光学器件及其制造方法、和摄像机模块及电子设备的制作方法

专利名称：光学器件及其制造方法、和摄像机模块及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及读取图像的光学器件，特别涉及固体摄像装置及其制造方 法、和使用了固体摄像装置的摄像机模块及安装有该摄像机模块的电子设 备。
背景技术：
在数码摄像机、手机、内视镜摄像机等领域中普遍使用通过设置在摄 像面的多个光二极管将利用镜头等投影在摄像面上的光图案作为电荷积累 起来，来读取图像的固体摄像装置。由于这样的固体摄像装置随着像素数 目的增加，光二极管的面积变小，而产生感度的下降，因此迫切要求实现 较高的感度化。
实现高感度化的最常用的方法是增大像素内的光二极管的开口率。但 是，在像素内增大光二极管自身的开口率，会产生难以进行图案设计这样 的问题。作为有效增大光二极管的开口率的方法，具有增加入射到光二极 管的光量，即增大聚光率这样的方法。该方法是通过在各个像素的表面上 形成面积小于像素且大于光二极管的微型镜头来实现的。
但是，由于用以形成微型镜头的光致抗蚀剂(photoresist)的厚度需要 2 3um，并且，微型镜头之间间隔的图案解像度的极限为0.8 lym， 因此随着像素面积的縮小，无用区域即间隔区域的影响造成不能增加相对 于像素面积的实效聚光能力，即不能提高开口率。
并且，同时强烈要求以手机等为代表，使用摄像机模块的电子设备的 小型化及薄型化。而在将固体摄像元件配置在现有陶瓷封装体内，用玻璃 板粘结表面来进行密封的封装体结构中，不能响应那样的上述小型化及薄 型化的要求。故而，同时正在研究开发将玻璃板直接贴合在微型镜头阵列 上，进行芯片倒装的封装体结构。
例如，提出了这样的结构作为第一个例子将在摄像区域上设置有微 型镜头的固体摄像元件芯片设置在基板上的固体摄像装置中，在除了摄像 区域的固体摄像元件芯片上的边缘部的至少一部分上设置壁状凸部，并且， 以与微型镜头对着的方式，在壁状凸部上配置透明部件，由密封部件将微 型镜头从上述基板包围到透明部件来将其密封起来的结构(例如，参照专利 文献1)。使用这样的结构，能够通过密封微型镜头，来防止因湿气造成的 劣化和折射率的变化。
并且，同时提出了这样的结构作为第二个例子由固体摄像元件芯片、 彩色过滤器、芯片上(onchip)微型镜头和保护层构成，使该保护层的表面 平坦化的结构(例如，参照专利文献2)，该彩色过滤器是设置在该固体摄像
元件芯片上的由无机材料等构成且可耐20CTC以上的高温的彩色过滤器，
该芯片上微型镜头在该彩色过滤器上，分别配置在对应于该固体摄像元件 芯片的受光部的位置上，该保护层设置为覆盖该芯片上微型镜头 且由透明、较硬的材料构成。通过象这样设置保护层，能够不需要专门的 封装体，能够使切割之后的固体摄像元件芯片的每一个作业变少，简化工 序。并且，由于保护层较硬，其表面被平坦化，因此即使附有尘土，也能 够在不使其受损的情况下，擦掉尘土。
并且，还提出了这样的结构作为第三个例子在摄像区域上形成有微 型镜头的固体摄像元件芯片中，通过折射率低于微型镜头的折射率的透明 树脂来将由设置在表面部的微型镜头所形成的凹凸部平坦化，在该透明树 脂上形成有机械强度高于该透明树脂的透明保护层(例如，参照专利文献
3)。由于使用这样的结构，固体摄像元件芯片的表面被平坦化，且提高了
机械强度，因此能够在不损坏微型镜头的情况下，用棉棒等简单地除去附 着在表面上的尘土等污染。
另一方面，还提出了这样的方法作为第四个例子通过以增大微型镜 头的开口率作为主体，将均一厚度的微型镜头罩膜以规定厚度形成在用现 有方法形成的微型镜头的表面上，来有效地縮小微型镜头之间间隔的方法 (例如，参照专利文献4)。在此方法中，将氧化硅(Si02)、氮化硅(SisN4)
或氧化氮化硅(SiON)等用作微型镜头罩膜。能够通过象这样在微型镜头表 面叠层微型镜头罩膜，来使微型镜头的直径实际增大，有效地縮小微型镜
头之间的间隔。结果是能够增大像素内的有效开口率，能够改善光感度。
专利文献1日本特开平5 — 110960号公报专利文献2日本特开2000—138361号公报专利文献3日本特开平6—232379号公报专利文献4日本特开平4—226073号公报
在上述第一个例子中，由于为用陶瓷基底和玻璃盖夹住固体摄像元件 芯片，用密封树脂将外周区域密封起来的结构，因此虽然改善了密封性， 却难以使封装时的厚度较薄。并且，由于陶瓷基底的价格较贵，因此也不 利于低成本化。
