JP2889963B2 - 密着型イメージセンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は密着型イメージセンサに関する。

〔従来の技術〕

従来、イメージスキャナやファクシミリ装置の読取部
等にリニアイメージセンサが使用されている。このうち
読取幅と画素列幅とを同一とした密着型イメージセンサ
はコンパクトな点、これを組み込んで使用する機器の機
構設計上の容易さの点等から、好ましく使用されてい
る。

この密着型イメージセンサの製法及び構造を第５図乃
至第９図に基づいて説明する。

第５図において、ガラス又はアルミナ等の絶縁体の基
板102上にクロム等の金属層を成膜し、その金属層をフ
ォトエッチングして個別電極104と下部引出電極106が同
時に形成される。個別電極104は第６図に示すように両
端の矩形部108,110と、その矩形部108と110とを接続す
る幅の狭いリード部112とから構成され、一方の矩形部1
08は画素を読み取るための電極部となる画素部（108）
とされ、他方の矩形部110は外部接続のためにワイヤを
ボンディングする電極となるボンディングパッド部（11
0）とされる。

次に第７図に示すように、個別電極104のリード部112
の一部と画素部108から基板102上にかけて、アモルファ
スシリコン系半導体を材料とする感光層114がプラズマC
VD法により形成される。更に、第８図に示すように、感
光層114が形成された画素部108から下部引出電極106に
かけてITO等の透明導電体薄膜（116）がスパッタリング
あるいは蒸着により被着されて、光入射側となる上部の
共通電極116が形成される。

次いで、第９図に示すように、下部引出電極106部と
ボンディングパッド部110の上にアルミニウム膜が蒸着
あるいはスパッタリングにより成膜させられた後、その
アルミニウム膜にフォトエッチングの手法を用いて外部
電極のためにボンディングパッド部118と上部引出電極1
20が形成され、密着型イメージセンサが製造される。

得られた密着型イメージセンサにおいて、読み取るべ
き原稿等で反射した光束は、この密着型イメージセンサ
にその共通電極116側から照射され、共通電極116を透過
して感光層114に達する。感光層114には個別に接触する
多数の個別電極104が設けられており、感光層114中に一
次元配列した画素が多数形成されていて、各画素が入射
光量に応じた量の光キャリアを発生する。この光キャリ
アを各個別電極104で収集することにより一次元画像情
報が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように密着型イメージセンサにおいては、下部電
極すなわち個別電極104と下部引出電極106にはクロム
が、共通電極116にはITOが、上部電極すなわちボンディ
ングパッド部118と上部引出電極120にはアルミニウムが
それぞれ主に使用されている。クロムは基板及びアモル
ファスシリコン系半導体層との密着性が良く、またアモ
ルファスシリコン系半導体層に対し耐熱性に優れてい
る。一方、ITOは成膜及びパターン化が容易であり、ま
たアルミニウムはワイヤーボンディング性が良好で、且
つ安価である等の理由で、このような材料が用いられて
いる。

しかしながら、個別電極104はクロム層１層から成っ
ていて、クロムは膜厚を厚くすると剥離が生じるため、
膜厚を厚くすることができなかった。そのためにフォト
エッチング工程中に、特にリード部112での断線が発生
する確率が高くなるという問題があった。

また、ボンディングパッド部で個別電極104のクロム
層（110）と上部電極（118）のアルミニウム層がフォト
エッチング工程を経て接触するため、クロム層（110）
とアルミニウム層（118）の付着力が弱くなり、ワイヤ
ーボンディング性が著しく低下するという問題もあっ
た。

更に、引出電極部において、共通電極116のITOと上部
電極のアルミニウムとが直接接触する構造となってい
て、このITOとアルミニウムの付着力が弱いため、アル
ミニウムのパターン化工程あるいは素子面の保護樹脂塗
布工程等の100℃以上の高温に曝される工程において、
アルミニウムの剥離が生じてしまい、外観を損ねるだけ
でなく、製造上安定した歩留りを得ることができなかっ
た。

