专利名称：具有曲线延伸电极结构的碲镉汞红外线列探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电探测器技术，具体指具有曲线延伸电极结构的碲镉汞红外线列探 测器。
背景技术：
碲镉汞红外探测器的电极引出工艺一直是碲镉汞器件制造流程中的关键技术。常 规的碲镉汞电极引出方式大致有二种，分别是超声波键压焊接和金丝球焊接。超声波键压 焊接是在加压的状态下利用高频振动波在两个金属表面互相摩擦而形成分子层的熔合来 完成电极引出。金丝球焊接是将直径25微米至40微米的金丝首端熔化处理成圆球形状， 接着在超声和压力的作用下形成金属间的熔合来完成电极引出。超声波键压焊接的主要缺 点是在焊区周围会产生高频振动和压力，金丝球焊接的主要缺点是在焊区周围区域会产生 高温和压力，而高温、高频振动和压力对碲镉汞器件的性能会产生十分不利的影响。为了解 决电极引出时产生的问题，上海技术物理研究所发展了井伸电极的技术，详情可参考发明 专利《带有井伸电极的碲镉汞红外光电导探测器》，申请号为200510111360. X，井伸电极的 结构可有效的隔离高温、高频振动和压力对碲镉汞层的影响，但是井伸电极也有其局限性， 井伸电极结构不适合使用于小面积、长线列和小面阵碲镉汞器件，在光敏面较小的碲镉汞 器件上采用井伸电极结构会使得焊区过小，而且在反复的液氮冲击实验中，井伸电极的上 下台阶交界处会出现部分断裂的现象。因此，对于小面积光敏面碲镉汞器件来说，需要另外 设计一种延伸电极结构来解决电极引出产生的问题。
发明内容
本发明提出了一种新型延伸电极结构，该电极称为曲线延伸电极。曲线延伸电极 结构解决了小面积、长线列和小面阵光敏面无法使用井伸电极结构的问题。本发明所述的曲线延伸电极主要包含两部分结构，这两部分结构分别为内弧形结 构区和电极延伸结构区，内弧形结构区位于光敏面与电极延伸结构之间，和光敏面形成欧 姆接触，内弧形结构区和电极延伸结构区交界处为一个半椭圆线，而电极延伸结构区为内 弧形结构区的电极延长部分，为一类似矩形形状结构。内弧形结构区是在碲镉汞层上由下至上依次生长以下结构内弧形区铟层(6)为物理溅射的铟层，厚度为200A;内弧形区金层(7):为物理溅射的金层，厚度为6000A;电极延伸结构区是在蓝宝石衬底上由下至上依次生长以下结构电极延伸区第一铟层(8):为物理溅射的铟层，厚度为200A;电极延伸区第一金层(9):为物理溅射的金层，厚度为6000A;电极延伸区第二铬层(10):为物理溅射的铬层，厚度为200&电极延伸区第二金层(Il):为物理溅射的金层，厚度为6000A。曲线延伸电极结构主要尺寸按以下方法确定
椭圆线的两个短轴端与电极边缘的垂直距离为c应在10微米至20微米之间；长 轴端点与光敏面的垂直距离d应该在15微米至20微米之间；内弧形结构的椭圆长轴半直 径a与短轴直径b分别a = L-d(1)b = M-2c(2)其中L、M为电极内弧形结构区的设计尺寸，L为电极内弧形结构区在长轴方向长 度，M为电极内弧形结构区在短轴方向长度。本发明具有以下的优点1)相比井伸电极结构，曲线延伸电极结构更加简单，延伸性更好，最重要的一点 是，这种电极结构不仅可使用在大尺寸的光敏面器件上，而且可用于井伸电极所不能使用 的小尺寸光敏面器件上。2)曲线延伸电极的电极可焊接区域面积更大，能够更加方便的进行电极引出操作。3)曲线延伸电极的电极引出可实行机械化操作，从而保证了焊点的一致性和稳定 性，提高了产品的可靠性。
图1线列型碲镉汞红外探测器俯视图。图2线列型碲镉汞红外探测器剖视图，图中1为蓝宝石衬底；2为环氧胶层；3为第一层碲镉汞氧化层；4为碲镉汞层；5为第二 面碲镉汞氧化层；6为内弧形区铟层；7为内弧形区金层；8为电极延伸区第一铟层；9为电 极延伸区第一金层；10为电极延伸区第二铬层；11为电极延伸区第二金层。图3线列型碲镉汞红外探测器实物图。