并且，在上述第二个例子中，由于能够通过使覆盖微型镜头的较硬的 保护层的表面平坦化，来在形成有多个固体摄像元件芯片的固体摄像元件 晶片的过程中进行这些加工，然后，再进行切割，因此能够实现低成本化。 但是，在此例中，在微型镜头上直接形成有较硬的保护层。虽然将用CVD
法形成Si02的例子举为具体例子，但是当在由树脂构成的微型镜头上形成 较厚的热膨胀系数较小的Si02膜时，有时微型镜头会因保护层的应力而变
形，使镜头功能产生劣化。并且，由于难以形成较厚的保护层，因此能够 认为在有尘土等附着在保护层表面上，要将该尘土擦掉时，压力也会施加 在微型镜头上，使得微型镜头产生变形，同时，很容易在保护层上产生裂 纹等，降低可靠性。
并且，在上述第三个例子中，在形成有多个固体摄像元件芯片的固体 摄像元件晶片状态下，对固体摄像元件晶片进行加工，当形成较厚的形成 在最终表面的机械强度较高的透明保护层时，难以除去为了进行外部连接 而形成在垫的上部的上述透明保护层。因此，存在有这样的问题不能形 成较厚的透明保护层，在擦掉尘土等时受到机械压力的情况下，不能充分 进行保护。
并且，在上述第四个例子中，由于微型镜头盖膜也与微型镜头一样具 有相同的凹凸形状，因此不能擦去附着在表面上的灰尘等，还需要用玻璃 盖等透明部件进行覆盖，难以实现小型化和薄型化。

发明内容
本发明是鉴于上述课题的发明，本发明的目的在于提供一种即使在 擦掉尘土等附着物的作业中，也不会对微型镜头等功能造成影响，可靠性 较高，小型及薄型的光学器件。
为了达到上述目的，本发明的一形态所涉及的光学器件包括受光元件 芯片、微型镜头、平坦化膜和透明保护膜，该受光元件芯片具有活性区域、 电路区域、贯通导体及外部连接端子，该活性区域形成在基板的主面上且 由配置多个受光像素而成，该电路区域配置在活性区域的外周部，该贯通 导体设置为在基板的厚度方向上贯通基板，该外部连接端子设置为在基板 的与主面对着的背面上与贯通导体连接，该微型镜头设置为在活性区域上 对应于受光像素，该平坦化膜形成为在受光元件芯片的主面上覆盖微型镜 头且使微型镜头的凹凸平坦化，由折射率小于微型镜头的透明部件构成， 该透明保护膜形成在平坦化膜上且由相对于可视光透明的透明无机材料构 成。
使用这样的结构，由于将受光元件芯片的外部连接端子设置在背面上， 因此能够将形成在微型镜头上的平坦化膜形成得足够厚，即使由无机材料 来形成在该平坦化膜上形成的透明保护膜，也能够使作用在微型镜头上的 应力较小。并且，由于将平坦化膜形成得较厚，因此即使在擦掉尘土等时， 也不会出现妨碍微型镜头功能的情况。而且，由于当将该光学器件安装在 电路基板等上时，能够用形成在受光元件芯片背面的外部连接端子来行， 因此能够很容易地进行电路基板与外部连接端子的连接，提高可靠性。
并且，在本发明的一形态所涉及的光学器件中，平坦化膜形成在受光 元件芯片中包含贯通导体的形成区域的内周区域上，透明保护膜从平坦化 膜上连续形成到平坦化膜的外周端面、及没有形成平坦化膜的受光元件芯 片的外周区域的主面上。
使用这样的结构，能够用由无机材料构成的透明保护膜来覆盖由树脂 材料构成的整个平坦化膜，同时，使该透明保护膜的外周区域形成为直接 接触到受光元件芯片的主面上，增强紧密性。结果是能够防止水分等侵入 到形成有微型镜头的活性区域中，还能够为以往那样的用陶瓷封装体等进 行密封的结构。
并且，在本发明的一形态所涉及的光学器件中，平坦化膜也可以由树 脂材料构成且厚度为微型镜头厚度的两倍以上、300倍以下，透明保护膜 的厚度薄于平坦化膜的厚度。
使用这样的结构，能够通过仅用旋转涂敷和印刷等形成树脂材料，来 使透明保护膜平坦化。并且，能够通过形成足够厚的平坦化膜，来提高机 械特性及耐环境特性。由此，能够使由无机材料构成的透明保护膜薄于平 坦化膜，能够降低应力对微型镜头所造成的影响。另外，也可以在形成平 坦化膜之后，例如，利用CMP等进一步进行平坦化处理。
并且，本发明的一实施例所涉及的摄像机模块包括电路基板、固体摄 像装置和镜头，该固体摄像装置为安装在电路基板上的权利要求1到3中 任意一项所述的光学器件，该镜头用以在固体摄像装置中的由上述活性区 域构成的摄像区域上形成光学图像。
使用这样的结构，能够实现小型及薄型的摄像机模块。
并且，本发明的一形态所涉及的电子设备用以安装本发明的一形态所 涉及的摄像机模块。
使用这样的结构，能够实现小型及薄型的电子设备。另外，电子设备 包括使用手机、数码摄像机及内视镜摄像机等、摄像机模块的各种电子设 备。
