JP2003204053A - Imaging module and its manufacturing method and digital camera - Google Patents

Imaging module and its manufacturing method and digital camera

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JP2003204053A
JP2003204053A JP2002048222A JP2002048222A JP2003204053A JP 2003204053 A JP2003204053 A JP 2003204053A JP 2002048222 A JP2002048222 A JP 2002048222A JP 2002048222 A JP2002048222 A JP 2002048222A JP 2003204053 A JP2003204053 A JP 2003204053A
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optical element
image pickup
lens
light
semiconductor chip
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JP2002048222A
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Japanese (ja)
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Yasuo Suda
康夫 須田
Akira Yamazaki
亮 山▲崎▼
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Canon Inc
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Canon Inc
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/41Extracting pixel data from a plurality of image sensors simultaneously picking up an image, e.g. for increasing the field of view by combining the outputs of a plurality of sensors

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify the step of aligning a focusing lens with a semiconductor chip by facilitating sealing of a photodetector. <P>SOLUTION: The imaging module comprises the semiconductor chip 104 having a photodetector array, and optical elements 101, 102 for guiding a light onto the array. The module further comprises a focusing unit 100 and a shielding layer 103 in the photodetector, so that an ultraviolet curable resin 105 formed at a position avoiding the shielding layer to a light incident direction between the chip and the optical element and the optical element is fixed to the chip via the resin. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は撮像モジュール及び
撮像機器に関し、詳しくは、結像光学系と半導体チップ
を一体化した撮像モジュールの構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup module and an image pickup device, and more particularly to a structure of an image pickup module in which an image forming optical system and a semiconductor chip are integrated.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、小型化された撮像モジュールでは
結像レンズと半導体チップが一体化されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a downsized image pickup module, an imaging lens and a semiconductor chip are integrated.

【0003】図57(A)及び図57(B)は、小型化
された撮像モジュールの一例として特開平09−027
606号公報に記載されている測距モジュールと同様な
構成を示すものである。図57において、51はレンズ
部材、50はガラス基板53の下面に半導体チップ54
が取り付けられたCOG(chip on glass)の構成を示
している。レンズ部材51はプラスチックまたはガラス
で成型され、三角測量の原理で対象物までの距離を測定
するために2つの像を結像するレンズ51Lと51Rを
備えている。また、半導体チップ54には1次元の受光
素子配列よりなる受光素子部57Lと57Rが設けら
れ、受光素子部57Lにはレンズ51Lを通った物体光
が、受光素子部57Rにはレンズ51Rを通った物体光
がそれぞれ結像する。
57 (A) and 57 (B) show an example of a miniaturized image pickup module, which is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 09-027.
It shows a configuration similar to the distance measuring module described in Japanese Patent No. 606. In FIG. 57, 51 is a lens member, 50 is a semiconductor chip 54 on the lower surface of the glass substrate 53.
1 shows the structure of a COG (chip on glass) to which is attached. The lens member 51 is made of plastic or glass and includes lenses 51L and 51R that form two images in order to measure the distance to the object by the principle of triangulation. Further, the semiconductor chip 54 is provided with light receiving element portions 57L and 57R formed of a one-dimensional light receiving element array, and the object light passing through the lens 51L passes through the light receiving element portion 57L and the lens 51R passes through the light receiving element portion 57R. The object light is imaged.

【0004】また、ガラス基板53の上面には図57
(B)に示すパターンの遮光層55が印刷されて絞りを
形成し、一方、ガラス基板53の下面には遮光兼導電部
材56が半導体チップ54との接続端子、および外部端
子として形成されている。
FIG. 57 shows the upper surface of the glass substrate 53.
A light-shielding layer 55 having a pattern shown in (B) is printed to form a diaphragm, while a light-shielding / conductive member 56 is formed on the lower surface of the glass substrate 53 as a connection terminal with the semiconductor chip 54 and an external terminal. .

【0005】このようなCOG構造をとることによっ
て、プラスチックなどによるセンサパッケージが不要と
なり、さらに、レンズを一体化することによって鏡筒を
必要としないので、製造コストを比較的低く抑えること
ができる。
By adopting such a COG structure, a sensor package made of plastic or the like is unnecessary, and since a lens barrel is not required by integrating a lens, the manufacturing cost can be kept relatively low.

【0006】一方、半導体チップ1をワイヤボンディン
グによりパッケージすると、COG構造に比べ、パッケ
ージが厚くなり大型化し、また、実装コストが高くなっ
てしまう。そこで、小型化する上で、受光素子部を熱紫
外線硬化型樹脂によって封止する技術がある。図58
(A)から図58(E)、図59(F)から図59
(H)は特開平11−121653号公報に開示されて
いる撮像モジュール(半導体装置)の製造工程を示した
模式的断面図である。図58(A)は、半導体チップ1
の断面図であり、図58(B)は、図58(A)に示す
半導体チップ1を下方から見た上面図である。
On the other hand, when the semiconductor chip 1 is packaged by wire bonding, the package becomes thicker and larger than the COG structure, and the mounting cost becomes high. Therefore, in order to reduce the size, there is a technique of sealing the light receiving element portion with a thermal ultraviolet curing resin. Fig. 58
FIG. 58 (E) and FIG. 59 (F) to FIG. 59 from (A).
(H) is a schematic sectional view showing a manufacturing process of an image pickup module (semiconductor device) disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-121653. FIG. 58A shows the semiconductor chip 1.
58 (B) is a top view of the semiconductor chip 1 shown in FIG. 58 (A) as seen from below.

【0007】具体的に製造工程を説明するに、まず、半
導体チップ1を用意する。半導体チップ1は、外周付近
に複数の電極パッド(ボンディングパッド)2を有し、
中央付近にマイクロレンズが密集したマイクロレンズ群
3を有する。電極パッド2は、例えばAl又はCrで形
成される。マイクロレンズ群3は、例えば合成樹脂で形
成される。半導体チップ1は、例えば光電センサ及びC
CDを含む固体撮像素子である。光電センサは、例えば
フォトダイオードであり、マイクロレンズ群3を通して
外部から受光した光を電気信号に変換する。その電気信
号はCCDにより転送され、画像信号が生成される。
To explain the manufacturing process in detail, first, the semiconductor chip 1 is prepared. The semiconductor chip 1 has a plurality of electrode pads (bonding pads) 2 near the outer periphery,
A microlens group 3 in which microlenses are densely arranged is provided near the center. The electrode pad 2 is formed of, for example, Al or Cr. The microlens group 3 is made of, for example, a synthetic resin. The semiconductor chip 1 includes, for example, a photoelectric sensor and C
It is a solid-state image sensor including a CD. The photoelectric sensor is, for example, a photodiode, and converts light received from the outside through the microlens group 3 into an electric signal. The electric signal is transferred by the CCD to generate an image signal.

【0008】マイクロレンズ群3の形成工程では、ま
ず、合成樹脂層を形成し、その上に所定パターンのレジ
スト膜を形成する。次に、加熱を行い、レジスト膜の角
を丸めて、マイクロレンズを作る。半導体チップの製造
は、公知の手法による。なお、マイクロレンズ群3の集
光機能を得るためには、半導体チップをガラス基板に取
り付ける際に、半導体チップの受光素子のある位置にガ
ラス基板との中空部を形成する必要がある。
In the step of forming the microlens group 3, first, a synthetic resin layer is formed, and a resist film having a predetermined pattern is formed thereon. Next, heating is performed to round the corners of the resist film to form microlenses. The semiconductor chip is manufactured by a known method. In order to obtain the light condensing function of the microlens group 3, when mounting the semiconductor chip on the glass substrate, it is necessary to form a hollow portion with the glass substrate at a position where the light receiving element of the semiconductor chip is present.

【0009】次に、半導体チップ1とガラス基板とを、
金ボールと導電性樹脂で接続する場合を例にして示す。
図58(C)に示すように、ボールボンディング装置に
より半導体チップ1の電極パッド2上に金ボール4を配
置する。金ボールは、例えば30〜80μmの大きさで
ある。
Next, the semiconductor chip 1 and the glass substrate are
An example is shown in which the gold ball and the conductive resin are connected.
As shown in FIG. 58C, the gold balls 4 are arranged on the electrode pads 2 of the semiconductor chip 1 by the ball bonding device. The gold ball has a size of 30 to 80 μm, for example.

【0010】次に、図58(D)に示すように、金ボー
ル4の下部に導電性樹脂5を付着する。例えば、全面に
導電性樹脂5が塗布されたパレットを用いて、金ボール
4に導電性樹脂5を付着させることができる。導電性樹
脂5は、例えばエポキシ樹脂に銀粒子を分散させたもの
(銀ペースト)である。
Next, as shown in FIG. 58D, the conductive resin 5 is attached to the lower portion of the gold ball 4. For example, the conductive resin 5 can be attached to the gold balls 4 using a pallet having the entire surface coated with the conductive resin 5. The conductive resin 5 is, for example, an epoxy resin in which silver particles are dispersed (silver paste).

【0011】次に、図58(E)に示すように、金ボー
ル4を挟んで、透明基板(例えばガラス基板)7の電極
6とそれに対応する半導体チップ1の電極パッド2とを
接触させて加熱する。加熱により、導電性樹脂5は硬化
し、透明基板7の電極6と半導体チップ1の電極パッド
2は所定の配線で電気的に接続される。加熱条件は、例
えば、加熱温度が100〜200℃であり、加熱時間が
30分間である。電極6は、例えばCr又はNiであ
り、蒸着、メッキ又はスパッタにより透明基板7上に形
成され、例えばフォトリソグラフィー及びエッチングに
よりパターニングされる。
Next, as shown in FIG. 58E, the electrodes 6 of the transparent substrate (eg, glass substrate) 7 are brought into contact with the corresponding electrode pads 2 of the semiconductor chip 1 with the gold balls 4 sandwiched therebetween. To heat. By heating, the conductive resin 5 is cured, and the electrode 6 of the transparent substrate 7 and the electrode pad 2 of the semiconductor chip 1 are electrically connected by a predetermined wiring. The heating conditions are, for example, a heating temperature of 100 to 200 ° C. and a heating time of 30 minutes. The electrode 6 is, for example, Cr or Ni, is formed on the transparent substrate 7 by vapor deposition, plating or sputtering, and is patterned by, for example, photolithography and etching.

【0012】透明基板7の材料は、透明絶縁材料であ
り、例えば、ガラス、ポリカーボネート、ポリエステ
ル、又はカプトン等であり、特にガラスが好ましい。以
下、透明基板7としてガラス基板を用いる場合を説明す
る。図59(F)に示すように、遮光マスク14をガラ
ス基板7の下面に対向させて配置し、電磁波(例えば紫
外線)15をガラス基板7の下方から照射する。遮光マ
スク14は、所定のパターンを有し、マイクロレンズ群
3を含む領域13にのみ電磁波15を通過させる。電磁
波15は、例えば、紫外線、赤外線、可視光線、又はX
線等であり、特に紫外線が好ましい。以下、電磁波15
として紫外線を用いる場合を説明する。紫外線15を照
射しながら、例えば常温で、半導体チップ1とガラス基
板7の間にキャピラリ11から絶縁性の熱紫外線硬化樹
脂12を供給する。
The material of the transparent substrate 7 is a transparent insulating material, such as glass, polycarbonate, polyester, or Kapton, and glass is particularly preferable. Hereinafter, a case where a glass substrate is used as the transparent substrate 7 will be described. As shown in FIG. 59 (F), the light shielding mask 14 is arranged so as to face the lower surface of the glass substrate 7, and electromagnetic waves (for example, ultraviolet rays) 15 are irradiated from below the glass substrate 7. The light-shielding mask 14 has a predetermined pattern and allows the electromagnetic wave 15 to pass only through the region 13 including the microlens group 3. The electromagnetic wave 15 is, for example, ultraviolet light, infrared light, visible light, or X
Lines and the like are preferable, and ultraviolet rays are particularly preferable. Below, electromagnetic wave 15
The case where ultraviolet rays are used as will be described. While irradiating with the ultraviolet rays 15, the insulating thermo-ultraviolet curing resin 12 is supplied from the capillary 11 between the semiconductor chip 1 and the glass substrate 7 at room temperature, for example.

【0013】熱紫外線硬化樹脂12は、半導体チップ1
とガラス基板7の間を毛細管現象により、端から中央部
に向けて進入する。
The thermal ultraviolet curing resin 12 is used for the semiconductor chip 1
The space between the glass substrate 7 and the glass substrate 7 enters from the end toward the central portion due to the capillary phenomenon.

【0014】また、熱紫外線硬化樹脂12は、紫外線又
は熱によって硬化する樹脂である。熱紫外線硬化樹脂1
2は、紫外線15が照射されていない領域では硬化せず
に流れ込み、紫外線15が照射されている領域では硬化
する。その結果、紫外線が照射される領域13と紫外線
が照射されない領域との境界にある熱紫外線硬化樹脂1
2aが硬化する。
The thermal ultraviolet curing resin 12 is a resin which is cured by ultraviolet rays or heat. Thermal UV curing resin 1
2 flows in without being cured in the region where the ultraviolet ray 15 is not irradiated, and is cured in the region where the ultraviolet ray 15 is irradiated. As a result, the thermal ultraviolet curable resin 1 at the boundary between the region 13 irradiated with ultraviolet rays and the region not irradiated with ultraviolet rays 1
2a hardens.

【0015】境界にある熱紫外線硬化樹脂12aが一度
硬化すると、それ以上紫外線照射領域13に熱紫外線硬
化樹脂12が流れ込むことはない。ただし、熱紫外線硬
化樹脂12aが硬化するには多少の時間を必要とするの
で、熱紫外線硬化樹脂12aは紫外線照射領域13に少
し流れ込んでから硬化する。
Once the thermal UV-curable resin 12a at the boundary is cured, the thermal UV-curable resin 12 will not flow into the UV irradiation region 13 any more. However, since it takes some time for the thermal ultraviolet curing resin 12a to cure, the thermal ultraviolet curing resin 12a slightly flows into the ultraviolet irradiation region 13 and then is cured.

【0016】半導体チップ1の電極パッド2とガラス基
板7の電極6とは金ボール4を介して接続されている。
熱紫外線硬化樹脂12は、電極パッド2及び金ボール4
の全てと電極6の一部を覆う。
The electrode pad 2 of the semiconductor chip 1 and the electrode 6 of the glass substrate 7 are connected via a gold ball 4.
The thermal ultraviolet curable resin 12 is used for the electrode pad 2 and the gold ball 4.
, And a part of the electrode 6.

【0017】半導体チップ1とガラス基板7の間に十分
に熱紫外線硬化樹脂12が進入したところで、キャピラ
リ11から熱紫外線硬化樹脂12の供給を停止させる。
When the thermo-ultraviolet curable resin 12 sufficiently enters between the semiconductor chip 1 and the glass substrate 7, the supply of the thermo-ultraviolet curable resin 12 from the capillary 11 is stopped.

【0018】図59(F)に示す紫外線照射領域13
は、上方から投影すると、例えば図59(H)に示すよ
うに矩形の領域である。ただし、矩形の中央部には紫外
線を照射しなくてもよい。半導体チップ1のマイクロレ
ンズ群3の部分とガラス基板7との間には、中空部13
が形成される。熱紫外線硬化樹脂12は、中空部13を
囲むように形成される。
The ultraviolet irradiation area 13 shown in FIG. 59 (F).
Is a rectangular region when projected from above, for example, as shown in FIG. However, the central portion of the rectangle may not be irradiated with ultraviolet rays. A hollow portion 13 is provided between the glass substrate 7 and the microlens group 3 of the semiconductor chip 1.
Is formed. The thermal ultraviolet curing resin 12 is formed so as to surround the hollow portion 13.

【0019】ただし、この状態では、境界部分にある熱
紫外線硬化樹脂12aのみが硬化し、熱紫外線硬化樹脂
12のうち紫外線15が照射されていない部分は硬化し
ていない。
However, in this state, only the thermal ultraviolet curing resin 12a at the boundary portion is cured, and the portion of the thermal ultraviolet curing resin 12 not irradiated with the ultraviolet rays 15 is not cured.

【0020】次に、図59(G)に示すように、紫外線
15が照射されていない熱紫外線硬化樹脂12の部分を
硬化させるため熱16を加える。加熱条件は、例えば8
0℃で5時間である。半導体チップ1とガラス基板7の
間にある全領域の熱紫外線硬化樹脂12は、加熱により
完全に硬化する。図59(F)に示す紫外線硬化が仮硬
化であり、図59(G)に示す熱硬化が本硬化というこ
とができる。以上で、COGが完成する。
Next, as shown in FIG. 59 (G), heat 16 is applied to cure the portion of the thermal ultraviolet curable resin 12 which is not irradiated with the ultraviolet rays 15. The heating condition is, for example, 8
5 hours at 0 ° C. The entire region of the thermal ultraviolet curable resin 12 between the semiconductor chip 1 and the glass substrate 7 is completely cured by heating. It can be said that the ultraviolet curing shown in FIG. 59 (F) is temporary curing, and the thermal curing shown in FIG. 59 (G) is main curing. With the above, the COG is completed.

【0021】図59(G)は、図59(H)の58G−
58G線における模式的断面図である。熱紫外線硬化樹
脂12は、中空部13を囲むように形成される。金ボー
ル4は、半導体チップ1の電極パッド2とガラス基板7
の電極6とを電気的及び機械的に接続する。ただし、金
ボール4は機械的接続強度が弱いので、熱紫外線硬化樹
脂12が半導体チップ1とガラス基板7との間の機械的
接続を補強する。熱紫外線硬化樹脂12は、絶縁性部材
であるので、半導体チップ1及びガラス基板7の電気的
接続を変更することはない。
FIG. 59G shows 58G- in FIG. 59H.
FIG. 58 is a schematic cross-sectional view taken along the line 58G. The thermal ultraviolet curing resin 12 is formed so as to surround the hollow portion 13. The gold ball 4 is composed of the electrode pad 2 of the semiconductor chip 1 and the glass substrate 7.
And the electrode 6 are electrically and mechanically connected. However, since the gold ball 4 has a weak mechanical connection strength, the thermal ultraviolet curing resin 12 reinforces the mechanical connection between the semiconductor chip 1 and the glass substrate 7. Since the thermal ultraviolet curing resin 12 is an insulating member, it does not change the electrical connection between the semiconductor chip 1 and the glass substrate 7.

【0022】以上の工程により、マイクロレンズを含む
受光素子部は透明基板と熱紫外線硬化型樹脂で封止さ
れ、ごみの進入や空気中の湿度による劣化を防ぐことが
可能になる。また、一般に、このマイクロレンズは光の
入射する方向に向いた凸面で構成され、空気と樹脂、あ
るいは空気とガラスの界面での光の屈折でマイクロレン
ズよりも小さい受光素子部に入射光を集める働きをす
る。したがって、センサの受光効率を高めることができ
る。
Through the above steps, the light receiving element portion including the microlens is sealed with the transparent substrate and the thermo-ultraviolet curable resin, and it becomes possible to prevent dust from entering and deterioration due to humidity in the air. Further, generally, this microlens is composed of a convex surface facing the direction of incidence of light, and refracts light at the interface between air and resin or air and glass to collect incident light on a light receiving element smaller than the microlens. Work. Therefore, the light receiving efficiency of the sensor can be improved.

【0023】さらには、上記の撮像モジュールを大量生
産する方法も同公報に開示されている。
Further, a method for mass-producing the above-mentioned image pickup module is also disclosed in the publication.

【0024】図60は、透明基板(例えばガラス基板)
7の上面図である。ガラス基板7は、例えば縦150m
m、横150mm、厚さ1mmである。このガラス基板
7は、10×10ブロックの領域を有する。1つのブロ
ックは、縦15mm、横15mm、厚さ1mmである。
FIG. 60 shows a transparent substrate (eg glass substrate).
7 is a top view of FIG. The glass substrate 7 is, for example, 150 m long
m, width 150 mm, thickness 1 mm. This glass substrate 7 has a region of 10 × 10 blocks. One block has a length of 15 mm, a width of 15 mm, and a thickness of 1 mm.

【0025】各ブロック上には半導体チップ1を一つず
つ搭載し、合計10×10個の半導体チップ1をガラス
基板7上に搭載する。1個の半導体チップ1は、例えば
縦8mm、横6mmである。
One semiconductor chip 1 is mounted on each block, and a total of 10 × 10 semiconductor chips 1 are mounted on the glass substrate 7. One semiconductor chip 1 has a length of 8 mm and a width of 6 mm, for example.

【0026】次に、半導体チップ1とガラス基板7との
間に樹脂を供給し、紫外線等により仮固定する。その
後、ガラス基板7を150℃のオーブンに30分入れ、
樹脂を硬化させ、半導体チップ1をガラス基板7に固定
する。ブロック境界線43に沿ってガラス基板7をカッ
タで切断し、各撮像モジュールを切り離す。以上で、1
00個の撮像モジュールが完成する。
Next, a resin is supplied between the semiconductor chip 1 and the glass substrate 7 and temporarily fixed by ultraviolet rays or the like. Then, put the glass substrate 7 in an oven at 150 ° C. for 30 minutes,
The resin is cured and the semiconductor chip 1 is fixed to the glass substrate 7. The glass substrate 7 is cut by a cutter along the block boundary line 43 to separate each imaging module. And above 1
00 imaging modules are completed.

【0027】図61は従来例の屈折率分布型レンズを用
いた撮像モジュールの斜視図である。受光素子部60は
シリコン基板などの半導体チップ61に形成されてい
る。複数のレンズ部62は同一面上にアレイ状に設けて
あり、屈折率分布型レンズ62A〜62Lからなる。複
数のレンズ部62は、受光素子部60の撮像面60A上
に配置されて複数のレンズ部62の出射端面は撮像面6
0Aに接しており、複数のレンズ部62を通過した通過
光は撮像面60Aに供給される。このとき屈折率分布型
レンズ62A〜62Lは、屈折率分布をそれぞれ変える
ことによって焦点距離またはピント位置が異なるように
構成され、被写体の複数のピント位置に対応する画像デ
ータを同時に生成することが可能である。
FIG. 61 is a perspective view of an image pickup module using a conventional gradient index lens. The light receiving element section 60 is formed on a semiconductor chip 61 such as a silicon substrate. The plurality of lens units 62 are provided in an array on the same surface and are composed of gradient index lenses 62A to 62L. The plurality of lens portions 62 are arranged on the image pickup surface 60A of the light receiving element portion 60, and the emission end faces of the plurality of lens portions 62 are the image pickup surface 6A.
The passing light that is in contact with 0A and has passed through the plurality of lens units 62 is supplied to the imaging surface 60A. At this time, the gradient index lenses 62A to 62L are configured to have different focal lengths or focus positions by changing the respective refractive index distributions, and it is possible to simultaneously generate image data corresponding to a plurality of focus positions of the subject. Is.

【0028】そして、COG構造の場合と同様にこのよ
うな構造をとることによって、プラスチックなどによる
センサパッケージが不要となり、さらに、レンズを一体
化することによって鏡筒を必要としないので、製造コス
トを比較的低く抑えることができる。
By adopting such a structure as in the case of the COG structure, a sensor package made of plastic or the like is unnecessary, and since a lens barrel is not required by integrating the lens, the manufacturing cost is reduced. It can be kept relatively low.

【0029】[0029]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術を用いてレンズ一体型の撮像モジュールを
製作する際には、次のような問題点があった。
However, when the lens-integrated image pickup module is manufactured by using the above-mentioned conventional technique, there are the following problems.

【0030】(技術課題1)図57(A)、図57
(B)及び図61の構成では、センサパッケージを必要
としない撮像モジュールを得ることができるが、受光素
子部を封止していないために、ごみの進入や空気中の湿
度によるマイクロレンズやフィルタ層の劣化を防ぐこと
が困難である。しかも、図58(A)から図58
(E)、図59(F)から図59(H)を用いて説明し
た熱紫外線硬化型樹脂による封止技術は、図57(A)
及び図57(B)の構成で用いようとしても、遮光層5
5が半導体チップの全面を覆っていて半導体チップの正
面からの光をさえぎるために、利用できなかった。
(Technical Problem 1) FIGS. 57 (A) and 57
With the configurations of (B) and FIG. 61, it is possible to obtain an image pickup module that does not require a sensor package, but since the light receiving element portion is not sealed, a microlens or a filter due to dust ingress or humidity in the air can be obtained. It is difficult to prevent layer deterioration. Moreover, from FIG. 58 (A) to FIG.
(E) and FIG. 57 (A) shows the sealing technique using the thermal ultraviolet curing resin described with reference to FIGS. 59 (F) to 59 (H).
57 and the structure shown in FIG. 57B, the light-shielding layer 5
No. 5 could not be used because it covers the entire surface of the semiconductor chip and blocks light from the front of the semiconductor chip.

【0031】また、結像レンズと半導体チップとを結合
する工程では、結像レンズと半導体チップとのアクティ
ブアセンブリが必須であり、多くの調整工数が掛かっ
た。
Further, in the step of joining the image forming lens and the semiconductor chip, active assembly of the image forming lens and the semiconductor chip is indispensable, which requires a lot of adjustment man-hours.

【0032】さらに、図60に示したガラス基板7に多
数の結像レンズが一体化されているとしても、半導体チ
ップ毎に対応する結像レンズとの精密な位置合わせが必
要となり、多くの調整工数が掛かることに変わりはな
い。
Further, even if a large number of image forming lenses are integrated on the glass substrate 7 shown in FIG. 60, precise alignment with the image forming lens corresponding to each semiconductor chip is required, and many adjustments are required. There is no change in the number of man-hours required.

【0033】外部の電気回路との接続のためのITO膜
をガラス基板上に形成する必要があり、コスト的に不利
であった。
It is necessary to form an ITO film for connection with an external electric circuit on the glass substrate, which is disadvantageous in cost.

【0034】(技術課題2)上記図57(A)に示す撮
像モジュールは、1枚玉のレンズ51のみで構成されて
いるため、撮像用の光学系として用いるには、光学性能
が低い。この場合レンズの枚数、レンズ作用を持たせる
面を増やすことが考えられるが、そうした場合、撮像光
学系が大型化してしまう。一方、屈折率分布型レンズで
撮像光学系を構成した場合も同様の問題がある。
(Technical Problem 2) Since the image pickup module shown in FIG. 57 (A) is composed of only one lens 51, its optical performance is low for use as an optical system for image pickup. In this case, it is conceivable to increase the number of lenses and the number of surfaces having a lens action, but in such a case, the image pickup optical system becomes large. On the other hand, the same problem occurs when the imaging optical system is composed of a gradient index lens.

【0035】従って本発明の目的は、受光素子部の封止
を容易にした結像レンズ一体型の撮像モジュールを提供
することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide an image pickup module integrated with an image forming lens in which the light receiving element portion can be easily sealed.

【0036】また、本発明の別の目的は、結像レンズと
半導体チップとの位置合わせ工程を簡略化し、この結果
として安価で高性能な結像レンズ一体型の撮像モジュー
ルを提供することである。
Another object of the present invention is to provide an image pickup module integrated with an image forming lens, which simplifies the step of aligning the image forming lens and the semiconductor chip, and as a result, is inexpensive and has high performance. .

【0037】また、本発明の別の目的は、撮像光学性能
を高めたレンズ一体型の撮像モジュール及び撮像モジュ
ールを備えた撮像機器を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a lens-integrated image pickup module having improved image pickup optical performance and an image pickup apparatus provided with the image pickup module.

【0038】[0038]

【課題を解決するための手段】上記技術課題1を解決す
るために、本発明の撮像モジュールは、受光素子配列を
備えた半導体チップと、前記受光素子配列上に光を導く
ための光学素子とを有する撮像モジュールにおいて、前
記光学素子は光透過性板状体に形成された結像作用部と
結像光束を絞るための開口を形成した遮光層とを備え、
且つ前記光学素子は前記半導体チップと前記光学素子と
の間であって少なくとも前記遮光層を避けた位置に形成
された接着剤層を介して前記半導体チップに固着されて
いることを特徴とする。
In order to solve the above technical problem 1, an image pickup module of the present invention comprises a semiconductor chip having a light receiving element array, and an optical element for guiding light onto the light receiving element array. In the imaging module having, the optical element includes an image forming section formed on a light-transmissive plate and a light shielding layer having an opening for narrowing an image forming light beam.
Further, the optical element is fixed to the semiconductor chip via an adhesive layer formed between the semiconductor chip and the optical element at least at a position avoiding the light shielding layer.

【0039】また、上記技術課題2を解決するために、
本発明の撮像モジュールは、半導体チップ上に設けられ
た受光素子配列上に入射光を導くための光学素子を有す
る撮像モジュールにおいて、前記光学素子は第1の複眼
レンズ部と、第2の複眼レンズ部とを備え、該第2の複
眼レンズ部は前記第1の複眼レンズ部に対応して設けら
れたことを特徴とする。
In order to solve the above technical problem 2,
The image pickup module of the present invention is an image pickup module having an optical element for guiding incident light onto a light receiving element array provided on a semiconductor chip, wherein the optical element is a first compound eye lens section and a second compound eye lens. And the second compound-eye lens part is provided corresponding to the first compound-eye lens part.

【0040】また、本発明の撮像モジュールは、受光素
子配列を備えた半導体チップと、前記受光素子配列上に
光を導くための光学素子とを有する撮像モジュールにお
いて、 前記光学素子は光透過性板状体に形成された結
像作用部と結像光束を絞るための開口を形成した遮光層
と第1の複眼レンズ部と前記第1の複眼レンズ部に対応
した第2の複眼レンズ部とを備え、且つ前記光学素子は
前記半導体チップと前記光学素子との間であって且つ光
の入射方向に対して前記遮光層を避けた位置に形成され
た接着剤を介して前記半導体チップに固着されているこ
とを特徴とする。
Further, the image pickup module of the present invention is an image pickup module having a semiconductor chip having a light receiving element array and an optical element for guiding light onto the light receiving element array, wherein the optical element is a light transmitting plate. An image forming portion formed on the cylindrical body, a light shielding layer having an opening for narrowing an image forming light beam, a first compound eye lens section, and a second compound eye lens section corresponding to the first compound eye lens section. The optical element is fixed to the semiconductor chip via an adhesive formed between the semiconductor chip and the optical element and at a position avoiding the light shielding layer in the light incident direction. It is characterized by

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0042】(実施形態1)図1(A)は本発明の実施
形態1の構成を示す撮像モジュールの模式的断面図であ
る。
(First Embodiment) FIG. 1A is a schematic sectional view of an image pickup module showing the structure of the first embodiment of the present invention.

