[发明专利]一种红外焦平面阵列及其制备方法

说明书

本公开提供了一种红外焦平面阵列及其制备方法，其中，红外焦平面阵列包括：图形衬底；IV族材料外延层，生长于上述图形衬底上；钝化层，覆盖于上述IV族材料外延层上，且设有第一电极孔和第二电极孔；第一电极，设置于上述第一电极孔内，与上述图形衬底相连接；第二电极，设置于上述第二电极孔内，与上述IV族材料外延层相连接；抗氧化层，覆盖于上述钝化层上，且设有通孔；互联金属层，设置于上述通孔内。本公开提供的红外焦平面阵列中的带有图形的图形衬底能够增加进入IV族材料外延层中的光，并且能够改善外延材料的应力，提高外延材料质量，同时，采用IV族材料还可以提高红外焦平面阵列的读出电路的兼容性，以及降低制作成本。

技术领域

本公开涉及光电子材料与器件领域，尤其涉及一种红外焦平面阵列及其制备方法。

背景技术

短波红外成像受大气散射作用小，透雾、霭、烟尘能力较强，有效探测距离远，对气候条件和战场环境的适应性优于可见光成像。在大气辉光的夜视条件下，光子辐照度主要分布在1.0～1.8μm的波段范围内，这使得短波红外夜视成像相比于可见光夜视成像具有显著的优势。硅基Ge、GeSn合金等IV族材料与硅工艺兼容性好，带隙可调，吸收波长能够覆盖1.1μm以上的波段，并且在室温下依旧有很好的工作性能。此外，通过对探测器吸收区材料的组分进行调节可以改变材料的折射率和能带结构，可以起到增强光吸收的作用。

目前用于短波红外焦平面阵列的主要有III-V、II-VI族材料，它们生长所需的衬底难以做大，机械强度小，并且价格昂贵，和硅基读出电路进行电学和机械互联，红外焦平面阵列和电路之间的热匹配性能差异较大，因此抗热冲击能力弱，封装成本较大，使得成品体积增大，价格升高。

公开内容

鉴于上述问题，本公开提供了一种红外焦平面阵列及其制备方法。

根据本公开的第一个方面，提供了一种红外焦平面阵列，包括：

图形衬底；

IV族材料外延层，生长于上述图形衬底上；

钝化层，覆盖于上述IV族材料外延层上，且设有第一电极孔和第二电极孔；

第一电极，设置于上述第一电极孔内，与上述图形衬底相连接；

第二电极，设置于上述第二电极孔内，与上述IV族材料外延层相连接；

抗氧化层，覆盖于上述钝化层上，且设有通孔；

互联金属层，设置于上述通孔内。

优选地，上述图形衬底的第一表面上制备有预设图形；

上述预设图形包括满足预设深宽比的条状图形。

优选地，上述IV族材料外延层包括至少一个像元凸起和至少一个电极凸起；

上述像元凸起之间通过上述图形衬底连接，上述电极凸起之间通过上述图形衬底连接，上述像元凸起和上述电极凸起之间通过上述图形衬底连接。

优选地，上述第二电极孔开设于每一个上述像元凸起上。

优选地，上述第一电极覆盖所有电极凸起。

优选地，上述通孔设置于每一个上述像元凸起和每一个上述电极凸起上。

优选地，上述互联金属层和上述第一电极、上述第二电极相连接。

优选地，上述IV族材料外延层生长于上述第一表面上。

优选地，上述第一电极不与上述预设图形相接触。

本公开的第二方面提供了一种红外焦平面阵列制备方法，适用于上述的红外焦平面阵列，该方法包括：