CN113088891A

CN113088891A - 铟蒸发舟

Info

Publication number: CN113088891A
Application number: CN202110254056.XA
Authority: CN
Inventors: 张鹏; 聂媛; 谢珩
Original assignee: CETC 11 Research Institute
Current assignee: CETC 11 Research Institute
Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2021-07-09
Anticipated expiration: 2041-03-09
Also published as: CN113088891B

Abstract

本发明提出了一种铟蒸发舟，铟蒸发舟用于盛放铟并将铟加热蒸发至半导体器件，以进行半导体器件的焊接和互连，铟蒸发舟包括：筒体和折流组件，筒体具有盛放铟的容纳腔；折流组件靠近容纳腔的开口设置，折流组件构造出折流通道，铟在折流通道流动时，至少发生一次路径弯折；其中，当筒体被加热时，容纳腔内的铟蒸发，并经折流通道流出容纳腔。根据本发明的铟蒸发舟，在容纳腔的开口处设置有折流组件，折流组件构造出折流通道内，被加热蒸发的铟在折流通道内弯折流动，有效避免了铟发生喷溅而在半导体器件上形成粗大颗粒和喷溅点的问题，而且，可以提高半导体器件上铟膜层的厚度均匀性，从而提高半导体器件的整体性能。

Description

铟蒸发舟

技术领域

本发明涉及红外探测器技术领域，尤其涉及一种铟蒸发舟。

背景技术

红外探测器的混成芯片，是由探测器和读出电路组成的。

在红外焦平面探测器的器件互连工艺中，经常会使用到铟材料。铟是一种很软的、延展性好、导电性能好的金属材料，非常适合于芯片的焊接和互连。

铟的使用方式是把铟蒸发到读出电路和探测器芯片表面，形成铟柱，然后进行焊接和互连。而铟蒸发最常用的方式就是热电阻蒸发。相关技术中采用的铟蒸发舟具有如下缺陷：蒸发后样品表面有粗大铟颗粒和喷溅点及样品表面的铟膜层厚度不均匀。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何解决铟蒸发后样品表面产生粗大颗粒和喷溅点及样品表面膜层厚度不均匀的问题，本发明提出一种铟蒸发舟。

根据本发明实施例的铟蒸发舟，所述铟蒸发舟用于盛放铟并将铟加热蒸发至半导体器件，以进行半导体器件的焊接和互连，所述铟蒸发舟包括：

筒体，所述筒体具有盛放铟的容纳腔；

折流组件，所述折流组件靠近所述容纳腔的开口设置，所述折流组件构造出折流通道，所述铟在所述折流通道流动时，至少发生一次路径弯折；

其中，当所述筒体被加热时，所述容纳腔内的铟蒸发，并经所述折流通道流出所述容纳腔。

根据本发明实施例的铟蒸发舟，在容纳腔的开口处设置有折流组件，被加热蒸发的铟在流动时，在折流组件构造出的折流通道内发生路径弯折。由此，折流组件可以遮挡避免被蒸发的铟发生喷溅而在半导体器件上形成粗大颗粒和喷溅点的问题，而且，高纯铟材料蒸发完成以后，半导体器件表面的铟粒子颗粒更细小，可以提高半导体器件上铟膜层的厚度均匀性，从而提高半导体器件的整体性能。

