zhuanli/45/202310459810.html by HTTrack Website Copier/3.x [XR&CO'2014], Mon, 24 Jul 2023 11:33:46 GMT --> 一种晶圆级封装的红外探测器及其制作方法与流程

一种晶圆级封装的红外探测器及其制作方法与流程

文档序号:34842666发布日期:2023-07-21 19:29阅读:17来源:国知局
一种晶圆级封装的红外探测器及其制作方法与流程

1.本技术涉及半导体领域,特别是涉及一种晶圆级封装的红外探测器及其制作方法。


背景技术:

2.晶圆级封装的红外探测器即通过晶圆级封装技术将窗口晶圆和传感器晶圆进行键合制得的探测器,其内部形成有高气密性的真空腔体,以保证传感器能够正常工作。为了避免在使用过程中腔体内部真空度下降,通常会在腔体内、窗口晶圆出光面上设置吸气剂。在封装时,由于暴露于大气的吸气剂表面吸附着h2o、co2以及碳氢化合物等气体,因此为了保证腔体内部真空度,需要对吸气剂进行激活。
3.目前对吸气剂进行激活的方式有高温加热激活和热辐射激活。高温加热激活的方式存在以下缺陷,第一,高温容易导致mems(micro-electro-mechanical system,微机电系统)结构发生热失效、探测器封装失效等问题;第二,键合时的焊料在高温下流动性大,易产生溢球,会对探测器产生影响。热辐射激活方式利用热量辐射进行激活,是一种非接触式激活方式,存在效率低、难以精确控制激活区域、易损伤探测器的缺陷。
4.因此,如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。


技术实现要素:

5.本技术的目的是提供一种晶圆级封装的红外探测器及其制作方法,以避免激活时出现mems结构热失效、探测器封装失效、焊料溢球,同时提升激活效率和准确性。
6.为解决上述技术问题,本技术提供一种晶圆级封装的红外探测器,包括:
7.传感器晶圆、窗口晶圆、吸气剂和金属激活电极;
8.所述窗口晶圆具有墙体围成的凹槽;
9.所述吸气剂设于所述墙体的端面和/或内侧面;
10.所述传感器晶圆和所述窗口晶圆键合形成真空腔体,所述金属激活电极设置于所述真空腔体以外的区域;
11.所述吸气剂与所述金属激活电极电连接或者通过导电介质电连接。
12.可选的,所述键合采用焊料键合方式,所述金属激活电极设于所述传感器晶圆的表面且与焊料层电连接,所述吸气剂与所述焊料层电连接。
13.可选的,所述吸气剂包括相互连接的分设于所述墙体的端面部分和所述墙体的内侧面部分,其中,设于所述墙体的端面的吸气剂与所述焊料层电连接。
14.可选的,所述金属激活电极设于所述墙体的外侧面,所述金属激活电极通过贯穿所述墙体与所述吸气剂电连接。
15.可选的,所述吸气剂设于所述墙体的内侧面和所述墙体的端面,设于所述墙体的端面的吸气剂与焊料层之间留有缝隙。
16.可选的,当所述吸气剂设于所述墙体的端面时,所述吸气剂和焊料层分别与所述
墙体的端面接触的表面为同一水平面。
17.可选的,当所述墙体的端面设有所述吸气剂时,焊料层的厚度大于所述吸气剂的厚度,盲元结构区设于所述传感器晶圆的预设区域,所述预设区域为位于所述端面的所述吸气剂在所述传感器晶圆上的投影区域。
18.可选的,所述吸气剂设于所述墙体的至少两个端面和/或至少两个内侧面。
19.可选的,所述窗口晶圆上设有光学窗口。
20.本技术还提供一种晶圆级封装的红外探测器制作方法,包括:
21.制备具有凹槽的窗口晶圆;所述凹槽由墙体围成;