【0043】図1(B)は本発明の撮像モジュールの別
の構成を示した模式的断面図である。
FIG. 1B is a schematic sectional view showing another structure of the image pickup module of the present invention.

【0044】なお図1において、101は結像作用部と
して凸レンズ100を有する上基板、102は下基板、
103は下基板102の上面に遮光性部材を例えばオフ
セット印刷等で形成した絞り遮光層、104は受光素子
を含む画素(図示されていない)が二次元に形成された
半導体チップ、105は下基板102と半導体チップ1
04を接着させる接着剤、180は凸レンズ100の周
辺に形成された平面樹脂部、200は下基板102の上
面において絞り遮光層103が形成されなかった絞り開
口、107は上基板101と下基板102を貼り合わせ
て形成された光学素子である。
In FIG. 1, 101 is an upper substrate having a convex lens 100 as an image forming section, 102 is a lower substrate,
Reference numeral 103 denotes a diaphragm light-shielding layer in which a light-shielding member is formed on the upper surface of the lower substrate 102 by, for example, offset printing, 104 denotes a semiconductor chip in which pixels (not shown) including light receiving elements are two-dimensionally formed, and 105 denotes a lower substrate. 102 and semiconductor chip 1
An adhesive agent for bonding 04, a planar resin portion 180 formed around the convex lens 100, a diaphragm opening 200 in which the diaphragm light-shielding layer 103 is not formed on the upper surface of the lower substrate 102, and 107 in the upper substrate 101 and the lower substrate 102. Is an optical element formed by bonding together.

【0045】なお、図1(B)におおける平面樹脂部1
80は凸レンズ100の面精度がレンズの周辺において
低下するのを防止している。また、平面樹脂部180は
上基板101の端面にまでは達しておらず、後述するダ
イシング工程においてダイシングブレードが平面樹脂部
180を切断することはない。従って、樹脂がダイシン
グブレードとの摩擦熱で溶けたり、細かい破片となった
り、あるいはカーボン粒となったりしてレンズ面に付着
し、撮像モジュールの品質を低下させることがない。
The flat resin portion 1 shown in FIG.
Reference numeral 80 prevents the surface accuracy of the convex lens 100 from being lowered around the lens. Further, the flat resin portion 180 does not reach the end surface of the upper substrate 101, and the dicing blade does not cut the flat resin portion 180 in the dicing process described later. Therefore, the resin does not melt due to frictional heat with the dicing blade, becomes fine fragments, or becomes carbon particles and adheres to the lens surface, and does not deteriorate the quality of the imaging module.

【0046】なお、本実施形態においては図1(A)の
撮像モジュールを例に説明していく。光学素子107は
上基板101と下基板102との間を透光性の接着剤で
接着させる際に、隙間なく接着させることで、空気と上
基板101或いは下基板102との界面を作らないの
で、ゴーストの発生を未然に防ぐのでより好適である。
In this embodiment, the image pickup module of FIG. 1A will be described as an example. The optical element 107 does not form an interface between the air and the upper substrate 101 or the lower substrate 102 by bonding the upper substrate 101 and the lower substrate 102 with a light-transmissive adhesive without any gaps. It is more preferable because it prevents ghosts from occurring.

【0047】また、上基板101および下基板102は
ガラスや透明樹脂で構成され、ガラス製の場合はガラス
モールディング製法、透明樹脂の場合にはインジェクシ
ョン成形、コンプレッション成形等で作られる。また、
上基板101は平面ガラス基板上にレプリカ製法で樹脂
製のレンズ部を付加する構造であっても良い。下基板1
02は特にほうけい酸ガラスを用いると半導体チップ1
04との線膨張の差が小さく温度変化に対する安定性の
面で好適である。なお半導体チップ104のα線起因欠
陥の発生を防ぐために、上基板101及び下基板102
は、いずれもα線表面密度が低い光学ガラスを用いるの
が良く、特に半導体チップ104に近い下基板102は
上基板101よりもさらにα線表面密度が低いことが望
ましい。
The upper substrate 101 and the lower substrate 102 are made of glass or transparent resin, and when made of glass, they are made by a glass molding method, and when made of transparent resin, they are made by injection molding or compression molding. Also,
The upper substrate 101 may have a structure in which a resin lens portion is added to the flat glass substrate by a replica manufacturing method. Lower substrate 1
02 is a semiconductor chip 1 especially when borosilicate glass is used.
The difference in linear expansion from that of No. 04 is small, which is preferable in terms of stability against temperature change. In addition, in order to prevent the occurrence of defects due to α rays of the semiconductor chip 104, the upper substrate 101 and the lower substrate 102
In both cases, it is preferable to use optical glass having a low α-ray surface density, and it is particularly desirable that the lower substrate 102 near the semiconductor chip 104 has a lower α-ray surface density than the upper substrate 101.

【0048】図2(A)は撮像モジュールの光学素子1
07を構成する一要素である上基板101を示した上面
図、図2(B)は光学素子107を構成する一要素であ
る下基板102を示した上面図、図2(C)は半導体チ
ップ104を示した上面図、また、図3は図2(C)に
示した3−3線の位置における半導体チップ104の模
式的断面図である。また、図4は本発明の撮像モジュー
ルに対して光の入射方向を示した模式的断面図である。
FIG. 2A shows the optical element 1 of the image pickup module.
07 is a top view showing an upper substrate 101 which is an element constituting the optical element 07, FIG. 2B is a top view showing a lower substrate 102 which is an element constituting an optical element 107, and FIG. 2C is a semiconductor chip. 3 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor chip 104 at the position of line 3-3 shown in FIG. 2 (C). FIG. 4 is a schematic sectional view showing the incident direction of light with respect to the image pickup module of the present invention.

【0049】図2において、1021は絞り遮光層10
3の周辺部の絞り開口200を除いた透明領域、106
は半導体チップ104を貫通して半導体チップ104の
一主面上の表面電極と他方の主面上の裏面電極とを電気
的に接続している貫通金属体である。
In FIG. 2, reference numeral 1021 denotes the diaphragm light-shielding layer 10.
3, a transparent region except for the aperture opening 200 in the peripheral portion,
Is a penetrating metal body that penetrates the semiconductor chip 104 and electrically connects a front surface electrode on one main surface of the semiconductor chip 104 and a back surface electrode on the other main surface.

【0050】図1に示す撮像モジュールは光学素子10
7と半導体チップ104が一体化され、センサパッケー
ジやレンズ鏡筒を必要としない構造となっている。
The image pickup module shown in FIG. 1 includes an optical element 10.
7 and the semiconductor chip 104 are integrated so that a sensor package and a lens barrel are not required.

【0051】また、図1の上方向から光学素子107に
入射した物体光が、半導体チップ104上に物体像を形
成する。
Object light incident on the optical element 107 from above in FIG. 1 forms an object image on the semiconductor chip 104.

【0052】光学素子107は上基板101及び下基板
102を貼り合わせて構成された光透過性板状体であ
る。
The optical element 107 is a light-transmissive plate-like body formed by bonding the upper substrate 101 and the lower substrate 102 together.

【0053】凸レンズ100は図2(A)に示す如く円
形の軸対称性非球面レンズあるいは球面レンズである。
絞り開口200の光軸方向の位置は光学系の軸外主光線
を決定するもので、諸収差を制御する上でその位置は極
めて重要である。物体側に凸の単一面からなるレンズで
は、凸レンズ100と半導体チップ104間に厚い空気
層がない場合、凸レンズ100と半導体チップ104の
中間位置であってその距離をほぼ1:2に内分する位置
に絞りを置くと光学諸収差を良好に補正できるので好適
である。そこで、図2(B)に示すように、下基板10
2の遮光層103によって凸レンズ100と同軸の円形
絞り開口200を形成した。
The convex lens 100 is a circular axisymmetric aspherical lens or a spherical lens as shown in FIG.
The position of the diaphragm aperture 200 in the optical axis direction determines the off-axis chief ray of the optical system, and its position is extremely important in controlling various aberrations. In the case of a lens having a convex single surface on the object side, if there is no thick air layer between the convex lens 100 and the semiconductor chip 104, it is an intermediate position between the convex lens 100 and the semiconductor chip 104, and the distance is internally divided into about 1: 2. Placing a stop at the position is preferable because various optical aberrations can be satisfactorily corrected. Therefore, as shown in FIG.
A circular aperture opening 200 coaxial with the convex lens 100 was formed by the second light shielding layer 103.

【0054】また、下基板102に形成される絞り遮光
層103の範囲は後述する接着剤105を紫外線で照射
して硬化させるために制限されるので透明領域1021
がある。
Further, the range of the diaphragm light-shielding layer 103 formed on the lower substrate 102 is limited because the adhesive 105, which will be described later, is irradiated with ultraviolet rays to be cured, and therefore, the transparent area 1021.
There is.

【0055】すなわち、透明領域1021によって、半
導体チップ104の正面からの紫外線照射(図4のAの
向き)で図2(C)に示す接着剤105を硬化させるこ
とが可能な構成としてある。なお、本明細書で言うとこ
ろの半導体チップ104の正面からの照射とはAの方向
からの照射のことを指す。
In other words, the transparent region 1021 can cure the adhesive 105 shown in FIG. 2C by irradiating the front surface of the semiconductor chip 104 with ultraviolet rays (direction A in FIG. 4). The irradiation from the front of the semiconductor chip 104 as referred to in this specification means the irradiation from the direction A.

【0056】絞り遮光層103はインコネル、クロメ
ル、クローム等の薄膜を蒸着またはスパッタリングして
形成する。尚、スパッタリング過程における遮蔽物の位
置制御を連続的に行うことで、印刷と同様に透過率を任
意に制御することができる。
The diaphragm light-shielding layer 103 is formed by depositing or sputtering a thin film of Inconel, chromel, chrome, or the like. By continuously controlling the position of the shield in the sputtering process, the transmittance can be arbitrarily controlled as in printing.

【0057】しかも、絞り開口200内の透過率を光軸
からの距離の関数とすることで、結像系のMTFを制御
することが可能である。ここでは、受光素子配列300
による離散的なサンプリングに起因した折り返し歪みを
減ずるために、周辺から中心に行くにしたがって透過率
が単調増加するように設定し、特に低い空間周波数に対
するレスポンスを改善し逆に高い空間周波数のレスポン
スを抑制するようにしてある。
Moreover, the MTF of the imaging system can be controlled by making the transmittance in the aperture 200 a function of the distance from the optical axis. Here, the light receiving element array 300
In order to reduce the aliasing distortion due to the discrete sampling due to, the transmittance is set to increase monotonically from the periphery to the center, and in particular, the response to low spatial frequencies is improved and the response to high spatial frequencies is reversed. It is controlled.

【0058】半導体チップ104上には光学素子107
によって物体像が形成され、これを半導体チップ104
上に設けられた受光素子配列300で光電変換し、電気
信号として捉える。受光素子配列300は多数の画素を
二次元方向に並べた配列で、適宜カラー画像を捉える場
合には各画素にカラーフィルターを設けたり、或いは、
ベイヤー配列と呼ばれるRGBフィルタ配列を設定した
り、さらには、赤外線カット機能を持たせるために、上
下の基板101、102の両方あるいは一方の素材中に
銅イオン等の赤外光を吸収する元素を含ませたりする。
An optical element 107 is provided on the semiconductor chip 104.
An object image is formed by the semiconductor chip 104
Photoelectric conversion is performed by the light receiving element array 300 provided above, and it is captured as an electric signal. The light-receiving element array 300 is an array in which a large number of pixels are arranged in a two-dimensional direction, and a color filter may be provided for each pixel when appropriately capturing a color image, or
In order to set an RGB filter array called a Bayer array and further to have an infrared cut function, an element that absorbs infrared light such as copper ions is included in the material of both or one of the upper and lower substrates 101 and 102. Include it.

【0059】図1に示した撮像モジュールでは、半導体
チップ104上にはそれと同一の投影形状を持った光学
素子107が固着されているため、外部の電気回路との
電気的接続を裏面電極によって行う。
In the image pickup module shown in FIG. 1, since the optical element 107 having the same projected shape as that of the semiconductor chip 104 is fixed on the semiconductor chip 104, the rear surface electrode is used to electrically connect to an external electric circuit. .

【0060】その一例として本実施形態では図3に示す
ととおり、半導体チップ104を貫通する貫通金属体1
06によって半導体チップ104の一主面上の表面電極
と、他方の主面上の裏面電極とを電気的に接続させてい
る。
As an example thereof, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the penetrating metal body 1 penetrating the semiconductor chip 104.
The front surface electrode on one main surface of the semiconductor chip 104 and the back surface electrode on the other main surface are electrically connected by 06.

【0061】光学素子107と半導体チップ104とは
接着剤105で接着される。接着剤105としては紫外
線硬化型樹脂、熱紫外線硬化型樹脂が用いられる。さら
には、接着剤105は例えばシール材の熱紫外線硬化型
樹脂であると厚みの制御がしやすいのでより好適であ
る。また、熱紫外線硬化型樹脂としては上述したエポキ
シ樹脂等がある。尚本実施形態においては、接着剤10
5は熱紫外線硬化型のエポキシ樹脂をスクリーン印刷す
ることで形成したシール材である。熱紫外線硬化型のエ
ポキシ樹脂は加熱でも紫外線の照射でも硬化する。エポ
キシ樹脂は硬化が緩やかで硬化収縮のムラがなく、応力
緩和されることから、この用途に好適である。なお、接
着剤としては加熱によって硬化するタイプもあるが、熱
硬化型のエポキシ樹脂を硬化させるために充分な加熱は
半導体チップ104に形成された不図示のカラーフィル
ター、レプリカ部、マイクロレンズ、絞り遮光層103
の印刷用塗料等を劣化させる恐れがあるため、紫外線硬
化型樹脂或いは熱紫外線硬化型樹脂の方がより好適であ
る。
The optical element 107 and the semiconductor chip 104 are bonded together with an adhesive 105. As the adhesive 105, an ultraviolet curable resin or a thermal ultraviolet curable resin is used. Furthermore, the adhesive 105 is more preferably a thermo-ultraviolet curable resin as a sealing material because the thickness can be easily controlled. Further, the thermo-ultraviolet curable resin includes the above-mentioned epoxy resin and the like. In this embodiment, the adhesive 10
Reference numeral 5 is a sealing material formed by screen-printing a thermal ultraviolet curing type epoxy resin. The thermo-ultraviolet curable epoxy resin is cured by heating and irradiation with ultraviolet rays. Epoxy resins are suitable for this application because they cure slowly, have no unevenness in curing shrinkage, and relax stress. There is a type of adhesive that is hardened by heating, but sufficient heating to harden the thermosetting epoxy resin is performed by a color filter (not shown) formed on the semiconductor chip 104, a replica portion, a microlens, a diaphragm. Light shielding layer 103
The UV-curable resin or the heat-UV-curable resin is more preferable because it may deteriorate the printing paint and the like.

【0062】尚、接着剤を形成するには、スクリーン印
刷に限定されず、他の印刷法、塗布法等の方法で形成し
ても良い。
The method of forming the adhesive is not limited to screen printing, and it may be formed by another printing method, coating method, or the like.

【0063】ここで接着工程について説明するに、半導
体チップ104上に光学素子107を乗せ、接着剤10
5を紫外線照射で半硬化させた後、プレスおよび若干の
加熱処理をして完全硬化を行い、光学素子107と半導
体チップ104とのギャップを設定して、物体像が受光
素子配列300上にシャープに結像するよう調節する。
Here, the bonding step will be described. The optical element 107 is placed on the semiconductor chip 104, and the adhesive 10
After 5 is semi-cured by ultraviolet irradiation, it is pressed and slightly heated to be completely cured, and a gap between the optical element 107 and the semiconductor chip 104 is set, so that an object image is sharpened on the light-receiving element array 300. Adjust to form an image on.

【0064】尚、光学素子107と半導体チップ104
との間を樹脂で埋めず、ギャップを設けているので、大
きな力を必要とせずに結像位置の調整できる。
The optical element 107 and the semiconductor chip 104
Since a gap is provided without filling the space between and with the resin, the imaging position can be adjusted without requiring a large force.

【0065】その際、上述したとおり下基板102の遮
光層103の周辺部には前述のように透明領域1021
が形成されているので、図4に示すごとく、半導体チッ
プの正面からの紫外線の照射(矢印A)で接着剤105
を容易かつ確実に硬化できる。尚、透明領域1021は
紫外線に対して透明であればよく、他の波長の光に対し
ては不透明であっても良い。
At this time, as described above, the transparent region 1021 is formed around the light shielding layer 103 of the lower substrate 102 as described above.
As shown in FIG. 4, the adhesive 105 is formed by irradiating ultraviolet rays (arrow A) from the front surface of the semiconductor chip.
Can be easily and reliably cured. The transparent region 1021 may be transparent to ultraviolet rays and may be opaque to light of other wavelengths.

【0066】以上説明したように、光の入射方向に対し
て透明領域1021を介して接着剤105が形成されて
いるので、容易に受光素子配列の周りの封止を行うこと
が可能となった撮像モジュールが提供できた。したがっ
て、ごみの進入や空気中の湿度によるマイクロレンズや
フィルタ層の劣化、あるいはアルミ層の電食を防ぐこと
が可能となった。
As described above, since the adhesive 105 is formed in the light incident direction via the transparent region 1021, it is possible to easily seal the periphery of the light receiving element array. An imaging module could be provided. Therefore, it is possible to prevent the ingress of dust, the deterioration of the microlens and the filter layer due to the humidity in the air, and the electrolytic corrosion of the aluminum layer.

【0067】次に、図5から図11を用いて図1に示し
た本発明の撮像モジュールを大量生産する方法を示す。
Next, a method for mass-producing the image pickup module of the present invention shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.

【0068】光学素子107や半導体チップ104はそ
れぞれ切り離す前段階の光学素子集合体と半導体ウエハ
の段階で接合されることを特徴とする。なお、本明細書
においては1つの撮像モジュールを構成する上基板10
1と下基板102を光学素子107とし、一つの撮像モ
ジュールを構成する光学素子107にそれぞれ切り離す
前の段階を光学素子集合体と呼ぶ。同様に、上基板10
1にそれぞれ切り離す前段階を上基板集合体、下基板1
02にそれぞれ切り離す前段階を下基板集合体とする。
従って。光学素子集合体は上基板集合体及び下基板集合
体の貼りあわせ構造を持つ大型の光透過性板状体であ
る。
The optical element 107 and the semiconductor chip 104 are characterized in that they are joined at the stage of the semiconductor wafer and the optical element assembly at the stage before they are separated. In the present specification, the upper substrate 10 that constitutes one imaging module
1 and the lower substrate 102 are used as optical elements 107, and a stage before being separated into the optical elements 107 constituting one image pickup module is called an optical element assembly. Similarly, the upper substrate 10
The upper substrate assembly and the lower substrate 1 are the steps before separating them into 1
The lower substrate assembly is a stage before being separated into 02.
Therefore. The optical element assembly is a large light-transmissive plate-like body having a bonded structure of an upper substrate assembly and a lower substrate assembly.

【0069】図5は本発明の実施形態1の撮像モジュー
ルの製造工程における上基板集合体の上面図、図6は本
発明の実施形態1の撮像モジュールの製造工程における
下基板集合体の上面図、図7は本発明の実施形態1の撮
像モジュールの製造工程における半導体ウエハの上面
図、図8は本発明の実施形態1の撮像モジュールの製造
工程における接着剤の硬化工程の模式的断面図である。
また、図9(A)は本発明の実施形態1の撮像モジュー
ルの製造工程において光学素子半導体ウエハ接合体から
撮像モジュールを切り離す工程の上面図、図9(B)は
図9Aの9B−9B線における断面を示した模式的断面
図、図10は上基板集合体上に2つの凸レンズが形成さ
れた上面図である。
FIG. 5 is a top view of the upper substrate assembly in the manufacturing process of the imaging module of the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a top view of the lower substrate assembly in the manufacturing process of the imaging module of the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a top view of the semiconductor wafer in the manufacturing process of the image pickup module of the first embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the adhesive curing process in the manufacturing process of the image pickup module of the first embodiment of the present invention. is there.
9A is a top view of a step of separating the imaging module from the optical element semiconductor wafer bonded body in the manufacturing process of the imaging module according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a line 9B-9B in FIG. 9A. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a cross section in FIG. 10, and FIG. 10 is a top view in which two convex lenses are formed on the upper substrate aggregate.

【0070】先ず、図5において117は上基板集合
体、図6において、114は下基板集合体、1141は
絞り遮光層103の周辺部の透明領域、図7において1
10は半導体ウエハ、109は半導体ウエハ110のオ
リエンテーションフラット、111は半導体チップの境
界線、図8において119は上基板集合体117と下基
板集合体114とを貼り合せた光学素子集合体である。
First, 117 in FIG. 5 is an upper substrate assembly, 114 in FIG. 6 is a lower substrate assembly, 1141 is a transparent region in the peripheral portion of the diaphragm light-shielding layer 103, and in FIG.
10 is a semiconductor wafer, 109 is an orientation flat of the semiconductor wafer 110, 111 is a boundary line of semiconductor chips, and in FIG. 8, 119 is an optical element assembly in which an upper substrate assembly 117 and a lower substrate assembly 114 are bonded together.

【0071】図6に示す下基板集合体114の絞り遮光
層103の範囲は後述する接着剤である紫外線硬化型樹
脂の硬化のために外形がアイランド状に制限されるた
め、絞り遮光層103の周辺部に透明領域1141があ
る。絞り開口200の光軸方向の位置は光学系の軸外主
光線を決定するもので、諸収差を制御する上で絞り位置
は極めて重要である。物体側に凸の単一面からなるレン
ズでは、凸レンズ100と後述する半導体ウエハ110
間に空気層がない場合、凸レンズ100と半導体ウエハ
110の中間位置であってその距離をほぼ1:2に内分
する位置に絞りを置くと光学諸収差を良好に補正でき
る。そこで、下基板集合体114の遮光層103によっ
て凸レンズ100と同軸の絞り開口200を形成した。
Since the outer shape of the diaphragm light-shielding layer 103 of the lower substrate assembly 114 shown in FIG. 6 is limited to an island shape due to the curing of an ultraviolet-curable resin which is an adhesive described later, the area of the diaphragm light-shielding layer 103 is limited. There is a transparent region 1141 in the peripheral portion. The position of the aperture 200 in the optical axis direction determines the off-axis chief ray of the optical system, and the aperture position is extremely important in controlling various aberrations. In the case of a lens having a single surface convex on the object side, the convex lens 100 and a semiconductor wafer 110 described later are used.
If there is no air layer between them, various optical aberrations can be satisfactorily corrected by placing the diaphragm at an intermediate position between the convex lens 100 and the semiconductor wafer 110 and at a position where the distance is internally divided into about 1: 2. Therefore, the aperture opening 200 coaxial with the convex lens 100 is formed by the light shielding layer 103 of the lower substrate assembly 114.

【0072】上基板集合体117および下基板集合体1
14はガラスや透明樹脂で構成され、ガラス製の場合は
ガラスモールディング製法、樹脂の場合にはインジェク
ション成形、コンプレッション成形等で作られる。ま
た、上基板集合体117は平面ガラス基板上にレプリカ
製法で樹脂製のレンズ部を付加する構造であっても良
い。下基板集合体114には特にほうけい酸ガラスを用
いると半導体ウエハとの線膨張の差が小さく温度変化に
対する安定性の面で好ましい。なお半導体ウエハのα線
起因欠陥の発生を防ぐために、上基板集合体117およ
び下基板集合体114は、いずれもα線表面密度が低い
光学ガラスを用いるのが良く、特に半導体ウエハに近い
下基板は上基板よりもさらにα線表面密度が低いことが
望ましい。
Upper substrate assembly 117 and lower substrate assembly 1
Reference numeral 14 is made of glass or transparent resin, and when made of glass, it is made by a glass molding method, and when made of resin, it is made by injection molding, compression molding or the like. Further, the upper substrate assembly 117 may have a structure in which a resin lens portion is added on the flat glass substrate by the replica manufacturing method. It is particularly preferable to use borosilicate glass for the lower substrate assembly 114, because the difference in linear expansion from the semiconductor wafer is small and the stability with respect to temperature change is high. In order to prevent the occurrence of α-ray-induced defects in the semiconductor wafer, it is preferable to use optical glass having a low α-ray surface density for both the upper substrate assembly 117 and the lower substrate assembly 114. It is desirable that the α-ray surface density is lower than that of the upper substrate.

【0073】上基板集合体117と下基板集合体114
を透光性の接着剤で隙間なく接着し、光学素子集合体1
19の内部には空気と基板との界面を作らないようにす
ることで、ゴーストの発生を未然に防いでいる。
Upper substrate assembly 117 and lower substrate assembly 114
Of the optical element assembly 1 by bonding the
By not creating an interface between air and the substrate inside 19, the generation of ghosts is prevented.

【0074】なお、凸レンズ100と絞り開口200は
各基板上に多数設けられ、基板同士を貼り合せたときに
は共軸の関係にあることが好適である。さらに、そのピ
ッチは次に説明する半導体ウエハに形成された半導体チ
ップのピッチに等しいことが望ましい。
It is preferable that a large number of convex lenses 100 and aperture openings 200 are provided on each substrate and that they have a coaxial relationship when the substrates are bonded together. Further, it is desirable that the pitch be equal to the pitch of semiconductor chips formed on the semiconductor wafer described below.

【0075】一方、図7は半導体ウエハの上面図であ
る。図7に示す半導体ウエハ110には多数の受光素子
配列300と不図示の回路が設けられ、境界線111に
沿って切り分けて、外部の電気回路に接続することによ
り、各々が半導体チップ104として機能する。図7に
おいて、矢印Bは後のダイシング工程におけるダイシン
グブレードの位置と移動方向を示している。
On the other hand, FIG. 7 is a top view of the semiconductor wafer. The semiconductor wafer 110 shown in FIG. 7 is provided with a large number of light receiving element arrays 300 and circuits (not shown), which are cut along the boundary line 111 and connected to an external electric circuit so that each functions as a semiconductor chip 104. To do. In FIG. 7, arrow B indicates the position and moving direction of the dicing blade in the subsequent dicing process.

【0076】半導体ウエハ110上には光学素子集合体
119の凸レンズ100毎に物体像が形成され、これを
半導体チップ上に設けられた受光素子配列300で光電
変換し、電気信号として捉える。受光素子配列300は
多数の画素を二次元方向に並べた配列で、カラー画像を
捉える場合には各画素にカラーフィルターを設け、例え
ばベイヤー配列と呼ばれるRGBフィルタ配列を設定
し、さらに、赤外線カット機能を持たせるために、上基
板集合体117又は下基板集合体114の両方あるいは
一方の素材中に銅イオン等の赤外光を吸収する元素を含
ませると好適である。
An object image is formed on the semiconductor wafer 110 for each convex lens 100 of the optical element assembly 119, and this is photoelectrically converted by the light receiving element array 300 provided on the semiconductor chip and captured as an electric signal. The light receiving element array 300 is an array in which a large number of pixels are arranged in a two-dimensional direction. When capturing a color image, each pixel is provided with a color filter, and for example, an RGB filter array called a Bayer array is set. In order to provide the above, it is preferable that an element that absorbs infrared light, such as copper ions, is included in the material of both or one of the upper substrate assembly 117 and the lower substrate assembly 114.

【0077】図8に示すように、光学素子集合体119
と半導体ウエハ110とは結像作用部であるところの凸
レンズ100と図示されていない受光素子配列300が
所定の関係に位置決めされた後に接着される。 半導体
ウエハ110は結晶であるため、電気的、光学的、機械
的、化学的特性には異方性がある。そのため、引き上げ
られたインゴットはX線回折を用いた手法等で面方位を
高精度で測定したうえで、スライスされる。このスライ
スに先立ち結晶方位を示すためにオリエンテーションフ
ラットと呼ばれる直線部を円筒状に加工されたインゴッ
トに形成する。図7に示す109が半導体ウエハ110
のオリエンテーションフラットである。
As shown in FIG. 8, an optical element assembly 119.
The semiconductor wafer 110 and the convex lens 100, which is an image forming section, and the light receiving element array 300 (not shown) are positioned in a predetermined relationship and then bonded. Since the semiconductor wafer 110 is a crystal, its electrical, optical, mechanical, and chemical properties are anisotropic. Therefore, the pulled ingot is sliced after measuring the plane orientation with high accuracy by a method using X-ray diffraction. Prior to this slice, a linear portion called an orientation flat is formed on a cylindrical ingot in order to show the crystal orientation. A semiconductor wafer 110 is shown in FIG.
It is an orientation flat.

【0078】半導体ウエハの製造段階においてオリエン
テーションフラット109に合わせて受光素子配列30
0等の半導体素子パターンの形成を行い、一方、光学素
子集合体119上には、例えば下基板集合体114への
絞り遮光層103の印刷基準としての基準パターンを設
けて、オリエンテーションフラット109と下基板集合
体114の基準パターンとの位置合わせに用いれば、極
めて精密な位置合わせを可能とすることができる。しか
も、この場合、光学素子集合体119と半導体ウエハ1
10との一度の位置合わせで、後の工程で切り分けられ
て完成する撮像モジュールの全てについて位置合わせが
完了するという極めて大きな利点がある。
At the semiconductor wafer manufacturing stage, the light-receiving element array 30 is aligned with the orientation flat 109.
A semiconductor element pattern such as 0 is formed on the other hand, and on the other hand, on the optical element assembly 119, for example, a reference pattern as a printing reference of the diaphragm light-shielding layer 103 on the lower substrate assembly 114 is provided to lower the orientation flat 109 and the lower surface. If it is used for alignment with the reference pattern of the substrate assembly 114, extremely precise alignment can be achieved. Moreover, in this case, the optical element assembly 119 and the semiconductor wafer 1
There is an extremely great advantage that the alignment is completed for all of the imaging modules that are separated and completed in the subsequent process by performing the alignment once with 10.

