×
10.09.2013
216.012.6912

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНДИЕВЫХ МИКРОКОНТАКТОВ ИОННЫМ ТРАВЛЕНИЕМ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технологии получения индиевых микроконтактов для соединения больших интегральных схем (БИС) и фотодиодных матриц. Сущность изобретения: в способе изготовления индиевых микроконтактов пластину с матрицами БИС или фотодиодными матрицами защищают перфорированной в местах контактов пленкой фоторезиста, напыляют слой индия толщиной, соответствующей высоте микроконтактов, методами фотолитографии наносят маску фоторезиста, затем формируют микроконтакты травлением ионами инертного газа до полного распыления индия в промежутках между контактами, удаляют остатки фоторезистивной маски на вершинах микроконтактов и нижней защитной пленки в органических растворителях или травлением в кислородной плазме. Техническим результатом изобретения является создание технологии формирования микроконтактов высотой 4÷12 мкм с разделяющим промежутком у основания 3÷5 мкм, в том числе на матрицах формата 640*512 и шагом 15 мкм. 6 ил.
Основные результаты: Способ изготовления индиевых микроконтактов на полупроводниковых пластинах с матрицами БИС считывания или фотодиодными матрицами, включающий напыление слоя индия, защиту мест, где должны быть индиевые микроконтакты, маской фоторезиста толщиной 3-4 мкм, ионное травление слоя индия, удаление остатков фоторезиста в органических растворителях и/или в плазме кислорода, отличающийся тем, что перед напылением индия наносят защитную маску фоторезиста толщиной 1-2 мкм в местах, где не должно быть контакта.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии получения индиевых микроконтактов для соединения больших интегральных схем (БИС) и фотодиодных матриц.

Одной из проблем в технологии фотоприемных модулей является получение системы индиевых столбчатых микроконтактов как на матрице фотодиодов, так и на матрице кремниевой СБИС, соединяемых методом перевернутого кристалла.

Известно, формирование микроконтактов осуществляется следующими способами:

1. Напыление слоя индия толщиной 10-15 мкм и химическое травление через маску фоторезиста [К.О. Болтарь, И.Д. Бурлаков, М.В. Седнев Способ сборки фотоприемного устройства. Патент РФ. №2308788 от 20.01.06].

2. Напыление слоя индия через свободную маску [Клименко А.Г. и др. Особо пластичные индиевые микростолбы для матричных ФПУ на CdHgTe //Автометрия п.4. - 1998. - C.105].

3. Напыление слоя индия 10-15 мкм через маску фоторезиста толщиной большей, чем толщина индия, и отрицательным профилем с последующим «взрывом» [Jutao Jiang, Stanley Tsao et.al.. Fabrication of indium bumps for hybrid FPA applications. Infrared Physics and Technology. 45 (2004) 143-151].

4. Электрохимическое осаждение индия в отверстия фоторезиста [3, Jutao Jiang, Stanley Tsao et.al.. Fabrication of indium bumps for hybrid FPA applications. Infrared Physics and Technology. 45(2004) 143-151].

5. Напыление слоя индия толщиной 5 мкм через маску фоторезиста толщиной более 15 мкм с последующим «взрывом» и оплавлением в полусферы [Young-Ho Kirn, Jong-Hwa Choi, Kang-Sik Choi, Нее Chul Lee, and Choonh-Ki Kim, New Reflow Process for Indium Bump // Proc. of SPIE. 1996 - Vol.3061. - PP.60-67,,. Johann Ziegler, Markus Finck, Rolf Kruger Thomas Simon, Joachim Wendler, "Long Linear HqCdTe arrays with superior temperature-cycling-reliabyti", Proceedings of SPIE Vci. 4028, 2001, Tissot I.L. etc. Collective flip - chip technology for CdHgTe I.R.F.R.A. // Proc. SPIE, 1996. - Vol.2894. - P.115].

Эти способы имеют определенные ограничения в применении к технологии формирования микроконтактов при промышленном выпуске фотоприемных матриц с шагом между элементами 15÷30 мкм.

