JP5563865B2 - Planar image sensor - Google Patents
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Description
本発明は、平面型撮像素子に関する。 The present invention relates to a planar image sensor.
図１は、従来の平面型撮像素子の構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a conventional planar image sensor.
従来の平面型撮像素子は、透光性基板１、光電変換部２、インジウムリング３、外囲器４、及び電子源アレイ５を含む。 The conventional planar imaging device includes a translucent substrate 1, a photoelectric conversion unit 2, an indium ring 3, an envelope 4, and an electron source array 5.
透光性基板１は、被写体から得られる反射光を透過して光電変換部２に誘導する透明な基板であり、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）製の薄板状の導電性基板で構成される。図１では、透光性基板１の上面が光入射面となる。なお、透光性基板１には厚さ方向に貫通して光電変換部２に接続される信号ピン１Ａが設けられている。信号ピン１Ａは、平面視で光電変換部２の画素領域となる領域の外に位置するように設けられており、外部の読み出し回路（図示せず）に接続されている。 The translucent substrate 1 is a transparent substrate that transmits reflected light obtained from a subject and guides it to the photoelectric conversion unit 2, and is formed of, for example, a thin plate-like conductive substrate made of beryllium (Be). In FIG. 1, the upper surface of the translucent substrate 1 is a light incident surface. The translucent substrate 1 is provided with a signal pin 1 </ b> A that penetrates in the thickness direction and is connected to the photoelectric conversion unit 2. The signal pin 1 </ b> A is provided so as to be located outside the region that becomes the pixel region of the photoelectric conversion unit 2 in a plan view, and is connected to an external readout circuit (not shown).
光電変換部２は、透光性基板１の光入射面とは反対の面に形成されており、入射光の強さに応じて電荷を生成する薄膜状の光電変換部である。この光電変換部２は、平面視円形であり、電子ビームによって図中下側の面が走査される。光電変換部２で生成される電荷は、信号ピン１Ａを介して外部の読み出し回路（図示せず）で撮像信号として読み出される。 The photoelectric conversion unit 2 is a thin film photoelectric conversion unit that is formed on the surface opposite to the light incident surface of the translucent substrate 1 and generates a charge according to the intensity of incident light. The photoelectric conversion unit 2 has a circular shape in plan view, and the lower surface in the figure is scanned by an electron beam. The electric charge generated by the photoelectric conversion unit 2 is read out as an imaging signal by an external readout circuit (not shown) via the signal pin 1A.
インジウムリング３は、透光性基板１と外囲器４との間をシール（密封）するためのインジウム製の環状部材であり、土台となるステンレス製等のリング３Ａに、インジウム層３Ｂを形成した環状の部材である。 The indium ring 3 is an indium-made annular member for sealing (sealing) between the translucent substrate 1 and the envelope 4, and an indium layer 3B is formed on a ring 3A made of stainless steel or the like as a base. An annular member.
外囲器４は、ガラス基板４Ａに環状のガラスリング４Ｂを接続した部材である。外囲器４は、インジウムリング３によって透光性基板１とシール（密封）されることにより、内部空間が真空に保持される。 The envelope 4 is a member in which an annular glass ring 4B is connected to a glass substrate 4A. The envelope 4 is sealed (sealed) with the translucent substrate 1 by the indium ring 3 so that the internal space is kept in a vacuum.
電子源アレイ５は、外囲器４の底面に配設される。電子源アレイ５は、複数の微小なカソードがマトリクス状に配列された平板状の電子ビーム源である。走査ラインと選択ラインに印加する電圧値を制御することにより、所望のカソードから電子ビーム５Ａを画素毎に光電変換部２に放出することができる。 The electron source array 5 is disposed on the bottom surface of the envelope 4. The electron source array 5 is a flat electron beam source in which a plurality of minute cathodes are arranged in a matrix. By controlling the voltage value applied to the scanning line and the selection line, the electron beam 5A can be emitted from the desired cathode to the photoelectric conversion unit 2 for each pixel.
従来の平面型撮像素子に透光性基板１の光入射面から光電変換部２へ光が入射すると、吸収された光で光電変換部２内に電子−正孔対が生成され、正孔が光電変換部２内の電界に沿って走査面まで走行し、電子ビームによって走査され、信号ピン１Ａを介して外部の読み出し回路で撮像信号として取り出される。 When light enters the photoelectric conversion unit 2 from the light incident surface of the translucent substrate 1 into a conventional planar imaging device, the absorbed light generates electron-hole pairs in the photoelectric conversion unit 2 and holes are generated. It travels along the electric field in the photoelectric conversion unit 2 to the scanning surface, is scanned by an electron beam, and is taken out as an imaging signal by an external readout circuit via the signal pin 1A.
次に従来の平面型撮像素子の製造方法について説明する。図２（ａ）は駆動回路とともにシリコン基板に形成した電子源アレイ５を外囲器４に固定した状態を示す。図２（ｂ）はインジウムリング３を示す。図２（ｃ）は透光性基板１に光電変換部２を固定した状態を示す。 Next, a conventional method for manufacturing a planar image sensor will be described. FIG. 2A shows a state in which the electron source array 5 formed on the silicon substrate together with the drive circuit is fixed to the envelope 4. FIG. 2B shows the indium ring 3. FIG. 2C shows a state in which the photoelectric conversion unit 2 is fixed to the translucent substrate 1.
まず、図２（ａ）に示すように、ガラス基板４Ａにガラスリング４Ｂをフリットガラス等で接着して形成した外囲器４に、駆動回路とともにシリコン基板に形成した電子源アレイ５を固定する。駆動回路に信号を印加するためにガラス基板に形成した金属薄膜配線（図示せず）と駆動回路との間をワイヤー（図示せず）で接続して外部に引き出す。 First, as shown in FIG. 2A, an electron source array 5 formed on a silicon substrate together with a drive circuit is fixed to an envelope 4 formed by bonding a glass ring 4B to a glass substrate 4A with frit glass or the like. . In order to apply a signal to the drive circuit, a metal thin film wiring (not shown) formed on the glass substrate and the drive circuit are connected by a wire (not shown) and drawn out to the outside.
また、図２（ｃ）に示すように、透光性基板１に光電変換部２を形成しておく。 Further, as shown in FIG. 2C, the photoelectric conversion unit 2 is formed on the translucent substrate 1.
次に、図２（ｄ）に示すように透光性基板１、インジウムリング３、及び外囲器４を位置合わせして冷間圧着し、インジウムリング３を密着させることで、図２（ｅ）に示すように真空封止とともに各部品の固定を行なっている。 Next, as shown in FIG. 2 (d), the translucent substrate 1, the indium ring 3, and the envelope 4 are aligned and cold-pressed, and the indium ring 3 is brought into close contact with each other. The parts are fixed together with vacuum sealing as shown in FIG.
