JPH06181301A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPH06181301A JPH06181301A JP4332977A JP33297792A JPH06181301A JP H06181301 A JPH06181301 A JP H06181301A JP 4332977 A JP4332977 A JP 4332977A JP 33297792 A JP33297792 A JP 33297792A JP H06181301 A JPH06181301 A JP H06181301A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属バンプで接続したハイブリッド型の固体
撮像素子に関し、該固体撮像素子の低温の動作時でも金
属バンプ間に位置ずれが発生するのを防止した固体撮像
素子の提供を目的とする。 【構成】 一方の化合物半導体基板１に設けられ、金属
バンプ５を有する光検知素子２と、前記光検知素子２の
検知信号を信号処理し、前記半導体基板１と熱膨張率が
異なる他方のSi基板４に設けられ、金属バンプ６を有す
る信号処理素子３の金属バンプ5,6 同士を、互いに対向
して接続して成る固体撮像素子７に於いて、前記固体撮
像素子７の動作温度では、両者の基板1,4 に設けた金属
バンプ5,6同士が互いに接続し、前記固体撮像素子７の
動作温度より高温では、両者の金属バンプ5,6 同士の一
部が分離可能となるような金属バンプ接続切り換え手段
16,17 を備えて構成する。
撮像素子に関し、該固体撮像素子の低温の動作時でも金
属バンプ間に位置ずれが発生するのを防止した固体撮像
素子の提供を目的とする。 【構成】 一方の化合物半導体基板１に設けられ、金属
バンプ５を有する光検知素子２と、前記光検知素子２の
検知信号を信号処理し、前記半導体基板１と熱膨張率が
異なる他方のSi基板４に設けられ、金属バンプ６を有す
る信号処理素子３の金属バンプ5,6 同士を、互いに対向
して接続して成る固体撮像素子７に於いて、前記固体撮
像素子７の動作温度では、両者の基板1,4 に設けた金属
バンプ5,6同士が互いに接続し、前記固体撮像素子７の
動作温度より高温では、両者の金属バンプ5,6 同士の一
部が分離可能となるような金属バンプ接続切り換え手段
16,17 を備えて構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はハイブリッド型の固体撮
像素子に係り、特に熱膨張率の異なる一対の半導体基板
に設けた半導体素子同士を金属バンプで接続した固体撮
像素子に於いて、温度によって金属バンプ同士の接続の
切り換えが可能な固体撮像素子に関する。
像素子に係り、特に熱膨張率の異なる一対の半導体基板
に設けた半導体素子同士を金属バンプで接続した固体撮
像素子に於いて、温度によって金属バンプ同士の接続の
切り換えが可能な固体撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】図5(a)に示すように、エネルギーギャッ
プの狭い水銀・カドミウム・テルルのｐ型の化合物半導
体基板１にｎ型の不純物原子を所定パターンにイオン注
入してｎ+ 層を形成してフォトダイオードよりなる光検
知素子２を形成し、該光検知素子２で得られた検知信号
を処理する信号処理素子３をSi基板４に形成し、前記光
検知素子２に接続して設けたInより成る金属バンプ５
と、信号処理素子３に設けたInより成る金属バンプ６と
を、室温でフリップチップボンディングして一体化し、
ハイブリッド型の固体撮像素子７を形成している。
プの狭い水銀・カドミウム・テルルのｐ型の化合物半導
体基板１にｎ型の不純物原子を所定パターンにイオン注
入してｎ+ 層を形成してフォトダイオードよりなる光検
知素子２を形成し、該光検知素子２で得られた検知信号
を処理する信号処理素子３をSi基板４に形成し、前記光
検知素子２に接続して設けたInより成る金属バンプ５
と、信号処理素子３に設けたInより成る金属バンプ６と
を、室温でフリップチップボンディングして一体化し、
ハイブリッド型の固体撮像素子７を形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような固体撮像素
