專利名稱：甚長(zhǎng)波碲鎘汞紅外焦平面探測(cè)器的抗反膜及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碲鎘汞光電導(dǎo)紅外焦平面探測(cè)器，具體是指甚長(zhǎng)波碲鎘汞光電導(dǎo)紅外焦平面探測(cè)器的光敏區(qū)和電極區(qū)上的抗反膜及電極區(qū)上的抗反膜的制備方法。
背景技術(shù)：
碲鎘汞光電導(dǎo)紅外焦平面探測(cè)器的光電效率是其重要性能參數(shù)之一，如果碲鎘汞光敏面的反射率能夠降低，則器件的光電效率得到提高，從而使碲鎘汞紅外焦平面列陣器件的響應(yīng)率和探測(cè)率都得到提高。因此，目前這個(gè)領(lǐng)域中已有中短波(1-5μm)和長(zhǎng)波(8-14μm)器件光敏面表面覆蓋不同厚度的ZnS作為增透或抗反膜用，這個(gè)厚度一般小于4000，這是由器件的工作波段和光學(xué)薄膜的性質(zhì)決定的。而到目前為止，器件的電極區(qū)都以原始金屬面貌裸露在碲鎘汞材料表面，一般金屬材料的反射率都接近于100％，因此這一部分的入射輻射損耗也是相當(dāng)大的。尤其對(duì)于多元器件，由于傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)其電極的焊接區(qū)達(dá)不到可靠性要求，為此發(fā)展了井伸電極引出結(jié)構(gòu)，見中國(guó)專利200510111360.X，“帶有井伸電極的碲鎘汞紅外光電導(dǎo)探測(cè)器”，由于這種結(jié)構(gòu)電極區(qū)占較大的面積，導(dǎo)致入射光大部分被電極區(qū)反射，從而降低器件的性能。因此，必須尋求一種在特定波段，即甚長(zhǎng)波段(15-16μm)，在器件光敏元表面和電極區(qū)上生長(zhǎng)一層具有最有效的抗反射膜，來(lái)提高器件的性能，滿足使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種甚長(zhǎng)波碲鎘汞光電導(dǎo)紅外焦平面探測(cè)器的光敏區(qū)和電極區(qū)上的抗反膜及電極區(qū)上的抗反膜的制備方法，通過(guò)抗反膜來(lái)進(jìn)一步提高器件的光電效率。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種甚長(zhǎng)波碲鎘汞光電導(dǎo)紅外焦平面探測(cè)器的抗反膜，所述的甚長(zhǎng)波碲鎘汞光電導(dǎo)紅外焦平面探測(cè)器，包括襯底，通過(guò)環(huán)氧膠固定在襯底上的碲鎘汞薄片，通過(guò)常規(guī)的半導(dǎo)體集成器件工藝，在碲鎘汞薄片上形成的光敏元列陣及分別位于光敏元二側(cè)的信號(hào)引出電極區(qū)和公共電極區(qū)。所述的抗反膜是置在光敏元列陣、信號(hào)引出電極區(qū)和公共電極區(qū)上的。置于光敏元列陣上的抗反膜是0.8-1.5微米厚的ZnS材料，置在信號(hào)引出電極區(qū)和公共電極區(qū)上的抗反膜是厚度在150～200的銦膜。信號(hào)引出電極區(qū)和公共電極區(qū)是依次由置在碲鎘汞薄片上的銦層和金層構(gòu)成。光敏元由碲鎘汞和其上的氧化層構(gòu)成。
一種甚長(zhǎng)波碲鎘汞光電導(dǎo)紅外焦平面探測(cè)器抗反膜的制備方法，具體步驟如下A.在制備好的碲鎘汞光電導(dǎo)紅外焦平面探測(cè)器的光敏元列陣上，利用常規(guī)的半導(dǎo)體工藝生長(zhǎng)0.8-1.5微米厚的ZnS層；B.利用常規(guī)的光刻和掩膜方法，在氬離子鍍膜機(jī)中，采用高純銦，對(duì)上述器件的信號(hào)引出電極區(qū)和公共電極區(qū)進(jìn)行離子鍍膜，銦膜厚度控制在150～200；C.對(duì)長(zhǎng)好的銦膜進(jìn)行氧等離子再處理，處理?xiàng)l件氣流量5-10(ml/min)；
氣壓200-600mtorr；射頻振蕩頻率8-12MHz；時(shí)間6-20分鐘。
