(57)【要約】【課題】固体撮像素子の信号読出し回路の発熱に起因する固体撮像素子の高温状態を防止して良好な画像を撮像できる固体撮像装置を提供すること。【解決手段】複数の受光画素の信号を読み出すための信号読出し回路７〜１１を有する半導体基板２０と、信号読出し回路７〜１１に対向する位置に配線パターン５９を有する配線基板５０と、少なくとも前記位置において前記信号読出し回路７〜１１と配線基板５０とを熱的に接続するための接続部材となる中間配線層２２，２３、中間配線コンタクト２９、表面配線層３、金属バンプ４０、スプレッダ５９、配線基板コンタクト５２とを備える。【選択図】図９
2010098376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光画素の信号を読み出すための信号読出し回路を有する半導体基板と、
前記信号読出し回路に対向する位置に配線パターンを有する配線基板と、
少なくとも前記位置において前記信号読出し回路と前記配線基板とに熱的に接続された接続部材とを備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記接続部材が、
電気的な接続機能をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記接続部材が
複数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記接続部材が
前記信号読出し回路に対して所定間隔おきに複数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記接続部材が、
前記半導体基板の面上に配置された表面配線層を有し、該表面配線層と前記配線基板の面上に配置された配線パターンとに熱的に接続された金属バンプを有することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記接続部材が、
前記半導体基板の内部で前記読出し回路と前記表面配線層との間に介在された中間配線層及び中間配線コンタクトをさらに有し、該中間配線コンタクトを介して前記信号読出し回路と中間配線層と前記表面配線層とが接続されていることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記表面配線層が、
前記信号読出し回路を被覆するように配置されて遮光機能を有することを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記接続部材が、
前記配線基板を貫通するようにその表面と裏面との配線パターンに接続された配線基板コンタクトをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記配線基板が
前記受光画素の周縁部を囲繞するように形成された貫通孔を有すると共に、
前記配線基板の表面において一面が前記受光画素に対向するように配置されて前記貫通孔を封止する平板状のキャップをさらに備える請求項１に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサに代表される固体撮像素子はビデオカメラやデジタルカメラ等の撮像装置に広く用いられる。固体撮像素子は、同一半導体基板上に、撮像レンズを介して結像した被写体の光学像を受光画素毎に電気信号に光電変換する複数の受光画素を配列した受光画素部と、受光画素毎の電気信号に対し所定の信号処理を行った後に半導体基板外部に出力する信号読出し回路部とを有している。
【０００３】
このような固体撮像素子を用いた固体撮像装置の例として、特許文献１には、固体撮像装置及びその製造方法が記載されている。この特許文献１に記載の固体撮像装置は、受光画素部である撮像領域の周縁部に接続部を設けた固体撮像素子と、この個体撮像素子を保護するための透明なキャップとを有し、上記接続部の一部に、第１のフレキシブル基板の表面に形成されたリードを接続し、上記接続部の他の一部に、第２のフレキシブル基板の表面に形成されたリードを接続し、上記撮像領域の近くに気密的な空間が形成されるように上記撮像領域の周縁部と上記キャップとの間を封止してなる。