并且，本发明的一形态所涉及的光学器件的制造方法，包括准备将具 有活性区域、电路区域、贯通导体和外部连接端子的受光元件芯片以规定 排列间距配置多个而成的受光元件晶片的工序，该活性区域形成在基板的 主面上且由配置多个受光像素而成，该电路区域配置在活性区域的外周部， 该贯通导体设置为在基板的厚度方向上贯通基板，该外部连接端子设置为 在基板的与主面对着的背面上与贯通导体连接;在受光元件晶片的状态下， 在活性区域上对应于受光像素形成微型镜头的工序；在受光元件晶片的状 态下，在受光元件芯片的主面上形成平坦化膜的工序，该平坦化膜覆盖微 型镜头且使微型镜头的凹凸平坦化，由折射率小于微型镜头的透明部件构 成；在受光元件晶片的状态下，将用以把晶片分割成受光元件芯片的切割 区域及该切割区域的附近区域中的平坦化膜除去，让基板的主面露出的工 序；在受光元件晶片的状态下，在平坦化膜上形成由对于可视光透明的透 明无机材料构成的透明保护膜的工序；以及沿着切割区域来切割受光元件
晶片，将该受光元件晶片分割为一个一个芯片的工序。
使用这样的方法，能够很容易地制造将透明保护膜从平坦化膜上连续 形成到平坦化膜的外周端面及没有形成平坦化膜的受光元件芯片的外周区 域的主面上的光学器件。
在本发明的一形态所涉及的光学器件的制造方法中，也可以在形成透 明保护膜的工序之前，还包括研磨平坦化膜的工序。
使用这样的方法，能够使平坦化膜在光学上为透明平面，同时很容易 地使形成在其上的透明保护膜也为透明平面。
并且，在本发明的一形态所涉及的光学器件的制造方法中，透明保护
膜也可以通过化学汽相沉积(CVD)方式、等离子体辅助化学汽相沉积 (PCVD)方式、旋涂式玻璃(SOG)方式、或者溶胶凝胶方式形成的。
使用这样的方法，能够很容易地以几乎均匀的厚度使透明保护膜从平 坦化膜上连续形成到平坦化膜的外周端面及没有形成平坦化膜的受光元件 芯片的外周区域的主面上。
(发明的效果)
如上所述，在本发明的一形态所涉及的光学器件中，能够通过将受光 元件芯片的外部连接端子设置在背面，来形成厚度足够的平坦化膜，并且， 能够通过在该平坦化膜上形成透明保护膜，来降低施加于微型镜头上的应 力，即使在擦掉尘土等附着物的作业中，也不会妨碍微型镜头等的功能。 并且，不需要为密封在以往的陶瓷封装体中的结构，能够提供一种小型及 薄型、低成本的光学器件。
附图
的简单说明
图l(a)为表示本发明的第一实施例所涉及的光学器件的结构的平面 图，图l(b)、 (c)为沿着图l(a)中的Ib—Ib线的剖面图。
图2(a) 图2(d)为用以说明本发明的第一实施例所涉及的固体摄像装 置的制造方法的主要工序的剖面图，图2(a)为表示以规定排列间隔来将受 光元件芯片排列了多个的受光元件晶片的状态图，图2(b)为表示在上述受 光元件晶片的主面上形成有平坦化膜的状态图，图2(c)为表示用以除去将 受光元件晶片分割为受光元件芯片的切割区域、和其附近区域的平坦化膜
的状态图，图2(d)为表示由透明无机材料来形成透明保护膜的状态图。
图3为表示使用了本发明的第一实施例所涉及的固体摄像装置的第一
个例子的摄像机模块的结构的剖面图。
图4为装有本发明的第一实施例的摄像机模块的电子设备的例子，为 装在手机中时的立体图。
图5为表示使用了本发明的第一实施例所涉及的固体摄像装置的第二 个例子的摄像机模块的结构的剖面图。
图6(a)为表示本发明的第二实施例所涉及的光学器件的结构的平面 图，图6(b)为沿着图6(a)中的VIb—VIb线的剖面图。
图7(a) 图7(d)为用以说明本发明的第二实施例所涉及的固体摄像装 置的制造方法的主要工序的剖面图。
(符号的说明)
10、 80—固体摄像装置(光学器件)；ll一基板；12 —活性区域；13 — 彩色过滤器；14一微型镜头；15—电路区域；16 —外周区域；17 —连接电 极；18 —外部连接端子；19、 36 —贯通导体；20、 21 —绝缘保护膜；22
一平坦化膜；23—透明保护膜；30、 60—摄像机模块；31、 61 —导电性 部件；32、 62—电路基板；33、 63—树脂基材；34、 35、 64—布线电极； 37—树脂皮膜；38、 67—镜筒部；39、 68—镜头；40、 69—筐体；41、
70—光学部件；50—手机；51 —小型显示部；52 —显示部；54、 55 —连
