(57)【要約】【課題】  薄型に保ったまま、製造のための工程を増加させることなく、即ち低コストで固体撮像素子をパッケージングした固体撮像装置及びこの固体撮像装置を備えた撮像装置を得る。【解決手段】  受光画素群と、少なくとも受光画素群を包括する範囲に受光画素に対応して２次元的に配置されたマイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイの光入射側に配置される透明部材と、を有し、透明部材のマイクロレンズアレイと相対する面側の受光画素群と重ならない位置に突起部を一体で形成し、この突起部で透明部材を支持した固体撮像装置及びこの固体撮像装置を備えた撮像装置とする。【選択図】        図４
2005109092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換する受光画素を２次元的に配置した受光画素群と、少なくとも前記受光画素群を包括する範囲に前記受光画素に対応して２次元的に配置されたマイクロレンズアレイを有する撮像素子と、前記マイクロレンズアレイの光入射側に配置される透明部材と、を有し、
前記透明部材は前記マイクロレンズアレイと相対する面側の前記受光画素群と重ならない位置に突起部が一体で形成され、
前記突起部を前記撮像素子に当接させたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
入射光を光電変換する受光画素を２次元的に配置した受光画素群と、少なくとも前記受光画素群を包括する範囲に前記受光画素に対応して２次元的に配置されたマイクロレンズアレイを有する撮像素子と、前記マイクロレンズアレイの光入射側に配置される透明部材と、を有し、
前記透明部材は前記マイクロレンズアレイと相対する面側の前記受光画素群と重ならない位置に、前記受光画素群を取り囲むように額縁状の突起部が一体で形成され、
前記突起部を前記撮像素子に当接させたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
前記突起部の高さを、前記マイクロレンズアレイの高さよりも高く形成し、前記突起部を前記マイクロレンズアレイの形成されていない位置に当接させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記マイクロレンズアレイを前記受光画素群以外の部位にも形成し、前記突起部を前記マイクロレンズアレイに当接させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記マイクロレンズアレイより高さが高く、前記突起部より高さの低い凸部を前記マイクロレンズアレイと一体に形成すると共に、前記凸部の領域内に前記凸部が欠損した部位を形成し、前記突起部を前記凸部が欠損した部位で当接させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記透明部材は、その周囲で接着され、前記マイクロレンズアレイの領域を封止したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記透明部材に赤外光カット機能を持たせたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記透明部材の少なくとも一方の面に、回折格子からなる光学的ローパスフィルタを設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記透明部材の少なくとも一方の面に反射防止処理を施したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記透明部材に遮光部を設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記透明部材は、成形部材であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記透明部材の光入射側の面の一部に、凹部又は凸部を形成したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置と前記固体撮像装置に被写体光を結像させる撮像光学系を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
前記透明部材の光入射面側の面に、前記撮像光学系を当接させたことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等に使用される撮像装置に関し、特に携帯端末に搭載される薄型カメラユニットに好適な固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
