Способ сборки фоточувствительного модуля на растр

Изобретение относится к конструкции матричных полупроводниковых фотоприемников и может использоваться для создания многоэлементных фотоприемников различного назначения. Сборка фоточувствительного модуля на растр заключается в том, что приклейку криостойким клеем фоточувствительного модуля осуществляют с помощью многоконтактной зондовой головки с симметричным расположением 2n (n=1, 2…) зондов (обычно из нержавеющей стали), которые находятся точно на контактных площадках БИС считывания, предназначенных для вывода сигналов посредством сварки (обычно золотых) выводов на растр. Поскольку давить на утоньшенный фоточувствительный элемент недопустимо, а осуществлять давление по всей периферийной области небезопасно, так как в этой области находится схема БИС считывания, которую можно повредить, то нагрузку необходимо осуществлять на наиболее защищенные от повреждения области, которыми являются контактные площадки, предназначенные для тестирования БИС считывания и сварки выводов на растр. При типичном количестве контактных площадок (~30 шт.) на БИС считывания приклейку криостойким клеем фоточувствительного модуля, содержащего утоньшенный фоточувствительный элемент, на растр осуществляют с помощью штатного контактного устройства с фиксированным расположением зондов (типично из вольфрама), предназначенного для контроля кристаллов БИС считывания, которое позволяет осуществлять равномерную нагрузку на фоточувствительный модуль с величиной, необходимой для уменьшения клеевого слоя до толщины 3-5 мкм, обеспечивающей прочное соединение криостойким клеем при охлаждении до рабочей температуры жидкого азота. Изобретение позволяет бездефектно и качественно проводить сборку фоточувствительного модуля на растр во время приклейки криостойким клеем. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к конструкции матричных полупроводниковых фотоприемников и может использоваться для создания многоэлементных фотоприемников различного назначения.

Известен способ изготовления матричного фотоприемника, описанный в патенте RU 2343590 C1, в котором утоньшенный фоточувствительный элемент, приклеенный криостойким клеем к толстой несущей подложке из кремния, гибридизировался холодной сваркой с помощью индиевых микроконтактов к кремниевой БИС считывания. Полученный фоточувствительный модуль приклеивался криостойким клеем на растр (типично из сапфира) обычным способом, как показано на фиг. 2. Фоточувствительный модуль с толстой кремниевой пластиной (2), гибридизированный с БИС считывания (1), приклеивался криостойким клеем к растру (3). При этом, для обеспечения растекания клея до толщины 3-5 мкм, необходимой для надежного соединения при охлаждении до температуры жидкого азота, осуществлялась нагрузка (более 1 кг/см2) через прозрачный толстый диск из сапфира (5) (толщиной 1 мм) посредством зондовой головки (4) (типично из латуни или нержавеющей стали) давящей в центр сапфирового диска (5). Достаточно толстый диск из сапфира требуется для более равномерного распределения нагрузки по площади фоточувствительного модуля при давлении точечного зонда в центр. Одновременно происходит фиксация фоточувствительного модуля относительно растра после подстройки ориентации фоточувствительного модуля относительно растра, которая проводится под инструментальным микроскопом по меткам совмещения, расположенным на растре (3) и БИС считывания (1). Такой способ сборки фоточувствительного модуля на растр допустим, так как давление осуществляется на толстую кремниевую подложку (толщиной более 300 мкм) и на индиевые микроконтакты, которые выдерживают гораздо большее давление при гибридизации фоточувствительного элемента и БИС считывания (более 15 кг/см2).

Однако такой способ сборки фоточувствительного модуля на растр недопустим в случае сборки фоточувствительного модуля, содержащего утоньшенный фоточувствительный элемент (как правило, до толщины 8-12 мкм из InSb), так как при такой толщине полупроводиковые ориентированные кристаллы становятся чрезвычайно хрупкими и ломкими даже при незначительном механическом воздействии. Такой способ изготовления матричного фотоприемника (варианты) описан в патенте RU 2460174 C1, а серийные характеристики исследованых МФПУ - в [1].

