CN108365021A - 一种红外探测器晶圆封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种红外探测器晶圆封装方法，属于红外探测器封装技术领域。红外探测器在封装过程中，将探测器芯片与管壳封装时，在探测器芯片基底的背面做金属层化，使得通过金属层化实现芯片与管壳的黏合。本发明提供了一种红外探测器晶圆封装方法，通过在探测器晶圆衬底背面做金属层化以替代传统的点银浆工艺，使得可以节省昂贵的点银浆浆料，节约了封装成本。
Description
技术领域
本发明涉及红外探测器封装技术领域，特别是涉及一种红外探测器晶圆封装方法。
背景技术
传统的红外探测器封装过程中，探测器芯片与管壳封装之时，首先要在封装管壳基底上点银浆浆料来实现芯片与管壳或者TEC的黏合。该银浆浆料缺点是：1、需要点胶设备控制图形形状以及浆料厚度；2、浆料价格昂贵，采购渠道受限；3、银浆浆料储存温度苛刻，一般需要低温存储；4、使用较为不便，需要摸索配方。
发明内容
针对上述问题，提供一种红外探测器晶圆封装方法，通过在探测器晶圆衬底背面做金属层化，等离子体清洗探测器芯片颗粒基底以及封装管壳基板，以活化它们的金属化表面，芯片颗粒和管壳基板组装后，在封装设备里面加热就可以实现芯片与管壳的黏合。具体描述如下：
本发明提供了一种红外探测器晶圆封装方法，红外探测器在封装过程中，将探测器芯片与管壳封装时，在封装管壳基底的背面做金属层化，使得通过金属层化实现芯片与管壳的黏合；
其中，所述封装管壳基底为晶圆芯片；在封装管壳基底的背面做金属层化的工艺包括以下步骤：
s1，在晶圆芯片的正面贴保护膜；
s2，在晶圆芯片的背面进行研磨、减薄；
s3，湿法去掉背面经研磨、减薄产生的表面暗伤层；
s4，去除晶圆芯片的正面的保护膜；
s5，沉积金属层实现探测器芯片基底金属化；
s6，芯片基底切割成小的芯片颗粒；
s7，等离子体清洗探测器芯片颗粒基底以及封装管壳基板；
s8，探测器芯片颗粒按照一定的位置对准后放入到封装管壳进行组装，然后在一起水平放入到封装设备中；
s9，封装设备加热到一定温度，金属层表面会融化从而实现芯片与管壳的黏合。
可选地，所述保护膜为UV膜。
可选地，所述沉积金属层的方式为蒸镀、电镀、溅射中的任意一种。
可选地，所述沉积金属层的金属材料为Ti/Au、Ti/Ni/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Pt/Au、Cr/Au、Cr/Ni/Au、Ti/Ni/Ag、Cu中的任意一种。
可选地，所述s3中，通过湿法的方式去掉表面暗伤层时，还包括腐蚀处理背面，以消除其内部应力，并且增大所述背面的表面粗糙度。
可选地，所述s7中，对探测器芯片颗粒基底以及封装管壳基板进行等离子体清洗，以活化金属层表面；
可选地，所述的s9中，封装设备加热温度范围为25℃~300℃。
本发明提供的一种红外探测器晶圆封装方法，通过在探测器晶圆衬底背面做金属层化以替代传统的点银浆工艺，使得可以节省昂贵的点银浆浆料，节约了封装成本。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1为根据本发明的一种红外探测器晶圆封装方法的背金技术的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
图1为根据本发明的一种红外探测器晶圆封装方法的背金技术的流程示意图。如图1所示，一种红外探测器晶圆封装方法，红外探测器在封装过程中，将探测器芯片与管壳封装时，在封装管壳基底的背面做金属层化，使得通过金属层化实现芯片与管壳的黏合。其中，封装管壳基底为晶圆芯片。
在封装管壳基底的背面做金属层化的工艺包括以下步骤：
s1，在晶圆芯片的正面贴保护膜；
s2，在晶圆芯片的背面进行研磨、减薄；
s3，湿法去掉背面经研磨、减薄产生的表面暗伤层；
s4，去除晶圆芯片的正面的保护膜；
s5，沉积金属层实现晶圆芯片基底金属化；
s6，将芯片基底切割成若干个芯片颗粒；
s7，等离子体清洗芯片颗粒基底以及封装管壳基板；
s8，将芯片颗粒按照一定的位置对准后放入到封装管壳进行组装，然后在一起水平放入到封装设备中；
s9，封装设备加热到一定温度，金属层表面会融化从而实现芯片与管壳的黏合。
具体地，在s1中，在晶圆芯片的正面粘贴的保护膜为UV膜。UV膜的粘性小，容易撕掉。粘贴完毕后，检查贴膜质量，要求整张膜下面没有气泡，贴膜在晶圆表面的颜色均匀，一致，晶圆边缘的膜要切割整齐光滑，膜的边缘和晶圆边缘一致。
在s2中，晶圆正面保护后，背面在减薄机台中进行研磨、减薄。背面减薄要求研磨均匀、纹路正常，否则当站检出、并且返工。在一个具体的实施方式中，可以采用DISCO减薄机。
在s3中，经过研磨、减薄后，晶圆背面的硅会产生很多表面损伤，并且有硅粉残留。此时，晶圆内部应力较大，容易碎片。通过湿法的方式，腐蚀处理下粗糙的背面硅表面，可以消除其内部应力，并且使其表面粗糙度更大，金属更容易在其上沉积。
在s4中，在沉积金属层前，将s1中的保护膜除去。
