JP4378394B2 - 半導体装置およびそれを備えた光学装置用モジュール - Google Patents

Description

本発明は、通気路から半導体素子への水および異物の浸入防止効果を高めた半導体装置およびその半導体装置を備えた光学装置用モジュールに関するものである。

従来、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、およびＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の光信号を電気信号に変換する受光半導体装置は、セラミックスまたはプラスチック等を用いた中空パッケージ内に半導体素子等を密封状態でパッケージしたもので、外部から湿気およびゴミ等が侵入しない構造となっている。

図１２は、従来の受光半導体装置の一例である固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。この固体撮像装置１００は、基台となる回路基板１０１、回路基板１０１上に設けられた固体撮像素子（受光素子）１０２、および、回路基板１０１上に接着部１０３を介して固体撮像素子１０２を覆うように取り付けられた覆体１０４を備えた構成である。固体撮像装置１００は、覆体１０４の内部が空洞となった中空パッケージを構成しており、固体撮像素子１０２は覆体１０４の内部に配置されることになる。覆体１０４の内部には、固体撮像素子１０２と対向するように、透光性の覆部１０５が配置される。透光性の覆部１０５は、接着部１０６を介して、覆体１０４に取り付けられている。透光性の覆部１０５と回路基板１０１（固体撮像素子１０２）との間には空間Ｓが形成されている。回路基板１０１は、セラミックスまたはガラスエポキシ等からなり、回路基板１０１と固体撮像素子１０２とは互いにボンディングワイヤ１０７を介して電気的に接続されている。覆体１０４は、中央内部にレンズバレル１０８を保持しており、レンズバレル１０８は内部に位置合わせされたレンズ１０９を保持している。

図１２の固体撮像装置１００は、回路基板１０１上に接着部１０３を介して覆体１０４が配置され、覆体１０４の内部に固体撮像素子１０２を収容する構成となっている。このため、固体撮像装置１００を小型化することが困難であった。

そこで、特許文献１には、より小型化の可能な固体撮像装置が開示されている。図１３は、特許文献１の固体撮像装置の断面図である。この固体撮像装置２００は、固体撮像素子２０２上に、接着部２０３を介して、透光性の覆部２０５が接着された構成である。また、覆部２０５の表面が露出するように、固体撮像素子２０２および透光性の覆部２０５が、通気性を有する樹脂からなるモールド樹脂２０７によりモールドされている。そして、モールド樹脂２０７上に、接着部（図示せず）を介して、レンズ２０６を保持したレンズバレル２０８を保持した覆体２０４が接着される。固体撮像装置２００では、レンズバレル（覆体）２０８の内部に固体撮像素子２０２を収容する必要がないため、固体撮像装置１００に比べて、より小型化が可能となる。

ここで、図１３の固体撮像装置２００では、固体撮像素子２０２と透光性の覆部２０５との間に中空部２０９が形成される。この中空部２０９は密閉された空間であるため、覆部２０５の内面に結露が生じる場合がある。

そこで、特許文献２には、このような結露の発生の防止対策として、通気路を備えた固体撮像装置が開示されている。図１４は、特許文献２の固体撮像装置３００の部分構成を示す平面図（上面図）であり、図１５は、図１４の固体撮像装置３００のＣ−Ｃ矢視断面図である。図１５のように、特許文献２の固体撮像装置３００は、固体撮像素子３０２と透光性の覆部３０５との間に中空部３０９が形成されため、覆部３０５の内面に結露が生じる場合がある。そこで、固体撮像素子３０２と透光性の覆部３０５とを接着する接着部３０３に、結露発生の防止対策として、通気路が形成される。

具体的には、図１４のように、固体撮像装置３００では、中空部３１０から外部に通じる通気路３１１が形成されている。接着部３０３の領域は、透光性の覆部３０５よりも広くなっており、通気路３１１は覆部３０５の外側の接着部３０３に形成されている。この通気路３１１により、固体撮像素子３０２の表面の環境は、外気と同じになるため、覆部３０５に結露が発生するのを防ぐことが可能となる。また、この通気路３１１は、複雑な形状となっており、通気路３１１から中空部３０９への水の浸入を防ぐ役割も果たしている。

一方、特許文献３には、固体撮像素子を有する基板上に、２つのレンズ基板が、互いに間隔を有して積層されたカメラデバイス（固体撮像装置）が開示されている。
特開２００４−２９６４５３号公報（２００４年１０月２１日公開） 特開２００５−３２２８０９号公報（２００５年１１月１７日公開） 特表２００５−５３９２７６号公報（２００５年１２月２２日公表）

しかしながら、特許文献２の構成では、通気路３１１によって結露発生を防止できるものの、製造時（特にダイシング工程時）に、通気路３１１から水または水および異物の浸入してしまうという問題がある。

一方、特許文献３の構成では、２つのレンズ基板間に間隔（中空部）が形成されるため、結露が生じる可能性がある。しかし、特許文献３では、結露対策は何も講じられていない。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、通気路からの水または異物の侵入を効果的に防止することのできる半導体装置およびそれを備えた光学装置用モジュールを提供することにある。

すなわち、本発明の半導体装置は、上記の課題を解決するために、半導体素子、半導体素子を覆う覆部、および半導体素子と覆部とを接着する第１接着部を備え、半導体素子と覆部との間に第１中空部が形成されており、接着部に中空部から外部に通じる第１通気路が形成された半導体装置であって、
第１通気路は、覆部から露出した部分に、第１通気路を遮断する遮断部が形成されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、第１中空部から外部に通じる第１通気路が形成されているため、覆部への結露の発生を防止することができる。しかも、第１通気路は、覆部から露出した部分で、遮断部により遮断されている。従って、第１通気路から第１中空部への水および異物の浸入を、遮断部によって効果的に防止することができる。

