JP5342838B2

JP5342838B2 - カメラモジュール及びその製造方法

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Publication number: JP5342838B2
Application number: JP2008245637A
Authority: JP
Inventors: 真弘上川; 克己青山
Original assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2028-09-25
Also published as: JP2010080591A

Description

本発明は、カメラモジュール及びその製造方法に関し、さらにはレンズチップとセンサチップとこれらを接続するスペーサ部とを備えたカメラモジュールに関する。

従来から、携帯電話に用いられているカメラモジュールは、携帯電話の薄型化の要望に伴い、小型、低背化が要求されている。イメージセンサ部はチップオンボード（ＣＯＢ）タイプとチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）タイプとに分かれ、低コスト化と小型化の要求からＣＳＰタイプが有望な技術となっている。また、低価格化からイメージセンサ部と結合されるレンズ部のアライメント工程は位置合わせのみのパッシブ実装であることが望ましくさらには、特許文献１で示されるようなウエハレベルでセンサ基板とレンズ基板が実装される方がより低コスト化に寄与できる。特許文献１で示されるＣＳＰカメラモジュールにおいては、センサ基板とレンズ基板はスペーサ及び接着層で接合されている。

特表２００５−５３９２７６

ＣＳＰカメラモジュール製造におけるバックグラインド工程やダイシング工程で、センサ部が汚染されることを懸念して、カバーガラスでセンサ部を覆ってから上記工程を行うことが通常である。

部材点数の削減を考え、このカバーガラスに赤外線反射膜いわゆるＩＲカットフィルタを形成して用いることも行われているが、さらなる部材削減を考えるとＩＲカットフィルタ付きのカバーガラスをなくしＩＲカットフィルタ付きのレンズ基板で代替する方法が考えられる。

しかしながら、ＩＲカットフィルタ付きの基板上に凸レンズを作製したと透光性基板を用いてセンサ部に蓋をした場合、バックグラインド時にレンズ表面がバックグラインド用のシートに触れることと、半球状（凸状）となっているレンズ面先端だけがシートに触れるためバックグラインド工程での接着安定性に問題があった。

さらに、ＩＲカットフィルタ付き透光性基板を用いて、これを半導体ウエハとウエハレベルで張り合わせする際にＩＲカットフィルタの応力による透光性基板の反りが発生し、半導体ウエハと張り合わせが困難である場合が生じ、収率低下を招いていた。

そこで、本発明は以上の従来の技術問題に鑑みて考案されたものであり、製造工程数を抑え収率を向上させ得るカメラモジュール及びその製造方法を提供することが課題の一つとして挙げられる。

本発明によるカメラモジュールの製造方法は、各々が光電変換素子の受光部を含む複数のセンサ部のアレイを有する半導体ウエハに対して、センサ部の各々の周囲にてスペーサ部を介して固着されかつ、空間を隔ててセンサ部にそれぞれ対向する複数のレンズ部のアレイを有する透光性光学ウエハからなる貼着体を形成する工程と、貼着体をスペーサ部にて切断して、各々がスペーサにて接合されたセンサチップ及びレンズチップからなるカメラモジュールの複数に個片化する工程と、を含むカメラモジュールの製造方法であって、前記透光性光学ウエハ上であってスペーサ部とは反対側に設けられた透光性光学ウエハのレンズ部の周囲に前記レンズ部の凸形状の頂点よりも高い固定部を形成する工程と、固定部を介して貼着体を保持して半導体ウエハを研磨して背面を画定する工程と、を含むことを特徴とする。ここで、透光性光学ウエハ及び半導体ウエハの貼着体の固定部は、透光性光学ウエハが半導体ウエハを支持して強度を保持して、半導体ウエハを研削して半導体ウエハの厚さを減少させるバックグラインド中やその後の移送中の半導体ウエハ破損の回避に貢献する。

本発明によるカメラモジュールの製造方法においては、センサ部に電気的に接続されかつ貼着体の半導体ウエハを貫通して背面に露出する貫通電極を形成する工程を含むこととすることができる。

本発明によるカメラモジュールの製造方法においては、半導体ウエハの背面にて貫通電極に電気的に接続される外部配線を形成する工程を含むこととすることができる。

本発明によるカメラモジュールの製造方法においては、透光性光学ウエハのレンズ部において一定の波長帯の光のみを透過するフィルタが成膜され、固定部の応力とフィルタの応力とが相殺されるように固定部の材料が選択されることとすることができる。

本発明によるカメラモジュールの製造方法においては、固定部が樹脂からなることとすることができる。

本発明によるカメラモジュールの製造方法においては、透光性光学ウエハがガラス平板とガラス平板主面に接合されたレンズ部とからなり、レンズ部が樹脂からなることとすることができる。

本発明によるカメラモジュールの製造方法においては、固定部とレンズ部とが同一材料で構成されていることとすることができる。

本発明によるカメラモジュールの製造方法においては、フィルタは透光性光学ウエハ上であってスペーサ部が形成されている側に配置されたこととすることができる。

本発明によるカメラモジュールの製造方法においては、フィルタは透光性光学ウエハ上であって固定部が形成されている側に配置されたこととすることができる。

本発明によるカメラモジュールの製造方法においては、レンズ部に対応するレンズ開口を画定するマスク膜を形成する工程を含むこととすることができる。

本発明のカメラモジュールは、光電変換素子の受光部を含むセンサ部を有するセンサチップと、センサチップに対してセンサ部の周囲にてスペーサ部を介して固着されかつ空間を隔ててセンサ部に対向するレンズ部を有するレンズチップと、からなり、スペーサ部の反対側のレンズ部の周囲のレンズチップ部分に形成されかつレンズ部の凸形状の頂点よりも高い高さを有する固定部を有すること、固定部、レンズチップ及びスペーサ部の側面が共通な外部平坦面であること、並びに、レンズ部を露出させつつ固定部と外部平坦面とを覆うカバーを備えたことを特徴とする。

