Способ группового изготовления утоньшенной гибридизированной сборки для матричного фотоприемника Российский патент 2024 года по МПК H01L31/10 

Изобретение относится к технологии изготовления утоньшенных гибридизированных сборок (УГС) с минимальным повреждением поверхности и краев и может использоваться для создания матричных фотоприемников (МФП) различного назначения.

Известен способ изготовления утоньшенной двухспектральной фоточувствительной сборки [RU 2676052 от 25.12.2018], при котором на лицевой стороне матричного фоточувствительного элемента (МФЧЭ) протравливают канавку определенной глубины, МФЧЭ гибридизируют с большой интегральной схемой (БИС) считывания и утоньшают базовую область МФЧЭ до уровня протравленной канавки. Одновременно изготавливают М×K (М=1, 2, 3…, К=1, 2, 3…) фоточувствительных сборок на одной пластине БИС считывания групповым способом, которые на заключительном этапе разделяют на отдельные сборки с помощью резки. Недостатком данного способа является значительная вероятность повреждения кристалла МФЧЭ в процессе резки БИС считывания, что существенно ухудшает характеристики и уменьшает выход годных изделий.

Известен также метод для формирования кристалла с минимальными краевыми и поверхностными повреждениями [US 6,465,344 В1 от 15.10.2002], согласно которому в подложке вокруг периферийного края кристалла (МФЧЭ) формируют углубления. Подложку разрезают через углубления в секциях, содержащих кристалл, без соприкосновения с краем кристалла. Затем секции гибридизируют с БИС считывания и утоньшают для производства инфракрасного сенсорного устройства. Недостатком данного метода является наличие операции резки МФЧЭ, при которой за счет сформированных углублений повреждения кристалла минимальны, но - как указывают сами авторы - не исключены полностью, и не удаляются процессом утоньшения.

Гибридизированная сборка для матричного фотоприемника особенно восприимчива к растрескиванию, так как она работает при низких температурах. Два кристалла, формирующие датчик (БИС считывания и МФЧЭ), имеют различные тепловые коэффициенты расширения. При охлаждении размер одного из кристаллов меняется больше чем другого, что приводит к напряжениям в структурах и выходу из строя изделия. Чаще всего раскалывается более тонкий и более хрупкий кристалл. Повреждение края кристалла уменьшают его прочность, провоцируя развитие в нем трещин. Кроме того, данный метод не предусматривает возможность групповой гибридизации пластины МФЧЭ.

Изобретение решает задачу снижения вероятности повреждения кристалла МФЧЭ при изготовлении, в процессе разделения пластины МФЧЭ на отдельные кристаллы, что увеличивает выход годных изделий.

Способ осуществляет групповое изготовление УГС М×K (М=1,2, 3…, К=1, 2, 3…), способ заключается в том, что на лицевой стороне пластины по периметрам матричных фоточувствительных элементов протравливают канавки определенной глубины, пластину М×K МФЧЭ гибридизируют с отдельными БИС считывания (в количестве М×K), с последующим утоньшением базовой области МФЧЭ до уровня протравленных канавок, обеспечивающим разделение пластины МФЧЭ на отдельные кристаллы МФЧЭ, и одновременное получение отдельных УГС (в количестве М×K).

Сущность изобретения поясняется фигурами:

На фиг. 1 показано схематичное изображение пластины 4×3 МФЧЭ, обозначено 3, на поверхности 1 которой протравлена канавка 4, а поверхность 2 - под утоньшение (условная область пикселей МФЧЭ находится в зоне, ограниченной канавкой, и на фигуре не показана).

На фиг. 2 показано схематичное изображение пластины 4×3 МФЧЭ после гибридизации с отдельными БИС считывания, обозначены 5.

На фиг. 3 показано схематичное изображение пластины 4×3 МФЧЭ, гибридизированной с отдельными БИС считывания, после утоньшения базовой области МФЧЭ до уровня канавки.

На фиг. 4 показано схематичное изображение отдельных УГС 6, полученных утоньшением базовой области пластины МФЧЭ до уровня канавки, а также условная, оставшаяся после разделения пластины, периферийная область МФЧЭ 7.

Технический результат обеспечивается тем, что при групповом изготовлении УГС исключена операция резки БИС считывания после утоньшения пластины МФЧЭ, а разделение на отдельные кристаллы МФЧЭ, и, соответственно, на отдельные УГС, происходит посредством утоньшения пластины до уровня протравленной канавки.

Пример реализации. В реализации способа изготовления УГС производят гибридизацию отдельных БИС считывания в количестве 64 штук с пластиной 8×8 МФЧЭ на основе антимонида индия (формата 64×64 элемента с шагом 40 мкм), и утоньшают МФЧЭ после приклеивания БИС считывания на крепежном устройстве [см. патент RU 2460174] с предварительным формированием на лицевой стороне сборки М×K МФЧЭ канавки глубиной приблизительно 10 мкм, которую изготавливают после травления индиевых микроконтактов, не снимая нижний защитный и верхний фоторезисты, напыления тонкой пленки SiO, фотолитографии по SiO с фотошаблоном, открывающим место под углубление, плазмохимического травления SiO в месте углубления и жидкостного химического травления непосредственно углубления на требуемую величину, удаления фоторезиста, плазмохимического стравливания оставшейся пленки SiO и удаления остатков фоторезиста [см. патент RU 2573714].

При утоньшении МФЧЭ из хрупких материалов, а также при получении особо тонких слоев кристалла полупроводника, возможно использование дополнительной оснастки, обеспечивающей фиксацию краев пластины МФЧЭ в процессе утоньшения.

Способ изготовления УГС может использоваться при создании матричных фотоприемных устройств на основе и других полупроводниковых материалов.

Изобретение относится к технологии изготовления утоньшенных гибридизированных сборок (УГС) с минимальным повреждением поверхности и краев и может использоваться для создания матричных фотоприемников (МФП) различного назначения. Для изготовления УГС на лицевой стороне пластины МФЧЭ протравливают канавки определенной глубины, после чего пластину М×K МФЧЭ гибридизируют с отдельными БИС считывания и утоньшают базовую область МФЧЭ до уровня канавок. При этом разделение пластины МФЧЭ на отдельные кристаллы МФЧЭ и соответственно на отдельные УГС (в количестве М×K), происходит посредством утоньшения до уровня канавок. Изобретение решает задачу группового изготовления утоньшенных гибридизированных сборок с увеличенным выходом годных изделий за счет гибридизации отдельных больших интегральных схем считывания с пластиной матричных фоточувствительных элементов. 4 ил.

Способ группового изготовления утоньшенной гибридизированной сборки для матричного фотоприемника, заключающийся в том, что на лицевой стороне пластины М×K по периметрам матричных фоточувствительных элементов протравливают канавки определенной глубины, отличающийся тем, что пластину М×K матричных фоточувствительных элементов гибридизируют с отдельными большими интегральными схемами считывания в количестве М×K с последующим утоньшением базовой области матричных фоточувствительных элементов до уровня протравленных канавок, обеспечивающих разделение пластины матричных фоточувствительных элементов на отдельные кристаллы и одновременное получение отдельных утоньшенных гибридизированных сборок в количестве М×K.