Задача предложенного изобретения заключается в создании технологичного и бездефектного способа сборки фоточувствительного модуля, содержащего утоньшенный фоточувствительный элемент, на растр.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

На фиг. 1 показан рисунок, поясняющий способ сборки на растр фоточувствительного модуля, содержащего утоньшенный фоточувствительный элемент.

На фиг. 2 показан рисунок, поясняющий обычный способ сборки на растр фоточувствительного модуля, содержащего толстый фоточувствительный элемент.

На фиг. 3 показан рисунок, поясняющий способ сборки на растр фоточувствительного модуля, содержащего утоньшенный фоточувствительный элемент, при помощи шести симметрично расположенных зондовых головок.

На фиг. 4 показана фотография, поясняющая способ сборки на растр фоточувствительного модуля, содержащего утоньшенный фоточувствительный элемент, с помощью контактного устройства с фиксированным расположением зондов (УКФ), предназначенного для контроля кристаллов БИС считывания.

Технический результат достигается тем, что сборка (фиг. 1) фоточувствительного модуля (1), содержащего утоньшенный фоточувствительный элемент (2) (типично до толщины 8-12 мкм из InSb), на растр (3) отличается тем, что приклейку криостойким клеем на растр фоточувствительного модуля осуществляют с помощью многоконтактной зондовой головки с симметричным расположением 2n (n=1, 2…) зондов (обычно из латуни или нержавеющей стали), которые находятся точно на контактных площадках БИС считывания, предназначенных для вывода сигналов посредством сварки (обычно золотых) выводов на растр. Поскольку давить на утоньшенный фоточувствительный элемент недопустимо, то остается периферийная область шириной обычно не более 500 мкм под действие прижима. Однако осуществлять давление по всей периферийной области небезопасно, так как в этой области находится схема БИС считывания, которую можно повредить. Поэтому нагрузку необходимо осуществлять на наиболее защищенные от повреждения области, которыми являются контактные площадки, предназначенные для тестирования БИС считывания и разварки на растр. На фиг. 1 показан способ сборки фоточувствительного модуля на растр при помощи двух симметрично расположенных зондов. Однако для более равномерного распределения давления на БИС считывания используют, например, конструкцию из шести симметрично расположенных зондов, как показано на фиг. 3. В общем случае нагрузку осуществляют с помощью многоконтактной зондовой головки с симметричным расположением 2n (n=1, 2…) зондов, где число зондов n ограничено размерами зондовых головок. При типичном количестве контактных площадок (~16 шт.) на одну сторону БИС считывания приклейку криостойким клеем фоточувствительного модуля, содержащего утоньшенный фоточувствительный элемент, на растр в одном из способов осуществляют с помощью УКФ, предназначенного для контроля кристаллов БИС считывания. Такие контактные устройства хорошо известны и описаны в многочисленных патентах (см. ссылки, например, в патенте US 8410806 В2). Наиболее подходящими для сборки фоточувствительного модуля на растр из этих контактных устройств являются контактные устройства с фиксированным расположением зондов, которые выпускаются многочисленными фирмами [2-5]. Такие устройства используют достаточно жесткие зонды из вольфрама с давлением 0.06 г/мкм2, что обеспечивает в среднем давление порядка 1 кг/см2 при типичном количестве контактных площадок порядка 30 шт. на кристалл БИС считывания, что позволяет осуществлять нагрузку на фоточувствительный модуль с величиной, необходимой для уменьшения клеевого слоя до толщины 3-5 мкм, обеспечивающей прочное соединение криостойким клеем при охлаждении фоточувствительного модуля до рабочей температуры жидкого азота. Таким образом, предложенные способы сборки на растр фоточувствительного модуля, содержащего утоньшенный фоточувствительный элемент, позволяют бездефектно и качественно проводить сборку фоточувствительного модуля на растр во время приклейки криостойким клеем.

