(57)【要約】【課題】放熱性に優れ、かつ出力画像の劣化を抑制することができる固体撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】  実施形態に係る固体撮像装置１１は、誘電体基板１５、固体撮像素子１７、ベッドメタル２５、および透明基板１６、を具備する。固体撮像素子１７は、誘電体基板１５上に配置され、複数のフォトダイオード２２が配列された画素部１７ａおよびロジック回路部１７ｂを有するとともに、画素部１７ａ上の一部に光を遮断するＯＢメタル２３を有する。ベッドメタル２５は、誘電体基板１５の表面上であって、ロジック回路部１７ｂの下方およびＯＢメタル２３の下方に対応する領域のみに設けられている。透明基板１６は、誘電体基板１５上に配置されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、
この誘電体基板上に配置され、複数のフォトダイオードが配列された画素部および前記画素部を囲うリング状のロジック回路部を有するとともに、前記画素部上の一部に光を遮断するＬ字状の遮光体が設けられた固体撮像素子と、
前記誘電体基板の表面上であって、前記ロジック回路部の下方、および前記遮光体の下方に対応する領域の内部のみに設けられた、前記ロジック回路部および前記遮光体の形状に対応したリング状の金属層と、
前記誘電体基板上に配置された透明基板と、
を具備することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
誘電体基板と、
この誘電体基板上に配置され、複数のフォトダイオードが配列された画素部およびロジック回路部を有するとともに、前記画素部上の一部に光を遮断する遮光体が設けられた固体撮像素子と、
前記誘電体基板の表面上であって、前記ロジック回路部の下方、および前記遮光体の下方に対応する領域のみに設けられた金属層と、
前記誘電体基板上に配置された透明基板と、
を具備することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
前記金属層は、前記誘電体基板の表面上であって、前記ロジック回路部の下方、および前記遮光体の下方に対応する領域の内部のみに設けられていることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記固体撮像素子の前記ロジック回路部は、前記画素部を囲うリング状であり、
前記遮光体は、前記画素部上にＬ字状であり、
前記金属層は、前記ロジック回路部および前記遮光体の形状に対応したリング状であることを特徴とする請求項２または３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記透明基板上に配置され、内部にレンズを有する筒状のレンズホルダをさらに具備す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、携帯電話等の電子機器に搭載されるカメラモジュールは、固体撮像装置と、この固体撮像装置に光を集光するためのレンズを内部に保持するレンズホルダと、を有する。
【０００３】
例えばカメラモジュールに用いられる固体撮像装置は、表面中央部が凹状に除去された基板と、この基板の凹部表面（以下、ベッド部と称する）上に載置された固体撮像素子と、を有する。
【０００４】
この固体撮像装置において、基板はプラスチックまたはセラミック等の誘電体からなるため、放熱性が悪い問題がある。そのため、固体撮像素子の温度は上昇しやすくなる。一般に、固体撮像素子の温度が１０℃上昇すると、出力画像に含まれるノイズが２倍に増えることが知られており、上述のように固体撮像装置の放熱性が悪いとノイズが増加し、出力画像が劣化してしまう。
【０００５】
そこで、固体撮像装置の放熱性を向上させるために、ベッド部全面にベッドメタルを配置し、このベッドメタル上に固体撮像素子を配置することが考えられる。しかし、ベッド部全面にベッドメタルを配置すると、以下に説明するように出力画像が劣化する問題がある。
【０００６】
すなわち、通常、出力画像における黒色の基準信号を得るために、固体撮像素子に配列された複数のフォトダイオード上の一部に、固体撮像装置に入射された光を遮断するためのＯＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｌａｃｋ）メタルを配置している。しかし、固体撮像素子に入射された光の一部は固体撮像素子を透過してベッドメタルに反射され、ＯＢメタル直下のフォトダイオードに到達してしまう。これによって黒色の基準信号にばらつきが生じ、出力画像が劣化する。
【０００７】
