[发明专利]一种用于大面阵混成式焦平面的铟柱结构及制作方法

说明书

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种用于大面阵混成式焦平面的铟柱结构及制作方法，该结构包括探测器芯片基板和铟柱；铟柱设置在基板上；制作方法包括：用蒸发‑光刻的方式制作一层与铟高浸润的UBM金属打底层；在UBM打底层上旋转涂布一层高分子聚合物掩模并用退火的方式固化；将高分子掩模层盖住UBM打底层的区域刻蚀掉，形成铟柱模型孔；采用双层厚胶剥离的方式在回溶区域上制作一块底面铟层；去掉铟柱表面氧化层后，通过在有机溶剂中高温加热的方式进行回溶整形；最后用化学清洗剂将下面的高分子聚合物去掉，形成铟柱；本发明通过调节铟柱模型孔的大小和深度，获得形貌、大小、高度可控的铟柱。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种用于大面阵混成式焦平面的铟柱结构及制作方法。

背景技术

随着探测器(红外、紫外)研究水平及其性能要求的提高，凝视焦平面阵列探测器作为新一代的探测器，以其分辨率高，灵敏度高，响应速度快等优势在军用和民用领域得到了广泛的重视和发展。凝视焦平面阵列探测器分为单片式和混成式两种，混成式器件中，光敏探测器和读出电路分别制作在不同材料的芯片上(读出电路一般用硅材料)，通过互连实现对光信号的读出。其优点是可以分别对光探测器芯片和读出电路芯片分别进行优化，提高器件的性能和成品率。

由于在面阵芯片上集成了数十万乃至数百万个光敏元件，敏感元件和读出电路元件间无法通过导线互连。通常解决的途径是采用铟柱倒装焊接的方法。采用铟柱倒装焊接的方法，先要在性能良好的光敏元芯片和硅读出电路芯片上对应互连处分别制作铟柱，然后进行倒装焊接。通过对铟柱模型的分析可知，在一定范围内，铟柱做的越高，器件倒装焊越容易，其可靠性越好。目前制备铟柱的方法主要是通过用厚胶蒸镀剥离并在隔绝氧气的环境下回溶整形的方案。这种方法制备出的铟球其高宽比大约为0.8：1，在铟球宽度为15μm的情况下，其高度约为12μm，可以满足320×256及以下面积阵列的需求(320×256阵列的象元间距为30μm)。但是在阵列面积达到1K×1K或以上，象元间距缩小为 20μm，为了在焊点之间留出足够的距离，铟球的宽度只能做到10μm以下，其高度最多只能达到8μm，就不再能满足倒焊要求，倒焊后器件会出现大量盲元而报废。针对这种情况，为了满足大面阵焦平面倒焊的需求，本发明提出了一种新的大面阵混成式焦平面用铟柱制作工艺技术。

发明内容

针对以上现有技术的问题，本发明提出了一种用于大面阵混成式焦平面的铟柱结构，包括：探测器芯片基板1和铟柱2；所述铟柱2设置在基板1上；整个器件的外表面覆盖一层抗氧化模；

所述探测器芯片基板1包括UBM金属层11和底座12；底座12的中部设置有象元位置槽，象元位置槽的形状和大小与UBM金属层11相匹配；所述UBM 金属层11设置在底座12的象元位置槽中；

所述铟柱2包括烟柱体22和铟球21；所述烟柱体22固定连接在UBM金属层11的正上方；铟球21固定在烟柱体22的顶部平面。

优选的，UBM金属层11采用的材料为铬和金，铬层的厚度为0.1μm～0.3μm，金层的厚度为1.0μm～1.5μm。

优选的，铟球21为半球形结构，铟球21的半径与烟柱体22的半径相同。

优选的，底座12为长方体结构。

一种用于大面阵混成式焦平面的铟柱制作方法，包括：

步骤1：依次在探测器芯片基板1表面蒸发一层较薄的铬层和一层较厚的金层作为UBM金属层11，用光刻的方式将多余的铬金层去掉，只留下与探测器光敏区接触的部分和铟柱浸润部分；

步骤2：在芯片表面涂覆一层厚度约4.5μm～5.5μm的高分子聚合物掩膜，高温退火，将其固化；

步骤3：采用光刻的方法，将高分子掩模盖住UBM金属层(11)的区域刻蚀掉，形成一个直径为5.5μm～6.5μm，深度为4.5μm～5.5μm的铟柱模型孔31；