JPH08204166A

JPH08204166A - 積層型固体撮像装置

Info

Publication number: JPH08204166A
Application number: JP7025804A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Araki; 秀一荒木; Fumihiko Ando; 文彦安藤; Mitsuo Kosugi; 美津男小杉; Hirotaka Maruyama; 裕孝丸山
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp; Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1995-01-23
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】バンプ圧着接合の不均一さを改善すると共に
バンプ圧着接合時の歩留りを向上させた積層型固体撮像
装置を提供する。【構成】透明電極２を備えた透光性基板１に光電変換
膜３を形成し、更に信号取り出し電極４を設けて光電変
換部５を構成する。また半導体基板６にソース部７を形
成し層間絶縁膜８を介してソース部７に接続した画素電
極９を形成し、該画素電極９上に圧着接合時に変形しな
いバンプ支柱10を配設し、該バンプ支柱10の表面に圧着
接合時に変形する導電性膜11を被着して導電性マイクロ
バンプ12を形成して、走査回路部13を構成する。そし
て、走査回路部13の導電性マイクロバンプ12を光電変換
部５の信号取り出し電極４に圧着接合して積層型固体撮
像装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、導電性マイクロバン
プを用いて光電変換部と走査回路部とを接続して構成し
た光電変換膜積層型固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＣＣＤ等の固体撮像装置におい
ては、光電変換を行う感光部（光電変換部）と信号電荷
読み出し回路部（走査回路部）とが、シリコン基板の同
一平面上に配置されているため、入射された光の利用率
が悪く、感度の向上には限界がある。

【０００３】そのため、従来、撮像管で使用されている
光電変換膜を固体撮像素子上に積層して構成した固体撮
像装置（光電変換膜積層型固体撮像装置とも呼ばれる）
が、例えば特公昭５９−２６１５４号やＴＶ学会全国大
会予稿集1989．pp41〜42（ａ−Se膜＋ＡＭＩ撮像素子）
において提案されている。

【０００４】図14は、かかる積層型固体撮像装置の構成
例を示す断面図である。この構成例は、ＭＯＳ型走査回
路基板上に光電変換膜を積層して構成したもので、２画
素部分の基本構造を示している。図14において、101 は
透明電極で、該透明電極101を透過した入射光102 によ
って光電変換膜103 中で電子・正孔対が発生し、透明電
極101 と画素電極104 の間に印加した電界によって、電
子又は正孔が画素電極104 まで光電変換膜103 中を走行
して蓄積される。各画素には画素電極104 に接続された
ソース部（電荷蓄積部）105 ，ドレイン部（電荷転送
部）106 ，及びゲート電極107 よりなるＭＯＳスイッチ
が設けられており、このＭＯＳスイッチを所定のタイミ
ングでＯＮ／ＯＦＦすることによって、蓄積された信号
電荷が順次出力されるようになっている。なお図14にお
いて、108 は半導体基板、109 は画素分離領域、110 ，
111 は絶縁膜、112 は電極、113 は電荷注入阻止層であ
る。

【０００５】そして、光電変換膜103 には、光導電性が
優れ暗抵抗が高く膜の形成が容易なことから、水素化非
晶質シリコン（ａ−SiＨ）やセレンを主体とする非晶質
半導体（ａ−Si）等が用いられ、必要に応じて、透明電
極101 と光電変換膜103 との間や画素電極104 と光電変
換膜103 との間には、各電極からの電荷注入を阻止する
電荷注入阻止層113 が設けられている（この構成例では
透明電極101 と光電変換膜103 との間にのみ設けてい
る）。また、走査回路部としては、ＭＯＳを主体とした
ものの他に、ＣＣＤを利用したものも知られている。