しかも、上部電極のアルミニウムをエッチングする
際、除去すべきアルミニウムの下に直接ITOが存在する
ため、アルミニウムエッチャントあるいはアルミニウム
エッチャントを介した酸化還元反応により画素部等のア
モルファスシリコン系半導体層上にITOにピンホールが
発生し易くなる。この現象は特にアモルファスシリコン
系半導体の突起物、ごみ、ITOの膜厚の薄い部分に顕著
になり、このITOのピンホールによりイメージセンサの
電流出力が低下するという問題があった。

本発明は上記従来の問題点を解決するために為された
ものであり、密着型イメージセンサにおいて、リード部
の断線及び共通電極のピンホールの発生を抑え、且つ引
出電極とボンディングパッド部の上部電極の付着力を向
上させ、センサー出力の安定化、歩留りの向上、ワイヤ
ーボンディング性の向上を目的として為されたものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る密着型イメージセンサの要旨とするとこ
ろは、絶縁性の基板と、該基板上に電気的良導体からな
る下部個別電極と、受光した光量に応じた量の光キャリ
アを発生する感光層と、透明導電膜からなる共通電極と
が積層され、且つ前記下部個別電極の上に形成される上
部配線電極と、前記共通電極の上に形成される上部引出
電極とを備えた密着型イメージセンサにおいて、前記上
部配線電極が第１層と該第１層の上に形成される第２層
とから構成され、該上部配線電極の第１層が前記共通電
極及び隣接する他の電極と接触しない範囲で該下部個別
電極を覆いながら該下部個別電極に接触することにあ
る。

また、かかる密着型イメージセンサにおいて、前記感
光層がアモルファスシリコン系半導体にて構成され、且
つ前記下部個別電極と前記上部配線電極の第１層とがク
ロムCr、チタンTi、ニッケルNi、タングステンＷ、プラ
チナPt、モリブデンMo、マンガンMn、ジルコニウムZrか
らなる群より選ばれた材料にて構成されるとともに、前
記第２層がアルミニウム又はアルミニウム合金にて構成
されていることにある。

更に、かかる密着型イメージセンサにおいて、前記感
光層の形成後に前記上部配線電極の第１層が前記下部個
別電極を覆いながら該下部個別電極に接触するように形
成されて構成されたことにある。

更に、かかる密着型イメージセンサにおいて、前記下
部個別電極と前記上部配線電極の第１層とが同一の構成
材料にて形成されていることにある。更に、かかる密着
型イメージセンサにおいて、前記上部配線電極のボンデ
ィングパッド部が、下部個別電極のクロム層と、上部配
線電極の第１層のクロム層と、上部配線電極の第２層の
アルミ層とが順に積層されて構成されていることにあ
る。

〔作用〕

かかる本発明の密着型イメージセンサによれば、感光
層に入射させられた光量に応じて光キャリアが発生させ
られ、その光キャリアは下部個別電極と共通電極とよっ
て収集される。下部個別電極の画素部により収集された
光キャリアは下部個別電極のリード部及びそのリード部
の上に形成された上部配線電極のリード部を通じてボン
ディングパッド部に導かれ、ワイヤを介して外部に導出
させられる。一方、共通電極によって収集された光キャ
リアは上部引出電極からワイヤを介して外部に導出させ
られる。

ここで、下部個別電極の画素部を除くリード部とボン
ディングパッド部の上には上部配線電極が覆うように形
成されている。したがって、下部個別電極の形成のため
のフォトエッチング工程で下部個別電極のリード部に断
線が生じても、上部配線電極をその上に形成することに
よってリード部の電気的導通が確保される。

また、下部個別電極の形成のためのフォトエッチング
工程によってアルミニウムを主体とする材料の付着性が
悪くなっても、下部個別電極を構成する材料と同一又は
類似の材料からなる第１層を下部個別電極の上に形成し
て付着力を高めた上で、アルミニウムを主体とする第２
層を形成するようにしていて、上部配線電極は下部個別
電極の強固に付着させられる。したがって、上部配線電
極のボンディングパッド部にワイヤをボンディングした
とき、ワイヤは強固に接続させられる。

