一種倒焊紅外探測器芯片制造技術

本實用新型專利技術公開了一種倒焊紅外探測器芯片，包括紅外敏感陣列和讀出電路；紅外敏感陣列依次包括襯底層、外延層、鈍化層和電連接層，外延層刻蝕形成矩形陣列排布的若干像元，相鄰像元之間形成隔離溝壑，且相鄰四個像元之間的隔離溝壑形成十字溝壑；鈍化層沉積覆蓋所有像元和隔離溝壑，每個像元上的鈍化層均設有一個開窗；電連接層包括若干電連接單元，每個像元均對應設置有一個電連接單元，電連接單元沉積覆蓋對應的像元上的開窗和像元相鄰的隔離溝壑，且每個十字溝壑中均沉積有一個電連接單元；讀出電路設有若干銦柱，每個電連接單元均對應有一個銦柱，銦柱設于隔離溝壑，且每個十字溝壑中均設有一個銦柱；銦柱與電連接單元通過壓焊連接。過壓焊連接。過壓焊連接。

【技術實現步驟摘要】
一種倒焊紅外探測器芯片


[0001]本技術屬于倒裝焊
，尤其涉及一種倒焊紅外探測器芯片。

技術介紹

[0002]紅外成像技術具有被動探測隱蔽性好、抗電磁干擾能力強、可24小時全天候監控等突出優點，在國防及民用領域應用的深度和廣度日益提高，作為紅外成像技術核心器件的紅外焦平面探測器(IRFPA)，目前已經發展到第三代，第三代紅外探測器要求具有大陣列、小像元、高可靠性及低成本等特點，其融合了半導體、光學、機械、真空、電子和算法技術等多學科領域。其中，基于半導體技術的探測器芯片的主要作用是將肉眼不可見的紅外光進行光電轉換，通過對處理電信號實現探測成像。
[0003]紅外探測器陣列芯片由硅基讀出電路(ROIC)和紅外敏感陣列(簡稱陣列，ARRAY)兩部分組成，ROIC提供偏置電壓并處理電荷信號，ARRAY完成光電轉換過程，兩者分別完成銦柱焊點生長后，再通過倒焊技術完成像素級的對準和互連，倒焊的導通率直接影響器件的壞點比例，常見的倒焊異常包括壓連、不通和滑移等，其中倒焊滑移會導致像元大面積錯位，進而導致短路或者不通，已成為大陣列小像元(如間距小于等于15um)探測器的技術瓶頸。
[0004]申請號為201310173823.X的專利技術專利公開了一種倒裝芯片焊接裝置，包括：倒裝單元，倒裝單元用于從晶片抓取芯片并將芯片上側向下翻轉；工作部，工作部具有用于抓取由倒裝單元翻轉的芯片的焊接頭，其中焊接頭能沿z軸方向傳送并相對于z軸旋轉；焊劑浸漬單元，焊劑浸漬單元用于將焊接頭抓取的芯片的底表面浸漬到焊劑中。
>[0005]申請號為201910246112.8的專利技術專利公開了一種焦平面探測器兩步倒焊工藝方法，先通過回熔焊工藝使光敏芯片和讀出電路初步形成互連，再采用高平整度材料作為倒焊過渡結構，通過倒焊過渡結構與初步互連的焦平面模塊二次冷壓焊使光敏芯片和讀出電路實現完全互連。本方法將回熔焊和冷壓焊工藝有機融合，充分發揮兩種工藝的優點，在減小倒焊隨機偏移的同時克服了由芯片平整度和銦柱質量引起的互連不上的問題，從而有效的提高大規模高密度焦平面探測器的連通率和倒焊成品率。
[0006]現有技術中需要專門的定位設備定位光敏芯片和讀出電路，以使兩者可以準確對準然后進行倒焊連接，使得工藝復雜且增加了成本。

