JP4562875B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4562875B2 JP4562875B2 JP2000216205A JP2000216205A JP4562875B2 JP 4562875 B2 JP4562875 B2 JP 4562875B2 JP 2000216205 A JP2000216205 A JP 2000216205A JP 2000216205 A JP2000216205 A JP 2000216205A JP 4562875 B2 JP4562875 B2 JP 4562875B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- semiconductor substrate
- resin portion
- semiconductor device
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 124
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 133
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 133
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 122
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 239000004840 adhesive resin Substances 0.000 description 5
- 229920006223 adhesive resin Polymers 0.000 description 5
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 5
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 4
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 3
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 3
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910021341 titanium silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に係り、特に裏面照射型の半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体装置として、たとえば特開平１０−２２３８７３号公報に開示されたようないわゆる裏面照射型の半導体装置が知られている。表面照射型ＣＣＤにおいては、受光部を覆っている転送電極を例えば多結晶シリコンによる電極とし、各電極を例えば厚さ数μｍ程度になるＰＳＧ膜によって分離して、表面を受光面として撮像を行うが、特に多結晶シリコンは、波長４００ｎｍ以下の光などの吸収係数が大きい入射エネルギー線を吸収してしまう為、紫外光等に対する感度が低くなってしまう。これに対して特開平１０−２２３８７３号公報に開示された裏面照射型の半導体装置は、平板状の半導体基板を有し、この半導体基板の一方側の表面上に絶縁層を介して複数の電極を配列し、それらの電極に電圧を印加して、半導体基板内に空乏層を形成することにより注入された少数キャリアを蓄積するように光検出部としてのＣＣＤが形成され、ＣＣＤと反対側の半導体基板を厚さ１０〜４０μｍ程度まで削ることで薄型化し、ＣＣＤが形成された側と反対側（裏面）からエネルギー線を入射して撮像を行うものである。したがって、表面側に配設される転送電極に影響されずに光などの入射・受光を行うことができ、紫外光などの短波長光に対しても高い感度を有するＣＣＤが実現される。このようなＣＣＤは、紫外光以外にもγ線や荷電粒子線など、吸収係数が大きいエネルギー線の照射に対しても有効である。また、電子衝撃型ＣＣＤとしても応用することができる。
【０００３】
多結晶シリコンを転送電極として用いる場合、抵抗が大きいという別の問題がある。特に、ＣＣＤの垂直シフトレジスタにおいて、高速の電荷転送を行う場合、この多結晶シリコンの配線抵抗によって電荷転送速度が制限されてしまう。また、外から加える転送電圧によるクロック信号が配線の長さに応じて鈍ってしまい、場所によって波形が歪んでその立ち上がり時間に違いが生じ、結果としてＣＣＤの転送効率（ポテンシャルウェル間の電荷転送の割合）が劣化する。この波形の鈍りについては、抵抗だけでなく容量との組み合せによって決まるが、容量を変化させるとＣＣＤにおいて転送可能な電荷量が変化してしまう。
【０００４】
高速電荷転送を実現するために、例えば図３に示すように転送電極とは別に転送電極が形成された表面に金属または金属シリサイドからなる補助的な配線を形成し、転送電極と電気的に接続して転送電圧を供給することによって、高抵抗の多結晶シリコン製転送電極の問題を解決することも考えられる。
【０００５】
このような裏面照射型半導体装置にあっては、ＣＣＤに電気的に接続される信号読出し用の多結晶シリコン電極が半導体基板の表面（エネルギー線が入射する面に対する裏面）に配置されるため、通常のボンディングワイヤ等による信号の読出しができない。そのために半導体基板においては、信号読出し電極が、支持基板上に形成された電極、又は配線に導電性バンプにより電気的に接続され、支持基板上の電極又は配線を介してボンディングワイヤ等により信号が読み出される。このような半導体装置における半導体基板は、その薄型部分がその薄さに起因して機械的強度が弱くなっている。また、半導体基板と支持基板とを電気的に接続する導電性バンプの接続強度も弱くなっている。そこで、導電性バンプの接続強度を確保すべく、導電性バンプによる接続によって半導体基板と支持基板との間に形成された空隙に絶縁性樹脂が充填され、絶縁性樹脂が薄型部分に接合されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らの調査研究の結果、前述した従来の裏面照射型半導体装置にあっては、半導体基板の表面（支持基板と対向する面）側に、ＣＣＤに電気的に接続される信号読出し用の多結晶シリコン電極等の固定パターンが配置されるため、この固定パターンの存在に起因して以下に示す問題点を有していることが判明した。この問題は特に高速電荷転送の為に半導体基板の表面に金属、または金属シリサイドからなる補助配線を形成する場合、顕著となる。
【０００７】
半導体基板の薄型部分は、上述したように約１０〜４０μｍ程度と非常に薄いために、吸収長が短い短波長の光は半導体基板（薄型部分）の受光部で十分吸収されるが、吸収長のより長い長波長の光は薄型部分の受光部で十分吸収しきれず、半導体基板を透過する。たとえば高強度の長波長の光が半導体基板１０１に入射した場合には、図６（ａ）に示されるように、入射した光は半導体基板１０１（薄型部分１０２）を透過し、半導体基板１０１と支持基板１０３との間に充填された絶縁性樹脂１０４内での光散乱、あるいは、絶縁性樹脂１０４と空隙１０５との界面又は支持基板１０３の半導体基板１０１に対向する面の裏面側に取り付けられたペルチェ素子１０６の表面等での反射により、半導体基板１０１に再入射する。半導体基板１０１の表面側には上述した固定パターン１０７が存在することから、半導体基板１０１に再入射する光の一部は固定パターン１０７により遮られ、ＣＣＤ１０８にて検出された画像に固定パターン１０７の形状に起因する固定パターンノイズを発生させる。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、検出画像における固定パターンノイズの発生を抑制することが可能な半導体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】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板の一面に光検出部を有し、その光検出部と反対側で半導体基板の一部が削られることにより、薄型化された薄型部分が半導体基板に設けられた半導体装置において、半導体基板の一面側に設けられ、薄型部分を透過する光を吸収すると共に薄型部分を補強するための樹脂部を有していることを特徴としている。
