[發明專利]一種用于延伸波長InGaAs焦平面探測器的耦合方法

在審

• 申請號: 201910246114.7
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109980044A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 李雪;孫奪;邵秀梅;朱憲亮;楊波;于一榛;李淘
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本發明公開了一種用于延伸波長InGaAs焦平面探測器的耦合方法，具體步驟如下：1)粘貼光敏芯片，2)減薄拋光，3)涂覆粘合劑，4)粘貼固定基板，5)固化粘合劑，6)分離拋光基板，7)光敏芯片與讀出電路耦合，8)底充膠，9)分離固定基板。本發明通過在光敏芯片減薄拋光后引入固定基板，保證光敏芯片在耦合過程中具有良好的平面度，降低倒裝焊時其與讀出電路間的對準難度，提高耦合互連效率和質量，解決了由于延伸波長光敏芯片的自身形變所導致的焦平面探測器電學性能和可靠性降低的問題。同時粘合劑難溶于常規工藝中使用的有機溶劑，并采用勻膠方式涂覆于固定基板表面，工藝簡便、可操作性強、重復性好，且具有很好的工藝兼容性和通用性。

技術領域

本發明涉及焦平面探測器的制備技術，具體是指一種用于延伸波長InGaAs焦平面探測器的耦合方法，它適用于制備延伸波長、高可靠性的InGaAs焦平面探測器，解決了由于延伸波長光敏芯片的自身形變所導致的焦平面探測器電學性能和可靠性降低的問題。

背景技術

短波紅外InGaAs探測器具有近室溫工作、高量子效率、低暗電流等優點，在空間天文、航空遙感、軍事偵察等領域有重要應用價值，成為高靈敏度、低功耗、高可靠性短波紅外系統的理想選擇。在應用需求的牽引下，高性能的延伸波長InGaAs探測器成為了一個重要研究發展方向，并且隨著短波紅外成像技術向高分辨率發展的技術需求，探測器的規模也在不斷增加。

In_xGa_1-xAs是Ⅲ-Ⅴ族直接帶隙半導體材料，當In組分為0.53時，In_0.53Ga_0.47As和InP襯底可以實現完全晶格匹配。為了延伸InGaAs探測器的探測波長，需要增大In的組分，但對于高In組分InGaAs探測器而言，外延材料與InP襯底的晶格將不再匹配，而且兩者之間的晶格失配隨In含量的增加而增大。因此對于外延材料所研制的光敏芯片，其平面度較差，容易產生翹曲，并且在光敏芯片減薄拋光時所引入的應力也可能會增加其翹曲度。同時，這種翹曲現象會隨著探測器規模的增大變得更為明顯。這就會導致在倒裝焊過程中難以保證光敏芯片與讀出電路間的高精度對準與匹配，并降低電學連通率，從而影響光敏芯片與讀出電路的耦合互連質量，降低焦平面探測器的電學性能和可靠性。

發明內容

基于上述延伸波長InGaAs光敏芯片與讀出電路耦合過程中存在的問題和發展的需求，本發明提出了一種用于延伸波長InGaAs焦平面探測器的耦合方法，有利于保證光敏芯片在耦合過程中具有良好的平面度，降低倒裝焊時光敏芯片與讀出電路間的對準難度，提高耦合互連質量，解決了由于延伸波長光敏芯片的自身形變所導致的焦平面探測器電學性能和可靠性降低的問題。

本發明的一種用于延伸波長InGaAs焦平面探測器的耦合方法，包括如下步驟：

1粘貼光敏芯片，先用正性光刻膠2對光敏芯片1正面的銦柱3進行涂膠保護，保證銦柱3被完全覆蓋，烘干后再使用石蠟4將光敏芯片1正面貼于拋光基板5上，結構如附圖1所示，并且貼片后光敏芯片1背面的平面度小于10μm；

2減薄拋光，使用化學機械拋光方法對光敏芯片1的背面進行減薄拋光，使其厚度減少5～50μm，拋光后光敏芯片1背面的平面度小于5μm；

3涂覆粘合劑，將粘合劑7覆蓋固定基板6的正面，再使用勻膠機控制粘合劑7的厚度，使其均勻涂覆于固定基板6正面，勻膠條件為：轉速為500～2000轉/分，時長為5～20秒；

4粘貼固定基板，使用吸盤吸附住固定基板6的背面后進行翻轉，再將固定基板6的正面與光敏芯片1的背面對準并粘貼，結構如附圖2所示，且粘合處無可見氣泡；

5固化粘合劑，將附圖2所示結構的樣品放入烘箱中，在20～50℃溫度條件下熱烘，保證粘合劑7完全固化；

6分離拋光基板，將附圖2所示結構的樣品置于60℃加熱板上，使石蠟4熔化，分離拋光基板5，清洗樣品；