小型で薄型の撮像装置が、携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の小型、薄型の電子機器に搭載されるようになった。これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。
【０００３】
これらの撮像装置に使用される撮像素子としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子が使用されている。
【０００４】
また、これらの撮像素子は、個々の受光画素上に各々マイクロレンズを形成して小型、高画素化に伴う受光画素面積の縮小による感度低下を補う工夫がなされている。
【０００５】
一方、上記の撮像装置は、搭載する機器の薄型化に伴い極力薄いことが求められ、従来のセラミックパッケージや樹脂モールドパッケージを使用しては、この要求に対応することは困難である。このため、マイクロレンズの形成された半導体イメージセンサチップをそのまま、撮像装置を構成するプリント基板に実装し、この後光学系等を組み立てて一体化することで小型薄型化をおこなうのが一般的であった。
【０００６】
この場合、工程中でマイクロレンズ上に塵埃が付着すると、受光画素への光が遮蔽され、被写体画像データに支障をきたす問題を発生させる場合がある。
【０００７】
これに対し、撮像素子を薄型に保ちつつパッケージングした固体撮像装置が提案されている。
【０００８】
この例として、マイクロレンズアレイ上にマイクロレンズより低屈折率の層を形成し、透明板をこの低屈折率の層上に配置したもの、マイクロレンズアレイ上にスペーサを介して透明板を配置しマイクロレンズアレイと透明板の間を空気層としたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３１７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の特許文献１に記載の固体撮像装置は、撮像装置が完成されるまでの工程の初期の段階からマイクロレンズアレイ部が透明板により覆われ、外気と隔絶されているため、種々の工程を経由してもマイクロレンズ上に塵埃が付着することが無く、また透明板上に付着しても容易に拭き取ることができる利点を有している。
【００１０】
しかし、マイクロレンズアレイ上に低屈折率の層を形成する方法では、低屈折率層の層厚管理が困難であることと、低屈折率の層を形成するための工程が増加し、コストアップを誘引する問題がある。
【００１１】
またマイクロレンズアレイ上にスペーサを介して透明板を配置する方法では、スペーサを形成する工程、もしくはスペーサ部材及びその組み込みが、工程に追加となり同様のコストアップを誘引する問題がある。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑み、薄型に保ったまま、製造のための工程を増加させることなく、即ち低コストで固体撮像素子をパッケージングした固体撮像装置及びこの固体撮像装置を備えた撮像装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題は、以下のようにすることで解決される。
【００１４】
１）  入射光を光電変換する受光画素を２次元的に配置した受光画素群と、少なくとも前記受光画素群を包括する範囲に前記受光画素に対応して２次元的に配置されたマイクロレンズアレイを有する撮像素子と、前記マイクロレンズアレイの光入射側に配置される透明部材と、を有し、前記透明部材は前記マイクロレンズアレイと相対する面側の前記受光画素群と重ならない位置に突起部が一体で形成され、前記突起部を前記撮像素子に当接させたことを特徴とする固体撮像装置。
【００１５】
２）  入射光を光電変換する受光画素を２次元的に配置した受光画素群と、少なくとも前記受光画素群を包括する範囲に前記受光画素に対応して２次元的に配置されたマイクロレンズアレイを有する撮像素子と、前記マイクロレンズアレイの光入射側に配置される透明部材と、を有し、前記透明部材は前記マイクロレンズアレイと相対する面側の前記受光画素群と重ならない位置に、前記受光画素群を取り囲むように額縁状の突起部が一体で形成され、前記突起部を前記撮像素子に当接させたことを特徴とする固体撮像装置。
【００１６】
３）  前記突起部の高さを、前記マイクロレンズアレイの高さよりも高く形成し、前記突起部を前記マイクロレンズアレイの形成されていない位置に当接させた１）又は２）の固体撮像装置。
【００１７】
４）  前記マイクロレンズアレイを前記受光画素群以外の部位にも形成し、前記突起部を前記マイクロレンズアレイに当接させた１）又は２）の固体撮像装置。
【００１８】
