JPS6142869B2 - - Google Patents
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- JPS6142869B2 JPS6142869B2 JP54057723A JP5772379A JPS6142869B2 JP S6142869 B2 JPS6142869 B2 JP S6142869B2 JP 54057723 A JP54057723 A JP 54057723A JP 5772379 A JP5772379 A JP 5772379A JP S6142869 B2 JPS6142869 B2 JP S6142869B2
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- Japan
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- infrared
- connecting member
- sensing element
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/157—CCD or CID infrared image sensors
- H10F39/1575—CCD or CID infrared image sensors of the hybrid type
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/20—Bump connectors, e.g. solder bumps or copper pillars; Dummy bumps; Thermal bumps
- H10W72/231—Shapes
- H10W72/234—Cross-sectional shape, i.e. in side view
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は基板上に形成した多数の赤外線検知素
子と、前記基板とは別の基板上に形成した信号処
理用電荷転送素子とを結合した赤外線撮像装置に
おける接続部の改良に関する。
子と、前記基板とは別の基板上に形成した信号処
理用電荷転送素子とを結合した赤外線撮像装置に
おける接続部の改良に関する。
物体表面から物体固有の温度によつて放射され
る赤外線を赤外線検知素子で受光し、その光電変
換機能により生じた電気信号を信号処理用の電荷
転送素子（以下CCDと略称する）に送り込み、
時系列化して外部へ取り出すよう構成した赤外線
撮像装置は周知である。このような赤外線撮像装
置の構成法としては数種のものが考えられる。ま
ず、エネルギーギヤツプが狭く赤外光に対して感
度を有する多元半導体、たとえば水銀―カドミウ
ム―テルル（HgCdTe）などの赤外線検知器用材
料そのものでCCDを形成する方法が考えられる
ほか、他にCCDを構成したシリコン・チツプ上
に赤外光検知部としてインジウム―アンチモン
（InSb）を蒸着などによつて形成する方法も考え
られている。しかし前者は素子間のバラツキが大
きく、または後者は像のにじみ出しや製造が困難
で均一な組成の蒸着層が得難いなどの問題があつ
ていずれも実用的でない。そこで既に製造技術の
確立された方法で、赤外線検知素子を多元半導体
基板上に形成し、また別にSi基板上にCCDを形
成して、これらを結合する方法が一般的である。
このような構成の赤外線撮像装置の分解能を高め
るためには多数の赤外線検知素子を必要とするの
は当然であり、これら検知素子とCCDとの接続
はワイヤボンデイング法では困難である。そこで
検知素子およびCCD入力部の各々に金属突起を
設け、これらを対向させて検知素子とCCD入力
部とを金属突起を介して接続する方法が採られて
いる。第１図は従来の赤外線撮像装置の赤外線検
知素子とCCD入力部との接続部の構造を示す要
部拡大断面図であつて、１はたとえばｐ型の多元
半導体基板（たとえばHgCdTe）であり、このｐ
型基板１にｎ型の拡散層２を形成して赤外線検知
素子３が構成されており、さらに各赤外線検知素
子３にはたとえばインジウム（In）からなる突起
電極４ａが形成してある。また１方たとえばｐ型
のSi基板５には所定のCCD（図示を省略）が形
成してあり、その入力部６はｎ型の拡散層７で構
成され、CCDの各入力部６にも同じくInの突起
電極４ｂが形成してある。そして検知素子３およ
びCCD入力部６の各突起電極４ａおよび４ｂを
位置合わせして、圧接せしめるよう基板１，５を
固定し、たとえば約60℃に加熱溶着することによ
