(57)【要約】【課題】使用環境温度の変化に伴う撮像面の反り量を低減して、撮像性能を向上させる。【解決手段】固体撮像装置１は、撮像領域２ａを有する半導体チップ２と、撮像領域２ａを覆うように半導体チップ２に接合され、半導体チップ２の厚さに対して２１％以上厚い厚さ又は半導体チップ２の厚さに対して４３％以上薄い厚さを有する透光性板３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像領域を有する半導体チップと、
前記撮像領域を覆うように前記半導体チップに接合され、前記半導体チップの厚さに対して２１％以上厚い厚さ又は前記半導体チップの厚さに対して４３％以上薄い厚さを有する透光性板と、
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記透光性板の厚さが、前記半導体チップの厚さに対して３６％以上厚いか又は前記半導体チップの厚さに対して５０％以上薄いことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記透光性板の厚さが、前記半導体チップの厚さに対して５７％以上厚いか又は前記半導体チップの厚さに対して５７％以上薄いことを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記透光性板の厚さが前記半導体チップの厚さよりも０．３ｍｍ以上厚いか又は０．４ｍｍ以上薄いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記透光性板の２５℃での熱膨張係数が、４．０×１０−６／Ｋ以上かつ８．０×１０−６／Ｋ以下であるか、あるいは、１．０×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記半導体チップの基板材料がシリコンであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記半導体チップの厚さ及び前記透光性板の厚さはそれぞれ０．３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記前記半導体チップの厚さ及び前記透光性板の厚さはそれぞれ１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の固体撮像装置を備えたことを特徴とする電子カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置及びこれを用いた電子カメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のパッケージレスの固体撮像装置は、一般的に、撮像領域を有するシリコンチップと、前記撮像領域を覆うように前記シリコンチップに接合されたガラス板とを備えている。このような従来の固体撮像装置の一例として、下記特許文献１の図４（Ｅ）には、いわゆるＣＯＧ（Chip on glass）構造を有する固体撮像装置が開示されている。
【０００３】
このような従来の固体撮像装置では、シリコンチップの厚さとガラス板の厚さとは、ほぼ同一にされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１２１６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の固体撮像装置では、所定の環境温度においてシリコンチップの撮像面が反っていなくても、使用環境温度が変化すると、シリコンチップの熱膨張係数とガラス板の熱膨張係数との差に起因するバイメタル効果によって、シリコンチップの撮像面が比較的大きく反ってしまう。
【０００６】
したがって、前記従来の固体撮像装置では、撮像レンズの焦点面からシリコンチップの撮像面周辺部が比較的大きくずれてしまい、撮像性能が比較的大きく劣化してしまう。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、使用環境温度の変化に伴う撮像面の反り量を低減することができ、これにより撮像性能を向上させることができる固体撮像装置及びこれを用いた電子カメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための手段として、以下の各態様を提示する。第１の態様による固体撮像装置は、撮像領域を有する半導体チップと、前記撮像領域を覆うように前記半導体チップに接合され、前記半導体チップの厚さに対して２１％以上厚い厚さ又は前記半導体チップの厚さに対して４３％以上薄い厚さを有する透光性板と、を備えたものである。
【０００９】
第２の態様による固体撮像装置は、前記第１の態様において、前記透光性板の厚さが、前記半導体チップの厚さに対して３６％以上厚いか又は前記半導体チップの厚さに対して５０％以上薄いものである。
