(57)【要約】      （修正有）【課題】モジュールの実装面積が小さく、モジュールからの放熱が改善するシリコン基板を有する光電子モジュールおよびそのようなモジュールの作製方法を提供する。【解決手段】光電子モジュール２０は、光電子デバイス３２、３４が内または上に設けられたシリコン基板２６Ａ、２６Ｂを含む。光学アセンブリ２８が光電子デバイス３２、３４の上方に配置され、スペーサ３０がシリコン基板２６Ａ、２６Ｂを光学アセンブリ２８から隔てる。【選択図】図１
2020038998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電子モジュールであって、
光電子デバイスが内または上に設けられたシリコン基板と、
前記光電子デバイスの上方に配置された光学アセンブリと、
前記シリコン基板を前記光学アセンブリから隔てるスペーサとを備え、
前記スペーサは、前記光電子デバイスにより発せられた、および／または前記光電子デバイスにより検出可能な波長の光を実質的に透過しないか、または大幅に減衰させる、光電子モジュール。
【請求項２】
前記スペーサは、前記シリコン基板の側面を囲み、かつ、前記シリコン基板に直接接触している、請求項１に記載の光電子モジュール。
【請求項３】
前記スペーサは、前記シリコン基板の外面を越えて延在する、請求項１または２に記載の光電子モジュール。
【請求項４】
前記光電子デバイスは、前記シリコン基板内に形成された、または、前記シリコン基板上に据付けられた発光素子である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光電子モジュール。
【請求項５】
前記光電子デバイスは、前記シリコン基板内に形成された光検出素子である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電子モジュール。
【請求項６】
前記光電子デバイスへの、または前記光電子デバイスからの光路を横切る光学フィルタを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電子モジュール。
【請求項７】
前記光電子デバイスへの、または前記光電子デバイスからの光路を横切る焦点距離補正層を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光電子モジュール。
【請求項８】
光電子モジュールであって、
第１の光学チャネルおよび第２の光学チャネルと、
前記第１の光学チャネルにおける、第１の光電子デバイスが内または上に設けられた第１のシリコン基板と、
前記第２の光学チャネルにおける、第２の光電子デバイスが内または上に設けられた第２のシリコン基板と、
前記第１の光電子デバイスの上方に配置された第１の光学アセンブリ、および、前記第２の光電子デバイスの上方に配置された第２の光学アセンブリと、
前記シリコン基板を前記光学アセンブリから隔てるスペーサとを備え、前記スペーサの一部は前記第１および第２のチャネルを互いに隔て、前記スペーサは、前記第１および第２のシリコン基板の側面を囲み、かつ、前記第１および第２のシリコン基板に直接接触している、光電子モジュール。
【請求項９】
前記第１の光学アセンブリは、前記第１の基板から第１の距離を隔てて前記スペーサ上に配置され、前記第２の光学アセンブリは、前記第２の基板から異なる第２の距離を隔てて前記スペーサ上に配置されている、請求項８に記載の光電子モジュール。
【請求項１０】
前記第１および第２の光学アセンブリは、横方向に連続する光学アセンブリアレイを形成する、請求項８に記載の光電子モジュール。
【請求項１１】
光電子モジュールを作製するウエハレベルの方法であって、
各々がそれぞれのシリコン基板内に一体化された、またはそれぞれのシリコン基板上に配置された複数の光電子デバイスに、上部真空注入ツールおよび下部真空注入ツールを適用するステップを含み、前記ツールは前記シリコン基板を互いに隔てる空間を画定し、前記方法はさらに、
ポリマー材料を前記空間内に注入するステップと、
前記ポリマー材料を硬化してスペーサを形成するステップと、
１つ以上の光学アセンブリを前記スペーサに取付けて、結果として得られた構造を得るステップとを含み、前記結果として得られた構造では、前記１つ以上の光学アセンブリの各々が前記光電子デバイスのうち少なくとも１つの上方に配置されており、前記方法はさらに、
