JPH08139299A - ハイブリッド型赤外線センサ - Google Patents
ハイブリッド型赤外線センサInfo
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- JPH08139299A JPH08139299A JP6293649A JP29364994A JPH08139299A JP H08139299 A JPH08139299 A JP H08139299A JP 6293649 A JP6293649 A JP 6293649A JP 29364994 A JP29364994 A JP 29364994A JP H08139299 A JPH08139299 A JP H08139299A
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- infrared sensor
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- bumps
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/14—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of a plurality of bump connectors
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- H01L2224/14—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of a plurality of bump connectors
- H01L2224/1451—Function
- H01L2224/14515—Bump connectors having different functions
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 サーマルサイクルによるストレスによってＩ
ｎバンプが破損されるのを防止する。 【構成】 図１にはＨｇＣｄＴｅ基板のフォトダイオー
ドが正方マトリクス状に配列されているイメージ領域１
１と周辺領域１２の境界付近の一隅分が示されている。
イメージ領域１１の内側周囲はグランド領域１３となさ
れ、この領域の基板表面領域にはｐ+ 型の拡散層が形成
されている。イメージ領域１１の表面には、フォトダイ
オード用バンプ１４ａとグランド用バンプ１４ｂが形成
されており、周辺領域１２上には補強用バンプ１４ｃが
形成されている。 【効果】 ダミーバンプである補強用バンプ１４ｃが最
も強くストレスを受けるため、イメージ領域内のバンプ
１４ａ、１４ｂの破損は抑制される。
ｎバンプが破損されるのを防止する。 【構成】 図１にはＨｇＣｄＴｅ基板のフォトダイオー
ドが正方マトリクス状に配列されているイメージ領域１
１と周辺領域１２の境界付近の一隅分が示されている。
イメージ領域１１の内側周囲はグランド領域１３となさ
れ、この領域の基板表面領域にはｐ+ 型の拡散層が形成
されている。イメージ領域１１の表面には、フォトダイ
オード用バンプ１４ａとグランド用バンプ１４ｂが形成
されており、周辺領域１２上には補強用バンプ１４ｃが
形成されている。 【効果】 ダミーバンプである補強用バンプ１４ｃが最
も強くストレスを受けるため、イメージ領域内のバンプ
１４ａ、１４ｂの破損は抑制される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体基板上で
赤外線像を検知しその撮像信号をシリコン基板上に形成
された集積回路を介して読み出すようにしたハイブリッ
ド型赤外線センサに関するものである。
赤外線像を検知しその撮像信号をシリコン基板上に形成
された集積回路を介して読み出すようにしたハイブリッ
ド型赤外線センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般の半導体装置において広く採用され
ているシリコンでは、“大気の窓”として知られる３〜
５μｍ帯、８〜１４μｍ帯の赤外線を検出することがで
きないため、これらの波長の赤外線固体撮像素子を構成
するにはこれらの波長帯に感度をもつＩｎＳｂ、ＨｇＣ
ｄＴｅなどのII−VI族化合物半導体が用いられる。一
方、II−VI族化合物半導体では良質の絶縁膜を形成する
ことが難しく電荷読み出し用の集積回路を構成すること
が困難であるので、信号読み出し用の集積回路をシリコ
ン基板により構成し、これと赤外線検出部を有する化合
