JP5140895B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は受光素子用パッケージ及び固体撮像装置に関し、より詳細には（受光領域に入射する入射光以外の）ノイズ成分となる散乱光や漏光（これを総称して迷光と称す）の発生を防止し、又は、迷光が受光素子に入射することを防止する固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体受光素子は、光を受けて電気信号を出力する素子であり、光センサ、固体撮像素子などとして近年広い分野で使用されている。
【０００３】
ところで、このような受光素子は、一般に、受光素子用のパッケージに収納されて使用される。図１０は、従来の受光素子用のパッケージであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'部における断面図である。なお、（ａ）において
は透明ガラスカバーを省略して描いている。
【０００４】
図から理解されるように、受光素子用のパッケージ１００は大きく分けて、受光素子１３０を収納する収納容器１１０と、これを封止するための透明ガラスカバー１２０から成る。
【０００５】
収納容器１１０の中央には凹部が設けられている。これは、受光素子１３０を収納し固定するためであり、キャビティ部１１１と称されている。キャビティ部１１１の外周には内部端子１１２が配置される。これは、端子１１３と電気的に接続されている。
【０００６】
受光素子１３０には、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光領域１３２と、信号電荷に対応する電気信号を出力するための接続電極１３１が配置されている。
【０００７】
受光素子１３０は、キャビティ部１１１内の所定位置に接着される。そして、受光素子１３０の接続電極１３１と、収納容器１１０の内部端子１１２とが、金属細線１４０によって電気的に接続される。このため、受光素子１３０から出力された電気信号は、接続電極１３１、金属細線１４０、内部端子１１２の順に通って端子１１３に導かれる。
【０００８】
金属細線１４０で接続された後、収納容器１１０は、光を透過する透明ガラスカバー１２０で封止される。これは、受光素子１３０を機械的な衝撃や酸素等による劣化から保護するためである。接続電極１３１を含む受光素子１３０の周辺部と金属細線１４０及び内部端子１１２の上部に相当する透明ガラスカバー１２０の外周部には、黒色顔料や金黒などによる光吸収層１２１が形成されている。この光吸収層１２１は遮光膜として働き、パッケージ１００の外部から受光素子１３０の周辺部や端部に光が直接入射するのを防止したり、入射光が金属細線１４０に照射し散乱光が発生するのを防止する。また、光を吸収する性質があるので、入射光が受光素子１３０の表面で反射してこの反射光が漏光となって再度透明ガラスカバー１２０の内側表面で反射し受光素子１３０の周辺部や端部に入射するのを防止する。これらの直接入射光、散乱光、反射光は、受光素子１３０が生成する電気信号に対してノイズとして作用する。従って、光吸収層１２１は、ノイズを低減するために形成されていると言える。
【０００９】
光吸収層１２１の代わりに薄い金属板で形成された遮光板を透明ガラスカバー１２０と受光素子１３０の間に配置させることも周知である。ここでは、ノイズとして作用する光を遮るために配置される膜や金属板を遮光部材と称する。なお、ノイズとして作用する光をここでは迷光と称する。
【００１０】
このように、受光素子用パッケージ１００は、収納容器１１０に受光素子１３０を収納させ透明ガラスカバー１２０にて封止することにより、外部酸素の侵入防止とそれによる受光素子耐久性向上、及び、不必要な光の侵入防止とそれによるノイズの低減という目的を合わせ持つ。
【００１１】
なお、ここでは、一般的な受光素子を搭載するパッケージにて説明した。しかし、受光素子を固体撮像素子に置き換えて、これをパッケージに搭載し封止すれば固体撮像装置となる。この場合、上記の受光領域は、有効画素が配列される部位に相当する。また、固体撮像装置において、このような目的で配置された遮光部材は、フレア防止板、フレア防止用のシールド材と称せられており、特開昭63-12046号公報や実開平5-38916号公報などで開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の受光素子用パッケージは不必要な光を遮光しているにも係わらず、これに搭載した受光素子は、本来生じ得ないはずの光信号（以下偽信号と称す）を出力するという問題点があった。特に固体撮像素子を搭載した固体撮像装置においては、フレアが発生することがあるという問題点があった。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、フレアが低減された固体撮像装置を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の偽信号の原因が斜め入射光による散乱光にあることを突き止め本発明を成すに至った。ここで、図面を参照しながら偽信号の原因を説明する。図１１は、従来の受光素子用パッケージの部分断面図である。本図に示すように受光素子１３０と収納容器１１０とは、ある高さｈを有する金属細線１４０で接続される。この金属細線１４０は機械的な衝撃に弱い。このため透明ガラスカバー１２０は、金属細線１４０に接触せぬように配置する。従って、光吸収層１２１を有する透明ガラスカバー１２０と受光素子１３０との間隔Ｈは、金属細線１４０の高さｈ以下にはならず（Ｈ＞ｈ）、必ず有限の値を有することになる。
【００１５】
ところで、光吸収層１２１は、図１１の符号１５０の矢印で示した方向から光が侵入せぬように設計されている。前述の通り、迷光には直接入射光、散乱光、反射光があるが、このうち最も強く、最もノイズとして大きく作用するのは、直接入射光である。このため、従来の光吸収膜１２１は、１５０の矢印の方向からの光を遮断することを考慮して設計されている。
【００１６】
しかし、実際には斜め方向から入射する光があった。図１１では理解を促すために、斜め入射光１５１の極端な例を示している。そして、上記のように透明ガラスカバー１２０と受光素子１３０との間に間隔Ｈがあれば、斜入射光の一部が受光素子表面で反射されて金属細線１４０を照射して散乱光Ｓ１が発生するのである。
【００１７】
また、上記のように受光素子表面で反射された反射光の一部が、収納容器１１０の内部を照射して散乱光Ｓ２が発生したり、あるいは金属細線１４０での散乱光Ｓ１が更に収納容器１１０の内部で散乱して散乱光Ｓ３が発生することもある。
【００１８】
そのような散乱光Ｓ１〜Ｓ３は、受光素子１３０の端部や周辺部に入射し、受光素子内部に光生成電荷を発生させる。そして、これらの光生成電荷が受光素子内部を拡散し、受光素子１３０の受光領域１３２に達することにより、偽信号になっていたのである。また、受光素子１３０が固体撮像素子であるなら、Ｓ１はダイレクトに固体撮像素子の受光領域１３２に達し、これによりフレアが発生していたのである。
【００３３】
