JP2024013638A - Translucent substrate and junction type solid state image sensor - Google Patents

Translucent substrate and junction type solid state image sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2024013638A
JP2024013638A JP2022115885A JP2022115885A JP2024013638A JP 2024013638 A JP2024013638 A JP 2024013638A JP 2022115885 A JP2022115885 A JP 2022115885A JP 2022115885 A JP2022115885 A JP 2022115885A JP 2024013638 A JP2024013638 A JP 2024013638A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image sensor
transparent substrate
state image
film
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022115885A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
和典 宮川
Kazunori Miyakawa
圭忠 峰尾
Keitada Mineo
成亨 為村
Shigeaki Tamemura
正和 難波
Masakazu Nanba
聡 相原
Satoshi Aihara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Hoso Kyokai NHK, Japan Broadcasting Corp filed Critical Nippon Hoso Kyokai NHK
Priority to JP2022115885A priority Critical patent/JP2024013638A/en
Publication of JP2024013638A publication Critical patent/JP2024013638A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

To provide a translucent substrate that improves the yield of a junction type solid state image sensor, and the junction type solid state image sensor.SOLUTION: A translucent substrate 60 used for a junction type solid state image sensor 100 bends in conformity with the shape of a signal readout circuit board 10 that the junction type solid state image sensor 100 comprises. The translucent substrate bends by 0.2 mm or larger with a maximum load, and is 0.5 N or larger in maximum load and also 0.04 to 2.00 mm thick.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、透光性基板、および接合型固体撮像素子に関する。 The present disclosure relates to a transparent substrate and a bonded solid-state image sensor.

従来、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)回路基板上に第1非晶質セレン膜を形成し、透光性基板上に第2非晶質セレン膜を形成し、これらの非晶質セレン膜に加熱および加圧を施して接合することで、画像取得および電荷増倍動作を達成した接合型固体撮像素子が知られている(例えば、非特許文献1参照)。 Conventionally, a first amorphous selenium film is formed on a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) circuit board, a second amorphous selenium film is formed on a transparent substrate, and these A bonded solid-state imaging device is known that achieves image acquisition and charge multiplication by bonding an amorphous selenium film by applying heat and pressure (for example, see Non-Patent Document 1).

接合型固体撮像素子は、製造時、多くの加熱工程、冷却工程に曝される。CMOS回路基板は、各種工程で様々な応力が加わることで、画素領域内に約1μm~約2μmの反りが発生する(図7Aおよび図7B参照)。一方で、透光性基板は、確立された研磨工程により、約10nmの凹凸が発生する程度であり、高い平坦性を維持している。 Bonded solid-state imaging devices are exposed to many heating and cooling processes during manufacturing. When a CMOS circuit board is subjected to various stresses during various processes, warping of about 1 μm to about 2 μm occurs in the pixel region (see FIGS. 7A and 7B). On the other hand, the light-transmitting substrate maintains high flatness with only approximately 10 nm of unevenness due to the established polishing process.

宮川ほか、NHK技研、「固体撮像デバイスの高感度化に向けた結晶セレン増倍膜接合型固体撮像素子の試作」、映像情報メディア学会冬期大会、23C-1、2021Miyagawa et al., NHK Giken, “Prototype of crystalline selenium multiplier membrane bonded solid-state imaging device for higher sensitivity of solid-state imaging devices”, Institute of Image Information and Television Engineers Winter Conference, 23C-1, 2021

従来の接合型固体撮像素子は、わずかに湾曲しているCMOS回路基板上に形成された第1非晶質セレン膜と、平坦性の高い透光性基板上に形成された第2非晶質セレン膜と、が接合されていたため、これらの非晶質セレン膜が密着し難く、歩留まりが低下するという問題があった。 A conventional bonded solid-state image sensor has a first amorphous selenium film formed on a slightly curved CMOS circuit board and a second amorphous selenium film formed on a highly flat transparent substrate. Since these amorphous selenium films were bonded to each other, there was a problem in that these amorphous selenium films were difficult to adhere to, resulting in a decrease in yield.

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、接合型固体撮像素子の歩留まりを向上させる透光性基板を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a light-transmitting substrate that improves the yield of bonded solid-state image sensors.

一実施形態に係る透光性基板は、接合型固体撮像素子に用いられる透光性基板であって、前記接合型固体撮像素子が備える信号読み出し回路基板の形状に沿って撓む、ことを特徴とする。 The light-transmitting substrate according to one embodiment is a light-transmitting substrate used in a bonded solid-state image sensor, and is characterized in that it bends along the shape of a signal readout circuit board included in the bonded solid-state image sensor. shall be.

さらに、一実施形態に係る透光性基板において、前記透光性基板は、最大荷重に対する撓み量が0.2mm以上である、ことを特徴とする。 Furthermore, in the light-transmitting substrate according to one embodiment, the light-transmitting substrate has a deflection amount of 0.2 mm or more with respect to a maximum load.

さらに、一実施形態に係る透光性基板において、前記透光性基板は、前記最大荷重が0.5N以上である、ことを特徴とする。 Furthermore, in the light-transmitting substrate according to one embodiment, the maximum load of the light-transmitting substrate is 0.5N or more.

さらに、一実施形態に係る透光性基板において、前記透光性基板は、厚さが0.04mm以上2.00mm以下である、ことを特徴とする。 Furthermore, in the light-transmitting substrate according to one embodiment, the light-transmitting substrate has a thickness of 0.04 mm or more and 2.00 mm or less.

さらに、一実施形態に係る透光性基板において、前記透光性基板は、単結晶サファイア、石英、光学ガラス、ベリリウム、アクリル、およびプラスチックの何れか一つの材料で形成される、ことを特徴とする。 Furthermore, in the light-transmitting substrate according to one embodiment, the light-transmitting substrate is formed of any one of single crystal sapphire, quartz, optical glass, beryllium, acrylic, and plastic. do.

さらに、一実施形態に係る透光性基板において、前記透光性基板は、表面から裏面における画像取得領域へと繋がる透明導電膜を備える、ことを特徴とする。 Furthermore, in the light-transmitting substrate according to one embodiment, the light-transmitting substrate includes a transparent conductive film that connects from the front surface to the image acquisition area on the back surface.

一実施形態に係る接合型固体撮像素子は、信号読み出し回路基板と、電子注入阻止強化層と、結晶セレン膜と、正孔注入阻止強化層と、前記信号読み出し回路基板の形状に沿って撓む透光性基板と、をこの順に備える、ことを特徴とする。 A junction-type solid-state imaging device according to one embodiment includes a signal readout circuit board, an electron injection blocking reinforcing layer, a crystalline selenium film, a hole injection blocking reinforcing layer, and a structure that bends along the shape of the signal readout circuit board. A light-transmitting substrate is provided in this order.

さらに、一実施形態に係る接合型固体撮像素子において、前記正孔注入阻止強化層は、酸化ガリウム、酸化セリウム、二酸化ゲルマニウム、窒化ケイ素、および炭化ケイ素の何れか一つの材料で形成される、ことを特徴とする。 Furthermore, in the junction type solid-state imaging device according to one embodiment, the hole injection blocking reinforcing layer is formed of any one of gallium oxide, cerium oxide, germanium dioxide, silicon nitride, and silicon carbide. It is characterized by

さらに、一実施形態に係る接合型固体撮像素子において、前記電子注入阻止強化層は、三酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化ガリウム、三硫化アンチモン、窒化ケイ素、および炭化ケイ素の何れか一つの材料で形成される、ことを特徴とする。 Furthermore, in the junction type solid-state imaging device according to one embodiment, the electron injection blocking reinforcing layer is formed of any one of molybdenum trioxide, nickel oxide, gallium oxide, antimony trisulfide, silicon nitride, and silicon carbide. characterized by being done.

