JP2008219854A - 光学デバイス，光学デバイスウエハおよびそれらの製造方法、ならびに光学デバイスを搭載したカメラモジュールおよび内視鏡モジュール - Google Patents

光学デバイス，光学デバイスウエハおよびそれらの製造方法、ならびに光学デバイスを搭載したカメラモジュールおよび内視鏡モジュール Download PDF

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Tetsushi Nishio
哲史 西尾
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Abstract

【課題】耐湿性に優れ、強度低下を防止することができ、小型、薄型で高品質な光学デバイスを提供する。
【解決手段】受光素子１１ａの主面に、受光領域１６ａと、受光領域１６ａの周辺に位置する周辺回路領域２２とが備えられ、受光素子１１ａの主面とは反対側の裏面に、周辺回路領域２２に電気的に接続する外部接続電極１５が備えられ、受光素子１１ａの主面に、受光領域１６ａを覆う透明部材１２が透明接着剤１３で接着され、透明部材１２の側面と透明部材１２で覆われた領域外における受光素子１１ａの主面とを覆う封止樹脂１４が備えられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、固体撮像装置やフォトＩＣ、フォトカプラのような受光装置や、ＬＥＤ、面発光レーザーなどの発光素子を用いた発光装置などを搭載した災害用、埋蔵文化品調査用、医療用などの小型内視鏡モジュールに用いられる光学デバイス、この光学デバイスを複数形成する光学デバイスウエハおよびそれらの製造方法、ならびに光学デバイスを搭載したカメラモジュールおよび内視鏡モジュールに関する。
近年、携帯用電子機器等において、電子機器の小型化、薄型化、かつ軽量化とともに半導体装置の高密度実装化の要求が強くなっている。さらに、微細加工技術の進歩による半導体素子の高集積化とあいまって、チップサイズパッケージあるいはベアチップの半導体素子を直接実装する、いわゆるチップ実装技術が提案されている。このような動向は、光学デバイスにおいても同様であり、従来から種々の構成が示されている。
例えば、図１６に示す従来の固体撮像装置の断面図に示すように、固体撮像装置１００において固体撮像素子１０１の撮像領域１０５のマイクロレンズ１０４上に透明部材１０２を低屈折率の接着剤１０３で直接貼り合わせて、固体撮像装置１００の薄型化と低コスト化を実現しようとした素子構造および製造方法が示されている。
この方法は、撮像領域１０５を有する固体撮像素子１０１上にマイクロレンズ１０４を直接形成し、さらにマイクロレンズ１０４上に撮像領域１０５との平行度を保ちつつ透明部材１０２を直接貼り合わせる方法である。このときにマイクロレンズ１０４と透明部材１０２との間に、低屈折率の接着剤１０３を隙間が無いように充填することにより、固体撮像装置１００を使用する環境条件に変化があっても、電気特性および光学特性を確保し、信頼性を確保している。また、この固体撮像装置１００は、固体撮像素子１０１上のマイクロレンズ１０４の上に直接透明部材１０２が貼り付けられて固体撮像素子１０１が保護されている。したがって、マイクロレンズ１０４とパッケージの一部である透明部材１０２との間に樹脂などが充填されていない空気の領域が存在することがなく、この固体撮像素子１０１の底面から透明部材１０２までを固体撮像装置１００の厚さとして、回路モジュール等に実装することができる。このように、ガラスリッドを備えたセラミックパッケージが不要で直接回路モジュール等に実装できるため、低コストでかつ薄型の固体撮像装置１００を実現していた（例えば、特許文献１参照）。
また、従来の他の構成の固体撮像装置について、図１７を用いてその製造方法を説明する。
図１７は従来の固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。
まず、図１７（ａ）に示すように、基材１１０の一方の面に、撮像領域を上方にして複数個の固体撮像素子１１１を所定間隔あけて整列して接合し、図１７（ｂ）に示すように、各々の固体撮像素子１１１の撮像領域を、個片に形成された柔軟性を有する保護膜１１２で被覆し、図１７（ｃ）、図１７（ｄ）に示すように、保護膜１１２を被覆した固体撮像素子１１１を基材１１０とともに平坦な挟圧面を有する金型で挟圧し、金型の挟圧面と保護膜１１２および隣接する固体撮像素子１１１で囲まれた空隙部分に封止樹脂１１３を充填して樹脂成形した後、図１７（ｅ）に示すように、固体撮像素子１１１の撮像領域から保護膜１１２を除去し、図１７（ｆ）に示すように、成形された封止樹脂１１３を介して各固体撮像素子１１１の撮像領域を覆うように基材１１０の全面にわたって透明部材１１４を接着し、図１７（ｇ）に示すように、隣接する固体撮像素子１１１間に沿って切断することで個片の固体撮像装置１１５とし、低コスト化を実現することができるとしている（例えば、下記特許文献２参照）。
特開２００３−３１７８２号公報 特開２００３−３３２５４２号公報
しかしながら、図１６に示す固体撮像装置では、固体撮像素子１０１上の電極パッド１０６を含む周辺回路領域１０７は保護されておらず、回路基板にワイヤボンディング等の方法により実装後、例えば、液状樹脂により個別に封止する必要があり、低コスト化が困難である。
さらに、固体撮像素子１０１上のマイクロレンズ１０４の上に透明部材１０２を接着剤１０３で直接貼り付けると、固体撮像素子１０１上の撮像領域１０５の外側にある端子電極の電極パッド１０６に接着剤１０３が流れて電極パッド１０６を覆うことにより、ボンディングが困難になるという課題もある。
また、水分が固体撮像素子１０１と透明部材１０２との接着界面から侵入するという問題があり、このため、耐湿性が低くなるという問題点があった。
また、図１７に示す固体撮像装置では、固体撮像素子１１１の電極パッドを含む周辺回路領域やボンディングワイヤをトランスファー成形により一括して封止樹脂１１３で封止しているが、封止前に固体撮像素子１１１の撮像領域に保護膜１１２を直接貼り付け、封止後、保護膜１１２を除去するため、保護膜１１２を除去した後、固体撮像素子１１１と透明部材１１４との間に空隙１１６が残存し、これにより、固体撮像装置１１５の薄型化が困難であるという問題点があった。
また、保護膜１１２を除去した後、図１７（ｇ）に示すように、固体撮像素子１１１の撮像領域上には空隙１１６が形成されるため、固体撮像素子１１１の強度が低下するといった問題点があった。
また、保護膜１１２を除去するときに固体撮像素子１１１のマイクロレンズ間に保護膜１１２の樹脂が残った場合、前記残った樹脂を空隙１１６内から排出することは困難であり、長期的な信頼性の低下を招くという問題点もあった。
さらに、ボンディングワイヤを埋設するように封止樹脂１１３により封止する必要があり、薄型化が困難である。
本発明は、上記問題点を解決するために、耐湿性に優れ、強度低下を防止しながら、小型、薄型で高品質な光学デバイス，光学デバイスウエハおよびそれらの製造方法、ならびに光学デバイスを搭載したカメラモジュールおよび内視鏡モジュールを提供することを目的とする。
上記従来の課題を解決するために、本第１発明の光学デバイスは、光学素子の主面に、受光領域または発光領域と、前記受光領域または発光領域の周辺に位置する周辺回路領域とが備えられ、前記光学素子の主面とは反対側の裏面に、前記周辺回路領域に電気的に接続する外部接続電極が備えられ、前記光学素子の主面に、前記受光領域または発光領域を覆う透光性部材が透光性の接着剤で接着され、前記透光性部材の側面と前記透光性部材で覆われた領域外の前記光学素子の主面とを覆う封止樹脂が備えられたものである。
これによると、光学デバイスの受光領域または発光領域を透明部材で保護し、かつ周辺回路領域を封止樹脂で保護することができるので光学デバイスの主面への機械的ダメージを防止することができる。
また、光学素子の主面全体が封止樹脂と透明接着剤とで覆われるため、光学素子の強度低下を防止することができる。
さらに、透明部材と光学素子との接着界面からの水分の侵入を封止樹脂で防止することができるので、耐湿性に優れた高信頼性の光学デバイスを作製することができる。
本第２発明の光学デバイスは、透明部材の側面に段差が形成されているものである。これによると、透明部材と封止樹脂との接着面積が増大するため、透明部材と封止樹脂とが剥離するのを防止することができ、透明部材と封止樹脂との界面からの水分の浸入も防止することができる。
本第３発明の光学デバイスは、透明部材の側面が傾斜しているものである。
