[發明專利]紅外焦平面器件用高密度微細銦柱陣列頂端凹點成型方法

有效

• 申請號: 202010324633.3
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111584368B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 朱建妹
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48;H01L27/14
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本發明公開了一種紅外焦平面器件用高密度微細銦柱陣列頂端凹點成型方法，該方法通過白寶石片上制備錫尖柱陣列工藝和芯片上制備銦柱陣列工藝，通過一定壓力將錫尖柱陣列對準銦柱陣列進行擠壓，芯片銦柱陣列頂端留下壓痕凹點成型。該發明特點是；工藝成熟，使用新穎，很好的解決了紅外焦平面器件混成互連的困難和問題，而且可以更好的滿足面陣器件的要求。

技術領域

本發明涉及半導體器件領域，特別是紅外焦平面陣列器件制造領域。具體是指紅外焦平面陣列器件制造中硅(Si)信號處理電路芯片和白寶石電路襯底片上高密度微細銦柱陣列頂端凹點成型方法。

技術背景

紅外焦平面陣列器件的主要性能參數之一是它的成像空間分辨率。一個紅外焦平面陣列器件的成像空間分辨率特性取決于所包含的光敏元數目及其排列。一個M×N光敏元紅外焦平面陣列器件包含的像元數目為M×N個(M和N為正整數)。

紅外焦平面陣列器件主要采用混成結構，混成結構是把已經制造好的M×N光敏元陣列芯片和具有M×N個輸入節點的硅信號處理電路芯片通過銦柱陣列實現機械和電學的連接，使信號敏感、信號讀出和電子掃描得以在一個器件中完成。混成結構的優點是可以對紅外探測器陣列芯片和硅信號處理電路分別進行工藝改進和性能挑選，從而保證紅外焦平面陣列器件的整體性能得到優化。但混成結構的實現難度很大，其中關鍵之一是要在紅外探測器陣列芯片和硅信號處理電路芯片上分別生長高密度、細直徑、高度足夠且一致性好的銦柱陣列，以便進行混成互連。

隨著紅外焦平面器件制造業發展，在碲鎘汞(HgCdTe)、銦鎵砷(InGaAs)、氮化鎵(GaN)等材料制備的探測器陣列芯片、硅CMOS讀出電路芯片和白寶石電路襯底片上制備二維凝視型的640×512元，1024×1024元及以上和一維掃描型的2048×1元及以上銦柱陣列，銦柱的頂端做成凹點，且便于混成互連的需要，更堅于可靠性的提高。

對紅外焦平面器件用高密度微細銦柱陣列頂端凹點成型的技術要求包括：一定的規模大小，例如128×128元，256×256元，640×512元等；高密度，例如(2×10⁴～1×10⁵)個/cm²；直徑微細，例如(16～18)um；足夠的高度及均勻性，例如(8～15)um，高度均勻性為±1um；足夠的凹陷深度，例如(5～7)um。

發明內容

本發明的目的是提供一種和普通硅集成電路工藝兼容的紅外焦平面器件高密度微細銦柱陣列頂端凹點成型的制備方法，用以滿足紅外焦平面器件混成互連的需要。

本發明的高密度微細銦柱陣列頂端凹點成型的制備方法是通過如下技術工藝實現的：

芯片制備；表面清潔，涂布厚光刻膠，并控制好烘箱溫度把芯片烘干，經曝光和顯影，真空蒸發淀積銦層，干法剝離多余銦層，丙酮洗去先期涂布的厚光刻膠，銦柱列陣成型。

白寶石片錫尖柱制備；取厚度大于1毫米的白寶石片，按所需要的尺寸切割大小，進行二面清潔處理，選擇一面涂布厚光刻膠，并控制好烘箱溫度把白寶石片烘干，經曝光和顯影，離子束濺射鍍上鉻和金層，真空蒸發淀積錫層，干法剝離多余的鉻、金、錫層，丙酮洗去先期涂布的厚光刻膠，錫柱列陣成型，回溶提拉錫柱列陣形變尖狀。

本發明最主要是白寶石片上的尖點陣列對應芯片上的銦柱陣列進行擠壓，用真空吸力再使兩片分開，芯片上的銦柱頂端留下凹狀，紅外焦平面器件用高密度微細銦柱陣列頂端凹點成型。

附圖說明

圖1為芯片工藝流程圖。

圖2為白寶石片工藝流程圖。

圖3為芯片和白寶石片元對元陣列對準剖面示意圖。

圖4為芯片和白寶石片元對元陣列對準擠壓剖面示意圖。

圖5為芯片和白寶石片真空吸力拉開剖面示意圖。