(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップを寄生抵抗と容量を最小限にして接続し、かつ画像信号処理チップの効率的な放熱と遮光を同時に実現する半導体イメージセンサー・モジュールを提供するものである。【解決手段】本発明の半導体イメージセンサー・モジュール１１は、半導体イメージセンサー・チップ２と、画像信号処理チップ３とを少なくとも具備し、前記半導体イメージセンサー・チップ２の第１の主面に複数のバンプ電極１５ａが形成され、前記画像信号処理チップ３上に複数のバンプ電極１５ｂが形成され、前記半導体イメージセンサー・チップ２と前記画像信号処理チップ３が、放熱手段４を介して積層されて形成され、前記半導体イメージセンサー・チップ２の複数のバンプ電極１５ａと前記画像信号処理チップ３上の複数のバンプ電極１５ｂとが電気的に接続されることを特徴とする。【選択図】        図２
2006128196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の第１の主面にトランジスタ形成領域を有し、該第１の主面の反対側の第2の主面に光入射面を有する光電変換領域が形成された半導体イメージセンサー・チップと、前記半導体イメージセンサー・チップで形成された画像信号を信号処理する画像信号処理チップとを少なくとも具備し、
前記半導体イメージセンサー・チップの第１の主面に複数のバンプ電極が形成され、
前記画像信号処理チップ上に複数のバンプ電極が形成され、
前記半導体イメージセンサー・チップと前記画像信号処理チップが、放熱手段を介して積層されて形成され、
前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが電気的に接続される
ことを特徴とする半導体イメージセンサー・モジュール。
【請求項２】
前記放熱手段は導電材料で形成され、
前記放熱手段には前記複数のバンプ電極に対応する部分に開口部が形成され、該開口部内には絶縁材料で囲繞された導電性電極が形成され、
該導電性電極を介して前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが電気的に接続される
ことを特徴とする請求項１記載の半導体イメージセンサー・モジュール。
【請求項３】
前記放熱手段は絶縁材料で形成され、
前記放熱手段には前記複数のバンプ電極に対応する部分に開口部が形成され、前記開口部内には導電性電極が形成され、
該導電性電極を介して前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが電気的に接続される
ことを特徴とする請求項１記載の半導体イメージセンサー・モジュール。
【請求項４】
前記放熱手段は断熱材と熱導伝材料の２層構造で形成され、
前記放熱手段に前記複数のバンプ電極に対応する部分に開口部が形成され、前記開口部内に導電性電極が形成され、
前記放熱手段の断熱材側を前記半導体イメージセンサー・チップに接触し、かつ前記熱導伝材料側を前記画像信号処理チップに接触して、該導電性電極を介して前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上に複数のバンプ電極とが電気的に接続される
ことを特徴とする請求項１記載の半導体イメージセンサー・モジュール。
【請求項５】
前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが、両面にバンプ電極を形成した接続用中間部材により電気的に接続され、
前記接続用中間部材にて囲繞されるように前記放熱手段が形成される
ことを特徴とする請求項１記載の半導体イメージセンサー・モジュール。
【請求項６】
前記放熱手段が前記画像信号処理チップに対する遮光板を兼ねる
ことを特徴とする請求項１記載の半導体イメージセンサー・モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップを、実装する半導体イメージセンサー・モジュール技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ、あるいはデジタルビデオカメラなどの撮像装置では、ＣＣＤイメージセンサーやＣＭＯＳイメージセンサーなどの半導体イメージセンサー・チップが用いられる。この撮像素子から出力される撮像信号を処理する画像信号処理チップ、及び撮影レンズなどの複数の部品が、配線基板上に実装されている。
【０００３】
