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JP4160083B2 - 光学装置用モジュール及び光学装置用モジュールの製造方法 - Google Patents

光学装置用モジュール及び光学装置用モジュールの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、固体撮像素子と、固体撮像素子より出力された電気信号を処理する画像処理装置とを備えた光学装置用モジュールおよびその製造方法に関する。
近年、デジタルカメラ、カメラ機能付き携帯電話機等の光学装置に搭載する光学装置用モジュールの開発が行われている（例えば、特許文献１参照）。
ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージャー等の固体撮像素子を備えた従来の光学装置用モジュールの一例として、図７を参照し、特許文献１に記載のカメラモジュール１２０について説明する。図７は、カメラモジュール１２０の構成を示す断面図である。
図７に示すように、光学装置用モジュール１２０は、配線基板１０６と、その両面に形成された導体配線１１０とを備えている。導体配線１１０は、配線基板１０６の内部で適宜相互に接続されている。配線基板１０６の上にはダイボンド材１０７にて画像処理装置１０４がダイボンドされ、画像処理装置１０４の接続端子１０９は、ボンディングワイヤ１１２によって導体配線１１０に電気的に接続される。さらに、配線基板１０６上には、チップ部品１１３が搭載されている。
さらに、画像処理装置１０４上には、絶縁性接着剤１０５にてスペーサーチップ１０２が接着され、スペーサーチップ１０２の平面上には絶縁性接着剤１０３にて固体撮像素子１０１が接着されている。さらに、固体撮像素子１０１上には、透光性蓋部１１４が配置されている。
上記の従来の構成では、画像処理装置１０４の各接続端子及び固体撮像素子１０１の各接続端子と導体配線１１０とがボンディングワイヤ１１１及びボンディングワイヤ１１２により電気的に接続されている。このため、ボンディングワイヤ１１１、ボンディングワイヤ１１２及びこれらに接続される導体配線１１０を配置するためのスペースが必要となり、光学装置用モジュールの大型化を招いていた。
さらに、上記の従来の光学装置用モジュールの構成では、配線基板１０６の製造工程および装着後におけるバラツキによる反り、たわみ等により、レンズ１１５から固体撮像素子１０１までの光学距離がレンズ１１５の焦点距離ｆと一致しなくなる問題が生じていた。
図８はそのような不具合の一例を示す説明図であり、配線基板１０６の中央部が凸となった場合を示している。図８に示すように、レンズ１１５と、配線基板１０６の中央部、及び配線基板１０６の中央部に配置されている固体撮像素子１０１とは平行に保たれているが、配線基板１０６の両端が中央に対し凹状態になることから、配線基板１０６に接着されているレンズ保持具本体１１７が配線基板１０６の中央部に対して下方に移動した状態となる。つまり、レンズ１１５の位置決め基準が下方に移動した状態となる。このため、レンズ１１５と固体撮像素子１０１との間の光学距離がレンズ１１５の焦点距離ｆと異なり、ｆ−Δｆ（Δｆは配線基板１０６の厚さ方向の変形量）となる。
このような場合には、レンズ１１５と固体撮像素子１０１との間の光学距離をレンズ１１５の焦点距離ｆに一致させるために、焦点調整器１１６を回転させてレンズ１１５と固体撮像素子１０１との間の光学距離をレンズ１１５の焦点距離ｆに調整する。つまり、焦点調整器１１６により変形量Δｆに相当する調整をして、レンズ１１５の焦点距離ｆの位置に固体撮像素子１０１が位置するよう調整する。
上述したように、従来の光学装置用モジュールは、配線基板１０６をレンズ１１５の位置決め基準として、レンズ保持具本体１１７を配線基板１０６に接着しているため、配線基板１０６の反り、たわみ等のバラツキによりレンズ１１５と固体撮像素子１０１との間の光学距離がレンズ１１５の焦点距離ｆと異なる場合があった。
この結果、個々の光学装置用モジュールについて、レンズ１１５と固体撮像素子１０１との間の光学距離をレンズ１１５の焦点距離ｆに調整する調整工程が必要となり、調整用の高額の設備と作業人員とが必要であった。また、調整には作業員の熟練を要した。さらに、レンズ保持具にレンズ保持具本体１１７と焦点調整器１１６の二つの機構部品が必要であり、レンズ保持具、さらには光学装置用モジュールを小型化することが構造的に困難であった。また、機構部品であることから大量生産が困難であり、レンズ保持具の生産コストが光学装置用モジュールの生産コストに占める割合が高く、生産コストの増加を招いていた。
そこで、上記の光学装置用モジュールの大型化および焦点距離のずれの問題を解消する手段として、例えば、特許文献２に示すように、透光性蓋部を固体撮像素子に接着する接着部と透光性蓋部及び光路画定器を結合する結合部とを備え、固体撮像素子に貫通電極が形成されていることにより、小型化された光学装置用モジュールが提案されている。
特許文献２記載の光学装置用モジュール２２０について図９を参照し説明する。図９は、光学装置用モジュール２２０の構成を示す断面図である。
図９に示すように、光学装置用モジュール２２０は、固体撮像素子２０１と、画像処理装置２０２と、配線基板２０３と、固体撮像素子２０１に形成されている有効画素領域２００への光路を画定する光路画定器２１２とを備えている。
配線基板２０３は、両面に導体配線２０４がパターン形成され、導体配線２０４は配線基板２０３内部で適宜相互に接続されている。固体撮像素子２０１と画像形成装置２０２にはそれぞれ貫通電極２０７と貫通電極２０８とが形成されている。固体撮像素子２０１の裏面と画像処理装置２０２の表面（平面部）とは接着部２０５を介して接着されており、固体撮像素子２０１の貫通電極２０７と画像処理装置２０２の貫通電極２０８とは電気的に接続している。
また、画像処理装置２０２の裏面と配線基板２０３の表面とは、接着部２０６を介して接着してあり、画像処理装置２０２の貫通電極２０８と配線基板２０３の表面に形成された導体配線２０４とが電気的に接続している。
このような構成の場合、固体撮像素子２０１、画像処理装置２０２及び配線基板２０３の積層構造にボンディングワイヤ配置用のスペースを設ける必要がないため、光学装置用モジュール２２０の寸法、例えば、固体撮像素子２０１の端部と光路画定器２１２の内壁との間の距離が小さくなり、光学装置用モジュール２２０の小型化を図ることができる。
一方、光路画定器２１２は、固体撮像素子２０１の有効画素領域２００が形成された一面に接着剤２０９によって接着された透光性蓋部２１０と結合部２１３において結合されている。光路画定器２１２は、その一端側開口の内周においてレンズ２１１を、透光性蓋部２１０を介して固体撮像素子２０１の有効画素領域２００に対向配置するようにして保持している。
また、光路画定器２１２の他端側は、硬化後も適宜の柔軟性を有する接着剤にて形成された調整部２１４を介して配線基板２０３に接着している。
この場合、レンズ２１１から固体撮像装置２０１までの光学距離は配線基板２０３の反り、たわみ等の影響を受けないため、レンズ２１１から固体撮像装置２０１までの光学距離をレンズ２１１の焦点距離ｆと一致させるように設計することによって、レンズ２１１から固体撮像装置２０１までの光学距離をレンズ２１１の焦点距離ｆと必ず一致させることができる。これにより、レンズ２１１と固体撮像素子２０１との間の光学距離をレンズ２１１の焦点距離ｆに調整する調整工程が不要となり、調整用の高額の設備と作業人員とが必要なくなるため、大幅なコストダウンが可能となる。
特開２００２−１８２２７０号公報 特開２００５−２１６９７０号公報
しかし、特許文献２の光学装置用モジュールでは、調整部２１４を介して光路画定器２１２と配線基板２０３を接着しているとしても、固体撮像素子２０１、画像処理装置２０２、透光性蓋部２１０を、光路画定器２１２と配線基板２０３とで囲まれた領域に無理に挟み込んだ状態となる。このため、光学装置用モジュールが全体的に歪んだり、一部が破損したりする等の不具合が発生する。
また、携帯機器への光学装置用モジュールの搭載がさかんになってきた近年においては、更なる小型化・軽量化が要求されつつある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、設計上の自由度が高く、小型化された光学装置用モジュールおよびその製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、光学装置用モジュールの構成に負担を与えることなく、光学装置用モジュールの小型化を実現することにある。
