專利名稱：一種用于碲鎘汞器件增透膜層生長的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體薄膜沉積技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于碲鎘汞器件增透膜層生長的裝置。
背景技術(shù)：
碲鎘汞(HgCdTe)紅外焦平面探測器是光電二極管二維陣列，是紅外探測器重要 發(fā)展方向之一。一般的碲鎘汞紅外焦平面陣列結(jié)構(gòu)包括如下部份(1)用以生長碲鎘汞敏 感層的CdTeZn襯底；(2)在CdTeZn襯底背面上淀積抗反射層，用以提高紅外輻射的透射 率以提高探測器的量子效率；(3)通過液相外延方法生長在襯底上的碲鎘汞紅外輻射敏感 層；(4)從碲鎘汞陣列中讀取探測信號的硅讀出電路；(5)保證碲鎘汞二極管與硅讀出電路 之間電學(xué)連接的互連銦柱。其中淀積襯底上的增透層原理是把光當(dāng)成一種波來考慮，因?yàn)楣獠ê蜋C(jī)械波一 樣，也具有干涉的性質(zhì)，在襯底上生長增透膜，如果膜的厚度等于透射紅外輻射波長的四分 之一時(shí)，那么在這層膜的兩側(cè)反射回去的光就會(huì)發(fā)生干涉，從而相互抵消。由于反射光相 消，因而透射光加強(qiáng)。碲鎘汞器件背面生長增透層，能起到增強(qiáng)碲鎘汞器件紅外輻射吸收， 增強(qiáng)器件信號，提高探測器信噪比，提升探測率和量子效率的效果。碲鎘汞探測器與硅讀出電路通過銦柱互連，這樣的結(jié)構(gòu)可對探測器和讀出電路單 獨(dú)進(jìn)行優(yōu)化、具有近乎100%的填充因子和增加了多路輸出芯片信號處理面積的優(yōu)點(diǎn)。然而 這種工藝也存在一定的缺陷，特別是在機(jī)械和熱學(xué)穩(wěn)定性方面，由于碲鎘汞材料的熱膨脹 系數(shù)為4. 9X 10_6K，硅材料的熱膨脹系數(shù)為2. 6 X 10_6Κ，這兩種不同材料間存在較大的熱失 配，而探測器自身正常工作溫度為77Κ，正常貯存溫度為300Κ，每開關(guān)一次機(jī)都要經(jīng)受一次 溫差高達(dá)220Κ的溫度沖擊，嚴(yán)重影響探測器的長期穩(wěn)定性和可靠性。為了更有效地解決熱 失配應(yīng)力和可靠性問題，國際上通常采用探測器芯片背面減薄和底部填充技術(shù)將互連完 的HgCdTe探測器芯片用具有一定彈性形變的材料進(jìn)行底部間隙填充，然后進(jìn)行襯底減薄， 來達(dá)到應(yīng)力緩解和再分配，使探測器芯片、讀出電路和焊接點(diǎn)之間的熱膨脹系數(shù)失配現(xiàn)象 降至最低，從而達(dá)到緩解剪應(yīng)力和提高可靠性的目的。另外，在去除碲鋅鎘襯底后，碲鎘汞 材料可同時(shí)探測可見和紅外光譜輻射，這樣器件可用于一些特殊的雙色探測用途。對于這種減薄后的超薄碲鎘汞器件背面增透層生長工藝來說，需要在數(shù)十微米的 超薄碲鎘汞器件背面生長膜層，且又必須避免四周的讀出電路焊盤不被生長上膜層。現(xiàn)有 增透膜沉積技術(shù)沒有專門保護(hù)四周讀出電路焊盤的專用夾具，極易對超薄碲鎘汞器件產(chǎn)生 外加壓力，造成器件損壞。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種在碲鎘汞器件增透膜層生長過程中不會(huì)對超薄碲鎘汞器件 產(chǎn)生損傷裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在現(xiàn)有增透膜沉積技術(shù)沒有專門保護(hù)四周讀出電路 焊盤的專用夾具，極易對超薄碲鎘汞器件產(chǎn)生外加壓力，造成器件損壞問題。