JP2010283597A - 半導体撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】携帯電話などに搭載される小型カメラモジュールに好適な、ノイズの影響を抑制することが可能な半導体撮像装置を提供する。
【解決手段】半導体撮像装置は、画素領域を含み、周縁にウェル１３が形成された撮像素子チップ１０と、前記撮像素子チップに設けられ、前記撮像素子チップ１０の前記ウェルと電気的に接続されたメタルシールド７０と、を具備する。これにより、ノイズの影響を抑制することが可能な半導体撮像装置を提供できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばＣＭＯＳイメージセンサを用いたカメラモジュールとしての半導体撮像装置に関する。
ＣＭＯＳイメージセンサとレンズユニットとを有するカメラモジュールには、撮像した信号を処理するためのアナログ回路やデジタル回路が混載されている。このうちアナログ回路はノイズの影響を受け易い。このため、カメラモジュールとしての品質向上を図るため、ノイズ対策の必要がある。
従来、ノイズ対策として、接地用の外部端子を増加したり、半導体基板を高濃度Ｐ型基板とＮ型エピタキシャルにより構成することで、基板の裏面側からの接地の強化が図られている。また、撮像素子の裏面全体に面状のグランドを設けるとともに、基板の表面に撮像素子のグランドと同様の外形で格子状のグランド用ランドを設け、これらを接着剤で接着することにより、ノイズを抑制する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。
しかし、最近の電子機器の小型化の要求に伴い、ＣＭＯＳイメージセンサも小型化、高性能化、低電圧化が進み、ますますノイズ対策が重要となってきている。例えば携帯電話に搭載されるカメラモジュールは小型化の要求が強く、最近ではＣＳＣＭ(Chip Scale Camera Module)と呼ばれるチップサイズとほぼ同等の大きさのカメラモジュールが開発されている。このようなＣＳＣＭの構造においても、ＥＭＣの十分な抑制が望まれている。
特開２００７−１５５８０号公報
本発明は、ノイズの影響を抑制することが可能な半導体撮像装置を提供する。
本発明の半導体撮像装置は、画素領域を含み、周縁にウェルが形成された撮像素子チップと、前記撮像素子チップに設けられ、前記撮像素子チップの前記ウェルと電気的に接続されたメタルシールドと、を具備する。
本発明によれば、ノイズの影響を抑制することが可能な半導体撮像装置を提供できる。
本発明の実施の形態に係るカメラモジュールの構成を示す断面図。 図１の要部を拡大して示す断面図。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るカメラモジュールの製造工程を示す図。 本発明第１の変形例を示す断面図。 本発明第２の変形例を示す断面図。 本発明第３の変形例を示す断面図。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るカメラモジュールの断面を示している。
図１に示すように、カメラモジュールは、撮像素子チップ１０、透光性のガラス板２０、レンズユニット６０およびメタルシールド７０を備えている。
撮像素子チップ１０は、その表面（第１表面）に図示せぬ画素領域、およびアナログ回路やデジタル回路を含む回路領域を有している。さらに、撮像素子チップ１０の裏面（第１表面に平行する第２表面）は、複数のハンダボール１００を有している。
ガラス板２０は、撮像素子チップ１０表面に、例えば周囲に設けられた接着剤８０により接着されている。このガラス板２０は、撮像素子チップ１０の画素領域を保護している。ガラス板２０と撮像素子チップ１０との間には、接着剤８０が存在しない領域が設けられている。これは、撮像素子チップ１０の画素領域に設けられた図示せぬマイクロレンズと接着剤８０の屈折率がほぼ同じであるため、マイクロレンズの集光効果がなくなることを防止するためである。
ガラス板２０上には、接着剤８１によりレンズユニット６０が接着されている。このレンズユニット６０は、例えばＩＲ（赤外線）カットフィルタ３０、複数のレンズ４０およびこれらを保持するレンズホルダ５０により構成され、所望の光学特性を有している。
