[发明专利]双色红外焦平面探测器及其台面刻蚀工艺方法

说明书

本发明提供了一种双色红外焦平面探测器及其台面刻蚀工艺方法，所述台面刻蚀工艺方法包括步骤：S1，在所述外延结构上旋涂光刻胶；S2，使用半色调掩膜版对所述外延结构进行曝光，所述外延结构曝光后形成第一区域和与第二区域；S3，通过刻蚀气体进行第一次干法刻蚀；S4，通过O₂等离子体去除光刻胶的位于第二区域以下的所有部分；S5，通过刻蚀气体进行第二次干法刻蚀；S6，通过去胶剥离工艺去除光刻胶。在本申请通过半色调掩膜版实现了外延结构上需要深刻蚀部分的完全曝光和需要浅刻蚀部分的半曝光。且在整个刻蚀工艺过程中，仅通过一次光刻工艺、两次干法刻蚀工艺即可实现不同部分的不同深度刻蚀，从而简化了刻蚀工艺流程，由此提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及焦平面探测器技术领域，尤其涉及一种双色红外焦平面探测器及其台面刻蚀工艺方法。

背景技术

双色红外焦平面探测器主要应用于高对比成像和目标识别方面。双色红外探测器系统结构紧凑，重量轻，可以同时实现两个波段的探测，是红外探测系统的主要发展方向之一。其中，InAs/GaSb二类超晶格材料因特殊的能带结构、良好的材料稳定性和多广谱响应波段是实现双色红外探测的理想材料。二类超晶格双色红外焦平面探测器的外延结构通常为NP-PN或者PN-NP背靠背叠层结构，中间通过P型或者N型公共电极连接。国内外许多机构在该领域取得了很大的进展，所制备的探测器涵盖了短波/中波双色、短波/长波双色和中波/长波双色等多种双色红外焦平面探测器。

双色红外焦平面探测器叠层材料结构的台面刻蚀工艺中，下电极需要进行深刻蚀，而公共电极需要进行浅刻蚀，传统工艺流程是对需要深刻蚀的部分和需要浅刻蚀的部分分别进行光刻掩膜工艺后再进行单独刻蚀，工艺流程繁琐，生产效率低。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种双色红外焦平面探测器及其台面刻蚀工艺方法，其简化了刻蚀工艺流程，提高了刻蚀效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种双色红外焦平面探测器的台面刻蚀工艺方法，所述双色红外焦平面探测器包括衬底和沉积于衬底上的外延结构，所述外延结构由下至上依次为电极接触层、第一超晶格材料层、掺杂公共电极层和第二超晶格材料层。其中，所述双色红外焦平面探测器的台面刻蚀工艺方法包括步骤：S1，在所述外延结构的第二超晶格材料层上旋涂光刻胶；S2，使用半色调掩膜版对所述外延结构进行曝光，其中所述半色调掩膜版包括无掩膜区和半掩膜区，所述外延结构曝光显影后形成与无掩膜区对应的第一区域和与半掩膜区对应的第二区域；S3，将光刻后的外延结构通过刻蚀气体进行第一次干法刻蚀，其中外延结构在第一区域下方的对应部分通过第一次干法刻蚀的刻蚀深度为h₁；S4，将经过第一次干法刻蚀后的外延结构放入干法去胶机中，通过O₂等离子体对光刻胶进行减薄去胶处理，其中光刻胶的减薄厚度为第二区域下方剩余的光刻胶厚度；S5，将经由干法去胶机去胶后的外延结构通过刻蚀气体进行第二次干法刻蚀，其中外延结构在第一区域下方的对应部分通过第二次干法刻蚀的刻蚀深度为h₂，外延结构在第二区域下方的对应部分通过第二次干法刻蚀的刻蚀深度为H₂，h₁+h₂H₂；S6，将经过第二次干法刻蚀后的外延结构通过去胶剥离工艺去除光刻胶，即完成所述焦平面探测器的台面刻蚀。

在根据一些实施例的双色红外焦平面探测器的台面刻蚀工艺方法中，电极接触层为N型电极接触层、第一超晶格材料层为pin长波超晶格材料层或者pin中波超晶格材料层、掺杂公共电极层为P型掺杂公共电极层，第二超晶格材料层为nip中波超晶格材料层或者nip短波超晶格材料层。或者，电极接触层为P型电极接触层、第一超晶格材料层为nip长波超晶格材料层或者nip中波超晶格材料层、掺杂公共电极层为N型掺杂公共电极层，第二超晶格材料层为pin中波超晶格材料层或者pin短波超晶格材料层。

在根据一些实施例的双色红外焦平面探测器的台面刻蚀工艺方法中，在步骤S1中，光刻胶的厚度为d₅，且d₅3um。