В случае прямого травления напыленного слоя индия через маску фоторезиста процесс растворения индия идет изотропно. Поэтому минимальное расстояние между микроконтактами не может быть меньше толщины слоя индия. Таким образом, при необходимой высоте микроконтактов 10÷12 мкм и минимальной ширине разделяющей контакты канавки 5 мкм, фоторезистивная маска будет подтравлена раньше, чем закончится травление слоя. Кроме этого, из-за неоднородного травления по площади трудно изготовить микроконтакты с одинаковыми размерами вершины на пластинах более 4÷5 см2.

При формировании микроконтактов напылением через свободную маску практически невозможно избежать гальванической связи между элементами матрицы из-за коробления маски большой площади и связанного с этим подпылением.

Напыление толстых слоев индия через маску фоторезиста сопровождается зарастанием краев маски и уменьшением проходного отверстия. Поэтому, применение этого способа при шаге матрицы 15÷17 мкм и высоте микроконтактов 10÷12 мкм весьма проблематично.

Напыление слоя индия толщиной 5 мкм через толстую (15 мкм) маску фоторезиста с последующим 'взрывом' и оплавлением в полусферы не обеспечивает требуемой высоты микроконтактов 10÷12 мкм из-за недостаточного объема индия в напыленном слое при малом шаге в матрице. Кроме этого, переплавление осуществляется при температуре 170°С. Нагревание фотодиодной матрицы до такой температуры недопустимо из-за возможной деградации p-n переходов в некоторых случаях.

Для формирования микроконтактов методом электрохимического осаждения, широко и успешно используемого при изготовлении печатных плат, необходимо создание сплошного электропроводящего слоя и последующего его травления с целью гальванического разделения микроконтактов. Определенные трудности в реализации формирования микроконтактов электрохимическим осаждением создает неоднородность толщины растущего слоя и необходимость удаления остатков растворов солей [3, Jutao Jiang, Stanley Tsao et.al.. Fabrication of indium bumps for hybrid FPA applications. Infrared Physics and Technology. 45 (2004) 143-151].

Наиболее оптимальным методом для формирования микроконтактов на матрице ФЧЭ и кремниевых БИС с шагом 15÷30 мкм является реактивное ионное травление. Ионизированные в ВЧ газовом разряде химически активные ионы, ускоренные полем автополяризации, бомбардируя открытые участки индия превращает его в газообразные продукты, откачиваемые вакуумным насосом. К сожалению соединения индия обладают высокой температурой плавления и кипения. Наименьшая температура плавления 207°С у соединения InJ [Н.С. Ахметов, Общая и неорганическая химия. М. Высшая школа, 1981 г., 679 с.]. Поэтому получить значительного увеличения скорости травления индия методом реактивного плазмохимического травления при температуре, не превышающей 100°С, не удается.

Известен способ изготовления индиевых микроконтактов ионным травлением [Болтарь К.О., Корнеева М.Д., Мезин Ю.С., Седнев М.В., Прикладная физика. №1, 2011 г.], принятый в качестве наиболее близкого аналога. Метод травления ионами инертного газа позволяет воспроизводить с прецизионной точностью размеры маски, нанесенной на поверхность любого материала. При этом процесс травления идет анизотропно в направлении падения ионов рабочего газа. Скорость ионного травления индия втрое больше чем скорость травления фоторезиста и при толщине фоторезиста 3-4 мкм глубина травления индия составит 9÷12 мкм. Скорость травления молибдена значительно меньше и равна 0,2 мкм/час, поэтому для травления индия толщиной 10 мкм достаточна маска из Мо толщиной 0,6 мкм.

Недостатком известного способа является невозможность селективного распыления слоя индия. Это принципиальное ограничение метода, так как, все материалы распыляются, но с разными скоростями. Поэтому, как только слой индия протравлен, начинается распыление основания (элементов фоточувствительной матрицы или БИС считывания)