先行技術として、図８に撮像素子と信号処理チップの間に放熱板を形成する技術を示す（特許文献１参照）。
図８に示す実装構造では、半導体イメージセンサー・チップであるＣＣＤイメージセンサー１１０と、放熱手段である薄板状の放熱板１１２と、ＣＣＤイメージセンサー１１０からの撮像信号を処理する半導体集積回路ＩＣである信号処理チップ１１６とを備える。そして、上記実装構造は、ＣＣＤイメージセンサー１１０と画像信号処理チップ１１６との間に、熱伝導性の高いアルミニウムなどの材料で成形された放熱板１１２を介在させている。
【０００４】
また、フリップチップボンディング法によって、半導体イメージセンサー・チップである受光素子３とＡ／Ｄ変換器アレイ７を、フリップチップボンディングのバンプ電極で接続してモジュール形成するビジョンチップが開示されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−３３２５４９号公報
【特許文献２】特開２００３−２３５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の実装構造では、半導体イメージセンサー・チップのＣＣＤイメージセンサー１１０と、撮像信号を処理するＩＣである信号処理チップ１１６は、リードフレーム等のＣＣＤイメージセンサーの接続端子１１１を介して半導体イメージセンサー・チップと、撮像信号を処理するＩＣを電気的に接続するため、接続端子の抵抗や容量がつき、高速な画像処理の妨げとなる。さらに、半導体イメージセンサー・チップと、撮像信号を処理するＩＣはそれぞれがパッケージに入っているため半導体イメージセンサー・モジュールとしては大型化してしまう。そこでSIP(System in Package)技術を用いて、半導体チップを直接バンプ電極で接続する技術が注目されつつある。
【０００６】
しかし、上述したSIP技術及びフリップチップボンディング法をそのまま用いても、受光面と電極パッドが同一面にある半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップを組み合わせることは困難であった。また、この画像信号処理チップは、熱を発するためその放熱が半導体イメージセンサー・チップへ伝達してしまい、暗電流やホワイトノイズの原因となるため近接して両チップ同士を混載することが困難であった。さらに、画像信号処理チップは、パッケージング化されていないため、画像信号処理チップを遮光する必要があるが、しかし、表面照射型の半導体イメージセンサーの配線層から取り出す電極パッドと受光面は同一面上に形成されているため、半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップを積層して接続したとき、画像信号処理チップ自身を遮光することが困難であった。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑み、半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップを寄生抵抗と容量を最小限にして接続し、かつ画像信号処理チップの効率的な放熱と遮光を同時に実現する半導体イメージセンサー・モジュールを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体イメージセンサー・モジュールは、半導体基板の第１の主面にトランジスタ形成領域を有し、該第１の主面の反対側の第2の主面に光入射面を有する光電変換領域が形成された半導体イメージセンサー・チップと、半導体イメージセンサー・チップで形成された画像信号を信号処理する画像信号処理チップとを少なくとも具備し、前記半導体イメージセンサー・チップの第１の主面に複数のバンプ電極が形成され、前記画像信号処理チップ上に複数のバンプ電極が形成され、前記半導体イメージセンサー・チップと前記画像信号処理チップが、放熱手段を介して積層されて形成され、前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが電気的に接続されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の半導体イメージセンサー・モジュールでは、この構造により最小のモジュールサイズで、かつ高速信号処理が同時に可能になり、画像信号処理チップで発熱した熱も放熱手段で放熱することができ、半導体イメージセンサー・チップへの熱伝導を減少させることができる。
【００１０】
