JP6609674B1 - 光検出装置及び光検出装置の製造方法 - Google Patents

光検出装置及び光検出装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】受光素子に対する外力の影響が低減された光検出装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】光検出装置の製造方法は、複数の受光部を有し、隣り合う受光部を互いに隔てるように主面に開口するトレンチＴが形成された裏面入射型の受光素子５０を準備する第１工程と、受光素子５０の主面が配線基板２０に対向するように、受光素子５０を配線基板２０上に配置する第２工程と、配線基板２０上において、受光素子５０の側面全体を包囲するように、配線基板２０の厚み方向において少なくともトレンチＴの主面側の端部よりも配線基板２０から離れた位置まで達する樹脂モールド５４を形成する第３工程と、受光素子５０の主面５１ｂ側から受光素子５０及び樹脂モールド５４を研磨する第４工程と、を含む。【選択図】図７

Description

本発明は、光検出装置及び光検出装置の製造方法に関する。
光検出装置として、それぞれ受光部が設けられた複数のブロックを有する裏面入射型の受光素子（裏面入射型イメージセンサ）を基板上に配置してなるものが知られている。例えば、特許文献１には、複数のブロック（裏面入射型のＣＭＯＳ技術検出回路）を所定間隔で回路基板（配線基板）上に配置し、複数のブロック間にクロム等の金属によって形成された停止層を堆積し、停止層に至るまで複数のブロックの表面（シリコンブロックの表面）を研磨し、その後停止層を除去することによって光検出回路を製造する方法が記載されている。
特開２０１０−１２３９６２号公報
上述したような光検出装置においては、イメージング精度を維持する（すなわち、各ブロックの位置関係を維持する）ために、ブロック（受光素子）に対する外力の影響が少ない方が好ましい。一方、特許文献１記載の製造方法では、ブロックの表面を研磨する工程全体において、停止層よりも上方に突出したブロックの一部のみが研磨されて横方向に揺さぶられることにより、ブロックに対して比較的大きな外力が働くおそれがある。また、特許文献１記載の光検出回路では、ブロックの側面を覆う停止層は、最終的に除去され、ブロックの側面を保護する保護材としては機能しないため、ブロックに対する外力の影響を低減する上で向上の余地がある。
本発明の一側面は、受光素子に対する外力の影響が低減された光検出装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一側面に係る光検出装置の製造方法は、一次元状又は二次元状に配列された複数の受光部と、受光部が形成された第１主面と、第１主面とは反対側の第２主面と、を有し、隣り合う受光部を互いに隔てるように第１主面に開口するトレンチが形成された裏面入射型の受光素子を準備する第１工程と、受光素子の第１主面が基板に対向するように、受光素子を基板上に配置する第２工程と、基板上において、受光素子の側面全体を包囲するように、基板の厚み方向において少なくともトレンチの第２主面側の端部よりも基板から離れた位置まで達する樹脂モールドを形成する第３工程と、受光素子の第２主面側から受光素子及び樹脂モールドを研磨する第４工程と、を含む。
上記光検出装置の製造方法では、受光素子の側面全体を包囲するように樹脂モールドが形成される。このように形成された樹脂モールドによって、基板に対する受光素子の固定を強固にすることができる。具体的には、樹脂モールドが受光素子の側面全体を支持することにより、受光素子の横方向（すなわち、基板に対して受光素子が横滑りする方向）に作用する外力に対して強い構造を実現できる。従って、上記製造方法によれば、受光素子に対する外力の影響が低減された光検出装置が得られる。さらに、上記製造方法によれば、光検出装置の製造過程においても、受光素子に対する外力の影響を適切に低減できる。具体的には、研磨工程（第４工程）において、受光素子及び樹脂モールドが併せて研磨されることにより、受光素子の側面が樹脂モールドによって支持され、受光素子の歪みの発生を抑制できる。
第１工程は、ドライエッチング又はウェットエッチングによりトレンチを形成する工程を含んでもよい。これにより、非常に小さい幅のトレンチを精度良く形成でき、複数の受光部を狭ピッチ且つ高精度に配置することが可能となる。
第１工程において準備される受光素子は、トレンチにより、それぞれ受光部を有する複数のブロックに分けられており、受光素子には、複数のブロックの配列方向における最も外側に位置するブロックとトレンチを介して配列方向に対向するように、受光部を有さないダミーブロックが設けられていてもよい。この場合、受光素子の外端部に設けられたダミーブロックが、受光素子に対する外力を吸収する役割を果たす。これにより、受光素子の主要部（すなわち、受光部を有する各ブロック）に対する外力の影響を効果的に低減できる。
複数の受光部は、一次元状に配列されており、トレンチは、複数の受光部の配列方向に交差する方向に延びていてもよい。このように複数の受光部（ブロック）がトレンチを介して一次元状に配列された構造（長尺構造）は、外力が働いた際に生じる応力によって折れ易い傾向があるが、受光素子の側面全体を包囲するように樹脂モールドを形成することにより、受光素子に対する外力の影響を適切に低減できる。従って、上記製造方法によれば、このような長尺構造の受光素子を備えた光検出装置を安定して製造することができる。
第３工程において、少なくとも受光素子の第２主面の高さ位置まで達するように樹脂モールドを形成してもよい。これにより、研磨工程（第４工程）の全体を通して、受光素子の樹脂モールドから突出した一部のみが研磨されてしまうことがなくなる。その結果、研磨工程における受光素子の歪みの発生をより効果的に抑制できる。
