CN116404047B - 一种同心圆结构的芯片电极及电极引出方法 - Google Patents
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Abstract
一种同心圆结构的芯片，包括中心元台面和环形元台面，环形元台面外周一侧设置连接片，中心元台面和环形元台面、连接片上依次设置P型层、隔离层、金属化电极层，所述的金属化电极层上设置圆环形的隔离沟道，中心元台面和环形元台面上设置接触窗口；本发明将中心元的金属化层延伸设计，跨越至环形元台面区域，在环形元台面边缘设计P型窗口，两个元的金属化层均可以靠近芯片边缘的连接片，两个元的焊盘接近芯片边缘，从而有利于芯片装配时内引线焊接工艺，避免了中心元内引线走“飞线”的问题，也不必通过芯片背面引线输出的复杂工艺，本发明简化了芯片制备流程，易于实现中心元的电极引出，方便装配工艺步骤。
Description
技术领域
本发明涉及本发明涉及半导体光电器件技术，尤其涉及一种同心圆结构的芯片电极及电极引出方法。
背景技术
随着红外探测器技术的发展，芯片由单元器件逐步发展到多元、焦平面阵列器件。多元探测器属于第二代产品，相对第三代焦平面器件，多元芯片结构简单，加工工艺流程少，完成芯片前工序加工后，即可进行探测器装配工作。多元探测器应用广泛，经常列装于单兵作战武器中。对于多元芯片，其每一元都是通过金属化层将电极直接引出到芯片边缘，形成焊盘，有利于装配引线。要求内引线不能干扰每个光敏元的光路吸收。
根据系统设计需要，多元芯片结构有十字叉、“米”字形等结构。此类结构芯片，每一元独立排列，相互之间没有包裹属性，每一元电极可以方便的引到芯片边缘。然而，对于同心圆结构的二元芯片，中心元的电极难以引出。如果从中心元进行“飞线’ ,即内引线直接从中心元引出，内引线则会遮挡外环元的光敏面，影响外环元的光响应。
早期的国外同类结构芯片，有人采用背面开孔，电极从背面引出。此类方法，工艺复杂，芯片的可加工差，同时，芯片中心开孔后，芯片结构应力不均衡，芯片粘胶后在液氮77K低温下使用，极易导致芯片开裂，器件可靠性很低。我们仿制的该结构芯片，在实际使用中，芯片均出现了裂纹，器件电性能失效，不满意系统应用。
鉴于上述原因，现研发出一种同心圆结构的芯片电极及电极引出方法。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种同心圆结构的芯片电极及电极引出方法， 将中心元的金属化层延伸设计，跨越至环形元台面区域，在环形元台面边缘设计P型窗口，两个元的金属化层均可以靠近芯片边缘的连接片，两个元的焊盘接近芯片边缘，从而有利于芯片装配时内引线焊接工艺，避免了中心元内引线走“飞线”的问题，也不必通过芯片背面引线输出的复杂工艺，本发明简化了芯片制备流程，易于实现中心元的电极引出，方便装配工艺步骤。
为实现上述目的，本发明提供的一种同心圆结构的芯片，包括中心元台面和环形元台面，所述的中心元台面和环形元台面为同心圆，环形元台面外周一侧设置连接片，中心元台面和环形元台面、连接片上依次设置P型层、隔离层、金属化电极层，所述的金属化电极层上设置圆环形的金属化电极层隔离沟道，所述的电极层隔离沟道的内径大于环形元台面的外径，金属化电极层隔离沟道以内的金属化电极层为中心元金属化电极层，金属化电极层隔离沟道以外的金属化电极层为环形元金属化电极层，中心元台面和环形元台面上设置P型接触窗口。
一种同心圆结构的芯片电极引出设计方法，所述的芯片电极引出设计方法包括二元芯片台面设计以及中心元电极层跨越环形元引出设计；
二元芯片台面设计：中心元台面为圆形结构，环形元台面外周一侧设置矩形的连接片，中心元台面与环形元台面位于同一轴心线，中心元台面的外周与环形元台面的內圆之间构成圆环形的P型层的台面隔离沟道；
