[發明專利]一種用于紅外焦平面倒焊互連的銦柱及其制備方法

有效

• 申請號: 201010565090.0
• 申請日: 2010-11-26
• 公開（公告）號: CN102136484A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 廖清君;馬偉平;朱建妹;林春;王建新;胡曉寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L31/02;H01L31/18;G03F7/00;B81C1/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明涉及一種紅外焦平面探測器倒焊互連工藝技術，具體指一種用于紅外焦平面倒焊互連的銦柱及其制備方法。

背景技術

紅外焦平面探測器是一種同時實現紅外信息的獲取和進行信息處理的成像傳感器，其在軍用民用等領域都有著廣泛的應用。由于紅外焦平面探測器在軍事上的重要應用，高性能大規格紅外焦平面陣列已正式應用于各國各種重大國家安全項目中。

隨著紅外焦平面探測器陣列的規模增大，分辨率要求越來越高，要求像元中心距不斷縮小以滿足要求，法國最新技術是制備中心距為15um的1280x1024的中波碲鎘汞紅外焦平面探測器(參考文獻：50YEARS?OF?SUCCESSFUL?MCT?RESEARCH?AND?PRODUCTION?IN?FRANCE，Philippe?BENSUS?SAN，Philippe?TRIBOLET，Proc.Of?SPIE?Vol.7298)。

碲鎘汞紅外焦平面探測器由帶有銦柱陣列的探測器芯片與帶有銦柱陣列的信號讀出電路通過倒焊互連工藝連接在一起。像元中心距的縮小，要求銦柱尺寸必須減小，如果不減小銦柱的尺寸，在倒焊互連時，則像元之間很容易由于銦柱在壓力下形變而短路。由于倒焊互連的需要，銦柱高度不能降低，需要在10微米左右，如果銦柱尺寸減小，銦柱制備時由于銦柱光刻孔的深寬比增大，由于陰影效應會導致蒸發銦難以填滿銦柱孔，無法獲得形貌尺寸滿足要求的銦柱。采用現有的傳統制備方法，獲得的銦柱底部小，頂部大，頂部邊緣有殘留銦層，對于小中心距的陣列容易在倒焊互連時由于銦柱形變而短路。而且，采用傳統的光刻和生長方法，光刻的銦柱孔底部小頂部大，銦層幾乎是填滿光刻獲得的銦柱孔的，生長中的高溫銦源與光刻膠接觸生成氧化銦或者將光刻膠碳化，這些多余物會殘留在銦柱外圍，影響倒焊互連的連通一致性。因此，必須尋找新的技術和方法，以滿足高密度小中心距光敏元的碲鎘汞紅外焦平面探測器的銦柱陣列制備要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于紅外焦平面倒焊互連的銦柱及其制備方法。

本發明采用的銦柱陣列如圖1所示，它是一個底面和頂面為正方形的錐體，銦柱底面正方形邊長x為10～12微米，頂面正方形邊長y為5～7微米，銦柱高度z為8～12微米。

本發明中所述的銦柱的制備方法是指在需要制備銦柱的芯片上分別進行兩次旋涂厚膠和薄膠，兩次單獨曝光，一次顯影的方法進行銦柱孔的光刻，在高真空熱蒸發沉積銦層時，保證芯片處于銦蒸發源的正上方，銦層生長后采用有機試劑濕法剝離的方式獲得底部大頂部小高度一致性好的新型銦柱陣列。新型銦柱的制備方法的工藝步驟具體如下：

1.將需要制備銦柱的芯片清洗干凈，放入60～70攝氏度的烘箱中烘烤30～40分鐘。

2.將勻膠機條件設置為轉速為1500～2500轉/分，時間為20～40秒，在芯片表面旋涂一層AZ4620光刻膠，然后放入溫度為60～70攝氏度的烘箱中烘烤30～40分鐘。

3.采用光刻孔為10～14微米的光刻版對芯片進行曝光，曝光時間為20～30秒，曝光后的芯片不顯影。

4.將勻膠機條件設置為轉速為2000～4000轉/分，時間為20～40秒，在曝光后的芯片表面再旋涂一層AZ1500光刻膠，然后放入60～70攝氏度的烘箱中烘烤30～40分鐘。

5.采用光刻孔為5～7微米的光刻版對芯片進行對準曝光，5～7微米的小孔必須位于10～14微米的大孔中央，曝光時間為5～10秒。

6.兩次曝光后的芯片放入AZ400K顯影液中顯影60～80秒，經過純水定影30～40秒后，放入60～70攝氏度的烘箱中烘烤30～40分鐘，獲得頂部小底部大的銦柱光刻孔。

7.將制備好銦柱光刻孔的芯片用高真空熱蒸發的方法沉積銦層，沉積速率為150～200nm/分鐘，沉積時間為50～70分鐘，保證芯片處于蒸發源的正上方。

8.將制備好銦層的芯片放入丙酮中浸泡60～90分鐘，再用無水乙醇清洗，剝離芯片上多余的銦層，獲得底部尺寸為10～12微米，頂部尺寸為5～6微米，高度為8～10微米的銦柱陣列。

本發明具有如下優點：

1.本發明特別適用小中心距大規模紅外焦平面探測器的銦柱陣列制備，能獲得底部尺寸大，頂部尺寸小，高度一致性好的銦柱陣列，避免在倒焊互連時像元由于銦柱形變而短路。

2.本發明制備銦柱陣列時，需要制備的銦柱在生長過程中不與光刻膠接觸，不會由于生長中的高溫銦源與光刻膠接觸生成氧化銦或者將光刻膠碳化，避免了多余殘留物附著在銦柱表面及邊緣。