(57)【要約】【課題】ＦＯＰとＣＣＤ読出部との接合時に静電破壊し難い撮像装置及びその製造方法を提供すること。【解決手段】表面側にＣＣＤ読出部４ａが形成された半導体基板４と、半導体基板４を固定する凹部２ｈを有するパッケージ２と、パッケージ２の凹部２ｈの開口を覆う蓋３と、半導体基板４に接合されるＦＯＰ５と、電気配線６と、を備えており、蓋３には、ＦＯＰ５を凹部２ｈに挿入する案内口３ａが形成されており、半導体基板４の裏面において、ＣＣＤ読出部４ａが形成された領域に対応する部分４ｂが薄型化されており、且つ、半導体基板４はＣＣＤ読出部４ａと凹部２ｈの底面２ａとが向き合うように底面２ａに固定され、ＦＯＰ５は、案内口３ａから凹部２ｈに挿入され、ＦＯＰ５の光出射端面５ａが薄型化された部分４ｂに光学的に結合されていることを特徴としている。【選択図】　図１
2004134527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側に電荷結合素子からなる電荷読み出し部が形成された半導体基板とファイバー光学プレートとが光学的に結合された撮像装置において、
前記ファイバー光学プレートの光出射端面と前記半導体基板の裏面とが接合されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記半導体基板の前記裏面における前記電荷読み出し部が形成された領域に対応する部分に前記光出射端面が接合されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記半導体基板において前記電荷読み出し部が形成された領域の前記裏面が薄型化されており、当該薄型化された部分に前記光出射端面が接合されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記半導体基板の表面には、前記電荷読み出し部を覆うように保護板が接合されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
表面側に電荷結合素子からなる電荷読み出し部が形成された半導体基板と、この半導体基板を固定する凹部を有するパッケージと、前記パッケージの凹部の開口を覆う蓋と、前記半導体基板に接合されるファイバー光学プレートと、前記電荷読み出し部から出力される電荷信号を前記パッケージ外部に取り出す電気配線と、を備えており、
前記蓋には、前記ファイバー光学プレートを前記凹部に挿入する案内口が形成されており、
前記半導体基板の裏面において、前記電荷読み出し部が形成された領域に対応する部分が薄型化されており、且つ、前記半導体基板は前記電荷読み出し部と前記凹部の底面とが向き合うように前記底面に固定され、
前記ファイバー光学プレートは、前記案内口から前記凹部に挿入され、前記ファイバー光学プレートの光出射端面が前記薄型化された部分に光学的に結合されており、
前記電気配線は、前記半導体基板の表面に設けられた基板側電極と、前記凹部の底面に設けられたパッケージ側配線と、前記凹部の側壁に設けられたパッケージ側電極と、を含み、前記基板側電極と前記パッケージ側配線とが前記基板側電極に設けられたバンプにより電気的に接続され、前記パッケージ側配線と前記パッケージ側電極とがボンディングワイヤにより電気的に接続されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
表面側に電荷結合素子からなる電荷読み出し部が形成された半導体基板と、対向する２面に開口が形成され、内部に前記半導体基板を収納するパッケージと、このパッケージの一方の開口を覆う底蓋と、前記半導体基板に接合されるファイバー光学プレートと、前記電荷読み出し部から出力される電荷信号を前記パッケージ外部に取り出す電気配線と、を備え、
前記半導体基板の裏面において、前記電荷読み出し部が形成された領域に対応する部分が薄型化されており、且つ、前記半導体基板は前記電荷読み出し部と前記底蓋とが向き合うように前記底蓋に固定され、
前記ファイバー光学プレートは、前記パッケージの他方の開口に嵌合する、ガイド部材に形成された案内口から前記パッケージ内部に挿入され、前記ファイバー光学プレートの光出射端面が前記薄型化された部分に光学的に結合されており、
前記電気配線は、前記半導体基板の表面に設けられた基板側電極と、前記パッケージの側壁に設けられたパッケージ側電極とをボンディングワイヤにより電気的に接続していることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
表面に電荷結合素子からなる電荷読み出し部が形成された半導体基板とファイバー光学プレートとを光学的に結合する撮像装置の製造方法において、
