双面铟倒桩互连用芯片及其制备方法

技术领域

本发明涉及芯片技术领域，尤其涉及一种双面铟倒桩互连用芯片及其制备方法。

背景技术

红外焦平面探测技术具有光谱响应波段宽、可获得更多地面目标信息、能昼夜工作等显著优点，广泛应用于农牧业、森林资源的调查、开发和管理、气象预报、地热分布、地震、火山活动，太空天文探测等领域。碲镉汞长波红外探测器是红外探测技术的代表产品之一，并且是新一代红外探测器的发展方向。

碲镉汞红外探测器是由红外光敏材料芯片和读出电路通过设备倒桩互连制备而成。而倒装互连过程是将碲镉汞芯片背面向上、读出电路正面向上放在倒桩互连设备上，且读出电路正面需要与碲镉汞芯片连接的位点上已经完成铟柱制备，由机械臂通过真空吸附背面升高碲镉汞芯片然后移动到读出电路芯片上方，机械臂下压使两个芯片正面连接点通过铟柱实现导通的工艺过程。由于有些芯片像元中心间距过小，限制了铟柱制备的高度，只在读出电路上生长铟无法弥补碲镉汞芯片的表面起伏，不能实现所有像元导通。因此需要在碲镉汞芯片表面也制备铟柱，然后通过倒装互连将碲镉汞芯片表面的铟柱与读出电路表面的铟柱相互连接，碲镉汞芯片和读出电路铟柱连接成高度更大的铟柱弥补碲镉芯片汞表面的起伏，实现所有像元导通。此种工艺称为双面铟倒装互连工艺。

但是在双面铟倒装互连工艺过程中仍需要将碲镉汞芯片正面向下放置在互连设备上，碲镉汞芯片正面制备的铟柱直接与互连设备接触，并且支撑了碲镉汞芯片的重量。由于金属铟强度很低且铟柱直径仅为4微米至20微米，因此正面制备铟柱的碲镉汞芯片铟柱向下放置在互连设备上，极易损伤铟柱，影响互连导通效果，进而影响红外探测器盲元数量。

发明内容

本发明实施例提供一种双面铟倒桩互连用芯片及其制备方法，用以解决现有技术中正面制备铟柱的碲镉汞芯片铟柱向下放置在互连设备上导致铟柱损伤，影响互连导通效果问题。

根据本发明实施例的双面铟倒桩互连用芯片，包括：

芯片本体；

多个铟柱，设置于所述芯片本体的正面；

支撑柱，设置于所述正面，所述支撑柱的高度大于所述铟柱的高度。

根据本发明的一些实施例，所述正面设有至少两个所述支撑柱。

根据本发明的一些实施例，所述支撑柱设置于所述正面的边缘区域。

根据本发明的一些实施例，所述芯片本体为碲镉汞芯片本体；

所述支撑柱为复合层结构，从芯片本体的背面至正面的方向上，所述支撑柱依次包括ZnS层、Cr层、以及Au层。

根据本发明的一些实施例，所述支撑柱还包括铟层，所述铟层位于所述Au层远离所述Cr层的一侧。

根据本发明实施例的双面铟倒桩互连用芯片的制备方法，包括：

在芯片本体的正面制备台面结构；

在所述正面制备多个铟柱。

根据本发明的一些实施例，所述在芯片本体的正面制备台面结构，包括：

采用光刻工艺处理芯片本体的正面，以使所述正面的台面结构待制备区域未被光刻胶覆盖、其他区域被光刻胶覆盖；

在完成光刻工艺后的正面生长连接层；

采用剥离工艺处理生长连接层后的正面。

根据本发明的一些实施例，所述芯片本体为碲镉汞芯片本体；

所述在完成光刻工艺处理后的正面生长连接层，包括：

在完成光刻工艺处理后的正面依次生长ZnS层、Cr层、以及Au层。

根据本发明的一些实施例，所述在所述正面制备多个铟柱，包括：

在完成剥离工艺后的正面涂覆光刻胶，通过曝光显影使除台面结构待制备区域和铟柱待制备区域外的区域均被光刻胶覆盖；

在完成光刻工艺后的正面生长铟层；

采用剥离工艺处理生长铟层后的正面。

根据本发明的一些实施例，所述采用光刻工艺处理芯片本体的正面，以使所述正面的台面结构待制备区域未被光刻胶覆盖、其他区域被光刻胶覆盖，包括：

采用光刻工艺处理芯片本体的正面，以使位于所述正面边缘区域的至少两个台面结构待制备区域未被光刻胶覆盖、其他区域被光刻胶覆盖。

采用本发明实施例，解决了双面铟倒装互连过程中由于碲镉汞芯片正面铟柱接触互连设备导致铟柱损伤的问题，保护了互连位点上铟柱的完整性，提高了互连导通率，提升了探测器性能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例中双面铟倒桩互连用芯片结构示意图；

