專(zhuān)利名稱(chēng)：應(yīng)用雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
紅外探測(cè)器芯片可廣泛應(yīng)用于偵察、資源調(diào)查、天文觀測(cè)等軍事和民事領(lǐng)域。雙/多色紅外探測(cè)器芯片由于可實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)或多個(gè)波段紅外輻射的探測(cè)，具有更好的目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別能力，屬于高性三代紅外焦平面器件，是各種高端軍用或民用系統(tǒng)的核心器件。目前雙色紅外探測(cè)器芯片主要采用碲鎘汞薄膜材料，該材料基于碲鋅鎘襯底或其它替代襯底，采用分子束外延方法制備特定組分的多層碲鎘汞薄膜，進(jìn)而制備雙色紅外探測(cè)器芯片。 現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)采用碲鎘汞薄膜制備雙色探測(cè)器芯片時(shí)制備エ藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的分析，本發(fā)明g在提供一種應(yīng)用雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的方法及系統(tǒng)，以解決上述エ藝復(fù)雜的問(wèn)題。本發(fā)明的目的主要是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的—種雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的方法，該方法包括以下步驟制備雙色紅外材料；對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行臺(tái)面刻蝕處理；在InSb襯底上注入Be離子，形成P-on-N ニ極管，在HgCdTe材料上注入B離子，形成N-on-P ニ極管，離子注入的注入劑量為5 X 1014/cnT5 X 1015/cm2,注入能量200 500千電子伏特，注入偏角TC ；將離子注入后的所述雙色紅外材料在保護(hù)氣氛下進(jìn)行退火處理，退火溫度為250 400で，退火時(shí)間為3-24小時(shí)；在等離子體氣體中進(jìn)行鈍化膜生長(zhǎng)，所述鈍化膜的厚度為400-800納米；在等離子體氣體、甲烷和氫氣中進(jìn)行接觸孔刻蝕，接觸孔的刻蝕深度為1-3微米；然后進(jìn)行金屬膜層沉積處理和電極刻蝕處理形成雙色探測(cè)器芯片。優(yōu)選地，所述雙色紅外材料的制備方法包括以下步驟對(duì)InSb晶體先進(jìn)行切、磨和拋光處理操作，獲得外延級(jí)的(211)晶向的InSb襯底；對(duì)所述(211)晶向的InSb襯底進(jìn)行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)；將所述(211)晶向的InSb襯底進(jìn)行除氣，除氣溫度為350_450°C，再在Te束的保護(hù)條件下，升高InSb襯底的溫度至480-520°C，去除表面氧化層；
降溫到290°C，打開(kāi)CdTe的束流，進(jìn)行CdTe緩沖層生長(zhǎng)，CdTe厚度為2_4微米；設(shè)定Hg、CdTe和Te束流，將InSb襯底的溫度降到190°C，打開(kāi)Hg、CdTe和Te束流，使HgCdTe薄膜厚度達(dá)到7-8微米；在保護(hù)氣體條件下，將生長(zhǎng)后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度230-270°C，保溫時(shí)間為20-25小吋，降溫得到雙色紅外材料。優(yōu)選地，對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行臺(tái)面刻蝕操作具體包括對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行光刻臺(tái)面圖形處理；在等離子體氣體、甲烷和氫氣中，對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行深臺(tái)面刻蝕，刻蝕至InSb材料層的深度為O. 8-1. 2微米。優(yōu)選地，所述退火溫度為30(T370°C，退火時(shí)間為8_15小吋。優(yōu)選地，所述離子注 入的注入劑量為I X 1015/cnT5 X 1015/cm2，注入能量250 300千電子伏特。優(yōu)選地，所述鈍化膜的生長(zhǎng)厚度為500-700納米。優(yōu)選地，進(jìn)行金屬沉積后的金屬膜層的厚度為800-1200納米。