これによると、透明部材と封止樹脂との接着面積が増大するため、透明部材と封止樹脂とが剥離するのを防止することができ、透明部材と封止樹脂との界面からの水分の浸入も防止することができる。
本第４発明の光学デバイスは、封止樹脂の上面が透明部材の上面と同じ高さ又は透明部材の上面よりも高いものである。これによると、透明部材の側面が封止樹脂で完全に覆われるため、光学特性に優れた光学デバイスが実現される。
本第５発明の光学デバイスは、前記光学素子が固体撮像素子、フォトＩＣ、ＬＥＤあるいはレーザーであるものである。
本第６発明の光学デバイスウエハは、前記第１発明から第５発明のいずれかに記載の光学デバイスが縦横に複数個整列配置されたものである。
これによると、複数の光学デバイスを一括して製作することができる。
本第７発明のカメラモジュールは、前記光学素子が固体撮像素子あるいはフォトＩＣである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学デバイスが搭載されたものである。
これによると、カメラモジュールを小型薄型化することができる。
本第８発明の内視鏡モジュールは、前記第５発明に記載の光学デバイスが搭載されたものである。
これによると、災害用、埋蔵文化品調査用、医療用内視鏡モジュールを小型薄型化することができる。
本第９発明の光学デバイスウエハの製造方法は、主面に受光領域または発光領域と前記受光領域または発光領域の周辺に位置する周辺回路領域とを有し、前記主面と反対側の裏面に前記周辺回路領域に電気的に接続する外部接続電極を備えた複数の光学素子が縦横に整列配置された光学素子ウエハを準備する工程と、前記光学素子ウエハの各受光領域または発光領域にスクリーン印刷で透光性の接着剤を塗布する工程とを含むものである。
本第１０発明の光学デバイスの製造方法は、主面に受光領域または発光領域と前記受光領域または発光領域の周辺に位置する周辺回路領域とを有し、前記主面と反対側の裏面に前記周辺回路領域に電気的に接続する外部接続電極を備えた複数の光学素子が縦横に整列配置された光学素子ウエハを準備する工程と、前記光学素子ウエハの各受光領域または発光領域に透光性部材を透光性の接着剤を用いて接着する工程と、金型面と前記光学素子ウエハの上下両面との間にリリースシートを介在させてクランプしながら前記透光性部材の側面と前記光学素子ウエハの主面とを封止樹脂で覆って光学デバイスウエハを製作する工程と、前記金型から取り出した前記光学デバイスウエハを個片化する工程とを含むものである。
これによると、光学素子ウエハの状態で透明部材を固着し、封止樹脂により封止後、切断して個片化することで光学デバイスを一括して複数形成することができる。
また、金型面と透明部材が固着された光学素子ウエハの上下両面との間にリリースシートを介在させてクランプしているので、リリースシートが透明部材の上面と光学素子ウエハの裏面とに圧接され、これにより、封止樹脂が透明部材の上面と光学素子ウエハの裏面とに接触することはなく、透明部材の上面や光学素子ウエハの裏面への封止樹脂の回り込みを防止することができる。
本第１１発明の光学デバイスの製造方法は、主面に受光領域または発光領域と前記受光領域または発光領域の周辺に位置する周辺回路領域とを有し、前記主面と反対側の裏面に前記周辺回路領域に電気的に接続する外部接続電極を備えた複数の光学素子が縦横に整列配置された光学素子ウエハを準備する工程と、前記光学素子ウエハの各受光領域または発光領域に透光性部材を透光性の接着剤を用いて接着する工程と、スクリーン印刷で液状の封止樹脂を塗布して前記透光性部材の側面と前記光学素子ウエハの主面とを封止樹脂で覆って光学デバイスウエハを製作する工程と、前記光学デバイスウエハを個片化する工程とを含むものである。
これによると、光学素子ウエハの状態で透明部材を固着し、封止樹脂により封止後、切断して個片化することで光学デバイスを一括して複数形成することができる。また、トランスファー成形のような金型を使用する必要は無いため、封止樹脂中に離型剤を配合する必要は無く、離型剤を含有しない封止樹脂を使用することができる。したがって、封止樹脂と透明部材との接着力および封止樹脂と光学素子ウエハとの接着力が強化され、高信頼性の光学デバイスを実現することができる。また、トランスファー成形のような金型を使用する必要が無いため、安価な設備で光学デバイスを製作することができる。
本第１２発明の光学デバイスの製造方法は、前記透光性部材の前記光学素子とは反対側の主面に、表面保護シールが貼着されており、前記透光性部材の側面と前記光学素子ウエハの主面とを前記封止樹脂で覆って前記光学デバイスウエハを製作する工程の後に、前記表面保護シールを除去する工程を含むものである。
これによると、透明部材の主面上にダストが付着するのを防止することができる。また、表面保護シールを除去することにより、封止樹脂の上面が透明部材の上面よりも高くなり、したがって、透明部材の側面が封止樹脂で完全に覆われ、光学特性に優れた光学デバイスが実現される。
以上のように本発明によると、耐湿性に優れ、強度低下を防止することができ、小型、薄型で高品質な光学デバイスを実現することができる。また、このような光学デバイスを有する光学デバイスウエハおよびカメラモジュールおよび災害用、埋蔵文化品調査用、医療用内視鏡モジュールおよび光学デバイスの製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、これらの図においては、それぞれの厚みや長さ等は図面の作成上から実際の形状と異なる。また、光学素子上の電極の個数や外部接続電極の個数も実際とは異なり、図示しやすい個数としている。さらに、各構成部材の材質も下記説明の材質に限定するものではない。
（第１の実施の形態）
先ず、第１の実施の形態を図１〜図５に基いて説明する。
図１は第１の実施の形態にかかる光学デバイスの概略斜視図である。また、図２はその構成を示す図で、図２（ａ）は第１の実施の形態にかかる光学デバイスの透明部材側からみた平面図、図２（ｂ）は第１の実施の形態にかかる光学デバイスの断面図であり、図２（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。なお、図２（ａ）では、図面をわかりやすくするために透明部材および封止樹脂の一部を除去した状態を示している。ここでは光学デバイスとして固体撮像装置を例にとって図１，図２を参照しながら固体撮像装置１０ａ（光学デバイスの一例）の構成について説明していく。
図１，図２に示すように、固体撮像装置１０ａは、光学素子の一例である固体撮像素子１１ａと、透明部材１２等の透光性を有する部材と、封止樹脂１４とを備えている。
固体撮像素子１１ａの主面には、中央近傍に形成された撮像領域１６ａ（受光領域の一例）と、撮像領域１６ａの周辺に位置する周辺回路領域２２とが備えられている。撮像領域１６ａには、整列配置された各画素上にマイクロレンズ２５が形成されている。
周辺回路領域２２は複数の素子電極１８を含んでおり、周辺回路と内部配線１７とが接続され、内部配線１７は素子電極１８と電気的に接続されている。また、固体撮像素子１１ａの主面とは反対側の裏面には、複数の外部接続電極１５が備えられている。これら外部接続電極１５は、半導体基材２０に形成された貫通電極１９を介して、素子電極１８に電気的に接続されている。尚、半導体基材２０の材質は、シリコンを用いた実施例によって説明をしていくが、半導体レーザーや発光ダイオードへの適用も考慮してIII−Ｖ族化合物やII−VI族化合物であってもよい。
透明部材１２は、固体撮像素子１１ａの主面に、透明接着剤１３等の透光性の接着剤を用いて接着されており、撮像領域１６ａの全面を覆うように配置されている。透明部材１２は、上下両面が平行で光学的平面に加工されており、側面が上下両面に対して垂直であり、矩形状の投影平面を有する。尚、透明部材１２の投影平面は、４つのコーナーが略４５°に切り落とされていてもよいし、加えて、上下面のうち片面もしくは両面の各エッヂが面取りされたものであってもよい。