本発明の光学装置用モジュールは、上記の課題を解決するために、入射光を光電変換する有効画素領域を表面に有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子と裏面同士が対向するように積層され、前記有効画素領域で光電変換された電気信号を処理する画像処理装置とを備えた光学装置用モジュールであって、
光学装置用モジュールの電気的配線が、
前記固体撮像素子を貫通する第1貫通電極と、前記固体撮像素子の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１貫通電極と電気的に接続される第１再配線層と、
前記画像処理装置の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１再配線層と電気的に接続される第２再配線層と、
前記画像処理装置を貫通し、前記第２再配線層と電気的に接続される第２貫通電極と、
前記画像処理装置の表面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第２貫通電極と電気的に接続される第３再配線層とから構成され、
前記画像処理装置が、前記第３再配線層と電気的に接続される外部接続用端子を備えることを特徴とする。
上記の構成によれば、前記固体撮像素子の第１再配線層および前記画像処理装置の第２再配線層、第３再配線層が、配線基板が有する電気的配線として機能する。これにより、上記光学装置用モジュールにおける電気的配線を、前記固体撮像素子を貫通する第１貫通電極、該固体撮像素子の裏面の必要な位置まで再配できるように形成された第１再配線層、前記画像処理装置を貫通する第２貫通電極、該画像処理装置の裏面および表面にそれぞれ必要な位置まで再配線可能に形成された第２再配線層および第３再配線層とで構成することができる。
このように、配線基板を不要とすることで、光学装置用モジュールの積層方向に小型化することができる。さらに、ボンディングワイヤによる電気的に接続されている構成のように、ボンディングワイヤおよびボンディングワイヤに接続される導体配線を配置するためのスペースが不要となるため、表面方向にも小型化された光学装置用モジュールを実現することができる。この結果、例えば、チップ部品等の電子部品を接続する上で設計上の自由度が高く、小型化された光学装置用モジュールを実現することができる。
上記の光学装置用モジュールは、さらに、
前記有効画素領域への光路を画定する光路画定器と、
上記有効画素領域を覆うように配置される透光性蓋部とを備え、
光の入射側から、前記光路画定器、前記透光性蓋部、前記固体撮像素子および画像処理装置がこの順に積層されてなり、
前記透光性蓋部は、接着部を介して前記固体撮像素子に固定されており、
前記光路画定器は、前記透光性蓋部にのみ支持されている構成とすることが望ましい。
上記の構成によれば、前記光路画定器、前記透光性蓋部、前記固体撮像素子および画像処理装置が積層された構成となっている。このため、光学装置用モジュールの構成に負担を与えることがなく、光学装置用モジュールが全体的に歪む、一部が破損する等の不具合の発生を防止することができる。また、前記光路画定器は、前記透光性蓋部にのみ支持されている。このため、従来の配線基板を備え、光路画定器が透光性蓋部のみならず配線基板にも調整部を介して固定されている構成に比べ、光路画定器を透光性蓋部に密着させることができ、光路画定器をより安定した状態で固定することができる。さらに、調整部を省くことができるため、部品の数の削減および製造工程の簡略化を図ることができる。この結果、本発明の光学装置用モジュールは、小型化のみならず低コスト化も同時に実現することができる。
上記の光学装置用モジュールは、前記光路画定器と前記透光性蓋部の各外周が表面方向に略一致するように積層されていることが望ましい。
また、前記固体撮像素子の外周が、表面方向に前記光路画定器および前記透光性蓋部の各外周と表面方向に略一致するように積層されてなることが望ましい。
上記の構成によれば、光学装置用モジュールの構成に負担を与えることなく、よりコンパクトで安定した積層構造を実現することができる。
上記の光学装置用モジュールは、前記接着部が、前記有効画素領域を囲むように形成され、前記有効画素領域と前記透光性蓋部の間に空間が形成される構成とすることが望ましい。
有効画素領域及び透光性蓋部の間に、例えば、接着部が形成されている場合、入射光が接着部を透過することによる減衰、散乱等の光損失が生じる。これに対し、上記の構成によれば、光学装置用モジュールへの入射光は、前記透光性蓋部を透過してから前記固体撮像素子の表面に形成された有効画素領域へ到達するまでの間に空間を透過するだけであり、接着部等を透過することがない。したがって、有効画素領域上に接着部を有する光学装置用モジュールと比べて、光学的に有利な光学装置用モジュールを実現することができる。
また、上記の光学装置用モジュールは、前記接着部が、前記有効画素領域の外周部を密封する構成とすることが望ましい。
上記の構成によれば、前記接着部が固体撮像素子と透光性蓋部との間を封止し、有効画素領域に対する湿気の侵入、ダスト（ゴミ、切りくず等）の付着等を防止することができる。この結果、固体撮像素子の信頼性を向上することができ、さらには光学装置用モジュールの信頼性を向上することができる。
上記の光学装置用モジュールは、前記光路画定器が、前記有効画素領域に対向して配置されるレンズを保持する構成とすることが望ましい。
上記の構成によれば、レンズを保持する光路画定器を透光性蓋部に密着させることができるため、レンズと固体撮像素子との間の光学距離をレンズの焦点距離により確実に一致させることができる。したがって、従来の光学装置用モジュールに見られるような配線基板のそり、たわみ等の外部要因によるレンズから前記固体撮像素子までの光学距離のずれが発生しない。この結果、光学装置用モジュールの構成に負担を与えることなく、焦点距離の調整を不要とする光学装置用モジュールの小型化を実現することができる。
上記の光学装置用モジュールは、前記画像処理装置の外周が、前記固体撮像素子の外周よりも小さく、前記画像処理装置の外周が、表面方向に前記固体撮像素子の外周の内側に位置するように積層される構成としてもよい。
上記の構成によれば、前記固体撮像素子の裏面上の前記画像処理装置が積層されていない領域の所望の位置にチップ部品を無理なく搭載することができる。
また、上記の光学装置用モジュールは、前記固体撮像素子の裏面上に搭載され、前記第１再配線層と電気的に接続されるチップ部品を備えている構成としてもよい。
また、上記の光学装置用モジュールは、前記固体撮像素子の外周が、前記画像処理装置の外周よりも小さく、前記画像処理装置の外周が、表面方向に前記固体撮像素子の外周の外側に位置するように積層されている構成としてもよい。
また、前記画像処理装置の裏面上に搭載され、前記第２再配線層と電気的に接続されるチップ部品を備える構成としてもよい。
また、前記固体撮像素子の外周と前記画像処理装置の外周とが略同一の大きさおよび形状を有し、各外周が表面方向にずれて積層されてなる構成としてもよい。
また、上記の光学装置用モジュールは、前記固体撮像素子の裏面上に搭載され、前記第１再配線層と電気的に接続されるチップ部品と、前記画像処理装置の裏面上に搭載され、前記第２再配線層と電気的に接続されるチップ部品とを備える構成としてもよい。
本発明の光学装置用モジュールによれば配線基板を不要としたコンパクトな積層構造を有している。このため、設計上の自由度が高くなり、例えば、前記固体撮像素子の裏面上の前記画像処理装置が形成されていない領域、および／または前記画像処理装置の裏面上の上記積層構造が搭載されていない領域の所望の位置に無理なくチップ部品を搭載することができる。
上記の光学装置用モジュールは、前記画像処理装置の複数の端子のうち、前記固体撮像素子に接続される端子および前記チップ部品に接続される端子のみが、前記第２貫通電極を介して前記第２再配線層に接続される構成としてもよい。
上記の構成によれば、前記画像処理装置に形成する前記第２貫通電極の数を極力少なくすることにより、前記画像処理装置の歩留まりを向上させる事ができるため、コストダウンを図ることができる。
本発明の光学装置用モジュールの製造方法は、入射光を光電変換する有効画素領域を表面に有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子と裏面同士が対向するように積層され、前記有効画素領域で光電変換された電気信号を処理する画像処理装置とを備えた光学装置用モジュールの製造方法であって、上記の課題を解決するために、光学装置用モジュールの電気的配線を形成する工程が、
前記固体撮像素子を貫通する第1貫通電極を形成する工程と、
前記固体撮像素子の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１貫通電極と電気的に接続される第１再配線層を形成する工程と、