本發(fā)明還提供了ー種雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括雙色紅外材料制備系統(tǒng)，用于制備雙色紅外材料；臺(tái)面刻蝕設(shè)備，用于對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行臺(tái)面刻蝕處理；還用于用于在等離子體氣體、甲烷和氫氣中進(jìn)行接觸孔刻蝕，接觸孔的刻蝕深度為1-3微米；離子注入設(shè)備，用于在InSb襯底上注入Be離子，形成Ρ_οη_Ν ニ極管，在HgCdTe材料上注入B離子，形成N-on-P ニ極管，離子注入的注入劑量為5X 1014/cnT5X 1015/cm2，注入能量200 500千電子伏特，注入偏角7V ；退火設(shè)備，用于在保護(hù)氣氛條件下將離子注入后的所述雙色紅外材料進(jìn)行退火處理，退火溫度為25(T400°C，退火時(shí)間為3-24小時(shí)；磁控濺射設(shè)備，用于在等離子體氣體中進(jìn)行鈍化膜生長(zhǎng)，所述鈍化膜的厚度為400-800 納米；離子銑設(shè)備，對(duì)所述雙色材料進(jìn)行金屬膜層沉積處理；電極刻蝕處理設(shè)備，用于進(jìn)行電極刻蝕處理，得到雙色探測(cè)器芯片。優(yōu)選地，所述雙色紅外材料制備系統(tǒng)具體包括以下設(shè)備處理設(shè)備，用于對(duì)InSb晶體先進(jìn)行切、磨和拋光處理操作，獲得外延級(jí)的(211)晶向的InSb襯底；分子束外延系統(tǒng)，用于對(duì)所述(211)晶向的InSb襯底進(jìn)行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)；將所述(211)晶向的InSb襯底進(jìn)行除氣，除氣溫度為350-450°C，再在Te束的保護(hù)條件下，升高InSb襯底的溫度至480-520°C，去除表面氧化層；降溫到290°C，打開(kāi)CdTe的束流，進(jìn)行CdTe緩沖層生長(zhǎng)，CdTe厚度為2_4微米；在設(shè)定好Hg、CdTe和Te束流的條件下，將InSb襯底的溫度降到190°C，打開(kāi)Hg、CdTe和Te束流，使HgCdTe薄膜厚度達(dá)到7-8微米；熱處理設(shè)備，用于在保護(hù)氣體條件下，將生長(zhǎng)后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度230-270°C，保溫20-25小時(shí)后降溫得到雙色紅外材料。優(yōu)選地，所述臺(tái)面刻蝕設(shè)備具體用干，對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行光刻臺(tái)面圖形處理，再在等離子體氣體、甲烷和氫氣中對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行深臺(tái)面刻蝕，刻蝕至InSb材料層的深度為O. 8-1. 2微米。本發(fā)明有益效果如下本發(fā)明的一種應(yīng)用雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的方法及系統(tǒng)，該方法包括制備雙色紅外材料，對(duì)雙色紅外材料進(jìn)行臺(tái)面刻蝕處理并進(jìn)行離子注入，然后在保護(hù)氣氛下進(jìn)行退火處理，再在等離子體氣體中進(jìn)行鈍化膜生長(zhǎng)，以及在等離子體氣體、甲烷和氫氣中進(jìn)行接觸孔刻蝕；最后進(jìn)行金屬膜層沉積處理和電極刻蝕處理形成雙色探測(cè)器芯片。本發(fā)明的探測(cè)器芯片的制備エ藝簡(jiǎn)單，且得到的探測(cè)器芯片的均勻性好分辨率高。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分的從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例I的雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的方法；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的方法；圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的系統(tǒng)；圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的系統(tǒng)；圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例2的雙色紅外材料結(jié)構(gòu)示意圖；圖6所示為本發(fā)明實(shí)施例I的雙色紅外探測(cè)器芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖來(lái)具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請(qǐng)一部分，并與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。