JP2011180529A - 光学素子およびカメラモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】基板材料として不透明材料を使用することができ、また、強度を保持しながら光学設計の自由度を高めることができる光学素子およびカメラモジュールを得ること。
【解決手段】貫通孔２が形成された基板１１と、基板１１の片面に貫通孔２を覆うよう形成された透明な薄膜１２と、薄膜１２が貫通孔２を覆う領域に、薄膜１２の表面に接するよう樹脂材料１３等で形成されたレンズ３と、を備え、基盤１２の材料に不透明材料を使用することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学素子およびカメラモジュールに関する。
携帯電話などに搭載される撮像レンズは、コストの低減のためにプラスチックレンズが用いられる。また、コストの低減のために、基板上に多数のプラスチックレンズを形成し、基板とともに切断することにより個片化した光学素子を、撮像レンズとして生成する技術が用いられる。
基板上に多数のプラスチックレンズを形成する手法として、たとえば、下記特許文献１には、透明な平行平板である基板の少なくとも片側の面に遮光層を形成し、その上にレンズ開口のアレイ配列に合致した屈折面配列を有する硬化性樹脂部を形成するマイクロレンズの構造および製造方法が開示されている。
下記特許文献１に記載されているような基板上にプラスチックレンズを形成する方法では、基板として透明基板を用いる必要がある。一方、大量生産品の場合、撮像レンズが組み込まれた部品は、リフロー工程により基板へ実装されるため、撮像レンズの耐熱性を確保する必要がある。そのため、耐熱性ソケットを用いるか、または透明な耐熱性基板の上にプラスチックレンズを形成する方法等が用いられる。しかしながら、これらの方法では製造コストが高くなる。
また、透明基板としてガラス基板を用いた場合は、強度保持のための基板の厚さが光学素子（プラスチックレンズおよび基板）の大半を占め、光学性能向上の障害となる。
下記特許文献２には、不透明基板を用いるための手段としてレンズ部分が孔となる構造を持ったマイクロレンズとその製造方法が考案されている。この製造方法では、複数の貫通孔が形成されている基板の各貫通孔に硬化樹脂を滴下し硬化させることでレンズを形成しており、また、表面張力によって均一なレンズ形状を得ている。
しかしながら、下記特許文献２の技術では、レンズ形状は材料の表面張力を利用して形成されるため、レンズ形状に制約が生じる。また、逆に、下記特許文献２を用いてレンズ形状を自由に形成するには、レンズの上下から型を当てる必要がある。そのため、安価に非球面レンズ等を作ることは難しい。
特開平７−１７４９０２号公報 特開平７−１８１３０４号公報
本発明は、基板材料として不透明材料を使用することができ、また、強度を保持しながら光学設計の自由度を高めることができる光学素子およびカメラモジュールを提供することを目的とする。
本願発明の一態様によれば、貫通孔が形成された基板と、前記基板の裏面、表面の少なくとも一方の面に、前記貫通孔を覆うよう形成された透明な薄膜と、前記薄膜が前記貫通孔を覆う領域に、前記薄膜の表面に接するよう形成されたレンズと、を備えることを特徴とする光学素子が提供される。
また、本願発明の一態様によれば、撮像素子を備える半導体装置と、外部からの光を前記撮像素子へ入射させるレンズモジュールと、を備えるカメラモジュールであって、前記レンズモジュールは、貫通孔が形成された基板と、前記基板の裏面または表面の少なくとも一方に前記貫通孔を覆うよう形成された透明な薄膜と、前記薄膜が前記貫通孔を覆う領域に、前記薄膜の表面に接するよう形成されたレンズと、を備える、ことを特徴とするカメラモジュールが提供される。
本発明によれば、基板材料として不透明材料を使用することができ、また、強度を保持しながら光学設計の自由度を高めることができる、という効果を奏する。
図１は、第１の実施の形態の光学素子の構造の一例を示す図である。 図２は、第２の実施の形態の光学素子の構造の一例を示す図である。 図３は、第２の実施の形態の光学素子の別の構造の一例を示す図である。 図４は、第３の実施の形態の光学素子の製造方法の工程の一例を示す図である。 図５は、第４の実施の形態のカメラモジュールの構造の一例を示す断面図である。