本発明によれば、接合型固体撮像素子の歩留まりを向上させる透光性基板を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light-transmitting substrate that improves the yield of bonded solid-state image sensors.

本実施形態に係る接合型固体撮像素子の構成の一例を示す模式断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a junction type solid-state image sensor according to the present embodiment. 本実施形態に係る接合型固体撮像素子に用いられる透光性基板の構成の一例を示す模式断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a light-transmitting substrate used in the bonded solid-state image sensor according to the present embodiment. 本実施形態に係る3点曲げ試験の様子の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a three-point bending test according to the present embodiment. 本実施形態に係る撓み量と荷重との関係の一例を示す図である。It is a figure showing an example of the relationship between the amount of deflection and load concerning this embodiment. 本実施形態に係る接合型固体撮像素子の構成の一例を示す外観写真である。1 is an exterior photograph showing an example of the configuration of a junction type solid-state image sensor according to the present embodiment. 従来に係る接合型固体撮像素子の構成の一例を示す外観写真である。1 is an exterior photograph showing an example of the configuration of a conventional junction type solid-state image sensor. 本実施形態に係る透光性基板の製造方法の一例を示す模式図および模式断面図である。1A and 1B are a schematic diagram and a schematic sectional view showing an example of a method for manufacturing a translucent substrate according to the present embodiment. 本実施形態に係る透光性基板の製造方法の一例を示す模式図および模式断面図である。FIG. 1 is a schematic diagram and a schematic cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a transparent substrate according to the present embodiment. 本実施形態に係る透光性基板の製造方法の一例を示す模式図および模式断面図である。FIG. 1 is a schematic diagram and a schematic cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a transparent substrate according to the present embodiment. 本実施形態に係る透光性基板の製造方法の一例を示す模式図および模式断面図である。FIG. 1 is a schematic diagram and a schematic cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a transparent substrate according to the present embodiment. 本実施形態に係るスパッタリングの様子の一例を示す図である。It is a figure showing an example of the state of sputtering concerning this embodiment. 本実施形態に係るスパッタリングの様子の一例を示す図である。It is a figure showing an example of the state of sputtering concerning this embodiment. 本実施形態に係る接合型固体撮像素子に用いられる信号読み出し回路基板の構成の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a signal readout circuit board used in the junction type solid-state image sensor according to the present embodiment. 本実施形態に係る接合型固体撮像素子に用いられる信号読み出し回路基板の平坦性の一例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the flatness of a signal readout circuit board used in the junction type solid-state image sensor according to the present embodiment.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、重複する説明を省略する。各図において、説明の便宜上、各構成の縦横の比率を実際の比率から誇張して示している。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in principle, the same reference numerals are given to the same constituent elements, and redundant explanation will be omitted. In each figure, for convenience of explanation, the vertical and horizontal ratios of each structure are exaggerated from the actual ratios.

<接合型固体撮像素子>
図1乃至図4Bを参照して、本実施形態に係る接合型固体撮像素子100の構成の一例について説明する。
<Junction type solid-state image sensor>
An example of the configuration of the junction type solid-state imaging device 100 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4B.

接合型固体撮像素子100は、信号読み出し回路基板10と、電子注入阻止強化層20と、光電変換膜30と、正孔注入阻止強化層40と、透明導電膜50a,50bを備える透光性基板60と、をこの順に備える。 The bonded solid-state image sensor 100 is a light-transmitting substrate that includes a signal readout circuit board 10, an electron injection blocking reinforcing layer 20, a photoelectric conversion film 30, a hole injection blocking reinforcing layer 40, and transparent conductive films 50a and 50b. 60 and are provided in this order.

接合型固体撮像素子100は、ボンディングワイヤ2を介して、パッケージ1と電気的に接続される。パッケージ1は、当該技術分野で適用される公知のパッケージであってよい。ボンディングワイヤ2は、例えば、金(Au)などの導電性材料で形成されてよい。 Bonded solid-state image sensor 100 is electrically connected to package 1 via bonding wire 2 . The package 1 may be a known package applied in the technical field. The bonding wire 2 may be made of a conductive material such as gold (Au), for example.

信号読み出し回路基板10は、例えば、シリコン基板上にCMOS構造が形成された基板である。信号読み出し回路基板10は、複数の画素電極が設けられる画素領域10Dを含む。複数の画素電極は、各画素と対応して設けられ、例えば、電源3の負極と電気的に接続される。信号読み出し回路は、光Lの入射により光電変換膜30で発生、増倍した電荷を、複数の画素電極を介して読み出す。 The signal readout circuit board 10 is, for example, a substrate in which a CMOS structure is formed on a silicon substrate. The signal readout circuit board 10 includes a pixel region 10D in which a plurality of pixel electrodes are provided. A plurality of pixel electrodes are provided corresponding to each pixel, and are electrically connected to, for example, the negative electrode of the power source 3. The signal readout circuit reads out charges generated and multiplied in the photoelectric conversion film 30 by the incidence of the light L through a plurality of pixel electrodes.

画素電極は、例えば、金(Au)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)などの金属膜で形成される。画素電極は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法などで成膜された後、ドライエッチング法などでパターニングされるという公知の半導体製造プロセスにより形成される。画素電極は、膜厚が、必要とされる導電性が得られる厚さであればよく、例えば、200nm以上1μm以下であることが好ましい。なお、画素電極間には、例えば、酸化シリコン(SiO)などで形成される絶縁膜が設けられていてよい。 The pixel electrode is formed of a metal film such as gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), tungsten (W), molybdenum (Mo), or the like. The pixel electrode is formed, for example, by a known semiconductor manufacturing process in which a film is formed by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like, and then patterned by a dry etching method or the like. The pixel electrode may have a film thickness as long as it can provide the required conductivity, and is preferably, for example, 200 nm or more and 1 μm or less. Note that an insulating film made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ) may be provided between the pixel electrodes.

電子注入阻止強化層20は、複数形成される画素電極から光電変換膜30への電子注入を阻止する機能、および複数の画素電極のそれぞれを絶縁する機能を有する。電子注入阻止強化層20は、信号読み出し回路基板10と光電変換膜30との間に設けられる。電子注入阻止強化層20を設けることで、接合型固体撮像素子100における暗電流の発生を抑制することができる。 The electron injection blocking reinforcing layer 20 has a function of blocking electron injection from a plurality of pixel electrodes to the photoelectric conversion film 30 and a function of insulating each of the plurality of pixel electrodes. The electron injection blocking reinforcing layer 20 is provided between the signal readout circuit board 10 and the photoelectric conversion film 30. By providing the electron injection blocking reinforcing layer 20, it is possible to suppress the generation of dark current in the junction solid-state imaging device 100.

