CN105633008B - 一种铟柱的制备方法、红外焦平面阵列探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铟柱及其制备方法，所述制备方法包括：A、在芯片(10)上涂布光刻胶层(20)；B、在光刻胶层(20)上形成沉积孔(21)；C、依次沉积金属和铟，在光刻胶层(20)上依次形成底金属层(30)和铟层(41)，并在沉积孔(21)内依次形成底金属层(30)和铟柱(42)；D、去除光刻胶层(20)以及位于其上的底金属层(30)和铟层(41)。所述制备方法可缩短铟柱制备的工艺时间，提高工作效率；同时还可避免器件中的砷化镓等易碎样品的碎裂，提高铟柱成品率。本发明还公开了根据该制备方法制备的铟柱在红外焦平面阵列探测器中的应用，所述铟柱可避免湿法剥离工艺造成的像元短路等问题，提高器件性能。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，具体地讲，涉及一种铟柱的制备方法，还涉及该铟柱在红外焦平面阵列探测器中的应用。
背景技术
红外焦平面阵列是现代红外成像***的核心部件，其制造过程包括红外焦平面器件的制备、读出电路的制备，以及器件和电路的倒装互连。倒装互连一般采用铟柱的倒装互连，要使互连的成功率达到最高，制备高质量的铟柱尤为重要。目前常用的铟柱的制备方法是热蒸发铟柱结合湿法剥离工艺，即通过有机溶剂或去胶液溶解光刻胶掩膜，使得掩膜上的铟薄膜脱落，但是铟是一种非常“粘”的金属，容易出现光刻胶已溶解，但是铟薄膜反粘到芯片上的现象，一旦金属铟反粘到芯片上，就很难剥离下来，将导致很多像元短路的问题，严重影响器件性能；而且湿法剥离工艺，一般要先在溶剂里浸泡一定的时间，浸泡时间一般超过1小时，再将溶剂加热或者超声震动，促使铟膜裂开脱落，这种方式不仅耗费时间长，而且对于器件中的砷化镓等脆性材料容易出现裂开等致命性损伤，影响成品率。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种铟柱的制备方法，该制备方法可缩短铟柱制备的工艺时间，同时可提高铟柱的成品率。
为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种铟柱的制备方法，包括步骤：A、在芯片上涂布光刻胶层；B、在所述光刻胶层上形成沉积孔；C、依次沉积金属和铟，在所述光刻胶层上依次形成底金属层和铟层，并在所述沉积孔内依次形成底金属层和铟柱；D、去除所述光刻胶层以及位于其上的底金属层和铟层。
进一步地，所述步骤D中，通过粘性贴片将所述铟层剥离。
进一步地，所述步骤B的具体方法包括：通过紫外掩膜曝光，在所述光刻胶层上形成沉积孔。
进一步地，所述沉积孔的截面形状为梯形，其中，所述梯形的侧壁与所述芯片的表面的夹角不大于90°。
进一步地，所述步骤C的具体方法包括：首先采用电子束蒸发底金属的方法，然后采用热蒸发铟的方法，在所述光刻胶层上依次形成底金属层和铟层，并在所述沉积孔内依次形成底金属层和铟柱。
进一步地，所述底金属层包括粘附金属、阻挡金属和浸润金属；其中，所述底金属层的沉积顺序依次为粘附金属、阻挡金属和浸润金属，所述粘附金属包括钛、镍中的任意一种，所述阻挡金属包括铂，所述浸润金属包括金。
进一步地，所述底金属层包括粘附金属和浸润金属；其中，所述底金属层的沉积顺序依次为粘附金属和浸润金属，所述粘附金属包括钛、镍中的任意一种，所述浸润金属包括金。
进一步地，所述粘性贴片包括胶带。
进一步地，所述步骤D中，在去除所述铟层后，将芯片浸泡在去胶溶剂中，去除所述光刻胶层及所述光刻胶层上的底金属层，在所述芯片上形成所述铟柱。
本发明的另一目的还在于提供一种红外焦平面阵列探测器，至少包括红外焦平面器件和读出电路，所述红外焦平面器件和所述读出电路之间的倒装互连采用上述的制备方法所制备的铟柱。