圧着によって潰れたインジウムリング３は、真空封止するための気密材であるとともに光電変換部２と電子源アレイ５との間の距離を決めるためのスペーサでもある。光電変換部２が熱に弱いため、組み立てには冷間圧着が必要になる。 The indium ring 3 crushed by the pressure bonding is an airtight material for vacuum sealing and also a spacer for determining a distance between the photoelectric conversion unit 2 and the electron source array 5. Since the photoelectric conversion unit 2 is vulnerable to heat, cold pressing is required for assembly.
ここで、インジウム自体が柔らかく傷がつきやすい等の理由から、インジウムリング３は、土台となるステンレス製等のリング３Ａに、インジウム層３Ｂを厚めに形成することによって作製されている。そして、冷間圧着の直前に、図３（ａ）に示すインジウムリング３の接触部位を図３（ｂ）に破線で示すように切削することにより、表面の酸化膜やキズ等を取り除くとともに所望の形状に加工してから、傷の無い面を透光性基板１と外囲器４に密着させて気密性を確保し、内部空間を真空に保持している（例えば、特許文献１、２参照）。 Here, for the reason that indium itself is soft and easily damaged, the indium ring 3 is produced by forming a thick indium layer 3B on a ring 3A made of stainless steel or the like as a base. Then, immediately before cold pressing, the contact portion of the indium ring 3 shown in FIG. 3A is cut as indicated by a broken line in FIG. After processing into the shape, the surface without scratches is brought into close contact with the translucent substrate 1 and the envelope 4 to ensure airtightness, and the internal space is kept in a vacuum (for example, Patent Documents 1 and 2). reference).
図４は、従来の平面型撮像素子の断面構造の要部を拡大して示す図である。従来の平面型撮像素子では、圧着前のインジウムリング３におけるインジウム層３Ｂの量、インジウムリング３（インジウム層３Ｂ）の形状、及び圧着時の圧力によって、図４に示す圧着後のインジウムリング３の張り出し量ｄと厚さｌが決まる。張り出し量ｄは、気密性の良否に影響を及ぼし、厚さｌと外囲器４のガラスリングの高さｈは、平面型撮像素子の特性（主に解像度）を大きく左右する光電変換部２と電子源アレイ５の距離Ｌの決定要因になる。 FIG. 4 is an enlarged view showing a main part of a cross-sectional structure of a conventional flat image sensor. In the conventional planar imaging device, the indium ring 3 after crimping shown in FIG. 4 depends on the amount of the indium layer 3B in the indium ring 3 before crimping, the shape of the indium ring 3 (indium layer 3B), and the pressure during crimping. Overhang amount d and thickness l are determined. The overhanging amount d affects the quality of the airtightness, and the thickness l and the height h of the glass ring of the envelope 4 greatly influence the characteristics (mainly resolution) of the planar image sensor. It becomes a determinant of the distance L of the electron source array 5.
このため、気密性の確保と所望の距離Ｌの確保を両立するために、圧着前のインジウムリング３に含まれるインジウム層３Ｂの量、インジウムリング３（インジウム層３Ｂ）の形状、及び圧着時の圧力を正確に制御する必要がある。 For this reason, in order to ensure both airtightness and desired distance L, the amount of the indium layer 3B included in the indium ring 3 before pressure bonding, the shape of the indium ring 3 (indium layer 3B), and the pressure at the time of pressure bonding It is necessary to control the pressure accurately.
しかし、インジウムは柔らかく切削誤差が生じやすいため、光電変換部２と電子源アレイ５の距離Ｌの寸法誤差（すなわち特性のばらつき）が大きく生じる可能性がある。 However, since indium is soft and is likely to cause a cutting error, there is a possibility that a dimensional error (that is, a variation in characteristics) of the distance L between the photoelectric conversion unit 2 and the electron source array 5 may occur.
また、圧着前のインジウムリング３におけるインジウム層３Ｂの量、インジウムリング３（インジウム層３Ｂ）の形状を正確に制御したとしても、圧着時の治工具の公差等によってインジウムのつぶし量が不均一になることで、圧着後に光電変換部２と電子源アレイ５の中心軸がわずかにずれ、図５に示すように光電変換部２と電子源アレイ５の間に傾きが生じ、平面型撮像素子の特性（解像度）の面内均一性を損なう可能性があった。 Further, even if the amount of the indium layer 3B in the indium ring 3 before crimping and the shape of the indium ring 3 (indium layer 3B) are accurately controlled, the amount of indium crushing becomes uneven due to the tolerance of the tool during crimping. As a result, the central axes of the photoelectric conversion unit 2 and the electron source array 5 are slightly shifted after the pressure bonding, and an inclination is generated between the photoelectric conversion unit 2 and the electron source array 5 as shown in FIG. In-plane uniformity of characteristics (resolution) may be impaired.
また、この場合、電子源アレイ５の画素エリアと光電変換部２の有効領域との面方向の位置合わせ精度が低下するという問題があった。 In this case, the alignment accuracy in the surface direction between the pixel area of the electron source array 5 and the effective area of the photoelectric conversion unit 2 is lowered.
平面型撮像素子の高性能化に伴い、光電変換部２と電子源アレイ５の間の距離Ｌは益々短縮される方向にあるが、従来の平面型撮像素子の構造では、光電変換部２と電子源アレイ５の距離Ｌに対してインジウムリング３の厚さｌの誤差が影響を与える割合や、光電変換部２と電子源アレイ５の距離Ｌに対して光電変換部２と電子源アレイ５の間の傾きが影響を与える割合が大きいため、平面型撮像素子の特性にばらつきが生じやすいという問題があった。特性のばらつきは、歩留まりの低下にも繋がるという問題も生じさせていた。 As the performance of the planar image sensor increases, the distance L between the photoelectric conversion unit 2 and the electron source array 5 tends to be shortened. However, in the structure of the conventional planar image sensor, the photoelectric conversion unit 2 and The ratio that the error of the thickness l of the indium ring 3 affects the distance L of the electron source array 5, or the photoelectric conversion unit 2 and the electron source array 5 with respect to the distance L between the photoelectric conversion unit 2 and the electron source array 5. There is a problem that the characteristics of the flat-type image sensor are likely to vary because the ratio of the influence between the two is large. The variation in characteristics has also caused a problem that it leads to a decrease in yield.
また、電子源アレイ５は、図６に示すように、ボンディングワイヤ６によって外囲器４のガラス基板４Ａに形成された配線に接続されるので、ボンディングワイヤが光電変換部２に触れないようにするためには、光電変換部２と電子源アレイ５の距離Ｌは、ある程度の距離が必要である。このため、光電変換部２と電子源アレイ５の距離Ｌの短縮化には限界があった。 Further, as shown in FIG. 6, the electron source array 5 is connected to the wiring formed on the glass substrate 4 </ b> A of the envelope 4 by the bonding wires 6, so that the bonding wires do not touch the photoelectric conversion unit 2. In order to do so, the distance L between the photoelectric conversion unit 2 and the electron source array 5 needs a certain distance. For this reason, there is a limit to shortening the distance L between the photoelectric conversion unit 2 and the electron source array 5.
