(57)【要約】【課題】小型かつ低背なカメラモジュールを提供する。【解決手段】カメラモジュール１００は、固体撮像素子１と、固体撮像素子１との間に空隙を有するように接合された撮像レンズとを具備する。この撮像レンズは、同心円をなすように屈折率分布３が形成され、固体撮像素子１の撮像領域に集光するように構成されている。【選択図】図１
2009092860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子と、
前記固体撮像素子との間に空隙を有するように接合された撮像レンズと
を具備し、
前記撮像レンズは、同心円をなすように屈折率分布が形成され、前記固体撮像素子の撮像領域に集光するように構成されたカメラモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラモジュールであって、
前記撮像レンズは、表面が、同心円状の凸部を形成する基板で構成されたカメラモジュール。
【請求項３】
請求項１に記載のカメラモジュールであって、
前記撮像レンズは、基板と、前記基板上に形成された光透過膜のパターンとで構成されたカメラモジュール。
【請求項４】
請求項２に記載のカメラモジュールであって、
前記基板は、第１のガラス層と、前記第１のガラス層よりも融点の低い第２のガラス層とを含むカメラモジュール。
【請求項５】
請求項３に記載のカメラモジュールであって、
前記撮像レンズは、前記基板と、前記基板上に塗布された熱硬化樹脂とで構成されたカメラモジュール。
【請求項６】
請求項３に記載のカメラモジュールであって、
前記撮像レンズは、前記基板と、前記基板上に塗布されたＵＶ硬化樹脂とで構成されたカメラモジュール。
【請求項７】
請求項４または５のいずれか１項に記載のカメラモジュールであって、
前記撮像レンズは、表面がインプリントにより形成された同心円状の凸部を構成するカメラモジュール。
【請求項８】
請求項１に記載のカメラモジュールであって、
前記空隙は密閉構造であるカメラモジュール。
【請求項９】
請求項１に記載のカメラモジュールであって、
前記空隙には不活性ガスが封入されているカメラモジュール。
【請求項１０】
請求項１に記載のカメラモジュールであって、
前記空隙は真空であるカメラモジュール。
【請求項１１】
請求項２または３に記載のカメラモジュールであって、
前記撮像レンズは、２枚以上の基板を有し、それぞれの基板上に形成された屈折率分布が異なるカメラモジュール。
【請求項１２】
請求項２または３に記載のカメラモジュールであって、
前記撮像レンズは、前記基板の前記固体撮像素子に対向する面に、赤外線カットフィルタを形成したカメラモジュール。
【請求項１３】
請求項３に記載のカメラモジュールであって、
前記撮像レンズは、前記基板と前記光透過膜のパターンとの間に、赤外線カットフィルタを形成したカメラモジュール。
【請求項１４】
請求項２または３に記載のカメラモジュールであって、
前記撮像レンズは、前記基板の前記固体撮像素子に対向する面に、前記固体撮像素子に対応する位置に開口を有する遮光領域を形成するカメラモジュール。
【請求項１５】
請求項１に記載のカメラモジュールであって、
前記固体撮像素子に、貫通電極が形成されているカメラモジュール。
【請求項１６】
固体撮像素子と、
前記固体撮像素子との間に空隙を有するように接合された撮像レンズと
を具備し、
前記撮像レンズは、同心円をなすように屈折率分布が形成され、前記固体撮像素子の撮像領域に集光するように構成されたカメラモジュールの製造方法であって、
前記撮像レンズの基板と前記固体撮像素子とを貼り合せ後に、前記撮像レンズの屈折率分布が形成されたカメラモジュールの製造方法。
【請求項１７】
固体撮像素子と、
前記固体撮像素子との間に空隙を有するように接合された撮像レンズと
を具備し、
前記撮像レンズは、同心円をなすように屈折率分布が形成され、前記固体撮像素子の撮像領域に集光するように構成されたカメラモジュールの製造方法であって、
前記撮像レンズの基板に前記撮像レンズの屈折率分布を形成した後に、前記撮像レンズの基板と前記固体撮像素子とを貼り合せたカメラモジュールの製造方法。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載のカメラモジュールの製造方法であって、
前記撮像レンズの屈折率分布を形成する際、前記基板上に硬化樹脂を塗布し、インプリントを実施するカメラモジュールの製造方法。
【請求項１９】
請求項１６または１７に記載のカメラモジュールの製造方法であって、
前記基板は、第１のガラス層と、第１のガラス層よりも融点の低い第２のガラス層とを含み、