前記ファイバー光学プレートの光出射端面を前記半導体基板の裏面に接合する工程を、備えたことを特徴とする撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透過型電子顕微鏡等では、電子線画像を観察及び記録する手段として電荷結合素子からなる電荷読み出し部（以下、ＣＣＤ読出部と称する）を組み込んだ撮像装置が使用される。ＣＣＤ読出部を使用すると画像を電子情報として記録できることから、近年ＣＣＤ読出部を組み込んだ撮像装置が広く普及している。
【０００３】
従来の撮像装置としては、図１２に示すように、電子線が照射されると発光するシンチレータ１０７、シンチレータ１０７上に形成された２次元の光画像を撮像するためのＣＣＤ読出部が形成された半導体基板１０９、シンチレータ１０７と半導体基板１０９との間に介在し、半導体基板１０９まで光画像を搬送するために、半導体基板１０９に光学的に結合されたファイバー光学プレート１０８（以下、ＦＯＰと称する）、ＣＣＤ読出部を制御するＣＣＤ読出部制御部１１０、及び、ＣＣＤ読出部が取り込んだ撮像データを画像へと変換し、それを表示するためのコンピュータ１１１等から構成されるものが知られている（例えば、特許文献１等）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３２４４００号公報（第３頁〜第４頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の撮像装置では、シンチレータ１０７が発する光に対して透明な接着剤等によりＦＯＰ１０８の光出射端面と半導体基板１０９とは光学的に結合されている。ところが、従来の撮像装置は、ＦＯＰ１０８と半導体基板１０９とを接合する工程における歩留まりが、一定水準以上に向上しないという問題点があった。
【０００６】
本発明者等は、歩留まりをより一層向上すべく鋭意検討を行った結果、ＦＯＰ１０８と半導体基板１０９とを接合する工程においてＣＣＤ読出部の静電破壊が生じていることを知見した。すなわち、絶縁性材料であるＦＯＰ１０８が、ハンドリングの過程で静電気により帯電し、ＦＯＰ１０８と半導体基板１０９とを接合する瞬間に、ＦＯＰ１０８からＣＣＤ読出部に過剰電流が流れることでＣＣＤ読出部が静電破壊を起こすことが明らかとなった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、ＦＯＰとＣＣＤ読出部との接合時に静電破壊し難い撮像装置及びその製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る撮像装置は、表面側に電荷結合素子からなる電荷読み出し部が形成された半導体基板とファイバー光学プレートとが光学的に結合された撮像装置において、ファイバー光学プレートの光出射端面と半導体基板の裏面とが接合されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明に係る撮像装置では、ＦＯＰとＣＣＤ読出部とが直接接触していないので、ＦＯＰと半導体基板との接合時に、ＦＯＰからの過剰電流が直接ＣＣＤ読出部に流れることが無く、ＣＣＤ読出部の静電破壊が抑制される。
【００１０】
また、半導体基板の裏面における電荷読み出し部が形成された領域に対応する部分に光出射端面が接合されていることが望ましい。このように構成した場合、ＦＯＰの光出射端面とＣＣＤ読出部が形成された領域とが、半導体基板を間に挟んで重なるので、ＦＯＰから出射される光画像を余すことなくＣＣＤ読出部で撮像することができる。
【００１１】
また、半導体基板において電荷読み出し部が形成された領域の裏面が薄型化されており、この薄型化された部分に光出射端面が接合されていることが望ましい。このように構成した場合、ＦＯＰから出射される光がＣＣＤ読出部で検出されるまでに通過しなければならない半導体基板の厚さを薄くすることができるので、より短波長の光を高感度に検出できる。さらに、薄型化された部分を形成することにより、ＦＯＰを半導体基板に接合する際の位置決めを容易に行うことができる。
【００１２】
また、半導体基板の表面に、ＣＣＤ読出部を覆うように保護板が接合されていることが望ましい。このように構成した場合、ＣＣＤ読出部を汚染等から保護することができるとともに、半導体基板を機械的に補強することができる。
【００１３】
