JP3817859B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デスクトップ型またはノート型パソコンや携帯電話などに搭載可能な軽量、かつ小型、薄型化された撮像装置、特に固体撮像素子、固体撮像素子を駆動する駆動回路、固体撮像素子からの信号を処理する信号処理回路、これらを制御する制御回路およびレンズ、絞り等の光学系と一体化した撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カメラ一体型ビデオに代表されるように固体撮像素子を内蔵する撮像装置が民生分野をはじめ、監視用、放送用、医療用またはテレビ会議、テレビ電話等のマルチメディアの分野においても広く採用されてきており、その忠実な色彩の再現性や微細なディテールの表現など高画質に関する要求とともに持ち運びに便利な小型化、薄型化、軽量化等に関する要求が高まってきている。このような要求に応えるために固体撮像素子およびその周辺回路を含んで撮像装置を小型化・薄型化する技術開発が盛んに行われてきている。
【０００３】
図６は従来の撮像装置の構造を示すものであり図に示すように、セラミックまたはプラスチックよりなる容器１の内部には固体撮像素子２（以下ＣＣＤチップという）とそのＣＣＤチップ２に近接して垂直転送部駆動用ドライバ（以下、ＶＤｒと呼ぶ）、ＣＤＳ、ＤＳＰ等の半導体チップよりなる周辺回路素子３が搭載されたシリコン基板４が収納されている。
【０００４】
ＣＣＤチップ２と周辺回路素子３とはシリコン基板４上に形成されている配線を介していずれも金線等のワイヤリード５によって相互に電気接続され、またシリコン基板４の周縁部に設けられている電極パッド６は容器１の外周部のピンリード７の容器１内面に露出する端子８に同じくワイヤリード５によってボンディングされている。
【０００５】
このように構成された容器１はその上面をフェースプレート９によって封着することにより、その内部は不活性ガスが充填された状態で気密封止されている。なお、１０はＣＣＤチップ２の上面に位置するフェースプレート９の開口部に取り付けられている透光性のガラス板である。
【０００６】
図７はシリコン基板４の構成を示すものであり、シリコン基板４上には周辺回路素子３を搭載するためのダイボンディング用パッド１１、周辺回路素子３の信号パッド１２からワイヤリード５によりボンディングされるための接続パッド１３およびこの接続パッド１３とシリコン基板４の周縁部に設けられている電極パッド６とをつなぐアルミ配線による信号ラインとなる第１の導体配線１４等が形成されている。このダイボンディング用パッド１１の上に周辺回路素子３をダイボンド実装し、その信号パッド１２とシリコン基板４上の第１の電極パッド１３を金線等のワイヤリード５によって接続している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の撮像装置の構成では、電源ラインや信号ラインに配線相互間の干渉ノイズや外部からのノイズが乗り易く、このようなノイズは撮像装置からの出力画像上にノイズ妨害として出現し、画質を大きく劣化させてしまう。このノイズを防止するため、従来はプリント基板の接地層を多くしたり電源ラインにコンデンサを付加したり、信号ラインにフィルタを付加したりすることにより対策してきたが十分なノイズの除去はできていなかった。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するものであり、効果的なノイズ軽減を図ることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、撮像装置において回路基板の主面に第１の絶縁層と、その第１の絶縁層の上に第１の導体配線と、その第１の導体配線の少なくとも一部を覆うように第２の絶縁層と、その第２の絶縁層の上に第１の導体配線群を覆うように、かつ接地された第２の導体配線とをそれぞれ形成したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、固体撮像素子と、その固体撮像素子を駆動するための駆動回路素子と、固体撮像素子から出力される映像信号を処理するための映像信号処理回路素子等を搭載した半導体基板からなる回路基板を収納容器の凹部に載置した撮像装置であって、回路基板が、その主面に形成された第１の絶縁層と、その第１の絶縁層の上に形成された第１の導体配線と、その第１の導体配線の少なくとも一部を覆って形成された第２の絶縁層と、その第２の絶縁層の上に第１の導体配線群を覆って形成された第２の導体配線とを有するものであり、第２の絶縁層の上面の第２の導体配線が大きな面積を有する接地導体を形成しているためにノイズを効率よく軽減することができる。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において第２の導体配線が、半導体基板上に形成された拡散領域に接続されているものであり、第２の導体配線が電極パッド等を経由せずに直接半導体基板に接続しているために、高い信頼性においてノイズ軽減を行うことができる。
