Технология матричного чувствительного элемента с тонкой базовой областью

При гибридном варианте построения МФПУ неизбежно возникают термомеханические напряжения при охлаждении до рабочей температуры, связанные с различием коэффициентов термического расширения (КТР) матричного чувствительного элемента и мультиплексора. Эти напряжения действуют на индиевые микростолбики и поэтому конструкция МФЧЭ должна обеспечивать их максимальное уменьшение. Толщина базовой области, в которой происходит поглощение излучения должна быть не более 15÷20 мкм. Одновременное удовлетворение этим требованиям привело к разработке нескольких способов реализации гибридного варианта МФПУ.

Сначала происходит стыковка на индиевых микростолбиках МП и МФЧЭ с толстой базовой областью с дальнейшим уменьшением толщины до требуемой величины. Такой подход требует механо-химической обработки вместе с МП, это в свою очередь приводит к необходимости нанесения дополнительных покрытий для придания механической прочности и защиты сборки. Возникающие при утоньшении термомеханические напряжения полностью приложены к индиевым микростолбикам, что может приводить к нарушению контакта и особенно критично для больших форматов. Кроме этого, для уменьшения взаимосвязи за счет перекрестной диффузии генерированных ИК-излучением неосновных носителей заряда на освещаемой стороне формируются специальные структуры с применением фотолитографии, применение которой в этом случае невозможно.

Известен способ изготовления МФЧЭ на основе эпитаксиальной структуры nInSb - n⁺InSb(подложка), причем уровень легирования подложки обеспечивает прозрачность до l»3 мкм за счет эффекта Бурштейна –Мосса. Толщина эпитаксиального слоя составляла 10-15 мкм а p-n-переход создавался путем ионной имплантации Be⁺ всей поверхности эпитаксиального слоя с последующим формированием меза-структур на глубину, равную толщине эпитаксиального слоя. После стыковки с МП толщина подложки путем механо-химической обработки уменьшалась до толщины »60 мкм, что обеспечивало пропускание около 60% в области 3-5 мкм. Очевидным достоинством этого метода является полное отсутствие фотоэлектрической взаимосвязи между пикселями МФЧЭ, однако при такой остаточной толщине подложки возможно возникновение термомеханических напряжений на индиевые микростолбики.

Разработанный МФЧЭ на МЗ «Сапфир» содержит несущую кремниевую подложку с просветленными на область 3÷5 мкм поверхностями, на которой при помощи криогенного клея закреплен матричный фотодиодный приемник с тонкой базовой областью n-типа. Поскольку площадь клеевого соединения примерно на порядок величины превышает площадь индиевых микростолбиков, то и величина термомеханических сдвиговых усилий на них гораздо меньше, что повышает надежность стыковки МП и МФЧЭ.

Технология изготовления МФЧЭ состоит из следующих этапов:

- изготовление МФЧЭ с толстой базовой областью;

- утоньшение базовой области;

- создание индиевых микростолбиков.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 169; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!