KR20080106081A - 반도체 장치 및 그것을 구비한 광학 장치용 모듈 - Google Patents
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Abstract
고체 촬상 소자(2)와 덮개부(4) 사이에 중공부(9)가 형성되고, 접착부(5)에 중공부(9)로부터 외부로 통하는 통기로(7)가 형성된 고체 촬상 장치(1)에 있어서, 고체 촬상 소자(2)의 신호 처리를 행하는 신호 처리부(8)를 피해서 접착부(5)를 형성한다. 이것에 의해, 반도체 소자를 덮는 덮개부로의 결로의 발생을 방지하면서, 반도체 소자의 신호 처리부에 발생되는 노이즈를 저감할 수 있다.
반도체 장치, 광학 장치용 모듈
Description
본 발명은 반도체 소자의 신호 처리를 행하는 신호 처리부에 발생되는 노이즈를 저감한 반도체 장치 및 그 반도체 장치를 구비한 광학 장치용 모듈에 관한 것이다.
종래, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서, 및 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등의 광 신호를 전기 신호로 변환하는 수광 반도체 장치는 세라믹스 또는 플라스틱 등을 이용한 중공 패키지 내에 반도체 소자 등을 밀봉 상태로 패키지한 것으로, 외부로부터 습기 및 더스트 등이 침입하지 않는 구조로 되어 있다.
도 6은 종래의 수광 반도체 장치의 일례인 고체 촬상 장치의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다. 이 고체 촬상 장치(100)는 기대가 되는 회로 기판(101), 회로 기판(101) 상에 설치된 고체 촬상 소자(수광 소자)(102), 및, 회로 기판(101) 상에 접착부(103)를 통해서 고체 촬상 소자(102)를 덮도록 부착된 덮개체(104)를 구비한 구성이다. 고체 촬상 장치(100)는 덮개체(104)의 내부가 공동으로 된 중공 패키지를 구성하고 있고, 고체 촬상 소자(102)는 덮개체(104)의 내부에 배치되게 된다. 덮개체(104)의 내부에는 고체 촬상 소자(102)와 대향하도록 투광성의 덮개부(105)가 배치된다. 투광성의 덮개부(105)는 접착부(106)를 통해서 덮개체(104)에 부착되어 있다. 투광성의 덮개부(105)와 회로 기판(101)(고체 촬상 소자(102)) 사이에는 공간(S)이 형성되어 있다. 회로 기판(101)은 세라믹스 또는 유리 에폭시 등으로 이루어지고, 회로 기판(101)과 고체 촬상 소자(102)는 서로 본딩 와이어(107)를 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 덮개체(104)는 중앙 내부에 렌즈 배럴(108)을 유지하고 있고, 렌즈 배럴(108)은 내부에 위치 맞춤된 렌즈(109)를 유지하고 있다.
도 6의 고체 촬상 장치(100)는 회로 기판(101) 상에 접착부(103)를 통해서 덮개체(104)가 배치되고, 덮개체(104)의 내부에 고체 촬상 소자(102)를 수용하는 구성으로 되어 있다. 이 때문에, 고체 촬상 장치(100)를 소형화하는 것이 곤란했다.
그래서, 특허문헌 1에는 보다 소형화가 가능한 고체 촬상 장치가 개시되어 있다. 도 7은 특허문헌 1의 고체 촬상 장치의 단면도이다. 이 고체 촬상 장치(200)는 고체 촬상 소자(202) 상에 접착부(203)를 통해서 투광성의 덮개부(205)가 접착된 구성이다. 또한, 덮개부(205)의 표면이 노출되도록 고체 촬상 소자(202) 및 투광성의 덮개부(205)가 통기성을 가진 수지로 이루어지는 몰드 수지(207)에 의해 몰딩되어 있다. 그리고, 몰드 수지(207) 상에 접착부(도시 생략)를 통해서 렌즈(206)를 유지한 렌즈 배럴(208)이 접착된다. 고체 촬상 장치(200)에서는 렌즈 배럴(덮개 체)(208)의 내부에 고체 촬상 소자(202)를 수용할 필요가 없으므로, 고체 촬상 장치(100)에 비해서 보다 소형화가 가능하게 된다.
여기서, 도 7의 고체 촬상 장치(200)에서는 고체 촬상 소자(202)와 투광성의 덮개부(205) 사이에 중공부(209)가 형성된다. 이 중공부(209)는 밀폐된 공간이기 때문에 덮개부(205)의 내면에 결로가 생기는 경우가 있다.
그래서, 특허문헌 2에는 이러한 결로의 발생의 방지 대책으로서 통기로를 구비한 고체 촬상 장치가 개시되어 있다. 도 8은 특허문헌 2의 고체 촬상 장치(300)의 부분 구성을 나타내는 평면도(상면도)이고, 도 9는 도 8의 고체 촬상 장치(300)의 C-C 화살표 방향으로 바라본 단면도이다. 도 9과 같이, 특허문헌 2의 고체 촬상 장치(300)는 고체 촬상 소자(302)와 투광성의 덮개부(305) 사이에 중공부(309)가 형성되어 있기 때문에 덮개부(305)의 내면에 결로가 생기는 경우가 있다. 그래서, 고체 촬상 소자(302)와 투광성의 덮개부(305)를 접착하는 접착부(303)에 결로 발생의 방지 대책으로서 통기로가 형성된다.