そこで、本発明は、光電変換部と電子源アレイとの位置合わせ精度を改善するとともに、光電変換部と電子源アレイとの間の距離をさらに短縮可能な構造を有する平面型撮像素子を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a planar imaging device having a structure capable of improving the alignment accuracy between the photoelectric conversion unit and the electron source array and further shortening the distance between the photoelectric conversion unit and the electron source array. For the purpose.
本発明の一局面の平面型撮像素子は、単一の部材で一体的に構成され、一方の面に凹部が形成される第１板状部材と、前記第１板状部材の前記凹部と対向して配置される第２板状部材と、開口部を有するカップ容器状の外囲器であって、平面視で前記開口部が前記凹部を含むように前記開口部に前記第１板状部材の前記一方の面が接続されることにより、前記第１板状部材との間で前記第２板状部材を密封する外囲器と、前記第１板状部材の前記凹部内に配設される光電変換膜と、前記第２板状部材の前記凹部との対向面に配設される電子源アレイとを含む。 The flat-type image sensor according to one aspect of the present invention is configured integrally with a single member, and has a first plate-like member in which a concave portion is formed on one surface, and is opposed to the concave portion of the first plate-like member. A cup container-like envelope having an opening and a second plate-like member disposed in the opening, wherein the opening includes the recess in the first plate-like member so that the opening includes the recess. When the one surface of the first plate-shaped member is connected, an envelope that seals the second plate-shaped member between the first plate-shaped member and the concave portion of the first plate-shaped member is disposed. including that a photoelectric conversion layer, and an electron source array disposed on opposite surfaces of the recess of the second plate-like member.
また、前記第２板状部材は、前記第１板状部材に固定されてもよい。 Further, the second plate member may be fixed to the first plate member.
また、前記第１板状部材の前記第２板状部材と対向する面のうち、前記凹部が形成されていない領域内に、前記第２板状部材に配設される前記電子源アレイの電気的接続をとるための配線が形成されてもよい。 Further, the electric power of the electron source array disposed on the second plate member in a region where the concave portion is not formed in a surface of the first plate member facing the second plate member. Wiring for establishing a general connection may be formed.
また、前記凹部が形成される領域は、平面視において、前記第２板状部材よりも外側に延出した延出領域を有していてもよい。 Moreover, the area | region where the said recessed part is formed may have the extension area | region extended outside the said 2nd plate-shaped member in planar view.
本発明によれば、光電変換部と電子源アレイとの位置合わせ精度を改善するとともに、光電変換部と電子源アレイとの間の距離をさらに短縮可能な構造を有する平面型撮像素子を提供できるという特有の効果が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while improving the alignment precision of a photoelectric conversion part and an electron source array, the planar imaging element which has a structure which can further shorten the distance between a photoelectric conversion part and an electron source array can be provided. A unique effect is obtained.
以下、本発明の平面型撮像素子を適用した実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments to which the planar imaging device of the present invention is applied will be described.
［実施の形態１］
図７は、実施の形態１の平面型撮像素子を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ’矢視図、（Ｃ）は電子源アレイと電子源アレイ用基板を示す平面図である。なお、図７（Ａ）〜（Ｃ）は同一縮尺である。
[Embodiment 1]
7A and 7B are diagrams showing the planar image pickup device according to the first embodiment, where FIG. 7A is a cross-sectional view, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. It is a top view which shows the board | substrate for electron source arrays. 7A to 7C are the same scale.
実施の形態１の平面型撮像素子１０は、透光性基板１１、光電変換部１２、電子源アレイ１３、電子源アレイ用基板１４、及び外囲器１５を含む。 The planar imaging device 10 according to the first embodiment includes a translucent substrate 11, a photoelectric conversion unit 12, an electron source array 13, an electron source array substrate 14, and an envelope 15.
透光性基板１１は、被写体からの光を透過して光電変換部１２に誘導する透明な基板であり、例えば、ガラス製の基板で構成される。ここで、透光性基板１１の材料としては、目的とする光線の減衰量が少ない材質を選択すればよく、可視光による撮像を行う場合には、例えば、ガラス、紫外線では、例えば、石英ガラス、Ｘ線では、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）が特に適している。図７では、透光性基板１の上面が光入射面１１Ａとなる。 The translucent substrate 11 is a transparent substrate that transmits light from a subject and guides it to the photoelectric conversion unit 12, and is made of, for example, a glass substrate. Here, as the material of the translucent substrate 11, a material with a small amount of attenuation of the target light beam may be selected. When imaging with visible light is performed, for example, glass or ultraviolet rays, for example, quartz glass is used. For X-rays, for example, beryllium (Be) is particularly suitable. In FIG. 7, the upper surface of the translucent substrate 1 is the light incident surface 11A.
図７（Ａ）に示すように、実施の形態１の平面型撮像素子１０の透光性基板１１は、光入射面１１Ａとは反対の底面１１Ｂに凹部１１Ｃが形成されている第１板状部材である。凹部１１Ｃは、例えば、透光性基板１１の作製時に一体成形又は研磨処理によって形成することができる。 As shown in FIG. 7A, the translucent substrate 11 of the planar imaging device 10 according to the first embodiment has a first plate shape in which a recess 11C is formed on a bottom surface 11B opposite to the light incident surface 11A. It is a member. The recess 11C can be formed by, for example, integral molding or polishing when the light-transmitting substrate 11 is manufactured.
凹部１１Ｃは、透光性基板１１の底面１１Ｂから直方体状に凹むように形成されており、入射面１１Ａ及び底面１１Ｂと平行な底面１１Ｄを有する。 The recess 11C is formed so as to be recessed in a rectangular parallelepiped shape from the bottom surface 11B of the translucent substrate 11, and has a bottom surface 11D parallel to the incident surface 11A and the bottom surface 11B.
光電変換部１２は、透光性基板１１の凹部１１Ｃの底面１１Ｄに配設されており、入射光の強さに応じて電荷を生成する薄膜状の光電変換部である。なお、透光性基板１１の凹部１１Ｃには厚さ方向に貫通して光電変換部１２に接続される信号ピン１６が設けられている。信号ピン１６は、平面視で光電変換部２の画素領域となる領域の外に位置するように設けられており、光電変換部１２で生成された電荷は信号ピン１６を介して外部の読み出し回路（図示せず）で撮像信号として読み出される。 The photoelectric conversion unit 12 is a thin-film photoelectric conversion unit that is disposed on the bottom surface 11D of the recess 11C of the translucent substrate 11 and generates a charge according to the intensity of incident light. A signal pin 16 that penetrates in the thickness direction and is connected to the photoelectric conversion unit 12 is provided in the recess 11 </ b> C of the translucent substrate 11. The signal pin 16 is provided so as to be located outside the region that becomes the pixel region of the photoelectric conversion unit 2 in a plan view, and the electric charge generated by the photoelectric conversion unit 12 is externally read out via the signal pin 16. (Not shown) and read out as an imaging signal.
図７（Ｂ）に示すように、光電変換部１２は、平面視矩形であり、図７（Ａ）に示す電子源アレイ１３から放出される電子ビームによって走査される。 As shown in FIG. 7B, the photoelectric conversion unit 12 has a rectangular shape in plan view, and is scanned by an electron beam emitted from the electron source array 13 shown in FIG.