本発明の半導体装置では、上記遮断部は、第１接着部側面に形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、遮断部が、水および異物が最も浸入しやすい、第１接着部の側面に形成されている。従って、第１通気路から第１中空部への水および異物の浸入を、より効果的に防止することができる。

本発明の半導体装置では、上記遮断部は、第１接着部の一部であるが好ましい。

上記の構成によれば、遮断部が第１接着部の一部であるため、第１接着部の形成と同時に、遮断部を形成することができる。従って、遮断部の形成が簡素化される。

本発明の半導体装置では、半導体素子の信号処理を行う信号処理部を備え、上記第１接着部が、信号処理部の全体を覆うように形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、信号処理部の全体（全域）が、第１接着部に覆われる。これにより、信号処理部に部分的に第１接着部が影響することはない。すなわち、信号処理部の信号処理の全てに接着部が影響を及ぼす。従って、信号処理部に発生するノイズを低減することができる。つまり、覆部への結露の発生を防止しつつ、半導体素子の信号処理部に発生するノイズを低減することができる。

本発明の半導体装置では、半導体素子の信号処理を行う信号処理部を備え、第１接着部が、信号処理部を避けて形成されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、信号処理部の全域（全体）を覆う場合よりも、第１通気路の領域を広くすることができるため、結露の防止効果を高めることができる。さらに、第１接着部の使用量を削減することもできる。

しかも、上記の構成によれば、第１接着部が、信号処理部を回避するように形成されている。つまり、信号処理部の全域にわたり、第１接着部が形成されない。これにより、信号処理部の信号処理に、第１接着部が影響を及ぼさない。従って、信号処理部に発生するノイズを低減することができる。つまり、覆部への結露の発生を防止しつつ、半導体素子の信号処理部に発生するノイズを低減することができる。

本発明の半導体装置では、上記信号処理部が、アナログ信号回路部であることが好ましい。

上記の構成によれば、ノイズの影響が特に大きいアナログ信号回路部の全域を覆うように、または、アナログ信号回路部を避けて、接着部が形成される。従って、ノイズが発生しやすいアナログ信号回路部のノイズを低減することができる。

本発明の半導体装置では、上記覆部は、透光性を有しており、
上記半導体素子は、上記覆部を透過した光を電気信号に変換する受光素子が複数配列された有効画素領域を有する固体撮像素子であり、
上記第１接着部は、有効画素領域を避けて形成されている構成であってもよい。

上記の構成によれば、半導体素子が、例えば、ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等の光信号を扱う固体撮像素子である。従って、本発明の半導体装置を、固体撮像装置として適用することができる。

しかも、上記の構成によれば、第１接着部は、有効画素領域を避けて形成されている。つまり、第１接着部は、覆部および有効画素領域の間の光路を遮断しない領域に形成されている。従って、光信号の受光効率を低減させることなく、第１接着部および第１通気路を形成することができる。

本発明の半導体装置では、上記信号処理部が、受光素子により変換された電気信号を増幅処理する増幅回路部である場合に好適である。

本発明の半導体装置が固体撮像装置である場合、増幅回路部は、ノイズの影響が特に大きい。上記の構成によれば、そのアナログ信号回路部の全域を覆うように、または、アナログ信号回路部を避けて、第１接着部が形成される。従って、固体撮像装置において特にノイズの影響が大きいアナログ信号回路部のノイズを低減することができる。なお、増幅回路部は、ノイズの影響が特に大きいアナログ信号処理を行うものである場合に好適である。

本発明の半導体装置では、上記第１通気路は、上記第１中空部に通じる第１開口端部と、外部に通じる第２開口端部と、第１開口端部および第２開口端部の間に設けられ、水を捕捉する第１捕捉部とを有することが好ましい。

上記の構成によれば、第１通気路が有する第１開口端部および第２開口端部はそれぞれ、第１接着部の第１中空部側及び外部側に設けられており、第１通気路の第１開口端部および第２開口端部の間に、第１通気路内の水を捕捉する第１捕捉部が存在する。したがって、ダイシング工程以降の製造工程において外部から第２開口端部を介して水または水と共に異物が侵入したとしても、水および異物を第１捕捉部にて捕捉する（留める）ことが可能となる。

なお、第１捕捉部は第１開口端部の形状より大きい形状であることが好ましい。これにより、第１捕捉部に捕捉した水および異物が第１開口端部を介して第１中空部へ侵入することを防止することができる。従って、半導体素子の主面表面における異物の付着および傷の発生を防止することができる。

本発明の半導体装置では、上記第１接着部は、矩形環状であり、上記第１通気路は、上記第１接着部の少なくとも１辺に沿って形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、第１接着部を平面視矩形環状としているため、第１接着部のレイアウト設計を簡易に行うことができる。しかも、第１通気路を第１接着部の少なくとも１つの辺に沿って形成しているため、第１通気路を形成する領域（または第１捕捉部）を容易に確保することができる。

なお、第１通気路は、第１接着部の複数の辺に別個に、または、複数の辺に跨って形成することもできる。ただし、半導体装置の小型化を図るためには、第１通気路を接着部の一辺のみに形成することが好ましい。

