[其他]硅圓片的加強材料

在審

• 申請號: 101986000003467
• 申請日: 1986-05-17
• 公開（公告）號: CN86103467B
• 公開（公告）日: 1988-09-14
• 發明（設計）人: 布賴恩·李·科里
• 申請（專利權）人: 特克特朗尼公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 吳秉芬;李先春

一個要減薄的硅物體的加強做法，是在其一個正表面形成一層機械支承鍍層；這層呈精細分開形狀的鍍層粘附于該正表面，含有至少１８％重量的硅。

本發明與硅園片的加強材料有關。

一種電荷耦合器件（CCD）由加工過的硅晶片組成，這種硅晶片，采用常規MOS（金屬氧化物半導體）工藝，在晶片的上表面（通過此面加工晶片）的正下方形成隱埋溝道。溝道由一線性排列的相同基本區構成，而每一區都具有一個輪廓分明的、包含幾個，例如三個，控制電勢深度的電勢電平的電勢分布。時鐘電極結構覆蓋晶片的上表面，用選定的電勢加到時鐘電極結構，則出現在給定基本區的電荷，按移位寄存器的方式，可以經由線性排列的基本前行，也可以從輸出電極處的溝道抽出。可以在輸入電極處的溝道，亦即在輸出電極溝道的相對末端處的溝道將電荷引進，或者可以用光電方法產生電荷。因此，如果電磁輻射投射到溝道層下方的襯底，它可以產生導電電子，而這些導電電子可以進入溝道層，而在較高電勢的兩個區域之間確定的勢阱里變成陷阱。導電電子的擴散長度很短，以便在襯底里產生的導電電子以擴散方式運動時，不能超越緊靠覆蓋在產生導電電子的襯底區的基本溝道區。

CCD可以用多元的平行隱埋溝道構成。這樣一種多溝道CCD的一種應用，是采用光電方法產生導電電子，把它作為固體成像器或光電轉換器使用。在其中制造CCD的晶片從其下表面減薄，以便使下表面盡可能靠近溝道層，并將晶片以其下表面置放在攝影機的聚焦平面處，以使攝影機的透鏡在晶片的下表面上形成景物的圖像。CCD可以由，例如512個平行的溝道組成，每一溝道都具有512個基本區，而生成的512×512陳列的基本區將晶片的下表面或圖像接收表面轉化為512×512個像素。投射到某一給定像素的光能強度會影響溝道層的毗連基本區的電子總數，因而，移出基本區的最終又從CCD抽出的電子數目，表示投射到像素的光的強度。控制與CCD的照明有關的時鐘脈沖的定時，可用CCD產生電信號，這個電信號可以表示光強在CCD的，即用攝影機透鏡形成的圖像的接收表面的分布。

晶片的溝道層和襯底之間的界面位于晶片第一表面下方的實際深度，其范圍由約5μm至約150μm，所以，為了盡量增加光電方法所產生的導電電子擴散入溝道層，要求硅晶片的厚度由約10μm至約160μm。由于未加工的硅園片的厚度通常約1mm，因為加工時必須有足夠的厚度以支承其本身，這意思是圓片必須減薄以便生產具有厚度為160μm或更薄的晶片。

通常用研磨或腐蝕的方法以實現硅圓片的減薄。然而，為了將圓片減薄到小于250μm左右，需要為圓片提供有機械強度的支承層，而迄今常用的是石臘支承層。將熔融態的石臘加到圓片的上表面，圓片即從其下表面減薄，然而，通常使用的石臘對圓片的附著并不特別好，因此，當圓片減薄到或更薄于160μm時，硅晶片常常從石臘剝落下來而破碎。即使晶片不破碎，也會出現從石臘層的局部脫落，結果使晶片的下表面不再是平面，這是不能接受的。

為了盡量減少在CCD中產生的暗電流，希望在降低的溫度下操作CCD。為了取得這種條件，通常以液態氮冷卻CCD。在標準壓力下，液態氮在大約-196℃的溫度蒸發。因此，CCD成像器或許要能承受超過200℃的溫度改變。這意味著在硅晶片和機械支承層之間必須存在相配良好的熱膨脹系數，否則，不同的膨脹和收縮將損壞硅晶片。

在硅晶片和支承層的膨脹系數之間，也不是必須有完美的相配，因為可以容許晶片的下表面有某些彎曲，然而，可以容許的彎曲程度是很小的，特別是如果支承層的應用涉及到使園片承受高溫，以便根據冷卻周圍溫度來彎曲圓片，因這時很難減薄彎曲的圓片。

在第4，422，091號美國專利里，提出采用異質外延的砷化鎵工藝加工的CCD成像器在減薄期間應該用一塊，舉例來說，以環氧樹脂粘合劑或壓焊合金鍵合到晶片的鉬、鋁或玻璃板來支承。第4，422，091專利也建議，采用GaAs或Si芯片而芯片里有其本身的信號調整和放大電路的CCD晶片，在減薄期間，應加以支承。

在本發明的一個最佳實施例中，其加強要減薄的板狀硅體的做法是;在硅體的一個面上加上呈精細分散形式的由至少約40%重量的硅石組成的機械支承鍍層，而且將此鍍層加工成一層粘附在硅體上的堅固的機械支承物。

為了更好地理解本發明，并指出如何實行上述情況，現將通過例子，參看以下附圖：