[发明专利]透明衬底探测器芯片的封装方法及其封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种微细加工的技术领域，尤其涉及一种透明衬底探测器芯片的封装。

背景技术

红外探测技术广泛应用于预警、制导、夜视、跟踪及空间技术、天文、医学等领域，因此，人们对其的需求规模在不断扩大。在这种需求规模的驱动下，红外探测器的开发研制和工业生产都有了突飞猛进的发展。目前，已经研发并投入使用的探测器包括：制冷光量子型探测器、量子阱红外探测器、非制冷微测辐射热计、热释电型电读出红外探测器、热电堆型电读出红外探测器、二极管型电读出红外探测器。其中，红外探测器中的芯片作为核心是研发的重点。随着微机电系统（MEMS）技术的不断发展，一种基于MEMS技术的光读出热-机械型红外探测器的焦平面阵列（FPA）芯片已取得很大进展。

目前，用于红外探测器的芯片具有灵活多样的结构，每一种芯片结构都需要对应一种特定的封装结构和封装工艺，因此，造成MEMS器件的封装无法做成统一的标准制程，封装效率低且成本高。

目前常用的封装方式为法兰式封装，其中，法兰封装通常采用不锈钢材料为主体封装材料。在法兰封装中，通过法兰将待封装壳体等部件焊接，并将芯片封装在内。通过这种封装方式得到的封装结构不紧凑，体积较大，且气密性能有待提高。而红外探测器正向着尺寸、重量及功率（SWAP）逐渐减小的方向发展。因此，需要设计一种更加紧凑的封装结构，达到体积小、重量轻、气密性高等要求。

例如，光读出热-机械型红外探测器的FPA芯片的工作要求为：该芯片的封装结构的其中一侧红外透过率高，另一侧透过可见光用于光学读出，且需要真空封装。因此，在FPA芯片的封装过程中，要保护FPA芯片不受机械损伤，并且能够使某一波段的红外透过率高，以相应提高光读出热-机械型红外探测器的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、体积小、重量轻、气密性高的芯片的封装方法及封装结构。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供了一种透明衬底探测器芯片的封装方法，其中该芯片包括透明衬底和位于透明衬底上的芯片敏感结构，则该方法包括：

在透明衬底上生长第一中间物，第一中间物形成包围芯片敏感结构的第一图案；

在基底上与第一中间物相对应地生长第二中间物，基底是对预定波段射线透过率高的材料；以及

将第一中间物和第二中间物键合。

本发明的另一实施例提供了一种探测器的透明衬底芯片的封装结构，该芯片包括透明衬底和位于透明衬底上的芯片敏感结构，其中，封装结构包括：

该透明衬底；

生长在所述透明衬底上的第一中间物，所述第一中间物形成包围所述芯片敏感结构的第一图案；

与所述透明衬底相对的基底，所述基底是对预定波段射线透过率高的材料；以及

生长在所述基底上的与所述第一中间物相对应的第二中间物；

其中，所述第二中间物与所述第一中间物是键合的。

本发明的实施例提供的封装方法和封装结构具有如下特点：

1、利用芯片的透明衬底作为封装结构的一侧以用于光学读出，因此封装结构简单紧凑且体积小，并且由于透明衬底直接作为封装结构的一部分而没有在透明衬底外附加任何其他结构，控温环可直接作用于透明衬底上，因此封装后的探测器芯片更易控温；

2、此封装工艺属低温工艺，因此对芯片敏感结构的影响小；

3、第一中间物和第二中间物之间的键合工艺在真空环境下进行，因此，所制得的红外探测器具有较好的气密性；

4、由于该封装可以应用于晶圆级芯片，因此提高了芯片的封装效率；

5、该封装方法不包括焊接步骤，封装工艺简单；以及

5、由于该封装结构将红外探测器芯片的透明衬底直接作为封装结构的一部分，使得其成本相对于现有技术低。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例的描述，本发明的以上和其它目的、特点和优点将变得清楚。在各附图中，相同或类似的附图标记表示相同或者类似的结构或步骤。

图1是根据本发明实施例的透明衬底光读出热-机械型红外探测器的FPA芯片的封装结构的剖面图；

图2（a）是根据本发明实施例的透明衬底光读出热-机械型红外探测器的FPA芯片的晶圆级的示意图；

图2（b）是根据本发明实施例的对应图2（a）进行封装的锗玻璃示意图；

图3是本发明实施例的透明衬底光读出热-机械型红外探测器的FPA芯片的封装方法的示意图；以及