22.在所述窗口晶圆上所述墙体的端面和/或内侧面制备吸气剂;
23.在真空腔体外制备金属激活电极;所述吸气剂与所述金属激活电极电连接或者通过导电介质电连接;
24.键合所述窗口晶圆和传感器晶圆形成所述真空腔体,并利用电激活方式通过所述金属激活电极激活所述吸气剂,得到晶圆级封装的红外探测器。
25.可选的,制备金属激活电极包括:
26.在所述传感器晶圆的表面制备所述金属激活电极;其中,所述金属激活电极在键合后与所述键合形成的焊料层连接。
27.可选的,制备金属激活电极包括:
28.在所述墙体上形成贯穿墙体厚度的通孔;
29.在所述通孔内依次制备粘附层和阻挡层,并填充金属激活电极材料,在所述墙体的外侧面设置所述金属激活电极。
30.可选的,制备具有凹槽的窗口晶圆包括:
31.在待处理窗口晶圆的出光面形成图形化光刻胶;
32.以所述图形化光刻胶作为掩膜刻蚀所述待处理窗口晶圆,形成凹槽,得到所述窗口晶圆。
33.可选的,制备具有凹槽的窗口晶圆包括:
34.将待处理窗口晶圆的出光面与裸硅片进行键合;
35.在所述裸硅片背离所述待处理窗口晶圆的表面形成图形化光刻胶;
36.以所述图形化光刻胶作为掩膜刻蚀所述裸硅片,形成凹槽,得到所述窗口晶圆。
37.可选的,在所述窗口晶圆的所述墙体的端面制备焊料层之前,还包括:
38.在所述墙体的端面制备粘附层;
39.在所述粘附层的局部区域制备阻挡层,所述阻挡层与焊料层相对应。
40.本技术所提供的一种晶圆级封装的红外探测器,包括:传感器晶圆、窗口晶圆、吸气剂和金属激活电极;所述窗口晶圆具有墙体围成的凹槽,所述吸气剂设于所述墙体的端面和/或内侧面;所述传感器晶圆和所述窗口晶圆键合形成真空腔体,所述金属激活电极设置于所述真空腔体以外的区域;所述吸气剂与所述金属激活电极电连接或者通过导电介质电连接。
41.可见,本技术中设置有对吸气剂进行电激活的金属激活电极,激活时只对吸气剂进行加热,避免探测器整体温度升高,从而避免由热激活导致的mems结构热失效、探测器封装失效以及焊料溢球等问题,且可以实现多次激活以保证真空腔体内真空度。金属激活电
极可以定向对吸气剂进行激活,可以提升激活效率,激活准确性提升。另外,吸气剂设置在窗口晶圆上墙体的端面和/或内侧面,可以在不增加探测器尺寸的前提下增大吸气剂面积,从而更好地维持真空腔体内部真空度,保证探测器正常工作;同时还可以避免吸气剂占用窗口晶圆出光面上的面积,窗口晶圆出光面可以全部用来设置光学窗口,从而增强所需波段红外辐射的透射率,减少杂散光,进一步提升探测器性能。
42.此外,本技术还提供一种具有上述优点的制作方法。
附图说明
43.为了更清楚的说明本技术实施例或现有技术的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本技术实施例所提供的一种晶圆级封装的红外探测器的结构示意图;
45.图2为本技术实施例所提供的一种晶圆级封装的红外探测器的窗口俯视图;
46.图3为本技术实施例所提供的另一种晶圆级封装的红外探测器的结构示意图;
47.图4为本技术实施例所提供的另一种晶圆级封装的红外探测器的结构示意图;
48.图5为本技术实施例所提供的另一种晶圆级封装的红外探测器的结构示意图;
49.图6为本技术实施例所提供的另一种晶圆级封装的红外探测器的窗口俯视图;
50.图7为本技术实施例所提供的一种晶圆级封装的红外探测器制作方法流程图;
51.图中:1、传感器晶圆,2、窗口晶圆,3、mems传感器,4、盲元结构区,5、墙体,6、焊料层,7、真空腔体,8、吸气剂,9、金属激活电极,10、光学窗口。