物半導体基板と結合していわゆるハイブリッド型の赤外
線センサを構成することが行われている。
ているシリコンでは、“大気の窓”として知られる３〜
５μｍ帯、８〜１４μｍ帯の赤外線を検出することがで
きないため、これらの波長の赤外線固体撮像素子を構成
するにはこれらの波長帯に感度をもつＩｎＳｂ、ＨｇＣ
ｄＴｅなどのII−VI族化合物半導体が用いられる。一
方、II−VI族化合物半導体では良質の絶縁膜を形成する
ことが難しく電荷読み出し用の集積回路を構成すること
が困難であるので、信号読み出し用の集積回路をシリコ
ン基板により構成し、これと赤外線検出部を有する化合
物半導体基板と結合していわゆるハイブリッド型の赤外
線センサを構成することが行われている。
【０００３】図４は、この種従来のハイブリッド型赤外
線センサの一部を破砕した斜視図である。同図に示され
るように、ＨｇＣｄＴｅ基板１０の表面は絶縁膜１５に
より被覆されており、その内部には複数のフォトダイオ
ード（図示なし）が正方マトリクス状に形成されてい
る。一方、ＨｇＣｄＴｅ基板１０と対向して配置された
読み出し用ＭＯＳＩＣ２８は、シリコン基板２０を用い
て構成されている。
線センサの一部を破砕した斜視図である。同図に示され
るように、ＨｇＣｄＴｅ基板１０の表面は絶縁膜１５に
より被覆されており、その内部には複数のフォトダイオ
ード（図示なし）が正方マトリクス状に形成されてい
る。一方、ＨｇＣｄＴｅ基板１０と対向して配置された
読み出し用ＭＯＳＩＣ２８は、シリコン基板２０を用い
て構成されている。
【０００４】シリコン基板２０上には、ＨｇＣｄＴｅ基
板上に形成されたフォトダイオードに１対１に対応して
ユニットセル２９が形成されている。ユニットセル２９
は、金属電極とこれに接続されたＭＯＳトランジスタと
を含んで構成される。フォトダイオードとユニットセル
２９間はそれぞれＩｎバンプ１４により接続されてい
る。このハイブリッド赤外線センサは室温またはそれ以
上の温度で組み立てられるが、使用状態では例えば液体
窒素温度（７７Ｋ）にまで冷却される。
板上に形成されたフォトダイオードに１対１に対応して
ユニットセル２９が形成されている。ユニットセル２９
は、金属電極とこれに接続されたＭＯＳトランジスタと
を含んで構成される。フォトダイオードとユニットセル
２９間はそれぞれＩｎバンプ１４により接続されてい
る。このハイブリッド赤外線センサは室温またはそれ以
上の温度で組み立てられるが、使用状態では例えば液体
窒素温度（７７Ｋ）にまで冷却される。
【０００５】この赤外線センサは次のように動作する。
図示されるように、ＨｇＣｄＴｅ基板１０の裏面より赤
外線が照射されると、基板の反対側の面に形成されたフ
ォトダイオードにその強度に応じた電荷が発生する。そ
して、１列のユニットセル２９のＭＯＳトランジスタを
オンさせることにより対応する列のフォトダイオードに
蓄積された信号電荷を一斉に読み出すことができる。オ
ンさせるトランジスタを順次移動させて画面全体の信号
電荷を読み出す。
図示されるように、ＨｇＣｄＴｅ基板１０の裏面より赤
外線が照射されると、基板の反対側の面に形成されたフ
ォトダイオードにその強度に応じた電荷が発生する。そ
して、１列のユニットセル２９のＭＯＳトランジスタを
オンさせることにより対応する列のフォトダイオードに
蓄積された信号電荷を一斉に読み出すことができる。オ
ンさせるトランジスタを順次移動させて画面全体の信号
電荷を読み出す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この種赤外線センサで
は高いＳ／Ｎで画像データを得るために低温で動作させ
る。例えば、８〜１４μｍ帯の赤外光を検出するために
は、液体窒素温度まで冷却することが必要となる。ここ
で上述の赤外線センサでは、ＨｇＣｄＴｅとシリコンの
熱膨張係数はそれぞれ４．８×１０-6［Ｋ-1］、２．５
×１０-6［Ｋ-1］である。したがって、室温から液体窒
素温度にまで冷却されると、１０ｍｍ角のＨｇＣｄＴｅ
基板ではシリコン基板に対し片側約３．５μｍ程度変位
することになる。そして、不使用状態では再び室温に戻
されることになるため、この赤外線センサには室温〜７
７Ｋのサーマルサイクルが加えられ、その都度機械的ス
トレスをうけることになる。
は高いＳ／Ｎで画像データを得るために低温で動作させ
る。例えば、８〜１４μｍ帯の赤外光を検出するために
は、液体窒素温度まで冷却することが必要となる。ここ
で上述の赤外線センサでは、ＨｇＣｄＴｅとシリコンの
熱膨張係数はそれぞれ４．８×１０-6［Ｋ-1］、２．５
×１０-6［Ｋ-1］である。したがって、室温から液体窒
素温度にまで冷却されると、１０ｍｍ角のＨｇＣｄＴｅ
基板ではシリコン基板に対し片側約３．５μｍ程度変位
することになる。そして、不使用状態では再び室温に戻
されることになるため、この赤外線センサには室温〜７
７Ｋのサーマルサイクルが加えられ、その都度機械的ス
トレスをうけることになる。
【０００７】このサーマルサイクルによる機械的ストレ
スは変位量の大きい四隅におけるＩｎバンプに集中し、
隅からバンプの破損が始まる。その結果、ＨｇＣｄＴｅ
基板がシリコン基板から剥離するようになり、そして一
旦剥離が始まると急激に全面に進行する。ところで、Ｉ
ｎバンプの接合状態はデバイス毎に異なるため、サーマ
ルサイクルに対する耐性のばらつきは大きく、そのため
破壊時期を予想することは困難である。
スは変位量の大きい四隅におけるＩｎバンプに集中し、
隅からバンプの破損が始まる。その結果、ＨｇＣｄＴｅ
基板がシリコン基板から剥離するようになり、そして一
旦剥離が始まると急激に全面に進行する。ところで、Ｉ
ｎバンプの接合状態はデバイス毎に異なるため、サーマ
ルサイクルに対する耐性のばらつきは大きく、そのため
破壊時期を予想することは困難である。
【０００８】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、第１に、Ｉｎバンプに加わ
るストレスを緩和してその破損を抑制することであり、
第２に、Ｉｎバンプの劣化状態を検出しうるようにする
ことである。
ものであって、その目的は、第１に、Ｉｎバンプに加わ
るストレスを緩和してその破損を抑制することであり、
第２に、Ｉｎバンプの劣化状態を検出しうるようにする
ことである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、化合物半導体からなり、そのイメ
ージ領域に二次元アレイ状に光検出素子が形成された第
１の半導体基板と、シリコンからなり、前記光検出素子
において生成された信号電荷を個別に受ける金属電極が
前記光検出素子に１対１に対応して形成され、その信号
電荷を読み出す手段が形成された第２の半導体基板と、
を有し、前記光検出素子と前記金属電極との間が金属バ
ンプにより接続されているハイブリッド型固体撮像素子
において、前記イメージ領域の外側には前記第１および
第２の半導体基板間を接続する補強用金属バンプが前記
イメージ領域の中央を中心として対称的に設けられてい
ることを特徴とするハイブリッド型赤外線センサ、が提
供される。そして、好ましくは、このハイブリッド型赤
外線センサには、前記補強用金属バンプの破断状態を検
出する機能が付加される。
め、本発明によれば、化合物半導体からなり、そのイメ
ージ領域に二次元アレイ状に光検出素子が形成された第
１の半導体基板と、シリコンからなり、前記光検出素子
において生成された信号電荷を個別に受ける金属電極が
前記光検出素子に１対１に対応して形成され、その信号
電荷を読み出す手段が形成された第２の半導体基板と、
を有し、前記光検出素子と前記金属電極との間が金属バ
ンプにより接続されているハイブリッド型固体撮像素子
において、前記イメージ領域の外側には前記第１および
第２の半導体基板間を接続する補強用金属バンプが前記
イメージ領域の中央を中心として対称的に設けられてい
ることを特徴とするハイブリッド型赤外線センサ、が提
供される。そして、好ましくは、このハイブリッド型赤
外線センサには、前記補強用金属バンプの破断状態を検
出する機能が付加される。
【００１０】
【作用】イメージ領域の外側に補強用のバンプを設けた
ことにより、サーマルサイクルに伴う機械的ストレス
は、この補強用のバンプが強くうけるようになり、その
結果イメージ領域のバンプに加わるストレスは軽減され
る。また、この補強用のバンプの損傷状態を知りうるよ
うにすることより、サーマルサイクルによる劣化がイメ
ージ領域に及ぶ前にそれを検知することができるように
なり、赤外線センサとしての使用に支障を来す前にデバ
イスの交換を行うことが可能になる。
ことにより、サーマルサイクルに伴う機械的ストレス
は、この補強用のバンプが強くうけるようになり、その
結果イメージ領域のバンプに加わるストレスは軽減され
る。また、この補強用のバンプの損傷状態を知りうるよ
うにすることより、サーマルサイクルによる劣化がイメ
ージ領域に及ぶ前にそれを検知することができるように
なり、赤外線センサとしての使用に支障を来す前にデバ
イスの交換を行うことが可能になる。
【００１１】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の第１の実施例におけるＨ
ｇＣｄＴｅ基板の部分平面図であって、同図には、フォ
トダイオードが正方マトリクス状に配列されているイメ
ージ領域１１と周辺領域１２の境界付近の一隅分が示さ
れている。ＨｇＣｄＴｅ基板としてはｐ型の基板が用い
られており、イメージ領域１１の内側周囲はグランド領
域１３となされ、この領域の基板表面領域にはｐ+ 型の
拡散層が形成されている。
て説明する。図１は、本発明の第１の実施例におけるＨ
ｇＣｄＴｅ基板の部分平面図であって、同図には、フォ
トダイオードが正方マトリクス状に配列されているイメ
ージ領域１１と周辺領域１２の境界付近の一隅分が示さ
れている。ＨｇＣｄＴｅ基板としてはｐ型の基板が用い
られており、イメージ領域１１の内側周囲はグランド領
域１３となされ、この領域の基板表面領域にはｐ+ 型の
拡散層が形成されている。
【００１２】イメージ領域１１の表面には、フォトダイ
オード用バンプ（以下、ＰＤ用バンプと記す）１４ａと
グランド用バンプ１４ｂが形成されており、周辺領域１
２上には補強用バンプ１４ｃが形成されている。各バン
プはＩｎにより形成されている。各ＰＤ用バンプ１４ａ
の下にはそれぞれ金属電極（図示なし）が形成されてお
り、そして各金属電極の下のＨｇＣｄＴｅ基板の表面領
域内にはフォトダイオードを構成するｎ型拡散層が形成
されている。また、グランド用バンプ１４ｂは、前述の
ｐ+ 型拡散層と接触する金属電極（図示なし）上に形成
されている。
オード用バンプ（以下、ＰＤ用バンプと記す）１４ａと
グランド用バンプ１４ｂが形成されており、周辺領域１
２上には補強用バンプ１４ｃが形成されている。各バン
プはＩｎにより形成されている。各ＰＤ用バンプ１４ａ
の下にはそれぞれ金属電極（図示なし）が形成されてお
り、そして各金属電極の下のＨｇＣｄＴｅ基板の表面領
域内にはフォトダイオードを構成するｎ型拡散層が形成
されている。また、グランド用バンプ１４ｂは、前述の
ｐ+ 型拡散層と接触する金属電極（図示なし）上に形成
されている。
【００１３】補強用バンプ１４ｃは、ダミーの金属電極
上に形成されている。そして、イメージ領域１１の中央
１１ａを中心とする同心円上に配置されている。図１に
は、イメージ領域の一隅について記載しているだけであ
るが、四隅とも同様に構成されている。また、Ｉｎバン
プの形成プロセスにおいて、その成長速度がバンプ断面
積により異なることを考慮して、補強用バンプ１４ｃは
イメージ領域内のバンプ１４ａ、１４ｂと同径にしてい
る。径の太い補強用バンプを形成するためには、イメー
ジ領域内のバンプと高さを揃えるために新たなプロセス
が必要となるからである。以上は、ＨｇＣｄＴｅ基板に
ついてのバンプ配置に関する説明であったが、シリコン
基板上でも同様にバンプが形成され、両基板はバンプ同
士を接合することにより合体される。
上に形成されている。そして、イメージ領域１１の中央
１１ａを中心とする同心円上に配置されている。図１に
は、イメージ領域の一隅について記載しているだけであ
るが、四隅とも同様に構成されている。また、Ｉｎバン
プの形成プロセスにおいて、その成長速度がバンプ断面
積により異なることを考慮して、補強用バンプ１４ｃは
イメージ領域内のバンプ１４ａ、１４ｂと同径にしてい
る。径の太い補強用バンプを形成するためには、イメー
ジ領域内のバンプと高さを揃えるために新たなプロセス
が必要となるからである。以上は、ＨｇＣｄＴｅ基板に
ついてのバンプ配置に関する説明であったが、シリコン
基板上でも同様にバンプが形成され、両基板はバンプ同
士を接合することにより合体される。
【００１４】補強用バンプを新たに設置する上で、サー
マルストレスが補強用バンプに均等にかかるような配列
をとることが重要である。サーマルサイクル試験の結
果、剥離はイメージ領域の四隅から始まり次第に中心方
向に進行することがわかった。よって補強用バンプの配
列もこれと一致させることが効果的である。本実施例で
は、補強用バンプ１４ａを図１に示すようにイメージ領
域の中央１１ａを中心とする円弧上に配列したことによ
り、効果的にイメージ領域内のバンプの破損を防止する
ことができる。
マルストレスが補強用バンプに均等にかかるような配列
をとることが重要である。サーマルサイクル試験の結
果、剥離はイメージ領域の四隅から始まり次第に中心方
向に進行することがわかった。よって補強用バンプの配
列もこれと一致させることが効果的である。本実施例で
は、補強用バンプ１４ａを図１に示すようにイメージ領
域の中央１１ａを中心とする円弧上に配列したことによ
り、効果的にイメージ領域内のバンプの破損を防止する
ことができる。
【００１５】図２は、本発明の第２の実施例を説明する
ための平面図であって、図２（ａ）は、読み出し用ＭＯ
ＳＩＣ２８の平面図であり、図２（ｂ）はその読み出し
領域のコーナ部の平面図である。図２（ａ）に示される
ように、読み出し用ＭＯＳＩＣ２８は、シリコン基板２
０を用いて形成されている。シリコン基板２０上には、
ＨｇＣｄＴｅ基板のイメージ領域に対応して読み出し領
域２１が設けられており、この読み出し領域２１にはＨ
ｇＣｄＴｅ基板上のフォトダイオードに対応してユニッ
トセルがマトリクス状に配置されている（図４参照）。
ための平面図であって、図２（ａ）は、読み出し用ＭＯ
ＳＩＣ２８の平面図であり、図２（ｂ）はその読み出し
領域のコーナ部の平面図である。図２（ａ）に示される
ように、読み出し用ＭＯＳＩＣ２８は、シリコン基板２
０を用いて形成されている。シリコン基板２０上には、
ＨｇＣｄＴｅ基板のイメージ領域に対応して読み出し領
域２１が設けられており、この読み出し領域２１にはＨ
ｇＣｄＴｅ基板上のフォトダイオードに対応してユニッ
トセルがマトリクス状に配置されている（図４参照）。
【００１６】読み出し領域２１の外側の周辺領域２２に
は、補強用バンプ領域２５が設けられ、またボンディン
グパッド２６が形成されている。このボンディングパッ
ドを介して各ユニットセルのＭＯＳトランジスタの駆動
パルスが与えられるほかＨｇＣｄＴｅ基板にて生成され
た画像信号もこのボンディングパッドを介して外部に読
み出される。また、補強用バンプ領域２５の電極から引
き出された配線もボンディングパッド２６に接続されて
いる。
は、補強用バンプ領域２５が設けられ、またボンディン
グパッド２６が形成されている。このボンディングパッ
ドを介して各ユニットセルのＭＯＳトランジスタの駆動
パルスが与えられるほかＨｇＣｄＴｅ基板にて生成され
た画像信号もこのボンディングパッドを介して外部に読
み出される。また、補強用バンプ領域２５の電極から引
き出された配線もボンディングパッド２６に接続されて
いる。
【００１７】シリコン基板２０はｐ型の基板であって、
読み出し領域２１の内側周囲の基板上にはグランド電極
２３が形成されており、このグランド電極２３下の基板
表面にはｐ+ 型拡散層（図示なし）が形成されている。
読み出し領域２１の内側周囲の基板上にはグランド電極
２３が形成されており、このグランド電極２３下の基板
表面にはｐ+ 型拡散層（図示なし）が形成されている。
【００１８】読み出し領域２１の表面には、Ｉｎ製のＰ
Ｄ用バンプ２４ａとグランド用バンプ２４ｂが形成され
ており、周辺領域２２上には同じくＩｎ製の補強用バン
プ１４ｃが形成されている。各ＰＤ用バンプ２４ａの下
にはそれぞれ信号電荷読み出し用のＭＯＳトランジスタ
に接続された金属電極が形成されている。
Ｄ用バンプ２４ａとグランド用バンプ２４ｂが形成され
ており、周辺領域２２上には同じくＩｎ製の補強用バン
プ１４ｃが形成されている。各ＰＤ用バンプ２４ａの下
にはそれぞれ信号電荷読み出し用のＭＯＳトランジスタ
に接続された金属電極が形成されている。
【００１９】本実施例においては、補強用バンプ２４ｃ
は、読み出し領域上のバンプ２４ａ、２４ｂより大径に
形成されている。このようにすることにより補強用バン
プの強度が高くなり、読み出し領域上のバンプをより効
果的の保護することができる。また、このような大径の
補強用バンプを用いることに代えて、径を同径として読
み出し領域上よりもバンプの密度を高くすることにより
機械的強度を高めることもできる。
は、読み出し領域上のバンプ２４ａ、２４ｂより大径に
形成されている。このようにすることにより補強用バン
プの強度が高くなり、読み出し領域上のバンプをより効
果的の保護することができる。また、このような大径の
補強用バンプを用いることに代えて、径を同径として読
み出し領域上よりもバンプの密度を高くすることにより
機械的強度を高めることもできる。
【００２０】また、補強用バンプ２４ｃは、断線検出用
電極２７ａ、２７ｂ上に形成されている。断線検出用電
極２７ａと断線検出用電極２７ｂはそれぞれ別々のボン
ディングパッドに接続されている。この補強用バンプ
は、ＨｇＣｄＴｅ基板上において、基板表面領域内に形
成されたｐ+ 型拡散層により短絡されている。ｐ+ 型拡
散層により短絡するのに代えて金属電極により短絡する
ようにしてもよい。
電極２７ａ、２７ｂ上に形成されている。断線検出用電
極２７ａと断線検出用電極２７ｂはそれぞれ別々のボン
ディングパッドに接続されている。この補強用バンプ
は、ＨｇＣｄＴｅ基板上において、基板表面領域内に形
成されたｐ+ 型拡散層により短絡されている。ｐ+ 型拡
散層により短絡するのに代えて金属電極により短絡する
ようにしてもよい。
【００２１】両基板を組み立てた直後の状態での補強用
バンプの等価回路を図３（ａ）に示す。図中、Ｒａ、Ｒ
ｂはそれぞれ断線検出用電極２７ａ、２７ｂ上に形成さ
れた補強用バンプ２４ｃの抵抗を示している。端子Ａ、
Ｂ間で抵抗Ｒｂの並列接続体と抵抗Ｒａとの直列接続の
抵抗値を測定することができる。サーマルサイクルを重
ね補強用バンプが剥離し始めると図３（ｂ）に示す状態
となり、抵抗値が増加する。定期的に四隅のＡ、Ｂ間の
抵抗を測定することによりデバイスの劣化状態を検知す
ることができ、デバイスが破壊にいたる前にデバイスの
交換を行うことができる。この実施例では、断線検出用
電極２７ａ上には１個のバンプのみが形成されていた
が、この電極上に２個乃至それ以上のバンプを形成する
ようにしてもよい。
バンプの等価回路を図３（ａ）に示す。図中、Ｒａ、Ｒ
ｂはそれぞれ断線検出用電極２７ａ、２７ｂ上に形成さ
れた補強用バンプ２４ｃの抵抗を示している。端子Ａ、
Ｂ間で抵抗Ｒｂの並列接続体と抵抗Ｒａとの直列接続の
抵抗値を測定することができる。サーマルサイクルを重
ね補強用バンプが剥離し始めると図３（ｂ）に示す状態
となり、抵抗値が増加する。定期的に四隅のＡ、Ｂ間の
抵抗を測定することによりデバイスの劣化状態を検知す
ることができ、デバイスが破壊にいたる前にデバイスの
交換を行うことができる。この実施例では、断線検出用
電極２７ａ上には１個のバンプのみが形成されていた
が、この電極上に２個乃至それ以上のバンプを形成する
ようにしてもよい。
【００２２】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された範囲内において適宜の変更が可
能なものである。例えば、光検出素子の形成される基板
として、ＨｇＣｄＴｅに代えＩｎＳｂ、ＺｎＨｇＴｅ、
ＩｎＡｓＳｂ等他の化合物半導体を用いることができ
る。また、ＭＯＳトランジスタを用いた電荷読み出し方
式に代えＣＣＤ等の電荷転送デバイスを用いる方式を採
用することができる。
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された範囲内において適宜の変更が可
能なものである。例えば、光検出素子の形成される基板
として、ＨｇＣｄＴｅに代えＩｎＳｂ、ＺｎＨｇＴｅ、
ＩｎＡｓＳｂ等他の化合物半導体を用いることができ
る。また、ＭＯＳトランジスタを用いた電荷読み出し方
式に代えＣＣＤ等の電荷転送デバイスを用いる方式を採
用することができる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるハイ
ブリッド型赤外線センサは、補強用バンプをイメージ領
域（読み出し領域）の外部四隅に設けたものであるの
で、サーマルサイクルによるストレスを補強用バンプに
よって受けるようにすることができ、素子領域のバンプ
損傷を抑制することができる。特に、補強用バンプのレ
イアウトとして、サーマルストレスが均等にかかる配列
を採ることにより、より高い補強効果が得られる。具体
的には、補強バンプを用いない従来型デバイスの場合、
２０回のサーマルサイクルにより接合率が８０％まで低
下したのに対し、本発明による補強用バンプを用いたデ
バイスでは、１００回のサーマルサイクルで９９％以上
の接合率を維持できた。
ブリッド型赤外線センサは、補強用バンプをイメージ領
域（読み出し領域）の外部四隅に設けたものであるの
で、サーマルサイクルによるストレスを補強用バンプに
よって受けるようにすることができ、素子領域のバンプ
損傷を抑制することができる。特に、補強用バンプのレ
イアウトとして、サーマルストレスが均等にかかる配列
を採ることにより、より高い補強効果が得られる。具体
的には、補強バンプを用いない従来型デバイスの場合、
２０回のサーマルサイクルにより接合率が８０％まで低
下したのに対し、本発明による補強用バンプを用いたデ
バイスでは、１００回のサーマルサイクルで９９％以上
の接合率を維持できた。
【００２４】さらに、補強用バンプをサーマルサイクル
による劣化状況を検知するための手段として使用する実
施例によれば、イメージ領域内の画素の剥離が始まる前
に劣化状況を把握することが可能になり、これにより赤
外線検出器としての使用に支障を来す前にデバイスの交
換を行うことが可能になる。
による劣化状況を検知するための手段として使用する実
施例によれば、イメージ領域内の画素の剥離が始まる前
に劣化状況を把握することが可能になり、これにより赤
外線検出器としての使用に支障を来す前にデバイスの交
換を行うことが可能になる。