本発明に係る撮像装置は、表面側に電荷結合素子からなる電荷読み出し部が形成された半導体基板と、この半導体基板を固定する凹部を有するパッケージと、パッケージの凹部の開口を覆う蓋と、半導体基板に接合されるファイバー光学プレートと、電荷読み出し部から出力される電荷信号をパッケージ外部に取り出す電気配線と、を備えており、蓋には、ファイバー光学プレートを凹部に挿入する案内口が形成されており、半導体基板の裏面において、電荷読み出し部が形成された領域に対応する部分が薄型化されており、且つ、半導体基板は電荷読み出し部と凹部の底面とが向き合うように底面に固定され、ファイバー光学プレートは、案内口から凹部に挿入され、ファイバー光学プレートの光出射端面が薄型化された部分に光学的に結合されており、電気配線は、半導体基板の表面に設けられた基板側電極と、凹部の底面に設けられたパッケージ側配線と、凹部の側壁に設けられたパッケージ側電極と、を含み、基板側電極とパッケージ側配線とが基板側電極に設けられたバンプにより電気的に接続され、パッケージ側配線とパッケージ側電極とがボンディングワイヤにより電気的に接続されていることを特徴としている。
【００１４】
本発明に係る撮像装置では、ＦＯＰの光出射端面とＣＣＤ読出部とが直接接触せず、ＦＯＰを半導体基板に接合する際にＣＣＤ読出部に過剰電流が流れないので、ＣＣＤ読出部の静電破壊が抑制される。
【００１５】
また、ＦＯＰは半導体基板裏面に形成された薄型化された部分に接合されるので、ＦＯＰの光出射端面とＣＣＤ読出部との距離が短縮され、より短波長の光を高感度に検出できる。また、薄型化された部分を形成することにより、ＦＯＰを半導体基板に接合する際の位置決めを容易に行うことができる。
【００１６】
さらに、ＣＣＤ読出部の電荷信号を外部に取り出すための電気配線を短くすることができるので、配線容量を小さくすることができ、信号波形が鈍ってしまうことがない。
【００１７】
本発明に係る撮像装置は、表面側に電荷結合素子からなる電荷読み出し部が形成された半導体基板と、対向する２面に開口が形成され、内部に半導体基板を収納するパッケージと、このパッケージの一方の開口を覆う底蓋と、半導体基板に接合されるファイバー光学プレートと、電荷読み出し部から出力される電荷信号をパッケージ外部に取り出す電気配線と、を備え、半導体基板の裏面において、電荷読み出し部が形成された領域に対応する部分が薄型化されており、且つ、半導体基板は電荷読み出し部と底蓋とが向き合うように底蓋に固定され、ファイバー光学プレートは、パッケージの他方の開口に嵌合する、ガイド部材に形成された案内口からパッケージ内部に挿入され、ファイバー光学プレートの光出射端面が薄型化された部分に光学的に結合されており、電気配線は、半導体基板の表面に設けられた基板側電極と、パッケージの側壁に設けられたパッケージ側電極とをボンディングワイヤにより電気的に接続していることを特徴としている。
【００１８】
本発明に係る撮像装置では、ＦＯＰの光出射端面とＣＣＤ読出部とが直接接触せず、ＦＯＰを半導体基板に接合する際にＣＣＤ読出部に過剰電流が流れないので、ＣＣＤ読出部の静電破壊が抑制される。
【００１９】
また、ＦＯＰは半導体基板裏面に形成された薄型部に接合されるので、ＦＯＰの光出射端面とＣＣＤ読出部との距離が短縮され、より短波長を高感度に検出できる。
【００２０】
また、薄型部を形成することにより、ＦＯＰを半導体基板に接合する際の位置決めを容易に行うことができる。また、パッケージの他方の開口に嵌合するガイド部材に形成された案内口は、ＦＯＰをパッケージ内部に挿入する際の案内として機能し、ＦＯＰを半導体基板に接合する際の位置決めを容易にする。
【００２１】
さらに、ＣＣＤ読出部の電荷信号外部に取り出すための電気配線を短くすることができるので、配線容量を小さくすることができ、信号波形が鈍ってしまうことがない。
【００２２】
本発明に係る撮像装置の製造方法は、表面に電荷結合素子からなる電荷読み出し部が形成された半導体基板とファイバー光学プレートとを光学的に結合する撮像装置の製造方法において、前記ファイバー光学プレートの光出射端面を前記半導体基板の裏面に接合する工程を、備えたことを特徴としている。
【００２３】
本発明に係る撮像装置の製造方法では、ＦＯＰと半導体基板とを接合する工程において、ＣＣＤ読出部とＦＯＰの光出射端面とが直接接触せず、ＦＯＰからＣＣＤ読出部に過剰電流が流れることが防止され、ＣＣＤ読出部の静電破壊が抑制され、撮像装置の製造歩留まりが向上する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、適宜図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の断面構造を示す概略図である。第１実施形態の撮像装置１は、凹部２ｈを有するパッケージ２の内部にＣＣＤ読出部４ａが形成された半導体基板４が収納され、蓋３に形成された案内口３ａを介してパッケージ２の内部の半導体基板４とＦＯＰ５とが光学的に結合されているものである。
【００２６】