本発明の光学装置用モジュールは、覆部が透光性を有し、半導体素子が上記覆部を透過した光を電気信号に変換する受光素子が複数配列された有効画素領域を有する固体撮像素子であり、上記第１接着部が、有効画素領域を避けて形成された本発明の半導体装置と、上記半導体素子に外部光を導くレンズユニットとを備えることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明の半導体装置の一形態である固体撮像装置を内蔵しているため、第１通気路からの水または異物の侵入を効果的に防止することのできる光学装置用モジュールを実現することができる。

本発明の光学装置用モジュールでは、半導体装置の覆部における第１接着部の形成面の逆面に、レンズユニットとを接着する第２接着部を備え、覆部とレンズユニットとの間に第２中空部が形成されており、第２接着部に、第２中空部から外部に通じる第２通気路が形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、第２中空部から外部に通じる第２通気路が形成されているため、レンズユニットまたは覆部への結露（第２中空部内への結露）の発生を防止することができる。従って、第２通気路から第２中空部への水および異物の浸入を効果的に防止することができる。

本発明の光学装置用モジュールでは、上記第２通気路は、上記第２中空部に通じる第３開口端部と、外部に通じる第４開口端部と、第３開口端部および第４開口端部の間に設けられ、水を捕捉する第２捕捉部とを有することが好ましい。

上記の構成によれば、第２通気路が有する第３開口端部および第４開口端部は、いずれも、第２接着部の第２中空部内に設けられており、第２通気路の第１開口端部および第２開口端部の間に、第１通気路内の水を捕捉する第２捕捉部が存在する。したがって、ダイシング工程以降の製造工程において外部から第３開口端部を介して水または水と共に異物が侵入したとしても、水および異物を第２捕捉部にて捕捉する（留める）ことが可能となる。

本発明の光学装置用モジュールでは、レンズユニットは、透光性基板と、透光性基板上に形成された第１レンズ部とを備えることが好ましい。

上記の構成によれば、レンズユニットが、透光性基板と、透光性基板上に形成された第１レンズ部とを備える。これにより、透光性基板上への第１レンズ部の形成を、ウエハプロセスにより形成することができる。このため、固体撮像素子の有効画素領域（受光面）と第１レンズ部との光学距離を、容易かつ高精度に設定することができるとともに、大量生産も可能となる。

本発明の光学装置用モジュールでは、レンズユニットは、さらに覆部上に形成された第２レンズ部を備えることが好ましい。

上記の構成によれば、レンズユニットが、覆部上に形成された第２レンズ部を備えており、第１レンズ部および第２レンズ部により、レンズ機能を発揮する。これにより、固体撮像素子の有効画素領域（受光面）と第１レンズ部との光学距離を、第２レンズ部を備えない場合よりも、短縮することができる。従って、より薄型の光学装置用モジュールを提供することができる。

本発明によれば、通気路が、覆部から露出した部分に、通気路を遮断する遮断部を備えるため、通気路からの水または異物の浸入を効果的に防止することができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下では、本発明の半導体装置が、半導体素子として固体撮像素子を備える固体撮像装置である場合について説明する。

〔実施の形態１〕
図１および図２は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置（半導体装置）１の概略構成を示す図であり、図１は固体撮像装置１の主面（一面）をその上部からみた平面図（上面図）、図２は、図１の固体撮像装置１のＡ−Ａ矢視断面図である。

固体撮像装置１は、固体撮像素子（半導体素子）２と、覆部４と、固体撮像素子２および覆部４を接着する接着部（第１接着部）５と、固体撮像素子２の信号処理を行う信号処理部８とを主要構成としている。

固体撮像素子２は、半導体回路が形成された半導体基板（例えばシリコン単結晶基板）が平面視矩形形状に形成されたものである。固体撮像素子２は、例えば、ＣＣＤ（charge-coupled device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（complementary metal-oxide semiconductor）イメージセンサ、ＶＭＩＳイメージセンサ（Threshold Voltage Modulation Image Sensor）である。固体撮像素子２には、複数の受光素子（画素）がマトリクス状に配置された有効画素領域３が形成されている。有効画素領域３は、固体撮像素子２の主面（表面）の中央部に、平面視矩形形状に形成されている。また、受光素子は、有効画素領域３に結像された被写体像（覆部４を透過した光）を電気信号に変換する。

覆部４は、透光性材料（例えばガラス）からなり、少なくとも有効画素領域３を覆うように、固体撮像素子２と対向して配置されている。なお、固体撮像素子２（有効画素領域３）と覆部４とは、互いに接触しない。また、覆部４のサイズは、固体撮像素子２よりも小さい。このように、覆部４は、固体撮像素子２の主面に対向して少なくとも有効画素領域３を覆うように配置されているため、有効画素領域３を外部から保護することが可能となる。すなわち、有効画素領域３を外部の湿気、ダスト（ゴミ、切り屑）等から保護することが可能となる。なお、覆部４の裏面（固体撮像素子２との対向面）には、赤外線反射層が形成されていてもよい。また、覆部４の表面には、ゴースト防止のための反射防止層が形成されていてもよい。

接着部５は、有効画素領域３および覆部４の間の光路を遮断しないように（撮像に支障のないように）、有効画素領域３の周囲に平面視矩形環状に形成されている。接着部５は、図２のように、有効画素領域３および覆部４の間に中空部（空間；第１中空部）９が形成されるように、固体撮像素子２と覆部４とを接着する。つまり、覆部４および接着部５は、固体撮像素子２を覆う覆体を構成する。接着部５には、後述のように、中空部９から外部に通じる通気路（第１通気路）７が形成されている。また、通気路７は、覆部４から露出した部分に、通気路７を遮断する遮断部１１（後述）が形成されている。