前記結果として得られた構造を、各々が少なくとも１つの光学チャネルを含む複数の光電子モジュールに分離するステップを含む、方法。
【請求項１２】
それぞれの前記光学アセンブリを取付けるステップの前に、前記スペーサの高さを調節するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記スペーサの高さは微細機械加工により調節される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第１の光学アセンブリを、第１の光学チャネル上方に第１の高さで前記スペーサに取付けるステップと、
第２の光学アセンブリを、第２の光学チャネル上方に異なる第２の高さで前記スペーサに取付けるステップとを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記光電子デバイスのうち少なくとも１つについて光学的測定を行なうステップと、
前記スペーサの高さを、前記光学的測定の結果に少なくとも一部基づく量だけ減少させるステップと、
次いで、前記光学アセンブリのそれぞれ１つを前記スペーサの機械加工された部分に取付けるステップとをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記スペーサの高さの減少は、目標焦点距離にさらに基づく、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記スペーサの高さの減少は、前記スペーサの表面を微細機械加工することにより達成される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記結果として得られた構造を複数の光電子モジュールに分離するステップは、前記スペーサを通る線に沿ってダイシングするステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記１つ以上の光学アセンブリを前記スペーサに取付けるステップは、複数の光学チャネルにわたって広がるウエハレベル光学アセンブリを前記スペーサに取付けるステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記上部真空注入ツールおよび前記下部真空注入ツールを適用するステップの前に、
前記複数の光電子デバイスが内または上に形成されたシリコンウエハを設けるステップと、
前記シリコンウエハをダイシングして、複数の分離した光電子デバイスを形成するステップとをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
前記シリコンウエハをダイシングするステップの前に、前記光電子デバイスのうち少なくとも１つに光学フィルタ層を設けるステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の分野
本開示は、シリコン基板を有する光電子モジュールおよびそのようなモジュールの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
スマートフォンおよび他の機器は、光モジュール、センサ、またはカメラなどの小型光電子モジュールを含むことがある。光モジュールは、レンズを通して機器の外側へ光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ：light emitting diode）、赤外（ＩＲ：infra-red）ＬＥ
Ｄ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ：organic LED）、赤外（ＩＲ）レーザ、または垂直共振器面
発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：vertical cavity surface emitting laser）などの発光素子を含み得る。他のモジュールは、光検出素子を含み得る。たとえば、主（primary）カメラ
またはフロントカメラにおいて、ＣＭＯＳイメージセンサおよびＣＣＤイメージセンサが用いられ得る。また、近接センサおよび環境光（ambient light）センサは、フォトダイ