子７は熱雑音の影響を避けるために77°K の液体窒素温
度に冷却して動作させている。一方、該固体撮像素子７
の非動作温度は室温であり、この固体撮像素子７は液体
窒素温度と室温の間の大きい温度変動の環境に曝される
ことになる。
子７は熱雑音の影響を避けるために77°K の液体窒素温
度に冷却して動作させている。一方、該固体撮像素子７
の非動作温度は室温であり、この固体撮像素子７は液体
窒素温度と室温の間の大きい温度変動の環境に曝される
ことになる。
【０００４】上記した光検知素子２を形成したHgCdTeと
CdTeよりなる化合物半導体基板１の熱膨張率と、信号処
理素子３を形成したSi基板４の熱膨張率は互いに異なっ
ており、そのため、この固体撮像素子が上記した温度変
動の環境に曝されると、両者の基板1,4 の熱膨張率の差
によって、両者の基板1,4 に膨張、収縮の差が生じ、こ
の差によって発生する応力が、両者の素子2,3 に接続す
る金属バンプ5,6 に掛る。
CdTeよりなる化合物半導体基板１の熱膨張率と、信号処
理素子３を形成したSi基板４の熱膨張率は互いに異なっ
ており、そのため、この固体撮像素子が上記した温度変
動の環境に曝されると、両者の基板1,4 の熱膨張率の差
によって、両者の基板1,4 に膨張、収縮の差が生じ、こ
の差によって発生する応力が、両者の素子2,3 に接続す
る金属バンプ5,6 に掛る。
【０００５】そのため、図5(b)に示すように、両者の金
属バンプ5,6 がその温度変動によって、更に位置ずれし
たり、両者の隣接する金属バンプ5,6 同士が接触した
り、或いは甚だしい場合は金属バンプ5,6 自体が、各々
の基板1,4 より剥離する現象が生じる。
属バンプ5,6 がその温度変動によって、更に位置ずれし
たり、両者の隣接する金属バンプ5,6 同士が接触した
り、或いは甚だしい場合は金属バンプ5,6 自体が、各々
の基板1,4 より剥離する現象が生じる。
【０００６】本発明は上記した問題点を解決し、金属バ
ンプ同士が互いに位置ずれしないようにした固体撮像素
子、およびその製造方法の提供を目的とする。
ンプ同士が互いに位置ずれしないようにした固体撮像素
子、およびその製造方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像素子は
請求項１に示すように、一方の半導体基板に設けられ、
金属バンプを有する光検知素子と、前記光検知素子の検
知信号を信号処理し、前記半導体基板と互いに熱膨張率
が異なる他方の半導体基板に設けられ、金属バンプを有
する信号処理素子の金属バンプ同士を、互いに対向して
接続して成る固体撮像素子に於いて、前記固体撮像素子
の動作温度では、両者の基板に設けた金属バンプ同士が
互いに接続し、前記固体撮像素子の動作温度より高温で
は、両者の金属バンプ同士の一部が分離可能となるよう
な金属バンプ接続切り換え手段を備えたことを特徴とす
る。
請求項１に示すように、一方の半導体基板に設けられ、
金属バンプを有する光検知素子と、前記光検知素子の検
知信号を信号処理し、前記半導体基板と互いに熱膨張率
が異なる他方の半導体基板に設けられ、金属バンプを有
する信号処理素子の金属バンプ同士を、互いに対向して
接続して成る固体撮像素子に於いて、前記固体撮像素子
の動作温度では、両者の基板に設けた金属バンプ同士が
互いに接続し、前記固体撮像素子の動作温度より高温で
は、両者の金属バンプ同士の一部が分離可能となるよう
な金属バンプ接続切り換え手段を備えたことを特徴とす
る。
【０００８】また請求項２に示すように、請求項１記載
の固体撮像素子の動作温度に於いて、光検知素子間のピ
ッチと信号処理素子間のピッチが合致して、両者の金属
バンプ同士が互いに対向可能となるように、所望の温度
で両者の金属バンプを両者の基板に配置したことを特徴
とする。
の固体撮像素子の動作温度に於いて、光検知素子間のピ
ッチと信号処理素子間のピッチが合致して、両者の金属
バンプ同士が互いに対向可能となるように、所望の温度
で両者の金属バンプを両者の基板に配置したことを特徴
とする。
【０００９】また請求項３に示すように、前記請求項１
記載の固体撮像素子に設ける金属バンプ接続切り換え手
段が、該固体撮像素子の非動作温度で冷却基台上に配置
された上下の基板が所定の間隔が保持可能な、上部側基
板と冷却基台間とを連結する弾性部材と、前記した両者
