CN101718588A - 红外焦平面列阵器件混成互连铟焊点寿命的提高方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外焦平面列阵器件混成互连铟焊点寿命的提高方法，它涉及光电探测器制造工艺技术。本发明采用在常规结构的红外焦平面探测器的四个角增加四个大铟堆桥墩，以实现常规结构红外焦平面探测器混成互连铟焊点同时作为机械连通和电学连通双重功能的分离的技术方案，有效解决了混成互连铟焊点因受冷热温度循环冲击疲劳而限制红外焦平面列阵器件使用寿命的问题。本发明方法具有操作简单方便、无需经受高温处理和不影响器件探测性能的特点。
Description
技术领域
本发明涉及光电探测器件制造工艺技术，具体是指红外光敏感列阵芯片和读出电路之间混成互连铟焊点寿命的提高方法。
背景技术
红外焦平面列阵器件是既具有红外信息获取又具有信息处理功能的先进的成像传感器，它由红外光敏感列阵芯片和其相应的硅读出电路两部分组成。由于金属铟在低温甚至在液氦温度还能保持良好的延展性，并且在室温下制备大面积的铟焊点列阵也比较方便，所以红外焦平面探测器通常采用铟焊点互连的方法把红外光敏感列阵芯片和读出电路集成在一起。
这种红外焦平面器件的铟焊点互连，不仅要提供红外光敏感列阵芯片的光敏元与其对应的读出电路的输入端之间的机械和电学连通，还要能够缓冲红外光敏感列阵芯片与硅读出电路在冷热循环下热膨胀失配导致的结构热应力，以保证红外光敏感列阵芯片高的探测性能。
但是，红外焦平面探测器在经受成百上千次的高低温冷热循环或快速冷热循环后，必然会因为探测器芯片与硅读出电路间的热膨胀失配而在冷热循环下导致铟焊点疲劳损伤，直至不能保证它们之间的机械连通和电学连通而致使红外焦平面列阵器件性能失效。所以，这种红外焦平面列阵器件的铟焊点互连的疲劳及寿命就成了这一领域工作者高度重视的问题。
为了增加铟焊点在红外焦平面列阵器件中的使用寿命，一个较为常用的方法是往红外光敏感列阵芯片和读出电路之间的间距缝隙内填充环氧胶。但由于填充环氧胶的热膨胀系数都很大，会导致红外焦平面列阵器件在冷热循环下存在很大的结构热应力，从而影响红外光敏感列阵芯片的探测性能。
而另外一个增加铟焊点在红外焦平面列阵器件中使用寿命的方法是通过回流自对准或回流提拉的混成互连技术，来增加混成互连铟焊点与金属化电极层间的机械接触强度。但是，这两种红外焦平面探测器的混成互连技术，对金属化电极与混成互连铟焊点的浸润性要求极高，在实现的工艺方面存在很大的难度。而且在整个混成互连工艺过程中，高于铟焊点熔点的铟焊点高温回流处理，会对红外焦平面探测器性能造成不良的影响。
发明内容
基于上述已有关于增加铟焊点在红外焦平面列阵器件中使用寿命方面存在的问题，本发明的目的是提供一种简单方便、无需经受高温处理且不影响红外焦平面列阵器件探测性能的混成互连铟焊点寿命的提高方法。
为了达到上述目的，本发明采用在常规结构的红外焦平面探测器的四个角增加四个大铟堆桥墩，以实现常规结构红外焦平面探测器混成互连铟焊点同时作为机械连通和电学连通双重功能的分离的技术方案。
本发明在常规结构的红外焦平面探测器的四个角增加四个大铟堆桥墩，可起到红外光敏感列阵芯片与读出电路之间机械连通作用，并在红外焦平面列阵器件经受冷热温度循环冲击时承担绝大多数的红外焦平面探测器内在热失配应力，从而保护红外光敏感列阵芯片与读出电路之间混成互连铟焊点，进而实现红外焦平面探测器混成铟焊点电学连通寿命的提高。
本发明的混成互连铟焊点寿命的提高方法步骤为：
A.采用双离子束镀膜的方法，在红外焦平面光敏感列阵芯片和读出电路四个角分别制备用于生长铟堆桥墩的底座，底座大小为40000-1000000μm2，底座材料为与铟堆桥墩亲润的铬/金复合层(Cr/Au)，铬的厚度为30-80nm，金的厚度为100-300nm；
B.采用传统的光刻技术，在红外焦平面光敏感列阵芯片和读出电路表面，制作用于生长混成互连铟焊点列阵和铟堆桥墩的光刻胶掩模图形，光刻胶掩模图形厚度为8-15μm；
C.采用的热蒸发镀膜技术，于红外焦平面光敏感列阵芯片和读出电路表面光刻胶掩模图形上，生长6-13μm厚的铟薄膜；
D.采用干法剥离技术，去除红外焦平面光敏感列阵芯片和读出电路表面混成互连铟焊点列阵和铟堆桥墩以外区域的铟薄膜，再用丙酮、酒精溶液去除光刻胶获得混成互连铟焊点列阵和铟堆桥墩，铟焊点和铟堆桥墩高度为6-13μm；