この特許文献１に記載の固体撮像装置によれば、固体撮像素子の撮像領域の近くに気密的な空間が形成されるように撮像領域の周縁部とキャップとの間を封止したことにより、撮像領域上における結露や撮像特性の劣化を防止して信頼性を確保することができる。
【特許文献１】特許第３３５５８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、固体撮像装置の小型化のため、固体撮像素子の受光画素部と同一半導体基板上に配置される信号読出し回路の高機能化が求められている。また、撮像画像の高精細化のため、固体撮像素子の受光画素の多画素化が求められている。このような固体撮像素子の信号読出し回路の高機能化にともなう回路の大規模化、多画素化にともなう信号読出し回路の駆動周波数の高速化によって、信号読出し回路が発する熱量が増加することが知られている。
しかしながら、特許文献１に記載の固体撮像装置及びその製造方法では、固体撮像素子の信号読出し回路が発した熱は、固体撮像素子内部で拡散し、固体撮像素子に設けた接続部を介して第1、２フレキシブル基板へ放熱されていた。このような熱伝達経路による放熱では、放熱効率が低いため固体撮像素子内部で多くの熱が拡散してしまい固体撮像素子が高温状態になっていた。また、熱伝達効率の低いキャップによって気密に封止する構成であったため、固体撮像素子表面から放熱された熱がこの気密的な空間にこもり、固体撮像素子の高温状態を保持させてしまっていた。以上のような固体撮像素子の高温状態は、受光画素の予期しない熱雑音や暗電流を増加させてしまい固体撮像素子の性能を低下させ、撮像画像劣化の原因となっていたという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は固体撮像素子の信号読出し回路の発熱に起因する固体撮像素子の高温状態を防止して良好な画像を撮像できる固体撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の固体撮像装置は、複数の受光画素の信号を読み出すための信号読出し回路を有する半導体基板と、前記信号読出し回路に対向する位置に配線パターンを有する配線基板と、少なくとも前記位置において前記信号読出し回路と前記配線基板とに熱的に接続された接続部材とを備えることを特徴としている。
【０００７】
この発明によれば、信号読出し回路と配線基板とは熱的に接続された接続部材によって接続され、信号読出し回路が発した熱はこの接続部材を介して配線基板へと伝達される。
さらに、配線基板が信号読出し回路に対向する位置に配置されたことで接続部材は信号読出し回路と配線基板との熱伝達経路を最短距離で接続することができる。その結果、信号読出し回路が発した熱が迅速に配線基板へと伝達されて受光画素への熱の拡散を防止して予期しない熱雑音や暗電流の発生を効果的に抑えられる。
【０００８】
また、本発明の固体撮像装置は、前記接続部材が電気的な接続機能をさらに有することが望ましい。
この場合、半導体基板の信号読読出し回路と配線基板の電位を共通化することで、固体撮像装置の動作を安定させることができる。
【０００９】
また、本発明の固体撮像装置は、前記接続部材が複数配置されていることが望ましい。
この場合、信号読出し回路が発した熱を配線基板まで伝達させるための熱伝達経路が増えるため、放熱効率を向上できるためである。
【００１０】
また、本発明の固体撮像装置は、前記信号読出し回路に対して所定間隔おきに複数配置されていることが望ましい。
この場合、複数の接続部材が信号読出し回路に対して所定間隔おきに配置されることで信号読出し回路のそれぞれに対して個別に熱伝達経路を設けることができる。
また、信号読出し回路が発した熱は所定間隔おきに配置された接続部材のいずれかに拡散し、複数の接続部材のそれぞれによって分散されて前記配線基板へと伝達される。その結果、信号読出し回路が発した熱を均等に伝達されることで信号読出し回路における熱の偏りを低減して、回路の配置位置による温度起因の性能バラツキを抑えることができる。
【００１１】
また、本発明の固体撮像装置は、前記接続部材が、前記半導体基板の面上に配置された表面配線層を有し、該表面配線層と前記配線基板の面上に配置された配線パターンとに熱的に接続された金属バンプを有することが望ましい。