撮像装置１は、底面部２ａ及び側壁部２ｂにより囲まれた凹部２ｈを有するパッケージ２と、このパッケージ２の開口を覆う蓋３と、パッケージ２の中に固定される、表面側にＣＣＤ読出部４ａが形成された、シリコン等からなる半導体基板４と、この半導体基板４に接合されるＦＯＰ５と、ＣＣＤ読出部４ａから出力される電荷信号をパッケージ２の外部に取り出す電気配線６と、を備えている。
【００２７】
蓋３には、ＦＯＰ５をパッケージ２の内部に挿入するための案内口３ａが形成されている。
【００２８】
半導体基板４は、ＣＣＤ読出部４ａが形成された領域に対応する裏面の領域が薄型化されて薄型部４ｂが形成され、且つ、ＣＣＤ読出部４ａと底面部２ａとが対向するように底面部２ａにバンプ６ａを介して固定されている。
【００２９】
ＦＯＰ５は、案内口３ａからパッケージ２の内部に挿入され、ＦＯＰ５の光出射端面５ａが薄型部４ｂに光学的に結合される。
【００３０】
電気配線６は、半導体基板４の表面に設けられた基板側電極６ｂと、パッケージ２の底面部２ａに設けられたパッケージ側配線６ｅと、側壁部２ｂの段差２ｃに設けられたパッケージ側電極６ｃと、を備えている。
【００３１】
ここで、基板側電極６ｂとパッケージ側配線６ｅとがフリップチップボンディングにより基板側電極６ｂに設けられたバンプ６ａを介して電気的に接続され、パッケージ側配線６ｅとパッケージ側電極６ｃとがボンディングワイヤ６ｄによりワイヤボンディングされている。
【００３２】
また、ＦＯＰ５をパッケージ２内部に挿入する際の案内として、案内口３ａを囲んで、蓋３には、ガイド部材７が配置されている。また、ＦＯＰ５の光入射端面５ｂは不図示のシンチレータ等と光学的に結合されている。
【００３３】
ここで、パッケージ２及び蓋３は、セラミックス等の絶縁性の材料により形成されていることが望ましい。また、ＦＯＰ５の光出射端面５ａと半導体基板４の薄型部４ｂとは、シンチレータ（不図示）の発光波長に対して透明な、室温硬化型の接着剤（シリコーン樹脂）等により光学的に結合されていることが望ましい。
【００３４】
また、薄型部４ｂにおける半導体基板４の厚さは、短波長の光に対する感度を上げるために１０〜３０μｍ程度とすることが望ましい。
【００３５】
また、ＣＣＤ読出部４ａは、ＦＯＰ５により伝播される光画像を余すことなく検出できるように、ＦＯＰ５の光出射端面５ａと同じ平面形状を有していることが望ましい。また、ＦＯＰ５の光出射端面５ａは、薄型部４ｂに正確に嵌合する形状を有し、半導体基板４の裏面において、ＣＣＤ読出部４ａが形成された領域に対応する部分に光出射端面５ａが接合されていることが望ましい。
【００３６】
さらに、案内口３ａは、ＦＯＰ５をパッケージ２内部に挿入する際の入口であるので、少なくとも、光出射端面５ａ以上の平面寸法を有する。
また、案内口３ａの周囲に配置されるガイド部材７は、ＦＯＰ５をパッケージ２の内部に挿入する際の方向を規制し、ＦＯＰ５の光出射端面５ａを薄型部４ｂまで案内するものであるので、その壁面の寸法精度は所定値以上であることが望ましい。例えば、ＦＯＰ５の光出射端面５ａは３５．７ｍｍ×８．７ｍｍの寸法を有し、案内口３ａは３５．９ｍｍ×８．９ｍｍの寸法を有する。
【００３７】
このように、本実施形態の撮像装置１は、ＦＯＰ５とＣＣＤ読出部４ａとが直接接触していないので、ＦＯＰ５を半導体基板４に接合する際に、たとえＦＯＰ５から半導体基板４に過剰電流が流れたとしても、ＣＣＤ読出部４ａの静電破壊が抑制される。
【００３８】
また、ＦＯＰ５が接合される薄型部４ｂにおける半導体基板の厚みは僅か１０〜３０μｍ程度であるので、ＣＣＤ読出部４ａは光出射端面５ａから出射される短波長の光をも検出することができる。また、薄型部４ｂにＦＯＰ５の光出射端面５ａが嵌合するように、薄型部４ｂを形成することにより、ＦＯＰ５を半導体基板４に接合する際の位置決めが容易となる。
【００３９】
また、ガイド部材７は、ＦＯＰ５をパッケージ２内部に挿入する際の案内として機能するので、ＦＯＰ５を半導体基板４の薄型部４ｂに正確に挿入することができる。また、ＣＣＤ読出部４ａの電荷信号を外部に取り出すための電気配線６が短く形成されているので、電気配線６の配線容量を小さくすることができ、ＣＣＤ読出部４ａからの信号波形が鈍ってしまうことがない。
【００４０】
続いて、例えば、この撮像装置１を透過型電子顕微鏡の透過電子線像を撮像するために用いたときの動作について説明する。
【００４１】
電子線は、まず、ＦＯＰ５の光入射端面５ｂ側に設けられた不図示のシンチレータに入射する。シンチレータから発せられた光は、光入射端面５ｂよりＦＯＰ５に入射し、ＦＯＰ５の中を伝播されて、光出射端面５ａから出射される。
【００４２】
