一种碲镉汞红外探测器及其制备方法与流程

xiaoxiao2026-07-27  29


本申请涉及红外探测器芯片制备领域,特别是涉及一种碲镉汞红外探测器及其制备方法。


背景技术:

1、红外探测器芯片的制备是红外探测技术的核心,制备芯片的工序主要有光刻、湿化学、离子注入、钝化、电极制备以及干法刻蚀等半导体工艺。

2、离子注入工艺的目的是形成芯片的pn结,离子注入的过程是高能离子对材料表面轰击的过程,不可避免地对芯片表面复合钝化膜中的硫化锌膜层造成一定程度的损伤。受到损伤的硫化锌膜层与碲化镉膜层界面处会形成大量的表面态,这些表面态容易被作为电子空穴的复合中心,产生大量的表面漏电流,导致芯片性能变差,严重可致芯片像元失效。并且,在制作接触孔时,需要刻蚀硫化锌膜层、碲化镉膜层和碲镉汞三层材料,碲镉汞是一种较为敏感的光电材料,极易造成刻蚀损伤,干法刻蚀工艺的刻蚀偏压是造成刻蚀损伤的主要因素,若刻蚀偏压控制的很低,则刻蚀剂很难进入接触孔内,刻蚀表面硫化锌层的速率极低,工艺无法有效开展;若刻蚀偏压增大,则相应的刻蚀损伤增加,影响器件的光电性能。接触孔深度均匀性会受到光刻一致性、表面钝化层均匀性的影响,同时考虑到干法刻蚀工艺本身对于多层材料刻蚀的差异,综合以上多个因素,制备的接触孔深度一致性存在差异,由于接触孔的底部已经刻至碲镉汞的n型区域,不同的孔深即会造成金属电极接触的差异及n型区的差异,这些因素均会导致探测器芯片的响应一致性变差。

3、因此,如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。


技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种碲镉汞红外探测器及其制备方法,以避免产生表面漏电流,提升探测器的性能。

2、为解决上述技术问题,本申请提供一种碲镉汞红外探测器的制备方法,包括:

3、准备经过离子注入的、表面分布有复合钝化层的碲镉汞晶片;所述复合钝化层包括在远离所述碲镉汞晶片表面方向上层叠的第一钝化层和第二钝化层;

4、去除所述第二钝化层,得到处理后碲镉汞晶片;

5、在所述处理后碲镉汞晶片的表面制作图形化光刻胶,得到再处理碲镉汞晶片;

6、在所述再处理碲镉汞晶片的表面制作新的第二钝化层,得到表面分布有新的复合钝化层的碲镉汞晶片;

7、去除所述图形化光刻胶,在所述新的第二钝化层中形成通孔;

8、刻蚀位于所述通孔下方的所述第一钝化层和所述碲镉汞晶片,形成接触孔;

9、在所述接触孔中制作电极,引出所述碲镉汞晶片的pn结的电学性能,得到碲镉汞红外探测器。

10、可选地,在所述再处理碲镉汞晶片的表面制作新的第二钝化层之后,还包括:

11、在所述新的第二钝化层的表面制作金属层。

12、可选地,去除所述图形化光刻胶,在所述新的第二钝化层中形成通孔包括:

13、去除所述图形化光刻胶,在所述新的第二钝化层和所述金属层中形成通孔;

14、刻蚀位于通孔下方的所述第一钝化层和所述碲镉汞晶片,形成接触孔包括:

15、以所述金属层作为掩膜,利用干法刻蚀方式刻蚀位于通孔下方的所述第一钝化层和所述碲镉汞晶片,形成接触孔。

16、可选地,利用干法刻蚀方式刻蚀位于通孔下方的所述第一钝化层和所述碲镉汞晶片包括:

17、采用电感耦合等离子体刻蚀方式,刻蚀位于通孔下方的所述第一钝化层和所述碲镉汞晶片,其中,刻蚀偏压范围为10v~20v。

18、可选地,在所述新的第二钝化层的表面制作金属层包括:

19、采用离子束沉积方式,在所述新的第二钝化层的表面制作金属层,其中,离子束流的范围为80ma~100ma,离子束压的范围为400v~500v。

20、可选地,在所述新的第二钝化层的表面制作金属层包括:

21、在所述新的第二钝化层的表面制作铬金属层。

22、可选地,当所述第二钝化层为硫化锌层,在所述再处理碲镉汞晶片的表面制作新的第二钝化层包括:

23、采用磁控溅射方式,在所述再处理碲镉汞晶片的表面制作硫化锌层。

24、可选地,去除所述第二钝化层包括:

25、将所述碲镉汞晶片置于盐酸腐蚀液中,腐蚀去除所述第二钝化层。

26、可选地,在所述接触孔中制作电极,引出所述碲镉汞晶片的pn结的电学性能包括:

27、在具有接触孔的碲镉汞晶片的表面沉积电极层;

28、在所述电极层的表面制作图形化光刻胶;

29、以图形化光刻胶作为掩膜,刻蚀所述电极层形成电极;

30、去除所述图形化光刻胶。

31、本申请还提供一种碲镉汞红外探测器,所述碲镉汞红外探测器采用上述任一种所述的碲镉汞红外探测器的制备方法制得。

32、本申请所提供的一种碲镉汞红外探测器的制备方法,包括:准备经过离子注入的、表面分布有复合钝化层的碲镉汞晶片;所述复合钝化层包括在远离所述碲镉汞晶片表面方向上层叠的第一钝化层和第二钝化层;去除所述第二钝化层,得到处理后碲镉汞晶片;在所述处理后碲镉汞晶片的表面制作图形化光刻胶,得到再处理碲镉汞晶片;在所述再处理碲镉汞晶片的表面制作新的第二钝化层,得到表面分布有新的复合钝化层的碲镉汞晶片;去除所述图形化光刻胶,在所述新的第二钝化层中形成通孔;刻蚀位于通孔下方的所述第一钝化层和所述碲镉汞晶片,形成接触孔;在所述接触孔中制作电极,引出所述碲镉汞晶片的pn结的电学性能,得到碲镉汞红外探测器。

33、可见,本申请的制备方法中表面分布有复合钝化层的碲镉汞晶片在经过离子注入后,将受到损伤的第二钝化层去除,在处理后碲镉汞晶片上制作图形化光刻胶,图形化光刻胶为了后续制作接触孔,然后制作新的第二钝化层,再制作接触孔和电极。新的第二钝化层没有被离子注入工艺损伤,所以第一钝化层和第一钝化层界面处不会形成表面态,进而避免产生表面漏电流,提升碲镉汞晶片的性能,从而提升碲镉汞红外探测器的性能。并且,本申请中在生长新的第二钝化层之前制作图形化光刻胶,通过去除图形化光刻胶在新的第二钝化层中形成通孔,该通孔为接触孔的一部分,在制作接触孔时无需刻蚀新的第二钝化层,避免了刻蚀硫化锌引起的接触孔深度均匀性变差的问题,同时有利于实现低损伤刻蚀工艺,且仅刻蚀第一钝化层和碲镉汞即可,减少刻蚀的层数。

34、此外,本申请还提供一种具有上述有点的碲镉汞红外探测器。



技术特征:

1.一种碲镉汞红外探测器的制备方法,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在所述再处理碲镉汞晶片的表面制作新的第二钝化层之后,还包括:

3.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,去除所述图形化光刻胶,在所述新的第二钝化层中形成通孔包括:

4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,利用干法刻蚀方式刻蚀位于通孔下方的所述第一钝化层和所述碲镉汞晶片包括:

5.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,在所述新的第二钝化层的表面制作金属层包括:

6.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,在所述新的第二钝化层的表面制作金属层包括:

7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,当所述第二钝化层为硫化锌层,在所述再处理碲镉汞晶片的表面制作新的第二钝化层包括:

8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,去除所述第二钝化层包括:

9.如权利要求1至8任一项所述的制备方法,其特征在于,在所述接触孔中制作电极,引出所述碲镉汞晶片的pn结的电学性能包括:

10.一种碲镉汞红外探测器,其特征在于,所述碲镉汞红外探测器采用如权利要求1至9任一项所述的碲镉汞红外探测器的制备方法制得。


技术总结
本申请涉及红外探测器芯片制备领域,公开了一种碲镉汞红外探测器及其制备方法,包括准备经过离子注入的、表面分布有复合钝化层的碲镉汞晶片;复合钝化层包括层叠的第一钝化层和第二钝化层;去除第二钝化层;在处理后碲镉汞晶片的表面制作图形化光刻胶;在再处理碲镉汞晶片的表面制作新的第二钝化层;去除图形化光刻胶,在新的第二钝化层中形成通孔;刻蚀位于通孔下方的第一钝化层和碲镉汞晶片,形成接触孔;制作电极,得到碲镉汞红外探测器。新的第二钝化层没有被离子注入工艺损伤,可以提升器件性能;采用剥离光刻胶的方式在新的第二钝化层中形成通孔,避免了刻蚀第二钝化层引起的接触孔深度均匀性变差的问题,同时有利于实现低损伤刻蚀工艺。

技术研发人员:请求不公布姓名
受保护的技术使用者:烟台奇创芯源科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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