專利名稱：焦平面陣列及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焦平面陣列的制造，特別是使用傳感材料的轉(zhuǎn)移鍵合制造用在熱成像設(shè)備中的焦平面陣列。
背景技術(shù)：
成像設(shè)備的分辨率非常大地取決于在其焦平面陣列中提供的像素的數(shù)量。像素的數(shù)量又被焦平面陣列的尺寸限制。在現(xiàn)有焦平面陣列中，像素通常由從相對(duì)側(cè)延伸的腿支撐。然而，以這種方式布置的腿占據(jù)焦平面陣列內(nèi)的有價(jià)值的空間，這限制了可用的傳感材料的量，并因此限制了成 像設(shè)備的性能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供焦平面陣列，其中有源傳感區(qū)域被最大化。根據(jù)本發(fā)明，提供了形成包括一個(gè)或多個(gè)像素的焦平面陣列的方法，焦平面陣列通過(guò)下列步驟來(lái)制造制備具有設(shè)置在表面上的傳感材料的第一晶片，所述表面由第一犧牲層覆蓋；制備包括讀出集成電路(ROIC)和接觸襯墊的第二晶片，接觸襯墊被第二犧牲層覆蓋，在第二犧牲層內(nèi)形成與接觸襯墊接觸的一個(gè)或多個(gè)支撐腿，支撐腿被另一犧牲層覆蓋;將第一晶片的犧牲層和第二晶片的犧牲層鍵合在一起，使得當(dāng)?shù)谝痪臓奚w層被移除之后，傳感材料從第一晶片轉(zhuǎn)移到第二晶片；限定在所述一個(gè)或多個(gè)支撐腿中的每個(gè)之上的傳感材料中的像素，并形成穿過(guò)每個(gè)像素的傳導(dǎo)通孔，所述傳導(dǎo)通孔被限定以提供所述像素的最上面的表面與其支撐腿之間的連接；以及移除犧牲層，以釋放所述至少一個(gè)像素，所述一個(gè)或多個(gè)像素中的每個(gè)被限定，使得其支撐腿被布置成完全在像素的傳感材料之下。支撐腿是獨(dú)立的，并充當(dāng)機(jī)械支撐，以使像素與ROIC襯底分離，同時(shí)由于腿被布置成完全在焦平面陣列中的每個(gè)像素的傳感材料之下，而確保有源傳感區(qū)域被最大化。腿也提供每個(gè)像素到位于焦平面陣列之下的ROic的電連接。因?yàn)橄袼赝炔徽紦?jù)在像素的側(cè)面的任何空間，所以與具有在側(cè)面處有腿的常規(guī)像素的陣列中可用的區(qū)域比較時(shí)，有源傳感材料在陣列中的總區(qū)域可被最大化。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法制造的焦平面陣列是二級(jí)結(jié)構(gòu)，其通過(guò)晶片鍵合的使用來(lái)實(shí)現(xiàn)。除了最大化可用的有源傳感區(qū)域以外，本發(fā)明還提供了使多個(gè)真空封裝的焦平面陣列能夠同時(shí)在單個(gè)ROIC襯底上以晶片級(jí)形成的制造方法，該襯底可隨后被切成小方塊，以提供單獨(dú)的焦平面陣列。傳感材料到ROIC上的晶片級(jí)轉(zhuǎn)移允許高性能晶體材料的利用，所述晶體材料以前由于所需要的層狀結(jié)構(gòu)而未被使用。根據(jù)本發(fā)明的方法，可實(shí)現(xiàn)具有在7到14μπι波長(zhǎng)區(qū)中的峰值響應(yīng)率的高性能焦平面陣列。陣列分辨率一般在四分之一 VGA到全VGA的范圍內(nèi)，但不限于這個(gè)范圍。對(duì)這個(gè)波長(zhǎng)的像素間距一般在13到40 μ m的范圍內(nèi)。


