JPH02280374A - 固体撮像装置の電極接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し発明の目的」 （産業上の利用分野） この発明は、積層型の固体撮像装置の透明電極膜と電極
引出し部との接合状態を改善した固体ＩＩ像装賃におけ
る電極接続方法に関する。

（従来の技術） 固体＋Ｍ憬素子チップ上に光導電膜を積層した２階立て
構造の固体撮像装置（積層型固体ぬ像装置）は、感光部
の開口面積を広くすることができるため、高感度かつ低
スシアという優れた特長を右している。

このような光導電ｎＳｌ積層型の固体撮像装置では、光
導電膜に外部バイアスを印加するための透明電極膜が、
光導電股上に積層形成されている。この透明電極膜は、
ＩＴＯ（［ｎｄｉｕｍ　　ＴｉｎＱｘｉｄｅ）　ｍから
なり、この透明電極膜は透明電極膜と外部とを接続する
ワイヤリード線のＡｌとはまったく付着力がない。この
ため、透明電極と外部との接続方法には工夫が必要であ
り、種々の提案がなされている。

以下に、この提案例を図面を参照して説明する。

第４図は光導電膜積層型の固体撮像装置の概略全体上面
図である。

第４図において、透明電極膜１及び光導電膜２がチップ
３上に積層形成されている。透明電極膜１及び光導電膜
２は、導出部（図中へで示す）において電極引出しパッ
ド部４と電気的に接続され、電極引出しパッド部４に接
続されているＡＩのリード線５を介してパッケージ内の
ＡＮのパッド（図示せず）に接続されている。透明電極
膜１には、外部からパッケージ内のパッドに外部バイア
スを供給することによって外部バイアスが印加される。

このような構造における透明型［１ｒｉｔＡ１と電極引
出しパッド部４との接続構造の一例を第５図に示す。

第５図は第４図におけるＢ−Ｂ−線に沿う断面図である
。

第５図において、透明電極膜１及び光伝導膜２は、導出
部の端断面において透明電極膜１や光導電膜２とは異な
る材質からなる異種金属６を介して電極引出しパッド部
４に接続されている。このような接続構造にあって、導
出部における端断面の透明型極膜１と光導電膜との厚さ
は、少なくとも１μｍ以上となり、−殻内には３〜５μ
ｍ程度となる。このため、導出部の端面ではかなりの段
差が生じることになり、端面の角部７，８において異種
金ｆｆ１６の断切れが生じ易くなる。したがって、第５
図に示す接続構造にあっては、信頼性の低下を招いてい
た。

一方、接続方法の伯の従来例としては、第６図に示すよ
うなものがある。

第６図は第４図におけるｃ−ｃ”線に沿う断面図である
。

第６図において、透明電極膜１及び光導電膜２には、導
出部において電極引出しパッド部４に達する深さの２つ
の溝８が形成されている。この両ｉ笥８間の透明電極膜
１及び光導電膜２は、電極引出しパッド部４に直接ボン
ディングされたへグのリード線９によって被覆されてい
る。これにより、両溝８間の透明型８１ｉ膜１は、リー
ド線９の電極引出しパッド部４の接続部分１０での付着
力によりリード線９に対して強制的に圧着されている。

このような接続構造にあっては、リード線９のボンダビ
リデイがそれぞれの接続部分１０で異なるため、透明電
極膜１とリード線９との接合は不安定ならとなる。この
ため、透明電極膜１とリード線９との接続抵抗は、熱等
の外的刺激によって変動し易（なる。このことは、異種
金属を介゛して透明電極膜１とリード線を接合させて付
着力を高めて６、上述したと同様なことが起り易くなる
。

また、両溝８間の幅は、１００μｍＦ１度と比較的短い
ため、両溝８間にはさまれた透明電極膜１及び光導Ｔ１
膜２は、リード線９のボンディング時の押圧によって破
壊されるおそれがあった。

（発明が解決しようとする課題） 以Ｆ説明したように、第５図に示した接続構造にあって
は、透明電極膜１と電極引出しパッド部４とを接続する
異種金属に断切れが生じ易く、接続不良が生じやすい。

一方、第６図に示した接続構造にあっては、透明電極膜
１とリード線９との接合状態が不安定となり、接続抵抗
の変化を１８きやすい。また、製造時に接合部の破損を
沼くおそれがあった。

したがって、いずれにあっても、信頼性の低い接続構造
であった。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであり
、その目的とするところは、透明ｆｆ１ｆｆｉ膜と電極
引出し部との接合状態及び接合力を改渋して、信頼性を
向上させた固体搬像装置における電極接続方法を提供す
ることにある。

［発明の構成］ （課題を解決するだめの手段） 上記目的を達成するために、この発明は、電極引出し部
上に積層された光導電膜及び透明電極膜に前記電極引出
し部に達する深さの溝を形成し、前記溝に導電性部材を
嵌入配置して、前記導電性部材を押圧することにより前
記導電性部材を前記透明電極膜及び前記電極引出し部に
圧着し、前記透明電極膜と電極引出し部とを前記導電性
部材を介して電気的に接続したことを要旨とする。

