JP2011119925A - 撮像装置および撮像装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカシングを行うことのできる小型の撮像装置１を提供する。
【解決手段】レンズユニット１０と、ＣＣＤ２１Ａと、駆動電極２２Ａと、を具備し、レンズユニット１０が、レンズ部１１Ａ、１３Ａを有するレンズ基板部１１、１３から構成され、ＣＣＤ２１Ａが、ＣＣＤ基板部２１の中央部に梁部２１Ｄを介して配設され、駆動電極２２Ａが、ＣＣＤ基板部２１と所定の間隔をもって対向する電極基板部２２に配置され、駆動電極２２ＡとＣＣＤ基板部２１との間に印加する電圧の静電力によりＣＣＤ２１Ａがレンズユニット１０の光軸方向に移動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像装置および撮像装置の製造方法に関し、特にウエハレベルチップサイズパッケージ技術を用いて作成された撮像装置および前記撮像装置の製造方法に関する。

ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の固体撮像素子を有する撮像装置を具備した電子内視鏡、カメラ付き携帯電話、およびデジタルカメラ等が普及している。撮像装置は、固体撮像素子と、固体撮像素子に被写体の光学像を導光するレンズを有する撮像光学系と、から主要部が構成されている。

撮像装置を小型化し大量生産するために、ウエハレベルチップサイズパッケージ（ＷＣＳＰ）法を用いた撮像装置の製造方法が知られている。例えば、特開２００３−２０４０５３号公報には、ＣＣＤを有する半導体ウエハとレンズ等を有する基板とを接合後に切断することで個片化し、撮像装置を得る方法が開示されている。

しかし、ＷＣＳＰ法を用いて製造された撮像装置は撮像素子と撮像光学系との間の距離が固定されている固定焦点型であるためフォーカシング、すなわち焦点合わせを行うことができなかった。

特開２００３−２０４０５３号公報

本発明は、フォーカシングを行うことのできる小型の撮像装置、および前記撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の実施の形態の撮像装置は、撮像光学系と、撮像素子と、駆動電極と、を具備し、前記撮像光学系が、レンズ部を有するレンズ基板部から構成され、前記撮像素子が、撮像素子基板部の中央に梁部を介して配設され、前記駆動電極が、前記撮像素子基板部の背面と所定の間隔をもって対向する電極基板部に配置され、前記駆動電極と前記撮像素子基板部との間に印加する電圧の静電力により前記撮像素子が前記撮像光学系の光軸方向に移動することを特徴とする。

また、本発明の別の実施の形態の撮像装置の製造方法は、撮像素子が梁部を介して配設された複数の撮像素子基板部が格子状に配置された撮像素子基板を作成する撮像素子基板作成工程と、駆動電極を有する複数の前記電極基板部が前記格子状に配置された電極基板を作成する電極基板作成工程と、前記撮像素子基板と前記電極基板とを接合し接合基板を作成する接合工程と、前記接合基板を個片化する個片化工程と、を具備し、前記撮像装置が、前記撮像素子基板部と、前記撮像素子基板部と所定の間隔をもって対向配置する前記駆動電極との間に印加する電圧の静電力により前記撮像素子が撮像光学系の光軸方向に移動することを特徴とする。

本発明によればフォーカシングを行うことのできる小型の撮像装置、および前記撮像装置の製造方法を提供できる。

第１の実施の形態の撮像装置の外観図である。 第１の実施の形態の撮像装置の図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った構造を説明するための断面模式図である。 第１の実施の形態の撮像装置のＣＣＤ基板部の構造を説明するための上面図である。 第１の実施の形態の撮像装置の図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った構造を説明するための断面模式図である。 第１の実施の形態の撮像装置の製造方法を説明するための斜視図である。 第１の実施の形態のレンズユニット接合基板の製造方法を説明するための断面模式図である。 第１の実施の形態のレンズユニットの製造方法を説明するための断面模式図である。 第１の実施の形態のＣＣＤ基板の製造方法を説明するための断面模式図である。 第１の実施の形態の電極基板の製造方法を説明するための断面模式図である。 第１の実施の形態の撮像装置の接合工程を説明するための断面模式図である。 第１の実施の形態の撮像装置の個片化工程を説明するための断面模式図である。 第１の実施の形態の撮像装置の動作を説明するための断面模式図である。 第２の実施の形態の撮像装置の構造を説明するための断面模式図である。 第２の実施の形態のＣＣＤ基板の製造方法を説明するための断面模式図である。 第２の実施の形態の電極基板の製造方法を説明するための断面模式図である。 第２の実施の形態の撮像装置の接合工程を説明するための断面模式図である。 第２の実施の形態の撮像装置の個片化工程を説明するための断面模式図である。 第３の実施の形態の撮像装置の構造を説明するための断面模式図である。 第４の実施の形態の撮像装置の電極基板部の構造を説明するための上面図および下面図である。 第４の実施の形態の撮像装置の駆動方法を説明するための構成図である。 第４の実施の形態の撮像装置の梁部を説明するための上面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、図面を用いて本発明の第１の実施の形態の撮像装置１および撮像装置１の製造方法について説明する。最初に本実施の形態の撮像装置１の構造について説明する。図１に示すように撮像装置１は、第１レンズ基板部１１とスペーサ基板部１２と第２レンズ基板部１３とスペーサ基板部１４とからなる撮像光学系であるレンズユニット１０と、撮像素子基板部であるＣＣＤ基板部２１と、電極基板部２２と、が接合されて構成されている。

