一种铟柱倒焊互连的方法
【专利摘要】本发明涉及一种铟柱倒焊互连的方法，本发明首先测算整个面阵中，铟柱在互连时产生的最大偏差值，将该最大偏差值叠加到铟压缩量形成新铟压缩量，以该新铟柱压缩量进行倒焊互连，使面阵全部铟柱良好互连。
【专利说明】一种铟柱倒焊互连的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光电子【技术领域】，涉及一种铟柱倒焊互连的方法。
【背景技术】
[0002]红外焦平面阵列是通过铟柱将红外探测器阵列芯片和Si CMOS读出电路倒焊互连混成。混成后的焦平面器件经红外探测器阵列芯片背减薄和表面末处理达到量子效率的优化。铟柱最重要的作用是连通红外探测器阵列芯片和读出电路，使两者良好导通。铟柱的连通率会直接影响器件的响应是否可以正常输出。因此铟柱连通率制约着焦平面阵列的可靠性和成品率，甚至制约着器件批量生产，提高铟柱连通率至关重要.
[0003]红外焦平面阵列可以采用光学找平法来达到铟柱倒焊互连的目的。光学找平法是指首先调节光学系统光路将两芯片基座保持平行，然后将红外探测器阵列芯片和Si CMOS读出电路的背面吸附在芯片基座上，最后调节使两者对准并施加一定的温度和压力，以此达到良好互连的目的。
[0004]但光学找平法的铟柱连通率受晶片平行度影响很大，特别是面阵规模的增加使影响程度严重。
[0005]如图1(a)、(b)中，晶片平行度为0，在这种情况下，按现有方法进行互连，按照设定的压缩量即可完成互连。如图2(a)、(b)，在晶片平行度不为O的情况下，如果晶片倾斜，在此情况下，按现有方法以设定的压缩量进行互连，将造成有部分铟柱未连通。这使大量器件铟柱未连通直接导致报废，对于价格昂贵、制备工艺复杂、制作周期长的面阵器件而言，损失极其严重。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种铟柱倒焊互连的方法，用以解决现有方法在晶片平行度不为零时导致铟柱未连通的问题。
[0007]为实现上述目的，本发明的方案包括:
[0008]一种铟柱倒焊互连的方法，首先测算互连时铟柱间产生的最大偏差值，该最大偏差值为互连时，对应铟柱之间的最大距离与最小距离的差；将该最大偏差值叠加到设定铟压缩量形成新铟压缩量，以该新铟柱压缩量调整倒焊互连条件进行倒焊互连。
[0009]将晶片的倾斜角所在剖面的形状等效为三角形，该三角形的底边由面阵像元数和像元尺寸计算得出，将最大偏差值对应点等效为与该底边对应的三角形顶点，最大偏差值即为三角形的高；测试晶片平行度，计算出晶片倾斜角以及所述三角形顶点在底边上的投影位置，以计算晶片倾斜产生的最大偏差值。
[0010]将读出电路的倾斜角所在剖面的形状等效为三角形，该三角形的底边由面阵像元数和像元尺寸计算得出，将最大偏差值对应点等效为与该底边对应的三角形顶点，最大偏差值即为三角形的高；测试读出电路平行度，计算出读出电路倾斜角以及所述三角形顶点在底边上的投影位置，以计算读出电路倾斜产生的最大偏差值。
[0011]晶片的倾斜角所在剖面的形状等效为直角三角形，根据面阵像元数和像元尺寸计算得出该直角三角形的一条直角边；以所述最大偏差值为直角三角形的另一条直角边，计算出该晶片倾斜产生的最大偏差值。
[0012]读出电路的倾斜角所在剖面的形状等效为直角三角形，根据面阵像元数和像元尺寸计算得出该直角三角形的一条直角边；以所述最大偏差值为直角三角形的另一条直角边，计算出该读出电路倾斜产生的最大偏差值。
[0013]根据晶片与读出电路倾斜方向置加读出电路倾斜广生的最大偏差值与晶片倾斜产生的最大偏差值，然后与设定压缩量直接相加，得到新铟柱压缩量。