前記撮像レンズの屈折率分布を形成する際、前記第２のガラス層の融点以上に加熱し、インプリントを実施するカメラモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型かつ薄型なカメラモジュールおよびカメラモジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラ付携帯電話などの薄型化の要望に伴い、カメラモジュールの薄型化に対する要望も強くなっている。カメラ付携帯電話等に搭載されるカメラモジュールは、固体撮像素子（イメージセンサ）、赤外線カットフィルタ、基板、受動部品、撮像レンズなどを有する。小型化、薄型化のポイントは、センサチップや受動部品の小型化及び光学系の低背化である。 
【０００３】
小型化については、センサチップと同一サイズの基板を使用した実装技術（ＣＳＰ）(Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ)などの実装技術の進歩と受動部品の小型化により、カメラモジュールの小型化が可能になりつつある。一方、光学系の低背化については、センサチップ上にＩＲカットフィルタ、絞り、光学レンズ等の光学部品を積層する必要があるため、容易ではない。 
【０００４】
例えば、従来のカメラモジュールとしては、図２３のような構成が知られている。このカメラモジュールは、基板３１、ワイヤ３２、レンズフォルダ３３、撮像部が形成された固体撮像素子３４（イメージセンサ）、レンズ３５、受光部３６、および配線部３７によって構成されている。固体撮像素子３４はワイヤ３２によって基板の配線と電気的接続をとっている。また、このカメラモジュールは、ワイヤとの接触をさけ、受光部３６の上部にレンズ３５を組み付けるためにレンズフォルダ３３を有している。
【０００５】
このように、従来のカメラモジュールは、レンズを支持するレンズフォルダ３３、基板３１、固体撮像素子３４、このような積層体を封止する封止樹脂等を必要としており、各部品の組み立て、アッセンブリが容易でないだけでなく、小型かつ低背なカメラモジュールを実現することが困難である。
【０００６】
このため、下記に記すカメラモジュールの薄型化に関する構造が提案されている。
【０００７】
第１のカメラモジュールは、一方の面に配線部を形成するとともに非配線部にレンズが作りこまれた光透過性基板と、撮像部を有する固体撮像素子（イメージセンサ）を備え、撮像部をレンズ部分に対向させ、固体撮像素子を配線部分に対してバンプ接続させた構成となっている（例えば、特許文献１参照）。このため、ワイヤ部による厚みの増加を抑えることができ、レンズとレンズフォルダ部が基板内に作りこまれているため、基板分の厚みの増加によるモジュールの高さの増加を抑えることができる。また、レンズフォルダ等のレンズ関連の部品点数を削減できるので、製造が容易となり、工数が削減でき、製造価格を抑えられる。
【０００８】
第２のカメラモジュールは、裏面から表面に貫通する溝部と、複数のボールバンプを有する基板と、前記基板上に設けられ、前記溝部から露出するように設けられた接続端子を有すると共に、撮像部を含む固体撮像素子（半導体チップ）と、固体撮像素子上に設けられ、撮像レンズ部を有するレンズシートと、基板に形成され、接続端子とボールバンプとを電気的に接続する導体パターンとを具備している（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３―１２５２９４号公報
【特許文献２】特開２００７―１２９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の技術では、レンズと配線部が同一基板内に作りこまれているため、カメラモジュールの投影面積の増加を抑えることが困難であり、小型化が困難である。また、レンズのさらなる積層化が困難である。
【００１１】
また、特許文献２の技術では、レンズシートを均一にかつ歪み無く半導体ウエハに貼り合わせることが困難である。少しでも歪みが発生した場合、レンズ収差が発生して撮像性能が劣化してしまう。また、この方法では、１つのレンズ面しか形成することができず、撮像性能の高いカメラモジュールを作ることは困難である。また、レンズのさらなる積層化が困難である。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型かつ低背なカメラモジュールおよびカメラモジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の第１のカメラモジュールは、固体撮像素子と、前記固体撮像素子との間に空隙を有するように接合された撮像レンズとを具備し、前記撮像レンズは、同心円をなすように屈折率分布が形成され、前記固体撮像素子の撮像領域に集光するように構成されている。