この場合、電気的な接続と熱的な接続を同時に行うことができる接続部材を一般的な製造工程で形成できる。よって、放熱のために追加の工程を設ける必要がなく、固体撮像装置の製造にかかる時間、コストを抑えることができる。
【００１２】
また、本発明の固体撮像装置は、前記接続部材が、前記半導体基板の内部で前記読出し回路と前記表面配線層との間に介在された中間配線層及び中間配線コンタクトをさらに有し、該中間配線コンタクトを介して前記信号読出し回路と中間配線層と前記表面配線層とが接続されていることが望ましい。
この場合、電気的な接続と熱的な接続を同時に行うことができる接続部材を一般的な製造工程で形成できる。よって、放熱のために追加の工程を設ける必要がなく、固体撮像装置の製造にかかる時間、コストを抑えることができる。
また、中間配線層間を電気的に絶縁するための絶縁層に比べ、中間配線層と中間配線コンタクトと表面配線層の方が熱伝達効率が高いため、受光画素への熱の拡散を防止して予期しない熱雑音や暗電流の発生を効果的に抑えられる。
【００１３】
また、本発明の固体撮像装置は、前記表面配線層が、前記信号読出し回路を被覆するように配置されて遮光機能を有することが望ましい。
この場合、表面配線層が信号読出し回路への光の入射をさえぎることで、不要な光の混入が抑制され、これに起因する各回路の誤動作を防止することができる。
【００１４】
また、本発明の固体撮像装置は、前記接続部材が、前記配線基板を貫通するようにその表面と裏面との配線パターンに接続された配線基板コンタクトをさらに有することが望ましい。
この場合、配線基板の裏面まで伝達された熱が配線基板コンタクトによって配線基板の表面に伝達される。その結果、信号読出し回路が発した熱を配線基板の両面に拡散されるので外部への放熱面積が増すことができる。このため配線基板へ伝達された熱を効率よく放熱することができ、受光画素への熱の拡散を防止して予期しない熱雑音や暗電流の発生を効果的に抑えられる。
【００１５】
また、本発明の固体撮像装置は、前記配線基板が前記受光画素の周縁部を囲繞するように形成された貫通孔を有すると共に、前記配線基板の表面において一面が前記受光画素に対向するように配置されて前記貫通孔を封止する平板状のキャップをさらに備えることが好ましい。
この場合、配線基板の貫通孔が受光画素を囲繞するように形成していることで気密空間が信号読出し回路の対向する位置に含まれないため、気密空間にこもる熱量を大幅に減少することを可能とする。したがって、受光画素の高温状態を防止して予期しない熱雑音や暗電流の発生を効果的に抑えられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の固体撮像装置によれば、信号読出し回路と配線パターンとを対向して配置し、少なくとも前記位置で信号読出し回路と配線基板とを熱的に接続する接続部材を備える。これにより、信号読出し回路が発した熱を配線基板に放熱させることで、信号読出し回路の発熱に起因する固体撮像素子の高温状態を防止して良好な画像を撮像できる固体撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態の固体撮像装置について図１から図９を参照して説明する。
【００１８】
図１に示すように、固体撮像装置１００は、画像を撮像するための受光画素部２を有する固体撮像素子１と、固体撮像素子１に熱的かつ電気的に接続された配線基板５０と、配線基板５０を挟んで受光画素部２に対向する位置に配置されたキャップ７１とを備える。固体撮像素子１と配線基板５０とは金属バンプ４０によって熱的かつ電気的に接続され接着剤４１によって固定されている。
【００１９】
また、配線基板５０には受光画素部２とキャップ７１との間に貫通孔５１が形成され、キャップ７１は貫通孔５１の周辺部を囲む接着剤７０によって配線基板５０に固定されている。キャップ７１は透明なガラス、樹脂等からなり、光を透過して受光画素部２へ入射するようになっている。本実施形態の金属バンプ４０は金からなるが、その他の金属、合金あるいは半田等を使用することもできる。
【００２０】
また、配線基板５０には、図示しない銅等の配線パターンが配線基板５０の両面に形成されており、配線基板コンタクト５２で熱的かつ電気的に接続されている。ここで、配線基板コンタクト５２は、一般的な基板配線層接続に用いられるスルーホール、スタックビア等でよいがこの限りではない。また、スルーホールで構成した場合、その内部空間を金属ソルダなどで充填することも可能である。