前記画像処理装置の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１再配線層と電気的に接続される第２再配線層を形成する工程と、
前記画像処理装置を貫通し、前記第２再配線層と電気的に接続される第２貫通電極を形成する工程と、
前記画像処理装置の表面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第２貫通電極と電気的に接続される第３再配線層を形成する工程とを含み、さらに、
前記画像処理装置の表面上に、前記第３再配線層と電気的に接続される外部接続用端子を形成する工程を含むことを特徴とする。
上記の光学装置用モジュールの製造方法によれば、従来の光学装置用モジュールの電気的配線に要した配線基板の製造工程を省くことができる。
また、上記の製造方法により製造された光学装置用モジュールは、配線基板が不要となり、光学装置用モジュールの積層方向に小型化することができる。さらに、ボンディングワイヤによる電気的に接続されている構成のように、ボンディングワイヤおよびボンディングワイヤに接続される導体配線を配置するためのスペースが不要となるため、表面方向にも小型化された光学装置用モジュールを実現することができる。この結果、例えば、チップ部品等の電子部品を接続する上で設計上の自由度が高く、小型化された光学装置用モジュールを実現することができる。
上記光学装置用モジュールの製造方法は、さらに、
透光性蓋部を、前記有効画素領域を覆うように、接着部を介して前記固体撮像素子に固定する工程と、
前記有効画素領域への光路を画定する光路画定器を、前記透光性蓋部にのみ支持されるように載置する工程とを含み、
光の入射側から、前記光路画定器と前記透光性蓋部とが、この順に前記固体撮像素子上に積層されるように形成する構成とすることが望ましい。
上記の製造方法によれば、前記光路画定器、前記透光性蓋部、前記固体撮像素子および画像処理装置を個々に製造した後、これらの部材を積層している。このため、従来の配線基板と光路画定器とで囲まれた領域内に、透光性蓋部、固体撮像素子および画像処理装置を挟み込む構成に比べ、製造工程を簡略化することができる。
さらに、配線基板と光路画定器とで囲まれた領域内に、透光性蓋部、固体撮像素子および画像処理装置を挟み込む従来の製造方法のように、光学装置用モジュールを構成する各部材に負担を与えることがない。このため、光学装置用モジュールが全体的に歪む、一部が破損する等の不具合の発生を防止することができ、歩留まりの向上、製造コストの削減を図ることができる。また、前記光路画定器を前記透光性蓋部にのみ支持されるように形成するため、従来の配線基板を備えた構成に必要であった、光路画定器と配線基板との間の調整部を省くことができる。この結果、部品の数の削減および製造工程の簡略化を図ることができる。
このように、本発明の光学装置用モジュールの製造方法によれば、光学装置用モジュールの小型化のみならず光学装置用モジュールの製造コストの削減も同時に実現することができる。
上記光学装置用モジュールの製造方法において、前記接着部が、感光性接着剤を含む構成とすることが望ましい。
上記の構成によれば、前記接着部が感光性を有するため、接着部のパターニングは、フォトリソグラフィ技術で露光、現像等の処理をすることによって、容易に、しかも高精度で実行することができる。この結果、固体撮像素子の表面における有効画素領域以外の領域が狭い場合でも、高精度に接着部を形成することができる。この結果、製造工程の簡略化、歩留まりの向上を図ることができ、製造コストの削減を図ることができる。
本発明の光学装置用モジュールは、以上のように、入射光を光電変換する有効画素領域を表面に有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子と裏面同士が対向するように積層され、前記有効画素領域で光電変換された電気信号を処理する画像処理装置とを備えた光学装置用モジュールであって、
前記光学装置用モジュールの電気的配線が、
前記固体撮像素子を貫通する第1貫通電極と、前記固体撮像素子の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１貫通電極と電気的に接続される第１再配線層と、
前記画像処理装置の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１再配線層と電気的に接続される第２再配線層と、
前記画像処理装置を貫通し、前記第２再配線層と電気的に接続される第２貫通電極と、
前記画像処理装置の表面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第２貫通電極と電気的に接続される第３再配線層とから構成され、
前記画像処理装置が、前記第３再配線層と電気的に接続される外部接続用端子を備えることを特徴とする。
上記の構成によれば、前記固体撮像素子の第１再配線層および前記画像処理装置の第２再配線層、第３再配線層が、配線基板が有する電気的配線として機能する。この結果、光学装置用モジュールを表面方向、積層方向ともに究極に小型化することができる。さらに、配線基板を不要とすることで、設計上の自由度が高くなり、例えば、前記固体撮像素子の裏面上または画像処理装置の裏面上の所望の位置に、チップ部品等の電子部品を無理なく搭載し、結線を行うことができる。
本発明の一実施の形態について図１ないし図６を参照し以下に説明する。
図１は、本実施の形態に係る光学装置用モジュール２０の構成を示す断面図である。
図１に示すように、本実施の形態に係る光学装置用モジュール２０は、固体撮像素子１、画像処理装置（ＤＳＰ）１０、透光性蓋部４、光路画定器６を備えている。
固体撮像素子１には、一面の中央部に光電変換を行うための有効画素領域２が形成されている。以下の説明では、固体撮像素子１の有効画素領域２が形成されている側の面を表面とし、反対側の面を裏面とする。
光学装置用モジュール２０における電気的配線として、固体撮像素子１は、複数の貫通電極（第１貫通電極）７と、裏面再配線（第１再配線層）９とを備えている。これらの貫通電極７は、有効画素領域２で光電変換された電気信号を外部へ取り出すための接続端子として、固体撮像素子１の表面と裏面との間を貫通するように形成されている。貫通電極７は、銅のような導電性材料で形成されており、有効画素領域２から適長離隔して、有効画素領域２を囲むように配置されている。また、これらの貫通電極７同士も適長離隔して設けられている。なお、貫通電極７の個数及び配置は、有効画素領域２に対する配線の必要性に応じて適宜設定することができる。
裏面再配線９は、固体撮像素子１の裏面上に必要な位置まで再配線できるように形成されている。また、固体撮像素子１の裏面上には、裏面絶縁膜８が形成されており、裏面再配線９は、この裏面絶縁膜８により、外部と導通を取る部分を除いては、絶縁、保護されている。
透光性蓋部４は、ガラス、合成樹脂等の透光性材料からなり、固体撮像素子１の表面の有効画素領域２に対向する位置に、有効画素領域２を覆うように形成されている。この透光性蓋部４と固体撮像素子１とは、接触面における外周の大きさが略等しく、接着材層３を介して前記固体撮像素子１に固定されている。
接着剤層３には、感光性を有した熱硬化樹脂が用いられている。この接着剤は、感光性を有しているため、接着剤層３のパターニングは、フォトリソグラフィ技術で露光、現像等の処理をすることによって、容易にしかも高精度で実行することができる。このため、固体撮像素子１の表面における有効画素領域２以外の領域が狭い場合でも、高精度に接着剤層３を形成することができる。
また、接着剤層３は、固体撮像素子１及び透光性蓋部４の外周部を密封するように形成されている。このため、接着剤層３は、固体撮像素子１と透光性蓋部４との間に存在する有効画素領域２を、異物の付着や物理的な接触から保護する機能を有し、有効画素領域に対する湿気の侵入、ダスト（ゴミ、切りくず等）の付着等を防止することができる。この結果、固体撮像素子１の信頼性を向上することができ、さらには光学装置用モジュール２０の信頼性を向上することができる。また、固体撮像素子１及び透光性蓋部４の接着後は有効画素領域２を別途保護する必要がないため、光学装置用モジュール２０の製造工程を簡易にすることができ、製造コストの削減を図ることができる。
さらに、接着剤層３は、固体撮像素子１の表面上に形成された有効画素領域２から適長離隔して有効画素領域２を囲み、有効画素領域２と透光性蓋部４との間に空間が形成されるよう形成されており、有効画素領域２と透光性蓋部４との間には接着剤層３が介在しない構成となっている。