【００１０】
本発明に係る半導体装置では、樹脂部が薄型部分を透過した光を吸収するので、薄型部分を透過した光が散乱又は反射して半導体基板に再入射するのが抑制されることになる。これにより、光検出部にて検出される画像に固定パターンノイズが発生するのを抑制することができる。また、樹脂部により半導体基板の薄型部分が補強されるので、薄型部分の機械的強度を高めることができる。
【００１１】
また、樹脂部は、薄型部分を透過する光を吸収するフィラーを含んでいることが好ましい。このように、樹脂部が、薄型部分を透過する光を吸収するフィラーを含むことにより、薄型部分を透過する光を吸収し得る構成の樹脂部を簡易且つ低コストで実現することができる。
【００１２】
また、半導体基板の一面側に対向配置され、導電性バンプを介して光検出部に電気的に接続された電極を備えた支持基板を更に有しており、樹脂部は、支持基板と半導体基板との間に設けられていることが好ましい。このような構成とした場合、支持基板を更に有する構成の半導体装置においても、検出画像に固定パターンノイズが発生するのを確実に抑制することができる。
【００１３】
また、樹脂部は、半導体基板の一面に当接して設けられ、薄型部分を補強するための第１の樹脂部と、薄型部分及び第１の樹脂部を透過する光を吸収する第２の樹脂部と、を有していることが好ましい。このような構成とした場合、第２の樹脂部が薄型部分を透過した光を吸収するので、薄型部分及び第１の樹脂部を透過した光が散乱又は反射して半導体基板に再入射するのが抑制されることになる。これにより、光検出部にて検出される画像に固定パターンノイズが発生するのを抑制することができる。また、第１の樹脂部により半導体基板の薄型部分が補強されるので、薄型部分の機械的強度を高めることができる。
【００１４】
また、第２の樹脂部の屈折率は、第１の樹脂部の屈折率よりも大きいことが好ましい。このように、第２の樹脂部の屈折率が第１の樹脂部の屈折率よりも大きいことにより、薄型部分を透過した光が第１の樹脂部と第２の樹脂部との界面での反射するのを抑制することができる。
【００１５】
また、第２の樹脂部は、薄型部分及び第１の樹脂部を透過する光を吸収するフィラーを含んでいることが好ましい。このように、第２の樹脂部が、薄型部分及び第１の樹脂部を透過する光を吸収するフィラーを含むことにより、薄型部分及び第１の樹脂部を透過する光を吸収し得る構成の第２の樹脂部を簡易且つ低コストで実現することができる。
【００１６】
また、半導体基板の一面側に対向配置され、光検出部に対向する位置に貫通孔が形成され、導電性バンプを介して光検出部に電気的に接続された電極を備えた支持基板と、支持基板の半導体基板に対向する面の裏面側に取り付けられる冷却器と、を更に有しており、第１の樹脂部は、支持基板と半導体基板との間に設けられ、第２の樹脂部は、第１の樹脂部と冷却器との間に設けられていることが好ましい。このような構成とした場合、特に冷却器を更に有する構成の半導体装置において、薄型部分及び第１の樹脂部を透過した光が冷却器の表面で反射するのを抑制することができ、検出画像に固定パターンノイズが発生するのを確実に抑制することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による半導体受光装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００１８】
（第１実施形態）
まず、図１に基づいて本発明の第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態に係る半導体装置の断面構造を説明するための概略図である。図１に示すように、半導体装置１は、平板状の半導体基板２を有し、この半導体基板２は、例えばシリコンのＰ+層３とその上に形成されたＰエピタキシャル層４とで構成されている。この半導体基板２のＰエピタキシャル層４の表面には光検出部としてのＣＣＤ８が形成され、そのＰエピタキシャル層４と反対側のＣＣＤ８に対応する部分では、Ｐ+層３の一部が除去されることでＰエピタキシャル層４が露出されて光ガイド凹部５が形成され、アキュームレーション層２３が形成されている。
このため、半導体基板２には、ＣＣＤ８を含む薄型化された薄型部分６が設けられている。なお、Ｐ+層３及びＰエピタキシャル層４からなる半導体基板２は、例えば約３００〜６００μｍの厚さとなっており、薄型部分６は約１５〜４０μｍの厚さとなっている。
【００１９】
この薄型部分６は、その光ガイド凹部５側の面が矩形状の平坦な光被照射面７となっており、その光被照射面７はＣＣＤ８とほぼ同じ大きさに形成されている。この薄型部分６は、光ガイド凹部５を通って光被照射面７に照射される光をＣＣＤ８で検出するものである。また、半導体基板２は、ＣＣＤ８の周辺領域に配線（図示せず）を介してＣＣＤ８に電気的に接続されたＡｌ等から形成された電極パッド１０を有し、その電極パッド１０上には導電性バンプ１１（例えば金製のボールバンプ）が取り付けられている。このとき、導電性バンプ１１の接続強度を上げるために複数個の導電性バンプ１１を取り付けてもよい。そして、ＣＣＤ８、電極パッド１０及び導電性バンプ１１は相互に電気的に接続されている。
【００２０】
本実施形態においては、図２に示されるように、ＣＣＤ８としてＦＦＴ型ＣＣＤ（例えば約２０μｍ×２０μｍの画素が２次元的に、水平方向に５１２、１０２４または２０４８列、垂直方向に１２８、２５６または５１２行配置されてなる）が形成されている。ただし、図２においては、ＦＦＴ型ＣＣＤの動作について説明するため、電荷転送のための電極または配線等については従来の転送電極のみを示し、転送電極の表面側に形成される補助配線及び付加配線の配線については図示していない。
【００２１】
半導体基板２の表面上の受光部２ａには、垂直方向を電荷の転送方向とした垂直転送チャネル４６が複数列（例えば幅約２０μｍで、５１２、１０２４または２０４８列）配列されており、これに直交する方向（図中の水平方向）を長手方向として、多結晶シリコンからなる複数の垂直転送電極から構成される垂直転送電極群４７が配設されて、垂直シフトレジスタが形成されている。垂直転送電極群４７においては、複数相の転送電圧、図２においては２相の転送電圧φV1及びφV2、が印加される転送電極がそれぞれ組となって、受光部２ａにおいて複数行（例えば幅約２０μｍで、１２８、２５６または５１２行）の配列が形成されて、これによって受光部２ａにおけるマトリクス状の２次元の画素配列が構成されるとともに、垂直方向への電荷転送が行われる。
【００２２】
配列されたそれぞれの垂直転送チャネル４６は水平転送チャネル４８（例えば幅約２５〜１００μｍ）に接続され、これに直交して複数の水平転送電極からなる水平転送電極群４９が配設されて、水平シフトレジスタが形成されている。なお、垂直転送電極群４７については、ＦＴ型ＣＣＤの場合には上下２つの領域に分割されて、それぞれ受光部（上の領域）及び蓄積部（下の領域）が形成される。
【００２３】
電荷蓄積期間に受光・撮像によってポテンシャル井戸に蓄積された電荷は、垂直転送チャネル４６及び垂直転送電極群４７を有する垂直シフトレジスタと、水平転送チャネル４８及び水平転送電極群４９を有する水平シフトレジスタとによって、電荷転送期間に順次転送され、時系列信号となる。転送された電荷は、一定電位のアウトプットゲート５０の下を通過し、リセットゲート５１によって一定の電位に保たれたフローティングダイオード５２のポテンシャル井戸に送り込まれて、フローティングダイオード５２の電位を変化させる。この電位の変化をオンチップのＦＥＴ５３と、外付けの負荷抵抗５４からなるソースフォロワ回路を通して読み出し、出力端子５５より画像出力を得る。その後、フローティングダイオード５２に送り込まれた電荷は、リセットゲート５１の下を通過してリセットドレイン５６より放出される。
【００２４】
なお、ＣＣＤの構成については、このようなＦＦＴ型ＣＣＤに限られるものではなく、例えばＦＴ型ＣＣＤなど他の形態のＣＣＤを用いた半導体装置とすることも可能である。
【００２５】
また、半導体装置１においては、図３に示されるように、垂直転送電極群４７を構成している多結晶シリコンからなる垂直シフトレジスタの転送電極（以下、単に転送電極という）の表面側に、多結晶シリコンよりも低抵抗である金属または金属シリサイド製の補助配線６０を有する配線パターンが形成されている。これにより、転送電圧を補助的に印加・供給する配線を低抵抗化して、高速・高効率での電荷転送を実現している。本実施形態で用いたＦＦＴ型ＣＣＤの画素配列は、１８μｍ×１８μｍの画素が２次元的に、水平方向に２０４８列、垂直方向に５１２行配列されて構成されており、受光部全体の面積は３６８６４×９２１６μｍ2である。