電子源アレイ１３は、電子源アレイ用基板１４に配設される。電子源アレイ用基板１４は、図７（Ａ）に示すように、透光性基板１１の凹部１１Ｃ及び光電変換部１２に対向するように、透光性基板１１から吊り下げられる第２板状部材である。電子源アレイ１３は、図７（Ａ）に示すように、電子源アレイ用基板１４の上面１４Ａに配設されており、これにより光電変換部１２と対向されている。 The electron source array 13 is disposed on the electron source array substrate 14. As shown in FIG. 7A, the electron source array substrate 14 is a second plate that is suspended from the translucent substrate 11 so as to face the recess 11C and the photoelectric conversion unit 12 of the translucent substrate 11. It is a member. As shown in FIG. 7A, the electron source array 13 is disposed on the upper surface 14 </ b> A of the electron source array substrate 14, thereby facing the photoelectric conversion unit 12.
図７（Ｂ）に示すように、透光性基板１１の底面１１Ｂには、凹部１１Ｃの脇に接続用電極１７とリード１８が複数組形成されている。接続用電極１７は、平面視で矩形状の凹部１１Ｃの縁となる四辺（１１Ｅ１〜１１Ｅ４）のうち、対向する二辺１１Ｅ１、１１Ｅ２の脇に形成される。リード１８は、電子源アレイ１３に信号伝送及び電力供給を行うための外部回路（図示せず）に接続される。なお、接続用電極１７及びリード１８は、例えば、アルミニウム等の金属薄膜を底面１１Ｂに蒸着してからエッチングすることにより、あるいは、金属薄膜をスクリーン印刷することによって作製される。 As shown in FIG. 7B, a plurality of sets of connection electrodes 17 and leads 18 are formed on the bottom surface 11B of the translucent substrate 11 on the side of the recess 11C. The connection electrode 17 is formed beside the two opposite sides 11E1 and 11E2 among the four sides (11E1 to 11E4) serving as the edges of the rectangular recess 11C in plan view. The lead 18 is connected to an external circuit (not shown) for performing signal transmission and power supply to the electron source array 13. The connection electrode 17 and the lead 18 are produced, for example, by depositing a metal thin film such as aluminum on the bottom surface 11B and then etching, or by screen printing the metal thin film.
また、図７（Ｃ）に示すように、電子源アレイ用基板１４の中央部には電子源アレイ１３が固定されており、その周辺には、電極パッド１９と配線２０が形成されている。電極パッド１９は透光性基板１１に形成される接続用電極１７と接続されるため、電極パッド１９が形成される位置は、接続用電極１７と平面視で一致するように設定されている。なお、電極パッド１９と配線２０は、例えば、アルミニウム等の金属薄膜を電子源アレイ用基板１４の上面１４Ａに蒸着してからエッチングすることにより、あるいは、金属薄膜をスクリーン印刷することによって作製される。 As shown in FIG. 7C, the electron source array 13 is fixed to the central portion of the electron source array substrate 14, and electrode pads 19 and wirings 20 are formed around the electron source array 13. Since the electrode pad 19 is connected to the connection electrode 17 formed on the translucent substrate 11, the position where the electrode pad 19 is formed is set to coincide with the connection electrode 17 in plan view. The electrode pad 19 and the wiring 20 are produced, for example, by depositing a metal thin film such as aluminum on the upper surface 14A of the electron source array substrate 14 and then etching, or by screen printing the metal thin film. .
電子源アレイ用基板１４は、電子源アレイ１３が上面１４Ａに固定された状態で、例えば、インジウムのように柔らかくて粘着性のある金属で作製されたバンプ２１を接続用電極１７と電極パッド１９との間に用いることにより、透光性基板１１に対して吊り下げられた状態で固定される。 The electron source array substrate 14 has the electron source array 13 fixed to the upper surface 14A. For example, the bumps 21 made of a soft and adhesive metal such as indium are connected to the connection electrodes 17 and the electrode pads 19. By being used in between, it is fixed in a suspended state with respect to the translucent substrate 11.
ここで、上述のように、電子源アレイ用基板１４は、凹部１１Ｃに蓋をするように透光性基板１１に固定されるため、凹部１１Ｃのサイズと、電子源アレイ用基板１４のサイズとは、接続用電極１７及び電極パッド１９が配列される方向の長さについて、図７（Ｂ）に示す凹部１１Ｃの長さＡの方が図７（Ｃ）に示す電子源アレイ用基板１４の長さＢよりも長くなるように設定されている。 Here, as described above, since the electron source array substrate 14 is fixed to the translucent substrate 11 so as to cover the recess 11C, the size of the recess 11C, the size of the electron source array substrate 14, In the direction in which the connection electrodes 17 and the electrode pads 19 are arranged, the length A of the recess 11C shown in FIG. 7B is longer than that of the electron source array substrate 14 shown in FIG. It is set to be longer than the length B.
これにより、図７（Ｂ）に示す透光性基板１１に電子源アレイ用基板１４を位置合わせした場合に、平面視で矩形状の凹部１１Ｃの縁となる四辺（１１Ｅ１〜１１Ｅ４）のうち接続用電極１７が形成されていない二辺１１Ｅ３、１１Ｅ４の側において、凹部１１Ｃが電子源アレイ用基板１４に覆われない領域（すなわち、電子源アレイ用基板１４よりも外側に延出した延出領域）を形成することができる。このように覆われない領域を形成するのは、実施の形態１の平面型撮像素子１０の組み立て工程において、外囲器１５を密封封止するための真空引き工程において、凹部１１Ｃ内の真空引きの効率を向上させるためである。 Accordingly, when the electron source array substrate 14 is aligned with the translucent substrate 11 shown in FIG. 7B, the connection is made among the four sides (11E1 to 11E4) serving as the edges of the rectangular recess 11C in plan view. The region where the recess 11C is not covered by the electron source array substrate 14 on the two sides 11E3, 11E4 side where the electrode 17 for forming is not formed (that is, the extended region extending outward from the electron source array substrate 14) ) Can be formed. The region not covered in this way is formed by evacuating the recess 11C in the evacuation process for hermetically sealing the envelope 15 in the assembly process of the planar imaging device 10 of the first embodiment. This is to improve the efficiency.