【０００６】このような構成の積層型固体撮像装置で
は、撮像管に比べ装置の小型化が可能であり、また光電
変換部が装置の最上部に配置されるため、紫外線や青色
光等の短波長光の利用率も高くすることができ、また光
電変換膜材料を選択することによって分光感度を自由に
設計できる利点が得られる。例えば、撮像管のサチコン
に用いられているセレンを主体とした光電変換膜は、波
長 400nm付近の青色光に分光感度のピークを有し、また
太陽電池などに用いられる微結晶シリコンは、波長 800
nm付近の赤色光に分光感度のピークをもつことが知られ
ている。更に、前記サチコンと同じ材料を用い、アバラ
ンシェ現象を利用して光電変換膜自体で信号増倍を行え
るアバランシェ増倍型の積層型固体撮像装置（特開昭６
３−３０４５５１号）があり、青色光に感度ピークをも
つほかに、利得が10を超えるような特性を示すものも得
られている。

【０００７】ところが、このような積層型固体撮像装置
は、光電変換膜を走査回路部上に積層して構成するもの
であるため、下地となる走査回路部表面の凹凸に影響さ
れ、光電変換膜の平坦性が得られ難く、特に前記光電変
換膜内でのアバランシェ増倍動作を利用する光電変換膜
を積層する場合は、光電変換膜に約1.2 ×10⁶Ｖ／cm以
上の高い電界を必要とするため、凸部に電界が集中する
など問題が多かった。この原因は、画素電極が島状に分
離していることに起因して、画素電極のエッジ部分にあ
る光電変換膜の方が、画素電極中央部の真上にある光電
変換膜よりも膜内電荷が強まり、局所的な電界集中が生
じるためである。

【０００８】このような局所的な電界集中を防止するた
め、本件出願人は先に特願平５−３２９３２９号におい
て、図15に示すように、ガラス等の透光性基板120 の下
面に形成した透明電極121 と、該透明電極121 上に形成
した非晶質半導体を主体とする光電変換膜122 と、該光
電変換膜122 上に形成された信号取り出し電極123 とか
らなる光電変換部を、別のシリコン等の半導体基板128
上に形成した走査回路を有する画素電極125 に、導電性
のマイクロバンプ124 によって接続した構造をもつ積層
型固体撮像装置を提案した。なお、図15において、126
は層間絶縁膜、127 はソース部である。

【０００９】このように構成した積層型固体撮像装置に
おける光電変換部は、光導電型撮像管のターゲット構造
において電子ビーム走査側のビームランディング層を信
号取り出し電極123 に置き換えた構造であり、撮像管タ
ーゲットと同様に、例えば十分に研磨されたガラス基板
を用いることによって、非常に平坦な下地の上に光電変
換膜が形成される。したがって、例えば光電変換膜中で
アバランシェ増倍が起こるような高電界が印加しても、
局所的な電界集中による暗電流の増加やアバランシェブ
レークダウンが起こりにくいものである。

【００１０】図16は、図14と図15に示した電荷注入阻止
層を有する第１及び第２の従来例における信号電流と暗
電流の光電変換膜印加電圧依存性を比較して示す図であ
り、α，βは図15に示した第２の従来例の信号電流と暗
電流を示し、α′，β′は図14に示した第１の従来例の
信号電流と暗電流を示している。図16に示すように、信
号電流と光電変換膜印加電圧との関係は、Ａ，Ｂ，Ｃの
３領域に分けられる。領域Ａは、信号電流が電界の増加
と共に増大するが、入射光によって生成した電子・正孔
対が再結合することが多く、撮像装置としての実効量子
効率は１以下である。領域Ｂでは、生成した電子・正孔
対の大部分が再結合することなく電界により分離される
ため、透明電極側及び画素電極（又は信号取り出し電
極）側にそれぞれ移動する。この領域では信号電流が印
加電界に対し飽和する傾向を示し、またその飽和量子効
率値はほぼ１になる。

