CN105870097A - 一种高像素红外焦平面探测器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高像素红外焦平面探测器及其制备方法，所述探测器包括相互连接的碲镉汞外延片和读出电路，所述读出电路和碲镉汞外延片表面制备有倒装焊结构，其中，碲镉汞外延片表面还覆盖有一层保护材料，保护材料可以选取填充胶或ZnS等，将碲镉汞外延片覆盖同时有露出了碲镉汞外延片表面上的倒装焊结构，读出电路和碲镉汞外延片通过倒装焊结构连接。通过平坦化解决碲镉汞外延片表面不平整性问题，提高了倒装焊良率，同时避免了倒装焊时不平导致的材料应力。

Description

一种高像素红外焦平面探测器及其制备方法
技术领域
本发明涉及及红外焦平面探测领域，更具体的说，是涉及一种高像素红外焦平面探测器及其制备方法。
背景技术
由于材料的特殊性质及目前工艺的不够成熟，与硅基技术相比，碲镉汞外延片表面存在较大的不平整度。现有的碲镉汞技术水平下，满足1cm2的面积内高度差小于1um的外延良率非常低。表面不平整会带来红外焦平面器件制造的绑定失效问题，尤其对于高像素的探测器，其影响非常大，是导致倒装焊良率低下的最主要原因之一。
与硅等材料相比，碲镉汞材料不宜直接采用抛光的方法平坦化，否则会严重损伤材料。因此一直以来材料的不平整度带来的倒装焊失效问题难以解决，一来影响器件制造良率，二来成为了高像素探测器制造的瓶颈。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种高像素红外焦平面探测器及其制备方法，解决外延片表面不平整性问题，提高了倒装焊良率，同时避免了倒装焊时不平导致的材料应力。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种高像素红外平面探测器，包括碲镉汞外延片和读出电路，所述碲镉汞外延片和读出电路表面设有倒装焊结构，所述碲镉汞外延片和读出电路通过倒装焊连接。
作为优选的，所述碲镉汞外延片表面还覆盖有一层保护材料，所述碲镉汞外延片上每个像元处的倒装焊结构透过保护材料裸露出来。
作为优选的，在步骤S2中，所述保护材料为填充胶、ZnS等。
一种高像素红外焦平面探测器的制备方法，包括以下步骤：
S1、在碲镉汞外延片和读出电路表面制备倒装焊结构；
S2、在制备好倒装焊结构的碲镉汞外延片表面覆盖一层保护材料；
S3、将步骤S2中的碲镉汞外延片正面平坦化，直至露出所有的倒装焊结构；
S4、将读出电路与碲镉汞外延片倒装焊。
作为优选的，在步骤S2中，所述保护材料的厚度不低于倒装焊结构的高度。
作为优选的，在步骤S2中，所述保护材料的的覆盖方法包括旋涂、蒸发、溅射、低温气象沉淀等。
作为优选的，所述步骤S3中，通过减薄或抛光的方式将碲镉汞外延片正面平坦化。
作为优选的，所述步骤S3中，平坦化后的碲镉汞外延片的每个像元处的倒装焊结构透过保护膜裸露出来。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明解决了碲镉汞外延片不平整导致的倒装焊失效问题；同时因为平坦化后，外延片整个面阵倒装焊结构有相同高度，在与读出电路绑定过程中外延材料受力均匀，可以避免应力的引入，从而避免器件在高低温冲击下产生裂纹或破损。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的方法流程图；
图3是本发明的倒装焊结构的碲镉汞外延片的结构示意图
图4是本发明的覆盖保护材料后的碲镉汞外延片示意图；
图5是本发明平坦化后的碲镉汞外延片示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明所述的一种高像素红外焦平面探测器及其制备方法作进一步说明。
以下是本发明所述的一种高像素红外焦平面探测器及其制备方法的最佳实例，并不因此限定本发明的保护范围。
实施例1
图1示出了一种高像素红外焦平面探测器，其包括相互连接的碲镉汞外延片1和读出电路2，所述读出电路2表面制备有第一倒装焊结构3，,碲镉汞外延片1表面制备有与第一倒装焊结构3匹配的第二倒装焊结构5，其中，碲镉汞外延片1表面还覆盖有一层保护材料4，保护材料4可以选取填充胶或ZnS等，将碲镉汞外延片1覆盖同时有露出了碲镉汞外延片1表面上的第二倒装焊结构5，读出电路2和碲镉汞外延片1通过第一倒装焊结构3和第二倒装焊结构5连接。
实施例2
