[实用新型]焦平面探测器芯片专用新型阳极硫化参考电极

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及光电器件的表面钝化技术，特别是对碲镉汞红外焦平面探测器芯片表面进行阳极硫化工艺所使用的焦平面探测器芯片专用新型阳极硫化参考电极。

二、背景技术

半导体表面具有特殊性质，它对外部环境极为敏感，因此表面对于碲镉汞红外探测器性能有决定性的影响。为了保证器件性能，提高可靠性和稳定性，需要对表面采取保护措施即对其进行表面钝化，以降低其对外部环境的敏感性。阳极硫化属于钝化技术中自身生长原生膜的钝化。对碲镉汞进行阳极硫化的目的是通过电化学的方法在其表面生成一层薄的原生绝缘保护膜层，其作用为：首先，通过固定的界面电荷固定表面势来控制半导体表面电学性质。其次，它降低在不规则表面区域上快表面态和慢表面态的密度。

在碲镉汞芯片表面生成自身硫化膜层的技术为阳极硫化。阳极硫化过程是在阳极硫化液中通过外加电势进行。表面经过适当的机械和化学处理之后的碲镉汞芯片作为阳极硫化的阳极，阴极采用石墨等材料作为参考电极。硫化过程中采用恒定的电流密度(60～140μA/cm²)。经过阳极硫化处理的碲镉汞芯片要生成好的界面，就必须控制好阳极硫化的全部过程，因此就要求在硫化过程中必须保证硫化液的质量、电流密度的均匀和恒定，两相对电极之间的固定工作距离。参考电极在硫化中起着很重要的作用。现有的阳极氧化或阳极硫化等钝化技术中，常用的参考电极有石墨、碳、钽等。已有的电极如碳棒，具有加工困难，易沾污芯片等缺陷，再如钽片，由于其厚度较薄，因此不易固定，放置时稳定性不好，造成两电极之间的工作距离不稳定。因此当电极的选用和设计不合理时，易造成硫化过程中电极之间工作距离发生变化从而导致电流密度不均匀，或造成工艺操作的不稳定性，从而影响碲镉汞表面硫化膜层的质量，最终影响器件的性能。

三、实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种焦平面探测器芯片专用新型阳极硫化参考电极，该新型的石墨参考电极代替原有的电极，其独特的梯形底面设计改进了原有电极的不足，提高了硫化工艺的稳定性和可操作性，从而进一步提高碲镉汞芯片表面自身硫化膜层的质量。

本实用新型的目的是这样实现的：参考电极的底面为梯形，在其侧面有安装螺钉的开孔，螺钉通过导线与外接电源相连。

所述安装螺钉的开孔位于参考电极侧面不低于三分之二的高度位置。

本实用新型的技术所涉及阳极硫化是一个电化学反应的过程，它是在溶液中通过外加电势而进行。作为阳极的碲镉汞芯片以及作为阴极的石墨参考电极都要浸入盛有硫化溶液的容器中，两个电极分别通过外接引线而外加电势。因此根据使用的容器(70×35mm的称量瓶)以及此阳极硫化方法的工艺特点，为了保证石墨参考电极在容器中适当的工作距离，以及保证工作中电流密度的均匀性，为使参考电极在硫化过程稳定地置于器皿中，同时为了保证外接引线与电极的固定良好，设计并加工出适用于该工艺的新型参考电极。

采用本实用新型所述参考电极制备出的芯片样品用棉球擦拭，经验证其硫化膜层的稳定性较好，用椭偏仪测量样品硫化膜层厚度，与未改进条件时的电极样品膜厚进行比较证明：便于放置，安放稳定，便于固定参考电极的外接引线，保证了硫化过程中电极之间的固定工作距离，保证了电流密度的均匀性，有效地提高了工艺过程中操作的稳定性、便利性、工艺可重复性。

四、附图说明

图1为本实用新型的工作原理示意图。

图2为该参考电极的正视图。

图3为图2的剖面视图。

五、具体实施方式

参照附图1-3，本实用新型的工作原理：将加工好的石墨参考电极1清洁后，在开孔2处放入螺钉3，将其沿容器4的内壁平稳放置，与作为阳极的碲镉汞芯片5平行相对而放置，碲镉汞芯片5通过专用夹具固定。然后将外接电源6的引线固定在螺钉3上。作为阴极的参考电极在硫化过程中沿着容器4内壁安置，且约三分之二部分的电极浸没于硫化溶液中，从而保证了浸入硫化溶液中的参考电极面积远大于碲镉汞芯片面积。参考电极1底面为梯形，这就保证了电极在硫化过程中能稳定地置于容器中，并使两相对电极之间的工作距离固定从而保证了电流密度的均匀性。这种设计还可节约电极的加工材料。开孔2的位置高于容器中液面的位置，使得外引线与电极相连时，不会污染硫化溶液，且便于操作。