专利名称：甚长波碲镉汞红外焦平面探测器的抗反膜及制备方法
技术领域：
本发明涉及碲镉汞光电导红外焦平面探测器，具体是指甚长波碲镉汞光电导红外焦平面探测器的光敏区和电极区上的抗反膜及电极区上的抗反膜的制备方法。
背景技术：
碲镉汞光电导红外焦平面探测器的光电效率是其重要性能参数之一，如果碲镉汞光敏面的反射率能够降低，则器件的光电效率得到提高，从而使碲镉汞红外焦平面列阵器件的响应率和探测率都得到提高。因此，目前这个领域中已有中短波(1-5μm)和长波(8-14μm)器件光敏面表面覆盖不同厚度的ZnS作为增透或抗反膜用，这个厚度一般小于4000，这是由器件的工作波段和光学薄膜的性质决定的。而到目前为止，器件的电极区都以原始金属面貌裸露在碲镉汞材料表面，一般金属材料的反射率都接近于100％，因此这一部分的入射辐射损耗也是相当大的。尤其对于多元器件，由于传统器件结构其电极的焊接区达不到可靠性要求，为此发展了井伸电极引出结构，见中国专利200510111360.X，“带有井伸电极的碲镉汞红外光电导探测器”，由于这种结构电极区占较大的面积，导致入射光大部分被电极区反射，从而降低器件的性能。因此，必须寻求一种在特定波段，即甚长波段(15-16μm)，在器件光敏元表面和电极区上生长一层具有最有效的抗反射膜，来提高器件的性能，满足使用要求。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种甚长波碲镉汞光电导红外焦平面探测器的光敏区和电极区上的抗反膜及电极区上的抗反膜的制备方法，通过抗反膜来进一步提高器件的光电效率。
本发明的目的是这样实现的，一种甚长波碲镉汞光电导红外焦平面探测器的抗反膜，所述的甚长波碲镉汞光电导红外焦平面探测器，包括衬底，通过环氧胶固定在衬底上的碲镉汞薄片，通过常规的半导体集成器件工艺，在碲镉汞薄片上形成的光敏元列阵及分别位于光敏元二侧的信号引出电极区和公共电极区。所述的抗反膜是置在光敏元列阵、信号引出电极区和公共电极区上的。置于光敏元列阵上的抗反膜是0.8-1.5微米厚的ZnS材料，置在信号引出电极区和公共电极区上的抗反膜是厚度在150～200的铟膜。信号引出电极区和公共电极区是依次由置在碲镉汞薄片上的铟层和金层构成。光敏元由碲镉汞和其上的氧化层构成。
一种甚长波碲镉汞光电导红外焦平面探测器抗反膜的制备方法，具体步骤如下A.在制备好的碲镉汞光电导红外焦平面探测器的光敏元列阵上，利用常规的半导体工艺生长0.8-1.5微米厚的ZnS层；B.利用常规的光刻和掩膜方法，在氩离子镀膜机中，采用高纯铟，对上述器件的信号引出电极区和公共电极区进行离子镀膜，铟膜厚度控制在150～200；C.对长好的铟膜进行氧等离子再处理，处理条件气流量5-10(ml/min)；
气压200-600mtorr；射频振荡频率8-12MHz；时间6-20分钟。
经上述氧等离子处理可以使铟膜的表面更光滑致密，使本身灰暗的铟更为暗淡，反射系数达到此材料的低极限水平。
本发明有如下有益效果1.采用本发明的抗反膜及电极区上抗反膜的处理方法，能最大限度接收入射光的信号，提高了器件的光电效率。
2.本发明特别适合大面积电极区的器件，如带有井伸电极的碲镉汞红外光电导探测器。
图1是64元井伸电极甚长波光电导碲镉汞红外焦平而探测器平面示意图；图2是图1中的某一元剖面结构示意图；图3是电极区表面的反射率曲线图，曲线1为电极区无抗反膜的反射率曲线，曲线2为电极区有铟抗反膜时的反射率曲线，曲线3为抗反膜铟膜经过氧等离子处理后的反射率曲线。
图4是光敏元表面的反射率曲线图，曲线1为光敏元表面无抗反膜时的反射率曲线，曲线2为光敏元表面有1微米厚的ZnS抗反膜时的反射率曲线。
具体实施例方式
下面以64元井伸电极15-16μm波段的光电导碲镉汞红外焦平面探测器为实施例，结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明见图2，探测器包括衬底1，通过环氧胶固定在衬底上的碲镉汞薄片2，薄片2厚度为10μm，采用常规的器件制备工艺，在碲镉汞薄片上形成64元光敏元3，及每一光敏元二侧的信号引出电极区4和公共电极区5。光敏元3由碲镉汞和其上的氧化层301构成。信号引出电极区4依次由碲镉汞薄片上的铟层401、金层402构成。公共电极区5依次由碲镉汞薄片上的铟层501、金层502构成。信号引出电极区4中有一井伸电极区403，井伸电极区由通过氩离子刻蚀至衬底的圆洞，圆洞内依次填有通过真空镀膜的铬金属层4031、金层4032、铟层4033和金层4034构成。井伸电极区403作为信号引出的球焊区，表面没有抗反膜，井伸电极区的引入解决了器件电极引出的可靠性问题，但同时也增大了电极区的面积。因此，对大而积的电极区表面镀抗反膜尤其重要。置于光敏元列阵氧化层301上的抗反膜是1微米厚的ZnS层302。置在信号引出电极区金层402和公共电极区金层502上的抗反膜是厚度在150～200的铟层6。