【００１１】第１の従来例の撮像装置は、この領域Ｂに
おいて作動させているが、第２の従来例は領域Ｃにおい
て作動させている。領域Ｃにおいては、光電変換膜とし
てアモルファスセレンを用いた場合、透明電極が正にな
るように約 1.2×10⁶Ｖ／cmの電界を印加する。この状
態で光が光電変換膜に入射すると、領域Ａ，Ｂの場合と
同様に、電子・正孔対を生成した後、電子は透明電極側
に、正孔は光電変換膜内を走行し、信号取り出し電極側
へ移動するが、その途中でアバランシェ現象によって次
々に新たな電子・正孔対を生成する。このため、量子効
率は光電変換膜内の正孔の走行距離に比例するが、膜厚
が２μｍの場合、青色光入射で約30という高い値が得ら
れ、またこの第２の従来例の撮像装置は白傷が少なく、
焼き付きや残像も認められないという特長をもつもので
ある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図15に示し
た先に提案した積層型固体撮像装置（第２の従来例）に
おいては、シリコン基板上に一般的な集積回路で用いら
れる半導体プロセスによって走査回路部を形成する。そ
のため、走査回路部は様々な工程を経て電気回路が作り
込まれており、基板の反りや局所的な突起といった表面
の凹凸がある。このような表面に凹凸のある走査回路部
の画素電極上に、単にマイクロバンプを形成しても、バ
ンプ接合面に凹凸が生じ光電変換部との接合自体が不均
一になりやすいという問題点がある。

【００１３】また、ガラス等の平坦な透光性基板に形成
された光電変換膜を、柔らかい材料だけで作られた導電
性バンプを介して走査回路部の画素電極に圧着すると、
光電変換部と走査回路部の平坦性の違いから、図17にお
いて符号130 で示すように、導電性バンプ124 の部分的
な潰れ過ぎによる隣接バンプとの短絡が生じる。通常、
積層型固体撮像装置はマトリクス状に配設された画素毎
に蓄積された電荷を、ＭＯＳスイッチによって読み出す
ように構成しているため、隣接画素間が短絡すると、そ
の該当画素の電荷が混在し、正常の信号が得られないば
かりか、ＭＯＳスイッチを動作する回路に異常電流が流
れて破壊してしまうことが生じ、バンプ圧着接続時の歩
留りが低下するという問題点がある。更に、反りなどを
考慮してバンプの高さを高くした場合でも、体積や長さ
が増すために、隣接バンプと短絡しやすくなる問題もあ
る。

【００１４】本発明は、先に提案した導電性マイクロバ
ンプを用いて圧着接合した積層型固体撮像装置における
上記問題点を解消するためになされたもので、バンプ圧
着接合の不均一さを改善すると共にバンプ圧着接合時の
歩留りを向上させるようにした積層型固体撮像装置を提
供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、透光性基板上に形成した透光性
導電膜と半導体を主体とする光電変換膜とからなる光電
変換部と、前記透光性基板とは異なる他の基板上に形成
した走査回路と信号読み出し電極とを有する走査回路部
とを、複数の導電性マイクロバンプを介して圧着接合し
てなる積層型固体撮像装置において、前記導電性マイク
ロバンプを圧着接合時に変形しない硬度をもつ硬い部材
と圧着接合時に変形する硬度をもつ軟らかい部材とで構
成するものである。

【００１６】このように構成した導電性マイクロバンプ
においては、圧着接合時に変形しない硬度をもつ硬い部
材の上端面部を容易に同一平面上に位置するように形成
することができ、したがってバンプ圧着接合の不均一性
を大幅に改善することができ、また圧着接合時に変形し
ない硬度をもつ硬い部材はストッパとなり、圧着接合時
に変形する軟らかい部材の潰れ過ぎが防止され、バンプ
圧着接合時の歩留りを向上させることができる。

【００１７】

【実施例】次に実施例について説明する。図１の（Ａ）
〜（Ｃ）は、本発明に係る積層型固体撮像装置の基本的
な実施例の光電変換部、走査回路部及び光電変換部と走
査回路部とを圧着接合した状態を示す断面図である。。
図１の（Ａ）において、１は平坦化されたガラス等の透
光性基板で、該基板１には透明電極２が形成され、その
上に外部からの入射光に応じて信号電荷を生成・蓄積す
る光電変換膜３が形成され、更に光電変換膜３の光入射
側とは反対側の表面に信号取り出し電極４を設けて、光
電変換部５を構成している。図１の（Ｂ）において、６
はシリコン等の半導体基板で、該基板６上には従来例と
同様にソース部７を形成し、層間絶縁膜８を介してソー
ス部７に接続した画素電極９を、前記光電変換部５の信
号取り出し電極４と同一ピッチで形成している。そして
画素電極９上には、圧着接合時に変形しない、例えばSi
Ｏ₂からなるバンプ支柱10が配設され、該バンプ支柱10
の表面には、圧着接合時に変形する軟らかいインジウム
などからなる導電性膜11を画素電極９に接着するように
被着形成して、導電性マイクロバンプ12を形成し、走査
回路部13を構成している。なお、導電性マイクロバンプ
12は複数個配設されるが、各導電性マイクロバンプを構
成するバンプ支柱10は、その各上端面が同一平面14上に
位置するように形成されている。

