JP4720120B2 - Semiconductor image sensor module - Google Patents

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Description

本発明は、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラあるいはカメラ付携帯電話などの撮像機能を備えた電子機器を小型軽量化するのに使用される半導体イメージセンサ・モジュールに関する。   The present invention relates to a semiconductor image sensor module used for reducing the size and weight of an electronic apparatus having an imaging function such as a digital still camera, a video camera, or a camera-equipped mobile phone.

従来、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラあるいはカメラ付携帯電話などの撮像機能を備えた電子機器を小型軽量化するために、半導体イメージセンサ・モジュールが使用されている。この半導体イメージセンサ・モジュールは、固体撮像素子、例えばＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサに代表される半導体イメージセンサを使用して構成されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor image sensor module has been used to reduce the size and weight of an electronic device having an imaging function such as a digital still camera, a video camera, or a camera-equipped mobile phone. This semiconductor image sensor module is configured using a solid-state imaging device, for example, a semiconductor image sensor represented by a CCD image sensor or a CMOS image sensor.

図６及び図７は、従来の半導体イメージセンサ・モジュールの例を示す。この技術は特許文献１に記載されている。
図７に示す半導体イメージセンサ・モジュール１０は、ＣＣＤ型の半導体イメージセンサ１をセラミックパッケージ２内に固定すると共に、電気的接続をワイヤボンディング法によりボッディングワイヤ３を使用して行い、半導体イメージセンサ１の受光部１ａ側をカバーガラス４で蓋をして半導体イメージセンサ１を保護するように構成される。セラミックパッケージ２からは金属製のリード５を介して出力信号が取り出されるようになされている。このリード５はプリント基板等の所定の端子に接続される。また、セラミックパッケージ２を囲むように、樹脂からなる空間フィルタ固定モールド体６が設けられる。この空間フィルタ固定モールド体６とフィルタガラス７ａとにより、カバーガラス４の前方に空間フィルタ７が構成される。 6 and 7 show an example of a conventional semiconductor image sensor module. This technique is described in Patent Document 1.
A semiconductor image sensor module 10 shown in FIG. 7 fixes a CCD type semiconductor image sensor 1 in a ceramic package 2 and performs electrical connection using a bonding wire 3 by a wire bonding method. 1 is configured to protect the semiconductor image sensor 1 by covering the light receiving portion 1a side with a cover glass 4. An output signal is extracted from the ceramic package 2 through a metal lead 5. The lead 5 is connected to a predetermined terminal such as a printed board. A space filter fixing mold body 6 made of resin is provided so as to surround the ceramic package 2. The spatial filter 7 is formed in front of the cover glass 4 by the spatial filter fixing mold body 6 and the filter glass 7a.

図６に示す半導体イメージセンサ・モジュール２０は、ＣＣＤ型の半導体イメージセンサ１を金バンプ１２と紫外線硬化樹脂１４を用いて受光部１ａ側がガラス基板１３に対向するように搭載し、半導体イメージセンサ１を保護するようにセラミックパッケージ１５をガラス基板１３に固定して構成される。ガラス基板１３の内面には厚膜配線が形成され、この厚膜配線と半導体イメージセンサ１との電気的接続が金バンプ１２を介して行われる。セラミックパッケージ１５からは金属製のリード５が導出される。さらに、空間フィルタリング１６及びフィルタガラス１７が配置され、空間フィルタリング１６とフィルタガラス７ａとガラス基板１３とで空間フィルタ７が構成される。
特開平６−５８２８号公報 A semiconductor image sensor module 20 shown in FIG. 6 mounts a CCD type semiconductor image sensor 1 using a gold bump 12 and an ultraviolet curable resin so that the light receiving portion 1a faces the glass substrate 13. The ceramic package 15 is fixed to the glass substrate 13 so as to protect it. Thick film wiring is formed on the inner surface of the glass substrate 13, and electrical connection between the thick film wiring and the semiconductor image sensor 1 is made through the gold bumps 12. A metal lead 5 is led out from the ceramic package 15. Further, the spatial filtering 16 and the filter glass 17 are arranged, and the spatial filtering 7 is configured by the spatial filtering 16, the filter glass 7 a, and the glass substrate 13.
JP-A-6-5828

しかし乍ら、図７に示す半導体イメージセンサ・モジュール１０においては、半導体イメージセンサ１の受光部１ａに対してワイヤボンディングにより電気的接続を行っているので、小型化に限界があった。また、空間フィルタ７は空間フィルタ固定モールド体６をＡｌ等の放熱板８にビス止めして固定しているので、更に大型化する不都合があった。   However, in the semiconductor image sensor module 10 shown in FIG. 7, since the electrical connection is made to the light receiving portion 1a of the semiconductor image sensor 1 by wire bonding, there is a limit to miniaturization. In addition, the spatial filter 7 has a disadvantage that the spatial filter fixing mold body 6 is further fixed in size because the spatial filter fixing mold body 6 is fixed to the heat radiating plate 8 such as Al with screws.