為了清楚和簡(jiǎn)化目的，當(dāng)其可能使本發(fā)明的主題模糊不清時(shí)，將省略本文所描述的器件中已知功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)具體說(shuō)明。實(shí)施例I如圖I所示的本發(fā)明實(shí)施例的雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的方法，該材料的制備方法包括以下步驟S101、制備雙色紅外材料；S102、對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行臺(tái)面刻蝕處理；S103、在InSb襯底上注入Be離子，形成P-on-N ニ極管，在HgCdTe材料上注入B離子，形成N-on-P ニ極管，離子注入的注入劑量為5X 1014/cnT5X 1015/cm2，注入能量200^500千電子伏特，注入偏角7°C ；其中，臺(tái)面刻蝕處理后得到的注入?yún)^(qū)包括兩個(gè)部分，一部分深入到(211)晶向的InSb襯底層，一部分深入到HgCdTe材料層，具體如圖6所示。S104、將離子注入后的所述雙色紅外材料在保護(hù)氣氛下進(jìn)行退火處理，退火溫度為250 400で，退火時(shí)間為3-24小時(shí)；S105、在等離子體氣體中進(jìn)行鈍化膜生長(zhǎng)，所述鈍化膜的厚度為400-800納米；其中，本發(fā)明實(shí)施例采用的等離子體氣體均為高純氬氣；S106、在等離子體氣體、甲烷和氫氣中進(jìn)行接觸孔刻蝕，接觸孔的刻蝕深度為1-3微米；
S107、然后進(jìn)行金屬膜層沉積處理和電極刻蝕處理形成雙色探測(cè)器芯片。本發(fā)明實(shí)施例的一種應(yīng)用雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的方法，該方法包括制備雙色紅外材料，對(duì)雙色紅外材料進(jìn)行臺(tái)面刻蝕處理并進(jìn)行離子注入，然后在保護(hù)氣氛下進(jìn)行退火處理，再在等離子體氣體中進(jìn)行鈍化膜生長(zhǎng)，以及在等離子體氣體、甲烷和氫氣中進(jìn)行接觸孔刻蝕；最后進(jìn)行金屬膜層沉積處理和電極刻蝕處理形成雙色探測(cè)器芯片。本發(fā)明的探測(cè)器芯片的制備エ藝簡(jiǎn)單，且得到的探測(cè)器芯片的分辨率高、均勻性好，并且本發(fā)明實(shí)施例的探測(cè)器芯片所采用的雙色紅外材料只有InSb和HgCdTe兩層膜層，膜層數(shù)量少，且該雙色紅外材料的制備エ藝簡(jiǎn)單。實(shí)施例2如圖2所示的本發(fā)明的實(shí)施例提供了另ー種雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的方法，該方法包括以下步驟S201、對(duì)InSb晶體先進(jìn)行切、磨和拋光處理操作，獲得外延級(jí)的(211)晶向的InSb 襯底；S202、對(duì)所述(211)晶向InSb襯底進(jìn)行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)；3203、在所述(211)晶向InSb襯底上進(jìn)行CdTe緩沖層的生長(zhǎng)；作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在所述(211)晶向InSb襯底上進(jìn)行CdTe緩沖層的生長(zhǎng)的步驟具體包括將所述(211)晶向的InSb襯底在除氣溫度為350-450°C的條件下除氣，再在Te束的保護(hù)條件下，升高InSb襯底的溫度至480-520°C，去除表面氧化層；降溫到2900C，打開(kāi)CdTe的束流，進(jìn)行CdTe緩沖層生長(zhǎng)，CdTe厚度為2_4微米。S204、進(jìn)行HgCdTe薄膜的生長(zhǎng)；作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，HgCdTe薄膜的生長(zhǎng)的步驟具體包括設(shè)定Hg、CdTe和Te束流，將InSb襯底的溫度降到190°C，打開(kāi)Hg、CdTe和Te束流，使HgCdTe薄膜厚度達(dá)到7-8微米。