CN103165724A - 一种用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器 - Google Patents

一种用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器 Download PDF

Info

Publication number
CN103165724A
CN103165724A CN2013101003498A CN201310100349A CN103165724A CN 103165724 A CN103165724 A CN 103165724A CN 2013101003498 A CN2013101003498 A CN 2013101003498A CN 201310100349 A CN201310100349 A CN 201310100349A CN 103165724 A CN103165724 A CN 103165724A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
hall
thickness
tellurium
cadmium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2013101003498A
Other languages
English (en)
Inventor
徐鹏霄
张可锋
李向阳
刘新智
赵水平
朱龙源
刘福浩
张立瑶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Technical Physics of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Technical Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Technical Physics of CAS filed Critical Shanghai Institute of Technical Physics of CAS
Priority to CN2013101003498A priority Critical patent/CN103165724A/zh
Publication of CN103165724A publication Critical patent/CN103165724A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器，其结构包括：衬底，此衬底为蓝宝石片；碲镉汞材料，该材料经双面粗、精抛处理后生长阳极氧化层；环氧树脂胶，此胶用作把碲镉汞材料与衬底粘结在一起；ZnS钝化层，该层起钝化材料表面和增透的双重作用；霍尔电极，此电极前后共四个，生长在碲镉汞材料上，用作霍尔测试和器件性能测试的信号引出电极；透明栅电极，该电极生长在ZnS钝化层上，通过此电极对器件施加栅压；加厚电极，此电极生长在透明栅电极上。该结构的探测器在器件性能测试和霍尔测试过程中均可施加栅压，获得器件性能最优时所需的栅压、材料载流子浓度、迁移率等电学参数条件，极大缩短器件的研制进程。