オードなどの光検知素子を含み得る。発光モジュールおよび光検出モジュールならびにカメラは、さまざまな組合せで用いられ得る。したがって、たとえば、フラッシュモジュールなどの光モジュールは、撮像センサを有するカメラと組合せて用いられ得る。光検出モジュールと組合せられた発光モジュールは、ジェスチャー認識またはＩＲ照射などの他の用途にも用いられ得る。
【０００３】
さまざまなモジュール設計が提案されてきたが、当該産業において、上記モジュールのさまざまな局面を改善することが常に求められている。たとえば、多くの場合、モジュールが設計される機器内の空間は貴重である。したがって、モジュールの実装面積は可能な限り小さいことが望ましい。さらに、いくつかの場合において、モジュールからの不十分な伝熱は問題となり得る。また、いくつかの状況において、温度が公称値から変化した場合にモジュールの光学特性が低下する場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概要
本開示は、シリコン基板を有する光電子モジュールおよびそのようなモジュールの作製方法を説明する。
【０００５】
いくつかの実現例により、以下の利点のうちの１つ以上がもたらされる。たとえば、さまざまな電子部品および／または光電子部品が形成され得るシリコン基板を使用することにより、モジュールの実装面積が比較的小さくなり得る。いくつかの場合において、プリント基板の必要性（およびそのコスト）を取除くことにより、モジュールの全体のコストが削減され得る。また、いくつかの例において、シリコン基板を使用することにより、さもなければ必須であろう、基板への少なくとも多少の配線が避けられ得る。さらに、シリコンの熱伝導率が比較的高いため、モジュールからの放熱は改善し得る。また、シリコンの熱膨張係数を考慮すれば、シリコン基板を使用することは、温度が公称値から変化した場合におけるモジュールの光学特性の悪化を低減するのに役立ち得る。
【０００６】
用途に応じて、モジュールは単一の光学チャネルを有してもよいし、または複数の光学チャネルを有してもよい。たとえば一局面によれば、光電子モジュールは、光電子デバイ
スが内または上に設けられたシリコン基板を含む。光学アセンブリは光電子デバイスの上方に配置される。スペーサは、シリコン基板を光学アセンブリから隔てる。
【０００７】
好ましくは、スペーサは、光電子デバイスにより発せられた、および／または光電子デバイスにより検出可能な波長の光を実質的に透過しないか、または大幅に減衰させる。この光電子デバイスは、シリコン基板内に形成された、もしくはシリコン基板上に据付けられた発光素子として、または、シリコン基板内に形成された光検出素子として実現され得る。いくつかの実現例において、スペーサは、シリコン基板の側面を囲み、かつ、シリコン基板に直接接触しており、シリコン基板の外面を越えて延在し得る。光学フィルタまたは焦点距離補正層などの他の光学特徴も設けられ得る。
【０００８】
別の局面において、光電子モジュールは、第１の光学チャネルと第２の光学チャネルとを含む。第１の光学チャネル内の第１の光電子デバイスは、第１のシリコン基板内に一体化されるか、第１のシリコン基板上に配置される。第２の光学チャネル内の第２の光電子デバイスは、第２のシリコン基板内に一体化されるか、第２のシリコン基板上に配置される。第１の光学アセンブリは第１の光電子デバイスの上方に配置され、第２の光学アセンブリは第２の光電子デバイスの上方に配置されている。スペーサは、シリコン基板を光学アセンブリから隔て、スペーサの一部は第１および第２のチャネルを互いに隔てる。スペーサは、第１および第２のシリコン基板の側面を囲み、かつ、第１および第２のシリコン基板に直接接触している。
【０００９】
いくつかの例において、第１の光学アセンブリは、第１の基板から第１の距離を隔ててスペーサ上に配置され、第２の光学アセンブリは、第２の基板から異なる第２の距離を隔ててスペーサ上に配置される。いくつかの場合において、第１および第２の光学アセンブリは、横方向に連続する光学アセンブリアレイを形成する。
【００１０】