従って、請求項１に記載の発明は、入射光に応じた信号電荷を生成する複数の画素を有する画素領域と前記信号電荷に対応する電気信号を出力するための接続電極が配置される周辺回路と前記画素領域と前記周辺回路との間に配置されるガードリング領域またはオプチカルブラック領域とを有する固体撮像素子と、前記接続電極と電気的に接続するための内部端子を有し前記固体撮像素子を収納して前記接続電極と前記内部端子とを金属細線によって電気的に接続して前記電気信号を外部に出力する収納容器と、前記収納容器を封止し光学的に透明なカバーと、前記固体撮像素子と前記カバーとの間に配置され入射光を前記画素領域に導くとともに入射光を反射させて前記ガードリング領域または前記オプチカルブラック領域に導く端部を有する開口部と少なくとも前記金属細線の上部を覆う第１領域と前記固体撮像素子の近傍であって前記第１領域とは異なる平面上に配置され且つ内側が前記開口部に隣接する第２領域とを有し前記第１領域及び前記第２領域が一体化された遮光部材と、を備え前記入射光の固体撮像素子表面に対する入射角をθとし、前記固体撮像素子の表面から前記第２領域の上部表面までの距離をｔとし、前記複数の画素が配置された画素領域から前記開口部の端部までの距離をｄとした場合、「ｔａｎθ＜ｄ／ｔ」の式を満たすことを特徴とする。
【００３４】
第１領域は、金属細線上部を覆うので入射光が金属細線に入射してフレアを発生することを防止する。また、第２領域は、固体撮像素子表面の近傍に配置されるので、図１１に示したような固体撮像素子表面からの反射光が収納容器内部に入射することを低減する。
【００３５】
また、請求項１２の発明は、請求項１０又は請求項１１のいずれかに記載の固体撮像装置において、前記第２領域は、幅が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする。本発明の遮光部材を金属のプレス加工で形成すれば、開口部と第１，２領域を一度の処理で形成できるのでより好ましい。この場合、第２領域の幅が０．５ｍｍ以上あると、開口部の形状が安定する。
【００３６】
また、請求項１３の発明は、請求項１０又は請求項１１のいずれかに記載の固体撮像装置において、前記入射光の固体撮像素子表面に対する入射角をθとし、前記固体撮像素子の表面から前記第２領域の上部表面までの距離をｔとし、前記複数の画素が配置された画素領域から前記開口部の端部までの距離をｄとした場合、ｔａｎθ＜ｄ／ｔの式を満たすことを特徴とする。
【００３７】
遮光部材がテーパー部を有するか、または、遮光部材の一部が固体撮像素子表面の近傍まで配置される構成ならば、迷光のほぼ全量を遮断することが可能となる。しかし、近年の固体撮像装置は、更なるノイズ低減を要求されている。このため、開口部の端部から反射される極めて僅かな迷光さえも低減するのが好ましい。
【００３８】
請求項１の構成により、入射光は遮光部材の開口部端部で反射しても画素領域には達することができない。従って、入射光が遮光部材の開口端面で反射して画素領域に入射することを確実に防止することが可能となる。
【００３９】
また、前記遮光部材の第１領域と第２領域との間にテーパー部を設ける場合、前記入射光の固体撮像素子表面に対する入射角をθとし、前記テーパー部表面と前記固体撮像素子の法線との成す角度をθ’とし、前記第１領域の上面から前記第２領域の上面までの距離をａとし、前記第２領域の幅をｂとすると、「ｔａｎ（２θ’＋θ）＜（ｂ／ａ）＋ｔａｎθ’」の式を満たすことを特徴とする。
【００４０】
第１領域と第２領域とを一体的に接続するテーパー部に入射した入射光は反射する。しかし、上記の構成により、反射した光は、画素領域に達することができない。従って、入射光がテーパー部で反射して画素領域に入射することを確実に防止することが可能となる。
【００４１】
また、前記遮光部材は、熱膨張率が１７．３×１０-6／Ｋ以下の特性を有するステンレス材料により形成されていることを特徴とする。
【００４２】
遮光部材は、画素に迷光が入射するのを防止するために配置される。よって、遮光部材の開口部は、固体撮像素子の画素領域と位置を合わせて固定される。しかしながら、パッケージに組み立てられた後に遮光部材が環境温度によって、膨張・収縮してしまうと信頼性が損なわれてしまう恐れがある。熱膨張率が１７．３×１０-6／Ｋ以下であるステンレスならば、上記の懸念が低減される。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る受光素子用パッケージ１の断面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ'部における断面図である。
【００４４】
本受光素子用パッケージ１は、受光素子３０を収納する収納容器１０と、テーパー部５１を有する遮光部材５０と、これらを封止するための透明ガラスカバー２０を有している。なお、図１（ａ）においては、透明ガラスカバー２０と遮光部材５０の図示を省略している。
【００４５】
収納容器１０の中央には受光素子３０を収納し固定するためのキャビティ部１１が設けられている。キャビティ部１１の周囲には端子１３と電気的に接続されている内部端子１２が配置される。さらにその周囲には遮光部材５０を固定するための棚部１４が設けられる。
【００４６】
受光素子３０には入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光領域３２と、信号電荷に対応する電気信号を出力するための接続電極３１が配置されている。そして、接続電極３１と内部端子１２は、金属細線４０にて電気的に接続される。
【００４７】
図２（ａ）は、遮光部材５０の斜視図である。遮光部材５０は、受光素子３０の受光領域３２に入射光を導く開口部５２と、テーパー部５１を有し、透明ガラスカバー２０と受光素子３０の間に配置される。
【００４８】
開口部５２は、受光領域３２と同等かやや大きめに開けられる。テーパー部５１は、緩やかな斜面をなしており受光素子３０近傍のキャビティ部１１まで延在する。一方、遮光部材５０の周囲の平坦部は、収納容器１０の棚部１４に載せられて固定される。このため、遮光部材５０は、金属細線４０、内部端子１２、受光素子３０周辺部の上部を覆うような形状になっている。
【００４９】
次に、本実施形態のパッケージ１に受光素子３０を実装する手順を説明する。まず受光素子３０を収納容器１０内のキャビティ部１１に接着固定する。次に、受光素子３０の接続電極３１と収納容器１０の内部端子１２とを金属細線４０で電気的に接続する。更に遮光部材５０を収納容器１０の棚部１４に固定することにより、受光素子３０近傍のキャビティ部１１までテーパー部５１を配置する。このとき、開口部５２は、受光素子３０の受光領域３２上に設けられるように遮光部材５０を固定する。最後に光を透過する透明ガラスカバー２０で封止する。内部は、真空にしても、或いは窒素などの不活性ガスで充填してもよい。
【００５０】
このような、本実施形態の受光素子用パッケージ１は、遮光部材５０を受光素子３０と透明ガラスカバー２０の間に配置することにより、斜め入射光が受光素子３０表面から金属細線４０や収納容器１０内部へ反射されるのを防止することができる。つまり、受光素子３０表面からの反射光は、テーパー部５１を有する遮光部材５０によって遮られて、金属細線４０や収納容器１０の内部に達しない。このため、従来通りの遮光効果の他、斜め入射光が原因である迷光の発生やそれによる偽信号も防止することが可能となる。
【００５１】
また、遮光部材５０に黒色塗料や金黒などの光吸収層を配置させれば、受光素子３０表面からの反射光が遮光部材５０に照射されても、それすら吸収してしまうので、さらに好ましい。
【００５２】
このような光吸収層を設けるなら、テーパー部は、緩やかな斜面に限定されず、図２（ｂ）に示すようにテーパー部５１’をほぼ垂直な角度にして開口部を形成してもよい。テーパー部５１’をこのようにすれば、遮光部材の加工が容易となる。但し、緩やかな斜面にしたテーパー部５１よりもテーパー部に反射光が照射される光量が増大する。しかし、光吸収層が設けられているため、それによる散乱光は生じ得ない。
【００５３】