【0079】図7に示す接着剤105としては熱紫外線
硬化型のエポキシ樹脂をスクリーン印刷等で形成する。
また、本実施形態のように厚みの制御がしやすいエポキ
シ樹脂のシール材であるとより好適である。なお、エポ
キシ樹脂は硬化が緩やかで硬化収縮のムラがなく、応力
緩和されることから、この用途に好適である。また、エ
ポキシ樹脂には加熱によって硬化するタイプもあるが、
ここで熱紫外線硬化型を選択している理由は、熱硬化型
のエポキシ樹脂を硬化させるに充分な加熱は不図示のカ
ラーフィルター、レプリカ部、マイクロレンズ及び絞り
遮光層103の印刷用塗料等を劣化させる恐れがあるた
めである。
As the adhesive 105 shown in FIG. 7, a thermal ultraviolet curing type epoxy resin is formed by screen printing or the like.
Further, it is more preferable to use the epoxy resin sealing material whose thickness is easily controlled as in the present embodiment. Epoxy resin is suitable for this application because it cures slowly, has no unevenness in curing shrinkage, and relaxes stress. In addition, there are epoxy resins that are hardened by heating,
The reason why the thermal ultraviolet ray curable type is selected here is that sufficient heating to cure the thermosetting type epoxy resin does not apply to a color filter, a replica portion, a microlens, and a coating material for printing the diaphragm light-shielding layer 103 which are not shown. This is because it may deteriorate.

【0080】この接着工程では、図9(A)に示すごと
く半導体ウエハ110上に光学素子集合体119を乗
せ、接着剤105としてのエポキシ樹脂を紫外線照射で
半硬化させた後、プレスおよび若干の加熱処理をして完
全硬化を行い、光学素子集合体119と半導体ウエハ1
10とのギャップを設定して、物体像が受光素子配列3
00上にシャープに結像するよう調節する。
In this bonding step, as shown in FIG. 9A, the optical element assembly 119 is placed on the semiconductor wafer 110, the epoxy resin as the adhesive 105 is semi-cured by ultraviolet irradiation, and then pressed and slightly pressed. The optical element assembly 119 and the semiconductor wafer 1 are heat-treated and completely cured.
The gap between the object image and the light receiving element array 3 is set.
00 so that a sharp image is formed on the image.

【0081】その際、下基板集合体114の絞り遮光層
103の周辺部には前述のように透明領域1141が形
成されているので、図8に示すごとく、半導体ウエハの
正面からの紫外線の照射(矢印C)で接着剤105のエ
ポキシ樹脂を確実かつ容易に硬化させることができる。
この際、半導体ウエハ段階で接着固定することにより、
光学像の方ボケを防止する効果も期待できる。なお、透
明領域1141は紫外線に対して透明であればよく、他
の波長の光に対しては不透明であっても良い。
At this time, since the transparent region 1141 is formed in the peripheral portion of the stop light-shielding layer 103 of the lower substrate assembly 114 as described above, as shown in FIG. 8, irradiation of ultraviolet rays from the front surface of the semiconductor wafer is performed. The epoxy resin of the adhesive 105 can be surely and easily cured by (arrow C).
At this time, by bonding and fixing at the semiconductor wafer stage,
The effect of preventing blurring of the optical image can also be expected. The transparent region 1141 may be transparent to ultraviolet rays and may be opaque to light of other wavelengths.

【0082】光学素子集合体119と半導体ウエハ11
0とが固着された後は、光学素子半導体ウエハ接合体を
撮像モジュールに切り分けるダイシング工程に移行す
る。
Optical element assembly 119 and semiconductor wafer 11
After 0 and 0 are fixed, the process moves to a dicing step for cutting the optical element semiconductor wafer bonded body into image pickup modules.

【0083】次に、図9(A)及び図9(B)を用いて
この工程について説明する。
Next, this step will be described with reference to FIGS. 9 (A) and 9 (B).

【0084】半導体ウエハやガラス基板あるいは樹脂基
板のダイシングには例えば特開平11−345785号
公報や特開2000−061677号公報に開示されて
いる切削加工装置あるいはレーザー加工装置を用いる。
前者のようにダイシングブレードを用いて切削加工を行
う場合には切削水を掛けて冷却しながら図9(A)に示
す矢印Bに沿って図9(B)に示すダイシングブレード
123を制御する。実際の工程では光学素子半導体ウエ
ハ接合体を送りながら切断していっても、あるいは、複
数のダイシングブレードを用いて一度に切断しても良
い。
For dicing a semiconductor wafer, a glass substrate or a resin substrate, a cutting machine or a laser processing machine disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-345785 and 2000-061677 is used.
When cutting is performed using a dicing blade as in the former case, the dicing blade 123 shown in FIG. 9 (B) is controlled along arrow B shown in FIG. 9 (A) while being cooled by applying cutting water. In the actual process, the optical element semiconductor wafer bonded body may be cut while being fed, or may be cut at one time using a plurality of dicing blades.

【0085】この際、ダイシングマークは下基板集合体
114あるいは上基板集合体117にエッチングで形成
した溝、フォトリソグラフィー技術による金属マーク、
あるいはレプリカで形成した樹脂の凸部とする。特に、
結像作用部であるレンズと同時にレプリカで形成すれ
ば、製作工程を減らすことができる。
At this time, the dicing marks are grooves formed by etching the lower substrate assembly 114 or the upper substrate assembly 117, metal marks formed by photolithography technique,
Alternatively, the convex portion of the resin formed by the replica is used. In particular,
If the replica is formed at the same time as the lens that is the image forming action portion, the manufacturing process can be reduced.

【0086】光学素子半導体ウエハ接合体のダイシング
工程では半導体ウエハ110を50〜100μm残すハ
ーフカットダイシングを行う。半導体ウエハ110のダ
イシング位置を避けて半導体ウエハ110と光学素子集
合体119とを接着するための接着剤105を設けたの
で、接着剤105がダイシングブレードとの摩擦熱で溶
けたり、あるいはカーボン粒となったりして、レンズ面
に付着し、撮像モジュールの品質を低下させる。
In the dicing step of the optical element semiconductor wafer bonded body, half-cut dicing is performed to leave the semiconductor wafer 110 at 50 to 100 μm. Since the adhesive agent 105 for adhering the semiconductor wafer 110 and the optical element assembly 119 is provided avoiding the dicing position of the semiconductor wafer 110, the adhesive agent 105 is melted by frictional heat with the dicing blade or carbon particles are formed. It will be attached to the lens surface and deteriorate the quality of the imaging module.

【0087】なお、光学素子側のダイシングにレーザー
加工装置を用いるとガラスパーティクルの発生が抑制さ
れ、歩留まりの向上が期待できる。さらに、図11に示
すように、ダイシングブレード153を半導体ウエハ1
10側から入れて、上基板集合体117を50〜100
μm残すハーフカットダイシングを行っても良い。
When a laser processing device is used for dicing on the optical element side, generation of glass particles is suppressed, and improvement in yield can be expected. Further, as shown in FIG. 11, the dicing blade 153 is attached to the semiconductor wafer 1
Put from the 10 side, the upper substrate assembly 117 50 ~ 100
Half-cut dicing that leaves μm may be performed.

【0088】ダイシング工程に続くブレイキング工程で
は、半導体ウエハ110の50〜100μmだけ切残し
た部分、あるいは上基板集合体117の50〜100μ
mだけ切残した部分を所定のローラーを用いて割る。
In the breaking step subsequent to the dicing step, a portion of the semiconductor wafer 110 left uncut by 50 to 100 μm or 50 to 100 μm of the upper substrate assembly 117 is left.
The part left uncut by m is divided using a predetermined roller.

【0089】以上の諸工程によって切り分けられた後に
得られる撮像モジュールは、図1に示した形態の撮像モ
ジュールと同一となる。なお、外部の電気回路との電気
的接続は第1の実施形態と同様に図3に示した貫通金属
体106と接続される裏面電極によって行えばよい。
The image pickup module obtained after being divided by the above steps is the same as the image pickup module of the form shown in FIG. The electrical connection to the external electric circuit may be made by the back electrode connected to the penetrating metal body 106 shown in FIG. 3 as in the first embodiment.

【0090】なお、光学素子集合体は必ずしも半導体ウ
エハ上に形成された半導体チップと同数の光学素子を備
えていなくても良い。例えば、図10に示す光学素子集
合体151では上基板150上に2つの凸レンズ150
a、150bを形成し、図7に示した半導体ウエハ11
0上に16個の光学素子集合体150を固着し、続くダ
イシング工程でそれぞれを2つの光学素子に切り分け最
終的に32個の撮像素子を得る。
The optical element assembly does not necessarily have to have the same number of optical elements as the semiconductor chips formed on the semiconductor wafer. For example, in the optical element assembly 151 shown in FIG. 10, two convex lenses 150 are provided on the upper substrate 150.
a and 150b are formed, and the semiconductor wafer 11 shown in FIG.
Sixteen optical element aggregates 150 are fixed on the surface of the optical disc 0, and each of them is divided into two optical elements in the subsequent dicing process to finally obtain 32 image pickup elements.

【0091】このように光学素子集合体上に形成する光
学素子の数を半導体ウエハ上に形成する半導体チップの
数よりも少なくし、さらに、光学素子集合体間に若干の
隙間を設ければ、冶具への裏面吸着によって精度を上げ
ていた半導体ウエハの平面性が、吸着の解除と共に悪化
した場合にも、光学素子と半導体チップとの位置関係を
悪化させることがほとんどない。昨今、半導体ウエハの
直径が大型化する傾向が一段と強くなっているが、こう
いった構成をとれば、容易に高い良品率を得ることがで
きる。
As described above, the number of optical elements formed on the optical element assembly is made smaller than the number of semiconductor chips formed on the semiconductor wafer, and further, a slight gap is provided between the optical element assemblies. Even if the flatness of the semiconductor wafer, which has been improved in accuracy by suctioning the back surface to the jig, deteriorates as the suction is released, the positional relationship between the optical element and the semiconductor chip hardly deteriorates. Recently, the tendency for the diameter of a semiconductor wafer to become larger has become stronger, but with such a structure, a high yield rate can be easily obtained.

【0092】このように接着剤105による封止を行う
ことで、ごみの進入や空気中の湿度によるマイクロレン
ズやフィルタ層の劣化、あるいはアルミ層の電食を防ぐ
ことが可能となる。しかも、半導体製造工程で封止まで
できるので、より効果が大きい。
By thus sealing with the adhesive 105, it becomes possible to prevent the entry of dust and the deterioration of the microlenses and filter layers due to the humidity in the air, or the electrolytic corrosion of the aluminum layer. Moreover, since the sealing can be performed in the semiconductor manufacturing process, the effect is greater.

【0093】(実施形態2)図12から図14を用いて
本発明の実施形態2の撮像モジュールについて説明す
る。
(Second Embodiment) An image pickup module according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0094】図12は本発明の実施形態2の撮像モジュ
ールの模式的断面図、図13(A)は本発明の実施形態
2の撮像モジュールの光学素子を構成する一要素である
下基板の上面図、図13(B)は本発明の実施形態2の
撮像モジュールの半導体チップを示した上面図、さら
に、図14は本発明の実施形態2の撮像モジュールの製
造工程において光学素子集合体と半導体ウエハを貼り合
わせる際の半導体ウエハの上面図である。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of an image pickup module according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 13A is an upper surface of a lower substrate which is an element constituting an optical element of the image pickup module according to the second embodiment of the present invention. FIG. 13 (B) is a top view showing the semiconductor chip of the image pickup module of the second embodiment of the present invention, and FIG. 14 is an optical element assembly and a semiconductor in the manufacturing process of the image pickup module of the second embodiment of the present invention. It is a top view of a semiconductor wafer at the time of bonding a wafer.

【0095】図12において120は接着剤としてのシ
ール材、122は開口部400を封止するために形成し
た接着剤、図13において400はシール材120が受
光素子配列300を完全に囲まないように設けた開口部
である。
In FIG. 12, 120 is a sealing material as an adhesive, 122 is an adhesive formed to seal the opening 400, and 400 in FIG. 13 is such that the sealing material 120 does not completely surround the light receiving element array 300. It is an opening provided in the.

【0096】又、同じ符号を付した部分については前述
してあり、その説明は省略する。本実施形態が第1実施
形態と異なる点は、光学素子107と半導体チップ10
4とを貼り合せる際の接着剤が結像性能を向上させ、さ
らには、光学素子107と半導体チップ104とを位置
合わせする上で高い精度を得るに好適な形状を有してい
る点である。
The parts having the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted. This embodiment is different from the first embodiment in that the optical element 107 and the semiconductor chip 10 are different.
That is, the adhesive used for bonding 4 and 4 improves the imaging performance, and has a shape suitable for obtaining high accuracy in aligning the optical element 107 and the semiconductor chip 104. .

【0097】具体的に説明するに、光学素子107と半
導体チップ104とを貼り合せるプレス過程においてシ
ール材120のパターンを用いると、半導体チップ10
4、光学素子107、シール材120で囲まれた領域に
閉じ込められた気体は開口部400から外部に出るの
で、内部の圧力が上昇しない。
Specifically, when the pattern of the sealing material 120 is used in the pressing process of bonding the optical element 107 and the semiconductor chip 104, the semiconductor chip 10
4, the gas confined in the region surrounded by the optical element 107 and the sealing material 120 goes out through the opening 400, so that the internal pressure does not rise.

【0098】したがって、有害な反力が光学素子107
にかかったり、或いは、シール材120がその粘性によ
って内部の圧力上昇に伴って内側から外側に向けて徐々
に移動したりしないので光学素子107と半導体チップ
104との位置合わせをより高精度に行う上で好適であ
る。
Therefore, the harmful reaction force is the optical element 107.
Or the sealing material 120 does not gradually move from the inner side to the outer side due to the increase of the internal pressure due to its viscosity, so that the optical element 107 and the semiconductor chip 104 are aligned with higher accuracy. It is suitable above.

【0099】すなわち、第1の実施形態で説明したとこ
ろの光学素子107と半導体チップ104との間を樹脂
で埋めずにギャップを設けている効果を、より大きく引
き出すことができる。
That is, the effect of providing a gap between the optical element 107 and the semiconductor chip 104, which is not filled with the resin, which is described in the first embodiment, can be more greatly enhanced.

【0100】なお、接着剤としてはシール材120に限
定されず、紫外線硬化型樹脂であっても良い。本実施形
態では熱紫外線硬化型樹脂であってシール材であるエポ
キシ樹脂を用いている。
The adhesive is not limited to the sealing material 120 and may be an ultraviolet curable resin. In this embodiment, an epoxy resin, which is a thermal ultraviolet curable resin and is a sealing material, is used.

【0101】シール材120を半導体チップ104の正
面方向からの紫外線照射で完全硬化させた後は、シール
材120の開口部400を接着剤122で塞ぐ。この
際、接着剤122としては熱紫外線硬化型の樹脂が好適
であり、本実施形態ではシール材120と同じエポキシ
樹脂を用いている。接着剤122も同様に半導体チップ
104の正面方向からの紫外線照射で硬化させる。
After the sealing material 120 is completely cured by irradiation of ultraviolet rays from the front side of the semiconductor chip 104, the opening portion 400 of the sealing material 120 is closed with the adhesive 122. At this time, a thermo-ultraviolet curable resin is suitable as the adhesive 122, and the same epoxy resin as the sealing material 120 is used in this embodiment. Similarly, the adhesive 122 is cured by irradiation with ultraviolet rays from the front direction of the semiconductor chip 104.

【0102】なお、接着剤120及び接着剤122は紫
外線照射による硬化だけではなく適宜熱を利用して硬化
させても良い。
The adhesive agent 120 and the adhesive agent 122 may be cured not only by irradiation with ultraviolet rays but also by appropriate heat.

【0103】従って実施形態1と同様に絞り遮光層10
3の範囲を制限し、半導体チップ104の正面からの紫
外線照射でエポキシ樹脂122を硬化させることが可能
となるように透明領域1021を形成してある。したが
って、多数の撮像モジュールを並列に並べて、一度に紫
外線の照射を行うことができ、コスト的にきわめて有利
となる。
Therefore, similarly to the first embodiment, the diaphragm light-shielding layer 10
The transparent region 1021 is formed so that the epoxy resin 122 can be cured by irradiating ultraviolet rays from the front of the semiconductor chip 104 while limiting the range of No. 3. Therefore, a large number of image pickup modules can be arranged in parallel to irradiate ultraviolet rays at one time, which is extremely advantageous in terms of cost.

【0104】あるいは実施形態1と同様に、図14に示
すように光学素子と半導体チップとをそれぞれ切り離す
前段階の光学素子集合体と半導体ウエハの段階で接合し
ても良い。図14と図2(C)との異なる点は、上述し
てきた通り接着剤のパターンである。本実施形態の接着
剤120は開口部400を有し、半導体ウエハ110に
光学素子集合体を乗せてプレスするときには、開口部か
ら出た気体が半導体チップの境界線111を通って外部
に逃げるため、有害な反力が不図示の光学素子集合体に
かかることがなく、半導体ウエハ110との位置合わせ
を高精度に行うことが可能となる。なお、実施形態1で
得られる効果も同様に得ることができることは言うまで
もない。
Alternatively, as in the first embodiment, as shown in FIG. 14, the optical element assembly and the semiconductor chip may be joined at the stage before the optical element assembly and the semiconductor wafer are separated from each other. The difference between FIG. 14 and FIG. 2C is the adhesive pattern as described above. The adhesive 120 of the present embodiment has the opening 400, and when the optical element assembly is placed on the semiconductor wafer 110 and pressed, the gas emitted from the opening escapes to the outside through the boundary line 111 of the semiconductor chip. The harmful reaction force is not applied to the optical element assembly (not shown), and the alignment with the semiconductor wafer 110 can be performed with high accuracy. It goes without saying that the effects obtained in the first embodiment can be obtained in the same manner.

【0105】(実施形態3)次に、本発明の実施形態3
の撮像モジュールについて図15から図23を用いて説
明する。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention.
The image pickup module will be described with reference to FIGS. 15 to 23.

【0106】本実施形態が実施形態2と異なる点は、外
部の電気回路との接続を表面電極を介して行うに最適な
構成であることである。
The present embodiment is different from the second embodiment in that it has an optimum configuration for connecting to an external electric circuit via a surface electrode.

【0107】更には、光学素子半導体ウエハ接合体を撮
像モジュールに切り分けるダイシング工程においてダイ
シングライン上の樹脂厚を減じた例を示す。
Furthermore, an example is shown in which the resin thickness on the dicing line is reduced in the dicing process for cutting the optical element semiconductor wafer bonded body into image pickup modules.

【0108】図15(A)は本発明の実施形態3の撮像
モジュールの下基板を示した上面図、図15(B)は本
発明の実施形態3の撮像モジュールの半導体チップを示
した上面図である。
FIG. 15A is a top view showing the lower substrate of the image pickup module of the third embodiment of the present invention, and FIG. 15B is a top view showing the semiconductor chip of the image pickup module of the third embodiment of the present invention. Is.

【0109】図15において、132は半導体チップ1
04の電極パッドである。又、同じ符号を付した部分に
ついては前述してあり、その説明は省略する。
In FIG. 15, 132 is the semiconductor chip 1.
No. 04 electrode pad. Also, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and description thereof will be omitted.

【0110】尚、図15(A)と図15(B)の間にある
2本の破線はこの撮像モジュールにおける下基板102
と半導体チップ104の位置関係を表しており、下基板
102と半導体チップ104が図面の横方向に一定距離
ずれた状態で固着されていることを示している。又、下
基板102と半導体チップ104は同一の外形寸法を有
している方が、製造方法が簡易になるのでより好適であ
る。
The two broken lines between FIG. 15 (A) and FIG. 15 (B) indicate the lower substrate 102 in this imaging module.
Shows the positional relationship between the semiconductor chip 104 and the semiconductor chip 104, and shows that the lower substrate 102 and the semiconductor chip 104 are fixed to each other with a certain distance in the lateral direction of the drawing. Further, it is more preferable that the lower substrate 102 and the semiconductor chip 104 have the same outer dimensions because the manufacturing method is simple.

【0111】更に、図15(B)に示すように半導体チ
ップ104の端部(シール材が設けられず上方が解放さ
れた上方解放位置)にある電極パッド132を介して外
部の電気回路と接続されるようになっており、シール材
120は電極パッド132よりも内側に位置している。
更に、実施形態1と同様に半導体チップ104に形成さ
れたシール材120の熱紫外線硬化型樹脂に紫外線を照
射可能とするため、下基板102の絞り遮光層103は
シール材120よりも内側に形成され、シール材120
の真上には透明領域1021が位置している。
Further, as shown in FIG. 15 (B), the semiconductor chip 104 is connected to an external electric circuit via the electrode pad 132 at the end (upper open position in which the sealing material is not provided and the upper part is opened). The sealing material 120 is located inside the electrode pad 132.
Further, as in the first embodiment, since the thermo-ultraviolet curable resin of the sealing material 120 formed on the semiconductor chip 104 can be irradiated with ultraviolet rays, the diaphragm light shielding layer 103 of the lower substrate 102 is formed inside the sealing material 120. And the sealing material 120
A transparent region 1021 is located directly above.

【0112】以上のような位置関係を満足するような切
断前の下基板と半導体ウエハをそれぞれ図16と図17
に示した。
The lower substrate and the semiconductor wafer before cutting which satisfy the above positional relationship are shown in FIGS. 16 and 17, respectively.
It was shown to.

【0113】図16は本発明の実施形態3の撮像モジュ
ールの製造工程における下基板集合体の上面図、図17
は本発明の実施形態3の撮像モジュールの製造工程にお
ける半導体ウエハの上面図である。
FIG. 16 is a top view of the lower substrate assembly in the manufacturing process of the image pickup module according to the third embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 6A is a top view of a semiconductor wafer in a manufacturing process of an image pickup module according to a third embodiment of the present invention.

【0114】本実施形態では、先に下基板集合体と半導
体ウエハとを接着した後に上基板集合体を接着する。こ
のような工程とすると、シール材120に向けて照射し
た紫外線は下基板102を透過するだけでシール材12
0まで到達するので、基板内での光吸収を少なく抑える
ことができる。従って、少ない光量で且つ短時間で紫外
線効果型樹脂を硬化させることが可能であるため、工数
を短縮することができる。
In this embodiment, the lower substrate assembly and the semiconductor wafer are first bonded and then the upper substrate assembly is bonded. With such a process, the ultraviolet light radiated toward the sealing material 120 only passes through the lower substrate 102 and the sealing material 12
Since it reaches 0, light absorption in the substrate can be suppressed to a small level. Therefore, the ultraviolet effect resin can be cured with a small amount of light and in a short time, so that the number of steps can be shortened.

【0115】尚、下基板集合体114と半導体ウエハ1
10との接着工程は、実施形態1と同様である。
The lower substrate assembly 114 and the semiconductor wafer 1
The bonding step with 10 is the same as in the first embodiment.

【0116】接着剤としては実施形態1で示すシール材
105のパターンであってもよいが、本実施形態では、
実施形態2で説明したシール材120のパターンを用い
ている。
The adhesive may be the pattern of the sealing material 105 shown in the first embodiment, but in the present embodiment,
The pattern of the sealing material 120 described in the second embodiment is used.

【0117】図18は本発明の実施形態3の撮像モジュ
ールの製造工程における上基板集合体上面図である。下
基板集合体117の上に固着して光学素子集合体を形成
する。
FIG. 18 is a top view of the upper substrate assembly in the manufacturing process of the image pickup module according to the third embodiment of the present invention. The optical element assembly is formed by being fixed on the lower substrate assembly 117.

【0118】図18において、142はダイシングライ
ンである(図では縦方向のダイシングラインのみを示し
ている)。
In FIG. 18, reference numeral 142 is a dicing line (only vertical dicing lines are shown in the figure).

【0119】図19は図18における19−19線の模
式的断面図である。ダイシングライン142はガラス基
板140上に形成された樹脂141を部分的に薄くする
ことで形成されている。ダイシングマークは凸レンズ1
00と同時にレプリカで形成できるので製作工程を減ら
すことができる。或いは、半導体ウエハ110の裏面又
は、下基板集合体114或いは上基板集合体117の面
にエッチング等で形成した溝、フォトリソグラフィー技
術による金属マーク、或いはレプリカで形成した樹脂の
凸であっても良い。
FIG. 19 is a schematic sectional view taken along the line 19-19 in FIG. The dicing line 142 is formed by partially thinning the resin 141 formed on the glass substrate 140. Dicing mark is convex lens 1
Since a replica can be formed at the same time as 00, the manufacturing process can be reduced. Alternatively, it may be a groove formed by etching or the like on the back surface of the semiconductor wafer 110 or the surface of the lower substrate assembly 114 or the upper substrate assembly 117, a metal mark formed by a photolithography technique, or a resin protrusion formed by a replica. .

【0120】なお、ダイシングライン142は樹脂が薄
くなっているだけで、樹脂が分断されているわけではな
いので、ゲートを上基板集合体117の端部に設定する
ことで、インジェクション製法によっても凸レンズ10
0を容易に形成できる。上基板集合体117は半導体ウ
エハ133との位置合わせを精密に行った後、下基板集
合体114に対して固着される。
Since the resin in the dicing line 142 is only thin and is not divided, the gate is set at the end of the upper substrate assembly 117 so that the convex lens can be formed by the injection manufacturing method. 10
0 can be easily formed. The upper substrate assembly 117 is precisely aligned with the semiconductor wafer 133 and then fixed to the lower substrate assembly 114.

【0121】次に、このようにして作製された光学素子
半導体ウエハ接合体を撮像モジュールに切り分けるダイ
シング工程について説明する。
Next, a dicing process for dividing the optical element semiconductor wafer bonded body thus manufactured into image pickup modules will be described.

【0122】図20は本発明の実施形態3の撮像モジュ
ールの製造工程における光学素子半導体ウエハ接合体の
ダイシング工程を示した模式的断面図である。
FIG. 20 is a schematic sectional view showing the dicing process of the bonded optical element semiconductor wafer in the manufacturing process of the image pickup module according to the third embodiment of the present invention.

【0123】図20において、138は上基板集合体1
17と下基板集合体114と半導体ウエハ110とが貼
り合わされて形成された光学素子半導体ウエハ接合体、
136は上基板集合体117と下基板集合体14で構成
された光学素子集合体119をダイシングするためのダ
イシングブレード、137は半導体ウエハ110をダイ
シングするためのダイシングブレードである。
In FIG. 20, reference numeral 138 is the upper substrate assembly 1.
17, an optical element semiconductor wafer bonded body formed by bonding the lower substrate aggregate 114 and the semiconductor wafer 110 together,
Reference numeral 136 is a dicing blade for dicing the optical element assembly 119 composed of the upper substrate assembly 117 and the lower substrate assembly 14, and 137 is a dicing blade for dicing the semiconductor wafer 110.

【0124】本実施形態では、光学素子半導体ウエハ接
合体138の上下の面からダイシングを行う。ダイシン
グ時には切削水を掛けて冷却しながら図20に示す位置
に沿ってダイシングブレード136、137を制御する
と良い。
In this embodiment, dicing is performed from the upper and lower surfaces of the bonded optical element semiconductor wafer assembly 138. It is advisable to control the dicing blades 136 and 137 along the positions shown in FIG. 20 while cooling by applying cutting water during dicing.

【0125】ダイシング工程では光学素子半導体ウエハ
接合体138を送りながら切断しても、あるいは複数の
ダイシングブレードを用いて一度に切断しても良い。ま
た、上下の面の片側ずつをダイシングしていっても、両
面を同時にダイシングしていっても良い。
In the dicing process, the optical element semiconductor wafer bonded body 138 may be cut while being fed, or may be cut at one time by using a plurality of dicing blades. Further, the upper and lower surfaces may be diced on each side, or both surfaces may be diced simultaneously.

【0126】このダイシング工程においては、ダイシン
グライン142を形成する樹脂141は充分薄くなって
いるので、樹脂141がダイシングブレードとの摩擦熱
で溶けたり、細かい破片となったり、あるいはカーボン
粒となったりしてレンズ面に付着し、撮像モジュールの
品質を低下させることがほとんど発生しない。
In this dicing process, since the resin 141 forming the dicing line 142 is sufficiently thin, the resin 141 is melted by frictional heat with the dicing blade, becomes fine fragments, or becomes carbon particles. Then, it hardly adheres to the lens surface and deteriorates the quality of the imaging module.

【0127】また、このダイシング工程では半導体ウエ
ハ110と下基板集合体114を50〜100μm残す
ハーフカットダイシングを行う。ダイシング工程に続く
ブレイキング工程では、半導体ウエハ133の50〜1
00μmだけ切残した部分を所定のローラーを用いて割
る処理を行う。
In this dicing step, half-cut dicing is performed to leave the semiconductor wafer 110 and the lower substrate aggregate 114 by 50 to 100 μm. In the breaking process following the dicing process, 50 to 1 of the semiconductor wafer 133 is
The portion left uncut by 00 μm is divided using a predetermined roller.

【0128】図21は本発明の第3実施形態の撮像モジ
ュールの上面図、図22は図21の撮像モジュールにの
22−22線における模式的断面図である。上基板10
1の奥に半導体チップ104が位置し、この位置には電
極パッド132が位置している。本実施形態では上基板
101と下基板102から成る光学素子107と半導体
チップ104とが一方向に一定間隔ずれた状態で接着或
いは固着されている。
FIG. 21 is a top view of the image pickup module of the third embodiment of the present invention, and FIG. 22 is a schematic sectional view taken along line 22-22 of the image pickup module of FIG. Upper substrate 10
The semiconductor chip 104 is located in the back of 1, and the electrode pad 132 is located at this position. In this embodiment, the optical element 107 including the upper substrate 101 and the lower substrate 102 and the semiconductor chip 104 are bonded or fixed to each other with a certain gap in one direction.

【0129】図23は本発明の実施形態3の撮像モジュ
ールと外部の電気回路との接続状態と封止状態を示した
模式的断面図である。図23において、146は外部の
電気回路基板であるフレキシブルプリント基板、147
は撮像モジュール154の電極パッド132とフレキシ
ブルプリント基板146上の電極パッド(図示されてい
ない)とを電気的に接続するためのボンディングワイ
ヤ、148は電極パッドとボンディングワイヤ147の
周囲を封止するための熱紫外線硬化型樹脂である。
FIG. 23 is a schematic sectional view showing a connection state and a sealing state between the image pickup module of the third embodiment of the present invention and an external electric circuit. In FIG. 23, 146 is a flexible printed circuit board, which is an external electric circuit board, and 147.
Is a bonding wire for electrically connecting the electrode pad 132 of the imaging module 154 and an electrode pad (not shown) on the flexible printed circuit board 146, and 148 is a sealant around the electrode pad and the bonding wire 147. This is a thermo-ultraviolet curable resin.