本開示は、光電子モジュールを作製する方法も記載する。たとえば、いくつかの実現例において、ウエハレベルの方法は、各々がそれぞれのシリコン基板内に一体化された、またはそれぞれのシリコン基板上に配置された複数の光電子デバイスに、上部真空注入ツールおよび下部真空注入ツールを適用するステップを含む。これらのツールはシリコン基板を互いに隔てる空間を画定する。上記方法は、ポリマー材料を上記空間内に注入するステップと、ポリマー材料を硬化してスペーサを形成するステップとをさらに含む。１つ以上の光学アセンブリがスペーサに取付けられることで、１つ以上の光学アセンブリの各々が光電子デバイスのうち少なくとも１つの上方に配置された構造が、結果として得られる。次いで、上記結果として得られた構造は、各々が少なくとも１つの光学チャネルを含む複数の光電子モジュールに分離される。
【００１１】
他の局面、特徴、および利点は、以下の詳細な説明、添付図面、および特許請求の範囲から容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】多チャネル光電子モジュールの例を示す図である。
【図２】単一チャネル光電子モジュールの例を示す図である。
【図３】多チャネル光電子モジュールの別の例を示す図である。
【図４Ａ】光電子モジュールを作製するウエハレベルの方法におけるステップを示す図である。
【図４Ｂ】光電子モジュールを作製するウエハレベルの方法におけるステップを示す図である。
【図４Ｃ】光電子モジュールを作製するウエハレベルの方法におけるステップを示す図である。
【図４Ｄ】光電子モジュールを作製するウエハレベルの方法におけるステップを示す図である。
【図４Ｅ】光電子モジュールを作製するウエハレベルの方法におけるステップを示す図である。
【図４Ｆ】光電子モジュールを作製するウエハレベルの方法におけるステップを示す図である。
【図４Ｇ】光電子モジュールを作製するウエハレベルの方法におけるステップを示す図である。
【図４Ｈ】光電子モジュールを作製するウエハレベルの方法におけるステップを示す図である。
【図４Ｉ】光電子モジュールを作製するウエハレベルの方法におけるステップを示す図である。
【図５】光電子モジュールの他の例を示す図である。
【図６Ａ】あるタイプの光学アセンブリを有するモジュールの例を示す図である。
【図６Ｂ】別のタイプの光学アセンブリを有するモジュールの例を示す図である。
【図７Ａ】機械加工可能なスペーサ部を有するモジュールの例を示す図である。
【図７Ｂ】機械加工可能なスペーサ部を有するモジュールの例を示す図である。
【図８】焦点距離補正層を含む光学アセンブリの例を示す図である。
【図９Ａ】光学フィルタを有する光電子モジュールの例を示す図である。
【図９Ｂ】光学フィルタを有する光電子モジュールの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
詳細な説明
図１に示すように、第１の例の光電子モジュール２０は、光学チャネルのアレイを含む。図示された例において、モジュール２０は、発光チャネル２２と検出チャネル２４とを含む。モジュール２０は、スペーサ３０により光学アセンブリ２８から隔てられたシリコン基板２６Ａ、２６Ｂを有する。このように、モジュール２０の内部領域は、基板２６Ａ、２６Ｂ、スペーサ３０、および光学アセンブリ２８により境界が定められる。
【００１４】
各シリコン基板２６Ａ、２６Ｂの異なる部分は、異なる電子特性および／または光電子特性を示し得る。それぞれのアクティブな光電子デバイスは、各シリコン基板２６Ａ、２６Ｂ内に一体化されるか、各シリコン基板２６Ａ、２６Ｂ上に配置される。たとえば、発光素子３２（たとえば、ＬＥＤもしくはレーザダイオード、または一連のＬＥＤもしくは一連のレーザダイオード）が、発光チャネル２２におけるシリコン基板２６Ａ内に形成されるか、またはシリコン基板２６Ａ上に据付けられ得る。また、単一の光検出素子（たとえばフォトダイオード）または光検出素子３４（たとえばＣＭＯＳセンサの画素）のアレイが、検出チャネル２４におけるシリコン基板２６Ｂ内に形成され得る。いくつかの例において、追加の回路部品がシリコン基板２６Ａ、２６Ｂ内に形成され得る。
【００１５】
スペーサ３０は光電子デバイス３２、３４の側面を囲み、モジュールの側壁として機能する。さらに、スペーサの部分３０Ａは、発光チャネル２２と検出チャネル２４とを互いに隔てる内壁として機能する。好ましくは、スペーサ３０（内壁部３０Ａを含む）は、発光素子３２により発せられた、および／または光検出素子３４により検出可能な波長の光を実質的に透過しないか、または大幅に減衰させる。たとえば、いくつかの場合において、スペーサ３０は、不透明フィラー（たとえば、カーボンブラック、顔料、または染料）を含有するポリマー材料（たとえば、エポキシ樹脂、アクリレート、ポリウレタン、またはシリコーン）から成る。また、図１に示すように、スペーサ３０はシリコン基板２６Ａ、２６Ｂの側面を囲み、かつ、シリコン基板２６Ａ、２６Ｂに直接接触しており、スペーサの内壁部３０Ａは２つのシリコン基板２６Ａ、２６Ｂを互いに隔てる。これらの特徴は、いくつかの例において、隣接する半導体部品からモジュールを電気的に絶縁することに