また、受光素子３０を固体撮像素子に置き換えて、本実施形態のパッケージ１に搭載し封止すれば固体撮像装置となるが、この固体撮像装置は、フレアが発生しない。
［実施形態２］
図３は、本発明の実施形態２に係る固体撮像装置２の断面図である。遮光部材６１の形状は、実施形態１（図２（ａ）参照）と同じであるが、本実施形態では透明ガラスカバー６０と遮光部材６１が一体化されている。また、受光素子３０に代えて固体撮像素子３３を組み込んで固体撮像装置２を成している。
【００５４】
本実施形態の固体撮像装置２を実装する場合には、まず固体撮像素子３３を収納容器１０内のキャビティ１１に接着固定する。次に、金属細線４０で接続電極３１と内部端子１２とを電気的に接続する。最後に、遮光部材６１が一体化された透明ガラスカバー６０を封止する。このように、本実施形態の固体撮像装置２は、透明ガラスカバー６０に遮光部材６１が一体化されているので、組立工程が簡略化され、製造が容易になる。
【００５５】
また、本実施形態の遮光部材６１は、カーボンファイバーのような弾性体にて造られている。このため、実装時に固体撮像素子表面に損傷を加えることなく確実に開口部端部を固体撮像素子表面に接触させることが可能となる。素子表面に接触させて遮光部材を配置させれば、迷光を確実に遮光することが可能となるので、より好ましい。
【００５６】
なお、本実施形態においても実施形態１のパッケージ１と同様に、テーパー部６２を固体撮像素子３３表面に対して垂直に配置させても、遮光部材６１に光吸収層を配置させても良い。
［実施形態３］
図４は本発明の実施形態３に係る固体撮像装置３であり、（ａ）はその部分断面図、（ｂ）は遮光部材７１と金属バンプ７３が一体化された透明ガラスカバー斜視図である。
【００５７】
遮光部材７１が透明ガラスカバー７０と一体化されている点は、実施形態２の固体撮像装置２と同様である。しかし、本実施形態の固体撮像装置３は、さらに、接続電極３１と内部端子１２とを電気的に接続するための金属バンプ７３が透明ガラスカバー７０に一体化されている。
【００５８】
この金属バンプ７３は、インジウムのような柔らかい導電部材からなる。従って、一つの金属バンプ７３を接続電極３１と内部端子１２とアライメントして圧着させれば、接続電極３１と内部端子１２とは電気的に接続させることが可能となる。
【００５９】
本実施形態の固体撮像装置３を実装するには、固体撮像素子３４を収納容器１０内のキャビティ１１の所定位置に接着固定した後に遮光部材７１と金属バンプ７３が一体化された透明ガラスカバー７０を封止すればよい。このようにすれば、金属細線による接続が不要となり、少ない工数で実装可能となる。
【００６０】
このように本実施形態では少ない工数で実装が可能となるが、固体撮像装置３においては特に固体撮像素子表面上のゴミが不良原因となる。従って、実装時の工数が少なくなればそれだけゴミの発生確率も下がり歩留まりが向上し、その結果コストも下がるという効果がある。
【００６１】
また、金属細線を使用する実装方法と比較すると、固体撮像素子３４表面から透明カバーガラスまでの間隔を小さくすることが可能になり、固体撮像装置３の薄型化・小型化が図れるという効果もある。
【００６２】
本実施形態においても、遮光部材７１の開口部端部は固体撮像素子３４の表面に接触しているため、斜め入射光の一部が固体撮像素子表面から収納容器内部へ反射されるのを防止することができ、偽信号やフレアが発生しない。
【００６３】
また、本実施形態においても、テーパー部７２を固体撮像素子３４表面に対して垂直に配置させても、或いは遮光部材７１に光吸収層を配置させても良い。
［実施形態４］
図５は本発明の実施形態４に係る固体撮像装置４であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はそのＣ部の拡大断面図である。
【００６４】
本固体撮像装置４は、固体撮像素子３５を収納する収納容器１０と、テーパー部８２を有する遮光部材８０と、これらを封止するための透明ガラスカバー９０を有している。なお、図５（ｂ）においては、透明ガラスカバー９０と収納容器１０の図示を省略している。
【００６５】
収納容器１０の中央には固体撮像素子３５が収納され固定される。収納容器１０の内部には内部端子１２が配置される。さらにその周囲には遮光部材８０を固定するための棚部１４が設けられる。
【００６６】
固体撮像素子３５は、その概略中央部に入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の画素を有する画素領域８４（有効画素領域）、その周囲に信号電荷を走査するための周辺回路８６、画素領域８４と周辺回路８６の間にはガードリング部（画素領域の外部に迷光が入射することによって生ずる電荷が、画素領域に流れることを防止する）やオプチカルブラックを配置する領域８５、周辺部には信号電荷に対応する電気信号を出力するための接続電極３１が配置されている。そして、接続電極３１と内部端子１２は、金属細線４０にて電気的に接続される。
【００６７】
遮光部材８０は、第１領域８１、テーパー部８２、第２領域８３を有し、固体撮像素子３５と透明ガラスカバー９０との間に固体撮像素子３５とは非接触で配置される。第２領域の内側は隣接して開口部が配置されており、入射光は開口部を通って固体撮像素子３５の画素領域８４に導かれる。
【００６８】
本実施形態において遮光部材８０は、熱膨張率が１７．３×１０-6／Ｋ以下であるステンレスをプレス加工されて、第１領域、テーパー部８２及び第２領域を一体形成した。熱膨張率が１７．３×１０-6／Ｋ以下であれば、環境温度が変化しても膨張・収縮が僅かであり、遮光部材８０と固体撮像素子３５の位置関係は、環境温度によって変化しない。このため、信頼性が向上する。なお、第２領域の幅は、０．５ｍｍ以上有ると加工が容易であり、且つ、開口部の形状が安定するのでより好ましい。
【００６９】
第１領域８１は、固体撮像素子３５の表面と概略平行な平面部であり、一方の端（即ち外周部）が収納容器１０の棚部１４に固定される。第１領域の他方の端は、テーパー部８２を介して第２領域８３と連続的に繋がっている。テーパー部８２は、なだらかな斜面となっている。第２領域８３は、固体撮像素子３５の表面と概略平行な平面である。このため、第２領域８３は、第１領域とは異なる平面上に配置されることになる。
【００７０】
ここでは、第１領域８１の外周部を収納容器１０の棚部１４に固定した。しかし、これに限らず、第１領域を透明ガラスカバー９０に固定してもよい。
第１領域８１は、図５に示したように遮光部材８０の金属細線４０を覆うように配置される。このため、入射した光や各部からの反射光が金属細線４０に達することを防止する。
【００７１】
また、第２領域は、固体撮像素子３５の表面に接近配置される。このため、斜め入射光が原因である迷光はより低減されるばかりでなく、テーパー部８２で反射された光が画素領域８４に入射することも防止される。図６は、斜め入射光がテーパー部８２にて反射された光路を示す概念図である。第２領域を配置させることにより、テーパー部８２で反射された光は、固体撮像素子表面には照射されにくくなる。なお、遮光部材８０に黒色塗料や金黒などの光吸収層を配置させれば、さらに好ましいことは言うまでも無い。
【００７２】
さらに、ここでは、遮光部材８０の第１領域８１の上面から第２領域の上面までの距離ａ、第２領域の幅ｂ（図６参照）、固体撮像素子表面に対する入射角度θ、テーパー部８２の表面と固体撮像素子３５の法線との成す角度θ’の関係は、ｔａｎ（２θ’＋θ）＜（ｂ／ａ）＋ｔａｎθ’の条件を満足させるものとした。これにより、テーパー部８２からの反射光は、画素領域８４には達しない。以下、図６の概念図を用いてこれを説明する。
【００７３】
