JP4451182B2

JP4451182B2 - Solid-state imaging device

Info

Publication number: JP4451182B2
Application number: JP2004093629A
Authority: JP
Inventors: 恒夫佐藤; 淳彦石原; 亮宏内田; 浩司綛田; 昌弘加藤; 茂近藤
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: JP2005285848A

Description

本発明は、ウエハレベルチップサイズパッケージ構造が用いられた固体撮像装置の改良に関するものである。 The present invention relates to an improvement in a solid-state imaging device using a wafer level chip size package structure.

ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像装置を使用したデジタルカメラや、ビデオカメラ等が普及している。従来の固体撮像装置は、半導体基板である固体撮像素子チップをパッケージ内に収納し、透明なガラスリッドで封止した形態をとっている。しかし、撮影機能付き携帯電話機等の需要の高まりにより、より小型化及び薄型化された固体撮像装置の登場が望まれている。 Digital cameras, video cameras, and the like that use solid-state imaging devices such as CCDs and CMOSs have become widespread. A conventional solid-state imaging device has a configuration in which a solid-state imaging device chip, which is a semiconductor substrate, is housed in a package and sealed with a transparent glass lid. However, due to the increasing demand for mobile phones with photographing functions and the like, the appearance of a solid-state imaging device that is smaller and thinner is desired.

半導体装置を小型化するパッケージング手法の一つとして、ウエハレベルチップサイズパッケージ（以下、ＷＬＣＳＰと略称する）が知られている。ＷＬＣＳＰは、半導体ウエハプロセス中でパッケージングを完了させ、ウエハをダイシングして個片化することにより、パッケージングの完成された半導体装置を得るパッケージ手法であって、このＷＬＣＳＰを使用して製造された固体撮像装置は、従来のセラミックパッケージを使用したものに比べて大幅に小型化することができる。 As one of packaging methods for downsizing a semiconductor device, a wafer level chip size package (hereinafter abbreviated as WLCSP) is known. WLCSP is a packaging method in which packaging is completed in a semiconductor wafer process, and the wafer is diced into individual pieces to obtain a semiconductor device that has been packaged. The WLCSP is manufactured using the WLCSP. In addition, the solid-state imaging device can be significantly reduced in size as compared with a conventional ceramic package.

固体撮像装置から放射される不要輻射ノイズ（ＥＭＩ）が、近傍の電子機器に悪影響を及ぼすことが知られている。例えばＣＣＤでは、高クロックな水平転送パルスやリセット信号、水平転送パルスに同期するＣＣＤｏｕｔ信号によって不要輻射ノイズが発生される。この不要輻射ノイズの発生を防止するために、特許文献１及び２記載の固体撮像装置では、固体撮像装置をシールドで覆っている。 It is known that unnecessary radiation noise (EMI) radiated from a solid-state imaging device adversely affects nearby electronic devices. For example, in a CCD, unnecessary radiation noise is generated by a high-clock horizontal transfer pulse, a reset signal, and a CCDout signal synchronized with the horizontal transfer pulse. In order to prevent the generation of this unnecessary radiation noise, in the solid-state imaging device described in Patent Documents 1 and 2, the solid-state imaging device is covered with a shield.

また、不要輻射パルスの発生を防止するために、固体撮像装置のＣＣＤｏｕｔ端子にツェナーダイオードを接続し、このツェナーダイオードの容量成分によって出力波形をなまらせることが従来より行なわれている。 In order to prevent the generation of unnecessary radiation pulses, it has been conventionally performed to connect a Zener diode to the CCDout terminal of the solid-state imaging device and smooth the output waveform by the capacitance component of the Zener diode.

特開平０５−３２９１００号公報JP 05-329100 A 特開平０５−０５６９１６号公報JP 05-056916 A

しかし、ＷＬＣＳＰタイプの固体撮像装置は非常に小さいため、撮像部分を塞がないようにシールドで覆うことは難しい。またシールドで覆うと小型であるという利点が損なわれてしまう。更に、ツェナーダイオードは、固体撮像装置の近くで接続するほど不要輻射ノイズを防止する効果を高めることができるため、できるだけ固体撮像装置の近くに接続したい。 However, since the WLCSP type solid-state imaging device is very small, it is difficult to cover the imaging portion with a shield so as not to be blocked. Moreover, if it is covered with a shield, the advantage of being small is lost. Furthermore, since the Zener diode can increase the effect of preventing unwanted radiation noise as it is connected closer to the solid-state imaging device, it is desired to connect it as close to the solid-state imaging device as possible.

本発明は、上記問題点を解決するためのもので、ＷＬＣＳＰタイプの固体撮像装置を大型化することなく、不要輻射ノイズの放射を防止することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to prevent unnecessary radiation noise from being emitted without increasing the size of a WLCSP type solid-state imaging device.

