本申請(qǐng)要求2014年4月7日提出的、標(biāo)題為“METHODS AND SYSTEMS FOR COUPLING SEMICONDUCTOR SUBSTRATES”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.61/976,357的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，通過引用的方式將其全部合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例總體涉及紅外攝像機(jī)，更具體地說(shuō)，涉及用于紅外攝像機(jī)的凸塊連接器。

背景技術(shù)：

在某些類型的半導(dǎo)體裝置的制造期間，可能希望將一個(gè)半導(dǎo)體裝置耦連或聯(lián)接到另一個(gè)。耦連的半導(dǎo)體裝置之所以被耦連，是為了使裝置彼此物理連接，并在耦連半導(dǎo)體裝置之間提供大量的電互連(例如，允許在半導(dǎo)體裝置之間電傳導(dǎo)信號(hào))。

例如，紅外部件可使用這種類型的互連技術(shù)，其中一個(gè)半導(dǎo)體裝置被優(yōu)化成執(zhí)行檢測(cè)功能的(例如，紅外檢測(cè)器)，并且另一個(gè)半導(dǎo)體裝置被優(yōu)化成執(zhí)行檢測(cè)器偏壓、信號(hào)集成、信號(hào)處理和/或復(fù)用功能(例如，讀出集成電路(ROIC))。這些裝置的互連陣列將紅外檢測(cè)器物理地且電氣地互連到ROIC，其中互連陣列通常會(huì)形成成千上萬(wàn)個(gè)電互連。

例如，一種類型的成像裝置采用焦平面陣列(FPA)來(lái)檢測(cè)紅外輻射。FPA通常由具有紅外檢測(cè)器元件陣列的檢測(cè)器裝置和耦連的ROIC形成，其中每個(gè)紅外檢測(cè)器元件充當(dāng)產(chǎn)生二維圖像的像素。每個(gè)紅外檢測(cè)器元件由于接收到的入射紅外輻射的變化而產(chǎn)生的信號(hào)電平輸出的變化通過讀出集成電路(ROIC)而轉(zhuǎn)換為時(shí)分復(fù)用電信號(hào)。該ROIC和紅外檢測(cè)器陣列的組合通常被稱為FPA或紅外FPA。在美國(guó)專利No.5,756,999、No.6,028,309和No.6,852,976中，進(jìn)一步詳細(xì)描述了FPA(例如，微測(cè)輻射熱儀FPA)，通過引用的方式將其全部并入本文。

在典型的半導(dǎo)體耦連方法中，電互連陣列包括銦凸塊互連，該銦凸塊互連以晶片級(jí)工藝形成，該工藝通過透過光阻剝離層熱蒸發(fā)銦凸塊或者使用電鍍工藝將凸塊材料提供到光阻層的開口中而在適當(dāng)位置生長(zhǎng)銦凸塊，如通過引用的方式將其全部并入本文的、2011年2月8日發(fā)布的美國(guó)專利No.7,884,485所進(jìn)一步詳細(xì)描述的。這些常規(guī)方法的潛在的缺點(diǎn)是，如果不小心的話，銦凸塊的均勻性控制(例如，剝離后的均勻性)可能根據(jù)銦凸塊的高度、銦凸塊的基礎(chǔ)寬度、光阻的幾何形狀和/或圖案載入效果(即，電鍍工藝中的圖案載入效果)而變化。在這些方法中，如果不小心的話，由于檢測(cè)器的間距變得越來(lái)越小，凸塊的非均勻性會(huì)越來(lái)越負(fù)面影響檢測(cè)器產(chǎn)量。

因此，需要有一種在半導(dǎo)體裝置之間形成互連的改進(jìn)的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，公開了用于連接半導(dǎo)體裝置的系統(tǒng)和方法。例如，根據(jù)實(shí)施例，公開了使用回蝕工藝在半導(dǎo)體裝置上形成觸點(diǎn)陣列的技術(shù)。通過將半導(dǎo)體裝置的觸點(diǎn)耦連到附加的半導(dǎo)體裝置的觸點(diǎn)所形成的裝置，特別是對(duì)于具有相對(duì)小的觸點(diǎn)間距的裝置來(lái)說(shuō)，在增加觸點(diǎn)均勻性和作為結(jié)果地增加裝置的產(chǎn)量方面，可提供優(yōu)于傳統(tǒng)方法的各種優(yōu)勢(shì)。

更具體地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種在半導(dǎo)體裝置上形成互連的方法包括：提供半導(dǎo)體基板，例如具有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的半導(dǎo)體基板晶片，在該基板上形成第一層光阻，圖案化第一層光阻以移除第一層光阻的第一部分并留下第一層光阻的覆蓋對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的第二部分，在該基板上和在第一層光阻的剩余的第二部分上方形成金屬層，通過移除第一層光阻的剩余的第二部分來(lái)剝離金屬層的一部分，在該金屬層上形成第二層光阻，使用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記來(lái)圖案化第二層光阻，并使用圖案化的第二層光阻來(lái)選擇性地蝕刻金屬層以在基板上形成凸塊。

根據(jù)實(shí)施例，該金屬層可以是具有均勻厚度的銦層。根據(jù)實(shí)施例，該金屬層可以是多金屬疊層，該多金屬疊層包括每個(gè)都具有均勻厚度的鈦、鎳、鎳合金、鉑、金和銦層的組合。

