一种长线列双探测器芯片的倒装互连方法与流程

本发明涉及光电探测技术领域，特别涉及一种长线列双探测器芯片的倒装互连方法。

背景技术：

碲镉汞是一种重要的红外探测器件材料，经过几十年的发展，芯片结构已由单元、多元发展至一维线列和二维面阵焦平面阵列。目前，对短波、中波、长波，甚长波红外焦平面探测器的研究已转入应用阶段，各种规格的碲镉汞红外焦平面探测器已大量装备于各种系统中。

在碲镉汞长线列红外探测器的制备工艺中，芯片互连是一个非常重要的工艺步骤，互连工艺的互连导通效果直接对探测器芯片的盲元数目产生影响。图1为现有技术中长线列双探测器芯片的制造过程示意图；图2为现有技术中长线列双探测器芯片的倒装互连工艺示意图，如图2所示，倒装焊接机的压力臂抓取吸片工具后吸起长线列探测器芯片，然后进行探测器芯片上焊点和读出电路上对应铟球的对准及调平，最后进行倒装键合。对于单读出电路模块上双芯片的倒装互连工艺而言，尤其需要解决互连第二芯片时吸片工具对第一个芯片的机械碰撞及导致的第一个芯片翘起脱离而带来的盲元数目急剧增大的问题。

技术实现要素：

为了解决单读出电路模块上双芯片的倒装互连工艺时，互连第二芯片时吸片工具对第一个芯片的机械碰撞及导致的第一个芯片翘起脱离而带来的盲元数目急剧增大的问题，本发明提供了一种长线列双探测器芯片的倒装互连方法。

本发明提供的长线列双探测器芯片的倒装互连方法，包括以下步骤：

倒装焊接机的压力臂通过预设的吸片工具吸起探测器芯片，其中，所述预设的吸片工具包括平板、吸气孔、及位于所述平板上的凸台，所述吸气孔贯穿所述吸气板和所述凸台，所述凸台的高度大于所述探测器芯片的厚度，所述凸台的宽度小于等于所述探测器芯片的宽度，所述凸台的长度大于等于所述探测器芯片的长度；

利用所述压力臂将所述探测器芯片键合到读出电路的对应位置。

具体的，在本发明所述的长线列双探测器芯片的倒装互连方法中，所述凸台的高度比所述探测器芯片的厚度高1mm。

具体的，在本发明所述的长线列双探测器芯片的倒装互连方法中，凸台宽度与所述探测器芯片宽度的差值为-10μm～0。

具体的，在本发明所述的长线列双探测器芯片的倒装互连方法中，凸台长度与所述探测器芯片长度的差值为0～10μm。

本发明提供的长线列双探测器芯片的倒装互连方法，有效地避免了互连第二个长线列芯片过程中，吸片工具可能对已互连好的第一个芯片的碰撞影响，实现了双芯片倒装互连工艺保持良好的互连导通率及互连后双芯片在z方向上的高度一致性，对双芯片的互连导通率提高有较大贡献。

附图说明

图1为现有技术中长线列双探测器芯片的制造过程示意图；

图2为现有技术中长线列双探测器芯片的倒装互连工艺示意图；

图3为本发明线列拼接探测器组件电学引出结构的立体示意图；

图4为本发明线列拼接探测器组件电学引出结构的侧视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

由于需要互连两个长线列探测器芯片到同一读出电路模块上，并且由于此两个长线列探测器在读出电路模块上的位置间隔仅有100μm，传统的双芯片互连工艺中，由于两长线列探测器位置间隔的影响导致：第二个芯片互连过程中会出现对已互连好的第一个芯片在z方向的碰撞以及引起的上翘问题。

为了解决单读出电路模块上双芯片的倒装互连工艺时，互连第二芯片时吸片工具对第一个芯片的机械碰撞及导致的第一个芯片翘起脱离而带来的盲元数目急剧增大的问题，本发明提供了一种长线列双探测器芯片的倒装互连方法，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

