СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОЭЛЕМЕНТНОГО ФОТОПРИЕМНОГО КРИСТАЛЛА НА БАЗЕ МДП-СТРУКТУР ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ Российский патент 2012 года по МПК H01L31/18 

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, к технологии полупроводниковых приборов и может быть использовано при изготовлении приемников инфракрасного излучения (ИК).

Известен способ изготовления многоэлементного фотоприемного кристалла на базе МДП-структур полупроводниковых соединений (Г.Л.Курышев, А.П.Ковчавцев, Н.А.Валишева «Электронные свойства структур металл-диэлектрик-полупроводник на основе InAs», ФТП, 2001 г., т.35, вып.9, стр.1111-1119), заключающийся в том, что на полупроводниковой подложке формируют содержащую технологические и функциональные слои структуру, в составе которой выполнен подзатворный диэлектрик, затем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, получая фоточувствительные элементы. Формирование содержащей технологические и функциональные слои структуры, в составе которой выполнен подзатворный диэлектрик, осуществляют тем, что сначала на полупроводниковой подложке получают слой, формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, посредством окисления подложки во фторсодержащем электролите (анодное окисление), после чего осаждают подзатворный диэлектрик. В качестве подложки используют автоэпитаксиальные структуры InAs n-типа проводимости с концентрацией основных носителей заряда (1÷6)·10¹⁵ см^-3 и временем жизни 0,3÷1,8 мкс на сильно легированных n⁺⁺-подложках (концентрация свободных носителей заряда порядка 10¹⁸ см^-3) с ориентацией (111)А. Получение слоя, формирующего границу раздела полупроводник-подзатворный диэлектрик, осуществляют во фторсодержащем электролите, представляющем собой концентрированный раствор аммиака в этиленгликоле в соотношении 1:5 по объему, в который в качестве источника фторид-ионов добавляют фторид аммония. Окисление проводят при комнатной температуре в двухэлектродной ячейке в гальваностатическом режиме при плотности тока 0,5 мА/см². После окисления осаждают в качестве подзатворного диэлектрика двуокись кремния (SiO₂) толщиной 140 нм при температуре 200÷240°С путем окисления моносилана в кислороде в реакторе пониженного давления (SiO₂-РПД). Перед окислением поверхность подвергают обезжириванию. Изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, получая фоточувствительные элементы, посредством нанесения методом ионно-плазменного распыления окиси индия толщиной 0,12 мкм.

К недостаткам приведенного технического решения относится довольно высокий процент шумящих элементов и низкий процент выхода годных структур при изготовлении многоэлементных фотоприемных кристаллов.

Для получения модулей фотоприемных устройств методом «flip-chip» с применением многоэлементного фотоприемного кристалла на базе МДП-структур, изготавливаемого приведенным способом, затворы фоточувствительных элементов необходимо снабдить контактными столбами. Поскольку при изготовлении затворов в приведенном способе ограничиваются нанесением окиси индия, то это обстоятельство является источником указанных недостатков. Используемое в способе изготовление затворов обеспечивает: во-первых, негативное влияние химического травления в отношении затворов при вскрытии контактных окон в защитном диэлектрике для изготовления контактных столбов из-за контакта травителя с затворами при окончании операции травления; во-вторых, негативное влияние химического травления индия при формировании непосредственно контактных столбов в отношении затворов из-за контакта травителя с защитным диэлектриком и затворами в окнах, изготовленных в защитном диэлектрике, при окончании операции травления; в-третьих, недостаточную адгезию проводящего материала, из которого изготовлены контактные столбы, к материалу затворов - индиевых столбов к затворам из окиси индия.

За наиболее близкое к заявляемому техническому решению принят способ изготовления многоэлементного фотоприемного кристалла на базе МДП-структур полупроводниковых соединений (Матричные фотоприемные устройства инфракрасного диапазона. Под. ред. С.П.Синицы, г.Новосибирск, Издательство «Наука», 2001 г., стр.86-87), заключающийся в том, что на полупроводниковой подложке формируют содержащую технологические и функциональные слои структуру, в составе которой выполнен подзатворный диэлектрик, затем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, получая фоточувствительные элементы, изготавливают далее контактные столбы к затворам в окнах в защитном диэлектрике, которые расположены над затворами. Формирование содержащей технологические и функциональные слои структуры, в составе которой выполнен подзатворный диэлектрик, осуществляют тем, что сначала на полупроводниковой подложке получают слой, формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, посредством окисления подложки во фторсодержащем электролите (анодное окисление), после чего осаждают в качестве подзатворного диэлектрика диоксид кремния в реакторе пониженного давления (SiO₂-РПД). Изготовление затворов осуществляют следующим образом: наносят на подзатворный диэлектрик фоторезист и проводят фотолитографию, формируя сквозные окна в фоторезисте, в которые на подзатворный диэлектрик напыляют проводящую пленку, далее осуществляют взрывную фотолитографию, получая затворы при удалении фоторезиста. В качестве проводящей пленки при изготовлении затворов напыляют окись индия толщиной от 0,12 до 0,15 мкм. После окончания изготовления затворов осаждают слой защитного диэлектрика. Затем литографически формируют в защитном диэлектрике сквозные контактные окна, располагая их в поле площади затворов фоточувствительных элементов, и литографически изготавливают контактные столбы, напыляя пленку индия толщиной от 5 до 6 мкм с адгезионным слоем титана. В качестве полупроводниковой подложки использую пластину InAs. Перед получением слоя, формирующего границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, проводят предварительную химическую обработку подложки.

