專利名稱：半導(dǎo)體圖像傳感器模塊及制備方法、相機(jī)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體圖像傳感器模塊及制備方法、相機(jī)及其制備方法，在該半導(dǎo)體圖像傳感器模塊中安裝了半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和視頻信號(hào)處理芯片。
背景技術(shù)：
在比如數(shù)字靜態(tài)相機(jī)或數(shù)字視頻相機(jī)的成像設(shè)備中，使用了比如CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器的半導(dǎo)體圖像傳感器。在布線襯底上安裝了多個(gè)比如圖像信號(hào)處理芯片的部件，用于處理從成像設(shè)備的圖像拾取元件所輸出的圖像信號(hào)，圖像拾取透鏡安裝在布線襯底上。
在圖1示出了一種技術(shù)用于形成在圖像拾取元件和信號(hào)處理芯片之間的散熱器(參見專利文檔1)，以作為相關(guān)技術(shù)。
圖1所示的芯片安裝結(jié)構(gòu)包括CCD圖像傳感器110、薄板狀散熱器112、信號(hào)處理芯片116，其中，CCD圖像傳感器110是半導(dǎo)體圖像傳感器芯片，散熱器112作為散熱裝置，信號(hào)處理芯片116是用于處理來自CCD圖像傳感器的圖像信號(hào)的半導(dǎo)體集成電路IC。而且，在上述芯片安裝結(jié)構(gòu)中，散熱器112由比如鋁的具有高導(dǎo)熱性的材料形成，并且設(shè)置在CCD圖像傳感器110和圖像信號(hào)處理芯片116之間。
而且，也已經(jīng)公開了一種視覺芯片，其中通過倒裝芯片鍵合方法，A/D轉(zhuǎn)換器線路7和作為半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的光接收單元3由倒裝芯片鍵合凸點(diǎn)電極連接來形成模塊(參見專利文檔2)。
專利文檔1日本專利公開No.2003-33254。
專利文檔2日本專利公開No.2003-23573。
采用專利文檔1的芯片安裝結(jié)構(gòu)，由于半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的CCD圖像傳感器110和作為用于處理圖像信號(hào)的IC的信號(hào)處理芯片116相電連接，其中半導(dǎo)體圖像傳感器芯片通過比如引線框架的CCD圖像傳感器的接觸端子111連接到圖像信號(hào)處理IC，所以需要考慮接觸端子的電阻和電容，這些會(huì)導(dǎo)致對(duì)高速圖像處理的干擾。而且，由于分別包含于封裝中，所以半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和圖像信號(hào)處理IC作為半導(dǎo)體傳感器模塊在尺寸上變大。依靠封裝系統(tǒng)(System in Package，SIP)通過使用凸點(diǎn)電極直接連接半導(dǎo)體芯片的技術(shù)引起了人們的注意。
但是，通過上述未改進(jìn)的SIP技術(shù)和倒裝芯片技術(shù)，難于組合半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和圖像信號(hào)處理芯片，其中光接收表面和電極焊盤設(shè)置在同一表面上。此外，由于圖像信號(hào)處理芯片散熱，該熱量傳輸?shù)桨雽?dǎo)體圖像傳感器芯片的熱量而導(dǎo)致了暗電流和白噪聲，所以難于將彼此相近的芯片呈混合狀態(tài)安裝。而且，圖像信號(hào)處理芯片沒有封裝，需要對(duì)光進(jìn)行屏蔽，但是由于前照射型半導(dǎo)體圖像傳感器的布線層的電極焊盤和接收表面形成在相同表面上，所以當(dāng)將半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和圖像信號(hào)處理芯片層疊而彼此連接時(shí)，難于將對(duì)圖像信號(hào)處理芯片屏蔽光。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述要點(diǎn)，本發(fā)明提供了半導(dǎo)體圖像傳感器模塊和用于制備該半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的方法，以及相機(jī)和用于制備該相機(jī)的方法，其中，將半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和圖像信號(hào)處理芯片連接而具有最小的寄生電阻和電容，并且同時(shí)獲得了有效的散熱和光屏蔽。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊至少包括半導(dǎo)體圖像傳感器芯片，具有形成在半導(dǎo)體襯底第一主表面上的晶體管形成區(qū)域，并具有形成在與第一主表面?zhèn)认鄬?duì)一側(cè)上的含有光入射表面的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；以及圖像信號(hào)處理芯片，在圖像信號(hào)處理芯片中處理在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片中形成的圖像信號(hào)；其中，多個(gè)凸點(diǎn)電極形成在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的第一主表面上，多個(gè)凸點(diǎn)電極形成在圖像信號(hào)處理芯片上，半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和圖像信號(hào)處理芯片通過散熱裝置而層疊形成，并且半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極是電連接的。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的上述實(shí)施例，可以使用上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊尺寸最小化的高速信號(hào)處理，由圖像信號(hào)處理芯片所產(chǎn)生的熱可以通過使用散熱裝置消散，并且可以減少對(duì)半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的熱傳導(dǎo)。