本発明によるカメラモジュールにおいては、センサ部に電気的に接続されかつセンサチップを貫通して露出する貫通電極を備えたこととすることができる。

本発明によるカメラモジュールにおいては、貫通電極に電気的に接続された外部配線を備えることができる。

本発明によるカメラモジュールにおいては、レンズチップに一定の波長帯の光のみを透過するフィルタが一様に成膜され、固定部は、固定部の応力とフィルタの応力とを相殺する材料からなることとすることができる。

本発明によるカメラモジュールにおいては、固定部が樹脂からなることとすることができる。

本発明によるカメラモジュールにおいては、レンズチップがガラス平板とガラス平板主面に接合されたレンズ部とからなり、レンズ部が樹脂からなることとすることができる。

本発明によるカメラモジュールにおいては、固定部とレンズ部とが同一材料で構成されていることとすることができる。

本発明によるカメラモジュールにおいては、フィルタは固定部の反対側の主面に配置されたこととすることができる。

本発明によるカメラモジュールにおいては、フィルタは固定部の同一側の主面に配置されたこととすることができる。

本発明によるカメラモジュールにおいては、レンズ部に対応するレンズ開口を画定するマスク膜を含むこととすることができる。

本発明によるカメラモジュールにおいては、固定部とレンズチップの間に接着剤層が配置されていることとすることができる。

本発明によるカメラモジュールにおいては、固定部は接着剤層よりもレンズ部側に張り出していることとすることができる。

本発明によるカメラモジュールにおいては、レンズ部に対応するレンズ開口を画定する絞りマスク膜が固定部上又は固定部とレンズチップの間に設けられていることとすることができる。

本発明によるカメラモジュールにおいては、固定部は光の透過を防止する材質からなることとすることができる。

本発明によるカメラモジュールにおいては、固定部とガラス平板とが同一材料で一体的に構成されていることとすることができる。

本発明によるカメラモジュールにおいては、レンズ部に対応するレンズ開口を画定する絞りマスク膜が固定部上に設けられていることとすることができる。

本発明による透光性光学ウエハは、ガラス平板とガラス平板主面に接合された複数のレンズ部のアレイとからなる透光性光学ウエハであって、ガラス平板主面のレンズ部の周囲に形成されたレンズ部の凸形状の頂点よりも高い固定部と、ガラス平板主面に亘って形成された一定の波長帯の光のみを透過するフィルタと、を備え、固定部は、記固定部の応力とフィルタの応力とを相殺する樹脂材料からなることを特徴とする。本発明によれば、ＩＲカットフィルタなど形成された場合の反り発生の上記課題を解決することができる。

本発明による透光性光学ウエハにおいては、固定部とレンズ部とが同一材料で構成されていることとすることができる。

本発明による透光性光学ウエハにおいては、フィルタは固定部の反対側の主面に配置されたこととすることができる。

本発明による透光性光学ウエハにおいては、フィルタは固定部の同一側の主面に配置されたこととすることができる。

本発明による透光性光学ウエハにおいては、レンズ部に対応するレンズ開口を画定するマスク膜を含むこととすることができる。

本発明による実施形態のカメラモジュールについて添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、各図において、同一の構成要素については別の図に示している場合でも同一の符号を与え、その詳細な説明を省略する。さらに、実施形態は例示に過ぎずこれらに本発明は制限されないことはいうまでもない。

図１は、概略として、センサチップ１０とレンズチップ４０がスペーサ部１５１を介して貼り合わされている実施例のカメラモジュールの断面図である。

カメラモジュール１００は、レンズモジュールであるレンズチップ４０と、これにスペーサ部１５１で貼り付けられた、貫通電極６を設けた光電変換素子の受光部を含むセンサ部が形成されたシリコン基板であるセンサチップ１０とで構成される。レンズチップ４０はガラス平板４とマスク膜ＭＦとレンズ部１２１とＩＲカットフィルタ１４１とからなり、バックグラインド用固定部付きの透光性光学ウエハから、センサチップと共に個片化されたものである。ＩＲカットフィルタ１４１は、外部から赤外線が受光部１１に入射されて生じるノイズなどを防止する。

レンズチップ４０では、ガラス平板４の一方の主面（内面）上にＩＲカットフィルタ１４１が成膜され、その裏面（外面）にレンズ開口を画定するマスク膜ＭＦが蒸着されている。このマスク膜ＭＦはたとえばクロム膜を用いれば良い。ＩＲカットフィルタ１４１は蒸着などによって成膜された誘電体多層膜であり、例えば屈折率の高い無機材料膜と低い無機材料膜が交互に積層されて構成されている。

マスク膜ＭＦ上に透光性樹脂からなるレンズ部１２１とその周囲には固定部１３１が形成されている。透光性樹脂は紫外線硬化型でも熱硬化型でもどちらでも良い。またレンズ部１２１は少なくとも外部の片面には形成されるが、内面に形成しても良い。固定部１３１はレンズ部と同種樹脂材料で構成されても、異種樹脂材料で構成されてもよい。

