撮像装置およびカメラモジュール
【課題】反りを抑制でき、しかもフレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能な撮像装置およびカメラモジュールを提供する。
【解決手段】受光部を含む光学センサと、光学センサの受光部側を保護するためのシール材と、少なくとも受光部とシール材のこの受光部との対向面である第１面間に形成された中間層と、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする制御膜と、を有し、制御膜は、シール材の受光部との対向面である第１面に形成された第１の制御膜と、シール材の第１面と反対側の第２面に形成された第２の制御膜と、を含む。
【解決手段】受光部を含む光学センサと、光学センサの受光部側を保護するためのシール材と、少なくとも受光部とシール材のこの受光部との対向面である第１面間に形成された中間層と、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする制御膜と、を有し、制御膜は、シール材の受光部との対向面である第１面に形成された第１の制御膜と、シール材の第１面と反対側の第２面に形成された第２の制御膜と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ）等の固体撮像素子（光学センサ）がチップスケールのパッケージとして構成される撮像装置およびカメラモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学センサの簡易なパッケージ方法として、チップスケールパッケージ（Chip Scale Package；CSP)構造が提案され、このＣＳＰ構造の光学センサが量産されている。
ＣＳＰ構造は、これまでのセラミックスやモールド樹脂で形成しているキャビティパッケージと違い、ウェハー単位で隣接チップとの間を樹脂で隔壁があるキャビティ(Cavity)構造としてガラスとセンサ部のＳｉウェハーが貼り合わされる。
そして、ＣＳＰ構造は、貫通ビア（スルーシリコンビア；Thru Silicon Via、後TSV)が形成されて、センサ面と反対の面に再配線が行われ、半田ボールが付けられて、最終的にダイシングにて個片化される。
【０００３】
図１は、キャビティＣＳＰ構造の基本的な構成を示す図である。
ＣＳＰ構造１は、光学センサ（センサチップ）２の前面の受光部２１の上部を保護するためのシール材としてのシールガラス（カバーガラス）３が配置される。
ＣＳＰ構造１においては、光学センサ２の受光部２１を除く周縁部において樹脂４を介してシールガラス３が配置されている。したがって、ＣＳＰ構造１では、光学センサ２の受光部２１とシールガラス３の受光部２１との対向面３１との間に空隙５が形成される。
【０００４】
このＣＳＰ構造は、センサチップの前面と裏面間を貫通するＴＳＶにより電極６を形成することでワイヤーボンドによる配線を失くしクリーンルーム内においてウェハー状態でガラスを貼り合わせることができる。
このため、従来のＣＯＢ(Chip On Board)タイプのパッケージと比較し、小型化、低コスト化、ダストレス化が期待できる。
【０００５】
しかしながら、ＣＳＰ構造は、ＴＳＶ形成上、チップ厚みを薄くするため上記のようにカバーガラス、チップ（光学センサ）間に空隙５が存在するとリフローなどの熱プロセスを通した際、熱応力の影響でチップが反ってしまうおそれがある。
【０００６】
この点についてさらに詳述する。
図１のＣＳＰ構造では、ＳｉにＴＳＶを加工する際のディープ−反応性イオンエッチング(Deep-Reactive Ion Etching; Deep-RIE)のビア加工やＣＶＤの絶縁成膜条件を生産性良く行うためにビア径とＳｉ厚のアスペクト比を小さくしないと条件を満足できない。
このため、バックグラインド（ＢＧ）でＳｉの厚みを５０〜１００μｍ程度に薄くすることが多い。
光学センサが小さい場合はＳｉの機械的強度でＳｉに大きな反りは生じにくいが、光学センサのサイズが大きくなると、図２中に矢印Ａで示す方向からの力がかかるバックグラインドの工程でのたわみやＣＳＰを実装した基板との応力で反りＷＰが発生してしまう。
この反りが発生すると光学的にレンズのフォーカスが合う位置がセンサの中心と周辺でずれてしまうため、中心にフォーカスが合っている場合は周辺がぼけてしまうという不利益がある。
【０００７】
これを解決する方法として、図３に示すように、上記空隙５を樹脂４で埋めて空隙を持たないＣＳＰ構造１Ａが提案されている。
以下、この空隙を持たないＣＳＰ構造を、キャビティレス(Cavity less)ＣＳＰ構造という場合もある。
【０００８】
この空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造を採用することにより、空隙を持つＣＳＰ構造の空隙内で発生していた熱応力を大幅に低減することで反りの発生を抑えることができる。
すなわち、キャビティレスＣＳＰ構造では、キャビティ構造のＳｉの機械的剛性が弱いために発生する反りは、３００〜８００μｍの厚いガラスとＳｉを貼り合わせることから、ガラスの剛性も加わるため機械的剛性が高く生じない。
【０００９】
また、キャビティＣＳＰ構造では、これまでの樹脂材で形成しているオンチップレンズ（ＯＣＬ）の屈折率１．６前後と空気の屈折率１との差によるレンズ機能で集光させていた。
これに対してキャビティレスＣＳＰ構造では、ガラスとセンサ面間を埋めてしまう樹脂の屈折率１．５前後との間ではレンズの集光パワーが弱く、光学センサの感度が落ちてしまう。このため、キャビティレスＣＳＰ構造では、ＯＣＬをＳｉＮなどの材料で高屈折率１．７〜２．１を形成することで集光パワーを落とさない構造を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９-２９００３１号公報
【特許文献２】特開２００７-１１０１１７号公報
【特許文献３】特開２００６-２１０８８８号公報
【特許文献４】特開２００５-２６３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記したキャビティレスＣＳＰ構造では通常のセンサパッケージ構造では生じることのなかったフレア（偽画像）光が発生する。
このフレア光の発生について、図４（Ａ），（Ｂ）および図５（Ａ）および（Ｂ）に関連付けて説明する。
【００１２】
図４（Ａ）および（Ｂ）は、ＣＳＰ構造における空隙の有無に応じたシールガラス上面の全反射モードを説明するための図である。図４（Ａ）は空隙を持つＣＳＰ構造におけるシールガラス上面の全反射モードの状態を、図４（Ｂ）は空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造におけるシールガラス上面の全反射モードの状態を示している。
図５（Ａ）は、空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造で高輝度フレアが発生する要因を説明するための概念図であり、図５（Ｂ）は、キャビティレスＣＳＰ構造で発生するフレア光を示す図である。
【００１３】
光学センサとシールガラス間に空隙のあるキャビティＣＳＰ構造では、図４（Ａ）に示すように、シールガラス上面での全反射がセンサ面に戻ってくることは起こりえない。
すなわち、図４（Ａ）のキャビティＣＳＰ構造では光学センサの受光部で反射した光はシールガラス３下面で反射してしまう。この面で全反射しなくてもシールガラス３上面で全反射したものはシールガラス３下面でも全反射を起こすため光学センサには戻ってこない。
【００１４】
これに対して、キャビティレスＣＳＰ構造でフレア光の発生の要因は、図４（Ｂ）に示すように、シールガラス下の屈折率がシールガラス３とほぼ同じになるため光学センサを反射した回折光がシールガラス３上面において全反射することが可能になることに由来する。
【００１５】
すなわち、図４（Ｂ）のキャビティレスＣＳＰ構造では透明樹脂４とシールガラス３の屈折率が１．５前後と近いため、シールガラス下面の界面の反射はほとんどなく、センサ面で反射された光はそのままガラス上面に向かう。
界面の全反射モードの臨界角は、次のように表すことができる。
【００１６】
［数１］
ｓｉｎ θｔｉｒ＝１／ｎｇ ・・・（１）
ここで、θｔｉｒは臨界角を、ｎｇはガラスの屈折率をそれぞれ示している。
【００１７】
ここで、ｎｇ＝１．５１を仮定すると臨界角θｔｉｒ＝４１ｄｅｇとなる。
光学センサ２で反射された光の中で臨界角以上の角度の光はシールガラス３上面で全反射となり、センサ面に光強度が強いまま戻ってくる。
【００１８】
図５（Ａ）はキャビティレスＣＳＰ構造の高輝度のフレアの概念図である。
