Способ утоньшения фоточувствительного слоя матричного фотоприемника

Использование: для изготовления полупроводниковых фотоприемников и для создания многоэлементных фотоприемников различного назначения. Сущность изобретения заключается в том, что фоточувствительный элемент с «толстой» базовой областью утоньшается до нужной толщины (10-15 мкм) прецизионными бездефектными методами: безабразивной химико-механической полировкой с использованием сферического полировального диска вместо плоского для получения заданной вогнутости поверхности и химико-динамической полировкой до конечной толщины, при которой происходит компенсация вогнутости, полученной на стадии БХМП с формированием неплоскостности поверхности при размере МФП порядка 10 мм не хуже ±2 мкм.

Технический результат: обеспечение возможности утоньшения базовой области фоточувствительного элемента с получением требуемой плоскостности. 7 ил.

 

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых фотоприемников и может использоваться для создания многоэлементных фотоприемников различного назначения.

Изготовление матричного фотоприемника (МФП) из объемного материала требует утоньшения базовой области (фоточувствительного слоя) матричного фоточувствительного элемента (МФЧЭ) (типично до толщины 10÷15 мкм) для увеличения чувствительности и уменьшения фотоэлектрической взаимосвязи. Известны методы утоньшения , использующие химико-механическую полировку (ХМП), например, [патенты RU 2305621, US 8133756, US 7270596, US 6343975, US 3979239] и (или) химико-динамическую полировку (ХДП), например, [патенты RU 2447196, US 7824245, JP 59150087]. Каждый из этих методов обладает своими преимуществами и недостатками, так что оптимальным часто оказывается использование комбинации этих способов утоньшения. Однако эти методы разработаны независимо друг от друга и не учитывают их взаимовлияния при совместном применении.

Аналогом предложенного изобретения является метод предварительного формообразования полупроводниковой подложки с последующей полировкой для получения экстремально плоской поверхности [US Patent 5968849]. В этом методе предварительно формируется вогнутая поверхность полупроводника за счет химико-динамической полировки при специально подобранном составе жидкостного травителя. В результате последующей химико-механической полировки с абразивной суспензией при использовании плоского полировального диска формируется экстремально плоская поверхность. Однако такой способ полировки приводит к более высокой остаточной дефектности полируемой поверхности из-за механического воздействия давления плоского полировального диска и абразивной суспензии на обрабатываемую поверхность при финишной ХМП по сравнению с ХДП. Кроме этого, вышеуказанный метод полировки ХМП недопустим для утоньшения МФП из-за использования абразивной суспензии, которая загрязнила бы трудноотмываемое пространство между индиевыми микроконтактами гибридного МФП.

Известен способ изготовления МФП [патент на изобретение РФ №2460174], взятый за прототип, заключающийся в том, что утоньшение базовой области фоточувствительного элемента проводят после гибридизации отдельно вырезанных матричного фоточувствительного элемента и БИС считывания. Процесс утоньшения включает безабразивную химико-механическую полировку (БХМП) до толщины базовой области фоточувствительного элемента (типично 80÷100 мкм) и химико-динамическую полировку (ХДП) до конечной толщины (типично 10÷15 мкм).

Однако в известном способе изготовления МФП не описано, каким образом осуществляется утоньшение базовой области фоточувствительного элемента с получением требуемой плоскостности.

Предложенное изобретение решает задачу утоньшения базовой области фоточувствительного элемента с получением требуемой плоскостности.

Из-за деформации Δх (см. фиг. 1) сила давления 3 на краях пластины больше, чем в центре. В результате получается поверхность с завалами (см. фиг. 2). Устранить повышенное давление на краях позволяет сферический диск (см. фиг. 3), радиус кривизны R которого зависит от размера обрабатываемого кристалла d и деформации полирующей поверхности Δx следующим образом:

Технический результат в изобретении достигается тем, что фоточувствительный элемент с «толстой» базовой областью утоньшают до нужной толщины (10÷15 мкм) прецизионными бездефектными методами: безабразивной химико-механической полировкой с использованием сферического полировального диска вместо плоского для получения заданной вогнутости поверхности, так как в центре полирующего пятна давление больше, чем на краях ФЧЭ, и химико-динамической полировкой до конечной толщины, при которой происходит компенсация вогнутости полученной на стадии БХМП с формированием неплоскостности поверхности при размере МФП порядка 10 мм не хуже ±2 мкм.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 показан утоньшаемый матричный фоточувствительный элемент с «толстой» базовой областью 1, прижатый к плоскому полировальному диску с мягким покрытием 2 при проведении БХМП,

на фиг. 2 показан результат БХМП на плоском полировальном диске,

на фиг. 3 показана сферическая поверхность полировального диска БХМП, связывающая его радиус кривизны R с размером обрабатываемого кристалла d и деформацией полирующей поверхности Δx.

Для осуществления изобретения осуществляют следующую последовательность действий:

- Изготавливают МФЧЭ с «толстой» базовой областью.

