Nov
10
Индиевые микросферы для сборки ИС
November 10, 2013 | Комментировать
В настоящее время основным методом для сборки ИС, например ИК фотоприемных устройств (ФПУ) со схемами считывания (мультиплексорами), при помощи токопроводящих столбиков является метод перевернутого кристалла. Суть его заключается в том, что на контактных площадках как ИС с фоточувствительными элементами, так и ИС мультиплексора формируются индиевые микростолбы. Контактные площадки фоточувствительной ИС совмещаются с контактными площадками мультиплексора и проводится их спаивание.
В качестве материала контактных микростолбов для сборки РЖ ФПУ с мультиплексорами служит индий, так как он сохраняет свои свойства, в частности пластичность, при температуре жидкого азота (К) – рабочей температуре большинства ФПУ. Основной технологический процесс изготовления индиевых микростолбов – напыление в вакууме. Известно, что процесс электрохимического осаждения металла имеет преимущества перед процессом напыления в вакууме, такие, как уменьшение расхода металла в сотни раз, отсутствие необходимости использования дорогостоящего оборудования для напыления в вакууме, уменьшение трудоемкости.
Настоящая статья посвящена разработке процесса электрохимического осаждения индия на контактные площадки ИС, формирующего контактные индиевые микросферы с высотой, достаточной для надежного соединения фоточувствительной ИС с ИС мультиплексора.
При попытках проведения низкотемпературного (при комнатной температуре) процесса электрохимического осаждения индия на контактных площадках ИС образуется рыхлый слой кристаллического индия, не пригодный для создания надежного электрического контакта. Поэтому за основу метода был выбран способ электрохимического осаждения шариков индия из высокотемпературного безводного электролита – ацетамида (CH3CONH), который использовался для выявления дефектов окисла на кремниевой пластине. В сосуд помещался электролит, на дно -навеска индия, служащая анодом, от которого выводился электрод к источнику тока. Далее сосуд нагревался. При достижении в ванне температуры, равной или большей температуры плавления индия, в электролит погружалась исследуемая пластина с подведенным к ней отрицательным потенциалом. В местах дефектов окисла осаждались шарики индия с диаметром, зависящим от размера дефекта. Этот подход к формированию индиевых сфер при температуре ве температуры плавления индия был использован при формировании индиевых микросфер на контактных площадках ИС.
Предлагаемый способ изготовления индиевых микросфер для сборки ИС включает в себя нанесение на пластину с ИС с контактными площадками адгезионного слоя, формирование барьерно-адгезионного слоя над контактными площадками, электрохимическое осаждение индия и удаление адгезионного слоя вне областей формирования микросфер. Электрохимическое осаждение проводят в расплаве ацетамида при температуре ве температуры плавления индия. Последовательность операций при изготовлении индиевых микросфер показана
Последовательность операций при формировании индиевых микросфер
Данный способ был разработан для изготовления индиевых микросфер для сборки ИК k-фотоприемника с фоточувствительными элементами на основе силицида платины с кремниевым мультиплексором. В качестве адгезионного слоя был выбран Ti, в качестве барьерно-адгезионного слоя – Ni. На пластину с защитным оксинитридным покрытием с окнами к алюминиевым контактным площадкам проводилось напыление Ti и Ni (толщиной -0,08 и 0,2 мкм соответственно) методом магнетронного распыления, который обеспечивает хорошую адгезию между слоями и высокую однородность тонких пленок.
Титан в дальнейшем используется как проводник тока ко всем контактным площадкам при электрохимическом осаждении индия. Стандартным фотолитографическим процессом формируется маска фоторезиста для областей осаждения индия, связанных с алюминиевыми выводами ИС, и химически травится слой Ni в разбавленной азотной кислоте. Операция электрохимического осаждения индия проводится в нагреваемой ванне.
В нагреватель вставляется фторопластовая ванна, на дно которой помещен индий, имеющий вывод для подачи положительного потенциала. Индий залит высокотемпературным безводным электролитом – ацетамидом. Процесс осаждения индия проходит при температуре, близкой к температуре плавления, а так как осаждаемый индий находится в жидком состоянии, то за счет сил поверхностного натяжения образуются оплавленные микросферы. Пластина с ИС с осажденными микросферами промывается в воде. Далее следует операция селективного травления титана в перекиси водорода или слабом растворе плавиковой кислоты HF.
Использование нового способа изготовления индиевых микросфер позволяет уменьшить расход материала и трудоемкость по сравнению с аналогами, в которых индий напыляется.