JPS5951566A - 光センサ−集積回路 - Google Patents
光センサ−集積回路Info
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- JPS5951566A JPS5951566A JP57162619A JP16261982A JPS5951566A JP S5951566 A JPS5951566 A JP S5951566A JP 57162619 A JP57162619 A JP 57162619A JP 16261982 A JP16261982 A JP 16261982A JP S5951566 A JPS5951566 A JP S5951566A
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- Pending
Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02162—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
- H01L31/02164—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors for shielding light, e.g. light blocking layers, cold shields for infrared detectors
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、入射する光強度を電気量に変換することを
利用した光センサー集積回路の信頼性の向上に関するも
のであり、特に光センサ一部以外の信号処理部分に必要
な遮光膜の作成法を改善した光センサー集積回路に関す
るものである。
利用した光センサー集積回路の信頼性の向上に関するも
のであり、特に光センサ一部以外の信号処理部分に必要
な遮光膜の作成法を改善した光センサー集積回路に関す
るものである。
一般に、光センサ一部を有する光センサー集積回路にお
いては、感光素子と、この感光素子を使用する回路部分
とを同一の半導体基板上に形成することや、あるいは別
個の半導体基板上に形成して同一のパッケージ内に刺入
することが行なわれている。また、上記光センサー集積
回路は、感光素子を有するので透明なエポキシ樹１指に
封止されたり、ガラスフタ付けされており、そのチップ
表面が受光面として用いられる。このように同一の集積
回路（ＰＬ下１ｃと略す）上に感光素子とそれに関連す
る回路部分とを構成することによって、ＩＣの使用の簡
易化、使用時の空間の縮少化、及び製造コスＩ・の低減
が図られている。この場合の感光素子としては、回路部
分と同様の工程で製造できるシリコン・フォト・ダイオ
ードやシ８キー・バリヤ・ダイオード等が用いられる。
いては、感光素子と、この感光素子を使用する回路部分
とを同一の半導体基板上に形成することや、あるいは別
個の半導体基板上に形成して同一のパッケージ内に刺入
することが行なわれている。また、上記光センサー集積
回路は、感光素子を有するので透明なエポキシ樹１指に
封止されたり、ガラスフタ付けされており、そのチップ
表面が受光面として用いられる。このように同一の集積
回路（ＰＬ下１ｃと略す）上に感光素子とそれに関連す
る回路部分とを構成することによって、ＩＣの使用の簡
易化、使用時の空間の縮少化、及び製造コスＩ・の低減
が図られている。この場合の感光素子としては、回路部
分と同様の工程で製造できるシリコン・フォト・ダイオ
ードやシ８キー・バリヤ・ダイオード等が用いられる。
ところで、光センサ−ＩＣを、特に低消費亀カで動作さ
せる場合、その回路電流はピコアンペアオーダー迄微小
化されるので、入射光がＰＮ接合に及ぼす影響は大きな
障害となってくる。・従って、上記光センサ−ＩＣを透