【００１２】
つぎに本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における撮像装置の構造を示すものであり、その断面図における基本的な構造は図６において説明した従来の撮像装置とほぼ同様であり、１はセラミックまたはプラスチックよりなる容器、２はＣＣＤチップ、３はＶＤｒ、ＣＤＳ、ＤＳＰ等の半導体チップよりなる周辺回路素子、４は比抵抗が２０Ω−ｃｍのｎ型シリコン基板である。また本実施の形態ではシリコン基板４としてｎ型のものを用いたが、ｐ型シリコン基板でも同様の効果を得ることは可能である。
【００１３】
ＣＣＤチップ２と周辺回路素子３とはシリコン基板４上に形成されている配線（図示せず）を介していずれも金線等のワイヤリード５によって相互に電気接続され、またシリコン基板４の周縁部に設けられている電極パッド６は容器１の外周部のピンリード７の容器１の内面に露出する端子８に同じくワイヤリード５によってボンディングされている。
【００１４】
また容器１はその上面を透光性のガラス１０を備えたフェースプレート９によって封着することにより、その内部は不活性ガスが充填された状態で気密封止されている。
【００１５】
図２は図１に示すシリコン基板４の平面図であり、周辺回路素子３はシリコン基板４の上面に設けられているダイボンディング用パッド１１上にダイボンディングされており、その信号パッド１２はシリコン基板４の上面にシリコン酸化膜よりなる第１の絶縁層１５を介して信号ラインを形成しているアルミニウム膜等よりなる第１の導体配線１４の第１の電極パッド１３にワイヤリード５等によりワイヤボンディングされている。１６は本発明が特徴とするノイズ軽減用の接地配線となる第２の導体配線である。このような配線構造における本発明の特徴をさらに図３を用いて説明する。図３は本発明の第１の実施の形態における撮像装置のシリコン基板４の一部分を拡大して示した断面図であり、図に示すようにシリコン基板４の上面にシリコン酸化膜よりなる第１の絶縁層１５を介して第１の導体配線１４が形成されており、さらにその上面に第１の導体配線１４の少なくとも一部を覆って第２の絶縁層１７が形成されている。そしてその第２の絶縁層１７の上面に第１の導体配線１４を覆うように接地されたアルミニウムよりなる第２の導体配線１６が設けられている。
【００１６】
そしてシリコン基板側からのノイズは、シリコン基板４自身がシールド効果を果たしているため第１の導体配線１４への侵入を防止できている。このように信号線となる第１の導体配線１４の上面を第２の導体配線１６によって完全に覆い、かつ接地しているために、第１の導体配線１４を配線相互間の干渉ノイズや外部ノイズから保護することが可能となる。またシリコン基板４の比抵抗は小さい方が良いのは勿論である。
【００１７】
（実施の形態２）
また図４は本発明の第２の実施の形態における撮像装置に用いられているシリコン基板２４の一部を拡大した断面図であり、本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、シリコン基板２４上の少なくとも一つの第１の導体配線２２間の第１の絶縁膜２６および第２の絶縁膜２７をエッチング除去するとともに、その第１の導体配線２２間のシリコン基板２４に形成された拡散層２８と第２の導体配線２５とを接続させた点である。本実施の形態によれば、第２の導体配線２５を少なくとも１箇所の拡散層２８において確実に接地することができるので高い信頼性においてノイズを軽減することが可能となる。
【００１８】
（実施の形態３）
図５は本発明の第３の実施の形態における撮像装置に用いられているシリコン基板３４の一部を拡大した断面図であり、本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点はｎ型シリコン基板３４の主面にｎ型の１０19cm-3の不純物濃度の拡散層３８を形成した点であり、その上面に第１の実施の形態の場合と同様に第１の絶縁膜３６、第１の導体配線３２、第２の絶縁膜３７および第２の導体配線３５を順次形成したものである。このように本実施の形態によれば、信号線である第１の導体配線３２を拡散層３８と第２の導体配線３５とによりシールドして拡散層３８と第２の導体配線３５とを接地する構造となっているために、より効果的にノイズを軽減することができる。
