红外焦平面探测器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种红外焦平面探测器，其包括硅片衬底、复数个红外探测单元构成的红外探测器阵列、硅读出电路、以及复数个铟柱；红外探测器阵列设置于所述硅片衬底的其中一侧；复数个铟柱设置于红外探测器阵列和硅读出电路之间，将红外探测器阵列的每一红外探测单元和硅读出电路相连。本发明专利技术还提供一种红外焦平面探测器的制备方法。本发明专利技术的红外焦平面探测器不仅解决了现有的红外焦平面探测器由于红外探测器阵列和硅读出电路两部分的材料不同导致热膨胀系数不同引起的红外焦平面探测器使用寿命短，使用成本高的问题，而且其结构简单，易实现，制造成本低，且减少了对入射的红外辐射的反射和吸收，提高了进光量。

【技术实现步骤摘要】
红外焦平面探测器及其制备方法本申请要求2017年06月05日提交中国专利局、申请号为201710414068.8、专利技术名称为“红外焦平面探测器及其制备方法”的中国专利技术专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请涉及半导体
，具体涉及一种红外焦平面探测器。本申请还涉及一种红外焦平面探测器的制备方法。
技术介绍
红外焦平面探测器是一种同时实现红外信息的获取和进行信息处理的成像传感器，是热成像技术的核心部件，其在人们生活的各个领域都有广泛的应用。红外焦平面探测器可以分为制冷型和非制冷型两类，其中制冷型红外焦平面探测器由于其响应快、灵敏度高等特性而主要应用于在军事、航天等高精尖领域。现有的制冷型红外焦平面探测器大多由制冷型红外探测器阵列和硅读出电路两部分通过铟柱倒装互连而成，制冷型红外探测器阵列由制冷式红外材料制成。红外焦平面探测器工作时的温度77k，而室温为300k左右，导致红外焦平面探测器每次工作时都将承受较大的温度变化。由于热膨胀系数不同，制冷型红外探测器阵列的变形和读出电路的变形不一致，导致铟柱与连接硅读出电路和制冷型红外探测器阵列的连接处产生一定的应力，铟柱易在连接处断裂，从而会致使探测器失效，影响其使用寿命，同时也提高了使用成本。
技术实现思路
本申请提供一种红外焦平面探测器，以解决现有的红外焦平面探测器上述的问题。为解决以上技术问题，本申请提供一种红外焦平面探测器，包括硅片衬底、复数个红外探测单元构成的红外探测器阵列、硅读出电路、以及复数个铟柱；优选地，所述红外探测器阵列设置于所述硅片衬底的其中一侧；所述复数个铟柱设置于所述红外探测器阵列和所述硅读出电路之间，将所述红外探测器阵列的每一红外探测单元和所述硅读出电路相连。优选地，其特征在于，所述复数个红外探测单元的材料为锑化铟。优选地，其特征在于，所述锑化铟为n型锑化铟。优选地，还包括复数个UBM，所述复数个UBM位于所述红外探测器阵列中的每个红外探测单元与所述复数个铟柱中的每个之间，连接所述红外探测器阵列和所述复数个铟柱。优选地，在所述硅片衬底远离所述红外探测器阵列一侧的表面还设置有增透膜和/或减反膜。本申请还提供一种红外焦平面探测器的制备方法，包括：提供形成有包含p型层和n型层叠层的红外探测器晶片，所述p型层和n型层相邻区域形成p-n结；在所述红外探测器晶片的一侧粘结硅片衬底；在所述红外探测器晶片相对于硅片衬底一侧生成包含复数个红外探测单元的红外探测器阵列；将所述红外探测器阵列的红外探测单元通过铟柱与硅读出电路倒装互连，形成红外焦平面探测器。优选地，提供形成有包含p型层和n型层叠层的红外探测器晶片，所述p型层和n型层相邻区域形成p-n结具体包括：提供n型锑化铟晶片衬底；在所述n型锑化铟晶片衬底的一侧通过离子注入或扩散的方法形成p型层。优选地，提供形成有包含p型层和n型层叠层的红外探测器晶片，所述p型层和n型层相邻区域形成p-n结具体包括：提供n型锑化铟晶片衬底；在所述n型锑化铟晶片衬底的一侧通过离子注入的方法形成p型层；其中，注入的元素为Be，注入计量为1×1×14/cm2。优选地，还包括以下步骤：在惰性气体气氛中对所述红外探测器晶片进行退火处理；对完成所述退火处理的所述红外探测器晶片的p型层的表面进行预处理，去除表面损伤层。优选地，所述退火处理的退火温度为480-520℃，退火时间为5-10小时。优选地，对完成所述退火处理的红外探测器晶片的p型层的表面进行预处理，去除表面损伤层具体包括：对完成所述退火处理的红外探测器晶片的n型层的表面进行涂胶保护；通过酸溶液腐蚀的方法去除p型层的表面损伤层。优选地，所述在所述红外探测器晶片的一侧粘结硅片衬底包括：在所述红外探测器晶片的p型层一侧粘结硅片衬底；或者在所述红外探测器晶片的n型层一侧粘结硅片衬底。优选地，所述在所述红外探测器晶片的一侧粘结硅片衬底具体为采用光胶工艺将在所述红外探测器晶片的一侧粘结硅片衬底；光胶工艺的压强为150-200g/m2，真空度为10-40Pa，温度为120-150℃，保持时间为24-60小时。优选地，所述将所述红外探测器阵列的红外探测单元通过铟柱与硅读出电路倒装互连，形成红外焦平面探测器包括以下步骤：对所述红外探测器阵列中的红外探测单元进行钝化处理，形成钝化层；在所述钝化层上形成电极孔；在每个所述电极孔上进行UBM沉积；在每个所述电极孔的所述UBM上生长铟柱；将所述铟柱与硅读出电路倒装互连。与现有技术相比，本申请的其中一个方面具有以下优点：由于所述红外焦平面探测器的所述硅片衬底与所述硅读出电路的均为硅材料；故而在温度变化时，所述红外探测器阵列和所述硅读出电路的变形较为一致，避免铟柱与探测单元、读出电路的连接处的产生应力，从根本上解决了红外焦平面探测器的红外探测器阵列和硅读出电路的材料不同导致的使用寿命短，使用成本高的问题，大幅提高了红外焦平面探测器的使用寿命，同时降低了使用成本。由于所述红外焦平面探测器的所述硅片衬底与所述红外探测器阵列通过光胶工艺粘接在一起，与传统的在硅片衬底上生长所述红外探测器阵列的方法相比，该方法简单，易实现，且成本低；此外，由于采用光胶工艺，所述红外焦平面探测器减少了对入射的红外辐射的反射和吸收，提高了进光量。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的红外焦平面探测器的结构示意图。图2是根据本专利技术的实施例的红外焦平面探测器的制备方法的流程图。图3至图9是根据本专利技术的实施例的红外焦平面探测器的制备工艺流程图。图1-9中，有关附图标记如下：硅片衬底110、独立的锑化铟红外探测单元120、二氧化硅钝化层121、电极孔122、减薄后的锑化铟红外探测器晶片130、红外探测器晶片140、UBM200、铟柱300、硅读出电路400。具体实施方式在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。本实施例提供一种红外焦平面探测器。请参考图1，该图为锑化铟红外焦平面探测器的结构示意图，n型锑化铟为一种制冷型红外探测器材料，故所述锑化铟红外焦平面探测器为一种制冷型红外焦平面探测器。需要说明的是，本申请以锑化铟作为红外感光半导体材料进行说明，但是本申请并不局限于此，本领域技术人员也可以将本申请的构思应用于其他红外感光半导体材料形成的红外焦平面探测器中。如图1所示，本实施例中，所述锑化铟红外焦平面探测器从上自下包括硅片衬底110、锑化铟红外探测器单元以孤岛形式排布的红外探测阵列120、设置于每一个红外探测器单元上的UBM(UnderBumpMetal，凸块下金属层)200、复数个铟柱300、硅读出电路400。其中所述硅片衬底110为单晶硅片或者多晶硅片，所述硅片衬底的厚度可与所述硅读出电路的厚度相同或相当，从而使得在与所述读出电路具有相同或相近的热膨胀状态的同时，尽可能的减少对入射红外光的影响。所述锑化铟红外探测器阵列为由复数个红外探测器单元120以孤岛形式排布而形成的阵列。红外探测器单元的数目由该红外探测器像素数目而决定，探测器单元的横向尺寸由该红外探测器分辨率而决定。所述红外探测器单元120构成的红外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外焦平面探测器，其特征在于，包括硅片衬底、复数个红外探测单元构成的红外探测器阵列、硅读出电路、以及复数个铟柱；所述红外探测器阵列设置于所述硅片衬底的其中一侧；所述复数个铟柱设置于所述红外探测器阵列和所述硅读出电路之间，将所述红外探测器阵列的每一红外探测单元和所述硅读出电路相连。