明樹脂で封止する吻合、その受光面以外の回路部分が入
射光に対して遮断されるように封止することが必要であ
る。その１つの方法としてチップの感光素子部以外の領
域の樹脂に遮光性をもたせるような方法も行われている
が、製造上、チップの表面は同一の樹脂で加工をする方
がやりやすい。そのために、アルミニウム（以下ＡＩ！
と略す）配線をほどこしたチップの表面にＳｉ酸酸化石
の絶縁膜を形成し、その上に遮光性をもつ金属薄膜を蒸
着し、感光素子部とパッドとその周辺のみ、通常用いら
れる写真製版法にて薄膜を取り除き、その他の回路部分
は全て上記薄膜にて遮光する方法が一般的であり、上記
遮光膜としては、製造上よく用いられ、加工性のすぐれ
たＡｌ系金属が用いられていた。
せる場合、その回路電流はピコアンペアオーダー迄微小
化されるので、入射光がＰＮ接合に及ぼす影響は大きな
障害となってくる。・従って、上記光センサ−ＩＣを透
明樹脂で封止する吻合、その受光面以外の回路部分が入
射光に対して遮断されるように封止することが必要であ
る。その１つの方法としてチップの感光素子部以外の領
域の樹脂に遮光性をもたせるような方法も行われている
が、製造上、チップの表面は同一の樹脂で加工をする方
がやりやすい。そのために、アルミニウム（以下ＡＩ！
と略す）配線をほどこしたチップの表面にＳｉ酸酸化石
の絶縁膜を形成し、その上に遮光性をもつ金属薄膜を蒸
着し、感光素子部とパッドとその周辺のみ、通常用いら
れる写真製版法にて薄膜を取り除き、その他の回路部分
は全て上記薄膜にて遮光する方法が一般的であり、上記
遮光膜としては、製造上よく用いられ、加工性のすぐれ
たＡｌ系金属が用いられていた。
従来のこの種の半導体装置における感光素子関連回路部
分の表面部の構造例を第１図（ａｌに示す。
分の表面部の構造例を第１図（ａｌに示す。
図中、（１）はＳｉ基板及びＳｉ酸酸化石構成された半
導体素子部分、１２）は上記半導体素子（１）を電気的
に接続するために形成された厚さ約１μのＡＪ配線、１
３＋は、この上部に形成されたＡｌ遮光膜（４）と上記
Ａｌ配線（２）とを電気的に参色縁するためにＣＶＤ法
等で形成された厚さ約１μのＰＳＧ等の層間絶縁膜、１
４）は半導体素子部分（１）に光が入射することを防ぐ
ために形成された厚さ約１．５μのＡｌ遮光膜。
導体素子部分、１２）は上記半導体素子（１）を電気的
に接続するために形成された厚さ約１μのＡＪ配線、１
３＋は、この上部に形成されたＡｌ遮光膜（４）と上記
Ａｌ配線（２）とを電気的に参色縁するためにＣＶＤ法
等で形成された厚さ約１μのＰＳＧ等の層間絶縁膜、１
４）は半導体素子部分（１）に光が入射することを防ぐ
ために形成された厚さ約１．５μのＡｌ遮光膜。
＋５１はこのｋｌ遮光膜＋４１が水分等による腐蝕や機
絨的ストレスによって変形するのを防ぐため番ＣＣＶＤ
法等で形成された厚さ約１μのＰＳＧ等のオーバコート
膜である。また、Ｕαは、これら全体を封止する透明樹
脂である。
絨的ストレスによって変形するのを防ぐため番ＣＣＶＤ
法等で形成された厚さ約１μのＰＳＧ等のオーバコート
膜である。また、Ｕαは、これら全体を封止する透明樹
脂である。
このよう（こして、感光素子以外の関連（ロ）路部分１
こは、遮光膜＋４１が設けられているので、感光素子関
連回路の半導体素子部分山に光が入射して素子動作に影
響を及ぼすことがなくなり、感光素子とそれ以外の関連
回路部分とは同一の透明樹脂１１Ｏ（内に封入すること
が可能となる。
こは、遮光膜＋４１が設けられているので、感光素子関
連回路の半導体素子部分山に光が入射して素子動作に影
響を及ぼすことがなくなり、感光素子とそれ以外の関連
回路部分とは同一の透明樹脂１１Ｏ（内に封入すること
が可能となる。
ところがＩＣを透明樹脂ｔ１０１を用いて封止した場合
、この樹脂の熱膨張係数は、シリコンチップのそれより
１ケタ程度大きいため、温度の変化等による熱ストレス
のために半導体基板と樹脂との間に応力が生じる。する