前記放熱手段は導電材料で形成され、前記放熱手段には前記複数のバンプ電極に対応する部分に開口部が形成され、該開口部内には絶縁材料で囲繞された導電性電極が形成され、該導電性電極を介して前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが電気的に接続されることが好ましい。
【００１１】
上記構造では、最小のモジュールサイズでかつ高速信号処理が同時に可能になり、画像信号処理チップで発熱した熱も放熱手段で放熱することができ、半導体イメージセンサー・チップへの熱伝導を減少させることができる。
【００１２】
前記放熱手段は絶縁材料で形成され、前記放熱手段には前記複数のバンプ電極に対応する部分に開口部が形成され、前記開口部内には導電性電極が形成され、該導電性電極を介して前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上に複数のバンプ電極とが電気的に接続されることが好ましい。
【００１３】
上記構造では、最小のモジュールサイズでかつ高速信号処理が同時に可能になり、画像信号処理チップで発熱した熱も放熱手段で放熱することができ、半導体イメージセンサー・チップへの熱伝導を減少させることができる。
【００１４】
また、前記放熱手段は断熱材と熱導伝材料の２層構造で形成され、前記放熱手段に前記複数のバンプ電極に対応する部分に開口部が形成され、前記開口部内に導電性電極が形成され、前記放熱手段の断熱材側を前記半導体イメージセンサー・チップに接触し、かつ前記熱導伝材料側を前記画像信号処理チップに接触して、該導電性電極を介して前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが電気的に接続されることが好ましい。
【００１５】
上記構造では、最小のモジュールサイズでかつ高速信号処理が同時に可能になる。
画像信号処理チップで発熱した熱を放熱し、かつ、半導体イメージセンサー・チップへの熱の伝導を抑制することができる。
【００１６】
前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが両面にバンプ電極を形成した接続用中間部材により電気的に接続され、前記接続用中間部材にて囲繞され前記放熱手段が形成されることが好ましい。
【００１７】
上記構造では、接続用中間部材の導電性電極を介して両チップ同士を接続でき、かつ放熱手段を用いて画像信号処理チップから発生する熱を放熱できるので、半導体イメージセンサー・チップへの熱伝導を減少させることができる。
【００１８】
前記放熱手段が前記画像信号処理チップに対する遮光板を兼ねることが好ましい。
【００１９】
上記構造では、放熱手段を挟んで両側に半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップを配置するため、半導体イメージセンサー・チップの受光中であっても、画像処理チップ自身を遮光することが可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の半導体イメージセンサー・モジュールによれば、上述した構成により最小のモジュールサイズで、かつ高速信号処理が同時に可能になり、画像信号処理チップで発熱した熱も放熱手段によって放熱することができるので、半導体イメージセンサー・チップへの暗電流、ホワイトノイズの発生を抑えることができる。半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップがバンプ電極を介して直接接続されるので寄生抵抗と寄生容量を最小限にして両チップ間を接続することができる。また、画像信号処理チップは、裏面照射型の半導体イメージセンサー・チップの受光面側と放熱手段を挟んで配置されるため遮光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
先ず、本発明に係る半導体イメージセンサー・モジュールに用いる裏面照射型の半導体イメージセンサーを説明する。図７は、本発明に係る半導体イメージセンサー・モジュールに用いる裏面照射型半導体イメージセンサーの一実施の形態を示す概略構成図である。特に、フォトセンサである受光部の周辺の要部を示す。
この裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置（いわゆる半導体イメージセンサー）５１は、図７に示すように、例えばｎ型のシリコン基板６１に受光部となるフォトダイオード５３が形成されると共に、ｐ型の画素分離領域６２に連続するｐ型ウェル領域６３の基板表面側に転送トランジスタ５４、それ以外のトランジスタ（リセットトランジスタ、アドレストランジスタ、増幅トランジスタ）５５等の複数のＭＯＳトランジスタが形成され、さらに、その複数のＭＯＳトランジスタ上に層間絶縁膜７２を介して多層の配線層７３が形成される。フォトダイオード５３は、ｎ型半導体領域（基板）６１、高不純物濃度のｎ型電荷蓄積領域６１Ｂ、アキュミュレーション層となるｐ＋半導体領域６４、６８で形成される。転送トランジスタ５４のゲート下には、チャネル領域６５が形成される。さらに、図示していないが基板裏面側にカラーフィルタ及びオンチップレンズ等が形成される。この裏面照射型半導体イメージセンサー５１は、配線層７３がない裏面７０側より光Ｌを受光することにより、受光面積を大きく取ることができる。また、配線層７３は、従来の表面側に配置するため、従来の表面側から受光することによる配線層での光の蹴られがなくなり、さらに、配線層７３と同じ面に、受光信号の取り出し電極であるバンプ電極（図示せず）が配置される。ここで各ｎ＋領域５７，５８，５９は、ソース・ドレイン領域となり、各電極６６，６７は、各ＭＯＳトランジスタ５４，５５のゲート電極となる。
【００２２】
次に、上述したような裏面照射型半導体イメージセンサーを用いてなる、本発明に係る半導体イメージセンサー・モジュールの実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る裏面照射型の半導体イメージセンサー・モジュールの一実施の形態を示す概略構成図である。なお、図１Ａは分解斜視図、図１Ｂは組み立て後の斜視図、図１Ｃは組み立て後の側面図である。
本実施の形態に係る裏面照射型の半導体イメージセンサー・モジュール１は、上述した配線層側に複数のバンプ電極１５ａを配置した裏面照射型半導体イメージセンサー５１を備える半導体イメージセンサー・チップ２と、半導体イメージセンサー・チップ２からの画像信号処理する画像信号処理手段が形成され、表面に複数のバンプ電極１５ｂを配置した画像信号処理チップ３とを有し、半導体イメージセンサー・チップ２と画像信号処理チップ３とがその間に放熱手段である放熱板４を介して積層されて成る。この放熱板４には、両バンプ電極１５ａ、１５ｂに対応する位置に貫通する貫通孔１２が形成され、その貫通孔１２に導電性電極１３が形成され、この放熱板４の導電性電極１３を介して両チップ２及び３のバンプ電極１５ａ及び１５ｂが電気的に接続される。また、積層された半導体イメージセンサー・チップ２、放熱板４及び画像信号処理チップの相互の接合面、すなわちバンプ電極１５ａ、１５ｂ以外の接合面は、接着剤１６（図２参照）を介して機械的に接続される。
【００２３】
本発明に係る裏面照射型の半導体イメージセンサー・モジュール１によれば、半導体イメージセンサー・チップ２と画像信号処理チップ３とを放熱板４を介して電気的に接続した構成であるので、画像信号処理チップ３で発生する熱を放熱板４で放熱して低減することができ、半導体イメージセンサー・チップ２への熱の伝達を断つことができる。よって、半導体イメージセンサー・モジュールの暗電流やホワイトノイズを低減することができる。半導体イメージセンサー・チップ２と画像信号処理チップ３の間に放熱板４を挟む構造であるため、半導体イメージセンサー・チップ２の受光中であっても、放熱板４によって画像信号処理チップ３は遮光される。
【００２４】
図２は、本発明に係る半導体イメージセンサー・モジュールの他の実施の形態を示す断面図である。すなわち、図２は、図１の両チップ２，３と放熱板４にメモリチップを混載した要部の模式的断面図である。
本実施の形態に係る半導体イメージセンサー・モジュール１１は、放熱板４の一方の面に裏面照射型の半導体イメージセンサー・チップ２がバンプ電極１５ａを介して配置され、さらに放熱板４の他方の面に画像信号処理チップ３とメモリチップ７がそれぞれのバンプ電極１５ｂ及び１５ｃを介して配置される。各チップ２，３及び７のバンプ電極１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、放熱板４の貫通孔１２に形成される導電性電極１３と電気的に接続され、さらに、接着剤１６を用いて機械的にも強固に接着される。
【００２５】