また、固体撮像装置に入射された光の一部は、固体撮像素子の周囲のベッドメタルにおいても反射され、固体撮像素子に到達してしまう。これによって、輪郭が二重の画像、すなわちゴースト画像が出力されてしまい、出力画像が劣化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１４０９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
実施形態は、放熱性に優れ、かつ出力画像の劣化を抑制することができる固体撮像装置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】
【００１０】
実施形態に係る固体撮像装置は、誘電体基板、固体撮像素子、金属層、および透明基板、を具備する。前記固体撮像素子は、前記誘電体基板上に配置され、複数のフォトダイオードが配列された画素部およびロジック回路部を有するとともに、前記画素部上の一部に光を遮断する遮光体を有する。前記金属層は、前記誘電体基板の表面上であって、前記ロジック回路部の下方、および前記遮光体の下方に対応する領域のみに設けられている。前記透明基板は、前記誘電体基板上に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係るカメラモジュールを模式的に示す断面図である。
【図２】図１のカメラモジュールに用いられる固体撮像装置の平面図である。
【図３】図１のカメラモジュールに用いられる固体撮像装置を裏面側から見た場合の平面図である。
【図４】図２の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った固体撮像装置の断面の一部を拡大して示す図である。
【図５】図２乃至図４の固体撮像装置のパッケージを模式的に示す平面図である。
【図６】固体撮像素子の画素部に到達した光が進行する様子を説明するための説明図であって、同図（ａ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素部に到達した光が進行する様子を示し、同図（ｂ）は、ベッドメタルが全面に設けられた従来の固体撮像装置の画素部に到達した光が進行する様子を示す。
【図７】固体撮像装置に入射された光が進行する様子を説明するための説明図であって、同図（ａ）は、本実施形態に係る固体撮像装置に到達した光が進行する様子を示し、同図（ｂ）は、ベッドメタルが全面に設けられた従来の固体撮像装置に到達した光が進行する様子を示す。
【図８】本実施形態に係るカメラモジュールを搭載した電子機器を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図１は、本実施形態に係るカメラモジュール１０を示す縦断面図である。図１に示すカメラモジュール１０は、固体撮像装置１１と、固体撮像装置１１上に固定されたレンズホルダ１２と、を有する。
【００１３】
レンズホルダ１２は、一端に天板を有する筒状であって、レンズ１３および赤外線遮断フィルタ１４を有するものである。レンズ１３は、レンズホルダ１２の天板に設けられた開口部に配置されており、カメラモジュール１０に入射された光を固体撮像装置１１に集光する。また、赤外線遮断フィルタ１４は、レンズホルダ１２の内部に配置されており、カメラモジュール１０に入射された光の赤外線成分を減衰させる。
【００１４】
固体撮像装置１２は、プラスチックまたはセラミック等の誘電体からなる誘電体基板１５、およびこの誘電体基板１５上に載置された透明基板１６、によって構成されたパッケージの内部に、固体撮像素子１７が配置されたものである。
【００１５】
パッケージを構成する誘電体基板１５は、平面の表面中央部が凹状に除去された形状の基板である。凹状に除去された部分（以下、凹部と称する）の表面（以下、ベッド部１５ａと称する）は平面状である。そして、凹部の互いに対向する側面には、突出部１５ｂが設けられている。
【００１６】
また、パッケージを構成する透明基板１６は、例えばガラス基板であって、誘電体基板１５の凹部が密閉されるように、誘電体基板１５上に配置されている。
【００１７】
パッケージの内部、すなわち、誘電体基板１５および透明基板１６によって形成される空間内において、誘電体基板１５のベッド部１５ａ上には、固体撮像素子１７が配置されている。
【００１８】
このような固体撮像装置１１上には、接着剤１８を介してレンズホルダ１２が配置されている。接着剤１８は、レンズホルダ１２が有するレンズ１３の焦点位置が固体撮像素子１７に一致するように調整された厚さを有する。すなわち、レンズホルダ１２の上下方向における位置は、接着剤１８の厚さによって調整されている。
【００１９】
図２は、図１に示すカメラモジュール１０に用いられる固体撮像装置１１の平面図である。また、図３は、図１のカメラモジュール１０に用いられる固体撮像装置１１を裏面側から見た場合の平面図である。なお、図２において、透明基板１６は省略されている。