本发明的铟柱的制备方法，相比于目前常用的热蒸发铟柱结合湿法剥离工艺，避免了湿法剥离工艺带来的负面影响；根据本发明的制备方法通过利用粘性贴片剥离铟层的方法制备铟柱，可缩短铟柱制备的工艺时间，提高工作效率；同时，该制备方法不用超声、加热等方法进行剥离，也可避免器件中的砷化镓等易碎样品的碎裂，提高铟柱成品率。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明的实施例的铟柱的制备方法的流程图；
图2是根据本发明的实施例的铟柱的制备方法中步骤110的结构示意图；
图3是根据本发明的实施例的铟柱的制备方法中步骤120的结构示意图；
图4是根据本发明的实施例的铟柱的制备方法中步骤130的结构示意图；
图5是根据本发明的实施例的铟柱的制备方法中步骤140的结构示意图；
图6是根据本发明的实施例的铟柱的制备方法中步骤150的结构示意图；
图7是根据本发明的实施例的铟柱的制备方法中步骤160的结构示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。
图1是根据本发明的实施例的铟柱的制备方法的流程图。
参照图1，在步骤110中，在芯片10上涂布光刻胶层20。该步骤的具体方法请参照图2。
其中，光刻胶层20的厚度不可小于预制备的铟柱42的高度。
在步骤120中，在光刻胶层20上形成沉积孔21。
步骤120的具体方法包括：通过紫外掩膜曝光，在光刻胶层20上形成沉积孔21，参照图3。其中，为了有利于后续铟层41的剥离，沉积孔21的截面形状为矩形或梯形，且所述梯形的侧壁与芯片10的表面的夹角不大于90°；也就是说，沉积孔21的截面形状为梯形时，所述梯形的下底临近芯片10的表面，而梯形的上底朝向沉积孔21的开口端。在本实施例中，沉积孔21的截面的形状为矩形，但本发明并不限制于此。
在步骤130中，依次沉积金属和铟，在光刻胶层20上依次形成底金属层30和铟层41，并在沉积孔21内依次形成底金属层30和铟柱42。参照图4。具体地，首先采用电子束蒸发底金属的方法，然后采用热蒸发铟的方法，在光刻胶层20上及沉积孔21内沉积金属和铟，在光刻胶层20上依次形成底金属层30和铟层41，并在沉积孔21内依次形成底金属层30和铟柱42；其中，底金属层30至少包括粘附金属和浸润金属，也可包括阻挡金属，且底金属层30的沉积顺序依次为粘附金属和浸润金属，或粘附金属、阻挡金属和浸润金属。优选地，粘附金属可以是钛、镍中的任意一种，阻挡金属为铂，浸润金属为金。在本实施例中，底金属层30包括粘附金属钛和浸润金属金。
在铟柱42与芯片10之间沉积底金属层30主要有以下三个作用：a、增强芯片10和铟柱42之间的粘附；b、阻挡铟柱42迁移至芯片10；及c、使得铟柱42得到浸润，以完成电连接。
在步骤140中，在铟层41上覆盖粘性贴片50。
具体地，首先将具有铟层41的芯片10进行固定，然后在铟层41上覆盖粘性贴片50。该步骤的具体方法参照图5。在本实施例中，具有铟层41的芯片10的背面吸附固定在具有真空吸附的样品台60上，即将芯片10具有铟层41的一面露出，而样品台60与芯片10具有铟层41的相背的一面进行固定。优选地，在芯片10的具有铟层41的一面覆盖粘性贴片50时，可用滚轮在粘性贴片50上施加一定的压力，以确保粘性贴片50与铟层41能够紧密贴合，方便后续铟层41与粘性贴片50的一同剥离。在本实施例中，粘性贴片50为胶带，但本发明并不限制于此，其他具有相似性能的材料均可。
在步骤150中，将粘性贴片50剥离，其中，铟层41一同被剥离，参照图6。
应当说明的是，在步骤140中覆盖粘性贴片50时，若个别区域由于粘性贴片50与铟层41在贴合时出现气泡，而不能将光刻胶层10上的铟层41完全剥离时，可重复多次进行剥离，直至光刻胶层10上无多余铟层41。
