CN116130546A - 制冷红外探测器的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制冷红外探测器的制备方法，应用于半导体技术领域。具体的，通过将待加工形成制冷红外探测器的器件衬底材料先切割成规格(大小尺寸)相同或者的规格(大小尺寸)不同的多个待形成所述制冷红外探测器器件的器件芯片，之后，在将多个所述器件芯片重新排布键合在现有的6英寸或英8寸的载片(半导体衬底)上，然后，利用现有的已经发展成熟的6英寸或8英寸的产线工艺，实现制冷红外探测器器件的同一规格的自动化批量生产或不同规格的自动化批量生产，从而避免了现有的制冷红外探测器生产设备受到制冷红外探测器的不规则衬底的限制，进而导致制冷红外探测器无法进行批量生产的问题，并最终提高了产品的生产效率和产品良率。

Description

制冷红外探测器的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种制冷红外探测器的制备方法。
背景技术
红外线自被发现以来，渐渐被人们熟知并在信息技术与通讯、医疗保健与生命科学、国防与航空等领域中发挥出越来越重要的作用。红外光谱是一种人眼不可见的光谱，其波长范围从0.75微米至10微米，介于可见光红与微波之间。按其波长来分，可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类。
随着红外应用的不断推广与发展，先进的红外探测技术要求探测器具有更高的空间分辨率和更好的目标识别能力。红外探测器是一种将红外辐射转换为电子信号的光电器件，其中光电反应只在光敏元件上进行，而后续的信号处理过程则只涉及到电子学技术，因此红外探测芯片是红外探测器的核心元件。
目前，红外探测器通常采用由两种或两种以上的物质生长而成的层状材料作为衬底，由于每种衬底材料的晶格方向的不同，且对衬底材料进行划片形成单个芯片衬底的时候只能沿晶格的方向进行切割，因此，导致红外探测器的衬底芯片的形状通常为不规则形状，例如，为大小为2*3cm、4*6cm、15*23cm、或36*41cm等不同大小的长方形或者正方形。在实际应用中，红外探测器中通常包含多个大小尺寸不同的器件，由于现有的生产设备受到不规则衬底的限制，加工工艺受到衬底尺寸大小限制，目前一次只能完成1～9个有效器件的流片，从而导致不能全自动化生产红外探测器，进而降低了产品的生成效率和产品良率。重构之后，可以同时一次完成多个衬底的加工，加工有效器件可以一次达到上百个。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制冷红外探测器的制备方法，以解决现有技术中由于生产设备受到不规则衬底的限制，导致制冷红外探测器无法进行批量生产，从而降低了产品的生产效率和产品良率的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种制冷红外探测器的制备方法，包括：
提供表面上形成有多个对准标记的载片和待形成制冷红外探测器的器件衬底；
对所述器件衬底材料沿着不同晶向有选择的进行划片切割处理，以得到多个待加工形成所述制冷红外探测器器件的器件芯片；
按照所述对准标记，将各所述器件芯片依次与所述载片进行键合或粘合重构，以得到用于形成多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底；
在所述重构器件衬底的表面上形成牺牲填充层；
对包含所述牺牲填充层的所述重构器件衬底进行后续工艺，以批量形成包含探测器像元结构以及将所述探测器像元结构电性引出的电极在内的多个制冷红外探测器器件。
进一步的，得到所述表面上形成有多个对准标记的载片的步骤可以包括：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底的表面上或者所述半导体衬底中形成多个对准标记。
进一步的，对所述器件衬底材料沿着不同晶向有选择的进行划片切割处理，以得到多个待形成所述制冷红外探测器器件的器件芯片的步骤可以包括：