구체적으로는, 도 8과 같이, 고체 촬상 장치(300)에서는 중공부(309)로부터 외부로 통하는 통기로(311)가 형성되어 있다. 접착부(303)의 영역은 투광성의 덮개부(305)보다 넓게 되어 있고, 통기로(311)는 덮개부(305) 외측의 접착부(303)에 형성되어 있다. 이 통기로(311)에 의해 고체 촬상 소자(302) 표면의 환경은 외기와 동일하게 되기 때문에, 덮개부(305)에 결로가 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 이 통기로(311)는 복잡한 형상으로 되어 있고, 통기로(311)로부터 중공부(309)로의 물의 침입을 방지하는 역할도 하고 있다.
그러나, 특허문헌 2의 구성에서는 고체 촬상 소자로 수광한 광 신호를 전기 신호로 변환할 때에 원인 불명의 노이즈가 발생되고, 그 노이즈가 원인이 되어 화면 상에 띠형상으로 명암의 차가 발생되는 것이 본 발명자 등에 의해 명확하게 되었다.
[특허문헌 1] 일본 공개 특허 공보 「특허 공개 2004-296453호 공보(2004년 10월 21일 공개)」
[특허문헌 2] 일본 공개 특허 공보 「특허 공개 2005-322809호 공보(2005년 11월 17일 공개)」
그래서, 본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적은 반도체 소자를 덮는 덮개부에 있어서의 결로의 발생을 방지하면서, 반도체 소자의 신호 처리부에 발생되는 노이즈를 저감하는 것이 가능한 반도체 장치 및 그것을 구비한 광학 장치용 모듈을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들이 예의 검토한 결과, 특허문헌 2의 고체 촬상 장치에 발생되는 노이즈의 원인이 접착부인 것을 찾아내어 본 발명을 완성하게 되었다.
즉, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 반도체 장치는 반도체 소자, 반도체 소자를 덮는 덮개부, 반도체 소자와 덮개부를 접착하는 접착부, 및 반도체 소자의 신호 처리를 행하는 신호 처리부를 구비하고, 반도체 소자와 덮개부 사이에 중공부가 형성되어 있고, 접착부에 중공부로부터 외부로 통하는 통기로가 형성된 반도체 장치로서,
접착부가 신호 처리부의 전체를 덮도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의하면, 중공부로부터 외부로 통하는 통기로가 형성되어 있기 때문에, 덮개부로의 결로의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기 구성에 의하면, 신호 처리부의 전체(전체 영역)가 접착부에 덮여진다. 이것에 의해, 신호 처리부에 부분적으로 접착부가 영향을 줄 일은 없다. 즉, 신호 처리부의 신호 처리 전체에 접착부가 영향을 미친다. 따라서, 신호 처리부에 발생되는 노이즈를 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 반도체 장치는, 상기 목적을 달성하기 위하여, 반도체 소자, 반도체 소자를 덮는 덮개부, 반도체 소자와 덮개부를 접착하는 접착부, 및 반도체 소자의 신호 처리를 행하는 신호 처리부를 구비하고, 반도체 소자와 덮개부 사이에 중공부가 형성되어 있고, 접착부에 중공부로부터 외부로 통하는 통기로가 형성된 반도체 장치로서,
접착부가 신호 처리부를 피해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의하면, 중공부로부터 외부로 통하는 통기로가 형성되어 있기 때문에, 덮개부로의 결로의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 신호 처리부의 전체 영역(전체)을 덮는 경우보다 통기로의 영역을 넓게 할 수 있기 때문에 결로의 방지 효과를 높일 수 있다. 또한, 접착부의 사용량을 삭감할 수도 있다.
또한, 상기 구성에 의하면, 접착부가 신호 처리부를 회피하도록 형성되어 있다. 즉, 신호 처리부의 전체 영역에 걸쳐 접착부가 형성되지 않는다. 이것에 의해, 신호 처리부의 신호 처리에 접착부가 영향을 미치지 않는다. 따라서, 신호 처리부에 발생되는 노이즈를 저감할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 각 반도체 장치에 의하면, 덮개부로의 결로의 발생을 방지하면서, 반도체 소자의 신호 처리부에 발생되는 노이즈를 저감할 수 있다.
본 발명의 광학 장치용 모듈은 상기 어느 하나의 반도체 장치에 있어서 덮개부가 투광성을 갖고, 반도체 소자가 상기 덮개부를 투과한 광을 전기 신호로 변환하는 수광 소자가 복수개 배열된 유효 화소 영역을 갖는 고체 촬상 소자이고, 상기 접착부가 유효 화소 영역을 피해서 형성된 본 발명의 반도체 장치와, 상기 반도체 소자에 외부 광을 안내하는 렌즈 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의하면, 본 발명의 반도체 장치의 일형태인 고체 촬상 장치를 내장하고 있기 때문에, 반도체 소자를 덮는 덮개부에 있어서의 결로의 발생을 방지하면서, 반도체 소자(고체 촬상 소자)의 신호 처리부에 발생되는 노이즈를 저감하는 것이 가능한 광학 장치용 모듈을 실현할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적, 특징, 및 우수한 점은 이하에 나타내는 기재에 의해 충분히 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 이점은 첨부 도면을 참조한 다음 설명으로 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 이하에서는 본 발명의 반도체 장치가 반도체 소자로서 고체 촬상 소자를 구비하는 고체 촬상 장치일 경우에 대해서 설명한다.