テーパー部８２に入射した光は、反射して画素領域８４に向かって進む。ここで角度αは、θ＋θ’である。従って、ａ×ｔａｎ（２θ’＋θ）の値がｂ＋ｃより小さいなら、テーパー部８２で反射した光は画素領域８４に達することは無い。ｃは、ａ×ｔａｎθ’であるから、上記の関係を式に表すと、ａ×ｔａｎ（２θ’＋θ）＜ｂ＋ａ×ｔａｎθ’となる。従って、ｔａｎ（２θ’＋θ）＜（ｂ／ａ）＋ｔａｎθ’の条件を満足する構成とすれば、テーパー部で反射した光が画素領域に入射することを確実に防止することが可能となる。
【００７４】
また、ここでは、固体撮像素子３５の表面から第２領域８３の上部表面までの距離ｔと、画素領域（有効画素領域）８４の端から遮光部材８０の開口部端部までの距離ｄ、及び入射光の入射角度θの関係は、ｔａｎθ＜ｄ／ｔの条件を満足させるものとした。これにより、開口部端部８７からの反射光は、画素領域８４には達しない。以下、図を用いてこれを説明する。
【００７５】
図７は、遮光部材８０の開口部端部８７に斜め入射光が入射する状態を示した図であり、図５のＣ部拡大断面図である。なお、開口部端部８７は、固体撮像素子３５の表面に対してほぼ垂直であり、固体撮像素子３５表面における法線の方向とほぼ一致する。
【００７６】
反射部材８０の開口部端部８７に入射する光８８は、開口部端部８７にて反射されて固体撮像素子表面に向かって進む。開口部端部８７から最も遠くまで反射される光は、第２領域８３の上面に近い開口部端部８７に入射する光である。その光が、開口部端部８７から固体撮像素子３５の表面に到達する距離Ｘは、Ｘ＝ｔ×ｔａｎθである。ここで、Ｘ＜ｄならば、図７より明らかなように、開口部端部の反射光は、有効画素領域８４まで到達することは出来ない。従って、上記の条件を満たす本実施形態の固体撮像装置ぱ、開口部端部の反射光が有効画素領域８４にまで達することはない。
【００７７】
ところで、図７には比較のため、固体撮像素子３５の表面から離れて配置された場合の遮光部材８８を示した。このように、遮光部材は、高い位置に配置されるほど周辺回路８６に入射する光や、開口部端部にて反射されて有効画素部８４に入射する光が多くなり、好ましくないことが理解される。本実施形態の遮光部材は、このような迷光を確実に遮光することが可能となる。
【００７８】
なお、入射角θは、次のようにすれば容易に求められる。図８は、カメラレンズ、固体撮像装置の撮像面及び入射光を示す概念図である。ここで、ｒは射出瞳径、ｌは射出瞳距離、ｓは有効画素の中心部から遮光部材の開口部端部までの距離である。
【００７９】
撮像面上の点Ａに入射する光（図８の９２、９３、９４）のうち、入射角度が一番大きい入射光は３である。その入射角をθ、カメラレンズのＦ値をＦとすると、射出瞳径ｒとＦ値の関係は、Ｆ＝ｌ／ｒとなる。よって、θは、この関係式と図８より次式から求められる。
【００８０】
ｔａｎθ＝（ｒ／２＋ｓ）×（１／ｌ）＝１／2Ｆ＋ｓ／ｌ
従って、θは、Ｆ値、射出瞳距離、有効画素の中心部から遮光部材の開口部端部までの距離を実測することによって、容易に算出することができる。
【００８１】
ところで、テーパー部は緩やかな斜面に限定されない。図９は、実施形態４に係る固体撮像装置の変形例を示す部分断面図である。本発明は、このように、テーパー部８２が第１領域８１、第2領域８３に対して垂直になる場合も含まれる。
【００８２】
本発明の実施形態１乃至４において、透明ガラスカバーは収納容器を封止することが主な目的であるが、単なるガラス基板の他に、光学的フィルタ、例えば赤外線カットフィルタや光学的ローパスフィルタ、あるいはそれらを組み合わせた機能を有する基板も含まれる。
【００８３】
【発明の効果】
以上のように本発明の固体撮像装置によれば、テーパー部のついた遮光部材により固体撮像素子の受光領域を除くすべての領域を遮光することができるため、斜め入射光があっても固体撮像素子表面から金属細線や収納容器内部へ反射されるのを防止することができ、偽信号やフレアが発生しないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る受光素子用パッケージ１の断面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ'部における断面図である。
【図２】本発明の受光素子用パッケージにおける遮光部材の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の断面図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る固体撮像装置であり、（ａ）はその部分断面図、（ｂ）は遮光部材と金属バンプが一体化された透明ガラスカバー斜視図である。
【図５】本発明の実施形態４に係る固体撮像装置４であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はそのＣ部の拡大断面図である。
【図６】斜め入射光がテーパー部８２にて反射された光路を示す概念図である。
【図７】遮光部材８０の開口部端部８７に斜め入射光が入射する状態を示した図であり、図５のＣ部拡大断面図である。
【図８】カメラレンズ、固体撮像装置の撮像面及び入射光を示す概念図である。
【図９】実施形態４に係る固体撮像装置の変形例を示す部分断面図である。
【図１０】従来の受光素子用のパッケージであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'部における断面図である。
【図１１】従来の受光素子用パッケージの部分断面図である。
【符号の説明】
１、１００---パッケージ
２、３---固体撮像装置
１０、１１０---収納容器
１１、１１１---キャビティ
１２、１１２---内部端子
１３、１１３---端子
１４---棚部
２０、６０、７０、１２０---透明ガラスカバー
３０、１３０---受光素子
３１、１３１---接続電極
３２、１３２---受光領域
３３、３４---固体撮像素子
４０、１４０---金属細線
５０、５０’、６１、７１---遮光部材
５１、５１’、６２、７２---テーパー部
５２、５２’---開口部
７３---金属バンプ
８０---遮光部材
８１---第１領域
８２---テーパー部
８３---第２領域
８４---有効画素領域
８５---オプチカルブラック
８６---周辺回路
８７---開口部端部
９０---透明ガラスカバー
９１、９２、９３、９４、１５０、１５１---入射光
【発明の属する技術分野】
本発明は受光素子用パッケージ及び固体撮像装置に関し、より詳細には（受光領域に入射する入射光以外の）ノイズ成分となる散乱光や漏光（これを総称して迷光と称す）の発生を防止し、又は、迷光が受光素子に入射することを防止する固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体受光素子は、光を受けて電気信号を出力する素子であり、光センサ、固体撮像素子などとして近年広い分野で使用されている。
【０００３】
ところで、このような受光素子は、一般に、受光素子用のパッケージに収納されて使用される。図１０は、従来の受光素子用のパッケージであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'部における断面図である。なお、（ａ）において
は透明ガラスカバーを省略して描いている。
【０００４】
図から理解されるように、受光素子用のパッケージ１００は大きく分けて、受光素子１３０を収納する収納容器１１０と、これを封止するための透明ガラスカバー１２０から成る。
【０００５】