このように、接着部５は、覆部４および有効画素領域３の間の光路を遮断しない領域に形成されている。従って、光信号の受光効率を低減させることなく、接着部５および通気路７を形成することが可能となっている。

なお、接着部５は、例えば、紫外線硬化樹脂などの感光性接着剤を含むものであることが好ましい。これにより、フォトリソグラフィ技術を適用して高精度の形状を有し、高精度に位置合わせされた通気路７を有する接着部５を形成することができる。しかも、このようなパターン精度の高い接着部５を一度に多数形成することができる。

信号処理部８は、固体撮像素子２の信号処理を行う信号処理回路部である。具体的には、信号処理部８は、固体撮像素子２の動作を制御し、固体撮像素子２から出力された信号を適宜処理して必要な信号を生成する制御部（画像処理装置）として機能する。例えば、信号処理部８は、有効画素領域３の受光素子により変換された電気信号を増幅処理し、その電気信号をアナログ信号として出力する増幅回路部（アナログ信号回路部）、そのアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換処理回路部、固体撮像素子２の動作を制御するＤＳＰ（digital signal processor）、プログラムに従って各種演算処理を行うＣＰＵ，そのプログラムを格納するＲＯＭ，各処理過程のデータ等を格納するＲＡＭなどの電子部品を備えている。そして、これらの電子部品によって、固体撮像装置１全体が制御される。

本実施形態では、信号処理部８は、有効画素領域３に隣接して配置されており、信号処理部８が形成された領域に、接着部５は形成されていない。すなわち、接着部５は、信号処理部８を避けて形成されている。このため、信号処理部８は、接着部５からは露出している。

なお、固体撮像装置１では、接着部５（覆部４）と固体撮像素子２の主面の外周端（チップ端）との間には、固体撮像素子２と外部回路（不図示）とを接続するための端子としてボンディングパッド６が複数配置されている。ボンディングパッド６は、覆部４で覆われていない。このため、覆部４の平面寸法（サイズ）は固体撮像素子２の平面寸法（サイズ）より小さく形成されており、固体撮像素子２の小型化が図れるようになっている。

固体撮像装置１は、覆部４を通して外部からの光を内部に取り込み、固体撮像素子２の有効画素領域３に配置された受光素子によりイメージ画像を受光する。固体撮像装置１は、有効画素領域３および覆部４の間に中空部９が形成されているため、覆部４を透過した外部からの光は、そのまま有効画素領域３へ入射されることになり、光路途中での光損失を生じることがない。

ここで、前述のように、固体撮像装置１では、固体撮像素子２と透光性の覆部４との間に中空部９が形成されため、覆部４の内面に結露が生じる場合がある。そこで、固体撮像素子２と透光性の覆部４とを接着する接着部５に、結露発生の防止対策として、通気路７が形成されている。通気路７は、中空部９から外部に通じるように接着部５に形成されている。

特許文献２の固体撮像装置３００（図１４参照）にも、通気路３１１が形成されている。しかし、通気路３１１から水または水および異物の浸入を防止する効果が不十分である。

そこで、固体撮像装置１では、通気路７の覆部４から露出した部分に、通気路７を遮断する遮断部１１が形成されている。

ここで、通気路７について詳細に説明する。通気路７は、中空部９から固体撮像装置１の外部に通じており、覆部４の内部の結露を防止するものである。通気路７の形状は、特に限定されるものではなく、接着部５の形状に応じて任意に設定することができる。

本実施形態の固体撮像装置１では、通気路７は、中空部９に通じる第１開口端部７ａと、外部に通じる第２開口端部７ｂと、第１開口端部７ａおよび第２開口端部７ｂの間に設けられ、水を捕捉する捕捉部（第１捕捉部）７ｃとを有する構成となっている。このように、通気路７が有する第１開口端部７ａおよび第２開口端部７ｂは、それぞれ、接着部５の中空部９側及び外部側に設けられており、通気路７の第１開口端部７ａおよび第２開口端部７ｂの間に、通気路７内の水を捕捉する捕捉部７ｃが存在する。したがって、ダイシング工程以降の製造工程において外部から第２開口端部７ｂを介して水または水と共に異物が侵入したとしても、水および異物を捕捉部７ｃにて捕捉する（留める）ことが可能となる。

また、固体撮像装置１では、第２開口端部７ｂが、接着部５を貫通することなく、途中で遮断されている。これにより、第２開口端部７ｂが接着部５を貫通している場合よりも、水および異物の侵入の防止効果を高めることが可能となる。

このような通気路７に加え、通気路７の覆部４から露出した部分に、通気路７を遮断する遮断部１１が形成されている。言い換えれば、通気路７の外部側の開口端部は、接着部５の側面（端面）まで貫通していない。つまり、通気路７は、覆部４よりも外側に、通気路７を遮断される。従って、通気路７から中空部９への水および異物の浸入を、遮断部１１によって効果的に防止することができる。つまり、この遮断部１１は、通気路７に形成された堰として機能する。

