制造电磁辐射探测器的方法及通过该方法获得的探测器技术

一种用于移除电磁辐射探测电路的生长衬底的方法，所述电磁辐射特别是在红外范围或可见光范围内的电磁辐射，所述探测电路包括由通过液相外延或气相外延或通过分子束外延而获得的Hg(1-x)CdxTe制成的探测所述辐射的层，所述探测电路混接在读取电路上。该方法包括：使生长衬底经受机械抛光或化学-机械抛光步骤或化学蚀刻步骤以减小其厚度，直至探测电路的材料与生长衬底之间的界面区域；以及使由此获得的界面经受碘处理。

【技术实现步骤摘要】
制造电磁辐射探测器的方法及通过该方法获得的探测器
本公开内容涉及电磁辐射探测器，并且更具体地涉及用于制造这种探测器的方法。本公开内容更具体地涉及红外光谱范围并且特别地涉及近红外范围以及可见光范围。
技术介绍
电磁辐射探测器通常由用于探测待探测的电磁波的电子电路形成，因此对对应的波长范围是灵敏的，并且以已知的方式，连续地将电磁辐射转变成电信号。这样的探测电路与意图转换由探测电路生成的电信号的电子读取电路相关联，尤其是通过放大电信号以使得其能够经受后续处理来关联。更具体地，本专利技术的一个目的是提供一种探测器，该探测器通过公知的倒装芯片技术，利用混接凸点(hybridizationbump)或微凸点(microbump)，由与通常由硅制成的读取电路相混接的探测电路形成，并且从背侧探测目标辐射。所考虑的探测器包括基于通式为HgCdTe的合金来形成其探测电路的那些探测器，所述合金材料对红外电磁辐射的吸收是公知的。该材料通常通过液相外延或气相外延获得，或者通过分子束外延获得，所述分子束外延是基于由固体CdZnTe合金形成的衬底，或者，作为一个变化方案，基于Si、Ge或AsGa型的半导体衬底，其中在所述基于Si、Ge或AsGa型的半导体衬底上已经预先沉积基于CdTe或CdZnSeTe的网格参数适配层(meshparameteradaptationlayer)。在下面的描述中，除非另有说明，如果该衬底由固体CdZnTe或涂有CdTe或CdZnSeTe层的半导体制成，则将用通式Cd(Zn)Te表示。这样的Cd(Zn)Te衬底的厚度可能通常在200微米与800微米之间变化。其几乎不吸收待探测的辐射，尤其是红外线。但是，当期望探测器对近红外范围灵敏或对可见光范围灵敏时，产生了问题。实际上，Cd(Zn)Te衬底吸收在近红外波长范围或可见光波长范围内的入射辐射，由此，探测到的信号减少并且并没有实现Cd(Zn)Te衬底的用途。由于相同的原因，在天文学方面产生相同的问题，因为这样的Cd(Zn)Te衬底也吸收宇宙辐射，该宇宙辐射之后以HgCdTe吸收材料变得灵敏的波长被再次发射，这导致产生不期望的幻像。为了解决这些难题，因此期望在读取电路上混接探测电路之后能够移除Cd(Zn)Te生长衬底。出于该目的，一种已知的方法包括在读取电路上混接探测电路的步骤之后对Cd(Zn)Te衬底进行机械抛光或化学-机械抛光，以将其从几百微米的标称厚度降至几十微米的厚度，通常为5微米至80微米。这样的抛光步骤可以继之以在HgCdTe上使用溶液选择性地蚀刻CdZnTe的化学蚀刻步骤或用其代替。在HgCdTe上通过化学溶液蚀刻CdZnTe的选择性是由于两种材料在其界面处的汞和镉组成的差异而引起的。当材料的组成变得更接近CdZnTe衬底的组成时，选择性降低。经验显示，其中在HgCdTe材料上的CdZnTe材料的化学蚀刻选择性保持可利用的组成极限在x＝0.5的镉原子组成时达到，其中所述HgCdTe材料用式Hg(1-x)CdxTe描述。在CdZnTe衬底与Hg(1-x)CdxTe材料之间具有逐渐的组成转换。实际上，在由Hg(1-x)CdxTe合金制成的探测层在Cd(Zn)Te衬底上的外延生长期间，在活性Hg(1-x)CdxTe层与衬底之间产生了镉组成梯度，这起因于：■在液相外延情况下的CdZnTe衬底和Hg(1-x)CdxTe外延之间的相互扩散；■或者，分子束外延或气相外延中生长参数的连续调节。衬底与吸收材料之间的转换是逐渐的这一事实与化学蚀刻缺乏选择性相关联，因此，其意味着在外延期间产生的组成梯度的一部分在CdZnTe衬底的化学蚀刻期间消失。通过化学抛光或化学-机械抛光以及随后的化学蚀刻来移除CdZnTe的常规方法提供了高度起作用的探测器，所述高度起作用的探测器具有对光敏Hg(1-x)CdxTe材料的富汞组成即xcd＜0.4的受控制造效率。在可见光波长内，Hg(1-x)CdxTe材料的吸收系数大约在104cm-1与105cm-1之间的范围内：换言之，目标辐射的大部分被非常迅速地吸收(几百纳米)。对靠近Hg(1-x)CdxTe探测材料的层的背面的光子的吸收产生了电子-空穴对(光载流子)。在富汞Hg(1-x)CdxTe的情况下，残余的镉组成梯度以及相关联的传导性和价电子带的电位梯度足以将光载流子从背面驱除而不使光载流子在位于表面处的复合中心上复合(不满意的自由键、缺陷...)。之后，光载流子可以扩散到正面，在该处光载流子被读取电路收集。在较低的Hg(1-x)CdxTe汞组成(xcd＞0.4)的情况下，残余的组成梯度和相关联的电位梯度变得不足以将光电子从背面驱除，使得所述光载流子在位于表面处的复合中心上复合。此时，当光载流子在靠近表面处生成并且因此光载流子对应具有最高吸收因数的短波长的光子时，光载流子复合更加影响光载流子。因此，可以观测到根据探测器区域变化的低波长中的灵敏性的损失。换言之，由Cd(Zn)Te衬底与HgCdTe探测材料之间的外延所产生的组成梯度产生了将载流子斥向背侧的带隙梯度，使得位于汞原子组成大于0.6的HgCdTe材料的表面处的可能复合中心不影响探测功能。相反地，移除CdZnTe生长衬底的方法在CdZnTe与HgCdTe之间选择性不足，其导致在外延期间产生的镉组成梯度(以及，补充地，汞组成梯度)的部分或全部消失，使得位于HgCdTe材料的表面处的复合中心引起靠近背侧的光生载流子的复合，因此引起探测器在低波长中的灵敏性的损失。本专利技术的目的是克服这些问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的第一个目的是一种能够处理混接在读取电路上的探测电路的由HgCdTe制成的探测层的背侧的具体方法，所述方法在常规的机械处理或化学机械过程和/或作为替代的化学蚀刻过程之后进行，趋向于移除CdZnTe生长衬底，以抑制复合中心在所述表面上存在，并由此避免光载流子与所述复合载流子复合。因此，本专利技术的目的特别用于移除通过液相外延或气相外延或通过分子束外延由Hg(1-x)CdxTe制成的电磁辐射探测电路的CdZnTe生长衬底并且随后处理生长衬底与移除所述生长衬底之后获得的探测材料之间的界面的方法，其中所述电磁辐射特别为在红外或可见光范围内的电磁辐射，并且所述探测电路混接在读取电路上。该方法包括使生长衬底经受机械抛光或化学-机械抛光或化学蚀刻以移除所述衬底，并且随后使由此获得的组合件经受碘处理。换言之，本专利技术包括执行传统的生长衬底移除方法，特别是通过机械抛光或化学-机械抛光和/或通过化学蚀刻移除生长衬底，并且之后，在执行这些常规步骤之后，使组合件经受化学碘处理，尤其是通过浸没在具有适当成分的浴中，通常浸没在酸性KI/I2/HBr或HI/I2水溶液中。因此，通过例如KI/I2/HBr的水溶液对执行常规的机械抛光或化学-机械抛光和/或常规的化学蚀刻之后所获得的组件进行处理，导致形成非常薄的表面单质碘膜，其直接交联在表面上并且随时间和温度稳定。该表面膜使得能够抑制或至少中和在HgCdTe吸收材料的表面处存在的复合中心：换言之，碘膜诱导所述表面钝化。所述浴也可以由溶解在醇中的分子碘形成，并且特别是I2-MeOH。可以设想：在化学酸性碘处理以前，但是在抛光之后，使所述生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于移除电磁辐射探测电路(3、4、5)的生长衬底(4)的方法，所述电磁辐射特别是在红外范围或可见光范围内的电磁辐射，所述探测电路包括由通过液相外延或气相外延或通过分子束外延获得的Hg(1？x)CdxTe制成的探测所述辐射的层(3)，所述探测电路混接在读取电路(1)上，所述方法包括：●使所述生长衬底(4)经受机械抛光或化学？机械抛光步骤或化学蚀刻步骤以减小其厚度，直至所述探测电路的材料与所述生长衬底之间的界面区域；●以及使由此获得的所述界面经受碘处理。