【００２６】
本実施形態におけるＦＦＴ型ＣＣＤは３相の転送電圧φV1、φV2、φV3による３相駆動型に構成され、水平方向を長手方向とする転送電極（図示していない）は、それぞれの画素行（水平方向の１次元の画素配列）に対して、転送電圧φV1、φV2、φV3がそれぞれ印加される３本の転送電極が配置されている。
【００２７】
転送電極（垂直転送電極群４７）の表面は、その全面に絶縁膜である酸化膜６１が形成され、この酸化膜６１の上面に、ＰＧＳ膜６２を介して金属または金属シリサイド製、好ましくはアルミニウム製、チタンシリサイド製、又はタングステンシリサイド製の補助配線６０が形成される。これらの補助配線６０は、薄い基板部分上にも比較的形成が容易な単一層のアルミニウムによる配線パターンから形成されている。また、酸化膜６１及びＰＧＳ膜６２には所定の部位に、転送電極（垂直転送電極群４７）と補助配線６０の各部とを電気的に接続するための接続部である貫通孔状のコンタクトホール６３が形成され、すべての転送電極（垂直転送電極群４７）に対する転送電圧の補助的な供給を実現している。
【００２８】
再び、図１を参照すると、半導体装置１は、半導体基板２のＣＣＤ８側に、導電性バンプ１１を介して対向配置された支持基板１２を有している。この支持基板１２は、例えばベース基板であるシリコン基板１３を有し、このシリコン基板１３と半導体基板２の導電性バンプ１１との間は、シリコン基板１３側から順次積層される酸化シリコン膜１４、電極パッド１５及びコンタクトパッド１６で構成されている。また、酸化シリコン膜１４、電極パッド１５及びコンタクトパッド１６は窒化シリコン膜１７ａで覆われ、この窒化シリコン膜１７ａにおいて、電極パッド１５上に形成されたワイヤボンディング用開口部１８を通ってボンディングワイヤ（図示せず）の一端が電極パッド１５に接続されている。このため、ＣＣＤ８で得られた信号電荷が半導体基板２の電極パッド１０、導電性バンプ１１、コンタクトパッド１６、電極パッド１５及びボンディングワイヤを通って外部に取り出されるようになっている。
【００２９】
なお、支持基板１２のベース基板としてシリコン基板１３としたが、ベース基板としては、比較的硬質のものであれば如何なるものでもよい。例えば、セラミックス、ガラス又はプラスチック類等であってもよい。この場合、電極パッド１５は、蒸着や導電性樹脂のスクリーン印刷法、めっき法により形成される。また、コンタクトパッド１６は、導電性バンプ１１との電気的コンタクトを向上させる観点から、導電性バンプ１１側からＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉの順に構成されている。更に、シリコン基板１３の半導体基板２と反対側の面には、ウェットエッチングによりシリコン基板１３に開口部を設けるためのマスク用の窒化シリコン膜１７ｂが形成されている。
【００３０】
支持基板１２には、半導体基板２の薄型部分６に対向する位置に貫通孔１９が形成されている。支持基板１２の窒化シリコン膜１７ａの表面と半導体基板２とで形成される空隙、及び、貫通孔１９内には、絶縁性の樹脂２１が充填され、この樹脂２１により樹脂部２０が構成されている。この樹脂２１は、例えばエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂若しくはアクリル系樹脂又はこれらを複合させたものを含む接着性樹脂で構成されており、黒色フィラーあるいは光を吸収するフィラーが含有されている。
【００３１】
本実施形態の半導体装置１は、図１に示されるように、支持基板１２に冷却器２８が取り付けられている。冷却器２８は、例えば適当な接着樹脂３１を介して支持基板１２の窒化シリコン膜１７ｂに接合され、樹脂部２０（樹脂２１）と冷却器２８との間には空隙２９が形成されている。なお、冷却器２８としては、例えばペルチェ素子が用いられる。このような構成の半導体装置１によれば、冷却器２８により接着樹脂３１を介した支持基板１２と空隙２９を介して樹脂部２０（樹脂２１）が冷却されると、その冷却された樹脂部２０を介してＣＣＤ８が冷却され、ＣＣＤ８での暗電流ノイズが低減されることとなる。なお、空隙２９は樹脂２７を充填する際に形成されるが、現実的には空隙はない方が望ましい。
【００３２】
このように、本実施形態の半導体装置１は、支持基板１２の窒化シリコン膜１７ａの表面と半導体基板２とで形成される空隙、及び、貫通孔１９内に樹脂２１が充填されるので、半導体基板２のＣＣＤ８が形成されている面側において半導体基板２と支持基板１２との間に樹脂部２０が設けられることになり、この樹脂部２０により薄型部分６が補強される。これにより、半導体基板２の薄型部分６の機械的強度を高めることができる。
【００３３】
また、たとえば高強度の長波長の光が半導体基板２に入射した場合に、入射した光は半導体基板２を透過するが、樹脂部２０を構成する樹脂２１は黒色フィラーあるいは光を吸収するフィラーを含有しているので、薄型部分６を透過した光を吸収する。これにより、薄型部分６を透過した光が、樹脂部２０（樹脂２１）内での光散乱、あるいは、樹脂部２０と空隙２９との界面又は冷却器２８の表面等での反射により、半導体基板２に再入射するのが抑制されることになる。この結果、ＣＣＤ８にて検出される画像に垂直転送電極群４７、補助配線６０等の固定パターンの形状に起因したノイズが発生するのを確実に抑制することができる。
【００３４】
また、樹脂２１が黒色フィラーあるいは光を吸収するフィラーを含有ことにより、薄型部分６を透過する光を吸収し得る構成の樹脂部２０を簡易且つ低コストで実現することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
次に、図４に基づいて、本発明の第２実施形態を説明する。図４は、第２実施形態に係る半導体装置の断面構造を説明するための概略図である。第２実施形態は、樹脂部２０が第１の樹脂部２０ａ及び第２の樹脂部２０ｂからなる点で第１実施形態と相違する。
【００３６】
本実施形態の半導体装置９１においては、窒化シリコン膜１７ａの表面と半導体基板２とで形成される空隙、及び、貫通孔１９内には、絶縁性の第１の樹脂２１ａが充填され、この第１の樹脂２１ａにより第１の樹脂部２０ａが構成されている。この第１の樹脂２１ａは、例えばエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂若しくはアクリル系樹脂又はこれらを複合させたものを含む接着性樹脂で構成されている。
【００３７】
また、第１の樹脂部２０ａ（第１の樹脂２１ａ）と冷却器２８とで形成される空隙には、第２の樹脂２１ｂが充填され、この第２の樹脂２１ｂにより第２の樹脂部２０ｂが構成されている。この第２の樹脂２１ｂは、例えばエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂若しくはアクリル系樹脂又はこれらを複合させたものを含む接着性樹脂で構成されており、黒色フィラーあるいは光を吸収するフィラーが含有されている。第２の樹脂２１ｂの屈折率は、第１の樹脂２１ａの屈折率よりも大きい値に設定されている。なお、第２の樹脂２１ｂは、絶縁性の樹脂でも導電性の樹脂であってもよい。
【００３８】
このように、本実施形態の半導体装置９１は、支持基板１２の窒化シリコン膜１７ａの表面と半導体基板２とで形成される空隙、及び、貫通孔１９内に第１の樹脂２１ａが充填されるので、半導体基板２のＣＣＤ８が形成されている面に当接して第１の樹脂部２０ａが設けられることになり、この第１の樹脂部２０ａにより薄型部分６が補強される。これにより、半導体基板２の薄型部分６の機械的強度を高めることができる。
【００３９】
また、第１の樹脂部２０ａと冷却器２８とで形成される空隙に第２の樹脂２１ｂが充填されるので、第１の樹脂部２０ａに当接して第２の樹脂部２０ｂが設けられることになり、たとえば高強度の長波長の光が半導体基板２に入射した場合に、入射した光は半導体基板２及び第１の樹脂部２０ａを透過するが、第２の樹脂部２０ｂを構成する第２の樹脂２１ｂは黒色フィラーあるいは光を吸収するフィラーを含有しているので、薄型部分６及び第１の樹脂部２０ａを透過した光を吸収する。これにより、薄型部分６及び第１の樹脂部２０ａを透過した光が、第２の樹脂部２０ｂ（第２の樹脂２１ｂ）内での光散乱、あるいは、冷却器２８の表面等での反射により、半導体基板２に再入射するのが抑制されることになる。この結果、ＣＣＤ８にて検出される画像に垂直転送電極群４７、補助配線６０等の固定パターンの形状に起因したノイズが発生するのを確実に抑制することができる。
