CN106342344B - 一种锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片及其制造方法 - Google Patents

一种锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片及其制造方法

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Abstract

一种锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片，其包括减反膜[6]、低温胶[7]、锑化铟光敏阵列[8]、硅读出电路[9]、铟柱[10]、锑化铟衬底[11]。其中，所述锑化铟光敏阵列[8]背面设置有减反膜[6]，其正面设置有铟柱[10]。所述铟柱[10]另一端与硅读出电路[9]相连，该硅读出电路[9]背面设置有锑化铟衬底[11]，且锑化铟光敏阵列[8]、硅读出电路[9]和铟柱[10]之间的空隙内设置有低温胶[7]。本发明锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片内锑化铟光敏阵列与硅读出电路达到热匹配，减少应变，使锑化铟红外焦平面阵列探测器具有较高的可靠度。另外本发明提供了所述锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片的制造方法。

Description

一种锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片及其制造方法
技术领域
本发明属于半导体光电探测器制造技术，涉及一种锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片及其制造方法。
背景技术
在制备锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片过程中，结构设计是决定探测器性能优劣和可靠性的关键工序。锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片在测试及工作中要经受由常温(300K)到液氮温度(77K)的冲击，锑化铟材料的热膨胀系数为5.04×10-6K，硅材料的热膨胀系数为2.6×10-6K，两者的热膨胀系数存在较大差异，因此由热失配引起的应力是威胁器件可靠性的一个重要因素。另外，锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片内的填充胶固化收缩和铟柱互连产生的残余应力也是威胁器件可靠性的另一个重要因素。其中，所产生的应力可引起锑化铟光敏阵列产生应变，致使光伏二极管的漏电流增大，从而产生盲元，甚至导致探测器芯片的破裂。
请参阅图1，其是一种现有技术锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片的结构示意图。图中，每个锑化铟光敏阵列3上设置有一铟柱.5，其中，锑化铟光敏阵列3背面依次设置有硅片层2和减反膜1，而铟柱5另一端则与硅读出电路4相连。该现有技术采用在减薄的锑化铟光敏阵列3背面键合或粘贴硅片层2的方法来减小锑化铟光敏阵列3与硅读出电路4的热失配。然而由于锑化铟光敏阵列3的减薄需要临时键合到中间衬底上，减薄后再转移到支撑硅片层2上，其工艺实施过程中操作复杂，难度较大，可靠性较低。
发明内容
为了解决现有技术锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片可靠性低的问题，本发明提供了一种可靠性高的锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片。
为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：一种锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片，其包括减反膜、低温胶、锑化铟光敏阵列、硅读出电路、铟柱、锑化铟衬底，其中，所述锑化铟光敏阵列背面设置有减反膜，其正面设置有铟柱；所述铟柱另一端与硅读出电路相连，所述硅读出电路背面设置有锑化铟衬底，且所述锑化铟光敏阵列、硅读出电路和铟柱之间的空隙内设置有低温胶。
所述硅读出电路厚度为10～100微米。
所述锑化铟光敏阵列厚度为10～20微米。
所述减反膜为硫化锌膜或二氧化硅膜。
所述减薄后的锑化铟光敏阵列厚度为10～20微米。
所述硅读出电路厚度分别为20微米，所述锑化铟光敏阵列厚度为10微米。
所述硅读出电路厚度分别为25微米，所述锑化铟光敏阵列厚度为15微米。
所述硅读出电路厚度分别为30微米，所述锑化铟光敏阵列厚度为20微米。
另外，本发明提供了所述锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片的制造方法，其步骤如下：
S1.填胶固化；锑化铟光敏阵列与硅读出电路用铟柱互连后，填充低温胶，固化填充的低温胶；
S2.减薄硅电路；减薄硅读出电路的背面，减薄后的硅读出电路厚度为10～100微米；
S3.粘贴衬底；在减薄的硅读出电路背面粘贴一锑化铟衬底；
S4.减薄光敏阵列；减薄锑化铟光敏阵列，减薄后的锑化铟光敏阵列厚度为10～20微米；
S5.镀制减反膜；在锑化铟光敏阵列背面上镀制硫化锌或二氧化硅减反膜。
有别于现有技术，本发明采用低温胶填充锑化铟红外焦平面阵列芯片，当填充的低温胶固化后，在减薄的硅读出电路背面粘贴一锑化铟衬底，然后减薄锑化铟光敏阵列，在光敏面上镀制减反膜等工艺制备锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片。本发明锑化铟红外焦平面阵列芯片通过减薄的硅读出电路背面粘贴锑化铟衬底的方法使锑化铟光敏阵列与硅读出电路达到热匹配。同时减薄的硅读出电路能产生应变释放一部分由低温胶固化收缩和铟柱互连引起的残余应力，使锑化铟光敏面阵的应变减小，提高了锑化铟红外焦平面阵列芯片的可靠度，从而使得锑化铟红外焦平面阵列探测器具有较佳的可靠性和稳定性。
附图说明
图1为一种现有技术锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片剖面图，其中，1为减反膜，2为硅片，3为锑化铟光敏阵列，4为硅读出电路，5为铟柱。
图2为本发明锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片第一实施方式的剖面图，其中，6为减反膜，7为低温胶，8为锑化铟光敏阵列，9为硅读出电路，10为铟柱，11为锑化铟衬底。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的说明：
请参阅图2，其是本发明锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片第一实施方式的剖面图。图中，所述锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片，其包括减反膜6、低温胶7、锑化铟光敏阵列8、硅读出电路9、铟柱10、锑化铟衬底11。其中，所述锑化铟光敏阵列8背面设置有硫化锌减反膜6，锑化铟光敏阵列8正面设置有铟柱10。所述铟柱10另一端与硅读出电路9相连，所述硅读出电路9背面设置有锑化铟衬底11。另外，所述锑化铟光敏阵列8、硅读出电路9和铟柱10之间的空隙内设置有低温胶7。
本实施方式中，所述硅读出电路厚度为20微米，所述锑化铟光敏阵列厚度为10微米。
本实施方式中在减薄的硅读出电路9背面粘贴锑化铟衬底11的方法使锑化铟光敏阵列8与硅读出电路9达到热匹配。同时减薄的硅读出电路9能产生应变释放一部分由低温胶7固化收缩和铟柱10互连引起的残余应力，使锑化铟光敏阵列8的应变减小，从而提高了锑化铟红外焦平面阵列探测器的可靠性。
另外，本发明锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片第二实施方式结构与第一实施方式相似，只是该实施方式中，所述硅读出电路9厚度为25微米，所述锑化铟光敏阵列8厚度为15微米，且所述减反膜6为二氧化硅膜。
本发明锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片第三实施方式结构也与第一实施方式相似。只是该实施方式中，所述硅读出电路9厚度为30微米，所述锑化铟光敏阵列8厚度为20微米，而所述减反膜6仍为硫化锌膜。
上述实施方式中给出了本发明锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片各部件的结构关系，并给出了三组硅读出电路9和锑化铟光敏阵列8厚度。然而本发明锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片不限于上述三个实施方式所揭示的数据，如所述硅读出电路9厚度可在10～100微米范围内调整，所述减薄后的锑化铟光敏阵列8厚度也可在10～20微米范围内作调整。
另外，本发明提供了所述锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片的制造方法，其步骤如下：
S1.填胶固化；锑化铟光敏阵列8与硅读出电路9用铟柱10互连后，填充低温胶7，并固化填充的低温胶7；
S2.减薄硅电路；减薄硅读出电路9的背面，减薄后的硅读出电路9厚度为10～100微米；
S3.粘贴衬底；在减薄的硅读出电路9背面粘贴一锑化铟衬底11；
S4.减薄光敏阵列；减薄锑化铟光敏阵列8，减薄后的锑化铟光敏阵列8厚度为10～20微米；
S5.镀制减反膜6；在锑化铟光敏阵列8背面上镀制硫化锌或二氧化硅减反膜6。
综上所述本发明采用低温胶填充工艺的锑化铟焦平面阵列芯片，当填充的低温胶固化后，在减薄的硅读出电路背面粘贴一锑化铟衬底，然后减薄锑化铟光敏阵列，在光敏面上镀制减反膜等工艺制备锑化铟焦平面阵列探测器芯片。因此本发明通过在硅读出电路背面粘贴锑化铟衬底的方法使锑化铟光敏阵列与硅读出电路达到热匹配。同时减薄的硅读出电路能产生应变释放一部分由低温胶固化收缩和铟柱互连引起的残余应力，使锑化铟光敏面阵的应变减小，从而使得锑化铟红外焦平面阵列探测器具有较佳的可靠性和稳定性。