臨界角以下の角度の図中に矢印Ｘで示す光はシールガラス上面で４％程度の反射で戻ってくるが、臨界角以上の図中に矢印Ｙで示す全反射モードの光はシールガラス３上面で１００％に近い反射で戻ってくる。
このため、図５（Ｂ）に示すように、光学センサ２の画像でフレアを見た場合は臨界角を超えて、中心の高輝度の光に対し位相が大きくずれた位置に輝度が高いフレアの発生が生じる。
すなわち、中心光源からぼけたような光が放射状態に拡散する、いわゆる線香花火状のフレアが発生する。
【００１９】
フレア発生を解決するために、シールガラス下面にＩＲＣＦを形成する（塗布する）ことで、その面で反射させる対策をとることが可能である。これにより、もともとの高輝度の光とフレアの位相が小さくなることでフレアが目立たなくなり対策ができる。
【００２０】
ＣＳＰ構造についてもＩＲＣＦをつける際には個片化したものを貼り合わせたり、効率良く貼り合わせるためにウェハー単位で貼り合わせを行う技術が検討されている（特許文献１，２参照）
ＣＳＰ構造の中で貼り合わせるガラスに多層膜の蒸着ＩＲＣＦをつけることがこれまでの構成の中で類推でき、また検討もされている（特許文献３，４参照）
【００２１】
しかしながら、実際の構造の中では多層膜の蒸着ＩＲＣＦは可視光の分光特性を満足するために数十層の多層膜を積層して構成するため、シールガラスの片面に構成すると成膜ストレスから大きな反りが発生してしまう。
このため、成膜したＩＲＣＦ付ガラスとセンサのＳｉの貼り合わせができなかったり、できたとしても大きな反りが発生する。このために、ＴＳＶを形成するときにプロセスの装置の搬送、チャッキングに支障をきたし実現することが困難である。
【００２２】
本技術は、反りを抑制でき、しかもフレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能な撮像装置およびカメラモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本技術の第１の観点の撮像装置は、受光部を含む光学センサと、上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面である第１面間に形成された中間層と、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする制御膜と、を有し、上記制御膜は、上記シール材の上記受光部との対向面である上記第１面に形成された第１の制御膜と、上記シール材の上記第１面と反対側の第２面に形成された第２の制御膜と、を含む。
【００２４】
本技術の第２の観点のカメラモジュールは、受光部を含む光学センサと、上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面である第１面間に形成された中間層と、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする制御膜と、上記光学センサの上記受光部に被写体像を結像するレンズと、を有し、上記制御膜は、上記シール材の上記受光部との対向面である上記第１面に形成された第１の制御膜と、上記シール材の上記第１面と反対側の第２面に形成された第２の制御膜と、を含む。
【発明の効果】
【００２５】
本技術によれば、反りを抑制でき、しかもフレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】キャビティＣＳＰ構造の基本的な構成を示す図である。
【図２】サイズの多きい光学センサのキャビティ構造で反りが発生することを説明するための図である。
【図３】空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造の構成を示す図である。
【図４】ＣＳＰ構造における空隙の有無に応じたシールガラス上面の全反射モードを説明するための図である。
【図５】空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造で発生する要因およびフレア光を示す図である。
【図６】本実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
【図７】本実施形態に係るカラーフィルタの構成例を示す図である。
【図８】シールガラスの受光部との対向面に制御膜を成膜した場合のフレア抑制の効果を説明するための図である。
【図９】シールガラスの第１面に形成した本実施形態に係る多層膜の膜構造および特性例の一例を示す図である。
【図１０】多層膜をシールガラスの第１面側のみに形成した場合に反りが発生する場合があることを説明するための図である。
【図１１】シールガラスの第１面および第２面に形成した本実施形態に係る多層膜の膜構造および特性例の一例を示す図である。
【図１２】本実施形態に係るカメラモジュールの構成例を示す図である。
【図１３】一般的なカメラモジュールの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本実施形態を図面に関連付けて説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．撮像装置の構成例
２．制御膜（多層膜）の構成および機能
３．カメラモジュールの構成例
【００２８】
＜１．撮像装置の構成例＞
図６は、本実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
本実施形態においては、光学センサとしては一例としてＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ：CMOS Image Sensor)が適用される。
【００２９】
本実施形態の撮像装置１００は、基本的に、光学センサチップサイズでパッケージするＣＳＰ構造を有し、かつ光学センサの前面（上面）を保護するシール材の間に中間層（本実施形態では樹脂）が形成された空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造を有する。
本実施形態において、前面とは撮像装置の光学センサの受光部が形成された被写体の像光の入射側をいい、裏面とは光入射が行われず、バンプ等の接続電極等が配置される面側をいう。
【００３０】
撮像装置１００は、光学センサ１１０、シール材１２０、中間層として樹脂層１３０、および制御膜１４０を含んで構成されている。
本実施形態において、制御膜１４０は中間層としての樹脂層１３０とシール材１２０との間の第１の制御膜およびシール材１２０の光入射面（被写体側面）に形成される第の２制御膜を含んで形成される。
すなわち、本実施形態の撮像装置１００は、樹脂層１３０とシール材１２０の対向する第１面１２１との間に配置された第１の制御膜１４１と、シール材の第１面と反対側の第２面１２２に配置された第２の制御膜１４２と、を含み、反りを抑制した構造を有する。
後で詳述するように、制御膜１４０は膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする多層膜により形成されている。
本実施形態の撮像装置１００は、この制御膜１４０により、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能となっている。
なお、中間層としての樹脂層１３０およびシール材１２０は、光を透過する光に対して透明な材料により形成され、これらの屈折率は空気の屈折率より高く、たとえば屈折率１．５程度の材料により形成される。
また、図６の構成において、シール材１２０はガラスにより形成される例を示しており、シール材１２０をシールガラスあるいはカバーガラスという場合もある。
【００３１】
光学センサ１１０は、センサ基板１１１の前面１１１ａ側に受光部１１２が形成され、裏面１１１ｂ側にバンプ（半田ボール）等の接続用電極１１３が形成されている。
光学センサ１１０において、センサチップの前面と裏面間を貫通するＴＳＶ（貫通ビア)１１４により電極１１５を形成することでワイヤーボンドによる配線を失くしクリーンルーム内においてウェハー状態でガラスを貼り合わせることができる。
受光部１１２は、センサ基板１１１の前面１１１ａに形成されており、複数の画素（受光素子）がマトリクス状に配置された受光面（画素アレイ部）１１２１を有する。
受光部１１２は、画素アレイ部１１２１のさらに前面側にカラーフィルタ１１２２が形成されている。
カラーフィルタ１１２２は、色の３原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが、たとえば図７に示すように、ベイヤー（Ｂａｙｅｒ）配列をもってオンチップカラーフィルタ（ＯＣＣＦ）としてアレイ状に形成されている。ただし、カラーフィルタの配置パターンはベイヤーパターンに限る必要はない。