【００１４】
これにより、撮像レンズを固体撮像素子（半導体チップ）と同等の大きさに形成でき、カメラモジュールを小型化できる。さらに、屈折率分布を有して撮像レンズを形成することにより、撮像レンズが非常に薄くなり低背化できる。
【００１５】
また、本発明の第２のカメラモジュールは、前記撮像レンズが、表面が同心円状の凸部を形成する基板で構成されている。
【００１６】
これにより、撮像レンズを固体撮像素子と同等の大きさに形成でき、カメラモジュールを小型化できる。さらに、基板の表面に同心円状の凸部で構成される屈折率分布を形成し、撮像レンズとすることにより、撮像レンズが非常に薄くなり低背化できる。
【００１７】
また、本発明の第３のカメラモジュールは、前記撮像レンズが、基板と、前記基板上に形成された光透過膜のパターンとで構成されている。
【００１８】
これにより、撮像レンズを固体撮像素子と同等の大きさに形成でき、カメラモジュールを小型化できる。さらに、基板上に光透過膜のパターンで構成される屈折率分布を形成し、撮像レンズとすることにより、撮像レンズが非常に薄くなり低背化できる。
【００１９】
また、本発明の第４のカメラモジュールは、前記基板が、第１のガラス層と、前記第１のガラス層よりも融点の低い第２のガラス層とを含む構成としている。
【００２０】
これにより、ナノインプリント技術などにより、基板上に屈折率分布を容易に形成することができる。
【００２１】
また、本発明の第５のカメラモジュールは、前記撮像レンズが、前記基板と、前記基板上に塗布された熱硬化樹脂とで構成されている。
【００２２】
これにより、ナノインプリント技術などにより、基板上に屈折率分布を容易に形成することができる。
【００２３】
また、本発明の第６のカメラモジュールは、前記撮像レンズが、前記基板と、前記基板上に塗布されたＵＶ硬化樹脂とで構成されている。
【００２４】
これにより、ナノインプリント技術などにより、基板上に屈折率分布を容易に形成することができる。
【００２５】
また、本発明の第７のカメラモジュールは、前記撮像レンズが、表面がインプリントにより形成された同心円状の凸部を構成する。
【００２６】
これにより、ナノインプリント技術などにより、基板上に屈折率分布を容易に形成することができる。
【００２７】
また、本発明の第８のカメラモジュールは、前記空隙が密閉構造である構成としている。
【００２８】
これにより、固体撮像素子と撮像レンズ間の空隙が密閉されているので固体撮像素子の撮像部にダストが付着するようなことはない。
【００２９】
また、本発明の第９のカメラモジュールは、前記空隙には不活性ガスが封入されている構成としている。
【００３０】
これにより、カメラモジュールが低温化に放置されても結露するようなことはない。
【００３１】
また、本発明の第１０のカメラモジュールは、前記空隙が真空である構成としている。
【００３２】
これにより、カメラモジュールが低温化に放置されても結露するようなことはない。
【００３３】
また、本発明の第１１のカメラモジュールは、前記撮像レンズが、２枚以上の基板を有し、それぞれの基板上に形成された屈折率分布が異なる構成としている。
【００３４】
これにより、複数のレンズ面を形成することができ、撮像性能の高いカメラモジュールを作ることができる。
【００３５】
また、本発明の第１２のカメラモジュールは、前記撮像レンズが、前記基板の前記固体撮像素子に対向する面に、赤外線カットフィルタを形成した構成としている。
【００３６】
これにより、レンズを形成する基板上に赤外線カットフィルタを形成できるので、カメラモジュールを低背化できる。また、基板の平面に形成するので形成が容易であり、かつ特性が安定している。
【００３７】
また、本発明の第１３のカメラモジュールは、前記撮像レンズが、前記基板と前記光透過膜のパターンとの間に、赤外線カットフィルタを形成した構成としている。
【００３８】
これにより、レンズを形成する基板上に赤外線カットフィルタを形成できるので、カメラモジュールを低背化できる。また、基板の平面に形成するので形成が容易であり、かつ特性が安定している。
【００３９】
また、本発明の第１４のカメラモジュールは、前記撮像レンズが、前記基板の前記固体撮像素子に対向する面に、前記固体撮像素子に対応する位置に開口を有する遮光領域を形成する構成としている。
【００４０】
これにより、遮光領域で撮像系の絞りを形成することができ、カメラモジュールを低背化できる。
【００４１】