【００４０】
また、第２の樹脂部２０ｂ（第２の樹脂２１ｂ）の屈折率は、第１の樹脂部２０ａ（第１の樹脂２１ａ）の屈折率よりも大きいことにより、薄型部分６及び第１の樹脂部２０ａを透過した光が第１の樹脂部２０ａと第２の樹脂部２０ｂとの界面での反射するのを抑制することができる。
【００４１】
１ また、第２の樹脂２１ｂが黒色フィラーあるいは光を吸収するフィラーを含有ことにより、薄型部分６及び第１の樹脂部２０ａを透過する光を吸収し得る構成の第２の樹脂部２０ｂを簡易且つ低コストで実現することができる。
【００４２】
また、第１の樹脂部２０ａと冷却器２８とで形成される空隙に第２の樹脂２１ｂが充填されるので、冷却器２８による冷却効率が更に向上することとなる。
【００４３】
（第３実施形態）
次に、図５に基づいて、本発明の第３実施形態を説明する。図５は、第３実施形態に係る半導体装置の断面構造を説明するための概略図である。第３実施形態は、第２の樹脂２１ｂを塗布することにより第２の樹脂部２０ｂを構成している点で第２実施形態と相違する。
【００４４】
本実施形態の半導体装置９２においては、第１の樹脂部２０ａ（第１の樹脂２１ａ）とと冷却器２８との間には空隙２９が形成されている。第１の樹脂部２０ａの空隙２９に臨む面には、第２の樹脂２１ｂが塗布され、この第２の樹脂２１ｂにより第２の樹脂部２０ｂが構成されている。
【００４５】
本実施形態の半導体装置９２は、第２実施形態の半導体装置９１と同様の作用効果を有し、第１の樹脂部２０ａにより薄型部分６が補強され、半導体基板２の薄型部分６の機械的強度を高めることができる。また、ＣＣＤ８にて検出される画像に垂直転送電極群４７、補助配線６０等の固定パターンの形状に起因したノイズが発生するのを確実に抑制することができる。
【００４６】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、上述した数値等も適宜変更して設定することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、半導体基板の一面側に設けられ、薄型部分を透過する光を吸収すると共に薄型部分を補強するための樹脂部を有しているので、この樹脂部が薄型部分を透過した光を吸収するので、薄型部分を透過した光が散乱又は反射して半導体基板に再入射するのが抑制されることになる。これにより、光検出部にて検出される画像に固定パターンノイズが発生するのを抑制することができる。
【００４８】
もちろん、樹脂部により半導体基板の薄型部分が補強されるので、薄型部分の機械的強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の断面構造を説明するための概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体装置を表面側の構成を説明するための概略図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る半導体装置に含まれる、転送電極、補助配線からなる固定パターンの一例を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の断面構造を説明するための概略図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の断面構造を説明するための概略図である。
【図６】従来の半導体装置を示し、（ａ）は断面構造を説明するための概略図であり、（ｂ）はＣＣＤの検出出力を示す線図である。
【符号の説明】
１，９１，９２…半導体装置、２…半導体基板、６…薄型部分、７…光被照射面、８…ＣＣＤ、１２…支持基板、２０…樹脂部、２０ａ…第１の樹脂部、２０ｂ…第２の樹脂部、２１…樹脂、２１ａ…第１の樹脂、２１ｂ…第２の樹脂、２８…冷却器、２９…空隙、４６…垂直転送チャネル、４７…垂直転送電極群、４８…水平転送チャネル、４９…水平転送電極群、６０…補助配線、１０１…半導体基板、１０２…薄型部分、１０３…支持基板、１０４…絶縁性樹脂、１０５…空隙、１０６…ペルチェ素子、１０７…固定パターン、１０８…ＣＣＤ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に係り、特に裏面照射型の半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体装置として、たとえば特開平１０−２２３８７３号公報に開示されたようないわゆる裏面照射型の半導体装置が知られている。表面照射型ＣＣＤにおいては、受光部を覆っている転送電極を例えば多結晶シリコンによる電極とし、各電極を例えば厚さ数μｍ程度になるＰＳＧ膜によって分離して、表面を受光面として撮像を行うが、特に多結晶シリコンは、波長４００ｎｍ以下の光などの吸収係数が大きい入射エネルギー線を吸収してしまう為、紫外光等に対する感度が低くなってしまう。これに対して特開平１０−２２３８７３号公報に開示された裏面照射型の半導体装置は、平板状の半導体基板を有し、この半導体基板の一方側の表面上に絶縁層を介して複数の電極を配列し、それらの電極に電圧を印加して、半導体基板内に空乏層を形成することにより注入された少数キャリアを蓄積するように光検出部としてのＣＣＤが形成され、ＣＣＤと反対側の半導体基板を厚さ１０〜４０μｍ程度まで削ることで薄型化し、ＣＣＤが形成された側と反対側（裏面）からエネルギー線を入射して撮像を行うものである。したがって、表面側に配設される転送電極に影響されずに光などの入射・受光を行うことができ、紫外光などの短波長光に対しても高い感度を有するＣＣＤが実現される。このようなＣＣＤは、紫外光以外にもγ線や荷電粒子線など、吸収係数が大きいエネルギー線の照射に対しても有効である。また、電子衝撃型ＣＣＤとしても応用することができる。
【０００３】
多結晶シリコンを転送電極として用いる場合、抵抗が大きいという別の問題がある。特に、ＣＣＤの垂直シフトレジスタにおいて、高速の電荷転送を行う場合、この多結晶シリコンの配線抵抗によって電荷転送速度が制限されてしまう。また、外から加える転送電圧によるクロック信号が配線の長さに応じて鈍ってしまい、場所によって波形が歪んでその立ち上がり時間に違いが生じ、結果としてＣＣＤの転送効率（ポテンシャルウェル間の電荷転送の割合）が劣化する。この波形の鈍りについては、抵抗だけでなく容量との組み合せによって決まるが、容量を変化させるとＣＣＤにおいて転送可能な電荷量が変化してしまう。
【０００４】
高速電荷転送を実現するために、例えば図３に示すように転送電極とは別に転送電極が形成された表面に金属または金属シリサイドからなる補助的な配線を形成し、転送電極と電気的に接続して転送電圧を供給することによって、高抵抗の多結晶シリコン製転送電極の問題を解決することも考えられる。
【０００５】
このような裏面照射型半導体装置にあっては、ＣＣＤに電気的に接続される信号読出し用の多結晶シリコン電極が半導体基板の表面（エネルギー線が入射する面に対する裏面）に配置されるため、通常のボンディングワイヤ等による信号の読出しができない。そのために半導体基板においては、信号読出し電極が、支持基板上に形成された電極、又は配線に導電性バンプにより電気的に接続され、支持基板上の電極又は配線を介してボンディングワイヤ等により信号が読み出される。このような半導体装置における半導体基板は、その薄型部分がその薄さに起因して機械的強度が弱くなっている。また、半導体基板と支持基板とを電気的に接続する導電性バンプの接続強度も弱くなっている。そこで、導電性バンプの接続強度を確保すべく、導電性バンプによる接続によって半導体基板と支持基板との間に形成された空隙に絶縁性樹脂が充填され、絶縁性樹脂が薄型部分に接合されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らの調査研究の結果、前述した従来の裏面照射型半導体装置にあっては、半導体基板の表面（支持基板と対向する面）側に、ＣＣＤに電気的に接続される信号読出し用の多結晶シリコン電極等の固定パターンが配置されるため、この固定パターンの存在に起因して以下に示す問題点を有していることが判明した。この問題は特に高速電荷転送の為に半導体基板の表面に金属、または金属シリサイドからなる補助配線を形成する場合、顕著となる。
