(57)【要約】【課題】集約度の高い光学デバイス及びその製造方法を提供する。【解決手段】光学デバイスは、平板状の基板部１２及び矩形枠状のリブ１３からなる筐体１０の内部空間１４に、半導体チップ３０と光学素子チップ１５とを配置して構成されている。光学素子チップ１５のパッド電極１５ｂと配線１９とが第１の金属細線２２ａにより、半導体チップ３０のパッド電極３０ａと配線１９とが第２の金属配線２２ｂにより、パッド電極１５ｂ，３０ａ間の第３の金属配線２２ｃにより接続されている。半導体チップ３０と光学素子チップ１５とが１パッケージ化された，集約度の高い光学デバイスが得られる。【選択図】      図１
2005311286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間を囲み、基板部及び筒状部からなる筐体と、
上記筐体の筒状部の入光方向に対峙する主面に取り付けられた透光性部材と、
上記筐体の上記基板部に設置された半導体チップと、
主面を上記透光性部材に向けて上記半導体チップの上に重ねて設置された光学素子チップと、
少なくとも上記筐体の上記基板部によって、上面の少なくとも一部を露出させた状態でモールドされた複数の配線と、
上記複数の配線のうちの１つと上記光学素子チップの一部とを電気的に接続する第１の接続部材と、
上記複数の配線のうちの他の１つと上記半導体チップの一部とを電気的に接続する第２の接続部材と、
を備えている光学デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の光学デバイスにおいて、
上記光学素子チップの上記一部ともう１つの配線とを電気的に接続するもう１つの第１の接続部材をさらに備えている，光学デバイス。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光学デバイスにおいて、
上記光学素子チップの一部と上記半導体チップの一部とを電気的に接続する第３の接続部材をさらに備えている，光学デバイス。
【請求項４】
請求項３記載の光学デバイスにおいて、
上記光学素子チップは、複数の画素及び電荷転送回路の主要部とを有する固体撮像素子チップであり、
上記半導体チップには、少なくともソースフォロワー回路の電流源トランジスタを含む上記電荷転送回路の後段部が設けられており、
上記第３の接続部材は、上記光学素子チップ上の電荷転送回路の主要部と、上記半導体チップ上の電荷転送回路の後段部とを接続する，光学デバイス。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の光学デバイスにおいて、
上記基板部は、上記筒状部と一体的にモールドされている，光学デバイス。
【請求項６】
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の光学デバイスにおいて、
上記光学素子チップは、受光素子又は発光素子のいずれか一方を搭載しており、
光ピックアップ装置に組み込まれている，光学デバイス。
【請求項７】
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の光学デバイスにおいて、
上記透光性部材は、ホログラムであり、
上記光学素子チップは、受光素子と発光素子とを搭載しており、
ホログラムユニットである，光学デバイス。
【請求項８】
基台に固定された半導体チップと、
主面を上方に向けて上記半導体チップの上に重ねて設置され、複数の画素及び電荷転送回路の主要部とを有する固体撮像素子チップと、
上記半導体チップに設けられ、少なくともソースフォロワー回路の電流源トランジスタを含む上記電荷転送回路の後段部と、
上記光学素子チップの電荷転送回路上の主要部と上記半導体チップの電荷転送回路の後段部とを接続する接続部材と
を備えている光学デバイス。
【請求項９】
請求項８記載の光学デバイスにおいて、
上記半導体チップの電荷転送回路の後段部は、ソースフォロワの駆動トランジスタと電流源トランジスタとを含む，光学デバイス。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の光学デバイスにおいて、
上記半導体チップの電荷転送回路の後段部は、複数のソースフォロワを含む，光学デバイス。
【請求項１１】
請求項８〜１０のうちいずれか１つに記載の光学デバイスにおいて、
上記半導体チップは、上記光学素子チップよりも大きい面積を有しており、
上記半導体チップの電荷転送回路の後段部は、上記半導体チップのうち上記光学素子チップの下方に位置しない領域に設けられている，光学デバイス。
【請求項１２】
複数の光学デバイス形成領域を有し、各光学デバイス形成領域ごとに配線を有する共通の基板部を形成する工程（ａ）と、