【0130】熱紫外線硬化型樹脂148はフレキシブル
プリント基板146への撮像モジュール154の取り付
け安定性を得るために撮像モジュール154の全周に渡
って塗布してある。なお、ここで熱紫外線硬化型樹脂を
選択している理由は、熱硬化型のエポキシ樹脂を硬化さ
せるに充分な加熱は半導体ウエハ133に形成された不
図示のカラーフィルター、レプリカ部、マイクロレン
ズ、あるいは絞り遮光層103の印刷塗料等を劣化させ
る恐れがあるためである。
The thermal UV-curable resin 148 is applied over the entire circumference of the image pickup module 154 in order to secure the mounting stability of the image pickup module 154 on the flexible printed board 146. In addition, the reason why the thermo-ultraviolet curable resin is selected here is that the heating sufficient to cure the thermosetting epoxy resin is not performed on the color filter, the replica portion, the microlens, which are formed on the semiconductor wafer 133, This is also because there is a risk that the printing paint or the like of the diaphragm light-shielding layer 103 may deteriorate.

【0131】熱紫外線硬化型樹脂148の硬化に際して
は、主に上基板140の上方からの紫外線照射を行う。
半導体チップ104の電極パッド132の腐食を防ぐた
めには、下基板102の側面と熱紫外線硬化型樹脂14
8との密着性が極めて重要である。
When the thermal ultraviolet curing resin 148 is cured, ultraviolet irradiation is mainly performed from above the upper substrate 140.
In order to prevent the electrode pads 132 of the semiconductor chip 104 from being corroded, the side surface of the lower substrate 102 and the thermal ultraviolet curable resin 14 are used.
Adhesion with 8 is extremely important.

【0132】絞り遮光層103の範囲をシール材120
の内側に制限していない場合には、熱紫外線硬化型樹脂
148の層を通り抜けて下基板102の封止部分に紫外
線が到達するので、この部分が硬化するのは最も後であ
るが、この撮像モジュールでは絞り遮光層103の範囲
をシール材120の内側に制限しているため、矢印Eで
示す下基板102の封止部分までの紫外線の光路があっ
て、この光路によれば熱紫外線硬化型樹脂148の層を
通り抜けることなく、熱紫外線硬化型樹脂148の硬化
と封止を確実に行うことができる。また、矢印Fの光路
で、フレキシブルプリント基板146への高い取り付け
安定性が得られる。
The area of the diaphragm light-shielding layer 103 is covered with the sealing material 120.
If not limited to the inside of the, the ultraviolet rays reach the sealing portion of the lower substrate 102 through the layer of the thermal ultraviolet curable resin 148, so that this portion is the last to be cured. In the image pickup module, since the range of the diaphragm light-shielding layer 103 is limited to the inside of the sealing material 120, there is an optical path of ultraviolet rays to the sealing portion of the lower substrate 102 indicated by arrow E. According to this optical path, thermal ultraviolet curing is performed. It is possible to surely cure and seal the thermal ultraviolet curable resin 148 without passing through the layer of the mold resin 148. Further, the optical path indicated by the arrow F provides high stability of attachment to the flexible printed board 146.

【0133】以上の説明したように、シール材120と
熱紫外線硬化型樹脂148による封止を行うことで、ご
みの進入や空気中の湿度によるマイクロレンズやフィル
タ層の劣化、あるいはアルミ層の電食を確実に防ぐこと
が可能となる。また、表面電極からボンディングワイヤ
で外部の電気回路に接続するためITO膜や貫通金属体
を必要とせず、低コストで製造できる。更に、ボンディ
ングワイヤを用いず、TABフィルムを用いた電気接続
にも応用可能である。
As described above, by sealing with the sealing material 120 and the thermo-ultraviolet curable resin 148, the microlenses and the filter layer are deteriorated due to the entry of dust or the humidity in the air, or the aluminum layer is electrically charged. It becomes possible to reliably prevent food. Further, since the surface electrode is connected to the external electric circuit by the bonding wire, the ITO film and the penetrating metal body are not required, and the manufacturing can be performed at low cost. Further, it can be applied to electrical connection using a TAB film without using a bonding wire.

【0134】(実施形態4)図24及び図25を用いて
本発明の実施形態4について説明する。本実施形態が実
施形態1から3に比べて異なるのは光学素子に凹部を形
成して樹脂が表面から出っ張らない構成としている点で
ある。
(Fourth Embodiment) A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is different from the first to third embodiments in that a concave portion is formed in the optical element so that the resin does not protrude from the surface.

【0135】図24は本発明の実施形態4の撮像モジュ
ールの製造工程における光学素子半導体ウエハ接合体へ
の紫外線照射工程を示した模式的断面図である。
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing a step of irradiating an optical element-semiconductor wafer bonded body with an ultraviolet ray in the manufacturing process of the image pickup module according to the fourth embodiment of the present invention.

【0136】先ず、図24において、163は複数の半
導体チップが形成された半導体ウエハ、165は接着剤
層、160は複数の凹部の底に各々凸面を形成した光学
素子集合体。尚、光学素子集合体160はそれぞれが切
り離されて1つの撮像モジュールに搭載される光学素子
となる。168は光学素子集合体160の凹部を埋めて
平坦化する樹脂層である。樹脂層168の屈折率は光学
素子集合体160に比して低く、全体として凸レンズ1
61としての作用を有し、この界面は結像作用部となっ
ている。樹脂層168によって光学素子集合体160が
平坦化されているので、この部分を利用して撮像モジュ
ールを保持部材に取り付けることが容易となる。また、
164は裏面電極を形成するための半導体チップを貫通
する貫通金属体である。貫通金属体164は外部の電気
回路との電気的接続を裏面電極によって行うためのもの
である。
First, in FIG. 24, 163 is a semiconductor wafer on which a plurality of semiconductor chips are formed, 165 is an adhesive layer, and 160 is an optical element assembly in which convex surfaces are formed on the bottoms of a plurality of concave portions. The optical element assembly 160 is an optical element that is separated from each other and mounted on one imaging module. Reference numeral 168 is a resin layer that fills the concave portion of the optical element assembly 160 and planarizes it. The refractive index of the resin layer 168 is lower than that of the optical element assembly 160, and the convex lens 1 as a whole.
It has the function of 61, and this interface serves as an image forming section. Since the optical element assembly 160 is flattened by the resin layer 168, it is easy to attach the imaging module to the holding member by utilizing this portion. Also,
Reference numeral 164 is a penetrating metal body that penetrates the semiconductor chip for forming the back surface electrode. The penetrating metal body 164 is for electrically connecting to an external electric circuit by the back surface electrode.

【0137】又、同じ符号を付した部分については前述
してあり、その説明は省略する。
The parts having the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

【0138】光学素子集合体160としては、例えば、
ガラス等から作製されている。また、接着層165とし
ては、実施形態1、2と同様に半導体チップの受光素子
列を囲むように形成してもよいが、半導体チップ全面に
形成してもよい。但し、この場合は、接着層165とし
ては、ダイシング位置を避けて形成することが望まし
い。
As the optical element assembly 160, for example,
It is made of glass. The adhesive layer 165 may be formed so as to surround the light receiving element array of the semiconductor chip as in the first and second embodiments, but may be formed on the entire surface of the semiconductor chip. However, in this case, it is desirable to form the adhesive layer 165 while avoiding the dicing position.

【0139】半導体ウエハ163には後の工程で切り出
されて半導体チップとなる多数の電気回路が形成され、
各々は受光素子配列を有している。光学素子集合体16
0と樹脂層168による結像作用部は半導体ウエハ16
3上に物体像を形成する光路長を有し、そのピッチは半
導体ウエハ163に形成された半導体チップのピッチに
等しい。
On the semiconductor wafer 163, a large number of electric circuits which will be cut into semiconductor chips in a later step are formed.
Each has a light receiving element array. Optical element assembly 16
0 and the resin layer 168 form an image forming portion on the semiconductor wafer 16
3 has an optical path length for forming an object image on the surface 3 and its pitch is equal to the pitch of the semiconductor chips formed on the semiconductor wafer 163.

【0140】撮像モジュールが完成するまでの主な工程
は前述の実施形態と同様に半導体ウエハ163に回路パ
ターンを形成する公知の工程、光学素子集合体160に
レンズを形成する工程、半導体ウエハ163と光学素子
集合体160との位置合わせと接着を行う工程及びダイ
シングを行う工程である。
The main steps until the completion of the image pickup module are the known steps of forming a circuit pattern on the semiconductor wafer 163, the step of forming a lens on the optical element assembly 160, and the semiconductor wafer 163 as in the above-described embodiment. These are the step of aligning and adhering with the optical element assembly 160 and the step of dicing.

【0141】位置合わせと接着の工程では、まず、半導
体ウエハ163と光学素子集合体160との間を熱紫外
線硬化型エポキシ樹脂の接着剤層165によって空気層
を形成することなく埋めて光学素子集合体160と半導
体ウエハ163とのギャップを設定し、物体像がシャー
プに結像するように調節する。なお、エポキシ樹脂には
加熱によって硬化するタイプもあるが、ここで熱紫外線
硬化型を選択している理由は、熱硬化型のエポキシ樹脂
を硬化させるに充分な加熱は半導体ウエハ163に形成
された不図示のカラーフィルター、樹脂層を劣化させる
恐れがあるためである。
In the steps of alignment and adhesion, first, a space between the semiconductor wafer 163 and the optical element assembly 160 is filled with an adhesive layer 165 of a thermal ultraviolet curing epoxy resin without forming an air layer, and the optical element assembly is formed. The gap between the body 160 and the semiconductor wafer 163 is set and adjusted so that the object image is sharply formed. There is a type of epoxy resin that is cured by heating, but the reason why the thermal ultraviolet curing type is selected here is that the semiconductor wafer 163 was heated sufficiently to cure the thermosetting epoxy resin. This is because the color filter and the resin layer (not shown) may be deteriorated.

【0142】次いで、図24に矢印Gで示すように紫外
線の拡散照射を行い、接着剤層165のエポキシ樹脂を
硬化させて半導体ウエハ163と光学素子集合体160
とを固着する。平行光照射では結像作用部の結像作用に
よって軸上の一点に照射光が収斂してしまうが、ここで
は拡散照射を用いているので、結像作用部の下に位置す
る接着剤層165全体に紫外線が到達し、接着剤層16
5を充分に硬化させることができる。
Next, as shown by an arrow G in FIG. 24, diffused irradiation of ultraviolet rays is performed to cure the epoxy resin of the adhesive layer 165 to cure the semiconductor wafer 163 and the optical element assembly 160.
Stick and. In parallel light irradiation, the irradiation light converges on one point on the axis due to the image forming action of the image forming action portion. However, since diffused irradiation is used here, the adhesive layer 165 located below the image forming action portion is used. Ultraviolet rays reach the whole and the adhesive layer 16
5 can be sufficiently cured.

【0143】続くダイシング工程では、図24に示す境
界線166に沿ってフルダイシングを行って切断する。
その後、外部の電気回路に接続すれば、各々が撮像モジ
ュールとして機能する。このダイシング工程におい光学
素子集合体160に凹部を形成して樹脂が表面から出っ
張らない構成とし、ダイシングブレードが通過する位置
からは樹脂を除いてあるので、樹脂がダイシングブレー
ドとの摩擦熱で溶けたり、細かい破片となったり、ある
いはカーボン粒となったりしてレンズ面に付着し、撮像
モジュールの品質を低下させることがない。
In the subsequent dicing step, full dicing is performed along the boundary line 166 shown in FIG. 24 to cut.
Then, if each is connected to an external electric circuit, each functions as an imaging module. In this dicing process, a recess is formed in the optical element assembly 160 so that the resin does not protrude from the surface, and the resin is removed from the position where the dicing blade passes, so the resin melts due to friction heat with the dicing blade. The fine fragments or carbon particles do not adhere to the lens surface and deteriorate the quality of the imaging module.

【0144】図25は本発明の実施形態4の撮像モジュ
ールを示した模式的断面図である。図25において、1
73は半導体チップ、165は接着剤層、170は光学
素子集合体からそれぞれ切り離された光学素子である。
FIG. 25 is a schematic sectional view showing an image pickup module according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 25, 1
Reference numeral 73 is a semiconductor chip, 165 is an adhesive layer, and 170 is an optical element separated from the optical element assembly.

【0145】本実施形態では、接着剤層165による封
止を行うことで、ごみの進入や空気中の湿度によるフィ
ルタ層の劣化、あるいは半導体チップ173のアルミ層
の電食を防ぐことが可能となる。しかも、半導体製造工
程で封止までできるので、より効果が大きい。また、半
導体ウエハ段階で一度に光学素子との位置合わせができ
てしまうので、調整工数を大幅に減らすことが可能であ
る。
In the present embodiment, by sealing with the adhesive layer 165, it is possible to prevent dust from entering, deterioration of the filter layer due to humidity in the air, or electrolytic corrosion of the aluminum layer of the semiconductor chip 173. Become. Moreover, since the sealing can be performed in the semiconductor manufacturing process, the effect is greater. In addition, since the alignment with the optical element can be performed at one time at the semiconductor wafer stage, it is possible to significantly reduce the adjustment man-hours.

【0146】(実施形態5)図26(A)は本発明の実
施形態5の撮像モジュールの上面図、図26(B)は図
26(A)の26B−26B線における模式的断面図、図
26(C)は本発明の実施形態5の撮像モジュールを構
成する一要素である半導体チップの上面図である。
(Fifth Embodiment) FIG. 26A is a top view of an image pickup module according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 26B is a schematic cross-sectional view taken along line 26B-26B of FIG. 26A. 26C is a top view of a semiconductor chip that is one element of the image pickup module according to the fifth embodiment of the present invention.

【0147】図26において、560は赤外線カットフ
ィルタ、550は光透過性板状体、506は光透過性板
状体の上面に赤外線カットフィルタ560を介して遮光
性部材を例えばオフセット印刷等で形成した絞り遮光
層、512は赤外線カットフィルタ、絞り遮光層506
及び結像作用部として4つの凸レンズ601、603、
と図示されていない凸レンズ603及び凸レンズ604
で構成される複眼レンズを有する複眼光学素子、なお、
凸レンズ602、604は図26(B)に示す模式的断
面図には図示されていないが、後述する絞り開口と光軸
は同軸である。503は受光素子を含む画素(図示され
ていない)が二次元に形成された半導体チップ、522
は複眼光学素子512と半導体チップ503との間の距
離を規定するスペーサ、509は複眼光学素子512と
半導体チップ503とをスペーサ522を介して接着さ
せる接着剤としての紫外線効果樹脂、811、812、
813及び814は複眼光学素子512の上面において
絞り遮光層506が形成されなかった絞り開口、513
は外部端子部としての電極パッド、508は4つの凸レ
ンズの光学的なクロストークを防ぐために複眼光学素子
512、スペーサ522及び半導体チップ503で囲ま
れた空間に形成された遮光部、516は各受光素子の集
光効率を高めるマイクロレンズ、821、822、82
3及び824は半導体チップ503に二次元に複数形成
された受光素子配列、514は受光素子配列821、8
22、823及び824からの出力信号をデジタル信号
に変換するAD変換回路、515は受光素子配列821、
822、823及び824の光電変換動作のタイミング
信号を生成するタイミングジェネレータである。
In FIG. 26, 560 is an infrared cut filter, 550 is a light-transmissive plate, and 506 is a light-shielding member formed on the upper surface of the light-transmissive plate through the infrared cut filter 560 by, for example, offset printing. The stop light shielding layer 512 is an infrared cut filter, and the stop light shielding layer 506.
And four convex lenses 601, 603 as an image forming section,
And a convex lens 603 and a convex lens 604 not shown
A compound eye optical element having a compound eye lens composed of
Although the convex lenses 602 and 604 are not shown in the schematic cross-sectional view shown in FIG. 26B, the diaphragm aperture described later and the optical axis are coaxial. Reference numeral 503 denotes a semiconductor chip 522 in which pixels (not shown) including light receiving elements are two-dimensionally formed.
Is a spacer that defines the distance between the compound-eye optical element 512 and the semiconductor chip 503, and 509 is an ultraviolet effect resin as an adhesive that bonds the compound-eye optical element 512 and the semiconductor chip 503 via the spacer 522, 811, 812,
Reference numerals 813 and 814 denote diaphragm openings 513 in which the diaphragm light shielding layer 506 is not formed on the upper surface of the compound-eye optical element 512.
Is an electrode pad as an external terminal portion, 508 is a light-shielding portion formed in a space surrounded by the compound-eye optical element 512, the spacer 522, and the semiconductor chip 503 to prevent optical crosstalk of the four convex lenses, and 516 is a light receiving portion. Microlenses 821, 822, 82 for increasing the light collection efficiency of the element
3 and 824 are light receiving element arrays plurally formed on the semiconductor chip 503 two-dimensionally, and 514 is a light receiving element array 821, 8
An AD conversion circuit 515 for converting the output signals from 22, 823 and 824 into a digital signal is a light receiving element array 821,
822, 823, and 824 are timing generators that generate timing signals for photoelectric conversion operations.

【0148】尚、本実施形態における撮像モジュールは
複眼光学素子512と半導体チップ503が一体化さ
れ、センサパッケージやレンズ鏡筒を必要としない構造
となっている。
The image pickup module of this embodiment has a structure in which the compound eye optical element 512 and the semiconductor chip 503 are integrated, and a sensor package and a lens barrel are not required.

【0149】又、他の実施形態と同様に図26(B)の
上方向から複眼光学素子512に入射した物体光が、半
導体チップ503上に複数の物体像を形成し、半導体チ
ップ503内の各受光素子にて光電変換を行う。
As in the other embodiments, the object light incident on the compound-eye optical element 512 from above in FIG. 26B forms a plurality of object images on the semiconductor chip 503, and Photoelectric conversion is performed in each light receiving element.

【0150】また、凸レンズ811〜814は例えばレ
プリカ製法で複眼光学素子512の下面に形成された樹
脂製のフレネル凸レンズである。レプリカ製法以外では
他に凸レンズ部を樹脂としたインジェクション成形、コ
ンプレッション成形等の手法で基板と一体に形成する方
法であって良い。凸レンズ601、602、603及び
604は円形の軸対称性非球面フレネル凸レンズあるい
は球面フレネル凸レンズで、連続面を用いる通常の光学
系に比べて特に像面湾曲を良好に補正している。
The convex lenses 811 to 814 are Fresnel convex lenses made of resin formed on the lower surface of the compound-eye optical element 512 by, for example, the replica manufacturing method. Other than the replica manufacturing method, a method of integrally forming with the substrate by a method such as injection molding or compression molding using a convex lens portion as a resin may be used. The convex lenses 601, 602, 603, and 604 are circular axisymmetric aspherical Fresnel convex lenses or spherical Fresnel convex lenses, and particularly correct the field curvature better than an ordinary optical system using a continuous surface.

【0151】光透過性板状体550の上面には絞り遮光
層506と赤外線カットフィルタ560が形成されてい
る。赤外線カットフィルタ560としては誘電体多層膜
での光の干渉を利用した赤外線カットフィルタを光透過
性板状体550の全面に蒸着してから、その上に絞り遮
光層506を形成すると、蒸着時のマスキングを必要と
せず、コスト的に大変有利となるもで好適である。尚、
赤外線フィルタは適宜形成されるものであって無くても
良い。無い場合はさらに薄型の撮像モジュールを形成で
きる。
A stop light-shielding layer 506 and an infrared cut filter 560 are formed on the upper surface of the light transmissive plate member 550. As the infrared cut filter 560, an infrared cut filter utilizing the interference of light in the dielectric multilayer film is deposited on the entire surface of the light transmissive plate-like body 550, and then the diaphragm light shielding layer 506 is formed thereon. No masking is required, which is very advantageous in terms of cost, which is preferable. still,
The infrared filter is not necessarily formed and may be omitted. If it is not present, a thinner imaging module can be formed.

【0152】尚、本実施形態においても実施形態1と同
様に、絞り遮光層506の範囲は後述するように接着剤
509としての紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射させて
硬化させるために外形がアイランド状に制限されてい
る。なお、本実施形態においては接着剤509としては
厚みが予め制御されているシール材であって熱紫外線硬
化型樹脂であるエポキシ樹脂を用いている。
In the present embodiment as well, as in the first embodiment, the area of the diaphragm light-shielding layer 506 has an island shape in order to cure the ultraviolet curable resin as the adhesive 509 by irradiating it with ultraviolet rays as described later. Are restricted to In this embodiment, as the adhesive 509, an epoxy resin which is a thermo-ultraviolet curable resin, which is a sealing material whose thickness is controlled in advance, is used.

【0153】絞り開口811、812、813及び81
4の光軸方向の位置は光学系の軸外主光線を決定するも
ので、諸収差を制御する上で絞り位置は極めて重要であ
る。像側に凸のフレネル面レンズからなる結像作用部に
あっては、フレネルに近似した球面の中心付近に絞りを
置くと光学諸収差を良好に補正でき好適である。従っ
て、図26(A)に示すように複眼光学素子512の上
面に4つの円形絞り開口811、812、813及び8
14を形成している。
Aperture openings 811, 812, 813 and 81
The position of 4 in the optical axis direction determines the off-axis chief ray of the optical system, and the diaphragm position is extremely important in controlling various aberrations. In the image forming section composed of a Fresnel lens having a convex surface on the image side, it is preferable to place a diaphragm near the center of a spherical surface that approximates Fresnel, because various optical aberrations can be corrected well. Therefore, as shown in FIG. 26A, four circular aperture openings 811, 812, 813 and 8 are formed on the upper surface of the compound-eye optical element 512.
14 is formed.

【0154】半導体チップ503上には複眼光学素子5
12によって4つの物体像が形成され、これが半導体チ
ップ503上に設けられた4つの受光素子配列821、
822、823及び824で光電変換され、電気信号と
して捉えられる。各受光素子はマイクロレンズ516を
有し、集光効率を高めている。この4つの受光素子配列
にはそれぞれ緑色透過(G)フィルタ、赤色透過(R)
フィルタ、青色透過(B)フィルタ、更に緑色透過
(G)フィルタが形成され、3原色に色分解された4つ
の画像を取り出すことができる。
The compound eye optical element 5 is provided on the semiconductor chip 503.
Four object images are formed by 12, and four object images are formed on the semiconductor chip 503.
It is photoelectrically converted by 822, 823, and 824, and is captured as an electric signal. Each light receiving element has a microlens 516 to enhance the light collection efficiency. Each of the four light receiving element arrays has a green transmission (G) filter and a red transmission (R) filter.
A filter, a blue transmission (B) filter, and a green transmission (G) filter are formed, and four images separated into the three primary colors can be taken out.

【0155】半導体チップ503と複眼光学素子512
との距離はスペーサ522とその上に位置する熱紫外線
硬化型エポキシ樹脂からなる接着剤509の厚さの合計
によって決定する。スペーサ522は樹脂、ガラス、シ
リコン等の素材を用いて製作した部品を半導体チップに
固着する構成である。スペーサ522と半導体チップ5
03との固着方法にはSOI(Silicon on
Insulator)基板を製作する際の貼り合わせ工
程を応用することができる。
Semiconductor chip 503 and compound-eye optical element 512
The distance between the spacer 522 and the spacer 522 is determined by the total thickness of the adhesive 509 formed on the spacer 522 and made of a thermal ultraviolet curing epoxy resin. The spacer 522 is configured to fix a component manufactured using a material such as resin, glass, or silicon to the semiconductor chip. Spacer 522 and semiconductor chip 5
03 (SOI (Silicon on)
The bonding process at the time of manufacturing an Insulator substrate can be applied.

【0156】更に、複眼光学素子512とスペーサ52
2との接着時、シール材509の厚さを調節すること
で、複眼光学素子512と半導体チップ503とのギャ
ップの精度だしを行うことができる。これらの接着工程
は、半導体ウエハの段階で行う。
Further, the compound eye optical element 512 and the spacer 52
By adjusting the thickness of the sealing material 509 during the bonding with the second lens 2, the accuracy of the gap between the compound eye optical element 512 and the semiconductor chip 503 can be adjusted. These bonding steps are performed at the semiconductor wafer stage.

【0157】半導体チップ503上には複眼光学素子5
12によってRGBGの4つの物体像が形成され、これ
を受光素子配列821、822、823及び824で光
電変換し、電気信号として捉える。
The compound eye optical element 5 is provided on the semiconductor chip 503.
Four object images of RGBG are formed by 12, and these are photoelectrically converted by the light receiving element arrays 821, 822, 823, and 824, and are captured as electric signals.

【0158】本実施形態では各受光素子配列上に形成さ
れたマイクロレンズ516によって集光効率を向上させ
ており、低輝度の物体でも容易に撮像し得る撮像モジュ
ールとしている。
In this embodiment, the light collection efficiency is improved by the microlenses 516 formed on each light receiving element array, and the image pickup module is capable of easily picking up an image of a low-luminance object.

【0159】更には、マイクロレンズ516は半導体チ
ップ503の受光部に対して偏芯した配置がとられ、そ
の偏芯量は各受光素子配列821、822、823及び
824の中央においてゼロであって、周辺に行くほど大
きくなるように設定されている。偏芯方向は各受光素子
配列の中央の点と各受光部を結ぶ線分の方向である。
Further, the microlens 516 is arranged so as to be eccentric with respect to the light receiving portion of the semiconductor chip 503, and the amount of eccentricity is zero at the center of each of the light receiving element arrays 821, 822, 823 and 824. , It is set so that it becomes larger toward the periphery. The eccentric direction is the direction of the line segment connecting the center point of each light receiving element array and each light receiving portion.

【0160】図27は図26(c)におけるZ領域を拡大
した模式的断面図であって、マイクロレンズ516の偏
芯による作用を説明するための図である。受光部821
1に対してマイクロレンズ5161は図の上方に偏芯
し、他方、受光素子8222に対してマイクロレンズ5
162は図の下方に偏芯している。この結果、受光部8
211に入射する光束は、8231としてハッチングで
示す領域に、受光部8222に入射する光束は、823
2としてハッチングで示す領域に限定される。
FIG. 27 is an enlarged schematic sectional view of the Z region in FIG. 26 (c), and is a view for explaining the action due to the eccentricity of the microlens 516. Light receiving part 821
1, the microlens 5161 is eccentric to the upper side of the drawing, while the microlens 5161 is deviated from the light receiving element 8222.
162 is eccentric to the lower part of the figure. As a result, the light receiving unit 8
The light flux incident on 211 is a region indicated by 8231 by hatching, and the light flux incident on the light receiving unit 8222 is 823.
2 is limited to the hatched area.

【0161】光束の領域8231と8232は反対方向
に傾き、それぞれは絞り開口811と812に向かって
いる。従って、マイクロレンズ516の偏芯量を適切に
選べば、各受光素子配列には特定の絞り開口を射出した
光束だけが入射することになる。つまり、絞りの開口8
11を通過した物体光は主に受光素子配列821で光電
変換され、絞りの開口812を通過した物体光は受光素
子配列822で光電変換され、絞りの開口813を通過
した物体光は受光素子配列823で光電変換され、更に
絞りの開口814を通過した物体光は受光素子配列82
4で光電変換されるように偏芯量を設定することが可能
である。
Light flux regions 8231 and 8232 are inclined in opposite directions, and are directed toward diaphragm openings 811 and 812, respectively. Therefore, if the amount of eccentricity of the microlens 516 is properly selected, only the light flux emitted from a specific aperture opening will enter each light-receiving element array. That is, the aperture 8 of the diaphragm
The object light passing through 11 is mainly photoelectrically converted by the light receiving element array 821, the object light passing through the aperture 812 of the diaphragm is photoelectrically converted by the light receiving element array 822, and the object light passing through the aperture 813 of the diaphragm is light receiving element array. The object light photoelectrically converted by 823 and further passed through the aperture 814 of the diaphragm is the light receiving element array 82.
It is possible to set the amount of eccentricity so that photoelectric conversion is performed in step 4.

【0162】次に、物体像と撮像領域との位置関係、及
び被写体上に投影した時の画素の位置関係を説明する。
図28は本発明の実施形態5の撮像モジュールに搭載さ
れた複眼レンズの物体像と撮像領域との位置関係を示し
た図である。図29は図28の撮像領域を投影した時の
画素の位置関係を示した図である。先ず、図28におい
て、321、322、323及び324は半導体チップ
503の4つの受光素子配列である。ここでは説明を簡
単にするため受光素子配列321、322、323及び
324の各々は画素を8×6個配列しているものとす
る。受光素子配列321と324はG画像信号を、受光
素子配列322はR画像信号を、受光素子配列323は
B画像信号を出力する。受光素子配列321と324内
の画素は白抜きの矩形で、受光素子配列322内の画素
はハッチングを付した矩形で、受光素子配列323内の
画素は黒い矩形で示している。
Next, the positional relationship between the object image and the image pickup area and the positional relationship of the pixels when projected onto the subject will be described.
FIG. 28 is a diagram showing the positional relationship between the object image of the compound-eye lens mounted on the imaging module of Embodiment 5 of the present invention and the imaging region. FIG. 29 is a diagram showing the positional relationship of pixels when the image pickup area of FIG. 28 is projected. First, in FIG. 28, 321, 322, 323 and 324 are four light receiving element arrays of the semiconductor chip 503. Here, in order to simplify the description, it is assumed that each of the light receiving element arrays 321, 322, 323, and 324 has 8 × 6 pixels arrayed. The light receiving element arrays 321 and 324 output G image signals, the light receiving element array 322 outputs R image signals, and the light receiving element array 323 outputs B image signals. Pixels in the light receiving element arrays 321 and 324 are shown as white rectangles, pixels in the light receiving element array 322 are shown as hatched rectangles, and pixels in the light receiving element array 323 are shown as black rectangles.

【0163】また、各受光素子配列間には横方向に1画
素、縦方向に3画素に相当する寸法の分離帯が形成され
ている。従って、G画像を出力する受光素子配列の中心
距離は、横方向と縦方向に同一である。351、35
2、353及び354は物体像である。画素ずらしのた
めに、物体像351、352、353及び354の中心
361、362、363及び364はそれぞれ受光素子
配列321、322、323及び324の中心から受光
素子配列全体の中心320の方向に1/4画素分オフセ
ットさせている。
Further, a separation band having a size corresponding to one pixel in the horizontal direction and three pixels in the vertical direction is formed between each light receiving element array. Therefore, the center distance of the light receiving element array that outputs the G image is the same in the horizontal and vertical directions. 351, 35
2, 353 and 354 are object images. Due to the pixel shift, the centers 361, 362, 363 and 364 of the object images 351, 352, 353 and 354 are 1 in the direction from the center of the light receiving element arrays 321, 322, 323 and 324 to the center 320 of the entire light receiving element array. Offset by / 4 pixels.