現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的例子，在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明的例子的焦平面陣列(FPA)的平面圖；圖2是穿過(guò)截面A-A截取的圖I的焦平面陣列的像素的示意性表示；圖3是穿過(guò)B-B截取的穿過(guò)密封在圖I的焦平面內(nèi)的像素的截面圖的表示，；
·
圖4示出制備用于轉(zhuǎn)移鍵合的預(yù)先處理的讀出集成電路(ROIC)晶片的步驟；圖5示出用于在熱敏電阻材料的轉(zhuǎn)移鍵合之前形成紅外(IR)晶片的步驟；圖6是在IR晶片被鍵合到ROIC晶片之后的像素結(jié)構(gòu)的截面圖；圖7是在熱敏電阻材料轉(zhuǎn)移到ROIC晶片之后穿過(guò)像素結(jié)構(gòu)的截面圖；圖8示出用于限定像素并形成穿過(guò)它的傳導(dǎo)接觸插塞的處理步驟；圖9示出用于在ROIC晶片上形成鍵合框架的過(guò)程步驟；圖10是準(zhǔn)備用于蓋晶片密封的所釋放的像素的截面圖；以及圖11示出用于形成用于密封焦平面陣列的蓋晶片的步驟。
具體實(shí)施例方式圖I示出在密封之前根據(jù)本發(fā)明的焦平面陣列(FPA) I的平面圖，F(xiàn)PA包括布置在陣列中的多個(gè)像素2。本例的焦平面陣列I適合于熱成像設(shè)備，因此每個(gè)像素2是包括傳感材料3的測(cè)輻射熱儀像素，其在本例中由被構(gòu)造為例如Si和SiGe的層堆棧的熱敏電阻組成，該層堆棧具有接觸和緩沖層，如將在下面詳細(xì)描述的。在材料具有強(qiáng)的溫度相關(guān)電阻率的基礎(chǔ)上選擇熱敏電阻3的材料。在層中吸收的能量產(chǎn)生熱，導(dǎo)致在熱敏電阻3的電阻中的可測(cè)量的變化。紅外(IR)波6的吸收通過(guò)位于熱敏電阻3的上表面上的吸收層4在離反射層5的波長(zhǎng)優(yōu)化距離處的引入而被增強(qiáng)，反射層5沉積在熱敏電阻3的反面上，如可在圖2中看到的。一旦FPA I形成，如將在下面描述的，蓋晶片10就被密封在FPA I上的真空中，因而從像素2到周圍環(huán)境的傳熱低。鍵合框架11被設(shè)置在FPA I周圍，以使蓋晶片10密封到上面。在FPA I的外邊緣周圍布置的像素2熱致短路或“遮蔽”參考像素。此外，F(xiàn)PA也可包含溫度傳感器和真空級(jí)傳感器。來(lái)自像素2的模擬信號(hào)由設(shè)置在ROIC晶片9上的讀出集成電路(ROIC)轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，且這個(gè)信息用于顯示圖像。圖2示出圖I中的FPA的截面(A-A)的示意性表示,其示出通過(guò)本發(fā)明的方法形成的一般像素2的基本結(jié)構(gòu)。特別是，可以看出每個(gè)像素2如何通過(guò)設(shè)置在像素2之下的獨(dú)立支撐腿7與ROIC晶片9間隔開(kāi)。這些腿7提供充當(dāng)對(duì)像素2的機(jī)械支撐以及提供在像素2和位于它下面的在ROIC晶片9上的ROIC之間的電連接的雙重功能。像素腿7的材料和設(shè)計(jì)都選擇成確保從像素2到周圍環(huán)境的傳熱被最小化。
圖3是在圖I中的截面(B-B)的示意性表示，其示出通過(guò)本發(fā)明的方法形成的所產(chǎn)生的像素2。在所有下面的附圖中，根據(jù)圖I的截面B-B來(lái)表示像素2，雖然應(yīng)理解，像素2實(shí)際上被限定為兩半，如在圖2的表示中示出的。像素在整個(gè)溝槽16上被鏡像，溝槽16被蝕刻到IR晶片8中，如將在下面描述的。從圖3中可看到，用于支撐蓋晶片10的鍵合框架11的結(jié)構(gòu)被設(shè)置到像素2的側(cè)面。有蓋的FPA I起初是三個(gè)單獨(dú)的 晶片R0IC晶片9、包括熱敏電阻材料3的IR晶片12和蓋晶片10。