專利名稱：一種增強紅外焦平面探測器與讀出電路銦柱電學(xué)連接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外焦平面探測器的制備工藝，特別涉及一種增強紅外焦平面 探測器與讀出電路銦柱電學(xué)連接的方法。
背景技術(shù)：
紅外焦平面探測技術(shù)具有光語響應(yīng)波段寬、可獲得更多地面目標(biāo)信息、能 晝夜工作等顯著優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于預(yù)警探測、情報偵察、毀傷效果評估以及農(nóng) 牧業(yè)、森林資源的調(diào)查、氣象預(yù)報，地?zé)岱植?、地震、火山活動，太空天文?測等軍事和民事領(lǐng)域。
現(xiàn)在國內(nèi)主流的焦平面探測器采用讀出電路將信號讀出，用銦柱互連的方 式將探測器陣列芯片與讀出電路集成在一起。這種生長在讀出電路一側(cè)的銦柱 可使探測器芯片像元與其對應(yīng)的讀出電路輸入端實現(xiàn)機械和電學(xué)連通，同時也 可以緩解由于探測器芯片材料與讀出電路材料膨脹系數(shù)的不同而造成的熱失 配。
如今隨著焦平面探測器的高速發(fā)展，需制備出陣列規(guī)模更大、成像效果更 好的探測器芯片，因此探測器芯片的尺寸會逐漸變大，同時通過縮小像元間距 的方式來使得探測器芯片尺寸不會成倍的增加，這就意味著銦柱的底面積也要 跟隨像元間距的縮小而減小，同時銦柱的高度也會相應(yīng)的降低。
由于銦柱互連設(shè)備的精度限制，無法將探測器芯片與讀出電路芯片調(diào)整至 完全相對水平，因此，互聯(lián)后的效果往往是一側(cè)的銦柱壓的較輕， 一側(cè)的銦柱 壓的較重。由于銦有著良好的延展性以及硬度很低的性質(zhì)，使得壓的重的一側(cè) 銦柱被壓的相對較矮，壓的輕的一側(cè)銦柱則相對較高，探測器與讀出電路間的 電學(xué)連通并不會受到影響。但是，大規(guī)模探測器陣列的銦柱高度降低以及尺寸 的增大可能會使得探測器某一側(cè)的像元無法再通過銦柱的自身調(diào)整來與讀出 電路實現(xiàn)電學(xué)連接，從而造成大面積的盲元。
為了解決該問題，可對探測器與讀出電路兩側(cè)都采用銦柱生長的工藝，這樣加高了互連后銦柱的高度，從而達(dá)到實現(xiàn)探測器像元與讀出電路輸入端完全 的電學(xué)連接。但是，在實際工藝和后續(xù)的研究中發(fā)現(xiàn)，互連后對其進(jìn)行回流的 溫度并不足以使兩端銦柱產(chǎn)生互熔，而只是單純的物理連4妄，而銦柱之間的物 理連接并不牢靠，在較強震動或較小的拉力下，兩側(cè)的銦柱從接觸面很容易斷 開，致使器件可靠性存在較大隱患。為了提高探測器可靠性，必須對互連方式 進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種增強紅外焦平面探測器與讀出電路銦柱電學(xué) 連接的方法，能夠大大加強銦柱連接的可靠性。
本發(fā)明的增強紅外焦平面探測器與讀出電路銦柱電學(xué)連接的方法，包括下
列步驟
步驟A:在制備好的生長完銦柱的探測器芯片側(cè)進(jìn)行光刻； 步驟B:利用離子銑設(shè)備在銦柱上生長金薄膜； 步驟C:將探測器上的光刻膠去除干凈；
步驟D:將探測器芯片和讀出電路的銦柱對準(zhǔn)倒扣，并進(jìn)行回流，完成倒 裝焊接工藝。
其中，在所述步驟A中，所述金薄膜生長厚度為3000 - 6000埃。
其中，在所述步驟C中，將探測器上的光刻膠去除干凈，包括下列步驟
將生長完金的探測器放入丙酮溶液中浸泡預(yù)定時間，利用剝離技術(shù)將光刻膠去
除干凈。
其中，所述浸泡預(yù)定時間為1至2小時。
另外，在所述步驟B中，所述金薄膜是在真空度為l(T7Torr，樣品盤溫度 控制在70攝氏度的離子銑腔室內(nèi)生長的。
另外，在所述步驟D中，利用倒裝焊接設(shè)備將讀出電路和探測器芯片進(jìn) 行互連，互連后在回流爐中加熱至140- 180攝氏度，持續(xù)5至10分鐘。
本發(fā)明的有益效果是依照本發(fā)明的增強紅外焦平面探測器與讀出電路銦 柱電學(xué)連接的方法，利用較低溫度使銦柱間進(jìn)行互熔，不會因為過高的回流溫 度來影響探測器本身的性能，大大加強銦柱連接的可靠性，且工藝難度低，容 易操作。


圖1為本發(fā)明的增強紅外焦平面探測器與讀出電路銦柱電學(xué)連接的方法 流程圖。
具體實施例方式
以下，參考附圖1詳細(xì)描述本發(fā)明的增強紅外焦平面探測器與讀出電路銦 柱電學(xué)連接的方法。
如圖1所示，為本發(fā)明的增強紅外焦平面探測器與讀出電路銦柱電學(xué)連接
的方法流程圖，該方法包括下列步驟
步驟100:在生長好銦柱的探測器側(cè)進(jìn)行光刻；
步驟200:利用離子銑在光刻好的銦柱上生長一定厚度的金薄膜；其中， 該金薄膜的較佳的厚度為3000 - 6000埃。