【００２０】
図２に示すように、固体撮像素子１７は、ＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤセンサであって、レンズ１３（図１）によって集光された光を受光し、光電変換によって受光量に応じた電圧信号を形成する画素部１７ａと、この画素部１７ａを囲うように設けられたロジック回路部１７ｂと、を有する。なお、固体撮像素子１７については、後に図４を参照して詳述する。
【００２１】
また、固体撮像素子１７が配置される誘電体基板１５のうち、凹部の側面に設けられたそれぞれの突出部１５ｂの表面には、複数個の内部端子１９（インナーリード）が設けられている。そして、これらの内部端子１９と固体撮像素子１７のロジック回路部１７ｂに設けられた配線とは、例えば金等からなるワイヤー２０によって電気的に接続されている。
【００２２】
なお、図３に示すように、誘電体基板１５の裏面には、基板１５の周に沿って複数個の外部端子２１（アウターリード）が設けられている。これらの外部端子２１と図２に示す内部端子１９とは、誘電体基板１５の内部に設けられる配線（図示せず）によって電気的に接続されている。
【００２３】
図４は、図２の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った固体撮像装置１１の断面の一部を拡大して示す図である。図４に示すように、固体撮像素子１７は、例えばシリコン基板１７´に画素部１７ａおよびロジック回路部１７ｂが設けられたものである。
【００２４】
画素部１７ａは、シリコン基板１７´の表面に設けられたフォトダイオード２２を有する画素が２次元配列された領域である。この画素部１７ａを構成する一部の画素上には、黒色の基準信号を形成するために、固体撮像装置１１に入射された光を遮断するための遮光体であるＯＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｌａｃｋ）メタル２３が、多層配線層２４を介して設けられている。ＯＢメタル２３は、例えば図２に示すように、画素部１７ａを構成する４辺のうちの２辺に接するように、Ｌ字状に設けられている。
【００２５】
固体撮像素子１７のロジック回路部１７ｂは、シリコン基板１７´の表面に、例えば画素部１７ａの駆動回路、画素部１７ａに必要な電圧を供給する電圧供給回路等が設けられた領域である。ロジック回路部１７ｂは、例えば画素部１７ａで形成された電圧信号を信号処理する信号処理回路を有していてもよい。
【００２６】
なお、画素部１７ａとロジック回路部１７ｂとは、固体撮像素子１７の表面上に設けられた多層配線層２４によって電気的に接続されている。
【００２７】
また、このような固体撮像素子１７が配置される誘電体基板１５のベッド部１５ａの表面上であって、固体撮像素子１７のロジック回路部１７ｂの下方およびＯＢメタル２３の下方に対応する領域には、ＣｕまたはＡｕ等の金属からなる金属層であるベッドメタル２５が設けられている。そして、ベッド部１５ａの表面上であって、ＯＢメタル２３を除く画素部１７ａの下方および固体撮像素子１７の周囲に対応する領域には、ベッドメタル２５は設けられていない。
【００２８】
すなわち、ベッドメタル２５は、固体撮像素子１７のロジック回路部１７ｂの下方およびＯＢメタル２３の下方に対応する領域のみに設けられている。なお、ベッドメタル２５は、必ずしもこのような領域の全てに設けられる必要はなく、このような領域内に設けられればよい。
【００２９】
図５は、図２乃至図４の固体撮像装置１１のパッケージを模式的に示す平面図である。なお、図５においても、図２と同様に、透明基板１６は省略されている。
【００３０】
図５に示すように、ベッドメタル２５は、ベッド部１５ａの表面上であって、ロジック回路部１７ｂの下方およびＯＢメタル２３の下方に対応する領域に形成されるために、これらの形状に対応して、リング状に設けられている。
【００３１】
図４に示すように、固体撮像素子１７は、上述のように設けられたベッドメタル２５、および例えば銀ペースト等からなる接着層２６を介して、ベッドメタル２５の上方にロジック回路部１７ｂおよびＯＢメタル２３が配置されるように、ベッド部１５ａ上に配置されている。
【００３２】
以上に説明した本実施形態に係る固体撮像装置１１およびカメラモジュール１０によれば、誘電体基板１５のベッド部１５ａの表面上にベッドメタル２５が設けられているため、誘電体基板上に直接固体撮像装置が載置された従来の固体撮像装置と比較して、放熱性を向上させることができる。
【００３３】
また、本実施形態に係る固体撮像装置１１およびカメラモジュール１０によれば、画素部１７ａの下方にベッドメタル２５は設けられていないため、画素部１７ａを透過した光がＯＢメタル２３直下のフォトダイオード２２に到達することを抑制することができる。以下に、これについて図６を参照して詳細に説明する。