の基板、金属バンプおよび弾性部材より熱膨張率が大き
い押さえ治具より成り、前記固体撮像素子の動作温度
で、前記押さえ治具と、両者の基板、金属バンプの熱膨
張率の相違による応力で、両者の対向する金属バンプ同
士が互いに接続可能と成るようにしたことを特徴とす
る。
記載の固体撮像素子に設ける金属バンプ接続切り換え手
段が、該固体撮像素子の非動作温度で冷却基台上に配置
された上下の基板が所定の間隔が保持可能な、上部側基
板と冷却基台間とを連結する弾性部材と、前記した両者
の基板、金属バンプおよび弾性部材より熱膨張率が大き
い押さえ治具より成り、前記固体撮像素子の動作温度
で、前記押さえ治具と、両者の基板、金属バンプの熱膨
張率の相違による応力で、両者の対向する金属バンプ同
士が互いに接続可能と成るようにしたことを特徴とす
る。
【００１０】また請求項４に示すように、前記請求項３
記載の弾性部材の代わりに、固体撮像素子の動作温度よ
り高温で変形する形状記憶合金部材を用い、前記固体撮
像素子の動作温度で、前記弾性部材の温度変動による応
力と、形状記憶合金部材の変形量の相違で、前記光検知
素子に設けた金属バンプと信号処理素子に設けた金属バ
ンプ同士を、互いに接続可能としたことを特徴とする。
記載の弾性部材の代わりに、固体撮像素子の動作温度よ
り高温で変形する形状記憶合金部材を用い、前記固体撮
像素子の動作温度で、前記弾性部材の温度変動による応
力と、形状記憶合金部材の変形量の相違で、前記光検知
素子に設けた金属バンプと信号処理素子に設けた金属バ
ンプ同士を、互いに接続可能としたことを特徴とする。
【００１１】また請求項５に示すように、前記請求項１
記載の固体撮像素子に設ける金属バンプ接続切り換え手
段が、一方の基板の金属バンプに接続したバイメタルで
有り、前記固体撮像素子の動作温度で変形したバイメタ
ルを、他方の基板に設けた金属バンプと接続可能とする
ことで、金属バンプ同士が接続可能となるようにしたこ
とを特徴とする。
記載の固体撮像素子に設ける金属バンプ接続切り換え手
段が、一方の基板の金属バンプに接続したバイメタルで
有り、前記固体撮像素子の動作温度で変形したバイメタ
ルを、他方の基板に設けた金属バンプと接続可能とする
ことで、金属バンプ同士が接続可能となるようにしたこ
とを特徴とする。
【００１２】また請求項６に示すように、前記請求項１
記載の固体撮像素子に設ける金属バンプ接続切り換え手
段が、一方の基板の側端部に設けられた強磁性体部材
と、該強磁性体部材に対向し、冷却基台に設置された電
磁石で構成され、前記固体撮像素子の動作温度で、電磁
石を作動させ、電磁石と強磁性体間に働く力で前記光検
知素子に設けた金属バンプと信号処理素子に設けた金属
バンプ同士を、互いに接続可能としたことを特徴とす
る。
記載の固体撮像素子に設ける金属バンプ接続切り換え手
段が、一方の基板の側端部に設けられた強磁性体部材
と、該強磁性体部材に対向し、冷却基台に設置された電
磁石で構成され、前記固体撮像素子の動作温度で、電磁
石を作動させ、電磁石と強磁性体間に働く力で前記光検
知素子に設けた金属バンプと信号処理素子に設けた金属
バンプ同士を、互いに接続可能としたことを特徴とす
る。
【００１３】また請求項７に示すように、前記請求項１
記載の固体撮像素子に設ける金属バンプ接続切り換え手
段が、請求項６の強磁性体の代わりに、前記固体撮像素
子の動作温度より高温の転移温度を有する超伝導体部材
のコイルを設けて構成され、前記固体撮像素子の動作温
度で、前記超伝導体部材のコイルを電磁誘導で磁石と成
し、該磁石と冷却基台間の引き合う力で前記光検知素子
に設けた金属バンプと信号処理素子に設けた金属バンプ
同士を、互いに接続可能としたことを特徴とする。
記載の固体撮像素子に設ける金属バンプ接続切り換え手
段が、請求項６の強磁性体の代わりに、前記固体撮像素
子の動作温度より高温の転移温度を有する超伝導体部材
のコイルを設けて構成され、前記固体撮像素子の動作温
度で、前記超伝導体部材のコイルを電磁誘導で磁石と成
し、該磁石と冷却基台間の引き合う力で前記光検知素子
に設けた金属バンプと信号処理素子に設けた金属バンプ
同士を、互いに接続可能としたことを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明の固体撮像素子は、図4(a)に示すように
