JP5564908B2

JP5564908B2 - 固体撮像装置及び固体撮像装置用パッケージ

Info

Publication number: JP5564908B2
Application number: JP2009271404A
Authority: JP
Inventors: 直紀大河内
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2029-11-30
Also published as: JP2011114266A

Description

この発明は固体撮像装置及び固体撮像装置用パッケージに関する。

従来、固体撮像素子を保護するために、固体撮像素子が装着された中空パッケージにカバーガラスで蓋をした固体撮像装置が知られている。

しかし、カバーガラスには放射性元素であるＵ（ウラン）及びＴｈ（トリウム）が通常１ｐｐｍ程度含有されており、これらの元素から放射されるα線によって固体撮像素子に結晶欠陥が発生する。この結晶欠陥が発生することにより、固体撮像素子の結晶内に欠陥準位が形成される。半導体メモリでは、この欠陥準位で生成、消滅する電荷によるメモリの誤動作（いわゆるソフトエラー）が発生する。また、固体撮像素子では、欠陥準位により生成する電荷が暗電流となり、画素の点欠陥（白傷）として撮像性能を低下させる。

これに対し、カバーガラスの固体撮像素子側の面にアモルファスフッ素樹脂等のα線遮蔽材を塗布し、カバーガラスの原材料を高純度化してＵ及びＴｈの濃度を低減させることなくα線による影響を低減することができるようにした固体撮像装置が知られている（下記公報参照）。

特開２００７−２５８７５０号公報

しかし、上記固体撮像装置では、塗布するα線遮蔽材の品質管理が難しいため、カバーガラスの歩留まりが悪化する。また、α線遮蔽材が塗布されたカバーガラスをパッケージに取付けた後にα線遮蔽材に傷やピンホールが検出されたとき、カバーガラスを交換しなければならない。そのため、固体撮像装置の製造コストが高くなる。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は、カバーガラスから放射されるα線による影響を低減することができるとともに、製造コストを低減することができる固体撮像装置及び固体撮像装置用パッケージを提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、光が入射する第１面と回路パターンが形成された前記第１面とは反対側の第２面とを有するカバーガラスと、前記カバーガラスの前記第２面に対向して配置され、前記カバーガラスを介して入射した光を撮像する撮像部と前記撮像部で生成された撮像信号を外部へ出力する出力部とが形成された第３面を有する撮像素子と、前記カバーガラスの前記第２面に対して直接に接着され、前記カバーガラスから放射されるα線を遮蔽するα線遮蔽フィルムと、前記カバーガラスに形成された前記回路パターンと前記撮像素子に形成された前記出力部とを接続するバンプと、を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記α線遮蔽フィルムは、粘着テープにより前記カバーガラスに直接に接着されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の撮像装置において、前記α線遮蔽フィルムは、Ｕ及びＴｈの濃度が５ｐｐｂ以下であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記α線遮蔽フィルムは、反射防止機能及び赤外カット機能の少なくとも一方が付加されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記α線遮蔽フィルムは、前記カバーガラスの前記第２面より前記撮像素子の前記第３面側に反射防止コートが施されていることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記α線遮蔽フィルムは、前記カバーガラスの前記第２面より前記撮像素子の前記第３面側に赤外カットフィルムが施されていることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記撮像素子の前記第３面に形成され、前記カバーガラスと前記撮像素子との間を中空状態にする枠形状のサイドフィルを更に備え、前記α線遮蔽フィルムは、前記サイドフィルに接していることを特徴とする。

この発明によればカバーガラスから放射されるα線による影響を低減することができるとともに、製造コストを低減することができる。

図１はこの発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の断面を示す概念図である。図２はこの発明の第１実施形態の変形例に係る固体撮像装置の断面を示す概念図である。図３はこの発明の第２実施形態に係る固体撮像装置の断面を示す概念図である。図４はこの発明の第２実施形態の変形例に係る固体撮像装置の断面を示す概念図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の第1実施形態に係る固体撮像装置の断面を示す概念図である。

固体撮像装置１００は、Ｓｉチップ（固体撮像素子）１０と、Ｓｉチップ１０の受光面側に設けられたカバーガラス２０と、カバーガラス２０のＳｉチップ１０側の面に設けられたα線遮蔽フィルム３０と、Ｓｉチップ１０が収容される凹部４１を有するパッケージ部４０とを有する。カバーガラス２０は凹部４１の開口部を塞ぐ。パッケージ部４０は例えば樹脂で形成されている。カバーガラス２０とパッケージ部４０とで中空の固体撮像装置用パッケージが構成される。

