一种用于碲镉汞红外探测器互连凸点的制备方法与流程

本发明属于红外探测器领域，具体涉及一种用于碲镉汞红外探测器互连凸点的制备方法。

背景技术：

1、倒装互连是红外探测器常用的封装技术，倒装互连技术拥有可靠的电学性质和机械连接。铟在低温下性质稳定，具有良好的延展性，并且常温下具有很好的柔软性，很容易实现键合，此外它还具有较高的电导率和良好的抗电磁干扰能力和热传导特性，所以铟凸点是制冷红外探测器应用中最常用的互连方式。

2、铟的熔点是156.5℃，用铟制备互连凸点就要求回流焊接的温度高于156.5℃，这样才能保证焊接的可靠性。这个温度对于碲镉汞红外探测器来说可能过高了：碲镉汞材料中的汞原子在超过80℃后会从材料中溢出，特别是长波碲镉汞材料，汞原子溢出会影响材料的稳定性，最终影响器件性能；硅基读出电路和碲锌镉衬底的碲镉汞探测器芯片热膨胀系数不匹配，在较高温度下进行回流焊接时，读出电路和探测器芯片之间的热膨胀差可能超过像元间距，从而导致互连对准误差较大；回流焊接温度较高时，在冷却过程中材料可能出现机械应力，在后续使用过程中应力释放会致使探测器芯片和读出电路脱开，最终器件失效；此外，高温还可能会破坏读出电路的底层设计，最终影响器件性能。

3、铟凸点是制冷红外探测器应用中最常用的互连方式，它具有较低的熔点(156℃)的优点，所以可以在200℃以下进行互连。尽管如此，在某些情况下，这个互连温度可能过高，会对最终器件的性能造成影响。

4、降低回流焊接温度可以解决以上问题，但是目前还没有一种凸点制备方式可以避免以上问题，并且还不影响器件的性能。

技术实现思路

1、为了解决以上问题，本发明提供一种用于碲镉汞红外探测器低温互连凸点的制备方式，它不仅降低了倒装互连回流的温度，还不会对器件的性能造成影响，此外还在很大程度上降低了较高互连温度对器件性能的影响。

2、本发明用铟(in)和铋(bi)的二元合金代替纯in作为原料制备凸点，从in和bi合金的二元相图中可以看出，当in-bi质量比为67：33时，in-bi合金的熔点最低，为72.7℃。in-bi合金不仅保持了纯in的特性，还降低了熔点。所以利用in67bi33合金作为原料制备互连凸点即可解决以上问题。

3、本发明制备碲镉汞红外探测器低温互连凸点具体步骤如下：

4、步骤(1)，对读出电路进行清洗，保证读出电路表面清洁；

5、步骤(2)，在读出电路表面涂敷光刻胶层，经过光刻形成ubm(under bumpmetallization)开孔；

6、步骤(3)，在完成步骤(2)的读出电路上分别按顺序沉积ti、pt、au三层金属，经过剥离工艺(lift off process)得到覆盖在读出电路电极孔上的ubm；

7、步骤(4)，在完成步骤(3)的读出电路表面涂敷光刻胶层，然后进行光刻，得到凸点光刻开孔；

8、步骤(5)，在完成步骤(4)的读出电路利用热蒸发沉积in和bi，将in和bi连续沉积在读出电路上，将in和bi的质量比控制在67：33，在读出电路表面形成合金in67bi33，经过剥离工艺(lift off process)得到in67bi33凸点阵列；

9、步骤(6)，对完成步骤(5)的读出电路进行熔球工艺，可以发现温度高于72.7℃时，观察到in67bi33凸点的熔化，形成以ubm为底的in67bi33球缺，互连凸点制备完成。

10、本发明的有益效果：

11、相较于现有技术，本发明不仅降低了倒装互连回流的温度，还不会对器件的性能造成影响，此外还在很大程度上降低了较高互连温度对器件性能的影响。

技术特征：

1.一种用于碲镉汞红外探测器互连凸点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的用于碲镉汞红外探测器互连凸点的制备方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的用于碲镉汞红外探测器互连凸点的制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求2或3所述的用于碲镉汞红外探测器互连凸点的制备方法，其特征在于：

5.根据权利要求1-4任一项所述的用于碲镉汞红外探测器互连凸点的制备方法，其特征在于：

6.根据权利要求1-4任一项所述的用于碲镉汞红外探测器互连凸点的制备方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种用于碲镉汞红外探测器互连凸点的制备方法，包括：对读出电路表面进行清洗；在读出电路电极孔上端进行光刻开孔，然后依次沉积Ti、Pt、Au三层金属，经过剥离得到UBM；完成后在UBM上端进行金属凸点光刻，利用热蒸发沉积In和Bi，将In和Bi连续沉积在读出电路上，将In和Bi的质量比控制在67：33，在读出电路表面形成合金In<subgt;67</subgt;Bi<subgt;33</subgt;，经过剥离工艺得到凸点阵列；对读出电路进行熔球工艺，形成以UBM为底的球缺，互连凸点制备完成。本发明以二元合金In<subgt;67</subgt;Bi<subgt;33</subgt;作为凸点原料，将互连温度降低到80℃以下，不仅降低了倒装互连回流的温度，还不会对器件的性能造成影响，此外还在很大程度上降低了较高互连温度对器件性能的影响。

技术研发人员：杨顺虎,杨超伟,唐遥,王琼芳,左大凡,王思凡,张萤,郭瑞,杨小艺,张学斌,李雄军
受保护的技术使用者：昆明物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11