よって、かつ、シリコン基板が欠けるのを防止するのに役立ち得る構造支持体を提供することによって、有利であり得る。
【００１６】
光学アセンブリ２８の詳細は、特定の用途に依存し得る。図１の例において、光学アセンブリ２８は、実質的に不透過性の材料３８内に横方向に埋込まれた透過型カバー３６Ａ、３６Ｂを含む。透過型カバー３６Ａ、３６Ｂは、たとえば、ガラス材料、サファイア材料、またはポリマー材料から成るものでもよい。透過型カバー３６Ａ、３６Ｂは、光電子デバイス３２により発せられた、または光電子デバイス３４により検出可能な波長の光に対して、一般的に透過性である。不透過性セクション３８は、たとえば、スペーサ３０と同じ材料、または、実質的に不透明の他の何らかの材料から成るものでもよい。各透過型カバー３６Ａ、３６Ｂは、当該各透過型カバー３６Ａ、３６Ｂの上に形成された１つ以上の光学素子４０、たとえば、レンズまたは他のビーム成形素子などを有し得る。光学アセンブリの他の例は以下で説明する。
【００１７】
各シリコン基板２６Ａ、２６Ｂの外側には、１つ以上のはんだバンプまたは他の導電性コンタクト４２（たとえばボールグリッドアレイ）が設けられ得る。当該１つ以上のはんだバンプまたは他の導電性コンタクト４２はそれぞれ、公知の態様で光電子デバイス３２、３４のうちの１つと電気的に結合可能である。いくつかの実現例は、電気的接続のためのシリコン貫通ビア（through-silicon vias）を含む。
【００１８】
いくつかの実現例において、モジュールは単一の光学チャネルのみを含んでもよい。たとえば図２に示すように、たとえば、モジュール２０Ａは単一の光学検出チャネルを有し、光検出素子３４を含む。他の場合において、モジュールは単一の光学発光チャネルを有し、発光素子３２を含んでもよい。
【００１９】
いくつかの例において、光学フィルタがチャネルのうちの１つ以上に設けられる。たとえば、図３に示すように、モジュール２０Ｂは２つの検出チャネル２４Ａ、２４Ｂを含む。第１の光学フィルタ４４Ａは、第１の光センサ３４Ａ上に配置され、第２の光学フィルタ４４Ｂは、第２の光センサ３４Ｂ上に配置される。第１および第２のフィルタ４４Ａ、４４Ｂは、同一の波長（または波長の範囲）を通過させてもよく、または、異なる波長（または波長の範囲）を通過させるように構成されてもよい。したがって、たとえば光学フィルタは、カラーフィルタアレイ、ＩＲカットフィルタ、帯域通過フィルタ、もしくはモノクロフィルタを含んでもよく、またはフィルタを含まなくてもよい。
【００２０】
上述のモジュールは、たとえばウエハレベル処理により作製され得る。ウエハレベル処理は、同時並行で複数のモジュールの作製を可能にする。一般的に、ウエハは実質的に円盤または板の形状のアイテムを指す。このアイテムの１方向（ｙ方向、すなわち縦方向）における広がりは、他の２方向（ｘ方向およびｚ方向、すなわち横方向）における広がりよりも小さい。いくつかの実現例において、ウエハの直径は５ｃｍ〜４０ｃｍであり、たとえば１０ｃｍ〜３１ｃｍであり得る。ウエハは、１インチを約２．５４ｃｍとして、たとえば２、４、６、８、または１２インチの直径を有する円筒形であり得る。ウエハレベル処理のいくつかの実現例において、各横方向において少なくとも１０個のモジュールが備えられてもよく、いくつかの場合において、各横方向において少なくとも３０個、または５０個以上のモジュールさえ備えられてもよい。以下の段落では、上述したような光電子モジュールを製造するための、上記のウエハレベル作製工程の例を説明する。
【００２１】
図４Ａに示すように、一体化された光電子部品１０２が形成されたシリコンウエハ１００が設けられる。このウエハは、裏面に電気的接続部１０４（たとえば、はんだバンプまたはボールグリッドアレイ）を備えてもよく、シリコン貫通ビア接続部も含んでもよい。次いで、光学フィルタ１０６が光電子部品のうちいくつかまたはすべての上に設けられ得