なお、一般には、図７の例のように、カラーフィルタ１１２２に重なるように、赤外カットフィルタ（ＩＲＣＦ）１５０が形成される。
これに対して、本実施形態においては、制御膜１４０がＩＲＣＦの機能を併せ持つことから、制御膜１４０とは個別に配置しない構成が採用されている。
【００３２】
受光部１１２は、カラーフィルタ１１２２のさらに前面側に各画素に入射光を集光するためのマイクロレンズアレイ１１２３が配置されている。
受光部１１２は、このマイクロレンズアレイ１１２３のさらに前面側に、たとえば反射防止膜等が形成される。
【００３３】
中間層としての樹脂層１３０は、上記構成を有する受光部１１２とシール材（シールガラス）１２０の受光部１１２との対向面である第１面１２１間に形成されている。樹脂層１３０の厚さは５０μｍ程度に設定される。また、シールガラス１２０の厚さは３００〜８００μｍ程度に設定される。
【００３４】
そして、制御膜１４０は、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする機能を有し、上述したように、第１の制御膜１４１と第２の制御膜１４２を含んで構成されている。
第１の制御膜１４１は、シール材１２０の受光部１１２との対向面である第１面１２１に形成（成膜）されている。
第２の制御膜１４２は、シール材１２０の第１面１２１の反対側の第２面１２２に形成（成膜）されている。
【００３５】
このように、本実施形態のキャビティレスＣＳＰ構造においてＩＲＣＦを一体となるようにシールガラスに反射型の多層膜を成膜する際、ウェハー単位で加工をできるように、シールガラス１２０の両面に成膜を行って反りを抑制した構造を有する。
そして、本実施形態においては、センサ面である受光部１１２に近いシールガラス１２０の第１面１２１に分光特性の中でカットオフ半値６５０ｎｍ前後を反射させる膜が形成されている。
【００３６】
以上、本実施形態の撮像装置１００の基本的な構成について説明した。
以下に、撮像装置１００のさらに具体的な構成および機能を、本実施形態の特徴的な構成要素である制御膜１４０の構成および機能、並びに、シールガラス１２０の第１面および第２面に制御膜を形成した理由を中心に説明する。
【００３７】
＜２．制御膜（多層膜）の構成および機能＞
制御膜１４０は、反射型の多層膜であり、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする機能を有している。
そして、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得るには、少なくともシールガラス１２０の第１面１２１側に制御膜を形成する必要がある。
【００３８】
まず、シールガラス１２０の第１面１２１側にのみ制御膜を形成した構成に関連付けて制御膜（多層膜）の構成および機能について説明する。
図８（Ａ）〜（Ｃ）は、シールガラスの受光部との対向面に制御膜を成膜した場合のフレア抑制の効果を説明するための図である。
図８（Ａ）は概略構成を、図８（Ｂ）は対策後の画像の概念図を、図８（Ｃ）は制御膜（多層膜）による画像を示す図である。
【００３９】
フレア光の抑制対策として、図８（Ａ）に示すように、シールガラス１２０の第１面（下面）１２１に反射型多層膜（ＩＲＣＦとして機能する反射型多層膜１４１Ａを配置するとフレア光は図８（Ｂ）に示すようになる。
すなわち、光学センサ１１０で反射した光はほとんどの光がシールガラス下面で反射するので、図８（Ｂ）に示すように、高輝度光にフレア光の位相が大きくずれて問題になっていたものが、位相が非常に小さくなり、高輝度光と一体になるため問題にならなくなる。
図８（Ｃ）は、対策後のフレア状態の画像で、図５（Ｂ）のような全反射の特異なフレアの発生が見られない。
【００４０】
図９（Ａ）および（Ｂ）は、シールガラスの第１面に形成した本実施形態に係る多層膜の膜構造および特性例の一例を示す図である。図９（Ａ）が膜構造例を、図９（Ｂ）が多層膜の特性例を示している。
【００４１】
制御膜１４０は、屈折率が異なる複数の膜の多層膜１４１Ａにより形成されている。
多層膜１４１Ａは、２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている。多層膜１４１Ａは、この２種以上の膜材料のうち屈折率最大の材料と屈折率最小の材料の間の屈折率差Δが０．５より大きいように形成される。
多層膜１４０Ａは、１層あたりの膜厚が５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚みを有する膜が６層以上配置される。
【００４２】
本例では、多層膜１４１Ａは、多層膜材料として高屈折率の第１膜１４１１としてＴｉＯ２，低屈折率の第２膜１４１２としてＳｉＯ２が使用され、第１膜１４１１と第２膜１４１２を順に交互に配置した１７層の多層膜として形成されている。
図９（Ａ）は、この１７層の多層膜１４１Ａを形成した際に実現できる光学特性を示しており、カットオフ（cut off）波長は６５０ｎｍに設定されている。
すなわち、制御膜１４０である多層膜１４１Ａは、赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタＩＲＣＦとしての機能を含む。
【００４３】
図９（Ａ）に示すように、シールガラス１２０の第１面（下面）１２１に反射型多層膜１４１ＡのＩＲＣＦを配置すると、その第１面１２１でほとんどの光が反射される原理は下記の通りである。
【００４４】
ＩＲＣＦの一般的な分光特性は可視光を通してそれ以外の光をカットする図９（Ｂ）に示すような分光になっている。
特に、長波長側のカットオフは６５０ｎｍの波長前後で半値になるように設計される。
前面側（第２面１２２側）からの光は分光特性の通り可視光だけを透過させる。
この多層膜１４１Ａは、上述したように、斜めに入射する光に対してはその角度に応じてカットオフ波長が短波にシフトする性質を持つ。
この性質を利用することで光学センサからの反射回折光のうち、全反射に寄与する高次回折成分を多層膜部分で選択的に反射させ、フレア光の拡散を防ぐ。
【００４５】
一般的にこのカットオフ周波数のシフトは入射角をθとした場合、次式で表される。
【００４６】
［数１］
λＣＦ(θ) ＝λＣＦ（０) ＊ ｃｏｓ(θ) ・・・（２）
ここで、λＣＦ(θ)は入射角θのカットオフ波長を、λＣＦ（０）は入射角０度のカットオフ波長をそれぞれ示している。
【００４７】
ここで、ｎｇ＝１．５１を仮定すると、上記（１）式より臨界角θｔｉｒ＝４１ｄｅｇとなる。この臨界角４１°を上記θに代入すると全反射によるフレアのカットオフ波長は、λＣＦ(θｔｉｒ)≒４８８ｎｍとなり、少なくとも４８８ｎｍ以上の可視域に対してこの多層膜がフレア対策として有効であることを見積もることができる。
図９（Ｂ）の分光特性の斜線部が反射できる光である。
反射型多層膜のＩＲＣＦは、図９（Ｂ）の分光特性を得るために３０〜６０層の多層膜が必要となる。
【００４８】
以上のように、少なくともシールガラス１２０の第１面１２１側に制御膜（多層膜）を形成することにより、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることができる。
【００４９】
ところで、シールガラス１２０の第１面（下面）１２１に３０〜６０層の膜を成膜するとセンサ単品の大きさでは問題にならない応力が、図１０に示すように、ウェハーＷＦ単位で処理するウェハーレベルＣＳＰの工程では影響を及ぼす。
この応力による、８インチ、１２インチのサイズに成膜するために大きな反りとなるため、センサＳｉと貼り合わせを行ってＴＳＶ加工を行う工程がこの大きな反りによって、加工ができない場合が生じるおそれがある。
【００５０】
図１１（Ａ）および（Ｂ）は、シールガラスの第１面および第２面に形成した本実施形態に係る多層膜の膜構造および特性例の一例を示す図である。図１１（Ａ）が膜構造例を、図１１（Ｂ）が多層膜の特性例を示している。
【００５１】
本実施形態においては、反り対策として、図１１（Ａ）に示すように、シールガラス１２０の第１面１２１および第２面１２２の両面に制御膜（多層膜）１４１，１４２を振り分け、反りの応力が均衡するように膜数を振り分けるように構成する対策を採用している。
その際に、図１１（Ｂ）の符号Ａで示す○部分のカットオフ半値６５０ｎｍの付近の分光特性を決めている層の配置はシールガラスの第１面（下面）１２１になるように配置を行う。
これにより、シールガラスの第１面（下面）でフレアを反射させる膜の配置はそのままでガラスの両面に反射型の多層膜を配置することで反りの応力を均衡させて反りを抑制することができる。
