JPH05190822A - 赤外線撮像装置 - Google Patents
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- JPH05190822A JPH05190822A JP457892A JP457892A JPH05190822A JP H05190822 A JPH05190822 A JP H05190822A JP 457892 A JP457892 A JP 457892A JP 457892 A JP457892 A JP 457892A JP H05190822 A JPH05190822 A JP H05190822A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 赤外線撮像装置に関し、該装置を構成する信
号処理チップと冷却筒のクーリングヘッド間とをボンデ
ィング接続するワイヤ間で誘導雑音が発生するのを防止
した装置を目的とする。 【構成】 絶縁性基板11上に貼着し、信号処理素子を形
成した第１の半導体チップ９と、該チップ９と金属バン
プで接続され、光検知素子を形成した第２の半導体チッ
プ８とよりなり、かつ冷却筒体のクーリングヘッド上に
設置され、前記第１の半導体チップ９の接続電極12と前
記冷却筒体のクーリングヘッドに設けられた電極をワイ
ヤ14でボンディング接続して成る装置に於いて、前記第
１の半導体チップ９を前記絶縁性基板11上に導電性で赤
外線を透過する接着剤21で接着したことで構成する。
号処理チップと冷却筒のクーリングヘッド間とをボンデ
ィング接続するワイヤ間で誘導雑音が発生するのを防止
した装置を目的とする。 【構成】 絶縁性基板11上に貼着し、信号処理素子を形
成した第１の半導体チップ９と、該チップ９と金属バン
プで接続され、光検知素子を形成した第２の半導体チッ
プ８とよりなり、かつ冷却筒体のクーリングヘッド上に
設置され、前記第１の半導体チップ９の接続電極12と前
記冷却筒体のクーリングヘッドに設けられた電極をワイ
ヤ14でボンディング接続して成る装置に於いて、前記第
１の半導体チップ９を前記絶縁性基板11上に導電性で赤
外線を透過する接着剤21で接着したことで構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は赤外線撮像装置に係り、
特に該赤外線撮像装置の信号処理素子の電極と、上記赤
外線撮像装置の素子を搭載する冷却筒体のクーリングヘ
ッドに配置した電極間とを、ワイヤでボンディング接続
する際のボンディングワイヤ間で発生する雑音誘導を減
少させた装置に関する。
特に該赤外線撮像装置の信号処理素子の電極と、上記赤
外線撮像装置の素子を搭載する冷却筒体のクーリングヘ
ッドに配置した電極間とを、ワイヤでボンディング接続
する際のボンディングワイヤ間で発生する雑音誘導を減
少させた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の赤外線撮像装置は、図4(a)、およ
び図4(b)に示すように、コバールガラスより成り、内筒
体１と外筒体２の二重管構造の真空容器３の上記内筒体
１の頂上部にコバール金属より成るクーリングヘッド４
を配置し、この上に冷却すべき赤外線撮像素子５を載置
している。そしてこの赤外線撮像素子５を動作させるた
め、或いはこの赤外線撮像素子５で得られた信号を導出
するためのニッケル(Ni)より成る配線６が前記内筒体１
の周囲に沿って下部に向かって延伸され、該真空容器３
の外筒体２の外部に導出されている。
び図4(b)に示すように、コバールガラスより成り、内筒
体１と外筒体２の二重管構造の真空容器３の上記内筒体
１の頂上部にコバール金属より成るクーリングヘッド４
を配置し、この上に冷却すべき赤外線撮像素子５を載置
している。そしてこの赤外線撮像素子５を動作させるた
め、或いはこの赤外線撮像素子５で得られた信号を導出
するためのニッケル(Ni)より成る配線６が前記内筒体１
の周囲に沿って下部に向かって延伸され、該真空容器３
の外筒体２の外部に導出されている。
【０００３】そして内筒体１の内部には例えばジュール
・トムソン型の冷却器７が挿入され、該冷却器７より放
出される液体窒素等で前記クーリングヘッド４を冷却す
ることで、その上に載置された赤外線撮像素子５を冷却
している。
・トムソン型の冷却器７が挿入され、該冷却器７より放