ここで、有効画素領域及び透光性蓋部の間に、例えば、接着部が形成されている場合、入射光が接着部を透過することによる減衰、散乱等の光損失が生じる。これに対し、本実施の形態の構成によれば、光学装置用モジュール２０への入射光は、透光性蓋部４を透過してから固体撮像素子１の表面に形成された有効画素領域２へ到達するまでの間に空間を透過するだけであり、接着部等を透過することがない。したがって、有効画素領域上に接着部を有する光学装置用モジュールと比べて、光学的に有利な光学装置用モジュールを実現することができる。
なお、透光性蓋部４の表面に赤外線遮断膜を形成して、透光性蓋部４に、外部から入射する赤外線を遮断する光学フィルタとしての機能を追加しても良い。このような透光性蓋部４が装着された固体撮像素子１は、カメラ、ビデオレコーダカメラ等の光学装置に搭載する固体撮像素子１として好適である。また、透光性蓋部４がカラーフィルタを備える構成としても良い。
透光性蓋部４の表面には、光路画定器６が積層されている。図１に示すように、光路画定器６と透光性蓋部４との接触面の各外周の大きさは略等しく、表面方向に一致するように積層されている。このため、従来の配線基板を備え、光路画定器が透光性蓋部のみならず配線基板にも調整部を介して固定されている構成に比べ、光路画定器を透光性蓋部に密着させることができ、光路画定器をより安定した状態で固定することができる。さらに、調整部を省くことができるため、部品の数の削減および製造工程の簡略化を図ることができる。この結果、余計な光の入射を、上記従来の構成よりも低いコストで実現することができる。
光路画定器６の内部は筒状に開口しており、開口は、固体撮像素子１の有効画像領域２の上に配置されている。光路画定器６は、上記開口の内周における、レンズ５から固体撮像素子１までの光学距離がレンズ５の焦点距離ｆと一致する位置にレンズ５を保持している。
本実施の形態においては、レンズ５を保持している光路画定器６が直接透光性蓋部４に装着されている。このため、従来の光学装置用モジュールに見られるような配線基板のそり、たわみ等の外部要因によるレンズ５から固体撮像素子１までの光学距離のずれが発生しない。
図１に示すように、固体撮像素子１、光路画定器６および透光性蓋部４は、それぞれの外周が表面方向に略一致するように積層されている。
次に、画像処理装置１０の構成について説明する。画像処理装置１０は板状の半導体チップであり、画像処理装置１０の裏面と表面との間を貫通する複数の貫通電極（第２貫通電極）１３が形成されている。画像処理装置１０の裏面側（固体撮像素子形成側）には、裏面配線層（第２再配線層）１２が形成され、表面側には表面再配線（第３再配線層）１４が形成されている。固体撮像素子１と画像処理装置１０とは、貫通電極７、裏面再配線９、裏面再配線１２および貫通電極１３により電気的に接続されている。
画像処理装置１０は、貫通電極１３、裏面再配線１２、裏面再配線９及び貫通電極７を介して固体撮像素子１へ制御信号を伝送することによって、固体撮像素子１の動作を制御している。また、画像処理装置１０には、固体撮像素子１が貫通電極７および裏面再配線９を介して出力した電気信号が、裏面再配線１２および貫通電極１３を介して伝達される。画像処理装置１０は、該電気信号を処理し、表面再配線１４および後述するハンダ電極１６（外部接続端子）を介して外部へ出力する。
画像処理装置１０は、固体撮像素子１及びチップ部品１７と接続する必要のある端子のみが貫通電極１３を介して裏面へ配線され、残りの端子は表面再配線１４にてハンダ電極１６まで再配線されている。また、ハンダ電極１６形成部以外は表面保護膜１５にて絶縁・保護されている。
上記の構成によれば、画像処理装置１０に形成する貫通電極１３の数を極力少なくすることにより、画像処理装置１０の歩留まりを向上させる事ができるため、コストダウンを図ることができる。
一方、貫通電極１３を介して画像処理装置１０の裏面まで配線された端子は、画像処理装置１０の裏面で裏面再配線１２によって必要な部分まで再配線される。裏面再配線１２は、固体撮像素子１及びチップ部品１７と導通を取る部分を除いて裏面絶縁膜１１によって絶縁・保護される。
固体撮像素子１の裏面絶縁膜８と画像処理装置１０の裏面絶縁膜１１とは接着されており、固体撮像素子１の裏面再配線９と画像処理装置１０の裏面再配線１２とは電気的に接続されている。図１に示すように、画像処理装置１０の平面寸法（外周）は、固体撮像素子１の平面寸法（外周）よりも小さく形成されている。これにより、固体撮像素子１の裏面上の画像処理装置１０が積層されていない部分にチップ部品１７を無理なく搭載することができる。
以上のように、本実施の形態に係る光学装置用モジュール２０は、入射光を光電変換する有効画素領域２を表面に有する固体撮像素子１と、固体撮像素子１と裏面同士が対向するように積層され、有効画素領域２で光電変換された電気信号を処理する画像処理装置１０とを備えた光学装置用モジュール２０であって、光学装置用モジュール２０の電気的配線が、固体撮像素子１を貫通する貫通電極７と、固体撮像素子１の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、第１貫通電極７と電気的に接続される裏面再配線９と、画像処理装置１０の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、裏面再配線９と電気的に接続される裏面再配線１２と、画像処理装置１０を貫通し、裏面再配線１２と電気的に接続される貫通電極１３と、画像処理装置１０の表面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、貫通電極１３と電気的に接続される表面再配線１４とから構成され、画像処理装置１０が、表面再配線１４と電気的に接続されるハンダ電極１６を備えることを特徴とする。
上記の構成によれば、固体撮像素子１の裏面再配線９および画像処理装置１０の裏面再配線１２、表面再配線１４が、配線基板が有する電気的配線として機能する。これにより、光学装置用モジュール２０における電気的配線を、固体撮像素子１を貫通する貫通電極７、固体撮像素子１の裏面の必要な位置まで再配できるように形成された裏面再配線９、画像処理装置１０を貫通する貫通電極１３、画像処理装置１０の裏面および表面にそれぞれ必要な位置まで再配線可能に形成された裏面再配線１２および表面再配線１４とで構成することができる。この結果、光学装置用モジュール２０を表面方向、積層方向ともに究極に小型化することができる。さらに、配線基板を不要とすることで、設計上の自由度が高くなり、例えば、固体撮像素子１の裏面上または画像処理装置１０の裏面上の所望の位置に、チップ部品１７等の電子部品を無理なく搭載し、結線を行うことができる。
すなわち、固体撮像素子１の裏面再配線９、画像処理装置１０の裏面再配線１２は、固体撮像素子１、画像処理装置１０及びチップ部品１７にて構成される光学装置用モジュール２０の配線基板が有する電気的配線としての役割をはたしている。
また、光学装置用モジュール２０は、さらに、有効画素領域２への光路を画定する光路画定器６と、有効画素領域２を覆うように配置される透光性蓋部４とを備え、光の入射側から、光路画定器６、透光性蓋部４、固体撮像素子１および画像処理装置１０がこの順に積層されてなり、透光性蓋部４は、接着部３を介して固体撮像素子１に固定されており、光路画定器６は、透光性蓋部４にのみ支持されている構成とすることが望ましい。
上記の構成によれば、光路画定器６、透光性蓋部４、固体撮像素子１および画像処理装置１０が積層された構成となっている。このため、光学装置用モジュール２０の構成に負担を与えることがなく、光学装置用モジュール２０が全体的に歪む、一部が破損する等の不具合の発生を防止することができる。また、光路画定器６は、透光性蓋部４にのみ支持されている。このため、従来の配線基板を備え、光路画定器が透光性蓋部のみならず配線基板にも調整部を介して固定されている構成に比べ、光路画定器６を透光性蓋部４に密着させることができ、光路画定器６をより安定した状態で固定することができる。さらに、調整部を省くことができるため、部品の数および製造工程の簡略化することができる。この結果、本実施の形態の光学装置用モジュール２０は、小型化のみならず低コスト化も同時に実現することができる。
上記の光学装置用モジュール２０は、光路画定器６と透光性蓋部４との各外周が、表面方向に略一致するように積層されてなることが望ましい。
上記の構成によれば、コンパクトな積層構造で光路画定器６を透光性蓋部４により密着させることができ、余計な光の入射を確実に防止することができる。
また、固体撮像素子１の外周が、光路画定器６および透光性蓋部４の各外周と表面方向に略一致するように積層されてなることが望ましい。
上記の光学装置用モジュール２０は、接着剤層３が、感光性接着剤を含むことが望ましい。
上記の構成によれば、接着剤層３が感光性を有するため、接着剤層３のパターニングは、フォトリソグラフィ技術で露光、現像等の処理をすることによって、容易に、しかも高精度で実行することができる。この結果、固体撮像素子１の表面における有効画素領域２以外の領域が狭い場合でも、高精度に接着剤層３を形成することができる。