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態にかかる光学素子およびカメラモジュールを詳細に説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる光学素子の構造の一例を示す図である。図１（ａ）は、光学素子が個片化される前のレンズシートの概観を示し、図１（ｂ）は、１つの光学素子に対応するレンズシートの断面図の一例を示し、図１（ｃ）は、１つの光学素子に対応するレンズシートの断面図の図１（ｂ）とは別の一例を示している。
本実施の形態の光学素子は、複数の光学素子で構成されるレンズシートを所定のサイズに切断することにより個片化して形成される。図１（ａ）は、光学素子が個片化される前のレンズシートの概観を示している。図１（ａ）に示すように、本実施の形態のレンズシートは、基板部１と、基板部１に設けられた貫通孔２と、貫通孔２上、または貫通孔２内、または貫通孔２内および貫通孔２上に形成されたレンズ３と、で構成される。このレンズシートを個片化して光学素子を形成する際には、１つの光学素子が少なくとも１組のレンズ３および貫通孔２を含むよう形成する。
図１（ｂ）および図１（ｃ）は、図１（ａ）で示したレンズシートについて、１つのレンズ３を含む１つの光学素子に相当する部分の厚さ方向の断面図を示している。すなわち、図１（ｂ）および図１（ｃ）は、個片化後の光学素子の断面図と同一である。図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、レンズシートは、基板１１と、薄膜１２と、樹脂材料１３と、貫通孔２と、で構成される。レンズ３は、透明な樹脂材料１３により形成されている。また、図１（ａ）に示した基板部１は、基板１１と、薄膜１２と、レンズ３以外の部分の樹脂材料１３と、で構成される。
なお、基板１１、薄膜１２、樹脂材料１３の配置は、図１（ｂ）に示すように、基板１１、薄膜１２、樹脂材料１３の順に配置されていてもよいし、図１（ｃ）に示すように、薄膜１２、基板１１、樹脂材料１３の順に配置されていてもよい。また、図１（ｂ）に示すように、薄膜１２を挟み、貫通孔２とレンズ３が両側（図１（ｂ）では上下）に配置されていてもよいし、図１（ｃ）に示すように、薄膜１２に対して貫通孔２とレンズ３が同一方向に配置され、レンズ３が貫通孔２内を含む位置に配置されていてもよい。
レンズシートに設けられた貫通孔２の配置（レンズ３の配置）については特に制約はなく、図１（ａ）に示すように等間隔に配置されていてもよいし、非等間隔に配置されていてもよい。また、貫通孔２の形状は、図１（ａ）では円柱状としているが、これに限らず、四角柱やテーパー状などのほかのどのような形状でもよい。また、基板部１の形状は、図１（ａ）に示したような矩形に限らず、円形や多角形等どのような形状でもよい。また、レンズシートに設けられた貫通孔２の形状や大きさは、全て同一でなくてもよく、大きさや異なる形状の貫通孔２が混在していてもよい。
本実施の形態のレンズシートは、薄膜１２が、複数の貫通孔２が設けられた基板１１の片面に基板１１に接して配置される。また、薄膜１２は、貫通孔２以外の基板１１に接する部分から連続して貫通孔２の上部または下部を覆うように配置される。
樹脂材料１３は、レンズ３を形成するため、レンズ３の光学性能を満たすよう光透過性がある材料とする。また、レンズ３を形成する際の処理に適した材料とする。たとえば、レンズ３を形成する際に硬化処理（光硬化処理、熱硬化処理等）を用いる場合、その硬化処理により加工可能な硬化性樹脂材料とする。たとえば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、シリコン樹脂等を用いることができる。なお、図１（ｂ）および図１（ｃ）の例では、基板１１または薄膜１２全体を樹脂材料１３が覆うようにしているが、レンズ３形成の上で必要ない部分については、樹脂材料１３は存在しなくてもよい。
樹脂材料１３は、図１（ｂ）に示すように、基板１１に接する薄膜１２に接するように形成されてもよいし、図１（ｃ）に示すように、基板１１に対して薄膜１２が接する面と反対の面に接するように形成されてもよい。すなわち、レンズ３が、貫通孔２の基板１１面上の位置で薄膜１２と接し、基板１１面に直交する方向をレンズ３の厚さ方向とするよう形成されていればよい。図１（ｃ）の場合には、貫通孔２内を樹脂材料１３が埋めるようになり、貫通孔２内とその上部（薄膜１２が接する面と反対側の面）にレンズ３が形成される。このようにして、レンズ３に要求される厚さに応じて、薄膜１２と基板１１と貫通孔２の配置を変更することができる。また、図１（ｃ）の場合には、さらに基板１１の厚さを調整することにより、レンズ３の厚さを調整することができる。