透明部材１２の材質は、例えば、硼珪酸ガラス板を用いてもよいし、特定方向の干渉縞によるモワレを防止するために複屈折特性をもつ水晶板もしくは方解石板からなるローパスフィルタを使用してもよい。また、赤外線カットフィルタの両側に複屈折特性が直交するように石英板もしくは方解石板を貼り合わせたローパスフィルタを使用してもよい。さらに、透明のエポキシ系樹脂板やアクリル系樹脂板または透明アルミナ板であってもよい。尚、硼珪酸ガラス板を使用する場合の透明部材１２の厚みは、２００μｍから１０００μｍの範囲で、好ましくは３００μｍから７００μｍの範囲とする。前記厚みの根拠として最低を２００μｍとするのは、透明部材１２と透明接着剤１３と封止樹脂１４と固体撮像素子１１ａと外部接続電極１５とで構成される固体撮像装置１０ａの実装時の取り付け高さが５００μｍ以下の小型薄型化を実現するためであり、最高を１０００μｍとするのは、波長が５００ｎｍの入射光に対して９０％以上の透過率を実現するためである。また、好ましい範囲を３００μｍから７００μｍの範囲とするのは、現行の製造技術を用いて最も安定して固体撮像装置１０ａを生産することが可能な厚みであり、且つ構成部材も廉価な汎用品を適用して安価で小型薄型の固体撮像装置１０ａを実現することができるためである。なお、透明部材１２にアルミナ又は透明樹脂を使用する場合は、各透明部材１２が有する透過率の違いを考慮して厚さを決定する必要があり、水晶、方解石では透過率の違いに加えて、複屈折による２重結像の間隔が透明部材１２の厚みに関係するために固体撮像素子１１ａの画素間隔を考慮して厚さを決定する必要がある。
透明接着剤１３は、撮像領域１６ａ上に透明部材１２を固着する際に用いる光学的に透明な接着剤であり、例えば、アクリル系樹脂、可視光の波長範囲で吸収端を持たない樹脂配合がなされたエポキシ系樹脂もしくはポリイミド系樹脂であってもよい。また、透明接着剤１３は撮像領域１６ａ上に形成されたマイクロレンズ２５より低屈折率の硬化物特性を有し、硬化性能は紫外線照射または加熱で行なわれるか、或いは両方を併用することができる性能を有する。
封止樹脂１４は、透明部材１２の側面と、透明部材１２で覆われた領域を除く固体撮像素子１１ａの主面（上面）とを覆っている。封止樹脂１４は、上面が平面であり、厚みが透明部材１２とほぼ同じ厚さに形成された遮光性の樹脂である。尚、封止樹脂１４の材質は、エポキシ系樹脂を用いた実施例によって説明していくが、半導体基材２０の薄型化や固体撮像装置１０ａとしての熱衝撃耐性や耐湿性の向上を図るために低弾性硬化物を適用する場合は、ビフェニル系樹脂やシリコン系樹脂を用いてもよい。
封止樹脂１４の配合組成は、成形金型を用いてトランスファーモールドで封止樹脂１４の層を形成する場合、半硬化状粉末樹脂がタブレット化された状態で主材のエポキシ系樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材のシリカ粉末、難燃材、顔料のカーボンブラックおよび離型剤で構成される。また、スクリーン印刷法を用いて封止樹脂１４の層を形成する場合は、前記の配合組成から離型剤を除いた構成の液状の封止樹脂１４を使用する。
特に、本実施の形態の固体撮像装置１０ａに使用される封止樹脂１４を構成する無機充填材と顔料の選定と配合量は、固体撮像装置１０ａの反りや遮光にとって重要になる。そのために、無機充填材は、樹脂成形時の溶融樹脂の流動（粘度）に影響を及ぼさない範囲で封止樹脂１４の硬化物中に可能な限り多く配合して、固体撮像素子１１ａや透明部材１２の線膨張率に近付け、固体撮像装置１０ａの反りを抑制する必要がある。また、硬化物の吸水率を低くして固体撮像素子１１ａの配線の腐食による断線不良を防止するために、溶融して結晶性を取り除いた高純度のシリカを種々の直径の球状に加工し、適正に配合して用いる。
また、顔料は高温多湿環境中で樹脂硬化物中の電気抵抗が下がり固体撮像装置１０ａの絶縁不良を誘発しない範囲で封止樹脂１４の硬化物中に可能な限り多く配合して、透明部材１２の周辺の入射光が透明部材１２の側面から侵入して迷光となるのを防止する。また顔料は、例えば遮光性の高い色調のカーボンブラックを用い、封止樹脂１４上からの入射光の一部が固体撮像素子１１ａの主面上の受動素子や能動素子のｐ−ｎ接合部やゲート部に到達するのを防止し、固体撮像素子１１ａが誤動作するのを防止する。また、配合量を高くすることができる粒径や低分極性の材料を選択することが重要である。
外部接続電極１５には、電子機器の回路基板に実装するための導電性電極２１が形成されている。導電性電極２１は、例えばハンダボールでもよいし、又は表面に導電性被膜を形成した樹脂ボールでもよいし、あるいはワイヤボンディングにより形成したバンプ（スタッドバンプ）でもよい。ハンダボールの場合には、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系、Ｚｎ−Ｂｉ系等、種々の組成のハンダ材料を用いることができる。ハンダボールを導電性電極２１とした場合には、回路基板にハンダ付け実装をすることができるが、導電性接着剤を用いて実装してもよい。また、導電性樹脂ボールを用いる場合にも、ハンダ付けあるいは導電性接着剤による接着のいずれであってもよい。また、例えばスクリーン印刷法を用いてソルダーペーストを外部接続電極１５上に供給し、リフローすることで導電性電極２１を形成してもよい。
以上のように、少なくとも撮像領域１６ａを透明部材１２で覆い、透明部材１２の側面と透明部材１２で覆われていない周辺回路領域２２の表面を封止樹脂１４により封止する構成とすることで、撮像領域１６ａを透明部材１２で保護し、かつ周辺回路領域２２を封止樹脂１４で保護することができるので、固体撮像装置１０ａの主面への機械的ダメージを防止することができる。また、固体撮像素子１１ａの主面全体が封止樹脂１４と透明接着剤１３とで覆われるため、固体撮像素子１１ａの強度低下を防止することができる。
さらに、透明部材１２と固体撮像素子１１ａとの接着界面からの水分の侵入を封止樹脂１４で防止することができるので、耐湿性に優れた高信頼性の固体撮像装置１０ａを作製することができる。
また、透明部材１２の側面に封止樹脂１４を形成することにより、外部の反射光が透明部材１２の側面から侵入して生ずる迷光によるフレアやスミア等を防止することができる。さらに、固体撮像装置１０ａは、外囲器を必要とせず且つ透明部材１２を固体撮像素子１１ａの主面に透明接着剤１３で直接貼り合わせているために、チップサイズ化、薄型化を実現することができる。
次に、図３を参照しながら固体撮像装置ウエハ３０の構成について説明していく。図３は固体撮像装置１０ａが縦横に複数個整列配置された固体撮像装置ウエハ３０を示す図であり、図３（ａ）は第１の実施の形態にかかる光学デバイスウエハの構成を示す平面図である。図３（ｂ）は第１の実施の形態にかかる光学デバイスウエハの構成を示す断面図であり、図３（ａ）に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図である。尚、この固体撮像装置ウエハ３０は光学デバイスウエハの一形態であり、以下、固体撮像装置ウエハを例に説明する。
固体撮像装置ウエハ３０は、縦横に等間隔で配列された複数の固体撮像素子１１ａと、各固体撮像素子１１ａの撮像領域１６ａ内に形成されるマイクロレンズ２５上に配置された透明部材１２と、固体撮像素子１１ａと透明部材１２を接着する透明接着剤１３と、ウエハの主面上で隣接する透明部材１２間に遮光層を形成する封止樹脂１４とで構成されている。
また、固体撮像装置ウエハ３０は、電気的検査または光学的試験で不合格となった固体撮像素子１１ａの撮像領域１６ａ上に透明部材１２を貼らずにおくか、又は、樹脂成形時の封止樹脂１４の上面の平坦性を維持するために、透明部材１２と同じ寸法の安価なダミーブロックを予め接着してから樹脂成形を行なってもよい。尚、ダミーブロックの材質は樹脂やシリコン等である。
上述のように固体撮像装置ウエハ３０は、検査で合格した固体撮像素子１１ａのみに透明部材１２を接着するか、又は、検査で不合格となった固体撮像素子１１ａの位置にダミーブロックを接着することで、高価な透明部材１２が無駄にならず、ウエハ状で製造することができるために安価にできると共に、薄型の固体撮像装置ウエハ３０を実現することができる。
次に、図４および図５を用いて固体撮像装置１０ａの製造方法について説明する。図４（ａ）は第１の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち固体撮像素子ウエハを準備する工程を示す工程断面図、図４（ｂ）は第１の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち透明接着剤を塗布する工程を示す工程断面図、図４（ｃ）は第１の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち透明部材を接着する工程を示す工程断面図であり、固体撮像装置１０ａの製造工程のうち、縦横に等間隔で配列された複数の固体撮像素子１１ａを形成した半導体基材２０を準備する工程からそれぞれの固体撮像素子１１ａの撮像領域１６ａに透明部材１２を接着する工程までを示した断面図である。また、図５（ａ）は第１の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち樹脂封止工程を示す工程断面図、図５（ｂ）は第１の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法で製造された光学デバイスウエハの構成を示す工程断面図、図５（ｃ）は第１の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち個片化工程を示す工程断面図であり、半導体基材２０の主面において透明部材１２を除く領域を封止樹脂１４で封止し、固体撮像装置ウエハ３０を製作する工程から固体撮像装置ウエハ３０を複数の固体撮像装置１０ａに分割し、導電性電極２１を形成するまでの工程を示した断面図である。ここでも、光学デバイスの一例として固体撮像装置を用いて説明する。
