(57)【要約】【課題】  リーク電流が生じない固体撮像装置を提供すること。【解決手段】  ＥＳＤ保護回路１０を接着面７Ａと対応する位置から外れた位置に形成することにより、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、
前記固体撮像素子ウェーハに形成された静電気保護回路は、前記スペーサと前記固体撮像素子ウェーハとが接着されている接着面と対応する位置から外れた位置に形成されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記静電気保護回路と前記固体撮像装置の内部回路との間の距離は、前記スペーサと前記固体撮像素子ウェーハとが接着されている接着面の幅よりも広い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】
前記静電気保護回路は、前記固体撮像装置の内部回路と外部の回路とを接続するために前記固体撮像素子ウェーハ上に形成される複数のパッドの間に形成されることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、前記固体撮像装置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。
【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。
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】
【０００７】
上記、固体撮像装置１では、パッド６と固体撮像素子３を含む内部回路との中間には、図３に示される、パッド６に発生した静電気放電から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。
【０００８】
図４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盤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。
【０００９】
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。
【００１０】
そして、ＥＳＤ保護回路１０は、図５に示すように、通常スペーサ５の下部に位置するため、スペーサ５とチップ基板２Ａとを接着剤７により接合している接着面７Ａが、ＥＳＤ保護回路１０上部に存在する。
【００１１】
ところで、固体撮像装置１では、使用が長時間に及ぶ場合、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６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２４は、固体撮像装置１にノイズや動作不良を発生させ、ＥＳＤ保護回路１０や固体撮像素子３の劣化につながる問題となる。
【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装置を提供することを目的としている。
【００１５】
なお、図５において、ＥＳＤ保護回路１０、及びパッド６と内部回路を接続する配線等は、説明の便宜上チップ基板２Ａ上に図示されているが、チップ基板２Ａ内部に形成されていてもよい。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、前記固体撮像素子ウェーハに形成された静電気保護回路は、前記スペーサと前記固体撮像素子ウェーハとが接着されている接着面と対応する位置から外れた位置に形成されることを特徴としている。
【００１７】
請求項１の発明によれば、固体撮像素子ウェーハに形成されるＥＳＤ保護回路は、スペーサと固体撮像素子ウェーハとが接着剤により接合されている接着面と対応する位置の直下を外れた位置に形成される。
【００１８】
これにより、接着剤に分極が発生しても、ＥＳＤ保護回路の拡散層間のｐウェル層が接着面の直下に位置しないため、素子界面の電荷によるｐウェル層の反転が起きず、寄生ＭＯＳトランジスタがオン状態とならないので、リーク電流を制御できる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、前記静電気保護回路と前記固体撮像装置の内部回路との間の距離は、前記スペーサと前記固体撮像素子ウェーハとが接着されている接着面の幅よりも広いことを特徴としている。
【００２０】
請求項２の発明によれば、内部回路と外部回路とを接続するためのパッドとの間の配線に接続されているＥＳＤ保護回路の接続位置は、パッドに近い側に接続されている。接続位置と内部回路の間の距離は、スペーサと固体撮像素子ウェーハが接着剤により接合されている接着面の幅よりも広く、ＥＳＤ保護回路は接着面の直下に位置しない。
【００２１】
これにより、接着剤に分極が発生しても、ｐウェル層の反転が起きず、寄生ＭＯＳトランジスタがオン状態とならないので、リーク電流を制御できる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、前記静電気保護回路は、前記固体撮像装置の内部回路と外部の回路とを接続するために前記固体撮像素子ウェーハ上に形成される複数のパッドの間に形成されることを特徴としている。
【００２３】
請求項３の発明によれば、ＥＳＤ保護回路は、固体撮像素子ウェーハ表面に複数形成された内部回路と外部回路とを接続するためのパッドの間に形成されている。パッドの上部には、ワイヤを傷つける、または接着層にボイドなどを噛み込み封止性を損ねる等の理由により、樹脂や金属等の構造物が置かれ接着されることが無い。
【００２４】
これにより、ＥＳＤ保護回路の上部に接着面が作られず、接着剤に分極が発生しても、ｐウェル層の反転が起きず、寄生ＭＯＳトランジスタがオン状態とならないので、リーク電流を制御できる。
【発明の効果】
【００２５】
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に分極が発生しても、ＥＳＤ保護回路の拡散層間のｐウェル層が接着面の直下に位置しないため、素子界面の電荷によるｐウェル層の反転が起きず、寄生ＭＯＳトランジスタの発生を防ぎ、固体撮像装置の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】