本発明の固体撮像装置は、スペーサー内にツェナーダイオードを埋め込み、固体撮像素子と電気的に接続した。また、スペーサーをシリコンで形成し、半導体プロセスによってスペーサー内にツェナーダイオードを形成した。更に、ツェナーダイオードのグランド端子をスペーサーから引き出した。また、ツェナーダイオードの接続端子の表面を粗面にした。 In the solid-state imaging device of the present invention, a Zener diode is embedded in the spacer and electrically connected to the solid-state imaging device. Further, the spacer was formed of silicon, and a Zener diode was formed in the spacer by a semiconductor process. Further, the ground terminal of the Zener diode was pulled out from the spacer. Further, the surface of the connection terminal of the Zener diode was roughened.

本発明の固体撮像装置によれば、スペーサー内にツェナーダイオードを設けたので、固体撮像素子とツェナーダイオードとの接続を直近とすることができ、不要輻射ノイズの発生防止効果を高めることができる。また、シリコン製のスペーサー内に半導体プロセスによってツェナーダイオードを形成したので、狭い幅のスペーサーにツェナーダイオードの素子を機械的に埋め込む必要はない。更に、スペーサー内に設けたので、固体撮像装置が大型化することはない。また、グランド端子をスペーサーの外に引き出したので、このグランド端子を接続しなければ、スペーサー内のツェナーダイオードは動作しないため、不要輻射ノイズの発生状態に合せて、ツェナーダイオードの使用または不使用を選択することができる。また、ツェナーダイオードの接続端子の表面を粗面にしたので、固体撮像素子の端子の接触面積を増やすことができる。 According to the solid-state imaging device of the present invention, since the Zener diode is provided in the spacer, the connection between the solid-state imaging device and the Zener diode can be made closest, and the effect of preventing the generation of unnecessary radiation noise can be enhanced. Also, since the Zener diode is formed in the silicon spacer by a semiconductor process, it is not necessary to mechanically embed the Zener diode element in the narrow spacer. Furthermore, since it is provided in the spacer, the solid-state imaging device does not increase in size. In addition, since the ground terminal is pulled out of the spacer, the Zener diode in the spacer will not operate unless this ground terminal is connected.Therefore, use or not use the Zener diode according to the state of unnecessary radiation noise. You can choose. In addition, since the surface of the connection terminal of the Zener diode is roughened, the contact area of the terminal of the solid-state imaging device can be increased.

図１及び図２は、本発明を実施したＷＬＣＳＰ構造の固体撮像装置の外観形状を示す斜視図、及び要部断面図である。固体撮像装置２は、固体撮像素子チップ３と、この固体撮像素子チップ３上に接着剤８によって接合された枠形状のスペーサー４と、このスペーサー４の上に接合されてスペーサー４内を封止するカバーガラス５とからなる。 FIG. 1 and FIG. 2 are a perspective view and a cross-sectional view showing a main part of a solid-state imaging device having a WLCSP structure in which the present invention is implemented. The solid-state imaging device 2 includes a solid-state imaging element chip 3, a frame-shaped spacer 4 bonded to the solid-state imaging element chip 3 with an adhesive 8, and the spacer 4 bonded to seal the inside of the spacer 4. The cover glass 5 is made of.

半導体基板である固体撮像素子チップ３の上面には、固体撮像素子６と、この固体撮像素子６と電気的に接続された複数の接続端子７とが設けられている。固体撮像素子６は、例えば、多数のＣＣＤからなり、これらの上にはカラーフイルタやマイクロレンズ等が積層されている。接続端子７は、例えば、導電性材料を用いて固体撮像素子チップ３の上に印刷により形成されている。また、各接続端子７と固体撮像素子６との間も同様に印刷によって配線が施されている。 A solid-state image sensor 6 and a plurality of connection terminals 7 electrically connected to the solid-state image sensor 6 are provided on the upper surface of the solid-state image sensor chip 3 that is a semiconductor substrate. The solid-state imaging device 6 is composed of, for example, a large number of CCDs, and a color filter, a microlens, and the like are stacked on these. For example, the connection terminal 7 is formed on the solid-state image sensor chip 3 by printing using a conductive material. Similarly, wiring is provided between the connection terminals 7 and the solid-state imaging device 6 by printing.