根據(jù)實(shí)施例，該基板可包括多個(gè)導(dǎo)電通孔。蝕刻可在對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電通孔上形成凸塊。通孔可形成在基板上的覆蓋玻璃中。

根據(jù)實(shí)施例，該基板可包括多個(gè)導(dǎo)電通孔。蝕刻可在對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電通孔上形成自對(duì)準(zhǔn)金屬疊層和凸塊。通孔可形成在基板上的覆蓋玻璃中。自對(duì)準(zhǔn)金屬疊層可形成在對(duì)應(yīng)導(dǎo)電通孔上的凸塊下方。

根據(jù)實(shí)施例，該基板可以是紅外檢測(cè)器基板。該紅外檢測(cè)器可由紅外基板構(gòu)成，或者可生長(zhǎng)在紅外基板上，紅外基板例如InSb、HgCdTe、CdTe、InP、InGaAs、GaAs、GaSb、陶瓷或玻璃。

根據(jù)實(shí)施例，該基板可以是讀出集成電路基板。該ROIC基板可由硅或鍺形成。根據(jù)實(shí)施例，該基板可以是印刷電路基板，例如由陶瓷或涂覆金屬的陶瓷形成的電路板。

根據(jù)實(shí)施例，在形成凸塊之后，可將切割晶片以從晶片單顆化成單獨(dú)的半導(dǎo)體裝置。通過將每個(gè)單獨(dú)的半導(dǎo)體裝置上的凸塊與相關(guān)的電觸點(diǎn)聯(lián)接，可使每個(gè)單獨(dú)的半導(dǎo)體裝置與對(duì)應(yīng)的附加半導(dǎo)體裝置耦連，相關(guān)的電觸點(diǎn)例如對(duì)應(yīng)的附加半導(dǎo)體裝置上的凸塊或墊。例如，單獨(dú)的半導(dǎo)體裝置可以是紅外檢測(cè)器裝置，對(duì)應(yīng)的附加半導(dǎo)體裝置可以是讀出集成電路裝置。

本發(fā)明的范圍是由權(quán)利要求限定，通過引用將其并入發(fā)明內(nèi)容。通過考慮對(duì)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，將給本領(lǐng)域技術(shù)人員提供對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例更完整的理解，以及其附加優(yōu)勢(shì)的實(shí)現(xiàn)。參考首先將要簡(jiǎn)要描述的附圖。

附圖說(shuō)明

圖1示出了示意根據(jù)實(shí)施例的用于捕獲圖像的系統(tǒng)的方框圖。

圖2示出了示意根據(jù)實(shí)施例的具有凸塊連接器的焦平面陣列的透視圖。

圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的具有檢測(cè)器基板的裝置的橫截面圖，該檢測(cè)器基板使用檢測(cè)器基板上的凸塊觸點(diǎn)聯(lián)接到讀出集成電路基板。

圖4示出了根據(jù)實(shí)施例的具有檢測(cè)器基板的裝置的橫截面圖，該檢測(cè)器基板使用讀出集成電路基板上的凸塊觸點(diǎn)聯(lián)接到讀出集成電路基板。

圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的具有檢測(cè)器基板的裝置的橫截面圖，該檢測(cè)器基板使用檢測(cè)器基板上的凸塊觸點(diǎn)和讀出集成電路基板上的凸塊觸點(diǎn)聯(lián)接到讀出集成電路基板。

圖6示出了根據(jù)實(shí)施例的具有凸塊陣列的檢測(cè)器的頂視圖。

圖7示出了根據(jù)實(shí)施例的耦連半導(dǎo)體裝置的方法的流程圖。

圖8A-8H示出了橫截面圖，每個(gè)橫截面圖都示意了根據(jù)實(shí)施例在制造過程的各個(gè)階段部分制造的檢測(cè)器基板的公共部分。

圖9示出了示意了根據(jù)實(shí)施例制造用于檢測(cè)器的凸塊連接器的方法的流程圖。

圖10示出了根據(jù)實(shí)施例形成在基板上的凸塊觸點(diǎn)陣列的一部分的透視圖。

通過參考如下的詳細(xì)描述，將最好地理解本發(fā)明的實(shí)施例和它們的優(yōu)勢(shì)。應(yīng)該意識(shí)到，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)識(shí)別在一幅或多幅圖中示意的相同的元件。

具體實(shí)施方式

根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，在此公開了提供具有改良的凸塊觸點(diǎn)的半導(dǎo)體裝置的系統(tǒng)和方法。例如，在晶片級(jí)回蝕工藝中，該凸塊觸點(diǎn)可形成在一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體襯底上。例如，該凸塊觸點(diǎn)可由銦或該領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的其他材料形成。在一個(gè)實(shí)施例中，這種銦凸塊的陣列可用于機(jī)械地和/或電氣地將紅外檢測(cè)器聯(lián)接到紅外檢測(cè)器裝置中的讀出集成電路。該紅外檢測(cè)器裝置可包括在電子設(shè)備或其他成像系統(tǒng)中。

現(xiàn)在參考圖1，方框圖示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于捕獲和處理圖像的系統(tǒng)100(例如，紅外攝像機(jī))。在一種實(shí)現(xiàn)中，系統(tǒng)100可包括處理部件110、存儲(chǔ)部件120、圖像捕獲部件130、控制部件140和顯示部件150?？蛇x地，系統(tǒng)100可包括感測(cè)部件160。