E.采用在室温下冷压焊的倒装芯片技术，将红外焦平面光敏感列阵芯片1和读出电路2混成互连，获得混成互连铟焊点寿命提高的红外焦平面列阵器件。
本发明的最大优点是：采用在常规结构红外焦平面探测器的四个角增加四个大铟堆桥墩，巧妙地实现了常规结构红外焦平面探测器混成互连铟焊点同时作为机械连通和电学连通双重功能的分离，可有效提高混成互连铟焊点单纯作为电学连通受冷热温度循环冲击的寿命，具有操作简单方便、无需经受高温处理和不影响器件探测性能的特点。
附图说明
图1是：混成互连铟焊点寿命提高的红外焦平面列阵器件的剖面示意图。
图2是：混成互连铟焊点寿命提高的红外焦平面列阵器件的横截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图，以320×240规格的红外焦平面探测器为实例，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明：
A.采用双离子束镀膜的方法，在红外焦平面光敏感列阵芯片1和读出电路2四个角分别制备用于生长铟堆桥墩3的底座105和201，底座大小为640000μm2，底座材料为与铟堆桥墩3亲润的铬/金复合层(Cr/Au)，铬的厚度为50nm，金的厚度为200nm；
B.采用传统的光刻技术，在红外焦平面光敏感列阵芯片1和读出电路2表面，制作用于生长混成互连铟焊点列阵104和铟堆桥墩3的光刻胶掩模图形，光刻胶掩模图形厚度为12μm；
C.采用的热蒸发镀膜技术，于红外焦平面光敏感列阵芯片1和读出电路2表面光刻胶掩模图形上，生长10μm厚的铟薄膜；
D.采用干法剥离技术，去除红外焦平面光敏感列阵芯片1和读出电路2表面混成互连铟焊点列阵104和铟堆桥墩3以外区域的铟薄膜，再用丙酮、酒精溶液去除光刻胶获得混成互连铟焊点列阵和铟堆桥墩，铟焊点104和铟堆桥墩3高度为12μm；
E.采用在室温下冷压焊的倒装芯片技术，将红外焦平面光敏感列阵芯片1和读出电路2混成互连，获得混成互连铟焊点寿命提高的320×240规格的红外焦平面列阵器件。
对混成互连铟焊点寿命提高的红外焦平面列阵器件进行了推力实验，发现混成互连铟焊点寿命提高使同等规格的红外焦平面列阵器件的最大能承受剪切推力增加了四倍。这说明本发明的红外焦平面列阵器件的混成互连铟焊点寿命提高方法是可行的、合理的。
Claims (1)
1.一种红外焦平面列阵器件混成互连铟焊点寿命的提高方法，其特征在于包括以下步骤：
A.采用双离子束镀膜的方法，在红外焦平面光敏感列阵芯片和读出电路四个角分别制备用于生长铟堆桥墩的底座，底座大小为40000-1000000μm2，底座材料为与铟堆桥墩亲润的铬/金复合层，铬的厚度为30-80nm，金的厚度为100-300nm；
B.采用传统的光刻技术，在红外焦平面光敏感列阵芯片和读出电路表面，制作用于生长混成互连铟焊点列阵和铟堆桥墩的光刻胶掩模图形，光刻胶掩模图形厚度为8-15μm；
C.采用的热蒸发镀膜技术，于红外焦平面光敏感列阵芯片和读出电路表面光刻胶掩模图形上，生长6-13μm厚的铟薄膜；
D.采用干法剥离技术，去除红外焦平面光敏感列阵芯片和读出电路表面混成互连铟焊点列阵和铟堆桥墩以外区域的铟薄膜，再用丙酮、酒精溶液去除光刻胶获得混成互连铟焊点列阵和铟堆桥墩，铟焊点和铟堆桥墩高度为6-13μm；
E.采用在室温下冷压焊的倒装芯片技术，将红外焦平面光敏感列阵芯片(1)和读出电路(2)混成互连，获得混成互连铟焊点寿命提高的红外焦平面列阵器件。
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| CN102231374A (zh) * | 2011-06-27 | 2011-11-02 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种应用于线列红外焦平面探测器的高稳定性倒焊基板 |
| CN105158846A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-12-16 | 福建福晶科技股份有限公司 | 一种光学平面波导的制作方法 |
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2009
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