優(yōu)選的是，散熱裝置由導(dǎo)熱材料形成，且具有形成于對(duì)應(yīng)于其中的多個(gè)凸點(diǎn)電極的位置的開口，在開口中，形成導(dǎo)電電極來用絕緣材料圍繞；且半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極通過所述導(dǎo)電電極而電連接。
采用上述結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行模塊尺寸最小化的高速信號(hào)處理，由圖像信號(hào)處理芯片所產(chǎn)生的熱可以通過使用散熱裝置消散，并且可以減少對(duì)半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的熱傳導(dǎo)。
優(yōu)選的是，上述散熱裝置由絕熱材料形成，且具有形成于對(duì)應(yīng)于散熱裝置的多個(gè)凸點(diǎn)電極的位置的開口，在開口中形成導(dǎo)電電極，且半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極通過導(dǎo)電電極而電連接。
采用上述結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行模塊尺寸最小化的高速信號(hào)處理，由圖像信號(hào)處理芯片所產(chǎn)生的熱可以通過使用散熱裝置消散，并且可以減少對(duì)半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的熱傳導(dǎo)。
此外，優(yōu)選的是，散熱裝置由絕熱材料和導(dǎo)熱材料的雙層結(jié)構(gòu)形成，在其中形成了導(dǎo)電電極的開口形成于對(duì)應(yīng)于多個(gè)凸點(diǎn)電極的位置，以及散熱裝置的絕熱材料一側(cè)與半導(dǎo)體圖像傳感器芯片接觸，而導(dǎo)熱材料與圖像信號(hào)處理芯片接觸，以通過導(dǎo)電電極將半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極電連接。
采用上述結(jié)構(gòu)，通過以上結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行模塊尺寸最小化的高速信號(hào)處理，由圖像信號(hào)處理芯片所產(chǎn)生的熱可以通過使用散熱裝置消散，并且可以減少對(duì)半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的熱傳導(dǎo)。
優(yōu)選的是，半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)依靠連接中間構(gòu)件而電連接，連接中間構(gòu)件在其兩個(gè)表面上形成了凸點(diǎn)電極，而且形成散熱裝置來由連接中間構(gòu)件圍繞。
采用上述結(jié)構(gòu)，由于芯片可以通過連接中間構(gòu)件的導(dǎo)電電極彼此連接，所以由圖像信號(hào)處理芯片所產(chǎn)生的熱可以通過使用散熱裝置消散，并且可以減少對(duì)半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的熱傳導(dǎo)。
優(yōu)選的是，散熱裝置也作為用于圖像信號(hào)處理芯片的光屏蔽板。
采用上述結(jié)構(gòu)，由于半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和圖像信號(hào)處理芯片設(shè)置在它們之間的散熱裝置的兩側(cè)上，即使當(dāng)半導(dǎo)體圖像傳感器芯片接收光時(shí)，圖像處理芯片本身也能夠被屏蔽光。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的實(shí)施例，由于采用上述結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行模塊尺寸最小化的高速信號(hào)處理，由圖像信號(hào)處理芯片所產(chǎn)生的熱可以通過散熱裝置消散，可以防止對(duì)半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的暗電流和白噪聲發(fā)生。由于半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和圖像信號(hào)處理芯片通過凸點(diǎn)電極直接連接，所以在將芯片連接時(shí)可以最小化寄生電阻和寄生電容。此外，在后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的光接收側(cè)設(shè)置圖像信號(hào)處理芯片，并且散熱裝置設(shè)置在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和圖像信號(hào)處理芯片之間，可以屏蔽光。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的方法包括如下步驟在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的第一主表面上形成多個(gè)凸點(diǎn)電極，其中，晶體管形成區(qū)域形成在半導(dǎo)體襯底的第一主表面上，具有光入射表面的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域形成在與第一主表面相對(duì)一側(cè)上的第二主表面上；在圖像信號(hào)處理芯片上形成多個(gè)凸點(diǎn)電極，圖像信號(hào)處理芯片用于處理在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片內(nèi)形成的圖像信號(hào)；通過散熱裝置層疊半