СПОСОБ МОНТАЖА ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ С МНОГОЭЛЕМЕНТНЫМ ФОТОПРИЕМНИКОМ Российский патент 1998 года по МПК H01L21/60 

Изобретение относится к технологии сборки полупроводниковых приоров, а точнее к способам присоединения токоведущих элементов к полупроводниковому приору, и может использоваться для монтажа интегральной схемы (ИС) с многоэлементным фотоприемником (ФП).

Известно, что при монтаже ИС с многоэлементным ФП решающее значение имеет операция совмещения (перед сваркой давлением) контактных площадок ИС с выводами чувствительных элементов ФП. Для осуществления такого совмещения ИС и ФП, как правило, снабжаются специальными знаками совмещения. Обычно в процессе монтажа знаки совмещения освещают и наблюдают их в отраженном свете через микроскоп, добиваясь их совпадения. При этом точность совмещения определяется контрастностью наблюдаемого в микроскопе изображения.

Известен способ монтажа полупроводникового кристалла на монтажную плату, в котором для повышения контрастности вокруг знаков совмещения формируют области, контрастирующие по цвету с остальной платой, что достигается нанесением слоя соответствующего диэлектрика (см. заявка Японии N 60-207341, H 01 L 21/60, опубл. 18.10.85).

Однако данный способ непригоден для монтажа ИС с ФП, так как монтаж осуществляется методом "перевернутого кристалла", при котором к оператору обращена тыльная сторона подложки ИС без элементов топологии. Высокие требования к точности совмещения (единицы микрон) не позволяют использовать для совмещения боковые грани кристалла ИС и возникает необходимость визуализации знаков совмещения сквозь подложку ИС. Эта задача решается средствами инфракрасного (ИК) видения, например, с помощью ИК-видикона, не располагающими возможностью цветопередачи.

Известен способ, позволяющий осуществить монтаж ИС с многоэлементным ФП, в котором для совмещения ИС с ФП используется ИК-микроскоп. Монтируемые элементы устанавливают параллельно друг над другом, затем осуществляют подсветку знаков совмещения ИК излучением, прошедшим через подложку ИС, и рассматривают их через ИК-микроскоп с помощью системы визуализации, добиваясь совпадения знаков совмещения ИС и ФП (см. , например, IEEE Transaction on electron devices, v. ED-25, n 2, 1978, pp. 213-232, Longo J.T. et al. Infpared focal planes in intrinsic semicondaction). Этот способ, как наиболее близкий к предлагаемому, принят за прототип.

Однако в данном способе при использовании обычных плоских знаков совмещения, наблюдаемых оператором в системе визуализации, является недостаточной. Это связано с тем, что часть излучения подсветки, отразившаяся от верхней поверхности кристалла ИС и не участвующая в построении изображения знаков совмещения, тем не менее попадает в объектив системы визуализации. В результате оператору трудно добиться совпадения знаков совмещения ИС и ФП с необходимой точностью, что снижает качество монтажа.

Настоящее изобретение решает задачу повышения качества монтажа ИС с многоэлементным ФП путем повышения контрастности наблюдаемых оператором в системе визуализации знаков совмещения ИС и ФП.

Для решения этой задачи в известном способе монтажа ИС с ФП, включающем установку ИС и ФП параллельно друг над другом, подсветку знаков совмещения ИС и ФП излучением, прошедшим через подложку ИС, и приведение их в положение совпадения путем совмещения знаков, наблюдаемых в системе визуализации, используют рельефные знаки совмещения, причем знаки совмещения ИС прозрачны для излучения подсветки λ и на рельефные поверхности знаков нанесено отражающее покрытие, глубина рельефа d≥1/4λ, а линейные размеры элементов рельефа превышают длину волны излучения подсветки, которое направляют на подложку ИС под углом α≥arctgA/2f, где f - фокусное расстояние объектива системы визуализации; A - диаметр объектива системы визуализации.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема хода лучей в процессе совмещения ИС и ФП (показан рельеф знаков совмещения); на фиг. 2 - вид сверху на контуры знаков совмещения матрицы ФП и ИС (рельеф знаков не показан) а) до операции совмещения; б) после совмещения; на фиг. 3 представлена фотография наблюдаемых оператором при монтаже предлагаемым способом плоских и рельефных знаков совмещения.

Монтаж по предлагаемому способу осуществляется следующим образом. Кристалл ИС 1 установлен параллельно над ФП 2; на кристаллах ИС 1 и ФП 2 выполнены рельефные знаки совмещения 3 и 3' соответственно, содержащие элементы рельефа соответственно 4 и 4', на которые нанесено отражающее покрытие 5. Элементы рельефа 4 ИС 1 выполнены из прозрачного для излучения подсветки материала.