具体实施例方式下面对本发明的实施方式做详细说明，如下1)将蓝宝石为衬底的碲镉汞芯片减薄抛光至10微米左右，然后进行清洗，腐蚀和 电化学氧化等步骤以获得清洁的碲镉汞薄片。2)使用正性光刻胶进行光刻，随后离子束刻蚀180分钟来获得光敏面和曲面延伸 电极第一部分的图形。3)使用乙醇来去除正性光刻胶。4)使用HF溶液来腐蚀碲镉汞表面2秒至3秒时间，然后继续使用3%的溴甲醇溶 液腐蚀碲镉汞表面15秒至20秒。5)用电化学阳极氧化碲镉汞芯片以获得侧面钝化的效果。6)使用正性光刻胶保护非曲面延伸电极第二部分区域，然后物理溅射铬金层，厚 度为200A/3000A，溉射完成后使用乙醇去除正性光刻胶。7)使用正性光刻胶保护非电极区域，随后物理溅射方式生长铟金层，厚度为 200A/6000A，乙醇浮胶。使用正性光刻胶进行甩胶保护，然后使用切割机进行切片即可得碲镉汞器件。
权利要求
一种具有曲线延伸电极结构的碲镉汞红外线列探测器，其特征在于曲线延伸电极结构由内弧形结构区和电极延伸结构区组成，内弧形结构区位于光敏面与电极延伸结构之间，和光敏面形成欧姆接触，内弧形结构区和电极延伸结构区交界处为一个半椭圆线；而电极延伸结构区为内弧形结构区的电极延长部分，为一类似矩形形状结构。
2.根据权利要求1所述的一种具有曲线延伸电极结构的碲镉汞红外线列探测器，其特 征在于所述的内弧形结构区的电极的结构为在第二面碲镉汞光敏面氧化层上由下往上依次生长以下金属层厚度为200A的内弧形区铟层(6)以及厚度为6000A的内弧形区金层 ⑵。
3.根据权利要求1所述的一种具有曲线延伸电极结构的碲镉汞红外线列探测器，其特 征在于所述的电极延伸结构区的结构为在蓝宝石衬底上由下至上依次生长以下金属层 厚度为200A的电极延伸区第一铟层(8)、厚度为6000A的电极延伸区第一金层(9)、厚度为 200A的电极延伸区第二铬层(10)以及厚度为6000A的电极延伸区第二金层(H)。
4.根据权利要求1所述的一种具有曲线延伸电极结构的碲镉汞红外线列探测器，其特 征在于所述的内弧形结构区和电极延伸结构区的半椭圆交界线的结构尺寸按以下方法确 定椭圆线的两个短轴端与电极边缘的垂直距离为c应在10微米至20微米之间；长轴端 点与光敏面的垂直距离d应该在15微米至20微米之间；内弧形结构的椭圆长轴半直径a 与短轴直径b分别a = L-d(1)b = M-2c(2)其中L、M为电极内弧形结构区的设计尺寸，L为电极内弧形结构区在长轴方向长度，M 为电极内弧形结构区在短轴方向长度。
全文摘要
本发明公开了一种具有曲线延伸电极结构的碲镉汞红外线列探测器，其特征在于该曲线延伸电极由内弧形结构区和电极延伸结构区组成，内弧形结构区和电极延伸结构区两者交界处为一个半椭圆曲线。采用该曲线延伸电极结构的碲镉汞芯片具有如下的优点曲线延伸电极结构更加简单，延伸性更好，这种电极结构不仅可使用在大尺寸的光敏面器件上，而且可用于井伸电极所不能使用的小尺寸光敏面器件上；曲线延伸电极的电极可焊接区域面积更大，能够更加方便的进行电极引出操作；曲线延伸电极的电极引出可实行机械化操作，从而保证了焊点的一致性和稳定性，提高了产品的可靠性。
文档编号H01L31/0224GK101997052SQ20101027621
公开日2011年3月30日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者兰添翼, 刘诗嘉, 朱龙源, 李向阳, 王妮丽, 蒋科, 赵水平 申请人:中国科学院上海技术物理研究所