(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換領域を半導体ウエハの一方の面に形成する第１工程と、
少なくとも一方側から光学素子が挿入されるように形成された挿入開口部を前記光電
変換領域のそれぞれに対応して有する遮光性ウエハを準備する第２工程と、
前記光電変換領域と前記挿入開口部が対応するように、前記半導体ウエハの前記一方
の面と、前記遮光性ウエハの前記一方側の面とは反対側の面とを接合してウエハ接合体
を形成する第３工程と、
前記光電変換領域の周囲で前記ウエハ接合体を分割して、前記光電変換領域を有する
接合体チップを得る第４工程と
を有する、光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
前記遮光性ウエハは、炭素又は樹脂からなるウエハである、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
前記遮光性ウエハは、前記挿入開口部が形成され炭素又は樹脂からなるユニットウエハの複数が積層され接合されたウエハであり、第３工程に先立って、前記挿入開口部に前記光学素子を挿入する工程を有する、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
前記第３工程に先立って、前記半導体ウエハの前記一方の面と反対側の面、又は／及び、前記遮光性ウエハの前記一方側の面に補強板を接合する工程を有する、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項５】
前記第４工程において前記ウエハ接合体が分割される部位であり、前記遮光性ウエハの前記挿入開口部に隣接する部位に、前記第２工程において、前記遮光性ウエハを貫通する穴が形成される、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
前記第３工程において、前記半導体ウエハの前記光電変換領域と前記遮光性ウエハの前記挿入開口部とが対応するように、前記半導体ウエハと前記遮光性ウエハの位置合せを行う、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体ウエハの前記一方の面、前記遮光性ウエハの前記反対側の面のそれぞれに、前記半導体ウエハと前記遮光性ウエハとが嵌合する嵌合部が形成されており、前記第３工程において、前記半導体ウエハと前記遮光性ウエハとが嵌合される、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項８】
前記第４工程の前又は後に、前記挿入開口部に前記光学素子を挿入する工程を有する、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項９】
前記光学素子を挿入する工程に先立って、光の通過を許容する光通過開口部と、この光通過開口部以外の領域における光の通過を制限する光通過制限部からなる開口部材が、前記光学素子に設けられる、請求項８に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第４工程の前に、前記挿入開口部に前記光学素子を挿入する工程を有し、前記挿入開口部に光学素子を挿入した後に、遮光シートを前記遮光性ウエハの前記一方側の面に接合し、前記遮光シートは、前記遮光性ウエハの前記挿入開口部に対応して形成され光の通過を許容する光通過開口部と、この光通過開口部以外の領域における光の通過を制限する光通過制限部を有する光通過領域を規定する光学シートである、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第４工程の前又は後に、前記光学素子が保持された光学バレルを前記挿入開口部に挿入する工程を有する、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１２】
前記光学バレルを前記挿入開口部に挿入する工程に先立って、光の通過を許容する光通過開口部と、この光通過開口部以外の領域における光の通過を制限する光通過制限部からなる開口部材が、前記光学バレルに保持された前記光学素子に設けられる、請求項１１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第４工程の前に、前記光学素子が保持された光学バレルを前記挿入開口部に挿入する工程を有し、前記挿入開口部に前記光学バレルが挿入された後に、遮光シートを前記遮光性ウエハの前記一方側の面に接合し、前記遮光シートは、前記遮光性ウエハの前記挿入開口部に対応して形成され光の通過を許容する光通過開口部と、この光通過開口部以外の領域における光の通過を制限する光通過制限部を有する光通過領域を規定する光学シートである、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１４】
前記光学素子は光学レンズを含み、前記光電変換領域が受光領域であり、光電変換装置が撮像装置である、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１５】
前記光学素子は光学レンズを含み、前記光電変換領域が発光領域であり、光電変換装置が発光装置である、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１６】
一方の面に複数の光電変換領域が形成された半導体ウエハと、少なくとも一方側から光学素子が挿入されるように形成された挿入開口部が前記光電変換領域のそれぞれに対応して有する遮光性ウエハとについて、前記半導体ウエハの前記一方の面と、前記遮光性ウエハの前記一方側とは反対側の面とが接合されてウエハ接合体が形成され、前記光電変換領域の周囲で前記ウエハ接合体が分割され、前記光電変換領域を有する接合体チップが形成され、前記光電変換領域と前記挿入開口部が対応するように構成されている、光電変換装置のパッケージ構造。
【請求項１７】
前記遮光性ウエハは、炭素又は樹脂からなるウエハである、請求項１６に記載の光電変換装置のパッケージ構造。
【請求項１８】
請求項１６又は請求項１７に記載の光電変換装置のパッケージ構造を有する光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡易な構造を有し遮光性に優れ、小型（低背、薄型）化、低コスト化が可能な光電変換装置とそのパッケージ構造、並びに光電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズ等の光学部品と、固体撮像素子からなる小型のカメラモジュールが搭載された携帯電話、ＰＤＡ、ノート型コンピュータ等のモバイル機器が、現在、広く使用されるようになっている。これらのモバイル機器に搭載されるカメラモジュールには、より、小型（低背、薄型）化、低コスト化が要求されている。
【０００３】
カメラモジュールは、通常、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)、ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子が形成されたイメージセンサチップと、その受光面に被写体像を形成する撮像レンズ（光学レンズ）とから構成される。
【０００４】
イメージセンサパッケージを小型化及び軽量化するために、例えば、イメージセンサチップをウエハレベルでパッケージングするウエハレベルチップサイズパッケージ（Ｗ−ＣＳＰ）方式が使用される。多数のイメージセンサチップが形成されたウエハは、例えば、センサウェハと呼ばれる。
【０００５】
撮像レンズは、例えば、単数又は複数基板からなるウェハスケールレンズとして、作製することができ、このウェハスケールレンズは、多数のレンズ（レンズ要素）が形成された基板（ウエハ）の単数又は複数が積層されて構成され、ウェハスケールレンズには、単数又は複数のレンズからな複数の撮像レンズが形成されている。
【０００６】
多数のイメージセンサチップが形成されたセンサウェハとウェハスケールレンズが接合され、次いで、分割され、イメージセンサチップと撮像レンズを含むモジュール（ウェハスケールカメラモジュール）が得られる。
