一种红外焦平面芯片的铟柱制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种红外焦平面芯片的铟柱制备方法，使用负性光刻胶光刻获得塔形铟孔，热蒸发生长铟膜，湿法剥离得到铟柱。本发明的优点是铟柱制备工艺简单，极易湿法剥离，重复性好；适用于大规模红外焦平面的铟柱阵列制备，能获得高度一致性好，顶部一致性平整的塔形铟柱阵列，占空比小，可避免在倒焊互连时像元由于铟柱形变而短路，进而降低红外焦平面探测器芯片盲元率和非均匀性；本发明适用于碲镉汞红外焦平面探测器平面结的铟柱制备，也适用于III?V族红外焦平面探测器台面结的铟柱制备，对与探测器芯片配套的集成电路也适用，普适性好。
【专利说明】
一种红外焦平面芯片的铟柱制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体指一种红外焦平面芯片的铟柱制备方法。
【背景技术】
[0002]红外焦平面阵列技术已成为当今红外成像技术发展的主要方向，在各领域都有着广泛的应用。高性能大面阵红外焦平面在重大国家安全项目中尤其备受关注。
[0003]主流的红外焦平面探测器芯片工艺均采用铟柱互连技术与读出电路实现集成，铟柱的制备工艺是器件工艺的核心技术之一。目前铟孔的光刻多采用正厚胶工艺，铟孔顶部尺寸大于底部尺寸，难以实现湿法剥离，对于小光敏元阵列，顶部铟柱在倒焊互连时容易受到挤压作用变形粘连而造成光敏元短路。理想的铟柱应为塔形铟柱，顶部小底部大，利于实现湿法剥离，且小的顶部互连作用面可以有效减小应力作用，形成均匀的互连面，因此，必须寻找新的制备铟柱的技术和方法，以满足高密度小中心距光敏元的红外焦平面探测器模块工艺需求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种用于红外焦平面的铟柱制备方法，用以解决正厚胶工艺难以湿法剥离和成品率低的缺点。
[0005]本发明所述的铟柱制备工艺是指使用负性胶光刻获得塔形铟孔，热蒸发生长铟层，湿法有机试剂剥离得到理想铟柱。制备方法的工艺步骤具体如下:
[0006]1、在焦平面芯片上旋涂负性光刻胶NR9-8000，厚度7?9微米，并在70摄氏度烘箱中软烘光刻胶20分钟；
[0007]2、对焦平面芯片进行光刻曝光，曝光时间为10秒；
[0008]3、曝光好的芯片继续在70摄氏度烘箱中固化光刻胶20分钟，放入RD6显影液中显影20秒，经过纯水定影30秒后，放入70摄氏度的烘箱中坚膜I小时，获得顶部小底部大的塔形铟柱光刻孔；
[0009]4、将光刻好铟孔的探测器芯片用高真空热蒸发的方法生长铟膜；
[0010]5、将生长好铟膜的焦平面芯片放入丙酮中浸泡冲洗，表面铟层即整体剥离，再用无水乙醇过洗；
[0011]6、获得高度7?9微米的铟柱阵列。
[0012]本发明的创新点及与现行工艺相比的优点:
[0013]1、本发明选用了一种负性光刻胶实现高度可灵活调控的铟柱湿法剥离制备。
[0014]2、本发明最突出的优点是铟柱制备工艺简单，极易剥离，重复性好，从而提高红外焦平面探测器芯片的成品率。
[0015]3、本发明特别适用于大规模红外焦平面的铟柱阵列制备，能获得高度一致性好、顶部一致性平整的塔形铟柱阵列，占空比小，可避免在倒焊互连时像元由于铟柱形变而短路，从而降低红外焦平面探测器芯片盲元率和非均匀性。
[0016]4、本发明既适用于碲镉汞红外焦平面探测器平面结的铟柱制备，也适用于II1-V族红外焦平面探测器台面结的铟柱制备，对与探测器芯片配套的集成电路也适用，普适性好。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对理论示意和具体实施例附图，附图仅仅是本发明的其中一种描述，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动下，根据本发明获得的其他种类附图均在本发明保护范围内。
[0018]图1为本发明提供的红外焦平面探测器芯片铟柱制备方法的流程图；
[0019]图2是采用新负胶工艺制备得到的铟柱阵列的扫描电镜照片。
[0020]图3是传统正厚胶工艺制备的铟柱阵列的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图，以中心距为30微米、像元尺寸为27微米，焦平面阵列规模为640x512的InAs/GaSb II类超晶格红外焦平面探测器芯片为实例对本发明的实施方式做详细说明:
[0022]在已经生长好金属接触层的InAs/GaSbII类超晶格红外探测器芯片上，旋涂NR9-8000负性光刻胶，转速2000转/分，取片后将芯片转移至70摄氏度的烘箱中烘烤20分钟。
[0023]在型号为MJB4光刻机上采用铟孔尺寸为10微米的光刻板对芯片进行对准曝光，曝光1秒。
[0024]曝光后的芯片再次转移至70摄氏度的烘箱中烘烤20分钟，使负性胶固化完全。
[0025]将固化好的芯片浸入RD6显影液中显影20秒，去离子水中定影30秒，获得底大顶小的塔形铟柱光刻孔。
[0026]最后将芯片放入70摄氏度的烘箱中烘烤I小时坚膜，完成铟孔光刻步骤。将带有铟柱光刻孔的InAs/GaSb II类超晶格红外焦平面探测器芯片放入高真空热蒸发腔体中，蒸发沉积I小时，获得铟膜。
[0027]将生长好铟膜的芯片放入丙酮中浸泡片刻，丙酮通过边缘缝隙进入溶解光刻胶，曝光区域的铟层随之鼓起，整片剥离，将芯片转移至无水乙醇中过洗，氮气吹干，获得塔形铟柱。
[0028]扫描电镜可以清晰地观察到铟柱阵列的微观形貌细节(附图2)，铟柱底部尺寸为1微米，顶部尺寸为4微米，塔形顶面平整，高约为9微米，且高度一致。
[0029]图3是采用传统正厚胶工艺制备的30微米中心距铟柱阵列，从图中可以看到，铟柱底部小，顶部大，呈蛋糕状，在面阵中所占空间较多，随着面阵规模增大，像元缩小，铟柱密度增加，倒焊互连的难度也相应增加。
[0030]本发明的铟柱制备方法可以应用于更小中心距更大规模焦平面探测器器件工艺。
[0031]本发明也可应用于与红外焦平面芯片配套的集成电路铟柱制备工艺，其也在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种红外焦平面芯片的铟柱制备方法，其特征在于包括以下步骤: 1)在焦平面芯片上旋涂负性光刻胶NR9-8000，厚度7?9微米，并在70摄氏度烘箱中软烘光刻胶20分钟； 2)对焦平面芯片进行光刻曝光，曝光时间为10秒； 3)曝光好的芯片继续在70摄氏度烘箱中固化光刻胶20分钟，放入RD6显影液中显影20秒，经过纯水定影30秒后，放入70摄氏度的烘箱中坚膜I小时，获得顶部小底部大的塔形铟柱光刻孔； 4)将光刻好铟孔的探测器芯片用高真空热蒸发的方法生长铟膜； 5)将生长好铟膜的焦平面芯片放入丙酮中浸泡冲洗，表面铟层即整体剥离，再用无水乙醇过洗； 6)获得高度7?9微米的铟柱阵列。
【文档编号】H01L21/768GK106024982SQ201610538918
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月11日
【发明人】许佳佳, 陈建新, 马伟平, 潘建珍, 李宁, 白治中
【申请人】中国科学院上海技术物理研究所