図６は、図１における遮断部１１付近を拡大した斜視図である。図６のように、固体撮像装置１では、遮断部１１が、水および異物が最も浸入しやすい、接着部５の側面に形成されている。従って、通気路７から中空部９への水および異物の浸入を、より効果的に防止することができる。さらに、固体撮像装置１では、遮断部１１が、接着部５となっているため、接着部５の形成と同時に、遮断部１１を形成することができる。

遮断部１１は、接着部５の側面に形成されていることに限定されるものではない。図７は、別の遮断部１１の構成を示す斜視図である。図７のように、遮断部１１は、覆部４から露出した通気路７中に形成されていれば、特に限定されるものではない。

また、通気路７の深さも特に限定されるものではなく、図６のように通気路７の深さが接着部５の厚さよりも小さくてもよいし、図７のように通気路７の深さが接着部５の厚さと等しくてもよい。言い換えれば、通気路７の底部に、接着部５が存在してもよいし、存在しなくてもよい。ただし、図７の構成では、例えば、パターニングにより、接着部５と同時に通気路７も形成することができる。このため、通気路７の深さは、接着部５の厚さと等しいことが好ましい。

ところで、特許文献２の固体撮像装置３００（図１４参照）にも、通気路３１１が形成されている。しかし、中空部３０９への水および異物の浸入の防止効果を高めるために、通気路３１１の形状が複雑になる。しかも、本発明者等は、固体撮像素子で受光した光信号を電気信号に変換する際に、原因不明のノイズが発生し、そのノイズが原因となって、画面上に帯状に明暗の差が生じることを明らかにした。特許文献２では、固体撮像装置３００に発生するノイズ対策は、何もとられていない。

本発明者等は、特許文献２の固体撮像装置３００に発生するノイズの原因について鋭意に検討した。その結果、信号処理部が部分的に接着部に覆われていることが、ノイズの原因であることが判明した。すなわち、接着部が、信号処理部を覆う領域と覆わない領域とが存在するため、接着部の誘電率が信号処理部の処理に影響を及ぼし、画面上にノイズとなって表示されることが判明した。

そこで、本実施形態の固体撮像装置１では、接着部５が、信号処理部８を避けて形成されている。つまり、信号処理部８の全域にわたり、接着部５が形成されない。これにより、信号処理部８の信号処理に、接着部５が影響を及ぼさない。従って、信号処理部８に発生するノイズを低減することができる。それゆえ、接着部５の誘電率が信号処理部８に影響を与え、画面上にノイズとなって表示されるのを防止できる。

ここで、固体撮像装置１では、信号処理部８の中でも、アナログ信号回路部、特に受光素子により変換された電気信号を増幅処理する増幅回路部へのノイズの影響が大きい。従って、固体撮像装置１では、少なくともアナログ信号回路部、特に増幅回路部を避けて、接着部５を形成することが好ましい。このように、信号処理部８を回避して接着部５を形成すれば、ノイズが発生しやすいアナログ信号回路部および増幅回路部のノイズを低減することができる。なお、接着部５は、ノイズの影響が特に大きいアナログ信号回路部および増幅回路部を少なくとも回避するように形成すればよい。

また、固体撮像装置１では、第１開口端部７ａおよび第２開口端部７ｂが共に、捕捉部７ｃへ突出した突出壁７ｄを有している。したがって、突出壁７ｄの長さ分だけ第２開口端部７ｂの路長が延長し、ダイシング工程時において外部から第２開口端部７ｂを介して水がより浸入し難い構造となる。また、たとえ捕捉部７ｃへ水が浸入した場合でも、捕捉部７ｃに捕捉した水が捕捉部７ｃの内壁を伝達して第１開口端部７ａへ到達することを防止し、捕捉部７ｃから第１開口端部７ａを介して中空部９へ水が浸入し難くなる。

また、固体撮像装置１では、接着部５は平面視矩形環状であり、通気路７は接着部５の１辺に沿って形成されている。このように接着部５を矩形環状とすれば、接着部５のレイアウト設計を簡易に行うことができる。しかも、通気路７を接着部５の１辺５ａに沿って形成しているため、通気路７を形成する領域（または捕捉部）を容易に確保することができる。さらに、通気路７を接着部５の１辺５ａのみに沿って形成すれば、固体撮像装置１の小型化を図ることができる。

なお、図１の固体撮像装置１では、接着部５が、信号処理部８を回避して形成されている。しかし、接着部５が信号処理部８の全体を覆うように形成してもよい。図３は、接着部５が、信号処理部８の全域を覆った固体撮像装置１０の上面図である。固体撮像装置１０も、図１の固体撮像装置１と同様の効果が得られる。すなわち、固体撮像装置１０では、信号処理部８の全体（全域）が、接着部５に覆われる。これにより、信号処理部８に部分的に接着部５が影響することはない。すなわち、信号処理部８の信号処理の全てに接着部５が影響を及ぼす。従って、信号処理部８に発生するノイズを低減することができる。

また、接着部５は、図１のように信号処理部８を避けて形成するか、または、図３のように信号処理部８の全体を覆うように形成すれば、その形状は特に限定されるものではなく、例えば、特許文献２を参考にして、種々の形状に設定することができる。

ここで、固体撮像装置１０の製造方法の一例について説明する。図４は、固体撮像装置の製造方法を示す図である。固体撮像装置１０は、固体撮像素子２上に周知のフォトリソグラフィ技術を用いてパターン形成（パターニング）を行うことにより半導体ウエハ２０の各固体撮像素子２上に、通気路７の形状を有する接着部５を形成し、覆部４を接着することにより製造することができる。パターニングを行えば、半導体ウエハ２０の各固体撮像素子２に対し、同時に多数の接着部５および通気路７を形成できる。