電子注入阻止強化層20は、複数形成される画素電極から光電変換膜30への電子注入を阻止可能な材料で形成されることが好ましい。このような材料としては、例えば、三酸化モリブデン(MoO)、酸化ニッケル(NiO)、酸化ガリウム(Ga)、三硫化アンチモン(Sb)、窒化ケイ素(SiN)、炭化ケイ素(SiC)などが挙げられる。電子注入阻止強化層20は、膜厚が、10nm以上であることが好ましい。これにより、複数の画素電極から光電変換膜30への電子注入を効率良く阻止することができる。 The electron injection blocking reinforcing layer 20 is preferably formed of a material capable of blocking electron injection from a plurality of pixel electrodes to the photoelectric conversion film 30. Examples of such materials include molybdenum trioxide (MoO 3 ), nickel oxide (NiO), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), antimony trisulfide (Sb 2 S 3 ), silicon nitride (SiN), and silicon carbide. (SiC), etc. The electron injection blocking reinforcing layer 20 preferably has a thickness of 10 nm or more. Thereby, electron injection from the plurality of pixel electrodes to the photoelectric conversion film 30 can be efficiently prevented.

光電変換膜30は、接合型固体撮像素子100における光電変換部であり、光Lの照射により電荷を発生、増倍させる。光電変換膜30は、電子注入阻止強化層20と正孔注入阻止強化層40との間に設けられる。 The photoelectric conversion film 30 is a photoelectric conversion section in the junction type solid-state image sensor 100, and generates and multiplies charges by irradiation with the light L. The photoelectric conversion film 30 is provided between the electron injection blocking reinforcing layer 20 and the hole injection blocking reinforcing layer 40.

光電変換膜30は、例えば、結晶セレン膜であってよい。光電変換膜30は、膜厚が、0.1μm以上、好ましくは0.3μm以上であれば、可視光全域で十分な感度を得られる接合型固体撮像素子100を実現できる。また、光電変換膜30は、膜厚が、5μm以下、好ましくは1μm以下であれば、効率良く形成されるため、生産性の観点で好ましい。なお、信号読み出し回路基板10の耐圧性が高ければ、光電変換膜30の膜厚を厚くすることができるため、より高い増倍率を得られる。 The photoelectric conversion film 30 may be, for example, a crystalline selenium film. If the photoelectric conversion film 30 has a film thickness of 0.1 μm or more, preferably 0.3 μm or more, it is possible to realize the junction-type solid-state imaging device 100 that can obtain sufficient sensitivity in the entire visible light range. Further, the photoelectric conversion film 30 is preferably formed with a film thickness of 5 μm or less, preferably 1 μm or less, from the viewpoint of productivity because it can be formed efficiently. Note that if the voltage resistance of the signal readout circuit board 10 is high, the thickness of the photoelectric conversion film 30 can be increased, so that a higher multiplication factor can be obtained.

正孔注入阻止強化層40は、透明導電膜50から光電変換膜30への正孔注入(漏れ電流)を阻止する機能を有する。正孔注入阻止強化層40は、透明導電膜50と光電変換膜30との間に設けられる。透明導電膜50b上に正孔注入阻止強化層40が成膜されることで、信号読み出し回路基板10と透明導電膜50との電気的な短絡を抑制することができる。 The hole injection blocking reinforcing layer 40 has a function of blocking hole injection (leakage current) from the transparent conductive film 50 to the photoelectric conversion film 30. The hole injection blocking reinforcing layer 40 is provided between the transparent conductive film 50 and the photoelectric conversion film 30. By forming the hole injection blocking reinforcing layer 40 on the transparent conductive film 50b, electrical short circuit between the signal readout circuit board 10 and the transparent conductive film 50 can be suppressed.

正孔注入阻止強化層40は、透明導電膜50から光電変換膜30への正孔注入を阻止可能な材料で形成されることが好ましい。このような材料としては、例えば、酸化ガリウム(Ga)、酸化セリウム(CeO)、二酸化ゲルマニウム(GeO)、窒化ケイ素(SiN)、炭化ケイ素(SiC)などが挙げられる。正孔注入阻止強化層40は、膜厚が、10nm以上であることが好ましく、当該範囲を満たすことで、透明導電膜50から光電変換膜30への正孔注入(漏れ電流)を効率良く阻止することがで、暗電流の発生を抑制できる。 The hole injection blocking reinforcing layer 40 is preferably formed of a material capable of blocking hole injection from the transparent conductive film 50 to the photoelectric conversion film 30. Examples of such materials include gallium oxide (Ga 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), germanium dioxide (GeO 2 ), silicon nitride (SiN), and silicon carbide (SiC). The hole injection blocking reinforcing layer 40 preferably has a thickness of 10 nm or more, and by satisfying this range, hole injection (leakage current) from the transparent conductive film 50 to the photoelectric conversion film 30 can be efficiently blocked. By doing so, generation of dark current can be suppressed.

透光性基板60は、特に可視光全域にわたって透光性を有する材料で形成されることが好ましい。このような材料としては、例えば、単結晶サファイア、石英、光学ガラス、ベリリウム、アクリル、プラスチック、光ファイバー(FOP)、シリコンなどが挙げられる。特に、透光性基板60が単結晶サファイアで形成される場合、結晶セレンからなる光電変換膜30の結晶構造を整え易くすることができ、さらに、透明導電膜50および正孔注入阻止強化層40に高温処理を施す際、透明導電膜50および正孔注入阻止強化層40の結晶化を促進させることができる。 The light-transmitting substrate 60 is preferably formed of a material that transmits light over the entire visible light range. Such materials include, for example, single crystal sapphire, quartz, optical glass, beryllium, acrylic, plastic, fiber optic (FOP), silicon, and the like. In particular, when the transparent substrate 60 is formed of single crystal sapphire, the crystal structure of the photoelectric conversion film 30 made of crystalline selenium can be easily adjusted, and furthermore, the transparent conductive film 50 and the hole injection blocking reinforcing layer 40 can be easily arranged. When subjected to high temperature treatment, crystallization of the transparent conductive film 50 and the hole injection blocking reinforcing layer 40 can be promoted.

透光性基板60は、最大荷重に対する撓み量が、0.2mm以上であることが好ましく、0.4mm以上であることがより好ましい。最大荷重とは、透光性基板60の厚さ、材料、長さ、幅、ヤング率、荷重時の支点間距離などに基づいて定まる値であり、透光性基板60に加えることができる荷重の最大値である。 The amount of deflection of the translucent substrate 60 under the maximum load is preferably 0.2 mm or more, more preferably 0.4 mm or more. The maximum load is a value determined based on the thickness, material, length, width, Young's modulus, distance between supporting points during loading, etc. of the transparent substrate 60, and is the load that can be applied to the transparent substrate 60. is the maximum value of

図3Aは、3点曲げ試験の様子の一例を示す図である。図3Bは、撓み量[mm]と荷重[N]との関係の一例を示す図である。図3Bに示される点線のグラフは、透光性基板の厚さが0.05[mm]のサンプルを用いた場合における撓み量[mm]と荷重[N]との関係を示している。図3Bに示される実線のグラフは、透光性基板の厚さが0.1[mm]のサンプルを用いた場合における撓み量[mm]と荷重[N]との関係を示している。図3Bに示される二点鎖線のグラフは、透光性基板の厚さが1.1[mm]のサンプルを用いた場合における撓み量[mm]と荷重[N]との関係を示している。なお、サンプルには単結晶サファイア基板を用いた。 FIG. 3A is a diagram showing an example of a three-point bending test. FIG. 3B is a diagram showing an example of the relationship between the amount of deflection [mm] and the load [N]. The dotted line graph shown in FIG. 3B shows the relationship between the amount of deflection [mm] and the load [N] when using a sample whose transparent substrate has a thickness of 0.05 [mm]. The solid line graph shown in FIG. 3B shows the relationship between the amount of deflection [mm] and the load [N] when using a sample whose transparent substrate has a thickness of 0.1 [mm]. The graph of the two-dot chain line shown in FIG. 3B shows the relationship between the amount of deflection [mm] and the load [N] when using a sample with a transparent substrate thickness of 1.1 [mm]. . Note that a single crystal sapphire substrate was used as the sample.