根据本发明的一些实施例，所述容纳腔的内壁靠近所述容纳腔的开口处具有台阶部，所述折流组件放置于所述台阶部上。

在本发明的一些实施例中，所述折流组件包括：

折流板，所述折流板具有间隔设置的多个折流孔；

盖板，所述盖板叠置于所述折流板上方，所述盖板具有蒸发口，所述容纳腔内的铟经所述折流孔路径转折后，从所述蒸发口逸出。

根据本发明的一些实施例，所述折流板为层叠设置的多个，相邻设置的两个所述折流板的折流孔沿所述筒体的轴向方向间隔交错设置。

在本发明的一些实施例中，所述盖板的后端范围为：0.5mm至1mm，所述蒸发口为直径范围在2mm至8mm的圆形通孔。

根据本发明的一些实施例，所述折流板为圆形所述折流孔形成为扇形，多个所述折流孔沿所述折流板的周向方向间隔设置。

在本发明的一些实施例中，所述折流板的周缘具有凸起台阶部。

根据本发明的一些实施例，所述铟蒸发舟还包括：

第一电极板，所述第一电极板靠近所述筒体的上端设置且所述筒体的外周壁连接；

第二电极板，所述第二电极板靠近所述筒体的下端设置且与所述筒体的外周壁连接。

在本发明的一些实施例中，所述第二电极板为“Z”形，所述第二电极板包括：

第一水平板，所述第一水平板靠近所述筒体的下端设置且与所述筒体的外周壁连接；

垂直板，所述垂直板的一端与所述第一水平板连接；

第二水平板，所述第二水平板与所述垂直板的另一端连接，所述第二水平板与所述第一电极板平行。

根据本发明的一些实施例，所述筒体的直径范围为：20mm至50mm，所述筒体的高度范围为：30mm至60mm，所述筒体的壁厚范围为：1mm至2mm。

附图说明

图1为相关技术中铟蒸发舟的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的铟蒸发舟的结构示意图；

图3为根据本发明实施例的铟蒸发舟的爆炸图；

图4为根据本发明实施例的铟蒸发舟的剖视图；

图5为根据本发明实施例的铟蒸发舟的局部结构示意图；

图6为根据本发明实施例的折流板的结构示意图；

图7为根据本发明实施例的盖板的结构示意图。

附图标记：

铟蒸发舟100，

筒体10，容纳腔V1，台阶部110，

折流组件20，折流板210，折流孔211，凸起台阶部212，盖板220，蒸发孔221，

第一电极板30，

第二电极板40，第一水平板410，垂直板420，第二水平板430。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

现有的热电阻蒸发舟是把钼金属材料，通过弯折的方式，做成舟状，大致形状如图1所示。

这种舟状蒸发舟在使用之后，发现存在下列两个缺点：

1、蒸发后样品表面有粗大铟颗粒和喷溅点。在蒸铟的过程中，如果电流过大时，或者电流不稳定时，铟会发生喷溅现象。当喷溅发生时，大团的铟颗粒会从蒸发舟内喷出，溅到样品的表面，形成粗大铟颗粒和喷溅点。这种粗大颗粒会影响到铟膜层的表面质量。

2、样品表面的铟膜层厚度不均匀。普通蒸发舟是一个长方形，高纯铟材料在熔化之后，蒸发源的表面也是长方形，由于长方形形状的因素，加上蒸发舟侧壁的遮挡因素，铟的蒸发并不均匀。所以在铟蒸发之后，样品表面的铟膜层厚度均匀型较差。

针对现有蒸发舟的上述缺陷，本发明提出一种铟蒸发舟100。

如图2-图7所示，根据本发明实施例的铟蒸发舟100，铟蒸发舟100用于盛放铟并将铟加热蒸发至半导体器件，以进行半导体器件的焊接和互连，半导体器件可以是红外探测器芯片和读出电路，相应地，铟蒸发舟100可以用于将铟加热蒸发，实现红外探测器芯片和对出电路之间的焊接和互连。可以理解的是，上述红外探测器芯片和读出电路仅是半导体器件的举例说明，本发明中的半导体器件还可以是其他半导体器件，相应地，铟蒸发舟100也可以用于对其他半导体器件间的焊接和互连。