（作用） 上記方法において、この発明は、積層された透明電極膜
と光導電膜に形成された溝に嵌入された導電性部材を押
圧して潰し、導電性部材を透明電極膜及び電極引出し部
に対して均一に圧着するようにしている。

（実施例） 以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図はこの発明の一実施例を示す断面図で
あり、第１図は光導電膜積層型の固体撮像装置における
透明電極膜からの電極引出し構造を示す断面図、第２図
は第１図に示す構造の一工程前の断面図である。

まずはじめに、第１図及び第２図に示す光導電膜ｖ４居
型の固体撮像装置の製造方法について、第３図に示す構
造断面図を参照して説明する。

第３図において、シリコン基板２１上にＰ＋型のウェル
Ｔ４域２２を形成し、このウェル領域２２上に固体１１
ｉｉｉ８！素子チツプ２３を形成する。続いて、チップ
２３上に光導電膜２４を堆積し、さらに光導電膜２４上
にｌｌ−０等の透明電極膜２５を形成する。

ここで、光導電膜２４は、非晶質水素化シリコン（ａ　
−３ｉ　　二Ｈ）系であり、ａ　−ｓｉ　　：Ｈｕ　＞
／ａ　−８ｉ　ｌ−１（ｉ　）／ａ　−８ｉ　Ｃ：ｌ−
１（１）　）の３層構造としている。ａ　−８ｉ　Ｃ：
Ｈ（ｉ　）１１２４ａは、ｉ型の非晶質水素化シリコン
カーバイトで厚さ２０ＯＡ程度、ａ　−８ｉ　　：Ｈ（
ｉ　）Ｌｊ７２４ｂは、ｉ型の非晶質水素化シリコンで
厚さ３μｍ程麿、ａ　−８ｉ　Ｃ：Ｈ（１１）１Ｍ２４
ｃは、Ｐ型の非晶質水素化シリコンカーバイトで厚さ２
００人稈０である。光電変換はａ　−８ｉ　　：Ｈ（ｉ
　）ＰＩＩ２４ｂて行なわれる。

固体撮像チップ２３は、その１画素がウェル領域２２に
形成された糸子分［２６で隣接する画素と分離され、素
子分離層２６、ｎ＋型ヂトネル（垂直ＣＣＤチャネル）
２７、ｎ＋＋型蓄積ダイオード２８をウェル領域２２に
形成した後、転送ゲート２９．３０を形成する。転送ゲ
ート２９は信号続出用のゲートとなる。

次いで、ＳｉＯ２股等の第１の絶縁膜３１を形成した後
、この絶縁膜３１にコンタクトホールを開口して画素電
極配線３２を形成する。続いて、平坦化用のＢ［’ＳＧ
膜（ボロンリンシリケートガラス）からなる第２の絶縁
膜３３をｊｎＩａシて、この絶縁ＦＪ３３にコンタクト
ボールを開口し、画素電極３４を形成して固体層像素子
チップ２３が形成される。

上記したようにして第３図に示すように構成された固体
’Ｍ像装置において、透明電極２５から入射した光は光
導電膜２゛４で光電変換され、これにより電子−正孔対
が形成される。この電子−正孔対のうち電子は、透明電
８ｉ２５よりも高い電位が印加されている画素電極３４
に向かって移動して、画素Ｔｉ　ｍ　３４に接続されて
いる蓄積ダイオード２８に蓄積され、蓄積ダイオード２
８の電位を低下させる。一方、電子−正孔対のうち正孔
は、透明′Ｒ極２５に向かって移動して、透明電極２５
を介して外部回路（図示せず）に与えられる。

蓄積ダイオード２８に一定期間蓄積された電子（信号電
荷）は、信号電荷読出し用のゲート２９に読出し信号が
印加されると、蓄積ダイオード２８から垂直ＣＣｌ）チ
ャネル２７に読出される。垂直ＣＯＤチャネル２７に読
出された電荷は、水平ＣＯＤチャネル（図示せず）を介
して出力される。

このようにして、固体撮像素子チップ２３が形成され、
このチップ２３上に光導電膜２４と透明電極膜２５が積
層形成された後、第４図のＡでホした導出部において、
第２図に示すように透明電極膜２５と光１ｔｍＦＡ２４
をエツチングして、１００μｍＸ１００μｍ程度の面積
の電極引出し部３５に達する深さの満３６を形成する。

この溝３６の形成にあって、まず、透明電極膜２５を塩
酸によりエツチングして除去する。その後、光導電膜２
４をＣＦ４ガスによって電極引出し部３５に達するまで
エツチングする。これにより、透明電極膜２５と電極引
出し部３５を接続するための前工程が終了する。