上記の光学装置用モジュール２０は、接着剤層３が、有効画素領域２を囲むように形成され、有効画素領域２と透光性蓋部４の間に空間が形成される構成とすることが望ましい。
有効画素領域２と透光性蓋部４の間に、例えば、接着剤層３が形成されている場合、入射光が接着剤層３を透過することによる減衰、散乱等の光損失が生じる。これに対し、上記の構成によれば、光学装置用モジュール２０への入射光は、透光性蓋部４を透過してから固体撮像素子１の表面に形成された有効画素領域２へ到達するまでの間に空間を透過するだけであり、接着剤層３等を透過することがない。したがって、有効画素領域上に接着剤層を有する光学装置用モジュールと比べて、光学的に有利な光学装置用モジュールを実現することができる。
また、上記の光学装置用モジュール２０は、接着剤層３が、有効画素領域２の外周部を密封する構成とすることが望ましい。
上記の構成によれば、接着剤層３が固体撮像素子１と透光性蓋部４との間を封止し、有効画素領域２に対する湿気の侵入、ダスト（ゴミ、切りくず等）の付着等を防止することができる。この結果、固体撮像素子１の信頼性を向上することができ、さらには光学装置用モジュール２０の信頼性を向上することができる。また、固体撮像素子１及び透光性蓋部４の接着後は有効画素領域２を別途保護する必要がないため、光学装置用モジュール２０の製造工程を簡略化することができ、製造コストの削減を図ることができる。
上記の光学装置用モジュール２０は、光路画定器６が、有効画素領域２に対向して配置されるレンズ５を保持する構成とすることが望ましい。
上記の構成によれば、レンズ５を保持する光路画定器６を透光性蓋部４に密着させることができるため、レンズ５と固体撮像素子１との間の光学距離をレンズの焦点距離により確実に一致させることができる。したがって、従来の光学装置用モジュールに見られるような配線基板のそり、たわみ等の外部要因によるレンズから固体撮像素子１までの光学距離のずれが発生しない。この結果、光学装置用モジュールの構成に負担を与えることなく、焦点距離の調整を不要とするコンパクトな構成の光学装置用モジュールおよびその製造方法を提供することができる。
上記の光学装置用モジュール２０は、画像処理装置１０の外周が、固体撮像素子１の外周よりも小さく、画像処理装置１０の外周が、表面方向に固体撮像素子１の外周の内側に位置するように積層される構成としてもよい。
上記の構成によれば、固体撮像素子１の裏面上の画像処理装置１０が積層されていない部分にチップ部品１７を搭載することができる。
また、上記の光学装置用モジュール２０は、固体撮像素子１の裏面上に搭載され、再配線層９と電気的に接続されるチップ部品１７を備えている構成としてもよい。
また、上記の光学装置用モジュール２０は、固体撮像素子１の外周が、画像処理装置１０の外周よりも小さく、画像処理装置１０の外周が、表面方向に固体撮像素子１の外周の外側に位置するように積層されている構成としてもよい。
また、画像処理装置１０の裏面上に搭載され、裏面再配線１２と電気的に接続されるチップ部品を備える構成としてもよい。
また、固体撮像素子１の外周と画像処理装置１０の外周とが略同一の大きさおよび形状を有し、各外周が表面方向にずれて積層されてなる構成としてもよい。
また、上記の構成の光学装置用モジュール２０は、固体撮像素子１の裏面上に搭載され、裏面再配線９と電気的に接続されるチップ部品１７と、画像処理装置１０の裏面上に搭載され、裏面再配線１２と電気的に接続されるチップ部品１７とを備える構成としてもよい。
上記の光学装置用モジュール２０は、画像処理装置１０の複数の端子のうち、前記固体撮像素子１に接続される端子および前記チップ部品に接続される端子のみが、前貫通電極１３を介して裏面再配線１２に接続される構成とすることができる。
以下に、本実施の形態に係る光学装置用モジュール２０の製造方法を図２ないし図４に従って以下に説明する。
まず、固体撮像素子１および透光性蓋部４の加工方法について図２を参照し説明する。
図２（ａ）に示すように、半導体基板１８の表面に有効画素領域２を含む半導体回路を形成する。
次に、図２（ｂ）に示すように、半導体基板１８の有効画素領域２を除く領域全面に接着剤層３を形成する。接着剤層３は、感光性の接着樹脂（例えば、感光性であるアクリル基と熱硬化性であるエポキシ基を兼ね持つ接着樹脂）を半導体基板１８全面に均一に塗布したのち、フォトリソグラフィ技術を用いてパターン形成する。その後、透光性蓋部４を、固体撮像素子１の表面上に重ね合わせて加圧・加熱処理し、半導体基板１８と透光性蓋部４とを接着する。
接着剤層３の形成としては、上記フォトリソグラフィ方式の他に、接着樹脂（例えばエポキシ樹脂）を印刷方式にて半導体基板１８にパターンニングする方法、接着樹脂をディスペンス方式にて描画する方法、パターンを形成した接着シートを貼り付ける方法等があり、状況に応じて適宜選択することができる。
次に、半導体基板１８の透光性蓋部４を接着した表面とは反対側の裏面を通常の裏面研磨にて研削し、通常５００μｍ〜８００μｍである半導体基板の厚みを１００μｍ〜３００μｍに薄層化する。裏面研磨後さらに、研磨面の清浄化を行う為にＣＭＰ（chemical-mechanical polish）にて研磨を行っても良いし、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）にてエッチングを行っても良い。
半導体基板１８を薄層化した後、図２（ｃ）に示すように、所定の位置に貫通電極７を以下の工程で形成する（図２（ｃ））。
まず、半導体基板１８の裏面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてＳｉ貫通孔を形成する部分の窓開けを行う。次に、ドライエッチングにてレジスト窓開け部分のＳｉのエッチングを行い、半導体基板１８の裏面から表面に至る貫通孔を形成する。その後、Ｓｉがむき出しになっている貫通孔内部を絶縁するためにＣＶＤ等によるＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４等の無機膜を形成する。絶縁膜には、ポリイミド系やエポキシ系の有機膜の塗布を行っても良い。
次に、めっき用シード層とバリアメタル層を兼ねたＴｉ及びＣｕ層をスパッタにて形成する。
めっき用シード層形成後、レジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてＣｕ穴埋めを行う部分の窓開けを行う。
次に、電解Ｃｕめっきを行ってＳｉ深堀穴のＣｕ穴埋めを行う。最後に、レジストを除去し、さらに、不必要な部分のスパッタ層を除去することにより貫通電極７の形成が完了する。
次に、図２（ｄ）に示すように、貫通電極７から所定の位置に至る裏面再配線９の形成方法について説明する。
まず、ウエハー裏面と再配線との間を電気的に絶縁する裏面絶縁層（図示しない）を形成し、貫通電極７の部分のみ裏面再配線９と電気的に接続する為の窓開けを行う。
裏面絶縁層は、感光性の有機膜を塗布して露光・現像を行い必要部分の窓開けを行った後、熱キュアを行って有機膜を硬化させて形成する。
この場合、裏面絶縁層にＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４等の無機膜を形成し、レジストを塗布して露光・現像を行い、エッチングにて窓開けを行っても良い。
次に、裏面絶縁層の開口部から所定の位置に至る裏面再配線９を以下の手順で形成する。
まず、めっき用シード層とバリアメタル層を兼ねたＴｉ及びＣｕ層をスパッタにて形成する。次に、レジストを塗布して露光・現像を行ってＣｕめっき配線を形成する部分の窓開けを行い、電解Ｃｕめっきにて配線を形成する。その後、レジスト除去を行って、不必要な部分のスパッタ層を除去して裏面再配線９を形成する。
この場合、配線を形成する金属層（Ｃｕ，ＣｕＮｉ，Ｔｉ等）をスパッタにて形成し、レジストを塗布して露光・現像を行うことによって、エッチングにて配線を形成する構成としても良い。最後に、裏面再配線９を保護する裏面絶縁膜８を形成して裏面再配線９の形成を完了する。
この時、画像処理装置１０と接続する必要のある部分には、接続用の突起電極（図示しない）を形成すればよい。
次に、画像処理装置１０の加工方法について図３を参照し以下に説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、半導体基板１９の表面上に半導体回路を形成する。
次に、図３（ｂ）に示すように、固体撮像素子１もしくはチップ部品１７に接続する必要がなく、モジュールのハンダ電極１６に接続する必要のある端子のみを表面再配線１４にてハンダ電極１６が形成されるランド部分まで再配線し、その後表面保護膜１５を形成する。なお、表面再配線１４は以下の手順にて形成する。