【００２１】
図２に示すように、固体撮像素子１は、受光画素２ａがマトリクス状に複数配置された受光画素部２と、受光画素部２に電気的に接続された信号読出し回路５〜１１と、外部と熱的かつ電気的に接続するための複数の電極パッド４を有する。信号読出し回路５〜１１は受光画素部２と同一の半導体基板上に配置されている。このうち、信号読出し回路６〜１１は、例えば、固体撮像素子１の各信号読出し回路５〜１１を駆動するための制御信号を生成するＴＧ（タイミングジェネレータ）回路６、受光画素２ａのアナログ出力信号に混入しているノイズ成分を除去するＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路７、ＣＤＳしたアナログ出力信号を選択的に読み出すＳＲ（シフトレジスタ）回路８、ＳＲ回路８の出力信号を増幅するＰＧＡ（プログラムゲインアンプ）回路９、ＰＧＡ回路９の出力する増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）回路１０、ＡＤＣ１０の出力するデジタル信号を固体撮像素子１の外部に出力する出力回路１１からなる。ここで、ＣＤＳ回路７とＳＲ回路８は、各々ＣＤＳ単位回路７ａとＳＲ単位回路８ａとから構成され、受光画素２ａに対応した数を配置している。信号読出し回路５は、受光素子２ａに対して蓄積した不要な電荷をリセットするリセット動作と光信号を電気信号に光電変換して蓄積する蓄積動作と蓄積電荷を電圧に増幅変換して読み出す読出し動作をそれぞれ選択的に行う垂直走査回路である。信号読出し回路６〜１１は、垂直走査回路に比べ高速な駆動周波数で動作しているため、固体撮像素子１の主な発熱源となる。
【００２２】
図２にさらに示すように、固体撮像素子１の表層には発熱源である信号読出し回路６〜１１を被覆する表面配線層３が設けられている。表面配線層３上には金属バンプ４０を配置するためのバンプ位置４２が定められており、この位置を白丸印で模式的に示している。バンプ位置４２は表面配線層３の表面上で離間するように複数配置されている。バンプ位置４２の配置は適宜の位置とすることができるが、バンプ位置４２数は多いことが望ましい。これは、配線基板５０への熱伝達経路を多く確保し、放熱効率を向上できるためである。
ここで、表面配線層３はアルミニウム、銅等の金属、あるいは合金で構成され一般的な半導体製造工程で形成可能である。
【００２３】
信号読出し回路６〜１１と表面配線層３とは信号読出し回路６〜１１のそれぞれにおいて所定間隔おきに配置された複数の中間配線コンタクト２９によって熱的かつ電気的に接続されている。例えば本実施形態では、中間配線コンタクト２９はＣＤＳ回路７、ＳＲ回路８においてＣＤＳ単位回路７ａ、ＳＲ単位回路８ａのそれぞれに対して一つ与えられる構成となっているが、複数個を配置してもよい。中間配線コンタクト２９は、一般的な半導体の配線層間接続に用いられるタングステン等のコンタクトプラグでよいがこの限りではない。また、中間配線コンタクト２９の配置は適宜の位置とすることができるが、配置数が多いことが望ましい。これは、表面配線層３への熱伝達経路を多く確保し、放熱効率を向上できるためである。
【００２４】
図３は配線基板５０の表面を示す図である。配線基板５０は２層フレキシブル基板である。また、配線基板５０は、表面において例えば銅箔で被覆されたグランド(ＧＮＤ)電位となるグランド（ＧＮＤ）パターン５３が設けられている。ＧＮＤパターン５３の縁部５８は、貫通孔５１の周辺を囲繞するように形成され、貫通孔５１を封止するキャップ７１（図１参照）を配置するための所定の接着領域を有している。さらに配線基板５０には、一端がＧＮＤパターン５３の表面に露出してＧＮＤパターン５３と熱的かつ電気的に接続された配線基板コンタクト５２が配置されている。
【００２５】
図４は、図３に示す配線基板５０の裏面を示す図である。図３に示した配線基板コンタクト５２の他端は配線基板５０の裏面まで貫通されている。配線基板コンタクト５２の他端は基板配線パターンとして例えば銅箔からなるスプレッダ５９に熱的かつ電気的に接続されている。配線基板コンタクト５２の配置は適宜の位置とすることができるが、配置数が多いことが望ましい。これは、スプレッダ５２からＧＮＤパターン５３への熱伝達経路を多く確保し、放熱効率を向上できるためである。
