[发明专利]一种抗辐照近红外焦平面探测器及制作方法

权利要求书

1.一种抗辐照近红外焦平面探测器，包括探测器阵列芯片和CMOS读出电路；所述探测器阵列芯片通过铟柱连接CMOS读出电路；

其特征在于，所述探测器阵列芯片包括外延片，所述外延片依次由衬底层、缓冲层、吸收层、渐变层、帽层和接触层构成；在外延片的中心区域设置有像元区，在像元区的外围设置有一圈第一导电类型电极，在第一导电类型电极的外围设置有第一导电类型接触孔；所述像元区由中心向四周依次为有效像元、哑元和冗余像元，所述像元区为第二导电类型电极；其中，在各种像元和第一导电类型电极上方制作出铟凸点的光刻胶模型孔；并形成铟凸点阵列；在倒装焊接设备上将探测器阵列芯片与CMOS读出电路两者的铟凸点作为铟柱进行倒装互连。

2.根据权利要求1所述的一种抗辐照近红外焦平面探测器，其特征在于，所述探测器阵列芯片为背照式结构，将外延片的背面作为光入射面，在衬底层表面上设置有增透膜，在增透膜上设置有金属遮罩层；所述金属遮罩层位于哑元在光入射面的垂直投影区域。

3.根据权利要求1所述的一种抗辐照近红外焦平面探测器，其特征在于，所述在外延片的中心区域设置有像元区包括在接触层上淀积扩散掩膜并刻蚀，形成包含有效像元、哑元和冗余像元的像元区扩散窗口，在所述像元区扩散窗口内将第二导电类型杂质扩散至帽层中，形成PN结；在冗余像元外围刻蚀至缓冲层，形成第一导电类型接触孔。

4.根据权利要求1或3所述的一种抗辐照近红外焦平面探测器，其特征在于，所述有效像元、哑元和冗余像元的像元间距和直径一致。

5.一种抗辐照近红外焦平面探测器的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：制作由衬底层、缓冲层、吸收层、渐变层、帽层和接触层构成的外延片；

步骤2：在外延片上刻蚀出像元区，包括由中心向四周的有效像元、哑元和冗余像元；并对各种像元掺杂第二导电类型杂质；

步骤3：在像元区的外围采用湿法腐蚀工艺制作出第一导电类型接触孔；

步骤4：制作共面电极，在像元区上方制作出第二导电类型电极，在第一导电类型电极接触孔及其邻近区域制作出第一导电类型电极；

步骤5：将外延片的背面进行减薄抛光，并对减薄抛光后的外延片溅射增透膜；

步骤6：在哑元的垂直对应位置，在增透膜表面制作有金属遮罩层；

步骤7：采用双层厚膜胶光刻技术，在各种像元和第一导电类型电极上方制作出铟凸点的光刻胶模型孔；

步骤8：采用热蒸发工艺，制作出铟凸点阵列；

步骤9：在倒装焊接设备上将探测器阵列芯片与CMOS读出电路两者的铟凸点作为铟柱进行倒装互连。

6.根据权利要求5所述的一种抗辐照近红外焦平面探测器的制作方法，其特征在于，所述在外延片上刻蚀出像元区包括采用等离子增强化学气相淀积设备在外延片的接触层表面生长氮化硅薄膜作为扩散掩膜，采用光刻曝光方式在接触层上刻蚀出由内向外的、且间距和直径一致的有效像元、哑元和冗余像元。

7.根据权利要求5所述的一种抗辐照近红外焦平面探测器的制作方法，其特征在于，所述制作出第一导电类型接触孔包括采用湿法腐蚀的方法刻蚀出第一导电类型接触孔，利用光刻胶做掩模，迭代采用不同的腐蚀液，对外延片进行腐蚀。

8.根据权利要求5或7所述的一种抗辐照近红外焦平面探测器的制作方法，其特征在于，所述外延片采用双异质结InGaAs/InGaAsP材料。

9.根据权利要求5所述的一种抗辐照近红外焦平面探测器的制作方法，其特征在于，所述步骤4中制作电极包括利用电子束蒸发金属膜，采用金属剥离工艺，形成电极。

10.根据权利要求5所述的一种抗辐照近红外焦平面探测器的制作方法，其特征在于，所述步骤9进行倒装互联后还包括利用环氧树脂进行填充。