【００１０】
第３の態様による固体撮像装置は、前記第１又は第２の態様において、前記透光性板の厚さが、前記半導体チップの厚さに対して５７％以上厚いか又は前記半導体チップの厚さに対して５７％以上薄いものである。
【００１１】
第４の態様による固体撮像装置は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記透光性板の厚さが前記半導体チップの厚さよりも０．３ｍｍ以上厚いか又は０．４ｍｍ以上薄いものである。
【００１２】
第５の態様による固体撮像装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記透光性板の２５℃での熱膨張係数が、４．０×１０−６／Ｋ以上かつ８．０×１０−６／Ｋ以下であるか、あるいは、１．０×１０−６／Ｋ以下であるものである。
【００１３】
なお、本明細書において、熱膨張係数は線膨張係数をいうものとする。
【００１４】
第６の態様による固体撮像装置は、前記第１乃至第５のいずれかの態様において、前記半導体チップの基板材料がシリコンであるものである。
【００１５】
第７の態様による固体撮像装置は、前記第１乃至第６のいずれかの態様において、前記半導体チップの厚さ及び前記透光性板の厚さはそれぞれ０．３ｍｍ以上であるものである。
【００１６】
第８の態様による固体撮像装置は、前記第１乃至第７のいずれかの態様において、前記前記半導体チップの厚さ及び前記透光性板の厚さはそれぞれ１ｍｍ以下であるものである。
【００１７】
前記第１乃至第８の態様において、前記透光性板は、ガラス板でもよいし、他の透光性板でもよい。
【００１８】
第９の態様による電子カメラは、前記第１乃至第８のいずれかの態様による固体撮像装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、使用環境温度の変化に伴う撮像面の反り量を低減することができ、これにより撮像性能を向上させることができる固体撮像装置及びこれを用いた電子カメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による固体撮像装置を模式的に示す概略断面図である。
【図２】図１に示す固体撮像装置の反り状態を模式的に示す概略断面図である。
【図３】素子面反り量のガラス基板厚依存性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】図３に示すシミュレーション結果を示す数値データシートである。
【図５】素子面反り量のガラス基板厚依存性の他のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】図５に示すシミュレーション結果を示す数値データシートである。
【図７】本発明の第２の実施の形態による電子カメラを模式的に示す概略断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態による固体撮像装置を模式的に示す概略断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態による固体撮像装置を模式的に示す概略断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態による固体撮像装置を模式的に示す概略断面図である。
【図１１】本発明の第６の実施の形態による固体撮像装置を模式的に示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明による固体撮像装置及び電子カメラについて、図面を参照して説明する。
【００２２】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態による固体撮像装置１を模式的に示す概略断面図である。
【００２３】
本実施の形態による固体撮像装置１は、パッケージレスのベアチップ実装タイプの固体撮像装置であり、撮像領域（受光領域）２ａを有する半導体チップ２と、透光性板としてのガラス基板３とを備え、いわゆるＣＯＧ（Chip on glass）構造を有している。
【００２４】
本実施の形態では、半導体チップ２は、チップとして構成されたＣＭＯＳ、ＣＣＤ等のイメージセンサであり、撮像領域２ａには複数の画素（図示せず）が２次元状に配置されている。半導体チップ２は、ガラス基板３を介して撮像領域２ａに入射した入射光を光電変換して、画像信号を出力する。本実施の形態では、半導体チップ２には、前記画素を駆動して画像信号を読み出す読み出し回路（図示せず）も搭載されている。
【００２５】