中心元电极层跨越环形元引出设计：二元芯片的制作，InSb晶片通过扩散掺杂在中心元台面和环形元台面上形成一层P型层，厚度1.3μm～1.5μm，通过表面腐蚀，留下P型层厚度0.6μm～0.8μm，通过光刻图形，露出台面隔离沟道，台面隔离沟道腐蚀后形成台面图形，台面高度控制在1.3μm～1.5μm，然后在芯片整个表面生长一层高介电常数的绝缘膜层，通过光刻、腐蚀制作中心元、环形元的P型接触窗口和N型接触窗口；所述的P型接触窗口尺寸为Ø10μm；环形元的P型接触窗口设置于连接片的右端；所述的P型接触窗口边缘距离对应台面边缘大于10μm；
二元芯片金属化层：二元芯片上镀金属化电极层，金属化电极层的直径大于二元芯片台面的直径，通过图形光刻、腐蚀，金属化电极层上形成圆环形的金属化电极层隔离沟道，所述的金属化电极层隔离沟道的内径大于环形元台面的外径，金属化电极层隔离沟道与二元芯片为同心圆，金属化电极层隔离沟道右侧边缘靠近环形元的P型接触窗口左侧，金属化电极层隔离沟道的宽度为10μm，金属化电极层隔离沟道以内的金属化电极层为中心元金属化电极层，金属化电极层隔离沟道以外的金属化电极层为环形元金属化电极层，热蒸发金属化电极层，蒸发厚度大于μm，中心元金属化层的边缘作为中心元的焊盘区域使用，环形元金属化电极层的边缘作为环形元的焊盘区域使用；由于绝缘层的存在，所述的P型接触窗口用于金属化电极层与InSb的P型层接触，实现电极联通。
进一步，所述的中心元台面的直径大于中心光敏元直径20μm，环形元台面直径大于环形光敏元直径10μm，P型层的台面隔离沟道宽度为20μm。
有益效果在于：本发明将中心元的金属化层延伸设计，跨越至环形元台面区域，在环形元台面边缘设计P型窗口，为中心元的金属化电极引出预留足够空间，这样，两个元的金属化层均可以靠近芯片边缘的连接片，两个元的焊盘接近芯片边缘，从而有利于芯片装配时内引线焊接工艺，避免了中心元内引线走“飞线”的问题，也不必通过芯片背面引线输出的复杂工艺，本发明简化了芯片制备流程，易于实现中心元的电极引出，方便装配工艺步骤；通过该发明制备的芯片及其探测器，可靠性高，实用性强，本发明具有较大的应用价值，根据本发明制造的二元芯片，已经装配成探测器，并应用于某型武器，器件经过系统使用，性能完全满足要求，器件可靠性高，性能稳定，已具备批量生产能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的台面设计结构示意图；
图2是本发明的窗口设计结构示意图图；
图3是本发明的二元芯片结构示意图；
图4是本发明的二元芯片剖视结构示意图。
图中：中心元台面1、环形元台面2、连接片3、P型接触窗口4、金属化电极层隔离沟道5、中心元的焊盘区域6、环形元的焊盘区域7。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
参见图1-图4所示， 二元芯片台面设计：中心元台面1为圆形结构，中心元台面1的直径大于中心光敏元直径20μm，为P型接触窗口4预留20μm，环形元台面2直径大于环形光敏元直径10μm，考虑结电容的影响，环形元台面2外周一侧设置矩形的连接片3，中心元台面1与环形元台面2位于同一轴心线，中心元台面1的外周与环形元台面2的內圆之间构成圆环形的P型层的台面隔离沟道，P型层的台面隔离沟道宽度为20μm；
中心元电极层跨越环形元引出设计：二元芯片的制作，InSb晶片通过扩散掺杂在中心元和环形元台面2上形成一层P型层，厚度1.3μm～1.5μm，通过表面腐蚀，留下P型层厚度0.6μm～0.8μm，通过光刻图形，露出台面隔离沟道，台面隔离沟道腐蚀后形成台面图形，台面高度控制在1.3μm～1.5μm，然后在芯片整个表面生长一层高介电常数的绝缘膜层，通过光刻、腐蚀制作中心元、环形元的P型接触窗口4和N型接触窗口；所述的P型接触窗口4尺寸为Ø10μm；环形元的接触窗口4设置于连接片3的右端；所述的P型接触窗口4边缘距离对应台面边缘大于10μm；
