[发明专利]红外焦平面封装窗口的金属化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学器件的制作方法，尤其涉及一种红外焦平面封装窗口的金属化方法。

背景技术

红外焦平面探测技术的发展对器件封装与红外薄膜滤光片提出了更高的要求。新一代封装技术将红外薄膜滤光片与红外封装窗口集成一起，红外薄膜滤光片直接镀制在红外封装窗口上，再在窗口四周金属化，最后将红外封装窗口与红外焦平面阵列焊接成红外焦平面探测器。

目前，红外焦平面封装窗口的金属化普遍采用热蒸发和溅射蒸发技术。真空状态下，金属材料被加热蒸发，沉积到封装窗口上。红外封装窗口预先利用掩膜技术制作需要的图形，金属化后，去除掩膜，完成红外封装窗口金属化。

热蒸发技术具有设备简单，操作方便，工艺过程容易控制的优点。但是，热蒸发的金属原子动能小，与窗口基片的结合力小，并且膜层疏松，应力大。这些缺点会造成金属化膜层与窗口基片的附着力差，易脱膜；焊接性能差，容易漏气。

溅射蒸发技术能克服热蒸发金属原子动能小，与基片结合力小的缺点。但溅射蒸发金属薄膜时需要通入Ar气作为工作气体，真空室压强较高，一般为0.1～1Pa。因此，在金属薄膜生长过程中会有Ar气留存在膜层中。当封装窗口与探测器封装后，留存在膜层中的Ar气会缓慢释放到探测器中，影响探测器的性能。

发明内容

本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种红外焦平面封装窗口的金属化方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种红外焦平面封装窗口的金属化方法，在红外窗口基片上实施，其特点是，将基片中间的红外薄膜区用掩膜覆盖，四周作为金属化区，置于蒸发设备中；在蒸发设备中装入离子能量低、离子密度高的离子源实现离子辅助，按以下步骤进行金属化：

a、利用离子源清洁基片；

b、在基片的金属化区上蒸镀一层Cr或Ti作为铆定层；

c、在铆定层上蒸镀一层Ni、Pt或Pd作为阻隔层；

d、在阻隔层上蒸镀一层Au作为焊接层。

所述的离子源是由纯度99.9％～99.999％的Ar气产生的Ar离子源，离子源功率为60W～1200W，通气量为5～35sccm，工作压强为0.008～0.05Pa。

所述的铆定层的沉积速率控制在0.1～1nm/s，阻隔层的沉积速率控制在0.2～2nm/s，焊接层的沉积速率控制在0.1～5nm/s。

本发明红外焦平面封装窗口的金属化方法的优点是，在离子辅助蒸发金属过程中，Ar离子能将自身的能量传递给蒸发金属原子，有效提高金属原子在基片表面的迁移能；并且提高了金属原子对基片的注入效应。因此，相对于蒸发技术，离子辅助蒸发技术能有效提高膜层致密度，减小膜层应力，增强金属膜层与基片的附着力，改善膜层性能。适用单片工艺和晶元大片工艺。

具体实施方式

本发明红外焦平面封装窗口的金属化方法是，将基片中间的红外薄膜区用聚酰亚胺覆盖，四周作为金属化区，置于蒸发设备中；在蒸发设备中装入离子能量低、离子密度高的离子源实现离子辅助，利用离子源清洁基片；然后在基片的金属化区上蒸镀一层Cr或Ti作为铆定层；再在铆定层上蒸镀一层Ni、Pt或Pd作为阻隔层；最后在阻隔层上蒸镀一层Au作为焊接层。即完成红外焦平面封装窗口四周的金属化。

本发明中的离子源是由纯度99.9％～99.999％的Ar气产生的Ar离子源，离子源功率为60W～1200W，通气量为5～35sccm，工作压强为0.008～0.05Pa。

本发明中的铆定层的沉积速率控制在0.1～1nm/s，阻隔层的沉积速率控制在0.2～2nm/s，焊接层的沉积速率控制在0.1～5nm/s。

实施例

基片尺寸为15mm×13mm，以中间13mm×11mm区域作为红外薄膜区域，用聚酰亚胺作为掩膜胶覆盖，四周为金属化区。分别制作三片封装窗口的金属化区：

第一片封装窗口：以Ar气作为工作气体，以Cr作为铆定层的蒸镀金属，以Ni作为阻隔层的蒸镀金属，以Au作为焊接层的蒸镀金属。工艺参数如下：离子源功率1000W(250V，4A)；工作气压0.02Pa；清洁时间10min；Cr蒸发速率0.5nm/s；Ni蒸发速率1.5nm/s；Au蒸发速率3nm/s。

第二片封装窗口：以Ar气作为工作气体，以Cr作为铆定层的蒸镀金属，以Ni作为阻隔层的蒸镀金属，以Au作为焊接层的蒸镀金属。工艺参数如下：离子源功率800W(200V，4A)；工作气压0.015Pa；清洁时间12min；Cr蒸发速率0.5nm/s；Ni蒸发速率1.5nm/s；Au蒸发速率3nm/s。