专利名称：一种在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱的方法
技术领域：
本发明涉及红外焦平面探测器的制备工艺，尤其涉及一种在红外碲镉汞探 测器芯片表面生长铟柱的方法。
背景技术：
在红外焦平面探测器的制备工艺中，有一个重要环节，就是要将碲镉汞探 测器芯片与硅读出电路连接在一起，这种连接，主要是采取倒装互连的方式将 探测器芯片与读出电路通过铟柱互连键合在一起。由于金属铟的延展性好，电 阻率低，在低温甚至在液氦温度还能保持良好的延展性，并且制备大面积的铟 柱阵列也比较方便，所以铟柱连接方式是国内外连接碲镉汞探测器芯片与硅读 出电路最常用的连接方式。
金属铟柱的获得，在国内外最常采用的方式是釆用热蒸发的方式获得，具
体的方法是将需要生长铟柱的碲镉汞探测器芯片或者硅读出电路芯片放置到 样品盘上，再将样品盘连同芯片一起放入到真空镀膜机的真空室内，将真空室 抽气到高真空，然后通过电流加热放有纯金属铟的坩埚，坩埚的温度会不断升 高，当温度升高到一定温度时，金属铟就会蒸发出去，沉积到碲镉汞探测器芯 片或者硅读出电路芯片之上。
采用热蒸发的铟柱生长方式的优点是操作简单，蒸发速率快，铟柱的获得 比较容易，但是热蒸发的生长方式也有缺点，那就是这种生长方式是通过电流 加热坩锅获得的，金属铟在离开坩埚时，铟分子团的温度也非常高，当到达芯 片表面时，会将热量传导给碲镉汞探测器芯片或者硅读出电路芯片，造成芯片 的温度有较大提升。对于硅读出电路芯片，这种温升是能够接受的，因为硅基 片的耐热性比较高，温升对硅读出电路的性能没有影响。但是对于在碲镉汞探 测器芯片生长铟柱，热蒸发生长的方式就不可行了，因为基片的温升比较明显，
4最高可达到110-140摄氏度，过高的温升会直接影响碲镉汞探测器芯片的半导 体电学特性，从而影响碲镉汞探测器的性能，使碲镉汞探测器的性能下降，所 以，用热蒸发的方式生长铟柱适合于在硅读出电路芯片表面生长铟柱，但是不 适合在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种有效的在碲镉汞探测器芯片表面生长 锢斥主的方法。
为解决上述技术问题，本发明在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱的方法包
括
采用磁控濺射镀膜设备，以磁控溅射的方式在碲镉汞探测器芯片表面生长 铟柱。
磁控賊射方式与普通镀膜方式相比，具有高速、低温、低损伤的特点，并 且沉积速率快，工艺过程中基片温升低，对膜层的损伤小。
进一步地，该方法在铟柱生长过程中采用的反应气体为氩气。 更进一步地，所述在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱的方法包括如下步骤
A、 将需要生长铟柱的碲镉汞探测器芯片固定在样品盘上，将样品盘放到磁 控溅射镀膜设备的真空室内；
B、 将所述真空室抽气到真空状态，然后持续向所述真空室内充入氩气；
C、 打开RF射频电源；
D、 经过一段时间后，关闭RF射频电源并关闭氩气进气管，生长过程完成。 再进一步地，步骤A还包括在所述样品盘上粘贴一个能够测试反应过程温
度的温度标签。
再进一步地，步骤B所述将真空室抽气到真空状态，应使所述真空室的真 空度不低于1 x 10—3 Pa。
再进一步地，氩气的纯度高于99. 999%,氩气进入所述真空室的流量为25-32 sccm。又进一步地，氩气进入所述真空室的流量由 一个质量流量计来控制。
再进一步地，在铟柱生长过程中，所述RF射频电源的功率为230-280W,所 述真空室的真空度在0.5-1.2 Pa之间。
再进一步地，铟柱生长完成后，铟柱的总厚度控制在5-6um。 再进一步地，步骤D所述一段时间为45分钟以内。 本发明方法的有益效果为
本发明采用磁控溅射镀膜设备，以磁控溅射的方式在碲镉汞探测器芯片表 面生长铟柱，磁控'减射生长方式的特点是濺射电场中加入了磁场，所以，在磁 控賊射的生长过程中，具有以下几个显著特点1、能量较低的二次电子在靠近 靶面的封闭等离子体中循环运动，路程足够长，每个电子使原子电离的机会增 加，只有在能量耗尽后才落到阳极上，因而使工件温升低，损伤小。2、高密度 等离子体被电磁场束缚在靶面附近，不与工件接触，这样电离产生的正离子能 十分有效地轰击靶面，工件又免受等离子体的轰击。3、由于提高了电离效率， 工作真空度有了提高，减少了工作气体对被溅射出来的原子的散射作用，提高 了沉积速率并增加了膜层的附着力。
因此，本发明方法在锢柱生长完成以后，样品盘表面的温度比较低，避免 了温升对碲镉汞探测器芯片性能的影响。同时本发明方法操作简便，便于在产 业上推广使用。
图1为本发明方法采用的磁控溅射镀膜设备结构示意图； 图2为采用图1所示设备在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱的方法流程示 意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。 为了保证碲镉汞探测器芯片的性能，必须使得碲镉汞芯片在生长完铟柱以 后，碲镉汞芯片的表面仍然保持在比较低的温度。本发明为此采用的技术方案是采用磁控溅射的方式来生长铟柱。磁控溅 射方式与一般的镀膜方式相比，具有高速、低温、低损伤的特点，并且沉积速 率快，工艺过程中基片温升低，对膜层的损伤小。
本发明采用的磁控溅射镀膜设备如图1所示，该设备包括真空室1、样品盘 2、真空泵组3、 RF射频电源4、铟靶材5、氩气进气管6和质量流量计7。
图2为采用图1所示设备在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱的方法流程示 意图，如图所示，本发明在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱的方法包括如下具 体步骤