本发明的器件制备和抗反膜的生长都是采用常规的半导体器件制备设备和工艺条件，而抗反膜材料和厚度的选取是经过大量实验确定的，尤其是铟膜厚度，太厚会引起脱落和反射系数反而增大，太薄则下面的金层裸露而起不到遮掩的作用。对抗反膜铟膜进行氧等离子处理，可进一步降低铟膜的反射率。图3是本实施例电极区表面的反射率曲线图，曲线1为电极区无抗反膜的反射率曲线，曲线2为电极区有铟抗反膜时的反射率曲线，曲线3为抗反膜铟膜经过氧等离子处理后的反射率曲线。氧等离子处理条件氧气流量7SCFH；气压350mtorr；射频振荡频率10.7MHz；时间8分钟。可以看到长铟层后，反射率下降到60％以下，经过氧等离子处理后，反射率继续下降，达到了最佳的抗反射效果。图4是本实施例光敏元表面的反射率曲线图，曲线1为光敏元碲镉汞氧化层表面的反射率曲线，曲线2为光敏元表面有1微米厚的ZnS抗反膜时的反射率曲线，从下面的图中可以看出，抗反膜ZnS的反射率呈现出振荡，比仅仅有氧化层的反射率要低。
权利要求
1.一种甚长波碲镉汞红外焦平面探测器的抗反膜，所述的甚长波碲镉汞光电导红外焦平面探测器，包括衬底(1)，通过环氧胶固定在衬底上的碲镉汞薄片(2)，通过常规的半导体器件集成工艺，在碲镉汞薄片上形成的光敏元列阵(3)及分别位于光敏元二侧的信号引出电极区(4)和公共电极区(5)；所述的抗反膜是置在光敏元列阵、信号引出电极区和公共电极区上的。
2.根据权利要求1的一种甚长波碲镉汞红外焦平面探测器的抗反膜，其特征在于所说的置于光敏元列阵上的抗反膜是0.8-1.5微米厚的ZnS膜(302)。
3.根据权利要求1的一种甚长波碲镉汞红外焦平面探测器的抗反膜，其特征在于所说的置在信号引出电极区(4)和公共电极区(5)上的抗反膜是厚度在150～200的铟膜(6)。
4.根据权利要求1的一种甚长波碲镉汞红外焦平面探测器的抗反膜，其特征在于所说的信号引出电极区(4)中有一井伸电极区(403)，井伸电极区由通过氩离子刻蚀至衬底的圆洞，圆洞内依次填有通过真空镀膜的铬金属层(4031)、金层(4032)、铟层(4033)和金层(4034)构成，井伸电极区(403)作为信号引出的球焊区，表面没有抗反膜。
5.一种甚长波碲镉汞光电导红外焦平面探测器抗反膜的制备方法，其特征在于具体步骤如下§a.在制备好的碲镉汞光电导红外焦平面探测器的光敏元列阵上，利用常规的半导体工艺条件生长0.8-1.5微米厚的ZnS层；§b.利用常规的光刻和掩膜方法，在氩离子镀膜机中，采用高纯铟，对上述器件的信号引出电极区和公共电极区进行离子镀膜，铟膜厚度控制在150～200；§c.对长好的铟膜进行氧等离子再处理，处理条件气流量5-10(ml/min)；气压200-600mtorr；射频振荡频率8-12MHz；时间6-20分钟。
全文摘要
本发明公开了一种甚长波碲镉汞红外焦平面探测器的抗反膜及制备方法，所述的抗反膜是置在光敏元列阵、信号引出电极区和公共电极区上的。置于光敏元列阵上的抗反膜是0.8－1.5微米厚的ZnS材料，置在信号引出电极区和公共电极区上的抗反膜是厚度在150～200的铟膜。所述制备方法的特征在于在抗反膜铟膜形成后再对其进行氧等离子再处理，使铟膜的表面更光滑致密，使本身灰暗的铟更为暗淡，反射系数达到此材料的低极限水平。本发明的优点是能最大限度接收入射光的信号，提高了器件的光电效率。本发明特别适合大面积电极区的器件，如带有井伸电极的碲镉汞红外光电导探测器。
文档编号H01L31/0216GK1937233SQ20061003101
公开日2007年3月28日 申请日期2006年9月11日 优先权日2006年9月11日
发明者朱龙源, 龚海梅, 李向阳, 宋润秋, 王妮丽, 刘诗嘉, 汤英文, 姜佩璐 申请人:中国科学院上海技术物理研究所