室温（300 K)では熱膨張率が相互に異なる化合物半導体
基板１に設けた金属バンプ５と、Si基板４に設けた金属
バンプ６が離間し、図4(b)に示すように低温の動作温度
(77 K)では、両者の金属バンプ同士5,6 が互いに接続す
るようにしているので、動作温度に於いて熱膨張率が互
いに異なる両者の基板1,4 によって発生する応力が、金
属バンプ5,6 に掛かる力を緩和し、金属バンプ5,6 同士
の位置ずれや、変形、剥離等の不都合な現象が防止でき
る。
室温（300 K)では熱膨張率が相互に異なる化合物半導体
基板１に設けた金属バンプ５と、Si基板４に設けた金属
バンプ６が離間し、図4(b)に示すように低温の動作温度
(77 K)では、両者の金属バンプ同士5,6 が互いに接続す
るようにしているので、動作温度に於いて熱膨張率が互
いに異なる両者の基板1,4 によって発生する応力が、金
属バンプ5,6 に掛かる力を緩和し、金属バンプ5,6 同士
の位置ずれや、変形、剥離等の不都合な現象が防止でき
る。
【００１５】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例につき詳
細に説明する。 〔第１実施例〕図1(a)と図1(b)は本発明の固体撮像素子
の第１実施例の説明図であり、図1(a)は該固体撮像素子
の非動作温度の室温の300 K の説明図で、図1(b)は該固
体撮像素子の動作温度の77K の説明図である。
細に説明する。 〔第１実施例〕図1(a)と図1(b)は本発明の固体撮像素子
の第１実施例の説明図であり、図1(a)は該固体撮像素子
の非動作温度の室温の300 K の説明図で、図1(b)は該固
体撮像素子の動作温度の77K の説明図である。
【００１６】図1(a)に示すように、本発明の固体撮像素
子７は300 K の室温で、固体撮像素子７に設ける金属バ
ンプ5,6 の接続切り換え手段が、光検知素子２に設けた
金属バンプ５を有する化合物半導体基板１と、信号処理
素子３に設けた金属バンプ６を有するSi基板４とを、互
いに上下に離間した状態で設置する冷却基台11と、該冷
却台11と化合物半導体基板１の下端部間を接続するバネ
12と、該化合物半導体基板１の上部端部と冷却基台11と
を接続し、上記したバネ12、両者の基板1,4 、両者の金
属バンプ5,6 より熱膨張率が大きい亜鉛よりなるＬ字状
の押さえ治具13とで構成されている。
子７は300 K の室温で、固体撮像素子７に設ける金属バ
ンプ5,6 の接続切り換え手段が、光検知素子２に設けた
金属バンプ５を有する化合物半導体基板１と、信号処理
素子３に設けた金属バンプ６を有するSi基板４とを、互
いに上下に離間した状態で設置する冷却基台11と、該冷
却台11と化合物半導体基板１の下端部間を接続するバネ
12と、該化合物半導体基板１の上部端部と冷却基台11と
を接続し、上記したバネ12、両者の基板1,4 、両者の金
属バンプ5,6 より熱膨張率が大きい亜鉛よりなるＬ字状
の押さえ治具13とで構成されている。
【００１７】そして図1(b)に示すように、前記固体撮像
素子７が室温より低温の液体窒素温度の77K の動作温度
で、前記Ｌ字状の押さえ治具13と両者の基板1,4 の熱膨
張率の相違による応力で、両者の対向する金属バンプ5,
6 同士が互いに接続可能となる。
素子７が室温より低温の液体窒素温度の77K の動作温度
で、前記Ｌ字状の押さえ治具13と両者の基板1,4 の熱膨
張率の相違による応力で、両者の対向する金属バンプ5,
6 同士が互いに接続可能となる。
【００１８】つまり、CdTe基板上にHgCdTeのエピタキシ
ャル層が形成されて成る化合物半導体基板１、半導体の
Si基板４、金よりなる金属バンプ5,6 に於ける室温の30
0 Kに於ける前記CdTeが主体の化合物半導体基板１の熱
膨張率は、4.9 ×10-6/ K 、Si基板４の熱膨張率は、2.
6 ×10-6/ K 、金の熱膨張率は、14.2×10-6/ K であ
る。またＬ字型の押さえ治具13を形成する亜鉛の熱膨張
率は、64.3×10-6/ K である。
ャル層が形成されて成る化合物半導体基板１、半導体の
Si基板４、金よりなる金属バンプ5,6 に於ける室温の30
0 Kに於ける前記CdTeが主体の化合物半導体基板１の熱
膨張率は、4.9 ×10-6/ K 、Si基板４の熱膨張率は、2.
