缩。结果,在配置于透镜阵列基板1211的下表面上的光固化性树脂1212的层内发生由光固化性树脂1212导致的收缩方向的力。由此,以向上凸的形状翘曲透镜阵列基板1211的力作用在透镜阵列基板1211的下表面侧上。
作用在透镜阵列基板1211的上表面侧上的以向下凸的形状翘曲透镜阵列基板1211的力和作用在透镜阵列基板1211的下表面侧上的以向上凸的形状翘曲透镜阵列基板1211的力相互抵消。
结果,如图47C所示,比较结构例4和5中的透镜阵列基板1211的翘曲量小于图46C所示的比较结构例2和3中的翘曲量。
如上所述,使透镜阵列基板翘曲的力和透镜阵列基板的翘曲量受到以下因素之间的相对关系的影响:
(1)在透镜阵列基板的上表面上作用于透镜阵列基板的力的方向和大小,和(2)在透镜阵列基板的下表面上作用于透镜阵列基板的力的方向和大小。
<比较结构例6>
因此,例如,如图48的A所示,可以考虑如下透镜阵列基板结构:其中,配置在透镜阵列基板1211的上表面上的光固化性树脂1212的层和面积与配置在透镜阵列基板1211的下表面上的光固化性树脂1212的层和面积相同。这种透镜阵列基板结构被称为用于与本结构进行比较的第六基板结构(以下称为比较结构例6)。
在比较结构例6中,在配置于透镜阵列基板1211的上表面上的光固化性树脂1212的层内发生由光固化性树脂1212导致的收缩方向的力。由此,以向下凸的形状翘曲透镜阵列基板1211的力作用在透镜阵列基板1211的上表面侧上。
另一方面,在配置于透镜阵列基板1211的下表面上的光固化性树脂1212的层内发生由光固化性树脂1212导致的收缩方向的力。在透镜阵列基板1211中不会发生起因于基板的力。由此,以向上凸的形状翘曲透镜阵列基板1211的力作用在透镜阵列基板1211的下表面侧上。
使透镜阵列基板1211翘曲的两种力以比图47的A所示的结构更有效地相互抵消的方向上作用。结果,与比较结构例4和5相比,使透镜阵列基板1211翘曲的力和透镜阵列基板1211的翘曲量进一步减小。
<比较结构例7>
然而,实际上,形成组装在相机模块中的层叠透镜结构的带透镜的基板的形状是不相同的。更具体地,在形成层叠透镜结构的多个带透镜的基板中,例如,带透镜的基板的厚度和通孔的尺寸可以不同,并且在通孔中形成的透镜的厚度、形状、体积等可以不同。再更具体地,形成在带透镜的基板的上表面和下表面上的光固化性树脂的厚度可以针对每个带透镜的基板而不同。
图49是作为第七基板结构(以下称为比较结构例7)的通过层叠3个带透镜的基板而形成的层叠透镜结构的横截面图。在该层叠透镜结构中,类似于图48A~48C所示的比较结构例6,假设配置在各带透镜的基板的上表面和下表面上的光固化性树脂的层和面积相同。
图49所示的层叠透镜结构1311包括3个带透镜的基板1321~1323。
在下面的说明中,在3个带透镜的基板1321~1323中,中间层的带透镜的基板1321将被称为第一带透镜的基板1321,顶层的带透镜的基板1322将被称为第二带透镜的基板1322,底层的带透镜的基板1323将被称为第三带透镜的基板1323。
配置在顶层的第二带透镜的基板1322中的基板厚度和透镜厚度与配置在底层的第三带透镜的基板1323不同。
更具体地,第三带透镜的基板1323中的透镜厚度大于第二带透镜的基板1322中的透镜厚度。因此,第三带透镜的基板1323中的基板厚度大于第二带透镜的基板1322中的基板厚度。
在第一带透镜的基板1321和第二带透镜的基板1322之间的整个接触表面以及在第一带透镜的基板1321和第三带透镜的基板1323之间的整个接触面上形成有树脂1341。
3个带透镜的基板1321~1323的通孔的横截面形状具有使得基板的上表面比基板的下表面宽的所谓的扇形形状。
参照图50的A至50的D说明具有不同形状的3个带透镜的基板1321至1323的效果。
图50的A至50的C是示意性地示出图49所示的层叠透镜结构1311的图。
如同在层叠透镜结构1311中那样,当具有不同基板厚度的第二带透镜的基板1322和第三带透镜的基板1323分别配置在第一带透镜的基板1321的上表面和下表面上时,使层叠透镜结构1311翘曲的力和层叠透镜结构1311的翘曲量根据在3个带透镜的基板1321~1323的整个接触面中存在的树脂1341的层在层叠透镜结构1311的厚度方向上所存在的位置而变化。
除非在3个带透镜的基板1321~1323的整个接触面中存在的树脂1341的层被配置为关于穿过层叠透镜结构1311的中心线(即,层叠透镜结构1311的厚度方向的中心点)且在基板的平面方向上延伸的线对称,否则由于配置在第一带透镜的基板1321的上表面和下表面上的树脂1341的固化收缩而发生的力的影响不能如图48的C所示地完全抵消。结果,层叠透镜结构1311在一定方向上翘曲。
例如,当配置在第一带透镜的基板1321的上表面和下表面上的两层树脂1341被配置为在层叠透镜结构1311的厚度方向上的中心线的上侧方向偏移时,如果在两层树脂1341中发生固化收缩,则层叠透镜结构1311以如图50C所示的向下凸的形状翘曲。
此外,当在第二带透镜的基板1322和第三带透镜的基板1323之中的较薄的基板中的通孔的横截面形状具有朝向第一带透镜的基板1321变宽的形状时,可能会增加透镜的损失或破损的可能性。
在图49所示的示例中,在第二带透镜的基板1322和第三带透镜的基板1323中具有较小厚度的第二带透镜的基板1322中的通孔的横截面形状具有朝向第一带透镜的基板1321变宽的扇形形状。在这种形状中,当在第一带透镜的基板1321的上表面和下表面上的两层树脂1341中发生固化收缩时,使层叠透镜结构1311以如图50C所示的向下凸的形状翘曲的力作用在层叠透镜结构1311上。如图50D所示,该力起到作为在分离第二带透镜的基板1322中的透镜和基板的方向上作用的力的作用。通过这种作用,第二带透镜的基板1322的透镜1332的损失或破损的可能性增加。
接下来,将考虑树脂热膨胀的情况。
<比较结构例8>
图51是作为第八基板结构(以下称为比较结构例8)的通过层叠3个带透镜的基板而形成的层叠透镜结构的横截面图。在该层叠透镜结构中,类似于图48的A至48的C所示的比较结构例6,假设配置在各带透镜的基板的上表面和下表面上的光固化性树脂的层和面积相同。
图51所示的比较结构例8与图49所示的比较结构例7的不同之处在于,3个带透镜的基板1321~1323的通孔的横截面形状具有使得基板的下表面比基板的上表面窄的所谓的向下锥形形状。
图52的A至52的C是示意性地示出图51所示的层叠透镜结构1311的图。
当使用者实际使用相机模块时,相机的外壳中的温度随着相机操作伴随着的功耗增加而上升,并且相机模块的温度也上升。随着温度升高,配置在图51所示的层叠透镜结构1311的第一带透镜的基板1321的上表面和下表面上的树脂1341热膨胀。
即使当配置在第一带透镜的基板1321的上表面和下表面上的树脂1341的面积和厚度与图48的A中所示的相同时,除非在3个带透镜的基板1321~1323的整个接触面中存在的树脂1341的层被配置为关于穿过层叠透镜结构1311的中心线(即,厚度方向的中心点)且在基板的平面方向上延伸的线对称,否则由于配置在第一带透镜的基板1321的上表面和下表面上的树脂1341的热膨胀而发生的力的影响无法如图48的C所示地完全抵消。结果,层叠透镜结构1311在一定方向上翘曲。
例如,当在第一带透镜的基板1321的上表面和下表面上的两层树脂1341被配置为在层叠透镜结构1311的厚度方向上的中心线的上侧方向偏移时,如果在两层树脂1341中发生热膨胀,则层叠透镜结构1311以如图52的C所示的向上凸的形状翘曲。
此外,在图51所示的示例中,在第二带透镜的基板1322和第三带透镜的基板1323中具有较小厚度的第二带透镜的基板1322中的通孔的横截面形状具有朝向第一带透镜的基板1321变窄的向下锥形形状。在这种形状中,当第一带透镜的基板1321的上表面和下表面上的两层树脂1341热膨胀时,使层叠透镜结构1311以向上凸的形状翘曲的力作用在层叠透镜结构1311上。如图52D所示,该力起到作为在分离第二带透镜的基板1322中的透镜和基板的方向上作用的力。通过这种作用,第二带透镜的基板1322的透镜1332的损失或破损的可能性增加。
<本结构>
图53A和53B是示出采用本结构的包括3个带透镜的基板1361~1363的层叠透镜结构1371的图。
图53的A示出了与图49所示的层叠透镜结构1311相对应的结构,其中通孔的横截面形状具有所谓的扇形形状。另一方面,图53的B示出了与图51所示的层叠透镜结构1311相对应的结构,其中通孔的横截面形状具有所谓的向下锥形形状。
图54的A至54的C是示意性地示出图53的A和53的B所示的层叠透镜结构1371以说明本结构的效果的图。
层叠透镜结构1371具有这样的结构:其中,第二带透镜的基板1362配置在位于中心的第一带透镜的基板1361的上方,并且第三带透镜的基板1363配置在第一带透镜的基板1361的下方。
配置在顶层的第二带透镜的基板1362的基板厚度和透镜厚度与配置在底层的第三带透镜的基板1363的基板厚度和透镜厚度不同。更具体地,第三带透镜的基板1363的透镜厚度大于第二带透镜的基板1362的透镜厚度。因此,第三带透镜的基板1363的基板厚度大于第二带透镜的基板1362的基板厚度。
在本结构的层叠透镜结构1371中,使用基板的直接接合作为用于固定带透镜的基板的手段。换句话说,对将要固定带透镜的基板进行等离子体活化处理,并且使将要固定的两个带透镜的基板等离子体接合。换句话说,在将要层叠的两个带透镜的基板的表面上形成氧化硅膜,并且将羟基与膜结合。之后,将两个带透镜的基板贴合在一起,并加热和进行脱水缩合。以这种方式,两个带透镜的基板通过硅-氧共价键被直接接合。
因此,在本结构的层叠透镜结构1371中,未使用基于树脂的粘附作为用于固定带透镜的基板的手段。由此,在各带透镜的基板之间没有布置用于形成透镜的树脂或用于粘附基板的树脂。此外,由于树脂未配置在带透镜的基板的上表面或下表面上,所以在带透镜的基板的上表面或下表面中不会发生树脂的热膨胀或固化收缩。