1、 将需要生长铟柱的碲镉汞探测器芯片的表面向下固定在样品盘2上，同 时在样品盘2上粘贴一个能够测试反应过程温度的温度标签；
2、 通过真空泵组3对真空室l抽气,使真空室1的真空度不低于1 x 10-3 Pa;
3、 通过氩气进气管6向真空室1内充入氩气，氩气的纯度应在99. 999%以
上；
4、 用质量流量计7控制氩气的流量为25 - 32sccm之间；
5、 等待氩气的流量和真空室1的真空度稳定以后，打开RF射频电源4，产 生辉光；
6、 被电离后的氩离子不断撞击铟靶材5，将铟分子团激发到样品盘2的表 面上；
7、 将RF射频电源4的功率调节到230-280W之间，同时把真空室l的真空 度控制在0. 5-1. 2 Pa之间。
8、 铟柱生长过程持续45分钟以后，关闭RF电源4，关闭质量流量计7和 氩气进气管6，生长过程完成。
铟柱生长完成以后，将碲镉汞探测器芯片和温度标签从真空室1里取出， 从温度标签的测量结果来看，反应过程的温度不超过65摄氏度，也就是说碲镉 汞探测器芯片在整个铟柱的生长过程中的温度也不超过 摄氏度，大大低于热 蒸发方式生长铟柱过程中碲镉汞探测器芯片的温度，因此，本发明方法有效满足了在碲镉汞探测器芯片表面低温生长铟柱的要求。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进 一步详细说明，所应注意的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，本领围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求记载的技术方案 及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1、一种在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱的方法，其特征在于包括采用磁控溅射镀膜设备，以磁控溅射的方式在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱。
2、 根据权利要求1所述的在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱的方法，其特 征在于该方法在铟柱生长过程中采用的反应气体为氩气。
3、 根据权利要求2所述的在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱的方法，其特 征在于，该方法包括如下步骤A、 将需要生长铟柱的碲镉汞探测器芯片固定在样品盘上，将样品盘放到磁 控溅射镀膜设备的真空室内；B、 将所述真空室抽气到真空状态，然后持续向所述真空室内充入氩气；C、 打开RF射频电源；D、 经过一段时间后，关闭RF射频电源并关闭氩气进气管，生长过程完成。
4、 根据权利要求3所述的在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱的方法，其特 征在于步骤A还包括在所述样品盘上粘贴一个能够测试反应过程温度的温度标签。
5、 根据权利要求3所述的在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱的方法，其特 征在于步骤B所述将真空室抽气到真空状态，应保证所述真空室的真空度不低于1 x 10—3 Pa。
6、 根据权利要求3所述的在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱的方法，其特 征在于所述氩气的纯度高于99. 999%; 所述氩气进入所述真空室的流量为25-32 sccm。
7、 根据权利要求6所述的在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱的方法，其特 征在于所述氩气进入所述真空室的流量由 一个质量流量计来控制。
8、 根据权利要求3至7中任一项所述的在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱 的方法，其特征在于在铟柱生长过程中，所述RF射频电源的功率为230-280W，所述真空室的真 空度在0. 5-1. 2 Pa之间。
9、 根据权利要求3至7中任一项所述的在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱的方法，其特征在于铟柱生长完成后，铟柱的总厚度控制在5-6um。
10、 根据权利要求3至7中任一项所述的在碲镉汞探测器芯片表面生长铟 柱的方法，其特征在于步骤D所述一段时间为45分钟以内。
全文摘要
本发明公开了一种有效的在碲镉汞探测器芯片表面低温生长铟柱的方法，该方法以氩气为反应气体，在磁控溅射镀膜设备中按如下步骤在碲镉汞探测器芯片表面生长铟柱A.将需要生长铟柱的碲镉汞探测器芯片表面向下固定在样品盘上，将样品盘放到真空室内；B.通过真空泵组对真空室抽气，使真空室的真空度不低于1×10<sup>-3</sup>Pa，然后持续向所述真空室内充入氩气，氩气的纯度在99.999％以上，流量在25-32sccm之间；C.打开RF射频电源，将RF射频电源的功率调节到230-280W之间，同时把真空室的真空度控制在0.5-1.2Pa之间；D、铟柱生长过程持续45分钟以后，关闭RF电源和氩气进气管，生长过程完成。
文档编号C23C14/35GK101649444SQ20091009079
公开日2010年2月17日 申请日期2009年8月11日 优先权日2009年8月11日
发明者浩 孙, 鹏 张, 朱西安, 王成刚, 凯 赵 申请人:中国电子科技集团公司第十一研究所