图2是本发明实施例中双面铟倒桩互连用芯片的制备方法流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明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发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。另外，在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

本发明第一方面的实施例提出一种双面铟倒桩互连用芯片。如图1所示，根据本发明实施例的双面铟倒桩互连用芯片，包括：

芯片本体10；

多个铟柱20，设置于所述芯片本体10的正面；

支撑柱30，设置于所述正面，所述支撑柱30的高度大于所述铟柱的高度。

在这里，支撑柱30的功能就是当将芯片本体10正面向下放置在互连设备上，在互连设备机械臂吸取芯片背面并提升平移至另一芯片上方的过程中保护铟柱20不与互连设备接触产生损伤。支撑柱30不会影响双面铟倒桩互连质量，这就要求支撑柱30高度大于铟柱20的高度，但是小于上下两个芯片铟柱高度之合，且在互连设备的机械臂对芯片本体10产生压力时支撑柱30可以接触下方芯片。

支撑柱30能够承受芯片本体10的质量。

在实际制备过程中，可以设置支撑柱30的高度等于或者略微小于芯片本体上10的铟柱20高度与互连设备上的芯片表面铟柱高度之和，这里允许工艺误差。

采用本发明实施例，芯片本体上的铟柱与互连设备表面没有接触，不需要支撑的芯片本体重量，解决了双面铟倒装互连过程中由于碲镉汞芯片正面铟柱接触互连设备导致铟柱损伤的问题，保护了互连位点上铟柱的完整性，提高了互连导通率，提升了探测器性能。而且支撑柱30还可以分担过大的互连压力，防止过大的压力使铟柱宽度增加相邻铟柱粘连，提升了双面铟倒装互连的工艺稳定性。

在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。

如图1所示，根据本发明的一些实施例，所述正面设有至少两个所述支撑柱30。例如，正面可以在芯片边缘间隔排布两个、三个、或四个支撑柱30。

如图1所示，根据本发明的一些实施例，所述支撑柱30设置于所述正面的边缘区域。例如，正面可以设置两个支撑柱，两个支撑柱位于芯片本体的边缘，且相对于芯片本体的中心中心对称排布。又如，芯片本体为多角形状，每个角对应设置一个支撑柱。

根据本发明的一些实施例，所述芯片本体为碲镉汞芯片本体；

所述支撑柱为复合层结构，从芯片本体的背面至正面的方向上，所述支撑柱依次包括ZnS层、Cr层、以及Au层。

根据本发明的一些实施例，所述支撑柱还包括铟层，所述铟层位于所述Au层远离所述Cr层的一侧。

因为碲镉汞芯片本体正面为ZnS材质的钝化层，因此制备的ZnS层可以牢固地附着在芯片本体正面，并且Cr层可以将Au层牢固的连接在其表面，Au层可以牢固的与铟连接。

在本发明的一些实施例中，ZnS层的厚度满足大于等于1微米且小于等于2微米。

Cr层的厚度大于等于0.01微米且小于等于0.05微米。

Au层的厚度大于等于0.05微米且小于等于0.15微米。

本发明第二方面的实施例提出一种双面铟倒桩互连用芯片的制备方法。参照图2所示，根据本发明实施例的双面铟倒桩互连用芯片的制备方法，包括：

在芯片本体的正面制备台面结构；

在所述正面制备多个铟柱。

台面结构用于承担芯片本体的质量，避免芯片本体的重量全部压在铟柱上，造成铟柱的损伤。

采用本发明实施例，芯片本体上的铟柱与互连设备表面没有接触，不需要支撑的芯片本体重量，解决了双面铟倒装互连过程中由于碲镉汞芯片正面铟柱接触互连设备导致铟柱损伤的问题，保护了互连位点上铟柱的完整性，提高了互连导通率，提升了探测器性能。而且台面结构还可以分担过大的互连压力，防止过大的压力使铟柱宽度增加相邻铟柱粘连，提升了双面铟倒装互连的工艺稳定性。

