专利名称：光电转换装置、光电转换装置的封装结构和制造方法
技术领域：
本发明涉及一种确保具有简单结构和优良遮光性，并且能够实现小尺寸(高度、 厚度)化和低成本化的光电转换装置，本发明还涉及这种光电转换装置的封装结构和这种光电转换装置的制造方法。
背景技术：
装有小尺寸相机模块(其包括诸如镜头等光学部和固体摄像元件)的例如手机、 个人数字助理(personal digital assistance，PDA)、笔记本电脑等移动设备已被广泛地使用。对于安装在这些移动设备上的相机模块来说，进一步减小尺寸(高度、厚度)并降低成本是人们所期望的。通常，该相机模块包括形成有例如电荷耦合器件(Charge Coupled DeviCe，CCD) 或互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS)等固体摄像元件的图像传感器芯片；以及用于在该图像传感器芯片的受光面上形成被摄物体图像的摄像透镜(光学透镜)。为了减小图像传感器封装的尺寸和重量，采用的是例如在晶片级上对图像传感器芯片进行封装的晶片级芯片尺寸封装(wafer level chip size package,ff-CSP)系统。形成有大量图像传感器芯片的晶片被称为例如传感器晶片。摄像透镜能够被制造成例如包括单个或多个基板的晶片级透镜。晶片级透镜具有形成有大量透镜(透镜元件)的单个基板(晶片)或者具有多个相互叠置的这种基板。晶片级透镜形成有多个均具有单个或多个透镜的摄像透镜。形成有大量图像传感器芯片和晶片级透镜的传感器晶片彼此接合在一起，并且随后对该接合体进行分割，从而获得分别含有图像传感器芯片和摄像透镜的模块(晶片级相机模块)。迄今为止，关于相机模块的结构和制造方法已经做了大量的报告(例如参见下列的九个专利文献和一个非专利文献)。专利文献1.日本专利公开公报第2002-290842号(第0011段，图1至图3)；2.日本专利公开公报第2006-228837号(第0013段，图1)；3.日本专利公开公报第2008-508545号(第0021段至第0022段，第0031段至第 0042段，图1至图5)；4.日本专利公开公报第2008-5U851号(权利要求18，图3至图6)；
5.日本专利公表公报第JP-T-2009-512346号(第0008段至第0010段，图18)；6.日本专利公开公报第2010-2921号(第0048段至第0060段，图12)；7.日本专利公开公报第2010-45162号(权利要求5，第0048段至第0057段，图 4)；8.日本专利公开公报第2010-45650号(第0009段至第00 段，图1至图3)；9.日本专利公开公报第2010-11230号(第0018段至第0021段，第0033段至第 0039段，图1至图3)，下文中称为专利文献9。非专利文献1. TESSERA,"Wafer-Level Optics (晶片级光学)”，检索于 2010 年 03 月 03 日，因特网网址为 http://www. tessera, com/technologies/imagingandoptics/Pages)。名称为“相机模块”的专利文献9包含了以下记载内容。本发明中的图10(即专利文献9中的图3)是示意性地示出了相关技术的相机模块的结构的截面图。该相机模块主要由固体摄像装置330和包括光学透镜的透镜单元320 构成。固体摄像装置330是晶片级芯片尺寸封装结构的图像传感器，在固体摄像装置330 中，设置有贯穿电极305和焊球306，并且在固体摄像装置330中，在具有形成在半导体基板 310的表面处的成像区域308的芯片上设置有透明板状部件304。另外，在成像区域308内形成有大量的微透镜(未图示)，并且各个微透镜是由受光元件形成的。透镜元件303起到了在固体摄像装置330的成像区域308中形成图像的作用。固体摄像装置330和透镜单元320是分别在单独的步骤中制造的，然后将它们彼此粘合从而完成相机模块。围绕着成像区域308的凸缘311将透明板状部件304像架桥一样支撑在成像区域308上方，并且在透明板状部件304与成像区域308之间形成了空隙。用空气填充该空隙从而形成透明层309。凸缘311是设置有划线的部位，这些划线用来在形成摄像元件芯片后将该粘合体划分成单独的摄像元件芯片。透明板状部件304包括玻璃板等，主要用于保护成像区域308，并用于将设置在固体摄像装置330上方的透镜单元320安装和固定在该透明板状部件304上，并且透明板状部件304在它的表面上具有由层叠膜形成的红外(IR)截止滤光片307。透镜单元320包括间隔件312和晶片级透镜基板玻璃313，在各个晶片级透镜基板玻璃313的中央处设置有透镜元件303。晶片级透镜基板玻璃313是透明玻璃晶片，其尺寸与在被分割成单独的固体摄像装置之前处于晶片状态的半导体基板的尺寸相同，并且这些晶片级透镜基板玻璃313通过围绕在成像区域308四周的间隔件312层叠起来。具体地， 各个透镜元件303被间隔件312以及晶片级透镜基板玻璃313的除了透镜元件部分之外的其它部分支撑着；因此，间隔件312和上述的其它部分实质上实现了透镜支撑体的功能。间隔件312的材料是树脂等，但这不受特别地限制；优选地，间隔件312及凸缘11 由遮光材料形成。在相机模块四周的整个侧表面上形成有主要用于屏蔽电磁波的气相沉积金属膜301，并且气相沉积金属膜301通过焊球306等接地。据记载，由于气相沉积金属膜 301也用作遮光膜，因此对透镜支撑体的外周的覆盖使得能够在整体上提高相机模块的光学性能。这些是专利文献9中的记载内容。顺便提及地，下面将简略地说明相关技术的通过晶片级芯片尺寸封装(WLCSP)工艺制造相机模块的方法的示例。
图IlA至图IlG图示了相关技术的相机模块的制造方法和相关技术的相机模块的结构。通过WXSP工艺来制造相机模块的方法的示例包括图IlA至图IlD所示的第一方法和图IlE至图IlF所示的第二方法。顺便提及地，在下面的说明中，假设已经制备了如下的半导体晶片170和透镜晶片150 半导体晶片170具有多个分别形成有大量摄像元件的图像传感器区域175，透镜晶片150形成有多个透镜151。通过第一方法来制造相机模块的工艺概述如下。如图IlA所示，将透明晶片160 接合到半导体晶片170的形成有图像传感器区域175的那一侧的表面上，由此保护半导体晶片170的图像传感器区域175并支撑半导体晶片170。透明晶片160例如是玻璃基板。如图IlB和图IlC所示，将具有透明晶片160和半导体晶片170的接合体以及透镜晶片150分别切分成单独的片，从而制造出接合体芯片和透镜芯片152，各接合体芯片具有其中将玻璃芯片132和半导体芯片142彼此接合起来的结构。然后，如图IlD所示，制造出相机模块，各相机模块中都具有彼此接合的接合体芯片和透镜芯片152。通过第二方法来制造相机模块的工艺概述如下。如图IlE所示，将半导体晶片170 的形成有图像传感器区域175的那一侧接合到透明晶片160的一侧表面上。