СПОСОБ СБОРКИ ИК-ФОТОПРИЕМНИКА Российский патент 2014 года по МПК H01L31/18 

Изобретение относится к технологии гибридизации ИК-фотоприемника способом перевернутого монтажа (flip chip).

Для соединения способом flip chip [Edited by J.H. Lau, Flip chip technologies, McGraw-Hill, Boston, New York, San Francisco, St Lois, 1995] кристалла БИС мультиплексора (фиг.1) с кристаллом матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) (фиг.2) используются индиевые микроконтакты высотой 8-12 мкм на каждом электронном компоненте, протравленные по стандартной технологии "напыление индия+фотолитография по индию", с последующим их совмещением. Гибридизация ИК-фотоприемника осуществляется методом сварки давлением.

Указанный способ гибридизации, его мы принимаем за прототип, имеет существенный недостаток: у полученной микросборки образуется неравномерность зазоров по периметру ИК-фотоприемника (фиг.3). Это происходит из-за возможной разной площади поверхности отдельных индиевых микроконтактов и разности высот индиевых микроконтактов на кристаллах БИС и МФЧЭ, возможной неровности кристаллов МФЧЭ. Опыт показывает, что перекос величины зазоров ~5 мкм в силу разных значений коэффициента температурного расширения и термоциклирования приводит к разрыву индиевого соединения.

Задачей изобретения является выравнивание зазоров между кристаллами БИС и МФЧЭ, что приводит к увеличению надежности соединения и стойкости к термоциклированию соединения кристаллов, исключению передавливания индиевых микроконтактов на кристаллах, вследствие чего может произойти их замыкание.

Цель изобретения достигается тем, что способ сборки ИК-фотоприемника способом перевернутого монтажа, включающий формирование индиевых микроконтактов на кристаллах БИС и МФЧЭ, включает изготовление на периферии кристаллов БИС и МФЧЭ индиевых микроконтактов, площадь которых увеличена, по сравнению с индиевыми микроконтактами фоточувствительных элементов, при этом индиевые микроконтакты увеличенной площади обеспечивают ровный зазор между БИС и МФЧЭ, равный по высоте индиевым микроконтактам увеличенной площади.

Известный способ - прототип, дополнен новым конструктивным элементом - изготовлением индиевых микроконтактов увеличенной, в сравнении с индиевыми контактами фоточувствительных элементов, площади - «подушками», расположенными на периферии БИС (фиг.4) и МФЧЭ (фиг.5) и которые обеспечивают выравнивание зазоров при гибридизации (фиг.6). При этом индиевые «подушки» МФЧЭ попадают в пазы между индиевыми «подушками» БИС, зазор становится ровным и равным высоте индиевых "подушек", что повышает качество и надежность стыковки.

Технический результат достигается тем, что большая площадь индиевых «подушек» (по сравнению с индиевыми микроконтактами фоточувствительных элементов), находящихся на периферии БИС, предохраняет индиевые микроконтакты от передавливания и перекоса и не дает им, в процессе гибридизации, сдавиться до высоты, меньшей уровня индиевых «подушек». Последовательность технологических операций при создании БИС и МФЧЭ с «подушками» остается стандартной и лишь добавляется новый конструктивный элемент - изготовление индиевых «подушек».

На фиг.1-6 изображены:

1 - фрагмент БИС;

2 - индиевые микроконтакты на БИС;

3 - фрагмент МФЧЭ;

4 - индиевые микроконтакты на МФЧЭ;

5 - индиевые микроконтакты после гибридизации (без "подушек");

6 - индиевые "подушки" на БИС;

7 - индиевые "подушки" на МФЧЭ;

8 - индиевые микроконтакты после гибридизации (с "подушками");

9 - индиевые "подушки" после гибридизации БИС и МФЧЭ.

Последовательность технологических операций включает:

- формирование индиевых микроконтактов на кристалле БИС мультиплексора и изготовление микроконтактов увеличенной площади на периферии кристалла;

- формирование индиевых микроконтактов на кристалле МФЧЭ и изготовление микроконтактов увеличенной площади на периферии кристалла;

- гибридизация кристаллов БИС и МФЧЭ.

Отличие способа сборки ИК-фотоприемника способом перевернутого монтажа, включающего формирование индиевых микроконтактов на кристаллах БИС и МФЧЭ и изготовление на периферии кристаллов БИС и МФЧЭ индиевых микроконтактов, большей площади (Фиг.4, 5) от способа сборки ИК-фотоприемника способом перевернутого монтажа, без изготовления микроконтактов большей площади на периферии кристаллов БИС и МФЧЭ (Фиг.1, 2) иллюстрируют фиг.3 и 6. Показано, что при изготовлении на периферии кристаллов БИС и МФЧЭ индиевых микроконтактов большей площади зазор становится ровным и равным высоте индиевых "подушек", что повышает качество, надежность стыковки и исключает передавливание индиевых микроконтактов и, как следствие, их замыкание.

Изготовлены образцы кристаллов БИС мультиплексоров и МФЧЭ с индиевыми «подушками», проведена их гибридизация.

Изобретение относится к технологии гибридизации ИК-фотоприемника способом перевернутого монтажа (flip chip) и может быть использовано для выравнивания зазоров между кристаллами БИС и МФЧЭ, что приводит к увеличению надежности соединения и стойкости к термоциклированию соединения кристаллов, с помощью так называемых индиевых "подушек" на обоих кристаллах. Способ перевернутого монтажа дополнен новым конструктивным элементом - индиевыми микроконтактами увеличенной площади - «подушками», расположенными на периферии БИС и МФЧЭ и обеспечивающими выравнивание зазоров при гибридизации. Последовательность технологических операций при создании БИС и МФЧЭ с «подушками» остается стандартной, и лишь добавляются новые конструктивные элементы топологии кристаллов БИС и МФЧЭ. Большая площадь индиевых «подушек» предохраняет индиевые микроконтакты от передавливания и перекоса. Индиевые «подушки» МФЧЭ попадают в пазы между индиевыми «подушками» БИС, зазор становится ровным и равным высоте индиевых "подушек", что повышает качество и надежность стыковки. 6 ил.

Способ сборки ИК-фотоприемника способом перевернутого монтажа, включающий формирование индиевых микроконтактов на кристаллах БИС и МФЧЭ, отличающийся тем, что на периферии кристаллов БИС и МФЧЭ изготавливают индиевые микроконтакты, площадь которых увеличена, по сравнению с индиевыми микроконтактами фоточувствительных элементов, при этом индиевые микроконтакты увеличенной площади обеспечивают ровный зазор между БИС и МФЧЭ, равный по высоте индиевым микроконтактам увеличенной площади.