JP3112773B2

JP3112773B2 - 半導体装置及び画像読取装置及びその製造方法

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Publication number: JP3112773B2
Application number: JP05160023A
Authority: JP
Inventors: 克美小宮山; 修浜本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-07
Filing date: 1993-06-07
Publication date: 2000-11-27
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: JPH06350070A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非透湿性の半導体装置
に関し、特に、ファクシミリ装置、イメージリーダなど
に適した、非透湿性を有する画像読取装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の耐湿性を向上させる
ことは、その特性を劣化させず、長期にわたって安定し
た性能とするために重要な技術となっている。特に、フ
ァクシミリ装置等に用いられる一次元ラインセンサ等の
画像読取装置では、性能の劣化を防ぐため、耐湿性を向
上することが考えられている。

【０００３】例えば、特開昭６３−２２６０６４号公報
においては、光センサの耐湿安定性を向上させるため
に、光センサの上にポリイミド樹脂をコーティングする
ことによって光出力の安定化を図っている。この場合に
おいては、非透湿性保護部材たるマイクロシートガラス
は、エポキシ樹脂にてセンサ基板上のポリイミド樹脂に
接着されている。

【０００４】また特開平２−２１９２６７号公報におい
ては、光センサの幅を見かけ上広くすることにより、耐
湿安定性を向上させている。

【０００５】図５は、このような従来の画像読取装置の
構造を示す断面概略図である。同図においては、ポリイ
ミド樹脂によりコーティングされた光センサ８等の半導
体素子が形成されたセンサー基板１は、透光性で耐湿性
を有する支持基板４０と、薄板ガラス３２と、の間にエ
ポキシ樹脂による保護接着剤層２９により密封されるこ
とにより、耐湿性を保つようにされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、センサ
コストを低下させるために１枚のガラス基板からの取り
数を増やすために、センサ幅を細くすると、水分の侵入
時間が相対的に短くなるため、従来用いられていたポリ
イミド樹脂とエポキシ接着材との構成では、十分な耐湿
性が得られないという問題があった。

【０００７】これは、ポリイミド樹脂と、エポキシ樹脂
の吸湿、透湿特性が比較的大きいためであり、従来は吸
湿、透湿特性が小さく、かつセンサ特性に悪影響を及ぼ
さないようなピュアリティーを有し、接着性を両立させ
る材料がなかったためである。

【０００８】また従来の光センサとマイクロシートガラ
スを接着する方法は、液体状のエポキシ樹脂を用いてゴ
ムローラーでしごきながら、泡を抜きながら貼り合わせ
るため、作業性が悪く、またマイクロシートガラスが割
れやすく歩留も悪くなるという問題があった。

【０００９】［発明の目的］本発明の目的は、センサ幅
を狭くしても高い耐湿性が得られ、作業性が良く、歩留
まりも良い画像読取装置等の耐湿性半導体装置及びその
製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するための手段として、非透湿性基体上に形成さ
れた半導体素子領域と、該領域上に設けられた非透湿性
保護部材と、非透湿性の最表面層とを有する非透湿性半
導体装置において、前記保護部材と前記最表面層とが、
アモルファスフッソ樹脂を主成分とする接着層により接
着されて構成されていることを特徴とする半導体装置を
提供するものである。

【００１１】また、非透湿性基体上に形成された半導体
光センサと、該光センサ上に設けられた非透湿性保護部
材と、非透湿性の最表面層とを有する画像読取装置にお
いて、前記保護部材と前記最表面層とが、アモルファス
フッソ樹脂を主成分とする接着層により接着されて構成
されていることを特徴とする画像読取装置でもある。ま
た、非透湿性基体上に半導体素子を形成する工程と、前
記半導体素子を覆ってアモルファスフッソ樹脂を塗布し
乾燥する工程と、非透湿性表面保護部材にアモルファス
フッソ樹脂を塗布し乾燥する工程と、前記工程後、前記
半導体素子上に、前記表面保護部材を、それぞれの前記
アモルファスフッソ樹脂層を対面して重ね合わせ、真空
中で加熱、押圧することにより熱融着する工程と、を有
することを特徴とする半導体装置の製造方法をその手段
とするものであり、また、非透湿性基体上に半導体光セ
ンサを形成する工程と、前記光センサを覆ってアモルフ
ァスフッソ樹脂を塗布し乾燥する工程と、マイクロシー
トガラスにアモルファスフッソ樹脂を塗布し乾燥する工
程と、前記工程後、前記光センサ上に、前記マイクロシ
ートガラスを、それぞれの前記アモルファスフッソ樹脂
層を対面して重ね合わせ、真空中で加熱、押圧すること
により熱融着する工程と、を有することを特徴とする画
像読取装置の製造方法を提供するものである。