外囲器１５は、光電変換部１２、電子源アレイ１３、及び電子源アレイ用基板１４を透光性基板１１との間で真空封止できる容器状の部材であればよく、実施の形態１では、平面視矩形状のガラス基板１５Ａに矩形環状のガラス管１５Ｂをフリットガラス等で接着することによって作製される。外囲器１５は、図７（Ｂ）に示すリード１９を保護するための保護用絶縁膜２２と封止用の低温封止剤２３を介して、透光性基板１１に接着される。低温封止剤２３としては、例えば、インジウム製の封止剤を用いることができる。透光性基板１１と外囲器１５とで囲まれる内部空間は、透光性基板１１と外囲器１５を接合する際、あるいは接合後に真空引きされる。 The envelope 15 may be any container-like member capable of vacuum-sealing the photoelectric conversion unit 12, the electron source array 13, and the electron source array substrate 14 with the translucent substrate 11, and the first embodiment. Then, the glass substrate 15A having a rectangular shape in plan view is manufactured by bonding a rectangular glass tube 15B with frit glass or the like. The envelope 15 is bonded to the translucent substrate 11 via a protective insulating film 22 for protecting the lead 19 shown in FIG. 7B and a low-temperature sealing agent 23 for sealing. As the low-temperature sealant 23, for example, an indium sealant can be used. The internal space surrounded by the translucent substrate 11 and the envelope 15 is evacuated when or after the translucent substrate 11 and the envelope 15 are joined.
なお、低温封止剤２３は、低温で接合が可能で機密性が高い封止剤であれば、インジウム以外の材料で構成されていてもよい。 Note that the low-temperature sealant 23 may be made of a material other than indium as long as it can be bonded at a low temperature and has high confidentiality.
次に、図８を用いて電子源アレイについて説明する。 Next, the electron source array will be described with reference to FIG.
図８は、実施の形態１の平面型撮像素子１０に含まれる電子源アレイ１３を示す図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating the electron source array 13 included in the planar imaging device 10 according to the first embodiment.
実施の形態１では、電子源アレイ１３としてＳｐｉｎｄｔ型パッシブ電子放出源アレイを用いる場合について説明する。 In the first embodiment, a case where a Spindt type passive electron emission source array is used as the electron source array 13 will be described.
電子源アレイ１３は、基板１３１、陰極電極１３２、陰極１３３、絶縁層１３４、及びゲート電極１３５を具える。 The electron source array 13 includes a substrate 131, a cathode electrode 132, a cathode 133, an insulating layer 134, and a gate electrode 135.
基板１３１は、ガラス、シリコン（Ｓｉ）、石英、セラミックス、又は樹脂等で構成される。この基板１３１の上には、陰極電極１３２、絶縁層１３４、及びゲート電極１３５が順次形成されている。 The substrate 131 is made of glass, silicon (Si), quartz, ceramics, resin, or the like. On the substrate 131, a cathode electrode 132, an insulating layer 134, and a gate electrode 135 are sequentially formed.
陰極電極１３２は、垂直走査方向と長手方向が平行なストライプ状の電極であり、ゲート電極１３５は、同じく水平走査方向と長手方向が平行なストライプ状の電極である。このように、陰極電極１３２とゲート電極１３５とが互いに直交する方向に延在することにより、Ｘ−Ｙマトリクスが形成される。 The cathode electrode 132 is a striped electrode whose vertical direction is parallel to the longitudinal direction, and the gate electrode 135 is a striped electrode whose parallel direction is parallel to the horizontal scanning direction. As described above, the cathode electrode 132 and the gate electrode 135 extend in directions orthogonal to each other, thereby forming an XY matrix.
陰極電極１３２とゲート電極１３５が交差して区画される単位領域１３６内には、図８（ｂ）に示すように、絶縁層１３４及びゲート電極１３５を貫通し、陰極電極１３２の表面に達する細孔が形成され、この細孔内で陰極電極１３２から突出するように陰極１３３が配設される。 In the unit region 136 where the cathode electrode 132 and the gate electrode 135 intersect and are divided, as shown in FIG. 8B, a thin film that penetrates the insulating layer 134 and the gate electrode 135 and reaches the surface of the cathode electrode 132. A hole is formed, and the cathode 133 is disposed so as to protrude from the cathode electrode 132 in the hole.
この陰極１３３は、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、又はタングステン（Ｗ）等の融点の高い金属材料によって作製される。通常、各単位領域１３６に複数の細孔を設け、各細孔に陰極１３３を一つずつ配設する。図８（ａ）には、各単位領域１３６に９つの細孔が形成され、９つの陰極１３３が配設される形態を示す。 The cathode 133 is made of a metal material having a high melting point such as molybdenum (Mo), niobium (Nb), or tungsten (W). Usually, a plurality of pores are provided in each unit region 136, and one cathode 133 is disposed in each pore. FIG. 8A shows a form in which nine pores are formed in each unit region 136 and nine cathodes 133 are disposed.
電子源アレイ１３は、陰極電極１３２とゲート電極１３５に印加する電圧値を制御することにより、所望の陰極１３３から電子ビームを図７（Ａ）に示す光電変換部１２に発射することができる。 The electron source array 13 can emit an electron beam from a desired cathode 133 to the photoelectric conversion unit 12 shown in FIG. 7A by controlling voltage values applied to the cathode electrode 132 and the gate electrode 135.
次に、図９を用いて実施の形態１の平面型撮像素子１０の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the planar imaging element 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
図９は、実施の形態１の平面型撮像素子１０の製造方法の概略的に示す図である。 FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a method for manufacturing the planar imaging device 10 according to the first embodiment.
まず、図９（Ａ）に示すように、光電変換部１２を固定した透光性基板１１と、電子源アレイ１３を固定した電子源アレイ用基板１４とのアライメント（位置合わせ）を行った上で、接続用電極１７と電極パッド１９をバンプ２１で接合する。これにより、電子源アレイ用基板１４は透光性基板１１に吊り下げられた状態になる。すなわち、この工程により、透光性基板１１と電子源アレイ用基板１４の構造的な接合と、接続用電極１７と電極パッド１９の電気的な接続とを同時に行うことができる。 First, as shown in FIG. 9A, after alignment (positioning) of the translucent substrate 11 to which the photoelectric conversion unit 12 is fixed and the electron source array substrate 14 to which the electron source array 13 is fixed. Thus, the connection electrode 17 and the electrode pad 19 are joined by the bump 21. As a result, the electron source array substrate 14 is suspended from the translucent substrate 11. That is, through this process, the structural bonding of the translucent substrate 11 and the electron source array substrate 14 and the electrical connection of the connection electrode 17 and the electrode pad 19 can be performed simultaneously.
電子源アレイ用基板１４を透光性基板１１に吊り下げた状態を下側から見ると、図９（Ｂ）に示すようになる。図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＢ−Ｂ’矢視図である。 FIG. 9B shows a state where the electron source array substrate 14 is suspended from the translucent substrate 11 when viewed from below. FIG. 9B is a B-B ′ arrow view of FIG.
凹部１１Ｃの２つの辺１１Ｅ３、１１Ｅ４の側において、凹部１１Ｃが電子源アレイ用基板１４に覆われない領域（すなわち、電子源アレイ用基板１４よりも外側に延出した延出領域）が形成される。これは、外囲器１５を密封封止するための真空引き工程において、凹部１１Ｃ内の真空引きの効率を向上させるためである。 On the two sides 11E3 and 11E4 side of the recess 11C, a region where the recess 11C is not covered by the electron source array substrate 14 (that is, an extension region extending outward from the electron source array substrate 14) is formed. The This is to improve the efficiency of evacuation in the recess 11C in the evacuation process for hermetically sealing the envelope 15.
