制造電磁輻射探測器的方法及通過該方法獲得的探測器技術

一種用于移除電磁輻射探測電路的生長襯底的方法，所述電磁輻射特別是在紅外范圍或可見光范圍內的電磁輻射，所述探測電路包括由通過液相外延或氣相外延或通過分子束外延而獲得的Hg(1-x)CdxTe制成的探測所述輻射的層，所述探測電路混接在讀取電路上。該方法包括：使生長襯底經受機械拋光或化學-機械拋光步驟或化學蝕刻步驟以減小其厚度，直至探測電路的材料與生長襯底之間的界面區域；以及使由此獲得的界面經受碘處理。

【技術實現步驟摘要】
制造電磁輻射探測器的方法及通過該方法獲得的探測器
本公開內容涉及電磁輻射探測器，并且更具體地涉及用于制造這種探測器的方法。本公開內容更具體地涉及紅外光譜范圍并且特別地涉及近紅外范圍以及可見光范圍。
技術介紹
電磁輻射探測器通常由用于探測待探測的電磁波的電子電路形成，因此對對應的波長范圍是靈敏的，并且以已知的方式，連續地將電磁輻射轉變成電信號。這樣的探測電路與意圖轉換由探測電路生成的電信號的電子讀取電路相關聯，尤其是通過放大電信號以使得其能夠經受后續處理來關聯。更具體地，本專利技術的一個目的是提供一種探測器，該探測器通過公知的倒裝芯片技術，利用混接凸點(hybridizationbump)或微凸點(microbump)，由與通常由硅制成的讀取電路相混接的探測電路形成，并且從背側探測目標輻射。所考慮的探測器包括基于通式為HgCdTe的合金來形成其探測電路的那些探測器，所述合金材料對紅外電磁輻射的吸收是公知的。該材料通常通過液相外延或氣相外延獲得，或者通過分子束外延獲得，所述分子束外延是基于由固體CdZnTe合金形成的襯底，或者，作為一個變化方案，基于Si、Ge或AsGa型的半導體襯底，其中在所述基于Si、Ge或AsGa型的半導體襯底上已經預先沉積基于CdTe或CdZnSeTe的網格參數適配層(meshparameteradaptationlayer)。在下面的描述中，除非另有說明，如果該襯底由固體CdZnTe或涂有CdTe或CdZnSeTe層的半導體制成，則將用通式Cd(Zn)Te表示。這樣的Cd(Zn)Te襯底的厚度可能通常在200微米與800微米之間變化。其幾乎不吸收待探測的輻射，尤其是紅外線。但是，當期望探測器對近紅外范圍靈敏或對可見光范圍靈敏時，產生了問題。實際上，Cd(Zn)Te襯底吸收在近紅外波長范圍或可見光波長范圍內的入射輻射，由此，探測到的信號減少并且并沒有實現Cd(Zn)Te襯底的用途。由于相同的原因，在天文學方面產生相同的問題，因為這樣的Cd(Zn)Te襯底也吸收宇宙輻射，該宇宙輻射之后以HgCdTe吸收材料變得靈敏的波長被再次發射，這導致產生不期望的幻像。為了解決這些難題，因此期望在讀取電路上混接探測電路之后能夠移除Cd(Zn)Te生長襯底。出于該目的，一種已知的方法包括在讀取電路上混接探測電路的步驟之后對Cd(Zn)Te襯底進行機械拋光或化學-機械拋光，以將其從幾百微米的標稱厚度降至幾十微米的厚度，通常為5微米至80微米。這樣的拋光步驟可以繼之以在HgCdTe上使用溶液選擇性地蝕刻CdZnTe的化學蝕刻步驟或用其代替。在HgCdTe上通過化學溶液蝕刻CdZnTe的選擇性是由于兩種材料在其界面處的汞和鎘組成的差異而引起的。當材料的組成變得更接近CdZnTe襯底的組成時，選擇性降低。經驗顯示，其中在HgCdTe材料上的CdZnTe材料的化學蝕刻選擇性保持可利用的組成極限在x＝0.5的鎘原子組成時達到，其中所述HgCdTe材料用式Hg(1-x)CdxTe描述。在CdZnTe襯底與Hg(1-x)CdxTe材料之間具有逐漸的組成轉換。實際上，在由Hg(1-x)CdxTe合金制成的探測層在Cd(Zn)Te襯底上的外延生長期間，在活性Hg(1-x)CdxTe層與襯底之間產生了鎘組成梯度，這起因于：■在液相外延情況下的CdZnTe襯底和Hg(1-x)CdxTe外延之間的相互擴散；■或者，分子束外延或氣相外延中生長參數的連續調節。襯底與吸收材料之間的轉換是逐漸的這一事實與化學蝕刻缺乏選擇性相關聯，因此，其意味著在外延期間產生的組成梯度的一部分在CdZnTe襯底的化學蝕刻期間消失。通過化學拋光或化學-機械拋光以及隨后的化學蝕刻來移除CdZnTe的常規方法提供了高度起作用的探測器，所述高度起作用的探測器具有對光敏Hg(1-x)CdxTe材料的富汞組成即xcd＜0.4的受控制造效率。在可見光波長內，Hg(1-x)CdxTe材料的吸收系數大約在104cm-1與105cm-1之間的范圍內：換言之，目標輻射的大部分被非常迅速地吸收(幾百納米)。對靠近Hg(1-x)CdxTe探測材料的層的背面的光子的吸收產生了電子-空穴對(光載流子)。在富汞Hg(1-x)CdxTe的情況下，殘余的鎘組成梯度以及相關聯的傳導性和價電子帶的電位梯度足以將光載流子從背面驅除而不使光載流子在位于表面處的復合中心上復合(不滿意的自由鍵、缺陷...)。之后，光載流子可以擴散到正面，在該處光載流子被讀取電路收集。在較低的Hg(1-x)CdxTe汞組成(xcd＞0.4)的情況下，殘余的組成梯度和相關聯的電位梯度變得不足以將光電子從背面驅除，使得所述光載流子在位于表面處的復合中心上復合。此時，當光載流子在靠近表面處生成并且因此光載流子對應具有最高吸收因數的短波長的光子時，光載流子復合更加影響光載流子。因此，可以觀測到根據探測器區域變化的低波長中的靈敏性的損失。換言之，由Cd(Zn)Te襯底與HgCdTe探測材料之間的外延所產生的組成梯度產生了將載流子斥向背側的帶隙梯度，使得位于汞原子組成大于0.6的HgCdTe材料的表面處的可能復合中心不影響探測功能。相反地，移除CdZnTe生長襯底的方法在CdZnTe與HgCdTe之間選擇性不足，其導致在外延期間產生的鎘組成梯度(以及，補充地，汞組成梯度)的部分或全部消失，使得位于HgCdTe材料的表面處的復合中心引起靠近背側的光生載流子的復合，因此引起探測器在低波長中的靈敏性的損失。本專利技術的目的是克服這些問題。
技術實現思路
因此，本專利技術的第一個目的是一種能夠處理混接在讀取電路上的探測電路的由HgCdTe制成的探測層的背側的具體方法，所述方法在常規的機械處理或化學機械過程和/或作為替代的化學蝕刻過程之后進行，趨向于移除CdZnTe生長襯底，以抑制復合中心在所述表面上存在，并由此避免光載流子與所述復合載流子復合。因此，本專利技術的目的特別用于移除通過液相外延或氣相外延或通過分子束外延由Hg(1-x)CdxTe制成的電磁輻射探測電路的CdZnTe生長襯底并且隨后處理生長襯底與移除所述生長襯底之后獲得的探測材料之間的界面的方法，其中所述電磁輻射特別為在紅外或可見光范圍內的電磁輻射，并且所述探測電路混接在讀取電路上。該方法包括使生長襯底經受機械拋光或化學-機械拋光或化學蝕刻以移除所述襯底，并且隨后使由此獲得的組合件經受碘處理。換言之，本專利技術包括執行傳統的生長襯底移除方法，特別是通過機械拋光或化學-機械拋光和/或通過化學蝕刻移除生長襯底，并且之后，在執行這些常規步驟之后，使組合件經受化學碘處理，尤其是通過浸沒在具有適當成分的浴中，通常浸沒在酸性KI/I2/HBr或HI/I2水溶液中。因此，通過例如KI/I2/HBr的水溶液對執行常規的機械拋光或化學-機械拋光和/或常規的化學蝕刻之后所獲得的組件進行處理，導致形成非常薄的表面單質碘膜，其直接交聯在表面上并且隨時間和溫度穩定。該表面膜使得能夠抑制或至少中和在HgCdTe吸收材料的表面處存在的復合中心：換言之，碘膜誘導所述表面鈍化。所述浴也可以由溶解在醇中的分子碘形成，并且特別是I2-MeOH。可以設想：在化學酸性碘處理以前，但是在拋光之后，使所述生本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于移除電磁輻射探測電路(3、4、5)的生長襯底(4)的方法，所述電磁輻射特別是在紅外范圍或可見光范圍內的電磁輻射，所述探測電路包括由通過液相外延或氣相外延或通過分子束外延獲得的Hg(1？x)CdxTe制成的探測所述輻射的層(3)，所述探測電路混接在讀取電路(1)上，所述方法包括：●使所述生長襯底(4)經受機械拋光或化學？機械拋光步驟或化學蝕刻步驟以減小其厚度，直至所述探測電路的材料與所述生長襯底之間的界面區域；●以及使由此獲得的所述界面經受碘處理。