【００１８】このように構成した走査回路部13の導電性
マイクロバンプ12を、前記光電変換部５の信号取り出し
電極４に圧着接合することにより、図１の（Ｃ）に示す
ように、光電変換部５と走査回路部13が導電性マイクロ
バンプ12を介して電気的に接続された積層型固体撮像装
置が得られる。

【００１９】このように構成した積層型固体撮像装置に
おいては、走査回路部13に各上端面が同一平面14上に位
置するように形成されたバンプ支柱10を有する導電性マ
イクロバンプ12が設けられているので、走査回路部の基
板の反りや局所的な突起といった接合面の凹凸は回避さ
れる。そして、導電性マイクロバンプ12を構成するバン
プ支柱10の表面に被着された導電性膜11により、平坦化
された透光性基板１に形成された光電変換部５の平坦な
信号取り出し電極４と均等に接合され、またバンプ支柱
10の上端面に形成されている導電性膜11と信号取り出し
電極４の接着面も増加して、従来例よりも強固な接着が
得られる。更に、圧着接合時における導電性マイクロバ
ンプ12の導電性膜11のはみ出しも、導電性マイクロバン
プ12間に比較的大なる空間があるため下側部へ広がり、
水平方向の広がりが抑制され、これにより隣接する導電
性マイクロバンプ間の短絡を効果的に低減することがで
きる。

【００２０】図２は、図１の（Ａ）〜（Ｃ）に示した基
本的な実施例の変形例を示す断面図である。この変形例
は、走査回路部13における画素電極９が、同一平面上に
配設されておらず、段差が形成されている場合に、本発
明を適用したものである。このように画素電極９が段差
をもって配置されている場合には、導電性マイクロバン
プ12を構成するバンプ支柱10の高さを調整して、各バン
プ支柱10の上端面が同一平面14上に位置するように形成
する。このように導電性マイクロバンプを形成すること
により、図１に示した実施例と同様に光電変換部５の信
号取り出し電極４と均等に接合することができる。この
変形例においては、各バンプ支柱10の上端面を同一平面
上に位置するように形成することにより、その下地の画
素電極部の平坦化処理を不要にすることができる。

【００２１】次に、具体的な第１の実施例を、製造方法
と共に図３〜図５に示す製造工程図を用いて説明する。
この具体的な第１実施例は、外部からの入射光に応じて
信号電荷を生成・蓄積する光電変換部と、画素毎に蓄積
された信号電荷を読み出すためのスイッチング用ＭＯＳ
トランジスタで構成された走査回路部を、バンプ支柱を
備えた導電性マイクロバンプによって接続した構成をも
つものである。その最初の製造工程としては、図３の
（Ａ）に示すように、まず半導体基板21の表面層のトラ
ンジスタ領域に相当する部分22を除く領域に、素子分離
領域23を備えたフィールド絶縁膜24を形成する。次に、
ゲート絶縁膜25を形成した後、図３の（Ｂ）に示すよう
に、多結晶シリコンあるいはモリブデン等の高融点金属
からなるゲート電極26を形成する。更に、不純物をイオ
ン注入してＭＯＳトランジスタのソース部27とドレイン
部28を形成する。続いて、図３の（Ｃ）に示すように、
全面に第１の絶縁膜29を堆積した後、第１絶縁膜29に設
けたコンタクトホール30を介してソース部27，ドレイン
部28とそれぞれ電気的に導通した第１金属電極31，32を
形成する。次いで図３の（Ｄ）に示すように、再び全面
に第２絶縁膜33を堆積した後、第２絶縁膜33に設けたコ
ンタクトホール34を介して、ソース部27と導通している
第１金属電極31へ接続した第２金属電極膜を形成する。
そして、この第２金属電極膜を画素毎に分離して画素電
極35を形成する。