經(jīng)上述氧等離子處理可以使銦膜的表面更光滑致密，使本身灰暗的銦更為暗淡，反射系數(shù)達(dá)到此材料的低極限水平。
本發(fā)明有如下有益效果1.采用本發(fā)明的抗反膜及電極區(qū)上抗反膜的處理方法，能最大限度接收入射光的信號(hào)，提高了器件的光電效率。
2.本發(fā)明特別適合大面積電極區(qū)的器件，如帶有井伸電極的碲鎘汞紅外光電導(dǎo)探測(cè)器。


圖1是64元井伸電極甚長(zhǎng)波光電導(dǎo)碲鎘汞紅外焦平而探測(cè)器平面示意圖；圖2是圖1中的某一元剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是電極區(qū)表面的反射率曲線圖，曲線1為電極區(qū)無(wú)抗反膜的反射率曲線，曲線2為電極區(qū)有銦抗反膜時(shí)的反射率曲線，曲線3為抗反膜銦膜經(jīng)過(guò)氧等離子處理后的反射率曲線。
圖4是光敏元表面的反射率曲線圖，曲線1為光敏元表面無(wú)抗反膜時(shí)的反射率曲線，曲線2為光敏元表面有1微米厚的ZnS抗反膜時(shí)的反射率曲線。
具體實(shí)施例方式
下面以64元井伸電極15-16μm波段的光電導(dǎo)碲鎘汞紅外焦平面探測(cè)器為實(shí)施例，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明見圖2，探測(cè)器包括襯底1，通過(guò)環(huán)氧膠固定在襯底上的碲鎘汞薄片2，薄片2厚度為10μm，采用常規(guī)的器件制備工藝，在碲鎘汞薄片上形成64元光敏元3，及每一光敏元二側(cè)的信號(hào)引出電極區(qū)4和公共電極區(qū)5。光敏元3由碲鎘汞和其上的氧化層301構(gòu)成。信號(hào)引出電極區(qū)4依次由碲鎘汞薄片上的銦層401、金層402構(gòu)成。公共電極區(qū)5依次由碲鎘汞薄片上的銦層501、金層502構(gòu)成。信號(hào)引出電極區(qū)4中有一井伸電極區(qū)403，井伸電極區(qū)由通過(guò)氬離子刻蝕至襯底的圓洞，圓洞內(nèi)依次填有通過(guò)真空鍍膜的鉻金屬層4031、金層4032、銦層4033和金層4034構(gòu)成。井伸電極區(qū)403作為信號(hào)引出的球焊區(qū)，表面沒(méi)有抗反膜，井伸電極區(qū)的引入解決了器件電極引出的可靠性問(wèn)題，但同時(shí)也增大了電極區(qū)的面積。因此，對(duì)大而積的電極區(qū)表面鍍抗反膜尤其重要。置于光敏元列陣氧化層301上的抗反膜是1微米厚的ZnS層302。置在信號(hào)引出電極區(qū)金層402和公共電極區(qū)金層502上的抗反膜是厚度在150～200的銦層6。
本發(fā)明的器件制備和抗反膜的生長(zhǎng)都是采用常規(guī)的半導(dǎo)體器件制備設(shè)備和工藝條件，而抗反膜材料和厚度的選取是經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)確定的，尤其是銦膜厚度，太厚會(huì)引起脫落和反射系數(shù)反而增大，太薄則下面的金層裸露而起不到遮掩的作用。對(duì)抗反膜銦膜進(jìn)行氧等離子處理，可進(jìn)一步降低銦膜的反射率。圖3是本實(shí)施例電極區(qū)表面的反射率曲線圖，曲線1為電極區(qū)無(wú)抗反膜的反射率曲線，曲線2為電極區(qū)有銦抗反膜時(shí)的反射率曲線，曲線3為抗反膜銦膜經(jīng)過(guò)氧等離子處理后的反射率曲線。氧等離子處理?xiàng)l件氧氣流量7SCFH；氣壓350mtorr；射頻振蕩頻率10.7MHz；時(shí)間8分鐘。可以看到長(zhǎng)銦層后，反射率下降到60％以下，經(jīng)過(guò)氧等離子處理后，反射率繼續(xù)下降，達(dá)到了最佳的抗反射效果。圖4是本實(shí)施例光敏元表面的反射率曲線圖，曲線1為光敏元碲鎘汞氧化層表面的反射率曲線，曲線2為光敏元表面有1微米厚的ZnS抗反膜時(shí)的反射率曲線，從下面的圖中可以看出，抗反膜ZnS的反射率呈現(xiàn)出振蕩，比僅僅有氧化層的反射率要低。
權(quán)利要求