在s5中，沉积金属层的方式可以为蒸镀、电镀、溅射等中的任意一种。金属材料为Ti/Au、Ti/Ni/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Pt/Au、Cr/Au、Cr/Ni/Au、Ti/Ni/Ag、Cu等金属。例如，在一个具体的实施方式中，金属化材料为Cr/Ni/Au，对应厚度为50nm/600nm/500nm。本实施案例中，采用电子束蒸镀金属的方式。其基本原理是：利用电子束在高压下加速，经过强磁场偏转，撞击靶材，使蒸发源加热，且加热的范围可局限在蒸发源的表面极小，不必对整个蒸发源加热，效率更高，膜质较高。本实施案例中，电子束蒸发机台为ULVAC EI-5Z型号。需要注意的是，在步骤s5中，金属材料为Cr/Ni/Au时，即指的是在沉积金属层时，先沉积一层一定厚度的Cr金属层，再沉积一层一定厚度的Ni金属层，最后沉积一层一定厚度的Au金属层。当然地，沉积金属层可以是多层金属层的沉积，也可以是双层或者单层金属层的沉积。
s6，芯片基底切割成小的芯片颗粒；
将探测器芯片基底切割成单个的颗粒。这些颗粒是后续用于封装。本实施例中，切割机为DISCO，当然，也可以使用其他厂家的切割机设备。
s7，等离子体清洗探测器芯片颗粒基底以及封装管壳基板。
本步骤中，将探测器芯片颗粒基底以及封装管壳基板放入到等离子清洗机中进行清洗。目的是除去芯片颗粒背面以及封装管壳基板的金属层表面的氧化层，并且实现金属层表面的活化，这样在较低的温度下实现芯片和管壳的焊接。本实施案例中，清洗机为德国ION WAVE清洗机，当然，也可以使用其他厂家的清洗设备。
s8，探测器芯片颗粒按照一定的位置对准后放入到封装管壳进行组装，然后在一起水平放入到封装设备中；
将探测器芯片颗粒按照一定的位置放入到封装管壳进行对准、组装，并且水平放入封装设备中，移动芯片和管壳的组装体的时候注意它们之间不要有相对位置的移动。本实施案例中，封装设备采用德国ATV炉子，当然，不限于该家的封装设备。
s9，封装设备加热到一定温度，金属层表面会融化从而实现芯片与管壳的黏合。
将ATV封装炉设定到到一定温度，温度范围为25~300℃；然后在芯片表面边缘稍稍施加压力，可以实现金属层表面会融化从而实现芯片与管壳的黏合。本实施案例中，封装炉温度设定值为180℃。
本发明提供的一种红外探测器晶圆封装方法，通过在探测器晶圆衬底背面做金属层化以替代传统的点银浆工艺，使得可以节省昂贵的点银浆浆料，节约了封装成本。
本发明可以在封装的时候跳过点银浆的环节，直接进行封装。因为封装是采取单个芯片的方式进行工艺，在晶圆的时候进行背金技术工艺步骤，是相当于很多芯片同时作业，节省材料和工时。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (7)
1.一种红外探测器晶圆封装方法，其特征在于，红外探测器在封装过程中，将探测器芯片与管壳封装时，在探测器芯片基底的背面做金属层化，芯片基底切割成小的芯片颗粒，采用等离子体清洗方式处理探测器芯片颗粒的金属化基底以及封装管壳的封装基板面，在一定温度条件下实现芯片与管壳的黏合；
其中，在探测器芯片基底的背面做金属层化的工艺包括以下步骤：
s1，在晶圆芯片的正面贴保护膜；
s2，在晶圆芯片的背面进行研磨、减薄；
s3，湿法去掉背面经研磨、减薄产生的表面暗伤层；
s4，去除晶圆芯片的正面的保护膜；
s5，沉积金属层实现晶圆芯片基底金属化；
s6，芯片基底切割成若干个芯片颗粒；
s7，等离子体清洗芯片颗粒基底以及封装管壳基板；
s8，将芯片颗粒按照一定的位置对准后放入到封装管壳进行组装，再水平放入到封装设备中；
s9，将封装设备加热到一定温度，使得金属层表面融化，从而实现芯片与管壳的黏合。
2.根据权利要求1所述的红外探测器晶圆封装方法，其特征在于，所述保护膜为UV膜。
3.根据权利要求1所述的红外探测器晶圆封装方法，其特征在于，所述沉积金属层的方式为蒸镀、电镀、溅射中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的红外探测器晶圆封装方法，其特征在于，所述沉积金属层的金属材料为Ti/Au、Ti/Ni/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Pt/Au、Cr/Au、Cr/Ni/Au、Ti/Ni/Ag、Cu中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的红外探测器晶圆封装方法，其特征在于，所述s3中，通过湿法的方式去掉表面暗伤层时，还包括腐蚀处理背面，以消除其内部应力，并且增大所述背面的表面粗糙度。
6.根据权利要求1所述的红外探测器晶圆封装方法，其特征在于，所述s7中，对探测器芯片颗粒基底以及封装管壳基板进行等离子体清洗，以活化金属层表面。
7.根据权利要求1所述的红外探测器晶圆封装方法，其特征在于，所述的s9中，封装设备加热温度范围为25℃~300℃。
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