JP2008205391A

JP2008205391A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2008205391A
Application number: JP2007042662A
Authority: JP
Inventors: Taketo Iimori; 健人飯森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2008-09-04

Abstract

【課題】固体撮像素子の映像信号の黒レベルずれを抑制する。
【解決手段】支持部材の半導体基板との接着面のうち、半導体基板に設けられた暗画素に対応する位置に溝を設けることで、溝が設けられた分だけ接着剤が厚く塗られるようにする。それにより、支持部材の表面で反射し、ＯＢ部へと到達してくる赤外光の量を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明はデジタルカメラ、ビデオカメラ、その他の撮像装置に用いられるＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの固体撮像素子用パッケージの構造に関するものである。

銀塩フィルムや撮像管に代わって撮像装置に多用されているＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの固体撮像素子は、光線として固体撮像素子に入射する映像情報を画素内に形成されたフォトダイオードによって電気信号に変換させている。その際、画像を形成するときの出力レベルの基準として用いるために、外部からの光線を遮断した状態で信号を読み出す為の画素（暗画素）が配置された領域が設けられている。この領域をオプティカルブラック部（以下ＯＢ部）と呼び、そこからの出力レベルを暗時出力レベルと呼ぶ。

上記について図５を用いて説明すると、撮像素子上のフォトダイオード６は、開口画素部９及びＯＢ部２に分けられる。開口画素部９に入射した光線１１は電気信号に変換され、映像信号８として取り出される。一方ＯＢ部２は遮光層５で覆われており、遮光層５はＯＢ部２に光線が入射するのを防止している。ＯＢ部２は暗時出力レベル７を得るためのものであり、この出力レベルを基準として、映像信号の黒レベルが決定される。

従来の撮像素子において、ＯＢ部をアルミニウムや特定波長の光線を遮蔽するフィルタで覆うことにより、入射してくる赤外光を抑制する手法がとられている。

しかしながら、その手法だけでは、遮光された画素近くに赤外光源があると図６に示すように、隣接画素から赤外光１２が入射してしまう。そして、入射した赤外光１２は、ダイボンド樹脂３と筐体パッケージ４との境界から反射してＯＢ部２に漏れ込む。それをＯＢ部２のフォトダイオード６が検知してしまい、そのことによって映像信号の黒レベルずれが生じるという問題がある。

赤外光がダイボンド樹脂３と筐体パッケージ４との境界から反射してＯＢ部２に漏れ込むことを防ぐため、特許文献１は図７に示すことを行っている。図７に示すように、この問題を解決するため、赤外光に対して低反射率の材料で筐体を形成し、赤外光に対して低反射率のダイボンド用接着剤を使用している。この方法によって、ダイボンド樹脂３と筐体パッケージ４との境界からの赤外光の反射を抑制している。
特開２００１−８５６５２号公報

しかしながら、ダイボンド樹脂を用いて半導体基板を筐体パッケージに接着する場合、ダイボンド樹脂は１０〜２０μｍ程度の厚さとなる。この程度の厚さであると、黒色に着色されたダイボンド樹脂や筐体パッケージを用いても、ダイボンド樹脂の赤外光透過率が高い場合には赤外光を十分に吸収できない場合がある。それにより、ダイボンド樹脂と筐体パッケージとの境界で反射しＯＢ部へ到達する赤外光の量をあまり抑制できない場合がある。

固体撮像素子を有する半導体基板と該半導体基板を支持するための支持部材とが赤外光を吸収する材料を含有した接着剤を用いて接着される固体撮像装置において、前記固体撮像素子は、外部からの光線を遮断した状態での出力レベルを検出するための暗画素が設けられ、前記支持部材は、前記半導体基板と接着する部分の前記暗画素に対応する位置に溝が設けられ、該溝が前記接着剤で埋められていることである。

本発明によれば、溝部に充填されたダイボンド樹脂の厚さは、溝部以外のダイボンド樹脂の厚さより厚くなり、赤外光がダイボンド樹脂によってより多く吸収される。これにより、ダイボンド樹脂と筐体パッケージとの境界で反射しＯＢ部へ到達する赤外光の量を低減でき、ＯＢ部に赤外光が漏れ込むことによって生じる映像信号の黒レベルずれは改善される。

以下、本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。

図１（ａ）は、本発明におけるパッケージ構造を上から見た図である。図１（ｂ）は図１（ａ）中の破線Ａ−Ａ’の断面図である。図１（ｃ）は図１（ａ）中の破線Ｂ−Ｂ’の断面図である。図１（ａ）（ｂ）（ｃ）において、００１は固体撮像素子を有する半導体基板、００２はＯＢ部、００３は赤外光を吸収する材料を含有した接着剤、００４は筐体パッケージ、０１０は溝である。

溝０１０は、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、筐体パッケージ００４の表面のＯＢ部００２と対応する位置に設けられている。溝０１０の深さは、３０〜５０μｍ程度の深さでよいと考えられるが、接着剤中の赤外光を吸収する材料の含有量次第では、それより浅く設けてもよいし、深く設けてもよい。

ＯＢ部００２をどのように設けるかは、本形態に示されたものに限らず、基板上の４つの辺のうちからいくつを選んでもよい。また、ＯＢ部００２として用いる画素列数に関しても適宜所望の数を選べばよい。

赤外光を吸収する材料を含有した接着剤００３には、熱硬化性のシリコーン樹脂にカーボン等を混ぜたものや、エポキシ樹脂にカーボン等を混ぜたもの等を用いることができる。また、赤外光を吸収する材料は、カーボンに限らず酸化鉄やＩＴＯ（酸化インジウムスズ）粉末を用いることもできる。しかし、赤外光の透過率を抑えるため、むやみにカーボン等の含有量を増やした場合、粘度が高くなり接着剤として適さなくなるおそれがある。