Предлагаемый способ сборки фоточувствительного модуля, содержащего утоньшенный фоточувствительный элемент, на растр был опробован на предприятии - изготовителе при создании экспериментальных и опытных образцов матричных фотоприемных устройств на основе антимонида индия. Однако предлагаемый способ сборки применим и к матричным фотоприемным устройствам на основе других полупроводниковых материалов.

Пример способа сборки фоточувствительного модуля, содержащего утоньшенный фоточувствительный элемент, на растр показан на фиг. 1.

На растр из лейкосапфира диаметром 16,6 мм с разводкой из золотых дорожек и напылением с тыльной стороны молибдена наклеивался при помощи криостойкого клея марки «УК-1» матричный фоточувствительный элемент на основе антимонида индия, утоньшенный до толщины 12 мкм. Фоточувствительный элемент имел формат 640×512 с количеством элементов 327680 и шагом 15 мкм. В качестве прижима при приклейке использовалось симметричное двухзондовое приспособление. Метки совмещения, расположенные на растре и на БИС считывания, использовались для их совместной ориентации, которая проводилась под инструментальным микроскопом типа МИ ИМЦ 100×50. Благодаря двум зондам из латуни технологично и бездефектно осуществлялась нагрузка величиной ~1 кг на фоточувствительный модуль для уменьшения толщины клеевого слоя до 3-5 мкм, обеспечивающей прочное соединение при охлаждении фоточувствительного модуля до рабочей температуры жидкого азота.

Литература

1. Болтарь К.О., Власов П.В., Лопухин Α.Α., Полунеев В.В., Рябова А.А. Характеристики серийных матричных фотоприемных устройств на основе антимонида индия формата 320×256. Успехи прикладной физики, 2013, №6, том 1, с. 733-738.

2. Автомат зондового контроля ЭМ-6290 компании ПЛАНАР-СО, ОАО, Минск (Беларусь).

http://planar-so.all.biz/m/avtomat-zondovogo-kontrolya-em-6290-g176176

3. Устройство контактное с фиксированным расположением зондов - УКФ, КБТЭМ-СО, УП, Минск (Беларусь).

http://belarus.oborudunion.ru/companv.php?comp=2461065

4. Устройства для зондового контроля полупроводниковых приборов, НП ООО СПЕКТРИН, Минская область, г. Держинск (Беларусь).

http://www.spektrin.com/ru/about/

5. Устройства контактные с фиксированной топологией зондов УКФ, УП «Аранэй», Минская область, Минский район, район деревни Боровая 1 (Беларусь).

http://araney.com/ru/production/probe_cards/

1. Способ сборки фоточувствительного модуля на растр, заключающийся в том, что наносят криостойкий клей на тыльную поверхность фоточувствительного модуля и на растр, ориентируют фоточувствительный модуль относительно растра, прижимают фоточувствительный модуль к растру, отличающийся тем, что приклеивают фоточувствительный модуль криостойким клеем на растр с помощью многоконтактной зондовой головки с симметричным расположением 2n (n=1,2…) зондов, расположенных точно на контактных площадках БИС считывания, предназначенных для вывода сигналов посредством сварки выводов на растр.

2. Способ сборки фоточувствительного модуля на растр по п. 1, отличающийся тем, что с целью увеличения надежности приклейки равномерное прижатие фоточувствительного модуля к растру осуществляют с помощью штатной многоконтактной зондовой головки с фиксированным расположением зондов, предназначенной для контроля кристаллов БИС считывания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии изготовления трехкаскадных фотопреобразователей со встроенным диодом. Согласно изобретению на трехкаскадной полупроводниковой структуре GaInP/GaAs/Ge, выращенной на германиевой подложке с p-AlGaInP слоем потенциального барьера, p++-AlGaAs и n++-GaInP слоями туннельного перехода верхнего каскада, создают фоторезистивную маску с окнами лицевых контактов фотопреобразователя и диода, удаляют в диодном окне маски полупроводниковые слои, причем вытравливают p-AlGaInP слой потенциального барьера полностью или частично в смеси концентрированных соляной и фтористоводородной кислот в количественном соотношении объемных частей 5÷7 и 3÷5 соответственно, p++-AlGaAs слой туннельного перехода удаляют в смеси концентрированных соляной и лимонной (50%) кислот в количественном соотношении объемных частей 6÷10 и 8÷12 соответственно.