接部(hinge); 65—粘结树脂；66—密封用树脂。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的各个实施例加以说明。另外，为了便于制 图，使各图中的构成部件各自的厚度和长度等与实际形状不一致，不用说 本发明并不限于图示这样的结构。并且，贯通电极和外部连接端子的个数 也与实际器件不一致，是为了便于图示及说明的个数，不用说本发明并不 限于图示这样的结构。
(第一实施例)
图l(a)及图l(b)为表示本发明的第一实施例所涉及的光学器件的结构 图，图l(a)为平面图，图l(b)为沿着Ib—Ib线的剖面图。另夕卜，在本实施
例中，将用在数码摄像机等中的固体摄像装置作为光学器件的一个例子加
以说明。以下，将光学器件作为固体摄像装置10加以说明。
本实施例的固体摄像装置10由受光元件芯片、微型镜头14、平坦化
膜22及透明保护膜23构成主体。并且，受光元件芯片包括形成在基板11 的主面上且由配置多个受光像素而成的活性区域12、配置在该活性区域 12外周部的电路区域15、在基板11的厚度方向上贯通该基板11设置的 贯通导体19、和在基板11的与主面对着的背面上连续设置到贯通导体19 的外部连接端子18。
微型镜头14在受光元件芯片的活性区域12的受光像素上隔着彩色过 滤器而被设置在与受光像素相对应的位置上。并且，平坦化膜22由折射 率低于微型镜头14的透明部件构成，形成为在受光元件芯片的主面上覆 盖微型镜头14且使该微型镜头14的凹凸平坦化。在该平坦化膜22上形 成有由透明无机材料构成的透明保护膜23。
在本实施例所涉及的固体摄像装置10中，上述平坦化膜22及透明保 护膜23还具有下述结构。g卩，平坦化膜22形成在受光元件芯片中包含贯 通导体19的形成区域的内周区域上，透明保护膜23从平坦化膜22上连 续形成到平坦化膜22的外周端面、及没有形成平坦化膜22的受光元件芯 片的外周区域16的主面上。
以下，对上述本实施例所涉及的固体摄像装置的各个构成要素加以更 详细地说明。
能够将硅单结晶基板用作受光元件芯片的基板11。但是，也能够使用 GaAs等化合物半导体基板、SOI基板、和在玻璃基板上形成有多结晶硅 膜的基板等。在本实施例中，对使用硅单结晶基板的例子加以说明。
在基板11主面的中央部形成活性区域12，该活性区域12在纵横方 向上呈矩阵状配置有由光二极管构成的多个受光像素，该区域作为摄像区 域发挥作用。并且，在该活性区域12的周围设置有形成有信号扫描电路、 输出放大电路、电源电路等各种电路的电路区域15。而且，在该受光元件 芯片中，在电路区域15的周围配置有与输入、输出电路和电源电路连接 的多个连接电极17，该连接电极17连接在贯通基板11的主面和背面的 贯通电极19上。另外，在单结晶硅基板形成贯通电极的技术为公知技术。
在基板11的背面设置有连接到贯通电极19上的外部连接端子18。 并且，为了保护活性区域12、电路区域15、连接电极17和外部连接端子 18等而形成有绝缘保护膜20及21。能够将在氧化硅(SiO)膜、氮化硅(SiN) 膜或氮化氧化硅(SiON)膜等硅半导体技术中经常使用的绝缘保护膜用作 该绝缘保护膜20及21。并且，在形成在活性区域12的受光像素上形成 彩色过滤器13，在该彩色过滤器13上，在各个受光像素单位上以矩阵状 形成有微型镜头14。
能够将由氟类树脂和耐热性丙烯酸类树脂合成的树脂用作形成在微型 镜头14上的平坦化膜22，该树脂的折射率小于由折射率为1.49 1.51的 丙烯酸类树脂构成的微型镜头14。另外，该树脂的折射率为1.35 1.45。 不过，平坦化膜22的材料并不限于该树脂材料，也可以代替耐热性丙烯 酸类树脂，使用由环氧类树脂、聚碳酸酯类树脂、聚苯乙烯类树脂、聚烯 烃类树脂、聚乙烯类树脂、聚氨基甲酸乙酯类树脂、聚酰亚胺类树脂及硅 类树脂中的任意一种或多种树脂合成的透明树脂。并且，最好使平坦化膜 的厚度为能够充分防止制造工序中的微型镜头14的变形和其表面的损伤， 且在组装时等擦掉尘土附着物的作业中能够防止对微型镜头14造成不良 影响的厚度。并且，为了能够在不必进行平坦化用的特别加工的情况下， 形成平坦化膜，最好使平坦化膜22的厚度为微型镜头14的厚度的两倍以 上。另一方面，只要使平坦化膜22的厚度的上限值为微型镜头14的厚度 的300倍以下即可。具体地说，由于微型镜头14的厚度一般为2u m左 右，因此最好使平坦化膜的厚度为4ym以上，从制造过程这方面考虑， 最好使其为40ym以下。而且，从确保强度等方面考虑，最好使其处于 10um 25um的范围内。并且，在考虑到既存产品的互换性时，也可以 使其厚度为100 u m 600 u m。