К недостаткам ближайшего технического решения относится довольно высокий процент шумящих элементов и низкий процент выхода годных структур при изготовлении многоэлементных фотоприемных кристаллов. В описанном способе при изготовлении затворов ограничиваются нанесением окиси индия, что является источником указанных недостатков. Указанное изготовление затворов обуславливает: во-первых, негативное влияние химического травления в отношении затворов при вскрытии контактных окон в защитном диэлектрике для изготовления контактных столбов из-за контакта травителя с затворами при окончании операции травления; во-вторых, негативное влияние химического травления индия при формировании непосредственно контактных столбов в отношении затворов из-за контакта травителя с защитным диэлектриком и затворами в окнах, изготовленных в защитном диэлектрике, при окончании операции травления; в-третьих, недостаточную адгезию проводящего материала, из которого изготовлены контактные столбы, к материалу затворов - индиевых столбов к затворам из окиси индия.

Техническим результатом изобретения является снижение процента шумящих элементов и повышение выхода годных структур примерно в два раза.

Технический результат достигают в способе изготовления многоэлементного фотоприемного кристалла на базе МДП-структур полупроводниковых соединений, заключающемся в том, что на полупроводниковой подложке формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик, затем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, получая фоточувствительные элементы, к которым далее изготавливают контактные столбы, причем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, содержащие последовательность слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор.

В способе в качестве полупроводниковой подложки используют подложку InAs.

В способе формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик, тем, что на полупроводниковой подложке создают слой, формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, после чего осаждают слой подзатворного диэлектрика.

В способе слой, формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, создают посредством анодного окисления подложки во фторсодержащем электролите, получая анодный окисел толщиной от 10 до 15 нм.

В способе изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, получая фоточувствительные элементы, тем, что на слой подзатворного диэлектрика наносят фоторезист и проводят фотолитографию, формируя сквозные окна в фоторезисте, площадью, равной площади фоточувствительного элемента, в окнах в фоторезисте изготавливают затворы, далее удаляют с подзатворного диэлектрика фоторезист.

В способе изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, содержащие последовательность слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой окиси индия In₂O₃ толщиной от 120 до 130 нм; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой хрома толщиной от 40 до 50 нм; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой никеля толщиной от 40 до 50 нм.

В способе изготавливают контактные столбы после изготовления затворов и получения фоточувствительных элементов тем, что осаждают на подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами слой защитного диэлектрика, в котором относительно каждой площадки фоточувствительного элемента литографически формируют сквозные, до затвора, контактные окна, затем напыляют индий толщиной от 5 до 6 мкм и литографически получают контактные столбы из индия, контактирующие с затворами фоточувствительных элементов.

В способе в качестве слоя подзатворного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной от 135 до 155 нм.

В способе в качестве слоя защитного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной от 340 до 360 нм.

В способе изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, получая фоточувствительные элементы, к которым далее изготавливают контактные столбы, тем, что на слой подзатворного диэлектрика наносят фоторезист и проводят фотолитографию, формируя сквозные окна в фоторезисте, в окна в фоторезисте на подзатворный диэлектрик напыляют слой материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой окиси индия толщиной до 240 нм и более, после чего осуществляют взрывную фотолитографию и изготавливают затворы, содержащие пока единственный слой, затем наносят слой защитного диэлектрика на подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами в составе одного слоя окиси индия площадью, равной площади фоточувствительного элемента, после нанесения слоя защитного диэлектрика осуществляют вскрытие в защитном диэлектрике контактных окон к затворам в составе одного слоя окиси индия, причем рисунок контактных окон располагают в поле рисунка слоя окиси индия, далее на слой защитного диэлектрика со вскрытыми контактными окнами к изготовленным затворам в составе одного слоя окиси индия наносят слой фоторезиста и формируют в нем сквозные окна площадью, перекрывающей площадь каждого из контактных окон в защитном диэлектрике, после этого проводят напыление сначала сплошного защитного слоя материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слоя хрома толщиной от 40 до 50 нм, затем сплошного защитного слоя материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слоя никеля толщиной от 40 до 50 нм, после напыления указанных дополнительных слоев приступают к изготовлению контактных столбов, при этом осуществляют напыление слоя индия толщиной от 5 до 6 мкм с адгезионным подслоем никеля, затем проводят фотолитографию по индию-никелю, в результате которой формируют контактные столбы, по окончании изготовления контактных столбов с защитного диэлектрика удаляют фоторезист и материалы дополнительных защитных слоев хрома и никеля.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что для устранения негативного влияния химического травления при формировании элементов фотоприемного кристалла из проводящих материалов, улучшения их адгезии изготавливают затворы, содержащие в отличие от известных технических решений дополнительные слои. Затворы выполняют в составе слоя материала, формирующего непосредственно затвор, и пленки, во-первых, обеспечивающей химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла с использованием агрессивных химических сред, повреждающих непосредственно затвор, и, во-вторых, повышающей адгезию проводящих материалов. Так, в составе пленки, обеспечивающей химическую защиту слоя материала, формирующего затвор, и повышающей адгезию проводящих материалов, выполняют слой из материала, который химически инертен к используемым для получения топологического рисунка реагентам, обуславливающим нарушение целостности или сплошности непосредственно затвора и подзатворного диэлектрика. При этом слой затвора из окиси индия покрывают слоем хрома, который инертен к действию агрессивных кислотных травителей и имеет высокую адгезию к материалу непосредственно затвора. Кроме того, в составе пленки выполняют слой из материала, обладающего высокой адгезией к материалу контактных столбов и нижележащему слою хрома. На слой, обеспечивающий непосредственно химическую защиту затвора при технологических операциях, наносят слой никеля, который обладает высокими адгезивными свойствами к материалу контактных столбов - индию. Приведенная пара материалов - хром и никель, которые используют в пленке, обеспечивающей химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, и повышающей адгезию, в отношении друг друга, таким образом, проявляет полезные свойства: во-первых, слой никеля по отношению к слою хрома обеспечивает его защиту от воздействий внешней среды, в частности кислорода окружающей атмосферы, препятствуя его окислению, во-вторых, слои хрома и никеля обладают высокой адгезией относительно друг друга.