上記工程（ａ）の後で、上記共通の基板部の各光学デバイス形成領域ごとに上記共通の基板部との間で空間を囲む共通の筒状部を上記共通の基板の上に形成する工程（ｂ）と、
上記工程（ｂ）の後で、上記共通の基板部における上記各光学デバイス形成領域に半導体チップ及び光学素子チップを順に重ねて取り付ける工程（ｃ）と、
上記工程（ｃ）の後で、上記共通の筒状部の上に、上記空間を塞ぐ窓部材を取り付ける工程（ｄ）と、
上記工程（ｄ）の後で、上記成形体を切断することにより、共通の筒状部を分割して、上記成形体から分離された分離体を形成する工程（ｅ）と
を含む光学デバイスの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の光学デバイスの製造方法において、
上記工程（ａ）では、上記配線となるリードフレームを封止テープの上に載置した状態で両者のモールド金型に取り付けて、樹脂モールドを行なう，光学デバイスの製造方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３記載の光学デバイスの製造方法において、
上記工程（ａ）と上記工程（ｂ）とは、上記共通の基板部と上記共通の筒状部とを一体的に成形することにより、同時に行なわれる，光学デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置や、光ピックアップシステムに用いられる受光デバイスや、ホログラムユニットなどの光学デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラ，デジタルカメラ，デジタルスチルカメラ等に内蔵されている固体撮像装置は、ＣＣＤ等の撮像素子を絶縁性材料からなる筐体や基台に搭載した状態で、受光領域を透光板で覆ってパッケージされ、パッケージ体として提供される。
【０００３】
図８は、特許文献１に記載されている従来の固体撮像装置の構造を示す断面図である。同図に示すように、従来の固体撮像装置は、箱状の筐体１４１と、シールガラス１４７とによって囲まれる内部空間１４２に撮像素子チップ１４５を配置して構成されている。
【０００４】
筺体１４１には、基板部１４１ａの中央部に位置するダイパッド１４３と、リブ１４１ｂの下部に位置するり一ド１４４とが埋め込まれている。内部空間１４２の中央部に配置された撮像素子チップ１４５は、ダイパッド１４３の上面に接合されている。
【０００５】
リード１４４は、リブ１４１ｂの内側における基板部１４１ａの上面において内部空間１４２に露出している内部端子部１４４ａと、リブ１４１ｂの下方において基板部１４１ａの底面から露出した外部端子部１４４ｂを有している。
【０００６】
内部端子部４４ａと撮像素子チップ４５のボンディングパッドとが、金属線からなるボンディングワイヤ１４６によって接続されている。また、リブ１４１ｂの上端面に、透明なシールガラス板１４７が接合されて、撮像素子チップ１４５を保護するためのパッケージが形成されている。この固体撮像装置は、図８に示されているように、シールガラス板１４７の側を上方にむけた状態で回路基板上に搭載され、外部端子部１４４ｂが回路基板上の電極と接続するために用いられる。
【０００７】
図示しないが、シールガラス板１４７の上部には、撮像光学系が組み込まれた鏡筒が、撮像素子チップ１４５に形成された受光領域との相互位置関係を、所定精度に調整して装着２５される。撮像動作の際は、鏡筒に組み込まれた撮像光学系を通して、被撮像対象からの光が受光領域に集光され光電変換される。
【０００８】
このような構造の固体撮像装置は、筐体底面に露出した外部端子部１４４bにより回路基板上の電極と接続されるので、筺体の側面から下方に折れ曲がったアウターリードによる接続を用いた構造に比べて、パッケージの高さや占有面積が小さく、高密度実装に適している。
【０００９】
また、ＤＶＤ，ＣＤ，ＭＤ等の記録媒体との間で情報の書き込み，読み出し，書き換えなどを行なう光ピックアップシステムに用いられる受光デバイスや、光ピックアップ中の複数の要素を一体化したホログラムユニットなどの光学デバイスにおいても、基本的には同様の構成が採用されている。
【特許文献１】特開２００１-７７２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図８に示される従来の光学デバイスの構造では、固体撮像装置や光ピックアップなどのシステム全体としての集約度が十分でなく、まだ改善の余地がある。
【００１１】
本発明の目的は、筐体内のスペースを利用して、集約度の高い光学デバイス及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光学デバイスは、光学素子チップを配置するための筐体の内部空間に、半導体チップと光学素子チップとを順に重ね合わせて配置し、上面の少なくとも一部を露出させた状態でモールドされた複数の配線と、光学素子チップ，半導体チップとをそれぞれ第１，第２の接続部材によって電気的に接続したものである。
