(57)【要約】【課題】  リーク電流が生じない固体撮像素子を提供すること。【解決手段】  固体撮像装置１の動作時に達する温度よりも高いガラス転移温度を有する接着剤７を使用することにより、接着剤７が分極せず、ｐウェル層１１の反転を防ぎ、リーク電流の発生を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子が形成された固体撮像素子ウェーハと光透過性保護部材とが、前記固体撮像素子を取り囲むように配置されるスペーサを介して接着剤により接合された固体撮像装置において、
前記接着剤のガラス転移温度は、前記固体撮像装置の動作時の温度よりも高い温度であることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記接着剤のガラス転移温度は、５０℃から１６０℃であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記接着剤の誘電率は、２．０から６．０であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記接着剤の不純物イオン量は、１０ｐｐｍから５００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１、２、または３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
固体撮像素子が形成されたウェーハと、光透過性保護部材とが、前記固体撮像素子を取り囲むように配置されるスペーサを介して接合された固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラや携帯電話に用いられるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）からなる固体撮像装置は、近年益々の小型化が要求されている。
【０００３】
そのような要求から、固体撮像装置の小型化を図るため、多数の固体撮像素子の受光部が形成された固体撮像素子ウェーハと光透過性保護部材とを、各受光部を包囲する位置に対応させて形成されたスペーサを介して接合した後、接合基板を個々の固体撮像装置に分離することにより製造される固体撮像装置、及びその製造方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
上記のような固体撮像装置の例を記載する。図１及び図２は、固体撮像装置の外観形状を示す斜視図、及び断面図である。固体撮像装置１は、固体撮像素子３が設けられた固体撮像素子ウェーハを切断することにより製造される固体撮像素子チップ２、固体撮像素子チップ２に取り付けられ固体撮像素子３を取り囲む枠形状のスペーサ５、及びスペーサ５の上に取り付けられて固体撮像素子３を封止する光透過性部材４から構成されている。
【０００５】
固体撮像素子チップ２は、図２に示すように、矩形のチップ基板２Ａと、このチップ基板２Ａ上に形成された固体撮像素子３と、固体撮像素子３の外側に複数個配列され外部との配線を行うためのパッド（電極）６とからなっている。チップ基板２Ａの材質は、例えばシリコン単結晶で、その厚さは例えば３００μｍ程度である。
【０００６】
光透過性部材４は、透明のガラス、または樹脂等の光透過性素材、例えば、「パイレックス（登録商標）ガラス」等が用いられ、その厚さは、例えば５００μｍ程度である。
【０００７】
スペーサ５は、チップ基板２Ａ及び透明板４と熱膨張係数等の物性が類似した材質が望ましいため、例えば多結晶シリコン等が用いられる。また、枠形状のスペーサ５の一部分を断面で見たときに、その断面の幅は例えば２００μｍ程度、厚さは例えば１００μｍ程度である。このスペーサ５は、一方の端面５Ａでチップ基板２Ａに接着剤７を用いて接合され、他方の端面で透明板４に接着剤８を用いて接合されている。
【特許文献１】特開２００１−３５１９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上に説明されるような固体撮像装置１では、パッド６と固体撮像素子３等の内部回路との中間には、図６に示される、パッド６に発生した静電気放電から固体撮像素子３等の内部回路を保護する静電気放電保護回路（以下、ＥＳＤ保護回路と称する。）が設けられている。
【０００９】
図３は、固体撮像装置のＥＳＤ保護回路部を示した断面図である。ＥＳＤ保護回路部１０ではｎ型の基板上にｐ型のウェル層１１が形成された半導体基板の表面に拡散層部としてのｎ型半導体が離れて形成され、一方の拡散層１３は内部回路とパッド６とが接続される配線１５に接続され、もう一方の拡散層１２は内部回路に印加される電圧よりも低電圧
なグランド配線１６に接続される。
【００１０】
拡散層１３と拡散層１２との間のｐウェル層１１表面には、ＳｉＯ２からなる絶縁膜１４が形成され、さらにその上に層間絶縁膜であるＢＰＳＧ膜１９、層内レンズ等を形成するＳｉＮ膜１７、ＣＣＤ表層樹脂１８が形成されている。そして、ＥＳＤ保護回路部１０は、スペーサ５の下部に位置するため、ＥＳＤ保護回路１０上部にスペーサ５とチップ基板２Ａとを接合する接着剤７が存在する。
