[实用新型]红外焦平面探测器嵌合式铟互连结构

说明书

本专利公开了一种红外焦平面探测器嵌合式铟互连结构，该结构是由凸起子铟体的列阵芯片和凹陷母铟体的列阵芯片通过对准嵌合，形成铟互连。凸起子铟体是在红外材料芯片上制备的铟柱列阵，凹陷母铟体是在硅集成电路或宝石电路芯片上制备的铟柱列阵。本专利的优点是：红外材料芯片与硅集成电路或宝石电路芯片通过子母铟体嵌合达到铟互连，压力小，互连紧密，连通率高。该专利很好的解决了红外焦平面探测器铟混成互连的断层问题，而且可以更好的满足多元器件铟互连要求。

技术领域

本专利涉及红外焦平面探测器，特别是指一种凸起铟和凹陷铟在红外焦平面探测器制造中嵌合式混成互连的结构。

背景技术

红外焦平面探测器包含阵列器件，其主要性能参数之一是它的成像空间分辨率。一个红外焦平面阵列器件的成像空间分辨率特性取决于所包含的光敏元数目及其排列。一个M×N光敏元红外焦平面阵列器件包含的像元数目为M ×N个(M和N为正整数)。

红外焦平面阵列器件主要采用混成结构，混成结构是把已经制造好的M×N光敏元阵列芯片和具有M×N个输入节点的硅信号处理电路芯片通过铟柱阵列实现机械和电学的连接，使信号敏感、信号读出和电子扫描得以在一个器件中完成。混成结构的优点是可以对红外探测器阵列芯片和硅信号处理电路分别进行工艺改进和性能挑选，从而保证红外焦平面阵列器件的整体性能得到优化。但混成结构的实现难度很大，其中关键之一是要在红外探测器阵列芯片和硅信号处理电路芯片上分别生长高密度、细直径、高度足够且一致性好的铟柱阵列，以便进行混成互连。

随着红外焦平面组件技术的发展，在碲镉汞(HgCdTe)、铟镓砷(InGaAs)、氮化镓(GaN)等材料制备的探测器阵列芯片、硅CMOS读出电路芯片和白宝石电路衬底片上制备二维凝视型的640×512元，1024×1024元及以上铟柱阵列，对于混成互连的可靠性提出更高的要求。

目前采用的铟柱混成互连方式有熔溶焊和冷压焊二种制备技术。由于红外材料的物理特性限制，这二种制备技术存在着一定的风险，而嵌合式铟互连结构则可以达到所要求的目的。

所谓的红外焦平面探测器嵌合式铟互连结构，就是凸起子铟体与凹陷母铟体相嵌合的形式进行混成互连。

红外焦平面探测器嵌合式铟互连结构的技术要求包括：一定规模大小，例如128×128元，256×256元，640×512元等；高密度，例如(2×10⁴～1×10⁵)个 /cm²；凸起子铟柱直径微细，例如(10～12)um；凹陷母铟柱直径微细，例如(16～18)um；足够的高度，例如(8～15)um，高度均匀性为±1um；凹陷母铟柱内径足够深度，例如(5～7)um；足够的嵌合深度，例如(5～7)um。

发明内容

本专利的目的是提供一种和普通硅集成电路工艺兼容的嵌合式铟互连结构，用以满足红外焦平面器件各种面阵尺寸混成互连的需求。

本专利的红外焦平面探测器嵌合式铟互连结构，包括：芯片上的凸起子铟体1，硅集成电路或宝石电路上的凹陷母铟体2，其中：

所说的芯片列阵上的凸起子铟体1为柱状铟列阵，其直径10-14微米，长度10微米：

所说的硅集成电路列阵或宝石电路列阵上的凹陷母铟体2为为柱状铟列阵，其直径20-25微米，长度15微米，柱中间有锥状孔，

芯片列阵上的凸起子铟体(1)和硅集成电路列阵或宝石电路列阵上的凹陷母铟体(2)通过自动器件倒焊设备对准接插形成嵌合式铟互连结构。

所述的芯片列阵凸起子铟体是用红外材料准备的芯片，通过涂布14微米厚度的光刻胶层，光刻刻出直径复合铟柱孔，热蒸发淀积约600A黄金层，用 3～4克的铟真空蒸发淀积铟层，剥离多余铟层及多余金铟合金层，铟柱端面整平，硝酸腐蚀修除铟柱茸边，去胶凸起子铟柱成型。