Задачей изобретения является создание технологии формирования системы индиевых столбчатых микроконтактов высотой 4-12 мкм с шагом менее 30 мкм и шириной разделяющей их области 3-5 мкм как на матрице фотодиодов, так и на матрице кремниевой БИС, соединяемых методом перевернутого кристалла. Техническим результатом изобретения является промышленная технология формирования микроконтактов с шагом до 15 мкм., высотой 4÷12 мкм с разделяющим промежутком у основания 3÷5 мкм на пластинах площадью от единиц до десятков см2.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе изготовления индиевых микроконтактов пластину с матрицами БИС или фотодиодными матрицами защищают перфорированной в местах контактов пленкой фоторезиста, напыляют на нее слой индия, толщина которого равна высоте микроконтактов, методами фотолитографии наносят маску фоторезиста и формируют микроконтакты травлением ионами инертного газа до полного распыления индия в промежутках между контактами и удалением остатков фоторезистивной маски на вершинах микроконтактов и нижней защитной пленки в органических растворителях или травлением в кислородной плазме.

Последовательность технологических операций предлагаемого способа иллюстрируется на фиг.1-6.

На фиг.1 показана поверхность пластины с кристаллами БИС считывания или ИК фотодиодных матриц с металлическими контактами.

На фиг.2 показано нанесение защитного слоя фоторезиста и вскрытие окон к металлическим контактам матриц.

На фиг.3 показано напыление слоя индия.

На фиг.4 показано изготовление маски из фоторезиста на поверхности индия для травления микроконтактов.

На фиг.5 показано ионное травление индия в промежутках между микроконтактами.

На фиг.6 показано удаление остатков фоторезистивной маски на вершинах микроконтактов и нижней защитной пленки в органических растворителях или травлением в кислородной плазме.

На фигурах представлены следующие элементы:

1 - пластина с кристаллами ИК фотодиодной матрицы или кремниевых БИС считывания;

2 - металлические контакты (например, из ванадия или никеля);

3 - защитный слой фоторезиста;

4 - слой индия;

5 - фоторезистивная маска;

6 - микроконтакт из индия.

Пример: изготовление матрицы индиевых микроконтактов осуществляют в следующей последовательности:

- на Si пластину с матрицами БИС считывания или матрицами фотодиодов с металлическими контактами (фиг.1) наносят защитный слой позитивного фоторезиста толщиной 1-2 мкм (фиг.2);

- защитный слой фоторезиста сушат на плитке при температуре 100-110°С в течение 5 мин и проводят стандартную фотолитографию для вскрытия «окон» к металлическим контактам (фиг.2);

- на защитный слой фоторезиста напыляют спой индия, толщина которого соответствует высоте микроконтактов (фиг.3);

- наносят второй слой позитивного фоторезиста ФП274Г-4 толщиной 3-4 мкм и проводят стандартную фотолитографию для изготовления маски (фиг.4);

- травлением ионами аргона с энергией 500-1000 эВ до полного распыления индия в местах свободных от фоторезиста формируют микроконтакты (фиг.5);

- удаляют остатки фоторезистивной маски на вершинах микроконтактов и нижней защитной пленки в органических растворителях или травлением в кислородной плазме (фиг.6);

Далее следует резка пластины на матрицы БИС считывания или матрицы фотодиодов.

Способ изготовления индиевых микроконтактов на полупроводниковых пластинах с матрицами БИС считывания или фотодиодными матрицами, включающий напыление слоя индия, защиту мест, где должны быть индиевые микроконтакты, маской фоторезиста толщиной 3-4 мкм, ионное травление слоя индия, удаление остатков фоторезиста в органических растворителях и/или в плазме кислорода, отличающийся тем, что перед напылением индия наносят защитную маску фоторезиста толщиной 1-2 мкм в местах, где не должно быть контакта.
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНДИЕВЫХ МИКРОКОНТАКТОВ ИОННЫМ ТРАВЛЕНИЕМ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНДИЕВЫХ МИКРОКОНТАКТОВ ИОННЫМ ТРАВЛЕНИЕМ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНДИЕВЫХ МИКРОКОНТАКТОВ ИОННЫМ ТРАВЛЕНИЕМ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНДИЕВЫХ МИКРОКОНТАКТОВ ИОННЫМ ТРАВЛЕНИЕМ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНДИЕВЫХ МИКРОКОНТАКТОВ ИОННЫМ ТРАВЛЕНИЕМ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНДИЕВЫХ МИКРОКОНТАКТОВ ИОННЫМ ТРАВЛЕНИЕМ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 33 items.
10.02.2013
№216.012.24c8

