[发明专利]大阵列规模红外探测器地线结构

说明书

本发明公开了一种大阵列规模红外探测器地线结构，包括：读出电路、多个互连铟柱、P型区、多个N型区、N型层、地线引出电极、N型层电极、引线以及电路内接线；多个互连铟柱设置于读出电路上，P型区设置于多个互连铟柱上，N型区嵌装于P型区内，多个N型区分别与多个互连铟柱相接触，N型层设置于P型区上，地线引出电极设置于读出电路上表面，N型层电极设置于N型层的上表面边缘无像元区域，引线与地线引出电极和N型层电极连接，电路内接线嵌装于读出电路内，电路内接线与地线引出电极连接；能有效消除大阵列规模芯片上中心像元与边界像元由于串联电阻差异导致的分压差异，从而提升器件整体的响应均匀性。

技术领域

本发明涉及微电子工艺技术领域，尤其涉及一种大阵列规模红外探测器地线结构。

背景技术

近年来，随着半导体技术的发展，以及军事、航天、航空、医学、农业、安防等对于高性能高分辨率制冷型红外探测器的需求逐渐提升，基于倒装互连封装工艺的大面阵规模红外器件研发发展迅速。大面阵芯片的面积增大，外围像元与中心像元之间的响应不一致性增大。

例如中波或短波红外4K×4K分辨率器件，像元尺寸15μm，芯片面积可达65㎜×65mm，长波红外1K×1K分辨率器件，像元尺寸30微米，芯片面积也达35mm×35mm。

碲锌汞HgCdTe材料以其带宽可调，量子效率高成为高性能制冷型红外探测器尤其是长波、甚长波制冷型红外探测器的主要材料。HgCdTe主要通过液相外延LPE、分子数外延MBE、气相外延MOVPE的方式在碲锌锌ZnCdTe或硅Si衬底上外延生长。

通过半导体工艺制备探测器阵列，最后通过倒装互连技术，将探测器芯片与Si读出电路相互连接，再在其中灌注环氧胶水使其固定，并将碲镉汞材料减薄到合适厚度，制备出互连混成芯片，结构如图1所示；

现有碲镉汞红外探测器的技术路线中以N-ON-P工艺最为成熟。即N型区为像元引出，P型区作为公共地，如图2所示，由于碲镉汞材料本身的原因，P型区浓度低(10¹⁵-10¹⁶cm^-3)迁移率低(10²cm²/Vs)，电阻率大，N型区浓度高(10¹⁷-10¹⁸cm^-3)，迁移率高(10⁴cm²/Vs)，电阻率小。

典型的碲镉汞N-ON-P器件结构如图2所示，电学示意图如图3所示，N型区每个电极通过In柱与电路上的像素读出单元相连接，为了不影响内部成像区域其中P型区引出多位于芯片边界处。正常工作时PN结处于反偏状态，可以看到此种结构下中心部分像元的P型区串联电阻较大，边界部分像元的P型区串联电阻较小。

大阵列规模器件上由于面积大，尤其对于长波和甚长波器件的PN结，即使在反偏状态下，本身的阻抗也较小，在100kΩ-1MΩ之间，因此P型区串联电阻的影响较大，电路偏压给每个像元提供相同的偏压时，内部像元PN结上的分压较小，而外部像元PN结上的分压较大，PN结的分压直接影响了光电转化效率，进而导致中心区域和边缘区域的响应不一致性增大，成为阻碍大阵列规模红外探测器芯片发展的重要因素。鉴于此，针对上述问题分析研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明实施例提供一种大阵列规模红外探测器地线结构，用以解决现有技术中大阵列规模红外探测器中心区域和边缘区域的响应不一致的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种大阵列规模红外探测器地线结构，包括：读出电路、多个互连铟柱、P型区、多个N型区、N型层、地线引出电极、N型层电极、引线以及电路内接线；