因此,与上述比较结构例1~8不同,在层叠透镜结构1371中,即使当具有不同透镜厚度和不同基板厚度的第二带透镜的基板1362和第三带透镜的基板1363分别配置在第一带透镜的基板1351的上表面和下表面上时,也不会发生因固化收缩导致的基板的翘曲和因热膨胀导致的基板的翘曲。
即,通过直接接合来固定带透镜的基板的本结构提供了以下的效果和优点:即使当具有不同透镜厚度和不同基板厚度的带透镜的基板在本结构的上方和下方层叠时,也可以比上述比较结构例1~8更有效地抑制基板的翘曲。
<16.各种变形例>
下面,对上述各实施方案的其它变形进行说明。
<16.1具有光学光阑的盖玻片>
为了保护层叠透镜结构11的透镜21的表面,有时在层叠透镜结构11的上部设置盖玻片。在这种情况下,盖玻片可以具有光学光阑的功能。
图55是示出其中盖玻片具有光学光阑的功能的第一构成例的图。
在如图55所示的盖玻片具有光学光阑的功能的第一构成例中,在层叠透镜结构11上进一步层叠盖玻片1501。此外,透镜筒74配置在层叠透镜结构11和盖玻片1501的外侧。
遮光膜1502形成在盖玻片1501的靠近带透镜的基板41a的表面(在图中,盖玻片1501的下表面)上。这里,距各带透镜的基板41a~41e的透镜中心(光学中心)的预定范围被构造成未形成遮光膜1502的开口1503,并且开口1503起到光学光阑的功能。以这种方式,例如,形成在图13所示的相机模块1D等中的光阑板51被省略。
图56A和56B是用于说明其中形成有遮光膜1502的盖玻片1501的制造方法的图。
首先,如图56的A所示,通过旋转涂布将光吸收材料沉积在例如晶片或面板形式的盖玻片(玻璃基板)1501W的一个表面的整个区域上,由此形成遮光膜1502。作为形成遮光膜1502的光吸收材料,例如使用含有炭黑颜料或钛黑颜料的具有光吸收性的树脂。
随后,通过光刻或蚀刻去除遮光膜1502的预定区域,由此以预定间隔形成多个开口1503,如图56B所示。开口1503的排列以一一对应的方式对应于图23A至23G所示的支撑基板81W的通孔83的排列。请注意,作为形成遮光膜1502和开口1503的方法的另一个示例,可以使用通过喷墨法将形成遮光膜1502的光吸收材料喷射到除了开口1503之外的区域的方法。
在以这种方式制造的基板状态的盖玻片1501W贴合到基板状态的多个带透镜的基板41W之后,通过使用刀片或激光器的切片等来分割带透镜的基板41W。以这种方式,获得了如图55所示的其上层叠有具有光阑功能的盖玻片1501的层叠透镜结构11。
当以这种方式形成盖玻片1501作为半导体处理的步骤时,能够抑制当通过其它组装步骤形成盖玻片时可能出现的粉尘引起的缺陷的发生。
根据图55所示的第一构成例,由于通过沉积形成光学光阑,所以可以将遮光膜1502形成为薄至约1μm。此外,可以抑制由因为具有预定厚度的光阑机构而被遮蔽的入射光所引起的光学性能的劣化(周边部中的光衰减)。
在上述示例中,尽管在盖玻片1501W接合到多个带透镜的基板41W之后分割玻璃盖1501W,但是也可以在接合之前分割盖玻片1501W。换句话说,能够以晶片级或芯片级进行具有遮光膜1502的盖玻片1501与5个带透镜的基板41a~41e的接合。
遮光膜1502的表面可以被粗糙化。在这种情况下,由于可以抑制在其上形成有遮光膜1502的盖玻片1501的表面上的表面反射并且增加遮光膜1502的表面积,所以能够提高盖玻片1501和带透镜的基板41的接合强度。
作为使遮光膜1502的表面粗糙化的方法的示例,可以使用在沉积形成遮光膜1502的光吸收材料之后通过蚀刻等使表面粗糙化的方法、在沉积光吸收材料之前使盖玻片1501的表面粗糙化之后再沉积光吸收材料的方法、在使用凝集的光吸收材料形成膜之后再形成凹凸表面的方法以及在使用含有固体成分的光吸收材料形成膜之后再形成凹凸表面的方法。
此外,可以在遮光膜1502和盖玻片1501之间形成抗反射膜。
由于盖玻片1501还兼用作光阑的支撑基板,因此能够减小相机模块1的尺寸。
图57是示出其中盖玻片具有光学光阑的功能的第二构成例的图。
在如图57所示的其中盖玻片具有光学光阑的功能的第二构成例中,盖玻片1501配置在透镜筒74的开口的位置。其它构成与图55所示的第一构成例相同。
图58是示出其中盖玻片具有光学光阑的功能的第三构成例的图。
在如图58所示的其中盖玻片具有光学光阑的功能的第三构成例中,遮光膜1502形成在盖玻片1501的上表面上(即,在与带透镜的基板41a的相对侧)。其它构成与图55所示的第一构成例相同。
在如图57所示的将玻璃盖1501配置在透镜筒74的开口中的结构中,遮光膜1502可以形成在盖玻片1501的上表面上。
<16.2利用通孔形成光阑>
接下来,说明如下示例:其中,带透镜的基板41的通孔83的开口本身被构造成光阑机构,以代替使用光阑板51或盖玻片1501的光阑。
图59A是示出其中通孔83的开口本身被构造为光阑机构的第一构成例的图。
在图59A~59C的说明中,将仅说明与图58所示的层叠透镜结构11不同的部分,并且将适宜地省略对相同部分的说明。此外,在图59A~59C中,为了防止附图变得复杂,仅添加说明必需的附图标记。
图59A中所示的层叠透镜结构11f具有这样的构成,其中在形成图58所示的层叠透镜结构11的5个带透镜的基板41a~41e中位于最靠近光入射侧并最远离受光元件12的位置的带透镜的基板41a被带透镜的基板41f代替。
当将带透镜的基板41f与图58所示的带透镜的基板41a进行比较时,图58所示的带透镜的基板41a的上表面中的孔径大于下表面中的孔径,而图59A~59C所示的带透镜的基板41f的上表面中的孔径D1小于下表面中的孔径D2。即,带透镜的基板41f的通孔83的横截面形状具有所谓的扇形形状。
形成在带透镜的基板41f的通孔83中的透镜21的顶表面的高度位置比图59A中单点划线所示的带透镜的基板41f的顶表面的位置低。
在层叠透镜结构11f中,在多个带透镜的基板41之中,顶层的带透镜的基板41f的通孔83的光入射侧的孔径最小,而通孔83的最小孔径的部分(与孔径D1对应的部分)起到限制入射光线的光学光阑的功能。
图59B是示出其中通孔83的开口本身被构造为光阑机构的第二构成例的图。
在图59B中示出的层叠透镜结构11g具有这样的结构:其中,在形成图58所示的层叠透镜结构11的5个带透镜的基板41a~41e之中,顶层的带透镜的基板41a被带透镜的基板41g代替。此外,基板1511进一步层叠在带透镜的基板41g上。
带透镜的基板41g的通孔83的孔径具有类似于图59A所示的带透镜的基板41f的使得光入射侧的孔径小的扇形形状。基板1511是具有通孔83但不支承透镜21的基板。带透镜的基板41g和基板1511的通孔83的横截面形状具有所谓的扇形形状。
由于基板1511层叠在带透镜的基板41g上,所以入射光入射到其上的平面区域比图59A所示的带透镜的基板41f进一步变窄。基板1511的上表面的孔径D3小于透镜21的曲面部分(透镜部91)的直径D4。由此,基板1511的通孔83的具有最小孔径的部分(与孔径D3对应的部分)起到限制入射光线的光学光阑的功能。
当光学光阑的位置尽可能地位于远离层叠透镜结构11g的顶部表面上的透镜21时,能够将出射光瞳位置与光学光阑分离并抑制阴影。
如图59B所示,当将基板1511进一步层叠在5个带透镜的基板41b~41e和41g上时,光学光阑的位置可以在从带透镜的基板41g的透镜21(作为层叠透镜结构11g的顶表面上的透镜21)的光入射方向的相反方向上尽可能地远离,并且能够抑制阴影。
图59C是示出通孔83的开口本身被构造为光阑机构的第三构成例的图。
图59C所示的层叠透镜结构11h具有这样的结构:其中,在形成图58所示的层叠透镜结构11的5个带透镜的基板41a~41f中的带透镜的基板41a上进一步层叠基板1512。
基板1512是具有通孔83但不支承透镜21的基板。基板1512的通孔83具有使得基板1512的上表面的孔径与下表面的孔径不同并且上表面的孔径D5小于下表面的孔径D6的所谓的扇形形状。此外,基板1512的上表面的孔径D5小于透镜21的曲面部分(透镜部91)的直径。由此,通孔83的具有最小孔径的部分(对应于孔径D5的部分)起到限制入射光线的光学光阑的功能。作为基板1512的形状的另一示例,基板1512可以具有上表面中的孔径D5大于下表面中的孔径D6的所谓的向下锥形形状。
在图59A至图59C的示例中,在形成层叠透镜结构11的多个带透镜的基板41之中,位于顶表面(离受光元件12最远的位置)的带透镜的基板41f的通孔83的孔径被构造为光学光阑,或者配置在顶层的基板1511或1512的通孔83的孔径被构造为光学光阑。
然而,在形成层叠透镜结构11的多个带透镜的基板41之中,除了顶层之外的层上的带透镜的基板41b~41e中的任一个的通孔83的孔径可以被构造为类似于带透镜的基板41f或者基板1511或1512,以起到光学光阑的功能。
然而,从抑制阴影的角度来看,如图59A~59C所示,具有光学光阑的功能的带透镜的基板41W可以配置在顶层或者尽可能地靠近顶层(离受光元件12最远的位置)。
如上所述,当在形成层叠透镜结构11的多个带透镜的基板41中的预定的一个带透镜的基板41或者不支承透镜21的基板1511或1512具有光学光阑的功能时,可以减小层叠透镜结构11和相机模块1的尺寸。
当光学光阑与保持透镜21的带透镜的基板41一体化时,能够提高光学光阑与最靠近影响成像性能的光阑的弯曲透镜之间的位置精度并且提高成像性能。
<16.3基于金属接合的晶片级接合>
在上述实施方案中,尽管其中透镜21形成在通孔83中的带透镜的基板41W通过等离子体接合来贴合,但是带透镜的基板可以使用金属接合来贴合。
图60A~60E是用于说明使用金属接合的晶片级贴合的图。
首先,如图60A所示,准备处于在多个通孔1532的每一个中均形成透镜1533的基板状态的带透镜的基板1531W-a,并且在带透镜的基板1531W-a的上表面和下表面上形成抗反射膜1535。
带透镜的基板1531W对应于上述的基板状态的带透镜的基板41W。此外,抗反射膜1535对应于上述的上表面层122和下表面层123。
这里,考虑异物1536混入形成在带透镜的基板1531W-a的上表面上的抗反射膜1535的一部分中的状态。带透镜的基板1531W-a的上表面是在后述的图60D的步骤中与带透镜的基板1531W-b接合的表面。