一方、図６に示す半導体イメージセンサ・モジュール２０は、図７のものに比べて小型化が飛躍的に向上する。しかし、この半導体イメージセンサ・モジュール２０では、半導体イメージセンサ１と金バンプ１２の接合圧力と位置関係のみで、半導体イメージセンサ１とガラス基板１３の光学的位置関係が決定され、半導体イメージセンサ・モジュール２０の良品歩留りが金バンプ接合技術に大きく依存せざるを得ない。   On the other hand, the semiconductor image sensor module 20 shown in FIG. 6 is drastically improved in size as compared with that of FIG. However, in this semiconductor image sensor module 20, the optical positional relationship between the semiconductor image sensor 1 and the glass substrate 13 is determined only by the bonding pressure and the positional relationship between the semiconductor image sensor 1 and the gold bump 12. The yield of 20 good products must largely depend on the gold bump bonding technology.

本発明は、上述の点に鑑み、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラあるいはカメラ付携帯電話などの撮像機能を備えた電子機器を更に小型軽量化することができる、超小型の半導体イメージセンサ・モジュールを提供するものである。   In view of the foregoing, the present invention provides an ultra-small semiconductor image sensor module that can further reduce the size and weight of an electronic device having an imaging function such as a digital still camera, a video camera, or a camera-equipped mobile phone. To do.

本発明に係る半導体イメージセンサ・モジュールは、半導体基板の第１の主面側に信号電荷を読み出す手段の形成領域を有し、半導体基板の第１の主面と反対側の第２の主面を光入射面として当該第１の主面から第２の主面に至るように形成された光電変換領域を有する半導体イメージセンサを少なくとも具備する半導体イメージセンサ・モジュールであって、半導体イメージセンサが透明基板上に、半導体イメージセンサの第２の主面と透明基板とが対向するように固定されると共に、半導体イメージセンサと透明基板との間に窓枠スペーサが挟持される。そして、半導体イメージセンサの第１の主面側の面上に支持基板が貼り合わせられ、前記支持基板を貫通する導電プラグに接続するように当該支持基板の表面上に電極パッドが形成されたことを特徴とする。 The semiconductor image sensor module according to the present invention has a formation region for reading signal charges on the first main surface side of the semiconductor substrate, and the second main surface opposite to the first main surface of the semiconductor substrate. Is a semiconductor image sensor module including at least a semiconductor image sensor having a photoelectric conversion region formed from the first main surface to the second main surface with the light incident surface as a light incident surface, wherein the semiconductor image sensor is transparent on a substrate, and a second major surface and the transparent substrate of the semiconductor image sensor Rutotomoni fixed so as to face, the window frame spacer between the semiconductor image sensor and the transparent substrate are held. Then, a support substrate is bonded onto the first main surface side surface of the semiconductor image sensor, and an electrode pad is formed on the surface of the support substrate so as to be connected to a conductive plug that penetrates the support substrate. It is characterized by.

本発明の半導体イメージセンサ・モジュールでは、半導体イメージセンサの光入射面の第２の主面と透明基板とが対向するように、半導体イメージセンサを透明基板に対して固定し、半導体イメージセンサの第１の主面側の面上に形成した電極パッドと透明基板に形成された導電パターンとを接続手段を介して電気的に接続した構成であるので、従来のバンプによる電気的接続に比べて、バンプの電気的接続と半導体イメージセンサの位置関係の両方を満たす必要がない。   In the semiconductor image sensor module of the present invention, the semiconductor image sensor is fixed to the transparent substrate so that the second main surface of the light incident surface of the semiconductor image sensor faces the transparent substrate, Since the electrode pad formed on the surface on the main surface side of 1 and the conductive pattern formed on the transparent substrate are electrically connected through the connecting means, compared with the electrical connection by the conventional bump, It is not necessary to satisfy both the electrical connection of the bump and the positional relationship of the semiconductor image sensor.

また、本発明に係る半導体イメージセンサ・モジュールは、上記半導体イメージセンサ・モジュールにおいて、透明基板上に更に半導体イメージセンサから出力された画像信号を処理する信号処理チップが搭載され、かつ半導体イメージセンサの電極パッドに接続された接続手段と透明基板に形成された導電パターンとを介して、半導体イメージセンサと信号処理チップとが電気的に接続されていることを特徴とする。   A semiconductor image sensor module according to the present invention includes a signal processing chip for processing an image signal output from the semiconductor image sensor on the transparent substrate in the semiconductor image sensor module, and the semiconductor image sensor module. The semiconductor image sensor and the signal processing chip are electrically connected through connection means connected to the electrode pad and a conductive pattern formed on the transparent substrate.