将所述器件衬底切割成多个尺寸相同的第一器件芯片和多个尺寸相同的第二器件芯片，所述第一器件芯片与所述第二器件芯片的尺寸不同；
或者，所述对所述器件衬底进行划片切割处理，以得到多个待形成所述制冷红外探测器器件的器件芯片的步骤可以包括：将所述器件衬底切割成多个尺寸均相同的第三器件芯片。
进一步的，将各所述器件芯片依次与所述载片进行键合或粘合重构的步骤可以包括：
在所述载片的表面形成一熔融键合层，或者，利用加热工艺或紫外照射工艺在所述载片的表面形成一胶粘层；
在所述第一器件芯片、所述第二器件芯片或者所述第三器件芯片的表面上形成一保护胶层或钝化保护层，以对器件芯片进行表面保护；
按照所述对准标记，并通过所述熔融键合层或所述胶粘层分别将依次重新排布后的所述第一器件芯片、第二器件芯片或者所述第三器件芯片放置在所述载片的表面上，以形成包含各所述器件芯片且相邻器件芯片之间存在空隙的重构器件衬底。
进一步的，在所述重构器件衬底的表面上形成牺牲填充层之后，且在对包含所述牺牲填充层的所述重构器件衬底进行后续工艺之前，本发明提供的所述制冷红外探测器的制备方法还可以包括：
对所述牺牲填充层进行顶部平坦化，直至暴露出所述第一器件芯片、第二器件芯片或者所述第三器件芯片的顶面；
去除所述保护胶层或钝化保护层。
进一步的，所述牺牲填充层可以包括有机材料，所述有机材料可以包括环氧树脂。
进一步的，在批量形成包含探测器像元结构以及将所述探测器像元结构电性引出的电极在内的多个制冷红外探测器器件的步骤之后，本发明提供的所述制冷红外探测器的制备方法还可以包括：
将形成有多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底与读出电路进行倒焊互连工艺。
进一步的，将形成有多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底与读出电路进行倒焊互连工艺的步骤可以包括：
提供一形成有多个读出电路的衬底，所述衬底包含的读出电路与所述重构器件衬底中已形成的制冷红外探测器器件一一对应；
对形成有多个制冷红外探测器器件的重构器件衬底再次进行划片切割处理，以得到多个独立的制冷红外探测器器件；
将多个所述独立的制冷红外探测器器件分别与所述形成有多个读出电路的衬底进行键合，以批量形成多个制冷红外探测器。
进一步的，将形成有多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底与读出电路进行倒焊互连工艺的步骤可以包括：
提供一形成有多个读出电路的衬底，所述衬底包含的读出电路与所述重构器件衬底中已形成的制冷红外探测器器件一一对应；
将所述形成有多个读出电路的衬底键合在形成有多个制冷红外探测器器件的重构器件衬底上，以批量形成多个制冷红外探测器。
进一步的，将形成有多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底与读出电路进行倒焊互连工艺的步骤可以包括：
提供一形成有多个读出电路的衬底，所述衬底包含的读出电路与所述重构器件衬底中已形成的制冷红外探测器器件一一对应；
对所述形成有多个读出电路的衬底进行划片切割处理，以得到多个独立的读出电路；
将每个独立的所述读出电路分别与所述形成有多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底进行键合，以批量形成多个制冷红外探测器。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案至少具有如下有益效果之一：
在本发明提供了一种制冷红外探测器的制备方法中，通过将待加工形成制冷红外探测器的器件衬底材料先切割成规格(大小尺寸)相同或者的规格(大小尺寸)不同的多个待形成所述制冷红外探测器器件的器件芯片，之后，在将多个所述器件芯片重新排布键合在现有的6英寸或英8寸的载片(半导体衬底)上，然后，利用现有的已经发展成熟的6英寸或8英寸的产线工艺，实现制冷红外探测器器件的同一规格的自动化批量生产或不同规格的自动化批量生产，从而避免了现有的制冷红外探测器生产设备受到制冷红外探测器的不规则衬底的限制，进而导致制冷红外探测器无法进行批量生产的问题，并最终提高了产品的生产效率和产品良率。