る。いくつかの例において、光学フィルタは光電子部品１０２のうちいずれにも設けられない場合もある。いくつかの場合において、たとえば、次いで行なわれるダイシングの際に生じるほこりまたは粒子から光電子部品を保護するための保護層（たとえば、ガラスまたは他の透明材料から成る）が設けられ得る。シリコンウエハ上に、ＬＥＤ、レーザダイオード、またはＶＣＳＥＬＳなどの外部発光体も据付けられ得る。次に、図４Ｂに示すように、シリコンウエハ１００を支持するための支持ウエハ１０８が設けられ、図４Ｃに示すように、ウエハは、（たとえば、ダイシングによって）各々が少なくとも１つの光電子部品１０２を含む複数の別個のシリコンデバイス１１０に分離される。
【００２２】
シリコンデバイス１１０は支持ウエハ１０８から取除かれ、下部真空注入ツール１１２上に置かれる（図４Ｄ参照）。上部真空注入ツール１１４もデバイス１１０に適用される。図４Ｄに示すように、真空注入ツール１１２、１１４がシリコンデバイス１１０に接触すると、真空注入ツール１１２、１１４は、シリコンデバイス１１０の周囲の空間１１６を画定する。たとえば図４Ｅに示すように、スペーサ材料（たとえば、不透明フィラーを含むエポキシ樹脂）１１８が空間１１６内に注入され、次いで、たとえば紫外線（ＵＶ：ultra-violet）照射１２０および／または熱処理により硬化される（図４Ｆ参照）。
【００２３】
スペーサ材料１１８が硬化された後、上部ツール１１４は取除かれ得る。結果として得られた構造が下部ツール１１２上に残され得る。この構造は、次いで行なわれる作製ステップ（図４Ｇ参照）のうちいくつかのステップの際に、支持構造として機能する。たとえば、ウエハレベル光学アセンブリ１２２が、（たとえば接着剤により）スペーサ１１８の自由端に取付けられ得る（図４Ｈ参照）。この例において、ウエハレベル光学アセンブリ１２２は、不透明のＰＣＢウエハ１２６のスルーホール内に形成された透明窓１２４を含む。光学アセンブリ１２２は、各透明窓１２４上に（たとえば複製技術により）形成された１つ以上のビーム成形素子（たとえばレンズ）１２８を含み得る。当該１つ以上のビーム成形素子１２８は、入射光が、対応する光検出素子上に集束するのを助ける。次に、図４Ｉに示すように、結果として得られた構造が、（たとえば、ダイシング線１３０に沿って）別個の光電子モジュールに分離される。当該別個の光電子モジュールの各々は、単一の光学チャネルまたはチャネルアレイを含む。次いで、モジュールは下部支持ツール１１２から取除かれ得る。
【００２４】
上述の方法およびモジュールのさまざまな修正例が実現可能である。たとえば、いくつかの場合において、スペーサ３０の底部がシリコン基板２６Ａ、２６Ｂの底部と実質的に面一であってもよいが、他の場合において、スペーサがシリコン基板の底部を越えて多少突出してもよい（図５参照）。特に、スペーサ３０は、外部導電性コンタクト４２が位置する、シリコン基板の下面５０を越えて延在してもよい。
【００２５】
さまざまなタイプの光学アセンブリがスペーサ３０に取付けられ得る。たとえば、図４Ｈのウエハレベル光学アセンブリ１２２の代わりに、適切なレンズ４０を有するレンズバレル１２２Ａがチャネル毎に設けられてもよい（図６Ａ参照）。いくつかの場合において、自動焦点機構４１が、たとえばレンズバレル１２２Ａ内に含まれてもよい。自動焦点機構は、たとえば波長可変レンズまたは圧電素子として実現可能である。自動焦点機構４１からシリコン基板への電気的接続部４３が、たとえば、スペーサ３０の表面に沿って、または、スルースペーサ接続部として設けられ得る。自動焦点機構４１は単独で使用されてもよく、または、非常に正確かつ精密な光学性能をモジュールに与えるために、ガラス光学素子および／またはカスタマイズ可能な垂直アライメント特徴と組合せて使用されてもよい。
【００２６】
さらに、いくつかの場合において、横方向に連続するレンズアレイウエハ１２２Ｂが、光学アセンブリの一部として提供されてもよい（図６Ｂ参照）。後者の場合において、単
一の連続するレンズアレイウエハ１２２Ｂがチャネルアレイ全体にわたって広がってもよい。このような構成は、たとえば、すべてのチャネルの高さが同一である場合に特に有利であり得る。
【００２７】