此外，将透镜晶片150接合到透明晶片160的另一侧表面上。因此，半导体晶片170与透明晶片160的所述一侧表面相接合，而透镜晶片150与透明晶片160的所述另一侧表面相接合。这样，形成了处于晶片状态的相机模块(WLCM 晶片级相机模块)。接着，如图IlF所示，将WXM切分成单独的芯片，从而制造出相机模块，各相机模块具有其中将透镜芯片152、玻璃芯片132和半导体芯片142层叠起来并相互接合的结构。如图IlG所示，对图IlD中所示的相机模块进行遮光处理，从而在透镜芯片152的除了有效透镜表面之外的表面上以及在玻璃芯片132的表面上形成用于阻止光透过的层 (膜)。为了实现能够进一步减小尺寸(高度、厚度)并降低成本的相机模块，基于WXSP 工艺的相关技术的相机模块制造方法存在下面的问题。在图IlA至图IlD所示的第一方法中，是将具有透明晶片160和半导体晶片170 的接合体以及透镜晶片150分别切分成单独的片，并随后进行各个接合体芯片与各个透镜芯片152间的接合从而制造出相机模块。因此，当在接合过程中进行的都是无缺陷的接合体芯片与无缺陷的透镜芯片152间的接合时，能够减少产率损失。然而，这种方法的缺点在于该方法包括了将微小的芯片(接合体芯片和透镜芯片152)彼此接合这样的麻烦工作， 并且工序的数量很多。在图IlE至图IlF所示的第二方法中，是将透镜晶片150、透明晶片160和半导体晶片170的接合体(晶片级相机模块(WLCM))切分成单独的片，从而制造出相机模块。因此，这种方法的缺点在于在包括处于有缺陷状态的透镜151和/或处于有缺陷状态的图像传感器区域175的情况下，产率低下。包含于相关技术的相机模块中的如图10中所示的透明板状部件304和如图IlA 至图IlG中所示的玻璃芯片132不具备任何的让光的光路改变的光学作用，并因此不是光学上的必要部件。另外，玻璃芯片132的遮光性很差。因此，需要如图IlG中所示的遮光处
理工序。
在WXSP工艺中，图IlA至图IlG中的透明晶片160是用于支撑将要形成有图像传感器区域的半导体晶片并用于保护这些图像传感器区域的不可缺少的部件。然而，来自于透明晶片160的玻璃芯片132如上所述并非光学上的必要部件，并且是可能阻碍进一步减小相机模块的尺寸(高度、厚度)的部件。
发明内容
因此，期望提供一种确保具有简单结构和优良遮光性，并且能够实现小尺寸(高度、厚度)化和低成本化的光电转换装置、这种光电转换装置的封装结构和这种光电转换装置的制造方法。本发明的一个实施例提供了光电转换装置的制造方法，其包括第一步骤在半导体晶片的一侧表面上形成多个光电转换区域(例如，在稍后说明的实施例中的图像传感器区域115)；第二步骤制备具有插入开口部的遮光晶片(例如，在稍后说明的实施例中的黑色晶片100)，每个所述插入开口部被形成得能够至少从所述遮光晶片的一侧将光学元件 (例如，在稍后说明的实施例中的透镜130)插入到所述插入开口部中，并且各所述插入开口部分别对应于各所述光电转换区域；第三步骤以各所述光电转换区域与各所述插入开口部彼此对应的方式，将所述半导体晶片的所述一侧表面与所述遮光晶片的所述一侧表面的相反侧表面彼此接合，由此形成接合晶片体；以及第四步骤在各所述光电转换区域的周围处对所述接合晶片体进行分割，获得具有所述光电转换区域的接合体芯片(例如，在稍后说明的实施例中的相机模块)。本发明的另一实施例提供了光电转换装置的封装结构，在所述光电转换装置中， 半导体晶片的一侧表面上形成有多个光电转换区域(例如，在稍后说明的实施例中的图像传感器区域115)，遮光晶片(例如，在稍后说明的实施例中的黑色晶片100)具有插入开口部，每个所述插入开口部被形成得能够至少从所述遮光晶片的一侧将光学元件(例如，在稍后说明的实施例中的透镜130)插入到所述插入开口部中。在所述封装结构中，关于所述半导体晶片和所述遮光晶片，各所述插入开口部分别对应于各所述光电转换区域，所述半导体晶片的所述一侧表面与所述遮光晶片的所述一侧的相反侧表面彼此接合从而形成接合晶片体，所述接合晶片体在各所述光电转换区域的周围处被分割由此形成具有所述光电转换区域的接合体芯片(例如，在稍后说明的实施例中的相机模块)，并且所述光电转换区域与所述插入开口部彼此对应。本发明的又一实施例提供了光电转换装置，其具有上述的光电转换装置的封装结构。在本发明所述一个实施例中，光电转换装置的制造方法包括第一步骤在半导体晶片的一侧表面上形成多个光电转换区域；第二步骤制备具有插入开口部的遮光晶片，每个所述插入开口部被形成得能够至少从所述遮光晶片的一侧将光学元件插入到所述插入开口部中，并且各所述插入开口部分别对应于各所述光电转换区域；第三步骤以各所述光电转换区域与各所述插入开口部彼此对应的方式，将所述半导体晶片的所述一侧表面与所述遮光晶片的所述一侧表面的相反侧表面彼此接合，由此形成接合晶片体；以及第四步骤在各所述光电转换区域的周围处对所述接合晶片体进行分割，获得具有所述光电转换区域的接合体芯片。因此，通过运用晶片级芯片尺寸封装(WLCSP)工艺，能够提供一种确保具有简单结构和优良遮光性并能够实现小尺寸(高度、厚度)化和低成本化的光电转换装置的制造方法。另外，在本发明所述另一实施例的光电转换装置的封装结构中，半导体晶片的一侧表面上形成有多个光电转换区域，遮光晶片具有插入开口部，每个所述插入开口部被形成得能够至少从所述遮光晶片的一侧将光学元件插入到所述插入开口部中；在所述封装结构中，关于所述半导体晶片和所述遮光晶片，各所述插入开口部分别对应于各所述光电转换区域，所述半导体晶片的所述一侧表面与所述遮光晶片的所述一侧的相反侧表面彼此接合从而形成接合晶片体，所述接合晶片体在各所述光电转换区域的周围处被分割从而形成具有所述光电转换区域的接合体芯片，并且所述光电转换区域与所述插入开口部彼此对应。因此，通过运用晶片级芯片尺寸封装(WLCSP)工艺，能够提供一种确保具有简单结构和优良遮光性并能够实现小尺寸(高度、厚度)化和低成本化的光电转换装置的封装结构。另外，在本发明所述又一实施例中，光电转换装置具有上述的光电转换装置的封装结构。因此，能够提供一种确保具有简单结构和优良遮光性并能够实现小尺寸(高度、厚度)化和低成本化的光电转换装置。
图IA至图IF图示了本发明实施例中的相机模块的制造方法和本发明实施例中的相机模块的结构，图IG图示了相关技术中的相机模块的结构；图2A至图2B图示了本发明实施例中的使用光致辐照型树脂在黑色晶片与半导体晶片间进行的接合；图3A至图3C图示了本发明实施例中的黑色晶片与半导体晶片的对准；图4A至图4F图示了本发明实施例中的相机模块的开孔的形成方法；图5A至图5C图示了本发明实施例中的使用晶片补强板在黑色晶片与半导体晶片间进行的接合；图6图示了本发明实施例中的通过将多个黑色晶片接合起来而获得的层叠体；图7A至图7C图示了本发明实施例中的在通过将多个黑色晶片接合起来而获得的层叠体的形成过程中的对准；图8A至图8H图示了本发明实施例中的透镜镜筒在黑色晶片上的固定，图81图示了相关技术中的相机模块的透镜镜筒的固定示例；图9A至图9C图示了本发明实施例中的透镜镜筒的结构示例；图10是示出了相关技术中的相机模块的结构的截面图；以及图IlA至图IlG图示了相关技术中的相机模块的制造方法和相关技术中的相机模块的结构。
