一種硫化鎘芯片及硫化鎘芯片表面鈍化層的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種硫化鎘芯片及其表面鈍化層的制作方法，用以解決目前硫化鎘芯片制作工藝較為復雜的問題。該方法區別于傳統物理、化學、淀積鈍化層制備工藝，首次應用光敏型聚酰亞胺膠，該方法包括：在硫化鎘芯片表面涂覆一層光敏聚酰亞胺膠，將涂覆聚酰亞胺膠的硫化鎘芯片進行前烘，對硫化鎘芯片的正、負電極接觸孔處進行曝光，將曝光后的硫化鎘芯片放入顯影液中進行顯影，得到硫化鎘芯片表面的圖形，將硫化鎘芯片進行后烘，直至聚酰亞胺膠固化，得到附著在硫化鎘表面的鈍化層。這種新工藝方法可以簡化大量的制備工藝步驟，提高硫化鎘芯片的生產效率和可靠性，并且制得的硫化鎘芯片的光電性能滿足使用要求。
【專利說明】一種硫化鎘芯片及硫化鎘芯片表面鈍化層的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及紫外探測領域，特別是涉及一種硫化鎘芯片及硫化鎘芯片表面鈍化層 的制作方法。
【背景技術】
[0002] 迄今為止，半導體紫外探測器已經在氣體探測與分析、火焰傳感、污染監測等眾多 領域得到應用。硫化鎘單晶材料的光譜響應波段為300nm?500nm，剛好處于大氣"紫外 窗口"區，并且在低溫條件下也能正常工作，因此非常適合用其作為襯底來制作半導體紫外 探測器芯片。硫化鎘紫外探測器芯片采用金屬-半導體肖特基勢皇結構，金屬和半導體接 觸有著不同的功函數，引起半導體內部能帶彎曲，從而產生內建電場，類似于單邊突變的PN 結。當有入射光照射到勢皇表面時，在硫化鎘表面和體內之間形成了光生電動勢，如短路則 有短路電流（光生電流），若開路則有開路電壓，從而進行目標探測。典型肖特基結構的硫 化鎘紫外探測器芯片結構如附圖1所示，其中薄層半透明金屬與硫化鎘接觸形成肖特基勢 皇，光從薄層金屬的上方入射；在硫化鎘表面除勢皇區和正、負電極接觸孔以外都覆蓋有鈍 化層，起到電隔離和保護表面等作用；芯片的正、負極通過生長金屬形成歐姆接觸作為引出 電極；為了提高硫化鎘芯片的光電性能，在入射窗口處可以生長一層紫外增透膜。
[0003] 硫化鎘芯片的制備通常采用淀積、光刻、刻蝕、金屬化等半導體傳統工藝，表面鈍 化層的生長通常采用物理或化學氣相淀積的工藝，鈍化層多選用二氧化硅、氮氧化硅和硫 化鋅等材料，根據具體芯片結構，需要淀積一層或多層鈍化層；薄層金屬、接觸電極等金屬 層的生長采用熱蒸發或磁控濺射的工藝，金屬層多選用鉑、銦、鉻和金等金屬材料，根據具 體芯片結構，需要淀積多層不同功能的金屬層；芯片上鈍化層、金屬層等所有結構圖形都是 利用光刻工藝來轉移到芯片表面，后續再通過刻蝕和剝離等工藝形成最終的芯片結構，制 備過程中需要多道不同的光刻、刻蝕和剝離工藝。
[0004] 目前，硫化鎘紫外探測器芯片的有近40道工藝步驟（僅光刻工藝就有8道），工藝 線過長、工藝復雜，不利于后續的大批量生產，并且采用此工藝路線制備出的硫化鎘芯片由 于有過多層的鈍化層和金屬層覆蓋，牢固度不是很好，造成后續工程應用中存在掉膜、鼓包 和開路等可靠性問題。
【發明內容】
[0005] 本發明提供一種硫化鎘芯片及硫化鎘芯片表面鈍化層的制作方法，用以解決目前 現有硫化鎘芯片制作工藝較為復雜的問題。
[0006] 根據本發明的一個方面，提供了一種硫化鎘芯片表面鈍化層的制作方法，包括：在 硫化鎘芯片表面涂覆一層光敏聚酰亞胺膠；將涂覆聚酰亞胺膠的硫化鎘芯片進行前烘；對 硫化鎘芯片的正、負電極接觸孔處進行曝光；將曝光后的硫化鎘芯片放入顯影液中進行顯 影，以得到硫化鎘芯片表面的圖形；將硫化鎘芯片進行后烘，直至聚酰亞胺膠固化，得到附 著在硫化鎘表面的鈍化層。
[0007] 其中，鈍化層的厚度為1.0 ym?1.5 ym。
[0008] 其中，在硫化鎘芯片表面涂覆一層聚酰亞胺膠，包括：使用涂膠機在硫化鎘表面旋 轉涂覆一層聚酰亞胺膠。
[0009] 其中，將涂覆聚酰亞胺膠的硫化鎘芯片進行前烘包括：將涂覆聚酰亞胺膠的硫化 鎘芯片以ll〇°C?120°C進行前烘。
[0010] 其中，將硫化鎘芯片進行后烘包括：使硫化鎘芯片在80°C逐漸升溫至300°C逐漸 升溫的環境中進行后烘，直至聚酰亞胺膠固化。