先ず、図４（ａ）に示すように、複数個の固体撮像素子１１ａを縦横に整列配置した半導体基材２０からなる固体撮像素子ウエハ４０（光学素子ウエハの一例）を準備する。尚、各固体撮像素子１１ａは、ウエハ状態で電気的光学的検査が行われたものである。
次に、図４（ｂ）は透明接着剤１３を塗布する工程である。各固体撮像素子１１ａの中央部に位置する撮像領域１６ａ内のマイクロレンズ２５上に、例えばスクリーン印刷法で、透明接着剤１３を塗布して塗膜を形成する。この際、マスク４１上に供給された透明接着剤１３を、マスク４１のパターンからスキージ４２で撮像領域１６ａ上に流し込む。
尚、透明接着剤１３等の透光性の接着剤には、例えば、マイクロレンズより低屈折率の紫外線硬化型アクリル系液状樹脂を用いているが、硬化性能は熱硬化型であってもよいし、紫外線硬化型と熱硬化型の両方の性能を有するものであってもよい。また、透明接着剤１３の材質は、エポキシ系樹脂又はアクリル系樹脂のいずれかであってもよいし、或いはポリイミド系樹脂であってもよい。また、透明接着剤１３の塗膜を形成する方法は、描画法、ポッティング法、スタンピング法のうちのいずれかを使用してもよいし、半硬化のプリプレグシートを使用してもよい。さらに、透明接着剤１３の塗膜は検査に合格した固体撮像素子１１ａの位置だけに形成してもよい。
図４（ｃ）は透明部材１２等の透光性を有する部材を接着する工程を示す断面図である。この工程では、固体撮像素子ウエハ４０の透明接着剤１３を塗布した各固体撮像素子１１ａの撮像領域１６ａ上に、撮像領域１６ａ全面が覆われる大きさに個片分割された硼珪酸ガラス等の透明部材１２を、空気を取り込まないようにして載置する。この際、透明接着剤１３上への透明部材１２の載置は脱泡しながら減圧雰囲気中で載置してもよい。そして、透明部材１２を撮像領域１６ａ上の適正位置で撮像領域１６ａの面と平行に合わせ、所定の光エネルギーの紫外線を照射して透明部材１２を撮像領域１６ａのマイクロレンズ２５上に接着してもよいし、紫外線照射後に加熱して接着してもよい。尚、透明部材１２は、水晶、方解石、アルミナ、透明樹脂等のうちのいずれかであってもよい。
図５（ａ）は樹脂封止工程を示す断面図である。この工程では、樹脂成形金型５１を用いて、トランスファーモールド方式により、エポキシ系の封止樹脂１４で、透明部材１２の側面と透明部材１２を除く領域における固体撮像素子１１ａの主面とを覆って、透明部材１２の厚みと同じ厚みの封止樹脂１４の層を形成する。尚、封止樹脂１４の材料は、ビフェニル系樹脂であってもよいし、シリコン系樹脂であってもよい。
また、樹脂成形金型５１は、封止樹脂１４が溶融する１６０℃から２１０℃の範囲で、好ましくは１７５℃から１９５℃の温度に予め加熱されており、上型５２と平面の下型５３とで構成されている。下型５３には、張力を加えた薄い四ふっ化エチレン樹脂製のリリースシート５４ａが配置されている。上型５２は、透明部材１２と固体撮像素子ウエハ４０との厚みの総和と略同一の深さを有するキャビティ（図示せず）を備えている。上型５２には、張力を加えた薄い四ふっ化エチレン樹脂製のリリースシート５４ｂが配置されており、表面に固体撮像素子ウエハ４０が収納できるように構成されている。
樹脂成形手順は、透明部材１２が接着された固体撮像素子ウエハ４０を、リリースシート５４ａを介して、下型５３の所定位置に載置する。そして、固体撮像素子ウエハ４０がリリースシート５４ｂを介してキャビティ内に完全に収納されるとともに、主面側の透明部材１２の上面および裏面側の外部接続電極１５がリリースシート５４ａ，５４ｂに圧接するまで上型５２を閉じる。その後、溶融した封止樹脂１４をキャビティ内に注入し、キャビティ内で硬化するまで閉じた（クランプした）状態で上下の樹脂成形金型５１を保持する。
そして、所定時間後に上下の樹脂成形金型５１を開放して、図５（ｂ）に示すように、樹脂封止された固体撮像素子ウエハ４０すなわち固体撮像装置ウエハ３０（光学デバイスウエハの一例）を取り出す。尚、樹脂成形金型５１内の固体撮像素子ウエハ４０の保持時間は、封止樹脂１４の架橋反応が進行して変形に対する耐性が得られる強度になるまでの間行なう。尚、前記のように上型５２を閉じた際、透明部材１２の上面および外部接続電極１５がリリースシート５４ａ，５４ｂに圧接しているため、透明部材１２の上面と固体撮像素子ウエハ４０の裏面とがそれぞれ封止樹脂１４に接触することはない。このため、透明部材１２の上面の傷や封止樹脂１４の薄バリの発生を防止することができる。尚、リリースシート５４ａ，５４ｂはフレキシビリティで耐熱性を備えた反応基を持たない樹脂膜であってもよい。
次に、図５（ｃ）に示すように、前記樹脂成形工程が終了した固体撮像装置ウエハ３０の分割ラインＬに沿ってダイサーで個々の固体撮像装置１０ａに個片分割する。また、個片分割にはレーザーを使用してステルスダイシングを行なってもよい。
最後に、各固体撮像装置１０ａの外部接続電極１５上に導電性電極２１を接合する。この工程では、導電性電極２１の一例として半田ボールを固体撮像装置１０ａの裏面のランド面に接合するために、ランド面上にフラックスを塗布してその上に半田ボールを載置し、所定の温度分布に設定されたリフロー炉内を通過させてランドと半田ボールとを接合することで固体撮像装置１０ａを実現できる。
尚、前記の製造方法では、固体撮像装置ウエハ３０を複数の固体撮像装置１０ａに個片分割した後に、半田ボールの導電性電極２１を形成しているが、固体撮像装置ウエハ３０を個片分割する前に導電性電極２１を形成し、その後、固体撮像装置ウエハ３０を個片分割してもよい。また、導電性電極２１は銅やニッケルの台座上に金薄膜が形成されるメッキバンプでもよいし、金ボールボンディングによるスタッドバンプであってもよい。
上述のように、本実施の形態のウエハ状態での加工と、樹脂成形金型５１を用いたウエハ状態での一体樹脂成形を行なう製造方法を適用することで、固体撮像装置１０ａを一括して複数形成することができ、さらに、製造ラインのコンパクト化による設備投資の削減および固体撮像装置１０ａの薄型化を実現することができる。また、固体撮像素子ウエハ４０は、検査で合格した固体撮像素子１１ａのみに透明部材１２を接着するか、或いは、検査で不合格となった固体撮像素子１１ａの位置にダミーブロックを接続することで、高価な透明部材１２が無駄にならず、ウエハ状態で製造することができるため、安価な固体撮像装置１０ａを実現することができる。
前記第１の実施の形態では、図２，図５に示すように、固体撮像装置１０ａの透明部材１２の上面と封止樹脂１４の上面とを面一（同じ高さ）にしているが、図５（ａ）において金型５１を閉じる際、透明部材１２の上面と側面の上端部とをリリースシート５４ｂに埋没させる（食い込ませる）ことによって、透明部材１２の上面を封止樹脂１４の上面よりも高く形成してもよい。これにより、リリースシート５４ｂの食い込みを利用して、樹脂成形金型５１内で一旦液状になった樹脂の薄バリが、透明部材上面に付着することを防ぐという効果を有する。
（第２の実施の形態）
次に、図６を用いて第２の実施の形態を説明する。第２の実施の形態は、前記第１の実施の形態における樹脂成形金型を用いず、スクリーン印刷を用いて固体撮像装置ウエハ３０の樹脂封止を行なう製造方法である。
図６（ａ）は第２の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち透明部材を接着する工程を示す工程断面図であり、この固体撮像素子ウエハ４０は、先述した図４に示す工程によって製造され準備される。図６（ｂ）は第２の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち樹脂封止工程を示す工程断面図、図６（ｃ）は第２の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち個片化工程を示す工程断面図である。
