JPH01500706A - 熱的絶縁性及び導電性を有する相互接続構造及びその生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱絶縁と導電相互接続及びその作成方法発明の背景 この発明は、隣接電気デバイスを電気的に接続すると共に熱的に絶縁するための その適用のための相互接続及びその作成方法に間する。

多くの電気アセンブリは、別の電気接続された部分に伝えられたものからの成る 部分に発生された熱を保護するため、互いに電気接続されると共に然ｅ、縁され た２つ以上の素子を要求している０例えば、成る部分は鋭敏に熱することができ 、その動作は温度に依存されるものであり、すなわち、その温度の変化はその動 作とは逆に影響を及ぼされる。特定の例は、その信号が、信号処理のために読出 し回路に電気的に結合される熱電気検出器である４代表的な種違は、大きな然ｌ を構成するための熱を発生すると共に集積回路に据付けられた熱電気検出焦点面 アレイハイブリッドから成る。それは、熱電気検出器によって発生された信号が 、温度変化のその時間の割合に比例したものであり、それに伝えられた何れの熱 も検出器信号を変衰させる。

それは、ｉ温手段によって、このように赤外線検出器を冷却するために在来的に 実行してきた。このような冷却は効果的である一方、、装置、重！そして全体の 電子アセンブリのコスト及びサービスを追加する。必要なことは、重量、空間及 びコストを俟約するためのものであり、他の三者間は探求しなければならない、 冷却しない熱電気囲体アレイ検出器の動作は、熱像照準に於いて特に重要である 。

検出器として光伝導水銀・カドニウム・テルル化合物を使用した本システムは、 ７７６Ｋに検出器を冷却するためにボトルを伴ったＪＴ結晶、または純銀の圧縮 器の何れかを使用しており、前記圧縮器に於いて、その重量は略５ポンドであり 、そして要求されるパワーの２０ワツトよりも大きい、略５ポンドの重さの、輸 送可能なシステムの他の要求は、個々によって振舞われるべく本システムを可能 にするために、５乃至６ボンドの重量で３００°にで動作するため、１８５°Ｋ に熱電気冷却を得るために見なされるものである。

故に、燃焼予防または戦場使用のためのような、輸送可能となるべく必要な在来 の熱像システムは、高価で、巨大なものであり、且つそれらの光伝導検出器は低 温冷却を要求する。

故に、これらの像システムは、戦車または航空機のような。

大きな乗物に不変に取付けなければならない、これらは、従軍中持続するために 困難なものであり、且つそれらの液体窒素を含んでいる冷却ボトルがしばしば戻 されなければならないので、大きい兵姑な問題を創造する。これらの欠点にもか かわらず、熱像システムは、優秀な監視センサとなるべく判明しており、且つ逆 探知によって夜間視界を提供するために可能な追加された利益を有する。

際立った熱電気システムを有すること、それは冷却または走査を必要とせず、大 抵の複雑さ及びコストを除去すると同時に、それらの性能、例えば解像度及び感 度を保持する。故に、それは冷却しない熱；気検出器アレイを使用するシステム を有するため、非常に望ましいものである。

免肌血且！ 本発明は、これら及び他の問題を克服すると共に、且つ１つ以上の熱絶縁と導電 相互接続による、信号処理のような、熱生成デバイスに対する検出器、すなわち 他の熱感度デバイスを結合することによって、望ましい結果を達成するものであ る。本発明は、またこのような相互接続を構成するための方法及びプロセスに関 する。

特に、熱電気固体アレイ検出器は、絶縁バンブによる信号処理続出しチップに相 互接続されるもので、ピラミッドの１つの斜面を覆って広がる金属の薄い層、例 えば厚さ１０００乃至２０００オングストロームで面取りされたピラミッドの形 状に於いて、好ましいものとなる。

このような相互接続を生成するプロセスは、好ましくは読出し回路の電子コンタ クト上の熱及び電気絶縁材料を形成する工程と、前記絶縁材料に導電相互＃Ｃ続 を付着する工程と、前記回路のコンタクトと検出器のコンタクトとの相互接続の 部分を電気的に結合する工程とを本質的に鑵えている。