また、本発明の第１５のカメラモジュールは、前記固体撮像素子に、貫通電極が形成されている構成としている。
【００４２】
これにより、接続端子を固体撮像素子（半導体チップ）の例えば下面に形成することができるので、カメラモジュールを小型化できる。
【００４３】
また、本発明の第１のカメラモジュールの製造方法は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子との間に空隙を有するように接合された撮像レンズとを具備し、前記撮像レンズは、同心円をなすように屈折率分布が形成され、前記固体撮像素子の撮像領域に集光するように構成されたカメラモジュールの製造方法であって、前記撮像レンズの基板と前記固体撮像素子とを貼り合せ後に、前記撮像レンズの屈折率分布が形成される製造方法としている。
【００４４】
これにより、撮像レンズを固体撮像素子（半導体チップ）と同等の大きさに形成でき、カメラモジュールを小型化できる。さらに、屈折率分布を用いて撮像レンズを形成することにより、撮像レンズが非常に薄くなり低背化できる。さらに、基板と固体撮像素子（半導体チップ）を貼り合せた後に屈折率分布を形成することで、貼り合せによる歪みが発生した場合でも、レンズ収差の発生を抑制することができる。
【００４５】
また、本発明の第２のカメラモジュールの製造方法は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子との間に空隙を有するように接合された撮像レンズとを具備し、前記撮像レンズは、同心円をなすように屈折率分布が形成され、前記固体撮像素子の撮像領域に集光するように構成されたカメラモジュールの製造方法であって、前記撮像レンズの基板に前記撮像レンズの屈折率分布を形成した後に、前記撮像レンズの基板と前記固体撮像素子とを貼り合せる製造方法としている。
【００４６】
これにより、撮像レンズを固体撮像素子（半導体チップ）と同等の大きさに形成でき、カメラモジュールを小型化できる。さらに、屈折率分布を用いて撮像レンズを形成することにより、撮像レンズが非常に薄くなり低背化できる。
【００４７】
また、本発明の第３のカメラモジュールの製造方法は、前記撮像レンズの屈折率分布を形成する際、前記基板上に硬化樹脂を塗布し、インプリントを実施する製造方法としている。
【００４８】
これにより、ナノインプリント技術などにより、基板上に屈折率分布を容易に形成することができる。
【００４９】
また、本発明の第４のカメラモジュールの製造方法は、前記基板は、第１のガラス層と、第１のガラス層よりも融点の低い第２のガラス層とを含み、前記撮像レンズの屈折率分布を形成する際、前記第２のガラス層の融点以上に加熱し、インプリントを実施する製造方法としている。
【００５０】
これにより、ナノインプリント技術などにより、基板上に屈折率分布を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明のカメラモジュールは、小型かつ低背化しても撮像光学系の収差抑制し、解像度良く撮像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本発明について、以下の実施形態および添付の図面を用いて説明を行うが、これは例示を目的としており、本発明がこれらに限定されることを意図しない。
【００５３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るカメラモジュール１００の断面構造の概略の一例を示す図である。カメラモジュール１００は、カメラ付携帯電話などに適用されるカメラモジュールである。そして、カメラモジュール１００は、固体撮像素子（イメージセンサ）１、透明基板２、屈折率分布３、ボールバンプ４、貫通電極５、電極端子６、スペーサーリブ７を備える。尚、撮像レンズは、透明基板２および屈折率分布３によって構成される。
【００５４】
図２は、光透過膜１０によって透明基板２上に形成した屈折率分布３の断面の一例の概略図である。また、図３は、光透過膜１０によって透明基板２上に形成した屈折率分布３の上面の一例の概略図である。図３に示すように、カメラモジュール１００の撮像レンズは、例えば、同心円構造で示される屈折率分布３を有する光透過膜１０［ガラス（ｎ＝１．４５）］と空気（ｎ＝１．０）とを有して構成されている。図３では、隣り合う円型の光透過膜１０の外周の半径差（Ｔ０）２１は２００ｎｍであり、また、光透過膜１０の膜厚は１．２μｍである。
【００５５】
まず、図４に示すように、レンズの半径を１２００μｍ、ガラス材料の厚みを８５０μｍ、レンズの焦点距離を１７４０μｍとしたセルフォックレンズを仮定して、レンズ設計を行った。
【００５６】