[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種用于碲鎘汞器件增透膜層生長的裝置，所述裝置包括靶材，安裝在增透膜層生長腔室的底部，并通過匹配箱與射頻電源連接；樣品托，安裝在增透膜層生長腔室的頂部，所述樣品托上設(shè)置有具有樣品槽的內(nèi) 嵌式樣品盤，所述樣品槽外部設(shè)置有壓片，所述壓片中間設(shè)置有孔，孔的形狀、大小與碲鎘 汞器件需要鍍膜的區(qū)域一致，且所述壓片上的孔與所述靶材上下對正。其中，所述樣品槽為方形，且兩個(gè)相對的角上設(shè)置有比所述樣品槽深更深的裝片 孔。其中，所述樣品槽兩側(cè)設(shè)置有通孔。其中，所述碲鎘汞器件通過簧片、螺釘和壓片固定在樣品盤上，樣品盤被安裝于樣 品托上。其中，所述增透膜層生長腔室的的側(cè)壁上設(shè)置有觀察窗。本實(shí)用新型有益效果如下通過上述裝置對碲鎘汞器件進(jìn)行增透膜層生長，由于設(shè)置有壓片，在需要保護(hù)的 讀出電路沒有生長上增透膜層，保證了器件的電學(xué)連通，并且沒有對探測器器件產(chǎn)生附加 損傷，達(dá)到了良好的無損傷生長目的。

圖1是本實(shí)用新型一種用于碲鎘汞器件增透膜層生長裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型一種安裝有壓片的內(nèi)嵌式樣品盤的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型一種內(nèi)嵌式樣品盤的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型一種壓片的剖視圖；圖5是本實(shí)用新型一種簧片的正視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖以及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所 描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不限定本實(shí)用新型。如圖1 5所示，本實(shí)施例的用于碲鎘汞器件增透膜層生長的裝置采取磁控濺射 設(shè)備，配合如圖2所示內(nèi)嵌式樣品盤及專用夾具，進(jìn)行超薄碲鎘汞器件減反層生長。該裝置 包括內(nèi)嵌式樣品盤2、壓片3、簧片4、螺釘5、匹配箱6、射頻電源7、靶材8、樣品托9。其中， 靶材8安裝在增透膜層生長腔室的底部，并通過匹配箱6與射頻電源7連接，樣品托9安裝 在增透膜層生長腔室的頂部，樣品1通過壓片3、簧片4和螺釘5安裝在樣品盤2上，樣片盤 2安裝于樣品托9上，樣品盤2為內(nèi)嵌式，其上設(shè)置有樣品槽10，樣品槽10的長寬尺寸比互 連完后的碲鎘汞器件尺寸大，其深度比碲鎘汞器件深，并在樣品槽10兩個(gè)相對的角上打有 比槽深更深的裝片孔11，另外在樣品槽兩側(cè)打有可以安裝螺釘?shù)耐?2。壓片3中間設(shè)置 有孔，孔的形狀、大小與碲鎘汞器件需要鍍膜的區(qū)域一致，并且，壓片3上的孔與靶材8上下 對正。通常，壓片3是中間有方孔的不銹鋼片，厚度薄，用簧片4壓在不銹鋼片上，利用螺釘 5固定。另外，在增透膜層生長腔室的一側(cè)還設(shè)置有觀察室13，用于觀察鍍膜工藝過程。下面，我們以超薄中波320X256碲鎘汞芯片為樣品作為實(shí)施例，對本專利進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明第一步，樣品清洗樣品1用有機(jī)溶劑對需要鍍增透膜層的表面進(jìn)行清洗。第二步，樣品放置利用鑷子通過樣品盤上的裝片孔11把樣品1放置在內(nèi)箝式樣品盤2的樣品槽10內(nèi)，樣品應(yīng)整個(gè)裝入樣品槽10內(nèi)，表面比樣品盤2表面低，鍍增透膜表 面沖上。第三步，夾具安裝壓片3與樣品1對準(zhǔn)，并完全擋住所需要保護(hù)的區(qū)域，正好露出 需要鍍膜的區(qū)域。