附图说明
图1为本发明一实施例中的制冷红外探测器的制备方法的流程示意图；
图2a～图2e为本发明一实施例中的制冷红外探测器的制备方法在其制备过程中的结构示意图。
其中，附图标记如下：
100-载片；                 200-器件衬底/衬底材料；
201-器件芯片；             110-熔融键合层或胶粘层；
100’-重构器件衬底；        120-牺牲填充层。
具体实施方式
承如背景技术所述，目前，红外探测器通常采用由两种或两种以上的物质交替周期性生长而成的层状材料作为衬底，由于每种衬底材料的晶格方向的不同，且对衬底材料进行划片形成单个芯片衬底的时候只能沿晶格的方向进行切割，因此，导致红外探测器的衬底芯片的形状通常为不规则形状，例如，为大小为2*3cm、4*6cm、15*23cm，或36*41cm等不同大小的长方形或者正方形(尺寸大小根据设计和工艺不同而不同)。在实际应用中，红外探测器中通常包含多个大小尺寸不同的器件，由于现有的生产设备受到不规则衬底的限制，目前一次只能完成1～6个有效器件的流片，从而导致不能全自动化生产红外探测器，进而降低了产品的生成效率和产品良率。
为此，本发明提供了一种制冷红外探测器的制备方法，以解决现有技术中由于生产设备受到不规则衬底的限制，导致制冷红外探测器无法进行批量生产，从而降低了产品的生产效率和产品良率的问题。
参考图1，图1为本发明一实施例中提供的本发明一实施例中的制冷红外探测器的制备方法的流程示意图，该方法包括如下步骤：
步骤S100，提供表面上形成有多个对准标记的载片和待形成制冷红外探测器的器件衬底；
步骤S200，对所述器件衬底材料沿着不同晶向有选择的进行划片切割处理，以得到多个待加工形成所述制冷红外探测器器件的器件芯片；
步骤S300，按照所述对准标记，将各所述器件芯片依次与所述载片进行键合或粘合重构，以得到用于形成多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底；
步骤S400，在所述重构器件衬底的表面上形成牺牲填充层；
步骤S500，对包含所述牺牲填充层的所述重构器件衬底进行后续工艺，以批量形成包含探测器像元结构以及将所述探测器像元结构电性引出的电极在内的多个制冷红外探测器器件。
即，本发明实施例中提供了一种制冷红外探测器的制备方法。具体的，通过将待形成制冷红外探测器的器件衬底先切割成规格(大小尺寸)相同或者的规格(大小尺寸)不同的多个待形成所述制冷红外探测器器件的器件芯片，之后，在将多个所述器件芯片重新排布键合在现有的6英寸或英8寸的载片(半导体衬底)上，然后，利用现有的已经发展成熟的6英寸或8英寸的产线工艺，实现制冷红外探测器器件的同一规格的自动化批量生产或不同规格的自动化批量生产，从而避免了现有的制冷红外探测器生产设备受到制冷红外探测器的不规则衬底的限制，进而导致制冷红外探测器无法进行批量生产的问题，并最终提高了产品的生产效率和产品良率。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的制冷红外探测器的制备方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图2a～图2e为本发明一实施例中的制冷红外探测器的制备方法在其制备过程中的结构示意图。
在步骤S100中，具体参考图2a所示，提供表面上形成有多个对准标记的载片100和待形成制冷红外探测器的器件衬底(未图示)。其中，载片100可以为现有的任何适用于现有的6英寸或8英寸的生产工艺的半导体衬底，所述半导体衬底可以是以下所提到的材料中的至少一种：Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeC、InAs、GaAs、InP或者其它III/V化合物半导体，还包括这些半导体构成的多层结构等或者为绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等，还可以是玻璃。示例性的，在本实施例中，所述载片100为硅衬底。