本発明の半導体イメージセンサ・モジュールでは、透明基板上に半導体イメージセンサと共にさらに信号処理チップを搭載し、上記接続手段を介して半導体イメージセンサと信号処理チップとを電気的に接続した構成であるので、画像処理機能を付加しても半導体イメージセンサ・モジュールの超小型化が可能になる。   In the semiconductor image sensor module of the present invention, the signal processing chip is further mounted on the transparent substrate together with the semiconductor image sensor, and the semiconductor image sensor and the signal processing chip are electrically connected via the connecting means. Even if an image processing function is added, the semiconductor image sensor module can be miniaturized.

上述の半導体イメージセンサとしては、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像素子を用いることが好ましい。   As the above-described semiconductor image sensor, it is preferable to use a back-illuminated CMOS solid-state imaging device.

本発明に係る半導体イメージセンサ・モジュールによれば、透明基板と半導体イメージセンサの光入射面が対向するように、透明基板上に半導体イメージセンサを直接固定し、しかも従来のバンプによる電気的接続と半導体イメージセンサの位置関係の両方を満たす必要がないので、半導体イメージセンサ・モジュールの超小型化と、安定した良品歩留りを実現することができる。   According to the semiconductor image sensor module according to the present invention, the semiconductor image sensor is directly fixed on the transparent substrate so that the light incident surfaces of the transparent substrate and the semiconductor image sensor face each other, and the electrical connection by the conventional bump is performed. Since it is not necessary to satisfy both of the positional relations of the semiconductor image sensor, it is possible to realize an ultra-small semiconductor image sensor module and a stable yield.

また、本発明に係る半導体イメージセンサ・モジュールによれば、透明基板上にさらに信号処理チップを搭載し、接続手段を介して半導体イメージセンサと信号処理チップを電気的に接続することにより、画像処理機能を付加した半導体イメージセンサ・モジュールの更なる超小型化を実現することができる。   In addition, according to the semiconductor image sensor module according to the present invention, the signal processing chip is further mounted on the transparent substrate, and the semiconductor image sensor and the signal processing chip are electrically connected through the connecting means, thereby performing image processing. It is possible to achieve further miniaturization of the semiconductor image sensor module with added functions.

本発明の半導体イメージセンサ・モジュールにおいて、半導体イメージセンサとして裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像素子を用いるときは、裏面照射型でカラー撮像に適した超小型の半導体イメージセンサ・モジュールを提供することができる。   In the semiconductor image sensor module of the present invention, when a back-illuminated CMOS solid-state image sensor is used as the semiconductor image sensor, an ultra-small semiconductor image sensor module suitable for color imaging can be provided. .

以下、図面を参照して本発明による半導体イメージセンサ・モジュールの実施の形態を説明する。   Embodiments of a semiconductor image sensor module according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１〜図４に、本発明に係る半導体イメージセンサ・モジュールの一実施の形態を示す。本実施の形態に係る半導体イメージセンサ・モジュール３１は、図１に示すように、上面に所要の配線パターン３２を形成した透明基板３３と、半導体イメージセンサ３４と、半導体イメージセンサ３４から出力された画像信号を信号処理するための信号処理チップ、例えばＤＰＳ（デジタル信号処理回路）３５やメモリＩＣ３６と、半導体イメージセンサ３４を透明基板３３に対して所要の空間を置いて配置するための窓枠スペーサ３７と、フレキシブル配線基板３８とから成る。   1 to 4 show an embodiment of a semiconductor image sensor module according to the present invention. As shown in FIG. 1, the semiconductor image sensor module 31 according to the present embodiment is output from the transparent substrate 33 having the required wiring pattern 32 formed on the upper surface, the semiconductor image sensor 34, and the semiconductor image sensor 34. A signal processing chip for processing image signals, such as a DPS (digital signal processing circuit) 35, a memory IC 36, and a window frame spacer for arranging the semiconductor image sensor 34 with a predetermined space with respect to the transparent substrate 33. 37 and a flexible wiring board 38.