具体实施例方式在根据本发明一个实施例的光电转换装置的制造方法中，优选地，遮光晶片是由碳或树脂形成的晶片。由于该晶片自身具有遮光性，因此这样的结构通过向该晶片自身提供支撑光学元件用的功能，确保了可以提供一种能够实现制造方法的简化的光电转换装置制造方法。
另外，优选地，遮光晶片是通过层叠并接合多个单元晶片而获得的晶片，各个所述单元晶片形成有插入开口部并且各个所述单元晶片由碳或树脂形成，并且在所述第三步骤之前设置有将所述光学元件插入到所述插入开口部中的步骤。这样的配置使得可以提供如下的光学转换装置的制造方法用所述单元晶片来支撑所述光学元件，并且易于构成包括大量光学元件的高性能光学系统。此外，优选地，在所述第三步骤之前进行这样的步骤在所述半导体晶片的所述一侧表面的相反侧表面上和/或在所述遮光晶片的所述一侧表面上接合补强板。这样的配置使得所提供的光电转换装置的制造方法能够具有下列效果。由于接合了补强板(一个或多个)，因此即使在半导体晶片和/或遮光晶片的厚度小且容易发生机械变形的情况下，在所述第三步骤中能够让半导体晶片和/或遮光晶片受到保护而免受外力的影响，从而降低了例如半导体晶片和/或遮光晶片发生弯曲等问题的可能性。另外，通过在所述第三步骤之后且所述第四步骤之前剥离上述补强板(一个或多个)，可以重复使用该(这些)补强板。 因此，能够在不增加生产成本的前提下提高生产力。另外，优选地，在所述第二步骤中在所述遮光晶片的如下部位中形成有贯穿所述遮光晶片的孔所述遮光晶片的该部位是在所述第四步骤中对所述接合晶片体进行分割时的部位，且所述遮光晶片的该部位邻近于所述遮光晶片的所述插入开口部。这样的配置使得所提供的光电转换装置的制造方法能够具有下列优点。用于接合所述半导体晶片与所述遮光晶片的光及热固化粘合剂是用UV(紫外线)辐射来进行固化的，该UV辐射能够穿过贯穿于所述遮光晶片中的孔(一个或多个孔)而照射到所述半导体晶片与所述遮光晶片间的接合区域。因此，能够获得更好的固化效果。另外，当所述第四步骤中的对所述接合晶片体的切割和分离是沿着从形成有贯穿于所述遮光晶片中的所述孔(一个或多个孔)的部位中穿过的线而进行时，能够缩短进行切割时所需要的时间。另外，优选地，在所述第三步骤中进行所述半导体晶片与所述遮光晶片间的对准， 从而使所述半导体晶片的各所述光电转换区域与所述遮光晶片的各所述插入开口部彼此对应。这样的结构确保了所述半导体晶片与所述遮光晶片以如下方式彼此对准各所述插入开口部的中心位置与各所述光电转换区域的中心位置彼此精确对应。因此，所提供的光电转换装置的制造方法能够精确设定所述光电转换装置的光轴。此外，优选地，所述半导体晶片的所述一侧表面与所述遮光晶片的所述相反侧表面分别形成有配合部以用于实现所述半导体晶片与所述遮光晶片间的配合，并且在所述第三步骤中将所述半导体晶片与所述遮光晶片彼此配合。这样的结构以通过上述配合部使各所述插入开口部的中心位置与各所述光电转换区域的中心位置彼此精确对应的方式，确保了所述半导体晶片与所述遮光晶片彼此之间是对准的。因此，所提供的光电转换装置的制造方法能够精确设定所述光电转换装置的光轴。另外，优选地，在所述第四步骤之前或之后设置有将所述光学元件插入到所述插入开口部中的步骤。这样的配置使得所提供的光电转换装置的制造方法能够具有下列优点。在所述遮光晶片是单个单元晶片的情况下，在所述第四步骤之前或之后将所述光学元件插入到所述插入开口部中就足够了。另一方面，在所述遮光晶片具有多个层叠且彼此接合的单元晶片的情况下，在所述第三步骤之前至少从所述遮光晶片的一侧将所述光学元件插入到被层叠为第二层或后续层的单元晶片的所述插入开口部中就足够了。因此，无论可以层叠起来的单元晶片的数量是单个的还是多个的，都能够将所述光学元件插入到所述插入开口部中。此外，所述光学元件的数量可以是任意的。另外，将所述光学元件布置到所述光电转换装置中的时间具有自由度。此外，优选地，在将所述光学元件插入的所述步骤之前，各所述光学元件分别设置有开孔构件，所述开孔构件包括有允许透光的透光开孔部以及用于限制除了所述透光开孔部之外的其它区域的透光的透光限制部。这样的结构使得在所提供的光电转换装置的制造方法中可以通过下列构件来形成所述开孔构件使用含有黑色材料的涂敷材料在所述光学元件表面上的所述透光限制部处形成的印刷部和非印刷部；通过黑色材料的气相沉积在所述光学元件表面上的所述透光限制部处形成的成膜部和非成膜部；具有开孔部的黑色片， 所述开孔部被设置成与所述光学元件接触，所述开孔部具有与所述光学元件的面积相同的面积，并且所述开孔部是贯穿的因而作为透光开孔部；具有开孔部的黑色板，所述开孔部被设置在布置有所述光学元件的光路中，并且所述开孔部是贯穿的因而作为透光开孔部；或者其它类似的构件，而且能够将所述开孔构件制成为光学孔径。另外，优选地，在所述第四步骤之前设置有将所述光学元件插入到所述插入开口部中的步骤，在将所述光学元件插入到所述插入开口部中之后，在所述遮光晶片的所述一侧表面上接合遮光片，所述遮光片是限定了透光区域的光学片，所述光学片包括透光开孔部和透光限制部，各所述透光开孔部与所述遮光晶片的各所述插入开口部对应地予以形成，并且各所述透光开孔部允许透光，所述透光限制部用于限制除了各所述透光开孔部之外的其它区域的透光。这样的配置使得所提供的光电转换装置的制造方法能够具有下列效果。由于在将所述光学元件插入到所述插入开口部之后将所述光学片接合在所述遮光晶片的所述一侧表面上，因而所述光学片随着在所述第四步骤中对所述接合晶片体进行的分割也同时被分割。这样，所制造出的接合体芯片都能够具有分割后的光学片作为光学孔径。因此，通过晶片级芯片尺寸封装(WLCSP)工艺能够形成光学孔径。另外，优选地，在所述第四步骤之前或之后设置有将各个支撑有所述光学元件的光学镜筒插入到各个所述插入开口部中的步骤。根据这样的配置，能够提供一种光电转换装置的制造方法，该方法中，由于在所述光学镜筒上支撑着任意数量的所述光学元件，所以所述光学元件的数量是任意的。另外，能够提供一种光电转换装置的制造方法，该方法中， 将所述光学元件(一个或多个)布置到所述光电转换装置中的时间具有自由度。另外，优选地，在将各所述光学镜筒插入到各所述插入开口部中的步骤之前，支撑于所述光学镜筒中的所述光学元件均设置有开孔构件，所述开孔构件包括有允许透光的透光开孔部以及用于限制除了所述透光开孔部之外的其它区域的透光的透光限制部。这样的配置使得在所提供的光电转换装置的制造方法中，能够将所述开孔构件制成为光学孔径。