如图2-图4所示，铟蒸发舟100包括：筒体10和折流组件20。

具体而言，如图4所示，筒体10具有盛放铟的容纳腔V1，可以将铟盛放至容纳腔V1内。

折流组件20靠近容纳腔V1的开口设置，折流组件20构造出折流通道，铟在折流通道流动时，至少发生一次路径弯折。其中，当筒体10被加热时，容纳腔V1内的铟蒸发，并经折流通道流出容纳腔V1。如图3和图4所示，靠近容纳腔V1开口的位置设置有折流组件20，当铟被加热蒸发时，铟从容纳腔V1内沿容纳腔V1的轴向方向向容纳腔V1的开口处流动，在经过折流组件20时，铟从折流通道内发生路径弯折，这里所述的“路径弯折”可以理解为铟的蒸发流动路径在沿容纳腔V1的轴向方向和径向方向间切换流动。

根据本发明实施例的铟蒸发舟100，在容纳腔V1的开口处设置有折流组件20，被加热蒸发的铟在流动时，在折流组件20构造出的折流通道内发生路径弯折。由此，折流组件20可以避免被蒸发的铟发生喷溅而在半导体器件上形成粗大颗粒和喷溅点的问题，而且，高纯铟材料蒸发完成以后，半导体器件表面的铟粒子颗粒更细小，可以提高半导体器件上铟膜层的厚度均匀性，从而提高半导体器件的整体性能。

根据本发明的一些实施例，容纳腔V1的内壁靠近容纳腔V1的开口处具有台阶部110，折流组件20放置于台阶部110上。如图2和图3所示，容纳腔V1上方靠近开口处的内径大于下方内径形成台阶部110。由此，可以方便地放置折流组件20。

在本发明的一些实施例中，如图2和图3所示，折流组件20包括：折流板210和盖板220。

折流板210具有间隔设置的多个折流孔211，被加热蒸发的铟在折流板210的折流孔211间弯折流动。盖板220叠置于折流板210上方，盖板220具有蒸发孔221，容纳腔V1内的铟经折流孔211路径转折后，从蒸发孔221逸出。

根据本发明的一些实施例，如图2和图3所示，折流板210为层叠设置的多个，相邻设置的两个折流板210的折流孔211沿筒体10的轴向方向间隔交错设置。可以理解的是，通过层叠设置多个折流板210，可以增加铟的路径弯折次数，延长折流通道的长度，提高铟蒸发舟100的防喷溅效果。

在本发明的一些实施例中，如图7所示，盖板220可以为圆形，盖板220的厚度范围为：0.5mm至1mm，蒸发孔221为直径范围在2mm至8mm的圆形通孔。经过试验验证，采用上述尺寸设置可以提高从蒸发孔221逸出的铟的均匀性。

根据本发明的一些实施例，如图6所示，折流板210为圆形折流孔211形成为扇形，多个折流孔211沿折流板210的周向方向间隔设置。由此，可以提高铟蒸发的均匀性。

在本发明的一些实施例中，如图6所示，折流板210的周缘具有凸起台阶部212。折流板210两个端面的外周缘凸起形成凸起台阶部212。结合图4所示，当将折流板210层叠放置时，凸起台阶部212可以将相邻的两个折流板210间隔开，形成折流通道，便于铟在折流板210间的流动。

根据本发明的一些实施例，如图2-图5所示，铟蒸发舟100还包括：第一电极板30和第二电极板40。

第一电极板30靠近筒体10的上端设置且筒体10的外周壁连接，第二电极板40靠近筒体10的下端设置且与筒体10的外周壁连接。需要说明的是，铟蒸发舟100可以通过第一电极板30和第二电极板40连接对应的电极，在通电后，对筒体10进行加热，使容纳腔V1内的铟蒸发。

在本发明的一些实施例中，如图3-图5所示，第二电极板40为“Z”形，第二电极板40包括：第一水平板410、垂直板420和第二水平板430。

其中，第一水平板410靠近筒体10的下端设置且与筒体10的外周壁连接，垂直板420的一端与第一水平板410连接，第二水平板430与垂直板420的另一端连接，第二水平板430与第一电极板30平行。