その結果、ウェハーレベルの８インチ、１２インチのサイズでも問題なくＩＲＣＦ付きガラスでＴＳＶの加工を行うことができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態の撮像装置によれば、以下の効果を得ることができる。
多層膜である制御膜の蒸着型のＩＲＣＦを両面に成膜することで反りを抑制できるため、ＣＳＰ構造のガラスにＩＲＣＦを直接成膜することが可能となり、別部品でＩＲＣＦの貼り合わせを行なう構造に対してＣＳＰを薄く小型化でき、コストを下げることができる。
キャビティレスＣＳＰの課題である高輝度光の全反射のフレアの対策としてガラス下面に反射させることができるため、光学センサ面と非常に距離が近いガラス下面に配置される。
このため、ガラス５００μｍ、接着厚５０μｍとした場合、位相差は｛（５０×２）／（５０×２＋５００×２）＝１／１１｝と約１／１０となるため高輝度光と近い部分になるために対策される。
このため、大きな光学センサへのキャビティレスＣＳＰの展開が可能となり、カメラの小型、軽量化が実現できる。
以上のように、本実施形態の撮像装置によれば、反りを抑制でき、しかもフレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能となる。
【００５３】
より具体的には、本実施形態によれば、シールガラス両面に制御膜（ＩＲＣＦ）を成膜させるキャビティレス構造のウェハーレベルＣＳＰに用いることで以下の効果が得られる。
反りが小さいためウェハーレベルで製作するＣＳＰで装置のバキューム吸着や静電チャックなどのワーク保持のための機能で不具合を起こすことがない。
反りが小さいためにセンサの光学的精度が高い。
反りが小さいため絶縁膜（ＳｉＯ２）やＣｕなどの成膜の残留応力が小さくなる
完成したＣＳＰは貼り合わせたガラスにＩＲＣＦ機能を持つため、別部品でＩＲＣＦを光学的に入れるよりも部品を削減でき、コストダウン、セットの薄型化が可能となる。
また、シールガラス両面にＩＲＣＦの成膜の内、センサに近いシールガラス下面（第１面）に半値６５０ｎｍ付近の分光特性を配置することにより、次の効果がある。
すなわち、高輝度の光入射のＯＣＬの反射光に対し、ガラス上面で全反射していたフレアが大部分がガラス下面で反射するため、高輝度の光と位相が近くなりフレアが目立たない効果がある。
【００５４】
以上説明した撮像装置１００は、撮像レンズを有するカメラモジュールに適用することが可能である。
【００５５】
＜３．カメラモジュールの構成例＞
図１２は、本実施形態に係るカメラモジュールの構成例を示す図である。
【００５６】
このカメラモジュール２００は、撮像装置１００のレンズバレル２１０の前面側（被写体側）に光学センサ１１０の受光部１１２に被写体像を結像する撮像レンズ２２０が配置されている。
カメラモジュール２００は、撮像レンズ２２０に加えて、図示しない信号処理部等を有する。
【００５７】
このような構成のカメラモジュール２００においては、撮像レンズ２２０で取り込んだ被写体からの光を、撮像装置で電気信号に変換しやすいように受光部において光学的な処理を施す。その後、光学センサ１１０の光電変換部に導き、光電変換して得られる電気信号に対して、後段の信号処理部で所定の信号処理を施す。
【００５８】
本実施形態のカメラモジュールにおいても、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能となる。
【００５９】
図１３は、一般的なカメラモジュールの構成例を示す図である。
図１３の一般的なカメラモジュール２００Ａは、レンズバレル２１０Ａの光学センサ配置領域に、基板２３０、光学センサ２４０が配置されて、配線のワイヤーボンドＷＢにより基板２３０と光学センサ２４０が電気的に接続される。
そして、光学センサ２４０の受光面２４１と対向するようにＩＲＣ２５０が配置されている。
【００６０】
図１３の一般的なカメラモジュール２００Ａと比較して、本実施形態に係るＩＲＣＦ付きＣＳＰを用いたカメラモジュール２００は、別部品のＩＲＣＦや基板、配線ＷＢが不要のため部品構成が少なく、小型、薄型化が可能となる。
【００６１】
なお、本技術は以下のような構成をとることができる。
（１）受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面である第１面間に形成された中間層と、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする制御膜と、を有し、
上記制御膜は、
上記シール材の上記受光部との対向面である上記第１面に形成された第１の制御膜と、
上記シール材の上記第１面と反対側の第２面に形成された第２の制御膜と、を含む
撮像装置。
（２）上記第１の制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
上記（１）記載の撮像装置。
（３）上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成され、
上記第１の制御膜および上記第２の制御膜は、
反りの応力が均衡するように膜数が振り分けて形成されている
上記（１）または（２）記載の撮像装置。
（４）上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
上記（３）記載の撮像装置。
（５）受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面である第１面間に形成された中間層と、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする制御膜と、
上記光学センサの上記受光部に被写体像を結像するレンズと、を有し、
上記制御膜は、
上記シール材の上記受光部との対向面である上記第１面に形成された第１の制御膜と、
上記シール材の上記第１面と反対側の第２面に形成された第２の制御膜と、を含む
カメラモジュール。
（６）上記第１の制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
上記（５）記載のカメラモジュール。
（７）上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成され、
上記第１の制御膜および上記第２の制御膜は、
反りの応力が均衡するように膜数が振り分けて形成されている
上記（５）または（６）記載のカメラモジュール。
（８）上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
上記（７）記載のカメラモジュール。
【符号の説明】
【００６２】
１００，１００Ａ・・・撮像装置、１１０・・・光学センサ、１１１・・・センサ基板、１１２・・・受光部、１２０・・・シールガラス、１２１・・・第１面、１２２・・・第２面、１３０・・・樹脂層（中間層）、１４０・・・制御膜、１４１・・・第１の制御膜、１４２・・・第２の制御膜、２００・・・カメラモジュール、２１０・・・撮像レンズ。
【技術分野】
【０００１】
本技術は、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ）等の固体撮像素子（光学センサ）がチップスケールのパッケージとして構成される撮像装置およびカメラモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学センサの簡易なパッケージ方法として、チップスケールパッケージ（Chip Scale Package；CSP)構造が提案され、このＣＳＰ構造の光学センサが量産されている。
ＣＳＰ構造は、これまでのセラミックスやモールド樹脂で形成しているキャビティパッケージと違い、ウェハー単位で隣接チップとの間を樹脂で隔壁があるキャビティ(Cavity)構造としてガラスとセンサ部のＳｉウェハーが貼り合わされる。
そして、ＣＳＰ構造は、貫通ビア（スルーシリコンビア；Thru Silicon Via、後TSV)が形成されて、センサ面と反対の面に再配線が行われ、半田ボールが付けられて、最終的にダイシングにて個片化される。
【０００３】
図１は、キャビティＣＳＰ構造の基本的な構成を示す図である。
ＣＳＰ構造１は、光学センサ（センサチップ）２の前面の受光部２１の上部を保護するためのシール材としてのシールガラス（カバーガラス）３が配置される。
ＣＳＰ構造１においては、光学センサ２の受光部２１を除く周縁部において樹脂４を介してシールガラス３が配置されている。したがって、ＣＳＰ構造１では、光学センサ２の受光部２１とシールガラス３の受光部２１との対向面３１との間に空隙５が形成される。
【０００４】
このＣＳＰ構造は、センサチップの前面と裏面間を貫通するＴＳＶにより電極６を形成することでワイヤーボンドによる配線を失くしクリーンルーム内においてウェハー状態でガラスを貼り合わせることができる。