撮像装置１は、後述するようにＷＣＳＰ法により複数の基板が接合された接合基板を個片化して製造されるために外形が四角柱状である。なお、図１において、第１レンズ部１１Ａはレンズユニット１０の最外層レンズであり、複数の電極２１Ｂは撮像素子への電力供給用、信号送信用または後述するフォーカシング動作のための電圧印加用の接続部である。

レンズユニット１０は、ＷＣＳＰ法により複数の基板が接合された接合基板を個片化して製造されるために外形が四角柱状である。すなわち、レンズユニット１０は、第１レンズ基板部１１とスペーサ基板部１２と第２レンズ基板部１３とスペーサ基板部１４とが接合されている。一方、ＣＣＤ基板部２１および電極基板部２２を有する撮像装置１の全体も、ＷＣＳＰ法により複数の基板が接合された接合基板を個片化して製造されるために外形が四角柱状である。なお、接合基板をブレードダイシングにより切断すると四角形状となるが、レーザーダイシングなどを用いると多角形の柱状や円柱状とすることも可能である。

図２は、図１に示した撮像装置１の、ＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構造を説明するための図であるが、説明のために一部の構造は図１とは異なっている。また図はいずれも説明のための模式図であり、厚さ方向の縮尺も構成要素により異なっている。例えば、厚く図示されている基板部が薄く図示されている基板部よりも厚いとは限らない。また、以下、基板の上面（おもて面）とは被写体側の面を、下面（裏面、背面）とは被写体と反対側の面を意味する。

図２に示すように、第１レンズ基板部１１は平凸レンズであるレンズ部１１Ａとレンズ枠部１１Ｂとから構成されている。スペーサ基板部１２はレンズユニット１０の光路領域が空洞部１２Ａとなっているスペーサ枠部１２Ｂからなるスペーサ基板部１２から構成されている。第２レンズ基板部１３は凸凸レンズであるレンズ部１３Ａとレンズ枠部１３Ｂとから構成されている。スペーサ基板部１４はレンズユニット１０の光路領域が空洞部１４Ａとなっているスペーサ枠部１４Ｂから構成されている。

ＣＣＤ基板部２１は、単結晶シリコン基板からなり、上面の略中央に半導体回路作成技術を用いて撮像素子であるＣＣＤ２１Ａが配設されている。なお撮像素子としてはＣＭＯＳ等を用いてもよいし、別途作成した撮像素子チップをＣＣＤ基板部２１に配設してもよい。梁部２１Ｄは後述するように、ＣＣＤ２１Ａをレンズユニット１０の光軸Ｏ方向に移動するための弾性部である。すなわちＣＣＤ２１Ａを有するＣＣＤ基板部２１の中央部は、梁部２１Ｄにより支持されている。

ＣＣＤ基板部２１には、さらに、酸化シリコンからなる絶縁膜２１Ｃを介してＣＣＤ２１Ａの電力供給用、信号送信用または後述するフォーカシング動作のための電圧印加用の配線層でもある電極２１Ｂが形成されている。なお、以下の図においては絶縁膜２１Ｃは表示しないことがある。

電極基板部２２は、上面、言い換えれば、ＣＣＤ基板部２１の背面と対向する面に、凹部２２Ｂを有し、凹部２２Ｂ内に駆動電極２２Ａが形成されている。駆動電極２２Ａは貫通配線を介して下面の電極２２Ｃと接続されている。なお、電極基板部２２もＣＣＤ基板部２１と同様にシリコン単結晶からなり、図示しない絶縁膜により電気が流れる部材の絶縁を確保している。