6 ×10-6/ K 、金の熱膨張率は、14.2×10-6/ K であ
る。またＬ字型の押さえ治具13を形成する亜鉛の熱膨張
率は、64.3×10-6/ K である。
【００１９】HgCdTeのエピタキシャル層を有するCdTeよ
りなる化合物半導体基板１と、Si基板４と金属バンプ5,
6 の300 K に於ける各々の厚さを、800 μm 、300 μm
および5 μm とすると、300 K より77K に冷却した場合
の収縮量は、化合物半導体基板１が0.874 μm 、Si基板
４が0.174 μm 、金の金属バンプ5,6 が２個で0.032μm
で、これ等の合計で1.08μm 収縮する。
りなる化合物半導体基板１と、Si基板４と金属バンプ5,
6 の300 K に於ける各々の厚さを、800 μm 、300 μm
および5 μm とすると、300 K より77K に冷却した場合
の収縮量は、化合物半導体基板１が0.874 μm 、Si基板
４が0.174 μm 、金の金属バンプ5,6 が２個で0.032μm
で、これ等の合計で1.08μm 収縮する。
【００２０】図1(b)に示すように、化合物半導体基板１
の上面より冷却基台11の表面迄の距離ｄの寸法を1125μ
m 、つまり金属バンプ５と６の間隔を15μm とすると、
300°K から冷却した場合、77.7°K でＬ字状の亜鉛の
押さえ治具13の収縮量は、16.08 μm となり、Ｌ字状の
押さえ治具13の寸法は、1125−16.08 ＝1108.92 μm、
化合物半導体基板１とSi基板４と金属バンプ5,6 の合計
寸法は、800 ＋300 ＋5 ＋5 −1.08＝1108.92 μm とな
るので、金属バンプ5,6 間の間隔は零となり、光検知素
子２と信号処理素子３とは電気的に接続可能となる。
の上面より冷却基台11の表面迄の距離ｄの寸法を1125μ
m 、つまり金属バンプ５と６の間隔を15μm とすると、
300°K から冷却した場合、77.7°K でＬ字状の亜鉛の
押さえ治具13の収縮量は、16.08 μm となり、Ｌ字状の
押さえ治具13の寸法は、1125−16.08 ＝1108.92 μm、
化合物半導体基板１とSi基板４と金属バンプ5,6 の合計
寸法は、800 ＋300 ＋5 ＋5 −1.08＝1108.92 μm とな
るので、金属バンプ5,6 間の間隔は零となり、光検知素
子２と信号処理素子３とは電気的に接続可能となる。
【００２１】更に77K 迄冷却し、固体撮像素子７を動作
させる。金属バンプ5,6 同士の間隔を15μm よりも小さ
くすると、77.7K よりも高温で光検知素子２と信号処理
素子３とを電気的に接続できる。
させる。金属バンプ5,6 同士の間隔を15μm よりも小さ
くすると、77.7K よりも高温で光検知素子２と信号処理
素子３とを電気的に接続できる。
【００２２】このように77K の温度で両者の金属バンプ
5,6 が互いに対向可能となるように、300 K の室温では
化合物半導体基板１に形成する光検知素子２のピッチ
と、Si基板４に形成する信号処理素子３のピッチを位置
ずれさせて置くことが肝要である。
5,6 が互いに対向可能となるように、300 K の室温では
化合物半導体基板１に形成する光検知素子２のピッチ
と、Si基板４に形成する信号処理素子３のピッチを位置
ずれさせて置くことが肝要である。
【００２３】そのために、上記の実施例では、300Kでの
両者の素子2,3 のサイズが10mm×10mmで両者の素子2,3
の動作温度が77°K の場合、77K での素子寸法はCdTe基
板では11μm 小さくなり、Si基板では5.8 μm 小さくな
る。両者の素子2,3 の寸法が77K で一致するように、10
μm ×10μm の寸法の素子作成のマスクを予め光検知素
子用で1.011 倍に拡大して作成し、Si用のマスクを1.00
58倍に拡大する。
両者の素子2,3 のサイズが10mm×10mmで両者の素子2,3
の動作温度が77°K の場合、77K での素子寸法はCdTe基
板では11μm 小さくなり、Si基板では5.8 μm 小さくな
る。両者の素子2,3 の寸法が77K で一致するように、10
μm ×10μm の寸法の素子作成のマスクを予め光検知素
子用で1.011 倍に拡大して作成し、Si用のマスクを1.00
58倍に拡大する。
【００２４】その結果、素子寸法は77K では10mm×10mm
に一致し、光検知素子２と信号処理素子３の金属バンプ
5,6 の位置ずれは発生しなくなる。また上記した第１実
施例の変形例として、図1(c)に示すように、セラミック
等の絶縁性基板に回路パターン22を形成した配線基板18
上に、金属バンプ５,6を用いて、化合物半導体基板１に
形成した光検知素子、Si基板４に形成した信号処理素子
を並列的に接続し、前記化合物半導体基板１と配線基板
18、Si基板４と配線基板18間に図示しないが、Ｌ字状の
亜鉛の押さえ治具を設置し、固体撮像素子の動作温度の
時にのみ、配線基板18に接続した金属バンプ21と光検知
素子に接続した金属バンプ19、配線基板18に接続した金
属バンプ21と信号処理素子に接続した金属バンプ19同士
が接続する方法を採っても良い。
に一致し、光検知素子２と信号処理素子３の金属バンプ
5,6 の位置ずれは発生しなくなる。また上記した第１実
施例の変形例として、図1(c)に示すように、セラミック
等の絶縁性基板に回路パターン22を形成した配線基板18
上に、金属バンプ５,6を用いて、化合物半導体基板１に