このため、従来のＣＯＢ(Chip On Board)タイプのパッケージと比較し、小型化、低コスト化、ダストレス化が期待できる。
【０００５】
しかしながら、ＣＳＰ構造は、ＴＳＶ形成上、チップ厚みを薄くするため上記のようにカバーガラス、チップ（光学センサ）間に空隙５が存在するとリフローなどの熱プロセスを通した際、熱応力の影響でチップが反ってしまうおそれがある。
【０００６】
この点についてさらに詳述する。
図１のＣＳＰ構造では、ＳｉにＴＳＶを加工する際のディープ−反応性イオンエッチング(Deep-Reactive Ion Etching; Deep-RIE)のビア加工やＣＶＤの絶縁成膜条件を生産性良く行うためにビア径とＳｉ厚のアスペクト比を小さくしないと条件を満足できない。
このため、バックグラインド（ＢＧ）でＳｉの厚みを５０〜１００μｍ程度に薄くすることが多い。
光学センサが小さい場合はＳｉの機械的強度でＳｉに大きな反りは生じにくいが、光学センサのサイズが大きくなると、図２中に矢印Ａで示す方向からの力がかかるバックグラインドの工程でのたわみやＣＳＰを実装した基板との応力で反りＷＰが発生してしまう。
この反りが発生すると光学的にレンズのフォーカスが合う位置がセンサの中心と周辺でずれてしまうため、中心にフォーカスが合っている場合は周辺がぼけてしまうという不利益がある。
【０００７】
これを解決する方法として、図３に示すように、上記空隙５を樹脂４で埋めて空隙を持たないＣＳＰ構造１Ａが提案されている。
以下、この空隙を持たないＣＳＰ構造を、キャビティレス(Cavity less)ＣＳＰ構造という場合もある。
【０００８】
この空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造を採用することにより、空隙を持つＣＳＰ構造の空隙内で発生していた熱応力を大幅に低減することで反りの発生を抑えることができる。
すなわち、キャビティレスＣＳＰ構造では、キャビティ構造のＳｉの機械的剛性が弱いために発生する反りは、３００〜８００μｍの厚いガラスとＳｉを貼り合わせることから、ガラスの剛性も加わるため機械的剛性が高く生じない。
【０００９】
また、キャビティＣＳＰ構造では、これまでの樹脂材で形成しているオンチップレンズ（ＯＣＬ）の屈折率１．６前後と空気の屈折率１との差によるレンズ機能で集光させていた。
これに対してキャビティレスＣＳＰ構造では、ガラスとセンサ面間を埋めてしまう樹脂の屈折率１．５前後との間ではレンズの集光パワーが弱く、光学センサの感度が落ちてしまう。このため、キャビティレスＣＳＰ構造では、ＯＣＬをＳｉＮなどの材料で高屈折率１．７〜２．１を形成することで集光パワーを落とさない構造を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９-２９００３１号公報
【特許文献２】特開２００７-１１０１１７号公報
【特許文献３】特開２００６-２１０８８８号公報
【特許文献４】特開２００５-２６３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記したキャビティレスＣＳＰ構造では通常のセンサパッケージ構造では生じることのなかったフレア（偽画像）光が発生する。
このフレア光の発生について、図４（Ａ），（Ｂ）および図５（Ａ）および（Ｂ）に関連付けて説明する。
【００１２】
図４（Ａ）および（Ｂ）は、ＣＳＰ構造における空隙の有無に応じたシールガラス上面の全反射モードを説明するための図である。図４（Ａ）は空隙を持つＣＳＰ構造におけるシールガラス上面の全反射モードの状態を、図４（Ｂ）は空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造におけるシールガラス上面の全反射モードの状態を示している。
図５（Ａ）は、空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造で高輝度フレアが発生する要因を説明するための概念図であり、図５（Ｂ）は、キャビティレスＣＳＰ構造で発生するフレア光を示す図である。
【００１３】
光学センサとシールガラス間に空隙のあるキャビティＣＳＰ構造では、図４（Ａ）に示すように、シールガラス上面での全反射がセンサ面に戻ってくることは起こりえない。
すなわち、図４（Ａ）のキャビティＣＳＰ構造では光学センサの受光部で反射した光はシールガラス３下面で反射してしまう。この面で全反射しなくてもシールガラス３上面で全反射したものはシールガラス３下面でも全反射を起こすため光学センサには戻ってこない。
【００１４】
これに対して、キャビティレスＣＳＰ構造でフレア光の発生の要因は、図４（Ｂ）に示すように、シールガラス下の屈折率がシールガラス３とほぼ同じになるため光学センサを反射した回折光がシールガラス３上面において全反射することが可能になることに由来する。
【００１５】
すなわち、図４（Ｂ）のキャビティレスＣＳＰ構造では透明樹脂４とシールガラス３の屈折率が１．５前後と近いため、シールガラス下面の界面の反射はほとんどなく、センサ面で反射された光はそのままガラス上面に向かう。
界面の全反射モードの臨界角は、次のように表すことができる。
【００１６】
［数１］
ｓｉｎ θｔｉｒ＝１／ｎｇ ・・・（１）
ここで、θｔｉｒは臨界角を、ｎｇはガラスの屈折率をそれぞれ示している。
【００１７】
ここで、ｎｇ＝１．５１を仮定すると臨界角θｔｉｒ＝４１ｄｅｇとなる。
光学センサ２で反射された光の中で臨界角以上の角度の光はシールガラス３上面で全反射となり、センサ面に光強度が強いまま戻ってくる。
【００１８】
図５（Ａ）はキャビティレスＣＳＰ構造の高輝度のフレアの概念図である。
臨界角以下の角度の図中に矢印Ｘで示す光はシールガラス上面で４％程度の反射で戻ってくるが、臨界角以上の図中に矢印Ｙで示す全反射モードの光はシールガラス３上面で１００％に近い反射で戻ってくる。
このため、図５（Ｂ）に示すように、光学センサ２の画像でフレアを見た場合は臨界角を超えて、中心の高輝度の光に対し位相が大きくずれた位置に輝度が高いフレアの発生が生じる。
すなわち、中心光源からぼけたような光が放射状態に拡散する、いわゆる線香花火状のフレアが発生する。
【００１９】
フレア発生を解決するために、シールガラス下面にＩＲＣＦを形成する（塗布する）ことで、その面で反射させる対策をとることが可能である。これにより、もともとの高輝度の光とフレアの位相が小さくなることでフレアが目立たなくなり対策ができる。
【００２０】
ＣＳＰ構造についてもＩＲＣＦをつける際には個片化したものを貼り合わせたり、効率良く貼り合わせるためにウェハー単位で貼り合わせを行う技術が検討されている（特許文献１，２参照）
ＣＳＰ構造の中で貼り合わせるガラスに多層膜の蒸着ＩＲＣＦをつけることがこれまでの構成の中で類推でき、また検討もされている（特許文献３，４参照）
【００２１】
しかしながら、実際の構造の中では多層膜の蒸着ＩＲＣＦは可視光の分光特性を満足するために数十層の多層膜を積層して構成するため、シールガラスの片面に構成すると成膜ストレスから大きな反りが発生してしまう。
このため、成膜したＩＲＣＦ付ガラスとセンサのＳｉの貼り合わせができなかったり、できたとしても大きな反りが発生する。このために、ＴＳＶを形成するときにプロセスの装置の搬送、チャッキングに支障をきたし実現することが困難である。
【００２２】
本技術は、反りを抑制でき、しかもフレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能な撮像装置およびカメラモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本技術の第１の観点の撮像装置は、受光部を含む光学センサと、上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面である第１面間に形成された中間層と、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする制御膜と、を有し、上記制御膜は、上記シール材の上記受光部との対向面である上記第１面に形成された第１の制御膜と、上記シール材の上記第１面と反対側の第２面に形成された第２の制御膜と、を含む。
【００２４】
本技術の第２の観点のカメラモジュールは、受光部を含む光学センサと、上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面である第１面間に形成された中間層と、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする制御膜と、上記光学センサの上記受光部に被写体像を結像するレンズと、を有し、上記制御膜は、上記シール材の上記受光部との対向面である上記第１面に形成された第１の制御膜と、上記シール材の上記第１面と反対側の第２面に形成された第２の制御膜と、を含む。