具体的には、図４の上段は半導体ウエハ２０に形成された固体撮像素子２の主面（有効画素領域３を有する平面）において、有効画素領域３の周囲の適宜の領域に予め形成された覆部４が接着部５を介して接着された状況を示す図である。個々の覆部４は、固体撮像素子２の一面において有効画素領域３の周囲の領域に適宜位置合わせした後、接着部５に用いた接着剤の性質に応じて赤外線照射又は熱硬化等の適宜の方法を用いて接着される。

図４の下段は図４の上段のＢ−Ｂ線における断面図である。接着部５は、有効画素領域３及び覆部４の間に形成される中空部９の外周部を包囲する構成とすることにより、ダストの侵入付着及び引っかき傷等による有効画素領域３での不良の発生を防ぐことができる。また、接着部５に通気路７を設けることにより、使用環境下において中空部９へ浸入した湿気又は中空部９に発生した湿気を外部へ排出することができる。覆部４の接着（接着部５の形成）は、有効画素領域３以外の領域においてすることから、有効画素領域３への物理的ストレスを排除できる。

覆部４が接着された固体撮像素子２は、分割線２０ａにおいて適宜ダイシング（分割）され半導体ウエハ２０から分離されて、固体撮像装置１０が形成される。覆部４が接着された固体撮像素子２は、その接着に用いる接着部５にダイシング工程時に外部から中空部９への水の浸入を阻止する構造の通気路７を有するので、有効画素領域３に水と共に切り屑等の異物がダストとして付着することを防止でき、有効画素領域３の表面に傷が生じることを防止できる。

なお、固体撮像装置１０の説明は、一例であり、これに限定されるものではない。例えば、固体撮像装置１０は、接着部５の形状を除いて、特許文献２の製造方法と同様にして製造することができる。

本実施形態の固体撮像装置１は、例えば、光学装置用モジュールとして適用することができる。図５は、本発明の光学装置用モジュールの概略構成を示す断面図である。光学装置用モジュール３０は、例えばカメラモジュールであり、配線基板４０上に、前述した固体撮像装置１が載置されているとともに、レンズユニット５０が覆部４と対向するように接着部（第２接着部）５３を介して設けられている。また、固体撮像装置１とレンズユニット５０は、モールド樹脂６０によりモールドされている。接着部５３は、覆部４およびレンズユニット５０の間に中空部（空間；第２中空部）８９が形成されるように、覆部４とレンズユニット５０とを接着する。

配線基板４０は、プリント基板、セラミック基板等から構成される。レンズユニット５０は、外部からの光を固体撮像素子２に導くためのものであり、レンズ５１と、内部にレンズ５１を保持するレンズホルダ（筒体，光路画定器，またはレンズバレルとも言い換えられる）５２とが装着される。なお、配線基板４０上には、図示しないデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰという）等が載置される。また、固体撮像素子２と配線基板４０とは、ボンディングワイヤ４１により、互いに電気的に接続される。

光学装置用モジュール３０は、覆部４により有効画素領域を保護した固体撮像素子２が実装されている。このため、光学装置用モジュール３０の製造において、固体撮像素子２を実装した以降の工程では、固体撮像素子２の有効画素領域の表面にダストが付着することがないので、クリーン度の低い生産環境の下でも製造が可能となる。従って、歩留まりの向上、工程の簡略化及び低価格化が可能な光学装置用モジュール及びその製造方法を実現できる。

なお、光学装置用モジュール３０の構成は、図８および図９のような構成とすることも可能である。図８および図９は、図５とは異なる光学装置用モジュール７０・９０をそれぞれ示す断面図である。光学装置用モジュール７０・９０は、図５におけるレンズホルダ５２を有さない構成である。具体的には、図５の光学装置用モジュール３０では、レンズ５１とレンズ５１を保持するレンズホルダ５２とから、レンズユニット５０が構成されていた。これに対し、図７の光学装置用モジュール７０では、透光性基板８１と透光性基板８１上に形成された第１レンズ部８２とからレンズユニットが構成される。また、図８の光学装置用モジュール９０では、透光性基板８１と、透光性基板上に形成された第１レンズ部８２と、覆部４上に形成された凸状の第２レンズ部８３とからレンズユニットが構成される。なお、光学装置用モジュール７０・９０は、いずれも透光性基板８１の裏面は、凹形状（凹部）となっている。光学装置用モジュール７０では、透光性基板８１表面の凸状の第１レンズ部８２および裏面の凹部によりレンズ機能を発揮する。一方、光学装置用モジュール９０では、透光性基板８１表面の凸状の第１レンズ部８２、裏面の凹部、および覆部４上の凸状の第２レンズ部８３によりレンズ機能を発揮する。

なお、第１レンズ部８２および第２レンズ部８３は、成型による形状の制御が容易となる樹脂から構成することが好ましい。また、透光性基板８１には、ゴースト防止のための反射防止層が形成されていてもよい。

このように、図８の光学装置用モジュール７０では、レンズユニットが、透光性基板８１と、透光性基板８１上に形成された第１レンズ部８２とを備えるため、透光性基板８１上への第１レンズ部８２の形成を、ウエハプロセスにより形成することができる。このため、固体撮像素子２の有効画素領域（受光面）３と第１レンズ部８２との光学距離を、容易かつ高精度に設定することができるとともに、大量生産も可能となる。また、光学装置用モジュール８０では、覆部４に第２レンズ部８３が形成されないため、覆部４表面が平面となる。覆部４表面が平面であれば、覆部４を固体撮像素子２に適切に位置合わせさえしておけば、覆部４と第１レンズ部８２との光軸調整が不要となる。

