[發明專利]一種激光加工芯片的方法及裝置

有效

• 申請號: 201811607515.2
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109530931B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 李紀東;侯煜;張喆;李曼;王然;張紫辰
• 申請（專利權）人: 北京中科鐳特電子有限公司
• 主分類號: B23K26/364
• 分類號: B23K26/364;B23K26/064;B23K26/70
• 代理公司: 北京蘭亭信通知識產權代理有限公司 11667
• 代理人: 趙永剛

本發明提供一種激光加工芯片的方法及裝置，所述方法包括：由激光器、光學元件搭建激光加工系統；檢測出所搭建的激光加工系統的加工偏差量；根據所述加工偏差量計算得出待加工溝槽的繪制參數；由激光加工系統按照待加工溝槽的繪制參數對制冷型紅外探測芯片進行加工，以使在制冷型紅外探測芯片上的像元層與邊緣之間形成一閉合環形溝槽。本發明能夠有效提高閉合環形溝槽拐角處的像元利用率，減小拐角處對槽寬度及深度均勻性的影響，最終提高激光開槽的效果及芯片可靠性。

技術領域

本發明涉及激光微加工技術領域，尤其涉及一種激光加工芯片的方法及裝置。

背景技術

紅外探測器無論是在民用還是軍用都得到了很好的應用，其中制冷型紅外探測器的性能尤為卓越。制冷型紅外探測器中紅外探測芯片經常處在溫度劇烈變化的環境中，為了保證其工作性能正常，在工作狀態的時候需要對探測器中的紅外探測芯片進行液氮制冷，此時的溫度大約為-200℃，但是在非工作時段，紅外探測芯片是暴露在大氣溫度下的，例如在沙漠中最高溫度有時可以達到70℃左右，所以紅外探測芯片所處的環境溫度是在-200℃與70℃之間不斷變化的。

紅外探測芯片的結構分為三層，從上往下依次為感光層，環氧樹脂層，芯片電路層，感光層材料包括碲鎘汞、碲鎘銦等。因此，碲鎘汞層與環氧樹脂層緊密相連，由于它們的熱能脹系數差別較大，所以在長期的環境溫度劇烈變化下，它們兩層之間容易發生位置偏移。這種反復熱應力造成的位置偏移，導致與碲鎘汞層連接的銦柱斷裂，銦柱的斷裂使得碲鎘汞層(感光層)與芯片底部的芯片電路層連接斷裂，直接造成紅外探測器無法使用。

目前應對以上問題的方法是在靠近芯片邊緣的位置制備溝槽，溝槽可以有效地緩沖碲鎘汞層與環氧樹脂層之間的熱應力作用，減小熱應力對紅外探測芯片結構的影響。制備溝槽的寬度越窄越好，且深度正好貫穿到底部芯片電路層。傳統的溝槽制備方法主要分為兩大類：濕法刻蝕和干法刻蝕。

濕法刻蝕制備溝槽，把樣品浸泡在一定的化學試劑或試劑溶液中，使沒有被抗蝕劑掩蔽的那一部分薄膜表面與試劑發生化學反應而被除去。這種方法的優點：操作簡單、設備要求低、刻蝕選擇性好；缺點：第一需要對每個芯片進行光刻工藝，費時費力，第二腐蝕銻鎘汞以及環氧樹脂需要不同的腐蝕液，腐蝕工藝復雜，精度低，易損傷底部讀出電路。

干法刻蝕制備溝槽，樣品在低真空特定氣體環境下，氣體以等離子體狀態存在，通過電場的加速，轟擊在樣品需要加工的區域，等離子體會與樣品材料化學反應以及將樣品材料表面的原子擊出，達到刻蝕去除的目的。干法刻蝕的優點：第一刻蝕選擇性和各向異性好，第二刻蝕圖形可以精確控制且分辨率高；缺點：第一需要對單個芯片光刻，費時費力，第二是損傷底部讀出電路。

同時，現有技術通過激光開槽的方式，在利用振鏡控制激光光斑與探測器芯片的相對運動時，由于振鏡控制方式的局限，進行口字型開槽形成閉合環形溝槽時，拐角處會出現弧形，從而導致拐角處溝槽的深度、寬度不均勻，且影響了有效像元區的面積。

發明內容

本發明提供的激光加工芯片的方法及裝置，能夠有效提高閉合環形溝槽拐角處的像元利用率，減小拐角處對槽寬度及深度均勻性的影響，最終提高激光開槽的效果及芯片可靠性。

第一方面，本發明提供一種激光加工芯片的方法，包括：

由激光器、光學元件搭建激光加工系統；

檢測出所搭建的激光加工系統的加工偏差量；

根據所述加工偏差量計算得出待加工溝槽的繪制參數；

由激光加工系統按照待加工溝槽的繪制參數對制冷型紅外探測芯片進行加工，以使在制冷型紅外探測芯片上的像元層與邊緣之間形成一閉合環形溝槽。

可選地，所述檢測出所搭建的激光加工系統的加工偏差量包括：

預先繪制一長度為X的直線，并由激光加工系統進行加工；