更に、ワイヤーボンディング性の優れたアルミニウム
を主体とする上部引出電極をITO等の透明導電膜からな
る共通電極の上に設ける場合においても、透明導電膜と
の付着性が優れた第１層を介してアルミニウムを主体と
する第２層（上部引出電極）が形成されていて、第２層
が剥離させられることはない。しかも、電極を所定のパ
ターンにエッチングする工程において、共通電極は第１
層によって覆われ、その第１層により共通電極が保護さ
れているため、共通電極がITOからなる場合であって
も、そのITOにピンボール等が生ずることはない。

〔実施例〕

次に、本発明に係る密着型イメージセンサの実施例を
図面に基づいて詳しく説明する。

第１図及び第２図において、符号10は本発明に係る密
着型イメージセンサであり、この密着型イメージセンサ
10は基板12上にそれぞれが独立して機能し得る単位セン
サ14が１列に多数形成されたものである。基板12はアル
ミナあるいは少なくとも一方の面にSiO₂の膜が形成され
たガラス等、絶縁体から成る基板あるいは絶縁体の薄膜
によって表面処理がされた基板が用いられ、その絶縁体
の基板12の上にクロム等の金属薄膜が電子ビーム蒸着や
スパッタリング等の方法により成膜させられる。

成膜された金属薄膜にフォトエッチングが施されて、
複数の下部個別電極16と共通の下部引出電極18が同時に
形成される。下部個別電極16は両端に配置された矩形部
20,22が幅の狭いリード部24で連結された形状を成し、
一方の矩形部20はその上に形成される感光層によって画
素に応じて発生させられた光キャリアを集める電極部と
なる画素部（20）とされ、他方の矩形部22は外部接続の
ためにワイヤがボンディングされる電極部となるボンデ
ィングパッド部（22）とされる。

下部個別電極16と下部引出電極18に形成される金属薄
膜にはたとえばクロムCr、チタンTi、ニッケルNi、タン
グステンＷ、プラチナPt、モリブデンMo、マンガンMn、
ジルコニウムZr等からなる群より選ばれた材料が用いら
れ、その膜厚は500Å〜5000Åが好ましい。本実施例で
は約1500Åの膜厚に金属薄膜が成膜された。金属薄膜の
膜厚が500Å程度より薄いと、膜厚に局部的なばらつき
が生じ易くなり、またフォトエッチング等の工程におい
て下部個別電極16のリード部24で断線が生ずる危険性が
高くなる。一方、膜厚が5000Å程度より厚くなると、成
膜された金属薄膜に剥離が生じ易くなるとともに生産性
が悪くなり、しかも成形された電極16,18上に感光層や
共通電極を形成する際のステップカバレージの問題が生
じ、好ましくない。なお、下部引出電極18を設ける必要
は必ずしもないが、基板12上に形成される透明電極のIT
O等の共通電極とその基板12との付着性の点から下部引
出電極18を設けておくのが好ましい。

下部個別電極16と下部引出電極18が形成された後、ア
モルファスシリコン系半導体から成る感光層26が複数の
下部個別電極16の画素部20を少なくとも完全に覆うよう
に、金属マスクを用いて帯状にプラズマCVD法等の方法
によって形成される。この感光層26を構成するアモルフ
ァスシリコン系半導体としてはアモルファスシリコンa-
Si、水素化アモルファスシリコンa-Si:H、水素化アモル
ファスシリコンカーバイドa-SiC:H等の他、シリコンSi
と炭素Ｃ、ゲルマニウムGe、スズSn、窒素Ｎ、フッ素Ｆ
等の他の元素との合金からなるアモルファスシリコン系
半導体a-SiC,a-SiN,a-SiF,a-SiSn,a-SiGe等を使用する
ことができ、また非晶質のみならず微結晶を含む材料μ
C-Siも使用することができる。これらアモルファスシリ
コン系半導体が下部個別電極16側から順に、ｉ−ｐ型、
ｎ−ｉ−ｐ型等の他、MIS型、ヘテロ型、ホモ型、ショ
ットキーバリアー型等に堆積させられて用いられる。

