专利名称：一种用于碲镉汞器件增透膜层生长的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体薄膜沉积技术领域，特别是涉及一种用于碲镉汞器件增透膜层生长的装置。
背景技术：
碲镉汞(HgCdTe)红外焦平面探测器是光电二极管二维阵列，是红外探测器重要 发展方向之一。一般的碲镉汞红外焦平面阵列结构包括如下部份(1)用以生长碲镉汞敏 感层的CdTeZn衬底；(2)在CdTeZn衬底背面上淀积抗反射层，用以提高红外辐射的透射 率以提高探测器的量子效率；(3)通过液相外延方法生长在衬底上的碲镉汞红外辐射敏感 层；(4)从碲镉汞阵列中读取探测信号的硅读出电路；(5)保证碲镉汞二极管与硅读出电路 之间电学连接的互连铟柱。其中淀积衬底上的增透层原理是把光当成一种波来考虑，因为光波和机械波一 样，也具有干涉的性质，在衬底上生长增透膜，如果膜的厚度等于透射红外辐射波长的四分 之一时，那么在这层膜的两侧反射回去的光就会发生干涉，从而相互抵消。由于反射光相 消，因而透射光加强。碲镉汞器件背面生长增透层，能起到增强碲镉汞器件红外辐射吸收， 增强器件信号，提高探测器信噪比，提升探测率和量子效率的效果。碲镉汞探测器与硅读出电路通过铟柱互连，这样的结构可对探测器和读出电路单 独进行优化、具有近乎100%的填充因子和增加了多路输出芯片信号处理面积的优点。然而 这种工艺也存在一定的缺陷，特别是在机械和热学稳定性方面，由于碲镉汞材料的热膨胀 系数为4. 9X 10_6K，硅材料的热膨胀系数为2. 6 X 10_6Κ，这两种不同材料间存在较大的热失 配，而探测器自身正常工作温度为77Κ，正常贮存温度为300Κ，每开关一次机都要经受一次 温差高达220Κ的温度冲击，严重影响探测器的长期稳定性和可靠性。为了更有效地解决热 失配应力和可靠性问题，国际上通常采用探测器芯片背面减薄和底部填充技术将互连完 的HgCdTe探测器芯片用具有一定弹性形变的材料进行底部间隙填充，然后进行衬底减薄， 来达到应力缓解和再分配，使探测器芯片、读出电路和焊接点之间的热膨胀系数失配现象 降至最低，从而达到缓解剪应力和提高可靠性的目的。另外，在去除碲锌镉衬底后，碲镉汞 材料可同时探测可见和红外光谱辐射，这样器件可用于一些特殊的双色探测用途。对于这种减薄后的超薄碲镉汞器件背面增透层生长工艺来说，需要在数十微米的 超薄碲镉汞器件背面生长膜层，且又必须避免四周的读出电路焊盘不被生长上膜层。现有 增透膜沉积技术没有专门保护四周读出电路焊盘的专用夹具，极易对超薄碲镉汞器件产生 外加压力，造成器件损坏。
实用新型内容本实用新型提供一种在碲镉汞器件增透膜层生长过程中不会对超薄碲镉汞器件 产生损伤装置，用以解决现有技术中存在现有增透膜沉积技术没有专门保护四周读出电路 焊盘的专用夹具，极易对超薄碲镉汞器件产生外加压力，造成器件损坏问题。[0007]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于碲镉汞器件增透膜层生长的装置，所述装置包括靶材，安装在增透膜层生长腔室的底部，并通过匹配箱与射频电源连接；样品托，安装在增透膜层生长腔室的顶部，所述样品托上设置有具有样品槽的内 嵌式样品盘，所述样品槽外部设置有压片，所述压片中间设置有孔，孔的形状、大小与碲镉 汞器件需要镀膜的区域一致，且所述压片上的孔与所述靶材上下对正。其中，所述样品槽为方形，且两个相对的角上设置有比所述样品槽深更深的装片 孔。其中，所述样品槽两侧设置有通孔。其中，所述碲镉汞器件通过簧片、螺钉和压片固定在样品盘上，样品盘被安装于样 品托上。其中，所述增透膜层生长腔室的的侧壁上设置有观察窗。本实用新型有益效果如下通过上述装置对碲镉汞器件进行增透膜层生长，由于设置有压片，在需要保护的 读出电路没有生长上增透膜层，保证了器件的电学连通，并且没有对探测器器件产生附加 损伤，达到了良好的无损伤生长目的。
图1是本实用新型一种用于碲镉汞器件增透膜层生长装置的结构示意图；图2是本实用新型一种安装有压片的内嵌式样品盘的结构示意图；图3是本实用新型一种内嵌式样品盘的结构示意图；图4是本实用新型一种压片的剖视图；图5是本实用新型一种簧片的正视图。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所 描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型。如图1 5所示，本实施例的用于碲镉汞器件增透膜层生长的装置采取磁控溅射 设备，配合如图2所示内嵌式样品盘及专用夹具，进行超薄碲镉汞器件减反层生长。