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和圖像信號(hào)處理芯片；以及將半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極連接到在圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相機(jī)包括半導(dǎo)體圖像傳感器模塊，其至少包括半導(dǎo)體圖像傳感器芯片，具有在半導(dǎo)體襯底第一主表面上形成的晶體管形成區(qū)域，并具有形成在與第一主表面?zhèn)认鄬?duì)一側(cè)上的含有光入射表面的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；以及圖像信號(hào)處理芯片，在其中對(duì)在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片中形成的圖像信號(hào)進(jìn)行處理；其中，多個(gè)凸點(diǎn)電極形成在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的第一主表面上，多個(gè)凸點(diǎn)電極形成在圖像信號(hào)處理芯片上，半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和圖像信號(hào)處理芯片通過散熱裝置而層疊形成，并且半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極是電連接的。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備相機(jī)的方法包括如下步驟在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的第一主表面上形成多個(gè)凸點(diǎn)電極，其中，晶體管形成區(qū)域形成在半導(dǎo)體襯底的第一主表面上，具有光入射表面的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域形成在與第一主表面相對(duì)一側(cè)上的第二主表面上；在圖像信號(hào)處理芯片上形成多個(gè)凸點(diǎn)電極，圖像信號(hào)處理芯片用于處理在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片內(nèi)形成的圖像信號(hào)；通過散熱裝置層疊半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和圖像信號(hào)處理芯片；將半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極連接到在圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極；在半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的第二主表面上形成透鏡。


圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的安裝結(jié)構(gòu)的示意性結(jié)構(gòu)；圖2是示出了后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器的實(shí)施例的示意性結(jié)構(gòu)圖；圖3A到圖3C是示出了本發(fā)明的后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的示意性結(jié)構(gòu)圖，其中圖3A是分解透視圖，圖3B是組裝后的透視圖，和圖3C是組裝后的側(cè)視圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的示意性結(jié)構(gòu)視圖；圖5是示出了(第一)散熱器實(shí)例的橫截面示意圖；圖6是示出了(第二)散熱器實(shí)例的橫截面示意圖；圖7是示出了(第三)散熱器實(shí)例的橫截面示意圖；圖8A到圖8C是根據(jù)本發(fā)明的后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的另一個(gè)實(shí)施例的示意性結(jié)構(gòu)圖，其中圖8A是分解透視圖，圖8B是組裝之后的透視圖，和圖8C是組裝之后的側(cè)視圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
首先，將說明根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊所用的后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊所用的后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器的實(shí)施例的示意性結(jié)構(gòu)圖，并且具體地示出了作為光傳感器的光接收部分附近的相關(guān)部分。
如圖2所示，后照射型CMOS固態(tài)成像設(shè)備(稱為半導(dǎo)體圖像傳感器)51包括光電二極管53，作為形成在例如n型硅襯底61中的光接收部分；轉(zhuǎn)移晶體管54，形成在與p型像素分隔區(qū)域62相鄰的p型阱區(qū)63的襯底前表面?zhèn)壬?；多個(gè)MOS晶體管55，比如其它晶體管(重置晶體管、尋址晶體管、放大晶體管)等；而且還包括通過層間絕緣膜72形成在多個(gè)MOS晶體管上的多層布線層73。光電二極管53由n型半導(dǎo)體區(qū)域(襯底)61、高雜質(zhì)密度的n型電荷累積區(qū)域61B、成為累積層的p+半導(dǎo)體區(qū)域64和68形成。在轉(zhuǎn)移晶體管54的柵極下形成了溝道區(qū)域65。而且，雖然在圖中沒有示出，但是濾色器、芯片上透鏡等形成在該襯底的后表面上。后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器51具有大的光接收面積，因?yàn)楣釲是從沒有設(shè)置布線層73的后表面70接收的。此外，由于布線層73設(shè)置在典型的前表面?zhèn)?，所以可以防止發(fā)生在從典型的前表面?zhèn)冉邮展鈺r(shí)所導(dǎo)致的光暈映(vignetting)，而且此外取得接收信號(hào)之處的凸點(diǎn)電極(未示出)設(shè)置在與布線層73相同的表面上。這里，各個(gè)n+區(qū)域57、58、59變成為源極-漏極區(qū)域，并且各個(gè)電極66、67變成各個(gè)MOS晶體管54、55的柵極區(qū)域。