形成した光検知素子、Si基板４に形成した信号処理素子
を並列的に接続し、前記化合物半導体基板１と配線基板
18、Si基板４と配線基板18間に図示しないが、Ｌ字状の
亜鉛の押さえ治具を設置し、固体撮像素子の動作温度の
時にのみ、配線基板18に接続した金属バンプ21と光検知
素子に接続した金属バンプ19、配線基板18に接続した金
属バンプ21と信号処理素子に接続した金属バンプ19同士
が接続する方法を採っても良い。
【００２５】また本実施例の変形例として、図示しない
が、バネを用いずに、Ｌ字状の亜鉛の押さえ治具を複数
個設け、そのうちの１本の押さえ治具のみを、化合物半
導体基板に接着剤で接着して化合物半導体基板を保持し
ても良い。
が、バネを用いずに、Ｌ字状の亜鉛の押さえ治具を複数
個設け、そのうちの１本の押さえ治具のみを、化合物半
導体基板に接着剤で接着して化合物半導体基板を保持し
ても良い。
【００２６】〔第２実施例〕また第２実施例として図2
(a)に示すように、前記したＬ字状の押さえ治具の代わ
りに銅−金−亜鉛(Cu-Au-Zn)で形成された形状記憶合金
部材14で、化合物半導体基板１の下端部と冷却基台11の
表面とを接続しても良い。
(a)に示すように、前記したＬ字状の押さえ治具の代わ
りに銅−金−亜鉛(Cu-Au-Zn)で形成された形状記憶合金
部材14で、化合物半導体基板１の下端部と冷却基台11の
表面とを接続しても良い。
【００２７】形状記憶合金部材14の形状記憶温度は120K
とし、120K以上では形状記憶合金部材14の変形する力で
光検知素子２と信号処理素子３とを電気的に分離させ
る。120 K 以下ではもう一方のバネ12の収縮力で光検知
素子２と信号処理素子３とを接続させる。
とし、120K以上では形状記憶合金部材14の変形する力で
光検知素子２と信号処理素子３とを電気的に分離させ
る。120 K 以下ではもう一方のバネ12の収縮力で光検知
素子２と信号処理素子３とを接続させる。
【００２８】〔第３実施例〕また第３実施例として図2
(b)に示すように、光検知素子２の金属バンプ５に熱膨
張率の異なる物質の多層構造、例えば、熱膨張率が23.0
/ K のニッケルと、熱膨張率が12.8/ K の二層構造のバ
イメタル15を接続する。300 K で光検知素子２と信号処
理素子３の間隔を開けて保持する。
(b)に示すように、光検知素子２の金属バンプ５に熱膨
張率の異なる物質の多層構造、例えば、熱膨張率が23.0
/ K のニッケルと、熱膨張率が12.8/ K の二層構造のバ
イメタル15を接続する。300 K で光検知素子２と信号処
理素子３の間隔を開けて保持する。
【００２９】次いで図2(c)に示すように、動作温度に冷
却することでバイメタル15が変形し、このバイメタル15
の変形によって信号処理素子２と信号処理素子３とが電
気的に互いに接続する。
却することでバイメタル15が変形し、このバイメタル15
の変形によって信号処理素子２と信号処理素子３とが電
気的に互いに接続する。
【００３０】〔第４実施例〕また第４実施例として図３
に示すように、光検知素子２を形成した化合物半導体基
板１の側端部に鉄等の強磁性体板16を接着剤で接着す
る。また信号処理素子３を形成したSi基板４の側端部、
或いは前記強磁性体板16に対向して冷却基台11上に電磁
石17を設置する。そして化合物半導体基板１とSi基板４
とはバネ12を用いて分離させておく。
に示すように、光検知素子２を形成した化合物半導体基
板１の側端部に鉄等の強磁性体板16を接着剤で接着す
る。また信号処理素子３を形成したSi基板４の側端部、
或いは前記強磁性体板16に対向して冷却基台11上に電磁
石17を設置する。そして化合物半導体基板１とSi基板４
とはバネ12を用いて分離させておく。
【００３１】そして化合物半導体基板１とSi基板４とよ
り成る固体撮像素子７を、動作温度迄冷却したのち、電
磁石17を作動させ、両者の基板1,4 を磁力で接近させ、
光検知素子２の金属バンプ５と信号処理素子３の金属バ
ンプ６同士を接触させる。
り成る固体撮像素子７を、動作温度迄冷却したのち、電
磁石17を作動させ、両者の基板1,4 を磁力で接近させ、
光検知素子２の金属バンプ５と信号処理素子３の金属バ
ンプ６同士を接触させる。
【００３２】〔第５実施例〕また第５実施例として図示
しないが、前記した強磁性体板の代わりに転移温度が固
体撮像素子の動作温度より高温の超伝導体部材、例えば
YBa2Cu3O7(転移温度90K)を化合物半導体基板の側端部に
形成してコイルと成し、固体撮像素子を動作温度迄冷却
した後、電磁石を接近させて電磁誘導で前記した超伝導
体部材のコイルに通電して磁石となし、冷却基台と互い
に引き合うことで、化合物半導体基板とSi基板を接近さ
せ、両者の基板に接続している金属バンプ同士を接続さ
せても良い。
しないが、前記した強磁性体板の代わりに転移温度が固
体撮像素子の動作温度より高温の超伝導体部材、例えば
YBa2Cu3O7(転移温度90K)を化合物半導体基板の側端部に
形成してコイルと成し、固体撮像素子を動作温度迄冷却
した後、電磁石を接近させて電磁誘導で前記した超伝導
体部材のコイルに通電して磁石となし、冷却基台と互い
に引き合うことで、化合物半導体基板とSi基板を接近さ
せ、両者の基板に接続している金属バンプ同士を接続さ
せても良い。
【００３３】
【発明の効果】以上述べたように本発明の固体撮像素子
によると、非動作時の室温より動作時の例えば液体窒素