【００１３】
これにより、光学素子チップとプロセッサ等の大型の半導体チップとを１パッケージ化することができ、集約度の高い光学デバイスを利用してシステム全体の小型化とコストの低減とを図ることができる。
【００１４】
光学素子チップの同じ部分（外部接続端子）と複数の配線を接続する複数の第１の接続部材を設けることにより、光学素子チップの外部接続端子の数を低減することができる。
【００１５】
光学素子チップの一部と半導体チップの一部とを電気的に接続する第３の接続部材をさらに設けることにより、光学素子チップの一部（外部接続端子）に加わる負荷容量が低減され、温度上昇が抑制されるので、消費電流の低減を図ることができる。
【００１６】
光学素子チップが固体撮像素子チップである場合には、半導体チップに少なくともソースフォロワーの少なくとも電流源トランジスタを含む電荷転送回路の後段部を設けることにより、光学素子チップ内での熱の発生源となる後段部が下側の半導体チップに配置されるので、光学素子チップの温度上昇を抑制することができ、よって、光学デバイスの画像特性の向上を図ることができる。
【００１７】
半導体チップの電荷転送回路の後段部は、ソースフォロワの駆動トランジスタと電流源トランジスタとを含むことにより、光学素子チップの温度上昇をより効果的に抑制することができ、また、後段部は、複数のソースフォロワを含んでいてもよい。
【００１８】
さらに、半導体チップの電荷転送回路の後段部が光学素子チップの下方に位置しない領域に設けられていることが好ましい。
【００１９】
基板部は、筒状部と一体的にモールドされていることが好ましい。
【００２０】
本発明の光学デバイスの製造方法は、複数の光学デバイス形成領域を有する共通の基板部と共通の筒状部とを形成し、共通の基板部の上に半導体チップと光学素子チップとを順に重ね合わせて設置した後、共通の筒状部の上に窓部材を取り付け、成形体を切断することにより、分離体を形成する方法である。
【００２１】
この方法により、光学素子チップとプロセッサ等の大型の半導体チップとを１パッケージ化してなる，集約度の高い光学デバイスが得られる。
【００２２】
成形体を形成する工程では、配線となるリードフレームを封止テープの上に載置した状態で両者のモールド金型に取り付けて、樹脂モールドを行なうことにより、樹脂ばりの発生を抑制することができる。
【００２３】
共通の基板部と共通の筒状部とは一体的に成形することが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の光学デバイス及びその製造方法によれば、プロセッサ等の大型の半導体チップと光学素子チップとを１パッケージ化した，集約度の高い光学デバイスが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第１の実施形態）
−光学デバイスの構造−
図１（ａ），（ｂ）は、順に、第１の実施形態に係る光学デバイスのIA−IA線における断面図及び裏面図である。ただし、図１（ａ）と図１（ｂ）とは、互いに異なる縮尺で描かれている。同図に示すように、本実施形態の光学デバイスは、一体成形によって形成されたエポキシ樹脂等の熱硬化性または可塑性樹脂からなる筐体１０と、透光性部材である窓部材１７とによって囲まれる内部空間１４に、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）や集積回路等が形成された大型の半導体チップ３０と光学素子チップ１５とを配置して構成されている。本実施形態においては、光学素子チップ１５は、ＣＣＤ等の固体撮像素子を搭載しており、光学デバイスは、ビデオカメラ，デジタルカメラ，デジタルスチルカメラ等に用いられる固体撮像装置である。
【００２６】
ただし、光学素子チップが、固体撮像素子に代えて複数の受光素子を離散的に配置したものや、発光素子だけを搭載したものでもよく、その場合には、光学デバイスは、ＤＶＤ，ＣＤ，ＭＤなどを備えたシステムに用いられる光ピックアップに配置される受光デバイス又は発光デバイスである。
【００２７】
筐体１０は、平板状の基板部１２と、基板部１２の上に存在する矩形枠状のリブ１３（筒状部）とからなる。本実施形態においては、両者は一体成形により同じ材料によって形成されるので、図１（ａ）に破線で示されている境界は実際には存在していないが、両者が分離していてもよい。その場合には、基板部と配線（リードフレーム）とをモールドしてから、リブを取り付けることができる。半導体チップ３０は、内部空間１４内で、筐体１０の基板部１２の上に接合部材３１によって固着されており、光学素子チップ１５は、半導体チップ３０の上に接合部材１６によって固着されている。
【００２８】