５）  前記マイクロレンズアレイより高さが高く、前記突起部より高さの低い凸部を前記マイクロレンズアレイと一体に形成すると共に、前記凸部の領域内に前記凸部が欠損した部位を形成し、前記突起部を前記凸部が欠損した部位で当接させた１）又は２）の固体撮像装置。
【００１９】
６）  前記透明部材は、その周囲で接着され、前記マイクロレンズアレイの領域を封止した１）〜５）のいずれかの固体撮像装置。
【００２０】
７）  前記透明部材に赤外光カット機能を持たせた１）〜６）のいずれかの固体撮像装置。
【００２１】
８）  前記透明部材の少なくとも一方の面に、回折格子からなる光学的ローパスフィルタを設けた１）〜７）のいずれかの固体撮像装置。
【００２２】
９）  前記透明部材の少なくとも一方の面に反射防止処理を施した１）〜８）のいずれかの固体撮像装置。
【００２３】
１０）  前記透明部材に遮光部を設けた１）〜９）のいずれかの固体撮像装置。
【００２４】
１１）  前記透明部材は、成形部材である１）〜１０）のいずれかの固体撮像装置。
【００２５】
１２）  前記透明部材の光入射側の面の一部に、凹部又は凸部を形成した１）〜１１）のいずれかの固体撮像装置。
【００２６】
１３）  １）〜１２）のいずれかの固体撮像装置と前記固体撮像装置に被写体光を結像させる撮像光学系を備えた撮像装置。
【００２７】
１４）  前記透明部材の光入射面側の面に、前記撮像光学系を当接させた１３）の撮像装置。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、入射光を光電変換する受光画素を２次元的に配置した受光画素群と、少なくとも受光画素群を包括する範囲に受光画素に対応して２次元的に配置されたマイクロレンズアレイを有する撮像素子と、マイクロレンズアレイの光入射側に配置される透明部材と、を有し、透明部材はマイクロレンズアレイと相対する面側の受光画素群と重ならない位置に突起部が一体で形成され、突起部を撮像素子に当接させた固体撮像装置、或いは、透明部材はマイクロレンズアレイと相対する面側の受光画素群と重ならない位置に、受光画素群を取り囲むように額縁状の突起部が一体で形成され、突起部を撮像素子に当接させた固体撮像装置、とすることにより、製造工程を増加させることなく、即ち低コストで固体撮像素子をパッケージングした固体撮像装置を得ることが可能となる。
【００２９】
更に、上記の固体撮像装置は、透明部材に形成する突起部の高さを、マイクロレンズアレイの高さよりも高く形成し、この突起部をマイクロレンズアレイの形成されていない位置に当接させる。または、受光画素群以外の部位にもマイクロレンズアレイを形成し、突起部をマイクロレンズアレイに当接させる。或いは、マイクロレンズアレイより高さが高く、突起部より高さの低い凸部をマイクロレンズアレイと一体に形成すると共に、この凸部の領域内に凸部の欠損部を形成し、突起部をこの欠損部に当接させることが好ましい。これらにより、マイクロレンズアレイとの間に空気層を介在させることができ、マイクロレンズアレイの屈折力を確保しつつ低コストで固体撮像素子をパッケージングした固体撮像装置を得ることが可能となる。
【００３０】
また、この透明部材の突起部を受光画素群を取り囲むように形成し、透明部材の周囲で接着しマイクロレンズアレイの領域を封止することにより、撮像装置が完成されるまでの工程の初期の段階からマイクロレンズアレイ部を透明板により覆うことができ、種々の工程を経由してもマイクロレンズアレイ上に塵埃が付着することが無く、また透明部材上に付着しても容易に拭き取ることができるようになる。
【００３１】
また、この透明部材に赤外光カット機能を持たせることにより、撮像装置内に赤外光カットフィルタを追加する必要が無く、撮像装置の厚み方向即ち光軸方向の薄型化が可能となる。
【００３２】
また、この透明部材の少なくとも一方の面に、回折格子からなる光学的ローパスフィルタを設けることにより、水晶板を用いたオプチカルローパスフィルタを不要とでき、低コスト化、光軸方向の薄型化が可能になる。
【００３３】
また、この透明部材の少なくとも一方の面に反射防止処理を施すことにより、不要な反射光による被写体画像のコントラストの低下を防止でき、被写体画像の画質を向上させることができる。
【００３４】
また、この透明部材の光線経路以外の部位に遮光部を設ることにより、撮影光束以外の不要光を遮断し、被写体画像のコントラストの低下を防止でき、被写体画像の画質を向上させることができる。
【００３５】
また、この透明部材を成形により形成することで、厚みを精度よく管理でき、上記の回折格子構造等を一体に形成でき、低コスト化することができる。
【００３６】
また、この透明部材の光入射側の面の一部に、凹部又は凸部を形成し、この凹部又は凸部と撮像光学系の一部と係合させることで、容易に撮像光学系の光軸に直交する方向の位置決めができるようになる。
【００３７】