温度の低温に成った状態でも、両者の素子間を結合する
金属バンプに両者の基板の熱膨張率の相違による応力が
掛からなくなり、金属バンプの位置ずれや、剥離等の現
象が防止できるので高信頼度の固体撮像素子が得られる
効果がある。
によると、非動作時の室温より動作時の例えば液体窒素
温度の低温に成った状態でも、両者の素子間を結合する
金属バンプに両者の基板の熱膨張率の相違による応力が
掛からなくなり、金属バンプの位置ずれや、剥離等の現
象が防止できるので高信頼度の固体撮像素子が得られる
効果がある。
【図１】 本発明の固体撮像素子の第１実施例の説明図
である。
である。
【図２】 本発明の固体撮像素子の第２実施例と第３実
施例の説明図である。
施例の説明図である。
【図３】 本発明の固体撮像素子の第４実施例の説明図
である。
である。
【図４】 本発明の固体撮像素子の原理の説明図であ
る。
る。
【図５】 従来の固体撮像素子の不都合を示す説明図で
ある。
ある。
１ 化合物半導体基板 ２ 光検知素子 ３ 信号処理素子 ４ Si基板 5,6,19,21 金属バンプ ７ 固体撮像素子 11 冷却基台 12 バネ 13 押さえ治具 14 形状記憶合金部材 15 バイメタル 16 強磁性体板 17 電磁石 18 配線基板 22 回路パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/321 (72)発明者 渡邊 芳夫 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 (7)
- 【請求項１】 一方の半導体基板(1) に設けられ、金属
バンプ(5) を有する光検知素子(2) と、前記光検知素子
(2) の検知信号を信号処理し、前記半導体基板(1) と熱
膨張率が異なる他方の半導体基板(4) に設けられ、金属
バンプ(6) を有する信号処理素子(3) の金属バンプ(5,
6) 同士を、互いに対向して接続して成る固体撮像素子
(7) に於いて、 前記固体撮像素子(7) の動作温度では、両者の基板(1,
4) に設けた金属バンプ(5,6) 同士が互いに接続し、前
記固体撮像素子(7) の動作温度より高温の非動作時で
は、両者の金属バンプ(5,6) 同士の少なくとも一部が分
離可能となるような金属バンプ接続切り換え手段(12,1
3,14,15,16,17) を備えたことを特徴とする固体撮像素
子。 - 【請求項２】 請求項１記載の固体撮像素子(7) の動作
温度に於いて、光検知素子(2) 間のピッチと信号処理素
子(3) 間のピッチが合致して、両者の金属バンプ(5,6)
同士が互いに対向可能となるように、所望の温度で両者
の基板(1,4)に設ける両者の素子(2,3) のピッチを調整
して両者の基板(1,4) に形成したことを特徴とする固体
撮像素子。 - 【請求項３】 請求項１記載の固体撮像素子(7) に設け
る金属バンプ接続切り換え手段が、該固体撮像素子(7)
の非動作温度で冷却基台(11)上に配置された上下の基板
(1,4) が所定の間隔で保持可能と成るように、上部側の
基板(1) と冷却基台(11)間とを連結する弾性部材(12)
と、前記した両者の基板(1,4) 、金属バンプ(5,6) より
熱膨張率が大きい押さえ治具(13)とから成り、 前記固体撮像素子(7) の動作温度で、前記押さえ治具(1
3)と、両者の基板(1,4) 、金属バンプ(5,6) の熱膨張率
の相違による応力で、両者の基板(1,4) の対向する金属
バンプ(5,6) 同士が互いに接続可能と成るようにしたこ
とを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項４】 請求項３記載の弾性部材(12)の代わり
に、固体撮像素子(7)の動作温度より高温に転移温度を
有する形状記憶合金部材(14)を用い、前記固体撮像素子
(7) の動作温度で、前記弾性部材(12)による応力と、形
状記憶合金部材(14)の変形量の相違で、前記光検知素子
(2) に設けた金属バンプ(5) と信号処理素子(3) に設け
た金属バンプ(5,6) 同士を、互いに接続可能としたこと
を特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項５】 請求項１記載の固体撮像素子(7) に設け
た金属バンプ接続切り換え手段が、一方の基板(1) の金
属バンプ(5) に接続したバイメタル(15)で有り、 前記固体撮像素子(7) の動作温度で変形したバイメタル
(15)を、他方の基板(4) に設けた金属バンプ(6) と接続
可能とすることで、金属バンプ(5,6) 同士が接続可能と
なるようにしたことを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項６】 請求項１記載の固体撮像素子(7) に設け
る金属バンプ接続切り換え手段が、一方の基板(1) の側
端部に設けた強磁性体部材(16)と、該強磁性体部材(16)
に対向し、冷却基台(11)に設置された電磁石(17)で構成
され、 前記固体撮像素子(7) の動作温度で、電磁石(17)を作動
させ、電磁石(17)と強磁性体部材(16)との間に働く力で
前記光検知素子(2) に設けた金属バンプ(5) と信号処理
素子(3) に設けた金属バンプ(6) 同士を、互いに接続可
能としたことを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項７】 請求項１記載の固体撮像素子(7) に設け