另外，优选地，在所述第四步骤之前，设置有将内部支撑有所述光学元件的光学镜筒插入到所述插入开口部中的步骤，在将所述光学镜筒插入到所述插入开口部中之后，在所述遮光晶片的所述一侧表面接合遮光片，并且所述遮光片是限定了透光区域的光学片， 所述光学片包括透光开孔部和透光限制部，各所述透光开孔部与所述遮光晶片的各所述插入开口部对应地予以形成，并且各所述透光开孔部允许透光，所述透光限制部用于限制除了各所述透光开孔部之外的其它区域的透光。这样的配置使得所提供的光电转换装置的制造方法能够具有下列效果。由于在将所述光学镜筒插入到所述插入开口部之后将所述光学片接合在所述遮光晶片的所述一侧表面上，因此所述光学片随着在所述第四步骤中对所述接合晶片体进行的分割也同时被分割。这样，所制造出的接合体芯片都能够具有分割后的光学片作为光学孔径。因此，通过晶片级芯片尺寸封装(WLCSP)工艺能够制造光学孔径。另外，优选地，所述光学元件包括光学透镜，所述光电转换区域是受光区域，所述光电转换装置是摄像装置。根据这样的配置，能够提供一种确保具有简单结构和优良遮光性，并且能够实现小尺寸(高度、厚度)化和低成本化的光电转换装置的制造方法。此外，优选地，所述光学元件包括光学透镜，所述光电转换区域是发光区域，所述光电转换装置是发光装置。这样的配置使得能够提供一种确保具有简单结构和优良遮光性，并且能够实现小尺寸(高度、厚度)化和低成本化的光电转换装置的制造方法。在本发明另一实施例的光电转换装置的封装结构中，所述遮光晶片是由碳或树脂形成的晶片。这样的配置使得能够提供这样一种光电转换装置的封装结构该封装结构中， 由于晶片自身具有遮光性，所以通过向晶片自身提供支撑所述光学元件用的功能就能够实现简化。在如图IlE至图IlF中所示的相关技术中，形成有多个透镜的透镜晶片、由玻璃形成的透明晶片和形成有多个图像传感器区域(每个图像传感器区域分别形成有大量的摄像元件)的半导体晶片顺次层叠并接合起来从而形成接合晶片体，并且将所述接合晶片体切分成单独的片(芯片)。不同的是，在本发明一个实施例的光电转换装置的制造方法中， 使用了防止透光的所述遮光晶片代替所述透明晶片。所述遮光晶片形成有开孔部，每个所述开孔部都具有这样的结构例如透镜、滤光器、开孔(光学孔径)等光学元件能够被插入并支撑于所述开孔部中。或者，可替代地，所述遮光晶片形成有开孔部，每个所述开孔部都具有这样的结构能够将光学镜筒插入并支撑于所述开孔部中，其中所述光学镜筒被构造成使得例如透镜、滤光器、开孔(光学孔径) 等光学元件(一个或多个)能够被插入并支撑于所述光学镜筒中。在本发明一个实施例的光电转换装置的制造方法中，形成有多个光电转换区域的所述半导体晶片与由碳或树脂形成的所述遮光晶片(所述遮光晶片是黑色的且具有遮光性，所述遮光晶片形成有开口部，各个开口部被形成得能够让光学元件或光学镜筒插入到该开口部中)彼此层叠并粘合起来从而形成所述接合晶片体。然后，在将所述光学元件或所述光学镜筒插入并固定在所述开口部中之前或之后，将所述接合晶片体切成单独的片， 从而形成用于构成光电转换装置的接合体芯片。在将所述光学元件或所述光学镜筒插入并固定在所述遮光晶片的所述开口部中时，最好将处于无缺陷状态的所述光学元件或所述光学镜筒插入并固定到所述遮光晶片的与处于无缺陷状态的各所述光电转换区域对应的各所述开口部中。这使得能够避免浪费， 降低产率损失，有效地以低成本制造光电转换装置，并提高生产力。顺便提及地，形成有所述光电转换区域的所述半导体晶片的处于所述光电转换区域侧的表面与所述遮光晶片的处于所述光学元件或所述光学镜筒插入侧的相反侧的表面彼此层叠，并且以让各所述开口部与各所述光电转换区域彼此面对的方式彼此接合起来。另外，在使用处于相互层叠且接合状态的多个所述遮光晶片或者使用具有能够让大量光学元件插入并固定下来的厚度的单个遮光晶片的情况下，能够构造出包括大量光学元件的光学系统。
在本发明一个实施例的光电转换装置的制造方法中，所述遮光晶片具有支撑所述光学元件或所述光学镜筒的功能。这使得能够提供这样的光电转换装置该光电转换装置中，确保了良好的遮光性，能够实现结构和制造方法的简化，并且能够实现小尺寸(高度、 厚度)化和低成本化。构成所述光电转换区域的所述光学元件例如是受光元件或发光元件。当所述光学元件是受光元件时，所述光电转换区域是受光区域。当所述光学元件是发光元件时，所述光电转换区域是发光区域。例如，在所述光电转换区域是受光区域并且包括例如电荷耦合元件(Charge Coupled Device, CCD)或互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)等固体摄像元件(受光元件)而且使用透镜作为光学元件的情况下， 所述光电转换装置是摄像装置(相机模块)。在此情况下，不需要相关技术中的为了保护形成在所述半导体晶片中的受光区域而必需的透明基材，并且能够实现具有良好遮光性且尺寸(高度、厚度)小的廉价装置。此外，在所述光电转换区域是受光区域并且使用玻璃作为所述光学元件的情况下，所述光电转换装置是具有良好遮光性的受光传感器封装体。另外，在所述光电转换区域是发光区域并且包括例如LED等发光元件而且使用透镜作为所述光学元件的情况下，所述光电转换装置是发光装置，并且能够实现具有良好遮光性且尺寸(高度、厚度)小的廉价装置。现在，将参照附图并以所述光电转换装置是摄像装置(相机模块)为例在下文中详细说明本发明的一些实施例。然而本发明不限于这些实施例，只要将本发明构造得能够满足上述作用和有利效果即可。顺便提及地，下面的附图是为了能够容易、清楚地理解结构而绘出的，因此比例不是严格正确的。此外，形成在各晶片中的装置组件仅以较小数量示
出ο在下面的说明中，使用由碳或树脂制成的、呈黑色的且具有遮光性的黑色晶片作为遮光晶片。例如，所述黑色晶片是通过如下方法获得的碳晶片该方法中，将诸如酚醛树脂 (phenol resin)、呋喃树脂或聚碳化二亚胺(polycarbodiimide)树脂等热固化树脂模制成板，然后在惰性气体氛围中对该板进行煅烧；或者所述黑色晶片是通过如下方法获得的碳晶片该方法中，通过将热固化树脂与石墨粉的混合物模制成板，然后在惰性气体氛围中对该板进行煅烧；又或者所述黑色晶片是由通过与例如碳黑或钛黑等黑色颜料相混合而被着色的树脂形成的晶片。通过煅烧获得的所述碳晶片在使用前还可以经过热等静压(hot isostatic pressing，HIP)处理。上述树脂优选为例如聚碳酸酯(PC)、液晶聚合物(LCP)等工程塑料或特种工程塑料。热膨胀系数为3X 10_6(该热膨胀系数与Si的热膨胀系数差不多)的非晶碳晶片可以作为商品(由千代田贸易公司(Chiyoda Trading Corporation)制造)而获得；聚碳酸酯 (PC)的例子包括由帝人株式会社(Teijin Limited)制造的那些PC ；液晶聚合物(LCP)的例子包括由新日本石油株式会社(Nippon Oil Corporation)制造的那些LCP。此外，在下面的说明中，在图像传感器区域115中形成有多个例如(XD、CMOS等固体摄像元件(受光元件)。另外，多个图像传感器区域115每一者可以设置有微透镜阵列(未图示)。