本发明方法实施例的长线列双探测器芯片的倒装互连方法，包括以下步骤：

倒装焊接机的压力臂通过预设的吸片工具吸起探测器芯片，其中，所述预设的吸片工具包括平板、吸气孔、及位于所述平板上的凸台，所述吸气孔贯穿所述吸气板和所述凸台，所述凸台的高度大于所述探测器芯片的厚度，所述凸台的宽度小于等于所述探测器芯片的宽度，所述凸台的长度大于等于所述探测器芯片的长度；

利用所述压力臂将所述探测器芯片键合到读出电路的对应位置。

本发明方法实施例提供了一种专门用于的吸片工具，包括吸片工具的基本结构、以及关键尺寸与被抓取的长线列探测器尺寸的关系等。这种新型吸片工具设计可以在互连抓取探测器过程中有效地将每个长线列探测器吸取起来，并互连到电路模块的对应位置。而由于是双芯片互连，而两个芯片的厚度在物理尺寸上并不能严格一致，在互连第二个芯片时为防止吸片工具在互连下压的过程中在垂直方向上触碰到已互连好的第一个芯片，故在本专利中采用了“凸台面”形式的新型吸片互连工具设计，使得“凸台面”高度大于线列探测器芯片的厚度。此外为了防止在互连下压过程中在横向方向上触碰到已互连好的第一个芯片，“凸台面”的宽度设计为等于线列探测器的宽度并在机加工的公差上设计为负10μm公差。“凸台面”的长度设计同样等于线列探测器的长度并在机加工的公差上设计为正10μm公差。图3为本发明线列拼接探测器组件电学引出结构的立体示意图；图4为本发明线列拼接探测器组件电学引出结构的侧视图。

采用通行的倒装焊接的方法，倒装焊机的压力臂抓起专门设计的“凸台面”吸片工具；接着压力臂通过此专门“凸台面”吸片工具从放置芯片的托盘中将芯片抓起；通过倒装焊接机上的图像显示系统精确对准长线列探测器芯片和读出电路上的对应焊点，然后进行长线列探测器芯片和读出电路的调平和再次对准，最后将长线列探测器芯片通过压力臂按设定的加压和温度条件键合到读出电路的对应位置处，利用探测器芯片与硅读出电路上铟球之间原子的相互扩散融合实现电学连接。

为了更加详细的说明本发明方法实施例，给出实例1。实例1包括以下步骤：

1.互连前的处理。对准备进行互连的各个波段的线列芯片用丙酮喷枪(压力3kg)进行彻底的清洗，去除可能的粘污和残余光刻胶等异物并用氮气枪吹干；

2.将线列探测器放入互连器件芯片托盘之中；

3.通过倒装焊机的压力臂抓起专门设计的“凸台面”吸片工具；在互连过程中采用了“凸台面”形式的新型吸片互连工具来进行长线列探测器芯片的抓取及互连下压，通过对比“凸台面”几何形状和需互连长线列探测器芯片的几何尺寸的相互关系，在设计上采用：“凸台面”高度大于线列探测器芯片的厚度1mm。此外为了防止在互连下压过程中在横向方向上触碰到已互连好的第一个芯片，“凸台面”的宽度设计为等于线列探测器的宽度并在机加工的公差上设计为负10μm公差。“凸台面”的长度设计同样等于线列探测器的长度并在机加工的公差上设计为正10μm公差。

4.接着压力臂通过此专门“凸台面”吸片工具从放置芯片的托盘中将芯片抓起；

5.通过倒装焊接机上的图像显示系统精确对准长线列探测器芯片和读出电路上的对应焊点，然后进行长线列探测器芯片和读出电路的调平和再次对准，最后将长线列探测器芯片通过压力臂按设定的加压和温度条件键合到读出电路的对应位置处。

本发明提供的长线列双探测器芯片的倒装互连方法，有效地避免了互连第二个长线列芯片过程中，吸片工具可能对已互连好的第一个芯片的碰撞影响，实现了双芯片倒装互连工艺保持良好的互连导通率及互连后双芯片在z方向上的高度一致性，对双芯片的互连导通率提高有较大贡献。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。