В предлагаемом способе затворы выполняют в виде трехслойной системы, содержащей следующую последовательность слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор МДП-структуры с требуемыми электрофизическими параметрами, традиционно - окись индия, и защитные слои, для которых используют пару материалов - хром и никель. Каждый из указанных материалов пары, во-первых, обладает защитными свойствами в отношении того материала, на слое которого он расположен, во-вторых, обладает высокими адгезивными свойствами в отношении материала, из которого выполнен элемент затвора и/или контактный столб, непосредственно контактирующего с данным конкретным материалом пары. Слой хрома является защитным слоем по отношению к окиси индия - материалу, из которого выполнен непосредственно затвор, в то же время, обладая высокими адгезивными свойствами в отношении обоих материалов - окиси индия и никеля, он обеспечивает прочность соединения всех элементов затвора. Слой никеля является защитным слоем по отношению к хрому - материалу, из которого выполнен первый защитный слой, а также обладает высокими адгезивными свойствами в отношении хрома. Кроме того, никель, из которого выполнен второй защитный слой, обладая хорошей адгезией относительно хрома, материала первого защитного слоя, обладает высокой адгезией в отношении индия, материала контактного столба, таким образом, обеспечивая прочность соединения элементов затвора и контактного столба.

Оба материала защитных слоев инертны по отношению к травителю, используемому при вскрытии окон в защитном диэлектрике.

Так, на подложке, например, из InAs со сформированным на ее рабочей поверхности подзатворным диэлектриком и изготовленными окнами в фоторезисте, нанесенном на подзатворный диэлектрик, и напыленном при формировании затворов материале - окиси индия, используемом в качестве материала непосредственно затвора, дополнительно в другом процессе нанесенный сначала защитный слой материала - хрома, обеспечивает, с одной стороны, химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, а с другой стороны, - адгезию второго нанесенного далее в этом же процессе слоя никеля, обеспечивающего защиту от воздействий внешней среды первого защитного слоя и высокую адгезию между затвором и изготавливаемыми далее контактными столбами.

Таким образом, в предлагаемом способе, для изготовления затворов сначала наносят на подзатворный диэлектрик фоторезист и проводят фотолитографию, формируя сквозные в фоторезисте окна, в которые на подзатворный диэлектрик напыляют указанную последовательность слоев, в частности окиси индия, а затем хрома и никеля, после чего осуществляют взрывную фотолитографию, получая затворы, выполненные в составе упомянутых слоев в отличие от вышеприведенных известных технических решений. Далее, при изготовлении фотоприемного кристалла следуют известные операции: нанесение защитного диэлектрика на подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами в составе трех слоев; вскрытие в защитном диэлектрике контактных окон к затворам, при осуществлении которого за счет присутствия дополнительных защитных слоев материалов, обеспечивающих, в том числе, химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, то есть слоев хрома и никеля, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, предотвращается влияние агрессивного травителя в отношении сформированных затворов; изготовление контактных столбов, при котором за счет наличия защитного слоя материала - никеля, обеспечивающего защиту от воздействий внешней среды первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов - из индия с адгезионным подслоем никеля, улучшается адгезия. Это один из вариантов выполнения затворов и изготовления контактных столбов в предлагаемом способе, представленный в обобщенном виде.

Кроме рассмотренного варианта, в котором хром и никель напыляют последовательно в одном процессе непосредственно после нанесения окиси индия и затем формируют взрывом топологический рисунок, и при этом рисунки указанных слоев идентичны, возможен другой вариант получения затворов при изготовлении многоэлементного фотоприемного кристалла на базе МДП-структур полупроводниковых соединений.

В другом варианте изготовления затворов предлагаемого способа защитную пленку, состоящую из слоев хрома и никеля, формируют, в отличие от вышерассмотренного варианта, после вскрытия в защитном диэлектрике контактных окон, напыляя пленку в окна и на защитный диэлектрик. При нанесении в окна защитных слоев хрома и никеля на окись индия, используемую в качестве материала непосредственно затвора, их рисунки располагают в поле рисунка затвора из окиси индия. Этим обеспечивается значительное снижение негативного термического воздействия на электрофизические параметры изготавливаемой структуры при напылении защитных слоев, поскольку параметры структур полупроводниковых соединений, в частности А₃В₅, напрямую зависят от суммарных термических нагрузок при их изготовлении, а также снижение влияния химического травления индия при формировании непосредственно контактных столбов. Также за счет использования трех слоев при изготовлении затвора, таким же образом, как и в первом варианте, происходит устранение недостаточной адгезии проводящих слоев. Данный вариант изготовления затворов и контактных столбов в обобщенном виде представлен нижеследующим.

Сначала создают топологический рисунок слоя материала, формирующего непосредственно затвор, - окиси индия. Затем следует нанесение защитного диэлектрика на подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами в составе одного слоя - окиси индия и последующее вскрытие в защитном диэлектрике контактных окон к затворам. Рисунок контактных окон формируют таким образом, чтобы он находился в поле рисунка слоя окиси индия. Далее, на слой защитного диэлектрика со вскрытыми контактными окнами к изготовленным затворам в составе одного слоя - окиси индия наносят слой фоторезиста и формируют в нем сквозные окна площадью, перекрывающей площадь отдельно взятого контактного окна в защитном диэлектрике. После этого проводят процесс напыления слоя хрома с защитным от его окисления слоем никеля.

Никель в отношении наносимого впоследствии для формирования контактных столбов слоя индия является также материалом адгезионного подслоя, улучшающего адгезию.