次に、図３および図４を用いてＣＣＤ基板部２１の構造について詳細に説明する。図３および図４に示すように、ＣＣＤ２１Ａは、ＣＣＤ基板部２１の略中央に４本の細長い梁部２１Ｄを介して配置されている。なお梁部２１Ｄの上面にはＣＣＤ２１Ａの電力供給用または信号送信用の複数の導電線２１Ｅが配設されている。４本の梁部２１Ｄの周囲は空洞部２１ＤＨであり、梁部２１Ｄは厚さの薄い細長い弾性体である。このため、ＣＣＤ２１Ａを有するＣＣＤ基板部２１の中央部は、梁部２１Ｄがたわむことにより、光軸Ｏ方向に移動可能である。

そして、電極２１Ｂのうちの１つの電極２１Ｂ１は、絶縁膜２１Ｃのコンタクトホール２１Ｃ１を介してＣＣＤ基板部２１の比較的高濃度のドープ領域と電気的に接続されている。このため、後述するように、電極２１Ｂ１を介してＣＣＤ基板部２１に電圧を印加することが可能である。

以上の説明のように、撮像装置１では、ＣＣＤ２１ＡがＣＣＤ基板部２１の中央部に梁部２１Ｄを介して配設され、駆動電極２２Ａが、ＣＣＤ基板部２１の背面と所定の間隔をもって対向する電極基板部２２に配置されている。そして、駆動電極２２ＡとＣＣＤ基板部２１との間に電圧を印加する電極を有する。

次に、図５〜図１１を用いて本実施の形態の撮像装置の製造方法について説明する。図５に示すように、撮像装置１の製造方法では、最初に、複数のレンズユニット１０と、ＣＣＤ基板１２１と、電極基板１２２と、が作成される。ＣＣＤ基板１２１は、それぞれがＣＣＤ２１Ａを有する複数のＣＣＤ基板部２１が格子状に配置されている。電極基板１２２は、それぞれが駆動電極２２Ａを有する複数の電極基板部２２が、ＣＣＤ基板１２１と同じ配置の格子状に配置されている。

そして、ＣＣＤ基板１２１と電極基板１２２とが接合された接合基板１３０の、それぞれのＣＣＤ２１Ａにレンズユニット１０が接合された接合基板１３１を切断線Ｋに沿って切断することにより、それぞれの撮像装置１に個片化される。

なお、図５の、電極基板１２２に示すように、それぞれの基板の外周部は表示していない。また、図５においては、それぞれの基板に、撮像装置１のそれぞれの構成要素が、８×９の格子状に配置された例を表示しているが、実際には１０×１０以上の格子状に配置されており、好ましくは２０×２０以上の格子状に配置されている。また図５においては全ての構成要素を図示していない。また、図６〜図１１はそれぞれの基板中の２個の撮像装置に相当する範囲を示している。

次に図６および図７を用いてレンズユニット１０の製造方法について説明する。図６（Ａ）に示すように、レンズユニット１０の製造方法においては、最初に第１レンズ基板１１１とスペーサ基板１１２と第２レンズ基板１１３とスペーサ基板１１４と、が作成される。

第１レンズ基板１１１は格子状に配置されている複数の第１レンズ基板部１１を有する。また第２レンズ基板１１３は前記格子状に配置されている複数の第２レンズ基板部１３を有する。第１レンズ基板１１１および第２レンズ基板１１３は、例えば２つの金型の間に材料を流し込んだり、平板をプレス成型したりして作成される。

第１レンズ基板１１１および第２レンズ基板１１３の材料としては、透明材料であれば、ガラス、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル等を用いることができる。また単一の材料に限らず、例えば樹脂とガラスとの複合部材であってもよい。さらに、全てが透明材料から作成されている必要はなく、少なくとも撮像光学系の光路に相当する部分であるレンズ部１１Ａ、１３Ａが透明材料で作成されていればよい。

スペーサ基板１１２は格子状に配置されている複数のスペーサ基板部１２を有する。スペーサ基板１１４は格子状に配置されている複数のスペーサ基板部１４を有する。スペーサ基板１１２およびスペーサ基板１１４は、第１レンズ基板１１１等と同様のシリコン、ガラス、または透明樹脂材料から作成してもよいが、透明である必要はなく、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、金属、セラミック材料等から作成してもよい。