図６（ｂ）に示す樹脂封止工程では、スクリーン印刷装置を用いたスクリーン印刷方式によって、液状のエポキシ系の封止樹脂１４で透明部材１２の側面と透明部材１２を除く領域における固体撮像素子ウエハ４０の主面（上面）とを覆って、透明部材１２と同じ厚さ（すなわち透明部材１２の上面と面一）の封止樹脂１４の層を形成する。尚、封止樹脂１４の材質は、ビフェニル系樹脂であってもよいし、シリコン系樹脂であってもよい。
また、スクリーン印刷装置は、透明部材１２を除く領域に液状の封止樹脂１４を塗布することができるパターンが形成された印刷用メタルマスク６１を備えている。試料台は、印刷時に液体の封止樹脂１４が低粘度になる５０℃から１００℃の範囲で、好ましくは６５℃から８５℃の温度に予め加熱されている。そして、印刷用メタルマスク６１面上に所定量供給された液体の封止樹脂１４を、印刷用メタルマスク６１のパターンからスキージ６２を用いて流し込んで、透明部材１２を除く領域に塗布する。
その後、液状の封止樹脂１４が十分に広がるまで水平に保たれた清浄な環境で保存してもよいし、水平に保たれた減圧雰囲気中で液状の封止樹脂１４中の空気を脱泡しながら保存してもよい。
次に、固体撮像素子ウエハ４０を水平に保ち、１６０℃から２１０℃の範囲で好ましくは１７５℃から１９５℃の温度に加熱された硬化オーブン内に固体撮像素子ウエハ４０を所定時間保存して、封止樹脂１４を硬化する。ここで、予備硬化と最終硬化の２段方式で硬化してもよい。保存時間は、封止樹脂１４の架橋反応が進行して変形に対する耐性が得られる強度になるまで行なう。
その後、図６（ｃ）に示すように、前記樹脂成形工程が終了した固体撮像装置ウエハ３０の分割ラインＬに沿ってダイサーで個々の固体撮像装置１０ａに個片分割し、導電性電極２１を接合する工程（図５（ｃ）参照）を行なうことで、固体撮像装置１０ａを実現できる。
上述のように、ウエハ状態での加工と、スクリーン印刷法によりウエハ状態で一体樹脂成形を液状の封止樹脂１４で行なう製造方法とを適用することで、トランスファーモールドによる樹脂封止技術を用いた製造方法で得られた耐湿性と強強度の利点に加えて、樹脂成形金型５１を使用しないため、封止樹脂１４の組成に離型剤を含める必要はない。これにより、固体撮像素子ウエハ４０の主面や透明部材１２の側面と封止樹脂１４との接着力が増強され、固体撮像装置１０ａの信頼性が向上する。
（第３の実施の形態）
次に、図７を用いて第３の実施の形態を説明する。図７は第３の実施の形態におけるデジタル式カメラモジュールの断面図であり、固体撮像装置１０ａの電子機器への応用例であるデジタル式カメラモジュール７０の断面図である。カメラモジュール７０の構成は、ガラスエポキシの配線基板７１の上面中央部に配置された実装用ランド７１ａに固体撮像装置１０ａの導電性電極２１が接合されており、その固体撮像装置１０ａの取り付け高さＨは約０．５ｍｍから０．７ｍｍの範囲である。尚、配線基板７１はポリイミド等からなるフレキシブル配線基板であってもよい。
固体撮像装置１０ａの周囲には、固体撮像装置１０ａの撮像領域１６ａより広い開口を備えた固定側筐筒７２が配置されて配線基板７１の上面の所定位置に接着されている。固定側筐筒７２の上部には、レンズ７６を備えた摺動側筐筒７３が嵌め込まれ、焦点調整後に固定側筐筒７２と摺動側筐筒７３が接着剤（図示せず）で接着固定されている。また、固定側筐筒７２内の固体撮像装置１０ａの上方に空間を確保し、この空間にローパスフィルタ７４と遮光板７５とを配置した構成であってもよい。
上述のように、薄型の固体撮像装置１０ａの取り付け高さＨを低く設計することで摺動側筐筒７３の上端から配線基板７１の上面までの高さを低くすることができるので、薄型のデジタルカメラを実現できる。さらに、固定側筐筒７２内の固体撮像装置１０ａの上方に空間を確保して、そこにローパスフィルタ７４と遮光板７５とを配置することで、モアレの生じない、薄型で高品質のデジタルカメラを実現できる。
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態を説明する。図８は第４の実施の形態における内視鏡モジュールの断面図であり、固体撮像装置１０ａの電子機器への応用例として、災害用、埋蔵文化品調査用、医療用内視鏡モジュール８０の断面図を示すものである。災害用、埋蔵文化品調査用、医療用内視鏡モジュール８０の筐筒部の構成は、フレキシブル配線基板８１と、フレキシブル配線基板８１の端部近傍の一方の面に配置された実装用ランド８１ａに固体撮像装置１０ａの導電性電極２１が接合されており、その固体撮像装置１０ａの取り付け高さＨは約０．５ｍｍから０．７ｍｍの範囲である。
フレキシブル配線基板８１の中央部近傍の固体撮像装置１０ａの接合側と反対面の実装用ランドに駆動用の半導体装置８５と周辺回路の受動電子部品８６とが接合され、フレキシブル配線基板８１のもう一方の端部近傍の固体撮像装置１０ａの接合側と反対面にフレキシブル配線基板８１の外部電極８７が形成されており、それらはフレキシブル配線基板８１上の配線やスルーホールで電気的に接続されている。フレキシブル配線基板８１は断面が逆のＮ文字形となるように２箇所で折曲げられて筐筒８２内に収納されている。また、中央部近傍のフレキシブル配線基板８１は、別のフレキシブル配線基板の一方の面に高付加価値機能を持たせる回路を構成するために複数の電子部品が接合されたフレキシブル配線基板の裏面同志を積層した構成であってもよい。
上述のように固体撮像装置１０ａと共に、駆動回路用電子部品や電源回路部品が実装されたフレキシブル配線基板８１を折り曲げて小型の筐筒に収納することで、耐湿性に優れ、強度低下を防止しながら、小型、薄型で高品質な災害用、埋蔵文化品調査用、医療用内視鏡モジュール８０を実現できる。
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態にかかる光学デバイスを説明する。図９は第５の実施の形態にかかる光学デバイスを示す断面図である。なお、ここでは光学デバイスとして固体撮像装置９０を例にとって説明する。
固体撮像装置９０は、固体撮像素子１１ａと、固体撮像素子１１ａの撮像領域１６ａ上に透明接着剤１３を用いて接着された透明部材１２と、透明部材１２の側面並びに透明部材１２で覆われた領域外における固体撮像素子１１ａの主面を覆う遮光性の封止樹脂１４とを備えている。尚、封止樹脂１４の厚さは、透明部材１２の厚さよりも、２０μｍから１５０μｍの範囲で、好ましくは５０μｍから１００μｍの範囲で分厚く形成されている。これにより、封止樹脂１４の上面が透明部材１２の上面よりも高く形成されている。
以下、前記構成における作用を説明する。封止樹脂１４の上端部が透明部材１２の上面から突き出るため、半導体基材２０の薄型化により生ずる機械強度低下を、厚みが増した封止樹脂１４によって防止することができる。また、外部の反射光が透明部材１２の側面から侵入して生ずる迷光によるフレア、スミアを防止することができる。さらに、固体撮像装置９０は、外囲器を必要とせず、且つ固体撮像素子１１ａの主面に透明部材１２を直接接着して貼り合わせているため、チップサイズ化、薄型化を実現できる。また、透明部材１２の側面が封止樹脂１４で完全に覆われるため、光学特性に優れた固体撮像装置９０が実現される。
次に、図１０を用いて前記固体撮像装置９０の製造方法について説明する。図１０は、固体撮像装置９０の製造工程のうち、固体撮像素子１１ａを樹脂封止する工程と固体撮像装置９０に分割する工程と表面保護シール９１を剥がす工程とを示す断面図である。尚、縦横に等間隔で配列された複数の固体撮像素子１１ａからなる固体撮像素子ウエハ４０を準備する工程および外部接続電極１５上に導電性電極２１を形成する工程は、図４（ａ）および図５（ｃ）に示した前記第１の実施の形態と同じであり、ここでの詳細な説明は省略する。
図１０（ａ）は第５の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち透明部材接着工程を示す工程断面図であり、それぞれの固体撮像素子１１ａの撮像領域１６ａに透明部材１２を接着する工程を示す断面図である。固体撮像素子ウエハ４０の透明接着剤１３が塗布された固体撮像素子１１ａの撮像領域１６ａ上に、硼珪酸ガラスの透明部材１２を、空気を取り込まないように載置する。尚、透明部材１２は撮像領域１６ａの全面を覆う大きさを有しており、透明部材１２の上面（固体撮像素子１１ａとは反対側の主面）には予め表面保護シール９１が貼り合わされている。これにより、透明部材１２の上面にダストが付着するのを防止することができる。また、脱泡しながら減圧雰囲気中で、透明部材１２を透明接着剤１３上へ載置してもよい。