ガラス平板４の両面にＩＲカットフィルタ１４１とレンズ部１２１及び固定部１３１が形成される場合、ＩＲカットフィルタは圧縮応力の材料でかつ、レンズ部及び固定部の材料も圧縮応力の材料で構成することにより、或いは、ＩＲカットフィルタを引張応力材料でかつ、レンズ部及び固定部の材料も引張応力材料で構成することにより、両面の膜応力（残留応力）を相殺する。これにより、チップ個片化前の透光性光学ウエハの状態の反りを防止できる。

スペーサ部１５１は、フランジバックを規定する所定厚のスペーサ９とその両面の接着剤層９１からなる。接着剤の材料としては、紫外線硬化型や熱硬化型などが用いられる。

スペーサ部１５１で貼り付けられるセンサチップ１０の第１主面には、たとえば、ＣＭＯＳセンサなどの受光素子を含む受光部１１が形成されている。受光部１１上には、光電変換素子のそれぞれに搭載されるオンチップマイクロレンズを設けてもよい。センサチップ１０の受光部１１周囲の第１主面にはこれに接続された内部配線１５及び金属パッド８が受光部１１も含みセンサ部として形成されている。

また、センサチップ１０の第１主面とは反対側の第２主面（裏面）の所定の位置には外部配線１５及び外部端子７が形成されており、外部端子７以外の部分上には絶縁膜１４が形成されている。

このセンサチップ１０は、その第１主面外周近傍に設けられた金属パッド８下に貫通電極６が設けられおり、これは第１及び第２主面の配線１５を電気的に接続している。第１及び第２主面間を貫通する貫通電極６により、受光部１１への電気的接続はセンサチップ側面に電導体を引き出すことなく、裏面の外部配線１５を介して可能となる。なお、貫通電極６は、チップ裏面全体及び貫通孔内面に予め被覆された絶縁膜１６によりセンサチップ１０の材料からは電気的に絶縁されている。

レンズチップ４０は、受光部１１との間に空間が設けられるように、受光部１１の周囲においてスペーサ部１５１を介してセンサチップ１０の第１主面に固着されている。ウエハからダイシングにより個片化されるので、固定部１３１、レンズチップ４０、センサチップ１０及びスペーサ部１５１の側面が共通な外部平坦面である。

最後に、レンズチップ４０側面全体及びレンズ周りに黒色などの遮光性樹脂からなるカバー５を設け、側面からの光の進入を防ぐことで、カメラモジュールができる。カバー５は、レンズ部を露出させつつ固定部１３１と固定部１３１、レンズチップ４０、センサチップ１０及びスペーサ部１５１の側面が共通な外部平坦面とを覆うので、固定部１３１により、レンズ部への障害物への衝突防止やカバー材料の節約の効果を奏する。

第１の実施例であるカメラモジュールの製造方法の概略プロセスフローを図に基づいて説明する。

＜半導体ウエハ作製工程＞
図２は半導体ウエハ１０１の概略平面図である。図２に示すように、６インチもしくは８インチの半導体ウエハ１０１の表面に、半導体プロセスによりマトリクス状にセンサ部１１１の複数すなわちアレイが形成される。図３は１つのカメラモジュールとなるべき半導体ウエハ１０１のセンサ部の部分の概略部分拡大断面図である。

まず、図３に示すように、センサ部１１１の各々では、半導体ウエハ１０１の第１主面上に、光電変換素子を含む受光部１１と、その周囲の金属パッド８とを形成する。受光部１１には、画素の複数をマトリクス配列（たとえば、３０万個程度）したＣＭＯＳイメージセンサを形成する。受光部１１の受光素子毎にマイクロレンズを設けることもできる。各画素には受光素子（埋込型フォトダイオード）毎に数個のＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）トランジスタで構成したアンプを設ける。金属パッド８は、導電性の優れたたとえばアルミニウム（Ａｌ）などの金属が用いられる。

次に、内部配線１５を形成して、受光素子を含む受光部１１とその周囲の金属パッド８と接続する。このようにして、図２に示すように、後工程のダイシング領域となる格子状のスペースを空けて半導体ウエハ１０１の第１主面にセンサ部１１１の複数がアレイとしてマトリクス配列される。

＜透光性光学ウエハ作製工程＞
上記半導体ウエハと同じサイズ、６インチもしくは８インチの３００〜５００μｍ厚のガラスウエハ（ガラス平板４）を準備する。図４はかかるガラスウエハ４の概略平面図である。以下の工程で、半導体ウエハのマトリクス状センサ部アレイと一致するように、ガラスウエハにレンズ部の複数からなるアレイを形成し、さらに、ＩＲカットフィルタ、レンズ部周りの固定部をも形成して、バックグラインド用固定部付きの透光性光学ウエハを作製する。

図５は１つのカメラモジュールのレンズチップとなるべきガラスウエハ４の部分の概略部分拡大断面図である。まず、ガラスウエハ４上にＩＲカットフィルタ１４１を全面に成膜し、その裏面にレンズ開口を画定するマスク膜ＭＦを蒸着する。マスク膜ＭＦはたとえばクロム膜を用いれば良い。ＩＲカットフィルタ１４１は誘電体多層膜によって形成され、屈折率の高い膜と低い膜が交互に積層されて構成される。ここでは、たとえば、ＩＲカットフィルタ成膜時に発生する応力を圧縮応力となるように膜の材料、成膜方法を選ぶ。