该装置 包括内嵌式样品盘2、压片3、簧片4、螺钉5、匹配箱6、射频电源7、靶材8、样品托9。其中， 靶材8安装在增透膜层生长腔室的底部，并通过匹配箱6与射频电源7连接，样品托9安装 在增透膜层生长腔室的顶部，样品1通过压片3、簧片4和螺钉5安装在样品盘2上，样片盘 2安装于样品托9上，样品盘2为内嵌式，其上设置有样品槽10，样品槽10的长宽尺寸比互 连完后的碲镉汞器件尺寸大，其深度比碲镉汞器件深，并在样品槽10两个相对的角上打有 比槽深更深的装片孔11，另外在样品槽两侧打有可以安装螺钉的通孔12。压片3中间设置 有孔，孔的形状、大小与碲镉汞器件需要镀膜的区域一致，并且，压片3上的孔与靶材8上下 对正。通常，压片3是中间有方孔的不锈钢片，厚度薄，用簧片4压在不锈钢片上，利用螺钉 5固定。另外，在增透膜层生长腔室的一侧还设置有观察室13，用于观察镀膜工艺过程。下面，我们以超薄中波320X256碲镉汞芯片为样品作为实施例，对本专利进行进一步的详细说明第一步，样品清洗样品1用有机溶剂对需要镀增透膜层的表面进行清洗。第二步，样品放置利用镊子通过样品盘上的装片孔11把样品1放置在内箝式样品盘2的样品槽10内，样品应整个装入样品槽10内，表面比样品盘2表面低，镀增透膜表 面冲上。第三步，夹具安装压片3与样品1对准，并完全挡住所需要保护的区域，正好露出 需要镀膜的区域。第四步，夹具固定采用螺钉5、簧片4的方式，彻底固定压片3。此时把样品盘2 整个翻转，正面冲下安装在样品托9上，采取样品1在上模式进行样品盘2送片，此时样品 1整个落在压片3上，只承受自身重力作用。第五步，膜层生长射频电源6加电，通过匹配盒7把功率加给靶材8，通入Ar气， 进行增透膜层生长。第六步，取出样品松开螺钉5，并取走簧片4与压片3，从内箝式样品盘2中取出 样品，整个增透膜层生长过程结束。生长完成后，通过光学显微镜观察增透膜层生长情况。经过观测确定，通过上述方 法，需要保护的读出电路没有生长上增透膜层，保证了器件的电学连通，通过生长增透膜层 工艺前后器件中测杜瓦测试结果对比可以看到，信号提高了近15%，对提高探测器探测率 效果明显，同时器件的均勻性和盲元率还有适当改善，说明通过上述装置及方法进行增透 膜层生长，没有对探测器器件产生附加损伤，达到了良好的无损伤生长目的。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用 新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及 其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求一种用于碲镉汞器件增透膜层生长的装置，其特征在于，所述装置包括靶材，安装在增透膜层生长腔室的底部，并通过匹配箱与射频电源连接；样品托，安装在增透膜层生长腔室的顶部，所述样品托上设置有具有样品槽的内嵌式样品盘，所述样品槽外部设置有压片，所述压片中间设置有孔，孔的形状、大小与碲镉汞器件需要镀膜的区域一致，且所述压片上的孔与所述靶材上下对正。
2.如权利要求1所述的用于碲镉汞器件增透膜层生长的装置，其特征在于，所述样品 槽为方形，且两个相对的角上设置有比所述样品槽深更深的装片孔。
3.如权利要求1所述的用于碲镉汞器件增透膜层生长的装置，其特征在于，所述样品 槽两侧设置有通孔。
4.如权利要求3所述的用于碲镉汞器件增透膜层生长的装置，其特征在于，所述碲镉 汞器件通过簧片、螺钉和压片固定在所述样品盘上，样品盘被安装于所述样品托上。
5.如权利要求1所述的用于碲镉汞器件增透膜层生长的装置，其特征在于，所述增透 膜层生长腔室的的侧壁上设置有观察窗。
专利摘要本实用新型公开了一种用于碲镉汞器件增透膜层生长的装置，所述装置包括靶材，安装在增透膜层生长腔室的底部，并通过匹配箱与射频电源连接；样品托，安装在增透膜层生长腔室的顶部，所述样品托上设置有具有样品槽的内嵌式样品盘，所述样品槽外部设置有压片，所述压片中间设置有孔，孔的形状、大小与碲镉汞器件需要镀膜的区域一致，且所述压片上的孔与所述靶材上下对正。本实用新型通过上述装置对碲镉汞器件进行增透膜层生长，由于设置有压片，在需要保护的读出电路没有生长上增透膜层，保证了器件的电学连通，并且没有对探测器器件产生附加损伤，达到了良好的无损伤生长目的。
文档编号C23C14/34GK201562674SQ20092022243
公开日2010年8月25日 申请日期2009年9月8日 优先权日2009年9月8日
发明者孙浩, 朱西安, 王成刚, 马涛 申请人:中国电子科技集团公司第十一研究所