具体实施方式
52.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。显然,所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。
53.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
54.正如背景技术部分所述,目前对吸气剂进行激活的方式有高温加热激活和热辐射激活,高温加热激活易导致mems结构发生热失效、探测器封装失效以及焊料溢球等问题;热辐射激活存在效率低、难以精确控制激活区域、易损伤探测器的缺陷。
55.有鉴于此,本技术提供了一种晶圆级封装的红外探测器,请参考图1至图5,包括:
56.传感器晶圆1、窗口晶圆2、吸气剂8和金属激活电极9;
57.所述窗口晶圆2具有墙体5围成的凹槽;
58.所述吸气剂8设于墙体5的端面和/或内侧面;
59.所述传感器晶圆1和所述窗口晶圆2键合形成真空腔体7,所述金属激活电极9设置于所述真空腔体7以外的区域;
60.所述吸气剂8与所述金属激活电极9电连接或者通过导电介质电连接。
61.吸气剂8与金属激活电极9一种是直接电连接,另一种是通过导电介质间接电连接。导电介质可以为键合窗口晶圆2与传感器晶圆1的焊料层6。
62.具有凹槽的窗口晶圆2与传感器晶圆1键合后形成探测器的真空腔体7。传感器晶圆1的上表面(与窗口晶圆2的出光面相对的表面)上、在腔体内设置有mems传感器3,用于探测红外辐射。
63.窗口晶圆2与传感器晶圆1通过焊料层6键合,焊料层6位于墙体5的端面。墙体5的内侧面即靠近真空腔体7一侧的表面。
64.为了增强焊料层6与墙体5端面之间的粘附效果,还可以在墙体5端面与焊料层6之间设置粘附层。进一步的,为了阻止焊料层6与粘附层形成金属间化合物,影响膜层性能,还可以在粘附层与焊料层6之间设置阻挡层。
65.需要说明的是,本技术中对金属激活电极9的设置位置不做限定,视情况而定。下面分别进行介绍。
66.在本技术的一个实施例中,如图1至图3所示,所述金属激活电极9设于所述传感器晶圆1的表面且与焊料层6电连接,所述吸气剂8与所述焊料层6电连接。
67.金属激活电极9设置于传感器晶圆1上表面对应真空腔体7以外的区域。
68.当金属激活电极9设于传感器晶圆1的上表面时,对于吸气剂8的设置方式本技术不做具体限定,可自行设置。
69.可选的,作为一种可实施方式,如图1所示,所述吸气剂8设于所述墙体5的端面。吸气剂8所在墙体5的宽度(厚度)远大于焊料层6的宽度,以便在墙体5端面设置吸气剂8,吸气剂8与焊料层6连接,如图2所示,焊料层6与金属激活电极9接触连接,焊料层6由金属材料组成,因此电流可经由焊料层6流向吸气剂8,在流过吸气剂8时电流的电能会转变为热能,加热吸气剂8从而实现吸气剂8的激活。
70.吸气剂8与传感器晶圆1的上表面之间留有一定空间,该空间与真空腔体7相连通,吸气剂8可通过该空间吸附真空腔体7内的气体分子,从而保证腔体的真空度。
71.可选的,作为另一种可实施方式,如图3所示,所述吸气剂8包括相互连接的分设于所述墙体5的端面部分和所述墙体5的内侧面部分,其中,设于所述墙体5的端面的吸气剂8与所述焊料层6电连接。
72.相较于图1,图3所示晶圆级封装的红外探测器除了墙体5端面设有吸气剂8,还在墙体5内侧面设置吸气剂8,吸气剂8的面积增加,增大吸气剂8占比,以便更好地维持真空腔体7的真空度。