随后,如图60B所示,金属膜1542在带透镜的基板1531W-a的上表面上形成,其是与带透镜的基板1531W-b接合的表面。在这种情况下,通孔1532的其中形成透镜1533的部分使用金属掩模1541作为掩模,使得未形成金属膜1542。
通常用于金属接合的Cu可以用作金属膜1542的材料。作为形成金属膜1542的方法,可以使用PVD法,例如可以在低温下形成膜的沉积法、溅射法或者离子镀法。
代替Cu,可以使用Ni、Co、Mn、Al、Sn、In、Ag、Zn等或这些材料中的两种或更多种的合金作为金属膜1542的材料。此外,可以使用除了上述材料之外的材料,只要该材料是容易塑性变形的金属材料。
作为形成金属膜1542的方法,可以使用例如使用诸如银粒子等金属纳米粒子的喷墨法代替使用PVD法和金属掩模的方法。
随后,如图60C所示,作为接合之前的预处理,将当暴露于空气中时在金属膜1542的表面上形成的氧化膜使用还原性气体诸如甲酸、氢气或氢根等去除,从而清洁金属膜1542的表面。
作为清洁金属膜1542的表面的方法,代替使用还原性气体,等离子体中的Ar离子可以被照射到金属表面,以通过溅射作用物理地去除氧化膜。
利用与图60A~60C所示相同的步骤,准备带透镜的基板1531W-b,其作为将要接合的另一个基板状态的带透镜的基板1531W。
随后,如图60D所示,带透镜的基板1531W-a和1531W-b被配置成使得它们的接合面彼此面对并进行对准。此后,当施加适宜的压力时,带透镜的基板1531W-a的金属膜1542和带透镜的基板1531W-b的金属膜1542通过金属接合而接合。
这里,假设例如异物1543也混入到作为带透镜的基板1531W-b的接合面的带透镜的基板1531W-b的下表面中。然而,即使当存在异物1536和1543时,由于使用容易塑性变形的金属材料作为金属膜1542,所以金属膜1542变形并且带透镜的基板1531W-a和1531W-b被接合一起。
最后,如图60E所示,进行热处理以加速金属的原子结合和结晶,从而提高接合强度。该热处理步骤可以省略。
以这种方式,可以使用金属接合来贴合其中在多个通孔1532的每一个中形成有透镜1533的带透镜的基板1531W。
为了实现带透镜的基板1531W-a与金属膜1542之间的接合,可以在带透镜的基板1531W-a和金属膜1542之间形成用作粘合层的膜。在这种情况下,粘合层形成在抗反射膜1535的上侧(外侧)(即,在抗反射膜1535和金属膜1542之间)。Ti、Ta或W等可以用作粘合层。可选择地,可以使用Ti、Ta或W等的氮化物或氧化物或者氮化物和氧化物的层叠结构。这也适用于带透镜的基板1531W-b与金属膜1542之间的接合。
此外,形成在带透镜的基板1531W-a上的金属膜1542的材料和形成在带透镜的基板1531W-b上的金属膜1542的材料可以是不同的金属材料。
当通过具有低杨氏模量并易于塑性变形的接合金属来贴合基板状态的带透镜的基板1531W时,即使在接合面上存在异物,接合面因为压力而变形,并且获得了必要的接触面积。
当使用金属接合而贴合的多个带透镜的基板1531W被分割以获得层叠透镜结构11并且层叠透镜结构11被装入到相机模块1中时,由于金属膜1542具有优异的密封性能并且可以防止光和水分进入侧表面,因此可以制造具有高可靠性的层叠透镜结构11和相机模块1。
<16.4使用高掺杂基板的带透镜的基板>
图61A和61B是作为上述带透镜的基板41a的变形例的带透镜的基板41a’-1和41a’-2的横截面图。
在图61A和16B所示的带透镜的基板41a’-1和41a’-2的说明中,将省略与具有上述的带透镜的基板41a相同部分的说明,并且仅将说明不同的部分。
图61A所示的带透镜的基板41a’-1是通过将高浓度的硼(B)扩散(离子注入)到硅基板中而获得的高掺杂基板。带透镜的基板41a’-1中的杂质浓度约为1×1019cm-3,并且带透镜的基板41a’-1可以有效地吸收宽范围波长的光。
带透镜的基板41a’-1的其它结构与上述的带透镜的基板41a相同。
另一方面,在图61B所示的带透镜的基板41a’-2中,硅基板的区域被分成具有不同杂质浓度的两个区域(即,第一区域1551和第二区域1552)。
第一区域1551从光入射侧的基板表面形成至预定深度(例如,大约3μm)。第一区域1551中的杂质浓度例如高达约1×1016cm-3。第二区域1552中的杂质浓度例如为约1×1010cm-3,并且低于第一浓度。例如,类似于带透镜的基板41a’-1,扩散(离子注入)到第一区域1551和第二区域1552中的离子是硼(B)。
带透镜的基板41a’-2的光入射侧的第一区域1551中的杂质浓度约为1×1016cm-3,并且低于带透镜的基板41a’-1的杂质浓度(例如,1×1019cm-3)。因此,形成在带透镜的基板41a’-2的通孔83的侧壁上的遮光膜121’的厚度大于图61A所示的带透镜的基板41a’-1的遮光膜121的厚度。例如,如果带透镜的基板41a’-1的遮光膜121的厚度为2μm,则带透镜的基板41a’-2的遮光膜121’的厚度为5μm。
带透镜的基板41a’-2的其它构成与上述的带透镜的基板41a相同。
如上所述,当使用高掺杂基板作为带透镜的基板41a’-1和41a’-2时,由于基板本身能够吸收已经通过遮光膜121和上表面层122并且到达基板的光,因此能够抑制光的反射。掺杂量可以根据到达基板的光量以及遮光膜121和上表面层122的厚度来适宜地设定,因为仅需要吸收到达基板的光。
此外,由于易于处理的硅基板被用作带透镜的基板41a’-1和41a’-2,所以容易处理带透镜的基板。由于基板本身能够吸收已经通过遮光膜121和上表面层122并且到达基板的光,因此能够减小遮光膜121、上表面层122和层叠的基板本身的厚度并简化结构。
在带透镜的基板41a’-1和41a’-2中,掺杂到硅基板中的离子不限于硼(B)。作为替代,例如可以使用磷(P)、砷(As)或锑(Sb)等。此外,可以使用能够具有增加光吸收量的带结构的任意元素。
形成层叠透镜结构11的其它的带透镜的基板41b~41e可以具有与带透镜的基板41a’-1和41a’-2相同的构成。
<制造方法>
将参照图62A~62D说明图61A所示的带透镜的基板41a’-1的制造方法。
首先,如图62A所示,准备扩散(离子注入)有高浓度的硼(B)的基板状态的高掺杂基板1561W。高掺杂基板1561W的杂质浓度例如约为1×1019cm-3
随后,如图62B所示,通过在高掺杂基板1561W的预定位置进行蚀刻来形成通孔83。在图62A~62D中,尽管由于图面的限制仅示出了两个通孔83,但是在高掺杂基板1561W的平面方向上实际上形成有多个通孔83。
随后,如图62C所示,通过喷涂来沉积黑色的抗蚀剂材料,在通孔83的侧壁上形成遮光膜121。
随后,如图62D所示,通过参照图23A~23G说明的使用上模201和下模181的加压成型在通孔83的内侧形成包括透镜21的透镜树脂部82。
之后,尽管图中未示出,但是在高掺杂基板1561W和透镜树脂部82的上表面上形成上表面层122,并且在高掺杂基板1561W和透镜树脂部82的下表面上形成下表面层123,并且分割结构。以这种方式,获得图61A所示的带透镜的基板41a’-1。
接下来,将参照图63A~63F说明图61B所示的带透镜的基板41a’-2的制造方法。
首先,如图63A所示,准备扩散(离子注入)有预定浓度的硼(B)的基板状态的掺杂基板基板1571W。掺杂基板基板1571W的杂质浓度例如约为1×1010cm-3
随后,如图63B所示,通过在掺杂基板1571W的预定位置进行蚀刻来形成通孔83。在图63A~63F中,尽管由于图面的限制仅示出了两个通孔83,但是在掺杂基板1571W的平面方向上实际上形成多个通孔83
随后,如图63C所示,在从掺杂基板1571W的光入射侧的基板表面离子注入硼(B)至预定深度(例如,约3μm)之后,在900℃下进行热处理。结果,如图63D所示,形成高杂质浓度的第一区域1551和低杂质浓度的第二区域1552。
随后,如图63E所示,通过喷涂来沉积黑色的抗蚀剂材料,在通孔83的侧壁上形成遮光膜121。
随后,如图63F所示,通过参照图23A~23G说明的使用上模201和下模181的加压成型在通孔83的内侧形成包括透镜21的透镜树脂部82。
之后,尽管在图中未示出,但是在掺杂基板1571W和透镜树脂部82的上表面上形成上表面层122,并且在掺杂基板1571W和透镜树脂部82的下表面上形成下表面层123,并且分割结构。以这种方式,获得图61B所示的带透镜的基板41a’-2。
形成图1A和1B所示的层叠透镜结构11的各个带透镜的基板41a~41e可以被构造成图61A和61B所示的高掺杂基板。以这种方式,能够增加由基板本身吸收的光量。
<17.受光元件的像素排列以及光阑板的结构和用途>
接下来,将进一步说明包括在图10A~10F和图11A~11D所示的相机模块1中的受光元件12的像素排列以及光阑板51的结构。
图64A~64D是示出包括在图10A~10F和图11A~11D所示的相机模块1中的光阑板51的平面形状的示例的图。
光阑板51包括吸收或反射光以防止光进入的遮蔽区域51a和透过光的开口区域51b。
在图10A~10F和图11A~11D所示的相机模块1包括的4个光学单元13中,光阑板51的开口区域51b可以具有相同的开口直径并且可以具有不同的开口直径,如图64A~64D所示。在图64A~64D中,符号“L”、“M”和“S”分别表示开口区域51b的开口直径为“大”、“中”和“小”。
在图64A所示的光阑板51中,4个开口区域51b具有相同的开口直径。
在图64B所示的光阑板51中,两个开口区域51b是具有“中”开口直径的标准光阑开口。例如,如图13所示,光阑板51可以稍微重叠带透镜的基板41的透镜21。即,光阑板51的开口区域51b可以稍微小于透镜21的直径。图64B所示的光阑板51的剩余的两个开口区域51b具有“大”的开口直径。即,剩余的两个开口区域51b的开口直径比“中”开口直径更大。这些大的开口区域51b具有以下的效果:例如,当被摄体的照度低时允许更大量的光进入相机模块1中包括的受光元件12。
