CN100424894C - 带有井伸电极的碲镉汞红外光电导探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有井伸电极的碲镉汞红外光电导探测器，该器件的特征是：在光敏元的二侧各有一个通过离子刻蚀至衬底的圆洞，圆洞内依次镀有铬金属层和黄金层，其总高度与光敏元的高度齐平。在黄金层上再依次镀上铟金属层和黄金层，该铟金属层和黄金层的尺寸要超过圆洞面积，部分覆盖至光敏元的边缘，以便取出光敏元的光电信号。本发明的优点是：井伸电极不存在台阶和坡度，因此也就不存在台阶和坡度连接处发生金属膜翘起和龟裂。井伸电极特别适合于各种面积的红外探测器芯片制造，它可以成型单元、多元，也可以成型线列、面列。井伸电极完全解决了集成化常规延伸电极不能在面列上进行的难题。信号引线焊接可实行机械化操作，提高了产品的可靠性。

Description

带有井伸电极的碲镉汞红外光电导探测器

技术领域

本发明涉及碲镉汞红外光电导探测器，具体是指带有井伸电极的碲镉汞红外光电导探测器。

背景技术

碲镉汞红外光电导探测器的电极引出一直是红外探测器研制过程中的关键技术，一般电极引出是采用在光刻掩膜后直接在碲镉汞材料上生长金属层，再在金属层上用金丝球焊、超声键压等方法引出电极，这种技术的最大缺点是引出电极在较大的超声压力或静压力下完成金丝、硅铝丝与光敏元边上的电极区的金属层之间的键合，在键压点承受了较大的压强。为防止局部压力对光敏元光电性能的影响，人们发展了延伸电极，即，电极区从光敏元以外的碲镉汞材料一直延伸到衬底，键压点发生在衬底上，避免了局部压力对碲镉汞材料光电性能的影响。但是由于碲镉汞材料有一定的厚度，因此与衬底之间有一个较大的台阶，蒸镀上的金属膜易在台阶处发生断裂，也有人采用二个台阶，降低台阶的高度或加长衬底区，使电极区有一个坡度，但在台阶处还是会出现金属膜翘起和龟裂，另外电极区的加长，也增加了原材料的使用，增加了器件制造成本。

发明内容

基于上述已有技术存在的问题，本发明的目的是提出一种带有井伸电极的碲镉汞红外光电导探测器，通过井伸电极来解决已有电极引出存在的一些问题。

本发明的带有井伸电极的碲镉汞红外光电导探测器包括：宝石衬底1，通过环氧胶固定在宝石衬底1上的碲镉汞材料2，碲镉汞材料2的两表面各生有一层氧化层3，光敏元4由衬底上的碲镉汞材料2和其表面生有的一层氧化层3构成。位于光敏元的二侧各有一个通过氩离子刻蚀至衬底的圆洞5，圆洞5内依次填有通过真空镀膜的铬金属层6和第一黄金层7，铬金属层和黄金层的总高度与光敏元的高度齐平。在第一黄金层7上依次置有通过真空镀膜的铟金属层8和第二黄金层9，铟金属层8和第二黄金层9的尺寸大小相同，其尺寸要超过圆洞面积，部分覆盖至光敏元4的边缘，以便取出光敏元4的光电信号。铬金属层6、第一黄金层7、铟金属层8和第二黄金层9构成一个井伸电极。电极引线10位于圆洞上的第二黄金层9上。圆洞5的形状也可以为正方形或长方形。

本发明的井伸电极之所以采用铬金属层、黄金层、铟金属层和黄金层构成，是因为铬金属与宝石衬底有着良好附着力，铟金属层能缓和电极引线压焊冲力、又能与碲镉汞材料形成良好的欧姆接触，铟金属层上的黄金层可以防止铟金属自身氧化，以使其导电性能更好。

