台面型红外探测器、焦平面阵列芯片和读出电路芯片制造技术

本实用新型专利技术的目的是针对现有技术台面型红外探测器公共电极在爬坡过程中易断裂、UBM膜层组分确定性差，膜层薄可靠性差的不足，提供一种台面型红外探测器、焦平面阵列芯片和读出电路芯片，这种用于台面型红外探测器的焦平面阵列芯片或读出电路芯片，包括衬底，在衬底上通过刻蚀加工形成有高度为h3的台面，位于台面上部的区域为像元电极区，公共电极区位于台面下方的区域，台面型红外探测器，包括焦平面阵列芯片和读出电路芯片，焦平面阵列芯片和读出电路芯片上的电极通过相对应的像元电极金属层和公共电极金属层上的铟点阵通过压焊连接，采用本实用新型专利技术提供的台面型红外探测器、焦平面阵列芯片和读出电路芯片，电极不易受损折断，连接更可靠。连接更可靠。连接更可靠。

【技术实现步骤摘要】
台面型红外探测器、焦平面阵列芯片和读出电路芯片


[0001]本技术涉及红外探测器
，特别涉及台面型红外探测器、焦平面阵列芯片和读出电路芯片。

技术介绍

[0002]通常情况下，制冷型红外探测器的焦平面阵列芯片和读出电路芯片是通过倒装互连工艺实现电导通和机械连接的。倒装互连工艺是在焦平面阵列芯片和读出电路芯片上分别制备铟点阵，将两个芯片相对应的像元电极和公共电极上的铟点阵通过压焊连接，或仅在焦平面阵列芯片或读出电路芯片上设置铟点阵然后再通过铟点阵将二者压焊互连。对于台面型红外探测器，像元电极位于台面顶部，公共电极位于台面下方，位于台面顶部的像元电极和位置台面下方的公共电极顶部之间会有一定的段差，也就是说，像元电极顶部和公共电极顶部高低不齐，而铟点阵制备往往采用电镀或蒸镀的方式，这样制备的铟点阵中铟柱的高度是一致的，无法弥补红外探测器器件台面顶部像元电极和公共电极间存在的段差，在倒装互连时，此段差会导致像元电极区压焊完全，而公共电极区未接触，最终导致器件无法导通。
[0003]如图1所示，为解决上述技术问题，现有技术中采用公共电极爬坡使公共电极位置升高的作法来弥补段差，比如，红外与毫米波学报第31卷第6期公开了一种“128*128inas/casbⅡ类超晶格红外焦平面探测器”，在该结构中，公共电极端爬坡至台面顶部，使像元电极和共电极区UBM层等高，再在公共电极上设置公共电极铟柱形成铟陈列、在像元电极上设置像元电极铟柱形成铟陈列，保证所有铟柱几乎处于相同高度，采用此方法获得的红外探测器，其芯片的公共电极需要沿台面侧壁爬坡到台面顶部，因为电极很薄，是只有几百纳米的膜层，因此，电极在从台面下方引到台面上方的过程中极易断裂，面且，增加了电极的材料用量和或使导电性不好，特别是采用UBM膜层作为电极时，UBM膜层通常为由二层或三层不同的金属形成的膜层，镀层不同，组分不一样，导电性也可能会改变，因此，使得探测器的成品率低，且质量稳定性差。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是针对现有技术台面型红外探测器公共电极在爬坡过程中易断裂、UBM膜层组分确定性差，膜层薄可靠性差的不足，提供一种台面型红外探测器、焦平面阵列芯片和读出电路芯片。
[0005]本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0006]一种用于台面型红外探测器的焦平面阵列芯片或读出电路芯片，包括衬底，在衬底上通过刻蚀加工形成有高度为h3的台面，位于台面上部的区域为像元电极区，公共电极区位于台面下方的区域，在像元电极区和公共电极区分别设置有像元电极金属层和公共电极金属层，在每个像元电极金属层和公共电极金属层上分别设置有像元电极铟球和公共电极铟球，从而在像元电极区得到像元电极铟球阵列，在公共电极区得到公共电极铟球阵列，
像元电极铟球和公共电极铟球均为类球缺形，像元电极铟球高度为H1，公共电极铟球高度为H2，且H2=H1+ h3；
[0007]所述的像元电极金属层和公共电极金属层的底面分别为圆形、方形、矩形或椭圆形中的一种；
[0008]所述的像元电极金属层和公共电极的金属层底面均为圆形，所述的像元电极金属层和公共电极金属层直径相等；
[0009]台面型红外探测器，包括焦平面阵列芯片和读出电路芯片，焦平面阵列芯片和读出电路芯片上的电极通过相对应的像元电极金属层和公共电极金属层上的铟点阵通过压焊连接，所述焦平面阵列芯片和/或读出电路芯片分别采用上述的结构；
[0010]所述的铟点阵设置在焦平面阵列芯片上或读出电路芯片上；
[0011]在焦平面阵列芯片和读出电路芯片上均设置有所述的铟点阵。
[0012]本技术具有以下有益效果：