- Осуществляют гибридизацию БИС считывания и МФЧЭ с «толстой» базовой областью (толщиной 0,4÷1 мм) фоточувствительного элемента с помощью индиевых микроконтактов.

- Утоньшают «толстую» базовую область МФЧЭ методом БХМП (типично до толщины 100÷80 мкм) при использовании сферического полировального диска, радиус которого определяется размером обрабатываемого кристалла d и деформацией полирующей поверхности Δx с получением заданной вогнутости поверхности.

Методика определения радиуса кривизны диска R заключается в следующем. Так как деформация полирующей поверхности зависит от давления кристалла МФЧЭ на полирующий диск и его механических свойств, величину Δx в формуле (1) заранее определить невозможно. Поэтому расчет радиуса кривизны диска R ведут итерационным методом. Для этого задают некоторое значение Δx0, которое выбирают в середине интервала (10÷50 мкм). Для этого значения Δх0 рассчитывают R0 по формуле (1), и на диске с рассчитанным значением R0 проводят пробную БХМП. Затем измеряют величину отклонения поверхности от прямолинейного профиля δ1 и рассчитывают следующий радиус кривизны по формуле:

где i=1,2…n - номер итерации;

δi - отклонение от прямолинейного профиля на i-м шаге;

δ3 - заданное отклонение от прямолинейного профиля;

δ<0 при вогнутом профиле и δ>0 при выпуклом профиле.

R i ' - производная от радиуса по переменной деформации полирующей поверхности Δx и равна:

Подставляя значение производной (3) в выражение (2), получаем окончательную формулу:

Проводят дальнейшее утоньшение «толстой» базовой области МФЧЭ прецизионным бездефектным методом ХДП до конечной толщины (типично 10÷15 мкм), при которой происходит компенсация вогнутости полученной на стадии ХМП за счет подбора толщины снимаемого при ХДП материала с формированием плоской поверхности МФЧЭ.

Предлагаемый способ был опробован на предприятии-заявителе при создании экспериментальных и опытных образцов матричных фотоприемников на основе антимонида индия (InSb). Однако предлагаемый способ применим и к другим полупроводниковым материалам.

На фиг. 4-7 приведены четыре профилограммы в различных областях утоньшенной плоскости. Учитывая, что суммарная величина индиевых микростолбиков после гибридизации составляет величину ~15 мкм, то толщина фоточувствительного слоя антимонида индия составляет величину ~10 мкм в центральной области и ~12 мкм в краевых областях, что обеспечивает возможность создания МФПУ с 15 мкм шагом и небольшой величиной взаимосвязи.

Способ утоньшения матричного фотоприемника, заключающийся в том, что фоточувствительный элемент гибридизируют с БИС считывания и утоньшают базовую область фоточувствительного элемента, отличающийся тем, что для получения заданной толщины и плоскостности базовой области на стадии безабразивной химико-механической полировки (БХМП) (типично до толщины базовой области 8÷100 мкм) применяют сферический полировальный диск, его радиус определяют размером обрабатываемого кристалла d и деформацией полирующей поверхности Δx с получением заданной вогнутости обрабатываемой поверхности согласно формуле R d 2 8 Δ x , Δx<<R, и далее проводят химико-динамическую полировку (типично до толщины 10÷15 мкм) так, что за счет подбора толщины снимаемого при ХДП материала происходит компенсация вогнутости полученной на стадии БХМП с формированием плоской поверхности фоточувствительного слоя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству мощных полупроводниковых приборов-транзисторов, тиристоров и других полупроводниковых приборов с высоковольтными p-n-переходами.

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов и может быть использовано при изготовлении логических и запоминающих интегральных схем на основе структуры проводник нитрид кремния окисел кремния полупроводник (МНОП).

Изобретение относится к электронной технике, и может быть реализовано при изготовлении полевых транзисторов преимущественно на арсениде галлия и интегральных схем субнаносекундного диапазона и СВЧ-транзисторов.

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при промышленном изготовлении интегральных микросхем и дискретных полупроводниковых приборов.

Использование: для разработки наноразмерных приборов на основе гетероструктур с использованием слоев графена и мультиграфена. Сущность изобретения заключается в том, что выращивают на подложке-доноре слой графена, который затем покрывают вспомогательной для переноса графенового слоя пленкой. После этого на вспомогательной для переноса графенового слоя пленке создают натягивающую рамку, предотвращающую сминание при переносе, или наносят сплошную упрочняющую пленку, обеспечивающую механическую целостность и предотвращающую сминание при переносе. Отделяют графеновый слой, покрытый вспомогательной для переноса графенового слоя пленкой, от подложки-донора и осуществляют его перенос на подложку. После переноса графенового слоя, покрытого вспомогательной для переноса графенового слоя пленкой, на подложку осуществляют прижим к подложке. Технический результат: предотвращение ухудшения структур и электрофизических характеристик графеновых слоев. 16 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх