JPH07153905A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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JPH07153905A
JPH07153905A JP5297130A JP29713093A JPH07153905A JP H07153905 A JPH07153905 A JP H07153905A JP 5297130 A JP5297130 A JP 5297130A JP 29713093 A JP29713093 A JP 29713093A JP H07153905 A JPH07153905 A JP H07153905A
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JP
Japan
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semiconductor chip
bumps
semiconductor
semiconductor device
insulating member
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Withdrawn
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JP5297130A
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English (en)
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Hiroshi Daiku
博 大工
Shoji Doi
正二 土肥
Shuji Watanabe
修治 渡辺
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8112Aligning
    • H01L2224/81136Aligning involving guiding structures, e.g. spacers or supporting members
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱膨張率の異なる二つの半導体チップを金属
のバンプで接合してなるハイブリッド型半導体装置に関
し、熱サイクルを繰り返し受けることによるバンプの短
絡を防止する。 【構成】 HgCdTeダイオード・アレーを形成した第一の
半導体チップ1とSi−CCDを形成した第二の半導体チ
ップ2の間にポリイミド樹脂からなる格子状の絶縁部材
3を挿入し、第一の半導体チップ1の多数のバンプ1aと
第二の半導体チップ2の多数のバンプ2aとを接合してな
る半導体装置。この絶縁部材4はバンプ1a, 2aの接合体
の総ての隣接する二個を隔て、且つ第一及び第二の半導
体チップ1及び2のいずれにも固着されていない。使用
の都度、常温から77Kに冷却されてバンプ1a, 2aの変形
や接合ずれが生じても、短絡は防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特に熱膨張
率の異なる二つの半導体チップを金属のバンプで接合し
てなるハイブリッド型半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のハイブリッド型半導体装置の一例
を図3を参照しながら説明する。尚、この例はハイブリ
ッド型IRCCD(InfraRed Charge Coupled Device)
であり、赤外線検知用のHgCdTe(水銀・カドミウ
ム・テルル)等のホトダイオード・アレーと信号処理用
のSi−CCD(シリコン電荷結合素子)とを金属バン
プで結合したものであり、撮像装置として使用される。
このHgCdTeホトダイオード・アレーは、CdTe
基板上にp型HgCdTe層をエピタキシャル成長さ
せ、このp型HgCdTe層の所定の領域にn型の不純
物原子をイオン注入してn型HgCdTe層とpn接合
を形成したしたものであり、従ってこのチップは化合物
半導体である。一方、Si−CCDのチップはSi(シ
リコン)である。
【0003】図3は従来の半導体装置の例を示す断面図
である。同図において、1は化合物半導体からなる第一
の半導体チップであり、下面側には多数のHgCdTe
ホトダイオードが形成されており、この各ホトダイオー
ドとコンタクトする多数のIn(インジウム)からなる
バンプ1aが下面から突出している。2はSiからなる
第二の半導体チップであり、上面側にはCCDが形成さ
れており、この各ゲートとコンタクトする多数のInか
らなるバンプ2aが上面から突出している。各バンプ1
aとそれぞれ対応するバンプ2aとは圧接により接合さ
れて両者は電気的に導通している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ハイブリッド型IRC
CDは、赤外線のみを透過させる窓を備えた真空容器に
封入し、液体窒素で冷却して使用する。その結果、使用
の都度、両チップは室温〜77Kの熱サイクルを受けて収
縮・膨張を繰り返すことになる。その結果、図3におけ
る第一の半導体チップ1と第二の半導体チップ2との熱
膨張率の差に起因するバンプ1a,2aの変形やバンプ
1a/2a間の接合ずれを生じる。ところが、前述の従
来のハイブリッド型IRCCDでは隣接する二個のバン
プ間には絶縁物がないから、図4に示すように上下一方
のバンプが隣接するバンプの上下他方と接触(短絡)す
ることがある、という問題があった。バンプが短絡する
と、撮像装置としては欠陥画素を生じることになる。
【0005】本発明はこのような問題を解決して、熱サ
イクルを繰り返し受けても金属バンプの短絡が生じない
ハイブリッド型半導体装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、複数のバンプを備えた第一
の半導体チップと、複数のバンプを備え且つ第一の半導
体チップとは熱膨張率の異なる第二の半導体チップと
を、該バンプで接合してなる半導体装置において、該第
一の半導体チップと該第二の半導体チップの間に、接合
された該バンプの総ての隣接相互間を隔て、且つ該第一
の半導体チップと該第二の半導体チップのいずれにも固
着されていない絶縁部材を有していることを特徴とする
ものとし、その製造方法は、前記第一の半導体チップを
製造する工程と、前記第二の半導体チップを製造する工
程と、前記絶縁部材を製造する工程とをそれぞれ独立し
て有し、該絶縁部材を該第一の半導体チップと該第二の
半導体チップとの間に挿入して該第一の半導体チップと
該第二の半導体チップとを前記バンプで接合することを
特徴とするものとする。
【0007】
【作用】本発明の半導体装置は、総ての隣接する二個の
バンプ間に絶縁部材が介在するから、接合した二個の半
導体チップ間の熱膨張係数の相違に起因して金属バンプ
に変形や接合ずれを生じたとしても、この絶縁部材によ
り短絡が防止される。
【0008】又、この絶縁部材は独立した製造工程で製
造されて二個の半導体チップの間に挿入され、しかもい
ずれの半導体チップにも固着されていないから、この絶
縁部材と半導体チップとの熱膨張係数の相違に起因して
半導体チップがダメージを受けることがない。
【0009】尚、この絶縁部材をいずれか一方の半導体
チップの製造工程でそのチップの表面に形成すると、上
述のように半導体チップがダメージを受けるおそれがあ
る他に、半導体チップの同一面上にこの絶縁部材と金属
のバンプとをフォトリソグラフィ技術により形成するこ
とになり、製造が困難であるという問題がある。これに
対して本発明では、絶縁部材は独立した製造工程で製造
するから、製造が容易である。
【0010】
【実施例】本発明に係る半導体装置とその製造方法を図
1,図2を参照しながら説明する。尚、この例の半導体
装置はハイブリッド型IRCCDである。
【0011】図1は本発明の半導体装置の実施例を示す
図である。同図において、1は化合物半導体からなる第
一の半導体チップであり、下面側には多数のHgCdT
eホトダイオードが形成されており、この各ホトダイオ
ードとコンタクトする多数のInからなるバンプ1aが
下面から突出している。2はSiからなる第二の半導体
チップであり、上面側にはCCDが形成されており、こ
の各ゲートとコンタクトする多数のInからなるバンプ
2aが上面から突出している。各バンプ1aとそれぞれ
対応するバンプ2aとは圧接により接合されて両者は電
気的に導通している。
【0012】3はポリイミド系樹脂等の高分子材料から
なる絶縁部材であり、格子状をなし、第一の半導体チッ
プ1と第二の半導体チップ2との間にあって、バンプ1
aとバンプ2aとの接合体の総ての隣接する二個の間を
隔てている。この絶縁部材4は独立した製造工程で製造
され(製造方法は後述)、第一の半導体チップ1と第二
の半導体チップ2との接合時に挿入されるものであり、
しかもその厚さは接合後の第一の半導体チップ1と第二
の半導体チップ2との間隔より小さく、接合後のバンプ
1a,2aの径より大きな逃げ孔が設けられているか
ら、接合後においても固定されていない。尚、この逃げ
孔は、図1(B) では角形であるが、他の形(円形等)で
あってもよい。
【0013】図2は絶縁部材の製造方法を示す断面図で
ある。先ず、基板11(例えばSiウェーハ)上に約
0.5μmのネガ型フォトレジスト膜12を形成し、その
上に約10μmのポリイミド樹脂膜13を形成し、更にそ
の上にポジ型フォトレジスト膜14を形成する(図2
(a) 参照)。次にポジ型フォトレジスト膜14を紫外線
で所望のパターンを露光した後、これをアルカリ現像液
で現像する。この現像液でポリイミド樹脂膜13もエッ
チングされて所望のパターンが形成される(図2(b) 参
照)。
【0014】その後、残ったポジ型フォトレジスト膜1
4を剥離液で除去し、更に下地のネガ型フォトレジスト
膜12を溶解してパターニングされたポリイミド樹脂膜
13を基板11から分離する(図2(c) 参照)。このポ
リイミド樹脂膜13が前述の絶縁部材4に相当する。
【0015】以上のような本発明に係るハイブリッド型
IRCCDは、常温〜77Kの熱サイクルを繰り返しても
バンプ短絡による欠陥画素の発生はなかった。本発明は
以上の実施例に限定されることなく、更に種々変形して
実施することが出来る。IRCCD以外のハイブリッド
型半導体装置であっても、本発明は有効である。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱膨張率の異なる二つの半導体チップを金属のバンプで
接合した半導体装置において、熱サイクルを繰り返し受
けても金属バンプの短絡が生じない高品質の半導体装置
を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体装置の実施例を示す図であ
る。
【図2】 絶縁部材の製造方法を示す断面図である。
【図3】 従来の半導体装置の例を示す断面図である。
【図4】 従来の半導体装置の問題点を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 第一の半導体チップ 1a バンプ 2 第二の半導体チップ 2a バンプ 3 絶縁部材 11 基板 12 ネガ型フォトレジスト膜 13 ポリイミド樹脂膜 14 ポジ型フォトレジスト膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/60 311 Q 6918−4M 27/146