撮像素子チップ１０、ガラス板２０およびレンズホルダ５０の周囲にメタルシールド７０が装着され、このメタルシールド７０は、接着剤８２によりレンズホルダ５０に接着されている。このため、撮像素子チップ１０の側面に入射される光を遮断できる。また、メタルシールド７０は、導電性接着材料９０により撮像素子チップ１０の側面に接着されている。これにより、メタルシールド７０と撮像素子チップ１０とは、電気的に接続される。メタルシールド７０は底部に開口部を有する例えば金属製の缶であり、図１のように、撮像素子チップ１０の組立体に装着した状態において、開口部から複数のハンダボール１００が露出する。また、メタルシールド７０の底部周縁部は、撮像素子チップ１０の裏面周囲に係合されている。
図２は、図１における撮像素子チップ１０の周縁部の拡大図を示している。図２は、カメラモジュールを実装基板２００に実装した状態で示している。
図２に示すように、撮像素子チップ１０は、高濃度のＰ型基板１１、Ｎ型エピタキシャル層（Ｎウェル）１２およびＰウェル１３を有するシリコン基板１４、貫通電極１５、電極パッド１６、絶縁膜１７、導電層（配線）１８およびソルダーレジスト１９で構成される。
シリコン基板１４において、Ｐ型基板１１上にＮ型エピタキシャル層１２が形成されている。このＮ型エピタキシャル層１２は、例えばＶＰＥ法またはＣＶＤ法により形成される。このＮ型エピタキシャル層１２内に図示せぬＰ型ウェルが形成される。これらＰ型ウェルやＮ型エピタキシャル層１２内に不純物濃度を調整したＮ型ウェルが形成され、回路が形成されている。特に、アナログ回路部のＰ型ウェルは、高エネルギーでイオンが注入されることにより形成され、Ｐ型基板１１と電気的に接続されている。また、このＰ型ウェルは、画素部にも形成され、画素間分離として用いられている。さらに、Ｐ型基板１１およびＮ型エピタキシャル層１２の周縁（ダイシング領域）にも、高エネルギーでイオンが注入されることによりＰウェル１３が形成されている。
シリコン基板１４の表面上には、例えば回路領域に接続された電極パッド１６が形成されている。シリコン基板１４の裏面上には、絶縁膜１７が形成されている。この絶縁膜１７上には、配線１８が形成されている。この配線１８と電極パッド１６とは、シリコン基板１４内に形成された貫通電極１５により接続されている。貫通電極１５と基板１１とは、絶縁膜１７により絶縁されている。この配線１８上にハンダボール１００が形成され、ハンダボール１００を除く配線１８および絶縁膜１７上にソルダーレジスト１９が形成されている。ハンダボール１００は、実装基板２００に形成された配線に接続されている。
一方、撮像素子チップ１０の側面に、導電性接着剤９０により接着されたメタルシールド７０の底部は、ハンダ１００を介して実装基板２００の接地配線（ＧＮＤ）に電気的に接続されている。すなわち、撮像素子チップ１０のＰウェル１３は導電性接着剤９０によりメタルシールド７０と電気的に接続され、メタルシールド７０はハンダ１００を介して接地配線（ＧＮＤ）に接続され、よりアナログ回路部への接地を強化することが可能となる。
なお、本実施形態に係るカメラモジュールにおいて、導電性接着剤９０の代わりに、撮像素子チップ１０とメタルシールド７０とを電気的に接続できる導電性材料を用いてもよい。
図３（ａ）および（ｂ）は、カメラモジュールの製造方法を示している。
図３（ａ）に示すように、例えば撮像素子が形成されたウェハ基板にガラス板２０が接着剤８１を用いて接着された後、ウェハ基板研削工程、貫通電極形成工程、ウェハ基板裏面側への配線形成工程、半田ボール形成工程が行われ、その後、撮像素子チップ１０が個片化される。次に、撮像素子チップ１０に接着されたガラス板２０にレンズユニット６０及びＩＲカットフィルタ３０が図示せぬ接着剤を用いて接着される。
次に、図３（ｂ）に示すように、撮像素子チップ１０およびレンズユニット６０がメタルシールド７０に装着され、これらが接着される。このとき、レンズホルダ５０の側面に接着剤８２が塗布され、撮像素子チップ１０の側面に導電性接着剤９０が塗布される。この導電性接着剤９０は、撮像素子チップ１０の側面全体に塗布されることが望ましい。これにより、撮像素子チップ１０からメタルシールド７０への導電性が高めることができる。なお、導電性接着剤９０の代わりに導電性材料を用いてもよい。
上記実施形態によれば、撮像素子チップ１０の側面に導電性接着剤９０を塗布し、この導電性接着剤９０により撮像素子チップ１０とメタルシールド７０とを接着させることにより、撮像素子チップ１０の周縁に形成されたＰウェル１３とメタルシールド７０とを電気的に接続している。このため、メタルシールド７０を実装基板２００の接地配線（ＧＮＤ）に接続することにより、実装基板２００からメタルシールド７０を経由して撮像素子チップ１０のＰウェル１３を接地することができる。したがってノイズの影響を抑制することができ、信頼性の高いカメラモジュールを得ることができる。
しかも、撮像素子チップ１０の側面を導電性接着剤９０によりメタルシールド７０に接着するだけであるため、カメラモジュールの小型化を維持でき、組み立ても容易である。
