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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410784546.0(22)申请日 2014.12.17H01L 31/18(2006.01)H01L 31/0216(2014.01)(71)申请人 中国电子科技集团公司第十一研究所地址 100015 北京市朝阳区酒仙桥路 4 号(72)发明人 郭喜 李忠贺 林立 刘佳星巩爽(74)专利代理机构 工业和信息化部电子专利中心 11010代理人 吴永亮(54) 发明名称一种硫化镉芯片及硫化镉芯片表面钝化层的制作方法(57) 摘要本发明提供一种硫化镉芯片及其表面钝化层的制作方法，用以解决目前硫化镉芯片制作工艺较为复杂的问题。该方法区别。
2、于传统物理、化学、淀积钝化层制备工艺，首次应用光敏型聚酰亚胺胶，该方法包括：在硫化镉芯片表面涂覆一层光敏聚酰亚胺胶，将涂覆聚酰亚胺胶的硫化镉芯片进行前烘，对硫化镉芯片的正、负电极接触孔处进行曝光，将曝光后的硫化镉芯片放入显影液中进行显影，得到硫化镉芯片表面的图形，将硫化镉芯片进行后烘，直至聚酰亚胺胶固化，得到附着在硫化镉表面的钝化层。这种新工艺方法可以简化大量的制备工艺步骤，提高硫化镉芯片的生产效率和可靠性，并且制得的硫化镉芯片的光电性能满足使用要求。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书5页 附图2页(10)申请公布号 CN 10。
3、4505433 A(43)申请公布日 2015.04.08CN 104505433 A1/1 页21.一种硫化镉芯片表面钝化层的制作方法，其特征在于，包括 ：在硫化镉芯片表面涂覆一层光敏聚酰亚胺胶 ；将涂覆所述聚酰亚胺胶的硫化镉芯片进行前烘 ；对所述硫化镉芯片的正、负电极接触孔处进行曝光 ；将曝光后的所述硫化镉芯片放入显影液中进行显影，以得到所述硫化镉芯片表面的图形；将所述硫化镉芯片进行后烘，直至所述聚酰亚胺胶固化，得到附着在所述硫化镉表面的钝化层。2.如权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述钝化层的厚度为 1.0m 1.5m。3.如权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述在硫化镉芯片表。
4、面涂覆一层聚酰亚胺胶，包括 ：使用涂胶机在所述硫化镉表面旋转涂覆一层聚酰亚胺胶。4.如权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述将涂覆所述聚酰亚胺胶的硫化镉芯片进行前烘包括 ：将涂覆所述聚酰亚胺胶的硫化镉芯片以 110 120进行前烘。5.如权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述将所述硫化镉芯片进行后烘包括 ：使所述硫化镉芯片在 80逐渐升温至 300的环境中进行后烘，直至所述聚酰亚胺胶固化。6.如权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述将所述硫化镉芯片进行后烘包括 ：在逐渐升温且充满氮气的密闭环境中对所述硫化镉芯片进行后烘。7.如权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 ：。
5、在硫化镉芯片表面涂覆一层聚酰亚胺胶之前，在所述硫化镉芯片表面涂抹一层增粘剂。8.如权利要求 1 所述的方法，其特征在于，对所述硫化镉芯片的正、负电极接触孔处进行曝光的曝光剂量为 100mj/cm2 150mj/cm2。9.如权利要求 1 所述的方法，其特征在于，将曝光后的所述硫化镉芯片放入显影液中进行显影的显影时间为 1 2 分钟。10.一种硫化镉芯片，其特征在于，包括 ：附着于所述硫化镉芯片表面的光敏聚酰亚胺胶钝化层。权 利 要 求 书CN 104505433 A1/5 页3一种硫化镉芯片及硫化镉芯片表面钝化层的制作方法技术领域0001 本发明涉及紫外探测领域，特别是涉及一种硫化镉芯片及硫化。