【００２２】次に、画素電極35を形成した走査回路部上
に、図３の（Ｅ）に示すように、無機系、有機系のいず
れか一方又は両方を用いたＳＯＧ（Spin-on-Glass ）法
や、ＴＥＯＳ（Tetra-Ethoxy-Silan）法、ポリイミド塗
布法などで、厚さ数μｍ〜数十μｍの厚膜絶縁層36を形
成する。この厚膜絶縁層36の表面には平坦化面37が形成
される。次いで図４の（Ａ）に示すように、画素電極35
に対応した厚膜絶縁層36上に、バンプ支柱のためのそれ
ぞれ分離したレジストパターン38を形成する。そして、
例えばＲＩＥ等で厚膜絶縁層36をエッチングし、図４の
（Ｂ）に示すようにバンプ支柱39を形成する。次いで、
レジストパターン38を除去したのち、図４の（Ｃ）に示
すように、バンプ支柱39を含めた画素電極35の一部を開
口したレジストパターン40を形成する。次いで導電性の
柔らかい金属、例えばインジウムを厚さ数μｍに抵抗加
熱によって蒸着して導電層41を形成した後、アセトン等
の剥離液に浸して超音波洗浄器などで、レジストパター
ン40上の不要な導電層41をリフトオフする。更にレジス
トパターン40を除去して、図４の（Ｄ）に示すように、
画素電極35上に導電性マイクロバンプ42を備えた走査回
路部43を得る。なお、導電層41を形成する柔らかい導電
材料としては、インジウムの他に、金，インジウム合金
や、銀ペースト，銀−パラジウムペーストなどのように
導電性粒子に接着剤に混ぜてペースト状にしたものな
ど、展性ならびに接着性に優れたものを用いることがで
きる。

【００２３】次に、光電変換部の製造工程について説明
する。この工程については、阻止型撮像管ターゲット製
造工程を用いる。まず、図５の（Ａ）に示すように、透
光性のガラス基板51に、ＩＴＯ（インジウム−錫酸化
膜）を、透光性電極52として形成する。次いで、図５の
（Ｂ）に示すように、透光性電極52上に、酸化セリウム
（CeＯ₂），酸化ゲルマニウム（GeＯ₂）等を用いて、
第１電荷注入阻止層53を形成した後、アモルファスセレ
ン（ａ−Se）を主体とした光電変換膜54を形成する。同
時に、ひ素（As）やテルル（Te）をドープして耐熱性や
分光感度を制御する。次いで、３硫化アンチモン（Sb₂
Ｓ₃）や３セレン化ひ素（As₂Se₃）等を用いて、第２
電荷注入阻止層55を形成する。上記のように第２電荷注
入阻止層55を形成した後、この第２電荷注入阻止層55上
に、アルミニウム，金等による信号取り出し電極56をマ
スク蒸着法等で形成し、光電変換部57を完成する。

【００２４】以上のように形成した光電変換部57の信号
取り出し電極56と、先に形成した走査回路部43の導電性
マイクロバンプ42とを圧着接合することにより、図５の
（Ｃ）に示すように積層型固体撮像装置が完成する。な
お、光電変換膜は、アモルファスセレンの他に、アモル
ファスシリコン，あるいはシリコン又はGaAsの結晶など
を主体として構成してもよい。また光電変換膜には透光
性電極や画素電極を介して、該光電変換膜内においてア
バランシェ増倍作用が生じる程度の電界を印加して動作
させるようになっている。

