CN113654668A - 一种偏振红外探测器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种偏振红外探测器的制备方法，包括：S100，在硅片上依次生长隔离层和偏振金属层；S200，通过光刻工艺在偏振金属层生成光刻结构层；S300，基于光刻结构层对偏振金属层进行刻蚀，直至未被光刻结构层覆盖的部分漏出隔离层；S400，去除光刻结构层，完成金属偏振光栅制备；S500，将完成金属偏振光栅制备的硅片与红外探测器的碲镉汞表面连接；S600，去除硅片和隔离层，完成偏振红外探测器的制备。本发明的制备方法，通过预先在硅片上制备偏振光栅，避免了偏振光栅制备过程中损伤红外探测器，而影响红外探测器性能的问题。而且，硅片表面平整度高，偏振光栅制备工艺简单，可以用于制备高消光比的偏振长波碲镉汞探测器。
Description
技术领域
本发明涉及微电子工艺技术领域，尤其涉及一种偏振红外探测器的制备方法。
背景技术
红外焦平面探测技术具有光谱响应波段宽、可获得更多地面目标信息、能昼夜工作等显著优点，广泛应用于农牧业、森林资源的调查、开发和管理、气象预报、地热分布、地震、火山活动，太空天文探测等领域。碲镉汞长波红外探测器是红外探测技术的代表产品之一，并且是新一代红外探测器的发展方向。
碲镉汞长波红外探测器是红外探测技术的代表产品之一，为了实现长波红外偏振光的探测，需要在长波碲镉汞探测器上与像元相对应的位置上加工偏振光栅(如图1所示)。由于长波碲镉汞材料极为敏感且物理性质脆弱，因此偏振光栅的制备过程很容易使长波碲镉汞探测器性能劣化，在其表面加工偏振光栅极为困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何制备偏振红外探测器，本发明提出一种偏振红外探测器的制备方法。
根据本发明实施例的偏振红外探测器的制备方法，包括：
S100，在硅片上依次生长隔离层和偏振金属层；
S200，通过光刻工艺在所述偏振金属层生成光刻结构层；
S300，基于所述光刻结构层对所述偏振金属层进行刻蚀，直至未被所述光刻结构层覆盖的部分漏出所述隔离层；
S400，去除所述光刻结构层，完成金属偏振光栅制备；
S500，将完成金属偏振光栅制备的所述硅片与红外探测器的碲镉汞表面连接；
S600，去除所述硅片和所述隔离层，完成所述偏振红外探测器的制备。
根据本发明实施例的偏振红外探测器的制备方法，通过预先在硅片上制备偏振光栅，避免了偏振光栅制备过程中损伤红外探测器，而影响红外探测器性能的问题。而且，硅片表面平整度高，偏振光栅制备工艺简单，且制备出的偏振光栅设计吻合度高，可以用于制备高消光比的偏振长波碲镉汞探测器。
根据本发明的一些实施例，所述光刻结构层为在所述偏振金属层通过光刻工艺生成的具有预设图案的光刻胶。
在本发明的一些实施例中，所述S300中，采用离子刻蚀设备对未被所述光刻结构层覆盖的所述偏振金属层进行刻蚀。
根据本发明的一些实施例，在所述S500之前，所述方法还包括：
用胶带覆盖保护所述红外探测器读出电路的引出结构。
在本发明的一些实施例中，在所述S500之前，所述方法还包括：
在所述硅片和所述红外探测器读出电路表面上设置对准标记。
根据本发明的一些实施例，所述S500包括：
S510，通过旋转涂胶的方式在所述红外探测器均匀涂覆胶水；
S520，基于所述硅片和所述读出电路上的对准标记，采用倒装互联设备连接完成金属偏振光栅制备的所述硅片和所述红外探测器的碲镉汞表面。
在本发明的一些实施例中，所述隔离层为金隔离层。
根据本发明的一些实施例，所述S600中，将连接的所述硅片和所述红外探测器一起放入超声池中以使所述金隔离层与硅片脱离，然后将所述红外探测器表面的所述金隔离层用腐蚀液去除。
在本发明的一些实施例中，所述超声池中的超声功率范围为18W-22W。
根据本发明的一些实施例，所述方法用于制备长波碲镉汞偏振探测器的制备。