収納容器１１０の中央には凹部が設けられている。これは、受光素子１３０を収納し固定するためであり、キャビティ部１１１と称されている。キャビティ部１１１の外周には内部端子１１２が配置される。これは、端子１１３と電気的に接続されている。
【０００６】
受光素子１３０には、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光領域１３２と、信号電荷に対応する電気信号を出力するための接続電極１３１が配置されている。
【０００７】
受光素子１３０は、キャビティ部１１１内の所定位置に接着される。そして、受光素子１３０の接続電極１３１と、収納容器１１０の内部端子１１２とが、金属細線１４０によって電気的に接続される。このため、受光素子１３０から出力された電気信号は、接続電極１３１、金属細線１４０、内部端子１１２の順に通って端子１１３に導かれる。
【０００８】
金属細線１４０で接続された後、収納容器１１０は、光を透過する透明ガラスカバー１２０で封止される。これは、受光素子１３０を機械的な衝撃や酸素等による劣化から保護するためである。接続電極１３１を含む受光素子１３０の周辺部と金属細線１４０及び内部端子１１２の上部に相当する透明ガラスカバー１２０の外周部には、黒色顔料や金黒などによる光吸収層１２１が形成されている。この光吸収層１２１は遮光膜として働き、パッケージ１００の外部から受光素子１３０の周辺部や端部に光が直接入射するのを防止したり、入射光が金属細線１４０に照射し散乱光が発生するのを防止する。また、光を吸収する性質があるので、入射光が受光素子１３０の表面で反射してこの反射光が漏光となって再度透明ガラスカバー１２０の内側表面で反射し受光素子１３０の周辺部や端部に入射するのを防止する。これらの直接入射光、散乱光、反射光は、受光素子１３０が生成する電気信号に対してノイズとして作用する。従って、光吸収層１２１は、ノイズを低減するために形成されていると言える。
【０００９】
光吸収層１２１の代わりに薄い金属板で形成された遮光板を透明ガラスカバー１２０と受光素子１３０の間に配置させることも周知である。ここでは、ノイズとして作用する光を遮るために配置される膜や金属板を遮光部材と称する。なお、ノイズとして作用する光をここでは迷光と称する。
【００１０】
このように、受光素子用パッケージ１００は、収納容器１１０に受光素子１３０を収納させ透明ガラスカバー１２０にて封止することにより、外部酸素の侵入防止とそれによる受光素子耐久性向上、及び、不必要な光の侵入防止とそれによるノイズの低減という目的を合わせ持つ。
【００１１】
なお、ここでは、一般的な受光素子を搭載するパッケージにて説明した。しかし、受光素子を固体撮像素子に置き換えて、これをパッケージに搭載し封止すれば固体撮像装置となる。この場合、上記の受光領域は、有効画素が配列される部位に相当する。また、固体撮像装置において、このような目的で配置された遮光部材は、フレア防止板、フレア防止用のシールド材と称せられており、特開昭63-12046号公報や実開平5-38916号公報などで開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の受光素子用パッケージは不必要な光を遮光しているにも係わらず、これに搭載した受光素子は、本来生じ得ないはずの光信号（以下偽信号と称す）を出力するという問題点があった。特に固体撮像素子を搭載した固体撮像装置においては、フレアが発生することがあるという問題点があった。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、フレアが低減された固体撮像装置を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の偽信号の原因が斜め入射光による散乱光にあることを突き止め本発明を成すに至った。ここで、図面を参照しながら偽信号の原因を説明する。図１１は、従来の受光素子用パッケージの部分断面図である。本図に示すように受光素子１３０と収納容器１１０とは、ある高さｈを有する金属細線１４０で接続される。この金属細線１４０は機械的な衝撃に弱い。このため透明ガラスカバー１２０は、金属細線１４０に接触せぬように配置する。従って、光吸収層１２１を有する透明ガラスカバー１２０と受光素子１３０との間隔Ｈは、金属細線１４０の高さｈ以下にはならず（Ｈ＞ｈ）、必ず有限の値を有することになる。
【００１５】
ところで、光吸収層１２１は、図１１の符号１５０の矢印で示した方向から光が侵入せぬように設計されている。前述の通り、迷光には直接入射光、散乱光、反射光があるが、このうち最も強く、最もノイズとして大きく作用するのは、直接入射光である。このため、従来の光吸収膜１２１は、１５０の矢印の方向からの光を遮断することを考慮して設計されている。
【００１６】
しかし、実際には斜め方向から入射する光があった。図１１では理解を促すために、斜め入射光１５１の極端な例を示している。そして、上記のように透明ガラスカバー１２０と受光素子１３０との間に間隔Ｈがあれば、斜入射光の一部が受光素子表面で反射されて金属細線１４０を照射して散乱光Ｓ１が発生するのである。
【００１７】
また、上記のように受光素子表面で反射された反射光の一部が、収納容器１１０の内部を照射して散乱光Ｓ２が発生したり、あるいは金属細線１４０での散乱光Ｓ１が更に収納容器１１０の内部で散乱して散乱光Ｓ３が発生することもある。
【００１８】
そのような散乱光Ｓ１〜Ｓ３は、受光素子１３０の端部や周辺部に入射し、受光素子内部に光生成電荷を発生させる。そして、これらの光生成電荷が受光素子内部を拡散し、受光素子１３０の受光領域１３２に達することにより、偽信号になっていたのである。また、受光素子１３０が固体撮像素子であるなら、Ｓ１はダイレクトに固体撮像素子の受光領域１３２に達し、これによりフレアが発生していたのである。
【００３３】
従って、請求項１に記載の発明は、入射光に応じた信号電荷を生成する複数の画素を有する画素領域と前記信号電荷に対応する電気信号を出力するための接続電極が配置される周辺回路と前記画素領域と前記周辺回路との間に配置されるガードリング領域またはオプチカルブラック領域とを有する固体撮像素子と、前記接続電極と電気的に接続するための内部端子を有し前記固体撮像素子を収納して前記接続電極と前記内部端子とを金属細線によって電気的に接続して前記電気信号を外部に出力する収納容器と、前記収納容器を封止し光学的に透明なカバーと、前記固体撮像素子と前記カバーとの間に配置され入射光を前記画素領域に導くとともに入射光を反射させて前記ガードリング領域または前記オプチカルブラック領域に導く端部を有する開口部と少なくとも前記金属細線の上部を覆う第１領域と前記固体撮像素子の近傍であって前記第１領域とは異なる平面上に配置され且つ内側が前記開口部に隣接する第２領域とを有し前記第１領域及び前記第２領域が一体化された遮光部材と、を備え前記入射光の固体撮像素子表面に対する入射角をθとし、前記固体撮像素子の表面から前記第２領域の上部表面までの距離をｔとし、前記複数の画素が配置された画素領域から前記開口部の端部までの距離をｄとした場合、「ｔａｎθ＜ｄ／ｔ」の式を満たすことを特徴とする。
【００３４】
第１領域は、金属細線上部を覆うので入射光が金属細線に入射してフレアを発生することを防止する。また、第２領域は、固体撮像素子表面の近傍に配置されるので、図１１に示したような固体撮像素子表面からの反射光が収納容器内部に入射することを低減する。
【００３５】