舉例而言，系統(tǒng)100可代表用于捕獲和處理圖像(如場(chǎng)景170的視頻圖像)的紅外成像裝置(例如紅外攝像機(jī))。系統(tǒng)100可代表適于檢測(cè)紅外輻射并提供有代表性的數(shù)據(jù)和信息(例如，場(chǎng)景的紅外圖像數(shù)據(jù))的任何類型的紅外攝像機(jī)，或者可更普遍地代表任何類型的光電傳感器系統(tǒng)。系統(tǒng)100可包括便攜式裝置，并且可例如合并到交通工具(如汽車或其他類型的地面車輛、飛機(jī)、船舶或者飛船)或者需要存儲(chǔ)和/或顯示紅外圖像的非移動(dòng)設(shè)施中，或者可包括分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

在不同的實(shí)施例中，處理部件110可包括任何類型的處理器或邏輯裝置(例如，配置為執(zhí)行處理功能的可編程邏輯裝置(PLD))。處理部件110可適于與部件120、130、140和150進(jìn)行交互和通訊，以執(zhí)行本文所述的方法和處理步驟和/或操作，例如控制偏置和其他功能(例如，例如可變電阻和電流源的元件的值、例如用于為開關(guān)電容濾波器進(jìn)行定時(shí)的開關(guān)設(shè)置、斜坡電壓值等)以及該領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的常規(guī)系統(tǒng)處理功能。

在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)部件120包括一個(gè)或多個(gè)適于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和信息(例如包括紅外數(shù)據(jù)和信息)的存儲(chǔ)裝置。存儲(chǔ)裝置120可包括一個(gè)或多個(gè)不同類型的存儲(chǔ)裝置，包括易失性和非易失性存儲(chǔ)裝置。處理部件110可適于執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部件120中的軟件，以便執(zhí)行本文所述的方法和處理步驟和/或操作。

在一個(gè)實(shí)施例中，圖像捕獲部件130包括任何類型的圖像傳感器，例如用于捕獲代表圖像(例如場(chǎng)景170)的紅外圖像數(shù)據(jù)(例如靜止圖像數(shù)據(jù)和/或視頻數(shù)據(jù))的一個(gè)或多個(gè)紅外傳感器(例如，任何類型的多像素紅外檢測(cè)器，例如具有光電二極管和本文所述的凸塊觸點(diǎn)的焦平面陣列)。在一種實(shí)現(xiàn)方式中，圖像捕獲部件130的紅外傳感器將捕獲的圖像數(shù)據(jù)表現(xiàn)(例如，轉(zhuǎn)換)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如，經(jīng)由作為紅外傳感器的一部分的或作為系統(tǒng)100的一部分的與紅外傳感器分離的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器)。一方面，紅外圖像數(shù)據(jù)(例如，紅外視頻數(shù)據(jù))可包括圖像(例如場(chǎng)景170)的非均勻數(shù)據(jù)(例如，真實(shí)圖像數(shù)據(jù))。處理部件110可適于處理紅外圖像數(shù)據(jù)(例如，提供處理的圖像數(shù)據(jù))、將紅外圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部件120中和/或從存儲(chǔ)部件120中檢索存儲(chǔ)的紅外圖像數(shù)據(jù)。例如，處理部件110可適于處理存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部件120中的紅外圖像數(shù)據(jù)，以提供處理的圖像數(shù)據(jù)和信息(例如，捕獲和/或處理的紅外圖像數(shù)據(jù))。

在一個(gè)實(shí)施例中，控制部件140可包括適于產(chǎn)生用戶輸入控制信號(hào)的用戶輸入和/或接口設(shè)備，例如旋鈕(例如，電位器)、按鈕、滑塊、鍵盤等。處理部件110可適于感測(cè)經(jīng)由控制部件140來(lái)自用戶的控制輸入信號(hào)，并響應(yīng)從那接收的任何感測(cè)到的控制輸入信號(hào)。處理部件110可適于將這種控制輸入信號(hào)解釋為本領(lǐng)域技術(shù)人員通常所理解的參數(shù)值。

在一個(gè)實(shí)施例中，控制部件140可包括具有適于與用戶交互并接收用戶輸入控制值的按鍵的控制單元(例如，有線或無(wú)線手持控制單元)。在一種實(shí)現(xiàn)方式中，該控制單元的按鈕可用來(lái)控制系統(tǒng)100的各種功能，例如自動(dòng)對(duì)焦、菜單啟用與選擇、視場(chǎng)、亮度、對(duì)比度、噪聲濾波、高通濾波、低通濾波和/或本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的其他各種功能。

在一個(gè)實(shí)施例中，顯示部件150可包括圖像顯示裝置(例如，液晶顯示器(LCD)或各種其他類型的公知的視頻顯示器或監(jiān)視器)。處理部件110可適于在顯示部件150上顯示圖像數(shù)據(jù)和信息。處理部件110可適于從存儲(chǔ)部件120檢索圖像數(shù)據(jù)和信息，并在顯示部件150上顯示任何檢索到的圖像數(shù)據(jù)和的信息。顯示部件150可包括顯示電子裝置，該顯示電子裝置可被處理部件110用于顯示圖像數(shù)據(jù)和信息(例如，紅外圖像)。顯示部件150可適于通過處理部件110直接從圖像捕獲部件130接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)和信息，或者圖像數(shù)據(jù)和信息可通過處理部件110從存儲(chǔ)部件120傳輸。

