低損傷埋結(jié)式碲鎘汞探測(cè)器芯片的制作方法
【專利摘要】本專利公開(kāi)了一種低損傷埋結(jié)式碲鎘汞探測(cè)器芯片，它包括襯底，碲鎘汞p型外延薄膜，離子注入n型區(qū)，鈍化層，n型區(qū)電極，p型區(qū)電極，銦柱陣列，它涉及光電探測(cè)器件技術(shù)。本專利采用將p?n結(jié)制備至碲鎘汞材料腐蝕坑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)方案，使得結(jié)區(qū)位置遠(yuǎn)離材料表面，避免了清洗、去膠等工藝對(duì)光敏元區(qū)的作用力導(dǎo)致的缺陷增值引起的探測(cè)器性能下降、盲元增加等問(wèn)題。本專利對(duì)降低碲鎘汞焦平面的盲元率有很大幫助。
【專利說(shuō)明】
低損傷埋結(jié)式碲鎘汞探測(cè)器芯片
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本專利專利涉及碲鎘汞紅外探測(cè)器，具體是指一種低損傷埋結(jié)式碲鎘汞紅外探測(cè)器芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]碲鎘汞材料是一種理想的紅外探測(cè)器材料，具有禁帶寬度可調(diào)、內(nèi)量子效率高、電子、空穴迀移率高等優(yōu)點(diǎn)。隨著Si基碲鎘汞材料分子束外延制備技術(shù)的成熟，突破了材料尺寸的限制，使材料制備的成本得到降低，成品率提高。第三代碲鎘汞探測(cè)器正向著大面陣、多色化、微型化和低成本方向發(fā)展。但隨著面陣規(guī)模的擴(kuò)大和像元中心距的減小，盲元問(wèn)題成為一個(gè)制約器件性能的關(guān)鍵問(wèn)題。傳統(tǒng)的碲鎘汞器件多采用平面型器件結(jié)構(gòu)，即光敏元的η型和P型區(qū)都位于材料表面，當(dāng)進(jìn)行后續(xù)的器件制備工藝時(shí)，如表面清洗、去膠等，極易在光敏元區(qū)域造成缺陷增值引起探測(cè)器性能降低，甚至造成盲元。如何在現(xiàn)有工藝條件下減小制備工藝對(duì)器件性能的影響對(duì)降低盲元率具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于上述平面型碲鎘汞探測(cè)芯片存在的問(wèn)題，本專利提供一種低損傷埋結(jié)式碲鎘汞探測(cè)器芯片，它通過(guò)將ρ-η結(jié)精確注入至碲鎘汞材料內(nèi)部，使得結(jié)區(qū)位置遠(yuǎn)離材料表面，有效避免了后續(xù)器件工藝對(duì)光敏元性能的影響，能夠極大降低焦平面盲元率。
[0004]本專利的低損傷埋結(jié)式碲鎘汞紅外探測(cè)器芯片的結(jié)構(gòu)依次為:襯底I，碲鎘汞P型外延薄膜2，離子注入η型區(qū)3，鈍化層4，η型區(qū)電極5，ρ型區(qū)電極6，銦柱陣列7。由硼離子注入形成的光敏感元的η型區(qū)陣列3和P型區(qū)2共同形成紅外光伏探測(cè)芯片的光電二極管陣列，其特征在于:
[0005]利用離子注入方法形成的離子注入η型區(qū)3制備在碲鎘汞P型外延薄膜2上深度為
0.5?3.0ym的腐蝕坑內(nèi)部;離子注入窗口與腐蝕坑大小相等。
[0006]本專利的優(yōu)點(diǎn):
[0007]相比傳統(tǒng)的平面型Si基碲鎘汞紅外探測(cè)器芯片，本專利的低損傷埋結(jié)式探測(cè)器芯片的Ρ-η結(jié)是通過(guò)埋結(jié)工藝將光敏感的ρ-η結(jié)注入到深度為0.5?3.0ym的碲鎘汞材料內(nèi)部，能夠避免后續(xù)器件加工工藝如清洗、去膠等工藝引入缺陷造成的光敏元性能降低。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本專利的低損傷埋結(jié)式碲鎘汞探測(cè)器芯片的剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖，以像元中心距為25μπι的640X 512Si基中波碲鎘汞焦平面芯片為例，對(duì)本專利的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0010]制備低損傷埋結(jié)式碲鎘汞探測(cè)器芯片的外延材料為采用分子束外延方法制備的P型Hg空位摻雜的Si基碲鎘汞薄膜材料，材料組分X = 0.3，碲鎘汞層厚度為5μπι。
[0011]如圖1所示，本專利的低損傷埋結(jié)式碲鎘汞探測(cè)器芯片包括:襯底101，碲鎘汞P型外延薄膜2，光敏元η型區(qū)3，鈍化層4，η型區(qū)電極7，Ρ型區(qū)電極5，銦柱陣列6。其中光敏元η型區(qū)陣列3由硼離子注入形成，與P型區(qū)102共同形成紅外光伏探測(cè)芯片的光電二極管陣列。利用濕法腐蝕方法在碲鎘汞P型外延薄膜102上光敏元和公共電極的位置腐蝕得到與注入?yún)^(qū)設(shè)計(jì)尺寸相同的腐蝕坑，腐蝕深度為0.5?3.Ομπι; η型區(qū)3制備到腐蝕坑內(nèi)部。
[0012]最后將上述工藝制備出的640X512 Si基中波碲鎘汞芯片進(jìn)行1-V和R-V測(cè)試，與讀出電路倒焊互連后對(duì)焦平面盲元率進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低損傷埋結(jié)式探測(cè)器Ρ-η結(jié)阻抗與傳統(tǒng)平面結(jié)器件Ρ-η結(jié)阻抗相當(dāng)，由于工藝原因造成的盲元率由3%降低至0.1 %。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低損傷埋結(jié)式碲鎘汞探測(cè)器芯片，包括:紅外襯底(I)，碲鎘汞P型外延薄膜(2)，離子注入η型區(qū)(3)，鈍化層(4)，η型區(qū)上電極(5)，ρ型區(qū)上電極(6)，銦柱陣列(7);其特征在于:利用離子注入方法形成的離子注入η型區(qū)(3)制備在碲鎘汞P型外延薄膜(2)上深度為.0.5?3.0ym的腐蝕坑內(nèi)部;離子注入窗口與腐蝕坑大小相等。
【文檔編號(hào)】H01L31/103GK205609536SQ201620319396
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】胡曉寧, 張姍, 樊華, 廖清君, 葉振華, 林春, 丁瑞軍, 何力
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所