【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种超晶格红外探测器焦平面芯片结构及其制备方法，属于超晶格红外探测器焦平面芯片。
技术介绍
1、由于具备可穿透烟雾、抗干扰能力强以及全天候工作等功能优点，红外探测器在多个领域得到广泛应用；其中ⅱ类超晶格红外探测器是近年来兴起的一种新型红外探测器，是制备新一代红外探测器的优选材料，随着新需求的不断发展，ⅱ类超晶格红外探测器也呈现出良好的市场应用前景。
2、如图1所示，目前ⅱ类超晶格红外探测器的制作流程主要为：在gasb衬底上mbe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等离子体增强化学气相沉积工艺制作钝化膜，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；填胶完成后通过cmp（机械化学研磨抛光）工艺进行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。
3、如图2所示，经过上述工艺技术制作的超晶格红外焦平面探测器芯片，其下电极位于焦平面的四周，为公用下电极，由于焦平面芯片一般有几十万个台面型微结构构成，因此在图2中用省略号代替未画出的小台面结构。
4、如图3所示，根据上述工艺技术制作的焦平面芯片，其吸收区产生的光生载流子需要通过下接触层传输到下电极进行收集，尤其是面阵中心台面吸收区产生的光生载流子需要通过较长的传输距离到达下电极，而传输过程中载流子会在下接触层外延材料缺陷处进行复合湮灭，这一过程会影响载流子寿命，降低焦平面芯片的信号强度；同时，由于焦平面芯片不同位置台面吸收区产生的光生载流子传输到下电极的距离不同，将会导致下电极接收到的不同焦平面芯片区域的信号强度不同，影响焦平面芯片的响应均匀性，最终影响焦平面芯片的综合性能。
技术实现思路
1、本专利技术为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种超晶格红外探测器焦平面芯片结构及其制备方法的改进。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种超晶格红外探测器焦平面芯片结构，包括由gasb材料制备的衬底，在衬底上依次生长有p型缓冲层、p型接触层和p型吸收层；
3、在p型吸收层上还生长有m型势垒层，在m型势垒层上还生长有n型接触层；
4、所述n型接触层上还生长有n型盖层。
5、一种超晶格红外探测器焦平面芯片结构的制备方法，包括如下的制备步骤：
6、步骤一：制备和生长焦平面芯片上的外延材料结构：
7、步骤1.1：在400-800um厚的经过te掺杂gasb材料的衬底上，采用分子束外延设备生长经过be掺杂gasb材料的p型缓冲层1-10um，掺杂浓度为2×1018至3×1018/cm3；
8、步骤1.2：在p型缓冲层上采用分子束外延设备生长经过be掺杂inas或gasb材料的p型接触层300-600nm，掺杂浓度为2×1018至3×1018/cm3；
9、步骤1.3：在p型接触层上采用分子束外延设备生长经过be掺杂inas或gasb材料的p型吸收层1-5um，掺杂浓度为2×1016至3×1016/cm3；
10、步骤1.4：在p型吸收层上采用分子束外延设备生长经过si掺杂inas或gasb或alsb或gasb材料的m型势垒层300-600nm；
11、步骤1.5：在m型势垒层上采用分子束外延设备生长经过si掺杂inas或gasb或alsb或gasb材料的n型接触层300-600nm，掺杂浓度为2×1018至3×1018/cm3；
12、步骤1.6：在n型接触层上采用分子束外延设备生长经过si掺杂inas材料的n型盖层10-20nm，掺杂浓度为2×1018至3×1018/cm3；
13、步骤二：待外延材料结构生长完成后，用丙酮酒精异丙醇将外延材料清洗干净，用氮气枪将外延片吹干；
14、在外延材料上采用等离子体增强化学气相沉积工艺生长300-600nm氧化硅薄膜作为硬掩模刻蚀外延材料，通过光刻工艺将焦平面台面掩模版图案转移到氧化硅上；
15、之后以氧化硅为硬掩膜，采用感应耦合等离子刻蚀工艺干法刻蚀外延材料，将部分区域刻蚀到p型接触层，刻蚀后残余硬掩膜不去除直接钝化；