IR晶片12和ROIC晶片9通過(guò)熱敏電阻材料3的轉(zhuǎn)移鍵合來(lái)接合，以形成像素2，其接著使用適當(dāng)?shù)逆I合方法例如Cu-Sn鍵合由蓋晶片10來(lái)密封，以將它鍵合到鍵合框架11。使用標(biāo)準(zhǔn)CMOS處理技術(shù)來(lái)預(yù)先制造ROIC晶片9，該技術(shù)是公知的，并因此不進(jìn)一步在這里描述。然而，在ROIC晶片9的頂表面13上示出不規(guī)則，以說(shuō)明可能從標(biāo)準(zhǔn)CMOS處理產(chǎn)生的一般頂表面的表面形貌。在本例中，通過(guò)使用具有BOX層14和設(shè)備層的標(biāo)準(zhǔn)絕緣體上硅(SOI)晶片12來(lái)產(chǎn)生IR晶片8,設(shè)備層具有適合于在形成傳感材料3的層堆棧中的第一高摻雜p+Si層的厚度。當(dāng)然，任何適當(dāng)?shù)妮d體可代替SOI晶片來(lái)使用。層的其余部分——包括所需的摻雜層一通過(guò)單晶Si和SiGe的外延生長(zhǎng)來(lái)構(gòu)造，以在未圖案化的SOI晶片的頂部上產(chǎn)生量子阱。這些量子阱層因而提供IR敏感的熱敏電阻材料3?？筛鶕?jù)性能需要來(lái)使用單個(gè)或多個(gè)量子阱層。在IR晶片12中使用的熱敏電阻材料3優(yōu)選地基于在US 6292089中描述的材料概念，并由單晶Si和SiGe量子阱層組成。該熱敏電阻3的材料具有高溫電阻系數(shù)以及低噪聲特性，且完全與標(biāo)準(zhǔn)CMOS過(guò)程兼容。在量子阱層結(jié)構(gòu)的兩側(cè)上使用高摻雜P+Si層(在IO19CnT3左右)，以向熱敏電阻3提供歐姆接觸。此外，未摻雜Si勢(shì)壘層必須存在于高摻雜P+Si層和量子阱層之間。SOI晶片及其形成在本領(lǐng)域中是公知的。在本發(fā)明的這個(gè)例子中，設(shè)置在SOI晶片12的BOX層14之上的所有層的總厚度應(yīng)是波長(zhǎng)優(yōu)化的，其對(duì)于本發(fā)明將理想地是大約O. 5到O. 7 μ m?，F(xiàn)在將參考單個(gè)像素2詳細(xì)描述本發(fā)明的制造過(guò)程，雖然應(yīng)理解，可使用這個(gè)方法在陣列中同時(shí)形成多個(gè)像素。圖4示出用于制備用于鍵合的預(yù)先制造的ROIC晶片9——包括形成支撐腿7——的步驟。首先，例如Al2O3的薄絕緣層16優(yōu)選地通過(guò)原子層沉積(ALD)被沉積在ROIC晶片9的表面上(b)。該絕緣層16將用作蝕刻阻擋層來(lái)阻擋在之后階段使用的氣相HF，以釋放像素2。然而，該絕緣層16需要從ROIC晶片9的金屬ROIC襯墊17移除，因此它通過(guò)光刻術(shù)被圖案化并被蝕刻(b)。蝕刻應(yīng)在下面的金屬ROIC襯墊17處停止，但選擇性一般在這個(gè)步驟不是關(guān)鍵的(通常使用的ROIC襯墊材料是AlSi、AlCu或AlSiCu)。在上面的過(guò)程步驟之后，低溫氧化物層18使用例如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)被沉積(c)在ROIC晶片9上，并接著被拋光以使其平面化。接著通過(guò)蝕穿過(guò)氧化物層27打開(kāi)到金屬ROIC襯墊17的接觸窗口 19 (d)。接著，薄膜材料7被沉積并圖案化，以形成像素2的腿。腿7的平坦度依賴于由第一氧化物沉積(c)和隨后的拋光確保的平面度的水平。另一層低溫氧化物18接著被沉積(f)并被拋光，以使其平面化。此時(shí)，ROIC晶片9準(zhǔn)備被鍵合到IR晶片8。
