(57)【要約】【課題】  多重露光で形成する撮像素子において、１つの信号を２つ以上のパッドで入出力可能な撮像素子を提供する。【解決手段】  中央領域には、水平方向に１回の露光処理で得られる撮像素子と、水平方向に配置された複数のワイヤボンドパッドと、前記撮像素子と前記ワイヤボンドパッドを電気的に接続する金属配線を含む本番ショットを複数個備え、前記中央領域の両端には、１回の露光処理で得られる垂直方向に配置されたワイヤボンドパッドと、前記ワイヤボンドパッドと電気的に接続する金属配線を含む周辺ショットを各々１個備える。前記本番ショットは、前記本番ショットの金属配線とスルーホールを介して水平方向に接続された金属配線を備え、前記周辺ショットは、前記ワイヤボンドパッドから水平方向に接続された金属配線を備る。そして前記本番ショットの水平方向の配線と、前記周辺ショットの水平方向の配線は電気的に接続可能であるようにした。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置によりフォトマスク上のレイアウトパターンをウェハ上に転写し製造する撮像素子であって、
中央領域には、水平方向に、１回の露光処理で得られる撮像素子と、水平方向に配置された複数のワイヤボンドパッドと、前記撮像素子と前記ワイヤボンドパッドを電気的に接続する金属配線を含む本番ショットを複数個備え、
前記中央領域の両端には、１回の露光処理で得られる垂直方向に配置されたワイヤボンドパッドと、前記ワイヤボンドパッドと電気的に接続する金属配線を含む周辺ショットを各々１個備え、
前記本番ショットは、前記本番ショットの金属配線とスルーホールを介して水平方向に接続された金属配線を備え、
前記周辺ショットは、前記ワイヤボンドパッドから水平方向に接続された金属配線を備え、
前記本番ショットの水平方向の配線と、前記周辺ショットの水平方向の配線は電気的に接続可能であることを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
前記周辺ショットのワイヤボンドパッドにワイヤを接続し、前記周辺ショットのワイヤボンドパッドに電気的に接続された前記本番ショットのワイヤボンドパッドにはワイヤを接続しないことを特徴とする撮像素子。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像素子を用いてスタガ配置したことを特徴とする検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、入射光を光電変換して信号電荷を発生する多数の画素（光検出器）が半導体基板上にアレイ状に配置され、同一基板上に信号電荷の読み出し回路および出力アンプが備えられた撮像素子（イメージセンサ）が多数開発されている。例えばリモートセンシングにおいて、画素が１次元アレイ状に配置されたリニアイメージセンサが人工衛星などに搭載される。そして、アレイ状に配置された画素に対して垂直な方向を衛星の進行方向に一致させることによって地表の２次元画像が撮影される。画素の微細化が進むにつれて画像解像度が向上し、多画素化が進むにつれて観測幅が広がってきた。このような高性能化が進むにつれて、撮像素子（イメージセンサ）の大型化、複数の素子を並べることによるＦＰＡ（フォーカルプレーンアレー）の大型化が進んできている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８１９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に撮像素子はシリコンのウェハプロセスによって製造され、その露光工程においてフォトマスク上のレイアウトパターンがウェハ上へ転写される。一般にシリコンウェハプロセスにおける露光方法には、マスクパターンを１：１のサイズで投影するプロジェクションアライン（等倍露光装置）を用いる方法と、１／５などのサイズに縮小投影するステッパ（縮小露光装置）を用いる方法とがある。
前者はウェハサイズまでの巨大なパターンを一括して露光できる反面、３μｍ以下程度の微細なパターンは解像できないといった特徴がある。一方後者は、１μｍ以下の微細パターンでも解像できる反面、１度に露光できる範囲がウェハ上で２０ｍｍ角程度の領域に制限されるといった特徴がある。
【０００５】
撮像素子の大型化に伴い、そのチップサイズは、ステッパで一括露光可能な範囲よりも大きくなりつつある。それゆえ、撮像素子の製造工程において、写真製版の解像度を維持しつつ、このような大型チップに対応する領域を露光する方法として、いわゆる分割露光方式が開発されてきた。
当該方式では、チップ全体が複数の領域に分割され、各領域はステッパで別々に露光されて一方向につなぎ合わされる。チップの中央領域を水平方向につなげて繰り返し露光することによって、一方向に長い大型撮像素子の形成が可能となる。ここで、一回の露光で得られる領域をショットと呼ぶ。
【０００６】
