專利名稱：紅外焦平面封裝窗口的金屬化方法
技術領域：
本發明涉及一種光學器件的制作方法，尤其涉及一種紅外焦平面封裝窗口的金屬 化方法。
背景技術：
紅外焦平面探測技術的發展對器件封裝與紅外薄膜濾光片提出了更高的要求。新 一代封裝技術將紅外薄膜濾光片與紅外封裝窗口集成一起，紅外薄膜濾光片直接鍍制在紅 外封裝窗口上，再在窗口四周金屬化，最后將紅外封裝窗口與紅外焦平面陣列焊接成紅外 焦平面探測器。目前，紅外焦平面封裝窗口的金屬化普遍采用熱蒸發和濺射蒸發技術。真空狀態 下，金屬材料被加熱蒸發，沉積到封裝窗口上。紅外封裝窗口預先利用掩膜技術制作需要的 圖形，金屬化后，去除掩膜，完成紅外封裝窗口金屬化。熱蒸發技術具有設備簡單，操作方便，工藝過程容易控制的優點。但是，熱蒸發的 金屬原子動能小，與窗口基片的結合力小，并且膜層疏松，應力大。這些缺點會造成金屬化 膜層與窗口基片的附著力差，易脫膜；焊接性能差，容易漏氣。濺射蒸發技術能克服熱蒸發金屬原子動能小，與基片結合力小的缺點。但濺射蒸 發金屬薄膜時需要通入Ar氣作為工作氣體，真空室壓強較高，一般為0. 1 lPa。因此，在 金屬薄膜生長過程中會有Ar氣留存在膜層中。當封裝窗口與探測器封裝后，留存在膜層中 的Ar氣會緩慢釋放到探測器中，影響探測器的性能。
發明內容
本發明的目的，就是為了解決上述問題，提供一種紅外焦平面封裝窗口的金屬化 方法。為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案一種紅外焦平面封裝窗口的金 屬化方法，在紅外窗口基片上實施，其特點是，將基片中間的紅外薄膜區用掩膜覆蓋，四周 作為金屬化區，置于蒸發設備中；在蒸發設備中裝入離子能量低、離子密度高的離子源實現 離子輔助，按以下步驟進行金屬化a、利用離子源清潔基片；b、在基片的金屬化區上蒸鍍一層Cr或Ti作為鉚定層；C、在鉚定層上蒸鍍一層Ni、Pt或Pd作為阻隔層；d、在阻隔層上蒸鍍一層Au作為焊接層。所述的離子源是由純度99. 9 % 99. 999 %的Ar氣產生的Ar離子源，離子源功率 為60W 1200W，通氣量為5 35sccm，工作壓強為0. 008 0. 05Pa。所述的鉚定層的沉積速率控制在0. 1 lnm/s，阻隔層的沉積速率控制在0. 2 2nm/s，焊接層的沉積速率控制在0. 1 5nm/s。本發明紅外焦平面封裝窗口的金屬化方法的優點是，在離子輔助蒸發金屬過程中，Ar離子能將自身的能量傳遞給蒸發金屬原子，有效提高金屬原子在基片表面的遷移能； 并且提高了金屬原子對基片的注入效應。因此，相對于蒸發技術，離子輔助蒸發技術能有效 提高膜層致密度，減小膜層應力，增強金屬膜層與基片的附著力，改善膜層性能。適用單片 工藝和晶元大片工藝。
具體實施例方式本發明紅外焦平面封裝窗口的金屬化方法是，將基片中間的紅外薄膜區用聚酰亞 胺覆蓋，四周作為金屬化區，置于蒸發設備中；在蒸發設備中裝入離子能量低、離子密度高 的離子源實現離子輔助，利用離子源清潔基片；然后在基片的金屬化區上蒸鍍一層Cr或Ti 作為鉚定層；再在鉚定層上蒸鍍一層Ni、Pt或Pd作為阻隔層；最后在阻隔層上蒸鍍一層Au 作為焊接層。即完成紅外焦平面封裝窗口四周的金屬化。本發明中的離子源是由純度99. 9 % 99. 999 %的Ar氣產生的Ar離子源，離子源 功率為60W 1200W，通氣量為5 35sccm，工作壓強為0. 008 0. 05Pa。本發明中的鉚定層的沉積速率控制在0. 1 lnm/s，阻隔層的沉積速率控制在 0. 2 2nm/s，焊接層的沉積速率控制在0. 1 5nm/s。