画像信号処理チップ３は、信号処理部１８とそれに接続する配線層１９及びバンプ電極１５ｂが形成される。この信号処理部１８は、半導体イメージセンサー・チップ２から出力信号を演算処理する。また、メモリチップ７には、メモリ部２８とそれに接続する配線層２９及びバンプ電極１５ｃが形成される。メモリチップ７には、例えば不揮発性メモリ、ＤＲＡＭ等のメモリが用いられる。例えば、メモリチップの用途として、一般的には画像信号の圧縮/解凍に使われ、そのシーケンスは、イメージセンサー→画像信号処理チップ→メモリ→画像信号処理チップ→出力  となります。また、解凍において、動画の場合のベクトル検出（動き検出）の場合は、イメージセンサー→画像信号処理チップ→メモリ→画像信号処理チップ→間引きする情報の決定（動いている画像情報のみ信号化  背景は以前に出力した画像を使う）のような画像処理シーケンスになります。さらにメモリはノイズの補正に使われるケースもあります。ノイズを記憶してノイズを補間したりキャンセルする処理です。イメージセンサー→画像信号処理チップ→メモリ→画像信号処理チップ（イメージセンサーの画像信号を補間/ノイズキャンセル）→出力  というシーケンスになります。
【００２６】
半導体イメージセンサー・チップ２としては、例えば図７に示した半導体基板にフォトダイオード５３及び複数のＭＯＳトランジスタからなる複数の画素をマトリックス状に形成し、基板表面側に層間絶縁膜７２を介して多層の配線層７３を形成してなる裏面照射型半導体イメージセンサー５１と、さらに配線層７３側に接合した補強用の例えばシリコン基板等による支持基板７４とにより構成することができる。この場合、バンプ電極１５ａは支持基板７４を貫通する導電層に接続して支持基板７４の面上に形成される。
【００２７】
裏面照射型半導体イメージセンサー５１は、裏面７０からフォトダイオード５３に受光され、光電変換された電荷を表面の配線層７３を通じてバンプ電極１５ａに信号出力される。半導体イメージセンサー・チップ２からの出力信号は、バンプ電極１５ａと接続する放熱板４に形成された導電性電極１３を介して、画像信号処理チップ３に信号入力される。
また、メモリチップ７は、メモリチップ７のバンプ電極１５ｃと放熱板４の導電性電極１３を介して信号の入出力が行われる。
【００２８】
本実施の形態に係る半導体イメージセンサー・モジュール１１によれば、半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップ３及びメモリチップ７とを放熱板４を介して電気的に接続した構成であるので、画像信号処理チップ３で発生する熱を放熱板４で放熱して低減することができ、半導体イメージセンサー・チップ２への熱の伝達を断つことができる。よって、半導体イメージセンサー・モジュールの暗電流やホワイトノイズを低減することができる。半導体イメージセンサー・チップ２と画像信号処理チップ３及びメモリチップ７の間に放熱板４を挟む構造であるため、半導体イメージセンサー・チップ２の受光中であっても、画像信号処理チップ３及びメモリチップ７は遮光される。
【００２９】
図３〜図５は、先に説明した放熱手段の各例を示す断面図である。
図３に示す放熱手段である放熱板４は、材料としてアルミニウム板や銅板などの金属製の導電材料４ａを使用した例である。この場合、導電材料４ａに貫通孔１２が形成され、この貫通孔１２間に例えばガラス等の絶縁性材料１４で囲繞した、導電性電極１３が形成される。
【００３０】
図４に示す放熱手段である放熱板４は、材料に絶縁材料４ｂ例えばセラミック基板などを使用する例である。この場合は、絶縁材料４ｂに貫通孔１２を形成し、この貫通孔内に導電性電極１３が形成される。
【００３１】
さらに図５に示す放熱手段は、放熱板４と断熱板５を積層した積層板６により構成する。この積層板６のうち放熱板４を画像信号処理チップ３側に接触させ、さらに断熱板５側を半導体イメージセンサー・チップ２側に接触するように配置する。ここで積層板６の材料のうちは、先ず放熱板４の材料として例えば、セラミック等の絶縁材料が使用され、絶縁材料の場合、貫通孔１３内に導電性電極１３が形成される。また、放熱板４の材料として、例えばＡｌや銅等の導電材料を使用する場合は、貫通孔１２を形成し、その貫通孔１２の内壁を例えばガラス等の絶縁性材料で囲繞して、貫通孔１２内に導電性電極１３が形成される。断熱板５の材料としては、例えば樹脂等を使用することができる。
この積層板６を用いる場合、もっとも効率的に画像信号処理チップ３で発生した熱を放熱板４で放熱しつつ、半導体イメージセンサー・チップ２に伝わる熱を断熱板５で阻止することができる。
【００３２】
図６は、本発明に係る半導体イメージセンサー・モジュールの他の実施の形態を示す概略構成図である。なお、図６Ａは分解斜視図、図６Ｂは組み立て後の斜視図、図６Ｃは組み立て後の側面図である。