レンズ３は、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、貫通孔２の位置で薄膜１２に接するように形成されている。図１（ｂ）および図１（ｃ）では、凸レンズの場合を示しているが、レンズの形状はこれに限らず、どのような形状でもよく、凸レンズでも凹レンズでもよく、また球面レンズでも非球面レンズでもよい。たとえば、凹レンズの場合には、図１（ｃ）と同様に、貫通孔２内を樹脂材料１３が埋めるようにし、上部（薄膜１２が接する面と反対側の面）を凸形状の代りに凹形状とするようレンズ３を形成すればよい。レンズの形成方法に特に制約はないが、たとえば、硬化処理を用いることができる。
薄膜１２は、透明材料であればどのような材質であってもよいが、たとえば、硬化性樹脂、シリコン酸化膜、金属酸化物等を用いることができる。薄膜１２の形成方法には特に制約はなく、たとえば、光硬化により形成されてもよく、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって形成されてもよい。また、薄膜１２は、単層膜でも複層膜でもよい。
基板１１の材質に制約はないが、本実施の形態の光学素子が、たとえば、別の基板に実装される場合等に熱処理を施されても良いように、耐熱性の材質であることが望ましい。また、本実施の形態では、上述のように貫通孔２の位置にレンズ３を形成しているため、基板１１として、透明材料だけでなく不透明材料を用いることができる。たとえば、基板１１の材料として、シリコン、プラスチック、金属、ガラス、セラミック、繊維、およびこれらの複合材料等を用いることができる。また、基板１１の材料として遮光膜となるような材料を用いれば、基板１１がレンズに対して遮光膜として機能する。また、基板１１の材料として透明な材料を用いる場合には、基板１１に遮光膜を形成してもよい。
以上述べたようなレンズシートを、前述のように、少なくとも１組のレンズ３および貫通孔２を含むよう所定の大きさに切断して個片化することにより、本実施の形態の光学素子が形成される。
貫通孔２、レンズ３の大きさ、薄膜１２および基板１１の厚さ等については特に制約はないが、たとえば、レンズ３を直径０．６ｍｍ、高さ８０μｍ程度（基板１２と接する面からの高さ０．１〜０．２ｍｍ）のサイズとする場合には、基板１１の厚さは０．３〜０．５ｍｍ、薄膜１２の厚さ５０〜７０μｍとした光学素子を形成することができる。なお、これらの数値は、一例であり、材料の屈折率や透過率、また薄膜とレンズ３の位置関係等によって適切な数値は変わるため、条件に応じてどのような値を用いてもよい。
また、薄膜１２に赤外線カットフィルター等の光学フィルターが貼付されていてもよい。また、これらの光学フィルターの貼付の代りに、薄膜１２自体に赤外線をカットする材料等を用いることにより、薄膜１２が光学フィルターの機能を有するようにしてもよい。
なお、本実施の形態の基板１１の貫通孔２の形成、薄膜１２の形成、レンズ３の形成のそれぞれの方法についてはどのような方法を用いてもよく、また、これら形成の順序は問わない。
本実施の形態の光学素子は、たとえば、携帯電話等のカメラモジュールのレンズモジュールとして用いることができる。また、ファクシミリや複写機等の光センサを用いる機器のレンズとして用いることができる。
以上のように、本実施の形態では、貫通孔２の位置にレンズ３を形成し、また基板１１の方面に接する薄膜１２に接するようにレンズ３を形成している。したがって、レンズ３部分に貫通孔２が存在するため、基板による光の減衰が起こらず、基板材料として不透明材料を使用することができる。また、レンズ３部分に貫通孔２が存在するため、基板１１として、強度を保持するために厚いガラス材料を用いた場合にも、光学性能の向上を図ることができる。