73.对于图1和图3所示的晶圆级封装的红外探测器,为了增强吸气剂8与墙体5端面之间的粘附效果,还可以在墙体5端面与吸气剂8之间设置粘附层。
74.在本技术的其他实施例中,如图4至图5所示,所述金属激活电极9设于所述墙体5的外侧面,所述金属激活电极9通过贯穿所述墙体5与所述吸气剂8电连接。墙体5的外侧面与内侧面相背,即远离真空腔体7一侧的表面。
75.当金属激活电极9设于墙体5的外侧面时,对于吸气剂8的设置方式本技术不做具体限定,可自行设置。
76.可选的,作为一种可实施方式,如图4所示,所述吸气剂8设于所述墙体5的内侧面。
此时,墙体5的宽度等于焊料层6的宽度。
77.墙体5上设置有电极通孔,电极通孔横向贯穿墙体5,在电极通孔内填充电极材料形成金属激活电极9,金属激活电极9与吸气剂8相接触,通过金属激活电极9向吸气剂8供电,可以实现吸气剂8的电激活。
78.可选的,作为另一种可实施方式,如图5所示,所述吸气剂8设于所述墙体5的内侧面和所述墙体5的端面,设于所述墙体5的端面的吸气剂8与焊料层6之间留有缝隙。
79.相较于图4,图5所示晶圆级封装的红外探测器除了在墙体5内侧面设置有吸气剂8,还在端面上设置有吸气剂8,吸气剂8的面积增加,增大吸气剂8占比,以便更好地维持真空腔体7的真空度。此时墙体5的宽度远大于焊料层6的宽度。
80.对于图5所示的晶圆级封装的红外探测器,为了增强吸气剂8与墙体5端面之间的粘附效果,还可以在墙体5端面与吸气剂8之间设置粘附层。
81.对于图4和图5所示的晶圆级封装的红外探测器,为了增强吸气剂8与墙体5之间的粘附效果,还可以在墙体5端面与吸气剂8之间、内侧面与吸气剂8之间设置粘附层。
82.本实施例中设置有对吸气剂8进行电激活的金属激活电极9,激活时只对吸气剂8进行加热,避免探测器整体温度升高,从而避免由热激活导致的mems结构热失效、探测器封装失效以及焊料溢球等问题,且可以实现多次激活以保证真空腔体7内真空度。金属激活电极9可以定向对吸气剂8进行激活,可以提升激活效率,激活准确性提升。另外,吸气剂8设置在窗口晶圆2上墙体5的端面和/或内侧面,可以在不增加探测器尺寸的前提下增大吸气剂8面积,从而更好地维持真空腔体7内部真空度,保证探测器正常工作;同时还可以避免吸气剂8占用窗口晶圆2出光面上的面积,窗口晶圆2出光面可以全部用来设置光学窗口10,从而增强所需波段红外辐射的透射率,减少杂散光,进一步提升探测器性能。
83.在上述实施例的基础上,在本技术的一个实施例中,如图1、图3和图5所示,当所述吸气剂8设于所述墙体5的端面时,所述吸气剂8和焊料层6分别与所述墙体5的端面接触的表面为同一水平面,以使得吸气剂8和焊料层6可以共用粘附层,不需要分别制备各自的粘附层,可以减少一次光刻和刻蚀工艺,简化工艺步骤,提高生产效率、降低生产成本。
84.当吸气剂8和焊料层6与端面接触的表面为同一水平面时,焊料层6厚度大于吸气剂8厚度,以使键合后吸气剂8与下方传感器晶圆1间具有间隙。
85.在上述任一实施例的基础上,在本技术的一个实施例中,如图1、图3和图5所示,当所述墙体5的端面设有所述吸气剂8时,焊料层6的厚度大于所述吸气剂8的厚度,盲元结构区4设于所述传感器晶圆1的预设区域,所述预设区域为位于所述端面的所述吸气剂8在所述传感器晶圆1上的投影区域。
86.盲元结构区4具有电路功能,其结构与mems传感器3的像元结构一致,可作为参考像元,补偿探测器温度变化带来的像元参数变化,保证mems传感器3的像元成像稳定,尽量少的受温度影响。盲元结构区4需要避光,不能接收红外辐射,才能起到参考像元的作用。