次に、図６に示すように、マスク膜ＭＦの成膜されたガラスウエハ４の裏面上にレンズ用透光性樹脂を塗布し、レンズ形成用の金型ＭＬを用いて、マスク開口に位置するレンズ部１２１とその周囲の固定部１３１を形成する。ここで、レンズ部１２１の凸形状の頂点までの高さｈよりも固定部１３１の高さＨが高く（Ｈ＞ｈ）なるように、形成する。図７はかかるガラスウエハ４の固定部から見た概略平面図である。透光性樹脂は紫外線硬化型でも熱硬化型でもどちらでも良い。またレンズ部は片面だけでも両面に形成しても良い。たとえば、図６に示すように、マスク開口に位置するレンズ部１２１の反対側のＩＲカットフィルタ１４１上にレンズ用樹脂を塗布し、レンズ形成用の金型ＭＬ２を用いて、更なるレンズ部１２１を形成してもよい。固定部１３１の樹脂を硬化させる際に働く応力も圧縮応力とすることで、反対面のＩＲカットフィルタの圧縮応力を相殺する。ガラスウエハ４の両面にて残留応力を相殺する。このレンズ形成工程において、１つの金型を用いて１つの樹脂の１回の成型を行うだけでなく、少なくとも２種の金型を用いて２種の樹脂の成型を用いて同一の位置に重ねて２回以上の樹脂成型を行うことにより、よりパワーの大きいレンズ部を形成できる。金型はナノインプリント技術に用いられるものを利用できる。たとえば、レンズ部２層構造の場合は、ガラス板側の１層目には比較的柔軟で収縮の影響が低いポリジメチルシロキサンなど樹脂を用い、２層目にはエポキシ樹脂などの１層目より硬度の高い樹脂を用いることが、リフロー時の熱抵抗向上において好ましい。多層構造とすることで、異なる熱膨張係数を補償し合うように、或いは、光又は熱硬化後の反りなどを相殺し合うように、適切な樹脂物質を選択する幅が拡大する。

＜貼り合わせ工程＞
次に、図８に示すように、センサ部１１１を有する半導体ウエハ１０１にレンズの焦点を固定するためのスペーサ部１５１を接着剤を用いて接合する。スペーサ部１５１は半導体ウエハの第１主面上のセンサ部の受光部１１の各々を囲むような所定の位置にダイシング領域として配置される。スペーサ部１５１は、フランジバックを規定する所定厚のスペーサ９とその両面の接着剤層９１からなる。接着剤の材料としては耐熱性のある、たとえばベンゾシクロブテン（Benzocyclobutene：ＢＣＢ）、ポリイミドなどの感光性ポリマー材料が使用でき、紫外線硬化型或いは熱硬化型が用いられる。図９に示すように、半導体ウエハのダイシング領域の格子状のスペーサ部１５１に囲まれた受光部１１がガラスウエハのレンズ部の各々に対応する。

次に、図１０に示すように、レンズ部１２１とセンサ部１１１を位置合わせしつつ、半導体ウエハ１０１と透光性光学ウエハ（ガラスウエハ４）を貼り付け、圧着固定する。ここで、半導体ウエハ１０１上の受光部１１がガラスウエハ４の裏面に形成された格子状のスペーサ部１５１に囲まれるように、ガラスウエハ４及び半導体ウエハ１０１が位置合わせされる。図１０は半導体ウエハ１０１と透光性光学ウエハ４からなる貼着体の概略斜視図である。感光性接着剤を用いた場合、ガラスウエハ側から光照射を行い、スペーサ部１５１が光硬化することにより接合を実行してもよい。スペーサ部１５１は、半導体ウエハ１０１とガラスウエハ４間の所定距離維持の接合と共に、以後のグラインディング工程、貫通電極形成工程、ダイシング工程などの、個々のセンサ部１１１の封止機能を果たす。

＜グラインディング工程＞
次に、図１１に示すように、ガラスウエハ４と一体となった半導体ウエハ１０１の裏面を研削して、バックグラインド用のシートＢＧＳに固定部１３１を下にして透光性光学ウエハを貼り付け、たとえば６００〜７００μｍ厚のウエハを５０〜１００μｍ厚の所定厚にまでバックグラインドし、ウエハの第２主面を平坦化する。レンズ部１２１より高い固定部１３１により、レンズ部１２１がシートから空間を隔てて保護されるとともに、バックグラインド工程及び以降の工程でのバックグラインド用のシートＢＧＳとの接着安定性が向上する。

＜電極形成工程＞
ガラスウエハ４と一体となった半導体ウエハ１０１の第２主面に貫通電極、外部配線及び外部端子を形成する。概要は、貫通穴を深堀エッチングを用いて設け、Ｃｕメッキなどにより配線を引きだし電極パッドを形成するのである。

まず、図１２に示すように、半導体ウエハ１０１の裏面（第２主面）から各金属パッド８に至る貫通孔６１（直径＝１００〜２００μｍ）を形成する。半導体ウエハ１０１の裏面を通じて半導体ウエハ１０１の各金属パッド８の位置に各金属パッド８のサイズよりやや小さいサイズの貫通孔６１を反応性イオンエッチング法を利用して形成する。反応性イオンエッチング法は、貫通孔６１を形成すべき部分に開口を有する金属又はレジストのマスク（図示せず）を、予め、半導体ウエハ１０１の第２主面に形成し、その後、たとえばＣＦ_４などの混合ガス雰囲気中のＳｉＦ_４生成反応を通じて、開口を介して、Ｓｉウエハをエッチングして、貫通孔６１を形成する。