【０００７】
これまで、カメラモジュールの構造、製造方法に関する非常に多数の報告がなされている（例えば、後記する特許文献１〜特許文献９、非特許文献１を参照。）。
）。
【０００８】
「カメラモジュール」と題する特許文献９には、次の記載がある。
【０００９】
図１０は、特許文献９に記載の図３であり、従来技術におけるカメラモジュールの構造を模式的に示す断面図である。カメラモジュールは、主に、固体撮像装置３３０と、光学レンズを含むレンズユニット３２０とから構成されている。固体撮像装置３３０は、ウエハレベルチップサイズパッケージ構造のイメージセンサであり、内部に貫通電極３０５及びハンダボール３０６を具備し、半導体基板３１０の表面に撮像エリア３０８が形成されたチップ上に透明な板状部材３０４が設けられてなる。また、撮像エリア３０８には、図示しない多数のマイクロレンズが形成され、その一つ一つに受光素子が形成されている。レンズエレメント３０３は固体撮像装置の撮像エリアに結像する役割を果たしている。
【００１０】
固体撮像装置３１０とレンズユニット３２０とはそれぞれ別工程で製造され、その後、両者を貼り合わせることでカメラモジュールが完成する。透明な板状部材３０４が撮像エリア３０８を囲うリブ３１１によって撮像エリア３０８の上方で橋絡的に支持されており、透明な板状部材３０４と撮像エリア３０８との間には空隙が形成されている。この空隙の内部は空気で満たされ、透明層３０９をなしている。リブ３１１は撮像素子チップ形成後に個片化するためのスクライブラインが設けられる部位である。透明な板状部材３０４は、ガラス板等で構成され、主に撮像エリア３０８を保護すると共に固体撮像装置３１０の上部に設けられるレンズユニット３２０を載置して固定する役割を果たし、表面に積層膜を形成された赤外線カットフイルタ３０７を有している。
【００１１】
レンズユニット３２０は、スペーサ３１２及び中央にレンズエレメント３０３を具備するウエハレベル・レンズ基板ガラス３１３とから構成される。ウエハレベル・レンズ基板ガラス３１３は個々の固体撮像装置に個片化される前のウエハ状態の半導体基板と同一寸法の透明なガラス上のウエハであり、撮像エリア３０８の四方を囲うスペーサ３１２を介して重ね合わされる。即ち、レンズエレメント３０３が、スペーサ３１２とウエハレベル・レンズ基板ガラス３１３のレンズエレメントに相当する部分以外の部分とで支持される構成となっており、これらが実質的にレンズ支持体の機能を実現している。
【００１２】
スペーサ３１２の材質は樹脂等で構成されるが、特に限定されるものではなく、リブ３１１と共に遮光性部材で構成されていることが好ましい。カメラモジュールの四囲の側面部全体に対して主に電磁波を遮蔽する金属蒸着膜３０１が形成され、金属蒸着膜３０１は半田ボール３０６等を介して接地されている。属蒸着膜３０１は遮光膜としても機能するため、レンズ支持体の周囲を覆うことでカメラモジュール全体の光学性能をも向上させることができるとしている。以上が、特許文献９に記載の内容である。
【００１３】
なお、従来技術における、ウエハレベルチップサイズパッケージ（ＷＬＣＳＰ）プロセスによるカメラモジュールの製造方法の一例の概要を説明すると、次の通りである。
【００１４】
図１１は、従来技術における、カメラモジュールの製造方法とカメラモジュールの構成を説明する図である。
【００１５】
ＷＬＣＳＰプロセスによるカメラモジュールの製造方法としては、図１１（Ａ１）〜図１１（Ａ４）に示す第１の方法、図１１（Ｂ１）〜図１１（Ｂ２）に示す第２の方法を挙げることができる。なお、以下の説明では、多数のイメージング素子が形成されている複数のイメージセンサ領域１７５を有する半導体ウエハ１７０、複数のレンズ１５１が形成されたレンズウエハ１５０は、既に、準備されているものとする。
【００１６】
第１の方法によるカメラモジュールの製造工程の概要は次の通りである。図１１（Ａ１）に示すように、半導体ウエハ１７０のイメージセンサ領域１７５を保護し、半導体ウエハ１７０をサポートするために、半導体ウエハ１７０のイメージセンサ領域１７５が形成された側の面に、透明ウエハ１６０が接合される。透明ウエハ１６０は、例えば、ガラス基板である。
【００１７】
図１１（Ａ２）、図１１（Ａ３）に示すように、透明ウエハ１６０と半導体ウエハ１７０の接合体、レンズウエハ１５０をそれぞれダイシングして個片化することによって、ガラスチップ１３２と半導体チップ１４２が接合された構造を有する接合体チップ、レンズ１５１を有するレンズチップ１５２が作製される。そして、図１１（Ａ４）に示すように、上記の接合体チップとレンズチップ１５２が接合されたカメラモジュールが作製される。
【００１８】
第２の方法によるカメラモジュールの製造工程の概要は次の通りである。図１１（Ｂ１）に示すように、透明ウエハ１６０の一方の面に半導体ウエハ１７０のイメージセンサ領域１７５が形成された面の側が接合され、更に、透明ウエハ１６０の他方の面にレンズウエハ１５０が接合され、即ち、透明ウエハ１６０の一方の面に半導体ウエハ１７０が、他方の面にレンズウエハ１５０がそれぞれ接合され、ウエハ状態のカメラモジュール（ＷＬＣＭ：wafer level camera module）が形成される。
【００１９】
次に、このウエハ状態のカメラモジュールを、図１１（Ｂ２）に示すように、ダイシングして個片化することによって、図１１（Ａ４）に示すように、レンズチップ１５２、ガラスチップ１３２、半導体チップ１４２が積層され接合された構造を有するカメラモジュールが作製される。
【００２０】
図１１（Ｃ）に示すように、図１１（Ａ４）に示すカメラモジュールに遮光処理がなされ、レンズの有効面を除くレンズチップ１５２の面、ガラスチップ１３２の面に、光の通過を遮断するための層（膜）が形成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
より小型（低背、薄型）化、低コスト化が可能なカメラモジュール実現するためには、ＷＬＣＳＰプロセスによる従来のカメラモジュールの製造方法は、次のような問題を有している。
【００２２】
図１１（Ａ１）〜図１１（Ａ４）に示す第１の方法では、透明ウエハ１６０と半導体ウエハ１７０の接合体、レンズウエハ１５０をそれぞれダイシングして個片化した後、上記の接合体チップとレンズチップ１５２を接合してカメラモジュールが作製されるので、この接合において、良品の上記の接合体チップとレンズチップ１５２を接合することによって、歩留まり損を少なくすることができるが、小さなチップ（上記の接合体チップとレンズチップ１５２）を接合すると言う面倒な作業を含み、工程数が多いと言う問題がある。
【００２３】
図１１（Ｂ１）〜図１１（Ｂ２）に示す第２の方法では、レンズウエハ１５０、透明ウエハ１６０、半導体ウエハ１７０の接合体（ウエハ状態のカメラモジュール（ＷＬＣＭ））をダイシングして個片化してカメラモジュールが作製されるので、不良状態で形成されたレンズ１５１又は／及び不良状態で形成されたイメージセンサ領域１７５が含まれている場合には、歩留まりが低下すると言う問題がある。
【００２４】
従来技術によるカメラモジュールに含まれる、図１０に示す透明な板状部材３０４、図１１に示すガラスチップ１３２は、光の光路を変更させる光学的な作用を有するものではなく光学的には不要な部材であり、ガラスチップ１３２は遮光性が悪いので、図１１（Ｃ）に示すように、遮光するためのプロセスが必要になると言う問題がある。
【００２５】
図１１における透明ウエハ１６０は、ＷＬＣＳＰプロセスにおいて、イメージセンサ領域が形成される半導体ウエハをサポートし、イメージセンサ領域を保護するために必須のものであるが、透明ウエハ１６０に由来するガラスチップ１３２は、上述のように、光学的には不要な部材であり、カメラモジュールのより小型（低背、薄型）化を妨げる部材となっている。
【００２６】
本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡易な構造を有し遮光性に優れ、小型（低背、薄型）化、低コスト化が可能な光電変換装置とそのパッケージ構造、並びに光電変換装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