【００１９】
なお、シリコン基板３４と拡散層３８はｎ型、ｐ型いずれの組み合わせでも良い。また拡散層３８の濃度は濃い方がノイズ軽減の効果は大きい。
【００２０】
【発明の効果】
上記各実施の形態より明らかなように本発明は、回路基板の主面に形成された第１の絶縁層と、その第１の絶縁層の上に形成された第１の導体配線と、その第１の導体配線の少なくとも一部を覆って形成された第２の絶縁層と、その第２の絶縁層の上に第１の導体配線群を覆って形成された第２の導体配線とを有するものであり、各半導体素子より外部回路へ接続する信号配線（第１の導体配線）を電極面積の大なる接地導体（第２の導体配線）によりシールドすることにより各種ノイズを著しく軽減することができ、したがって良好な画像出力が得られる高い性能を有した撮像装置を実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における撮像装置の断面図
【図２】同第１の実施の形態における撮像装置の回路基板の平面図
【図３】図２のＡ−Ａ’線における拡大断面図
【図４】本発明の第２の実施の形態における撮像装置に用いられている回路基板のＡ−Ａ’線における拡大断面図
【図５】同第３の実施の形態における撮像装置に用いられている回路基板のＡ−Ａ’線における拡大断面図
【図６】従来の撮像装置の断面図
【図７】従来の撮像装置における回路基板の平面図
【符号の説明】
１ 容器（収納容器）
２ ＣＣＤチップ（固体撮像素子）
３ 周辺回路素子（駆動回路素子、映像処理回路素子）
４ シリコン基板（回路基板）
１４ 第１の導体配線
１５ 第１の絶縁層
１６ 第２の導体配線
１７ 第２の絶縁層
【発明の属する技術分野】
本発明は、デスクトップ型またはノート型パソコンや携帯電話などに搭載可能な軽量、かつ小型、薄型化された撮像装置、特に固体撮像素子、固体撮像素子を駆動する駆動回路、固体撮像素子からの信号を処理する信号処理回路、これらを制御する制御回路およびレンズ、絞り等の光学系と一体化した撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カメラ一体型ビデオに代表されるように固体撮像素子を内蔵する撮像装置が民生分野をはじめ、監視用、放送用、医療用またはテレビ会議、テレビ電話等のマルチメディアの分野においても広く採用されてきており、その忠実な色彩の再現性や微細なディテールの表現など高画質に関する要求とともに持ち運びに便利な小型化、薄型化、軽量化等に関する要求が高まってきている。このような要求に応えるために固体撮像素子およびその周辺回路を含んで撮像装置を小型化・薄型化する技術開発が盛んに行われてきている。
【０００３】
図６は従来の撮像装置の構造を示すものであり図に示すように、セラミックまたはプラスチックよりなる容器１の内部には固体撮像素子２（以下ＣＣＤチップという）とそのＣＣＤチップ２に近接して垂直転送部駆動用ドライバ（以下、ＶＤｒと呼ぶ）、ＣＤＳ、ＤＳＰ等の半導体チップよりなる周辺回路素子３が搭載されたシリコン基板４が収納されている。
【０００４】
ＣＣＤチップ２と周辺回路素子３とはシリコン基板４上に形成されている配線を介していずれも金線等のワイヤリード５によって相互に電気接続され、またシリコン基板４の周縁部に設けられている電極パッド６は容器１の外周部のピンリード７の容器１内面に露出する端子８に同じくワイヤリード５によってボンディングされている。
【０００５】
このように構成された容器１はその上面をフェースプレート９によって封着することにより、その内部は不活性ガスが充填された状態で気密封止されている。なお、１０はＣＣＤチップ２の上面に位置するフェースプレート９の開口部に取り付けられている透光性のガラス板である。
【０００６】
