一种晶圆级封装红外探测器的封装方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710466015.0
(22)申请日 2017.06.19
(71)申请人 合肥芯欣智能科技有限公司
地址 230000 安徽省合肥市高新区创新大
道2800号创新产业园二期H2楼298室
(72)发明人 王莹　曹友文　
(51)Int.Cl.
H01L 31/18(2006.01)
H01L 31/0203(2014.01)
(54)发明名称
一种晶圆级封装红外探测器的封装方法
(57)摘要
本发明涉及晶圆级封装红外探测器的封装
方法，其包括以下步骤：(1)、在硅窗上蒸镀好吸
气材料并在真空条件下将硅窗与晶圆进行对准；
(2)、在硅窗与晶圆对准后，
在真空条件下对硅窗进行加热，激活所述吸气材料；(3)、所述吸气材
料激活后，对硅窗进行施压键合，完成封装；(4)、
封装后对晶圆进行切割，分割成单只晶圆级封装
红外探测器；(5)、对单只晶圆级封装红外探测器
进行测试，测试合格后即获得成品。

该方法能实
现红外探测器的晶圆级封装，且其对位精度高，
生产效率高，
产品质量稳定。

权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 107134509 A 2017.09.05
C N 107134509
A
1.一种晶圆级封装红外探测器的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、在硅窗上蒸镀好吸气材料并在真空条件下将硅窗与晶圆进行对准；
(2)、在硅窗与晶圆对准后，在真空条件下对硅窗进行加热，激活所述吸气材料；
(3)、所述吸气材料激活后，对硅窗进行施压键合，完成封装；
(4)、封装后对晶圆进行切割，分割成单只晶圆级封装红外探测器；
(5)、对单只晶圆级封装红外探测器进行测试，测试合格后即获得成品。

2.根据权利要求1所述的晶圆级封装红外探测器的封装方法，其特征是，所述步骤(1)具体为：预先在硅窗和晶圆的表面上做好标记位并在硅窗的四周内侧蒸镀好吸气材料，然后在真空度＜1*10-4pa的真空腔室内使硅窗和晶圆依靠所述标记位通过图像识别方式进行自动对准。

3.根据权利要求2所述的晶圆级封装红外探测器的封装方法，其特征是，所述步骤(2)中的真空条件为真空度＜1*10-4pa，加热时的加热温度为300-330℃。

4.根据权利要求3所述的晶圆级封装红外探测器的封装方法，其特征是，所述步骤(3)中的施压键合具体为：采用和硅窗的面积相当的压板对硅窗表面均匀施加2KN-30KN的压力，施压的同时进行330-400℃的加热，施压的时间10-90min。

5.根据权利要求4所述的晶圆级封装红外探测器的封装方法，其特征是，所述步骤(4)中的对晶圆进行切割为采用砂轮式划片机对晶圆进行切割。

6.根据权利要求5所述的晶圆级封装红外探测器的封装方法，其特征是，所述步骤(5)中的对单只晶圆级封装红外探测器进行测试为对单只晶圆级封装红外探测器的参数和性能进行测试。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的晶圆级封装红外探测器的封装方法，其特征是，在所述步骤(1)之前，首先通过蚀刻工艺在所述硅窗上制作出红外光透光窗口。

8.根据权利要求7所述的晶圆级封装红外探测器的封装方法，其特征是，所述晶圆为6寸、8寸或12寸的晶圆。

权　利　要　求　书1/1页CN 107134509 A
一种晶圆级封装红外探测器的封装方法
技术领域
[0001]本发明属于探测器封装技术领域，涉及一种红外探测器的封装方法，具体涉及一种晶圆级封装红外探测器的封装方法。

背景技术
[0002]红外探测器用于红外线的探测。

目前市场上的主流红外探测器主要是采用金属封装的红外探测器和采用陶瓷封装的红外探测器。

但是，红外探测器对封装的要求较高，一方面对真空有很高的要求，通常情况下真空度不能高于5pa，另一方面对红外线的透过率要求较高。

这两个方面的要求导致现有的采用金属封装的红外探测器和采用陶瓷封装的红外探测器的质量很不稳定，难以满足要求。

[0003]尤其是，随着红外探测器的日趋小型化，采用金属封装的红外探测器和采用陶瓷封装的红外探测器越来越难以满足高质量和小型化的需求。

[0004]鉴于现有技术的上述技术缺陷，迫切需要研制一种新型的红外探测器封装方法。

发明内容
[0005]本发明的目的是克服现有技术的上述缺陷，提供一种晶圆级封装红外探测器的封装方法，其能实现红外探测器的晶圆级封装，且其对位精度高，生产效率高，产品质量稳定。

[0006]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007]一种晶圆级封装红外探测器的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008](1)、在硅窗上蒸镀好吸气材料并在真空条件下将硅窗与晶圆进行对准；[0009](2)、在硅窗与晶圆对准后，在真空条件下对硅窗进行加热，激活所述吸气材料；[0010](3)、所述吸气材料激活后，对硅窗进行施压键合，完成封装；
[0011](4)、封装后对晶圆进行切割，分割成单只晶圆级封装红外探测器；
[0012](5)、对单只晶圆级封装红外探测器进行测试，测试合格后即获得成品。

[0013]进一步地，其中，所述步骤(1)具体为：预先在硅窗和晶圆的表面上做好标记位并在硅窗的四周内侧蒸镀好吸气材料，然后在真空度＜1*10-4pa的真空腔室内使硅窗和晶圆依靠所述标记位通过图像识别方式进行自动对准。

