[发明专利]高速InGaAs光电探测器芯片倒装集成结构及制作方法

权利要求书

1.高速InGaAs光电探测器芯片倒装集成结构，其特征在于，包括管芯和用于倒装焊接所述管芯的载体，所述管芯的衬底面集成微透镜，所述管芯的正面中心设有P电极，于正面中心对称设有N电极，所述载体的正面中心设有与所述P电极对应的第一金属焊盘，于正面中心对称设有与所述N电极对应的第二金属焊盘，所述第一金属焊盘上设有与所述P电极键合的第一金属凸点，所述第二金属焊盘上设有与所述N电极键合的第二金属凸点，在所述载体的正面还设有与所述第一金属焊盘金丝键合的P电极键合焊盘，以及与所述第二金属焊盘金丝键合的N电极键合焊盘。

2.根据权利要求1所述的高速InGaAs光电探测器芯片倒装集成结构，其特征在于，所述管芯的正面中心设有圆形的P电极，于正面中心对称设有包括第一N电极和第二N电极的N电极，且所述第一N电极和第二N电极之间设有开口。

3.根据权利要求1所述的高速InGaAs光电探测器芯片倒装集成结构，其特征在于，所述第一金属焊盘和第二金属焊盘为圆形，所述第二金属焊盘的个数为4，且这4个第二金属焊盘呈正方形设置于所述第一金属焊盘的四周并呈＂U＂形连通。

4.根据权利要求1所述的高速InGaAs光电探测器芯片倒装集成结构，其特征在于，所述载体的材料选自蓝宝石、氧化铝和氮化铝中的一种。

5.根据权利要求1所述的高速InGaAs光电探测器芯片倒装集成结构，其特征在于，所述第一金属凸点和第二金属凸点的材料选自金、铟和金锡合金中的一种。

6.高速InGaAs光电探测器芯片倒装集成结构的制作方法，其特征在于，包括管芯制作、载体制作和倒装焊接步骤：

所述管芯制作步骤是，在所述管芯的衬底面集成微透镜，在所述管芯的正面中心制作P电极，于正面中心对称制作N电极；

所述载体制作步骤是，在所述载体的正面中心制作与所述P电极对应的第一金属焊盘，于正面中心对称制作与所述N电极对应的第二金属焊盘，采用自动金属植球设备，在所述第一金属焊盘上制作第一金属凸点，及在所述二金属焊盘上制作第二金属凸点，并在所述载体的正面制作P电极键合焊盘和N电极键合焊盘，所述P电极键合焊盘通过键合金丝与所述第一金属焊盘键合，所述N电极键合焊盘通过键合金丝与所述第二金属焊盘键合；

所述倒装焊接步骤是，采用倒装焊接设备将所述管芯吸取，使具有金属电极的管芯正面朝下，在所述倒装焊接设备的控制下让所述P电极与所述第一金属凸点之间，以及所述N电极与所述第二金属凸点之间分别对准后，进行热压焊接。

7.根据权利要求6所述的高速InGaAs光电探测器芯片倒装集成结构的制作方法，其特征在于，所述管芯制作步骤中，在所述管芯的正面中心制作圆形的P电极，于正面中心对称制作包括第一N电极和第二N电极的N电极，并在所述第一N电极和第二N电极之间制作开口。

8.根据权利要求6所述的高速InGaAs光电探测器芯片倒装集成结构的制作方法，其特征在于，所述载体制作步骤中，在所述载体的正面中心制作圆形的所述第一金属焊盘，并于正面中心对称制作4个圆形的所述第二金属焊盘，且这4个圆形的所述第二金属焊盘呈正方形分布于所述第一金属焊盘的四周并形成＂U＂形连通。

9.根据权利要求6所述的高速InGaAs光电探测器芯片倒装集成结构的制作方法，其特征在于，所述载体制作步骤中，所述第一金属凸点和第二金属凸点为金凸点，其具体制作包括：采用金丝植球设备并设定和启动设备键合程序，由金丝植球设备打火杆放电促使金丝成球，劈刀下压，将金球固定在金属焊盘位置，劈刀上方的超声波发生器发生作用，将能量由劈刀传递到金球与金属焊盘接触的界面，在超声能量的作用下，金球与金属焊盘发生分子间的结合形成金属键，劈刀释放压力，经过一次横向振动使金球在顶部位置与金丝发生断裂，劈刀上升回到初始位置，设备打火杆重新放电形成金球，一次植球周期结束，按上述过程重复，直至所有金属焊盘完成植球操作。

10.根据权利要求6所述的高速InGaAs光电探测器芯片倒装集成结构的制作方法，其特征在于，所述倒装焊接步骤包括：将带金属凸点的载体在倒装焊接设备加热台上预热，由焊接吸头将所述管芯从料盘里吸取，芯片电极面朝下，推入双向图像采集镜头，将所述管芯电极与所述载体金属凸点进行预对位，设定焊接压力、温度和持续时间，启动倒焊程序，吸附有管芯的倒焊吸头下降至芯片与金属凸点接触的位置，压力传感器受压后启动零点信号，倒装焊接设备按预设工艺条件施加温度和压力作用，工艺结束后焊接吸头上升回到初始位置。