实施形式相机模块的结构和制造方法图IA至图IF图示了本发明实施例的相机模块的制造方法和本发明实施例的相机模块的结构，其中图IA是用于图示黑色晶片与半导体晶片间的接合的立体图，图IB和图IC 是用于图示将光学元件插入到形成于黑色晶片中的插入开口部中的立体图，图ID是用于图示通过将接合晶片体切分成单独的片而获得的模块的立体图，图IE和图IF示出了模块的TL截面图，图IG是图示了相关技术的相机模块的立体图。如图IA所示，具有多个插入开口部10 的黑色晶片100与形成有多个图像传感器区域115的半导体晶片110通过例如光及热固化树脂等彼此接合(连接)起来，上述多个插入开口部10 被形成得能够让例如透镜130等光学元件或后面将要说明的光学镜筒插入并固定在这些插入开口部中。上述接合是以这样的方式进行的图像传感器区域115 与插入开口部10 彼此精确对应。插入开口部10 的在半导体晶片110侧的面积设置得大于图像传感器区域115 的面积。因此，在将黑色晶片100与半导体晶片110彼此接合的时候不会损坏图像传感器区域115。另外，在将黑色晶片100与半导体晶片110接合前，可以用薄板将黑色晶片100的插入开口部10 的位于图IA至图ID中上侧的开口封闭起来，从而防止对图像传感器区域 115的污染，并且在接合后可以将该薄板移除。通过使用例如压敏双面胶带将该薄板暂时性地固定在黑色晶片100上。接着，如图IB中所示，例如将透镜130插入到黑色晶片100与半导体晶片110的接合晶片体中的插入开口部10 中，并且使用例如光及热固化树脂将透镜130的外周部接合至插入开口部10 的内周部。这样，由黑色晶片100与半导体晶片110限定的空间每一者都处于与外部空间隔离的状态。接着，如图ID中所示，在图像传感器区域115的周围处将黑色晶片100与半导体晶片110的接合晶片体切分成单独的片。因此，如图IE所示，能够获得如下这样的接合体芯片作为相机模块该接合体芯片中，设置有图像传感器区域115的半导体芯片120与支撑着透镜130的透镜芯片135彼此接合。图IE中所示的相机模块与图IG中所示的相关技术的相机模块(与图IlD中所示相同)之间的对比清楚地显示出本发明实施例的相机模块不含玻璃芯片132，因此高度和
厚度更小。在图IB中，透镜130从图IB中的上侧插入到黑色晶片100的插入开口部10 中。 然而，也可以采用如下的方法在将透镜130从图IA中的下侧插入到黑色晶片100的插入开口部10 中之后将黑色晶片100与半导体晶片110彼此接合起来，并且随后，如图ID中所示，在图像传感器区域115的周围处将黑色晶片100与半导体晶片110的接合晶片体切分成单独的片。在这样的情况下所获得的相机模块中，如图IE和图IF中所示的曾经是被支撑于透镜芯片135的上部空间中的透镜130则是被支撑于透镜芯片135的下部空间中。 另外，例如，可以在透镜芯片135的上部空间中支撑有后面将要说明的顶截止滤光片。
在图1B、图ID和图IE中，示出了仅有一个光学透镜130插入到黑色晶片100的插入开口部10 中的示例。然而，通过改变黑色晶片100的厚度，也能够采用在插入开口部10 中支撑有多个光学透镜130的结构。另外，不限于将光学透镜130(—个或多个) 直接插入到插入开口部10 中。具体地，如下文中所述，可以采用这样的方法将多个光学透镜130插入并固定在光学镜筒中，该光学镜筒被构造成其内能够支撑一个或多个光学透镜130，然后，将光学镜筒插入并固定在插入开口部10 中。在此情况下，光学透镜130插入并固定于光学镜筒中，并且光学镜筒插入并固定于插入开口部10 中，使得由黑色晶片 100与半导体晶片110限定的空间处于与外部空间隔离的状态。如上所述获得的相机模块结构简单，并且能够廉价地制造出来。另外，不必使用任何用于保护图像传感器区域115的盖玻片就能制造这样的相机模块，因此该相机模块能够在尺寸(高度、厚度)方面小于相关技术的相机模块。此外，黑色晶片的使用确保了所获得的相机模块或传感器封装具有良好的遮光性。因此，消除了必须设置仅用来遮光的遮光部件的需要，从而不需要有用于设置这样的遮光部件的工序。顺便提及地，如图IC中所示，也可以采用这样的结构该结构中，例如将平板玻璃 140插入到黑色晶片IOOa与半导体晶片110的接合晶片体的插入开口部10 中，并且使用光及热固化树脂将平板玻璃140的外周部接合至插入开口部10 的内周部，由此使得黑色晶片IOOa与半导体晶片110限定的空间处于与外部空间隔离的状态。在此情况下，在图像传感器区域115的周围处将黑色晶片IOOa与半导体晶片110的接合晶片体分割，由此能够获得如下这样的接合体芯片作为传感器模块该接合体芯片中，如图IF中所示，设置有图像传感器区域115的半导体芯片120与支撑着平板玻璃140的玻璃支撑用芯片145彼此接合。用于固化光致辐照型树脂的光致辐照开口部图2A至图2B图示了本发明实施例中使用光致辐照型树脂(光及热固化树脂)进行黑色晶片与半导体晶片间的接合。具体地，图2A和图2B每一者都示出了用于图示半导体晶片与形成有光致辐照开口部的黑色晶片彼此接合的接合晶片体的立体图和截面图。更加具体地，图2A是图示了形成有光致辐照开口部的黑色晶片100与半导体晶片 110彼此接合的接合晶片体的立体图和YY截面图，其中上述各个光致辐照开口部的截面具有细长的矩形形状。图2B是图示了形成有光致辐照开口部的黑色晶片100与半导体晶片 110彼此接合的接合晶片体的立体图和XX截面图，其中上述各个光致辐照开口部的截面具有细长的椭圆形形状。光致辐照开口部190a、光致辐照开口部190b被形成得在图像传感器区域115的周围处贯穿黑色晶片100，并且通过光致辐照开口部190a、光致辐照开口部190b将用于光固化的UV辐射引导到黑色晶片100与半导体晶片110间的接合区域。由此确保了良好的固化环境，并且能够获得更好的固化效果。另外，通过对上述的接合晶片体每一者进行加热， 加速了固化，并且形成了让黑色晶片100与半导体晶片110彼此接合的接合晶片体。可以在形成插入开口部10 时附加地形成光致辐照开口部190a、光致辐照开口部190b，或者可以通过机械加工(或机械操作)形成光致辐照开口部190a、光致辐照开口部190b。另外，可以通过整体模制成型来形成具有光致辐照开口部190a、光致辐照开口部 190b和插入开口部10 的黑色晶片100。