實施例基片尺寸為15mmX13mm，以中間13mmX Ilmm區域作為紅外薄膜區域，用聚酰亞胺 作為掩膜膠覆蓋，四周為金屬化區。分別制作三片封裝窗口的金屬化區第一片封裝窗口以Ar氣作為工作氣體，以Cr作為鉚定層的蒸鍍金屬，以Ni作為 阻隔層的蒸鍍金屬，以Au作為焊接層的蒸鍍金屬。工藝參數如下離子源功率1000W(250V， 4A)；工作氣壓0. 02Pa ；清潔時間IOmin ；Cr蒸發速率0. 5nm/s ；Ni蒸發速率1. 5nm/s ；Au蒸 發速率3nm/s。第二片封裝窗口以Ar氣作為工作氣體，以Cr作為鉚定層的蒸鍍金屬，以Ni作為 阻隔層的蒸鍍金屬，以Au作為焊接層的蒸鍍金屬。工藝參數如下離子源功率800W(200V， 4A)；工作氣壓0. 015Pa ；清潔時間12min ；Cr蒸發速率0. 5nm/s ；Ni蒸發速率1. 5nm/s ；Au蒸 發速率3nm/s。 第三片封裝窗口以Ar氣作為工作氣體，以Cr作為鉚定層的蒸鍍金屬，以Ni作為 阻隔層的蒸鍍金屬，以Au作為焊接層的蒸鍍金屬。工藝參數如下離子源功率360w(120V， 3A)；工作氣壓0. 018Pa ；清潔時間15min ；Cr蒸發速率0. 5nm/s ；Ni蒸發速率1. 5nm/s ；Au蒸 發速率3nm/s。 金屬化完成后，用濃度為2 0Z0 40%的NaOH或KOH或氨水去除中間紅外薄膜區域 的聚酰亞胺，去掩膜膠后的三片封裝窗口經過真空350°C烘烤30min，用3M公司的高溫膠帶 撕拉試驗其牢固性能。撕拉10次后，三片封裝窗口金屬膜層未見脫膜，金屬區形狀完好。
權利要求
1.一種紅外焦平面封裝窗口的金屬化方法，在紅外窗口基片上實施，其特征在于將 基片中間的紅外薄膜區用掩膜覆蓋，四周作為金屬化區，置于蒸發設備中；在蒸發設備中裝 入離子能量低、離子密度高的離子源實現離子輔助，按以下步驟進行金屬化a、利用離子源清潔基片；b、在基片的金屬化區上蒸鍍一層Cr或Ti作為鉚定層；C、在鉚定層上蒸鍍一層Ni、Pt或Pd作為阻隔層；d、在阻隔層上蒸鍍一層Au作為焊接層。
2.如權利要求1所述的紅外焦平面封裝窗口的金屬化方法，其特征在于所述的離子 源是由純度99. 9 % 99. 999 %的Ar氣產生的Ar離子源，離子源功率為60W 1200W，通氣 量為5 35sccm，工作壓強為0. 008 0. 05Pa。
3.如權利要求1所述的紅外焦平面封裝窗口的金屬化方法，其特征在于所述的鉚定 層的沉積速率控制在0. 1 2nm/s，阻隔層的沉積速率控制在0. 2 2nm/s，焊接層的沉積 速率控制在0. 1 5nm/s。
全文摘要
本發明提供了一種紅外焦平面封裝窗口的金屬化方法，該方法采用離子輔助蒸發技術實現紅外封裝窗口金屬化區的金屬化。即在蒸發設備中裝入離子能量低、離子密度高的離子源實現離子輔助，在離子輔助氛圍下順序在封裝窗口金屬化區上蒸鍍一層鉚定層、一層阻隔層和一層焊接層。本發明的方法在離子輔助蒸發金屬過程中，Ar離子能將自身的能量傳遞給蒸發金屬原子，有效提高金屬原子在基片表面的遷移能，并且提高了金屬原子對基片的注入效應，能有效提高膜層致密度，減小膜層應力，增強金屬膜層與基片的附著力，改善膜層性能。
文檔編號C23C14/16GK102002672SQ20091019486
公開日2011年4月6日 申請日期2009年8月31日 優先權日2009年8月31日
發明者周東平, 趙培 申請人:上海歐菲爾光電技術有限公司