なお、レンズ枠部１１Ｂ、１３Ｂ、スペーサ基板１１２およびスペーサ基板１１４が遮光材料により作成されている撮像装置は外乱光の影響を受けにくい。

次に、図７（Ａ）に示すように、接合工程において、第１レンズ基板１１１とスペーサ基板１１２と第２レンズ基板１１３とスペーサ基板１１４と、が接合されてレンズユニット接合基板１１０が作成される。接合工程では接合面に接着剤が塗布される。接着剤としては公知の各種接着剤を用いることができる。なお接着剤は接合する接合面の全面に塗布する必要はなく、公知の方法、例えばインクジェット法により所定の領域のみに塗布してもよい。

接着剤が塗布された基板は重ね合わせた状態で、加圧しながら接着剤を硬化処理することにより接合される。なお、全ての基板を一度に接合する必要はなく、また接合する順番も下方または上方の基板から接合する必要もない。また接着剤を用いないで、高温状態とした樹脂基板を接合してもよいし、シリコン基板とガラス基板とを陽極接合により直接接合してもよい。

さらに必要に応じて、接着剤硬化後に接合基板の全体としての平面度調整等が行われる。なお以下で説明する他の接合工程も上記と同様である。

次に図７（Ｂ）に示すように、個片化工程において、レンズユニット接合基板１１０が切断線Ｋに沿って切断されることにより、それぞれのレンズユニット１０に個片化される。個片化工程において、レンズユニット接合基板１１０は固定用フィルム等（不図示）で固定した状態で、切断され個片化される。切断にはワイヤーソー、ブレードダイシング装置、またはレーザーダイシング装置等を用いることができる。そして、切断後に固定用フィルム等から個々のレンズユニット１０が分離される。なお以下で説明する他の個片化工程も上記と同様である。

次に、図８を用いてＣＣＤ基板１２１の製造方法について説明する。図８（Ａ）に示すように、導電性を有するドープドシリコン単結晶基板を用いてＣＣＤ２１Ａと電極２１Ｂとを表面に有する基板１２１Ａが作成される。シリコン基板を用いることにより、ＣＣＤ２１Ａを内部に作成することができる。またシリコン単結晶基板を用いることにより後述する梁部、凹部および貫通孔形成のときにエッチングにより所望の形状が容易に作成できる。さらにドープド半導体を用いることにより、導電性を有するＣＣＤ基板部２１全体に電圧を印加することができる。なお、ドープド半導体としてはリンまたはホウ素等の不純物を含有する公知の半導体を用いることができる。

そして、図８（Ｂ）に示すように、後述する梁部２１Ｄの作成を容易にするために、基板１２１Ａは裏面側から研磨加工され、全厚が例えば１００μｍ以下に加工され基板１２１Ｂとなる。

そして、図８（Ｃ）に示すように、基板１２１Ｂの裏面側からのエッチング処理により、梁部２１Ｄが形成され、基板１２１が作成される。エッチング処理は、エッチングマスク層が裏面に形成された後に公知のドライエッチング法またはウエットエッチング法により、梁部２１Ｄが所望の厚さになり、空洞部２１ＤＨが形成されるまで行われる。

次に、図９を用いて電極基板１２２の製造方法について説明する。図９（Ａ）に示すように、電極基板１２２の製造方法では適度の厚さに研磨加工した単結晶シリコンからなる基板１２２Ａが準備される。そして、図９（Ｂ）に示すように、基板１２２Ａの上面のエッチング処理により、凹部２２Ｂが形成された基板１２２Ｂが作成される。この凹部２２Ｂの深さが、後述する対向電極間の実質的な距離となる。なお、所望の対向電極間距離が、ＣＣＤ基板１２１の加工により得られる場合には電極基板１２２に凹部２２Ｂを形成しなくともよい。

次に、図９（Ｃ）に示すように、凹部２２Ｂに駆動電極２２Ａが形成された基板１２２Ｃが作成される。駆動電極２２Ａは、例えばスパッタ法により、銅またはアルミニウム等からなる導体層を成膜しパターニングすることにより形成される。

次に、図９（Ｄ）に示すように、基板の裏面側から貫通孔２２Ｈが、駆動電極２２Ａの端部に向かって形成された基板１２２Ｄが作成される。貫通孔２２Ｈは公知のエッチング処理方法により形成される。そして図９（Ｅ）に示すように、貫通孔２２Ｈの内部に導体を形成することにより、駆動電極２２Ａと導通のある電極２２Ｃが形成された電極基板１２２が作成される。

また、駆動電極２２Ａおよび電極２２Ｃを電極基板１２２と電気的に絶縁したい場合は、図示していない電極基板１２２上のシリコン酸化膜などの絶縁膜を介して駆動電極２２Ａおよび電極２２Ｃが形成される。