【０００７】
半導体基板の薄型部分は、上述したように約１０〜４０μｍ程度と非常に薄いために、吸収長が短い短波長の光は半導体基板（薄型部分）の受光部で十分吸収されるが、吸収長のより長い長波長の光は薄型部分の受光部で十分吸収しきれず、半導体基板を透過する。たとえば高強度の長波長の光が半導体基板１０１に入射した場合には、図６（ａ）に示されるように、入射した光は半導体基板１０１（薄型部分１０２）を透過し、半導体基板１０１と支持基板１０３との間に充填された絶縁性樹脂１０４内での光散乱、あるいは、絶縁性樹脂１０４と空隙１０５との界面又は支持基板１０３の半導体基板１０１に対向する面の裏面側に取り付けられたペルチェ素子１０６の表面等での反射により、半導体基板１０１に再入射する。半導体基板１０１の表面側には上述した固定パターン１０７が存在することから、半導体基板１０１に再入射する光の一部は固定パターン１０７により遮られ、ＣＣＤ１０８にて検出された画像に固定パターン１０７の形状に起因する固定パターンノイズを発生させる。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、検出画像における固定パターンノイズの発生を抑制することが可能な半導体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】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板の一面に光検出部を有し、その光検出部と反対側で半導体基板の一部が削られることにより、薄型化された薄型部分が半導体基板に設けられた半導体装置において、半導体基板の一面側に設けられ、薄型部分を透過する光を吸収すると共に薄型部分を補強するための樹脂部を有していることを特徴としている。
【００１０】
本発明に係る半導体装置では、樹脂部が薄型部分を透過した光を吸収するので、薄型部分を透過した光が散乱又は反射して半導体基板に再入射するのが抑制されることになる。これにより、光検出部にて検出される画像に固定パターンノイズが発生するのを抑制することができる。また、樹脂部により半導体基板の薄型部分が補強されるので、薄型部分の機械的強度を高めることができる。
【００１１】
また、樹脂部は、薄型部分を透過する光を吸収するフィラーを含んでいることが好ましい。このように、樹脂部が、薄型部分を透過する光を吸収するフィラーを含むことにより、薄型部分を透過する光を吸収し得る構成の樹脂部を簡易且つ低コストで実現することができる。
【００１２】
また、半導体基板の一面側に対向配置され、導電性バンプを介して光検出部に電気的に接続された電極を備えた支持基板を更に有しており、樹脂部は、支持基板と半導体基板との間に設けられていることが好ましい。このような構成とした場合、支持基板を更に有する構成の半導体装置においても、検出画像に固定パターンノイズが発生するのを確実に抑制することができる。
【００１３】
また、樹脂部は、半導体基板の一面に当接して設けられ、薄型部分を補強するための第１の樹脂部と、薄型部分及び第１の樹脂部を透過する光を吸収する第２の樹脂部と、を有していることが好ましい。このような構成とした場合、第２の樹脂部が薄型部分を透過した光を吸収するので、薄型部分及び第１の樹脂部を透過した光が散乱又は反射して半導体基板に再入射するのが抑制されることになる。これにより、光検出部にて検出される画像に固定パターンノイズが発生するのを抑制することができる。また、第１の樹脂部により半導体基板の薄型部分が補強されるので、薄型部分の機械的強度を高めることができる。
【００１４】
また、第２の樹脂部の屈折率は、第１の樹脂部の屈折率よりも大きいことが好ましい。このように、第２の樹脂部の屈折率が第１の樹脂部の屈折率よりも大きいことにより、薄型部分を透過した光が第１の樹脂部と第２の樹脂部との界面での反射するのを抑制することができる。
【００１５】
また、第２の樹脂部は、薄型部分及び第１の樹脂部を透過する光を吸収するフィラーを含んでいることが好ましい。このように、第２の樹脂部が、薄型部分及び第１の樹脂部を透過する光を吸収するフィラーを含むことにより、薄型部分及び第１の樹脂部を透過する光を吸収し得る構成の第２の樹脂部を簡易且つ低コストで実現することができる。
【００１６】
また、半導体基板の一面側に対向配置され、光検出部に対向する位置に貫通孔が形成され、導電性バンプを介して光検出部に電気的に接続された電極を備えた支持基板と、支持基板の半導体基板に対向する面の裏面側に取り付けられる冷却器と、を更に有しており、第１の樹脂部は、支持基板と半導体基板との間に設けられ、第２の樹脂部は、第１の樹脂部と冷却器との間に設けられていることが好ましい。このような構成とした場合、特に冷却器を更に有する構成の半導体装置において、薄型部分及び第１の樹脂部を透過した光が冷却器の表面で反射するのを抑制することができ、検出画像に固定パターンノイズが発生するのを確実に抑制することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による半導体受光装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００１８】
（第１実施形態）
まず、図１に基づいて本発明の第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態に係る半導体装置の断面構造を説明するための概略図である。図１に示すように、半導体装置１は、平板状の半導体基板２を有し、この半導体基板２は、例えばシリコンのＰ+層３とその上に形成されたＰエピタキシャル層４とで構成されている。この半導体基板２のＰエピタキシャル層４の表面には光検出部としてのＣＣＤ８が形成され、そのＰエピタキシャル層４と反対側のＣＣＤ８に対応する部分では、Ｐ+層３の一部が除去されることでＰエピタキシャル層４が露出されて光ガイド凹部５が形成され、アキュームレーション層２３が形成されている。
このため、半導体基板２には、ＣＣＤ８を含む薄型化された薄型部分６が設けられている。なお、Ｐ+層３及びＰエピタキシャル層４からなる半導体基板２は、例えば約３００〜６００μｍの厚さとなっており、薄型部分６は約１５〜４０μｍの厚さとなっている。
【００１９】
この薄型部分６は、その光ガイド凹部５側の面が矩形状の平坦な光被照射面７となっており、その光被照射面７はＣＣＤ８とほぼ同じ大きさに形成されている。この薄型部分６は、光ガイド凹部５を通って光被照射面７に照射される光をＣＣＤ８で検出するものである。また、半導体基板２は、ＣＣＤ８の周辺領域に配線（図示せず）を介してＣＣＤ８に電気的に接続されたＡｌ等から形成された電極パッド１０を有し、その電極パッド１０上には導電性バンプ１１（例えば金製のボールバンプ）が取り付けられている。このとき、導電性バンプ１１の接続強度を上げるために複数個の導電性バンプ１１を取り付けてもよい。そして、ＣＣＤ８、電極パッド１０及び導電性バンプ１１は相互に電気的に接続されている。
【００２０】
本実施形態においては、図２に示されるように、ＣＣＤ８としてＦＦＴ型ＣＣＤ（例えば約２０μｍ×２０μｍの画素が２次元的に、水平方向に５１２、１０２４または２０４８列、垂直方向に１２８、２５６または５１２行配置されてなる）が形成されている。ただし、図２においては、ＦＦＴ型ＣＣＤの動作について説明するため、電荷転送のための電極または配線等については従来の転送電極のみを示し、転送電極の表面側に形成される補助配線及び付加配線の配線については図示していない。
【００２１】
半導体基板２の表面上の受光部２ａには、垂直方向を電荷の転送方向とした垂直転送チャネル４６が複数列（例えば幅約２０μｍで、５１２、１０２４または２０４８列）配列されており、これに直交する方向（図中の水平方向）を長手方向として、多結晶シリコンからなる複数の垂直転送電極から構成される垂直転送電極群４７が配設されて、垂直シフトレジスタが形成されている。垂直転送電極群４７においては、複数相の転送電圧、図２においては２相の転送電圧φV1及びφV2、が印加される転送電極がそれぞれ組となって、受光部２ａにおいて複数行（例えば幅約２０μｍで、１２８、２５６または５１２行）の配列が形成されて、これによって受光部２ａにおけるマトリクス状の２次元の画素配列が構成されるとともに、垂直方向への電荷転送が行われる。