Description

一种用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器
技术领域
本发明涉及红外光电探测技术，具体指生长有霍尔电极和透明栅电极的碲镉汞栅控结构光导探测器。
背景技术
随着红外技术的进步和空间遥感的应用的发展，三元系化合物半导体材料碲镉汞由于其禁带宽度随组份连续可调，响应范围覆盖整个红外波段（包括1～3μm，3～5μm和8～14μm三个大气窗口），已经成为研制单元、多元红外探测器及红外焦平面的首选材料。
碲镉汞材料由于其禁带宽度窄，制备的器件受表面和界面特性的影响十分显著，尤其对于长波甚长波波段的碲镉汞红外探测器作用更为明显，甚至可能成为决定器件性能的主导因素。传统的器件工艺大都通过提高材料质量和表面钝化这两种方法来提高器件的性能，对于表面和界面的电学参数对器件性能的具体影响并没有进行定量的研究，有文献报道称用栅控结构的碲镉汞长波光导探测器在不同栅压下器件响应率最高可提升100%左右(Defence ScienceJournal,Vol.54,No.2,219-228(2004))。
目前，用于霍尔测试的碲镉汞栅控光导探测器尚未见到公开报道，采用该结构制备碲镉汞栅控探测器克服了传统的栅控器件只是在外加栅压的情况下测量器件的响应率、探测率等探测器性能参数的缺点，在完成器件的制备后不仅可以在外加栅压的情况下测试探测器的性能，还可以通过4个霍尔电极测试器件的霍尔特性，包括后续的定量迁移率谱分析，得到外加不同栅压与表面和体载流子浓度及迁移率的对应关系，进而为改进器件性能提供实验依据，在器件性能分析和器件失效机理研究方面提供强大的理论支撑。
发明内容
本专利的目的在于制备一种同时可以进行外加栅压的器件性能测试和外加栅压的霍尔测试的碲镉汞光导器件，得到不同栅压下器件性能与表面和体载流子浓度及迁移率的对应关系，相比传统栅控器件，该结构器件得到更多器件载流子浓度、迁移率及电导率等参数，这些数据用于改进器件的钝化工艺，改善钝化层与材料的界面特性，最终提高光导探测器性能。
本专利的用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器，如图1所示，其结构为：蓝宝石衬底1上依次为把n型碲镉汞材料4粘结在衬底上的环氧树脂胶2、双面具有阳极氧化层3的n型碲镉汞材料4和ZnS钝化层6，透明栅电极7位于ZnS钝化层6上，在透明栅电极7上生长有加厚电极8，4个霍尔电极5位于n型碲镉汞材料4上；
所述的蓝宝石衬底1的厚度为280μm；
所述的阳极氧化层3，厚度为80-100nm；
所述的n型碲镉汞材料4的电子浓度为1×1013cm-3至1×1015cm-3，经双面粗、精抛处理，厚度为10-15μm；
所述的霍尔电极5为Cr和Au复合电极，Cr厚度为20nm，Au厚度为300nm，图形为方形，4个霍尔电极5分布的器件的四个角上，电极尺寸小于器件光敏面边长的1/6，用作霍尔测试电极和器件信号引出电极；
所述的ZnS钝化层6的厚度为200-300nm；
所述的透明栅电极7为In电极，厚度为10nm；
所述的加厚电极8为Au电极，厚度为300nm。
本发明的优点在于：该方法所制备的器件，可同时进行外加栅压条件下的霍尔测试和器件性能测试，可同时得到成型器件的性能参数和材料的载流子浓度、迁移率等电学参数信息，制备工艺简便，可供测试分析的手段多，克服了传统栅控器件成型后只能进行性能测试的缺点，通过测试容易找到器件达到最佳性能需要的实际参数及相关工艺条件，极大地缩短了器件的研制进程。
附图说明
图1为本专利制备的探测器的结构示意图，其中图1（a）可用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器器件的剖面图，图1（b）为可用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器器件的俯视图。
具体实施方式
下文结合说明书附图，本专利一种用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器器件的具体制备工艺步骤作详细的说明：
实例1：
步骤1：对n型碲镉汞材料4的第一面平整度去损伤处理，其中Hg1-xCdxTe中x=0.21，液氮温度下，迁移率约为3×104cm2/(V·s)，电子浓度约为1×1013cm-3。在其表面生长厚度为80nm的阳极氧化层3。
步骤2：采用配制好的环氧树脂胶2将碲镉汞材料4已经处理完的一面与蓝宝石衬底1粘贴在一起，在一定的温度（约60℃）真空下加压充分固化，以保证胶层在一定的均匀厚度范围内，固化时间90mins左右，保证粘贴强度。
步骤3：将第一面处理完的芯片用蜡贴在磨片玻璃板上，再通过真空硅片机将之压平（保证厚度差在3μm范围内），对碲镉汞材料的另一面作减薄去损伤处理，最终把碲镉汞材料4的厚度控制在10μm，然后再生长80nm的阳极氧化层3，在整个材料表面范围内，要保证厚度的均匀性。
步骤4：材料清洗，将材料分别放入三氯甲烷、乙醚、丙酮、乙醇中用棉花拖洗，每步清洗1分钟，清洗后用N2吹干；
步骤5：在碲镉汞材料4表面的阳极氧化层3上进行第一次光刻，在光刻出的图形上采用磁控溅射的方法生长ZnS钝化层6，厚度300nm。完成后进行浮胶处理。
步骤6：进行第二次光刻，光刻出四个霍尔电极的电极孔，生长将样品置于HF酸缓冲液中浸泡3s后迅速取出，清除表面氧化物，N2吹干，烘箱（60℃）烘烤20分钟后，采用离子束溅射镀膜机依次生长厚度20nm Cr欧姆接触电极和厚度300nm Au电极作霍尔电极5，完成之后进浮胶处理。
