基于选择性湿法腐蚀工艺的碲镉汞探测器的衬底去除技术.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103022246103022246B(45)授权公告日2015.02.18(21)申请号201210506767.2(22)申请日2012.11.30(73)专利权人中国科学院上海技术物理研究所地址200083上海市虹口区玉田路500号(72)发明人刘丹王晨飞钟艳红周松敏林春叶振华廖清君胡晓宁(74)专利代理机构上海新天专利代理有限公司31213代理人郭英(51)Int.Cl.H01L31/18(2006.01)(56)对比文件CN101083289A,2007.12.05,全文.US4447291A,1984.05.08,全文.JPH07-321099A,1995.12.08,全文.审查员刘雪莲权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图2页附图2页(54)发明名称基于选择性湿法腐蚀工艺的碲镉汞探测器的衬底去除技术(57)摘要本发明公开了一种用于碲镉汞红外探测器衬底去除技术中的选择性湿法腐蚀工艺方法，该方法是在红外光敏感芯片和读出电路在冷压混成互连后，采用高选择比的无机酸腐蚀液，通过湿法腐蚀工艺，完全腐蚀衬底留下外延层，以展宽探测波段至可见光，减小衬底与读出电路间热应力失配导致的损伤，消除衬底荧光效应，从而提高探测器性能和模块的可靠性。本发明方法操作简单，便于在工艺上实现。CN103022246BCN103246BCN103022246B权利要求书1/1页1.基于选择性湿法腐蚀工艺的碲镉汞探测器的衬底去除方法，其特征在于包括以下步骤：1)采用机械减薄抛光，将红外焦平面探测器模块固定在特制玻璃板上，将衬底厚度减薄至250-350μm；2)红外焦平面探测器模块清洗：使用纯度为MOS级的三氯乙烯、乙醚、丙酮、异丙醇在室温下分别浸泡清洗各5分钟，确保红外焦平面探测器模块表面没有异物残留；3)将红外焦平面探测器模块贴在宝石片上，在红外焦平面探测器模块上芯片衬底的四周涂掩膜保护电路图形以及引线区域；4)选择性湿法腐蚀：将做好掩膜的红外焦平面探测器模块用氟塑料螺钉夹在特制的夹具上，静置于两种无机酸以及去离子水以一定比例配成的混合腐蚀液中腐蚀，随时观测衬底状况，直至芯片衬底完全被去除，表面呈现花斑颜色，将红外焦平面探测器模块从混合腐蚀液中取出，用去离子水浸洗5遍以上；所述的混合腐蚀液的配比为：硝酸15-25ml，氢氟酸10-20ml，去离子水55-65ml；5)再将红外焦平面探测器模块浸入室温的5％-10％高锰酸钾溶液中，轻轻晃动，直至红外焦平面探测器模块芯片背面完全变亮，将模块从溶液中取出，在室温下用去离子水浸洗5遍以上；6)用丙酮溶液去除红外焦平面探测器模块的掩膜保护层，再用酒精或异丙醇清洗。2CN103022246B说明书1/3页基于选择性湿法腐蚀工艺的碲镉汞探测器的衬底去除技术技术领域：[0001]本发明专利涉及红外探测器制造工艺技术，具体涉及一种基于选择性湿法腐蚀工艺的碲镉汞探测器的衬底去除技术。背景技术：[0002]光伏型HgCdTe红外焦平面探测器通常采用混成互连的探测工作模式，探测器制备完成后，在表面生长铟柱阵列，然后采用倒装焊方式将探测器与读出电路进行互连组成红外焦平面探测器模块，由此可见，焦平面探测器为背照射式探测，衬底处于整个模块最上层，探测目标辐射通量透过探测器衬底层进入外延吸收层，光激发产生光生载流子后由内建电场收集并形成电信号。这样的混成互连致使探测器模块存在两方面的问题：首先，衬底和铟柱之间由于热应力不匹配，造成在低温工作时存在热失配，对外延薄膜造成损伤；其次，HgCdTe红外探测器常用的衬底材料主要有CdZnTe、GaAs以及Si，这三种衬底材料禁带宽度均大于HgCdTe，对应截止波长在可见光区域，所以HgCdTe红外探测器的响应光谱曲线会在1μm以下的可见光区域急剧下降，此范围内的光辐射被衬底吸收。[0003]新一代红外焦平面探测器向着大面阵、长线列以及智能化方向发展。随着探测器尺寸的扩大以及光敏元集成度的不断提高，低温工作时不同层次结构之间的热应力失配越来越严重，会导致焦平面模块的可靠性逐渐降低。同时，在实际的HgCdTe红外探测器应用中，需要能够将探测器的透射光谱做到尽可能地展宽，使探测器的响应波段从中、短波红外波段一直延伸至可见光波段，这样单一的焦平面探测器就能够同时探测可见/红外区域，成为宽谱响应探测器，提高应用范围。但是，目前国内尚未见到有关碲镉汞红外焦平面探测器去衬底工艺的相关文献报道。发明内容：[0004]本发明的目的是提供一种针对碲镉汞红外探测器的高选择比的湿法腐蚀衬底去除方法，主要解决碲镉汞探测器的热应力失配问题。[0005]为实现上述目的，本发明首先采用机械减薄抛光的方式，将探测器芯