专利名称：红外焦平面探测器封装窗口金属化区的金属化方法
技术领域：
本发明涉及光电技术，特别涉及一种红外焦平面探测器封装窗口金属化区的金属 化方法。
背景技术：
红外焦平面探测技术的发展对器件封装与红外薄膜滤光片提出了更高的要求。新 一代封装技术将红外薄膜滤光片与红外窗口集成一起，红外薄膜滤光片直接镀制在红外窗 口上，再在窗口四周金属化，最后将红外窗口与红外焦平面阵列焊接成红外焦平面探测器。目前，红外窗口制造工艺中通常采用真空蒸发与含氰电镀方法实现金属化。真空 蒸发方法是首先在Si基片上蒸发沉积一层铆定层(金属Cr或Ti)，然后蒸发沉积一层阻隔 层(金属Ni，Pd或Pt)，最后再沉积一层焊接层(金属Au)。蒸发方法的优点在于金层厚度 易于控制，工艺过程简单，对环境的污染小。含氰电镀方法是在真空蒸发方法的基础上实现 的。先利用真空蒸发方法制备种子层(即铆定层与阻隔层)，以及一层薄金层。再利用电镀 方法沉积一层厚金层作为焊接层。含氰电镀方法具有选择性，即只在种子层上沉积金层，其 它地方不沉积，并且设备简单，因此具有成本低的优点。并且电镀的金层应力小，附着力高， 可焊性好，能够提高产品的品质。但是，蒸发方法与含氰电镀镀Au存在以下几个缺点蒸发方法镀Au无选择性。蒸发时Au均勻沉积在Si基片表面，不需焊接的区域也 会沉积Au层，该方法对Au的浪费严重，Au的使用效率很低。因此蒸发方法镀Au成本很高。蒸发方法Au层的牢固性能差。蒸发方法沉积的Au层为柱状结构，Au层的内应力 大，造成Au层的牢固性差。蒸发方法所需设备庞大，价格昂贵，能耗高。含氰电镀Au具有环境污染性、管理成本高以及废液处理成本高。无氰电镀方法是近几年发展起来的环保电镀方法，具有比含氰电镀法附着力高、 可焊性好的优点，又避免了环境污染以及废液处理困难的问题。是一种环保的清洁方法。因 此，电镀Au可以有效降低生产成本，提高Au的使用效率和Au层的质量，降低生产能耗以及 环境污染性。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种将蒸发沉积法镀Au和电镀法镀Au结合使用的红外 焦平面探测器窗口金属化区的金属化方法。为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种红外焦平面探测器封装窗 口金属化区的金属化方法，包括在基片的金属化区用蒸发方法沉积一层Cr或Ti作为铆定 层，在铆定层上再沉积一层Ni、Pd或Pt作为阻隔层，再在阻隔层上沉积一层薄Au作为保护 层，然后在保护层上采用电镀的方法镀制一层Au膜作为焊接层；其中的Au膜焊接层采用无 氰电镀工艺镀制，所用无氰电镀液配方及电镀工艺参数如下
配方柠檬酸金钾(5 6g/L)，开缸剂/纯水(5L/100L)；电镀工艺参数pH值5. 5 6. 5;温度30 70°C ；阴极电流密度0. 001 0. 005A/cm2 ；阳极金板或钼钛网；电镀速率1 3nm/s。所述的开缸剂成分为酒石酸、碳酸钾、硫代硫酸钠与乙二胺四乙酸乙钠。所述的沉积在阻隔层上作为保护层的Au层的厚度为50 300nm。所述的作为焊接层的Au膜厚度为1. 00 5. 00 μ m。所述的电镀液为含氰碱性电镀液或含氰中性电镀液或无氰电镀液。本发明的红外焦平面探测器窗口金属化区的金属化方法由于将蒸发沉积法镀Au 和电镀法镀Au结合使用，电镀法的优点可以弥补蒸发方法的缺点，对于提高红外焦平面探 测器的封装质量，降低成本与能耗具有重大意义。并具有以下优点和特点1、电镀Au的表面光亮细致，呈鲜艳的金黄色。电镀后的红外窗口经过高低温试 验、真空高温冲击试验和附着力试验后性能良好，没有发现膜层脱落现象，光谱测试良好。2、焊接试验表明，电镀方法制备的红外窗口与红外探测器结合牢固，没有漏气现 象。3、一系列测试表明，电镀方法制备的红外窗口性能良好，完全满足红外探测器的 焊接要求。该方法可以取代现有的蒸发方法制备金属化区的Au膜，能够明显降低生产成 本，提高生产效率。