一方、このような大型の撮像素子では、同一のレイアウトをもつ領域をつなげるため、信号の入出力を行うワイヤボンドパッドは、各露光領域で同じ位置に配置される。  一方向に長い大型撮像素子では、そのような理由からワイヤボンドパッドは長辺側に並ぶことが多い。
短辺側にワイヤボンドパッドを形成する方法も存在するが、その場合、撮像素子部を形成するマスクパターンと、短辺側のパッドを形成するマスクパターンの２種のパターンを用いることになる。すなわち、必要な分だけ撮像素子部を形成し、両側にパッド部を形成する。
【０００７】
ここで、以下では、撮像素子部のショットを「本番ショット」と呼び、短辺側のパッド部のショットを「周辺ショット」と呼ぶ。
【０００８】
撮像素子を人工衛星用に用いる場合、広い観測幅を得るために、同一の撮像素子を長手方向に複数並べるという光学系の設計が考えられる。
このような光学系の場合、各撮像素子で得られた画像をソフト的に並べることで一つの大きな画像とする。この時、各画像間で不連続とならないよう、撮像素子は端画素が一部重なるような形で、わずかにずらして配置される。このような配置はスタガ配置と呼ばれており、広い観測幅を得るために不可欠な配置方法である。
スタガ配置においては、画像の取得領域ができるだけ重なるよう、隣り合う撮像素子の画素領域はできるだけ近いことが要求される。
【０００９】
しかしながら、上述の通り、ワイヤボンドパッドが端にくる関係上、パッケージのボンディングフィンガーもそれに合わせて長辺側に配置される。したがって、スタガ配置をしようとしても、パッケージが間に入ることにより検出器同士の画素エリア間の距離が広がり、十分なスタガ配置の効果を得ることができないという課題があった。
【００１０】
この対策として、ワイヤボンドパッドをできるだけ１つの領域の内側に配置し、外側にはワイヤボンドパッドを来ないように設計することで、その部分だけスタガ配置に用いることができるようにすることが考えられる。
この場合、良好なスタガ配置を実現できるが、重なる領域が不十分であるという課題があった。
【００１１】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、重なる領域を大きいスタガ配置が可能な撮像素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る撮像素子は、露光装置によりフォトマスク上のレイアウトパターンをウェハ上に転写し製造する撮像素子であって、中央領域には、水平方向に、１回の露光処理で得られる撮像素子と、水平方向に配置された複数のワイヤボンドパッドと、前記撮像素子と前記ワイヤボンドパッドを電気的に接続する金属配線を含む本番ショットを複数個備え、前記中央領域の両端には、１回の露光処理で得られる垂直方向に配置されたワイヤボンドパッドと、前記ワイヤボンドパッドと電気的に接続する金属配線を含む周辺ショットを各々１個備え、前記本番ショットは、前記本番ショットの金属配線とスルーホールを介して水平方向に接続された金属配線を備え、前記周辺ショットは、前記ワイヤボンドパッドから水平方向に接続された金属配線を備え、前記本番ショットの水平方向の配線と、前記周辺ショットの水平方向の配線は電気的に接続可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、両端のショットにおいては短辺側からも信号を取り出すことができる。これにより検出器を複数並べてスタガ配置する際に、より重なる長さを長くすることができる。これにより広い観測幅で、精緻な画像を取得できるという効果を奏する。
ワイヤボンド可能なパッドが選択可能となるため、パッケージ設計、検出器配置位置の形状の自由度が広がるという効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の撮像素子における本番ショットのチップ構成の一例である。
【図２】従来の撮像素子における周辺ショットのチップ構成の一例である。
【図３】従来の撮像素子の１チップのレイアウトを示した図である。
【図４】従来の撮像素子をアセンブリして作製した検出器を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る撮像素子における本番ショットのチップ構成の一例である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る撮像素子における周辺ショットのチップ構成の一例である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る撮像素子における１チップのレイアウトを示した図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る撮像素子をアセンブリして作製した検出器を示す図である。
【図９】従来の検出器をスタガ配置した模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る撮像素子を用いた検出器をスタガ配置した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１.
