一种多元红外探测器台面器件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种多元红外探测器台面器件及其制作方法，其中，该方法区别于传统台面器件制作工艺，采用开槽隔离工艺将台面器件的有效光敏像元之间进行隔离，以避免光生载流子的不规则运动和收集；同时为了避免无效光敏区域产生的光生载流子被有效光敏像元吸收，采用将无效光敏区域处P-N结进行短接、复合掉无效光生载流子的工艺，两种工艺合为一体，形成完整的技术方案。本发明专利技术解决了传统台面器件工艺制作的多元红外探测器存在的电串音问题，从而避免了应用过程中的波形次峰和虚假信号问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多元红外探测器台面器件及其制作方法
本专利技术涉及红外探测领域，特别是涉及一种多元红外探测器台面器件及其制作方法。
技术介绍
红外探测器能够将入射的红外辐射信号转变成电信号输出，从而达到对目标探测、识别、跟踪等目的，目前已经成为现代武器装备，如红外制导、红外成像、红外跟踪等系统中的核心部件，其性能指标直接关系到整个系统的质量。光伏型红外探测器是利用P-N结的光生伏特效应，将入射的红外光转化为相应的电信号，作为一种全天候被动探测器，具有环境适应性好、隐蔽性好、抗干扰能力请等特点，在军事、民用等诸多领域都有广泛的应用。随着红外技术的发展，为了提高系统的作用距离、响应速度及扩大视场和简化光机扫描结构，光伏型红外探测器从单元发展为多元。目前多元光伏红外探测器已经广泛应用于红外制导等系统中，但是在应用过程中多元探测器不同探测元之间的串音是影响其性能的一个重要因素，也是多元探测器工程化过程中较难解决的问题之一。串音通常由电子学串音和光学串音两部分组成，电串音产生的原因是入射到多元光伏探测器某一个光敏元的辐射信号激发的电子-空穴被其他光敏元接收，造成了其他光敏元的响应；或者，是入射到无效光敏区域的辐射信号激发的电子-空穴被有效光敏元接收而产生的响应，都是电串音。电串音问题会导致多元光伏红外探测器的信号波形产生次峰响应干扰，影响探测器探测信号的精准度，并且会直接影响探测器的光电性能，在测试过程中产生虚假信号。避免或解决电串音问题需要对多元光伏型探测器的器件工艺和结构进行优化设计，成熟有效的台面器件工艺和适当的元间距离能够解决电串音的问题。台面器件工艺是制备高性能多元光伏型红外探测器的核心技术，多元光伏探测器件实际是一种光电二极管，利用P-N结的光生伏特效应，将入射的红外光转化为相应的电信号。传统的多元台面器件工艺是在扩散或注入形成P-N结的衬底上，通过光刻掩膜刻蚀出台面结构，然后将衬底的表面进行钝化，再光刻掩膜刻蚀出接触孔，最后在接触孔处生长金属欧姆接触，实现P-N结正负电极引出。然而，通过传统的多元台面器件工艺得到的多元红外探测器存在严重的电串音问题，该导致其在后续应用过程中，出现响应波形次峰干扰，并且在测试过程中会产生虚假信号，因此，急需一种新的台面器件工艺来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种多元红外探测器台面器件及其制作方法，用以解决现有技术通过传统的多元台面器件工艺得到的多元红外探测器存在严重的电串音，导致其在后续应用过程中，出现响应波形次峰干扰，并且在测试过程中会产生虚假信号的问题。为解决上述技术问题，一方面，本专利技术提供一种多元红外探测器台面器件的制作方法，包括：在衬底材料上通过光刻工艺形成台面刻蚀的图形；根据所述衬底材料的特性确定第一预定工艺，并通过所述第一预定工艺按照所述台面刻蚀的图形刻蚀出台面结构，以将光敏像元之间、有效光敏元与无效光敏元之间通过开槽隔离开；根据所述衬底材料的特性确定钝化层体系，并根据所述钝化层体系对刻蚀出台面结构的衬底材料进行钝化；在钝化后衬底的钝化层上，通过光刻工艺形成电极孔刻蚀的图形；根据所述钝化层材料的特性确定第二预定工艺，并通过所述第二预定工艺按照所述电极孔刻蚀的图形刻蚀出正负电极接触孔和无效光敏区域P-N结短接孔，以露出衬底材料；在露出的衬底材料表面上，通过第三预定工艺生长一层金属电极层，以使所述接触孔和所述短接孔处形成金属-半导体欧姆接触；在生长电极层后衬底的金属电极层上，通过光刻工艺形成电极刻蚀的图形；根据电极层对应的金属电极材料特性确定第四预定工艺，并通过所述第四预定工艺将电极以外无用的金属层刻蚀掉，以形成多元红外探测器台面器件。进一步，通过所述第一预定工艺按照所述台面刻蚀的图形刻蚀出台面结构时，所述台面结构的刻蚀深度根据P-N结厚度和所述第一预定工艺对应的工艺需求共同确定。进一步，所述钝化层体系包括以下一种或多种：二氧化硅、氮氧化硅、碲化镉、硫化锌。进一步，根据所述钝化层体系对刻蚀出台面结构的衬底材料进行钝化包括：根据所述钝化层体系，通过磁控溅射工艺或化学气相沉积工艺对刻蚀出台面结构的衬底材料进行钝化。进一步，上述金属电极层的材料为铬-金体系。进一步，所述第一预定工艺、所述第二预定工艺和所述第四预定工艺均包括：湿化学腐蚀工艺或者干法刻蚀工艺。进一步，所述第三预定工艺包括：热蒸发工艺或者溅射工艺。另一方面，本专利技术还提供一种多元红外探测器台面器件，通过上述的制作方法进行制备，包括：两个光敏像元之间开槽隔离处，光敏像元与无效光敏区域开槽隔离处，无效光敏区域P-N结短接处，负极地孔处；其中，所述无效光敏区域P-N结短接处和所述负极地孔处都填充入金属电极。