以下、本発明の実施の形態について、図� ��を参照して説明する。なおここでは、光学� ��バイスの一例としてイメージセンサーを挙� ��て説明を行っているが、本発明に係る光学� ��バイスは、イメージセンサーに限られるも� ��ではなく、例えば、フォトICやレーザーの� �光部等も含む。

 (実施形態1)
 図1は実施形態1に係る光学デバイスとして� �イメージセンサーを示す斜視図、図2は図1の イメージセンサーの縦断面図である。本実施 形態に係るイメージセンサーは、いわゆる裏 面照射型である。

 図1および図2において、半導体基板3は、� ��数の受光素子1aが設けられた受光部1と、受� ��部1の周囲に設けられており、複数の回路素 子2aが配置されている周辺回路部2とを、同一 層に有している。イメージセンサーの場合に は、受光部1は撮像部となる。周辺回路部2の� ��回路素子2aは半導体基板3周辺にほぼ四角枠� ��に配置されており、この周辺回路部2内側の ほぼ方形状のスペースに受光部1の各受光素� �1aが配置されている。

 また、半導体基板3は多層構造になってお り、かつ、その両面の表面がそれぞれ絶縁膜 7a,7bによって覆われている。また、下側の面( 他の面に相当)表面には、各受光素子1aと電気 的に接続された配線8が絶縁膜7bに埋設された 状態で設けられており、半導体基板3の配線� �を形成している。

 そして、半導体基板3の上側の面(一の面� �相当)の表面において、受光部1に対応する領 域13に、入光素子としてのマイクロレンズ4が 複数個設けられている。また、同じ面の表面 において、マイクロレンズ4の周囲の周辺回� �部2に対応する領域14に、第1の電極6が設けら れている。さらに、周辺回路部2に対応する� �域14の第1の電極6以外の部分が、遮光膜5によ って覆われている。すなわち、半導体基板3� �、配線層と反対側の面(マイクロレンズ4が形 成された側の面)に、周辺回路部2を覆うよう� ��遮光膜が形成されている。

 また、半導体基板3の下側の面の表面には 、第2の電極9が設けられている。そして、上� ��の面に設けられた第1の電極6と下側の面に� �けられた第2の電極9とは、半導体基板3を貫� �するように設けられた導電体11によって、電 気的に接続されている。この柱状の導電体11� ��設けるために、半導体基板3には複数の貫通 孔10が形成されている。さらに、第1の電極6� �表面には、はんだ、金等によって形成され� �バンプ12が設けられている。

 図1および図2に示すイメージセンサーを� �側から見た場合、マイクロレンズ4が表出状� ��で設けられた領域と、その周囲の遮光膜5で 覆われた領域とが形成されている。そして、 遮光膜5には方形状の開口15が形成されており 、その開口15の中に第1の電極6が形成されて� �る。ここでは、遮光膜5は金属層によって形� ��されており、かつ、第1の電極6は開口15によ って遮光膜5と電気的に絶縁されているもの� �する。このような第1の電極6は、例えば、遮 光膜5の一部を島状に分離することによって� �形成することができる。

 図1および図2の構造によると、上側から� �が照射されたとき、照射光は、受光部1に対� ��する領域13だけでなく周辺回路部2に対応す� ��領域14にも当たることになるが、周辺回路� �2に対応する領域14は遮光膜5と第1の電極6と� �よって覆われているので、周辺回路部2に到� ��する光量は従来よりも少なくなり、たとえ� ��ったとしてもごくわずかとなる。このため� ��周辺回路部2において電気的特性の変動が生 じることがなくなるので、この結果、映像の 画質低下を抑制することができる。なお、図 1では、周辺回路部2に対応する領域14の第1の� ��極6以外の部分が、ほぼ全体にわたって遮光 膜5によって覆われているように図示してい� �が、その部分の一部が遮光膜5に覆われてい� ��構造であってもよい。

 また、光が入るマイクロレンズ4と同じ面 に第1の電極6が設けられているので、入光面� ��において、例えばイメージセンサーの検査� ��路や、電子機器における処理回路といった� ��後続回路との接続が可能となる。これによ� ��、例えば検査時において、第1の電極6表面� �バンプ12に検査用電極を当接し、その状態で 上方から光をマイクロレンズ4に向けて照射� �ることができる。すなわち、作業性が非常� �良好になる。また、このイメージセンサー� �搭載する電子機器の小型化が容易になる。� �お、第1の電極6がマイクロレンズ4と同じ面� �設けられていない構成としてもかまわない� �

 図3は図2の箇所Aすなわち、遮光膜5、第1� �電極6およびマイクロレンズ4が並んだ箇所の 拡大図である。図3に示すように、本実施形� �では、遮光膜5および第1の電極6を、マイク� �レンズ4の厚さよりも厚くなるように、形成� ��ている。これにより、例えば開口15内に照� �光が侵入しにくくなり、周辺回路部2に到達� ��る光量をさらに少なくすることが可能にな� ��。