所述器件衬底是由两种或两种以上的物质生长而成的，且用于形成制冷红外探测器器件的层状材料衬底，示例性的，在本发明实施例中，所述器件衬底可以为锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等其他材料中的至少一种。
在本实施例中，可以先提供一硅衬底，然后，在该硅衬底的表面上或者该硅衬底中形成多个对准标记。其中，所述对准标记可以是同一规格的对准标记，也可以是不同规格的对准标记。
可选的方案，在步骤S100中可以先提供一载片(未图示)和待形成制冷红外探测器的器件衬底，之后，在所述载片的表面上形成具有多个对准标记的模具膜层，然后，再执行步骤S200～步骤S500，即，本发明设计对准标记的目的即为可以准确的将分割后的器件芯片准确的固定在载片上，从而利用载片为现有发展成熟的6英寸或8英寸的产线工艺，实现制冷红外探测器器件的同一规格的自动化批量生产或不同规格的自动化批量生产，因此，至于是直接在载片上进行对准标记的设置还是在其表面上进行对准标记的设置，均属于本发明的保护范围内。
在步骤S200中，对所述器件衬底材料沿着不同晶向有选择的进行划片切割处理，以得到多个待形成所述制冷红外探测器器件的器件芯片(未图示)。
在本实施例中，可以根据实际需要决定，将所述器件衬底材料切割成多个尺寸相同的第一器件芯片和多个尺寸相同的第二器件芯片，所述第一器件芯片与所述第二器件芯片的尺寸不同；或者，将所述器件衬底切割成多个尺寸均相同的第三器件芯片。
具体的，可以将所述器件衬底切割成同一规格的器件芯片(第三器件芯片)，然后利用载片衬底100对该同一规格的器件芯片进行批量自动化生产，如图2d所示。此时，若将器件衬底切割成同一规格的器件芯片，则相当于对实现相同功能的制冷红外探测器器件进行批量自动化生产，例如，可以将器件衬底切割成10个2*2cm的器件芯片，然后，按照载片100上的对准标记分别将所述切割后的器件芯片键合(固定)在所述载片100上，然后，在利用现有已经发展成熟的产线工艺，在所述载片100上的器件芯片上形成其对应的制冷红外探测器器件。
此外，由于在实际应用中，制冷红外探测器可以包括多种尺寸的探测器像元结构，因此，为了实现包括多种尺寸的探测器像元结构的制冷红外探测器的批量生产，本发明提供的制冷红外探测器的制备方法还可以将所述器件衬底切割成不同规格的器件芯片(第一器件芯片和第二器件芯片)，如图2e所示，例如，将器件衬底切割成10个2*2cm的器件芯片和10个4*4cm的器件芯片，然后，再将其分别键合或粘合重构在所述载片100上，并利用现有已经发展成熟的产线工艺，在所述载片100上的器件芯片上形成其对应的制冷红外探测器器件。此时，若将器件衬底切割成不同规格的器件芯片，则相当于对实现不同功能的多种尺寸的制冷红外探测器器件进行批量自动化生产。
在步骤S300中，具体参考图2b所示，并结合图2a，按照所述对准标记，将各所述器件芯片201依次与所述载片100进行键合或粘合重构，以得到用于形成多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底100’。
在本实施例中，当将所述器件衬底切割成尺寸大小不同的多种器件芯片时，则需要在所述载片100的表面上或其内部设置有可以分别标识所述尺寸大小不同的多种器件芯片的对准标记，例如，与器件芯片的尺寸一一对应的坐标标记；之后，再根据所述对准标记，分别将切割后的器件芯片201分别对应键合在所述载片100，此时，相当于在所述载片100上重新排布形成了一个新的用于形成多个红外探测器器件的衬底。
进一步的，本发明提供了一种将各所述器件芯片201依次与所述载片100进行键合或粘合重构的具体实现方式，可以包括如下步骤：
步骤S301，在所述载片100的表面形成一熔融键合层110，或者，利用加热工艺或紫外照射工艺在所述载片100的表面形成一胶粘层(未图示)；