Способ обнаружения скрытых электрических дефектов матричных или линейных кремниевых моп мультиплексоров

Изобретение относится к технологии изготовления и способам тестирования матричных или линейных МОП мультиплексоров. Сущность изобретения: в способе обнаружения скрытых электрических дефектов матричных или линейных кремниевых МОП мультиплексоров на кремниевую пластину с годными кристаллами МОП...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474918
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.08.2013
№216.012.5e57

Способ измерения квантовой эффективности и темнового тока фоточувствительных элементов матричных инфракрасных фотоприемных устройств

Изобретение относится к способам измерения параметров инфракрасных матричных фотоприемных устройств (ИК ФПУ), работающих в режиме накопления. Способ измерения квантовой эффективности и темнового тока фоточувствительных элементов матричных ИК ФПУ включает установку ФПУ на заданном расстоянии от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489772
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.06.2014
№216.012.d005

Многоэлементный ик фотоприемник

Изобретение относится к многоэлементным или матричным фотоприемникам (МФП) на основе антимонида индия, чувствительным в спектральном диапазоне 3-5 мкм. Конструкция МФП позволяет повысить выход годных и улучшить однородность параметров МФП в серийном производстве за счет увеличения квантовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519024
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.07.2014
№216.012.de97

Способ изготовления индиевых микроконтактов с помощью позитивного обращаемого фоторезиста

Использование: для получения индиевых микроконтактов и соединения больших интегральных схем (БИС) и фотодиодных матриц. Сущность изобретения заключается в том, что на полупроводниковую пластину с металлическими площадками для формирования индиевых микроконтактов наносят слой позитивного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522769
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.deb8

Способ изготовления микроконтактов матричных фотоприемников

Изобретение относится к технологии получения индиевых микроконтактов для соединения больших интегральных схем (БИС) и фотодиодных матриц. В способе изготовления микроконтактов матричных фотоприемников согласно изобретению формируют на пластине с матрицами БИС или фотодиодными матрицами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522802
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.e26e

Способ обнаружения скрытых дефектов матричных бис считывания

Изобретение относится к тестированию матричных БИС считывания и может быть использовано для определения координат скрытых дефектов типа утечек сток-исток, которые невозможно обнаружить до стыковки кристаллов БИС считывания и матрицы фоточувствительных элементов. На кремниевой пластине с годными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523752
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2014
№216.012.ed09

Способ сборки ик-фотоприемника

Изобретение относится к технологии гибридизации ИК-фотоприемника способом перевернутого монтажа (flip chip) и может быть использовано для выравнивания зазоров между кристаллами БИС и МФЧЭ, что приводит к увеличению надежности соединения и стойкости к термоциклированию соединения кристаллов, с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526489
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.10.2014
№216.012.fc64

Способ изготовления многоэлементного фотоприемника на основе эпитаксиальных структур ingaas/inp

Изобретение может быть использовано в системах лазерной локации, обнаружения лазерного излучения, ИК-спектрометрии, многоспектральных ВОЛС, а также нового поколения систем ночного видения. Согласно изобретению изготовление многоэлементного фотоприемника на основе эпитаксиальных p-i-n-структур...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530458
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.11.2014
№216.013.04ac

Способ изготовления кремниевого p-i-n фотодиода

Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых p-i-n-фотодиодов (ФД), чувствительных к излучению с длинами волн 0,9-1,06 мкм. Способ изготовления кремниевого фотодиода согласно изобретению включает операции термического окисления, диффузии фосфора для формирования областей n-типа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532594
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.12.2014
№216.013.124f

Способ изготовления фотоприемников на основе эпитаксиальных p-i-n структур gan/ algan

Изобретение относится к технологии фотодиодов на основе эпитаксиальных p-i-n структур GaN/AlGaN, преобразующих излучение ультрафиолетовой области спектра. Согласно изобретению предложен способ изготовления многоэлементного фотоприемника на основе эпитаксиальных p-i-n структур GaN/AlGaN....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536110
Дата охранного документа: 20.12.2014
Showing 1-10 of 45 items.
10.02.2013
№216.012.24c8