例えば、ｉ−ｐ型半導体とする場合は、シランガスを
用いてｉ層として真性のアモルファスシリコンa-Siが約
２μｍの厚さに形成される。続いて、ｐ層としてシラン
ガス、ジボランガス及びメタンガスの混合ガスを用いて
ｐ型にドーピングされたa-SiCが約500Åの膜厚に堆積さ
せられる。

また、ｎ−ｉ−ｐ型半導体とする場合、前記ｉ−ｐ型
半導体におけるｉ層を堆積させる前に、ｎ層としてシラ
ンガス、ホスフィンガスの混合ガスを用いて、ｎ型半導
体が約300Å堆積させられる。これらｎ層、ｉ層、ｐ層
の膜厚はそれぞれ50〜3000Å、5000〜35000Å、50〜300
0Åの範囲で変更することができる。

アモルファスシリコン系半導体が所定の型に堆積させ
られて形成された感光層26の上には、透明導電膜からな
る共通電極28が電子ビーム法、スパッタリング法あるい
は熱CVD法等の方法によって形成される。共通電極28は
少なくとも下部個別電極16の画素部20から下部引出電極
18にかけて被着させられ、共通電極28が感光層26からは
み出して下部個別電極16と接触しないように金属マスク
を用いたり、あるいは透明導電膜の成膜後にフォトエッ
チングの手法で成形される。この共通電極28を構成する
透明導電膜はITO、In₂O₃、SnO₂又はZnO等の薄膜が使用
される。透明導電膜は低抵抗で且つ透光性が充分であっ
て、しかも無反射となるように条件を設定する必要があ
り、例えばITO膜がアモルファスシリコン系半導体と組
み合わせて用いられる場合には、そのITO膜の膜厚は800
〜1000Åにされるのが好ましい。

透明導電膜からなる共通電極28の形成後、下部個別電
極16及び下部引出電極18部の上にそれぞれ上部配線電極
30及び上部引出電極32が形成される。上部配線電極30及
び上部引出電極32はいずれも２層構造にて構成されてい
て、それらが下部個別電極16又は共通電極28に接して形
成される第１層34にはたとえばクロムCr、チタンTi、ニ
ッケルNi、タングステンＷ、プラチナPt、モリブデンM
o、マンガンMn、ジルコニウムZr等からなる群より選ば
れた材料が用いられ、その第１層34の上に形成される第
２層36にはアルミニウム又はアルミニウム合金が用いら
れる。これら第１層34と第２層36とから構成される上部
配線電極30と上部引出電極32は電子ビーム蒸着あるいは
スパッタリング等の方法によって連続して成膜させられ
る。

上部配線電極30は下部個別電極16に対応してリード部
38とボンディングパッド部40とから構成されていて、リ
ード部38の幅は下部個別電極16のリード部24の幅とほぼ
同じかあるいは隣接する上部配線電極30のリード部38と
接触しない程度の幅とされ、またリード部38は透明導電
膜からなる共通電極28に接触しないように形成されてい
る。リード部38の端部は共通電極28に接触しない範囲内
で任意に設定し得るが、上部配線電極30の第１層34と下
部個別電極16の構成材料が同じである場合、フォトエッ
チング時の断線を防止するため、リード部38の端部を感
光層26の上にまで延出させておくことが必要である。一
方、上部引出電極32は下部引出電極18とほぼ同じ部位の
共通電極28の上に形成されていて、これら上部配線電極
30と上部引出電極32はフォトエッチングの手法により成
形される。

上部配線電極30及び上部引出電極32の第１層34と第２
層36の膜厚はそれぞれ50〜3000Å、5000〜30000Åの範
囲で任意に設定することができる。但し、第１層34の膜
厚は下部個別電極16のリード部24が断線した場合にそれ
を補填するとともに、第２層36と感光層26又は下部個別
電極16のボンディングパッド部22との密着性を確保し、
更に生産性を考慮して500〜2000Åの範囲が好ましい。
他方、第２層36の膜厚はワイヤーボンディング性及び生
産性の観点から10000〜20000Åが好ましい。