S205、在保護(hù)氣體條件下，將生長(zhǎng)后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度230-270°C，保溫時(shí)間為20-25小時(shí)，降溫得到雙色紅外材料；如圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例的雙色紅外材料結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可以清楚的看出本發(fā)明實(shí)施例的雙色紅外材料中各個(gè)膜層的分布關(guān)系。S206、對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行清洗腐蝕；通過(guò)清洗腐蝕去除掉雙色紅外材料上的其他操作下來(lái)的雜質(zhì)，以防止其影響雙色紅外材料芯片的性能。S207、對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行光刻臺(tái)面圖形處理，得到臺(tái)面圖形；S208、在等離子體氣體、甲烷和氫氣中對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行深臺(tái)面刻蝕，刻蝕深度為1(Γ12微米，即刻蝕掉部分區(qū)域的HgCdTe層和CdTe層，至InSb材料層深度為O. 8-1. 2 微米。其中等離子體氣體為高純氬氣，在高純氬氣、甲烷和氫氣中進(jìn)行臺(tái)面刻蝕的工作壓カ為1-5毫托，以激光終點(diǎn)探測(cè)曲線周期確定刻蝕深度。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，刻蝕掉部分區(qū)域的HgCdTe層和CdTe層，刻蝕至InSb材料層深度為I微米。
S209、在InSb襯底上注入Be離子，形成P-on-N 二極管，在HgCdTe材料上注入B離子，形成N-on-P 二極管，離子注入的注入劑量為5X 1014/cnT5X 1015/cm2，注入能量200^500千電子伏特，注入偏角7°C ；其中，所述注入?yún)^(qū)包括兩個(gè)部分，一部分深入到(211)晶向的InSb襯底層，一部分深入到HgCdTe材料層，具體如圖6所示。分別在上述兩個(gè)注入?yún)^(qū)進(jìn)行離子注入。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述離子注入的注入劑量為lX1015/CnT5X1015/Cm2，注入能量25(Γ300千電子伏特。S2010、將離子注入后的所述雙色紅外材料在保護(hù)氣氛下進(jìn)行退火處理，退火溫度為25(T400°C，退火時(shí)間為3-24小時(shí)；作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述退火溫度為30(T370°C，退火時(shí)間為8_15小時(shí)。
S2011、在等離子體氣體中進(jìn)行鈍化膜生長(zhǎng)，所述鈍化膜的厚度為400-800納米；作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述鈍化膜的生長(zhǎng)厚度為500-700納米。其中，鈍化膜的生長(zhǎng)功率為8(Γ200瓦，通入高純氬氣氣作為保護(hù)氣體，工作氣壓為5-15毫托。S2012、在等離子體氣體、甲烷和氫氣中進(jìn)行接觸孔刻蝕，接觸孔的刻蝕深度為1-3微米；作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，進(jìn)行金屬沉積后的金屬膜層的厚度為800-1200納米。其中，接觸孔刻蝕深度控制在1-3微米；通入甲烷、氫氣及高純氬氣，工作氣壓1-5毫托，以激光終點(diǎn)探測(cè)曲線周期確定刻蝕深度S2013、然后進(jìn)行金屬膜層沉積處理和電極刻蝕處理形成雙色探測(cè)器芯片。本發(fā)明實(shí)施例中進(jìn)行金屬沉積后的金屬膜層的厚度為800-1200納米。實(shí)施例3利用本發(fā)明的雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的制備系統(tǒng)，如圖3所示，該系統(tǒng)包括雙色紅外材料制備系統(tǒng)31，用于制備雙色紅外材料；臺(tái)面刻蝕設(shè)備32，用于對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行臺(tái)面刻蝕處理，還用于在等離子體氣體、甲烷和氫氣中進(jìn)行接觸孔刻蝕，接觸孔的刻蝕深度為1-3微米；離子注入設(shè)備33，用于在InSb襯底上注入Be離子，形成Ρ-οη-Ν 二極管，在HgCdTe材料上注入B離子，形成N-on-P 二極管，離子注入的注入劑量為5X 1014/cnT5X 1015/cm2，注入能量20(Γ500千電子伏特，注入偏角7 V ；退火設(shè)備34，用于在保護(hù)氣氛條件下將離子注入后的所述雙色紅外材料進(jìn)行退火處理，退火溫度為25(T400°C，退火時(shí)間為3-24小時(shí)；磁控濺射設(shè)備35，用于在等離子體氣體中進(jìn)行鈍化膜生長(zhǎng)，所述鈍化膜的厚度為400-800 納米；離子銑設(shè)備36，對(duì)所述雙色材料進(jìn)行金屬膜層沉積處理；電極刻蝕處理設(shè)備37，用于進(jìn)行電極刻蝕處理，得到雙色探測(cè)器芯片。