[發明專利]紅外探測器光陷阱結構的制備方法

有效

• 申請號: 201711153124.3
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN109802004B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 郭春妍;魏思航;蔣洞微;王國偉;徐應強;汪韜;牛智川
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L31/109
• 分類號: H01L31/109;H01L31/0352;H01L31/18;H01L31/0236
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種紅外探測器光陷阱結構的制備方法，包括步驟：

取一紅外材料層(10)；

在所述紅外材料層(10)上沉積一層SiO₂掩膜(20)；

在所述SiO₂掩膜(20)上沉積一層金屬掩膜(30)；

在所述金屬掩膜(30)上沉積一層電子束曝光膠層(40)；

電子束曝光、顯影后，在電子束曝光膠層(40)上形成一級光陷阱結構(G)，其高度為電子束曝光膠層(40)的膠厚；

采用強酸溶液對金屬掩膜(30)進行濕法腐蝕，得到二級光陷阱結構(M)，厚度為金屬掩膜(30)的厚度；

采用丙酮溶液進行水浴，去除殘余電子束曝光膠層(40)；

采用氫氟酸和氟化銨的混合溶液對SiO₂掩膜(20)進行化學濕法腐蝕，得到三級光陷阱結構(S)，厚度為SiO₂掩膜(20)的厚度；

采用強酸溶液進行濕法腐蝕，去除殘余的金屬掩膜(30)；

采用電感耦合等離子體法刻蝕紅外材料層(10)，刻蝕深度為紅外材料層(10)的上接觸區到吸收區厚度之和，得到終級光陷阱結構(R)；

其特征在于：

所述紅外材料層(10)為短波、中波、長波或甚長波紅外材料；所述SiO₂掩膜(20)的厚度為所述紅外材料層(10)的上接觸區到吸收區各層厚度之和的1/4～1/5；

所述金屬掩膜(30)的厚度為50～70nm；

所述電子束曝光膠層(40)的厚度為20～200nm。

2.根據權利要求1所述的紅外探測器光陷阱結構的制備方法，其特征在于，所述SiO₂掩膜(20)通過等離子體增強化學汽相沉積法在紅外材料層(10)表面沉積。

3.根據權利要求1所述的紅外探測器光陷阱結構的制備方法，其特征在于，所述金屬掩膜(30)的沉積過程為：單質金屬通過磁控濺射或電子束蒸發方法在SiO₂掩膜(20)表面進行沉積。

4.根據權利要求3所述的紅外探測器光陷阱結構的制備方法，其特征在于，所述單質金屬為能被所述強酸溶解的金屬。

5.根據權利要求4所述的紅外探測器光陷阱結構的制備方法，其特征在于，所述單質金屬為金屬鎳、金屬鋁或金屬鎂。

6.根據權利要求1所述的紅外探測器光陷阱結構的制備方法，其特征在于，所述電子束曝光膠層(40)通過旋涂法甩膠在金屬掩膜(30)表面。

7.根據權利要求6所述的紅外探測器光陷阱結構的制備方法，其特征在于，所述一級光陷阱結構(G)形狀為以下至少一種：

三維立體結構，包括圓柱型、梯柱型、圓孔柱型、金字塔柱型以及金字塔孔柱型。

8.根據權利要求6所述的紅外探測器光陷阱結構的制備方法，其特征在于，所述一級光陷阱結構(G)形狀為圓柱型、梯柱型或圓孔柱型時，其圓形端面半徑尺寸為100nm～2μm，高度為電子束曝光膠層(40)的膠厚；所述一級光陷阱結構(G)形狀為金字塔型或金字塔孔柱型時，其端面邊長為500nm～2μm。

9.根據權利要求1所述的紅外探測器光陷阱結構的制備方法，其特征在于，所述電子束曝光膠層(40)的材料為PMMA或ZEP520電子束刻蝕試劑。

10.根據權利要求1所述的紅外探測器光陷阱結構的制備方法，其特征在于，所述一級光陷阱結構(G)、二級光陷阱結構(M)、三級光陷阱結構(S)以及終級光陷阱結構(R)具有相同的形狀和徑向結構尺寸。