СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАТРИЧНОГО ФОТОПРИЕМНИКА Российский патент 2009 года по МПК H01L31/18 

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых фотоприемников и может использоваться для создания многоэлементных матричных фотоприемников различного назначения.

Известен способ изготовления многоэлементного резисторного фотоприемника на основе Cd_xHg_1-xTe (патент RU 2137259 C1, опубл. 10.09.1999, Бюл.№ 25), принятый в качестве прототипа изобретения и включающий приклейку полупроводниковой пластины на подложку, химико-механическое утоньшение полупроводниковой пластины до необходимой толщины, выделение блока и формирование на нем системы пленочных контактов и топологии фоточувствительного элемента. При этом полупроводниковую пластину вначале приклеивают на промежуточную подложку промежуточным клеем-расплавом и после химико-механического утоньшения выделяют блок из полупроводникового материала, склеенного с промежуточной подложкой, приклеивают полученный блок со стороны полупроводникового материала к несущей подложке стационарным полимерным клеем, после чего удаляют промежуточную подложку вместе с промежуточным клеем-расплавом с поверхности полупроводниковой пластины, полируют пластину полупроводника до рабочей толщины, а затем формируют на этой поверхности систему пленочных контактов и топологию фоточувствительного элемента.

Известный способ позволяет экономить дорогостоящий полупроводниковый материал Cd_xHg_1-xTe, а также создавать многодиапазонные многоэлементные фотоприемники за счет использования промежуточной подложки и промежуточного склеивания. Однако он применим только для изготовления многоэлементных фоторезисторов, которые обладают объемной фотопроводимостью в тонких структурах, т.е. у них первая и вторая стороны полупроводниковой пластины химически и физически равноценны. Многоэлементные фоторезисторы - это приборы со сканированием, т.е. при эксплуатации требуют дополнительно электронную аппаратуру для считывания сигнала. Матричный фотоприемник - это смотрящий прибор, не требующий громоздкой дополнительной аппаратуры. Многоэлементные матричные фотоприемники представляют собой набор фотодиодов с р-n переходами, т.е. требуют легирования одной стороны монокристалла, поэтому роль промежуточной склейки в предлагаемом способе иная, чем в способе-прототипе - защитить поверхность будущих матриц при химико-механическом утоньшении полупроводниковой пластины при создании многоэлементных фоточувствительных структур.

Настоящее изобретение решает задачу упрощения и снижения веса аппаратуры ИК-комплекса в целом, что особенно важно для приборов спецприменения с использованием многоэлементных матричных фотоприемников на основе тонкопленочных монокристаллов при помощи разработки технологии их изготовления.

Технический результат достигается тем, что способ изготовления матричного фотоприемника заключается в том, что на полупроводниковой пластине, имеющей первую легированную и вторую стороны, на первой легированной стороне выделяют фоточувствительные элементы при помощи напыления диэлектриков, металлизации и фотолитографии, осуществляют промежуточное приклеивание первой стороны полупроводниковой пластины к промежуточной подложке промежуточным клеем-расплавом, проводят химико-механическое утоньшение и анодное оксидирование второй стороны полупроводниковой пластины и приклеивают вторую сторону стационарным полимерным клеем к несущей подложке, после чего удаляют промежуточную подложку вместе с промежуточным клеем с поверхности полупроводниковой пластины и разделяют пластину вместе с несущей подложкой на отдельные матрицы.

Изобретение представлено чертежами, поясняющими процессы получения матричного фотоприемника по предлагаемому способу, где:

Фиг.1 Показана полупроводниковая пластина с первой и второй сторонами;

на фиг.2 - процесс выделения матриц;

на фиг.3 - процесс склеивания пластины с промежуточной подложкой;

на фиг.4 - процесс утоньшения и анодного оксидирования пластины;

на фиг.5 - процесс склеивания пластины с несущей подложкой;

на фиг.6 - Процесс разделения конструкции на отдельные матрицы;

на фиг.7 - Полученная матрица.

При осуществлении предлагаемого способа изготовления матричного фотоприемника на полупроводниковой пластине 1, имеющей первую легированную 2 и вторую 3 стороны, на первой стороне 2 выделяют набор матриц 4 при помощи напыления диэлектриков, металлизации и фотолитографии (фиг.2). Далее пластину 1 приклеивают первой стороной 2 промежуточным клеем-расплавом 5 на промежуточную подложку 6 (фиг.3). Затем вторую сторону 3 пластины утоньшают химико-механической обработкой до нужной толщины и проводят анодное оксидирование 7 пластины (фиг.4). Приклеивают к обработанной второй стороне 3 стационарным полимерным клеем 8 несущую подложку 9 (фиг.5). Затем удаляют промежуточную подложку 6 вместе с промежуточным клеем-расплавом с поверхности полупроводниковой пластины и режут всю конструкцию на отдельные матрицы (фиг.6). В результате получают набор отдельных многоэлементных матричных фотоприемников.