【００１２】

【作用】本発明によれば、非透湿性センサ基体上に光セ
ンサ部が配置されており、該センサ基体の上方には、上
記光センサ部を覆うように非透湿性保護部材が配置され
ており、該保護部材と上記センサ基体との間にはこれら
を接着する接着層が設けられている画像読取装置におい
て、前記接着層をアモルファスフッソ樹脂によって構成
することにより、耐湿性の向上を図り、センサ幅の縮小
を達成できるようにしたものである。

【００１３】また光センサを覆ってアモルファスフッソ
樹脂を塗布し、乾燥後に、同様なプロセスを処理したマ
イクロシートガラスを重ね合わせて、真空プレス中で加
熱、熱融着することにより、気泡抜きも容易に行うこと
ができ、また貼り合わせ時にローラーでしごくこともな
いため、マイクロシートガラスが割れることもなく簡単
で歩留の良い生産を可能とするものである。

【００１４】

【実施例】以下に図面を参照しながら本発明の具体的実
施例を説明する。

【００１５】［実施例１］図２（Ａ）は、本発明の画像
読取装置の第一の実施例を示す部分平面図であり、図２
（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ、そのＢ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ
断面図である。

【００１６】図２において、１はガラスからなるセンサ
基板、１０はマトリックス配線部、８は光センサ部、１
２は電荷蓄積部、１３は転送用スイッチ１３ａ及び電荷
蓄積部１２の電荷をリセットする放電用スイッチ１３ｂ
を含むスイッチ部、１４は転送用スイッチの信号出力を
信号処理部に接続する配線、２３は転送用スイッチ１３
ａによって転送される電荷を蓄積し読み出すための負荷
コンデンサーである。

【００１７】本実施例では、光センサ部８、転送用スイ
ッチ１３ａ及び放電用スイッチ１３ｂを構成する光導電
性半導体層４としてａ−Ｓｉ：Ｈ膜が用いられ、絶縁膜
３としてグロー放電による窒化シリコン膜（ＳｉＮＨ）
が用いられている。

【００１８】なお、図２（Ａ）においては、煩雑さを避
けるために、光導電性半導体層４、および絶縁膜３、な
らびに保護膜２９、３０及び３２は図示していない。ま
た、光導電性半導体層４および絶縁膜３は、光センサ部
８、電荷蓄積部１２、転送用スイッチ１３ａおよび放電
用スイッチ１３ｂに形成されているほか、上層電極配線
とセンサ基板１との間にも形成されている。更に上層電
極配線と光導電性半導体層との界面には、ｎ⁺ にドープ
されたａ−Ｓｉ：Ｈ層５が形成され、オーミック接合が
取られている。

【００１９】また、本実施例の配線パターンでは、各セ
ンサ部から出力される信号経路は全て他の配線と交差し
ないように配置されており、各信号成分のクロストーク
並びにゲート電極配線からの誘導ノイズの発生を防止し
ている。

【００２０】光センサ部８において、１６及び１７は上
層電極配線である。入射窓１９から入射され、保護層３
２上に接触配置されている原稿面（図示されていない）
で反射された照明光は、ａ−Ｓｉ：Ｈたる光導電性半導
体層４の導電率を変化させ、櫛状に対向する上層電極配
線１６、１７間に流れる電流を変化させる。なお、２は
適宜の駆動部に接続された金属の遮光層であり、光源か
ら直接光がセンサ部に入射するのを防いでいる。

【００２１】電荷蓄積部１２は、下層電極配線１４と、
該下層電極配線に形成された絶縁層３と光導電性半導体
層４との誘導体と、光導電性半導体層４上に形成され光
センサ部の上層電極配線１７に連続した配線とからな
る。この電荷蓄積部１２の構造は、いわゆるＭＩＳコン
デンサと同じ構造である。

【００２２】図２（Ｃ）は、転送用スイッチ１３ａ及び
放電用スイッチ１３ｂを含むＴＦＴ構造のスイッチ１３
を示し、転送用スイッチ１３ａは、ゲート電極たる下層
電極配線２４と、ゲート絶縁層をなす絶縁層３と、光導
電性半導体層４と、ソース電極たる上層電極配線２５
と、ドレイン電極たる上層電極配線１７等とから構成さ
れる。