ここで、光電変換部１２が熱に弱いため、接続用電極１７と電極パッド１９を接合する工程は、常温に近い温度で行える工程であることが望ましい。実施の形態１では、インジウム製のバンプ２１で接合する形態について説明するが、常温に近い温度で接合を行えるのであれば、例えば、バンプ２１の代わりに導電性接着剤等を用いてもよい。 Here, since the photoelectric conversion unit 12 is vulnerable to heat, the step of bonding the connection electrode 17 and the electrode pad 19 is desirably a step that can be performed at a temperature close to room temperature. In the first embodiment, an embodiment in which bonding is performed using indium bumps 21 will be described. However, if bonding can be performed at a temperature close to room temperature, for example, a conductive adhesive or the like may be used instead of the bumps 21.
なお、アライメントを取る際には、透光性基板１１及び電子源アレイ用基板１４に位置合わせ用のマークを形成しておくことで、精度を向上できる。 When alignment is performed, the accuracy can be improved by forming alignment marks on the light-transmitting substrate 11 and the electron source array substrate 14.
次に、透光性基板１１に外囲器１５を取付ける。外囲器１５は、図９（Ｃ）に示すように、ガラス管１５Ｂの上面と透光性基板１１の間に保護用絶縁膜２２及び低温封止剤２３を介した状態で、透光性基板１１に接合される。保護用絶縁膜２２は、リード１８が形成されている部位にのみ形成すればよい。 Next, the envelope 15 is attached to the translucent substrate 11. As shown in FIG. 9C, the envelope 15 is light-transmitting in a state where a protective insulating film 22 and a low-temperature sealant 23 are interposed between the upper surface of the glass tube 15B and the light-transmitting substrate 11. Bonded to the substrate 11. The protective insulating film 22 may be formed only at the site where the lead 18 is formed.
透光性基板１１と外囲器１５とで囲まれる内部空間は、透光性基板１１と外囲器１５を接合する際、あるいは接合後に、例えば、外囲器１５に形成した真空引き用の排気管（図示せず）を介して真空引きされる。排気管は、真空引き後に切除して封止すればよい。 The internal space surrounded by the translucent substrate 11 and the envelope 15 is, for example, for vacuuming formed in the envelope 15 when the translucent substrate 11 and the envelope 15 are joined or after joining. A vacuum is drawn through an exhaust pipe (not shown). The exhaust pipe may be cut and sealed after evacuation.
また、ここでは、透光性基板１１と外囲器１５とで囲まれる内部空間を透光性基板１１と外囲器１５を接合する際、あるいは接合後に真空引きする形態について説明するが、図９（Ａ）に示すように透光性基板１１と電子源アレイ用基板１４とを接合する段階から、真空容器の中で真空引きを行いながら組み立てを行ってもよい。 Further, here, a description will be given of a mode in which the internal space surrounded by the light-transmitting substrate 11 and the envelope 15 is evacuated when the light-transmitting substrate 11 and the envelope 15 are bonded or after bonding. As shown in FIG. 9A, assembly may be performed while vacuuming is performed in a vacuum container from the stage of joining the light transmitting substrate 11 and the electron source array substrate 14 together.
なお、透光性基板１１と外囲器１５によって真空に保持される内部空間には、必要に応じて、例えば、ゲッター剤のようなガス吸着剤を配置すればよい。 In addition, what is necessary is just to arrange | position gas adsorption agent like a getter agent, for example in the internal space hold | maintained by the translucent board | substrate 11 and the envelope 15 as needed.
以上のように、実施の形態１の平面型撮像素子１０によれば、透光性基板１１に電子源アレイ用基板１４を貼り合わせることによって光電変換部１２と電子源アレイ１３との間の距離が決まる。 As described above, according to the planar imaging device 10 of the first embodiment, the distance between the photoelectric conversion unit 12 and the electron source array 13 is obtained by bonding the electron source array substrate 14 to the translucent substrate 11. Is decided.
このため、透光性基板１１の凹部１１Ｃの深さ、光電変換部１２の厚さ、電子源アレイ１３の厚さ（陰極１３３の高さ）、接続用電極１７の厚さ、電極パッド１９の厚さ、及びバンプ２１の厚さ（接合状態での厚さ）を正確に管理することにより、光電変換部１２と電子源アレイ１３との間の距離を高精度に設定することができる。特に、従来のように、インジウムリングを圧着する工程のように誤差がばらつきが大きく生じる可能性のある工程を含まないため、解像度等の特性の面内均一性の非常に高い平面型撮像素子１０を作製することができる。 Therefore, the depth of the concave portion 11C of the translucent substrate 11, the thickness of the photoelectric conversion unit 12, the thickness of the electron source array 13 (height of the cathode 133), the thickness of the connection electrode 17, and the electrode pad 19 By accurately managing the thickness and the thickness of the bump 21 (thickness in the bonded state), the distance between the photoelectric conversion unit 12 and the electron source array 13 can be set with high accuracy. In particular, unlike the prior art, it does not include a step that may cause a large variation in error, such as a step of crimping an indium ring. Therefore, the planar image pickup device 10 having very high in-plane uniformity of characteristics such as resolution. Can be produced.
また、従来の平面型撮像素子のように、電子源アレイの接続にボンディングワイヤを用いずに接続用電極１７と電極パッド１９で電気的接続を確保しているため、光電変換部１２と電子源アレイ１３との間の距離の短縮化を従来よりも容易に図ることができる。 Further, since the electrical connection is ensured by the connection electrode 17 and the electrode pad 19 without using a bonding wire for the connection of the electron source array as in the conventional flat-type image sensor, the photoelectric conversion unit 12 and the electron source are secured. The distance to the array 13 can be shortened more easily than in the past.
また、透光性基板１１と電子源アレイ用基板１４を直接貼り合わせることで、光電変換部１２の有効領域と電子源アレイ１３の画素エリアの面方向の位置精度を向上させることができる。 Further, by directly bonding the translucent substrate 11 and the electron source array substrate 14, it is possible to improve the positional accuracy in the surface direction between the effective area of the photoelectric conversion unit 12 and the pixel area of the electron source array 13.
また、透光性基板１１に対して電子源アレイ用基板１４の貼り合わせを行わない２つの辺１１Ｅ３、１１Ｅ４の側において、凹部１１Ｃが電子源アレイ用基板１４に覆われない領域（すなわち、電子源アレイ用基板１４よりも外側に延出した延出領域）を形成するため、外囲器１５を密封封止するための真空引きの効率を向上させることができる。 Further, on the side of the two sides 11E3 and 11E4 where the electron source array substrate 14 is not bonded to the translucent substrate 11, the recess 11C is not covered with the electron source array substrate 14 (that is, the electron source array substrate 14). Therefore, the efficiency of evacuation for hermetically sealing the envelope 15 can be improved.