窓部材１７は、例えばガラスなどの透光性材料からなり、その外周部において接合部材１８によって筐体１０のリブ１３の上端部に固着されている。そして、接合部材により窓部材１７とリブ１３との間隙が埋められて内部空間１４が密封されて、パッケージ体が構成されている。リブ１３の高さは、例えば０．２〜１．０ｍｍの範囲であり、リブ３の幅は例えば０．１〜１．０ｍｍの範囲である。パッケージ体全体の厚みは、例えば２ｍｍ以下に設定されている。
【００２９】
そして、半導体チップ３０の大きさは、縦１〜１０ｍｍ，横１〜１０ｍｍ，厚さ０．１〜０．４ｍｍの範囲であり、光学素子チップ１５の大きさは、縦０．５〜８ｍｍ，横０．５〜８ｍｍ，厚さ０．１〜０．４ｍｍの範囲である。
【００３０】
また、後述する図２（ｆ）に示されるように、基板部１２には、外部端子部１９ａを基板部１２から露出させた状態で配線１９が埋め込まれており、図１（ａ）に示す断面には外部端子部１９ａのみが表れている。本実施形態においては、封止テープを用いたモールド工程を採用しているので、樹脂ばりの発生が抑制されるとともに、外部端子部１９ａの最下部は基板部１２の下面から下方に突出している。ただし、必ずしも封止テープを用いた製造工程を行なう必要はない。配線１９の下部には、凹部が設けられているので、凹部の上方は薄肉部となり配線１９の薄肉部の下方にはモールド樹脂が回り込んでいる。
【００３１】
筐体１０の各外側面すなわちリブ１３の外周面は、基板部１２の下面に対して実質的に直交する平面を形成している。筺体１０の各外側面すなわちリブ１３の内周面は、樹脂成形後の金型の抜けを容易にするため、基板部１２の面から窓部材１７に向かって開く向きのテーパが形成されている(図示省略)。
【００３２】
図３は、半導体チップ３０の上に光学素子チップ１５が搭載された状態で、内部空間内に配置されている構造の例を一部を破断して示す斜視図である。図１（ａ）及び図３に示すように、光学素子チップ１５のパッド電極１５ｂ（外部接続端子）と各配線１９の上面の一部とは、第１の接続部材である第１の金属細線２２ａによって接続され、半導体チップ３０のパッド電極３０ａ（外部接続端子）と配線１９の上面の一部とは、第２の接続部材である第２の金属細線２２ｂによって接続され、半導体チップ３０のパッド電極３０ａと光学素子チップ１５のパッド電極１５ｂとは、第３の接続部材である第３の金属細線２２ｃによって互いに接続されている。
【００３３】
本実施形態によると、内部空間１４内に、光学素子チップ１５だけでなく、ＤＳＰ等の大型の半導体チップ３０を配置し、半導体チップ３０の上に光学素子チップ１５をその主面１５ａを上方に向けた状態で重ねて設置したので、筐体１０の内部空間１４のスペースを有効に活用して、光学素子チップとプロセッサ等の大型の半導体チップ３０とを１パッケージ化することができ、集約度の高い光学デバイスが得られる。また、光学デバイスが組み込まれるカメラや光ピックアップ等のシステム全体の小型化と製造コストの低減とを図ることできる。
【００３４】
また、図１（ａ）及び図３に示すように、光学素子チップ１５上の１つのパッド電極１５ｂと２つの配線１９とを、２つの第１の金属細線２２ａによって接続しているので、小型化を図りつつ、光学素子チップ１５の外部接続端子数の低減を図ることができる。
【００３５】
ただし、光学デバイスにおいて、光学素子チップ１５上の１つのパッド電極１５ｂと２つの配線１９とを２つの第１の金属細線２２ａによって接続している部分がなくても、本発明の基本的な効果は得られる。
【００３６】
さらに、光学素子チップ１５のパッド電極１５ｂと半導体チップ３０のパッド電極３０ａとを接続する第３の金属細線２２ｃを設けたので、第１の金属細線２２ａに比べて短い第３の金属細線２２ｃに接続されるパッド電極３０ａに加わる負荷容量が低減される。したがって、光学素子チップ１５において特に大電流が流れるパッド電極３０ａにこの構造を適用することにより、光学素子チップ１５における発熱量を低減することができ、消費電力の低減や画像特性の向上を図ることができる。
【００３７】
ただし、第３の金属細線２２ｃは必ずしも設けなくても、本発明の基本的な効果は得られる。
【００３８】
−光学デバイスの製造工程−
図２（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施形態に係る光学デバイスの製造工程を示す図１のII−II線における断面図である。ただし、図２（ａ）〜（ｅ）に示す工程において、２個の光学デバイス形成領域のみが表示されているが、一般には、図２（ａ）〜（ｄ）に示す工程においては、多数の光学デバイス形成領域を碁盤目状に有するリードフレームを用いて製造工程が進められる。
【００３９】