撓み量Wは、曲げ荷重P、支点間距離l、透光性基板60のサンプルの幅B、透光性基板60のサンプルの厚さh、ヤング率E、を用いて、次式で表される。 The amount of deflection W is expressed by the following formula using the bending load P, the distance l between the supporting points, the width B of the sample of the transparent substrate 60, the thickness h of the sample of the transparent substrate 60, and the Young's modulus E. Ru.

Figure 2024013638000002
Figure 2024013638000002

透光性基板60は、撓み量が大きい程、信号読み出し回路基板10の形状に沿って撓み易くなる。この結果、湾曲している信号読み出し回路基板10上に形成された第1非晶質セレン膜と、透光性基板60上に形成された第2非晶質セレン膜と、を接合する際、これらの非晶質セレン膜の密着性を高め易くなる。一方で、透光性基板60は、撓み量が大き過ぎると、破壊されてしまう。したがって、透光性基板60は、最大荷重に対する撓み量が上述の範囲を満たすことで、信号読み出し回路基板10の形状に沿って撓むことが可能となる(図2参照)。 The larger the amount of flexure, the easier the translucent substrate 60 is to flex along the shape of the signal readout circuit board 10. As a result, when joining the first amorphous selenium film formed on the curved signal readout circuit board 10 and the second amorphous selenium film formed on the transparent substrate 60, It becomes easier to improve the adhesion of these amorphous selenium films. On the other hand, the translucent substrate 60 will be destroyed if the amount of deflection is too large. Therefore, the translucent substrate 60 can be bent along the shape of the signal readout circuit board 10 when the amount of bending with respect to the maximum load satisfies the above-mentioned range (see FIG. 2).

透光性基板60は、撓み量が0.02mm以上、且つ、荷重が0.5N以上を満たす基板であることが好ましい。透光性基板60は、撓み量が0.4mm以上、且つ、荷重が1.0N以上を満たす基板、すなわち、図3Bの領域Dを満たす基板であることがさらに好ましい。 It is preferable that the light-transmitting substrate 60 has a deflection amount of 0.02 mm or more and a load of 0.5 N or more. It is more preferable that the light-transmitting substrate 60 has a deflection amount of 0.4 mm or more and a load of 1.0 N or more, that is, a substrate that satisfies region D in FIG. 3B.

例えば、図3Bに示すように、「透光性基板の厚さが0.05[mm]のサンプル」、「透光性基板の厚さが0.1[mm]のサンプル」、「透光性基板の厚さが1.1[mm]のサンプル」の中から、透光性基板60が選択される場合、透光性基板60は、領域Dを満たす基板である「透光性基板の厚さが0.1[mm]のサンプル」であることが好ましい。 For example, as illustrated in FIG. When the transparent substrate 60 is selected from among the samples whose thickness is 1.1 [mm], the transparent substrate 60 is selected from among the samples whose thickness is 1.1 [mm]. A sample having a thickness of 0.1 mm is preferable.

透光性基板60は、厚さが、0.04mm以上2.00mm以下であることが好ましく、0.10mm以上1.20mm以下であることがさらに好ましい。透光性基板60は、厚さが当該範囲を満たすことで、信号読み出し回路基板10の形状に沿って撓むことが可能となる(図2参照)。 The thickness of the transparent substrate 60 is preferably 0.04 mm or more and 2.00 mm or less, and more preferably 0.10 mm or more and 1.20 mm or less. When the thickness of the transparent substrate 60 satisfies the range, it becomes possible to bend the transparent substrate 60 along the shape of the signal readout circuit board 10 (see FIG. 2).

例えば、透光性基板60の材料として、単結晶サファイアを用いた場合、単結晶サファイア基板の厚さが、0.05mmまでは、基板加工技術が確立されている。しかしながら、一般的に単結晶サファイア基板の厚さが薄くとなると、洗浄工程時に割れ易くなる、接合工程時の加圧(例えば、90MPa)に耐えられなくなり破壊される、などの問題が生じる。 For example, when single-crystal sapphire is used as the material for the transparent substrate 60, substrate processing techniques have been established for single-crystal sapphire substrates up to a thickness of 0.05 mm. However, in general, when the thickness of a single-crystal sapphire substrate becomes thin, problems arise, such as the single crystal sapphire substrate becoming more likely to break during the cleaning process, and being unable to withstand the pressure (for example, 90 MPa) during the bonding process and being destroyed.

したがって、透光性基板60は、厚さが、透光性基板60に用いられる材料の特性、透光性基板60の厚さの加工限界値、洗浄技術、接合工程時の圧力など、種々の条件を考慮して、適切に設定されることが好ましい。なお、透光性基板60は、これらの条件が考慮され、撓み量が0.02mm以上、あるいは、荷重が0.5N以上を満たす基板であってもよい。 Therefore, the thickness of the transparent substrate 60 depends on various factors such as the characteristics of the material used for the transparent substrate 60, the processing limit value of the thickness of the transparent substrate 60, the cleaning technique, and the pressure during the bonding process. It is preferable to set it appropriately in consideration of the conditions. Note that the light-transmitting substrate 60 may be a substrate that satisfies the amount of deflection of 0.02 mm or more or the load of 0.5 N or more, taking these conditions into consideration.

透光性基板60は、形状が、特に限定されるものではないが、例えば、長方形、正四角形、台形、多角形、円形、またはフレキシブルであってよい。 The shape of the light-transmitting substrate 60 is not particularly limited, and may be, for example, rectangular, square, trapezoidal, polygonal, circular, or flexible.

透光性基板60は、図1に示すように、表面から裏面における画像取得領域60Dへと繋がる透明導電膜50を備える。透明導電膜50は、例えば、電源3の正極と電気的に接続される。透光性基板60が当該透明導電膜50を備えることで、透光性基板60自体に研削加工を施さずとも、電源3と画像取得領域60Dの透明導電膜50とを容易に接続することができる。さらに、透光性基板60が当該透明導電膜50を備えることで、透光性基板60が極薄基板であっても、電源3と透明導電膜50とを容易に接続することができる。 As shown in FIG. 1, the transparent substrate 60 includes a transparent conductive film 50 that connects from the front surface to the image acquisition area 60D on the back surface. The transparent conductive film 50 is electrically connected to the positive electrode of the power source 3, for example. Since the transparent substrate 60 includes the transparent conductive film 50, the power source 3 and the transparent conductive film 50 in the image acquisition area 60D can be easily connected without grinding the transparent substrate 60 itself. can. Furthermore, since the transparent substrate 60 includes the transparent conductive film 50, the power source 3 and the transparent conductive film 50 can be easily connected even if the transparent substrate 60 is an extremely thin substrate.