【００２２】
配列されたそれぞれの垂直転送チャネル４６は水平転送チャネル４８（例えば幅約２５〜１００μｍ）に接続され、これに直交して複数の水平転送電極からなる水平転送電極群４９が配設されて、水平シフトレジスタが形成されている。なお、垂直転送電極群４７については、ＦＴ型ＣＣＤの場合には上下２つの領域に分割されて、それぞれ受光部（上の領域）及び蓄積部（下の領域）が形成される。
【００２３】
電荷蓄積期間に受光・撮像によってポテンシャル井戸に蓄積された電荷は、垂直転送チャネル４６及び垂直転送電極群４７を有する垂直シフトレジスタと、水平転送チャネル４８及び水平転送電極群４９を有する水平シフトレジスタとによって、電荷転送期間に順次転送され、時系列信号となる。転送された電荷は、一定電位のアウトプットゲート５０の下を通過し、リセットゲート５１によって一定の電位に保たれたフローティングダイオード５２のポテンシャル井戸に送り込まれて、フローティングダイオード５２の電位を変化させる。この電位の変化をオンチップのＦＥＴ５３と、外付けの負荷抵抗５４からなるソースフォロワ回路を通して読み出し、出力端子５５より画像出力を得る。その後、フローティングダイオード５２に送り込まれた電荷は、リセットゲート５１の下を通過してリセットドレイン５６より放出される。
【００２４】
なお、ＣＣＤの構成については、このようなＦＦＴ型ＣＣＤに限られるものではなく、例えばＦＴ型ＣＣＤなど他の形態のＣＣＤを用いた半導体装置とすることも可能である。
【００２５】
また、半導体装置１においては、図３に示されるように、垂直転送電極群４７を構成している多結晶シリコンからなる垂直シフトレジスタの転送電極（以下、単に転送電極という）の表面側に、多結晶シリコンよりも低抵抗である金属または金属シリサイド製の補助配線６０を有する配線パターンが形成されている。これにより、転送電圧を補助的に印加・供給する配線を低抵抗化して、高速・高効率での電荷転送を実現している。本実施形態で用いたＦＦＴ型ＣＣＤの画素配列は、１８μｍ×１８μｍの画素が２次元的に、水平方向に２０４８列、垂直方向に５１２行配列されて構成されており、受光部全体の面積は３６８６４×９２１６μｍ2である。
【００２６】
本実施形態におけるＦＦＴ型ＣＣＤは３相の転送電圧φV1、φV2、φV3による３相駆動型に構成され、水平方向を長手方向とする転送電極（図示していない）は、それぞれの画素行（水平方向の１次元の画素配列）に対して、転送電圧φV1、φV2、φV3がそれぞれ印加される３本の転送電極が配置されている。
【００２７】
転送電極（垂直転送電極群４７）の表面は、その全面に絶縁膜である酸化膜６１が形成され、この酸化膜６１の上面に、ＰＧＳ膜６２を介して金属または金属シリサイド製、好ましくはアルミニウム製、チタンシリサイド製、又はタングステンシリサイド製の補助配線６０が形成される。これらの補助配線６０は、薄い基板部分上にも比較的形成が容易な単一層のアルミニウムによる配線パターンから形成されている。また、酸化膜６１及びＰＧＳ膜６２には所定の部位に、転送電極（垂直転送電極群４７）と補助配線６０の各部とを電気的に接続するための接続部である貫通孔状のコンタクトホール６３が形成され、すべての転送電極（垂直転送電極群４７）に対する転送電圧の補助的な供給を実現している。
【００２８】
再び、図１を参照すると、半導体装置１は、半導体基板２のＣＣＤ８側に、導電性バンプ１１を介して対向配置された支持基板１２を有している。この支持基板１２は、例えばベース基板であるシリコン基板１３を有し、このシリコン基板１３と半導体基板２の導電性バンプ１１との間は、シリコン基板１３側から順次積層される酸化シリコン膜１４、電極パッド１５及びコンタクトパッド１６で構成されている。また、酸化シリコン膜１４、電極パッド１５及びコンタクトパッド１６は窒化シリコン膜１７ａで覆われ、この窒化シリコン膜１７ａにおいて、電極パッド１５上に形成されたワイヤボンディング用開口部１８を通ってボンディングワイヤ（図示せず）の一端が電極パッド１５に接続されている。このため、ＣＣＤ８で得られた信号電荷が半導体基板２の電極パッド１０、導電性バンプ１１、コンタクトパッド１６、電極パッド１５及びボンディングワイヤを通って外部に取り出されるようになっている。
【００２９】
なお、支持基板１２のベース基板としてシリコン基板１３としたが、ベース基板としては、比較的硬質のものであれば如何なるものでもよい。例えば、セラミックス、ガラス又はプラスチック類等であってもよい。この場合、電極パッド１５は、蒸着や導電性樹脂のスクリーン印刷法、めっき法により形成される。また、コンタクトパッド１６は、導電性バンプ１１との電気的コンタクトを向上させる観点から、導電性バンプ１１側からＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉの順に構成されている。更に、シリコン基板１３の半導体基板２と反対側の面には、ウェットエッチングによりシリコン基板１３に開口部を設けるためのマスク用の窒化シリコン膜１７ｂが形成されている。
【００３０】
支持基板１２には、半導体基板２の薄型部分６に対向する位置に貫通孔１９が形成されている。支持基板１２の窒化シリコン膜１７ａの表面と半導体基板２とで形成される空隙、及び、貫通孔１９内には、絶縁性の樹脂２１が充填され、この樹脂２１により樹脂部２０が構成されている。この樹脂２１は、例えばエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂若しくはアクリル系樹脂又はこれらを複合させたものを含む接着性樹脂で構成されており、黒色フィラーあるいは光を吸収するフィラーが含有されている。
【００３１】
本実施形態の半導体装置１は、図１に示されるように、支持基板１２に冷却器２８が取り付けられている。冷却器２８は、例えば適当な接着樹脂３１を介して支持基板１２の窒化シリコン膜１７ｂに接合され、樹脂部２０（樹脂２１）と冷却器２８との間には空隙２９が形成されている。なお、冷却器２８としては、例えばペルチェ素子が用いられる。このような構成の半導体装置１によれば、冷却器２８により接着樹脂３１を介した支持基板１２と空隙２９を介して樹脂部２０（樹脂２１）が冷却されると、その冷却された樹脂部２０を介してＣＣＤ８が冷却され、ＣＣＤ８での暗電流ノイズが低減されることとなる。なお、空隙２９は樹脂２７を充填する際に形成されるが、現実的には空隙はない方が望ましい。
【００３２】
このように、本実施形態の半導体装置１は、支持基板１２の窒化シリコン膜１７ａの表面と半導体基板２とで形成される空隙、及び、貫通孔１９内に樹脂２１が充填されるので、半導体基板２のＣＣＤ８が形成されている面側において半導体基板２と支持基板１２との間に樹脂部２０が設けられることになり、この樹脂部２０により薄型部分６が補強される。これにより、半導体基板２の薄型部分６の機械的強度を高めることができる。
【００３３】
また、たとえば高強度の長波長の光が半導体基板２に入射した場合に、入射した光は半導体基板２を透過するが、樹脂部２０を構成する樹脂２１は黒色フィラーあるいは光を吸収するフィラーを含有しているので、薄型部分６を透過した光を吸収する。これにより、薄型部分６を透過した光が、樹脂部２０（樹脂２１）内での光散乱、あるいは、樹脂部２０と空隙２９との界面又は冷却器２８の表面等での反射により、半導体基板２に再入射するのが抑制されることになる。この結果、ＣＣＤ８にて検出される画像に垂直転送電極群４７、補助配線６０等の固定パターンの形状に起因したノイズが発生するのを確実に抑制することができる。
【００３４】
また、樹脂２１が黒色フィラーあるいは光を吸収するフィラーを含有ことにより、薄型部分６を透過する光を吸収し得る構成の樹脂部２０を簡易且つ低コストで実現することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
次に、図４に基づいて、本発明の第２実施形態を説明する。図４は、第２実施形態に係る半導体装置の断面構造を説明するための概略図である。第２実施形態は、樹脂部２０が第１の樹脂部２０ａ及び第２の樹脂部２０ｂからなる点で第１実施形態と相違する。
【００３６】