【００２６】
また、スプレッダ５９と貫通孔５１とを取り囲んで固体撮像素子１の電極パッド４（図２参照）に対向する位置に例えば銅箔からなる基板配線パターン５４が形成されている。基板配線パターン５４は配線基板５０の中央側から配線基板５０の端部へ延びるように配置されて例えば図示しないコネクタ等へ接続可能な構成になっている。
【００２７】
図５、図６はおのおの図３のＡ−Ａ’断面図、図３のＢ−Ｂ’断面図である。図５及び図６に示すように、配線基板５０は配線パターン（ＧＮＤパターン５３、基板配線パターン５４またはスプレッダ５９）と絶縁層５５、５６とによる積層構造となっている。
【００２８】
図７は図４において二点鎖線で示す部分の拡大図である。接点位置５７はバンプ４０を配置する位置を白丸印で模式的に示している。スプレッダ５９上の接点位置５７は図２に示したバンプ位置４２に対応する位置に配置されている。また、配線パターン５４上の接点位置５７は、固体撮像素子１の電極パッド４に対応する位置に配置されている。
【００２９】
図８及び図９は、図１に示す固体撮像装置１００が組み立てられた際の構成を示す断面図である。図８は、図１に示す固体撮像装置１００の図３に示すＡ−Ａ’に対応する位置での断面図である。図８に示すように、固体撮像装置１に設けられた表面配線層３と電極パッド４には金属バンプ４０が配置されている。金属バンプ４０は基板配線パターン５４あるいはスプレッダ５９に、熱的かつ電気的に接続された状態で接着剤４１で固定されている。
【００３０】
図９は図８において二点鎖線で示す部分の拡大図である。固体撮像素子１は半導体基板２０と絶縁層２１と中間配線層２２、２３とからなる多層配線構造になっている。受光画素部２及び信号読出し回路７〜１１(ＴＧ回路６は図示なし)は半導体基板２０の面上に形成されている。中間配線コンタクト２９は信号読出し回路７〜１１から中間配線層２２、２３を介して表面配線層３まで延びて設けられている。ここで、絶縁層２１は例えば二酸化珪素で構成し、中間配線層２２，２３は例えばアルミニウム、銅等の金属、あるいは合金で構成されて一般的な半導体製造工程で形成可能である。
【００３１】
以下、信号読出し回路７〜１１の熱伝達経路の詳細構成について説明する。中間配線層２２、２３は、中間配線コンタクト２９に対して熱的かつ電気的に接続されており、本実施形態では信号読出し回路７〜１１のＧＮＤ電位に接続されている。なお、ＧＮＤ電位に変えて、信号読出し回路６〜１１等に供給される共通電位とすることも可能である。また、中間配線層２２、２３として複数の中間配線コンタクト２９を相互に接続する配線あるいはベタＧＮＤ等の適宜の構成を採用することもできる。
【００３２】
中間配線コンタクト２９は、半導体基板２０から中間配線層２２まで延びる中間配線コンタクト２４と、中間配線層２２から中間配線層２３まで延びる中間配線コンタクト２５と、中間配線層２３から表面配線層３まで延びる中間配線コンタクト２６とからなる。中間配線コンタクト２４〜２６のそれぞれは、一般的な半導体製造工程で形成可能である。
また、ここでは、中間配線コンタクト２４〜２６を直線上に配置し、信号読出し回路７〜１１と表面配線層３を接続したが、中間配線層２２、２３上で離間するように配置することもできる。
【００３３】
このように、この固体撮像装置１００では、中間配線コンタクト２９と、金属バンプ４０と、配線基板コンタクト５２とを有する接続構成によって半導体基板２０上の信号読出し回路６〜１１と配線基板５０とが熱的かつ電気的に接続された構成になっている。
なお、画素部２とキャップ７１との間には、オンチップマイクロレンズ３０とカラーフィルタ２８とが撮像素子２ａ（図２参照）の配置に対応して設けられている。また、気密空間７２が固体撮像素子１の受光画素部２と対向する位置でキャップ７１との間で形成されている。
【００３４】
以上に説明する構成の、本実施形態の固体撮像装置１００の信号読出し回路７〜１１からの放熱の作用について、図９を参照しながら説明を行う。図9に示す矢印は固体撮像素子１の周辺回路６〜１１の発した熱の熱伝達経路を模式的に示している。