Способ изготовления гетероструктурного солнечного элемента включает выращивание полупроводниковой гетероструктуры на германиевой подложке, создание омических контактов со стороны тыльной поверхности германиевой подложки и со стороны фронтальной поверхности гетероструктуры, нанесение просветляющего покрытия на фронтальную поверхность гетероструктуры, создание разделительной мезы через маску фоторезиста путем травления первой канавки в полупроводниковой гетероструктуре до германиевой подложки.

При изготовлении фотопреобразователя согласно изобретению на тыльной стороне подложки GaSb n-типа проводимости выращивают методом эпитаксии высоколегированный контактный слой n+-GaSb, а на лицевой стороне подложки - буферный слой n-GaSb.
Изобретение относится к солнечной энергетике. Способ формирования активной p+-области солнечных элементов включает процесс диффузии бора с применением жидкого источника - треххлористого бора (BCl3).

Изобретение относится к технологии фотодиодов на основе эпитаксиальных p-i-n структур GaN/AlxGa1-xN, преобразующих излучение ультрафиолетовой области спектра. Изобретение может быть использовано в производстве матричных фоточувствительных элементов приборов гражданского и военного назначения.

Изобретение относится к способу получения структурированного электропроводящего покрытия на подложке. Технический результат - предоставление способа получения структурированного металлического покрытия на подложке, при реализации которого формируют структурированный металлический слой с четко определенными кантами и краями, что позволяет напечатать картину с высоким разрешением и структурами малых размеров, применимую в солнечных батареях.

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых фотоприемников и может использоваться для создания многоэлементных фотоприемников различного назначения.

Изобретение относится к технологии получения индиевых микроконтактов для соединения больших интегральных схем (БИС) и фотодиодных матриц, выполненных на основе полупроводниковых материалов.

Коллекторный электрод для солнечного элемента изготавливают трафаретной печатью проводящей пасты, при этом трафаретную печать повторяют многократно. Скорость прокатывания во время второй или последующей трафаретных печатей является больше, чем скорость прокатывания во время первой трафаретной печати.

Изобретение относится к области технологии изготовления полупроводниковых приборов методом газофазной эпитаксии с использованием металлорганических соединений, в частности к технологии выращивания гетероструктуры для полупроводникового полупрозрачного фотокатода с активным слоем из арсенида галлия, фоточувствительного в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне.

Изобретение относится к радиографии, в частности к системам цифрового изображения в рентгеновских и гамма-лучах с помощью многоканальных полупроводниковых детекторов на основе полуизолирующего арсенида галлия. Предложенные конструкция и способ ее изготовления позволяют реализовать принцип внутреннего усиления в многоканальных полупроводниковых детекторах. Полупроводниковый детектор включает формирование полуизолирующей i-области, которая выполнена на основе арсенида галлия, компенсированного хромом, и металлические контакты к ней, при этом между металлическими контактами и i-областью формируют слой полупроводника, например арсенида индия, толщиной менее диффузионной длины электронов, инжектируемых из металлического контакта в i-область, и понижающий высоту потенциального барьера контакта металл-GaAs до энергии теплового равновесия кристалла, kT. Формирование осуществляют путем нанесения слоя индия поверх металлических контактов к i-области и последующего отжига контактов в условиях, достаточных для проплавления первичного металлического контакта. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.
Изобретение относится к технологии изготовления солнечных элементов. Способ согласно изобретению заключается в том, что на поверхности подложки формируют тонкий слой пленки диоксида кремния за счет горения водорода и сухого кислорода в среде азота при расходе газов: N2=450 л/ч; H2=75 л/ч; O2=750±50 л/ч. Температура рабочей зоны 900±10°C. Разброс по толщине пленки диоксида кремния на подложке составил 3,0÷3,5%. Изобретение обеспечивает получение на поверхности подложки однородной и равномерной диэлектрической пленки диоксида кремния при низких температурах. 3 пр.