附图说明
图1为红外探测器的偏振光栅示意图；
图2为根据本发明实施例的偏振红外探测器的制备方法流程图；
图3为根据本发明实施例的制备方法中在硅片上生长的隔离层和偏振金属层示意图；
图4为根据本发明实施例的制备方法中通过光刻工艺将偏振光栅结构转移至偏振金属层表面示意图；
图5为根据本发明实施例的制备方法中使用离子刻蚀设备，将偏振金属层按照光刻转移的偏振结构刻蚀示意图；
图6为根据本发明实施例的制备方法中将未被光刻胶覆盖的偏振金属层刻蚀去除干净露出隔离层后，完成刻蚀工艺示意图；
图7为根据本发明实施例的制备方法中去除光刻胶后完成金属偏振光栅制备示意图；
图8为根据本发明实施例的制备方法中通过旋转涂胶的方式在红外探测器将胶水均匀涂覆示意图；
图9为根据本发明实施例的制备方法中应用倒装互连设备将硅片上的对准标记与红外探测器读出电路上的对准标记对准，然后将其互连待胶水固化后取出示意图；
图10为根据本发明实施例的制备方法中去除硅片和隔离层完成长波碲镉汞偏振探测器制备示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
本发明中说明书中对方法流程的描述及本发明说明书附图中流程图的步骤并非必须按步骤标号严格执行，方法步骤是可以改变执行顺序的。而且，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
如图2所示，根据本发明实施例的偏振红外探测器的制备方法，包括：
S100，如图3所示，在硅片上依次生长隔离层和偏振金属层；
S200，如图4所示，通过光刻工艺在偏振金属层生成光刻结构层；
S300，如图5-图6所示，基于光刻结构层对偏振金属层进行刻蚀，直至未被光刻结构层覆盖的部分漏出隔离层；
S400，如图7所示，去除光刻结构层，完成金属偏振光栅制备；
S500，如图9所示，将完成金属偏振光栅制备的硅片与红外探测器的碲镉汞表面连接；
S600，如图10所示，去除硅片和隔离层，完成偏振红外探测器的制备。
根据本发明实施例的偏振红外探测器的制备方法，通过预先在硅片上制备偏振光栅，避免了偏振光栅制备过程中损伤红外探测器，而影响红外探测器性能的问题。而且，硅片表面平整度高，偏振光栅制备工艺简单，且制备出的偏振光栅设计吻合度高，可以用于制备高消光比的偏振长波碲镉汞探测器。
根据本发明的一些实施例，光刻结构层为在偏振金属层通过光刻工艺生成的具有预设图案的光刻胶。
在本发明的一些实施例中，S300中，采用离子刻蚀设备对未被光刻结构层覆盖的偏振金属层进行刻蚀。
根据本发明的一些实施例，在S500之前，方法还包括：
用胶带覆盖保护红外探测器读出电路的引出结构。
在本发明的一些实施例中，在S500之前，方法还包括：
在硅片和红外探测器读出电路表面上设置对准标记。
根据本发明的一些实施例，S500包括：
S510，如图8所示，通过旋转涂胶的方式在红外探测器均匀涂覆胶水；
S520，基于硅片和读出电路上的对准标记，采用倒装互联设备连接完成金属偏振光栅制备的硅片和红外探测器的碲镉汞表面。
在本发明的一些实施例中，隔离层为金隔离层。
根据本发明的一些实施例，S600中，将连接的硅片和红外探测器一起放入超声池中以使金隔离层与硅片脱离，然后将红外探测器表面的金隔离层用腐蚀液去除。其中，超声池中的超声功率范围为18W-22W。
根据本发明的一些实施例，上述方法可以用于制备长波碲镉汞偏振探测器的制备。
下面参照附图以一个具体的实施例详细描述根据本发明的偏振红外探测器的制备方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性描述，而不应理解为对本发明的具体限制。
