專利名稱：紅外焦平面列陣器件混成互連銦焊點壽命的提高方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電探測器件制造工藝技術(shù)，具體是指紅外光敏感列陣芯片和讀出電
路之間混成互連銦焊點壽命的提高方法。
背景技術(shù)：
紅外焦平面列陣器件是既具有紅外信息獲取又具有信息處理功能的先進的成像 傳感器，它由紅外光敏感列陣芯片和其相應(yīng)的硅讀出電路兩部分組成。由于金屬銦在低溫 甚至在液氦溫度還能保持良好的延展性，并且在室溫下制備大面積的銦焊點列陣也比較方 便，所以紅外焦平面探測器通常采用銦焊點互連的方法把紅外光敏感列陣芯片和讀出電路 集成在一起。 這種紅外焦平面器件的銦焊點互連，不僅要提供紅外光敏感列陣芯片的光敏元與 其對應(yīng)的讀出電路的輸入端之間的機械和電學連通，還要能夠緩沖紅外光敏感列陣芯片與 硅讀出電路在冷熱循環(huán)下熱膨脹失配導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力，以保證紅外光敏感列陣芯片高的 探測性能。 但是，紅外焦平面探測器在經(jīng)受成百上千次的高低溫冷熱循環(huán)或快速冷熱循環(huán) 后，必然會因為探測器芯片與硅讀出電路間的熱膨脹失配而在冷熱循環(huán)下導(dǎo)致銦焊點疲勞 損傷，直至不能保證它們之間的機械連通和電學連通而致使紅外焦平面列陣器件性能失 效。所以，這種紅外焦平面列陣器件的銦焊點互連的疲勞及壽命就成了這一領(lǐng)域工作者高 度重視的問題。 為了增加銦焊點在紅外焦平面列陣器件中的使用壽命，一個較為常用的方法是往 紅外光敏感列陣芯片和讀出電路之間的間距縫隙內(nèi)填充環(huán)氧膠。但由于填充環(huán)氧膠的熱膨 脹系數(shù)都很大，會導(dǎo)致紅外焦平面列陣器件在冷熱循環(huán)下存在很大的結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力，從而影 響紅外光敏感列陣芯片的探測性能。 而另外一個增加銦焊點在紅外焦平面列陣器件中使用壽命的方法是通過回流自 對準或回流提拉的混成互連技術(shù)，來增加混成互連銦焊點與金屬化電極層間的機械接觸強 度。但是，這兩種紅外焦平面探測器的混成互連技術(shù)，對金屬化電極與混成互連銦焊點的浸 潤性要求極高，在實現(xiàn)的工藝方面存在很大的難度。而且在整個混成互連工藝過程中，高于 銦焊點熔點的銦焊點高溫回流處理，會對紅外焦平面探測器性能造成不良的影響。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述已有關(guān)于增加銦焊點在紅外焦平面列陣器件中使用壽命方面存在的問 題，本發(fā)明的目的是提供一種簡單方便、無需經(jīng)受高溫處理且不影響紅外焦平面列陣器件 探測性能的混成互連銦焊點壽命的提高方法。 為了達到上述目的，本發(fā)明采用在常規(guī)結(jié)構(gòu)的紅外焦平面探測器的四個角增加四 個大銦堆橋墩，以實現(xiàn)常規(guī)結(jié)構(gòu)紅外焦平面探測器混成互連銦焊點同時作為機械連通和電 學連通雙重功能的分離的技術(shù)方案。
本發(fā)明在常規(guī)結(jié)構(gòu)的紅外焦平面探測器的四個角增加四個大銦堆橋墩，可起到紅 外光敏感列陣芯片與讀出電路之間機械連通作用，并在紅外焦平面列陣器件經(jīng)受冷熱溫度 循環(huán)沖擊時承擔絕大多數(shù)的紅外焦平面探測器內(nèi)在熱失配應(yīng)力，從而保護紅外光敏感列陣 芯片與讀出電路之間混成互連銦焊點，進而實現(xiàn)紅外焦平面探測器混成銦焊點電學連通壽 命的提高。
本發(fā)明的混成互連銦焊點壽命的提高方法步驟為 A.采用雙離子束鍍膜的方法，在紅外焦平面光敏感列陣芯片和讀出電路四個角分
別制備用于生長銦堆橋墩的底座，底座大小為40000-1000000 iii^，底座材料為與銦堆橋墩
親潤的鉻/金復(fù)合層(Cr/Au)，鉻的厚度為30-80nm，金的厚度為100-300nm ; B.采用傳統(tǒng)的光刻技術(shù)，在紅外焦平面光敏感列陣芯片和讀出電路表面，制作
用于生長混成互連銦焊點列陣和銦堆橋墩的光刻膠掩模圖形，光刻膠掩模圖形厚度為
8_15 li m ; C.采用的熱蒸發(fā)鍍膜技術(shù)，于紅外焦平面光敏感列陣芯片和讀出電路表面光刻膠 掩模圖形上，生長6-13 m厚的銦薄膜； D.采用干法剝離技術(shù)，去除紅外焦平面光敏感列陣芯片和讀出電路表面混成互連 銦焊點列陣和銦堆橋墩以外區(qū)域的銦薄膜，再用丙酮、酒精溶液去除光刻膠獲得混成互連 銦焊點列陣和銦堆橋墩，銦焊點和銦堆橋墩高度為6-13 m ; E.采用在室溫下冷壓焊的倒裝芯片技術(shù)，將紅外焦平面光敏感列陣芯片1和讀出