このセルフォックレンズのガラス材料の屈折率分布３は、図５のような特性を示し、下記（１）式で表される。
【００５７】
【数１】
2009092860.tif 000003
【００５８】
また、このセルフォックレンズのガラス材料の位相差分布は、図６のような特性を示し、下記の式で表される。
【００５９】
Δφ＝−２π・（ｎ−ｎ（ｒ））ｄ／λ
ｄ＝８５０（μｍ）、λ＝５４０ｎｍ
【００６０】
次に、セルフォックレンズの設計結果の一例について説明する。
図９は、屈折率分布３によって構成された撮像レンズの光路図の一例である。図９より、屈折率分布３によって構成された撮像レンズは、固体撮像素子１の撮像領域に集光するように構成されており、結像面が固体撮像素子１の撮像領域にあることが理解できる。
【００６１】
図１０は、屈折率分布３によって構成された撮像レンズのＭＴＦ（デフォーカス特性：像高０〜８０％）の一例を示す図である。図１１は、屈折率分布３によって構成された撮像レンズのＭＴＦ（デフォーカス特性：像高１００％）の一例を示す図である。図１０、図１１より、屈折率分布３による各像高のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性が十分高い値をもっていることが理解できる。ＭＴＦ特性とは、レンズ性能を評価する指標の一つであり、レンズの結像性能を知るために、被写体の持つコントラストをどの程度忠実に再現できるかを空間周波数特性として表現したものである。
【００６２】
図１２は、屈折率分布３によって構成された撮像レンズの収差図（軸上色収差・非点収差・歪曲収差）の一例である。図１２より、屈折率分布３によって構成された撮像レンズの収差が十分低く抑えられていることが理解できる。
【００６３】
これらの結果から、屈折率分布３は、撮像レンズとしての性能を有していることがわかる。
【００６４】
上記のセルフォックレンズでは、ガラスの厚みが８５０μｍ程度を想定したが、図６の位相差を膜厚１μｍ程度の光透過膜１０で実現するのは困難である。そこで、２πの位相で折り返す屈折率のフレネル化を行うことで、膜厚１μｍ程度の光透過膜１０で上記位相差を実現可能である。
【００６５】
光透過膜１０を用いたレンズの例として、レンズの半径を１２００μｍ、光透過膜１０の膜厚を８５０μｍ、レンズの焦点距離を１．２μｍとしたレンズを仮定して、レンズ設計を行った。このレンズ設計の際、上記のフレネル化を行った。
【００６６】
このレンズの光透過膜１０の半径と折り返し数の関係の一例は、図８（ａ）のように表される。ここで、フレネル化を行う際の折り返し数は、Δφ／２πｄであり、ｄ＝１．２μｍである。フレネル化の結果、図８（ｂ）に示すように、５６０のフレネルゾーンを繰り返すことにより図６の位相差を実現可能であり、最小のフレネルゾーンは１．０μｍである。したがって、５６０回程度の折り返し構造が必要である。
【００６７】
図３に示す光透過膜１０による屈折率分布３の上面図において、任意の円形の光透過膜１０における円周幅（「線幅」ともいう。）２２をＷで示す。同心円状の光透過膜１０の円周幅２２は、円の中心部分では外側のリングになるに従って順に小さくなっていく。さらに、各フレネルゾーンも外側のリングになるに従って順に円周幅が小さくなっていく。
【００６８】
光透過膜１０の周期（即ち、隣り合う円型光透過膜の外周の半径差２１）が入射光の波長と同程度かその波長より小さいときには、光が感じる有効屈折率は、光透過膜１０と空気の体積比によって算出できる。本構造の最大の特長は、円周幅２２を変えるだけで、屈折率を自由自在に制御できることである。
【００６９】
光透過膜１０の周期が入射光の波長と同程度かその波長より小さいときには、光が感じる有効屈折率ｎeffは、下記のように表すことができる。ここで、Ｗは同心円の円周幅２２、Ｔ0は隣り合う円型光透過膜の外周の半径差（「ピッチ」ともいう。）２１、ｎhおよびｎlはそれぞれ光透過膜１０（高屈折率材料）および空気（低屈折率材料）の屈折率である。
【００７０】
ｎeff = {Ｗｎh＋(Ｔ0−Ｗ) ｎl}／Ｔ0・・・（４）
【００７１】
屈折率分布３は、図８（ａ）のように、画素中央部分が最も高く、端になるに従って順に低くなるような放物線状の屈折率分布を持つ。以下の（５）式は、波長λの入射光を焦点距離ｆで集光させるための屈折率分布を示している。ここで、Δｎｍａｘは、入射側媒質とレンズ材料との屈折率差、すなわちｎhのｎlの差であり、今回は０．４５である。
【００７２】
Δｎ(ｘ)＝Δｎｍａｘ［(Ａｘ２＋Ｂｘsinθ)／２π＋Ｃ］  ・・・（５）
（Ａ、Ｂ、Ｃ：定数）
【００７３】
また、上記（５）式は、入射側媒質の屈折率をｎ０、出射側媒質の屈折率をｎ１とするときに、
