[发明专利]高占空比碲镉汞长波红外光电导面阵探测器

说明书

技术领域

本专利涉及光电探测器技术，具体指一种从背面引电极的高占空比碲镉汞 长波红外光电导面阵探测器。

背景技术

随着红外成像技术的发展，对红外器件的要求越来越高。红外探测器已经 从单元到线列，再到今天逐渐向现在的面阵发展。长波面阵红外探测器要求材 料面积大，组分均匀，一般都采用碲镉汞的薄膜材料来制造此类面阵探测器， 符合这种要求的中短波薄膜材料较容易得到。但要想得到面积大，组分均匀的 长波薄膜材料难度非常大，而目前就技术方面，工艺设备方面等的因素，体材 料的长波段相对薄膜材料较容易得到。但体材料也有它致命的缺点，就是材料 面积较小，因此对面阵探测器要求是占空比越大越好，此处所说的占空比定义 为在给定的面阵探测器内，光敏面所占的比例。然而由于传统工艺制备的面阵 探测器的每个光敏元的引线布置是在正照射面上，所以又希望光敏面之间的间 隔尽量的大，使电极引线的安排更充裕，这就大大的降低了占空比，我们现有 工艺制备的面阵探测器的占空比仅为25-30％左右。为了在有限的面积上制备 尽可能高占空比的面阵探测器，可以采用背照射工艺，此结构的光敏元面朝衬 底，光穿过衬底向光敏面入射，而金属电极引线做在芯片光敏元的另一面，采 用铟柱与电路板倒焊连接，信号从读出电路上采集的。虽然这样可以提高了芯 片的占空比，但是衬底以及粘结芯片的环氧树脂胶对入射光的影响，大大降低 了器件的性能。

发明内容

基于上述存在的目前制备的面阵光导红外探测器中采用电极引线在正面 的传统正照射工艺存在占空比较小及采用背照射工艺衬底对光信号的影响等 问题。本专利的目的在于提供一种能够避免上述问题的碲镉汞长波光导器件的 正照射结构的制备方法。即通过从打孔填充导电金属后蓝宝石衬底引出电极的 方式制备碲镉汞长波光导型面阵探测器。

本专利探测器的结构特征在于：

-衬底，此衬底是采用激光打孔机打的直径约为60微米面阵的微孔中电 镀金的蓝宝石。

-碲镉汞晶片，该碲镉汞晶片双面精抛处理且长有阳极氧化膜，其中与环 氧树脂胶接触的一面增加了一层ZnS抗反膜。

一环氧树脂胶，此胶的目的是把有ZnS的一面粘结在衬底上。

-电极，此电极制作在刻穿碲镉汞晶片后溶解掉环氧树脂胶，形成的与电 镀金相对应的面阵上，通过井伸工艺连接碲镉汞与电镀金。

-蓝宝石电路，此电路与芯片背面的电镀金通过铟柱互联，使信号读出。

所说的高占空比碲镉汞长波红外光电导面阵探测器制作工艺步骤如下：

1、首先在用激光打孔机打的直径约为60微米面阵的微孔的蓝宝石衬底 7上电镀金8后，处理电镀表面使双面如同蓝宝石原来那样平整。

2、对碲镉汞(Hg_1-xCd_xTe)材料的第一面平整度去损伤处理，其中 Hg_1-xCd_xTe中0.18≤x≤0.20，迁移率大于5E+4cm²·V^-1·s^-1，电子浓度小于7E+14 cm^-3。生长厚度为阳极氧化钝化膜11，再长一层厚度为的ZnS抗 反膜9后采用配制好的厚度为1～3μm低温环氧胶10将已经处理完的碲镉汞材 料12面与衬底粘贴在一起。

3、对碲镉汞材料12的另一面减薄至约10μm厚度、平整度去损伤处理， 在其表面生长上厚度为的阳极氧化钝化膜11。

4、对处理好的碲镉汞材料12光刻刻穿碲镉汞，制备出对应的面阵孔。 后采用专用溶解剂溶解掉环氧树脂胶后露出电镀金8阵列。随后长厚度为铬14以及厚度为金15。

5、然后光刻，处理掉露出的阳极氧化钝化膜再长井伸电极厚度为铟16及厚度为金17；

6、光刻，露出衬底蓝宝石背面电镀金8，在其上蒸镀铟柱阵列5。

7、在蓝宝石1采用厚度为铬2及厚度为的金3电极制作 电路后在需要的区域蒸镀铟柱阵列4，以便与上述芯片互联。

8、把长好铟柱阵列的芯片与长好铟柱阵列的电路互联。

9、互联好后的器件灌上填充胶6，测试分析。

本发明有以下几个优点：