透明導電膜50aは、透光性基板60の表面における一部領域、透光性基板60の1つの側面、および透光性基板60の裏面における一部領域に設けられる。透光性基板60の表面における一部領域とは、その領域が特に限定されるものではないが、少なくとも、表面における縦の長さが1mm以上、表面における横の長さ1mm以上の領域であればよい。透光性基板60の裏面における一部領域とは、その領域が特に限定されるものではないが、少なくとも、裏面における縦の長さが1mm以上、裏面における横の長さ1mm以上の領域であればよい。透明導電膜50aは、透光性基板60の表面に対する膜厚と、透光性基板60の裏面に対する膜厚とを等しくするのが望ましい。 The transparent conductive film 50a is provided in a partial area on the front surface of the transparent substrate 60, on one side surface of the transparent substrate 60, and in a partial area on the back surface of the transparent substrate 60. The partial area on the surface of the transparent substrate 60 is not particularly limited, but may be at least an area with a vertical length of 1 mm or more on the surface and a horizontal length of 1 mm or more on the surface. Bye. The partial area on the back surface of the translucent substrate 60 is not particularly limited, but may be at least an area with a vertical length of 1 mm or more on the back surface and a horizontal length of 1 mm or more on the back surface. Bye. It is desirable that the thickness of the transparent conductive film 50a on the front surface of the transparent substrate 60 is equal to the thickness on the back surface of the transparent substrate 60.

透明導電膜50bは、一部が透光性基板60の裏面における透明導電膜50aの一部領域と重なり、且つ、透光性基板60の裏面における画像取得領域60Dに設けられる。透明導電膜50bが透明導電膜50aと繋がるように設けられることで、電源3から透明導電膜50を介した光電変換膜30への電圧供給が容易となり、さらに、光Xに応じた接合型固体撮像素子100の画像取得に悪影響が生じないように、透明導電膜50における導電性を十分に確保することができる。 The transparent conductive film 50b partially overlaps with a partial region of the transparent conductive film 50a on the back surface of the transparent substrate 60, and is provided in the image acquisition area 60D on the back surface of the transparent substrate 60. By providing the transparent conductive film 50b so as to be connected to the transparent conductive film 50a, voltage can be easily supplied from the power source 3 to the photoelectric conversion film 30 via the transparent conductive film 50, and furthermore, the bonded solid state according to the light Sufficient conductivity in the transparent conductive film 50 can be ensured so that image acquisition by the image sensor 100 is not adversely affected.

画像取得領域60Dは、例えば、縦の長さが光電変換膜30の成膜面より長くなるように設定され、横の長さが光電変換膜30の成膜面より短くなるように設定されていてよい。画像取得領域60Dは、例えば、縦の長さが13.95mmであり、横の長さが25.0mmであってよい。このように設定された画像取得領域60Dに、透明導電膜50bが形成されることで、信号読み出し回路基板10側への漏れ電流の発生を防止できる。 For example, the image acquisition area 60D is set such that its vertical length is longer than the film formation surface of the photoelectric conversion film 30, and its horizontal length is set such that it is shorter than the film formation surface of the photoelectric conversion film 30. It's fine. The image acquisition area 60D may have a vertical length of 13.95 mm and a horizontal length of 25.0 mm, for example. By forming the transparent conductive film 50b in the image acquisition area 60D set in this way, it is possible to prevent leakage current to the signal readout circuit board 10 side.

透明導電膜50は、透光性を有し、導電性に優れた材料で形成されることが好ましい。このような材料としては、例えば、ITO(酸化インジウムスズ)、IZO(酸化亜鉛スズ)、AZO(アルミニウム添加酸化亜鉛)、SnO(酸化スズ)、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)、Au(金)、Al(アルミニウム)、Cu(銅)、Mo(モリブデン)、Zn(亜鉛)などが挙げられる。透明導電膜50は、膜厚が、特に限定されるものではないが、光透過率および抵抗値を考慮すると、5nm以上50nm以下であることが好ましい。 The transparent conductive film 50 is preferably made of a material that is transparent and has excellent conductivity. Examples of such materials include ITO (indium tin oxide), IZO (zinc tin oxide), AZO (aluminum-doped zinc oxide), SnO 2 (tin oxide), FTO (fluorine-doped tin oxide), and Au (gold). , Al (aluminum), Cu (copper), Mo (molybdenum), Zn (zinc), and the like. The thickness of the transparent conductive film 50 is not particularly limited, but in consideration of light transmittance and resistance value, it is preferably 5 nm or more and 50 nm or less.

なお、接合型固体撮像素子100は、導電性ペーストなどにより、透明導電膜50のN部と電圧供給部11との間に配線が貼り付けられることで、透明導電膜50と電圧供給部11とが電気的に接続され、信号出力7により画像取得を実現する構成であってもよいし、あるいは、電源3から透明導電膜50のN部へ電源供給し、信号出力7により画像取得を実現する構成であってもよい。 Note that in the bonded solid-state imaging device 100, a wiring is pasted between the N part of the transparent conductive film 50 and the voltage supply section 11 using a conductive paste or the like, so that the transparent conductive film 50 and the voltage supply section 11 are connected to each other. may be electrically connected to realize image acquisition using the signal output 7, or power may be supplied from the power supply 3 to the N portion of the transparent conductive film 50 and image acquisition may be realized using the signal output 7. It may be a configuration.

上述したように、本実施形態に係る接合型固体撮像素子100は、柔軟性を有し、信号読み出し回路基板10の形状に沿って撓む透光性基板60を備える。これにより、湾曲している信号読み出し回路基板10上に形成された第1非晶質セレン膜と、透光性基板60上に形成された第2非晶質セレン膜と、を接合する際、これらの非晶質セレン膜の密着性を高めることができるため、接合型固体撮像素子100の歩留まりを向上させることができる。さらに、これらの非晶質セレン膜を接合した後、各層(例えば、電子注入阻止強化層20、光電変換膜30、正孔注入阻止強化層40)において、各層界面の付着力の弱い部分で生じる膜剥離を抑制させることができる。 As described above, the bonded solid-state imaging device 100 according to the present embodiment includes the transparent substrate 60 that is flexible and bends along the shape of the signal readout circuit board 10. As a result, when joining the first amorphous selenium film formed on the curved signal readout circuit board 10 and the second amorphous selenium film formed on the transparent substrate 60, Since the adhesion of these amorphous selenium films can be improved, the yield of the bonded solid-state image sensor 100 can be improved. Furthermore, after these amorphous selenium films are bonded, in each layer (for example, the electron injection blocking reinforcement layer 20, the photoelectric conversion film 30, and the hole injection blocking reinforcement layer 40), the bonding force that occurs at the interface of each layer is weak. Film peeling can be suppressed.

<検証>
図4Aは、本実施形態に係る接合型固体撮像素子の構成の一例を示す外観写真である。
図4Bは、従来に係る接合型固体撮像素子の構成の一例を示す外観写真である。
<Verification>
FIG. 4A is an external photograph showing an example of the configuration of the junction type solid-state image sensor according to the present embodiment.
FIG. 4B is an external photograph showing an example of the configuration of a conventional junction type solid-state imaging device.

図4Aに示すように、厚さが0.1mmである透光性基板を接合型固体撮像素子に用いた場合、画素領域の中心部分のみならず、画素領域の周辺部分まで光電変換膜接合部が形成されていることがわかる。つまり、図4Aに示される接合型固体撮像素子は、光電変換膜の接合面積が広いことがわかる。なお、中央の2か所の剥離部は、実験中に混入したゴミの影響であり、光電変換膜接合部の一部と見做せる。 As shown in FIG. 4A, when a light-transmitting substrate with a thickness of 0.1 mm is used in a bonded solid-state image sensor, the photoelectric conversion film bond extends not only to the center of the pixel area but also to the periphery of the pixel area. It can be seen that a is formed. That is, it can be seen that the junction type solid-state image sensor shown in FIG. 4A has a large junction area of the photoelectric conversion film. Note that the two peeled parts in the center are the result of dust mixed in during the experiment, and can be considered to be part of the photoelectric conversion film bonding part.

