專利名稱：橋形薄膜電極多元紅外探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光電探測(cè)技術(shù)中的一種多元探測(cè)器，特別是分子束外延(MBE)、液相外延(LPE)等碲鎘汞薄膜材料制備的多元紅外探測(cè)器的電極引出。
多元紅外探測(cè)器電極引出技術(shù)一直是探測(cè)器研制過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)。通常采用金絲球焊、超聲鍵壓等方法引出電極，但上述技術(shù)的一個(gè)共同點(diǎn)都是在較大的超聲壓力或靜壓力下完成金絲、硅鋁絲與光敏元電極上的金屬層之間的鍵合，在鍵壓點(diǎn)由于接觸點(diǎn)小，所以電極區(qū)域必須承受很大的壓強(qiáng)。為防止局部壓力對(duì)光敏元P-N結(jié)電學(xué)性能的影響，發(fā)展了延伸電極，使壓點(diǎn)與光敏元有足夠的距離，而且須要足夠厚度的絕緣介質(zhì)以抵抗壓力；同時(shí)介質(zhì)膜必須無(wú)針孔，以避免P、N區(qū)之間短路。這樣對(duì)器件制作工藝增加了難度與復(fù)雜性。另外，由于延伸電極與襯底之間形成一平板電容，造成器件附加電容增加，對(duì)器件光電特性帶來(lái)寄生影響。
本實(shí)用新型的目的是提供一種實(shí)施方便，可靠性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的紅外探測(cè)器薄膜電極引出技術(shù)，避免電極引出過(guò)程對(duì)光敏元P-N結(jié)電學(xué)性能的破壞而導(dǎo)致光敏元光電性能的下降。
為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的上述目的，其技術(shù)方案如下多元紅外探測(cè)器包括襯底，與襯底牢固結(jié)合的外延薄膜材料P型層和N型層構(gòu)成的P-N結(jié)，在N型層光敏元信號(hào)引出端和P型層公共端置上銦層，在外電路模塊的輸入端和公共端也置上銦層。然后用一有機(jī)薄膜，在其一表面鍍上金屬薄膜，光刻成條狀金屬薄膜引線，在條狀金屬薄膜引線的二端置上銦層，利用倒焊互聯(lián)技術(shù)，將其一端與N型層光敏元信號(hào)引出端和P型層公共端上的銦層一一對(duì)應(yīng)相接，另一端與外電路模塊的輸入端和公共端上的銦層一一對(duì)應(yīng)相接，成為一橋型薄膜電極，使光敏元信號(hào)與外電路模塊之間實(shí)現(xiàn)電學(xué)連接。為增強(qiáng)橋形薄膜電極觸點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度與薄膜引線抗震動(dòng)能力，增強(qiáng)可靠性，在薄膜電極與基板之間用低溫環(huán)氧作為填料固定。所說(shuō)的外電路模塊可根據(jù)多元紅外探測(cè)器不同的需要，或者是讀出電路，或者是過(guò)渡橋。
由于銦在室溫與低溫下具有良好的延展性與導(dǎo)電性，所以可以施加較小的壓力，使銦層之間具有良好的電接觸和機(jī)械連接，并在低溫下可以保持良好特性，從而達(dá)到引出電極的目的又適合于低溫工作；又由于倒焊技術(shù)在電極區(qū)是平面接觸，不會(huì)使局部壓力過(guò)大，可避免電極引出過(guò)程對(duì)光敏元P-N結(jié)電學(xué)性能的破壞而導(dǎo)致光敏元光電性能的下降。同時(shí)，在器件制備工藝中，免除了碲鎘汞器件工藝中困難的延伸電極制備工藝，以及避免了延伸電極寄生電容對(duì)器件光敏元性能的影響。由于薄膜電極的柔軟性，也可用于不同高度模塊之間的連接。
本實(shí)用新型有如下的優(yōu)點(diǎn)1．電極的引出避免了超聲鍵壓等通常的技術(shù)手段所產(chǎn)生的壓力對(duì)光敏元電學(xué)性能的影響；2．器件制備工藝中無(wú)需延伸電極工藝；減小寄生電容對(duì)光敏元的不利影響；3．由于薄膜電極的柔軟性，可用于不同高度模塊之間的電學(xué)連接；4．實(shí)現(xiàn)碲鎘汞薄膜材料常規(guī)工藝多元紅外探測(cè)器正照射工作方式的電極引出。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明

圖1為橋形薄膜電極多元紅外探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為橋形薄膜電極多元紅外探測(cè)器結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖3為橋形薄膜電極結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型采用砷化鎵為襯底1，與襯底1牢固結(jié)合的碲鎘汞外延薄膜材料P型層2和P型層上由離子注入形成的N型層3構(gòu)成的P-N結(jié)4，在N型電極區(qū)置上銦層5,P型層公共端置上銦層6，在外電路模塊7的輸入端置上銦層8。見(jiàn)圖2。