本发明提出了一种偏振红外探测器的制备方法，可以用于制备长波碲镉汞偏振探测器，制备方法为：先在单面抛光的硅片表面制备光栅结构和与长波碲镉汞探测器读出电路相对应的对准标记，然后用胶带保护电学引出后在长波碲镉汞探测器表面涂覆胶水，再通过倒装互连的方式将长波碲镉汞探测器与带有光栅结构的硅片像素级对准后互连并固化胶水，最后通过轻微超声将长波碲镉汞探测器取下，并将表面的Au蚀去除完成长波碲镉汞偏振探测器的制备，具体步骤如下：
步骤一：如图3所示，在硅片上生长偏振金属和Au隔离层；
步骤二：如士图4所示，通过光刻工艺将偏振光栅结构转移至金属层表面；
步骤三：如图5所示，使用离子刻蚀设备，将偏振金属层按照光刻转移的偏振结构刻蚀；
步骤四：如图6所示，将未被光刻胶覆盖的偏振金属刻蚀去除干净，露出Au隔离层后，完成刻蚀工艺；
步骤五：如图7所示，去除光刻胶后完成金属偏振光栅制备；
步骤六：如图8所示，在长波碲镉汞探测器通过旋转涂胶的方式将胶水均匀涂覆；
步骤七：如图9所示，应用倒装互连设备将硅片上的对准标记与长波碲镉汞探测器读出电路上的对准标记，然后将其互连待胶水固化后取出；
步骤八：如图10所示，将硅片和长波碲镉汞探测器一起放入超声池中以20W功率超声可以使Au隔离层与硅片脱离，然后将探测器表面的Au用KI/I2腐蚀液去除即完成长波碲镉汞偏振探测器制备。
综上所述，在硅片上制备偏振光栅，避免了制备工艺损伤长波碲镉汞探测器性能。硅片表面平整度高偏振光栅制备工艺简单且制备出的偏振光栅设计吻合度高。可以制备高消光比的偏振长波碲镉汞探测器。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
Claims (10)
1.一种偏振红外探测器的制备方法，其特征在于，包括：
S100，在硅片上依次生长隔离层和偏振金属层；
S200，通过光刻工艺在所述偏振金属层生成光刻结构层；
S300，基于所述光刻结构层对所述偏振金属层进行刻蚀，直至未被所述光刻结构层覆盖的部分漏出所述隔离层；
S400，去除所述光刻结构层，完成金属偏振光栅制备；
S500，将完成金属偏振光栅制备的所述硅片与红外探测器的碲镉汞表面连接；
S600，去除所述硅片和所述隔离层，完成所述偏振红外探测器的制备。
2.根据权利要求1所述的偏振红外探测器的制备方法，其特征在于，所述光刻结构层为在所述偏振金属层通过光刻工艺生成的具有预设图案的光刻胶。
3.根据权利要求1所述的偏振红外探测器的制备方法，其特征在于，所述S300中，采用离子刻蚀设备对未被所述光刻结构层覆盖的所述偏振金属层进行刻蚀。
4.根据权利要求1所述的偏振红外探测器的制备方法，其特征在于，在所述S500之前，所述方法还包括：
用胶带覆盖保护所述红外探测器读出电路的引出结构。
5.根据权利要求1所述的偏振红外探测器的制备方法，其特征在于，在所述S500之前，所述方法还包括：
在所述硅片和所述红外探测器读出电路表面上设置对准标记。
6.根据权利要求5所述的偏振红外探测器的制备方法，其特征在于，所述S500包括：
S510，通过旋转涂胶的方式在所述红外探测器均匀涂覆胶水；
S520，基于所述硅片和所述读出电路上的对准标记，采用倒装互联设备连接完成金属偏振光栅制备的所述硅片和所述红外探测器的碲镉汞表面。
7.根据权利要求1所述的偏振红外探测器的制备方法，其特征在于，所述隔离层为金隔离层。
8.根据权利要求7所述的偏振红外探测器的制备方法，其特征在于，所述S600中，将连接的所述硅片和所述红外探测器一起放入超声池中以使所述金隔离层与硅片脱离，然后将所述红外探测器表面的所述金隔离层用腐蚀液去除。
9.根据权利要求8所述的偏振红外探测器的制备方法，其特征在于，所述超声池中的超声功率范围为18W-22W。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的偏振红外探测器的制备方法，其特征在于，所述方法用于制备长波碲镉汞偏振探测器的制备。
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