技术摘要：
本发明涉及一种红外焦平面探测器的铟柱的制备方法及用该方法制备的铟柱，本发明方法首先在芯片表面旋涂薄光刻胶，对准像元或读出单元电极中心开展一次套刻，制备圆形打底金属沉积孔，通过电子束蒸发蒸镀复合金属膜，采用湿法剥离方式获得打底金属图形阵列；然后，旋涂  全部
背景技术：
红外焦平面阵列(IRFPA)探测器兼具辐射敏感、电荷存储和多路传输等功能，是第 二代凝视型红外热成像系统采用的位于光学系统焦平面上并带有信号处理电路的面阵探 测器，其探测单元数量比第一代探测器高3个数量级以上，通过倒装工艺(Flip-Chip)和 CMOS读出电路技术实现对目标的快速电扫描成像、识别和追踪，在红外制导、跟踪、凝视成 像等武器设备上广泛应用。近年来人们逐渐提出了以高探测率、大面阵、低成本、多光谱为 技术特点的第三代红外探测器概念，基于第二代的倒装工艺和读出电路技术，探测器规格 不断增加(超大面阵、超小像元)及制备工艺难度降低成为了红外探测器的重要发展趋势。 混合式焦平面探测器是现代成像系统的核心器件。对于混合式焦平面探测器件而 言，敏感元芯片和信号读出电路均是分别研制，然后单元之间一对一电气互连。优势在于制 备工艺相对简单，灵活性好，但是也带来的复杂的互连问题。目前在混合式焦平面器件的研 制中通常采用铟柱倒装互连工艺，在探测器阵列和读出电路表面按栅阵形状布置铟柱，敏 感元直接倒装在读出电路上，通过上述铟柱与读出电路上的铟柱实现高密度电气连接，能 适应大规模面阵焦平面的发展需求。目前，铟柱的加工主要是采用两种方式：一种是通过扩 散成结的方式制成，另一种是通过外延生长方式获得。 随着应用端对探测器阵列规模和成像分辨率的不断增加，像元中心间距不断缩 小，为了避免像元之间因铟柱形变后发生短路，要求铟柱横向尺寸随之缩小，导致直接生长 获得的铟柱高度急剧下降。从而产生两个问题：1)随着铟柱高度下降，芯片互连调平容差降 低，互连时微小的调平偏差会导致敏感元一侧的部分区域互连失败，而且对芯片不平整度 补偿能力变差，恶化了像元的连通率；2)缓解敏感芯片和读出电路芯片之间热失配导致的 剪切形变的能力变差，器件耐热冲击的可靠性下降，疲劳寿命降低。因此，大高宽比铟柱可 以显著降低焦平面器件盲元率并提升器件可靠性，对于发展更大规模高分辨探测器件有着 非常重要的意义。然而，现有传统方法提高铟柱的高度通常采用厚胶光刻工艺，但是厚胶工 艺会导致铟柱尺寸均匀性变差，且随着面阵密度的增大，厚胶剥离更加困难。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种红外焦平面探测器的铟柱及其 制备方法，整体工艺难度比现有方式低，制备出的铟柱尺寸能够满足要求，而且尺寸均匀性 较高，铟柱表面均匀且光滑，完全能够满足倒装互连工艺一致性要求。 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种红外焦平面探测器的铟柱的制备 方法，包括以下步骤： 1)芯片涂胶：将芯片表面清洗干净并去除残留的水分，而后在芯片表面旋涂一层 4 CN 111584672 A 说　明　书 2/6 页 光刻胶； 2)掩膜刻蚀：依据铟柱的间距尺寸参数在掩膜板上间隔开圆形光刻孔，而后将掩 膜板掩盖在步骤1)涂胶后的芯片上，进行第一次光刻曝光，然后显影、定影； 