種々の利益は、この構造から得られる。前記検出器と前記読出し１回路間の相互 接続は、前記検出器の冷却工程によって熱像４Ｊの減衰を保護するためのｉ熱導 電率を有し、または逆に、前記回路による前記検出器の熱工程によってスプリア スノイズを発生し、これによって前記検出器の感度を持続するためのものである 。高電気的導電率は、、Ｓ低信号を介してこの熱絶縁を持続すると同時に、前記 検出器素子から前記読出しの入力端に導き、得られるものである。低温技術によ るような特別の高価な冷却工程は無効にされると共に、その上、変換及びサービ スのための必要もまた無効にされるものである。故に、このような簡易化は重量 を減じ、且つ検出すると共に感知する技術の軽便さを高める。

本発明のよりよい理解を満たす他の目的及び同様の利益は、以下の模範的な実施 例の説明と添付図面から明らかにされる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の技術に従って配置された熱絶縁及び導電相互接続による熱電気 検出器と読出し回路間の相互接続を表す立面断面図、 第２図は第１図に表された構造を構成するための処理工程の概略説明図、 第３（ａ）図乃至第３（１）図は第１図に示されたＩＩ造を生成するために第２ 図に概説されたプロセスに於いて実施された幾つかの工程を表した図である。

Ｅのｔ′ｆ〜Ｂ 第１図を参照すると、熱電気固体アｌ／イ検出器１０は、複数の熱絶縁及び導電 相互接続１６による読出し回路、または１３号処理チップ１４に結合された熱； 気検出器１２を含んでいる。検出器１２は、チップ１８間の熱拡散を保護するた めに適切な重合体材料２０によって一緒に取付けられた複数の網状のチップ１８ から構成される０例えば、厚さが２００〜４００オングストロームの薄いクロム 層は、８〜１２ミクロメートルのスペクトル領域の薄膜吸収材と、共通電極を保 護するためにチップ１８の頂上にデポジットされる。アルミニウムコンタクト２ ４は、それらの反対側の個々のチップを遮ると共に確実にするものであり、且つ 前記チップの！極として網状にされるものである。検出器材料の網状Ｍｌｌｌは 何れかの適切な手法で成し遂げ得るもので、好ましい方法は、幅５−で深さ２０ 〜３０−の長さでの切口を形成するためのレーザスクライビングによるものであ る。

検出器チップは、好ましい材料はニオブ酸タンタル酸カリウム（ＫＴＮ）で、何 れか適切な熱電気材料から形成することができる。

読出し回路１４は、Ｘ及びｙ軸に於けるデバイス読出しが結合された電荷のｘ− ｙアドレスされた読出しのためのシリコン基板２６のような、在来の信号プロセ ッサチップ４１１遺から成る。読出し回＆１４は、アルミニウムのような、複数 のコンタクトまたはパッド２８によって遮られる。

相互接続１６は、例えばポリイミドのような重合体で、適切な絶縁材料の熱的及 び電気絶縁バンプ３０を含む、バンプ３０の斜面は絶縁を目的としていないが、 重合体バンプの側面は、頂面がその底面３６より小さい４つの側面が面取りされ たピラミッドの外形を有するので、斜面３２を形成するために傾斜される。その 頂面３４及び底面３６間の面３２の傾斜は、金属コンタクト３８、バンプ３０の 傾斜可能化な確実な金属適用範囲による頂面３４及び側面３２の応用と適用範囲 を高めるために望ましいものである。金属コンタクト３８は、回路１４の１つの アルミニウム入力バッド２８に対して電気的結合を明らかにする１つの部分を有 する。コンタクト３８のもう１つの部分４２は、バンプ３０の頂面３４に付着さ れる。検出器チップ１８の部分４２とアルミニウムコンタクト２４間の接続は、 好ましくはインジウムで、導電取付は材料４４〜４５によってなされる。好まし くは、前記インジウム材料は、分離デポジット４４及び４５を形成するためにコ ンタクト部分４２及びコンタクト２４にそれぞれ供給されるもので、そのため検 出器１２が読出し回路１４に伴ってアセンブリのために位置が定められると、イ ンジウム材料４４及び４５が安全な電気コンタクトを形成するために組合わされ る。

