Способ формирования матричных микроконтактов Российский патент 2018 года по МПК H01L31/18 

Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники, а именно к технологии создания матричных фотоприемных устройств (МФПУ), и может быть использовано при формировании матричных микроконтактов для кристаллов БИС считывания и матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) с последующей их гибридизацией методом перевернутого монтажа.

Одной из главных задач при создании индиевых микроконтактов на стыкуемых кристаллах является как общее уменьшение числа дефектов по индию, так и снижение влияния дефектов, возникающих на разных этапах технологического маршрута создания индиевых микроконтактов.

В основном дефектность массива микроконтактов зависит от качества технологических операций напыления индиевого слоя и разделения его на отдельные микроконтакты.

Конструктивный способ снижения влияния технологических дефектов на качество МФПУ состоит в использовании новых форм контактов и их расположения в матрице, менее чувствительных к дефектам, по сравнению с известными решениями.

В известном способе стыковки [патент США №4067104] индиевые микроконтакты выполнены в виде квадратных или круглых столбиков с плоскими вершинами и практически одинаковыми геометрическими размерами для стыкуемых кристаллов БИС считывания и МФЧЭ. Один из недостатков указанного способа стыковки состоит в низкой прочности соединения кристаллов. Основная причина низкой прочности ФПУ - наличие на поверхности индиевых микроконтактов оксидной пленки, обладающей низкими адгезионными и пластическими свойствами. Для повышения прочности гибридизации изготовители кристаллов, во-первых, проводят зачистку поверхности индиевых микроконтактов от окисла перед стыковкой и, во-вторых, увеличивают топологические размеры микроконтактов для увеличения поверхности сцепления микроконтактов. Поэтому зазоры между микроконтактами соседних ячеек делают минимально возможными, которые обычно составляют 2÷6 мкм. В связи с этим такое поле микроконтактов становится чувствительным к разного рода дефектам - пятнам индия и дефектам при фотолитографии.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ повышения прочности стыковки [патент 2537089 РФ] с использованием для стыковки индиевых микроконтакты прямоугольной формы, при этом микроконтакты на кристаллах БИС и МФЧЭ располагают под углом 90° по отношению друг к другу. В этом случае очистка микроконтактов от оксида индия происходит в зоне стыковки во время сильной деформации микроконтактов при их сдавливании с вытеснением оксида на периферию зоны стыковки. Индий при этом не успевает окислиться. Кроме того, микроконтакты прямоугольной формы занимают в среднем треть площади ячейки по сравнению с квадратными микроконтактами, что увеличивает зазор между длинными сторонами микроконтактов по всей площади матрицы.

Одним из недостатков указанного способа стыковки с использованием прямоугольных микроконтактов является близкое расположение узких сторон микроконтактов в соседних ячейках каждого кристалла, что может привести к их закорачиванию при наличии даже мелких дефектов или недотрава при формировании микроконтактов на кристалле, особенно в матричных структурах с малым шагом элементов. При этом по другой координате матрицы расстояния между длинными сторонами микроконтактов значительно выше. Так, на фиг. 1 представлен реальный фрагмент матрицы с шагом элементов 20 мкм и с однородным распределением индиевых микроконтактов размерами 6×14 мкм. Минимальное расстояние между микроконтактами составляет 6 мкм, а максимальное - по другой координате - 14 мкм.

Технический результат изобретения состоит в выравнивании расстояний между элементами микроконтактов по двум координатам, что приводит к снижению возможности закороток между индиевыми микроконтактами и, следовательно, к увеличению процента выхода годных изделий.

Технический результат достигается тем, что индиевые микроконтакты в матрице имеют не одинаковую ориентацию по матрице, а чередующуюся, с изменением ориентации на 90° через шаг по двум координатам, т.е. в шахматном порядке. В этом случае расстояния между ближайшими элементами индиевых микроконтактов увеличиваются и становятся одинаковыми по двум координатам. На фиг. 2 показан фрагмент такой матрицы, в которой расстояния между элементами микроконтактов по двум координатам одинаковы и составляют 10 мкм, что почти в два раза выше, чем в случае однородного расположения микроконтактов (6 мкм). Увеличение расстояний между элементами индиевых микроконтактов позволяет более качественно проводить коррекцию индиевых дефектов в поле матрицы различными методами.

Следует отметить, что в случае однородного расположения микроконтактов (фиг. 1) соответствующие микроконтакты на кристаллах БИС и МФЧЭ расположены под углом 90° по отношению друг к другу, а при шахматном расположении (фиг. 2) рисунок распределение микроконтактов одинаков как для БИС считывания, так и для МФЧЭ (если в обоих случаях смотреть на кристаллы сверху). После стыковки кристаллов индиевые микроконтакты пересекаются под углом 90° для обоих расположений микроконтактов.

Естественно, что остальные параметры стыковки (адгезия, пластичность, прочность, электрическое сопротивление, теплопередача и др.) остаются такими же, как и в случае прототипа (однородного расположения индиевых микроконтактов).

Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники, а именно к технологии создания матричных фотоприемных устройств (МФПУ), и может быть использовано при формировании матричных микроконтактов для кристаллов БИС считывания и матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) с последующей их гибридизацией методом перевернутого монтажа. Задачей изобретения является снижение влияния технологических дефектов на качество МФПУ посредством использования новых форм контактов и их расположения в матрице, менее чувствительных к дефектам по сравнению с известными решениями. В способе формирования матричных микроконтактов на кристаллах БИС считывания и МФЧЭ индиевые микроконтакты в матрице имеют не одинаковую ориентацию по матрице, а чередующуюся, с изменением ориентации на 90° через шаг по двум координатам, т.е. в шахматном порядке. В этом случае расстояния между ближайшими элементами индиевых микроконтактов увеличиваются и становятся одинаковыми по двум координатам. Это приводит к снижению возможности закороток между индиевыми микроконтактами и, следовательно, к увеличению процента выхода годных изделий. 2 ил.

Способ формирования матричных микроконтактов на кристаллах БИС считывания и МФЧЭ, включающий в себя нанесение слоя индия и формирование из него массива индиевых микроконтактов прямоугольной формы, отличающийся тем, что с целью повышения процента выхода годных изделий индиевые микроконтакты располагают так, чтобы ориентация индиевых микроконтактов каждой ячейки отличалась от ориентации микроконтактов четырех ближайших соседних ячеек на 90° на каждом кристалле.