二元芯片金属化层：二元芯片上镀金属化电极层，金属化电极层的直径大于二元芯片台面的直径，通过图形光刻、腐蚀，金属化电极层上形成圆环形的金属化电极层隔离沟道5，所述的金属化电极层隔离沟道5的内径大于环形元台面2的外径，金属化电极层隔离沟道5与二元芯片为同心圆，金属化电极层隔离沟道5右侧边缘靠近环形元的窗口左侧，金属化电极层隔离沟道5的宽度为10μm，金属化电极层隔离沟道5以内的金属化电极层为中心元金属化电极层，金属化电极层隔离沟道5以外的金属化电极层为环形元金属化电极层，中心元的金属化电极层边缘与二元芯片边缘的间距小于500μm，热蒸发金属化电极层，蒸发厚度大于1μm，中心元的金属化层的边缘作为中心元的焊盘区域6使用，环形元金属化电极层作为环形元的焊盘区域7使用；由于绝缘层的存在，所述的P型接触窗口4用于金属化电极层与InSb的P型层接触，实现电极联通。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种同心圆结构的芯片，包括中心元台面（1）和环形元台面（2），其特征在于：所述的中心元台面（1）和环形元台面（2）为同心圆，环形元台面（2）外周一侧设置连接片（3），中心元台面（1）和环形元台面（2）、连接片（3）上依次设置P型层、隔离层、金属化电极层，所述的金属化电极层上设置圆环形的金属化电极层隔离沟道（5），所述的电极层隔离沟道（5）的内径大于环形元台面（2）的外径，金属化电极层隔离沟道（5）以内的金属化电极层为中心元金属化电极层，金属化电极层隔离沟道（5）以外的金属化电极层为环形元金属化电极层，中心元台面（1）和环形元台面（2）上设置P型接触窗口（4）。
2.一种如权利要求1所述的同心圆结构的芯片电极引出设计方法，其特征在于：所述的芯片电极引出设计方法包括二元芯片台面设计以及中心元电极层跨越环形元引出设计；
二元芯片台面设计：中心元台面（1）为圆形结构，环形元台面（2）外周一侧设置矩形的连接片（3），中心元台面（1）与环形元台面（2）位于同一轴心线，中心元台面（1）的外周与环形元台面（2）的內圆之间构成圆环形的P型层的台面隔离沟道；
中心元电极层跨越环形元引出设计：二元芯片的制作，InSb晶片通过扩散掺杂在中心元台面（1）和环形元台面（2）上形成一层P型层，厚度1.3μm～1.5μm，通过表面腐蚀，留下P型层厚度0.6μm～0.8μm，通过光刻图形，露出台面隔离沟道，台面隔离沟道腐蚀后形成台面图形，台面高度控制在1.3μm～1.5μm，然后在芯片整个表面生长一层高介电常数的绝缘膜层，通过光刻、腐蚀制作中心元、环形元的P型接触窗口（4）和N型接触窗口；所述的P型接触窗口（4）尺寸为Ø10μm；环形元的P型接触窗口（4）设置于连接片（3）的右端；所述的P型接触窗口（4）边缘距离对应台面边缘大于10μm；
二元芯片金属化层：二元芯片上镀金属化电极层，金属化电极层的直径大于二元芯片台面的直径，通过图形光刻、腐蚀，金属化电极层上形成圆环形的金属化电极层隔离沟道（5），所述的金属化电极层隔离沟道（5）的内径大于环形元台面（2）的外径，金属化电极层隔离沟道（5）与二元芯片为同心圆，金属化电极层隔离沟道（5）右侧边缘靠近环形元的P型接触窗口（4）左侧，金属化电极层隔离沟道（5）的宽度为10μm，金属化电极层隔离沟道（5）以内的金属化电极层为中心元金属化电极层，金属化电极层隔离沟道（5）以外的金属化电极层为环形元金属化电极层，热蒸发金属化电极层，蒸发厚度大于1μm，中心元金属化电极层的边缘作为中心元的焊盘区域使用，环形元金属化电极层的边缘作为环形元的焊盘区域（7）使用；由于绝缘层的存在，所述的P型接触窗口（4）用于金属化电极层与InSb的P型层接触，实现电极联通。
3.根据权利要求2所述的一种同心圆结构的芯片电极引出设计方法，其特征在于：所述的中心元台面（1）的直径大于中心光敏元直径20μm，环形元台面（2）直径大于环形光敏元直径10μm，P型层的台面隔离沟道宽度为20μm。
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