CN101298314A - 利用牺牲层进行薄膜转移的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用牺牲层进行薄膜转移的工艺方法。具体工艺方法是在微桥阵列的衬底上先涂一层牺牲层,在其上制备微桥阵列,然后将读出电路和微桥阵列倒转互连,最后去掉牺牲层,使微桥阵列的衬底自动脱离。该方法可以避免去除微桥阵列衬底过程中的芯片保护和终点监测问题,快速高效地实现大规模微桥阵列的转移。
Description
技术领域
本发明属于探测器微细加工技术领域,具体指一种利用牺牲层进行薄膜转移的工艺方法,它适用于制作混成式的大规模非制冷焦平面阵列,也适用于所有需要大规模架空薄膜阵列的器件。
背景技术
非制冷焦平面本质上是一种“热”探测器,利用敏感元的“辐射热效应”进行红外探测,其核心是具有一定热累积能力和热敏效应的红外敏感元阵列。
国外主要研发机构和公司所研发的微测辐射热计非制冷焦平面一般采用CMOS读出电路、氧化钒或多晶硅为热敏薄膜、焦平面微桥阵列与CMOS读出电路单片集成的技术方案。但是热敏薄膜和微桥结构的工艺和CMOS的工艺不完全兼容。在热敏薄膜方面,氧化钒与现有的商用CMOS工艺完全不兼容,而多晶硅需要高达700℃的生长温度,不适合post-CMOS加工。在微桥结构方面,通常需要特殊的处理来平衡薄膜应力,避免桥面弯曲接触衬底。如果采用薄膜转移技术,首先在两个衬底上分别制备CMOS电路和微桥阵列,然后将微桥阵列倒装互连在CMOS读出电路衬底上,最后去除微桥阵列的衬底,则可以赋予微桥阵列加工更多的自由度,有利于提高器件的性能。
本发明提出一种采用牺牲层技术的薄膜转移方法,来避免去除微桥阵列衬底过程中的芯片保护和终点监测问题,快速高效地实现大规模微桥阵列的转移。
发明内容
本发明的目的是提供一种工序简单、快速有效的采用牺牲层进行薄膜转移的工艺方法将大规模微桥阵列转移到读出电路上,解决热敏薄膜和微桥结构的工艺和CMOS的工艺不完全兼容的技术问题。
本发明的工艺方法描述如下:在微桥阵列的衬底1上先涂一层牺牲层2,在其上制备微桥阵列3,然后将CMOS读出电路5和微桥阵列3倒转通过互连柱4进行互联,最后去掉牺牲层2,使微桥阵列3的衬底1自动脱离。
本发明转移微桥结构的工艺方法具体包括如下步骤:
(1)在微桥阵列的衬底1上涂一层牺牲层2,在其上制备微桥阵列3;
(2)将CMOS读出电路5和微桥阵列3倒转互连,互连后的结构如图1所示;
(3)去除牺牲层2,使微桥阵列3的衬底1自动脱离。
对于步骤(1)中的衬底1可以采用硅片和键合玻璃等,牺牲层2可以采用聚酰亚胺、低温热氧化硅薄膜,制备牺牲层2的方法可以是熔胶-凝胶法、蒸发、溅射、PECVD等。微桥结构不限。
对于步骤(2)中的倒装互连,互连柱4采用铟柱互连,互连柱4的形状、高度无特殊限制,一般由器件的结构来决定。
对于步骤(3)中的去除牺牲层2的方法可以采用湿法或者干法。
本发明的优点在于:方法简便易行,基本避免了已有的薄膜转移方法中除去衬底时芯片保护和终点监测等问题,适用于各类大规模(尺寸在厘米级别)的混成式非制冷焦平面和类似的器件,有利于规模生产。
附图说明
图1微桥阵列和读出电路倒装互连后的剖面结构示意图;图中:1——微桥阵列衬底 2——牺牲层 3——微桥结构 4——互连柱 5——读出电路。
具体实施方式
本实施例中微桥阵列的衬底1采用键合玻璃,牺牲层2采用聚酰亚胺,互连柱4采用铟柱。
下面为利用本发明薄膜转移的具体步骤:
(1)在键合玻璃衬底上旋涂聚酰亚胺(厚度5μm)作为牺牲层,亚胺化(400℃,1小时,氮气保护),在其上制备微桥阵列。
(2)分别在微桥阵列和读出电路上,采用剥离工艺制备铟柱(直径10μm,高度10μm),将微桥阵列衬底翻转与读出电路对准,互连。
(3)采用氧等离子体将聚酰亚胺灰化方法(分段刻蚀,控制衬底温度,总计约两小时),使玻璃衬底直接分离。
Claims (4)
1.一种利用牺牲层进行薄膜转移的工艺方法,其特征在于:它包括以下步骤:
A.在微桥阵列的衬底(1)上涂一层牺牲层(2),在其上制备微桥阵列(3);
B.将CMOS读出电路(5)和微桥阵列(3)倒转通过互连柱(4)进行互连;
C.去除牺牲层(2),使微桥阵列(3)的衬底(1)自动脱离。
2.根据权利要求1所述的一种利用牺牲层进行薄膜转移的工艺方法,其特征在于:所说的衬底(1)采用硅片或者键合玻璃材料。
3.根据权利要求1所述的一种利用牺牲层进行薄膜转移的工艺方法,其特征在于:所说的牺牲层(2)采用聚酰亚胺或者低温热氧化硅薄膜材料。
4.根据权利要求1所述的一种利用牺牲层进行薄膜转移的工艺方法,其特征在于:所说的互连柱(4)采用铟柱。
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