透明基板３３は、本例では透明ガラス基板で形成される。この透明基板３３上には、金属ペースト、例えば金ペーストを印刷し、焼成して所要の導電パターン、すなわち厚膜配線パターン３２が形成されると共に、この配線パターン３２にパッド部４１〔４１１、４１２、４１３〕が形成される。配線パターン３２のパッド部４１は、半導体イメージセンサ３４と電気的に接続されるパッド部４１１と、ＤＳＰ３５と電気的に接続されるパッド部４１２と、メモリＩＣ３６と接続されるパッド部４１３とを有している。透明基板３３の端辺には配線パターン３２に接続されフレキシブル配線基板３８が接続される端子３２ａが形成される。   In this example, the transparent substrate 33 is formed of a transparent glass substrate. On the transparent substrate 33, a metal paste, for example, a gold paste, is printed and baked to form a required conductive pattern, that is, a thick film wiring pattern 32, and pad portions 41 [411, 412 are formed on the wiring pattern 32. 413] is formed. The pad portion 41 of the wiring pattern 32 has a pad portion 411 electrically connected to the semiconductor image sensor 34, a pad portion 412 electrically connected to the DSP 35, and a pad portion 413 connected to the memory IC 36. is doing. Terminals 32 a connected to the wiring pattern 32 and connected to the flexible wiring substrate 38 are formed on the end sides of the transparent substrate 33.

半導体イメージセンサ３４は、裏面照射型の固体撮像素子を用いる。この裏面照射型の固体撮像素子としては、例えばＣＭＯＳ固体撮像素子、ＣＣＤ固体撮像素子などで形成することができる。また、これらの半導体イメージセンサ３４としては、本例では後述するように受光面側の最上層に各画素に対応して集光機能をもつオンチップマイクロレンズが形成される（図４参照）。   The semiconductor image sensor 34 uses a back-illuminated solid-state imaging device. The back-illuminated solid-state image sensor can be formed by, for example, a CMOS solid-state image sensor or a CCD solid-state image sensor. As these semiconductor image sensors 34, in this example, as will be described later, an on-chip microlens having a light collecting function corresponding to each pixel is formed on the uppermost layer on the light receiving surface side (see FIG. 4).

ぞして、図２及び図４に示すように、半導体イメージセンサ（いわゆる固体撮像チップ）３４は、その受光面３４ａが透明基板３３側に向くように窓枠スペーサ３７を介して透明基板３の配線パターン３２が形成された面上の所定位置、すなわちパッド部４１１が形成された領域に配置し、例えば紫外線硬化樹脂などの接着剤により透明基板３３に接着固定される。透明基板３３に接着固定された状態で半導体イメージセンサ３４は、その受光面（光照射面）３４ａと反対側のチップ裏面が表側に現れる。このとき、半導体イメージセンサ３４のオンチップマイクロレンズ４３は、窓枠スペーサ３７により、直接透明基板３３に接触することがない。   As shown in FIGS. 2 and 4, the semiconductor image sensor (so-called solid-state imaging chip) 34 is formed on the transparent substrate 3 via the window frame spacer 37 so that the light receiving surface 34 a faces the transparent substrate 33 side. It is disposed at a predetermined position on the surface on which the wiring pattern 32 is formed, that is, in a region where the pad portion 411 is formed, and is bonded and fixed to the transparent substrate 33 with an adhesive such as an ultraviolet curable resin. In a state where the semiconductor image sensor 34 is bonded and fixed to the transparent substrate 33, the back surface of the chip opposite to the light receiving surface (light irradiation surface) 34a appears on the front side. At this time, the on-chip microlens 43 of the semiconductor image sensor 34 does not directly contact the transparent substrate 33 by the window frame spacer 37.

また、例えばＤＳＰ３５やメモリＩＣ３６等の信号処理チップが、そのチップ裏面を透明基板３３側に向くように配線パターン３２が形成された面上の所定位置、すなわちパッド部４１２及び４１３が形成された領域にそれぞれ配置され固定される。ＤＳＰ３５及びメモリＩＣ３６と配線パターン３２との電気的接続は、金属細線４４によるワイヤボンディングを介して行う。各ＤＳＰ３５及びメモリＩＣ３６は、透明基板３３上に固定された状態でそのチップ表面が表側を向いている。   Further, for example, a signal processing chip such as a DSP 35 or a memory IC 36 has a predetermined position on the surface on which the wiring pattern 32 is formed so that the back surface of the chip faces the transparent substrate 33 side, that is, a region where the pad portions 412 and 413 are formed. Are arranged and fixed respectively. The electrical connection between the DSP 35 and the memory IC 36 and the wiring pattern 32 is performed through wire bonding using a thin metal wire 44. Each DSP 35 and the memory IC 36 are fixed on the transparent substrate 33, and the chip surface faces the front side.