また、本実施の形態では、薄膜１２上にレンズ３が形成されていることにより、レンズ３の基板１１側の形状が平面となるため、反対側（基板１１側と反対側）から型をあてる等の方法により自由な形状に精度良くレンズを形成することができる。たとえば、樹脂材料１３として光硬化樹脂を用い、光学設計された型を薄膜１２と接しない側から押し当て、光を照射することにより所望の形状のレンズ３を形成することができる。薄膜１２を用いず貫通孔に樹脂材料を注入してレンズを形成する従来手法の場合には、表面張力を利用するか、または両側から型をあててレンズを形成する必要があるが、本実施の形態では、片側からの型をあてるだけで、所望の形状を精度よく形成することができる。また、薄膜１２の形成位置を変えることで光学素子全体の厚さを変えることなく、レンズ３の厚さを変えることができる。さらに、基板１１の材料によっては基板１１がレンズ３に対して遮光膜として機能し、不要な光を除去することによりさらに光学性能を向上させることができる。
（第２の実施の形態）
図２は本発明の第２の実施の形態にかかる光学素子の構造の一例を示す図である。第１の実施の形態と同様の構成要素は、第１の実施の形態と同一の符号を付して説明を省略する。以下、第１の実施の形態と異なる点を説明する。
本実施の形態の光学素子は、第１の実施の形態と同様にレンズシートを形成した後に、個片化される。図２は、個片化された光学素子の断面図を示している。図２の例は、図１（ｂ）で示した構造に、さらに、基板１１の下部（基板１１が薄膜１２に接する面と反対方向）に樹脂材料１３が追加されている。基板１１の下部の樹脂材料１３は、貫通孔２の位置でレンズ４を形成している。このように、本実施の形態では、貫通孔２の位置で薄膜１２を挟んで両側にレンズ３およびレンズ４をそれぞれ形成している。このように、基板の両面にレンズ形成を行なうことにより、レンズの光学設計の高い自由度を得ることができる。
また、薄膜１２を挟んだ両側の樹脂材料１３は、同一の樹脂材料としてもよいし、互いに異なる樹脂材料としてもよい。異なる樹脂材料を用いる場合、薄膜１２が無い場合には、２種類の樹脂材料が混合する可能性があるが、本実施の形態では、薄膜１２が２種類の樹脂材料の間を隔てるので、樹脂材料の混合を防ぐことができる。
また、図２のレンズ４のように、凹レンズを形成する場合、貫通孔２を設けずに基板１１上にレンズを形成する従来の方法では、一般に凹レンズの最も厚い部分（外縁の部分）と同じ厚さの樹脂材料を基板１１上形成し、凸レンズのへこみ部分のみをけずるような形状として形成される。これに対し、本実施の形態では、レンズ４が貫通孔２内を用いて形成されるため、従来の方法に比べ樹脂材料の厚さを薄くすることができる。
なお、図２の例では、１つの薄膜１２の表面および裏面を用いて２つのレンズを形成したが、これに限らず、薄膜１２を基板１１の表面および裏面の両側に貫通孔２を覆うように形成し、それぞれの薄膜１２の基板１１と接しない側にレンズを形成することにより２つのレンズを形成してもよい。たとえば、図２（ｂ）で示した構造に、基板１１が薄膜１２と接しない側に、さらに薄膜１２を形成し、その薄膜１２の基板１１と接しない側にレンズを形成することもできる。
図３は、本実施の形態の光学素子の別の構造の一例を示す図である。図３（ａ）に示すように、本実施の形態の光学素子は、基板１１の代りに、基板１４と基板１５とが積層された積層基板で構成されていてもよい。積層基板は２層に限らず、何層で構成してもよい。また、第１の実施の形態で示したように、片側にレンズ３を形成する場合に、積層基板を用いるようにしてもよい。
また、図３（ｂ）に示すように、レンズ４の基板１１と反対方向の面に接するように、樹脂材料１３によりレンズ５が形成されてもよい。レンズ５を形成する樹脂材料１３とレンズ４を形成する樹脂材料１３は同一の樹脂材料でもよいし、異なる樹脂材料としてもよい。このように、レンズを積層した構造としてもよい。また、たとえば、図３（ｂ）のレンズ２の上にさらにレンズを形成するような、両側にレンズを積層するようにしてもよい。レンズの積層は２層に限らず、何層としてもよい。また、第１の実施の形態で示したように、片側にレンズ３を形成する場合に、薄膜１２と反対方向（たとえば、図１（ｂ）では、レンズ３の上部）にレンズを積層してもよい。また、積層基板を用いて、さらにレンズも積層してもよい。以上述べた以外の本実施の形態の光学素子の構造および光学素子を構成する材料等は、第１の実施の形態と同様である。