在图64C所示的光阑板51中,两个开口区域51b是具有“中”开口直径的标准光阑开口。图64C所示的光阑板51的剩余两个开口区域51b具有“小”的开口直径。即,剩余的两个开口区域51b的开口直径比“中”开口直径更小。这些小开口区域51b具有以下的效果:例如,当被摄体的照度高时,并且如果从这些开口区域进入的光通过具有“中”开口直径的开口区域51b入射在相机模块1中包括的受光元件12上而使在受光元件12中包括的光电转换单元中产生的电荷量可能超过光电转换单元的饱和电荷量,则减少进入受光元件12的光量。
在图64D所示的光阑板51中,两个开口区域51b是具有“中”开口直径的标准光阑开口。图64D所示的光阑板51的剩余两个开口区域51b中的一个具有“大”开口直径,另一个具有“小”开口直径。这些开口区域51b具有与参照图64B和64C所述的具有“大”和“小”开口直径的开口区域51b相同的效果。
图65示出了图10A~10F和图11A~11D所示的相机模块1的受光区域的构成。
如图65所示,相机模块1包括4个光学单元13(未示出)。此外,入射在这4个光学单元13上的光分量由对应于各受光单元13的受光单元接收。因此,图10A~10F和图11A~11D所示的相机模块1的受光元件12包括4个受光区域1601a1~1601a4。
作为与受光单元相关的另一个实施方案,受光元件12可以包括接收入射在相机模块1中包括的一个光学单元13上的光的一个受光区域1601a,并且相机模块1包括数量对应于相机模块1中包括的光学单元13数量的受光元件12。例如,在图10A~10F和图11A~11D所示的相机模块1的情况下,相机模块1包括4个光学单元13。
受光区域1601a1~1601a4分别包括其中用于接收光的像素以阵列形式排列的像素阵列1601b1~1601b4。
在图65中,为了简单起见,未示出用于驱动包括在像素阵列中的像素的电路和用于读出像素的电路,并且受光区域1601a1~1601a4以与像素阵列1601b1~1601b4相同的尺寸示出。
包括在受光区域1601a1~1601a4中的像素阵列1601b1~1601b4包括由多个像素组成的像素重复单位1602c1~1602c4。这些重复单位1602c1~1602c4在垂直和水平方向上以多个阵列形式排列,从而形成像素阵列1601b1~1601b4。
光学单元13配置在受光元件12中包括的4个受光区域1601a1~1601a4上。4个光学单元13包括作为其一部分的光阑板51。在图65中,作为光阑板51的4个开口区域51b的开口直径的示例,用虚线表示图64D所示的光阑板51的开口区域51b。
在图像信号处理的领域中,超分辨率技术作为通过将超分辨率技术应用于原始图像来获得具有高分辨率的图像的技术而已知。其例子例如在JP 2015-102794A中公开。
图10A~10F和图11A~11D所示的相机模块1可以具有图13、图16、图17、图34、图35、图37和图55所示的结构作为其横截面结构。
在这些相机模块1中,分别配置在模块1的用作光入射面的表面的垂直和水平方向上的2个光学单元13的光轴沿着相同的方向延伸。由此,可以利用光轴在相同方向上延伸的不同受光区域获得多个不相同的图像。
具有这种结构的相机模块1适用于:基于所获得的多个原始图像,通过将超分辨率技术应用于这些图像来获得具有比从一个光学单元13获得的一个图像的分辨率更高的图像。
图66~69示出了图10A~10F和图11A~11D所示的相机模块1的受光区域中的像素的构成例。
在图66~69中,G像素表示接收绿色波长的光的像素,R像素表示接收红色波长的光的像素,B像素表示接收蓝色波长的光的像素。C像素表示在可见光的整个波长区域中接收光的像素。
图66示出了包括在相机模块1的受光元件12中的4个像素阵列1601b1~1601b4的像素排列的第一示例。
重复单位1602c1~1602c4分别在4个像素阵列1601b1~1601b4的行方向和列方向上重复排列。图66所示的重复单位1602c1~1602c4分别由R,G,B和G像素组成。
图66所示的像素排列具有以下的效果:像素排列适合于将来自被可见光照射的被摄体的入射光分成红色(R),绿色(G)和蓝色(B)光分量,以获得由三种颜色R,G和B构成的图像。
图67示出了包括在相机模块1的受光元件12中的4个像素阵列1601b1~1601b4的像素排列的第二示例。
在图67所示的像素排列中,形成重复单位1602c1~1602c4的各个像素接收的光的波长(颜色)的组合与图66所示的像素排列的情况不同。图67所示的重复单位1602c1~1602c4分别由R,G,B和C像素组成。
图67所示的像素排列不如上所述地将光分成R,G和B光分量,而是具有在可见光的整个波长区域中接收光的C像素。C像素比接收一部分的分光分量的R,G和B像素接收更大的光量。由此,这种构成具有以下的效果:例如,即使在被摄体的照度低时,也能够使用通过接收大量光的C像素获得的信息(例如,被摄体的亮度信息)来获得具有较高亮度的图像或具有较大的亮度灰阶的图像。
图68示出了包括在相机模块1的受光元件12中的4个像素阵列1601b1~1601b4的像素排列的第三示例。
图68所示的重复单位1602c1~1602c4由R,C,B和C像素组成。
图68所示的像素重复单位1602c1~1602c4不包括G像素。通过对从C,R和B像素获得的信息进行算术处理,获得与G像素对应的信息。例如,通过从C像素的输出值中减去R和B像素的输出值来获得与G像素对应的信息。
图68所示的像素重复单位1602c1~1602c4中的每一个包括两个在整个波长区域中接收光的C像素,这是图67所示的每个重复单位1602c1~1602c4中的C个像素的数量的两倍。此外,在图68所示的像素重复单位1602c1~1602c4中,在重复单位1602c的轮廓的对角线方向上配置两个C像素,使得在像素阵列1601b的垂直和水平方向上,图68所示的像素阵列1601b中的C像素的间距是图67所示的像素阵列1601b中的C像素的间距的两倍。
由此,图68所示的结构具有以下的效果:例如,即使当被摄体的照度低时,也能够以图67所示的构造的两倍分辨率从接收大量光的C像素获得信息(例如,亮度信息),从而能够获得分辨率是通过图67所示的构造获得的分辨率两倍的清晰图像。
图69示出了包括在相机模块1的受光元件12中的4个像素阵列1601b1~1601b4的像素排列的第四示例。
图69所示的重复单位1602c1~1602c4由R,C,C和C像素组成。
例如,当将相机模块用于安装在车辆上以拍摄车辆前方的相机时,在许多情况下通常不需要彩色图像。通常需要识别在前方行驶的车辆的红色刹车灯和道路上的交通信号灯的红色信号,并识别其它被摄体的形状。
由于图69所示的构造包括可以识别车辆的红色制动灯和道路上的交通信号灯的红色信号的R像素,并且包括比图68所示的像素重复单位1602c中包括的C像素更多数量的接收大量光的C像素,因此图69所示的构造提供了如下效果:例如,即使当被摄体的照度低时,也能够获得具有较高分辨率的清晰图像。
包括图66~69所示的受光元件12的相机模块1可以使用图64A~64D中所示的光阑板51的形状中的任一种。
在包括图66~69中任一个所示的受光元件12和图64A~64D中任一个所示的光阑板51的图10A~10F和图11A~11D所示的相机模块1中,分别配置在相机模块1的用作光入射面的表面的垂直和水平方向上的2个光学单元13的光轴沿着相同方向延伸。
具有这种结构的相机模块1具有下述效果:通过对获得的多个原始图像应用超分辨率技术,能够获得具有较高分辨率的图像。
图70示出了图66所示的像素排列的变形例。
图66所示的重复单位1602c1~1602c4分别由R,G,B和G像素组成,并且相同颜色的两个G像素具有相同的结构。相对地,图70所示的重复单位1602c1~1602c4分别由R,G1,B和G2像素组成,并且相同颜色的两个G像素(即,G1和G2像素)具有不同的像素结构。
G2像素中包含的信号生成单元(例如,光电二极管)具有比G1像素更高的适宜操作限制(例如,饱和电荷量)。此外,G2像素中包含的信号转换单元(例如,电荷电压转换电容器)的尺寸比G1像素中的大。
根据这种构成,由于当像素每单位时间产生预定量的信号(例如,电荷)时G2像素的输出信号小于G1像素的输出信号并且G2像素的饱和电荷量大于G1像素的的饱和电荷量,因此这种构成提供了如下效果:例如,即使当被摄体的照度高时,像素也不会到达其操作限制并且获得了高灰阶的图像。
另一方面,由于当像素每单位时间产生预定量的信号(例如,电荷)时G1像素提供比G2像素更大的输出信号,因此这种构造提供了下述效果:例如,即使当被摄体的照度低时,也获得具有高灰阶的图像的效果。
由于图70所示的受光元件12包括这样的G1和G2像素,因此受光元件12提供了获得在宽照度范围内具有高灰阶的图像(即,具有宽动态范围的图像)。
图71示出了图68所示的像素排列的变形例。
图68所示的重复单位1602c1~1602c4分别由R,C,B和C像素组成,并且相同颜色的两个C像素具有相同的结构。相对地,图71所示的重复单位1602c1~1602c4分别由R,C1,B和C2像素组成,并且相同颜色的两个C像素(即,C1和C2像素)具有不同的像素结构。
C2像素中包含的信号生成单元(例如,光电二极管)具有比C1像素更高的操作限制(例如,饱和电荷量)。此外,C2像素中包含的信号转换单元(例如,电荷电压转换电容器)的尺寸比C1像素的大。
图72示出了图69所示的像素排列的变形例。
图69所示的重复单位1602c1~1602c4分别由R,C,C和C像素组成,并且相同颜色的三个C像素具有相同的结构。相对地,图72所示的重复单位1602c1~1602c4分别由R,C1,C2和C3像素组成,并且相同颜色(即,C1~C3像素)的三个C像素具有不同的像素结构。
例如,C2像素中包含的信号生成单元(例如,光电二极管)具有比C1像素更高的操作限制(例如,饱和电荷量),并且C3像素中包含的信号生成单元(例如,光电二极管)具有比C2像素更高的操作限制(例如,饱和电荷量)。此外,C2像素中包含的信号转换单元(例如,电荷电压转换电容器)的尺寸比C1像素的大,并且C3像素中包含的信号转换单元(例如,电荷电压转换电容器)的尺寸比C2像素的大。