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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保護回路が設けられている。
【００３３】
次に本発明にかかわる固体撮像装置の第１の実施の形態について説明する。図７は第１の実施の形態における固体撮像装置の上面図である。
【００３４】
図７に示すように、固体撮像装置１Ａは、チップ基板２Ａ上に形成された固体撮像素子３を取り囲むように、図１に示されるスペーサ５が取り付けられ、スペーサ５の上には光透過性部材４が取り付けられることにより固体撮像素子３が封止されている。
【００３５】
チップ基板２Ａ上には、さらに固体撮像素子３を含む内部回路と外部との配線を行うためのパッド６が設けられ、パッド６と内部回路とは配線２１により接続されている。配線２１の中間には、ＥＳＤ保護回路１０が設けられている。
【００３６】
このとき、ＥＳＤ保護回路１０と内部回路との間の距離ｌは、スペーサ５とチップ基板２Ａが接着剤７により接合されている接着面７Ａの幅ｋよりも広くなるように、ＥＳＤ保護回路１０が形成されている。
【００３７】
これにより、ＥＳＤ保護回路１０は接着面７Ａの直下に位置することがなくなる。よって、接着剤７に分極が発生しても、ＥＳＤ保護回路１０の拡散層間のｐウェル層が接着面７Ａの直下に位置しないため、素子界面の電荷によるｐウェル層の反転が起きず、寄生ＭＯＳトランジスタがオン状態とならないので、リーク電流を制御可能となる。
【００３８】
なお、図７において、ＥＳＤ保護回路１０、及びパッド６と内部回路を接続する配線２１等は、説明の便宜上チップ基板２Ａ上に図示されているが、チップ基板２Ａ内部に形成されていてもよい。
【００３９】
次に本発明にかかわる固体撮像装置の第２の実施の形態について説明する。図８は第２の実施の形態における固体撮像装置の上面図である。
【００４０】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同一、または類似の部材には同一の番号を付してその説明を省略する。
【００４１】
図８に示すように、固体撮像装置１Ｂは、チップ基板２Ａ上に固体撮像素子３形成され、固体撮像素子３の周囲にスペーサ５が取り付けられ、スペーサ５の上には光透過性部材４が取り付けられている。
【００４２】
チップ基板２Ａ上には、さらにパッド６が設けられ、パッド６と内部回路とは配線２１により接続されている。配線２１の中間には、ＥＳＤ保護回路１０が設けられている。
【００４３】
このとき、ＥＳＤ保護回路１０は、チップ基板２Ａ上に複数形成されたパッド６の間に形成されている。パッド６上には、外部配線との接続用ワイヤを傷つける、または接着層にボイドなどを噛み込み封止性を損ねる等の理由により、スペーサ５等の構造物が接着されることが無い。よって、ＥＳＤ保護回路１０上にはスペーサ５が配置されることがなく、接着面７Ａの直下にＥＳＤ保護回路１０が位置することはなくなる。
【００４４】
これにより、接着剤７に分極が発生しても、ＥＳＤ保護回路１０の拡散層間のｐウェル層が接着面７Ａの直下に位置しないため、素子界面の電荷によるｐウェル層の反転が起きず、寄生ＭＯＳトランジスタがオン状態とならないので、リーク電流を制御可能となる。
【００４５】
また、ＥＳＤ保護回路１０は、信号入力部に近く、内部回路から遠い方が内部回路を保護する効果が高いため、本実施の形態により形成されるＥＳＤ保護回路１０はより好ましく内部回路保護の役割を果たす。
【００４６】
なお、図８において、ＥＳＤ保護回路１０、及びパッド６と内部回路を接続する配線２１等は、説明の便宜上チップ基板２Ａ上に図示されているが、チップ基板２Ａ内部に形成されていてもよい。
【実施例】
【００４７】
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。
【００４８】
まず、第１の実施の形態により製造された固体撮像装置のリーク電流の発生状況を、本発明によらない固体撮像装置の場合と比較する。
【００４９】
本発明によらず、図５に示すような固体撮像装置１では、１０から６０μＡ程度のリーク電流が発生した。それに対し、図７に示す、本発明による固体撮像装置１Ａではリーク電流がまったく発生せず、本発明の効果が確認された。
【００５０】
つづいて、図８に示す第２の実施の形態により製造された固体撮像装置１Ｂのリーク電流の発生状況を、本発明によらない固体撮像装置１では１０から６０μＡ程度のリーク電流が発生したのに対し、本発明による固体撮像装置１Ｂではリーク電流がまったく発生せず、本発明の効果が確認された。
【００５１】
以上説明したように、本発明の固体撮像装置によれば、ｐウェル層の反転を防止することにより、寄生ＭＯＳトランジスタの発生を防ぎ、固体撮像装置の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】
【００５２】
【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の一例を示した回路図。
【図４】静電気保護回路の構成を示した断面図。
【図５】通常の固体撮像装置を示した上面図。
【図６】リーク電流の発生原因を示した断面図。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係わる固体撮像装置を示した上面図。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係わる固体撮像装置を示した上面図。
【符号の説明】
【００５３】
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、７Ａ…接着面、１０…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、２１…配線、２２…電荷、２３…電界、２４…リーク電流
【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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