Изобретение относится к технологии обработки поверхности полупроводниковых пластин, в частности к процессам очистки поверхности пластин между технологическими операциями, для изготовления солнечных элементов. Способ согласно изобретению заключается в том, что с поверхности пластин происходит полное удаление окисла в растворе состоящей из плавиковой кислоты и деионизованной воды, при комнатной температуре раствора. Процесс удаления окисла считается законченным, в том случае, когда раствор скатывается с поверхности обратной стороны кремниевой пластины. Реакция обработки поверхности кремниевой пластины протекает с большой скоростью, длительность процесса составляет не более 20 секунд. При этом не происходит ухудшения качества поверхности кремния. Предлагаемый способ обеспечивает удаление остатков окисла с поверхности обратной стороны перед напылением и способствует улучшению адгезии, благодаря которой увеличивается процент выхода годных кристаллов - 98%. 3 пр.
Изобретение относится к солнечной энергетике. Способ формирования активной n- области солнечных элементов включает процесс образования фосфоросиликатного стекла на поверхности полупроводниковой пластины из газовой фазы, при этом в качестве источника диффузанта используется жидкий источник оксихлорид фосфора (POCl3) при следующем соотношении компонентов: азот N2=280 л/ч, кислород O2=300 л/ч, кислород O2=15 л/ч, азот через питатель N2=14 л/ч. Изобретение обеспечивает возможность проводить процесс диффузии фосфора при температуре 1000°C и получить RS=35±10 Ом/см с обеспечением уменьшения разброса значений поверхностной концентрации по полупроводниковой пластине, снижения длительности и температуры процесса. 3 пр.

Изобретение относится к солнечной энергетике и может быть использовано в электронной промышленности для преобразования световой энергии в электрическую. Способ изготовления многопереходного солнечного элемента согласно изобретению включает последовательное формирование субэлемента из Ge с p-n переходом, первого туннельного диода, субэлемента Ga(In)As с p-n переходом, второго туннельного диода, субэлемента из GaInP с p-n переходом и контактного слоя из GaAs, нанесение тыльного омического контакта р-типа на тыльную сторону субэлемента из Ge и нанесение через первую маску первого омического контакта n-типа на контактный слой GaAs, удаление химическим травлением через вторую маску участков контактного слоя из GaAs, где отсутствует первый омический контакт, и нанесение на эти участки просветляющего покрытия, создание ступенчатой разделительной мезы путем травления через третью маску контактного слоя из GaAs и субэлемента из GaInP на глубину 0,2-0,4 мкм, осаждения через третью маску первого пассивирующего покрытия, вскрытия через четвертую маску первых окон в первом пассивирующем покрытии, осаждения второго омического контакта p-типа на вскрытые первые окна, травления через пятую маску, закрывающую второй омический контакт, субэлемента из GaInP и субэлемента из Ga(In)As до субэлемента из Ge, осаждения через пятую маску второго пассивирующего покрытия, вскрытия через шестую маску вторых окон во втором пассивирующем покрытии, осаждения третьего омического контакта n-типа на вскрытые вторые окна, травления через седьмую маску, закрывающую третий омический контакт, субэлемента из Ge на глубину 2-10 мкм и осаждения через седьмую маску третьего пассивирующего покрытия. Изобретение позволяет изготавливать многопереходный солнечный элемент с повышенной эффективностью преобразования солнечного излучения в электрическую энергию. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 пр.
Наверх