并且，为了防止微型镜头14及彩色过滤器13的热特性劣化、和制造 中的外力造成微型镜头14的变形及表面的损伤，或者降低由无机材料构 成的透明保护膜23所产生的应力的影响，最好使透明保护膜23的厚度薄 于平坦化膜22的厚度。具体地说，最好使其处于lum 10iim的范围， 如果使其为3um 7irm的话，则更好。该透明保护膜23能够通过化学 汽相沉积(CVD)方式、等离子体辅助化学汽相沉积(PCVD)方式、旋涂式玻
璃(SOG)方式或者溶胶凝胶方式，用相对于可视光透明的透明无机材料， 例如氧化硅(SiO)等来形成。能够通过用这种方式形成透明保护膜，来确实 地覆盖平坦化膜22，即使在平坦化膜22具有水分透过性时，也能够由透 明保护膜23确实地遮断水分，能够确保较高的可靠性。
另外，作为微型镜头14，不仅能够用折射率为1.49 1.51的丙烯类 树脂，还能够用折射率为1.6 1.8左右的树脂材料，此时，只要用小于该 折射率的树脂材料来形成平坦化膜22即可。
并且，作为透明保护膜23，不仅能够用SiO，还能够用低磷浓度硼硅 酸盐材料和氮化硅(SiN)、氧化铝(A10)等。而且，不仅能够是它们的单层 结构，还能够是由它们中的两种以上叠层在一起的结构。
如图l(a)及图l(b)所示，在受光元件芯片的外周区域16的主面上没 有形成平坦化膜22，绝缘保护膜20在该外周区域16露出。并且，透明 保护膜23以几乎均匀的厚度从平坦化膜22上连续形成到平坦化膜22的 端面及受光元件芯片的外周区域16的主面上。
由于使用这样的结构，不仅能够由树脂材料形成较厚的平坦化膜22， 而且使由无机材料构成的透明保护膜23具有较强的机械强度及较好的水 分遮断特性，因此即使在擦掉尘土等时，也不会使可靠性下降。并且，由 于不必如以往那样用陶瓷封装体等进行密封，成本较低，因此能够获得可 靠性较高的固体摄像装置IO。
以下，参照图2(a) 图2(d)对本实施例所涉及的固体摄像装置10的 制造方法加以详细说明。
图2(a) 图2(d)为用以说明本实施例所涉及的固体摄像装置10的制 造方法的主要工序的剖面图，图2(a)为表示以规定排列间隔排列有多个受 光元件芯片的受光元件晶片的状态图，图2(b)为表示在上述受光元件晶片 的主面上形成有平坦化膜22的状态图，图2(c)为表示除去用以将受光元 件芯片从受光元件晶片中分割开的切割区域、和其附近区域的平坦化膜22 的状态图，图2(d)为表示用透明无机材料形成透明保护膜23的状态图。
首先，如图2(a)所示，准备好形成有微型镜头14的受光元件晶片。 受光元件晶片是通过以规定排列间隔配置多个受光元件芯片而成，该受光 元件芯片包括在基板11的主面上配置有多个受光像素的活性区域12、配
置在活性区域12外周部的电路区域15、在基板11的厚度方向上贯通该 基板11设置的贯通导体19、和在基板11的与主面对着的背面上连续设置 到贯通导体19的外部连接端子18。不过，如上述那样，为了便于图示及 说明，在图2(a) 图2(d)中，仅示出了两个受光元件芯片。并且，能够通 过在受光元件芯片状态下，在活性区域12上，在活性区域12中对应于受 光像素的位置上形成微型镜头14，来获得图2(a)所示的形状。
其次，如图2(b)所示，在受光元件晶片状态下，在受光元件晶片的主 面上形成覆盖微型镜头14的由折射率小于微型镜头14的透明部件构成的 平坦化膜22。平坦化膜22的形成是通过例如由氟类树脂和耐热性丙烯类 树脂形成，是将由光开始剂和硬化剂配合而成的透明感光性液状树脂涂敷 在受光元件晶片的整个主面上而成。作为该涂敷方法，既可以是旋转涂敷 方式，也可以是丝网印刷方式。当用旋转涂敷方式涂敷上述感光性液状树 脂时，只要将上述感光性液状树脂调整为规定粘度，将涂敷的次数设定为 规定旋转次数，就能够很容易地形成所需的厚度。并且，也可以在微型镜 头14上首先涂敷被调整为低粘度的感光性液状树脂之后，再在其上层涂 敷被调整为高粘度的感光性液状树脂，来形成规定的厚度。而且，当用丝 网印刷方式涂敷感光性液状树脂时，只要用印刷掩模，对受光元件晶片的 整个主面进行丝网印刷，就能够很容易地获得规定的厚度。
另外，当用这样的感光性液状树脂形成平坦化膜22时，必须要防止 气泡的产生。为了防止气泡的产生，可以在涂敷感光性液状树脂之前，例 如用氧等离子体对微型镜头14的表面和受光元件晶片的主面进行处理， 来改善表面和进行清洗。而且，也可以在使感光性液状树脂保持在4(TC 7CTC的范围内，最好是55。C左右的情况下，在减压环境中来进行涂敷。