Ａ＝−（ｋ０ｎ１）／２ｆ  ・・・（６）
Ｂ＝−ｋ０ｎ０    ・・・（７）
ｋ０＝２π／λ  ・・・（８）
によってパラメータを設定することができる。これにより、目的とする焦点距離や波長毎にレンズを最適化することが可能となる。なお、上記（５）式において、画素中央からの距離ｘの２次関数で定義されている項は集光成分を示している。
【００７４】
このようなカメラモジュール１００の最大の特長は、光透過膜１０の円周幅２２であるＷを変えるだけで、位相分布を自由自在に決定できることであり、カメラモジュール１００に対応したレンズ機能を実現できる。
【００７５】
次に、カメラモジュール１００の製造方法の一例について述べる。
【００７６】
図１３（ｂ）は、半導体ウエハの一例の上面図であり、固体撮像素子１が多数形成されている。図１３（ａ）は、半導体ウエハの一例の断面図である。半導体ウエハに形成された電極端子６に接続するように貫通電極５が形成されている。つまり、固体撮像素子１に、貫通電極が形成されている。貫通電極５は、例えば貫通穴をドライエッチングなどを用いて形成後、ＡｕやＣｕなどをメッキプロセスやダマシンで埋め込み、貫通電極としている。
【００７７】
続いて、図１４に示すように、半導体ウエハ上にスペーサーリブ７を形成する。図１４（ａ）は、半導体ウエハの一例の断面図であり、図１４（ｂ）は、半導体ウエハの一例の上面図である。ここでは、１ｍｍ程度の厚みをもつガラスで形成したスペーサーリブ７を貼り合せた。スペーサーリブ７としては、石英、耐熱性樹脂などでも良い。もし、半導体ウエハに形成された電極端子６に重ならないようにスペーサーリブ７を形成するのであれば、スペーサーリブ７は金属でも良い。貼り合わせる方法としては、プラズマで表面を活性化することにより、半導体ウエハとスペーサーリブ７を直接貼り合わせることができる。また、貼り合わせる方法としては接着剤を用いても良い。
【００７８】
続いて、図１５に示すように、スペーサーリブ７上に透明基板２を貼り合わせる。図１５（ａ）は、半導体ウエハの一例の断面図であり、図１５（ｂ）は、半導体ウエハの一例の上面図である。透明基板２としては、可視光帯域で透過率が高い基板が好ましく、ガラス、石英、透明樹脂などが選択できる。ここでは、ガラス基板を用いた。また、ガラス基板は、屈折率分布３を形成するための低融点のガラス材料層を有する。
【００７９】
図１３〜図１５の製造工程により、固体撮像素子と撮像レンズの透明基板２とが空隙を有するように接合される。
【００８０】
また、半導体プロセスを用いているので、空隙に不活性ガスを封入したり、空隙を真空にしたりすることは容易である。
【００８１】
続いて、図１６に示すように、透明基板２上に屈折率分布３を形成する。図１６（ａ）は、半導体ウエハの一例の断面図であり、図１６（ｂ）は、半導体ウエハの一例の上面図である。屈折率分布３を形成するため、半導体ウエハを低融点のガラス材料の融点以上に加熱し、ナノインプリントを実施し、屈折率分布３を形成した。尚、ここでは、低融点のガラス材料層を有するガラス基板を用いたが、ガラス基板上に熱硬化やＵＶ硬化の樹脂を塗布し、ナノインプリントを実施し、屈折率分布３を形成しても良い。これにより、透明基板２上に屈折率分布３を容易に形成することができる。
【００８２】
図１６の製造工程により、低融点のガラス材料層を有するガラス基板を用いる場合、撮像レンズは、表面に同心円状の凸部が形成された基板で構成されることになる。また、ガラス基板上に硬化樹脂を塗布する場合、撮像レンズは、基板と、基板上に形成された光透過膜１０のパターンとで構成されることになる。
【００８３】
また、透明基板２を固体撮像素子１（イメージセンサ）に貼り合わせ後に屈折率分布３を形成すると基板貼り合わせ時の歪の影響を避けることができる。
【００８４】
尚、硬質の透明基板２であれば、屈折率分布３を半導体プロセスなどで生成した後に、半導体ウエハに貼りあわせても良い。
【００８５】
続いて、図１７に示すように、点線に合わせて半導体ウエハを切断することにより、カメラモジュール化する。図１７（ａ）は、半導体ウエハの一例の断面図であり、図１７（ｂ）は、半導体ウエハの一例の上面図である。半導体ウエハを切断する方法としては、ダイシングやレーザー切断などを用いると良い。
【００８６】
この後、裏面に（半導体ウエハ上において、スペーサーリブ７を設けた面と反対側の面に）金でボールバンプ４を形成する。ただし、ボールバンプ４は半導体ウエハを切断する前に形成しても良い。
【００８７】
尚、透明基板２を融点の異なる２層以上のガラスから形成すれば、ナノインプリント技術などにより、基板上に屈折率分布を容易に形成することができる。
