读出电路模块电镀种子层去除方法及凸点制备方法与流程

1.本发明涉及红外探测器技术领域，具体为一种读出电路模块电镀种子层去除方法及凸点制备方法。


背景技术：

2.像元尺寸微小化是红外探测器的重要发展方向之一。小尺寸像元可在不增加面阵规模的情况下，显著提高成像分辨率，从而使红外系统性能得以提升。像元尺寸减小在工艺端带来的重大难题之一是敏感芯片端与读出电路端的互连凸点制备难度增加，进而两者的电气互连失效率也会提升。
3.要实现敏感芯片与读出电路互连，凸点的形状尺寸及均匀性需要满足一定要求，在芯片像元尺寸减小时，传统的凸点制备方式，如蒸镀后再进行铟柱回流成球，会因为蒸镀得到的凸点尺寸均匀性差而导致铟柱在回流后出现高度不达标的畸形铟球，从而引起互连失效。
4.另外，对于小尺寸电镀图形，传统的湿法刻蚀由于其固有的各向同性特点，在种子层刻蚀的同时，电镀图形的底部也容易因横向钻蚀而造成图形脱落，而传统的干法刻蚀工艺虽然避免了横向钻蚀的情况，但对于具有电气功能的工件，如红外探测器读出电路晶圆，不同线宽图形存在刻蚀速率差异在同样刻蚀条件下，刻蚀速率随线宽减小而变慢。因此为保证种子层完全刻蚀，需要对整面图形进行过刻蚀。此时大图形区域极易因刻蚀深度过大而导致器件功能损坏。另外，光刻胶由于刻蚀过程中受到高能等离子体轰击易产生交联变形，刻蚀完成后的去胶难度较大，且容易出现胶残留现象，进而影响后续工艺进程。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种读出电路模块电镀种子层去除方法及凸点制备方法，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。
6.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种读出电路凸点制备方法，包括如下步骤：
7.一种读出电路凸点制备方法，包括如下步骤：
8.在读出电路晶元表面涂覆聚酰亚胺，光刻所述聚酰亚胺，形成多个依次间隔的深坑；
9.在所述聚酰亚胺和所述深坑表面生长种子层；
10.在所述聚酰亚胺上表面的所述种子层上覆盖光刻胶；
11.在所述深坑内的所述种子层上电镀凸点，使所述凸点填充满所述深坑；
12.去除光刻胶，研磨去掉所述聚酰亚胺上表面的所述种子层。
13.进一步，所述深坑深度为8
±
0.2μm，所述深坑深宽比为2:1。
14.进一步，所述深坑间距与所述深坑深度相同。
15.进一步，所述种子层为钛/金复合金属，所述凸点为金/铟复合金属。
16.进一步，所述金与铟厚度比为3:5。
17.进一步，在所述聚酰亚胺和所述深坑表面用磁控溅射方式生长种子层，生长的所述种子层的厚度为200～400nm。
18.进一步，研磨去掉所述聚酰亚胺上表面的所述种子层，并控制所述聚酰亚胺与所述凸点高度不低于7.5μm。
19.进一步，在形成多个所述深坑后，烘焙使所述聚酰亚胺固化。
20.本发明实施例提供另一种技术方案：一种读出电路模块凸点制备方法，其特征在于，包括上述的读出电路模块电镀种子层去除方法，在研磨掉所述聚酰亚胺上表面的所述种子层后，再去除所述聚酰亚胺。
21.本发明实施例提供另一种技术方案：一种读出电路的制备方法，包括如下步骤：在经过上述的读出电路凸点制备方法得到读出电路凸点后，用稀盐酸浸泡、划切、清洗，得到可与敏感芯片互连的读出电路模块。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.1、种子层去除彻底。针对电镀凸点技术得到的结构，采用机械研磨方式去除种子层，避免了传统刻蚀工艺速率差异的问题、读出电路损伤问题的同时，还可通过控制研磨厚度确保种子层金属完全去除。
24.2、铟柱电镀技术可以很好解决蒸镀凸点均匀性差的问题，电镀得到的凸点饱满且均匀，显著降低了倒装互连难度，从而提升互连成功率。
25.3、电镀图形均匀性高。机械研磨使凸点顶部所在平面平坦化，此技术可使电镀图形的均匀性达到100％。
附图说明
26.图1为本发明实施例提供的一种读出电路模块电镀种子层去除方法的s1步骤的示意图；
27.图2为本发明实施例提供的一种读出电路模块电镀种子层去除方法的s2步骤的示意图；
28.图3为本发明实施例提供的一种读出电路模块电镀种子层去除方法的s3步骤的示意图；
29.图4为本发明实施例提供的一种读出电路模块电镀种子层去除方法的s4步骤的示意图；
30.图5为本发明实施例提供的一种读出电路模块电镀种子层去除方法的s5步骤的示意图；
31.图6为本发明实施例提供的一种读出电路模块电镀种子层去除方法的s6步骤的示意图；
32.附图标记中：1
‑
读出电路晶元；2
‑
聚酰亚胺；3
‑
深坑；4
‑
种子层；5
‑
光刻胶；6
‑
凸点。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