下面，將說明本發(fā)明使用上述后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的實(shí)施例。
圖3A到圖3C是示出了本發(fā)明的后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖3A是分解透視圖，圖3B是組裝后的透視圖，圖3C是組裝后的側(cè)視圖。
本發(fā)明的后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器模塊1包括半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2，對(duì)其提供帶有設(shè)置在上述布線層側(cè)上的多個(gè)凸點(diǎn)電極15a的后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器51的后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器；圖像信號(hào)處理芯片3，對(duì)其提供有用于處理來自半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2的圖像信號(hào)的圖像信號(hào)處理裝置，并提供有設(shè)置在其表面上的多個(gè)凸點(diǎn)電極15b；其中，半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2和圖像信號(hào)處理芯片3同設(shè)置在其間的散熱器4相層疊。散熱器4在對(duì)應(yīng)于凸點(diǎn)電極15a、15b的位置具有通孔，并且在通孔12中形成有導(dǎo)電電極13，芯片2和3的凸點(diǎn)電極15a、15b通過散熱器4的導(dǎo)電電極13相連接。此外，將層疊半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2、散熱器4和圖像信號(hào)處理芯片3結(jié)合的表面，即，除凸點(diǎn)電極15a、15b之外的那些相結(jié)合的表面通過粘結(jié)劑16機(jī)械結(jié)合(參見圖4)。
由于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器模塊1具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2和圖像信號(hào)處理芯片3通過散熱器4電連接，從圖像信號(hào)處理芯片3產(chǎn)生的熱可以被消散并因此通過散熱器4減少，并且防止對(duì)半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2熱傳導(dǎo)。于是，減少了半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的暗電流和白噪聲。由于散熱器4設(shè)置在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2和圖像信號(hào)處理芯片3之間，即使在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2接收光時(shí)，散熱器4也可以對(duì)圖像信號(hào)處理芯片3屏蔽光。
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的橫截面視圖。即，圖4是其中存儲(chǔ)器芯片隨同圖3的芯片2、3和散熱器4安裝的相關(guān)部分的示意性橫截面視圖。根據(jù)該實(shí)施例的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊11包括后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2通過凸點(diǎn)電極15a設(shè)置在散熱器4的一個(gè)表面上，而此外，圖像信號(hào)處理芯片3和存儲(chǔ)器芯片7通過各自的凸點(diǎn)電極15b、15c設(shè)置在散熱器4的另一個(gè)表面上。芯片2、3、7的各自的凸點(diǎn)電極15a、15b、15c電連接到形成在散熱器4的通孔12中的導(dǎo)電電極13，而且還通過粘結(jié)劑16被強(qiáng)力地機(jī)械結(jié)合。
圖像信號(hào)處理芯片3具有信號(hào)處理部分18、布線層19和連接到其上的凸點(diǎn)電極15b。信號(hào)處理部分18進(jìn)行從半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2輸出的信號(hào)的操作處理。存儲(chǔ)器芯片7具有存儲(chǔ)器部分28、布線層29以及連接到其上的凸點(diǎn)電極15c。例如，非易失性存儲(chǔ)器、DRAM等可用作存儲(chǔ)器芯片7。例如，存儲(chǔ)器芯片通常用于圖像信號(hào)的壓縮/解壓縮，其順序是從圖像傳感器→圖像信號(hào)處理芯片→存儲(chǔ)器→待輸出的圖像信號(hào)處理芯片。而且，當(dāng)進(jìn)行解壓縮時(shí)，在移動(dòng)圖像的矢量檢測(cè)(運(yùn)動(dòng)檢測(cè))的情形中，圖像處理順序是從圖像傳感器→圖像信號(hào)處理芯片→存儲(chǔ)器→決定待跳過的信息的圖像信號(hào)處理芯片(僅僅將移動(dòng)的圖像信號(hào)化，而對(duì)于背景信息，使用早先輸出的圖像)。另外，還存在存儲(chǔ)器用于噪聲校正的情形，其中，將噪聲存儲(chǔ)來內(nèi)插或刪除。其順序是從圖像傳感器→圖像信號(hào)處理芯片→存儲(chǔ)器→待輸出的圖像信號(hào)處理芯片(在圖像傳感器中的圖像信號(hào)的內(nèi)插/刪除)。
