JP2006128196A - 半導体イメージセンサー・モジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の半導体イメージセンサー・モジュール11は、半導体イメージセンサー・チップ2と、画像信号処理チップ3とを少なくとも具備し、前記半導体イメージセンサー・チップ2の第1の主面に複数のバンプ電極15aが形成され、前記画像信号処理チップ3上に複数のバンプ電極15bが形成され、前記半導体イメージセンサー・チップ2と前記画像信号処理チップ3が、放熱手段4を介して積層されて形成され、前記半導体イメージセンサー・チップ2の複数のバンプ電極15aと前記画像信号処理チップ3上の複数のバンプ電極15bとが電気的に接続されることを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
図8に示す実装構造では、半導体イメージセンサー・チップであるCCDイメージセンサー110と、放熱手段である薄板状の放熱板112と、CCDイメージセンサー110からの撮像信号を処理する半導体集積回路ICである信号処理チップ116とを備える。そして、上記実装構造は、CCDイメージセンサー110と画像信号処理チップ116との間に、熱伝導性の高いアルミニウムなどの材料で成形された放熱板112を介在させている。
画像信号処理チップで発熱した熱を放熱し、かつ、半導体イメージセンサー・チップへの熱の伝導を抑制することができる。
先ず、本発明に係る半導体イメージセンサー・モジュールに用いる裏面照射型の半導体イメージセンサーを説明する。図7は、本発明に係る半導体イメージセンサー・モジュールに用いる裏面照射型半導体イメージセンサーの一実施の形態を示す概略構成図である。特に、フォトセンサである受光部の周辺の要部を示す。
この裏面照射型のCMOS固体撮像装置(いわゆる半導体イメージセンサー)51は、図7に示すように、例えばn型のシリコン基板61に受光部となるフォトダイオード53が形成されると共に、p型の画素分離領域62に連続するp型ウェル領域63の基板表面側に転送トランジスタ54、それ以外のトランジスタ(リセットトランジスタ、アドレストランジスタ、増幅トランジスタ)55等の複数のMOSトランジスタが形成され、さらに、その複数のMOSトランジスタ上に層間絶縁膜72を介して多層の配線層73が形成される。フォトダイオード53は、n型半導体領域(基板)61、高不純物濃度のn型電荷蓄積領域61B、アキュミュレーション層となるp+半導体領域64、68で形成される。転送トランジスタ54のゲート下には、チャネル領域65が形成される。さらに、図示していないが基板裏面側にカラーフィルタ及びオンチップレンズ等が形成される。この裏面照射型半導体イメージセンサー51は、配線層73がない裏面70側より光Lを受光することにより、受光面積を大きく取ることができる。また、配線層73は、従来の表面側に配置するため、従来の表面側から受光することによる配線層での光の蹴られがなくなり、さらに、配線層73と同じ面に、受光信号の取り出し電極であるバンプ電極(図示せず)が配置される。ここで各n+領域57,58,59は、ソース・ドレイン領域となり、各電極66,67は、各MOSトランジスタ54,55のゲート電極となる。
図1は、本発明に係る裏面照射型の半導体イメージセンサー・モジュールの一実施の形態を示す概略構成図である。なお、図1Aは分解斜視図、図1Bは組み立て後の斜視図、図1Cは組み立て後の側面図である。
本実施の形態に係る裏面照射型の半導体イメージセンサー・モジュール1は、上述した配線層側に複数のバンプ電極15aを配置した裏面照射型半導体イメージセンサー51を備える半導体イメージセンサー・チップ2と、半導体イメージセンサー・チップ2からの画像信号処理する画像信号処理手段が形成され、表面に複数のバンプ電極15bを配置した画像信号処理チップ3とを有し、半導体イメージセンサー・チップ2と画像信号処理チップ3とがその間に放熱手段である放熱板4を介して積層されて成る。この放熱板4には、両バンプ電極15a、15bに対応する位置に貫通する貫通孔12が形成され、その貫通孔12に導電性電極13が形成され、この放熱板4の導電性電極13を介して両チップ2及び3のバンプ電極15a及び15bが電気的に接続される。また、積層された半導体イメージセンサー・チップ2、放熱板4及び画像信号処理チップの相互の接合面、すなわちバンプ電極15a、15b以外の接合面は、接着剤16(図2参照)を介して機械的に接続される。
本実施の形態に係る半導体イメージセンサー・モジュール11は、放熱板4の一方の面に裏面照射型の半導体イメージセンサー・チップ2がバンプ電極15aを介して配置され、さらに放熱板4の他方の面に画像信号処理チップ3とメモリチップ7がそれぞれのバンプ電極15b及び15cを介して配置される。各チップ2,3及び7のバンプ電極15a,15b及び15cは、放熱板4の貫通孔12に形成される導電性電極13と電気的に接続され、さらに、接着剤16を用いて機械的にも強固に接着される。
また、メモリチップ7は、メモリチップ7のバンプ電極15cと放熱板4の導電性電極13を介して信号の入出力が行われる。