一方、図９の光学装置用モジュール９０では、図８の光学装置用モジュール７０の構成に加え、レンズユニットが、覆部４上に形成された第２レンズ部８３を備えている。そして、第１レンズ部８２および第２レンズ部８３および透光性基板８１の裏面の凹部により、レンズ機能を発揮する。これにより、固体撮像素子２の有効画素領域（受光面）３と第１レンズ部８２との光学距離を、図８の光学装置用モジュール７０よりも、短縮することができる。従って、光学装置用モジュール９０より薄型化が可能となる。さらに、覆部４と第２レンズ部８３とを一体的に形成できるため、覆部４を固体撮像素子２に適切に位置合わせさえするときに、覆部４と第２レンズ部８３との光軸調整も同時に行うことができる。

ここで、図８および図９の光学装置用モジュール７０・９０では、接着部５３は、覆部４および透光性基板８１の間に中空部（空間；第２中空部）８９が形成されるように、覆部４と透光性基板８１とを接着する。このため、覆部４と透光性基板８１との間にも、結露が生じる可能性がある。

そこで、図８および図９の光学装置用モジュール７０・９０では、接着部５３に、中空部８９に、中空部８９から外部に通じる通気路８７が形成されている。つまり、接着部５３は、覆部４と透光性基板８１とを接着する役割と、中空部８９に通気路８７を形成する役割とを果たす。このように、中空部８９から外部に通じる通気路８７を形成すれば、中空部８９内への結露の発生を防止することができる。従って、通気路８７から中空部８９への水および異物の浸入を効果的に防止することができる。

図１０は、図８の光学装置用モジュール７０における、接着部５３および通気路８７の構成を示す図であり、図１１は、図１０の構成におけるＥ−Ｅ矢視断面図である。なお、図１０の上段は、透光性基板８１の裏面を示す図である。

図１０〜図１１のように、光学装置用モジュール７０では、通気路８７は、中空部８９に通じる第３開口端部８７ａと、外部に通じる第４開口端部８７ｂと、第３開口端部８７ａおよび第４開口端部７ｂの間に設けられ、水を捕捉する捕捉部（第２捕捉部）８７ｃとを有する構成となっている。このように、通気路８７が有する第３開口端部８７ａおよび第４開口端部８７ｂは、それぞれ、接着部５３の中空部８９側及び外部側に設けられており、通気路８７の第３開口端部８７ａおよび第４開口端部８７ｂの間に、通気路７内の水を捕捉する捕捉部８７ｃが存在する。したがって、ダイシング工程以降の製造工程において外部から第４開口端部７ｂを介して水または水と共に異物が侵入したとしても、水および異物を捕捉部８７ｃにて捕捉する（留める）ことが可能となる。

なお、第２捕捉部８７ｃは第３開口端部８７ａの形状より大きい形状であることが好ましい。これにより、第２捕捉部８７ｃに捕捉した水および異物が第３開口端部８７ａを介して中空部８９へ侵入することを防止することができる。従って、覆部４の表面における異物の付着および傷の発生を防止することができる。

なお、図１０の通気路８７および第２捕捉部８７ｃの形状は、一例であって、各々の形状は特に限定されるものではない。また、覆部４上に第２レンズ部８３が形成された図９の光学装置用モジュール９０にも、同様に通気路８７を形成することができる。

また、光学装置用モジュール７０は、例えば、以下のようにして製造することができる。ここでは、１枚の平板をダイシングして、複数の透光性基板８１を形成する例について説明する。まず、ガラスまたはプラスチック等の透光性を有する平板上（表面）に、樹脂等の材料を用いて成型手段によって等間隔に複数の凸状の第１レンズ部８２を形成する。一方、平板の裏面に、成型手段によって凹部を形成する。これにより、複数の透光性基板８１に第１レンズ部８１が形成された平板となる。なお、第１レンズ部８１および凹部の形状は、必要な光学特性に応じて設定すればよく、球面であっても非球面であってもよい。

次に、この平板の裏面に、図１０のような通気路８７を有するように、紫外線硬化型の樹脂からなる接着部５３をパターニングにより形成する。そして必要な光学特性に応じて、図４のような半導体ウエハ２０上に形成された覆部４上に、平板を接着部５３により接着する。この接着は、第１レンズ部８２と固体撮像素子２との光軸を調整するとともに、覆部４と平板とを高精度に位置決めされた状態で行う。

次に、平板をダイシングにより個々の透光性基板８１に分断することにより、半導体ウエハ２０上の各固体撮像素子２に対応する透光性基板８１が形成される。これにより、半導体ウエハ２０をダイシングすれば、光学装置用モジュール７０が形成される。このように、１枚の平板から複数の透光性基板８１を形成すれば、透光性基板８１の形成を簡略化できる。

なお、図４では、半導体ウエハ２０の各固体撮像素子２に覆部４が接着されている。しかし、覆部４を固体撮像素子２上に接着する前に、覆部４に透光性基板８１を接着した後、覆部４を半導体ウエハ２０に接着してもよい。