Далее для изготовления контактных столбов сразу же приступают к процессу напыления слоя индия с адгезионным подслоем никеля. После чего проводят фотолитографию по индию-никелю, в результате которой формируют контактные столбы. При указанной фотолитографии предварительно нанесенный слой хрома защищает сформированные затворы из окиси индия от воздействия агрессивного травителя. По окончании изготовления контактных столбов с защитного диэлектрика удаляют фоторезист и расположенный на нем материал защитной пленки.

В этом варианте рекомендуется использовать толстые слои окиси индия, поскольку при вскрытии окон в защитном диэлектрике травитель может повредить незащищенный слой окиси индия. Толщину слоя окиси индия выбирают обеспечивающей целостность или сплошность слоя при вскрытии окон в защитном диэлектрике. В приведенном варианте толщину слоя окиси индия увеличивают со 120 нм до 240 нм и более. Преимуществом этого варианта является снижение нагрева подложки при термическом напылении хрома и никеля и получение одинакового размера формируемых контактных столбов.

В рассмотренных вариантах изготовления затворов предлагаемого способа материал для защитной пленки, обеспечивающей химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, выбирают, во-первых, химически инертным к воздействию используемых технологических сред технологического маршрута изготовления фотоприемных кристаллов и, во-вторых, выбирают материал, условия осаждения которого (в частности, температура испарения) не оказывают существенного влияния на электрофизические параметры фоточувствительных элементов. При изготовлении фотоприемных кристаллов на основе МДП-структур полупроводникового соединения, например InAs, такими материалами является хром и никель. Слой хрома выполняет функцию стопорного слоя, поскольку не травится в буферном травителе, используемом для вскрытия окон в защитном диэлектрике и, одновременно, выполняет функцию адгезионного подслоя для никеля, улучшая его адгезию к окиси индия. Слой никеля выполняет, с одной стороны, функцию защиты поверхности хрома от окисления кислородом воздуха, а с другой стороны, обеспечивает лучшую адгезию при последующем формировании контактных столбов из индия для сборки фотоприемных модулей по технологии монтажа методом перевернутого кристалла (flip-chip). При этом он не травится в используемом для вскрытия окон в защитном диэлектрике травителе.

Преимущества предлагаемого изобретения заключаются в следующем.

Во-первых, в защите затвора от агрессивного травителя, используемого при формировании индиевого контактного столба. Хром и никель не травятся в применяемом при изготовлении контактных столбов травителе, защищая сформированный затвор.

Во-вторых, в формировании малошумящего контакта между затвором и столбом. Наличие малошумящего контакта обеспечивается за счет прочного межслойного соединения в отношении всех слоев. Хром и никель устойчивы к химическим воздействиям, защищая затвор, хром обеспечивает прочность соединения никеля относительно непосредственно затвора из окиси индия, а никель, с одной стороны, обеспечивает защиту хрома, а с другой - обеспечивает прочность соединения индиевого контактного столба с непосредственно затвором.

В-третьих, в увеличении при производстве выхода годных многоэлементных фотоприемных кристаллов, в частности, на InAs размерностью 128×128 элементов с 25% до 50%.

Заявляемый способ включает следующие действия.

Полупроводниковые подложки, в частности InAs, отбраковывают по внешнему виду, времени жизни неосновных носителей заряда и толщине. Затем каждую подложку подвергают предварительной обработке, обезжиривают в смеси моноэталомина с перекисью водорода.

После проведения этой общепринятой процедуры на полупроводниковой подложке формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик. При этом сначала создают слой, формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, а затем на полупроводниковую подложку осаждают слой подзатворного диэлектрика, в качестве которого используют SiO₂ толщиной 135÷155 нм. Указанный подзатворный диэлектрик осаждают, в частности, в реакторе пониженного давления из смеси моносилана с кислородом в аргоне при температуре 220°C. Перед созданием слоя, формирующего границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, подложку повторно обрабатывают путем обезжиривания в смеси моноэталомина с перекисью водорода. Затем приступают к созданию слоя посредством анодного окисления подложки в кислотном фторсодержащем электролите в гальваностатическом режиме. Анодный окисел формируют толщиной около 10÷15 нм, при этом напряжение формовки в зависимости от концентрации фторсодержащей добавки (NH₄F) 0,05÷15 г/л составляет для толщины 10 нм от 6,6 до 14 В, а для толщины 15 нм от 7,9 до 16 В. Назначение слоя, формирующего границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, расположенного на подложке, - формирование границы раздела с плотностью поверхностных состояний менее 5·10¹⁰ см^-2 эВ^-l и величиной встроенного заряда порядка 10¹¹ см^-2. Подзатворный диэлектрик предназначен для обеспечения диэлектрических свойств МДП-структур, необходимых для надлежащей работы фотоприемников.

После анодного окисления подложки и осаждения подзатворного диэлектрика приступают к созданию затворов и, собственно, формированию фоточувствительных элементов. Для изготовления затворов используют, например, метод взрывной фотолитографии.

В первом из вышеупомянутых вариантов изготовления затворов предлагаемого способа на слой подзатворного диэлектрика наносят фоторезист и проводят фотолитографию, формируя сквозные в фоторезисте окна, площадью, равной площади фоточувствительного элемента, в которые на подзатворный диэлектрик напыляют последовательно слои: окиси индия толщиной от 120 до 130 нм, хрома толщиной от 40 до 50 нм и никеля толщиной от 40 до 50 нм, после чего осуществляют взрывную фотолитографию и изготавливают затворы, выполненные в составе трех упомянутых слоев, получая фоточувствительные элементы. Указанные толщины обеспечивают целостность или сплошность слоев и являются стандартными технологическими величинами.

Затем, после получения фоточувствительных элементов, изготавливают контактные столбы из индия. На подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами в составе трех слоев осаждают слой защитного диэлектрика толщиной от 340 до 360 нм. В качестве защитного диэлектрика используют слой SiO₂, который получают вышеприведенным методом при температуре 195°C. Назначение данного слоя - обеспечение защиты МДП-структур от негативного воздействия последующих технологических операций. Относительно каждой площадки фоточувствительного элемента литографически формируют сквозные, до затвора, контактные окна. Напыляют индий толщиной от 5 до 6 мкм, и изготавливают литографически контактные столбы, контактирующие с трехслойными затворами фоточувствительных элементов, расположенные над площадками фоточувствительных элементов.

Во втором варианте изготовления затворов предлагаемого способа операции нанесения материала непосредственно затвора из окиси индия и защитной пленки хром-никель разнесены, то есть не следуют непосредственно друг за другом. Так сначала, например, методом взрывной фотолитографии формируют непосредственно затвор из окиси индия на подзатворном диэлектрике. Так же как и в первом варианте на слой подзатворного диэлектрика наносят фоторезист и проводят фотолитографию, формируя сквозные в фоторезисте окна, площадью, равной площади фоточувствительного элемента. После изготовления окон на подзатворный диэлектрик напыляют толстый слой окиси индия толщиной до 240 нм и более, после чего осуществляют взрывную фотолитографию и изготавливают непосредственно затворы, пока не содержащие защитную пленку. Затем наносят слой защитного диэлектрика - SiO₂ толщиной от 340 до 360 нм на подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами в составе одного слоя - окиси индия, площадью, равной площади фоточувствительного элемента. Защитный слой (защитный диэлектрик) получают вышеприведенным методом при температуре 195°C. Назначение данного слоя - обеспечение защиты МДП-структур от негативного воздействия последующих технологических операций. После нанесения защитного слоя осуществляют вскрытие в защитном диэлектрике контактных окон к непосредственно затворам из окиси индия. Рисунок контактных окон располагают в поле рисунка слоя окиси индия. Далее, на слой защитного диэлектрика со вскрытыми контактными окнами к изготовленным затворам в составе одного слоя - окиси индия наносят слой фоторезиста и формируют в нем сквозные окна площадью, перекрывающей площадь каждого из контактных окон в защитном диэлектрике. После этого проводят процесс напыления слоя хрома с защитным от его окисления слоем никеля; хрома толщиной от 40 до 50 нм, а никеля - от 40 до 50 нм. Указанные толщины обеспечивают целостность или сплошность слоев и являются стандартными технологическими величинами.

Далее изготавливают контактные столбы. Осуществляют напыление слоя индия толщиной от 5 до 6 мкм с адгезионным подслоем никеля. После чего проводят фотолитографию по индию-никелю, в результате которой формируют контактные столбы. По окончании изготовления контактных столбов с защитного диэлектрика удаляют фоторезист и вместе с ним расположенный на нем материал защитной пленки, получая в окончательно готовом виде затворы и контактные столбы.

В заключение на непланарную сторону полупроводниковой подложки с целью создания контакта напыляют индий толщиной порядка 0,3 мкм. После проведения тестирования подложку разделяют на кристаллы. Каждый фотоприемный кристалл может содержать разное количество фоточувствительных элементов, например 128×128, с разным шагом и размером затворов.

Индиевые контактные столбы предназначены для соединения фотоприемного кристалла (чипа) с устройством считывания сигналов с фоточувствительных элементов изготовленного модуля фотоприемного устройства.

Напыление In₂O₃ осуществляют методом катодного распыления.

Напыление Cr и Ni производят в установке вакуумного напыления УВН-71, оснащенной для улучшения вакуума дополнительной азотной ловушкой, что позволяет достичь предельного вакуума 1·10^-7 мм рт.ст.

Полупроводниковые подложки, например InAs, с изготовленными элементами или слоями закрепляют на подложкодержателе (ПД) из нержавеющей стали при помощи прижимов для обеспечения теплового контакта с ПД и устанавливают на карусель внутрикамерного устройства. На изолированные друг от друга металлическими экранами вольфрамовые лодочки кладут навески Cr (20 мг) и Ni (80 мг). Производят откачку вакуумной камеры сначала форвакуумным, а потом диффузионным насосами с азотной ловушкой до давления 1·10^-7 мм рт.ст. При помощи механизма вращения карусели подложки помещают под галогенный нагреватель и в течение 15 минут проводят прогрев подложек около 90°C. Примерно за 8 минут до окончания прогрева осуществляют сначала обезгаживание вольфрамового испарителя с навеской Ni, путем нагрева его пропусканием тока 200 А, что составляет 70% от номинального тока напыления, в течение 3-х минут. После чего осуществляют обезгаживание вольфрамового испарителя с навеской Cr путем нагрева его пропусканием тока 210 А, что составляет 70% от номинального тока напыления, в течение 3-х минут. По окончании прогрева при помощи карусели подложки перемещают в позицию над испарителем Cr, который закрыт заслонкой. После выведения испарителя в режим напыления (достижения тока через испаритель 300 А) открывают заслонку и осуществляют распыление навески Cr. По окончании напыления Cr подложки перемещают в позицию над испарителем Ni, который закрыт заслонкой. После выведения испарителя в режим напыления (достижения тока через испаритель 280 А) открывают заслонку и производят распыление Ni. Контроль начала и конца напыления осуществляется визуально через окно камеры с помощью зеркала, размещенного ниже заслонки. Толщина пленки Cr-Ni при использовании вышеуказанных навесок составляет 80 нм. Подложки удаляют из камеры напыления после охлаждения ПД до комнатной температуры и напуска воздуха в камеру напыления. Толщины напыленных слоев дополнительно контролируют на микроскопе МИИ-4.

Приведенные материалы для создания конструктивных элементов многоэлементных фотоприемных кристаллов на основе МДП-структур и методы формирования из них слоев, являются известными, а толщины слоев, используемые материалы и оборудование при проведении литографических процессов являются типичными для существующей технологии.