ちなみに、カーボンを３％含んだ熱硬化性のシリコーン樹脂に、光源としてＬＥＤを用い、パワーメータを用いて赤外光の透過率を測定したところ以下のようになった。樹脂の厚さが１０μｍのとき、波長１０５０ｎｍの赤外光の透過率は３５．７％であり、２５μｍのときは８．６％、５０μｍのときは０．２％程度であった。樹脂の厚さが４０μｍ以上になると、赤外光透過率は５％以下となり、赤外光の反射抑制には十分なものであると考えられる。

また、本発明の別の実施形態を図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。図２（ａ）は、本発明におけるパッケージ構造を上から見た図である。図２（ｂ）は図２（ａ）中の破線Ａ−Ａ’の断面図である。図２（ｃ）は図２（ａ）中の破線Ｂ−Ｂ’の断面図である。

本実施形態が上記実施形態と異なる点は、溝０１０の設け方である。溝０１０は、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、筐体パッケージ表面のＯＢ部００２と対応する位置とそのその周辺とに設けてある。ここでいう周辺とは、筐体パッケージ表面のＯＢ部００２と対応する位置の周辺に０．３ｍｍ程度に広がる範囲を指す。また、周辺といっても筐体パッケージ表面のＯＢ部００２と対応する位置の全ての周りでなくともよい。ここでは、少なくともＯＢ部００２から開口画素部側に向かう方向を指す。幅も０．３ｍｍに限られず、ＯＢ部の大きさや筐体との兼ね合いから、その程度の大きさで適宜作成し易いように設けられていればよい。

このような構成にすることで、さらに斜め方向から入射してくる赤外光の影響を抑制することができる。

（第１の実施形態）
図３（ａ）は、本発明の第１の実施形態であるパッケージ構造を上から見た図である。本実施形態では、ＯＢ部１０２は基板上の４つの辺のうちの２辺に設けてある。図３（ｂ）は、図３（ａ）中の破線Ａ−Ａ’の断面図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）中の破線Ｂ−Ｂ’の断面図である。図３（ａ）（ｂ）（ｃ）において、１０１は半導体基板、１０２はＯＢ部、１０３はダイボンド樹脂、１０４は筐体パッケージ、１１０は溝である。この構成においては、ダイボンド樹脂１０３は、熱硬化性のシリコーン樹脂でカーボンを３％含んだものである。

溝の深さを１５〜４０μｍと変化させた場合に、波長１０５０ｎｍの赤外光を照射したときのＯＢ部からの出力は、溝がないとき（樹脂厚は約１０μｍ）の出力と比べ、溝の深さ１５μｍ（樹脂厚は約２５μｍ）のときで約６０％、３０μｍ（樹脂厚は約４０μｍ）のときで約５３％、４０μｍ（樹脂厚は約５０μｍ）のときで約５０％となる。

（第２の実施形態）
図４（ａ）は、本発明の第２の実施形態であるパッケージ構造を上から見た図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）中の破線Ａ−Ａ’の断面図である。図４（ｃ）は、図４（ａ）中の破線Ｂ−Ｂ’の断面図である。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）において１０１は半導体基板、１０２はＯＢ部、１０３はダイボンド樹脂、１０４は筐体パッケージ、１１０は溝である。本実施形態が実施形態１と異なる点は、図４（ａ）からわかるように、ＯＢ部１０２の直下とその近傍の筐体パッケージ１０４の表面に設けられた溝１１０が、半導体基板１０１の外側にも伸びていることである。一般に、ＯＢ部１０２は、半導体基板の外周部付近に位置することが多い。そのため、筐体パッケージ１０４の表面にダイボンド樹脂１０３を塗布して半導体基板１０１を接着する際、ダイボンド樹脂１０３がシリコンチップ外へはみ出し、ＯＢ部１０２上へ盛り上がってしまうことがある。図４の実施形態では、筐体パッケージ表面で反射する赤外光を減少させることが可能となるだけでなく、溝部１１０を半導体基板１０１外へ伸ばすことにより樹脂溜まりをつくることができる。それによって、半導体基板１０１を接着する際にダイボンド樹脂１０３がＯＢ部１０２上へ盛り上がることの防止も図ることができる。

本発明における固体撮像装置を示す概略図である。本発明における固体撮像装置を示す概略図である。本発明の第１の実施形態を示す概略図である。本発明の第２の実施形態を示す概略図である。従来の撮像素子の光電変換の概念図である。従来のＯＢクランプレベルずれのメカニズム概念図である。従来のパッケージ構造を示す概略図である。

符号の説明

００１固体撮像素子を有する半導体基板
００２オプティカルブラック部（暗画素に相当）
００３赤外光を吸収する材料を含有した接着剤
００４筐体パッケージ（支持部材に相当）
０１０溝
１０１半導体基板
１０３ダイボンド樹脂（接着剤に相当）

Claims

固体撮像素子を有する半導体基板と該半導体基板を支持するための支持部材とが赤外光を吸収する材料を含有した接着剤を用いて接着される固体撮像装置において、
前記固体撮像素子は、外部からの光線を遮断した状態での出力レベルを検出するための暗画素が設けられ、
前記支持部材は、前記半導体基板と接着する部分の前記暗画素に対応する位置に溝が設けられ、
該溝が前記接着剤で埋められていることを特徴とする固体撮像装置。
前記溝は、前記支持部材のうち前記半導体基板と接着する部分の前記暗画素に対応する位置とその周辺とに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。