一種無源電路耦合的環孔型碲鎘汞芯片制造技術

本實用新型專利技術公開了一種無源電路耦合的環孔型碲鎘汞芯片，該芯片采用環孔工藝，把碲鎘汞芯片耦合在無源電路上，即離子束刻蝕環孔的同時，在互連孔周圍形成一個圓柱形N-on-P結，通過環孔金屬化實現n型區與無源電路的互連。本實用新型專利技術的優點在于芯片可以通過金絲互連與讀出電路實現連接，不僅克服了金絲覆蓋光敏面問題，又可獨立探測器芯片和讀出電路，提高焦平面的成品率，同時發揮了環孔型探測器的優勢，工藝簡單，且具有高的填充因子。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利涉及紅外光電探測器，具體是指一種無源電路耦合的環孔型碲鎘汞芯片。
技術介紹
碲鎘汞焦平面探測器由碲鎘汞探測元列陣與讀出電路芯片互連而成。按互連方式的不同，碲鎘汞焦平面探測器可分為混成式碲鎘汞焦平面探測器和單片集成式碲鎘汞焦平面探測器。混成式碲鎘汞焦平面探測器采用銦柱互連技術或者金絲互連技術連接芯片和讀出電路，其優點在于芯片和讀出電路可以分別試驗，合乎標準后才互連，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、熱膨脹系數等參數不同，在溫度變化時，采用銦柱互連技術的焦平面探測器的芯片和電路之間會存在一定的應力或應變，導致焦平面探測器的可靠性降低。而采用金絲互連技術，又帶來了電極側焊時覆蓋光敏面的問題，降低了探測器的量子效率。單片集成式碲鎘汞焦平面探測器通常采用環孔互連技術，用離子束刻蝕P型碲鎘汞互連環孔的同時，在互連環孔周圍形成一個圓柱形N-on-P結，再利用環孔金屬化，實現探測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器的熱循環可靠性得到改善，且工藝流程簡單，具有高的填充因子(可達95%以上)。但是，由于每個碲鎘汞晶片都要用一個合格的讀出電路芯片，如果制備的碲鎘汞探測器芯片不好，讀出電路也就報廢，同時工藝過程中難免會對讀出電路造成損傷。
技術實現思路
本專利的目的是提供一種無源電路耦合的環孔型碲鎘汞芯片，解決混成式和單片集成式兩種結構存在的 不足。本專利的無源電路耦合的環孔型碲鎘汞芯片包括無源電路，通過環氧樹脂膠與無源電路牢固結合的P型HgCdTe層，環孔通道，環孔通道周圍的η型區，環孔通道內的金屬層和公共電極層，其特征在于:無源電路I通過環氧樹脂膠2粘接在P型HgCdTe層3上,在ρ型HgCdTe層3上有刻蝕形成的環孔通道4，環孔通道4內沉積環孔通道內的金屬層6，環孔通道周圍的η型區5通過環孔通道內的金屬層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寶石襯底，沉積鉻和金復合層后干法刻蝕形成電路圖形。本專利的優點:該芯片可以通過金絲互連與讀出電路實現連接，不僅克服了金絲覆蓋光敏面問題，又可獨立探測器芯片和讀出電路，提高焦平面的成品率，同時發揮了環孔型探測器的優勢，工藝簡單，且具有高的填充因子。附圖說明圖1是無源電路耦合的環孔型碲鎘汞芯片的結構示意圖。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是激光誘導電流圖。圖7是探測器的光譜響應曲線。具體實施方式以下結合附圖，以環孔直徑Φ 10 μ m，8元的無源電路耦合的環孔型碲鎘汞芯片為例，對本專利的具體實施方法作進一步地詳細說明。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在藍寶石上沉積鉻/金復合層，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,采用熱蒸發技術沉積碲化鎘膜8，其中碲化鎘的厚度為lOOOnm。C.貼片和第二面減薄，如附圖3采用環氧樹脂膠2，利用真空貼片技術，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技術沉積硫化鋅/碲化鎘復合膜9，其中碲化鎘的厚度為lOOOnm，硫化鋅的厚度為500nm。