[0011] 其中，將硫化鎘芯片進行后烘包括：在逐漸升溫且充滿氮氣的密閉環境中對硫化 鎘芯片進行后烘。
[0012] 進一步的，上述方法還包括：在硫化鎘芯片表面涂覆一層聚酰亞胺膠之前，在硫化 鎘芯片表面涂抹一層增粘劑。
[0013] 其中，對所述硫化鎘芯片的正、負電極接觸孔處進行曝光的曝光劑量為100mj/ cm2 ?150mj/cm 2〇
[0014] 其中，將曝光后的所述硫化鎘芯片放入顯影液中進行顯影的顯影時間為1?2分 鐘。
[0015] 根據本發明的另一個方面，提供了一種硫化鎘芯片，包括：附著于硫化鎘芯片表面 的光敏聚酰亞胺膠鈍化層。
[0016] 本發明實施例提供的方案，與現有技術中的制作硫化鎘芯片表面鈍化層的工藝相 比，能夠簡化硫化鎘芯片表面鈍化層的制作工藝，提高了生產效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1是相關技術中典型肖特基結構的硫化鎘紫外探測器芯片剖面結構示意圖；
[0018] 圖2是本發明實施例1的硫化鎘芯片表面鈍化層的制作方法的流程圖；
[0019] 圖3是本發明實施例2提供的硫化錦芯片的表面結構不意圖；
[0020] 圖4是本發明實施例3的硫化鎘芯片的中測I-V曲線圖。
【具體實施方式】
[0021] 為了解決現有技術硫化鎘芯片制作工藝較為復雜的問題，本發明提供了一種一種 硫化鎘芯片及制造硫化鎘芯片表面鈍化層的方法，以下結合附圖以及實施例，對本發明進 行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不限定本 發明。
[0022] 實施例1
[0023] 圖2是本發明實施例1的硫化鎘芯片表面鈍化層的制作方法的流程圖，如圖2所 示，該方法包括以下步驟：
[0024] 步驟201 :在硫化鎘芯片表面涂覆一層光敏聚酰亞胺膠；
[0025] 具體的，該步驟可以使用涂膠機在硫化鎘表面以旋轉的方式均勻涂覆一層光敏聚 酰亞胺膠。
[0026] 步驟202 :將涂覆聚酰亞胺膠的硫化鎘芯片進行前烘；
[0027] 步驟203 :對硫化鎘芯片的正、負電極接觸孔處進行曝光，將曝光后的硫化鎘芯片 放入顯影液中進行顯影，以得到硫化鎘芯片表面的圖形；
[0028] 步驟204 :將硫化鎘芯片進行后烘，直至聚酰亞胺膠固化，得到附著在硫化鎘表面 的鈍化層。
[0029] 優選的，鈍化層的厚度為1.0 ym?1. 5 ym。
[0030] 在硫化鎘芯片表面涂覆一層光敏聚酰亞胺膠之后，對涂覆有光敏聚酰亞胺膠的硫 化鎘芯片以110°c?120°C進行前烘。
[0031] 為了使鈍化層與硫化鎘芯片能夠較為牢固的結合，在硫化鎘芯片表面涂覆一層光 敏聚酰亞胺膠之前，可以在硫化鎘芯片表面涂抹一層增粘劑。
[0032] 為在硫化鎘表面形成牢固的鈍化層，在上述步驟201、202的基礎上，上述方法還 可以包括：
[0033] 在逐漸升溫且充滿氮氣的密封環境中對硫化鎘芯片進行后烘。
[0034] 光敏型光敏聚酰亞胺膠類似于光刻膠，它具有感光特性，不需要借助光刻膠，可以 同光刻膠一樣通過旋涂、曝光和顯影等光刻工藝直接形成所需要的芯片圖形，并且經過階 梯升溫的亞胺化后烘后形成穩定牢固的鈍化層或絕緣層。本實施例中采用正性光敏聚酰亞 胺膠，同正性光刻膠一樣，經光刻版掩膜曝光后曝光區膜層在顯影液中溶解，非曝光區膜層 留下形成圖形。光敏聚酰亞胺膠光敏聚酰亞胺膠的應用，能夠在芯片制造過程中進一步提 高加工成品率，簡化生產工藝，從而降低制造成本。普通的聚酰亞胺不具有感光功能，必須 借助光刻膠完成制圖工藝，制備工藝相對復雜。
[0035] 實施例2
[0036] 本實施例提供一種硫化鎘芯片表面鈍化層的制作方法，其與實施例1的實施原理 相同，其通過公開實現本發明所述方法的更多技術細節，以更清楚的表述本發明的具體實 現過程。需要說明的是，本實施例是一種較佳的實施例，其公開的內容并不用于唯一限定本 發明的實施過程。
[0037] 本實施例采用光敏聚酰亞胺膠通過光刻工藝制備新型硫化鎘芯片表面鈍化層，具 體工藝過程詳述如下：
[0038] 涂膠：在清洗干凈的硫化鎘芯片表面通過甩膠機旋轉涂覆一層均勻的光敏聚酰亞 胺膠層，厚度為1. 0 ym?1. 5 ym。根據襯底情況及粘附性要求，可以在旋涂光敏聚酰亞胺 膠之前先旋涂一層增粘劑（六甲基二硅胺）HMDS，以進一步增強其與襯底的牢固程度。