このように、本実施の形態では、薄膜１２の両面にレンズ３およびレンズ４をそれぞれ形成するようにした。そのため、第１の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、さらに光学設計の自由度を増すことができる。
また、基板１１の代りに積層基板を用いることにより、強度や用いる基板の種類などの設計の自由度を増すことができる。また、レンズ４の薄膜１２と接しない側にさらにレンズ５を積層することができる。これにより、さらに光学設計の自由度を増すことができる。
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態にかかる光学素子の製造方法の工程の一例を示す図である。第１の実施の形態と同様の構成要素は、第１の実施の形態と同一の符号を付して説明を省略する。以下、第１の実施の形態と異なる点を説明する。
本実施の形態では、第１の実施の形態および第２の実施の形態で述べた光学素子の製造方法の一例を説明する。本実施の形態では、基板１１の材料をシリコンとし、薄膜１２をシリコン酸化膜とする場合を例に説明する。なお、ここでは、一般の半導体製造技術を容易に適用できるよう、シリコン基板とシリコン酸化膜の組み合わせを用いているが、薄膜１２としてはシリコン酸化膜の代りに、シリコン化合物を含む他の薄膜等を用いてもよい。
図４では、第２の実施の形態の図２に示した光学素子と同様の光学素子を製造する場合の例を示している。まず、図４（ａ）に示すように、未加工の基板１１を用意する。そして、図４（ｂ）に示すように、基板１１の片側の表面を覆うように薄膜１２を形成する。なお、シリコン基板にシリコン酸化膜を形成する処理は、半導体チップ製造に通常使用される処理であり、たとえば熱酸化装置などを用いれば均等な膜厚の酸化膜を作ることができる。なお、薄膜１２は、ＣＶＤ法により形成してもよい。また、必要に応じて、この時点で、薄膜１２に赤外線カットフィルター等の光学フィルターを貼付する。なお、第１の実施の形態で述べたように、薄膜１２に赤外線カットフィルター等の機能を有する材料を用いると、光学フィルターを貼付することなく、薄膜１２が光学フィルターとしての機能も有することになる。
つぎに、図４（ｃ）に示すように、薄膜１２上（薄膜１２の基板１１に接していない面）にレンズ３を形成する。ここでは、光インプリント法を用いてレンズ３を形成することとする。具体的には、まず、薄膜１２上に感光性樹脂である樹脂材料１３を塗布し、光学設計された形状を有する型を樹脂材料１３に押し当て、光を照射する。なお、型は光インプリント法により照射する光を透過する材料で形成されている。また、樹脂材料１３は、必ずしも基板１１全面を覆うように塗布する必要はなく、あらかじめ定められた各レンズの形成部位に滴下する方法としてもよい。
つぎに、図４（ｄ）に示すように、レンズ３の周囲を囲うようにスペーサー１６を貼付した後に、基板１１の裏面（薄膜１２が形成されていない側の面）研磨を行い、裏面研磨後に感光性樹脂膜１７を形成する。スペーサー１６は、形成されたレンズ３を保護するとともに基板１１の裏面研磨後の強度の低下の影響を低減するために用いられる。また、スペーサー１６の厚さに特に制約はないが、スペーサー１６を用いる目的を達成するために適切な厚さとする。たとえば、レンズ３の保護のためには、少なくともレンズ３が直接外部と接しないよう、レンズ３の高さより高くなるような厚さが必要である。スペーサー１６の貼付は、必須ではなく、構造や光学設計上、必要な場合に行なう。また、スペーサー１６の材質に制約はなく、ガラスや金属等どのような材質を用いてもよい（図４では、ガラスを用いる場合を例示）。
なお、ここでは、後の工程で基板１１に貫通孔２を設ける際に削りやすくするために、裏面研磨を行い基板１１の厚さを薄くしておくが、基板１１の裏面研磨は必須ではなく行なわなくてもよい。また、感光性樹脂膜１７は、後の貫通孔２を削る工程で、削らない部分をマスクするために形成される。感光性樹脂膜１７は、遮光性のあるマスク１８を介して露光を行なうことにより、マスク１８の下部を残して感光性樹脂膜１７が除去され、図４（ｅ）のような形状となる。
