[发明专利]一种用于光伏型碲镉汞探测器的延展电极及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光伏型碲镉汞探测器的电极薄膜制备技术，具体指一种用于光伏型碲镉汞探测器的延展电极及制备方法。

背景技术

红外焦平面探测器是一种同时实现红外信息的获取和进行信息处理的成像传感器，其在军用民用等领域都有着广泛的应用。碲镉汞红外焦平面探测器是目前国际上发展最迅速，需求最大的探测器，从第一代发展到以大列阵、小型化、多色化和集成化为特征的第三代焦平面。

由于长波8～14微米是地表辐射探测的窗口，处于CO2光谱吸收区，是地表目标热成像的主要区域，同时由于长波探测器在空间应用和导弹防御计划中的重要性，世界各国都加大了在长波探测器方面的研究。降低长波碲镉汞红外探测器的暗电流是提高器件工作性能的重要手段之一(参考文献：From LWIR to VLWIR FPAs made with HgCdTe at Defir.，Proc.Of SPIE Vol.6361)。光伏型碲镉汞红外探测器的结构一般采用倒焊互联的方式将碲镉汞芯片和读出电路用铟柱连接在一起，在倒焊过程中目前我们主要采用冷压焊工艺，即将芯片和电路对准位置后施加一定的压力，压力使铟柱变形利用新鲜铟柱的粘性将芯片和电路互连在一起。铟柱如果直接生长在芯片光敏元上，则倒焊压力受力点将直接作用于光敏元的pn结，在受力位置容易引起各种材料缺陷，长波探测器禁带宽度小，更容易形成漏电流，使器件暗电流过大而降低器件性能。因此必须将倒焊受力点远离光敏元pn结注入区，有效避免倒焊对于长波探测器暗电流的影响，以满足长波碲镉汞红外探测器的应用需求。

碲镉汞探测器电极制备的工艺一般是光刻后，选择性腐蚀复合钝化层，然后生长金属薄膜。由于腐蚀位置的边缘呈悬崖状，采用该方法生长延展电极，在腐蚀孔边缘处电极断开，无法将pn结注入区处的电极延伸至其他位置，必须考虑其他方法来制备电极以实现电极延伸。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于光伏型碲镉汞探测器的延展电极及制备方法。

本发明中所述的电极是指一种延展电极，该电极从芯片注入区延展至非注入区，电极与非注入区表面之间有钝化层将电极与非注入区表面隔离，钝化层为100nm厚的CdTe和200nm厚的ZnS的复合钝化层。

本发明中所述的电极的制备方法是指在生长ZnS保护层的碲镉汞红外芯片表面采用剥离法生长复合钝化层，然后在pn结注入区和复合钝化层表面生长电极。该方法采用负性光致抗蚀剂曝光光刻后获得顶部大底部小的光刻胶台面，利用薄膜生长时光刻胶台面的图形阴影效应，在碲镉汞芯片表面pn结注入区周围生长一层厚度缓变的复合钝化层，在pn结注入区和复合钝化层表面生长一层电极，利用缓变结构以保证pn结注入区的电极与复合钝化层表面电极的电学连通性。

电极的制备方法的工艺步骤具体如下：

1.将已经制备保护层ZnS薄膜的经过离子注入后的碲镉汞芯片清洗干净，在芯片表面旋涂一层厚度为2～3微米厚的nl0f2035负性光致抗蚀剂。用光刻版对芯片进行曝光显影，在光敏元上方获得顶部大底部小的光刻胶台面。

2.将制备好光刻胶台面的芯片放入冰点的盐酸腐蚀液中腐蚀1～2秒，将光刻胶台面以外区域的保护层ZnS腐蚀干净。将腐蚀后的芯片放入电子束蒸发镀膜设备中沉积100nm厚的CdTe和200nm厚的ZnS，得到复合钝化层。剥离芯片上多余的复合钝化层，获得pn结注入区周围具备缓变结构的复合钝化层。

3.在制备完复合钝化层的芯片表面旋涂一层1～2微米厚的AZ1500光刻胶，用光刻版对芯片进行曝光显影，获得光刻后的电极腐蚀孔。

4.光刻后的芯片放入冰点的盐酸腐蚀液中腐蚀1～2秒，将pn结注入区表面的残余ZnS去除干净。将腐蚀后的芯片放入丙酮中去胶，再用无水乙醇清洗。

5.将腐蚀后的芯片表面旋涂一层2～3微米厚的nl0f2035光刻胶，用光刻版对芯片进行曝光显影，获得光刻后的电极剥离孔。

6.将样品采用离子束溅射沉积镀膜的方法沉积50～100nm厚的Sn和200～300nm厚的Au，得到电极。将制备好电极的芯片放入丙酮中浸泡60～90分钟，再用无水乙醇清洗，剥离芯片上多余的电极层，获得pn结注入区延伸至非注入区复合钝化层表面的电极。

本发明具有如下优点：

1.本发明制备的延展电极将电极从光伏型碲镉汞红外探测器的光敏元pn结注入区电极区延展至非注入区的复合钝化层表面，可以将用于倒焊互连的铟柱制备在电极延伸处，远离pn结注入区位置，保证互连倒焊时的压力承受点远离pn结注入区，特别适用于禁带宽度窄的长波探测器的制备。