第３工程において、ショア硬度がショアＡ８０以上又はショアＤ３０以上である樹脂材料によって樹脂モールドを形成してもよい。この場合、適切な硬度の樹脂モールドを形成することにより、受光素子に対する外力を適切に吸収することが可能となる。また、樹脂モールドの硬度を研磨に適した硬度とすることができ、研磨工程（第４工程）を円滑に実施することが可能となる。
第４工程において、少なくともトレンチに至るまで受光素子及び樹脂モールドを研磨してもよい。これにより、それぞれ受光部を有する複数のブロック同士を完全に分離することができる。これにより、ブロック間のクロストークの発生を確実に防止することができる。
上記製造方法は、第４工程よりも後に、受光素子及び樹脂モールドの研磨された表面を覆う被覆部を形成する工程を含んでもよい。被覆部により、受光素子の第２主面を適切に保護することができる。また、例えばガラス等の被覆部を形成することにより、受光素子に対する光のバンドパス又は透過率等を用途に合わせて調整すること等が可能となる。
本発明の一側面に係る光検出装置は、基板と、一次元状又は二次元状に配列された複数の受光部と受光部が形成された第１主面と第１主面とは反対側の第２主面とを有し、第１主面が基板に対向するように基板上に配置された裏面入射型の受光素子と、基板上において、受光素子の側面全体を包囲するように形成された樹脂モールドと、を備え、受光素子は、隣り合う受光部を互いに隔てるように第１主面から第２主面にかけて設けられた隙間又は隣り合う受光部を互いに隔てるように第１主面に開口するトレンチによって、複数のブロックに分けられており、受光素子の側面から樹脂モールドの外側面までの樹脂モールドの幅は、隙間又はトレンチの幅よりも大きい。
上記光検出装置では、受光素子の側面全体を包囲するように、ブロック間の幅よりも大きい幅を有する樹脂モールドが形成されている。このように形成された樹脂モールドによって、基板に対する受光素子の固定を強固にすることができる。具体的には、樹脂モールドが受光素子の側面全体を支持することにより、受光素子の横方向に作用する外力に対して強い構造を実現できる。従って、上記光検出装置によれば、受光素子に対する外力の影響を低減できる。
受光素子には、複数のブロックの配列方向における最も外側に位置するブロックと隙間又はトレンチを介して配列方向に対向するように、受光部を有さないダミーブロックが設けられていてもよい。このように受光素子の外端部に設けられたダミーブロックは、受光素子に対する外力を吸収する役割を果たす。これにより、受光素子の主要部（すなわち、受光部を有する各ブロック）に対する外力の影響を効果的に低減できる。
複数の受光部は、一次元状に配列されており、隙間又はトレンチは、複数の受光部の配列方向に交差する方向に延びていてもよい。このように複数の受光部（ブロック）が隙間又はトレンチを介して一次元状に配列された構造（長尺構造）は、外力が働いた際に生じる応力によって折れ易い傾向があるが、受光素子の側面全体を包囲する樹脂モールドにより、受光素子に対する外力の影響を適切に低減できる。
樹脂モールドは、ショア硬度がショアＡ８０以上又はショアＤ３０以上である樹脂材料によって形成されていてもよい。この場合、適切な硬度の樹脂モールドにより、受光素子に対する外力を適切に吸収することが可能となる。
上記光検出装置は、受光素子の第２主面側において、受光素子及び樹脂モールドの表面を覆うように形成された被覆部を更に備えてもよい。被覆部により、受光素子の第２主面を適切に保護することができる。また、例えばガラス等の被覆部によれば、受光素子に対する光のバンドパス又は透過率等を用途に合わせて調整すること等が可能となる。
本発明の一側面によれば、受光素子に対する外力の影響が低減された光検出装置及びその製造方法が提供され得る。
第１実施形態の光検出装置の斜視図である。 図１に示される光検出装置の平面図である。 図２のIIIa−IIIa線及びIIIb−IIIb線に沿った断面図である。 図１に示される光検出装置の製造工程を示す図である。 図１に示される光検出装置の製造工程を示す図である。 図１に示される光検出装置の製造工程を示す図である。 図１に示される光検出装置の製造工程を示す図である。 第２実施形態の光検出装置の斜視図である。 図８に示される光検出装置の要部拡大断面図である。 第３実施形態の光検出装置の斜視図である。 図１０のXIa−XIa線及びXIb−XIb線に沿った断面図である。 図１０に示される光検出装置の製造工程において準備される受光素子の斜視図である。 光検出装置の変形例を示す図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の光検出装置１の斜視図である。図２は、光検出装置１の平面図である。図３の（ａ）は、図２におけるIIIa−IIIa線に沿った断面を示しており、図３の（ｂ）は、図２におけるIIIb−IIIb線に沿った断面を示している。図１〜図３に示されるように、光検出装置１は、受光素子１０と、配線基板２０（基板）と、複数のバンプ３０と、樹脂モールド４０と、を備えている。以下、配線基板２０の厚み方向（受光素子１０に対する光の入射方向に平行な方向）をＺ軸方向といい、Ｚ軸方向に垂直な一方向をＸ軸方向といい、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向という。Ｘ軸方向は、後述する複数の受光部１４（ブロック１２）の配列方向である。