得られた密着型イメージセンサ10において、個々の上
部配線電極30のボンディングパッド部40と上部引出電極
32に外部接続のためのワイヤがボンディングされる。密
着型イメージセンサ10が読み取ろうとする物体の表面を
反射させられた光は透明導電膜からなる共通電極28側か
ら入射させられる。密着型イメージセンサ10に入射した
光は感光層26に到達し、下部個別電極16の画素部20と共
通電極28との間の感光層26で到達した光量に応じた量の
光キャリアが発生させられる。発生させられた光キャリ
アは下部個別電極16と共通電極28を介して各単位センサ
14毎に外部に取り出され、一次元情報が得られる。

本実施例に示すように、本発明では断線し易い下部個
別電極16のリード部24の上に上部配線電極30が形成され
るため、フォトエッチング工程で下部個別電極16のリー
ド部24が断線させられても、そのリード部24の上に形成
される上部配線電極30のリード部38によって電気的導通
が確保される。また、上部配線電極30は第１層34と第２
層36の２層から構成されていて、第２層36のアルミニウ
ム層又はアルミニウム合金層は第１層34を介して下部個
別電極16に強固に付着させられているため、ワイヤーボ
ンディング性が飛躍的に向上させられる。更に、上部引
出電極32も同様に２層から構成されていて、第２層36の
アルミニウム層又はアルミニウム合金層は第１層34を介
して透明導電膜である共通電極28に強固に付着させられ
ているため、後工程で高温に曝されても第２層36が剥離
することはない。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上述の
実施例に限定されるものではない。

たとえば、第３図に密着型イメージセンサ42を示すよ
うに、上部配線電極44のリード部46を第１層48のみによ
って構成し、ボンディングパッド部50については第２層
52を設けるように構成しても良い。

また、逆に第４図に示す密着型イメージセンサ54のよ
うに、上部配線電極56のボンディングパッド部58につい
ては第１層60と第２層62を設け、リード部64はボンディ
ングパッド部58の第２層62によって形成させることも可
能である。

第３図及び第４図に示すいずれの実施例においても、
上部配線電極44,56におけるワイヤがボンディングされ
るボンディングパッド部50,58は第１層48,60を介して第
２層52,62のアルミニウム層又はアルミニウム合金層が
下部個別電極16に付着させられていて、ワイヤーボンデ
ィング性の良好なボンディングパッド部50,58が得られ
る。一方、下部個別電極16のリード部24は上部配線電極
44,56のリード部46,64によって覆われていて、電気的導
通が確保されることとなる。なお、いずれの実施例にお
いても、第１層と第２層のレジストパターンが異なるた
め、生産性が低下するおそれがある。

更に、下部個別電極と上部配線電極の第１層は同一材
料にて構成するのが両者の付着性や製造設備の簡略化等
の点から好ましいが、同一材料に限定されるものではな
い。特に、下部個別電極と上部配線電極の第１層にクロ
ムを使用するとともに、上部配線電極の第２層にアルミ
ニウムを用いるのが、成膜やパターン化のし易さ、コス
トなどの点から好ましい。

また、上部配線電極と上部引出電極の形成後に、共通
電極と上部配線電極のリード部によって覆われていない
感光層にできるシリサイド層をプラズマエッチング等の
手法で除去しておくのが好ましい。これにより、シリサ
イドを介した微小リーク電流を防御することが可能とな
る。

その他、基板としてガラス等の透明基板を用いて、光
の入射側を透明基板側になるように構成することは図示
するまでもなく可能であり、また、下部個別電極等の形
状は任意に設定し得るものである等、本発明はその主旨
を逸脱しない範囲で、当業者の知識に基づき種々なる改
良，修正，変形を加えた態様で実施し得るものである。

〔発明の効果〕

かかる本発明は下部個別電極のリード部に上部配線電
極のリード部を設けて、複数の層によって形成している
ため、たとえ下部個別電極のフォトエッチング工程でリ
ード部が断線しても上部配線電極のリード部によって導
通が確保されることとなる。

