JP2010034313A - 半導体装置及びそれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、映像品質の向上を図ることができる構造を備えた半導体装置を提供する。
【解決手段】本発明の半導体装置は、主面上に形成された撮像領域３、及び、撮像領域３の外周部に配置された周辺回路領域２を有する半導体基板４と、撮像領域３上に形成された透明基板５と、半導体基４板上における周辺回路領域２上を封止する封止樹脂１５と、封止樹脂１５における周辺回路領域２を覆う部分と、周辺回路領域２との間に形成された寄生容量遮蔽膜２４とを備える。寄生容量遮蔽膜２４は、周辺回路領域２のグランドに電気的に接続されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置及びそれを用いた例えばデジタルカメラやビデオカメラ等の電子機器に関するものである。

例えばデジタルカメラやビデオカメラ等の電子機器においては、レンズの後方に、撮像用の半導体装置（半導体装置側から見ればレンズは前方に配置されている）が内蔵されており、この半導体装置は、一般的には以下のような構造を有している。

すなわち、半導体装置は、一表面の外周部分に周辺回路領域が設けられ、この周辺回路領域の内方部分に撮像領域が設けられた半導体基板と、この半導体基板の撮像領域上に設けられた透明基板と、この半導体基板の周辺回路領域の上面を覆った封止樹脂とを備える（なお、例えば特許文献１参照）。

上記構造を有する従来の半導体装置においては、レンズを通過した光情報が透明基板を介して半導体基板の撮像領域に到達し、該撮像領域にて光情報が電気情報に変換される。そして、電気情報が半導体基板の周辺回路領域にて電気的に処理、特に増幅回路によって増幅されて、表示装置で映像を表示するための映像情報が作成される。
特開平２−２２９４５３号公報

しかしながら、上記構造を有する半導体装置においては、特に増幅回路の寄生容量によって映像情報の電気的信号レベルが低下し、その結果、最終的な映像情報の品質が低下してしまうという問題がある。例えば、上記寄生容量は、封止樹脂が半導体基板の周辺回路領域の上面を覆う構成を有することからも大きくなり、その結果、上述のように、映像情報の電気的信号レベルが低下し、最終的な映像情報の品質が低下してしまうのである。

前記に鑑み、本発明の目的は、映像品質の向上を図ることができる構造を備えた半導体装置及びそれを用いた電子機器を提供することである。

前記の目的を達成するために、本発明の第１の側面の半導体装置は、主面上に形成された撮像領域、及び、撮像領域の外周部に配置された周辺回路領域を有する半導体基板と、撮像領域上に形成された透明基板と、半導体基板上における周辺回路領域上を封止する封止樹脂と、封止樹脂における周辺回路領域を覆う部分と、周辺回路領域との間に形成された寄生容量遮蔽膜とを備え、寄生容量遮蔽膜は、周辺回路領域のグランドに電気的に接続されている。

本発明の第１の側面の半導体装置において、寄生容量遮蔽膜は光不透過性膜よりなる。

本発明の第１の半導体装置において、光不透過性膜は黒色系の膜よりなる。

本発明の第１の半導体装置において、寄生容量遮蔽膜と封止樹脂との間に形成された遮光膜をさらに備えている。

本発明の第１の側面の半導体装置において、遮光膜は黒色系の膜よりなる。

本発明の第２の側面の半導体装置において、主面上に複数の受光素子が配置された撮像領域、及び、撮像領域の外周部に配置された周辺回路領域を有する半導体基板と、撮像領域上に形成された複数のマイクロレンズと、半導体基板上に、複数のマイクロレンズと周辺回路領域の一部とを覆うように形成された低屈折率膜と、低屈折率膜上であって且つ撮像領域上に対応する領域に形成された透明基板と、低屈折率膜における周辺回路領域を覆う部分と、周辺回路領域との間に形成された寄生容量遮蔽膜とを備え、寄生容量遮蔽膜は、周辺回路領域のグランドに電気的に接続されている。

本発明の第２の側面の半導体装置において、寄生容量遮蔽膜は光不透過性膜よりなる。

本発明の第２の側面の半導体装置において、光不透過性膜は黒色系の膜よりなる。

本発明の第２の側面の半導体装置において、寄生容量遮蔽膜と封止樹脂との間に形成された遮光膜をさらに備えている。

本発明の第２の側面の半導体装置において、遮光膜は黒色系の膜よりなる。

本発明の一側面の電子機器は、本発明の第１又は第２の側面の半導体装置と、半導体装置の外部接続電極を実装電極上に実装する実装基板と、半導体装置の透明基板の上方に形成されたレンズとを備える。