在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。

根据本发明的一些实施例，所述在芯片本体的正面制备台面结构，包括：

采用光刻工艺处理芯片本体的正面，以使所述正面的台面结构待制备区域未被光刻胶覆盖、其他区域被光刻胶覆盖；

在完成光刻工艺后的正面生长连接层；

采用剥离工艺处理生长连接层后的正面，以形成台面结构。

根据本发明的一些实施例，所述芯片本体为碲镉汞芯片本体；

所述在完成光刻工艺处理后的正面生长连接层，包括：

在完成光刻工艺处理后的正面依次生长ZnS层、Cr层、以及Au层。

在本发明的一些实施例中，ZnS层的厚度满足大于等于1微米且小于等于2微米。

Cr层的厚度大于等于0.01微米且小于等于0.05微米。

Au层的厚度大于等于0.05微米且小于等于0.15微米。

根据本发明的一些实施例，所述在所述正面制备多个铟柱，包括：

在完成剥离工艺后的正面涂覆光刻胶，通过曝光显影使除台面结构待制备区域和铟柱待制备区域外的区域均被光刻胶覆盖；

在完成光刻工艺后的正面生长铟层；

采用剥离工艺处理生长铟层后的正面。

根据本发明的一些实施例，所述采用光刻工艺处理芯片本体的正面，以使所述正面的台面结构待制备区域未被光刻胶覆盖、其他区域被光刻胶覆盖，包括：

采用光刻工艺处理芯片本体的正面，以使位于所述正面边缘区域的至少两个台面结构待制备未被光刻胶覆盖、其他区域被光刻胶覆盖。

下面参照图2以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的双面铟倒桩互连用芯片的制备方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

参照图2所示，本发明实施例的双面铟倒桩互连用芯片的制备方法，包括：

步骤一：通过光刻工艺在碲镉汞芯片本体正面的四角制备出未被光刻胶覆盖的台面结构待制备。

例如，通过光刻在碲镉汞芯片本体正面四角制备出未被光刻胶覆盖的200微米×200微米大小的台面结构待制备区域。

步骤二：在带有光刻图形的碲镉汞芯片本体正面依次生长ZnS、Cr、Au；

例如，依次在碲镉汞芯片本体正面生长1至2微米厚的ZnS、0.01至0.05微米厚的金属Cr和0.1微米厚的金属Au。

步骤三：剥离工艺后制备成带有ZnS、Cr、Au台面结构的碲镉汞芯片本体。

例如，通过剥离方法制备出4个底面面积为200微米×200微米、高度1.11微米至2.15微米的台面结构。

因为碲镉汞芯片本体正面为ZnS材质的钝化层，因此制备的ZnS台面结构可以牢固地附着在芯片本体正面，并且Cr可以将Au牢固的连接在其表面，Au可以牢固的与铟连接。

步骤四：使用修改后的铟柱光刻版进行台面结构芯片本体光刻。

修改铟柱制备过程中的光刻版图，不仅在需要互连位点上制备铟柱，同时也在碲镉汞芯片本体四角的台面结构上表面制备出高度相等的铟柱。

步骤五：在带有修改后铟柱图形的芯片本体上生长铟金属层。

步骤六：去除光刻胶后完成带有台面和铟柱的碲镉汞芯片本体制备。

步骤七：实现了双面铟倒装互连过程中碲镉汞芯片本体上的铟柱保护效果。

此结构的碲镉汞芯片本体在正面向下放置在互连设备上时，由于芯片本体四角制备了台面结构，因此可以将芯片本体支撑起来，使其互连位点上的铟柱不会接触互连设备表面，保护了互连位点上铟柱的完整性，提高了互连导通率，提升了探测器性能。

本发明实施例解决了双面铟倒装互连过程中由于碲镉汞芯片本体正面铟柱接触互连设备导致铟柱损伤的问题。双面铟倒桩互连用芯片本体结构的碲镉汞芯片本体在正面向下放置在互连设备上时，由于芯片本体四角制备了台面结构，因此可以将芯片本体支撑起来，使其互连位点上的铟柱不会接触互连设备表面，保护了互连位点上铟柱的完整性，提高了互连导通率，提升了探测器性能。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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保护范围之内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

不应将位于括号之内的任何参考符号构造成对权利要求的限制。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。