本実施形態の固体撮像装置１００では、この固体撮像装置１００の外部からキャップ７１を介して光が入射し、オンチップマイクロレンズ３０及びカラーフィルタ２８を介して受光画素部２の受光画素２ａに到達する。
【００３５】
受光画素２ａに蓄積された電荷は、信号読出し回路６〜１１の各回路によって所定の信号処理が行われた後に外部に出力される。信号読出し回路６〜１１は高速な駆動周波数で動作しているため発熱する。
【００３６】
二酸化珪素からなる絶縁層２１よりもタングステンからなる中間配線コンタクト２９、およびＡｌ、銅等からなる中間配線層２２，２３の方が熱伝達効率が高いため、例えばＣＤＳ回路７の発した熱は、中間配線コンタクト２９を介して中間配線層２２、２３を伝達して表面配線層３に達して、表面配線層３全体へ拡散される。さらに、表面配線層３に拡散された熱は、金属バンプ４０を介してスプレッダ５９に達して、スプレッダ５９全体へ拡散される。
【００３７】
スプレッダ５９に拡散された熱は続いて配線基板コンタクト５２のそれぞれに分散されて、配線基板５０の表面のＧＮＤパターン５３に達して、ＧＮＤパターン５３全体へ拡散される。さらにＧＮＤパターン５３の表面５３ａから外部へ放熱される。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の固体撮像装置１００によれば、固体撮像素子１の信号読出し回路６〜１１に対向する位置にスプレッダ５９が配置されている。また、固体撮像素子１の信号読出し回路６〜１１に対向する範囲の位置で、信号読読出し回路６〜１１と配線基板５０とを熱的かつ電気的に接続するための中間配線コンタクト２９、金属バンプ４０、配線基板コンタクト５２が複数配置されている。これらの構成により、信号読出し回路６〜１１の発した熱は熱伝達効率の高い接続部材を介して配線基板５０のＧＮＤパターン５３まで伝達されてＧＮＤパターン５３から外部へ放熱されるため、放熱効率を向上することが出来る。すなわち、配線基板５０までの熱伝達経路が最短となる構成であることで固体撮像素子１内部での熱の拡散を防止できる。また、配線基板５０の貫通孔５１が受光画素部２を囲繞するように形成されていることで気密空間７２が信号読出し回路６〜１１の対向する位置に含まれないため、気密空間７２にこもる熱量を大幅に減少することができる。したがって、固体撮像素子の信号読出し回路の発熱に起因する固体撮像素子の高温状態を防止して良好な画像を撮像できる固体撮像装置を提供することができる。
【００３９】
また、中間配線層２２、２３を熱伝達経路としているため、中間配線層２２、２３の配線パターンを変更することができ、熱伝達経路設定の自由度を高めることができる。
【００４０】
また、中間配線コンタクト２９及び配線基板コンタクト５２は一般的な製造工程で固体撮像素子１や配線基板５０に形成される。また、他の接続部材、中間配線層２２，２３、表面配線層３、金属バンプ４０、スプレッダ５９、ＧＮＤパターン５３は一般的な製造工程で形成できるため、放熱のために追加の工程を設ける必要がなく、固体撮像装置１００の製造にかかる時間、コストを抑えることができる。
【００４１】
また、中間配線コンタクト２９と配線基板コンタクト５２と金属バンプ４０とはＧＮＤパターン５３に接続されているため、固体撮像素子１と配線基板５０をＧＮＤ電位の共通化をすることで、固体撮像装置１００の動作を安定させることができる。
【００４２】
ここでは、配線基板５０を２層フレキシブル基板を用いて説明をしたが、１層あるいは多層フレキシブル基板、ＦＲ４等に代表される硬質基板を用いることも出来る。また、配線基板に他の電気部品を搭載することもできる。
【００４３】
また、金属バンプ４０、接着材４１を用いて説明をしたが、異方性導電膜等の固体撮像素子１と配線基板５０を熱的かつ電気的に接続して固定する機構を有するものであればよい。
【００４４】
また、中間層配線コンタクト２９、金属バンプ４０、配線基板コンタクト５２は信号読出し回路６〜１１に対して所定間隔おきに複数配置されているので、信号読出し回路の単位回路それぞれに対して個別に熱伝達経路を設けることができ、信号読出し回路６〜１１が発した熱は所定間隔おきに配置された接続部材のいずれかに拡散し、複数の接続部材のそれぞれによって分散されて配線基板５０へと伝達される。その結果、信号読出し回路６〜１１が発した熱が均等に伝達されることで、信号読出し回路６〜１１における熱の偏りを低減して、回路の形成位置による温度起因の性能バラツキを抑えることができる。