通过提供具有光致辐照开口部190a、光致辐照开口部190b的黑色晶片100，能够确保黑色晶片100与半导体晶片Iio间的充分接合。另外，在图ID中所示的个体化(切分成单独的片)过程中对具有彼此接合起来的黑色晶片100和半导体晶片110的接合晶片体的切割和分离是通过光致辐照开口部190a、光致辐照开口部190b来予以进行的，所以相比于未形成光致辐照开口部190a、光致辐照开口部190b的情况，能够缩短用于切割和分离所需要的时间。顺便提及地，在例如透镜等光学元件还没有插入到插入开口部10 中或者虽然例如透镜等光学元件已经插入到插入开口部10 中但这些光学元件是由能够透过UV辐射的材料制成的情况下，UV辐射穿过插入开口部10 而被引导至黑色晶片100与半导体晶片 110间的接合区域，从而使固化得以进行。因此，可以在此之后形成光致辐照开口部190a、 光致辐照开口部190b，并且进一步，可以通过光致辐照开口部190a、光致辐照开口部190b 将UV射线引入到黑色晶片100与半导体晶片110间的接合区域。黑色晶片与半导体晶片间的对准图3A至图3C图示了本发明实施例中的黑色晶片100与半导体晶片110间的对准的示例，其中图3A是用于图示黑色晶片的平面图和VV截面图，图;3B是用于图示半导体晶片的平面图和WW截面图，图3C是用于图示黑色晶片与半导体晶片已经彼此接合的状态下的VV(Wff)截面图。如图3A中所示，黑色晶片100除了形成有插入开口部10 以外，在黑色晶片100 的与半导体晶片110相接合的表面处还形成有凸部192。另一方面，如图:3B中所示，在半导体晶片110的形成有图像传感器区域115的那一侧的表面中形成有凹部194。将凸部192 和凹部194形成得能够确保如图3C中所示，在黑色晶片100与半导体晶片110彼此层叠从而使得黑色晶片100的直线部与半导体晶片110的直线部彼此对准并且凸部192的中心位置与凹部194的中心位置彼此重合的情况下，插入开口部10 的中心位置与图像传感器区域115的中心位置是彼此对应的并且实现了凸部192与凹部194间的配合。顺便提及地，图3A至图3C示出了黑色晶片100与半导体晶片110间的对准的一个示例，但本发明不限于此。当然，可以使用任何的对准方法，只要通过该方法能够使插入开口部10 的中心位置与图像传感器区域115的中心位置彼此精确对应即可。光学孔径的形成图4A至图4F图示了本发明实施例的相机模块中的开孔(光学孔径)的形成方法， 其中图4A和图4B是用于图示其中使用了带有开孔的透镜(设置有开孔的透镜)的示例的立体图，图4C和图4D是用于图示其中使用了开孔板的示例的立体图，图4E和图4F是示出了相机模块的^截面图。如图4A中所示，将带有开孔的透镜131插入到具有彼此接合的黑色晶片100和半导体晶片110的接合晶片体的各个插入开口部10 中，各个带有开孔的透镜131具有形成在透镜130的外周附近的开孔限定体13如。接着，如图4B中所示，将接合晶片体分成单独的片，由此能够获得都具有图4E中所示的截面结构的接合体芯片。可以通过印刷含有黑色材料的涂敷材料或者通过黑色材料的气相沉积来形成开孔限定体13如。如图4C中所示，具有与插入开口部10 对应形成的开孔137的黑色开孔板133 被层叠并接合到具有彼此接合的黑色晶片100与半导体晶片Iio的接合晶片体(透镜130插入在该接合晶片体的插入开口部10 中)上。接着，如图4D中所示，将接合有开孔板 133的接合晶片体切成单独的片，从而能够获得都具有如图4F中所示的截面结构且设置有开孔限定体134b的接合体芯片。顺便提及地，在图4A中，也可以采用这样的方法该方法中，将透镜130插入并固定在插入开口部10 中，然后在已经插入到插入开口部10 中的透镜130上设置开孔限定体，该开孔限定体是与透镜130独立形成的并且该开孔限定体限定了允许光入射进来的开孔。晶片补强板图5A至图5C图示了本发明实施例中的使用晶片补强板(一个或多个)在黑色晶片与半导体晶片间进行的接合，其中图5A是用于图示通过黑色晶片与补强板间的接合来保持强度的立体图，图5B是用于图示通过半导体晶与补强板间的接合来保持强度的立体图，而图5C是用于图示分别使用了晶片补强板的黑色晶片和半导体晶片这二者间的接合的立体图。在将形成有插入开口部10 的黑色晶片100与形成有图像传感器区域115的半导体晶片110彼此层叠并彼此接合的过程中，如果黑色晶片和/或半导体晶片110的厚度小，则黑色晶片100和/或半导体晶片110可能弯曲。在此情况下，通过临时固定用粘合剂将晶片补强板(一个或多个)接合至黑色晶片和/或半导体晶片。在将黑色晶片100与半导体晶片110彼此接合后，将上述晶片补强板(一个或多个)从黑色晶片100和/或半导体晶片110上剥离。图5A至图5C图示了这样的示例该示例中，分别用晶片补强板补强黑色晶片100 和半导体晶片110，然后将黑色晶片100与半导体晶片110彼此层叠并接合起来，其中图5A 图示了将晶片补强板196a接合至黑色晶片100从而补强黑色晶片100的示例，而图5B图示了将晶片补强板196b接合至半导体晶片110从而补强半导体晶片110的示例。如图5A所示的接合至黑色晶片100的晶片补强板196a优选是由这样的透明材料 (例如玻璃材料)形成的该材料具有与黑色晶片100的热特性基本相同的热特性，并且能够允许UV辐射透过，以使得用来将黑色晶片100与半导体晶片110彼此接合的光及热固化树脂固化。另外，如图5B所示的接合至半导体晶片110的晶片补强板196b优选是由具有与半导体晶片110的热特性基本相同的热特性的材料(例如玻璃材料)制成的。在如图5C所示将黑色晶片100与半导体晶片110彼此接合后，将上述晶片补强板剥离下来。因此，这些晶片补强板能够重复使用，因而它们的使用不会导致成本的提高。这里使用的临时固定用粘合剂可以是任何一种能够通过清理(清洗)而被去除的粘合剂。例如，可以使用含有天然或合成虫胶的热熔粘合剂，或者可以使用含有丙烯酸树脂或环氧树脂等作为主要成分的碱溶性粘合剂。在将黑色晶片100与半导体晶片110彼此接合后，可以通过加热或浸入到碱性溶液中来除去上述临时固定用粘合剂。黑色晶片层叠体图6是用于图示本发明实施例中通过将多个黑色晶片彼此接合而获得的黑色晶片层叠体的立体图。通过使用多个黑色晶片，能够构造出都具有大量透镜的光学系统。图6图示了通过接合三个黑色晶片而获得的层叠体的示例。如图6中所示，黑色晶片100a、黑色晶片IOOb和黑色晶片IOOc分别形成有插入开口部105c、插入开口部105d和插入开口部105e，并且这些黑色晶片按照黑色晶片100a、黑色晶片IOOb和黑色晶片IOOc的顺序彼此层叠并接合从而形成接合体。然后，将形成有图像传感器区域的半导体晶片与该接合体的黑色晶片 IOOc接合。在黑色晶片100a、黑色晶片IOOb和黑色晶片IOOc的接合体形成之前，从插入开口部105d的上侧和/或下侧将例如透镜等光学元件插入并固定到至少黑色晶片IOOb的插入开口部105d的内部中，并且，如有必要，可以将例如透镜等光学元件插入并固定到黑色晶片IOOa的插入开口部105c和黑色晶片IOOc的插入开口部10 中。在黑色晶片100a、黑色晶片IOOb和黑色晶片IOOc的接合体与半导体晶片接合前， 可以分别从插入开口部105c的上侧和从插入开口部10 的下侧将例如透镜等光学元件插入并固定到黑色晶片100a、黑色晶片IOOb及黑色晶片IOOc的接合体中。在将半导体晶片与黑色晶片100a、黑色晶片IOOb和黑色晶片IOOc的接合体 (在该接合体中，按照上述方式已经将例如透镜等光学元件分别插入并固定在插入开口部 105c、插入开口部105d和插入开口部10 的内部中)相接合之后，如图ID所示，进行个体化(分成单独的片)。