相互接続１６の重合体バンプの代表的な寸法は、３×３ミル。

ユニットセルで２０Ｘ２０Ｘ５−であり、２Ｘ２ミルユニツトセルで１２Ｘ１２ Ｘ５．ｃｍである。どちらの場合も残存する寸法は、金属コンタクト３８のため のチタニウム及びニッケルの両者で、１０００オングストロームとなり、且つ両 方の結合４４及び４５のためのインジウムの厚さは３−となる、検出器１２と回 路１４間の間隔は、略５戸である。

第２図及び第３（ａ）乃至第３（Ｉ）図が、第１図に表された構造を生成するプ ロセスの説明のために参照される。この方法は、４つの主要な組立て工程に細別 されるもので、第２図に示される列Ｉ−■に表される。これらの工程が第３図に 該当するもので、列工及び第３（ａ）〜（ｂ）図の重合体適用と、列■及び第３ （Ｃ）〜（ｇ）図の傾斜バンプ形態と、列■及び第３（ｈ）〜（１）図のエツジ 上のメタライゼーションと、列■のインジウムバンプ離昇から成る。

本説明の目的で、処理工程の開始点はアルミニウムの金属バッド２８を有する読 出しウェーハ１４に伴って開始し、１．５−の厚さを有し、そのうちの１つは第 ３（ａ）図に示され、そして網状にされた検出器１２がアルミニウムパッド２４ を有している。Ｍ合体層５０は、読出し回路１４とそのアルミニウムパッド２８ に供給される。好ましい重合体は、ポリイミドから成る０層５０を形成するため に、ポリアミド酸溶解は、主要工程で列工の副工程Ａに示されるように、約５− の厚さのアルミニウムパッド２８と、回路１４の表面上に紡がれる。ポリアミド 酸溶解は、副工程Ｂ及びＣに表示されるように重合させるものであり、その厚さ の照合工程に伴って、１３０℃でのｒ　Ａ　、段階療法を備えており、３５０℃ でのｒＢ、段階療法によって従わされる。前記厚さは、第３（ｂ）〜（ｅ）図に 於いてインジウム５０により表示された結果的に直された重合体を保証するため に再度照合されるもので、平らな５戸の厚さの膜を有する。

一度、特有の重合体層５０がウェーハ１４とそのパッド２８上に形成されると、 重合体バンプは列■の主要な組立て工程、副工程Ｄ〜Ｇ、第３（Ｃ）〜（ｇ）に ｉｔ説されるように層５０から形成される。ニッケルの層５２は、第３（Ｃ）図 及び第２図の副工程りに示されるように、前記重合体層上に１０００オングスト ロームの厚さに、最初にデポジットされる。ニッケルは、酸素プラズマエツチン グの使用を含む重合体バンプの限定に於いて、後の工程により好ましい材料とな る。しかしながら、他の材料が利用され得るプラズママスクとして行なうことが できるか、または他のバンプ限定プロセスが使用された場合に他の適切な材料が 使用され得るということが理解される。

マスク中のニッケル層５２を形成するため、フォトレジスト５４は、第３（ｄ） に示される機成を明らかにするために除去されるべく、保護されないニッケル層 の部分を可能にするマスクを形成するために処理すると共に前記ニッケル層上に 位置される。それらからマスクを形成するためのニッケルのこの模造は、標準の フォトグラフィック技術及び酸エツチングの使用によって、または二者択一的に 、他の何れよりも標準の能弁プロセスによって成し遂げられる。これらの副工程 は、第２図の主要工程■の副工程り及びＦとして、一般に明らかにされる。