可替換的過(guò)程是首先通過(guò)使用例如PECVD沉積具有比晶片表面13的表面形貌大的厚度的低溫氧化物來(lái)平面化ROIC晶片9的表面。該氧化物層接著被拋光，以使其平面化，且然后接觸孔蝕穿它一直到ROIC金屬襯墊17。隨后，金屬層可被沉積并圖案化，以充當(dāng)ROIC接觸襯墊，且上述步驟(b)到(g)接著發(fā)生。在這個(gè)可選方案中，絕緣層26被沉積在平面化的表面上，而不是具有表面不規(guī)則13的表面上。另一可替換的過(guò)程是記錄該過(guò)程的步驟，使得在步驟(b)中絕緣層的圖案化替代地與步驟(d)組合，在步驟(c)之后，作為雙蝕刻過(guò)程，使得ALD層的圖案可在接觸窗口打開(kāi)之后被執(zhí)行。如上所述，腿7的材料必須被選擇成能提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度以支撐像素2，確保良好的電連接，同時(shí)防止經(jīng)由腿7在像素2和ROIC晶片9上的ROIC之間的熱傳導(dǎo)。該材料也必須經(jīng)受得住犧牲氧化層的隨后蝕刻以釋放像素2。腿7的適當(dāng)材料的例子是非晶形TiAl。圖5示出用于IR晶片8的處理的步驟。首先，IR晶片8被設(shè)置(a)，如上所述。薄膜金屬層5例如AlSi或TiAl被沉積(b)以充當(dāng)發(fā)射層5，反射層5也用于歐姆接觸。在金屬層沉積之后，低溫氧化物19通過(guò)例如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)來(lái)沉積(C)，接著被拋光以平面化它。此時(shí)，ROIC晶片9準(zhǔn)備鍵合到IR晶片8。圖6示出通過(guò)使用轉(zhuǎn)移鍵合過(guò)程接合在一起的IR晶片8和ROIC晶片9，在此期間兩個(gè)晶片8、9被鍵合在一起，且IR敏感的熱敏電阻層3和反射層5被轉(zhuǎn)移到ROIC晶片9。晶片鍵合過(guò)程使用在IR晶片8上的氧化物層19和ROIC晶片9上的氧化物層18之間的氧化物-氧化物鍵合，所述鍵合在低于400°C C的溫度處執(zhí)行，以形成鍵合的氧化物層20。可替換地，IR晶片8和ROIC晶片9可通過(guò)在氧化物層18、19中的至少一個(gè)上提供粘接劑來(lái)鍵合在一起。圖7示出在移除原始SOI晶片12的犧牲處理層15和BOX氧化物層14之后組合的IR和ROIC晶片，其用于產(chǎn)生IR晶片8。優(yōu)選地通過(guò)研磨和/或蝕刻移除這些犧牲層14、15。在移除這些犧牲層14、15之后，包括Si和SiGe層的薄堆棧的熱敏電阻3被有效地從IR晶片轉(zhuǎn)移到ROIC晶片。圖8示出用于限定像素2并產(chǎn)生所述像素2的上側(cè)和支撐腿7之間的傳導(dǎo)接觸21的步驟。首先，第一薄膜材料例如MoSi2或TiAl被沉積(a)在熱敏電阻層3上，以充當(dāng)電磁 頻譜在7-14 μ m范圍內(nèi)的吸收層4。氧化物層22優(yōu)選地接著被濺射在吸收層4的頂部上，以在接下來(lái)的絕緣層的無(wú)掩膜蝕刻期間保護(hù)它。氧化物層22可被考慮為可選的，然而，取決于所涉及的蝕刻過(guò)程的條件。接觸窗口 23接著在支撐腿7之上的點(diǎn)處被蝕刻(b)到氧化物層22和吸收層4中，且導(dǎo)電薄膜材料24例如AlSi接著被沉積(c)在熱敏電阻層3和氧化物層22的表面上，這兩層緊鄰接觸窗口 23的璧，以形成頂側(cè)接觸24。接著，溝槽25在接觸窗口 23的側(cè)面的位置處被蝕刻(d)到氧化物層22、吸收層4和熱敏電阻層3中，用于使像素2分成兩半。像素2的輪廓接著通過(guò)蝕刻穿過(guò)氧化物層22、吸收層4、熱敏電阻層3和反射層5而被限定(e)。