り突起電極４ａ，４ｂを接合せしめ、検知素子３
とCCD入力部６とを接続部材４を介して接続し
てある。なお８は検知素子３およびCCD入力部
６を構成しているｐ―ｎ接合部に対する保護膜
（たとえばSiO2）である。このような構成におい
て基板１の上面側から入射した赤外線は赤外線検
知素子３で光電変換され接続部材４を通して
CCD入力部６に入力される。
る赤外線を赤外線検知素子で受光し、その光電変
換機能により生じた電気信号を信号処理用の電荷
転送素子（以下CCDと略称する）に送り込み、
時系列化して外部へ取り出すよう構成した赤外線
撮像装置は周知である。このような赤外線撮像装
置の構成法としては数種のものが考えられる。ま
ず、エネルギーギヤツプが狭く赤外光に対して感
度を有する多元半導体、たとえば水銀―カドミウ
ム―テルル（HgCdTe）などの赤外線検知器用材
料そのものでCCDを形成する方法が考えられる
ほか、他にCCDを構成したシリコン・チツプ上
に赤外光検知部としてインジウム―アンチモン
（InSb）を蒸着などによつて形成する方法も考え
られている。しかし前者は素子間のバラツキが大
きく、または後者は像のにじみ出しや製造が困難
で均一な組成の蒸着層が得難いなどの問題があつ
ていずれも実用的でない。そこで既に製造技術の
確立された方法で、赤外線検知素子を多元半導体
基板上に形成し、また別にSi基板上にCCDを形
成して、これらを結合する方法が一般的である。
このような構成の赤外線撮像装置の分解能を高め
るためには多数の赤外線検知素子を必要とするの
は当然であり、これら検知素子とCCDとの接続
はワイヤボンデイング法では困難である。そこで
検知素子およびCCD入力部の各々に金属突起を
設け、これらを対向させて検知素子とCCD入力
部とを金属突起を介して接続する方法が採られて
いる。第１図は従来の赤外線撮像装置の赤外線検
知素子とCCD入力部との接続部の構造を示す要
部拡大断面図であつて、１はたとえばｐ型の多元
半導体基板（たとえばHgCdTe）であり、このｐ
型基板１にｎ型の拡散層２を形成して赤外線検知
素子３が構成されており、さらに各赤外線検知素
子３にはたとえばインジウム（In）からなる突起
電極４ａが形成してある。また１方たとえばｐ型
のSi基板５には所定のCCD（図示を省略）が形
成してあり、その入力部６はｎ型の拡散層７で構
成され、CCDの各入力部６にも同じくInの突起
電極４ｂが形成してある。そして検知素子３およ
びCCD入力部６の各突起電極４ａおよび４ｂを
位置合わせして、圧接せしめるよう基板１，５を
固定し、たとえば約60℃に加熱溶着することによ
り突起電極４ａ，４ｂを接合せしめ、検知素子３
とCCD入力部６とを接続部材４を介して接続し
てある。なお８は検知素子３およびCCD入力部
６を構成しているｐ―ｎ接合部に対する保護膜
（たとえばSiO2）である。このような構成におい
て基板１の上面側から入射した赤外線は赤外線検
知素子３で光電変換され接続部材４を通して
CCD入力部６に入力される。
このような接続構造においては、突起電極４
ａ，４ｂを圧接して加熱溶着する際に検知素子３
およびCCD入力部６に機械的ストレスが加わ
り、特に検知素子３のｐ―ｎ接合部がダメージを
受け、素子特性を劣化させる場合がある。またこ
の赤外線撮像装置は液体窒素温度にまで冷却（た
とえば77〓）して使用し、不使用時には常温とな
るので、使用時と不使用時とで熱履歴を受ける。
この熱履歴の過程で多元半導体基板１とSi基板５
とは各々熱膨張係数が異なるので収縮、膨張の割
合が異なり、その結果接続部材４に断線を生じる
場合があり、装置の製造歩留りや信頼性の低下を
招いていた。
ａ，４ｂを圧接して加熱溶着する際に検知素子３
およびCCD入力部６に機械的ストレスが加わ
り、特に検知素子３のｐ―ｎ接合部がダメージを
受け、素子特性を劣化させる場合がある。またこ
の赤外線撮像装置は液体窒素温度にまで冷却（た
とえば77〓）して使用し、不使用時には常温とな
るので、使用時と不使用時とで熱履歴を受ける。
この熱履歴の過程で多元半導体基板１とSi基板５
とは各々熱膨張係数が異なるので収縮、膨張の割
合が異なり、その結果接続部材４に断線を生じる
場合があり、装置の製造歩留りや信頼性の低下を
招いていた。
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、その
目的は多数の赤外線検知素子とそれに対応する
CCD入力部とを接続する際に機械的ストレスに
よつて生じる検知素子の特性劣化を防止でき、さ
らにまた動作時、非動作時の過程における熱履歴
によつて生じる接続部材の断線をも防止できる構
造の接続部を有してなる赤外線撮像装置を提供す