【００３４】
図６は、画素部に到達した光が進行する様子を説明するための説明図であって、同図（ａ）は、本実施形態に係る固体撮像装置１１の画素部１７ａに到達した光が進行する様子を示し、同図（ｂ）は、ベッドメタルが全面に設けられた従来の固体撮像装置の画素部に到達した光が進行する様子を示す。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、固体撮像素子１７の画素部１７ａに斜め方向から光Ｌが入射された場合、入射された光Ｌの一部は固体撮像素子１７を透過してベッド部１５ａに到達する。しかし、画素部１７ａの下方にはベッドメタル２５は設けられていないため、ベッド部１５ａに到達した光Ｌはほとんど反射されない。従って、ベッド部１５ａに到達した光Ｌが反射してＯＢメタル２３直下のフォトダイオード２２に到達することが抑制される。
【００３６】
この結果、ＯＢメタル２３直下のフォトダイオード２２によって得られる電圧信号は、暗電流のみに基づく電圧信号となる。通常、この電圧信号を黒色の基準としており、他のフォトダイオード２２によって得られる電圧信号から出力画像を形成する際には、暗電流のみに基づく電圧信号を基準として、他のフォトダイオード２２によって得られる電圧信号を補正している。
【００３７】
本実施形態のように、ベッド部１５ａに到達した光Ｌが反射してＯＢメタル２３直下のフォトダイオード２２に到達することが抑制されれば、暗電流のみに基づく電圧信号、すなわち黒色の基準は安定するため、他のフォトダイオード２２によって得られる電圧信号に基づいて、安定した品質の出力画像を形成することができる。従って、出力画像が劣化することは抑制される。
【００３８】
なお、ロジック回路部１７ｂは通常、金属配線が密に設けられた回路であるため、ロジック回路部１７ｂに入射された光Ｌは、ほとんど固体撮像素子１７を透過しない。同様に、ＯＢメタル２３は、光Ｌを反射するものである。従って、ロジック回路部１７ｂおよびＯＢメタル２３に入射された光Ｌによって黒色の基準がばらつくことは、ほとんどない。従って、ロジック回路部１７ｂの下方およびＯＢメタル２３の下方には、ベッドメタル２５を設けることができる。
【００３９】
これに対して、図６（ｂ）に示すように、ベッドメタル１２５が誘電体基板１１５のベッド部１１５ａ全面に設けられ、ベッド部１１５ａ上に、ベッドメタル１２５および接着層１２６を介して固体撮像素子１１７が配置された従来の固体撮像装置の画素部１１７ａに斜め方向から光Ｌが入射された場合、その光Ｌの一部は固体撮像素子１１７を透過してベッド部１１５ａに到達する。従来の固体撮像装置のベッド部１１５ａの表面全面にはベッドメタル１２５が設けられているため、ベッド部１１５ａに到達した光Ｌは反射され、多層配線層１２４を介して画素部１１７ａ上に配置されたＯＢメタル１２３直下のフォトダイオード１２２に到達する。
【００４０】
この結果、ＯＢメタル１２３直下のフォトダイオード１２２によって得られる電圧信号は、暗電流のみに基づく電圧信号と、ベッドメタル１２５で反射された光Ｌに基づく電圧信号と、の和となる。すると、この電圧信号を黒色の基準として、他のフォトダイオード１２２によって得られる電圧信号を補正することになるため、出力画像の品質は不安定になる。従って、出力画像が劣化する。
【００４１】
さらに、本実施形態に係る固体撮像装置１１およびカメラモジュール１０によれば、固体撮像素子１７の周囲にベッドメタル２５が設けられていないため、固体撮像装置１１に入射され、固体撮像素子１７の周囲のベッドメタルに反射された光が画素部１７ａに到達することを抑制することができる。以下、これについて図７を参照して詳細に説明する。
【００４２】
図７は、固体撮像装置に入射された光が進行する様子を説明するための説明図であって、同図（ａ）は、本実施形態に係る固体撮像装置１１に到達した光が進行する様子を示し、同図（ｂ）は、ベッドメタルが全面に設けられた従来の固体撮像装置に到達した光が進行する様子を示す。
【００４３】
図７（ａ）に示すように、固体撮像素子１７の周囲のベッド部１５ａに斜め方向から光Ｌが入射された場合であっても、固体撮像素子１７の周囲のベッド部１５ａにはベッドメタル２５が設けられていないため、ベッド部１５ａで光Ｌが反射することは抑制される。従って、固体撮像素子１７の周囲のベッド部１５ａで反射した光Ｌが画素部１７ａに到達することによる出力画像の劣化は抑制される。
【００４４】
これに対して図７（ｂ）に示すように、従来の固体撮像装置において、固体撮像素子１１７の周囲にはベッドメタル１２５が設けられているため、この部分に光Ｌが入射されると、その光Ｌはベッドメタル１２５で反射され、さらに透明基板１１６で反射されて、固体撮像素子１１７の画素部１１７ａに到達する。その結果、出力画像にゴーストが現れる。すなわち、出力画像が劣化する。