その後、図１３に示すように、たとえば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を使用して、貫通孔６１の内壁及び底部（金属パッド８）並びに半導体ウエハ１０１の第２主面に、たとえばＳｉＯ_２などの絶縁膜１６を形成する。ここで、絶縁膜１６は、その膜厚が貫通孔６１の底部（金属パッド８）上の方が半導体ウエハ１０１の第２主面上より薄くなるように形成される。これにより、再度の反応性イオンエッチングにより、貫通孔６１の底部において絶縁膜１６の開口６２が形成され金属パッド８が露出するが、貫通孔６１の内壁及び半導体ウエハ１０１の第２主面の絶縁膜１６は維持される。

その後、金属パッド８が露出した貫通孔及びその周囲の貫通電極を形成すべき部分や、貫通電極に接続する外部配線を形成すべき部分に開口を有する所定パターンのマスク（図示せず）を、予め、半導体ウエハ１０１の第２主面の絶縁膜１６上に形成し、電気メッキ法にて、図１４に示すように、外部配線１５及び貫通電極６を形成する。

その後、図１５に示すように、絶縁膜１４を半導体ウエハ１０１の裏面全体に塗布して、リソグラフィー工程を実施して、外部回路との連結のために外部端子７を形成すべき部分の電極が露出されるようにパターニングして、そして、スクリーン印刷法によって、半導体ウエハ１０１の裏面の露出電極上にはんだペーストを塗布してリフローする。その後、残留フラックスを除去して、図１６に示すように、外部端子７が形成される。なお、外部端子７を形成する前に、下地金属膜（図示せず）を形成することもできる。

また、絶縁膜１４材料としては、ＳｉＯ_２の他、ＳｉＮ、ＰＩ(ポリイミド)が、また、配線材料としてはＣｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕなどの中から選択される一種以上の導電材料が、外部端子７材料としてはＳｎＡｇ、ＮｉＡｕが用いられ得る。

＜ダイシング工程＞
図１７に示すように、ガラスウエハ４と一体となった半導体ウエハ１０１を、所定のダイシングブレード５２により、固定部１３１（スペーサ部１５１）の中央に沿って厚さ方向に個別のカメラモジュールに分割する。ガラスウエハ４及びウエハの貼着体のガラスウエハ４側にダイシングテープ２００を貼着してダイシング装置に装着し、実行する。

以上のように、所定のサイズにガラスウエハ４と半導体ウエハ１０１をフルカットして図１８に示すような、固定部１３１付きのレンズチップ４０、スペーサ部１５１及びセンサチップ１０からなるカメラモジュールが得られる。レンズ部１２１より高い固定部１３１により、レンズ部１２１を空間を隔てて保護するとともに、バックグラインド工程及び以降の工程でのバックグラインド用のシートＢＧＳとの接着安定性が向上する効果が得られるが、レンズ部１２１周囲の固定部１３１の上面の幅を例えば０．３〜１．０ｍｍとし、レンズチップ４０の固定部側から見た搭載サイズを３．５〜５．０ｍｍ×３．５〜５．０ｍｍ角とし、外側のレンズ部１２１の直径は１〜２ｍｍとした場合において、固定部比率（固定部面積／搭載サイズ面積の比率）は５７％以上であれば、上記効果が達成され得ることが確認された。

＜カバー被覆工程＞
ダイシング加工後、個別のカメラモジュールに遮光用のカバーをかぶせ、固定部とカバーを樹脂などの接着剤を用いて固定する。図１に示すように、センサチップ１０、スペーサ部１５１レンズチップ４０側面全体及びレンズ部周り固定部１３１に黒色などの遮光性樹脂からなるカバー５を設け、側面からの光の進入を防ぐことで、カメラモジュールができる。先のダイシング工程において一時期に固定部１３１、レンズチップ４０及びスペーサ部１５１を切断しているので、それらの側面が共通な外部平坦面で形成できることにより、カバー樹脂との接合が良好に達成できる。

以上の実施例１によれば、ＩＲカットフィルタ形成面の裏面に樹脂によりバックグラインド用固定部が作製されるため、ＩＲカットフィルタにより発生する圧縮応力が固定部樹脂によっての応力で相殺され、センサ基板との張り合わせにおいてウエハのそりが問題とならない。さらに、固定部１３１により、バックグラインド時に安定してシートと接着するためクラックや割れの発生がない。そして、固定部１３１が遮光用のカバーを固定するための部材ともなり、コストダンの効果が得られる。

以上の製造方法は、センサ回路にＣＭＯＳセンサの他に、ＣＣＤセンサ回路などの画像センサ用回路や、照度センサ回路、紫外線センサ回路、赤外線センサ回路、温度センサ回路を含む各種カメラモジュールに適用可能である。

＜実施例２＞
ここでは、透光性光学ウエハ作製工程以外、実施例１と同様に実行する。実施例２の透光性光学ウエハ作製工程では、まず、図１９に示すように、６インチもしくは８インチのガラスウエハ（ガラス平板４）上にＩＲカットフィルタ２４１を成膜し、ＩＲカットフィルタ２４１上にレンズ開口を画定するクロムなどからなるマスク膜ＭＦを蒸着する。ここでは、ＩＲカットフィルタ２４１は誘電体多層膜によって形成され、成膜時に発生する応力を引っ張り応力となるように膜の材料、成膜方法を選ぶ。