出射された光は、裏面（ＣＣＤ読出部４ａが形成されていない面）側から半導体基板４に入射し、薄型部４ｂを透過して、半導体基板４の表面側に設けられたＣＣＤ読出部４ａに入射する。ＣＣＤ読出部４ａに入射した光は、光電変換されて電荷としてＣＣＤ読出部４ａ内に蓄積され、ＣＣＤ制御信号に基づき、電気配線６を介して逐次読み出される。ＣＣＤ読出部４ａから読み出された電荷信号は、不図示のコンピュータ等により画像に変換される。
【００４３】
続いて、図２、図３を参照してこの撮像装置１の製造方法について説明する。
【００４４】
まず、表面側にＣＣＤ読出部４ａが形成された半導体基板４において（図２（ａ））、ＣＣＤ読出部４ａが形成された領域の裏面に薄型部４ｂを形成する工程を行う（図２（ｂ））。より具体的には、薄型部４ｂとなる部分を露出させるように、周辺領域をフォトレジスト等で保護し、スパッタリング又はケミカルエッチング等により薄型部４ｂが所定の厚さ（１０〜３０μｍ）となるまで半導体基板４を裏面から薄型化する。
【００４５】
そして、半導体基板４の基板側電極６ｂにＡｕからなるバンプ６ａを形成する工程を行う（図２（ｃ））。続いて、この半導体基板４をセラミック製のパッケージ２中に、ＣＣＤ読出部４ａが底面部２ａと対向するように載置し、バンプ６ａとパッケージ側配線６ｅとをフリップチップボンディングすることで、半導体基板４をパッケージ２に固定する工程を行う（図２（ｄ））。
【００４６】
続いて、パッケージ側配線６ｅと側壁２ｂの段差２ｃに設けられたパッケージ側電極６ｃとをボンディングワイヤ６ｄにより接続する工程を行う（図３（ａ））。続いて、所定の位置にガイド部材７が取り付けられた蓋３をパッケージ２に取り付ける工程を行う（図３（ｂ））。
【００４７】
続いて、薄型部４ｂにＦＯＰ５をガイド部材７に沿って、蓋３に形成された案内口３ａからパッケージ２内部に挿入し、光出射端面５ａを薄型部４ｂに光学的に結合する工程を行い（図３（ｃ））、ＦＯＰ５と案内口３ａとの隙間を樹脂で封じて本実施形態の撮像装置１を得る。
【００４８】
このように、本実施形態の撮像装置の製造方法によれば、ＦＯＰ５を半導体基板４に接合する工程（図３（ｃ））において、光出射端面５ａとＣＣＤ読出部４ａとが直接接触することが無いので、たとえ、ＦＯＰ５が帯電していたとしても、ＦＯＰ５からＣＣＤ読出部４ａに直接過剰電流が流れることが無く、ＣＣＤ読出部４ａの静電破壊が抑制され、撮像装置１の製造歩留まりが向上する。
【００４９】
（第２実施形態）
続いて図４を参照して本発明の第２実施形態の説明を行う。尚、図４において、図１と同様の部材については同符号を付し、その説明を省略する。
【００５０】
第２実施形態の撮像装置２０は、第１実施形態とほぼ同様の構造であるが、パッケージ２の凹部２ｈの内部にＣＣＤ読出部４ａを冷却するためのペルチエ素子８が収納されている点、半導体基板４の表面（ＣＣＤ読出部４ａが形成された面）に保護板９が接着されている点、ガイド部材１２が、第１実施形態における蓋３（図１）を兼ねている点等が異なっている。
【００５１】
撮像装置２０は、底面部２ａ及び側壁部２ｂとに囲まれた凹部２ｈを有するパッケージ２と、底面部２ａと発熱面８ｂとが接して底面部２ａに固定されたペルチエ素子８と、ペルチエ素子８の冷却面８ａにＣＣＤ読出部４ａが形成された表面が対峙するように配置された半導体基板４と、ＣＣＤ読出部４ａが形成された領域を覆うように、この表面に接着された保護板９と、この表面の周辺部に設けられたバンプ６ａと、バンプ６ａと接続して、バンプ６ａと冷却面８ａとの間に介設され、冷却面８ａの端部付近に接着された補助基板１０と、保護板９と冷却面８ａとの間の空間を充填している樹脂１１と、ＣＣＤ読出部４ａから出力される電荷信号をパッケージ２の外部に取り出す電気配線６と、を備えている。
【００５２】
半導体基板４のＣＣＤ読出部４ａが形成された領域に対応する裏面の領域は薄型化されて薄型部４ｂが形成されている。また、パッケージ２の蓋であるガイド部材１２の案内口１２ａからＦＯＰ５がパッケージ２の内部に挿入されて、光出射端面５ａが薄型部４ｂに光学的に結合されている。
【００５３】
ＣＣＤ読出部４ａからの電荷信号は、基板側電極６ｂ、バンプ６ａ、補助基板１０上に形成された電気回路、及び、補助基板１０と側壁部２ｂの段差２ｃに設けられたパッケージ側電極６ｃとを接続するボンディングワイヤ６ｄを介して読み出される。また、補助基板１０と半導体基板４との間の間隙には、バンプ保護樹脂１３が充填されている。
【００５４】
ここで、パッケージ２は、セラミックス等の絶縁性の材料により形成されていることが望ましい。また、ＦＯＰ５の光出射端面５ａと半導体基板４の薄型部４ｂとは、シンチレータ（不図示）の発光波長に対して透明な、室温硬化型の接着剤（シリコーン樹脂）等により光学的に結合されていることが望ましい。
【００５５】
また、薄型化された薄型部４ｂにおける半導体基板４の厚さは、短波長の光に対する感度を上げるために１０〜３０μｍ程度とすることが望ましい。