次に、本実施形態に係るカメラモジュールの変形例について説明する。各変形例において、図１および図２と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。図４は、本実施形態の第１の変形例を示している。
図４に示すように、第１の変形例において、図２と異なる点は、撮像素子チップ１０とメタルシールド７０とが導電性接着剤９０を用いず、直接接触されている点である。すなわち、メタルシールド７０の内径は撮像素子チップ１０の外径と一致し、メタルシールド７０をレンズユニット６０に接着することにより、メタルシールド７０が撮像素子チップ１０のＰウェル１３に圧接される。これにより、両者が電気的に接続される。
第１の変形例によれば、上記本実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第１の変形例によれば、導電性接着剤９０が不要であるため、一層製造工程を容易化できる。
図５は、本実施形態に係るカメラモジュールの第２の変形例を示している。
図５に示すように、第２の変形例において図２と異なる点は、Ｐウェル１３の下部に絶縁膜１５およびソルダーレジスト１７が形成されていない点である。すなわち、撮像素子チップ１０のＰウェル１３は、側面および下部においてメタルシールド７０と圧接され、電気的に接続されている。
第２の変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第２の変形例においては、Ｐウェル１３の側面だけではなく、下部においてもメタルシールド７０と電気的に接続されている。このため、Ｐウェル１３の接地面積が増加し、撮像素子チップ１０の接地を強化することができる。なお、Ｐウェル１３の側面および下部のそれぞれとメタルシールド７０とは、導電性接着剤９０により接着されてもよい。
図６は、本実施形態に係るカメラモジュールの第３の変形例を示している。
図６に示すように、第３の変形例において図２と異なる点は、メタルシールド７０が底部を有さず、撮像素子チップ１０の側面のみに配置され、圧接されている点である。
第３の変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第３の変形例によれば、メタルシールド７０が撮像素子チップ１０の側面のみに形成され、底部を有していない。すなわち、メタルシールド７０の側面と底部との間の角部がない。角部は、加工上直角とすることは困難であり丸みが生じる。このため、メタルシールド７０をレンズユニット６０に装着した際、撮像素子チップ１０の裏面角部がメタルシールド７０の丸みに当接するとメタルシールド７０と撮像素子チップ１０の側面との間に隙間が生じ、十分圧接できないことがある。しかし、第３の変形例は角部がないため、十分な圧接を得ることができる。なお、撮像素子チップ１０とメタルシールド７０とは、導電性接着剤９０により接着されてもよい。
上記実施形態および第１乃至第３の変形例において、メタルシールド７０として金属製の缶を用いたが、これに限られるものではない。金属製の缶に代えて、例えば撮像素子チップ１０の側面にメタルを蒸着し、このメタルとＰウェル１３とを直接接続してもよい。
その他、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
１０…撮像素子チップ、１３…Ｐウェル、１４…貫通電極、７０…メタルシールド、９０…導電性接着剤、１００…ハンダボール。

Claims (5)

  1. 画素領域を含み、周縁にウェルが形成された撮像素子チップと、
    前記撮像素子チップに設けられ、前記撮像素子チップの前記ウェルと電気的に接続されたメタルシールドと、
    を具備することを特徴とする半導体撮像装置。
  2. 前記撮像素子チップと前記メタルシールドとは、導電性材料を介して接続されることを特徴とする請求項１記載の半導体撮像装置。
  3. 前記撮像素子チップと前記メタルシールドとは、直接接続されることを特徴とする請求項１記載の半導体撮像装置。
  4. 前記メタルシールドは、前記撮像素子チップの側面のみに設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の半導体撮像装置。
  5. 前記メタルシールドは、メタルの蒸着により形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の半導体撮像装置。
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