半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2可以由如下的制成后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器51，后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器51包括多個(gè)像素，在圖2所示的半導(dǎo)體襯底上形成為矩陣，每個(gè)像素由光電二極管53和多個(gè)MOS晶體管制成；和多層布線層73，通過層間絕緣膜72形成于襯底的前表面?zhèn)壬?；以及加?qiáng)支撐襯底74，比如硅襯底等，例如結(jié)合至布線層73。在該情形中，將凸點(diǎn)電極15a連接到穿透支撐襯底74的導(dǎo)電層，并且形成在支撐襯底74上。
在后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器51中，光電二極管53接收從后表面70側(cè)進(jìn)入的光，并且對(duì)其進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的電荷作為信號(hào)通過前表面上的布線層73輸出到凸點(diǎn)電極15a。來自半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2的信號(hào)作為信號(hào)通過在散熱器4中形成并連接到凸點(diǎn)電極15a的導(dǎo)電電極13輸入到圖像信號(hào)處理芯片3中。
而且，在存儲(chǔ)器芯片7中，信號(hào)通過存儲(chǔ)器芯片7的凸點(diǎn)電極15c和導(dǎo)電電極13輸入和輸出。
由于根據(jù)該實(shí)施例的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊11具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2、圖像信號(hào)處理芯片3和存儲(chǔ)器芯片7通過散熱器4電連接，所以從圖像信號(hào)處理芯片3產(chǎn)生的熱可以由散熱器4消散和減少，可以防止對(duì)半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2熱傳導(dǎo)。于是，減少了半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的暗電流和白噪聲。由于散熱器4設(shè)置在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2和圖像信號(hào)處理芯片3之間，即使在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2接收光時(shí)，圖像處理芯片3和存儲(chǔ)器芯片7也可以被屏蔽光。
圖5至圖7是示出了上述散熱裝置的各個(gè)實(shí)例的橫截面視圖。
如圖5所示的散熱器4是一種散熱裝置，其是使用比如鋁板和銅板的金屬導(dǎo)熱材料4a作為材料的實(shí)例。在該情形中，通孔12形成在導(dǎo)電材料4a中，并且由比如玻璃等的絕緣材料14圍繞的導(dǎo)電電極13形成在通孔12中。
如圖6所示的散熱器4是一種散熱裝置，其是使用比如陶瓷襯底的絕緣材料4b作為材料的實(shí)例。在該情形中，通孔12形成在絕緣材料4b中，導(dǎo)電電極13形成在這些通孔中。
此外，如圖7所示的散熱器4是一種散熱裝置，其由層疊板6制成，層疊板6中包括散熱器4和絕熱板5。在層疊板6中，散熱器4形成來與圖像信號(hào)處理芯片3側(cè)接觸，且絕熱板5側(cè)設(shè)置來與半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2側(cè)接觸。關(guān)于層疊板6的材料，作為用于散熱器4的材料，例如可以使用比如陶瓷等的絕緣材料，并且在絕緣材料的情形，導(dǎo)電電極形成在通孔12中。作為用于散熱器4的材料，當(dāng)使用例如Al和銅的導(dǎo)電材料時(shí)，形成通孔12，并且通孔12的內(nèi)壁由比如玻璃等的絕緣材料圍繞，由此形成在通孔12中的導(dǎo)電電極。作為用于絕熱板5的材料，例如可以使用樹脂等。
當(dāng)使用層疊板6時(shí)，盡管由圖像信號(hào)處理芯片3產(chǎn)生的熱最有效地由散熱器4消散，但是傳輸?shù)桨雽?dǎo)體圖像傳感器芯片2的熱可以由絕熱板5阻止。
圖8A到圖8C是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的另一個(gè)實(shí)施例的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖8A是分解透視圖，圖8B是組裝之后的透視圖，圖8C是組裝之后的側(cè)視圖。
根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊2包括半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2和圖像信號(hào)處理芯片3，以及設(shè)置在這些芯片之間用于電連接芯片2和3的散熱器4和圍繞散熱器4的連接中間構(gòu)件8。具體而言，散熱器4不具有與半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2和圖像信號(hào)處理芯片3的各個(gè)凸點(diǎn)電極15a、15b的電接觸，并且各個(gè)凸點(diǎn)電極15a、15b和連接中間構(gòu)件8的導(dǎo)電電極23電連接。連接中間構(gòu)件8形成為U形，并且具有將后照射型半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2的凸點(diǎn)電極15a電連接到圖像信號(hào)處理芯片3的凸點(diǎn)電極15b。散熱器4插入到U形連接中間構(gòu)件8中，并且結(jié)合散熱器4來將半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2從圖像信號(hào)處理芯片3電絕緣。