在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的應(yīng)用或?qū)嵤┮?，可選的感測(cè)部件160可包括一個(gè)或多個(gè)不同類型的傳感器?？蛇x的感測(cè)部件160的傳感器至少將數(shù)據(jù)和/或信息提供給處理部件110。一方面，處理部件110可適于與感測(cè)部件160進(jìn)行通信(例如，通過從感測(cè)部件160接收傳感器信息)和與圖像捕獲部件130進(jìn)行通信(例如，通過從圖像捕獲部件130接收數(shù)據(jù)和信息，和向系統(tǒng)100的一個(gè)或多個(gè)其他部件提供命令、控制和/或其他信息，和/或從系統(tǒng)100的一個(gè)或多個(gè)其他部件接收命令、控制和/或其他信息)。

在各種實(shí)現(xiàn)方式中，感測(cè)部件160可提供有關(guān)環(huán)境狀況的信息，例如外界溫度、照明條件(例如，白天、晚上、黃昏和/或黎明)、濕度水平、特定氣象條件(例如晴、雨和/或雪)、距離(例如，激光測(cè)距儀)，和/或是否已進(jìn)入或離開隧道或其他類型的封圍物。感測(cè)部件160可代表本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的用于監(jiān)測(cè)各種條件(例如，環(huán)境狀況)的常規(guī)傳感器，所述各種條件可以對(duì)圖像捕獲部件130所提供的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響(例如，在圖像外觀上)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，可選的感測(cè)部件160(例如，一個(gè)或多個(gè)傳感器)可包括經(jīng)由有線和/或無(wú)線通信傳遞信息到處理部件110的裝置。例如，可選的感測(cè)部件160可適于通過本地廣播(例如，無(wú)線電頻率(RF))傳輸、通過移動(dòng)或蜂窩網(wǎng)絡(luò)和/或通過基礎(chǔ)設(shè)施中的信息信標(biāo)(例如，交通和公路基礎(chǔ)設(shè)施信息信標(biāo))，或各種其他有線和/或無(wú)線技術(shù)，從衛(wèi)星接收信息。

在各種實(shí)施例中，如所希望的或根據(jù)應(yīng)用或要求，系統(tǒng)100的部件可與表示相關(guān)系統(tǒng)的各種功能塊的系統(tǒng)100組合和/或?qū)崿F(xiàn)或者不組合和/或?qū)崿F(xiàn)。在一個(gè)實(shí)例中，處理部件110可與存儲(chǔ)部件120、圖像捕獲部件130、顯示部件150和/或可選的感測(cè)部件160組合在一起。在另一個(gè)實(shí)例中，處理部件110可與僅有由圖像捕獲部件130內(nèi)的電路(例如，處理器、微處理器、邏輯裝置、微控制器等)執(zhí)行的處理部件110的某些功能的圖像捕獲部件130組合在一起。此外，系統(tǒng)100的各種部件可相互遠(yuǎn)離(例如，圖像捕獲部件130可包括具有處理部件110的遠(yuǎn)程傳感器等，該處理部件110表示可與或不可與圖像捕獲部件130進(jìn)行通信的計(jì)算機(jī))。

圖2示出了透視圖，其示意了使用形成在半導(dǎo)體裝置之間的電觸點(diǎn)陣列聯(lián)接在一起的第一和第二半導(dǎo)體裝置，其中該電觸點(diǎn)至少部分地使用回蝕工藝形成。如圖2所示，裝置200(例如，混合半導(dǎo)體裝置)可由第一半導(dǎo)體裝置(例如形成在第一半導(dǎo)體基板210上半導(dǎo)體裝置202)和形成在第二半導(dǎo)體基板212上的第二半導(dǎo)體裝置204形成，第一半導(dǎo)體裝置和形成在第二半導(dǎo)體基板212上的第二半導(dǎo)體裝置204通過布置在第一和第二半導(dǎo)體裝置之間的電觸點(diǎn)206的陣列聯(lián)接在一起。

例如，電觸點(diǎn)206每個(gè)都可包括由導(dǎo)電材料例如銦、金、其他金屬、合金或其他導(dǎo)電材料形成的凸塊觸點(diǎn)(有時(shí)稱為凸塊接合)。凸塊觸點(diǎn)由于以回蝕凸塊形成工藝形成，所以相對(duì)于常規(guī)的凸塊觸點(diǎn)，可具有增加的均勻性。

在本文有時(shí)作為實(shí)例討論的一個(gè)適當(dāng)配置中，混合半導(dǎo)體裝置例如裝置200可以是紅外檢測(cè)器封裝，例如可在例如圖1的圖像捕獲部件130中實(shí)現(xiàn)的焦平面陣列。在用于裝置200的焦平面陣列配置中，第一半導(dǎo)體裝置202可以是紅外檢測(cè)器裝置，第二半導(dǎo)體裝置204可以是通過觸點(diǎn)206的陣列操作聯(lián)接到紅外檢測(cè)器裝置的讀出集成電路。