〔실시형태1〕
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시형태 1에 따른 고체 촬상 장치(반도체 장치)(1)의 개략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 1은 고체 촬상 장치(1)의 주면(한면)을 그 상부로부터 바라본 평면도(상면도), 도 2는 도 1의 고체 촬상 장치(1)의 A-A 화살표 방향으로 바라본 단면도이다.
고체 촬상 장치(1)는 고체 촬상 소자(반도체 소자)(2)와, 덮개부(4)와, 고체 촬상 소자(2) 및 덮개부(4)를 접착하는 접착부(5)와, 고체 촬상 소자(2)의 신호 처리를 행하는 신호 처리부(8)를 주요 구성으로 하고 있다.
고체 촬상 소자(2)는 반도체 회로가 형성된 반도체 기판(예컨대 실리콘 단결정 기판)이 평면으로 바라봐서 직사각형 형상으로 형성된 것이다. 고체 촬상 소자(2)는 예컨대, CCD(charge-coupled device) 이미지 센서, CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서, VMIS 이미지 센서(Threshold Voltage Modulation Image Sensor)이다. 고체 촬상 소자(2)에는 복수의 수광 소자(화소)가 매트릭스상으로 배치된 유효 화소 영역(3)이 형성되어 있다. 유효 화소 영역(3)은 고체 촬상 소자(2)의 주면(표면)의 중앙부에 평면으로 바라봐서 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 또한, 수광 소자는 유효 화소 영역(3)에 결상된 피사체상(덮개부(4)를 투과한 광)을 전기 신호로 변환한다.
덮개부(4)는 투광성 재료(예컨대 유리)로 이루어지고, 적어도 유효 화소 영역(3)을 덮도록 고체 촬상 소자(2)와 대향해서 배치되어 있다. 또한, 고체 촬상 소자(2)(유효 화소 영역(3))와 덮개부(4)는 서로 접촉하지 않는다. 또한, 덮개부(4)의 사이즈는 고체 촬상 소자(2)보다 작다. 이와 같이, 덮개부(4)는 고체 촬상 소자(2)의 주면에 대향해서 적어도 유효 화소 영역(3)을 덮도록 배치되어 있기 때문에, 유효 화소 영역(3)을 외부로부터 보호하는 것이 가능하게 된다. 즉, 유효 화소 영역(3)을 외부의 습기, 더스트(먼지, 절삭 부스러기) 등으로부터 보호하는 것이 가능하게 된다.
접착부(5)는 유효 화소 영역(3) 및 덮개부(4) 사이의 광로를 차단하지 않도록(촬상에 지장이 없도록) 유효 화소 영역(3)의 주위에 평면으로 바라봐서 직사각형 환상으로 형성되어 있다. 접착부(5)는, 도 2와 같이, 유효 화소 영역(3) 및 덮 개부(4) 사이에 중공부(공간)(9)가 형성되도록 고체 촬상 소자(2)와 덮개부(4)를 접착한다. 즉, 덮개부(4) 및 접착부(5)는 고체 촬상 소자(2)를 덮는 덮개체를 구성한다. 접착부(5)에는, 후술하는 바와 같이, 중공부(9)로부터 외부로 통하는 통기로(7)가 형성되어 있다.
이와 같이, 접착부(5)는, 덮개부(4) 및 유효 화소 영역(3) 사이의 광로를 차단하지 않는 영역에 형성되어 있다. 따라서, 광 신호의 수광 효율을 저감시키는 일 없이 접착부(5) 및 통기로(7)를 형성하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 접착부(5)는, 예컨대, 자외선 경화 수지 등의 감광성 접착제를 포함하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 포토리소그래피 기술을 적용해서 고정밀도의 형상을 갖고, 고정밀도로 위치 맞춤된 통기로(7)를 갖는 접착부(5)를 형성할 수 있다. 또한, 이러한 패턴 정밀도가 높은 접착부(5)를 한번에 다수개 형성할 수 있다.
신호 처리부(8)는 고체 촬상 소자(2)의 신호 처리를 행하는 신호 처리 회로부이다. 구체적으로는, 신호 처리부(8)는 고체 촬상 소자(2)의 동작을 제어하고, 고체 촬상 소자(2)로부터 출력된 신호를 적절히 처리해서 필요한 신호를 생성하는 제어부(화상 처리 장치)로서 기능한다. 예컨대, 신호 처리부(8)는 유효 화소 영역(3)의 수광 소자에 의해 변환된 전기 신호를 증폭 처리하고, 그 전기 신호를 아날로그 신호로서 출력하는 증폭 회로부(아날로그 신호 회로부), 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환 처리 회로부, 고체 촬상 소자(2)의 동작을 제어하는 DSP(digital signal processor), 프로그램에 따라 각종 연산 처리를 행하는 CPU, 그 프로그램을 저장하는 ROM, 각 처리 과정의 데이터 등을 저 장하는 RAM 등의 전자부품을 구비하고 있다. 그리고, 이들 전자부품에 의해 고체 촬상 장치(1) 전체가 제어된다.