Claims (8)

1.一种锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片，其特征在于：包括减反膜[6]、低温胶[7]、锑化铟光敏阵列[8]、硅读出电路[9]、铟柱[10]、锑化铟衬底[11]，其中，所述锑化铟光敏阵列[8]背面设置有减反膜[6]，其正面设置有铟柱[10]；所述铟柱[10]另一端与硅读出电路[9]相连，所述硅读出电路[9]背面设置有锑化铟衬底[11]，且所述锑化铟光敏阵列[8]、硅读出电路[9]和铟柱[10]之间的空隙内设置有低温胶[7]。
2.如权利要求1所述的锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片，其特征在于：所述硅读出电路[9]厚度为10～100微米。
3.如权利要求2所述的锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片，其特征在于：所述锑化铟光敏阵列[8]厚度为10～20微米。
4.如权利要求3所述的锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片，其特征在于：所述减反膜[6]为硫化锌膜或二氧化硅膜。
5.如权利要求4所述的锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片，其特征在于：所述硅读出电路[9]厚度分别为20微米，所述锑化铟光敏阵列[8]厚度为10微米。
6.如权利要求4所述的锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片，其特征在于：所述硅读出电路[9]厚度分别为25微米，所述锑化铟光敏阵列[8]厚度为15微米。
7.如权利要求4所述的锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片，其特征在于：所述硅读出电路[9]厚度分别为30微米，所述锑化铟光敏阵列[8]厚度为20微米。
8.一种如权利要求4所述的锑化铟红外焦平面阵列探测器芯片的制造方法，其步骤如下：
S1.填胶固化：锑化铟光敏阵列[8]与硅读出电路[9]用铟柱[10]互连后，填充低温胶[7]，固化填充的低温胶[7]；
S2.减薄硅电路：减薄硅读出电路[9]的背面，减薄后的硅读出电路[9]厚度为10～100微米；
S3.粘贴衬底：在减薄的硅读出电路[9]背面粘贴一锑化铟衬底[11]；
S4.减薄光敏阵列：减薄锑化铟光敏阵列[8]，减薄后的锑化铟光敏阵列[8]厚度为10～20微米；
S5.镀制减反膜[6]：在锑化铟光敏阵列[8]背面镀制硫化锌或二氧化硅减反膜。
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