步骤7：进行第三次光刻，光刻出栅电极孔，等离子去除没有完全曝光的光刻胶后在离子束溅射镀膜机中生长厚度10nm的In电极作为透明栅电极7。完成之后进行浮胶处理。
步骤8：进行第四次光刻，光刻出透明栅电极加厚电极图形，采用离子束溅射镀膜机生长厚度300nm的Au电极作栅电极加厚电极8。完成后进行浮胶处理。
步骤9：进行第五次光刻，用光刻胶保护器件图形，进行氩离子刻蚀并保证刻蚀彻底。
步骤10：刻蚀完成后的器件不要进行浮胶处理，采用直径200μm金钢石切割刀头进行器件划片操作，未浮起的光刻胶起保护器件的作用。完成后再进行浮胶处理。
步骤11：器件焊接、封装、测试，霍尔电极采用键压焊接，栅透明电极则采用铟球焊接，以防压穿下面的ZnS层，完成器件的制备工作后进行一系列的测试，包括施加栅压条件下的变温变磁场霍尔测试、响应率、探测率测试等，从而筛选分析出器件性能达到最优时的器件参数及所需工艺条件。
实例2：
步骤1：对n型碲镉汞材料4的第一面平整度去损伤处理，其中Hg1-xCdxTe中x=0.26，液氮温度下，迁移率约为1×105cm2/(V·s)，电子浓度约为2×1014cm-3。在其表面生长厚度为90nm的阳极氧化层3。
步骤2：采用配制好的环氧树脂胶2将碲镉汞材料4已经处理完的一面与蓝宝石衬底1粘贴在一起，在一定的温度（约60℃）真空下加压充分固化，以保证胶层在一定的均匀厚度范围内，固化时间90mins左右，保证粘贴强度。
步骤3：将第一面处理完的芯片用蜡贴在磨片玻璃板上，再通过真空硅片机将之压平（保证厚度差在3μm范围内），对碲镉汞材料的另一面作减薄去损伤处理，最终把碲镉汞材料4的厚度控制在15μm，然后再生长90nm的阳极氧化层3，在整个材料表面范围内，要保证厚度的均匀性。
步骤4：材料清洗，将材料分别放入三氯甲烷、乙醚、丙酮、乙醇中用棉花拖洗，每步清洗1分钟，清洗后用N2吹干；
步骤5：在碲镉汞材料4表面的阳极氧化层3上进行第一次光刻，在光刻出的图形上采用磁控溅射的方法生长ZnS钝化层6，厚度260nm。完成后进行浮胶处理。
步骤6：进行第二次光刻，光刻出四个霍尔电极的电极孔，生长将样品置于HF酸缓冲液中浸泡3s后迅速取出，清除表面氧化物，N2吹干，烘箱（60℃）烘烤20分钟后，采用离子束溅射镀膜机依次生长厚度20nm Cr欧姆接触电极和厚度300nm Au电极作霍尔电极5，完成之后进浮胶处理。
步骤7：进行第三次光刻，光刻出栅电极孔，等离子去除没有完全曝光的光刻胶后在离子束溅射镀膜机中生长厚度10nm的In电极7作为透明栅电极。完成之后进行浮胶处理。
步骤8：进行第四次光刻，光刻出透明栅电极加厚电极图形，采用离子束溅射镀膜机生长厚度300nm的Au电极作栅电极加厚电极8。完成后进行浮胶处理。
步骤9：进行第五次光刻，用光刻胶保护器件图形，进行氩离子刻蚀并保证刻蚀彻底。
步骤10：刻蚀完成后的器件不要进行浮胶处理，采用直径200μm金钢石切割刀头进行器件划片操作，未浮起的光刻胶起保护器件的作用。完成后再进行浮胶处理。
步骤11：器件焊接、封装、测试，霍尔电极采用键压焊接，栅透明电极则采用铟球焊接，以防压穿下面的ZnS层，完成器件的制备工作后进行一系列的测试，包括施加栅压条件下的变温变磁场霍尔测试、响应率、探测率测试等，从而筛选分析出器件性能达到最优时的器件参数及所需工艺条件。
实例3：
步骤1：对n型碲镉汞材料4的第一面平整度去损伤处理，其中Hg1-xCdxTe中x=0.23，液氮温度下，迁移率约为5×104cm2/(V·s)，电子浓度约为1×1015cm-3。在其表面生长厚度为100nm的阳极氧化层3。
步骤2：采用配制好的环氧树脂胶2将碲镉汞材料4已经处理完的一面与蓝宝石衬底1粘贴在一起，在一定的温度（约60℃）真空下加压充分固化，以保证胶层在一定的均匀厚度范围内，固化时间90mins左右，保证粘贴强度。
步骤3：将第一面处理完的芯片用蜡贴在磨片玻璃板上，再通过真空硅片机将之压平（保证厚度差在3μm范围内），对碲镉汞材料的另一面作减薄去损伤处理，最终把碲镉汞材料4的厚度控制在11μm，然后再生长100nm的阳极氧化层3，在整个材料表面范围内，要保证厚度的均匀性。
步骤4：材料清洗，将材料分别放入三氯甲烷、乙醚、丙酮、乙醇中用棉花拖洗，每步清洗1分钟，清洗后用N2吹干；
步骤5：在碲镉汞材料4表面的阳极氧化层3上进行第一次光刻，在光刻出的图形上采用磁控溅射的方法生长ZnS钝化层6，厚度200nm。完成后进行浮胶处理。
步骤6：进行第二次光刻，光刻出四个霍尔电极的电极孔，生长将样品置于HF酸缓冲液中浸泡3s后迅速取出，清除表面氧化物，N2吹干，烘箱（60℃）烘烤20分钟后，采用离子束溅射镀膜机依次生长厚度20nm Cr欧姆接触电极和厚度300nm Au电极作霍尔电极5，完成之后进浮胶处理。
步骤7：进行第三次光刻，光刻出栅电极孔，等离子去除没有完全曝光的光刻胶后在离子束溅射镀膜机中生长厚度10nm的In电极7作为透明栅电极。完成之后进行浮胶处理。
步骤8：进行第四次光刻，光刻出透明栅电极加厚电极图形，采用离子束溅射镀膜机生长厚度300nm的Au电极作栅电极加厚电极8。完成后进行浮胶处理。
步骤9：进行第五次光刻，用光刻胶保护器件图形，进行氩离子刻蚀图形并保证刻蚀彻底。
步骤10：刻蚀完成后的器件不要进行浮胶处理，采用直径200μm金钢石切割刀头进行器件划片操作，未浮起的光刻胶起保护器件的作用。完成后再进行浮胶处理。
步骤11：器件焊接、封装、测试，霍尔电极采用键压焊接，栅透明电极则采用铟球焊接，以防压穿下面的ZnS层，完成器件的制备工作后进行一系列的测试，包括施加栅压条件下的变温变磁场霍尔测试、响应率、探测率测试等，从而筛选分析出器件性能达到最优时的器件参数及所需工艺条件。