本实施例中还提出了一种高像素红外焦平面探测器的制备方法，用于制作实施例中的红外焦平面探测器，如图2所示，包括以下步骤：
S1、在碲镉汞外延片和读出电路表面制备倒装焊结构；
S2、在制备好倒装焊结构的碲镉汞外延片表面覆盖一层保护材料；
S3、将步骤S2中的碲镉汞外延片正面平坦化，直至露出所有的倒装焊结构；
S4、将读出电路与碲镉汞外延片倒装焊。
具体的，按现有的工艺技术，即光刻、镀膜和剥离，在碲镉汞外延片1上制备第二倒装焊结构5(如图3所示)，在读出电路2上制备出第一倒装焊结构3，然后通过旋涂的方法，在碲镉汞外延片1表面涂覆一层厚度不低于第二倒装焊结构5的填充胶，并烘烤固化，获得有保护材料4的碲镉汞外延片1(如图4所示)，再将得到的碲镉汞外延片1通过减薄或者抛光的方法，将其正面保护材料4由较高的地方逐渐减薄，直至裸露出所有的第二倒装焊结构5，即获得平坦化、带倒装焊结构的碲镉汞外延片1(如图5所示)，最后将碲镉汞外延片1与读出电路2通过倒装焊设备倒装焊，即制备出如图1所示的红外焦平面探测器。
实施例3
本实施中，同样包括步骤：
S1、在碲镉汞外延片和读出电路表面制备倒装焊结构；
S2、在制备好倒装焊结构的碲镉汞外延片表面覆盖一层保护材料；
S3、将步骤S2中的碲镉汞外延片正面平坦化，直至露出所有的倒装焊结构；
S4、将读出电路与碲镉汞外延片倒装焊。
具体的，按现有的工艺技术，即光刻、镀膜和剥离，在碲镉汞外延片1上制备出第二倒装焊结构5，以及读出电路2上制备出第二倒装焊结构3。然后通过电子束蒸发的方法，在碲镉汞外延片1表面沉积一层厚度不低于第二倒装焊结构的ZnS，获得有保护材料4的碲镉汞外延片1。将上述碲镉汞外延片1通过减薄或者抛光的方法，将正面保护材料4由较高的地方逐渐减薄，直至裸露出所有的第二倒装焊结构5，即获得平坦化的、带第二倒装焊结构5的碲镉汞外延片1。再将碲镉汞外延片1与读出电路2通过倒装焊设备绑定，即制备出如图1 所示的红外焦平面探测器。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明解决了碲镉汞外延片不平整导致的倒装焊失效问题；同时因为平坦化后，外延片整个面阵倒装焊结构有相同高度，在与读出电路绑定过程中外延材料受力均匀，可以避免应力的引入，从而避免器件在高低温冲击下产生裂纹或破损。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种高像素红外平面探测器，其特征在于，包括碲镉汞外延片和读出电路，所述碲镉汞外延片和读出电路表面设有倒装焊结构，所述碲镉汞外延片和读出电路通过倒装焊连接。
2.根据权利要求1所述的高像素红外平面探测器，其特征在于，所述碲镉汞外延片表面还覆盖有一层保护材料，所述碲镉汞外延片上每个像元处的倒装焊结构透过保护材料裸露出来。
3.根据权利要求1所述的高像素红外平面探测器的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述保护材料为填充胶、ZnS等。
4.一种高像素红外焦平面探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在碲镉汞外延片和读出电路表面制备倒装焊结构；
S2、在制备好倒装焊结构的碲镉汞外延片表面覆盖一层保护材料；
S3、将步骤S2中的碲镉汞外延片正面平坦化，直至露出所有的倒装焊结构；
S4、将读出电路与碲镉汞外延片倒装焊。
5.根据权利要求4所述的高像素红外平面探测器的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述保护材料的厚度不低于倒装焊结构的高度。
6.根据权利要求4所述的高像素红外平面探测器的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述保护材料的的覆盖方法包括旋涂、蒸发、溅射、低温气象沉淀等。
7.根据权利要求4所述的高像素红外平面探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过减薄或抛光的方式将碲镉汞外延片正面平坦化。
8.根据权利要求4所述的高像素红外平面探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，平坦化后的碲镉汞外延片的每个像元处的倒装焊结构透过保护膜裸露出来。
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