次に、このガラスウエハ４のＩＲカットフィルタ２４１及びマスク膜ＭＦ上にレンズ用樹脂を塗布し、レンズ形成用の金型を用いてレンズ部１２１と固定部１３１を形成して、複数のレンズ部のアレイを有する透光性光学ウエハを作製する。樹脂は紫外線硬化型でも熱硬化型でもどちらでも良い。またレンズ部は片面だけでも両面に形成しても良い。マスク開口に位置するレンズ部１２１の反対側のガラス平板４上にレンズ用樹脂を塗布し、レンズ形成用の第２の金型を用いて、更なるレンズ部１２１を形成してもよい。この樹脂を硬化させる際に働く応力を圧縮応力とすることでＩＲカットフィルタ２４１の引っ張り応力を相殺する。得られた反りのない透光性光学ウエハを用いて、実施例１と同様の工程を実行して、図２０に示すような、センサチップ１０、スペーサ部１５１レンズチップ４０側面全体及びレンズ部周り固定部１３１に黒色などの遮光性樹脂からなるカバー５を設け、側面からの光の進入を防ぐことで、カメラモジュールができる。

本発明による実施例１ではＩＲカットフィルタ形成面の裏面に樹脂によりバックグラインド用固定部が作製されるため、ＩＲカットフィルタにより発生する圧縮応力が固定部樹脂によっての応力で相殺され、実施例２ではＩＲカットフィルタにより発生する引っ張り応力がフィルタ上に形成された固定部樹脂によっての応力で相殺され、センサ基板との張り合わせにおいてウエハのそりが問題とならない。さらにバックグラインド時に安定してシートと接着するためクラックや割れの発生がない。そして、遮光用のカバーを固定するための部材ともなる。レンズ部１２１より高い固定部１３１は、バックグラインド工程だけでなく以降の工程においてレンズ部１２１を空間を隔てて保護するとともに、バックグラインド用のシートＢＧＳとの接着安定性が向上する。

＜実施例３＞
ここでは、透光性光学ウエハ作製工程において、ＩＲカットフィルタを設けず、さらに固定部を型による成型をせずに、予め所定形状で形成された固定部１３１を接着剤層９１Ｂでガラス平板４に接着した以外、実施例１及び２と同様にカメラモジュール製造を実行している。図２１は本発明による実施例３のカメラモジュールを示す断面図である。実施例３でも、ガラス平板４の上面に凸レンズ部１２１より高い固定部１３１を接着剤層９１Ｂで固着してある。ガラス平板４上の凸レンズ部１２１より高い固定部１３１をガラス平板４に固着することにより、ウエハ状態を含むガラス平板を取り扱う際に、固定部１３１を吸着等で保持することができる。

以上のように、実施例３によれば、ガラス平板４上の凸レンズ部１２１より高い固定部１３１をガラス平板４に固着することにより、ガラス平板４とスペーサ９を貼り合わせる際に貼り合わせる面とは逆の面に固定部１３１が来るので、固定部１３１を保持することが可能になり、それ以降もこの固定部１３１を保持することにより凸レンズ部１２１が保護される。さらに、個片化された状態のカメラデバイスを取り扱う際も固定部１３１を保持することにより凸レンズ部１２１が保護される。また、ウエハ状態のガラス平板４又はウエハ状態のカメラモジュールをダイシングする際に、ダイシングテープなどの粘着性テープを貼る場合もこの固定部１３１を貼り付けることになり、汚れ、加圧からレンズ部１２１を保護することができる。

＜実施例４＞
ここでは、透光性光学ウエハ作製工程において、固定部１３１Ｂが接着剤層よりもレンズ部１２１側に張り出して形成され、さらに、絞りマスク膜ＭＦを固定部１３１Ｂとガラス平板４の間ではなく、固定部１３１Ｂの上面に形成したこと以外、実施例３と同様にカメラモジュール製造を実行している。図２２は本発明の実施例４のカメラモジュールを示す断面図である。これは、上記実施例と同様にガラス平板４の上面に、凸レンズ部１２１より高くかつレンズ部１２１に迫るように面積を拡張した固定部１３１Ｂを接着剤層９１Ｂで固着してある。さらに、面積拡張固定部１３１Ｂには絞りマスク膜ＭＦが蒸着または貼り合せられている。これにより、ガラス平板４上の凸レンズ部１２１より高い面積拡張固定部１３１Ｂをガラス平板４に固着することによりウエハ状態を含むガラス平板を取り扱う際に面積拡張固定部１３１Ｂを吸着等で保持することができる。さらに、面積拡張固定部１３１Ｂ及びマスク膜ＭＦは絞り機能も発揮できる。

以上のように、実施例４によれば、実施例３に加えて、絞りマスク膜ＭＦも保持しているため、ガラス平板４に絞り膜を蒸着または貼り合せた後にレンズ面を作成するよりも安価で歩留向上に繋がる。

＜実施例５＞
ここでは、透光性光学ウエハ作製工程において、不透明な固定部１３１Ｃが接着剤層よりもレンズ部１２１側に張り出して形成され、さらに、固定部１３１Ｃのレンズ部１２１側に切頭円錐体の傾斜面を形成したこと以外、実施例３と同様にカメラモジュール製造を実行している。図２３は本発明の実施例５のカメラモジュールを示す断面図である。固定部１３１Ｃは光の透過を防止する黒など暗色樹脂などの材質からなり、かつ、ガラス平板４上の凸レンズ部１２１より高くかつレンズ部１２１に迫るように上面面積を拡張した固定部１３１Ｃを接着剤層９１Ｂで固着してある。ガラス平板４上の凸レンズ部１２１より高い不透明な固定部１３１Ｃをガラス平板４に固着することによって、ウエハ状態を含むガラス平板を取り扱う際に固定部１３１Ｃを吸着等で保持することができる。さらに、上面面積を拡張した光遮断固定部１３１Ｃ自体は絞りマスク膜機能も発揮できる。

