[发明专利]一种用于延伸波长InGaAs焦平面探测器的耦合方法

说明书

本发明公开了一种用于延伸波长InGaAs焦平面探测器的耦合方法，具体步骤如下：1)粘贴光敏芯片，2)减薄抛光，3)涂覆粘合剂，4)粘贴固定基板，5)固化粘合剂，6)分离抛光基板，7)光敏芯片与读出电路耦合，8)底充胶，9)分离固定基板。本发明通过在光敏芯片减薄抛光后引入固定基板，保证光敏芯片在耦合过程中具有良好的平面度，降低倒装焊时其与读出电路间的对准难度，提高耦合互连效率和质量，解决了由于延伸波长光敏芯片的自身形变所导致的焦平面探测器电学性能和可靠性降低的问题。同时粘合剂难溶于常规工艺中使用的有机溶剂，并采用匀胶方式涂覆于固定基板表面，工艺简便、可操作性强、重复性好，且具有很好的工艺兼容性和通用性。

技术领域

本发明涉及焦平面探测器的制备技术，具体是指一种用于延伸波长InGaAs焦平面探测器的耦合方法，它适用于制备延伸波长、高可靠性的InGaAs焦平面探测器，解决了由于延伸波长光敏芯片的自身形变所导致的焦平面探测器电学性能和可靠性降低的问题。

背景技术

短波红外InGaAs探测器具有近室温工作、高量子效率、低暗电流等优点，在空间天文、航空遥感、军事侦察等领域有重要应用价值，成为高灵敏度、低功耗、高可靠性短波红外系统的理想选择。在应用需求的牵引下，高性能的延伸波长InGaAs探测器成为了一个重要研究发展方向，并且随着短波红外成像技术向高分辨率发展的技术需求，探测器的规模也在不断增加。

In_xGa_1-xAs是Ⅲ-Ⅴ族直接带隙半导体材料，当In组分为0.53时，In_0.53Ga_0.47As和InP衬底可以实现完全晶格匹配。为了延伸InGaAs探测器的探测波长，需要增大In的组分，但对于高In组分InGaAs探测器而言，外延材料与InP衬底的晶格将不再匹配，而且两者之间的晶格失配随In含量的增加而增大。因此对于外延材料所研制的光敏芯片，其平面度较差，容易产生翘曲，并且在光敏芯片减薄抛光时所引入的应力也可能会增加其翘曲度。同时，这种翘曲现象会随着探测器规模的增大变得更为明显。这就会导致在倒装焊过程中难以保证光敏芯片与读出电路间的高精度对准与匹配，并降低电学连通率，从而影响光敏芯片与读出电路的耦合互连质量，降低焦平面探测器的电学性能和可靠性。

发明内容

基于上述延伸波长InGaAs光敏芯片与读出电路耦合过程中存在的问题和发展的需求，本发明提出了一种用于延伸波长InGaAs焦平面探测器的耦合方法，有利于保证光敏芯片在耦合过程中具有良好的平面度，降低倒装焊时光敏芯片与读出电路间的对准难度，提高耦合互连质量，解决了由于延伸波长光敏芯片的自身形变所导致的焦平面探测器电学性能和可靠性降低的问题。

本发明的一种用于延伸波长InGaAs焦平面探测器的耦合方法，包括如下步骤：

1粘贴光敏芯片，先用正性光刻胶2对光敏芯片1正面的铟柱3进行涂胶保护，保证铟柱3被完全覆盖，烘干后再使用石蜡4将光敏芯片1正面贴于抛光基板5上，结构如附图1所示，并且贴片后光敏芯片1背面的平面度小于10μm；

2减薄抛光，使用化学机械抛光方法对光敏芯片1的背面进行减薄抛光，使其厚度减少5～50μm，抛光后光敏芯片1背面的平面度小于5μm；

3涂覆粘合剂，将粘合剂7覆盖固定基板6的正面，再使用匀胶机控制粘合剂7的厚度，使其均匀涂覆于固定基板6正面，匀胶条件为：转速为500～2000转/分，时长为5～20秒；

4粘贴固定基板，使用吸盘吸附住固定基板6的背面后进行翻转，再将固定基板6的正面与光敏芯片1的背面对准并粘贴，结构如附图2所示，且粘合处无可见气泡；

5固化粘合剂，将附图2所示结构的样品放入烘箱中，在20～50℃温度条件下热烘，保证粘合剂7完全固化；

6分离抛光基板，将附图2所示结构的样品置于60℃加热板上，使石蜡4熔化，分离抛光基板5，清洗样品；