【図１】本発明の第１の実施例におけるＨｇＣｄＴｅ基
板の部分平面図。
板の部分平面図。
【図２】本発明の第２の実施例における読み出し用ＭＯ
ＳＩＣの平面図。
ＳＩＣの平面図。
【図３】本発明の第２の実施例の効果を説明するための
等価回路図。
等価回路図。
【図４】従来例の斜視図。
１０ ＨｇＣｄＴｅ基板 １１ イメージ領域 １１ａ イメージ領域の中心 １２、２２ 周辺領域 １３ グランド領域 １４ Ｉｎバンプ １４ａ、２４ａ ＰＤ用バンプ（フォトダイオード用バ
ンプ） １４ｂ、２４ｂ グランド用バンプ １４ｃ、２４ｃ 補強用バンプ １５ 絶縁膜 ２０ シリコン基板 ２１ 読み出し領域 ２３ グランド電極 ２５ 補強用バンプ領域 ２６ ボンディングパッド ２７ａ、２７ｂ 断線検出用電極 ２８ 読み出し用ＭＯＳＩＣ ２９ ユニットセル
ンプ） １４ｂ、２４ｂ グランド用バンプ １４ｃ、２４ｃ 補強用バンプ １５ 絶縁膜 ２０ シリコン基板 ２１ 読み出し領域 ２３ グランド電極 ２５ 補強用バンプ領域 ２６ ボンディングパッド ２７ａ、２７ｂ 断線検出用電極 ２８ 読み出し用ＭＯＳＩＣ ２９ ユニットセル
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 27/14 Ｄ Ｆ
Claims (6)
- 【請求項１】 化合物半導体からなり、そのイメージ領
域に二次元アレイ状に複数の光検出素子が形成された第
１の半導体基板と、 シリコンからなり、各光検出素子に対応した位置に金属
電極が形成され前記光検出素子において生成された信号
電荷を個別に読み出す手段が形成された第２の半導体基
板と、を有し、前記光検出素子と前記金属電極との間が
金属バンプにより接続されているハイブリッド型赤外線
センサにおいて、 前記イメージ領域の外側には前記第１および第２の半導
体基板間を接続する補強用金属バンプが前記イメージ領
域の中央を中心として対称的に設けられていることを特
徴とするハイブリッド型赤外線センサ。 - 【請求項２】 前記補強用金属バンプは、前記イメージ
領域の四隅にそれぞれ複数個設けられ、それらがイメー
ジ領域の中央を中心とする円弧上に配置されていること
を特徴とする請求項１記載のハイブリッド型赤外線セン
サ。 - 【請求項３】 前記補強用金属バンプは前記イメージ領
域の四隅に前記イメージ領域よりも高い密度でそれぞれ
複数個設けられ、かつ、その径はイメージ領域に形成さ
れた金属バンプとほぼ同一であることを特徴とする請求
項１記載のハイブリッド型赤外線センサ。 - 【請求項４】 前記補強用金属バンプの径が前記イメー
ジ領域における金属バンプのそれより大きいことを特徴
とする請求項１記載のハイブリッド型赤外線センサ。 - 【請求項５】 前記補強用金属バンプの破断状態を検出
する機能がそなえられていることを特徴とする請求項１
記載のハイブリッド型赤外線センサ。 - 【請求項６】 前記補強用金属バンプは、前記イメージ
領域の四隅にそれぞれ複数個設けられ、各隅毎に補強用
金属バンプは２群に分けられ、一方の基板上でそれぞれ
の群の補強用金属バンプは短絡されると共に群間では分
離され、他方の基板上では全補強用金属バンプが短絡さ
れていることを特徴とする請求項５記載のハイブリッド
型赤外線センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6293649A JP2827934B2 (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | ハイブリッド型赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6293649A JP2827934B2 (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | ハイブリッド型赤外線センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08139299A true JPH08139299A (ja) | 1996-05-31 |
