專利名稱：一種無源電路耦合的環(huán)孔型碲鎘汞芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利涉及紅外光電探測(cè)器，具體是指一種無源電路耦合的環(huán)孔型碲鎘汞芯片。
背景技術(shù)：
碲鎘汞焦平面探測(cè)器由碲鎘汞探測(cè)元列陣與讀出電路芯片互連而成。按互連方式的不同，碲鎘汞焦平面探測(cè)器可分為混成式碲鎘汞焦平面探測(cè)器和單片集成式碲鎘汞焦平面探測(cè)器?；斐墒巾阪k汞焦平面探測(cè)器采用銦柱互連技術(shù)或者金絲互連技術(shù)連接芯片和讀出電路，其優(yōu)點(diǎn)在于芯片和讀出電路可以分別試驗(yàn)，合乎標(biāo)準(zhǔn)后才互連，提高了成品率。但是，由于芯片和讀出電路采用不同的材料，且晶格常數(shù)、熱膨脹系數(shù)等參數(shù)不同，在溫度變化時(shí)，采用銦柱互連技術(shù)的焦平面探測(cè)器的芯片和電路之間會(huì)存在一定的應(yīng)力或應(yīng)變，導(dǎo)致焦平面探測(cè)器的可靠性降低。而采用金絲互連技術(shù)，又帶來了電極側(cè)焊時(shí)覆蓋光敏面的問題，降低了探測(cè)器的量子效率。單片集成式碲鎘汞焦平面探測(cè)器通常采用環(huán)孔互連技術(shù)，用離子束刻蝕P型碲鎘汞互連環(huán)孔的同時(shí)，在互連環(huán)孔周圍形成一個(gè)圓柱形N-on-P結(jié)，再利用環(huán)孔金屬化，實(shí)現(xiàn)探測(cè)器芯片與讀出電路芯片的立體互連。這種互連方式使焦平面探測(cè)器的熱循環(huán)可靠性得到改善，且工藝流程簡單，具有高的填充因子(可達(dá)95%以上)。但是，由于每個(gè)碲鎘汞晶片都要用一個(gè)合格的讀出電路芯片，如果制備的碲鎘汞探測(cè)器芯片不好，讀出電路也就報(bào)廢，同時(shí)工藝過程中難免會(huì)對(duì)讀出電路造成損傷。
發(fā)明內(nèi)容本專利的目的是提供一種無源電路耦合的環(huán)孔型碲鎘汞芯片，解決混成式和單片集成式兩種結(jié)構(gòu)存在的 不足。本專利的無源電路耦合的環(huán)孔型碲鎘汞芯片包括無源電路，通過環(huán)氧樹脂膠與無源電路牢固結(jié)合的P型HgCdTe層，環(huán)孔通道，環(huán)孔通道周圍的η型區(qū)，環(huán)孔通道內(nèi)的金屬層和公共電極層，其特征在于:無源電路I通過環(huán)氧樹脂膠2粘接在P型HgCdTe層3上,在ρ型HgCdTe層3上有刻蝕形成的環(huán)孔通道4，環(huán)孔通道4內(nèi)沉積環(huán)孔通道內(nèi)的金屬層6，環(huán)孔通道周圍的η型區(qū)5通過環(huán)孔通道內(nèi)的金屬層6與無源電路I相連，ρ型HgCdTe層3上沉積有公共電極層7，公共電極層7使ρ型HgCdTe層3與無源電路I相連。所述的無源電路采用藍(lán)寶石襯底，沉積鉻和金復(fù)合層后干法刻蝕形成電路圖形。本專利的優(yōu)點(diǎn):該芯片可以通過金絲互連與讀出電路實(shí)現(xiàn)連接，不僅克服了金絲覆蓋光敏面問題，又可獨(dú)立探測(cè)器芯片和讀出電路，提高焦平面的成品率，同時(shí)發(fā)揮了環(huán)孔型探測(cè)器的優(yōu)勢(shì)，工藝簡單，且具有高的填充因子。

[0010]圖1是無源電路耦合的環(huán)孔型碲鎘汞芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是無源電路的俯視圖。圖3是貼片后的俯視圖。圖4是環(huán)孔回填金屬后的俯視圖。圖5是成型后的俯視圖。圖6是激光誘導(dǎo)電流圖。圖7是探測(cè)器的光譜響應(yīng)曲線。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，以環(huán)孔直徑Φ 10 μ m，8元的無源電路耦合的環(huán)孔型碲鎘汞芯片為例，對(duì)本專利的具體實(shí)施方法作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。A.無源電路I的制備，如附圖2(I)首先采用離子束濺射技術(shù)在藍(lán)寶石上沉積鉻/金復(fù)合層，其中鉻的厚度為50nm,金的厚度為lOOOnm，生長條件:真空度2 X 10_2Pa，離子束能量500eV。(2)光刻一露出待刻蝕圖形，通過氬離子刻蝕，形成無源電路1，刻蝕條件:能量為400eV，束流密度為0.6mA，刻蝕時(shí)間為0.5h。B.第一面減薄和鈍化