可以理解的是，通过设置第二电极板40的第二水平板430和第一电极板30平行，便于第一电极板30和第二电极板40与对应电极的连接。

根据本发明的一些实施例，筒体10的直径范围为：20mm至50mm，筒体10的高度范围为：30mm至60mm，筒体10的壁厚范围为：1mm至2mm。

下面参照附图以一个具体的实施例详细描述根据本发明的铟蒸发舟100。值得理解的是，下述描述仅是示例性描述，而不应理解为对本发明的具体限制。

本发明提出的了一种防喷溅的铟蒸发舟100，如图2-图7所示，铟蒸发舟100包括：筒体10、折流组件20、第一电极板30和第二电极板40。

其中，筒体10的材料是金属钼，筒体10呈圆桶形状，筒体10的直径是20-50毫米，高度是30-60毫米，厚度为1-2毫米。筒体10底部和侧壁都是封闭的，形成容纳腔V1，顶部开口。容纳腔V1的内壁靠近上部有台阶部110，直径大小正好能放下折流组件20。

容纳腔V1内部盛放蒸发用的高纯铟材料。

第一电极板30和第二电极板40从筒体10的两侧向外延伸形成两个电极片，用于给铟蒸发舟100加电压使用。

如图2和图3所示，折流组件20包括：盖板220和两块折流板210，材料是金属钼。如图7所示，盖板220是一个圆形的、扁的金属片，中心开有一个小圆形蒸发孔221，盖板220的厚度为0.5-1毫米，小圆形蒸发孔221的直径是2-8毫米。盖板220的外直径尺寸与容纳腔V1开口附近处的内直径尺寸相同，盖板220正好能够放入到筒体10内。

如图6所示，折流板210是一个圆形的、扁的金属片，外边缘有一个凸起的凸起台阶部212。在折流板210靠近外边缘的地方，均匀分布着四个扇形的折流孔211，扇形的角度是90度，四个扇形折流孔211的具体位置见图6所示。

折流板210外边缘的凸起台阶部212的高度为1-2毫米，凸起台阶部212的宽度为1-2毫米。凸起台阶部212的作用是：当两个折流板210上下层叠放置在一起时，折流板210之间能够保持固定的距离，避免紧贴在一起。

如图4所示，两块折流板210在使用的时候，是上下层叠放置的，并使两块折流板210的扇形折流孔211错开，如可以沿着折流板210中心旋转45度，使两块折流板210的扇形折流孔211错开，如图4所示。

如图1所示，铟蒸发舟100在使用时，筒体10和折流组件20是组合在一起的。筒体10的作用是放置并蒸发铟材料，折流组件20的作用是共同控制铟粒子的蒸发方向，防止铟的喷溅。

防喷溅铟蒸发舟100具有特殊的结构设计，与普通热阻蒸发舟蒸发时的铟粒子直线移动路径不同，防喷溅铟蒸发舟100的铟粒子移动是受到折流组件20的控制的，移动的路径是一条曲线。

对使用了本发明的防喷溅铟蒸发舟100蒸铟之后的样品表面进行检测，使用150倍的显微镜对铟膜层表面进行仔细的观察，未发现有铟的喷溅点和粗大颗粒，由此说明，粗大的铟颗粒和喷溅点被抑制，防喷溅的效果明显；

使用薄膜台阶仪对铟膜层厚度进行测量，均布取10个点，测量铟膜层厚度，计算平均值，厚度均匀性为1％，而普通热阻蒸发舟蒸铟的厚度均匀性是3％，所以，使用防喷溅铟蒸发舟100的铟膜层厚度均匀性优于普通热阻蒸发舟。

以下参考附图详细描述本发明防喷溅铟蒸发舟100的使用方法：

步骤100：先把高纯铟材料放入筒体10内，然后盖上两块折流板210，两块折流板210上下叠置，但扇形折流孔211不能正对，需要这两块折流板220旋转45度角错开；然后再盖上盖板220。折流板210和盖板220放置好以后，具体见图1和图4所示。