6、镉芯片表面钝化层的制作方法。背景技术0002 迄今为止，半导体紫外探测器已经在气体探测与分析、火焰传感、污染监测等众多领域得到应用。硫化镉单晶材料的光谱响应波段为 300nm 500nm，刚好处于大气“紫外窗口”区，并且在低温条件下也能正常工作，因此非常适合用其作为衬底来制作半导体紫外探测器芯片。硫化镉紫外探测器芯片采用金属 - 半导体肖特基势垒结构，金属和半导体接触有着不同的功函数，引起半导体内部能带弯曲，从而产生内建电场，类似于单边突变的 PN结。当有入射光照射到势垒表面时，在硫化镉表面和体内之间形成了光生电动势，如短路则有短路电流 ( 光生电流 )，若开路则有开路电压，从而进行目标探测。。
7、典型肖特基结构的硫化镉紫外探测器芯片结构如附图 1 所示，其中薄层半透明金属与硫化镉接触形成肖特基势垒，光从薄层金属的上方入射 ；在硫化镉表面除势垒区和正、负电极接触孔以外都覆盖有钝化层，起到电隔离和保护表面等作用 ；芯片的正、负极通过生长金属形成欧姆接触作为引出电极 ；为了提高硫化镉芯片的光电性能，在入射窗口处可以生长一层紫外增透膜。0003 硫化镉芯片的制备通常采用淀积、光刻、刻蚀、金属化等半导体传统工艺，表面钝化层的生长通常采用物理或化学气相淀积的工艺，钝化层多选用二氧化硅、氮氧化硅和硫化锌等材料，根据具体芯片结构，需要淀积一层或多层钝化层 ；薄层金属、接触电极等金属层的生长采用热蒸发或。
8、磁控溅射的工艺，金属层多选用铂、铟、铬和金等金属材料，根据具体芯片结构，需要淀积多层不同功能的金属层 ；芯片上钝化层、金属层等所有结构图形都是利用光刻工艺来转移到芯片表面，后续再通过刻蚀和剥离等工艺形成最终的芯片结构，制备过程中需要多道不同的光刻、刻蚀和剥离工艺。0004 目前，硫化镉紫外探测器芯片的有近40道工艺步骤(仅光刻工艺就有8道)，工艺线过长、工艺复杂，不利于后续的大批量生产，并且采用此工艺路线制备出的硫化镉芯片由于有过多层的钝化层和金属层覆盖，牢固度不是很好，造成后续工程应用中存在掉膜、鼓包和开路等可靠性问题。发明内容0005 本发明提供一种硫化镉芯片及硫化镉芯片表面钝化层的制作方。
9、法，用以解决目前现有硫化镉芯片制作工艺较为复杂的问题。0006 根据本发明的一个方面，提供了一种硫化镉芯片表面钝化层的制作方法，包括 ：在硫化镉芯片表面涂覆一层光敏聚酰亚胺胶 ；将涂覆聚酰亚胺胶的硫化镉芯片进行前烘 ；对硫化镉芯片的正、负电极接触孔处进行曝光 ；将曝光后的硫化镉芯片放入显影液中进行显影，以得到硫化镉芯片表面的图形 ；将硫化镉芯片进行后烘，直至聚酰亚胺胶固化，得到附着在硫化镉表面的钝化层。说 明 书CN 104505433 A2/5 页40007 其中，钝化层的厚度为 1.0m 1.5m。0008 其中，在硫化镉芯片表面涂覆一层聚酰亚胺胶，包括 ：使用涂胶机在硫化镉表面旋转涂覆一。
10、层聚酰亚胺胶。0009 其中，将涂覆聚酰亚胺胶的硫化镉芯片进行前烘包括 ：将涂覆聚酰亚胺胶的硫化镉芯片以 110 120进行前烘。0010 其中，将硫化镉芯片进行后烘包括 ：使硫化镉芯片在 80逐渐升温至 300逐渐升温的环境中进行后烘，直至聚酰亚胺胶固化。0011 其中，将硫化镉芯片进行后烘包括 ：在逐渐升温且充满氮气的密闭环境中对硫化镉芯片进行后烘。0012 进一步的，上述方法还包括 ：在硫化镉芯片表面涂覆一层聚酰亚胺胶之前，在硫化镉芯片表面涂抹一层增粘剂。0013 其中，对所述硫化镉芯片的正、负电极接触孔处进行曝光的曝光剂量为 100mj/cm2 150mj/cm2。0014 其中，将曝。