ガラス基板３は、半導体チップ２の撮像領域２ａを覆うように配置され、バンプ４及び接着剤５によって半導体チップ２に接合されている。半導体チップ２とガラス基板３との間の空間は、接着剤５によって気密に保たれている。ガラス基板３は、図１中の下方から見た平面視で、半導体チップ２から周囲にはみ出すようになっている。半導体チップ２の外周付近の上面に電極パッド（図示せず）が形成され、ガラス基板３の図１中の下面に内部接続用電極パッド（図示せず）が形成され、それらの間がバンプ４によって接合されている。図面には示していないが、ガラス基板３の下面における半導体チップ２からのはみ出し部分には、外部接続用電極パッド（図示せず）が形成されている。また、ガラス基板３の下面には、前記内部接続用電極パッドと前記外部接続用電極パッドとの間を接続する配線パターン（図示せず）が形成されている。
【００２６】
本実施の形態では、半導体チップ２の基板材料はシリコンとされ、半導体チップ２はいわゆるシリコンチップとなっている。もっとも、本発明では、半導体チップ２の基板材料は必ずしもシリコンに限定されるものではない。
【００２７】
そして、本実施の形態では、ガラス基板３の厚さｄｇは、半導体チップ２の厚さｄｓｉに対して２１％以上厚くされるか、あるいは、半導体チップ２の厚さｄｓｉに対して４３％以上薄くされている。
【００２８】
ここで、半導体チップ２及びガラス基板３の熱膨張係数をそれぞれαｓｉ，αｇとし、バンプ４により半導体チップ２とガラス基板３とを接合する時の半導体チップ２及びガラス基板３の温度をそれぞれＴｓｉ，Ｔｇとする。このとき、αｓｉ≠αｇである場合であっても、例えば、熱膨張係数αｓｉ，αｇに応じて接合時の温度Ｔｓｉ，Ｔｇをそれぞれ設定することで、半導体チップ２及びガラス基板３の温度が接合後に所定の環境温度（例えば、室温２５℃）に戻った時に、図１に示すように半導体チップ２の撮像面が反らないようにすることができる。なお、接合時の温度Ｔｓｉ，Ｔｇは、例えば、接合時に半導体チップ２及びガラス基板３にそれぞれ別々にヒータを設けることで、互いに異なる温度に設定することができる。
【００２９】
ところが、αｓｉ≠αｇである場合、使用環境温度が前記所定の環境温度から変化すると、半導体チップ２の熱膨張係数αｓｉとガラス基板３の熱膨張係数αｇとの差に起因するバイメタル効果によって、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、半導体チップ２の撮像面が反る。図２（ａ）及び図２（ｂ）では、理解を容易にするため、反り量を誇張して示している。図２（ａ）及び図２（ｂ）において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００３０】
αｓｉ＜αｇでありかつ使用環境温度が前記所定の環境温度よりも高い場合、及び、αｓｉ＞αｇでありかつ使用環境温度が前記所定の環境温度よりも低い場合には、図２（ａ）に示すように、半導体チップ２の撮像面はガラス基板３側に凸となるように反る。αｓｉ＜αｇでありかつ使用環境温度が前記所定の環境温度よりも低い場合、及び、αｓｉ＞αｇでありかつ使用環境温度が前記所定の環境温度よりも高い場合には、図２（ｂ）に示すように、半導体チップ２の撮像面はガラス基板３側に凹となるように反る。
【００３１】
本実施の形態による固体撮像装置１において、室温２５℃で半導体チップ２の撮像面（素子面）の反り量が０であった場合に、温度が室温２５℃から±３５℃変化したとき（すなわち、−１０℃及び６０℃に変化したとき）の、半導体チップ２の撮像面（素子面）の反り量（絶対値の反り量）をシミュレーションにより得た。このシミュレーション結果を図３及び図４に示す。なお、−１０℃の場合の反り量と６０℃の場合の反り量とは、符号は異なる（反りの方向は異なる）が絶対値は同一である。
【００３２】
このシミュレーションでは、半導体チップ２を、常に、厚さｄｓｉが０．７ｍｍであり室温２５℃での熱膨張係数が２．６×１０−６／Ｋであり弾性率が１８７ＧＰａであるシリコン板であるとした。そして、ガラス基板３の材料をそれぞれ、ガラスＡ（室温２５℃での熱膨張係数が８．０×１０−６／Ｋのガラス）、ガラスＢ（室温２５℃での熱膨張係数が６．５×１０−６／Ｋのガラス）、ガラスＣ（室温２５℃での熱膨張係数が５．０×１０−６／Ｋのガラス）、ガラスＤ（室温２５℃での熱膨張係数が４．５×１０−６／Ｋのガラス）とした各場合において、ガラス基板３の厚さｄｇを変化させた。また、このシミュレーションでは、ガラス基板３の弾性率は、常に、７７ＧＰａとした。さらに、このシミュレーションでは、各熱膨張係数の値は、室温２５℃においても、−１０℃及び６０℃においても変わらないものとした。また、このシミュレーションでは、半導体チップ２及びガラス基板３の平面視の寸法は、常に同じ値とした。厚さｄｓｉが０．７ｍｍから変化しても、ｄｇ／ｄｓｉが同じであるとともに他の条件が同じであれば、シミュレーションにより得られる反り量は変わらない。