步骤S302，在所述第一器件芯片、所述第二器件芯片或者所述第三器件芯片的表面上形成一保护胶层(未图示)或钝化保护层(未图示)，以对器件芯片进行表面保护；
步骤S303，按照所述对准标记，并通过所述熔融键合层110或所述胶粘层分别将依次重新排布后的所述第一器件芯片、第二器件芯片或者所述第三器件芯片放置在所述载片100的表面上，以形成包含各所述器件芯片201且相邻器件芯片201之间存在空隙的重构器件衬底100’。
在本实施例中，要想将所述器件芯片201稳固的键合在所述载片100的表面上，则需要现在所述载片100的表面上形成一层熔融键合层110，之后，利用通过熔融、分子扩散等作用将熔融键合层110和所述载片100的表面融合成一层膜层结构，从而实现所述器件芯片201和所述载片100的键合。
可选的方案，想将所述器件芯片201稳固的粘合重构在所述载片100的表面上，则需要现在所述载片100的表面上形成一层胶粘层，之后，利用胶粘层的粘黏性将所述器件芯片201和所述载片100粘合在一起，形成重构后的器件衬底，即，重构器件衬底100’。
在步骤S400中，具体参见图2d或图2e所示，在所述重构器件衬底100’的表面上形成牺牲填充层120。
在本实施例中，可以现在所述键合有多个所述器件芯片201之后的重构器件衬底100’的表面上沉积一定厚度的牺牲填充层120，然后，再对所述牺牲填充层120进行顶部平坦化，直至暴露出所有所述器件芯片201的顶面，以保证所述重构器件衬底100’的表面平整度，从而有利于后续工艺的进行，之后，再去除所述保护胶层或钝化保护层。并且，目前现有的制冷红外探测器的工艺进度是控制在3um左右，而通过本发明提供的方法，将待形成所述制冷红外探测器器件的器件芯片201重新排布键合在可以进行现有的6英寸或8英寸的产线工艺的载片100上，可以将其控制在1um以下，这对大面整器件尤为关键。
可以理解的是，在对所述牺牲填充层120进行顶部平坦化工艺的过程中，多少会存在一定误差，只要所述器件芯片201的顶部高于所述牺牲填充层120的顶部的高度小于1um，即为本发明提供的所述方法可接受的误差范围。
进一步的，所述牺牲填充层120可以为有机材料，所述有机材料包括环氧树脂。当然，所述牺牲填充层120也可以为其他绝缘材料层，例如，二氧化硅或氮化硅，对此本发明不做具体限定。
在步骤S500中，对包含所述牺牲填充层120的所述重构器件衬底100’进行后续工艺，以批量形成包含探测器像元结构以及将所述探测器像元结构电性引出的电极在内的多个制冷红外探测器器件。
在本实施例中，在形成所述重构器件衬底100’之后，就相当于将针对不同的不规则衬底，需要设置不同的生产设备才可制造制冷红外控制器的生产过程转变为可以利用现有的发展成熟的6英寸或8英寸的生产设备进行自动化批量生产制冷红外控制器的生成过程，从而提高了产品的生成效率、降低了产品的生产成本，并最终提高了产品良率。
具体的，在形成所述重构器件衬底100’之后，可以采用光刻和/刻蚀工艺、以及离子注入工艺在所述重构器件衬底100’中包含的每个器件芯片201上统一形成探测器像元结构，之后，再利用刻蚀光刻和/刻蚀工艺形成接触孔，并在所述接触孔中填充金属柱，以形成用于分别将每个器件芯片201上形成的探测器像元结构电性引出的电极(未图示)，以批量自动化形成多个制冷红外探测器器件。
此外，可以利用相同的方式在载片衬底上批量形成制冷红外探测器的用于接收制冷红外探测器将红外辐射转换后的电信号，并对电信号进行处理后输出的读出电路。之后，在利用倒焊互连工艺，将所述制冷红外探测器器件与所述读出电路进行倒焊互连，从而形成制冷红外探测器。
具体的，本发明提供了一种将形成有多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底与读出电路进行倒焊互连工艺的步骤，具体如下：
首先，提供一形成有多个读出电路的衬底(未图示)，所述衬底包含的读出电路(未图示)与所述重构器件衬底中已形成的制冷红外探测器器件一一对应；
其次，对形成有多个制冷红外探测器器件的重构器件衬底再次进行划片切割处理，以得到多个独立的制冷红外探测器器件；