【0164】この結果、被写体側の所定距離にある平面
上に各受光素子配列を逆投影すると、図29に示すよう
になる。被写体側においても受光素子配列321と32
4内の画素の逆投影像は白抜きの矩形371、受光素子
配列322内の画素の逆投影像はハッチングを付した矩
形372で、受光素子配列323内の画素の逆投影像は
黒く塗りつぶした矩形373で示している。
As a result, when the respective light receiving element arrays are back-projected on the plane at the predetermined distance on the object side, the result is as shown in FIG. Also on the subject side, the light receiving element arrays 321 and 32
The back projection image of the pixels in 4 is a white rectangle 371, the back projection image of the pixels in the light receiving element array 322 is a hatched rectangle 372, and the back projection image of the pixels in the light receiving element array 323 is black. It is shown by a rectangle 373.

【0165】物体像の中心361、362、363及び
364の逆投影像は点360として一つに重なり、受光
素子配列321、322、323及び324の各画素は
その中心が重なり合わないように逆投影される。白抜き
の矩形はG画像信号を、ハッチングを付した矩形はR画
像信号を、黒く塗りつぶした矩形はR画像信号を出力す
るので、この結果、被写体上ではベイヤー配列のカラー
フィルターを持った撮像素子と同等のサンプリングを行
うこととなる。
The back-projected images of the centers 361, 362, 363 and 364 of the object image overlap as a point 360, and the pixels of the light-receiving element arrays 321, 322, 323 and 324 are inverted so that their centers do not overlap. Projected. The white rectangle outputs the G image signal, the hatched rectangle outputs the R image signal, and the black filled rectangle outputs the R image signal. As a result, the image pickup device having the Bayer array color filter on the subject. The same sampling will be performed.

【0166】単一の撮影レンズを用いる撮像系との比較
において、個体撮像素子の画素ピッチを固定して考える
と、半導体チップ503上に2×2画素を一組としてR
GBGカラーフィルターを形成したベイヤー配列方式に
比較し、この方式は物体像の大きさが1/√4になる。こ
れに伴って撮影レンズの焦点距離はおよそ1/√4=1/2に
まで短くなる。従って、カメラの薄型化に対して極めて
好適である。
In comparison with an image pickup system using a single taking lens, if the pixel pitch of the solid-state image pickup element is fixed, 2 × 2 pixels are grouped on the semiconductor chip 503 to form a set of R pixels.
Compared with the Bayer array method in which the GBG color filter is formed, the size of the object image is 1 / √4 in this method. Along with this, the focal length of the taking lens is shortened to about 1 / √4 = 1/2. Therefore, it is extremely suitable for thinning the camera.

【0167】次に、本実施形態の撮像モジュールの製造
方法について説明する。光学素子や半導体チップはそれ
ぞれ切り離す前段階の複眼光学素子集合体の時に半導体
ウエハの段階で接合され、更に複眼光学素子集合体と半
導体ウエハの間にはスペーサ集合体を備えている。
Next, a method of manufacturing the image pickup module of this embodiment will be described. The optical elements and the semiconductor chips are bonded at the stage of the semiconductor wafer at the time of the compound eye optical element assembly before the separation, and the spacer assembly is provided between the compound eye optical element assembly and the semiconductor wafer.

【0168】図30は本発明の実施形態5の撮像モジュ
ールに搭載されているスペーサの集合体を示した上面図
である。図30において、901はスペーサ集合体、後
の工程で分割線903に沿って2個の撮像モジュール用
に分割される。902はスペーサ集合体901に光学素
子からの光束を半導体チップ上の受光素子に導くために
形成された複数の開口が形成されている。スペーサ集合
体901上に更に接着固定する光学素子集合体も後述す
るように2個の撮像モジュール用の光学要素が一体化さ
れたものである。これらのピッチは次に説明する半導体
ウエハに形成された半導体チップのピッチに等しい。ス
ペーサ522と半導体チップ503とは熱硬化型の樹脂
で接着される。図26(C)に示す509はこの熱硬化
型のエポキシ樹脂をスクリーン印刷することで形成され
たパターンである。
FIG. 30 is a top view showing a set of spacers mounted on the image pickup module according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 30, reference numeral 901 denotes a spacer assembly, which will be divided into two image pickup modules along a dividing line 903 in a later step. In the spacer assembly 901, a plurality of openings are formed in the spacer assembly 901 for guiding the light flux from the optical element to the light receiving element on the semiconductor chip. The optical element assembly further bonded and fixed onto the spacer assembly 901 is also an integrated optical element for two image pickup modules as described later. These pitches are equal to the pitch of semiconductor chips formed on the semiconductor wafer described below. The spacer 522 and the semiconductor chip 503 are bonded with a thermosetting resin. Reference numeral 509 shown in FIG. 26C is a pattern formed by screen printing this thermosetting epoxy resin.

【0169】図31は本発明の撮像モジュールの製造工
程における半導体ウエハの上面図である。図31におい
て910は多数の受光素子配列912と回路が設けられ
た半導体ウエハ、境界線911の外側に沿って切り分け
て、外部の電気回路に接続することにより、各々が半導
体チップとして機能する。矢印Jは後のダイシング工程
におけるダイシングブレードの位置と移動方向を示して
いる。
FIG. 31 is a top view of a semiconductor wafer in the manufacturing process of the image pickup module of the present invention. In FIG. 31, reference numeral 910 denotes a semiconductor wafer on which a large number of light receiving element arrays 912 and circuits are provided, which are cut along the outside of the boundary line 911 and connected to an external electric circuit so that each functions as a semiconductor chip. Arrow J indicates the position and moving direction of the dicing blade in the subsequent dicing process.

【0170】ここで、前述のように半導体ウエハ910
には熱硬化型樹脂913(図26(C)のシール材50
9に対応)を用いてスペーサ集合体901が接着され
る。図31には1つのスペーサ集合体901のみを示し
ている。
Here, as described above, the semiconductor wafer 910 is used.
Is a thermosetting resin 913 (the sealing material 50 of FIG. 26C).
(Corresponding to 9) is used to bond the spacer aggregate 901. FIG. 31 shows only one spacer assembly 901.

【0171】図32は本発明の実施形態5の撮像モジュ
ールの製造工程において半導体ウエハにスペーサ集合体
を貼り付けた工程を示した上面図である。なお、スペー
サには光学素子ほど精密な位置調整が必要ないので、集
合体とせずに、一つの半導体チップに対して一つ設ける
ように構成しても良い。
FIG. 32 is a top view showing a step of attaching a spacer assembly to a semiconductor wafer in the manufacturing process of the image pickup module according to the fifth embodiment of the present invention. Since the spacer does not require a more precise position adjustment than the optical element, the spacer may be provided not for the assembly but for one semiconductor chip.

【0172】図32に示すように半導体ウエハ910上
へのスペーサ集合体901の接着が終了すると、更に光
学素子集合体917をその上から接着する。この時、凸
レンズ601、602、603及び604と受光素子配
列912が所定の関係に位置決めされ、半導体チップ9
12の境界線911と光学素子集合体917とが対角方
向にシフトした所定の関係に配置されて接着される。こ
うすることによって、表面電極からボンディングワイヤ
で外部の電気回路に接続することができる。なお、図3
2には1つの光学素子集合体917のみを示している。
When the spacer assembly 901 is bonded to the semiconductor wafer 910 as shown in FIG. 32, the optical element assembly 917 is further bonded thereto. At this time, the convex lenses 601, 602, 603 and 604 and the light receiving element array 912 are positioned in a predetermined relationship, and the semiconductor chip 9
The twelfth boundary line 911 and the optical element assembly 917 are arranged and adhered in a predetermined diagonally shifted relationship. By doing so, the surface electrode can be connected to an external electric circuit by a bonding wire. Note that FIG.
In FIG. 2, only one optical element assembly 917 is shown.

【0173】一般に、半導体ウエハは結晶であるため、
電気的、光学的、機械的、化学的特性には異方性があ
る。そのため、引き上げられたインゴットはX線回折を
用いた手法等で面方位を高精度で測定した上でスライス
される。このスライスに先立ち結晶方位を示すためにオ
リエンテーションフラットと呼ばれる直線部を円筒状に
加工されたインゴットに形成する。図31に示す909
は半導体ウエハ910のオリエンテーションフラットで
ある。
In general, since a semiconductor wafer is a crystal,
The electrical, optical, mechanical and chemical properties are anisotropic. Therefore, the pulled ingot is sliced after measuring the plane orientation with high accuracy by a method using X-ray diffraction. Prior to this slice, a linear portion called an orientation flat is formed on a cylindrical ingot in order to show the crystal orientation. 909 shown in FIG.
Is the orientation flat of the semiconductor wafer 910.

【0174】半導体ウエハ910の製造段階においてオ
リエンテーションフラット909に合わせて受光素子配
列912等の半導体素子パターンの形成を行い、一方、
複眼光学素子集合体917上にも基準パターンを設け
て、オリエンテーションフラット909と複眼光学素子
集合体917の基準パターンとの位置合わせに用いれ
ば、極めて精密な位置合わせが可能である。しかも、複
眼光学素子集合体917と半導体ウエハ910との一度
の位置合わせで、後の工程で切り分けられて完成する撮
像モジュールの全てについて位置合わせが完了するとい
う極めて大きな利点がある。
At the manufacturing stage of the semiconductor wafer 910, semiconductor element patterns such as the light receiving element array 912 are formed in accordance with the orientation flat 909, while
If a reference pattern is also provided on the compound eye optical element assembly 917 and used for aligning the orientation flat 909 with the reference pattern of the compound eye optical element assembly 917, extremely precise alignment is possible. Moreover, there is a great advantage that the alignment is completed for all of the image pickup modules which are completed by being separated by the subsequent steps by aligning the compound eye optical element assembly 917 and the semiconductor wafer 910 once.

【0175】また、複眼光学素子集合体917の接着に
は、図26(B)に示す熱紫外線硬化型のエポキシ樹脂
の接着剤(シール材)509が用いられる。エポキシ樹
脂は硬化が緩やかで硬化収縮のムラがなく、応力を緩和
できるからこういった用途に好適に用いることができ
る。なお、エポキシ樹脂には加熱によって硬化するタイ
プもあるが、ここで熱紫外線硬化型を選択している理由
は、熱硬化型のエポキシ樹脂を硬化させるに充分な加熱
は半導体ウエハ910に形成されたマイクロレンズ、レ
プリカ部、あるいは絞り遮光層506の印刷用塗料等を
劣化させる恐れがないので好適である。
Further, for the adhesion of the compound eye optical element assembly 917, an adhesive (sealing material) 509 of a thermal ultraviolet curing type epoxy resin shown in FIG. 26B is used. The epoxy resin can be suitably used for such applications because it cures slowly, has no unevenness in curing shrinkage, and can relieve stress. There is a type of epoxy resin that is cured by heating, but the reason why the thermal ultraviolet curing type is selected here is that the semiconductor wafer 910 is heated sufficiently to cure the thermosetting epoxy resin. This is suitable because there is no risk of deterioration of the microlenses, the replica portion, or the coating material for printing the diaphragm light-shielding layer 506.

【0176】この接着工程では、図32に示すように半
導体ウエハ910上に接着された複数のスペーサ集合体
901の上にエポキシ樹脂(図26(B)に示す50
9)を塗布し、このエポキシ樹脂を紫外線照射で半硬化
させた後、所定のギャップが形成されるまでプレスし、
若干の加熱処理をして完全硬化を行い、光学素子集合体
917と半導体ウエハ910とのギャップを設定して、
物体像が受光素子配列912上にシャープに結像するよ
うに調節する。
In this bonding step, an epoxy resin (50 shown in FIG. 26B) is formed on the plurality of spacer aggregates 901 bonded on the semiconductor wafer 910 as shown in FIG.
9) is applied, the epoxy resin is semi-cured by ultraviolet irradiation, and then pressed until a predetermined gap is formed,
A small amount of heat treatment is performed to complete curing, and a gap between the optical element assembly 917 and the semiconductor wafer 910 is set,
It is adjusted so that the object image is sharply formed on the light receiving element array 912.

【0177】その際、複眼光学素子512の絞り遮光層
506の周辺部に、図33に示すように紫外線(概略波
長300乃至700nm程度)を透過するような分光透
過率特性を有する赤外線カットフィルタを設定すれば、
半導体ウエハの正面からの紫外線の照射でエポキシ樹脂
を確実且つ容易に硬化させることができ好適である。以
上のように、半導体ウエハ段階で接着固定することによ
り、光学像の片ボケを防止する効果も期待できる。
At that time, as shown in FIG. 33, an infrared cut filter having a spectral transmittance characteristic for transmitting ultraviolet rays (about wavelength 300 to 700 nm) is provided around the diaphragm light shielding layer 506 of the compound-eye optical element 512, as shown in FIG. If set,
It is preferable because the epoxy resin can be surely and easily cured by irradiation of ultraviolet rays from the front surface of the semiconductor wafer. As described above, the effect of preventing one-sided blur of the optical image can be expected by fixing the adhesive at the semiconductor wafer stage.

【0178】図34は本発明の実施形態5の撮像モジュ
ールの製造工程において1つの撮像モジュール用に複眼
光学素子が切り離される前の複眼光学素子集合体と半導
体ウエハとか接着した工程を示した上面図である。複眼
光学素子集合体917は半導体ウエハ上に形成された半
導体チップと同数の光学素子を備えていない。ここで
は、図34に示す複眼光学素子集合体917においては
2組の凸レンズを形成し、半導体ウエハ910上に11
個の複眼光学素子集合体917を固着している。そし
て、続くダイシング工程でそれぞれを2つの複眼光学素
子に切り分けて最終的に22個の撮像素子を得るもので
ある。1つの複眼光学素子集合体917のサイズはステ
ッパーの有効露光サイズに収まる最大の大きさにする
と、1枚のウエハから製造できる撮像モジュールの数を
多くすることができ、コスト面で有利であり好適であ
る。
FIG. 34 is a top view showing a step of adhering the compound eye optical element assembly and the semiconductor wafer before the compound eye optical element is separated for one image pickup module in the manufacturing process of the image pickup module of the fifth embodiment of the present invention. Is. The compound eye optical element assembly 917 does not include the same number of optical elements as the semiconductor chips formed on the semiconductor wafer. Here, two sets of convex lenses are formed in the compound-eye optical element assembly 917 shown in FIG. 34, and 11 sets are formed on the semiconductor wafer 910.
The individual compound-eye optical element assembly 917 is fixed. Then, in the subsequent dicing step, each is divided into two compound-eye optical elements to finally obtain 22 image pickup elements. When the size of one compound-eye optical element assembly 917 is set to the maximum size that fits in the effective exposure size of the stepper, the number of imaging modules that can be manufactured from one wafer can be increased, which is advantageous in terms of cost, which is preferable. Is.

【0179】このように複眼光学素子集合体917上に
形成する複眼光学素子の数を半導体ウエハ910上に形
成する半導体チップの数よりも少なくし、更に複眼光学
素子集合体間に若干の隙間を設ければ、冶具への裏面吸
着によって精度を上げていた半導体ウエハの平面性が、
吸着の解除と共に悪化した場合にも、光学素子と半導体
チップとの位置関係を悪化させることがほとんどない。
昨今、半導体ウエハの直径が大型化する傾向が一段と強
くなっているが、こういった構成をとれば、容易に高い
良品率を得ることができ好適である。
As described above, the number of compound eye optical elements formed on the compound eye optical element assembly 917 is made smaller than the number of semiconductor chips formed on the semiconductor wafer 910, and a slight gap is provided between the compound eye optical element assembly. If provided, the flatness of the semiconductor wafer, which has been improved in accuracy by backside adsorption to the jig,
Even if it deteriorates with the release of the suction, the positional relationship between the optical element and the semiconductor chip hardly deteriorates.
In recent years, the tendency for the diameter of semiconductor wafers to become larger has become stronger, but such a configuration is preferable because a high yield rate can be easily obtained.

【0180】半導体ウエハ910、スペーサ集合体90
1及び複眼光学素子集合体917が固着された後は、光
学素子半導体ウエハ接合体を撮像モジュールに切り分け
るダイシング工程に移行する。
Semiconductor wafer 910, spacer assembly 90
After the 1 and the compound-eye optical element assembly 917 are fixed, the process moves to a dicing step of cutting the optical element semiconductor wafer bonded body into image pickup modules.

【0181】ダイシング工程では、先にも説明したよう
に例えば、特開平11−345785号公報や特開20
00−061677に開示されている切削加工装置ある
いはレーザー加工装置等を用いることができる。特開平
11−345785号公報のようにダイシングブレード
を用いて切削加工を行う場合には、切削水を掛けて冷却
しながら、先ず、図34に示す矢印Jに沿ってダイシン
グブレードを制御し、半導体ウエハ910の裏面から半
導体ウエハ910のみを切断する。
In the dicing process, as described above, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-345785 and Japanese Patent Application Laid-Open No.
The cutting device or laser processing device disclosed in 00-061677 can be used. When cutting is performed using a dicing blade as in JP-A-11-345785, the dicing blade is first controlled along arrow J shown in FIG. Only the semiconductor wafer 910 is cut from the back surface of the wafer 910.

【0182】次いで、図34に示す矢印Kに沿ってダイ
シングブレードを制御し、複眼光学素子集合体917の
表面から複眼光学素子のみを切断する。この際、ダイシ
ングマークは光学素子集合体917にエッチングで形成
した溝、フォトリソグラフィー技術による金属マーク、
あるいはレプリカで形成した樹脂の凸部等を用いるもの
とする。特に、結像作用部であるレンズと同時にレプリ
カで形成すれば、製作工程を減らすことができる。
Then, the dicing blade is controlled along the arrow K shown in FIG. 34 to cut only the compound eye optical element from the surface of the compound eye optical element assembly 917. At this time, the dicing marks are grooves formed by etching the optical element assembly 917, metal marks formed by photolithography,
Alternatively, a convex portion of resin formed by a replica is used. In particular, if the replica is formed at the same time as the lens that is the image forming action portion, the manufacturing process can be reduced.

【0183】なお、ダイシング位置を避けて半導体ウエ
ハ910とスペーサ集合体901及びスペーサ集合体9
01と光学素子集合体917とを接着するための接着剤
層を設けたので、エポキシ樹脂がダイシングブレードと
の摩擦熱で溶けたり、細かい破片となったり、あるいは
カーボン粒となったりしてレンズ面に付着し、撮像モジ
ュールの品質を低下させることがない。
The semiconductor wafer 910, the spacer assembly 901, and the spacer assembly 9 are avoided while avoiding the dicing position.
No. 01 and the optical element assembly 917 are provided with an adhesive layer, the epoxy resin is melted by friction heat with the dicing blade, becomes fine debris, or becomes carbon particles, thereby forming a lens surface. And does not deteriorate the quality of the imaging module.

【0184】また、図35は、本発明の実施形態5の撮
像モジュールの製造工程において半導体ウエハをダイシ
ングブレードでダイシングする工程の模式的断面図であ
る。本工程において、ダイシングブレード523はそれ
ぞれの半導体チップ503に切り離す前の半導体ウエハ
910を押さえつける方向である矢印Lの方向に回転す
るが、仮にダイシングライン上に凸レンズ601、60
2、603及び604に繋がる樹脂層があると、これを
複眼光学素子512のガラス基板から引き剥がす方向に
力を加えることになって、凸レンズ601、602、6
03及び604の面精度を劣化させることになる。
FIG. 35 is a schematic sectional view of a process of dicing a semiconductor wafer with a dicing blade in the process of manufacturing an image pickup module according to the fifth embodiment of the present invention. In this step, the dicing blade 523 rotates in the direction of the arrow L, which is the direction in which the semiconductor wafer 910 before being cut into the respective semiconductor chips 503 is pressed, but the convex lenses 601 and 60 are temporarily placed on the dicing line.
If there is a resin layer connected to Nos. 2, 603 and 604, a force is applied in the direction of peeling the resin layer from the glass substrate of the compound-eye optical element 512, and the convex lenses 601, 602, 6
The surface precision of 03 and 604 is deteriorated.

【0185】本実施形態では、ダイシングブレードが通
過する位置からは樹脂を除いてあるので、凸レンズ60
1、602、603及び604dに無理な力が加わるこ
とがなく、こういった不具合は発生しない。更に、樹脂
がダイシングブレードとの摩擦熱で溶けたり、細かい破
片となったり、あるいはカーボン粒となったりしてレン
ズ面に付着し、撮像モジュールの品質を低下させること
もない。
In this embodiment, since the resin is removed from the position where the dicing blade passes, the convex lens 60
No unreasonable force is applied to 1, 602, 603, and 604d, and such a problem does not occur. Further, the resin does not melt due to frictional heat with the dicing blade, becomes fine fragments, or becomes carbon particles and adheres to the lens surface, which does not deteriorate the quality of the imaging module.

【0186】以上の各工程によって切り分けられ、図2
6(A)及び図26(B)に示す本発明の撮像モジュー
ルが形成される。
Each of the above steps is divided into
The imaging module of the present invention shown in FIGS. 6A and 26B is formed.

【0187】図36は本発明の実施形態5の撮像モジュ
ールと外部の電気回路との接続状態と封止状態を示した
模式的断面図である。図36において、517は外部の
電気回路基板である多層プリント基板、520は図示さ
れていない電極パッド513と多層プリント基板517
上の電極パッドとを電気的に接続するためのボンディン
グワイヤ、521は電極パッド513とボンディングワ
イヤ520の周囲を封止するための熱紫外線硬化型樹脂
である。熱紫外線硬化型樹脂520は多層プリント基板
517への撮像モジュールの取り付け安定性を得るため
に撮像モジュール511の全周に渡って塗布してある。
FIG. 36 is a schematic sectional view showing a connection state and a sealing state between the image pickup module of the fifth embodiment of the present invention and an external electric circuit. In FIG. 36, 517 is a multilayer printed circuit board which is an external electric circuit board, and 520 is an electrode pad 513 (not shown) and a multilayer printed circuit board 517.
A bonding wire 521 for electrically connecting the upper electrode pad is a thermo-UV curable resin for sealing the periphery of the electrode pad 513 and the bonding wire 520. The thermal ultraviolet curable resin 520 is applied over the entire circumference of the image pickup module 511 in order to secure the mounting stability of the image pickup module on the multilayer printed board 517.

【0188】本実施形態では、接着剤509と別の熱紫
外線硬化型樹脂521とで封止を行うことで、ごみの進
入や空気中の湿度によるマイクロレンズ516やフィル
タ層の劣化、あるいはアルミ層の電食を確実に防ぐこと
が可能となる。しかも、半導体製造工程で封止まででき
るので、より効果が大きい。また、表面電極からボンデ
ィングワイヤで外部の電気回路に接続するためITO膜
や貫通金属体を必要とせず、低コストで製造できる。更
には、ボンディングワイヤを用いず、TABフィルムを
用いた電気接続にも応用可能である。
In this embodiment, by sealing with the adhesive 509 and another thermo-ultraviolet curable resin 521, deterioration of the microlens 516 and the filter layer due to entry of dust or humidity in the air, or an aluminum layer. It is possible to reliably prevent the electrolytic corrosion of. Moreover, since the sealing can be performed in the semiconductor manufacturing process, the effect is greater. Further, since the surface electrode is connected to the external electric circuit by the bonding wire, the ITO film and the penetrating metal body are not required, and the manufacturing can be performed at low cost. Further, it can be applied to electrical connection using a TAB film without using a bonding wire.

【0189】また、本実施形態によれば、レンズと半導
体チップを結合する工程で、一つ一つの撮像モジュール
毎に結像レンズと半導体チップとのアクティブアセンブ
リを必要とせず、半導体ウエハ段階で一度に光学素子と
の位置合わせができてしまうので、調整工数を大幅に減
らすことが可能である。
Further, according to this embodiment, in the step of connecting the lens and the semiconductor chip, the active assembly of the image forming lens and the semiconductor chip is not required for each image pickup module, and the process is performed once at the semiconductor wafer stage. Since the alignment with the optical element can be performed, it is possible to significantly reduce the adjustment man-hours.

【0190】(実施形態6)図37から図39を用いて
本発明の実施形態6の撮像モジュールを示す。実施形態
1と同様に光学素子や半導体チップはそれぞれ切り離す
前段階の光学素子集合体と半導体ウエハの段階で接合さ
れる。光学素子集合体は1枚の大型の光透過性板状体で
ある。
(Sixth Embodiment) An imaging module according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 37 to 39. Similar to the first embodiment, the optical element and the semiconductor chip are bonded at the stage of the semiconductor wafer and the optical element assembly before the separation. The optical element assembly is one large light-transmissive plate.

【0191】図37は本発明の実施形態6の撮像モジュ
ールを示した模式的断面図、図38は本発明の実施形態
6の撮像モジュールの製造工程における光学素子半導体
ウエハ接合体への紫外線照射工程を示した模式的断面
図、図39は本発明の実施形態6の撮像モジュールを構
成する要素である光学素子集合体の上面図である。
FIG. 37 is a schematic cross-sectional view showing an image pickup module of the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 38 is a step of irradiating an optical element semiconductor wafer bonded body with an ultraviolet ray in the manufacturing process of the image pickup module of the sixth embodiment of the present invention. 39 is a schematic cross-sectional view showing the above, and FIG. 39 is a top view of an optical element assembly that is an element constituting the image pickup module of the sixth embodiment of the present invention.

【0192】先ず、図37において、165は接着剤
層、161は結像作用部としての屈折率分布型レンズ、
162は光学素子集合体160光学素子集合体160の
上面に遮光性塗料をオフセット印刷することで作られた
円形の絞り遮光層、167は絞り遮光層162内に形成
された絞り開口である。なお、半導体チップ173は、
半導体ウエハ163から後の工程で切り離されて半導体
チップ173となり、多数の電気回路と受光素子配列を
有している。屈折率分布型レンズ161は半導体ウエハ
163上に物体像を形成する光路長を有し、また、その
ピッチは半導体ウエハに形成された半導体チップのピッ
チに等しい。
First, in FIG. 37, 165 is an adhesive layer, 161 is a gradient index lens as an image forming section,
Reference numeral 162 denotes an optical element assembly 160, which is a circular stop light-shielding layer formed by offset printing a light-shielding paint on the upper surface of the optical element assembly 160, and 167 is a stop aperture formed in the stop light-shielding layer 162. The semiconductor chip 173 is
The semiconductor wafer 163 is separated from the semiconductor wafer 163 in a later process to form a semiconductor chip 173, which has a large number of electric circuits and light-receiving element arrays. The gradient index lens 161 has an optical path length for forming an object image on the semiconductor wafer 163, and its pitch is equal to the pitch of semiconductor chips formed on the semiconductor wafer.

【0193】又、同じ符号を付した部分については前述
してあり、その説明は省略する。
The parts having the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

【0194】本実施形態においては、図39に示す様
に、光学素子集合体160の上面に円形の絞り遮光層1
62を例えばオフセット印刷などで遮光性塗料を印刷し
て形成した。なお、本実施形態の遮光層162は接着剤
165に紫外線硬化型樹脂を用いているので、接着剤1
65に撮像モジュールの正面から紫外線照射できるよう
にアイランド状に制限されている。或いは、接着剤16
5としてシート材或いは熱硬化型樹脂の様に紫外線で照
射する必要が無い場合は絞り遮光層はアイランド状に制
限されなくても良い。
In this embodiment, as shown in FIG. 39, a circular stop light-shielding layer 1 is formed on the upper surface of the optical element assembly 160.
62 is formed by printing a light-shielding paint by, for example, offset printing. Since the light-shielding layer 162 of this embodiment uses an ultraviolet curable resin for the adhesive 165, the adhesive 1
65 is limited to an island shape so that ultraviolet rays can be irradiated from the front of the imaging module. Alternatively, the adhesive 16
If the sheet material or the thermosetting resin does not need to be irradiated with ultraviolet rays as 5, the diaphragm light-shielding layer may not be limited to the island shape.

【0195】本実施形態が実施形態5と異なるのは結像
作用部として、撮像モジュールの光学素子と一体型であ
る屈折率分布型レンズを用いている点である。屈折率分
布型レンズ161は軸対称の等屈折率線を有するレンズ
で、絞り開口167に近い位置ほど高い屈折率を有し、
等価的には平凸レンズと見なせる。これはガラスのイオ
ン交換や特開平11−142611号公報に開示例のあ
る樹脂層に屈折率の異なる樹脂を浸透させる方法等で製
作することができる。又、光学素子集合体160光学素
子集合体160には特にほうけい酸ガラスを用いると半
導体ウエハとの線膨張の差が小さく温度変化に対する安
定性の面で好適である。なお半導体ウエハのα線起因欠
陥の発生を防ぐために、α線表面密度が低い光学ガラス
を用いるのも良い。また、赤外線カット機能を持たせる
ために、素材中に銅イオン等の赤外光を吸収する元素を
含ませてもよい。絞り開口167の光軸方向の位置は光
学系の軸外主光線を決定するもので、諸収差を制御する
上で絞り位置は極めて重要である。像側に凸の屈折率分
布層からなるレンズでは、光入射面側に絞りを置くと光
学諸収差を良好に補正できる。そこで、光学素子集合体
160上の遮光層162によって屈折率分布型レンズ1
61と同軸の円形絞り開口167を形成した。撮像モジ
ュールを得るまでの主な工程は前述の実施形態と同様に
半導体ウエハ163と光学素子集合体160との位置合
わせと接着の工程、および、ダイシングとブレイキング
の工程である。
The present embodiment differs from the fifth embodiment in that a gradient index lens integrated with an optical element of an image pickup module is used as an image forming section. The gradient index lens 161 is a lens having an axially symmetric equirefractive index line, and has a higher refractive index at a position closer to the aperture opening 167.
Equivalently, it can be regarded as a plano-convex lens. This can be manufactured by ion exchange of glass, a method disclosed in JP-A-11-142611, and a method of impregnating a resin layer having a different refractive index into a resin layer. Optical element assembly 160 When borosilicate glass is used for the optical element assembly 160, the difference in linear expansion from the semiconductor wafer is small and it is preferable in terms of stability against temperature changes. In order to prevent the occurrence of defects due to α-rays on the semiconductor wafer, optical glass having a low α-ray surface density may be used. Further, in order to have an infrared ray cutting function, the material may contain an element that absorbs infrared light such as copper ions. The position of the aperture opening 167 in the optical axis direction determines the off-axis chief ray of the optical system, and the aperture position is extremely important in controlling various aberrations. In a lens having a refractive index distribution layer that is convex on the image side, various optical aberrations can be favorably corrected by placing a diaphragm on the light incident surface side. Therefore, the gradient index lens 1 is formed by the light shielding layer 162 on the optical element assembly 160.
A circular aperture opening 167 coaxial with 61 was formed. The main steps until obtaining the image pickup module are the steps of aligning and adhering the semiconductor wafer 163 and the optical element assembly 160, and the steps of dicing and breaking, as in the above-described embodiment.