更に、上記いずれかの固体撮像装置と、この固体撮像装置に被写体光を結像させる撮像光学系を備えた撮像装置とすることで、上記の効果を有する撮像装置を得ることが可能となる。
【００３８】
また、この透明部材の光入射面側の面に、撮像光学系を当接させた撮像装置とすることにより、光軸方向の撮像光学系の位置決めを容易に行うことができると共に、調整をおこなわずとも、所定の被写体距離に焦点の合った撮像装置を得ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４０】
なお、本実施の形態においては、入射光を光電変換する受光画素を２次元的に配置した受光画素群を有する半導体イメージセンサチップを撮像素子と称し、この撮像素子に透明部材を設けたものを固体撮像装置とし、この固体撮像装置に撮像光学系を設けカメラモジュールの形態となしたものを撮像装置と称して説明する。
【００４１】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。第１の実施の形態は、撮像素子を所謂フリップチップ実装法でプリント基板に実装した撮像装置である。
【００４２】
図１は、本実施の形態における撮像装置１００の斜視図である。図１（ａ）は撮像装置を表側の面である光入射側から見た斜視図であり、図１（ｂ）は裏側の面である撮像素子側から見た斜視図である。
【００４３】
図１（ａ）に示すように、撮像装置１００の表側はフレキシブルプリント基板ＦＰＣと、このフレキシブルプリント基板ＦＰＣに取り付けられた補強板１６を介して、光学部材を内包する外枠部材４と、この外枠部材の光入射側には開口部を有する蓋部材５が取り付けられている。
【００４４】
また図１（ｂ）に示すように、撮像装置１００の裏面にはフレキシブルプリント基板ＦＰＣの他方の面に本発明に係る固体撮像装置８がフリップチップ実装法により電気的に接続されると共に固着されている。この固体撮像装置８からの光電変換信号や固体撮像装置８を制御するための信号は、フレキシブルプリント基板ＦＰＣを介し、接続端子部１７が図示しない携帯端末本体側の基板と接続されて相互に入出力が可能となっている。
【００４５】
図２は、撮像装置１００に用いられる、本発明に係る固体撮像装置８の側断面図である。
【００４６】
同図に示すように、固体撮像装置８は、入射光を光電変換する受光画素を２次元的に配置した公知の受光画素群と、この受光画素に対応して２次元的に配置されたモザイクカラーフィルタ層２１を有する半導体イメージセンサーチップ２０と受光画素に対応して２次元的に配置されたマイクロレンズアレイ２２と、このマイクロレンズアレイ２２の光入射側に配置される透明部材２３で構成されている。
【００４７】
透明部材２３は、マイクロレンズアレイ２２に相対する面側の外周部の受光画素群と重ならない位置に、額縁状に受光画素群を取り囲むよう突起部２３ｋが一体で形成されている。この突起部２３ｋは図示のようにマイクロレンズアレイ２２の高さよりも高く形成されており、マイクロレンズアレイ２２との間に空気層を介在させることができ、マイクロレンズアレイ２２の屈折力を確保している。なお、空気層が最もコスト的に有利であるが、マイクロレンズアレイ２２より屈折率の低い透明な光学材料を充填してもよい。
【００４８】
この透明部材２３は、位置決め用カメラ等を使用した治具で受光画素位置を確認しながら所定の位置に配置され、位置決めがなされるようになっている。この後、透明部材２３の周囲を、例えば紫外線硬化型の接着剤Ｃにより接着し、透明部材２３によりマイクロレンズアレイ２２の光入射側の空間が封止する。この接着剤による封止は、同図のように突起部２３ｋの側縁部でもよいし、突起部２３ｋの当接する面で接着してもよい。
【００４９】
また、透明部材２３の光入射側２３ｒには、赤外光カット機能を有する例えば公知の赤外カットコーティングが施され、加えて撮像光学系からの被写体光束が透過する領域外には遮光部２３ｓが形成されている。この遮光部は、例えば黒色の遮光性の印刷等で形成されるものである。
【００５０】
このようにすることで赤外光カットのためのフィルタ等を省略でき撮像装置を薄型化できる、また遮光性の印刷により、撮像素子に入射する不要光を遮断し、被写体画像のコントラストの低下を防止でき、被写体画像の画質を向上させることができる。なお透明部材２３そのものを赤外光カット機能を有する材料で形成してもよい。
【００５１】
更に、透明部材２３の光入射側２３ｒの面には、凹部２３ｈが複数箇所形成されている。
【００５２】
このため透明部材２３には、厚みを精度よく管理でき、上述の反射防止の凹凸形状や回折格子構造、突起部２３ｋと凹部２３ｈなどを一体に形成できる成形部材、即ち樹脂成形やガラスモールドにより形成した部材が好適であり、一体成形による低コスト化が可能である。
【００５３】
図３は、本発明に係る固体撮像装置８を受光画素面方向から見た正面図である。以下の各図においては、説明の重複を避けるため同部材には同符号を付して説明する。