バンプ３０中の重合体層の決定は、第２図の副工程Ｇとして表されると共に第３ （ｅ）〜（ｇ）図に示される２工程プラズマエツチングプロセスを含む、この２ 工程酸素プラズマエツチングプロセスは、標準のものである。先ず、重合体が、 平行板またはＲＩＥプラズマシステムに於いて異方性にエツチングされる。この エツチングは、第３（ｅ）図に一般に表される外形を形成するため、ニッケルプ ラズママスク５２によって保護されないが、レジストマスク５４も除去する。Ｉ ｋ初のプラズマエツチングは、除去される保護されない重合体層の厚さの略８０ パーセントにまで維続される。第２のプラズマエツチング工程に於いて、残存す る保護されない重合＃層が除去されると同時に、それらの部分が、バレル・タイ ププラズマシステムの等方性エツチングを利用することによって、第３（ｆ）図 に示されるようにニッケルプラズママスクのすぐ下側が切取られる。前記エツチ ング端点は、読出し集積回路１４の金属入力電極２８が露出されると、達成され る。′ｎ前記ッケルマスクは選択的なエツチング溶解で除去されるものであり、 それはＢｕｒＩｌａｒ　７１２Ｄの１１０℃の溶解のような、露出されたアルミ ニウムを作用するために選択されないものであり、略３０分間ニッゲルマスクを エツチングする。第３（ｇ）に示される結果的な生成は、金属コンタクト３８の 適用のため、２１！備を整えて重合体３０を備えている。

バンプ３０を覆うコンタクト３８は、第２図の主要工程■及び第３（ｈ）〜（１ ）図に従って形成される。フォトレジスト・５６は、第３（ｈ）図及び副工程Ｈ に示されるように、ウェーハ１４、バッド２８及び重合体バンプ３０を覆って厚 く紡がれる。

このフォトレジストは約７ミクロメードルで半焼きにされる。

厚さ１０００オングストロームのアルミニウムの層５８は、副工程Ｉでフォトレ ジスト５６を覆ってデポジットされる。副王程Ｊでチタニウムニラゲルのような 、オーバー・ザ・エツジ（０−Ｔ−Ｅ）マスク６０は、第３（ｉ）図に示される ようにアルミニウム層５８を覆って精密に位置され、前記アルミニウム層は適切 にエツチングされる（副工程Ｋ）、マスク６０は、先ず除去されて、Ｊｉ１５６ から露出されたレジストが第３（ｊ）図に示される外形を提供するために露出さ れ、現像されると共に除去される（副工程しン。

オーバー・ザ・エツジ・メタライゼーションは、第３（ｋ）図及び副工程Ｍのよ うに、アルミニウムマスク５８及び残存する７オトレジスト５６に於いて形成さ れた窓内、及びアルミニウム層５８から形成された前記マスクを覆って位置され る。前記メタライゼーシヨンの配置は、コンタクト３８を形成するため、チタニ ウム及びニブゲルの両者で約１０００オングストロームのスパッタリングを備え る。

副工程Ｎに示されるように、その後、所望のオーバー・ザ・エツジ・メタライゼ ーション以外は、コンタクト３８を具備し、アセトンの製作品の超音波激動によ って除去され、アルミニウム層５８及び何れかスパッタされた金属６２からのマ スクを許可すると共に、前記７オトレジストを分解し、それは離れて浮遊される べくコンタクト３８のように同じ構成のものであり、これによってウェーハ１４ のコンタクトバッド２８上の金属コンタクト３８及び複数の重合体バンプ３０に 於ける結果となるや 最後の主要なインジウムバンプ能弁工程■は、供給されるべくフォトレジストの 非常に厚い被覆を要求するもので、それは前記インジウムバンプがウェーハ１４ の表面上で５−５重合体バンプの頂に配置される。したがって、フォレジストの 約１３１Ｊ１１の被覆は好ましいものであり、３ｔＩ１１のフォトレジスト及び 最初１０μｓの二重スピン・オンプロセスに伴って好ましく、それは副工程Ｏと して示されると共に前記適用間で半焼きされる。フォトリングラフィプクマスク は、前記フォトレジスト内の窓を保護するために、前記フォトレジストの頂上に 配置される（副工程Ｐ）０重合体バンプ３０の頂面３４上の金属コンタクト３８ の領域の頂上の所望のフォトレジストの除去後、インジウムは第１図に示される コンタクト４４を形成するために約３戸の厚さに蒸発される（副工程Ｑ）、故に 、前記フォトレジストは、アセトンに於ける超音波激動によって除去される（副 工程Ｒ）。

