Способ повышения точности контроля качества стыковки

Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники, а именно, к технологии сборки полупроводниковых приборов, и может быть использовано для гибридизации матричных фотоприемных устройств (МФПУ) методом перевернутого монтажа.

В технологическом маршруте изготовления МФПУ должна присутствовать операция оперативного контроля надежности стыковки двух кристаллов - БИС считывания и матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ), с помощью которой определяется качество стыковки кристаллов для проведения при необходимости корректирующих действий по улучшению надежности стыковки.

Известен электрический способ контроля качества стыковки кристаллов, являющийся неразрушающим методом контроля [Новоселов А.Р., Косулина И.Г. "Оперативный метод контроля сборок flip-flop", Автометрия, 2009, Т. 45, №6, 119-1]. По этому способу качество стыковки кристаллов определяется визуально по экрану видеомонитора, на вход которого подается видеосигнал с БИС считывания. Если в поле матрицы есть области недостыковки индиевых микроконтактов, то производится дожим кристаллов для получения полной стыковки кристаллов.

Одним из основных недостатков рассмотренного способа является его ненадежность при определении качества проведенной стыковки. Это связано с тем, что при электрическом контроле качества стыковки нет критерия оптимальной стыковки. То есть наличие состыкованных микроконтактов не означает надежной стыковки. Связь между микроконтактами кристаллов может быть слабой, что при многократном термоциклировании может привести к отстыковке как отдельных микроконтактов, так и целых областей матрицы. Или, наоборот, из-за перекоса кристаллов при стыковке отдельные области кристаллов могут быть пережаты до смыкания соседних микроконтактов.

Наиболее близким к предлагаемому способу является оптический способ контроля качества стыковки кристаллов [Акимов В.М., Болтарь К.О., Васильева Л.А., Климанов Е.А. Способ оперативного контроля качества тыковки, Патент на изобретение №2660020 от 04.07.2018]. Способ использует метод прямого измерения зазоров между состыкованными кристаллами. Состыкованный модуль устанавливают в держателе под небольшим углом к оптической оси объектива микроскопа так, чтобы в поле зрения микроскопа появился сфокусированный край кристалла МФЧЭ. Ширина зазора определяется как половина расстояния между действительным и мнимым изображениями края кристалла МФЧЭ. Измерение зазоров между кристаллами проводят под микроскопом по четырем сторонам МФЧЭ, в среднем по 5 измерений по каждой стороне, всего 20 измерений на кристалл.

Недостатком рассмотренного способа является случайный выбор места проведения измерений ширины зазоров вдоль каждой стороны кристалла при каждой серии измерений, связанный с индивидуальными особенностями оператора. Это может приводить к ошибкам при повторных измерениях, т.к. измерения проводятся в другом месте зазора. Особенно заметно это при измерении зазоров длинных и узких кристаллов линеек, когда ширина зазоров может заметно меняться вдоль длинных сторон модуля.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышении точности измерений величины зазоров между кристаллами посредством того, что каждое измерение зазоров проводят в местах, обозначенных металлизированными метками, сформированными на поверхности кристалла БИС считывания так, чтобы в поле зрения микроскопа одновременно наблюдались изображения зазора и меток.

Технический результат достигается тем, что с целью повышения точности контроля зазоров после стыковки, на поверхности кристалла БИС считывания формируют специальные линии - метки, расположенные перпендикулярно каждой стороне кристалла МФЧЭ. Для улучшения заметности меток их формируют в самом верхнем слое алюминиевой металлизации по периметру проекции края МФЧЭ на кристалл БИС считывания. Ширина линии-метки составляет в среднем 20 мкм. Если ширина будет меньше 20 мкм, то метка будет плохо видна на фоне зазора, если больше, то уменьшается точность позиционирования при измерении. Для улучшения контраста изображения линии ее длина составляет не менее двойной ширины.

На фиг. 1 дана блок-схема измерения зазора между кристаллами. Состыкованный модуль 1 устанавливают в держателе 2 под небольшим углом к оптической оси объектива микроскопа 3 так, чтобы в поле зрения микроскопа появился сфокусированный край кристалла МФЧЭ. Держатель устанавливается на предметный столик 4 микроскопа.

На фиг. 2 представлен пример расположения меток на кристалле БИС считывания 5 вдоль края каждой стороны МФЧЭ 6. Необходимое число линий-меток 7 формируют в верхнем слое металлизации (в слое алюминия).

На фиг.3 показана фотография зазора 8 между состыкованными кристаллами с фиксирующими место измерения двумя линиями-метками 9.