【技術特征摘要】
2011.06.30 FR 11/020311.一種用于移除電磁輻射探測電路(3、4、5)的生長襯底(4)的方法，所述電磁輻射是在紅外范圍或可見光范圍內的電磁輻射，所述探測電路包括由通過液相外延或氣相外延或通過分子束外延獲得的Hg(1-x)CdxTe制成的探測所述輻射的層(3)，所述探測電路混接在讀取電路(1)上，所述方法包括：使所述生長襯底(4)經受機械拋光或化學-機械拋光步驟或化學蝕刻步驟以減小其厚度，直至所述探測電路的材料與所述生長襯底之間的界面區域；以及使由此獲得的所述界面經受碘處理，其中所述碘處理在酸性介質中進行，其中所述生長襯底由固體Cd(Zn)Te材料形成，或者由單晶半導體形成，在所述單晶半導體上已經預先沉積有具有幾微米厚度的基于CdTe的網格參數適配層。2.根據權利要求1所述的用于移除電磁輻射探測電路(3、4、5)的生長襯底(4)的方法，其中碘以分子形式存在于溶液中并且其中其溶劑是水。3.根據權利要求1所述的用于移除電磁輻射探測電路(3、4、5)的生長襯底(4)的方法，其中所述碘處理通過將由所述機械拋光或化學-機械拋光步驟或由所述化學蝕刻獲得的探測器浸沒到具有以下成分的浴中來進行：分子碘：10-1M至10-5M；0.09M...

【專利技術屬性】
技術研發人員：克里斯托夫·波泰，阿諾·埃切伯里，亞歷山大·考西耶，伊莎貝爾·熱拉爾，
申請(專利權)人：法國紅外探測器公司，國家科學研究中心，
類型：發明
國別省市：