【００２３】放電用スイッチ１３ｂのゲート絶縁膜及び
光導電性半導体層は、絶縁層３及び光導電性半導体層４
と同一層であり、ソース電極は上層電極配線１７、ゲー
ト電極は下層電極配線２７、ドレイン電極は上層電極配
線２６である。また３３は、転送用スイッチ１３ａのゲ
ート電極に接続される下層配線である。

【００２４】更に、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示されるよう
に、光センサ部８上に３層構造の保護層２９、３０、３
２が形成されている。

【００２５】第１の保護層３０としては、光センサ部８
に直接接するものであるため、光センサ部８の表面を安
定化させ、かつ耐湿特性も向上させることが可能な高純
度な材料としてＳｉＯ₂ 膜やＳｉＮＨ膜等の無機膜やあ
るいは、容易に膜形成ができかつセンサへの影響も少な
いポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、シリコン樹脂、フ
ッソ樹脂等の有機膜が用いられる。

【００２６】第２の保護層２９としては、透湿、吸湿性
共に小さいアモルファスフッソ樹脂を用いる。アモルフ
ァスフッソ樹脂は熱融着により接着することができる。

【００２７】第３の保護層３２としては、非透湿性であ
り、耐摩耗性及び光透過性が高い材料としてホウケイ酸
系ガラス等のマイクロシートガラスを用いる。

【００２８】なお第２の保護層は、本発明における接着
層としての機能を有し、第３の保護層３２は本発明にお
ける保護部材としての機能を有している。

【００２９】また、保護層３０をフッソ樹脂で作製した
場合には、保護層２９と３０は一体として形成される。

【００３０】本実施例では、上記図５の従来例に比べ
て、使用している材料の耐湿特性が優れているために外
気中の湿気が光センサ８へと侵入するのを抑制すること
ができる。

【００３１】本発明において本質的に新規な点は、従来
接着層として用いられていたエポキシ樹脂に代わってア
モルファスフッソ樹脂を用いる点である。エポキシ樹脂
は極めて接着力の強い材料であり接着剤としては優れて
いるものの耐湿性には問題があった。

【００３２】ここにアモルファスフッソ樹脂を用いて耐
湿性を改善すると同時に対摩耗層３２とセンサ基板１と
を接着してしまうところに本発明のポイントがある。

【００３３】即ち、従来のフッソ樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦ
Ａ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＴＥ）等は、低吸湿、低
透湿ではあるものの、接着剤として用いることはできな
かった。それはこれらのフッソ樹脂が無極性で、結晶性
の極めて強い材料であるため、接着剤として用いること
ができなかったためである。またこのような結晶性の強
い材料は、不透明であるために特に本願発明にかかる画
像読取装置などの光透過性を要求される分野においては
使用できなかった。

【００３４】接着性の改善を試みる例として分子構造中
にＳｉ基、アクリル基、水酸基、等を導入することが行
われているが、接着特性は改善されるものの耐湿性が低
下してしまう。

【００３５】本発明に用いた、サイトップ（旭ガラス
（株）の商品名）は、従来のフッソ樹脂と異なるアモル
ファス構造のフッソ樹脂である。これは、特殊溶媒に溶
かすことができるため、コーティング材として塗布する
ことができる。また、透明度も優れるために本発明のよ
うな画像読取装置には好適である。

【００３６】また特性的にも、低吸湿、低透湿であり、
半導体のパッシべーション膜として好適である。

【００３７】図３は、本実施例と上記図５の従来例との
経時特性変化を示す図である。図３において、センサの
幅方向Ｌ＝６ｍｍをまったく同一に製作し、ただセンサ
上の第１の保護層３０と接着層２９を従来例ではポリイ
ミド樹脂、エポキシ樹脂としたのに対し、本実施例１で
はアモルファスフッソ樹脂（商品名旭ガラス株製サイ
トップ）の単層膜で形成してある点が異なる。

【００３８】センサの暗電流特性が水分侵入に対する良
い目安となるために、高温高湿下における暗電流特性の
変化を調べると、図３に示されるように、アモルファス
フッソ樹脂を用いた本発明の実施例は、圧倒的に耐湿特
性が向上していることが分かる。

【００３９】また本実施例においてセンサ基板の幅を従
来の約半分のＬ＝３ｍｍのセンサを試作して、同等の実
験を行った。図３に幅Ｌ＝３ｍｍの例として記載した
が、この結果より分かるように、本発明の構成は、セン
サ幅を従来の半分にしても十分耐湿特性があることを示
している。