ることであり、その特徴は基板上に形成した多数
の赤外線検知素子と該検知素子からの信号電荷を
転送する電荷転送装置とを対向配置し、前記各検
知素子電荷転送装置の対応する各入力部間を導電
部材を介して接続してなる赤外線撮像装置におい
て、前記検知素子とそれに対応する入力部とを垂
直方向において非正対関係位置に置くとともに、
それらの間を水平方向に屈曲した緩衝部を有する
導電部材で接続してなるところにある。
目的は多数の赤外線検知素子とそれに対応する
CCD入力部とを接続する際に機械的ストレスに
よつて生じる検知素子の特性劣化を防止でき、さ
らにまた動作時、非動作時の過程における熱履歴
によつて生じる接続部材の断線をも防止できる構
造の接続部を有してなる赤外線撮像装置を提供す
ることであり、その特徴は基板上に形成した多数
の赤外線検知素子と該検知素子からの信号電荷を
転送する電荷転送装置とを対向配置し、前記各検
知素子電荷転送装置の対応する各入力部間を導電
部材を介して接続してなる赤外線撮像装置におい
て、前記検知素子とそれに対応する入力部とを垂
直方向において非正対関係位置に置くとともに、
それらの間を水平方向に屈曲した緩衝部を有する
導電部材で接続してなるところにある。
以下本発明の１実施例につき図面を参照して説
明する。第２図は本発明に係る赤外線撮像装置の
赤外線検知素子とCCD入力部との接続部の概略
構造を説明するための要部拡大断面図であつて、
１０はたとえばｐ型の多元半導体基板（たとえば
HgCdTe）であり、このｐ型基板１０にｎ型の拡
散層１１を形成して赤外線検知素子１２が構成さ
れており、さらに各赤外線検知素子１２には、た
とえばInからなる突起電極１３が形成してある。
また１方、ｐ型のSi基板１４上には所定のCCD
（図示を省略）が形成され、その入力部１５はｎ
型の拡散層１６で構成されている。そしてCDの
各入力部１５には、その一端が入力部１５に結合
し、垂直方向に突出して途中で水平方向に屈曲し
た状態で他端が宙づりになつて緩衝機能を有する
接続部材１７が形成してあり、これら接続部材１
７はたとえば金（Au）などの導電体で構成して
ある。そして各検知素子１２とCCD入力部１５
とが垂直方向において非正対関係位置におかれる
ごとく、かつ突起電極１３と接続部材１７の水平
部分とが対向して圧接されるごとく、基板１０お
よび１４を固定し、さらにたとえば約60℃で加熱
溶着することにより突起電極１３と接続部材１７
の水平部分とを接続してある。そして基板１０の
上面側から入射した赤外線は赤外線検知素子１２
で光電変換され、突起電極１３および接続部材１
７を通してCCD入力部１５へ入力される。なお
検知素子１２およびCCD入力部１５のｐ―ｎ接
合部はたとえばSiO2の保護層１８によつて被覆
されている。このように検知素子１２に設けた突
起電極１３とCCD入力部１５に設けた接続部材
１７の垂直方向に突出した部分とが接続部材１７
の水平方向に屈曲した部分を介して圧接されるこ
とになるので、この際、接続部材１７の水平方向
に屈曲した部分が緩衝帯となつて検知素子１２お
よびCCD入力部１５に加わる機械的ストレスが
緩和されて、特に検知素子１２に生じていた機械
的ストレスによる特性劣化を防止することがで
き、さらにまた、この赤外線撮像装置の使用時、
不使用時の際の熱履歴の過程において、多元半導
体基板１０とSi基板１４との熱膨張係数の相異に
より生じる機械的ストレスも接続部材１７の有す
る緩衝機能によつて緩和され、その結果検知素子
１２とCCD入力部１５との接続部の熱履歴によ
る断線をも防止することができる。
明する。第２図は本発明に係る赤外線撮像装置の
赤外線検知素子とCCD入力部との接続部の概略
構造を説明するための要部拡大断面図であつて、
１０はたとえばｐ型の多元半導体基板（たとえば
HgCdTe）であり、このｐ型基板１０にｎ型の拡
散層１１を形成して赤外線検知素子１２が構成さ
れており、さらに各赤外線検知素子１２には、た
とえばInからなる突起電極１３が形成してある。
また１方、ｐ型のSi基板１４上には所定のCCD
（図示を省略）が形成され、その入力部１５はｎ
型の拡散層１６で構成されている。そしてCDの
各入力部１５には、その一端が入力部１５に結合
し、垂直方向に突出して途中で水平方向に屈曲し
た状態で他端が宙づりになつて緩衝機能を有する
接続部材１７が形成してあり、これら接続部材１
７はたとえば金（Au）などの導電体で構成して
ある。そして各検知素子１２とCCD入力部１５
とが垂直方向において非正対関係位置におかれる
ごとく、かつ突起電極１３と接続部材１７の水平
部分とが対向して圧接されるごとく、基板１０お