【００５４】
同図に示すように、固体撮像装置８は半導体イメージセンサーチップ２０上の外縁周囲に、受光画素からの信号を送出したり、固体撮像装置８の動作を制御するための信号線に接続された所定数の電極パッド１０が設けられ、この電極パッド１０上には、突起電極（バンプ）１１が各々形成されている。
【００５５】
固体撮像装置８の中央部には、受光画素群２５が形成され、この受光画素の各々に対し、カラーモザイクフィルタ層が形成されている。このカラーモザイクフィルタ層は、受光画素の各々に対応して、受光画素群の長辺方向にＲ（レッド）とＧ（グリーン）が交互に形成されたラインと、ＧとＢ（ブルー）が交互に形成されたラインが交互に配列された公知の原色系の配列でもよいし、公知のＣｙ（シアン）、Ｙｅ（イエロー）、Ｍｇ（マゼンタ）、Ｇ（グリーン）を用いた補色系の配列であってもよい。
【００５６】
更に、受光画素の各々に対応して個々にマイクロレンズが形成されている。このマイクロレンズアレイ２２の領域は、少なくとも受光画素群２５を包括する範囲に前記受光画素に対応して２次元的に配置されている。
【００５７】
図４は、撮像装置１００を図１に示すＦ−Ｆ線で切断した概略の断面図である。
【００５８】
同図において、外枠部材４の内部は、被写体側より第１レンズ１、第２レンズ２、で構成された撮像光学系と、フレキシブルプリント基板ＦＰＣに実装された本発明に係る固体撮像装置８、弾性部材である圧縮コイルバネ９、蓋部材５で構成されている。
【００５９】
撮像光学系は、図示のように第１レンズ１、第２レンズ２を、光学有効面以外のフランジ部で相互に当接させ、接着剤等で互いに固着することでユニット化されており、他の部材を介さず構成することで、相互のレンズ間隔の誤差を最少に組み立てることが可能となっている。
【００６０】
以下、撮像装置１００を組み立て順に従い説明する。
【００６１】
まず、本発明に係る固体撮像装置８は突起電極（バンプ）１１を介してフレキシブルプリント基板ＦＰＣと電気的に接続され、例えば紫外線硬化型の接着剤Ｂによりその周囲が接着されると共に封止される。フレキシブルプリント基板ＦＰＣには、事前に補強として開口部を有する補強板１６が接着されている。
【００６２】
次に、外枠部材４が、治具に設けられた位置決め用カメラにより、固体撮像装置上の受光画素群の位置を確認して位置を決められ、補強板１６上に載置され、その周囲を例えば紫外線硬化型或いはゴム系の接着剤Ａで接着固定される。
【００６３】
更に、固体撮像装置８の透明部材２３の光入射側２３ｒに形成された凹部２３ｈと、第２レンズ２に一体で形成された突起部２ｔが係合するよう組み立てられる。これにより光軸に直交する方向の撮像光学系の位置決めがなされる。また、透明部材２３の光入射側２３ｒの面には、第２レンズ２に一体で形成された円筒部２ｆの端部が当接する。
【００６４】
なお、透明部材２３に凹部２３ｈを形成し、第２レンズ２に突起部２ｔを形成して係合させ、光軸直交方向の位置決めとしたが、逆に透明部材２３に凸部を形成し、第２レンズ２に凹部を形成して係合させるようにしてもよいのは勿論である。
【００６５】
次に、圧縮コイルバネ９、蓋部材５を組み込み蓋部材５を外枠部材４に接着剤Ｄで接着することにより、第２レンズ２、即ち撮像光学系は圧縮コイルバネ９により付勢されて、透明部材２３の光入射側２３ｒの面に当接される。これにより光軸方向の撮像光学系の位置決めがなされる。
【００６６】
以上が、本発明の第１の実施例に係る固体撮像装置８と、この固体撮像装置８を用いた撮像装置１００の概略の内部構成である。
【００６７】
即ち、本発明の固体撮像装置は、透明部材２３を突起部２３ｋと共に、成形により一体部品とすることで、従来のスペーサを介して透明板を配置する方法に比べ光軸方向の寸法誤差を最少に抑えることができ、精度向上が可能であり、撮像光学系を当接させて光軸方向の位置決めをおこなうことも可能となる。更に、スペーサ部材及びその組み込みに要する工数は不要となり、製造コストの削減が可能である。
【００６８】
加えて、撮像装置の製造工程の初期の段階から、マイクロレンズアレイ部が透明部材により、封止されているため、湿気、塵埃から固体撮像装置の重要部を守ることができ、製造工程中の塵埃付着による歩留まり低下を最少に抑えることができ、良品率の向上によるコストダウンを可能とできる。
【００６９】
なお、突起部２３ｋを額縁状に形成した透明部材２３で説明したが、突起部２３ｋの形状はこれに限る物ではなく、下駄の歯状に形成した突起部や、少なくとも三箇所にボスを形成した突起部等でもよく、マイクロレンズアレイと相対する面側の受光画素群と重ならない位置に一体で形成され、突起部を撮像素子に当接させ、マイクロレンズアレイと空間を有して透明部材を隔てて配置することができるものであればよい。