【００４５】
また、表面配線層３が信号読出し回路６〜１１への光の入射をさえぎる遮光層とされていることで、信号読出し回路６〜１１への不要な光の混入が抑制され、これに起因する各回路の誤動作を防止することができる。
なお、信号読出し回路６〜１１のうち発熱量の多い回路に集中的に配置される構成としてもよい。これにより、信号読出し回路全体の熱の偏りをさらに低減することができる。
また、熱的かつ電気的な接続をするための接続部材で構成した場合について説明したが、熱的な接続のみを行う接続部材を用いて構成することも可能である。
【００４６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の固体撮像装置について図１０から図１６を参照して説明する。第２実施形態は、第１実施形態で示した、固体撮像素子の信号読出し回路に対向する位置で信号読出し回路と配線基板とを熱的かつ電気的に接続する構成に加えて、信号読出し回路と対向していない位置でも配線基板と熱的かつ電気的に接続する構成としている。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態の固体撮像装置１００と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
【００４７】
図１０に示すように、固体撮像素子２００は、固体撮像素子１の表面配線層３に代えて表面配線層２０３を備え、表面配線層２０３には固体撮像素子２００の周縁部側へ突出したバンプ位置２４２が定められており、この位置を白丸印で模式的に示している。
図１１、図１２は、おのおの固体撮像素子２００に対応した配線基板２５０の表面および裏面を示す図である。図１３、図１４は、それぞれ図１１に示すＣ−Ｃ’、Ｄ−Ｄ’断面図である。
【００４８】
また、図１１から図１４に示すように、配線基板２５０には配線基板コンタクト５２に加えて配線基板コンタクト２５２をさらに備え、スプレッダ５９に代えて配線基板コンタクト２５２にも接続されたスプレッダ２５９を備える。配線基板２５０の配線基板コンタクト２５２は配線基板コンタクト５２と同様に配線基板２５０の表面のＧＮＤパターン５３と配線基板５０の裏面のスプレッダ２５９に接続されている。
【００４９】
また、接点位置２５７はバンプ４０を配置する位置を白丸で模式的に示している。スプレッダ２５９上の接点位置２５７は図１０に示したバンプ位置２４２に対応する位置に配置され、スプレッダ２５９の面上では接点位置２５７と配線基板コンタクト２５２とは互いに離間する位置関係で配置されている。
【００５０】
図１５は、固体撮像装置の図１０に示すＥ−Ｅ’に対応する位置での断面図である。図１５に示すように本実施形態の固体撮像素子２００では、図９の中間配線層２２に代えて中間配線層２２２を備える。中間配線層２２２、２３は中間配線コンタクト２９に熱的かつ電気的に接続されており、信号読出し回路７〜１１（ＴＧ回路６は図示せず）のＧＮＤ電位に接続されている。なお、ＧＮＤ電位に変えて、信号読出し回路６〜１１等に供給される共通電位とすることも可能である。
【００５１】
信号読出し回路７〜１１からの放熱の作用について、図１５を参照しながら説明を行う。図１５に示す矢印は固体撮像素子２００の周辺回路７〜１１の発した熱の熱伝達経路を模式的に示している。信号読出し回路７〜１１の発した熱は、中間配線コンタクト２９を介して中間配線層２２２、２３を伝達して表面配線層２０３に達して、表面配線層２０３全体へ拡散される。さらに、表面配線層２０３に拡散された熱は、金属バンプ４０を介してスプレッダ２５９に達して、スプレッダ２５９全体へ拡散される。スプレッダ２５９に拡散された熱は続いて配線基板コンタクト２５２、５２のそれぞれに分散されて、配線基板５０の表面のＧＮＤパターン５３に達して、ＧＮＤパターン５３全体へ拡散される。さらにＧＮＤパターン５３の表面から外部へ放熱される。
【００５２】
このような構成でも第一実施形態と同様に、固体撮像素子の信号読出し回路の発熱に起因する固体撮像素子の高温状態を防止して良好な画像を撮像できる固体撮像装置を提供することができる。
【００５３】