步骤200：防喷溅铟蒸发舟100组装好以后，把铟蒸发舟100安装到真空设备内，在第一电极板30和第二电极板40两端的电极点接上电极，把待镀铟膜层的样品放入真空室内；然后真空设备开始抽取真空。

步骤300：当真空设备到达高真空度后，开始蒸发铟材料。给铟蒸发舟100加上电压，通上电流，并逐步增大电流，当电流值达到300-400安培时，铟材料开始蒸发；

铟粒子在蒸发后，首先穿过下方折流板210上的扇形折流孔211，横向移动一段距离后，穿过上方折流板210上的扇形折流孔211孔，再横向移动一段距离，穿过盖板220中心的小圆形蒸发孔221继续移动，最终，铟离子到达待镀样品的表面，形成铟膜层。

步骤400：当铟膜层厚度值达到要求时，逐步减小电流，直至电流为零，铟蒸发结束；真空设备放气后，取出样品，取出铟蒸发舟100。依次取下盖板220和两块折流板210，在筒体10内添加新的铟材料，以备下次蒸发使用。

根据本发明的防喷溅铟蒸发舟100的结构设计能够完全防止材料的喷溅，在铟材料蒸发时发生了喷溅，喷溅出的粗大颗粒会被折流板210和盖板220完全遮挡住，不会喷溅到样品表面，因此，铟膜层的表面质量更高。

其次，在这种以曲线移动的蒸发条件下，铟膜层的微颗粒均匀性更好，原因是因为所有铟粒子是从一个小圆蒸发孔221内蒸发出来的，是一个点蒸发源，这样铟粒子蒸发的颗粒更细小，铟膜层的厚度均匀性也更好。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims

1.一种铟蒸发舟，其特征在于，所述铟蒸发舟用于盛放铟并将铟加热蒸发至半导体器件，以进行半导体器件的焊接和互连，所述铟蒸发舟包括：

筒体，所述筒体具有盛放铟的容纳腔；

2.根据权利要求1所述的铟蒸发舟，其特征在于，所述容纳腔的内壁靠近所述容纳腔的开口处具有台阶部，所述折流组件放置于所述台阶部上。

3.根据权利要求1所述的铟蒸发舟，其特征在于，所述折流组件包括：

折流板，所述折流板具有间隔设置的多个折流孔；

盖板，所述盖板叠置于所述折流板上方，所述盖板具有蒸发孔，所述容纳腔内的铟经所述折流孔路径转折后，从所述蒸发孔逸出。

4.根据权利要求3所述的铟蒸发舟，其特征在于，所述折流板为层叠设置的多个，相邻设置的两个所述折流板的折流孔沿所述筒体的轴向方向间隔交错设置。

5.根据权利要求3所述的铟蒸发舟，其特征在于，所述盖板的厚度范围为：0.5mm至1mm，所述蒸发孔为直径范围在2mm至8mm的圆形通孔。

6.根据权利要求3所述的铟蒸发舟，其特征在于，所述折流板为圆形所述折流孔形成为扇形，多个所述折流孔沿所述折流板的周向方向间隔设置。

7.根据权利要求3所述的铟蒸发舟，其特征在于，所述折流板的周缘具有凸起台阶部。

8.根据权利要求1所述的铟蒸发舟，其特征在于，所述铟蒸发舟还包括：

9.根据权利要求8所述的铟蒸发舟，其特征在于，所述第二电极板为“Z”形，所述第二电极板包括：

垂直板，所述垂直板的一端与所述第一水平板连接；

10.根据权利要求1-9中任一项所述的铟蒸发舟，其特征在于，所述筒体的直径范围为：20mm至50mm，所述筒体的高度范围为：30mm至60mm，所述筒体的壁厚范围为：1mm至2mm。