接著，接觸窗口 23通過(guò)蝕刻穿過(guò)熱敏電阻層3、發(fā)射層5和鍵合的氧化物層20而穿過(guò)像素2向下延伸到在ROIC晶片9內(nèi)形成的下面的支撐腿7，以形成通孔26。技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本文描述的蝕刻過(guò)程包括其中的幾個(gè)過(guò)程所共有的蝕刻步驟。然而蝕刻步驟被單獨(dú)地執(zhí)行，以便將由不同的光刻層之間的對(duì)齊的不準(zhǔn)確性引起的填充因子的損失最小化。絕緣材料例如Al2O3的薄層27接著優(yōu)選地通過(guò)原子層沉積(ALD)被沉積在暴露表面上，并接著被圖案化，使得它從所有水平表面被移除，并被保持在垂直表面上(g)。設(shè)置在通孔26的側(cè)壁上的絕緣層27提供對(duì)熱敏電阻材料3的電絕緣。最后，傳導(dǎo)接觸28通過(guò)金屬沉積例如TiAl被限定(h)，并接著被圖案化。絕緣層27可以可選地被保持在吸收層4的頂部上，雖然如果它未被移除，像素2的性能稍微降低。在這個(gè)可選方案中，需要進(jìn)一步的圖案化來(lái)蝕刻開(kāi)絕緣層27中的接觸窗口，以允許在像素2之下的犧牲鍵合氧化物層20的蝕刻，以便稍后釋放它。圖9示出在ROIC晶片9上形成的鍵合框架11，鍵合框架11被布置成環(huán)繞焦平面陣列I的周圍，以使它準(zhǔn)備由蓋晶片10進(jìn)行封裝。鍵合框架11如下形成。氧化物層32通過(guò)沉積在像素結(jié)構(gòu)的表面上的額外氧化物被逐步建立，該表面接著被圖案化(a)，使得它覆蓋像素2的區(qū)域，以保護(hù)它們免受接下來(lái)的金屬層33的沉積，如將在下面描述的。接著，接 觸窗口 32被蝕刻(b)到氧化物層22中，直到絕緣層16，其以前在其制備期間被沉積在ROIC晶片9上。薄金屬層33例如TiW/Cu接著被沉積(c)在ROIC晶片9和氧化物層22的暴露表面上。金屬層33用作用于接下來(lái)的電鍍的晶籽和粘接劑。首先，然而，在適合于形成鍵合框架11的材料35、36例如Cu和Sn被電鍍(d)到接觸窗口 32內(nèi)的ROIC晶片9的表面上以形成鍵合框架11之前，厚電鍍抗蝕劑34被沉積并被圖案化。最后，電鍍抗蝕劑34和暴露的金屬層33被移除，留下鍵合框架11準(zhǔn)備接納蓋晶片10。圖10示出在限定像素2中的最后步驟，其是移除犧牲氧化物層20、22，以釋放像素2。犧牲氧化物層20、22優(yōu)選地使用無(wú)水氣相HF被移除，無(wú)水氣相HF與所有暴露的材料兼容。在釋放像素2之后，F(xiàn)PA I準(zhǔn)備用于蓋鍵合。假定在蓋鍵合時(shí)像素2已被釋放，由于FPA I的易碎性，不允許晶片的濕化學(xué)處理。圖11示出形成蓋晶片10的步驟，所述蓋晶片10用于在真空下封裝FPA 1，以減小遠(yuǎn)離像素2的傳熱。需要用于焦平面陣列I的密封真空封裝的蓋晶片10來(lái)傳輸入射IR波。Si和Ge都展示在所關(guān)注的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的高透光率，因此都適合于這個(gè)目的。然而，Ge的熱膨脹系數(shù)與Si的熱膨脹系數(shù)相比更高，這將導(dǎo)致在所鍵合的材料中引起高熱殘余應(yīng)力，且因此Si是優(yōu)選的選擇。選擇蓋晶片10的厚度是在最小化吸收的需要和在處理期間的安全操作之間的折衷，在最小化吸收中，晶片越薄越好。蓋晶片10可以如下步驟形成。首先，腔37被蝕刻(a)到蓋晶片中，這由于很多原因而完成，例如適應(yīng)焦平面陣列的功能所需的不同薄膜，如下所述；處理由大氣壓力從蓋的頂側(cè)壓迫而產(chǎn)生的蓋晶片的彎曲；以及提供在線鍵合襯墊之上的足夠距離，這些鍵合襯墊設(shè)置在密封蓋(未示出)外部，以為了釋放這些襯墊而允許隨后被鋸開(kāi)?？