図７はシリコン基板４の構成を示すものであり、シリコン基板４上には周辺回路素子３を搭載するためのダイボンディング用パッド１１、周辺回路素子３の信号パッド１２からワイヤリード５によりボンディングされるための接続パッド１３およびこの接続パッド１３とシリコン基板４の周縁部に設けられている電極パッド６とをつなぐアルミ配線による信号ラインとなる第１の導体配線１４等が形成されている。このダイボンディング用パッド１１の上に周辺回路素子３をダイボンド実装し、その信号パッド１２とシリコン基板４上の第１の電極パッド１３を金線等のワイヤリード５によって接続している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の撮像装置の構成では、電源ラインや信号ラインに配線相互間の干渉ノイズや外部からのノイズが乗り易く、このようなノイズは撮像装置からの出力画像上にノイズ妨害として出現し、画質を大きく劣化させてしまう。このノイズを防止するため、従来はプリント基板の接地層を多くしたり電源ラインにコンデンサを付加したり、信号ラインにフィルタを付加したりすることにより対策してきたが十分なノイズの除去はできていなかった。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するものであり、効果的なノイズ軽減を図ることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、撮像装置において回路基板の主面に第１の絶縁層と、その第１の絶縁層の上に第１の導体配線と、その第１の導体配線の少なくとも一部を覆うように第２の絶縁層と、その第２の絶縁層の上に第１の導体配線群を覆うように、かつ接地された第２の導体配線とをそれぞれ形成したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、固体撮像素子と、その固体撮像素子を駆動するための駆動回路素子と、固体撮像素子から出力される映像信号を処理するための映像信号処理回路素子等を搭載した半導体基板からなる回路基板を収納容器の凹部に載置した撮像装置であって、回路基板が、その主面に形成された第１の絶縁層と、その第１の絶縁層の上に形成された第１の導体配線と、その第１の導体配線の少なくとも一部を覆って形成された第２の絶縁層と、その第２の絶縁層の上に第１の導体配線群を覆って形成された第２の導体配線とを有するものであり、第２の絶縁層の上面の第２の導体配線が大きな面積を有する接地導体を形成しているためにノイズを効率よく軽減することができる。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において第２の導体配線が、半導体基板上に形成された拡散領域に接続されているものであり、第２の導体配線が電極パッド等を経由せずに直接半導体基板に接続しているために、高い信頼性においてノイズ軽減を行うことができる。
【００１２】
つぎに本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における撮像装置の構造を示すものであり、その断面図における基本的な構造は図６において説明した従来の撮像装置とほぼ同様であり、１はセラミックまたはプラスチックよりなる容器、２はＣＣＤチップ、３はＶＤｒ、ＣＤＳ、ＤＳＰ等の半導体チップよりなる周辺回路素子、４は比抵抗が２０Ω−ｃｍのｎ型シリコン基板である。また本実施の形態ではシリコン基板４としてｎ型のものを用いたが、ｐ型シリコン基板でも同様の効果を得ることは可能である。
【００１３】
ＣＣＤチップ２と周辺回路素子３とはシリコン基板４上に形成されている配線（図示せず）を介していずれも金線等のワイヤリード５によって相互に電気接続され、またシリコン基板４の周縁部に設けられている電極パッド６は容器１の外周部のピンリード７の容器１の内面に露出する端子８に同じくワイヤリード５によってボンディングされている。
【００１４】
また容器１はその上面を透光性のガラス１０を備えたフェースプレート９によって封着することにより、その内部は不活性ガスが充填された状態で気密封止されている。
【００１５】
図２は図１に示すシリコン基板４の平面図であり、周辺回路素子３はシリコン基板４の上面に設けられているダイボンディング用パッド１１上にダイボンディングされており、その信号パッド１２はシリコン基板４の上面にシリコン酸化膜よりなる第１の絶縁層１５を介して信号ラインを形成しているアルミニウム膜等よりなる第１の導体配線１４の第１の電極パッド１３にワイヤリード５等によりワイヤボンディングされている。１６は本発明が特徴とするノイズ軽減用の接地配線となる第２の導体配線である。このような配線構造における本発明の特徴をさらに図３を用いて説明する。図３は本発明の第１の実施の形態における撮像装置のシリコン基板４の一部分を拡大して示した断面図であり、図に示すようにシリコン基板４の上面にシリコン酸化膜よりなる第１の絶縁層１５を介して第１の導体配線１４が形成されており、さらにその上面に第１の導体配線１４の少なくとも一部を覆って第２の絶縁層１７が形成されている。そしてその第２の絶縁層１７の上面に第１の導体配線１４を覆うように接地されたアルミニウムよりなる第２の導体配線１６が設けられている。