一方、図4Bに示すように、厚さが1.1mmである透光性基板を接合型固体撮像素子に用いた場合、画素領域の中心部分のみに光電変換膜接合部が形成され、画素領域の周辺部分まで光電変換膜接合部が形成されていないことがわかる。つまり、図4Bに示される接合型固体撮像素子は、光電変換膜の接合面積が狭いことがわかる。これは、信号読み出し回路基板に生じている反りが原因で、画素領域の中心部分では、第1非晶質セレン膜と第2非晶質セレン膜との密着性が高くなるが、画素領域の周辺部分では、第1非晶質セレン膜と第2非晶質セレン膜との密着性が低くなるためである。 On the other hand, as shown in FIG. 4B, when a light-transmitting substrate with a thickness of 1.1 mm is used in a bonded solid-state image sensor, a photoelectric conversion film bonding portion is formed only in the center of the pixel area, and the pixel area It can be seen that the photoelectric conversion film junction part is not formed up to the peripheral part. That is, it can be seen that the junction type solid-state image sensor shown in FIG. 4B has a narrow junction area of the photoelectric conversion film. This is due to the warpage that occurs in the signal readout circuit board, and the adhesion between the first amorphous selenium film and the second amorphous selenium film is high in the central part of the pixel area, but This is because the adhesion between the first amorphous selenium film and the second amorphous selenium film becomes low in the peripheral portion.

さらに、図面に詳細は示されていないが、従来に係る透光性基板を用いた接合型固体撮像素子は、画素領域の周辺部分において、正孔注入阻止強化層と光電変換膜との界面で剥離が生じていた。信号読み出し回路基板は、接合装置で加圧される際には、一旦、反りが補正されるものの、接合装置での加圧が解除されると、再び、湾曲してしまうため、接合型固体撮像素子において、このような剥離が生じたと推測される。 Furthermore, although details are not shown in the drawings, in the conventional bonded solid-state image sensor using a light-transmitting substrate, the interface between the hole injection blocking reinforcing layer and the photoelectric conversion film is Peeling had occurred. When the signal readout circuit board is pressurized by the bonding device, the warpage is corrected once, but when the pressure in the bonding device is released, it curves again, so bonded solid-state imaging It is presumed that such peeling occurred in the element.

上述した検証により、透光性基板が材料などに応じて適切な厚さに調整され、透光性基板自体に柔軟性を持たせることにより、信号読み出し回路基板上に形成される非晶質セレン膜と透光性基板上に形成される非晶質セレン膜との密着性を高めることができることが示唆される。 Through the above verification, the thickness of the transparent substrate is adjusted to an appropriate value depending on the material, etc., and by making the transparent substrate itself flexible, amorphous selenium formed on the signal readout circuit board can be formed. It is suggested that the adhesion between the film and the amorphous selenium film formed on the transparent substrate can be improved.

<透光性基板の製造方法>
図5A乃至図6Bを参照して、本実施形態に係る接合型固体撮像素子100に用いられる透光性基板60の製造方法の一例について、簡単に説明する。
<Method for manufacturing translucent substrate>
An example of a method for manufacturing the light-transmitting substrate 60 used in the bonded solid-state imaging device 100 according to this embodiment will be briefly described with reference to FIGS. 5A to 6B.

まず、パッケージ1にアッセンブルされた信号読み出し回路基板10(例えば、縦25.0mm×横31.2mm)上に、例えば、スパッタリング法(酸素ガス分圧:7.6×10-3Pa,アルゴンガス分圧:6.0×10-1Pa)により膜厚10nmの酸化ニッケル膜からなる電子注入阻止強化層20を形成する。そして、電子注入阻止強化層20上に、例えば、基板回転式抵抗加熱蒸着法(真空度:1.0×10-5Pa)により膜厚150nmの第1非晶質セレン膜を形成する。 First, a sputtering method (oxygen gas partial pressure: 7.6×10 −3 Pa, argon gas An electron injection blocking reinforcing layer 20 made of a nickel oxide film with a thickness of 10 nm is formed under a partial pressure of 6.0×10 −1 Pa). Then, a first amorphous selenium film having a thickness of 150 nm is formed on the electron injection blocking reinforcing layer 20 by, for example, a substrate rotation type resistance heating evaporation method (degree of vacuum: 1.0×10 −5 Pa).

次に、作業者は、固定用ネジ303a,303bを緩めてターンテーブル301上に設けられる固定用治具302に透光性基板60を装填し、固定用ネジ303a,303bを締めて固定用治具302に透光性基板60を固定する(図6A参照)。当該固定用ネジ303a,303bを調整することで、透光性基板60の厚さが変化しても、固定用治具302に透光性基板60を装填あるいは固定することができ、ターンテーブル301に設置される。透光性基板60は、例えば、縦の長さが13.0mm、横の長さが20.0mm、厚さが0.1mmである単結晶サファイア基板であってよい。 Next, the operator loosens the fixing screws 303a and 303b, loads the translucent substrate 60 into the fixing jig 302 provided on the turntable 301, and tightens the fixing screws 303a and 303b to fix the fixing jig. The transparent substrate 60 is fixed to the tool 302 (see FIG. 6A). By adjusting the fixing screws 303a and 303b, even if the thickness of the translucent substrate 60 changes, the translucent substrate 60 can be loaded or fixed on the fixing jig 302, and the turntable 301 will be installed in The transparent substrate 60 may be, for example, a single crystal sapphire substrate having a vertical length of 13.0 mm, a horizontal length of 20.0 mm, and a thickness of 0.1 mm.

ターンテーブル301は、大きさ、形状が特に限定されるものではないが、例えば、半径200mmの円形状であってよい。ターンテーブル301は、図6Bに描かれる矢印方向に回転する。 The turntable 301 is not particularly limited in size or shape, but may have a circular shape with a radius of 200 mm, for example. Turntable 301 rotates in the direction of the arrow depicted in FIG. 6B.

固定用治具302は、例えば、テフロン(登録商標)、プラスチック、アクリル、ステンレス、アルミニウムなどの材料で形成されることが好ましい。固定用治具302が、例えば、テフロンで形成される場合、透光性基板60に、傷または欠けが生じることを抑制することができる。 The fixing jig 302 is preferably made of a material such as Teflon (registered trademark), plastic, acrylic, stainless steel, or aluminum. When the fixing jig 302 is made of Teflon, for example, it is possible to suppress scratches or chips from occurring in the transparent substrate 60.

