СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАТРИЧНОГО ФОТОПРИЕМНИКА Российский патент 2014 года по МПК H01J40/14 

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

Изготовление матричного фотоприемника (МФП) из объемного материала требует утоньшения базовой области матричного фоточувствительного элемента (МФЧЭ) до толщины 10÷15 мкм.

Известен способ изготовления матричного фотоприемника [патент на изобретение РФ №2343590], заключающийся в том, что утоньшение базовой области матричного фоточувствительного элемента осуществляют с использованием промежуточной подложки. Для этого фоточувствительный элемент приклеивают промежуточным клеем-расплавом на промежуточную несущую подложку из лейкосапфира. Затем другую сторону фоточувствительного элемента, свободную от приклейки, утоньшают химико-механической обработкой до нужной толщины (10÷20 мкм) и проводят анодное оксидирование. После чего приклеивают к обработанной стороне стационарным оптическим клеем несущую подложку из высокоомного полированного кремния и удаляют промежуточную несущую подложку вместе с промежуточным клеем-расплавом. Гибридизацию фоточувствительного элемента с кремниевой БИС мультиплексора осуществляют после процесса утоньшения базовой области.

Недостатком этой технологии являются потери полезного сигнала при прохождении ИК-излучения в несущей подложке из кремниевого материала и оптическом клее. В некоторых случаях наблюдается искажение сигнала за счет интерференции в клеевом слое. Кроме того, возникают трудности при переклейке «тонкой» структуры.

Известен способ изготовления матричного фотоприемника из объемного материала, принятый в качестве прототипа [Тезисы докладов XIX Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения 23-26 мая 2006 г., Киселева Л.В. и др. «Исследование характеристик матричного фотоприемника с тонкой базовой областью на основе InSb», 2006 г., стр.118], заключающийся в том, что утоньшение базовой области фоточувствительного элемента проводят после гибридизации матричного фоточувствительного элемента и БИС мультиплексора. Процесс утоньшения включает химико-механическую полировку до толщины базовой области фоточувствительного элемента 80÷100 мкм и химико-динамическую полировку до конечной толщины.

Однако в известном устройстве после химико-динамической полировки за счет уменьшения габаритов элемента остается периферийная нестравленная часть диэлектрического покрытия на лицевой стороне МФЧЭ (например, покрытие SiO толщиной 4000 А и шириной 200 мкм), которая затрудняет вымывание защитного состава из пространства индиевых микроконтактов, хаотически разрушается в результате отмывки и загрязняет поверхность со стороны утоньшения перед операцией нанесения просветляющего покрытия.

Предложенное изобретение решает задачу создания простого и надежного способа исключения появления остатков нестравленной части диэлектрического покрытия со стороны нанесения просветляющего покрытия.

Технический результат в изобретении достигается тем, что фоточувствительный элемент с толстой базовой областью изготавливают с не закрытой диэлектрическим покрытием периферийной областью на лицевой стороне кристалла шириной 200-300 мкм. Таким образом, в результате утоньшения кристалла до нужной толщины (10÷15 мкм) полностью отсутствует периферийная нестравленная часть диэлектрического покрытия на лицевой стороне МФЧЭ.

Изобретение поясняется чертежами, где:

На фиг.1 показан матричный фоточувствительный элемент с толстой базовой областью и с незакрытой диэлектрическим покрытием периферийной областью на лицевой стороне кристалла шириной 200-300 мкм.

На фиг.2 и фиг.3 показан результат утоньшения по описанному способу матричного фоточувствительного элемента InSb с габаритами 10,505×8,605 мм, гибридизированного с БИС мультиплексора, от толщины 400 мкм до толщины 10÷12 мкм. При этом габариты утоньшаемого фоточувствительного элемента InSb уменьшились не более чем на 200 мкм с каждой из четырех сторон.

Для осуществления изобретения осуществляют следующую последовательность действий:

- Изготавливают фоточувствительный элемент с толстой базовой областью с не закрытой диэлектрическим покрытием периферийной областью на лицевой стороне кристалла шириной 200-300 мкм (фиг.1).

- Осуществляют гибридизацию БИС мультиплексора с толстой базовой областью (толщиной 0,4÷1 мм) фоточувствительного элемента посредством индиевых столбиков.

- Утоньшают толстую базовую область МФЧЭ прецизионными бездефектными методами химико-механической полировкой (до толщины 100÷80 мкм) и химико-динамической полировкой до конечной толщины 10÷15 мкм (тонкая базовая область МФЧЭ).

- Наносят защитное и просветляющее покрытие на отмытую поверхность тонкой базовой области МФЧЭ после процесса отклеивания мультиплексора от крепежного устройства.

Предлагаемый способ был опробован в ФГУП «НПО «Орион» при создании экспериментальных и опытных образцов матричных фотоприемников на основе антимонида индия (InSb). Однако предлагаемый способ применим и к другим полупроводниковым материалам.

На фиг.2 и фиг.3 показан результат утоньшения по описанному способу матричного фоточувствительного элемента InSb с габаритами 10,505×8,605 мм, гибридизированного с БИС мультиплексора, от толщины 400 мкм до толщины 10÷12 мкм. При этом габариты утоньшаемого фоточувствительного элемента InSb уменьшились не более чем на 200 мкм с каждой из четырех сторон.

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых фотоприемников и может использоваться для создания многоэлементных фотоприемников различного назначения. Изготовление матричного фотоприемника (МФП) из объемного материала требует утоньшения базовой области матричного фоточувствительного элемента (МФЧЭ) до толщины 10÷15 мкм. Процесс утоньшения включает химико-механическую полировку до толщины базовой области фоточувствительного элемента 80÷100 мкм и химико-динамическую полировку до конечной толщины. Технический результат - повышение качества фотоприемника за счет исключения появления остатков нестравленной части диэлектрического покрытия со стороны нанесения просветляющего покрытия. Фоточувствительный элемент с толстой базовой областью изготавливают с не закрытой диэлектрическим покрытием периферийной областью на лицевой стороне кристалла шириной 200-300 мкм. В результате утоньшения полностью отсутствует периферийная нестравленная часть диэлектрического покрытия на лицевой стороне МФЧЭ. 3 ил.

Способ изготовления матричного фотоприемника, заключающийся в том, что фоточувствительный элемент гибридизируют с БИС мультиплексора и утоньшают базовую область фоточувствительного элемента, отличающийся тем, что фоточувствительный элемент изготавливают с не закрытой диэлектрическим покрытием периферийной областью на лицевой стороне кристалла.