即ち、本発明は、複数の光電変換領域（例えば、後述の実施の形態におけるイメージセンサ領域１１５）を半導体ウエハの一方の面に形成する第１工程と、少なくとも一方側から光学素子（例えば、後述の実施の形態におけるレンズ１３０）が挿入されるように形成された挿入開口部を前記光電変換領域のそれぞれに対応して有する遮光性ウエハ（例えば、後述の実施の形態における黒色ウエハ１００）を準備する第２工程と、前記光電変換領域と前記挿入開口部が対応するように、前記半導体ウエハの前記一方の面と、前記遮光性ウエハの前記一方側の面とは反対側の面とを接合してウエハ接合体を形成する第３工程と、前記光電変換領域の周囲で前記ウエハ接合体を分割して、前記光電変換領域を有する接合体チップ（例えば、後述の実施の形態におけるカメラモジュール）を得る第４工程とを有する、光電変換装置の製造方法に係るものである。
【００２８】
また、本発明は、一方の面に複数の光電変換領域（例えば、後述の実施の形態におけるイメージセンサ領域１１５）が形成された半導体ウエハと、少なくとも一方側から光学素子（例えば、後述の実施の形態におけるレンズ１３０）が挿入されるように形成された挿入開口部が前記光電変換領域のそれぞれに対応して有する遮光性ウエハ（例えば、後述の実施の形態における黒色ウエハ１００）とについて、前記半導体ウエハの前記一方の面と、前記遮光性ウエハの前記一方側とは反対側の面とが接合されてウエハ接合体が形成され、前記光電変換領域の周囲で前記ウエハ接合体が分割され、前記光電変換領域を有する接合体チップ（例えば、後述の実施の形態におけるカメラモジュール）が形成され、前記光電変換領域と前記挿入開口部が対応するように構成されている、光電変換装置のパッケージ構造に係るものである。
【００２９】
また、本発明は、上記の光電変換装置のパッケージ構造を有する光電変換装置に係るものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、複数の光電変換領域を半導体ウエハの一方の面に形成する第１工程と、少なくとも一方側から光学素子が挿入されるように形成された挿入開口部を前記光電変換領域のそれぞれに対応して有する遮光性ウエハを準備する第２工程と、前記光電変換領域と前記挿入開口部が対応するように、前記半導体ウエハの前記一方の面と、前記遮光性ウエハの前記一方側の面とは反対側の面とを接合してウエハ接合体を形成する第３工程と、前記光電変換領域の周囲で前記ウエハ接合体を分割して、前記光電変換領域を有する接合体チップを得る第４工程とを有するので、ウエハレベルチップサイズパッケージ（ＷＬＣＳＰ）プロセスによって、簡易な構造を有し遮光性に優れ、小型（低背、薄型）化、低コスト化が可能な光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【００３１】
また、本発明によれば、一方の面に複数の光電変換領域が形成された半導体ウエハと、少なくとも一方側から光学素子が挿入されるように形成された挿入開口部が前記光電変換領域のそれぞれに対応して有する遮光性ウエハとについて、前記半導体ウエハの前記一方の面と、前記遮光性ウエハの前記一方側とは反対側の面とが接合されてウエハ接合体が形成され、前記光電変換領域の周囲で前記ウエハ接合体が分割され、前記光電変換領域を有する接合体チップが形成され、前記光電変換領域と前記挿入開口部が対応するように構成されているので、ウエハレベルチップサイズパッケージ（ＷＬＣＳＰ）プロセスによって、簡易な構造を有し遮光性に優れ、小型（低背、薄型）化、低コスト化が可能な光電変換装置のパッケージ構造を提供することができる。
【００３２】
また、本発明によれば、上記の光電変換装置のパッケージ構造を有するので、簡易な構造を有し遮光性に優れ、小型（低背、薄型）化、低コスト化が可能な光電変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態における、カメラモジュールの製造方法とカメラモジュールの構成を説明する図である。
【図２】同上、光照射型樹脂を用いた黒色ウエハと半導体ウエハの接合を説明する図である。
【図３】同上、黒色ウエハと半導体ウエハの位置合せを説明する図である。
【図４】同上、カメラモジュールの開口の形成方法を説明する断面図である。
【図５】同上、ウエハ補強板を使用した黒色ウエハと半導体ウエハの接合を説明する図である。
【図６】同上、複数個の黒色ウエハの接合による積層体を説明する図である。
【図７】同上、複数個の黒色ウエハの接合による積層体の形成における位置合せを説明する図である。
【図８】同上、レンズバレルの黒色ウエハへの固定を説明する図である。
【図９】同上、レンズバレルの構成例を説明する図である。
【図１０】従来技術におけるカメラモジュールの構造を示す断面図である。
【図１１】同上、カメラモジュールの製造方法とカメラモジュールの構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の光電変換装置の製造方法では、前記遮光性ウエハは、炭素又は樹脂からなるウエハである構成とするのがよい。このような構成によれば、ウエハ自体が遮光性を有しているので、これに前記光学素子を保持させる機能を持たせることによって、製造方法の簡素化が可能な光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【００３５】
また、前記遮光性ウエハは、前記挿入開口部が形成され炭素又は樹脂からなるユニットウエハの複数が積層され接合されたウエハであり、第３工程に先立って、前記挿入開口部に前記光学素子を挿入する工程を有する構成とするのがよい。このような構成によれば、前記ユニットウエハに前記光学素子が保持され、多数の前記光学素子からなる高性能な光学系を構成することが容易である光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【００３６】
また、前記第３工程に先立って、前記半導体ウエハの前記一方の面と反対側の面、又は／及び、前記遮光性ウエハの前記一方側の面に補強板を接合する工程を有する構成とするのがよい。このような構成によれば、前記半導体ウエハ又は／及び前記遮光性ウエハの厚さが薄く機械的な変形を受け易い場合でも、前記補強板の接合によって、前記第３工程において、外力から前記半導体ウエハ又は／及び前記遮光性ウエハが保護され、前記半導体ウエハ又は／及び遮光性ウエハの反り等の問題を生じ難くなり、前記第３工程の後、前記第４工程に先立って前記補強板を剥離することによって、前記補強板は再利用することができるので、生産コストの増大をもたらさず、生産性を向上させることが可能な光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【００３７】
また、前記第４工程において前記ウエハ接合体が分割される部位であり、前記遮光性ウエハの前記挿入開口部に隣接する部位に、前記第２工程において、前記遮光性ウエハを貫通する穴が形成される構成とするのがよい。このような構成によれば、前記半導体ウエハと前記遮光性ウエハの接合に用いる光及び熱硬化性接着剤を硬化させるための紫外（ＵＶ）光を、前記遮光性ウエハを貫通する穴を介して、前記半導体ウエハと前記遮光性ウエハの接合部に照射することができ、よりよい硬化効果を得ることができ、また、前記第４工程において、前記遮光性ウエハを貫通する穴が形成されている部位を通るように、前記ウエハ接合体を切断し分割することによって、切断に要する時間を短縮することが可能である、光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【００３８】
また、前記第３工程において、前記半導体ウエハの前記光電変換領域と前記遮光性ウエハの前記挿入開口部とが対応するように、前記半導体ウエハと前記遮光性ウエハの位置合せを行う構成とするのがよい。このような構成によれば、前記挿入開口部の中心位置と前記光電変換領域の中心位置が正確に対応するように、前記半導体ウエハと前記遮光性ウエハが位置合せされるので、光電変換装置の光軸が正確に設定することが可能である、光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【００３９】
