一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片及其制备方法，其制备方法包括：对单晶片的正反面进行研磨与化学机械抛光，再在研磨与化学机械抛光后的所述单晶片正反面真空蒸镀金属膜层；制备黑化物，将所述黑化物喷涂在镀膜后的所述单晶片反面，并在所述单晶片反面形成掩膜黑化层。本发明专利技术的一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片的制备方法，采用新型化学机械研磨与抛光技术，真空蒸镀金属膜层以及超声喷涂聚合物掩膜黑化层技术的方式，达到大尺寸热释电单晶材料的有效减薄，保证金属镀膜层的牢固度，以及黑化吸收层的均匀性、高附着力和高红外吸收率，为批量化制作高性能、高均匀性新型热释电弛豫铁电单晶灵敏芯片提供了新的方向。

Pyroelectric relaxation single crystal ultra sensitive chip and preparation method thereof

The invention relates to a pyroelectric relaxation of single crystal thin sensitive chip and a preparation method thereof. The preparation method comprises the following steps: positive and negative for wafer grinding and chemical mechanical polishing, the wafer grinding and chemical mechanical polishing after negative vacuum deposition of metal films; preparation of the blackened matter. The blackened matter spraying in the wafer back after coating, and the mask layer is formed on the chip side. A preparation method of the invention of the thermal relaxation of pyroelectric ultrathin crystal sensitive chip, using a new chemical mechanical grinding and polishing technology, vacuum evaporated metal films and ultrasonic spraying polymer mask blackening layer technology, to effectively reduce the size of pyroelectric crystals thin, ensure the firmness of the metal coating layer the absorption layer and a blackening uniformity, high adhesion and high infrared absorption rate for batch production, high performance and high uniformity of new pyroelectric relaxation ferroelectric crystal sensitive chip provides a new direction.

【技术实现步骤摘要】
一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片及其制备方法
本专利技术涉及半导体制造工艺
，尤其涉及一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片及其制备方法。
技术介绍
目前，大部分的热释电红外探测器都是采用单晶或陶瓷体材料制成的。尤其是中高端探测器，则主要以单晶体为主。而中高端探测器的核心便是单晶灵敏芯片的制备。通常在实际使用中，要求体材料减薄至几十微米厚，机械加工困难，一致性差，效率低，而且成本高。克服以上缺点的途径之一是将体材料薄膜化，研磨到更小的尺寸。热释电薄膜的厚度一般在0.1微米到几微米之间，然而其自身的机械强度较差，需要附着在作为支撑材料的基底上，基底材料的热导率较大，造成红外辐射在热释电薄膜上产生的温升会因热量的迅速散失而减小，使得薄膜探测器的灵敏度大大下降，以至于无法实用化。由于单晶片本身对于红外辐射的吸收非常小，为提高红外吸收率，对于灵敏芯片的表面处理，或采用超薄金属膜，或采用金属黑化技术。