【００１６】
そしてシリコン基板側からのノイズは、シリコン基板４自身がシールド効果を果たしているため第１の導体配線１４への侵入を防止できている。このように信号線となる第１の導体配線１４の上面を第２の導体配線１６によって完全に覆い、かつ接地しているために、第１の導体配線１４を配線相互間の干渉ノイズや外部ノイズから保護することが可能となる。またシリコン基板４の比抵抗は小さい方が良いのは勿論である。
【００１７】
（実施の形態２）
また図４は本発明の第２の実施の形態における撮像装置に用いられているシリコン基板２４の一部を拡大した断面図であり、本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、シリコン基板２４上の少なくとも一つの第１の導体配線２２間の第１の絶縁膜２６および第２の絶縁膜２７をエッチング除去するとともに、その第１の導体配線２２間のシリコン基板２４に形成された拡散層２８と第２の導体配線２５とを接続させた点である。本実施の形態によれば、第２の導体配線２５を少なくとも１箇所の拡散層２８において確実に接地することができるので高い信頼性においてノイズを軽減することが可能となる。
【００１８】
（実施の形態３）
図５は本発明の第３の実施の形態における撮像装置に用いられているシリコン基板３４の一部を拡大した断面図であり、本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点はｎ型シリコン基板３４の主面にｎ型の１０19cm-3の不純物濃度の拡散層３８を形成した点であり、その上面に第１の実施の形態の場合と同様に第１の絶縁膜３６、第１の導体配線３２、第２の絶縁膜３７および第２の導体配線３５を順次形成したものである。このように本実施の形態によれば、信号線である第１の導体配線３２を拡散層３８と第２の導体配線３５とによりシールドして拡散層３８と第２の導体配線３５とを接地する構造となっているために、より効果的にノイズを軽減することができる。
【００１９】
なお、シリコン基板３４と拡散層３８はｎ型、ｐ型いずれの組み合わせでも良い。また拡散層３８の濃度は濃い方がノイズ軽減の効果は大きい。
【００２０】
【発明の効果】
上記各実施の形態より明らかなように本発明は、回路基板の主面に形成された第１の絶縁層と、その第１の絶縁層の上に形成された第１の導体配線と、その第１の導体配線の少なくとも一部を覆って形成された第２の絶縁層と、その第２の絶縁層の上に第１の導体配線群を覆って形成された第２の導体配線とを有するものであり、各半導体素子より外部回路へ接続する信号配線（第１の導体配線）を電極面積の大なる接地導体（第２の導体配線）によりシールドすることにより各種ノイズを著しく軽減することができ、したがって良好な画像出力が得られる高い性能を有した撮像装置を実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における撮像装置の断面図
【図２】同第１の実施の形態における撮像装置の回路基板の平面図
【図３】図２のＡ−Ａ’線における拡大断面図
【図４】本発明の第２の実施の形態における撮像装置に用いられている回路基板のＡ−Ａ’線における拡大断面図
【図５】同第３の実施の形態における撮像装置に用いられている回路基板のＡ−Ａ’線における拡大断面図
【図６】従来の撮像装置の断面図
【図７】従来の撮像装置における回路基板の平面図
【符号の説明】
１ 容器（収納容器）
２ ＣＣＤチップ（固体撮像素子）
３ 周辺回路素子（駆動回路素子、映像処理回路素子）
４ シリコン基板（回路基板）
１４ 第１の導体配線
１５ 第１の絶縁層
１６ 第２の導体配線
１７ 第２の絶縁層
Claims (2)
- 固体撮像素子と、その固体撮像素子を駆動するための駆動回路素子と、前記固体撮像素子から出力される映像信号を処理するための映像信号処理回路素子とを搭載した半導体基板からなる回路基板を収納容器の凹部に載置した撮像装置であって、前記回路基板が、その主面に形成された第１の絶縁層と、その第１の絶縁層の上に形成された第１の導体配線と、その第１の導体配線の少なくとも一部を覆って形成された第２の絶縁層と、その第２の絶縁層の上に前記第１の導体配線を覆って形成され、かつ接地された第２の導体配線とを有してなる撮像装置。
- 第２の導体配線が、半導体基板に形成された拡散領域に接続されてなる請求項１記載の撮像装置。
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