【技术特征摘要】
2017.06.05 CN 20171041406881.一种红外焦平面探测器，其特征在于，包括硅片衬底、复数个红外探测单元构成的红外探测器阵列、硅读出电路、以及复数个铟柱；所述红外探测器阵列设置于所述硅片衬底的其中一侧；所述复数个铟柱设置于所述红外探测器阵列和所述硅读出电路之间，将所述红外探测器阵列的每一红外探测单元和所述硅读出电路相连。2.根据权利要求1所述红外焦平面探测器，其特征在于，所述复数个红外探测单元的材料为锑化铟。3.根据权利要求2所述红外焦平面探测器，其特征在于，所述锑化铟为n型锑化铟。4.根据权利要求1所述红外焦平面探测器，其特征在于，还包括复数个UBM，所述复数个UBM位于所述红外探测器阵列中的每个红外探测单元与所述复数个铟柱中的每个之间，连接所述红外探测器阵列和所述复数个铟柱。5.根据权利要求1所述的红外焦平面探测器，其特征在于，在所述硅片衬底远离所述红外探测器阵列一侧的表面还设置有增透膜和/或减反膜。6.一种红外焦平面探测器的制备方法，包括：提供形成有包含p型层和n型层叠层的红外探测器晶片，所述p型层和n型层相邻区域形成p-n结；在所述红外探测器晶片的一侧粘结硅片衬底；在所述红外探测器晶片相对于硅片衬底一侧生成包含复数个红外探测单元的红外探测器阵列；将所述红外探测器阵列的红外探测单元通过铟柱与硅读出电路倒装互连，形成红外焦平面探测器。7.根据权利要求6所述的红外焦平面探测器的制备方法，其特征在于：提供形成有包含p型层和n型层叠层的红外探测器晶片，所述p型层和n型层相邻区域形成p-n结具体包括：提供n型锑化铟晶片衬底；在所述n型锑化铟晶片衬底的一侧通过离子注入或扩散的方法形成p型层。8.根据权利要求7所述的红外焦平面探测器的制备方法，其特征在于：提供形成有包含p型层和n型层叠层的红外探测器晶片，所述p型层和n型层相邻区域形成p-n结具体包括：提供n型锑化铟晶片衬底；在所述n型锑化铟晶片衬底的一侧通过离子注入的方法形成p型层...

【专利技术属性】
技术研发人员：白谢晖，
申请(专利权)人：北京弘芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11