【００８８】
以上のように、本発明に係るカメラモジュール１００は、撮像レンズを膜厚１μｍ程度の光透過膜で屈折率分布３を形成することにより実現しているので、低背化できる。さらに、半導体ウエハを貼り合わせて作るため、組立工程が簡素化かつ高精度化でき、低コストかつ高性能なカメラモジュールを実現できる。また、固体撮像素子（イメージセンサ）１と同等の大きさに形成できるので、小型化できる。
【００８９】
さらに、材料を無機材料や高耐熱性のものを用いることにより、半田リフローが可能なカメラモジュール１００を実現できる。
【００９０】
さらに、スペーサーにより、固体撮像素子と基板の間の空隙が密閉されているので、撮像部にダストが付着するようなことはない。
【００９１】
また、空隙に不活性ガスを注入したり、空隙を真空にしたりすることにより、カメラモジュール１００を低温下に放置しても結露することはない。
【００９２】
さらに、図１８及び図１９は、カメラモジュール１００の他の構成の一例を示す図である。図１８及び図１９では、光透過膜による屈折率分布３を形成した透明基板２を２枚または３枚貼り合わせている。これにより、撮像レンズの解像度を高めることができ、収差も抑制することができる。尚、透明基板２を３枚以上貼りあわせることも可能である。
【００９３】
また、図１８及び図１９では、複数の透明基板２上に形成された屈折率分布が異なるようにしてもよい。これにより、複数のレンズ面を形成することができ、撮像性能の高いカメラモジュールを作ることができる。
【００９４】
（第２の実施形態）
本実施形態では、さらに、機能を付加した対応したカメラモジュールの実施形態について説明する。
【００９５】
図２０及び図２１は、本発明の第２の実施形態に係るカメラモジュール１００Ｂの断面構造の概略の一例を示す図である。カメラモジュール１００Ｂは、カメラ付携帯電話などに適用されるカメラモジュールである。そして、カメラモジュール１００Ｂは、先に説明したカメラモジュール１００の構成要素に加え、赤外線カットフィルタ８を備える。
【００９６】
図２０及び図２１に示すように、光透過膜１０による屈折率分布３を形成した透明基板２の上面または下面に赤外線カットフィルタ８を形成している。ここで、上面に形成するとは、透明基板２と光透過膜１０のパターンとの間に形成することであり、下面に形成するとは、透明基板２の固体撮像素子１に対向する面に形成することである。このように、透明基板２に赤外線カットフィルタ８を形成することにより、新たに赤外線カットフィルタ８をカメラモジュール１００Ｂに付ける必要がなく、低背化が可能となる。透明基板２の上面または下面の赤外線カットフィルタ８は、半導体ウエハに貼り合わせる前に形成すれば良い。
【００９７】
また、図２２はカメラモジュール１００Ｂの他の構成の一例を示した図である。図２２のカメラモジュールでは、光透過膜による屈折率分布３を形成した透明基板２を２枚貼り合わせ、上部透明基板２の下面（つまり、固体撮像素子１に対向する面）に遮光層９を形成している。これにより、遮光層９が絞りとして機能し、撮像レンズの性能を高めることができる。遮光層９は、半導体ウエハに貼り合わせる前に形成すれば良い。遮光層９は、金属などを用いると良い。尚、透明基板２を３枚以上貼りあわせることも可能である。
【００９８】
このようなカメラモジュール１００Ｂによれば、撮像レンズを膜厚１μｍ程度の光透過膜１０で屈折率分布３を形成することにより実現しているので、屈折率分布３を形成した透明基板２を数層形成しても、低背化できる。さらに、半導体ウエハを貼り合わせて作るため、組立工程が簡素化かつ高精度かでき、低コストかつ高性能なカメラモジュールを実現できる。また、固体撮像素子（イメージセンサ）１と同等の大きさに形成できるので、小型化できる。
【００９９】
さらに、材料を無機材料や高耐熱性のものを用いることにより、半田リフローが可能なカメラモジュールを実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、小型かつ低背なカメラモジュール等に有用であり、例えばカメラ付携帯電話などの撮像機能を有する機器に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るカメラモジュールの基本構造の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る基板上に形成された屈折率分布の一例の概略を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る基板上に形成された屈折率分布の一例の概略を示す上面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るセルフォックレンズの一例の概略を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るセルフォックレンズの屈折率分布の一例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るセルフォックレンズの位相差分布の一例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る光透過膜によるレンズの一例の概略を示す断面図である。