つぎに、図４（ｅ）で基板１１上に残った感光性樹脂膜１７の部分をマスクとしてエッチングを行い、薄膜１２を残して基板１１を削ることにより貫通孔２を形成し、図４（ｆ）の状態とする。この際、たとえば、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）での切削を行えば、選択性・精度ともに高い加工を行うことができる。なお、図４（ｄ）〜図（ｆ）の手順は一例であり、所定の位置に貫通孔２を形成し、図４（ｆ）のような状態とする方法であれば、上述した手順に限らずどのような手順を用いてもよい。貫通孔２を形成する方法として、ＲＩＥ以外に、たとえば、機械加工法、フォトリソグラフィー法、レーザーによる物理加工法等を用いてもよい。
以上で、片面のレンズ３の形成が終了する。ここでは、薄膜１２の両側にレンズを形成するため、図４（ｇ）に示すように、基板１１の薄膜１２に接していない側から樹脂材料１３を貫通孔２に流しこみ、型をあてて光インプリント法によりレンズ４を形成する。この際、透明な型を通して図４（ｇ）の上部（レンズ４の形成される側）から光照射を行ってもよいし、レンズ３側から光照射を行ってもよい。
本実施の形態では、レンズ３、レンズ４間を隔てる薄膜１２はシリコン酸化膜であり、有機物等に対して高い安定性を持つ。したがって、レンズ３、レンズ４が互いに異なる樹脂材料で形成される場合にも、これら２つの樹脂材料の混合を効果的に防ぐことができる。そのため、２種類の樹脂材料を用いてより収差の少ないレンズを作ることが容易となる。
なお、積層基板を用いる場合には、図４（ｂ）で示した薄膜１２の形成前に、基板を積層させておいてもよいし、図４（ｂ）のあとに基板を積層させてもよく、また図４（ｃ）のレンズ３の形成後に、基板を積層させてもよい。また、図３（ｂ）で示したように、レンズを積層する場合には、図４（ｇ）の後に、レンズを積層する側にさらに樹脂材料１３を塗布し、型をあてて光インプリント法によりレンズ５を形成すればよい。
なお、基板１１はシリコン以外の材料でもよく、薄膜１２もシリコン酸化膜以外の材料でもよいが、これらの材料を用いることにより、半導体製造技術により確立した製造手順を用いることができ、安価に大量にかつ精密に加工を行なうことができる。
このように、本実施の形態では、基板１１に薄膜１２を形成し、薄膜１２上に樹脂材料１３を用いて光インプリント法によりレンズ３を形成した後に、基板１１のレンズ３に対応する位置にエッチングにより貫通孔２を設けるようにした。そのため、半導体製造技術で確立されている要素技術を用いて第１の実施の形態および第２の実施の形態で述べたような光学素子を、安価に大量に精密に製造することができる。
（第４の実施の形態）
図５は、本発明の第４の実施の形態にかかるカメラモジュール２１の構造の一例を示す断面図である。本実施の形態のカメラモジュールは、第１の実施の形態および第２の実施の形態で述べた光学素子を備える。
図５に示すように、本実施の形態のカメラモジュール２１は、半導体装置と、レンズモジュールと、半導体装置およびレンズモジュールを囲うシールドキャップ２２と、で構成される。レンズモジュールは、第１の実施の形態および第２の実施の形態で述べた光学素子であり、図５では、レンズモジュールとして図４（ｇ）で示した光学素子を用いた例を示している。
半導体装置は、レンズモジュールを介して集光された光を受光して、画像データとして生成して基板２９に出力する。図５に示すように、半導体装置は、表面に、受光領域（撮像素子：たとえば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型撮像素子またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）素子等）を含む能動領域が形成されている。受光領域は、接着材（たとえば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等）を介して保護ガラス（たとえば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等）２３で覆われている。一般には、受光領域の上には集光用のマイクロレンズ２６が存在し、マイクロレンズ２６の集光性能を損なわないようキャビティ（空間）２５を設ける。レンズモジュールは、保護用の保護ガラス２３とスペーサー１６が接着材（図示せず）を介して接着されることにより、保護ガラス２３上に配置される。