【発明の効果】
【００２５】
本技術によれば、反りを抑制でき、しかもフレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】キャビティＣＳＰ構造の基本的な構成を示す図である。
【図２】サイズの多きい光学センサのキャビティ構造で反りが発生することを説明するための図である。
【図３】空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造の構成を示す図である。
【図４】ＣＳＰ構造における空隙の有無に応じたシールガラス上面の全反射モードを説明するための図である。
【図５】空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造で発生する要因およびフレア光を示す図である。
【図６】本実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
【図７】本実施形態に係るカラーフィルタの構成例を示す図である。
【図８】シールガラスの受光部との対向面に制御膜を成膜した場合のフレア抑制の効果を説明するための図である。
【図９】シールガラスの第１面に形成した本実施形態に係る多層膜の膜構造および特性例の一例を示す図である。
【図１０】多層膜をシールガラスの第１面側のみに形成した場合に反りが発生する場合があることを説明するための図である。
【図１１】シールガラスの第１面および第２面に形成した本実施形態に係る多層膜の膜構造および特性例の一例を示す図である。
【図１２】本実施形態に係るカメラモジュールの構成例を示す図である。
【図１３】一般的なカメラモジュールの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本実施形態を図面に関連付けて説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．撮像装置の構成例
２．制御膜（多層膜）の構成および機能
３．カメラモジュールの構成例
【００２８】
＜１．撮像装置の構成例＞
図６は、本実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
本実施形態においては、光学センサとしては一例としてＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ：CMOS Image Sensor)が適用される。
【００２９】
本実施形態の撮像装置１００は、基本的に、光学センサチップサイズでパッケージするＣＳＰ構造を有し、かつ光学センサの前面（上面）を保護するシール材の間に中間層（本実施形態では樹脂）が形成された空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造を有する。
本実施形態において、前面とは撮像装置の光学センサの受光部が形成された被写体の像光の入射側をいい、裏面とは光入射が行われず、バンプ等の接続電極等が配置される面側をいう。
【００３０】
撮像装置１００は、光学センサ１１０、シール材１２０、中間層として樹脂層１３０、および制御膜１４０を含んで構成されている。
本実施形態において、制御膜１４０は中間層としての樹脂層１３０とシール材１２０との間の第１の制御膜およびシール材１２０の光入射面（被写体側面）に形成される第の２制御膜を含んで形成される。
すなわち、本実施形態の撮像装置１００は、樹脂層１３０とシール材１２０の対向する第１面１２１との間に配置された第１の制御膜１４１と、シール材の第１面と反対側の第２面１２２に配置された第２の制御膜１４２と、を含み、反りを抑制した構造を有する。
後で詳述するように、制御膜１４０は膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする多層膜により形成されている。
本実施形態の撮像装置１００は、この制御膜１４０により、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能となっている。
なお、中間層としての樹脂層１３０およびシール材１２０は、光を透過する光に対して透明な材料により形成され、これらの屈折率は空気の屈折率より高く、たとえば屈折率１．５程度の材料により形成される。
また、図６の構成において、シール材１２０はガラスにより形成される例を示しており、シール材１２０をシールガラスあるいはカバーガラスという場合もある。
【００３１】
光学センサ１１０は、センサ基板１１１の前面１１１ａ側に受光部１１２が形成され、裏面１１１ｂ側にバンプ（半田ボール）等の接続用電極１１３が形成されている。
光学センサ１１０において、センサチップの前面と裏面間を貫通するＴＳＶ（貫通ビア)１１４により電極１１５を形成することでワイヤーボンドによる配線を失くしクリーンルーム内においてウェハー状態でガラスを貼り合わせることができる。
受光部１１２は、センサ基板１１１の前面１１１ａに形成されており、複数の画素（受光素子）がマトリクス状に配置された受光面（画素アレイ部）１１２１を有する。
受光部１１２は、画素アレイ部１１２１のさらに前面側にカラーフィルタ１１２２が形成されている。
カラーフィルタ１１２２は、色の３原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが、たとえば図７に示すように、ベイヤー（Ｂａｙｅｒ）配列をもってオンチップカラーフィルタ（ＯＣＣＦ）としてアレイ状に形成されている。ただし、カラーフィルタの配置パターンはベイヤーパターンに限る必要はない。
なお、一般には、図７の例のように、カラーフィルタ１１２２に重なるように、赤外カットフィルタ（ＩＲＣＦ）１５０が形成される。
これに対して、本実施形態においては、制御膜１４０がＩＲＣＦの機能を併せ持つことから、制御膜１４０とは個別に配置しない構成が採用されている。
【００３２】
受光部１１２は、カラーフィルタ１１２２のさらに前面側に各画素に入射光を集光するためのマイクロレンズアレイ１１２３が配置されている。
受光部１１２は、このマイクロレンズアレイ１１２３のさらに前面側に、たとえば反射防止膜等が形成される。
【００３３】
中間層としての樹脂層１３０は、上記構成を有する受光部１１２とシール材（シールガラス）１２０の受光部１１２との対向面である第１面１２１間に形成されている。樹脂層１３０の厚さは５０μｍ程度に設定される。また、シールガラス１２０の厚さは３００〜８００μｍ程度に設定される。
【００３４】
そして、制御膜１４０は、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする機能を有し、上述したように、第１の制御膜１４１と第２の制御膜１４２を含んで構成されている。
第１の制御膜１４１は、シール材１２０の受光部１１２との対向面である第１面１２１に形成（成膜）されている。
第２の制御膜１４２は、シール材１２０の第１面１２１の反対側の第２面１２２に形成（成膜）されている。
【００３５】
このように、本実施形態のキャビティレスＣＳＰ構造においてＩＲＣＦを一体となるようにシールガラスに反射型の多層膜を成膜する際、ウェハー単位で加工をできるように、シールガラス１２０の両面に成膜を行って反りを抑制した構造を有する。
そして、本実施形態においては、センサ面である受光部１１２に近いシールガラス１２０の第１面１２１に分光特性の中でカットオフ半値６５０ｎｍ前後を反射させる膜が形成されている。
【００３６】
以上、本実施形態の撮像装置１００の基本的な構成について説明した。
以下に、撮像装置１００のさらに具体的な構成および機能を、本実施形態の特徴的な構成要素である制御膜１４０の構成および機能、並びに、シールガラス１２０の第１面および第２面に制御膜を形成した理由を中心に説明する。
【００３７】
＜２．制御膜（多層膜）の構成および機能＞
制御膜１４０は、反射型の多層膜であり、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする機能を有している。
そして、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得るには、少なくともシールガラス１２０の第１面１２１側に制御膜を形成する必要がある。
【００３８】
まず、シールガラス１２０の第１面１２１側にのみ制御膜を形成した構成に関連付けて制御膜（多層膜）の構成および機能について説明する。
図８（Ａ）〜（Ｃ）は、シールガラスの受光部との対向面に制御膜を成膜した場合のフレア抑制の効果を説明するための図である。
図８（Ａ）は概略構成を、図８（Ｂ）は対策後の画像の概念図を、図８（Ｃ）は制御膜（多層膜）による画像を示す図である。
【００３９】
フレア光の抑制対策として、図８（Ａ）に示すように、シールガラス１２０の第１面（下面）１２１に反射型多層膜（ＩＲＣＦとして機能する反射型多層膜１４１Ａを配置するとフレア光は図８（Ｂ）に示すようになる。
すなわち、光学センサ１１０で反射した光はほとんどの光がシールガラス下面で反射するので、図８（Ｂ）に示すように、高輝度光にフレア光の位相が大きくずれて問題になっていたものが、位相が非常に小さくなり、高輝度光と一体になるため問題にならなくなる。
図８（Ｃ）は、対策後のフレア状態の画像で、図５（Ｂ）のような全反射の特異なフレアの発生が見られない。
【００４０】
図９（Ａ）および（Ｂ）は、シールガラスの第１面に形成した本実施形態に係る多層膜の膜構造および特性例の一例を示す図である。図９（Ａ）が膜構造例を、図９（Ｂ）が多層膜の特性例を示している。
【００４１】
制御膜１４０は、屈折率が異なる複数の膜の多層膜１４１Ａにより形成されている。
多層膜１４１Ａは、２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている。多層膜１４１Ａは、この２種以上の膜材料のうち屈折率最大の材料と屈折率最小の材料の間の屈折率差Δが０．５より大きいように形成される。
多層膜１４０Ａは、１層あたりの膜厚が５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚みを有する膜が６層以上配置される。
【００４２】
本例では、多層膜１４１Ａは、多層膜材料として高屈折率の第１膜１４１１としてＴｉＯ２，低屈折率の第２膜１４１２としてＳｉＯ２が使用され、第１膜１４１１と第２膜１４１２を順に交互に配置した１７層の多層膜として形成されている。
図９（Ａ）は、この１７層の多層膜１４１Ａを形成した際に実現できる光学特性を示しており、カットオフ（cut off）波長は６５０ｎｍに設定されている。
すなわち、制御膜１４０である多層膜１４１Ａは、赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタＩＲＣＦとしての機能を含む。
【００４３】
図９（Ａ）に示すように、シールガラス１２０の第１面（下面）１２１に反射型多層膜１４１ＡのＩＲＣＦを配置すると、その第１面１２１でほとんどの光が反射される原理は下記の通りである。
【００４４】
ＩＲＣＦの一般的な分光特性は可視光を通してそれ以外の光をカットする図９（Ｂ）に示すような分光になっている。
特に、長波長側のカットオフは６５０ｎｍの波長前後で半値になるように設計される。
前面側（第２面１２２側）からの光は分光特性の通り可視光だけを透過させる。
この多層膜１４１Ａは、上述したように、斜めに入射する光に対してはその角度に応じてカットオフ波長が短波にシフトする性質を持つ。
この性質を利用することで光学センサからの反射回折光のうち、全反射に寄与する高次回折成分を多層膜部分で選択的に反射させ、フレア光の拡散を防ぐ。
【００４５】
一般的にこのカットオフ周波数のシフトは入射角をθとした場合、次式で表される。
【００４６】
［数１］
λＣＦ(θ) ＝λＣＦ（０) ＊ ｃｏｓ(θ) ・・・（２）
ここで、λＣＦ(θ)は入射角θのカットオフ波長を、λＣＦ（０）は入射角０度のカットオフ波長をそれぞれ示している。
【００４７】
ここで、ｎｇ＝１．５１を仮定すると、上記（１）式より臨界角θｔｉｒ＝４１ｄｅｇとなる。この臨界角４１°を上記θに代入すると全反射によるフレアのカットオフ波長は、λＣＦ(θｔｉｒ)≒４８８ｎｍとなり、少なくとも４８８ｎｍ以上の可視域に対してこの多層膜がフレア対策として有効であることを見積もることができる。
図９（Ｂ）の分光特性の斜線部が反射できる光である。
反射型多層膜のＩＲＣＦは、図９（Ｂ）の分光特性を得るために３０〜６０層の多層膜が必要となる。
【００４８】
以上のように、少なくともシールガラス１２０の第１面１２１側に制御膜（多層膜）を形成することにより、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることができる。
【００４９】
ところで、シールガラス１２０の第１面（下面）１２１に３０〜６０層の膜を成膜するとセンサ単品の大きさでは問題にならない応力が、図１０に示すように、ウェハーＷＦ単位で処理するウェハーレベルＣＳＰの工程では影響を及ぼす。
この応力による、８インチ、１２インチのサイズに成膜するために大きな反りとなるため、センサＳｉと貼り合わせを行ってＴＳＶ加工を行う工程がこの大きな反りによって、加工ができない場合が生じるおそれがある。
【００５０】
図１１（Ａ）および（Ｂ）は、シールガラスの第１面および第２面に形成した本実施形態に係る多層膜の膜構造および特性例の一例を示す図である。図１１（Ａ）が膜構造例を、図１１（Ｂ）が多層膜の特性例を示している。
【００５１】
本実施形態においては、反り対策として、図１１（Ａ）に示すように、シールガラス１２０の第１面１２１および第２面１２２の両面に制御膜（多層膜）１４１，１４２を振り分け、反りの応力が均衡するように膜数を振り分けるように構成する対策を採用している。
その際に、図１１（Ｂ）の符号Ａで示す○部分のカットオフ半値６５０ｎｍの付近の分光特性を決めている層の配置はシールガラスの第１面（下面）１２１になるように配置を行う。
これにより、シールガラスの第１面（下面）でフレアを反射させる膜の配置はそのままでガラスの両面に反射型の多層膜を配置することで反りの応力を均衡させて反りを抑制することができる。
その結果、ウェハーレベルの８インチ、１２インチのサイズでも問題なくＩＲＣＦ付きガラスでＴＳＶの加工を行うことができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態の撮像装置によれば、以下の効果を得ることができる。
多層膜である制御膜の蒸着型のＩＲＣＦを両面に成膜することで反りを抑制できるため、ＣＳＰ構造のガラスにＩＲＣＦを直接成膜することが可能となり、別部品でＩＲＣＦの貼り合わせを行なう構造に対してＣＳＰを薄く小型化でき、コストを下げることができる。
キャビティレスＣＳＰの課題である高輝度光の全反射のフレアの対策としてガラス下面に反射させることができるため、光学センサ面と非常に距離が近いガラス下面に配置される。
このため、ガラス５００μｍ、接着厚５０μｍとした場合、位相差は｛（５０×２）／（５０×２＋５００×２）＝１／１１｝と約１／１０となるため高輝度光と近い部分になるために対策される。
このため、大きな光学センサへのキャビティレスＣＳＰの展開が可能となり、カメラの小型、軽量化が実現できる。
以上のように、本実施形態の撮像装置によれば、反りを抑制でき、しかもフレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能となる。
【００５３】
より具体的には、本実施形態によれば、シールガラス両面に制御膜（ＩＲＣＦ）を成膜させるキャビティレス構造のウェハーレベルＣＳＰに用いることで以下の効果が得られる。
反りが小さいためウェハーレベルで製作するＣＳＰで装置のバキューム吸着や静電チャックなどのワーク保持のための機能で不具合を起こすことがない。
反りが小さいためにセンサの光学的精度が高い。
反りが小さいため絶縁膜（ＳｉＯ２）やＣｕなどの成膜の残留応力が小さくなる
完成したＣＳＰは貼り合わせたガラスにＩＲＣＦ機能を持つため、別部品でＩＲＣＦを光学的に入れるよりも部品を削減でき、コストダウン、セットの薄型化が可能となる。
また、シールガラス両面にＩＲＣＦの成膜の内、センサに近いシールガラス下面（第１面）に半値６５０ｎｍ付近の分光特性を配置することにより、次の効果がある。
すなわち、高輝度の光入射のＯＣＬの反射光に対し、ガラス上面で全反射していたフレアが大部分がガラス下面で反射するため、高輝度の光と位相が近くなりフレアが目立たない効果がある。
【００５４】
以上説明した撮像装置１００は、撮像レンズを有するカメラモジュールに適用することが可能である。
【００５５】
＜３．カメラモジュールの構成例＞
図１２は、本実施形態に係るカメラモジュールの構成例を示す図である。
【００５６】
このカメラモジュール２００は、撮像装置１００のレンズバレル２１０の前面側（被写体側）に光学センサ１１０の受光部１１２に被写体像を結像する撮像レンズ２２０が配置されている。
カメラモジュール２００は、撮像レンズ２２０に加えて、図示しない信号処理部等を有する。
【００５７】
このような構成のカメラモジュール２００においては、撮像レンズ２２０で取り込んだ被写体からの光を、撮像装置で電気信号に変換しやすいように受光部において光学的な処理を施す。その後、光学センサ１１０の光電変換部に導き、光電変換して得られる電気信号に対して、後段の信号処理部で所定の信号処理を施す。
【００５８】
本実施形態のカメラモジュールにおいても、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能となる。
【００５９】
図１３は、一般的なカメラモジュールの構成例を示す図である。
図１３の一般的なカメラモジュール２００Ａは、レンズバレル２１０Ａの光学センサ配置領域に、基板２３０、光学センサ２４０が配置されて、配線のワイヤーボンドＷＢにより基板２３０と光学センサ２４０が電気的に接続される。
そして、光学センサ２４０の受光面２４１と対向するようにＩＲＣ２５０が配置されている。
【００６０】
図１３の一般的なカメラモジュール２００Ａと比較して、本実施形態に係るＩＲＣＦ付きＣＳＰを用いたカメラモジュール２００は、別部品のＩＲＣＦや基板、配線ＷＢが不要のため部品構成が少なく、小型、薄型化が可能となる。
【００６１】
なお、本技術は以下のような構成をとることができる。
（１）受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面である第１面間に形成された中間層と、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする制御膜と、を有し、
上記制御膜は、
上記シール材の上記受光部との対向面である上記第１面に形成された第１の制御膜と、
上記シール材の上記第１面と反対側の第２面に形成された第２の制御膜と、を含む
撮像装置。
（２）上記第１の制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
上記（１）記載の撮像装置。
（３）上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成され、
上記第１の制御膜および上記第２の制御膜は、
反りの応力が均衡するように膜数が振り分けて形成されている
上記（１）または（２）記載の撮像装置。
（４）上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
上記（３）記載の撮像装置。
（５）受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面である第１面間に形成された中間層と、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする制御膜と、
上記光学センサの上記受光部に被写体像を結像するレンズと、を有し、
上記制御膜は、
上記シール材の上記受光部との対向面である上記第１面に形成された第１の制御膜と、
上記シール材の上記第１面と反対側の第２面に形成された第２の制御膜と、を含む
カメラモジュール。
（６）上記第１の制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
上記（５）記載のカメラモジュール。
（７）上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成され、
上記第１の制御膜および上記第２の制御膜は、
反りの応力が均衡するように膜数が振り分けて形成されている
上記（５）または（６）記載のカメラモジュール。
（８）上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
上記（７）記載のカメラモジュール。
【符号の説明】
【００６２】
１００，１００Ａ・・・撮像装置、１１０・・・光学センサ、１１１・・・センサ基板、１１２・・・受光部、１２０・・・シールガラス、１２１・・・第１面、１２２・・・第２面、１３０・・・樹脂層（中間層）、１４０・・・制御膜、１４１・・・第１の制御膜、１４２・・・第２の制御膜、２００・・・カメラモジュール、２１０・・・撮像レンズ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面である第１面間に形成された中間層と、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする制御膜と、を有し、
上記制御膜は、
上記シール材の上記受光部との対向面である上記第１面に形成された第１の制御膜と、
上記シール材の上記第１面と反対側の第２面に形成された第２の制御膜と、を含む
撮像装置。
【請求項２】
上記第１の制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成され、
上記第１の制御膜および上記第２の制御膜は、
反りの応力が均衡するように膜数が振り分けて形成されている
請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面である第１面間に形成された中間層と、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする制御膜と、
上記光学センサの上記受光部に被写体像を結像するレンズと、を有し、
上記制御膜は、
上記シール材の上記受光部との対向面である上記第１面に形成された第１の制御膜と、
上記シール材の上記第１面と反対側の第２面に形成された第２の制御膜と、を含む
カメラモジュール。
【請求項６】
上記第１の制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
請求項５記載のカメラモジュール。
【請求項７】
上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成され、
上記第１の制御膜および上記第２の制御膜は、
反りの応力が均衡するように膜数が振り分けて形成されている
請求項５記載のカメラモジュール。
【請求項８】
上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
請求項７記載のカメラモジュール。
【請求項１】
受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面である第１面間に形成された中間層と、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする制御膜と、を有し、
上記制御膜は、
上記シール材の上記受光部との対向面である上記第１面に形成された第１の制御膜と、
上記シール材の上記第１面と反対側の第２面に形成された第２の制御膜と、を含む
撮像装置。
【請求項２】
上記第１の制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成され、
上記第１の制御膜および上記第２の制御膜は、
反りの応力が均衡するように膜数が振り分けて形成されている
請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面である第１面間に形成された中間層と、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする制御膜と、
上記光学センサの上記受光部に被写体像を結像するレンズと、を有し、
上記制御膜は、
上記シール材の上記受光部との対向面である上記第１面に形成された第１の制御膜と、
上記シール材の上記第１面と反対側の第２面に形成された第２の制御膜と、を含む
カメラモジュール。
【請求項６】
上記第１の制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
請求項５記載のカメラモジュール。
【請求項７】
上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成され、
上記第１の制御膜および上記第２の制御膜は、
反りの応力が均衡するように膜数が振り分けて形成されている
請求項５記載のカメラモジュール。
【請求項８】
上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
請求項７記載のカメラモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−４１９４１（Ｐ２０１３−４１９４１Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７７１３６（Ｐ２０１１−１７７１３６）
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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