34.请参阅图1至图6，本发明实施例提供一种读出电路电镀种子层去除方法，包括如下步骤：s1，在读出电路晶元1表面涂覆聚酰亚胺2，光刻所述聚酰亚胺2，形成多个依次间隔的深坑3；s2，在所述聚酰亚胺2和所述深坑3表面生长种子层4；s3，在所述聚酰亚胺2上表面的所述种子层4上覆盖光刻胶5；s4，在所述深坑3内的所述种子层4上电镀凸点6，使所述凸点6填充满所述深坑3；s5，去除光刻胶5，研磨去掉所述聚酰亚胺2上表面的所述种子层4。现有技术中，通过电镀的方式制备的凸点6，凸点6上表面平坦度不同，常规的刻蚀工艺难以达到高度的平坦，因为在同样的刻蚀条件下，刻蚀速率随线宽减小而变慢，因此为保证种子层完全刻蚀，需要对整面图形进行过刻蚀，此时大图形区域极易因刻蚀深度过大而导致器件功能损坏。而在本实施例中，针对电镀凸点技术得到的结构，采用了机械研磨方式去除种子层，避免了传统刻蚀工艺速率差异的问题、读出电路损伤问题的同时，还可通过控制研磨厚度确保种子层金属完全去除，机械研磨能够使凸点6顶部所在平面平坦化，此技术可使电镀图形的均匀性达到100％。
35.作为本发明实施例的优化方案，所述深坑深度为8
±
0.2μm，所述深坑深宽比为2:1。在本实施例中，限定深坑的深度为8
±
0.2μm，相邻“深坑”的距离为8μm，那么与之匹配的电镀做出来的凸点的尺寸也将是微米级，在如此小尺寸的凸点制备工艺中，其工艺要求非常高，对于小尺寸凸点上的平坦度不同的处理方式来说，常规的刻蚀技术已经无法满足刻蚀要求，常常会带来损伤，而采用研磨的方式即可解决这一缺陷。优选的，深坑间距与深坑深度相同，得到的凸点匀称。
36.作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1至图6，在所述s1步骤中，在得到所述深坑3后，通过高温烘焙使所述聚酰亚胺2固化，便于后续的生长和研磨。在本实施例中，烘焙条件为300℃/30min。
37.作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1至图6，在所述s2步骤中，所述种子层4具体是通过磁控溅射方式制备的钛/金复合金属。在本实施例中，种子层4为钛/金复合金属，生长的所述种子层的厚度为200～400nm。其中，ti＝30nm、au＝300nm，晶圆直径两端的电阻值不超过0.5ω。
38.作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1至图6，在所述s3步骤中，所述覆盖光刻胶5包括涂胶、烘焙、曝光、显影工序。
39.作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1至图6，在所述s4步骤中，利用电镀设备进行电镀作业，得到的凸点6为金/铟复合金属，然后通过设备的清洗腔去除s3所述的光刻胶。优选的，所述金与铟厚度比为3:5。凸点高度为au层:3μm，in层:5μm。
40.作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1至图6，在所述s5步骤中，研磨去掉所述聚酰亚胺上表面的所述种子层，并控制所述聚酰亚胺与所述凸点高度不低于7.5μm。在本实施例中，在此之后将读出电路晶圆进行清洗去除粘贴物，最后将读出电路晶圆在去胶机上进行聚酰亚胺2去除。
41.本发明实施例提供一种读出电路模块凸点制备方法，包括上述的读出电路模块电镀种子层去除方法，还包括s6步骤，在研磨掉所述聚酰亚胺上表面的所述种子层后，再去除所述聚酰亚胺，然后对晶元进行处理氧化层，即可得到凸点6。在所述s6步骤中，在去胶机中
通过氧等离子体去除所述聚酰亚胺2，并用稀盐酸对晶元进行处理氧化层。在本实施例中，凸点阵列制备的关键步骤是像元间的绝缘光刻，机械研磨去除种子层。由于凸点尺寸较小，“深坑”图形一般具有较大的深宽比，绝缘光刻时需要确保坑底的光刻胶显影彻底，另外对于小尺寸像元而言，湿法去除种子层的方式极易引起凸点受损，而干法方式又容易引起读出电路自身功能出现异常，因此基于机械方式的研磨工艺提供了一种损伤小且易于控制的去除种子层方法，而且在研磨过程中还可对高出“深坑”表面的凸点起到修整效果，改善了凸点高度均匀性。优选的，盐酸稀释比例(体积比)为盐酸：去离子水＝1:9，处理时间为20s。
42.具体地实施方式为：设计光罩，在晶圆表面进行聚酰亚胺光刻，得到“深坑”图形的阵列，对晶圆进行高温烘焙，使图形固化；在晶圆表面镀种子层，ti/au＝30/300(nm)；采用第一步的光罩在晶圆表面进行光刻，该层光刻胶的作用是使相邻“深坑”处于绝缘状态，完成后进行去底膜，清除光刻胶在“深坑”底部的残留；铟柱电镀，镀层结构为au/in＝3/5(μm)，之后去除光刻胶；在研磨机上对电镀去胶后的晶圆进行研磨，去除凸点之间的种子层，露出聚酰亚胺，且聚酰亚胺的剩余厚度不小于7.5μm；对晶圆放入去胶机，利用o2等离子体去除聚酰亚胺，然后用10倍稀释的稀盐酸浸泡晶圆20s，去除凸点表面的氧化层。
43.本发明实施例提供一种读出电路模块的制备方法，包括如下步骤：在经过上述的读出电路模块凸点制备方法得到电路凸点6后，用稀盐酸浸泡、划切、清洗，得到可与敏感芯片互连的读出电路模块。在本实施例中，采用上述的读出电路模块凸点制备方法，采用了机械研磨方式去除种子层，避免了传统刻蚀工艺速率差异的问题、读出电路损伤问题的同时，还可通过控制研磨厚度确保种子层金属完全去除，机械研磨能够使凸点6顶部所在平面平坦化，此技术可使电镀图形的均匀性达到100％。在小尺寸的凸点制备工艺中，其工艺要求非常高，对于小尺寸凸点上的平坦度不同的处理方式来说，常规的刻蚀技术已经无法满足刻蚀要求，常常会带来损伤，而采用研磨的方式即可解决这一缺陷。
44.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。