[发明专利]一种碲镉汞红外焦平面探测器的失效分析方法

说明书

本发明公开了一种碲镉汞红外焦平面探测器的失效分析方法。先将碲镉汞红外焦平面探测器中的碲镉汞红外光敏芯片与读出电路用切割的方式进行分离，通过宝石电极基板对碲镉汞红外光敏芯片进行电流电压测试；保护不需要观测的结构，对碲镉汞红外焦平面探测器的衬底去除后露出碲镉汞表面，用配制的腐蚀液逐层腐蚀碲镉汞，观察碲镉汞结区、钝化层及倒焊等界面，与焦平面测试结果和电流电压测试结果进行对比，获取器件失效的工艺原因。采用该方法可以对成型后的碲镉汞红外焦平面探测器的性能失效进行逆向工艺分析，对碲镉汞进行逐层腐蚀逐层观测，定位失效的工艺原因，从而改进工艺，进一步提高器件的成品率。

技术领域

本发明涉及碲镉汞红外焦平面探测器，具体是指一种碲镉汞红外焦平面探测器的失效分析方法，主要对成型后的碲镉汞红外焦平面探测器的性能失效进行工艺分析，定位器件性能失效的工艺原因。

背景技术

碲镉汞红外焦平面探测器主要用于红外探测领域，获取物体的红外信息，对信息进行处理，在空间对地观测、精确制导等民用和军用领域有着广泛的应用。

作为红外探测系统中的核心组成部分，碲镉汞红外焦平面探测器的高性能、低成本成为发展的重要目标。碲镉汞红外焦平面探测器从材料制备到器件完成涉及几十道工序，各个工序的工艺控制对碲镉汞器件的性能有着不同的影响，目前获得高性能的碲镉汞器件的成品率仍然较低，准确定位影响器件性能的关键工艺成为提高器件成品率的重要方向。

碲镉汞红外焦平面探测器包括碲镉汞红外光敏芯片、硅读出电路和电极基板，其中碲镉汞红外光敏芯片是在衬底上外延碲镉汞薄膜，采用半导体工艺制备碲镉汞光敏芯片。碲镉汞红外光敏芯片的制备工艺主要包括湿法腐蚀、金属薄膜和介质薄膜生长、光刻、铟柱制备、倒焊互连、底充胶、减薄抛光等。成型的碲镉汞红外焦平面探测器结构有直接倒焊互连和间接倒焊互连两种，两种结构中碲镉汞红外光敏芯片均采用背入射的方式获取红外信息。在对碲镉汞红外焦平面探测器进行性能进行测试时，除了衬底裸露在外面，碲镉汞红外光敏芯片的大部分结构都无法直接进行观测，要对器件的性能失效进行分析，获得一种可以直观地观测各个工艺界面的方法具有重要意义。

在专利“基于选择性湿法腐蚀工艺的碲镉汞探测器的衬底去除技术”(申请号：201210506767.2)中公开了一种用于碲镉汞红外探测器衬底去除的选择性湿法腐蚀工艺方法。基于该湿法腐蚀工艺，使得进一步对碲镉汞红外焦平面探测器中的碲镉汞红外光敏芯片进行分析成为可能。

发明内容

本发明的目的是提供一种碲镉汞红外焦平面探测器的失效分析方法，该方法可以对成型的碲镉汞红外焦平面探测器进行性能失效分析。

本发明中所述的一种碲镉汞红外焦平面探测器的失效分析方法，包括以下步骤：

1)碲镉汞红外光敏芯片21与读出电路22分离：从切割分离线24处切割宝石电极基板23，将碲镉汞红外光敏芯片21与读出电路22进行分离，通过宝石电极基板23上的光敏元端电极25和公共端电极26金属引线，对碲镉汞红外光敏芯片21进行低温电流电压测试；

2)样品保护：用光致抗蚀剂保护碲镉汞红外焦平面探测器不需要逐层腐蚀的部分，仅露出需要进行失效分析的碲镉汞红外光敏芯片21；

3)衬底去除：采用选择性湿法腐蚀工艺将碲镉汞红外焦平面探测器中碲镉汞红外光敏芯片(21)的衬底去除；

4)配置碲镉汞腐蚀液：将500毫升氢溴酸倒入玻璃烧杯中，抽取5毫升的溴在氢溴酸中搅拌混合均匀，将配制好的腐蚀液放入冰水混合物中冷却10～20分钟；

5)碲镉汞逐层腐蚀：将衬底去除的碲镉汞红外焦平面探测器放入腐蚀液中对碲镉汞进行逐层腐蚀，腐蚀液对碲镉汞的腐蚀速率约为2.5～3.5μm/min，每一层的腐蚀时间根据需要观察的界面进行选择；

6)在显微镜下对腐蚀表面进行观测，与探测器焦平面测试结果和电流电压测试结果进行对比，获取器件失效的工艺原因。