Способ изготовления матричного ФЧЭ на основе GaAs Российский патент 2017 года по МПК H01L31/18 

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводникового фотоприемника (ФП) и может быть использовано при создании матричных ФП различного назначения.

Предлагаемый способ изготовления матричного фотоприемника заключается в том, что фоточувствительный элемент на основе GaAs гибридизируют с БИС мультиплексора, образуя заготовку фотоприемника, заливают промежуточное пространство между МФЧЭ (матричный фоточувствительный элемент) и БИС клеем-расплавом и методом ХМП (химико-механическое полирование) утоньшают базовую область МФЧЭ с толщин от нескольких сот мкм до десятков мкм, например от 500 мкм до толщины 20-40 мкм.

Изобретение обеспечивает плоскостность МФЧЭ не хуже 1 мкм с сохранением первоначальной геометрии. Способ может быть также использован для утоньшения пластин GaAs.

Известен способ изготовления МФЧЭ из объемного материала после гибридизации с БИС МП [тезисы докладов XIX Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения 23-26 мая 2006 г. «Исследование характеристик МФП с тонкой базовой областью на основе InSb», 2006 г., стр. 118]. Однако в нем не описано, каким образом осуществляется утоньшение базовой области МФЧЭ.

Известен способ [RU 2460174] изготовления МФЧЭ. В качестве примера приводится утоньшение базовой области ФЧЭ на основе InSb. Однако этот способ не годится для утоньшения гибридизированного МФЧЭ на основе GaAs с БИС мультиплексора от толщины 500 мкм до 10-20 мкм, так как не позволяет сохранить первоначальную геометрию.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ обработки пластин GaAs, использующий безабразивный метод химико-механической полировки [RU 2545295], который принимаем за прототип.

Способ включает одноэтапную обработку пластин GaAs на вращающемся полировальнике с закрепленной на нем х/б тканью с помощью полирующего состава, не содержащего абразива.

Полирующий состав включает в себя в качестве комплексообразователя винную кислоту при концентрации 7,0÷70,0% об., окислителя - пероксид водорода при концентрации 7,0÷70,0% об., смазки - этиленгликоль при концентрации 5,0±15,0% об., остальное - деионизованная вода.

Полировкой достигалась зеркальная поверхность 14 класса чистоты по ГОСТ 11141-84, плоскостность не хуже 2-3 мкм.

Однако известный способ не позволяет сохранять габариты (длина и ширина) пластин, что является одним из основных требований при выполнении задачи утоньшения базовой области МФЧЭ после его гибридизации с БИС мультиплексора.

Предложенное изобретение решает задачу сохранения габаритов пластин при утоньшении базовой области МФЧЭ после его гибридизации с БИС мультиплексора.

Технический результат достигается тем, что после выполнения технологической операции закрепления МФЧЭ (для проведения утоньшения) утоньшение проводят сначала ХМП от толщины 500 мкм до 40-50 мкм полирующим составом, содержащим (10,0÷45,0) г/л водного раствора гипохлорита натрия и (0,5÷3,0) г/л водного раствора гидроокиси натрия, а затем проводят [RU 2545295] с помощью ХМП утоньшение базовой области до толщины 20-40 мкм в полирующем составе, содержащем в качестве комплексообразователя винную кислоту при концентрации 7,0÷70,0% об., окислителя - пероксид водорода при концентрации 7,0÷70,0% об., смазки - этиленгликоль при концентрации 5,0÷15,0% об., остальное - деионизованная вода.

Процесс проводят с помощью вращающегося полировальника со скоростью вращения n=20 мин^-1 с закрепленной на нем х/б тканью. Раствор подается в зону полировки дозиметром со скоростью 0,8÷1,5 мл в минуту при давлении на МФЧЭ Р=5 кПа. Процессы ХМП заканчиваются промывкой МФЧЭ деионизованной водой.

При утоньшении базовой области от толщины 500 мкм до 40-50 мкм образующаяся на поверхности в процессе полирования окисная пленка непрерывно удаляется полировальником, в отличие от окисной пленки на боковых (неполируемых) гранях, которая не удаляется и фиксируется в определенном размере. Что обеспечивает сохранение габарита утоньшаемой базовой области МФЧЭ.

