JPH05343407A - 基板接続用バンプ電極 - Google Patents

基板接続用バンプ電極

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JPH05343407A
JPH05343407A JP14561592A JP14561592A JPH05343407A JP H05343407 A JPH05343407 A JP H05343407A JP 14561592 A JP14561592 A JP 14561592A JP 14561592 A JP14561592 A JP 14561592A JP H05343407 A JPH05343407 A JP H05343407A
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JP
Japan
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bump
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bumps
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different
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Withdrawn
Application number
JP14561592A
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English (en)
Inventor
Kenji Awamoto
健司 粟本
Hiroyuki Wakayama
博之 若山
Yoichiro Sakachi
陽一郎 坂地
Isao Tofuku
勲 東福
Shoji Doi
正二 土肥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はバンプにより基板に接続を行う場合
の基板接続用バンプ電極に関し、熱サイクルにより隣接
バンプ間の接触を防止することを目的とする。 【構成】 第1の基板21上に二次元に配設された第1
及び第2のバンプ22,23と、第2の基板24上に二
次元に配設された第3及び第4のバンプ25,26と
を、長さを異ならせて形成させる。そして、第1のバン
プ22と第3のバンプ25、及び第2のバンプ23と第
4のバンプ26を圧着接合させ、接合面の高さを異なら
せて第1及び第2の基板21,24の電気的結合を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バンプにより基板に接
続を行う場合の基板接続用バンプ電極に関する。
【0002】近年、例えば、半導体基板上に複数の受光
素子を二次元配置した光電変換素子部と、光電変換され
た信号を読み出すための信号処理部それぞれの基板を電
極柱(バンプ電極)で接続し、貼り合わせたハイブリッ
ド型固体撮像装置が使用されつつある。特に、赤外線光
を検知する赤外線固体撮像素子は近年、画素数を増やし
高解像度化が図られている。この場合、多数の画素のう
ち一部でも欠陥画素が発生すれば使用できなくなるた
め、画素数が増加しても欠陥画素の発生しない信頼性、
耐久性の高いことが望まれている。
【0003】
【従来の技術】図5に、従来のバンプ電極による接続を
行う固体撮像装置を説明するための図を示す。図5
(A)は一部を切欠いた概略図であり、図5(B)は図
5(A)の一部断面図である。
【0004】図5(A),(B)において、固体撮像装
置11は、光電変換部12と信号処理部13とが複数の
バンプ電極14により電気的接合されたものである。
【0005】光電変換部12は、例えばHgCdTe
(水銀カドミウムテルル)の半導体基板12a上に、赤
外線を検知するフォトダイオード領域12bが二次元に
配置されたものである。そして、このフォトダイオード
領域12bのそれぞれに、例えばインジウム(In)を
蒸着したバンプ14aが形成される。
【0006】一方、処理回路部13は、例えばシリコン
(Si)基板上に上記フォトダイオード領域12bに対
応する複数の画素13aを含む信号読出し回路13bが
形成される。また、各画素13a上に、例えばインジウ
ム(In)を蒸着したバンプ14bが形成される。
【0007】そして、光電変換部12の各バンプ14a
と、処理回路部13の各バンプ14bとが圧着されて、
電気的結合が行われ、いわゆるハイブリッド型を構成す
る。このような固体撮像装置11は、光電変換部12に
入射する赤外線で電子が発生し、フォトダイオード領域
12bより電気信号がバンプ電極14を介して処理回路
部13に送られる。
【0008】また、この固体撮像装置11は、装置自身