本發(fā)明實(shí)施例的一種應(yīng)用雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且制得的探測(cè)器芯片的分辨率高、均勻性好，并且本發(fā)明實(shí)施例的探測(cè)器芯片采用的雙色紅外材料只有InSb和HgCdTe兩層膜層，膜層數(shù)量少，且該雙色紅外材料的制備工藝簡(jiǎn)單。實(shí)施例4利用本發(fā)明的雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的制備系統(tǒng)，如圖4所示，雙色紅外材料制備系統(tǒng)、清洗設(shè)備44、臺(tái)面刻蝕設(shè)備45、離子注入設(shè)備46、退火設(shè)備47、磁控濺射設(shè)備48、離子銑設(shè)備49以及電極刻蝕處理設(shè)備410 ；所述雙色紅外材料制備系統(tǒng)進(jìn)一步包括處理設(shè)備41、分子束外延系統(tǒng)42和熱處理設(shè)備43 ；處理設(shè)備41，用于對(duì)InSb晶體先進(jìn)行前期處理操作，獲得外延級(jí)的(211)晶向的InSb襯底； 其中所述處理設(shè)備具體包括切割設(shè)備，用于對(duì)所述InSb晶體進(jìn)行定向切割，得到(211)晶向InSb襯底，所述(211)晶向InSb襯底的厚度為730-770微米；打磨設(shè)備，用于將切割后的所述(211)晶向的InSb晶體進(jìn)行粗磨，再進(jìn)行精磨；機(jī)械拋光設(shè)備，用于對(duì)精磨后的所述(211)晶向的InSb晶體進(jìn)行機(jī)械拋光；化學(xué)拋光設(shè)備，用于對(duì)機(jī)械拋光后的所述(211)晶向的InSb晶體進(jìn)行化學(xué)拋光；測(cè)試設(shè)備，用于對(duì)化學(xué)拋光后的所述(211)晶向的InSb晶體進(jìn)行測(cè)試。分子束外延系統(tǒng)42，用于對(duì)所述(211)晶向的InSb襯底進(jìn)行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)，以及將所述(211)晶向的InSb襯底進(jìn)行除氣，除氣溫度為350-450°C，再在Te束的保護(hù)條件下，升高InSb襯底的溫度至480_520°C，去除表面氧化層；降溫到290°C，打開(kāi)CdTe的束流，進(jìn)行CdTe緩沖層生長(zhǎng)，CdTe厚度為2_4微米；在設(shè)定好Hg、CdTe和Te束流的條件下，將InSb襯底的溫度降到190°C，打開(kāi)Hg、CdTe和Te束流，使HgCdTe薄膜厚度達(dá)到7-8微米；熱處理設(shè)備43，用于在保護(hù)氣體條件下，將生長(zhǎng)后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度230-270°C，保溫20-25小時(shí)后降溫得到雙色紅外材料；清洗設(shè)備44，用于對(duì)所述雙色材料進(jìn)行表面清洗腐蝕；臺(tái)面刻蝕設(shè)備45，用于對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行臺(tái)面刻蝕處理，再在等離子體氣體、甲烷和氫氣中對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行深臺(tái)面刻蝕，深度為1(Γ12微米，即刻蝕至InSb材料層深度為O. 8-1. 2微米；還用于在等離子體氣體、甲烷和氫氣中進(jìn)行接觸孔刻蝕，接觸孔的刻蝕深度為1-3微米；離子注入設(shè)備46，用于在InSb襯底上注入Be離子，形成Ρ_οη_Ν 二極管，在HgCdTe材料上注入B離子，形成N-on-P 二極管，離子注入的注入劑量為I X 1015/cnT5 X 1015/cm2，注入能量20(Γ500千電子伏特，注入偏角7 V ；退火設(shè)備47，用于在保護(hù)氣氛條件下將離子注入后的所述雙色紅外材料進(jìn)行退火處理，退火溫度為25(T400°C，退火時(shí)間為3-24小時(shí)；磁控濺射設(shè)備48，用于在等離子體氣體中進(jìn)行鈍化膜生長(zhǎng)，所述鈍化膜的厚度為400-800 納米；離子銑設(shè)備49，對(duì)所述雙色材料進(jìn)行金屬沉積處理；電極刻蝕處理設(shè)備410，用于進(jìn)行電極刻蝕處理，得到雙色探測(cè)器芯片。