厂长回收报价电话(微信)13027973222

锑化铟焦平面器件背面减薄后的表面处理方法研究

2020年第六期《红外》转载,版权归《红外》编辑部所有。

李家发、王淑艳、曹凌霞、李海燕

华北光电技术研究所

摘要:经过传统的背面减薄工艺处理后,锑化锆焦平面设备表面往往有微妙的划线;传统的表面清洗方法也容易对设备表面造成划线,导致工艺重复性差。因此,当设备通过背面减薄时,用腐蚀液去除划线,采用基于石油醚和无水乙醇的非接触清洗方法,有效降低设备表面划线的概率,避免部分区域电平高、测试图像亮点,提高工艺重复性,使锑化锆设备红外成像均匀,无划线,提高设备成品率。

关键词:锑化镓;非接触式清洗;表面处理;划线

0 引言

锑化镓焦平面设备通过倒装互连工艺连接锑化镓芯片的每个图像元件和读取电路的相应单元。该设备采用背光结构,即目标辐射从焦平面设备的背面进入,从芯片的每个图像元件转换为电信号,然后读取电路的读取、放大和输出。图1显示了红外焦平面混合芯片的成像测试示意图。为了提高光吸收量子的效率,需要减少锑化镓衬底的厚度,以实现高灵敏度探测。

图1 红外焦平面混合芯片成像试验示意图

锑化镓的表面硬度比其他半导体材料更软(硬度为223 Knoop,硅的硬度为1150 Knoop),因此,在抛光过程中更容易产生表面划痕,导致粗糙度增加,表面复合速率加快,导致电气性能下降,从而影响设备的性能。因此,有必要选择合适的腐蚀液来腐蚀锑化镓的背面,以减少划线,然后使用非接触式清洁方法来清洁表面,然后清洁表面。本文研究了锑化镓背面的腐蚀和清洁方法,并提出了一种新的锑化镓背面的表面处理方法。

1 试验

用蜡将相互连接的锑化镓焦平面设备粘在玻璃板上,用光刻胶保护焊盘,用非接触式测厚仪测量设备衬底厚度;用抛光机将锑化镓衬底通过粗磨、抛光和精细抛光逐步去除至设计厚度。用不同的酸处理设备表面去除损坏层;采用非接触式表面处理方法,避免清洗过程中出现划痕。基于红外成像测试系统进行成像测试,观察红外成像结果中是否有划痕,评估表面处理效果。图2显示了现有技术中常规背面减薄工艺与本文提出的新方法的对比。

图2 本文提出的常规背面减薄工艺流程与本文提出的新方法的对比图

2 结果与讨论

2.1 不同酸处理的影响

2.1.1 测试图像

图3为锑化镓设备的红外试验图像。其中,图3(a)为未经酸腐蚀的设备样品的红外成像图,图3(b)为设备样品的显微照片(局部图)。可以看出,设备表面有明显的划痕。图3(c)为初始腐蚀液处理的设备样品的红外成像图。虽然没有划痕,但由于表面腐蚀速率不均匀,测试过程中某些区域的电平较高,测试图像上出现亮点。图3(d)为改进后的腐蚀液处理设备样品的红外成像图。可以看出,设备表面没有划痕,图像均匀。

图3 (a)未酸处理器件样品的红外成像图;(b)未酸处理器件样品的显微照片(局部图);(c)初始腐蚀液处理器件样品的红外成像图;(d)用改进腐蚀液处理器件样品的红外成像图

2.1.2 表面形貌

图4显示了基于扫描电镜拍摄的改进腐蚀性液体处理的锑化锆装置的表面形状。与未经腐蚀性液体处理的锑化锆装置表面相比,无明显的划痕,表面明亮整洁。

图4 用改进过的腐蚀液处理后的锑化铟器件表面的扫描电镜图

2.2 表面清洁方法优化

锑化铟焦平面器件背面减薄后的表面处理方法研究

传统的清洗方法是手工操作,其主要步骤如下:

(1)去蜡。用镊子夹住器件,用酒精棉球擦拭器件背面和周围。

(2)清洗焊盘。将酒精棉球制成空心球,擦拭设备正面的电路焊盘。

(3)清洁设备表面。将设备放入装有丙酮的培养皿中,然后将长丝棉制成空心球,用它擦拭设备表面。

(4)镜检。将设备吹干,无污渍、无水痕合格。

传统清洗方法的问题是,用长丝棉擦拭设备表面时,棉花容易将划线带入表面;清洗工艺对操作人员的手工要求高,工艺重复性差。

锑化铟焦平面器件背面减薄后的表面处理方法研究

我们对其进行优化的思路是减少长丝棉与器件表面的接触,即在器件精抛后,用光刻胶将表面覆盖。调研可去除蜡但对光刻胶没有影响的有机试剂。表1列出了蜡、光刻胶与去蜡液及石油醚的互溶试验结果。从中可以看出,去蜡液和石油醚对蜡均有较好的去除效果,而且都不会对光刻胶产生影响。

表1 蜡、光刻胶和有机试剂的互溶试验结果

由于浸泡在去蜡液或石油醚中的芯片表面会有试剂残留,因此有必要进一步测试去蜡液或石油醚。表2列出了去蜡液、石油醚和无水乙醇的互溶性试验结果。由此可见,石油醚为10 min完全溶解在无水乙醇试剂中。

表2 去蜡液、石油醚和有机试剂的互溶试验结果

非接触清洗工艺可通过上述试验确定:抛光后,用光刻胶覆盖表面;光刻胶干燥后,从玻璃板上取下设备,用石油醚浸泡20 min(去除蜡),然后用无水乙醇浸泡10 min(去除残留石油醚)。

3 结束语

本文研究了设备背面减薄后的表面处理。通过腐蚀液腐蚀去除划线,采用基于石油醚和无水乙醇的非接触清洗方法,有效降低了设备表面划线的概率,避免了部分区域电平高、测试图像亮点,提高了工艺的重复性,使锑化锆设备红外成像均匀,无划线,提高了设备的成品率。在后续的研究中,需要采取有效的措施来减少人为错误造成的划线。

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               

原创文章很辛苦,作者:PZ回收,如若转载,请注明出处:https://www.pzgjs.com/28463.html

(0)
上一篇 2022年6月11日 下午5:16
下一篇 2022年6月11日 下午6:00

源头报价微信:13027973222

加微信快速报价:13027973222

相关推荐

厂长电话
微信号

13027973222

微信二维码
微信二维码
返回顶部