본 실시형태에서는, 신호 처리부(8)는 유효 화소 영역(3)에 인접해서 배치되어 있고, 신호 처리부(8)가 형성된 영역에 접착부(5)는 형성되어 있지 않다. 즉, 접착부(5)는 신호 처리부(8)를 피해서 형성되어 있다. 이 때문에, 신호 처리부(8)는 접착부(5)로부터는 노출되어 있다.
또한, 고체 촬상 장치(1)에서는, 접착부(5)(덮개부(4))와 고체 촬상 소자(2) 주면의 외주 끝(칩 끝) 사이에는 고체 촬상 소자(2)와 외부 회로(도면에 나타내지 않음)를 접속하기 위한 단자로서 본딩 패드(6)가 복수개 배치되어 있다. 본딩 패드(6)는 덮개부(4)로 덮여져 있지 않다. 이 때문에, 덮개부(4)의 평면 치수(사이즈)는 고체 촬상 소자(2)의 평면 치수(사이즈)보다 작게 형성되어 있어 고체 촬상 소자(2)의 소형화가 도모되도록 되어 있다.
고체 촬상 장치(1)는 덮개부(4)를 통해서 외부로부터의 광을 내부에 거둬들이고, 고체 촬상 소자(2)의 유효 화소 영역(3)에 배치된 수광 소자에 의해 이미지 화상을 수광한다. 고체 촬상 장치(1)는 유효 화소 영역(3) 및 덮개부(4) 사이에 중공부(9)가 형성되어 있기 때문에, 덮개부(4)를 투과한 외부로부터의 광은 그대로 유효 화소 영역(3)에 입사되게 되어 광로 도중에서의 광 손실이 생길 일이 없다.
여기서, 상술한 바와 같이, 고체 촬상 장치(1)에서는 고체 촬상 소자(2)와 투광성의 덮개부(4) 사이에 중공부(9)가 형성되어 있기 때문에, 덮개부(4)의 내면에 결로가 생기는 경우가 있다. 그래서, 고체 촬상 소자(2)와 투광성의 덮개부(4) 를 접착하는 접착부(5)에 결로 발생의 방지 대책으로서 통기로(7)가 형성되어 있다. 통기로(7)는 중공부(9)로부터 외부로 통하도록 접착부(5)에 형성되어 있다.
특허문헌 2의 고체 촬상 장치(300)(도 8 참조)에도 통기로(311)가 형성되어 있다. 그러나, 중공부(309)로의 물 및 이물의 침입의 방지 효과를 높이기 위해서 통기로(311)의 형상이 복잡하게 된다. 또한, 고체 촬상 장치(300)에 발생되는 노이즈 대책은 전혀 세워져 있지 않다.
본 발명자들은 특허문헌 2의 고체 촬상 장치(300)에 발생되는 노이즈의 원인에 대해서 예의 검토했다. 그 결과, 신호 처리부가 부분적으로 접착부에 덮여져 있는 것이 노이즈의 원인인 것을 판명하였다. 즉, 접착부가 신호 처리부를 덮는 영역과 덮지 않는 영역이 존재하기 때문에, 접착부의 유전율이 신호 처리부의 처리에 영향을 미쳐서 화면 상에 노이즈로 되어 표시되는 것을 판명하였다.
그래서, 본 실시형태의 고체 촬상 장치(1)에서는 접착부(5)가 신호 처리부(8)를 피해서 형성되어 있다. 즉, 신호 처리부(8)의 전체 영역에 걸쳐서 접착부(5)가 형성되지 않는다. 이것에 의해, 신호 처리부(8)의 신호 처리에 접착부(5)가 영향을 미치지 않는다. 따라서, 신호 처리부(8)에 발생되는 노이즈를 저감할 수 있다. 그 때문에, 접착부(5)의 유전율이 신호 처리부(8)에 영향을 주고, 화면 상에 노이즈로 되어 표시되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 고체 촬상 장치(1)에서는 신호 처리부(8) 중에서도 아날로그 신호 회로부, 특히 수광 소자에 의해 변환된 전기 신호를 증폭 처리하는 증폭 회로부로의 노이즈의 영향이 크다. 따라서, 고체 촬상 장치(1)에서는 적어도 아날로그 신호 회로부, 특히 증폭 회로부를 피해서 접착부(5)를 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 신호 처리부(8)를 회피해서 접착부(5)를 형성하면, 노이즈가 발생되기 쉬운 아날로그 신호 회로부 및 증폭 회로부의 노이즈를 저감할 수 있다. 또한, 접착부(5)는 노이즈의 영향이 특히 큰 아날로그 신호 회로부 및 증폭 회로부를 적어도 회피하도록 형성하면 된다.
