[發明專利]硅基紅外探測器芯片背面減薄方法及硅基紅外探測器芯片

有效

• 申請號: 202110380310.0
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113270518B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 程雨;劉海龍;王成剛
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十一研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/101
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 張然

本發明公開了一種硅基紅外探測器芯片背面減薄方法及硅基紅外探測器芯片。硅基紅外探測器芯片背面減薄方法，包括：沿焦平面陣列本體的四周涂抹光刻膠，以遮擋所述焦平面陣列本體的四周與讀出電路板所形成的縫隙；對所述焦平面陣列本體的襯底進行背面減薄相關工藝；去除所述光刻膠。采用本發明，在常規紅外探測器芯片減薄和硅材料減薄的基礎上，在硅基紅外探測器芯片背面減薄前，對焦平面陣列與電路接觸的四周縫隙進行光刻膠阻隔，防止內部被背面減薄工藝所污染或者腐蝕，在背面減薄后對焦平面陣列與電路接觸的四周縫隙進行清潔，防止造成焊接效果不佳以及焦平面陣列與電路的間隙光刻膠殘留，解決了銦凸點縫隙間不填充膠水的芯片減薄工藝難題。

技術領域

本發明涉及芯片技術領域，尤其涉及一種硅基紅外探測器芯片背面減薄方法及硅基紅外探測器芯片。

背景技術

在紅外探測技術飛速發展的時代，紅外探測器芯片的制備技術逐漸成熟，多數采用光伏二極管形式，經成結、鈍化、光刻、刻蝕、金屬沉積等技術獲得焦平面陣列，通過銦凸點與Si讀出電路進行倒裝互連，再經過填充膠水、背面減薄和增透等技術完成整個紅外探測器芯片的制備。隨著科技發展，對倒裝式紅外探測器芯片的性能要求越來越高，同時向大面陣和高集成度發展。

倒裝式CdZnTe基HgCdTe、GaSb基InAs/GaSb超晶格和體晶InSb紅外探測器是目前紅外探測器領域的核心產品。為了降低芯片內部應力并使二極管結區獲得光信號，一般襯底材料厚度在互連后經減薄僅剩余0～30μm，并獲得光潔無損傷的表面，便于后續獲得均勻性較好的增透膜和光信號。這三類芯片通常工作在60～150K，從室溫到工作溫度的降溫過程中，探測器材料、填充膠水、銦凸點和Si讀出電路四者因熱膨脹系數CTE存在較大差異，導致芯片內部承受較大的剪切應力，進而光電二極管的暗電流較大，使芯片盲元率提高，造成芯片成品率較低；如果上述芯片不填充膠水，易因內部應力而發生裂片，使開關機次數較少，不能滿足芯片交付要求。

硅基紅外探測器芯片因成熟的大面積襯底制備技術而得到迅速發展。因為Si材料禁帶寬度大，不吸收紅外光，且襯底與電路的材質相同，在溫度變化過程中芯片整體的熱膨脹系數差異較小，芯片內部承受的應力也較小。經檢測，銦凸點縫隙間不填充膠水即可滿足硅基紅外探測器芯片開關機要求。由于硅基外延材料經過多步光伏二極管的制備工藝后，硅襯底背面會有明顯沾污或者劃痕，影響增透膜生長的均勻性和質量，因此仍需要對互連后的硅襯底進行減薄。由于硅材料不吸收紅外光，不需要去除較大厚度，所以經減薄獲得光潔一致的硅材料表面，滿足增透膜生長要求即可。

但是銦凸點縫隙間不填充膠水，在進行硅材料背面減薄工藝時，磨拋料或者腐蝕液易進入縫隙，沾污或者腐蝕縫隙兩側的材料，導致芯片性能明顯下降。因此，需要對硅基紅外探測器芯片的背面減薄工藝進行優化。

發明內容

本發明實施例提供一種硅基紅外探測器芯片背面減薄方法及硅基紅外探測器芯片，用以解決現有技術中對硅基紅外探測器芯片的背面減薄工藝導致芯片性能降低的問題。

根據本發明實施例的硅基紅外探測器芯片背面減薄方法，包括：

沿焦平面陣列本體的四周涂抹光刻膠，以遮擋所述焦平面陣列本體的四周與讀出電路板所形成的縫隙；

對所述焦平面陣列本體的襯底進行背面減薄相關工藝；

去除所述光刻膠。

根據本發明的一些實施例，所述沿焦平面陣列本體的四周涂抹光刻膠，包括：

用膠管將光刻膠滴在干凈的陶瓷板上，并在室溫和氮氣氛圍下靜置第一預設時間段；

采用無水乙醇棉球清潔銦凸點縫隙間不填充膠水且待背面減薄的硅基紅外探測器芯片；