受光素子１０は、Ｘ軸方向に沿って一次元状に配列された複数（ここでは７つ）の受光部１４（図３参照）を有する裏面入射型のイメージセンサである。受光素子１０は、Ｘ軸方向を長手方向とする長尺構造を有する。一例として、受光素子１０は、Ｘ軸方向を長手方向とする長方形板状を呈しており、Ｘ軸方向における幅、Ｙ軸方向における幅、Ｚ軸方向における厚さは、それぞれ、２．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．１５ｍｍである。受光素子１０は、例えばシリコン又はＩｎＧａＡｓ等の化合物半導体によって形成された基板１１を有する。基板１１は、配線基板２０に対向する主面１１ａ（第１主面）と、主面１１ａとは反対側の面であり光の入射面として機能する主面１１ｂ（第２主面）と、を有する。本実施形態では、基板１１は、Ｘ軸方向に沿って一次元状に配列された複数（ここでは７つ）のブロック１２と、複数のブロック１２のＸ軸方向における両外側に設けられた２つのダミーブロック１３と、に完全に分離されている。主面１１ａには、受光部１４が形成されている。受光部１４は、例えば、第１導電型の基板１１において主面１１ａに沿った部分に第２導電型の領域が形成されることで構成されたフォトダイオードである。受光素子１０は、基板１１の主面１１ｂ側から入射した光を各受光部１４において受光する。
ブロック１２は、１つの受光部１４を有する検出単位である。基板１１は、隣り合う受光部１４を互いに隔てるように主面１１ａから主面１１ｂにかけて設けられた複数の隙間Ｇによって、複数のブロック１２に分けられている。各隙間Ｇは、複数のブロック１２の配列方向（Ｘ軸方向）に交差するＹ軸方向及びＺ軸方向に延びている。隣り合うブロック１２同士は、隙間Ｇによって完全に分離されている。これにより、隣り合うブロック１２間のクロストークの発生が防止されている。隙間Ｇは、Ｘ軸方向における最も外側に位置するブロック１２とダミーブロック１３との間にも設けられている。すなわち、ダミーブロック１３は、基板１１のＸ軸方向における両端部において、最も外側に位置するブロック１２と隙間Ｇを介してＸ軸方向に対向するように設けられている。ダミーブロック１３は、受光部１４が設けられていない部分である。本実施形態では、隣り合うブロック１２及びダミーブロック１３も、隙間Ｇによって完全に分離されている。ブロック１２及びダミーブロック１３は、いずれもＹ軸方向を長手方向とする長方形板状に形成されている。ダミーブロック１３のＸ軸方向における幅は、ブロック１２のＸ軸方向における幅よりも小さい。
配線基板２０は、例えばシリコン（Ｓｉ）又はＩｎＧａＡｓ等の化合物半導体によって形成された半導体基板、プリント回路基板、Ｉｎ基板、ガラエポ（ガラス繊維シートを芯材としたエポキシ樹脂）基板等である。配線基板２０には、信号読出回路、信号処理回路、及び信号出力回路等が形成されている。配線基板２０は、受光素子１０が実装される主面２０ａを有する。配線基板２０は、受光量に応じて受光素子１０の各受光部１４から出力された電気信号を処理する。配線基板２０は、例えば、ＣＭＯＳ読出回路（ＲＯＩＣ：readout integrated circuit）である。
複数のバンプ３０は、受光素子１０と配線基板２０との間に配置されている。複数のバンプ３０は、Ｚ軸方向において向かい合う基板１１の主面１１ａと配線基板２０の主面２０ａとの間において、受光素子１０と配線基板２０とを電気的且つ物理的に接続している。より具体的には、基板１１の主面１１ａ及び配線基板２０の主面２０ａのそれぞれには、複数の電極パッド（図示省略）が設けられており、各バンプ３０は、Ｚ軸方向において向かい合う電極パッド同士を電気的且つ物理的に接続している。これにより、受光素子１０は、基板１１の主面１１ａが配線基板２０の主面２０ａに対向するように、配線基板２０上に配置されている。各バンプ３０は、例えば、Ｉｎバンプである。
樹脂モールド４０は、配線基板２０上において、基板１１の主面１１ｂと連続する表面４０ａを有すると共に、基板１１の側面全体を包囲するように形成されている。樹脂モールド４０は、基板１１と配線基板２０との間、及び隙間Ｇにも充填されている。ただし、樹脂モールド４０は、隙間Ｇに充填されていなくてもよい。すなわち、隙間Ｇにおいて、樹脂モールド４０が存在しない空洞が形成されていてもよい。樹脂モールド４０は、例えば、透明樹脂材料によって形成されている。具体的には、樹脂モールド４０は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ハイブリッド樹脂等によって形成されている。衝撃吸収性及び加工（特に後述する研磨工程）における取扱い易さ等の観点から、樹脂モールド４０は、例えば、ショア硬度（shore hardness）がショアＡ８０以上又はショアＤ３０以上である樹脂材料によって形成されていることが好ましい。
図２に示されるように、各ブロック１２のＸ軸方向（配列方向）における幅ｗ１は、例えば１ｍｍ程度である。各ダミーブロック１３のＸ軸方向における幅ｗ２は、例えば０．１５ｍｍ程度である。各ブロック１２及び各ダミーブロック１３のＹ軸方向における幅ｗ３は、例えば０．６ｍｍ程度である。隙間ＧのＸ軸方向における幅ｗ４は、例えば１０〜２０μｍ程度である。基板１１のＸ軸方向に対向する側面１１ｃから樹脂モールド４０の外側面までの樹脂モールド４０の幅ｗ５、及び基板１１のＹ軸方向に対向する側面１１ｄから樹脂モールド４０の外側面までの樹脂モールド４０の幅ｗ６は、例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度である。少なくとも、樹脂モールド４０の幅ｗ５，ｗ６は、隙間Ｇの幅ｗ４よりも大きい。
次に、図４〜図７を参照して、光検出装置１の製造方法の一例を説明する。
