[发明专利]上入光式红外传感器元件及其制造方法

权利要求书

1.一种上入光式红外传感器元件，所述上入光式红外传感器元件包括：

至少一个化合物半导体叠层，所述至少一个化合物半导体叠层能够检测波长大于等于1微米的红外线并输出表示该检测的电信号；

含有IC电路的基板，所述IC电路对从所述至少一个化合物半导体叠层输出的电信号进行处理并进行运算以获得检测结果；

粘结层，所述粘结层将至少一个化合物半导体叠层键合到含有IC电路的基板上；

其中，所述至少一个化合物半导体叠层的电极与IC电路的引线端电连接。

2.根据权利要求1所述的上入光式红外传感器元件，其中，

所述至少一个化合物半导体叠层中的一个化合物半导体叠层从上至下依次包括：N型电极、N型电极欧姆接触及电流导通层、P-N或P-i-N型光子吸收层、载流子阻挡层、P型电极欧姆接触及电流导通层以及位于P型电极欧姆接触及电流导通层的一部分上的P型电极。

3.根据权利要求2所述的上入光式红外传感器元件，其中，

所述P型电极欧姆接触及电流导通层包括第一P型电极欧姆接触及电流导通层和第二P型电极欧姆接触及电流导通层，第一P型电极欧姆接触及电流导通层位于第二P型电极欧姆接触及电流导通层上，所述第二P型电极欧姆接触及电流导通层的尺寸大于第一P型电极欧姆接触及电流导通层，所述第二P型电极欧姆接触及电流导通层未被第一P型电极欧姆接触及电流导通层的部分上设置有P型电极；

所述N型电极与IC电路的负极引线端的电连接以及所述P型电极与IC电路的正极引线端的电连接通过金属打线连接或通过光刻形成的多层金属互连线连接。

4.根据权利要求3所述的上入光式红外传感器元件，其中，

所述P型电极包括Au、Ge、Ni、Ti、Cr、Cu或它们的合金形成的金属电极；

所述第一P型电极欧姆接触及电流导通层和第二P型电极欧姆接触及电流导通层是p型重掺杂的化合物半导体膜；

所述载流子阻挡层包括p型掺杂的包含Ga、Al、In、Sb或As的化合物半导体膜或包括Sb的化合物半导体膜；

所述P-N或P-i-N光子吸收层包括P-N或P-i-N型轻掺杂的InSb、GaAs、InAs、InGaAs、GaAsSb或InGaP化合物半导体膜；

所述N型电极欧姆接触及电流导通层包括n型重掺杂的InSb、GaAs、InAs、InGaAs、GaAsSb或InGaP化合物半导体膜；

所述N型电极包括Au、Ge、Ni、Ti、Cr、Cu或它们的合金形成的金属电极。

5.根据权利要求4所述的上入光式红外传感器元件，其中，

所述化合物半导体叠层由以下步骤制造得到：

在半导体单晶衬底上异质依次外延生长多个化合物半导体膜，分别形成含有晶格缓冲牺牲层的N型电极欧姆接触及电流导通层、P-N或P-i-N型光子吸收层、载流子阻挡层、第一P型电极欧姆接触及电流导通层和第二P型电极欧姆接触及电流导通层；

在第二P型电极欧姆接触及电流导通层和基板的至少一个上涂覆粘结层，并且通过粘结层将它们面对面键合在一起；

选择性移除半导体单晶衬底和N型电极欧姆接触及电流导通层中的晶格缓冲牺牲层，

其中，所述半导体单晶衬底采用GaAs、InP、GaN或Si单晶衬底，所述化合物半导体膜包括InSb、GaAs、InAs、InGaAs、InAlSb、GaAsSb或InGaP，所述粘结层包括氮化硅膜、氧化硅膜、氧化铝膜、氮氧化硅膜、环氧树脂、硅胶、二氧化硅和聚酰亚胺膜中的任一种，所述基板包括含有IC电路的Si基晶圆、石英衬底、氧化铝衬底、氮化铝衬底、聚酰亚胺柔性衬底中的任一种。