Излучение подсветки, направляемое на кристалл ИС 1 под углом α, частично проникает в кристалл ИС 1 и, пройдя через него и через прозрачный элемент рельефа 4, достигает отражающего покрытия 5. При этом лучи, зеркально отразившиеся от верхней грани кристалла ИС 1 и не участвующие в формировании изображения знаков совмещения 3, не попадают в объектив 6 системы визуализации. Часть лучей, отразившаяся от участков покрытия 5 элементов рельефа 4, не параллельных плоскости ИС 1 попадает в объектив 6, формируя в системе визуализации изображения знаков совмещения 3 ИС 1.

Часть лучей, прошедшая кристалл ИС 1, попадает на отражающее покрытие 5 элементов рельефа 4' ФП 2. Лучи, отразившиеся от участков покрытия 5 элементов рельефа 4', не параллельных плоскости ФП 2, попадают в объектив 6, формируя в системе визуализации изображения знаков совмещения 3' ФП 2. При этом геометрические размеры элементов рельефа 4 и 4' (их глубина и линейные размеры) должны быть достаточны для формирования их изображения в отраженном свете. Для этого, как следует из законов оптики, их линейные размеры должны превышать длину волны λ излучения подсветки, а глубина d≥1/4λ. Полученное при соблюдении этих условий в ИК лучах изображение знаков совмещения 3 и 3' преобразуется в системе визуализации в видимое и рассматривается оператором на телевизионном мониторе. Наблюдая изображение знаков совмещения 3 и 3' на экране монитора, оператор добивается требуемого взаимного расположения ИС 1 и ФП 2.

Предлагаемый способ был опробован в лаборатории при изготовлении гибридной схемы матричного ФП на основе Cd_xHg_1-x Te с числом элементов 128х128. Система визуализации включала в себя последовательно расположенные: объектив, систему зеркал, ИК- видикон, телевизионный монитор. Для подсветки использовалась лампа накаливания с фильтром, выделяющим длину волны подсветки λ>1,1 мкм. Выбор длины волны излучения подсветки определяется прозрачностью кристалла ИС, которая выполнялась из кремния. В углах кристалла ИС 1 и ФП 2 располагались знаки совмещения в виде рядов комплементарных прямоугольников размером 40 х 40 мкм, при совмещении образующих прямую полосу (см. фиг. 2). Знаки на нижнем кристалле (ФП 2) формируются вытравливанием в слое диэлектрика квадратных окон размером 5 х 5 мкм с последующим напылением слоя индия толщиной 5 мкм в качестве отражающего покрытия. На поверхности индия проступает рельеф диэлектрика. Знаки совмещения на верхнем кристалле (ИС 1) формировались травлением квадратных окон размером 5 х 5 мкм в слое поликремния с последующим нанесением отражающего покрытия толщиной 0,1 мкм. При фокусном расстоянии объектива 6, равном 25 мм, и аппертуре - 20 мм излучение подсветки падает на образец под углом 41^o. Глубина элементов рельефа знаков совмещения d составляет 0,6 мкм.

Как видно из фотографии, представленной на фиг. 3, где римской цифрой I - отмечены изображения рельефных знаков совмещения, наблюдаемых оператором в системе визуализации, а II - изображения плоских знаков, наблюдаемых в той же системе при той же подсветке, контрастность изображения рельефных знаков совмещения I значительно превосходит контрастность плоских знаков II. Это обеспечивает значительное повышение качества монтажа ИС с многоэлементным ФП при использовании предлагаемого способа.

Использование: технология сборки полупроводниковых приборов. Сущность: способ решает задачу повышения качества монтажа интегральной схемы (ИС) с многоэлементным фотоприемником (ФП) за счет улучшения контрастности наблюдаемых оператором в системе визуализации знаков совмещенная ФП и ИС. Для этого используются рельефные знаки совмещения, причем знаки совмещения ИС прозрачны для излучения подсветки λ и на рельефную поверхность знаков нанесено отражающее покрытие, глубина рельефа α ≥ λ/4, a линейные размеры элементов рельефа превышают длину волны излучения подсветки, которая направляется на подложку ИС под углом α ≥ arctg a/2f, где f - фокусное расстояние системы визуализации, а - диаметр объектива системы визуализации. 3 ил.

Способ монтажа интегральной схемы с многоэлементным фотоприемником, включающий установку схемы и фотоприемника параллельно друг над другом, подсветку знаков совмещения схемы и фотоприемника излучением, прошедшим через подложку схемы, и приведение их в положение совпадения путем совмещения знаков с использованием системы визуализации, отличающийся тем, что используют рельефные знаки совмещения с нанесенным на поверхность рельефа отражающим покрытием, причем, знаки совмещения схемы прозрачны для длины волны излучения подсветки λ,, глубина рельефа α≥1/4λ, а линейные размеры элементов рельефа превышают длину волны излучения подсветки, которое направляют на подложку схемы под углом
α≥arctgA/2f,
где f - фокусное расстояние объектива системы визуализации;
A - диаметр объектива системы визуализации.