[發明專利]制造電磁輻射探測器的方法及通過該方法獲得的探測器

有效

• 申請號: 201210219570.0
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN102856429A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 克里斯托夫·波泰;阿諾·埃切伯里;亞歷山大·考西耶;伊莎貝爾·熱拉爾
• 申請（專利權）人: 法國紅外探測器公司;國家科學研究中心
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;董文國

技術領域

本公開內容涉及電磁輻射探測器，并且更具體地涉及用于制造這種探測器的方法。

本公開內容更具體地涉及紅外光譜范圍并且特別地涉及近紅外范圍以及可見光范圍。

背景技術

電磁輻射探測器通常由用于探測待探測的電磁波的電子電路形成，因此對對應的波長范圍是靈敏的，并且以已知的方式，連續地將電磁輻射轉變成電信號。這樣的探測電路與意圖轉換由探測電路生成的電信號的電子讀取電路相關聯，尤其是通過放大電信號以使得其能夠經受后續處理來關聯。

更具體地，本發明的一個目的是提供一種探測器，該探測器通過公知的倒裝芯片技術，利用混接凸點(hybridization?bump)或微凸點(microbump)，由與通常由硅制成的讀取電路相混接的探測電路形成，并且從背側探測目標輻射。

所考慮的探測器包括基于通式為HgCdTe的合金來形成其探測電路的那些探測器，所述合金材料對紅外電磁輻射的吸收是公知的。該材料通常通過液相外延或氣相外延獲得，或者通過分子束外延獲得，所述分子束外延是基于由固體CdZnTe合金形成的襯底，或者，作為一個變化方案，基于Si、Ge或AsGa型的半導體襯底，其中在所述基于Si、Ge或AsGa型的半導體襯底上已經預先沉積基于CdTe或CdZnSeTe的網格參數適配層(mesh?parameter?adaptation?layer)。在下面的描述中，除非另有說明，如果該襯底由固體CdZnTe或涂有CdTe或CdZnSeTe層的半導體制成，則將用通式Cd(Zn)Te表示。

這樣的Cd(Zn)Te襯底的厚度可能通常在200微米與800微米之間變化。其幾乎不吸收待探測的輻射，尤其是紅外線。但是，當期望探測器對近紅外范圍靈敏或對可見光范圍靈敏時，產生了問題。

實際上，Cd(Zn)Te襯底吸收在近紅外波長范圍或可見光波長范圍內的入射輻射，由此，探測到的信號減少并且并沒有實現Cd(Zn)Te襯底的用途。

由于相同的原因，在天文學方面產生相同的問題，因為這樣的Cd(Zn)Te襯底也吸收宇宙輻射，該宇宙輻射之后以HgCdTe吸收材料變得靈敏的波長被再次發射，這導致產生不期望的幻像。

為了解決這些難題，因此期望在讀取電路上混接探測電路之后能夠移除Cd(Zn)Te生長襯底。

出于該目的，一種已知的方法包括在讀取電路上混接探測電路的步驟之后對Cd(Zn)Te襯底進行機械拋光或化學-機械拋光，以將其從幾百微米的標稱厚度降至幾十微米的厚度，通常為5微米至80微米。

這樣的拋光步驟可以繼之以在HgCdTe上使用溶液選擇性地蝕刻CdZnTe的化學蝕刻步驟或用其代替。在HgCdTe上通過化學溶液蝕刻CdZnTe的選擇性是由于兩種材料在其界面處的汞和鎘組成的差異而引起的。

當材料的組成變得更接近CdZnTe襯底的組成時，選擇性降低。

經驗顯示，其中在HgCdTe材料上的CdZnTe材料的化學蝕刻選擇性保持可利用的組成極限在x＝0.5的鎘原子組成時達到，其中所述HgCdTe材料用式Hg_(1-x)Cd_xTe描述。

在CdZnTe襯底與Hg_(1-x)Cd_xTe材料之間具有逐漸的組成轉換。實際上，在由Hg_(1-x)Cd_xTe合金制成的探測層在Cd(Zn)Te襯底上的外延生長期間，在活性Hg_(1-x)Cd_xTe層與襯底之間產生了鎘組成梯度，這起因于：

■在液相外延情況下的CdZnTe襯底和Hg_(1-x)Cd_xTe外延之間的相互擴散；

■或者，分子束外延或氣相外延中生長參數的連續調節。

襯底與吸收材料之間的轉換是逐漸的這一事實與化學蝕刻缺乏選擇性相關聯，因此，其意味著在外延期間產生的組成梯度的一部分在CdZnTe襯底的化學蝕刻期間消失。

通過化學拋光或化學-機械拋光以及隨后的化學蝕刻來移除CdZnTe的常規方法提供了高度起作用的探測器，所述高度起作用的探測器具有對光敏Hg_(1-x)Cd_xTe材料的富汞組成即x_cd＜0.4的受控制造效率。