熱電気検出器１２上のインジウムバンプ４５が、その金属コンタクト部分４２及 び重合体バンプ３０上のインジウムバンプ４４に組合わせることができるため、 その上にインジウムバンプ４５を保護するために処理される。

例え本発明はそれらの特定の実施例を参照して詳述されてきてら、種々の変化及 び変形が本発明の精神及び範囲から逸脱することなく作成することができるとい うことがわかるべきである。

Ｆｉｇ、３゜ 国際調査報告 ＡＮＮＥＸτＯ富ＩＮ：ＥＲＮＡＴ：Ｏ＞ｉＡＬ　ＳＬ’；ＲＣＨＲ五？ＣＲＴ ＯＮ

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. １．第１及び第２の電気コンタクトを有する手段間の熱絶縁及び導電相互接続を 生成する方法であって、前記第１のコンタクトに隣接して熱及び電気絶縁材料を 形成する工程と、 前記絶縁材料に、第１及び第２の相互接続部分を着する導電相互接続を付着する 工程と、前記第１及び第２のコンタクトに対してそれぞれ前記第１及び第２の相 互接続部分を電気的に保証する工程とを具備する方法。
2. ２．前記材料は少なくとも後にそれらに付着される前記相互接続が傾斜される請 求の範囲第１項記載の相互接続。
3. ３．露光された第２の相互接続部分上の導電材料を更に含む請求の範囲第２項記 載の相互接続。
4. ４．前記第２の相互接続部分上の前記導電材料はインジウムから成る請求の範囲 第３項記載の相互接続。
5. ５．前記第２の相互接続部分は前記第１のコンタクトの上で５μｍであり、前記 インジウム導電材料は３μｍの厚さである請求の範囲第４項記載の相互接続。
6. ６．インジウム材料を組合わせる工程は前記第２の電気コンタクト上に位直され 、前記２つのインジウム材料は前記電気的に保証する手段を生じるために相互に 取付けられる請求の範囲第４項記載の相互接続。
7. ７．前記第１及び第２のコンタクトを有する手段は、それぞれ位置される複数の 前記第１及び第２のコンタクト上の複数のコンタクト領域を各々有し、読出し回 路及び熱電気検出器フォーカルプレーンアレイをそれぞれ備えるもので、前記第 １及び第２の電気コンタクト上にそれぞれ位置されるもので、前記電気的に保証 する手段を生じるために相互になるインジウム材料を組合わせる工程を更に含む 請求の範囲第４項記載の相互接続。
8. ８．前記絶縁材料は約５μｍの厚さであり、前記導電相互接続は約１０００オン グストロームの厚さである請求の範囲第１項記載の相互接続。
9. ９．前記絶縁材料は面取りされた重合体から成る請求の範囲第１項記載の相互接 続。
10. １０．第１及び第２の電気コンタクトを有する手段間の熱絶縁及び導電相互接続 を生成する方法であって、前記第１のコンタクトに隣接して熱及び電気絶縁材料 を形成する工程と、 前記絶縁材料に、第１及び第２の相互接続部分を有する導電相互接続を付着する 工程と、前記第１及び第２のコンタクトに対してそれぞれ前記第１及び第２の相 互接続部分を電気的に保証する工程とを具備する方法。
11. １１．前記形成する工程は少なくとも後にそれらに付着される前記相互接続で前 記材料を傾斜する工程から成る請求の範囲第１０項記載の相互接続。
12. １２．前記傾斜する工程は前記第１のコンタクトに接近して前記材料を異方性に エッチングする工程と、その後バレル・タイププラズマシステムに於いて前記材 料を等方性にエッチングする工程から成る請求の範囲第１１項記載の方法。
13. １３．前記異方性にエッチングする工程はその厚さの略８０％に前記材料をエッ チングする工程から成る請求の範囲第１２項記載の方法。
14. １４．前記異方性にエッチングする工程は平行板若しくはＲＩＥシステムで形成 する工程から成る請求の範囲第１３項記載の方法。