そして、図１０に示すように、ＣＣＤ基板１２１の裏面側と、電極基板１２２の表面側とが接合工程において接合され、接合基板１３０が作成される。さらに接合基板１３０の、それぞれのＣＣＤ２１Ａにレンズユニット１０が接合され接合基板１３１が作成される。

次に図１１に示すように、個片化工程において接合基板１３１が切断線Ｋに沿って切断されることにより、多数の撮像装置１が得られる。

以上の説明のように、撮像装置１はＷＣＳＰ技術を用いて製造されているため、大量に一括生産可能であり、高歩留まり、低コストが実現できる。

次に、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）を用いて、撮像装置１の動作について説明する。なお、図１２においては電極２１Ｂ１は表示していない。図１２（Ａ）に示すように、撮像装置１のＣＣＤ基板部２１と駆動電極２２Ａとからなる対向電極間に、電源２３およびスイッチ２４が配設される。図１２（Ｂ）に示すように、対向電極間に電圧が印加されると、互いに異なる極となるＣＣＤ基板部２１と駆動電極２２Ａとの間には、静電力により互いに引き合う力が発生する。すると、梁部２１Ｄを介して支持され可動構造となっている、ＣＣＤ基板部２１の中央部は、光軸Ｏに沿って駆動電極２２Ａの方向に移動する。

このため、撮像手段であるＣＣＤ２１Ａと、撮像光学系であるレンズユニット１０との距離が変化する。光軸方向の距離変化は光路長の変化であり、撮像装置１のフォーカシング動作に相当する。なおＣＣＤ２１Ａの移動距離、すなわちフォーカシング調整は印加する電圧により制御することができる。

以上の説明のように、撮像装置１は、ＷＣＳＰ技術を用いて製造されている小型の撮像装置であるが、フォーカシングを行うことができる。すなわち、本実施の形態の撮像装置の製造方法は、フォーカシングを行うことができる小型の撮像装置を大量に一括生産可能であり、高歩留まり、低コストが実現できる。また撮像装置１は小型の撮像装置であるため内視鏡、特にカプセル型内視鏡、またはカメラ付携帯電話に好ましく用いることができる。

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態の撮像装置１Ａおよび撮像装置１Ａの製造方法について説明する。本実施の形態の撮像装置１Ａおよび撮像装置１Ａの製造方法は第１の実施の形態の撮像装置１および撮像装置１の製造方法と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。

第１の実施の形態の撮像装置１の製造方法では、図５等に示したように、接合基板１３０のそれぞれのＣＣＤ２１Ａに個片化したレンズユニット１０を接合することにより、接合基板１３１が作成されていた。これに対して、本実施の形態の撮像装置１Ａの製造方法においては、第１レンズ基板１１１とスペーサ基板１１２と第２レンズ基板１１３とスペーサ基板１１４とが接合されたレンズユニット接合基板１１０が、ＣＣＤ基板部２２１Ｄと電極基板部２２２Ｇとが接合され、接合基板２３１が作成される。

図１３に示すように、撮像装置１ＡではＣＣＤ基板部２２１の貫通配線と、電極２１Ｆと、電極基板部２２２の貫通配線とを介して、電極２１Ｂと導通した電極部が、電極基板部２２２の裏面に形成されている。これは、撮像装置１ＡではＣＣＤ基板部２２１の上面に電極２１Ｂを形成し外部のユニットと接続することはできないためである。

次に、図１４を用いて撮像装置１ＡのＣＣＤ基板２２１Ｄの製造方法について説明する。図１４（Ａ）に示す基板２２１Ａおよび図１４（Ｂ）に示す基板２２１Ｂの説明は、すでに説明した図８（Ａ）の基板１２１Ａおよび図８（Ｂ）の基板１２１Ｂの説明と類似である。しかし、図１４（Ｃ）に示すようにＣＣＤ基板２２１Ｄの作成工程では、基板２２１Ｄの裏面側から電極２１Ｂの端部に向かって形成された貫通孔２１Ｈを有する基板２２１Ｃが作成される。そして図１４（Ｄ）に示すように貫通孔２１Ｈの内部に導体を形成することにより、貫通配線を介して電極２１Ｂと導通のある電極２１Ｆを裏面側に有するＣＣＤ基板２２１Ｄが作成される。

次に、図１５を用いて電極基板２２２Ｇの製造方法について説明する。図１５（Ａ）に示す基板２２２Ａおよび図１５（Ｂ）に示す基板２２２Ｂの説明は、すでに説明した図９（Ａ）の基板１２２Ａおよび図９（Ｂ）の基板１２２Ｂの説明と類似である。しかし、図１５（Ｃ）に示すように電極基板２２２Ｇの作成工程では、駆動電極２２Ａと同時に接続電極２２Ｅが形成された基板２２２Ｅが作成される。