最后，将多个所述独立的制冷红外探测器器件分别与所述形成有多个读出电路的衬底进行键合，以批量形成多个制冷红外探测器。
可选的方案，本发明还提供了一种将形成有多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底与读出电路进行倒焊互连工艺的步骤，具体如下：
首先，提供一形成有多个读出电路的衬底，所述衬底包含的读出电路与所述重构器件衬底中已形成的制冷红外探测器器件一一对应；
其次，将所述形成有多个读出电路的衬底键合在形成有多个制冷红外探测器器件的重构器件衬底上，以批量形成多个制冷红外探测器。
可选的方案，本发明还提供了一种将形成有多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底与读出电路进行倒焊互连工艺的步骤，具体如下：
首先，提供一形成有多个读出电路的衬底，所述衬底包含的读出电路与所述重构器件衬底中已形成的制冷红外探测器器件一一对应；
接着，对所述形成有多个读出电路的衬底进行划片切割处理，以得到多个独立的读出电路；
其次将每个独立的所述读出电路分别与所述形成有多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底进行键合，以批量形成多个制冷红外探测器。
综上所述，在本发明提供了的制冷红外探测器的制备方法中，通过将待形成制冷红外探测器的器件衬底先切割成规格(大小尺寸)相同或者的规格(大小尺寸)不同的多个待形成所述制冷红外探测器器件的器件芯片，之后，在将多个所述器件芯片重新排布键合在现有的6英寸或英8寸的载片(半导体衬底)上，然后，利用现有的已经发展成熟的6英寸或8英寸的产线工艺，实现制冷红外探测器器件的同一规格的自动化批量生产或不同规格的自动化批量生产，从而避免了现有的制冷红外探测器生产设备受到制冷红外探测器的不规则衬底的限制，进而导致制冷红外探测器无法进行批量生产，并最终降低产品的生成效率和产品良率的技术问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明保护范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明的保护范围。
需要说明的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种制冷红外探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供表面上形成有多个对准标记的载片和待形成制冷红外探测器件的器件衬底；
对所述器件衬底材料沿着不同晶向有选择的进行划片切割处理，以得到多个待加工形成所述制冷红外探测器器件的器件芯片；
按照所述对准标记，将各所述器件芯片依次与所述载片进行键合或粘合重构，以得到用于形成多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底；
在所述重构器件衬底的表面上形成牺牲填充层；
对包含所述牺牲填充层的所述重构器件衬底进行后续工艺，以批量形成包含探测器像元结构以及将所述探测器像元结构电性引出的电极在内的多个制冷红外探测器器件。
2.如权利要求1所述的制冷红外探测器的制备方法，其特征在于，得到所述表面上形成有多个对准标记的载片的步骤包括：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底的表面上或者所述半导体衬底中形成多个对准标记。
3.如权利要求2所述的制冷红外探测器的制备方法，其特征在于，对所述器件衬底材料沿着不同晶向有选择的进行划片切割处理，以得到多个待形成所述制冷红外探测器器件的器件芯片的步骤包括：
将所述器件衬底切割成多个尺寸相同的第一器件芯片和多个尺寸相同的第二器件芯片，所述第一器件芯片与所述第二器件芯片的尺寸不同；
或者，所述对所述器件衬底材料进行划片切割处理，以得到多个待形成所述制冷红外探测器器件的器件芯片的步骤包括：将所述器件衬底切割成多个尺寸均相同的第三器件芯片。