と、Ａ７遮光ｖＡ１４１はやわらかく変形しやすいため
に、上記応力によって＄１図（ｂ）のような変形が生じ
る。図中ｔｅｌ 、 ＋７１ 、１８１ 、 ＋９１は
このような応力により生じた変形部分である。
、この樹脂の熱膨張係数は、シリコンチップのそれより
１ケタ程度大きいため、温度の変化等による熱ストレス
のために半導体基板と樹脂との間に応力が生じる。する
と、Ａ７遮光ｖＡ１４１はやわらかく変形しやすいため
に、上記応力によって＄１図（ｂ）のような変形が生じ
る。図中ｔｅｌ 、 ＋７１ 、１８１ 、 ＋９１は
このような応力により生じた変形部分である。
第１図ｆａｔに示される遮光ｔｌｉ ＋４１の一端が、
第１図（ｂｌに示されるように変形したときの変位量を
ａとする。また第１図ｆｂｌ中、応力の中心は右方向に
あり、一般に樹脂が収縮するとき、その変形のために矢
印Ｆの方向Ｉこ力が加わっているものとしている。
第１図（ｂｌに示されるように変形したときの変位量を
ａとする。また第１図ｆｂｌ中、応力の中心は右方向に
あり、一般に樹脂が収縮するとき、その変形のために矢
印Ｆの方向Ｉこ力が加わっているものとしている。
上記のような変形部分＋６１ 、 ＋７１ 、 ＋８１
が生じると、オーバーコート喚・５）にクラツウカ？入
り、Ａｌ遮光膜（４１がそのクラックから侵入してくる
水分等によって腐蝕されやすい伏態となり、また、変形
部分（９）が生じると絶縁ＩＩ ＋３１にクラックが入
り、該クラックの部分にＡｌ配線１２）とＡｌ遮光膜１
４）の電気的ショートが生じやすい伏態となるという欠
点があった。
が生じると、オーバーコート喚・５）にクラツウカ？入
り、Ａｌ遮光膜（４１がそのクラックから侵入してくる
水分等によって腐蝕されやすい伏態となり、また、変形
部分（９）が生じると絶縁ＩＩ ＋３１にクラックが入
り、該クラックの部分にＡｌ配線１２）とＡｌ遮光膜１
４）の電気的ショートが生じやすい伏態となるという欠
点があった。
この発明は上記のような欠点を除去するためになされた
もので、遮光膜にＡｌ系金属を使わず、応力に強いチタ
ン（以下Ｔｉと略す）系金属を用いることにより外部か
らの応力による変形を抑止してオーバコート膜のクラッ
ク発生を防止し、それにより耐湿性を向上させることが
でき、また層間絶縁膜のクラック発生を抑止してＡ７？
配線と遮光膜とのショートが生じにくいようにした光セ
ンサ−ＩＣを提供することを目的としている。
もので、遮光膜にＡｌ系金属を使わず、応力に強いチタ
ン（以下Ｔｉと略す）系金属を用いることにより外部か
らの応力による変形を抑止してオーバコート膜のクラッ
ク発生を防止し、それにより耐湿性を向上させることが
でき、また層間絶縁膜のクラック発生を抑止してＡ７？
配線と遮光膜とのショートが生じにくいようにした光セ
ンサ−ＩＣを提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例について説明する。
本実施例においても、第１図で示すように、半導体素子
部（１）上にＡｌ配線（２）を形成し、該Ａｌ配線（２
）上に層間絶縁膜（３１としてＳｔ酸化膜やＳｔ窒化膜
をＣＶＤ法により形成することは従来と同じであるが、
本実施例では遮光膜＋４）として従来用いられていたＡ
ｌ系金４の代りにＴｉ系金属、例えばＰｉ−８ｉ シ
ョットキーにＪ７のバッファメタルとして用いられるｒ
ｉｗ（ｗ＞１０％モル比）嘆を用いる。この遮光膜１４
）は、通常の写真製版法により感光素子部とパッド並び
にその周辺のみ取り除かれる。このときのエツチングは
Ｈ２Ｏ２とＮ Ｈ４０）（の混合液で簡単に行うことが
できる。また膜厚は、遮光性の必要度により異なるが、
０．３〜０：５μ稈度必要である。
部（１）上にＡｌ配線（２）を形成し、該Ａｌ配線（２
）上に層間絶縁膜（３１としてＳｔ酸化膜やＳｔ窒化膜
をＣＶＤ法により形成することは従来と同じであるが、
本実施例では遮光膜＋４）として従来用いられていたＡ