また、上部配線電極のボンディングパッド部におい
て、その第２層のアルミニウム又はその合金層は下部個
別電極を構成する材料と同一又は類似の材料にて構成さ
れた第１層を介して、下部個別電極に付着させられてい
るため、上部配線電極と下部個別電極との付着性が改善
され、ワイヤーボンディング性が著しく向上することと
なる。

更に、上部引出電極においても、ITO等の共通電極と
アルミニウムを主体とする上部引出電極（第２層）との
間に、クロム等の材料からなる第１層が設けられている
ため、共通電極と上部引出電極との付着性が改善され、
剥離等による外観不良や導通不良の発生が抑えられて、
歩留りが向上する。

しかも、共通電極としてITOを用いた場合において
も、ITOとその上に形成されるアルミニウムを主体とす
る上部引出電極（第２層）との間にクロム等の材料から
なる第１層が設けられていて、その第１層によってITO
が覆われるため、フォトエッチングによってITOにピン
ホールが生ずることはなく、密着型イメージセンサの出
力を均一にすることができる等、本発明は優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る密着型イメージセンサを説明する
ための図であり、第２図におけるＩ−Ｉ断面図である。
第２図は第１図に示す密着型イメージセンサの要部平面
図である。第３図及び第４図はそれぞれ本発明に係る密
着型イメージセンサの他の実施例を示す断面図である。 第５図乃至第９図は従来の密着型イメージセンサの製造
方法及びその構造を説明するための図であり、第５図は
正面図、第６図は下部個別電極を示す平面図、第７図，
第８図及び第９図は断面図である。 10,42,54;密着型イメージセンサ 12;基板 16;下部個別電極 20;画素部 22;ボンディングパッド部 24;リード部 18;下部引出電極 26;感光層 28;共通電極 30,44,56;上部配線電極 38,46,64;リード部 40,50,58;ボンディングパッド部 32;上部引出電極 34,60;第１層 36,52,62;第２層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−21957（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−143353（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−265875（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−141172（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−231756（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 27/146 H04N 1/028

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性の基板と、該基板上に電気的良導体
   からなる下部個別電極と、受光した光量に応じた量の光
   キャリアを発生する感光層と、透明導電膜からなる共通
   電極とが積層され、且つ前記下部個別電極の上に形成さ
   れる上部配線電極と、前記共通電極の上に形成される上
   部引出電極とを備えた密着型イメージセンサにおいて、 前記上部配線電極が第１層と該第１層の上に形成される
   第２層とから構成され、該上部配線電極の第１層が前記
   共通電極及び隣接する他の電極と接触しない範囲で該下
   部個別電極を覆いながら該下部個別電極に接触すること
   を特徴とする密着型イメージセンサ。
2. 【請求項２】前記感光層がアモルファスシリコン系半導
   体にて構成され、且つ前記下部個別電極と前記上部配線
   電極の第１層とがクロムCr、チタンTi、ニッケルNi、タ
   ングステンＷ、プラチナPt、モリブデンMo、マンガンM
   n、ジルコニウムZrからなる群より選ばれた材料にて構
   成されるとともに、前記第２層がアルミニウム又はアル
   ミニウム合金にて構成されていることを特徴とする請求
   項第１項に記載の密着型イメージセンサ。
3. 【請求項３】前記感光層の形成後に前記上部配線電極の
   第１層が前記下部個別電極を覆いながら該下部個別電極
   に接触するように形成されて構成されたことを特徴とす
   る請求項第１項又は第２項に記載の密着型イメージセン
   サ。
4. 【請求項４】前記下部個別電極と前記上部配線電極の第
   １層とが同一の構成材料にて形成されていることを特徴
   とする請求項第１項乃至第３項のいずれかに記載の密着
   型イメージセンサ。
5. 【請求項５】前記上部配線電極のボンディングパッド部
   が、下部個別電極のクロム層と、上部配線電極の第１層
   のクロム層と、上部配線電極の第２層のアルミ層とが順
   に積層されて構成されていることを特徴とする請求項第
   １項乃至第４項のいずれかに記載の密着型イメージセン
   サ。