在裝置200的焦平面陣列配置中，基板210可包括一層或多層材料，例如層216、218和220。例如，在焦平面陣列配置中，基板210可以是紅外檢測(cè)器，紅外檢測(cè)器由紅外基板或生長(zhǎng)在基板上的膜形成，例如銻化銦(InSb)、碲鎘汞(HgCdTe)、碲化鎘(CdTe)、砷化鎵銦(InGaAs)、磷化銦(InP)、砷化鎵(GaAs)、銻化鎵(GaSb)、陶瓷或玻璃(作為例子)，并且層216、218和220可包括一個(gè)或多個(gè)吸收層、一個(gè)或多個(gè)鈍化層、一個(gè)或多個(gè)覆蓋玻璃層、一個(gè)或多個(gè)抗反射層和/或其他層或元件。在一個(gè)實(shí)施例中，層216可以是覆蓋玻璃層。

在焦平面陣列配置中，基板212可以是由硅或鍺(作為例子)形成的ROIC基板。在這種配置中，裝置202可包括將入射光例如紅外光轉(zhuǎn)換成可檢測(cè)的電信號(hào)的紅外檢測(cè)器元件214的陣列。每個(gè)紅外檢測(cè)器元件214都可經(jīng)由對(duì)應(yīng)的一個(gè)觸點(diǎn)206聯(lián)接到形成在讀出集成電路的基板212上的相關(guān)單元(未示出)，該讀出集成電路用于處理和讀出電信號(hào)。

應(yīng)該意識(shí)到，裝置200是焦平面陣列的例子僅是示意性的，且觸點(diǎn)206可用來(lái)可操作地聯(lián)接任何合適的裝置基板。例如，根據(jù)實(shí)施例，基板210和212中的一個(gè)或兩個(gè)都可以是電路板，例如由陶瓷或涂覆金屬的陶瓷形成的電路板。

在不同的實(shí)施例中，電觸點(diǎn)206可包括形成在如圖3、4和5所示的基板210和/或212中的一個(gè)或兩個(gè)上的凸塊觸點(diǎn)。例如，在圖3所示的實(shí)施例中，觸點(diǎn)206可包括基板210上的凸塊觸點(diǎn)302，其聯(lián)接到基板212上的對(duì)應(yīng)接觸墊304。如圖3所示，凸塊觸點(diǎn)302可形成在基板210的表面上，并可電聯(lián)接到延伸至基板210中的電路306。例如，電路306可表示從基板210內(nèi)的接合點(diǎn)通過形成在基板210上的覆蓋玻璃層(見，例如，圖2的層216)延伸到凸塊觸點(diǎn)302的部分導(dǎo)電通孔。然而，這僅僅是示意性的。在一些配置中，電路306可包括形成在基板210的表面上的導(dǎo)電墊，或者可包括用于聯(lián)接到凸塊302的任何其他適當(dāng)?shù)碾娐贰?/p>

接觸墊304可形成在基板212的表面上，并可聯(lián)接到延伸到基板212中的電路308(例如，導(dǎo)電通孔)。然而，這僅僅是示意性的。在不同實(shí)施例中，凸塊302可聯(lián)接到讀出集成電路204上的任何適當(dāng)?shù)碾娐罚撟x出集成電路204用于讀出和/或處理來(lái)自檢測(cè)器裝置202的電信號(hào)。

在圖4所示的實(shí)施例中，凸塊觸點(diǎn)302形成在基板212上，并聯(lián)接到形成在基板210上的接觸墊304。在圖5所示的實(shí)施例中，基板210和基板212兩者都包括形成在其上面的凸塊觸點(diǎn)302，該凸塊觸點(diǎn)302導(dǎo)電地聯(lián)接到相對(duì)基板上的對(duì)應(yīng)凸塊觸點(diǎn)302。

圖6示出了底視圖，其示意了半導(dǎo)體裝置202并示出如何以跨越基板210的表面的陣列形成凸塊觸點(diǎn)302。如圖6所示，半導(dǎo)體裝置202可包括觸點(diǎn)302的主陣列604和可選地包括觸點(diǎn)302的一個(gè)或多個(gè)周邊組602。

如本文所述，主陣列604可連接到讀出集成電路上的對(duì)應(yīng)的主陣列觸點(diǎn)(例如，凸塊觸點(diǎn)或接觸墊)，以提供例如支持IR檢測(cè)器的讀出和相關(guān)控制和信號(hào)操作的電連接?？商峁┲苓吔M602，以便提供例如支持半導(dǎo)體裝置202和/或204的功能的公共電源軌通路或其他類型的信號(hào)通路或共享的連接。

圖7是被執(zhí)行來(lái)制造和組裝裝置的操作的流程圖，這樣的裝置例如紅外成像裝置，例如圖2、3、4和/或5的裝置200。在方框700，可提供用于檢測(cè)器例如焦平面陣列的成像模塊基板(例如，檢測(cè)器基板，例如基板210或讀出集成電路基板例如基板212)。所提供的基板可以是例如具有由于多個(gè)紅外檢測(cè)器的電路的晶片基板。所提供的基板可包括基板表面上的電觸點(diǎn)和形成在基板上用于對(duì)準(zhǔn)光掩膜的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，例如步進(jìn)機(jī)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)線。