よび１４を固定し、さらにたとえば約60℃で加熱
溶着することにより突起電極１３と接続部材１７
の水平部分とを接続してある。そして基板１０の
上面側から入射した赤外線は赤外線検知素子１２
で光電変換され、突起電極１３および接続部材１
７を通してCCD入力部１５へ入力される。なお
検知素子１２およびCCD入力部１５のｐ―ｎ接
合部はたとえばSiO2の保護層１８によつて被覆
されている。このように検知素子１２に設けた突
起電極１３とCCD入力部１５に設けた接続部材
１７の垂直方向に突出した部分とが接続部材１７
の水平方向に屈曲した部分を介して圧接されるこ
とになるので、この際、接続部材１７の水平方向
に屈曲した部分が緩衝帯となつて検知素子１２お
よびCCD入力部１５に加わる機械的ストレスが
緩和されて、特に検知素子１２に生じていた機械
的ストレスによる特性劣化を防止することがで
き、さらにまた、この赤外線撮像装置の使用時、
不使用時の際の熱履歴の過程において、多元半導
体基板１０とSi基板１４との熱膨張係数の相異に
より生じる機械的ストレスも接続部材１７の有す
る緩衝機能によつて緩和され、その結果検知素子
１２とCCD入力部１５との接続部の熱履歴によ
る断線をも防止することができる。
次に前述のような接続部材１７の形成法の１例
につき第３図Ａ〜Ｅを参照して説明する。まず第
３図Ａに示すごとき所定のCCD（図示を省略）
およびその入力部１５と保護層１８などがあらか
じめ形成された基板１４を用意し、同図Ｂに示す
ように接続部材の水平方向に屈曲して宙づりにな
るべき部分にフオトレジストパターン１９を形成
する。次に接続部材を形成すべき部分にメタルマ
スクを用いて同図Ｃに示すごときAu層１７ａを
蒸着して形成し、さらに同図Ｄに示すごとくAu
層１７ａ上に無電解メツキもしくは電鋳などによ
り部厚いAu層１７ｂ（たとえば層厚30μｍ以
上）を形成する。しかる後フオトレジスト１９を
溶解除去することにより、第３図Ｅに示すごとき
Au層１７ａ，１７ｂからなる接続部材１７を
CCD入力部１５に形成することができる。なお
接続部材１７をAu以外の銅（Cu）などの導電体
で構成することも勿論可能であるが、この場合検
知素子側の突起電極がInであるため、接続部材の
表面にAuメツキを施してInとの密着性を向上さ
せることが望ましい。また接続部材１７を赤外線
検知素子に設けることも勿論可能である。
につき第３図Ａ〜Ｅを参照して説明する。まず第
３図Ａに示すごとき所定のCCD（図示を省略）
およびその入力部１５と保護層１８などがあらか
じめ形成された基板１４を用意し、同図Ｂに示す
ように接続部材の水平方向に屈曲して宙づりにな
るべき部分にフオトレジストパターン１９を形成
する。次に接続部材を形成すべき部分にメタルマ
スクを用いて同図Ｃに示すごときAu層１７ａを
蒸着して形成し、さらに同図Ｄに示すごとくAu
層１７ａ上に無電解メツキもしくは電鋳などによ
り部厚いAu層１７ｂ（たとえば層厚30μｍ以
上）を形成する。しかる後フオトレジスト１９を
溶解除去することにより、第３図Ｅに示すごとき
Au層１７ａ，１７ｂからなる接続部材１７を
CCD入力部１５に形成することができる。なお
接続部材１７をAu以外の銅（Cu）などの導電体
で構成することも勿論可能であるが、この場合検
知素子側の突起電極がInであるため、接続部材の
表面にAuメツキを施してInとの密着性を向上さ
せることが望ましい。また接続部材１７を赤外線
検知素子に設けることも勿論可能である。
以上の説明から明らかなごとく本発明は赤外線
検知素子とCCD入力部との接続の際の機械的ス
トレスにより、特に検知素子に生じる特性劣化を
防止することができ、さらにまた赤外線撮像装置
の動作時、非動作時の熱履歴の過程で生じる検知
素子とCCD入力部との接続部の断線をも防止す
ることができて、装置の製造歩留りおよび信頼性
の向上に極めて有効である。
検知素子とCCD入力部との接続の際の機械的ス
トレスにより、特に検知素子に生じる特性劣化を
防止することができ、さらにまた赤外線撮像装置
の動作時、非動作時の熱履歴の過程で生じる検知
素子とCCD入力部との接続部の断線をも防止す
ることができて、装置の製造歩留りおよび信頼性
の向上に極めて有効である。
第１図は従来の赤外線撮像装置の赤外線検知素
子とCCD入力部との接続部の構造を説明するた
めの要部拡大断面図、第２図は本発明に係る赤外
線撮像装置の赤外線検知素子とCCD入力部との
接続部の構造を説明するための要部拡大断面図、
第３図Ａ〜Ｅは本発明による接続部の形成法を説
明するための工程図である。 １，１０：多元半導体基板、３，１２：赤外線
検知素子、４ａ，４ｂ，１３：突起電極、５，１
