高宽比增大型焊点柱的制备方法、电子器件与红外探测器技术

本发明专利技术提供了一种焊点柱的制备方法，其包括如下步骤：在具有焊盘的基板上涂覆第一光刻胶层，对第一光刻胶层进行曝光显影，去除焊盘上方的第一光刻胶层，露出焊盘；在基板上沉积覆盖第一光刻胶层与焊盘的打底金属层；在基板上涂覆第二光刻胶层，第二光刻胶层的厚度比第一光刻胶层厚，对第二光刻胶层进行曝光显影，去除焊盘上方的部分第二光刻胶层；在焊盘上的打底金属层上电镀焊点金属；去除第一光刻胶层与第二光刻胶层，使第二光刻胶层上的焊点金属随第二光刻胶层脱落，焊盘上的焊点金属形成焊点柱。该制备方法通过各步骤的彼此搭配，实现了通过电镀的方式在焊盘表面制备焊点柱，能够有效减少金属源的消耗量。有效减少金属源的消耗量。有效减少金属源的消耗量。

【技术实现步骤摘要】
高宽比增大型焊点柱的制备方法、电子器件与红外探测器


[0001]本专利技术涉及微纳加工
，特别是涉及一种焊点柱的制备方法、互连焊柱的形成方法、电子器件与红外探测器。

技术介绍

[0002]红外光电探测器是把入射的红外辐射转变成电信号输出的器件，其在夜视、光通讯、大气和质量检验光谱学、导弹制导和红外遥感等方面都有重要应用。
[0003]应军事变革及商业发展的迫切需求，红外探测器经历了第一代机械扫描型红外探测器、第二代电子扫描型红外探测器的发展，已经进入第三代高性能、智能化、多波段型探测发展阶段，其主体由焦平面阵列和读出电路构成。像元数目的增加同时增加了焦平面和读出电路设计及互连的难度。传统金丝引线键合技术逐渐暴露出电路过长、互连电阻高、封装尺寸大及互连密度低的缺点。倒装互连技术不仅能满足当前要求，同时还具有成本低廉的优点，因而受到业界的广泛欢迎。
[0004]随着探测器阵列规模和成像分辨率的不断增加，像元中心间距也在不断缩小，倒装互连过程中焊点柱形变后会发生短路，为了尽可能避免这一问题，需要制备高宽比增大型的焊点柱，其中高宽比指的是焊点柱的轴向方向的高度与径向方向的宽度之比。存在一些制备高宽比增大型的焊点柱的传统技术，例如：首先在基板上蒸镀第一层焊点金属膜，之后直接涂覆光刻胶并进行曝光显影，蒸镀第二层焊点金属膜，该方法需要沉积两次焊点金属膜，尤其是沉积第二层焊点金属膜时会在光学胶上的无效区域沉积较厚的焊点金属膜，对焊点金属源的损耗较大。

