(57)【要約】【課題】半導体装置とそれを用いた電子機器において、映像品質を向上させる。【解決手段】半導体装置２０は、一方の面の外周部分に周辺回路領域１が設けられると共に、周辺回路領域１の内側に受光領域２が設けられた半導体基板３と、半導体基板における周辺回路領域１上に設けられた接着剤層４と、接着剤層４により半導体基板３の一方の面上に固定された透明基板５とを備える。接着剤４は、遮光性を有するように着色されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面の外周部分に周辺回路領域が設けられると共に、前記周辺回路領域の内側に受光領域が設けられた半導体基板と、
前記半導体基板における前記周辺回路領域上に設けられた接着剤層と、
前記接着剤層により前記半導体基板の前記一方の面上に固定された透明基板とを備え、
前記接着剤層は、遮光性を有するように着色されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記接着剤層は、黒色系に着色されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記接着剤層は、カーボンブラックを含むことにより黒色系に着色されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つにおいて、
前記透明基板は、前記半導体基板と反対側の面において、前記周辺回路領域に対向する部分に非透明領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記非透明領域は、粗面処理された領域であることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項４又は５において、
前記非透明領域の内周は、前記接着剤層の内周よりも外側であることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つにおいて、
前記受光領域は、撮像領域であることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つにおいて、
前記周辺回路領域において前記半導体基板を前記一方の面から他方の面にまで貫通する貫通電極と、
前記半導体基板の前記他方の面に設けられ、前記他方の面に露出した部分の前記貫通電極に電気的に接続された外部接続電極とを更に備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
実装電極を有する実装基板上に、前記実装電極及び前記外部接続電極を介して請求項８の半導体装置が実装され、
前記半導体装置における前記透明基板の上方に配置されたレンズを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置と、それを用いた例えばデジタルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器においては、レンズの後方に、撮像用の半導体装置が内蔵されている（半導体装置側から見ればレンズは前方に配置されている）。このような半導体装置は、次のような構造を有している。
【０００３】
つまり、一表面の外周部分に周辺回路領域が設けられ、この周辺回路領域の内側部分に撮像領域が設けられた半導体基板と、この半導体基板の周辺回路領域上に設けた接着剤層と、この接着剤層により半導体基板の一表面上に接着固定された透明基板とを備える構造である。尚、これに類似する先行文献としては、たとえば下記特許文献１がある。
【特許文献１】特開２００６−２２８８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構成においては、レンズを通過した光情報を、透明基板を介して半導体基板の撮像領域に到達させ、ここで電気情報に変換する。その後、この電気情報を半導体基板の周辺回路領域にて電気的に処理する、例えば増幅することにより、表示装置で映像を表示するための映像情報を作成している。
【０００５】
しかしながら、以上の構成において次のような問題がある。
【０００６】
つまり、上記半導体装置により映像情報を作成しようとした場合、光情報が半導体基板の撮像領域だけでなく、その外周の周辺回路領域にまでも到達する。半導体基板においては、撮像領域だけではなく、その外周の周辺回路領域も半導体プロセスにより構成されている。そのため、周辺回路領域に光情報が到達すると、この周辺回路領域の電気的特性、例えば増幅特性が変動してしまい、最終的な映像情報の品質が低下してしまうという問題である。よって、この解決が課題となっている。
【０００７】
以上に鑑み、本発明の目的は、周辺回路領域に光情報が到達することによる映像情報等の情報について品質低下を防ぐことのできる半導体装置と、該半導体装置を用いた電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明に係る半導体装置は、一方の面の外周部分に周辺回路領域が設けられると共に、周辺回路領域の内側に受光領域が設けられた半導体基板と、半導体基板における周辺回路領域上に設けられた接着剤層と、接着剤層により半導体基板の一方の面上に固定された透明基板とを備え、接着剤層は、遮光性を有するように着色されている。
【０００９】
本発明の半導体装置によると、周辺回路領域上に設けられた接着剤層が着色されていることにより遮光性を有するため、周辺回路領域は実質的に遮光されている。このようにして透明基板を通過した光情報が周辺回路領域に到達するのを抑制することにより、周辺回路領域における電気特性の変動を抑制することができる。この結果、最終的に得られる映像情報等の情報について品質を向上することが可能である。更に、使用する接着剤層を着色されたものとするだけで良いことから、新たな構成要素や製造工程の追加等は不要であり、製造コストの増加は僅かである。