本专利技术提供了一种新的台面器件的制作方法，该方法采用开槽隔离将台面器件的有效光敏像元之间进行隔离，又通过将无效光敏区域处P-N结进行短接、复合掉无效光生载流子的方法，解决了现有技术通过传统的多元台面器件工艺得到的多元红外探测器存在严重的电串音，导致其在后续应用过程中，出现响应波形次峰干扰，并且在测试过程中会产生虚假信号的问题。附图说明图1是本专利技术实施例中多元红外探测器台面器件的制作方法的流程图；图2是本专利技术实施例中多元红外探测器台面器件的结构示意图；图3是本专利技术优选实施例中用开槽隔离工艺后的台面器件的示意图；图4是本专利技术优选实施例中采用无效光敏区域P-N结短接工艺制备的台面器件的示意图。具体实施方式为了解决现有技术通过传统的多元台面器件工艺得到的多元红外探测器存在严重的电串音，导致其在后续应用过程中，出现响应波形次峰干扰，并且在测试过程中会产生虚假信号的问题，本专利技术提供了一种多元红外探测器台面器件及其制作方法，以下结合附图以及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种多元红外探测器台面器件的制作方法，其流程如图1所示，包括步骤S101至步骤S108：S101，在衬底材料上通过光刻工艺形成台面刻蚀的图形；S102，根据衬底材料的特性确定第一预定工艺，并通过第一预定工艺按照台面刻蚀的图形刻蚀出台面结构，以将光敏像元之间、有效光敏元与无效光敏元之间通过开槽隔离开；S103，根据衬底材料的特性确定钝化层体系，并根据钝化层体系对刻蚀出台面结构的衬底材料进行钝化；S104，在钝化后衬底的钝化层上，通过光刻工艺形成电极孔刻蚀的图形；S105，根据钝化层材料的特性确定第二预定工艺，并通过第二预定工艺按照电极孔刻蚀的图形刻蚀出正负电极接触孔和无效光敏区域P-N结短接孔，以露出衬底材料；S106，在露出的衬底材料表面上，通过第三预定工艺生长一层金属电极层，以使接触孔和短接孔处形成金属-半导体欧姆接触；S107，在生长电极层后衬底的金属电极层上，通过光刻工艺形成电极刻蚀的图形；S108，根据电极层对应的金属电极材料特性确定第四预定工艺，并通过第四预定工艺将电极以外无用的金属层刻蚀掉，以形成多元红外探测器台面器件。本专利技术实施例提供了一种新的台面器件的制作方法，该方法采用开槽隔离将台面器件的有效光敏像元之间进行隔离，又通过将无效光敏区域处P-N结进行短接、复合掉无效光生载流子的方法，解决了现有技术通过传统的多元台面器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多元红外探测器台面器件的制作方法，其特征在于，包括：在衬底材料上通过光刻工艺形成台面刻蚀的图形；根据所述衬底材料的特性确定第一预定工艺，并通过所述第一预定工艺按照所述台面刻蚀的图形刻蚀出台面结构，以将光敏像元之间、有效光敏元与无效光敏元之间通过开槽隔离开；根据所述衬底材料的特性确定钝化层体系，并根据所述钝化层体系对刻蚀出台面结构的衬底材料进行钝化；在钝化后衬底的钝化层上，通过光刻工艺形成电极孔刻蚀的图形；根据所述钝化层材料的特性确定第二预定工艺，并通过所述第二预定工艺按照所述电极孔刻蚀的图形刻蚀出正负电极接触孔和无效光敏区域P‑N结短接孔，以露出衬底材料；在露出的衬底材料表面上，通过第三预定工艺生长一层金属电极层，以使所述接触孔和所述短接孔处形成金属‑半导体欧姆接触；在生长电极层后衬底的金属电极层上，通过光刻工艺形成电极刻蚀的图形；根据电极层对应的金属电极材料特性确定第四预定工艺，并通过所述第四预定工艺将电极以外无用的金属层刻蚀掉，以形成多元红外探测器台面器件。

【技术特征摘要】
1.一种多元红外探测器台面器件的制作方法，其特征在于，包括：在衬底材料上通过光刻工艺形成台面刻蚀的图形；根据所述衬底材料的特性确定第一预定工艺，并通过所述第一预定工艺按照所述台面刻蚀的图形刻蚀出台面结构，以将光敏像元之间、光敏像元与无效光敏区域之间通过开槽隔离开；根据所述衬底材料的特性确定钝化层体系，并根据所述钝化层体系对刻蚀出台面结构的衬底材料进行钝化；在钝化后衬底的钝化层上，通过光刻工艺形成电极孔刻蚀的图形；根据所述钝化层材料的特性确定第二预定工艺，并通过所述第二预定工艺按照所述电极孔刻蚀的图形刻蚀出正负电极接触孔和无效光敏区域P-N结短接孔，以露出衬底材料；在露出的衬底材料表面上，通过第三预定工艺生长一层金属电极层，以使所述接触孔和所述短接孔处形成金属-半导体欧姆接触；在生长电极层后衬底的金属电极层上，通过光刻工艺形成电极刻蚀的图形；根据电极层对应的金属电极材料特性确定第四预定工艺，并通过所述第四预定工艺将电极以外无用的金属层刻蚀掉，以形成多元红外探测器台面器件。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述第一预定工艺按照所述台面刻蚀的图形刻蚀出台面结构时，所述台面结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭喜，肖钰，邱国臣，赵建忠，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11