出される液体窒素等で前記クーリングヘッド４を冷却す
ることで、その上に載置された赤外線撮像素子５を冷却
している。
【０００４】この赤外線撮像素子５は、赤外線を検知
し、化合物半導体チップ８に形成された光検知素子と、
該光検知素子で得られた信号を信号処理する信号処理素
子を形成したSiチップ９よりなり、両者のチップに形成
された各々の素子はInの金属バンプにてバンプ接合され
ている。
し、化合物半導体チップ８に形成された光検知素子と、
該光検知素子で得られた信号を信号処理する信号処理素
子を形成したSiチップ９よりなり、両者のチップに形成
された各々の素子はInの金属バンプにてバンプ接合され
ている。
【０００５】そしてこのSiチップ９はエポキシ樹脂より
なる接着剤でサファイアのような絶縁性基板11に貼着さ
れ、更にこの絶縁性基板11はクーリングヘッド４にエポ
キシ樹脂のような接着剤にて貼着されている。
なる接着剤でサファイアのような絶縁性基板11に貼着さ
れ、更にこの絶縁性基板11はクーリングヘッド４にエポ
キシ樹脂のような接着剤にて貼着されている。
【０００６】そしてSiチップの周辺部に設けた接続パッ
ド12と、前記クーリングヘッド４に設けられた電極13間
は、アルミニウムの金属細線のワイヤ14を用いてボンデ
ィング接続で接続されている。
ド12と、前記クーリングヘッド４に設けられた電極13間
は、アルミニウムの金属細線のワイヤ14を用いてボンデ
ィング接続で接続されている。
【０００７】この冷却ヘッドに設けられた電極13には外
部電極からの配線６が接続され、前記信号処理素子を形
成したSiチップ９や、光検知素子を形成した化合物半導
体チップ８に駆動電力を供給している。
部電極からの配線６が接続され、前記信号処理素子を形
成したSiチップ９や、光検知素子を形成した化合物半導
体チップ８に駆動電力を供給している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の赤外線撮像装置に於いては、Siチップ９の表面から
のみ、アース電位に落とすための電極をボンディング接
続によって外部のアース回路と接続しており、Siチップ
９の裏面側にはアース電位に落とすための電極が無く、
このため、確実にSiチップ９全体がアース電位に落ちな
いために、そのためにSiチップ９に浮遊電界が生じ、こ
の浮遊電界が作用して、ボンディングされたワイヤ14間
で更に雑音誘導が生じる傾向がある。
来の赤外線撮像装置に於いては、Siチップ９の表面から
のみ、アース電位に落とすための電極をボンディング接
続によって外部のアース回路と接続しており、Siチップ
９の裏面側にはアース電位に落とすための電極が無く、
このため、確実にSiチップ９全体がアース電位に落ちな
いために、そのためにSiチップ９に浮遊電界が生じ、こ
の浮遊電界が作用して、ボンディングされたワイヤ14間
で更に雑音誘導が生じる傾向がある。
【０００９】そこでこの問題を解決するために、Siチッ
プ９の裏面側に金属膜を被着してそれを用いてアース電
位に落とそうと試みたが、このようにSiチップ９の裏面
側に金属膜を被着すると、このSiチップ９を赤外線が透
過しなくなり、赤外線顕微鏡を用いてSiチップ９に形成
した信号処理素子と、化合物半導体チップ８に形成した
光検知素子とを位置合わせして金属バンプ接続している
作業が実施できず、問題が多い。
プ９の裏面側に金属膜を被着してそれを用いてアース電
位に落とそうと試みたが、このようにSiチップ９の裏面
側に金属膜を被着すると、このSiチップ９を赤外線が透
過しなくなり、赤外線顕微鏡を用いてSiチップ９に形成
した信号処理素子と、化合物半導体チップ８に形成した
光検知素子とを位置合わせして金属バンプ接続している
作業が実施できず、問題が多い。
【００１０】また上記赤外線撮像装置を液体窒素温度の
動作温度と、この装置を室温に戻した時の温度変動によ
りSiチップと化合物半導体チップとの間の熱膨張率の変
動によって、両者のチップ間をバンプ接合しているIn金
属バンプが位置ずれしたり、或いは剥がれたりする問題
がある。
動作温度と、この装置を室温に戻した時の温度変動によ
りSiチップと化合物半導体チップとの間の熱膨張率の変
動によって、両者のチップ間をバンプ接合しているIn金
属バンプが位置ずれしたり、或いは剥がれたりする問題
がある。
【００１１】本発明は上記した問題点を解決し、前記し
たシリコンチップが確実にアース電位に落ち、ボンディ