碲鎘汞晶片選用ρ型材料，載流子濃度為2X 1016cm_3。晶片第一面減薄至300 μ m,采用熱蒸發(fā)技術(shù)沉積碲化鎘膜8，其中碲化鎘的厚度為lOOOnm。C.貼片和第二面減薄，如附圖3采用環(huán)氧樹脂膠2，利用真空貼片技術(shù)，把晶片定位粘貼到無源電路I上，然后減薄至10 μ m,即得到ρ型HgCdTe層3。D.鈍化和增透采用熱蒸發(fā)技術(shù)沉積硫化鋅/碲化鎘復(fù)合膜9，其中碲化鎘的厚度為lOOOnm，硫化鋅的厚度為500nm。E.刻蝕環(huán)孔光刻二露出待刻蝕環(huán)孔,直徑為Φ 10 μ m,利用IS離子刻蝕刻通環(huán)孔內(nèi)締鎘萊材料和底下的環(huán)氧樹脂膠2，形成環(huán)孔通道4，露出無源電路I上的金屬層，同時(shí)獲得η型區(qū)5，外環(huán)直徑為Φ30μπι?？涛g條件:能量為700eV，束流密度為0.8mA，刻蝕時(shí)間為Ih。F.回填金屬，如附圖4光刻三露出待沉積金屬層的區(qū)域，直徑為Φ 15 μ m，利用離子束濺射技術(shù)回填金屬銦/金復(fù)合層6，其中銦的厚度為50nm，金的厚度為2000nm，生長條件:真空度2 X W2Pa,離子束能量500eV。H.公共電極層7的制備，如附圖5光刻四露出公共電極區(qū)，腐蝕去除硫化鋅/碲化鎘復(fù)合膜，利用離子束濺射技術(shù)沉積金屬鉻/金復(fù)合層7，其中鉻的厚度為50nm，金的厚度為500nm，生長條件:真空度2 X l(T2Pa，離子束能量500eV。最后對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行激光誘導(dǎo)電流測(cè)試和響應(yīng)光譜測(cè)試，圖6給出了兩個(gè)相鄰器件的激光誘導(dǎo)電流圖，它類似于正弦曲線，波峰和波谷對(duì)應(yīng)著η型區(qū)的ρ-η結(jié)界面，即η型區(qū)的外環(huán)直徑，計(jì)算可得2個(gè)器件的η型區(qū)的外環(huán)直徑的平均值為30.5 μ m。圖7是該結(jié)構(gòu)8個(gè)器件的響應(yīng)光譜圖，截止波長為5.73 5.74 μ m之間，且均勻性較高。由此可見， 該 無源電路耦合的環(huán)孔型碲鎘汞芯片的結(jié)構(gòu)方案是合理的、可行的。
權(quán)利要求1.一種無源電路耦合的環(huán)孔型碲鎘汞芯片，包括無源電路(I)，通過環(huán)氧樹脂膠(2)與無源電路(I)牢固結(jié)合的P型HgCdTe層(3)，環(huán)孔通道(4)，環(huán)孔通道周圍的η型區(qū)(5)，環(huán)孔通道內(nèi)的金屬層(6 )和公共電極層(7 )，其特征在于: 無源電路(I)通過環(huán)氧樹脂膠(2 )粘接在P型HgCdTe層(3 )上，在P型HgCdTe層(3 )上有刻蝕形成的環(huán)孔通道(4)，環(huán)孔通道(4)內(nèi)沉積環(huán)孔通道內(nèi)的金屬層(6)，環(huán)孔通道周圍的η型區(qū)(5)通過環(huán)孔通道內(nèi)的金屬層(6)與無源電路(I)相連，P型HgCdTe層(3)上沉積有公共電極層(7 )，公共電極層(7 )使P型HgCdTe層(3 )與無源電路(I)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無源電路耦合的環(huán)孔型碲鎘汞芯片，其特征是:所述的無源電路(I)采用藍(lán)寶石襯底的 無源電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種無源電路耦合的環(huán)孔型碲鎘汞芯片，該芯片采用環(huán)孔工藝，把碲鎘汞芯片耦合在無源電路上，即離子束刻蝕環(huán)孔的同時(shí)，在互連孔周圍形成一個(gè)圓柱形N-on-P結(jié)，通過環(huán)孔金屬化實(shí)現(xiàn)n型區(qū)與無源電路的互連。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于芯片可以通過金絲互連與讀出電路實(shí)現(xiàn)連接，不僅克服了金絲覆蓋光敏面問題，又可獨(dú)立探測(cè)器芯片和讀出電路，提高焦平面的成品率，同時(shí)發(fā)揮了環(huán)孔型探測(cè)器的優(yōu)勢(shì)，工藝簡單，且具有高的填充因子。
文檔編號(hào)H01L27/146GK203134797SQ201320057160
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者徐國慶, 劉向陽, 王仍, 儲(chǔ)開慧, 湯亦聃, 喬輝, 賈嘉, 李向陽 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所