【００２５】次に、具体的な第２実施例を、製造方法と
共に図６及び図７に示す製造工程図を用いて説明する。
この実施例は、導電性マイクロバンプを構成するバンプ
支柱を導電性材料で形成している点に特徴を有するもの
である。次に、この実施例の製造工程について説明す
る。図３の（Ａ）〜（Ｄ）に示した第１実施例の製造工
程と同様な工程で第２金属電極膜を形成し、この第２金
属電極膜を画素毎に分離して第２金属電極61を形成した
のち、図６の（Ａ）に示すように、該第２金属電極61上
に同じく平坦化された第３の絶縁膜62を形成する。そし
て、第３の絶縁膜62の平坦化表面63を、第２金属電極61
の頂部64が露出するまでエッチバックする。次いで図６
の（Ｂ）に示すように、第２金属電極61の頂部の露出し
た表面に、アルミニウム，アルミニウムシリコン，多結
晶シリコンなどからなる画素電極65を形成する。次に、
図６の（Ｃ）に示すように、平坦化した画素電極65上に
厚さ数μｍ〜数十μｍの厚膜の金属層66を積層する。こ
のとき、下地の形状を受けて厚膜金属層66の表面67も平
坦化される。なお、この際、前記画素電極65と厚膜金属
層66とは同じ材料で同時に形成してもよい。

【００２６】次に、画素電極65上に分離したバンプ支柱
を形成するためのレジストパターン68を形成した後、例
えばＲＩＥ等でエッチングして、図６の（Ｄ）に示すよ
うに導電性のバンプ支柱69を形成する。次に、図７の
（Ａ）に示すように、バンプ支柱69の上端面70を開口し
たレジストパターン71を形成し、第１実施例と同様に導
電性の柔らかい金属を、厚さ数μｍに抵抗加熱によって
蒸着して、導電層72を形成する。次いで同様にして、レ
ジストパターン71上の不要な導電層72をリフトオフし、
レジストパターン71を除去することにより、図７の
（Ｂ）に示すような導電性マイクロバンプ73を備えた走
査回路部74が得られる。次いで、第１実施例と同様にし
て形成された光電変換部75の信号取り出し電極76を、走
査回路部74上に形成された導電性マイクロバンプ73に圧
着接合することにより、図７の（Ｃ）に示す構成の積層
型固体撮像装置が完成する。

【００２７】本実施例においては、バンプ支柱69を導電
性材料を用いて形成しているため、圧着接合に用いる導
電層72はバンプ支柱69の上端面70にのみ設けるだけでよ
く、また、バンプ支柱69を配置する画素電極面、すなわ
ちバンプ支柱の下面が平坦化されているので、バンプ支
柱69の上端面70を容易に同一平面上に位置するように形
成することができ、同じく平坦化されている光電変換部
の圧着面（信号取り出し電極）と均等に密着させること
ができる。

【００２８】なお、上記第２実施例における走査回路部
の画素電極面の平坦化処理を、第１実施例に適用した場
合には、走査回路部上に形成されるバンプ支柱形成用の
絶縁層の平坦化面の形成が容易になる。

【００２９】図８は、図３〜図５に示した第１実施例の
変形例を示す概略図で、この変形例は絶縁材料で形成し
たバンプ支柱39の全表面ではなく、片側面のみに導電層
41を被着して導電性バンプ42′を形成し、走査回路部43
と光電変換部57を圧着接合して積層型固体撮像装置を構
成したもので、このような構成でも第１実施例と同等の
効果が得られる。

【００３０】また図９は、図６及び図７に示した第２実
施例の変形例を示す概略図で、この変形例は第２実施例
において導電性のバンプ支柱69の上端面70に形成した導
電層72を、光電変換部75の信号取り出し電極76の表面に
形成しておいて、光電変換部75と走査回路部74とを圧着
接合するもので、このように構成しても第２実施例と同
等の効果が得られる。

【００３１】次に、具体的な第３実施例を図10に基づい
て説明する。この実施例は、第２実施例とは逆に、光電
変換部88に設けた取り出し電極87に硬度のある導電性バ
ンプ支柱89を配設し、また走査回路部86の画素電極81上
には該画素電極81の一部が凹状開口部84ａによって開口
した絶縁層間膜84を設け、該絶縁層間膜84の凹状開口部
84ａに柔らかい金属からなる導電層85を充填させ、この
柔らかい導電層85に、前記光電変換部88に設けた硬度の
高い導電性バンプ支柱89を、圧入し接合した構成をもつ
ものである。