由于图71和图72所示的受光元件12具有上述构成,因此受光元件12提供了类似于图70所示的受光元件12的效果:获得在宽照度范围内具有高灰阶的图像(即,具有宽动态范围的图像)。
包括图70~72所示的受光元件12的相机模块1的光阑板51可以具有图64A~64D所示的各种光阑板51的构成及其变形例。
在包括图70~72所示的任一个受光元件12和图64A~64D任一个所示的光阑板51的图10A~10F和图11A~11D所示的相机模块1中,分别配置在相机模块1的用作光入射面的表面的垂直和水平方向上的2个光学单元13的光轴沿着相同的方向延伸。
具有这种结构的相机模块1具有通过将超分辨率技术应用于获得的多个原始图像而获得分辨率更高的图像的效果。
图73A示出了包括在相机模块1的受光元件12中的4个像素阵列1601b1~1601b4的像素排列的第五示例。
受光元件12中包含的4个像素阵列1601b1~1601b4可以不必须具有与上述相同的结构,而是可以具有与图73A所示不同的结构。
在图73A所示的受光元件12中,像素阵列1601b1和1601b4具有相同的结构,并且形成像素阵列1601b1和1601b4的重复单位1602c1和1602c4具有相同的结构。
相对地,像素阵列1601b2和1601b3具有与像素阵列1601b1和1601b4不同的结构。具体地,像素阵列1601b2和1601b3的重复单位1602c2和1602c3中包含的像素的尺寸比像素阵列1601b1和1601b4的重复单位1602c1和1602c4中的像素的尺寸大。更具体地,重复单位1602c2和1602c3中包含的像素中的光电转换单元具有比重复单位1602c1和1602c4更大的尺寸。重复单位1602c2和1602c3的区域具有比重复单位1602c1和1602c4的区域更大的尺寸,因为重复单位1602c2和1602c3的像素的尺寸比重复单位1602c1和1602c4的像素的大。由此,尽管像素阵列1601b2和161b3与像素阵列1601b1和161b4具有相同的面积,但是像素阵列1601b2和161b3由比像素阵列1601b1和161b4更少数量的像素组成。
含有图73A所示的受光元件12的相机模块1的光阑板51可以具有图64A~64C所示的各种光阑板51的结构、图73B~73D所示的光阑板51的结构或其变形例。
通常,使用大像素的受光元件提供了下述效果:获得具有比使用小像素的受光元件更好的信噪比(S/N比)的图像。
尽管例如在使用大像素的受光元件中的信号读出电路和信号放大电路中产生的噪声的大小与使用小像素的受光元件的幅度相同,但是由包括在像素中的信号生成单元产生的信号的大小随着像素尺寸的增大而增大。
由此,使用大像素的受光元件提供了获得具有比使用小像素的受光元件更好的信噪比(S/N比)的图像的效果。
另一方面,如果像素阵列的尺寸相同,则使用小像素的受光元件提供了比使用大像素的受光元件更高的分辨率。
由此,使用小像素的受光元件提供了获得具有比使用大像素的受光元件更高的分辨率的图像的效果。
图73A所示的受光元件12的结构提供了以下效果:例如当被摄体的照度高并因而在受光元件12中获得大的信号时,可以使用其中像素具有小尺寸和分辨率高的受光区域1601a1和1601a4来获得具有高分辨率的图像,并且通过将超分辨率技术应用于这两个图像而获得具有高分辨率的图像。
此外,可以提供以下效果:例如当被摄体的照度低时并且因而存在图像的S/N比由于在受光元件12中未获得大的信号而降低的可能性时,可以使用其中获得具有高S/N比的图像的受光区域1601a2和1601a3来获得具有高S/N比的图像,并且通过将超分辨率技术应用于这两个图像而获得具有高分辨率的图像。
在这种情况下,作为光阑板51的形状,在图73B~73D所示的光阑板51的三个形状之中,包括图73A所示的受光元件12的相机模块1可以使用例如图73B所示的光阑板51的形状。
在图73B~73D所示的光阑板51的三个形状之中,例如,在图73C所示的光阑板51中,与使用大像素的受光区域1601a2和1601a3组合使用的光阑板51的开口区域51b大于与其它受光区域组合使用的光阑板51的开口区域51b。
由此,在图73B~73D所示的光阑板51的三个形状之中,使用图73A所示的受光元件12和图73C所示的光阑板51的组合的相机模块1提供了以下效果:与使用图73A所示的受光元件12和图73B所示的光阑板51的组合的相机模块1相比,例如当被摄体的照度低并因而在受光元件12中未获得大的信号时,在受光区域1601a2和1601a3中可以获得具有更高S/N比的图像。
在图73B~73D所示的光阑板51的三个形状之中,例如,在图73D所示的光阑板51中,与使用大像素的受光区域1601a2和1601a3组合使用的光阑板51的开口区域51b小于与其它受光区域组合使用的光阑板51的开口区域51b。
由此,在图73B~73D所示的光阑板51的三个形状之中,使用图73A所示的受光元件12和图73D所示的光阑板51的组合的相机模块1提供了以下效果:在图73B~73D所示的光阑板51的三个形状之中,与使用图73A所示的受光元件12和图73B所示的光阑板51的组合的相机模块1相比,例如当被摄体的照度高并因而在受光元件12中获得大的信号时,能够更加抑制入射在受光区域1601a2和1601a3上的光量。
由此,能够提供抑制以下情况发生的效果:其中,过大量的光入射到包括在受光区域1601a2和1601a3中的像素,并导致超过了包括在受光区域1601a2和1601a3中的像素的适宜操作限制(例如,饱和电荷量)。
图74A示出了包括在相机模块1的受光元件12中的4个像素阵列1601b1~1601b4的像素排列的第六示例。
在图74A所示的受光元件12中,像素阵列1601b1的重复单位1602c1的区域具有比像素阵列1601b2和1601b3的重复单位1602c1和1602c2的区域更小的尺寸。像素阵列1601b4的重复单位1602c4的区域具有比像素阵列1601b2和1601b3的重复单位1602c1和1602c2的区域更大的尺寸。
即,重复单位1602c1~1602c4的区域的尺寸具有以下的关系:(重复单位1602c1)<[(重复单位1602c2)=(重复单位1602c3)]<(重复单位1602c4)。
每个重复单位1602c1~1602c4的区域的尺寸越大,像素尺寸越大,并且光电转换单元的尺寸越大。
包括图74A所示的受光元件12的相机模块1的光阑板51可以具有图64A~64C所示的各种光阑板51的构造、图74B~74D所示的光阑板51的构造或其变形例。
图74A所示的受光元件12的结构提供了以下效果:例如当被摄体的照度高并因而在受光元件12中获得大的信号时,能够使用其中像素具有小尺寸和分辨率高的受光区域1601a1获得具有高分辨率的图像。
此外,能够提供以下效果:例如当被摄体的照度低时并因而由于在受光元件12中未获得大的信号而存在图像的S/N比降低的可能性时,可以使用其中获得具有高S/N比的图像的受光区域1601a2和1601a3来获得具有高S/N比的图像,并且通过将超分辨率技术应用于这两个图像而获得具有高分辨率的图像。
此外,可以提供以下效果:例如当被摄体的照度进一步降低并因而在受光元件12中存在图像的S/N比进一步降低的可能性时,可以使用其中获得具有更高S/N比的图像的受光区域1601a4来获得具有更高S/N比的图像。
在这种情况下,作为光阑板51的形状,在图74B~74D所示的光阑板51的三个形状之中,包括图74A所示的受光元件12的相机模块1可以使用例如图74B所示的光阑板51的形状。
在图74B~74D所示的光阑板51的三个形状之中,例如,在图74C所示的光阑板51中,与使用大像素的受光区域1601a2和1601a3组合使用的光阑板51的开口区域51b大于与使用小像素的受光区域1601a1组合使用的光阑板51的开口区域51b。此外,与使用更大像素的受光区域1601a4组合使用的光阑板51的开口区域51b更大。
由此,使用图74A所示的受光元件12和在图74B~74D所示的光阑板51的三个形状之中的图74C所示的光阑板51的组合的相机模块1提供了以下效果:与使用图74A所示的受光元件12和在图74B~74D所示的光阑板51的三个形状之中的图74B所示的光阑板51的组合的相机模块1相比,例如当被摄体的照度低并因而在受光元件12中未获得大的信号时,在受光区域1601a2和1601a3中可以获得具有更高S/N比的图像,并且例如当被摄体的照度更低时,在受光区域1601a4中可以获得具有更高S/N比的图像。
在图74B~74D所示的光阑板51的三个形状中,例如,在图74D所示的光阑板51中,与使用大像素的受光区域1601a2和1601a3组合使用的光阑板51的开口区域51b小于与使用小像素的受光区域1601a1组合使用的光阑板51的开口区域51b。此外,与使用更大像素的受光区域1601a4组合使用的光阑板51的开口区域51b更小。
由此,在图74B~74D所示的光阑板51的三个形状中,使用图74A所示的受光元件12和图74D所示的光阑板51的组合的相机模块1提供了以下效果:与使用图74A所示的受光元件12和在图74B~74D所示的光阑板51的三个形状之中的图74B所示的光阑板51的组合的相机模块1相比,例如当被摄体的照度高并因而在受光元件12中获得大的信号时,能够更加抑制入射在受光区域1601a2和1601a3上的光量。
由此,能够提供抑制以下情况发生的效果:其中过大量的光入射到受光区域1601a2和1601a3中包含的像素,导致超过了受光区域1601a2和1601a3中包含的像素的适宜操作限制(例如,饱和电荷量)。
此外,能够提供进一步抑制入射到受光区域1601a4上的光量并因而抑制以下情况发生的效果:其中,过大量的光入射到包括在受光区域1601a4中的像素,结果导致超过了包括在受光区域1601a4中的像素的适宜操作限制(例如,饱和电荷量)。
作为另一个实施方案,例如,在一般相机中所使用的,使用类似于通过组合多个板并改变其位置关系而改变开口尺寸的光阑的结构,可以是使用其中相机模块包括开口区域51b可变的光阑板51并且光阑的开口的尺寸根据被摄体的照度而改变的结构。