まず、図４に示されるように、以下に述べる製造工程が実施されることにより受光素子１０となる予定の受光素子５０が準備される（第１工程）。受光素子５０は、後述する研磨工程が実施されることによって基板１１となる予定の基板５１を有する。基板５１は、受光部１４が形成された主面５１ａ（第１主面）と、主面５１ａとは反対側の主面５１ｂ（第２主面）と、を有する。基板５１の主面５１ｂ側の一部が研磨され、基板５１が薄型化されることにより、基板１１となる。受光素子５０は、基板５１の主面５１ａ側において一次元状に配列された複数（ここでは７つ）の受光部１４を有する。本実施形態では、矩形板状に形成された各受光部１４の四隅において、電極パッドを介してバンプ３０が予め設けられている。
第１工程は、ドライエッチング又はウェットエッチング（すなわち、半導体プロセス）により、トレンチＴを形成する工程を含む。トレンチＴは、隣り合う受光部１４を互いに隔てるように、基板５１の主面５１ａに形成される。トレンチＴは、主面５１ａに開口しており、主面５１ａから主面５１ｂ側に向かって延びている。すなわち、トレンチＴは、主面５１ｂに貫通しないように主面５１ａに設けられた凹部（溝部）である。このようなトレンチＴにより、基板５１の主要部（受光部１４が設けられた部分）は、それぞれ１つの受光部１４を有する複数のブロック５２に分けられる。本実施形態では、複数のブロック５２は、互いに同じ大きさに形成される。トレンチＴ及びブロック５２は、それぞれ後述する研磨工程が実施されることによって、隙間Ｇ及びブロック１２となる予定の部分である。この段階では、隣り合うブロック５２同士は、当該ブロック５２同士の境界部のうちトレンチＴが形成されていない部分（研磨工程によって除去される予定の部分）によって接続されている。
トレンチＴは、複数のブロック５２の配列方向における最も外側のブロック５２の外側にも形成される。このようなトレンチＴにより、配列方向における最も外側のブロック５２とダミーブロック５３とが分けられる。ダミーブロック５３は、後述する研磨工程が実施されることによってダミーブロック１３となる予定の部分である。この段階では、配列方向における最も外側のブロック５２とダミーブロック５３とは、当該ブロック５２とダミーブロック５３との境界部のうちトレンチＴが形成されていない部分（研磨工程によって除去される予定の部分）によって接続されている。基板５１の厚みは、例えば０．３５ｍｍ程度であり、トレンチＴの深さ（主面５１ａからトレンチＴの底部（主面５１ｂ側の端部）までの距離）は、例えば０．２ｍｍ程度である。
続いて、図５に示されるように、基板５１（受光素子５０）の主面５１ａが配線基板２０の主面２０ａに対向するように、受光素子５０が配線基板２０上に配置される（第２工程）。例えば、受光素子５０は、フェースダウンボンディングによって、複数のバンプ３０を介して配線基板２０上に実装される。
続いて、図６に示されるように、配線基板２０上において、基板５１の側面全体を包囲するように、樹脂モールド５４が形成される（第３工程）。樹脂モールド５４は、例えばコンプレッションモールドによって形成される。本実施形態では、樹脂モールド５４は、Ｚ方向から見て基板５１の側面全体を包囲すると共に、基板５１の主面５１ｂの全体を覆うように形成される。すなわち、配線基板２０の主面２０ａを基準として、樹脂モールド５４の上面５４ａは、基板５１の主面５１ｂよりも高い位置まで達している。樹脂モールド５４は、基板５１と配線基板２０との間、及びトレンチＴの内部にも充填されている。ただし、樹脂モールド５４は、トレンチＴの内部に充填されていなくてもよい。すなわち、トレンチＴの内部において、樹脂モールド５４が存在しない空洞が形成されていてもよい。
続いて、基板５１の主面５１ｂ側から、基板５１及び樹脂モールド５４が研磨される（第４工程）。本実施形態では、まず、樹脂モールド５４の上面５４ａ側から樹脂モールド５４のみが研磨されることにより、図７の（ａ）に示される状態から図７の（ｂ）に示される状態となる。その後、さらに研磨を続けることにより、基板５１及び樹脂モールド５４が併せて研磨され、図１〜図３に示される光検出装置１が得られる。具体的には、少なくともトレンチＴに至るまで（すなわち、トレンチＴの底部に到達するまで）基板５１及び樹脂モールド５４が研磨される。その結果、トレンチＴは上述した隙間Ｇとなり、上述した光検出装置１（図１〜図３参照）が得られる。
以上述べた光検出装置１では、Ｚ方向から見て基板１１の側面全体を包囲するように、ブロック１２間の幅（すなわち、隙間Ｇの幅ｗ４）よりも大きい幅ｗ５，ｗ６を有する樹脂モールド４０が形成されている。このように形成された樹脂モールド４０によって、配線基板２０に対する受光素子１０の固定を強固にすることができる。具体的には、樹脂モールド４０がＺ方向から見て受光素子１０の側面全体を支持することにより、受光素子１０の横方向（すなわち、配線基板２０に対して受光素子１０が横滑りする方向）に作用する外力に対して強い構造を実現できる。従って、光検出装置１によれば、受光素子１０に対する外力の影響を低減できる。
また、受光素子１０には、Ｘ軸方向における最も外側に位置するブロック１２と隙間Ｇを介してＸ軸方向に対向するように、受光部１４を有さないダミーブロック１３が設けられている。このように受光素子１０の外端部に設けられたダミーブロック１３は、受光素子１０に対する外力を吸収する役割を果たす。これにより、受光素子１０の主要部（すなわち、受光部１４を有する各ブロック１２）に対する外力の影響を効果的に低減できる。なお、Ｘ軸方向における最も外側に位置するブロック１２（以下「外側ブロック」）とダミーブロック１３との間に隙間Ｇを設けない構成（すなわち、外側ブロックがダミーブロック１３及び隙間Ｇのサイズ分だけ他のブロック１２よりも大きい構成）とすることも考えられる。しかし、この場合、外側ブロックと他のブロック１２との間で半導体領域の大きさが異なることに起因して、外側ブロックと他のブロック１２との間に特性差が生じてしまう。すなわち、外側ブロックに属する受光部１４と他のブロック１２に属する受光部１４との間でユニフォミティ（均一性）が低下するおそれがある。一方、本実施形態のように、全てのブロック１２のサイズを均一化し、基板１１の外端部において生じた半端な領域（ブロック１２よりも小さい領域）をダミーブロック１３として利用することにより、上述したユニフォミティの低下を防ぎつつ、受光素子１０の主要部に対する外力の影響を効果的に低減できる。