【００１０】
尚、接着剤層は、黒色系に着色されていることが好ましい。
【００１１】
遮光性は黒色系である場合が最も優れているから、遮光色としては黒色系とするのが良い。
【００１２】
また、接着剤層は、カーボンブラックを含むことにより黒色系に着色されていることが好ましい。
【００１３】
具体的な黒色系の着色方法として、このようにすることができる。また、カーボンブラックを含む接着剤層は熱的導通度が高く、半導体装置の放熱性向上に貢献する。
【００１４】
また、透明基板は、半導体基板と反対側の面において、周辺回路領域に対向する部分に非透明領域を有することが好ましい。
【００１５】
このようにすると、透明基板における周辺回路領域に対向する部分からの光の入射を抑制し、結果として周辺回路領域に到達する光を減少させることができる。これにより、映像情報等の更なる品質向上が可能となる。
【００１６】
ここで非透明領域は、粗面処理された領域であることが好ましい。
【００１７】
粗面化された部分において、光は乱反射等により透過を阻害される。このため、非透明領域として、粗面処理された領域を用いることができる。
【００１８】
非透明領域の内周は、接着剤層の内周よりも外側であることが好ましい。
【００１９】
このようにすると、非透明領域が受光領域の上方に重なることがない。結果、非透明領域が原因となって受光領域に入射する光情報が減少するのを避けることができる。
【００２０】
また、受光領域は、撮像領域であってもよい。
【００２１】
このようにすると、撮像素子である半導体装置を得ることができる。
【００２２】
また、周辺回路領域において半導体基板を一方の面から他方の面にまで貫通する貫通電極と、半導体基板の他方の面に設けられ、他方の面に露出した部分の貫通電極に電気的に接続された外部接続電極とを更に備えることが好ましい。
【００２３】
このようにすると、外部接続電極を用いて半導体装置を実装基板に実装することができる。
【００２４】
前記の目的を達成するため、本発明に係る電子機器は、実装電極を有する実装基板上に、実装電極及び外部接続電極を介して本発明の半導体装置が実装され、半導体装置における透明基板の上方に配置されたレンズを備えることが好ましい。
【００２５】
本発明に係る電子機器は、既に説明した効果を有する本発明の半導体装置を備えることにより映像品質の向上したデジタルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器となっている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の半導体装置及び電子機器によると、周辺回路領域に光情報が到達するのを抑制することにより周辺回路領域における電気特性の変動を抑制し、結果として映像情報等の情報品質を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態に係る半導体装置について、図面を参照して説明する。図１（ａ）〜（ｄ）は本実施形態の半導体装置２０を仮想的に４層に分解してそれぞれ示す斜視図であり、図２は一部構成要素を切り開いて半導体装置２０を示す斜視図であり、図３は図２おけるIII-III'線による断面を示す図である。尚、本実施形態では半導体装置の一例として撮像素子を考えることにする。
【００２８】
これらの図に示すように、半導体装置２０は、シリコンからなる半導体基板３を用いて形成されている。半導体基板３の一方の面（以下、上面と呼ぶ場合がある）の外周部分には周辺回路領域１が設けられ、更に、同面の周辺回路領域１の内側には受光領域としての撮像領域２が設けられている。
【００２９】
半導体基板３における周辺回路領域１上に接着剤層４が設けられ、該接着剤層４を介して半導体基板３上にガラス製の透明基板５が接着固定されている。
【００３０】
半導体基板３とその撮像領域２とは共に矩形状である。また、撮像領域２内には、図３に示すように複数の受光素子６が平面的に配置されており、それぞれの受光素子６上にはマイクロレンズ７が配置されている。マイクロレンズ７は接着剤層４の内側の開口部１５内に配置されることになり、また、マイクロレンズ７の厚さに比べて接着剤層４の厚さが大きいため、マイクロレンズ７と透明基板５との間には隙間１６が構成されている。
【００３１】
半導体基板３に設けられた周辺回路領域１は、図１（ｃ）及び図２にも示すように、矩形枠状であり、断続的に配置された複数の電極８を備えている。電極８の下方において、図３に示すように、半導体基板３を電極８の形成されている面（上面）の表面から他方の面（以下、下面と呼ぶ場合がある）にまで貫通する貫通孔９が設けられ、該貫通孔９内を埋め込むように貫通電極１０が設けられている。
【００３２】
このような構成であるため、貫通電極１０についても半導体基板３の上面から下面まで貫通して設けられた状態となっており、その上端は電極８の下面に電気的にも機械的にも接続されている。
【００３３】
また、半導体基板３の下面には、貫通電極１０の下端に電気的且つ機械的に接続するように外部接続端子１１が設けられている。更に、外部接続端子１１の下面に、ボール状の外部接続電極１２が電気的に且つ機械的に接続されている。
【００３４】
ここで、半導体基板３上に透明基板５を接着固定するために周辺回路領域１上に設けた接着剤層４について、遮光性を持たせるために着色し、実質的な遮光色としている。より具体的には、接着剤層４にカーボンブラックを含有させることにより、黒色系としている。
【００３５】
接着剤層４の材料は、硬化後、室温において安定して固体として存在できるのであれば特に限定されるものではない。具体例としてはエポキシ樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤等が挙げられ、更にはこれらの混合物を用いることもできる。また、このような接着剤には、硬化性促進という観点から適当な硬化剤、硬化促進剤の一方又は両方が配合されていても良い。更に、強度、高熱伝導性、又はその他の物理特性の向上を目的として、シリカ、フェライトを始めとした無機充填剤が配合されていても良い。