また、前記半導体ウエハの前記一方の面、前記遮光性ウエハの前記反対側の面のそれぞれに、前記半導体ウエハと前記遮光性ウエハとが嵌合する嵌合部が形成されており、前記第３工程において、前記半導体ウエハと前記遮光性ウエハとが嵌合される構成とするのがよい。このような構成によれば、前記挿入開口部の中心位置と前記光電変換領域の中心位置が正確に対応するように、前記嵌合部によって前記半導体ウエハと前記遮光性ウエハが位置合せされるので、光電変換装置の光軸が正確に設定することが可能である、光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【００４０】
また、前記第４工程の前又は後に、前記挿入開口部に前記光学素子を挿入する工程を有する構成とするのがよい。このような構成によれば、前記遮光性ウエハが１個の前記ユニットウエハである場合には、前記第４工程の前、後の何れかで、前記挿入開口部に前記光学素子が挿入されればよく、また、前記遮光性ウエハが複数の前記ユニットウエハが積層され接合されたウエハである場合には、前記第３工程に先立って、少なくとも、前記遮光性ウエハの前記一方側の面から第２層目以降の層として積層される前記ユニットウエハの前記挿入開口部に、前記光学素子が挿入されればよいので、前記ユニットウエハの積層数が単数、複数の何れの場合でも、前記挿入開口部に、前記光学素子を挿入することができ、前記光学素子の数が任意である、光電変換装置の製造方法を提供することができる。また、光電変換装置への前記光学素子の配置のタイミングに自由度を有する、光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【００４１】
また、前記光学素子を挿入する工程に先立って、光の通過を許容する光通過開口部と、この光通過開口部以外の領域における光の通過を制限する光通過制限部からなる開口部材が、前記光学素子に設けられる構成とするのがよい。このような構成によれば、前記開口部材は、前記光学素子の面の前記光通過制限部に黒色材料を含む塗料による印刷部と非印刷部によって、前記光学素子の面の前記光通過制限部に黒色材料の蒸着による成膜部と非成膜部によって、前記光学素子に接して設けられ前記光学素子と同面積をもち光通過開口部として貫通する開口部をもつ黒色シート、或いは、前記光学素子が置かれる光路中に設けられ光通過開口部として貫通する開口部をもつ黒色板等の何れかによって形成され、前記開口部材を光学アパーチャとすることができる、光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【００４２】
また、前記第４工程の前に、前記挿入開口部に前記光学素子を挿入する工程を有し、前記挿入開口部に光学素子を挿入した後に、遮光シートを前記遮光性ウエハの前記一方側の面に接合し、前記遮光シートは、前記遮光性ウエハの前記挿入開口部に対応して形成され光の通過を許容する光通過開口部と、この光通過開口部以外の領域における光の通過を制限する光通過制限部を有する光通過領域を規定する光学シートである構成とするのがよい。このような構成によれば、前記光学素子が前記挿入開口部に挿入された後に、前記遮光性ウエハの前記一方側の面に前記光学シートが接合されるので、前記第４工程における前記ウエハ接合体の分割によって、前記光学シートも同時に分割される結果、分割された光学シートを光学アパーチャとして有する、前記接合体チップを作製することができ、ウエハレベルチップサイズパッケージ（ＷＬＣＳＰ）プロセスによって光学アパーチャの形成を可能とする、光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【００４３】
また、前記第４工程の前又は後に、前記光学素子が保持された光学バレルを前記挿入開口部に挿入する工程を有する構成とするのがよい。このような構成によれば、前記光学バレルに任意の数の前記光学素子が保持されているので、前記光学素子の数が任意である、光電変換装置の製造方法を提供することができる。また、光電変換装置への前記光学素子の配置のタイミングに自由度を有する、光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【００４４】
また、前記光学バレルを前記挿入開口部に挿入する工程に先立って、光の通過を許容する光通過開口部と、この光通過開口部以外の領域における光の通過を制限する光通過制限部からなる開口部材が、前記光学バレルに保持された前記光学素子に設けられる構成とするのがよい。このような構成によれば、前記開口部材を光学アパーチャとすることができる、光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【００４５】
また、前記第４工程の前に、前記光学素子が保持された光学バレルを前記挿入開口部に挿入する工程を有し、前記挿入開口部に前記光学バレルが挿入された後に、遮光シートを前記遮光性ウエハの前記一方側の面に接合し、前記遮光シートは、前記遮光性ウエハの前記挿入開口部に対応して形成され光の通過を許容する光通過開口部と、この光通過開口部以外の領域における光の通過を制限する光通過制限部を有する光通過領域を規定する光学シートである構成とするのがよい。このような構成によれば、前記光学バレルが前記挿入開口部に挿入された後に、前記遮光性ウエハの前記一方側の面に前記光学シートが接合されるので、前記第４工程における前記ウエハ接合体の分割によって、前記光学シートも同時に分割される結果、分割された光学シートを光学アパーチャとして有する、前記接合体チップを作製することができ、ウエハレベルチップサイズパッケージ（ＷＬＣＳＰ）プロセスによって光学アパーチャの形成を可能とする、光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【００４６】
また、前記光学素子は光学レンズを含み、前記光電変換領域が受光領域であり、光電変換装置が撮像装置である構成とするのがよい。このような構成によれば、簡易な構造を有し遮光性に優れ、小型（低背、薄型）化、低コスト化が可能な撮像装置の製造方法を提供することができる。
【００４７】
また、前記光学素子は光学レンズを含み、前記光電変換領域が発光領域であり、光電変換装置が発光装置である構成とするのがよい。このような構成によれば、簡易な構造を有し遮光性に優れ、小型（低背、薄型）化、低コスト化が可能な発光装置の製造方法を提供することができる。
【００４８】
本発明の光電変換装置のパッケージ構造では、前記遮光性ウエハは、炭素又は樹脂からなるウエハである構成とするのがよい。このような構成によれば、ウエハ自体が遮光性を有しているので、これに前記光学素子を保持させる機能を持たせることによって、簡素化が可能となる、光電変換装置のパッケージ構造を提供することができる。
【００４９】
複数のレンズが形成されたレンズウエハ、ガラスからなる透明ウエハ、多数のイメージング素子が形成された複数のイメージセンサ領域が形成された半導体ウエハが順次積層され接合されたウエハ接合体をダイシングして個片化する、図１１（Ｂ１）〜図１１（Ｂ２）に示すような従来技術と異なり、本発明による光電変換装置の製造方法では、上記の透明ウエハに換えて、光を通さない遮光性ウエハを使用する。
【００５０】
この遮光性ウエハにはこれを貫通し、レンズ、フイルタ、アパーチャ（光学開口）等の光学素子が挿入、保持可能な構造を備えた開口部、或いは、レンズ、フイルタ、アパーチャ（光学開口）等の光学素子を挿入、保持可能な構造を備えた光学バレルが挿入、保持可能な構造を備えた開口部が形成されている。
【００５１】
本発明による光電変換装置の製造方法では、複数の光電変換領域が形成された半導体ウエハと、光学素子或いは光学バレルが挿入可能に形成された開口部が形成され、炭素又は樹脂からなり黒色を呈し遮光性を有する遮光性ウエハとが積層、接合されたウエハ接合体が形成され、上記の開口部に光学素子或いは光学バレルが挿入、固定される前又は／後で、上記のウエハ接合体が、ダイシングされ個片化され、光電変換装置を構成するための接合体チップが形成される。
【００５２】