また、複数の受光部１４は、Ｘ軸方向に沿って一次元状に配列されており、隙間Ｇは、Ｘ軸方向に交差する方向（Ｙ軸方向及びＺ軸方向）に延びている。このように複数の受光部１４（ブロック１２）が隙間Ｇを介して一次元状に配列された構造（長尺構造）は、外力が働いた際に生じる応力によって折れ易い傾向があるが、受光素子１０の側面全体を包囲する樹脂モールド４０により、受光素子１０に対する外力の影響を適切に低減できる。すなわち、上述したように受光素子１０の側面全体を包囲するように樹脂モールド４０を形成することにより、長尺構造の光検出装置１の信頼性を向上させることができる。
また、樹脂モールド４０は、ショア硬度がショアＡ８０以上又はショアＤ３０以上である樹脂材料によって形成されている。このように、適切な硬度の樹脂モールド４０を形成することにより、受光素子１０に対する外力を適切に吸収することが可能となる。
また、上述した光検出装置１の製造方法によれば、上述した効果を奏する光検出装置１を容易且つ精度良く製造することができる。さらに、上記製造方法によれば、光検出装置１の製造過程においても、受光素子５０に対する外力の影響を適切に低減できる。具体的には、研磨工程（第４工程）において、受光素子５０及び樹脂モールド５４が併せて研磨されることにより、受光素子５０の側面が樹脂モールド５４によって支持され、受光素子５０の歪みの発生を抑制できる。
特に、本実施形態では、第３工程において形成される樹脂モールド５４の上面５４ａは、基板５１の主面５１ｂよりも高い位置まで達している。つまり、第３工程において、少なくとも基板５１の主面５１ｂの高さ位置まで達するように樹脂モールド５４が形成される。これにより、研磨工程（第４工程）の全体を通して、受光素子５０の樹脂モールド５４から突出した一部のみが研磨されてしまうことがなくなる。つまり、研磨工程において、受光素子５０は、基板５１の側面全体が常に樹脂モールド５４に支持された状態で、樹脂モールド５４と併せて研磨されることになる。その結果、研磨工程における受光素子５０の歪みの発生をより効果的に抑制できる。
また、第１工程は、ドライエッチング又はウェットエッチングによりトレンチＴを形成する工程を含んでいる。これにより、非常に小さい幅のトレンチＴを精度良く形成でき、複数の受光部１４を狭ピッチ且つ高精度に配置することが可能となる。例えば、特許文献１に記載されているように、予め個片化されたブロック（受光部１４が設けられた単位検出素子）を個別に配線基板２０上に配置する方式では、ブロック間の幅を上述したトレンチＴの幅の精度で実現することは困難である。また、各ブロックの姿勢（高さ位置等）を揃えるために高い加工精度が要求される。一方、本実施形態では、トレンチＴが形成されていない部分によって各ブロック５２が一体的に連結された状態で樹脂モールド５４が形成され、研磨工程において各ブロック１２に個片化される。これにより、各受光部１４（各ブロック１２）を狭ピッチ（トレンチＴの幅の精度）且つ高精度に配置することができる。
また、第１工程において準備される受光素子５０は、トレンチＴにより、それぞれ受光部１４を有する複数のブロック５２に分けられている。そして、受光素子５０には、複数のブロック５２の配列方向における最も外側に位置するブロック５２とトレンチＴを介して配列方向に対向するように、受光部１４を有さないダミーブロック５３が設けられている。これにより、研磨工程を実施することによって上述したダミーブロック１３を形成することができ、受光素子１０の主要部（すなわち、受光部１４を有する各ブロック１２）に対する外力の影響を効果的に低減できる。
また、第１工程で準備される受光素子５０において、複数の受光部１４は、一次元状に配列されており、トレンチＴは、複数の受光部１４の配列方向に交差する方向に延びている。上述したように、このように複数の受光部１４（ブロック５２）がトレンチＴを介して一次元状に配列された構造（長尺構造）は、外力が働いた際に生じる応力によって折れ易い傾向があるが、受光素子５０の側面全体を包囲するように樹脂モールド５４を形成することにより、受光素子５０に対する外力の影響を適切に低減できる。特に、研磨工程における受光素子５０に対する外力の影響を低減できる。従って、上記製造方法によれば、長尺構造の受光素子１０を備えた光検出装置１を安定して製造することができる。
また、第３工程において、ショア硬度がショアＡ８０以上又はショアＤ３０以上である樹脂材料によって樹脂モールド５４が形成される。これにより、樹脂モールド５４の硬度を研磨に適した硬度とすることができ、研磨工程（第４工程）を円滑に実施することが可能となる。また、上述したように、研磨工程（第４工程）を経ることにより、衝撃吸収性の観点から優れた樹脂モールド４０が得られる。
また、第４工程において、少なくともトレンチＴに至るまで受光素子５０及び樹脂モールド５４が研磨される。これにより、それぞれ受光部１４を有する複数のブロック１２同士を完全に分離することができる。これにより、ブロック１２間のクロストークの発生を確実に防止することができる。
（第２実施形態）