カメラモジュール２１では、レンズモジュールのレンズ３およびレンズ４を介して集光された光が、保護ガラス２３を経由して受光領域へ入射する。受光領域では、入射した光を光電変換により、電気信号に変換する。受光領域に存在する制御ＩＣ等の制御部（図示せず）は、この電気信号を処理して画像データとし、配線層２８および外部端子２７経由で、画像データを基板２９へ出力する。基板２９は、図示しない記憶装置や表示装置に接続されており、画像データは記憶装置に記憶される、または表示装置に表示される。
また、シールドキャップ２２は、横からの光を遮断するために設けられる。シールドキャップ２２の形状は、図５で示したように、レンズモジュールおよび半導体装置の側面と上部（開口部側）のレンズ３およびレンズ４の上部を除く部分とを囲う形状でもよいし、レンズモジュールおよび半導体装置の側面のみを囲う形状としてもよい。
なお、図５に示した半導体装置の構成は、一例であり、レンズモジュールからの光を光電変換する撮像素子を含む半導体装置であれば、図５に示した構成に限らずどのような半導体装置を用いてもよい。
また、本実施の形態の半導体装置は、レンズモジュール（光学素子）と同様に、複数の半導体装置を１つの基板上（以下、センサ基板という）に実装してその後に個片化する製造方法により製造されるとする。この場合に、センサ基板とレンズシートとを基板レベルで接着し、基板レベルのカメラモジュールとし、その後に、切断して個片化することができる。半導体の製造技術を用いて大量生産を行うことができ、安価に大量のカメラモジュールを生成することができる。
なお、本実施の形態では、図４（ｇ）で示した光学素子をレンズモジュールとして用いる例を説明したが、これに限らず第１の実施の形態で説明した光学素子や、第２の実施の形態で説明した基板やレンズを積層した光学素子にスペーサー１６を貼付してレンズモジュールとして用いてもよい。
なお、図５の例では、レンズモジュールとして光学素子を１つ用いる例を示しているが、２つ以上の光学素子を重ねてレンズモジュールとすることができる。この場合、開口部に最も近い光学素子のスペーサー１６の下面を、その下（半導体装置側）の光学素子の上部（開口部側）と重なるよう接着する。３つ以上の光学素子を重ねる場合も同様に、上下に重ねていくことにより、多数のレンズを組み合わせたレンズモジュールを構成することができる。
このように、本実施の形態では、第１の実施の形態および第２の実施の形態で述べた光学素子を用いたレンズモジュールと、レンズモジュールが集光した光を電気信号に変換して画像データとする半導体装置と、でカメラモジュールを構成するようにした。そのため、カメラモジュールのレンズモジュールの基板材料として不透明材料を使用することができ、また、レンズモジュールの強度を保持しながら光学設計の自由度を高めることができる。さらに、カメラモジュールが基板レベルで製造される場合には、その基板とレンズシートを接着した後に個片化することにより、安価に大量のカメラモジュールを生成することができる。
２ 貫通孔、３，４ レンズ、１１ 基板、１２ 薄膜、１３ 樹脂材料、１６ スペーサー、２１ カメラモジュール。

Claims (5)

  1. 貫通孔が形成された基板と、
    前記基板の裏面、表面の少なくとも一方の面に、前記貫通孔を覆うよう形成された透明な薄膜と、
    前記薄膜が前記貫通孔を覆う領域に、前記薄膜の表面に接するよう形成されたレンズと、
    を備えることを特徴とする光学素子。
  2. 前記基板を不透明基板とする、
    ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
  3. 前記基板をシリコン基板とし、
    前記薄膜はシリコン化合物を含む材料で形成される、
    ことを特徴とする請求項２に記載の光学素子。
  4. 前記レンズは、硬化性樹脂材料によって形成されることを特徴とする請求項１、２または３に記載の光学素子。
  5. 撮像素子を備える半導体装置と、外部からの光を前記撮像素子へ入射させるレンズモジュールと、を備えるカメラモジュールであって、
    前記レンズモジュールは、
    貫通孔が形成された基板と、
    前記基板の裏面または表面の少なくとも一方に前記貫通孔を覆うよう形成された透明な薄膜と、
    前記薄膜が前記貫通孔を覆う領域に、前記薄膜の表面に接するよう形成されたレンズと、
    を備える、
    ことを特徴とするカメラモジュール。
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