遮光性ウエハの上記の開口部に光学素子或いは光学バレルを挿入、固定する際に、良品状態である光電変換領域に対応する、遮光性ウエハの上記の開口部に、良品状態である光学素子或いは光学バレルを挿入、固定することによって、無駄をなくして歩留まり損を低下させることができ、光電変換装置を効率よく、低コストで製造することができ、製造効率を改善できる。
【００５３】
なお、光電変換領域が形成された半導体ウエハの光電変換領域が形成された側の面と、遮光性ウエハの光学素子或いは光学バレルが挿入される側と反対側の面とが積層され、上記の開口部と光電変換領域が対向するように接合される。
【００５４】
また、上記した遮光性ウエハの複数個を積層、接合して使用することによって、或いは、多数の光学素子を挿入、固定が可能であるような厚さを有する上記した遮光性ウエハの１個を使用することによって、多数の光学素子からなる光学系を構成することもできる。
【００５５】
本発明による光電変換装置の製造方法では、遮光性ウエハに光学素子或いは光学バレルを保持する機能を持たせているので、良好な遮光性を有し、構造、製造方法の簡素化が可能となり、小型（低背、薄型）化、低価格化が可能な光電変換装置を提供することができる。
【００５６】
光電変換領域を構成する光素子は、例えば、受光素子又は発光素子である。光素子が受光素子であるときは、光電変換領域は受光領域であり、光素子が発光素子であるときは、光電変換領域は発光領域である。
【００５７】
例えば、光電変換領域が受光領域でありＣＣＤ(Charge Coupled Device)、ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子（受光素子）を含み、光学素子としてレンズを用いる場合、光電変換装置は撮像装置（カメラモジュール）であり、半導体ウエハに形成された受光領域を保護するために従来技術では必要であった透明基材が不要となり、遮光性がよく、小型（低背、薄型）で安価な装置が可能となる。
【００５８】
また、光電変換領域が受光領域であり、光学素子としてガラスを用いる場合、光電変換装置は、遮光性のよい受光センサパッケージとなる。
【００５９】
また、光電変換領域が発光領域でありＬＥＤ等の発光素子を含み、光学素子としてレンズを用いる場合、光電変換装置は発光装置であり、遮光性がよく、小型（低背、薄型）で安価な装置が可能となる。
【００６０】
以下、光電変換装置として撮像装置（カメラモジュール）を例にとって、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は上述した作用、効果を満たす構成であればよく、これらの実施形態に限定されるものではない。なお、以下に示す図面は構成が明瞭に分かり易くなるように描いているので、縮尺は厳密に正確なものではなく、また、各ウエハに形成されている装置を構成するための各要素素の数も少数個だけを示している。
【００６１】
以下の説明において、遮光性ウエハとして、炭素又は樹脂からなり黒色を呈し遮光性を有する材料からなる黒色ウエハを使用する。
【００６２】
黒色ウエハは、例えば、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリカルボジイミド樹脂等の熱硬化性樹脂をシート状に成型した後、不活性雰囲気下で焼成して得られた炭素ウエハ、同熱硬化性樹脂に黒鉛粉末を混合しシート状に成型した後、不活性雰囲気下で焼成して得られた炭素ウエハ、或いは、カーボンブラック、チタンブラック等の黒色顔料が添加され着色された樹脂からなるウエハである。焼成して得られた炭素ウエハは、更に、熱間静水圧加圧（ＨＩＰ）処理されたものであってもよい。
【００６３】
上記の樹脂は、好ましくは、エンジニアリングプラスチック、スーパエンプラであり、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等である。Ｓｉとほぼ同じ熱膨張係数３×１０−6を有する非晶質炭素ウエハは、市販品(千代田貿易)として入手可能であり、ポリカーボネート（ＰＣ）は帝人社製、その他のもの、液晶ポリマー（ＬＣＰ）は新日本石油社製、その他のものがある。
【００６４】
また、以下の説明において、イメージセンサ領域１１５には、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子（受光素子）の複数が形成されており、更に、複数のイメージセンサ領域１１５のそれぞれに図示しないマイクロレンズアレイが形成されていてもよい。
【００６５】
［実施の形態］
＜カメラモジュールの構成、製造方法＞
図１は、本発明の実施の形態における、カメラモジュールの製造方法とカメラモジュールの構成を説明する図であり、図１（Ａ）は黒色ウエハと半導体ウエハの接合を説明する斜視図、図１（Ｂ）は黒色ウエハに形成された挿入開口部への光学素子の挿入を説明する斜視図、図１（Ｃ）は接合されたウエハの切断による個片化によって得られるモジュールを説明する斜視図、図１（Ｄ）はモジュールのＺＺ断面図、図１（Ｅ）は従来技術によるカメラモジュールを説明する斜視図である。
【００６６】
図１（Ａ）に示すように、レンズ１３０等の光学素子、又は、後述する光学バレルが挿入、固定されるように形成された複数の挿入開口部１０５ａを有する黒色ウエハ１００と、複数のイメージセンサ領域１１５が形成された半導体ウエハ１１０が、例えば、光及び熱硬化性樹脂によって接合される。この接合は、イメージセンサ領域１１５と挿入開口部１０５ａが正確に対応するようになされる。
【００６７】
挿入開口部１０５ａの半導体ウエハ１１０の側の面積は、イメージセンサ領域１１５の面積よりも大きくされているので、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０の接合時に、イメージセンサ領域１１５が損傷を受けることがない。
【００６８】
また、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０の接合に先立って、黒色ウエハ１００の図１の上方側の挿入開口部１０５ａの開口を、薄板によって塞ぎイメージセンサ領域１１５の汚染を防止し、接合後に薄板を取除くようにしてもよい。この薄板は、例えば、両面テープを用いて、黒色ウエハ１００に仮固定する。
【００６９】
図１（Ｂ）の（ａ）に示すように、次に、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０のウエハ接合体における挿入開口部１０５ａに、例えば、レンズ１３０が挿入され、レンズ１３０の周辺部は挿入開口部１０５ａの内周部に、例えば、光及び熱硬化性樹脂によって接合され、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０とによって形成される空間は、外部空間と遮断された状態とされる。
【００７０】
図１（Ｃ）に示すように、次に、イメージセンサ領域１１５の周囲で、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０のウエハ接合体は分割して個片化される。
【００７１】
この結果、図１（Ｄ）の（ａ）に示すように、イメージセンサ領域１１５を有する半導体チップ１２０、レンズ１３０が保持されたレンズチップ１３５が接合された構成をもった接合体チップとして、カメラモジュールを得ることができる。
【００７２】
図１（Ｄ）の（ａ）に示すカメラモジュールは、図１（Ｅ）に示す従来技術によるカメラモジュール（図１１（Ａ４）に示すものと同じである。）と比較すると明らかなように、本発明によるカメラモジュールでは、ガラスチップ１３２を含まない構成であるので、低背化され薄型化されたものとなっている。
【００７３】
図１（Ｂ）の（ａ）において、黒色ウエハ１００の挿入開口部１０５ａにレンズ１３０を図１の上方から挿入しているが、図１（Ａ）において、黒色ウエハ１００の挿入開口部１０５ａにレンズ１３０を図１の下方から挿入した後に、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０を接合して、次に、図１（Ｃ）に示すように、イメージセンサ領域１１５の周囲で、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０のウエハ接合体を分割して個片化することもできる。この場合に得られるカメラモジュールでは、図１（Ｄ）に示すレンズチップ１３５の上方部の空間に保持されているレンズ１３０は、レンズチップ１３５の下方の空間に保持された構成を有している。そして、レンズチップ１３５の上方部の空間には、例えば、後述する赤外線遮断フイルタを保持させることができる。