【００３３】
図３は、このシミュレーション結果を、横軸をガラス基板３の厚さｄｇとするとともに縦軸を半導体チップ２の撮像面の反り量（素子面反り量）としてプロットしたグラフであり、素子面反り量のガラス基板厚依存性を示している。図４は、図３に示すシミュレーション結果を示す数値データシートである。図３及び図４において、素子面反り量は、半導体チップ２における中心部に対する周辺部の法線方向（中心部における法線の方向）の位置ずれ量の絶対値を、任意単位として示している。
【００３４】
本シミュレーション結果から、ガラス基板３のガラスの熱膨張係数がより半導体チップ２の熱膨張係数に近いガラスＤの方が、いずれのガラス基板厚についても、素子面反り量が小さいことがわかる。
【００３５】
また、いずれのガラスＡ〜Ｄのガラス基板３についても、ガラス基板３の厚さｄｇが半導体チップ２の厚さｄｓｉ（本シミュレーションでは、０．７ｍｍ）に近い厚さである場合に、素子面反り量がピークとなっている。具体的には、ガラスＡ〜Ｄのガラス基板３ではガラス基板厚が０．６ｍｍの場合に、最も素子面反り量が大きくなっており、ガラスＡ〜Ｄのガラス基板３のいずれも、それらの厚さｄｇが半導体チップ２の厚さｄｓｉよりも０．１ｍｍ程度薄い場合に、最も素子面反り量が大きくなっている。この理由は、半導体チップ２の弾性率がガラス基板３の弾性率よりも２倍程度大きく、半導体チップ２の方がガラス基板３よりも剛性が高いことに起因していると推察される。
【００３６】
また、本シミュレーション結果から、ガラスＡ〜Ｄのガラス基板３のいずれも、ガラス基板厚ｄｇが半導体チップ２の厚さｄｓｉの０．７ｍｍよりも厚くなるのに比例して、素子面反り量が低減していることがわかる。より具体的には、ガラスＡ〜Ｄのガラス基板３のいずれも、ガラス基板厚ｄｇが半導体チップ２の厚さｄｓｉの０．７ｍｍよりも０．３ｍｍ厚い場合、即ち１．０ｍｍ以上の時に、素子面反り量がピークから１０％以上低下することが確認できる。
【００３７】
同様に、本シミュレーション結果から、ガラス基板厚を薄くすることによっても、温度変化時のバイメタル効果による素子面反り量を低減できることが判明した。
【００３８】
例えば、図３又は図４に示すシミュレーション結果から、ガラスＣのガラス基板３では、ガラス基板厚ｄｇが半導体チップ２の厚さｄｓｉと同じ０．７ｍｍの場合の素子面反り量の９２．１と比較して、素子面反り量がほぼ５％以上低下するガラス基板厚ｄｇは、０．８５ｍｍ以上又は０．４ｍｍ以下である。すなわち、ガラスＣのガラス基板３では、ガラス基板厚ｄｇを０．７ｍｍから０．１５ｍｍ以上厚くする（厚さｄｓｉに対して２１％以上厚くする）か、あるいは、ガラス基板厚ｄｇを０．７ｍｍから０．３ｍｍ以上薄くする（厚さｄｓｉに対して４３％以上薄くする）ことによって、ガラス基板厚ｄｇが半導体チップ２の厚さｄｓｉと同じ０．７ｍｍの場合の素子面反り量の９２．１と比較して、素子面反り量をほぼ５％以上低下させることができる。また、ガラスＣのガラス基板３では、素子面反り量の９２．１と比較して、素子面反り量がほぼ１０％以上低下するガラス基板厚ｄｇは、０．９５ｍｍ以上又は０．３５ｍｍ以下である。すなわち、ガラスＣのガラス基板３では、ガラス基板厚ｄｇを０．７ｍｍから０．２５ｍｍ以上厚くする（厚さｄｓｉに対して３６％以上厚くする）か、あるいは、ガラス基板厚ｄｇを０．７ｍｍから０．３５ｍｍ以上薄くする（厚さｄｓｉに対して５０％以上薄くする）ことによって、ガラス基板厚ｄｇが半導体チップ２の厚さｄｓｉと同じ０．７ｍｍの場合の素子面反り量の９２．１と比較して、素子面反り量をほぼ１０％以上低下させることができる。さらに、ガラスＣのガラス基板３では、素子面反り量の９２．１と比較して、素子面反り量がほぼ１５％以上低下するガラス基板厚ｄｇは、１．１ｍｍ以上又は０．３ｍｍ以下である。すなわち、ガラスＣのガラス基板３では、ガラス基板厚ｄｇを０．７ｍｍから０．４ｍｍ以上厚くする（厚さｄｓｉに対して５７％以上厚くする）か、あるいは、ガラス基板厚ｄｇを０．７ｍｍから０．４ｍｍ以上薄くする（厚さｄｓｉに対して５７％以上薄くする）ことによって、ガラス基板厚ｄｇが半導体チップ２の厚さｄｓｉと同じ０．７ｍｍの場合の素子面反り量の９２．１と比較して、素子面反り量をほぼ１５％以上低下させることができる。
【００３９】
以上の内容と同様の内容が、その他のガラスＡ、Ｂ、Ｄのガラス基板３についても適合することが、図３及び図４に示すシミュレーション結果により確認することができる。
【００４０】