Ｓｉチップ１０のワイヤ１１はパッケージ部４０のダイアタッチ面（回路面）４２にワイヤボンディング等により接続されている。

カバーガラス２０は硬く、耐久性を有し、パッケージ部４０内のＳｉチップ１０を保護することができる。

カバーガラス２０は、例えばホウケイ酸ガラス、石英ガラス、無アルカリガラス、耐熱ガラスで形成されている。

カバーガラス２０の厚みは０．１〜２ｍｍであり、好ましくは０．３〜０．７ｍｍである。カバーガラス２０に高純度の原材料を使用しない場合、放射性元素であるＵ（ウラン）及びＴｈ（トリウム）の濃度は３０ｐｐｂ以上である。

α線遮蔽フィルム３０はα線を遮蔽する機能を有するフィルムであり、カバーガラス２０に粘着テープ（図示せず）やＵＶ硬化樹脂（図示せず）で接着されている。

α線遮蔽フィルムの厚さはα線遮蔽フィルム内を進行するα線の飛程以上である。例えばα線エネルギーが５〜１０ＭｅＶとした場合、フィルム内の飛程距離は２０〜５０μｍ程度であるため、α線遮蔽フィルムの厚さはその飛程距離以上であることが好ましい。

また、α線遮蔽フィルム３０のＵ及びＴｈの濃度は５ｐｐｂ以下である。

更に、α線遮蔽フィルム３０は可視領域の光に対して透過性を有するものが好ましい。

固体撮像装置１００は以下の手順により製造される。なお、Ｓｉチップ１０のワイヤ１１はパッケージ部４０のダイアタッチ面４２に予め接続されているものとする。また、カバーガラス２０は所定の検査に合格しているものとする。

まず、α線遮蔽フィルム３０に傷やピンホールがあるか否か検査する。

次に、検査にパスしたα線遮蔽フィルム３０をカバーガラス２０に貼り付ける。

その後、α線遮蔽フィルム３０を貼り付けたカバーガラス２０をパッケージ部４０に取り付ける直前に、α線遮蔽フィルム３０に傷やピンホールがあるか否かを再度検査する。

最後に、検査にパスしたα線遮蔽フィルム３０を貼り付けたカバーガラス２０をパッケージ部４０に取り付ける。

以上のようにして固体撮像装置１００が完成する。

この実施形態によれば、カバーガラス２０のＳｉチップ１０側の面にα線遮蔽フィルム３０を設けたので、カバーガラス２０から放射されるα線がα線遮蔽フィルム３０によって減衰され、Ｓｉチップ１０に到達するα線による影響を低減することができる。その結果、画素の点欠陥（白傷）による撮像性能の低下が抑制され、Ｕ及びＴｈの濃度を５ｐｐｂ以下としたカバーガラスを用いたときと同様の撮像性能を実現することができる。また、カバーガラス２０に高純度の原材料を使用する必要がなく、しかもα線遮蔽フィルム３０を貼り付けたカバーガラス２０をパッケージ４０に取り付けた後にα線遮蔽フィルム３０に傷やピンホールが検出されたとしてもα線遮蔽フィルム３０を貼り換えるだけでよいので、固体撮像装置１００の製造コストを低減させることができる。

なお、α線遮蔽フィルム３０に反射防止機能（反射防止フィルム）及び赤外カット機能（赤外カットフィルム）の少なくとも一方を付加するようにしてもよい。反射防止機能を付加することにより感度アップやフレアー防止効果が生じ、撮像性能が向上する。また、赤外カット機能を付加することにより色合いの調整が可能となり、しかも従来カバーガラスよりもカメラレンズ側に配置されている赤外カットフィルタを省略でき、感度の向上と部品点数削減とによるコストダウンを図ることができる。

図３はこの発明の第１実施形態の変形例に係る固体撮像装置の断面を示す概念図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。

この変形例はα線遮蔽フィルムにα線遮蔽効果だけでなく、赤外カット機能、反射防止機能の両方を持たせるようにした点で第１実施形態と相違する。

カバーガラス２０に接着される赤外カットフィルム１３０に含有されるＵ及びＴｈの濃度を５ｐｐｂ以下とし、赤外カットフィルム１３０にα線遮蔽効果を持たせるとともに、赤外カットフィルム１３０の上面に反射防止コートしたフィルム１５０を施した。

この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、１つのフィルムでα線遮蔽効果だけでなく、赤外カット機能、反射防止機能を持たせることができるので、撮像性能をより向上させることができる。

なお、反射防止コートしたフィルム１５０に含有されるＵ及びＴｈの濃度を５ｐｐｂ以下とし、反射防止コートしたフィルム１５０にα線遮蔽効果を持たせるとともに、反射防止コートしたフィルム１５０の上面に赤外カットフィルム１３０を施してもよい。

図２はこの発明の第２実施形態に係る固体撮像装置の断面を示す概念図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。