【００７４】
図１では、黒色ウエハ１００の挿入開口部１０５ａに光学レンズ１３０を１個のみを挿入する例を示しているが、黒色ウエハ１００の厚さを変化させることによって、挿入開口部１０５ａに複数の光学レンズ１３０を保持する構成とすることもでき、また、挿入開口部１０５ａに光学レンズ１３０を直接的に挿入するのではなく、後述するように、単数又は複数の光学レンズ１３０が挿入、保持可能な構造を備えた光学バレルに、複数の光学レンズ１３０を挿入、固定した後に、この光学バレルを挿入開口部１０５ａに挿入、固定してもよい。この時、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０とによって形成される空間は、外部空間と遮断された状態とされるように、光学レンズ１３０は光学バレルに挿入、固定され、光学バレルは挿入開口部１０５ａに挿入、固定される。
【００７５】
以上のようにして得られるカメラモジュールは、シンプルな構造を有し、安価に作製することができ、イメージセンサ領域１１５を保護するためのカバーガラスを使用しない構成であるので、従来のカメラモジュールよりも、小型（低背、薄型）化することが可能となる。また、黒色ウエハを使用しているので、カメラモジュール、センサパッケージは遮光性が良好であるので、遮光のみを目的とする遮光部材を設ける必要がなく、従って、遮光部材を設けるプロセスも必要としない。
【００７６】
なお、図１（Ｂ）の（ｂ）に示すように、黒色ウエハ１００ａと半導体ウエハ１１０のウエハ接合体における挿入開口部１０５ｂに、例えば、薄い平面ガラス１４０を挿入し、平面ガラス１４０の周辺部を挿入開口部１０５ｂの内周部に、例えば、光及び熱硬化性樹脂によって接合した、黒色ウエハ１００ａと半導体ウエハ１１０とによって形成される空間を、外部空間と遮断された状態とすることもできる。この場合、イメージセンサ領域１１５の周囲で、黒色ウエハ１００ａと半導体ウエハ１１０のウエハ接合体を分割して個片化することによって、図１（Ｄ）の（ｂ）に示すように、イメージセンサ領域１１５を有する半導体チップ１２０、平面ガラス１４０が保持されたガラス保持チップ１４５が接合された構成をもった接合体チップとして、センサモジュールを得ることができる。
【００７７】
＜光照射型樹脂の硬化のための光照射用開口部＞
図２は、本発明の実施の形態における、光照射型樹脂（光及び熱硬化性樹脂）を用いた黒色ウエハと半導体ウエハの接合を説明する図であり、図２（Ａ）、図２（Ｂ）はそれぞれ光照射用開口部が形成された黒色ウエハと半導体ウエハが接合されたウエハ接合体を示す斜視図、断面図である。
【００７８】
図２（Ａ）は細長い矩形状の断面を有する光照射用開口部が形成された黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０が接合されたウエハ接合体を示す斜視図、ＹＹ断面図であり、図２（Ｂ）は細長い楕円形の断面を有する光照射用開口部が形成された黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０が接合されたウエハ接合体を示す斜視図、ＸＸ断面図である。
【００７９】
光照射用開口部１９０ａ、１９０ｂは、イメージセンサ領域１１５の周囲で、黒色ウエハ１００を貫通するように形成されており、光硬化に使用されるＵＶ光は、光照射用開口部１９０ａ、１９０ｂを通して、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０の接合部に導入されるので、良質な硬化環境となり、より良い硬化効果が得られる。更に、上記のウエハ接合体を加熱することによって、硬化が促進され、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０が接合されウエハ接合体が形成される。
【００８０】
光照射用開口部１９０ａ、１９０ｂは、挿入開口部１０５ａの形成時に、付加的に形成されてもよく、機械的な加工によって形成されてもよい。また、一体成型によって光照射用開口部１９０ａ、１９０ｂ、挿入開口部１０５ａを有するように、黒色ウエハ１００が形成されるものであってもよい。
【００８１】
黒色ウエハ１００に光照射用開口部１９０ａ、１９０ｂを設けることによって、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０の接合を十分なものとすることができ、更に、図１（Ｃ）に示す個片化における、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０が接合されたウエハ接合体の切断、分割が、光照射用開口部１９０ａ、１９０ｂを通るようになされるので、光照射用開口部１９０ａ、１９０ｂを形成しない場合よりも、切断、分割に必要な時間を短縮することができる。
【００８２】
なお、挿入開口部１０５ａにレンズ等の光学素子が挿入されていない場合、或いは、挿入開口部１０５ａにレンズ等の光学素子が挿入されていても、光学素子がＵＶ光を透過させる材質からなる場合には、挿入開口部１０５ａを通して、ＵＶ光が黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０の接合部に導入されるので、硬化が進行するので、この後に、光照射用開口部１９０ａ、１９０ｂを形成して、更に、ＵＶ光を、光照射用開口部１９０ａ、１９０ｂを通して、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０の接合部に導入するようにしてもよい。
【００８３】
＜黒色ウエハと半導体ウエハの位置合せ＞
図３は、本発明の実施の形態における、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０の位置合せの一例を説明する図であり、図３（Ａ）は黒色ウエハを説明する平面図、ＶＶ断面図、図３（Ｂ）は半導体ウエハを説明する平面図、ＷＷ断面図、図３（Ｃ）は黒色ウエハと半導体ウエハを接合した状態を説説明するＶＶ（ＷＷ）断面図である。
【００８４】
図３（Ａ）に示すように、黒色ウエハ１００には、挿入開口部１０５ａの他に、半導体ウェハ１１０と接合される面に凸部１９２が形成されている。また、図３（Ｂ）に示すように、半導体ウエハ１１０のイメージセンサ領域１１５が形成された側の面に凹部１９４が形成されている。黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０の両ウエハの直線部分、並びに、凸部１９２、凹部１９４の各中心位置を一致させるように、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０を積層させた場合、挿入開口部１０５ａとイメージセンサ領域１１５の各中心位置が対応し、図３（Ｃ）に示すように、凸部１９２と凹部１９４が嵌合するように、凸部１９２と凹部１９４が形成されている。
【００８５】
なお、図３は、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０の位置合せの一例を示すものであり、例えば、挿入開口部１０５ａとイメージセンサ領域１１５のそれぞれの中心位置が正確に対応させることができる位置合せ方法であれば、どのような方法によってもよいことは言うまでもない。
【００８６】
＜光学アパーチャの形成＞
図４は、本発明の実施の形態における、カメラモジュールの開口（光学アパーチャ）の形成方法を説明する断面図であり、図４（Ａ）は開口付きレンズを使用する例を示す斜視図、図４（Ｂ）は開口シートを使用する例を示す斜視図、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）はカメラモジュールのＺＺ断面図である。
【００８７】