なお、以上では、電子源アレイ１３としてＳｐｉｎｄｔ型パッシブ電子放出源アレイを用いる形態について説明したが、電子源アレイ１３はＳｐｉｎｄｔ型パッシブ電子放出源アレイに限られるものではなく、例えば、アクティブ型の電子放出源アレイを用いてもよい。 In the above, the embodiment using the Spindt type passive electron emission source array as the electron source array 13 has been described. However, the electron source array 13 is not limited to the Spindt type passive electron emission source array. An emission source array may be used.
［実施の形態２］
図１０は、実施の形態２の平面型撮像素子２００の断面構造を示す図である。実施の形態２の平面型撮像素子２００は、電子源アレイ１３に信号伝送及び電力供給を行うためのリード１８（図７（Ｂ）参照）が外囲器１５よりも内側の領域に形成されており、スプリング２０１及び貫通電極ピン２０２を介して外部回路に接続されている点と、透光性基板１１に外囲器１５を接合するための低温封止剤２０３が外囲器１５のガラス管１５Ｂの上面の全体にわたって塗布されている（すなわち、実施の形態１における保護用絶縁膜２２を含まない）点が実施の形態１の平面型撮像素子１０と異なる。その他の構成は実施の形態１の平面型撮像素子１０と同一であるため、同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
FIG. 10 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of the planar image sensor 200 according to the second embodiment. In the planar imaging device 200 according to the second embodiment, leads 18 (see FIG. 7B) for performing signal transmission and power supply to the electron source array 13 are formed in a region inside the envelope 15. The glass tube of the envelope 15 includes a point connected to an external circuit via the spring 201 and the through electrode pin 202, and a low-temperature sealant 203 for bonding the envelope 15 to the translucent substrate 11. It differs from the planar image sensor 10 of the first embodiment in that it is applied over the entire upper surface of 15B (that is, does not include the protective insulating film 22 in the first embodiment). Since other configurations are the same as those of the planar imaging device 10 of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
スプリング２０１は、例えば、銅製であればよく、貫通電極ピン２０２の先端に接続され、撓んで付勢された状態でリード１８に接触することにより、リード１８との電気的接続が確保される。 The spring 201 may be made of, for example, copper, and is connected to the tip of the through electrode pin 202, and is brought into contact with the lead 18 while being bent and biased, thereby ensuring electrical connection with the lead 18.
貫通電極ピン２０２は、外囲器１５のガラス基板１５Ａを貫通しており、電子源アレイ１３に信号伝送及び電力供給を行うための外部回路に接続される。なお、貫通電極ピン２０２とガラス基板１５Ａとの間は、例えば、ろう付け等のガラスに金属ピンを埋め込む周知の技術を用いて密封されている。 The through electrode pin 202 passes through the glass substrate 15A of the envelope 15 and is connected to an external circuit for performing signal transmission and power supply to the electron source array 13. The through electrode pin 202 and the glass substrate 15A are sealed using a known technique of embedding a metal pin in glass such as brazing.
低温封止剤２０３は、インジウム製の封止剤であってもよいし、低温で接合が可能で機密性が高い封止剤であれば、インジウム以外の材料で構成されていてもよい。 The low-temperature sealant 203 may be an indium sealant, or may be made of a material other than indium as long as it can be bonded at a low temperature and has high confidentiality.
以上、実施の形態２の平面型撮像素子２００によれば、外囲器１５を低温封止剤２０３だけで透光性基板１１に接合することができるので、実施の形態１の平面型撮像素子１０と同様に解像度等の特性の面内均一性の非常に高い平面型撮像素子２００をより容易な工程で作製することができる。 As described above, according to the planar image pickup device 200 of the second embodiment, the envelope 15 can be bonded to the translucent substrate 11 with only the low-temperature sealant 203, and thus the flat image pickup device of the first embodiment. As in the case of 10, the planar imaging device 200 with extremely high in-plane uniformity of characteristics such as resolution can be manufactured by an easier process.
［実施の形態３］
図１１は、実施の形態３の平面型撮像素子３００の構成を示す断面図である。実施の形態２の平面型撮像素子３００は、透光性基板３０１が２分割式になっている点が実施の形態１の平面型撮像素子１０と異なる。その他の構成は実施の形態１の平面型撮像素子１０と同一であるため、同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the planar image sensor 300 according to the third embodiment. The planar image sensor 300 according to the second embodiment is different from the planar image sensor 10 according to the first embodiment in that the translucent substrate 301 is divided into two. Since other configurations are the same as those of the planar imaging device 10 of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
透光性基板３０１は、凹部３０１Ｃを形成するための厚さの薄い第１部分３０２と、凹部３０１Ｃよりも厚い第２部分３０３とを含み、第１部分３０２と第２部分３０３とを密着的に組み合わせ、低温封止剤３０４で封止することによって形成される。第１部分３０２は、平面視における形状が矩形であってもよく、円形やその他の形状であってもよい。 The translucent substrate 301 includes a first portion 302 having a small thickness for forming the concave portion 301C and a second portion 303 thicker than the concave portion 301C, and the first portion 302 and the second portion 303 are in close contact with each other. And is sealed with a low-temperature sealant 304. The first portion 302 may have a rectangular shape in a plan view, or may have a circular shape or other shapes.
図１１に示すように、第１部分３０２は、側部に段付き部３０２Ａが形成されており、第２部分３０３には、段付き部３０２Ａを密着的に受けるための段付き部３０３Ａが形成されている。第１部分３０２の段付き部３０２Ａは、透光性基板３０１の光入射面３０１Ａ側の方が底面３０１Ｂ側よりも幅方向（図中横方向）に大きくなるように形成されている。これにより、第１部分３０２を図中における上方から第２部分３０３に対して密着させることができる。 As shown in FIG. 11, the first portion 302 has a stepped portion 302A formed on the side, and the second portion 303 has a stepped portion 303A for closely receiving the stepped portion 302A. Has been. The stepped portion 302A of the first portion 302 is formed so that the light incident surface 301A side of the translucent substrate 301 is larger in the width direction (lateral direction in the drawing) than the bottom surface 301B side. Thereby, the 1st part 302 can be stuck to the 2nd part 303 from the upper part in a figure.
実施の形態３の平面型撮像素子３００では、透光性基板３０１を第１部分３０２と第２部分３０３とに分割したことにより、第１部分３０２及び第２部分３０３の各々の厚さを設定することで凹部３０１Ｃの深さを容易に制御することができる。光電変換部１２と電子源アレイ１３との間の距離は、凹部３０１Ｃの深さによって殆ど決定されるため、実施の形態３の平面型撮像素子３００では、光電変換部１２と電子源アレイ１３との間の距離をより容易に設定することができる。 In the planar imaging device 300 according to Embodiment 3, the thickness of each of the first portion 302 and the second portion 303 is set by dividing the translucent substrate 301 into the first portion 302 and the second portion 303. This makes it possible to easily control the depth of the recess 301C. Since the distance between the photoelectric conversion unit 12 and the electron source array 13 is almost determined by the depth of the recess 301C, in the planar imaging device 300 of Embodiment 3, the photoelectric conversion unit 12 and the electron source array 13 Can be set more easily.