為了電連接芯片2、3的凸點(diǎn)電極15a、15b，可以制備U形連接中間構(gòu)件8來使得在絕緣板中形成通孔22，并且在通孔22中形成導(dǎo)電電極23。除此之外，例如，所謂的硅內(nèi)插入件可以用于連接中間構(gòu)件8。
對(duì)于散熱器4，例如，可以使用早先所說明的鋁和銅，或者作為絕緣材料的陶瓷等。此外，可以使用層疊板6，其中層疊上述散熱器和絕熱板。散熱器4尤其可以消散從圖像信號(hào)處理芯片3產(chǎn)生的熱量。該實(shí)施例示出了這樣的實(shí)例，其中對(duì)于散熱器4，可以不使用通孔。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)視圖。根據(jù)該實(shí)施例的相機(jī)是能夠拾取移動(dòng)圖像的視頻相機(jī)。
根據(jù)該實(shí)施例的相機(jī)包括半導(dǎo)體圖像傳感器模塊11、光學(xué)系統(tǒng)210、快門裝置211、驅(qū)動(dòng)電路212和信號(hào)處理電路213。
當(dāng)接收到來自物體的圖像光時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)210在半導(dǎo)體圖像傳感器模塊11的成像表面上聚焦圖像。這樣，在半導(dǎo)體圖像傳感器模塊11中累積了相關(guān)信號(hào)電荷持續(xù)一段特定時(shí)間。
快門裝置211控制了半導(dǎo)體圖像傳感器模塊11上的光照射和屏蔽時(shí)段。
驅(qū)動(dòng)電路212提供用于控制半導(dǎo)體圖像傳感器模塊11的轉(zhuǎn)移操作和快門裝置211的快門操作的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。通過提供自驅(qū)動(dòng)電路212的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(定時(shí)信號(hào))，進(jìn)行半導(dǎo)體圖像傳感器模塊11的電荷轉(zhuǎn)移。信號(hào)處理電路213進(jìn)行各種信號(hào)處理。對(duì)其進(jìn)行信號(hào)處理的圖像信號(hào)存儲(chǔ)在比如存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)介質(zhì)中，或輸出到監(jiān)視器。
作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，例如，有這樣的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊，其包括加載到半導(dǎo)體圖像傳感器芯片2上的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(ADC)、圖像信號(hào)處理芯片3和存儲(chǔ)器芯片7，它們通過散熱器4設(shè)置并電連接。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊，由于從圖像信號(hào)處理芯片產(chǎn)生的熱可以由散熱器減少，所以可以抑制對(duì)半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的暗電流和白噪聲的發(fā)生。此外，由于半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和圖像信號(hào)處理芯片通過設(shè)置在其間的散熱器層疊，所以布圖面積可以作得比平面設(shè)置的情形要小，這使得該半導(dǎo)體圖像傳感器模塊可以加載到比如手機(jī)的要求小型化的裝置上。此外，由于這些芯片是通過凸點(diǎn)電極電連接的，所以可以在圖像信號(hào)處理芯片中進(jìn)行高速信號(hào)處理，獲得高質(zhì)量的模塊。由于半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和圖像信號(hào)處理芯片直接通過凸點(diǎn)電極連接，所以可以連接兩個(gè)芯片，而寄生電阻和電容最小。在根據(jù)相關(guān)技術(shù)封裝的CCD圖像傳感器和散熱器中，整個(gè)封裝受熱，并該熱量通過散熱器逸出，相反，在本發(fā)明中，僅在進(jìn)行高速處理的圖像信號(hào)處理芯片等中局部產(chǎn)生的熱量可以有效地通過散熱器消散。此外，在其中使用典型的SIP技術(shù)和半導(dǎo)體圖像傳感器芯片在沒有散熱器的情形連接到圖像信號(hào)處理芯片的結(jié)構(gòu)中，部分高發(fā)熱的圖像信號(hào)處理芯片對(duì)直接和部分層疊的半導(dǎo)體圖像傳感器芯片有不利的影響。但是，根據(jù)本發(fā)明的上述構(gòu)造，可以抑制這些不利的影響。因此，可以針對(duì)每個(gè)像素或每列(使用每條信號(hào)線)進(jìn)行高速處理，或者通過并行輸出比如四個(gè)像素等的多個(gè)像素的并行處理。此外，如相關(guān)技術(shù)所述，通過減少對(duì)引線鍵合的寄生電容和寄生電阻可以進(jìn)行高速處理。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，依賴于就落入權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)要求和其它因素，可以進(jìn)行各種改進(jìn)、組合、子組合和變化。