図４（Ａ）の（ａ）に示すように、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０が接合されたウエハ接合体の挿入開口部１０５ａに、レンズ１３０の外周近傍に開口規定体１３４ａが形成された開口付きレンズ１３１が挿入される。次に、図４（Ａ）の（ｂ）に示すように、上記のウエハ接合体が個片化され、図４（Ｃ）に示す断面構造を有する接合体チップを得ることができる。開口規定体１３４ａは、黒色材料を含む塗料による印刷、又は、黒色材料の蒸着によって形成することができる。
【００８８】
図４（Ｂ）の（ａ）に示すように、挿入開口部１０５ａに対応して形成された貫通穴１３７を有する黒色の開口シート１３３を、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０が接合されたウエハ接合体（挿入開口部１０５ａにレンズ１３０が挿入されている。）に積層し接合する。次に、図４（Ｂ）の（ｂ）に示すように、開口シート１３３が接合された上記のウエハ接合体が個片化され、図４（Ｄ）に示す断面構造を有し、開口規定体１３４ｂが設けられた接合体チップを得ることができる。
【００８９】
なお、図４（Ａ）の（ａ）において、挿入開口部１０５ａにレンズ１３０を挿入、固定し、その後、レンズ１３０と別体として形成され、光が入射する開口部を規定する開口規定体を挿入開口部１０５ａに挿入されたレンズ１３０の上部に配置するようにすることもできる。
【００９０】
＜ウエハ補強板＞
図５は、本発明の実施の形態における、ウエハ補強板を使用した黒色ウエハと半導体ウエハの接合を説明する図であり、
図５（Ａ）は黒色ウエハとウエハ補強板の接合による強度の保持を説明する斜視図、図５（Ｂ）は半導体ウエハとウエハ補強板の接合による強度の保持を説明する斜視図、図５（Ｃ）はウエハ補強板を共に使用した黒色ウエハと半導体ウエハの接合を説明する斜視図である。
【００９１】
挿入開口部１０５ａが形成された黒色ウエハ１００と、イメージセンサ領域１１５が形成された半導体ウエハ１１０を積層して、接合する際、黒色ウエハ１００及び／又は半導体ウエハ１１０の厚さが薄い場合に、黒色ウエハ１００及び／又は半導体ウエハ１１０に反りを生じる場合がある。このような場合に、黒色ウエハ１００及び／又は半導体ウエハ１１０にウエハ補強板を仮固定用接着剤によって接合する。黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０が接合された後、このウエハ補強板は、黒色ウエハ１００及び／又は半導体ウエハ１１０から剥離される。
【００９２】
図５は、黒色ウエハ１００、半導体ウエハ１１０の双方をウエハ補強板によって補強した後に、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０を積層し、接合する例を示し、図５（Ａ）は、黒色ウエハ１００にウエハ補強板１９６ａを接合し補強する例を示し、図５（Ｂ）は、半導体ウエハ１１０にウエハ補強板１９６ｂを接合し補強する例を示している。
【００９３】
図５（Ａ）に示す、黒色ウエハ１００に接合されるウエハ補強板１９６ａは、黒色ウエハ１００と略同じ熱的特性をもち、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０を接合する光及び熱硬化性樹脂を硬化させるＵＶ光を透過させる透明材料（例えば、ガラス材料）からなるのが望ましい。また、図５（Ｂ）に示す、半導体ウエハ１１０に接合されるウエハ補強板１９６ｂは、半導体ウエハ１１０と略同じ熱的特性をもつ材料（例えば、ガラス材料）からなるのが望ましい。
【００９４】
図５（Ｃ）に示すように、黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０とが接合された後に、ウエハ補強板は剥離されるので、繰返し使用することができ、コスト上昇を招くことはない。
【００９５】
ここで使用される仮固定用接着剤は、洗浄除去可能なものであればよく、例えば、天然又は合成セラックを含む熱溶融（ホットメルト）型接着剤、或いは、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等を主成分とするアルカリ可溶性接着剤を使用することができる。黒色ウエハ１００と半導体ウエハ１１０とが接合された後で、この仮固定用接着剤は、加熱によって、或いは、アルカリ溶液液に浸漬することによって、剥離することができる。
【００９６】
＜黒色ウエハ積層体＞
図６は、本発明の実施の形態における、複数個の黒色ウエハの接合による黒色ウエハ積層を説明する斜視図である。
【００９７】
複数個の黒色ウエハを使用して、多数のレンズをもった光学系を構成することができる。図６は３個の黒色ウエハの接合による積層体の例を示している。図６に示すように、黒色ウエハ１００ａ、１００ｂ、１００ｃにはそれぞれ、挿入開口部１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅが形成されており、黒色ウエハ１００ａ、１００ｂ、１００ｃの順に積層、接合された接合体が形成され、接合体の黒色ウエハ１００ｃに、イメージセンサ領域が形成された半導体ウエハが接合されるものとする。
【００９８】
黒色ウエハ１００ａ、１００ｂ、１００ｃの接合体の形成に先立って、少なくとも黒色ウエハ１００ｂの挿入開口部１０５ｄの内部に、挿入開口部１０５ｄの上方又は／及び下方からレンズ等の光学素子が挿入、固定されており、また、必要に応じて、黒色ウエハ１００ａ、１００ｃの挿入開口部１０５ｃ、１０５ｅにレンズ等の光学素子が挿入、固定されていてもよい。
【００９９】
黒色ウエハ１００ａ、１００ｂ、１００ｃの接合体と半導体ウエハとの接合に先立って、黒色ウエハ１００ａ、１００ｂ、１００ｃの接合体に対して、挿入開口部１０５ｃの上方から、挿入開口部１０５ｅの下方からそれぞれ、レンズ等の光学素子を挿入、固定することができる。
【０１００】
以上のようにして、挿入開口部１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅの内部にそれぞれ、レンズ等の光学素子が挿入、固定された、黒色ウエハ１００ａ、１００ｂ、１００ｃに半導体ウエハが接合された後に、図１（Ｃ）に示すように、個片化が実行される。
【０１０１】
＜黒色ウエハ積層体の形成におけるウエハの位置合せ＞
図７は、本発明の実施の形態における、複数個の黒色ウエハの接合による黒色ウエハ積層体の形成におけるウエハの位置合せを説明する図である。
【０１０２】
図６に示すように、複数の黒色ウエハを積層して接合する場合には、各黒色ウエハの挿入開口部に挿入、固定されるレンズ等の光学素子の中心光軸が同軸をなすようにするために、積層される黒色ウエハ間での位置合せが必要となる。
【０１０３】
図７は２個の黒色ウエハの接合による積層体の形成における位置合せを示している。図７（Ａ）に示すように上方に積層され、挿入開口部１０５ｆが形成された黒色ウエハ（上部ウエハ）１００ｄの下面に凸部１８２が形成されており、図７（Ｂ）に示すように下方に積層され、挿入開口部１０５ｇが形成された黒色ウエハ（下部ウエハ）１００ｅの上面に凹部１８４が形成されている。
【０１０４】
凸部１８２、凹部１８４は、挿入開口部１０５ｆ、１００ｇにそれぞれ挿入、固定されるレンズ等の光学素子の中心光軸が、黒色ウエハ１００ｄ、１００ｅを接合して時に、共通な同軸をなすようにするためのものである。図７（Ｃ）に示すように、凸部１８２と凹部１８４の嵌合によって、黒色ウエハ１００ｄ、１００ｅの位置合わせが実行される。
【０１０５】
＜レンズバレルの黒色ウエハへの固定＞
図８は、本発明の実施の形態における、レンズバレルの黒色ウエハへの固定を説明する図であり、図８（Ａ）はレンズバレルの螺子（ネジ）による黒色ウエハへの固定を説明する斜視図、ＳＳ断面図、図８（Ｂ）はレンズバレルの黒色ウエハへの挿入、接着固定を説明するＳＳ断面図、図８（Ｃ）は従来技術のカメラモジュールにおけるレンズバレルの固定の例を説明する図である。
【０１０６】
レンズ、フイルタ、アパーチャ（光学開口）等の光学素子を内部に保持、収容する光学バレルを黒色ウエハに形成された開口部に収容、保持させることもできる。光学素子の代表例がレンズであるので、以下の説明では、光学バレルをレンズバレルと呼ぶことにする。図８に示す例では、黒色ウエハへはレンズバレルの支持体となる。
【０１０７】