ｌ系金４の代りにＴｉ系金属、例えばＰｉ−８ｉ シ
ョットキーにＪ７のバッファメタルとして用いられるｒ
ｉｗ（ｗ＞１０％モル比）嘆を用いる。この遮光膜１４
）は、通常の写真製版法により感光素子部とパッド並び
にその周辺のみ取り除かれる。このときのエツチングは
Ｈ２Ｏ２とＮ Ｈ４０）（の混合液で簡単に行うことが
できる。また膜厚は、遮光性の必要度により異なるが、
０．３〜０：５μ稈度必要である。
遮光膜として、従来のｋｌｌ系金色本発明のＴｉ糸金金
属用いた場合の実験データ例を第２図に示す。この第２
図はチップサイズ２．５ Ｘ ５．０ ａｍのチップを
透明樹脂に封止し、−４０℃〜１２５℃の温度サイクル
を加えたときのチップ中心より２．５ｍｍ離れた遮光膜
の変位ｉ１ａの変化を示しており、曲線Ａ、Ｂ、Ｃはそ
れぞれＡ／膜１．５μ、 Ａ／−５ｉ’ｕ ＩＩ！ （
Ｓｉ０．５％、Ｃｕ ４ ％ ） １．５ ｔｔ 、
ＴｉＷ膜（Ｗ−＝１０％）０．５μについて求められた
ものである。
属用いた場合の実験データ例を第２図に示す。この第２
図はチップサイズ２．５ Ｘ ５．０ ａｍのチップを
透明樹脂に封止し、−４０℃〜１２５℃の温度サイクル
を加えたときのチップ中心より２．５ｍｍ離れた遮光膜
の変位ｉ１ａの変化を示しており、曲線Ａ、Ｂ、Ｃはそ
れぞれＡ／膜１．５μ、 Ａ／−５ｉ’ｕ ＩＩ！ （
Ｓｉ０．５％、Ｃｕ ４ ％ ） １．５ ｔｔ 、
ＴｉＷ膜（Ｗ−＝１０％）０．５μについて求められた
ものである。
図よりはっきりわかるように、金属薄膜は、その硬さが
硬いほどチップ外部よりの応力に強い。拶考値として、
Ａｌ、Ｔｉのそれぞれの耐力は、ｋｌｌ、１９Ｋｇ／ｍ
Ａ 、 Ｔｉ １４．ＯＫｇ／−である。
硬いほどチップ外部よりの応力に強い。拶考値として、
Ａｌ、Ｔｉのそれぞれの耐力は、ｋｌｌ、１９Ｋｇ／ｍ
Ａ 、 Ｔｉ １４．ＯＫｇ／−である。
従来の間顆を解決する方法としては、遮光膜の他に層間
絶縁膜（３）やオーバーコートｆｉ＋５１の膜厚を厚く
してそれらの変形を防ぐ方法も考えられるが、層間絶縁
膜厚とオーバーコート膜厚の和が２μ以上になれば、ｃ
ｖＤｇ自体が熱ショックに弱くなるとともに、うエバの
ソリが増え、Ｓｉと５ｉｎ２の界面の機械的ストレスが
増加し、ライフタイムの減少、例えば低電流領域での特
性が劣化するという間頓が生じるので、得策では戸い。
絶縁膜（３）やオーバーコートｆｉ＋５１の膜厚を厚く
してそれらの変形を防ぐ方法も考えられるが、層間絶縁
膜厚とオーバーコート膜厚の和が２μ以上になれば、ｃ
ｖＤｇ自体が熱ショックに弱くなるとともに、うエバの
ソリが増え、Ｓｉと５ｉｎ２の界面の機械的ストレスが
増加し、ライフタイムの減少、例えば低電流領域での特
性が劣化するという間頓が生じるので、得策では戸い。
なお、上記実施例では、特に光センサ−１Ｇの遮光膜に
ついて説明したが、ＩＣ外界からの汚染場合でも、上記
実施例と同様の効果を奏する。
ついて説明したが、ＩＣ外界からの汚染場合でも、上記
実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば感光素子を含んだ光セ
ンサー集積回路の構造において、この集積回路上に設け
られた遮光膜を、今迄一般に用いられているＡｌｌ系金
円比し変形しにくい゛ｒｉ系金媚で形成することにより
、チップ外部からの影響を受けにくい信頼性の高い光セ
ンサー集積回路が得られる効果がある。
ンサー集積回路の構造において、この集積回路上に設け
られた遮光膜を、今迄一般に用いられているＡｌｌ系金
円比し変形しにくい゛ｒｉ系金媚で形成することにより
、チップ外部からの影響を受けにくい信頼性の高い光セ
ンサー集積回路が得られる効果がある。
第１図（ａｌ 、 （ｂｌはそれぞれ光センサー集積回
路の構成断面図、及び核回路の遮光膜が外界からの熱ス
トレスによって変形した状態を示す断面図、第２図は上
記回路に種々の材料の遮光膜を用い、該回路に温度サイ