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のバンプ(1a)を備えた第一の半導体
    チップ(1) と、複数のバンプ(2a)を備え且つ該第一の半
    導体チップ(1) とは熱膨張率の異なる第二の半導体チッ
    プ(2) とを、該バンプ(1a, 2a)で接合してなる半導体装
    置において、 該第一の半導体チップ(1) と該第二の半導体チップ(2)
    の間に、該バンプ(1a,2a)の接合体の総ての隣接相互間
    を隔て、且つ該第一の半導体チップ(1) と該第二の半導
    体チップ(2) のいずれにも固着されていない絶縁部材
    (3) を有していることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記第一の半導体チップ(1) を製造する
    工程と、前記第二の半導体チップ(2) を製造する工程
    と、前記絶縁部材(3) を製造する工程とをそれぞれ独立
    して有し、該絶縁部材(3) を該第一の半導体チップ(1)
    と該第二の半導体チップ(2) との間に挿入して該第一の
    半導体チップ(1) と該第二の半導体チップ(2) とを前記
    バンプ(1a, 2a)で接合することを特徴とする請求項1記
    載の半導体装置の製造方法。
JP5297130A 1993-11-29 1993-11-29 半導体装置とその製造方法 Withdrawn JPH07153905A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2154720A1 (en) 2008-08-14 2010-02-17 L-3 Communications Cincinnati Electronics Pixel interconnect insulators and methods thereof
JP2012508470A (ja) * 2008-11-07 2012-04-05 レイセオン カンパニー 読み出し集積チップとの酸化物結合に適した検出器の作成方法
US8174118B2 (en) 2009-01-05 2012-05-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Detection device and method for manufacturing the same

Cited By (4)

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Effective date: 20010130