【００５６】
また、ＣＣＤ読出部４ａは、ＦＯＰ５により伝播される光画像を余すことなく検出できるように、ＦＯＰ５の光出射端面５ａと同じ平面形状を有していることが望ましい。また、ＦＯＰ５の光出射端面５ａは、薄型部４ｂに正確に嵌合する形状を有することが望ましい。
【００５７】
案内口１２ａは、ＦＯＰ５をパッケージ２の内部に挿入する際の方向を規制し、ＦＯＰ５の光出射端面５ａを薄型部４ｂまで案内するものであるので、その壁面の寸法精度は所定値以上であることが望ましい。
【００５８】
また、補助基板１０は、半導体基板４を支持することができれば特に材質に制限は無く、シリコン、ガラス、プラスチック等の比較的硬質の材料を用いることができる。また、補助基板１０は、ＣＣＤ読出部４ａからの電荷信号をボンディングワイヤ６ｄまで伝播する機能を有していることから補助基板１０の表面には適当な電気配線が設けられていることが望ましい。
【００５９】
また、樹脂１１は、ペルチエ素子８の冷却面８ａとＣＣＤ読出部４ａとの間の熱交換を促進するために、例えば、エポキシ樹脂からなることが望ましい。また、保護板９は、ＣＣＤ読出部４ａを汚れ等から保護するとともに、半導体基板４を機械的に補強するものであるので、例えば、ガラスからなることが望ましい。
【００６０】
このように、本実施形態の撮像装置２０は、ＦＯＰ５とＣＣＤ読出部４ａとが直接接触していないので、ＦＯＰ５を半導体基板４に接合する際に、たとえＦＯＰ５から半導体基板４に過剰電流が流れたとしても、ＣＣＤ読出部４ａの静電破壊が抑制される。
【００６１】
また、ＦＯＰ５が接合される薄型部４ｂにおける半導体基板の厚みは僅か１０〜３０μｍ程度であるので、ＣＣＤ読出部４ａは光出射端面５ａから出射される短波長の光をも検出することができる。また、薄型部４ｂにＦＯＰ５の光出射端面５ａが嵌合するように、薄型部４ｂを形成することにより、ＦＯＰ５を半導体基板４に接合する際の位置決めが容易となる。
【００６２】
また、ガイド部材１２は、ＦＯＰ５をパッケージ２内部に挿入する際の案内として機能するので、ＦＯＰ５を半導体基板４の薄型部４ｂに正確に接合することができる。また、半導体基板４のＣＣＤ読出部４ａが形成された表面には、ガラス等の保護板９が設けられているので、ＣＣＤ読出部４ａを汚れ等から保護することができるとともに、半導体基板を機械的に補強することができる。
【００６３】
また、ペルチエ素子８によりＣＣＤ読出部４ａを冷却することができるので、ＣＣＤ読出部４ａのＳ／Ｎ比が向上する。また、ＣＣＤ読出部４ａの電荷信号を外部に取り出すための電気配線６が短く形成されているので、電気配線６の配線容量を小さくすることができ、ＣＣＤ読出部４ａからの信号波形が鈍ってしまうことがない。
【００６４】
続いて、この撮像装置２０の製造方法について図５〜図７を参照して説明する。
【００６５】
まず、表面側にＣＣＤ読出部４ａが形成された半導体基板４（図５（ａ））において、ＣＣＤ読出部４ａが形成された領域の裏面に薄型部４ｂを形成する工程を行う（図５（ｂ））。そして、半導体基板４の基板側電極６ｂにＡｕからなるバンプ６ａを形成する工程を行う（図５（ｃ））。
【００６６】
続いて、バンプ６ａが形成された半導体基板４と補助基板１０とをフリップチップボンディングする工程を行う（図５（ｄ））。続いて、半導体基板４と補助基板１０との間隙に、バンプ６ａを保護するためにシリコーン樹脂等のバンプ保護樹脂１３を充填する工程を行う（図６（ａ））。
【００６７】
続いて、ＣＣＤ読出部４ａが形成された半導体基板４の表面にガラスの薄板等からなる保護板９を貼り付け、エポキシ樹脂等からなる樹脂１１を補助基板１０及び保護板９により形成された空間に充填する工程を行う（図６（ｂ））。
【００６８】
続いて、パッケージ２の底面部２ａに取り付けられたペルチエ素子８の冷却面８ａに、Ａｇフィラーを含んだエポキシ樹脂等により、補助基板１０及び樹脂１１を接着する（図６（ｃ））。これにより、半導体基板４は、凹部２ｈ中に収納される。続いて、Ａｕからなるボンディングワイヤ６ｄを、補助基板１０と側壁部２ｂの段差２ｃに設けられたパッケージ側電極６ｃとの間に結線する（図６（ｄ））。
【００６９】
続いて、ＦＯＰ５をパッケージ２内部に挿入する際のガイドとなるガイド部材１２をパッケージ２に嵌め込み、半導体基板４の薄型部４ｂにシンチレータの光に対して透明な性質を有するシリコーン樹脂等からなる室温硬化型接着剤を塗布する工程を行う（図７（ａ））。続いて、ＦＯＰ５をガイド部材１２の案内口１２ａからパッケージ２の内部に挿入し、光出射端面５ａと薄型部４ｂとを光学的に結合する工程を行い（図７（ｂ））、ＦＯＰ５と案内口１２ａとの隙間を樹脂で封じて撮像装置２０を得る。
【００７０】