【００３２】次に、この第３実施例の製造工程について
説明する。まず、図３の（Ａ）〜（Ｄ）に示した第１実
施例の製造工程と同様な工程で第２金属電極膜を形成
し、この第２金属電極膜を画素毎に分離して、図11の
（Ａ）に示すように画素電極81を形成したのち、図11の
（Ｂ）に示すように、表面が平坦化された面82ａをもつ
第３絶縁膜82を形成する。次に、図12の（Ａ）に示すよ
うに各画素電極81の一部を開口するためのレジストパタ
ーン83を第３絶縁膜82上に形成し、ＲＩＥ等で第３絶縁
膜82をエッチングし、図12の（Ｂ）に示すように凹状開
口部84ａをもつ絶縁層間膜84を形成する。次に図12の
（Ｃ）に示すようにレジストパターン83を残したまま、
導電性の柔らかい金属を、厚さ数μｍに抵抗加熱によっ
て蒸着して導電層85を形成する。次いで同様にして、レ
ジストパターン83上の不要な導電層85をリフトオフし、
レジストパターン83を除去することにより、図12の
（Ｄ）に示すような絶縁層間膜84の凹状開口部84ａに導
電層85を充填した走査回路部86が得られる。

【００３３】次に、図13の（Ａ）に示すように第１及び
第２実施例と同様にして、取り出し電極87まで形成され
た光電変換部88の取り出し電極87上に、該取り出し電極
87と同じマスクを用いて、硬い導電膜を数μｍの厚さに
スパッタリング法で蒸着する。このマスク蒸着法では、
マスク開口部のアスペクト比が高いので、蒸着される導
電膜はテーパをもち、これにより図13の（Ｂ）に示すよ
うに、導電性のバンプ支柱89が形成される。このように
構成した光電変換部88のバンプ支柱89を、走査回路部86
の凹状開口部84ａに充填されている導電層85に圧入接合
することにより、図13の（Ｃ）に示すように第３実施例
の積層型固体撮像装置が得られる。

【００３４】この第３実施例においては、走査回路部86
の絶縁層間膜84の膜厚を、光電変換部88のバンプ支柱89
の長さより大にしておくことにより、光電変換部88の取
り出し電極87と走査回路部86の絶縁層間膜84の表面とが
密着する態様を取るため、バンプ支柱89の圧入接合時に
圧力が過大になっても、バンプ支柱89の破損は低減でき
る。

【００３５】

【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、圧着接合時に導電性マイクロバンプの
変形しない硬度をもつ硬い部材の上端面を容易に同一平
面上に位置するように形成することができ、したがっ
て、バンプ圧着接合の不均一性を大幅に改善することが
できる。また圧着接合時に変形しない硬度をもつ硬い部
材はストッパとなり、圧着接合時に変形する柔らかい部
材の潰れ過ぎが防止され、バンプ圧着接合時の歩留りを
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層型固体撮像装置の基本的な実
施例を示す概略構成図である。