そして、透明部材１２を撮像領域１６ａ上の適正位置で撮像領域１６ａの表面と平行に合わせ、所定の光エネルギーの紫外線を照射して透明接着剤１３を硬化させ透明部材１２を撮像領域１６ａのマイクロレンズ２５上に接着する。或いは、紫外線照射後に加熱して接着してもよい。尚、透明部材１２は水晶、方解石、アルミナ、透明樹脂等のうちのいずれかであってもよい。
図１０（ｂ）は第５の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち樹脂封止工程を示す工程断面図であり、この工程は、図５（ａ）で示した前記第１の実施の形態と同様に金型５１を用いてトランスファーモールド方式により行なうことができるため、詳細な説明を省略する。但し、本工程では、透明部材１２の表面に表面保護シール９１が貼り合わされているため、金型５１の上型５２と下型５３とをクランプした際、表面保護シール９１が上型５２のリリースシート５４ｂに圧接する。
そして、所定時間後に上下の樹脂成形金型５１を開放して、図１０（ｃ）の第５の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち光学デバイスウエハ製造工程を示す工程断面図に示すように、樹脂封止された固体撮像素子ウエハ４０すなわち固体撮像装置ウエハ３０（光学デバイスウエハの一例）を取り出す。この際、表面保護シール９１の上面と封止樹脂１４の上面とはほぼ面一（同じ高さ）に形成される。その後、固体撮像装置ウエハ３０の分割ラインＬに沿ってダイサーで個々の固体撮像装置９０に個片分割する。このとき、透明部材１２の表面は、表面保護シール９１で覆われているのでダイシング工程で損傷することはない。
次に、図１０（ｄ）は第５の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち表面保護シール除去工程を示す工程断面図であり、透明部材１２上の表面保護シール９１を剥がす工程である。この工程では、表面保護シール９１を透明部材１２から剥がして除去し、清浄な透明部材１２の上面を露出させる。これにより、封止樹脂１４の上面が透明部材１２の上面よりも高く形成されるため強度が向上すると共に、透明部材１２の側面が封止樹脂１４で完全に覆われるためにフレアやスミスを防止することができ、光学特性に優れた固体撮像装置９０が実現される。
その後、各固体撮像装置９０の外部接続電極１５に導電性電極２１を接合する。尚、本実施の形態で得られた固体撮像装置９０をデジタルカメラや災害用、埋蔵文化品調査用、医療用内視鏡に適用して電子機器化する構成も前記第３および第４の実施の形態で説明してきた電子機器と同じであり、ここでの説明は省略する。
（第６の実施の形態）
図１１は第６の実施の形態にかかる光学デバイスの断面図である。尚、前記第１の実施の形態の図２と同一の要素には同じ符号を付与し、説明を省略している。
透明部材９３は、固体撮像素子１１ａのマイクロレンズ２５が形成された撮像領域１６ａ上の全面を覆って配置される大きさであり、上下両面が光学的平面に加工されて平行になっている。
透明部材９３の側面は上段９３ａと下段９３ｂとからなる段差９３ｃを有している。下段９３ｂの投影平面は、固体撮像素子１１ａの撮像領域１６ａよりも縦横ともに大きく、且つ、上段９３ａの投影平面よりも大きい矩形状である。また、上段９３ａの投影平面は固体撮像素子１１ａの撮像領域１６ａと略同じ大きさの矩形状である。上段９３ａと下段９３ｂとの段差面９３ｄは透明部材９３の厚みの半分よりも上方に形成されている。
尚、上段９３ａの各エッヂが面取りされたものであってもよい。また、下段９３ｂの投影平面は、４つのコーナーが略４５°に切り落とされていてもよいし、加えて、上下面のうち片面もしくは両面の各エッヂが面取りされたものであってもよい。透明部材９３の材質は、硼珪酸ガラス板を用いているが、石英板もしくは方解石板のいずれかからなるローパスフィルタを使用してもよいし、透明のエポキシ系樹脂板やアクリル系樹脂板または透明アルミナ板であってもよい。そして、透明部材９３の厚みや透過率は前記第１の実施の形態と同様である。
以下、前記構成における作用を説明する。
前記固体撮像装置９４においては、第１の実施の形態で得られた利点に加えて、封止樹脂１４の層が透明部材９３の上段９３ａの側面と下段９３ｂの側面と段差面９３ｄとを覆うとともに、上段９３ａの投影平面が固体撮像素子１１ａの撮像領域１６ａと略同じ大きさであるため、透明部材９３上に遮光板を配置したのと同様の効果が得られる。さらに、透明部材９３と封止樹脂１４との接着面積が増大するため、透明部材９３と封止樹脂１４とが剥離するのを防止することができ、透明部材９３と封止樹脂１４との界面からの水分の侵入を防止することができる。
（第７の実施の形態）
図１２は第７の実施の形態にかかる光学デバイスの断面図であり、前記第６の実施の形態の変形例である第７の実施の形態における固体撮像装置９５を示す断面図である。すなわち、透明部材９３の下段９３ｂの投影平面は、撮像領域１６ａと略同じ大きさの矩形状であり、且つ、上段９３ａの投影平面よりも小さい。
これによると、第６の実施の形態と同様に第７の実施の形態にかかる光学デバイスの断面図であり、第１の実施の形態で得られた利点に加えて、透明部材９３上に遮光板を配置したのと同様の効果が得られると共に、透明部材９３と封止樹脂１４との接着面積が増大するため、透明部材９３と封止樹脂１４とが剥離するのを防止することができ、透明部材９３と封止樹脂１４との界面からの水分の侵入を防止することができる。
（第８の実施の形態）
前記第６，第７の実施の形態にかかる固体撮像装置では透明部材９３の側面に段差９３ｃを形成したが、第８の実施の形態にかかる固体撮像装置９６として、図１３の第８の実施の形態にかかる光学デバイスの断面図に示すように、透明部材９３の側面を傾斜させてもよい。これによると、透明部材９３と封止樹脂１４との接着面積が増大するため、透明部材９３と封止樹脂１４とが剥離するのを防止することができる。
尚、前記第６〜第８の実施の形態の固体撮像装置９４〜９６の製造方法やセットへの組込みは前記第１〜第５の実施の形態と同じであり、説明を省略する。
尚、上述の各実施の形態における各固体撮像装置の構成、製造方法、電子機器への組込みを実施することにより、安価で且つ光学的特性に優れた小型薄型の固体撮像装置や電子機器を提供できる。なお、前記第６〜第８の実施の形態は、固体撮像装置であったが、同様の構成を、同じ受光素子例えば、フォトＩＣ、フォトカプラなどに適用できることは言うまでもない。
（第９の実施の形態）
図１４（ａ）は第９の実施の形態にかかる光学デバイスの構成を透明部材側からみた平面図、図１４（ｂ）は第９の実施の形態にかかる光学デバイスの構成を示す断面図であり、３Ａ−３Ａ’線に沿った断面図である。また、図１５（ａ）は第９の実施の形態にかかる光学デバイスウエハの構成を示す断面図、図１５（ｂ）は第９の実施の形態にかかる光学デバイスウエハの構成を示す平面図を示している。
本実施の形態では光学デバイスとして発光素子、特にＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂを例にとって図１４，図１５を参照しながらＬＥＤ装置１０ｂの構成について説明していく。なお、本実施の形態は、同様な発光素子である面発光レーザーなどにも適用可能である。
ＬＥＤ装置１０ｂは、光学素子の一例であるＬＥＤ素子１１ｂと、透明部材１２と、封止樹脂１４とを備えている。ＬＥＤ素子１１ｂの主面に形成された発光領域１６ｂと、発光領域１６ｂの周辺に素子電極１８が備えられている。素子電極１８は発光領域１６ｂと電気的に接続され、また、ＬＥＤ素子１１ｂの主面とは反対側の裏面には、複数の外部接続電極１５が備えられている。これら外部接続電極１５は、ＬＥＤ素子１１ｂの場合、通常２端子となり、一つの端子は素子電極１８から、貫通電極１９により下面まで導通し、残りの端子は直接ＬＥＤ素子１１ｂの裏面に接続され外部接続電極１５を構成している。
尚、半導体基材２０の材質は、半導体レーザーやＬＥＤ（発光ダイオード）はIII−Ｖ族化合物やII−VI族化合物が主として使用され、発光ダイオードの場合、ＧａＮ基板などが多く用いられる。
透明部材１２は、ＬＥＤ素子１１ｂの主面に、透明接着剤１３等の透光性の接着剤を用いて接着されており、発光領域１６ｂの全面を覆うように配置されている。尚、透明部材１２の端面は、４辺の内、３方が封止樹脂を備えず、透明部材１２が端面露出した形態となっている。
これは、製造工程で透明部材１２を短冊形状としておけば、複数のＬＥＤ素子１１ｂがウエハやブロック状態の時点で簡便に製造できるため、このような形態になるものである。透明部材１２の材質は、もちろんガラス板を用いてもよいが、製造工程でＬＥＤ装置１０ｂを分割する工程を考慮すると、ダイシングのし易さを考慮して、例えば透明アクリル、透明シリコン、透明エポキシ樹脂などの有機系の透明基板を用いる方が良い。
