[发明专利]红外焦平面器件芯片及制备方法、读出电路及其制备方法

说明书

本发明公开了一种红外焦平面器件芯片及制备方法、读出电路及其制备方法，本发明通过在红外焦平面器件芯片上设置像元结构，由于本发明的像元结构是完全独立的，所以其不会在低温工作时产生张应力现象，所以本发明可以有效避免红外混成芯片易发生翘曲形变的问题，同时本发明还能够通过异质(填充物或真空环境)的有效隔离，以避免像元间载流子的横向迁移，从而避免串音现象的发生。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种红外焦平面器件芯片及其制备方法、以及读出电路及其制备方法。

背景技术

由于材料特性，通常制冷型红外焦平面探测器的光电转换部分和信号读出部分需要分别加工，并通过倒装互连工艺使用焊接金属(例如，铟)进行连接，而用于制备光电转换部分的红外材料(主要为II-VI和III-V族化合物半导体) 与用于制备信号读出部分的硅(Si)存在较大的热膨胀系数差异，即热失配。这种热失配在混成芯片(指红外材料和读出电路互连后的芯片)在低温条件下(通常为77K左右)工作时，使红外材料层和读出电路层在水平方向上中产生较大的热形变差异，具体如图1所示，同时由于红外混成芯片结构中，硅读出电路的厚度远大于红外材料的厚度，且硅的杨氏模量远大于红外材料的杨氏模量，这些都会导致红外混成芯片发生翘曲形变的问题，甚至发生断裂。

发明内容

本发明提供了一种红外焦平面器件芯片及其制备方法、以及读出电路及其制备方法，以解决现有技术中红外混成芯片易发生翘曲形变的问题。

第一方面，本发明提供了一种红外焦平面器件芯片的制备方法，该方法包括：在红外焦平面器件芯片表面加工台面结构以得到多个像元结构，通过所述台面结构使得各个像元结构之间是分立隔离的，且每个像元结构形成独立的PN 结结构；将所述像元结构中的P型区和N型区分别引出电极和铟柱，使得在所述像元结构面上形成双电极和双铟柱的引出结构，并将所引出的电极和铟柱与读出电路进行互连，最终得到具有多个完全分立隔离的像元结构的红外焦平面器件芯片。

可选地，所述在红外焦平面器件芯片表面加工台面结构以得到多个像元结构，包括：基于预设的像元结构的布局要求，在所述红外焦平面器件芯片表面的预设位置进行局部离子注入，通过所述局部离子注入区域与所述红外焦平面器件芯片表面形成PN结结构，每一个PN结结构即为一个像元结构，并在所述像元结构之间加工台面结构，以使得各个像元结构之间相分立隔离，得到多个像元结构。

可选地，所述在红外焦平面器件芯片表面加工台面结构以得到多个像元结构，包括：在所述红外芯片材料表面整体制备与红外芯片材料原有掺杂类型相异的掺杂类型层，基于预设的像元结构的布局要求，在所述红外芯片材料表面上光刻到所述红外芯片材料面，使得所制备的掺杂类型层与所刻蚀的红外芯片材料面形成PN结结构，具体是先根据像元结构的布局要求光刻出图形，再在所述红外芯片材料表面刻蚀超过其表面掺杂层的深度，然后就形成了PN结结构，每一个PN结结构即为一个像元结构，在所述像元结构之间加工台面结构，以使得各个像元结构之间相分离，得到多个像元结构。

可选地，在所述像元结构之间加工台面结构，包括：

在所完成PN结结构制备的红外焦平面器件芯片表面上，按照与所述像元结构中心预设距离来加工所述台面结构，所加工的台面结构的深度为大于表面掺杂层的深度，具体所加工的台面结构的深度要大于表面掺杂层的深度十几个到二十个微米，具体本领域技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不作具体限定。

对所述红外焦平面器件芯片的材料表面进行表面处理和钝化处理，然后在所述像元结构的P型区位置和N型区位置刻蚀接触孔，并制备双电极和双铟柱结构。

可选地，在所述红外焦平面器件芯片表面进行局部离子注入的区域，以及在所述红外芯片材料表面整体制备掺杂层的区域，设定为PN结的第一型区，所述PN结上与所述第一型区相对应的区域为第二型区，所述第二型区的设置以满足其上的铟柱的位置需求为原则进行设置，所述第一型区和所述第二型区为的P 型区或N型区。