本実施の形態に係る半導体イメージセンサー・モジュール２１は、半導体イメージセンサー・チップ３と画像信号処理チップ３との間に、放熱板４とこの放熱板４を囲繞すて両チップ２及び３間を電気的に接続する接続用中間部材８とを介挿して構成される。すなわち、放熱板４は、半導体イメージセンサー・チップ２及び画像信号処理チップ３の各バンプ電極１５ａ、１５ｂとは電気的に接触せず、各バンプ電極１５ａ、１５ｂは、接続用中間部材８の導電性電極２３によって電気的な接続が行われる。この接続用中間部材８には、例えば、コ字形状に形成され、裏面照射型の半導体イメージセンサー・チップ２のバンプ電極１５ａと画像信号処理チップ３のバンプ電極１５ｂとを電気的に接続するための機能を有している。コ字形状の接続用中間部材８に放熱板４が差し込まれる構成となり、この放熱板４は、半導体イメージセンサー・チップ２と画像信号処理チップ３とを電気的に絶縁されるように接着される。
コ字形状の接続用中間部材８は、両チップ２，３のバンプ電極１５ａ，１５ｂを電気的に接続するために、例えば絶縁板に貫通孔２２を形成し、この貫通孔２２内に導電性電極２３を形成して構成することができる。その他、接続用中間部材８としては、例えばシリコンインターポーザと呼ばれるものを使用することができる。
放熱板４には、先に説明した例えば導電材料であるＡｌや銅など、また絶縁材料であるセラミックス等を使用できる。さらに、上述した放熱板と断熱板を積層した積層板６を用いてもよい。放熱板４は、特に画像信号処理チップ３による放熱を発散させることができる。放熱板４に貫通孔を使わなくてもよい一例である。
【００３３】
本発明の他の実施の形態としては、例えば、半導体イメージセンサー・チップ２にアナログ／デジタル変換回路（ＡＤＣ）を搭載して、放熱板４を介し画像信号処理チップ３やメモリチップ７を配置して電気的に接続して半導体イメージセンサー・モジュールとすることも可能である。
【００３４】
本実施の形態に係る半導体イメージセンサー・モジュールによれば、画像信号処理チップが発する熱を放熱板で軽減することができるので、半導体イメージセンサー・チップへの暗電流やホワイトのノイズの発生を抑えることができる。また、放熱板を挟むように半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップを積層するため、平面に配置するよりレイアウト面積を小さくすることができ、携帯電話などの小型化を要求される機器に半導体イメージセンサー・モジュールとして搭載することができる。さらに、チップ同士をバンプ電極を通して電気的に接続するため、画像信号処理チップでの高速信号処理が可能なため、モジュールとして高い性能を得ることができる。半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップがバンプ電極を介して直接接続されるので寄生抵抗と寄生容量を最小限にして両チップ間を接続することができる。従来のパッケージ化されたＣＣＤイメージセンサーと放熱板では、パッケージ全体が熱によって熱せられ放熱板で逃がしていたが、本発明は高速信号処理をする画像信号処理チップ等の部分的な発熱部分を放熱板により効率的に逃がすことができる。また、従来のＳＩＰ技術を用いて半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップを接続した構成において、放熱板を要していない構造では、部分的に高温になった画像信号処理チップが直接部分的に積層した半導体イメージセンサー・チップに悪影響を与えていた。しかし、上述した本発明の構成であれば、このような悪影響を抑制することができる。すなわち、高速信号処理として、画素ごと、またはカラムごと（信号線ごと）または４画素等の複数画素の並列出力による並列処理による高速化が可能となり、もしくは従来技術に記載されている通り、ワイヤーボンディングに対して寄生容量、寄生抵抗を低減したことによる高速化を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】Ａ  本発明に係る裏面照射型半導体イメージセンサー・モジュールの一実施の形態を示す分解斜視図である。            Ｂ  図１Ａの組み立て後の斜視図である。            Ｃ  図１Ｂの側面図である。
【図２】本発明に係る裏面照射型半導体イメージセンサー・モジュールの他の実施の形態を示す概略構成図である。
【図３】放熱板の一例を示す断面図である（その１）。
【図４】放熱板の一例を示す断面図である。（その２）
【図５】放熱板の一例を示す断面図である。（その３）