半導体イメージセンサ３４と配線パターン３２との電気的接続は、例えば図４に示すように、半導体イメージセンサ３４の受光面３４ａと反対側のチップ面上に形成した電極パッド４５にと透明基板３３側の配線パターン３２のパッド部４１１間を金属細線４４によるワイヤボンディングを介して行う。   For example, as shown in FIG. 4, the semiconductor image sensor 34 and the wiring pattern 32 are electrically connected to the electrode pad 45 formed on the chip surface opposite to the light receiving surface 34a of the semiconductor image sensor 34 and the transparent substrate 33 side. Between the pad portions 411 of the wiring pattern 32 is performed through wire bonding using a fine metal wire 44.

あるいは図示せざるも、半導体イメージセンサ３４の受光面３４ａと反対側に形成した電極パッド４５上にバンプを形成し、フレキシブル配線基板を介して電気的に接続してもよい。このときの構造は、受光面側にバンプを形成していないので、バンプの電気的接続と半導体イメージセンサの位置関係の両方を満たす必要はなく安定した良品歩留りが得られる。   Alternatively, although not shown, bumps may be formed on the electrode pads 45 formed on the opposite side of the light receiving surface 34a of the semiconductor image sensor 34 and electrically connected via a flexible wiring board. Since the structure at this time does not form bumps on the light receiving surface side, it is not necessary to satisfy both the electrical connection of the bumps and the positional relationship of the semiconductor image sensor, and a stable good product yield can be obtained.

透明基板３３に搭載された半導体イメージセンサ３４、ＤＳＰ３５及びメモリＩＣ３６の各チップ間は、透明基板３３上に形成した配線パターン３２により相互に電気的に接続される。一方、透明基板３３の端辺の端子部３２ａにはフレキシブル配線基板３８が接続される。そして、フレキシブル配線基板３８の接続端子部３２ａ、半導体イメージセンサ３４、ＤＳＰ３５及びメモリＩＣ３６を被覆するように透明基板３３上に、例えば黒樹脂コーティング層４６が形成されて図３及び図４に示す本実施の形態の半導体イメージセンサ・モジュール３１が構成される。   The chips of the semiconductor image sensor 34, the DSP 35, and the memory IC 36 mounted on the transparent substrate 33 are electrically connected to each other by a wiring pattern 32 formed on the transparent substrate 33. On the other hand, a flexible wiring substrate 38 is connected to the terminal portion 32 a at the end of the transparent substrate 33. Then, for example, a black resin coating layer 46 is formed on the transparent substrate 33 so as to cover the connection terminal portion 32a of the flexible wiring board 38, the semiconductor image sensor 34, the DSP 35, and the memory IC 36, and the book shown in FIGS. The semiconductor image sensor module 31 of the embodiment is configured.

図５に、半導体イメージセンサ３４となる例えば、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像チップの概略構成を示す。この裏面照射型ＣＭＯＳ固体撮像チップ３４１は、半導体基板の第１の主面側に後述の光電変換領域からの信号電荷を読み出す手段の形成領域を有し、半導体基板の第１の主面と反対側の第２の主面に光入射面を有する光電変換領域を有してなる。すなわち、裏面照射型ＣＭＯＳ固体撮像チップ３４１は、薄膜化された半導体基板５１、例えばシリコン半導体基板の撮像領域に１つの光電変換領域となるフォトダイオードＰＤとこのフォトダイオードＰＤの信号電荷を読み出す手段となる複数のＭＯＳトランジスタＴｒとで構成された単位画素がマトリックス状に複数配列され、周辺領域にＣＭＯＳトランジスタからなる周辺回路部（図示せず）が形成されて成る。   FIG. 5 shows a schematic configuration of, for example, a back-illuminated CMOS solid-state imaging chip that becomes the semiconductor image sensor 34. This back-illuminated CMOS solid-state imaging chip 341 has a formation region for reading signal charges from a photoelectric conversion region described later on the first main surface side of the semiconductor substrate, and is opposite to the first main surface of the semiconductor substrate. A photoelectric conversion region having a light incident surface is provided on the second main surface on the side. That is, the back-illuminated CMOS solid-state imaging chip 341 includes a photodiode PD serving as one photoelectric conversion region in the imaging region of a thinned semiconductor substrate 51, for example, a silicon semiconductor substrate, and means for reading the signal charge of the photodiode PD. A plurality of unit pixels composed of a plurality of MOS transistors Tr are arranged in a matrix and a peripheral circuit portion (not shown) made of CMOS transistors is formed in the peripheral region.