여기서, 통기로(7)에 대해서 상세하게 설명한다. 통기로(7)는 중공부(9)로부터 고체 촬상 장치(1)의 외부로 통하고 있어 덮개부(4)의 내부의 결로를 방지하는 것이다. 통기로(7)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니고, 접착부(5)의 형상에 따라 임의로 설정할 수 있다.
본 실시형태의 고체 촬상 장치(1)에서는, 통기로(7)는 중공부(9)로 통하는 제 1 개구 단부(7a)와, 외부로 통하는 제 2 개구 단부(7b)와, 제 1 개구 단부(7a) 및 제 2 개구 단부(7b) 사이에 설치되어 물을 포착하는 포착부(7c)를 갖는 구성으로 되어 있다. 이와 같이, 통기로(7)가 갖는 제 1 개구 단부(7a) 및 제 2 개구 단부(7b)는 각각 접착부(5)의 중공부(9)측 및 외부측에 설치되어 있고, 통기로(7)의 제 1 개구 단부(7a) 및 제 2 개구 단부(7b) 사이에 통기로(7) 내의 물을 포착하는 포착부(7c)가 존재한다. 따라서, 다이싱 공정 이후의 제조 공정에 있어서 외부로부터 제 2 개구 단부(7b)를 통해서 물 또는 물과 함께 이물이 침입했더라도 물 및 이물을 포착부(7c)에서 포착하는(멈추게 하는) 것이 가능하게 된다.
또한, 고체 촬상 장치(1)에서는 제 2 개구 단부(7b)가 접착부(5)를 관통하는 일 없이 도중에 차단되어 있다. 이것에 의해, 제 2 개구 단부(7b)가 접착부(5)를 관통하고 있는 경우보다 물 및 이물의 침입의 방지 효과를 높이는 것이 가능하게 된다.
또한, 고체 촬상 장치(1)에서는 제 1 개구 단부(7a) 및 제 2 개구 단부(7b)가 모두 포착부(7c)에 돌출된 돌출 벽(7d)을 갖고 있다. 따라서, 돌출 벽(7d)의 길이분만큼 제 2 개구 단부(7b)의 로 길이가 연장되고, 다이싱 공정시에 있어서 외부로부터 제 2 개구 단부(7b)를 통해서 물이 보다 침입하기 어려운 구조로 된다. 또한, 가령 포착부(7c)에 물이 침입한 경우에도 포착부(7c)에 포착한 물이 포착부(7c)의 내벽을 전달해서 제 1 개구 단부(7a)에 도달되는 것을 방지하고, 포착부(7c)로부터 제 1 개구 단부(7a)를 통해서 중공부(9)로 물이 침입하기 어려워진다.
또한, 고체 촬상 장치(1)에서는, 접착부(5)는 평면으로 바라봐서 직사각형 환상이고, 통기로(7)는 접착부(5)의 1변(5a)을 따라 형성되어 있다. 이와 같이 접착부(5)를 직사각형 환상으로 하면, 접착부(5)의 레이아웃 설계를 간이하게 행할 수 있다. 또한, 통기로(7)를 접착부(5)의 1변(5a)을 따라 형성하고 있기 때문에, 통기로(7)를 형성하는 영역(또는 포착부(7c))을 용이하게 확보할 수 있다. 또한, 통기로(7)를 접착부(5)의 1변(5a)만을 따라 형성하면, 고체 촬상 장치(1)의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 도 1의 고체 촬상 장치(1)에서는 접착부(5)가 신호 처리부(8)를 회피해서 형성되어 있다. 그러나, 접착부(5)가 신호 처리부(8)의 전체를 덮도록 형성해도 된다. 도 3은 접착부(5)가 신호 처리부(8)의 전체 영역을 덮은 고체 촬상 장 치(10)의 상면도이다. 고체 촬상 장치(10)도 도 1의 고체 촬상 장치(1)와 동일한 효과가 얻어진다. 즉, 고체 촬상 장치(1)에서는 신호 처리부(8)의 전체(전체 영역)가 접착부(5)에 덮여진다. 이것에 의해, 신호 처리부(8)에 부분적으로 접착부(5)가 영향을 주는 일은 없다. 즉, 신호 처리부(8)의 신호 처리 전체에 접착부(5)가 영향을 끼친다. 따라서, 신호 처리부(8)에 발생되는 노이즈를 저감할 수 있다.
또한, 접착부(5)는 도 1과 같이 신호 처리부(8)를 피해서 형성하거나, 또는, 도 3과 같이 신호 처리부(8)의 전체를 덮도록 형성하면, 그 형상은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예컨대, 특허문헌 2를 참고로 해서 여러가지의 형상으로 설정할 수 있다.
여기서, 고체 촬상 장치(10)의 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다. 도 4는 고체 촬상 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다. 고체 촬상 장치(10)는 고체 촬상 소자(2) 상에 주지의 포토리소그래피 기술을 이용하여 패턴 형성(패터닝)을 행함으로써 반도체 웨이퍼(20)의 각 고체 촬상 소자(2) 상에 통기로(7)의 형상을 갖는 접착부(5)를 형성하고, 덮개부(4)를 접착함으로써 제조할 수 있다. 패터닝을 행하면, 반도체 웨이퍼(20)의 각 고체 촬상 소자(2)에 대하여 동시에 다수개의 접착부(5) 및 통기로(7)를 형성할 수 있다.