技術實現思路

[0007]針對
技術介紹
中的問題，本技術的目的是提供一種倒焊紅外探測器芯片，包括紅外敏感陣列和讀出電路；
[0008]所述紅外敏感陣列依次包括襯底層、外延層、鈍化層和電連接層，所述外延層刻蝕形成矩形陣列排布的若干像元，相鄰所述像元之間形成隔離溝壑，且相鄰四個所述像元之間的所述隔離溝壑形成十字溝壑；
[0009]所述鈍化層沉積覆蓋所有所述像元和所述隔離溝壑，每個所述像元上的所述鈍化
層均設有一個開窗；
[0010]所述電連接層包括若干電連接單元，每個所述像元均對應設置有一個所述電連接單元，所述電連接單元沉積覆蓋對應的所述像元上的所述開窗和所述像元相鄰的所述隔離溝壑，且每個所述十字溝壑中均沉積有一個所述電連接單元，所述電連接層通過所述開窗與所述像元電連接；
[0011]所述讀出電路設有若干銦柱，每個所述電連接單元均對應有一個所述銦柱，所述銦柱設于所述隔離溝壑，且每個所述十字溝壑中均設有一個所述銦柱；所述銦柱與所述電連接單元通過壓焊連接，以使所述讀出電路與所述紅外敏感陣列固連，且所述像元通過所述銦柱與所述讀出電路電連接。
[0012]較佳的，所述銦柱的截面尺寸向遠離所述讀出電路方向逐漸減小，且所述銦柱的最小截面尺寸小于所述隔離溝壑的寬度、最大截面尺寸大于所述隔離溝壑的寬度。
[0013]較佳的，所述開窗位于所述像元的其中一個角落上，所述電連接單元沉積覆蓋對應的所述像元上設有所述開窗的角落，并延伸覆蓋相鄰所述像元上的所述鈍化層。
[0014]較佳的，所述像元和所述電連接單元均為正方形，所述十字溝壑中的所述電連接單元覆蓋相鄰四個所述像元的四個角落。
[0015]較佳的，所述電連接單元覆蓋所述像元角落處的側壁。
[0016]較佳的，所述鈍化層沉積覆蓋所述像元的所有面。
[0017]較佳的，所述襯底層的材料為銻化鎵。
[0018]較佳的，所述外延層的材料為二類超晶格。
[0019]較佳的，所述銦柱和所述讀出電路之間設有支撐金屬。
[0020]較佳的，所述鈍化層的材料為有機或無機薄膜。
[0021]較佳的，所述電連接層的材料為多層金屬。
[0022]本技術由于采用以上技術方案，使其與現有技術相比具有以下的優點和積極效果：
[0023]1、本技術相鄰像元之間形成隔離溝壑，且在十字溝壑中均沉積有一個電連接單元，銦柱設于十字溝壑中與電連接單元通過壓焊實現物理連接和電連接，通過十字溝壑和銦柱的配合可實現讀出電路在紅外敏感陣列上的準確定位，使讀出電路和紅外敏感陣列對準，既可實現有效互連，又可避免倒焊滑移。
[0024]2、本技術銦柱的截面尺寸向遠離所述讀出電路方向逐漸減小，且銦柱的最小截面尺寸小于隔離溝壑的寬度、最大截面尺寸大于隔離溝壑的寬度，使得讀出電路放在紅外敏感陣列上時，銦柱在十字溝壑中橫向和縱向均被限位，實現了更好的定位。
[0025]3、本技術十字溝壑中的電連接單元覆蓋相鄰四個像元的四個角落，且電連接單元覆蓋像元角落處的側壁，使得電連接單元與鈍化層連接面積增大，使得連接更加牢固的同時，也提高了電連接單元與銦柱的連通性。
附圖說明
[0026]下面結合附圖對本技術的具體實施方式作進一步詳細說明，其中：
[0027]圖1為本技術中紅外敏感陣列局部俯視圖；
[0028]圖2為本技術中紅外敏感陣列電連接單元處的局部截面示意圖；
[0029]圖3為本技術圖2的局部放大圖；
[0030]圖4為本技術中讀出電路與紅外敏感陣列對接示意圖；
[0031]圖5為本技術銦柱和讀出電路之間設有支撐金屬時的示意圖。
[0032]附圖標記說明：
[0033]1：紅外敏感陣列；2：讀出電路；3：襯底層；4：外延層；5：鈍化層；6：電連接單元；7：像元；8：隔離溝壑；9：十字溝壑；10：開窗；11：銦柱；12：支撐金屬。
具體實施方式
[0034]以下結合附圖和具體實施例對本技術作進一步詳細說明。根據下面說明，本技術的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本技術實施例的目的。
[0035]需要說明，本技術實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后
……
)僅用于解釋在某一特定姿態(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關系、運動情況等，如果該特定姿態發生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。
[0036]參看圖1至4，本技術的核心是提供一種倒焊紅外探測器芯片，本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種倒焊紅外探測器芯片，其特征在于，包括紅外敏感陣列和讀出電路；所述紅外敏感陣列依次包括襯底層、外延層、鈍化層和電連接層，所述外延層刻蝕形成矩形陣列排布的若干像元，相鄰所述像元之間形成隔離溝壑，且相鄰四個所述像元之間的所述隔離溝壑形成十字溝壑；所述鈍化層沉積覆蓋所有所述像元和所述隔離溝壑，每個所述像元上的所述鈍化層均設有一個開窗；所述電連接層包括若干電連接單元，每個所述像元均對應設置有一個所述電連接單元，所述電連接單元沉積覆蓋對應的所述像元上的所述開窗和所述像元相鄰的所述隔離溝壑，且每個所述十字溝壑中均沉積有一個所述電連接單元，所述電連接層通過所述開窗與所述像元電連接；所述讀出電路設有若干銦柱，每個所述電連接單元均對應有一個所述銦柱，所述銦柱設于所述隔離溝壑，且每個所述十字溝壑中均設有一個所述銦柱；所述銦柱與所述電連接單元通過壓焊連接，以使所述讀出電路與所述紅外敏感陣列固連，且所述像元通過所述銦柱與所述讀出電路電連接。2.根據權利要求1所述的倒焊紅外探測器芯片，其特征在于，所述銦柱的截面尺寸向遠離所述讀出電路方向逐漸減小，且所述銦柱的最小截面...

【專利技術屬性】
技術研發人員：雷華偉，陳意橋，張傳杰，孫維國，劉志方，
申請(專利權)人：浙江拓感科技有限公司，
類型：新型
國別省市：