一种校正红外焦平面探测器电路面形的结构的制作方法

本发明属于红外探测器芯片制备相关技术领域，具体是指一种校正红外焦平面探测器电路面形的结构。

背景技术：

红外焦平面探测器因具有高灵敏度，良好的环境适应能力和功耗低等优点在海陆空红外系统中有着十分迫切的应用需求，广泛地应用于军事、天文、气象、环境资源调查以及社会安全等领域。

在红外探测系统需求不断提高的同时，第三代红外探测器对像素规模、帧频、温度分辨率、多色探测能力、智能程度和可靠性等方面提出了更高的要求。法国索弗雷德公司所研制的碲镉汞红外焦平面器件的最大规模已达到2048×2048，美国洛克威尔公司的器件规模甚至达到了4096×4096。在红外探测器的尺寸日益增大的规模面前，器件表面的平整程度成为一个不可忽略的问题。

典型的红外焦平面探测器是借助倒装焊技术将探测器芯片和硅读出电路通过铟柱阵列互连混成，铟柱用以提供探测器芯片和硅读出电路输入端的电学连通和机械支撑作用。由于制造工艺过程引入的应力导致探测器芯片和硅读出电路板并不是完全平整的，当两者倒焊互连时，会产生铟柱焊点断裂、虚焊等现象，其电学连通性也会产生不良影响。

在实际工作中，为抑制背景噪声、提高信噪比，高灵敏度的红外焦平面探测器通常用于液氮温度。在快速降温过程中，由于相邻材料热膨胀系数的差异将在探测器中产生热应力，引起光敏元芯片碎裂或者相邻材料之间产生分层开裂，导致器件失效。尤其在大面阵红外探测器中，热失配产生的热应力使器件碎裂的问题更加明显。为此，设计一种校正红外焦平面探测器芯片与电路面形的结构是很有必要的。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决大面阵红外焦平面探测器因芯片与读出电路在倒焊前面形翘曲引起的倒焊连通率差的问题，采用一种校正红外焦平面探测器电路面形的结构，针对不同衬底材料和工艺存在的不同翘曲形变，利用对应的可补偿形变平衡方法，实现电路翘曲形变的校正。该方法可有效改善探测器的表面平整度及倒焊连通率。

本发明的技术解决方案：一种校正红外焦平面探测器电路面形的结构。为了实现上述目的，本发明的面形校正的结构如下：

被校正电路1和校正片2之间采用dw-3低温环氧胶粘接，使用热膨胀系数比被校正电路1材料大2±0.1倍的校正片2进行校正，校正片2的厚度为0.4mm—5mm。材料粘接所使用的dw-3低温环氧胶在粘接后需放入60°烘箱固化24小时。使用nikon三维影像测量系统对材料的面形进行测试，具体方法是采用激光测距仪对放置在x-y二维移动平台上的样品进行测量。

基于不同材料的热膨胀系数不同的原理，利用校正片2在高低温差下的热收缩来调节被校正电路1的热形变程度,将这两种材料进行对位贴片制作成一种平衡结构，从而对红外焦平面探测器电路面形进行校正。

本发明的有益效果是：通过采用这种校正结构可以有效改善并调节探测器硅读出电路在温度冲击下的形变程度，从而提高探测器芯片与硅读出电路的倒焊连通率，并且还具有操作简单，定位误差影响较小及数据直观易于分析的优点。

附图说明

图1是本发明电路面形校正方法的示意图。图1中，1是被校正电路，2是校正片。

具体实施方式：

下面以像元间距为18μm、规模为2k×2k的红外焦平面探测器硅读出电路面形的校正为实例，结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明：

在对硅读出电路进行面形校正前，测量其面形的情况。在本实例中选用热膨胀系数比硅大的gaas材料对电路面形进行校正。本实例中使用的硅读出电路的尺寸为40mm×45mm×0.48mm，gaas基板的尺寸为40mm×45mm×0.6mm。在将gaas基板清洗干净后，采用dw-3低温环氧胶将硅读出电路和gaas基板在常温下进行对位粘接贴片制成测试样品，完成后放入温度为60℃的烘箱中进行固化，固化时间为24小时。使用nikon三维影像测量系统对测试样品进行面形测量，首先设置测量的坐标系统，选取测试样品顶表面的长边、短边分别为测量的x轴、y轴，以长边x轴方向为扫描方向。激光高度测距仪对样品表面点坐标进行测量，在x-y二维移动平台的带动下，完成对样品的一系列点(x,y,z)坐标值的测量。由于测量系统存在随机误差，样品放置倾斜等因素影响，测量数据曲线经过平滑，拉平之后得到样品的面形曲线，根据测量结果，经过本发明校正后的电路面形是3微米，未经本发明校正后的电路面形是13微米，因此本发明可有效改善硅读出电路的面形。对使用本发明面形校正的电路制成的2k×2k器件在常温电平下的倒焊连通率为99％，未经本发明面形校正的电路制成的2k×2k器件在常温电平下的倒焊连通率为86％，因此经过本发明面形校正的2k×2k器件在常温电平下的倒焊连通率有了较大的提高。

技术特征：

1.一种校正红外焦平面探测器电路面形的结构，包括：被校正电路(1)和校正片(2)，其特征在于：

所述的校正片(2)采用dw-3低温环氧胶粘接在被校正电路(1)的背面，其材料的热膨胀系数比被校正电路(1)材料大2±0.1倍，厚度为0.4mm—5mm。

技术总结
本发明公开了一种校正红外焦平面探测器电路面形的结构，针对不同衬底材料和工艺存在的不同翘曲形变，利用对应的可补偿形变平衡方法，被校正电路和校正片之间采用DW‑3低温环氧胶粘接，使用热膨胀系数比被校正电路大2±0.1倍的校正片进行校正，校正片的厚度为0.4mm—5mm，该方法实现了电路翘曲形变的校正。本发明方法原理简单、样品制备容易、易于测量并且易于分析。

技术研发人员：叶振华;张伟婷;陈星;刘丰硕;孙常鸿
受保护的技术使用者：中国科学院上海技术物理研究所
技术研发日：2019.07.10
技术公布日：2019.11.22