[发明专利]一种红外双色探测器芯片环形地线

说明书

本发明公开了一种红外双色探测器芯片环形地线，该环形地线用于抑制双色碲镉汞焦平面探测器裂片，该环形地线由一系列相互隔离且呈锯齿状排列的微台面地线孔环绕双色器件阵列的外边缘，并通过地线金属电极连接形成双色探测器芯片的环形地线；双色器件阵列内规则排列着短波器件微台面孔；所述微台面地线孔和短波器件微台面孔的直径和孔的深度相等；微台面孔型地线电极接触孔、短波器件n型区电极接触孔和中波器件n型区电极接触孔同时采用干法刻蚀钝化层进行制备。本发明解决了地线设计为常规整体开槽方式的双色碲镉汞红外焦平面器件在背减去除衬底后，经过温度冲击容易出现沿地线槽发生裂片的问题，有效提高了器件的可靠性。

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，涉及一种红外双色探测器芯片环形地线，该环形地线可用于有效抑制双色碲镉汞焦平面探测器裂片。

背景技术

双色红外焦平面探测器是由响应两个不同波段的光电二极管在探测芯片纵向上叠加集成的。它可实现在双波段对目标和环境背景进行同时探测，通过对比不同辐射波段下的辐射特征，更好地排除虚假信号并获得更多有意义的目标信息。双色焦平面探测器为准确获取信息提供了新的自由度，在预警、跟踪和精确制导系统中可对复杂背景进行抑制，有效降低虚警率，提高目标的识别能力。

双电极同时读出的双色焦平面探测器可对两个波段实现时间和空间上的同步有效探测。该双色探测器基于分子束外延生长的p₃-p₂-p₁型碲镉汞多层异质结双色材料，采用干法刻蚀形成到达响应波长较短的材料层的微台面。经上下台面以及微台面侧壁钝化后，采用光刻和B离子注入在上下台面获得相应的pn结。通过欧姆接触孔开孔和接触电极制备，得到了双色器件。不同规模的双色器件阵列和地线共同组成双色探测器芯片。将该双色探测器芯片与双色读出电路通过铟柱倒装互连形成双色焦平面探测器芯片组。为了提高双色焦平面芯片组的长期可靠性，在双色探测器芯片和双色读出电路之间填入下填充胶，待填充胶固化后去除衬底。在该双色探测器芯片结构中地线通常采用整体开槽的环形地线结构，地线槽的宽度较微台面孔大得多，由于刻蚀台面过程中存在微负载效应使得地线槽的刻蚀深度比微台面孔深。双色焦平面探测器芯片组背减去除衬底后，地线槽内剩余的碲镉汞层厚度相对其它区域薄而变得脆弱，在温度冲击下容易沿地线出现裂纹，甚至发生裂片的现象，大大降低了双色焦平面器件的可靠性。例如，参见图1，双色探测器芯片和双色读出电路通过铟柱倒装互连形成双色焦平面探测器芯片组。该焦平面探测器通常在低温(如77K)下工作，故每次开机都将伴随着温度冲击的过程。由于碲锌镉衬底1和碲镉汞光敏材料(包括p型中波碲镉汞吸收层5、p型碲镉汞势垒层4以及p型短波碲镉汞吸收层2)与硅读出电路16之间存在热膨胀系数差异，导致温度冲击将在双色探测器芯片内部引入热失配应力。碲锌镉衬底1厚度为800～1000μm，碲镉汞光敏材料厚度则为9～15μm，因此碲锌镉衬底1对双色探测器芯片应力的影响更大。为了降低热应力，提高双色焦平面芯片组的可靠性，通常将碲锌镉衬底1进行去除处理。经碲锌镉衬底1去除后采用开槽式地线结构的双色探测器芯片，由于干法刻蚀过程中的微负载效应，刻蚀后地线槽内剩余的碲镉汞层厚度相对其它区域薄而变得脆弱，在温度冲击引入应力的作用下容易沿地线出现裂纹，甚至发生裂片的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红外双色探测器芯片环形地线，以用于解决上述问题，该环形地线能够有效抑制双色碲镉汞焦平面探测器裂片。

本发明的技术方案是：

一种红外双色探测器芯片环形地线，该环形地线用于抑制双色碲镉汞焦平面探测器裂片，该双色碲镉汞焦平面探测器由双色探测器芯片和读出电路通过铟柱倒装互连形成；该双色探测器芯片包括地线金属电极和双色器件阵列。