16、步骤三：台面刻蚀结束后，使用原子层沉积方法沉积30-60nm氧化硅，使用等离子体增强化学气相沉积工艺沉积100-300nm氧化硅作为复合钝化膜，之后进行钝化膜开孔光刻，将需要开孔的区域留出来，其他区域用光刻胶覆盖；
17、光刻后采用反应离子刻蚀钝化膜进行开孔；
18、氧化硅开孔刻蚀结束后，使用去胶液丙酮将氧化硅上剩余的光刻胶掩膜去除，形成所需的钝化膜开孔结果；
19、步骤四：使用光刻胶做掩膜，在钝化膜开孔之后的上下电极区域进行金属电极制作；
20、步骤五：外延材料结构焦平面工艺完成后，通过倒装焊接工艺完成与读出电路的键合，最后通过杜瓦瓶封装和制冷机降温，连接fpga、摄像头及显示器后完成红外探测器的制备。
21、所述步骤二中采用的光刻工艺的具体方法为：
22、采用光刻胶正胶az6130匀胶厚度为4um，设定外延片烘水汽满足：95℃持续300s；
23、然后进行匀胶操作，设定匀胶转速为：4000rpm持续30s；
24、进行曝光操作，采用mjb4手动机台75mj恒剂量模式，曝光时间设定为3s；
25、设定az300mif溶液的显影时间为35s；
26、进行坚膜操作，坚膜操作满足：120℃持续10min；
27、之后采用反应离子刻蚀机台刻蚀500nm氧化硅，形成硬掩膜图案，其中将刻蚀工艺的条件设定为：
28、工艺气体为chf3 25sccm、cf4 25sccm，rf功率为135w，工艺腔压力为30mtorr，刻蚀速率为40nm/min。
29、所述步骤二中采用感应耦合等离子刻蚀工艺的工艺条件具体设定为：
30、工艺气体采用氯气5sccm、甲烷12sccm、氩气5sccm，真空5mtorr，衬底温度为200℃，icp功率为600w，rf功率为35w。
31、所述步骤三中进行钝化膜开孔光刻的条件具体设定为：
32、光刻胶使用正胶az6130，设定匀胶转速为：4000rpm持续30s，匀胶厚度为4um，外延片烘水汽满足：95℃持续300s；
33、采用mjb4手动机台75mj恒剂量模式进行曝光，曝光时间设定为3s；...
【技术保护点】
1.一种超晶格红外探测器焦平面芯片结构，其特征在于：包括由GaSb材料制备的衬底（1），在衬底（1）上依次生长有p型缓冲层（2）、p型接触层（3）和p型吸收层（4）；
2.根据权利要求1所述的一种超晶格红外探测器焦平面芯片结构的制备方法，其特征在于：包括如下的制备步骤：
3.根据权利要求2所述的一种超晶格红外探测器焦平面芯片结构的制备方法，其特征在于：所述步骤二中采用的光刻工艺的具体方法为：
4.根据权利要求3所述的一种超晶格红外探测器焦平面芯片结构的制备方法，其特征在于：所述步骤二中采用感应耦合等离子刻蚀工艺的工艺条件具体设定为：
5.根据权利要求4所述的一种超晶格红外探测器焦平面芯片结构的制备方法，其特征在于：所述步骤三中进行钝化膜开孔光刻的条件具体设定为：
6.根据权利要求5所述的一种超晶格红外探测器焦平面芯片结构的制备方法，其特征在于：所述步骤四中进行金属电极制作的具体方法为：
7.根据权利要求5所述的一种超晶格红外探测器焦平面芯片结构的制备方法，其特征在于：所述步骤四中进行金属电极制作的具体方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种超晶格红外探测器焦平面芯片结构，其特征在于：包括由gasb材料制备的衬底（1），在衬底（1）上依次生长有p型缓冲层（2）、p型接触层（3）和p型吸收层（4）；
2.根据权利要求1所述的一种超晶格红外探测器焦平面芯片结构的制备方法，其特征在于：包括如下的制备步骤：
3.根据权利要求2所述的一种超晶格红外探测器焦平面芯片结构的制备方法，其特征在于：所述步骤二中采用的光刻工艺的具体方法为：
4.根据权利要求3所述的一种超晶格红外探测器焦平面芯片结构的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：文晋，薛建凯，苏莹，冯伟，李斌，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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