Claims (2)

1.一种用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器，其结构为：蓝宝石衬底（1）上依次为把n型碲镉汞材料（4）粘结在衬底上的环氧树脂胶（2）、双面具有阳极氧化层（3）的n型碲镉汞材料（4）和ZnS钝化层（6），透明栅电极（7）位于ZnS钝化层（6）上，在透明栅电极（7）上生长有加厚电极（8），4个霍尔电极（5）位于n型碲镉汞材料（4）上；其特征在于：
所述的蓝宝石衬底（1）的厚度为280μm；
所述的阳极氧化层（3），厚度为80-100nm；
所述的n型碲镉汞材料（4）的电子浓度为1×1013cm-3至1×1015cm-3，经双面粗、精抛处理，厚度为10-15μm；
所述的霍尔电极（5）为Cr和Au复合电极，Cr厚度为20nm，Au厚度为300nm；
所述的ZnS钝化层（6）的厚度为200-300nm；
所述的透明栅电极（7）为In电极，厚度为10nm；
所述的加厚电极（8）为Au电极，厚度为300nm。
2.根据权利要求1所述的一种用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器，其特征在于：所述的4个霍尔电极（5）为方形，分布在器件的四个角上，电极尺寸小于器件光敏面边长的1/6。
CN2013101003498A 2013-03-26 2013-03-26 一种用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器 Pending CN103165724A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013101003498A CN103165724A (zh) 2013-03-26 2013-03-26 一种用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013101003498A CN103165724A (zh) 2013-03-26 2013-03-26 一种用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103165724A true CN103165724A (zh) 2013-06-19