一方、いくつかの場合において、チャネルのうちのいくつかに関して、他のチャネルと異なる高さに光学アセンブリを位置付けることが望ましい場合がある。このような状況は、作製工程の際に焦点距離補正を提供するのに役立ち得る。たとえば、特定のチャネル上方に光学アセンブリを取付ける前に、チャネルの焦点距離が、指定された目標値からどの程度外れているかを決定するための光学的測定が行なわれ得る。焦点距離の補正が必要な場合、補正を提供する１つの方法は、機械加工によりスペーサの高さを調節することである。たとえば図７Ａに示すように、スペーサ３０は、機械加工可能な部分５２を自由端に有し得る。光学アセンブリ１２２Ｃがスペーサに取付けられた際（図７Ｂ参照）、指定された焦点距離を達成するために、特定のチャネルに関するスペーサ３０の自由端が微細機械加工され得る。次いで、光学アセンブリ１２２Ｃは、たとえば、ピックアンドプレース器具を用いてチャネル上方に位置付けられ得る。いくつかの例において、各光学アセンブリ１２２Ｃはレンズ４０およびカバーガラス３６、またはレンズ４０のみ、またはカバーガラス３６のみを含む。図７Ｂに示すように、結果として得られるのは、連続するレンズアレイではなく非連続のレンズアレイである。この非連続のレンズアレイによって、チャネル毎の光学アセンブリを必要に応じて異なる高さに配置することが可能になる。いくつかの場合において、この処理の結果、あるチャネルに関する光学アセンブリの高さが別のチャネルに関する光学アセンブリと僅かに異なる多チャネルモジュールを得ることができる。
【００２８】
チャネルの焦点距離を調節するためにスペーサ３０の高さを微細機械加工することの代わりに、またはそれに加えて、いくつかの場合において、（たとえば、図８に示すようにカバーガラス３６の表面上またはレンズウエハ３８の表面上に）焦点距離補正層５４が設けられる。チャネルに対して指定された焦点距離を達成するために、たとえば、焦点距離補正層５４を放射線に晒すことにより、当該層の厚みを調節してもよい。このように、いくつかのチャネルは、微細機械加工されたスペーサ部５２および／または焦点距離補正層５４を含み得る。他のチャネルは、上述した特徴のうちいずれも含まない場合がある。スペーサ３０の高さの微細機械加工および／または焦点距離補正層５４の厚みの調節を行なった後、光学アセンブリがスペーサに取付けられ得る。
【００２９】
前述したように、チャネルのうちの１つ以上に対して光学フィルタが設けられ得る。いくつかの実現例において、光電子デバイス（たとえば３４Ａ）上に直接フィルタを設けることの代わりに、またはそれに加えて、レンズアセンブリウエハ３８の表面上（図９Ａ）またはカバーガラス３６の表面上（図９Ｂ）にフィルタ４４Ｃを設けてもよい。いくつかの場合において、光学フィルタ４４Ｄが光学アセンブリに一体化される（図９Ａ、図９Ｂ）。
【００３０】
本開示で使用されるような、「透明」、「不透明」、および「透過型」という用語は、モジュールにおけるデバイスにより発せられた、またはデバイスにより検出可能な特定の波長に関して用いられている。したがって、たとえば、特定の部品は、たとえそれが他の波長の光を通過させるものであっても、「不透明」と考えられ得る。
【００３１】
本明細書で記載したモジュールは、たとえば、近接センサモジュールとして、または、ジェスチャー検知、認識、または撮像などのための他の光学検知モジュールとして有用であり得る。モジュールは、特に、スマートフォン、バイオデバイス、移動ロボット、監視カメラ、カムコーダ、ラップトップコンピュータ、およびタブレットコンピュータなどの幅広い小型電子機器に一体化され得る。
【００３２】
上述の記載の精神の範囲内において、さまざまな修正例がなされ得る。したがって、特許請求の範囲内に他の実現例がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月2日(2019.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電子モジュールであって、
第１の光学チャネルおよび第２の光学チャネルと、
前記第１の光学チャネルにおける、第１の光電子デバイスが内または上に設けられた第１のシリコン基板と、
前記第２の光学チャネルにおける、第２の光電子デバイスが内または上に設けられた第２のシリコン基板と、
前記第１の光電子デバイスの上方に配置された第１の光学アセンブリ、および、前記第２の光電子デバイスの上方に配置された第２の光学アセンブリと、