また、スプレッダ５９よりも面積が広いスプレッダ２５９を設け、さらに配線基板コンタクト２５２が設けられたことで熱伝達経路が第一実施形態に比べ増えているので、放熱効率をさらに高めることができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、図１６に示すように、ＧＮＤパターン５３に熱伝導性接着剤１１１が塗布され、さらにアルミニウム製等の放熱板１１２を接着した構造とすることができる。放熱板１１２は固体撮像装置１１０が搭載される図示しない筐体等に熱的に接続されて熱を放熱させる構成とすることもできる。
【００５５】
また、図１７に示すように、ＧＮＤパターン上に熱伝導性接着剤１２１を介してアルミニウム等の放熱フィン１２２を接着して放熱面積をさらに増やす構成とすることもできる。
【００５６】
また、本発明の実施形態では半導体基板２０と配線基板５０との間に中間配線層２２、２３、２２２を設けた構成を例に詳述したが、これに限らず、更に多層配線の構成であってもよいし、中間配線層を備えない構成であっても本発明と同様な効果を奏することができる。
【００５７】
ここでは、説明を簡単にするため、表面配線層が高速な駆動周波数で動作する回路（信号読出し回路６〜１１）を被覆する位置に設けた場合を示したが、低速な駆動周波数で動作する回路（垂直走査回路５）をも含む領域で被覆して構成できることは勿論である。また、表面配線層は、信号読出し回路それぞれの回路位置に対応して分割して被覆することも出来る。さらに、スプレッダを同一配線基板内で分割することできるし、スプレッダを設けた配線基板を複数個用いて構成することもできる。すなわち、少なくとも固体撮像素子の信号読出し回路に対向する位置で信号読出し回路と配線基板とを熱的かつ電気的に接続することができれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変形や応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第一実施形態の固体撮像装置の構成を示す分解図である。
【図２】本発明の第一実施形態の固体撮像素子の構成を示す図である。
【図３】本発明の第一実施形態の配線基板の表面の構成を示す図である。
【図４】同配線基板の裏面の構成を示す図である。
【図５】図３のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図６】図３のＢ−Ｂ’線における断面図である。
【図７】図４に示す配線基板の一部拡大図である。
【図８】図３のＡ−Ａ’線に対応した同固体撮像装置の構成を示す断面図である。
【図９】同固体撮像装置の構成を示す一部拡大図である。
【図１０】本発明の第二実施形態の固体撮像素子の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第二実施形態の配線基板の表面の構成を示す図である。
【図１２】本発明の第二実施形態の配線基板の裏面の構成を示す図である。
【図１３】図１１のＣ−Ｃ’線における断面図である。
【図１４】図１１のＤ−Ｄ’線における断面図である。
【図１５】図１０のＥ−Ｅ’線に対応した同固体撮像装置の構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施形態の固体撮像装置の変形例を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施形態の固体撮像装置の他の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１００、１１０、１２０、  固体撮像装置
１、２００  固体撮像素子
２  受光画素部
２ａ  受光画素
３、２０３  表面配線層
５、６、７、８、９、１０、１１  信号読出し回路
２０  半導体基板
２２、２３、２２２  中間配線層
２９  中間配線コンタクト
４０、２４０  金属バンプ
５０、２５０  配線基板
５１  貫通孔
５２、２５２  配線基板コンタクト
５９、２５９  スプレッダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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