[0014]采用非球面光学系统测试平行度。
[0015]本发明首先测算整个面阵中，铟柱在互连时产生的最大偏差值，将该最大偏差值叠加到铟压缩量形成新铟压缩量，以该新铟柱压缩量进行倒焊互连，使面阵全部铟柱良好互连。
[0016]在对现有面阵进行充分调查研究后，本发明提出一种适用于各种规模面阵铟柱倒焊互连的具体方法:即将倾斜晶片剖面等效为直角三角形，根据面阵规模和晶片倾斜角计算铟柱在互连时产生的最大偏差值，该最大偏差值即为直角三角形的一条直角边；最后将最大偏差值与设定压缩量相加，得到新铟柱压缩量，进行倒焊互连。虽然晶片倾斜的实际形状具有不确定性，但选取直角三角形等效剖面进行计算得出的最大偏差量是相比选取其它等效模型最大的，而且根据对大量晶片进行实验发现，由于实际倾斜角度非常小，这种方式不仅能够最大程度保证压缩互连效果，也不会导致元件损坏。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1(a)、(b)是现有技术中晶片平行度为O时的互连前、后示意图；
[0018]图2 (a)、(b)是现有技术晶片平行度不为O时的互连如、后不意图；
[0019]图3利用非球面光学系统测试晶片平行度的测试结果；
[0020]图4(a)、(b)是采用本发明方法的互连前、后示意图；
[0021]图5(a)、(b)为晶片与读出电路倾斜方向相同情况；
[0022]图6 (a)、(b)为晶片与读出电路倾斜方向不同情况。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0024]本发明的基本方案为:
[0025]用光学测试系统如非球面光学系统或白光轮廓仪，测试得到晶片平行度，进而(根据平行度图形和测试数据)计算出晶片倾斜角；
[0026]结合面阵规模计算出最大偏差值；
[0027]与设定压缩量叠加求得该规模面阵新铟压缩量；
[0028]根据新铟压缩量调整倒焊互连条件进行倒焊互连，使铟柱全部良好互连。
[0029]具体的，本发明选择InSb红外焦平面探测器进行说明，一种铟柱倒焊互连的方法的步骤如下:
[0030]一，用非球面光学系统测试得到晶片平行度，根据晶片平行度图形和测试数据计算出晶片倾斜角。测试结果见图3。由图3可以看出，晶片倾斜角a = arctan (2 μ m/14mm)。
[0031]作为其他实施方式，还可以采用其它测试系统，如白光轮廓仪等。
[0032]二，本实施例中面阵规模为256X 256、像元尺寸为30 μ mX 30 μ m时，最远铟柱间距离 L = [ (256 X 30 μ m)2+(256 X 30 μ m)2]1/2 = 10.861mm ;256 X 256 元 InSb 面阵晶片倾斜产生的最大偏差值 d = Lsina = 10.861mmX sin [arctan (2 μ m/14mm) ] = 1.43 μ m。
[0033]以上计算是基于等效直角三角形进行计算的，该等效直角三角形第一条直角边(三角形的底边)为上述面阵(矩形)的对角线，第二条直角边(三角形的高)为最大偏差值(如图d)。
[0034]作为其他实施方式，若面阵为圆形，可以选择直径为第一条直角边。
[0035]另外，若晶片的最大偏差值的对应点不在面阵边缘，而在面阵内部。此时，将倾斜晶片剖面等效为非直角三角形，该三角形底边为根据面阵大小和像元尺寸计算得到，将与该底边对应的顶点等效为最大偏差值的对应点，则该顶点到底边的距离即为最大偏差值。这种情况下，在测试平行度时还需要测得该三角形顶点在底边上的投影位置。
