[发明专利]铟互连机构及其制备方法、焦平面装置及其封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子封装技术领域，特别涉及一种用于焦平面器件封装的铟互连机构及其制备方法，还涉及一种焦平面装置及其封装方法。

背景技术

目前，焦平面器件被广泛引用于各种光电器件的研发工作中，尤其是焦平面红外探测器。红外焦平面器件是红外系统及热成像器件的关键部件，是置于红外光学系统焦平面上，可使整个视场内景物的每一个像元与一个敏感元相对应的多元平面阵列红外探测器件，在军事领域得到了广泛应用，拥有巨大的市场潜力和应用前景。焦平面探测器的焦平面上排列着感光元件阵列，从无限远处发射的红外线经过光学系统成像在系统焦平面的这些感光元件上，探测器将接受到光信号转换为电信号并进行积分放大、采样保持，通过输出缓冲和多路传输系统，最终送达监视系统形成图像。目前许多国家，尤其是美国等西方军事发达国家，都花费大量的人力、物力和财力进行此方面的研究与开发，并获得了成功。

在制作制冷型焦平面器件的过程中，一个非常关键的技术是如何实现焦平面器件与硅的读出电路之间的互连。参阅附图1，目前常用的方法是：首先直接在焦平面器件T-70和读出电路T-60上分别制备铟凸点T-50，然后通过倒装焊接实现焦平面器件T-70与读出电路T-60的互连。这种互连要求制备的铟柱具有较高的高度均匀性，根据报道，通过蒸发剥离方式制备的铟柱高度均匀性要高于电镀的方式，但是蒸发剥离方式对于制备小像素的铟柱，剥离成品率较低，为此想要做到更小像素，更高密度的焦平面铟柱互连，可采用电镀的方式。同时，器件尤其是读出电路的制备工艺复杂，成本极高，而常规工艺的铟柱制备是在完成焦平面器件和读出电路工艺后来进行，一旦铟柱制备失败，焦平面器件和读出电路都将报废，增大了器件的成本。

发明内容

针对上述提到的现有技术的不足，本发明提出了一种铟互连机构，用于焦平面器件的封装，将焦平面器件与读出电路分别与铟互连机构连接，实现焦平面器件与读出电路的连接，提高了器件连接的良品率以及连接质量，大大降低了器件的生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种铟互连机构，用于焦平面器件的封装，其包括一绝缘基板，所述绝缘基板上设置有通孔，所述通孔中填充有一铟柱，所述铟柱延伸出所述通孔的两端，在所述铟柱的两端分别形成焊球。

优选地，所述绝缘基板的材料为高阻硅、Al₂O₃或AlN。

优选地，所述通孔的壁上设置有一金属层。

优选地，所述金属层包括粘附层和导电层，其材料为Ti/Au或Ni/Au。

优选地，所述金属层的厚度为200～300nm。

如上所述的铟互连机构的制备方法，包括步骤：

(1)、提供一绝缘基板并在所述绝缘基板上开设多个盲孔；

(2)、在所述盲孔的壁上制备金属层；

(3)、在所述盲孔中填充铟形成铟柱；

(4)、减薄所述绝缘基板，使所述盲孔形成通孔，并使所述铟柱的两端延伸出所述通孔的两端；

(5)、应用回流工艺使所述铟柱的两端分别形成焊球，获得所述铟互连机构。

优选地，步骤(1)中采用刻蚀工艺在所述绝缘基板上开设多个盲孔。

优选地，步骤(2)中步骤(2)中采用溅射工艺制备所述金属层；具体包括：首先采用溅射工艺在所述盲孔的壁上制备Ti或Ni粘附层，然后在所述粘附层上制备Au导电层。

优选地，步骤(3)中采用电镀工艺在所述盲孔中填充铟。

优选地，步骤(4)具体包括：首先采用抛光工艺减薄所述绝缘基板，使所述盲孔形成通孔，露出所述铟柱的两端；然后再采用刻蚀工艺进一步减薄所述绝缘基板，使所述铟柱的两端延伸出所述通孔的两端。

本发明还提供了一种焦平面装置，包括焦平面器件以及读出电路，还包括如上所述的铟互连机构；所述焦平面器件和读出电路通过所述铟互连机构连接。

本发明还提供了如上所述的焦平面装置的封装方法，采用如前所述的铟互连机构，首先将焦平面器件连接到所述铟柱的一端的焊球，然后将读出电路连接到所述铟柱的另一端的焊球，实现焦平面器件与读出电路的连接。

优选地，所述焦平面器件与所述铟互连机构之间的空隙以及所述读出电路与所述铟互连机构之间的空隙分别采用底封胶填充。

有益效果：