図１、図２、図３、図４は従来のチップ構成と、従来のアセンブリした状態の検出器の図を示したものである。
図１は、従来の撮像素子における本番ショットのチップ構成の一例である。チップの中心付近に、撮像素子の画素・回路部を配置し、チップの長辺側（図１の上辺側と下辺側）に４つのワイヤボンドパッド１１を配置した例を示したものである。図において、ワイヤボンドパッド１１と画素・回路部とは、金属配線１０で接続される。
１２で示す領域は、隣接するショットと重なる部分である。これは、隣接するショットとのレイアウトの連続性を保つために必要な領域であり、本番ショットと周辺ショットの双方に存在するものである。
図２は、従来の撮像素子における周辺ショットのチップ構成の一例である。図２に示す周辺ショットの中央部分には、チップ両脇の領域１２と平行にダイシングライン２１が存在している。
図３は、従来の撮像素子の１チップのレイアウトを示した図である。図３では、図１で示した本番ショットを４つ横方向に並べ、更に、図２で示した周辺ショットを両端に接続することで、撮像素子の１チップとした場合の構成を示している。
周辺ショットにはダイシングラインが存在し、このダイシングラインに沿ってダイシングすることでチップ化するため、図３のレイアウトで、左右の周辺ショットの外側の領域は使用しない。
このように２つのレイアウト、すなわち、本番ショットと周辺ショットを組み合わせることで、１つの大きなサイズのチップを作成することが可能となる。
【００１６】
図４は、図３に示したチップをアセンブリしたものであり、従来の検出器を示した図である。
図４では、パッケージ４０に図３のチップを接着（ダイボンド）している。
この場合、４１に示す領域にはワイヤボンドパッドが存在しないため、検出器を複数並べてスタガ配置を実現する際には、この領域４１を利用して検出器を重ねていた。
【００１７】
次に、本発明に係る撮像素子について図５、図６、図７、図８を用いて説明する。
図５は、実施の形態１に係る撮像素子における本番ショットのチップ構成の一例を示した図である。
図６は、実施の形態１に係る撮像素子における周辺ショットのチップ構成の一例を示した図である。
図５に示す本番ショットでは、画素・回路部とワイヤボンド１１を接続する金属配線１０上にスルーホール５０を設け、スルーホール５０から別の金属配線５１を形成する。
スルーホールから形成した金属配線５１は、チップの短辺側（図５の左辺側と右辺側）に向けて形成される。ただし、チップ両脇の領域１２には金属配線５１は形成しない。
図６に示す周辺ショットでは、従来の周辺ショット（図２）と同様に、チップ中央にダイシングライン２１があり、ダイシングライン２１の左右には、ワイヤボンドパッド１１が４つずつ形成されている。更に、各々のワイヤボンドパッド１１には、本番ショット（図５）から配線された金属配線５１が接続できるように、金属配線６１が形成されている。この際、周辺ショットにおいては、金属配線６１は隣接ショットと重なる２２の領域にも形成しておく。
このように本番ショットと周辺ショットを形成することで、本番ショット同士を接続した際には金属配線５１は左右に配置された本番ショットの金属配線５１とは接続されない。
一方で、周辺ショットと本番ショットを並べて配置し接続したときには、周辺ショットの金属配線６１と本番ショットの金属配線５１が接続されるようになる。
なお、本番ショット同士を左右方向に接続した場合に金属配線５１が接続されないようにするのは、本番ショット同士の異なる端子が導通してしまい、チップが正常に動作しなくなるためである。
【００１８】
このように、実施の形態１に係る本番ショットでは、金属配線１０にスルーホールを介して金属配線５１を設け、金属配線５１はチップ両端の領域１２では形成されないようにした。また、周辺ショットでは、中央のダイシングライン２１を中心に左右に複数（図６では４つ）のワイヤボンドパッド１１を設け、ワイヤボンドパッド１１から短辺側（チップの左側、右側）金属配線６１を配線するようにした。
【００１９】
図７は、実施の形態１に係る撮像素子における１チップのレイアウトを示した図である。図５の本番ショットを横方向に４つ並べ、その両端に図６の周辺ショットを配置することで長尺のチップを形成した場合の模式図である。
このように、本番ショットを複数（４つ）配置し、その両側に周辺ショットを各１つ配置することで１チップとしている。
【００２０】