В качестве сведений, подтверждающих возможность осуществления изобретения с достижением технического результата приводим нижеследующие примеры реализации.

Пример 1

На полупроводниковой подложке формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик. В качестве полупроводниковой подложки используют подложку InAs. Формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик, тем, что на полупроводниковой подложке создают слой, формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, после чего осаждают слой подзатворного диэлектрика. Формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик создают посредством анодного окисления подложки во фторсодержащем электролите, получая анодный окисел толщиной 15 нм. В качестве слоя подзатворного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной 155 нм.

Затем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, получая фоточувствительные элементы, к которым далее изготавливают контактные столбы. Причем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, содержащие последовательность слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор. На слой подзатворного диэлектрика наносят фоторезист и проводят фотолитографию, формируя сквозные окна в фоторезисте, площадью, равной площади фоточувствительного элемента, в окнах в фоторезисте изготавливают затворы, далее удаляют с подзатворного диэлектрика фоторезист. При этом в окна напыляют последовательность слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой окиси индия In₂O₃ толщиной 130 нм; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой хрома 50 нм; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой никеля толщиной 50 нм.

После изготовления затворов и получения фоточувствительных элементов изготавливают контактные столбы тем, что осаждают на подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами слой защитного диэлектрика, в котором относительно каждой площадки фоточувствительного элемента литографически формируют сквозные, до затвора, контактные окна, затем напыляют индий толщиной 6 мкм и литографически получают контактные столбы из индия, контактирующие с затворами фоточувствительных элементов. В качестве слоя защитного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной 360 нм.

Пример 2

На полупроводниковой подложке формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик. В качестве полупроводниковой подложки используют подложку InAs. Формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик, тем, что на полупроводниковой подложке создают слой, формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, после чего осаждают слой подзатворного диэлектрика. Формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик создают посредством анодного окисления подложки во фторсодержащем электролите, получая анодный окисел толщиной 10 нм. В качестве слоя подзатворного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной 135 нм.

Затем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, получая фоточувствительные элементы, к которым далее изготавливают контактные столбы. Причем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, содержащие последовательность слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор. На слой подзатворного диэлектрика наносят фоторезист и проводят фотолитографию, формируя сквозные окна в фоторезисте, площадью, равной площади фоточувствительного элемента, в окнах в фоторезисте изготавливают затворы, далее удаляют с подзатворного диэлектрика фоторезист. При этом в окна напыляют последовательность слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой окиси индия In₂O₃ толщиной 120 нм; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой хрома 40 нм; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой никеля толщиной 40 нм.

После изготовления затворов и получения фоточувствительных элементов изготавливают контактные столбы тем, что осаждают на подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами слой защитного диэлектрика, в котором относительно каждой площадки фоточувствительного элемента литографически формируют сквозные, до затвора, контактные окна, затем напыляют индий толщиной 5 мкм и литографически получают контактные столбы из индия, контактирующие с затворами фоточувствительных элементов. В качестве слоя защитного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной 340 нм.

Пример 3

На полупроводниковой подложке формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик. В качестве полупроводниковой подложки используют подложку InAs. Формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик, тем, что на полупроводниковой подложке создают слой, формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, после чего осаждают слой подзатворного диэлектрика. Формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик создают посредством анодного окисления подложки во фторсодержащем электролите, получая анодный окисел толщиной 12 нм. В качестве слоя подзатворного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной 139 нм.

Затем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, получая фоточувствительные элементы, к которым далее изготавливают контактные столбы. Причем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, содержащие последовательность слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор. На слой подзатворного диэлектрика наносят фоторезист и проводят фотолитографию, формируя сквозные окна в фоторезисте, площадью, равной площади фоточувствительного элемента, в окнах в фоторезисте изготавливают затворы, далее удаляют с подзатворного диэлектрика фоторезист. При этом в окна напыляют последовательность слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой окиси индия In₂O₃ толщиной 121 нм; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой хрома 43 нм; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой никеля толщиной 47 нм.

После изготовления затворов и получения фоточувствительных элементов изготавливают контактные столбы тем, что осаждают на подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами слой защитного диэлектрика, в котором относительно каждой площадки фоточувствительного элемента литографически формируют сквозные, до затвора, контактные окна, затем напыляют индий толщиной 5,7 мкм и литографически получают контактные столбы из индия, контактирующие с затворами фоточувствительных элементов. В качестве слоя защитного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной 355 нм.

Пример 4

На полупроводниковой подложке формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик. В качестве полупроводниковой подложки используют подложку InAs. Формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик, тем, что на полупроводниковой подложке создают слой, формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, после чего осаждают слой подзатворного диэлектрика. Формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик создают посредством анодного окисления подложки во фторсодержащем электролите, получая анодный окисел толщиной 15 нм. В качестве слоя подзатворного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной 155 нм.

Затем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, получая фоточувствительные элементы, к которым далее изготавливают контактные столбы. Причем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, содержащие последовательность слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор.