まず、めっき用シード層とバリアメタル層を兼ねたＴｉ及びＣｕ層をスパッタにて形成する。次に、レジストを塗布して露光・現像を行ってＣｕめっき配線を形成する部分の窓開けを行い、電解Ｃｕめっきにて配線を形成する。その後、レジスト除去を行い、不必要な部分のスパッタ層を除去して、表面再配線１４を形成する。
この場合、配線を形成する金属層（Ｃｕ，ＣｕＮｉ，Ｔｉ等）をスパッタにて形成し、レジストを塗布して露光・現像を行い、エッチングにて配線を形成しても良い。最後に、表面再配線１４を保護する表面保護膜１５を形成する。
次に、半導体基板１９の表面再配線１４を形成した一面とは反対の面を通常の裏面研磨にて研削し、通常５００μｍ〜８００μｍである半導体基板の厚みを１００〜３００μｍに薄層化する。裏面研磨後さらに、研磨面の清浄化を行う為にＣＭＰにて研磨を行っても良いし、ＲＩＥにてエッチングを行っても良い。
半導体基板１９を薄層化後、所定の位置に貫通電極１３を以下の工程にて形成する（図３（ｃ））。
まず、半導体基板１９の裏面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてＳｉ貫通孔を形成する部分の窓開けを行う。次に、ドライエッチングにてレジスト窓開け部分のＳｉのエッチングを行い、半導体基板の裏面から表面に至る貫通孔を形成する。その後、Ｓｉがむき出しになっている貫通孔内部を絶縁するためにＣＶＤ等によるＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４等の無機膜の形成を行う。絶縁膜には、ポリイミド系やエポキシ系の有機膜の塗布を行っても良い。
次に、めっき用シード層とバリアメタル層を兼ねたＴｉ及びＣｕ層をスパッタにて形成する。
めっき用シード層形成後、レジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてＣｕ穴埋めを行う部分の窓開けを行う。
次に、電解Ｃｕめっきを行ってＳｉ深堀穴のＣｕ穴埋めを行う。
最後に、レジスト除去後、不必要な部分のスパッタ層を除去することにより貫通電極１３の形成を完了する。
次に、図３（ｄ）に示すように、貫通電極１３から所定の位置に至る裏面再配線１２を以下の工程にて形成する。
まず、ウエハー裏面と再配線との間を電気的に絶縁する裏面絶縁層（図示しない）を形成し、貫通電極１３の部分のみ再配線と電気的に接続する為の窓開けを行う。
裏面絶縁膜の形成は、感光性の有機膜を塗布して露光・現像を行い必要部分の窓開けを行った後、熱キュアを行って有機膜を硬化させて形成する。
この場合、絶縁層にＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４等の無機膜を形成し、レジストを塗布して露光・現像を行い、エッチングにて窓開けを行っても良い。
次に、裏面絶縁層の開口部から所定の位置に至る裏面再配線１２を形成する。
裏面再配線１２の形成は、めっき用シード層とバリアメタル層を兼ねたＴｉ及びＣｕ層をスパッタにて形成し、レジストを塗布して露光・現像を行ってＣｕめっき配線を形成する部分の窓開けを行い、電解Ｃｕめっきにて配線を形成し、レジスト除去を行い、不必要な部分のスパッタ層を除去することにより形成する。
この場合、配線を形成する金属層（Ｃｕ，ＣｕＮｉ，Ｔｉ等）をスパッタにて形成し、レジストを塗布して露光・現像を行い、エッチングにて配線を形成しても良い。
最後に、裏面再配線１２を保護する裏面絶縁膜１１を形成する。
この時、固体撮像素子１と接続する必要のある部分には、接続用の突起電極（図示しない）を形成すればよい。
次に、図１３（ｅ）に示すように、表面再配線１４に接続されているランド部分に、ハンダボールを搭載して熱処理する事によりハンダ電極１６を形成する。
最後に、図３（ｆ）に示すように、通常のダイシングプロセスにより半導体基板を分割して、画像処理装置１０を形成する。
図４は、固体撮像素子１、画像処理装置１０、光路画定器６からなる光学装置用モジュール２０の加工方法を説明する断面図である。
まず、上述した図２（ａ）ないし（ｄ）に示す工程で作製した固体撮像素子１に、図３（ａ）ないし（ｆ）に示す工程で作製した画像処理装置１０を搭載する。
具体的には、ウエハー状態の固体撮像素子１全面にシート状の異方導電性接着剤を貼付け、固体撮像装置１の接続用突起電極と画像処理装置１０の接続用突起電極とを合わせて画像処理装置１０を搭載する。
ここで、図４（ａ）に示すように、チップ部品１７の搭載が必要な場合は、同時にチップ部品１７を搭載する。
なお、固体撮像素子１と画像処理装置１０の接続は、異方導電性接着剤ではなく、例えば突起電極にＡｕとＳｎを使用することによってＡｕ−Ｓｎ拡散接合を行う等、他の接続方法でも良い。
次に、図４（ｂ）に示すように、固体撮像素子１上に積層された透光性蓋部４の表面に直接光路画定器６を搭載する。具体的には、光路画定器６の表面に接着樹脂を塗布し、固体撮像素子１の有効画素領域２と光路画定器６に搭載されたレンズ５の光軸を合わせる。その後、光路画定器６を、ウエハー状態の固体撮像素子１の配列に合わせた形で一括貼り付けを行う（図４（ｂ））。
ここで、光路画定器６を、それぞれ固体撮像素子１に個別に搭載する構成としてもよい。
最後に、固体撮像素子１及び光路画定器６の一括ダイシングを行い、光学装置用モジュール２０を形成する（図４（ｃ））。
以上のように、本実施の形態にかかる光学装置用モジュール２０の製造方法は、入射光を光電変換する有効画素領域２を表面に有する固体撮像素子１と、固体撮像素子１と裏面同士が対向するように積層され、有効画素領域２で光電変換された電気信号を処理する画像処理装置１０とを備えた光学装置用モジュール２０の製造方法であって、光学装置用モジュール２０の電気的配線を形成する工程が、
固体撮像素子１を貫通する貫通電極７を形成する工程と、
固体撮像素子１の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、貫通電極７と電気的に接続される裏面再配線９を形成する工程と、
画像処理装置１０の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、再配線層９と電気的に接続される裏面再配線１２を形成する工程と、
画像処理装置１０を貫通し、裏面再配線１２と電気的に接続される貫通電極１３を形成する工程と、
画像処理装置１０の表面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、貫通電極１３と電気的に接続される表面再配線１４を形成する工程とを含み、さらに、
画像処理装置１０の表面上に、表面再配線層１４と電気的に接続されるハンダ電極１６を形成する工程を含むことを特徴とする。
上記の光学装置用モジュール２０の製造方法によれば、従来の光学装置用モジュールの電気的配線に要した配線基板の製造工程を省くことができる。
また、上記の製造方法により製造された光学装置用モジュール２０は、配線基板が不要となり、光学装置用モジュール２０を積層方向に小型化することができる。さらに、ボンディングワイヤによる電気的に接続されている構成のように、ボンディングワイヤおよびボンディングワイヤに接続される導体配線を配置するためのスペースが不要となるため、表面方向にも小型化された光学装置用モジュール２０を実現することができる。この結果、例えば、チップ部品１７等の電子部品を接続する上で設計上の自由度が高く、小型化された光学装置用モジュール２０を実現することができる。
上記光学装置用モジュール２０の製造方法は、さらに、透光性蓋部４を、有効画素領域２を覆うように、接着剤層３を介して固体撮像素子１に固定する工程と、有効画素領域２への光路を画定する光路画定器６を、透光性蓋部４にのみ支持される載置する工程とを含み、光の入射側から、光路画定器６と透光性蓋部４とが、この順に固体撮像素子１上に積層されるように形成する構成とすることが望ましい。
上記の製造方法によれば、光路画定器６、透光性蓋部４、固体撮像素子１および画像処理装置１０を個々に製造した後、これらの部材を積層している。このため、従来の配線基板と光路画定器とで囲まれた領域内に、透光性蓋部、固体撮像素子および画像処理装置を挟み込む構成に比べ、製造工程を簡略化することができる。
さらに、配線基板と光路画定器とで囲まれた領域内に、透光性蓋部、固体撮像素子および画像処理装置を挟み込む従来の製造方法のように、光学装置用モジュール２０を構成する各部材に負担を与えることがない。このため、光学装置用モジュール２０が全体的に歪む、一部が破損する等の不具合の発生を防止することができ、歩留まりの向上、製造コストの削減を図ることができる。また、光路画定器６を透光性蓋部４にのみ支持されるように形成するため、従来の配線基板を備えた構成に必要であった、光路画定器と配線基板との間の調整部を省くことができる。この結果、部品の数の削減、製造工程の簡略化を図ることができる。