また、駆動電極２２Ａおよび電極２２Ｃを電極基板２２２と電気的に絶縁したい場合は、図示していない電極基板２２２上のシリコン酸化膜などの絶縁膜を介して駆動電極２２Ａおよび電極２２Ｃが形成される。

そして。図１５（Ｄ）に示すように、基板の裏面側から貫通孔２２Ｈと貫通孔２２Ｈ２とが、それぞれ駆動電極２２Ａの端部と接続電極２２Ｅに向かって形成された基板２２２Ｆが作成される。そして図１５（Ｅ）に示すように、貫通孔２２Ｈおよび貫通孔２２Ｈ２の内部に導体を形成することにより、駆動電極２２Ａと導通のある電極２２Ｃおよび接続用電極２２Ｅと導通のある電極２２Ｄが形成された電極基板２２２Ｇが作成される。

そして、図１６に示すように、レンズユニット接合基板１１０とＣＣＤ基板２２１Ｄと電極基板２２２Ｇとが接合工程において接合され、接合基板２３１が作成される。

次に図１７に示すように、個片化工程において接合基板２３１が切断線Ｋに沿って切断されることにより、個片化された、それぞれの撮像装置１Ａが得られる。

撮像装置１Ａは、撮像装置１と同様の効果を有する。さらに撮像装置１Ａでは全ての外部接続用の電極が裏面に形成されているため、他のユニットの基板に表面実装できる。また、撮像装置１Ａの製造方法は、レンズユニット接合基板１１０を有する接合基板２３１を個片化して製造するため、撮像装置１の製造方法よりも工程が簡単である。

＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態の撮像装置１Ｂおよび撮像装置１Ｂの製造方法について説明する。本実施の形態の撮像装置１Ｂは第２の実施の形態の撮像装置１Ａと類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。

図１８に示すように、本実施の形態の撮像装置１Ｂは、ＣＣＤ基板部３２１は背面、すなわち駆動電極２２Ａと対向する面に対向電極部２１Ｇを有する。そして対向電極部２１Ｇは電極基板部３２２の貫通配線を介して撮像装置１Ｂの裏面側の電極２５Ｄと接続されている。なおレンズユニット基板部２１０の構造は撮像装置１Ａと同じである。

撮像装置１Ｂの製造方法では、ＣＣＤ基板の裏面側からのエッチング処理により梁部２１Ｄを形成するとともに、ＣＣＤ基板部の中央部の裏面に対向電極部２１Ｇを形成する。対向電極部２１Ｇは、梁部２１Ｄの裏面に形成された配線層を有し、さらに接合工程においてＣＣＤ基板と電極基板とが接合されると、対向電極部２１Ｇは、電極基板の貫通配線を介して、裏面の電極２５Ｄと接続される。

撮像装置１Ｂでは、電極２５Ｄと電極２２Ｃとの間に電圧が印加されると、対向電極を構成する対向電極部２１Ｇと駆動電極２２Ａとの間に電圧が印加される。すると、静電力によりＣＣＤ２１Ａとレンズユニット２１０との間の距離、すなわち光路長が変化するため、撮像装置１Ｂはフォーカシングすることができる。

なお撮像装置１Ｂでは、ＣＣＤ基板部３２１全体に電圧を印加することはないが、ＣＣＤ基板部３２１を導電性を有する半導体から形成してもよい。

本実施の形態の撮像装置１Ｂは、撮像装置１Ａが有する効果に加えて、ＣＣＤ基板部３２１とは独立した異なる電圧を対向電極部２１に印加できるため、フォーカシングの自由度が増す。具体的には、基板電位の変位が必要なＣＣＤの電子シャッター動作とフォーカシング動作とを同時に行うことが可能となる。

＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態の撮像装置１Ｃについて説明する。本実施の形態の撮像装置１Ｃは第３の実施の形態の撮像装置１Ｂと類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。

図１９（Ａ）の電極基板部２２２Ｃの上面図に示すように、撮像装置１Ｃでは凹部２２Ｂ内に形成された駆動電極が、対向配置されているＣＣＤ２１Ａの撮像面の傾きを制御するために、４個の分割電極に２２Ａ１〜２２Ａ４に分割されている。そして図１９（Ｂ）の電極基板部２２２Ｃの背面図に示すように、それぞれの分割電極に２２Ａ１〜２２Ａ４は、それぞれの貫通配線を介して、裏面側に形成された、それぞれの接続部である電極２２Ｃ１〜２２Ｃ４と接続されている。