以上から、ガラスＡ〜Ｄのガラス基板３のいずれについても、（i）ガラス基板厚ｄｇを半導体チップ２の厚さｄｓｉに対して２１％以上厚くするか又は４３％以上薄くすることによって、素子面反り量をｄｇ＝ｄｓｉの場合の素子面反り量に対してほぼ５％以上低下させることができ、（ii）ガラス基板厚ｄｇを半導体チップ２の厚さｄｓｉに対して３６％以上厚くするか又は５０％以上薄くすることによって、素子面反り量をｄｇ＝ｄｓｉの場合の素子面反り量に対してほぼ１０％以上低下させることができ、（iii）ガラス基板厚ｄｇを半導体チップ２の厚さｄｓｉに対して５７％以上厚くするか又は５７％以上薄くすることによって、素子面反り量をｄｇ＝ｄｓｉの場合の素子面反り量に対してほぼ１５％以上低下させることができる、ことがわかる。
【００４１】
さらに、ガラス基板３の材料をガラスＡ〜Ｄに代えてガラスＥ（室温２５℃での熱膨張係数が０．５５×１０−６／Ｋのガラス（例えば、石英ガラス（ＳｉＯ２）））とし、その他のシミュレーション条件を前記シミュレーションの条件と同一にしたシミュレーションを行った。このシミュレーション結果を図５及び図６に示す。
【００４２】
図５は、このシミュレーション結果を、横軸をガラス基板３の厚さｄｇとするとともに縦軸を半導体チップ２の撮像面の反り量（素子面反り量）としてプロットしたグラフであり、素子面反り量のガラス基板厚依存性を示している。図６は、図５に示すシミュレーション結果を示す数値データシートである。図５及び図６において、素子面反り量は、半導体チップ２における中心部に対する周辺部の法線方向（中心部における法線の方向）の位置ずれ量の絶対値を、任意単位として示している。ただし、図５及び図６では、その絶対値にマイナス符号を付している。ガラスＡ〜Ｄの熱膨張係数は半導体チップ２の熱膨張係数よりも大きいのに対し、ガラスＥの熱膨張係数は半導体チップ２の熱膨張係数よりも小さいので、ガラスＡ〜Ｄのガラス基板３を用いた場合とガラスＥのガラス基板３を用いた場合とでは、環境温度が同じであるときに半導体チップ２の撮像面（素子面）が反る方向が逆になる。これを表すために、図３及び図４では、素子面反り量にマイナス符号をしていない一方で、図５及び図６では、素子面反り量にマイナス符号を付している。
【００４３】
図５及び図６に示すシミュレーション結果から、ガラスＥのガラス基板３についても、ガラスＡ〜Ｄのガラス基板３と同様に、前述した（i）〜（iii）が適合することがわかる。
【００４４】
また、図３乃至図６に示すシミュレーション結果から、ガラスＡ〜Ｅのガラス基板３のいずれについても、ガラス基板厚ｄｇを０．２ｍｍ以下に薄くする（半導体チップ２の厚さｄｓｉに対して７１％以上薄くする）ことによって、素子面反り量をｄｇ＝ｄｓｉの場合の素子面反り量に対してほぼ３０％以上低下させることができ、ガラス基板厚ｄｇを０．１ｍｍ以下に薄くする（半導体チップ２の厚さｄｓｉに対して８６％以上薄くする）ことによって、素子面反り量をｄｇ＝ｄｓｉの場合の素子面反り量に対してほぼ６０％以上低下させることができる、ことがわかる。
【００４５】
本実施の形態では、前述したように、ガラス基板３の厚さｄｇは、半導体チップ２の厚さｄｓｉに対して２１％以上厚くされるか、あるいは、半導体チップ２の厚さｄｓｉに対して４３％以上薄くされている。したがって、本実施の形態によれば、前述した（i）により、素子面反り量をｄｇ＝ｄｓｉの場合の素子面反り量に対してほぼ５％以上低下させることができる。このため、本実施の形態によれば、使用環境温度の変化に伴う半導体チップ２の撮像面（素子面）の反り量を低減することができ、これにより撮像性能を向上させることができる。
【００４６】
ガラス基板３の厚さｄｇを、半導体チップ２の厚さｄｓｉに対して３６％以上厚くするか、あるいは、半導体チップ２の厚さｄｓｉに対して５０％以上薄くすることが好ましい。この場合、前述した（ii）により、素子面反り量をｄｇ＝ｄｓｉの場合の素子面反り量に対してほぼ１０％以上低下させることができ、撮像撮像性能をより向上させることができる。
【００４７】
ガラス基板３の厚さｄｇを、半導体チップ２の厚さｄｓｉに対して５７％以上厚くするか、あるいは、半導体チップ２の厚さｄｓｉに対して５７％以上薄くすることがより好ましい。この場合、前述した（iii）により、素子面反り量をｄｇ＝ｄｓｉの場合の素子面反り量に対してほぼ１５％以上低下させることができ、撮像撮像性能をより一層向上させることができる。
【００４８】
図３乃至図６に示すシミュレーション結果から、ガラスＡ〜Ｅのガラス基板３のいずれについても、ガラス基板厚ｄｇを半導体チップ２の厚さｄｓｉと同じ０．７ｍｍから０．３ｍｍ以上厚くするか、あるいは、ガラス基板厚ｄｇを半導体チップ２の厚さｄｓｉと同じ０．７ｍｍから０．４ｍｍ以上薄くすることによって、ガラス基板厚ｄｇが半導体チップ２の厚さｄｓｉと同じ０．７ｍｍの場合の素子面反り量と比較して、素子面反り量をほぼ１１％以上低下させることができることがわかる。したがって、ガラス基板３の厚さｄｇを半導体チップ２の厚さｄｓｉよりも０．３ｍｍ以上厚くするか又は０．４ｍｍ以上薄くすることも、好ましい。