例如,当使用图73A或图74A所示的受光元件12时,当被摄体的照度低时使用在图73B~73D或图74B~74D所示的光阑板51的三个形状之中的图73C或图74C所示的形状,当被摄体的照度高于上述照度时使用图73B或图74B所示的形状,并且当被摄体的照度进一步高于上述照度时,使用图73D或图74D所示的形状。
图75示出了包括在相机模块1的受光元件12中的4个像素阵列1601b1~1601b4的像素排列的第七示例。
在图75所示的受光元件12中,像素阵列1601b1的所有像素由接收绿色波长的光的像素组成。像素阵列1601b2的所有像素由接收蓝色波长的光的像素组成。像素阵列1601b3的所有像素由接收红色波长的光的像素组成。像素阵列1601b4的所有像素由接收绿色波长的光的像素组成。
图76示出了包括在相机模块1的受光元件12中的4个像素阵列1601b1~1601b4的像素排列的第八示例。
在图76所示的受光元件12中,像素阵列1601b1的所有像素由接收绿色波长的光的像素组成。像素阵列1601b2的所有像素由接收蓝色波长的光的像素组成。像素阵列1601b3的所有像素由接收红色波长的光的像素组成。像素阵列1601b4的所有像素由在可见光的整个波长区域中接收光的像素组成。
图77示出了包括在相机模块1的受光元件12中的4个像素阵列1601b1~1601b4的像素排列的第九示例。
在图77所示的受光元件12中,像素阵列1601b1的所有像素由在可见光的整个波长区域中接收光的像素组成。像素阵列1601b2的所有像素由接收蓝色波长的光的像素组成。像素阵列1601b3的所有像素由接收红色波长的光的像素组成。像素阵列1601b4的所有像素由在可见光的整个波长区域中接收光的像素组成。
图78示出了包括在相机模块1的受光元件12中的4个像素阵列1601b1~1601b4的像素排列的第十示例。
在图78所示的受光元件12中,像素阵列1601b1的所有像素由在可见光的整个波长区域中接收光的像素组成。像素阵列1601b2的所有像素由在可见光的整个波长区域中接收光的像素组成。像素阵列1601b3的所有像素由接收红色波长的光的像素组成。像素阵列1601b4的所有像素由在可见光的整个波长区域中接收光的像素组成。
如图75~78所示,受光元件12的像素阵列1601b1~1601b4可以被构造成使得每个像素阵列接收相同波长区域中的光。
现有技术中已知的RGB三板式固态成像装置包括三个受光元件,各受光元件分别仅捕获R,G和B图像。在现有技术中已知的RGB三板式固态成像装置中,入射到一个光学单元上的光通过棱镜在三个方向上分离,并且使用三个受光元件接收分离的光分量。由此,入射在三个受光元件上的被摄体图像的位置相同。因此,通过将超分辨率技术应用于这三个图像难以获得高感度的图像。
相对地,在使用图75~78所示的受光元件12中的任一个的图10A~10F和图11A~11D所示的相机模块1中,2个光学单元13分别配置在相机模块1的用作光入射面的表面的垂直和水平方向上,并且这4个光学单元13的光轴在相同的方向上彼此平行地延伸。由此,可以利用光轴在相同方向上延伸的包含在受光元件12中的4个不同的受光区域1601a1~1601a4获得不必相同的多个图像。
具有这种结构的相机模块1提供了以下效果:可以基于从具有上述配置的4个光学单元13获得的多个图像,通过将超分辨率技术应用于这些图像来获得比从一个光学单元13获得的一个图像的分辨率更高的图像。
其中通过图75所示的受光元件12获得颜色G,R,G和B的4个图像的构造提供了与通过其中颜色G,R,G和B的4个像素形成重复单位的图66所示的受光元件12的构造相同的效果。
其中通过图76所示的受光元件12获得颜色R,G,B和C的4个图像的构造提供了与通过其中颜色R,G,B和C的4个像素形成重复单位的图67所示的受光元件12的构造相同的效果。
其中通过图77所示的受光元件12获得颜色R,C,B和C的4个图像的构造提供了与通过其中颜色R,C,B和C的4个像素形成重复单位的图68所示的受光元件12的构造相同的效果。
其中通过图78所示的受光元件12获得颜色R,C,C和C的4个图像的构造提供了与通过其中颜色R,C,C和C的4个像素形成重复单位的图69所示的受光元件12的构造相同的效果。
包括图75~78所示的受光元件12中的任一个的相机模块1的光阑板51可以具有图64A~64D所示的各种光阑板51的构成及其变形例。
图79A示出了包括在相机模块1的受光元件12中的4个像素阵列1601b1~1601b4的像素排列的第十一示例。
在图79A所示的受光元件12中,像素阵列1601b1~1601b4的每个像素的像素尺寸或由每个像素接收的光的波长不同。
对于像素尺寸,像素阵列1601b1具有最小的尺寸,像素阵列1601b2和1601b3具有大于像素阵列1601b1的相同尺寸,并且像素阵列1601b4具有大于像素阵列1601b2和1601b3的尺寸。像素尺寸与包括在每个像素中的光电转换单元的尺寸成比例。
关于由每个像素接收的光的波长,像素阵列1601b1,1601b2和1601b4由在可见光的整个波长区域中接收光的像素组成,并且像素阵列1601b3由接收红色波长的光的像素组成。
图79A所示的受光元件12的结构提供了以下效果:例如当被摄体的照度高并因而在受光元件12中获得大的信号时,能够使用其中像素具有小尺寸的受光区域1601a1来获得具有高分辨率的图像。
此外,能够提供以下效果:例如当被摄体的照度低时并因而由于在受光元件12中未获得大的信号而存在图像的S/N比降低的可能性时,可以使用其中获得具有高S/N比的图像的受光区域1601a2来获得具有高S/N比的图像。
此外,能够提供以下效果:例如当被摄体的照度进一步降低并因而在受光元件12中存在图像的S/N比进一步降低的可能性时,可以使用其中获得具有更高S/N比的图像的受光区域1601a4来获得具有更高S/N比的图像。
其中图79A所示的受光元件12与在图79B~79D所示的光阑板51的三个形状之中的图79B所示的光阑板51组合使用的结构提供了与其中图74A所示的受光元件12与在图74B~74D所示的光阑板51的三个形状之中的图74B所示的光阑板51组合使用的构成相同的效果。
其中图79A所示的受光元件12与在图79B~79D所示的光阑板51的三个形状之中的图79C所示的光阑板51组合使用的构成提供了与其中图74A所示的受光元件12与在图74B~74D所示的光阑板51的三个形状之中的图74C所示的光阑板51组合使用的构成相同的效果。
其中图79A所示的受光元件12与在图79B~79D所示的光阑板51的三个形状之中的图79D所示的光阑板51组合使用的构成提供了与其中图74A所示的受光元件12与在图74B~74D所示的光阑板51的三个形状之中的图74D所示的光阑板51组合使用的构成相同的效果。
包括图79A所示的受光元件12的相机模块1可以具有图64A或64D所示的光阑板51的构成、图79B~79D所示的光阑板51的构成或其变形例。
<18.电子设备的应用例>
相机模块1可以以组入诸如数字静态相机和摄像机等成像装置、具有成像功能的移动终端装置以及在图像读出单元中使用固态成像装置的诸如复印机等的在图像采集单元(光电转换单元)中使用固态成像装置的电子设备中的形式来使用。
图80是示出作为本技术适用的电子设备的成像装置的构成例的框图。
图80所示的成像装置2000包括相机模块2002和作为相机信号处理电路的数字信号处理器(DSP)电路2003。此外,成像装置2000还包括帧存储器2004、显示单元2005、记录单元2006、操作单元2007和电源单元2008。DSP电路2003、帧存储器2004、显示单元2005、记录单元2006、操作单元2007、电源单元2008经由总线2009彼此连接。
相机模块2002中的图像传感器2001捕获来自被摄体的入射光(图像光),在各像素中将在成像面上形成的入射光量转换成电信号,并将电信号作为像素信号输出。相机模块1被用作相机模块2002,并且图像传感器2001对应于受光元件12。
显示单元2005是诸如液晶面板或有机电致发光(EL)面板等面板式显示装置,并且显示由图像传感器2001成像的运动图像或静止图像。记录单元2006将由图像传感器2001拍摄的运动图像或静止图像记录在诸如硬盘或半导体存储器等记录介质上。
根据使用者的操作,操作单元2007发出关于成像装置2000的各种功能的操作指令。电源单元2008适当地供给各种类型的电力,作为DSP电路2003、帧存储器2004、显示单元2005、记录单元2006和操作单元2007的操作动力。
如上所述,当以高精度地定位和接合(层叠)层叠透镜结构11的相机模块1用作相机模块2002时,可以提高图像质量并减少尺寸。因此,在用于诸如摄像机、数字静态相机、移动电话等的移动装置的相机模块成像装置2000中时,可以减少半导体封装的尺寸,并且提高成像的图像的图像质量。
<19.图像传感器的使用例>
根据本公开实施方案的技术可以适用于各种产品。例如,根据本公开实施方案的技术可以适用于使用内窥镜胶囊的患者用的内部信息获取系统。
图81是示出根据本公开实施方案的技术可以适用的内部信息获取系统5400的示意性构成例的图。参照图81,内部信息获取系统5400包括内窥镜胶囊5401和集中控制内部信息获取系统5400的操作的外部控制装置5423。内窥镜胶囊5401在检查中被患者吞咽。内窥镜胶囊5401具有摄像功能和无线通信功能。内窥镜胶囊5401通过蠕动运动等移动经过诸如胃和肠等器官的内部,直到自然从患者体内排出,同时在预定间隔接连地拍摄有关器官内部的图像(以下也称为内部图像),并且接连地将关于内部图像的信息无线传输到身体外部的外部控制装置5423。基于接收到的关于内部图像的信息,外部控制装置5423生成用于在显示装置(未示出)上显示内部图像的图像数据。以这种方式,利用内部信息获取系统5400,可以从内窥镜胶囊5401被吞咽的时间到内窥镜胶囊5401被排出的时间连续地获得描绘患者的内部状况的图像。
将更详细地说明内窥镜胶囊5401和外部控制装置5423的构成和功能。如图81所示,内窥镜胶囊5401具有以下的功能块:内置于胶囊型壳体5403内的光源单元5405、摄像单元5407、图像处理单元5409、无线通信单元5411、供电单元5415、电源单元5417、状态检测单元5419和控制单元5421。