[0013]本技术的焦平面阵列芯片和读出电路芯片，像元电极位于台面顶部，公共电极位于台面下方，与台面相对应的像元电极铟球的高度H1与公共电极铟球的高度H2的差值与台面高度相等，铟球为球缺结构，与电极接触的表面的面积小于铟球的最大直径，形成中间鼓两头小的球缺结构，因此，像元电极铟球和公共电极铟球顶面高度一致性好，当焊接时，两芯片间相互压紧，没有段差，可紧密连接，即使各铟球间存在一定的高度误差，由于铟球呈球缺结构，当压焊时，变形性好，增加了连接的可靠性，为二者间的导通性能提供了良好的结构保证，并且电极完全位于铟球的下方，因此，电极不易受损折断，连接更可靠。
[0014]采用本技术结构的红外台测器，像元电极和公共电极均采用球缺形铟球点阵，球缺的高度差与段差相等，弥补了因存在台面使得像元电极和公共电极存在段差的不足，使二者的顶面等高，因此，当焦平面阵列芯片和读出电路芯片互焊时，二者接触良好，得到的红外探测器质量稳定，导通性能好，且由于像元电极和公共电极均位于铟球的下方，因此，电极不易断裂，连接可靠。
附图说明
[0015]图1是现有技术台面型红外探测器芯片铟点阵实施例结构示意图；
[0016]图2为本技术设置有铟柱的台面型红外探测器芯片实施例结构示意图；
[0017]图3为本技术设置有铟球的台面型红外探测器芯片实施例结构示意图。
[0018]附图标记说明，
[0019]1、衬底；2、台面； 4、像元电极铟柱；5、公共电极铟柱；6、像元电极铟球；7、公共电极铟球； 8、像元电极区；9、公共电极区；10、像元电极金属层；11、公共电极金属层；
具体实施方式
[0020]以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。
[0021]下现结合附图和具体实施例对本技术作进一步描述。本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制。
[0022]本技术的台面型红外探测器包括焦平面阵列芯片和读出电路芯片，在焦平面
阵列芯片和读出电路芯片上分别设置有像元电极和公共电极，
[0023]如图1和图2所示，在芯片衬底1上进行材料刻蚀加工形成高度为h3的台面2，其中像元电极区8位于台面2的顶部，公共电极区9位于台面下方。
[0024]在与像元电极区8和公共电极区9位置相对应处分别制备直径为D1和D2的UBM膜层作为像元电极金属层和公共电极金属层，其中与像元电极区8相对应的UBM膜层为像元电极金属层10，与公共电极区相对应的UBM膜层为公共电极金属层11，各UBM膜层厚度通常小于300nm，再在每个UBM膜层上分别制备体积为V1和V2的铟柱，其中位于像元电极上的铟柱称为像元电极铟柱，位于公共电极上的铟柱称为公共电极铟柱，其中像元电极铟柱4的高度为h1，公共电极铟柱5的高度为h2，像元电极铟柱4和公共电极铟柱5通过镀膜工艺一次制备完成，则 h1=h2。铟柱制备完成后，采用回流缩球工艺对衬底进行工艺处理，由于In和Au具有浸润性，如图2所示，铟柱在成球过程中形成分别以像元电极金属层10和公共电极金属层11为底面的类球缺结构的像元电极铟球6和公共电极铟球7。回流缩球后，像元电极铟球6的高度为H1，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于台面型红外探测器的焦平面阵列芯片，其特征在于：包括衬底，在衬底上通过刻蚀加工形成有高度为h3的台面（2），位于台面（2）上部的区域为像元电极区（8），公共电极区（9）位于台面下方的区域，在像元电极区（8）和公共电极区（9）分别设置有像元电极金属层和公共电极金属层，在每个像元电极金属层和公共电极金属层上分别设置有像元电极铟球和公共电极铟球，从而在像元电极区得到像元电极铟球阵列，在公共电极区得到公共电极铟球阵列，像元电极铟球和公共电极铟球均为类球缺形，像元电极铟球高度为H1，公共电极铟球高度为H2，且H2=H1+ h3。2.如权利要求1所述的一种用于台面型红外探测器的焦平面阵列芯片，其特征在于：所述的像元电极金属层和公共电极金属层的底面分别为圆形、方形、矩形或椭圆形中的一种。3.如权利要求1所述的一种用于台面型红外探测器的焦平面阵列芯片，其特征在于：所述的像元电极金属层和公共电极的金属层底面均为圆形，所述的像元电极金属层和公共电极金属层直径相等。4.一种用于台面型红外探测器的读出电路芯片，其特征在于：包括衬底，在衬底上通过刻蚀加工形成有高度为h3的台面（2），位于台面（2）上部的区域为像元电极区（8），公共电极区（9）位于台面下方的区域，在像元电极区（8）和公共电极区（9）分别设置有像元电极金属层和公共电极金属层，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：浙江拓感科技有限公司，
类型：新型
国别省市：