【００４９】
ガラス基板３の熱膨張係数が半導体チップ２の熱膨張係数に十分に近ければ、ｄｇ＝ｄｓｉであっても素子面反り量はさほど大きくない。したがって、素子面反り量の比較的顕著な低減効果を得るためには、ガラス基板３の熱膨張係数が半導体チップ２の熱膨張係数と比較的大きく異なる時に大きな効果が得られる。このため、半導体チップ２の基板材料は通常はシリコンであることを考慮すると、ガラス基板３の２５℃での熱膨張係数は、４．０×１０−６／Ｋ以上であるか、あるいは、１．０×１０−６／Ｋ以下（例えば、０．４×１０−６／Ｋ以上かつ０．７×１０−６／Ｋ以下）である場合に反り低減の効果が期待できる。
【００５０】
また、半導体チップ２及びガラス基板３の強度をある程度確保するためには、半導体チップ２の厚さｄｓｉ及びガラス基板３の厚さｄｇは、それぞれ０．３ｍｍ以上であることが好ましい。また、製造上の都合などから、半導体チップ２の厚さｄｓｉ及びガラス基板３の厚さｄｇは、それぞれ１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５１】
［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２の実施の形態による電子カメラ１００を模式的に示す概略断面図である。
【００５２】
本実施の形態による電子カメラ１００のボディ１０１内には、前記第１の実施の形態による固体撮像装置１が組み込まれている。本実施の形態による電子カメラ１００は、一眼レフレックス型の電子スチルカメラとして構成されているが、前記第１の実施の形態による固体撮像装置１は、他の電子スチルカメラやビデオカメラや携帯電話機に搭載されたカメラ等の種々の電子カメラに組み込んでもよい。
【００５３】
本実施の形態による電子カメラ１００では、ボディ１０１には交換式の撮影レンズ１０２が装着されている。撮影レンズ１０２を通過した被写体光はクイックリターンミラー１０３で上方に反射されてスクリーン１０４上に結像する。スクリーン１０４に結像した被写体像はペンタダハプリズム１０５から接眼レンズ１０６を通してファインダ観察窓１０７から観察される。クイックリターンミラー１０３は図示しないレリーズ釦が全押しされると上方に跳ね上がり、撮影レンズ１０２からの被写体像が前述した固体撮像装置１に入射する。
【００５４】
固体撮像装置１が、ブラケット（図示せず）及び位置調整機構（図示せず）等を介してボディ１０１に取り付けられることで、固体撮像装置１がボディ１０１内に位置決めして固定されている。
【００５５】
本実施の形態によれば、使用環境温度の変化に伴う半導体チップ２の撮像面（素子面）の反り量を低減させることができる固体撮像装置１が用いられているので、使用環境温度の変化に伴う撮像画像の画質劣化を低減することができる。
【００５６】
［第３の実施の形態］
図８は、本発明の第３の実施の形態による固体撮像装置１１を模式的に示す概略断面図である。
【００５７】
本実施の形態による固体撮像装置１１は、撮像領域（受光領域）１２ａを有する半導体チップ１２と、透光性板としての封止ガラス板１３とを備えている。
【００５８】
本実施の形態では、半導体チップ１２は、前記半導体チップ２と同様に、チップとして構成されたＣＭＯＳ、ＣＣＤ等のイメージセンサであり、撮像領域２ａには複数の画素（図示せず）が２次元状に配置されている。半導体チップ１２は、封止ガラス板１３を介して撮像領域１２ａに入射した入射光を光電変換して、画像信号を出力する。本実施の形態では、半導体チップ１２には、前記半導体チップ２と同様に、前記画素を駆動して画像信号を読み出す読み出し回路（図示せず）も搭載されている。
【００５９】
前記ガラス基板３と異なり、封止ガラス板１３には電極パッドや配線パターンが形成されておらず、封止ガラス板１３は、半導体チップ１２に対してバンプ接合されていない。封止ガラス板１３は、半導体チップ１２の撮像領域１２ａを覆うように配置され、接着剤１４によって半導体チップ１２に接合されている。半導体チップ１２と封止ガラス板１３との間の空間は、接着剤１４によって気密に保たれている。半導体チップ１２は、図８中の上方から見た平面視で、封止ガラス板１３から周囲にはみ出すようになっている。図面には示していないが、半導体チップ１２の上面における封止ガラス板１３からのはみ出し部分には、外部接続用電極パッド（図示せず）が形成されている。この外部接続用電極パッドが、プリント配線板（図示せず）に対して電気的及び機械的に接続されるようになっている。
【００６０】
本実施の形態では、以上の点を除いて、前記第１の実施の形態における前記半導体チップ２及び前記ガラス基板３について説明した内容が、半導体チップ１２及び封止ガラス板１３についても適用される。このとき、前記第１の実施の形態の説明において、半導体チップ２及びガラス基板３をそれぞれ半導体チップ１２及び封止ガラス板１３と読み替えられたい。