在方框702，可在成像模塊基板上形成凸塊觸點(diǎn)(例如，使用利用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的回蝕工藝)。可在基板表面上的電觸點(diǎn)上形成凸塊觸點(diǎn)。

在方框704，如果所提供的基板是晶片基板，則可將晶片由本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的方式切割以單顆化單獨(dú)的成像模塊裝置。

在方框706，可將形成在成像模塊基板上的凸塊觸點(diǎn)聯(lián)接到附加成像模塊基板(例如，讀出集成電路基板或檢測(cè)器基板)上的對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電觸點(diǎn)(例如，凸塊觸點(diǎn)或接觸墊)。

圖8A-8H和9是一組簡(jiǎn)圖和流程圖，分別說(shuō)明用于形成凸塊觸點(diǎn)的工藝，凸塊觸點(diǎn)例如聯(lián)系于圖7的方框702如上所述的觸點(diǎn)302。

圖8A-8H每個(gè)示出了在紅外檢測(cè)器晶片上制造凸塊觸點(diǎn)302期間的不同階段的紅外檢測(cè)器晶片的公共部分。

如圖8A所示，晶片基板例如紅外檢測(cè)器基板890，在表面例如基板的表面801上，可提供有一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記800和多個(gè)表面觸點(diǎn)例如通孔306的頂表面。通孔306可以以多個(gè)通孔陣列的形式排列，每個(gè)陣列形成在晶片890的部分202F內(nèi)，在凸塊形成和切割之后，該部分將形成紅外檢測(cè)器202。

如圖8B所示，可在基板890的表面上形成光阻層802。如圖8C所示，可將光阻802圖案化，以使光阻層802的部分804留在對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記800的上方，并使遠(yuǎn)離對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記800的表面801的部分沒有光阻。

如圖8D所示，可在基板890的表面801上和在光阻層802的部分804上方形成導(dǎo)電材料層806(例如，包括一層或多層銦、金、鈦、鎳、鎳合金、鉑、其他金屬、合金或其他適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料或材料組合的層)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電材料806可以是具有均勻厚度的銦薄片。在另一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電材料806可包括多個(gè)層，例如多金屬疊層(例如，包括鈦薄片、鎳薄片、鎳合金薄片、鉑薄片和/或金薄片的金屬薄片的疊層)和形成在多金屬疊層上方的具有均勻厚度的銦薄片。在另一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電材料806可包括多個(gè)層，例如具有均勻厚度的銦薄片和形成在銦薄片上方的多金屬疊層(例如，包括鈦薄片、鎳薄片、鎳合金薄片、鉑薄片和/或金薄片的金屬薄片的疊層)。在另一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電材料806可包括多個(gè)層，例如第一多金屬疊層(例如，包括鈦薄片、鎳薄片、鎳合金薄片、鉑薄片和/或金薄片的金屬薄片的疊層)、形成在第一多金屬疊層上方具有均勻厚度的銦薄片，和形成在銦薄片上方的第二多金屬疊層(例如，包括鈦、鎳薄片、鎳合金薄片、鉑薄片和/或金薄片的金屬薄片的疊層)。如圖8E所示，然后可清洗掉部分804(例如，通過使用溶劑溶解部分804)，從而剝離導(dǎo)電材料806的部分806′，并在對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記800上方形成開口808。

如圖8F所示，然后可在導(dǎo)電材料806上方和開口808內(nèi)形成光阻的附加層，例如光阻810。如圖8G所示，然后可圖案化光阻810，以便在導(dǎo)電材料806的要被從基板890移除的部分上方形成光阻810中的開口812，并在導(dǎo)電材料806的要形成用于基板890的凸塊電極的部分上留下光阻810的部分814。圖案化光阻810以形成開口812可包括使用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記800對(duì)準(zhǔn)光掩膜(未示出)與基板890?？赏ㄟ^透過光阻810的部分816觀察對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記800，來(lái)對(duì)準(zhǔn)光掩膜與基板890，或者在一些實(shí)施例中，可在光阻810中暴露并蝕刻清除方框，以去除在對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記800周圍的光阻810的部分816，以便能夠直接觀察到對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記800以對(duì)準(zhǔn)光掩膜，所述光掩模要被使用以圖案化光阻810以形成開口812。在另一個(gè)實(shí)施例中，可經(jīng)由基板890的一部分觀察對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記800，和/或可以以背面對(duì)準(zhǔn)工藝對(duì)準(zhǔn)光掩膜。

如圖8H所示，然后可執(zhí)行導(dǎo)電材料806的選擇性蝕刻。可在例如使用在離子體中的基于甲烷的蝕刻化學(xué)過程的ICP干蝕刻機(jī)中，使用例如電感耦合等離子體(ICP)蝕刻工藝來(lái)蝕刻導(dǎo)電材料806?；诩淄榈母晌g刻這種類型可允許在大約室溫(例如，在15攝氏度和28攝氏度之間)下執(zhí)行導(dǎo)電材料806的大部分或基本上各向異性的蝕刻。這是有利的，因?yàn)檫@能夠降低在蝕刻過程期間由于高溫而造成的電路或基板890的其他部件損壞的風(fēng)險(xiǎn)。然而，這僅僅是示意性的。在一些實(shí)施例中，可使用更高溫度的蝕刻工藝來(lái)蝕刻導(dǎo)電材料806。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可在例如150攝氏度和200攝氏度之間的溫度下執(zhí)行導(dǎo)電材料806的基于氯的蝕刻。在另一個(gè)實(shí)施例中，可執(zhí)行導(dǎo)電材料806的基于氟的蝕刻。