まず、図２（ａ）に示す工程で、配線パターンが形成されたリードフレーム１９ｘを封止テープ２０の上に載置する。リードフレーム１９ｘは、大部分がハーフエッチ又はプレスによって下部に凹部が設けられ、外部端子部１９ａとなる部分だけが、凹部の底面から下方に突出した構造となっている。
【００４０】
次に、図２（ｂ）に示す工程で、モールド工程を行なう。すなわち、リードフレーム１９ｘに封止テープ２０を取り付けたものを、モールド金型に装着し、ガラスエポキシ樹脂などのモールド樹脂をモールド金型のダイキャビティに充填して、リードフレーム１９ｘの外部端子部１９ａ以外の部分をモールド樹脂内に埋め込んで、多数の光学デバイスに共通の基板部１２ｘと、相隣接する２つの光学デバイスのリブ１３の幅と切断幅を見込んだ厚さの共通のリブ１３ｘとを有する共通の筐体である成形体１０ｘを形成する。図示を省略するが、モールド金型の各ダイキャビティは、共通の基板部１２ｘと共通のリブ１３ｘを形成するための空間形状を有している。
【００４１】
次に、図２（ｃ）に示す工程で、封止テープ２０を成形体１０ｘから剥がした後、成形体１０ｘの空間１３内において、基板部１２の上に、半導体チップ３０を搭載し、さらに半導体チップ３０の上に光学素子チップ１５をその受光領域１５ａを上方に向けて搭載する。そのとき、半導体チップ３０の上面と基板部１２の上面と半導体チップ３０の下面との間に接合部材３１を、半導体チップ３０の上面と光学素子チップ１５の下面との間に接合部材１６をそれぞれ介在させる。その後、半導体チップ３０の各パッド電極（図示せず）と各配線１９の上面の一部とを第１の金属細線２２ａにより接続し、光学素子チップ１５の各パッド電極（図示せず）と各配線１９の上面の一部とを第２の金属細線２２ｂにより接続し、半導体チップ３０及び光学素子チップ１５のパッド電極同士を第３の金属細線２２ｃによって接続する（ワイヤボンディング工程）。
【００４２】
次に、図２（ｄ）に示す工程で、成形体１０ｘのリブ１３の上面に内部空間１４を覆うガラスからなる窓部材１７を載置して、シール樹脂１８によって窓部材１７とリブ１３との間隙を埋め、内部空間１４を密封する。
【００４３】
次に、図２（ｅ）に示す工程で、ブレードにより、成形体１０ｘの相隣接する光学デバイス形成領域の境界となるリブ１３の中央部を切断して、成形体１０ｘから個々の光学デバイス（分離体）を形成する。このとき、各光学デバイスの内部空間１４内には、半導体チップ３０と光学素子チップ１５とが重ね合わされた状態で配置されている。以上の工程により、図２（ｆ）に示すような，ＤＳＰ等の半導体チップと光学素子とが１パッケージ化された光学デバイスが得られる。
【００４４】
本実施形態の製造方法によると、図２（ｃ）に示す工程で、内部空間１４内に、ＤＳＰ等の半導体チップ３０と受発光素子チップ３６とを重ね合わせて配置したので、ＤＳＰ等の半導体チップと光学素子とを１パッケージ化することができ、光学デバイスの集約度の向上により、システム全体の小型化とコストの低減とを図ることができる。
【００４５】
以上の説明では、隣接する筐体を形成するリブを一本に合体させて形成する例を示したが、隣接する各リブを分離して形成する方法を採用する場合であっても、本実施形態の製造方法を適用して、同様の効果を得ることが可能である。
【００４６】
なお、第１の実施形態における製造工程においては、リードフレームを封止テープの上に載置した状態でモールド工程を行なったが、必ずしも封止テープを用いる必要はない。ただし、封止テープを用いた場合には、リードフレームの上下面を、上金型および下金型でクランプすることにより、金型面とリードフレームの上下面が密着した状態を安定して得ることができる。その結果、成形による樹脂ばりの発生が効果的に抑制されるとともに、外部端子部が封止樹脂から突出した構造が得られるので、光学デバイスをマザーボードに取り付ける際の半田接合が容易になるなど、実装の容易化，迅速化を図ることができる。
【００４７】
（第２の実施形態）
図４（ａ），（ｂ）は、順に、第２の実施形態に係る光学デバイスのIVA−IVA線における断面図及び裏面図である。ただし、図４（ａ）と図４（ｂ）とは、互いに異なる縮尺で描かれている。
【００４８】
同図に示すように、本実施形態の光学デバイスは、一体成形によって形成されたエポキシ樹脂等の熱硬化性または可塑性樹脂からなる筐体１０と、透光性部材であるホログラム３５とによって囲まれる内部空間１４に、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の大型の半導体チップ３０と光学素子チップ１５とを配置して構成されている。本実施形態においては、光学素子チップ１５は、発光ダイオードなどの発光素子１５ｃと受光素子１５ｄとを搭載して構成されており、光学デバイスは、ＤＶＤ，ＣＤ，ＭＤなどを備えたシステムに用いられる光ピックアップ中の複数の要素を組み込んだホログラムユニットである。
【００４９】