При утоньшении базовой области от 40-50 мкм до толщины 20-40 мкм боковые грани базовой области МФЧЭ подвергаются подтравливанию, однако из-за незначительного времени обработки на этом этапе габариты базовой области МФЧЭ существенно не изменяются.

Пример 1

После гибридизации проводят ХМП базовой области МФЧЭ на основе GaAs, утоньшение производится от толщины 480 мкм. Полирующим составом является водный раствор объемом один литр, который содержи; 30,0 г гипохлорита натрия и 2,0 г гидроокиси натрия. Скорость съема материала составляет 1 мкм/мин при давлении 5,0 кПа. Процесс проводят до толщины 40÷50 мкм и заканчивают промывкой МФЧЭ деионизованной водой. Последующее утоньшение базовой области МФЧЭ от 30-40 мкм до 20-40 мкм проводят с помощью ХМП в полирующем составе, об. %: пероксид водорода - 30, водный раствор винной кислоты (30%) - 35, этиленгликоль -10, остальное - деионизованная вода.

Пример 2

После гибридизации проводят ХМП базовой области МФЧЭ на основе GaAs. Полирующим составом является водный раствор объемом 1 литр, который содержит 45,0 г гипохлорита натрия и 3,0 г гидроокиси натрия. Скорость съема материала составляет 3 мкм/мин при давлении 5,0 кПа. Последующее утоньшение базовой области МФЧЭ от 40-50 мкм до 20-40 мкм проводят с помощью ХМП в полирующем составе, об. %: пероксид водорода - 60, водный раствор винной кислоты (30%) - 20, этиленгликоль - 10, остальное - деионизованная вода.

Все ФЧЭ имели плоскостность не более 1 мкм, поверхность соответствовала 14 классу чистоты по ГОСТ 1141-81. Габариты ФЧЭ уменьшились не более, чем на 20 мкм с каждой стороны.

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводникового фотоприемника (ФП) и может быть использовано при создании матричных ФП различного назначения. Способ изготовления матричного ФЧЭ на основе GaAs, в котором согласно изобретению базовую область МФЧЭ после гибридизации с БИС мультиплексором утоньшают от 500 мкм до 20-40 мкм с помощью ХМП, включающего обработку пластины МФЧЭ вращающимся полировальником, утоньшение проводят сначала ХМП от толщины 500 мкм до 40-50 мкм полирующим составом, содержащим (10,0÷45,0) г/л водного раствора гипохлорита натрия и (0,5÷3,0) г/л водного раствора гидроокиси натрия, а затем проводят с помощью ХМП утоньшение базовой области до толщины 20-40 мкм в полирующем составе, содержащем в качестве комплексообразователя винную кислоту при концентрации 7,0÷70,0% об., окислителя - пероксид водорода при концентрации 7,0÷70,0% об., смазки - этиленгликоль при концентрации 5,0÷15,0% об., остальное - деионизованная вода. Изобретение обеспечивает плоскостность МФЧЭ не хуже 1 мкм с сохранением первоначальной геометрии. 2 пр.

Способ изготовления матричного ФЧЭ на основе GaAs, в котором базовую область МФЧЭ после гибридизации с БИС мультиплексором утоньшают от 500 мкм до 20-40 мкм с помощью ХМП, включающего обработку пластины МФЧЭ вращающимся полировальником, утоньшение проводят сначала ХМП от толщины 500 мкм до 40-50 мкм полирующим составом, содержащим (10,0÷45,0) г/л водного раствора гипохлорита натрия и (0,5÷3,0) г/л водного раствора гидроокиси натрия, а затем проводят с помощью ХМП утоньшение базовой области до толщины 20-40 мкм в полирующем составе, содержащем в качестве комплексообразователя винную кислоту при концентрации 7,0÷70,0% об., окислителя - пероксид водорода при концентрации 7,0÷70,0% об., смазки - этиленгликоль при концентрации 5,0÷15,0% об., остальное - деионизованная вода.