| JP2827934B2 JP2827934B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=17797452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6293649A Expired - Lifetime JP2827934B2 (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | ハイブリッド型赤外線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2827934B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003506838A (ja) * | 1999-08-10 | 2003-02-18 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 無線遠隔センサを含む照明制御システム |
| JP2012009607A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 受光素子アレイ、ハイブリッド型検出装置、および光学センサ装置 |
| JP2013168623A (ja) * | 2012-01-17 | 2013-08-29 | Olympus Corp | 固体撮像装置、撮像装置および固体撮像装置の製造方法 |
| JP2013191799A (ja) * | 2012-03-15 | 2013-09-26 | Fujitsu Ltd | 冷却型半導体素子 |
| US9478520B2 (en) | 2012-01-17 | 2016-10-25 | Olympus Corporation | Solid-state imaging device, imaging apparatus, substrate, semiconductor device and method of manufacturing the solid-state imaging device |
| JPWO2016166890A1 (ja) * | 2015-04-17 | 2018-02-15 | オリンパス株式会社 | 撮像装置 |
| US10319778B2 (en) | 2017-05-26 | 2019-06-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light receiving element and light receiving device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5853837A (ja) * | 1981-09-25 | 1983-03-30 | Sharp Corp | 電子回路部品の接続方法 |
| JPH0513667A (ja) * | 1991-07-04 | 1993-01-22 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
-
1994
- 1994-11-04 JP JP6293649A patent/JP2827934B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5853837A (ja) * | 1981-09-25 | 1983-03-30 | Sharp Corp | 電子回路部品の接続方法 |
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| US9478520B2 (en) | 2012-01-17 | 2016-10-25 | Olympus Corporation | Solid-state imaging device, imaging apparatus, substrate, semiconductor device and method of manufacturing the solid-state imaging device |
| JP2013191799A (ja) * | 2012-03-15 | 2013-09-26 | Fujitsu Ltd | 冷却型半導体素子 |
| JPWO2016166890A1 (ja) * | 2015-04-17 | 2018-02-15 | オリンパス株式会社 | 撮像装置 |
| US10319778B2 (en) | 2017-05-26 | 2019-06-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light receiving element and light receiving device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2827934B2 (ja) | 1998-11-25 |
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