筐体１０は、平板状の基板部１２と、基板部１２の上に存在する矩形枠状のリブ１３（筒状部）とからなる。本実施形態においては、両者は一体成形により同じ材料によって形成されるので、図４（ａ）に破線で示されている境界は実際には存在していないが、両者が分離していてもよい。その場合には、基板部と配線（リードフレーム）とをモールドしてから、リブを取り付けることができる。半導体チップ３０は、内部空間１４内で、筐体１０の基板部１２の上に接合部材３１によって固着されており、光学素子チップ１５は、半導体チップ３０の上に接合部材１６によって固着されている。また、半導体チップ３０のパッド電極３０ａ，ならびに光学素子チップ１５の発光素子１５ｃ及び受光素子１５ｄの各電極パッド（図示せず）と、各配線１９の上面の一部とは、各々金属細線２２によって互いに接続されている。また、図示されていないが、金属細線２２の中には、半導体チップ３０のパッド電極３０ａと、光学素子チップ１５の発光素子１５ｃ又は受光素子１５ｄの各電極パッドとを互いに接続するものがあってもよい。
【００５０】
ホログラム３５は、例えば光学用樹脂などの透光性材料からなる本体部３５ａと、本体部３５の上面に設けられたホログラム領域３５ｂとを有している。ホログラム３５の本体部３５ａの外周部において接合部材１８によって筐体１０のリブ１３の上端部に固着されている。そして、接合部材によりホログラム３５とリブ１３との間隙が埋められて内部空間１４が密封されて、パッケージ体が構成されている。リブ１３の高さは、例えば０．１〜２ｍｍの範囲であり、リブ３の幅は例えば０．１〜０．５ｍｍの範囲である。ホログラム３５の高さは例えば１〜１０ｍｍの範囲である。
【００５１】
そして、半導体チップ３０の大きさは、縦１〜２０ｍｍ，横１〜２０ｍｍ，厚さ０．０５〜０．５ｍｍの範囲であり、光学素子チップ１５の大きさは、縦０．５〜１０ｍｍ，横０．５ｍｍ〜１０ｍｍ，厚さ０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲である。
【００５２】
また、第１の実施形態における図２（ｆ）に示されるように、基板部１２には、外部端子部１９ａを基板部１２から露出させた状態で配線１９が埋め込まれており、図４（ａ）に示す断面には外部端子部１９ａのみが表れている。本実施形態においては、封止テープを用いたモールド工程を採用しているので、樹脂ばりの発生が抑制されるとともに、外部端子部１９ａの最下部は基板部１２の下面から下方に突出している。ただし、必ずしも封止テープを用いた製造工程を行なう必要はない。配線１９の下部には、凹部が設けられているので、凹部の上方は薄肉部となり配線１９の薄肉部の下方にはモールド樹脂が回り込んでいる。
【００５３】
筐体１０の各外側面すなわちリブ１３の外周面は、基板部１２の下面に対して実質的に直交する平面を形成している。筺体１０の各外側面すなわちリブ１３の内周面は、樹脂成形後の金型の抜けを容易にするため、基板部１２の面からホログラム３５に向かって開く向きのテーパが形成されている(図示省略)。
【００５４】
本実施形態においても、半導体チップ３０の上に光学素子チップ１５が搭載されたときの金属細線の形成状態は、第１の実施形態における図３に示す通りである。また、本実施形態の半導体装置の構造は、図２（ａ）〜（ｆ）に示される製造工程と基本的に同じ工程によって形成される。
【００５５】
本実施形態によると、内部空間１４内に、光学素子チップ１５だけでなく、ＤＳＰ等の大型の半導体チップ３０を配置し、半導体チップ３０の上に光学素子チップ１５をその主面１５ａを上方に向けた状態で重ねて設置したので、筐体１０の内部空間１４のスペースを有効に活用して、光学素子チップとプロセッサ等の大型の半導体チップ３０とを１パッケージ化することができ、集約度の高い光学デバイスが得られる。また、光学デバイスが組み込まれるカメラ等のシステム全体の小型化と製造コストの低減とを図ることできる。
【００５６】
なお、上記第１，第２の実施形態においては、半導体チップ３０，光学素子チップ１５の各パッド電極の信号接続を金属細線を介して行なったが、本発明は斯かる第１の実施形態に限定されるものではなく、バンプを介した接続、スルーホールを介した接続などを用いることも可能である。
【００５７】
（第３の実施形態）
本実施形態に係る光学デバイスの外観的構造は、第１の実施形態における図１〜図３に示すとおりであり、説明を省略する。
【００５８】
図５は、第３の実施形態における光学素子チップ及び半導体チップに跨る固体撮像装置の構成を概略的に示す図である。同図に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、行列状（垂直方向及び水平方向）に配列された複数の光電変換素子（図示せず）及びカラーフィルタＲ，Ｇｒ，Ｂを有する固体撮像素子５１を備えている。また、固体撮像装置は、光電変換により各固体撮像素子５１に蓄積された電荷を垂直方向に転送する，多数の電荷転送ゲートＶ１〜Ｖ６を配置した垂直転送段５２と、各垂直転送段５２から転送された各固体撮像素子の電荷を水平方向に転送する，転送ゲートＨ１，Ｈ２を交互に配置した水平転送段５３と、水平転送段５３から転送された電荷を画像処理回路に出力する出力アンプ５４とからなる電荷転送回路を備えている。