【図６】Ａ本発明に係る裏面照射型半導体イメージセンサー・モジュールの他の実施の形態を示す分解斜視図である。            Ｂ  図６Ａの組み立て後の斜視図である。            Ｃ  図６Ｂの側面図である。
【図７】裏面照射型半導体イメージセンサーの一例を示す構成図である。
【図８】従来例に係る実装構造の概略的な構成を示す
【符号の説明】
【００３６】
１，１１，２１・・半導体イメージセンサー・モジュール、２・・裏面照射型半導体イメージセンサー・チップ、３・・画像信号処理チップ、４［４ａ、４ｂ］・・放熱板、５・・断熱板、６・・積層板、７・・メモリチップ、８・・接続用中間部材、１２、２２・・貫通孔、１３、２３・・導電性電極、１４・・絶縁性材料、１５［１５ａ、１５ｂ］・・バンプ電極、１６・・接着剤、１８・・信号処理部、１９，２９・・配線層、２８・・メモリ部、５１・・裏面照射型半導体イメージセンサー、５３・・フォトダイオード、５４・・転送トランジスタ、５５・・ＭＯＳトランジスタ、５７，５８，５９・・ｎ＋領域、６１・・シリコン基板、６２・・画素分離領域、６４、６８・・ｐ＋半導体領域、６５・・チャネル領域、６６，６７・・電極、７０・・裏面、７１・・表面、７２・・絶縁層、７３・・配線層、１１０・・ＣＣＤイメージセンサー、１１１・・接続端子、１１２・・放熱板、１１６・・画像信号処理チップ
【図１】
2006128196.tif 000003
【図２】
2006128196.tif 000004
【図３】
2006128196.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006128196.tif 000008
【図７】
2006128196.tif 000009
【図８】
2006128196.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月6日(2006.1.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の第１の主面にトランジスタ形成領域を有し、該第１の主面の反対側の第２の主面に光入射面を有する光電変換領域が形成された半導体イメージセンサー・チップと、前記半導体イメージセンサー・チップで形成された画像信号を信号処理する画像信号処理チップとを少なくとも具備し、
前記半導体イメージセンサー・チップの第１の主面に複数のバンプ電極が形成され、
前記画像信号処理チップ上に複数のバンプ電極が形成され、
前記半導体イメージセンサー・チップと前記画像信号処理チップが、放熱手段を介して積層されて形成され、
前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが電気的に接続される
ことを特徴とする半導体イメージセンサー・モジュール。
【請求項２】
前記放熱手段は導電材料で形成され、
前記放熱手段には前記複数のバンプ電極に対応する部分に開口部が形成され、該開口部内には絶縁材料で囲繞された導電性電極が形成され、
該導電性電極を介して前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが電気的に接続される
ことを特徴とする請求項１記載の半導体イメージセンサー・モジュール。
【請求項３】
前記放熱手段は絶縁材料で形成され、
前記放熱手段には前記複数のバンプ電極に対応する部分に開口部が形成され、前記開口部内には導電性電極が形成され、
該導電性電極を介して前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが電気的に接続される
ことを特徴とする請求項１記載の半導体イメージセンサー・モジュール。
【請求項４】
前記放熱手段は断熱材と熱導伝材料の２層構造で形成され、
前記放熱手段に前記複数のバンプ電極に対応する部分に開口部が形成され、前記開口部内に導電性電極が形成され、
前記放熱手段の断熱材側を前記半導体イメージセンサー・チップに接触し、かつ前記熱導伝材料側を前記画像信号処理チップに接触して、該導電性電極を介して前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上に複数のバンプ電極とが電気的に接続される
ことを特徴とする請求項１記載の半導体イメージセンサー・モジュール。
【請求項５】
前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とが、両面にバンプ電極を形成した接続用中間部材により電気的に接続され、
前記接続用中間部材にて囲繞されるように前記放熱手段が形成される
ことを特徴とする請求項１記載の半導体イメージセンサー・モジュール。