 また、開口15の内壁面、すなわち、遮光� �5と第1の電極6の肉厚方向端面16aは、表面が� �い粗面になっている。これにより、開口15内 でも光反射が抑えられ、周辺回路部14に到達� ��る光量をさらに少なくすることが可能にな� ��。

 さらに、遮光膜5の、マイクロレンズ4に� �向する端面16b、すなわちマイクロレンズ側� �肉厚方向端面16bも、粗面になっているのが� �ましい。これにより、この端面16bからマイ� �ロレンズ4方向への光反射が大幅に抑制され� ��ので、遮光膜5からの不要な反射光を減らす ことができる。

 図3を参照して、本実施形態に係るイメー ジセンサーの製造方法、特に、遮光膜5と第1� ��電極6の製造工程の一例について説明する。

 まず、半導体基板3の上面側において、絶 縁膜7a上にマイクロレンズ4をスピンコート法 などによって形成する。このときはまだ、遮 光膜5および第1の電極6は形成されていない。

 次に、例えば蒸着等により、半導体基板3 の上面側における絶縁膜7aおよびマイクロレ� ��ズ4上に銅薄膜を形成する。その後、マイク ロレンズ4を十分覆うだけの厚さを持つレジ� �ト膜(図3において、マイクロレンズ4よりも� �厚が厚いもの)で、マイクロレンズ4およびそ の外周上を覆う。

 次に、遮光膜5と第1の電極6が後に形成さ� ��る部分だけが開口したマスクをレジスト膜� ��に被せ、その状態でマスク上からブラスト� ��ドライエッチング等を行う。これにより、� ��光膜5と第1の電極6が形成される部分のレジ� ��ト膜が除去される。ただし、銅薄膜につい� ��は、除去せずに残しておく。

 そしてこの状態で、銅薄膜を利用して電� ��めっきを行うと、図3のような、マイクロレ ンズ4よりも厚い遮光膜5および第1の電極6が� �成される。その後、レジスト膜をエッチン� �によって全て除去すると、図3のように、遮� ��膜5と第1の電極6との間に開口15が形成され� �またマイクロレンズ4が表出する。ただし、� ��成された開口15下の絶縁膜7上および表出し� ��マイクロレンズ4上には銅薄膜が残っている ので、エッチングによりこの部分の銅薄膜を 除去する。

 さらに、貫通孔10および導電体11を形成し 、最後に第1の電極6の表面にバンプ12を設け� �。この結果、図3のような構造が完成する。

 また、開口15の内壁面16aや遮光膜5の端面1 6bを粗面にするためには、次のようにすれば� ��い。すなわち、レジスト膜をブラスト、ド� ��イエッチング等によってマスク除去する際� ��、そのレジスト膜の表面に凹凸をつけてお� ��ばよい。これにより、その後の電気めっき� ��よって、容易に、開口15の内壁面16aや遮光� �5の端面16bを粗面にすることができる。

 また、遮光膜5と第1の電極6は上述した手� ��によって形成できるので、図3の構造以外に も、例えば図4~図6に示す構造に簡単に変更す ることができる。

 すなわち、図3の構造では、開口15は半導� ��基板3に向かって徐々に狭まるようになって おり、また、遮光膜5のマイクロレンズ4側の� ��面16bは、半導体基板3に向かって徐々にマイ クロレンズ4に近づくように傾斜した形状に� �っている。すなわち、遮光膜5および第1の電 極6の断面構造は、半導体基板3に向かって徐� ��に広がるような末広がりの形状になってい� ��。

 これに対して、図4の構造では、遮光膜5� �マイクロレンズ4側の端面16bは、半導体基板3 に向かって徐々にマイクロレンズ4から遠ざ� �るように傾斜した形状になっている。

 また、図5の構造では、開口15の内壁面16a� ��よび遮光膜5のマイクロレンズ4側の端面16b� �、いずれも、半導体基板3表面に対してほぼ� ��直になっている。

 また、図6の構造では、開口15は半導体基� ��3に向かって徐々に広がるようになっており 、また、遮光膜5のマイクロレンズ4側の端面1 6bは、半導体基板3に向かって徐々にマイクロ レンズ4から遠ざかるように傾斜した形状に� �っている。すなわち、遮光膜5および第1の電 極6の断面構造は、半導体基板3に向かって徐� ��にすぼまるような形状になっている。