尚、透明アクリル、透明シリコン、透明エポキシ樹脂などの有機系の透明基板を使用する場合の透明部材１２の厚みは、１０μｍから１００μｍの範囲で、好ましくは２０μｍから８０μｍの範囲とする。前記厚みの根拠として最低を１０μｍとするのは、透明部材１２と透明接着剤１３と封止樹脂１４とＬＥＤ素子１１ｂと外部接続電極１５とで構成されるＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂの実装時の取り付け高さが１００μｍ以下の小型薄型化を実現するためであり、最高を１００μｍとするのは、３００μｍ以下の小型薄型化を実現するためである。
また、好ましい範囲を２０μｍから８０μｍの範囲とするのは、現行の製造技術を用いて最も安定してＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂを生産することが可能な厚みであり、且つ構成部材も廉価な汎用品を適用して安価で小型薄型のＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂを実現するためである。なお、透明部材１２に透明樹脂を使用する場合は各透明部材１２が有する透過効率を考慮して厚さを決定する必要がある。
透明接着剤１３は、発光領域１６ｂ上に透明部材１２を固着する際に用いる光学的に透明な接着剤であり、例えば、アクリル系樹脂、可視光の波長範囲で吸収端を持たない樹脂配合がなされたエポキシ系樹脂もしくはポリイミド系樹脂であってもよい。また、透明接着剤１３は低屈折率の硬化物特性を有し、硬化性能は紫外線照射または加熱で行なわれるか、或いは両方を併用することができる性能を有する。
封止樹脂１４は、特にＬＥＤ素子１１ｂの主面の素子電極１８部分を覆っており、封止樹脂１４は、上面が平面であり、厚みが透明部材１２＋透明接着剤１３とほぼ同じ厚さに形成された樹脂である。発光素子の場合は、遮光性は徳に考慮する必要はなく、特に素子電極１８部分をしっかり、湿度や機械的な応力などより保護していればよい。尚、封止樹脂１４の材質は、エポキシ系樹脂が主に使用されるが、熱衝撃耐性や耐湿性の向上を図るために低弾性硬化物を適用する場合は、ビフェニル系樹脂やシリコン系樹脂を用いてもよい。
また図示しないが、封止樹脂１４を用いず、ＬＥＤ素子１１ｂの主面全面に透明部材１２＋透明接着剤１３を貼り付け加工してもよい。この場合、透明部材１２＋透明接着剤１３の厚みが、ＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂの発光の特性および、耐湿性、耐熱性などの特性を兼ね備えなければならない。
以上のように、発光領域１６ｂを透明部材１２で保護し、かつ素子電極１８部分を封止樹脂１４で保護する構成とすることで、ＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂの主面への機械的ダメージを防止することができる。また、ＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂの主面全体が封止樹脂１４と透明接着剤１３とで覆われるため、ＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂの強度低下を防止することができる。
また、ＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂは前述した固体撮像装置１０ａほどの高信頼性を必要としないため、透明部材１２とＬＥＤ素子１１ｂとの接着界面からの水分の侵入を、固体撮像装置１０ａほど強固に防止することを必要としない。その理由として、固体撮像装置１０ａは撮像領域１６ａ上に２５が配置されているため耐湿性がより重要視されるがＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂはマイクロレンズを必要としないからである。また、外部接続電極１５も固体撮像装置１０ａに比較して、非常に少ないこともあげられる。通常、固体撮像装置１０ａは、数ピン〜数十ピンであるが、ＬＥＤ（発光ダイオード）や面発光レーザーは、２ピンが一般的で、接地電極等を含んでも３ピン程度である。さらに、固体撮像装置１０ａは最大１０ｍｍ×１０ｍｍ程度の大きさを有するが、ＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂは０．１ｍｍ×０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ×１．０ｍｍ程度である。そのため、透明部材１２の端面が封止樹脂を備えず、透明部材１２が端面露出した形態となっていても十分実用に耐えうる。
透明部材１２が端面露出した形態となっていれば、製造工程において、透明部材１２を短冊形状としておいて、製造できるため、より低コストでの製造が可能となる。
次に、図１５はＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂが縦横に複数個整列配置された状態を示す図であり、図１５（ａ）は断面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）の透明部材１２側からみた平面図である。
縦横に等間隔で配列された複数のＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂと、ＬＥＤ素子１１ｂ上に配置された透明部材１２と、ＬＥＤ素子１１ｂと透明部材１２を接着する透明接着剤１３と、素子電極１８部分を封止する封止樹脂１４とで構成されている。
また、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂが形成された、ウエハ、またはブロック状態で、分割ラインＬによって分割され、良品のみ、次工程に移される。電気的検査または光学的試験で不合格となったＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂは、廃棄される。個片分割には、ダイヤモンドの砥粒をボンド材で固めたダイシングブレードを用いて、高速回転（１０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍ）で切断するか、レーザーを使用して分割する方法を用いてもよい。また、透明部材１２がガラス板の場合、クラックが発生しやすいので、透明部材１２の厚み部分をレーザー、ＬＥＤ素子１１ｂの厚み部分はダイシングブレードを用いて切断すれば、端面クラックのない高品質のＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂが得られる。
ダイシングブレードを用いて分割する場合は、ＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂの実装時の取り付け高さが１００μｍ以上、レーザーを用いる場合、ＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂの実装時の取り付け高さ、１００μｍ未満が適している。特に、レーザーの場合は実装時の取り付け高さ、５０μｍ未満が最適である。なぜなら、５０μｍ未満の取り付け高さ、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）装置１０ｂの総厚みが３０μｍであれば、分割する際にレーザーを複数回、重ねる必要はなく、一度で充分、分割可能なためである。
本発明は、耐湿性に優れ、強度低下を防止することができると共に、小型、薄型で高品質な光学デバイスを実現することができ、固体撮像装置やフォトＩＣ、フォトカプラのような受光装置や、ＬＥＤ、面発光レーザーなどの発光素子を用いた発光装置などを搭載した災害用、埋蔵文化品調査用、医療用などの小型内視鏡モジュールに用いられる光学デバイス、この光学デバイスを複数形成する光学デバイスウエハおよびそれらの製造方法、ならびに光学デバイスを搭載したカメラモジュールおよび内視鏡モジュール等に有用である。