スペーサー４には、無機材料、例えばシリコンが用いられており、固体撮像素子６を取り囲むロの字状に形成されている。カバーガラス５には、ＣＣＤのフォトダイオードの破壊を防止するために、透明なα線遮蔽ガラスが用いられている。固体撮像素子６とカバーガラス５との間の空隙は、マイクロレンズによる集光能力を低下させないために設けられている。 The spacer 4 is made of an inorganic material such as silicon, and is formed in a square shape surrounding the solid-state imaging device 6. The cover glass 5 is made of a transparent α-ray shielding glass in order to prevent the destruction of the CCD photodiode. The gap between the solid-state imaging device 6 and the cover glass 5 is provided so as not to reduce the light collecting ability of the microlens.

上記固体撮像装置２は、固体撮像素子６上に被写体画像を結像する撮影レンズや、撮像によって生成された画像データを記憶するメモリ、固体撮像装置２を制御する制御回路等とともに、デジタルカメラや携帯電話機等の小型電子機器に組み込まれる。ＷＬＣＳＰ構造の固体撮像装置２は、ベアチップ程度の大きさ及び薄さであるため、組み込まれる装置の小型化にも寄与することができる。 The solid-state image pickup device 2 includes a photographic lens that forms a subject image on the solid-state image pickup device 6, a memory that stores image data generated by the image pickup, a control circuit that controls the solid-state image pickup device 2, a digital camera, Built into small electronic devices such as mobile phones. Since the solid-state imaging device 2 having the WLCSP structure is about the size and thinness of a bare chip, it can contribute to the miniaturization of the incorporated device.

上記固体撮像装置２は、例えば、次のように製造される。まず、カバーガラス５の基材となる透明なガラス基板上にシリコンを積層し、フォトリソグラフィ技術，現像，エッチング等を用いて、ガラス基板上に多数のスペーサー４を形成する。次いで、スペーサー４の端面に接着剤を塗布し、多数の固体撮像素子６や接続端子７等が形成されたウエハと重ねて接合することにより、各固体撮像素子６をスペーサー４とガラス基板とで封止する。その後、ガラス基板とウエハとをダイシングして個片化すると、多数の固体撮像装置２が形成される。 The solid-state imaging device 2 is manufactured as follows, for example. First, silicon is laminated on a transparent glass substrate serving as a base material for the cover glass 5, and a large number of spacers 4 are formed on the glass substrate by using a photolithography technique, development, etching, or the like. Next, an adhesive is applied to the end face of the spacer 4 and is bonded to a wafer on which a large number of solid-state image sensors 6 and connection terminals 7 are formed, whereby each solid-state image sensor 6 is bonded to the spacer 4 and the glass substrate. Seal. Thereafter, when the glass substrate and the wafer are diced into individual pieces, a large number of solid-state imaging devices 2 are formed.

図３は、スペーサーの拡大断面図である。スペーサー４の内部には、半導体プロセスによって、Ｐ型領域１０とＮ型領域１１とからなるツェナーダイオード（ＺＤ）１２が形成されている。ツェナーダイオード１２の底面には、固体撮像素子６のＣＣＤｏｕｔ端子１３と当接して電気的に接続する第１端子１４と、固体撮像素子チップ３上に形成されたＺＤ用グランド端子１５と当接して電気的に接続するグランド用の第２端子１６とが形成されている。これらの端子１４、１６の表面は、粗面にされて接触面積が増やされており、固体撮像素子チップ３の端子１３，１５との接続がより確実に行なわれるようになっている。 FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the spacer. Inside the spacer 4, a Zener diode (ZD) 12 including a P-type region 10 and an N-type region 11 is formed by a semiconductor process. The bottom surface of the Zener diode 12 is in contact with the first terminal 14 that is in contact with and electrically connected to the CCDout terminal 13 of the solid-state imaging device 6 and the ZD ground terminal 15 formed on the solid-state imaging device chip 3. A ground second terminal 16 to be electrically connected is formed. The surfaces of these terminals 14 and 16 are roughened to increase the contact area, so that the connection with the terminals 13 and 15 of the solid-state image sensor chip 3 is more reliably performed.

ＺＤ用グランド端子１５は、スペーサー４の外まで引き出されており、固体撮像装置２のグランド端子には接続されずにオープン状態とされている。そのため、製造後の固体撮像装置２の検査により、不要輻射ノイズの問題が発生していない場合には、ＺＤグランド端子１５を接続しないことによって、ツェナーダイオード１２を使用しないという選択を行なうことができる。なお、スペーサー４へのツェナーダイオード１２の形成は、前述したガラス基板へのシリコンの積層後、またはエッチングによってスペーサー４の形態にされた後に、半導体プロセスによって行なうことができる。 The ZD ground terminal 15 is drawn to the outside of the spacer 4 and is not connected to the ground terminal of the solid-state imaging device 2 and is in an open state. Therefore, if the problem of unnecessary radiation noise does not occur as a result of inspection of the solid-state imaging device 2 after manufacture, it is possible to select not to use the Zener diode 12 by not connecting the ZD ground terminal 15. . The formation of the Zener diode 12 on the spacer 4 can be performed by a semiconductor process after the silicon is laminated on the glass substrate as described above or after the spacer 4 is formed by etching.