 なお、上述の実施形態では、遮光膜5が金 属層によって形成されているものとしたが、 遮光膜5は例えば、有色(例えば黒)の合成樹脂 によって形成しても良い。

 図7は本実施形態に係るイメージセンサー の他の構成を示す縦断面図である。図7では� �図2と共通の構成要素には図2と同一符号を付 しており、ここではその詳細な説明を省略す る。図7の構成では、半導体基板3のマイクロ� ��ンズ4および遮光膜5側において、一の面の� �面部に形成された絶縁膜7aの下面と、周辺回 路部2の各回路素子2aの上面とが面一になって いる。

 斜めからの入射光を考慮すると、周辺回� ��部2と遮光膜5との距離はなるべく短い方が� �ましい。理想的には、各回路素子2aの直上に 遮光膜5を配置するのがよい。裏面照射型で� �、配線層が遮光膜5の反対側にあるため、こ� ��ような配置が可能となる。そこで図7に示す ように、遮光膜5側の絶縁膜7aの下面と周辺回 路部2の各回路素子2aの上面とを面一にするこ とによって、周辺回路部2と遮光膜5との距離� ��極端に短くなるので、斜めからの入射光の� ��響を最小限に抑えることができる。

 なお、図7の構成では、各回路素子2aの上� ��が絶縁膜7aの下面と面一になっているが、� �えば、受光素子1aの高さが回路素子2aよりも� ��い場合には、受光部1の上面が絶縁膜7aの下� ��と面一になっている構成としてもよい。こ� ��構成でも、図7の構成と同様の効果が得られ る。

 (実施形態2)
 図8は実施形態2に係る光学デバイスとして� �イメージセンサーを示す斜視図、図9は図8の イメージセンサーの縦断面図である。図8お� �び図9において、図1および図2と共通の構成� �素には、図1および図2と同一の符号を付して いる。本実施形態に係るイメージセンサーも 、いわゆる裏面照射型である。

 図8および図9において、半導体基板3は、� ��数の受光素子1aが設けられた受光部1と、受� ��部1の周囲に設けられており、複数の回路素 子2aが配置されている周辺回路部2とを有して いる。イメージセンサーの場合には、受光部 1は撮像部となる。周辺回路部2の各回路素子2 aは半導体基板3周辺にほぼ四角枠状に配置さ� ��ており、この周辺回路部2内側のほぼ方形状 のスペースに受光部1の各受光素子1aが配置さ れている。

 また、半導体基板3は多層構造になってお り、かつ、その両面の表面がそれぞれ絶縁膜 7a,7bによって覆われている。また、下側の面( 他の面に相当)表面には、各受光素子1aと電気 的に接続された配線8が絶縁膜7bに埋設された 状態で設けられており、半導体基板3の配線� �を形成している。

 そして、半導体基板3の上側の面(受光面� �ある一の面に相当)の表面において、受光部1 に対応する領域にマイクロレンズ4が複数個� �けられている。また、同じ面の表面におい� �、マイクロレンズ4の周囲の周辺回路部2に対 応する領域が、遮光膜5によって覆われてい� �。さらに、半導体基板3の上側の面側には、� ��えばガラス製の透明カバー21が設けられて� �る。透明カバー21は、半導体基板3上に形成� �れた低屈折率層22と、透明接着剤23によって� ��着されている。

 また、半導体基板3の下側の面側に、例え ばガラス製の補強基板24が設けられている。� ��強基板24は、半導体基板3の絶縁膜7bと接着� �25によって接着されている。

 透明カバー21の半導体基板3とは反対側の� ��の表面には第1の電極26が設けられており、� ��導体基板3の下側の面の表面には第2の電極9� ��設けられている。そして、第1の電極26と第2 の電極9とは、半導体基板3、遮光膜5および透 明カバー21を貫通するように設けられた導電� ��27によって、電気的に接続されている。こ� �柱状の導電体27を設けるために、半導体基板 3および透明カバー21には複数の貫通孔28が形� ��されている。また、導電体27と遮光膜5とは� ��気的に絶縁されている。さらに、第1の電極 26の表面には、はんだ、金等によって形成さ� ��たバンプ29が設けられている。

 図8および図9の構造によると、半導体基� �3の受光面において、マイクロレンズ4の周囲 の周辺回路部2に対応する領域が遮光膜5によ� ��て覆われているので、光が照射されたとき� ��周辺回路部2に到達する光量は従来よりも少 なくなり、たとえあったとしてもごくわずか となる。このため、周辺回路部2において電� �的特性の変動が生じることがなくなるので� �この結果、映像の画質低下を抑制すること� �できる。なお、周辺回路部2に対応する領域� ��全部が遮光膜5によって覆われている必要は 必ずしもなく、その一部が遮光膜5に覆われ� �いる構造であってもよい。

 また、半導体基板3の受光面側に透明カバ ー21を設けているので、例えばマイクロレン� ��4に塵埃が付着し、これにより受光部1に入� �光情報が乱れるといった不具合を防ぐこと� �できる。この点からも、映像の画質低下を� �制することができる。