本发明的优点是：

1.井伸电极不存在台阶和坡度，因此也就不存在台阶和坡度连接处发生金属膜翘起和龟裂。

2.井伸电极特别适合于各种面积的红外探测器芯片制造，它可以成型单元、多元，也可以成型线列、面列。

3.井伸电极完全解决了集成化常规延伸电极不能在面列上进行的难题。

4.井伸电极保证了信号引线焊接可实行机械化操作，从而保证了焊点的一致性与稳定性，提高了产品的可靠性，改变了老工艺只能用手工操作的状况，可以进一步满足用户的要求。

附图说明

图1为本发明的单元探测器的结构示意图。

图2为本发明的工艺流程图。

图3为井伸电极的液氮冲击-电阻图。

图4为延伸电极的液氮冲击-电阻图。

具体实施方式

下面结合附图，以单元探测器为实施例，对本发明的实施方式作进一步的详细说明。

器件的制备过程都是在碲镉汞器件常规工艺下完成。

1)首先对碲镉汞材料2的一面表面去损伤处理，并在其表面生长一层80纳米厚的阳极氧化钝化膜3。

2)利用低温环氧胶将长好钝化膜的碲镉汞面与蓝宝石衬底1粘贴在一起，在高温、真空、加压下固化48小时，以保证胶层厚度均匀，粘贴强度牢固。

3)对碲镉汞材料的另一表面减薄去损伤处理，碲镉汞材料的厚度要控制在10微米左右，并要保证材料厚度的均匀。再在其表面生长一层阳极氧化钝化膜3，见图2(a)。

4)在碲镉汞材料的表面光刻上所需要的几何图形，利用氩离子刻蚀机刻蚀出至衬底的圆洞5，见图2(b)，图2(c)是见图2(b)的俯视图。

5)再进行第二次光刻，在氩离子镀膜机中依次生长与宝石衬底有着良好附着力的铬金属层6和第一黄金层7，铬金属层的厚度为4微米，黄金层的的厚度为6微米，铬金属层6和第一黄金层7的总高度与光敏元的高度齐平。

6)再进行第三次光刻，在氩离子镀膜机中依次生长能缓和压焊冲力、又能与碲镉汞材料形成良好欧姆接触的高纯铟金属层8和高纯第二黄金层9，铟金属层8的厚度为5微米，第二黄金层9的厚度为5微米，铟金属层8和第二黄金层9的尺寸大小相同，其尺寸要超过圆洞面积，部分覆盖至光敏元4的边缘，以便取出光敏元4的光电信号。铬金属层6、第一黄金层7、铟金属层8和第二黄金层9构成一个井伸电极。

7)利用宝石切割机将每一单元的碲镉汞光电导红外探测器芯片进行物理切割，在圆洞的上方，第二黄金层9上用机械化球焊电极金丝引线10后就可以进行信号测量。

图3是井伸电极的液氮冲击-电阻图，图4是延伸电极的液氮冲击-电阻图。从图中可见，井伸电极电阻变化小，抗冲击性和可靠性高，各方面均优于延伸电极。

Claims (3)

1. 一种带有井伸电极的碲镉汞红外光电导探测器，包括：宝石衬底(1)，通过环氧胶固定在宝石衬底(1)上的碲镉汞材料(2)，碲镉汞材料(2)的两表面各生有一层氧化层(3)，光敏元(4)由衬底上的碲镉汞材料(2)和其表面生有的氧化层(3)构成；其特征在于：

位于光敏元的两侧各有一个通过氩离子刻蚀至衬底的圆洞(5)，圆洞(5)内依次填有通过真空镀膜的铬金属层(6)和第一黄金层(7)，铬金属层和黄金层的总高度与光敏元的高度齐平；在第一黄金层(7)上依次置有通过真空镀膜的铟金属层(8)和第二黄金层(9)，铟金属层(8)和第二黄金层(9)的尺寸大小相同，其尺寸要超过圆洞面积，部分覆盖至光敏元(4)的边缘，以便取出光敏元(4)的光电信号；铬金属层(6)、第一黄金层(7)、铟金属层(8)和第二黄金层(9)构成一个井伸电极；电极引线(10)位于圆洞上的第二黄金层(9)上。

2. 根据权利要求1的一种带有井伸电极的碲镉汞红外光电导探测器，其特征在于：所说的圆洞(5)的形状也可以为正方形或长方形。

3. 根据权利要求1的一种带有井伸电极的碲镉汞红外光电导探测器，其特征在于所说的井伸电极的各层厚度：铬金属层(6)的厚度为4-5微米，第一黄金层(7)的厚度为6-5微米，铟金属层(8)的厚度为5-6微米，第二黄金层(9)的厚度为5-6微米。

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