【００６１】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様に、使用環境温度の変化に伴う半導体チップ１２の撮像面（素子面）の反り量を低減することができ、これにより撮像性能を向上させることができる。
【００６２】
本実施の形態による固体撮像装置１１は、前記第２の実施の形態による電子カメラ１００において、固体撮像装置１の代わりに用いることができる。この点は、後述する固体撮像装置２１，３１，４１についても同様である。
【００６３】
［第４の実施の形態］
図９は、本発明の第４の実施の形態による固体撮像装置２１を模式的に示す概略断面図である。
【００６４】
本実施の形態による固体撮像装置２１は、撮像領域（受光領域）２２ａを有する半導体チップ２２と、２つの半導体チップ２３，２４と、透光性板としての封止ガラス板２５とを備えている。
【００６５】
本実施の形態では、半導体チップ２２は、チップとして構成されたＣＭＯＳ、ＣＣＤ等のイメージセンサであり、撮像領域２２ａには複数の画素（図示せず）が２次元状に配置されている。半導体チップ２２は、封止ガラス板２５を介して撮像領域２２ａに入射した入射光を光電変換して、画像信号を出力する。ただし、本実施の形態では、前記半導体チップ２と異なり、半導体チップ２２には、前記画素を駆動して画像信号を読み出す読み出し回路（図示せず）は搭載されていない。本実施の形態では、前記読み出し回路の一部が半導体チップ２３に搭載され、前記読み出し回路の他の部分が半導体チップ２４に搭載され、半導体チップ２２〜２３が全体として、前記半導体チップ２と同じ機能を担うようになっている。
【００６６】
前記ガラス基板３と異なり、封止ガラス板２５には電極パッドや配線パターンが形成されておらず、封止ガラス板２５は、半導体チップ２２に対してバンプ接合されていない。封止ガラス板２５は、半導体チップ２２の撮像領域２２ａを覆うように配置され、接着剤２６によって半導体チップ２２に接合されている。半導体チップ２２と封止ガラス板２５との間の空間は、接着剤２６によって気密に保たれている。半導体チップ２２は、図９中の上方から見た平面視で、封止ガラス板２５から周囲にはみ出すようになっている。図面には示していないが、半導体チップ２２の上面における封止ガラス板２５からのはみ出し部分には、電極パッド（図示せず）が形成されている。半導体チップ２３，２４の一部がそれぞれ半導体チップ２２のはみ出し部分と重なるように配置され、半導体チップ２３，２４のそれぞれ下面に形成された電極パッド（図示せず）と半導体チップ２２のはみ出し部分の上面に形成された電極パッド（図示せず）との間が、バンプ２７，２８によりそれぞれ接合されている。また、半導体チップ２３，２４と半導体チップ２２との間は、接着剤２９，３０によってもそれぞれ接合されている。図面には示していないが、半導体チップ２３，２４には、プリント配線板（図示せず）に対して電気的及び機械的に接続するための外部接続用電極パッド（図示せず）が形成されている。
【００６７】
本実施の形態では、以上の点を除いて、前記第１の実施の形態における前記半導体チップ２及び前記ガラス基板３について説明した内容が、半導体チップ２２及び封止ガラス板２５についても適用される。このとき、前記第１の実施の形態の説明において、半導体チップ２及びガラス基板３をそれぞれ半導体チップ２２及び封止ガラス板２５と読み替えられたい。
【００６８】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様に、使用環境温度の変化に伴う半導体チップ２２の撮像面（素子面）の反り量を低減することができ、これにより撮像性能を向上させることができる。
【００６９】
［第５の実施の形態］
図１０は、本発明の第５の実施の形態による固体撮像装置３１を模式的に示す概略断面図である。
【００７０】
本実施の形態による固体撮像装置３１は、撮像領域（受光領域）３２ａを有する半導体チップ３２と、２つの半導体チップ３３，３４と、透光性板としての封止ガラス板３５とを備えている。
【００７１】
本実施の形態では、半導体チップ３２は、チップとして構成されたＣＭＯＳ、ＣＣＤ等のイメージセンサであり、撮像領域３２ａには複数の画素（図示せず）が２次元状に配置されている。半導体チップ３２は、封止ガラス板３５を介して撮像領域３２ａに入射した入射光を光電変換して、画像信号を出力する。ただし、本実施の形態では、前記半導体チップ２と異なり、半導体チップ３２には、前記画素を駆動して画像信号を読み出す読み出し回路（図示せず）は搭載されていない。本実施の形態では、前記読み出し回路の一部が半導体チップ３３に搭載され、前記読み出し回路の他の部分が半導体チップ３４に搭載され、半導体チップ３２〜３３が全体として、前記半導体チップ２と同じ機能を担うようになっている。