【0196】位置合わせと接着の工程では、まず、半導
体ウエハ163と光学素子集合体160との間を熱紫外
線硬化型エポキシ樹脂の接着剤165によって空気層を
形成することなく埋めて光学素子集合体160と半導体
ウエハ163とのギャップを設定し、物体像がシャープ
に結像するよう調節する。なお、エポキシ樹脂には加熱
によって硬化するタイプもあるが、ここで熱紫外線硬化
型を選択している理由は、熱硬化型のエポキシ樹脂を硬
化させるに充分な加熱は半導体ウエハ163に形成され
た不図示のカラーフィルター、レプリカ部、絞り遮光層
162の印刷用塗料等を劣化させる恐れがあるためであ
る。
In the steps of alignment and adhesion, first, the space between the semiconductor wafer 163 and the optical element assembly 160 is filled with an adhesive 165 made of a thermo-ultraviolet curable epoxy resin without forming an air layer to form the optical element assembly. The gap between 160 and the semiconductor wafer 163 is set and adjusted so that the object image is sharply formed. There is a type of epoxy resin that is cured by heating, but the reason why the thermal ultraviolet curing type is selected here is that the semiconductor wafer 163 was heated sufficiently to cure the thermosetting epoxy resin. This is because there is a risk that the color filter, the replica portion, the printing paint for the diaphragm light-shielding layer 162, and the like (not shown) may deteriorate.

【0197】さらに、図38の矢印Gで示すように紫外
線の拡散照射を行い、接着剤層165のエポキシ樹脂を
硬化させて半導体ウエハ163と光学素子集合体160
とを固着する。この際、光学素子集合体160の透明領
域(光学素子160において遮光層162が印刷されて
いない領域)を透して紫外線が接着剤層165に到達す
る。しかも、拡散照射であるので、絞り遮光層162の
下の接着剤層165にも紫外線は到達し、接着剤層16
5全体を充分に硬化させることができる。
Further, as shown by the arrow G in FIG. 38, diffused irradiation of ultraviolet rays is carried out to cure the epoxy resin of the adhesive layer 165 to cure the semiconductor wafer 163 and the optical element assembly 160.
Stick and. At this time, the ultraviolet rays reach the adhesive layer 165 through the transparent area of the optical element assembly 160 (the area where the light shielding layer 162 is not printed in the optical element 160). Moreover, since the diffuse irradiation is performed, the ultraviolet rays reach the adhesive layer 165 below the diaphragm light-shielding layer 162, and the adhesive layer 16
5 can be fully cured.

【0198】続くダイシング工程では、図38に示す境
界線166に沿ってハーフカットダイシングを行う。ダ
イシング工程に続くブレイキング工程では、半導体ウエ
ハ163の50〜100μmだけ切残した部分、あるい
は光学素子集合体160の50〜100μmだけ切残し
た部分を所定のローラーを用いて割る。その後、外部の
電気回路に接続すれば、各々が撮像モジュールとして機
能する。
In the subsequent dicing process, half-cut dicing is performed along the boundary line 166 shown in FIG. In the breaking step following the dicing step, a portion of the semiconductor wafer 163 left uncut by 50 to 100 μm or a portion of the optical element assembly 160 left uncut by 50 to 100 μm is divided using a predetermined roller. Then, if each is connected to an external electric circuit, each functions as an imaging module.

【0199】このように接着材165による封止を行う
ことで、ごみの進入や空気中の湿度によるフィルタ層の
劣化、あるいはアルミ層の電食を防ぐことが可能とな
る。しかも、半導体製造工程で封止までできるので、よ
り効果が大きい。また、半導体ウエハ段階で一度に光学
素子との位置合わせができてしまうので、調整工数を大
幅に減らすことが可能である。
By thus sealing with the adhesive 165, it becomes possible to prevent dust from entering, deterioration of the filter layer due to humidity in the air, and electrolytic corrosion of the aluminum layer. Moreover, since the sealing can be performed in the semiconductor manufacturing process, the effect is greater. In addition, since the alignment with the optical element can be performed at one time at the semiconductor wafer stage, it is possible to significantly reduce the adjustment man-hours.

【0200】(実施形態7)図40から図46は本実施
形態の測距装置やカラー画像撮像モジュールに応用可能
な複眼の撮像モジュールについて説明するための図であ
る。
(Embodiment 7) FIGS. 40 to 46 are views for explaining a compound-eye image pickup module applicable to the distance measuring device and the color image pickup module of the present embodiment.

【0201】図40(A)は本発明の実施形態7の撮像
モジュールの上面図である。図40(B)は図40
(A)の40Bー40B線における模式的断面図であ
る。図41は本発明の実施形態7の撮像モジュールの下
基板を示した上面図、図42は本発名の実施形態7の撮
像モジュールの半導体チップを示した上面図、図43本
発明の実施形態7の撮像モジュールにおいてマイクロレ
ンズの機能を示すために図42のz領域を拡大した模式
的断面図、図44は本発明の実施形態7の撮像モジュー
ルの半導体チップの受光素子配列と物体像との位置関係
について示した図、図45は本実施形態の撮像モジュー
ルの受光素子配列の機能を示した図、図46は本発明の
実施形態7の撮像モジュールと外部の電気回路との接続
状態と封止状態を示した模式的断面図である。
FIG. 40A is a top view of the image pickup module according to the seventh embodiment of the present invention. 40 (B) is shown in FIG.
It is a typical sectional view in the 40B-40B line of (A). 41 is a top view showing the lower substrate of the image pickup module of the seventh embodiment of the present invention, FIG. 42 is a top view showing the semiconductor chip of the image pickup module of the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 42 is an enlarged schematic sectional view of the z region of FIG. 42 to show the function of the microlens in the image pickup module of FIG. 7, and FIG. 44 shows the light receiving element array of the semiconductor chip of the image pickup module of the seventh embodiment of the present invention and the object image. FIG. 45 is a diagram showing the positional relationship, FIG. 45 is a diagram showing the function of the light receiving element array of the image pickup module of the present embodiment, and FIG. 46 is a connection state and sealing of the image pickup module of the seventh embodiment of the present invention and an external electric circuit. It is a typical sectional view showing a stopped state.

【0202】図40において、501は光学素子512
の上基板、502は光学素子512の下基板、1611
は絞り開口811を通過してきた光に対して下基板50
2に形成された第2のレンズとしての屈折率分布型レン
ズ、1613は絞り開口813を通過してきた光に対し
て下基板502に形成された第二のレンズとしての屈折
率分布型レンズ、510は接着剤509の厚みを規定す
るビーズ、512は上基板501と下基板502で構成
される光学素子である。
In FIG. 40, 501 is an optical element 512.
The upper substrate, 502 is the lower substrate of the optical element 512, 1611
Is the lower substrate 50 for the light passing through the aperture opening 811.
The refractive index distribution type lens as the second lens formed in 2 and the refractive index distribution type lens as the second lens 1613 formed on the lower substrate 502 with respect to the light passing through the aperture 813. Is a bead that defines the thickness of the adhesive 509, and 512 is an optical element composed of an upper substrate 501 and a lower substrate 502.

【0203】又、同じ符号を付した部分については前述
してあり、その説明は省略する。
The parts having the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

【0204】本実施形態が実施形態5と異なる点は、光
学素子512を構成する要素に本実施形態では第1のレ
ンズとして凸レンズ801、802、803及び804
が形成された上基板と、屈折率分布型レンズ1611及
び1612が形成された下基板502を有している点で
ある。811、813は絞り開口を示す。尚、図示され
ていないが当然凸レンズ802及びと津レンズ804の
下にも絞り開口812及び814が存在するものとす
る。
The present embodiment differs from the fifth embodiment in that the elements constituting the optical element 512 are convex lenses 801, 802, 803 and 804 as the first lenses in the present embodiment.
This is that it has an upper substrate on which is formed and a lower substrate 502 on which the gradient index lenses 1611 and 1612 are formed. Reference numerals 811, 813 denote diaphragm apertures. Although not shown, the apertures 812 and 814 are naturally present below the convex lens 802 and the tsu lens 804.

【0205】従って、本実施形態の撮像モジュールは、
複数の第1のレンズで形成された第1複眼レンズと、複
数の第2のレンズで形成された第2複眼レンズとを有し
ている。
Therefore, the image pickup module of this embodiment is
It has a first compound eye lens formed of a plurality of first lenses and a second compound eye lens formed of a plurality of second lenses.

【0206】なお、本実施形態では、第2のレンズは屈
折率分布型のレンズで形成されているが、第1のレンズ
部と同じように通常の球面あるいは非球面レンズで構成
してもよい。
In the present embodiment, the second lens is formed of a gradient index lens, but it may be formed of an ordinary spherical or aspherical lens like the first lens section. .

【0207】図40(B)の上方向から光学素子512
に入射した物体光が、半導体チップ503上に複数の物
体像を形成し、半導体チップ503内の受光素子にて光
電変換される。
The optical element 512 is viewed from above in FIG.
The object light incident on is formed into a plurality of object images on the semiconductor chip 503, and is photoelectrically converted by the light receiving element in the semiconductor chip 503.

【0208】上基板501は平面ガラス基板上にレプリ
カ製法で樹脂製のフレネルレンズを付加した構造であ
る。レンズと半導体チップ上の受光素子配列との距離が
レプリカ層の厚みに依存するように成し、上基板ガラス
や下基板ガラスの厚み誤差をレプリカ層の厚みで吸収す
るようにする。他にレンズ部がガラス製の場合はガラス
モールディング成形、樹脂の場合にはインジェクション
成形、コンプレッション成形等の手法で基板と一体に形
成する方法も選択し得る。
The upper substrate 501 has a structure in which a Fresnel lens made of resin is added to the flat glass substrate by the replica manufacturing method. The distance between the lens and the light receiving element array on the semiconductor chip depends on the thickness of the replica layer, and the thickness error of the upper substrate glass and the lower substrate glass is absorbed by the thickness of the replica layer. Alternatively, when the lens portion is made of glass, a method of integrally forming with the substrate may be selected by a method such as glass molding molding, and when the lens portion is resin, injection molding, compression molding or the like.

【0209】第1のレンズ801、802、803及び
804は図40(A)に示す如く円形の軸対称性非球面
フレネルレンズあるいは球面フレネルレンズで、連続面
を用いる通常の光学系に比べて特に像面湾曲を良好に補
正しているが、レプリカ製法による非球面レンズにより
構成してもよい。この場合、フレネルレンズに比べて光
学性能は低下するが、比較的容易に製造でき、コストの
点でも有利である。
The first lenses 801, 802, 803 and 804 are circular axially symmetric aspherical Fresnel lenses or spherical Fresnel lenses as shown in FIG. Although the field curvature is satisfactorily corrected, it may be composed of an aspherical lens produced by the replica manufacturing method. In this case, although the optical performance is lower than that of the Fresnel lens, it is relatively easy to manufacture and is advantageous in cost.

【0210】一方、屈折率分布型レンズ1611及び1
613と図示されていない1612及び、1614は軸
対称の等屈折率線を有するレンズで、後述する絞り開口
に近い位置ほど高い屈折率を有し、等価的には平凸レン
ズと見なせる。ガラスのイオン交換や特開平11−14
2611号公報に開示例のある樹脂層に屈折率の異なる
樹脂を浸透させる方法等で製作することができる。ま
た、第1のレンズ801、802、803及び804と
屈折率分布型レンズの第2のレンズ1611、161
2、1613、1614とは同軸に貼り合わせられてい
る。
On the other hand, the gradient index lenses 1611 and 1
Reference numerals 613 and 1612 and 1614 (not shown) are lenses having an axially symmetric equirefractive index line, which has a higher refractive index at a position closer to a diaphragm aperture described later and can be equivalently regarded as a plano-convex lens. Ion exchange of glass and JP-A-11-14
It can be manufactured by a method of impregnating a resin layer having a different refractive index into a resin layer disclosed in Japanese Patent No. 2611. Also, the first lenses 801, 802, 803 and 804 and the second lenses 1611 and 161 of the gradient index lens.
2, 1613 and 1614 are attached coaxially.

【0211】このように屈折率分布型レンズを用いる
と、光学設計自由度を増やせることから1枚玉構成の光
学系に比べて良好な光学性能を得ることが容易にでき、
明るいFナンバーにしても光学像の劣化がないので好適
である。しかも、光の回折で決まる解像限界周波数は明
るいレンズほど高くなるため、より解像限界周波数の高
い光学系とすることができる。したがって、画素ピッチ
の小さい受光素子配列を用いて高精細な画像を撮像する
目的に好適である。
By using the gradient index lens as described above, it is possible to increase the degree of freedom in optical design, and thus it is possible to easily obtain good optical performance as compared with an optical system having a single-lens structure.
Even if the F number is bright, the optical image does not deteriorate, which is preferable. Moreover, since the resolution limit frequency determined by the diffraction of light becomes higher as the lens becomes brighter, an optical system having a higher resolution limit frequency can be obtained. Therefore, it is suitable for the purpose of capturing a high-definition image using the light receiving element array having a small pixel pitch.

【0212】本実施形態においては、光学素子512の
下基板502の上面に遮光性塗料を例えばオフセット印
刷などで円形の絞り遮光層506を形成した。絞り遮光
層506は接着剤165としてたとえばシート材或いは
熱硬化型樹脂を用いる場合は絞り遮光層はアイランド状
に制限されなくても良い。なお、本実施形態においては
接着剤165に紫外線硬化型樹脂を用いているのでな
お、本実施形態においては絞り遮光層506は接着剤1
65に紫外線硬化型樹脂を用いているのでアイランド状
に制限されている。さらに、図41に示すように絞り遮
光層506の周辺部には半透明領域5061を設け、後
述するシール材の硬化をより確実なものとしても良い。
In this embodiment, a circular diaphragm light-shielding layer 506 is formed on the upper surface of the lower substrate 502 of the optical element 512 by a light-shielding paint, for example, by offset printing. The diaphragm light-shielding layer 506 is not limited to the island shape when the sheet material or the thermosetting resin is used as the adhesive 165. In this embodiment, an ultraviolet curable resin is used as the adhesive 165. Therefore, in this embodiment, the diaphragm light-shielding layer 506 is the adhesive 1
Since an ultraviolet curable resin is used for 65, it is limited to an island shape. Further, as shown in FIG. 41, a semi-transparent region 5061 may be provided in the peripheral portion of the diaphragm light-shielding layer 506 to make the curing of the sealing material described later more reliable.

【0213】半透明領域5061は印刷膜厚の薄膜化や
印刷面積比率の抑制で構成可能である。あるいは、イン
コネル、クロメル、クローム等の薄膜を蒸着またはスパ
ッタリングすることによって形成しても良い、スパッタ
リング過程における遮蔽物の位置制御を連続的に行うこ
とで、任意の透過率に制御することが可能である。
The semi-transparent region 5061 can be formed by reducing the print film thickness and suppressing the print area ratio. Alternatively, it may be formed by vapor deposition or sputtering of a thin film such as Inconel, chromel, or chrome. By continuously controlling the position of the shield in the sputtering process, it is possible to control to any transmittance. is there.

【0214】上基板501と下基板502を透光性の接
着剤で隙間なく接着し、光学素子512の内部には空気
と基板との界面を作らないようにすることで、ゴースト
の発生を未然に防いでいる。なお、この絞り遮光層50
6は上基板501の下面に遮光性塗料をオフセット印刷
することで形成しても良い。
The upper substrate 501 and the lower substrate 502 are adhered to each other with a light-transmissive adhesive without any gap so that the interface between the air and the substrate is not formed inside the optical element 512, so that the ghost is generated. To prevent. In addition, this diaphragm light-shielding layer 50
6 may be formed by offset printing a light-shielding paint on the lower surface of the upper substrate 501.

【0215】絞り開口811、812、813及び81
4の光軸方向の位置は光学系の軸外主光線を決定するも
ので、諸収差を制御する上で絞り位置は極めて重要であ
る。物体側に凸のフレネル面と等価的に像側に凸の屈折
率分布型レンズからなる結像作用部にあっては、結像作
用部の内部に絞りを置くと光学諸収差を良好に補正でき
好適である。そこで、図40に示すように、下基板50
2の遮光層506によって4つの円形絞り開口811、
812、813、及び814を形成した。
Aperture openings 811, 812, 813 and 81
The position of 4 in the optical axis direction determines the off-axis chief ray of the optical system, and the diaphragm position is extremely important in controlling various aberrations. For an image forming section consisting of a gradient index lens element convex to the image side equivalent to a Fresnel surface convex to the object side, various optical aberrations can be corrected well by placing a stop inside the image forming section. It is possible and preferable. Therefore, as shown in FIG.
The two light blocking layers 506 provide four circular aperture openings 811;
812, 813, and 814 were formed.

【0216】さらに、絞り開口811、812、813
及び814の内部には特定の波長域の光のみを透過させ
るカラーフィルターがスクリーン印刷によって形成され
ている。絞り開口811内と814内が緑色透過(G)
フィルタ、絞り開口812内が赤色透過(R)フィル
タ、絞り開口813内が青色透過(B)フィルタであ
る。カラーフィルターと上基板501との間には薄い透
明接着剤層があるので、絞り面に配置してあってもカラ
ーフィルターの平面度はほとんど問題とならず、印刷に
よる製作が可能である。
Further, the diaphragm openings 811, 812, 813.
Color filters that transmit only light in a specific wavelength range are formed inside the and 814 by screen printing. Green transmission through the apertures 811 and 814 (G)
A red transmission (R) filter is inside the filter and the aperture opening 812, and a blue transmission (B) filter is inside the aperture opening 813. Since there is a thin transparent adhesive layer between the color filter and the upper substrate 501, even if the color filter is arranged on the diaphragm surface, the flatness of the color filter hardly poses a problem, and it can be manufactured by printing.

【0217】ここで、レンズ部801、802、803
及び804と、絞り開口811、812、813、及び
814と、屈折率分布型レンズ部1611、1612、
1613及び1614を合わせた光学性能はカラーフィ
ルターの色別に最適化されている。具体的には、レンズ
部801、802、803及び804の形状と絞り開口
811、812、813及び814の開口径はカラーフ
ィルターの色、すなわちカラーフィルターの透過波長別
にわずかながら異なっており、屈折率分布型レンズ部1
611、1612、1613及び1614の屈折率分布
状態はすべて同一で構成されている。なお、レンズ部8
01、802、803及び804の形状と絞り開口81
1、812、813及び814の開口径のそれぞれの違
いはごくわずかであるため、本明細書にいてはこの違い
は図に示されていない。
Here, the lens units 801, 802, 803
And 804, aperture openings 811, 812, 813, and 814, and gradient index lens units 1611 and 1612.
The combined optical performance of 1613 and 1614 is optimized for each color of the color filter. Specifically, the shapes of the lens units 801, 802, 803 and 804 and the aperture diameters of the aperture openings 811, 812, 813 and 814 are slightly different depending on the color of the color filter, that is, the transmission wavelength of the color filter. Distributed lens unit 1
The refractive index distribution states of 611, 1612, 1613 and 1614 are all the same. The lens unit 8
Shapes of 01, 802, 803, and 804 and diaphragm aperture 81
Since the respective differences in the opening diameters of 1, 812, 813 and 814 are so slight, this difference is not shown in the drawings in this specification.

【0218】そして、比較的高精度な製造が容易なレン
ズ部(成形により製造)、絞り開口(印刷により製造)
にのみカラーフィルター色別に最適化するための光学性
能を持たせて、屈折率分布型レンズ部の光学性能はすべ
て同一としたため、撮像モジュール製造の歩留まりを向
上させる効果がある。
A lens portion (manufactured by molding) and a diaphragm aperture (manufactured by printing) that are relatively easy to manufacture with high precision.
Since the optical performance for optimizing the color filter for each color is provided and the optical performances of the gradient index lens portions are all the same, there is an effect of improving the production yield of the imaging module.

【0219】なお、このようにカラーフィルターの色別
に撮像光学系の光学性能を最適化するのは、後述する画
素ずらしによるベイヤー配列画像生成を高精度に行うた
めであり、詳細については特開2001−78123号
公報に記載の撮像装置で開示されている。
Incidentally, the reason why the optical performance of the image pickup optical system is optimized for each color of the color filter in this way is to perform the Bayer array image generation by pixel shift described later with high accuracy. It is disclosed in the image pickup device described in Japanese Patent Publication No. 78123.

【0220】下基板502をハーフカットダイシングし
て形成された溝に黒色樹脂を流し込むことで製作する。
また、赤外線カット機能を持たせるために、上下の基板
501、502の両方あるいは一方の素材中に銅イオン
等の赤外光を吸収する元素を含ませる。
It is manufactured by pouring black resin into the groove formed by half-cut dicing the lower substrate 502.
Further, in order to have an infrared ray cutting function, an element that absorbs infrared light such as copper ions is included in the material of both or one of the upper and lower substrates 501 and 502.

【0221】図42に示すように、半導体チップ503
上には光学素子512によってRGBGの4つの物体像
が形成され、これを半導体チップ上に設けられた受光素
子配列821、822、823、824で光電変換し、
電気信号として捉える。図42に示した受光素子配列8
21、822、823及び824は多数の画素を二次元
方向に並べた配列である。受光素子配列821、822
b、823及び824の各受光素子はマイクロレンズ5
16を有し、集光効率を高めている。
As shown in FIG. 42, the semiconductor chip 503.
Four object images of RGBG are formed on the upper side by the optical element 512, and these are photoelectrically converted by the light receiving element arrays 821, 822, 823, 824 provided on the semiconductor chip,
Capture as an electric signal. Light receiving element array 8 shown in FIG.
Reference numerals 21, 822, 823, and 824 are arrays in which a large number of pixels are arranged in a two-dimensional direction. Light receiving element array 821, 822
Each of the light receiving elements b, 823, and 824 is a microlens 5
16 to improve the light collection efficiency.

【0222】さらに、マイクロレンズ516は半導体チ
ップ503の受光部に対して偏芯した配置をとり、その
偏芯量は各受光素子配列821、822、823の中央
でゼロ、周辺に行くほど大きくなるように設定されてい
る。また、偏芯方向は各受光素子配列821、822、
823の中央の点と各受光部を結ぶ線分の方向である。
図43は図42(c)におけるZ領域を拡大した模式的断
面図であって、マイクロレンズ516の偏芯による作用
を説明するための図である。受光部8211に対してマ
イクロレンズ5161は図の上方に偏芯し、他方、受光
素子8222に対してマイクロレンズ5162は図の下
方に偏芯している。この結果、受光部8211に入射す
る光束は、8231としてハッチングで示す領域に、受
光部8222に入射する光束は、8232としてハッチ
ングで示す領域に限定される。
Furthermore, the microlens 516 is arranged so as to be eccentric with respect to the light receiving portion of the semiconductor chip 503, and the amount of eccentricity is zero at the center of each light receiving element array 821, 822, 823, and becomes larger toward the periphery. Is set. In addition, the eccentric direction is defined by the light receiving element arrays 821, 822,
This is the direction of the line segment connecting the central point of 823 and each light receiving unit.
FIG. 43 is a schematic cross-sectional view in which the Z region in FIG. 42 (c) is enlarged, and is a diagram for explaining the action due to the eccentricity of the microlens 516. The microlens 5161 is decentered upward in the figure with respect to the light receiving portion 8211, while the microlens 5162 is decentered downward in the figure with respect to the light receiving element 8222. As a result, the light beam incident on the light receiving unit 8211 is limited to the area indicated by hatching 8231, and the light beam incident on the light receiving unit 8222 is limited to the region indicated by hatching 8232.

【0223】光束の領域8231と8232は反対方向
に傾き、それぞれは絞り開口811と812に向かって
いる。従って、マイクロレンズ516の偏芯量を適切に
選べば、各受光素子配列には特定の絞り開口を射出した
光束だけが入射することになる。つまり、絞りの開口8
11を通過した物体光は主に受光素子配列821で光電
変換され、絞りの開口812を通過した物体光は受光素
子配列822で光電変換され、絞りの開口813を通過
した物体光は受光素子配列823で光電変換され、更に
絞りの開口814を通過した物体光は受光素子配列82
4で光電変換されるように偏芯量を設定することが可能
である。
The light flux regions 8231 and 8232 are inclined in opposite directions, and are directed toward the aperture openings 811 and 812, respectively. Therefore, if the amount of eccentricity of the microlens 516 is properly selected, only the light flux emitted from a specific aperture opening will enter each light-receiving element array. That is, the aperture 8 of the diaphragm
The object light passing through 11 is mainly photoelectrically converted by the light receiving element array 821, the object light passing through the aperture 812 of the diaphragm is photoelectrically converted by the light receiving element array 822, and the object light passing through the aperture 813 of the diaphragm is light receiving element array. The object light photoelectrically converted by 823 and further passed through the aperture 814 of the diaphragm is the light receiving element array 82.
It is possible to set the amount of eccentricity so that photoelectric conversion is performed in step 4.

【0224】次に、物体像と撮像領域との位置関係、及
び被写体上に投影した時の画素の位置関係を説明する。
図44と図45はその関係を示した図である。先ず、図
44において、321、322、323及び324は半
導体チップ503の4つの受光素子配列である。ここで
は説明を簡単にするため受光素子配列321、322、
323及び324の各々は画素を8×6個配列している
ものとする。受光素子配列321と324はG画像信号
を、受光素子配列322はR画像信号を、受光素子配列
323はB画像信号を出力する。受光素子配列321と
324内の画素は白抜きの矩形で、受光素子配列322
内の画素はハッチングを付した矩形で、受光素子配列3
23内の画素は黒い矩形で示している。
Next, the positional relationship between the object image and the image pickup area, and the positional relationship of the pixels when projected onto the subject will be described.
44 and 45 are diagrams showing the relationship. First, in FIG. 44, 321, 322, 323 and 324 are four light receiving element arrays of the semiconductor chip 503. Here, in order to simplify the description, the light receiving element arrays 321, 322,
It is assumed that each of 323 and 324 has 8 × 6 pixels arrayed. The light receiving element arrays 321 and 324 output G image signals, the light receiving element array 322 outputs R image signals, and the light receiving element array 323 outputs B image signals. The pixels in the light-receiving element arrays 321 and 324 are white rectangles, and
Pixels inside are rectangles with hatching, and light receiving element array 3
Pixels within 23 are indicated by black rectangles.

【0225】また、各受光素子配列間には横方向に1画
素、縦方向に3画素に相当する寸法の分離帯が形成され
ている。従って、G画像を出力する受光素子配列の中心
距離は、横方向と縦方向に同一である。351、35
2、353及び354は物体像である。画素ずらしのた
めに、物体像351、352、353及び354の中心
361、362、363及び364はそれぞれ受光素子
配列321、322、323及び324の中心から受光
素子配列全体の中心320の方向に1/4画素分オフセ
ットさせている。
Further, a separation band having a size corresponding to one pixel in the horizontal direction and three pixels in the vertical direction is formed between each light receiving element array. Therefore, the center distance of the light receiving element array that outputs the G image is the same in the horizontal and vertical directions. 351, 35
2, 353 and 354 are object images. Due to the pixel shift, the centers 361, 362, 363 and 364 of the object images 351, 352, 353 and 354 are 1 in the direction from the center of the light receiving element arrays 321, 322, 323 and 324 to the center 320 of the entire light receiving element array. Offset by / 4 pixels.

【0226】この結果、被写体側の所定距離にある平面
上に各受光素子配列を逆投影すると、図45に示すよう
になる。被写体側においても受光素子配列321と32
4内の画素の逆投影像は白抜きの矩形371、受光素子
配列322内の画素の逆投影像はハッチングを付した矩
形372で、受光素子配列323内の画素の逆投影像は
黒く塗りつぶした矩形373で示している。
As a result, when the respective light receiving element arrays are back projected onto the plane at the predetermined distance on the object side, the result is as shown in FIG. Also on the subject side, the light receiving element arrays 321 and 32
The back projection image of the pixels in 4 is a white rectangle 371, the back projection image of the pixels in the light receiving element array 322 is a hatched rectangle 372, and the back projection image of the pixels in the light receiving element array 323 is black. It is shown by a rectangle 373.

【0227】物体像の中心361、362、363及び
364の逆投影像は点360として一つに重なり、受光
素子配列321、322、323及び324の各画素は
その中心が重なり合わないように逆投影される。白抜き
の矩形はG画像信号を、ハッチングを付した矩形はR画
像信号を、黒く塗りつぶした矩形はR画像信号を出力す
るので、この結果、被写体上ではベイヤー配列のカラー
フィルターを持った撮像素子と同等のサンプリングを行
うこととなる。
The back-projected images of the centers 361, 362, 363 and 364 of the object image overlap as a point 360, and the pixels of the light-receiving element arrays 321, 322, 323 and 324 are reversed so that their centers do not overlap. Projected. The white rectangle outputs the G image signal, the hatched rectangle outputs the R image signal, and the black rectangle draws the R image signal. As a result, the image pickup device having the Bayer array color filter on the subject The same sampling will be performed.

【0228】単一の撮影レンズを用いる撮像系との比較
において、個体撮像素子の画素ピッチを固定して考える
と、半導体チップ503上に2×2画素を一組としてRG
BGカラーフィルターを形成したベイヤー配列方式に比
較し、この方式は物体像の大きさが1/√4になる。これ
に伴って撮影レンズの焦点距離はおよそ1/√4=1/2にま
で短くなる。従って、カメラの薄型化に対して極めて好
適である。
In comparison with an image pickup system using a single taking lens, considering the pixel pitch of the solid-state image pickup element to be fixed, 2 × 2 pixels are grouped on the semiconductor chip 503 to form an RG.
Compared with the Bayer array method in which the BG color filter is formed, the size of the object image is 1 / √4 in this method. Along with this, the focal length of the taking lens is shortened to about 1 / √4 = 1/2. Therefore, it is extremely suitable for thinning the camera.