また、請求項１２の発明は、請求項１０又は請求項１１のいずれかに記載の固体撮像装置において、前記第２領域は、幅が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする。本発明の遮光部材を金属のプレス加工で形成すれば、開口部と第１，２領域を一度の処理で形成できるのでより好ましい。この場合、第２領域の幅が０．５ｍｍ以上あると、開口部の形状が安定する。
【００３６】
また、請求項１３の発明は、請求項１０又は請求項１１のいずれかに記載の固体撮像装置において、前記入射光の固体撮像素子表面に対する入射角をθとし、前記固体撮像素子の表面から前記第２領域の上部表面までの距離をｔとし、前記複数の画素が配置された画素領域から前記開口部の端部までの距離をｄとした場合、ｔａｎθ＜ｄ／ｔの式を満たすことを特徴とする。
【００３７】
遮光部材がテーパー部を有するか、または、遮光部材の一部が固体撮像素子表面の近傍まで配置される構成ならば、迷光のほぼ全量を遮断することが可能となる。しかし、近年の固体撮像装置は、更なるノイズ低減を要求されている。このため、開口部の端部から反射される極めて僅かな迷光さえも低減するのが好ましい。
【００３８】
請求項１の構成により、入射光は遮光部材の開口部端部で反射しても画素領域には達することができない。従って、入射光が遮光部材の開口端面で反射して画素領域に入射することを確実に防止することが可能となる。
【００３９】
また、前記遮光部材の第１領域と第２領域との間にテーパー部を設ける場合、前記入射光の固体撮像素子表面に対する入射角をθとし、前記テーパー部表面と前記固体撮像素子の法線との成す角度をθ’とし、前記第１領域の上面から前記第２領域の上面までの距離をａとし、前記第２領域の幅をｂとすると、「ｔａｎ（２θ’＋θ）＜（ｂ／ａ）＋ｔａｎθ’」の式を満たすことを特徴とする。
【００４０】
第１領域と第２領域とを一体的に接続するテーパー部に入射した入射光は反射する。しかし、上記の構成により、反射した光は、画素領域に達することができない。従って、入射光がテーパー部で反射して画素領域に入射することを確実に防止することが可能となる。
【００４１】
また、前記遮光部材は、熱膨張率が１７．３×１０-6／Ｋ以下の特性を有するステンレス材料により形成されていることを特徴とする。
【００４２】
遮光部材は、画素に迷光が入射するのを防止するために配置される。よって、遮光部材の開口部は、固体撮像素子の画素領域と位置を合わせて固定される。しかしながら、パッケージに組み立てられた後に遮光部材が環境温度によって、膨張・収縮してしまうと信頼性が損なわれてしまう恐れがある。熱膨張率が１７．３×１０-6／Ｋ以下であるステンレスならば、上記の懸念が低減される。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る受光素子用パッケージ１の断面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ'部における断面図である。
【００４４】
本受光素子用パッケージ１は、受光素子３０を収納する収納容器１０と、テーパー部５１を有する遮光部材５０と、これらを封止するための透明ガラスカバー２０を有している。なお、図１（ａ）においては、透明ガラスカバー２０と遮光部材５０の図示を省略している。
【００４５】
収納容器１０の中央には受光素子３０を収納し固定するためのキャビティ部１１が設けられている。キャビティ部１１の周囲には端子１３と電気的に接続されている内部端子１２が配置される。さらにその周囲には遮光部材５０を固定するための棚部１４が設けられる。
【００４６】
受光素子３０には入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光領域３２と、信号電荷に対応する電気信号を出力するための接続電極３１が配置されている。そして、接続電極３１と内部端子１２は、金属細線４０にて電気的に接続される。
【００４７】
図２（ａ）は、遮光部材５０の斜視図である。遮光部材５０は、受光素子３０の受光領域３２に入射光を導く開口部５２と、テーパー部５１を有し、透明ガラスカバー２０と受光素子３０の間に配置される。
【００４８】
開口部５２は、受光領域３２と同等かやや大きめに開けられる。テーパー部５１は、緩やかな斜面をなしており受光素子３０近傍のキャビティ部１１まで延在する。一方、遮光部材５０の周囲の平坦部は、収納容器１０の棚部１４に載せられて固定される。このため、遮光部材５０は、金属細線４０、内部端子１２、受光素子３０周辺部の上部を覆うような形状になっている。
【００４９】
次に、本実施形態のパッケージ１に受光素子３０を実装する手順を説明する。まず受光素子３０を収納容器１０内のキャビティ部１１に接着固定する。次に、受光素子３０の接続電極３１と収納容器１０の内部端子１２とを金属細線４０で電気的に接続する。更に遮光部材５０を収納容器１０の棚部１４に固定することにより、受光素子３０近傍のキャビティ部１１までテーパー部５１を配置する。このとき、開口部５２は、受光素子３０の受光領域３２上に設けられるように遮光部材５０を固定する。最後に光を透過する透明ガラスカバー２０で封止する。内部は、真空にしても、或いは窒素などの不活性ガスで充填してもよい。
【００５０】
このような、本実施形態の受光素子用パッケージ１は、遮光部材５０を受光素子３０と透明ガラスカバー２０の間に配置することにより、斜め入射光が受光素子３０表面から金属細線４０や収納容器１０内部へ反射されるのを防止することができる。つまり、受光素子３０表面からの反射光は、テーパー部５１を有する遮光部材５０によって遮られて、金属細線４０や収納容器１０の内部に達しない。このため、従来通りの遮光効果の他、斜め入射光が原因である迷光の発生やそれによる偽信号も防止することが可能となる。
【００５１】
また、遮光部材５０に黒色塗料や金黒などの光吸収層を配置させれば、受光素子３０表面からの反射光が遮光部材５０に照射されても、それすら吸収してしまうので、さらに好ましい。
【００５２】
このような光吸収層を設けるなら、テーパー部は、緩やかな斜面に限定されず、図２（ｂ）に示すようにテーパー部５１’をほぼ垂直な角度にして開口部を形成してもよい。テーパー部５１’をこのようにすれば、遮光部材の加工が容易となる。但し、緩やかな斜面にしたテーパー部５１よりもテーパー部に反射光が照射される光量が増大する。しかし、光吸収層が設けられているため、それによる散乱光は生じ得ない。
【００５３】
また、受光素子３０を固体撮像素子に置き換えて、本実施形態のパッケージ１に搭載し封止すれば固体撮像装置となるが、この固体撮像装置は、フレアが発生しない。
［実施形態２］
図３は、本発明の実施形態２に係る固体撮像装置２の断面図である。遮光部材６１の形状は、実施形態１（図２（ａ）参照）と同じであるが、本実施形態では透明ガラスカバー６０と遮光部材６１が一体化されている。また、受光素子３０に代えて固体撮像素子３３を組み込んで固体撮像装置２を成している。
【００５４】
本実施形態の固体撮像装置２を実装する場合には、まず固体撮像素子３３を収納容器１０内のキャビティ１１に接着固定する。次に、金属細線４０で接続電極３１と内部端子１２とを電気的に接続する。最後に、遮光部材６１が一体化された透明ガラスカバー６０を封止する。このように、本実施形態の固体撮像装置２は、透明ガラスカバー６０に遮光部材６１が一体化されているので、組立工程が簡略化され、製造が容易になる。
【００５５】
また、本実施形態の遮光部材６１は、カーボンファイバーのような弾性体にて造られている。このため、実装時に固体撮像素子表面に損傷を加えることなく確実に開口部端部を固体撮像素子表面に接触させることが可能となる。素子表面に接触させて遮光部材を配置させれば、迷光を確実に遮光することが可能となるので、より好ましい。
【００５６】