【００３６】
また、各図に示す通り、透明基板５における半導体基板３とは反対側の面（上面）において、半導体基板３の周辺回路領域１に対向する部分を矩形枠状の非透明面１３としている。これは、粗面処理によって上面の透明度を低下させた部分であり、透明基板５上面における非透明面１３の内側の領域は透明領域１４となっている。
【００３７】
尚、非透明面１３の内周（図３にてＡと示す）は、同じく矩形枠状の接着剤層４の内周（図３にてＢと示す）よりも外側に位置している。言い換えると、接着剤層４の内側の開口部１５に比べ、透明基板５上面の透明領域１４の方が大きいようになっている。
【００３８】
以上の構成において、例えばデジタルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器である場合、透明基板５に応じてレンズ（図示省略）を配置し、該レンズを通して光情報が透明基板５に、更には半導体基板３に到達する。
【００３９】
このとき、透明基板５上面に矩形枠状の非透明面１３が設けられているため、その内側の透明領域１４だけを光情報が通過することになる。非透明面１３の内周Ａを接着剤層４の内周よりも外側に設定していることにより、半導体基板３の撮像領域２に到達するべき光情報が非透明面１３により遮られるのを防いでいる。そのため、光情報は撮像領域２には十分に到達し、ここに備えられた受光素子により電気信号に変換される。
【００４０】
また、透明基板５における周辺回路領域１に対向する部分に非透明面１３を設けたことにより、光情報は周辺回路領域１には到達しにくいようになっている。更に、周辺回路領域１は、黒色系に着色されて遮光性を備える接着剤層４により覆われているため、周辺回路領域１に光情報が到達することはない。この結果、周辺回路領域１の電気的特性、例えば増幅特性が変動することは防止されている。よって、周辺回路領域１は、受光素子６により電気信号に変換された光情報を元に、適正な映像情報を作成することができる。
【００４１】
また、黒色系の接着剤層４は、撮像領域２に対して正面側以外の部分（側面等）から光情報が侵入するのを抑制する効果も発揮し、この点も、より適正な映像情報を得られるという効果に貢献する。
【００４２】
更に、黒色系の接着剤層４はカーボンブラックを含有するものであるため、熱的導通度についても高められている。そのため、周辺回路領域１における発熱を、貫通電極１０、外部接続電極１２等を介して実装基板側に効率良く放出することができる。この結果、周辺回路領域１の電気的特性を安定化し、より適正な映像情報を作成することができる。
【００４３】
尚、カーボンブラックを含有する黒色系の接着剤層４は好ましい例であるが、他の方法により黒色系の着色を行なっても良いし、黒色系以外の色であっても良い。黒以外の着色としては、例えば市販の有機顔料又は無機顔料の配合による着色を行なっても良い。また、接着剤層４が実質的に光を透過させない（遮光する）程度に着色されているのは好ましい例であるが、透過する光を減少させることができればそれに応じて周辺回路領域１における電気的特性の変動を抑えることができ、映像情報の品質向上も可能である。また、非透明面１３を形成する方法として粗面処理を行なう例を説明したが、これには限らない。例えば、非透明の耐熱性接着剤シートを貼り付ける等の方法を挙げることができる。
【００４４】
また、本実施形態では受光領域として撮像領域２を備える撮像素子を説明したが、受光領域を備える他の半導体装置、例えばフォトＩＣ等に本願発明を適用することもできる。
【００４５】
更に、以上の構成を有する半導体装置２０を、実装電極の備えられた実装基板に実装し、更に透明基板５上方にレンズを設置することにより、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器が得られる。このような電子機器では、実装基板から、実装電極、外部接続電極１２、外部接続端子１１、貫通電極１０を通じて電極８まで電気的な接続が確保されている
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の半導体装置及び電子機器は、周辺回路領域への光情報の入射を防ぐことにより周辺回路領域の電気特性が安定化されて、映像情報等の情報について品質が向上されているため、光情報を電気信号に変換する機能を有する半導体装置及び電子機器、例えばデジタルカメラ、ビデオカメラ等において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置を仮想的に４層に分解してそれぞれを示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る半導体装置について、一部切欠状態に示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１      周辺回路領域
２      撮像領域
３      半導体基板
４      接着剤層
５      透明基板
６      受光素子
７      マイクロレンズ
８      電極
９      貫通孔
１０      貫通電極
１１      外部接続端子
１２      外部接続電極
１３      非透明面
１４      透明領域
１５      開口部
１６      隙間
２０      半導体装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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