При изготовлении на подзатворном диэлектрике затворов и контактных столбов на слой подзатворного диэлектрика наносят фоторезист и проводят фотолитографию, формируя сквозные окна в фоторезисте. В окнах в фоторезисте на подзатворный диэлектрик напыляют слой материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой окиси индия толщиной 240 нм. Затем осуществляют взрывную фотолитографию и изготавливают затворы, содержащие пока единственный слой. После этого наносят слой защитного диэлектрика на подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами в составе одного слоя окиси индия, площадью, равной площади фоточувствительного элемента. После нанесения слоя защитного диэлектрика осуществляют вскрытие в защитном диэлектрике контактных окон к затворам в составе одного слоя окиси индия. Причем рисунок контактных окон располагают в поле рисунка слоя окиси индия. Далее на слой защитного диэлектрика со вскрытыми контактными окнами к изготовленным затворам в составе одного слоя окиси индия наносят слой фоторезиста и формируют в нем сквозные окна площадью, перекрывающей площадь каждого из контактных окон в защитном диэлектрике. После этого проводят напыление сначала сплошного защитного слоя материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор, а именно, слоя хрома толщиной 50 нм, а затем сплошного защитного слоя материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слоя никеля толщиной 50 нм. После напыления указанных дополнительных слоев приступают к изготовлению контактных столбов. При этом осуществляют напыление слоя индия толщиной 6 мкм с адгезионным подслоем никеля. Затем проводят фотолитографию по индию-никелю, в результате которой формируют контактные столбы. По окончании изготовления контактных столбов с защитного диэлектрика удаляют фоторезист и материалы дополнительных защитных слоев хрома и никеля. В качестве слоя защитного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной 340 нм.

Пример 5

На полупроводниковой подложке формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик. В качестве полупроводниковой подложки используют подложку InAs. Формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик, тем, что на полупроводниковой подложке создают слой, формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, после чего осаждают слой подзатворного диэлектрика. Формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик создают посредством анодного окисления подложки во фторсодержащем электролите, получая анодный окисел толщиной 14 нм. В качестве слоя подзатворного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной 151 нм.

Затем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, получая фоточувствительные элементы, к которым далее изготавливают контактные столбы. Причем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, содержащие последовательность слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор.

При изготовлении на подзатворном диэлектрике затворов и контактных столбов на слой подзатворного диэлектрика наносят фоторезист и проводят фотолитографию, формируя сквозные окна в фоторезисте. В окнах в фоторезисте на подзатворный диэлектрик напыляют слой материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой окиси индия толщиной 244 нм. Затем осуществляют взрывную фотолитографию и изготавливают затворы, содержащие пока единственный слой. После этого наносят слой защитного диэлектрика на подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами в составе одного слоя окиси индия, площадью, равной площади фоточувствительного элемента. После нанесения слоя защитного диэлектрика осуществляют вскрытие в защитном диэлектрике контактных окон к затворам в составе одного слоя окиси индия. Причем рисунок контактных окон располагают в поле рисунка слоя окиси индия. Далее на слой защитного диэлектрика со вскрытыми контактными окнами к изготовленным затворам в составе одного слоя окиси индия наносят слой фоторезиста и формируют в нем сквозные окна площадью, перекрывающей площадь каждого из контактных окон в защитном диэлектрике. После этого проводят напыление сначала сплошного защитного слоя материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слоя хрома толщиной 40 нм, а затем сплошного защитного слоя материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слоя никеля толщиной 40 нм. После напыления указанных дополнительных слоев приступают к изготовлению контактных столбов. При этом осуществляют напыление слоя индия толщиной 5,5 мкм с адгезионным подслоем никеля. Затем проводят фотолитографию по индию-никелю, в результате которой формируют контактные столбы. По окончании изготовления контактных столбов с защитного диэлектрика удаляют фоторезист и материалы дополнительных защитных слоев хрома и никеля. В качестве слоя защитного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной 344 нм.

Пример 6

На полупроводниковой подложке формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик. В качестве полупроводниковой подложки используют подложку InAs. Формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик, тем, что на полупроводниковой подложке создают слой, формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, после чего осаждают слой подзатворного диэлектрика. Формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик создают посредством анодного окисления подложки во фторсодержащем электролите, получая анодный окисел толщиной 10 нм. В качестве слоя подзатворного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной 135 нм.

Затем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, получая фоточувствительные элементы, к которым далее изготавливают контактные столбы. Причем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, содержащие последовательность слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор.

При изготовлении на подзатворном диэлектрике затворов и контактных столбов на слой подзатворного диэлектрика наносят фоторезист и проводят фотолитографию, формируя сквозные окна в фоторезисте. В окнах в фоторезисте на подзатворный диэлектрик напыляют слой материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слой окиси индия толщиной 249 нм. Затем осуществляют взрывную фотолитографию и изготавливают затворы, содержащие пока единственный слой. После этого наносят слой защитного диэлектрика на подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами в составе одного слоя окиси индия, площадью, равной площади фоточувствительного элемента. После нанесения слоя защитного диэлектрика осуществляют вскрытие в защитном диэлектрике контактных окон к затворам в составе одного слоя окиси индия. Причем рисунок контактных окон располагают в поле рисунка слоя окиси индия. Далее на слой защитного диэлектрика со вскрытыми контактными окнами к изготовленным затворам в составе одного слоя окиси индия наносят слой фоторезиста и формируют в нем сквозные окна площадью, перекрывающей площадь каждого из контактных окон в защитном диэлектрике. После этого проводят напыление сначала сплошного защитного слоя материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слоя хрома толщиной 44 нм, а затем сплошного защитного слоя материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, а именно слоя никеля толщиной 43 нм. После напыления указанных дополнительных слоев приступают к изготовлению контактных столбов. При этом осуществляют напыление слоя индия толщиной 5 мкм с адгезионным подслоем никеля. Затем проводят фотолитографию по индию-никелю, в результате которой формируют контактные столбы. По окончании изготовления контактных столбов с защитного диэлектрика удаляют фоторезист и материалы дополнительных защитных слоев хрома и никеля. В качестве слоя защитного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной 360 нм.