このように、本発明の光学装置用モジュールの製造方法によれば、光学装置用モジュールの小型化のみならず、光学装置用モジュールの製造コストの削減も同時に実現することができる。
上記の光学装置用モジュールの製造方法において、接着剤層３が、感光性接着剤を含む構成とすることが望ましい。
上記の構成によれば、接着剤層３が感光性を有するため、接着剤層３のパターニングは、フォトリソグラフィ技術で露光、現像等の処理をすることによって、容易に、しかも高精度で実行することができる。この結果、固体撮像素子１の表面における有効画素領域２以外の領域が狭い場合でも、高精度に接着部を形成することができる。この結果、製造工程の簡略化、歩留まりの向上を図ることができ、製造コストの削減を図ることができる。
本発明の他の実施の形態にかかる光学装置用モジュールの構成について図５を参照し以下に説明する。
図５に示すように、光学装置用モジュール３０は、画像処理装置１０の外周が固体撮像素子１の外周よりも大きい構成となっており、画像処理装置１０の外周が、表面方向に固体撮像素子１の外周の外側に位置するように積層されている。光学装置用モジュール３０の他の構成については、光学装置用モジュール２０の構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。
光学装置用モジュール３０では、光学装置用モジュール２０と同様に、光路画定器６が、透光性蓋部４にのみ支持されており、光の入射側から光路画定器６、透光性蓋部４および固体撮像素子１が、この順に各外周が表面方向に一致したコンパクトな積層構造を有している。さらに、画像処理装置１０の外周は、固体撮像素子１の外周よりも大きいため、画像処理装置１０の裏面上の固体撮像素子１が搭載されていない領域の所望の位置に、チップ部品１７等の電子部品を無理なく搭載し、結線を行うことができる。
本発明のさらに他の実施の形態にかかる光学装置用モジュールの構成について図６を参照し以下に説明する。
図６に示すように、光学装置用モジュール４０は、固体撮像素子１と画像処理装置１０との接触面の各外周の大きさおよび形状が略同一であり、固体撮像素子１と画像処理装置１０とが表面方向にずれて積層されている。光学装置用モジュール４０の他の構成については、光学装置用モジュール２０の構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。
光学装置用モジュール４０は、固体撮像素子１の裏面上に画像処理装置１０が積層されていない領域を有し、また、画像処理装置１０の裏面上に固体撮像素子１が積層されていない領域を有している。このため、これらの領域に、チップ部品１７等の電子部品を無理なく搭載し、結線を行うことができる。
このように、本実施の形態の光学装置用モジュールによれば、配線基板を不要とすることで、設計上の自由度が高くなり、例えば、前記固体撮像素子１の裏面上および／または画像処理装置１０の裏面上の所望の位置に、無理なくチップ部品１７を搭載し、結線を行うことができる。
以上のように、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、ここで開示した実施の形態および実施例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は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および範囲内での全ての変更が含まれる。
本発明の光学装置用モジュールは、デジタルカメラ、カメラ機能付き携帯電話機等の軽量・小型の光学装置に小型の光学装置に搭載して利用するのに好適である。
本発明の一実施の形態に係る光学装置用モジュールの構成を示す断面図である。 本発明の光学装置用モジュールの製造工程を示す説明図である。 本発明の光学装置用モジュールの製造工程を示す説明図である。 本発明の光学装置用モジュールの製造工程を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る光学装置用モジュールの構成を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る光学装置用モジュールの構成を示す断面図である。 従来の光学装置用モジュールの構成を示す断面図である。 従来の光学装置用モジュールの説明図である。 従来の他の光学装置用モジュールの構成を示す断面図である。
符号の説明
１ 固体撮像素子
２ 有効画素領域
３ 接着剤層
４ 透光性蓋部
５ レンズ
６ 光路画定器
７ 貫通電極（第１貫通電極）
８ 裏面絶縁膜（固体撮像素子）
９ 裏面再配線（第１再配線層）
１０ 画像処理装置（ＤＳＰ）
１１ 裏面絶縁膜（ＤＳＰ）
１２ 裏面再配線（第２再配線層）
１３ 貫通電極（第２貫通電極）
１４ 表面再配線（第３再配線層）
１５ 表面保護膜
１６ ハンダ電極（外部接続端子）
１７ チップ部品
１８ 半導体基板（固体撮像素子）
１９ 半導体基板（画像処理装置）

Claims (15)

  1. 入射光を光電変換する有効画素領域を表面に有する固体撮像素子と、
    前記固体撮像素子と裏面同士が対向するように積層され、前記有効画素領域で光電変換された電気信号を処理する画像処理装置とを備えた光学装置用モジュールであって、
    上記光学装置用モジュールの電気的配線が、
    前記固体撮像素子を貫通する第１貫通電極と、
    前記固体撮像素子の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１貫通電極と電気的に接続される第１再配線層と、
    前記画像処理装置の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１再配線層と電気的に接続される第２再配線層と、
    前記画像処理装置を貫通し、前記第２再配線層と電気的に接続される第２貫通電極と、
    前記画像処理装置の表面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第２貫通電極と電気的に接続される第３再配線層とから構成され、
    前記画像処理装置が、前記第３再配線層と電気的に接続される外部接続用端子を備えており、
    前記画像処理装置の外周が、前記固体撮像素子の外周よりも小さく、前記画像処理装置の外周が、表面方向に前記固体撮像素子の外周の内側に位置するように積層されてなり、
    前記固体撮像素子の裏面上に搭載され、前記第１再配線層と電気的に接続されるチップ部品を備えていることを特徴とする光学装置用モジュール。
  2. 入射光を光電変換する有効画素領域を表面に有する固体撮像素子と、
    前記固体撮像素子と裏面同士が対向するように積層され、前記有効画素領域で光電変換された電気信号を処理する画像処理装置とを備えた光学装置用モジュールであって、
    上記光学装置用モジュールの電気的配線が、
    前記固体撮像素子を貫通する第１貫通電極と、
    前記固体撮像素子の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１貫通電極と電気的に接続される第１再配線層と、
    前記画像処理装置の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１再配線層と電気的に接続される第２再配線層と、
    前記画像処理装置を貫通し、前記第２再配線層と電気的に接続される第２貫通電極と、
    前記画像処理装置の表面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第２貫通電極と電気的に接続される第３再配線層とから構成され、
    前記画像処理装置が、前記第３再配線層と電気的に接続される外部接続用端子を備えており、
    前記固体撮像素子の外周が、前記画像処理装置の外周よりも小さく、前記画像処理装置の外周が、前記固体撮像素子の外周の外側に位置するように積層されてなり、
    前記画像処理装置の裏面上に搭載され、前記第２再配線層と電気的に接続されるチップ部品を備えていることを特徴とする光学装置用モジュール。
  3. 入射光を光電変換する有効画素領域を表面に有する固体撮像素子と、
    前記固体撮像素子と裏面同士が対向するように積層され、前記有効画素領域で光電変換された電気信号を処理する画像処理装置とを備えた光学装置用モジュールであって、
    上記光学装置用モジュールの電気的配線が、
    前記固体撮像素子を貫通する第１貫通電極と、
    前記固体撮像素子の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１貫通電極と電気的に接続される第１再配線層と、