このように、本実施形態の撮像装置２０の製造方法によれば、ＦＯＰ５を半導体基板４に接合する工程（図７（ｂ））において、光出射端面５ａとＣＣＤ読出部４ａとが直接接触することが無いので、たとえ、ＦＯＰ５が帯電していたとしても、ＦＯＰ５からＣＣＤ読出部４ａに直接過剰電流が流れることが無く、ＣＣＤ読出部４ａの静電破壊が抑制され、撮像装置の製造歩留まりが向上する。
【００７１】
（第３実施形態）
続いて、図８を参照して本発明の第３実施形態の説明を行う。尚、図８において図１、図４と同様の部材については同符号を付し、その説明を省略する。
【００７２】
第３実施形態の撮像装置３０は、第１実施形態とはパッケージ２の形状が異なっており、パッケージ２は対向する２面に開口を有している。以降、パッケージ２の底面に形成された開口を底面開口２ｇ、パッケージ２の上端面に形成された開口を天板開口２ｆと称する。
【００７３】
第３実施形態においては、底面開口２ｇは、底蓋２ｄで覆われ、この底蓋２ｄに半導体基板４が接続されている。また、本実施形態では、ＣＣＤ読出部４ａが形成された半導体基板４の表面に保護板９が接着されている点が第１実施形態とは異なっている。
【００７４】
撮像装置３０において、パッケージ２は対向する２面に開口２ｆ，２ｇを有している。換言すれば、パッケージ２は、天板２ｅと側壁部２ｂとからなり、底面には底が無く、底面開口２ｇが形成されている。また、パッケージ２の上端面には、中央部に天板開口２ｆが形成された天板２ｅが設けられている。
【００７５】
このパッケージ２の底面開口２ｇは底蓋２ｄにより覆われており、表面側にＣＣＤ読出部４ａが形成された半導体基板４は、この底蓋２ｄに固定されることで、パッケージ２内部に収納される。また、ＦＯＰ５は、天板開口２ｆからパッケージ２内部に挿入され、半導体基板４に接合されている。さらに、撮像装置３０はＣＣＤ読出部４ａから出力される電荷信号をパッケージ２の外部に取り出す電気配線６と、を備えている。
【００７６】
半導体基板４は、ＣＣＤ読出部４ａが形成された領域の裏面が薄型化されて薄型部４ｂが形成され、且つ、ＣＣＤ読出部４ａと底蓋２ｄとが向き合うように底蓋２ｄに保護板９を介して固定され、天板開口２ｆの周囲を取り囲んで半導体基板４と天板２ｅとの間にスペーサ１４が介設されている。
【００７７】
ＦＯＰ５は、パッケージ２の天板開口２ｆに嵌合する、案内口７ａが形成されたガイド部材７の案内口７ａからパッケージ２内部に挿入され、ＦＯＰ５の光出射端面５ａが薄型部４ｂに光学的に結合される。
【００７８】
電気配線６は、半導体基板４の表面に設けられた基板側電極６ｂと、側壁部２ｂの段差２ｃに設けられたパッケージ側電極６ｃとをボンディングワイヤ６ｄにより電気的に接続している。
【００７９】
このように、本実施形態の撮像装置３０は、ＦＯＰ５とＣＣＤ読出部４ａとが直接接触していないので、ＦＯＰ５を半導体基板４に接合する際に、たとえＦＯＰ５から半導体基板４に過剰電流が流れたとしても、ＣＣＤ読出部４ａの静電破壊が抑制される。
【００８０】
また、ＦＯＰ５が接合される薄型部４ｂにおける半導体基板の厚みは僅か１０〜３０μｍ程度であるので、ＣＣＤ読出部４ａは光出射端面５ａから出射される短波長の光をも検出することができる。
【００８１】
また、薄型部４ｂにＦＯＰ５の光出射端面５ａが嵌合するように、薄型部４ｂを形成することにより、ＦＯＰ５を半導体基板４に接合する際の位置決めが容易となる。
【００８２】
また、半導体基板４のＣＣＤ読出部４ａが形成された表面には、ガラス等の保護板９が設けられているので、ＣＣＤ読出部４ａを汚れ等から保護することができるとともに、半導体基板を機械的に補強することができる。
【００８３】
また、ＣＣＤ読出部４ａの電荷信号を外部に取り出すための電気配線６を短くすることができるので、配線容量を小さくすることができ、信号波形が鈍ってしまうことがない。
【００８４】
さらに、スペーサ１４を半導体基板４の裏面とパッケージ２の天板２ｅとの間に介設することにより、両者の間隔を一定に保つことができる。
【００８５】
続いて、この撮像装置３０の製造方法について図９〜図１１を参照して説明する。
【００８６】
まず、表面側にＣＣＤ読出部４ａが形成された半導体基板４（図９（ａ））において、ＣＣＤ読出部４ａが形成された領域の裏面に薄型部４ｂを形成する工程を行う（図９（ｂ））。続いて、パッケージ２の天板２ｅに、半導体基板４を固定するためのセラミック製のスペーサ１４を、Ａｇフィラーを含むエポキシ樹脂等で接着する工程を行う（図９（ｃ））。
【００８７】
続いて、スペーサ１４に、ＣＣＤ読出部４ａを下に向けて、半導体基板４を、Ａｇフィラーを含むエポキシ樹脂等で接着する工程を行う（図９（ｄ））。続いて、ガラス等の薄板である保護板９をＣＣＤ読出部４ａが形成された領域を覆うように、エポキシ樹脂等で接着する工程を行う（図１０（ａ））。