の有する温度によって発生する不要な信号を除くため
に、冷却して用いられるのが一般的である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の固体
撮像装置11は、非動作時は室温であり、動作時には例
えば液体窒素温度に冷却されるため、使用するごとに光
変換部12及び処理回路部13が温度による収縮、膨張
を繰り返すことになる。ここで、図6に、図5における
バンプ電極の変形を説明するための図を示す。上述のH
gCdTeの半導体基板12aとSi基板13のよう
に、異種基板を貼り合わせたハイブリッド型の固体撮像
装置11においては、それぞれの基板12a,13の熱
膨張率が異なるため、バンプ14a,14bに歪みが発
生する。熱サイクルが多数繰り返された場合、図6に示
すようにバンプ14a,14bが変形し、例えばつなぎ
目部分15がずれることなどにより、接触部分で隣接す
るバンプ14a,14bどうしが接触することがある。
この場合、接触した2つの画素の信号は混ざり合うた
め、2画素ともに欠陥画素となってしまう。このよう
に、熱サイクルを繰り返すうちに欠陥画素が発生する不
都合があり、固体撮像素子の信頼性、耐久性を低下させ
るという問題がある。
【0010】このことは、上述の固体撮像装置11に限
らず、例えば集積度の高いハイブリッドIC等の熱膨張
率の異なる基板同士をバンプで接続する場合においても
生じる問題である。
【0011】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、熱サイクルにより隣接するバンプ間の接触を防
止する基板接続用バンプ電極を提供することを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題は、第1の基板
上の所定位置に、長さの異なる第1及び第2のバンプを
交互に二次元に配設すると共に、第2の基板上に、該第
1及び第2のバンプに対応する位置であって、該第1の
基板上の該第1のバンプに対応する第3のバンプと、該
第2のバンプに対応する第4のバンプとを配設し、該第
1のバンプと該第3のバンプ、及び該第2のバンプと、
該第4のバンプとが接合面の高さを異ならせて接合さ
れ、前記第1の基板と前記第2の基板とを電気的接合さ
せることにより解決される。
【0013】
【作用】上述のように、第1の基板上に二次元に配設さ
れた第1及び第2のバンプと、第2の基板上に二次元に
配設された第3及び第4のバンプとを、接合面の高さを
異ならせて接合させて、第1及び第2の基板の電気的接
合を行う。
【0014】これにより、熱サイクルの影響で各バンプ
の接合面に位置ずれが発生しても、各バンプの接合面の
高さが異なっており、隣接するバンプ電極間の接触を防
止することが可能となる。
【0015】
【実施例】図1に、本発明の第1の実施例の構成図を示
す。図1(A)は部分的側部構成図であり、図1(B)
は熱サイクルにおけるバンプ電極変形の概略図である。
【0016】図1(A)において、第1の基板21上
に、長さの短い第1のバンプ22と長さの長い第2のバ
ンプ23とが交互に配置されて二次元に配設される。
【0017】一方、第2の基板24上には、長さの長い
第3のバンプ(第2のバンプ23と同じ長さ)と長さの
短い第4のバンプ26(第1のバンプ22と同じ長さ)
とが交互に配置されて二次元に配置される。この場合、
第3のバンプ25が第1の基板21の第1のバンプ22
に対応し、第4のバンプ26が第2のバンプ23に対応
する。
【0018】そして、第1の基板21の第1のバンプ2
2と第2の基板24の第3のバンプ25とを対応させる
と共に、第2のバンプ23と第4のバンプ26とを対応
させて圧着により接合させてそれぞれバンプ電極27を
形成させ、該第1及び第2の基板21,24を電気的接
合させるものである。この場合、接合された各バンプ電
極27の接合面27aは隣接するバンプ電極27の接合
面27bと異なる高さとなる。
【0019】ここで、このバンプ電極27で電気的結合
された第1及び第2の基板21,24に熱サイクルで熱
ストレスを加えた場合、図1(B)に示すように、収
縮、膨張を繰り返し、バンプ電極27の接合面27a,
27bで位置ずれが発生する。しかし、図1(B)に示
すように、隣接するバンプ電極27の接合面27a,2
7bの高さが異なることから、上述の接合面27a,2
7bに位置ずれを生じても各バンプ電極27の接触を防
止することができるものである。
【0020】これを図5に示す固体撮像装置や、ハイブ
リッドIC等に適用することにより、欠陥画素や欠陥電
極等の発生を防止して装置の信頼性、耐久性を向上させ
ることができる。
【0021】そこで、図2に、図1の製造を説明するた
めの図を示す。図2において、まず、所定の領域形成等