其次，如图2(c)所示，将从受光元件晶片状态切割成受光元件芯片用 的切割区域和其附近区域，即受光元件芯片的外周区域16的平坦化膜22 除去，来让基板11的主面露出。这是通过下述步骤形成的。即，在涂敷 了感光性液状树脂之后，进行前烘烤。然后，通过用光掩模进行曝光，进 行显像处理，来除去受光元件芯片的外周区域16的平坦化膜22。然后， 通过进行加热硬化处理，来在外周区域16中，形成露出受光元件芯片主 面的状态的平坦化膜22。如上所述，该平坦化膜22的厚度为10y m 25 ti mo
其次，如图2(d)所示，在平坦化膜22上用透明无机材料形成透明保 护膜23。透明保护膜23是通过CVD方式、PCVD方式、SOG方式或溶 胶凝胶方式形成的。能够将例如SiO、低磷浓度硼硅酸盐材料、SiN或AIO 等用作其材料。而且，不仅可以是它们的单层结构，还可以是由它们中的 两种以上的材料叠层在一起的结构。例如，如果在使SiO为透明保护膜 23时，通过PCVD方式，使用SiKU和02的混合气体或SiHU和02的混 合气体的话，能够在25(TC以下这样的较低温度下，形成覆盖率较好，机 械强度较佳的透明保护膜23。作为其厚度，例如可以是5iim左右。
能够通过象这样在进行受光元件晶片状态下的加工之后，沿着切割区 域来进行切割，将晶片切割成一个一个芯片，来制作固体摄像装置10。
另外，也可以在形成透明保护膜23的工序之前，研磨平坦化膜22。 虽然能够通过用涂敷方式来形成，进行平坦化，但是使用该方式难以实现 如镜面状态那样的平坦化。因此，也可以在研磨成镜面状态之后，再形成 透明保护膜23。能够将例如CMP加工方式用作研磨方法。
并且，也可以在形成透明保护膜23之前，利用氧等离子体对平坦化 膜22的表面进行处理，来对表面进行改善。能够通过象这样进行表面改 善，来改善透明保护膜23与平坦化膜22的粘结性。
并且，也可以将透明保护膜23形成得厚于规定的厚度，通过进行CMP 加工和镜面加工，来使其成为规定的厚度。能够通过进行这样的加工，来 使透明保护膜23的表面为镜面状态。而且，由于能够将很容易对平坦化 膜22带来应力影响的平坦化膜22表面的厚度形成得较薄，将形成在平坦 化膜22的外周端面和主面的外周区域16的透明保护膜23的厚度形成得 较厚，因此能够进一步抑制从端面部的水分透过性。
图3为表示使用了本实施例所涉及的固体摄像装置10的第一个例子 的摄像机模块30的结构的剖面图。
如图3所示，摄像机模块30包括电路基板32、安装在电路基板32 上的固体摄像装置10、和用以在固体摄像装置10的摄像区域中形成光学 图像的镜头39。
电路基板32例如在玻璃环氧等树脂基材33的上表面形成有布线电极
34，在其背面形成有布线电极35。这些布线电极34和布线电极35由导 通导体36电连接在一起。并且，在布线电极34及35、和树脂基材33的 表面形成有用以保护它们的树脂皮膜37。另外，电路基板32的结构并不 限于上述结构，只要是能够安装固体摄像装置10的结构的话，可以是任 意结构。
在电路基板32上安装有本实施例所涉及的固体摄像装置10。在该摄 像机模块30中，由焊接球构成的导电性部件31将固体摄像装置10的外 部连接端子18与电路基板32的布线电极34之间连接起来。作为该导电 性部件31，不仅可以用焊接球，还可以用在表面形成有导电性覆盖膜的树 脂球。并且，也可以将焊剂凸点形成在外部连接端子18上来使用。当使 用焊接凸点和焊接球时，能够用Sn—Ag—Cu类、Sn—Ag—Bi类、Zn 一Bi类等各种组成的焊接材料。并且，导电性部件31也可以使用通过电 解镀和无电解镀等方法在外部连接端子18上形成金、铜或镍等制成的中 心部，再在其表面形成有可焊接的较薄的导电层的电镀凸点。
而且，将筐体40固定在电路基板32上，将具备光学镜头39的镜筒 部38安装在该筐体40上。并且，在筐体40还安装有红外线过滤器等光 学部件41。
由于该摄像机模块30由上述结构构成，固体摄像装置10既小又薄， 因此能够实现小型及薄型的摄像机模块30。
图4为将上述摄像机模块30装在手机50中来作为装有上述摄像机模 块30的电子设备的例子的立体图。