狗瓷渫繉?8接著被沉積(b)在蓋晶片10的一側(cè)或兩側(cè)上，以最小化IR輻射的反射。在所示例子中，涂層38被沉積在蓋晶片10的兩側(cè)上。長(zhǎng)波通帶(LWP)濾波器也可設(shè)置在蓋晶片10的表面上，優(yōu)選地作為抗反射涂層38的部分，以阻擋短波長(zhǎng)并防止通過(guò)直接暴露于陽(yáng)光而加熱像素2。理論上僅在蓋晶片10的外部頂表面上需要LWP濾波器。然而，在蓋晶片10的兩側(cè)上的層中的差異可能引入相當(dāng)大的應(yīng)力，并因此使蓋晶片10彎曲。如果嚴(yán)重，這個(gè)彎曲將阻止蓋晶片10鍵合。LWP濾波器和抗反射涂層38因此都優(yōu)選地被沉積在蓋晶片10的表面上。在蓋晶片10的下側(cè)上，涂層38和濾波器可被圖案化，使得它從待鍵合的區(qū)域被移除。接著，可選的圖案化薄膜非蒸發(fā)吸氣劑39例如通過(guò)蔭罩掩膜技術(shù)被沉積(C)，以將潛在的殘余氣體截留在鍵合腔內(nèi)，并從而在FPA的整個(gè)壽命時(shí)間內(nèi)確保所需的真空水平。在吸氣劑對(duì)IR輻射不是透明的情況下，吸氣劑39不應(yīng)被放置在有源像素2上。因此，它位于盲參考像素和ROIC電子設(shè)備之上。類似于在ROIC晶片9上的鍵合框架11的形成，薄金屬層40例如TiW/Cu被沉積(d)在蓋晶片10的未蝕刻的凸出部分上，以在厚電鍍光致抗蝕劑41被沉積和圖案化(e)之前充當(dāng)粘接劑和籽晶。最后，將形成鍵合框架的金屬層——在本例中是Cu和Sn或僅僅Cu——被電鍍(f)到蓋晶片10的表面上，以限定在蓋晶片上的鍵合框架42，這之后是光致抗蝕劑41和薄金屬層40的移除。如上所述，蓋晶片10在真空下通過(guò)將蓋晶片10上的鍵合框架42鍵合到設(shè)置在ROIC晶片9上的鍵合框架11來(lái)封裝焦平面陣列1，以密封焦平面陣列I內(nèi)的像素2。
雖然在上面的例子中討論了單獨(dú)的焦平面陣列I的制造，本發(fā)明的方法優(yōu)選地用于制造在單個(gè)ROIC晶片9上的多個(gè)焦平面陣列，其可接著在被切成多個(gè)單獨(dú)的焦平面陣列之前，使用適當(dāng)?shù)拿芊夥椒ɡ鏑u-Sn鍵合(雖然其它方法例如Au-Sn鍵合同樣是可應(yīng)用的)以晶片級(jí)被單個(gè)蓋晶片10封裝。本發(fā)明的方法因此在切成小方塊之前通過(guò)晶片級(jí)封裝實(shí)現(xiàn)設(shè)備的更有效和可靠的制造。
權(quán)利要求
1.一種形成包括一個(gè)或多個(gè)像素的焦平面陣列的方法，所述焦平面陣列通過(guò)下列步驟來(lái)制造 制備具有設(shè)置在表面上的傳感材料的第一晶片，所述表面由第一犧牲層覆蓋； 制備包括讀出集成電路(ROIC)和接觸襯墊的第二晶片，所述接觸襯墊由第二犧牲層覆蓋，在所述第二犧牲層內(nèi)形成有與所述接觸襯墊接觸的一個(gè)或多個(gè)支撐腿，所述支撐腿被另一犧牲層覆蓋； 將所述第一晶片的犧牲層和所述第二晶片的犧牲層鍵合在一起，使得當(dāng)所述第一晶片的犧牲體層被移除之后，所述傳感材料從所述第一晶片轉(zhuǎn)移到所述第二晶片； 限定在所述一個(gè)或多個(gè)支撐腿中的每個(gè)之上的所述傳感材料中的像素，并形成穿過(guò)每個(gè)像素的傳導(dǎo)通孔，所述傳導(dǎo)通孔被限定以提供所述像素的最上面的表面與其支撐腿之間的連接；以及 移除所述犧牲層，以釋放所述一個(gè)或多個(gè)像素，所述一個(gè)或多個(gè)像素中的每個(gè)被限定，使得其支撐腿被布置成完全在所述像素的所述傳感材料之下。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括在所述第一晶片的所述表面和設(shè)置在所述表面上的所述傳感材料之間設(shè)置反射層的步驟。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，還包括在所述犧牲體層被移除之后，在所述傳感材料的所述表面上設(shè)置吸收層的步驟。