[0014]更进一步地，其中，所述步骤(2)中的真空条件为真空度＜1*10-4pa，加热时的加热温度为300-330℃。

[0015]再进一步地，其中，所述步骤(3)中的施压键合具体为：采用和硅窗的面积相当的压板对硅窗表面均匀施加2KN-30KN的压力，施压的同时进行330-400℃的加热，施压的时间10-90min。

[0016]再更进一步地，其中，所述步骤(4)中的对晶圆进行切割为采用砂轮式划片机对晶圆进行切割。

[0017]此外，其中，所述步骤(5)中的对单只晶圆级封装红外探测器进行测试为对单只晶圆级封装红外探测器的参数和性能进行测试。

[0018]进一步地，其中，在所述步骤(1)之前，首先通过蚀刻工艺在所述硅窗上制作出红外光透光窗口。

[0019]更进一步地，其中，所述晶圆为6寸、8寸或12寸的晶圆。

[0020]与现有的封装方法相比，本发明的晶圆级封装红外探测器的封装方法具有如下有益技术效果：
[0021]1、其能够实现红外探测器的高可靠性的晶圆级封装。

[0022]2、其采用标记位，通过图像识别方式自动实现对位，能提高对位精度。

[0023]3、其在充分保证产品性能的同时，大大降低生产成本。

附图说明
[0024]图1为本发明的晶圆级封装红外探测器的封装方法的流程图。

[0025]图2为晶圆级封装红外探测器的外观示意图。

[0026]图3为图2的纵向剖视图。

[0027]其中，需要说明的是，为了清楚地示出所述晶圆级封装红外探测器的结构，图2和图3不是按照同一比例绘制的。

具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，实施例的内容不作为对本发明的保护范围的限制。

[0029]图1示出了本发明的晶圆级封装红外探测器的封装方法的流程图。

如图1所示，本发明的晶圆级封装红外探测器的封装方法包括以下步骤：
[0030]首先、在硅窗上蒸镀好吸气材料并在真空条件下将硅窗与晶圆进行对准。

[0031]在本发明中，具体地，预先在硅窗和晶圆的表面上做好标记位并在硅窗的四周内侧蒸镀好吸气材料。

然后，在真空度＜1*10-4pa的真空腔室内使硅窗和晶圆依靠所述标记位通过图像识别方式进行自动对准。

由于采用图像识别方式进行自动对位，因此，其对位精度高。

[0032]其次、在硅窗与晶圆对准后，在真空条件下对硅窗进行加热，激活所述吸气材料。

[0033]在本发明中，具体地，所述真空条件为真空度＜1*10-4pa。

并且，其中，加热时的加热温度为300-330℃。

采用这种温度足以激活所述吸气材料，以便于通过所述吸气材料吸收后述的键合时产生的气体。

[0034]再次、所述吸气材料激活后，对硅窗进行施压键合，完成封装。

[0035]在本发明中，所述施压键合具体为：采用和硅窗的面积相当的压板对硅窗表面均匀施加2KN-30KN的压力，施压的同时进行330-400℃的加热，施压的时间10-90min。

通过施压键合，可以将所述硅窗和晶圆良好地结合在一起。

[0036]然后、封装后对晶圆进行切割，分割成单只晶圆级封装红外探测器。

[0037]在本发明中，对晶圆进行切割为采用砂轮式划片机对晶圆进行切割。

通过切割，可以将一次封装的多个产品分割成一个个的单只晶圆级封装红外探测器。

[0038]最后、对单只晶圆级封装红外探测器进行测试，测试合格后即获得成品。

[0039]在本发明中，对单只晶圆级封装红外探测器进行测试为对单只晶圆级封装红外探
测器的参数和性能进行测试。

通过测试，能够确保每个成品是合格的晶圆级封装红外探测器。

[0040]当然，在本发明中，在进行封装之前，可以先制作所述硅窗。

优选地，通过蚀刻工艺在所述硅窗上制作出红外光透光窗口，以确保所述硅窗具有增强红外透过率。

[0041]同时，在本发明中，所述晶圆可以为6寸、8寸或12寸的晶圆。

这样，可以一次性封装出多个晶圆级封装红外探测器。

[0042]如图2和3所示，切割后的晶圆级封装红外探测器包括芯片1。

需要说明的是，所述芯片1由晶圆切割而成。

所述芯片1的表面上设置有红外感光区2。

通过所述红外感光区2对红外线的感应，从而实现红外探测。

[0043]所述红外感光区2上套设有硅窗3。

所述硅窗3的周围通过键合区4与所述芯片1键合在一起。

所述硅窗3用于保护所述红外感光区2。

在本发明中，由于采用硅窗，而不是金属窗或陶瓷窗，使得其制作时的真空度更好，红外透光率更高，因此，红外探测器的质量更好，且更易于进行小型化加工。

此外，由于所述硅窗3通过键合的方式与所述芯片1键合在一起，因此，其制作更加简单。

[0044]在本发明中，所述硅窗3上具有红外光透光窗口3.1。

优选地，所述红外光透光窗口3.1为红外增透膜。

这样，使得所述硅窗3的红外透光率更高，产品质量更高。

[0045]最后，在本发明中，优选地，所述晶圆级封装红外探测器的厚度为1-2mm，更优选为1.7mm。

这样，使得其满足小型化需求。

[0046]本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。

对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。

这里无法对所有的实施方式予以穷举。

凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

图1
图2
图3。