【００７０】
図５は、撮像装置１００に用いられる、本発明に係る固体撮像装置８の別の例の側断面図である。
【００７１】
同図に示す固体撮像装置８は、マイクロレンズアレイ２２を受光画素群を越える範囲に形成し、透明部材２３に一体で形成した突起部２３ｋを、受光画素と重ならない位置でマイクロレンズアレイ２２に当接させ、周囲を例えば紫外線硬化型の接着剤Ｃにより接着し、透明部材２３によりマイクロレンズアレイ２２の光入射側の空間を封止している。
【００７２】
固体撮像装置８を、このように構成しても同様に上記の効果を得ることができる。
【００７３】
図６は、撮像装置１００に用いられる、本発明に係る固体撮像装置８の他の例の側断面図である。
【００７４】
同図に示す固体撮像装置８は、マイクロレンズアレイ２２より高さが高く、透明部材２３の突起部２３ｋより高さの低い凸部２４をマイクロレンズアレイ２２と一体に形成すると共に、凸部２４の領域内に凸部２４が欠損した部位２４ｋを形成し、突起部２３ｋを凸部２４が欠損した部位２４ｋに当接させ、周囲を接着し封止したものである。即ち、凸部２４の頂点と透明部材２３の平面部は当接せず、隙間が生じるように凸部２４が形成されたものである。
【００７５】
図７は、図６に示す固体撮像装置８のマイクロレンズアレイと一体で形成される凸部及び欠損部の１例の模式図である。
【００７６】
同図に示すように、中央部の受光画素群に対応し、マイクロレンズアレイ２２と、このマイクロレンズアレイ２２の領域を取り囲むように凸部２４が一体的に形成されている。本例では、この凸部２４の領域内に、受光画素群を取り囲むように額縁状の欠損部２４ｋが形成されている。この欠損部２４ｋと透明部材２３の突起部２３ｋとが係合し、位置決めに使用される。
【００７７】
図８は、図６及び図７に示すマイクロレンズアレイ２２と凸部２４を同時に一体的に形成する方法の模式図である。
【００７８】
マイクロレンズアレイの形成方法としては、一般的な加熱溶融法や特開平３−１９０１６６号公報に記載されたエッチバックを用いた方法が知られている。本発明では、加熱溶融法を用いて、マイクロレンズアレイ２２と凸部２４を一体的に形成する方法を詳しく説明する。
【００７９】
同図（ａ）〜（ｄ）は、工程順であり、以下この工程に従い説明する。
【００８０】
（１）光を電荷に変換する受光画素３０が２次元的に形成され、このそれぞれには前述のカラーフィルタ（図示せず）が形成された半導体イメージセンサチップ２０に、表面の平滑化された透明膜３１を形成する（図８（ａ））。
【００８１】
（２）次に、透明膜３１上に、熱可塑性の透明感光性樹脂膜３２を形成する（図８（ｂ））。
【００８２】
（３）形成された透明感光性樹脂膜３２に所望のパターンで露光をおこなう。この時の露光のパターンとして、例えば透明感光性樹脂膜３２がポジ型感光性樹脂膜の場合について説明する。受光画素３０の領域上では、幅広の露光される部分（透過部）３２ａと幅の狭い露光されない部分（遮光部）３２ｂのパターンで露光され、一方、受光画素３０の無い領域では、幅の狭い露光される部分（透過部）３２ｃと幅広の露光されない部分（遮光部）３２ｄのパターンとなるような碁盤目状のパターンマスクを用いて露光をおこなう。この露光はレーザー等でスキャニングして同様の露光をおこなってもよい。量産時は前者の方が望ましく、半導体ウエハー上で一括して多数の半導体イメージセンサー部に対し露光を行えるためコスト的に有利である。
【００８３】
このような露光の後、現像をおこなうと、ポジ型感光性樹脂膜の場合、露光された部分の樹脂膜が削除され、図示のように受光画素３０上に残る樹脂膜は小さく、受光画素３０の無い領域では大きい状態となる（図８（ｃ））。
【００８４】
（４）この後、加熱溶融し、残った樹脂膜を流動化させることにより、レンズ形状に形成され、２次元配置されたマイクロレンズアレイが形成される。この時、図示のように、残った樹脂膜が少量となったレンズ３３の形状は薄く形成され、残った樹脂膜が多量の受光画素３０の無い領域では、受光画素３０上のレンズ３３よりも高く形成することができる（図８（ｄ））。
【００８５】
なお欠損部は同様に、欠損部にあわせた形状の露光をおこなうことで樹脂膜を削除して欠損部として形成することが可能である。
【００８６】
なお、この方法は、前述のエッチバックを用いた方法にも露光時に同様のパターンマスクを使用することで適用可能である。またネガ型感光性樹脂膜を用いた場合には、上記と逆のパターンマスクを用いればよい。
【００８７】
図６に戻り、欠損部２４ｋに透明部材２３の突起部２３ｋを当接させ、その外周を例えば紫外線硬化型の接着剤Ｃにより接着し、透明部材２３によりマイクロレンズアレイ２２の光入射側の空間が封止される。
【００８８】