【００５９】
図６は、出力アンプ５４の一部を示す電気回路図である。同図に示すように、出力アンプ５４は、ドレインに電源電圧ＶＤＤを受け、ゲートに入力信号を受ける駆動トランジスタ５４Ａと、ソースに接地電位ＶＳＳを受け、ゲートに定電圧を受ける電流源トランジスタ５４Ｂとを備えている。そして、駆動トランジスタ５４Ａのソースと電流源トランジスタ５４Ｂのドレインとは、共通の出力ノードＮOUTに接続されていて、出力ノードＮOUTは、半導体チップ３０内に配置されている画像処理回路に接続されている。図６には、１段（１対）の駆動トランジスタ５４Ａ及び電流源トランジスタ５４Ｂしか示されていないが、複数段（複数対）の駆動トランジスタ５４Ａ及び電流源トランジスタ５４Ｂが設けられていてもよい。
【００６０】
そして、出力アンプ５４，特に電流源トランジスタ５４Ｂには大電流が流れるために発熱が大きく、従来の光学素子チップにおいては、出力アンプに近い固体撮像素子の温度が高くなって、画像にシェーディングなどの現象を引き起こすおそれがあった。
【００６１】
それに対し、本実施形態においては、後に詳しく説明するように、固体撮像装置において特に大きい熱発生源となる電流源トランジスタの少なくとも１つを含む電荷転送回路の後段部が主要部から分かれて半導体チップ３０に配置され、電流源トランジスタで発生した熱が基台（本実施形態では、基板部１２）側に速やかに逃されるので、光学素子チップ１５における温度上昇を抑制することができる。
【００６２】
図７（ａ）〜（ｃ）は、光学素子チップ１５及び半導体チップ３０の出力アンプ５４中のソースフォロワ回路の配置形態を変化させた例を示す図である。
【００６３】
図７（ａ）に示す例では、ソースフォロワ回路のうち電流源トランジスタ５４Ｂのみ（電荷転送回路の後段部）が半導体チップ３０に配置され、駆動トランジスタ５４Ａ及びその他の要素（電荷転送回路の主要部）は光学素子チップ１５に配置されている。すなわち、この例では、電流源トランジスタ５４Ｂが電荷転送回路の後段部に相当する。そして、光学素子チップ１５の駆動トランジスタ５４Ａにつながるパッド電極１５ｂと、半導体チップ３０の電流源トランジスタ５４Ｂにつながるパッド電極３０ａとが第３の金属細線２２ｃにより接続されている。ソースフォロワ回路に複数段の駆動トランジスタ５４Ａ及び電流源トランジスタ５４Ｂが設けられている場合には、最終段の電流源トランジスタ５４Ｂのみが半導体チップ３０に配置されていればよい。
【００６４】
また、その場合に、複数段の駆動トランジスタ５４Ａ及び電流源トランジスタ５４Ｂのうち全ての電流源トランジスタ５４Ｂが半導体チップ３０に配置され、全ての駆動トランジスタ５４Ａが光学素子チップ１５に配置されていてもよい。例えば、半導体チップ３０の各電流源トランジスタ５４Ｂにそれぞれ接続されているすべてのパッド電極３０ａが半導体チップ３０上で配線によって直列に接続され、光学素子チップ１５の各駆動トランジスタ５４Ａにそれぞれ接続されているパッド電極１５ｂと、半導体チップ３０の各電流源トランジスタ５４Ｂにそれぞれ接続されているパッド電極３０ａとが、それぞれ第３の金属細線２２ｃによって接続されていればよい。この場合には、全ての電流源トランジスタ５４Ｂが電荷転送回路の後段部であり、電荷転送回路のうち全ての電流源トランジスタ５４Ｂを除く部分が電荷転送回路の主要部である。
【００６５】
図７（ｂ）に示す例では、ソースフォロワ回路のうち駆動トランジスタ５４Ａ及び電流源トランジスタ５４Ｂが半導体チップ３０に配置され、他の要素は光学素子チップ３０に配置されている。ソースフォロワ回路に複数段の駆動トランジスタ５４Ａ及び電流源トランジスタ５４Ｂが設けられている場合には、最終段の駆動トランジスタ５４Ａ及び電流源トランジスタ５４Ｂのみが半導体チップ３０に配置されていてもよいし、すべての駆動トランジスタ５４Ａ及び電流源トランジスタ５４Ｂが半導体チップ３０に配置されていてもよいし、何段かの駆動トランジスタ５４Ａ及び電流源トランジスタ５４Ｂが半導体チップ３０に配置されていてもよい。この場合には、半導体チップ３０上に配置された駆動トランジスタ５４Ａ及び電流源トランジスタ５４Ｂが電荷転送回路の後段部であり、電荷転送回路のうちこれらを除く部分が電荷転送回路の主要部である。
【００６６】