 さらに、透明カバー21は、その貫通孔28内 に設けた導電体27により半導体基板3と一体化 されているので、半導体基板3の反りを抑制� �る補強体としても機能する。これにより、� �導体基板3上での受光素子1aの平面的配列が� �れることがなくなり、この点からも映像の� �質低下を抑制することができる。また、こ� �補強の観点から、透明カバー21の厚さは、補 強基板24の厚さよりも、厚くするのが好まし� ��。

 さらに、透明カバー21表面に第1の電極26� �設けられており、この第1の電極26は、半導� �基板3上の第2の電極9と導電体27を介して接続 されているので、光が入る透明カバー21側に� ��いて、例えばイメージセンサーの検査回路� ��、電子機器における実装基板上の処理回路� ��いった、後続回路との接続が可能になる。� ��れにより、例えば検査時において、第1の電 極26表面のバンプ29に検査用電極を当接し、� �の状態で透明カバー21の上方から光を照射す ることができる。すなわち、作業性が非常に 良好になる。

 次に、図10~図12を参照して、図8および図9 のような構造のイメージセンサーの製造方法 について説明する。

 まず、図10(a),(b)に示すように、大板状の� ��導体基板3に、半導体プロセスにより、受光 部1を構成する複数の受光素子1aと、周辺回路 部2を構成する複数の回路素子2aとを、それぞ れ形成する。次に、図10(c)に示すように、複� ��層の絶縁膜7bを設けながら、第2の電極9と配 線8とを形成する。その後、図3(d)に示すよう� ��、接着剤25を介して補強基板24を半導体基板 3に貼付する。

 次に、図10(e)に示すように、補強基板24を ベースとして、半導体基板3の受光素子1aとは 反対側の面を研削する。この研削により、半 導体基板3は、図10(d)と比べて図10(e)のように� ��くなる。このように薄層化することによっ� ��、半導体基板3を光情報が通過することが可 能な状態としている。

 次に、図11(a)に示すように、薄層化した� �導体基板3上に絶縁膜7aを設け、その上に複� �のマイクロレンズ4を、一般的なスピンコー� ��、マスクを使った露光、現像等のプロセス� ��経て形成する。次に、図11(b)に示すように� �絶縁膜7a上の複数のマイクロレンズ4の外側� �周辺回路部2に対応する領域に、例えば金属� ��や、有色の合成樹脂により遮光膜5を形成し 、その後、マイクロレンズ4と遮光膜5を低屈� ��率層22で覆う。さらに、図11(c)に示すように 、透明接着剤23を介して低屈折率層22上に透� �カバー6を21ける。

 その後、図11(d)に示すように、透明カバ� �21、透明接着剤23、低屈折率層22、遮光膜5、� ��縁膜7a、半導体基板3を貫通し、第2の電極9� �上面に到達する貫通孔28を形成し、次に、貫 通孔28内に導電体27を設ける。なお、遮光膜5� ��金属層で形成した場合には、遮光膜5と導電 体27との間には絶縁空間を設け、この絶縁空� ��内に低屈折率層22を介在させ、これにより� �光膜5と導電体27との間の電気的絶縁を図る� �また、当然ことであるが、導電体27は周辺回 路部2の各回路素子2aとの間も電気的絶縁状態 となっている。

 その後、図12(a)に示すように、透明カバ� �21上において導電体27と接続した第1の電極26� ��設け、次に第1の電極26の表面にバンプ29を� �ける。そして最後に、大板から、図12(b)に示 すように個片となった光学デバイスを切断形 成する。

 図13は本実施形態に係るイメージセンサ� �を電子機器の実装基板に実装した状態を示� �斜視図、図14は図13の構成の線A-Aにおける断� ��図である。図13および図14において、実装基 板18には方形状の開口19が設けられており、� �実施形態に係るイメージセンサーは、受光� �子1aが開口19の範囲になるように、バンプ29� �用いて実装基板18に電気的に接続されている 。このような実装によって、実装基板18の開� ��19から、透明カバー21、マイクロレンズ4等� �介して受光素子1aに光情報が入力される。

 なお、本実施形態では、受光素子の受光� ��にマイクロレンズが配置された構造とした� ��、マイクロレンズが配置されていない構造� ��あっても、同様の効果を得ることができる� ��

 また、上述の実施形態では、イメージセ� ��サーを例にとって説明したが、本発明は他� ��あらゆる光学デバイスにも適用可能である� ��とは言うまでもない。例えば、フォトICや� �ーザーの受光部にも適用可能である。

 また、上述の各実施形態に係る光学デバ� ��スは、各種の電子機器に組み込まれて用い� ��れる。この場合、電子機器において、映像� ��画質低下を抑制できるとともに、入光面側� ��第1の電極6,26が設けられているため、検査� �の作業性が非常に良いものとなる。また、� �子機器の小型化が容易になる。