以上のように、実施例５によれば、光の透過を防止する材質からなる光遮断固定部１３１Ｃを有するために、固定部自体が絞りの機能も保持しているため、絞り膜を蒸着または貼り合せる必要がなく、ガラス平板４またはスペーサに絞り膜を蒸着または張り合わせるより、コスト低減が可能となる。

＜実施例６＞
ここでは、透光性光学ウエハ作製工程において、スペーサ固定部２０（上記固定部に相当）とガラス平板部４Ｂとが同一材料で一体的に構成された透光性光学ウエハを用いた以外、上記実施例と同様にカメラモジュール製造を実行している。図２４は実施例６のカメラモジュールを示す断面図である。かかる透光性光学ウエハは、ガラス平板を加工することによってガラス平板部４Ｂ上の凸レンズ部１２１より高いスペーサ固定部２０を形成したものである。さらに、レンズ部１２１に対応するレンズ開口を画定する絞りマスク膜ＭＦがスペーサ固定部２０上に設けられている。

本発明による第１の実施例のカメラモジュールを示す断面図である。本発明による第１の実施例における半導体ウエハの概略平面図である。本発明による第１の実施例における処理工程を示す半導体ウエハの概略部分拡大断面図である。本発明による第１の実施例におけるガラスウエハの概略平面図である。本発明による第１の実施例における成膜工程を示すガラスウエハの概略部分拡大断面図である。本発明による第１の実施例のレンズ部成型工程を示すガラスウエハ及び金型の概略部分拡大断面図である。本発明による第１の実施例のレンズ部成型工程を示すガラスウエハの固定部から見た概略平面図である。本発明による第１の実施例におけるスペーサ形成工程を示す半導体ウエハの概略部分拡大断面図である。本発明による第１の実施例におけるスペーサ形成工程を示す半導体ウエハの概略平面図である。本発明による第１の実施例における貼着工程を示す透光性光学ウエハ及び半導体ウエハの貼着体の概略斜視図である。本発明による第１の実施例におけるバックグラインド工程を示す透光性光学ウエハ及び半導体ウエハの貼着体の部分拡大断面図である。本発明による第１の実施例における貫通穴深堀工程を示す透光性光学ウエハ及び半導体ウエハの貼着体の部分拡大断面図である。本発明による第１の実施例における絶縁処理工程を示す透光性光学ウエハ及び半導体ウエハの貼着体の部分拡大断面図である。本発明による第１の実施例における電極形成工程を示す透光性光学ウエハ及び半導体ウエハの貼着体の部分拡大断面図である。本発明による第１の実施例における第２絶縁処理工程を示す透光性光学ウエハ及び半導体ウエハの貼着体の部分拡大断面図である。本発明による第１の実施例における外部端子形成工程を示す透光性光学ウエハ及び半導体ウエハの貼着体の部分拡大断面図である。本発明による第１の実施例におけるダイシング工程を示す透光性光学ウエハ及び半導体ウエハの貼着体の部分拡大断面図である。本発明による第１の実施例におけるダイシング工程を示す透光性光学ウエハ及び半導体ウエハの貼着体の部分拡大断面図である。本発明による第２の実施例における成膜工程を示すガラスウエハの概略部分拡大断面図である。本発明による第２の実施例のカメラモジュールを示す断面図である。本発明による第３の実施例のカメラモジュールを示す断面図である。本発明による第４の実施例のカメラモジュールを示す断面図である。本発明による第５の実施例のカメラモジュールを示す断面図である。本発明による第６の実施例のカメラモジュールを示す断面図である。

符号の説明

４ガラスウエハ、ガラス平板
６貫通電極
７外部端子
８金属パッド
１０センサチップ
１１受光部
１４、１６絶縁膜
１５内部配線、外部配線
５２ダイシングブレード
６２開口
９１接着層
１００カメラモジュール
１０１半導体ウエハ
１１１センサ部
１２１レンズ部
１３１固定部
１４１ＩＲカットフィルタ
１５１スペーサ部
２００ダイシングテープ
２４１ＩＲカットフィルタ