次に、図８及び図９を参照して、第２実施形態の光検出装置１Ａについて説明する。光検出装置１Ａは、受光素子１０の代わりに受光素子１００を備える点で光検出装置１と主に相違し、その他の構成については光検出装置１と同様である。受光素子１００は、上述した第１実施形態の光検出装置１の製造方法において、トレンチＴに到達する前に基板５１及び樹脂モールド５４の研磨を終了することによって得られる。受光素子１００は、受光部１４が形成された主面１１０ａ（第１主面）と、主面１１０ａとは反対側の主面１１０ｂ（第２主面）と、を有する。受光素子１００においては、主面１１０ｂ（第２主面）がトレンチＴの底部（主面１１０ｂ側の端部）まで到達しておらず、トレンチＴが残された状態となっている。図８及び図９に示されるように、基板１１０においては、上述したような研磨によって得られた各ブロック１２０及び各ダミーブロック１３０は、トレンチＴによって分けられているが、トレンチＴが形成されていない部分（連結部１１０ｃ）によって互いに連結されており、完全には分離（個片化）されていない。
光検出装置１Ａによれば、各ブロック１２０同士が完全に分離されていないものの、隣り合うブロック１２０間にトレンチＴが形成され、連結部１１０ｃは研磨によって薄くされているため、ブロック１２０間のクロストークを効果的に低減できる。なお、連結部１１０ｃの厚さ（主面１１０ｂからトレンチＴの底部までの距離）は例えば０．０５ｍｍであり、連結部１１０ｃの厚さとトレンチＴの深さ（基板１１０の主面１１０ａからトレンチＴの底部までの距離）との比は例えば１：５である。また、トレンチＴに至るまで受光素子５０及び樹脂モールド５４を研磨する場合と比較して、研磨量を低減でき、その分研磨工程を短縮することが可能となる。また、各ブロック１２０及び各ダミーブロック１３０を完全に切り離さないことにより、基板１１０（受光素子１００）の強度を確保し易くなる。すなわち、各ブロック１２０及び各ダミーブロック１３０を完全分離した場合と比較して、受光素子１００に対する外力の影響が低減される。
（第３実施形態）
次に、図１０〜図１２を参照して、第３実施形態の光検出装置１Ｂについて説明する。光検出装置１Ｂは、受光素子１０の代わりに受光素子２００を備える点で光検出装置１と主に相違し、その他の構成については光検出装置１と同様である。受光素子２００は、二次元状に配列された複数の受光部１４を有する基板２１０を備えている。一例として、基板２１０は、隙間Ｇ１，Ｇ２によって、３行３列に配置された同じ大きさの９つのブロック２２０と、Ｘ軸方向における両端部に３つずつ設けられた６つのダミーブロック２３０Ａと、Ｙ軸方向における両端部に３つずつ設けられた６つのダミーブロック２３０Ｂと、四隅の各々に設けられた４つのダミーブロック２３０Ｃと、に分離されている。一例として、各ブロック２２０及び各ダミーブロック２３０Ｂは、Ｘ軸方向を長手方向とする長方形板状に形成されている。各ダミーブロック２３０Ａは、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形板状に形成されている。各ダミーブロック２３０Ｃは、略正方形板状に形成されている。各ブロック２２０には、基板２１０の主面２１０ａ（第１主面）に沿って１つの受光部１４が設けられている。各ダミーブロック２３０Ａ，２３０Ｂ，２３０Ｃには、受光部１４は設けられていない。樹脂モールド４０は、配線基板２０上において、基板２１０の主面２１０ｂ（第２主面）と連続する表面４０ａを有すると共に、基板２１０の側面全体を包囲するように形成されている。樹脂モールド４０は、基板２１０と配線基板２０との間、及び隙間Ｇ１，Ｇ２にも充填されている。
各隙間Ｇ１は、複数のブロック２２０の一方の配列方向（Ｘ軸方向）に交差するＹ軸方向及びＺ軸方向に延びている。図１０及び図１１の（ａ）に示されるように、Ｘ軸方向に隣り合うブロック２２０同士は、隙間Ｇ１によって完全に分離されている。これにより、Ｘ軸方向に隣り合うブロック２２０間のクロストークの発生が防止されている。隙間Ｇ１は、Ｘ軸方向における最も外側に位置するブロック２２０とダミーブロック２３０Ａとの間にも設けられている。すなわち、ダミーブロック２３０Ａは、基板２１０のＸ軸方向における両端部において、最も外側に位置するブロック２２０と隙間Ｇ１を介してＸ軸方向に対向するように設けられている。各ダミーブロック２３０ＡのＹ軸方向における幅は、ブロック２２０のＹ軸方向における幅と一致しており、各ダミーブロック２３０ＡのＸ軸方向における幅は、ブロック２２０のＸ軸方向における幅よりも小さい。
各隙間Ｇ２は、複数のブロック２２０の他方の配列方向（Ｙ軸方向）に交差するＸ軸方向及びＺ軸方向に延びている。図１０及び図１１の（ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向に隣り合うブロック２２０同士は、隙間Ｇ２によって完全に分離されている。これにより、Ｙ軸方向に隣り合うブロック２２０間のクロストークの発生が防止されている。隙間Ｇ２は、Ｙ軸方向における最も外側に位置するブロック２２０とダミーブロック２３０Ｂとの間にも設けられている。すなわち、ダミーブロック２３０Ｂは、基板２１０のＹ軸方向における両端部において、最も外側に位置するブロック２２０と隙間Ｇ２を介してＹ軸方向に対向するように設けられている。各ダミーブロック２３０ＢのＸ軸方向における幅は、ブロック２２０のＸ軸方向における幅と一致しており、各ダミーブロック２３０ＢのＹ軸方向における幅は、ブロック２２０のＹ軸方向における幅よりも小さい。
基板２１０の四隅のそれぞれには、ダミーブロック２３０Ｃが設けられている。各ダミーブロック２３０ＣのＸ軸方向における幅は、ダミーブロック２３０ＡのＸ軸方向における幅と一致している。各ダミーブロック２３０ＣのＹ軸方向における幅は、ダミーブロック２３０ＢのＹ軸方向における幅と一致している。隣り合うダミーブロック２３０Ｃとダミーブロック２３０Ａとは、隙間Ｇ２によって分離されている。隣り合うダミーブロック２３０Ｃとダミーブロック２３０Ｂとは、隙間Ｇ１によって分離されている。