以上のように本発明によると、周辺回路領域上を覆うように、封止樹脂又は低屈折率膜における周辺回路領域を覆う部分と、周辺回路領域との間に形成された寄生容量遮蔽膜との間に形成された寄生容量遮蔽膜とを備え、寄生容量遮蔽膜は、周辺回路領域のグランドに電気的に接続されているため、周辺回路領域、特に増幅回路に対する寄生容量を極めて小さくすることができる。その結果、映像情報の電気的信号レベルが低下するのを抑制することができるため、最終的な映像情報の品質を向上することができる。

本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の一実施形態に係る半導体装置の構造について説明する。

図１〜図３は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の構造図であって、図１は、本実施形態の半導体装置の斜視図であり、図２は、本実施形態の半導体装置の断面図であり、図３は、図２における領域Ａの拡大断面図であって迷光の一例を含んだ図である。

図１〜図３に示すように、本実施形態の半導体装置は、上面が開口した矩形箱状のキャビティ１と、該キャビティ１内に配置されると共に、上面の外周部分に周辺回路領域２が設けられ、該周辺回路領域２の内方部分に撮像領域３が設けられた矩形状の半導体基板４と、該半導体基板４の撮像領域３上に設けた矩形状の透明基板５とを備えている。

半導体基板４の撮像領域３は、図２及び図３に示すように、平面配置された複数の受光素子６と、該複数の受光素子６上に層間絶縁膜１８及び表面保護膜１９などを介して形成された複数のマイクロレンズ７と、該複数のマイクロレンズ７上に設けた低屈折率膜８とを有する。また、低屈折率膜８は、周辺回路領域２の一部を覆うように形成されており、エポキシ樹脂やアクリル樹脂をスピンコート製法により形成してなるものである。

また、半導体基板４の撮像領域３上における低屈折率膜８と透明基板５との間には、図１〜図３に示すように、透明接着剤層１１が介在しており、該透明接着剤層１１によって低屈折率膜８上に透明基板５が接着固定されている。

また、半導体基板４における周辺回路領域２の最外周には、図１〜図３に示すように、複数の電極１２が枠状に断続的に配置されており、該電極１２とキャビティ１内の接続端子１３とは、金属細線１４により電気的に接続されている。

さらに、接続端子１３は、貫通電極２１を介してキャビティ１の下面の外部接続電極２０と電気的に接続されている。そして、本実施形態の半導体装置を、デジタルカメラやビデオカメラ等の電子機器に活用する場合には、外部接続電極２０をデジタルカメラやビデオカメラ等の実装基板の実装電極上に実装することになる。

なお、半導体基板４は、図２に示すように、キャビティ１の内底面上に、ダイパッド１６及びダイボンド材１７を介して固定されている。また、図示しないが、透明基板５の上方には通常、レンズが配置される。

ここで、本実施形態に係る半導体装置では、半導体基板４における周辺回路領域２の電極１２の内方に、図１〜図３に示すように、複数の増幅回路９が設けられており、該増幅回路９、電極１２、キャビティ１の接続端子１３、及び、金属細線１４を覆うように、例えばエポキシ樹脂又はアクリル樹脂よりなる封止樹脂１５が形成されている。

さらに、封止樹脂１５と増幅回路９との間には、増幅回路９側から封止樹脂１５側に向かって順に積層された寄生容量遮蔽膜２３及び遮光膜２４が形成されており、該寄生容量遮蔽膜２３及び遮光膜２４低屈折率膜８における周辺回路領域２を覆う部分と周辺回路領域との間にも介在して形成されている。また、寄生容量遮蔽膜２３及び遮光膜２４の各々は、例えば光不透過性膜からなり、該不透過性膜は黒色系の膜であることが好ましい。また、寄生容量遮蔽膜１７は、図３に示すように、増幅回路９の信号線９ａ及びグランド９ｂのうちグランド９ｂと電気的に接続されている。なお、増幅回路９の信号線９ａは、寄生容量遮蔽膜２３やグランド９ｂとは電気的に絶縁されていることは言うまでもない。

本実施形態に係る半導体装置によると、封止樹脂１５と増幅回路８との間には、金属膜よりなる寄生容量遮蔽膜２３が設けられ、該寄生容量遮蔽膜２３は増幅回路９のグランド９ｂに電気的に接続されているため、封止樹脂１５が増幅回路９を覆うことによる増幅回路９への寄生容量の発生を極めて小さく抑制することができる。その結果、映像情報の電気的信号レベルが低下するのを抑制することができるため、最終的な映像情報の品質を向上することができる。

また、封止樹脂１５と増幅回路９との間には、寄生容量遮蔽膜２３だけでなく例えば黒色系の遮光膜２４が設けられているため、光情報が増幅回路９に到達することは無い。このため、増幅回路９の動作が安定し、その点からも映像情報の品質を向上することができる。

