[发明专利]一种用于红外焦平面倒焊互连的铟柱及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外焦平面探测器倒焊互连工艺技术，具体指一种用于红外焦平面倒焊互连的铟柱及其制备方法。

背景技术

红外焦平面探测器是一种同时实现红外信息的获取和进行信息处理的成像传感器，其在军用民用等领域都有着广泛的应用。由于红外焦平面探测器在军事上的重要应用，高性能大规格红外焦平面阵列已正式应用于各国各种重大国家安全项目中。

随着红外焦平面探测器阵列的规模增大，分辨率要求越来越高，要求像元中心距不断缩小以满足要求，法国最新技术是制备中心距为15um的1280x1024的中波碲镉汞红外焦平面探测器(参考文献：50YEARS OF SUCCESSFUL MCT RESEARCH AND PRODUCTION IN FRANCE，Philippe BENSUS SAN，Philippe TRIBOLET，Proc.Of SPIE Vol.7298)。

碲镉汞红外焦平面探测器由带有铟柱阵列的探测器芯片与带有铟柱阵列的信号读出电路通过倒焊互连工艺连接在一起。像元中心距的缩小，要求铟柱尺寸必须减小，如果不减小铟柱的尺寸，在倒焊互连时，则像元之间很容易由于铟柱在压力下形变而短路。由于倒焊互连的需要，铟柱高度不能降低，需要在10微米左右，如果铟柱尺寸减小，铟柱制备时由于铟柱光刻孔的深宽比增大，由于阴影效应会导致蒸发铟难以填满铟柱孔，无法获得形貌尺寸满足要求的铟柱。采用现有的传统制备方法，获得的铟柱底部小，顶部大，顶部边缘有残留铟层，对于小中心距的阵列容易在倒焊互连时由于铟柱形变而短路。而且，采用传统的光刻和生长方法，光刻的铟柱孔底部小顶部大，铟层几乎是填满光刻获得的铟柱孔的，生长中的高温铟源与光刻胶接触生成氧化铟或者将光刻胶碳化，这些多余物会残留在铟柱外围，影响倒焊互连的连通一致性。因此，必须寻找新的技术和方法，以满足高密度小中心距光敏元的碲镉汞红外焦平面探测器的铟柱阵列制备要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于红外焦平面倒焊互连的铟柱及其制备方法。

本发明采用的铟柱阵列如图1所示，它是一个底面和顶面为正方形的锥体，铟柱底面正方形边长x为10～12微米，顶面正方形边长y为5～7微米，铟柱高度z为8～12微米。

本发明中所述的铟柱的制备方法是指在需要制备铟柱的芯片上分别进行两次旋涂厚胶和薄胶，两次单独曝光，一次显影的方法进行铟柱孔的光刻，在高真空热蒸发沉积铟层时，保证芯片处于铟蒸发源的正上方，铟层生长后采用有机试剂湿法剥离的方式获得底部大顶部小高度一致性好的新型铟柱阵列。新型铟柱的制备方法的工艺步骤具体如下：

1.将需要制备铟柱的芯片清洗干净，放入60～70摄氏度的烘箱中烘烤30～40分钟。

2.将匀胶机条件设置为转速为1500～2500转/分，时间为20～40秒，在芯片表面旋涂一层AZ4620光刻胶，然后放入温度为60～70摄氏度的烘箱中烘烤30～40分钟。

3.采用光刻孔为10～14微米的光刻版对芯片进行曝光，曝光时间为20～30秒，曝光后的芯片不显影。

4.将匀胶机条件设置为转速为2000～4000转/分，时间为20～40秒，在曝光后的芯片表面再旋涂一层AZ1500光刻胶，然后放入60～70摄氏度的烘箱中烘烤30～40分钟。

5.采用光刻孔为5～7微米的光刻版对芯片进行对准曝光，5～7微米的小孔必须位于10～14微米的大孔中央，曝光时间为5～10秒。

6.两次曝光后的芯片放入AZ400K显影液中显影60～80秒，经过纯水定影30～40秒后，放入60～70摄氏度的烘箱中烘烤30～40分钟，获得顶部小底部大的铟柱光刻孔。

7.将制备好铟柱光刻孔的芯片用高真空热蒸发的方法沉积铟层，沉积速率为150～200nm/分钟，沉积时间为50～70分钟，保证芯片处于蒸发源的正上方。

8.将制备好铟层的芯片放入丙酮中浸泡60～90分钟，再用无水乙醇清洗，剥离芯片上多余的铟层，获得底部尺寸为10～12微米，顶部尺寸为5～6微米，高度为8～10微米的铟柱阵列。

本发明具有如下优点：

1.本发明特别适用小中心距大规模红外焦平面探测器的铟柱阵列制备，能获得底部尺寸大，顶部尺寸小，高度一致性好的铟柱阵列，避免在倒焊互连时像元由于铟柱形变而短路。

2.本发明制备铟柱阵列时，需要制备的铟柱在生长过程中不与光刻胶接触，不会由于生长中的高温铟源与光刻胶接触生成氧化铟或者将光刻胶碳化，避免了多余残留物附着在铟柱表面及边缘。