入射增强的超晶格红外探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种入射增强的超晶格红外探测器及其制备方法，超晶格红外探测器包括：红外材料，红外材料包括衬底和外延材料，所述外延材料设置在所述衬底上；互联结构；读出电路芯片，所述读出电路芯片通过所述互联结构与所述外延材料相连接；以及抗反膜，所述抗反膜设置在所述衬底的与所述外延材料相对的另一侧，所述抗反膜上设置有多个凹陷。根据本发明专利技术实施例的入射增强的超晶格红外探测器及其制备方法，通过在抗反膜上设置两种厚度，增强了对于两种波长红外信号的入射效果，以低成本的方式提升了超晶格红外探测器对于红外辐射的吸收量，提升了对于红外信号的检测能力并优化了成像效果。像效果。像效果。

【技术实现步骤摘要】
入射增强的超晶格红外探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及红外探测器
，尤其涉及一种入射增强的超晶格红外探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，超晶格红外焦平面探测器已成为红外探测器发展的热点技术之一，在各种领域具有不可替代的重要作用。然而，红外单波段探测系统获取的目标特征信息往往较弱，不能获得较好的成像效果。为了解决上述问题，双色探测器的研制显得尤为重要。双色红外探测器技术实际上就是利用红外双色信息实现复杂环境中的目标识别技术。不同类型辐射源在不同波段的红外辐射强度明显不同，双色红外探测器能够同步采集目标的两个红外波段光谱，并对不同波段光谱进行对比、处理以及图像合成，增强图像的对比度，从而更容易区分辐射源类型。因此利用双色探测器可以比较容易地区分目标、背景、红外诱饵等红外辐射源，实现对目标物抗红外干扰的精确探测。
[0003]现有的超晶格红外探测器制作流程包括：在GaSb衬底上通过MBE（分子束外延）外延生长所需的外延材料，涂胶光刻显影制作对应的焦平面图形掩膜，通过干法刻蚀刻出对应的焦平面台面，通过PECVD（等离子体化学增强气相沉积）制作钝化膜，再次涂胶光刻显影制作所需的钝化膜开孔掩膜，通过RIE（反应性离子刻蚀）刻蚀钝化膜进行开孔，再次涂胶光刻显影制作金属电极所需的图形，电子束蒸发金属电极，用有机溶液剥离多余的光刻胶及其之上的多余金属完成所需特定图形的电极金属。之后进行铟柱图形光刻，蒸发金属铟，剥离后完成铟柱制作。铟柱制作后通过倒装焊与读出电路芯片进行互联，之后进行填胶工艺。填胶完成后进行GaSb衬底减薄工艺，最后在减薄的GaSb衬底上电子束蒸发抗反膜ZnS达到增加探测的红外信号入射效果。抗反膜制作后进行芯片封装最终完成超晶格红外焦平面芯片的制作，如图1所示，红外信号首先经过抗反膜（例如ZnS）的吸收。因此，优化红外探测器抗反膜的结构，减少红外信号反射，增加红外信号入射效果成为超晶格红外探测器研究的重要环节。
[0004]ZnS抗反膜厚度d和能够检测的红外信号波长λ之间有如下对应关系：公式1：nd=λ/4其中n为ZnS膜的折射率；由以上公式1可以看到，要达到增加入射减少反射的效果，每一种ZnS膜厚度d只能对应一个波长λ，而无法满足同时增加两种波长的红外信号的入射效果。
[0005]超晶格双色红外探测器是指能检测两个不同波长范围红外信号的探测器，目前的ZnS抗反膜只能增加一种波长红外信号的入射效果，不能同时增加两个波长红外信号的入射效果。
[0006]针对以上问题，本专利技术提供一种入射增强的超晶格红外探测器及其制备方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种入射增强的超晶格红外探测器及其制备方法，根据本专利技术的超晶
格红外探测器能同时增加两个波长红外信号的入射效果。
[0008]本专利技术第一方面提供一种入射增强的超晶格红外探测器，包括：红外材料，红外材料包括衬底和外延材料，所述外延材料设置在所述衬底上；互联结构；读出电路芯片，所述读出电路芯片通过所述互联结构与所述外延材料相连接；以及抗反膜，所述抗反膜设置在所述衬底的与所述外延材料相对的另一侧，所述抗反膜上设置有多个凹陷，在所述抗反膜上的除凹陷之外的区域为非凹陷区。
[0009]进一步的，在抗反膜上的所述非凹陷区上所述抗反膜具有第一厚度d1，在所述抗反膜上所述凹陷所在的位置上所述抗反膜具有第二厚度d2，第一厚度d1大于第二厚度d2。
[0010]进一步的，所述衬底为GaSb，所述互联结构为铟（In）柱，所述抗反膜为ZnS。
[0011]进一步的，所述外延材料包括：n型缓冲层，所述n型缓冲层设置在所述衬底上；第一n型接触层，所述第一n型接触层设置在所述n型缓冲层上；第一M型势垒，所述第一M型势垒设置在所述第一n型接触层上；第一吸收区，所述第一吸收区设置在所述第一M型势垒上；第一p型接触层，所述第一p型接触层设置在所述第一吸收区上；p型公共接触层，所述p型公共接触层设置在所述第一p型接触层上；第二p型接触层，所述第二p型接触层设置在所述p型公共接触层上；第二吸收区，所述第二吸收区设置在所述第二p型接触层上；第二M型势垒，所述第二M型势垒设置在所述第二吸收区上；第二n型接触层，所述第二n型接触层设置在所述第二M型势垒上；以及n型盖层，所述n型盖层设置在所述第二n型接触层上。