구체적으로는, 도 4의 상단은 반도체 웨이퍼(20)에 형성된 고체 촬상 소자(2)의 주면(유효 화소 영역(3)을 갖는 평면)에 있어서 유효 화소 영역(3) 주위의 적절한 영역에 미리 형성된 덮개부(4)가 접착부(5)를 통해서 접착된 상황을 나타내는 도면이다. 개개의 덮개부(4)는 고체 촬상 소자(2)의 한면에 있어서 유효 화소 영역(3) 주위의 영역에 적절히 위치 맞춤한 후, 접착부(5)에 이용한 접착제의 성질에 따라 적외선 조사 또는 열경화 등의 적절한 방법을 이용하여 접착된다.
도 4의 하단은 도 4의 상단의 B-B선에 있어서의 단면도이다. 접착부(5)는 유효 화소 영역(3) 및 덮개부(4) 사이에 형성되는 중공부(9)의 외주부를 포위하는 구성으로 함으로써, 더스트의 침입 부착 및 스크래치 등에 의한 유효 화소 영역(3)에서의 불량의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 접착부(5)에 통기로(7)를 형성함으로써 사용환경하에서 중공부(9)에 침입한 습기 또는 중공부(9)에 발생된 습기를 외부로 배출할 수 있다. 덮개부(4)의 접착(접착부(5)의 형성)은 유효 화소 영역(3) 이외의 영역에 있어서 하는 것이므로, 유효 화소 영역(3)으로의 물리적 스트레스를 배제할 수 있다.
덮개부(4)가 접착된 고체 촬상 소자(2)는 분할선(20a)에 있어서 적절히 다이싱(분할)되어 반도체 웨이퍼(20)로부터 분리되어서 고체 촬상 장치(10)가 형성된다. 덮개부(4)가 접착된 고체 촬상 소자(2)는 그 접착에 이용하는 접착부(5)에 다이싱 공정시에 외부로부터 중공부(9)로의 물의 침입을 저지하는 구조의 통기로(7)를 가지므로, 유효 화소 영역(3)에 물과 함께 절삭 부스러기 등의 이물이 더스트로서 부착되는 것을 방지할 수 있고, 유효 화소 영역(3)의 표면에 손상이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 고체 촬상 장치(10)의 설명은 일례이며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 고체 촬상 장치(10)는 접착부(5)의 형상을 제외하고, 특허문헌 2의 제조 방법과 마찬가지로 하여 제조할 수 있다.
본 실시형태의 고체 촬상 장치(1)는, 예컨대, 광학 장치용 모듈로서 적용할 수 있다. 도 5는 본 발명의 광학 장치용 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다. 광학 장치용 모듈(30)은 예컨대 카메라 모듈이고, 배선 기판(40) 상에 상술한 고체 촬상 장치(1)가 적재되어 있음과 아울러, 렌즈 유닛(50)이 덮개부(4)와 대향하도록 접착부(53)를 통해서 설치되어 있다. 또한, 고체 촬상 장치(1)와 렌즈 유닛(50)은 몰드 수지(60)에 의해 몰딩되어 있다.
배선 기판(40)은 프린트 기판, 세라믹 기판 등으로 구성된다. 렌즈 유닛(50)은 외부로부터의 광을 고체 촬상 소자(2)에 안내하기 위한 것이고, 렌즈(51)와, 내부에 렌즈(51)를 유지하는 렌즈 홀더(통체, 광로 획정기, 또는 렌즈 배럴로도 바꿔 말할 수 있다)(52)가 장착된다. 또한, 배선 기판(40) 상에는 도시하지 않은 디지털 시그널 프로세서(DSP라고 함) 등이 적재된다. 또한, 고체 촬상 소자(2)와 배선 기판(40)은 본딩 와이어(41)에 의해 서로 전기적으로 접속된다.
광학 장치용 모듈(30)은 덮개부(4)에 의해 유효 화소 영역을 보호한 고체 촬상 소자(2)가 실장되어 있다. 이 때문에, 광학 장치용 모듈(30)의 제조에 있어서 고체 촬상 소자(2)를 실장한 이후의 공정에서는 고체 촬상 소자(2)의 유효 화소 영역 표면에 더스트가 부착될 일이 없으므로, 크린 정도가 낮은 생산 환경하에서도 제조가 가능하게 된다. 따라서, 수율의 향상, 공정의 간략화 및 저가격화가 가능한 광학 장치용 모듈 및 그 제조 방법을 실현할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 반도체 소자의 일례로서 고체 촬상 소자를 반도체 장치의 일례로서 고체 촬상 장치를 이용했지만, 고체 촬상 장치 대신에 반도체 소 자로서 반도체 레이저 소자를 이용하고, 전기 입력을 광으로 변환하는 반도체 레이저 장치를 반도체 장치로서 적용해도 된다. 또한 투광성의 덮개부(4) 대신에 투광성을 가지지 않은 재료로 이루어지는 덮개부를 이용해도 된다.