3)镀打底金属：采用真空镀膜的方式在步骤2)处理后的芯片表面镀打底金属，而 后清洗掉光刻胶，剥离多余金属； 4)再次涂胶：在经步骤3)处理过的芯片表面再次旋涂一层光刻胶； 5)再次掩膜刻蚀：依据铟柱的间距尺寸参数在掩膜板上间隔开方形光刻孔，而后 将掩膜板掩盖在步骤4)涂胶后的芯片上，进行第二次光刻曝光，然后显影、定影； 6)镀铟柱：采用真空镀膜的方式在经步骤5)处理过的芯片表面镀铟膜，而后清洗 掉光刻胶，剥离多余铟，得到带有铟柱的芯片； 7)回流缩球：将步骤6)得到的带有铟柱的芯片在真空回流炉中回流缩球，使铟柱 由方形变为椭球形，制得铟柱成品。 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。 进一步，所述步骤1)中，所述芯片的清洗依次采用丙酮和异丙醇分别超声清洗芯 片3分钟，再用去离子水冲洗干净。 进一步，所述步骤1)中，所述芯片表面旋涂AZ5214型的光刻胶，采用匀胶机旋涂， 转数选4000转/分，旋涂时间为30秒，涂胶后放置还需在95℃温度条件下加热90秒；所述步 骤4)中，所述芯片表面旋涂AZ4620型的光刻胶，采用匀胶机旋涂，转数选1000转/分，旋涂时 间为40秒，涂胶后放置还需在100℃温度条件下加热180秒。 进一步，所述步骤2)中，圆形光刻孔直径5μm；所述步骤5)中，方形光刻孔尺寸为10 μm×10μm。 优选的，所述步骤2)中，曝光剂量控制在58.2～60.5毫焦每平方厘米，曝光后的芯 片放入浓度2.38％四甲基氢氧化铵显影液中显影45～55秒，然后纯水定影30～40秒；所述 步骤5)中，曝光剂量控制在396.9～405.7焦每平方厘米，曝光后的芯片放入浓度2.38％四 甲基氢氧化铵显影液中显影100～120秒，然后纯水定影30～40秒。 优选的，所述步骤3)中，采用电子束蒸发设备，用真空沉积的方式镀打底金属，沉 积速率控制在0.2纳米每秒，工作真空度控制在5×10-6帕斯卡，所述步骤3)中，所述打底金 属包括依次沉积的50nm金属钛黏附层、30nm金属铂阻挡层和80nm金属金浸润层。 进一步，所述步骤4)中，光刻胶的清洗需先在丙酮中浸泡30～60分钟，再用异丙醇 清洗；所述步骤6)中，光刻胶的清洗需先在丙酮中浸泡90～120分钟，再用异丙醇清洗。 进一步，所述步骤6)中，镀铟膜采用真空热蒸发的方法沉积铟，沉积厚度为6μm。 进一步，所述步骤7)中，回流缩球需将步骤6)得到的带有铟柱的芯片在真空回流 炉中先加热到80℃，而后在通入甲酸的条件下持续加热至200℃，之后终止通入甲酸并降温 至室温。 本发明还要求保护上述制备方法制得的铟柱的技术方案。 本发明的有益效果是：本发明相比直接生长铟柱的方法，虽然增加了一些工艺步 骤，但是整体工艺难度大幅下降，工艺过程可控性高，操作精度高，制得的铟柱质量较为优 异；本发明方法制得的铟柱尺寸均匀性得到大幅提高，极大提高了倒装互连工艺的一致性； 本发明的回流缩球工艺可以增加铟柱高度，同时回流缩球获得的铟柱表面更加均匀且光 5 CN 111584672 A 说　明　书 3/6 页 滑。 附图说明 图1是本发明制备的流程示意图； 图2是本发明制备出的铟柱的结构示意图； 图3回流缩球回流温度时间曲线和甲酸氛围条件曲线图； 附图中，各标号所代表的部件列表如下： 1、芯片，2、铟柱，3、打底金属，4、光刻胶。