11、光后的所述硫化镉芯片放入显影液中进行显影的显影时间为 1 2 分钟。0015 根据本发明的另一个方面，提供了一种硫化镉芯片，包括 ：附着于硫化镉芯片表面的光敏聚酰亚胺胶钝化层。0016 本发明实施例提供的方案，与现有技术中的制作硫化镉芯片表面钝化层的工艺相比，能够简化硫化镉芯片表面钝化层的制作工艺，提高了生产效率。附图说明0017 图 1 是相关技术中典型肖特基结构的硫化镉紫外探测器芯片剖面结构示意图 ；0018 图 2 是本发明实施例 1 的硫化镉芯片表面钝化层的制作方法的流程图 ；0019 图 3 是本发明实施例 2 提供的硫化镉芯片的表面结构示意图 ；0020 图 4 是本发明实施例 3。
12、 的硫化镉芯片的中测 I-V 曲线图。具体实施方式0021 为了解决现有技术硫化镉芯片制作工艺较为复杂的问题，本发明提供了一种一种硫化镉芯片及制造硫化镉芯片表面钝化层的方法，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。0022 实施例 10023 图 2 是本发明实施例 1 的硫化镉芯片表面钝化层的制作方法的流程图，如图 2 所示，该方法包括以下步骤 ：0024 步骤 201 ：在硫化镉芯片表面涂覆一层光敏聚酰亚胺胶 ；0025 具体的，该步骤可以使用涂胶机在硫化镉表面以旋转的方式均匀涂覆一层光敏聚酰亚胺胶。0026 。
13、步骤 202 ：将涂覆聚酰亚胺胶的硫化镉芯片进行前烘 ；0027 步骤 203 ：对硫化镉芯片的正、负电极接触孔处进行曝光，将曝光后的硫化镉芯片说 明 书CN 104505433 A3/5 页5放入显影液中进行显影，以得到硫化镉芯片表面的图形 ；0028 步骤 204 ：将硫化镉芯片进行后烘，直至聚酰亚胺胶固化，得到附着在硫化镉表面的钝化层。0029 优选的，钝化层的厚度为 1.0m 1.5m。0030 在硫化镉芯片表面涂覆一层光敏聚酰亚胺胶之后，对涂覆有光敏聚酰亚胺胶的硫化镉芯片以 110 120进行前烘。0031 为了使钝化层与硫化镉芯片能够较为牢固的结合，在硫化镉芯片表面涂覆一层光敏聚酰。
14、亚胺胶之前，可以在硫化镉芯片表面涂抹一层增粘剂。0032 为在硫化镉表面形成牢固的钝化层，在上述步骤 201、202 的基础上，上述方法还可以包括 ：0033 在逐渐升温且充满氮气的密封环境中对硫化镉芯片进行后烘。0034 光敏型光敏聚酰亚胺胶类似于光刻胶，它具有感光特性，不需要借助光刻胶，可以同光刻胶一样通过旋涂、曝光和显影等光刻工艺直接形成所需要的芯片图形，并且经过阶梯升温的亚胺化后烘后形成稳定牢固的钝化层或绝缘层。本实施例中采用正性光敏聚酰亚胺胶，同正性光刻胶一样，经光刻版掩膜曝光后曝光区膜层在显影液中溶解，非曝光区膜层留下形成图形。光敏聚酰亚胺胶光敏聚酰亚胺胶的应用，能够在芯片制造过程。
15、中进一步提高加工成品率，简化生产工艺，从而降低制造成本。普通的聚酰亚胺不具有感光功能，必须借助光刻胶完成制图工艺，制备工艺相对复杂。0035 实施例 20036 本实施例提供一种硫化镉芯片表面钝化层的制作方法，其与实施例 1 的实施原理相同，其通过公开实现本发明所述方法的更多技术细节，以更清楚的表述本发明的具体实现过程。需要说明的是，本实施例是一种较佳的实施例，其公开的内容并不用于唯一限定本发明的实施过程。0037 本实施例采用光敏聚酰亚胺胶通过光刻工艺制备新型硫化镉芯片表面钝化层，具体工艺过程详述如下 ：0038 涂胶 ：在清洗干净的硫化镉芯片表面通过甩胶机旋转涂覆一层均匀的光敏聚酰亚胺胶层。
16、，厚度为 1.0m 1.5m。根据衬底情况及粘附性要求，可以在旋涂光敏聚酰亚胺胶之前先旋涂一层增粘剂 ( 六甲基二硅胺 )HMDS，以进一步增强其与衬底的牢固程度。0039 前烘：旋涂好光敏聚酰亚胺胶的芯片使用热板或烘箱进行前烘，温度设定为110 120，时间为 5min 10min。0040 曝光 ：根据硫化镉芯片表面钝化层结构要求，通过光刻掩膜版利用光刻机将正、负电极接触孔处曝光，其它需要保留形成钝化层结构的部分不曝光，曝光剂量为 100mj/cm2150mj/cm2，其中 mj 为毫焦。0041 显影 ：将曝光后的芯片浸入四甲基氢氧化胺水溶液中进行显影，直到曝光区域的光敏聚酰亚胺胶显干净。