【００７２】
前記ガラス基板３と異なり、封止ガラス板３５には電極パッドや配線パターンが形成されておらず、封止ガラス板３５は、半導体チップ２２に対してバンプ接合されていない。封止ガラス板３５は、半導体チップ３２の撮像領域３２ａを覆うように配置され、接着剤３６によって半導体チップ２２に接合されている。半導体チップ３２と封止ガラス板３５との間の空間は、接着剤３６によって気密に保たれている。半導体チップ２２と封止ガラス板３５とは、図９中の上方から見た平面視でちょうど重なるようになっている。半導体チップ３３，３４の上面にそれぞれ形成された電極パッド（図示せず）と半導体チップ３２の下面に形成された電極パッド（図示せず）との間が、バンプ３７，３８によりそれぞれ接合されている。また、半導体チップ３３，３４の上面と半導体チップ３２の下面との間は、接着剤３９，４０によってもそれぞれ接合されている。なお、図１０中、３２ｂ，３２ｃ，３３ａ，３４ａはＴＳＶ（シリコン貫通ビア、through-silicon via）である。図面には示していないが、半導体チップ３３，３４の下面には、プリント配線板（図示せず）に対して電気的及び機械的に接続するための外部接続用電極パッド（図示せず）が形成されている。
【００７３】
本実施の形態では、以上の点を除いて、前記第１の実施の形態における前記半導体チップ２及び前記ガラス基板３について説明した内容が、半導体チップ３２及び封止ガラス板３５についても適用される。このとき、前記第１の実施の形態の説明において、半導体チップ２及びガラス基板３をそれぞれ半導体チップ３２及び封止ガラス板３５と読み替えられたい。
【００７４】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様に、使用環境温度の変化に伴う半導体チップ３２の撮像面（素子面）の反り量を低減することができ、これにより撮像性能を向上させることができる。
【００７５】
［第６の実施の形態］
図１１は、本発明の第６の実施の形態による固体撮像装置４１を模式的に示す概略断面図である。図１１において、図９中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００７６】
本実施の形態による固体撮像装置４１が図９に示す前記第４の実施の形態による固体撮像装置２１と異なる所は、封止ガラス板２５が図１１中の上方から見た平面視で半導体チップ２２とちょうど重なるようになっていて、封止ガラス板２５と半導体チップ２２との間に半導体チップ２３，２４の一部が挟まれている点と、接着剤２６が透光性充填材として封止ガラス板２５と半導体チップ２２〜２３との間に充填され、封止ガラス板２５と半導体チップ２２〜２３との間が接着剤２６により接合されている点である。
【００７７】
本実施の形態においても、前記第４の実施の形態と同様に、前記第１の実施の形態における前記半導体チップ２及び前記ガラス基板３について説明した内容が、半導体チップ２２及び封止ガラス板２５についても適用される。このとき、前記第１の実施の形態の説明において、半導体チップ２及びガラス基板３をそれぞれ半導体チップ２２及び封止ガラス板２５と読み替えられたい。
【００７８】
本実施の形態によれば、前記第１及び第４の実施の形態と同様に、使用環境温度の変化に伴う半導体チップ２２の撮像面（素子面）の反り量を低減することができ、これにより撮像性能を向上させることができる。
【００７９】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００８０】
例えば、前記各実施の形態では、透光性板としてガラス板が用いられているが、本発明では、ガラス板に代えて、透明樹脂板等の他の透光性板を用いてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１，１１，２１，３１，４１  固体撮像装置
２，１２，２２，３２  半導体チップ
２ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａ  撮像領域
３  ガラス基板（透光性板）
１３，２５  封止ガラス板（透光性板）
１００  電子カメラ
【図１】
2014011761.tif 000003
【図２】
2014011761.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014011761.tif 000006
【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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