在步骤160中，去除步骤150中的光刻胶层20及光刻胶层20上的底金属层30，芯片10上形成铟柱42，参照图7。该步骤的具体方法包括：在去除铟层41后，将步骤150中的芯片10浸泡在去胶溶剂中，去胶溶剂溶解芯片10上的光刻胶层20，去除光刻胶层20及其上的底金属层30，由此在芯片10上形成铟柱42。
根据本发明的实施例的制备方法，通过利用粘性贴片剥离铟层的方法制备铟柱，避免使用湿法剥离工艺，一方面可缩短铟柱制备的工艺时间，提高工作效率；另一方面避免使用超声、加热等方法进行剥离，可防止器件中的砷化镓等易碎样品的碎裂，提高铟柱成品率。
根据本发明的实施例的制备方法制备得到的铟柱，可应用在红外焦平面阵列探测器中，具体地，该红外焦平面阵列探测器至少包括红外焦平面器件和读出电路，而红外焦平面阵列的制造过程包括红外焦平面器件的制备、读出电路的制备，以及器件和电路的倒装互连；一般地，倒装互连技术采用铟柱的倒装互连；红外焦平面器件和读出电路之间的倒装互连采用根据本发明的制备方法所制备的铟柱，可避免湿法剥离工艺造成的像元短路等问题，提高器件性能。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
Claims (9)
1.一种铟柱的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、在芯片(10)上涂布光刻胶层(20)；
B、在所述光刻胶层(20)上形成沉积孔(21)；
C、依次沉积金属和铟，在所述光刻胶层(20)上依次形成底金属层(30)和铟层(41)，并在所述沉积孔(21)内依次形成底金属层(30)和铟柱(42)；所述底金属层(30)包括粘附金属和浸润金属；其中，所述底金属层(30)的沉积顺序依次为粘附金属和浸润金属，所述粘附金属包括钛、镍中的任意一种，所述浸润金属包括金；
D、去除所述光刻胶层(20)以及位于其上的底金属层(30)和铟层(41)。
2.根据权利要求1所述的铟柱的制备方法，其特征在于，所述步骤D中，通过粘性贴片(50)将所述铟层(41)剥离。
3.根据权利要求1所述的铟柱的制备方法，其特征在于，所述步骤B的具体方法包括：通过紫外掩膜曝光，在所述光刻胶层(20)上形成沉积孔(21)。
4.根据权利要求1或3所述的铟柱的制备方法，其特征在于，所述沉积孔(21)的截面形状为梯形，其中，所述梯形的侧壁与所述芯片(10)的表面的夹角不大于90°。
5.根据权利要求1所述的铟柱的制备方法，其特征在于，所述步骤C的具体方法包括：首先采用电子束蒸发底金属的方法，然后采用热蒸发铟的方法，在所述光刻胶层(20)上依次形成底金属层(30)和铟层(41)，并在所述沉积孔(21)内依次形成底金属层(30)和铟柱(42)。
6.根据权利要求1或5所述的铟柱的制备方法，其特征在于，所述底金属层(30)包括粘附金属、阻挡金属和浸润金属；其中，所述底金属层(30)的沉积顺序依次为粘附金属、阻挡金属和浸润金属，所述粘附金属包括钛、镍中的任意一种，所述阻挡金属包括铂，所述浸润金属包括金。
7.根据权利要求2所述的铟柱的制备方法，其特征在于，所述粘性贴片(50)包括胶带。
8.根据权利要求1所述的铟柱的制备方法，其特征在于，所述步骤D中，在去除所述铟层(41)后，将芯片(10)浸泡在去胶溶剂中，去除所述光刻胶层(20)及所述光刻胶层(20)上的底金属层(30)，在所述芯片(10)上形成所述铟柱(42)。
9.一种红外焦平面阵列探测器，至少包括红外焦平面器件和读出电路，其特征在于，所述红外焦平面器件和所述读出电路之间的倒装互连采用权利要求1方法所制备的铟柱。
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