すなわち、図２０に示すように、撮像装置１Ｃでは、ＣＣＤ基板部２２１の対向電極部２１Ｇは裏面の電極２５Ｄと接続されている。そして、電極基板部２２２Ｃの４個の分割電極に２２Ａ１〜２２Ａ４は電極端子である裏面の電極２２Ｃ１〜２２Ｃ４と接続されている。

このため、それぞれの電極２２Ｃ１〜２２Ｃ４に、それぞれの電源２３Ａ１〜２３Ａ４を接続し、電源２３Ａ１〜２３Ａ４の他端を電極２５Ｄと接続することにより、それぞれの分割電極２２Ａ１〜２２Ａ４と対向電極部２１Ｇとの間に異なる電圧を印加することができる。

すなわち、撮像装置１Ｃでは、それぞれの分割電極２２Ａ１〜２２Ａ４に印加する電圧を制御することにより、ＣＣＤ２１Ａの撮像面の傾き（レンズユニット１０の光軸Ｏに対する角度）を制御することができる。

このため撮像装置１Ｃは撮像画像の、いわゆる「片ぼけ」を防ぐことができる。すなわち、撮像装置１Ｃでは、撮像画像を公知の画像解析手法により焦点が合っていない領域がある場合には、いずれかの分割電極２２Ａ１〜２２Ａ４に印加する電圧を増減する駆動電圧補正処理を行う。

なお、撮像画像の画像解析および駆動電圧補正処理は、リアルタイムで行ってもよいし、撮像装置１Ｃの製造ばらつきを考慮して製造直後に必ず行い、それぞれの分割電極２２Ａ１〜２２Ａ４に印加する電圧の補正値を算出し、図示しない記憶部に記憶しておき、印加する電圧を制御してもよい。

なお、駆動電極の分割数は４以上が好ましく、制御を複雑化しないためには８以下であることが好ましい。また電極基板部２２２Ｃの駆動電極ではなく、対向電極部２１Ｇを分割しても、同様の効果が得られる。

本実施の形態の撮像装置１Ｃは撮像装置１等が有する効果に加えて、撮像画像の片ぼけを抑制することができる。

＜追加説明＞
以上の説明では、梁部として直線状の構造を有する梁部２１Ｄを例に説明してきた。しかし、梁部としては、例えば図２１に示すＣＣＤ基板部２１Ｘの梁部２１Ｄ１のように折れ曲がった構造であってもよい。梁部２１Ｄ１は、材料として弾性を有するだけでなく、構造上も弾性を有する。このため、梁部２１Ｄ１は、小さな静電力でも、大きくＣＣＤの位置を変化することができる。したがって駆動時の電圧を低下することができる。

また、梁部２１Ｄの材料としては、ＣＣＤ基板部２１をエッチングした所定の厚さのシリコンを例に説明したが、シリコンを全てエッチングし絶縁膜としてシリコン表面に作成した酸化シリコン膜を用いてもよい。また、梁部２１Ｄの材料としては、窒化チタン膜またはポリイミド等の樹脂を用いてもよい。ただし、梁部２１Ｄが電極２１Ｂ１を介して印加された電圧をＣＣＤ２１Ａの裏面のシリコンに導電する機能も有している場合もある。この場合には、導電性を有していない梁部では、電極２１Ｂ１からの電圧をＣＣＤ２１Ａの裏面のシリコンに導電するための導電配線を配設する。

なお、弾性を有する梁部の替わりに、弾性を有するメンブレン（膜）からなるフレームにより保持されたＣＣＤであってもよい。メンブレンの場合には梁部と異なりＣＣＤの周囲全体が空洞部を有しないでメンブレンで接続されているため、ＣＣＤからの配線を配置することが容易である。メンブレンの材料としては梁部と同様の材料を用いることができる。

また、以上の説明では、レンズユニット１０として２枚のレンズ基板部と２枚のスペーサ基板部からなる場合を説明した。しかし、より高い光学特性が必要な撮像装置では、より多くの数のレンズ基板部が、それぞれスペーサ基板部を介して接合されているレンズユニットを用いてもよい。

