[发明专利]红外焦平面深微台面列阵加工的光刻胶涂敷方法

说明书

技术领域

本发明涉及碲镉汞(HgCdTe)红外焦平面探测器工艺技术，具体是指HgCdTe红外焦平面探测器微台面列阵加工的光刻胶涂敷方法。

背景技术

红外焦平面列阵器件是既具有红外信息获取又具有信息处理功能的先进的成像传感器，在空间对地观测、光电对抗、机器人视觉、搜索与跟踪、医用和工业热成像、以及导弹精确制导等军、民用领域有重要而广泛的应用。由于其不可替代的地位和作用，世界上的主要工业大国都将碲镉汞红外焦平面列阵器件制备技术列为重点发展的高技术项目。

在高级红外应用系统的大力驱动下，红外探测技术已进入了以大面阵、小型化和多色化等为特点的第三代红外焦平面探测器的重要发展阶段，见S.Horn，P.Norton，T.Cincotta，A.Stoltz，et al，“Challenges for third-generation cooledimagers”，proceeding of SPIE，Vol.5074，2003，P44-51。随着光敏感芯片结构的不断复杂，传统的平面结探测器芯片工艺已经很难满足新一代红外焦平面探测器的发展。由于垂直集成的双色、多色光敏元列阵需要在空间上进行电学隔离，而大面阵、小型化焦平面探测器也需要进行物理隔离来减小高密度光敏元之间的电学串扰。为此，各个光敏元采用物理隔离的深微台面列阵是发展新一代HgCdTe红外焦平面探测器的必然途径，而深微台面列阵加工的关键技术主要有深微台面列阵的高深宽比隔离、均衡钝化与金属化等。

其中，深微台面列阵的金属化是在微台面的顶部局部区域，以及沟槽底部与侧壁的局部区域生长欧姆接触的金属化层。该技术的首要难题就是微台面列阵的光刻胶涂敷技术。由于微台面列阵加工获得的微台面侧壁非常陡峭、隔离沟槽即深又窄，所以采用常规的涂敷工艺，在匀胶后常出现深隔离沟槽光刻胶堆积，而微台面列阵顶部、特别是微台面侧壁的光刻胶又覆盖得很薄。这不仅会造成微台面顶部、侧壁和沟槽底部的曝光与显影时间很难控制，而且会因为微台面列阵侧壁光刻胶厚度很薄而导致覆盖的光刻胶在开金属化窗口时不能有效地保护微台面列阵侧壁的钝化层介质膜。

在日益发展的微机械加工领域，特别针对深微台面加工的光刻胶涂敷工艺研发了特殊的光刻胶SU-8和与之配合使用的喷胶机。虽然该类光刻胶能满足高深宽比微台面列阵的加工应用，并基本能实现在微台面列阵顶部、侧壁和沟槽顶部的光刻胶均匀涂敷，但是因为这类光刻胶的坚膜、后烘工艺需要较高的工作温度，通常大于120℃，这与不能承受高温操作的HgCdTe深微台面列阵加工技术不兼容。

发明内容

基于上述已有深微台面列阵光刻胶涂敷工艺存在的问题，本发明的目的是提供一种方便的、光刻胶无需高温前烘与坚膜操作的和与后续光刻工艺兼容的，以及能确保在深微台面列阵顶部、侧壁与沟槽底部的厚度分布均匀的光刻胶涂敷方法。

为了达到上述目的，本发明采用先于HgCdTe红外焦平面探测芯片表面旋转涂敷一层AZ系列光刻胶的稀释剂以填充微台面列阵隔离深沟槽的底部大部分体积的物理空间，再在微台面列阵芯片上旋转涂敷HgCdTe红外焦平面探测芯片加工工艺常规使用的AZ系列光刻胶AZ1500的技术方案。

本发明采用在旋转涂敷与HgCdTe探测芯片工艺完全兼容的AZ1500光刻胶之前，于微台面列阵芯片表面进行AZ系列光刻胶稀释剂的旋转涂敷，是为了在微台面列阵隔离深沟槽底部大部分体积空间内先填充光刻胶稀释剂。这是因为在隔离深沟槽底部大部分体积空间内填充了光刻胶稀释剂后，旋转涂敷光刻胶时就不再出现因为表面张力而导致光刻胶在微台面列阵深隔离沟槽底部出现大量堆积，而在微台面侧壁的顶部又没有光刻胶覆盖的现象。又由于光刻胶的稀释剂存在与光刻胶有较好的互溶性以及其自身的易挥发性，所以在涂敷完光刻胶后的前烘过程中，光刻胶会随着稀释剂的不断挥发渐渐地黏附在HgCdTe微台面列阵的表面，进而达到微台面列阵芯片的微台面顶部、侧壁和隔离沟槽底部光刻胶能相对均匀地分布。

上述技术方案的涂敷方法如下：

A.将有高深宽比沟槽隔离和表层长有钝化膜介质层的HgCdTe深微台面列阵芯片，放置在干燥烤箱内烘烤20-30分钟，温度为55-65℃。

B.打开旋转匀胶机电源、真空，将从干燥烤箱内取出的HgCdTe深微台面列阵芯片，放置在旋转匀胶机的样品台上，并在HgCdTe深微台面列阵芯片表面滴加2-6毫升(根据样品的面积大小)AZ系列光刻胶稀释剂，启动旋转匀胶机的旋转按钮，开始在HgCdTe深微台面列阵芯片表面旋转涂敷光刻胶稀释剂，转速为2000-4000转，匀胶时间为20-40秒。