【００４５】
以上に説明したように、本実施形態に係る固体撮像装置１１およびカメラモジュール１０によれば、誘電体基板１５のベッド部１５ａの表面上であって、ロジック回路部１７ｂの下方およびＯＢメタル２３の下方に対応した領域にベッドメタル２５が設けられており、固体撮像素子１７は、ベッドメタル２５の上方にロジック回路部１７ｂおよびＯＢメタル２３が配置されるように、誘電体基板１５のベッド部１５ａ上に載置される。従って、放熱性に優れ、かつ出力画像の劣化を抑制することができる固体撮像装置およびカメラモジュールを提供することができる。
【００４６】
なお、図６（ａ）に示すように、ベッドメタル２５は、この内側面２５ａが、ＯＢメタル２３の内側面２３ａより、距離Ｓ１だけ固体撮像素子１７の外側方向に配置されるように設けられていることが好ましい。すなわち、ベッドメタル２５は、固体撮像素子１７のロジック回路部１７ｂの下方およびＯＢメタル２３の下方に対応する領域の内部に設けられていることが好ましい。これにより、斜め方向から入射される光の反射をより良好に抑制することができるため、出力画像の劣化をより抑制することができる固体撮像装置およびカメラモジュールを提供することができる。
【００４７】
同様に、図７（ａ）に示すように、ベッドメタル２５は、この外側面２５ｂが、固体撮像素子１７の側面１７ｃより、距離Ｓ２だけ固体撮像素子１７の内側方向に配置されるように設けられていることが好ましい。すなわち、ベッドメタル２５は、固体撮像素子１７のロジック回路部１７ｂの下方およびＯＢメタル２３の下方に対応する領域の内部に設けられていることが好ましい。これにより、斜め方向から入射される光の反射をより良好に抑制することができるため、出力画像の劣化をより抑制することができる固体撮像装置およびカメラモジュールを提供することができる。
【００４８】
すなわち、ベッドメタル２５は、固体撮像素子１７のロジック回路部１７ｂの下方およびＯＢメタル２３の下方に対応する領域の内部に設けられていることが好ましい。ベッドメタル２５をこのように設けることにより、出力画像の劣化をより抑制することができる固体撮像装置およびカメラモジュールを提供することができる。
【００４９】
以上に説明した本実施形態に係るカメラモジュール１０は、例えばデジタルカメラ、携帯電話等の電子機器に搭載されて使用される。図８は、本実施形態に係るカメラモジュール１０を搭載した電子機器３０を模式的に示すブロック図である。
【００５０】
本実施形態に係るカメラモジュール１０を搭載した電子機器３０は、カメラモジュール１０の他に、カメラモジュール１０から出力される信号を記憶する記憶部３１、およびカメラモジュール１０から出力される信号に基づく画像を表示する表示部３２、を有する。
【００５１】
この電子機器３０において、カメラモジュール１０のレンズ１３で集光された光は、固体撮像素子１７の画素部１７ａにおいて受光される。すると画素部１７ａは、受光した光に応じた電圧信号をロジック回路部１７ｂに出力する。ロジック回路部１７ｂは、受け取った電圧信号に対して所望の信号処理を行い、記憶部３１または表示部３２に出力する。表示部３２は、ロジック回路部１７ｂで信号処理された信号を、ロジック回路部１７ｂまたは記憶部３１から受け取り、受け取った信号に基づく画像を表示する。
【００５２】
このように、本実施形態に係るカメラモジュール１０を電子機器３０に搭載すれば、電子機器３０は、表示部３２に、高品質な画像を表示させることができる。
【００５３】
以上に、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１０・・・カメラモジュール
１１・・・固体撮像装置
１２・・・レンズホルダ
１３・・・レンズ
１４・・・赤外線遮断フィルタ
１５・・・誘電体基板
１５ａ・・・ベッド部
１５ｂ・・・突出部
１６、１１６・・・透明基板
１７、１１７・・・固体撮像素子
１７ａ、１１７ａ・・・画素部
１７ｂ・・・ロジック回路部
１７ｃ・・・側面
１７´・・・シリコン基板
１８・・・接着剤
１９・・・内部端子
２０・・・ワイヤー
２１・・・外部端子
２２、１２２・・・フォトダイオード
２３、１２３・・・ＯＢメタル
２３ａ・・・内側面
２４、１２４・・・多層配線層
２５、１２５・・・ベッドメタル
２５ａ・・・内側面
２５ｂ・・・外側面
２６、１２６・・・接着層
３０・・・電子機器
３１・・・記憶部
３２・・・表示部
【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】
2014007222.tif 000009
【図８】
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