在形成黑色晶片层叠体的过程中的晶片对准图7A至图7C图示了本发明实施例中在通过将多个黑色晶片相互接合来形成黑色晶片层叠体的过程中的晶片对准。在如图6中所示的将多个黑色晶片相互层叠并且将它们相互接合起来的情况下， 可能需要相互层叠的黑色晶片间的对准，从而确保插入并固定于黑色晶片的插入开口部中的例如透镜等光学元件的中心光轴是同轴的。图7A至图7C图示了在通过将两个黑色晶片彼此接合来形成层叠体的过程中的对准。如图7A中所示，层叠在上侧并且形成有插入开口部105f的黑色晶片(上部晶片)100d 在其下表面处形成有凸部182。另一方面，如图7B中所示，层叠在下侧并且形成有插入开口部105g的黑色晶片(下部晶片)IOOe在其上表面处形成有凹部184。凸部182和凹部184是用来确保当将黑色晶片IOOd和黑色晶片IOOe彼此接合时， 分别插入并固定于插入开口部105f和插入开口部105g中的例如透镜等光学元件的中心光轴是同轴的(或共用的)。将透镜镜筒固定至黑色晶片中图8A至图8H图示了本发明实施例中将透镜镜筒固定至黑色晶片中，其中图8A至图8E是用于图示通过螺纹将透镜镜筒固定在黑色晶片中时的立体图和SS截面图，图8F至图8H是用于图示将透镜镜筒插入并粘合固定在黑色晶片中时的SS截面图，图81图示了相关技术的相机模块中的透镜镜筒的固定示例。在形成于黑色晶片中的各个开口部中，也可以含有并支撑着如下这样的光学镜筒在该光学镜筒中，支撑着并包含有例如透镜、滤光器、开孔(光学孔径)等光学元件。由于光学元件的代表性例子是透镜，所以在下面的说明中将光学镜筒称为透镜镜筒。在图8A 至图8H中所示的示例中，将黑色晶片用作透镜镜筒的支撑体。如图8A所示，形成有插入开口部10 的黑色晶片IOOf与形成有图像传感器区域 115的半导体晶片110层叠起来并彼此接合，从而形成接合晶片体。如图8B中所示的透镜镜筒200a插入在接合晶片体的各个插入开口部10 中。在图8B中，示出了未包含透镜的透镜镜筒200a的示例以及包含透镜130的透镜镜筒200a的示例。如图8A中所示，在插入开口部10 的内周表面设置有内螺纹作为螺纹接合部 201。另一方面，如图8B中所示，在透镜镜筒200a的外周表面设置有外螺纹作为螺纹接合部 201。如图8C、图8D和图8E所示，将透镜镜筒200a螺纹接合至并插入到插入开口部 105h中。在将透镜镜筒200a螺纹接合至并插入到插入开口部10 中之后，可以使粘合剂(锁固剂)浸透至处于螺纹接合状态的各对内螺纹与外螺纹之间，从而防止各透镜镜筒 200a在螺纹接合部201处发生移动。如果需要调节透镜130与图像传感器区域115之间的距离，只需要调整透镜镜筒200a与插入开口部10 进行螺纹接合时的螺纹接合距离(或插入距离)就足够了。在图8A至图8E中所示的示例中，透镜镜筒200a的高度大于黑色晶片IOOf的厚度，但是本发明不限于此。例如，如图8F至图8H中所示，具有与透镜镜筒200b的厚度基本相等的厚度并且形成有插入开口部105i的黑色晶片IOOg跟形成有图像传感器区域115的半导体晶片110层叠起来并彼此接合从而形成接合晶片体，并且可以将透镜镜筒200b插入到接合晶片体的插入开口部105i中并通过粘合而固定在该插入开口部105i中；或者，与图 8A中所示的示例一样，可以通过使用螺纹使透镜镜筒200b与插入开口部105i处于螺纹接合状态。在图8A至图8H中分别示出的示例中，说明了这样的示例这些示例中，是将透镜镜筒插入并固定在具有层叠起来并彼此接合的黑色晶片与半导体晶片的接合晶片体的插入开口部中。然而，可以在将接合晶片体分成单独的片之后再将透镜镜筒插入并固定到插入开口部中。图81图示了相关技术的相机模块中的透镜镜筒的固定示例。在该示例中，用作透镜镜筒200c的支撑体的透镜支架202接合在玻璃芯片132上，该玻璃芯片132是出于保护目的而与半导体芯片142相接合的。在透镜镜筒的高度与半导体晶片(芯片)的厚度相同的情况下，图8A至图8H所示示例中的相机模块在高度(厚度)上能够被设置得比图81所示相关技术示例中的相机模块至少小对应于玻璃芯片132的厚度的值。与黑色晶片一样，图8A至图8H中所示的透镜镜筒是由例如碳或树脂等黑色的并且具有遮光性的材料形成的。例如，可以使用由于添加了例如碳黑或钛黑等黑色颜料而被着色的树脂，通过模制成型来形成透镜镜筒。透镜镜筒的结构示例图9A至图9C图示了本发明实施例中的透镜镜筒的结构示例，其中图9A是用于图示具有层叠起来并彼此接合的黑色晶片与半导体晶片的层叠体(接合晶片体)的立体图和 TT截面图，图9B和图9C示出了分别有透镜镜筒插入在内的层叠体(接合晶片体)的TT截面图。在图8A至图81中，已经示出了含有一个透镜作为光学元件的透镜镜筒的示例，但本发明不限于此。图9A至图9C图示了含有一个或多个透镜且含有光学滤光器的透镜镜筒(光学镜筒)的示例。
图9A图示了形成有插入开口部105j的黑色晶片IOOh与形成有图像传感器区域 115的半导体晶片110层叠起来并彼此接合从而得到的接合晶片体。在插入开口部105j中插入、固定并包含有透镜镜筒，黑色晶片IOOh用作透镜镜筒的支撑体。如同已参照图8A至图8H所述的那样，透镜镜筒通过螺纹接合或通过粘合而被固定在插入开口部105j中并被插入开口部105j支撑着。在图9B中，示出了这样的示例该示例中，在插入开口部105j中插入、固定并包含有透镜镜筒200d，各个透镜镜筒200d内部含有顶截止滤光片204和透镜130a。顶截止滤光片204是通过透镜镜筒200d的下侧开孔而插入的，但透镜130a是通过透镜镜筒200d的上侧开孔而插入的。用粘合剂将顶截止滤光片204的整个外周部和透镜130a的整个外周部固定于透镜镜筒200d的内周上。在图9C中，示出了这样的示例该示例中，在插入开口部105j中插入、固定并包含有透镜镜筒200e，各个透镜镜筒200e内部含有顶截止滤光片204以及透镜130b和透镜 103c。透镜130c和IR截止滤光片204是通过透镜镜筒200e的下侧开孔而插入的，但透镜 130b是通过透镜镜筒200e的上侧开孔而插入的。用粘合剂将顶截止滤光片204的整个外周部、透镜130b的整个外周部和透镜130c的整个外周部固定在透镜镜筒200e的内周上。顺便提及地，在图8A至图9C中，例如透镜等光学元件被插入并固定在透镜镜筒中，透镜镜筒被插入并固定在黑色晶片的插入开口部中，使得由黑色晶片和半导体晶片限定的空间处于与外部空间隔离的状态。上面虽然已经说明了本发明的一些实施例，但本发明不限于上面的实施例，而是可以基于本发明的技术思想进行各种变形。根据本发明的各实施例，能够提供一种确保具有简单结构和优良遮光性，并且能够实现小尺寸(高度、厚度)化和低成本化的光电转换装置，还能够提供该光电转换装置的封装结构以及该光电转换装置的制造方法。
权利要求