Способ обнаружения скрытых электрических дефектов матричных или линейных кремниевых моп мультиплексоров

Изобретение относится к технологии изготовления и способам тестирования матричных или линейных МОП мультиплексоров. Сущность изобретения: в способе обнаружения скрытых электрических дефектов матричных или линейных кремниевых МОП мультиплексоров на кремниевую пластину с годными кристаллами МОП...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474918
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.08.2013
№216.012.5e57

Способ измерения квантовой эффективности и темнового тока фоточувствительных элементов матричных инфракрасных фотоприемных устройств

Изобретение относится к способам измерения параметров инфракрасных матричных фотоприемных устройств (ИК ФПУ), работающих в режиме накопления. Способ измерения квантовой эффективности и темнового тока фоточувствительных элементов матричных ИК ФПУ включает установку ФПУ на заданном расстоянии от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489772
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.06.2014
№216.012.d005

Многоэлементный ик фотоприемник

Изобретение относится к многоэлементным или матричным фотоприемникам (МФП) на основе антимонида индия, чувствительным в спектральном диапазоне 3-5 мкм. Конструкция МФП позволяет повысить выход годных и улучшить однородность параметров МФП в серийном производстве за счет увеличения квантовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519024
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.07.2014
№216.012.de97

Способ изготовления индиевых микроконтактов с помощью позитивного обращаемого фоторезиста

Использование: для получения индиевых микроконтактов и соединения больших интегральных схем (БИС) и фотодиодных матриц. Сущность изобретения заключается в том, что на полупроводниковую пластину с металлическими площадками для формирования индиевых микроконтактов наносят слой позитивного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522769
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.deb8

Способ изготовления микроконтактов матричных фотоприемников

Изобретение относится к технологии получения индиевых микроконтактов для соединения больших интегральных схем (БИС) и фотодиодных матриц. В способе изготовления микроконтактов матричных фотоприемников согласно изобретению формируют на пластине с матрицами БИС или фотодиодными матрицами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522802
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.e26e

Способ обнаружения скрытых дефектов матричных бис считывания

Изобретение относится к тестированию матричных БИС считывания и может быть использовано для определения координат скрытых дефектов типа утечек сток-исток, которые невозможно обнаружить до стыковки кристаллов БИС считывания и матрицы фоточувствительных элементов. На кремниевой пластине с годными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523752
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2014
№216.012.ed09

Способ сборки ик-фотоприемника

Изобретение относится к технологии гибридизации ИК-фотоприемника способом перевернутого монтажа (flip chip) и может быть использовано для выравнивания зазоров между кристаллами БИС и МФЧЭ, что приводит к увеличению надежности соединения и стойкости к термоциклированию соединения кристаллов, с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526489
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.10.2014
№216.012.fc64

Способ изготовления многоэлементного фотоприемника на основе эпитаксиальных структур ingaas/inp

Изобретение может быть использовано в системах лазерной локации, обнаружения лазерного излучения, ИК-спектрометрии, многоспектральных ВОЛС, а также нового поколения систем ночного видения. Согласно изобретению изготовление многоэлементного фотоприемника на основе эпитаксиальных p-i-n-структур...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530458
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.11.2014
№216.013.04ac

Способ изготовления кремниевого p-i-n фотодиода

Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых p-i-n-фотодиодов (ФД), чувствительных к излучению с длинами волн 0,9-1,06 мкм. Способ изготовления кремниевого фотодиода согласно изобретению включает операции термического окисления, диффузии фосфора для формирования областей n-типа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532594
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.12.2014
№216.013.124f

Способ изготовления фотоприемников на основе эпитаксиальных p-i-n структур gan/ algan

Изобретение относится к технологии фотодиодов на основе эпитаксиальных p-i-n структур GaN/AlGaN, преобразующих излучение ультрафиолетовой области спектра. Согласно изобретению предложен способ изготовления многоэлементного фотоприемника на основе эпитаксиальных p-i-n структур GaN/AlGaN....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536110
Дата охранного документа: 20.12.2014
+ добавить свой РИД