4.如权利要求3所述的制冷红外探测器的制备方法，其特征在于，将各所述器件芯片依次与所述载片进行键合或粘合重构的步骤包括：
在所述载片的表面形成一熔融键合层，或者，利用加热工艺或紫外照射工艺在所述载片衬底的表面形成一胶粘层；
在所述第一器件芯片、所述第二器件芯片或者所述第三器件芯片的表面上形成一保护胶层或钝化保护层，以对器件芯片进行表面保护；
按照所述对准标记，并通过所述熔融键合层或所述胶粘层分别将依次重新排布后的所述第一器件芯片、第二器件芯片或者所述第三器件芯片放置在所述载片的表面上，以形成包含各所述器件芯片且相邻器件芯片之间存在空隙的重构器件衬底。
5.如权利要求4所述的制冷红外探测器的制备方法，其特征在于，在所述重构器件衬底的表面上形成牺牲填充层之后，且在对包含所述牺牲填充层的所述重构器件衬底进行后续工艺之前，还包括：
对所述牺牲填充层进行顶部平坦化，直至暴露出所述第一器件芯片、第二器件芯片或者所述第三器件芯片的顶面；
去除所述保护胶层或钝化保护层。
6.如权利要求1或5所述的制冷红外探测器的制备方法，其特征在于，所述牺牲填充层包括有机材料，所述有机材料包括环氧树脂。
7.如权利要求5所述的制冷红外探测器的制备方法，其特征在于，在批量形成包含探测器像元结构以及将所述探测器像元结构电性引出的电极在内的多个制冷红外探测器器件的步骤之后，还包括：
将形成有多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底与读出电路进行倒焊互连工艺。
8.如权利要求7所述的制冷红外探测器的制备方法，其特征在于，将形成有多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底与读出电路进行倒焊互连工艺的步骤包括：
提供一形成有多个读出电路的衬底，所述衬底包含的读出电路与所述重构器件衬底中已形成的制冷红外探测器器件一一对应；
对形成有多个制冷红外探测器器件的重构器件衬底再次进行划片切割处理，以得到多个独立的制冷红外探测器器件；
将多个所述独立的制冷红外探测器器件分别与所述形成有多个读出电路的衬底进行键合，以批量形成多个制冷红外探测器。
9.如权利要求7所述的制冷红外探测器的制备方法，其特征在于，将形成有多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底与读出电路进行倒焊互连工艺的步骤包括：
提供一形成有多个读出电路的衬底，所述衬底包含的读出电路与所述重构器件衬底中已形成的制冷红外探测器器件一一对应；
将所述形成有多个读出电路的衬底键合在形成有多个制冷红外探测器器件的重构器件衬底上，以批量形成多个制冷红外探测器。
10.如权利要求7所述的制冷红外探测器的制备方法，其特征在于，将形成有多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底与读出电路进行倒焊互连工艺的步骤包括：
提供一形成有多个读出电路的衬底，所述衬底包含的读出电路与所述重构器件衬底中已形成的制冷红外探测器器件一一对应；
对所述形成有多个读出电路的衬底进行划片切割处理，以得到多个独立的读出电路；
将每个独立的所述读出电路分别与所述形成有多个所述制冷红外探测器器件的重构器件衬底进行键合，以批量形成多个制冷红外探测器。
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US7868292B2 (en) * 2005-06-29 2011-01-11 Robert Stephen Hayes Thermal infrared image detector
CN101561319B (zh) * 2009-06-02 2011-05-04 北京大学 一种电容式mems非制冷红外探测器及其制备方法
CN103569946B (zh) * 2012-07-31 2015-10-07 昆山光微电子有限公司 非制冷光读出红外成像焦平面阵列探测器制作方法

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