【００８８】
続いて、半導体基板４の表面（ＣＣＤ読出部４ａが形成された側）に設けられた基板側電極６ｂと側壁部２ｂの段差２ｃに設けられたパッケージ側電極６ｃとをボンディングワイヤ６ｄにより接続する工程を行う（図１０（ｂ））。
【００８９】
続いて、セラミック製の底蓋２ｄをシリコーン樹脂等からなる室温硬化型接着剤により、パッケージ２及び保護板９に接着する工程を行う（図１０（ｃ））。これにより、底蓋２ｄと保護板９とは熱的に接触した状態となり、底蓋９を介してＣＣＤ読出部４ａを冷却することが可能となる。
【００９０】
続いて、薄型部４ｂにシリコーン樹脂等からなる室温硬化型接着剤を塗布するとともに、ＦＯＰ５をパッケージ２内部に挿入する際の位置決めガイドの役割を果たすガイド部材７を天板２ｅに設けられた開口２ｆに嵌合する工程を行う（図１０（ｄ））。続いて、ＦＯＰ５をガイド部材７の案内口７ａからパッケージ２の内部に挿入し、光出射端面５ａと薄型部４ｂとを光学的に結合する工程を行い（図１１）、ＦＯＰ５と案内口７ａの隙間を樹脂で封じて、撮像装置３０を得る。
【００９１】
このように、本実施形態の撮像装置３０の製造方法によれば、ＦＯＰ５を半導体基板４に接合する工程（図１１）において、光出射端面５ａとＣＣＤ読出部４ａとが直接接触することが無いので、たとえ、ＦＯＰ５が帯電していたとしても、ＦＯＰ５からＣＣＤ読出部４ａに直接過剰電流が流れることが無く、ＣＣＤ読出部４ａの静電破壊が抑制され、撮像装置の製造歩留まりが向上する。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、ＦＯＰとＣＣＤ読出部とを接合する際に、ＣＣＤ読出部が静電破壊し難い撮像装置及びその製造方法が得られた。また、ＦＯＰが接合される薄型部の半導体基板の厚みは僅か１０〜３０μｍ程度であるので、ＣＣＤ読出部は光出射端面から出射される短波長の光をも検出できる。また、薄型部にＦＯＰの光出射端面が嵌合するように、薄型部を形成することにより、ＦＯＰを半導体基板に接合する際の位置決めが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置の第１実施形態の断面構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態の撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図３】第１実施形態の撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の撮像装置の第２実施形態の断面構成を示す概略図である。
【図５】第２実施形態の撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図６】第２実施形態の撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図７】第２実施形態の撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図８】本発明の撮像装置の第３実施形態の断面構成を示す概略図である。
【図９】第３実施形態の撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図１０】第３実施形態の撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図１１】第３実施形態の撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図１２】従来の撮像装置の模式図である。
【符号の説明】
１，２０，３０・・・撮像装置、２・・・パッケージ、２ａ・・・底面部、２ｂ・・・側壁、２ｃ・・・段差、２ｄ・・・底蓋、２ｅ・・・天板、２ｆ・・・天板開口、２ｇ・・・底面開口、２ｈ・・・凹部、３・・・蓋、４・・・半導体基板、４ａ・・・ＣＣＤ読出部、４ｂ・・・薄型部、５・・・ＦＯＰ、５ａ・・・光出射端面、５ｂ・・・光入射端面、６・・・電気配線、６ａ・・・バンプ、６ｂ・・・基板側電極、６ｃ・・・パッケージ側電極、６ｄ・・・ボンディングワイヤ、６ｅ・・・パッケージ側配線、７，１２・・・ガイド部材、８・・・ペルチエ素子、８ａ・・・冷却面、８ｂ・・・発熱面、９・・・保護板、１０・・・補助基板、１１・・・樹脂、３ａ，７ａ，１２ａ・・・案内口、１３・・・バンプ保護樹脂、１４・・・スペーサ
【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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