87.相关技术中,盲元结构区4设置在传感器晶圆1对应窗口晶圆2出光面的区域,在出光面上镀制不透光膜层,以对盲元结构区4进行遮光。而本实施例将盲元结构区4设置在吸气剂8的下方,此时吸气剂8除了起到吸附气体、维持真空度的作用外,还起到为盲元结构区4遮光的作用,即直接借助吸气剂8为盲元结构区4遮光,无需额外在窗口晶圆2出光面上镀制遮光膜层;并且由于盲元结构区4与吸气剂8较近,对盲元结构区4的遮光效果更好,提高
探测器性能。
88.为了保证吸气效果,更好地维持真空腔体7真空度,在本技术的一个实施例中,所述吸气剂8设于所述墙体5的至少两个端面和/或至少两个内侧面。
89.墙体5具有四个端面和四个内侧面。
90.对于图1所示晶圆级封装的红外探测器,吸气剂8可以设置在墙体5的两个端面、三个端面或者四个端面。当吸气剂8设置在四个端面时,晶圆级封装的探测器的窗口俯视图如图6所示。对于图4所示晶圆级封装的红外探测器,吸气剂8可以设置在墙体5的两个内侧面、三个内侧面或者四个内侧面。对于图3和图5所示晶圆级封装的红外探测器,吸气剂8可以设置在墙体5的两个内侧面和端面、三个内侧面和端面或者四个内侧面和端面。
91.在上述任一实施例的基础上,在本技术的一个实施例中,晶圆级封装的红外探测器中所述窗口晶圆2上设有光学窗口10,以提高红外辐射的透过率。
92.由于吸气剂8设置在墙体5的端面和/或内侧面,窗口晶圆2的出光面可以全部用来设置光学窗口10,从而增强所需波段红外辐射的透射率,减少杂散光,进一步提升探测器性能。
93.综上,本技术中的晶圆级封装的红外探测器具有以下优势:
94.1、通过在传感器晶圆或墙体侧壁上设置金属激活电极来实现吸气剂的电激活,只对吸气剂加热,探测器整体温度不高,可以避免由热激活导致的mems结构的热失效、探测器封装失效和焊料溢球等问题,并且可以实现多次激活以保证腔体内真空度;
95.2、将吸气剂设置在墙体端面,首先,吸气剂与焊料层位于同一平面,二者的粘附层可以同时制备,不需要分步进行,可以减少一次光刻和刻蚀工艺,简化工艺步骤,提高生产效率、降低生产成本;其次,与将吸气剂设置在深腔底部(窗口晶圆出光面)相比,位于墙体端面的吸气剂距离传感器晶圆更近,可以对传感器晶圆上的盲元结构区起到更好的遮光作用,提高探测器性能;再次,将吸气剂由深腔底部转移到墙体端面后,深腔底部的面积可以全部用来设置光学窗口,从而增强所需波段红外辐射的透射率,减少杂散光,进一步提升探测器性能;
96.3、将吸气剂设置在墙体侧壁,可以在不增加探测器尺寸的前提下增大吸气剂面积,能够更好地维持真空腔体内部真空度,保证探测器正常工作。
97.本技术还提供一种晶圆级封装的红外探测器制作方法,请参考图7,包括:
98.步骤s101:制备具有凹槽的窗口晶圆;所述凹槽由墙体围成。
99.作为一种可实施方式,制备具有凹槽的窗口晶圆包括:
100.步骤s1011a:在待处理窗口晶圆的出光面形成图形化光刻胶。
101.在待处理窗口晶圆的出光面涂覆光刻胶,并对光刻胶进行曝光、显影,暴露的区域后续被刻蚀形成凹槽,而被光刻胶保护的区域形成墙体。
102.当墙体端面设置有吸气剂时,吸气剂所在墙体的宽度会比较大。通过改变光刻胶图形化处理中所用的掩模版,改变待处理窗口晶圆被光刻胶保护的区域,进而得到一侧或多侧加宽的墙体。
103.步骤s1012a:以所述图形化光刻胶作为掩膜刻蚀所述待处理窗口晶圆,形成凹槽,得到所述窗口晶圆。
104.作为另一种可实施方式,制备具有凹槽的窗口晶圆包括:
105.步骤s1011b:将待处理窗口晶圆的出光面与裸硅片进行键合;
106.步骤s1012b:在所述裸硅片背离所述待处理窗口晶圆的表面形成图形化光刻胶;
107.步骤s1013b:以所述图形化光刻胶作为掩膜刻蚀所述裸硅片,形成凹槽,得到所述窗口晶圆。
108.刻蚀截止至裸硅片与待处理窗口晶圆接触的表面,使窗口晶圆上的光学窗口暴露。
109.当墙体端面设置有吸气剂时,吸气剂所在墙体的宽度会比较大。通过改变光刻胶图形化处理中所用的掩模版,改变待处理窗口晶圆被光刻胶保护的区域,进而得到一侧或多侧加宽的墙体。
110.步骤s102:在所述窗口晶圆上墙体的端面和/或内侧面制备吸气剂。
111.在窗口晶圆出光面进行涂胶及光刻胶图形化处理,使需要制作吸气剂的区域暴露。吸气剂的制作方式包括但不限于磁控溅射法、真空蒸镀工艺。
112.为了增强吸气剂与墙体之间的粘附效果,在制作吸气剂之前还可在需要制作吸气剂的区域制作粘附层。
113.需要说明的是,在制备吸气剂之前,还包括在墙体端面上制作焊料层。
114.优选地,在所述窗口晶圆的所述端面制备焊料层之前,还包括:
115.在所述墙体的端面制备粘附层;
116.在所述粘附层的局部区域制备阻挡层,所述阻挡层与焊料层相对应。
117.粘附层可以增强焊料层与墙体之间的粘附效果,阻挡层可以阻止焊料与粘附层形成金属间化合物,影响膜层性能。
118.需要说明的是,当墙体端面上设有吸气剂时,吸气剂和焊料层与端面接触的表面为同一水平面,可以将端面上的粘附层一次制作完成。
119.步骤s103:在真空腔体外制备金属激活电极;所述吸气剂与所述金属激活电极电连接或者通过导电介质电连接。
120.作为一种可实施方式,制备金属激活电极包括:在所述传感器晶圆的表面制备所述金属激活电极;其中,所述金属激活电极在键合后与所述键合形成的焊料层电连接。
121.其中,金属激活电极的制作方式可以为磁控溅射法或真空蒸镀工艺。
122.作为另一种可实施方式,制备金属激活电极包括:
123.在所述墙体上形成贯穿墙体厚度的通孔;
124.在所述通孔内依次制备粘附层和阻挡层,并填充金属激活电极材料,在所述墙体的外侧面设置所述金属激活电极。
125.其中,金属激活电极的制作方式可以为磁控溅射法、真空蒸镀工艺。
126.粘附层可以增强电极材料与通孔内壁的黏附,阻挡层可以阻止电极材料与粘附层发生反应形成金属间化合物。
127.步骤s104:键合所述窗口晶圆和传感器晶圆形成所述真空腔体,并利用电激活方式通过所述金属激活电极激活所述吸气剂,得到晶圆级封装的红外探测器。
128.在键合之前还包括:在传感器晶圆上制作mems传感器。
129.本实施例中制得的探测器中设置有对吸气剂进行电激活的金属激活电极,激活时只对吸气剂进行加热,避免探测器整体温度升高,从而避免由热激活导致的mems结构热失
效、探测器封装失效以及焊料溢球等问题,且可以实现多次激活以保证真空腔体内真空度。另外,吸气剂设置在窗口晶圆上墙体的端面和/或内侧面,可以在不增加探测器尺寸的前提下增大吸气剂面积,从而更好地维持真空腔体内部真空度,保证探测器正常工作;同时还可以避免吸气剂占用窗口晶圆出光面上的面积,窗口晶圆出光面可以全部用来设置光学窗口,从而增强所需波段红外辐射的透射率,减少杂散光,进一步提升探测器性能。
130.下面以具体情况对不同的晶圆级封装的红外探测器的制作过程进行阐述。
131.例1:对于图1所示的晶圆级封装的红外探测器
132.步骤1、制备具有凹槽的窗口晶圆,制备方式包括但不限于以下两种:
133.①
在窗口晶圆出光面进行涂胶及光刻胶图形化处理,之后进行刻蚀,图形化处理后暴露的区域被刻蚀形成凹槽,而被光刻胶保护的区域形成墙体,通过改变光刻胶图形化处理中所用的掩模版,可以改变被光刻胶保护的区域,进而得到一侧或多侧加宽的墙体;
134.②
通过硅硅键合使窗口晶圆出光面与另一裸硅片紧密结合,在裸硅片背面进行光刻及刻蚀,使窗口晶圆上的光学窗口暴露,并形成凹槽;同样的,通过改变光刻胶图形化处理中所用的掩模版,可以得到一侧或多侧加宽的墙体;
135.步骤2、在窗口晶圆出光面进行涂胶及光刻胶图形化处理,使墙体端面暴露,使用磁控溅射或蒸镀方法在墙体上制备粘附层,用于增强金属膜层与墙体的粘附;
136.步骤3、在窗口晶圆出光面进行涂胶及光刻胶图形化处理,使需要镀制焊料区域的粘附层暴露,通过磁控溅射或蒸镀工艺在粘附层上依次制备阻挡层和焊料层,阻挡层用于阻止焊料层与粘附层形成金属间化合物,影响膜层性能;
137.步骤4、在窗口晶圆出光面进行涂胶及光刻胶图形化处理,通过磁控溅射或真空蒸镀工艺,在加宽墙体的焊料层内侧镀制吸气剂;
138.步骤5、在传感器晶圆设置有mems结构的一侧进行涂胶及图形化处理,通过磁控溅射或真空蒸镀工艺制备金属激活电极;
139.步骤6、将传感器晶圆与窗口晶圆键合,并采用电激活的方式激活吸气剂。
140.例2:对于图4所示的晶圆级封装的红外探测器
141.步骤1、制备具有凹槽的窗口晶圆,制备方式包括但不限于以下两种:
142.①
对窗口晶圆出光面进行光刻和刻蚀,图形化处理后暴露的区域被刻蚀形成凹槽,而被光刻胶保护的区域形成墙体;
143.②
通过硅硅键合使窗口晶圆出光面与另一裸硅片紧密结合,在裸硅片背面进行光刻及刻蚀,使窗口晶圆上的光学窗口暴露,并形成凹槽;
144.步骤2、对一侧墙体进行光刻和刻蚀,形成横向贯穿墙体的通孔;通过磁控溅射、真空蒸镀在通孔内依次制备粘附层和阻挡层,最后填充电极材料,形成激活电极,粘附层用于增强电极材料与通孔内壁的粘附,阻挡层用于阻止电极材料与粘附层发生反应形成金属间化合物;
145.步骤3、在窗口晶圆出光面进行涂胶及光刻胶图形化处理,使墙体端面暴露,使用磁控溅射或蒸镀方法在暴露区域依次制备粘附层、阻挡层和焊料,;
146.步骤4、在窗口晶圆出光面进行涂胶及光刻胶图形化处理,使做有激活电极的墙体内侧壁暴露,通过磁控溅射或真空蒸镀工艺,在墙体内侧壁依次制备粘附层和吸气剂;
147.步骤5、将传感器晶圆与窗口晶圆键合,并采用电激活的方式激活吸气剂。
148.例3:对于图5所示的晶圆级封装的红外探测器
149.本实施例中制作流程参考上述例2的制作过程,区别之处在于,在步骤1中通过改变光刻胶图形化处理中所用的掩模版,得到一侧加宽的墙体,在加宽墙体上制作金属激活电极,加宽墙体端面及内侧面制作吸气剂,内侧面的吸气剂与激活电极相接触,墙体端面的吸气剂位于焊料层内侧且与焊料层不接触。
150.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
151.以上对本技术所提供的晶圆级封装的红外探测器及其制作方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本技术原理的前提下,还可以对本技术进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。
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