前記シリコン基板を前記光学アセンブリから隔てるスペーサとを備え、前記スペーサの一部は前記第１および第２のチャネルを互いに隔て、前記スペーサは、前記第１および第２のシリコン基板の側面を囲み、かつ、前記第１および第２のシリコン基板に直接接触している、光電子モジュール。
【請求項２】
前記第１の光学アセンブリは、前記第１の基板から第１の距離を隔てて前記スペーサ上に配置され、前記第２の光学アセンブリは、前記第２の基板から異なる第２の距離を隔てて前記スペーサ上に配置されている、請求項１に記載の光電子モジュール。
【請求項３】
前記第１および第２の光学アセンブリは、横方向に連続する光学アセンブリアレイを形成する、請求項１に記載の光電子モジュール。
【請求項４】
光電子モジュールを作製するウエハレベルの方法であって、
各々がそれぞれのシリコン基板内に一体化された、またはそれぞれのシリコン基板上に配置された複数の光電子デバイスに、上部真空注入ツールおよび下部真空注入ツールを適用するステップを含み、前記ツールは前記シリコン基板を互いに隔てる空間を画定し、前記方法はさらに、
ポリマー材料を前記空間内に注入するステップと、
前記ポリマー材料を硬化してスペーサを形成するステップと、
１つ以上の光学アセンブリを前記スペーサに取付けて、結果として得られた構造を得るステップとを含み、前記結果として得られた構造では、前記１つ以上の光学アセンブリの各々が前記光電子デバイスのうち少なくとも１つの上方に配置されており、前記方法はさらに、
前記結果として得られた構造を、各々が少なくとも１つの光学チャネルを含む複数の光電子モジュールに分離するステップを含む、方法。
【請求項５】
それぞれの前記光学アセンブリを取付けるステップの前に、前記スペーサの高さを調節するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記スペーサの高さは微細機械加工により調節される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第１の光学アセンブリを、第１の光学チャネル上方に第１の高さで前記スペーサに取付けるステップと、
第２の光学アセンブリを、第２の光学チャネル上方に異なる第２の高さで前記スペーサに取付けるステップとを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記光電子デバイスのうち少なくとも１つについて光学的測定を行なうステップと、
前記スペーサの高さを、前記光学的測定の結果に少なくとも一部基づく量だけ減少させるステップと、
次いで、前記光学アセンブリのそれぞれ１つを前記スペーサの機械加工された部分に取付けるステップとをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記スペーサの高さの減少は、目標焦点距離にさらに基づく、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記スペーサの高さの減少は、前記スペーサの表面を微細機械加工することにより達成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記結果として得られた構造を複数の光電子モジュールに分離するステップは、前記スペーサを通る線に沿ってダイシングするステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
前記１つ以上の光学アセンブリを前記スペーサに取付けるステップは、複数の光学チャネルにわたって広がるウエハレベル光学アセンブリを前記スペーサに取付けるステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
前記上部真空注入ツールおよび前記下部真空注入ツールを適用するステップの前に、
前記複数の光電子デバイスが内または上に形成されたシリコンウエハを設けるステップと、
前記シリコンウエハをダイシングして、複数の分離した光電子デバイスを形成するステップとをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１４】
前記シリコンウエハをダイシングするステップの前に、前記光電子デバイスのうち少なくとも１つに光学フィルタ層を設けるステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【外国語明細書】
2020038998000001.pdf