さらに、封止樹脂１５と増幅回路９との間には、寄生容量遮蔽膜２３だけでなく例えば黒色系の遮光膜２４が設けられているため、受光素子６への迷光侵入が抑制され、この点からも映像情報の品質を向上することができる。すなわち、受光素子６への迷光侵入とは、撮像領域３（正面側）からの光情報以外が受光素子６に侵入する状態を言い、例えば図３の矢印線Ｂのように撮像領域３の外方の増幅回路９からの反射光が反射しながら侵入する状態を言う。

本実施形態では、図３のような撮像領域３の外方（増幅回路９からの反射光）から受光素子６へ侵入する迷光が発生する状態がある場合においても、上述した黒色系の遮光膜２４が形成されているため、迷光の大部分は遮光膜２４によって吸収される。その結果、受光素子６に到達する迷光量は激減し、これにより映像情報の品質を向上させることができる。

なお、このような迷光の状態は、上記図３にその一例を示しており、矢印線Ｂの太さが迷光量を示し、異なる面に侵入するたびに反射、減衰する状況を示している。

また、本実施形態において、寄生容量遮蔽膜２３として、上述したように光の遮蔽特性を持つ材料、例えば不透明の電極を用いることで、上述した遮光膜２４を設けない構成とすることもできる。

以上のように、本発明は、映像情報の品質を向上することができるため、デジタルカメラやビデオカメラ等の電子機器にとって有用である。

本発明の一実施形態の半導体装置の斜視図である。 本発明の一実施形態の半導体装置の断面図である。 図２における領域Ａの拡大断面図であって迷光の一例を含んだ図である。

符号の説明

１ キャビティ
２ 周辺回路領域
３ 撮像領域
４ 半導体基板
５ 透明基板
６ 受光素子
７ マイクロレンズ
８ 低屈折率膜
９ 増幅回路
９ａ 信号線
９ｂ グランド
１１ 透明接着剤層
１２ 電極
１３ 接続端子
１４ 金属細線
１５ 封止樹脂
１６ ダイパッド
１７ ダイボンド材
１８ 層間絶縁膜
１９ 表面保護膜
２０ 外部接続電極
２１ 貫通電極
２３ 寄生容量遮蔽膜
２４ 遮光膜

Claims (11)

1. 主面上に形成された撮像領域、及び、前記撮像領域の外周部に配置された周辺回路領域を有する半導体基板と、
   前記撮像領域上に形成された透明基板と、
   前記半導体基板上における前記周辺回路領域上を封止する封止樹脂と、
   前記封止樹脂における前記周辺回路領域を覆う部分と、前記周辺回路領域との間に形成された寄生容量遮蔽膜とを備え、
   前記寄生容量遮蔽膜は、前記周辺回路領域のグランドに電気的に接続されている、半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記寄生容量遮蔽膜は光不透過性膜よりなる、半導体装置。
3. 請求項２に記載の半導体装置において、
   前記光不透過性膜は黒色系の膜よりなる、半導体装置。
4. 請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の半導体装置において、
   前記寄生容量遮蔽膜と前記封止樹脂との間に形成された遮光膜をさらに備えている、半導体装置。
5. 請求項４に記載の半導体装置において、
   前記遮光膜は黒色系の膜よりなる、半導体装置。
6. 主面上に複数の受光素子が配置された撮像領域、及び、前記撮像領域の外周部に配置された周辺回路領域を有する半導体基板と、
   前記撮像領域上に形成された複数のマイクロレンズと、
   前記半導体基板上に、前記複数のマイクロレンズと前記周辺回路領域の一部とを覆うように形成された低屈折率膜と、
   前記低屈折率膜上であって且つ前記撮像領域上に対応する領域に形成された透明基板と、
   前記低屈折率膜における前記周辺回路領域を覆う部分と、前記周辺回路領域との間に形成された寄生容量遮蔽膜とを備え、
   前記寄生容量遮蔽膜は、前記周辺回路領域のグランドに電気的に接続されている、半導体装置。
7. 請求項６に記載の半導体装置において、
   前記寄生容量遮蔽膜は光不透過性膜よりなる、半導体装置。
8. 請求項７に記載の半導体装置において、
   前記光不透過性膜は黒色系の膜よりなる、半導体装置。
9. 請求項６〜８のうちのいずれか１項に記載の半導体装置において、
   前記寄生容量遮蔽膜と前記封止樹脂との間に形成された遮光膜をさらに備えている、半導体装置。
10. 請求項９に記載の半導体装置において、
    前記遮光膜は黒色系の膜よりなる、半導体装置。
11. 請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載の半導体装置と、
    前記半導体装置の外部接続電極を実装電極上に実装する実装基板と、
    前記半導体装置の前記透明基板の上方に形成されたレンズとを備える、電子機器。

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