の処理が施されたHgCdTeやSi等の半導体基板
(第1又は第2の基板21,24の何れであってもよ
い)21(24)上に、レジスト31aが塗布され、ホ
トエッチングによりバンプ電極が位置する部分を開口さ
せる(図2(A))。
【0022】そして、開口部分にインジウム(In)を
蒸着させる(図2(B))。さらに、レジスト31bを
塗布し、ホトエッチングにより、上述の長さの長い第2
及び第3のバンプ23,25に相当する部分を開口させ
る(図2(C))。
【0023】続いて、この開口部分にインジウム(I
n)を蒸着させ(図2(D)、レジスト31a,31b
を除去することにより、半導体基板21(24)上に長
さの長い第2(第3)のバンプ23(25)、及び長さ
の短い第1(第4)のバンプ22(26)が形成される
ものである(図2(E))。
【0024】そして、このように形成された半導体基板
21,24を図1(A)に示すようにバンプ同士で圧着
させることにより、隣接するバンプ電極27間で接合面
の高さが異なるものが形成されるものである。
【0025】次に、図3に、本発明の第2の実施例の構
成図を示す。図3では、図5に示すような固体撮像装置
11を例として、光電変換部12の平面図を示して説明
する。なお、固体撮像装置に限らず、集積度の高いハイ
ブリッドICにおいても同様である。
【0026】図3(A)において、第1の基板21とし
ての光電変換部12は、例えばHgCdTeの半導体基
板で形成され、各画素に相当する区画41が二次元的に
形成される。そして、各区画41のうち、4辺に(3辺
は省略する)位置する区画41(斜線部分)に、一区画
41内で位置を異ならせてバンプ14aを配設したもの
である。このバンプ14aは、半導体基板12の中心か
ら放射線状方向で、隣接するバンプ14a間の距離を得
るように配置される。
【0027】また、図示していないが、半導体基板12
のバンプ14aの配置に対応して、第2の基板24とし
ての処理回路部13の例えばSiの半導体基板上にバン
プ14bが配設される(図5参照)。そして、図5に示
すように、バンプ14a,14b同士を圧着接合して各
基板12,13の電気的結合を行う。
【0028】ここで、図3(B)に示すように、半導体
基板12に熱サイクルによる熱ストレスを加えると、該
半導体基板12は、図3(B)の矢印方向、すなわち基
板中心より放射状方向に収縮、膨張を繰り返し、バンプ
電極14の接合面15が矢印方向に位置ずれを生じる。
この場合の歪み量は、基板周辺部分における斜線部分の
領域42a〜42dほど大きくなる。すなわち、この領
域42a〜42dに位置する区画41に配設されるバン
プ電極14が等間隔の場合には、接合面15の歪み量が
大きくバンプ電極14間の接触が生じ易い。
【0029】従って、図3(A)に示すように、領域4
2a〜42dに位置する区画41内に設けられるバンプ
14a(14b)間を、矢印方向で距離を長くするよう
に配置することで、バンプ電極14間の接触を防止する
ことができるものである。
【0030】なお、このようなバンプ14a,14bの
形成は、図2(A),(B)におけるレジスト31aの
開口する部分をマスクパターンで位置変更させればよ
い。
【0031】次に、図4に、本発明の第3の実施例の構
成図を示す。図4においても、図3と同様に、図5に示
すような固体撮像装置11を例として、光電変換部12
の平面図を示して説明する。なお、図3と同一の部分に
ついてはその説明を省略する。
【0032】図4において、半導体基板12の一区画4
1内に形成されるバンプ42a(対向するバンプを42
bとして図示を省略する)の断面形状を、短辺と長辺を
有するだ円としたもので、図3(B)に示す矢印方向に
配列される区画41内に形成されるバンプ42aを、該
矢印方向で短辺が対向して位置するように配設したもの
である。すなわち、該矢印方向で隣接するバンプ42a
(42b)間で距離を長くするように配置するものであ
る。
【0033】これにより、図3と同様に、熱サイクルの
影響でバンプ電極間の接合面で位置ずれを生じても、接
触を防止することができる。
【0034】なお、上述の第3の実施例では、バンプ4
2a(42b)の断面形状をだ円とした場合を示した
が、断面積が略等しく短辺部分と長辺部分を有すればよ
く、例えばひし形や長方形でもよい。
【0035】また、第3の実施例であっても、当該断面
形状のバンプの製造は、図3と同様にマスクパターンの
形状を変更することによって形成することができる。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、接合に
より基板間の電気的接合を行うバンプ電極の、接合面の
高さを交互に異ならせ、又は配置を異ならせ、又はその
断面形状で短辺間を対向させることにより、熱サイクル