次に、作業者は、材料源となるITOターゲット304を、ターンテーブル301の中心から距離b(例えば、85.0mm)ずらした直径a(例えば、76.2mm)の円領域に配置し、円領域の中心を外した半径c(例えば、60mm)の軌道上に、透光性基板60を配置する(図6B参照)。ITOターゲット304は、底にマグネットが設置されているため、このような軌道上に透光性基板60を配置することで、ターンテーブル301の内周側における透光性基板60に、ターンテーブル301の外周側における透光性基板60より、多くのITOを付着させることができる。つまり、ITOターゲット304に対して、透光性基板60を傾斜させずに、透光性基板60の側面を向けるのみで、透光性基板60の側面は勿論のこと、ターンテーブル301の内周側における透光性基板60に形成されるITO膜の膜厚が、ターンテーブル301の外周側における透光性基板60に形成されるITO膜の膜厚より厚くなるように、透光性基板60の表面あるいは裏面にITOターゲット304を付着させることができる。 Next, the operator places the ITO target 304, which is the material source, in a circular area with a diameter a (for example, 76.2 mm) that is shifted by a distance b (for example, 85.0 mm) from the center of the turntable 301, and The transparent substrate 60 is placed on a trajectory having a radius c (for example, 60 mm) off the center of the area (see FIG. 6B). Since the ITO target 304 has a magnet installed at the bottom, by arranging the transparent substrate 60 on such an orbit, the turntable 301 More ITO can be attached than on the transparent substrate 60 on the outer peripheral side. In other words, by simply facing the side surface of the light-transmitting substrate 60 with respect to the ITO target 304 without tilting the light-transmitting substrate 60, the inner periphery of the turntable 301 as well as the side surface of the light-transmitting substrate 60 can be The transparent substrate 60 is arranged so that the thickness of the ITO film formed on the transparent substrate 60 on the side is thicker than the thickness of the ITO film formed on the transparent substrate 60 on the outer peripheral side of the turntable 301. An ITO target 304 can be attached to the front or back surface.

次に、作業者は、図5Bに示すように、スパッタリング装置を用いて、透光性基板60の表面、側面、および裏面に、第1スパッタリングを施す。これにより、表面から裏面へと繋がる透明導電膜50a´が形成される。 Next, as shown in FIG. 5B, the operator performs first sputtering on the front, side, and back surfaces of the transparent substrate 60 using a sputtering device. As a result, a transparent conductive film 50a' that connects from the front surface to the back surface is formed.

成膜条件は、例えば、酸素ガス分圧:7.6×10-3Pa、アルゴンガス分圧:6.0×10-1Pa、成膜時間:12分であってよい。透明導電膜50a´は、透光性基板60の表面に対する膜厚が、透光性基板60の裏面に対する膜厚より厚くなる。また、透明導電膜50a´は、透光性基板60の側面に対する膜厚が、例えば、30nm程度である。 The film forming conditions may be, for example, oxygen gas partial pressure: 7.6×10 −3 Pa, argon gas partial pressure: 6.0×10 −1 Pa, and film forming time: 12 minutes. The transparent conductive film 50a' is thicker on the front surface of the transparent substrate 60 than on the back surface of the transparent substrate 60. Further, the thickness of the transparent conductive film 50a' relative to the side surface of the transparent substrate 60 is, for example, about 30 nm.

次に、作業者は、図5Cに示すように、透光性基板60を支えている固定用治具302を、180度回転させた後、スパッタリング装置を用いて、透明導電膜50a´に、第2スパッタリングを施す。これにより、表面から裏面へと繋がる透明導電膜50aが形成される。 Next, as shown in FIG. 5C, the operator rotates the fixing jig 302 supporting the transparent substrate 60 by 180 degrees, and then uses a sputtering device to coat the transparent conductive film 50a'. Perform second sputtering. Thereby, a transparent conductive film 50a connected from the front surface to the back surface is formed.

成膜条件は、例えば、酸素ガス分圧:7.6×10-3Pa、アルゴンガス分圧:6.0×10-1Pa、成膜時間:12分であってよい。透明導電膜50aは、透光性基板60の表面に対する膜厚と、透光性基板60の裏面に対する膜厚と、が等しくなる。透明導電膜50aは、透光性基板60の側面に対する膜厚が、例えば、60nm程度である。 The film forming conditions may be, for example, oxygen gas partial pressure: 7.6×10 −3 Pa, argon gas partial pressure: 6.0×10 −1 Pa, and film forming time: 12 minutes. The thickness of the transparent conductive film 50a on the front surface of the transparent substrate 60 is equal to the thickness on the back surface of the transparent substrate 60. The thickness of the transparent conductive film 50a relative to the side surface of the transparent substrate 60 is, for example, about 60 nm.

次に、作業者は、図5Dに示すように、スパッタリング装置を用いて、透光性基板60の裏面における画像取得領域60Dに、第3スパッタリングを施す。これにより、一部が透明導電膜50aと重なる透明導電膜50bが形成される。 Next, as shown in FIG. 5D, the operator performs third sputtering on the image acquisition area 60D on the back surface of the transparent substrate 60 using a sputtering device. As a result, a transparent conductive film 50b that partially overlaps the transparent conductive film 50a is formed.

成膜条件は、例えば、酸素ガス分圧:7.6×10-3Pa、アルゴンガス分圧:6.0×10-1Pa、成膜時間:1分であってよい。透明導電膜50bは、透光性基板60の裏面に対する膜厚が、例えば、10nm程度である。 The film forming conditions may be, for example, oxygen gas partial pressure: 7.6×10 −3 Pa, argon gas partial pressure: 6.0×10 −1 Pa, and film forming time: 1 minute. The thickness of the transparent conductive film 50b relative to the back surface of the transparent substrate 60 is, for example, about 10 nm.

次に、第1スパッタリング、第2スパッタリング、第3スパッタリング、と3回のスパッタリングが施されることで形成された透明導電膜50(50a,50b)を備える透光性基板60上に、例えば、スパッタリング法(酸素ガス分圧:7.6×10-3Pa,アルゴンガス分圧:6.0×10-1Pa)により膜厚30nmの酸化ガリウム膜からなる正孔注入阻止強化層40を形成し、酸素雰囲気中で800度、60分の高温処理を施して、透明導電膜50および酸化ガリウム膜を結晶成長させる。そして、酸化ガリウム膜上に、例えば、基板回転式抵抗加熱蒸着法(真空度:1.0×10-5Pa)により膜厚150nmの第2非晶質セレン膜を形成する。そして、これらの非晶質セレン膜に加熱および加圧を施して接合し、結晶化させて、結晶セレンからなる光電変換膜30を形成する。第1非晶質セレン膜と第2非晶質セレン膜との接合プロセスの詳細については、非特許文献1を参照できる。 Next, on the transparent substrate 60 provided with the transparent conductive film 50 (50a, 50b) formed by performing sputtering three times: first sputtering, second sputtering, and third sputtering, for example, A hole injection blocking reinforcement layer 40 made of a gallium oxide film with a thickness of 30 nm is formed by a sputtering method (oxygen gas partial pressure: 7.6×10 −3 Pa, argon gas partial pressure: 6.0×10 −1 Pa). Then, high-temperature treatment is performed at 800 degrees for 60 minutes in an oxygen atmosphere to grow crystals of the transparent conductive film 50 and the gallium oxide film. Then, a second amorphous selenium film having a thickness of 150 nm is formed on the gallium oxide film by, for example, a substrate rotation type resistance heating evaporation method (degree of vacuum: 1.0×10 −5 Pa). Then, these amorphous selenium films are bonded by applying heat and pressure, and are crystallized to form a photoelectric conversion film 30 made of crystalline selenium. For details of the bonding process between the first amorphous selenium film and the second amorphous selenium film, refer to Non-Patent Document 1.