E.刻蝕環孔光刻二露出待刻蝕環孔,直徑為Φ 10 μ m,利用IS離子刻蝕刻通環孔內締鎘萊材料和底下的環氧樹脂膠2，形成環孔通道4，露出無源電路I上的金屬層，同時獲得η型區5，外環直徑為Φ30μπι。刻蝕條件:能量為700eV，束流密度為0.8mA，刻蝕時間為Ih。F.回填金屬，如附圖4光刻三露出待沉積金屬層的區域，直徑為Φ 15 μ m，利用離子束濺射技術回填金屬銦/金復合層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，腐蝕去除硫化鋅/碲化鎘復合膜，利用離子束濺射技術沉積金屬鉻/金復合層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。最后對上述實施例進行激光誘導電流測試和響應光譜測試，圖6給出了兩個相鄰器件的激光誘導電流圖，它類似于正弦曲線，波峰和波谷對應著η型區的ρ-η結界面，即η型區的外環直徑，計算可得2個器件的η型區的外環直徑的平均值為30.5 μ m。圖7是該結構8個器件的響應光譜圖，截止波長為5.73 5.74 μ m之間，且均勻性較高。由此可見， 該 無源電路耦合的環孔型碲鎘汞芯片的結構方案是合理的、可行的。權利要求1.一種無源電路耦合的環孔型碲鎘汞芯片，包括無源電路(I)，通過環氧樹脂膠(2)與無源電路(I)牢固結合的P型HgCdTe層(3)，環孔通道(4)，環孔通道周圍的η型區(5)，環孔通道內的金屬層(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 )上有刻蝕形成的環孔通道(4)，環孔通道(4)內沉積環孔通道內的金屬層(6)，環孔通道周圍的η型區(5)通過環孔通道內的金屬層(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.根據權利要求1所述的一種無源電路耦合的環孔型碲鎘汞芯片，其特征是:所述的無源電路(I)采用藍寶石襯底的 無源電路。專利摘要本技術公開了一種無源電路耦合的環孔型碲鎘汞芯片，該芯片采用環孔工藝，把碲鎘汞芯片耦合在無源電路上，即離子束刻蝕環孔的同時，在互連孔周圍形成一個圓柱形N-on-P結，通過環孔金屬化實現n型區與無源電路的互連。本技術的優點在于芯片可以通過金絲互連與讀出電路實現連接，不僅克服了金絲覆蓋光敏面問題，又可獨立探測器芯片和讀出電路，提高焦平面的成品率，同時發揮了環孔型探測器的優勢，工藝簡單，且具有高的填充因子。文檔編號H01L27/146GK203134797SQ201320057160公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月31日 優先權日2013年1月31日專利技術者徐國慶, 劉向陽, 王仍, 儲開慧, 湯亦聃, 喬輝, 賈嘉, 李向陽 申請人:中國科學院上海技術物理研究所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無源電路耦合的環孔型碲鎘汞芯片，包括無源電路（1），通過環氧樹脂膠（2）與無源電路（1）牢固結合的p型HgCdTe層（3），環孔通道（4），環孔通道周圍的n型區（5），環孔通道內的金屬層（6）和公共電極層（7），其特征在于：無源電路（1）通過環氧樹脂膠（2）粘接在p型HgCdTe層（3）上，在p型HgCdTe層（3）上有刻蝕形成的環孔通道（4），環孔通道（4）內沉積環孔通道內的金屬層（6），環孔通道周圍的n型區（5）通過環孔通道內的金屬層（6）與無源電路（1）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（1）相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐國慶，劉向陽，王仍，儲開慧，湯亦聃，喬輝，賈嘉，李向陽，
申請(專利權)人：中國科學院上海技術物理研究所，
類型：實用新型
國別省市：