【００４０】特に限定はしなかったが、保護層２９は無
機系の保護層３０と併用しても構わない。

【００４１】また他の実施例として、保護層３０にポリ
イミド、ポリアミド、シリコン等の有機材料を用いる場
合には、これらの材料がアモルファスフッソ樹脂（商品
名サイトップ）２９より吸湿率が大きいためにアモルフ
ァスフッソ樹脂（商品名サイトップ）２９によって周囲
を囲むような構造（図４に示す）とするのが好ましい。

【００４２】［製造方法］次に、実施例１の製造方法を
以下に説明する。

【００４３】上述したように、優れたアモルファスフッ
ソ樹脂（商品名サイトップ）ではあるが、これを、大
面積で貼り合わせる接着剤として用いるためには次のよ
うな問題点があった。即ち、１．溶剤に溶解しているた
めに溶剤の乾燥が必要になる、２．溶剤の乾燥後は、皮
膜として固形となるため、新たな接触部材との接着力が
発生しない、のである。

【００４４】本発明者らは、アモルファスフッソ樹脂
の、加熱すると材料が軟質化し粘着性の発現することに
着目して、膜として形成後に再加熱と接着物の押圧によ
って熱融着させ、接着剤として機能させることができ
た。また、その接着構造をした画像読取装置が前記した
ように優れた耐湿安定性を示すことが分かった。これら
の知見を元に本発明に至った。

【００４５】アモルファスフッソ樹脂は、特殊溶媒に解
けているために薄い膜として塗布することができる。従
って塗布後に加熱し、溶媒を飛ばし膜形成をする必要が
ある。このように膜形成されたアモルファスフッ素樹脂
は再加熱によって軟化して再接着させることができる。
そこで図１に示すような本発明の製造手順によって、薄
ガラスを接着させてみると、薄ガラスを液状のエポキシ
接着剤を用いてしごきながら貼る場合に比べて泡の残留
による歩留の低下や薄ガラスの割れも無く作業性に優
れ、かつ歩留の良い方法であることが分かった。

【００４６】図１は、本発明の製造工程を示す図であ
る。

【００４７】（図１（ａ），（ｂ）の説明）まず、光セ
ンサ素子等の半導体素子を形成した半導体層５０を有す
るセンサ基板１を用意し、該センサ基板１をスピンナー
にセットしアモルファスフッソ樹脂（商品名サイトッ
プ）を滴下して規定回数と規定時間回転塗布する。

【００４８】次に薄板ガラス基板（マイクロシートガラ
ス）３２を用意し、同様に薄板ガラス基板３２をスピン
ナーにセットしてアモルファスフッソ樹脂（商品名サ
イトップ）２９’を滴下して規定回数と規定時間回転塗
布する。

【００４９】（図１（ｃ）の説明）次に該アモルファス
フッソ樹脂（商品名サイトップ）を塗布したセンサ基
板１を乾燥炉中に投入して、規定時間乾燥する。同様
に、アモルファスフッソ樹脂（商品名サイトップ）を
塗布した薄板ガラス基板３２も乾燥炉中に投入して、規
定時間乾燥する。

【００５０】（図１（ｄ），（ｅ）の説明）次に前記セ
ンサ基板１上に前記薄板ガラス基板３２を重ね合わせて
ホットプレスに投入する。規定時間後にこれを取り出
す。

【００５１】アモルファスフッソ樹脂（商品名サイト
ップ）中の気泡を抜くためには、真空プレスを用いると
更に良い結果を得られる。真空プレスを用いるとセンサ
基板の同時に貼合わせる枚数を多くすることができ、か
つ真空中で加圧と、加熱が同時に進行するために、気泡
が抜けやすい。真空プレスは、加熱は炉中で行えるの
で、作業効率と、歩留が良くなる。

【００５２】真空プレスの例としては、「電子材料１９
８４年１０月号」の、長田著「多層プリント板用積層板
真空プレス」等を用いても良い。

【００５３】本発明者らは、実験的に、ガラスベルジャ
ー内にセンサ基板とマイクロシートガラスを重ねて入れ
て加圧のために重しを載せた後でこれを加熱炉の中に入
れ加熱しつつベルジャー内の排気を行いサンプルを作成
した。

【００５４】本実施例においては、薄板ガラス基板側に
もアモルファスフッソ樹脂（商品名サイトップ）をコー
トしたが、どちらか片方だけにコートするだけでも良
い。アモルファスフッソ樹脂（商品名サイトップ）の
なじみをよくするには、両面に塗布しておいた方が良
い。