Пример реализации способа.

Предлагаемый способ был опробован на предприятии-заявителе при создании экспериментальных образцов матричных фотоприемников на основе антимонида индия. Однако предлагаемый способ применим и к другим полупроводниковым материалам.

Одну сторона полупроводниковой пластины из монокристалла антимонида индия InSb n-типа проводимости диаметром 30 мм и толщиной 400 мкм легируют ионами бериллия для создания р-n-переходов в материале полупроводника на глубину 1-10 мкм. Далее проводят напыление золотых контактов и защитных пленок Al₂О₃ и с помощью фотолитографии получают металл-диэлектрик структуры для формирования на поверхности антимонида индия заготовок матриц, которые еще не являются фоточувствительными из-за большой толщины полупроводникового материала, только поглощающего ИК-излучение. Далее утоньшают монокристалл антимонида индия InSb. Полупроводниковую пластину со стороны матриц приклеивают к промежуточной подложке из лейкосапфира диаметром 32 мм и толщиной 1,4 мм промежуточным клеем-расплавом марки КР-195 с температурой расплава 80°С. Далее в 10%-ном подкисленном растворе перекиси водорода с помощью набора механических полировальников проводят утоньшение свободной от приклеивания поверхности полупроводниковой пластины до 20 мкм. Затем в растворе диметилформамида со щелочью 10%-ной концентрации проводят анодное оксидирование этой свободной поверхности, толщина окисла 0,1-0,01 мкм. Окисел представляет собой защитный диэлектрик. После этого приклейка полупроводниковой пластины через анодный окисел осуществлена стационарным клеем марки "Орион-4М" к подложке из высокоомного полированного кремния толщиной 300 мкм. Для отклейки промежуточной подложки всю сборку нагревают в термостате до 100°С в специальном приспособлении и путем сдвига осторожно убирают промежуточную подложку вместе с промежуточным клеем-расплавом. Остатки клея-расплава снимают батистовым тампоном, смоченным в толуоле. Резку полученной структуры проводят с помощью алмазного диска с внутренней режущей кромкой. Размер отдельных матриц составляет 2×2×0,31 мм, число элементов 1083×256. Полученные матрицы готовы к состыковке с кремниевым мультиплексором.

Способ согласно изобретению включает следующие операции. На полупроводниковой пластине, имеющей первую легированную и вторую стороны, на первой легированной стороне выделяют фоточувствительные элементы при помощи нанесения диэлектриков, металлизации и фотолитографии. Осуществляют промежуточное приклеивание первой стороны полупроводниковой пластины к промежуточной подложке промежуточным клеем-расплавом. Проводят химико-механическое утоньшение и анодное оксидирование второй стороны полупроводниковой пластины. Приклеивают вторую сторону стационарным полимерным клеем к несущей подложке. Удаляют промежуточную подложку вместе с промежуточным клеем с поверхности пластины и разделяют пластину вместе с несущей подложкой на отдельные матрицы. Настоящее изобретение решает задачу упрощения и снижения веса аппаратуры ИК-комплекса в целом. 7 ил.

Способ изготовления матричного фотоприемника, включающий процессы промежуточного приклеивания полупроводниковой пластины, имеющей первую и вторую стороны, к промежуточной подложке промежуточным клеем-расплавом, выделения матриц, приклеивания полупроводниковой пластины к несущей подложке стационарным полимерным клеем, удаления промежуточной подложки и промежуточного клея-расплава, резки, отличающийся тем, что на первой легированной стороне полупроводниковой пластины вначале выделяют набор матриц при помощи нанесения диэлектриков, металлизации и фотолитографии и после процесса промежуточного приклеивания первой стороны полупроводниковой пластины к промежуточной подложке промежуточным клеем-расплавом проводят химико-механическое утоньшение и анодное оксидирование второй стороны полупроводниковой пластины, затем приклеивают вторую сторону полупроводниковой пластины стационарным полимерным клеем к несущей подложке, после чего удаляют промежуточную подложку вместе с промежуточным клеем-расплавом с поверхности полупроводниковой пластины и режут ее вместе с несущей подложкой на отдельные матрицы.