[0036]三，256X256元InSb面阵晶片表面平行度为O互连时的铟压缩量为2μπι。根据晶片最大偏差值，可以得到最新铟压缩量S = 1.43ym+2ym= 3.43 μ m。
[0037]本实施例中，采用直接相加结果作为新铟压缩量。
[0038]作为其他实施方式，也可以采用其他叠加方式，比如对结果乘以设定系数。
[0039]四，采用光学找平法调节该规模面阵倒焊互连条件，对于256 X 256元InSb面阵晶片，将倒焊压力增加2KPa、倒焊时间增加15s，进行倒焊互连。如图4(a)、(b)所示。
[0040]利用焦平面测试系统得到了 256X256元InSb面阵响应输出，发现全部铟柱互连良好。
[0041]例如，若读出电路ROIC的平行度也不好，则可根据上述方法步骤一和步骤二求出读出电路倾斜产生的基准差值do，然后根据InSb晶片和读出电路ROIC的互连方向，可得到最新铟压缩量。
[0042]如图5 (a)、(b)所示，最新铟压缩量S= 1.43 μ m+ d_do | ；
[0043]如图6 (a)、(b)所示，最新铟压缩量S= 1.43 μ m+d+do ；
[0044]然后根据步骤四较正倒焊互连条件。
[0045]以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种铟柱倒焊互连的方法，其特征在于，首先测算互连时铟柱间产生的最大偏差值，该最大偏差值为互连时，对应铟柱之间的最大距离与最小距离的差；将该最大偏差值叠加到设定铟压缩量形成新铟压缩量，以该新铟柱压缩量调整倒焊互连条件进行倒焊互连。
2.根据权利要求1所述的一种铟柱倒焊互连的方法，其特征在于，将晶片的倾斜角所在剖面的形状等效为三角形，该三角形的底边由面阵像元数和像元尺寸计算得出，将最大偏差值对应点等效为与该底边对应的三角形顶点，最大偏差值即为三角形的高；测试晶片平行度，计算出晶片倾斜角以及所述三角形顶点在底边上的投影位置，以计算晶片倾斜产生的最大偏差值。
3.根据权利要求2所述的一种铟柱倒焊互连的方法，其特征在于，将读出电路的倾斜角所在剖面的形状等效为三角形，该三角形的底边由面阵像元数和像元尺寸计算得出，将最大偏差值对应点等效为与该底边对应的三角形顶点，最大偏差值即为三角形的高；测试读出电路平行度，计算出读出电路倾斜角以及所述三角形顶点在底边上的投影位置，以计算读出电路倾斜产生的最大偏差值。
4.根据权利要求2所述的一种铟柱倒焊互连的方法，其特征在于，晶片的倾斜角所在剖面的形状等效为直角三角形，根据面阵像元数和像元尺寸计算得出该直角三角形的一条直角边；以所述最大偏差值为直角三角形的另一条直角边，计算出该晶片倾斜产生的最大偏差值。
5.根据权利要求3所述的一种铟柱倒焊互连的方法，其特征在于，读出电路的倾斜角所在剖面的形状等效为直角三角形，根据面阵像元数和像元尺寸计算得出该直角三角形的一条直角边；以所述最大偏差值为直角三角形的另一条直角边，计算出该读出电路倾斜产生的最大偏差值。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种铟柱倒焊互连的方法，其特征在于，根据晶片与读出电路倾斜方向叠加读出电路倾斜产生的最大偏差值与晶片倾斜产生的最大偏差值，然后与设定压缩量直接相加，得到新铟柱压缩量。
7.根据权利要求2或3所述的一种铟柱倒焊互连的方法，其特征在于，采用非球面光学系统测试平行度。
【文档编号】H01L31/18GK104393097SQ201410519346
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】侯治锦, 司俊杰, 王巍, 韩德宽, 吕衍秋 申请人:中国空空导弹研究院