ングされたワイヤ間同士に雑音誘導が発生しないように
した高信頼度の赤外線撮像装置を目的とする。
たシリコンチップが確実にアース電位に落ち、ボンディ
ングされたワイヤ間同士に雑音誘導が発生しないように
した高信頼度の赤外線撮像装置を目的とする。
【００１２】また上記赤外線撮像装置を動作時の液体窒
素温度より室温に戻した時の温度変動によって、In金属
バンプが位置ずれしないようにした高信頼度の赤外線撮
像装置を目的とする。
素温度より室温に戻した時の温度変動によって、In金属
バンプが位置ずれしないようにした高信頼度の赤外線撮
像装置を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の赤外線検知装置
は、絶縁性基板上に貼着し、薄層化した信号処理素子を
形成した第１の半導体チップと、該チップと金属バンプ
接続し、光検知素子を形成した第２の半導体チップとよ
りなり冷却筒体上に設置され、前記第１の半導体チップ
の接続電極と前記冷却筒体に設けた電極間をボンディン
グ接続して成る装置に於いて、前記第１の半導体チップ
を前記絶縁性基板上に導電性で赤外線を透過する接着剤
で接着したことを特徴とするものである。
は、絶縁性基板上に貼着し、薄層化した信号処理素子を
形成した第１の半導体チップと、該チップと金属バンプ
接続し、光検知素子を形成した第２の半導体チップとよ
りなり冷却筒体上に設置され、前記第１の半導体チップ
の接続電極と前記冷却筒体に設けた電極間をボンディン
グ接続して成る装置に於いて、前記第１の半導体チップ
を前記絶縁性基板上に導電性で赤外線を透過する接着剤
で接着したことを特徴とするものである。
【００１４】また請求項２に示すように、前記半導体チ
ップの周辺部と、前記絶縁性基板に被着した導電性接着
剤間とを金属層を用いて固着したことを特徴とするもの
である。
ップの周辺部と、前記絶縁性基板に被着した導電性接着
剤間とを金属層を用いて固着したことを特徴とするもの
である。
【００１５】
【作用】本発明の赤外線検知装置は、信号処理素子を形
成した半導体チップを搭載する絶縁性基板の上に赤外線
を透過し、かつ導電性の珪酸ジルコニウムをエチルアル
コールを溶媒として溶解した接着剤で貼着する。またこ
の絶縁性基板上に被覆した接着剤に、半導体チップの上
面の周辺部に設けたIn金属層を固着させ、半導体チップ
の上面と下面とを確実にアース電位と等電位と成るよう
にする。
成した半導体チップを搭載する絶縁性基板の上に赤外線
を透過し、かつ導電性の珪酸ジルコニウムをエチルアル
コールを溶媒として溶解した接着剤で貼着する。またこ
の絶縁性基板上に被覆した接着剤に、半導体チップの上
面の周辺部に設けたIn金属層を固着させ、半導体チップ
の上面と下面とを確実にアース電位と等電位と成るよう
にする。
【００１６】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例に付き詳
細に説明する。図1(a)は本発明の赤外線撮像装置の要部
を示す斜視図、図1(b)は本発明の赤外線撮像装置の要部
を示す平面図である。
細に説明する。図1(a)は本発明の赤外線撮像装置の要部
を示す斜視図、図1(b)は本発明の赤外線撮像装置の要部
を示す平面図である。
【００１７】図1(a)および図1(b)に示すように、光検知
素子を形成した化合物半導体チップに対して略同一の熱
膨張率を有するサファイアより成る絶縁性基板11に、赤
外線を透過し、かつ導電性の珪酸ジルコニウムをエチル
アルコールを溶媒として溶解した接着剤21を、該絶縁性
基板11の全面の領域に被着する。
素子を形成した化合物半導体チップに対して略同一の熱
膨張率を有するサファイアより成る絶縁性基板11に、赤
外線を透過し、かつ導電性の珪酸ジルコニウムをエチル
アルコールを溶媒として溶解した接着剤21を、該絶縁性
基板11の全面の領域に被着する。
【００１８】次いでこの上に、熱膨張率の相違によって
伸縮する影響を出来る丈防止するために、例えば10μm
程度の厚さに薄層化した信号処理用のSiチップ９を貼着
し、その上に光検知素子を形成した化合物半導体チップ
８を、赤外線顕微鏡で観察しながらInの金属バンプ（図
示せず）で、前記Siチップ９に形成した信号処理素子と
化合物半導体チップ８に形成した光検知素子の素子同士
をバンプ接合して結合する。
伸縮する影響を出来る丈防止するために、例えば10μm