また、透光性基板３０１と外囲器１５との間の空間は真空に保持されるため、第１部分３０２の透光性基板３０１の光入射面３０１Ａ側を底面３０１Ｂ側よりも幅方向（図中横方向）に大きくすることにより、第１部分３０２が第２部分３０２に真空吸着される際に、段付き部３０２Ａと段付き部３０３Ａとにより、第１部分３０２が第２部分３０３によって保持され、長期にわたって信頼性の高い気密性及び剛性を確保することができる。 Further, since the space between the translucent substrate 301 and the envelope 15 is maintained in a vacuum, the light incident surface 301A side of the translucent substrate 301 of the first portion 302 is wider than the bottom surface 301B side (in the width direction). By enlarging in the horizontal direction in the figure, when the first portion 302 is vacuum-sucked by the second portion 302, the first portion 302 is caused by the second portion 303 by the stepped portion 302A and the stepped portion 303A. Retained and reliable airtightness and rigidity can be ensured over a long period of time.
以上のように、実施の形態３の平面型撮像素子３００は、透光性基板３０１が２分割式になっているため、製造工程の順序を実施の形態１の平面型撮像素子１０とは異なるものにすることができる。 As described above, the planar image sensor 300 according to the third embodiment has a two-part translucent substrate 301, and therefore the order of manufacturing steps is different from that of the planar image sensor 10 according to the first embodiment. Can be a thing.
例えば、第１部分３０２を第２部分３０３に取り付ける前に第２部分３０３に電子源アレイ用基板１４と外囲器１５を接合し、最後に第１部分３０２（光電変換部１２を固着したもの）を第２部分３０３に取り付けることによって平面型撮像素子３００を完成させる場合には、光電変換部１２が固着された第１部分３０２を低温封止剤３０４で取り付ける前までは低温接合を行う必要が無くなるため、第２部分３０３と電子源アレイ用基板１４との接合工程や、第２部分３０３と外囲器１５との接合工程を実施の形態１の工程よりも高温で行うことができ、製造工程の自由度を向上させることができる。例えば、バンプ２１は、高温で共晶結合する接着剤であってもよいし、保護用絶縁膜２２は、高温で共晶結合するフリットガラスであってもよい。 For example, before attaching the first part 302 to the second part 303, the electron source array substrate 14 and the envelope 15 are joined to the second part 303, and finally the first part 302 (the one to which the photoelectric conversion unit 12 is fixed). ) Is attached to the second portion 303 to complete the flat image pickup device 300, and it is necessary to perform low-temperature bonding until the first portion 302 to which the photoelectric conversion unit 12 is fixed is attached with the low-temperature sealant 304. Therefore, the bonding step between the second portion 303 and the electron source array substrate 14 and the bonding step between the second portion 303 and the envelope 15 can be performed at a higher temperature than the step of the first embodiment. The degree of freedom in the manufacturing process can be improved. For example, the bump 21 may be an adhesive that is eutectic bonded at a high temperature, and the protective insulating film 22 may be a frit glass that is eutectic bonded at a high temperature.
また、第２部分３０３と電子源アレイ用基板１４との接合工程や、第２部分３０３と外囲器１５との接合工程を実施の形態１の工程よりも高温で行うことができるため、第２部分３０３は、ガラス以外の部材であってもよく、例えば、セラミック製であってもよい。 In addition, the bonding step between the second portion 303 and the electron source array substrate 14 and the bonding step between the second portion 303 and the envelope 15 can be performed at a higher temperature than in the first embodiment. The two portions 303 may be members other than glass, and may be made of ceramic, for example.
また、光電変換部１２を固着する面の表面粗さを極力小さくするために、精密研磨を行うことが一般的であるが、実施の形態３の平面型撮像素子３００は、光電変換部１２が固着される凹部３０１Ｃを構成するための部分である第１部分３０２が分離されているため、精密研磨工程を行いやすくなる。 In addition, in order to minimize the surface roughness of the surface to which the photoelectric conversion unit 12 is fixed, it is common to perform precision polishing. Since the first portion 302, which is a portion for constituting the recessed portion 301C to be fixed, is separated, the precision polishing step can be easily performed.
以上、本発明の例示的な実施の形態の平面型撮像素子について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 The planar image sensor according to the exemplary embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiment, and departs from the scope of the claims. Various modifications and changes are possible.
１０、２００、３００ 平面型撮像素子
１１、３０１ 透光性基板
１１Ａ、３０１Ａ 光入射面
１１Ｂ、３０１Ｂ 底面
１１Ｃ、３０１Ｃ 凹部
１１Ｄ 底面
１１Ｅ１〜１１Ｅ４ 辺
１２ 光電変換部
１３ 電子源アレイ
１４ 電子源アレイ用基板
１４Ａ 上面
１５ 外囲器
１５Ａ ガラス基板
１５Ｂ ガラス管
１６ 信号ピン
１７ 接続用電極
１８ リード
１９ 電極パッド
２０ 配線
２１ バンプ
２２ 保護用絶縁膜
２３、３０４ 低温封止剤
１３１ 基板
１３２ 陰極電極
１３３ 陰極
１３４ 絶縁層
１３５ ゲート電極
２０１ スプリング
２０２ 貫通電極ピン
２０３ 低温封止剤
３０２ 第１部分
３０２Ａ、３０３Ａ 段付き部
３０３ 第２部分
10, 200, 300 Planar image sensor 11, 301 Translucent substrate 11A, 301A Light incident surface 11B, 301B Bottom surface 11C, 301C Recessed portion 11D Bottom surface 11E1-11E4 Side 12 Photoelectric conversion unit 13 Electron source array 14 Electron source array substrate 14A upper surface 15 envelope 15A glass substrate 15B glass tube 16 signal pin 17 connection electrode 18 lead 19 electrode pad 20 wiring 21 bump 22 protective insulating film 23, 304 low-temperature sealant 131 substrate 132 cathode electrode 133 cathode 134 insulation layer 135 Gate electrode 201 Spring 202 Through electrode pin 203 Low temperature sealant 302 First part 302A, 303A Stepped part 303 Second part
Claims (4)
前記第１板状部材の前記凹部と対向して配置される第２板状部材と、
開口部を有するカップ容器状の外囲器であって、平面視で前記開口部が前記凹部を含むように前記開口部に前記第１板状部材の前記一方の面が接続されることにより、前記第１板状部材との間で前記第２板状部材を密封する外囲器と、
前記第１板状部材の前記凹部内に配設される光電変換膜と、
前記第２板状部材の前記凹部との対向面に配設される電子源アレイと
を含む、平面型撮像素子。 A first plate-like member that is integrally formed of a single member and has a recess formed on one surface;
A second plate-like member disposed opposite to the concave portion of the first plate-like member;
A cup container-shaped envelope having an opening, wherein the one surface of the first plate-like member is connected to the opening so that the opening includes the recess in plan view. An envelope for sealing the second plate-shaped member with the first plate-shaped member;
A photoelectric conversion film disposed in the recess of the first plate member;
A planar imaging device, comprising: an electron source array disposed on a surface of the second plate-like member facing the concave portion.
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