例如,光源单元5405包括诸如发光二极管(LED)等光源,并且用光照射摄像单元5407的成像区域。
摄像单元5407包括图像传感器和由设置在图像传感器前面的多个透镜组成的光学系统。来自用于照射作为观察对象的身体组织的光的反射光(以下称为观察光)由光学系统会聚并入射到图像传感器上。图像传感器接收观察光并且进行光电转换,从而生成对应于观察光的电信号,或者换句话说,对应于观察图像的图像信号。由摄像单元5407生成的图像信号被供给到图像处理单元5409。请注意,诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器或电荷耦合器件(CCD)图像传感器等各种已知的图像传感器可以用作摄像单元5407的图像传感器。
图像处理单元5409包括诸如中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)等处理器,并且对由摄像单元5407生成的图像信号执行各种类型的信号处理。该信号处理可以是用于将图像信号传输到外部控制装置5423的最低级别的处理(例如,图像数据压缩、帧速率转换、数据速率转换和/或格式转换)。将图像处理单元5409构造为仅执行必需的最低级别的处理使得可以以更低的功耗实现更加紧凑的图像处理单元5409,这对于内窥镜胶囊5401是优选的。然而,如果在壳体5403内部存在额外的空间或可用的功率,则附加信号处理(例如,噪声消除处理或其它图像质量改善处理)也可以由图像处理单元5409执行。图像处理单元5409将经过信号处理的图像信号作为原始数据提供给无线通信单元5411。请注意,如果由状态检测单元5419获取关于内窥镜胶囊5401的状态(例如,移动或取向)的信息,则图像处理单元5409还可以连同信息将图像信号提供给无线通信单元5411。这使得可以将拍摄图像的身体内部的位置、拍摄图像的方向等与拍摄的图像相关联。
无线通信单元5411包括能够向外部控制装置5423传输或从其接收各种信息的通信装置。该通信装置包括例如天线5413和处理电路,该处理电路执行诸如用于传输和接收信号的调制处理等处理。无线通信单元5411对由图像处理单元5409进行过信号处理的图像信号执行诸如调制处理等预定处理,并且经由天线5413将图像信号传输到外部控制装置5423。此外,无线通信单元5411经由天线5413从外部控制装置5423接收与内窥镜胶囊5401的驱动控制有关的控制信号。无线通信单元5411将接收到的控制信号提供给控制单元5421。
供电单元5415例如包括用于接收功率的天线线圈、用于从天线线圈中产生的电流再生功率的功率再生电路和升压电路。在供电单元5415中,使用所谓的非接触或无线充电的原理来产生功率。具体地,向供电单元5415的天线线圈提供的预定频率的外部磁场(电磁波)在天线线圈中产生感应电动势。该电磁波可以是例如经由天线5425从外部控制装置5423传输的载波。通过功率再生电路从感应电动势再生功率,并且在升压电路中适当地调节功率的电位,从而产生功率,以进行功率存储。由供电单元5415产生的功率被存储在电源单元5417中。
电源单元5417包括二次电池,并且存储由供电单元5415产生的功率。为了简洁起见,图81省略了指示来自电源单元5417的功率的接收者的箭头等,但是存储在电源单元5417中的功率被供给到光源单元5405、摄像单元5407、图像处理单元5409、无线通信单元5411、状态检测单元5419和控制单元5421,并且可以用于驱动这些部件。
状态检测单元5419包括用于检测内窥镜胶囊5401的状态的诸如加速度传感器和/或陀螺仪传感器等传感器。状态检测单元5419可以从传感器的检测结果获取关于内窥镜胶囊5401的状态的信息。状态检测单元5419将获取的关于内窥镜胶囊5401的状态的信息提供给图像处理单元5409。如前所述,在图像处理单元5409中,关于内窥镜胶囊5401的状态的信息可以与图像信号相关联。
控制单元5421包括诸如CPU等处理器,并且通过根据预定程序进行操作来集中控制内窥镜胶囊5401的操作。控制单元5421根据从外部控制装置5423传输的控制信号适宜地控制光源单元5405、摄像单元5407、图像处理单元5409、无线通信单元5411、供电单元5415、电源单元5417和状态检测单元5419的驱动,从而实现上述的各部件的功能。
外部控制装置5423可以是诸如CPU或GPU等处理器,或诸如微处理器等器件或者其上安装有处理器和诸如存储器等存储元件的控制板。外部控制装置5423包括天线5425,并且能够经由天线5425向内窥镜胶囊5401传输或从其接收各种信息。具体地,外部控制装置5423通过传输控制信号到内窥镜胶囊5401的控制单元5421来控制内窥镜胶囊5401的操作。例如,光源单元5405使用光照射观察对象的光照射条件可以通过来自外部控制装置5423的控制信号而改变。此外,摄像条件(例如,摄像单元5407中的帧速率和曝光水平)可以通过来自外部控制装置5423的控制信号而改变。此外,图像处理单元5409中的处理内容以及无线通信单元5411传输图像信号的条件(例如,传输间隔和图像的传输数量)可以通过来自外部控制装置5423的控制信号而改变。
此外,外部控制装置5423对从内窥镜胶囊5401传输的图像信号进行各种图像处理,并且生成用于在显示装置上显示拍摄的内部图像的图像数据。对于图像处理,可以执行诸如显像处理(去马赛克处理)、图像质量改善处理(例如,带增强处理、超分辨率处理、降噪(NR)处理)和/或抖动校正处理)和/或放大处理(电子变焦处理)等各种已知的信号处理。外部控制装置5423控制显示装置(未示出)的驱动,并且使显示装置基于生成的图像数据而显示拍摄的内部图像。可选择地,外部控制装置5423还可以使记录装置(未示出)记录生成的图像数据,或者使打印装置(未示出)打印出生成的图像数据。
以上描述了根据本公开实施方案的技术可以适用的内部信息获取系统5400的示例。在上面描述的构成中,根据本公开实施方案的技术可以有利地适用于内窥镜胶囊。具体地,本发明对于根据本公开实施方案的技术适用的成像装置的小型化和减轻患者的负担是有效的。
图82是示出使用构造为相机模块1的图像传感器的使用例的图。
例如,构造为相机模块1的图像传感器可以以下列方式用在感测诸如可见光、红外光、紫外光和X射线等光的各种情况中。
拍摄鉴赏用的图像的装置,例如,数码相机、具有相机特征的移动装置。
交通用的装置,例如,用于拍摄车辆的前方、后方、周围、内部等以实现诸如自动停止功能的安全驾驶功能并且识别驾驶员的状况的车载用传感器,用于监测行驶车辆和道路的监视相机,以及用于测量车辆之间的距离的距离测量传感器。
诸如TV、冰箱和空调等家电用的装置,用于拍摄使用者的手势以根据手势操作装置。
医疗和保健目的用的装置,例如,内窥镜和使用红外光拍摄血管的装置。
安全目的用的装置,例如,防犯罪监视用的相机和人物认证用的相机。
美容目的用的装置,例如,用于拍摄皮肤的皮肤测定仪和用于拍摄头皮的显微镜。
运动目的用的装置,例如,专用于运动的动作相机和可穿戴相机。
农业目的用的装置,例如,用于监测农田和作物的状况的相机。
本技术的实施方案不限于上述的实施方案,而是可以在不脱离本技术的精神的情况下进行各种变化。
例如,本技术不限于应用于检测可见光的入射光强度的分布以拍摄该分部作为图像固态成像装置。然而,本技术可以应用于拍摄红外光、X射线或粒子的入射强度的分布作为图像的固态成像装置,并且在更广泛意义上,应用于检测其它物理量(例如,压力或静电电容)的分布以拍摄该分部作为图像的所有固态成像装置(物理量检测装置),如指纹检测传感器。
例如,可以使用其中上述的多个实施方案的全部或一部分组合的实施方案。
本说明书记载的有益效果仅是例子,并且可以提供本说明书记载以外的其它有益效果。
本技术还可以采取以下构成。
(1)一种层叠透镜结构,其中,具有配置在形成于基板中的通孔的内侧的透镜的带透镜的基板通过直接接合而被接合和层叠。
(2)根据(1)所述的层叠透镜结构,其中
在所述带透镜的基板的接合面上形成有抗反射膜。
(3)根据(2)所述的层叠透镜结构,其中
所述抗反射膜与形成在所述透镜的表面上的抗反射膜相同。
(4)根据(2)或(3)所述的层叠透镜结构,其中
所述抗反射膜由具有不同折射率的多个膜形成。
(5)根据(4)所述的层叠透镜结构,其中
所述多个膜至少包括具有第一折射率的低折射率膜和具有第二折射率的高折射率膜,并且
所述抗反射膜的顶层上的膜为所述低折射率膜。
(6)根据(1)~(5)中任一项所述的层叠透镜结构,其中
所述直接接合为等离子体接合。
(7)根据(1)~(6)中任一项所述的层叠透镜结构,其中
在所述通孔的侧壁上形成有遮光膜。
(8)根据(1)~(7)中任一项所述的层叠透镜结构,进一步包括:
盖玻片,其保护所述透镜,其中
在所述盖玻片上形成有起光学光阑的作用的遮光膜。
(9)根据(1)~(7)中任一项所述的层叠透镜结构,其中
多个层叠的所述带透镜的基板中的一者的所述通孔的孔径起光学光阑的作用。
(10)根据(1)~(7)中任一项所述的层叠透镜结构,其中
多个所述带透镜的基板和其中未在所述通孔中形成透镜的基板层叠,并且其中未形成所述透镜的所述基板的所述通孔的孔径起光学光阑的作用。
(11)根据(9)和(10)中任一项所述的层叠透镜结构,其中
起所述光学光阑作用的所述通孔的孔径小于形成所述层叠透镜结构的多个透镜的曲面部的直径。
(12)根据(9)~(11)中任一项所述的层叠透镜结构,其中
起所述光学光阑作用的所述通孔的孔径布置在沿与光入射方向相反的方向远离形成所述层叠透镜结构的多个透镜的顶层的位置处。
(13)根据(9)~(11)中任一项所述的层叠透镜结构,其中
所述带透镜的基板通过金属接合而被接合和层叠。
(14)根据(1)~(13)中任一项所述的层叠透镜结构,其中
所述基板为其中掺杂有预定元素的离子的高掺杂基板。
(15)根据(14)所述的层叠透镜结构,其中
所述基板被分成具有不同杂质浓度的两个区域。
(16)根据(1)~(15)中任一项所述的层叠透镜结构,其中
所述通孔的侧壁具有阶梯形状。
(17)根据(16)所述的层叠透镜结构,其中
在所述阶梯形状的平面方向上的宽度为400nm~1μm之间。
(18)根据(16)或(17)所述的层叠透镜结构,其中
通过多次重复执行去除掩模以及蚀刻来形成所述通孔。