1.光电转换装置的制造方法，其包括第一步骤在半导体晶片的一侧表面上形成多个光电转换区域； 第二步骤制备具有插入开口部的遮光晶片，每个所述插入开口部被形成得能够至少从所述遮光晶片的一侧将光学元件插入到所述插入开口部中，并且各所述插入开口部分别对应于各所述光电转换区域；第三步骤以各所述光电转换区域与各所述插入开口部彼此对应的方式，将所述半导体晶片的所述一侧表面与所述遮光晶片的所述一侧表面的相反侧表面彼此接合，由此形成接合晶片体；以及第四步骤在各所述光电转换区域的周围处对所述接合晶片体进行分割，获得具有所述光电转换区域的接合体芯片。
2.根据权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其中，所述遮光晶片是由碳或树脂形成的晶片。
3.根据权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其中，所述遮光晶片是通过层叠并接合多个单元晶片而获得的晶片，每个所述单元晶片形成有所述插入开口部且由碳或树脂形成，并且所述制造方法在所述第三步骤之前包括将所述光学元件插入到所述插入开口部中的步骤。
4.根据权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，还包括如下步骤在所述第三步骤之前，在所述半导体晶片的所述一侧表面的相反侧表面上和/或所述遮光晶片的所述一侧表面上接合补强板。
5.根据权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其中，在所述第二步骤中在所述遮光晶片的如下部位处形成有贯穿所述遮光晶片的孔所述遮光晶片的该部位是在所述第四步骤中对所述接合晶片体进行分割时的部位，且所述遮光晶片的该部位邻近于所述遮光晶片的所述插入开口部。
6.根据权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其中，在所述第三步骤中进行所述半导体晶片与所述遮光晶片间的对准，使得所述半导体晶片的各所述光电转换区域与所述遮光晶片的各所述插入开口部彼此对应。
7.根据权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其中，所述半导体晶片的所述一侧表面和所述遮光晶片的所述相反侧表面分别形成有配合部以实现所述半导体晶片与所述遮光晶片间的配合，然后在所述第三步骤中将所述半导体晶片与所述遮光晶片彼此配合。
8.根据权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，还包括如下步骤在所述第四步骤之前或之后，将所述光学元件插入到所述插入开口部中。
9.根据权利要求8所述的光电转换装置的制造方法，其中，在将所述光学元件插入的所述步骤之前，各个所述光学元件设置有开孔构件，所述开孔构件包括有允许透光的透光开孔部和用于限制除了所述透光开孔部之外的其它区域的透光的透光限制部。
10.根据权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，还包括如下步骤在所述第四步骤之前将所述光学元件插入到所述插入开口部中；在该步骤中，在将所述光学元件插入到所述插入开口部中之后，在所述遮光晶片的所述一侧表面上接合遮光片，所述遮光片是限定了透光区域的光学片，所述光学片包括有透光开孔部和透光限制部，各所述透光开孔部以与所述遮光晶片的各所述插入开口部对应的方式形成，并且各所述透光开孔部允许透光，所述透光限制部限制除了各所述透光开孔部之外的其它区域的透光。
11.根据权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，还包括如下步骤在所述第四步骤之前或之后，将支撑有所述光学元件的光学镜筒插入到所述插入开口部中。
12.根据权利要求11所述的光电转换装置的制造方法，其中，在将各所述光学镜筒插入到各所述插入开口部中的所述步骤之前，被支撑于所述光学镜筒中的所述光学元件均设置有开孔构件，所述开孔构件包括有允许透光的透光开孔部和用于限制除了所述透光开孔部之外的其它区域的透光的透光限制部。
13.根据权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，还包括如下步骤在所述第四步骤之前，将内部支撑有所述光学元件的光学镜筒插入到所述插入开口部中；在该步骤中，在将所述光学镜筒插入到所述插入开口部中之后，在所述遮光晶片的所述一侧表面接合遮光片，并且所述遮光片是限定了透光区域的光学片，所述光学片包括透光开孔部和透光限制部， 各所述透光开孔部以与所述遮光晶片的各所述插入开口部对应的方式形成，并且各所述透光开孔部允许透光，所述透光限制部限制除了各所述透光开孔部之外的其它区域的透光。
14.根据权利要求1至13任一项所述的光电转换装置的制造方法，其中，所述光学元件包括光学透镜，所述光电转换区域是受光区域，且所述光电转换装置是摄像装置。
15.根据权利要求1至13任一项所述的光电转换装置的制造方法，其中，所述光学元件包括光学透镜，所述光电转换区域是发光区域，且所述光电转换装置是发光装置。
16.光电转换装置的封装结构，在所述光电转换装置中，半导体晶片的一侧表面上形成有多个光电转换区域，遮光晶片具有插入开口部，每个所述插入开口部被形成得能够至少从所述遮光晶片的一侧将光学元件插入到所述插入开口部中，在所述封装结构中，关于所述半导体晶片和所述遮光晶片，各所述插入开口部分别对应于各所述光电转换区域，所述半导体晶片的所述一侧表面与所述遮光晶片的所述一侧的相反侧表面彼此接合从而形成接合晶片体，所述接合晶片体在各所述光电转换区域的周围处被分割，由此形成具有所述光电转换区域的接合体芯片，并且所述光电转换区域与所述插入开口部彼此对应。
17.根据权利要求16所述的光电转换装置的封装结构，其中，所述遮光晶片是由碳或树脂形成的晶片。
18.光电转换装置，其包括根据权利要求16或17所述的光电转换装置的封装结构。
全文摘要
本发明公开了光电转换装置、光电转换装置的封装结构和制造方法，所述制造方法包括在半导体晶片的一侧表面上形成多个光电转换区域的第一步骤；制备具有插入开口部的遮光晶片的第二步骤；以各所述光电转换区域与各所述插入开口部彼此对应的方式，将所述半导体晶片的所述一侧表面与所述遮光晶片的所述一侧表面的相反侧表面彼此接合从而形成接合晶片体的第三步骤；以及在各所述光电转换区域的周围处对所述接合晶片体进行分割由此获得具有所述光电转换区域的接合体芯片的第四步骤。本发明能够提供确保具有简单结构和优良遮光性并能够实现小尺寸(高度、厚度)化和低成本化的光电转换装置、该光电转换装置的封装结构和制造方法。
文档编号H01L27/146GK102299162SQ201110175588
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月24日 优先权日2010年6月28日
发明者二瓶泰英 申请人:索尼公司