程度の厚さに薄層化した信号処理用のSiチップ９を貼着
し、その上に光検知素子を形成した化合物半導体チップ
８を、赤外線顕微鏡で観察しながらInの金属バンプ（図
示せず）で、前記Siチップ９に形成した信号処理素子と
化合物半導体チップ８に形成した光検知素子の素子同士
をバンプ接合して結合する。
【００１９】そしてSiチップ９周辺部と前記した接着剤
21間を金の金属層22を用いて固着する。この金の金属層
22は、Siチップ９と接着剤21を被着した絶縁性基板11の
所定領域に選択的にレジスト膜を形成し、この上に金を
蒸着により被着した後、リフトオフ法を用いてレジスト
膜を除去することで、不要な位置に被着した金層を除去
するいわゆるリフトオフ法を用いると容易に形成でき
る。
21間を金の金属層22を用いて固着する。この金の金属層
22は、Siチップ９と接着剤21を被着した絶縁性基板11の
所定領域に選択的にレジスト膜を形成し、この上に金を
蒸着により被着した後、リフトオフ法を用いてレジスト
膜を除去することで、不要な位置に被着した金層を除去
するいわゆるリフトオフ法を用いると容易に形成でき
る。
【００２０】このようにすると、信号処理素子を形成し
たSiチップ９の表面と裏面は確実にアース電位に落ちる
ので、ボンディング接続したワイヤ間に雑音誘導を発生
しなくなり、高信頼度の赤外線撮像装置が得られる。
たSiチップ９の表面と裏面は確実にアース電位に落ちる
ので、ボンディング接続したワイヤ間に雑音誘導を発生
しなくなり、高信頼度の赤外線撮像装置が得られる。
【００２１】このような本発明の赤外線撮像装置の製造
方法に付いて述べる。図2(a)の断面図および図2(b)の平
面図に示すように、10μm の厚さに薄層化し、信号処理
素子を形成したSiチップ９を、光検知素子を形成した化
合物半導体チップと略同一の熱膨張率を有するサファイ
アよりなる絶縁性基板11に接着する。この接着に用いる
接着剤21は、赤外線を透過し、かつ導電性の珪酸ジルコ
ニウムをエチルアルコールを溶媒として溶解した接着剤
であり、これを絶縁性基板11の全面に被着する。
方法に付いて述べる。図2(a)の断面図および図2(b)の平
面図に示すように、10μm の厚さに薄層化し、信号処理
素子を形成したSiチップ９を、光検知素子を形成した化
合物半導体チップと略同一の熱膨張率を有するサファイ
アよりなる絶縁性基板11に接着する。この接着に用いる
接着剤21は、赤外線を透過し、かつ導電性の珪酸ジルコ
ニウムをエチルアルコールを溶媒として溶解した接着剤
であり、これを絶縁性基板11の全面に被着する。
【００２２】なお、25はSiチップ９に形成した信号処理
素子の活性領域である。次いで図2(c)の断面図および図
2(d)の平面図に示すように、前記Siチップ９を所定の寸
法になるように、リアクティブイオンエッチング法（Ｒ
ＩＥ法）により接着剤21に到達しない状態で素子間分離
用の溝26を形成して信号処理素子間を分離する。
素子の活性領域である。次いで図2(c)の断面図および図
2(d)の平面図に示すように、前記Siチップ９を所定の寸
法になるように、リアクティブイオンエッチング法（Ｒ
ＩＥ法）により接着剤21に到達しない状態で素子間分離
用の溝26を形成して信号処理素子間を分離する。
【００２３】次いで図3(a)の断面図および図3(b)の平面
図に示すように、素子分離されたSiチップ９の周囲を前
記したリフトオフ法を用いて金より成る金属層22を用い
てSiチップ９の表面と導電性の接着剤21間を確実に接触
するように前記Siチップ９と接着剤21間を固着する。
図に示すように、素子分離されたSiチップ９の周囲を前
記したリフトオフ法を用いて金より成る金属層22を用い
てSiチップ９の表面と導電性の接着剤21間を確実に接触
するように前記Siチップ９と接着剤21間を固着する。
【００２４】次いで、Siチップ９の素子形成領域にInの
金属バンプ23を蒸着により形成した後、図3(c)に示すよ
うに、ダイシング装置により前記Siチップ９と絶縁性基
板11を所定の赤外線撮像素子寸法に切断する。
金属バンプ23を蒸着により形成した後、図3(c)に示すよ
うに、ダイシング装置により前記Siチップ９と絶縁性基
板11を所定の赤外線撮像素子寸法に切断する。
【００２５】次いで、化合物半導体チップ８に形成した
ホトダイオードよりなる光検知素子の各々と、前記Siチ
ップ９に形成した信号処理素子の金属バンプ24の各々と