[0012]进一步的，所述n型盖层包括InAs；所述第一n型接触层和所述第二n型接触层包括InAs/GaSb/AlSb/GaSb；所述第一M型势垒和所述第二M型势垒包括InAs/GaSb/AlSb/GaSb；所述第一吸收区和所述第二吸收区包括InAs/GaSb；所述第一p型接触层和所述第二p型接触层包括InAs/GaSb；所述p型公共接触层包括GaSb。
[0013]本专利技术第二方面提供一种制备根据第一方面实施例所述的入射增强的超晶格红外探测器的方法，包括：在衬底上制备外延材料；在外延材料上制备互联结构；将外延材料与读出电路芯片倒装互连；以及在衬底上制备具有多个凹陷的抗反膜。
[0014]进一步的，所述在衬底上制备具有多个凹陷的抗反膜，包括：将GaSb衬底研磨抛光到一定厚度，之后在GaSb衬底上通过电子束蒸发的方法沉积一定厚度ZnS，之后在沉积ZnS膜上涂胶曝光显影做出需要开孔的图形，再通过ICP干法刻蚀的方法刻蚀需要开孔的图形到一定厚度，之后去掉光刻胶掩膜即可。
[0015]根据本专利技术的入射增强的超晶格红外探测器及其制备方法，通过在抗反膜上设置两种厚度，增强了对于两种波长红外信号的入射效果，以低成本的方式提升了超晶格红外探测器对于红外辐射的吸收量，提升了对于红外信号的检测能力并优化了成像效果。
附图说明
[0016]图1所示为现有技术的超晶格红外焦平面芯片的结构示意图。
[0017]图2所示为根据本专利技术实施例的入射增强的超晶格红外探测器的结构示意图。
[0018]图3所示为根据本专利技术实施例的抗反膜的俯视示意图。
[0019]图4所示为根据本专利技术实施例的红外材料的结构示意图。
[0020]附图标记：1：抗反膜；11：非凹陷区；12：凹陷；
2：红外材料；21：衬底；22：n型缓冲层；23：第一n型接触层；24：第一M型势垒；25：第一吸收区；26：第一p型接触层；27：p型公共接触层；28：第二p型接触层；29：第二吸收区；210：第二M型势垒；211：第二n型接触层；212：n型盖层；3：互联结构；4：读出电路芯片。
具体实施方式
[0021]为使对本专利技术的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
[0022]图2所示为根据本专利技术实施例的入射增强的超晶格红外探测器的结构示意图。如图2所示，本专利技术第一方面实施例提供一种入射增强的超晶格红外探测器，包括：红外材料2，红外材料2包括衬底21和外延材料，外延材料设置在衬底上；互联结构3；读出电路芯片4，读出电路芯片4通过互联结构3与外延材料相连接；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种入射增强的超晶格红外探测器，包括：红外材料，红外材料包括衬底和外延材料，所述外延材料设置在所述衬底上；互联结构；读出电路芯片，所述读出电路芯片通过所述互联结构与所述外延材料相连接；以及抗反膜，所述抗反膜设置在所述衬底的与所述外延材料相对的另一侧，所述抗反膜上设置有多个凹陷，在所述抗反膜上的除凹陷之外的区域为非凹陷区。2.根据权利要求1所述的入射增强的超晶格红外探测器，其特征在于，在抗反膜上的所述非凹陷区上所述抗反膜具有第一厚度d1，在抗反膜上的所述凹陷所在的位置上所述抗反膜具有第二厚度d2，第一厚度d1大于第二厚度d2。3.根据权利要求2所述的入射增强的超晶格红外探测器，其特征在于，所述衬底为GaSb，所述互联结构为铟柱，所述抗反膜为ZnS。4.根据权利要求3所述的入射增强的超晶格红外探测器，其特征在于，所述外延材料包括：n型缓冲层，所述n型缓冲层设置在所述衬底上；第一n型接触层，所述第一n型接触层设置在所述n型缓冲层上；第一M型势垒，所述第一M型势垒设置在所述第一n型接触层上；第一吸收区，所述第一吸收区设置在所述第一M型势垒上；第一p型接触层，所述第一p型接触层设置在所述第一吸收区上；p型公共接触层，所述p型公共接触层设置在所述第一p型接触层上；第二p型接触层，所述第二p型接触层设置在所述p型公共接触层上；第二吸收区，所述第二吸收区设置在所述第二p型接触层上；第二M型势垒，所述第二M型势垒设置在所述第二吸收区上；第二n型接触层，所述第二n型接触层设置在所述第二M型势垒上；以及n型盖层，所述n型盖层设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：文晋，薛建凯，李斌，冯伟，朱坤，苏莹，张培峰，张晋彪，尉尊康，刘明昊，
申请(专利权)人：太原国科半导体光电研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：