技术实现思路

[0005]基于此，为了减少在制备高宽比较高的焊点柱时对金属源的损耗，有必要提供一种高宽比增大型焊点柱的制备方法。
[0006]一种高宽比增大型焊点柱的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0007]在具有焊盘的基板上涂覆第一光刻胶层，对所述第一光刻胶层进行曝光显影，去除所述焊盘上方的所述第一光刻胶层，露出所述焊盘；
[0008]在所述基板上沉积覆盖所述第一光刻胶层与所述焊盘的打底金属层；
[0009]在所述基板上涂覆第二光刻胶层，所述第二光刻胶层的厚度比所述第一光刻胶层厚，对所述第二光刻胶层进行曝光显影，去除所述焊盘上方的部分所述第二光刻胶层；
[0010]在所述焊盘上的所述打底金属层上电镀焊点金属；
[0011]去除所述第一光刻胶层与所述第二光刻胶层，使所述第二光刻胶层上的焊点金属随所述第二光刻胶层脱落，所述焊盘上的焊点金属形成所述焊点柱。
[0012]在其中一个实施例中，所述打底金属层包括钛、铝、镍、金和铟中的一种或多种。
[0013]在其中一个实施例中，在制备所述打底金属层时，在所述基板上依次蒸镀钛、铝、镍、金和铟五种金属薄膜。
[0014]在其中一个实施例中，在制备所述打底金属层时，控制钛薄膜的厚度为15nm～50nm。
[0015]在其中一个实施例中，控制铝薄膜的厚度为50nm～100nm。
[0016]在其中一个实施例中，控制镍薄膜的厚度为20nm～50nm。
[0017]在其中一个实施例中，控制金薄膜的厚度为60nm～100nm。
[0018]在其中一个实施例中，控制铟薄膜的厚度为100nm～200nm。
[0019]在其中一个实施例中，在电镀焊点金属的过程中，将所述基板置于用于含有焊点金属的离子的电镀液中，并将所述打底金属层接入电极，使焊点金属的离子在所述打底金属层上沉积形成焊点金属。
[0020]在其中一个实施例中，在电镀焊点金属的过程中，控制焊点金属的电镀电流密度为1.5A/dm2～3.5A/dm2。
[0021]在其中一个实施例中，所述焊点金属选自铟。
[0022]在其中一个实施例中，在去除所述第一光刻胶层与所述第二光刻胶层时，采用溶剂溶解所述第一光刻胶层与所述第二光刻胶层。
[0023]在其中一个实施例中，所述第一光刻胶层的材料选自正性光刻胶，所述第二光刻胶层的材料选自正性光刻胶。
[0024]进一步地，一种电子器件，其包括基板和焊点柱，所述焊点柱通过如上述任一实施例所述的焊点柱的制备方法形成于所述基板上，所述基板为电路板。
[0025]进一步地，一种互连焊柱的形成方法，其包括如下步骤：
[0026]按照如上述任一实施例所述的焊点柱的制备方法制备具有所述焊点柱的第一基板和第二基板；
[0027]将所述第一基板和所述第二基板置于还原性气氛范围中，加热使所述焊点柱表面熔化，并使所述焊点柱顶端收缩；
[0028]将所述第一基板固定在加热台上，将所述第二基板倒置于所述第一基板上方，并使所述第二基板上的所述焊点柱与所述第一基板上对应的所述焊点柱对齐，并将所述第二基板上的所述焊点柱与所述第一基板上对应的所述焊点柱的表面熔化连接。
[0029]再一方面，一种红外探测器，其包括第一基板、第二基板与位于所述探测器和所述读出电路板之间的互连焊柱，所述互连焊柱采用如上述任一实施例所述的互连焊柱的形成方法形成于所述第一基板和所述第二基板之间。
[0030]焊点柱的体积较小，传统技术中为了实现焊点柱的制备，通常都采用蒸镀或溅射的方法进行沉积，然而这种方式不仅会在焊盘上制备出较高的焊点柱，还会在其他无效部位上也沉积一层较厚的焊点金属，因而对于焊点金属的金属源损耗较多，成本较高，同时制备过程也较为复杂。
[0031]相对于传统技术，上述至少一个实施例中的焊点柱的制备方法具有如下有益效果：该焊点柱的制备方法通过各步骤的彼此搭配，实现了通过电镀的方式在焊盘表面制备焊点柱。在电镀过程中，由于提供电子的部位主要是焊盘上的打底金属层，所以焊点金属会优先在焊盘上方进行沉积，因而可以通过控制沉积的时间去控制焊点金属的沉积量。即使沉积过量时，也仅会有极少量的焊点金属会沉积在第二光刻胶层上方。在沉积结束之后，通过直接去除第一光刻胶和第二光刻胶即可使得第二光刻胶层上方的焊点金属剥落，不影响
焊点柱本身的制备。因此上述制备方法能够有效减少金属源的消耗量。
附图说明
[0032]图1示出了一种焊点柱的制备方法的过程示意图；
[0033]图2示出了图1所用的掩模板的结构示意图；
[0034]图3示出了一种互连焊柱的制备方法的过程示意图；
[0035]其中，各附图标记及其含义如下：
[0036]100、基板；110、焊盘；120、第一光刻胶层；130、打底金属层；140、第二光刻胶层；150、焊点金属；151、焊点柱；210、第一基板；220、第二基板；300、互连焊柱。
具体实施方式
[0037]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述。文中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0038]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高宽比增大型焊点柱的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在具有焊盘的基板上涂覆第一光刻胶层，对所述第一光刻胶层进行曝光显影，去除所述焊盘上方的所述第一光刻胶层，露出所述焊盘；在所述基板上沉积覆盖所述第一光刻胶层与所述焊盘的打底金属层；在所述基板上涂覆第二光刻胶层，所述第二光刻胶层的厚度比所述第一光刻胶层厚，对所述第二光刻胶层进行曝光显影，去除所述焊盘上方的部分所述第二光刻胶层；在所述焊盘上的所述打底金属层上电镀焊点金属；去除所述第一光刻胶层与所述第二光刻胶层，使所述第二光刻胶层上的焊点金属随所述第二光刻胶层脱落，所述焊盘上的焊点金属形成所述焊点柱。2.根据权利要求1所述的高宽比增大型焊点柱的制备方法，其特征在于，所述打底金属层包括钛、铝、镍、金和铟中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的高宽比增大型焊点柱的制备方法，其特征在于，在制备所述打底金属层时，在所述基板上依次蒸镀钛、铝、镍、金和铟五种金属薄膜。4.根据权利要求3所述的高宽比增大型焊点柱的制备方法，其特征在于，在制备所述打底金属层时，控制钛薄膜的厚度为15nm～50nm；和/或控制铝薄膜的厚度为50nm～100nm；和/或控制镍薄膜的厚度为20nm～50nm；和/或控制金薄膜的厚度为60nm～100nm；和/或控制铟薄膜的厚度为100nm～200nm。5.根据权利要求1～4任一项所述的高宽比增大型焊点柱的制备方法，其特征在于，在电镀焊点金属的过程中，将所述基板置于用于含有焊点金属的离子的电镀液中，并将所述打底金属层接入电极，使焊点金属的离子在所述打底金属层上沉积形成焊点金属。6.根据权利要求5所述的高宽比增大...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳月波，赖灿雄，廖文渊，牛皓，颜佳辉，陈希宇，李树旺，杨少华，路国光，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所工业和信息化部电子第五研究所中国赛宝实验室，
类型：发明
国别省市：