４：Si基板、６，１５：CCD入力部、８，１
８：保護被膜（SiO2）、１７：接続部材、１７
ａ，１７ｂ：Au層、１９：レジスト層。
子とCCD入力部との接続部の構造を説明するた
めの要部拡大断面図、第２図は本発明に係る赤外
線撮像装置の赤外線検知素子とCCD入力部との
接続部の構造を説明するための要部拡大断面図、
第３図Ａ〜Ｅは本発明による接続部の形成法を説
明するための工程図である。 １，１０：多元半導体基板、３，１２：赤外線
検知素子、４ａ，４ｂ，１３：突起電極、５，１
４：Si基板、６，１５：CCD入力部、８，１
８：保護被膜（SiO2）、１７：接続部材、１７
ａ，１７ｂ：Au層、１９：レジスト層。
Claims (1)
- １ 基板上に形成した多数の赤外線検知素子と該
検知素子からの信号電荷を転送する電荷転送装置
とを対向配置し、前記各検知素子と電荷転送装置
の対応する各入力部間を導電部材を介して接続し
てなる赤外線撮像装置において、前記検知素子と
それに対応する入力部とを垂直方向において非正
対関係位置に置くとともに、それらの間を水平方
向に屈曲した緩衝部を有する導電部材で接続して
なることを特徴とする赤外線撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5772379A JPS55150279A (en) | 1979-05-10 | 1979-05-10 | Infrared ray camera device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5772379A JPS55150279A (en) | 1979-05-10 | 1979-05-10 | Infrared ray camera device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55150279A JPS55150279A (en) | 1980-11-22 |
| JPS6142869B2 true JPS6142869B2 (ja) | 1986-09-24 |
Family
ID=13063853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5772379A Granted JPS55150279A (en) | 1979-05-10 | 1979-05-10 | Infrared ray camera device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55150279A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61229342A (ja) * | 1985-04-03 | 1986-10-13 | Fujitsu Ltd | バンプ電極の接続方法 |
| JP2574145B2 (ja) * | 1985-05-10 | 1997-01-22 | 富士通株式会社 | 半導体装置 |
| US5485010A (en) * | 1994-01-13 | 1996-01-16 | Texas Instruments Incorporated | Thermal isolation structure for hybrid thermal imaging system |
| US6794725B2 (en) * | 1999-12-21 | 2004-09-21 | Xerox Corporation | Amorphous silicon sensor with micro-spring interconnects for achieving high uniformity in integrated light-emitting sources |
| JP2007214191A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 放射線検出器および放射線検査装置 |
| JP5287694B2 (ja) * | 2009-12-21 | 2013-09-11 | 富士通株式会社 | 電子装置の製造方法及び電子部品製造装置 |
-
1979
- 1979-05-10 JP JP5772379A patent/JPS55150279A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55150279A (en) | 1980-11-22 |
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