步驟300:將生長完金的探測器放入丙酮溶液中浸泡預(yù)定時間，利用剝離 技術(shù)將光刻膠去除干凈，此時的情況是每個銦柱上都長有金薄膜；其中，浸泡 預(yù)定時間為1-2小時，較佳為1小時。
步驟400:將探測器芯片和讀出電路的銦柱對準(zhǔn)倒扣，并進(jìn)行回流，完成 倒裝焊接工藝。
其中，在步驟400中，回流溫度致使生長在銦柱上的金薄膜與其兩側(cè)的銦 柱互熔形成In-Au合金，該合金的熔點低于銦的熔點，可起到上下兩端銦柱 連接的媒介作用。
本發(fā)明實施例的增強紅外焦平面探測器與讀出電路銦柱電學(xué)連接的方法， 包括下列步驟
首先將光刻后長好銦柱的探測器芯片固定到樣品盤上，并將樣品盤放入前 級真空腔中，利用機械手將其傳送至真空度為10^Torr的腔室中。
將金的生長溫度控制在70攝氏度，生長5000埃金大概需要70分鐘。其 中，本發(fā)明生長金薄膜是利用離子銑設(shè)備完成的。
將生長好金的探測器芯片放入丙酮溶液中浸泡約1個小時，然后利用剝離 工藝將光刻膠完全去除干凈。
流爐中加熱至140- 180攝氏度，持續(xù)5-IO分鐘。
5用掃描電子顯微鏡觀察銦柱表面生長完金薄膜及倒扣后拉開銦柱界面的
形貌。在銦柱上生長完金薄膜的SEM形貌圖中，金薄膜將每個銦柱上表面完 全覆蓋，生長致密。在進(jìn)行倒裝互連及回流工藝后利用拉力測試儀將探測器與 讀出電路拉開后，銦柱拉斷面的SEM形貌圖中，讀出電路側(cè)的銦柱由于與探 測器銦柱側(cè)的金薄膜連接并形成合金，連接十分牢固，當(dāng)探測器端受到拉力時， 讀出電路側(cè)銦柱將會拉伸并從中間斷為兩個部分， 一部分留在讀出電路側(cè)，另 一部分將會被拉至探測器銦柱一側(cè)。
綜上所述，依照本發(fā)明的增強紅外焦平面探測器與讀出電路銦柱電學(xué)連接 的方法，利用較低溫度使銦柱間進(jìn)行互熔，不會因為過高的回流溫度來影響探 測器本身的性能，大大加強銦柱連接的可靠性，且工藝難度低，容易操作。
以上是為了使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解本發(fā)明，而對本發(fā)明所進(jìn)行的詳細(xì) 描述，但可以想到，在不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋的范圍內(nèi)還可以做出其 它的變化和修改，這些變化和修改均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種增強紅外焦平面探測器與讀出電路銦柱電學(xué)連接的方法，其特征在于，包括下列步驟步驟A在制備好的生長完銦柱的探測器芯片側(cè)進(jìn)行光刻；步驟B利用離子銑設(shè)備在銦柱上生長金薄膜；步驟C將探測器上的光刻膠去除干凈；步驟D將探測器芯片和讀出電路的銦柱對準(zhǔn)倒扣，并進(jìn)行回流，完成倒裝焊接工藝。
2. 如權(quán)利要求1所述的增強紅外焦平面^:測器與讀出電路銦柱電學(xué)連接的方法，其特征在于，在所述步驟A中，所述金薄膜生長厚度為3000-6000埃。
3. 如權(quán)利要求1所述的增強紅外焦平面探測器與讀出電路銦柱電學(xué)連接的方法，其特征在于，在所述步驟C中，將探測器上的光刻膠去除干凈，包括下列步驟將生長完金的探測器放入丙酮溶液中浸泡預(yù)定時間，利用剝離技術(shù)將光刻膠去除干凈。
4. 如權(quán)利要求3所述的增強紅外焦平面探測器與讀出電路銦柱電學(xué)連接的方法，其特征在于，所述浸泡預(yù)定時間為l至2小時。
5. 如權(quán)利要求3所述的增強紅外焦平面探測器與讀出電路銦柱電學(xué)連接的方法，其特征在于，在所述步驟B中，所述金薄膜是在真空度為10〃Torr，樣品盤溫度控制在70攝氏度的離子銑腔室內(nèi)生長的。
6. 如權(quán)利要求3所述的增強紅外焦平面探測器與讀出電路銦柱電學(xué)連接的方法，其特征在于，在所述步驟D中，利用倒裝焊接設(shè)備將讀出電路和探測器芯片進(jìn)行互連，互連后在回流爐中加熱至140- 180攝氏度，持續(xù)5至10分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供一種增強紅外焦平面探測器與讀出電路銦柱電學(xué)連接的方法，其中，包括下列步驟步驟A在制備好的生長完銦柱的探測器芯片側(cè)進(jìn)行光刻；步驟B利用離子銑設(shè)備在銦柱上生長金薄膜；步驟C將探測器上的光刻膠去除干凈；步驟D將探測器芯片和讀出電路的銦柱對準(zhǔn)倒扣，并進(jìn)行回流，完成倒裝焊接工藝。本發(fā)明利用較低溫度使銦柱間進(jìn)行互熔，不會因為過高的回流溫度來影響探測器本身的性能，能夠大大加強銦柱連接的可靠性，且工藝難度低，容易操作。
文檔編號G01J5/00GK101644602SQ200910092190
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者明 劉, 朱西安, 悅 沈, 王成剛, 珩 謝 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十一研究所