図８（Ａ）の（ａ）に示すように、挿入開口部１０５ｈが形成された黒色ウエハ１００ｆと、イメージセンサ領域１１５が形成された半導体ウエハ１１０が積層、接合されたウエハ接合体における挿入開口部１０５ｈに、図８（Ａ）の（ｂ）に示すようなレンズバレル２００ａが挿入される。図８（Ａ）の（ｂ）には、レンズが収容されていないレンズバレル２００ａと、レンズ１３０が収容されたレンズバレル２００ａの例が示されている。
【０１０８】
図８（Ａ）の（ａ）に示すように、挿入開口部１０５ｈの内周面には螺合部２０１として雌螺子が形成されており、図８（Ａ）の（ｂ）に示すように、レンズバレル２００ａの外周面には螺合部２０１として雄螺子が形成されている。
【０１０９】
図８（Ａ）の（ｃ）における（Ａ１）、（Ａ２）に示すように、レンズバレル２００ａは挿入開口部１０５ｈに螺合、挿入される。レンズバレル２００ａが挿入開口部１０５ｈに螺合、挿入された後、螺合する雌螺子と雄螺子の間に接着剤（ロック剤）を浸透させて、螺合部２０１でレンズバレル２００ａが動かないようにしてもよい。レンズ１３０とイメージセンサ領域１１５との間の距離を調整する必要があれば、レンズバレル２００ａの挿入開口部１０５ｈへの螺合、挿入距離を調整すればよい。
【０１１０】
図８（Ａ）に示す例では、レンズバレル２００ａの高さは、黒色ウエハ１００ｆの厚さより大であるが、図８（Ｂ）に示すように、レンズバレル２００ｂの高さと、略同じ厚さを有し、挿入開口部１０５ｉが形成された黒色ウエハ１００ｇと、イメージセンサ領域１１５が形成された半導体ウエハ１１０が積層、接合されたウエハ接合体における挿入開口部１０５ｉに、レンズバレル２００ｂが挿入され接着固定することができ、或いは、図８（Ａ）に示す例と同様にして、螺子により螺合する構成とすることができ。
【０１１１】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示す例では、黒色ウエハと半導体ウエハが積層、接合されたウエハ接合体における挿入開口部にレンズバレルを挿入、固定する例を説明したが、このウエハ接合体を個片化した後に、挿入開口部にレンズバレルを挿入、固定することもできる。
【０１１２】
図８（Ｃ）に従来技術のカメラモジュールにおけるレンズバレルの固定例を示すが、この例では、レンズバレル２００ｃの支持体となるレンズホルダ２０２は半導体チップ１４２を保護するために接合されたガラスチップ１３２に接合される構成となっており、レンズバレルの高さ、半導体ウエハ（チップ）の厚さが同じ条件であるとすれば、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示す例では、少なくともガラスチップ１３２の分だけ低背（薄型）化することができる。
【０１１３】
図８に示すレンズバレルは、黒色ウエハと同様に、炭素又は樹脂からなり黒色を呈し遮光性を有する材料によって、形成される。例えば、レンズバレルは、カーボンブラック、チタンブラック等の黒色顔料が添加され着色された樹脂を用いた樹脂成型によって、形成することができる。
【０１１４】
＜レンズバレルの構成例＞
図９は、本発明の実施の形態における、レンズバレルの構成例を説明する図であり、図９（Ａ）は黒色ウエハと半導体ウエハが積層され、接合された積層体（ウエハ接合体）を説明する斜視図、ＴＴ断面図、図９（Ｂ）はレンズバレルが挿入された積層体（ウエハ接合体のＴＴ断面図である。
【０１１５】
図８に示したレンズバレルでは光学素子として１個のレンズが収容された例を示したが、これに限定されるものではない。
【０１１６】
図９は、単数又は複数のレンズ、及び、光学フイルタが収容されるレンズバレル（光学バレル）の例を示す。
【０１１７】
図９（Ａ）は、挿入開口部１０５ｊが形成された黒色ウエハ１００ｈと、イメージセンサ領域１１５が形成された半導体ウエハ１１０が積層、接合されたウエハ接合体を示しており、挿入開口部１０５ｊに、レンズバレルが挿入、固定され収容され、黒色ウエハ１００ｈはレンズバレルの支持体となる。図８において説明したように、レンズバレルは挿入開口部１０５ｊに螺合によって、或いは、接着され、固定され保持される。
【０１１８】
図９（Ｂ）の（ａ）は、赤外線遮断フイルタ２０４とレンズ１３０ａが内部に収容されたレンズバレル２００ｄが挿入開口部１０５ｊに挿入、固定され収容された例を示す。赤外線遮断フイルタ２０４はレンズバレル２００ｄの下方の開口から挿入され、レンズ１３０ａはレンズバレル２００ｄの上方の開口から挿入され、赤外線遮断フイルタ２０４、レンズ１３０ａのそれぞれの全周辺部はレンズバレル２００ｄの内周と接着剤によって固定されている。
【０１１９】
図９（Ｂ）の（ｂ）は、赤外線遮断フイルタ２０４、レンズ１３０ｂ、１３０ｃが収容されたレンズバレル２００ｅが挿入開口部１０５ｊに挿入、固定され収容された例を示す。レンズ１３０ｃ、赤外線遮断フイルタ２０４はそれぞれ、レンズバレル２００ｅの下方の開口から挿入され、レンズ１３０ｂはレンズバレル２００ｅの上方の開口から挿入され、赤外線遮断フイルタ２０４、レンズ１３０ｂ、１３０ｃのそれぞれの全周辺部はレンズバレル２００ｅの内周と接着剤によって固定されている。
【０１２０】
なお、図８、図９において、黒色ウエハと半導体ウエハとによって形成される空間は、外部空間と遮断された状態とされるように、レンズ等の光学素子がレンズバレルに挿入、固定され、レンズバレルは黒色ウエハの挿入開口部に挿入、固定される。
【０１２１】
以上、本発明を実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明によれは、簡易な構造を有し遮光性に優れ、小型（低背、薄型）化、低コスト化が可能な光電変換装置とそのパッケージ構造、並びに光電変換装置の製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１００、１００ａ〜１００ｈ…黒色ウエハ、１０５ａ〜１０５ｊ…挿入開口部、
１１０…半導体ウエハ、１１５…イメージセンサ領域、
１２０、１４２…半導体チップ、１３０、１３０ａ〜１３０ｃ、１５１…レンズ、
１３１…開口付きレンズ、１３２…ガラスチップ、１３３…開口シート、
１３４ａ、１３４ｂ…開口規定体、１３５…レンズチップ、１３７…貫通穴、
１４０…平面ガラス、１４５…ガラス保持チップ、レンズチップ１５２…、
１８２…凸部、１８４…凹部、１９０ａ、１９０ｂ…光照射用開口部、１９２…凸部、
１９４…凹部、１９６ａ、１９６ｂ…黒色ウエハ積層体、
１９８ａ、１９８ｂ…ウエハ補強板、２００ａ〜２００ｅ…レンズバレル、
２０１…螺合部、２０２…レンズホルダ、２０４…赤外線遮断フイルタ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２４】
【特許文献１】特開２００２−２９０８４２号公報（段落００１１、図１〜図３）
【特許文献２】特開２００６−２２８８３７号公報（段落００１３、図１）
【特許文献３】特開２００８−５０８５４５号公報（段落００２１〜００２２、段落００３１〜００４２、図１〜図５）
【特許文献４】特開２００８−５１２８５１号公報（請求項１８、図３〜図６）
【特許文献５】特表２００９−５１２３４６号公報（段落０００８〜００１０、図１８）
【特許文献６】特開２０１０−２９２１号公報（段落００４８〜００６０、図１２）
【特許文献７】特開２０１０−４５１６２号公報（請求項５、段落００４８〜００５７、図４）
【特許文献８】特開２０１０−４５６５０号公報（段落０００９〜００２８、図１〜図３）
【特許文献９】特開２０１０−１１２３０号公報（段落００１８〜００２１、段落００３３〜００３９、図１、図３）
【非特許文献】
【０１２５】
【非特許文献１】TESSERA 社、“ Wafer-Level Optics ”、［平成２２年３月３日検索］、インターネット＜http://www.tessera.com/technologies/imagingandoptics/Pages/waferleveloptics.aspx＞
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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