【0229】さて、撮像モジュールの構成に戻って、光
学素子512と半導体チップ503とは熱紫外線硬化型
の樹脂で接着される。図42に示す509は熱紫外線硬
化型のエポキシ樹脂をスクリーン印刷することで形成さ
れたシール材パターンである。シール材の中には例えば
直径6μmのビーズ510を分散させ、光学素子512
と半導体チップ503とのギャップとなる接着剤509
の厚みをビーズ510の直径によって正確に出し、物体
像が受光素子配列821、822、823及び824上
にシャープに結像するようにする。このギャップを厳し
く管理することができるので、マイクロレンズ516と
した基板502とが接触することがなく、マイクロレン
ズ516による集光効率の向上で、低輝度の物体でも容
易に撮像し得る撮像モジュールとなる。
Now, returning to the structure of the image pickup module, the optical element 512 and the semiconductor chip 503 are bonded with a thermo-ultraviolet curing type resin. Reference numeral 509 shown in FIG. 42 is a seal material pattern formed by screen-printing a thermal ultraviolet curing epoxy resin. For example, beads 510 having a diameter of 6 μm are dispersed in the sealing material, and the optical element 512
509 that forms a gap between the semiconductor chip 503 and the semiconductor chip 503.
Of the bead 510 is accurately set so that the object image is sharply formed on the light receiving element arrays 821, 822, 823 and 824. Since this gap can be strictly controlled, the microlens 516 does not come into contact with the substrate 502, and the microlens 516 improves the light-collecting efficiency, so that an image pickup module that can easily pick up an image of a low-luminance object can be provided. Become.

【0230】ビーズ510の材質は有機ポリマや石英が
選択し得るが、石英ビーズの場合には、ギャップ出しの
ためのプレス工程で半導体ウエハに形成した保護膜や電
極、あるいはスイッチング素子を破壊する可能性があ
り、有機ポリマであればプレス工程の加圧条件が広く取
れることとなって、より望ましい。
The material of the beads 510 can be selected from organic polymers and quartz, but in the case of quartz beads, it is possible to destroy the protective film, electrodes, or switching elements formed on the semiconductor wafer in the pressing process for gap formation. It is more preferable that the organic polymer has the property that the pressurizing condition in the pressing step can be wide.

【0231】また、図47は本発明の実施形態7におい
て別の構成をした撮像モジュールを示した模式的断面図
である。図47の撮像モジュールにおいてに示すように
シール材の下にスペーサ222を形成し、ビーズ等の入
っていないシール材223をその上に薄く重ねること
で、光学素子512と半導体チップ503とのギャップ
の精度だしを行っても良い。この場合には、マイクロレ
ンズと同種の材質を用いることとし、マイクロレンズ生
成工程でスペーサ222を同時に形成することができ
る。
Further, FIG. 47 is a schematic sectional view showing an image pickup module having another structure in the seventh embodiment of the present invention. As shown in the image pickup module of FIG. 47, a spacer 222 is formed under the sealing material, and a sealing material 223 containing no beads or the like is thinly laid on the spacer 222, so that the gap between the optical element 512 and the semiconductor chip 503 is reduced. You can do the precision soup. In this case, the same material as the microlens is used, and the spacer 222 can be simultaneously formed in the microlens forming step.

【0232】ビーズを用いないか、ビーズ510の材質
として有機ポリマを用いるか、あるいは、石英であって
もプレス工程の加圧条件を最適化すれば、図42に示す
ように半導体チップ503の回路上にシール材を配置し
ても良い。
If no beads are used, an organic polymer is used as the material of the beads 510, or if the pressurizing conditions in the pressing process are optimized even with quartz, the circuit of the semiconductor chip 503 will be as shown in FIG. You may arrange | position a sealing material on it.

【0233】このように回路部分とシール部分とを半導
体チップ上の位置として重ねれば、チップ面積を少なく
することができて、コスト的にたいへん有利となる。
When the circuit portion and the seal portion are overlapped on the semiconductor chip as described above, the chip area can be reduced, which is very advantageous in terms of cost.

【0234】また、エポキシ樹脂は硬化が緩やかで硬化
収縮のムラがなく、応力緩和されることから、この用途
に好適である。なお、エポキシ樹脂には加熱によって硬
化するタイプもあるが、ここで熱紫外線硬化型を選択し
ている理由は、熱硬化型のエポキシ樹脂を硬化させるに
充分な加熱は半導体チップ503に形成されたマイクロ
レンズ516、絞り遮光層506の印刷用塗料とカラー
フィルター等を劣化させる恐れがあるためである。
Epoxy resin is suitable for this application because it cures slowly, has no unevenness in curing shrinkage, and relaxes stress. Note that some epoxy resins are hardened by heating, but the reason why the thermal ultraviolet curing type is selected here is that the semiconductor chip 503 is heated sufficiently to cure the thermosetting epoxy resin. This is because the microlens 516 and the diaphragm light-shielding layer 506 may deteriorate the printing paint, the color filter, and the like.

【0235】この接着工程では、半導体チップ503上
に光学素子512を対角方向にシフトさせて重ね、接着
剤509のエポキシ樹脂を紫外線照射で半硬化させた
後、ビーズ510の直径に相当するギャップが形成され
るまでプレスし、さらに若干の加熱処理をして完全硬化
を行う。
In this bonding step, the optical element 512 is diagonally shifted and stacked on the semiconductor chip 503, the epoxy resin of the adhesive 509 is semi-cured by ultraviolet irradiation, and then the gap corresponding to the diameter of the beads 510 is obtained. Are pressed until they are formed, and a slight heat treatment is performed to complete the curing.

【0236】その際、下基板502の遮光層506の周
辺部には前述のように透明領域5061が形成されてい
るので、半導体チップ503の正面からの紫外線の照射
で接着剤509のエポキシ樹脂を容易かつ確実に硬化さ
せることができる。なお、透明領域502aは紫外線に
対して透明であることが必要であって、他の波長の光に
対しては不透明であっても良い。
At this time, since the transparent region 5061 is formed in the peripheral portion of the light shielding layer 506 of the lower substrate 502 as described above, the epoxy resin of the adhesive 509 is removed by irradiating ultraviolet rays from the front of the semiconductor chip 503. It can be easily and reliably cured. The transparent region 502a needs to be transparent to ultraviolet rays, and may be opaque to light of other wavelengths.

【0237】以上のような諸工程によって得られた撮像
モジュール211を上基板501の主面方向から見ると
図40(A)のようになっており、上基板501の奥に
半導体チップ503が見え、半導体チップ503の2つ
の辺には電極パッド513が位置している。
When the image pickup module 211 obtained by the above-described steps is viewed from the main surface direction of the upper substrate 501, it is as shown in FIG. 40A, and the semiconductor chip 503 can be seen in the back of the upper substrate 501. The electrode pads 513 are located on two sides of the semiconductor chip 503.

【0238】図46は本実施形態の撮像モジュールと外
部の電気回路との接続状態と封止状態を表した模式的断
面図である。本実施形態は半導体チップ503上に形成
された図示されていない電極パッド513と多層プリン
ト基板517上の電極パッドとをボンディングワイヤ5
20で電気的に接続させる。
FIG. 46 is a schematic sectional view showing a connection state and a sealing state between the image pickup module of this embodiment and an external electric circuit. In this embodiment, the bonding wire 5 is formed by connecting the electrode pad 513 (not shown) formed on the semiconductor chip 503 and the electrode pad on the multilayer printed board 517.
Connect electrically at 20.

【0239】熱紫外線硬化型樹脂521の硬化に際して
は、主に撮像モジュールの正面から紫外線照射を行う。
半導体チップ503の電極パッド513の腐食を防ぐた
めには下基板502の側面と熱紫外線硬化型樹脂521
との密着性がきわめて重要である。
When the thermal ultraviolet curing resin 521 is cured, ultraviolet irradiation is mainly performed from the front of the image pickup module.
In order to prevent the electrode pad 513 of the semiconductor chip 503 from corroding, the side surface of the lower substrate 502 and the thermo-ultraviolet curable resin 521 are used.
Adhesion with is extremely important.

【0240】絞り遮光層506の範囲を接着剤509の
内側に制限していない場合には、熱紫外線硬化型樹脂5
21の層を通り抜けて下基板502の封止部分に紫外線
が到達するので、この部分が硬化するのは最も後である
が、この撮像モジュールでは絞り遮光層506の範囲を
接着剤509の内側に制限しているために、矢印Gで示
す下基板502の封止部分までの紫外線の光路があっ
て、この光路によれば熱紫外線硬化型樹脂521の層を
通り抜けることなく、熱紫外線硬化型樹脂221の硬化
と封止を確実に行うことができる。しかも、絞り遮光層
506の周辺部に遮光層が印刷されていない半透明領域
を設けてあるので、光強度は低いものの矢印Gaの光路
も存在し、より確実に硬化と封止を行うことができる。
When the range of the diaphragm light-shielding layer 506 is not limited to the inside of the adhesive 509, the thermal ultraviolet curable resin 5 is used.
The ultraviolet rays reach the sealing portion of the lower substrate 502 through the layer 21 and the ultraviolet rays reach the sealing portion of the lower substrate 502, so that this portion is the last to be cured. However, in this imaging module, the range of the diaphragm light-shielding layer 506 is set inside the adhesive 509. Due to the limitation, there is an optical path of ultraviolet rays to the sealing portion of the lower substrate 502 indicated by the arrow G, and this optical path does not pass through the layer of the thermal ultraviolet curable resin 521, and the thermal ultraviolet curable resin 521 is not passed through. It is possible to surely cure and seal 221. Moreover, since the semi-transparent region in which the light-shielding layer is not printed is provided in the peripheral portion of the diaphragm light-shielding layer 506, although the light intensity is low, the optical path of the arrow Ga also exists, so that curing and sealing can be performed more reliably. it can.

【0241】また、矢印HばかりでなくHaの光路も存
在し、多層プリント基板517への高い取り付け安定性
が得られる。
Further, not only the arrow H but also the optical path of Ha exists, and high mounting stability to the multilayer printed board 517 can be obtained.

【0242】このように接着剤509と熱紫外線硬化型
樹脂521とによる封止を行うことで、ごみの進入や空
気中の湿度によるマイクロレンズ516やフィルタ層の
劣化、あるいはアルミ層の電食を確実に防ぐことが可能
となる。また、平板上の屈折率分布型レンズを用いたの
で半導体チップ503の封止も容易である。
By thus sealing with the adhesive 509 and the thermal ultraviolet-curing resin 521, deterioration of the microlens 516 and the filter layer due to ingress of dust and humidity in the air, or electrolytic corrosion of the aluminum layer is prevented. It is possible to surely prevent it. Moreover, since the graded index lens on the flat plate is used, the semiconductor chip 503 can be easily sealed.

【0243】表面電極からボンディングワイヤで外部の
電気回路に接続するためITO膜や貫通金属体を必要と
せず、低コストで製造できる。さらには、ボンディング
ワイヤを用いず、TABフィルムを用いた電気接続にも
応用可能である。
Since the surface electrode is connected to the external electric circuit by the bonding wire, the ITO film and the penetrating metal body are not required, and the manufacturing can be performed at low cost. Further, it can be applied to electrical connection using a TAB film without using a bonding wire.

【0244】なお、本実施形態においては、被写体を
R、G、Bの3つの色に分解して撮像し、カラー画像を
合成する場合について説明したため、第1複眼レンズ
は、色ごとに最適化された3種類の光学性能とし、第2
複眼レンズは何れも同様の光学性能として構成する撮像
装置を用いて説明したが、例えば、被写体を輝度信号と
色信号2つに分解、もしくはG信号とR、B信号の2つ
に分解して撮像し、カラー画像を合成する公知の2板式
撮像装置に応用し、第1複眼レンズを、輝度信号と色信
号、もしくはG信号とR、B信号のそれぞれで最適化さ
れた2種類の光学性能とし、第2複眼レンズは何れも同
様の光学性能として構成する撮像モジュールであっても
よい。
In the present embodiment, the case where the subject is separated into three colors of R, G, and B to be imaged and the color images are combined is described. Therefore, the first compound-eye lens is optimized for each color. 2 types of optical performance
Although the compound-eye lenses have been described by using the image pickup device configured to have the same optical performance, for example, the subject is decomposed into the luminance signal and the color signal or the G signal and the R and B signals. Applied to a known two-plate type image pickup device that picks up an image and synthesizes a color image, the first compound eye lens has two types of optical performances optimized for each of a luminance signal and a color signal, or a G signal and R and B signals. The second compound eye lenses may be image pickup modules configured to have the same optical performance.

【0245】図48から図51を用いて本実施形態の撮
像モジュールの製造方法を説明する。本実施形態におい
て光学素子512や半導体チップはそれぞれ切り離す前
段階の光学素子集合体と半導体ウエハの段階で接合され
る。
A method of manufacturing the image pickup module of this embodiment will be described with reference to FIGS. 48 to 51. In this embodiment, the optical element 512 and the semiconductor chip are bonded to the optical element assembly at the stage before the separation and the semiconductor wafer, respectively.

【0246】図48は本発明の実施形態7の撮像モジュ
ールの製造工程における上基板集合体を示した上面図、
図49は本発明の実施形態7の撮像モジュールの製造工
程における下基板集合体の上面図、また、図50は本発
明の実施形態7の撮像モジュールの製造工程における半
導体ウエハの上面図である。図51は本発明の実施形態
7の撮像モジュールの製造工程における光学素子半導体
ウエハ接合体から撮像モジュールを切り離す工程を示し
た上面図である。
FIG. 48 is a top view showing the upper substrate assembly in the manufacturing process of the image pickup module according to the seventh embodiment of the present invention.
49 is a top view of the lower substrate assembly in the manufacturing process of the image pickup module of the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 50 is a top view of the semiconductor wafer in the manufacturing process of the image pickup module of the seventh embodiment of the present invention. FIG. 51 is a top view showing a step of separating the image pickup module from the optical element semiconductor wafer bonded body in the process of manufacturing the image pickup module according to the seventh embodiment of the present invention.

【0247】先ず、図48において、717は光学素子
集合体の上基板集合体、後の工程で2個の撮像モジュー
ルのために2つの上基板501に分割される。図49に
おいて、714は同じく光学素子集合体の下基板集合体
で、この上基板集合体717と下基板集合体714を透
光性の接着剤で隙間なく接着することにより板状透明体
の光学素子集合体となる。そして、これらのピッチは次
に説明する半導体ウエハに形成された半導体チップのピ
ッチに等しい。図51に示す半導体ウエハ710には公
知の工程により多数の受光素子配列712と回路が設け
られ、境界線711の外側に沿って切り分けて、外部の
電気回路に接続することにより、各々が半導体チップと
して機能する。図51において、矢印Bは後のダイシン
グ工程におけるダイシングブレードの位置と移動方向を
示している。また、半導体ウエハ710にはスクリーン
印刷することで形成された接着剤713としての紫外線
硬化型のエポキシ樹脂があり、このエポキシ樹脂を用い
て光学素子集合体と半導体ウエハ710とが接着され
る。図50には1つの光学素子集合体719のみを示し
た。
First, in FIG. 48, reference numeral 717 denotes an upper substrate assembly of an optical element assembly, which is divided into two upper substrates 501 for two image pickup modules in a later step. In FIG. 49, reference numeral 714 denotes a lower substrate assembly of the optical element assembly, and the upper substrate assembly 717 and the lower substrate assembly 714 are adhered to each other with a light-transmissive adhesive without any gap, thereby forming an optical plate-shaped optical member. It becomes an element assembly. Then, these pitches are equal to the pitch of the semiconductor chips formed on the semiconductor wafer described below. A semiconductor wafer 710 shown in FIG. 51 is provided with a large number of light-receiving element arrays 712 and circuits by a known process, and is cut along the outside of a boundary line 711 and connected to an external electric circuit, whereby each semiconductor chip Function as. In FIG. 51, arrow B indicates the position and moving direction of the dicing blade in the subsequent dicing process. Further, the semiconductor wafer 710 has an ultraviolet curing epoxy resin as an adhesive 713 formed by screen printing, and the optical element assembly and the semiconductor wafer 710 are bonded using this epoxy resin. FIG. 50 shows only one optical element assembly 719.

【0248】そして、この場合光学素子集合体719と
半導体ウエハ710との一度の位置合わせで、後の工程
で切り分けられて完成する撮像モジュールの全てについ
て位置合わせが完了するという極めて大きな利点があ
る。
In this case, there is an extremely great advantage that the alignment of the optical element assembly 719 and the semiconductor wafer 710 is completed once, and the alignment is completed for all of the image pickup modules which are separated and completed in the subsequent steps.

【0249】この接着工程では、図50に示すごとく半
導体ウエハ710上に形成されたエポキシ樹脂を紫外線
照射で半硬化させた後、所定のギャップが形成されるま
でプレスし、若干の加熱処理をして完全硬化を行い、光
学素子集合体719と半導体ウエハ710とのギャップ
を設定して、物体像が受光素子配列712上にシャープ
に結像するよう調節する。
In this adhesion step, as shown in FIG. 50, the epoxy resin formed on the semiconductor wafer 710 is semi-cured by irradiation of ultraviolet rays, and then pressed until a predetermined gap is formed, and a slight heat treatment is performed. Complete curing is performed, a gap between the optical element assembly 719 and the semiconductor wafer 710 is set, and adjustment is performed so that an object image is sharply formed on the light receiving element array 712.

【0250】全ての光学素子集合体719の接着が終了
すると、図51に示すようになる。
When the bonding of all the optical element assemblies 719 is completed, it becomes as shown in FIG.

【0251】光学素子集合体719は半導体ウエハ71
0上に形成された半導体チップ503と同数の光学素子
を備えていない。ここでは、図51に示す光学素子集合
体719では2組の凸レンズを形成し、半導体ウエハ7
10上に11個の光学素子集合体719を固着し、続く
ダイシング工程でそれぞれを2つの光学素子に切り分け
最終的に22個の撮像素子を得る。1つの光学素子集合
体719のサイズはステッパーの有効露光サイズに収ま
る最大の大きさにすると、1枚のウエハから製造できる
撮像モジュールの数を多くすることができ、コスト面で
有利である。
The optical element assembly 719 is the semiconductor wafer 71.
It does not have the same number of optical elements as the semiconductor chips 503 formed on the optical disc. Here, two sets of convex lenses are formed in the optical element assembly 719 shown in FIG.
Eleven optical element aggregates 719 are fixed onto 10 and divided into two optical elements in the subsequent dicing step to finally obtain 22 image pickup elements. If the size of one optical element assembly 719 is set to the maximum size that fits within the effective exposure size of the stepper, the number of imaging modules that can be manufactured from one wafer can be increased, which is advantageous in terms of cost.

【0252】このように光学素子集合体719上に形成
する光学素子512の数を半導体ウエハ710上に形成
する半導体チップの数よりも少なくし、さらに、光学素
子集合体間に若干の隙間を設ければ、冶具への裏面吸着
によって精度を上げていた半導体ウエハの平面性が、吸
着の解除と共に悪化した場合にも、光学素子と半導体チ
ップとの位置関係を悪化させることがほとんどない。昨
今、半導体ウエハの直径が大型化する傾向が一段と強く
なっているが、こういった構成をとれば、容易に高い良
品率を得ることができる。なお、半導体ウエハ710の
全半導体チップ数と同じ数の光学素子を備えた大型の光
学素子集合体を用いるようにしてもよい。
As described above, the number of optical elements 512 formed on the optical element assembly 719 is made smaller than the number of semiconductor chips formed on the semiconductor wafer 710, and a slight gap is provided between the optical element assemblies. In this case, even if the flatness of the semiconductor wafer, which has been improved in accuracy by the back surface suction on the jig, deteriorates with the release of the suction, the positional relationship between the optical element and the semiconductor chip is hardly deteriorated. Recently, the tendency for the diameter of a semiconductor wafer to become larger has become stronger, but with such a structure, a high yield rate can be easily obtained. Note that a large-sized optical element assembly having the same number of optical elements as the total number of semiconductor chips of the semiconductor wafer 710 may be used.

【0253】半導体ウエハ710、光学素子集合体71
9が固着された後は、光学素子半導体ウエハ接合体を撮
像モジュールに切り分けるダイシング工程に移行する。
半導体ウエハやガラス基板あるいは樹脂基板のダイシン
グには例えば特開平11−345785号公報や特開2
000−061677号公報に開示されている切削加工
装置あるいはレーザー加工装置を用いる。前者のように
ダイシングブレードを用いて切削加工を行う場合には、
切削水を掛けて冷却しながら、先ず図50に示す矢印B
に沿ってダイシングブレードを制御し、半導体ウエハ7
10の裏面から半導体ウエハ710のみを切断する。
Semiconductor wafer 710, optical element assembly 71
After 9 is fixed, the process moves to a dicing process for cutting the optical element semiconductor wafer bonded body into image pickup modules.
For dicing semiconductor wafers, glass substrates, or resin substrates, for example, JP-A-11-345785 and JP-A-2
The cutting apparatus or laser processing apparatus disclosed in Japanese Patent Publication No. 000-061677 is used. When performing cutting using a dicing blade like the former,
While cooling by applying cutting water, first, the arrow B shown in FIG.
By controlling the dicing blade along the semiconductor wafer 7
Only the semiconductor wafer 710 is cut from the back surface of 10.

【0254】次に、図51に示す矢印Iに沿ってダイシ
ングブレードを制御し、光学素子集合体719の表面か
ら光学素子集合体719のみを切断する。
Next, the dicing blade is controlled along the arrow I shown in FIG. 51 to cut only the optical element assembly 719 from the surface of the optical element assembly 719.

【0255】この際、ダイシングマークとしては光学素
子集合体719にエッチングで形成した溝、フォトリソ
グラフィー技術による金属マーク、あるいはレプリカで
形成した樹脂の凸部とする。特に、結像作用部であるレ
ンズと同時にレプリカで形成すれば、製作工程を減らす
ことができる。
At this time, the dicing marks are grooves formed by etching the optical element assembly 719, metal marks formed by photolithography technique, or resin protrusions formed by replica. In particular, if the replica is formed at the same time as the lens that is the image forming action portion, the manufacturing process can be reduced.

【0256】なお、ダイシング位置を避けて半導体ウエ
ハ710と光学素子集合体719とを接着するための接
着剤層を設けたので、エポキシ樹脂がダイシングブレー
ドとの摩擦熱で溶けたり、細かい破片となったり、ある
いはカーボン粒となったりして、レンズ面に付着し、撮
像モジュールの品質を低下させるといったことが発生し
ない。
Since the adhesive layer for adhering the semiconductor wafer 710 and the optical element assembly 719 is provided while avoiding the dicing position, the epoxy resin is melted by frictional heat with the dicing blade or becomes fine fragments. It does not occur that the quality of the image pickup module is deteriorated by being attached to the lens surface by forming carbon particles or carbon particles.

【0257】また、ダイシングブレードが通過する位置
からはレプリカ樹脂を除いてあるので、無理な力が加わ
ることがなく、レンズ部にひずみや応力が発生するとい
った不具合はない。以上の諸工程によって切り分けら
れ、本実施形態の図40(A)及び図40(B)に示し
た形態の撮像モジュールが得られる。
Further, since the replica resin is removed from the position where the dicing blade passes, no unreasonable force is applied and distortion or stress is not generated in the lens portion. The process is divided into the above steps to obtain the imaging module of the embodiment shown in FIGS. 40A and 40B.

【0258】このとき、ダイシング工程においては表裏
から位相をずらして切断するようにしたためボンディン
グワイヤ用のパッド部も図40(A)に示すように露出
させることができ、後の電気回路との接続工程も容易に
できる。
At this time, in the dicing process, since the cutting is performed by shifting the phase from the front and back, the pad portion for the bonding wire can also be exposed as shown in FIG. 40 (A), and connection with the subsequent electric circuit. The process can also be facilitated.

【0259】また、この実施形態によれば、結像レンズ
801、802、803及び804と半導体チップ50
3とを結合する工程で、一つ一つの撮像モジュールごと
に結像レンズと半導体チップ503とのアクティブアセ
ンブリを必要とせず、半導体ウエハ710の段階で一度
に光学素子との位置合わせができてしまうので、調整工
数を大幅に減らすことが可能なのでより好適である。
According to this embodiment, the imaging lenses 801, 802, 803 and 804 and the semiconductor chip 50 are also included.
In the process of connecting the semiconductor wafer 3 and the image pickup module 3, the active assembly of the imaging lens and the semiconductor chip 503 is not required for each image pickup module, and the alignment with the optical element can be performed at one time at the stage of the semiconductor wafer 710. Therefore, the number of adjustment steps can be greatly reduced, which is more preferable.

【0260】(実施形態8)本実施形態では遮光性を高
めた撮像モジュールについて図52及び図53を用いて
説明する。
(Embodiment 8) In this embodiment, an image pickup module having an improved light shielding property will be described with reference to FIGS. 52 and 53.

【0261】図52は本発明の実施形態8の撮像モジュ
ールの上面図、図53は図52の撮像モジュールの53
−53線における模式的断面図である。
FIG. 52 is a top view of the image pickup module of the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 53 is the image pickup module 53 of FIG.
It is a schematic cross section in the line -53.

【0262】図52において、224は受光素子配列が
受光する波長域に対して充分な遮光性を有する遮光板で
ある。
In FIG. 52, reference numeral 224 designates a light shielding plate having a sufficient light shielding property for the wavelength range received by the light receiving element array.

【0263】又、同じ符号を付した部分については前述
してあり、その説明は省略する。なお、本実施形態が実
施形態7と異なる点は、本実施形態の撮像モジュールは
遮光性を高めるために遮光版224が形成されている点
である。
The parts having the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted. Note that the present embodiment is different from the seventh embodiment in that the image pickup module of the present embodiment is provided with a light shielding plate 224 in order to enhance the light shielding property.

【0264】遮光板224は図40(A)及び図40
(B)を用いて先に説明した実施形態7の撮像モジュー
ルの上面に固着されて形成される。
The light shielding plate 224 is shown in FIGS.
It is formed by being fixedly attached to the upper surface of the imaging module of the seventh embodiment described above using (B).

【0265】遮光板224は2つの開口500、600
を有し、開口500内には凸レンズ801と802が、
開口600内には凸レンズ803と804がそれぞれ位
置している。上基板501の凸レンズ801、802、
803及び804以外の部分をできるだけ遮光すること
によって、絞り遮光層506の外側から入射する迷光の
発生を防ぐことができる。
The light blocking plate 224 has two openings 500 and 600.
With convex lenses 801 and 802 in the opening 500,
Convex lenses 803 and 804 are located in the opening 600, respectively. Convex lenses 801, 802 on the upper substrate 501,
By shielding the portions other than 803 and 804 as much as possible, it is possible to prevent the generation of stray light incident from the outside of the diaphragm light-shielding layer 506.

【0266】(実施形態9)本実施形態では実施形態1
〜8の撮像モジュールを利用した撮像機器について説明
する。
(Embodiment 9) In this embodiment, Embodiment 1
An imaging device using the imaging modules 8 to 8 will be described.

【0267】尚、本実施形態で説明する撮像機器は、実
施形態7で説明した複眼光学素子を用いて薄型化したこ
とを特徴としている。
The image pickup apparatus described in this embodiment is characterized in that it is made thin using the compound eye optical element described in Embodiment 7.

【0268】図54(A)、図54(B)、及び図54
(C)は本発明による撮像モジュールを有したデジタル
カラーカメラの全体を示した図であって、図54(A)
は裏面図、図54(B)は裏面図54(A)の左方から
見た側面図、図54(C)は裏面図54(A)の右方か
ら見た側面図である。図55は図54に示したデジタル
カラーカメラにおける55―55線における模式的断面
図である。なお、本実施形態においてはカラーフィルタ
ーを搭載したデジタルカラーカメラを例にあげている
が、当然カラーフィルターを有さないデジタルカメラで
あっても良い。
54 (A), 54 (B), and 54.
FIG. 54C is a diagram showing the entire digital color camera having the image pickup module according to the present invention, and FIG.
54B is a side view seen from the left side of the backside view 54A, and FIG. 54C is a sideview seen from the right side of the backside view 54A. 55 is a schematic sectional view taken along line 55-55 of the digital color camera shown in FIG. 54. In the present embodiment, a digital color camera equipped with a color filter is taken as an example, but a digital camera without a color filter may of course be used.

【0269】図54において、401はカード型のカメ
ラ本体、405はメインスイッチ、406はレリーズ
釦、407は使用者がカメラの状態をセットするための
スイッチ、410は残りの撮影可能枚数の表示部であ
る。411はファインダー接眼窓であって、ファインダ
ーに入射した物体光がここから射出する。412は外部
のコンピュータ等に接続して、データの送受信をするた
めの規格化された接続端子、423は接点保護カバー、
211は内部に位置する撮像モジュールである。カメラ
本体401をPCカードと同一サイズとして、パーソナ
ルコンピュータに装着するようにしても良い。この場合
は、長さ85.6mm、幅54.0mm、厚さ3.3mm(P
Cカード規格Type1)あるいは5.0mm(PCカー
ド規格Type2)である。なお、本実施形態はデジタ
ルカラーカメラの一例を示しているだけであって、デジ
タルカラーカメラの機能は本実施形態に限定されない。
In FIG. 54, reference numeral 401 is a card type camera body, 405 is a main switch, 406 is a release button, 407 is a switch for the user to set the state of the camera, and 410 is a display section for the remaining number of shootable images. Is. Reference numeral 411 denotes a viewfinder eyepiece window through which the object light incident on the viewfinder exits. Reference numeral 412 is a standardized connection terminal for connecting to an external computer or the like and transmitting / receiving data, 423 is a contact protection cover,
Reference numeral 211 denotes an image pickup module located inside. The camera body 401 may have the same size as the PC card and may be mounted on the personal computer. In this case, the length is 85.6 mm, the width is 54.0 mm, and the thickness is 3.3 mm (P
C card standard Type 1) or 5.0 mm (PC card standard Type 2). Note that this embodiment only shows an example of a digital color camera, and the functions of the digital color camera are not limited to this embodiment.

【0270】図55において、414はカメラの各構成
要素を保持する筐体、415は裏蓋、211は撮像モジ
ュール、416はレリーズ釦406が押下されたときに
オンするスイッチ、420は保護ガラスである。保護ガ
ラス420にはゴーストの発生を避けるために増透コー
トが施されている。さらに、撮像する範囲以外からの光
が撮像モジュール211に入射するのをできるだけ減ず
るため、有効部以外の領域に遮光のためのカバー421
が設けられている。スイッチ416はレリーズ釦406
を半分だけ押下すると閉成する第一段回路と、終端まで
押下されると閉成する第二段回路を備えている。
In FIG. 55, 414 is a housing for holding each component of the camera, 415 is a back cover, 211 is an image pickup module, 416 is a switch which is turned on when the release button 406 is pressed, and 420 is protective glass. is there. The protective glass 420 is provided with a transparent coating to avoid the generation of ghosts. Furthermore, in order to reduce the incidence of light from outside the imaging range on the imaging module 211 as much as possible, the cover 421 for blocking light is provided in the area other than the effective portion.
Is provided. The switch 416 is a release button 406.
It has a first-stage circuit that closes when is pressed down by half and a second-stage circuit that closes when pressed down to the end.