本發(fā)明包含涉及于2004年10月26日在日本專利局提交的日本專利申請(qǐng)JP2004-311062的主題，其全部?jī)?nèi)容引入于此作為參考。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體圖像傳感器模塊，包括半導(dǎo)體圖像傳感器芯片，具有形成在半導(dǎo)體襯底第一主表面上的晶體管形成區(qū)域，并具有形成在與所述第一主表面?zhèn)认鄬?duì)一側(cè)上的含有光入射表面的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；以及圖像信號(hào)處理芯片，在其中對(duì)在所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片中形成的圖像信號(hào)進(jìn)行處理；其中，多個(gè)凸點(diǎn)電極形成在所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的第一主表面上；多個(gè)凸點(diǎn)電極形成在所述圖像信號(hào)處理芯片上；所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和圖像信號(hào)處理芯片通過散熱裝置而層疊形成，并且所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在所述圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極是電連接的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊，其中，所述散熱裝置是由導(dǎo)熱材料形成的，所述散熱裝置具有在對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)凸點(diǎn)電極的位置的開口，在所述開口中形成了由絕緣材料圍繞的導(dǎo)電電極，以及所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在所述圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極通過所述導(dǎo)電電極而電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊，其中，所述散熱裝置是由絕熱材料形成的，所述散熱裝置具有在對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)凸點(diǎn)電極的位置的開口，在所述開口中形成了導(dǎo)電電極，以及所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在所述圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極通過所述導(dǎo)電電極而電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊，其中，所述散熱裝置是由絕熱材料和導(dǎo)熱材料的雙層結(jié)構(gòu)形成的，所述散熱裝置具有在對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)凸點(diǎn)電極的位置的開口，在所述開口中形成了導(dǎo)電電極，以及所述散熱裝置的絕熱材料一側(cè)與所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片接觸，而所述導(dǎo)熱材料與所述圖像信號(hào)處理芯片接觸，以通過導(dǎo)電電極將所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在所述圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊，其中，所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在所述圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)依靠連接中間構(gòu)件電連接，所述連接中間構(gòu)件在其兩個(gè)表面上形成了凸點(diǎn)電極，以及所述散熱裝置形成來由所述連接中間構(gòu)件圍繞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體圖像傳感器模塊，其中，所述散熱裝置也作為用于所述圖像信號(hào)處理芯片的光屏蔽板。
7.一種制備半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的方法，包括如下步驟在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的第一主表面上形成多個(gè)凸點(diǎn)電極，其中，晶體管形成區(qū)域形成在半導(dǎo)體襯底的第一主表面上，具有光入射表面的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域形成在與所述第一主表面相對(duì)一側(cè)上的第二主表面上；在圖像信號(hào)處理芯片上形成多個(gè)凸點(diǎn)電極，所述圖像信號(hào)處理芯片用于處理在所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片內(nèi)形成的圖像信號(hào)；通過散熱裝置層疊所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和所述圖像信號(hào)處理芯片；以及將所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極連接到在所述圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極。
8.一種相機(jī)，包括半導(dǎo)體圖像傳感器模塊，其至少包括半導(dǎo)體圖像傳感器芯片，具有形成在半導(dǎo)體襯底第一主表面上的晶體管形成區(qū)域，并具有形成在與所述第一主表面?zhèn)认鄬?duì)一側(cè)上的含有光入射表面的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；以及圖像信號(hào)處理芯片，在其中對(duì)在所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片中形成的圖像信號(hào)進(jìn)行處理；其中，多個(gè)凸點(diǎn)電極形成在所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的第一主表面上；多個(gè)凸點(diǎn)電極形成在所述圖像信號(hào)處理芯片上；所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和圖像信號(hào)處理芯片