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種應(yīng)用雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的方法，該方法包括制備雙色紅外材料，對(duì)雙色紅外材料進(jìn)行臺(tái)面刻蝕處理，并進(jìn)行離子注入，然后在保護(hù)氣氛下進(jìn)行退火處理，再在等離子體氣體中進(jìn)行鈍化膜生長(zhǎng)，以及在等離子體氣體、甲烷和氫氣中進(jìn)行接觸孔刻蝕；最后進(jìn)行金屬膜層沉積處理和電極刻蝕處理形成雙色探測(cè)器芯片。本發(fā)明的探測(cè)器芯片的制備工藝簡(jiǎn)單，且得到的探測(cè)器芯片的分辨率高、均勻性好，并且本發(fā)明實(shí)施例的探測(cè)器芯片只有InSb和HgCdTe兩層膜層，膜層數(shù)量少，且該雙色紅外材料的制備工藝簡(jiǎn)單。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 制備雙色紅外材料； 對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行臺(tái)面刻蝕處理； 在InSb襯底上注入Be離子，形成P-on-N ニ極管，在HgCdTe材料上注入B離子，形成N-on-P ニ極管，離子注入的注入劑量為5X 1014/cnT5X 1015/cm2，注入能量200 500千電子伏特，注入偏角7V ； 將離子注入后的所述雙色紅外材料在保護(hù)氣氛下進(jìn)行退火處理，退火溫度為250 400で，退火時(shí)間為3-24小時(shí)； 在等離子體氣體中進(jìn)行鈍化膜生長(zhǎng)，所述鈍化膜的厚度為400-800納米； 在等離子體氣體、甲烷和氫氣中進(jìn)行接觸孔刻蝕，接觸孔的刻蝕深度為1-3微米； 然后進(jìn)行金屬膜層沉積處理和電極刻蝕處理形成雙色探測(cè)器芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述雙色紅外材料的制備方法包括以下步驟 對(duì)InSb晶體先進(jìn)行切、磨和拋光處理操作，獲得外延級(jí)的(211)晶向的InSb襯底；對(duì)所述(211)晶向的InSb襯底進(jìn)行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)；將所述(211)晶向的InSb襯底進(jìn)行除氣，除氣溫度為350-450°C，再在Te束的保護(hù)條件下，升高InSb襯底的溫度至480-520°C，去除表面氧化層； 降溫到290°C，打開(kāi)CdTe的束流，進(jìn)行CdTe緩沖層生長(zhǎng)，CdTe厚度為2_4微米； 設(shè)定Hg、CdTe和Te束流，將InSb襯底的溫度降到190°C，打開(kāi)Hg、CdTe和Te束流，使HgCdTe薄膜厚度達(dá)到7-8微米； 在保護(hù)氣體條件下，將生長(zhǎng)后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度230-270°C，保溫時(shí)間為20-25小吋，降溫得到雙色紅外材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在干，對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行臺(tái)面刻蝕操作具體包括 對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行光刻臺(tái)面圖形處理； 在等離子體氣體、甲烷和氫氣中，對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行深臺(tái)面刻蝕，刻蝕至InSb材料層的深度為O. 8-1. 2微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述退火溫度為30(T37(TC，退火時(shí)間為8-15小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述離子注入的注入劑量為I X 1015/cnT5 X IO1Vcm2,注入能量250 300千電子伏特。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述鈍化膜的生長(zhǎng)厚度為500-700 納米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，進(jìn)行金屬沉積后的金屬膜層的厚度為800-1200納米。