超薄金属膜工艺简单，但红外吸收率低，一般在50％左右，导致能量利用率低，热释电探测器灵敏度不高；金属黑化技术则一般采用金黑或银黑，红外吸收率高达90％，但工艺要求复杂，且附着力差。以至于在实际使用中，一定程度的影响了探测器的性能。为此，需要开发一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片的制备方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片的制备方法及由该方法制得的芯片。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片的制备方法，包括如下步骤：步骤1：对单晶片的正反面进行研磨与化学机械抛光，再在研磨与化学机械抛光后的所述单晶片正反面真空蒸镀金属膜层；步骤2：制备黑化物，将所述黑化物喷涂在镀膜后的所述单晶片反面，并在所述单晶片反面形成掩膜黑化层。本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片的制备方法，采用新型化学机械研磨与抛光技术，真空蒸镀金属膜层以及超声喷涂聚合物掩膜黑化层技术的方式，达到大尺寸热释电单晶材料的有效减薄，保证金属镀膜层的牢固度，以及黑化吸收层的均匀性、高附着力和高红外吸收率，为批量化制作高性能、高均匀性新型热释电弛豫铁电单晶灵敏芯片提供了新的方向。本专利技术还提供了一种由上述方法制备得到的热释电单晶超薄灵敏芯片，所述超薄灵敏芯片的厚度范围为10-33μm。附图说明图1为本专利技术的一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片的制备方法流程示意图；图2为本专利技术制备得到的热释电单晶超薄灵敏芯片示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、单晶片，2、金属膜层，3、掩膜黑化层。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术中，所述研磨工艺中的研磨治具包括了基板，单晶片吸附层和掩膜卡槽，卡槽尺寸与单晶片相当，卡槽深度固定，单晶片为非粘接性吸附在卡槽内部，研磨单晶片厚度值与卡槽深度相等，则表明单晶片表面平整，并保证平整度在±1μm。如图1所示，一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片的制备方法，包括如下步骤：步骤1：对单晶片的正反面进行研磨与化学机械抛光，再在研磨与化学机械抛光后的所述单晶片正反面真空蒸镀金属膜层；步骤2：制备黑化物，将所述黑化物喷涂在镀膜后的所述单晶片反面，并在所述单晶片反面形成掩膜黑化层。需要指出的是，本实施例中，选取的所述单晶片的材料介电损耗低于0.1％，相转变温度高于150摄氏度。本实施例中，所述步骤1包括：步骤11：对多个所述单晶片按照治具的卡槽尺寸进行切割，将切割后的所述单晶片正面朝上并一一对应地置于治具的卡槽内；步骤12：对所述单晶片的正面进行研磨，使所述单晶片正面的平整度达到±1μm范围内；步骤13：对研磨后的所述单晶片的正面进行化学机械抛光，并在所述单晶正面形成正光学平面，再在所述正光学平面表面真空蒸镀金属膜层；步骤14：翻转所述单晶片使其反面朝上，并对所述单晶片的反面进行研磨，使所述单晶片的厚度减薄至32±1μm，且所述单晶片反面的平整度达到±1μm范围内；步骤15：对研磨后的所述单晶片的反面进行化学机械抛光，直至所述单晶片的厚度减薄至20±1μm，并在所述单晶反面形成反光学平面，在所述反光学平面表面也真空蒸镀金属膜层。所述步骤11中，将所述单晶片按照治具的卡槽尺寸进行切割，具体为：所述单晶片的厚度以所用研磨治具开槽深度为准，所述单晶片的大小以所用研磨治具卡槽尺寸为准，本实施例中，所述单晶片的厚度取0.5mm，大小取20*20mm2或15*15mm2。本实施例中，所述步骤12中，在所述单晶片的正面添加研磨粉料，并对所述单晶片的反面进行研磨，直至所述单晶片正面的平整度达到±1μm范围内。需要指出的是，在所述步骤12中，由于此时所述单晶片的厚度相对较厚，所以选取研磨治具的尺寸也需要对应匹配，这里选取第一研磨治具，其卡槽深度为0.45mm，选取多片所述单晶片置于所述第一研磨治具的卡槽内，并与吸附膜紧密结合，不留气泡，保证单晶片与基板之间均匀接触，然后对高出卡槽的部分，使用自动研磨机或陶瓷研磨平盘与研磨粉料结合进行研磨，施加压力大小应均匀一致，保证各单晶片的平整度，直至所有单晶片厚度达到0.48mm，平整度±1μm。优选地，所述步骤13和步骤15中，对研磨后的所述单晶片的正面和反面进行化学机械抛光之前，还需要将治具和所述单晶片洗净。本实施例中，所述步骤13中，对研磨后的所述单晶片的正面进行化学机械抛光包括：步骤131：采用第一抛光液和抛光布对所述单晶片的正面进行快速抛光，直至所述单晶片的正面形成光学镜面；步骤132：采用第二抛光液和抛光布对所述单晶片的正面进行精细抛光，直至所述单晶片的正面与治具的上端面处于同一平面；步骤133：对所述单晶片进行清洗，并将洗净后的所述单晶片置于镀膜腔内，并在所述单晶片的正面蒸镀金属膜层；其中，所述第一抛光液和第二抛光液采用酸性硅溶胶，其PH范围为3至4之间，且所述第一抛光液中硅溶胶的粒径大于所述第二抛光液中硅溶胶的粒径。