JPH03259571A - 光検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 表面入射型光検知装置に関し、 光検知素子と信号処理素子との接続が容易な光検知装置
を目的とし、 表面に配線パターンを有する絶縁性基板上に、光検知素
子を形成した半導体チップと、該光検知素子の信号を処
理する信号処理素子を形成した半導体チップとを並べて
設置し、前記絶縁性基板の前記光検知素子に対応する位
置に透光窓を設けるとともに、前記両半導体チップと前
記配線パターンとを金属ハンプにてそれぞれ接続したこ
とで構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は表面入射型の光検知装置に関する。

〔従来の技術〕

光検知装置は光を検知して、信号処理を行う回路で、光
検知部、駆動部、および信号処理部から構成されている
。

従来、このような表面入射型の光検知装置として第３図
に示すように、サファイアのような絶縁性基板１上に、
赤外線検知素子のような光検知素子を形成したインジウ
ムアンチモン（ＩｎＳｂ）より成る半導体チップ２と、
該検知素子の信号を処理する電荷転送素子のような信号
処理素子を形成したシリコン（Ｓｉ）より成る半導体チ
ップ３とを金錫合金等を用いて固着する。

次いで前記検知素子の電極４と、信号処理素子の人力ダ
イオードの電極５とを金ｖＡ６を用いてワイヤボンディ
ング接続している。

そして光検知素子を形成したＩｎＳｂの半導体チップ２
の表面より赤外線を入射して検知し、この検知信号を、
Ｓｉよりなる半導体チップ３に形成した信号処理素子に
て信号処理している。

〔発明が解決しようとする課題］ 然し、上記した従来の光検知装置は、金線６を用いたワ
イヤボンディングにより光検知素子と信号処理素子とを
結合しており、ワイヤポンディングの作業が煩雑で該装
置の製造工数が大となる難点がある。

本発明は上記した欠点を除去し、ワイヤボンディングの
ような煩雑な方法を用いずに製造が容易な表面入射型の
光検知装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明の光検知装置は、表面に配線
パターンを有する絶縁性基板上に、光検知素子を形成し
た半導体チップと、 該光検知素子の信号を処理する信号処理素子を形成した
半導体チップとを並べて設置し、前記絶縁性基板の前記
光検知素子に対応する位置に透光窓を設けるとともに、
前記両手導体チップと前記配線パターンとを金属バンプ
にてそれぞれ接続したことを特徴としている。

〔作　用〕

本発明の光検知装置は、光検知素子と信号処理素子とを
実装し、中央に透光窓を有し、絶縁膜にて被覆された配
線パターンを有する絶縁性基板を用意する。また該絶縁
膜のコンタクトホールより露出し、前記配線パターンと
接続する金属バンプを設ける。そしてこの透光窓上に光
検知素子を設置するとともに、該配線パターン上に信号
処理素子を設置する。

そして前記透光窓上に光検知素子を形成した半導体チッ
プ、および配線パターン上に信号処理素子を形成した半
導体チップを設置し、前記配線パターンに接続する金属
バンプと光検知素子に設けた金属ハンプ、および信号処
理素子に設けた金属バンプ同志を圧着接続する。

このようにすると、表面入射型の光検知装置がワイヤボ
ンディング接続のような煩雑な方法を用いずに容易に形
成できる。

〔実　施　例〕

以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。

第１図は本発明の光検知装置の構造を示す断面図である
。

図示するようにＩｎＳｂのような半導体チップ１１に形
成した光検知素子と、Ｓｔのような半導体チップ１２に
形成した信号処理素子とを接続するための配線パターン
１３を有する例えばサファイアのような絶縁性基板１４
の中央に開口部を設け、透光窓１５とする。この配線パ
ターン１３はＳｉ０ｇ膜のような絶縁膜１６にて被覆さ
れている。

この透光窓１５上に光検知素子を形成した半導体チップ
１１を設置するとともに、絶縁膜１６にて被覆された配
線パターン１３上に信号処理素子を形成した半導体チッ
プ１２を設置する。そして絶縁膜１６に設けたコンタク
トホール１８より露出し、かつ配線パターン１３に接続
する金属パン１１７Ａ、　１７Ｂ、　１７Ｃを設け、こ
の金属パン１１７Ａと光検知素子に設けた金属パン１１
９Ａ　、金属パン１１７Ｂと信号処理素子に設けた金属
パン１１９Ｂとを、それぞれ圧着接合する。

このようにした光検知装置に於ける透光窓１５より矢印
のように光を入射すると、表面入射型の光検知装置が煩
雑なワイヤボンディングの作業に依らずに簡単な方法で
形成できる。

このような本発明の光検知装置の製造方法について第２
図（ａ）より第２図（ａｌ迄の断面図、および平面図を
用いて説明する。

第２図（ａｌに示すように、前記第１図に於いて示した
光検知素子を形成したＩｎＳｂの半導体チップ１１、お
よび信号処理素子を形成したＳｔの半導体チップ１２の
熱膨張係数の値に接近した熱膨張係数を有し、かつ厚さ
が３００〜５００μ顛のサファイア基板、或いはアルミ
ナイドライド（Ａ／Ｎ）の絶縁性基板１４を用意する。

次いでこの絶縁性基板１４上にＡＩ！を１μｍの厚さに
スパッタ法で被着した後、ホトリソグラフィ法を用いて
所定の配線パターン１３に形成する。

次いで第２図（ｂｌに示すように、上記絶縁性基板上に
ＣＶＤ法等によって５ｉＯｚ膜、或いは窒化Ｓｉ膜より
なる絶縁Ｍ１６を１．５μ−の厚さに被着形成する。

次いで第２図ｆｃ）に示すように、前記絶縁膜１６の金
属バンプ形成位置に対応した領域にコンタクトホール１
８をホトリソグラフィ法を用いたエツチングにより形成
する。

次いでコンタクトホール１８を形成した箇所に半田メツ
キにより半田の金属ハンプ１７Ａ、　１７Ｂ、　１７Ｃ
を１０μ−の高さになるように形成する。

図で金属バンプ１７Ａは第１図に示すように光検知素子
電極上に設けた金属ハンプ１９Ａと接続し、金属ハンプ
１７Ｂは信号処理素子電極上に設けた金属ハンプ１９Ｂ
と接続し、金属ハンプ１７Ｃは外部回路へ引き出すため
に形成されている。

次いで第２図（ｄ）に示すように、上記絶縁性基板１４
をホトレジスト膜のような感光性樹脂、或いは高分子樹
脂によって被覆し、該基板の光が入射する領域に、超音
波加工法、サンドブラスト加工法のような機械的加工方
法により透光窓１５を形成する。

なお、この絶縁性基板が検知波長を充分透過する材料で
あれば、孔開けの必要は無い。

次いで上記絶縁性基板を被覆した樹脂を除去して第２図
（ｅ）に示すような絶縁性基板を形成する。

次いで前記第１図に示したＩｎＳｂの半導体チップ１１
に形成した光検知素子の電極上に形成された金属パン１
１９Ａと絶縁性基板に形成された金属バンプ１７Ａ　と
を、またＳｉの半導体チップ１２に形成した信号処理素
子の電極の金属バンプ１９Ｂと絶縁性基板に形成した金
属バンプ１７Ｂとを合致させて圧着して接合することで
光検知装置を形成する。

以上の説明から明らかなように本発明の光検知装置によ
れば、実装基板である絶縁性基板の開口部によって光検
知素子に赤外線が表面入射でき、上記絶縁性基板に設け
た金属バンプにより、煩雑なワイヤポンディング作業を
しなくとも信号処理素子と光検知素子が接続できる。

また上記絶縁性基板は薄板であり、半導体ウェハと同し
ような加工方法で一括して大量に加工でき、製造工数の
低下が図れる。

くできる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光検知装置の構造を示す断面図、 第２図（ａ）より第２図ｆｅｌ迄は、本発明の光検知装
置の製造方法を示す断面図および平面図、第３図は従来
の光検知装置を示す断面図である。 図において、 １１は半導体チップ（ＩｎＳｂ）　、１２は半導体チッ
プ（Ｓｉ）、１３は配線パターン、１４は絶縁性基板、
１５は透光窓、１６は絶縁膜、１７Ａ、　１７Ｂ、　１
７Ｃ，１９Ａ、　１９Ｂは金属バンプ、１８はコンタク
トホールを示す。 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明の光検知装置は、表面入射型の
光検知素子とその信号処理回路素子との接続がワイヤボ
ンディングのような煩雑な工程を用いずに容易に形成で
きるので、製造工数を小さ第 １ ＩＣ） 不裏明社社畑家１＾髪渣’Ｘ３±を釘耐圃ｂ・稀淳（＋
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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　表面に配線パターン（１３）を有する絶縁性基板（１
   ４）上に、 光検知素子を形成した半導体チップ（１１）と、該光検
   知素子の信号を処理する信号処理素子を形成した半導体
   チップ（１２）とを並べて設置し、前記絶縁性基板（１
   ４）の前記光検知素子に対応する位置に透光窓（１５）
   を設けるとともに、前記両半導体チップ（１１、１２）
   と前記配線パターン（１３）とを金属バンプ（１７、１
   ９）にてそれぞれ接続して成ることを特徴とする光検知
   装置。