【請求項６】
前記放熱手段が前記画像信号処理チップに対する遮光板を兼ねる
ことを特徴とする請求項１記載の半導体イメージセンサー・モジュール。
【請求項７】
半導体基板の第１の主面にトランジスタ形成領域を有し、該第１の主面の反対側の第２の主面に光入射面を有する光電変換領域が形成された半導体イメージセンサー・チップの第１の主面に、複数のバンプ電極を形成する工程と、
前記半導体イメージセンサー・チップで形成された画像信号を信号処理する画像信号処理チップ上に複数のバンプ電極を形成する工程と、
前記半導体イメージセンサー・チップと前記画像信号処理チップを、放熱手段を介して積層する工程と、
前記半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と前記画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とを電気的に接続する工程とを有する
ことを特徴とする半導体イメージセンサー・モジュールの製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑み、半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップを寄生抵抗と容量を最小限にして接続し、かつ画像信号処理チップの効率的な放熱と遮光を同時に実現する半導体イメージセンサー・モジュール、及びその製造方法を提供するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
前記放熱手段が前記画像信号処理チップに対する遮光板を兼ねることが好ましい。
上記構造では、放熱手段を挟んで両側に半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップを配置するため、半導体イメージセンサー・チップの受光中であっても、画像処理チップ自身を遮光することが可能になる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の半導体イメージセンサー・モジュールの製造方法は、半導体基板の第１の主面にトランジスタ形成領域を有し、この第１の主面の反対側の第２の主面に光入射面を有する光電変換領域が形成された半導体イメージセンサー・チップの第１の主面に、複数のバンプ電極を形成する工程と、半導体イメージセンサー・チップで形成された画像信号を信号処理する画像信号処理チップ上に複数のバンプ電極を形成する工程と、半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップを、放熱手段を介して積層する工程と、半導体イメージセンサー・チップの複数のバンプ電極と画像信号処理チップ上の複数のバンプ電極とを電気的に接続する工程とを有することを特徴とする。
本発明の半導体イメージセンサー・モジュールの製造方法では、放熱手段を挟んで半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップとを積層して電気的に接続するので、画像信号処理チップで発生した熱が半導体イメージセンサー・チップに伝達せず、かつ画像信号処理チップが遮光された半導体イメージセンサー・モジュールを製造することができる。バンプ電極同士で直接的に接続するで、寄生抵抗、寄生容量を最小限にして半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップを接続することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の半導体イメージセンサー・モジュールによれば、上述した構成により最小のモジュールサイズで、かつ高速信号処理が同時に可能になり、画像信号処理チップで発熱した熱も放熱手段によって放熱することができるので、半導体イメージセンサー・チップへの暗電流、ホワイトノイズの発生を抑えることができる。半導体イメージセンサー・チップと画像信号処理チップがバンプ電極を介して直接接続されるので寄生抵抗と寄生容量を最小限にして両チップ間を接続することができる。また、画像信号処理チップは、裏面照射型の半導体イメージセンサー・チップの受光面側と放熱手段を挟んで配置されるため遮光することができる。
本発明の半導体イメージセンサー・モジュールの製造方法によれば、
寄生抵抗、寄生容量を最小限とし、かつ画像信号処理チップの効率的な放熱と遮光を同時に実現した信頼性に高い半導体イメージセンサー・モジュールを製造することができる。