如图4所示，在显示部52的表面配置有小型显示部51和上述摄像机 模块30。显示部52是通过连接部54及55进行开、关的，通过使用上述 摄像机模块30，能够实现比现有手机更小型、更薄型的显示部。另外，安 装有本实施例所涉及的固体摄像装置10的摄像机模块30不仅能够使用在 上述手机中，还能够使用在数码摄像机等民用领域和内视镜摄像机等医疗 领域等那些使用摄像机模块的各种电子设备中。
图5为表示使用了本实施例所涉及的固体摄像装置10的第二个例子 的摄像机模块60的结构的剖面图。
如图5所示，摄像机模块60与图3所示的摄像机模块30时一样，包
括电路基板62、安装在电路基板62上的固体摄像装置10、和用以在固体 摄像装置10的摄像区域中形成光学图像的镜头68。
能够将在例如玻璃环氧等树脂基材63的一个面上形成有布线电极64 的单层布线基板用作电路基板62。并且，在该电路基板62上由粘结树脂 65粘结有本实施例所涉及的固体摄像装置10，连接在布线电极64上。在 该摄像机模块60中，如图示那样，由金属引线构成的导电性部件61将固 体摄像装置10的外部连接端子10与电路基板62的布线电极64连接在一 起。最好将金线、铝线、铜线用作该导电性部件61，最好将引线接合方式 用作连接方式。
并且，在电路基板62形成有大于固体摄像装置10的摄像区域的开口 部，在该开口部周围固定有筐体69。在筐体69安装有具备光学镜头68 的镜筒部67。并且，在筐体69还安装有红外线过滤器等光学部件70。并 且，为了保护固体摄像装置10和由金属引线构成的导电性部件61而涂敷 有密封用树脂66。
由于该摄像机模块60由上述结构构成，固体摄像装置IO为小型及薄 型的装置，且固体摄像装置10和保持光学镜头68等的筐体69被配置在 电路基板62的不同面上，因此能够实现更小型及薄型的摄像机模块60。 并且，关于摄像机模块60,也与图3所示的摄像机模块30—样，能够安 装在图4所示的手机50中。安装有该摄像机模块60的手机50比现有手 机更薄。并且，同样，能够将摄像机模块60使用在数码摄像机等民用领 域和内视镜摄像机等医疗领域等那样使用摄像机模块的各种电子设备。
(第二实施例)
图6(a) 图6(d)为表示本发明的第二实施例所涉及的光学器件的结构 图，图6(a)为平面图，图6(b)为沿着VIb—VIb线的剖面图。在本实施例 中，将用在数码摄像机等中的固体摄像装置作为光学器件的一个例子加以 说明。以下将光学器件作为固体摄像装置80加以说明。
由于本实施例所涉及的固体摄像装置80与上述第一实施例所涉及的 固体摄像装置10的基本结构及材料等相同，因此不再进行重复说明。
如图6(a)及图6(b)所示，本实施例所涉及的固体摄像装置80的特征 在于在包括受光元件芯片的外周区域的整个主面形成有平坦化膜22和
透明保护膜23。使用这样的结构，能够仅在形成有微型镜头14的受光元 件晶片状态下，通过形成平坦化膜22和透明保护膜23，再对晶片进行切 割，将晶片分割成一个一个芯片，来形成固体摄像装置80。
以下，参照图7(a) 图7(d)对本实施例所涉及的固体摄像装置80的 制造方法加以详细说明。图7(a) 图7(d)为用以说明本实施例所涉及的固 体摄像装置80的制造方法的主要工序的剖面图。
首先，在图7(a)及图7(b)所示的工序中，同样进行在第一实施例所涉 及的固体摄像装置10的制造方法中所说明的图2(a)及图2(b)所示的工序。
其次，如图7(c)所示，在受光元件晶片状态下，由透明无机材料在平 坦化膜22上形成透明保护膜23。透明保护膜23的材料及制作方法与第 一实施例所涉及的固体摄像装置10的制造方法的说明一样。另外，也可 以在形成透明保护膜23的工序之前，对平坦化膜22进行研磨，也可以用 氧等离子体等对平坦化膜22的表面进行处理，来改善表面。能够通过进 行表面改善，来改善透明保护膜23与平坦化膜22的紧密性。
其次，如图7(d)所示，能够通过沿着切割区域来进行切割，将晶片分 割成单个芯片，来制作固体摄像装置80。
并且，当用该固体摄像装置80来构成摄像机模块时，还能够为在第 一实施例中所说明的摄像机模块30及60中的任意结构。并且，能够将这 样结构的摄像机模块用作手机、数码摄像机和内视镜摄像机这一点也与第 一实施例一样。
(工业上的利用可能性)
由于本发明所涉及的光学器件的结构为在主面上形成较厚的平坦化 膜，再在该平坦化膜上形成透明保护膜的结构，因此能够实现小型化及薄 型化，并且具有较佳的耐湿性，尤其适用于要求小型化及薄型化的携带型 电子设备领域。
权利要求