이상과 같이, 본 발명의 반도체 장치는 신호 처리부의 전체 영역을 덮도록, 또는, 신호 처리부를 회피해서 접착부가 형성되어 있다. 이 때문에, 반도체 소자를 덮는 덮개부에 있어서의 결로의 발생을 방지하면서, 반도체 소자의 신호 처리부에 발생되는 노이즈를 저감할 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 반도체 장치에서는 상기 덮개부는 투광성을 갖고 있고,
상기 반도체 소자는 상기 덮개부를 투과한 광을 전기 신호로 변환하는 수광 소자가 복수개 배열된 유효 화소 영역을 갖는 고체 촬상 소자이고,
상기 접착부는 유효 화소 영역을 피해서 형성되어 있는 구성인 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 반도체 소자가 예컨대 CCD 이미지 센서 또는 CMOS 이미지 센서 등의 광 신호를 취급하는 고체 촬상 소자이다. 따라서, 본 발명의 반도체 장치를 고체 촬상 장치로서 적용할 수 있다.
또한, 상기 구성에 의하면, 접착부는 유효 화소 영역을 피해서 형성되어 있다. 즉, 접착부는 덮개부 및 유효 화소 영역 사이의 광로를 차단하지 않는 영역에 형성되어 있다. 따라서, 광 신호의 수광 효율을 저감시키는 일 없이 접착부 및 통기로를 형성할 수 있다.
본 발명의 반도체 장치에서는 상기 신호 처리부가 아날로그 신호 회로부일 경우에 특히 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 노이즈의 영향이 특히 큰 아날로그 신호 회로부의 전체 영역을 덮도록, 또는, 아날로그 신호 회로부를 피해서 접착부가 형성된다. 따라서, 노이즈가 발생되기 쉬운 아날로그 신호 회로부의 노이즈를 저감할 수 있다.
본 발명의 반도체 장치에서는 상기 신호 처리부가 수광 소자에 의해 변환된 전기 신호를 증폭 처리하는 증폭 회로부일 경우에 바람직하다.
본 발명의 반도체 장치가 고체 촬상 장치일 경우, 증폭 회로부는 노이즈의 영향이 특히 크다. 상기 구성에 의하면, 그 아날로그 신호 회로부의 전체 영역을 덮도록, 또는, 아날로그 신호 회로부를 피해서 접착부가 형성된다. 따라서, 고체 촬상 장치에 있어서 특히 노이즈의 영향이 큰 아날로그 신호 회로부의 노이즈를 저감할 수 있다. 또한, 증폭 회로부는 노이즈의 영향이 특히 큰 아날로그 신호 처리를 행하는 것일 경우에 바람직하다.
본 발명의 반도체 장치에서는, 상기 통기로는 상기 중공부로 통하는 제 1 개구 단부와, 외부로 통하는 제 2 개구 단부와, 제 1 개구 단부 및 제 2 개구 단부 사이에 설치되어 물을 포착하는 포착부를 갖는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 통기로가 갖는 제 1 개구 단부 및 제 2 개구 단부는 각각 접착부의 중공부측 및 외부측에 설치되어 있고, 통기로의 제 1 개구 단부 및 제 2 개구 단부 사이에 통기로 내의 물을 포착하는 포착부가 존재한다. 따라서, 다이싱 공정 이후의 제조 공정에 있어서 외부로부터 제 2 개구 단부를 통해서 물 또는 물과 함께 이물이 침입했더라도 물 및 이물을 포착부에서 포착하는(멈추게 하는) 것이 가능하게 된다.
또한, 포착부는 제 1 개구 단부의 형상보다 큰 형상인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 포착부에 포착된 물 및 이물이 제 1 개구 단부를 통해서 중공부로 침입하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 반도체 소자의 주면 표면에 있어서의 이물의 부착 및 손상의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 반도체 장치에서는 상기 접착부는 직사각형 환상이고, 상기 통기로는 상기 접착부의 적어도 1변을 따라 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 접착부를 평면으로 바라봐서 직사각형 환상으로 되어 있기 때문에, 접착부의 레이아웃 설계를 간이하게 행할 수 있다. 또한, 통기로를 접착부의 적어도 1개의 변을 따라 형성하고 있기 때문에, 통기로를 형성하는 영역(또는 포착부)을 용이하게 확보할 수 있다.
또한, 통기로는 접착부의 복수개의 변에 별개로, 또는, 복수의 변에 걸쳐서 형성할 수도 있다. 단, 반도체 장치의 소형화를 도모하기 위해서는 통기로를 접착부의 1변에만 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 반도체 장치는, 예컨대, 카메라 또는 비디오 레코더 카메라 등의 광학 장치에 탑재하는 고체 촬상 장치로서 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 각종 변경이 가능하다. 즉, 청구항에 나타낸 범위에서 적절히 변경한 기술적 수단을 조합해서 얻어지는 실시형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
발명의 상세한 설명의 항에 있어서 이루어진 구체적인 실시형태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 밝히는 것으로서, 그러한 구체예에만 한정해서 협의로 해석되어야 하는 것은 아니고, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허청구 사항의 범위 내에서 여러가지로 변경해서 실시할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 고체 촬상 장치의 개략적인 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 고체 촬상 장치의 A-A 화살표 방향으로 바라본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 고체 촬상 장치의 개략적인 구성을 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 고체 촬상 장치의 제조 방법을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 광학 장치용 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 종래의 고체 촬상 장치의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도 7은 특허문헌 1의 고체 촬상 장치의 단면도이다.