具体实施例方式本发明红外焦平面探测器封装窗口金属化区的金属化方法，包括在基片的金属化 区用蒸发方法沉积一层Cr或Ti作为铆定层，在铆定层上再沉积一层Ni、Pd或Pt作为阻隔 层，再在阻隔层上沉积一层薄Au作为保护层，然后在保护层上采用无氰电镀的方法镀制一 层Au膜作为焊接层；所用无氰电镀液配方及电镀工艺参数如下配方柠檬酸金钾(5 6g/L)，开缸剂/纯水(5L/100L)；电镀工艺参数pH值5. 5 6. 5;温度30 70°C ；阴极电流密度0. 001 0. 005A/cm2 ；阳极金板或钼钛网；电镀速率1 3nm/s。具体的操作步骤如下A、以Si或Ge晶圆作为基片，利用掩膜方法制备出需要的图形结构；B、采用蒸发方法在基片上沉积一层Cr或Ti作为铆定层，然后在铆定层上再沉积 一层Ni、Pd或Pt作为阻隔层；C、利用蒸发方法在阻隔层上沉积一层50 300nm厚的Au层作为保护层以及电镀 Au的打底层；D、利用去掩膜液去除掩膜；E、将基片装入夹具，用超声波在洗涤液中清洗基片表面后烘干；F、在基片上焊接电极引线或用鳄鱼夹作为电极夹住基片；G、将装有基片的夹具浸入配制好的电镀液中，设定电流对基片镀金；H、电镀好后取出夹具，放入超声波中，用去离子水及清水漂洗，去除表面残留的镀 液；I、去掉电极弓丨线或鳄鱼夹。
对于电镀速率以及电镀Au厚度的控制，可采用以下措施电镀速率的控制相同电镀时间条件下，控制镀液浓度与电流强度，得到不同厚度 的Au膜。利用台阶膜厚仪测量Au膜厚度，从而计算标定出不同镀液浓度与电流强度下Au 膜的电镀速率。厚度控制的控制在一定的镀液浓度与电流强度下，利用事先标定的电镀速率，控 制电镀时间，得到需要的Au膜厚度。实施例1 按照上述配方，配制了 500mL无氰电镀液，放入一片IOmmX IOmm的待镀片。电镀 液pH值5. 5，温度40°C，电流密度0. 002A/cm2,时间25分钟，阳极采用钼钛网。电镀后测量 Au层厚度为3. 38 μ m。真空中320°C高温冲击30min后，利用3M高温胶带撕拉法测试了电 镀层的牢固性，结果良好。实施例2 按照上述配方，配制了 500mL无氰电镀液，放入一片IOmmX IOmm的待镀片。电镀 液pH值5. 5，温度55°C，电流密度0. 002A/cm2,时间15分钟，阳极采用钼钛网。电镀后测量 Au层厚度为2. 18 μ m。真空中320°C高温冲击30min后，利用3M高温胶带撕拉法测试了电 镀层的牢固性，结果良好。实施例3 按照上述配方，配制了 500mL无氰电镀液，放入一片IOmmX IOmm的待镀片。电镀 液pH值5. 5，温度65 °C，电流0. 002A/cm2,时间35分钟，阳极采用金板。电镀后测量Au层 厚度为4. 52 μ m。真空中320°C高温冲击30min后，利用3M高温胶带撕拉法测试了电镀层 的牢固性，结果良好。
权利要求
1.一种红外焦平面探测器封装窗口金属化区的金属化方法，包括在基片的金属化区用 蒸发方法沉积一层Cr或Ti作为铆定层，在铆定层上再沉积一层Ni、Pd或Pt作为阻隔层， 再在阻隔层上沉积一层薄Au作为保护层，然后在保护层上采用电镀的方法镀制一层Au膜 作为焊接层；其特征在于，所述的Au膜焊接层采用无氰电镀工艺镀制，所用无氰电镀液配 方及电镀工艺参数如下配方柠檬酸金钾(5 6g/L)，开缸剂/纯水(5L/100L)；电镀工艺参数pH值5. 5 6. 5 ；温度30 70°C ；阴极电流密度0. 001 0. 005A/ cm2 ；阳极金板或钼钛网；电镀速率1 3nm/s。
2.如权利要求1所述的红外焦平面探测器封装窗口金属化区的金属化方法，其特征在 于所述的开缸剂是由酒石酸、碳酸钾、硫代硫酸钠和乙二胺四乙酸二钠混配而成的溶液。
3.如权利要求1所述的红外焦平面探测器封装窗口金属化区的金属化方法，其特征在 于所述的沉积在阻隔层上作为保护层的Au层的厚度为50 300nm。
4.如权利要求1所述的红外焦平面探测器封装窗口金属化区的金属化方法，其特征在 于所述的作为焊接层的Au膜厚度为1. 00 5. 00 μ m。
全文摘要
本发明涉及一种红外焦平面探测器封装窗口金属化区的金属化方法，包括在基片的金属化区用蒸发方法沉积一层Cr或Ti作为铆定层，在铆定层上再沉积一层Ni、Pd或Pt作为阻隔层，再在阻隔层上沉积一层薄Au作为保护层，然后在保护层上采用无氰电镀的方法镀制一层Au膜作为焊接层。本发明的红外焦平面探测器窗口金属化区的金属化方法由于将蒸发沉积法镀Au和无氰电镀法镀Au结合使用，电镀法的优点可以弥补蒸发方法的缺点，对于提高红外焦平面探测器的封装质量，降低成本与能耗具有重大意义。
文档编号G01J5/10GK102116676SQ20091024764
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者周东平, 赵培 申请人:上海欧菲尔光电技术有限公司