在一個(gè)實(shí)施例中，本文所述的用于在成像模塊基板上形成凸塊觸點(diǎn)的各向異性回蝕工藝，可以是對(duì)包括金屬疊層的層的基于甲烷、基于氯或基于氟的等離子體蝕刻，所述金屬疊層包括在成像模塊基板上的銦。在另一個(gè)實(shí)施例中，本文所述的用于在成像模塊基板上形成凸塊觸點(diǎn)的各向異性回蝕工藝，可以是對(duì)包括成像模塊基板上鈦、鎳、鎳合金、鉑或金和銦的組合的層的基于氯的等離子體蝕刻。

然后可移除光阻810的多個(gè)部分814，以使凸塊302留在基板890的表面上的觸點(diǎn)306上。在基板890是晶片基板的實(shí)施例中，隨后可將該基板切割以形成單獨(dú)的檢測(cè)器202，每個(gè)檢測(cè)器202都具有凸塊觸點(diǎn)302的陣列(例如，銦凸塊或由銦形成的凸塊和一個(gè)或多個(gè)附加金屬層，例如多金屬疊層元件(例如觸點(diǎn)金屬疊層)，每個(gè)金屬附加層與一個(gè)銦凸塊相關(guān)并且形成在銦和檢測(cè)器之間，和/或多金屬疊層元件(例如觸點(diǎn)金屬疊層)，每個(gè)多金屬疊層元件與一個(gè)銦凸塊相關(guān)并且由間置在多金屬疊層和檢測(cè)器之間的銦形成)，以將檢測(cè)器聯(lián)接到讀出集成電路。

圖9是示意例如在根據(jù)實(shí)施例制造檢測(cè)器期間用于在基板上形成凸塊觸點(diǎn)所執(zhí)行的過程的流程圖。

在方框900，可提供成像模塊基板(例如，檢測(cè)器基板例如紅外檢測(cè)器基板或讀出集成電路基板)。成像模塊基板可包括在基板表面上的多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和多個(gè)導(dǎo)電觸點(diǎn)。

在方框902，可在成像模塊基板上形成光阻層。

在方框904，可移除(例如，暴露并蝕刻)光阻層的一部分，以暴露成像模塊基板上的導(dǎo)電觸點(diǎn)，留下成像模塊基板上被光阻層的剩余部分覆蓋的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(對(duì)準(zhǔn)目標(biāo))。

在方框906，可在成像模塊基板上和光阻層的剩余部分上方沉積(例如，以氣相工藝)一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電層，例如銦薄片和/或一個(gè)或多個(gè)金屬薄片(例如，由鈦、鎳、鎳合金、鉑和/或金形成的一個(gè)或多個(gè)金屬薄片)。

在方框908，可清洗掉光阻層的剩余部分，從而通過剝離而移除形成在對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)上方的銦薄片和/或其它沉積的金屬薄片的多個(gè)部分。

在方框910，可在導(dǎo)電層(例如，銦薄片)上形成附加光阻層。在可選方框912，可移除(例如，暴露并蝕刻)附加光阻層的一個(gè)部分，以暴露成像模塊基板上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(對(duì)準(zhǔn)目標(biāo))。

在方框914，可使用暴露的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記將光掩膜與成像模塊基板對(duì)準(zhǔn)。然而，這僅僅是示意性的。在一些實(shí)施例中，可省略可選方框912的操作，并且可在方框914通過透過附加光阻層的多個(gè)部分觀察對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記來(lái)對(duì)準(zhǔn)光掩膜。

在方框916，可移除(例如，暴露并蝕刻)附加光阻層的額外部分，以在導(dǎo)電薄片(例如，銦薄片和/或其他金屬薄片)上形成凸塊形成光阻圖案。凸塊形成光阻圖案可以是光阻部分的圖案，每個(gè)光阻部分都限定了在隨后的對(duì)導(dǎo)線薄片的蝕刻工藝中通過在隨后的蝕刻工藝期間遮蔽導(dǎo)電薄片的要通過蝕刻材料而形成凸塊的部分而形成的一個(gè)相關(guān)的凸塊。

在方框918，可執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)蝕刻工藝(例如，使用等離子體中的基于甲烷的蝕刻化學(xué)過程的ICP干蝕刻或關(guān)于圖8H所討論的其他蝕刻工藝)，以便用下至基板的表面的等離子體將導(dǎo)電薄片(例如，銦薄片和/或其他金屬薄片)的暴露部分各向異性地蝕刻通過，以根據(jù)光阻的凸塊形成圖案在成像模塊基板上形成凸塊觸點(diǎn)。對(duì)導(dǎo)電薄片蝕刻之后，可移除凸塊形成光阻圖案。