도 8은 특허문헌 2의 고체 촬상 장치의 부분 구성을 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 8의 고체 촬상 장치의 C-C 화살표 방향으로 바라본 단면도이다.
Claims (14)
- 반도체 소자, 상기 반도체 소자를 덮는 덮개부, 상기 반도체 소자와 상기 덮개부를 접착하는 접착부, 및 상기 반도체 소자의 신호 처리를 행하는 신호 처리부를 구비하고:상기 반도체 소자와 상기 덮개부 사이에 중공부가 형성되고;상기 접착부에 상기 중공부로부터 외부로 통하는 통기로가 형성되어 있고;상기 접착부가 상기 신호 처리부의 전체를 덮도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 반도체 소자, 상기 반도체 소자를 덮는 덮개부, 상기 반도체 소자와 상기 덮개부를 접착하는 접착부, 및 상기 반도체 소자의 신호 처리를 행하는 신호 처리부를 구비하고:상기 반도체 소자와 상기 덮개부 사이에 중공부가 형성되고;상기 접착부에 상기 중공부로부터 외부로 통하는 통기로가 형성되어 있고;상기 접착부가 상기 신호 처리부를 피해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 덮개부는 투광성을 갖고 있고;상기 반도체 소자는 상기 덮개부를 투과한 광을 전기 신호로 변환하는 수광 소자가 복수개 배열된 유효 화소 영역을 갖는 고체 촬상 소자이고;상기 접착부는 유효 화소 영역을 피해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 덮개부는 투광성을 갖고 있고;상기 반도체 소자는 상기 덮개부를 투과한 광을 전기 신호로 변환하는 수광 소자가 복수개 배열된 유효 화소 영역을 갖는 고체 촬상 소자이고;상기 접착부는 유효 화소 영역을 피해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 신호 처리부는 아날로그 신호 회로부인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 신호 처리부는 아날로그 신호 회로부인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 수광 소자에 의해 변환된 전기 신호를 증폭 처리하는 증폭 회로부인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 수광 소자에 의해 변환된 전기 신호를 증폭 처리하는 증폭 회로부인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 통기로는,상기 중공부로 통하는 제 1 개구 단부;외부로 통하는 제 2 개구 단부; 및상기 제 1 개구 단부 및 상기 제 2 개구 단부 사이에 설치되어 물을 포착하는 포착부를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 통기로는,상기 중공부로 통하는 제 1 개구 단부;외부로 통하는 제 2 개구 단부; 및상기 제 1 개구 단부 및 상기 제 2 개구 단부 사이에 설치되어 물을 포착하는 포착부를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 접착부는 직사각형 환상이고;상기 통기로는 상기 접착부의 1변 이상을 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 접착부는 직사각형 환상이고;상기 통기로는 상기 접착부의 1변 이상을 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 반도체 장치와, 렌즈 유닛을 구비한 광학 장치용 모듈로서:상기 반도체 장치는,반도체 소자, 상기 반도체 소자를 덮는 덮개부, 상기 반도체 소자와 상기 덮개부를 접착하는 접착부, 및 상기 반도체 소자의 신호 처리를 행하는 신호 처리부를 구비하고;상기 반도체 소자와 상기 덮개부 사이에 중공부가 형성되고;상기 접착부에 상기 중공부로부터 외부로 통하는 통기로가 형성되어 있고;상기 접착부가 상기 신호 처리부의 전체를 덮도록 형성되어 있고;상기 덮개부는 투광성을 갖고 있고;상기 반도체 소자는 상기 덮개부를 투과한 광을 전기 신호로 변환하는 수광 소자가 복수개 배열된 유효 화소 영역을 갖는 고체 촬상 소자이고;상기 접착부는 유효 화소 영역을 피해서 형성되어 있고;상기 렌즈 유닛은,상기 반도체 소자에 외부 광을 안내하는 것을 특징으로 하는 광학 장치용 모듈.
- 반도체 장치와, 렌즈 유닛을 구비한 광학 장치용 모듈로서:상기 반도체 장치는,반도체 소자, 상기 반도체 소자를 덮는 덮개부, 상기 반도체 소자와 상기 덮개부를 접착하는 접착부, 및 상기 반도체 소자의 신호 처리를 행하는 신호 처리부를 구비하고;상기 반도체 소자와 상기 덮개부 사이에 중공부가 형성되고;상기 접착부에 상기 중공부로부터 외부로 통하는 통기로가 형성되어 있고;상기 접착부가 상기 신호 처리부를 피해서 형성되어 있고;상기 덮개부는 투광성을 갖고 있고;상기 반도체 소자는 상기 덮개부를 투과한 광을 전기 신호로 변환하는 수광 소자가 복수개 배열된 유효 화소 영역을 갖는 고체 촬상 소자이고;상기 접착부는 유효 화소 영역을 피해서 형성되어 있고;상기 렌즈 유닛은,상기 반도체 소자에 외부 광을 안내하는 것을 특징으로 하는 광학 장치용 모듈.
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