クルを加えたときの遮光膜の変位置ａを示す図である。 （１）・・・′＃＝導体素子、（２）・・・アルミニウ
ム配線、（３）・・・層間絶縁膜、１４１・・・遮光膜
、（５）・・・オーバーコート喚、＋１０１・・・透明
樹脂。 代理人 葛 野 信 −第１図 （Ｑ） 第２図 （−４０”〜１２５°０）
路の構成断面図、及び核回路の遮光膜が外界からの熱ス
トレスによって変形した状態を示す断面図、第２図は上
記回路に種々の材料の遮光膜を用い、該回路に温度サイ
クルを加えたときの遮光膜の変位置ａを示す図である。 （１）・・・′＃＝導体素子、（２）・・・アルミニウ
ム配線、（３）・・・層間絶縁膜、１４１・・・遮光膜
、（５）・・・オーバーコート喚、＋１０１・・・透明
樹脂。 代理人 葛 野 信 −第１図 （Ｑ） 第２図 （−４０”〜１２５°０）
Claims (1)
- （１） 感光素子と、この感光素子の出力に応じて動
作するシリコン半導体素子と、該半導体素子を電気的に
接続するアルミニウム配線と、該アルミニウム配線上に
形成された層間絶縁膜と、チタン系金属からなり上記感
光素子以外の部分を遮光する遮光膜と、該遮光膜上に形
成されこれを床護するオーバーコート膜と、これらの全
体を封止する透明樹脂とを備えたことを特徴とする光セ
ンサー集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57162619A JPS5951566A (ja) | 1982-09-17 | 1982-09-17 | 光センサ−集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57162619A JPS5951566A (ja) | 1982-09-17 | 1982-09-17 | 光センサ−集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5951566A true JPS5951566A (ja) | 1984-03-26 |
Family
ID=15758046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57162619A Pending JPS5951566A (ja) | 1982-09-17 | 1982-09-17 | 光センサ−集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5951566A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01304774A (ja) * | 1988-06-01 | 1989-12-08 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
| GB2353140A (en) * | 1999-07-19 | 2001-02-14 | Agilent Technologies Inc | Tungsten or titanium-tungsten optical barrier in dark pixel |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5171080A (en) * | 1974-12-17 | 1976-06-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Johoyomitorisoshino seizoho |
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1982
- 1982-09-17 JP JP57162619A patent/JPS5951566A/ja active Pending
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