【技术特征摘要】
2011.06.30 FR 11/020311.一种用于移除电磁辐射探测电路(3、4、5)的生长衬底(4)的方法，所述电磁辐射是在红外范围或可见光范围内的电磁辐射，所述探测电路包括由通过液相外延或气相外延或通过分子束外延获得的Hg(1-x)CdxTe制成的探测所述辐射的层(3)，所述探测电路混接在读取电路(1)上，所述方法包括：使所述生长衬底(4)经受机械抛光或化学-机械抛光步骤或化学蚀刻步骤以减小其厚度，直至所述探测电路的材料与所述生长衬底之间的界面区域；以及使由此获得的所述界面经受碘处理，其中所述碘处理在酸性介质中进行，其中所述生长衬底由固体Cd(Zn)Te材料形成，或者由单晶半导体形成，在所述单晶半导体上已经预先沉积有具有几微米厚度的基于CdTe的网格参数适配层。2.根据权利要求1所述的用于移除电磁辐射探测电路(3、4、5)的生长衬底(4)的方法，其中碘以分子形式存在于溶液中并且其中其溶剂是水。3.根据权利要求1所述的用于移除电磁辐射探测电路(3、4、5)的生长衬底(4)的方法，其中所述碘处理通过将由所述机械抛光或化学-机械抛光步骤或由所述化学蚀刻获得的探测器浸没到具有以下成分的浴中来进行：分子碘：10-1M至10-5M；0.09M...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫·波泰，阿诺·埃切伯里，亚历山大·考西耶，伊莎贝尔·热拉尔，
申请(专利权)人：法国红外探测器公司，国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：