17、，时间为 1min 2min，再用超纯水冲洗 2min 3min，氮气吹干。0042 检查 ：显影后的芯片使用显微镜明场进行检查，根据图形尺寸大小选择合适的放大倍数，具体的合格判据如下 ：0043 a) 光敏聚酰亚胺胶层均匀平整，无明显损伤残缺和杂质沾污 ；0044 b) 胶层边缘整齐清晰、界线分明、无桥接以及无明显毛刺 ；说 明 书CN 104505433 A4/5 页60045 c) 胶层外的芯片表面应光亮清洁，无残胶和液体残痕 ；0046 d) 图形对准精确，套准精度在容差范围内。0047 后烘 ( 亚胺化 ) ：检查合格的硫化镉芯片上的光敏聚酰亚胺胶层还需要后烘，即，亚胺化，以最终形成。
18、牢固可靠的芯片表面钝化层。亚胺化后烘是一个阶梯升温的过程，最好在充满氮气的密闭空间下进行，具体的温度和时间如下表所示 ：0048 表10049 0050 实施例 30051 本实施例提供一种硫化镉芯片，该芯片具有采用上述实施例 1 或实施例 2 的提供的方法制作的钝化层。0052 图 3 是本实施例提供的硫化镉芯片的表面结构示意图。如图 3 所示，该芯片包括 ：附着于硫化镉芯片表面的光敏聚酰亚胺胶钝化层，优选的，该钝化层的厚度为 1.0m 1.5m，即图中所示的“1”处，进一步的，该钝化层可以为亚胺化后的光敏聚酰亚胺胶层 ；“2”为负电极孔 ( 地孔 ) 处，孔中材料为硫化镉衬底上的红外掩蔽金。
19、属层 ；“3”为正电极孔处，也是紫外入射窗口，孔中材料为硫化镉衬底。0053 本实施例中，光敏聚酰亚胺胶通过光刻工艺在硫化镉芯片表面形成所需要的图形结构，经过亚胺化后的光敏聚酰亚胺胶层将作为钝化膜层永久保留，因此光敏聚酰亚胺胶层与硫化镉衬底材料、与势垒金属层等的粘附性至关重要，直接决定其在硫化镉芯片表面的牢固度。所以在通过上述实施例 1 以及实施例 2 的方式在硫化镉表面制作光敏聚酰亚胺胶钝化层后，可以通过超声、UV( 紫外 ) 膜粘揭和高低温冲击的试验方法来验证光敏聚酰亚胺胶层在硫化镉衬底材料和势垒金属层上的粘附性，以确定其作为钝化层的牢固度情况，通过对本发明提供的方式在硫化镉表面制作的钝化。
20、层进行了超声、UV 膜粘揭和高低温冲击3 项粘附性试验，得出结论，光敏聚酰亚胺胶的粘附性较高，光刻亚胺化后的光敏聚酰亚胺胶在硅、硫化镉和金属层等衬底上具有较好的牢固度。0054 光敏聚酰亚胺胶钝化层是在硫化镉芯片表面形成一个稳定的界面，起到绝缘介质和减少漏电等作用，良好的钝化层能够提高芯片的光电性能。光敏聚酰亚胺胶在硫化镉芯片上作为钝化层，制备出的芯片需要进行 I-V 曲线测试，来验证其短路电流和开路电压等光电性能是否满足使用要求。同时，还要对制备的芯片进行多次的高低温冲击试验，以验证聚酰亚胺钝化层的可靠性情况。光敏聚酰亚胺胶钝化层的硫化镉芯片样品 I-V 曲线如附图说 明 书CN 10450。
21、5433 A5/5 页74 所示，其中，零偏电流为 -5.2nA，开路电压为 430mV，光电性能满足使用要求，并且对样品进行了多次高低温冲击试验，光电性能也没有劣化，说明光敏聚酰亚胺胶作为硫化镉芯片的钝化层的可靠性情况良好。0055 本发明实施例提供的硫化镉芯片表面钝化层的制造方法制造出了的新型聚酰亚胺钝化层替代传统工艺淀积的钝化层，只需光刻工艺即可形成所需要的钝化层图形，相比与现有技术中的钝化层淀积、光刻电极孔图形和刻蚀电极孔的传统工艺简单，并且不再需要制备多层钝化体系，因此能够简化大量的工艺步骤，提高生产效率。同时，传统工艺制备的钝化层侧壁比较陡直甚至为“倒梯形”，不利于金属层尤其是薄层金属的覆盖，而光敏聚酰亚胺胶的钝化层侧壁为缓变的“正梯形”，有利于金属层的覆盖，使硫化镉芯片在后续应用中具有更好的可靠性。0056 尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。说 明 书CN 104505433 A1/2 页8图1图2说 明 书 附 图CN 104505433 A2/2 页9图3图4说 明 书 附 图CN 104505433 A。