第１の実施の形態にかかる光学デバイスの概略斜視図 （ａ）第１の実施の形態にかかる光学デバイスの透明部材側からみた平面図（ｂ）第１の実施の形態にかかる光学デバイスの断面図 （ａ）第１の実施の形態にかかる光学デバイスウエハの構成を示す平面図（ｂ）第１の実施の形態にかかる光学デバイスウエハの構成を示す断面図 （ａ）第１の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち固体撮像素子ウエハを準備する工程を示す工程断面図（ｂ）第１の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち透明接着剤を塗布する工程を示す工程断面図（ｃ）第１の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち透明部材を接着する工程を示す工程断面図 （ａ）第１の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち樹脂封止工程を示す工程断面図（ｂ）第１の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法で製造された光学デバイスウエハの構成を示す工程断面図（ｃ）第１の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち個片化工程を示す工程断面図 （ａ）第２の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち透明部材を接着する工程を示す工程断面図（ｂ）第２の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち樹脂封止工程を示す工程断面図（ｃ）第２の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち個片化工程を示す工程断面図 第３の実施の形態におけるデジタル式カメラモジュールの断面図 第４の実施の形態における内視鏡モジュールの断面図 第５の実施の形態にかかる光学デバイスの断面図 （ａ）第５の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち透明部材接着工程を示す工程断面図（ｂ）第５の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち樹脂封止工程を示す工程断面図（ｃ）第５の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち光学デバイスウエハ製造工程を示す工程断面図（ｄ）第５の実施の形態にかかる光学デバイスの製造方法のうち表面保護シール除去工程を示す工程断面図 第６の実施の形態にかかる光学デバイスの断面図 第７の実施の形態にかかる光学デバイスの断面図 第８の実施の形態にかかる光学デバイスの断面図 （ａ）第９の実施の形態にかかる光学デバイスの構成を透明部材側からみた平面図（ｂ）第９の実施の形態にかかる光学デバイスの構成を示す断面図 （ａ）第９の実施の形態にかかる光学デバイスウエハの構成を示す断面図（ｂ）第９の実施の形態にかかる光学デバイスウエハの構成を示す平面図 従来の固体撮像装置の断面図 従来の固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
符号の説明
１０ａ 固体撮像装置（受光デバイス）
１０ｂ ＬＥＤ装置（発光デバイス）
１１ａ 固体撮像素子（受光素子）
１１ｂ ＬＥＤ（発光素子）
１２ 透明部材
１３ 透明接着剤
１４ 封止樹脂
１５ 外部接続電極
１６ａ 撮像領域（受光領域）
１６ｂ 発光領域
１７ 内部配線
１８ 素子電極
１９ 貫通電極
２０ 半導体基材
２１ 導電性電極
２２ 周辺回路領域
２５ マイクロレンズ
３０ 固体撮像装置ウエハ（光学デバイスウエハ）
４０ 固体撮像素子ウエハ（光学素子ウエハ）
４１ マスク
４２ スキージ
５１ 樹脂成形金型
５２ 上型
５３ 下型
５４ａ，５４ｂ リリースシート
６１ 印刷用メタルマスク
６２ スキージ
７０ カメラモジュール
７１ 配線基板
７１ａ 実装用ランド
７２ 固定側筐筒
７３ 摺動側筐筒
７４ ローパスフィルタ
７５ 遮光板
７６ レンズ
８０ 内視鏡モジュール
８１ フレキシブル配線基板
８２ 筐筒
８１ａ 実装要ランド
８５ 半導体装置
８６ 受動電子部品
８７ 外部電極
９０，９４〜９６ 固体撮像装置（光学デバイス）
９１ 表面保護シール
９３ 透明部材
９３ａ 上段
９３ｂ 下段
９３ｃ 段差
１００ 固体撮像装置
１０１ 固体撮像素子
１０２ 透明部材
１０３ 接着剤
１０４ マイクロレンズ
１０５ 撮像領域
１０６ 電極パッド
１０７ 周辺回路領域
１１０ 基材
１１１ 固体撮像素子
１１２ 保護膜
１１３ 封止樹脂
１１４ 透明部材
１１５ 固体撮像装置
１１６ 空隙

Claims (12)

  1. 光学素子の主面に、受光領域または発光領域と、前記受光領域または発光領域の周辺に位置する周辺回路領域とが備えられ、前記光学素子の主面とは反対側の裏面に、前記周辺回路領域に電気的に接続する外部接続電極が備えられ、前記光学素子の主面に、前記受光領域または発光領域を覆う透光性部材が透光性の接着剤で接着され、前記透光性部材の側面と前記透光性部材で覆われた領域外の前記光学素子の主面とを覆う封止樹脂が備えられたことを特徴とする光学デバイス。
  2. 前記透光性部材の側面に段差が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学デバイス。
  3. 前記透光性部材の側面が傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の光学デバイス。
  4. 前記封止樹脂の上面が前記透光性部材の上面と同じ高さ又は前記透光性部材の上面よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の光学デバイス。
  5. 前記光学素子が固体撮像素子、フォトＩＣ、ＬＥＤあるいはレーザーであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学デバイス。
  6. 前記請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学デバイスが縦横に複数個整列配置されたことを特徴とする光学デバイスウエハ。
  7. 前記光学素子が固体撮像素子あるいはフォトＩＣである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学デバイスが搭載されたことを特徴とするカメラモジュール。
  8. 前記請求項５に記載の光学デバイスが搭載されたことを特徴とする内視鏡モジュール。
  9. 主面に受光領域または発光領域と前記受光領域または発光領域の周辺に位置する周辺回路領域とを有し、前記主面と反対側の裏面に前記周辺回路領域に電気的に接続する外部接続電極を備えた複数の光学素子が縦横に整列配置された光学素子ウエハを準備する工程と、前記光学素子ウエハの各受光領域または発光領域にスクリーン印刷で透光性の接着剤を塗布する工程とを含むことを特徴とする光学デバイスウエハの製造方法。
  10. 主面に受光領域または発光領域と前記受光領域または発光領域の周辺に位置する周辺回路領域とを有し、前記主面と反対側の裏面に前記周辺回路領域に電気的に接続する外部接続電極を備えた複数の光学素子が縦横に整列配置された光学素子ウエハを準備する工程と、前記光学素子ウエハの各受光領域または発光領域に透光性部材を透光性の接着剤を用いて接着する工程と、金型面と前記光学素子ウエハの上下両面との間にリリースシートを介在させてクランプしながら前記透光性部材の側面と前記光学素子ウエハの主面とを封止樹脂で覆って光学デバイスウエハを製作する工程と、前記金型から取り出した前記光学デバイスウエハを個片化する工程とを含むことを特徴とする光学デバイスの製造方法。
  11. 主面に受光領域または発光領域と前記受光領域または発光領域の周辺に位置する周辺回路領域とを有し、前記主面と反対側の裏面に前記周辺回路領域に電気的に接続する外部接続電極を備えた複数の光学素子が縦横に整列配置された光学素子ウエハを準備する工程と、前記光学素子ウエハの各受光領域または発光領域に透光性部材を透光性の接着剤を用いて接着する工程と、スクリーン印刷で液状の封止樹脂を塗布して前記透光性部材の側面と前記光学素子ウエハの主面とを封止樹脂で覆って光学デバイスウエハを製作する工程と、前記光学デバイスウエハを個片化する工程とを含むことを特徴とする光学デバイスの製造方法。
  12. 前記透光性部材の前記光学素子とは反対側の主面に、表面保護シールが貼着されており、前記透光性部材の側面と前記光学素子ウエハの主面とを前記封止樹脂で覆って前記光学デバイスウエハを製作する工程の後に、前記表面保護シールを除去する工程を含むことを特徴とする請求項１０又は請求項１１のいずれか１項に記載の光学デバイスの製造方法。
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