    前記画像処理装置の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１再配線層と電気的に接続される第２再配線層と、
    前記画像処理装置を貫通し、前記第２再配線層と電気的に接続される第２貫通電極と、
    前記画像処理装置の表面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第２貫通電極と電気的に接続される第３再配線層とから構成され、
    前記画像処理装置が、前記第３再配線層と電気的に接続される外部接続用端子を備えており、
    前記固体撮像素子の外周と前記画像処理装置の外周とが略同一の大きさおよび形状を有し、各外周が表面方向にずれて積層されてなり、
    前記固体撮像素子の裏面上に搭載され、前記第１再配線層と電気的に接続されるチップ部品と、前記画像処理装置の裏面上に搭載され、前記第２再配線層と電気的に接続されるチップ部品とを備えていることを特徴とする光学装置用モジュール。
  4. さらに、前記有効画素領域への光路を画定する光路画定器と、
    上記有効画素領域を覆うよう配置される透光性蓋部とを備え、
    光の入射側から、前記光路画定器、前記透光性蓋部、前記固体撮像素子および画像処理装置が順に積層されてあり、
    前記透光性蓋部は、接着部を介して前記固体撮像素子に固定されており、
    前記光路画定器は、前記透光性蓋部にのみ支持されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の光学装置用モジュール。
  5. 前記光路画定器と前記透光性蓋部の各外周が表面方向に略一致するように積層されてなることを特徴とする請求項４に記載の光学装置用モジュール。
  6. 前記固体撮像素子の外周が、前記光路画定器および前記透光性蓋部の各外周と平面方向に略一致するように積層されてなることを特徴とする請求項５に記載の光学装置用モジュール。
  7. 前記接着部が、前記有効画素領域を囲むように形成され、前記有効画素領域と前記透光性蓋部の間に空間が形成されることを特徴とする請求項４ないし６の何れかに記載の光学装置用モジュール。
  8. 前記接着部が、前記有効画素領域の外周部を密封することを特徴とする請求項７に記載の光学装置用モジュール。
  9. 前記光路画定器が、前記有効画素領域に対向して配置されるレンズを保持することを特徴とする請求項４ないし８の何れかに記載の光学装置用モジュール。
  10. 前記画像処理装置の複数の端子のうち、前記固体撮像素子に接続される端子および前記チップ部品に接続される端子のみが、前記第２貫通電極を介して前記第２再配線層に接続されることを特徴とする請求項１ないし９の何れかに記載の光学装置用モジュール。
  11. 入射光を光電変換する有効画素領域を表面に有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子と裏面同士が対向するように積層され、前記有効画素領域で光電変換された電気信号を処理する画像処理装置とを備えた光学装置用モジュールの製造方法であって、
    前記光学装置用モジュールの電気的配線を形成する工程が、
    前記固体撮像素子を貫通する第1貫通電極を形成する工程と、
    前記固体撮像素子の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１貫通電極と電気的に接続される第１再配線層を形成する工程と、
    前記画像処理装置の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１再配線層と電気的に接続される第２再配線層を形成する工程と、
    前記画像処理装置を貫通し、前記第２再配線層と電気的に接続される第２貫通電極を形成する工程と、
    前記画像処理装置の表面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第２貫通電極と電気的に接続される第３再配線層を形成する工程とを含んでおり、
    前記画像処理装置の表面上に、前記第３再配線層と電気的に接続される外部接続用端子を形成する工程と、
    前記画像処理装置の外周が、前記固体撮像素子の外周よりも小さく、前記画像処理装置の外周を、表面方向に前記固体撮像素子の外周の内側に位置するように積層するとともに、前記第１再配線層と電気的に接続されるチップ部品を、前記固体撮像素子の裏面上に搭載する工程とを含むことを特徴とする光学装置用モジュールの製造方法。
  12. 入射光を光電変換する有効画素領域を表面に有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子と裏面同士が対向するように積層され、前記有効画素領域で光電変換された電気信号を処理する画像処理装置とを備えた光学装置用モジュールの製造方法であって、
    前記光学装置用モジュールの電気的配線を形成する工程が、
    前記固体撮像素子を貫通する第1貫通電極を形成する工程と、
    前記固体撮像素子の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１貫通電極と電気的に接続される第１再配線層を形成する工程と、
    前記画像処理装置の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１再配線層と電気的に接続される第２再配線層を形成する工程と、
    前記画像処理装置を貫通し、前記第２再配線層と電気的に接続される第２貫通電極を形成する工程と、
    前記画像処理装置の表面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第２貫通電極と電気的に接続される第３再配線層を形成する工程とを含んでおり、
    前記画像処理装置の表面上に、前記第３再配線層と電気的に接続される外部接続用端子を形成する工程と、
    前記固体撮像素子の外周が、前記画像処理装置の外周よりも小さく、前記画像処理装置の外周を、前記固体撮像素子の外周の外側に位置するように積層するとともに、前記第２再配線層と電気的に接続されるチップ部品を、前記画像処理装置の裏面上に搭載する工程とを含むことを特徴とする光学装置用モジュールの製造方法。
  13. 入射光を光電変換する有効画素領域を表面に有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子と裏面同士が対向するように積層され、前記有効画素領域で光電変換された電気信号を処理する画像処理装置とを備えた光学装置用モジュールの製造方法であって、
    前記光学装置用モジュールの電気的配線を形成する工程が、
    前記固体撮像素子を貫通する第1貫通電極を形成する工程と、
    前記固体撮像素子の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１貫通電極と電気的に接続される第１再配線層を形成する工程と、
    前記画像処理装置の裏面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第１再配線層と電気的に接続される第２再配線層を形成する工程と、
    前記画像処理装置を貫通し、前記第２再配線層と電気的に接続される第２貫通電極を形成する工程と、
    前記画像処理装置の表面上の必要な位置まで再配線できるように形成され、前記第２貫通電極と電気的に接続される第３再配線層を形成する工程とを含んでおり、
    前記画像処理装置の表面上に、前記第３再配線層と電気的に接続される外部接続用端子を形成する工程と、
    前記固体撮像素子の外周と前記画像処理装置の外周とが略同一の大きさおよび形状を有し、各外周を表面方向にずらして積層するとともに、前記第１再配線層と電気的に接続されるチップ部品を、前記固体撮像素子の裏面上に搭載し、前記第２再配線層と電気的に接続されるチップ部品を、前記画像処理装置の裏面上に搭載する工程とを含むことを特徴とする光学装置用モジュールの製造方法。
  14. 透光性蓋部を、前記有効画素領域を覆うように、接着部を介して前記固体撮像素子に固定する工程と、
    前記有効画素領域への光路を画定する光路画定器を、前記透光性蓋部にのみ支持されるように前記透光性蓋部上に搭載する工程とを含み、
    光の入射側から、前記光路画定器と前記透光性蓋部とが、この順に前記固体撮像素子上に積層されるように形成することを特徴とする請求項１１ないし１３の何れかに記載の光学装置用モジュールの製造方法。
  15. 前記接着部が、感光性接着剤を含むことを特徴とする請求項１４に記載の光学装置用モジュールの製造方法。
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