【図８】（ａ）本発明の第１の実施形態に係る光透過膜によるレンズのフレネル化の一例を示す図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態に係る光透過膜によるレンズのフレネル化の一例を示す拡大図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る光学系の光線シミュレーションの結果の一例である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る光学系の光線シミュレーションの結果の一例である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る光学系の光線シミュレーションの結果の一例である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る光学系の光線シミュレーションの結果の一例である。
【図１３】（ａ）本発明の第１の実施形態に係る半導体ウエハの断面構造の一例の概略を示す図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態に係る半導体ウエハの一例の概略を示す上面図である。
【図１４】（ａ）本発明の第１の実施形態に係る半導体ウエハの断面構造の一例の概略を示す図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態に係る半導体ウエハの一例の概略を示す上面図である。
【図１５】（ａ）本発明の第１の実施形態に係る半導体ウエハの断面構造の一例の概略を示す図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態に係る半導体ウエハの一例の概略を示す上面図である。
【図１６】（ａ）本発明の第１の実施形態に係る半導体ウエハの断面構造の一例の概略を示す図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態に係る半導体ウエハの一例の概略を示す上面図である。
【図１７】（ａ）本発明の第１の実施形態に係る半導体ウエハの断面構造の一例の概略を示す図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態に係る半導体ウエハの一例の概略を示す上面図である。
【図１８】本発明の第１の実施形態に係るカメラモジュールの他の構造の一例を示す図である。
【図１９】本発明の第１の実施形態に係るカメラモジュールの更に他の構造の一例を示す図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係るカメラモジュールの構造の一例を示す図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係るカメラモジュールの他の構造の一例を示す図である。
【図２２】本発明の第２の実施形態に係るカメラモジュールの更に他の構造の一例を示す図である。
【図２３】従来のカメラモジュールの構造を示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１      イメージセンサ
２      透明基板
３      屈折率分布
４      ボールバンプ
５      貫通電極
６      電極端子
７      スペーサーリブ
８      赤外線カットフィルタ
９      遮光層（絞り）
２１    半径差
２２    円周差
３１    基板
３２    ワイヤ
３３    レンズフォルダ
３４    センサ
３５    レンズ
３６    受光部
３７    配線部
１００、１００Ｂ    カメラモジュール
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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