4.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述傳感材料是紅外(IR)敏感的。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述傳感材料是熱敏電阻材料，而所述像素是測(cè)輻射熱儀像素。
6.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，還包括封裝在蓋之下的至少一個(gè)像素的步驟，所述蓋被密封在所述焦平面陣列上。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括在所述第二晶片上形成至少一個(gè)鍵合構(gòu)件的步驟，以使蓋鍵合到所述鍵合構(gòu)件。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中多個(gè)焦平面陣列被設(shè)置在所述第二晶片上，每個(gè)焦平面陣列由多個(gè)鍵合構(gòu)件限定，其中所述多個(gè)焦平面陣列由單個(gè)蓋晶片密封，其后它們能夠被劃分成單獨(dú)的焦平面陣列。
9.一種熱成像設(shè)備，包括通過(guò)任一前述權(quán)利要求的方法制造的焦平面陣列。
10.一種用于焦平面陣列的像素，所述像素包括 反射層； 傳感層，其包括在所述反射層上形成的傳感材料；以及 支撐腿，其被連接到與所述傳感層相對(duì)的側(cè)上的所述反射層，并被布置成在使用中支持晶片上的所述像素，并提供所述像素和所述支撐腿之間的電連接；以及 通孔，其與所述支撐腿相關(guān)，每個(gè)通孔提供穿過(guò)所述傳感層從所述支撐腿到所述像素的開(kāi)放表面的電連接。
11.如權(quán)利要求10所述的像素，其形成紅外探測(cè)器。
12.—種焦平面陣列，所述焦平面陣列由多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求10或11的像素形成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了形成包括至少一個(gè)像素(2)的焦平面陣列的方法，焦平面陣列通過(guò)下列步驟來(lái)制造制備具有設(shè)置在表面上的傳感材料(3)的第一晶片，該表面由第一犧牲層覆蓋；制備包括讀出集成電路(ROIC)和接觸襯墊的第二晶片(9)，接觸襯墊由第二犧牲層覆蓋，在第二犧牲層內(nèi)形成與接觸襯墊接觸的一個(gè)或多個(gè)支撐腿(7)，支撐腿覆蓋有另一犧牲層；將第一晶片和第二晶片的犧牲層鍵合在一起，使得當(dāng)?shù)谝痪臓奚w層被移除之后，傳感材料(3)從第一晶片轉(zhuǎn)移到第二晶片；限定傳感材料中的像素(2)，并形成穿過(guò)像素的傳導(dǎo)通孔(28)，以提供在像素的最上面的表面與其支撐腿之間的連接；以及移除犧牲層，以釋放所述至少一個(gè)像素，使得其支撐腿被布置在像素之下。
文檔編號(hào)H01L27/146GK102884628SQ201180012017
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月2日
發(fā)明者阿德里亞娜·勒珀達(dá)圖, 佐蒙德·基特爾斯蘭德 申請(qǐng)人:森松諾爾技術(shù)有限公司