8.雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的系統(tǒng)，其特征在干， 雙色紅外材料制備系統(tǒng)，用于制備雙色紅外材料； 臺(tái)面刻蝕設(shè)備，用于對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行臺(tái)面刻蝕處理，以及在等離子體氣體、甲烷和氫氣中進(jìn)行接觸孔刻蝕，接觸孔的刻蝕深度為1-3微米；離子注入設(shè)備，用于在InSb襯底上注入Be離子，形成Ρ_οη_Ν ニ極管，在HgCdTe材料上注入B離子，形成N-on-P ニ極管，離子注入的注入劑量為5X 1014/cnT5X 1015/cm2，注入能量200 500千電子伏特，注入偏角7V ； 退火設(shè)備，用于在保護(hù)氣氛條件下將離子注入后的所述雙色紅外材料進(jìn)行退火處理，退火溫度為25(T400°C，退火時(shí)間為3-24小時(shí)； 磁控濺射設(shè)備，用于在等離子體氣體中進(jìn)行鈍化膜生長(zhǎng)，所述鈍化膜的厚度為400-800納米； 離子銑設(shè)備，對(duì)所述雙色材料進(jìn)行金屬膜層沉積處理； 電極刻蝕處理設(shè)備，用于進(jìn)行電極刻蝕處理，得到雙色探測(cè)器芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述雙色紅外材料制備系統(tǒng)具體包括以 下設(shè)備 處理設(shè)備，用于對(duì)InSb晶體先進(jìn)行切、磨和拋光處理操作，獲得外延級(jí)的(211)晶向的InSb襯底； 分子束外延系統(tǒng)，用于對(duì)所述(211)晶向的InSb襯底進(jìn)行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)，以及將所述(211)晶向的InSb襯底進(jìn)行除氣，除氣溫度為350-450°C，再在Te束的保護(hù)條件下，升高InSb襯底的溫度至480-520°C，去除表面氧化層；降溫到290°C，打開(kāi)CdTe的束流，進(jìn)行CdTe緩沖層生長(zhǎng)，CdTe厚度為2_4微米；在設(shè)定好Hg、CdTe和Te束流的條件下，將InSb襯底的溫度降到190°C，打開(kāi)Hg、CdTe和Te束流，使HgCdTe薄膜厚度達(dá)到7-8微米； 熱處理設(shè)備，用于在保護(hù)氣體條件下，將生長(zhǎng)后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度230-270°C，保溫20-25小時(shí)后降溫得到雙色紅外材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其特征在干， 所述臺(tái)面刻蝕設(shè)備具體用干，對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行光刻臺(tái)面圖形處理，再在等離子體氣體、甲烷和氫氣中對(duì)所述雙色紅外材料進(jìn)行深臺(tái)面刻蝕，刻蝕至InSb材料層的深度為O. 8-1. 2微米。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用雙色紅外材料制備探測(cè)器芯片的方法及系統(tǒng)，其制備工藝簡(jiǎn)單。該方法包括制備雙色紅外材料；然后進(jìn)行臺(tái)面刻蝕處理和離子注入?yún)^(qū)刻蝕，在InSb襯底上注入Be離子，形成P-on-N二極管，在HgCdTe材料上注入B離子，形成N-on-P二極管；將離子注入后的所述雙色紅外材料在保護(hù)氣氛下進(jìn)行退火處理；再在等離子體氣體中進(jìn)行鈍化層生長(zhǎng)，所述鈍化層的厚度為400-800納米；在等離子體氣體、甲烷和氫氣中進(jìn)行接觸孔刻蝕；然后進(jìn)行金屬膜層沉積處理和電極處理形成雙色探測(cè)器芯片。紅外探測(cè)材料的制備系統(tǒng)包括雙色紅外探測(cè)材料制備系統(tǒng)、刻蝕設(shè)備、離子注入設(shè)備、退火設(shè)備、磁控濺射設(shè)備、離子銑設(shè)備和電極處理設(shè)備。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102867886SQ20121032740
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者周立慶, 孫浩, 劉銘, 鞏鋒, 王經(jīng)緯, 王叢, 韋書(shū)領(lǐng) 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十一研究所