なお、本実施形態においても実施形態１のパッケージ１と同様に、テーパー部６２を固体撮像素子３３表面に対して垂直に配置させても、遮光部材６１に光吸収層を配置させても良い。
［実施形態３］
図４は本発明の実施形態３に係る固体撮像装置３であり、（ａ）はその部分断面図、（ｂ）は遮光部材７１と金属バンプ７３が一体化された透明ガラスカバー斜視図である。
【００５７】
遮光部材７１が透明ガラスカバー７０と一体化されている点は、実施形態２の固体撮像装置２と同様である。しかし、本実施形態の固体撮像装置３は、さらに、接続電極３１と内部端子１２とを電気的に接続するための金属バンプ７３が透明ガラスカバー７０に一体化されている。
【００５８】
この金属バンプ７３は、インジウムのような柔らかい導電部材からなる。従って、一つの金属バンプ７３を接続電極３１と内部端子１２とアライメントして圧着させれば、接続電極３１と内部端子１２とは電気的に接続させることが可能となる。
【００５９】
本実施形態の固体撮像装置３を実装するには、固体撮像素子３４を収納容器１０内のキャビティ１１の所定位置に接着固定した後に遮光部材７１と金属バンプ７３が一体化された透明ガラスカバー７０を封止すればよい。このようにすれば、金属細線による接続が不要となり、少ない工数で実装可能となる。
【００６０】
このように本実施形態では少ない工数で実装が可能となるが、固体撮像装置３においては特に固体撮像素子表面上のゴミが不良原因となる。従って、実装時の工数が少なくなればそれだけゴミの発生確率も下がり歩留まりが向上し、その結果コストも下がるという効果がある。
【００６１】
また、金属細線を使用する実装方法と比較すると、固体撮像素子３４表面から透明カバーガラスまでの間隔を小さくすることが可能になり、固体撮像装置３の薄型化・小型化が図れるという効果もある。
【００６２】
本実施形態においても、遮光部材７１の開口部端部は固体撮像素子３４の表面に接触しているため、斜め入射光の一部が固体撮像素子表面から収納容器内部へ反射されるのを防止することができ、偽信号やフレアが発生しない。
【００６３】
また、本実施形態においても、テーパー部７２を固体撮像素子３４表面に対して垂直に配置させても、或いは遮光部材７１に光吸収層を配置させても良い。
［実施形態４］
図５は本発明の実施形態４に係る固体撮像装置４であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はそのＣ部の拡大断面図である。
【００６４】
本固体撮像装置４は、固体撮像素子３５を収納する収納容器１０と、テーパー部８２を有する遮光部材８０と、これらを封止するための透明ガラスカバー９０を有している。なお、図５（ｂ）においては、透明ガラスカバー９０と収納容器１０の図示を省略している。
【００６５】
収納容器１０の中央には固体撮像素子３５が収納され固定される。収納容器１０の内部には内部端子１２が配置される。さらにその周囲には遮光部材８０を固定するための棚部１４が設けられる。
【００６６】
固体撮像素子３５は、その概略中央部に入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の画素を有する画素領域８４（有効画素領域）、その周囲に信号電荷を走査するための周辺回路８６、画素領域８４と周辺回路８６の間にはガードリング部（画素領域の外部に迷光が入射することによって生ずる電荷が、画素領域に流れることを防止する）やオプチカルブラックを配置する領域８５、周辺部には信号電荷に対応する電気信号を出力するための接続電極３１が配置されている。そして、接続電極３１と内部端子１２は、金属細線４０にて電気的に接続される。
【００６７】
遮光部材８０は、第１領域８１、テーパー部８２、第２領域８３を有し、固体撮像素子３５と透明ガラスカバー９０との間に固体撮像素子３５とは非接触で配置される。第２領域の内側は隣接して開口部が配置されており、入射光は開口部を通って固体撮像素子３５の画素領域８４に導かれる。
【００６８】
本実施形態において遮光部材８０は、熱膨張率が１７．３×１０-6／Ｋ以下であるステンレスをプレス加工されて、第１領域、テーパー部８２及び第２領域を一体形成した。熱膨張率が１７．３×１０-6／Ｋ以下であれば、環境温度が変化しても膨張・収縮が僅かであり、遮光部材８０と固体撮像素子３５の位置関係は、環境温度によって変化しない。このため、信頼性が向上する。なお、第２領域の幅は、０．５ｍｍ以上有ると加工が容易であり、且つ、開口部の形状が安定するのでより好ましい。
【００６９】
第１領域８１は、固体撮像素子３５の表面と概略平行な平面部であり、一方の端（即ち外周部）が収納容器１０の棚部１４に固定される。第１領域の他方の端は、テーパー部８２を介して第２領域８３と連続的に繋がっている。テーパー部８２は、なだらかな斜面となっている。第２領域８３は、固体撮像素子３５の表面と概略平行な平面である。このため、第２領域８３は、第１領域とは異なる平面上に配置されることになる。
【００７０】
ここでは、第１領域８１の外周部を収納容器１０の棚部１４に固定した。しかし、これに限らず、第１領域を透明ガラスカバー９０に固定してもよい。
第１領域８１は、図５に示したように遮光部材８０の金属細線４０を覆うように配置される。このため、入射した光や各部からの反射光が金属細線４０に達することを防止する。
【００７１】
また、第２領域は、固体撮像素子３５の表面に接近配置される。このため、斜め入射光が原因である迷光はより低減されるばかりでなく、テーパー部８２で反射された光が画素領域８４に入射することも防止される。図６は、斜め入射光がテーパー部８２にて反射された光路を示す概念図である。第２領域を配置させることにより、テーパー部８２で反射された光は、固体撮像素子表面には照射されにくくなる。なお、遮光部材８０に黒色塗料や金黒などの光吸収層を配置させれば、さらに好ましいことは言うまでも無い。
【００７２】
さらに、ここでは、遮光部材８０の第１領域８１の上面から第２領域の上面までの距離ａ、第２領域の幅ｂ（図６参照）、固体撮像素子表面に対する入射角度θ、テーパー部８２の表面と固体撮像素子３５の法線との成す角度θ’の関係は、ｔａｎ（２θ’＋θ）＜（ｂ／ａ）＋ｔａｎθ’の条件を満足させるものとした。これにより、テーパー部８２からの反射光は、画素領域８４には達しない。以下、図６の概念図を用いてこれを説明する。
【００７３】
テーパー部８２に入射した光は、反射して画素領域８４に向かって進む。ここで角度αは、θ＋θ’である。従って、ａ×ｔａｎ（２θ’＋θ）の値がｂ＋ｃより小さいなら、テーパー部８２で反射した光は画素領域８４に達することは無い。ｃは、ａ×ｔａｎθ’であるから、上記の関係を式に表すと、ａ×ｔａｎ（２θ’＋θ）＜ｂ＋ａ×ｔａｎθ’となる。従って、ｔａｎ（２θ’＋θ）＜（ｂ／ａ）＋ｔａｎθ’の条件を満足する構成とすれば、テーパー部で反射した光が画素領域に入射することを確実に防止することが可能となる。
【００７４】
また、ここでは、固体撮像素子３５の表面から第２領域８３の上部表面までの距離ｔと、画素領域（有効画素領域）８４の端から遮光部材８０の開口部端部までの距離ｄ、及び入射光の入射角度θの関係は、ｔａｎθ＜ｄ／ｔの条件を満足させるものとした。これにより、開口部端部８７からの反射光は、画素領域８４には達しない。以下、図を用いてこれを説明する。
【００７５】
図７は、遮光部材８０の開口部端部８７に斜め入射光が入射する状態を示した図であり、図５のＣ部拡大断面図である。なお、開口部端部８７は、固体撮像素子３５の表面に対してほぼ垂直であり、固体撮像素子３５表面における法線の方向とほぼ一致する。
【００７６】
