專利名稱：紅外探測器焦平面組件應力模擬實驗結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明專利涉及紅外焦平面探測器技術，具體是指一種紅外探測器焦平面 組件應力模擬實驗結構，它適用于對紅外焦平面探測器組件的結構應力模擬。
背景技術：
紅外探測器焦平面組件一般由很多層構成，包括襯底、外延層薄膜、底充 膠、硅電路、寶石片、柯伐等，各層所制作形成的溫度均在室溫以上且各不相 同，甚至相差較大，但組件的工作溫度在液氮沸點附近，如此巨大的溫差作用 在熱膨脹系數(shù)離散于近兩個數(shù)量級上的各層材料之間，不可避免的在結構中引 入了巨大的熱應力。熱應力常常使組件的光電性能退化甚至引起裂片等極端失 效模式。因此對組件進行結構設計、測量模擬層間應力成為焦平面組件可靠性 的關鍵，這就要求在不引入額外應力的情況下模擬層間界面的應變耦合。若兩 層材料的界面不是在原子級層面上生長而形成的，目前在紅外焦平面組件設計 過程中的做法是用一層環(huán)氧膠把兩界面粘結起來模擬其位移耦合，除非粘結層 厚度可以無限小，否則始終存在這樣一個問題是鑒于環(huán)氧膠本身的熱膨脹系 數(shù)遠大于被模擬的材料且其楊氏模量較大，額外的熱失配會引入結構中，這使 得實驗結果與實際偏差較大。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是設計一種應力模擬試驗結構，解決現(xiàn)在模擬結構中額外熱 失配的技術問題。
由彈性力學知識可知，若把兩層材料間的粘結層材料由連續(xù)變?yōu)殡x散，其
效果相當于該兩層材料在界面處直接耦合，僅僅在每一個離散點的小區(qū)域范圍 內有不同(見圖1)。
基于此原理，本發(fā)明提供了如下的技術方案來解決紅外焦平面探測器組件 應力模擬的實驗結構如附圖1所示，應力模擬的實驗結構利用粘結柱陣列3 把所關心的待模擬的界面即被粘結層甲1-1和被粘結層乙l-3粘結起來，粘結 柱陣列l(wèi)-2—般采用矩形點陣排列，其中心距應以不大于待模擬界面的最小尺 寸的十分之一為宜，柱陣列1-2的高度及大小應不大于所模擬材料層最薄厚度 的十分之一為宜。柱材料的楊氏模量亦應大于被模擬材料層的楊氏模量。焦平 面的其他各構成層按照組件的原有工藝制作形成。
本發(fā)明優(yōu)點在于提供的模擬試驗結構擺脫了額外熱失配對試驗結果的影 響，使得試驗結果的準確性大大提高。
圖1為界面耦合原理示意圖，其中各編號的定義按編號從小到大的順序排 列依次為l-l被粘結層甲；1-2粘結柱陣列；l-3被粘結層乙。 圖2為粘結柱陣列效果圖。
圖3為利用本發(fā)明制作的焦平面組件應力模擬實物圖，其中各編號的定義
按編號從小到大的順序排列依次為l-GaAs襯底；2-柱陣列；3-Si電路；4-
環(huán)氧膠；5-寶石片；6-導熱硅脂；7-柯伐片。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細說明(以用鉻金柱陣列模擬外延片與 電路界面耦合為例)
1.電路一側柱陣列制作
a)電路清洗利用常規(guī)半導體工藝方法清洗硅電路；
b)光刻鉻金孔:用準備好的光刻板以半導體常規(guī)光刻技術光刻鉻金孔， 使待長鉻金的區(qū)域露出，其余部分用光刻膠保護；
C)鉻金陣列生長把光刻好的樣品置于離子濺射鍍膜設備，依次濺射 生長鉻金，其厚度約為光刻膠厚度的二分之一；
d)鉻金陣列成形濺射鍍膜完畢后，在丙酮中浮去光刻膠及光刻膠上 面的鉻金；
2. 柱陣列上膠(DW3膠)，用細牙簽蘸液態(tài)DW3膠逐個涂濕鉻金陣列
(見圖2);
3. 外延片粘結使用Karl SussFC150倒焊機把外延片與硅電路對齊、粘 結起來；
4. 粘結完畢后，取下樣品，后置于室溫6天，使DW3膠完全固化。 其他各層的制作膠固化后，焦平面組件的其他各層按原有工藝在粘結好
的外延片及硅電路上依次制作形成，至此整個紅外探測器焦平面組件應力模擬 實驗結構制作完成(見圖3)。
權利要求
1.一種紅外焦平面探測器組件應力模擬實驗結構，其特征在于被模擬的界面被粘結層甲(1-1)和被粘結層乙(1-3)之間通過由粘結柱陣列(1-2)粘結起來。
2. 根據(jù)權力要求1所述的一種紅外焦平面探測器組件應力模擬實驗結構， 其特征在于所說的粘結柱陣列(1-2)采用矩形點陣排列，其中心距不大于 待模擬界面的最小尺寸的十分之一，柱高度及大小不大于所模擬材料層最薄厚 度的十分之一，柱材料的楊氏模量應大于被模擬界面材料層的楊氏模量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紅外焦平面探測器組件應力模擬實驗結構。本發(fā)明設計了一種應力模擬試驗結構，采用粘結柱陣列很好的模擬了層間界面的位移耦合，解決現(xiàn)在模擬結構中額外熱失配的技術問題，使得試驗結果的準確性大大提高。
文檔編號G01L1/00GK101373155SQ20081020153
公開日2009年2月25日 申請日期2008年10月22日 優(yōu)先權日2008年10月22日
發(fā)明者丁瑞軍, 張海燕, 李言謹, 龔海梅 申請人:中國科學院上海技術物理研究所