如上所述，在一些實(shí)施例中，在方框906，可沉積一個(gè)或多個(gè)附加金屬薄片(例如，在沉積銦薄片之前和/或在沉積銦薄片之后)。在方框908、910、912、914、916和918，一個(gè)或多個(gè)附加金屬薄片可與銦薄片一起被處理，以在便于接觸和粘附銦的每個(gè)凸塊下方和/或上方形成多金屬疊層。在一些實(shí)施例中，可執(zhí)行額外的蝕刻過程來(lái)處理一個(gè)或多個(gè)附加金屬薄片以形成多金屬疊層。一個(gè)或多個(gè)附加金屬薄片可包括鈦薄片、鎳薄片、鎳合金薄片、鉑薄片、金薄片和/或由鈦、鎳、鎳合金、鉑和金中的多于一者形成的薄片。通過蝕刻一個(gè)或多個(gè)金屬層和銦層(例如，在一個(gè)公共蝕刻工藝或單獨(dú)的蝕刻工藝中)，可形成包括多金屬疊層的凸塊觸點(diǎn)，多金屬疊層包括每個(gè)都有均勻厚度的鈦、鎳，鎳合金，鉑和/或金和銦層。這樣，蝕刻可在對(duì)應(yīng)導(dǎo)電通孔上形成自對(duì)準(zhǔn)的金屬疊層和銦凸塊。通孔可形成在基板上的覆蓋玻璃層中。在一個(gè)實(shí)施例中，自對(duì)準(zhǔn)的金屬疊層可形成在對(duì)應(yīng)導(dǎo)電通孔上的凸塊下方(見，例如，圖3)。

作為例子，蝕刻工藝可包括對(duì)成像模塊基板上包括金屬疊層(包括銦)的層的基于甲烷、基于氯或基于氟的等離子體蝕刻，或?qū)Τ上衲K基板上包括鈦、鎳、鎳合金、鉑或金與銦的組合的層的基于氯的等離子體蝕刻。

圖10示出了形成在基板的表面例如表面801(例如，紅外檢測(cè)器202的基板210的表面)上的凸塊觸點(diǎn)302(例如，銦凸塊)的陣列的示例性部分1000的透視圖。如圖10所示，凸塊302在表面801上方可具有共同的、基本上均勻的高度，且沿表面801可具有小于10微米的寬度和長(zhǎng)度(作為例子)。圖10的凸塊302具有基本上呈直線包圍的形狀。然而，這僅僅是示意性的。在不同的實(shí)施例中，為了與耦連裝置上的對(duì)應(yīng)接觸件均勻接觸，凸塊302可具有任何適當(dāng)?shù)男螤?，例如圓形、橢圓形、具有細(xì)長(zhǎng)維度和相對(duì)較短維度的形狀或其他適當(dāng)?shù)男螤睢?/p>

在一些實(shí)施例中，凸塊302可具有寬度和長(zhǎng)度大于10微米、在5微米和15微米之間、在8微米和12微米之間、小于5微米的尺寸或其他尺寸。如圖10所示，凸塊302可間隔大約8微米和20微米之間的中心至中心的距離(作為例子)。因此，使用凸塊302聯(lián)接在一起的紅外檢測(cè)器元件和單元讀出電路，可具有在8微米和20微米之間、小于20微米、小于30微米、小于50微米、小于12微米、小于10微米、小于5微米、在5微米和20微米之間或大于0.5微米的對(duì)應(yīng)的間距(例如，像素間距)(作為例子)。通常，凸塊302可具有均勻性和在漸小的像素間距的情況下促進(jìn)紅外檢測(cè)器(或其他電路)的相對(duì)較高的產(chǎn)量生產(chǎn)的尺寸。

例如，在12微米及以下的像素間距，使用常規(guī)方法，銦凸塊幾何形狀和高度變化在限制混合式FPA的產(chǎn)量方面起著重要作用。在常規(guī)檢測(cè)器中，歸因于非均勻性，可操作性的兩個(gè)主要損失可以是像素之間的短路(例如，歸因于對(duì)凸塊底部的控制)，和由于凸塊高度的變化和/或在銦凸塊的底部光阻的不完全顯影的開路像素。

根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，本文所述的系統(tǒng)和方法可提供凸塊觸點(diǎn)陣列，例如用于紅外檢測(cè)器的混合式焦平面陣列的銦凸塊陣列，其中凸塊的均勻性顯著增加，從而提高了檢測(cè)器的產(chǎn)量。作為例子，可提供高度、寬度或其他屬性的均勻性在百分之二十以內(nèi)、在百分之十五以內(nèi)、在百分之十以內(nèi)、在百分之五以內(nèi)、在百分之五和百分之二十之間，或在百分之一和百分之五十之間的銦凸塊陣列。

雖然，圖8A-8H、9和10的例子描述了用于在紅外檢測(cè)器上形成凸塊觸點(diǎn)的回蝕工藝，但應(yīng)該意識(shí)到，本文所述的方法可用于在任何適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體基板或裝置上形成凸塊觸點(diǎn)。

有利的是，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的半導(dǎo)體裝置的凸塊形成，其中通過使用回蝕凸塊形成工藝，使該凸塊的均勻性比常規(guī)凸塊的均勻性增強(qiáng)了。

雖然，僅結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于這些公開的實(shí)施例。相反，本發(fā)明可被修改，以便合并此前尚未描述的任何數(shù)量的修改、變更、替換或等效布置，但這些與本發(fā)明的精神和范圍相適應(yīng)。此外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但應(yīng)該理解，本發(fā)明的各個(gè)方面可只包括所述實(shí)施例中的一些。因此，本發(fā)明不被理解為被上述描述所限定，而僅限于所附權(quán)利要求的范圍。