设计并制备了一种面向25Gbit/s长距离传输用背面进光高速InAlAs雪崩光电二极管(APD), 芯片采用垂直台面吸收-渐变-电荷-倍增层分离(SAGCM)结构, 通过刻蚀工艺形成三层台面, 将电场限制在最大台面倍增层的中心, 有效降低了台面边缘击穿风险。器件采用倒装焊结构, 背面集成微透镜, 以提高光耦合孔径。研制的APD芯片在增益M=1时, 对1310nm波长光的响应度为0.84A/W; 在M=10时, 3dB带宽达到19GHz; 增益带宽积为180GHz; 在5×10-5误码率下最佳灵敏度为-22.3dBm, 可支持100GBASE-ER4通信标准。

背面减薄是制备InP基光电子芯片的一道重要工艺。晶圆被减薄后失去结构支撑, 会因应力作用产生剧烈形变, 翘曲度大幅提高。严重的翘曲会使芯片可靠性降低甚至失效, 应对晶圆的翘曲度进行控制和矫正。文章从“损伤层-翘曲度”理论出发, 实验研究了晶圆厚度、粘片方式、研磨压力、磨盘转速、磨料粒径对翘曲度的影响。根据试验结果优化工艺参量, 优化后晶圆的翘曲度降低了约20%; 再通过湿法腐蚀去除损伤层, 矫正已产生的翘曲, 使晶圆的翘曲度降低约90%。优化减薄工艺降低损伤应力与湿法腐蚀去除损伤层分别是控制和矫正晶圆翘曲度的适用方法, 可使翘曲度下降至之前的10%以内。

太赫兹波成像技术在人体安检、医学成像、无损检测等领域具有广泛的应用前景。文中面向高速、高灵敏度和便携式太赫兹成像应用需求, 设计实现了一种基于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管自混频检测机制的太赫兹焦平面成像传感器。该焦平面成像传感器由探测器阵列芯片和CMOS读出电路通过倒装互连实现, 阵列规模达到32×32。探测器阵列中具有对管差分功能的像元设计通过提高探测器的电压响应度和抑制共模电压噪声, 提高了焦平面成像的灵敏度。焦平面成像传感器的输出模拟信号通过片外的模数转换(ADC)芯片转化为数字信号, 由现场可编程门阵列(FPGA)采集后通过Camera Link图像数据与通信接口发送到计算机。利用该焦平面成像传感器, 演示实现了太赫兹光斑、太赫兹干涉环和太赫兹光照下的旋转塑料叶片的视频成像, 帧频达到30 Hz。

介绍了倒装焊工艺的原理和流程, 分析了FC150倒装焊设备用于生产时存在的弊端, 讨论了一种以Visual Basic(VB)语言模拟鼠标键盘输入、判断窗口状态, 从而实现自动控制设备的方法, 实现了一键倒装焊工艺, 使倒装焊工艺流程中人工操作所占时间比重从30%下降到13%, 同时也解决了使用设备的语言障碍问题。

介绍了倒焊器件填充工艺原理, 分析了胶水粘度、放置时间、填充温度和填充速度对填充效果的影响。在常温条件下, 选用的胶水放置时间不超过1h, 填充速度为0.20mg/min时, FPA(焦平面阵列)探测器有效区域的填充率达到100%, 测试合格率大于95%。

CCD键合工艺要求硅铝丝依次在Au焊盘和Al焊盘上完成一、二焊的超声键合。文章分别以Au焊盘和Al焊盘为研究对象, 通过调整键合中的超声功率和线弧高度参数, 在超声功率为20%~50%、线弧高度为1000~1800μm范围内, 设定48组不同的实验条件进行键合, 以键合后拉力测试结果为表征量, 采用工序能力指数(Cpk)的统计方法进行归纳比较, 从中选取最优实验参数用于大面阵CCD键合工艺, 以达到优化键合参数的目的。