【００１１】
ところで、固体撮像装置１では、使用が長時間の及ぶ場合、固体撮像装置１全体が発熱し、接着剤７等の樹脂素材が高温になることがある。高温になった接着剤７は、分子の架橋が緩くなり、接着剤７中の可動イオンの移動や高分子中の分子や電子の配向により分極が発生しやすくなる。
【００１２】
接着剤７に分極が発生した場合、図４のように、接着剤７と素子界面の電荷２２によって電界２３が生じ、ＥＳＤ保護回路１０の拡散層１３と拡散層１２の間のｐウェル層１１は不純物濃度が低いので、ｐウェル層１１が反転して寄生ＭＯＳトランジスタがオン状態となり、グランド配線１６へリーク電流２４が流れることとなる。
【００１３】
ＥＳＤ保護回路１０に生じたリーク電流は、固体撮像装置１にノイズや動作不良を発生させる問題となる。
【００１４】
本発明はこのような問題に対してなされたものであって、寄生ＭＯＳトランジスタの発生を防ぎ、固体撮像素子のＥＳＤ保護回路部にリーク電流が生じない固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、固体撮像素子が形成された固体撮像素子ウェーハと光透過性保護部材とが、前記固体撮像素子を取り囲むように配置されるスペーサを介して接着剤により接合された固体撮像装置において、前記接着剤のガラス転移温度は、前記固体撮像装置の動作時の温度よりも高い温度であることを特徴としている。
【００１６】
請求項１の発明によれば、固体撮像素子ウェーハとスペーサを接合する接着剤には、接着剤等の高分子物質を加熱した場合にガラス状の硬い状態からゴム状に変わるガラス転移温度が、固体撮像装置の動作時の温度よりも高いものが使用される。
【００１７】
これにより、固体撮像装置の加熱による接着剤温度の上昇が有った場合、接着剤のガラス転移温度が固体撮像装置の温度よりも高いため、接着剤の架橋が緩くなることによる不純物イオン等の移動、誘電率の上昇、または分子の配向などが起きにくく、接着剤の分極が発生しなくなる。
【００１８】
よって、ｐウェル層の反転が起きにくく、寄生ＭＯＳトランジスタがオン状態となりにくく、リーク電流を制御できる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記接着剤のガラス転移温度は５０℃から１６０℃であることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記接着剤の誘電率は２．０から６．０であることを特徴としている。
【００２１】
更に、請求項４に記載の発明は、請求項１、２、または３のいずれか１項の発明において、前記接着剤の不純物イオン量は１０ｐｐｍから５００ｐｐｍであることを特徴としている。
【００２２】
請求項２、３、または４の発明によれば、ガラス転移温度が固体撮像装置の動作時の温度より高いため接着剤の架橋が緩くなりにくい。また、製造過程などに混入するナトリウムイオン、塩化物イオン等の不純物イオン濃度が低いため分極の原因となる不純物イオンの移動が起きにくい。更に、誘電率が低いため帯電しにくくなる。これらにより、接着剤の分極が発生しなくなる。
【００２３】
よって、ｐウェル層が反転して寄生ＭＯＳトランジスタがオン状態となりにくく、リーク電流を制御できる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明の固体撮像装置によれば、寄生ＭＯＳトランジスタの発生を防ぎ、固体撮像素子のＥＳＤ保護回路部にリーク電流を生じないことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下添付図面に従って本発明に係る固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２６】
まず、本発明に係わる、固体撮像装置、及び静電気保護回路（ＥＳＤ保護回路）の構成を説明する。
【００２７】
図１に示される固体撮像装置１は、固体撮像素子３が設けられた固体撮像素子チップ２、固体撮像素子チップ２に取り付けられ固体撮像素子３を取り囲む枠形状のスペーサ５、及びスペーサ５の上に取り付けられて固体撮像素子３を封止する光透過性部材４から構成されている。
【００２８】
固体撮像素子チップ２は、図２に示すように、矩形のチップ基板２Ａと、このチップ基板２Ａ上に形成された固体撮像素子３と、外部との配線を行うためのパッド６とからなっている。チップ基板２Ａの材質は、例えばシリコン単結晶で、その厚さは例えば３００μｍ程度である。
【００２９】
光透過性部材４は、透明のガラス、または樹脂等の光透過性素材、例えば、「パイレックス（登録商標）ガラス」等が用いられ、その厚さは、例えば５００μｍ程度である。
【００３０】