図７（ｃ）に示す例では、出力アンプが２箇所に設けられていて、各出力アンプのソースフォロワ回路の少なくとも１つの電流源トランジスタ５４Ｂがそれぞれ半導体チップ３０に配置されている。この配置の形態は、図７（ａ）及びその説明に示す形態であってもよいし、図７（ｂ）及びその説明に示す形態であってもよい。このように、出力アンプが複数箇所に設けられている場合には、半導体チップ３０において、出力アンプの数（ソースフォロワ回路の数）と同数の箇所に少なくとも１つの電流源トランジスタ５４Ｂが配置されていればよい。
【００６７】
また、図７（ａ）〜（ｃ）に示す構成において、少なくとも電流源トランジスタ５４Ｂは、半導体チップ３０のうち光学素子チップ１５の直下方に位置する領域を除く領域に配置されていることにより、光学素子チップ１５への熱の影響をより確実に回避することができる。
【００６８】
ただし、電流源トランジスタ５４Ｂが半導体チップ３０上で光学素子チップ１５の下方に位置する領域に配置されていても、光学素子チップ１５内の固体撮像素子に悪影響を及ぼさなければよい。その場合、光学素子チップ１５における温度分布を均一化できる位置（例えばセンター位置）や、光学素子チップ１５の固体撮像素子にほとんど影響を与えない位置（例えば周辺位置）に配置されていることが好ましい。特に、光学素子チップ１５と半導体素子チップ３０とがほぼ同じ大きさで、金属細線ではなくスルーホールを介して光学素子チップ１５と半導体素子チップ３０との各パッド電極が接続されている場合には、この構成を採用することができる。
【００６９】
また、第３の実施形態における光学デバイスの構造は、図１に示す構造には限られない。例えば、筐体が開口部を有する基台だけで構成されていて、半導体チップ及び光学素子チップにより開口部の下方を塞ぎ、ガラス窓などの透光性部材によって開口部の上方を塞ぐ構成を有していたり、半導体チップが金属板上に搭載され、その上に光学素子チップが搭載された構造を有していてもよい。すなわち、第３の実施形態は、半導体チップの上に固体撮像素子チップが搭載されている構造を有する光学デバイス全般に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明に係る光学デバイスは、ビデオカメラ，デジタルカメラ，デジタルスチルカメラ等の部品、あるいは、ＤＶＤ，ＣＤ，ＭＤなどを利用するシステムの光ピックアップに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】（ａ），（ｂ）は、順に、第１の実施形態に係る光学デバイスのIA−IA線における断面図及び裏面図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施形態に係る光学デバイスの製造工程を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る光学デバイスの構造を一部を破断して示す斜視図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、順に、第２の実施形態に係る光学デバイスのIVA−IVA線における断面図及び裏面図である。
【図５】第３の実施形態における光学素子チップ及び半導体チップに跨る固体撮像装置の構成を概略的に示す図である。
【図６】第３の実施形態における出力アンプの一部を示す電気回路図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態おける光学素子チップ及び半導体チップの出力アンプ中のソースフォロワ回路の配置形態を変化させた例を示す図である。
【図８】従来の光学デバイスの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０  筐体
１２  基板部
１２ｘ  （共通の）基板部
１３  リブ
１３ｘ  （共通の）リブ
１４  内部空間
１５  光学素子
１５ａ  主面
１５ｂ  パッド電極
１６  接合部材
１７  窓部材
１８  シール樹脂
１９  配線
１９ａ  外部端子部
２０  封止テープ
２２  金属細線
２２ａ  第１の金属細線
２２ｂ  第２の金属細線
２２ｃ  第３の金属細線
３０  半導体チップ
３１  接合部材
３５  ホログラム
３５ａ  本体部
３５ｂ  ホログラム領域
５１    固体撮像素子
５２    垂直転送段
５３    水平転送段
５４    出力アンプ
５４Ａ  駆動トランジスタ
５４Ｂ  電流源トランジスタ
【図１】
2005311286.tif 000003
【図２】
2005311286.tif 000004
【図３】
2005311286.tif 000005
【図４】
2005311286.tif 000006
【図５】
2005311286.tif 000007
【図６】
2005311286.tif 000008
【図７】
2005311286.tif 000009
【図８】
2005311286.tif 000010