【００５５】また、保護膜３０に、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＮＨ
等の無機膜を用いた場合には、予めアモルファスフッソ
樹脂（商品名サイトップ）が塗布されていると、マイ
クロシートガラスを重ねた際の貼り合わせの衝撃力を緩
和できるために、無機膜にクラック、ダメージの発生を
押さえることができるという効果も生じる。

【００５６】また、アモルファスフッソ樹脂（商品名
サイトップ）の塗布方法もスピンコートに限定されるも
のでは無く、ディッピングでも良いし、印刷でも良い。

【００５７】［実施例２］本発明の、接着層としてアモ
ルファスフッソ樹脂を用いる半導体装置は、画像読取装
置に限ることはなく、耐湿性を必要とする半導体装置で
あれば、同様に応用可能であり、同様の効果が得られる
ことは、明らかである。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
耐湿性を必要とする画像読取装置等の半導体装置におい
て、接着層としてアモルファスフッソ樹脂を用いること
によって、より高い耐湿性を備えることができ、外気中
の水分がセンサ部等の素子領域まで入りにくい為、素子
特性の安定性が増し、また光センサにおいては、センサ
幅を細くしても従来の幅を持つものと同等以上の耐環境
特性を持つことができた。これによりセンサが安く製造
できることになり、また性能も向上した。

【００５９】また、その製造方法として、画像読取装置
を例にとれば、光センサを覆ってアモルファスフッソ樹
脂を塗布し乾燥後に、同様なプロセスを処理したマイク
ロシートガラスを重ね合わせ、真空プレス中で加熱、熱
融着する方法としたことにより、薄板ガラスの割れも無
く、また気泡も無く均一に貼り合せができる為、歩留も
良くなり、その結果コストダウンもできるという効果が
得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した画像読取装置の製造方法を説
明する図。

【図２】本発明を実施した画像読取装置の構造を説明す
る図であり、（Ａ）は本発明を実施した光センサの平面
図、（Ｂ）は本発明を実施した光センサ（Ａ）のＢ−Ｂ
断面図、（Ｃ）は本発明を実施した光センサ（Ａ）のＣ
−Ｃ断面図。

【図３】本発明と従来例の光センサの耐湿特性を示す
図。

【図４】本発明の他の実施例を示す断面模式図。

【図５】従来例を示す図。

【符号の説明】

１センサ基板２光センサ部（半導体素子部）２９第２の保護膜（接着層）３０第１の保護層３２第３の保護層（マイクロシートガラス）４０支持基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−291169（ＪＰ，Ａ) 特開平３−150872（ＪＰ，Ａ) 特開平４−355096（ＪＰ，Ａ) 特開平５−40357（ＪＰ，Ａ) 実開平４−40547（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 23/29 H01L 23/31 H01L 27/14 H04N 1/028

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非透湿性基体上に形成された半導体素子
領域と、該領域上に設けられた非透湿性保護部材と、非
透湿性の最表面層とを有する非透湿性半導体装置におい
て、前記保護部材と前記最表面層とが、アモルファスフッソ
樹脂を主成分とする接着層により接着されて構成されて
いることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】非透湿性基体上に形成された半導体光セ
ンサと、該光センサ上に設けられた非透湿性保護部材
と、非透湿性の最表面層とを有する画像読取装置におい
て、前記保護部材と前記最表面層とが、アモルファスフッソ
樹脂を主成分とする接着層により接着されて構成されて
いることを特徴とする画像読取装置。
【請求項３】前記光センサ部は、アモルファスシリコ
ンを主成分としていることを特徴とする請求項２に記載
の画像読取装置。
【請求項４】非透湿性基体上に半導体素子を形成する
工程と、前記半導体素子を覆ってアモルファスフッソ樹脂を塗布
し乾燥する工程と、非透湿性表面保護部材にアモルファスフッソ樹脂を塗布
し乾燥する工程と、前記工程後、前記半導体素子上に、前記表面保護部材
を、それぞれの前記アモルファスフッソ樹脂層を対面し
て重ね合わせ、真空中で加熱、押圧することにより熱融
着する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
【請求項５】非透湿性基体上に半導体光センサを形成
する工程と、前記光センサを覆ってアモルファスフッソ樹脂を塗布し
乾燥する工程と、マイクロシートガラスにアモルファスフッソ樹脂を塗布
し乾燥する工程と、前記工程後、前記光センサ上に、前記マイクロシートガ
ラスを、それぞれの前記アモルファスフッソ樹脂層を対
面して重ね合わせ、真空中で加熱、押圧することにより
熱融着する工程と、を有することを特徴とする画像読取
装置の製造方法。