電路2混成互連，獲得混成互連銦焊點壽命提高的紅外焦平面列陣器件。 本發(fā)明的最大優(yōu)點是采用在常規(guī)結(jié)構(gòu)紅外焦平面探測器的四個角增加四個大銦
堆橋墩，巧妙地實現(xiàn)了常規(guī)結(jié)構(gòu)紅外焦平面探測器混成互連銦焊點同時作為機械連通和電
學連通雙重功能的分離，可有效提高混成互連銦焊點單純作為電學連通受冷熱溫度循環(huán)沖 擊的壽命，具有操作簡單方便、無需經(jīng)受高溫處理和不影響器件探測性能的特點。


圖1是混成互連銦焊點壽命提高的紅外焦平面列陣器件的剖面示意圖。
圖2是混成互連銦焊點壽命提高的紅外焦平面列陣器件的橫截面示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖，以320X240規(guī)格的紅外焦平面探測器為實例，對本發(fā)明的具體實 施方式作進一步的詳細說明 A.采用雙離子束鍍膜的方法，在紅外焦平面光敏感列陣芯片1和讀出電路2四個 角分別制備用于生長銦堆橋墩3的底座105和201，底座大小為640000 iim、底座材料為與 銦堆橋墩3親潤的鉻/金復(fù)合層(Cr/Au)，鉻的厚度為50nm，金的厚度為200nm ;
B.采用傳統(tǒng)的光刻技術(shù)，在紅外焦平面光敏感列陣芯片l和讀出電路2表面，制作 用于生長混成互連銦焊點列陣104和銦堆橋墩3的光刻膠掩模圖形，光刻膠掩模圖形厚度 為12 m ; C.采用的熱蒸發(fā)鍍膜技術(shù)，于紅外焦平面光敏感列陣芯片1和讀出電路2表面光 刻膠掩模圖形上，生長10 m厚的銦薄膜；
D.采用干法剝離技術(shù)，去除紅外焦平面光敏感列陣芯片1和讀出電路2表面混成 互連銦焊點列陣104和銦堆橋墩3以外區(qū)域的銦薄膜，再用丙酮、酒精溶液去除光刻膠獲得 混成互連銦焊點列陣和銦堆橋墩，銦焊點104和銦堆橋墩3高度為12 m ;
E.采用在室溫下冷壓焊的倒裝芯片技術(shù)，將紅外焦平面光敏感列陣芯片1和讀出 電路2混成互連，獲得混成互連銦焊點壽命提高的320X240規(guī)格的紅外焦平面列陣器件。
對混成互連銦焊點壽命提高的紅外焦平面列陣器件進行了推力實驗，發(fā)現(xiàn)混成互 連銦焊點壽命提高使同等規(guī)格的紅外焦平面列陣器件的最大能承受剪切推力增加了四倍。 這說明本發(fā)明的紅外焦平面列陣器件的混成互連銦焊點壽命提高方法是可行的、合理的。
權(quán)利要求
一種紅外焦平面列陣器件混成互連銦焊點壽命的提高方法，其特征在于包括以下步驟A.采用雙離子束鍍膜的方法，在紅外焦平面光敏感列陣芯片和讀出電路四個角分別制備用于生長銦堆橋墩的底座，底座大小為40000-1000000μm2，底座材料為與銦堆橋墩親潤的鉻/金復(fù)合層，鉻的厚度為30-80nm，金的厚度為100-300nm；B.采用傳統(tǒng)的光刻技術(shù)，在紅外焦平面光敏感列陣芯片和讀出電路表面，制作用于生長混成互連銦焊點列陣和銦堆橋墩的光刻膠掩模圖形，光刻膠掩模圖形厚度為8-15μm；C.采用的熱蒸發(fā)鍍膜技術(shù)，于紅外焦平面光敏感列陣芯片和讀出電路表面光刻膠掩模圖形上，生長6-13μm厚的銦薄膜；D.采用干法剝離技術(shù)，去除紅外焦平面光敏感列陣芯片和讀出電路表面混成互連銦焊點列陣和銦堆橋墩以外區(qū)域的銦薄膜，再用丙酮、酒精溶液去除光刻膠獲得混成互連銦焊點列陣和銦堆橋墩，銦焊點和銦堆橋墩高度為6-13μm；E.采用在室溫下冷壓焊的倒裝芯片技術(shù)，將紅外焦平面光敏感列陣芯片(1)和讀出電路(2)混成互連，獲得混成互連銦焊點壽命提高的紅外焦平面列陣器件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紅外焦平面列陣器件混成互連銦焊點壽命的提高方法，它涉及光電探測器制造工藝技術(shù)。本發(fā)明采用在常規(guī)結(jié)構(gòu)的紅外焦平面探測器的四個角增加四個大銦堆橋墩，以實現(xiàn)常規(guī)結(jié)構(gòu)紅外焦平面探測器混成互連銦焊點同時作為機械連通和電學連通雙重功能的分離的技術(shù)方案，有效解決了混成互連銦焊點因受冷熱溫度循環(huán)沖擊疲勞而限制紅外焦平面列陣器件使用壽命的問題。本發(fā)明方法具有操作簡單方便、無需經(jīng)受高溫處理和不影響器件探測性能的特點。
文檔編號G01J5/02GK101718588SQ20091019896
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者丁瑞軍, 何力, 葉振華, 尹文婷, 張勤耀, 朱建妹, 林春, 王建新, 胡曉寧, 黃建 申請人:中國科學院上海技術(shù)物理研究所