フォトダイオードＰＤは、薄膜化された半導体基板５１の裏面（第２の主面）に光入射面を有するように、表面（第１の主面）５１ａ側から裏面（第２の主面）５１ｂ側に至るように形成される。単位画素のＭＯＳトランジスタＴｒ及び周辺回路を構成するＣＭＯＳトランジスタは、半導体基板５１の表面５１ａ側に形成される。半導体基板５１の表面５１ａ上には層間絶縁膜５２を介して多層配線５３を形成した多層配線層５４が形成され、さらにこの多層配線層５４上に固体撮像チップの機械的強度を保持するための、例えばシリコン基板等による支持基板５５が貼り合わされる。多層配線５３に接続される電極パッド４５は、支持基板５５を貫通する導電プラグ５６に接続するようにして支持基板５５の表面５５ａ上に形成される。   The photodiode PD has a light incident surface on the back surface (second main surface) of the thinned semiconductor substrate 51 from the front surface (first main surface) 51a side to the back surface (second main surface) 51b. It is formed to reach the side. The MOS transistor Tr of the unit pixel and the CMOS transistor constituting the peripheral circuit are formed on the surface 51a side of the semiconductor substrate 51. A multilayer wiring layer 54 in which a multilayer wiring 53 is formed via an interlayer insulating film 52 is formed on the surface 51a of the semiconductor substrate 51. Further, the mechanical strength of the solid-state imaging chip is maintained on the multilayer wiring layer 54. A support substrate 55 made of, for example, a silicon substrate is bonded. The electrode pad 45 connected to the multilayer wiring 53 is formed on the surface 55 a of the support substrate 55 so as to be connected to the conductive plug 56 penetrating the support substrate 55.

一方、半導体基板５１の裏面５１ｂ側には、パシベーション膜５７を介してカラーフィルタ５８及びその上に各画素に対応したオンチップマイクロレンズ４３が形成される。このＣＭＯＳ固体撮像チップ３４１においては、基板裏面５１ｂ側からオンチップマイクロレンズ４３を通してフォトダイオードＰＤに対して光が照射されるようになされる。   On the other hand, on the back surface 51 b side of the semiconductor substrate 51, a color filter 58 and an on-chip microlens 43 corresponding to each pixel are formed thereon via a passivation film 57. In the CMOS solid-state imaging chip 341, the photodiode PD is irradiated with light from the substrate back surface 51b side through the on-chip microlens 43.

固体撮像チップ３４１の周辺回路には、例えば、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）、タイミング発生回路、電源回路、メモリ回路などが含まれている。   The peripheral circuit of the solid-state imaging chip 341 includes, for example, an analog front end (AFE), a timing generation circuit, a power supply circuit, a memory circuit, and the like.

上述した本実施の形態に係る半導体イメージセンサ・モジュール３１によれば、透明基板３３上、本例ではガラス基板上に半導体イメージセンサ３４を直接接着するように配置し、半導体イメージセンサ３４を黒樹脂コーティング層４６で被覆して構成することにより、半導体イメージセンサ・モジュール３１を超小型化することができる。このとき、受光面３４ａ側にバンプを形成していないので、バンプの電気的接続と半導体イメージセンサの位置関係との両方を満たす必要がなく、安定した良品歩留りが得られる。黒樹脂コーティング層４６により半導体イメージセンサ３４の受光面３４ａ以外が遮光されるので、半導体イメージセンサ・モジュール３１の品質が向上する。   According to the semiconductor image sensor module 31 according to the present embodiment described above, the semiconductor image sensor 34 is disposed on the transparent substrate 33, in this example, directly on the glass substrate, and the semiconductor image sensor 34 is made of black resin. The semiconductor image sensor module 31 can be reduced in size by covering with the coating layer 46. At this time, since no bump is formed on the light receiving surface 34a side, it is not necessary to satisfy both the electrical connection of the bump and the positional relationship of the semiconductor image sensor, and a stable good product yield can be obtained. Since the black resin coating layer 46 shields light other than the light receiving surface 34a of the semiconductor image sensor 34, the quality of the semiconductor image sensor module 31 is improved.

また、本実施の形態の半導体イメージセンサ・モジュール３４においては、透明基板であるガラス基板３３上に半導体イメージセンサ３４から出力された画像信号を処理する信号処理チップであるＤＳＰ３５やメモリＩＣ３６が搭載され、かつ半導体イメージセンサ３４の表面から取り出された電極パッド４５に接続された金属細線（ボンディングワイヤ）４４とガラス基板３３に形成された配線パターン３２を介して半導体イメージセンサ３４とＤＳＰ３５、メモリＩＣ３６とが電気的に接続される。このような構成により、画像処理機能を付加しても半導体イメージセンサ・モジュール３１のサイズを超小型化することができる。   In the semiconductor image sensor module 34 according to the present embodiment, a DSP 35 and a memory IC 36 which are signal processing chips for processing an image signal output from the semiconductor image sensor 34 are mounted on a glass substrate 33 which is a transparent substrate. The semiconductor image sensor 34, the DSP 35, and the memory IC 36 are connected to each other through a fine metal wire (bonding wire) 44 connected to the electrode pad 45 taken out from the surface of the semiconductor image sensor 34 and a wiring pattern 32 formed on the glass substrate 33. Are electrically connected. With such a configuration, even if an image processing function is added, the size of the semiconductor image sensor module 31 can be miniaturized.