次に、透明電極膜２５と電極引出し部３５とを電気的に
接続する導電性部材となる例えば金属球３７を、第２図
に示すように前工程で形成された満３６に配置する。こ
の金属球３７は、その直径が溝３６の一辺の良さと同程
度の１００μｍ程度に形成されている。すなわち、金属
球３７は、透明電極膜２５に接することなく電極引出し
部３５に接して配置されるように、その大きさが設定さ
れている。これは、次の工程で金属球３７を押圧して潰
した時に、溝３６の周囲の透明電極膜２５が破壊されな
いようにするためである。金属球３７は、例えばＩｎ／
Ｓｎの合金で形成されており、１０８０％、Ｓｎ　２０
％の組成を有している。

次に、金属球３７を溝３６に配置した後、第２図に示す
ように金属球３７の上部から圧着板３８により金属球３
７を押圧して、第１図に示すように金属球３７を透明電
極膜２５及び電極引出し部３５に対して圧着する。この
圧着時に、金属球３７と透明電極膜２５及び電極引出し
部３５の付着力を増すために、チップ全体を加熱する。

加熱温度は、高い程大きな付着力が得られるが、光導電
膜２４の温度による変質を避けるために、比較的低温の
１００℃程度とした。押圧力は５ｋａ以上では光導電膜
２４が破壊されるため３ｋａ程度として、抑圧時間を１
０秒程度とした。

このような押圧条件の下で押し潰されて圧着された金属
球３７と透明電極膜２５との界面３９の引張り強度は、
３　ｋｇ／　ｃｍ２程度となる。これは、第６図に示し
た従来の透明電極膜と八〇のリード線が単に接していた
状態に比べて、付着力が大幅に大きくなっている。

また、金属球３６を押圧して透明電極膜２５と′Ｆ１棒
引出し部３５に圧着した時に、透明電極膜２５に対して
均一な圧着力が得られるとともに、接合面積を大きくと
ることが可能となる。このため、押潰された金属球３７
と透明電極膜２５及び電極引出し部３５との接合状態は
安定して良好なものとなる。

この後、電極引出し部３５のパッド部にへ吏のリード線
４０を超音波ボンディングし、パッケージ内の／ｌのパ
ッドと接続した。

このように、付着力の増大及び接合状態の安定化によっ
て、接触抵抗は熱的な刺激答により変動することはな（
なる。ちなみに、接触抵抗は、押圧力３ｋｇ時に最小値
となり、１００程度の値が得られた。これは、層像特性
に何ら影響を与える値ではない。

なお、この発明は上記実施例に限定されることはなく、
金属球３７に変えて底部が溝３６に余裕をもって嵌入さ
れる例えばｉ）Ｘ頭鉗体状の導電性部材であっても同様
の効果を得ることが可能である。

また、金属球３７は例えばＳｎ　／Ｐｂの合金としても
よい。

さらに、金属球３７と透明電極膜２５との付着力をより
一層増加させるために、透明電極膜２５に例えばＴｉ、
Ｗ、ＭＯ，ＡＪｊ、ＣＵ、Ｎｉ等の金属膜を積層形成し
てもよい。このように、金属膜を積層した場合に、透明
電極膜２５と押潰された金属球３７との引張り強度は、
７ｋａ／ｃｍ２程度以上のものが４７られ、接合強度を
より一層増加させることができるようになる。

〔発明の効果コ 以上説明したように、この発明によれば、電極引出し部
上に積層された光導電膜及び透明電極膜に形成された溝
に嵌入された導電性部材を押圧して圧着するようにした
ので、透明電極膜及び電極引出し部に対して導電性部材
を均一に圧着スることができるとともに、広い圧着面を
１ワることが可能となる。これにより、導電性部材と透
明Ｔ１極膜との引張り強度が大幅に増して、安定した接
合状態が得られ、透明電極膜と電極引出し部との接続に
おける信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る固体ｊ、ｌｊｌ像装
置の電極接続方法によって接続された状態を示す断面図
、第２図は第１図に示す状態の一工程前の状態を示す断
面図、第３図は第１図に示す固体撮像装置におけるイメ
ージ領域における要部断面図、第４図は固体撮像装置の
チップ全体を示す−Ｆ１面図、第５図及び第６図は従来
の固体ｆ１１像装置における電極接続構造を示す断面図
である。 ２１・・・シリコン基板、 ２３・・・固体撮像素子チップ、 ２４・・・光導電膜、 ２５・・・透明電極膜、 ３５・・・電極引出し部、 ３６・・・溝、 ３７・・・ｆＩＬ属球。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極引出し部上に積層された光導電膜及び透明電
   極膜に前記電極引出し部に達する深さの溝を形成し、前
   記溝に導電性部材を嵌入配置して、前記導電性部材を押
   圧することにより前記導電性部材を前記透明電極膜及び
   前記電極引出し部に圧着し、前記透明電極膜と電極引出
   し部とを前記導電性部材を介して電気的に接続すること
   を特徴とする固体撮像装置の電極接続方法。
2. （２）前記導電性部材は、前記溝の開口辺長と同一の直
   径を有する金属球であることを特徴とする請求項１記載
   の固体撮像装置の電極接続方法。
3. （３）前記透明電極膜に金属薄膜が積層形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置の電極接
   続方法。