Family

ID=48588645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2013101003498A Pending CN103165724A (zh) 2013-03-26 2013-03-26 一种用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103165724A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105576078A (zh) * 2015-12-29 2016-05-11 中国电子科技集团公司第十一研究所 CdS基肖特基型探测器芯片钝化膜的制备方法
CN109116270A (zh) * 2018-06-27 2019-01-01 中国电子科技集团公司第十研究所 一种对碲镉汞pn结材料进行测试的方法
TWI702667B (zh) * 2017-02-13 2020-08-21 美商愛克提夫雷爾參數公司 用於薄膜之材料性質分析之方法及系統
US10790203B2 (en) 2016-04-26 2020-09-29 Active Layer Parametrics, Inc. Methods and systems for material property profiling of thin films
US11289386B2 (en) 2016-04-26 2022-03-29 Active Layer Parametrics, Inc. Methods and apparatus for test pattern forming and film property measurement
CN115188687A (zh) * 2022-07-19 2022-10-14 北京智创芯源科技有限公司 一种对碲镉汞芯片进行霍尔测试的方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105576078A (zh) * 2015-12-29 2016-05-11 中国电子科技集团公司第十一研究所 CdS基肖特基型探测器芯片钝化膜的制备方法
US10790203B2 (en) 2016-04-26 2020-09-29 Active Layer Parametrics, Inc. Methods and systems for material property profiling of thin films
US11289386B2 (en) 2016-04-26 2022-03-29 Active Layer Parametrics, Inc. Methods and apparatus for test pattern forming and film property measurement
US11699622B2 (en) 2016-04-26 2023-07-11 Active Layer Parametrics, Inc. Methods and apparatus for test pattern forming and film property measurement
TWI702667B (zh) * 2017-02-13 2020-08-21 美商愛克提夫雷爾參數公司 用於薄膜之材料性質分析之方法及系統
CN109116270A (zh) * 2018-06-27 2019-01-01 中国电子科技集团公司第十研究所 一种对碲镉汞pn结材料进行测试的方法
CN109116270B (zh) * 2018-06-27 2021-04-30 中国电子科技集团公司第十一研究所 一种对碲镉汞pn结材料进行测试的方法
CN115188687A (zh) * 2022-07-19 2022-10-14 北京智创芯源科技有限公司 一种对碲镉汞芯片进行霍尔测试的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103165724A (zh) 一种用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器
CN104638049B (zh) 一种p型石墨烯/n型锗纳米锥阵列肖特基结红外光电探测器及其制备方法
CN100587980C (zh) 共面栅结构的紫外光探测器的制备方法
CN111341875B (zh) 一种石墨烯/二硒化钯/硅异质结自驱动光电探测器
CN110174197A (zh) 石墨烯基压阻式压力传感器及其制备方法
CN105181189B (zh) 基于巨压阻特性的硅纳米线压力传感器及其封装结构
CN104655261A (zh) 一种电容式超声传感器及其制作方法
RU2343590C1 (ru) Способ изготовления матричного фотоприемника
CN107221575A (zh) 基于二维材料垂直肖特基结近红外探测器及制备方法
CN103765603A (zh) 带凹凸结构膜的玻璃基板的使用干式蚀刻的制造方法、带凹凸结构膜的玻璃基板、太阳能电池及太阳能电池的制造方法
CN105954333A (zh) 用于重金属监测的金纳米带三电极传感器及其制备方法
CN108226236B (zh) 一种集成化湿度传感器及其制作工艺
EP2856135B1 (fr) Capteur isfet avec dispositif de controle integre
CN106971952B (zh) 半导体器件失效分析样品及其制备方法、失效分析方法
Li et al. Enhanced ultraviolet photoresponse in a graphene-gated ultra-thin Si-based photodiode
CN106608615B (zh) Mems器件的制造方法
CN103681940A (zh) 一种二硫化钼-氧化锌量子点混合场效应光晶体管及其制造方法
CN108447939B (zh) 一种柔性透明紫外异质结光电传感器及其制备方法
CN203250772U (zh) 用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器
CN103681938A (zh) 一种氮化硼-氧化锌量子点混合场效应光晶体管及其制造方法
CN104617214A (zh) 一种用于单光子探测系统的超导薄膜及其制备方法
CN105258806A (zh) 热释电红外探测单元及制造方法及其热释电红外探测器
CN104371917A (zh) 一种基于双光电薄膜生物芯片诱导细胞成链的新方法
CN116666498A (zh) 一种简易制备的等离激元修饰的MoS2宽光谱光敏场效应管及其制备方法
CN103112818B (zh) 一种利用扫描电镜在单根微纳线上制作金属电极的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130619