上記実施の形態では、半導体イメージセンサ３４として、受光面側に集光機能をもつオンチップマイクロレンズを形成した半導体イメージセンサを適用し、直接オンチップマイクロレンズとガラス基板３３が接触しないように、窓枠スペーサ３７を介して半導体イメージセンサ３４とガラス基板３３とを固定して構成した。しかし、オンチップマイクロレンズを形成しない半導体イメージセンサを適用することも可能である。このときには、窓枠スペーサ３７を省略して直接半導体イメージセンサ３４とガラス基板３３とを接着剤により固定するように構成することができる。なお、オンチップマイクロレンズを省略した半導体イメージセンサを、窓枠スペーサ３７を介して配置することもできる。   In the above embodiment, as the semiconductor image sensor 34, a semiconductor image sensor in which an on-chip microlens having a condensing function is formed on the light receiving surface side is applied, and the on-chip microlens and the glass substrate 33 are not in direct contact with each other. The semiconductor image sensor 34 and the glass substrate 33 are fixed via a window frame spacer 37. However, it is also possible to apply a semiconductor image sensor that does not form an on-chip microlens. At this time, the window frame spacer 37 can be omitted and the semiconductor image sensor 34 and the glass substrate 33 can be directly fixed by an adhesive. A semiconductor image sensor in which the on-chip microlens is omitted can also be arranged via the window frame spacer 37.

半導体イメージセンサ３４として裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像素子を用いるときは、カラー撮像に適した裏面照射型の半導体イメージセンサ・モジュールを提供することができる。   When a back-illuminated CMOS solid-state imaging device is used as the semiconductor image sensor 34, a back-illuminated semiconductor image sensor module suitable for color imaging can be provided.

上例の半導体イメージセンサ・モジュール３１では、半導体イメージセンサ３４として裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像素子を用いたが、その他、裏面照射型のＣＣＤ固体撮像素子を用いて構成することもできる。   In the semiconductor image sensor module 31 in the above example, a back-illuminated CMOS solid-state image sensor is used as the semiconductor image sensor 34. Alternatively, a back-illuminated CCD solid-state image sensor can be used.

裏面照射型のＣＣＤ固体撮像素子の場合も、薄膜化された半導体基板の表面（第１の主面）側に電荷転送レジススタを形成し、半導体基板の裏面（第２の主面）側を受光面とした光電変換部を形成するフォトダイオードを形成して構成さる。また、半導体基板の表面側に層間絶縁膜を介して貼り合せた例えばシリコン基板による支持基板の表面上に転送電極に接続された電極パッドが形成され、この電極パッドとＣＣＤ固体撮像素子がマウントされた透明基板上の配線パターンのパッド部とがワイヤボンディングで接続される。   Also in the case of a back-illuminated CCD solid-state imaging device, a charge transfer register is formed on the surface (first main surface) side of the thinned semiconductor substrate, and the back surface (second main surface) side of the semiconductor substrate is received. A photodiode is formed to form a photoelectric conversion portion as a surface. In addition, an electrode pad connected to the transfer electrode is formed on the surface of the support substrate made of, for example, a silicon substrate, which is bonded to the surface side of the semiconductor substrate via an interlayer insulating film, and this electrode pad and the CCD solid-state imaging device are mounted. The pad portion of the wiring pattern on the transparent substrate is connected by wire bonding.

本発明に係る半導体イメージセンサ・モジュールの一実施の形態を示す要部の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the principal part which shows one Embodiment of the semiconductor image sensor module which concerns on this invention. 図１の半導体イメージセンサ・モジュールの組み立て状態の斜視図である。It is a perspective view of the assembly state of the semiconductor image sensor module of FIG. 本発明に係る半導体イメージセンサ・モジュールの一実施の形態を示す完成図である。It is a completion figure which shows one Embodiment of the semiconductor image sensor module which concerns on this invention. 図１の半導体イメージセンサ・モジュールのＡーＡ線上の断面図である。It is sectional drawing on the AA line of the semiconductor image sensor module of FIG. 本発明の半導体イメージセンサ・モジュールに適用される裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像素子の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the backside illumination type CMOS solid-state image sensor applied to the semiconductor image sensor module of this invention. 従来の半導体イメージセンサ・モジュールの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional semiconductor image sensor module. 従来の半導体イメージセンサ・モジュールの他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the conventional semiconductor image sensor module.