[0039] 前烘：旋涂好光敏聚酰亞胺膠的芯片使用熱板或烘箱進行前烘，溫度設定為 110°C?120°C，時間為 5min ?lOmin。
[0040] 曝光：根據硫化鎘芯片表面鈍化層結構要求，通過光刻掩膜版利用光刻機將正、負 電極接觸孔處曝光，其它需要保留形成鈍化層結構的部分不曝光，曝光劑量為lOOmj/cm2? 150mj/cm2,其中mj為毫焦。
[0041] 顯影：將曝光后的芯片浸入四甲基氫氧化胺水溶液中進行顯影，直到曝光區域的 光敏聚酰亞胺膠顯干凈，時間為lmin?2min，再用超純水沖洗2min?3min，氮氣吹干。
[0042] 檢查：顯影后的芯片使用顯微鏡明場進行檢查，根據圖形尺寸大小選擇合適的放 大倍數，具體的合格判據如下：
[0043] a)光敏聚酰亞胺膠層均勻平整，無明顯損傷殘缺和雜質沾污；
[0044] b)膠層邊緣整齊清晰、界線分明、無橋接以及無明顯毛刺；
[0045] c)膠層外的芯片表面應光亮清潔，無殘膠和液體殘痕；
[0046] d)圖形對準精確，套準精度在容差范圍內。
[0047] 后烘（亞胺化）：檢查合格的硫化鎘芯片上的光敏聚酰亞胺膠層還需要后烘，即， 亞胺化，以最終形成牢固可靠的芯片表面鈍化層。亞胺化后烘是一個階梯升溫的過程，最好 在充滿氮氣的密閉空間下進行，具體的溫度和時間如下表所示：
[0048] 表 1
[0049]
【權利要求】
1. 一種硫化鎘芯片表面鈍化層的制作方法，其特征在于，包括： 在硫化鎘芯片表面涂覆一層光敏聚酰亞胺膠； 將涂覆所述聚酰亞胺膠的硫化鎘芯片進行前烘； 對所述硫化鎘芯片的正、負電極接觸孔處進行曝光； 將曝光后的所述硫化鎘芯片放入顯影液中進行顯影，以得到所述硫化鎘芯片表面的圖 形； 將所述硫化鎘芯片進行后烘，直至所述聚酰亞胺膠固化，得到附著在所述硫化鎘表面 的鈍化層。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述鈍化層的厚度為1. 0 ym?1. 5 ym。
3. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在硫化鎘芯片表面涂覆一層聚酰亞胺 膠，包括： 使用涂膠機在所述硫化鎘表面旋轉涂覆一層聚酰亞胺膠。
4. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將涂覆所述聚酰亞胺膠的硫化鎘芯片 進行前烘包括： 將涂覆所述聚酰亞胺膠的硫化鎘芯片以ll〇°C?120°C進行前烘。
5. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述硫化鎘芯片進行后烘包括： 使所述硫化鎘芯片在80°C逐漸升溫至300°C的環境中進行后烘，直至所述聚酰亞胺膠 固化。
6. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述硫化鎘芯片進行后烘包括： 在逐漸升溫且充滿氮氣的密閉環境中對所述硫化鎘芯片進行后烘。
7. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 在硫化鎘芯片表面涂覆一層聚酰亞胺膠之前，在所述硫化鎘芯片表面涂抹一層增粘 劑。
8. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述硫化鎘芯片的正、負電極接觸孔處進 行曝光的曝光劑量為l〇〇mj/cm2?150mj/cm2。
9. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，將曝光后的所述硫化鎘芯片放入顯影液中 進行顯影的顯影時間為1?2分鐘。
10. -種硫化鎘芯片，其特征在于，包括： 附著于所述硫化鎘芯片表面的光敏聚酰亞胺膠鈍化層。
【文檔編號】H01L31/18GK104505433SQ201410784546
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月17日 優先權日:2014年12月17日
【發明者】郭喜, 李忠賀, 林立, 劉佳星, 鞏爽 申請人:中國電子科技集團公司第十一研究所