スペーサ５は、チップ基板２Ａ及び透明板４と熱膨張係数等の物性が類似した材質が望ましいため、例えば多結晶シリコン等が用いられる。また、枠形状のスペーサ５の一部分を断面で見たときに、その断面の幅は例えば２００μｍ程度、厚さは例えば１００μｍ程度である。このスペーサ５は、一方の端面５Ａでチップ基板２Ａに接着剤７を用いて接合され、他方の端面で透明板４に接着剤８を用いて接合されている。
【００３１】
パッド６と固体撮像素子３等の内部回路との中間には、図３に示される、ＥＳＤ保護回路１０が設けられている。
【００３２】
ＥＳＤ保護回路部１０は、ｐ型のウェル層１１の表面に拡散層部としてのｎ型半導体が離れて形成され、一方の拡散層１３は内部回路とパッド６とが接続される配線１５に接続
され、もう一方の拡散層１２は内部回路に印加される電圧よりも低電圧なグランド配線１６に接続される。
【００３３】
拡散層１３と拡散層１２との間のｐウェル層１１表面には、ＳｉＯ２からなる絶縁膜１４が形成され、さらにその上に層間絶縁膜であるＢＰＳＧ膜１９、層内レンズ等を形成するＳｉＮ膜１７、ＣＣＤ表層樹脂１８が形成されている。そして、ＥＳＤ保護回路部１０は、スペーサ５の下部に位置するため、ＥＳＤ保護回路１０上部にスペーサ５とチップ基板２Ａとを接合する接着剤７が存在する。
【００３４】
接着剤７は、固体撮像装置１の動作時に達する温度（例えば８５℃）よりも高いガラス転移温度（例えば１０５℃）の接着剤が使用される。
【００３５】
更に、接着剤７は、製造過程などに混入するナトリウムイオン、塩化物イオン等の不純物イオン濃度が低く、誘電率が低いものが好ましく、具体的には、ガラス転移温度は５０℃から１６０℃、望ましくは８０℃から１６０℃であって、前記接着剤の誘電率は２．０から６．０、望ましくは２．０から４．５であって、不純物イオン量は１０ｐｐｍから５００ｐｐｍ、望ましくは１０ｐｐｍから２００ｐｐｍ、更に望ましくは１０ｐｐｍから１００ｐｐｍであるものが使用される。
【００３６】
これにより、接着剤７は、ガラス転移温度が固体撮像装置１の動作時に達する温度よりも高いため架橋が緩くならず、分極の原因となる不純物イオン等の移動や、分子の配向が起こりにくい。
【００３７】
また、接着剤７に含まれる不純物イオン濃度が低いため、接着剤７が高温になった場合にも分極の原因となる不純物イオンの移動が起きにくい。更に、接着剤７は誘電率が低いため帯電しにくくなる。これらにより、接着剤７の分極が発生しなくなる。
【００３８】
よって、ｐウェル層１１の反転が起きにくく、寄生ＭＯＳトランジスタがオン状態となりにくく、リーク電流を制御できる。
【実施例】
【００３９】
次に本発明に係わる固体撮像装置の具体的な実施例を説明する。図５は本発明の固体撮像装置のリーク電流を従来の固体撮像装置と比較した図表である。
【００４０】
従来の固体撮像装置には図５に示される接着剤Ａを使用して図１に示される固体撮像素子チップ２とスペーサ５とが接合されている。本発明の固体撮像装置は接着剤Ｂを用いて接合される。
【００４１】
接着剤Ａは、図５に示されるように、動作時に達する固体撮像素子の温度（８５℃）よりも低いガラス転移温度（６５℃）であって、不純物イオン量も多い。接着剤Ｂは、動作時に達する固体撮像素子の温度（８５℃）よりも高いガラス転移温度（１０５℃）であって、不純物イオン量は３０ｐｐｍと少ない。
【００４２】
このような接着剤により接合された従来の固体撮像装置と本発明の固体撮像装置のリーク電流を比較したとき、従来の固体撮像装置は、固体撮像装置が高温に達した時に１０μＡから６０μＡのリーク電流が発生する。これに対し、本発明の固体撮像装置は、高温に達した際にも０から５μＡ程度のリーク電流しか発生せず、この結果、本発明の効果が確認された。
【００４３】
以上説明したように、本発明の固体撮像装置によれば、接着剤の分極を防止することにより、ｐウェル層の反転が発生することを防止する。これにより、寄生ＭＯＳトランジスタが発生せず、固体撮像素子のＥＳＤ保護回路部にリーク電流を生じないことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の固体撮像装置の外観形状を示す斜視図。
【図２】固体撮像装置の要部を示す断面図。
【図３】静電気保護回路の構成を示した断面図。
【図４】リーク電流の発生原因を示した断面図。
【図５】本発明の固体撮像装置のリーク電流を従来の固体撮像装置と比較した図表。
【図６】静電気保護回路の構成の一例を示した回路図。
【符号の説明】
【００４５】
１…固体撮像装置、２…固体撮像素子チップ、２Ａ…チップ基板、３…固体撮像素子 、４…透明板、５…スペーサ、５Ａ…端面、６…パッド、７…接着剤、１０，１０Ａ，１０Ｂ…ＥＳＤ保護回路、１１…ｐウェル層、１２，１３…拡散層、１４…絶縁膜、１５…配線、１６…グランド配線、１７，１７Ａ…ＳｉＮ膜、１８…ＣＣＤ表層樹脂、１９…ＢＰＳＧ膜
【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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