第四步，夾具固定采用螺釘5、簧片4的方式，徹底固定壓片3。此時(shí)把樣品盤2 整個(gè)翻轉(zhuǎn)，正面沖下安裝在樣品托9上，采取樣品1在上模式進(jìn)行樣品盤2送片，此時(shí)樣品 1整個(gè)落在壓片3上，只承受自身重力作用。第五步，膜層生長射頻電源6加電，通過匹配盒7把功率加給靶材8，通入Ar氣， 進(jìn)行增透膜層生長。第六步，取出樣品松開螺釘5，并取走簧片4與壓片3，從內(nèi)箝式樣品盤2中取出 樣品，整個(gè)增透膜層生長過程結(jié)束。生長完成后，通過光學(xué)顯微鏡觀察增透膜層生長情況。經(jīng)過觀測確定，通過上述方 法，需要保護(hù)的讀出電路沒有生長上增透膜層，保證了器件的電學(xué)連通，通過生長增透膜層 工藝前后器件中測杜瓦測試結(jié)果對比可以看到，信號提高了近15%，對提高探測器探測率 效果明顯，同時(shí)器件的均勻性和盲元率還有適當(dāng)改善，說明通過上述裝置及方法進(jìn)行增透 膜層生長，沒有對探測器器件產(chǎn)生附加損傷，達(dá)到了良好的無損傷生長目的。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用 新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及 其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求一種用于碲鎘汞器件增透膜層生長的裝置，其特征在于，所述裝置包括靶材，安裝在增透膜層生長腔室的底部，并通過匹配箱與射頻電源連接；樣品托，安裝在增透膜層生長腔室的頂部，所述樣品托上設(shè)置有具有樣品槽的內(nèi)嵌式樣品盤，所述樣品槽外部設(shè)置有壓片，所述壓片中間設(shè)置有孔，孔的形狀、大小與碲鎘汞器件需要鍍膜的區(qū)域一致，且所述壓片上的孔與所述靶材上下對正。
2.如權(quán)利要求1所述的用于碲鎘汞器件增透膜層生長的裝置，其特征在于，所述樣品 槽為方形，且兩個(gè)相對的角上設(shè)置有比所述樣品槽深更深的裝片孔。
3.如權(quán)利要求1所述的用于碲鎘汞器件增透膜層生長的裝置，其特征在于，所述樣品 槽兩側(cè)設(shè)置有通孔。
4.如權(quán)利要求3所述的用于碲鎘汞器件增透膜層生長的裝置，其特征在于，所述碲鎘 汞器件通過簧片、螺釘和壓片固定在所述樣品盤上，樣品盤被安裝于所述樣品托上。
5.如權(quán)利要求1所述的用于碲鎘汞器件增透膜層生長的裝置，其特征在于，所述增透 膜層生長腔室的的側(cè)壁上設(shè)置有觀察窗。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于碲鎘汞器件增透膜層生長的裝置，所述裝置包括靶材，安裝在增透膜層生長腔室的底部，并通過匹配箱與射頻電源連接；樣品托，安裝在增透膜層生長腔室的頂部，所述樣品托上設(shè)置有具有樣品槽的內(nèi)嵌式樣品盤，所述樣品槽外部設(shè)置有壓片，所述壓片中間設(shè)置有孔，孔的形狀、大小與碲鎘汞器件需要鍍膜的區(qū)域一致，且所述壓片上的孔與所述靶材上下對正。本實(shí)用新型通過上述裝置對碲鎘汞器件進(jìn)行增透膜層生長，由于設(shè)置有壓片，在需要保護(hù)的讀出電路沒有生長上增透膜層，保證了器件的電學(xué)連通，并且沒有對探測器器件產(chǎn)生附加損傷，達(dá)到了良好的無損傷生長目的。
文檔編號C23C14/34GK201562674SQ20092022243
公開日2010年8月25日 申請日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者孫浩, 朱西安, 王成剛, 馬濤 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十一研究所