15. １５．前記異方性にエッチングする工程は平行板若しくはＲＩＥシステムで形成 する工程から成る請求の範囲第１２項記載の方法。
16. １６．前記材料は前記第１のコンタクトを覆って最初に供給される重合体材料か ら成り、前記傾斜する工程は、前記第１のコンタクトの材料と異なった材料から 成るレジストに於いて前記重合体材料を覆った前記レジストをデポジットする工 程と、 前記レジストを覆ってマスクを調整する工程と、その厚さの略８０％に前記重合 体材料を異方性にエッチングする工程と、 バレル・タイププラズマシステムに於ける前記材料をその後等方性にエッチング する工程とを備える請求の範囲第１１項記載の方法。
17. １７．前記異方性にエッチングする工程は平行板若しくはＲＩＥシステムで形成 する工程から成る請求の範囲第１６項記載の方法。
18. １８．前記付着する工程は、 前記傾斜された材料にレジストを供給する工程と、前記第１のレジストを覆うも ので、前記第１のレジストから異ならされる手法を備える第２のレジストを位置 する工程と、 前記第２のレジストの部分を除去すると同時に前記第１のレジストの除去を保護 する工程と、第２のレジストによって保護されない前記第１のレジストの部分を 除去して前記第２のレジストをマスクとして利用する工程と、 前記相互接続を形成するために導電材料をデポジットする工程と、 前記第１及び前記第２のレジストを除去する工程とから成る請求の範囲第１１項 記載の方法。
19. １９．前記相互接続の前記導電材料はチタニウム及びニッケルから成る請求の範 囲第１８項記載の方法。
20. ２０．前記第１のレジストはフォトレジストから成り、前記第２のレジストはア ルミニウムから成る請求の範囲第１９項記載の方法。
21. ２１．前記第１及び第２のレジスト除去工程は前記フォトレジストを除去する工 程から成り、これによって前記アルミニウムレジストから浮遊する請求の範囲第 ２０項記載の方法。
22. ２２．前記電気的に保証する工程は、 前記相互接続の露出された部分と第１のコンタクト及び前記絶縁材料を覆うフォ トレジストの厚い層を供給する工程と、 前記第２の相互接続部分から前記フォトレジストを除去する工程と、 前記露出された第２の相互接続部分に導電材料をデポジットする工程と、 前記露出された第２の相互接続部分上に導電材料を位置する工程と、 前記フォトレジストを除去する工程と、前記第２の相互接続部分に前記第２のコ ンタクトを結合する工程とから成る請求の範囲第１８項記載の方法。
23. ２３．前記露出された第２の相互接続部分上の前記導電材料はインジウムから成 る請求の範囲第２２項記載の方法。
24. ２４．前記フォトレジストの厚い層を供給する工程は２つの適用に於ける前記フ ォトレジスト約１３μｍのコーティングする工程から成る請求の範囲第２３項記 載の方法。
25. ２５．前記第２の相互接続部分は前記第１のコンタクトの上で２μｍであり、且 つ前記インジウム導電材料は厚さ３μｍである請求の範囲第２４項記載の方法。
26. ２６．前記第２の電気コンタクト上に組合わされているインジウム材料を位置す る工程と、前記電気的に保証する工程を生じるために相互に前記２つのインジウ ム材料を取付ける工程とを更に具備する請求の範囲第２３項記載の方法。
27. ２７．前記第１及び前記第２のコンタクトを有する手段は、それぞれ位置される 複数の前記第１及び第２のコンタクト上の複数のコンタクト領域を各々有する読 出し回路及び熱電気検出器フォーカルブレーンアレイから成り、前記第１及び第 ２の電気コンタクト上にそれぞれ組合わされているインジウム材料を位置する工 程と、前記電気的に保証する工程を生じるために相互にされる前記２つのインジ ウム材料を取付ける工程とを更に含んでいる請求の範囲第１１項記載の方法。