図１２は、上述した光検出装置１Ｂの製造工程において準備される受光素子２５０（受光素子２００となる予定の受光素子）の斜視図である。受光素子２５０は、上述した研磨工程（第４工程）が実施されることによって基板２１０となる予定の基板２５１を有する。基板２５１は、受光部１４が形成された主面２５１ａ（第１主面）と、主面２５１ａとは反対側の主面２５１ｂ（第２主面）と、を有する。基板２５１の主面２５１ｂ側の一部が研磨され、基板２５１が薄型化されることにより、基板２１０となる。受光素子２５０は、基板２５１の主面２５１ａ側において二次元状（ここでは３行３列）に配列された複数（ここでは９つ）の受光部１４を有する。本実施形態では、矩形板状に形成された各受光部１４の四隅において、電極パッドを介してバンプ３０が予め設けられている。基板２５１の主面２５１ａには、研磨工程が実施されることによってそれぞれ隙間Ｇ１，Ｇ２となる予定のトレンチＴ１，Ｔ２がドライエッチング又はウェットエッチングによって形成される。その後、上述した第１実施形態の光検出装置１の製造方法における第２〜第４工程と同様の工程が実施されることにより、光検出装置１Ｂが得られる。
光検出装置１Ｂによれば、上述した光検出装置１と同様の効果が奏されると共に、各受光部１４を二次元状に狭ピッチ且つ高精度に配置することが可能となる。また、複数のブロック２２０を包囲するようにダミーブロック２３０Ａ，２３０Ｂ，２３０Ｃが形成されることにより、受光素子２００の主要部（すなわち、受光部１４を有するブロック２２０）に対する外力の影響を効果的に低減できる。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、各部の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。例えば、１つの受光素子の基板に設けられるブロックの形状及び個数、並びに各受光素子に対応して設けられるバンプの配置及び個数等は、上記実施形態に限定されない。
また、図１３に示されるように、第１実施形態の光検出装置１は、受光素子１０の主面１１ｂ側において、基板１１（受光素子１０）及び樹脂モールド４０の表面（主面１０ａ及び表面４０ａ）を覆うように形成された被覆部６０を備えてもよい。すなわち、上述した第１実施形態の光検出装置１の製造工程において、上述した研磨工程（第４工程）よりも後に、被覆部６０を形成する工程が含まれてもよい。被覆部６０は、例えば、樹脂モールド４０と同一の樹脂材料によって形成され得る。このような被覆部６０を設けることにより、受光素子１０の主面１１ｂを適切に保護することができる。また、被覆部６０は、樹脂モールド４０とは異なる材料によって形成されてもよい。例えばガラス等によって被覆部６０を形成することにより、受光素子１０に対する光のバンドパス又は透過率等を用途に合わせて調整すること等が可能となる。第２及び第３実施形態においても同様に、受光素子及び樹脂モールドの表面を覆うように被覆部６０が形成されてもよい。
上記実施形態では、１つのブロックに１つのチャネル（受光部１４）が設けられたが、１つのブロックに複数のチャネルが配置されてもよい。この場合には、同一のブロック内に設けられたチャネル間でクロストークが発生するものの、ブロック間（チャネル群間）でのクロストークが隙間Ｇ又はトレンチＴによって抑制される。
上記実施形態では、図６に示されるように、第３工程において、樹脂モールド５４の上面５４ａが基板５１の主面５１ｂよりも高い位置まで達するように、樹脂モールド５４が形成されたが、樹脂モールド５４は、Ｚ方向において少なくともトレンチＴの底部（主面５１ｂ側の端部）よりも配線基板２０から離れた位置まで達するように形成されればよい。この場合には、研磨工程（第４工程）における前半において、基板５１のみが研磨される期間が含まれることになるが、少なくとも研磨工程の後半において、基板５１及び樹脂モールド５４の両方が併せて研磨されることにより、受光素子５０の歪み（ひいては、研磨工程後の受光素子１０の歪み）の発生を抑制できる。なお、図８及び図９に示した光検出装置１Ａにおいては、樹脂モールドの上面に到達する前に研磨が終了する場合もあり得る。すなわち、主面１１０ｂよりも樹脂モールドの上面が低くなる場合もあり得る。このような場合においても、Ｚ方向から見て受光素子の全周に亘って、少なくともトレンチＴの底部よりも高い位置まで達した樹脂モールドが形成されるため、受光素子の横方向に作用する外力に対して強い構造を実現できる。ただし、図８及び図９に示した光検出装置１Ａのように、基板１１０の主面１１０ｂと樹脂モールド４０の表面４０ａとが連続している場合には、受光素子１００に対する外力の影響をより効果的に低減できる。
また、受光素子と配線基板とを電気的に接続するための構成については、受光素子の種類及び出力端子のレイアウト等に応じた任意の構成を採用し得る。例えば、上記実施形態では、受光素子と配線基板とを電気的に接続する手段としてバンプが用いられたが、バンプの代わりに、半田付け、導電性フィルム、導電性接着剤等の手段が用いられてもよい。また、上記実施形態では、１つの受光部（ブロック）に対して４つの出力端子（一例としてバンプ）が設けられたが、１つのブロックに対して設けられる出力端子の個数は、これに限られない。例えば、１つのブロックに対して１つの出力端子が設けられてもよいし、複数のブロックに対して共通の１つの出力端子が設けられてもよい。
また、トレンチＴは、ドライエッチング又はウェットエッチング以外の方法で形成されてもよい。例えば、トレンチＴは、ダイシング加工等の機械的な加工によって形成されてもよい。
１，１Ａ，１Ｂ…光検出装置、１０，５０，１００，２００，２５０…受光素子、１１ａ，５１ａ，１１０ａ，２１０ａ，２５１ａ…主面（第１主面）、１１ｂ，５１ｂ，１１０ｂ，２１０ｂ，２５１ｂ…主面（第２主面）、１２，５２，１２０，２２０…ブロック、１３，５３，１３０，２３０Ａ，２３０Ｂ，２３０Ｃ…ダミーブロック、１４…受光部、２０…配線基板（基板）、４０，５４…樹脂モールド、６０…被覆部、Ｇ，Ｇ１，Ｇ２…隙間、Ｔ，Ｔ１，Ｔ２…トレンチ。