る金属バンプ接続切り換え手段が、請求項６の強磁性体
部材(16)の代わりに、前記固体撮像素子の動作温度より
高温の転移温度を有する超伝導体部材のコイルを設けて
構成され、 前記固体撮像素子(7) の動作温度で、前記超伝導体部材
のコイルを電磁誘導で磁石と成し、該磁石と冷却基台(1
1)間の引き合う力で前記光検知素子(2) に設けた金属バ
ンプ(5) と信号処理素子(3) に設けた金属バンプ(6) 同
士を、互いに接続可能としたことを特徴とする固体撮像
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4332977A JPH06181301A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4332977A JPH06181301A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06181301A true JPH06181301A (ja) | 1994-06-28 |
Family
ID=18260940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4332977A Withdrawn JPH06181301A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06181301A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001127113A (ja) * | 1999-10-26 | 2001-05-11 | Nec Corp | 表面実装型半導体装置の実装構造 |
| KR20020001207A (ko) * | 2000-06-27 | 2002-01-09 | 곽정소 | 실리콘 영상센서의 제조방법 |
| JP2002098039A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-04-05 | Tokai Univ | 超伝導現象を用いた形状記憶材料及びアクチュエータ |
| JP2003531495A (ja) * | 2000-04-12 | 2003-10-21 | フォームファクター，インコーポレイテッド | 成形バネ及びその製造及び使用方法 |
| JP2004501517A (ja) * | 2000-06-20 | 2004-01-15 | ナノネクサス インコーポレイテッド | 集積回路をテスト及びパッケージングするためのシステム |
| JP2004172228A (ja) * | 2002-11-18 | 2004-06-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
| JP2009123898A (ja) * | 2007-11-14 | 2009-06-04 | Fujitsu Ltd | 電子装置とその電子装置の製造方法 |
| JP2018110194A (ja) * | 2017-01-05 | 2018-07-12 | 富士通株式会社 | 赤外線検知器及び撮像装置 |
-
1992
- 1992-12-14 JP JP4332977A patent/JPH06181301A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001127113A (ja) * | 1999-10-26 | 2001-05-11 | Nec Corp | 表面実装型半導体装置の実装構造 |
| JP2003531495A (ja) * | 2000-04-12 | 2003-10-21 | フォームファクター，インコーポレイテッド | 成形バネ及びその製造及び使用方法 |
| JP2004501517A (ja) * | 2000-06-20 | 2004-01-15 | ナノネクサス インコーポレイテッド | 集積回路をテスト及びパッケージングするためのシステム |
| KR20020001207A (ko) * | 2000-06-27 | 2002-01-09 | 곽정소 | 실리콘 영상센서의 제조방법 |
| JP2002098039A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-04-05 | Tokai Univ | 超伝導現象を用いた形状記憶材料及びアクチュエータ |
| JP4652547B2 (ja) * | 2000-09-27 | 2011-03-16 | 学校法人東海大学 | アクチュエータ |
| JP2004172228A (ja) * | 2002-11-18 | 2004-06-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
| JP2009123898A (ja) * | 2007-11-14 | 2009-06-04 | Fujitsu Ltd | 電子装置とその電子装置の製造方法 |
| JP2018110194A (ja) * | 2017-01-05 | 2018-07-12 | 富士通株式会社 | 赤外線検知器及び撮像装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000307 |