(19)根据(18)所述的层叠透镜结构,其中
所述蚀刻包括形成用于保护掩模的侧壁的保护膜并执行干蚀刻。
(20)一种层叠透镜结构的制造方法,其包括:
通过直接接合来接合并层叠带透镜的基板,所述带透镜的基板具有配置在形成于所述基板中的通孔的内侧的透镜。
(21)一种电子设备,其包括:
相机模块,其包括层叠透镜结构,
在所述层叠透镜结构中,具有配置在形成于基板中的通孔的内侧的透镜的带透镜的基板通过直接接合而被接合和层叠。
(22)一种层叠透镜结构,其中:
层叠有包括第一至第三带透镜的基板的至少3个带透镜的基板,所述第一至第三带透镜的基板是在基板中形成有通孔并且在所述通孔的内侧形成有透镜的带透镜的基板,
所述第二带透镜的基板配置在所述第一带透镜的基板的上方,
所述第三带透镜的基板配置在所述第一带透镜的基板的下方,
所述第二带透镜的基板具有与所述第三带透镜的基板不同的厚度,并且
在所述第二和第三带透镜的基板之中的具有较小厚度的基板中,所述通孔的直径朝向所述第一带透镜的基板减小,并且
所述第一带透镜的基板和所述第二带透镜的基板通过直接接合而接合,并且所述第一带透镜的基板和所述第三带透镜的基板通过直接接合而接合。
(23)一种层叠透镜结构,其中:
层叠有包括第一至第三带透镜的基板的至少3个带透镜的基板,所述第一至第三带透镜的基板是在基板中形成有通孔并且在所述通孔的内侧形成有透镜的带透镜的基板,
所述第二带透镜的基板配置在所述第一带透镜的基板的上方,
所述第三带透镜的基板配置在所述第一带透镜的基板的下方,
所述第二带透镜的基板中的所述透镜具有与所述第三带透镜的基板的所述透镜不同的厚度,并且
在所述第二和第三带透镜的基板之中,在形成在所述通孔的所述内侧的所述透镜具有较小体积的基板中,所述通孔的直径朝向所述第一带透镜的基板减小,并且所述第一带透镜的基板和所述第二带透镜的基板通过直接接合而接合,并且所述第一带透镜的基板和所述第三带透镜的基板通过直接接合而接合。
(24)一种层叠透镜结构,其包括:
多个基板,其包括具有第一通孔的第一基板和具有第二通孔的第二基板;以及
多个透镜,其包括配置在第一通孔中的第一透镜和配置在第二通孔中的第二透镜,其中,第一基板与第二基板直接接合。
(25)根据(24)所述的层叠透镜结构,其中,在第一基板上形成有第一层,在第二基板上形成有第二层,并且第一层和第二层中的各者包含氧化物、氮化物材料或者碳中的一种或多种。
(26)根据(25)所述的层叠透镜结构,其中,第一基板经由第一层和第二层与第二基板直接接合。
(27)根据(26)所述的层叠透镜结构,其中,第一层和第二层包括等离子体接合部。
(28)根据(24)~(27)中任一项所述的层叠透镜结构,其中,在所述多个基板的至少一个所述基板的接合面上形成有抗反射膜。
(29)根据(28)所述的层叠透镜结构,其中,所述抗反射膜形成在所述多个透镜的所述至少一个透镜的表面上。
(30)根据(28)所述的层叠透镜结构,其中,所述抗反射膜包括具有不同折射率的多个膜。
(31)根据(30)所述的层叠透镜结构,其中,所述多个膜包括至少具有第一折射率的低折射率膜和具有第二折射率的高折射率膜,并且所述抗反射膜的顶层上的膜为所述低折射率膜。
(32)根据(24)~(31)中任一项所述的层叠透镜结构,其中,在第一通孔和第二通孔的至少一者的侧壁上形成遮光膜。
(33)根据(24)~(32)中任一项所述的层叠透镜结构,进一步包括:盖玻片,其包括形成在其上的光学光阑,其中,所述光学光阑包括形成在遮光膜中的孔隙。
(34)根据(24)~(33)中任一项所述的层叠透镜结构,其中,
基于形成在所述多个基板中的至少一个基板中形成的所述通孔的直径的光学光阑减少穿过所述至少一个基板的光量。
(35)根据(24)~(34)中任一项所述的层叠透镜结构,其中,层叠包括无透镜的通孔的基板和第一基板和第二基板中的至少一者,并且基于所述无透镜的通孔的直径的光学光阑控制穿过所述无透镜的通孔的光量。
(36)根据(35)所述的层叠透镜结构,其中,所述无透镜的通孔的直径小于所述多个透镜的所述至少一个透镜的曲面部的直径。
(37)根据(35)所述的层叠透镜结构,其中,所述无透镜的通孔的直径配置在形成所述层叠透镜结构的所述多个基板中的最上层基板上。
(38)根据(24)~(37)中任一项所述的层叠透镜结构,其中,所述多个基板的所述至少一个基板被分成具有不同杂质浓度的两个区域。
(39)根据(24)~(38)中任一项所述的层叠透镜结构,其中,第一通孔的所述通孔和第二通孔的所述通孔的至少一者的侧壁包括阶梯形状。
(40)根据(24)~(39)中任一项所述的层叠透镜结构,其中,所述阶梯形状的宽度为400nm~1μm之间。
(41)根据(24)~(40)中任一项所述的层叠透镜结构,进一步包括:第三基板,其具有第三通孔和布置在第三通孔中的第三透镜,其中,第二基板配置在第一基板的上方,第三基板配置在第一基板的下方,以下至少一者:(i)第二基板的厚度不同于第三基板的厚度,或(ii)第二基板中的第二透镜的厚度不同于第三基板中的第三透镜的厚度,并且第一基板和第二基板直接接合,第一基板和第三基板直接接合。
(42)一种层叠透镜结构的制造方法,所述方法包括:形成第一基板,第一基板包括第一通孔,并且在第一通孔中配置第一透镜;形成第二基板,第二基板包括第二通孔,并且在第二通孔中配置第二透镜,其中,第一基板与第二基板直接接合。
(43)一种电子设备,其包括:
相机模块,其包括层叠透镜结构,所述层叠透镜结构包括:多个基板,其包括具有第一通孔的第一基板和具有第二通孔的第二基板;以及多个透镜,其包括配置在第一通孔中的第一透镜和配置在第二通孔中的第二透镜,其中,第一基板与第二基板直接接合。
附图标记列表
1 相机模块
11 层叠透镜结构
12 受光元件
13 光学单元
21 透镜
41(41a~41g) 带透镜的基板
43 传感器基板
51光阑板
52开口
81 支撑基板
82透镜树脂部
83 通孔
121 遮光膜
122上表面层
123 下表面层
141 蚀刻掩模
142 保护膜
1501 盖玻片
1502 遮光膜
1503 开口
1511,1512 基板
1531带透镜的基板
1542 金属膜
1551 第一区域
1552 第二区域
1561W 高掺杂基板
2000 成像装置
2001 图像传感器
2002 相机模块

Claims (20)

1.一种层叠透镜结构,其包括:
多个基板,其包括具有第一通孔的第一基板和具有第二通孔的第二基板;以及
多个透镜,其包括配置在所述第一通孔中的第一透镜和配置在所述第二通孔中的第二透镜,
其中,所述第一基板与所述第二基板直接接合。
2.根据权利要求1所述的层叠透镜结构,其中,在所述第一基板上形成有第一层,在所述第二基板上形成有第二层,并且所述第一层和所述第二层中的各者包含氧化物、氮化物材料和碳中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的层叠透镜结构,其中,所述第一基板经由所述第一层和所述第二层直接接合至所述第二基板。
4.根据权利要求3所述的层叠透镜结构,其中,所述第一层和所述第二层包括等离子体接合部。
5.根据权利要求1所述的层叠透镜结构,其中,在所述多个基板之中的至少一个基板的的接合面上形成有抗反射膜。
6.根据权利要求5所述的层叠透镜结构,其中,所述抗反射膜形成在所述多个透镜之中的至少一个透镜的表面上。
7.根据权利要求5所述的层叠透镜结构,其中,所述抗反射膜包括具有不同折射率的多个膜。
8.根据权利要求7所述的层叠透镜结构,其中,
所述多个膜至少包括具有第一折射率的低折射率膜和具有第二折射率的高折射率膜,并且
位于所述抗反射膜的顶层的膜是所述低折射率膜。
9.根据权利要求1所述的层叠透镜结构,其中,在所述第一通孔和所述第二通孔的至少一者的侧壁上形成有遮光膜。
10.根据权利要求1所述的层叠透镜结构,进一步包括:
盖玻片,其包括形成在其上的光学光阑,其中,所述光学光阑包括形成在遮光膜中的孔隙。
11.根据权利要求1所述的层叠透镜结构,其中,
基于形成在所述多个基板之中的至少一个基板中的所述通孔的直径的光学光阑减少穿过所述至少一个基板的光量。
12.根据权利要求1所述的层叠透镜结构,其中,
包含无透镜的通孔的基板与所述第一基板和所述第二基板的至少一者被层叠,并且
基于所述无透镜的通孔的直径的光学光阑控制穿过所述无透镜的通孔的光量。
13.根据权利要求12所述的层叠透镜结构,其中,所述无透镜的通孔的直径小于所述多个透镜之中的至少一个透镜的曲面部的直径。
14.根据权利要求12所述的层叠透镜结构,其中,所述无透镜的通孔的直径配置在形成所述层叠透镜结构的所述多个基板的最上层基板上。
15.根据权利要求1所述的层叠透镜结构,其中,所述多个基板之中的至少一个基板被分成具有不同杂质浓度的两个区域。
16.根据权利要求1所述的层叠透镜结构,其中,所述第一通孔和所述第二通孔之中的至少一个通孔的侧壁包括阶梯形状。
17.根据权利要求1所述的层叠透镜结构,其中,所述阶梯形状的宽度为400nm~1μm之间。
18.根据权利要求1所述的层叠透镜结构,进一步包括:
第三基板,其具有第三通孔和布置在所述第三通孔中的第三透镜,
其中,
所述第二基板配置在所述第一基板的上方,
所述第三基板配置在所述第一基板的下方,
满足以下至少一者:(i)所述第二基板的厚度不同于所述第三基板的厚度,和(ii)所述第二基板中的所述第二透镜的厚度不同于所述第三基板中的所述第三透镜的厚度,并且
所述第一基板和所述第二基板直接接合,并且所述第一基板和所述第三基板直接接合。
19.一种层叠透镜结构的制造方法,所述方法包括:
形成包含第一通孔的第一基板,在所述第一通孔中布置第一透镜;并且
形成包含第二通孔的第二基板,在所述第二通孔中布置第二透镜,其中,所述第一基板与所述第二基板直接接合。
20.一种电子设备,其包括:
相机模块,其包括层叠透镜结构,所述层叠透镜结构包括:
多个基板,其包括具有第一通孔的第一基板和具有第二通孔的第二基板;以及
多个透镜,其包括配置在所述第一通孔中的第一透镜和配置在所述第二通孔中的第二透镜,其中,
所述第一基板与所述第二基板直接接合。
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