本發(fā)明涉及紅外光電探測器制備的，尤其涉及一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器。

背景技術：

1、區(qū)別于光伏探測器只需要少量電極引線即可讀出全部響應信號，碲鎘汞光導探測器的每個光敏元都需要獨立的信號電極引出，這會導致藍寶石基底的碲鎘汞光導小面陣探測器電極引線太多而無法布線。解決的辦法是采用電極背引出工藝，即光敏元信號通過藍寶石內部的銅和互連銦柱引出到探測器下方的電極板上讀出，具體結構可見于附圖1。

2、上述附圖1中小面陣探測器的結構存在一個重大缺陷，即當銅有損的情況下，在室溫和液氮溫度的高低溫循環(huán)過程中，銦柱有可能和藍寶石內部的銅斷開而導致盲元的產生，大大降低了探測器的可靠性。兩者斷開的原因是銦的熱膨脹系數(shù)比較大，室溫下銦的熱膨脹系數(shù)是銅的1.38倍，在反復的高低溫沖擊過程中有可能導致銦柱和銅之間斷開，見附圖2。

3、因此，當銅有損的情況下，在反復的高低溫沖擊過程中，如何避免銦柱和銅之間斷開成為需要解決的技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器，主要解決上述現(xiàn)有技術存在的在反復的高低溫沖擊過程中，如何避免銦柱和銅之間斷開的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器，其特征在于：探測器的藍寶石基底內部有激光鏤刻的微通孔陣列，在微通孔陣列內部電鍍銅，碲鎘汞使用環(huán)氧膠粘結于藍寶石基底，在藍寶石基底背面生長鉻金延伸電極層，該鉻金延伸電極層將銅和銦柱串聯(lián)在一起，銦柱將探測器和藍寶石電極板相連，探測器產生的光生電信號通過銅和銦柱從藍寶石電極板讀出。

3、進一步，鉻金延伸電極層包括鉻層和金層，鉻層和金層從上至下依次覆蓋在銅下表面；

4、鉻金延伸電極層延伸至藍寶石基底背面的平整區(qū)域。

5、進一步，銦柱生長在藍寶石基底背面的鉻金延伸電極層，銦柱的位置和銅的位置錯開。

6、進一步，藍寶石為探測器基底，表面ttv≤1μm，使用激光在藍寶石內部鏤刻微通孔陣列，微通孔陣列內部電鍍銅。

7、進一步，碲鎘汞通過環(huán)氧膠粘結在藍寶石基底上，碲鎘汞表面覆蓋一層電化學氧化層。

8、進一步，銅上表面從下至上依次覆蓋鉻層、金層、銦層、金層。

9、進一步，藍寶石電極板上生長有電極引線，電極引線成分為從下至上依次覆蓋在藍寶石電極板上的鉻層、金層，銦柱將鉻金延伸電極層的金層和電極引線的金層相連，在藍寶石電極板的金層表面再覆蓋一層二氧化硅，形成二氧化硅層。

10、一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器的制備工藝，應用于上述一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器，具體步驟如下：