を赤外線透過顕微鏡を用いて位置合わせして赤外線撮像
装置を形成する。
ホトダイオードよりなる光検知素子の各々と、前記Siチ
ップ９に形成した信号処理素子の金属バンプ24の各々と
を赤外線透過顕微鏡を用いて位置合わせして赤外線撮像
装置を形成する。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の方法によれ
ば、ワイヤボンディングしたワイヤ間に誘導雑音が発生
せず、鮮明な高解像度の赤外線像が得られる。
ば、ワイヤボンディングしたワイヤ間に誘導雑音が発生
せず、鮮明な高解像度の赤外線像が得られる。
【００２７】また絶縁性基板を接着した状態で、該基板
を支持基板として用いるので、製造が容易となり、生産
性が向上する効果がある。
を支持基板として用いるので、製造が容易となり、生産
性が向上する効果がある。
【図１】 本発明の装置の要部を示す斜視図と平面図で
ある。
ある。
【図２】 本発明の装置の製造方法を示す断面図および
平面図である。
平面図である。
【図３】 本発明の装置の製造方法を示す断面図および
平面図である。
平面図である。
【図４】 従来の装置の説明図である。
8 化合物半導体チップ 9 Siチップ 11 絶縁性基板 12 接続パッド 14 ワイヤ 21 接着剤 22 金属層 23,24 金属バンプ 25 活性領域 26 溝
フロントページの続き (72)発明者 大工 博 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 山田 競 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁性基板(11)上に貼着し、信号処理素
子を形成した第１の半導体チップ(9) と、該チップと金
属バンプ(23)で接続され、光検知素子を形成した第２の
半導体チップ(8) とよりなり、かつ冷却筒体のクーリン
グヘッド(4)上に設置され、前記第１の半導体チップ(9)
の接続電極(12)と前記冷却筒体のクーリングヘッド(4)
に設けられた電極(13)をワイヤ(14)でボンディング接
続して成る装置に於いて、 前記第１の半導体チップ(9) を前記絶縁性基板(11)上に
導電性で赤外線を透過する接着剤(21)で接着したことを
特徴とする赤外線撮像装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の第１の半導体チップ(9)
の周辺部と、前記絶縁性基板(11)に被着した導電性の接
着剤(21)間とを金属層(22)を用いて固着したことを特徴
とする赤外線撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP457892A JPH05190822A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 赤外線撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP457892A JPH05190822A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 赤外線撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190822A true JPH05190822A (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=11587920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP457892A Withdrawn JPH05190822A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 赤外線撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05190822A (ja) |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP457892A patent/JPH05190822A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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