反射部材８０の開口部端部８７に入射する光８８は、開口部端部８７にて反射されて固体撮像素子表面に向かって進む。開口部端部８７から最も遠くまで反射される光は、第２領域８３の上面に近い開口部端部８７に入射する光である。その光が、開口部端部８７から固体撮像素子３５の表面に到達する距離Ｘは、Ｘ＝ｔ×ｔａｎθである。ここで、Ｘ＜ｄならば、図７より明らかなように、開口部端部の反射光は、有効画素領域８４まで到達することは出来ない。従って、上記の条件を満たす本実施形態の固体撮像装置ぱ、開口部端部の反射光が有効画素領域８４にまで達することはない。
【００７７】
ところで、図７には比較のため、固体撮像素子３５の表面から離れて配置された場合の遮光部材８８を示した。このように、遮光部材は、高い位置に配置されるほど周辺回路８６に入射する光や、開口部端部にて反射されて有効画素部８４に入射する光が多くなり、好ましくないことが理解される。本実施形態の遮光部材は、このような迷光を確実に遮光することが可能となる。
【００７８】
なお、入射角θは、次のようにすれば容易に求められる。図８は、カメラレンズ、固体撮像装置の撮像面及び入射光を示す概念図である。ここで、ｒは射出瞳径、ｌは射出瞳距離、ｓは有効画素の中心部から遮光部材の開口部端部までの距離である。
【００７９】
撮像面上の点Ａに入射する光（図８の９２、９３、９４）のうち、入射角度が一番大きい入射光は３である。その入射角をθ、カメラレンズのＦ値をＦとすると、射出瞳径ｒとＦ値の関係は、Ｆ＝ｌ／ｒとなる。よって、θは、この関係式と図８より次式から求められる。
【００８０】
ｔａｎθ＝（ｒ／２＋ｓ）×（１／ｌ）＝１／2Ｆ＋ｓ／ｌ
従って、θは、Ｆ値、射出瞳距離、有効画素の中心部から遮光部材の開口部端部までの距離を実測することによって、容易に算出することができる。
【００８１】
ところで、テーパー部は緩やかな斜面に限定されない。図９は、実施形態４に係る固体撮像装置の変形例を示す部分断面図である。本発明は、このように、テーパー部８２が第１領域８１、第2領域８３に対して垂直になる場合も含まれる。
【００８２】
本発明の実施形態１乃至４において、透明ガラスカバーは収納容器を封止することが主な目的であるが、単なるガラス基板の他に、光学的フィルタ、例えば赤外線カットフィルタや光学的ローパスフィルタ、あるいはそれらを組み合わせた機能を有する基板も含まれる。
【００８３】
【発明の効果】
以上のように本発明の固体撮像装置によれば、テーパー部のついた遮光部材により固体撮像素子の受光領域を除くすべての領域を遮光することができるため、斜め入射光があっても固体撮像素子表面から金属細線や収納容器内部へ反射されるのを防止することができ、偽信号やフレアが発生しないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る受光素子用パッケージ１の断面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ'部における断面図である。
【図２】本発明の受光素子用パッケージにおける遮光部材の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の断面図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る固体撮像装置であり、（ａ）はその部分断面図、（ｂ）は遮光部材と金属バンプが一体化された透明ガラスカバー斜視図である。
【図５】本発明の実施形態４に係る固体撮像装置４であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はそのＣ部の拡大断面図である。
【図６】斜め入射光がテーパー部８２にて反射された光路を示す概念図である。
【図７】遮光部材８０の開口部端部８７に斜め入射光が入射する状態を示した図であり、図５のＣ部拡大断面図である。
【図８】カメラレンズ、固体撮像装置の撮像面及び入射光を示す概念図である。
【図９】実施形態４に係る固体撮像装置の変形例を示す部分断面図である。
【図１０】従来の受光素子用のパッケージであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'部における断面図である。
【図１１】従来の受光素子用パッケージの部分断面図である。
【符号の説明】
１、１００---パッケージ
２、３---固体撮像装置
１０、１１０---収納容器
１１、１１１---キャビティ
１２、１１２---内部端子
１３、１１３---端子
１４---棚部
２０、６０、７０、１２０---透明ガラスカバー
３０、１３０---受光素子
３１、１３１---接続電極
３２、１３２---受光領域
３３、３４---固体撮像素子
４０、１４０---金属細線
５０、５０’、６１、７１---遮光部材
５１、５１’、６２、７２---テーパー部
５２、５２’---開口部
７３---金属バンプ
８０---遮光部材
８１---第１領域
８２---テーパー部
８３---第２領域
８４---有効画素領域
８５---オプチカルブラック
８６---周辺回路
８７---開口部端部
９０---透明ガラスカバー
９１、９２、９３、９４、１５０、１５１---入射光
Claims (4)
- 入射光に応じた信号電荷を生成する複数の画素を有する画素領域と、前記信号電荷に対応する電気信号を出力するための接続電極が配置される周辺回路と、前記画素領域と前記周辺回路との間に配置されるガードリング領域またはオプチカルブラック領域と、を有する固体撮像素子と、
前記接続電極と電気的に接続するための内部端子を有し、前記固体撮像素子を収納して前記接続電極と前記内部端子とを金属細線によって電気的に接続して前記電気信号を外部に出力する収納容器と、
前記収納容器を封止し光学的に透明なカバーと、
前記固体撮像素子と前記カバーとの間に配置され、入射光を前記画素領域に導くとともに、入射光を反射させて前記ガードリング領域または前記オプチカルブラック領域に導く端部を有する開口部と、少なくとも前記金属細線の上部を覆う第１領域と、前記固体撮像素子の近傍であって前記第１領域とは異なる平面上に配置され且つ内側が前記開口部に隣接する第２領域とを有し、前記第１領域及び前記第２領域が一体化された遮光部材と、
を備え、以下の［数１］に記載の式を満たすことを特徴とする固体撮像装置。
［数１］
ｔａｎθ＜ｄ／ｔ
但し、「θ」は前記入射光の固体撮像素子表面に対する入射角、「ｔ」は前記固体撮像素子の表面から前記第２領域の上部表面までの距離、「ｄ」は前記複数の画素が配置された画素領域から前記開口部の端部までの距離を表す。 - 請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記遮光部材は、前記第１領域と前記第２領域との間にテーパー部を備えていることを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記［数１］に記載の式に代えて、以下の［数２］に記載の式を満たすことを特徴とする固体撮像装置。
［数２］
ｔａｎ（２θ’＋θ）＜（ｂ／ａ）＋ｔａｎθ’
但し、「θ」は前記入射光の固体撮像素子表面に対する入射角、「θ’」は前記テーパー部表面と前記固体撮像素子の法線との成す角度、「ａ」は前記第１領域の上面から前記第２領域の上面までの距離、「ｂ」は前記第２領域の幅を表す。 - 請求項１から３のいずれか１項に記載の固体撮像装置において、
前記遮光部材は、熱膨張率が１7.3×１０-6／Ｋ以下の特性を有するステンレス材料により形成されていることを特徴とする固体撮像装置。
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