【図２】図１に示した基本的な実施例の変形例を示す概
略構成図である。

【図３】本発明の具体的な第１実施例を説明するための
製造工程を示す図である。

【図４】図３に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。

【図５】図４に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。

【図６】本発明の具体的な第２実施例を説明するための
製造工程を示す図である。

【図７】図６に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。

【図８】図３〜図５に示した具体的な第１実施例の変形
例を示す概略構成図である。

【図９】図６〜図７に示した具体的な第２実施例の変形
例を示す概略構成図である。

【図10】本発明の具体的な第３実施例を示す断面構成図
である。

【図11】図10に示した第３実施例の製造工程を示す図で
ある。

【図12】図11に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。

【図13】図12に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。

【図14】従来の積層型固体撮像装置の構成例を示す断面
図である。

【図15】従来の積層型固体撮像装置の他の構成例を示す
断面図である。

【図16】従来例における信号電流と暗電流の光電変換膜
印加電圧依存性を示す図である。

【図17】図15に示した従来例の問題点を説明するための
説明図である。

【符号の説明】

１透光性基板２透明電極３光電変換膜４信号取り出し電極５光電変換部６半導体基板７ソース部８層間絶縁膜９画素電極 10 バンプ支柱 11 導電性膜 12 導電性マイクロバンプ 13 走査回路部 21 半導体基板 22 トランジスタ領域 23 素子分離領域 24 フィールド絶縁膜 25 ゲート絶縁膜 26 ゲート電極 27 ソース部 28 ドレイン部 29 第１絶縁膜 30 コンタクトホール 31,32 第１金属電極 33 第２絶縁膜 34 コンタクトホール 35 画素電極 36 厚膜絶縁層 37 平坦化面 38 レジストパターン 39 バンプ支柱 40 レジストパターン 41 導電層 42 導電性マイクロバンプ 43 走査回路部 51 ガラス基板 52 透光性電極 53 第１電荷注入阻止層 54 光電変換膜 55 第２電荷注入阻止層 56 信号取り出し電極 57 光電変換部 61 第２金属電極 62 第３絶縁膜 63 平坦化表面 64 頂部 65 画素電極 66 厚膜金属層 67 表面 68 レジストパターン 69 バンプ支柱 70 上端面 71 レジストパターン 72 導電層 73 導電性マイクロバンプ 74 走査回路部 75 光電変換部 76 信号取り出し電極 81 画素電極 82 第３絶縁膜 83 レジストパターン 84 絶縁層間膜 84ａ凹状開口部 85 導電層 86 走査回路部 87 取り出し電極 88 光電変換部 89 バンプ支柱

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/321 (72)発明者小杉美津男東京都世田谷区砧１丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内 (72)発明者丸山裕孝東京都世田谷区砧１丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性基板上に形成した透光性導電膜と
半導体を主体とする光電変換膜とからなる光電変換部
と、前記透光性基板とは異なる他の基板上に形成した走
査回路と信号読み出し電極とを有する走査回路部とを、
複数の導電性マイクロバンプを介して圧着接合してなる
積層型固体撮像装置において、前記導電性マイクロバン
プを、圧着接合時に変形しない硬度をもつ硬い部材と、
圧着接合時に変形する硬度をもつ軟らかい部材とで構成
したことを特徴とする積層型固体撮像装置。
【請求項２】前記導電性マイクロバンプの硬い部材は
支柱で構成され、軟らかい部材は該支柱の表面に被覆さ
れた導電性膜で構成されていることを特徴とする請求項
１記載の積層型固体撮像装置。
【請求項３】前記導電性マイクロバンプの硬い部材は
導電性の支柱で構成され、軟らかい部材は該導電性支柱
の上部に被着された導電性膜で構成されていることを特
徴とする請求項１記載の積層型固体撮像装置。
【請求項４】前記導電性マイクロバンプを構成する支
柱の上端面が、全体に亘って同一平面上に位置するよう
に形成されていることを特徴とする請求項２又は３記載
の積層型固体撮像装置。
【請求項５】前記導電性マイクロバンプを構成する支
柱の下端面が、全体に亘って同一平面上に位置するよう
に形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいず
れか１項に記載の積層型固体撮像装置。
【請求項６】前記半導体を主体とする光電変換膜に対
して該光電変換膜内で電荷増倍作用が生じる強さの電界
を印加する手段を備えていることを特徴とする請求項１
〜５のいずれか１項に記載の積層型固体撮像装置。
【請求項７】前記半導体を主体とする光電変換膜は、
非晶質のSe又はSi，あるいはSi又はGaAsの結晶を主体と
して構成されていることを特徴とする請求項１〜６のい
ずれか１項に記載の積層型固体撮像装置。
【請求項８】前記走査回路部は、スイッチング用ＭＯ
Ｓトランジスタを備えていることを特徴とする請求項１
〜６のいずれか１項に記載の積層型固体撮像装置。