橋形薄膜電極9結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3，采用厚度為100～200微米的有機(jī)薄膜為薄膜電極基底10，用磁控濺射方法在上面鍍上金屬導(dǎo)電膜，金屬導(dǎo)電膜一般為金膜，然后光刻形成金屬條狀引線11；再次光刻，用超聲剝離方法在金屬條狀引線二端制備銦層12。最后根據(jù)多元器件元數(shù)的需要，用精密切割機(jī)把金屬薄膜電極分割。各銦層是采用99.99％純度的固體銦作為蒸發(fā)源蒸涂的，用于薄膜電極的電學(xué)連接。
薄膜電極9與器件電極區(qū)的連接方法將薄膜電極9一端銦層12與N型層3光敏元信號(hào)引出端5和P型層2公共端上的銦層6一一對(duì)應(yīng)相接，另一端與外電路模塊7的輸入端銦層8一一對(duì)應(yīng)相接，采用倒焊互聯(lián)方法實(shí)現(xiàn)各端點(diǎn)間的電學(xué)連接，倒焊過(guò)程須精確掌握施加壓強(qiáng)的大小，一般為5～8×107Nm-2。連接完成后在薄膜電極9和安裝基板14之間用填料15加固，一般紅外器件多為低溫狀態(tài)工作，所以必須用低溫環(huán)氧膠在室溫或50℃下固化作為加固填料，起到增強(qiáng)電極觸點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度與薄膜引線抗震動(dòng)能力的作用。
本實(shí)用新型的橋形薄膜電極結(jié)構(gòu)，已成功的應(yīng)用于22×2元多元探測(cè)器與讀出電路模塊的連接。
權(quán)利要求1．一種橋型薄膜電極多元紅外探測(cè)器包括襯底(1)，與襯底(1)牢固結(jié)合的外延薄膜材料P型層(2)和N型層(3)構(gòu)成的P-N結(jié)(4)和信號(hào)輸入模塊(7)，其特征在于a．在N型層(3)光敏元信號(hào)引出端置有銦層(5)，P型層(2)公共端置有銦層(6)；在輸入模塊(7)的輸入端置有銦層(8)；b．橋形薄膜電極(9)的一端銦層(12)與銦層(5)，銦層(6)一一對(duì)應(yīng)電學(xué)連接；橋形薄膜電極(9)的另一端銦層(13)與銦層(8)一一對(duì)應(yīng)電學(xué)連接，橋形薄膜電極(9)和基板(14)之間置有填料；c．所說(shuō)的橋形薄膜電極(9)是由有機(jī)薄膜襯底(10)上蒸涂金屬薄膜，光刻成條狀金屬薄膜引線(11)，在條狀金屬薄膜引線的二端置有銦層(12)組成。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種橋型薄膜電極多元紅外探測(cè)器，其特征在于所說(shuō)的襯底(1)為半導(dǎo)體材料，如砷化鎵或碲鋅鎘。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種橋型薄膜電極多元紅外探測(cè)器，其特征在于所說(shuō)的P-N結(jié)(4)為對(duì)紅外輻射敏感的碲鎘汞材料。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種橋型薄膜電極多元紅外探測(cè)器，其特征在于所說(shuō)的信號(hào)輸入模塊(7)為讀出電路或過(guò)渡板。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種橋型薄膜電極多元紅外探測(cè)器，其特征在于所說(shuō)的填料(15)為低溫環(huán)氧膠。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種橋形薄膜電極多元紅外探測(cè)器,包括襯底,與襯底牢固結(jié)合的碲鎘汞外延薄膜材料P型和N型構(gòu)成的P—N結(jié),在光敏元信號(hào)引出端置上銦層。另外,用一有機(jī)薄膜,在其一表面鍍上金屬薄膜,光刻成條狀金屬薄膜引線,作引出電極,利用倒焊互聯(lián)技術(shù),使其與光敏元電學(xué)連接。本實(shí)用新型可用于碲鎘汞MBE、LPE等薄膜材料制備的多元紅外探測(cè)器的正照射工作方式的電極引出。其優(yōu)點(diǎn)在于電極引出過(guò)程對(duì)探測(cè)器光敏元的影響小,寄生電容小,且無(wú)需特殊制備延伸電極。
文檔編號(hào)G01J1/42GK2441127SQ0021871
公開(kāi)日2001年8月1日 申請(qǐng)日期2000年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月7日
發(fā)明者張勤耀 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所