このように、スペーサー４内にツェナーダイオード１２を形成することにより、ツェナーダイオード１２の容量成分によって固体撮像素子２のＣＣＤｏｕｔの出力波形をなまらせることができるため、不要輻射ノイズの発生を防止することができる。また、ツェナーダイオード１２の接続位置は、固体撮像素子６の直近となるため、よりその効果を高めることができる。更に、固体撮像装置２が大型化することもないため、ＷＬＣＳＰタイプの固体撮像装置２の利点を損なうこともない。また、不要輻射ノイズの放射状態を検査して、対策が不要である場合には、ＺＤ用グランド端子１５をオープン状態にしておくことによって、ツェナーダイオード１２を不使用状態とすることもできる。 In this way, by forming the Zener diode 12 in the spacer 4, the output waveform of the CCDout of the solid-state imaging device 2 can be smoothed by the capacitance component of the Zener diode 12, thereby preventing the occurrence of unnecessary radiation noise. Can do. Further, since the connection position of the Zener diode 12 is close to the solid-state image sensor 6, the effect can be further enhanced. Furthermore, since the solid-state imaging device 2 is not increased in size, the advantages of the WLCSP type solid-state imaging device 2 are not impaired. In addition, when the radiation state of unnecessary radiation noise is inspected and no countermeasure is required, the Zener diode 12 can be brought into an unused state by leaving the ZD ground terminal 15 open.

なお、上記実施形態では、ツェナーダイオードのグランド端子をオープン状態としたが、固体撮像素子のグランド端子に接続しておいてもよい。また、固体撮像装置が取り付けられる回路基板のグランド端子と直接接続させてもよい。更に、スペーサー内にツェナーダイオードを設けたが、トランジスタ等、その他の半導体装置を形成してもよい。 In the above embodiment, the ground terminal of the Zener diode is in an open state, but it may be connected to the ground terminal of the solid-state imaging device. Further, it may be directly connected to the ground terminal of the circuit board to which the solid-state imaging device is attached. Furthermore, although the Zener diode is provided in the spacer, other semiconductor devices such as a transistor may be formed.

固体撮像装置の外観形状を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance shape of a solid-state imaging device. 固体撮像装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of a solid-state imaging device. スペーサー内のツェナーダイオードを示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the Zener diode in a spacer.

符号の説明Explanation of symbols

２固体撮像装置
３固体撮像素子チップ
４スペーサー
５カバーガラス
６固体撮像素子
１２ツェナーダイオード
１３ＣＣＤｏｕｔ端子
１４第１端子
１５ＺＤ用グランド端子
１６第２端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Solid-state imaging device 3 Solid-state image sensor chip 4 Spacer 5 Cover glass 6 Solid-state image sensor 12 Zener diode 13 CCDout terminal 14 1st terminal 15 ZD ground terminal 16 2nd terminal

Claims

固体撮像素子が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の上にシリコンによって形成され、前記固体撮像素子を取り囲む枠形状のスペーサーと、
前記スペーサーの上を封止する透明板と、
前記スペーサー内に半導体プロセスによって形成された半導体装置と、
前記固体撮像素子の端子と当接して、前記半導体装置と前記固体撮像素子とを電気的に接続する接続端子とを備えたことを特徴とする固体撮像装置。 A semiconductor substrate on which a solid-state image sensor is formed ;
A frame-shaped spacer formed of silicon on the semiconductor substrate and surrounding the solid-state imaging device ;
A transparent plate that seals the top of the spacer,
A semiconductor device formed in the spacer by a semiconductor process;
The solid was brought into contact with the terminal of the imaging device, the semiconductor device and the solid-state imaging apparatus characterized by comprising a connection terminal for electrically connecting.

前記半導体装置は、前記透明板の直下に設けられていることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1 , wherein the semiconductor device is provided directly below the transparent plate .

前記固体撮像素子は、ＣＭＯＳタイプの固体撮像素子であることを特徴とする請求項１または２記載の固体撮像装置。The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is a CMOS type solid-state imaging device.

前記半導体装置として、ツェナーダイオードを用いたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の固体撮像装置。 Wherein the semiconductor device, the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3, characterized by using a Zener diode.

前記半導体装置のグランド端子をスペーサーから引き出したことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の固体撮像装置。 Solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the ground terminal of the semiconductor device is pulled out from the spacer.

前記接続端子の表面を粗面にしたことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の固体撮像装置。 Solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the surface of the connection terminal is roughened.