固体撮像装置８を、このように構成しても同様に上記の効果を得ることができる。更に、このように中央部の受光画素群に対応し、マイクロレンズアレイ２２と、このマイクロレンズアレイ２２の領域を取り囲むように凸部２４を一体的に形成することで、接着剤Ｃが凸部２４で堰き止められ、マイクロレンズアレイ２２への接着剤Ｃの侵入を防止する効果をも得ることができる。
【００８９】
図９は、固体撮像装置８のマイクロレンズアレイと一体で形成される凸部及び欠損部のその他の例の模式図である。同図は、凸部を２箇所のみ形成し、この凸部で囲まれた領域を欠損部としたものである。
【００９０】
同図に示すように、マイクロレンズアレイ２２を取り囲むような凸部２４ｃと、最外周に凸部２４ｄとが形成され、この凸部２４ｃと２４ｄに挟まれた額縁状の領域が欠損部２４ｋとなっている。この欠損部２４ｋに、透明部材２３の突起部２３ｋが当接され、その周囲を同様に、例えば紫外線硬化型の接着剤Ｃにより接着し、透明部材２３によりマイクロレンズアレイ２２の光入射側の空間を封止する。なお、この場合は透明部材の位置決めは、治具に設けられた位置決め用カメラにより、固体撮像装置上の受光画素群の位置を確認しながら位置決めがなされる。
【００９１】
このように構成しても同様に上記の効果を得ることができると共に、マイクロレンズアレイ２２への接着剤Ｃの侵入を防止する効果をも得ることができる。
【００９２】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、本発明の固体撮像装置を所謂ボールグリッドアレイタイプに形成した撮像装置の例である。
【００９３】
図１０は、撮像装置２００の内部構成を示す概略の断面図である。同図に示す、固体撮像装置８は、カラーフィルタ層、マイクロレンズアレイ、透明部材の構成は図５において説明したものと同様であるので省略し、異なる部分について説明する。
【００９４】
同図において、４０は基板であり、この基板４０上に半導体イメージセンサーチップ２０を配置し、外縁周囲に、受光画素からの信号を送出したり、固体撮像装置８の動作を制御するための信号線に接続された所定数の電極パッドより、ボンディングワイヤ４１により、基板４０の図示しない接続端子と接続される。この基板４０は接続端子の各々の周辺でスルーホール等で裏面側の図示しない電極パッドに接続され、この裏面側の電極パッド上にバンプ１１が形成される。
【００９５】
透明部材２３が接着された固体撮像装置８が、この基板４０上に配置され、基板４０と電極パッドがボンディングワイヤ４１により接続された状態で、所謂インサート成形と同様な方法で、樹脂部４２を形成する。これは紫外線消去型のＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等のパッケージングと同様の方法で製作することができる。これにより樹脂部４２の寸法精度のよい固体撮像装置８のパッケージングが可能である。
【００９６】
このようにして形成した、固体撮像装置８の樹脂部４２に、図４で既に説明したように、外枠部材４、第１レンズ１と第２レンズ２で構成された撮像光学系、弾性部材である圧縮コイルバネ９及び蓋部材５を組み込むことで撮像装置２００が完成される。
【００９７】
この撮像装置２００は、携帯端末側に配置される基板にバンプ１１を介して接続されることになる。また透明部材２３がガラス材料（例えばガラスモールド）で形成されている場合には、リフローによるハンダ付けも可能である。
【００９８】
なお、この第２の実施の形態ではマイクロレンズアレイを受光画素群以外の部位にも形成し、突起部をマイクロレンズアレイに当接させたもので説明したが、これに限らず、図２で説明したマイクロレンズアレイの形成されていない位置に当接させたものや、図６で説明したマイクロレンズアレイより高さが高く、突起部より高さの低い凸部をマイクロレンズアレイと一体に形成すると共に、凸部の領域内に凸部が欠損した部位を形成し、突起部を凸部が欠損した部位に当接させた固体撮像装置も適用可能である。
【００９９】
以上が、本発明の第２の実施の形態に係る固体撮像装置を用いた撮像装置である。
【０１００】
なお、上述の第１及び第２の実施の形態では、２枚構成の撮像光学系で説明したがこれに限るものでないのは勿論である。
【０１０１】
上述の第１及び第２の実施の形態で説明した固体撮像装置に用いられる透明部材は、平板部と撮像素子に当接する額縁状の突起部を有し、光入射側の面には撮像光学系の光軸に直交する方向の位置決めとして凹部を有する形態で説明したが、光入射側の面の形状はこれに限らず以下のような形状でもよい。
【０１０２】
図１１は、本発明の固体撮像装置に用いられる透明部材の光入射側の面の他の形状を示す斜視図である。同図（ａ）は中央部を円錐台状にしたものであり、同図（ｂ）はリング状に凸部を設けたものである。
【０１０３】
