[发明专利]探测器芯片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种探测器芯片，包括碲镉汞薄膜和芯片结构，芯片结构包括pn结、读出电路和铟柱，pn结形成于碲镉汞薄膜的背面上，读出电路位于碲镉汞薄膜的背面侧并且通过铟柱与pn结连接。另外还涉及探测器芯片的制备方法，包括：将碲镉汞薄膜固定于载体上，其中，碲镉汞薄膜的正面朝向载体；去除碲镉汞薄膜背面的衬底；在碲镉汞薄膜背面上形成pn结，该pn结通过铟柱连接读出电路；去除载体。本发明提供的探测器芯片及其制备方法，通过在碲镉汞薄膜背面成结，该pn结即形成于碲镉汞薄膜的背面高组分材料区(也即外延界面处)，可以防止芯片反型，降低探测器芯片的漏电流，增强芯片响应信号，从而显著地提高探测器的工作性能。

技术领域

本发明属于红外探测器技术领域，具体涉及一种探测器芯片及其制备方法。

背景技术

器件的漏电流是pn结在不受任何红外辐射且反向偏置条件下的电流，它是反映探测器本质的特性参数。器件漏电流的增大会导致器件噪声的增加和结阻抗的降低，结阻抗的大小还会影响读出电路从器件读取光响应信号的效率，器件漏电流的增大也会导致器件暗电流的增大，进而导致焦平面器件的均匀性变差。

碲镉汞薄膜材料的组分是碲镉汞红外探测器重要参数之一，外延组分越大导致零偏电阻R₀越小，当器件以扩散电流为主时，品质因子R₀A的大小直接决定了器件漏电流的大小，漏电流越大，噪声越大，为降低噪声的产生，必须减小漏电流，提高外延组分。在实际工艺过程中，由于液相外延的碲镉汞材料，高的生长温度将导致碲锌镉衬底和碲镉汞外延层之间出现明显的组分互扩散效应，同时，在外延过程中，镉的分凝也会导致母液在局部区域出现组分的“耗尽”效应，进而导致碲镉汞外延层表面镉组分低，界面镉组分高。现阶段的芯片工艺表面都是在外延材料表面(即低组分面)做表面钝化后进行B离子注入，易造成反型，并且低镉组分，将导致汞空位缺陷多，禁带宽度小，芯片漏电流将明显增大，从而导致器件性能下降。

发明内容

本发明涉及一种探测器芯片及其制备方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明涉及一种探测器芯片，包括碲镉汞薄膜和芯片结构，所述芯片结构包括pn结、读出电路和铟柱，所述pn结形成于所述碲镉汞薄膜的背面上，所述读出电路位于所述碲镉汞薄膜的背面侧并且通过所述铟柱与所述pn结连接。

作为实施方式之一，所述碲镉汞薄膜的正面和/或背面覆有保护膜。

作为实施方式之一，所述保护膜为ZnS膜。

本发明还涉及一种探测器芯片的制备方法，包括如下步骤：

S1，将碲镉汞薄膜固定于载体上，其中，碲镉汞薄膜的正面朝向所述载体；

S2，去除碲镉汞薄膜背面的衬底；

S3，在碲镉汞薄膜背面上形成pn结，该pn结通过铟柱连接读出电路；

S4，去除所述载体。

作为实施方式之一，S3中具体包括如下步骤：

在去除衬底的碲镉汞薄膜背面进行芯片前道工艺，采用B离子注入成结方式形成pn结，

在pn结上生长铟柱；

将生长的铟柱与读出电路进行倒焊互连。

作为实施方式之一，S1中，先对碲镉汞薄膜镀保护膜之后再将其固定于载体上。

作为实施方式之一，所述保护膜为ZnS膜。

作为实施方式之一，镀保护膜之前先对碲镉汞薄膜进行清洗，以去除碲镉汞薄膜表面的污物。

作为实施方式之一，所述碲镉汞薄膜通过粘结剂固定于所述载体上，其中，粘接剂组分包括黑蜡和D柠檬烯溶剂，配比为每10～15mlD柠檬烯溶剂溶解1g黑蜡。