Claims

各々が光電変換素子の受光部を含む複数のセンサ部のアレイを有する半導体ウエハに対して、前記センサ部の各々の周囲にてスペーサ部を介して固着されかつ、空間を隔てて前記センサ部にそれぞれ対向する複数のレンズ部のアレイを有する透光性光学ウエハからなる貼着体を形成する工程と、
前記貼着体を前記スペーサ部にて切断して、各々がスペーサにて接合されたセンサチップ及びレンズチップからなるカメラモジュールの複数に個片化する工程と、を含むカメラモジュールの製造方法であって、
前記透光性光学ウエハ上であって前記スペーサ部とは反対側に設けられた前記透光性光学ウエハの前記レンズ部の周囲に前記レンズ部の凸形状の頂点よりも高い固定部を形成する工程と、
前記固定部を介して前記貼着体を保持して前記半導体ウエハを研磨して背面を画定する工程と、を含むことを特徴とするカメラモジュールの製造方法。
前記センサ部に電気的に接続されかつ前記貼着体の前記半導体ウエハを貫通して背面に露出する貫通電極を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュールの製造方法。
前記半導体ウエハの背面にて前記貫通電極に電気的に接続される外部配線を形成する工程を含むことを特徴とする請求項２に記載のカメラモジュールの製造方法。
前記透光性光学ウエハの前記レンズ部において一定の波長帯の光のみを透過するフィルタが成膜され、前記固定部の応力と前記フィルタの応力とが相殺されるように前記固定部の材料が選択されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１記載のカメラモジュールの製造方法。
前記固定部が樹脂からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１記載のカメラモジュールの製造方法。
前記透光性光学ウエハがガラス平板と前記ガラス平板主面に接合されたレンズ部とからなり、前記レンズ部が樹脂からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１記載のカメラモジュールの製造方法。
前記固定部と前記レンズ部とが同一材料で構成されていることを特徴とする請求項５〜６のいずれか１記載のカメラモジュールの製造方法。
前記フィルタは前記透光性光学ウエハ上であって前記スペーサ部が形成されている側に配置されたことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１記載のカメラモジュールの製造方法。
前記フィルタは前記透光性光学ウエハ上であって前記固定部が形成されている側に配置されたことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１記載のカメラモジュールの製造方法。
前記レンズ部に対応するレンズ開口を画定するマスク膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項８〜９のいずれか１記載のカメラモジュールの製造方法。
光電変換素子の受光部を含むセンサ部を有するセンサチップと、
前記センサチップに対して前記センサ部の周囲にてスペーサ部を介して固着されかつ空間を隔てて前記センサ部に対向するレンズ部を有するレンズチップと、からなり、
前記スペーサ部の反対側の前記レンズ部の周囲のレンズチップ部分に形成されかつ前記レンズ部の凸形状の頂点よりも高い高さを有する固定部を有すること、
前記固定部、前記レンズチップ及び前記スペーサ部の側面が共通な外部平坦面であること、
前記レンズ部を露出させつつ前記固定部と前記外部平坦面とを覆うカバーを備えたこと、並びに、
前記レンズチップに一定の波長帯の光のみを透過するフィルタが一様に成膜され、前記固定部は、前記固定部の応力と前記フィルタの応力とを相殺する材料からなること、を特徴とするカメラモジュール。
前記センサ部に電気的に接続されかつ前記センサチップを貫通して露出する貫通電極を備えたことを特徴とする請求項１１に記載のカメラモジュール。
前記貫通電極に電気的に接続された外部配線を備えたことを特徴とする請求項１２に記載のカメラモジュール。
前記固定部が樹脂からなることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１記載のカメラモジュール。
前記レンズチップがガラス平板と前記ガラス平板主面に接合されたレンズ部とからなり、前記レンズ部が樹脂からなることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１記載のカメラモジュール。
前記固定部と前記レンズ部とが同一材料で構成されていることを特徴とする請求項１４〜１５のいずれか１記載のカメラモジュール。
前記フィルタは前記固定部の反対側の主面に配置されたことを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか１記載のカメラモジュール。
前記フィルタは前記固定部の同一側の主面に配置されたことを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか１記載のカメラモジュール。
前記レンズ部に対応するレンズ開口を画定するマスク膜を含むことを特徴とする請求項１７〜１８のいずれか１記載のカメラモジュール。
前記固定部と前記レンズチップの間に接着剤層が配置されていることを特徴とする請求項１４〜１５のいずれか１記載のカメラモジュール。
前記固定部は前記接着剤層よりも前記レンズ部側に張り出していることを特徴とする請求項２０記載のカメラモジュール。
前記レンズ部に対応するレンズ開口を画定する絞りマスク膜が前記固定部上又は前記固定部と前記レンズチップの間に設けられていることを特徴とする請求項２０又は２１記載のカメラモジュール。
前記固定部は光の透過を防止する材質からなることを特徴とする請求項２１記載のカメラモジュール。
前記固定部と前記ガラス平板とが同一材料で一体的に構成されていることを特徴とする請求項１４〜１５のいずれか１記載のカメラモジュール。
前記レンズ部に対応するレンズ開口を画定する絞りマスク膜が前記固定部上に設けられていることを特徴とする請求項２４記載のカメラモジュール。
ガラス平板と前記ガラス平板主面に接合された複数のレンズ部のアレイとからなる透光性光学ウエハであって、
前記ガラス平板主面の前記レンズ部の周囲に形成された前記レンズ部の凸形状の頂点よりも高い固定部と、前記ガラス平板主面に亘って形成された一定の波長帯の光のみを透過するフィルタと、を備え、
前記固定部は、記固定部の応力と前記フィルタの応力とを相殺する樹脂材料からなることを特徴とする透光性光学ウエハ。
前記固定部と前記レンズ部とが同一材料で構成されていることを特徴とする請求項２６に記載の透光性光学ウエハ。
前記フィルタは前記固定部の反対側の主面に配置されたことを特徴とする請求項２６〜２７のいずれか１記載の透光性光学ウエハ。
前記フィルタは前記固定部の同一側の主面に配置されたことを特徴とする請求項２６〜２７のいずれか１記載の透光性光学ウエハ。
前記レンズ部に対応するレンズ開口を画定するマスク膜を含むことを特徴とする請求項２６〜２９のいずれか１記載の透光性光学ウエハ。