上述したように製造された接合型固体撮像素子100は、第1非晶質セレン膜と第2非晶質セレン膜との密着性が高く、光電変換膜30の接合面積が広く、且つ、各層での膜剥離が抑制されている。したがって、歩留まりを向上させた接合型固体撮像素子100を実現できる。 The bonded solid-state imaging device 100 manufactured as described above has high adhesion between the first amorphous selenium film and the second amorphous selenium film, a large bonding area of the photoelectric conversion film 30, and a large bonding area for each layer. film peeling is suppressed. Therefore, it is possible to realize the bonded solid-state imaging device 100 with improved yield.

<変形例>
本実施形態では、透光性基板60が、接合型固体撮像素子100に適用される場合を一例に挙げて説明したが、透光性基板60の用途は、これに限定されない。例えば、透光性基板60は、撮像管、冷陰極撮像素子、真空管などの真空デバイスに適用されてもよい。
<Modified example>
Although the present embodiment has been described as an example in which the light-transmitting substrate 60 is applied to the bonded solid-state image sensor 100, the use of the light-transmitting substrate 60 is not limited to this. For example, the transparent substrate 60 may be applied to a vacuum device such as an image pickup tube, a cold cathode image sensor, or a vacuum tube.

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本開示の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態により制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形または変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の工程を1つに組み合わせたり、1つの工程を分割したり、あるいは工程の順序を入れ替えたりすることが可能である。 Although the embodiments described above have been described as representative examples, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications and substitutions can be made within the spirit and scope of this disclosure. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, it is possible to combine a plurality of steps described in the embodiments into one, to divide one step, or to change the order of the steps.

1 パッケージ
2 ボンディングワイヤ
3 電源
7 信号出力
10 信号読み出し回路基板
11 電圧供給部
20 電子注入阻止強化層
30 光電変換膜
40 正孔注入阻止強化層
50,50a´,50a,50b 透明導電膜
60 透光性基板
60D 画像取得領域
100 接合型固体撮像素子
1 Package 2 Bonding wire 3 Power source 7 Signal output 10 Signal readout circuit board 11 Voltage supply section 20 Electron injection blocking reinforcement layer 30 Photoelectric conversion film 40 Hole injection blocking reinforcement layer 50, 50a', 50a, 50b Transparent conductive film 60 Light transmission Physical substrate 60D Image acquisition area 100 Bonded solid-state image sensor

Claims (9)

接合型固体撮像素子に用いられる透光性基板であって、
前記接合型固体撮像素子が備える信号読み出し回路基板の形状に沿って撓む、
透光性基板。
A translucent substrate used in a bonded solid-state image sensor,
bending along the shape of a signal readout circuit board included in the bonded solid-state image sensor;
Transparent substrate.
前記透光性基板は、
最大荷重に対する撓み量が0.2mm以上である、
請求項1に記載の透光性基板。
The transparent substrate is
The amount of deflection against the maximum load is 0.2 mm or more,
The translucent substrate according to claim 1.
前記透光性基板は、
前記最大荷重が0.5N以上である、
請求項2に記載の透光性基板。
The transparent substrate is
the maximum load is 0.5N or more;
The translucent substrate according to claim 2.
前記透光性基板は、
厚さが0.04mm以上2.00mm以下である、
請求項1に記載の透光性基板。
The transparent substrate is
The thickness is 0.04 mm or more and 2.00 mm or less,
The translucent substrate according to claim 1.
前記透光性基板は、
単結晶サファイア、石英、光学ガラス、ベリリウム、アクリル、およびプラスチックの何れか一つの材料で形成される、
請求項1から4のいずれか一項に記載の透光性基板。
The transparent substrate is
Made of one of the following materials: single crystal sapphire, quartz, optical glass, beryllium, acrylic, and plastic.
The translucent substrate according to any one of claims 1 to 4.
前記透光性基板は、
表面から裏面における画像取得領域へと繋がる透明導電膜を備える、
請求項1から4のいずれか一項に記載の透光性基板。
The transparent substrate is
Equipped with a transparent conductive film that connects from the front surface to the image acquisition area on the back surface.
The translucent substrate according to any one of claims 1 to 4.
信号読み出し回路基板と、電子注入阻止強化層と、結晶セレン膜と、正孔注入阻止強化層と、前記信号読み出し回路基板の形状に沿って撓む透光性基板と、をこの順に備える、
接合型固体撮像素子。
A signal reading circuit board, an electron injection blocking reinforcing layer, a crystalline selenium film, a hole injection blocking reinforcing layer, and a translucent substrate that bends along the shape of the signal reading circuit board, in this order.
Junction type solid-state image sensor.
前記正孔注入阻止強化層は、酸化ガリウム、酸化セリウム、二酸化ゲルマニウム、窒化ケイ素、および炭化ケイ素の何れか一つの材料で形成される、
請求項7に記載の接合型固体撮像素子。
The hole injection blocking reinforcing layer is formed of any one of gallium oxide, cerium oxide, germanium dioxide, silicon nitride, and silicon carbide.
The junction type solid-state image sensor according to claim 7.
前記電子注入阻止強化層は、三酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化ガリウム、三硫化アンチモン、窒化ケイ素、および炭化ケイ素の何れか一つの材料で形成される、
請求項7に記載の接合型固体撮像素子。
The electron injection blocking reinforcement layer is formed of any one of molybdenum trioxide, nickel oxide, gallium oxide, antimony trisulfide, silicon nitride, and silicon carbide.
The junction type solid-state image sensor according to claim 7.
JP2022115885A 2022-07-20 2022-07-20 Translucent substrate and junction type solid state image sensor Pending JP2024013638A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022115885A JP2024013638A (en) 2022-07-20 2022-07-20 Translucent substrate and junction type solid state image sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022115885A JP2024013638A (en) 2022-07-20 2022-07-20 Translucent substrate and junction type solid state image sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024013638A true JP2024013638A (en) 2024-02-01

Family

ID=89718388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022115885A Pending JP2024013638A (en) 2022-07-20 2022-07-20 Translucent substrate and junction type solid state image sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2024013638A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6242831B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US11309451B2 (en) Flat panel detector and manufacturing method thereof
US10386503B2 (en) Array substrate for digital X-ray detector, digital X-ray detector including the same, and method for manufacturing the same
US20190317226A1 (en) X-ray sensing device and manufacturing method thereof
US10361240B2 (en) Bendable X-ray sensor
JP2024013638A (en) Translucent substrate and junction type solid state image sensor
KR20170082414A (en) Image sensor and manufacturing method thereof
JP2023183838A (en) Transparent substrate, bonded solid-state image sensor, and method for manufacturing transparent substrate
JPH10275926A (en) Photovoltaic device and module
JP2023131700A (en) Jig, manufacturing method for laminated solid-state imaging device, and manufacturing method for junction type solid-state imaging device
JP3310051B2 (en) Back-illuminated semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2022076381A (en) Joining jig and joining method
JP7477285B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2023131606A (en) Translucent substrate
EP1579510B1 (en) Device for photoelectric detection and in particular of x or gamma radiation
US7928401B2 (en) Radiation detecting system
JPH0337939A (en) Light accepting device and its operation
JP6890004B2 (en) Solid-state image sensor and its manufacturing method
JP2021197518A (en) Solid state imaging element and manufacturing method thereof
JP2023069531A (en) Manufacturing method for solid state imaging element, and solid state imaging element
JP3493596B2 (en) Photovoltaic element
JP2021190478A (en) Solid state imaging device and method of manufacturing the same
JP2021114554A (en) Solid-state imaging element and manufacturing method of the same
US10163969B2 (en) X-ray sensor and method of manufacturing the same
JPH0548126A (en) Photoelectric conversion element and its manufacture