11、1、用365nm激光在厚度0.3mm的藍寶石基底上鏤刻微通孔陣列，通孔陣列規(guī)模和孔徑可根據(jù)實際需要調整；

12、2、在藍寶石基底的通孔內電鍍銅，然后處理藍寶石表面的面銅，并對每個銅柱進行導電性測試；

13、3、將體材料碲鎘汞用環(huán)氧膠粘貼于藍寶石基底上，并對碲鎘汞進行減薄、表面處理和電化學氧化，在碲鎘汞表面獲得電化學氧化層；

14、4、氬離子刻蝕銅柱上的碲鎘汞材料和環(huán)氧膠

15、5、光刻和磁控濺射生長金屬，在銅柱上生長鉻層、金層、銦層和金層，目的是將光敏面和銅串聯(lián)，該金屬生長順序可以獲得銅與光敏面的最優(yōu)牢度；

16、6、對碲鎘汞正面進行光刻膠保護，并對藍寶石基底背面進行光刻和磁控濺射生長鉻層和金層，然后再光刻生長銦柱，銦柱高度5～10μm；

17、7、對藍寶石電極板表面光刻并生長鉻層、金層和二氧化硅層，然后在二氧化硅層上進行部分區(qū)域的酸蝕開孔，并在開孔處生長銦柱，銦柱高度5～10μm；

18、8、將探測器銦柱和藍寶石電極板的銦柱進行倒焊互連；

19、9、將互連后的芯片信號和公用電極進行金絲球焊，并測量探測器的信號、噪聲、傳音和探測率等數(shù)據(jù)，篩選出符合性能要求的芯片。

20、鑒于上述技術特征，本發(fā)明具有如下有益效果：

21、1、本發(fā)明中一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器，在探測器藍寶石基底背面的銅和銦柱之間生長鉻金延伸電極層，大幅增強探測器在高低溫(室溫-液氮溫度)循環(huán)過程中金屬連接的可靠性，避免銦柱和銅斷開引起的盲元，提高電極背引出結構的碲鎘汞探測器在高低溫沖擊過程中的可靠性。另外，通過合理的鉻金延伸電極層區(qū)域設計來規(guī)避銦柱不合理排布帶來的充膠困難。

22、2、本發(fā)明中一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器，在藍寶石電極板的金層表面再覆蓋一層二氧化硅，形成二氧化硅層，用于將電極引線與藍寶石基底背面的金屬層絕緣隔離，防止鉻金延伸電極層與下面藍寶石電極板上的金屬引線上下串聯(lián)。

技術特征：

1.一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器，其特征在于：探測器的藍寶石基底（1）內部有激光鏤刻的微通孔陣列，在微通孔陣列內部電鍍銅（5），碲鎘汞（7）使用環(huán)氧膠（6）粘結于藍寶石基底（1），在藍寶石基底（1）背面生長鉻金延伸電極層，該鉻金延伸電極層將銅（5）和銦柱（4）串聯(lián)在一起，銦柱（4）將探測器和藍寶石電極板（11）相連，探測器產生的光生電信號通過銅（5）和銦柱（4）從藍寶石電極板（11）讀出。

2.根據(jù)權利要求1所述一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器，其特征在于：鉻金延伸電極層包括鉻層（2）和金層（3），鉻層（2）和金層（3）從上至下依次覆蓋在銅（5）下表面；

3.根據(jù)權利要求2所述一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器，其特征在于：銦柱（4）生長在藍寶石基底（1）背面的鉻金延伸電極層，銦柱（4）的位置和銅（5）的位置錯開。

4.根據(jù)權利要求3所述一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器，其特征在于：藍寶石為探測器基底，表面ttv≤1μm，使用激光在藍寶石內部鏤刻微通孔陣列，微通孔陣列內部電鍍銅（5）。

5.根據(jù)權利要求4所述一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器，其特征在于：碲鎘汞（7）通過環(huán)氧膠（6）粘結在藍寶石基底（1）上，碲鎘汞（7）表面覆蓋一層電化學氧化層（8）。

6.根據(jù)權利要求5所述一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器，其特征在于：銅（5）上表面從下至上依次覆蓋鉻層（2）、金層（3）、銦層（9）、金層（3）。

7.根據(jù)權利要求1至6中任意一項所述一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器，其特征在于：藍寶石電極板（11）上生長有電極引線，電極引線成分為從下至上依次覆蓋在藍寶石電極板（11）上的鉻層（2）、金層（3），銦柱（4）將鉻金延伸電極層的金層（3）和電極引線的金層（3）相連，在藍寶石電極板（11）的金層（3）表面再覆蓋一層二氧化硅，形成二氧化硅層（10）。

8.一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器的制備工藝，應用于權利要求7所述一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器，具體步驟如下：

技術總結
本發(fā)明提供了一種基于銦、鉻、金、銅的多金屬接力互連的電極背引出碲鎘汞光導小面陣探測器，探測器的藍寶石基底內部有激光鏤刻的微通孔陣列，在微通孔陣列內部電鍍銅，碲鎘汞使用環(huán)氧膠粘結于藍寶石基底，在藍寶石基底背面生長鉻金延伸電極層，該鉻金延伸電極層將銅和銦柱串聯(lián)在一起，銦柱將探測器和藍寶石電極板相連，探測器產生的光生電信號通過銅和銦柱從藍寶石電極板讀出。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中當銅有損的情況下，在反復的高低溫沖擊過程中，如何避免銦柱和銅之間斷開的問題。

技術研發(fā)人員：蘭添翼,李向陽,丁雷
受保護的技術使用者：中國科學院上海技術物理研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/28