【0271】418と419はファインダー光学系を形
成する第一および第二プリズムである。第一、第二プリ
ズム418、419はアクリル樹脂等の透明材料で形成
され、両者には同一の屈折率を持たせてある。また、内
部を光線が直進するように埋まった状態となっている。
第一および第二プリズムの間のエアギャップで起こる光
の全反射を利用し、ファインダーとして機能させる。
Reference numerals 418 and 419 are first and second prisms forming a finder optical system. The first and second prisms 418 and 419 are formed of a transparent material such as acrylic resin, and both have the same refractive index. In addition, it is in a state of being buried so that the light ray goes straight inside.
It utilizes the total internal reflection of light that occurs in the air gap between the first and second prisms to act as a finder.

【0272】さらに、保護ガラス420と撮像モジュー
ル211の間には、撮像モジュール211内の絞り遮光
層506の周囲にある透明領域を通して迷光が発生する
のを防ぐために遮光板422が設けられ、筐体414に
固着されている。
Further, a light shielding plate 422 is provided between the protective glass 420 and the image pickup module 211 in order to prevent stray light from being generated through a transparent region around the diaphragm light shielding layer 506 in the image pickup module 211, and a housing is provided. It is fixed to 414.

【0273】遮光板422には第7の実施形態の遮光板
224と同じようにレンズ部801、802、803及
び804に物体光を取り入れるための開口が設けられ、
これ以外からの光の入射を防いでいる。したがって、こ
ういったデジタルカラーカメラで迷光のない極めてシャ
ープな画像を撮影することができる。
Like the light-shielding plate 224 of the seventh embodiment, the light-shielding plate 422 is provided with openings for taking in object light in the lens portions 801, 802, 803 and 804.
The incidence of light from other than this is prevented. Therefore, an extremely sharp image without stray light can be taken with such a digital color camera.

【0274】次に上述した各実施形態の撮像モジュール
をスチルカメラに適用した場合の一実施例について図5
6を用いて説明する。図56は本発明の撮像モジュール
を“スチルビデオカメラ”に適用した場合を示すブロッ
ク図である。
Next, an example in which the image pickup module of each of the above-described embodiments is applied to a still camera is shown in FIG.
This will be described using 6. FIG. 56 is a block diagram showing a case where the image pickup module of the present invention is applied to a "still video camera".

【0275】図56において、1101はレンズのプロ
テクトとメインスイッチを兼ねるバリア、1102は被
写体の光学像を固体撮像素子1104に結像させるレン
ズ、1103はレンズ1102を通った光量を制限する
ための絞り、1104はレンズ1102で結像された被
写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子であ
る。レンズ1102、絞り1103、固体撮像素子11
04は撮像モジュールを構成する。1106は固体撮像
素子1104より出力される画像信号のアナログ−ディ
ジタル変換を行うA/D変換器、1107はA/D変換
器1106より出力された画像データに各種の補正を行
ったりデータを圧縮したりする信号処理部、1108は
固体撮像素子1104、撮像信号処理回路1105、A
/D変換器1106、信号処理部1107に、各種タイ
ミング信号を出力するタイミング発生部、1109は各
種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・
演算部、1110は画像データを一時的に記憶するため
のメモリ部、1111は記録媒体に記録または読み出し
を行うためのインターフェース部、1112は画像デー
タの記録または読み出しを行うための半導体メモリ等の
着脱可能な記録媒体、1113は外部コンピュータ等と
通信するためのインターフェース部である。
In FIG. 56, 1101 is a barrier which also serves as a lens switch and a main switch, 1102 is a lens for forming an optical image of a subject on a solid-state image sensor 1104, and 1103 is an aperture for limiting the amount of light passing through the lens 1102. Reference numeral 1104 denotes a solid-state image sensor for taking in the subject formed by the lens 1102 as an image signal. Lens 1102, aperture 1103, solid-state image sensor 11
Reference numeral 04 constitutes an image pickup module. Reference numeral 1106 denotes an A / D converter that performs analog-digital conversion of the image signal output from the solid-state image sensor 1104, and 1107 performs various corrections on the image data output from the A / D converter 1106 and compresses the data. A signal processing unit 1108, a solid-state imaging device 1104, an imaging signal processing circuit 1105, A
A timing generator that outputs various timing signals to the D / D converter 1106 and the signal processor 1107 is an overall control that controls various operations and the entire still video camera.
An arithmetic unit 1110 is a memory unit for temporarily storing image data, 1111 is an interface unit for recording or reading on a recording medium, and 1112 is a detachable semiconductor memory or the like for recording or reading image data. A possible recording medium 1113 is an interface unit for communicating with an external computer or the like.

【0276】次に、前述の構成における撮影時のスチル
ビデオカメラの動作について、説明する。
Next, the operation of the still video camera at the time of shooting in the above-mentioned structure will be described.

【0277】バリア1101がオープンされるとメイン
電源がオンされ、次にコントロールの電源がオンし、さ
らに、A/D変換器1106などの撮像系回路の電源が
オンされる。
When the barrier 1101 is opened, the main power source is turned on, then the control power source is turned on, and further, the image pickup system circuits such as the A / D converter 1106 are turned on.

【0278】それから、露光量を制御するために、全体
制御・演算部1109は固体撮像素子1104の蓄積時
間を制御する。固体撮像素子4から出力された信号はA
/D変換器1106で変換された後、信号処理部110
7に入力される。そのデータを基に露出の演算を全体制
御・演算部1109で行う。
Then, in order to control the exposure amount, the overall control / arithmetic unit 1109 controls the accumulation time of the solid-state image pickup device 1104. The signal output from the solid-state image sensor 4 is A
After being converted by the / D converter 1106, the signal processing unit 110
Input to 7. The overall control / calculation unit 1109 calculates the exposure based on the data.

【0279】この測光を行った結果により明るさを判断
し、その結果に応じて全体制御・演算部1109は蓄積
時間を再び制御する。
The brightness is determined based on the result of the photometry, and the overall control / calculation unit 1109 controls the accumulation time again according to the result.

【0280】そして、適切な露光量が確認された後に本
露光が始まる。露光が終了すると、固体撮像素子110
4から出力された画像信号はA/D変換器1106でA
−D変換され、信号処理部1107を通り全体制御・演
算1109によりメモリ部に書き込まれる。その後、メ
モリ部1110に蓄積されたデータは、全体制御・演算
部1109の制御により記録媒体制御I/F部を通り半
導体メモリ等の着脱可能な記録媒体1112に記録され
る。又外部I/F部1113を通り直接コンピュータ等
に入力して画像の加工を行ってもよい。
Then, after the proper exposure amount is confirmed, the main exposure is started. When the exposure is completed, the solid-state image sensor 110
The image signal output from the A.D.
The signal is converted to −D and is written in the memory through the signal processing unit 1107 and the overall control / calculation 1109. Thereafter, the data accumulated in the memory unit 1110 is recorded on the removable recording medium 1112 such as a semiconductor memory through the recording medium control I / F unit under the control of the overall control / arithmetic unit 1109. Further, the image may be processed by directly inputting it to a computer or the like through the external I / F unit 1113.

【0281】さらには、動画を記録するように構成して
も良い。
Furthermore, it may be so arranged that a moving picture is recorded.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(A)は本発明の実施形態1の撮像モジュール
の模式的断面図、(B)は本発明の撮像モジュールの別
の構成を示した模式的断面図である。
1A is a schematic cross-sectional view of an image pickup module according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view showing another configuration of the image pickup module of the present invention.

【図2】(A)は本発明の実施形態1の撮像モジュール
の光学素子を構成する一要素である上基板の上面図、
(B)は本発明の実施形態1の撮像モジュールの光学素
子を構成する一要素である下基板の上面図、(C)は本
発明の実施形態1の撮像モジュールの半導体チップを示
した上面図である。
FIG. 2A is a top view of an upper substrate which is an element constituting an optical element of the image pickup module according to the first embodiment of the present invention;
(B) is a top view of a lower substrate which is an element constituting an optical element of the image pickup module of Embodiment 1 of the present invention, and (C) is a top view showing a semiconductor chip of the image pickup module of Embodiment 1 of the present invention. Is.

【図3】図2(C)に示した3―3線の位置における半
導体チップの模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor chip at the position of line 3-3 shown in FIG. 2 (C).

【図4】本発明の実施形態1の撮像モジュールに対して
光の入射方向を示した模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the incident direction of light with respect to the image pickup module according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施形態1の撮像モジュールの製造工
程における上基板集合体の上面図である。
FIG. 5 is a top view of the upper substrate assembly in the manufacturing process of the imaging module according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施形態1の撮像モジュールの製造工
程における下基板集合体の上面図である。
FIG. 6 is a top view of the lower substrate assembly in the manufacturing process of the imaging module according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施形態1の撮像モジュールの製造工
程における半導体ウエハの上面図である。
FIG. 7 is a top view of the semiconductor wafer in the manufacturing process of the imaging module according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施形態1の撮像モジュールの製造工
程における接着剤の硬化工程の模式的断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the adhesive curing process in the manufacturing process of the imaging module according to the first embodiment of the present invention.

【図9】(A)は本発明の実施形態1の撮像モジュール
の製造工程において光学素子半導体ウエハ接合体から撮
像モジュールを切り離す工程を示した上面図、(B)は
図9Aの9B−9B線における断面を示した模式的断面
図である。
9A is a top view showing a step of separating the imaging module from the optical element semiconductor wafer bonded body in the manufacturing process of the imaging module of Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 9B is a line 9B-9B in FIG. 9A. 3 is a schematic cross-sectional view showing a cross section in FIG.

【図10】上基板集合体上に2つの凸レンズが形成され
た上面図である。
FIG. 10 is a top view in which two convex lenses are formed on the upper substrate aggregate.

【図11】本発明の実施形態1の撮像モジュールの製造
工程における光学素子半導体ウエハ接合体のダイシング
工程を示した模式的断面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a dicing step of the optical element semiconductor wafer bonded body in the manufacturing process of the imaging module of the first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施形態2の撮像モジュールの模式
的断面図である。
FIG. 12 is a schematic sectional view of an image pickup module according to a second embodiment of the present invention.

【図13】(A)は本発明の実施形態2の撮像モジュー
ルの光学素子を構成する一要素である下基板の上面図、
(B)は本発明の実施形態2の撮像モジュールの半導体
チップを示した上面図である。
FIG. 13A is a top view of a lower substrate which is an element constituting an optical element of the image pickup module according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 7B is a top view showing a semiconductor chip of the image pickup module according to the second embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施形態2の撮像モジュールの製造
工程において光学素子集合体と半導体ウエハを貼り合わ
せる際の半導体ウエハの上面図である。
FIG. 14 is a top view of the semiconductor wafer when the optical element assembly and the semiconductor wafer are bonded together in the manufacturing process of the imaging module according to the second embodiment of the present invention.

【図15】(A)は本発明の実施形態3の撮像モジュー
ルの下基板を示した上面図、(B)は本発明の実施形態
3の撮像モジュールの半導体チップを示した上面図であ
る。
15A is a top view showing a lower substrate of an image pickup module of Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 15B is a top view showing a semiconductor chip of the image pickup module of Embodiment 3 of the present invention.

【図16】本発明の実施形態3の撮像モジュールの製造
工程における下基板集合体の上面図である。
FIG. 16 is a top view of the lower substrate assembly in the manufacturing process of the imaging module according to the third embodiment of the present invention.

【図17】本発明の実施形態3の撮像モジュールの製造
工程における半導体ウエハの上面図である。
FIG. 17 is a top view of the semiconductor wafer in the manufacturing process of the imaging module according to the third embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施形態3の撮像モジュールの製造
工程における上基板集合体上面図である。
FIG. 18 is a top view of the upper substrate assembly in the manufacturing process of the imaging module according to the third embodiment of the present invention.

【図19】図18における19−19線の模式的断面図
である。
19 is a schematic cross-sectional view taken along the line 19-19 in FIG.

【図20】本発明の実施形態3の撮像モジュールの製造
工程における光学素子半導体ウエハ接合体のダイシング
工程を示した模式的断面図である。
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a dicing process of an optical element / semiconductor wafer bonded body in the manufacturing process of the imaging module of the third embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第3実施形態の撮像モジュールの上
面図である。
FIG. 21 is a top view of the image pickup module according to the third embodiment of the present invention.

【図22】図21の撮像モジュールにの22−22線に
おける模式的断面図である。
22 is a schematic cross-sectional view taken along line 22-22 of the imaging module in FIG.

【図23】本発明の実施形態3の撮像モジュールと外部
の電気回路との接続状態と封止状態を示した模式的断面
図である。
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing a connected state and a sealed state between the image pickup module and the external electric circuit according to the third embodiment of the present invention.

【図24】本発明の実施形態4の撮像モジュールの製造
工程における光学素子半導体ウエハ接合体への紫外線照
射工程を示した模式的断面図である。
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing a step of irradiating an optical element semiconductor wafer bonded body with an ultraviolet ray in the manufacturing process of the imaging module of the fourth embodiment of the present invention.

【図25】図25は本発明の実施形態4の撮像モジュー
ルを示した模式的断面図である。
FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing an image pickup module according to a fourth embodiment of the present invention.

【図26】(A)は本発明の実施形態5の撮像モジュー
ルの上面図、(B)は図26(A)の26B−26B線に
おける模式的断面図、(C)は本発明の実施形態5の撮
像モジュールを構成する一要素である半導体チップの上
面図である。
26A is a top view of the image pickup module according to the fifth embodiment of the present invention, FIG. 26B is a schematic cross-sectional view taken along the line 26B-26B of FIG. 26A, and FIG. 5 is a top view of a semiconductor chip, which is one element of the image pickup module of FIG.

【図27】図26(c)におけるZ領域を拡大した模式的
断面図である。
27 is a schematic cross-sectional view enlarging the Z region in FIG. 26 (c).

【図28】本発明の実施形態5の撮像モジュールに搭載
された複眼レンズの物体像と撮像領域との位置関係を示
した図である。
FIG. 28 is a diagram showing a positional relationship between an object image of a compound eye lens mounted on an image pickup module according to a fifth embodiment of the present invention and an image pickup area.

【図29】図28の撮像領域を投影した時の画素の位置
関係を示した図である。
FIG. 29 is a diagram showing a positional relationship of pixels when the imaging region of FIG. 28 is projected.

【図30】本発明の実施形態5の撮像モジュールに搭載
されているスペーサの集合体を示した上面図である。
FIG. 30 is a top view showing an aggregate of spacers mounted on the imaging module according to the fifth embodiment of the present invention.

【図31】本発明の実施形態5の撮像モジュールの製造
工程における半導体ウエハの上面図である。
FIG. 31 is a top view of the semiconductor wafer in the manufacturing process of the imaging module according to the fifth embodiment of the present invention.

【図32】本発明の実施形態5の撮像モジュールの製造
工程において半導体ウエハにスペーサ集合体を貼り付け
た工程を示した上面図である。
FIG. 32 is a top view showing a step of attaching a spacer assembly to a semiconductor wafer in the manufacturing process of the imaging module according to the fifth embodiment of the present invention.

【図33】赤外線カットフィルタの分光透過率特性を示
した図である。
FIG. 33 is a diagram showing a spectral transmittance characteristic of an infrared cut filter.

【図34】本発明の実施形態5の撮像モジュールの製造
工程において1つの撮像モジュール用に複眼光学素子が
切り離される前の複眼光学素子集合体と半導体ウエハと
か接着した工程を示した上面図である。
FIG. 34 is a top view showing a step of adhering the compound eye optical element assembly and the semiconductor wafer before the compound eye optical element is separated for one image pickup module in the manufacturing process of the image pickup module according to the fifth embodiment of the present invention. .

【図35】本発明の実施形態5の撮像モジュールの製造
工程において半導体ウエハをダイシングブレードでダイ
シングする工程の模式的断面図である。
FIG. 35 is a schematic cross-sectional view of a process of dicing a semiconductor wafer with a dicing blade in the process of manufacturing the image pickup module according to the fifth embodiment of the present invention.

【図36】本発明の実施形態5の撮像モジュールと外部
の電気回路との接続状態と封止状態を示した模式的断面
図である。
FIG. 36 is a schematic cross-sectional view showing a connected state and a sealed state between the image pickup module and the external electric circuit according to the fifth embodiment of the present invention.

【図37】本発明の実施形態6の撮像モジュールを示し
た模式的断面図である。
FIG. 37 is a schematic sectional view showing an image pickup module according to the sixth embodiment of the present invention.

【図38】本発明の実施形態6の撮像モジュールの製造
工程における光学素子半導体ウエハ接合体への紫外線照
射工程を示した模式的断面図である。
FIG. 38 is a schematic cross-sectional view showing a step of irradiating an optical element-semiconductor wafer bonded body with an ultraviolet ray in the manufacturing process of the imaging module of the sixth embodiment of the present invention.

【図39】本発明の実施形態6の撮像モジュールを構成
する一要素である光学素子集合体の上面図である。
FIG. 39 is a top view of an optical element assembly which is one element of the image pickup module according to the sixth embodiment of the present invention.

【図40】(A)は本発明の実施形態7の撮像モジュー
ルの上面図、(B)は図40(A)の40B−40B線
における模式的断面図である。
40A is a top view of the image pickup module of Embodiment 7 of the present invention, and FIG. 40B is a schematic cross-sectional view taken along line 40B-40B of FIG. 40A.

【図41】本発明の実施形態7の撮像モジュールの下基
板を示した上面図である。
FIG. 41 is a top view showing the lower substrate of the imaging module of the seventh embodiment of the present invention.

【図42】本発明の実施形態7の撮像モジュールの半導
体チップを示した上面図である。
FIG. 42 is a top view showing a semiconductor chip of the image pickup module according to the seventh embodiment of the present invention.

【図43】本発明の実施形態7の撮像モジュールにおい
てマイクロレンズの機能を示すために図42のz領域を
拡大した模式的断面図である。
FIG. 43 is a schematic cross-sectional view in which the z region in FIG. 42 is enlarged to show the function of the microlens in the imaging module of the seventh embodiment of the present invention.

【図44】本発明の実施形態7の撮像モジュールの半導
体チップの受光素子配列と物体像との位置関係について
示した図である。
FIG. 44 is a diagram showing a positional relationship between the light receiving element array of the semiconductor chip of the image pickup module of the seventh embodiment of the present invention and an object image.

【図45】本発明の実施形態7の撮像モジュールの受光
素子配列の機能を示した図である。
FIG. 45 is a diagram showing the function of the light-receiving element array of the imaging module according to the seventh embodiment of the present invention.

【図46】本発明の実施形態7の撮像モジュールと外部
の電気回路との接続状態と封止状態を表した模式的断面
図である。
FIG. 46 is a schematic cross-sectional view showing a connected state and a sealed state between the image pickup module and the external electric circuit according to the seventh embodiment of the present invention.

【図47】本発明の実施形態7において別の構成をした
撮像モジュールを示した模式的断面図である。
FIG. 47 is a schematic cross-sectional view showing an image pickup module having another configuration according to the seventh embodiment of the present invention.

【図48】本発明の実施形態7の撮像モジュールの製造
工程における上基板集合体の上面図である。
FIG. 48 is a top view of the upper substrate assembly in the manufacturing process of the imaging module according to the seventh embodiment of the present invention.

【図49】本発明の実施形態7の撮像モジュールの製造
工程における下基板集合体の上面図である。
FIG. 49 is a top view of the lower substrate assembly in the manufacturing process of the imaging module according to the seventh embodiment of the present invention.

【図50】本発明の実施形態7の撮像モジュールの製造
工程における半導体ウエハの上面図である。
FIG. 50 is a top view of the semiconductor wafer in the manufacturing process of the imaging module according to the seventh embodiment of the present invention.

【図51】本発明の実施形態7の撮像モジュールの製造
工程における光学素子半導体ウエハ接合体から撮像モジ
ュールを切り離す工程を示した上面図である。
FIG. 51 is a top view showing a step of separating the image pickup module from the optical element semiconductor wafer bonded body in the process of manufacturing the image pickup module according to the seventh embodiment of the present invention.

【図52】本発明の実施形態8の撮像モジュールの上面
図である。
FIG. 52 is a top view of the image pickup module according to the eighth embodiment of the present invention.

【図53】図52の撮像モジュールの53−53線にお
ける模式的断面図である。
53 is a schematic cross-sectional view taken along the line 53-53 of the imaging module in FIG. 52.

【図54】(A)、(B)及び(C)は本発明の撮像モ
ジュールを有したデジタルカラーカメラの全体を示した
図である。
54 (A), (B) and (C) are views showing the entire digital color camera having the image pickup module of the present invention.

【図55】図54に示したデジタルカラーカメラにおけ
る55―55線における模式的断面図である。
55 is a schematic cross-sectional view taken along line 55-55 of the digital color camera shown in FIG. 54.

【図56】本発明の撮像モジュールを“スチルビデオカ
メラ”に適用した場合を示すブロック図である。
FIG. 56 is a block diagram showing a case where the image pickup module of the present invention is applied to a “still video camera”.

【図57】(A)は従来の撮像モジュールの模式的断面
図、(B)は従来の撮像モジュールの遮光部材を示した
上面図である。
57A is a schematic cross-sectional view of a conventional image pickup module, and FIG. 57B is a top view showing a light shielding member of the conventional image pickup module.

【図58】(A)〜(E)は、従来の撮像モジュールの
製造工程を示した模式的断面図である。
58A to 58E are schematic cross-sectional views showing the manufacturing process of the conventional imaging module.

【図59】(F)〜(H)は、従来の撮像モジュールの
製造工程を示した模式的断面図である。
59 (F) to (H) are schematic cross-sectional views showing the manufacturing process of the conventional imaging module.

【図60】従来の複数の半導体チップを搭載した透明基
板(ガラス基板)の上面図である。
FIG. 60 is a top view of a conventional transparent substrate (glass substrate) on which a plurality of semiconductor chips are mounted.

【図61】従来例の屈折率分布型レンズを用いた撮像モ
ジュールの斜視図である。
FIG. 61 is a perspective view of an image pickup module using a conventional gradient index lens.

【符号の説明】 101 上基板 102 下基板 103 絞り遮光層 104 半導体チップ 107 光学素子 100 凸レンズ 200 絞り開口[Explanation of symbols] 101 upper substrate 102 lower substrate 103 Aperture shield layer 104 semiconductor chip 107 optical element 100 convex lens 200 aperture

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA05 AA10 AB01 AB10 GB01 GB11 GB19 GC08 GC11 GD02 GD03 GD04 GD07 GD09 GD10 HA03 HA05 HA24 HA26 HA27 HA29 HA30 HA33 5F088 BA15 BA16 BB03 CB17 JA12 JA13 JA20    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4M118 AA05 AA10 AB01 AB10 GB01                       GB11 GB19 GC08 GC11 GD02                       GD03 GD04 GD07 GD09 GD10                       HA03 HA05 HA24 HA26 HA27                       HA29 HA30 HA33                 5F088 BA15 BA16 BB03 CB17 JA12                       JA13 JA20

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 受光素子配列を備えた半導体チップと、
前記受光素子配列上に光を導くための光学素子とを有す
る撮像モジュールにおいて、前記光学素子は結像作用部
と遮光層とを備え、前記半導体チップと前記光学素子と
の間であって且つ光の入射方向に対して前記遮光層を避
けた位置に形成された紫外線硬化型樹脂を有し、前記紫
外線硬化型樹脂を介して前記光学素子と前記半導体チッ
プとが固着されていることを特徴とする撮像モジュー
ル。
1. A semiconductor chip having a light-receiving element array,
In an imaging module having an optical element for guiding light onto the light-receiving element array, the optical element includes an image forming action section and a light-shielding layer, and is between the semiconductor chip and the optical element. An ultraviolet-curable resin formed at a position avoiding the light-shielding layer with respect to the incident direction of, and the optical element and the semiconductor chip are fixed to each other via the ultraviolet-curable resin. Image pickup module.
【請求項2】 前記半導体チップ上に形成された接着剤
の一部に内部の圧力を逃がすための開口が形成されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の撮像モジュール。
2. The image pickup module according to claim 1, wherein an opening for letting out an internal pressure is formed in a part of the adhesive formed on the semiconductor chip.
【請求項3】 前記光学素子と前記半導体チップは、一
方向又は二方向に一定間隔ずれて接着され、前記半導体
チップの上部解放位置に外部との電気的接続のための電
極パッドが形成されていることを特徴とする請求項1に
記載の撮像モジュール。
3. The optical element and the semiconductor chip are adhered to each other with a constant gap in one direction or two directions, and an electrode pad for electrical connection to the outside is formed at an upper open position of the semiconductor chip. The image pickup module according to claim 1, wherein the image pickup module is provided.
【請求項4】 前記光学素子は、複数の前記結像作用部
からなる複眼光学素子であることを特徴とする請求項1
に記載の撮像モジュール。
4. The optical element is a compound eye optical element including a plurality of the image forming action sections.
The imaging module according to.
【請求項5】 請求項1から4のいずれか1項に記載の
撮像モジュールを搭載したことを特徴とするデジタルカ
メラ。
5. A digital camera having the image pickup module according to claim 1 mounted therein.
【請求項6】 受光素子配列を備えた半導体チップと、
結像作用部と遮光層とを備えた光学素子とを有する撮像
モジュールの製造方法において、光学素子集合体と複数
の受光素子配列が設けられた半導体ウエハとを光の入射
方向に対して前記遮光層を避けた位置に形成された接着
剤で接着させる工程と、前記接着剤を硬化させる工程
と、前記結像作用部を避けた位置でダイシングする工程
と、を有することを特徴とする撮像モジュールの製造方
法。
6. A semiconductor chip having a light-receiving element array,
In a method of manufacturing an image pickup module having an imaging element and an optical element having a light-shielding layer, the optical element assembly and a semiconductor wafer provided with a plurality of light-receiving element arrays are shielded in the light incident direction. An image pickup module comprising: a step of adhering with an adhesive formed at a position avoiding layers, a step of curing the adhesive, and a step of dicing at a position avoiding the imaging action portion. Manufacturing method.
【請求項7】 前記ダイシング工程は、前記接着剤を避
けた領域或いは、前記光学素子の表面樹脂部がそれ以外
の樹脂部よりも薄く形成されている領域或いは、前記光
学素子の表面に形成された溝に沿ってダイシングする工
程であることを特徴とする請求項6記載の撮像モジュー
ルの製造方法。
7. The dicing step is performed on a region where the adhesive is avoided, a region where a surface resin portion of the optical element is formed thinner than other resin portions, or a surface of the optical element. The method of manufacturing an image pickup module according to claim 6, which is a step of dicing along the groove.
【請求項8】 半導体チップ上に設けられた光学素子を
有する撮像モジュールにおいて、 前記光学素子は第1のレンズと、第2のレンズとを備
え、前記第2のレンズは前記第1のレンズに対応して設
けられたことを特徴とする撮像モジュール。
8. An image pickup module having an optical element provided on a semiconductor chip, wherein the optical element includes a first lens and a second lens, and the second lens is the first lens. An imaging module, which is provided correspondingly.
【請求項9】 前記第2のレンズは屈折率分布型レンズ
であることを特徴とする請求項8に記載の撮像モジュー
ル。
9. The image pickup module according to claim 8, wherein the second lens is a gradient index lens.
【請求項10】 前記光学素子は、上基板と下基板とを
貼り合わせて構成されてあって、前記第1のレンズは上
基板に形成され、前記第2のレンズは前記下基板に形成
されていることを特徴とする請求項8に記載の撮像モジ
ュール。
10. The optical element is configured by bonding an upper substrate and a lower substrate to each other, the first lens is formed on the upper substrate, and the second lens is formed on the lower substrate. The imaging module according to claim 8, wherein
【請求項11】 前記第1のレンズの光軸と前記第2の
レンズの光軸とは同軸に調節されていることを特徴とす
る請求項8に記載の撮像モジュール。
11. The image pickup module according to claim 8, wherein an optical axis of the first lens and an optical axis of the second lens are adjusted coaxially.
【請求項12】 前記光学素子は、複数の前記第1のレ
ンズから形成された第1複眼レンズと、複数の前記第2
のレンズから形成された第2複眼レンズとを有した複眼
光学素子であることを特徴とする請求項8項に記載の撮
像モジュール。
12. The optical element includes a first compound eye lens formed of a plurality of the first lenses, and a plurality of the second eye lenses.
9. The image pickup module according to claim 8, wherein the image pickup module is a compound eye optical element having a second compound eye lens formed from the lens of claim 9.
【請求項13】 受光素子配列を備えた半導体チップ
と、前記受光素子配列上に光を導くための光学素子とを
有する撮像モジュールにおいて、前記光学素子は遮光層
と第1のレンズと第1のレンズに対応した第2のレンズ
とを備え、且つ前記半導体チップと前記光学素子との間
であって、且つ光の入射方向に対して前記遮光層を避け
た位置に形成された紫外線硬化型樹脂を有し、前記紫外
線硬化型樹脂を介して前記光学素子と前記半導体チップ
とが固着されていることを特徴とする撮像モジュール。
13. An imaging module having a semiconductor chip having a light receiving element array and an optical element for guiding light onto the light receiving element array, wherein the optical element is a light blocking layer, a first lens and a first lens. A second lens corresponding to the lens, the ultraviolet curing resin formed between the semiconductor chip and the optical element and at a position avoiding the light shielding layer in the incident direction of light. An image pickup module, characterized in that the optical element and the semiconductor chip are fixed to each other via the ultraviolet curable resin.
【請求項14】 前記第2のレンズは屈折率分布型レン
ズであることを特徴とする請求光13に記載の撮像モジ
ュール。
14. The image pickup module according to claim 13, wherein the second lens is a gradient index lens.
【請求項15】 前記光学素子は、複数の前記第1のレ
ンズから形成された第1複眼レンズと、複数の前記第2
のレンズから形成された第2複眼レンズとを有した複眼
光学素子であることを特徴とする請求項13記載の撮像
モジュール。
15. The optical element comprises a first compound eye lens formed of a plurality of the first lenses, and a plurality of the second compound lenses.
14. The image pickup module according to claim 13, wherein the image pickup module is a compound eye optical element having a second compound eye lens formed from the lens of claim 13.
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