同図（ａ）に示すように、円錐台の一部には位置決め用突起２３ｔが形成され、この位置決め用突起２３ｔと円錐台の側面２３ｍと第２レンズ２に一体で形成された円筒部２ｆ（図４参照）とで、光軸に直交する方向の位置決めをおこなうようにし、円筒部２ｆの端部が、円錐台上もしくは平板部に当接して光軸方向の位置決めとしてもよい。
【０１０４】
また、同図（ｂ）に示すように、リング状の凸部の一部に切り欠き部２３ｍが形成され、この切り欠き部２３ｎと側面２３ｐと第２レンズ２に一体で形成された円筒部２ｆ（図４参照）とで、光軸に直交する方向の位置決めをおこなうようにし、円筒部２ｆの端部が、円錐台上もしくは平板部に当接して光軸方向の位置決めとしてもよい。
【０１０５】
なお、上述の本発明の固体撮像装置８の透明部材２３には、反射防止処理を施すことが望ましい。これにより、被写体画像のコントラストの低下を防止でき、被写体画像の画質を向上させることができる。
【０１０６】
この反射防止処理としては、公知の誘電体多層膜等のコーティングによる方法の他、特開２００３−１１４３１６号公報に記載されているような微細な円錐体、角錐体を配列した形状を形成し、そのピッチはランダムにかつ臨界波長以上の光の入射側及び出射側における０次以外の次数の回折光が実質的に０となるように設定することで反射防止をおこなうことが望ましい。
【０１０７】
このようにすることにより、成型で反射防止処理がおこなえるためコーティングの工程を省略でき、より低コスト化が可能である。
【０１０８】
加えて、透明部材２３の少なくとも一方の面に、回折格子からなる光学的ローパスフィルタを形成し、複屈折光学素子と同様の機能を持たせることが好ましい。この回折格子からなる光学的ローパスフィルタは、例えば特開平５−２１５１号公報、特公昭４９−２０１０５号公報、特開昭４８−５３７４１号公報等に記載されているような、格子面と撮像素子面との距離、所望のカットオフ周波数等に応じて格子ピッチやその深さ等が決定される格子形状のものである。
【０１０９】
これにより、従来より高画素数の撮像素子を搭載した撮像装置に使用されていた、水晶板を用いたオプチカルローパスフィルタを不要とでき、低コスト化、光軸方向の薄型化が可能になる。
【０１１０】
以上説明したように、入射光を光電変換する受光画素を２次元的に配置した受光画素群と、少なくとも受光画素群を包括する範囲に受光画素に対応して２次元的に配置されたマイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイの光入射側に配置される透明部材と、を有し、透明部材は、マイクロレンズアレイと相対する面側の受光画素群と重ならない位置に突起部を一体で形成され、この突起部で透明部材を支持した固体撮像装置とすることにより、薄型に保ったまま、製造のための工程を増加させることなく、即ち低コストで固体撮像素子をパッケージングした固体撮像装置及びこの固体撮像装置を備えた撮像装置を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本実施の形態における撮像装置１００の斜視図である。
【図２】撮像装置１００に用いられる、本発明に係る固体撮像装置の側断面図である。
【図３】本発明に係る固体撮像装置を受光画素面方向から見た正面図である。
【図４】撮像装置１００を図１に示すＦ−Ｆ線で切断した概略の断面図である。
【図５】撮像装置１００に用いられる、本発明に係る固体撮像装置の別の例の側断面図である。
【図６】撮像装置１００に用いられる、本発明に係る固体撮像装置の他の例の側断面図である。
【図７】図６及び図７に示す固体撮像装置のマイクロレンズアレイと一体で形成される凸部及び欠損部の１例の模式図である。
【図８】図６に示すマイクロレンズアレイと凸部を同時に一体的に形成する方法の模式図である。
【図９】固体撮像装置のマイクロレンズアレイと一体で形成される凸部及び欠損部のその他の例の模式図である。
【図１０】撮像装置２００の内部構成を示す概略の断面図である。
【図１１】本発明の固体撮像装置に用いられる透明部材の光入射側の面の他の形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１  第１レンズ
２  第２レンズ
４  外枠部材
５  蓋部材
８  固体撮像装置
９  圧縮コイルバネ
１１  突起電極（バンプ）
２０  半導体イメージセンサーチップ
２１  モザイクカラーフィルタ層
２２  マイクロレンズアレイ
２３  透明部材
【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】
2005109092.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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