[发明专利]硅基红外探测器芯片背面减薄方法及硅基红外探测器芯片

说明书

本发明公开了一种硅基红外探测器芯片背面减薄方法及硅基红外探测器芯片。硅基红外探测器芯片背面减薄方法，包括：沿焦平面阵列本体的四周涂抹光刻胶，以遮挡所述焦平面阵列本体的四周与读出电路板所形成的缝隙；对所述焦平面阵列本体的衬底进行背面减薄相关工艺；去除所述光刻胶。采用本发明，在常规红外探测器芯片减薄和硅材料减薄的基础上，在硅基红外探测器芯片背面减薄前，对焦平面阵列与电路接触的四周缝隙进行光刻胶阻隔，防止内部被背面减薄工艺所污染或者腐蚀，在背面减薄后对焦平面阵列与电路接触的四周缝隙进行清洁，防止造成焊接效果不佳以及焦平面阵列与电路的间隙光刻胶残留，解决了铟凸点缝隙间不填充胶水的芯片减薄工艺难题。

技术领域

本发明涉及芯片技术领域，尤其涉及一种硅基红外探测器芯片背面减薄方法及硅基红外探测器芯片。

背景技术

在红外探测技术飞速发展的时代，红外探测器芯片的制备技术逐渐成熟，多数采用光伏二极管形式，经成结、钝化、光刻、刻蚀、金属沉积等技术获得焦平面阵列，通过铟凸点与Si读出电路进行倒装互连，再经过填充胶水、背面减薄和增透等技术完成整个红外探测器芯片的制备。随着科技发展，对倒装式红外探测器芯片的性能要求越来越高，同时向大面阵和高集成度发展。

倒装式CdZnTe基HgCdTe、GaSb基InAs/GaSb超晶格和体晶InSb红外探测器是目前红外探测器领域的核心产品。为了降低芯片内部应力并使二极管结区获得光信号，一般衬底材料厚度在互连后经减薄仅剩余0～30μm，并获得光洁无损伤的表面，便于后续获得均匀性较好的增透膜和光信号。这三类芯片通常工作在60～150K，从室温到工作温度的降温过程中，探测器材料、填充胶水、铟凸点和Si读出电路四者因热膨胀系数CTE存在较大差异，导致芯片内部承受较大的剪切应力，进而光电二极管的暗电流较大，使芯片盲元率提高，造成芯片成品率较低；如果上述芯片不填充胶水，易因内部应力而发生裂片，使开关机次数较少，不能满足芯片交付要求。

硅基红外探测器芯片因成熟的大面积衬底制备技术而得到迅速发展。因为Si材料禁带宽度大，不吸收红外光，且衬底与电路的材质相同，在温度变化过程中芯片整体的热膨胀系数差异较小，芯片内部承受的应力也较小。经检测，铟凸点缝隙间不填充胶水即可满足硅基红外探测器芯片开关机要求。由于硅基外延材料经过多步光伏二极管的制备工艺后，硅衬底背面会有明显沾污或者划痕，影响增透膜生长的均匀性和质量，因此仍需要对互连后的硅衬底进行减薄。由于硅材料不吸收红外光，不需要去除较大厚度，所以经减薄获得光洁一致的硅材料表面，满足增透膜生长要求即可。

但是铟凸点缝隙间不填充胶水，在进行硅材料背面减薄工艺时，磨抛料或者腐蚀液易进入缝隙，沾污或者腐蚀缝隙两侧的材料，导致芯片性能明显下降。因此，需要对硅基红外探测器芯片的背面减薄工艺进行优化。

发明内容

本发明实施例提供一种硅基红外探测器芯片背面减薄方法及硅基红外探测器芯片，用以解决现有技术中对硅基红外探测器芯片的背面减薄工艺导致芯片性能降低的问题。

根据本发明实施例的硅基红外探测器芯片背面减薄方法，包括：

沿焦平面阵列本体的四周涂抹光刻胶，以遮挡所述焦平面阵列本体的四周与读出电路板所形成的缝隙；

对所述焦平面阵列本体的衬底进行背面减薄相关工艺；

去除所述光刻胶。

根据本发明的一些实施例，所述沿焦平面阵列本体的四周涂抹光刻胶，包括：

用胶管将光刻胶滴在干净的陶瓷板上，并在室温和氮气氛围下静置第一预设时间段；

采用无水乙醇棉球清洁铟凸点缝隙间不填充胶水且待背面减薄的硅基红外探测器芯片；