1.一種甚長(zhǎng)波碲鎘汞紅外焦平面探測(cè)器的抗反膜，所述的甚長(zhǎng)波碲鎘汞光電導(dǎo)紅外焦平面探測(cè)器，包括襯底(1)，通過(guò)環(huán)氧膠固定在襯底上的碲鎘汞薄片(2)，通過(guò)常規(guī)的半導(dǎo)體器件集成工藝，在碲鎘汞薄片上形成的光敏元列陣(3)及分別位于光敏元二側(cè)的信號(hào)引出電極區(qū)(4)和公共電極區(qū)(5)；所述的抗反膜是置在光敏元列陣、信號(hào)引出電極區(qū)和公共電極區(qū)上的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種甚長(zhǎng)波碲鎘汞紅外焦平面探測(cè)器的抗反膜，其特征在于所說(shuō)的置于光敏元列陣上的抗反膜是0.8-1.5微米厚的ZnS膜(302)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種甚長(zhǎng)波碲鎘汞紅外焦平面探測(cè)器的抗反膜，其特征在于所說(shuō)的置在信號(hào)引出電極區(qū)(4)和公共電極區(qū)(5)上的抗反膜是厚度在150～200的銦膜(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種甚長(zhǎng)波碲鎘汞紅外焦平面探測(cè)器的抗反膜，其特征在于所說(shuō)的信號(hào)引出電極區(qū)(4)中有一井伸電極區(qū)(403)，井伸電極區(qū)由通過(guò)氬離子刻蝕至襯底的圓洞，圓洞內(nèi)依次填有通過(guò)真空鍍膜的鉻金屬層(4031)、金層(4032)、銦層(4033)和金層(4034)構(gòu)成，井伸電極區(qū)(403)作為信號(hào)引出的球焊區(qū)，表面沒(méi)有抗反膜。
5.一種甚長(zhǎng)波碲鎘汞光電導(dǎo)紅外焦平面探測(cè)器抗反膜的制備方法，其特征在于具體步驟如下§a.在制備好的碲鎘汞光電導(dǎo)紅外焦平面探測(cè)器的光敏元列陣上，利用常規(guī)的半導(dǎo)體工藝條件生長(zhǎng)0.8-1.5微米厚的ZnS層；§b.利用常規(guī)的光刻和掩膜方法，在氬離子鍍膜機(jī)中，采用高純銦，對(duì)上述器件的信號(hào)引出電極區(qū)和公共電極區(qū)進(jìn)行離子鍍膜，銦膜厚度控制在150～200；§c.對(duì)長(zhǎng)好的銦膜進(jìn)行氧等離子再處理，處理?xiàng)l件氣流量5-10(ml/min)；氣壓200-600mtorr；射頻振蕩頻率8-12MHz；時(shí)間6-20分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種甚長(zhǎng)波碲鎘汞紅外焦平面探測(cè)器的抗反膜及制備方法，所述的抗反膜是置在光敏元列陣、信號(hào)引出電極區(qū)和公共電極區(qū)上的。置于光敏元列陣上的抗反膜是0.8－1.5微米厚的ZnS材料，置在信號(hào)引出電極區(qū)和公共電極區(qū)上的抗反膜是厚度在150～200的銦膜。所述制備方法的特征在于在抗反膜銦膜形成后再對(duì)其進(jìn)行氧等離子再處理，使銦膜的表面更光滑致密，使本身灰暗的銦更為暗淡，反射系數(shù)達(dá)到此材料的低極限水平。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能最大限度接收入射光的信號(hào)，提高了器件的光電效率。本發(fā)明特別適合大面積電極區(qū)的器件，如帶有井伸電極的碲鎘汞紅外光電導(dǎo)探測(cè)器。
文檔編號(hào)H01L31/0216GK1937233SQ20061003101
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月11日
發(fā)明者朱龍?jiān)? 龔海梅, 李向陽(yáng), 宋潤(rùn)秋, 王妮麗, 劉詩(shī)嘉, 湯英文, 姜佩璐 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所