Способ относится к полупроводниковой технологии и может быть использован при изготовлении приемников ИК-излучения. На подложке InAs формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик (SiO₂). Последовательно изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы и контактные столбы (In). Затворы выполняют в виде последовательности слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор (In₂O₃); сплошной защитный слой материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор (Сr); сплошной защитный слой материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор (Ni). Изобретение обеспечивает снижение процента шумящих элементов и повышение выхода годных структур примерно в два раза за счет изготовления затворов в составе трех слоев из соответствующе подобранных материалов. 13 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления многоэлементного фотоприемного кристалла на базе МДП-структур полупроводниковых соединений, заключающийся в том, что на полупроводниковой подложке формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик, затем изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, получая фоточувствительные элементы, к которым далее изготавливают контактные столбы, отличающийся тем, что изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, содержащие последовательность слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полупроводниковой подложки используют подложку InAs.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что формируют слоистую структуру, содержащую подзатворный диэлектрик, тем, что на полупроводниковой подложке создают слой, формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, после чего осаждают слой подзатворного диэлектрика.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что слой, формирующий границу раздела подложка-подзатворный диэлектрик, создают посредством анодного окисления подложки во фторсодержащем электролите, получая анодный окисел толщиной от 10 до 15 нм.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, получая фоточувствительные элементы, тем, что на слой подзатворного диэлектрика наносят фоторезист и проводят фотолитографию, формируя сквозные окна в фоторезисте площадью, равной площади фоточувствительного элемента, в окнах в фоторезисте изготавливают затворы, далее удаляют с подзатворного диэлектрика фоторезист.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, содержащие последовательность слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор, а именно, слой окиси индия In₂O₃ толщиной от 120 до 130 нм; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор, а именно, слой хрома толщиной от 40 до 50 нм; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, а именно, слой никеля толщиной от 40 до 50 нм.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, содержащие последовательность слоев: слой материала, формирующего непосредственно затвор, а именно, слой окиси индия In₂O₃ толщиной от 120 до 130 нм; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор, а именно, слой хрома толщиной от 40 до 50 нм; сплошной защитный слой материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, а именно, слой никеля толщиной от 40 до 50 нм.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что изготавливают контактные столбы после изготовления затворов и получения фоточувствительных элементов тем, что осаждают на подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами слой защитного диэлектрика, в котором относительно каждой площадки фоточувствительного элемента литографически формируют сквозные, до затвора, контактные окна, затем напыляют индий толщиной от 5 до 6 мкм и литографически получают контактные столбы из индия, контактирующие с затворами фоточувствительных элементов.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что изготавливают контактные столбы после изготовления затворов и получения фоточувствительных элементов тем, что осаждают на подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами слой защитного диэлектрика, в котором относительно каждой площадки фоточувствительного элемента литографически формируют сквозные, до затвора, контактные окна, затем напыляют индий толщиной от 5 до 6 мкм и литографически получают контактные столбы из индия, контактирующие с затворами фоточувствительных элементов.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что изготавливают контактные столбы после изготовления затворов и получения фоточувствительных элементов тем, что осаждают на подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами слой защитного диэлектрика, в котором относительно каждой площадки фоточувствительного элемента литографически формируют сквозные, до затвора, контактные окна, затем напыляют индий толщиной от 5 до 6 мкм и литографически получают контактные столбы из индия, контактирующие с затворами фоточувствительных элементов.

11. Способ по п.1, или 3, или по любому из пп.5-10, отличающийся тем, что в качестве слоя подзатворного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной от 135 до 155 нм.

12. Способ по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что в качестве слоя защитного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной от 340 до 360 нм.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что изготавливают на подзатворном диэлектрике затворы, получая фоточувствительные элементы, к которым далее изготавливают контактные столбы, тем, что на слой подзатворного диэлектрика наносят фоторезист и проводят фотолитографию, формируя сквозные окна в фоторезисте, в окна в фоторезисте на подзатворный диэлектрик напыляют слой материала, формирующего непосредственно затвор, а именно, слой окиси индия толщиной до 240 нм и более, после чего осуществляют взрывную фотолитографию и изготавливают затворы, содержащие пока единственный слой, затем наносят слой защитного диэлектрика на подзатворный диэлектрик с изготовленными на нем затворами в составе одного слоя окиси индия площадью равной площади фоточувствительного элемента, после нанесения слоя защитного диэлектрика осуществляют вскрытие в защитном диэлектрике контактных окон к затворам в составе одного слоя окиси индия, причем рисунок контактных окон располагают в поле рисунка слоя окиси индия, далее на слой защитного диэлектрика со вскрытыми контактными окнами к изготовленным затворам в составе одного слоя окиси индия наносят слой фоторезиста и формируют в нем сквозные окна площадью, перекрывающей площадь каждого из контактных окон в защитном диэлектрике, после этого проводят напыление сначала сплошного защитного слоя материала, обеспечивающего химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, при последующих операциях изготовления фотоприемного кристалла, и обеспечивающего высокую адгезию к слою материала, формирующего непосредственно затвор, а именно, слоя хрома толщиной от 40 до 50 нм, затем сплошного защитного слоя материала, обеспечивающего защиту от окисления первого защитного слоя и адгезию материала, используемого при изготовлении контактных столбов, и к материалу, обеспечивающему химическую защиту слоя материала, формирующего непосредственно затвор, а именно, слоя никеля толщиной от 40 до 50 нм, после напыления указанных дополнительных слоев приступают к изготовлению контактных столбов, при этом осуществляют напыление слоя индия толщиной от 5 до 6 мкм с адгезионным подслоем никеля, затем проводят фотолитографию по индию-никелю, в результате которой формируют контактные столбы, по окончании изготовления контактных столбов с защитного диэлектрика удаляют фоторезист и материалы дополнительных защитных слоев хрома и никеля.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что в качестве слоя подзатворного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной от 135 до 155 нм, а в качестве слоя защитного диэлектрика используют слой SiO₂ толщиной от 340 до 360 нм.