の影響で接合面に位置ずれを生じても、隣接するバンプ
電極間の接触を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の構成図である。
【図2】図1の製造を説明するための工程図である。
【図3】本発明の第2の実施例の構成図である。
【図4】本発明の第3の実施例の構成図である。
【図5】従来のバンプ電極による接続を行う固体撮像装
置を説明するための図である。
【図6】図5におけるバンプ電極の変形を説明するため
の図である。
【符号の説明】
21 第1の基板 22 第1のバンプ 23 第2のバンプ 24 第2の基板 25 第3のバンプ 26 第4のバンプ 27 バンプ電極 27a,27b 接合面 31a,31b レジスト 32 インジウム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東福 勲 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 土肥 正二 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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の基板(21)上の所定位置に、長
    さの異なる第1及び第2のバンプ(22,23)を交互
    に二次元に配設すると共に、 第2の基板(24)上に、該第1及び第2のバンプ(2
    2,23)に対応する位置であって、該第1の基板(2
    1)上の該第1のバンプ(22)に対応する第3のバン
    プ(25)と、該第2のバンプ(23)に対応する第4
    のバンプ(26)とを配設し、 該第1のバンプ(22)と該第3のバンプ(25)、及
    び該第2のバンプ(23)と、該第4のバンプ(36)
    とが接合面の高さを異ならせて接合され、前記第1の基
    板(21)と前記第2の基板(24)とを電気的接合さ
    せることを特徴とする基板接続用バンプ電極。
  2. 【請求項2】 第1の基板(21,12)及び第2の基
    板(24,13)の一区画(41)内に位置されるバン
    プ(14a,14b)を全区画で複数二次元に配設され
    て、該第1の基板(21,12)と該第2の基板(2
    4,13)とを、該各バンプ(14a,14b)を介し
    て電気的接続させるための基板接続用バンプ電極におい
    て、 前記第1及び第2の基板(21,24,12,13)の
    中心から放射状方向で隣接する前記バンプ(14a,1
    4b)間の距離を得るために、所定の該バンプを、前記
    一区画(41)内で位置を異ならせて配置させることを
    特徴とする基板接続用バンプ電極。
  3. 【請求項3】 第1の基板(21,12)及び第2の基
    板(24,13)の一区画(41)内に位置されるバン
    プ(42a,42b)を全区画で複数二次元に配設され
    て、該第1の基板(21,12)と該第2の基板(2
    4,13)とを、該各バンプ(42a,42b)を介し
    て電気的接続させるための基板接続用バンプ電極におい
    て、 前記第1及び第2の基板(21,24,12,13)の
    中心から放射状方向で隣接する前記バンプ(42a,4
    2b)間の距離を得るために、所定の該バンプの断面形
    状を、該放射状方向で短辺として対向させることを特徴
    とする基板接続用バンプ電極。
JP14561592A 1992-06-05 1992-06-05 基板接続用バンプ電極 Withdrawn JPH05343407A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7023070B2 (en) 2003-06-05 2006-04-04 Oki Electric Industry Co., Ltd. Semiconductor device
JP2009218233A (ja) * 2008-03-06 2009-09-24 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2011091087A (ja) * 2009-10-20 2011-05-06 Fujitsu Ltd 半導体装置とその製造方法
JP2015141917A (ja) * 2014-01-27 2015-08-03 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation チップ実装構造体およびその製造方法

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Effective date: 19990831