【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供了一种完全去除衬底的超晶格红外探测器制备方法，属于红外探测器。
技术介绍
1、inas/gasb超晶格光敏芯片与读出电路采用倒装互连的形式构成红外探测器芯片。红外光透过gasb衬底后，被inas/gasb光敏材料吸收而转换为电信号；经互连电路的读出、转换、放大和除噪声处理后实现光电信号输出。因此，入射到光敏芯片上的红外光越强，探测器输出的电信号也越强，探测器成像效果就越好。但是，探测器正常工作时要降温到77k。在此温度下，较厚gasb衬底的红外光透过率低，透过的红外光少，影响探测器的成像质量。红外探测器芯片背减薄的主要方式为机械化学抛光，在探测器制备过程中衬底表面会留下明显的加工损伤，这些损伤也会影响器件的成像效果。同时，由于背减薄工艺过程中长时间受外加压力作用，对探测器芯片的结构稳定性有一定影响，在成品率提升方面还有优化空间。因此迫切需要开发高表面质量的探测器背减薄技术。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决采用机械化学抛光红外探测器芯片存在的加工损伤影像成像效果的问题，提出了一种完全去除衬底的超晶格红外探测器制备方法。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种完全去除衬底的超晶格红外探测器制备方法，包括以下步骤：
3、步骤一：首先生长具有蚀刻停止层的外延片，所述外延片包括自底向上生长的衬底层、蚀刻停止层、缓冲层、p型欧姆接触层、长波通道吸收区、m型势垒层、n型欧姆接触层和n型盖层，其中衬底层与蚀刻停止层的蚀刻选择比的范围为
4、步骤二：在步骤一得到的外延片上，通过刻蚀工艺确定单个像素形成的焦平面阵列，然后在p型欧姆接触层、n型欧姆接触层上分别沉积接触金属，在接触金属上沉积铟层，将样品切成单个焦平面阵列，焦平面阵列通过倒装焊与roic结合，并在焦平面阵列和roic之间填充环氧树脂，形成具有一定机械强度的红外探测器芯片；
5、步骤三：去除红外探测器芯片的衬底：红外探测器芯片完全去除衬底工艺由机械化学研磨抛光和icp干法刻蚀两个过程完成；
6、其中机械化学研磨抛光由研磨和抛光两个过程实现，通过机械化学研磨抛光将衬底层的厚度减薄至50-70μm，再使用icp干法刻蚀去除剩余衬底。
7、所述衬底层采用gasb材料，所述蚀刻停止层采用inas和gasb胶体生长形成的应变超晶格材料。
8、所述缓冲层的整体掺杂浓度≥1018cm-3；所述p型欧姆接触层的整体掺杂浓度≥1018cm-3；在p型欧姆接触层表面形成厚度为2~3μm的长波通道吸收区，掺杂剂是be，整体掺杂浓度≥1016cm-3；所述m型势垒层的整体掺杂浓度≥1014cm-3；所述n型欧姆接触层的整体掺杂浓度≥1018cm-3；所述n型盖层的整体掺杂浓度≥1018cm-3。
9、所述接触金属由20-50nm厚度的ti、50-60nm厚度的pt、300-500nm厚度的au组成，其中ti、pt、au三者的比例为1：1：6-1：1：10。
10、步骤三中研磨时选择粒径为3~9μm氧化铝颗粒作为机械抛光磨料，在机械作用下快速去除衬底，研磨后预留60~80μm厚的衬底进行抛光；
11、抛光是通过由次氯酸钠和0.3μm粒径的氧化铝磨料构成的机械化学抛光液消除研磨时带来的机械损伤。
12、制备好的外延片在研磨和抛光工艺过程后，利用接触式测厚仪测量减薄后的红外探测器芯片高度及ttv，保证减薄后的衬底层厚度在50-70μm之间，同时ttv控制在3μm以下。
13、icp干法刻蚀采用cl2、bcl3和ar的混合气体作为刻蚀气体，设置icp功率、rf功率、腔压和table温度，实现gasb衬底层与蚀刻停止层处于设定范围的蚀刻选择比。
14、本专利技术相对于现有技术具备的有益效果为：本专利技术提供的完全去除衬底的超晶格红外探测器制备方法采用机械化学研磨抛光将衬底抛光至50μm左右，剩余厚度的衬底利用gasb衬底和蚀刻停止层的巨大选择比通过干法刻蚀完全去除衬底，释放机械化学研磨抛光过程中产生的应力，减小因应力堆积导致的裂片问题，增强了红外光吸收强度，提高了红外探测器的响应率。
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1.一种完全去除衬底的超晶格红外探测器制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种完全去除衬底的超晶格红外探测器制备方法，其特征在于：所述衬底层采用GaSb材料，所述蚀刻停止层采用InAs和GaSb胶体生长形成的应变超晶格材料。
3.根据权利要求1所述的一种完全去除衬底的超晶格红外探测器制备方法，其特征在于：所述缓冲层的整体掺杂浓度≥1018cm-3；所述P型欧姆接触层的整体掺杂浓度≥1018cm-3；在P型欧姆接触层表面形成厚度为2~3μm的长波通道吸收区，掺杂剂是Be，整体掺杂浓度≥1016cm-3；所述M型势垒层的整体掺杂浓度≥1014cm-3；所述N型欧姆接触层的整体掺杂浓度≥1018cm-3；所述N型盖层的整体掺杂浓度≥1018cm-3。
4.根据权利要求1所述的一种完全去除衬底的超晶格红外探测器制备方法，其特征在于：所述接触金属由20-50nm厚度的Ti、50-60nm厚度的Pt、300-500nm厚度的Au组成，其中Ti、Pt、Au三者的比例为1：1：6-1：1：10。
5.根据权利要求1所述的一
6.根据权利要求5所述的一种完全去除衬底的超晶格红外探测器制备方法，其特征在于：制备好的外延片在研磨和抛光工艺过程后，利用接触式测厚仪测量减薄后的红外探测器芯片高度及TTV，保证减薄后的衬底层厚度在50-70μm之间，同时TTV控制在3μm以下。
7.根据权利要求5所述的一种完全去除衬底的超晶格红外探测器制备方法，其特征在于：ICP干法刻蚀采用Cl2、BCl3和Ar的混合气体作为刻蚀气体，设置ICP功率、RF功率、腔压和Table温度，实现GaSb衬底层与蚀刻停止层出于设定范围的蚀刻选择比。
...【技术特征摘要】
1.一种完全去除衬底的超晶格红外探测器制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种完全去除衬底的超晶格红外探测器制备方法，其特征在于：所述衬底层采用gasb材料，所述蚀刻停止层采用inas和gasb胶体生长形成的应变超晶格材料。
3.根据权利要求1所述的一种完全去除衬底的超晶格红外探测器制备方法，其特征在于：所述缓冲层的整体掺杂浓度≥1018cm-3；所述p型欧姆接触层的整体掺杂浓度≥1018cm-3；在p型欧姆接触层表面形成厚度为2~3μm的长波通道吸收区，掺杂剂是be，整体掺杂浓度≥1016cm-3；所述m型势垒层的整体掺杂浓度≥1014cm-3；所述n型欧姆接触层的整体掺杂浓度≥1018cm-3；所述n型盖层的整体掺杂浓度≥1018cm-3。
4.根据权利要求1所述的一种完全去除衬底的超晶格红外探测器制备方法，其特征在于：所述接触金属由20-50nm厚度的ti、50-60nm...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯伟，文晋，苏莹，薛建凯，李斌，史鹏程，韩润宇，陈龙华，张培峰，
申请(专利权)人：山西创芯光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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