図3に示す放熱手段である放熱板4は、材料としてアルミニウム板や銅板などの金属製の導電材料4aを使用した例である。この場合、導電材料4aに貫通孔12が形成され、この貫通孔12間に例えばガラス等の絶縁性材料14で囲繞した、導電性電極13が形成される。
この積層板6を用いる場合、もっとも効率的に画像信号処理チップ3で発生した熱を放熱板4で放熱しつつ、半導体イメージセンサー・チップ2に伝わる熱を断熱板5で阻止することができる。
本実施の形態に係る半導体イメージセンサー・モジュール21は、半導体イメージセンサー・チップ3と画像信号処理チップ3との間に、放熱板4とこの放熱板4を囲繞すて両チップ2及び3間を電気的に接続する接続用中間部材8とを介挿して構成される。すなわち、放熱板4は、半導体イメージセンサー・チップ2及び画像信号処理チップ3の各バンプ電極15a、15bとは電気的に接触せず、各バンプ電極15a、15bは、接続用中間部材8の導電性電極23によって電気的な接続が行われる。この接続用中間部材8には、例えば、コ字形状に形成され、裏面照射型の半導体イメージセンサー・チップ2のバンプ電極15aと画像信号処理チップ3のバンプ電極15bとを電気的に接続するための機能を有している。コ字形状の接続用中間部材8に放熱板4が差し込まれる構成となり、この放熱板4は、半導体イメージセンサー・チップ2と画像信号処理チップ3とを電気的に絶縁されるように接着される。
コ字形状の接続用中間部材8は、両チップ2,3のバンプ電極15a,15bを電気的に接続するために、例えば絶縁板に貫通孔22を形成し、この貫通孔22内に導電性電極23を形成して構成することができる。その他、接続用中間部材8としては、例えばシリコンインターポーザと呼ばれるものを使用することができる。
放熱板4には、先に説明した例えば導電材料であるAlや銅など、また絶縁材料であるセラミックス等を使用できる。さらに、上述した放熱板と断熱板を積層した積層板6を用いてもよい。放熱板4は、特に画像信号処理チップ3による放熱を発散させることができる。放熱板4に貫通孔を使わなくてもよい一例である。
Claims (6)
- 半導体基板の第1の主面にトランジスタ形成領域を有し、該第1の主面の反対側の第2の主面に光入射面を有する光電変換領域が形成された半導体イメージセンサー・チップと、前記半導体イメージセンサー・チップで形成された画像信号を信号処理する画像信号処理チップとを少なくとも具備し、
前記半導体イメージセンサー・チップの第1の主面に複数のバンプ電極が形成され、
前記画像信号処理チップ上に複数のバンプ電極が形成され、
前記半導体イメージセンサー・チップと前記画像信号処理チップが、放熱手段を介して積層されて形成され、
前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが電気的に接続される
ことを特徴とする半導体イメージセンサー・モジュール。 - 前記放熱手段は導電材料で形成され、
前記放熱手段には前記複数のバンプ電極に対応する部分に開口部が形成され、該開口部内には絶縁材料で囲繞された導電性電極が形成され、
該導電性電極を介して前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが電気的に接続される
ことを特徴とする請求項1記載の半導体イメージセンサー・モジュール。 - 前記放熱手段は絶縁材料で形成され、
前記放熱手段には前記複数のバンプ電極に対応する部分に開口部が形成され、前記開口部内には導電性電極が形成され、
該導電性電極を介して前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが電気的に接続される
ことを特徴とする請求項1記載の半導体イメージセンサー・モジュール。 - 前記放熱手段は断熱材と熱導伝材料の2層構造で形成され、
前記放熱手段に前記複数のバンプ電極に対応する部分に開口部が形成され、前記開口部内に導電性電極が形成され、
前記放熱手段の断熱材側を前記半導体イメージセンサー・チップに接触し、かつ前記熱導伝材料側を前記画像信号処理チップに接触して、該導電性電極を介して前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上に複数のバンプ電極とが電気的に接続される
ことを特徴とする請求項1記載の半導体イメージセンサー・モジュール。 - 前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが、両面にバンプ電極を形成した接続用中間部材により電気的に接続され、
前記接続用中間部材にて囲繞されるように前記放熱手段が形成される
ことを特徴とする請求項1記載の半導体イメージセンサー・モジュール。 - 前記放熱手段が前記画像信号処理チップに対する遮光板を兼ねる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体イメージセンサー・モジュール。
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