这里，第一抛光阶段中，首先用50nm粒径的所述第一抛光液对所述单晶片快速抛光，至所述单晶片的正面无明显划痕，并形成光学镜面，再进入第二抛光阶段。第二抛光阶段中，先对经过第一抛光阶段的治具与镜片进行清洗，然后换用阻尼布与20nm粒径的第二抛光液进行精抛，适当调整压重重量、位置及时间以保证所述单晶片正面的平整度和光洁度，直至所有单晶片的正面与治具平面处于同一平面，平整度±1μm，最好用光学平晶进行检测，其中抛光液为PH＝3-4的酸性硅溶胶，转速为80-100转/分钟。本实施例中，所述步骤15包括：步骤151：采用第一抛光液和抛光布对所述单晶片的反面进行快速抛光，直至所述单晶片的反面形成光学镜面；步骤152：采用第二抛光液和抛光布对所述单晶片的反面进行精细抛光，直至所述单晶片的厚度减至20±1μm，且所述单晶片的反面与治具的上端面处于同一平面；步骤153：对所述单晶片进行清洗，并将洗净后的所述单晶片置于镀膜腔内，并在所述单晶片的反面蒸镀金属膜层；其中，所述第一抛光液和第二抛光液采用酸性硅溶胶，其PH范围为3至4之间，且所述第一抛光液中硅溶胶的粒径大于所述第二抛光液中硅溶胶的粒径。将所述单晶片置于自动抛光机上，首先采用50nm粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片的制备方法，其特征在于,包括如下步骤：步骤1：对单晶片的正反面进行研磨与化学机械抛光，再在研磨与化学机械抛光后的所述单晶片真反面真空蒸镀金属膜层；步骤2：制备黑化物，将所述黑化物喷涂在镀膜后的所述单晶片反面，并在所述单晶片反面形成掩膜黑化层。

【技术特征摘要】
1.一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片的制备方法，其特征在于,包括如下步骤：步骤1：对单晶片的正反面进行研磨与化学机械抛光，再在研磨与化学机械抛光后的所述单晶片真反面真空蒸镀金属膜层；步骤2：制备黑化物，将所述黑化物喷涂在镀膜后的所述单晶片反面，并在所述单晶片反面形成掩膜黑化层。2.根据权利要求1所述一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片的制备方法，其特征在于,所述步骤1包括：步骤11：对多个所述单晶片按照治具的卡槽尺寸进行切割，将切割后的所述单晶片正面朝上并一一对应地置于治具的卡槽内；步骤12：对所述单晶片的正面进行研磨，使所述单晶片正面的平整度达到±1μm范围内；步骤13：对研磨后的所述单晶片的正面进行化学机械抛光，并在所述单晶正面形成正光学平面，再在所述正光学平面表面真空蒸镀金属膜层；步骤14：翻转所述单晶片使其反面朝上，并对所述单晶片的反面进行研磨，使所述单晶片的厚度减薄至32±1μm，且所述单晶片反面的平整度达到±1μm范围内；步骤15：对研磨后的所述单晶片的反面进行化学机械抛光，直至所述单晶片的厚度减薄至20±1μm，并在所述单晶反面形成反光学平面，在所述反光学平面表面也真空蒸镀金属膜层。3.根据权利要求2所述一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片的制备方法，其特征在于：所述步骤13和步骤15中，对研磨后的所述单晶片的正面和反面进行化学机械抛光之前，还需要将治具和所述单晶片洗净。4.根据权利要求2所述一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤13中，对研磨后的所述单晶片的正面进行化学机械抛光包括：步骤131：采用第一抛光液和抛光布对所述单晶片的正面进行快速抛光，直至所述单晶片的正面形成光学镜面；步骤132：采用第二抛光液和抛光布对所述单晶片的正面进行精细抛光，直至所述单晶片的正面与治具的上端面处于同一平面；步骤133：对所述单晶片进行清洗，并将洗净后的所述单晶片置于镀膜腔内，并在所述单晶片的正面蒸镀金属膜层；其中，所述第一抛光液和第二抛光液采用酸性硅溶胶，其PH范围为3至4之间，且所述第一抛光液中硅溶胶的粒径大于所述第二抛光液中硅溶胶的粒径。5.根据权利要求2所述一种热释电弛豫单晶超薄灵敏芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤15包括：步骤151：采用第一抛光液和抛光布对所述单晶片的反面进行快速抛光，直至所述单晶片的反面形成光学镜面；步骤152：采用第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李龙，
申请(专利权)人：北立传感器技术武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42