通過散熱裝置而層疊形成，并且所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在所述圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極是電連接的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的相機(jī)，其中，所述散熱裝置是由導(dǎo)熱材料形成的，所述散熱裝置具有在對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)凸點(diǎn)電極的位置的開口，在所述開口中形成了由絕緣材料圍繞的導(dǎo)電電極，以及所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在所述圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極通過所述導(dǎo)電電極而電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的相機(jī)，其中，所述散熱裝置是由絕熱材料形成的，所述散熱裝置具有在對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)凸點(diǎn)電極的位置的開口，在所述開口中形成了導(dǎo)電電極，以及所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在所述圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極通過所述導(dǎo)電電極而電連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的相機(jī)，其中，所述散熱裝置是由絕熱材料和導(dǎo)熱材料的雙層結(jié)構(gòu)形成的，所述散熱裝置具有在對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)凸點(diǎn)電極的位置的開口，在所述開口中形成了導(dǎo)電電極，以及所述散熱裝置的絕熱材料一側(cè)與所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片接觸，而所述導(dǎo)熱材料與所述圖像信號(hào)處理芯片接觸，以通過導(dǎo)電電極將所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在所述圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極電連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的相機(jī)，其中，所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極和在所述圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)依靠連接中間構(gòu)件電連接，所述連接中間構(gòu)件在其兩個(gè)表面上形成了凸點(diǎn)電極，以及所述散熱裝置形成來由所述連接中間構(gòu)件圍繞。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的相機(jī)，其中，所述散熱裝置也作為用于所述圖像信號(hào)處理芯片的光屏蔽板。
14.一種制備相機(jī)的方法，包括如下步驟在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的第一主表面上形成多個(gè)凸點(diǎn)電極，其中，晶體管形成區(qū)域形成在半導(dǎo)體襯底的第一主表面上，具有光入射表面的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域形成在與所述第一主表面相對(duì)一側(cè)上的第二主表面上；在圖像信號(hào)處理芯片上形成多個(gè)凸點(diǎn)電極，所述圖像信號(hào)處理芯片用于處理在所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片內(nèi)形成的圖像信號(hào)；通過散熱裝置層疊所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片和所述圖像信號(hào)處理芯片；將所述半導(dǎo)體圖像傳感器芯片的多個(gè)凸點(diǎn)電極連接到在所述圖像信號(hào)處理芯片上的多個(gè)凸點(diǎn)電極；在所述半導(dǎo)體圖像傳感器模塊的第二主表面上形成透鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開了半導(dǎo)體圖像傳感器模塊及其制備方法，以及相機(jī)及其制備方法。半導(dǎo)體圖像傳感器模塊(1)至少包括半導(dǎo)體圖像傳感器芯片(2)，具有在半導(dǎo)體襯底第一主表面上形成的晶體管形成區(qū)域，并具有形成在與第一主表面?zhèn)认鄬?duì)一側(cè)上的含有光入射表面的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；以及圖像信號(hào)處理芯片(3)，在其中對(duì)在半導(dǎo)體圖像傳感器芯片中形成的圖像信號(hào)進(jìn)行處理；其中，多個(gè)凸點(diǎn)電極(15a)形成在第一主表面上，多個(gè)凸點(diǎn)電極(15b)形成在圖像信號(hào)處理芯片(3)上，芯片(2，3)通過散熱裝置(4)而層疊形成，并且半導(dǎo)體圖像傳感器芯片(2)的多個(gè)凸點(diǎn)電極(15a)和在圖像信號(hào)處理芯片(3)上的多個(gè)凸點(diǎn)電極(15b)是電連接的。
文檔編號(hào)H04N5/374GK1767600SQ200510118159
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月26日
發(fā)明者吉原郁夫, 山中昌充 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社