本実施形態の半導体装置９１においては、窒化シリコン膜１７ａの表面と半導体基板２とで形成される空隙、及び、貫通孔１９内には、絶縁性の第１の樹脂２１ａが充填され、この第１の樹脂２１ａにより第１の樹脂部２０ａが構成されている。この第１の樹脂２１ａは、例えばエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂若しくはアクリル系樹脂又はこれらを複合させたものを含む接着性樹脂で構成されている。
【００３７】
また、第１の樹脂部２０ａ（第１の樹脂２１ａ）と冷却器２８とで形成される空隙には、第２の樹脂２１ｂが充填され、この第２の樹脂２１ｂにより第２の樹脂部２０ｂが構成されている。この第２の樹脂２１ｂは、例えばエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂若しくはアクリル系樹脂又はこれらを複合させたものを含む接着性樹脂で構成されており、黒色フィラーあるいは光を吸収するフィラーが含有されている。第２の樹脂２１ｂの屈折率は、第１の樹脂２１ａの屈折率よりも大きい値に設定されている。なお、第２の樹脂２１ｂは、絶縁性の樹脂でも導電性の樹脂であってもよい。
【００３８】
このように、本実施形態の半導体装置９１は、支持基板１２の窒化シリコン膜１７ａの表面と半導体基板２とで形成される空隙、及び、貫通孔１９内に第１の樹脂２１ａが充填されるので、半導体基板２のＣＣＤ８が形成されている面に当接して第１の樹脂部２０ａが設けられることになり、この第１の樹脂部２０ａにより薄型部分６が補強される。これにより、半導体基板２の薄型部分６の機械的強度を高めることができる。
【００３９】
また、第１の樹脂部２０ａと冷却器２８とで形成される空隙に第２の樹脂２１ｂが充填されるので、第１の樹脂部２０ａに当接して第２の樹脂部２０ｂが設けられることになり、たとえば高強度の長波長の光が半導体基板２に入射した場合に、入射した光は半導体基板２及び第１の樹脂部２０ａを透過するが、第２の樹脂部２０ｂを構成する第２の樹脂２１ｂは黒色フィラーあるいは光を吸収するフィラーを含有しているので、薄型部分６及び第１の樹脂部２０ａを透過した光を吸収する。これにより、薄型部分６及び第１の樹脂部２０ａを透過した光が、第２の樹脂部２０ｂ（第２の樹脂２１ｂ）内での光散乱、あるいは、冷却器２８の表面等での反射により、半導体基板２に再入射するのが抑制されることになる。この結果、ＣＣＤ８にて検出される画像に垂直転送電極群４７、補助配線６０等の固定パターンの形状に起因したノイズが発生するのを確実に抑制することができる。
【００４０】
また、第２の樹脂部２０ｂ（第２の樹脂２１ｂ）の屈折率は、第１の樹脂部２０ａ（第１の樹脂２１ａ）の屈折率よりも大きいことにより、薄型部分６及び第１の樹脂部２０ａを透過した光が第１の樹脂部２０ａと第２の樹脂部２０ｂとの界面での反射するのを抑制することができる。
【００４１】
１ また、第２の樹脂２１ｂが黒色フィラーあるいは光を吸収するフィラーを含有ことにより、薄型部分６及び第１の樹脂部２０ａを透過する光を吸収し得る構成の第２の樹脂部２０ｂを簡易且つ低コストで実現することができる。
【００４２】
また、第１の樹脂部２０ａと冷却器２８とで形成される空隙に第２の樹脂２１ｂが充填されるので、冷却器２８による冷却効率が更に向上することとなる。
【００４３】
（第３実施形態）
次に、図５に基づいて、本発明の第３実施形態を説明する。図５は、第３実施形態に係る半導体装置の断面構造を説明するための概略図である。第３実施形態は、第２の樹脂２１ｂを塗布することにより第２の樹脂部２０ｂを構成している点で第２実施形態と相違する。
【００４４】
本実施形態の半導体装置９２においては、第１の樹脂部２０ａ（第１の樹脂２１ａ）とと冷却器２８との間には空隙２９が形成されている。第１の樹脂部２０ａの空隙２９に臨む面には、第２の樹脂２１ｂが塗布され、この第２の樹脂２１ｂにより第２の樹脂部２０ｂが構成されている。
【００４５】
本実施形態の半導体装置９２は、第２実施形態の半導体装置９１と同様の作用効果を有し、第１の樹脂部２０ａにより薄型部分６が補強され、半導体基板２の薄型部分６の機械的強度を高めることができる。また、ＣＣＤ８にて検出される画像に垂直転送電極群４７、補助配線６０等の固定パターンの形状に起因したノイズが発生するのを確実に抑制することができる。
【００４６】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、上述した数値等も適宜変更して設定することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、半導体基板の一面側に設けられ、薄型部分を透過する光を吸収すると共に薄型部分を補強するための樹脂部を有しているので、この樹脂部が薄型部分を透過した光を吸収するので、薄型部分を透過した光が散乱又は反射して半導体基板に再入射するのが抑制されることになる。これにより、光検出部にて検出される画像に固定パターンノイズが発生するのを抑制することができる。
【００４８】
もちろん、樹脂部により半導体基板の薄型部分が補強されるので、薄型部分の機械的強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の断面構造を説明するための概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体装置を表面側の構成を説明するための概略図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る半導体装置に含まれる、転送電極、補助配線からなる固定パターンの一例を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の断面構造を説明するための概略図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の断面構造を説明するための概略図である。
【図６】従来の半導体装置を示し、（ａ）は断面構造を説明するための概略図であり、（ｂ）はＣＣＤの検出出力を示す線図である。
【符号の説明】
１，９１，９２…半導体装置、２…半導体基板、６…薄型部分、７…光被照射面、８…ＣＣＤ、１２…支持基板、２０…樹脂部、２０ａ…第１の樹脂部、２０ｂ…第２の樹脂部、２１…樹脂、２１ａ…第１の樹脂、２１ｂ…第２の樹脂、２８…冷却器、２９…空隙、４６…垂直転送チャネル、４７…垂直転送電極群、４８…水平転送チャネル、４９…水平転送電極群、６０…補助配線、１０１…半導体基板、１０２…薄型部分、１０３…支持基板、１０４…絶縁性樹脂、１０５…空隙、１０６…ペルチェ素子、１０７…固定パターン、１０８…ＣＣＤ。
Claims (5)
- 半導体基板の一面に光検出部を有し、その光検出部と反対側で前記半導体基板の一部が削られることにより、薄型化された薄型部分が前記半導体基板に設けられた半導体装置において、
前記半導体基板の前記一面側に設けられ、前記薄型部分を透過する光を吸収すると共に前記薄型部分を補強するための樹脂部を有し、
前記樹脂部は、前記薄型部分を透過する光を吸収するフィラーを含んでいることを特徴とする半導体装置。 - 前記半導体基板の前記一面側に対向配置され、導電性バンプを介して前記光検出部に電気的に接続された電極を備えた支持基板を更に有しており、
前記樹脂部は、前記支持基板と前記半導体基板との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 半導体基板の一面に光検出部を有し、その光検出部と反対側で前記半導体基板の一部が削られることにより、薄型化された薄型部分が前記半導体基板に設けられた半導体装置において、
前記半導体基板の前記一面側に設けられ、前記薄型部分を透過する光を吸収すると共に前記薄型部分を補強するための樹脂部を有し、
前記樹脂部は、前記半導体基板の前記一面に当接して設けられ、前記薄型部分を補強するための第１の樹脂部と、
前記薄型部分及び前記第１の樹脂部を透過する光を吸収する第２の樹脂部と、を有しており、
前記第２の樹脂部は、前記薄型部分及び前記第１の樹脂部を透過する光を吸収するフィラーを含んでいることを特徴とする半導体装置。 - 前記第２の樹脂部の屈折率は、前記第１の樹脂部の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
- 前記半導体基板の前記一面側に対向配置され、前記光検出部に対向する位置に貫通孔が形成され、導電性バンプを介して前記光検出部に電気的に接続された電極を備えた支持基板と、