1.一种光学器件，其特征在于该光学器件包括受光元件芯片、微型镜头、平坦化膜和透明保护膜，该受光元件芯片具有活性区域、电路区域、贯通导体及外部连接端子，上述活性区域形成在基板的主面上且由配置多个受光像素而成，上述电路区域配置在上述活性区域的外周部，上述贯通导体设置为在上述基板的厚度方向上贯通上述基板，该外部连接端子设置为在上述基板的与上述主面对着的背面上与上述贯通导体连接，该微型镜头设置为在上述活性区域上对应于上述受光像素，该平坦化膜形成为在上述受光元件芯片的主面上覆盖上述微型镜头且使上述微型镜头的凹凸平坦化，由折射率小于上述微型镜头的透明部件构成，该透明保护膜形成在上述平坦化膜上且由相对于可视光透明的透明无机材料构成。
2、 根据权利要求l所述的光学器件，其特征在于 上述平坦化膜形成在上述受光元件芯片中的包括上述贯通导体的形成区域的内周区域上，上述透明保护膜从上述平坦化膜上连续形成到上述平坦化膜的外周端 面、及没有形成上述平坦化膜的上述受光元件芯片的外周区域的主面上。
3、 根据权利要求1或2所述的光学器件，其特征在于 上述平坦化膜由树脂材料构成且厚度为上述微型镜头厚度的两倍以上、300倍以下，上述透明保护膜的厚度薄于上述平坦化膜的厚度。
4、 一种摄像机模块，其特征在于该摄像机模块包括电路基板、固体摄像装置和镜头，该固体摄像装置 为安装在上述电路基板上的权利要求1或2所述的光学器件，该镜头用以 在上述固体摄像装置中的由上述活性区域构成的摄像区域上形成光学图 像。
5、 一种电子设备，其特征在于 该电子设备用以安装权利要求4所述的摄像机模块。
6、 一种光学器件的制造方法，其特征在于 该光学器件的制造方法，包括准备好以规定排列间距配置有多个受光元件芯片而成的受光元件晶片 的工序，该受光元件芯片具有活性区域、电路区域、贯通导体和外部连接 端子，该活性区域形成在基板的主面上且配置有多个受光像素，该电路区 域配置在上述活性区域的外周部，该贯通导体设置为在上述基板的厚度方 向上贯通上述基板，该外部连接端子在上述基板的与上述主面对着的背面 上与上述贯通导体连接，在上述受光元件晶片的状态下，在上述活性区域上对应于上述受光像 素形成微型镜头的工序，在上述受光元件晶片的状态下，在上述受光元件芯片的主面上形成平 坦化膜的工序，该平坦化膜覆盖上述微型镜头且使上述微型镜头的凹凸平 坦化，由折射率小于上述微型镜头的透明部件构成，在上述受光元件晶片的状态下，将把该受光元件晶片分割成上述受光 元件芯片用的切割区域及该切割区域的附近区域中的上述平坦化膜除去， 让上述基板的上述主面露出的工序，在上述受光元件晶片的状态下，在上述平坦化膜上形成由相对于可视 光透明的透明无机材料构成的透明保护膜的工序，以及沿着上述切割区域来切割上述受光元件晶片，使该受光元件晶片为一 个一个芯片的工序。
7、 根据权利要求6所述的光学器件的制造方法，其特征在于 该光学器件的制造方法还包括在形成上述透明保护膜的工序之前，研磨上述平坦化膜的工序。
8、 根据权利要求6或7所述的光学器件的制造方法，其特征在于 上述透明保护膜是通过化学汽相沉积方式、等离子体辅助化学汽相沉积方式、旋涂式玻璃方式、或者溶胶凝胶方式形成的。
全文摘要
本发明公开了一种光学器件及其制造方法、和摄像机模块及电子设备。目的在于提供一种即使在擦掉尘土等附着物的作业中，也不会对微型镜头等的功能造成影响，可靠性较高、小型且薄型的光学器件。光学器件包括受光元件芯片、微型镜头(14)、平坦化膜(22)和透明保护膜(23)，该受光元件芯片具有活性区域(12)、电路区域(15)、贯通导体(19)及外部连接端子(18)，该活性区域(12)形成在基板(11)的主面上且由配置多个受光像素而成，该电路区域(15)配置在活性区域(12)的外周部，该贯通导体(19)设置在基板(11)的厚度方向上，该外部连接端子(18)设置为在基板(11)的与主面对着的背面上与贯通导体(19)连接，该微型镜头(14)设置为在活性区域(12)上与受光像素相对应，该平坦化膜(22)形成为在受光元件芯片的主面上覆盖微型镜头(14)且使微型镜头(14)的凹凸平坦化，由折射率小于微型镜头(14)的透明部件构成，该透明保护膜(23)形成在平坦化膜(22)上且由对于可视光透明的透明无机材料构成。
文档编号H01L27/14GK101369593SQ200810086198
公开日2009年2月18日 申请日期2008年3月18日 优先权日2007年6月7日
发明者南尾匡纪, 福田敏行, 高山义树 申请人:松下电器产业株式会社