この実施形態はパッケージ部４０を使用しない点で第１実施形態と相違する。

固体撮像装置２００は、Ｓｉチップ２１０を直接カバーガラス２０上にマウントしてカバーガラス２０上の電子回路（図示せず）に電気的に接続するＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）実装法によって形成されている。固体撮像装置２００は、Ｓｉチップ２１０と、Ｓｉチップ２１０の受光面側に設けられたカバーガラス２０と、カバーガラス２０のＳｉチップ２１０側の面に設けられたα線遮蔽フィルム３０とを有する。

Ｓｉチップ２１０の表面に形成された固体撮像素子（図示せず）の外部出力部であるパッド（図示せず）上に金バンプ（突起電極）２３０が形成され、パッドが金バンプ２３０を介してカバーガラス２０上の電極端子（図示せず）に接合されている。電極端子はカバーガラス２０上に形成された回路パターン（図示せず）の一部を構成する。

なお、Ｓｉチップ２１０とカバーガラス２０とを複数の金バンプ２３０を介して接続した後、固体撮像素子を取り囲むようにＳｉチップ２１０上に樹脂を供給して枠形状のサイドフィル２６０を形成し、Ｓｉチップ２１０とカバーガラス２０との間を中空状態にした。

第１実施形態と同様にカバーガラス２０のＳｉチップ２１０側の面にα線を遮蔽するα線遮蔽フィルム３０が設けられている。

この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、中空パッケージを使用する構造のものに比較して固体撮像装置２００の外径を小さくすることができる。ただし、Ｓｉチップ２１０とカバーガラス２０とを金バンプ３０及びサイドフィル４０を介して接着した後のＳｉチップ２１０の反り防止、金バンプ２３０と電極端子との接合強度の確保のため、Ｓｉチップ２１０とカバーガラス２０との熱膨張係数を一致させる必要があるが、Ｓｉチップ２１０の熱膨張係数は一定であるので、使用可能なカバーガラス２０が限定される。カバーガラス２０としては、例えばα線遮蔽対策が施されていない、線膨張係数がＳｉチップ２１０に近いアルカリガラス等からなるものを使用可能である。

図４はこの発明の第２実施形態の変形例に係る固体撮像装置の断面を示す概念図であり、第２実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。

この変形例はα線遮蔽フィルムにα線遮蔽効果だけでなく、赤外カット機能、反射防止機能を持たせるようにした点で第２実施形態と相違する。

カバーガラス２０に接着される赤外カットフィルム２３０に含有されるＵ及びＴｈの濃度を５ｐｐｂ以下とし、赤外カットフィルム１３０にα線遮蔽効果を持たせるとともに、赤外カットフィルム２３０の上面に反射防止コートしたフィルム２５０を施した。

この実施形態によれば、第２実施形態と同様の効果を奏するとともに、1つのフィルムでα線遮蔽効果だけでなく、赤外カット機能、反射防止機能を持たせることができるので、撮像性能をより向上させることができる。

１０：Ｓｉチップ（固体撮像素子）、２０：カバーガラス、３０：α線遮蔽フィルム、１００，２００：固体撮像装置、１３０，２３０：赤外カットフィルム、１５０，２５０：反射防止コートしたフィルム。

Claims

光が入射する第１面と回路パターンが形成された前記第１面とは反対側の第２面とを有するカバーガラスと、
前記カバーガラスの前記第２面に対向して配置され、前記カバーガラスを介して入射した光を撮像する撮像部と前記撮像部で生成された撮像信号を外部へ出力する出力部とが形成された第３面を有する撮像素子と、
前記カバーガラスの前記第２面に対して直接に接着され、前記カバーガラスから放射されるα線を遮蔽するα線遮蔽フィルムと、
前記カバーガラスに形成された前記回路パターンと前記撮像素子に形成された前記出力部とを接続するバンプと、
を備える撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記α線遮蔽フィルムは、粘着テープにより前記カバーガラスに直接に接着されていることを特徴とする撮像装置。
請求項１又は請求項２に記載の撮像装置において、
前記α線遮蔽フィルムは、Ｕ及びＴｈの濃度が５ｐｐｂ以下であることを特徴とする撮像装置。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記α線遮蔽フィルムは、反射防止機能及び赤外カット機能の少なくとも一方が付加されていることを特徴とする撮像装置。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記α線遮蔽フィルムは、前記カバーガラスの前記第２面より前記撮像素子の前記第３面側に反射防止コートが施されていることを特徴とする撮像装置。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記α線遮蔽フィルムは、前記カバーガラスの前記第２面より前記撮像素子の前記第３面側に赤外カットフィルムが施されていることを特徴とする撮像装置。
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記撮像素子の前記第３面に形成され、前記カバーガラスと前記撮像素子との間を中空状態にする枠形状のサイドフィルを更に備え、
前記α線遮蔽フィルムは、前記サイドフィルに接していることを特徴とする撮像装置。