ここで、周辺ショットはダイシングライン２１に沿ってカットするため、図７の例では周辺ショットは１チップの半分しか使用されない。本
番ショット同士は金属配線５１が重なる部分に存在しないため導通していないが、本番ショットと周辺ショットは重なる部分において金属配線６１がくるため、本番ショットと周辺ショットの間は導通する。
【００２１】
図７において、左端の本番ショットでは、ワイヤボンドパッド７１a、７２a、７３a、７４aが、各々、周辺ショットのワイヤボンドパッド７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ、７４ｂと導通している。
同様に、右端本番ショットは、ワイヤボンドパッド７５a、７６a、７７a、７８aが、各々、周辺ショットの７５ｂ、７６ｂ、７７ｂ、７８ｂと導通している。
【００２２】
これにより、左端本番ショットで左半分に位置するワイヤボンドパッド７１a、７２a、７３a、７４aから取り出す信号を、周辺ショットのワイヤボンドパッド７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ、７４ｂから取り出すことが可能となる。
【００２３】
同様に、右端本番ショットでは右半分に位置するワイヤボンドパッド７５a、７６a、７７a、７８aから取り出す信号を、各々、周辺ショットのワイヤボンドパッド７５ｂ、７６ｂ、７７ｂ、７９ｂからも信号を取り出せるようになる。この時、同じ番号のa番とb番のパッドが導通することになる。
【００２４】
図８は、実施の形態１に係る撮像素子をパッケージに接着し、検出器としてアセンブリした図である。
実施の形態１に係る撮像素子においては、短辺側にもワイヤボンドパッドが形成される。図８の例では、短辺側の左側に、ワイヤボンドパッド７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ、７４ｂが形成され、短辺側の右側に、７５ｂ、７６ｂ、７７ｂ、７８ｂが形成される。
このため、パッケージの短辺側にもボンディングフィンガー８２を作成する。
【００２５】
一方、撮像素子のチップ長辺側では、左端の本番ショットの左半分と、右端の本番ショットの右半分のワイヤボンドパッド、すなわち図７の例では、ワイヤボンドパッド７１a、７２a、７３a、７４aと、ワイヤボンドパッド７５a、７６a、７７a、７８aは使用する必要がなくなるため、その分パッケージの長さを短くすることができる。
これにより、検出器を複数並べてスタガ配置する際は、従来の長さ４１（図４）に比べて長くなった、図８の長さ８１の領域を利用して検出器を重ね合わせることができるという効果を奏する。
【００２６】
図９は、従来の検出器をスタガ配置した図である。
図１０は、実施の形態１の検出器をスタガ配置した模式図である。
従来の検出器のスタガ配置では、検出器の重なり部分の長さが図９中の９０で示した程度であるのに対し、実施の形態１に係る検出器のスタガ配置では、検出器の重なり部分の長さが図１０の１００で示した長さとなる。
このように、本発明によれば、より検出器の重なり部分を増やした状態を実現したスタガ配置が可能となる。
【００２７】
なお、本発明では光検出器を例として述べたが、一般の半導体においても同様の設計が考えられる。本発明はそのような一般の半導体に対する同設計も包含する。
【符号の説明】
【００２８】
１０  金属配線、１１  ワイヤボンドパッド、１２  本番ショットと隣接するショットが重なる領域、２１  ダイシングライン、２２  周辺ショットと隣接するショットが重なる領域、４０  検出器パッケージ、４１  ワイヤボンドパッドの存在しない領域、４２  ボンディングフィンガー、５０  スルーホール、５１  金属配線、６１  金属配線、７１a〜７８a  長辺側ワイヤボンドパッド、７１ｂ〜７８ｂ  短辺側ワイヤボンドパッド、８０  検出器パッケージ、８１  ワイヤボンドパッドの存在しない領域、８２  短辺側ワイヤボンドパッド、８３  ボンディングフィンガー、９０  スタガ配置時の検出器の重なりの長さ、１００  スタガ配置時の検出器の重なりの長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2018006850.tif 000011
【図１０】
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