Claims (15)

  1. 一次元状又は二次元状に配列された複数の受光部と、前記受光部が形成された第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有し、隣り合う前記受光部を互いに隔てるように前記第１主面に開口するトレンチが形成された裏面入射型の受光素子を準備する第１工程と、
    前記受光素子の前記第１主面が基板に対向するように、前記受光素子を前記基板上に配置する第２工程と、
    前記基板上において、前記受光素子の側面全体を包囲するように、前記基板の厚み方向において少なくとも前記トレンチの前記第２主面側の端部よりも前記基板から離れた位置まで達する樹脂モールドを形成する第３工程と、
    前記受光素子の前記第２主面側から前記受光素子及び前記樹脂モールドを研磨する第４工程と、を含む光検出装置の製造方法。
  2. 前記第１工程は、ドライエッチング又はウェットエッチングにより前記トレンチを形成する工程を含む、請求項１に記載の光検出装置の製造方法。
  3. 前記第１工程において準備される前記受光素子は、前記トレンチにより、それぞれ前記受光部を有する複数のブロックに分けられており、
    前記受光素子には、前記複数のブロックの配列方向における最も外側に位置する前記ブロックと前記トレンチを介して前記配列方向に対向するように、前記受光部を有さないダミーブロックが設けられている、請求項１又は２に記載の光検出装置の製造方法。
  4. 前記複数の受光部は、一次元状に配列されており、
    前記トレンチは、前記複数の受光部の配列方向に交差する方向に延びている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光検出装置の製造方法。
  5. 前記第３工程において、少なくとも前記受光素子の前記第２主面の高さ位置まで達するように前記樹脂モールドを形成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光検出装置の製造方法。
  6. 前記第３工程において、ショア硬度がショアＡ８０以上又はショアＤ３０以上である樹脂材料によって前記樹脂モールドを形成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光検出装置の製造方法。
  7. 前記第４工程において、少なくとも前記トレンチに至るまで前記受光素子及び前記樹脂モールドを研磨する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光検出装置の製造方法。
  8. 前記第４工程において、前記トレンチに到達する前に、前記受光素子及び前記樹脂モールドの研磨を終了する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光検出装置の製造方法。
  9. 前記第４工程よりも後に、前記受光素子及び前記樹脂モールドの研磨された表面を覆う被覆部を形成する工程を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光検出装置の製造方法。
  10. 基板と、
    一次元状又は二次元状に配列された複数の受光部と、前記受光部が形成された第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有し、前記第１主面が前記基板に対向するように前記基板上に配置された裏面入射型の受光素子と、
    前記基板上において、前記受光素子の側面全体を包囲するように形成された樹脂モールドと、を備え、
    前記受光素子は、隣り合う前記受光部を互いに隔てるように前記第１主面から前記第２主面にかけて設けられた隙間、又は隣り合う前記受光部を互いに隔てるように前記第１主面に開口するトレンチによって、複数のブロックに分けられており、
    前記受光素子の側面から前記樹脂モールドの外側面までの前記樹脂モールドの幅は、前記隙間又は前記トレンチの幅よりも大きく、
    前記受光素子には、前記複数のブロックの配列方向における最も外側に位置する前記ブロックと前記隙間又は前記トレンチを介して前記配列方向に対向するように、前記受光部を有さないダミーブロックが設けられている、光検出装置。
  11. 前記受光素子は、前記隙間によって、前記複数のブロックに分けられており、
    前記ダミーブロックは、前記最も外側に位置する前記ブロックと前記隙間を介して前記配列方向に対向している、請求項１０に記載の光検出装置。
  12. 前記受光素子は、前記トレンチによって、前記複数のブロックに分けられており、
    前記ダミーブロックは、前記最も外側に位置する前記ブロックと前記トレンチを介して前記配列方向に対向している、請求項１０に記載の光検出装置。
  13. 前記複数の受光部は、一次元状に配列されており、
    前記隙間又は前記トレンチは、前記複数の受光部の配列方向に交差する方向に延びている、請求項１０に記載の光検出装置。
  14. 前記樹脂モールドは、ショア硬度がショアＡ８０以上又はショアＤ３０以上である樹脂材料によって形成されている、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の光検出装置。
  15. 前記受光素子の前記第２主面側において、前記受光素子及び前記樹脂モールドの表面を覆うように形成された被覆部を更に備える、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の光検出装置。
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