前記支持基板の前記半導体基板に対向する面の裏面側に取り付けられる冷却器と、を更に有しており、
前記第１の樹脂部は、前記支持基板と前記半導体基板との間に設けられ、
前記第２の樹脂部は、前記第１の樹脂部と前記冷却器との間に設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000216205A JP4562875B2 (ja) | 2000-07-17 | 2000-07-17 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000216205A JP4562875B2 (ja) | 2000-07-17 | 2000-07-17 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002033467A JP2002033467A (ja) | 2002-01-31 |
| JP4562875B2 true JP4562875B2 (ja) | 2010-10-13 |
Family
ID=18711505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000216205A Expired - Lifetime JP4562875B2 (ja) | 2000-07-17 | 2000-07-17 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4562875B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4227389B2 (ja) * | 2002-10-09 | 2009-02-18 | 浜松ホトニクス株式会社 | 撮像装置及びその製造方法 |
| JP2004134578A (ja) | 2002-10-10 | 2004-04-30 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置及びその製造方法 |
| JP4970845B2 (ja) | 2006-05-16 | 2012-07-11 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP4866779B2 (ja) * | 2007-04-24 | 2012-02-01 | トッパン・フォームズ株式会社 | 導電接続構造およびその製造方法 |
| JP5940887B2 (ja) * | 2012-05-18 | 2016-06-29 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10223873A (ja) * | 1997-02-10 | 1998-08-21 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03165568A (ja) * | 1989-11-24 | 1991-07-17 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子用パッケージ |
| JPH10253953A (ja) * | 1997-03-10 | 1998-09-25 | Hitachi Ltd | 液晶表示装置 |
| JP3809708B2 (ja) * | 1997-07-15 | 2006-08-16 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子並びにその製造方法 |
| JP4183784B2 (ja) * | 1997-09-09 | 2008-11-19 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 液晶パネルの作製方法 |
-
2000
- 2000-07-17 JP JP2000216205A patent/JP4562875B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10223873A (ja) * | 1997-02-10 | 1998-08-21 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002033467A (ja) | 2002-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2002033473A (ja) | 半導体装置 | |
| KR101075626B1 (ko) | 광검출 장치 | |
| US6204506B1 (en) | Back illuminated photodetector and method of fabricating the same | |
| JP5405512B2 (ja) | 半導体光検出素子及び放射線検出装置 | |
| JP4012743B2 (ja) | 光検出装置 | |
| JP4414646B2 (ja) | 光検出装置 | |
| EP2169720B1 (en) | Photodiode array, method of manufacturing the same, and radiation detector | |
| JP2005045073A (ja) | 裏面入射型光検出素子 | |
| US20070012965A1 (en) | Photodetection system and module | |
| US6323475B1 (en) | Hybrid semiconductor imaging device having plural readout substrates | |
| US20110139962A1 (en) | Solid-state image pickup device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus | |
| JP4562875B2 (ja) | 半導体装置 | |
| KR20220030939A (ko) | 광 검출 장치 | |
| JP5085122B2 (ja) | 半導体光検出素子及び放射線検出装置 | |
| JP4376522B2 (ja) | 電磁波検出器 | |
| JP4571267B2 (ja) | 放射線検出器 | |
| JP3587131B2 (ja) | フォトセンサアレイおよびその製造方法 | |
| JP4397989B2 (ja) | 半導体エネルギー検出器 | |
| JP4494745B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP6247918B2 (ja) | 放射線イメージセンサ | |
| JP4824241B2 (ja) | 半導体エネルギー検出器 | |
| JP4647801B2 (ja) | 半導体エネルギー線検出器 | |
| JP3884922B2 (ja) | 光検出装置及び放射線検出装置 | |
| JP4784655B2 (ja) | 固体撮像装置及び電子機器 | |
| JP4315593B2 (ja) | 半導体撮像装置および撮像システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070620 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100428 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100511 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100702 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100727 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100728 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130806 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4562875 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |