JP4451182B2

JP4451182B2 - 固体撮像装置

Info

Publication number: JP4451182B2
Application number: JP2004093629A
Authority: JP
Inventors: 恒夫佐藤; 淳彦石原; 亮宏内田; 浩司綛田; 昌弘加藤; 茂近藤
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: JP2005285848A

Description

本発明は、ウエハレベルチップサイズパッケージ構造が用いられた固体撮像装置の改良に関するものである。

ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像装置を使用したデジタルカメラや、ビデオカメラ等が普及している。従来の固体撮像装置は、半導体基板である固体撮像素子チップをパッケージ内に収納し、透明なガラスリッドで封止した形態をとっている。しかし、撮影機能付き携帯電話機等の需要の高まりにより、より小型化及び薄型化された固体撮像装置の登場が望まれている。

半導体装置を小型化するパッケージング手法の一つとして、ウエハレベルチップサイズパッケージ（以下、ＷＬＣＳＰと略称する）が知られている。ＷＬＣＳＰは、半導体ウエハプロセス中でパッケージングを完了させ、ウエハをダイシングして個片化することにより、パッケージングの完成された半導体装置を得るパッケージ手法であって、このＷＬＣＳＰを使用して製造された固体撮像装置は、従来のセラミックパッケージを使用したものに比べて大幅に小型化することができる。

固体撮像装置から放射される不要輻射ノイズ（ＥＭＩ）が、近傍の電子機器に悪影響を及ぼすことが知られている。例えばＣＣＤでは、高クロックな水平転送パルスやリセット信号、水平転送パルスに同期するＣＣＤｏｕｔ信号によって不要輻射ノイズが発生される。この不要輻射ノイズの発生を防止するために、特許文献１及び２記載の固体撮像装置では、固体撮像装置をシールドで覆っている。

また、不要輻射パルスの発生を防止するために、固体撮像装置のＣＣＤｏｕｔ端子にツェナーダイオードを接続し、このツェナーダイオードの容量成分によって出力波形をなまらせることが従来より行なわれている。

特開平０５−３２９１００号公報特開平０５−０５６９１６号公報

しかし、ＷＬＣＳＰタイプの固体撮像装置は非常に小さいため、撮像部分を塞がないようにシールドで覆うことは難しい。またシールドで覆うと小型であるという利点が損なわれてしまう。更に、ツェナーダイオードは、固体撮像装置の近くで接続するほど不要輻射ノイズを防止する効果を高めることができるため、できるだけ固体撮像装置の近くに接続したい。

本発明は、上記問題点を解決するためのもので、ＷＬＣＳＰタイプの固体撮像装置を大型化することなく、不要輻射ノイズの放射を防止することを目的とする。

本発明の固体撮像装置は、スペーサー内にツェナーダイオードを埋め込み、固体撮像素子と電気的に接続した。また、スペーサーをシリコンで形成し、半導体プロセスによってスペーサー内にツェナーダイオードを形成した。更に、ツェナーダイオードのグランド端子をスペーサーから引き出した。また、ツェナーダイオードの接続端子の表面を粗面にした。

本発明の固体撮像装置によれば、スペーサー内にツェナーダイオードを設けたので、固体撮像素子とツェナーダイオードとの接続を直近とすることができ、不要輻射ノイズの発生防止効果を高めることができる。また、シリコン製のスペーサー内に半導体プロセスによってツェナーダイオードを形成したので、狭い幅のスペーサーにツェナーダイオードの素子を機械的に埋め込む必要はない。更に、スペーサー内に設けたので、固体撮像装置が大型化することはない。また、グランド端子をスペーサーの外に引き出したので、このグランド端子を接続しなければ、スペーサー内のツェナーダイオードは動作しないため、不要輻射ノイズの発生状態に合せて、ツェナーダイオードの使用または不使用を選択することができる。また、ツェナーダイオードの接続端子の表面を粗面にしたので、固体撮像素子の端子の接触面積を増やすことができる。

図１及び図２は、本発明を実施したＷＬＣＳＰ構造の固体撮像装置の外観形状を示す斜視図、及び要部断面図である。固体撮像装置２は、固体撮像素子チップ３と、この固体撮像素子チップ３上に接着剤８によって接合された枠形状のスペーサー４と、このスペーサー４の上に接合されてスペーサー４内を封止するカバーガラス５とからなる。

半導体基板である固体撮像素子チップ３の上面には、固体撮像素子６と、この固体撮像素子６と電気的に接続された複数の接続端子７とが設けられている。固体撮像素子６は、例えば、多数のＣＣＤからなり、これらの上にはカラーフイルタやマイクロレンズ等が積層されている。接続端子７は、例えば、導電性材料を用いて固体撮像素子チップ３の上に印刷により形成されている。また、各接続端子７と固体撮像素子６との間も同様に印刷によって配線が施されている。

スペーサー４には、無機材料、例えばシリコンが用いられており、固体撮像素子６を取り囲むロの字状に形成されている。カバーガラス５には、ＣＣＤのフォトダイオードの破壊を防止するために、透明なα線遮蔽ガラスが用いられている。固体撮像素子６とカバーガラス５との間の空隙は、マイクロレンズによる集光能力を低下させないために設けられている。

上記固体撮像装置２は、固体撮像素子６上に被写体画像を結像する撮影レンズや、撮像によって生成された画像データを記憶するメモリ、固体撮像装置２を制御する制御回路等とともに、デジタルカメラや携帯電話機等の小型電子機器に組み込まれる。ＷＬＣＳＰ構造の固体撮像装置２は、ベアチップ程度の大きさ及び薄さであるため、組み込まれる装置の小型化にも寄与することができる。

上記固体撮像装置２は、例えば、次のように製造される。まず、カバーガラス５の基材となる透明なガラス基板上にシリコンを積層し、フォトリソグラフィ技術，現像，エッチング等を用いて、ガラス基板上に多数のスペーサー４を形成する。次いで、スペーサー４の端面に接着剤を塗布し、多数の固体撮像素子６や接続端子７等が形成されたウエハと重ねて接合することにより、各固体撮像素子６をスペーサー４とガラス基板とで封止する。その後、ガラス基板とウエハとをダイシングして個片化すると、多数の固体撮像装置２が形成される。

図３は、スペーサーの拡大断面図である。スペーサー４の内部には、半導体プロセスによって、Ｐ型領域１０とＮ型領域１１とからなるツェナーダイオード（ＺＤ）１２が形成されている。ツェナーダイオード１２の底面には、固体撮像素子６のＣＣＤｏｕｔ端子１３と当接して電気的に接続する第１端子１４と、固体撮像素子チップ３上に形成されたＺＤ用グランド端子１５と当接して電気的に接続するグランド用の第２端子１６とが形成されている。これらの端子１４、１６の表面は、粗面にされて接触面積が増やされており、固体撮像素子チップ３の端子１３，１５との接続がより確実に行なわれるようになっている。

ＺＤ用グランド端子１５は、スペーサー４の外まで引き出されており、固体撮像装置２のグランド端子には接続されずにオープン状態とされている。そのため、製造後の固体撮像装置２の検査により、不要輻射ノイズの問題が発生していない場合には、ＺＤグランド端子１５を接続しないことによって、ツェナーダイオード１２を使用しないという選択を行なうことができる。なお、スペーサー４へのツェナーダイオード１２の形成は、前述したガラス基板へのシリコンの積層後、またはエッチングによってスペーサー４の形態にされた後に、半導体プロセスによって行なうことができる。

このように、スペーサー４内にツェナーダイオード１２を形成することにより、ツェナーダイオード１２の容量成分によって固体撮像素子２のＣＣＤｏｕｔの出力波形をなまらせることができるため、不要輻射ノイズの発生を防止することができる。また、ツェナーダイオード１２の接続位置は、固体撮像素子６の直近となるため、よりその効果を高めることができる。更に、固体撮像装置２が大型化することもないため、ＷＬＣＳＰタイプの固体撮像装置２の利点を損なうこともない。また、不要輻射ノイズの放射状態を検査して、対策が不要である場合には、ＺＤ用グランド端子１５をオープン状態にしておくことによって、ツェナーダイオード１２を不使用状態とすることもできる。

なお、上記実施形態では、ツェナーダイオードのグランド端子をオープン状態としたが、固体撮像素子のグランド端子に接続しておいてもよい。また、固体撮像装置が取り付けられる回路基板のグランド端子と直接接続させてもよい。更に、スペーサー内にツェナーダイオードを設けたが、トランジスタ等、その他の半導体装置を形成してもよい。

固体撮像装置の外観形状を示す斜視図である。固体撮像装置の要部断面図である。スペーサー内のツェナーダイオードを示す要部断面図である。

符号の説明

２固体撮像装置
３固体撮像素子チップ
４スペーサー
５カバーガラス
６固体撮像素子
１２ツェナーダイオード
１３ＣＣＤｏｕｔ端子
１４第１端子
１５ＺＤ用グランド端子
１６第２端子

Claims

固体撮像素子が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の上にシリコンによって形成され、前記固体撮像素子を取り囲む枠形状のスペーサーと、
前記スペーサーの上を封止する透明板と、
前記スペーサー内に半導体プロセスによって形成された半導体装置と、
前記固体撮像素子の端子と当接して、前記半導体装置と前記固体撮像素子とを電気的に接続する接続端子とを備えたことを特徴とする固体撮像装置。
前記半導体装置は、前記透明板の直下に設けられていることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
前記固体撮像素子は、ＣＭＯＳタイプの固体撮像素子であることを特徴とする請求項１または２記載の固体撮像装置。
前記半導体装置として、ツェナーダイオードを用いたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の固体撮像装置。
前記半導体装置のグランド端子をスペーサーから引き出したことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の固体撮像装置。
前記接続端子の表面を粗面にしたことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の固体撮像装置。