光学装置用モジュール７０では、接着部５３に通気路８７が形成されているため、ダイシング工程時、通気路８７に水が浸入した場合でも、捕捉部８７ｃにて水を捕捉することができる。このため、ダイシング工程時に通気路８７に浸入した水は、中空部８９（光路上）まで浸入するのを阻止することができる。従って、光路上に侵入した水または異物による画像不良を防止することができる。

なお、本実施形態では半導体素子の一例として固体撮像素子を、半導体装置の一例として固体撮像装置を用いたが、固体撮像装置の代わりに、半導体素子として半導体レーザ素子を用い、電気入力を光に変換する半導体レーザ装置を半導体装置として適用してもよい。また透光性の覆部４の代わりに透光性を有さない材料からなる覆部を用いてもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合せて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の半導体装置は、例えば、カメラまたはビデオレコーダカメラ等の光学装置に搭載する固体撮像装置として好適に利用することができる。

本発明の固体撮像装置の概略構成を示す平面図である。 図１の固体撮像装置のＡ−Ａ矢視断面図である。 本発明の別の固体撮像装置の概略構成を示す平面図である。 図３の固体撮像装置の製造方法を示す平面図である。 本発明の光学装置用モジュールの概略構成を示す断面図である。 本発明の固体撮像装置における通気路に形成された遮断部を示す斜視図である。 本発明の固体撮像装置における遮断部の別の形態を示す斜視図である。 本発明の別の光学装置用モジュールの概略構成を示す断面図である。 本発明のさらに別の光学装置用モジュールの概略構成を示す断面図である。 図８の光学装置用モジュールにおける接着部および通気路の構成を示す図である。 図１０の構成におけるＥ−Ｅ矢視断面図である。 従来の固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。 特許文献１の固体撮像装置の断面図である。 特許文献２の固体撮像装置の部分構成を示す平面図である。 図１４の固体撮像装置のＣ−Ｃ矢視断面図である。

符号の説明

１ 固体撮像装置（半導体装置）
２ 固体撮像素子
３ 有効画素領域
４ 覆部
５ 接着部（第１接着部）
５ａ 接着部５の一の辺
７ 通気路（第１通気路）
７ａ 第１開口端部
７ｂ 第２開口端部
７ｃ 捕捉部（第１捕捉部）
８ 信号処理部（アナログ信号回路部，増幅回路部）
９ 中空部（第１中空部）
１０ 固体撮像装置（半導体装置）
１１ 遮断部
２０ 半導体ウエハ
３０，７０，９０ 光学装置用モジュール
４０ 配線基板
５０ レンズユニット
５１ レンズ
５２ レンズホルダ
５３ 接着部（第２接着部）
６０ モールド樹脂
８１ 透光性基板
８２ 第１レンズ部
８３ 第２レンズ部
８７ 通気路（第２通気路）
８７ａ 第３開口端部
８７ｂ 第４開口端部
８７ｃ 捕捉部（第２捕捉部）
８９ 中空部（第２中空部）

Claims (15)

1. 半導体素子、半導体素子を覆う覆部、および半導体素子と覆部とを接着する第１接着部を備え、
   半導体素子と覆部との間に第１中空部が形成されており、
   第１接着部に第１中空部から外部に通じる第１通気路が形成された半導体装置であって、
   第１通気路は、覆部から露出した部分に、堰が形成されていることを特徴とする半導体装置。
2. 上記堰は、第１接着部側面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 上記堰は、第１接着部の一部であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 上記半導体素子の信号処理を行う信号処理部を備え、
   上記第１接着部が、信号処理部の全体を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
5. 上記半導体素子の信号処理を行う信号処理部を備え、
   上記第１接着部が、信号処理部を避けて形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
6. 上記信号処理部が、アナログ信号回路部であることを特徴とする請求項４または５に記載の半導体装置。
7. 上記覆部は、透光性を有しており、
   上記半導体素子は、上記覆部を透過した光を電気信号に変換する受光素子が複数配列された有効画素領域を有する固体撮像素子であり、
   上記第１接着部は、有効画素領域を避けて形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の半導体装置。
8. 上記信号処理部が、上記受光素子により変換された電気信号を増幅処理する増幅回路部であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
9. 上記第１通気路は、
   上記第１中空部に通じる第１開口端部と、
   外部に通じる第２開口端部と、
   第１開口端部および第２開口端部の間に設けられ、水を捕捉する第１捕捉部とを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置。
10. 上記第１接着部は、矩形環状であり、
    上記第１通気路は、上記第１接着部の少なくとも１辺に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体装置。
11. 請求項７に記載の半導体装置と、上記半導体素子に外部光を導くレンズユニットとを備えることを特徴とする光学装置用モジュール。
12. 半導体装置の覆部における第１接着部の形成面の逆面に、レンズユニットを接着する第２接着部を備え、
    覆部とレンズユニットとの間に第２中空部が形成されており、
    第２接着部に、第２中空部から外部に通じる第２通気路が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の光学装置用モジュール。
13. 上記第２通気路は、
    上記第２中空部に通じる第３開口端部と、
    外部に通じる第４開口端部と、
    第３開口端部および第４開口端部の間に設けられ、水を捕捉する第２捕捉部とを有することを特徴とする請求項１２に記載の光学装置用モジュール。
14. レンズユニットは、透光性基板と、透光性基板上に形成された第１レンズ部とを備えることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の光学装置用モジュール。
15. レンズユニットは、さらに覆部上に形成された第２レンズ部を備えることを特徴とする請求項１４に記載の光学装置用モジュール。

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