符号の説明Explanation of symbols

３１・・半導体イメージセンサ・モジュール、３２・・配線パターン、３２ａ・・端子部、３３・・透明基板、３４・・半導体イメージセンサ、３４ａ・・受光面、３５・・デジタル信号処理回路、３６・・メモリＩＣ、３７・・窓枠スペーサ、４１〔４１１、４１２、４１３〕、４３・・オンチップマイクロレンズ、５１・・薄膜化された半導体基板、５１ａ・・表面、５１ｂ・・裏面、５２・・層間絶縁膜、５３・・多層配線、５４・・多層配線層、ＰＤ・・フォトダイオード、Ｔｒ・・ＭＯＳトランジスタ、５５・・支持基板、５６・・導電プラグ、５７・・パシベーション膜、５８・・カラーフィルタ   31..Semiconductor image sensor module, 32..Wiring pattern, 32a..Terminal part, 33..Transparent substrate, 34..Semiconductor image sensor, 34a..Light receiving surface, 35..Digital signal processing circuit, 36. · Memory IC, 37 ·· Window frame spacer, 41 [411, 412, 413], 43 · · On-chip micro lens, 51 · · Thinned semiconductor substrate, 51a · · Front, 51b · · Back, 52 · · Interlayer insulation film 53 Multilayer wiring 54 Multilayer wiring layer PD Photodiode Tr MOS transistor 55 Support substrate 56 Conductive plug 57 Passivation film 58・ Color filter

Claims (6)

半導体基板の第１の主面側に信号電荷を読み出す手段の形成領域を有し、前記半導体基板の第１の主面と反対側の第２の主面を光入射面として当該第１の主面から第２の主面に至るように形成された光電変換領域を有する半導体イメージセンサを少なくとも具備し、
前記半導体イメージセンサが透明基板上に、該半導体イメージセンサの第２の主面と該透明基板とが対向するように固定されると共に、
前記半導体イメージセンサと前記透明基板との間に窓枠スペーサが挟持され、
前記半導体イメージセンサの第１の主面側の面上に支持基板が貼り合わせられ、
前記支持基板を貫通する導電プラグに接続するように当該支持基板の表面上に電極パッドが形成された
半導体イメージセンサ・モジュール。 The first main surface side of the semiconductor substrate has a formation region for reading signal charges, and the second main surface opposite to the first main surface of the semiconductor substrate is used as the light incident surface. At least a semiconductor image sensor having a photoelectric conversion region formed so as to extend from the surface to the second main surface ;
Wherein the semiconductor image sensor is a transparent substrate, and a second major surface and the transparent substrate of the semiconductor image sensor is fixed so as to face Rutotomoni,
A window frame spacer is sandwiched between the semiconductor image sensor and the transparent substrate,
A support substrate is bonded to the first main surface side surface of the semiconductor image sensor,
A semiconductor image sensor module, wherein an electrode pad is formed on a surface of the support substrate so as to be connected to a conductive plug penetrating the support substrate. 前記半導体イメージセンサの第２の主面側の面上にオンチップマイクロレンズを設けた
請求項１記載の半導体イメージセンサ・モジュール。 An on-chip microlens is provided on the second main surface side of the semiconductor image sensor.
The semiconductor image sensor module according to claim 1 . 前記電極パッドと前記透明基板に形成された導電パターンとが電気的に接続されている
請求項１または２に記載の半導体イメージセンサ・モジュール。 The electrode pad and the conductive pattern formed on the transparent substrate are electrically connected.
The semiconductor image sensor module according to claim 1 . 前記電極パッド上にバンプが設けられた
請求項１または２に記載の半導体イメージセンサ・モジュール。 Bumps were provided on the electrode pads
The semiconductor image sensor module according to claim 1 . 前記透明基板上に、前記半導体イメージセンサから出力された画像信号を処理する信号処理チップが搭載され、
かつ前記半導体イメージセンサの前記電極パッドに接続された接続手段と前記透明基板に形成された導電パターンとを介して、前記半導体イメージセンサと前記信号処理チップとが電気的に接続されている
請求項１または２に記載の半導体イメージセンサ・モジュール。 A signal processing chip for processing an image signal output from the semiconductor image sensor is mounted on the transparent substrate,
In addition, the semiconductor image sensor and the signal processing chip are electrically connected via connection means connected to the electrode pads of the semiconductor image sensor and a conductive pattern formed on the transparent substrate.
The semiconductor image sensor module according to claim 1 . 前記半導体イメージセンサが裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像素子である
請求項１または２に記載の半導体イメージセンサ・モジュール。 The semiconductor image sensor is a back-illuminated CMOS solid-state image sensor.
The semiconductor image sensor module according to claim 1 .
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