以上のように本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。

１、１Ａ〜１Ｃ…撮像装置、１０…レンズユニット、１１…第１レンズ基板部、１１Ａ…レンズ部、１１Ｂ…レンズ枠部、１２…スペーサ基板部、１２Ａ…空洞部、１２Ｂ…スペーサ枠部、１３…第２レンズ基板部、１３Ａ…レンズ部、１３Ｂ…レンズ枠部、１４…スペーサ基板部、１４Ａ…空洞部、１４Ｂ…スペーサ枠部、２１…ＣＣＤ基板部、２１Ａ…ＣＣＤ、２１Ｂ、２１Ｂ１…電極、２１Ｃ…絶縁膜、２１Ｃ１…コンタクトホール、２１Ｄ、２１Ｄ１…梁部、２１ＤＨ…空洞部、２１Ｅ…導電線、２１Ｆ…電極、２１Ｇ…対向電極部、２１Ｈ…貫通孔、２１Ｘ…ＣＣＤ基板部、２２…電極基板部、２２Ａ…駆動電極、２２Ａ１〜２２Ａ４…分割電極、２２Ｂ…凹部、２２Ｃ〜２２Ｄ…電極、２２Ｅ…接続用電極、２２Ｈ、２２Ｈ２…貫通孔、２３、２３Ａ１〜２３Ａ４…電源、２４…スイッチ、２５Ｄ…電極、１１０…レンズユニット接合基板、１１１…レンズ基板、１１２…スペーサ基板、１１３…レンズ基板、１１４…スペーサ基板、１２１…ＣＣＤ基板、１２２…電極基板、１３０、１３１…接合基板、２１０…レンズユニット、２２１…ＣＣＤ基板部、２２２、２２２Ｃ…電極基板部、２２２Ｇ…電極基板、２３１…接合基板、３２１…ＣＣＤ基板部、３２２…電極基板部、Ｋ…切断線、Ｏ…光軸

Claims (15)

1. 撮像光学系と、撮像素子と、駆動電極と、を具備し、
   前記撮像光学系が、レンズ部を有するレンズ基板部から構成され、
   前記撮像素子が、撮像素子基板部の中央部に梁部を介して配設され、
   前記駆動電極が、前記撮像素子基板部と所定の間隔をもって対向する電極基板部に配置され、
   前記駆動電極と前記撮像素子基板部との間に印加する電圧の静電力により前記撮像素子が前記撮像光学系の光軸方向に移動することを特徴とする撮像装置。
2. 格子状に配置された複数の前記撮像素子基板部を有する撮像素子基板と、前記格子状に配置された複数の前記電極基板部を有する電極基板と、が、接合された接合基板から個片化されたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記接合基板に、さらに前記格子状に配置された複数の前記レンズ基板部を有するレンズ基板が接合されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記駆動電極が、複数の分割電極に分割されており、それぞれの分割電極に異なる電圧を印加する、それぞれの接続部を有することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記撮像素子基板部が不純物がドープされた導電性を有するドープド半導体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項に記載の撮像装置。
6. 前記撮像素子基板部が、前記背面に対向電極部を有し、
   前記対向電極部と前記駆動電極との間の前記静電力により前記撮像素子が移動することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記撮像素子の前記光軸方向への移動により、フォーカシングを行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記撮像素子基板および前記電極基板が、単結晶シリコン基板であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 撮像装置の製造方法であって、
   撮像素子が梁部を介して中央部に配設された複数の撮像素子基板部が格子状に配置された撮像素子基板を作成する撮像素子基板作成工程と、
   駆動電極を有する複数の前記電極基板部が前記格子状に配置された電極基板を作成する電極基板作成工程と、
   前記撮像素子基板と前記電極基板とを接合し接合基板を作成する接合工程と、
   前記接合基板を個片化する個片化工程と、を具備し、
   前記撮像装置が、前記撮像素子基板部と、前記撮像素子基板部と所定の間隔をもって対向配置する前記駆動電極との間に印加する電圧の静電力により前記撮像素子が撮像光学系の光軸方向に移動することを特徴とする撮像装置の製造方法。
10. 前記接合工程において、さらに前記格子状に配置された前記撮像光学系を構成する複数の前記レンズ基板部を有するレンズ基板を接合することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置の製造方法。
11. 前記駆動電極が、複数の分割電極に分割されており、それぞれの分割電極に異なる電圧を印加する、それぞれの接続部を有することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の撮像装置の製造方法。
12. 前記撮像素子基板部が不純物がドープされた導電性を有するドープド半導体であることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。
13. 前記撮像素子基板部が、前記背面に対向電極部を有し、
    前記対向電極部と前記駆動電極との間の前記静電力により前記撮像素子が移動することを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。
14. 前記撮像装置が、前記撮像素子の前記光軸方向への移動により、フォーカシングを行うことを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。
15. 前記撮像素子基板および前記電極基板が、単結晶シリコン基板であることを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。

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